一種用于液晶背光源的氮氧化物熒光粉及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于巧光粉技術領域，特別是設及一種用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，液晶電視顯示技術飛速發展，而作為LCD顯示的核屯、技術之一的背光源 技術也得到了很大發展。L邸取代CWL成為下一代LCD背光源技術已經成為公認的發展趨 勢。液晶顯示背光源將成為LED的最大應用市場，占LED市場總額的40%W上。
[0003] 采用L邸作為LCD背光源，對圖像畫質有大幅提升，特別是在色彩飽和度方面。LED 背光色域覆蓋率達到NTSC的90~100%，較CWL背光的70~80%有了顯著提升，彌補了 液晶顯示色彩數量不足的缺陷。此外，L邸背光在光效、響應速度、光衰等方面較CWL具有 顯著優勢。此外，白光L邸背光技術在成本方面的優勢，也是促使該種背光技術成為未來普 及型L邸液晶電視的最優方案。
[0004] 目前，白光L邸背光源是采用綠色和紅色巧光粉組合物與藍光L邸忍片進行 組合而獲得。其中，紅粉普遍選擇CaAlSiN3:化2+巧光粉，在綠粉的選擇上，業界雖有 不同的認識，但日本國家材料研究所、=菱化學W及美國Intermatix、等企業均選擇 0 -Sialon:化2+(即SiszAlzOzNsZ:化2+)作為巧光粉組合物中的綠粉，并已開始推向市場應 用。 陽0化]縱觀巧光粉發展歷程，自20世紀70年代W來，科研工作者開始研究塞隆，主要是 在陶瓷領域。至上世紀90年代中期，由Karunaratne等和沈志堅等分別報道了稀±離子滲 雜Sialon的光學性能，從而開啟了將Sialon作為功能材料研究的大口。2002年，Sialon 基光轉換材料才由Krevel等和謝榮軍等分別提出可用來獲得白光LED。
[0006] 中國專利申請200680016345.X公開了一種P型塞隆陶瓷巧光體，其通式為 SiszAlzOzNsZ:化2+，其中0. 24《Z《0. 42,化含量在0. 05-0. 25mol之間，采用直接升溫法 進行巧光粉的合成。該方案中的化含量偏高，一方面造成發光強度偏低，另一方面成本升 高；此外，直接升溫法還可能造成反應的不完全，使得巧光粉的發光強度偏低。 陽007] 中國專利申請200880111063. 7公開了一種組成為SiezAlzOzNsZ的巧光粉，0 <Z < 4. 2。該方案中由于Z值的范圍較大，當z〉0. 5后，極易造成化無法完全進入晶格，從而 影響發光強度；此外，Z值偏大，產物極易產生12H、21R和27R等雜相，從而影響巧光粉的發 光強度。
[0008] 中國專利申請201080054430. 1公開了一種P型SiAlON的2價館活化氮氧化物 綠色系發光巧光體，其組成為化aSibAlcOA，其中0. 005《a《0. 4，b+c= 12，d+e= 16,該 方案按照化學計量比進行稱量，導致激活劑化無法完全進入晶格，巧光粉發光性能偏低。
[0009] 中國專利申請201510023323. 7公開了一種化學式為SisyAlyOyNsy的巧光粉專利， 其中0 <y《4。該專利存在的主要不足在于：一是Z值偏大，容易產生雜相；二是采用溶 膠-凝膠法進行合成，與傳統高溫固相法相比，所得巧光粉的發光強度偏低。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的是為克服現有技術存在的不足而提供一種用于液晶背光源的氮氧 化物巧光粉及其制備方法，本發明的氮氧化物巧光粉具有化學穩定性好、發光效率高、色域 廣等特點，能夠滿足液晶背光源應用的要求；本發明的制備方法具有操作簡單、無污染、成 本低等特點。
[0011] 根據本發明提出的一種用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉，其特征在于，其化學 結構式如下： 陽01引 SixzAlz〇zNyZ:化a，Tnib (1)， 陽01引（1)式中：6. 3<x《8,0.l《z《0. 3，y= 4x/3,0. 001《a《0. 05,0《b《0. 01。
[0014] 本發明提出的一種用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉的進一步優選方案是：所述 X為6. 5《x《7. 5 ;所述Z為0. 2《z《0. 3 ;所述a為0. 005《a《0. 05。
[0015] 本發明上述的一種用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉的制備方法，其特征在于， 包括如下基本步驟：
[0016] 步驟1，確定氮氧化物巧光粉的化學結構式如下：
[0017] SixzAlzOzNyz:化a，Tmb (1)， 陽0化] (1)式中：6. 3 <X《8,0. 1《Z《0. 3,y= 4x/3,0. 001《a《0. 05， 0《b《0. 01 ;
[0019] 步驟2,WA1的氧化物或/和A1的氮化物、Si的氮化物或/和Si氧化物、化的 氧化物或面化物W及Tm的氧化物為原料，其中Si的氮化物是必須的，并按步驟1所述化學 結構式（1)的組成及化學計量比稱取所述原料；
[0020] 步驟3,在步驟2所述原料中加入助烙劑NH4CI或NH4F，得到混合物原料；
[0021] 步驟4,將步驟3所述混合物原料通過混料機進行充分混合，得到混合物料；
[0022] 步驟5,將步驟4所述混合物料在保護氣氛中進行高溫賠燒，得到氮氧化物巧光粉 半成品；
[0023] 步驟6,將步驟5所述氮氧化物巧光粉半成品經后處理，制得氮氧化物巧光粉成 品。
[0024] 本發明提出的一種用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉的制備方法的進一步優選 方案是： W25] 步驟2所述A1的氧化物或/和A1的氮化物為Al2〇3或/和A1N;Si的氮化物或/ 和Si氧化物為SisN*或/和SiO2。
[0026] 步驟2所述化的氧化物為EU2O3脅的面化物為化F3或化Cl3。
[0027] 步驟2所述Tm的氧化物為而2〇3。
[0028] 步驟3所述助烙劑的加入量為原料總質量的0. 01 % -1 %。
[0029] 步驟4所述混合物原料的混合時間為1-化，使得混合均勻。
[0030] 步驟5所述保護氣氛為純氮氣氣氛或氮氨混合氣氛；所述保護氣氛壓力不超過 IMPa;在氮氨混合氣氛中的氨氣的體積比為1% -10%。
[0031] 步驟5所述高溫賠燒為梯度升溫，第一段的溫度梯度為700-800°C，升溫速率 為10-15°C/min,該溫度段為真空賠燒；第二段的溫度梯度為1200-1400°C，升溫速率為 8-10°C/min,該溫度段氣壓為0. 2-0. 5MPa;第S段的溫度梯度為1800-2100°C，升溫速率為 5-8°C/min,賠燒時間為5-lOh，該溫度段氣壓為0.8-lMPa。
[0032] 步驟6所述氮氧化物巧光粉半成品經后處理，是指后處理過程，它包括研磨、 過篩、酸洗，然后水洗至電導率小于10ys/cm，使得巧光粉溶液呈中性，最后烘干得到氮 氧化物巧光粉成品；其中，所述酸洗為將過篩后的物料浸泡在1-5%的硝酸溶液中，攬拌 20-30min，經過濾后再送入水洗工序。
[0033] 本發明的氮氧化物巧光粉的實現原理是：在SiezAlzOzNsZ化學式中，由于A1、0分 別取代Si、N后電荷仍舊保持平衡，因此任何金屬離子想要進入該結構中是比較困難的。如 在現有公知的專利中Si的含量均按化學計量比稱量，同時A13+對Si4+的取代也限制了Eu2+ 進入晶格的幾率，導致化2+無法完全進入晶格，使得巧光粉相對亮度偏低。本發明是通過提 高Si的含量，使得有更多的N原子充當網狀結構，而一個N原子可W連接=個Si原子，因 而可W提供更多的晶格位置，同時通過限定化學式中的Z值，使得進入晶格的化2+顯著增 加，可有效地提升巧光粉的性能；同時，由于更多化2+進入晶格，使得所需化2+的含量更少， 因而還明顯降低了成本。
[0034] 本發明的制備方法通過梯度升溫法和化的面化物結合來顯著提升巧光粉的發光 性能，運是因為化的面化物的烙點明顯低于化的氧化物，在梯度升溫的過程中更容易參與 反應，有利于化2+進入晶格，從而提高巧光粉的發光性能。同時助烙劑的引入提供了更好的 還原氣氛，有利于化3+還原為化化，從而明顯提高巧光粉的發光強度。
[0035] 本發明與現有技術相比其顯著優點在于：
[0036] 一是現有技術中P塞隆綠色巧光粉普遍采用SiezAlzOzNsZ:化，其中0 <Z< 4. 2 ; 與現有技術相比，本發明通過提高Si的含量，即采用SixzAlzOzNyz:aR其中，6.3<X《8， 0. 1《z《0. 3 ;同時通過限定化學式中的z值，使得進入晶格的化2+顯著增加，有效地提升 巧光粉的性能；且本發明在提高巧光性能的同時，化原料的用量減少，大大降低產品的成 本。
[0037] 二是梯度升溫法使得原料在烙融狀態下更好的混合，再經過高溫賠燒有利于反應 的充分進行，得到純凈的單一相，從而提高巧光粉的發光強度。
[0038] S是化的面化物的烙點明顯低于化的氧化物，在梯度升溫的過程中更容易參與 反應，有利于Eu2+進入晶格，從而提高巧光粉的發光性能。，
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