专利名称：发光玻璃的制造方法、发光玻璃及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光与显示技术领域，具体涉及一种发光玻璃的制造方法、由该方法 制成的发光玻璃及其用途。
背景技术：
随着半导体照明技术(LED)的发展，这种革命性的新光源逐渐走进了我们的日常 生活。以第三代半导体材料氮化镓作为半导体照明光源，在同等亮度下耗电量仅为普通白 炽灯的1/10，寿命可以达到10万小时以上。作为新型的照明技术，LED具有节能、绿色环保、 应用灵活等诸多优点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源及普通照明等领域，这 将弓I发一次照明领域的革命。目前，白光LED的制作途径一般采用荧光材料将蓝光LED芯片的部分蓝光转换为 红、绿或黄光，通过不同颜色光混合的方法来实现。其中，所用的荧光材料大都是一些无机 荧光材料，如掺杂稀土的碱金属硫化物、铝酸盐等，但大多数的无机荧光材料存在激发波长 与LED芯片不匹配、光转换效率和亮度较低等问题，影响了整个发光器件的光输出性质和 效率。与无机发光材料相比，有机发光物质具有较宽的波长可调谐范围、强的光吸收能力、 低的激发能量和高的量子转换效率等不可比拟的优势。现已经出现将有机荧光材料掺入封 装材料的技术，如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯和塑料中作为光转换部件，制作成白光LED。 但由于处于激发态的有机荧光材料易与有机的封装材料之间发生光化学反应，所以容易造 成器件劣化、使用寿命短、发光性质不稳定等缺陷。于是，又有人提出将有机荧光材料掺杂 到二氧化硅基质中利用溶胶_凝胶法制成有机/无机复合发光材料来避免上述现象的发 生，但是，在这种方法中，有机荧光材料的浓度、反应体系的PH值、水与正硅酸乙酯的比值、 体系的反应温度及反应时间等参数对最终获得的有机/无机复合材料的性能有较大的影 响，并且由于所制得的材料仍为粉体材料，所以还必须与有机的封装材料配合才可以在LED 中应用，因此从材料制备到器件封装，整个工艺过程较为复杂。
发明内容
本发明实施例的第一目的在于提供一种发光玻璃的制造方法，旨在解决将有机荧 光材料应用到半导体照明技术中，存在的有机发光材料与有机的封装材料之间的光化学反 应，以及制作工艺复杂的问题。本发明实施例的第二目的在于提供一种由上述方法制备的发光玻璃。本发明实施例的第三目的在于提供一种上述发光玻璃的用途。本发明实施例的发光玻璃的制造方法，包括如下步骤(1)将有机荧光材料溶解到溶剂中，形成有机荧光材料溶液；(2)将多孔玻璃浸入到有机荧光材料溶液中，吸收有机荧光材料溶液；(3)将浸有有机荧光材料的多孔玻璃取出后干燥，制得发光玻璃。本发明实施例的发光玻璃，由上述制造方法制备而成。
本发明实施例的发光玻璃，用于配合200nm 550nm范围内的半导体发光二极管 制作发光装置。与现有技术相比，上述技术方案由于以多孔玻璃为载体，通过浸泡一定浓度有机 荧光材料的溶液制备发光玻璃，这种方法不仅工艺过程非常简单，且该发光玻璃可以直接 作为荧光转换物质和封装材料应用在基于半导体发光二极管的发光器件中，解决了以往将 有机荧光材料用于半导体照明技术的困难。另外，本技术方案，有机荧光材料选择范围宽， 便于调节复合材料的性能，同时，由于多孔玻璃具有强的化学惰性，避免了有机荧光材料与 其相互作用而引起的非辐射能量转移，在提高了有机荧光材料的量子效率的同时，也提高 了这种发光玻璃整体的稳定性能。再次，本发明制备的含有有机荧光材料的多孔发光玻璃 具有高的透明度，并且由于有机荧光材料的波长可调谐范围宽，可选择的种类多，因此可以 配合200nm 550nm范围内的半导体发光二极管制作成不同颜色发射的发光装置。由于有 机荧光材料具有强的光吸收能力和高的量子转换效率，本发明制备的这种多孔发光玻璃也 具有高的光效，在半导体照明与显示领域具有广阔的应用前景。
图1是实施例1制备的多孔发光玻璃的激发光谱与发射光谱；图2是实施例2制备的多孔发光玻璃在485nm波长激发光激发下的发射光谱。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。本发明实施例提供一种将有机荧光材料附着到玻璃介质中制备发光玻璃的方法， 制作工艺简单，而且该方法制备的发光玻璃可以直接作为荧光转换物质和封装材料应用在 基于半导体发光二极管的发光器件中。具体而言，本发明实施例发光玻璃的制造方法，包括如下步骤(1)将有机荧光材料溶解到溶剂中，形成有机荧光材料溶液；(2)将多孔玻璃浸入到有机荧光材料溶液中，吸收有机荧光材料溶液；(3)将浸有有机荧光材料的多孔玻璃取出后干燥，制得发光玻璃。在本发明实施例中，有机荧光材料所采用的溶剂并无特别限制，选自本领域所常 用溶剂，例如可选自乙醇、甲醇、氯仿、丙酮、乙醚、正己烷、环己烷、四氢呋喃或苯。一般而言，有机荧光材料在溶液中的浓度并无特别限制，只要能充分溶解有机荧 光材料即可。在本发明实施例中，有机荧光材料在溶液中的浓度范围优选为10_6 IO-1Hiol/ L ；多孔玻璃在有机荧光材料溶液中浸渍时间为至少半小时。本发明实施例的有机荧光材料并无特别限制，为本领域所常用的有机荧光材料。 例如，可选自香豆素类化合物、罗丹明类化合物、芴类化合物、芪类化合物、偶氮类化合物、 荧光素类化合物、芳香稠环化合物、金属有机配合物中一种或一种以上物质。上述香豆素类化合物、罗丹明类化合物、芴类化合物、芪类化合物、偶氮类化合物、 荧光素类化合物、芳香稠环化合物、金属有机配合物并无特别限制，为本领域所常用有机荧光材料。例如香豆素类化合物可选自香豆素307 (Acros公司)、香豆素6、香豆素153、香豆素 343、香豆素152、香豆素153、香豆素7、香豆素334、香豆素314、香豆素102、7_乙氧基香 豆素、7- 二乙氨基-3-(2-苯并咪唑)香豆素、7-羟基-4-三氟甲基香豆素、7- 二乙基胺 基-4-甲基香豆素等。罗丹明类化合物可选自罗丹明6G(Acros公司)、罗丹明123、罗丹明B、罗丹明110寸。芴类化合物可选自9，9-双(4-氨基苯基)芴(Acros公司)、2，7-硝基芴、9，9-双 (4-氨基苯基)芴、9，9_双(4-羟苯基)芴、9，9_双(4-氨基-3-甲基苯基)芴、9，9_双 (4-氨基-3-氟苯基)芴等。芪类化合物可选自紫檀芪(Aldrich公司)、对双邻甲基苯乙烯基苯、1，1'‘-双
(二苯氨基)苯乙烯基苯等。偶氮类化合物可选自二甲基黄(Aldrich公司)、4，4' -二氨基偶氮苯、4_( 二甲 基胺)_4' _甲基偶氮苯、分散橙3等。荧光素类化合物可选自荧光素钠(上海国药集团公司)、荧光黄、二乙酸荧光素、 5_氨基荧光素、2' ,7' -二氯荧光素、荧光素二乙酸酯、四碘荧光素、6-羧基荧光素、4'， 5' -二溴荧光素等。芳香稠环化合物可选自红荧烯(Acros公司)、六苯并苯、二萘嵌苯、蒽、苯并蒽等。金属有机配合物可选自三(8-羟基喹啉)铝(Aldrich公司)、(8_羟基喹啉)锌、 (8-乙基卟啉)钼(Frontiers公司)、三(二苯甲酰基甲烷)单(1，10_邻二氮杂菲)铕 (Aldrich公司)、三(2-苯基嘧啶)铱(Aldrich公司)等。其中，上述金属有机配合物优选自d区过渡元素、镧系元素的有机配合物和Al的 有机配合物中的一种或一种以上物质。更优选自以Eu、Sm、Tb、Dy、Pt、Ir、Ru、Os、Al、Zn、 Cu或Ni为中心金属离子的β - 二酮类、芳香酮类、杂环类二元或多元配合物。在本发明实施例中，多孔玻璃并无特别限制，为本领域所常用多孔玻璃，孔的体积 占发光玻璃总体积的25 40%，孔径大小为4 lOOnm，例如，可选择康宁公司Vycor系列 多孔玻璃。在本发明实施例中多孔玻璃含有94. 0% SiO2,1. O 3. Owt%的B2O3， 1. O 3. Owt% Al2O3的多孔玻璃，当然还可以含有其它成分，例如O 1 %的Na20、0 1 % 的 &02。本发明还提供一种通过上述述制造方法制备的发光玻璃，该发光玻璃可配合 200nm 550nm范围内的半导体发光二极管，制作成不同颜色发射的发光装置，可以彻底解 决有机发光材料与有机的封装材料之间的光化学反应问题，并且制备工艺简单。以下实施例中选用的多孔玻璃中孔径大小为4 lOOnm，不再赘述。实施例1取香豆素类化合物香豆素307 (Acros公司)0. Immol，溶于IOml的乙醇溶液中，配 制成10_2mol/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的25%的多孔玻璃浸入到上述溶液 中8小时后取出，用乙醇溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料的多孔发 光玻璃。本实施例制备的多孔发光玻璃的激发光谱与发射光谱见图1，从图1中我们可以看
5出，该材料适合450nm蓝光LED激发，能够发射出500nm的绿光。实施例2取罗丹明类化合物罗丹明6G (Acros公司)0. Olmmol，溶于IOOml的乙醇溶液中，配 制成10_4mol/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的25%的多孔玻璃浸入到上述溶液 中8小时后取出，用乙醇溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料的多孔发 光玻璃。图2给出了本实施例制备的多孔发光玻璃在波长为485nm激发光激发下的发射光 谱，在485nm波长的光的激发下能够发射出565nm的黄光。该测试采用岛津RF-5301PC荧 光分光光度计在1. 5nm狭缝、低灵敏度条件下进行。实施例3取芴类化合物9，9-双(4-氨基苯基)芴(Acros公司)0. Immol，溶于IOOml的氯 仿溶液中，配制成10_3mOl/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的40%的多孔玻璃浸入 到上述溶液中8小时后取出，用氯仿溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材 料的多孔发光玻璃。实施例4取芪类化合物紫檀芪(Aldrich公司)0. Olmmol，溶于IOOOml的甲醇溶液中，配制 成10_5mol/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的36%的多孔玻璃浸入到上述溶液中 8小时后取出，用甲醇溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料的多孔发光玻
^^ ο实施例5取偶氮类化合物二甲基黄(Aldrich公司)0. Olmmol，溶于IOOOml的氯仿溶液中， 配制成10_5mol/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的40%的多孔玻璃浸入到上述溶 液中5小时后取出，用氯仿溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料的多孔 发光玻璃。实施例6取荧光素类化合物荧光素钠(上海国药集团公司)0. Olmmol，溶于IOOOml的丙酮 中，配制成10_5mol/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的25%的多孔玻璃浸入到上述 溶液中10小时后取出，用丙酮溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料的多 孔发光玻璃。实施例7取芳香稠环化合物红荧烯(Acros公司)0. OOlmmol，溶于IOOOml的四氢呋喃溶液 中，配制成10_6mol/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的25%的多孔玻璃浸入到上述 溶液中8小时后取出，用四氢呋喃溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料 的多孔发光玻璃。实施例8取金属配合物三(8-羟基喹啉)铝(Aldrich公司)0. Olmmol，溶于IOOml的正己 烷溶液中，配制成10_4mOl/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的35%的多孔玻璃浸入 到上述溶液中3小时后取出，用正己烷溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光 材料的多孔发光玻璃。实施例9
取金属配合物(8-羟基喹啉)锌(Aldrich公司)0· Olmmol，溶于IOOml的乙醚溶 液中，配制成10_4mol/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的35%的多孔玻璃浸入到上 述溶液中5小时后取出，用乙醚溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料的 多孔发光玻璃。实施例10取金属配合物(8-乙基卟啉)钼(Frontiers公司)0· Olmmol，溶于IOOml的环己 烷溶液中，配制成10_4mOl/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的22%的多孔玻璃浸入 到上述溶液中9小时后取出，用环己烷溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光 材料的多孔发光玻璃。实施例11取金属配合物三(二苯甲酰基甲烷)单(1，10-邻二氮杂菲)铕(Aldrich公 司)0. Olmmol，溶于100ml的苯溶液中，配制成10_4mOl/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总 体积的31%的多孔玻璃浸入到上述溶液中6小时后取出，用苯溶液清洗表面后进行干燥， 即可得到含有有机荧光材料的多孔发光玻璃。实施例12取金属配合物三(2-苯基嘧啶)铱(Aldrich公司)0· Olmmol，溶于100ml的乙醇 溶液中，配制成10_4mOl/L的溶液，将孔的体积占发光玻璃总体积的30%的多孔玻璃浸入到 上述溶液中7小时后取出，用乙醇溶液清洗表面后进行干燥，即可得到含有有机荧光材料 的多孔发光玻璃。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种发光玻璃的制造方法，其特征在于，其包括如下步骤(1)将有机荧光材料溶解到溶剂中，形成有机荧光材料溶液；(2)将多孔玻璃浸入到所述有机荧光材料溶液中，吸收有机荧光材料溶液；(3)将浸有有机荧光材料的多孔玻璃取出后干燥，制得所述发光玻璃。
2.如权利要求1所述发光玻璃的制造方法，其特征在于，所述有机荧光材料溶液的浓 度为10_6 liTmol/L，所述多孔玻璃在该有机荧光材料溶液中的浸渍时间为至少半小时。
3.如权利要求1所述发光玻璃的制造方法，其特征在于，所述有机荧光材料选自香豆 素类化合物、罗丹明类化合物、芴类化合物、芪类化合物、偶氮类化合物、荧光素类化合物、 芳香稠环化合物、金属有机配合物中一种或一种以上物质。
4.如权利要求3所述发光玻璃的制造方法，其特征在于，所述金属有机配合物选自d区 过渡元素、镧系元素的有机配合物和Al的有机配合物中的一种或一种以上物质。
5.如权利要求4所述发光玻璃的制造方法，其特征在于，所述金属有机配合物选自以 Eu、Sm、Tb、Dy、Pt、Ir、Ru、Os、Al、Zn、Cu或Ni为中心金属离子的β _ 二酮类、芳香酮类、杂 环类二元或多元配合物。
6.如权利要求1所述发光玻璃的制造方法，其特征在于，所述有机荧光材料溶液中溶 剂选自乙醇、甲醇、氯仿、丙酮、乙醚、正己烷、环己烷、四氢呋喃或苯。
7.如权利要求1所述发光玻璃的制造方法，其特征在于，所述多孔玻璃孔径大小为4 lOOnm，孔的体积占所述发光玻璃总体积的25 40%。
8.如权利要求7所述发光玻璃的制造方法，其特征在于，所述多孔玻璃含有94.0% 98wt% SiO2,1. 0 3. Owt% B2O3,1. 0 3. Owt% Al2O3,0 Na20,0 Zr02。
9.一种通过权利要求1 8任一项所述制造方法制备的发光玻璃。
10.一种如权利要求9所述发光玻璃用于配合200nm 550nm范围内的半导体发光二 极管制作发光装置。
全文摘要
本发明提供了一种发光玻璃的制造方法、发光玻璃及其用途，该方法包括步骤(1)将有机荧光材料溶解到溶剂中，形成有机荧光材料溶液；(2)将多孔玻璃浸入到有机荧光材料溶液中，吸收有机荧光材料溶液；(3)将浸有有机荧光材料的多孔玻璃取出后干燥，制得发光玻璃。该发光玻璃采用上述方法制得；该发光玻璃可配合200nm～550nm范围内的半导体发光二极管制作成发光装置。本发明的发光玻璃的制造方法制作工艺简单，而且该方法制备的发光玻璃可以直接作为荧光转换物质和封装材料应用在基于半导体发光二极管的发光器件中，解决了有机发光材料与有机的封装材料之间的光化学反应问题。
文档编号H01L33/00GK101928111SQ200910108140
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者周明杰, 马文波 申请人:海洋王照明科技股份有限公司