CN106154365A - 一种漫反射层的制备方法及波长转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漫反射层的制备方法，包括如下步骤：制备包含粘接剂和散射粒子的混合液，将混合液涂覆到基板上，再将基板在第一温度下烧结形成附带有带孔隙的漫反射层的基板；制备悬浮有辅助粒子的溶胶溶液；将附着有漫反射层的基板浸没到溶胶溶液中，浸泡预设时间，使得辅助粒子渗透到漫反射层孔隙中，再取出烘干；然后将其浸泡到溶胶溶液中，再取出烘干，如此反复至少2次；最后烧结制成最终的漫反射层。该漫反射层的致密度高，反射颗粒的含量高，反射效果好。本发明还公开了一种波长转换装置，包括上述方法制成的漫反射层。

Description

一种漫反射层的制备方法及波长转换装置

技术领域

本发明涉及反射式波长转换装置的制作领域，具体涉及一种漫反射层的制备方法及波长转换装置。

背景技术

随着显示和照明技术的发展，原始的卤素灯泡作为光源越来越不能满足显示和照明高功率和高亮度的需求。采用固态光源如LD（Laser Diode，激光二极管）发出的激发光以激发波长转换材料的方法能够获得各种颜色的可见光，该技术越来越多的应用于照明和显示中。这种技术具有效率高、能耗少、成本低、寿命长的优势，是现有白光或者单色光光源的理想替代方案。

由于反射式波长转换装置效率高，被广泛的应用于照明显示装置中，其包括发光层、反射层和导热基板。主要分为两种结构：一是有机硅胶荧光粉层直接固化粘接到镜面铝金属基板上，镜面铝同时起反射和导热基板作用，二是导热基板上依次直接固化/烧结漫反射层和荧光层。漫反射层结构一般以散射颗粒和玻璃粉组成，其反射率的热稳定性远高于镜面反射金属膜层，可以从根本上克服金属膜的高温氧化问题而成为高功率激光光源的选择。

但是，由于漫反射层中起反射作用的主要为散射颗粒，要使漫反射层达到足够的反射率，一般有两种方式：第一，提高散射颗粒的百分比含量；第二，提高漫反射层厚度；采用第一种方式，将导致玻璃粉百分比含量减少，由于玻璃粉起粘接剂的作用，这样不仅会导致漫反射层与基板附着力下降，而且漫反射层本身也难以烧结紧密，导致出现大量孔隙，孔隙的存在将会形成孔隙界面热阻，热阻的增大导致其可靠性下降；而采用第二种方式，提高漫反射层厚度会增大其热阻，特别是对于存在孔隙的漫反射层，厚度的增加使其热阻的增大更为明显，热阻的增大导致其可靠性下降。

发明内容

本申请提供一种制备具有足够反射率且可靠性良好的漫反射层的方法和一种具有足够反射率且可靠性良好的波长转换装置。

一方面，一种实施例中提供一种漫反射层的制备方法，包括如下步骤：

制备包含粘接剂和散射粒子的混合液，将混合液涂覆到基板上，再将基板在第一温度下烧结形成附带有带孔隙的漫反射层的基板，粘接剂为透明粉料，且熔点低于散射粒子，散射粒子为具有反射性能的颗粒；

制备悬浮有辅助粒子的溶胶溶液，辅助粒子为具有反射性能的颗粒；

将附着有漫反射层的基板浸没到溶胶溶液中，浸泡预设时间，使得辅助粒子渗透到漫反射层孔隙中，再取出烘干；然后将其浸泡到溶胶溶液中，再取出烘干，如此反复至少2次；最后在第二温度下烧结制成最终的漫反射层；

其中烘干温度为50~200℃，第二温度为500~1000℃。

进一步地，散射粒子和辅助粒子各自为氧化铝、氧化钛、氮化硼、氧化锌、氧化锆、氧化镁、硫酸钡、氧化硅和水玻璃中的一种或者多种。

进一步地，散射粒子和辅助粒子的粒径为散射光波长的0.5倍。

进一步地，粘接剂为硅酸盐玻璃粉或硼硅酸盐玻璃粉。

进一步地，混合液还包括用于均匀混合的有机载体，有机载体为乙基纤维素、萜品醇和丁基卡必醇的混合液或硅油。

进一步地，混合液通过丝网印刷、刮涂或喷涂的方式涂覆到基板上。

进一步地，第一温度大于或等于粘接剂熔点温度，且小于散射粒子熔点温度。

进一步地，每次烘干时间为0.5~3个小时，第二温度烧结时间为0.5~2个小时。

进一步地，浸泡时间为1~24个小时。

在其他实施例中，浸泡的同时对溶胶溶液进行加热。

另一方面，一种实施例中提供一种波长转换装置，包括上述制备方法制备的漫反射层。

依据上述实施例的一种漫反射层的制备方法及波长转换装置，制备方法由于在初步制备成带孔隙的漫反射层时，并未提高散射颗粒的百分比含量，因此可保证漫反射层与基板的附着力，在烧结成型后再将辅助粒子渗透到漫反射层的缝隙中，辅助粒子的渗入使得漫反射层的致密度得到提高，提高了具有反射性能颗粒的含量，从而提高了反射层的反射能力，同时未增加外形结构的厚度和不增大热阻。波长转换装置中的漫反射层根据上述的制备方法制成，具有更高反射能力。

附图说明

图1为一种漫反射层的制备方法的流程图；

图2为初步制成的漫反射层的结构示意图；

图3为最终制成的漫反射层的结构示意图；

图4为波长装换装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

在本实施例中，以波长转换装置中漫反射层的制备为例进行说明。

如图1所示，漫反射层的制备方法包括步骤如下：

（a）制备混合液，将混合液涂覆到基板上，再将基板在第一温度下烧结成附着有带孔隙的漫反射层的基板；

混合液由粘接剂、散射粒子和有机载体均匀混合制成。粘接剂为具有高物理化学稳定性的硅酸盐玻璃粉或硼硅酸盐玻璃粉。散射粒子为氧化铝、氧化钛、氮化硼、氧化锌、氧化锆、氧化镁、硫酸钡、氧化硅和水玻璃中的一种或者多种。有机载体为乙基纤维素、萜品醇和丁基卡必醇的混合液或硅油。基板为导热材料制成的导热基板，混合液通过丝网印刷、刮涂或喷涂等方式涂覆到导热基板上。第一温度高于粘结剂的熔点温度。

基板可以选自氮化铝基板、氧化铝基板、氮化硼基板、氮化硅基板、碳化硅基板、氧化铍基板中的一种，或上述陶瓷与金属（如铝）的复合基板，或金属基板。

如图2所示，初步制成的漫反射层中散射粒子11通过粘接剂12粘接在一起，形成带孔隙的稳定结构。

（b）制备悬浮有辅助颗粒的溶胶溶液；

辅助颗粒悬浮在所述溶胶溶液中，辅助颗粒为氧化铝、氧化钛、氮化硼、氧化锌、氧化锆、氧化镁、硫酸钡、氧化硅和水玻璃中的一种或者多种。

散射粒子和辅助粒子的粒径优选为散射光波长的0.5倍，该比例的粒径具有最好的散射效果。可以理解的是，由于生活中用到的光都是具有一定波长范围内的光，因此散射粒子和辅助粒子的粒径范围只要落入散射光波长范围内的波长的0.5倍，都符合本发明的设计思路。例如对于散射可见波长为400-800nm，散射粒子和辅助粒子的粒径优选为0.2~0.5um。

（c）将附着有漫反射层的基板浸没到溶胶溶液中，取出烘干，再在第二温度下烧结成最终的漫反射层。

具体的，将附着有漫反射层的散热基板浸没到溶胶溶液中，浸泡数小时后取出，再低温烘干，然后继续将其浸泡到溶胶溶液中，再取出烘干，如此反复至少2次；最后在第二温度下烧结成最终的漫反射层。其中浸泡时间根据具体情况而定，一般为1~12个小时；烘干温度为50~200℃，烘干时间为0.5~3个小时；第二温度为500~1000℃，烧结时间为0.5~2个小时；浸泡烘干的次数根据产品需求而定。

如图3所示，漫反射层经过数次浸泡烘干后，辅助粒子13渗透到散射粒子之间的间隙中，使得漫反射层更加致密，反射颗粒的含量增大。

在其他实施例中，在浸泡的同时对溶胶溶液进行加热，加速辅助粒子渗透入漫反射层缝隙通孔中，缩短浸泡时间。

上述的制备方法中步骤（a）和（b）顺序可以调换，也可以同时进行。

在本实施方案的一个具体技术方案中，散射粒子为氧化铝颗粒，将氧化铝与作为粘接剂的玻璃粉和有机载体均匀混合后，刷涂在氮化铝基板上。将氧化铝、玻璃粉和有机载体的浆料与氮化铝基板一同在第一温度为700℃左右烧结，使有机载体分解挥发，得到附着在氮化铝基板上的氧化铝和玻璃粉构成的多孔漫反射层。

制备氧化铝的水溶胶，将上述附着有氧化铝多孔漫反射层的氮化铝基板浸泡入氧化铝水溶胶中1小时，取出后在120℃下烘干2小时，如此反复2次，漫反射层的质量明显增加。将附着有漫反射层的氮化铝基板在600℃下烧结，最终得到致密的氧化铝漫反射层。该氧化铝漫反射层附着在氮化铝基板上，由于氮化铝基板表面易因氧化产生氧化铝层，该氧化铝层与氧化铝漫反射层有更好的结合特性，因此本技术方案得到的漫反射层具有更高的结构稳定性。

本实施例的漫反射层的制备方法，由于在初步制备成带孔隙的漫反射层时，并未提高散射颗粒的百分比含量，因此可保证漫反射层与基板的附着力，在烧结成型后再将辅助粒子渗透到漫反射层的缝隙中，辅助粒子的渗入使得漫反射层的致密度得到提高，提高了具有反射性能颗粒的含量，从而提高了反射层的反射能力，同时未增加外形结构的厚度和不增大热阻。

相比之下，采用原料混合后直接烧结的方法获得与本发明同成分的漫反射层，由于粘接剂的量太少，其在均匀分散后无法形成对散射颗粒的有效包覆，并使得漫反射层内部粘接力不足，容易发生碎裂的情况。

实施例二：

如图4所示，本实施例提供一种波长转换装置，在上述实施例一在导热基板2上制成漫反射层1的基础上，增加荧光层3，荧光层3覆盖在漫反射层1上。

荧光层3的制作方法为：将荧光粉粒子、粘接剂和有机载体混合均匀，通过丝网印刷、刮涂或喷涂到漫反射层1上，再高温烧结形成荧光层3。本步骤所用的粘接剂和有机载体可以为与实施例一的方法中相同的粘接剂和有机载体，以提高波长转换装置的一致性。

导热基板2为陶瓷基板，可以选自氮化铝基板、氧化铝基板、氮化硼基板、氮化硅基板、碳化硅基板、氧化铍基板中的一种，或上述陶瓷与金属（如铝）的复合基板，或金属基板。

本实施例提供的波长转换装置包括实施例一方法制成的漫反射层1，使得波长转换装置具有更高的反射能力。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (11)

1.一种漫反射层的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：

制备包含粘接剂和散射粒子的混合液，将所述混合液涂覆到基板上，再将基板在第一温度下烧结形成附着有带孔隙的漫反射层的基板，所述粘接剂为透明粉料，且熔点低于所述散射粒子，所述散射粒子为具有反射性能的颗粒；

制备悬浮有辅助粒子的溶胶溶液，辅助粒子为具有反射性能的颗粒；

将附着有漫反射层的基板浸没到所述溶胶溶液中，浸泡预设时间，使得所述辅助粒子渗透到所述漫反射层孔隙中，再取出烘干；然后将其浸泡到所述溶胶溶液中，再取出烘干，如此反复至少2次；最后在第二温度下烧结制成最终的漫反射层；其中烘干温度为50~200℃，所述第二温度为500~1000℃。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述散射粒子和辅助粒子各自为氧化铝、氧化钛、氮化硼、氧化锌、氧化锆、氧化镁、硫酸钡、氧化硅和水玻璃中的一种或者多种。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述散射粒子和辅助粒子的粒径为散射光波长的0.5倍。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘接剂为硅酸盐玻璃粉或硼硅酸盐玻璃粉。

5.如权利要求1，2或4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合液还包括用于均匀混合的有机载体，所述有机载体为乙基纤维素、萜品醇和丁基卡必醇的混合液或硅油。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合液通过丝网印刷、刮涂或喷涂的方式涂覆到基板上。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度大于或等于所述粘接剂熔点温度，且小于所述散射粒子熔点温度。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述每次烘干时间为0.5~3个小时，所述第二温度烧结时间为0.5~2个小时。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡时间为1~24个小时。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡的同时对溶胶溶液进行加热。

11.一种波长转换装置，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项制备方法制备的漫反射层。