一种用于液晶背光源的氮氧化物荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于巧光粉技术领域，特别是设及一种用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，液晶电视显示技术飞速发展，而作为LCD显示的核屯、技术之一的背光源 技术也得到了很大发展。L邸取代CWL成为下一代LCD背光源技术已经成为公认的发展趋 势。液晶显示背光源将成为LED的最大应用市场，占LED市场总额的40%W上。
[0003] 采用L邸作为LCD背光源，对图像画质有大幅提升，特别是在色彩饱和度方面。LED 背光色域覆盖率达到NTSC的90~100%，较CWL背光的70~80%有了显著提升，弥补了 液晶显示色彩数量不足的缺陷。此外，L邸背光在光效、响应速度、光衰等方面较CWL具有 显著优势。此外，白光L邸背光技术在成本方面的优势，也是促使该种背光技术成为未来普 及型L邸液晶电视的最优方案。
[0004] 目前，白光L邸背光源是采用绿色和红色巧光粉组合物与蓝光L邸忍片进行 组合而获得。其中，红粉普遍选择CaAlSiN3:化2+巧光粉，在绿粉的选择上，业界虽有 不同的认识，但日本国家材料研究所、=菱化学W及美国Intermatix、等企业均选择 0 -Sialon:化2+(即SiszAlzOzNsZ:化2+)作为巧光粉组合物中的绿粉，并已开始推向市场应 用。 阳0化]纵观巧光粉发展历程，自20世纪70年代W来，科研工作者开始研究塞隆，主要是 在陶瓷领域。至上世纪90年代中期，由Karunaratne等和沈志坚等分别报道了稀±离子渗 杂Sialon的光学性能，从而开启了将Sialon作为功能材料研究的大口。2002年，Sialon 基光转换材料才由Krevel等和谢荣军等分别提出可用来获得白光LED。
[0006] 中国专利申请200680016345.X公开了一种P型塞隆陶瓷巧光体，其通式为 SiszAlzOzNsZ:化2+，其中0. 24《Z《0. 42,化含量在0. 05-0. 25mol之间，采用直接升溫法 进行巧光粉的合成。该方案中的化含量偏高，一方面造成发光强度偏低，另一方面成本升 高；此外，直接升溫法还可能造成反应的不完全，使得巧光粉的发光强度偏低。 阳007] 中国专利申请200880111063. 7公开了一种组成为SiezAlzOzNsZ的巧光粉，0 <Z < 4. 2。该方案中由于Z值的范围较大，当z〉0. 5后，极易造成化无法完全进入晶格，从而 影响发光强度；此外，Z值偏大，产物极易产生12H、21R和27R等杂相，从而影响巧光粉的发 光强度。
[0008] 中国专利申请201080054430. 1公开了一种P型SiAlON的2价館活化氮氧化物 绿色系发光巧光体，其组成为化aSibAlcOA，其中0. 005《a《0. 4，b+c= 12，d+e= 16,该 方案按照化学计量比进行称量，导致激活剂化无法完全进入晶格，巧光粉发光性能偏低。
[0009] 中国专利申请201510023323. 7公开了一种化学式为SisyAlyOyNsy的巧光粉专利， 其中0 <y《4。该专利存在的主要不足在于：一是Z值偏大，容易产生杂相；二是采用溶 胶-凝胶法进行合成，与传统高溫固相法相比，所得巧光粉的发光强度偏低。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是为克服现有技术存在的不足而提供一种用于液晶背光源的氮氧 化物巧光粉及其制备方法，本发明的氮氧化物巧光粉具有化学稳定性好、发光效率高、色域 广等特点，能够满足液晶背光源应用的要求；本发明的制备方法具有操作简单、无污染、成 本低等特点。
[0011] 根据本发明提出的一种用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉，其特征在于，其化学 结构式如下： 阳01引 SixzAlz〇zNyZ:化a，Tnib (1)， 阳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] 本发明提出的一种用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉的进一步优选方案是：所述 X为6. 5《x《7. 5 ;所述Z为0. 2《z《0. 3 ;所述a为0. 005《a《0. 05。
[0015] 本发明上述的一种用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉的制备方法，其特征在于， 包括如下基本步骤：
[0016] 步骤1，确定氮氧化物巧光粉的化学结构式如下：
[0017] SixzAlzOzNyz:化a，Tmb (1)， 阳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] 步骤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的氧化物为原料，其中Si的氮化物是必须的，并按步骤1所述化学 结构式（1)的组成及化学计量比称取所述原料；
[0020] 步骤3,在步骤2所述原料中加入助烙剂NH4CI或NH4F，得到混合物原料；
[0021] 步骤4,将步骤3所述混合物原料通过混料机进行充分混合，得到混合物料；
[0022] 步骤5,将步骤4所述混合物料在保护气氛中进行高溫赔烧，得到氮氧化物巧光粉 半成品；
[0023] 步骤6,将步骤5所述氮氧化物巧光粉半成品经后处理，制得氮氧化物巧光粉成 品。
[0024] 本发明提出的一种用于液晶背光源的氮氧化物巧光粉的制备方法的进一步优选 方案是： W25] 步骤2所述A1的氧化物或/和A1的氮化物为Al2〇3或/和A1N;Si的氮化物或/ 和Si氧化物为SisN*或/和SiO2。
[0026] 步骤2所述化的氧化物为EU2O3胁的面化物为化F3或化Cl3。
[0027] 步骤2所述Tm的氧化物为而2〇3。
[0028] 步骤3所述助烙剂的加入量为原料总质量的0. 01 % -1 %。
[0029] 步骤4所述混合物原料的混合时间为1-化，使得混合均匀。
[0030] 步骤5所述保护气氛为纯氮气气氛或氮氨混合气氛；所述保护气氛压力不超过 IMPa;在氮氨混合气氛中的氨气的体积比为1% -10%。
[0031] 步骤5所述高溫赔烧为梯度升溫，第一段的溫度梯度为700-800°C，升溫速率 为10-15°C/min,该溫度段为真空赔烧；第二段的溫度梯度为1200-1400°C，升溫速率为 8-10°C/min,该溫度段气压为0. 2-0. 5MPa;第S段的溫度梯度为1800-2100°C，升溫速率为 5-8°C/min,赔烧时间为5-lOh，该溫度段气压为0.8-lMPa。
[0032] 步骤6所述氮氧化物巧光粉半成品经后处理，是指后处理过程，它包括研磨、 过筛、酸洗，然后水洗至电导率小于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，所述酸洗为将过筛后的物料浸泡在1-5%的硝酸溶液中，揽拌 20-30min，经过滤后再送入水洗工序。
[0033] 本发明的氮氧化物巧光粉的实现原理是：在SiezAlzOzNsZ化学式中，由于A1、0分 别取代Si、N后电荷仍旧保持平衡，因此任何金属离子想要进入该结构中是比较困难的。如 在现有公知的专利中Si的含量均按化学计量比称量，同时A13+对Si4+的取代也限制了Eu2+ 进入晶格的几率，导致化2+无法完全进入晶格，使得巧光粉相对亮度偏低。本发明是通过提 高Si的含量，使得有更多的N原子充当网状结构，而一个N原子可W连接=个Si原子，因 而可W提供更多的晶格位置，同时通过限定化学式中的Z值，使得进入晶格的化2+显著增 加，可有效地提升巧光粉的性能；同时，由于更多化2+进入晶格，使得所需化2+的含量更少， 因而还明显降低了成本。
[0034] 本发明的制备方法通过梯度升溫法和化的面化物结合来显著提升巧光粉的发光 性能，运是因为化的面化物的烙点明显低于化的氧化物，在梯度升溫的过程中更容易参与 反应，有利于化2+进入晶格，从而提高巧光粉的发光性能。同时助烙剂的引入提供了更好的 还原气氛，有利于化3+还原为化化，从而明显提高巧光粉的发光强度。
[0035] 本发明与现有技术相比其显著优点在于：
[0036] 一是现有技术中P塞隆绿色巧光粉普遍采用SiezAlzOzNsZ:化，其中0 <Z< 4. 2 ; 与现有技术相比，本发明通过提高Si的含量，即采用SixzAlzOzNyz:aR其中，6.3<X《8， 0. 1《z《0. 3 ;同时通过限定化学式中的z值，使得进入晶格的化2+显著增加，有效地提升 巧光粉的性能；且本发明在提高巧光性能的同时，化原料的用量减少，大大降低产品的成 本。
[0037] 二是梯度升溫法使得原料在烙融状态下更好的混合，再经过高溫赔烧有利于反应 的充分进行，得到纯净的单一相，从而提高巧光粉的发光强度。
[0038] S是化的面化物的烙点明显低于化的氧化物，在梯度升溫的过程中更容易参与 反应，有利于Eu2+进入晶格，从而提高巧光粉的发光性能。，
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