红色荧光粉、红色荧光粉的制备方法及发光装置的制造方法_2

文档序号:9858704阅读:来源:国知局
i4+中的任一种 或多种,且0.001 <χ<0·5,0·001 <0.3。
[0033] 本发明通过采用Al3+替换部分X(X为Si4+、Ge4+和Ti 4+中的任一种或多种),以及引入 D(D为Ba2+、Sr2+、Ca2+和Mg2+中的任一种或多种)以降低由于Al 3+替换X导致的晶格膨胀,并平 衡Al3+替换X后体系的价态,从而影响发光中心Mn 4+离子的晶体场,进而能够调节红色荧光 粉的光色性能,并提高红色荧光粉的光色性能。进一步地,采用本发明提供的红色荧光粉用 作发光装置的背光源时可显著提高发光装置的显示色域范围。
[0034] 上述红色荧光粉中,为了降低Al3+(离子半径r为0.535A)替换X导致的晶格膨胀, 优选地,A为K+,X为Si 4+(离子半径r为0.4A)或Ge4+(离子半径为0.53A:)。同时,通过引入例 如Ca 2+(离子半径r为lA)、Sr2+(离子半径r为1.18A)、Ba2+(离子半径r为135A)、Mg 2+(离子半 径r为0.72A)以解决Al3+替换X导致的体系价态不平衡问题。
[0035] 根据上述Al3+替换X的量可相应调整红色荧光粉Μ中Mn4+取代X的量。优选地,在该 红色荧光粉中Mn 4+取代X(X为Si4+、Ge4+或Ti4+)的量为0.1%-30%。
[0036] 在Al3+替换Si4+的红色荧光粉体系中,为了降低替换后的晶格膨胀(Al3+、Mn 4+的离 子半径与Si4+的离子半径相差较大)以及实现体系的电荷平衡,优先选择离子半径小于K+ (其离子半径r=1.38A)的Ca 2+、Sr2+或Mg2+。通过上述离子取代可影响发光中心Mn4+离子的晶 体场,从而实现对红色荧光粉的光色性能进行调节。同时,发明人经过大量实验研究也证 实,当A为K+,X为Si 4+,D选自Sr2+、Ca2+和Mg2+中的任一种时,红色荧光粉具有更好的光色性 能。
[0037] 在Al3+替换Ge4+的红色荧光粉体系中,为了尽量降低替换后的晶格膨胀(Al3+的离 子半径与Si 4+的离子半径相差较大,Mn4+的离子半径与Si4+的离子半径相当)以及实现体系 的电荷平衡,优先选择离子半径与K+(离子半径γ=1.38Α )相当的Ba2+(:r=1.35A)。通过上述离 子取代可影响发光中心Mn4+离子的晶体场,从而实现对红色荧光粉的光色性能进行调节。同 时铝元素对锗元素的替换可降低成本。而且,发明人经过大量实验研究也证实,当A为K+,X 为Ge4+,D为Ba2+时,红色荧光粉具有更好的光色性能。
[0038] 为了进一步提高红色荧光粉的光色性能,优选地,0.03 < y < 0.2 ;更为优选地, 0.03 < X < 0.1。同时,在一种优选实施方式中,x/y < 1,此时红色荧光粉的晶体结构比较稳 定,且该红色荧光体具有更好的光色性能。
[0039] 同时,本发明还提供了一种红色荧光粉的制备方法,该制备方法包括以下步骤:按 照化学计量比分别称取A2MnF6、A2[XF6]、含D盐和含A1盐,其中,A选自Li +、Na+和K+中的任一 种或多种,D选自Ba2+、Sr2+、Ca2+和Mg2+中的任一种或多种,X选自Si 4+、Ge4+和Ti4+中的任一种 或多种;将六#1^6溶于第一HF溶液中以获得第一溶液,将A 2 [XF6 ]溶于第二HF溶液中以获得 第二溶液,将含D盐溶于第三HF溶液中以获得第三溶液,以及将含A1盐溶于第四HF溶液中以 获得第四溶液;将第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液同时滴加反应以得到混合溶 液;对混合溶液进行抽滤以获得沉淀物,沉淀物的组分为4( 2^0^(1|^1心]^114+,其中, 0.001 <χ<0·5,0·001 0.3,且沉淀物即为红色荧光粉。
[0040] 上述制备方法中,所形成红色荧光粉通过采用Al3+替换部分X,以及引入D以降低由 于Al3+替换X导致的晶格膨胀,并平衡Al 3+替换X后体系的价态,从而影响发光中心Mn4+离子 的晶体场,进而能够调节红色荧光粉的光色性能,并提高红色荧光粉的光色性能。
[0041] 下面将更详细地描述根据本发明提供的红色荧光粉的制备方法的示例性实施方 式。然而,这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施,并且不应当被解释为只限于 这里所阐述的实施方式。应当理解的是,提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底 且完整,并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
[0042] 首先,按照化学计量比分别称取A2MnF6、A2[XF6]、含D盐和含A1盐,其中,A选自Li+、 Na+和K+中的任一种或多种,D选自Ba2+、Sr2+、Ca2+和Mg 2+中的任一种或多种,X选自Si4+、Ge4+和 Ti4+中的任一种或多种。其中,所谓按照化学计量比是指按照最终制备得到的红色荧光粉中 各元素的含量比例。含D盐可以为含D的氯化盐或硝酸盐等,含A1盐可以为含Al 3+的氯化盐或 硝酸盐等。
[0043] 然后,将A2MnF6溶于第一HF溶液中以获得第一溶液,将A2[XF 6]溶于第二HF溶液中 以获得第二溶液,将含D盐溶于第三HF溶液中以获得第三溶液,以及将含A1盐溶于第四HF溶 液中以获得第四溶液。其中,第一HF溶液、第二HF溶液、第三HF溶液和第四HF溶液的浓度可 以根据实际需求进行设定。优选地,第一 HF溶液、第二HF溶液、第三HF溶液和第四HF溶液的 浓度都相同且均为20wt%~60wt%。选用上述浓度的HF溶液能够使所制备的红色荧光体具 有发光强度高效果。
[0044] 接下来,按化学计量比将第一溶液、第二溶液、第三溶液和第四溶液进行滴加反应 以得到混合溶液。在该步骤中,滴加反应的温度和时间可以根据实际工艺需求进行设定。优 选地,滴加反应的温度为-20°C~100°C,滴加反应的时间为lOmin~5h。更为优选地,滴加反 应的温度为50°C~55°C,滴加反应的时间为2h~2.5h。
[0045] 最后,对混合溶液进行抽滤以获得沉淀物,沉淀物的组分为A(2-x)D x[Xaty)AlxF6]: yMn4+,其中,0.001 <x<0.5,0.001 <y<0.3,且沉淀物即为红色荧光粉。其中,抽滤的方式 可以为真空抽滤等。优选地,对混合溶液进行抽滤的步骤之前,制备方法还包括对混合溶液 进行搅拌和静置的步骤。上述工艺的具体工艺参数可以参照现有技术进行,在此不再赘述。
[0046] 至此,即可获得组分为A(2-x)Dx[X(1- x-y)AlxF6]:yMn4+的红色荧光粉,其中,A选自Li +、 Na+和K+中的任一种或多种,D选自Ba2+、Sr2+、Ca2+和Mg 2+中的任一种或多种,X选自Si4+、Ge4+和 Ti4+中的任一种或多种,且0.001仝X仝0·5,0·001仝y仝0.3。
[0047] 同时,本发明还提供了一种发光装置,包括蓝色发光二极管和荧光体层,荧光体层 包括红色荧光粉,其中,红色荧光粉为本发明提供的红色荧光粉。该发光装置中,由于红色 荧光粉的光色性能得以提高,使得发光装置的显示色域范围得以显著提高。
[0048] 下面将结合具体的实施例来进一步说明本发明的有益效果。
[0049] 下列实施例和比较例中的发光强度和色坐标采用杭州远方HAAS-2000高精度快速 光谱辐射计检测得到;
[0050] SEM图谱为采用HITACHI S-1510型号的扫描电子显微镜采集得到;
[00511 XRD图谱采用X'Pert PRO MPD对合成的荧光粉进行物相分析的粉末X射线衍射仪 米集得到;
[0052]激发光谱和发射光谱采用采用Horiba公司的FluoroMax-4型号的高灵敏一体式荧 光光谱仪采集得到;
[0053]色域范围和光通量的检测采用中为公司的ZWL-600型号的光电测试系统检测得 到。
[0054] 比较例1
[0055]本比较例所制备氟化物红色荧光材料的化学式为:K2SiF6:Mn4+。其制备方法为:按 照K2Si〇.85F6:0.15Mn4+的化学计量比分别称取氟锰酸钾、K 2SiF6等原料分别溶于20wt%HF溶 液中获得氟锰酸钾的氢氟酸溶液和氟硅酸钾的氢氟酸溶液,将氟锰酸
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