CN1286941C

CN1286941C - 氧化硅包膜荧光粉及其包膜方法

Info

Publication number: CN1286941C
Application number: CN 200510037844
Authority: CN
Inventors: 蒋建清; 董岩; 梁超; 于金; 方峰
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: CN1664052A

Abstract

氧化硅包膜荧光粉，是在荧光粉表面包覆SiO₂包膜。包膜方法是：将彩色等离子平板显示器荧光粉用蒸馏水配成浓度为0.2～5%的悬浮液，按SiO₂与荧光粉为(0.5～20)∶100的重量比称取相应量的Na₂SiO₃·9H₂O，并加入荧光粉悬浮液，超声分散并搅拌，使其溶解并使荧光粉悬浮液处于稳定状态，以强酸为沉淀剂，配成浓度为0.01～2M的溶液；将荧光粉悬浮液加热至20～120℃，搅拌同时超声分散，以100～300r/m的转速搅拌荧光粉悬浮液，同时以5～500ml/min的滴加速度将沉淀剂滴入荧光粉悬浮液，使其pH值至3～11，然后对荧光粉悬浮液继续保温和搅拌30～180min；将包膜荧光粉悬浮液离心分离后得到包膜荧光粉，将其水洗、脱水，然后在60～120℃下将包膜荧光粉干燥至其含水率小于0.25%；最后在200～400℃下灼烧l～3h，随炉空冷。

Description

氧化硅包膜荧光粉及其包膜方法

技术领域

本发明涉及一种彩色等离子平板显示器用荧光粉及相关的处理方法，尤其涉及一种彩色等离子平板显示器用氧化硅包膜荧光粉及其包膜方法。

背景技术

彩色等离子平板显示器(Plasma Display Panel，PDP)是利用惰性混合气体(又称潘宁气体)放电产生的真空紫外线(VUV)激发荧光粉，实现现像目的。PDP用荧光粉的激发波长范围为100～200nm，主要的激发带在147nm和172nm附近。

目前最常用用于PDP领域的三基色荧光粉的成分有：红粉(Y₂O₃:Eu³⁺，(Y，Gd)BO₃:Eu³⁺)，绿粉(ZnSiO₄:Mn²⁺，BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺)，蓝粉(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺)这几种荧光粉由于其具有良好的发光效率及化学稳定性，已被广泛地应用于等离子显示器领域。但是其中铝酸盐蓝粉(BaMgA₁₁₀O₁₇:Eu²⁺)和绿粉(BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺)存在着较为明显的劣化问题。这包括工序劣化和工作劣化两方面。一方面，主要是由于PDP在制屏过程中需要经过500℃左右的粉层固化烧结工序，造成了铝酸盐蓝粉和绿粉的发光性能劣化，具体表现为发光亮度显著下降，色坐标发生漂移。另一方面，由于PDP显示器中荧光粉147nm的激发波长的光子能量较传统照明光源中的254nm短波紫外和365nm长波紫外光子能量要高得多，在这种高能真空紫外线的激励下，PDP用荧光粉会也会产生显著的光衰，同时高能离子对荧光粉表面的轰击也造成了荧光粉的工作劣化。这两方面因素的作用都导致荧光粉及PDP器件的使用寿命的大大缩短，影响了PDP显示器性能的发挥。

而要提高荧光粉的热稳定性及其抗工作劣化性能，对荧光粉进行表面包覆处理是一种行之有效的方法。采用一般的荧光粉包覆技术，对热劣化尤其是VUV辐射劣化的保护效果不佳。专利CN1506438A实际是采用溶胶对PDP荧光粉进行了包覆，该方法尽管工艺简单、易操作，但包覆层不均匀，难以控制包覆层厚度。甚至发生包覆不上的情况，只是被覆粉体与包覆物质胶粒的机械混合。

发明内容

本发明提供一种能够有效提高PDP荧光粉的抗热劣化及抗工作劣化性能、荧光粉表面包膜连续均匀致密的彩色等离子平板显示器用氧化硅包膜荧光粉及其包膜方法，本发明能够有效改善荧光粉的发光性能。

本发明采用如下技术方案：

本发明涉及的彩色等离子平板显示器用包膜荧光粉技术方案如下：

一种彩色等离子平板显示器用包膜荧光粉，在荧光粉表面包覆含有SiO₂的包膜。

本发明涉及的彩色等离子平板显示器用包膜荧光粉的包膜方法技术方案如下：

1)将彩色等离子平板显示器荧光粉用蒸馏水配成浓度为0.2～2％的荧光粉悬浮液，按SiO₂与荧光粉为(0.5～20)：100的质量比称取相应量的Na₂SiO₃·9H₂O，并加入荧光粉悬浮液，超声分散并搅拌10～30min，使Na₂SiO₃溶解并使荧光粉悬浮液处于稳定状态，以HCl、HNO₃或H₂SO₄为沉淀剂，配成浓度为0.01～2M溶液；

2)将荧光粉悬浮液加热至20～120℃，搅拌同时超声分散10～30min，搅拌速度为100～300r/m，以5～500ml/min的滴加速度将沉淀剂滴入荧光粉悬浮液，使其pH值至3～10，滴定结束后对荧光粉悬浮液继续保温和搅拌30～180min；

3)将包膜荧光粉悬浮液离心分离后得到包膜荧光粉，将其水洗、脱水，然后在60～120℃下将包膜荧光粉干燥至其含水率小于0.25％；最后在200～400℃下灼烧1～3h，随炉空冷。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)包膜反应过程易于控制，通过调节沉淀剂的浓度和滴加速度，可以有效控制Na₂SiO₃的水解速度，进而对包膜层的形态、厚度进行控制；

(2)由于在一定的范围内，包膜厚度随包膜物质用量的增加而增加，因此通过调节包膜物质与荧光粉的重量比例，可以有效控制包膜层的厚度；

(3)由于包膜反应是以非均相形核的机制进行的，因此可以确保包膜物质首先在荧光粉表面形核，且通过快速搅拌保证包膜物质的离子均匀分散在整个悬浮体系中，从而可以保证膜层连续均匀生长；

(4)由于在包膜反应过程中，包膜物质SiO₂的水合物在荧光粉表面发生了聚合反应，因此膜层连续致密，且包膜以化学键合的方式结合在荧光粉表面，因此膜层结合力强，不易脱落；SiO₂氧化物包膜具有良好耐候性和对可见光及真空紫外线光透率高。

(5)由于包膜层连续均匀致密，因此可以有效隔离在荧光粉灼烧过程中外界氧[O]的侵入，从而避免了荧光粉中激发中心Eu²⁺被氧化成Eu³⁺；在PDP工作状态，包膜隔离高能离子的轰击及紫外线(UV)或真空紫外线(VUV)的直接辐照，从而显著提高了荧光粉的抗热劣化和抗工作劣化性能。

(6)采用SiO₂与ZrO₂或其他氧化物构成的复合包膜可以进一步提高荧光粉的耐候性和保护效果。

(7)本方法与醇盐水解法和溶胶-凝胶法等其他方法相比，工艺周期大大缩短，成本显著降低，且更易于实现产业化。

附图说明

图1是包膜与未包膜BaMgAl₁₂O₁₉:Eu²⁺蓝粉相对亮度随灼烧温度的变化关系，(a)包膜的BAM蓝粉；(b)未包膜的BAM蓝粉。

图2是本发明包膜荧光粉的透射电镜。

具体实施方式

实施例1

一种彩色等离子平板显示器用氧化硅包膜荧光粉，在荧光粉表面包覆含有SiO₂的包膜，在SiO₂的包膜外部还可以再包覆La₂O₃及ZrO₂，构成复合包膜，在本实施例中，在SiO₂包膜的外部包覆ZrO₂包膜，在荧光粉包膜的外部再包覆La₂O₃包膜。

实施例2

一种用于制备上述包膜荧光粉的包膜方法：

1)将彩色等离子平板显示器荧光粉用蒸馏水配成浓度为0.2～5％的荧光粉悬浮液，按SiO₂与荧光粉为(0.5～20)∶100的质量比称取相应量的Na₂SiO₃·9H₂O，并加入荧光粉悬浮液，超声分散并搅拌10～30min，使Na₂SiO₃溶解并使荧光粉悬浮液处于稳定状态，以HCl、HNO₃或H₂SO₄为沉淀剂，配成浓度为0.01～2M溶液，上述SiO₂与荧光粉的质量比可以选择05∶100、20∶100、1.5∶100、5∶100、6.4∶100、8∶100、10∶100、13∶100或16∶100，且SiO₂的用量以占荧光粉总质量的5～10wt％为佳，上述沉淀剂的浓度可选择0.05、0.1、0.5或1M；在配制荧光粉悬浮液之前，将彩色等离子平板显示器荧光粉均匀分散在碱液中，浸泡6～72小时后离心分离，再将其水洗至上清液呈中性，具体来说，将彩色等离子平板显示器荧光粉均匀分散在NaOH溶液中，浸泡6～72小时后离心分离，再将其水洗至上清液呈中性，在本实施例中，pH值可选择8、9、10，或14，浸泡时间可选择6、12、24、或72小时；

2)将荧光粉悬浮液加热至20～120℃，较佳加热至40～80℃，搅拌同时超声分散10～30min，搅拌速度为100～300r/m，同时以5～500ml/min的滴加速度将沉淀剂滴入荧光粉悬浮液，调节荧光粉悬浮液的pH值至3～11且可选择3.5、6.2、7.5、8.6或10.4，滴定结束后对荧光粉悬浮液继续保温和搅拌即陈化30～180min，较佳保温和搅拌60～120min，且可选择30、180、46、79、96、147或169min，上述荧光粉悬浮液加热温度可选择20、120、43、68、89或110℃，超声分散10、30、15、20或26min，搅拌速度为100、125、175、200、250或300r/m，沉淀剂的滴加速度可选择2、20、6、12、16、58、96、178、265、320、410或500ml/min，需要说明的是，当一次包覆的荧光粉量较少时，如只有100g时，可采用单嘴或双嘴低速滴入，每个滴嘴的滴速控制在5～15ml/min以内即可；而当一次需要包覆的荧光粉量非常大时，如达到了1kg以上时，为了保证包膜效率，同时又要避免局部酸碱度过高而影响包膜质量，应采取多滴嘴(如：3个以上)在反应器的不同区域同时滴定，以保证整个体系酸碱度的均匀性，而每个滴嘴仍然须以较低的速度滴加，滴加速度控制在5～30ml/min以内；

实施例3

称取50gPDP用BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺荧光粉(BAM)放入浓度为0.5M的NaOH溶液，浸泡24h，然后用离心分离机分离脱水，再用蒸馏水水洗，直至上清液呈中性。

称取经碱性预处理的PDP荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺蓝粉10g，放入少量蒸馏水，超声分散30min。按SiO₂/荧光粉＝2.5wt％比例称取1.18gNa₂SiO₃·9H₂O加入荧光粉悬浮液，并向荧光粉悬浮液中添加0.1％吐温80分散剂5ml，最后加水稀释至500ml，搅拌30min获得均匀分散的包膜母液。将母液水浴加热至60℃并保温，对母液对进行剧烈搅拌(搅拌速度：200r/m)，将浓度为0.25M的HCl溶液缓慢滴入母液至pH值等于6～9，滴加速度为10ml/min。结束后陈化120min，同时继续搅拌。结束后，离心分离，蒸馏水(或去离子水)水洗2遍，无水乙醇脱水2遍，再经100℃烘干，最后经250℃灼烧，得到包膜彩色等离子平板显示器(PDP)用BAM蓝粉。

实施例4

称取经碱性预处理的PDP荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺蓝粉10g，放入少量蒸馏水，超声分散30min。按SiO₂/荧光粉＝7.5wt％比例称取3.55gNa₂SiO₃·9H₂O加入荧光粉悬浮液，并向荧光粉悬浮液中添加0.1％吐温80分散剂5ml，最后加水稀释至500ml，超声分散的同时搅拌30min获得均匀分散的包膜母液。搅拌0.5h充分溶解，并向荧光粉悬浮液中添加0.2％吐温80分散剂2ml，获得均匀分散的母液。将母液水浴加热至80℃并保温，对母液对进行剧烈搅拌(搅拌速度：200r/m)的同时将浓度为0.1M的HCl溶液缓慢滴入母液至pH值等于6～9，滴加速度为8ml/min。结束后陈化90min，同时继续搅拌。后续步骤同上。

Claims

1、一种用于制备氧化硅包膜荧光粉的包膜方法，其特征是：

1)将彩色等离子平板显示器荧光粉用蒸馏水配成浓度为0.2～5％的荧光粉悬浮液，按SiO₂与荧光粉为(0.5～20)∶100的重量比称取相应量的Na₂SiO₃·9H₂O，并加入荧光粉悬浮液，超声分散并搅拌10～30min，使Na₂SiO₃溶解并使荧光粉悬浮液处于稳定状态，以HCl、HNO₃或H₂SO₄为沉淀剂，配成浓度为0.01～2M的溶液；

2)将荧光粉悬浮液加热至20～120℃，搅拌同时超声分散10～30min，以100～300r/m的转速搅拌荧光粉悬浮液，同时以5～500ml/min的滴加速度将沉淀剂滴入荧光粉悬浮液，使其pH值至3～11，滴定结束后对荧光粉悬浮液继续保温和搅拌30～180min；

2、按权利要求1所述的包膜方法，其特征是在配制荧光粉悬浮液之前，将彩色等离子平板显示器荧光粉均匀分散在碱液中，浸泡6～72小时后离心分离，再将其水洗至上清液呈中性，SiO₂的用量占荧光粉总质量的5～10wt％。

3、根据权利要求1或2所述的包膜方法，其特征是将沉淀剂滴入荧光粉悬浮液，使其pH值至6～9。

4、按权利要求3所述的包膜方法，其特征是将荧光粉悬浮液加热至40～80℃后进行沉淀剂滴加。

5、按权利要求4所述的包膜方法，其特征是沉淀剂滴加结束后对荧光粉悬浮液继续保温和搅拌60～120min。