专利名称：用于pdp显示的光转换纳米薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种PDP显示用光转换膜及其制备方法，属于显示材料制造领域，尤 其涉及含稀土元素的光转换的纳米材料制备领域。
背景技术：
PDP显示原理为对上、下玻璃基板之间充满的气体，利用加电压方法使其放出紫外 线，紫外线照射到玻璃管表面的荧光粉放出可视光线。利用气体放电产生的紫外线照 射到荧光粉而发光的平板显示器，带电极的两张玻璃基板之间存在无数微小隔离物，因 此每个相邻单元之间能够保持一定的间距，并呈重叠状。两玻璃基板之间，充满密封气 体(Ne、 Xe)， 用于放电。
当Ne气体放电时会产生592nm的橙色光，橙色光的出现破坏了色纯，因此必须消 除，这就是通称的Ne-cut。
目前通用的方法是采用涂胶的方式来吸收592nm的橙色光，此方法严重影响了 PDP 彩电的透光率，透光率的损失超过20%，这就是目前PDP屏蔽膜透光率都在40。/。-50。/。 之间的主要原因之一。
稀土金属的一大特点就是光致发光，彩电用荧光粉及照明灯用荧光粉就是利用稀土 金属的这一特点吸收紫外光，发出红、绿、蓝等可见光。农膜稀土荧转换剂可以将对植 物生产有害的紫外光及其它波长的可见光转换为植物进行光合作用需要的蓝光(440纳 米附近)和红光(660纳米附近)。
稀士元素不但能把波长短于400nm的紫外线，X射线等转换成400 760mm范围---
内的可见光，也可以把红外线转变为可见光。这种使波长变短(即增强光能)的转换称 之为"上转换"。在民用方面,可利用稀土材料的"上转换"功能将钨系灯泡所产生的红 外线热能转换成可见光，从而大大提光发光效率。在军用方面，利用稀土 "上转换"。 材料，能将红外线转变为可见光，从而探清目标方位等。具有这方面功能的材料有掺 有Yb3+Er3+的BaYF5及掺有Yb3+和Er3+的LaF3和掺有Yb3+和Tm3+的GdF3等。
发明内容
为了解决现有技术存在的PDP屏蔽滤光膜的整体透光率低的缺点，本发明提供了 一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜及其制备方法，采用本发明的方法制备的用于PDP 显示的光转换纳米薄膜可以有效提高PDP显示器的亮度。
本发明的技术方案为 一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜，所述光转换纳米薄 膜包含柔性有机底材料层、中间过渡层、上转换发光层，柔性有机底材料层上设有中间 过渡层，中间过渡层上设有上转换发光层，上转换发光层为CdF2、 BaF2、 ￡&03合成 物40CdF2 60BaF2 1.6￡^03与橙色光吸收染料掺杂后制成的复合材料。光转换纳 米薄膜的厚度在10nm 30nm之间。具体厚度的选择要根据PDP显示的结构、Ne气的 比例等因素，最佳值为正好完全吸收转换Ne的592nm橙色光。所述的柔性有机底材料 层为聚对苯二甲酸乙二酯材料，简称PET材料，能够满足平板显示器使用要求厚度 为0.1mm 0.15mm，透光率大于98%，雾化率小于5%。选择柔性有机基底材料的目的 是为了能够实现连续缠绕镀膜，这样可以便捷地实现大规模生产，低成本高产出。对 PET材料的要求主要是耐候性、耐腐蚀性好、热膨胀系数小，材料的密度高，不会龟裂， 在此基底材料的一面做硬化处理，处理后的表面硬度要求需达到彩电企业标准。所述的 橙色光吸收染料为四叔丁基四氮杂卟啉钴、四叔丁基四氮杂卟啉铅或乙基紫中的任意一 种。中间过渡层的层数为1 20，中间过渡层可以为Ti02层、Ag层、金属晶体防反射 层、ITO层等过渡层。
所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法，包括如下步骤
第一步，制备柔性有机底材料将聚对苯二甲酸乙二酯材料的一面做硬化处理，使 处理后的表面硬度符合ASTM-D-1044标准，在硬化处理好的那面上设有1 20层过渡层；
第二步，制备耙材将40CdF2 60BaF2 1.6Er203合成钩与橙色光吸收染料按 1: 50混合掺杂制备成耙或者将40CdF2 60BaF2 1.6￡&03合成物、橙色光吸收染 料分别制备成靶；
第三步，磁控溅射利用第二步制备的靶材料，在磁控溅射炉内，先抽真空大于 1(T卞a后，充入Ar气体后保持工作气压在5Xl(^Pa，在第一步制备的柔性有机底材料 的过渡层上镀膜，也就是制备上转换发光层，沉积速率控制为O. lnm/s，控制光转换 纳米薄膜的厚度为10nm 30nm。第二步中，按40CdF2 60BaF2 1.6Er203合成物与橙色光吸收染料质量比1: 50的比例取橙色光吸收染料和40CdF2 60BaF2 1.6Er203，放入按橙色光吸收染料 与去离子水质量比1: 4的比例放入去离子水，频率80KHz功率50W的超声分散15min 后，加热至沸腾恒温30min，过滤洗净，放入坩锅在马弗炉中以2'C/min的速度升温， 加热到50(TC并保温3h，冷却成型后得到40CdF2 60BaF2 1.6￡1"203合成物与橙色 光吸收染料按质量比l: 50混合掺杂制备的靶材。
第二步中，制备靶材料的具体方法也可以为将40CdF2'60BaF2'1.6Er203合 成物与橙色光吸收染料分别制成靶材料，然后再进行复合靶磁控溅射。
第二步中，40CdF2'60BaF2* 1.6Er203合成物的制备的具体方法为将CdF2、
BaF2、 Er203按摩尔比40 : 60 : 1.6的比例研磨后，混合均匀，将混合物粉末放入烧结
炉中加热至IOOO'C烧结10min后经退火得到合成物40CdF2 60BaF2 1.6Er203。实
验数据表明CdF2'BaF2'Er203的比例在40: 60: 2 40: 60: 0.5之间都可以实
现200nm 380nm的光输出，吸收转换光谱略有差异。本实验选用40: 60: 1.6的比例
最接近PDP显示器荧光粉的吸收光谱。
所述的橙色光吸收染料为四叔丁基四氮杂卟啉钴、四叔丁基四氮杂卟啉铅或乙基紫 中的任意一种。所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜用于制备滤光屏蔽膜。
有益效果本发明所制备的光转换膜，利用了稀土元素的上转换原理，在 580nm-600nm区域内吸收Ne的辐射光，转换为波长为200nm-380nm之间的紫外光， 加强紫外光的照射强度，这样不但解决了Ne-cut问题，同时加强了紫外光的照射强度， 提高了 PDP的亮度。用此技术制备的PDP屏蔽滤光膜的整体透光率可以达到60%-70%， 比现有产品的亮度提高20%。
图l为本发明的用于PDP显示的光转换纳米薄膜的剖面结构示意图。 图中1为光转换层，2为过渡层，3为柔性有机底材料层。
具体实施例方式
一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜，所述光转换纳米薄膜包含柔性有机底材料
6层、中间过渡层、上转换发光层，柔性有机底材料层上设有中间过渡层，中间过渡层上
设有上转换发光层，上转换发光层为40CdF2 60BaF2 1.6￡&03合成物与橙色光吸 收染料掺杂后制成的复合材料。光转换纳米薄膜的厚度在10nm 30nm之间。具体厚度 的选择要根据PDP显示的结构、Ne气的比例等因素，最佳值为正好完全吸收转换Ne 的592nm橙色光。所述的柔性有机底材料层为聚对苯二甲酸乙二酯，简称PET，能够 满足平板显示器使用要求厚度为0.1mm 0.15mm，透光率大于98%，雾化率小于5%。 选择柔性有机基底材料的目的是为了能够实现连续缠绕镀膜，这样可以便捷地实现大规 模生产，低成本高产出。对PET材料的要求主要是耐候性、耐腐蚀性好、热膨胀系数 小，材料的密度高，不会龟裂，在此基底材料的一面做硬化处理，处理后的表面硬度要 求需达到彩电企业标准。所述的橙色光吸收染料为四叔丁基四氮杂卟啉钴、四叔丁基四 氮杂卟啉铅或乙基紫中的任意一种。中间过渡层的层数为1 20，中间过渡层可以为 Ti02层、Ag层、金属晶体防反射层、ITO层等。
一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法，包括如下步骤
第一步，制备柔性有机底材料将聚对苯二甲酸乙二酯材料的一面做硬化处理，使 处理后的表面硬度符合ASTM-D-1044标准，在硬化处理好的那面上设有1 20层过渡层；
第二步，制备靶材将40CdF2'60BaF2'1.6Er203合成物与橙色光吸收染料按 质量比1: 50混合掺杂制备成靶或者将40CdF2 60BaF2 1.6￡1"203合成物、橙色光 吸收染料分别制备成靶；
第三步，磁控溅射利用第二步制备的靶材料，在磁控溅射炉内，先抽真空大于 10—spa后，充入Ar气体后保持工作气压在5X10—2Pa，在第一步制备的柔性有机底材料 的过渡层上镀膜，也就是制备上转换发光层，沉积速率控制为O. lnm/s，控制光转换 纳米薄膜的—厚度为10nm 30nm。
第二步中，40CdFr60BaF2".6Er2O3合成物与橙色光吸收染料按质量比l: 50 混合掺杂制备靶的具体方法为按40CdF2 60BaF2 1.6￡1"203合成物与橙色光吸收 染料质量比1: 50的比例取橙色光吸收染料和40CdF2 60BaF2 1.6Er203，放入按 橙色光吸收染料与去离子水质量比l: 4的比例放入去离子水，超声分散15min后，加 热至沸腾恒温30min,过滤洗净，放入坩锅在马弗炉中以2tVmin的速度升温，加热到500'C并保温3h，冷却成型后得到40CdF2 60BaF2 1.6Er203合成物与橙色光吸收 染料按质量比l: 50混合掺杂制备的靶材。
第二步中，制备靶材料的具体方法也可以为将40CdF2'60BaF2'1.6Er203合 成物与橙色光吸收染料分别压制成靶材料，然后再进行复合靶磁控溅射。
第二步中，40CdF2'60BaF2* 1.6Er203合成物的制备的具体方法为将CdF2、 BaF2、 Er203按摩尔比40 : 60 : 1.6的比例研磨后，混合均匀，将混合物粉末放入烧结
炉中加热至IOO(TC烧结10min后经退火得到合成物40CdF2 60BaF2 1.6Er203。
所述的橙色光吸收染料为四叔丁基四氮杂卟啉钴、四叔丁基四氮杂卟啉铅或乙基紫 中的任意一种。所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜用于制备滤光屏蔽膜。
实施例l
一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法，包括如下步骤
第一步，制备柔性有机底材料将聚对苯二甲酸乙二酯材料的一面做硬化处理，使 处理后的表面硬度符合ASTM-D-1044标准，在硬化处理好的那面上设有Ti(h层、Ag层、 金属晶体防反射层、ITO层等过渡层；
第二步，制备靶材将CdF2、 BaF2、 ￡&03按摩尔比40 : 60 : 1. 6的比例研磨后， 混合均匀，将混合物粉末放入烧结炉中加热至IOO(TC烧结10分钟后经退火得到合成物 40CdF2 60BaF2 1.6Er203 。秤取7.5g橙色光吸收染料和0.15g的 40CdF2 60BaF2 1.6Er203上转换发光剂放入lOOmL的烧杯中，放入30mL去离子 水，超声分散15min后，加热至沸腾恒温30min，过滤洗净，放入坩锅在马弗炉中以2 。C/min的速度升温，加热到50(TC并保温3h，冷却成型后得到上转换发光剂1: 50掺 杂橙色光吸收染料靶材；
第三步，磁控溅射利用第二步制备的靶，在磁控溅射炉内，先抽真空大于10—3Pa 后，充入Ar气体后保持工作气压在5Xl(^Pa，在第一步制备的柔性有机底材料的过渡 层上镀膜，沉积速率控制为O. lnm/s，控制光转换纳米薄膜的厚度为10nm 30nm。
实施例2一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法，包括如下步骤
第一步，制备柔性有机底材料将聚对苯二甲酸乙二酯材料的一面做硬化处理，使
处理后的表面硬度符合ASTM-D-1044标准，在硬化处理好的那面上设有1102层、Ag层、
金属晶体防反射层、ITO层等过渡层；
第二步，制备靶材将CdF2、 BaF2、 Er20s按摩尔比40 : 60 : 1. 6的比例研磨后， 混合均匀，将混合物粉末放入烧结炉中加热至IOOO'C烧结10分钟后经退火得到合成物 40CdF2 60BaF2 1.6Er203，将此上转换发光剂40CdF2 60BaF2 1.6丑]"203与四
叔丁基四氮杂卟啉钴分别压制成矩形靶材；
第三步，磁控溅射利用第二步制备的靶材料，在磁控溅射炉内，先抽真空大于
1(^Pa后，充入Ar气体后保持工作气压在5X10—"Pa，在第一步制备的柔性有机底材料 的过渡层上镀膜，40CdF2 60BaF2 1.6Er203合成物与四叔丁基四氮杂卟啉钴两个 靶采用不同的沉积速率，控制其质量比为1: 50，控制光转换纳米薄膜的厚度为10nm 30nm。
采用本实施例的光转换纳米薄膜制备的PDP屏蔽滤光膜的整体透光率可以达到 60%陽70%。
实施例3
将实施例1和2中的四叔丁基四氮杂卟啉钴换成四叔丁基四氮杂卟啉铅。 实施例4
将实施例1和2中的四叔丁基四氮杂卟啉钴换成乙基紫。
权利要求
1、一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜，其特征在于，所述光转换纳米薄膜包含柔性有机底材料层、中间过渡层、上转换发光层，柔性有机底材料层上设有中间过渡层，中间过渡层上设有上转换发光层，上转换发光层为合成物40CdF2·60BaF2·1.6Er2O3与橙色光吸收染料掺杂后制成的复合材料。
2. 如权利要求1所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜，其特征在于，所述光转 换纳米薄膜的厚度在10nm 30nm之间。
3. 如权利要求1所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜，其特征在于，所述的柔 性有机底材料层为聚对苯二甲酸乙二酯，厚度为0.1mm 0.15mm，透光率大于98%，雾 化率小于5%。
4. 如权利要求1所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜，其特征在于，所述的橙 色光吸收染料为四叔丁基四氮杂卟啉钴、四叔丁基四氮杂卟啉铅或乙基紫中的任意一 种。
5. 如权利要求1所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜，其特征在于，中间过渡 层的层数为1 20。
6. 如权利要求1所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤第一步，制备柔性有机底材料将聚对苯二甲酸乙二酯材料的一面做硬化处理，使 处理后的表面硬度符合ASTM-D-1044标准，在硬化处理好的那面上设有1 20层过渡层；第二步，制备靶材将40CdF2，60BaF2'1.6Er203合成物与橙色光吸收染料按 质量比1: 50混合惨杂制备成靶或者将-40CdF2 60BaF2 1.6￡&03合成物与橙色光 吸收染料分别制备成靶；第三步，磁控溅射利用第二步制备的靶材料，在磁控溅射炉内，先抽真空大于 10—Spa后，充入Ar气体后保持工作气压在5X10—2Pa，在第一步制备的柔性有机底材料 的过渡层上镀膜，也就是制备上转换发光层，沉积速率控制为O. lnm/s，控制光转换 纳米薄膜的厚度为10nm 30nm。
7. 如权利要求6所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法，其特征在于， 第二步中，40CdF2*60BaF2* 1.6Er203合成物与橙色光吸收染料按质量比1: 50混 合掺杂制备靶的具体方法为按40CdF2 60BaF2 1.6￡1"203合成物与橙色光吸收染 料质量比l: 50的比例取橙色光吸收染料和40CdF2'60BaF2'1.6Er203，放入按橙 色光吸收染料与去离子水质量比l: 4的比例放入去离子水，超声分散15min后，加热 至沸腾恒温30min，过滤洗净，放入坩锅在马弗炉中以2°C/min的速度升温，加热到500 。C并保温3h，冷却成型后得到40CdF2'60BaF2' 1.6Er203合成物与橙色光吸收染料 按质量比l: 50混合掺杂制备的靶材。
8. 如权利要求6所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法，其特征在于， 第二步中，40CdF2'60BaF2".6Er2O3合成物的制备的具体方法为将CdF2、 BaF2、 Er203按摩尔比40 : 60 : 1.6的比例研磨后，混合均匀，将混合物粉末放入烧结炉中加 热至1000。C烧结10min后经退火得到合成物40CdF2 60BaF2 1.6Er203。
9. 如权利要求6、 7、 8任一所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜的制备方法， 其特征在于，所述的橙色光吸收染料为四叔丁基四氮杂卟啉钴、四叔丁基四氮杂卟啉铅 或乙基紫中的任意一种。
10. 如权利要求1所述的用于PDP显示的光转换纳米薄膜用于制备滤光屏蔽膜。
全文摘要
本发明提供一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜及其制备方法。一种用于PDP显示的光转换纳米薄膜，包含柔性有机底材料层、中间过渡层、上转换发光层，柔性有机底材料层上设有中间过渡层，中间过渡层上设有上转换发光层，上转换发光层为40CdF<sub>2</sub>·60BaF<sub>2</sub>·1.6Er<sub>2</sub>O<sub>3</sub>合成物与橙色光吸收染料掺杂后制成的复合材料。制备方法为第一步将PET的一面做硬化处理，在硬化处理好的那面上设有1～20层过渡层；第二步将40CdF<sub>2</sub>·60BaF<sub>2</sub>·1.6Er<sub>2</sub>O<sub>3</sub>合成物与橙色光吸收染料掺杂混合后制备成靶或将40CdF<sub>2</sub>·60BaF<sub>2</sub>·1.6Er<sub>2</sub>O<sub>3</sub>合成物与橙色光吸收染料分别制备成靶；利用第二步制备的靶材料，在磁控溅射炉内，在第一步制备的柔性有机底材料的过渡层上镀膜。此膜层可以吸收580nm-600nm的可见光，转换为200nm-380nm的紫外光。
文档编号C23C14/35GK101581808SQ200910033120
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者张官理, 张小华, 潘耀南, 悦 颜 申请人:中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院;南京聚诚科技有限公司