一种波长转换装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种波长转换装置，包括至少一种格栅材料，所述格栅材料形成具有多个开口的格栅，所述开口中至少填充一种波长转换材料；所述波长转换材料与所述格栅材料之间无缝隙；所述波长转换材料中的掺杂元素在所述波长转换材料与格栅材料的界面垂直方向具有浓度梯度分布。还提供所述波长转换装置的制备方法，该方法具有工艺简单，设备要求低，适用于工业化生产的特点。

A wavelength conversion device and its preparation method

The invention relates to a wavelength conversion device, comprising at least one kind of grid material, which forms a grid with multiple openings filled with at least one wavelength conversion material, a seamless gap between the wavelength conversion material and the grid material, and a doping element in the wavelength conversion material perpendicular to the interface between the wavelength conversion material and the grid material. Distribution to a concentration gradient. The preparation method of the wavelength conversion device is also provided. The method has the characteristics of simple process, low equipment requirements and is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种波长转换装置及其制备方法
本申请涉及显示领域，特别涉及一种波长转换装置及其制备方法。
技术介绍
目前的显示领域中，特别是投影显示领域，显示方法主要利用DMD或LCD作为光调制器，对照明光进行调制从而得到图像光。但是，以DMD或LCD为技术基础的显示设备，存在其效率方面的缺陷。针对上述问题，专利文献CN105684171A、CN106030836A中提出了一种适用于像素化的发光装置的波长转换装置的结构及其制备方法。这些专利中提出的像素化波长转换装置的示意图如图1所示，其中11为波长转换材料，12为格栅材料。波长转换材料11被格栅材料12彼此间隔开，形成像素点阵列，可以将入射光转换为另一波长分布的光；格栅材料不透射紫外或/和可见光，以防止不同像素间的光串扰。为得到具有较好的热学性能的波长转换装置，波长转换装置优选使用无机材料如陶瓷，目前专利中常用的制备该像素化波长转换装置的方法是先制备格栅材料的素坯层，然后在其上通过激光刻蚀、切片、冲压、模压、锯切、切割等方式在阻隔层上形成凹坑或通孔阵列，之后在凹坑或通口阵列中填入发光材料素坯，之后整体进行烧结得到波长转换装置。或者先制备发光材料素坯层，在其上进行加工得到凹坑或通孔阵列，之后将格栅材料素坯填入凹坑或通孔阵列中，将得到的整个素坯烧结得到波长转换装置。这些方法需要进行机械加工，对冲压或切割模具要求较高，不利于得到像素尺寸小的波长转换装置，也不利于大规模产业化制备。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出了一种波长转换装置及其制备方法，便于得到像素尺寸小的波长转换装置，也有利于大规模产业化生产。一种波长转换装置，其特征在于：包括至少一种格栅材料，所述格栅材料形成具有多个开口的格栅，所述开口中至少填充一种波长转换材料；所述波长转换材料与所述格栅材料之间无缝隙；所述波长转换材料中的掺杂元素浓度在所述波长转换材料与格栅材料的界面垂直方向具有梯度分布。优选地，所述开口贯穿或部分贯穿所述格栅材料。优选地，所述格栅材料不透射和/或反射紫外光和/或可见光。优选地，所述格栅材料中还设置有与所述格栅材料折射率不同的孔或散射颗粒。优选地，所述散射颗粒为Al2O3、ZnO、BaSO4、MgO、TaO、Y2O3、SiO2、TiO2、ZrO2中的至少一种。优选地，所述波长转换材料为下列材料中的至少一种：YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYAG:Ce；(AE)SiON、(AE)AlSiN3、(AE)2Si3N8、(AE)SiAlON，其中AE为碱金属；硫化物；正硅酸盐。优选地，所述波长转换装置中还包括有烧结助剂。本专利技术还提供一种波长转换装置的制备方法，包括以下步骤：S1，一次流延膜的制备：将至少两种原料粉体分别和添加剂混合制得到流延浆料；流延浆料流延成型制得至少两种不同的一次流延膜；S2，像素化流延膜的制备：将至少两种一次流延膜按预设顺序叠置、加压；沿流延膜平面垂直的方向剪切成薄膜，得到至少一种二次流延膜；将二次流延膜再同至少一种一次和/或二次流延膜按预设顺序叠置、加压；沿预设方向剪切，得到预设像素分布的像素化流延膜；S3，流延膜的烧结：将像素化流延膜经过排胶、高温烧结制得波长转换装置。优选地，还包括将将像素化流延膜再和至少一种同种或不同种流延膜叠置、加压，获得另一像素化流延膜。优选地，所述添加剂依序、分次与原料粉体混合。优选地，还包括干燥流延膜的工艺。优选地，排胶之后还包括等静压工艺。优选地，所述二次流延膜中不同种材料之间呈间隔条状分布。优选地，烧结之后还包括退火工艺。优选地，所述添加剂为溶剂、分散剂、粘结剂或塑化剂中的至少一种。优选地，所述原料粉体为掺杂陶瓷材料和/或无掺杂陶瓷材料。优选地，所述原料粉体的粒径范围为20～500nm。优选地，所述原料粉体中还包括有烧结助剂。本专利技术的有益效果在于：本专利技术直接采用流延膜制备的方式，制备了像素化的波长转换装置，本专利技术能够制备像素尺寸更小的波长转换装置，同时制备工艺简单，设备要求低，不需要采用高精度的机械加工，也有利于大规模产业化制备。由于在制备过程中格栅材料和波长转换材料同时从流延膜状态烧结成型，烧结过程中波长转换材料中的参杂元素会极易通过扩散进入到格栅材料中，由此在波长转换材料与格栅材料的界面形成一定梯度浓度分布。附图说明图1为实施例一的工艺示意图；图2为实施例五的工艺示意图；图3为实施例六的工艺示意图；图4为实施例七的工艺示意图；图5为图1J中界面掺杂元素浓度分布示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合具体实施方式及附图对本专利技术进行详细的描述。本专利技术可以有许多种不同的具体实施方式，并不限于本文所描述的实施方式。本文中所述“一次”、“二次”、“第一”、“第二”和“第三”等仅为了表述及理解方便进行的定义，并不对本专利技术构成限定。各部分内容侧重点不同，省略部分参见其他部分即可。一种波长转换装置14，请参见图1J，包括至少一种格栅材料141，格栅材料形成具有多个开口的格栅，开口中至少填充一种波长转换材料142；波长转换材料142与格栅材料141之间无缝隙；波长转换材料中的掺杂元素浓度在波长转换材料与格栅材料的界面垂直方向具有梯度分布。需要说明的是，界面垂直方向具有梯度浓度分布是指在界面垂直方向附近一定范围内具有浓度梯度，如图5所示，格栅材料141靠近波长转换材料142时浓度开始上升，其变化趋势如图中的曲线51所示。其原因在于，由于本专利技术采用的制备工艺中，格栅材料和波长转换材料同时由流延膜共同烧结而成，在烧结的过程中，波长转换装置中的高浓度的掺杂元素极易通过扩散进入到格栅材料中；但是由于元素的扩散能力有限，扩散仅限于在界面垂直方向附近，因此只能在其界面垂直方向附近形成一定的梯度浓度分布。与此同时，与界面平行的方向上由于由同种格栅材料和/或波长转换材料构成，界面平行方向的掺杂元素浓度几乎相同。应该注意的是，由于界面位置的不同，各个不同位置界面的浓度梯度分布也可能不同。并且由于格栅材料和波长转换材料同时烧结而成，其界面也无缝隙，二者紧密连接为一体。优选地，开口贯穿或部分贯穿格栅材料。需要说明的是，如图1J所示，开口贯穿格栅材料141，在开孔中填充的波长转换材料142也即贯穿格栅材料141。如图2D和2E所示，开口部分贯穿格栅材料，即波长转换材料242没有贯穿波长转换材料241。优选地，格栅材料不透射和/或反射紫外光和/或可见光。优选地，格栅材料中还设置有与格栅材料折射率不同的孔或散射颗粒。优选地，所述散射颗粒为Al2O3、ZnO、BaSO4、MgO、TaO、Y2O3、SiO2、TiO2、ZrO2的至少一种。优选地，所述波长转换材料为下列材料中的至少一种：YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYAG:Ce；(AE)SiON、(AE)AlSiN3、(AE)2Si3N8、(AE)SiAlON，其中AE为碱金属；硫化物；正硅酸盐。优选地，所述波长转换装置中还包括有烧结助剂。本专利技术提供的一种波长转换装置的制备方法，包括以下步骤：S1，一次流延膜的制备：将至少两种原料粉体分别和添加剂混合制得到流延浆料；流延浆料流延成型制得至少两种不同的一次流延膜。其中，根据原料粉体的不同所制得的流延膜种类不同。S2，像素化流延膜的制备：将至少两种一次流延膜按预设顺序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长转换装置，其特征在于：包括至少一种格栅材料，所述格栅材料形成具有多个开口的格栅，所述开口中至少填充一种波长转换材料；所述波长转换材料与所述格栅材料之间无缝隙；所述波长转换材料中的掺杂元素浓度在所述波长转换材料与格栅材料的界面垂直方向具有梯度分布。

【技术特征摘要】
1.一种波长转换装置，其特征在于：包括至少一种格栅材料，所述格栅材料形成具有多个开口的格栅，所述开口中至少填充一种波长转换材料；所述波长转换材料与所述格栅材料之间无缝隙；所述波长转换材料中的掺杂元素浓度在所述波长转换材料与格栅材料的界面垂直方向具有梯度分布。2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述开口贯穿或部分贯穿所述格栅材料。3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述格栅材料不透射和/或反射紫外光和/或可见光。4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述格栅材料中还设置有与所述格栅材料折射率不同的孔或散射颗粒。5.根据权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于：所述散射颗粒为Al2O3、ZnO、BaSO4、MgO、TaO、Y2O3、SiO2、TiO2、ZrO2中的至少一种。6.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述波长转换材料为下列材料中的至少一种：YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYA...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梦梦，胡飞，许颜正，
申请(专利权)人：深圳光峰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44