熒光晶體及使用其的發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光材料晶體，其化學(xué)組成表示式為：Ba0.97·(Al0.42Ga0.58)2O3·S3.97:Eu0.03,Er0.03，該晶體屬于單斜晶系，其空間群為P21，a=8.10?，b=9.70?，c=10.05?，β=90.1°，V=789.63?3。其具有高色純度及提高的亮度，所述熒光材料通過具有所需波長(zhǎng)范圍的光輻射而受到激發(fā)，并提供一種包括上述熒光晶體的光學(xué)裝置及顯示裝置。
【專利說明】熒光晶體及使用其的發(fā)光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光材料，特別涉及包括使用改熒光材料的發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示和照明技術(shù)的發(fā)展給人類的生活帶來巨大的改變，尤其是白光LED的出現(xiàn)，是LED從標(biāo)識(shí)功能向照明功能跨出的實(shí)質(zhì)性一步。白光LED最接近日光，更能較好反映照射物體的真實(shí)顏色。由于它還具有無污染、長(zhǎng)壽命、耐震動(dòng)和抗沖擊的鮮明特點(diǎn)，從技術(shù)角度看，白光LED無疑是LED最尖端的技術(shù)，將成為21世紀(jì)的新一代光源——第四代電光源，白光LED的應(yīng)用市場(chǎng)將非常廣泛。
[0003]目前在現(xiàn)有【技術(shù)領(lǐng)域】，實(shí)現(xiàn)照明和顯示的方式，以通過紫外芯片或藍(lán)光芯片激發(fā)熒光材料的方法或者低壓汞放電產(chǎn)生紫外線激發(fā)熒光粉的方法為主。但是，由于受到熒光材料的限制，這些方法都存在一定的局限性。
[0004]已知的硫代鎵酸鹽熒光晶體，它在綠光范圍內(nèi)的光譜寬度小于用在例如陰極射線管的電子束激發(fā)發(fā)光裝置中的熒光晶體(ZnS:Cu，Al)的光譜寬度，并且因此具有令人滿意的色純度。
[0005]通常，隨著發(fā)射中心波長(zhǎng)接近該顏色區(qū)域中最大發(fā)光效能的波長(zhǎng)，并且隨著光譜寬度增大，熒光晶體的亮 度增大。因此，硫代鎵酸鹽熒光晶體的亮度取決于光譜中心是否靠近發(fā)光效能為最大值的555nm波長(zhǎng)，并取決于光譜的寬度。然而例如，從純綠色光的發(fā)射光譜具有的中心波長(zhǎng)約為520nm并且具有較小的寬度來看，具有令人滿意的色純度的熒光晶體不可避免的趨向具有低亮度。例如，已知通過硫代鎵酸鹽熒光晶體電子束激發(fā)獲得的熒光亮度比ZnS:Cu，Al熒光晶體低約23%。
[0006]另一方面，在最近頗引人注意的包括有機(jī)電致發(fā)光(EL)元件的顯示裝置中，已經(jīng)對(duì)藍(lán)色發(fā)光層和顏色轉(zhuǎn)換層相結(jié)合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。在已知的顯示裝置中，由于構(gòu)成顏色轉(zhuǎn)換層的有機(jī)染料的耐久性并不令人滿意，隨著裝置的持續(xù)使用，顏色轉(zhuǎn)換的效率顯著降低(隨時(shí)間)。
[0007]為了克服這一問題，提出了一種使用包括具有高耐久性的無機(jī)熒光晶體的顏色轉(zhuǎn)換層的方法(例如，見日本未審專利申請(qǐng)公開N0.2002-151268)。根據(jù)這一技術(shù)，通過使用無機(jī)熒光晶體作為顏色轉(zhuǎn)換層，可抑制上述隨時(shí)間的劣化。然而，這種結(jié)構(gòu)仍然不具有足夠的亮度。
低亮度不僅在例如照明器的光學(xué)裝置中是不利的，而且在包括熒光晶體的顯示裝置中也是不利的，因此需要提高亮度。
[0008]通常，在熒光晶體的吸收波長(zhǎng)范圍內(nèi)存在某一趨勢(shì)，并根據(jù)吸收波長(zhǎng)范圍選擇激發(fā)熒光晶體的輻射光的波長(zhǎng)。然而，在某些顯示裝置中，不僅來自熒光晶體的發(fā)射光，而且上述輻射光本身也用于像素的一部分。因此，輻射光的選擇還是受到了限制。
[0009]鑒于上述情況，需要提供一種兼具高色純度及提高的亮度的熒光晶體，所述熒光晶體通過具有所需波長(zhǎng)范圍的光輻射而受到激發(fā)，并提供一種包括上述熒光晶體的光學(xué)裝置及顯示裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的是提供了一種熒光材料晶體；
本發(fā)明的另一目的是提供了一種使用該熒光材料晶體的發(fā)光裝置；
所述熒光材料的化學(xué)組成表示式為:Ba0 97.(Ala42Gaa58)2O3.S3.97: Euatl3, Eratl3,該晶體屬于單斜晶系，其空間群為 P21，a=8.10 A,b=9.70 A, c=10.05 A, β =90.1° , V=789.63 A3。[0011]在本發(fā)明中，通過精細(xì)調(diào)整熒光材料的堿土金屬的含量與組合來實(shí)現(xiàn)熒光材料的寬激發(fā)峰和發(fā)射峰的波長(zhǎng)。稀土離子能級(jí)間的躍遷特征與晶體結(jié)構(gòu)有著明顯的依賴關(guān)系，通過運(yùn)用這種關(guān)系調(diào)節(jié)稀土離子的吸收或發(fā)射波長(zhǎng)而形成不同顏色的發(fā)光。本發(fā)明中，所使用的Eu和其它激活劑離子，在晶體中所處的晶體場(chǎng)環(huán)境對(duì)其5d能態(tài)和4f_5d躍遷的影響非常明顯，躍遷的最大吸收和發(fā)射中心的位置隨著基質(zhì)晶格環(huán)境的變化而發(fā)生明顯的變化，發(fā)射波長(zhǎng)可以從紫外到紅光區(qū)域內(nèi)精細(xì)調(diào)節(jié)變化。且通過精細(xì)調(diào)整熒光材料的堿土金屬的含量與組合，使在某些異質(zhì)同晶系列化合物中，使發(fā)射中心位置可以隨基質(zhì)化學(xué)組成的變化有規(guī)律的向長(zhǎng)波或短波方向移動(dòng)。在本發(fā)明中，利用電荷遷移(CTS)躍遷，即電子從配體(氧和Lv等)的充滿的分子軌道遷移到稀土離子內(nèi)部的部分填充的4f殼層時(shí)，在光譜中產(chǎn)生較寬的電荷遷移，使譜帶的位置隨著環(huán)境的變化而變化。
【具體實(shí)施方式】
[0012]首先，將說明本實(shí)施方案的合成熒光晶體的方法。在本實(shí)施方案中，碳酸鋇(BaCO3)作為構(gòu)成最終熒光晶體的鋇(Ba)的原料?；蛘?，使用硫酸鹽、硫化物、氯化物等也是沒有問題的。其余鋁、鎵可用氧化物。或者，使用硫酸鹽、硫化物、氯化物等也是沒有問題的。氧化銪(Eu2O3)和氧化鉺可分別用作銪(Eu)和鉺的原料?；蛘?，使用硫酸鹽、硫化物、氯化物等也是沒有問題的。
[0013]實(shí)施例1:
Ba0.97.(Al0.42〇已0.58) 2〇3.S3.97: Ell0.03，Er0.03
按上述熒光晶體的摩爾比例用分析天平準(zhǔn)確稱取，在通風(fēng)櫥中將稱量好的試劑放入瑪瑙研體中充分研磨使其混合均勻，然后將樣品裝入鉬坩堝里。為使后期反應(yīng)順利進(jìn)行，放入箱式爐中在100°C預(yù)燒、研磨。最后在500°C下恒溫10h，經(jīng)分階段緩慢冷卻到室溫后(第一階段:以2°C /h的速度降至300°C;第二階段:以10°C /h的速度從300°C降至室溫)。最終，在坩堝底部得到無色粉末狀晶體。對(duì)該晶體進(jìn)行單晶X—射線衍射晶體學(xué)分析其晶體結(jié)構(gòu)，其晶體學(xué)參數(shù)如上所述。
[0014]實(shí)施例2:
現(xiàn)將說明根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的實(shí)施方案。根據(jù)本實(shí)施方案的光學(xué)裝置可構(gòu)成諸如布勞恩管(Braun tube)和場(chǎng)致發(fā)射顯示器的顯示裝置。在單色或是彩色布勞恩管(即陰極射線管)中，真空管體至少包括電子槍和面向該電子槍的熒光屏。構(gòu)成熒光屏的綠色熒光晶體層包括上述本發(fā)明實(shí)施方案的熒光晶體，熒光晶體通過電子束激發(fā)的方式進(jìn)行發(fā)射。在場(chǎng)發(fā)射顯示器中，平面真空容器至少包括電子發(fā)射單元、控制從電子發(fā)射單元發(fā)射出的電子的電子控制單元，以及熒光屏。構(gòu)成熒光屏的綠色熒光晶體層包括上述本發(fā)明實(shí)施方案的熒光晶體，熒光晶體通過電子束激發(fā)的方式進(jìn)行發(fā)射。在本實(shí)施方案中，將對(duì)這種光學(xué)裝置的主要結(jié)構(gòu)單元，即發(fā)射單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，例如熒光晶體被藍(lán)色LED激發(fā)的白色發(fā)光二極管(LED)，或是熒光晶體被紫外LED激發(fā)的白色LED。
[0015]本實(shí)施方案的光學(xué)裝置至少包括發(fā)射單元。在發(fā)射單元中，由樹脂等構(gòu)成的填料設(shè)置在由例如白色丙烯酸類樹脂構(gòu)成的外殼中。由根據(jù)上述實(shí)施方案的熒光晶體構(gòu)成的第一熒光晶體顆粒和由其他熒光晶體構(gòu)成的第二熒光晶體顆粒分散在填料中。第一熒光晶體顆粒和第二熒光晶體顆粒由例如LED的第一光源激發(fā)并發(fā)射熒光。聚碳酸酯、聚氯乙烯等也可代替丙烯酸類樹脂用作外殼2的材料。特別是，外殼優(yōu)選由例如具有高光反射效率的白色材料構(gòu)成。
[0016]具有由實(shí)施例1所述化學(xué)式表示的組成(其對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施方案中的實(shí)施例1)的熒光晶體被用作充當(dāng)?shù)谝粺晒饩w顆粒的主要成分的熒光晶體。
[0017]所述熒光晶體在激發(fā)光譜254nm激發(fā)下，發(fā)出480nm的光，色坐標(biāo)為(0.11，
0.20)，在相同條件下進(jìn)行檢測(cè)，與已知`的CaGa2S4 =Eu熒光體相比，發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)22%左右。
【權(quán)利要求】
1.一種突光材料，其特征在于，化學(xué)組成表不式為:Ba0 97.(Ala42Gaa58)2O3.S3.97: Eu。.Q3, Era(l3，該晶體屬于單斜晶系，其空間群為 P21，a=8.10 A, b=9.70 A, c=10.05 A, β =90.1。，V=789.63 A30
2.—種發(fā)光裝置，包·括權(quán)利要求1所述的突光材料。
【文檔編號(hào)】C09K11/64GK103849385SQ201210522268
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】冉紫明 申請(qǐng)人:冉紫明