CN106833611B

CN106833611B - 一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层及其制备方法

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Publication number: CN106833611B
Application number: CN201710060432.5A
Authority: CN
Inventors: 王宏志; 邢会锋; 陈振华; 李耀刚; 张青红; 夏秀峰
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2019-10-08
Anticipated expiration: 2037-01-25
Also published as: CN106833611A

Abstract

本发明涉及一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层及其制备方法，按质量百分比，原料组分包括：SiO₂包覆的氮化物荧光粉40～60％，低熔点玻璃粉60～40％。将包覆SiO₂后的氮化物荧光粉和低熔点玻璃粉混合均匀，使用压片机压成薄片，将薄片在一定温度下进行烧结，即可得到复合材料荧光片层。本发明的制备方法简单，所得到的荧光片层具有好的光学性能与力学性能，可应用于激光激发荧光粉显示等领域。

Description

一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层及其制备方法

技术领域

本发明属于荧光材料及其制备领域，特别涉及一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层及其制备方法。

背景技术

新世纪以来，显示技术发展日新月异，其中激光显示具有色域覆盖率高、亮度和对比度高、可靠性高、寿命长、功耗低、无缝拼接、画面一致性好等优点，有望成为未来高亮度和大屏幕显示主要采用的方式。激光光源是激光显示系统中必不可少的部分，其发展水平直接影响着激光显示的发展。激光光源主要有三种发光形式：一是红、绿、蓝三色激光作为光源；二是利用蓝色激光激发荧光粉产生红光、绿光和未被荧光粉吸收的蓝光作为光源，即LPD(Laser phosphor display，激光激发荧光粉显示技术)；三是激光与LED混合光源。其中第二种方式减少了激光器的数量，降低了成本，也减小了体积；同时散斑效应降低，降低了消除散斑的成本和难度。因此，LPD是目前激光显示中主要采用的光源技术之一。

荧光粉色轮是LPD光源技术的核心部件。荧光粉色轮的发光部分的制备，即荧光片层的制备，通常是将荧光粉分散在硅胶或环氧树脂中，制成薄片。然而由于激光能量较高，因此当其长时间照射在上述荧光片层上时，会使硅胶或环氧树脂变黄、裂解，影响荧光片层的发光性能，进而影响整个系统的显示效果。为此，科研工作者提出了将荧光粉分散在低熔点玻璃基质中，制备成为荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层。这种复合荧光片层既能保持荧光粉的发光性能，又具备无机玻璃耐热稳定性高的优势，因而正成为解决上述问题的主要途径。但是，制备这种荧光片层也存在一定的问题，如在低熔点玻璃熔融过程中，玻璃液会对荧光粉产生较大的腐蚀作用，降低其发光性能。

因此，如何降低玻璃液对荧光粉的腐蚀作用，从而提高复合荧光片层的发光性能是亟需解决的一个难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层及其制备方法，本发明具有简单易行，对设备要求比较低，易于实现工业化生产的优点；制备得到的氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层有效地降低了玻璃液对荧光粉的腐蚀作用，发光性能得到很大提高。

本发明的一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层，按质量百分比，原料组分包括：

SiO₂包覆的氮化物荧光粉40～60％，低熔点玻璃粉60～40％。

所述低熔点玻璃粉为铋硼酸盐玻璃粉；SiO₂包覆的氮化物荧光粉，其中氮化物荧光粉为

CaAlSiN₃:Eu²⁺。

所述铋硼酸盐玻璃粉的组分为60％Bi₂O₃-30％B₂O₃-4％Al₂O₃-6％ZnO(wt％)。

本发明的一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的制备方法，包括：

(1)室温下，将氮化物荧光粉加入溶剂中，然后调节pH值，搅拌并缓慢滴加正硅酸乙酯，滴加完毕后，离心，洗涤，烘干，得到SiO₂包覆的氮化物荧光粉；其中氮化物荧光粉与正硅酸乙酯的比例为0.5～2g:1ml；

(2)将上述SiO₂包覆的氮化物荧光粉和低熔点玻璃粉混合，压片，然后将薄片在500～600℃条件下，热处理0.5～1.5h并随炉冷却，即得氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层。

所述步骤(1)中溶剂为异丙醇和无水乙醇的混合溶液，其中异丙醇与无水乙醇的体积比

为1：4～1：3；氮化物荧光粉加入溶剂中得到氮化物荧光粉分散液，浓度为25～50mg/mL。

所述步骤(1)中调节pH值为：用稀盐酸和/或氨水调节pH值为10～11。

所述步骤(1)中搅拌并滴加正硅酸乙酯为：磁力搅拌器搅拌并用注射泵推进的方式滴加正硅酸乙酯。

所述磁力搅拌器搅拌搅拌速率为1000～1500rpm，时间为2～4h；注射泵推进速率为0.25～1mL/h。

所述步骤(1)中离心速率在500～2000r/min，洗涤为：依次用无水乙醇和去离子水清洗；

在真空烘箱中烘干，烘干温度为60～120℃。

所述步骤(2)中得到的氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层厚度为90～150μm。

本发明在氮化物荧光粉颗粒表面包覆一层SiO₂；然后将包覆SiO₂后的氮化物荧光粉和低熔点玻璃粉混合均匀，使用压片机压成薄片，将薄片在一定温度下进行烧结，即可得到复合材料荧光片层。

有益效果

(1)本发明的制备方法简单，对设备要求比较低，易于实现工业化生产；

(2)本发明制备得到的复合荧光片层降低了玻璃液对荧光粉的腐蚀作用，发光性能得到了很大提高，适用于当前的LPD显示领域。

附图说明

图1为SiO₂包覆氮化物荧光粉的场发射扫描电镜图像；

图2为氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的数码照片；

图3为氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的场发射电镜图像；其中a为未使用SiO₂包覆；b为SiO₂包覆；

图4为氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的荧光光谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)SiO₂包覆氮化物荧光粉

在室温下，量取异丙醇6ml、无水乙醇15ml，置于50mL烧杯中，加入1g氮化物荧光粉，用稀盐酸和氨水调节上述溶液的pH值至10.5，然后用磁力搅拌器搅拌，转速为1200rpm，同时用注射泵推进的方式以0.5ml/h缓慢滴加正硅酸乙酯1mL。待其滴加完毕后，将上述混合液以1000r/min进行离心，依次用无水乙醇和去离子水清洗，在80℃真空烘箱中烘干，即可得到SiO₂包覆的氮化物荧光粉。

(2)制备氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层

将铋酸盐玻璃粉(60％Bi₂O₃-30％B₂O₃-4％Al₂O₃-6％ZnO(wt％))与上述荧光粉按质量比4:6均匀混合，在模具中铺平、压片，在550℃条件下，热处理0.5h，随炉冷却，即得到氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层，厚度为95μm。

图1为SiO₂包覆CaAlSiN₃:Eu²⁺荧光粉的场发射扫描电镜图像，可以看出，荧光粉颗粒表面均匀地包覆了一层无定形的SiO₂微球，SiO₂微球的直径大约200nm。

图2为使用SiO₂包覆和未使用SiO₂包覆的荧光粉制备的复合荧光片层的数码照片。由图可知，复合荧光片层宽度为1cm，长度为2cm，表面光滑，基本没有裂纹，有利于发光均匀性。

图3使用SiO₂包覆和未使用SiO₂包覆的荧光粉制备的复合荧光片层的场发射扫描电镜图像。分析表明：在一定温度热处理下，低熔点玻璃粉熔融，起到粘结荧光粉作用。与未使用SiO₂包覆的荧光粉制备的复合荧光片层的微观结构相比，使用SiO₂包覆的荧光粉制备的复合荧光片层的微观结构变得更致密，表明低熔点玻璃熔融时更容易润湿表面包覆氧化物的荧光粉，同时氧化物SiO₂也避免了玻璃液和荧光粉的直接接触，降低了玻璃液对荧光粉晶相的不利影响。

图4使用SiO₂包覆和未使用SiO₂包覆的荧光粉制备的复合荧光片层的荧光光谱对比图。可以看出，经SiO₂包覆后的荧光粉制备的复合荧光片层发光强度明显增强，大约提高了1倍，在波长λ＝470nm激发下，发射峰位于637nm左右，即适合运用于LDP显示。

实施例2

(1)SiO₂包覆氮化物荧光粉

在室温下，量取异丙醇6ml、无水乙醇20ml，置于50mL烧杯中，加入1g氮化物荧光粉，用稀盐酸和氨水调节上述溶液的pH值至11，然后用磁力搅拌器搅拌，转速为1100rpm，同时用注射泵推进的方式以0.5ml/h缓慢滴加正硅酸乙酯2mL。待其滴加完毕后，将上述混合液以1500r/min进行离心，依次用无水乙醇和去离子水清洗，在100℃真空烘箱中烘干，即可得到SiO₂包覆的氮化物荧光粉。

(2)制备氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层

将铋酸盐玻璃粉(60％Bi₂O₃-30％B₂O₃-4％Al₂O₃-6％ZnO(wt％))与上述荧光粉按质量比4:6均匀混合，在模具中铺平、压片，在550℃条件下，热处理0.5h，随炉冷却，即得到氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层，厚度为100μm。

复合荧光片层的扫描电镜图像表明，低熔点玻璃粉熔融时对荧光粉的润湿性变得更好，微观结构更加致密；但是荧光光谱表明，其发光强度是实施例1的52％，可能是包覆SiO₂的量过多的缘故。

实施例3

(1)SiO₂包覆氮化物荧光粉

在室温下，量取异丙醇6ml、无水乙醇15ml，置于50mL烧杯中，加入1g氮化物荧光粉，用稀盐酸和氨水调节上述溶液的pH值至10.5，然后用磁力搅拌器搅拌，转速为1250rpm，同时用注射泵推进的方式以0.25ml/h缓慢滴加正硅酸乙酯1mL。待其滴加完毕后，将上述混合液以800r/min进行离心，依次用无水乙醇和去离子水清洗，在70℃真空烘箱中烘干，即可得到SiO₂包覆的氮化物荧光粉。

(2)制备氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层

将铋酸盐玻璃粉(60％Bi₂O₃-30％B₂O₃-4％Al₂O₃-6％ZnO(wt％))与上述荧光粉按质量比6:4均匀混合，在模具中铺平、压片，在550℃条件下，热处理0.5h，随炉冷却，即得到氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层，厚度为102μm。

复合荧光片层的扫描电镜图像表明，低熔点玻璃粉熔融时对荧光粉的润湿较好，微观结构与实施例1基本相同。荧光光谱表明，其发光强度比实施例1下降12％，这是由于复合荧光片层中玻璃粉含量增多，荧光粉含量减少的缘故；但发光强度比相同比例下未使用SiO₂包覆的荧光粉制备的复合片层发光强度提高73％，即可运用于LDP显示中。

Claims

1.一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层，其特征在于：按质量百分比，原料组分包括：SiO₂包覆的氮化物荧光粉40~60%，低熔点玻璃粉60~40%；其中SiO₂包覆的氮化物荧光粉，其中氮化物荧光粉为CaAlSiN₃:Eu²⁺；其中低熔点玻璃粉为铋硼酸盐玻璃粉。

2.根据权利要求1所述的一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层，其特征在于：所述铋硼酸盐玻璃粉的组分为60%Bi₂O₃-30%B₂O₃-4%Al₂O₃-6%ZnOwt%。

3.一种如权利要求1-2任一所述的氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的制备方法，包括：

（1）室温下，将氮化物荧光粉加入溶剂中，然后调节pH值，搅拌并滴加正硅酸乙酯，滴加完毕后，离心，洗涤，烘干，得到SiO₂包覆的氮化物荧光粉；其中调节pH值为：用稀盐酸和/或氨水调节pH值为10~11；

（2）将上述SiO₂包覆的氮化物荧光粉和低熔点玻璃粉混合，压片，然后在500~600℃条件下，热处理0.5~1.5 h并冷却，即得氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层；其中氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层厚度为90~150 μm。

4.根据权利要求3所述的一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中溶剂为异丙醇和无水乙醇的混合溶液，其中异丙醇与无水乙醇的体积比为1：4~1：3；氮化物荧光粉加入溶剂中得到氮化物荧光粉分散液，浓度为25~50mg/mL。

5.根据权利要求3所述的一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中搅拌并滴加正硅酸乙酯为：磁力搅拌器搅拌并用注射泵推进的方式滴加正硅酸乙酯。

6.根据权利要求5所述的一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的制备方法，其特征在于：所述磁力搅拌器搅拌搅拌速率为1000~1500 rpm，时间为2~4h；注射泵推进速率为0.25~1 mL/h。

7.根据权利要求3所述的一种氮化物荧光粉/低熔点玻璃粉复合荧光片层的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中离心速率在500~2000 r/min，烘干温度为60~120℃。