CN103474559A - 荧光板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

荧光板材，包括透明基板，透明基板的外表面还附着有荧光粉层，所述透明基板外表面具有多个凹腔，所述凹腔的宽度小于1毫米。采用本发明所述的荧光板材及其制备方法，荧光板材制备工艺简单，一致性好，荧光板材中所形成的荧光粉层具有精细的凹凸结构，降低全反射的同时增加了荧光粉层的出光面积，有助于提升荧光板材的出光效率。

Description

荧光板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种荧光板材及其制备方法。

背景技术

发光二极管（LED）是一种半导体光源，LED与其它光源诸如白炽灯相比具有很多优点，LED通常具有较长的寿命、较好的稳定性、较快的开关特性以及较低的能耗。随着LED作为新一代光源日益深入人们的生活，其应用也越来越广泛。在合成白光方面，最常用的方式是在发蓝光的LED晶片上放置波长转换材料，例如黄色荧光粉，在LED晶片上的波长转换材料层会吸收一些LED发出的光子，并将它们向下转换（down-convert）为可见光波长的光，从而产生具有蓝色和黄色波长光的双色光源。如果产生的黄光和蓝光有正确的比例，那么人眼会感受到白光。

为了使荧光粉远离热源，增加寿命和使用灵活性，人们开发出了远程荧光粉技术，将荧光粉与塑料材料混合后再进行注塑成型加工。但是，这种加工过程受到温度、应力、形状控制等因素的影响，使远程荧光材料的成本无法降低，并且，由于光在远程荧光材料内部来回受到荧光粉的散射，而使得出光效率降低。

发明内容

为克服用于合成发光的荧光板材利用上述远程荧光粉技术时生产成本高，出光效率低下的技术缺陷，本发明公开了一种荧光板材及其制备方法。

本发明所述荧光板材，包括透明基板，透明基板的外表面还附着有荧光粉层，所述透明基板外表面具有多个凹腔，所述凹腔的宽度小于1毫米。

优选的，所述凹腔的深度为1-500微米。

优选的，所述凹腔的深度为10-100微米。

优选的，所述多个凹腔在透明基板外表面成一维或二维周期性排列。

进一步的，所述凹腔的重复周期宽度为2-500微米。

更进一步的，所述凹腔的重复周期宽度为20-200微米

进一步的，所述凹腔垂直于周期性排列延伸方向的横截面呈矩形、梯形或半圆形中的一种。

优选的，所述荧光粉层为无机荧光粉颗粒或有机发光材料构成。

优选的，还包括位于透明基板外表面上方的透明保护层。

荧光板材制造方法，包括如下步骤：

步骤 1.在透明基板表面通过刻蚀或压印方式形成凹腔；

步骤2.将荧光粉以丝网印刷或喷涂等方式涂覆在具有凹腔的透明基板上形成荧光粉层，得到半成品；

步骤3. 将半成品放置在真空压合机中压合，然后放置在烘箱中固化成型

采用本发明所述的荧光板材及其制备方法，荧光板材制备工艺简单，一致性好，荧光板材中所形成的荧光粉层具有精细的凹凸结构，降低全反射的同时增加了荧光粉层的出光面积，有助于提升荧光板材的出光效率。

附图说明

图1为本发明所述荧光板材的第一种具体实施方式结构示意图；

图2为本发明所述荧光板材的第二种具体实施方式结构示意图；

图3为本发明所述荧光板材的第三种具体实施方式结构示意图；

图中附图标记名称为：1-透明基板 2-荧光粉层  3-透明保护层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述的荧光板材，包括透明基板1，透明基板的外表面还附着有荧光粉层2，所述透明基板外表面具有多个凹腔，所述凹腔的宽度小于1毫米。

透明基板可以选择刚性的不易变形材料，例如玻璃，也可以为柔性可弯曲材料，例如树脂塑料基板。透明基板外表面的凹腔为在透明基板表面具备的宽度和深度尺寸在微米量级，宽度在1毫米以下的凹腔。例如宽度为30微米、长度纵贯整个透明基板外表面，或长宽均为30微米，凹腔的形状可以是长方体，半球或其他形状。荧光粉层附着在透明基板外表面，并填充凹腔。

使用时，LED光源位于透明基板1的内表面一侧，如图1-3所示，透明基板1的下方为内表面，上方为外表面。光从内表面一侧透过透明基板出射，填充了外表面凹腔的荧光粉层相对没有凹腔的普通基板，荧光粉层和外表面的表面积都增大，实际增大了荧光板材的出光面积，并且由于外表面的表面凹凸，减小了光线在透过外表面时的全反射，提高了荧光板材的出光效率。

为增大出光面积，凹腔的宽度应该小于1毫米，为微米量级。采用微米量级的凹腔结构对荧光板材的外观形状和结构强度影响较小，多个凹腔可以是在透明基板外表面呈一维或二维周期性排列，即凹腔的排列在基板外表面平面的仅一个方向上成周期性排列或两个互相垂直的方向上均成周期性排列。

一维周期性排列的一种典型方式是凹腔为多条平行等间距排列的长条形凹槽，此时长条形凹槽在透明基板外表面处的宽度为所述的凹腔的宽度。长条形凹槽的截面形状可以是半圆形、矩形或梯形，如图1-3所示。

二维周期性排列例如在透明基板表面成阵列状排列的多个凹腔，每个凹腔的形状可以是长方体、半球形或梯形柱，使垂直于周期性延伸方向的横截面呈矩形、梯形或半圆形中的一种。当凹腔为多个凹腔时，宽度是凹腔在透明基板外表面处投影的最小尺寸，例如凹腔在外表面投影为矩形，则矩形短边的长度为所述的凹腔宽度，为圆形，则直径为所述的凹腔宽度，应小于1毫米。

凹腔的深度实际决定了出光面积的增大比例，深度越深则出光面积增大越多，但加工难度和对透明基板材料的强度要求都相应提高。根据透明基板的材料和厚度以及发光需求决定，可以在1-500微米的较大范围内取值。但由于一般的无机荧光粉粒径在几微米至十多微米，优选的深度设置为10-100微米，使荧光粉在凹腔内实现均匀分布。

凹腔的重复周期宽度为凹腔本身宽度与凹腔之间的间隔之和，如图1-3中的b所示，重复周期宽度越短，则可布置的凹腔数量越大，增加的出光面积越大。可以在2-500微米的较大范围内取值。同样由于上述的荧光粉粒径在几微米至十多微米，优选的重复周期宽度设置为20-200微米，使荧光粉在凹腔内实现均匀分布。 

荧光粉可以是上述的粒径在几微米至十多微米的无机荧光粉颗粒，也可以是常温下呈液态的有机发光材料，使用有机发光材料，使凹腔的深度和宽度可以不受颗粒粒径的限制。可以在荧光粉层上覆盖一透明保护层3以保护荧光粉层，该透明保护层可以是与透明基板材料相同的基板。

制造本发明所述的荧光板材包括如下步骤：

步骤1.在透明基板表面通过刻蚀或压印方式形成凹腔；

步骤2.将荧光粉以丝网印刷或喷涂等方式涂覆在具有凹腔的透明基板上形成荧光粉层，得到半成品；

步骤3. 将半成品放置在真空压合机中压合，然后放置在烘箱中固化成型。

以下给出若干关于上述制造方法的实施例

实施例1：

一种荧光板材的制备方法，包括以下步骤：

 1）选取0.5mm厚的K9玻璃作为透明基板，采用刻蚀的方法在玻璃表面加工深度a为20微米，重复周期宽度b为50微米的长条形凹槽结构；

 2）将黄色荧光粉YAG-04混合在硅胶中，用喷涂的方式涂覆在有凹槽结构的玻璃基板一侧；

 3）将步骤2）获得的半成品放置在真空压合机中压合，然后放置在烘箱中固化成型，即获得具有凹腔结构的发光板材，凹腔横截面结构如图1所示。

实施例2：

一种荧光板材的制备方法，包括以下步骤：

 1）选取0.5mm厚的PC塑料作为透明基板，采用压印的方法在塑料表面加工深度a为50微米，重复周期b为100微米的梯形凹槽结构，凹槽表面具有台阶状的粗糙结构；

2）将黄色荧光粉YAG-04混合在硅胶中，用喷涂的方式涂覆在有凹槽结构的塑料基板一侧，然后用另外一片厚度为0.2mm的PC基板覆盖在荧光粉层之上，起到保护粉层的作用；

 3）将步骤2）获得的半成品放置在真空压合机中压合，然后放置在烘箱中固化成型，即获得具有凹腔结构的发光板材，凹腔横截面结构如图2所示。

实施例3：

一种荧光板材的制备方法，包括以下步骤：

 1）选取0.5mm厚的PC塑料作为透明基板，采用压印的方法在塑料表面加工深度a为30微米，重复周期b为100微米的半球形凹槽结构；

 2）将黄色荧光粉YAG-04混合在硅胶中，用丝网印刷的方式涂覆在有凹槽结构的塑料基板一侧，然后用另外一片厚度为0.2mm的PC基板覆盖在荧光粉层之上，起到保护粉层的作用；

 3）将步骤2）获得的半成品放置在真空压合机中压合，然后放置在烘箱中固化成型，即获得具有凹腔结构的发光板材，凹腔横截面结构如图3所示。

本发明所述的荧光板材，在有限的基板平面面积上拓展了出光面积，同时降低了LED光源在基板上的全反射，进一步提高了荧光板材的出光效率，采用微米量级的凹腔结构对荧光板材的外观形状和结构强度影响小。

本发明所述的荧光板材制备方法与原有的制造工艺可以较好兼容，所述的荧光板材制备工艺简单，一致性好，适合基于原有设备大规模量产。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.荧光板材，包括透明基板（1），透明基板的外表面还附着有荧光粉层（2），其特征在于，所述透明基板（1）外表面具有多个凹腔，所述凹腔的宽度小于1毫米。

2. 如权利要求1所述的荧光板材，其特征在于，所述凹腔的深度为1-500微米。

3.如权利要求1所述的荧光板材，其特征在于，所述凹腔的深度为10-100微米。

4. 如权利要求1所述的荧光板材，其特征在于，所述多个凹腔在透明基板外表面成一维或二维周期性排列。

5. 如权利要求4所述的荧光板材，其特征在于，所述凹腔的重复周期宽度为2-500微米。

6. 如权利要求5所述的荧光板材，其特征在于，所述凹腔的重复周期宽度为20-200微米。

7. 如权利要求4所述的荧光板材，其特征在于，所述凹腔垂直于周期性排列延伸方向的横截面呈矩形、梯形或半圆形中的一种。

8. 如权利要求1所述的荧光板材，其特征在于，所述荧光粉层为无机荧光粉颗粒或有机发光材料构成。

9. 如权利要求1所述的荧光板材，其特征在于，还包括位于透明基板外表面上方的透明保护层（3）。

10.荧光板材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤 1.在透明基板表面通过刻蚀或压印方式形成凹腔；

步骤2.将荧光粉以丝网印刷或喷涂等方式涂覆在具有凹腔的透明基板上形成荧光粉层，得到半成品；

步骤3. 将半成品放置在真空压合机中压合，然后放置在烘箱中固化成型。

Images