一種超薄發光玻璃的制備方法及相關發光裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發光材料領域，更具體的說，涉及一種超薄發光玻璃的制備方法及相關發光裝置。
【背景技術】
[0002]在LED (Light Emitting D1de,發光二極管)和 LD (Laser D1de,激光二極管)激發熒光粉發光的發光裝置中，波長轉換層往往是制成薄層的形態(50-300 μ m)。激發光在這個薄層中穿行的路徑要足夠長，以使激發光能夠被熒光粉體充分的吸收，以發出盡可能高強度的光；同時激發光在這個薄層中穿行的距離也要足夠短，以使激發光能夠部分穿透，這些穿透的激發光可以和熒光粉體被激發而產生的受激光混合成所需的混合光。由于入射的激發光與波長轉換層厚度的微妙關系，如何制備熒光粉顆粒分布均勻、熒光粉顆粒含量易改變、厚度可調控的高性能波長轉換薄層，是生產、研究的難點和熱點。
[0003]當前技術中，這種波長轉換薄層主要由硅膠/樹脂和熒光粉制成，硅膠/樹脂與熒光粉末混合均勻后，在平面基板上刮涂以得到相應厚度的薄層，經過烘干、固化工藝后，得到硅膠/樹脂一熒光粉結構的波長轉換薄層，將其裁切至所需的尺寸，可應用于透射式激發的LED設備和LD設備。
[0004]但是硅膠/樹脂的耐熱性、導熱性均很差，應用于大功率裝置時會遇到耐熱和散熱的瓶頸，不易做成高品質的波長轉換裝置；此外，硅膠/樹脂容易因老化而造成性能的減弱，特別是光效的衰退，若長時間工作在50-80°C的環境溫度條件下，使用壽命會急劇下降；硅膠/樹脂體系應用于大功率波長轉換裝置時，由于其有機物的特性，若瞬間溫度過高，會出現不可逆轉的光斑痕跡，導致裝置的性能急劇下降。因此，硅膠/樹脂-熒光粉體系的散熱問題，依舊是制約其應用的最大瓶頸。
[0005]為了改善波長轉換薄層的性能，近年來的技術開始使用玻璃/陶瓷替代樹脂/硅膠作為熒光粉顆粒的粘接載體，以制備耐熱、散熱性能更好，穩定性更高，使用壽命更長的波長轉換層(其中，以玻璃粉作為熒光粉顆粒粘接載體得到的超薄波長轉換層稱為超薄發光玻璃)。由于玻璃/陶瓷的耐熱性和散熱性均優于硅膠/樹脂，抗老化性能更好，因此被視為硅膠/樹脂-熒光粉體系的理想替代方案。
[0006]當前玻璃/陶瓷一熒光粉體系薄層的制備工藝較為復雜，往往通過熔鑄法、常壓燒結法、熱壓燒結法等方式制備，其后再經過繁瑣的減薄、磨平、拋光等工序，這種二次成型甚至多次成型的工藝不利于品質控制，更是不利于大批量的生產。特別的，在制備超薄波長轉換膜層時(厚度< 200μπι)，工藝難度很大，且容易發生膜片翹曲、開裂的問題，成品率較低。總的來說，工藝簡單，能夠批量生產，成本低廉且品質高的超薄波長轉換層(如超薄發光玻璃)的制備方法，是當前生產中急需的技術。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種有效的波長轉換薄層的制備方法，可簡單、高效的制備高品質玻璃一熒光粉體系波長轉換層，尤其是可制備致密、連續、平整的超薄發光玻璃。這類超薄發光玻璃有極強的耐熱抗老化性能，可應用于大功率LED和LD光源。
[0008]因此，本發明提供一種超薄發光玻璃的制備方法，包括如下步驟:步驟A，在陶瓷基板的表面刷涂一層漿料，經干燥后得到承載/脫膜層，所述漿料包含無機粉末和第一液相有機載體；步驟B，在所述承載/脫膜層上刷涂發光玻璃生漿料，并經干燥后得到玻璃生漿料層，所述發光玻璃生漿料包含第一熒光粉、玻璃粉和第二液相有機載體；步驟C，將含所述玻璃生漿料層的陶瓷基板燒結，得到玻璃層；步驟D，將所述玻璃層從所述承載/脫膜層上脫離，得到超薄發光玻璃。
[0009]本發明中，所述超薄發光玻璃是厚度為50-300 μ m的發光玻璃。
[0010]本發明步驟A中得到的承載/脫膜層內部結構均勻無缺陷、表面平整。本發明所述無機粉末例如為高溫下(如1000°c及以下)不分解的無機粉末。所述液相有機載體例如是在高溫下能分解除去(例如在360-420°C下被完全分解排除)且其中含有聚合物以使得干燥后在其表面形成一層薄膜的有機載體。本發明中，所述陶瓷基板的材質例如選自氧化招、氧化錯和氮化招。
[0011]本發明步驟B中的發光玻璃生漿料中一般情況下僅包含熒光粉、玻璃粉和液相有機載體；但也可以根據需要向其中加入光散射粒子，例如以少量S12和/或T12為光散射粒子。
[0012]步驟A和步驟B中所述漿料的干燥優選在100?150°C下進行，例如為在120°C下干燥I小時。溫度過低時，所需的干燥時間長，漿料可能在干燥過程中受重力影響而導致顆粒的沉降；溫度過高時，液相揮發劇烈，會導致漿料層的缺陷產生。步驟A和步驟B中例如均為固相粉末與液相有機載體以球磨混合的形式制成相應的漿料。
[0013]步驟C中，燒結所使用的燒結爐例如為常壓燒結爐或真空燒結爐，燒結的溫度例如為400?1000°C，具體的，當目的產品為紅色超薄發光玻璃時，其燒結溫度例如為450-6500C ;而當目的產品為黃色或綠色超薄發光玻璃時，其燒結溫度例如為800-950°C ;燒結時間可以是0.2?20h，例如為Ih0
[0014]步驟D中，本領域技術人員容易理解的，所述玻璃層與所述陶瓷基板間脫離的方式可以是自然脫落；或者例如是玻璃層和承載/脫膜層仍對基板有少許附著力，此時使用外力使其脫離。在經過步驟C中的燒結后，承載/脫膜層中的有機載體是完全揮發掉的，并無殘留物。承載/脫模層中的無機粉末顆粒會仍然保持疏松粉末狀，且只有表層很薄的一層粉末顆粒與玻璃層間有輕微粘接，這層粘接到玻璃層的粉末顆粒與其他的承載/脫膜層顆粒之間的結合力很小，因此玻璃層可以輕易脫膜。
[0015]在本發明的一個【具體實施方式】中，所述承載/脫膜層的厚度為50-300 μ m。發明人發現，使用50-300 μ m厚的承載/脫膜層能使得基板與玻璃層間更好地脫離，同時也有利于對玻璃層的打磨，進而得到優質的超薄發光玻璃產品。
[0016]本發明中，所述無機粉末為選自氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼和氮化鋁中的一種或多種。上述無機粉末原料呈白色或近似白色，在玻璃生漿料層燒結后可以從所述玻璃層上輕易去除。
[0017]本發明中，所述第一液相有機載體和第二液相有機載體各自獨立地選自苯基石圭油、甲基硅油、乙醇、乙二醇、二甲苯、乙基纖維素、萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇、PVA、PVB, PAA、PEG中的一種或者多種。在一種具體的實施方式中，所述第一液相有機載體和第二液相有機載體均含有如選自乙基纖維素、PVA、PVB、PAA和PEG的高分子聚合物。在另一種優選的【具體實施方式】中，所述第一液相有機載體和第二液相有機載體相同，例如均為乙基纖維素、丁基卡必醇乙酸酯和丁基卡必醇的混合溶液。
[0018]在本發明的一個【具體實施方式】中，在步驟B中還包括步驟B’，所述步驟B’包括:在所述玻璃生漿料層上刷涂第二發光玻璃生漿料，并經干燥后得到復合玻璃生漿料層，所述第二發光玻璃生漿料包含第二熒光粉，且所述第二熒光粉與所述第一熒光粉不同。本領域技術人員容易理解的，所述第二熒光粉與第一熒光粉不同可以是熒光粉的種類不同(例如不同顏色的熒光粉，或者是同種顏色但具體的化學結構不同的熒光粉)，也可以是僅熒光粉的含量不同。在該【具體實施方式】中，第一和第二兩層玻璃生漿料層只經一次燒結即得到所述復合玻璃層。在這種方式中，因紅色玻璃生漿料層的燒結溫度與黃色和綠色不同，因此，該方案適用于不同的紅色玻璃生漿料層間復合、不同的黃色玻璃生漿料層間復合、不同的綠色玻璃生漿料層間復合、以及黃色玻璃生漿料層與綠色玻璃生漿料層的復合。另外，步驟B’的第二發光玻璃生漿料中包含的玻璃粉和液相有機載體可任選地與步驟B中的玻璃粉和液相有機載體相同或不同。本領域技術人員容易理解的，使用本發明中的方案，包括在實施后續步驟C和步驟D后，將得到雙層復合超薄發光玻璃。同樣的，本發明也包括使用該方法制備三層或三層以上的復合超薄發光玻璃。
[0019]在本發明的另一個【具體實施方式】中，所述步驟C依序包括步驟C’和步驟C’ ’，所述步驟C’包括:將含所述玻璃生漿料層的陶瓷基板預燒結，得到預燒結玻璃層；所述步驟C’’包括:在所述步驟C’中得到的預燒結玻璃層上刷涂第二發光玻璃生漿料，并經干燥后進行二次燒結，得到玻璃層；所述第二發