一种超薄发光玻璃的制备方法及相关发光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光材料领域，更具体的说，涉及一种超薄发光玻璃的制备方法及相关发光装置。
【背景技术】
[0002]在LED (Light Emitting D1de,发光二极管)和 LD (Laser D1de,激光二极管)激发荧光粉发光的发光装置中，波长转换层往往是制成薄层的形态(50-300 μ m)。激发光在这个薄层中穿行的路径要足够长，以使激发光能够被荧光粉体充分的吸收，以发出尽可能高强度的光；同时激发光在这个薄层中穿行的距离也要足够短，以使激发光能够部分穿透，这些穿透的激发光可以和荧光粉体被激发而产生的受激光混合成所需的混合光。由于入射的激发光与波长转换层厚度的微妙关系，如何制备荧光粉颗粒分布均匀、荧光粉颗粒含量易改变、厚度可调控的高性能波长转换薄层，是生产、研究的难点和热点。
[0003]当前技术中，这种波长转换薄层主要由硅胶/树脂和荧光粉制成，硅胶/树脂与荧光粉末混合均匀后，在平面基板上刮涂以得到相应厚度的薄层，经过烘干、固化工艺后，得到硅胶/树脂一荧光粉结构的波长转换薄层，将其裁切至所需的尺寸，可应用于透射式激发的LED设备和LD设备。
[0004]但是硅胶/树脂的耐热性、导热性均很差，应用于大功率装置时会遇到耐热和散热的瓶颈，不易做成高品质的波长转换装置；此外，硅胶/树脂容易因老化而造成性能的减弱，特别是光效的衰退，若长时间工作在50-80°C的环境温度条件下，使用寿命会急剧下降；硅胶/树脂体系应用于大功率波长转换装置时，由于其有机物的特性，若瞬间温度过高，会出现不可逆转的光斑痕迹，导致装置的性能急剧下降。因此，硅胶/树脂-荧光粉体系的散热问题，依旧是制约其应用的最大瓶颈。
[0005]为了改善波长转换薄层的性能，近年来的技术开始使用玻璃/陶瓷替代树脂/硅胶作为荧光粉颗粒的粘接载体，以制备耐热、散热性能更好，稳定性更高，使用寿命更长的波长转换层(其中，以玻璃粉作为荧光粉颗粒粘接载体得到的超薄波长转换层称为超薄发光玻璃)。由于玻璃/陶瓷的耐热性和散热性均优于硅胶/树脂，抗老化性能更好，因此被视为硅胶/树脂-荧光粉体系的理想替代方案。
[0006]当前玻璃/陶瓷一荧光粉体系薄层的制备工艺较为复杂，往往通过熔铸法、常压烧结法、热压烧结法等方式制备，其后再经过繁琐的减薄、磨平、抛光等工序，这种二次成型甚至多次成型的工艺不利于品质控制，更是不利于大批量的生产。特别的，在制备超薄波长转换膜层时(厚度< 200μπι)，工艺难度很大，且容易发生膜片翘曲、开裂的问题，成品率较低。总的来说，工艺简单，能够批量生产，成本低廉且品质高的超薄波长转换层(如超薄发光玻璃)的制备方法，是当前生产中急需的技术。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种有效的波长转换薄层的制备方法，可简单、高效的制备高品质玻璃一荧光粉体系波长转换层，尤其是可制备致密、连续、平整的超薄发光玻璃。这类超薄发光玻璃有极强的耐热抗老化性能，可应用于大功率LED和LD光源。
[0008]因此，本发明提供一种超薄发光玻璃的制备方法，包括如下步骤:步骤A，在陶瓷基板的表面刷涂一层浆料，经干燥后得到承载/脱膜层，所述浆料包含无机粉末和第一液相有机载体；步骤B，在所述承载/脱膜层上刷涂发光玻璃生浆料，并经干燥后得到玻璃生浆料层，所述发光玻璃生浆料包含第一荧光粉、玻璃粉和第二液相有机载体；步骤C，将含所述玻璃生浆料层的陶瓷基板烧结，得到玻璃层；步骤D，将所述玻璃层从所述承载/脱膜层上脱离，得到超薄发光玻璃。
[0009]本发明中，所述超薄发光玻璃是厚度为50-300 μ m的发光玻璃。
[0010]本发明步骤A中得到的承载/脱膜层内部结构均匀无缺陷、表面平整。本发明所述无机粉末例如为高温下(如1000°c及以下)不分解的无机粉末。所述液相有机载体例如是在高温下能分解除去(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层薄膜的有机载体。本发明中，所述陶瓷基板的材质例如选自氧化招、氧化错和氮化招。
[0011]本发明步骤B中的发光玻璃生浆料中一般情况下仅包含荧光粉、玻璃粉和液相有机载体；但也可以根据需要向其中加入光散射粒子，例如以少量S12和/或T12为光散射粒子。
[0012]步骤A和步骤B中所述浆料的干燥优选在100?150°C下进行，例如为在120°C下干燥I小时。温度过低时，所需的干燥时间长，浆料可能在干燥过程中受重力影响而导致颗粒的沉降；温度过高时，液相挥发剧烈，会导致浆料层的缺陷产生。步骤A和步骤B中例如均为固相粉末与液相有机载体以球磨混合的形式制成相应的浆料。
[0013]步骤C中，烧结所使用的烧结炉例如为常压烧结炉或真空烧结炉，烧结的温度例如为400?1000°C，具体的，当目的产品为红色超薄发光玻璃时，其烧结温度例如为450-6500C ;而当目的产品为黄色或绿色超薄发光玻璃时，其烧结温度例如为800-950°C ;烧结时间可以是0.2?20h，例如为Ih0
[0014]步骤D中，本领域技术人员容易理解的，所述玻璃层与所述陶瓷基板间脱离的方式可以是自然脱落；或者例如是玻璃层和承载/脱膜层仍对基板有少许附着力，此时使用外力使其脱离。在经过步骤C中的烧结后，承载/脱膜层中的有机载体是完全挥发掉的，并无残留物。承载/脱模层中的无机粉末颗粒会仍然保持疏松粉末状，且只有表层很薄的一层粉末颗粒与玻璃层间有轻微粘接，这层粘接到玻璃层的粉末颗粒与其他的承载/脱膜层颗粒之间的结合力很小，因此玻璃层可以轻易脱膜。
[0015]在本发明的一个【具体实施方式】中，所述承载/脱膜层的厚度为50-300 μ m。发明人发现，使用50-300 μ m厚的承载/脱膜层能使得基板与玻璃层间更好地脱离，同时也有利于对玻璃层的打磨，进而得到优质的超薄发光玻璃产品。
[0016]本发明中，所述无机粉末为选自氧化铝、氧化钛、氧化锆、氮化硼和氮化铝中的一种或多种。上述无机粉末原料呈白色或近似白色，在玻璃生浆料层烧结后可以从所述玻璃层上轻易去除。
[0017]本发明中，所述第一液相有机载体和第二液相有机载体各自独立地选自苯基石圭油、甲基硅油、乙醇、乙二醇、二甲苯、乙基纤维素、萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇、PVA、PVB, PAA、PEG中的一种或者多种。在一种具体的实施方式中，所述第一液相有机载体和第二液相有机载体均含有如选自乙基纤维素、PVA、PVB、PAA和PEG的高分子聚合物。在另一种优选的【具体实施方式】中，所述第一液相有机载体和第二液相有机载体相同，例如均为乙基纤维素、丁基卡必醇乙酸酯和丁基卡必醇的混合溶液。
[0018]在本发明的一个【具体实施方式】中，在步骤B中还包括步骤B’，所述步骤B’包括:在所述玻璃生浆料层上刷涂第二发光玻璃生浆料，并经干燥后得到复合玻璃生浆料层，所述第二发光玻璃生浆料包含第二荧光粉，且所述第二荧光粉与所述第一荧光粉不同。本领域技术人员容易理解的，所述第二荧光粉与第一荧光粉不同可以是荧光粉的种类不同(例如不同颜色的荧光粉，或者是同种颜色但具体的化学结构不同的荧光粉)，也可以是仅荧光粉的含量不同。在该【具体实施方式】中，第一和第二两层玻璃生浆料层只经一次烧结即得到所述复合玻璃层。在这种方式中，因红色玻璃生浆料层的烧结温度与黄色和绿色不同，因此，该方案适用于不同的红色玻璃生浆料层间复合、不同的黄色玻璃生浆料层间复合、不同的绿色玻璃生浆料层间复合、以及黄色玻璃生浆料层与绿色玻璃生浆料层的复合。另外，步骤B’的第二发光玻璃生浆料中包含的玻璃粉和液相有机载体可任选地与步骤B中的玻璃粉和液相有机载体相同或不同。本领域技术人员容易理解的，使用本发明中的方案，包括在实施后续步骤C和步骤D后，将得到双层复合超薄发光玻璃。同样的，本发明也包括使用该方法制备三层或三层以上的复合超薄发光玻璃。
[0019]在本发明的另一个【具体实施方式】中，所述步骤C依序包括步骤C’和步骤C’ ’，所述步骤C’包括:将含所述玻璃生浆料层的陶瓷基板预烧结，得到预烧结玻璃层；所述步骤C’’包括:在所述步骤C’中得到的预烧结玻璃层上刷涂第二发光玻璃生浆料，并经干燥后进行二次烧结，得到玻璃层；所述第二发