TWI329935B - A ceramic composite light conversion parts and a light emitting device comprising the same - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 技術領域 本發明係有關於一種可用於顯示器、照明、背光光源 等之發光二極體等發光裝置’詳而言之，係有關於利用照 射光得到螢光之光轉換構件之陶瓷複合體光轉換構件、及 使用該陶瓷複合體光轉換構件之發光裝置。 【先前技術】 背景技術 近年來，正盛行以藍光發光元件為發光源之白光發光 裝置的開發研究。特別是使用藍光發光二極體之白光發光 二極體，因重量輕、未使用水銀且壽命長，而可想見今後 的需要將會急速地擴大。在將藍光發光元件之藍色光轉換 成白色光的方法中，最常進行的方法係藉由將與藍色呈互 補色關係之黃色混色，而可擬似性地得到白色。如特開 2000-208815號公報所揭示者，藉由在可發出藍色光之發光 二極體前面，設置含有可吸收藍色光之一部分而發出黃色 光之螢光體的塗層’且設置預先將光源之藍色光與來自螢 光體之黃色光混色的模層等，即可構成白光發光二極體。 螢光體可使用以鈽活化之yag(ys AI5 2)(以下稱作 YAG : Ce)粉末等。 但是，因在以特開2000-208815號公報為代表之現在一 般所使用之白紐光二極體的構造中，係將螢光體粉末與 環氧樹料樹航錢再塗布，衫人指A會有不易確保 螢光體粉末與樹脂的混合狀態的 度之安定化等，且县冰白本性，及控制塗布膜厚 的問題。另外，因/*用路、^一極體之顏色不均、偏差 或陶究相比，耐熱性:交差所需之樹脂與金屬 引起之變㈣容易使穿透率降低，成自發光元件之熱所 發光二極㈣高輸妹之障礙。·以現麵要求之白光 本=/提_聽合料__及自光發光裝 =!係利用由包含可發出螢光之(γ、 性地互;t 12目# Al2〇3相之複數氧化物相連續性地且立體 紫纏而成之㈣體構成者，而後者縣利用藍〜 ==光元件及麵倾合體光轉換構件構成者。因該陶 體光轉換構件中可發㈣光之相係均-地分布，故 可得到均質的黃色螢光，且因其為喊而耐熱性優異。另 外’因其本身為塊體_k)，故在白光發光裝置之結構中不 需要樹脂，而可藉由厚度輕易地進行螢光強度的控制。因 此’本白紐光裝置之顏色不均、偏差皆很小，且極適合 南輸出化。 在使用此種藍光發光元件及YAg : Ce黃色螢光體之白 光發光裝置中，現在一般所使用之藍光發光元件之光係波 峰波長在460nm附近的藍色(例如αΕ1931色度座標為（以下 稱作色度座標)χ=〇·135、y=〇.〇8)，這是因為yAg : Ce螢光 體之發光效率會在該波長範圍變高的緣故。另一方面，不 進行發光波長調整的YAG : Ce螢光體（以下稱作無調整 YAG: Ce)之螢光色係波峰波長在530nm〜545nm附近之黃色 1329935 (例如色度座標為x=0.41、y=〇.56)。因此，在將來自4的 之發光元件之光與來自無調整YAG : Ce螢光I*夕、_ 之昆色 時，會由白色(例如6000K :色度座標為x=0 32，3句偏 向綠色側。因此，為了藉由該結構得到白多， 乂'項使用螢 光之波峰波長較偏向紅色側（長波長側）之螢光體。 眾所周知’已有在YAG: Ce螢光體中，藉由例如以w 元素取代一部分之Y元素，即可使螢光波長之波峰移向長波 長側之公知技術（77小彳y子々- ’ / k —シ 3 10 >，voll6，No7(2003)p41-46;及応用物理第71卷第^號 (2002)pl518-1522)。如此，將螢光波長已調整至長波長側 之YAG : Ce螢光體（以下稱作調整yag : Ce)與藍光發光二 極體組合，以構成白光發光二極體，並得到白色（CIE色度 座標為乂=0.33、丫=0.33)的方法已於專利第35〇3139號公報中 提出。 15 但眾所皆知，如前述文獻（^于U 7小彳y于/ k —シ 3 >，voll6，No7(2003)p41-46)所揭示者，以往，在一般所 使用之粉末螢光體中，調整YAG : Ce之發光效率要比無調 整YAG : Ce低，而有使用其構成之白光發光二極體的發光 效率降低的問題。在今後更加需要白光發光二極體之高效 20 率化之際，需要可維持高發光效率，且可發出已調整成對 所組合之藍光發光元件之發光波長而言最合適之波長螢光 之光轉換用材料。 本發明之第1目的在於提供一種光轉換用構件，係可將 波峰波長調整成540nm〜580nm後，效率良好地發出螢光 7 者。而且，所得之螢光均質，適合與耐熱性、耐久性優異 之藍光發光元件組合，構成高效率之白光發光裝置。另外， 還提供一種白光發光裝置，係使用藍〜紫光發光元件及該光 轉換構件，且可調整成白色，顏色不均、偏差皆报小，並 且其結構不一定需要樹脂而無劣化等情形，極為適合高輸 出化且高效率者。 眾所周知，同樣地’已有在YAG : Ce螢光體中，由 使活化劑之Ce量增加，即可使螢光波長之波峰往長波長側 移動之公知技術（J.Physics and Chemistry Of Solids， νο165(2004)ρ845·850)。藉此，可使螢光波長之波峰移動至 560nm附近。 但疋’如刖述文獻（J.Physics and Chemistry 〇f ；§。1&， V〇165(20〇4)p845-850)所揭示者，以往，在一般所使用之粉 末螢光體中，當藉由使活化劑之Ce量增加而使螢光波長^ 波峰往長波長侧移動時，若波峰波長大於55〇nm，就會有由 於濃度淬滅而使螢光強度降低的問題。因此，使用其構戍 之白光發光二極體的發光效率就會降低，在實用上無法作 為控制螢級長之裝置來。在今後更加需要白光發光 -極體之高效率化之際，f要可_高發光效率，且可發 ^已調整賴所組合之藍光發光元件之發光波長而言最合 適之波長螢光之光轉換用材料。 ^發明之第2目的在於提供—種光轉換用構件，係可將 =峰波長調整成55〇,560細後，效率良好地發出螢光 者。而且，所得之螢光均質，適合與耐熱性、对久性優異 1329935 之藍光發光元件組合，構成高效率之白光發光裝置。另外， 還提供一種白光發光裝置，係使用藍〜紫光發光元件及該光 轉換構件，且可調整成白色，顏色不均、偏差皆很小，並 且其結構不一定需要樹脂而無劣化等情形，極為適合高輸 5 出化且高效率者。 【發明内容】 發明概要 本發明人在以某種陶瓷複合體作為光轉換構件使用 時，發現可抑制螢光強度降低，並可調整控制螢光波峰之 10 波長，而完成本發明。 即，本發明係有關於一種陶瓷複合體光轉換構件，係 具有至少2個以上之氧化物相連續性地且立體性地相互交 纏之組織，且前述氧化物相之中至少1個為可發出螢光之相 的凝固體，並且全體之組成係由以 15 x.A103 / 2 -y(a.Y〇3 /2 -b.Gd〇3 /2 -c.Ce〇2) (其中x、y、a、b、c係莫耳分率，且0.750<x<0.850、 0<b<0.8、0<c<0_3、x+y=l、a+b+c=l)，或是 χ·Α103 /2 -y.(a.Y〇3 / 2 -c-Ce〇2) (其中X、y、a、C係莫耳分率，且0.750<Χ<0·850、0.125 20 ^c<0.3 ' x+y=l ' a+c=l) 所示者。 而且，本發明係有關於一種陶瓷複合體光轉換構件之 製造方法，包含有將A1之氧化物、Y之氧化物、Ce之氧化 物及Gd之氧化物以 9 1329935 χ· Al〇3 / 2 -y(a· ΥΟ3 ； 2 -b-Gd03,2 -cCe02) (其中x、y、a、b、c係莫耳分率，且〇.75〇<x<〇.85〇、 0<b<0.8、0<c<0.3、x+y=i、a+b+c=i)，或是 x.A1〇3 / 2 -y.(a.Y03 / 2 -c.Ce〇2) 5 (其中x、y、a、以系莫耳分率’且0.750<x<0.850、0.125 Sc<0.3、x+y=l、a+c=l) 的比例混合，並使其熔解再凝固的步驟。 此外，本發明係有關於由前述陶瓷複合體光轉換構件 φ 及發光元件構成之發光裝置。 10 前述發光裝置之一形態係白光發光裝置，且該白光發 光裝置係由可發出在波長4〇〇nm〜52〇nm具有波峰之光的發 光兀件，及可發出在波長54〇nm〜580nm或55〇nm〜56〇nm具 有波峰之螢光的前述陶瓷複合體光轉換構件構成者。又， 前述發光裝置之一形態係前述發光元件為發光二極體元件 15 的白光發光裝置。 藉由使用本發明之陶瓷複合體光轉換構件，可以波長 • 40011〇1〜52011〇1之激發光，在不會降低螢光強度且可保持高 效率的情況下，得到波峰波長已調整成54〇nm〜”此爪或 ' 550nm〜560nm之黃色螢光。此外，還可從均一地分布之可 20發出螢光之相得到調整波長後之均質黃色螢光，且由於其 為陶瓷而耐熱性、耐久性優異，故可提供適合與藍光發光 元件組合，以構成高效率之白光發光裝置的光轉換構件。 另外，藉由本發明之由藍〜紫光發光元件及陶瓷複合體光轉 換構件構成之發光裝置，還可提供一種白光發光裝置，係 10 1329935 可調整成白色，且顏色不均、偏差皆很小，並且陶瓷複合 體光轉換構件本身為塊體，不需封入樹脂，故無因熱、光 所引起之劣化等情形，極為適合高輸出化、高效率者。 圖式簡單說明 5 第1圖係模式性地顯示本發明之發光裝置之一實施形 態的截面圖。在圖中，1係陶瓷複合體光轉換構件，2係發 光元件(發光二極體元件），3係導線，4係導線電極。 第2圖係顯示本發明之陶瓷複合體光轉換構件之組織 構造之一例之實施例1的顯微鏡照片。 10 第3圖係顯示本發明之陶瓷複合體光轉換構件之螢光 特性之一例之實施例1的螢光光譜圖。 第4圖係顯示本發明之陶瓷複合體光轉換構件之螢光 特性之一例之實施例1之激發光譜圖。 第5圖係顯示本發明之發光裝置之一例之實施例6的發 15 光光譜圖。 第6圖係顯示本發明之光轉換用陶瓷複合體之組織構 造之一例之實施例7的顯微鏡照片。 第7圖係顯示本發明之光轉換用陶瓷複合體之螢光特 性之一例之實施例7之螢光光譜圖。 20 第8圖係顯示本發明之光轉換用陶瓷複合體之螢光特 性之一例之實施例7的激發光譜圖。 第9圖係顯示本發明之發光裝置之一例之實施例9的發 光光譜圖。 11 1329935 【實施方式】 實施發明之最佳形態 以下，詳細說明本發明。 本發明之陶瓷複合體光轉換構件，係具有至少2個以上 5 之氧化物相連續性地且立體性地相互交纏之組織的凝固 體，且該等氧化物相之中至少1個為可發出螢光之相。陶瓷 複合體光轉換構件全體之組成可以 X· Al〇3 / 2 -y.(a. Υ03 / 2 -b.Gd03 / 2 -c.Ce02) _ (其中x、y、a、b、c係莫耳分率，且0·750<χ<0·850、 10 0<b<0.8、0<c<0.3、x+y=l、a+b+c=l)，或是 χ·Α1〇3 /2 -y(a-Y〇3 / 2 -c-Ce02) (其中x、y、a、c係莫耳分率，且〇.750<x<0.850、0.125 ^c<0.3 ' x+y=l ' a+c=l) 表示。藉由將激發光射入陶瓷複合體光轉換構件中，即可 15 發出螢光。 首先，說明陶瓷複合體係以 • x_A103 /2 -y.(a.Y〇3 / 2 -b.Gd〇3 /2 -c.Ce〇2) (其中x、y、a、b ' c係莫耳分率，且0·750<χ<0.850、 0<b<0.8、0<c<0.3、x+y=l、a+b+c=l) 20 表示的情形。 若組成式中之x值小於等於0.75或大於等於0.85，就不 易得到無裂痕之良好凝固體，故限定於前述範圍。另外， 若組成式中之b值大於等於0.8，則所得之螢光強度就會降 低，故限定於前述範圍。此外，當組成式中之c值為0時， 12 1329935 就會無法得到螢光，而大於等於〇·3時，就不易得到無裂痕 之良好凝固體，故限定於前述範圍。 雖然氧化物相會隨著組成及凝固體之製造條件的不同 而有所變化，但可舉Α12〇3相；（Y、Gd、（^)3八15〇12相； 5 (Y、Gd、Ce)A1〇3 相；（Y、Gd、Ce)4Al209 相；CeAli, 〇| 8 一 相，丫2 〇3相；Gd2 〇3相；Ce〇2相等為例，且至少包含這此 氧化物相中之2相以上。氧化物相之中至少有2相分別為連 續性地且立體性地相互交纏的構造，也有一部分之氧化物 • 相係粒狀地存在於另一氧化物相所形成之相互交纏之構造 10中的情形。不論是何種情形，各相之邊界皆不存在非結晶 ^等邊界層’而疋氧化物相之間直接相接。因此，陶究複 合體光轉換構件内之光損失較少，且透光率也較高。 在前述氧化物相之中，可發出螢光之相可舉(Υ、Gd、 Ce)3 Α15 0,2相；（γ、Gd、Ce)A103相等為例，且至少包含 15這些可發出螢光之相中之1相。包含該等可發出螢光之相的 氧化物相為連續性地且立體性地相互交纏的構造，且因各 # 氧化物係全體均一地分布於相陶瓷複合體光轉換構件内， 故可得到不會偏向某一部分的均質螢光。 . 本發明之該陶瓷複合體光轉換構件可利用至少波長 20 400nm〜520nm之藍〜紫色激發光，得到波峰波長 540nm〜580nm之黃色螢光。激發光在波長42〇nm〜500nm 時，可得到強度約為最大強度之70%的螢光，而在波長 440nm~480nm時’則可得到幾乎為最大強度之強度螢光。 而且’波長300nm〜360nm之近紫外光也可發出螢光。螢光 13 1329935 之波峰波長可能會由於所使用之測定機器、補正條件等而 產生若干誤差，而本申請内容中之螢光測定使用將積分球 組合於日本分光製FP6則之㈣量子效率測定裝置。又， 螢光補正係藉由副標準光源進行補正。 5 肖喊複合體光轉換構件所發出之黃色螢光之波峰波 . 長可藉由組成來控制。藉由使組成中含有Gd〇3/2，可使黃 色螢光之波峰波長往長波長側移動。當Ce〇2之莫耳分率一 - ㈣，GdG3。之莫耳分率越高，波峰波長就會越往長波長 • 讎動。另夕卜’當Gd〇w之莫耳分率-定時，Ce〇2之莫耳 H)分率越高，波峰波長就會越往長波長側移動。當得到相同 之波峰波長時’具有較莫耳分率組成者可得到較 间之螢光強度，故較為合適。而且，藉由選擇Gd〇h2、Ce〇2 兩凡素成分之最適當之比率，就不會使發光強度降低，而 可知到波峰波長580nm之黃色螢光。在該陶瓷複合體光轉換 15構件中’因可將况^、Ce〇2兩元素成分之螢光特性的效 果相乘發揮，故可得到在習知之調整YAG : Ce螢光體粉末 中所得不到之可將波峰波長任意地調整在540nm〜580nm 間’且強度強之黃色螢光。 接著’說明陶瓷複合體係以 20 xA1〇3/2-y(aY03/2-cCe〇2) (而 ’ X、y、a、c係莫耳分率，且〇 75〇<χ<〇 85〇、〇 125 ^c<〇.3 ' x+y=l % a+c=l) 表示的情形。 若組成式中之X值小於等於〇 75或大於等於〇 85，就不 14 易得到無裂痕之良好凝固體，故限定於前述範圍。另外， 當組成式中之C值小於〇.丨25時，螢光之波峰波長就會比 550nm短’而大於等於0.3時，則不易得到無裂痕之良好凝 固體’故限定於前述範圍。 雖然氡化物相會隨著組成及凝固體之製造條件的不同 而有所變化，但可舉Al2〇3相；（Y、Ce)3Al5012相；（γ、

Ce)A103 相；（γ、Ce)4 Al2 09 相；CeAli 1 0】8 相；Y2 〇3 相；

Ce〇2相等為例’且至少包含這些氧化物相中之2相以上。 氧化物相之中至少有2相係分別為連續性地且立體性地相 互交纏的構造’也有一部分之氧化物相粒狀地存在於另一 氧化物相所形成之相互交纏之構造中的情形。不論是何種 情形，各相之邊界皆不存在非結晶形等邊界層，而是氧化 物相之間直接相接。因此，光轉換用陶瓷複合體内之光損 失較少，且透光率也較高。 在則述氧化物相之中，可發出螢光之相可舉（γ、 Ce)3Al5012相；（Y、Ce)A1〇3相等為例，且至少包含這些 可發出營光之相中之丨相。包含該等可發出螢光之相的氧化 物相為連續性地且立體性地相互交纏的構造，且因各氧化 物係全體均一地分布於相光轉換用陶瓷複合體内，故可得 到不會偏向某一部分的均質螢光。 本發明之本光轉換用陶瓷複合體可利用至少波長 400nm〜520nm之藍〜紫色激發光，得到波峰波長 55〇nm〜560nm之黃色螢光。激發光在波長42〇nm ~500nm 時’可知到強度約為最大強度之7〇%的榮光，而在波長 1329935 440nm〜480nm時，則可得到幾乎為最大強度之強度螢光。 而且，波長300nm〜360nm之近紫外光也可發出螢光。螢光 之波峰波長可能會由於所使用之測定機器、補正條件等而 產生若干誤差，而本申請内容中之螢光測定使用將積分球 5 組合於曰本分光製FP6500之固體量子效率測定裝置。又， 螢光補正係藉由副標準光源進行補正。

該光轉換用陶瓷複合體所發出之黃色螢光之波峰波長 可藉由組成來控制。當Ce〇2之莫耳分率越高，則黃色螢光 之波峰波長就會越往長波長側移動，且可調整到約56〇加^ 1〇為止。同時，螢光強度可無變化地上升，且在該螢光波峰 波長範圍中，不會使螢光強度降低。對此，在習知之γΑ(3 : Ce螢光體粉末中，雖可藉由增加活化劑之(^量，使螢光波 峰波長往長波長側移動，但當波峰波長大於550nm時，螢光 強度就會由於濃度淬滅而降低。在該光轉換用陶究複合體 15中，可得到在習知之調整YAG: ^螢光體粉末中所得不到 之可將波峰波長任意地調整在55()nm〜剔⑽間，且強度強 20 本^明〜w瓦设合體光轉換構件之凝固體可藉由 在炫解原料氧化物後使其凝固製得。例如，可利用於制冷 =度:並使裝人維持在預定溫度之购中之溶融㈣; 單則得凝固體，但最好是以單向凝固法製 寸k疋因為猎由進行單向凝固，可使 結晶狀態輸敍，㈣罐咐料;早 本發明之陶竟複合體光轉換構件之製造方法之一實施 16 形態係將A1之氧化物、Y之氧化物、Ce之氧化物及Gd之氧 化物以 χ·Α1〇3 / 2 -y-(a-Y〇3 / 2 -b*Gd〇3 / 2 -c-Ce02) (其中X、y、a、b、c係莫耳分率，且0.750<X<0.850、 5 0<b<0.8、0<c<0.3、x+y=l、a+b+c=l)，或是 x. Al〇3 / 2 -y.(a· Y〇3 / 2 -c.Ce〇2) (其中x、y、a、c係莫耳分率，且0.750<χ<0·850、0.125 ^c<0.3 ' x+y=l ' a+c=l) 的比例混合，並使其熔解再凝固。 10 構成本發明之陶瓷複合體光轉換構件之凝固體除了至 少1個氧化物相為可發出螢光之相以外，可為與本申請人先 前在後述專利文獻中所揭示之陶瓷複合材料相同者，即： 特開平7-149597號公報、特開平7-187893號公報、特開平 8-81257號公報、特開平8-253389號公報、特開平8-253390 15 號公報及特開平9-67194號公報，以及對應其之美國申請案 (美國專利第5,569,547號；同第5,484,752號，同第5,902,963 號）等，且為可利用在該等申請案（專利）中所揭示之製造方 法製造者。又’在此參照並包含該等申請案或專利之揭示 内容。 20 如此，在本發明之陶瓷複合體光轉換構件中，包含可 發出螢光之相的各氧化物相係在以單結晶狀態連續性地且 立體性地相互交纏的狀態下存在’且可效率良好地得到波 蜂波長已調整成540nm〜580nm或550nm〜560nm之均質黃色 螢光。另外，因其全係由無機氧化物陶瓷構成，故耐熱性、 17 耐久性優異，且亦無因光所引起之劣化等情形。而且，各 氧化物相係以單結晶狀態存在，各相之邊界形成無邊界層 之整齊界面，故陶瓷複合體光轉換構件内之光損失較少， 且透光率也較高。因此，可提供適合與藍光發光元件組合， 5以構成高效率之白光發光裝置的陶瓷複合體光轉換構件。 本發明之發光裝置係由前述本發明之陶曼複合體光轉 換構件及發光元件構成之裝置，其係將來自發光元件之光 照射於陶瓷複合體光轉換構件，再利用穿透陶竟複合體光 轉換構件之光、及藉由陶瓷複合體光轉換構件轉換來自發 10光元件之光之波長後的螢光。第1圖係模式性地顯示本發明 之發光裝置之一實施形態的截面圖。在圖中，1係陶究複合 體光轉換構件，2係發光元件(發光二極體元件），3係導線， 4係導線電極。塊狀(板狀)之陶瓷複合體光轉換構件丨係配置 在發光元件(發光二極體元件)2的前面，以形成發光裳置。 15 本發明之發光裝置之一實施形態之白光發光裝置係由 可發出在波長400nm~520nm具有波峰之光的藍〜紫光發光 元件' 及藉由自該發光元件發出之光而可發出波峰波長 540nm〜580nm或550nm〜560nm之黃色螢光的前述陶竟複合 體光轉換構件構成。可將自發光元件發出之藍〜紫色光射入 20 可調整螢光之波峰波長之陶瓷複合體光轉換構件，以配合 其波長得到白色。藉由氧化物相連續性地且立體性地相互 交纏且均一地分布的構造，即可使來自可發出激發螢光之 相的黃色螢光與藍〜紫色穿透光均質地混合，而可得到顏色 不均較小之白色。 18 1329935 本發明之白光發光裝置所使用之陶瓷複合體光轉換構 件係藉由將利用前述方法製得之凝固體加工成板狀等適當 的形狀製得。藉由改變構件厚度等，即可容易地控制發光 裝置之色調’藉由保持形狀之精度，即可容易地將色調之 5偏差抑制在極小範圍内。另外，還可直接單獨作為構件使 用’不需封入樹脂’而無因熱、光所引起之劣化的情形， 故可與高輸出之發光元件組合使用，而可達成白光發光裝 置之高輸出化。

本發明之白光發光裝置所使用之發光元件所發出之光 10以在波長400nm〜520nm具有波峰為佳，這是因為在前述波 長時可從陶瓷複合體光轉換構件得到螢光激發的緣故。在 波長420nm〜500nm具有波峰時，可得到較強之螢光激發， 故較佳，且在波長440nm〜480nm具有波峰時更佳。這是因 為在前述波長時，陶瓷複合體光轉換構件之螢光激發效率 15之值會變高，而可得到效率良好之發光，適合白光發光裝 置之高效率化的緣故。 本發明之白光發光裝置所使用之藍〜紫光發光元件可 舉發光二極體元件、可產生雷射光之元件等為例，而發光 二極體元件因小型且可便宜購得而較為合適。又，使用發 20光二極體元件作為發光元件時之本發明之白光發光择 作白光發光二極體。 ~ ^ 因此，本發明之白光發光裝置可提供可調整成白色 且顏色不均、偏差皆很小，並且無因熱或光等所引起之劣 化的情形’極為適合高輸出化、高效率化之白光發光梦 置。 19 1329935 實施例 以下，舉具體例更詳細地說明本發明。 (實施例1) 首先秤量出以Α1〇3/；ί換算為0.82莫耳之α-Α1203粉末 5 (純度99.99%)、以ΥΟ3,2換算為〇·ι8χ〇·84莫耳之γ2〇3粉末 (純度99.9%)、以0(1〇3/2換算為〇.18\〇.1莫耳之(}(1203粉末 (純度99.9%)、及0.18><〇.〇6莫耳之匸6〇2粉末（純度99.9%)。 將該等粉末在乙醇中藉由球磨機濕式混合(wet mixing) i 6 φ 小時後，再利用蒸發器進行去溶劑處理，以去除乙醇，製 10得原料粉末。然後在真空爐中準備溶解原料粉末，作為單 向凝固的原料。 接著，將該原料直接裝入鉬坩堝，再將其固定於單向 凝固裝置，然後在1.33><1〇3卩3(1〇-5丁〇〇')之壓力下熔解原 料。接下來，在同一大氣環境下使掛瑪以5mm/時間的速度 15 下降’製得由Al2〇3 相、（Y、Gd、Ce)3Al5〇iA、CeAiH〇i8 相之3個氧化物相構成的凝固體。 • 垂直於凝固體之凝固方向的截面組織顯示於第2圖。黑 色部分A為Al2〇3相，白色部分b為、Gd、Ce)3Al50I2 相而灰色部分C為CeAln〇18；^。可知其具有各氧化物相 2〇連續性地且立體性地相互交纏之組織，且主要可發出之螢 光之相的（丫〇(1、〇6)3八15〇12相係均一地分布，因此可得 到均質的螢光。 從所製付之凝固體切出φ16ηιηι><0.2ππη之圓盤狀試 料，以曰本分光製固體量子效率測定裝置進行螢光特性之 20 1329935 評價，且係使用副標準光源進行補正，以求出真實的光譜。 榮光光譜顯示於第3圖。激發光之波長為46〇臟，營光強度 係以後述之比較例丨之最大螢光強度為1〇〇顯示。得到在 563nm具有波峰波長且最大螢光強度為12()左右之概括榮光 5光譜。與比較例1相比可知，波峰波長往長波長侧移動了約 20nm，且得到同等以上之值的螢光強度。另外，螢光波長 560nm之激發光譜顯示於第4圖。螢光強度係利用以最大螢 光強度為100之規格化值顯示。由圖中可知，在 馨 440nm〜480nm之藍色光激發波長之廣範圍中，可得到接近 10最大強度之螢光。此外，也可得知在400nm〜440nm之紫〜 藍色光波長範圍、480nm〜520nm之波長範圍、小於等於 360nm之近紫外光波長範圍之激發光也可得到螢光。 螢光特性顯示於第1表。第1表中之相對螢光強度係以 後述之比較例1之最大螢光強度為100之相對值顯示。 15 20 21 1329935

顴 韜 韜 Μ 0 塚 雜 本 锎 -αΰί 娥 127 ITi 103 105 m 100 1 1 oo 1 1 mr m m 卜 οο Os o 00 Ό ^Tt vo in ν〇 in 寸 鄉 〇 1 0.06 0.03 0.01 0.03 0.15 0.003 0.01 0.01 0.03 〇 m ό X) d cs ο <Ν ο 寸 Ο V〇 〇 〇 CN 〇 CN 〇 OO d CN d CN Ο 寸 卜 σ\ 卜 r- σ\ Os 卜 ry-i Ό cd 00 d 卜 d 卜 ό ο m 〇 Os o 卜 d 卜 ό d d Ο 0.18 0.18 1_ 0.18 0.18 0.22 oo o 0.25 〇 oo o 0.18 ΟΟ ο X 0.82 0.82 1_ 0.82 I 0.82 0.78 0.82 0.75 0.85 0.82 0.82 1 0.82 CN m 寸 CN 寸 in νο 22 1329935 (比較例1) 秤量出第1表所示之莫耳分率之各原料粉末。之後，藉 由與實施例1相同之少驟’製得具有複數氧化物相連續性地 且立體性地相互交纏之組織的凝固體。即，比較例1係未含 5 有Gd03/2之例。螢光波峰波長係540nm，且以此時之螢光 強度為10 0，與實施例1〜5、比較例4之相對螢光強度作比較。 (實施例2〜5)

秤量出第1表所禾之莫耳分率之各原料粉末。之後，藉 由與實施例1相同之步驟’製得具有複數氧化物相連續性地 10 且立體性地相互交纏之組織的凝固體。

各例之氧化物相係以包含Al2 〇3相、（Y、Gd、 CehAlsO]2相之2〜4相構成。各例之包含可發出螢光之相的 氧化物相係在凝固體内均一地分布，而可得到均質的螢光。 將各實施例之螢光特性統整顯示於第1表。可知藉由使 15 GdO3,2的含量增加，螢光波峰波長就會往長波長側移動。 此外，在實施例2、3之比較中，可知當Gd〇3/2之莫耳分率 一定時，藉由使Ce〇2之莫耳分率從〇〇1增加到〇〇3，波峰 =長就會從557變成563地往長波長側移動。如此，藉由調 =⑽3/2、Ce〇2之含量，則不需犧牲相對螢光強度，即可 -在廣關調整㈣波峰波長 亦可使螢光強度再增加。 稽由叹疋特疋之組成， (比較例2〜6) 由血^^1表⑽之莫耳分率之各原料粉末。之後，藉 ” 烟之步驟，嘗試製作出具有複數氧化物相連 23 續性地且立體性地相互交纏之組織的凝固體。 結果顯示於第1表。在比較例2、3、6中，所得之凝固 有4痕產生，而*適合作為陶竞複合體光轉換構件。另 在比較例4中’當Gd03/2_^莫耳分率高至〇8時，螢光 ^峰雖往長波長_動，但螢光強度卻會降低，故不適 乍為陶瓷複合體光轉換構件。又，在比較例5中，因（Y、

Gd Ce)3Al5〇12相中不含以，故不會發出螢光而不適合 作為陶瓷複合體光轉換構件。 (比較例7) 秤里出α-Α12 Ο;粉末（純度99 99〇/〇)、γ2 〇3粉末（純度 99.9°/。）及Ce〇2粉末（純度99 9%)，使相對於1莫耳之 tAlsO"之Ce活化量為〇〇3莫耳。將該等粉末在乙醇中藉 由球磨機濕式混合糾時後’制用蒸發器進行去溶劍處 理’以去除乙醇，製得原料粉末。moo重量份之該原料混 〇 5重量份之作為助熔劑之氟化鋇(BaF2)，再裝入氧化鋁坩 瑪於大氣中在16〇〇〇c進行1小時燒成。然後從降回室溫後 之掛禍中取出試料，以魏溶㈣其洗淨，去除助溶劑。 如此，即可製得無調整YAG : Ce粉末螢光體。 (比較例8) 杆1 α·Αΐ2 〇3粉末（純度99.99%)、Y2 03粉末（純度 "•9%)、Gd〇3/2 粉末(純度99.9%)及Ce02 粉末(純度99.9%)， 使相對於1莫耳之（Yg 1 Gd() 2 h Al5 〇ι 2之Ce活化量為〇 〇3 莫耳。以比較例7所示之方法混合、燒成該等粉末，製得調 整YAG : Ce粉末鸯光體。 1329935 所製得之螢光體之螢光特性顯示於第2表。螢光強度係 以比較例7之最大螢光強度為100之相對値顯示。由此可 知，相對於無調整YAG : Ce粉末螢光體，調整YAG : Ce粉 末螢光體在螢光波峰波長往長波長側移動時，相對螢光會 5 降低。 25 1329935

fN 韜 韜 锎 锏 < +4 条 <υ U <υ 擊 U Ο Ο 5 < 論i > 谢 Wo* ffio" 想 琳 〇 〇 mr \i^L 喹？ CN 卜 in in 麯 <υ U α> • · U d 組成式 <N d yn v> /—s iS o oo o b 〇 r- 00 餐 容 -〇 26 1329935 (實施例6) 將實施例1所製作之凝固體切成預定形狀、厚度，再將 所得之陶瓷複合體光轉換構件與可發出藍色(463nm)光之 發光二極體元件組合，以構成白光發光裝置，然後進行發 5 光光谱的測定。將光轉換用陶竟複合體構件之厚度設為 時之發光光譜顯示於第5圖。圖中，可見已混合分 別以藍色(463nm)、來自陶瓷複合體光轉換構件之黃色 (560nm)為波峰之光成分，且可得知CIE色座標為x=〇 33、 • y=0_33，已調整成白色。由上可知，藉由本發明可在保持 10 發光效率的狀態下調整色度，而可製造發光效率高、且色 度合適之發光裝置。 (實施例7) 首先秤量出以Al〇3 /2換算為0.78莫耳之α-Αΐ2 〇3粉末 (純度99.99%)、以γ〇3,2換算為〇·22χ〇 85莫耳之'a粉末 15 (純度99.9%)、及莫耳之Ce02粉末（純度99.9%)。 將該等粉末在乙醇中藉由球磨機濕式混合16小時後，再利 _ 用％發11進行去溶劑處理，以去除乙醇，製得原料粉末。 然後在真空爐中準備溶解原料粉末，作為單向凝固的原料。 接著，將該原料直接裝入鉬坩堝，再將其固定於單向 2〇凝固裝置’然後在啦壓力下熔解原 ;斗接下來，在同一大氣環境下使时渴以5mm/時間的速度 下降’製得由 Al2〇3相、（Y ' Ce)3Al5〇i2相、CeA1"〇M 相之3個氧化物相構成的凝固體。 垂直於凝固體之凝固方向的截面組織顯示於第6圖。黑 27 1329935 色部分A為Al2〇3相，白色部分B為(Y、Ce)3Ai5〇口相，而 灰色部分C為CeA1"0"相。可知其具有各氧化物相連續性 地且立體性地相互交纏之組織，且主要可發出之螢光之相 之(Y、CehAlsO】2相係均一地分布。因此可得到均質的螢 5 光。 從所製得之凝固體切出9l6mmx〇 2mm之圓盤狀試 料，以日本分光製固體量子效率測定裝置進行螢光特性之 評價，且係使用副標準光源進行補正，以求出真實的光譜。 螢光光譜顯不於第7圖。激發光之波長為460nm，螢光強度 10係以後述之比較例11之最大螢光強度為100顯示。得到在 558nm具有波峰波長且最大螢光強度為12〇左右之概括螢光 光譜。與比較例11相比可知，波峰波長往長波長側移動了 約10nm ’且螢光強度增加。另外，螢光波長56〇nm之激發 光譜顯示於第8圖。螢光強度係利用以最大螢光強度為100 15之規格化值顯示。由圖中可知，在440nm〜480nm之藍色光 激發波長之廣範圍中，可得到接近最大強度之螢光。此外， 還可得知在400nm〜440nm之紫〜藍色光波長範圍、 480nm〜520nm之波長範圍、小於等於360nm之近紫外光波 長範圍的激發光也可得到螢光。 20 螢光特性顯示於第3表。第3表中之相對螢光強度係以 後述之比較例11之最大螢光強度為100之相對值顯示。 28 1329935

鍥 P Μ 0 Θ η ·% 擊 索 jsid. j^d. m 碡 〇 ο ο 雜 mr ΐιφί 〇〇 ο r- in in 锎 〇 ο 0.125 ，— 〇 〇 〇 d m 〇 d rO Ο cd »Τ) οο Ο 0.875 〇\ σ\ d 〇\ 〇\ d r- Os o 卜 ο CS CN Ο ΟΟ ο m (N 〇 d 00 o οο ο X οο 卜 ο CN 00 ο m 卜 d οο ο CN3 oo o (Ν ΟΟ ο 卜 οο 苳 as ο (Ν 〇 Z 4^) (―； Jj Jj 29 1329935 (實施例8) 秤量出第3表所示之莫耳分率之各原料粉末。之後，藉 /、實知例7相同之步驟，製得具有複數氧化物相連續性地 且立體性地相互交纏之組織的凝固體。 5 氧化物相係以包含乂2〇3相、（Y、Ce)3Al5012相及

CeAl1 8構成。包含可發出蝥光之相的氧化物相係在凝固 體内均〜地分布，而可得到均質的螢光。 曰將螢光特性統整顯示於第3表。可知藉由使Ce〇2的含 篁增加’螢光波峰波長就會往長波長側移動。 10 (比較例9〜12) 祥1C出第3表所示之莫耳分率之各原料粉末，之後，夢 由與實施例7相同之步驟，嘗試製作出具有複數氧化物相連 續性地且立體性地相互交纏之組織的凝固體。 結果顯示於第3表。在比較例9、10、12中，所得之凝 15固體有裂痕產生，而不適合作為光轉換用陶竟複合體。另 外，在比較例11中，當Ce〇2之莫耳分率降至0〇3時，因螢 光之波峰波長比550mm短，故不適合作為白光發光裝置用 之光轉換用陶瓷複合體。 (比較例13) 20 秤量α·Α12〇3粉末(純度99·99%)、Υ2〇3粉末(純度99 9〇/〇) 及Ce〇2 粉末（純度99.9%)，使其為(Y〇.95Ce。。5：)3八15〇12。 將該等粉末在乙醇中藉由球磨機濕式混合16小時後，再利 用蒸發器進行去溶劑處理，以去除乙醇，製得原料粉末。 然後對100重量份之原料混合5重量份之作為助熔劑之氟化 30 1329935 鋇(BaF2)，再裝入氧化鋁坩堝，於大氣中以1600°C進行1小 時燒成。從降回室溫後之坩堝中取出試料，以硝酸溶液將 其洗淨，去除助熔劑。如此便可製得YAG: Ce粉末螢光體1。 (比較例14) 5 秤量α-Α12 〇3粉末（純度99.99°/。）、Y2 〇3粉末（純度 99.9%)、Gd03/2 粉末(純度99.9%)及Ce02 粉末(純度99.9%)， 使其為（Yg . 9 Ce。· 1 )3 Al5 〇ι2。以比較例13所示之方法混 ' 合、燒成該等粉末’製得調整YAG : Ce粉末螢光體2。 春將比較例13、14之螢光特性統整顯示於第4表。螢光強 ίο度係以比較例13之隶大螢光強度為之相對値顯示。由此 可知，相對於無碉整"^05 : Ce粉末螢光體1，雖然YAG : Ce 粉末螢光體2在螢光波峰波長往長波長侧移動約l〇mm而變 成555mm，但同旖相對螢光強度卻大幅地降低。 15 20 31 1329935

CN 韜 韜 锎 锎 -Κ- +4 孽 条 龕 〇) U u 〇 ο ί ί 想 锏 ο ο 〇\ Ό m cn yri κ/·) iri yn 锎 <N d (Ν VI d W*) ί^> < /«—N «Λ f^l /—V o — Μ O tn o 〇 Os 〇 b 〇 w m 寸 Ο Ζ jJ -Ο 32 1329935 (實施例9) 將實施例7所製作之凝固體切成預定形狀、厚度將所 得之陶錢合體光轉換構件與可發出藍色(463nm)光之發 光二極體兀件組合’以構成白光發光裝置，然後進行發光 5光譜的測定。將光轉換複合體之厚度設為㈣麵時 之發光光譜顯示於第9圖。圖中，可見已混合分別以藍色 (463nm)、來自光轉換用陶究複合體之黃色(558nm)作為波 峰之光成分，且可得知CIE色座標為x=〇 33、y=〇 33，已調 整成白色。由上可知，藉由本發明，可在保持發光效率的 10狀態下調整色度，而可製造發光效率高、且色度合適之發 光裝置。 產業上利用之可能性 本發明之陶瓷複合體光轉換構件及發光裝置可用於顯 示器、照明、背光光源等。 15【圖式簡單說明】 第1圖係模式性地顯示本發明之發光裝置之—實施形 態的截面圖。在圖中，1係陶瓷複合體光轉換構件，2係發 光元件(發光二極體元件），3係導線，4係導線電極。 第2圖係顯示本發明之陶瓷複合體光轉換構件之組織 2〇 構造之一例之實施例1的顯微鏡照片。 第3圖係顯示本發明之陶瓷複合體光轉換構件之螢光 特性之一例之實施例1的螢光光譜圖。 第4圖係顯示本發明之陶究複合體光轉換構件之榮光 特性之一例之實施例1之激發光譜圖。 33 1329935 第5圖係顯示本發明之發光裝置之一例之實施例6的發 光光譜圖。 第6圖係顯示本發明之光轉換用陶瓷複合體之組織構 造之一例之實施例7的顯微鏡照片。 5 第7圖係顯示本發明之光轉換用陶瓷複合體之螢光特 性之一例之實施例7之螢光光譜圖。 第8圖係顯示本發明之光轉換用陶瓷複合體之螢光特 性之一例之實施例7的激發光譜圖。 第9圖係顯示本發明之發光裝置之一例之實施例9的發 10 光光譜圖。 【主要元件符號說明】 1.. .陶瓷複合體光轉換才冓件 Λ...黑色部分 2.. .發光元件 B...白色部分 3.. .導線 C...灰色部分 4.. .導線電極

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Claims (1)

1. 10 15

   20 第96102081號專利申請案申請專利範圍替換本 十、申請專利範圍： 1. 一種料複合體光轉換構件，其特徵在於 個 f产（月W修正本 以上之氧化物相連續性地且 99年3月 :具有至少2 立體性地相互交纏之組 =前述氧化物相之中至少1個為可發出營光之相的 =體，並且全體之組成係㈣式所示之《複合體構 成者： uu3/2-c Ce〇2 ) U中X y a b、c係莫耳分率且〇75〇<χ<〇㈣ 〇<b<〇.8、0<c<0.3、x+y=1、a+b+叫或是 Χ· Al〇3,2 -y (a· Y〇3,2 -c-Ce〇2) (其中x、y、a、c係莫耳分圭 Λ 六寸刀旱’且0.750<χ<0·850、 〇.125$c<〇.3、x+y=i、a+c；=1) 〇 2. 1 申請專利範圍第i項之喊複合體光轉換構件，其中 刖述陶瓷複合體全體之組成係下式所示者. X·Al〇3 /2 -y(a·Y〇3,2 -b Gd〇, 7 ^ η ^ , J / 2 -c LeU2) (其中X、y、a、b、C係莫耳分率，且0,750<Χ<0>850、 〇<b<0.8、0<c<0.3、x+y=l、日外化^)。 3·如申請專利範圍第i項之陶錢合體光轉換構件，其中 前述陶瓷複合體全體之組成係下式所示者. X. Al〇3 / 2 -y.(a. Y03 / 2，cCe〇2) (其中x、y、a、c係莫耳分率， 〇.125$c<0.3、x+y=l、a+c=l)。 4.如申請專利範圍第i項之陶瓷複合 塊體。 且0.750<x<〇.850、 體光轉換構件，其係 35 1329935

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   5. 如申請專利範圍第4項之陶瓷複合體光轉換構件，其係 呈板狀。 6. —種陶瓷複合體光轉換構件之製造方法，其特徵在於包 含有： 將A1之氧化物' Y之氧化物、ce之氧化物及Gd之氧 化物以下述比例混合，並使其熔解再凝固的步驟： X·Al〇3 / 2 -y(a-Y〇3,2 -b-Gd03,2 -c-Ce02) (其中 χ、y、a、b、c係莫耳分率，且〇.75〇<χ<〇.85〇、 0<b<0.8、0<c<0.3、x+y=l、a+b+c=l)，或是 x.A103，2 -y.(a.Y03 / 2 -c.Ce02) (其中x、y、a、c係莫耳分率，且〇.750<x<〇.85〇、 0.125$c<0.3、x+y=l、a+c=l)。 7.如申請專利範圍第6項之陶瓷複合體光轉換構件之製造 方法，其係將A1之氧化物、Y之氧化物、Ce之氧化物及 Gd之氧化物以下述比例混合： X" AIO3 / 2_y(^*Y〇3/2 _b*Gd〇3 / 2 -c-Cc〇2) (其中 χ、y ' a、b、c係莫耳分率，且0.750<χ<〇.85〇、 0<b<0.8、0<c<0.3、x+y=l、a+b+c=l)。 8.如申請專利範圍第6項之陶瓷複合體光轉換構件之製造 2〇 方法，其係將A1之氧化物、Y之氧化物及Ce之氧化物以 下述比例混合： x*A1〇3 / 2 -y(aY〇3 / 2 -cCe〇2) (其中x、y、a、c係莫耳分率，且〇·750<χ<〇.85〇、 0.125Sc<0.3、x+y=l、a+c=l)。 36 1329935 9. -種發光裝置’包含有發光元件及如中請專利範圍心 項之陶瓷複合體光轉換構件。 10·如申請專利範圍第9項之發光裝置，其係於前述發光元 件之前面配置板狀之前述陶瓷複合體光轉換構件而 5 者。 战 11· 一種白光發光裝置，包含有： 發光元件，可發出在波長4〇〇nm〜52〇nm具有波峰之 光；及 如申請專利範圍第2項之陶瓷複合體光轉換構件， ⑴ 可發出在波長540nm~580nm具有波峰之營光。 12. —種白光發光裝置，其特徵在於包含有： 發光元件，可發出在波長4〇〇nm〜520nm具有波峰之 光；及 如申請專利範圍第3項之陶瓷複合體光轉換構件， 15 可發出在波長550nm〜560nm具有波峰之螢光。 13. 如申請專利範圍第11或12項之白光發光裝置，其中前述 發光元件係發光二極體元件。 37