專利名稱：一種熒光材料、其制造方法及包含該熒光材料的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光材料及其制造方法，更特別涉及一種磷酸鹽熒光材料及其制 造方法，以及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前市面應(yīng)用發(fā)光二極管(LEDs，light emitting diodes)的白光發(fā)光裝置將逐 漸取代傳統(tǒng)的鎢絲燈及日光燈照明，因其具有下列特性(1)體積小，適用于數(shù)組封裝的照 明使用，且可視其應(yīng)用做不同顏色種類的組合；⑵壽命長，其壽命可達(dá)1萬小時以上，比一 般傳統(tǒng)鎢絲燈泡高出50倍以上；C3)耐用，由于其封裝是透明樹脂，因此可耐震與耐沖擊； (4)環(huán)保，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不含水銀，因此沒有污染及廢棄物處理問題；(5)省能源與低耗 電量，其耗電量約是一般鎢絲燈泡的1/3至1/5。而所謂「白光」通常是指一種多顏色的混合光，以人眼所見的白色光至少包括二種 以上波長的色光所形成，例如藍(lán)色光加黃色光可得到二波長的白光，藍(lán)色光、綠色光、紅色 光混合后可得到三波長的白光。白光發(fā)光二極管可依照其制作所使用的物質(zhì)而分為有機(jī)發(fā)光二極管與無機(jī)發(fā)光 二極管。目前市場主要半導(dǎo)體白光光源主要包括以下三種方式。第一種為以紅藍(lán)綠三色發(fā) 光二極管晶粒組成白光發(fā)光模塊，其具有高發(fā)光效率、高演色性(color render)，但同時也 因不同顏色晶粒磊晶材料不同，連帶使電壓特性也隨之不同。因此使得制造成本偏高、電路 設(shè)計復(fù)雜、且混光不易。第二種為日亞化學(xué)提出以藍(lán)光發(fā)光二極管激發(fā)黃色YAG熒光粉產(chǎn)生白光的發(fā)光 二極管，為目前市場主流方式。在藍(lán)光發(fā)光二極管芯片的外圍填充混有黃光YAG熒光粉的 光學(xué)膠，此藍(lán)光發(fā)光二極管芯片所發(fā)出藍(lán)光的波長約為400-530nm，利用藍(lán)光發(fā)光二極管芯 片所發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)黃光熒光粉產(chǎn)生黃光，其余藍(lán)光配合熒光粉所發(fā)出的黃光，即形成藍(lán) 黃混合的二波長的白光。然而此種白光LED在一般照明上的限制極多，主要原因如下由于藍(lán)光占發(fā)光光 譜的大部分，因此，會有色溫偏高與不均勻的現(xiàn)象?；谏鲜鲈颍仨毺岣咚{(lán)光與黃光熒 光粉作用的機(jī)會，以降低藍(lán)光強(qiáng)度或是提高黃光的強(qiáng)度。此外，因藍(lán)光發(fā)光二極管發(fā)光波長 會隨溫度提升而改變，進(jìn)而造成白光源顏色控制不易。此外，因缺乏紅光造成演色性較差。第三種是以紫外光發(fā)光二極管激發(fā)透明光學(xué)膠中含均勻混有一定比例的藍(lán)色、綠 色、紅色熒光粉，激發(fā)后可得到三波長的白光。此種白光LED可分別制造三原色的熒光材料 后再進(jìn)行組合，在制造彈性及性質(zhì)上比前兩種白光LED更具優(yōu)勢。請參照表1，列舉出目前揭露有磷酸鹽類熒光粉(phosphate phosphors)的相關(guān) 專利及熒光粉結(jié)構(gòu)。表 1權(quán)利要求
1.一種熒光材料，具有化學(xué)式表示如下 (MhREx)9M' (PO4)7;或是M9 (M，^yRE' y) (PO4)7其中，M是Mg、Ca、Sr、Ba、Zn或其組合；M，是 Sc、Y、La、Gd、Al、GaUn 或其組合；RE 是 Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn 或其組合；RE，是 Pr、Nd、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Bi 或其組合；0. 001≤χ≤0. 8 ；以及0. 001 ≤ y < 1. 0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中該熒光材料經(jīng)140nm至480nm波長的光激發(fā) 后發(fā)射光，該發(fā)射光的主發(fā)射波峰介于230nm至603nm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，其中該熒光材料具有化學(xué)式表示如 下(Catl 9IMgtl lEux)9Y(PO4)P (Catl. 9_xSr0. ^ux) 9Y (PO4) 7、(Catl. 9_xBa0. ^ux) 9Y (PO4) 7、 (Ca0.9_xZn0. iEux) 9Y (PO4) ” (Ca1^xEux) 9 (Y0.5Sc0.5) (PO4) ” (Ca1^xEux) 9Y (PO4) 7> (Ca1^xEux) 9La (PO4) 7、(Ca1^xEux) 9Gd (PO4) 7、(Ca1^xEux) 9A1 (PO4) Ca8EuAl (PO4) 7、Ca6Eu3Al (PO4) 7、 Ca4Eu5Al (PO4) 7、(Ca1^Eux) 9Ga (PO4) 7> Ca8EuGa (PO4) 7、Ca6Eu3Ga (PO4) 7、Ca4Eu5Ga (PO4) 7、 (Ca1^Eux) 9In (PO4) 7> Ca8EuIn (PO4) 7> Ca6Eu3In (PO4) 7> Ca4Eu5In (PO4) 7> (Sr1^Eux) 9In (PO4) 7> Ca9Gd (PO4) 7、或 Cei9 (YpyPry) (PO4)7,其中 0. 001 ≤χ≤ 0. 8 ；以及 0. 001 ≤y < 1. 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，當(dāng)該熒光材料具有化學(xué)式(CahEux)9Y(PO4)7且χ =0.01時，其發(fā)射光的主波峰介于485nm至490nm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熒光材料，其中該發(fā)射光的CIE坐標(biāo)接近(0.208,0.321)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，當(dāng)該熒光材料具有化學(xué)式Ca4Eu5Al(P04)7、 Ca4Eu5Ga (PO4) 7、或Qi4Eu5In (PO4) 7時，其發(fā)射光的主波峰介于594nm至603nm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光材料，當(dāng)該熒光材料具有化學(xué)式Ca9(Ya5Pra5)(PO4)7時， 其發(fā)射光波長位于230至320nm之間。
8.一種形成熒光材料的方法，其中該熒光材料有化學(xué)式表示如下 (M1^xREx)9M' (PO4)7;或是M9 (M，^yRE' y) (PO4)7其中，M是Mg、Ca、Sr、Ba、Zn或其組合；M，是 Sc、Y、La、Gd、Al、GaUn 或其組合；RE 是 Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn 或其組合；RE，是 Pr、Nd、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Bi 或其組合；0. 001≤χ≤0. 8 ；以及0. 001 ≤ y < 1. 0，該方法包括混合以下成份得到一混合物(1)具有M的含氧化合物；( 具有M’的含氧化合物；(3) 磷酸氫二銨或磷酸二氫銨；以及(4)具有RE或RE’的含氧化合物；以及 對該混合物進(jìn)行燒結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成熒光材料的方法，其中該燒結(jié)溫度介于1000-1500°C之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的形成熒光材料的方法，其中當(dāng)升溫至該燒結(jié)溫度，維持該燒 結(jié)溫度0. 5至32小時以燒結(jié)該混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成熒光材料的方法，其中該(1)具有M的含氧化合物包括 具有Mg、Ca、Sr、Ba、或Si的金屬氧化物、金屬碳酸化合物、或金屬硝酸化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成熒光材料的方法，其中( 具有M’的含氧化合物包括 具有Sc、Y、La、Gd、Al、Ga、或h的金屬氧化物、或金屬硝酸化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成熒光材料的方法，其中具有RE的含氧化合物包括具有 Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、&、Mn、或Si的金屬氧化物、或金屬硝酸化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成熒光材料的方法，其中具有RE’的含氧化合物包括具有 ft·、Nd、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、或Bi的金屬氧化物、或金屬硝酸化合物。
15.一種發(fā)光裝置，包括一激發(fā)光源；以及一如權(quán)利要求1所述的熒光材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其中該激發(fā)光源包含發(fā)光二極管、雷射二極 管、有機(jī)發(fā)光二極管、冷陰極燈管、外部電極熒光燈管、準(zhǔn)分子燈或真空紫外光。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其中該發(fā)光裝置為一殺菌燈。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其中該發(fā)光裝置為一白光發(fā)光裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光裝置，其還包括一黃光熒光材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光裝置，其中該黃光熒光材料包括Y3Al5O12= Ce3+(YAG)、 Tb3Al5O12: Ce3+(TAG)、(Ca, Mg, Y) SiwAlxOyNz: Eu2+ 或(Mg, Ca, Sr, Ba)2Si04:Eu2+。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光裝置，其還包括一紅光熒光材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，其中該紅光熒光材料包括(Sr，Ca)S:Eu2\(Y， La, Gd, Lu)203:Eu3+, Bi3+、(Y, La, Gd, Lu)202S:Eu3+，Bi3+、(Ca, Sr, Ba)2Si5N8:Eu2+、(Ca, Sr) AlSiN3: Eu2+、Sr3SiO5: Eu2+、Ba3MgSi2O8: Eu2+，Mn2+、Ca2Si5N8: Eu2+ 或 ZnCdS: AgCl。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光裝置，其還包括一藍(lán)光熒光材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)光裝置，其中該藍(lán)光熒光材料包括BaMgAl1(l017:EU2+、 (Sr, Ca, Ba, Mg) 5 (PO4) 3C1 Eu2+、Cei2PO4CI Eu2+、Sr2Al6O11 Eu2+、CaAl2O4: Eu2+。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)光裝置，其還包括一綠光熒光材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的發(fā)光裝置，其中該綠光熒光材料包括BaMgAliciO17= Eu2+, Mn2+(BAM-Mn)、SrSi2N2O2:Eu2+、CaSc2O4:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12Ce3\ (Ca, Sr, Ba)4Al14025:Eu2+、 Ca8Mg (SiO4)4Cl2: Eu2+，Mn2+、或(Ba，Sr)2Si04:Eu2+。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種熒光材料、其制造方法及包含該熒光材料的發(fā)光裝置，所述熒光材料具有以下化學(xué)式(M1-xREx)9M′(PO4)7或是M9(M’1-yRE’y)(PO4)7，其中，M是Mg、Ca、Sr、Ba、Zn或其組合；M′是Sc、Y、La、Gd、Al、Ga、In或其組合；RE是Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Sc、Mn、Zn或其組合；RE′是Pr、Nd、Gd、Tb、Ce、Dy、Yb、Er、Bi或其組合；0.001≤x≤0.8；以及，0.001≤y＜1.0。該熒光材料經(jīng)激發(fā)后可發(fā)射出可見光，與其它適用的各色光熒光材料組合可制成白光發(fā)光裝置。
文檔編號C09K11/81GK102051176SQ20091020703
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者劉偉仁, 葉耀宗, 張學(xué)明, 王先知, 邱奕禎, 陳登銘, 黃健豪 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院