專利名稱：氮氧化物熒光粉的制備方法及發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種突光粉的制備方法及發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種紅色氮氧化物熒光粉的制備方法以及包含此紅色氮氧化物熒光粉的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
基于節(jié)能減碳以及永續(xù)發(fā)展的環(huán)保意識，目前世界先進(jìn)各國均逐步將傳統(tǒng)照明淘汰，進(jìn)而選擇白光發(fā)光二極管(white LED)。白光發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)是體積小，可以配合應(yīng)用設(shè)備來調(diào)整。而且白光發(fā)光二極管的耗電量低，僅有傳統(tǒng)燈泡的1/8至1/10，日光燈的1/2，并且其壽命長，可達(dá)10萬小時(shí)以上。此外，白光發(fā)光二極管的發(fā)熱量低且反應(yīng)速度快，因此非常適合高頻操作。白光發(fā)光二極管可以解決白熾燈泡難以克服的問題，其可作為21世紀(jì)的照明以及顯示光源，并且兼具省電與環(huán)保概念，因此，被喻為“綠色照明光源”。
1996年美國專利第5998925號提出第一顆白光發(fā)光二極管,其系借由藍(lán)光發(fā)光二極管(blue LED)激發(fā)鈰摻雜的釔鋁石榴石(Y3Al5O12:Ce3+ ；YAG)熒光粉而產(chǎn)生黃色熒光，此黃色熒光粉所發(fā)出的黃光可與藍(lán)光混合而產(chǎn)生白光。然而，此白色發(fā)光二極管因缺乏紅色部分導(dǎo)致演色性不高。此外，已知市購的紅色熒光粉在溫度升高至150°C以上時(shí)，其放射強(qiáng)度會急速衰退。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種熱穩(wěn)定性佳的紅色氮氧化物熒光粉的制備方法及包含此紅色氮氧化物熒光粉的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供一種氮氧化物熒光粉的制備方法。首先，將氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(A1N)、氧化鋁(Al2O3)與三氧化二鐠(Pr2O3)混合并研磨成混合物。然后，對混合物進(jìn)行燒結(jié)，以形成由式(I)表示的氮氧化物熒光粉，Si6_zAlz0zN8_z: xPr3+ 式(I),其中鐠為活化中心，O ^ z ^ 4. 2，且原子比例X范圍為O. 05 2%。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述燒結(jié)為固態(tài)合成法，系在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的氣氛下進(jìn)行，燒結(jié)溫度為攝氏1，500度至2，100度，燒結(jié)時(shí)間為I小時(shí)至10小時(shí)，壓力為O. 5MPa至 IMPa。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述燒結(jié)系在氮?dú)獾臍夥障逻M(jìn)行，燒結(jié)溫度為攝氏1，950度，燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)，壓力為O. 92MPa。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述氮氧化物突光粉具有一最小不低于600nm,最大不高于700nm的放射波長，且氮氧化物熒光粉適合以發(fā)光二極管芯片的44(T480nm波長的光激發(fā)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述氮氧化物熒光粉的主要放射波長為622nm，且半高寬小于30nm。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述氮氧化物熒光粉于300°C的亮度仍維持其于25°C的亮度的至少80%。本發(fā)明另提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括發(fā)光二極管芯片與突光粉層。發(fā)光二極管芯片具有40(T480nm波長的光。熒光粉層覆蓋發(fā)光二極管芯片上，且包括由式(I)表示的氮氧化物熒光粉，Si6_zAIz0zN8_z : xPr3+ 式 (I),其中鐠為活化中心，O ^ z ^ 4. 2，且原子比例X范圍為O. 05 2%，且其中氮氧化物熒光粉為紅色熒光粉且氮氧化物熒光粉的半高寬小 于30nm。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述氮氧化物熒光粉的放射波長為60(T700nm，且半高寬小于30nm。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述氮氧化物熒光粉的主要放射波長為622nm。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述氮氧化物熒光粉于300°C的亮度仍維持其于25°C的亮度的至少80%?；谏鲜?，本發(fā)明的紅色氮氧化物熒光粉的制備方法簡單，適合量產(chǎn)，且合成的紅色氮氧化物熒光粉較市購的紅色熒光粉的熱穩(wěn)定佳，加熱至300°C時(shí)仍有超過八成亮度，故極具產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖I為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的紅色氮氧化物熒光粉的制備流程圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖3為實(shí)例I所形成的紅色氮氧化物熒光粉的X光粉末繞射圖。圖4為實(shí)例I的紅色氮氧化物熒光粉的激發(fā)光譜圖(左側(cè))及放射光譜圖(右側(cè))。圖5為實(shí)例I的紅色氮氧化物熒光粉的升高溫度與放射強(qiáng)度關(guān)系圖，其中放射強(qiáng)度以25°C、622nm的放射為基準(zhǔn)。圖6為實(shí)例I的紅色氮氧化物熒光粉的升降溫度與放射強(qiáng)度關(guān)系圖，其中放射強(qiáng)度以25°C、622nm的放射為基準(zhǔn)。主要元件符號說明S100、S110:步驟200 :發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)210 :基材220:發(fā)光元件230 :熒光粉層231 :第一熒光粉232 :第二熒光粉240 :焊線250:支架引腳
具體實(shí)施方式
圖I為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的紅色氮氧化物熒光粉的制備流程圖。請參照圖1，首先，進(jìn)行步驟S100，將氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(A1N)、氧化鋁(Al2O3)與三氧化二鐠(Pr2O3)混合并研磨成混合物。接著，進(jìn)行步驟S110，對混合物進(jìn)行燒結(jié)，以形成由式(I)表示的紅色氮氧化物熒光粉，Si6_zAlz0zN8_z:xPr3+式 (1)，其中鐠為活化中心(或放光中心)，O ^ z ^ 4. 2，且原子比例X范圍為O. 05 2%。上述燒結(jié)為固態(tài)合成法，系在氮?dú)饣蚨栊詺怏w進(jìn)行。惰性氣體例如是氦氣、氖氣或氬氣。燒結(jié)溫度例如是攝氏1，500度至2，100度。燒結(jié)時(shí)間例如是I小時(shí)至10小時(shí)。壓力例如是O. 5MPa至IMPa。
本發(fā)明的紅色氮氧化物熒光粉可被藍(lán)色發(fā)光二極管芯片的44(T480nm波長的光激發(fā)，其放射波長為60(T700nm。具體言之，本發(fā)明的紅色氮氧化物熒光粉具有最小不低于600nm,最大不高于700nm的放射波長,且此紅色氮氧化物突光粉適合以發(fā)光二極管芯片的44(T480nm波長的光激發(fā)。在一實(shí)施例中，紅色氮氧化物熒光粉的主要放射波長為622nm，且半高寬小于30nm。此外，紅色氮氧化物熒光粉于300°C的亮度仍維持其于25°C的亮度的至少80%。本發(fā)明的紅色氮氧化物熒光粉可以應(yīng)用在藍(lán)色發(fā)光二極管芯片而制作出白光發(fā)光二極管。圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所繪示的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。請參照圖2，發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200包括基材210、藍(lán)色發(fā)光二極管芯片220以及熒光粉層230?；?10為承載藍(lán)色發(fā)光二極管芯片220的底座。藍(lán)色發(fā)光二極管芯片220附著于基材210上。藍(lán)色發(fā)光二極管芯片220具有40(T480nm波長的光，其可由半導(dǎo)體材料所構(gòu)成，例如VA族的多元復(fù)合化合物,包括氮銦化鎵(InGaN)、氮化鎵/碳化娃(GaN/SiC)或上述的任意組合。藍(lán)色發(fā)光二極管芯片220系透過焊線240與支架引腳250電性連接。熒光粉層230配置在藍(lán)色發(fā)光二極管芯片220上。具體言之，熒光粉層230配置在包覆于藍(lán)色發(fā)光二極管芯片220的表面及周圍上，還包覆兩焊線的一部分。熒光粉層230可以是單一種熒光粉，或是混合有兩種以上的熒光粉，且所述熒光粉系均勻分散于此熒光粉層230中。當(dāng)熒光粉層230是單一種熒光粉時(shí)，熒光粉例如是具有石榴石結(jié)構(gòu)(garnet)的熒光粉或是硅酸鹽(silicate)熒光粉。當(dāng)熒光粉層230是包含兩種以上的熒光粉時(shí)，熒光粉至少包含第一熒光粉231及第二熒光粉232。在一實(shí)施例中，第一突光粉231例如為本發(fā)明的由式(I)表不的紅色氮氧化物突光粉，Si6_zAlz0zN8_z:xPr3+式 (I),其中鐠為活化中心，O ^ z ^ 4. 2，且原子比例X范圍為O. 05 2%。特別要說明的是，本發(fā)明的紅色氮氧化物熒光粉可被藍(lán)色發(fā)光二極管芯片210的40(T480nm波長的光激發(fā)，其放射波長為60(T700nm。此外，第二熒光粉232例如為黃色熒光粉及/或綠色熒光粉，綠色熒光粉例如是鈧酸鹽熒光粉，其化學(xué)式為CaSc2O4 = Re, Re是Eu3+或Ce3+。因此，本發(fā)明的熒光粉層230經(jīng)由藍(lán)色發(fā)光二極管芯片210所放射的藍(lán)光并轉(zhuǎn)換成其他較長波長之后，與藍(lán)色芯片的放射波長混合產(chǎn)生白光的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)200。接下來，將描述本發(fā)明的紅色氮氧化物熒光粉的制備實(shí)例。實(shí)例I
請參照表1，將氮化硅、氮化鋁、氧化鋁與三氧化二鐠各秤取適當(dāng)重量后于研缽均勻混合研磨成混合物。然后，將混合物制于溫度1，950°C，氮?dú)鈮毫镺. 92MPa下鍛燒2小時(shí)，可得紅色產(chǎn)物Si5.8AlQ.20Q.2N7.8:Pr3+，其中Pr3+的原子比例x為O. 103%。表I
權(quán)利要求
1.一種氮氧化物突光粉的制備方法，包括 將氮化硅、氮化鋁、氧化鋁與三氧化二鐠混合并研磨成一混合物；以及對該混合物進(jìn)行一燒結(jié)，以形成由下式表示的氮氧化物熒光粉，Si6_zAlz0zN8-zXPr3+ ； 其中鐠為活化中心，O≤z≤4. 2，且原子比例X范圍為O. 05 2%。
2.如權(quán)利要求I所述的氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于，該燒結(jié)為固態(tài)合成法，是在氮?dú)饣蚨栊詺怏w的氣氛下進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求I所述的氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于，燒結(jié)該混合物的燒結(jié)溫度為攝氏I, 500度至2，100度，燒結(jié)時(shí)間為I小時(shí)至10小時(shí)，壓力為O. 5MPa至IMPa0
4.如權(quán)利要求I所述的氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于，該燒結(jié)是在氮?dú)獾臍夥障逻M(jìn)行，燒結(jié)溫度為攝氏1，950度，燒結(jié)時(shí)間為2小時(shí)，壓力為O. 92MPa。
5.如權(quán)利要求I所述的氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于，該氮氧化物熒光粉具有一最小不低于600nm以及最大不高于700nm的放射波長,且該氮氧化物突光粉適合以發(fā)光二極管芯片的44(T480nm波長的光激發(fā)。
6.如權(quán)利要求5所述的氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于，該氮氧化物熒光粉的主要放射波長為622nm,且半高寬小于30nm。
7.如權(quán)利要求I所述的氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于，該氮氧化物熒光粉于300°C的亮度仍維持該氮氧化物熒光粉于25°C的亮度的至少80%。
8.一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括 一發(fā)光二極管芯片，其放射波長在40(T480nm ;以及 一突光粉層，配置在該發(fā)光二極管芯片上，且包括由下式表不的一氮氧化物突光粉， Si6-ZA1Z0ZN8_Z: xPr3+ ； 其中鐠為活化中心，O≤z≤4. 2，且原子比例X范圍為O. 05 ,以及 其中該氮氧化物熒光粉為紅色熒光粉且該氮氧化物熒光粉的半高寬小于30nm。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該氮氧化物熒光粉的放射波長為 60(T700nm。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該氮氧化物熒光粉的主要放射波長為622nm。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，該氮氧化物熒光粉于300°C的亮度仍維持該氮氧化物熒光粉于25°C的亮度的至少80%。
全文摘要
本發(fā)明提出一種氮氧化物熒光粉的制備方法。首先，將氮化硅、氮化鋁、氧化鋁與三氧化二鐠混合并研磨成混合物。然后，對混合物進(jìn)行燒結(jié)，以形成由下式表示的紅色氮氧化物熒光粉，Si6-zAlzOzN8-z:xPr3+；其中鐠為活化中心，0≤z≤4.2，且原子比例x范圍為0.05~2%。本發(fā)明還提出包含上述氮氧化物熒光粉的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
文檔編號C09K11/64GK102775986SQ20121014611
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者劉如熹, 劉子晨, 劉宇桓, 林治民, 陳怡蓉 申請人:億光電子工業(yè)股份有限公司