專利名稱：熒光體及發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器、液晶用背光源、熒光燈、發(fā)光二極管等照明單元中所使用的氮化物熒光體。本發(fā)明系關(guān)于該氮化物熒光體的組成及使用該熒光體的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
近年，使用半導體發(fā)光的發(fā)光裝置被廣泛地使用，特別是發(fā)光二極管已被成功開發(fā)，此發(fā)光裝置較習知的冷陰極燈管、白熾燈等發(fā)光設(shè)備，具有發(fā)光效率高、體積小、低耗電力與低成本等優(yōu)點，因此可作為各種光源來使用。而半導體發(fā)光裝置包含半導體發(fā)光組件與熒光體，熒光體可吸收并轉(zhuǎn)換半導體發(fā)光組件所發(fā)出的光，藉由半導體發(fā)光組件所發(fā)出的光與熒光體轉(zhuǎn)換發(fā)出的光兩者混合使用。此種發(fā)光裝置可作為熒光燈、車輛照明、顯示器、液晶背光顯示等各種領(lǐng)域使用，其中，以白色發(fā)光裝置使用最為廣泛。現(xiàn)行白色發(fā)光裝置是采用鈰為活性中心的YAG熒光體(Y3Al5O12 = Ce)并搭配發(fā)出藍光的半導體發(fā)光組件所組成。然而，使用Y3Al5O12 = Ce熒光體并搭配發(fā)出藍光的半導體發(fā)光組件所發(fā)出的混合光， 其色度坐標位于發(fā)出藍光的半導體發(fā)光組件的色坐標與Y3Al5O12 = Ce熒光體的色坐標連接在線，因而，所發(fā)出的混合光為缺乏紅色光的白光，演色性與色彩飽和度明顯不足。此外， Y3Al5O12ICe的較佳激發(fā)光譜區(qū)域和半導體發(fā)光組件的發(fā)光區(qū)域并不一致，因此，激發(fā)光的轉(zhuǎn)換效率不佳，高輝度的白光光源不易獲得。為解決此種色調(diào)不良和發(fā)光輝度低下的現(xiàn)象， 近年積極開發(fā)將YAG:Ce熒光體中混入可發(fā)出紅光的熒光體，并改良可發(fā)出紅光的熒光體的質(zhì)量，以提高發(fā)光輝度。然而，吸收藍色光進而發(fā)出紅色光的熒光體較為稀少，目前業(yè)界的開發(fā)研究以氮化物、氮氧化物熒光體為主。已知有使用銪(Eu)為活性中心的Sr2Si5N8 = Eu熒光體、 CaAlSiN3IEu 熒光體及一般式為 MzSi12_(m+n)Alm+n0nN16_n:Eu 的塞隆熒光體。然而，Sr2Si5N8 = Eu 熒光體由于晶體本身耐熱性不佳，長期使用時有輝度和演色性下降的缺點；賽隆熒光體雖然本身無耐久性問題，但是熒光體發(fā)光輝度明顯不足，商業(yè)使用上并不普及。CaAlSiN3 = Eu 熒光體雖然有較佳的耐久性，以及較塞隆熒光體為佳的輝度，但業(yè)界仍期待能更進一步提高熒光體的發(fā)光輝度，以使發(fā)光裝置能具有較高的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，因此本發(fā)明的目的在于提供高輝度的熒光體材料，以及提供使用所述的熒光體材料搭配半導體發(fā)光組件而構(gòu)成一高輝度的發(fā)光裝置。因此，發(fā)明人等針對上述問題點細心研究的結(jié)果，特別是新穎的紅色熒光體進行研究探索。發(fā)明人通過潛心研究得知，CaAlSiN3 = Eu熒光體中添加特定含量的元素對于發(fā)光輝度具有顯著的影響。而根據(jù)發(fā)明人研究結(jié)果，添加物中以鎂和鋇的含量，對于 CaAlSiN3IEu熒光體的發(fā)光輝度具有特別顯著影響。因此本發(fā)明精神為熒光體中鎂和鋇等元素的添加量在特定含量范圍，可得到高輝度的熒光體，以及由該熒光體搭配半導體發(fā)光組件組合為發(fā)光裝置。
為滿足前述預(yù)期目的，本發(fā)明系提供一種熒光體，包含組成式為 CapSrqMm-Aa-Bb-Ot-Nn = E 的組成物，其中，M為選自于鈹及鋅所組成的群組，A為選自于鋁、 鎵、銦、鈧、釔、鑭、釓及鎦所組成的群組，B為選自于硅、鍺、錫、鈦、鋯及鉿所組成的群組，0 <p<l，0<q<l，0彡 m<l，0彡 t 彡 0·3，0· 00001 彡 r 彡 0. l，a = 1，0· 8 彡 b 彡 1. 2， 2. 7 < η < 3. 1 ；且，該熒光體含有鎂20 1500ppm和/或鋇40 5000ppm。所述的熒光體，較佳為含有鎂85 IOOOppm和/或鋇80 3000ppm。所述的熒光體，其中，較佳為0. 05彡ρ彡0. 9，0. 1彡q彡0. 95。所述的熒光體，其中，較佳為0. 15 ( (p+q) < 1。所述的熒光體，其中，較佳為(p/q) = 0. 1 10。所述的熒光體，其中，較佳為還含有各IOOOppm以下的氟元素、硼元素、氯元素、碳元素。所述的熒光體，其中，較佳為m = 0 ；A為選自于鋁及鎵所組成的群組；B為選自于硅及鍺所組成的群組。所述的熒光體，較佳為當使用455nm光源照射時，熒光體發(fā)光波長為600 680nm， 其發(fā)光色調(diào)的CIE 1931色度坐標(X，y)為，0. 45彡χ彡0. 72,0. 2 ^ y ^ 0. 5。所述的熒光體，較佳為其平均粒徑為Iym以上，30 ym以下。本發(fā)明一種發(fā)光裝置，包含一半導體發(fā)光組件；及如前所述的熒光體，其中，該熒光體可受該半導體發(fā)光組件所發(fā)出的光激發(fā)，并轉(zhuǎn)換發(fā)出相異于激發(fā)光的光。如前所述的發(fā)光裝置，其中，較佳為該半導體發(fā)光組件可發(fā)出300 550nm波長的光。本發(fā)明主要藉由添加鎂或鋇元素的比例于特定范圍，而得到一高輝度紅色熒光體，且添加鎂或鋇元素后的熒光體，相較于色度相同下的未添加鎂或鋇元素的熒光體具有較高的輝度值。所謂色度相同意味著色度坐標x、y相差分別在士0.002的內(nèi)。本發(fā)明并可將該熒光體搭配半導體發(fā)光組件，而得到一高輝度的發(fā)光裝置。


圖1是輝度量測裝置的使用狀態(tài)示意圖；圖2是本發(fā)明發(fā)光裝置實施例的透視圖；圖3是本發(fā)明熒光體實施例1的粉末衍射圖(XRD)。符號說明11箱體；12樣品槽；13光源；14光導引管；15反射鏡；16輝度計；21半導體發(fā)光組件；211基座；212承載面；213發(fā)光二極管晶粒；214連接線；215導線；22熒光層；221熒光體；23封裝層
具體實施方式
為了說明本發(fā)明的效果，特以下列實施例說明，其僅為本發(fā)明的較佳可行實施例， 并非用以限制本發(fā)明，因此凡依本發(fā)明精神范疇所作的修飾或變更，均理應(yīng)包含在本案發(fā)明申請專利范圍內(nèi)。本發(fā)明一種熒光體，包含組成式為CapSrqMm-Aa-Bb-Ot-Nn = Ei^的組成物，其中，M為選自于鈹及鋅所組成的群組，A為選自于鋁、鎵、銦、鈧、釔、鑭、釓及鎦所組成的群組，B為選自于硅、鍺、錫、鈦、鋯及鉿所組成的群組，0 <p < l，0<q< 1，0彡m< 1，0彡t彡0. 3， 0. 00001彡r彡0. 1，a = 1,0. 8彡b彡1. 2,2. 7彡η彡3. 1 ；且，該熒光體含有鎂20 1500ppm和/或鋇40 5000ppm。添加鎂和/或鋇后的熒光體，相較于色度相同下的未添加鎂和/或鋇的熒光體具有較高的輝度值。所謂色度相同意味著色度坐標x、y差異分別在士0. 002 的內(nèi)。前述熒光體中，A為選自于鋁、鎵、銦、鈧、釔、鑭、釓及鎦所組成的群組，例如，A可單獨為鋁元素，亦可為鋁及鎵的混合物。B為選自于硅、鍺、錫、鈦、鋯及鉿所組成的群組，例如，B可單獨為硅元素，亦可為硅及鍺的混合物。Eu為銪元素。Ca為鈣元素、Sr為鍶元素。熒光體的組成式為CapSrqMm-Aa-Bb-Ot-Nn Eur。組成式中 0<p<l，0<q<l， 0彡m < 1。其中m較佳為0彡m < 1，更佳為0彡m彡0. 1，最佳為0彡m彡0. 05。a= I0更佳地，當A元素為鋁，發(fā)光輝度更佳。b較佳為0. 8彡b彡1. 2，更佳為0. 9彡a彡1. 1。更佳地，當B元素為硅，b值為 1時，發(fā)光輝度更佳。t較佳為0彡t彡0. 3，更佳為0彡t彡0. 1。η較佳為2. 7彡η彡3. 1，更佳為2. 7彡η彡3. 0。m、a、b、t在前述范圍內(nèi)時，發(fā)光輝度佳。r較佳為0. 00001彡r彡0. 1，當r值小于0. 00001時，由于發(fā)光中心的Eu數(shù)量少， 因此發(fā)光輝度降低；當r值大于0. 1時，由于Eu原子間的相互干擾而造成濃度消光的現(xiàn)象， 以致輝度減低。更佳地，當r值為0. 002 0. 03時，發(fā)光輝度更佳。此外，本發(fā)明的熒光體的組成中，同時含有鈣、鍶元素，其中，0< <1，0<(1<1， 前述ρ值以0. 02 0. 95為較佳，q值以0. 05 0. 98為較佳。更佳為ρ = 0. 05 0. 9，q =0. 1 0. 95。鈣、鍶元素的相對關(guān)系上，較佳為0 < (p+q) < 1，(p/q) = 0. 1 10，更佳為0. 15彡(p+q) < 1，(p/q) = 0. 1 9。特別是本發(fā)明熒光體中，鈣、鍶元素配合熒光體含有鎂20 1500ppm和/或鋇40 5000ppm時，可提高發(fā)光輝度。雖然發(fā)明人無法確定輝度提高的原因，且本發(fā)明亦不受限于以下理論，但發(fā)明人推測，藉由鍶元素的取代與鈣元素共同形成固溶體，造成晶格的膨脹變化，因此相較于單純只含有鈣元素存在的熒光體，具有較弱的結(jié)晶場(crystal field)能，使發(fā)光波長具有藍位移效應(yīng)，再加上本發(fā)明的熒光體含有鎂20 1500ppm和/或鋇40 5000ppm，發(fā)明人推測，由于鎂元素和/或鋇元素的存在， 將使原本扭曲(distort)的發(fā)光中心與氮元素的五配位結(jié)構(gòu)恢復(fù)原先的對稱性，因而發(fā)光中心能有效傳遞所發(fā)出的能量，造成發(fā)光輝度較以往習知的紅色熒光體為高。當使用455nm光源照射本發(fā)明的熒光體時，該熒光體受激發(fā)而發(fā)出的發(fā)光主波長為600 680nm，其發(fā)光色調(diào)的CIE 1931色度坐標(x，y)為0. 45彡χ彡0.72， 0. 2 < y < 0. 5。發(fā)光主波長系指發(fā)光光譜中發(fā)光強度最大的波長。本發(fā)明熒光體實施型態(tài)CN 102453484 A說明書4/13 頁
的一為 0 < ρ < 1,0 < q < 1,0 彡 0. 05,0 ^ t 彡 0· 3,0. 00001 ^ r ^ 0. l,p+q+m+r = [l/(l+t)], a =l,b= (l-t)/(l+t)，n = (3_t)/(l+t)；且該熒光體含有鎂 20 1500ppm 和/或鋇40 5000ppm。而由發(fā)光輝度的考慮，熒光體的組成較佳為具有與CaAlSiN3相同晶體構(gòu)造的CapSrqMm-Aa-Bb-Ot-Nn E ，且以單相存在，然而，合成過程中受到原料的添加比例、助溶劑的添加、原料中的雜質(zhì)、處理過程中的污染、原料輝發(fā)等因素的影響，可能同時存在其他結(jié)晶相或非結(jié)晶相(amorphous phase)，只要在不影響發(fā)光輝度的前提下，仍符合本發(fā)明的精神。為了獲得高輝度的熒光體，熒光體中與CaAlSiN3晶體構(gòu)造相同的結(jié)晶相成份可為熒光體全部質(zhì)量的30%以上，較佳為60%以上，最佳為90%以上。具體實施時，可由 x-ray粉末衍射圖譜確認熒光體中含有與CaAlSiN3具有相同晶體構(gòu)造的結(jié)晶相成份，并可藉由x-ray粉末衍射圖譜的最強峰與其他晶相的最強峰間的強度比例，求出該結(jié)晶相成份的質(zhì)量比例。施行前述熒光體實施型態(tài)的組成分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)從組成分析結(jié)果所計算出的各元素m、a、b、t、n值，相較于從所使用原料調(diào)配比例計算出的m、a、b、t、n值有稍微偏差。此現(xiàn)象可認為在燒成中有少量的原料分解或蒸發(fā)或未進入晶格而被水洗去除，或者因分析誤差所造成。特別是t值的偏差，可認為諸如從開始起就含于原料中的氧，或表面所附著的氧， 或者在原料秤量時、混合時及燒成時，因原料表面氧化而混入的氧，以及在燒成后吸附于熒光體表面的水分或氧等所造成。此外，在含有氮氣和/或氨氣的環(huán)境中進行燒成時，原料中的氧亦可能脫離而被氮所取代，判斷t、η將發(fā)生若干偏差。本發(fā)明的熒光體制造時，M元素(+11價)、Α元素(+III價)、Β元素(+IV價)的原料可使用各自的氮化物、氧化物、任何形式的化合物或金屬。例如，可混合使用M元素的氮化物(M3N2)/氧化物(MO)或A元素、B元素的氮化物(AN、B3N4)。所謂「氧化物」，并不限于僅與氧化合的化合物，其他如碳酸鹽、草酸鹽等在燒成中會分解，具有實質(zhì)上構(gòu)成氧化物的含有該元素與氧的化合物亦屬于前述「氧化物」的范圍；氮化物的情況，亦是指具有該元素與氮的化合物。此外，熒光體中含有的鎂和鋇的含量，對于熒光體的發(fā)光輝度有所影響，因此需藉由控制鎂和鋇的含量在特定范圍，達到高發(fā)光輝度的效果。本發(fā)明的熒光體含鎂20 1500ppm和/或鋇40 5000ppm。較佳為鎂85 lOOOppm，鋇80 3000ppm。當鎂大于 1500ppm和/或鋇大于5000ppm時，熒光體發(fā)光輝度將下降；鎂、鋇分別小于20ppm、40ppm 時，則沒有提升輝度的效果。欲達到本發(fā)明的鎂和/或鋇的含量范圍，較佳可藉由外添加方式燒成實施。添加的鎂和/或鋇的前驅(qū)物并無特別限制，可為鎂金屬、鋇金屬、碳酸鎂、碳酸鋇、氮化鎂、氮化鋇、氧化鎂、氧化鋇、氫氧化鎂、氫氧化鋇、氫化鎂、氫化鋇等各種實施樣態(tài)。其中以純鎂金屬、純鋇金屬、氮化鎂、氮化鋇的實施效果較佳。本發(fā)明的熒光體組成中，M以鋅較佳，A元素以鋁較佳，B元素以硅元素較佳，Eu為銪元素。熒光體的發(fā)光主波長為600nm 680nm，并具有250nm 550nm的可激發(fā)波段。當使用455nm光源照射本發(fā)明熒光體時，其發(fā)光色調(diào)的CIE 1931色度坐標(x，y)分別為，χ =0. 45 0. 72，y = 0. 2 0. 5，且含有特定含量的鎂和/或鋇的本發(fā)明熒光體，其與色度相同下的不含鎂和/或鋇的熒光體相較，具有較高的輝度值。所謂色度相同系指χ色度坐標及y色度坐標相差分別在士0. 002的內(nèi)。
本發(fā)明熒光體原料可為各種不同形式的前驅(qū)物，為方便起見以下以氮化物原料作為實施方式說明。M元素、A元素、B元素的各氮化物原料雖可為市售原料，但是因為純度越高越好，因此最好準備3N(99. 9% )以上的原料為佳。各原料粒子的粒徑從促進反應(yīng)的觀點而言，最好為微粒子，但是隨原料的粒徑、形狀的不同，所獲得熒光體的粒徑、形狀亦將有所變化。因此只要配合最終所獲得熒光體要求的粒徑，準備具有近似粒徑的氮化物原料即可。 Eu元素的原料以市售氧化物、氮化物原料或金屬為佳，純度越高越好，最好準備2N以上，尤以3N以上的原料為佳。原料的混合方式，可為干式法、濕式法。例如干式球磨法或加入液體的濕式球磨法等多種實施方式，并不局限于單一方式。秤取、混合Ca3N2、Sr3N2時，因為此等化合物較易被氧化，因而在非活性環(huán)境下的手套箱內(nèi)進行操作較為適當。此外，因為各原料元素的氮化物較容易受水分的影響，因而非活性氣體最好使用經(jīng)充分去除水分的氣體。此外，若為濕式混合的液體使用純水的話，原料將遭分解，因而必須選擇適當?shù)挠袡C溶劑?；旌涎b置可使用球磨機或研缽等通常所使用的裝置。制備熒光體時可依一定比例秤量、混合各原料，置入坩堝中，一起置入高溫爐中燒成。燒成時使用的爐，因燒成溫度為高溫，故較佳為金屬電阻加熱方式或石墨電阻加熱方式。作為燒成的方法，較佳的是常壓燒成法或氣壓(以氣體加壓)燒成法等外部未施加機械性加壓的燒成方法。坩鍋較佳為不含不純物的高純度材質(zhì)，如Al2O3坩鍋、Si3N4坩鍋、AlN 坩鍋、賽隆坩鍋、BN(氮化硼)坩鍋等可在非活性環(huán)境中使用的坩鍋，但是最好使用BN坩鍋， 因為將可避免源自坩鍋的不純物混入。燒成氣氛為非氧化性氣體，例如，可為氮、氫、氨、氬等或前述氣體的任意組合。熒光體的燒成溫度為1200°C以上、2200°C以下，更佳為1400°C 以上、2000°C以下，升溫速度為3 15°C /min。較低溫下燒成可得較細微熒光體，較高溫下燒成可得粒徑較大熒光體。燒成時間根據(jù)原料種類不同而有所差異，一般反應(yīng)時間為1 12小時較佳。燒成時在非活性環(huán)境下的壓力，最好在0. 5MPa以下(尤以0. IMI^a以下為佳) 進行燒成。燒成完成后，冷卻至室溫，可使用球磨、或工業(yè)用粉碎機械等方式粉碎，再經(jīng)過水洗、過濾、干燥、分級等步驟，即可得到本發(fā)明的熒光體。為了獲得高輝度的熒光體，熒光體于燒成時，因助熔劑的添加、原料中的雜質(zhì)、處理過程污染等因素的影響，包含在所述的熒光體組成中的雜質(zhì)含量應(yīng)盡可能的小。特別是氟元素、硼元素、氯元素、碳元素等元素大量存在時，將抑制發(fā)光。因此可選擇較高純度的原料，和控制合成步驟避免污染，使得前述氟、硼、氯、碳等元素的含量分別小于lOOOppm。當本發(fā)明的熒光體以粉體的形式使用時，該熒光體粉體的平均粒徑最好在30 μ m 以下。理由是因為熒光體粉體的發(fā)光主要系發(fā)生于粒子表面上，若平均粒徑(本發(fā)明中所謂的「平均粒徑」系指體積中數(shù)粒徑(D50))在30 μ m以下，將可確保粉體每單位重量的表面積，避免輝度降低。此外，將該粉體涂布于發(fā)光組件的上的情況，可提高該粉體的密度， 就此觀點而言，亦可避免輝度降低。另外，根據(jù)發(fā)明人的探討，從熒光體粉末的發(fā)光效率觀點而言，得知平均粒徑以大于Iym為較佳。依上述，本發(fā)明熒光體粉體的平均粒徑最好在 Iym以上且30μπι以下，尤以3. Oym以上且20μπι以下的粒徑為佳。此處所謂的「平均粒徑(D50)」，系利用Beckman Coulter公司制Multisizer-3，以庫爾特法進行測定所得的值。本發(fā)明的熒光體適用于熒光顯示管(VFD)、場發(fā)射顯示器(FED)、電漿顯示器 (PDP)、陰極射線管(CRT)、發(fā)光二極管(LED)等。尤其是，本發(fā)明的熒光體當使用455nm光源照射時，發(fā)光主波長為600 680nm，發(fā)光色調(diào)的CIE 1931色度坐標(x，y)為， 0.45^x^0. 72,0.2^7^ 0. 5，且發(fā)光輝度高，因此特別適用于發(fā)光二極管。本發(fā)明的發(fā)光裝置包含半導體發(fā)光組件及本發(fā)明的熒光體。半導體發(fā)光組件以發(fā)出300 550nm波長的光者為較佳，尤其以發(fā)出330 420nm的紫外(或紫)光半導體發(fā)光組件或420 500nm的藍色半導體發(fā)光組件較佳。作為此等發(fā)光組件，半導體發(fā)光組件可為硫化鋅或氮化鎵等各種半導體，而以發(fā)光效率而言，使用氮化鎵半導體較佳。氮化鎵發(fā)光組件可藉由有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)或氫化物氣相磊晶法(HVPE)等方法于基板上形成氮化物半導體，以haAle(}ai_a_eN(0彡a、0彡β、α+β < 1)所形成的半導體發(fā)光組件最佳。半導體構(gòu)造可為MIS接合、PIN接合、PN接合等均質(zhì)構(gòu)造、異質(zhì)接面構(gòu)造或雙異質(zhì)接面構(gòu)造。此外，可藉由半導體層的材料或其混晶度來控制其發(fā)光波長。本發(fā)明的發(fā)光裝置中，除了將本發(fā)明的熒光體單獨使用外，亦可與具有其他發(fā)光特性的熒光體一起使用，以構(gòu)成可發(fā)出所想要的顏色的發(fā)光裝置。例如，使用330 420nm 的紫外光半導體發(fā)光組件、在此波長被激發(fā)而發(fā)出420nm以上且500nm以下波長的藍色熒光體、發(fā)出500nm以上且570nm以下的波長的綠色熒光體、以及本發(fā)明的熒光體的組合。前述藍色熒光體舉例可為BaMgAlltlO17: Eu，綠色熒光體可為β-賽隆熒光體。依此構(gòu)成，當半導體發(fā)光組件所發(fā)出的紫外線照射于熒光體時，會發(fā)出紅、綠、藍的三色光，經(jīng)由其混合而成為白色的發(fā)光裝置。此外，尚可使用420 500nm的藍色半導體發(fā)光組件、在此波長被激發(fā)而發(fā)出 550nm以上且600nm以下的波長的黃色熒光體、以及本發(fā)明的熒光體的組合。前述黃色熒光體，例如可為Y3Al5012:Ce。依此構(gòu)成，當半導體發(fā)光組件所發(fā)出的藍色光照射于熒光體時， 會發(fā)出紅、黃的二色光，將此等與半導體發(fā)光組件本身的藍色光混合而成為白色或帶燈泡色的照明器具。此外，尚可使用420 500nm的藍色半導體發(fā)光組件、在此波長被激發(fā)而發(fā)出 500nm以上且570nm以下的波長的綠色熒光體、以及本發(fā)明熒光體的組合。此種綠色熒光體舉例可為賽隆熒光體。依此構(gòu)成，當半導體發(fā)光組件所發(fā)出的藍色光照射于熒光體時，會發(fā)出紅、綠的二色光，將此等與半導體發(fā)光組件本身的藍色光混合而成為白色的照明器具。[實施例及比較例]以下，就本發(fā)明實施例加以說明，但是本發(fā)明并不僅限定于此。測量方法及原料來源說明(1)熒光體輝度及色度坐標熒光體以T0PC0N輝度計SR-3A使用455nm照射測量。 輝度值量測差異為士0.3%以內(nèi)。(2)熒光體發(fā)光主波長以Jobin YVON的Fluoro Max_3進行量測。發(fā)光主波長系指使用455nm光激發(fā)熒光體時，熒光體最大發(fā)光強度的波長。(3)熒光體組成元素的分析(3-la)儀器以Jobin YVON的ULTIMA-2型感應(yīng)耦合電漿原子放射光譜儀(ICP)
進行量測。(3-lb)樣品前處理準確秤取0. Ig的樣品，于白金坩鍋內(nèi)，加入Na2CO3Ig混合均勻后，以1200°C高溫爐熔融(溫度條件由室溫升溫2小時到達1200°C，于1200°C恒溫5小時)，待熔融物冷卻后加入酸溶液，例如25mlHCl(36% )，并加熱溶解至澄清，冷卻后置入 100ml PFA定量瓶中，以純水定量至標線。(3-2a)儀器=Horil^a 的氮氧分析儀。型號 EMGA-620W。(3-2b)測量將熒光體20mg置入錫膠囊內(nèi)，放置于坩堝中，進行量測。(4)熒光體 D5tl 平均粒徑分析以 Beckman Coulter Multisizer-3 進行量測。D50 表示該次試驗中，粒徑小于該值的粒子累積體積占粒子總體積的50%。合成例1準備所需的鈣金屬(3N7)、鍶金屬GN)、鎂金屬ON)和鋇金屬Q(mào)N)，粉碎后分別置于純氮氣氣氛下直接燒成形成氮化物，反應(yīng)條件分別為750°c、70(rc、60(rc、70(rc下燒成 M小時?？煞謩e獲得氮化鈣(Ca3N2)、氮化鍶(Sr3N2)、氮化鎂(Ife3N2)和氮化鋇(Bei3N2)的化合物。實施例1準備合成例1 合成的 Ca諷、Sr3N2、Ife3N2 及 AlN (3N)、Si3N4 (3N)、Eu20j4N)，依 Ca3N2 取 0. 445/3 摩爾、Sr3N2 取 0. 542/3 摩爾、Mg3N2 取 0. 005/3 摩爾、AlN 取 1 摩爾、Si3N4 取 1/3 摩爾、Eu2O3取0. 008/2摩爾的比例秤取各原料粉末，并在氮氣環(huán)境下的手套箱中使用研缽進行混合。原料混合粉末中各元素的摩爾比例見表1。將前述原料混合粉末置入氮化硼坩鍋中，并將此坩鍋置入高溫爐，爐內(nèi)氣氛為高純度氮氣的環(huán)境，氣體流量80升/分，依10°C / min的升溫速度升溫至1500°C，經(jīng)在1500°C中保持12小時而進行燒成的后，依10°C /min 的降溫速率降至室溫，并經(jīng)由粉碎、球磨、水洗二次、過濾、干燥、分級等步驟，可獲得本發(fā)明熒光體。氮氧分析儀及ICP分析結(jié)果為Ca 10. 83重量％、Sr :28. 88重量％、Al :16. 43重量％、Si :17. 08重量％、Eu 0. 73重量％、N :23. 77重量％、0 :2. 1重量％。熒光體經(jīng)分析所得的組成式SC^1.
4438^^0. 5413-^-llSio. 9987^2. 7869 . 2155 EUQ. 0079'
亦即，CapSrqMffl-Aa-Bb-Ot-NnIEur 式中，ρ = 0. 4438，q = 0. 5413，m = 0，t = 0. 2155，r = 0. 0079，a = 1，b = 0. 9987，η = 2. 7869。熒光體的平均粒徑(D5tl)為4. 75 μ m,鎂含量76ppm，鋇含量25ppm，硼含量93ppm， 碳含量251ppm。圖3為χ光粉末衍射圖(XRD)。熒光體的物性測試結(jié)果列于表1_A，其中， 發(fā)光輝度系指以比較例1發(fā)光輝度為100%的相對發(fā)光輝度，以下表2-A 6-A中的發(fā)光輝度亦同。實施例2 5，比較例1原料混合粉末中各元素的摩爾比例調(diào)整如表1，其余步驟同實施例1。其余物性測試結(jié)果列于表1-A。由表I-A可知熒光體在色度相同下，含有鈣、鍶并且鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍內(nèi)的的熒光體發(fā)光輝度高于鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍以外的熒光體，輝度相差最高可達到8%。表1 6中的鋇元素來源為合成例1的氮化鋇(Bii3N2)。實施例6 8，比較例2原料混合粉末中各元素的摩爾比例調(diào)整如表2，燒結(jié)溫度更改為1800°C，其余步驟同實施例1。根據(jù)表2-A所示物性實驗結(jié)果可知，含有鈣、鍶并且鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍內(nèi)的熒光體發(fā)光輝度高于鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍以外的熒光體。實施例9，比較例3原料混合粉末中各元素的摩爾比例調(diào)整如表3，其余步驟同實施例1。根據(jù)表3-A所示物性實驗結(jié)果可知，含有鈣、鍶并且鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍內(nèi)的的熒光體發(fā)光輝度高于鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍以外的熒光體。實施例10 11，比較例4 7原料混合粉末中各元素的摩爾比例調(diào)整如表4，燒結(jié)溫度更改為1800°C，實施例 11及比較例6 7的Eu2O3更改為EuN，其余步驟同實施例1。根據(jù)表4-A所示物性實驗結(jié)果可知，含有鈣、鍶并且鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍內(nèi)的的熒光體發(fā)光輝度高于鎂和/或鋇的含量在本發(fā)明特定范圍以外的熒光體。比較例8 9原料混合粉末中各元素的摩爾比例調(diào)整如表5，比較例9的燒結(jié)溫度更改為 1800°C，其余步驟同實施例1。根據(jù)表5-A所示物性實驗結(jié)果可知，雖然熒光體含有鎂或鋇于本發(fā)明范圍內(nèi)，然而比較例8不含氮化鍶，比較例9不含氮化鈣，熒光體的發(fā)光輝度明顯下降。實施例12 14、比較例10 11原料混合粉末中各元素的摩爾比例調(diào)整如表6，其中，Y元素使用103(3Ν)，Ge元素使用GeA (3N)，Zn元素使用ZnO (3N)，其余步驟同實施例1。實驗測試結(jié)果如表6-A。表 權(quán)利要求
1.一種熒光體，其特征在于，包含組成式為CapSrtlMm-Aa-Bb-Ot-Nn = Ei^的組成物，其中，M 為選自于鈹及鋅所組成的群組，A為選自于鋁、鎵、銦、鈧、釔、鑭、釓及鎦所組成的群組，B為選自于硅、鍺、錫、鈦、鋯及鉿所組成的群組，0<p< l，0<q< 1，0彡m< 1，0彡t彡0. 3， 0. 00001彡r彡0. 1，a = 1,0. 8彡b彡1. 2,2. 7彡η彡3. 1 ；且，該熒光體含有鎂20 1500ppm 和 / 或鋇 40 5000ppm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光體，其特征在于，所述熒光體含有鎂85 IOOOppm和/ 或鋇 80 3000ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光體，其特征在于，其中0.05 < ρ < 0. 9，0. 1 < q < 0. 95。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熒光體，其特征在于，其中0.15 ^ (p+q) < 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光體，其特征在于，其中(p/q)= 0. 1 10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光體，其特征在于，所述熒光體中還含有氟元素、硼元素、 氯元素、碳元素，且含量各自在IOOOppm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光體，其特征在于，其中m= 0 ;A為選自于鋁及鎵所組成的群組；B為選自于硅及鍺所組成的群組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光體，其特征在于，當使用455nm光源照射所述熒光體時， 所述熒光體受激發(fā)而發(fā)出的發(fā)光主波長為600 680nm，其發(fā)光色調(diào)的CIE 1931色度坐標 (X，y)為，0. 45 彡 χ 彡 0. 72,0. 2 ^ y ^ 0. 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光體，其特征在于，所述熒光體的平均粒徑為1 30μ m。
10.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包含一半導體發(fā)光組件；及權(quán)利要求1至9中任一項權(quán)利要求所述的熒光體；其中，所述熒光體受所述半導體發(fā)光組件所發(fā)出的光激發(fā)，并轉(zhuǎn)換發(fā)出波長相異于所述半導體發(fā)光組件所發(fā)出的光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述半導體發(fā)光組件發(fā)出300 550nm波長的光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熒光體，包含組成式為下式(I)所示的組成物，其中，M為選自于鈹及鋅所組成的群組，A為選自于鋁、鎵、銦、鈧、釔、鑭、釓及鎦所組成的群組，B為選自于硅、鍺、錫、鈦、鋯及鉿所組成的群組，0＜p＜1，0＜q＜1，0≤m＜1，0≤t≤0.3，0.00001≤r≤0.1，a＝1，0.8≤b≤1.2，2.7≤n≤3.1；且該熒光體含有鎂20～1500ppm和/或鋇40～5000ppm。通過調(diào)整構(gòu)成熒光體各元素的比例，并配合控制構(gòu)成熒光體的鎂、鋇的濃度于一定的范圍內(nèi)，而得到于600～680nm區(qū)域達到高輝度的熒光體，此外，本發(fā)明也同時提供一種具有高輝度的發(fā)光裝置。CapSrqMm-Aa-Bb-Ot-Nn:Eur.........(I)
文檔編號C09K11/64GK102453484SQ20101051779
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者莊淵仁, 林志龍, 溫正雄 申請人:奇美實業(yè)股份有限公司