TW201422771A - 螢光材料 - Google Patents

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Chang-Chan Chen
Te-Ming Chen
Chu-Yuan Yang
Chung-Hsin Lu
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本發明提供一種螢光材料，其包含一螢光粉體以及一表面修飾材料。表面修飾材料形成於該螢光粉體的表面上，且表面修飾材料包含摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2:In)，其中摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2:In)係由一醋酸銦與一五水合四氯化錫所形成，且醋酸銦佔五水合四氯化錫之重量百分比約略為2~8%。

Description

螢光材料
本發明係關於一種螢光材料，尤指一種具有表面修飾材料之螢光材料。
螢光粉體(phosphor)與人類日常生活習習相關，廣泛地應用於照明領域，早期主要用於日光燈與霓虹燈的設備中。並且，近年來隨著多媒體數位科技蓬勃發展，顯示器更成為人類日常生活中不可或缺的日常用品。在新一代的顯示器中，場發射顯示器(field emission display，FED)因具有對比係數高、視角寬、亮度高、能耗低、回應時間短與工作溫度範圍寬等優點而受到矚目，且其技術原理係利用高電場將電子從尖端結構釋放出，然後利用高壓加速電子，以撞擊螢光粉體，使螢光粉體吸收電子能量後產生具有特定光譜的螢光。
然而，螢光粉體容易受到水氣或其他雜質而導致劣化與腐蝕，且會改變螢光粉體的物理或化學性質，例如：導電性或所產生螢光的光譜。並且，螢光粉體的表層原子因具有懸鍵(dangling bond)而不利於電荷載子的傳導，導致電荷遷移率降低。藉此，在電子束轟擊下，電荷會累積於螢光粉體表面，使得螢光粉體的發光效率降低。更有部分種類之螢光粉體在長時間受到電子束轟擊下會分解並 釋放出氣體，使螢光粉體劣化。
本發明之主要目的在於提供一種螢光材料，以提升其中之螢光粉體的發光效率。
為達上述之目的，本發明提供一種螢光材料，其包含一螢光粉體以及一表面修飾材料。表面修飾材料形成於該螢光粉體的表面上，且表面修飾材料包含摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2：In)，其中摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2：In)係由一醋酸銦與一五水合四氯化錫所形成，且醋酸銦佔五水合四氯化錫之重量百分比約略為2~8%。
本發明之螢光材料利用具有良好的導電性且包含有摻雜有銦之氧化錫之表面修飾材料形成於螢光粉體之表面上，使得累積於螢光粉體表面之電荷可透過表面修飾材料疏導，且可保護螢光粉體免於外界環境的侵蝕，以提高螢光粉體的壽命。
請參考第1圖，第1圖為本發明之螢光材料之結構示意圖。如第1圖，螢光材料10包含有一螢光粉體12以及一表面修飾材料14。其中，螢光粉體12係用於吸收電子束，並產生具有一特定波長範圍之螢光。表面修飾材料14係包含摻雜有銦之氧化錫(SnO2：In)，且 形成於螢光粉體12的表面上，用以修飾螢光粉體之表面，並修補螢光粉體表面的懸鍵(dangling bond)。值得注意的是，表面修飾材料14係為一透明導電層，而具有良好的導電性，藉此螢光材料10因透過表面修飾材料14形成於螢光粉體12表面，而可以疏導累積於螢光粉體12表面之電荷。並且，形成於螢光粉體12表面上之表面修飾材料14另可保護螢光粉體12免於外界環境的侵蝕，以提高螢光粉體12的壽命。於本發明中，表面修飾材料14包含摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2：In)，其中摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2：In)係由一醋酸銦與一五水合四氯化錫所形成，且醋酸銦佔五水合四氯化錫之重量百分比約略為2~8%。本發明之螢光粉體可包括一綠色螢光粉體、一紅色螢光粉體或一藍色螢光粉體。其中，綠色螢光粉體可包括摻雜有銅與鋁之硫化鋅(ZnS：Cu,Al)、摻雜有銅與鋁之硫化鋅鎘((Zn,Cd)S：Cu,Al)、摻雜有錳之矽酸鋅(Zn2SiO4：Mn)、摻雜有錳與砷之矽酸鋅(Zn2SiO4：Mn,As)、摻雜有錳之氧化鋅(ZnO：Zn)、摻雜有鋱之硫氧化釔(Y2O2S：Tb)或摻雜有鋱之硫氧化鎘(Cd2O2S：Tb)。紅色螢光粉體可包含有摻雜有銪之硫氧化釔(Y2O2S：Eu)、摻雜有銪之氧化釔(Y2O3：Eu)、摻雜有銀之硫化鋅鎘((Zn,Cd)S：Ag)、摻雜有錳之磷酸鋅(Zn3(PO4)2：Mn)或摻雜有錳之矽酸鎂(MgSiO3：Mn)。藍色螢光粉體可包含有摻雜有銀與氯之硫化鋅(ZnS：Ag,Cl)、摻雜有銀之硫化鋅(ZnS：Ag)、摻雜有銪之氮化鋁(AlN：Eu)或摻雜有鎢之鎢酸鈣(CaWO4：W)。
以下將用數個實施例說明製備螢光材料的方法。
第一實施例
以摻雜有銅與鋁之硫化鋅作為螢光粉體為例，形成螢光材料之方法例如是：首先，取0.024克的五水合四氯化錫(SnCl4．5H2O)以及0.001克的醋酸銦(Indium(III)acetate)(相當於佔五水合四氯化錫之重量百分比為4%)溶於20毫升的去離子水中持續攪拌1小時，並將混合液之PH值調整至7。隨後，加入0.5克的摻雜有銅與鋁之硫化鋅之螢光粉體至混合液中持續攪拌2小時，並調整混合液PH值至介於6與8之間。接著，過濾混合液，將取得的沉澱樣品以攝氏80度烘乾1小時。隨後，烘乾後的樣品再以攝氏500度烘乾2小時。最後，樣品即為於摻雜有銅與鋁之硫化鋅的表面形成有摻雜有銦之氧化錫的螢光材料。於本發明的變化實施例中，五水合四氯化錫可更換為其他的錫化合物，例如：可為有機錫化合物或無機錫化合物。有機錫化合物可為二價錫化合物或四價錫化合物。四價錫化合物可為水合四氯化錫。另外，醋酸銦可更換為其他的銦化合物，例如：可為有機銦化合物或無機銦化合物。
以下將進一步說明本實施例之螢光材料的功效，且螢光粉體以摻雜有銅與鋁之硫化鋅的綠色螢光粉體為例來做說明，但不以此為限。請參考第2圖與第3圖，第2圖為使用由佔五水合四氯化錫不同重量百分比的醋酸銦所形成之表面修飾材料之螢光材料之螢光波長與陰極發光(cathodoluminescence，CL)強度之關係示意圖，且第3圖為本實施例之螢光材料於不同條件下之螢光波長與陰極發光 強度之關係示意圖，其中陰極發光強度之大小係為實際產生的螢光能量與撞擊螢光材料之電子束能量的比值。如第2圖與第3圖所示，曲線C1為未於綠色螢光粉體的表面上形成有氧化銦與摻雜有銦之氧化錫的螢光材料，即綠色螢光粉體本身的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線。曲線C2、曲線C3、曲線C4與曲線C5分別代表於綠色螢光粉體的表面上形成重量百分比為2.5%、5%、10%與15%之氧化銦的螢光材料的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線。曲線C6、曲線C7、曲線C8與曲線C9為本實施例之螢光材料於不同條件下的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線，其中曲線C6、曲線C7、曲線C8與曲線C9係分別代表表面修飾材料係由佔五水合四氯化錫重量百分比為2%、4%、6%與8%的醋酸銦所形成之條件。從第2圖與第3圖可知，曲線C7於綠光的波長範圍內之陰極發光強度不僅為本實施例之螢光材料於不同條件下的陰極發光強度中之最大值，更大於在綠色螢光粉體上形成氧化銦之螢光材料之陰極發光強度。因此，當螢光粉體為摻雜有銅與鋁之硫化鋅的綠色螢光粉體，且表面修飾材料係由佔五水合四氯化錫重量百分比為4%的醋酸銦所形成時，本實施例之螢光材料可具有最佳的陰極發光強度，亦即有最佳的發光效率，且較未形成有氧化銦與摻雜有銦之氧化錫的螢光材料，即綠色螢光粉體本身，的陰極發光強度約略大1.5倍。由此可知，當螢光粉體為綠色螢光粉體時，本實施例之螢光材料之表面修飾材料較佳由佔五水合四氯化錫重量百分比為4%的醋酸銦所形成，其中約略4%並不限僅為4%，而可介於4%減去一誤差範圍與4%加上誤差範圍，例如：介於3%~5%之間，但不限於此。
第二實施例
以摻雜有銪之硫氧化釔作為螢光粉體為例，形成螢光材料之方法例如是：首先，取0.0235克的五水合四氯化錫以及0.0015克的醋酸銦(相當於佔錫化合物之重量百分比為6%)溶於20毫升的去離子水中持續攪拌1小時，並將混合液之PH值調整至7。隨後，加入0.5克的摻雜有銪之硫氧化釔之螢光粉體至混合液中持續攪拌2小時，並調整混合液PH值至介於6與8之間。接著，過濾混合液，將取得的沉澱樣品以攝氏80度烘乾1小時。隨後，烘乾後的樣品再以攝氏500度烘乾2小時。最後，樣品即為於摻雜有銪之硫氧化釔的表面形成有摻雜有銦之氧化錫的螢光材料。於本發明的變化實施例中，五水合四氯化錫可更換為其他的錫化合物，例如：可為有機錫化合物或無機錫化合物。有機錫化合物可為二價錫化合物或四價錫化合物。四價錫化合物可為水合四氯化錫。另外，醋酸銦可更換為其他的銦化合物，例如：可為有機銦化合物或無機銦化合物。
本發明之螢光粉體並不限為綠色螢光粉體，且螢光材料中之銦重量百分比的較佳值係隨著不同的螢光粉體而有所不同。下面描述以摻雜有銪之硫氧化釔的紅色螢光粉體為例。請參考第4圖與第5圖，第4圖為於螢光粉體之表面摻雜不同重量百分比之四乙基矽氧烷(TEOS)之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖，且第5圖為本發明一第二實施例之螢光材料於不同條件下之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。本實施例之螢光粉體係為一紅色 螢光粉體，且其材料為摻雜有銪之硫氧化釔。如第4圖與第5圖所示，曲線C10為未於螢光粉體的表面上摻雜有四乙基矽氧烷與摻雜有銦之氧化錫的螢光材料，即紅色螢光粉體本身的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線。曲線C11、曲線C12、曲線C13與曲線C14分別為於紅色螢光粉體的表面上摻雜重量百分比為0.5%、1%、2%與3%之四乙基矽氧烷的螢光材料的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線。曲線C15、曲線C16與曲線C17為本實施例之螢光材料於不同條件下的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線，其中曲線C15、曲線C16與曲線C17係分別代表表面修飾材料係由佔五水合四氯化錫重量百分比為2%、4%與6%的醋酸銦所形成之條件。從第4圖與第5圖可知，曲線C17於紅光的波長範圍內之陰極發光強度不僅為本實施例之螢光材料於不同條件下的陰極發光強度中之最大值，更大於在紅色螢光粉體上摻雜四乙基矽氧烷之螢光材料之陰極發光強度。因此，當螢光粉體為摻雜有銪之硫氧化釔的紅色螢光粉體，且表面修飾材料由佔五水合四氯化錫重量百分比為6%的醋酸銦所形成時，本實施例之螢光材料可具有最佳的陰極發光強度，亦即具有最佳的發光效率，且較未摻雜四乙基矽氧烷與摻雜有銦之氧化錫的螢光材料，即紅色螢光粉體本身，的陰極發光強度約略大9倍。由此可知，當螢光粉體為紅色螢光粉體時，本實施例之螢光材料之表面修飾材料較佳由佔五水合四氯化錫重量百分比為6%的醋酸銦所形成，其中約略6%並不限僅為6%，而可介於6%減去一誤差範圍與6%加上誤差範圍，例如：介於3%~7%之間，但不限於此。
第三實施例
以摻雜有銀與氯之硫化鋅作為螢光粉體為例，形成螢光材料之方法例如是：首先，取0.0245克的五水合四氯化錫以及0.005克的醋酸銦溶於20毫升的去離子水中持續攪拌1小時，並將混合液之PH值調整至7。隨後，加入0.5克的摻雜有銀與氯之硫化鋅之螢光粉體至混合液中持續攪拌2小時，並調整混合液PH值至介於6與8之間。接著，過濾混合液，將取得的沉澱樣品以攝氏80度烘乾1小時。隨後，烘乾後的樣品再以攝氏500度烘乾2小時。最後，樣品即為於摻雜有銀與氯之硫化鋅的表面形成有摻雜有銦之氧化錫的螢光材料。於本發明的變化實施例中，五水合四氯化錫可更換為其他的錫化合物，例如：可為有機錫化合物或無機錫化合物。有機錫化合物可為二價錫化合物或四價錫化合物。四價錫化合物可為水合四氯化錫。另外，醋酸銦可更換為其他的銦化合物，例如：可為有機銦化合物或無機銦化合物。
下面描述以摻雜有銀與氯之硫化鋅的藍色螢光粉體為例。請參考第6圖與第7圖，第6圖為於螢光粉體之表面摻雜不同重量百分比之四乙基矽氧烷所形成之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖，且第7圖為本發明第三實施例之螢光材料於不同條件下之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。本實施例之螢光粉體係為一藍色螢光粉體，且其材料為摻雜有銀與氯之硫化鋅。如第6圖與第7圖所示，曲線C18為未於螢光粉體的表面上摻雜四乙基矽氧烷與摻雜有銦之氧化錫的螢光材料，即藍色螢光粉體本身的螢光 波長與陰極發光強度之關係曲線。曲線C19、曲線C20、曲線C21與曲線C22分別為於藍色螢光粉體的表面上摻雜重量百分比為0.5%、1%、2%與3%之四乙基矽氧烷的螢光材料的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線。曲線C23、曲線C24、曲線C25與曲線C26為本實施例之螢光材料於不同條件下的螢光波長與陰極發光強度之關係曲線，其中曲線C23、曲線C24、曲線C25與曲線C26係分別代表表面修飾材料係由佔五水合四氯化錫重量百分比為2%、4%、6%與8%的醋酸銦所形成之條件。從第6圖與第7圖可知，曲線C23於藍光的波長範圍內之陰極發光強度不僅為本實施例之螢光材料於不同條件下的陰極發光強度中之最大值，更大於在藍色螢光粉體上摻雜四乙基矽氧烷之螢光材料之陰極發光強度。因此，當螢光粉體為摻雜有銀與氯之硫化鋅的藍色螢光粉體，且表面修飾材料由佔五水合四氯化錫重量百分比為2%的醋酸銦所形成時，本實施例之螢光材料可具有最佳的陰極發光強度，亦即具有最佳的發光效率，且較未摻雜四乙基矽氧烷與摻雜有銦之氧化錫的螢光材料，即藍色螢光粉體本身，的陰極發光強度約略大4倍。由此可知，當螢光粉體為藍色螢光粉體時，本實施例之螢光材料之表面修飾材料較佳由佔五水合四氯化錫重量百分比為2%的醋酸銦所形成，其中約略2%並不限僅為2%，而可介於2%減去一誤差範圍與2%加上誤差範圍，例如：介於1%~3%之間，但不限於此。
綜上所述，本發明之螢光材料利用具有良好的導電性且包含有摻雜有銦之氧化錫之表面修飾材料塗佈於螢光粉體之表面上，使得 累積於螢光粉體表面之電荷可透過表面修飾材料疏導，且可保護螢光粉體免於外界環境的侵蝕，以提高螢光粉體的壽命。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧螢光材料
12‧‧‧螢光粉體
14‧‧‧表面修飾材料
C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、 C8、C9、C10、C11、C12、C13、 C14、C15、C16、C17、C18、C19、 C20、C21、C22、C23、C24、C25、 C26‧‧‧曲線
第1圖為本發明之螢光材料之結構示意圖。
第2圖為使用由佔五水合四氯化錫不同重量百分比的醋酸銦所形成之表面修飾材料之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。
第3圖為本實施例之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。
第4圖為於螢光粉體之表面摻雜不同重量百分比之四乙基矽氧烷(TEOS)之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。
第5圖為本發明一第二實施例之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。
第6圖為於螢光粉體之表面摻雜不同重量百分比之四乙基矽氧烷之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。
第7圖為本發明一第三實施例之螢光材料之螢光波長與陰極發光強度之關係示意圖。
10‧‧‧螢光材料
12‧‧‧螢光粉體
14‧‧‧表面修飾材料

Claims (10)

  1. 一種螢光材料，其包含：一螢光粉體；以及一表面修飾材料，其中該表面修飾材料形成於該螢光粉體的表面上，且該表面修飾材料包含摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2：In)，其中摻雜有銦(In)之氧化錫(SnO2：In)係由一醋酸銦與一五水合四氯化錫所形成，且該醋酸銦佔該五水合四氯化錫之重量百分比約略為2~8%。
  2. 如請求項1之螢光材料，其中該螢光粉體包含一紅色螢光粉體。
  3. 如請求項2之螢光材料，其中該紅色螢光粉體包含摻雜有銪之硫氧化釔(Y2O2S：Eu)、摻雜有銪之氧化釔(Y2O3：Eu)、摻雜有銀之化鋅鎘((Zn,Cd)S：Ag)、摻雜有錳之磷酸鋅(Zn3(PO4)2：Mn)或摻雜有錳之矽酸鎂(MgsiO3：Mn)。
  4. 如請求項3之螢光材料，其中該醋酸銦佔該五水合四氯化錫之重量百分比約略為3~7%。
  5. 如請求項1之螢光材料，其中該螢光粉體包含一綠色螢光粉體。
  6. 如請求項5之螢光材料，其中該綠色螢光粉體包含摻雜有銅與鋁之硫化鋅(ZnS：Cu,Al)、摻雜有銅與鋁之硫化鋅鎘((Zn,Cd) S：Cu,Al)、摻雜有錳之矽酸鋅(Zn2SiO4：Mn)、摻雜有錳與砷之矽酸鋅(Zn2SiO4：Mn,As)、摻雜有錳之氧化鋅(ZnO：Zn)、摻雜有鋱之硫氧化釔(Y2O2S：Tb)或摻雜有鋱之硫氧化鎘(Cd2O2S：Tb)。
  7. 如請求項6之螢光材料，其中該醋酸銦佔該五水合四氯化錫之重量百分比約略為3~5%。
  8. 如請求項1之螢光材料，其中該螢光粉體包含一藍色螢光粉體。
  9. 如請求項8之螢光材料，其中該藍色螢光粉體包含摻雜有銀與氯之硫化鋅(ZnS：Ag,Cl)、摻雜有銀之硫化鋅(ZnS：Ag)、摻雜有銪之氮化鋁(AlN：Eu)或摻雜有鎢之鎢酸鈣(CaWO4：W)。
  10. 如請求項9之螢光材料，其中該醋酸銦佔該五水合四氯化錫之重量百分比約略為1~3%。
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