[发明专利]一种用于宽色域背光显示红光发射玻璃陶瓷及其制备技术

说明书

本发明提出一种可实现蓝光激发、高效窄带红光发射的含K₂XF₇:Mn⁴⁺(X＝Nb或Ta)微晶相的玻璃陶瓷及其制备技术。该透明玻璃陶瓷在氧化物玻璃基体中均匀镶嵌了大量K₂XF₇:Mn⁴⁺(X＝Nb或Ta)荧光微晶。本发明的玻璃组分与百分含量(mol％)为：20‑60mol％SiO₂；20‑45mol％Al₂O₃；0<MF₅≤15mol％(M＝Nb或Ta)；5‑15mol％KF；0‑20mol％K₂CO₃；0.1‑2.0mol％K₂MnF₆；上述组分的摩尔总量为100mol％。本发明还提供该透明玻璃陶瓷的制备技术。本发明中的玻璃陶瓷在蓝光激发下发射红光，其量子效率高达95％。

技术领域

本发明涉及固体发光材料领域，尤其是涉及一种用于宽色域背光显示的红光发射玻璃陶瓷及其制备技术。

背景技术

在液晶显示(LCD)领域，高亮度、小体积、低能耗、无汞是大势所趋，这也推动着背光源的更新换代——荧光转换型白光LED逐渐替代传统的冷阴极荧光灯。

当前的LCD技术对图像质量和色彩饱和度有着严苛的要求，其色域应足够宽以反映出大自然中各种丰富的色彩。色域的宽度取决于背光源的光谱以及相应的红绿蓝三色滤光片(背光源光谱谱形应尽量窄，且其波长需与滤波片的最大透过区域相匹配)。由于缺少足够的红光成分，且较宽的谱形无法匹配商用滤波片，传统基于“InGaN蓝光芯片+YAG:Ce³⁺黄色荧光粉”方案的白光LED不能满足LCD对背光源光谱质量的苛刻要求，其在CIE1931色度空间中的色域仅为～68％NTSC。近年来，研究者更倾向于采用“蓝光芯片+绿色/红色荧光粉”的方案，其中，人们采用“InGaN蓝光芯片+β-sialon:Eu²⁺绿粉+CaAlSiN₃:Eu²⁺红粉”，已成功将白光LED基背光源的色域拓宽至～82％NTSC。β-sialon:Eu²⁺绿粉的带宽窄，量子效率高，是理想的背光源用荧光粉，然而，CaAlSiN₃:Eu²⁺的半峰宽高达～90纳米，且其红光发射大部分位于人眼不敏感的区域，CaAlSiN₃:Eu²⁺红粉与β-sialon:Eu²⁺绿粉的光谱重叠也比较大，光子重吸收作用强，因而并不能满足宽色域LCD的要求。显然，开发出一种窄带、高效红色荧光粉取代CaAlSiN₃:Eu²⁺将有望进一步改善LED基LCD的性能。

另一方面，荧光粉封装材料的可靠性一直是白光LED领域所关注的焦点。传统有机硅胶在大功率蓝光芯片的长时间辐照下易发生老化和黄化，造成白光LED的光衰和色漂移，从而大幅降低了器件使用寿命。近年来，全无机的玻璃陶瓷作为封装材料引起人们广泛关注，它们是一类在无机玻璃基体中均匀分布纳米/微米晶的复合材料。玻璃基体赋予了材料优异的力学和热/化学稳定性，而稀土掺杂的纳/微米晶颗粒则作为光功能单元。因而，若能在玻璃基质中析出具有窄带、高效红光发射的荧光微晶，并将合成的红光发射玻璃陶瓷应用于白光LED背光源，将具有十分显著的应用价值，有望推动液晶显示产业的快速发展。

本发明提出一种用于宽色域背光显示的红光发射玻璃陶瓷及其制备方法，在蓝光激发下该材料发射明亮红光，其量子效率高达95％。将β-sialon:Eu²⁺绿粉旋涂于红光发射透明玻璃陶瓷表面，并将之与蓝光芯片耦合，经过标准商用红绿蓝三色滤光片滤光后，其在CIE1931色度空间中的最大色域高达90％NTSC。

发明内容