TWI360568B

TWI360568B -

Info

Publication number: TWI360568B
Application number: TW096110016A
Authority: TW
Inventors: Mitch M C Chou; Cheng Hung Wei
Original assignee: Univ Nat Sun Yat Sen
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2012-03-21
Also published as: US20080231172A1; US7868535B2; TW200838974A

Description

1360568 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關於一種具螢光粉組合物之發光裝置，尤指一種摻雜任一稀土族元素及基板材料之螢光粉組合物，可有效提升其發光效率之發光裝置。

【先前技術J 目如全球發光二極體（Light Emitting Diode, 馨· LED)光源發展趨勢係以白光發光二極體（whUe led) 與兩党度發光二極體為主要發展方向，在環保需求與鬲價能源時代來臨之今天’白光發光二極體對省電及輕薄短小等特性’係現階段整個顯示科技與照明科技非常迫切之需求。

依目前製作白光發光二極體所使用之物質，可分為有機發光二極體與無機發光二極體。而目前市場上發光二極體之白光發光裝置則主要有以下二種： (A ) —為以藍光發光二極體激發黃色乙铭石權石（YAG )螢光粉產生之白光發光二極體，係為目前市場主流。’如第3圖所示，在一可發出波長約為 400〜530奈米（nm)之藍光發光二極體晶粒2 1外圍填充以混有黃光乙鋁石榴石螢光粉之光學膠2 2，利用該藍光發光二極體晶粒2 1所發出之光線激發該光學膠2 2中之乙鋁石榴石螢光粉產生與藍光互補之 555奈米波長黃色光，同時會有部份之藍色光發射出 1360568 來’再利用透鏡原理，將互補之黃光和藍光予以混合，即形成混合二波長之所需白光。然而’此種利用藍光發光二極體與黃光乙紹石梅石螢光粉組合而成之白光發光二極體’具有下列數種缺點： (1 )由於藍光佔發光光譜之大部份，因此，會有色溫偏高與不均勻之現象；

(2)因為該藍光發光二極體發光波長會隨溫度提升而改變’進而造成白光源顏色控制不易；以及 (3 )因發光紅色光譜較弱，造成演色性（c〇1〇r rendition)較差現象。 (B)另一為具紅藍綠三色螢光粉之白光發光模 ’、·且，其具有南發先效率、高演色性優點’但同時也因不同顏色晶粒蟲晶材料不同，連帶使電壓特性也隨之不同。因此使得成本偏高、控制線路設計複雜且混光 •，不易。如第4圖所示，可以紫外光（uv)發光二極體晶粒3 1激發含均勻混有一定比例紅藍綠螢光粉之透明光學膠3 2，於激發後可得到混合三波長之白光。此混合三波長之白光發光二極體雖然具有高演色性之優點，但卻有發光效率不足之缺點，並且當使用紫外光發光二極體作激發白光之光源時，因紫外光之波長越紐時對人眼之傷害也愈大，故尚須將紫外光阻絕於該白光發光二極體結構内。综合上述，目前白光發光二極體係以藍光晶粒或 1360568 f外光晶粒與螢光粉搭配而成，其共同缺點為發光亮又不足與均勻度控制不易。如要改善以上問題一方面必需提昇螢光粉之白光轉換效率並阻絕紫外光外漏，另方面則在改進螢光發光量之同時亦應改善發光均勻度。故之所需。【發明内容】叙習用者係無法符合使用者於實際使用時本發月之主要目的係在於，使具螢光粉之發光裝置具有成本低、耗電量低、量產容易、光色均勻、無偏色現象及壽命長等特性，並且在添加稀土元素時y 可使其螢光粉組合物之轉換效率增高，以有效提升其發光效率。為達以上之目的，本發叼係一種具螢光粉組合物之發光裝置，至少包含有一發光元件及一螢光粉層， $由該螢光粉層中之螢光粉組合物粒手之微觀光色混合效應，可依各發光元件之不同發光頻譜，使該螢光粉層轉換出各種所需之發光頻譜，如紫外光、藍光、白光或其它光源。藉此，使該發光裝置具有成本低、耗電畺低、量產容易、光色均勻、無偏色現象及壽命長之特性，並在添加稀土元素時，可使其螢光粉組合物之轉換效率增高，以有效提升其發光效率。 1360568 【實施方式】凊參閱『第1圖』所示，係本發明之第一實施例結構示意圖。如圖所示：本發明係一種具螢光粉組合物之發光裝置，至少包含有一發光元件丄la及一螢光粉層1 2a，具有成本低、耗電量低、量產容易、光色均勻、無偏色現象及壽命長等特性，並且在添加稀

土元素時，可使其螢光粉組合物之轉換效率增高，以有效提升其發光效率。該發光元件1 1 a係用以產生一發光頻譜，其中，該發光元件係可為發光二極體（Light Emiuing Di〇de， LED )、電子搶、有機發光二極體（〇rganic

Emitting Diode，OLED)及一般光源。該螢光粉層1 2 a係形成於該發光元件i丄a之上，用以調變該發光元件丄a之發光顏色，其中，該螢光粉層係可為一平面、一弧面或一幾何形狀。當本發明於運用時，係藉由濕式塗佈製程或乾式沉積製程在該發光元件上i i a形成該螢光粉層工2 a，且該螢光粉層1 2 a係由依一劑量成分比均勻摻合、調製之螢光粉組合物所構成，藉由該螢光粉組合物粒子之微觀光色混合效應，改變該發光元件1 1a 之發光波長。該螢光粉層1 2 a至少係由一 Ce:LiA102 之紅、藍、綠三原色螢光粉組合物所組成，其劑量成伤比係為0.0001%〜5%，並係與一透明介質均勻摻合，以形成該螢光粉層i 2 a，且該螢光粉組合物係可依各 1^60568 .广一~"--------I 2011/12/15 色Ce:LlA1〇2螢光粉組成物所組成，其成份比係為〇._%〜5%，並與—透明介質均勻摻合，藉由該螢光粉組成物粒子微觀之光色混合效應，以形成該營光粉層1 2 a’且該螢光粉組成物可依各發光元件之不同發光頻譜，使該螢光粉層1 2a轉換出各種所需之發光頻π h紫外光、監光、白光或其它光源；其中，該透明介質係為氧切（snieGn Qxide)、氧化欽 (TitaniUm〇xide)或環氧樹脂（EP〇xyResin)。该濕式塗佈製程係由成份比例為〇〇〇〇丨％〜之

Ce:L^l〇2螢光粉與該透明介質直接以秤重計量進行均勻此合，加入適當之溶劑；抑或以溶膠凝膠法或共沉法在溶液之原子級狀態下混合，加入適當之溶劑；另亦可直独轉鄉或共沉法之溶練態，利用旋轉塗佈或印刷塗佈之方式，均句地塗覆於該發光元件 11a之上，以形成發光頻譜。該乾式沉積製程係由成份比例為〇 _1%〜5%之 Ce.LiAl〇2螢光粉與該透明介質直接以秤重計量進行均勻摻合’製成乾材；另亦可以溶膠凝膠法或共沉法製成乾材’將軸材進行蒸鍍 '祕或離子束沉積，使該發光元件i la上形成該榮光粉層i 2a，以形成 4發光頻譜；其中，該Ce:LiA1〇2榮光粉組成物之稀土兀素鈽係可進—步為任—稀土元素，如鑭（⑷、譜 (Pr)鈦（Nd)、鉅（Pm)、釤（Sm)、銪㈤)、釓 (Gd)铽（Tb)、鏑（Dy)、鈥（Ho )、辑（Er)、録 9 1360568 (Lithium Gallium Oxide，LiGa02)、石夕酸經（Lithium Silicon Oxide, Li2Si〇3)、鍺酸裡（Lithium Germanium

Oxide, LiGe03)、IS 酸鈉（Sodium Aluminum Oxide, NaAl〇2 )、鍺酸納(Sodium Germanium Oxide, Na2Ge03 )、石夕酸納（Sodium Silicon Oxide，Na2Si〇3 )、構酸裡（Lithium Phosphor Oxide，Li3P04)、神酸裡 (Lithium Arsenic Oxide, Li3As〇4)、叙酸經（Lithium Vanadium Oxide，Li3V〇4 )、鍺酸經鎂（Lithium Magnesium Germanium Oxide，Li2MgGe〇4)、鍺酸鐘鋅 (Lithium Zinc Germanium Oxide, Li2ZnGe〇4)、錯酸链編 (Lithium Cadmium Germanium Oxide,

Li2CdGe〇4)、石夕酸裡鎮（Lithium Magnesium Silicon

Oxide, Li2MgSi〇4)、石夕酸裡辞（Lithium Zinc Silicon

Oxide, Li2ZnSi〇4 )、石夕酸鐘鑛（Lithium Cadmium Silicon Oxide, Li2CdSi〇4 )、錯酸納鎮（Sodium Magnesium Germanium Oxide, Na2MgGe〇4)、錄酸納鋅 (Sodium Zinc Germanium Oxide，Na2ZnGe〇4 )或石夕酸鈉鋅（Sodium Zinc Silicon Oxide, Na2ZnSi〇4)。請參閱『第2圖』所示，係本發明之第二實施例結構示意圖。如圖所示：本發明係一種具螢光粉組合物之發光裝置，至少包含有一發光元件1 lb及一螢光粉層1 2b，具有成本低、耗電量低、量產容易、光色均勻、無偏色現象及壽命長等特性，並且在添加稀土元素時，可使其螢光粉組合物之轉換效率增高，以 1360568 有效提升其發光效率。該發光元件1 lb係用以產生一發光該發光元件係可為發光二極體、電子搶、有;發其光中，極體及一般光源；以及百機發先二 »亥螢光粉層1 2b係形成於該發光元件光元件115之發光顏色，且該ί 先叔層1 2b係包含有一以屢克力系樹脂、氣

=系：：、氮化彻或類㈣膜所構成之封裝V 13〜、中’該螢光粉層係可為一平幾何形狀。囬弧面或— 當本發明於運用時，係藉由濕式塗沉積製程在該發光元件上llb形成該勞光粉 :，且該螢光粉層12b係由一劑量成分比均句摻合、 :製之螢光粉組合物所構成，藉由該螢光粉組合物粒子之微觀光色混合效應，以改變該發光元件；L lb之發光波[該螢光粉層1 2b至少係由一 Ce:LiAI〇2 之紅、藍、綠三原色螢光粉組合物所組成，苴㈣㈣㈣〜州，並與一透明介質均勾摻合，'以形成 4榮光為層1 2 b’且該螢光粉組合物4可依各發光元件之不同發光頻譜，使該螢光粉層1 2b轉換出各種所需之發光頻譜，如紫外光、藍光、白光或其它光源； H亥透明介質係為氧化矽、氧化鈦或環氧樹脂。 »玄濕式塗佈製程係由成份比例為〇⑼Μ%〜之 Ce LiAl〇2螢光粉與該透明介質直接以秤重計量進行 VOU568 1〇0年、、/‘修(P正替換頁 2011/12/15 (丁1tan_0xide)或環氧樹脂（Epoxy Resin) 該濕式塗佈製程係由成份比例為0.0001 %〜5%之

Ce:LlAI02營光粉與該透明介質直接以秤重計量進行均勻混合，加入適當之溶劑；抑或以溶膠凝膠法或共 '儿法在溶液之原子級狀態下混合’加入適當之溶劑；另亦可直接以溶膠凝膠或共沉法之溶液狀態，利用旋轉塗佈或印刷塗佈之方^，肖句地塗覆於該發光元件 1 1 b之上’並施以烘烤去除溶劑與水分，再塗佈或 =積-封裝層1 3 ’且該封裝層i 3係以壓克力系樹知、％氧樹脂、氟系樹脂、氮化矽薄膜或類鑽薄膜所構成。 °亥乾式几積製程係由成份比例為0.0001 %〜5。/〇之 Ce:LiAl〇2螢光粉與該透明介質直接以秤重計量進行 ^勻推合，f成姆；另亦可以溶膠凝膠法或共沉法製成靶材，將該靶材進行蒸鍍、濺鍍或離子束沉積，使5亥發光70件1 lb上形成該®祕層1 2b，以形成該發光頻譜。並可再沉積域切薄膜或類鑽薄膜亦或塗覆如壓克力系樹脂、環氧系樹脂或氟系樹脂之封裝層1 3，使本發明具有可保護作用之封裝層i 3於 Z光粉層i2b之上；其中iCe:LiA1〇2榮光粉組成物之稀土元素鈽係可進—步為任—稀土^素，如鋼 (La)、镨（Pr)、鈦（Nd)、鉅（Pm)、彭（Sm)、銪 (Eu)、l (Gd)、M (Tb)、鋼（Dy)、鈥（H〇)、鎮 (Er)、铥（Tm)、鏡（Yb)、镏（Lu)、钪（Sc)或紀 12 IJ〇0568

综上所述，本發明係一種具螢光粉組合物之發光 f置，可有纽善^之觀缺點，具成本低、耗電 :低、量產容易、光色均勻、無偏色現象及壽命長等，2，並且在?加稀土元素時，可使其螢光粉組合物換效率增高’以有效提升其發光效率進而使 :明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合㈣專射請之要件，綠法提出專利申請。 aπf以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，申？：:二限定本發明實施之範圍…凡依本發明及發明說明書内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆軸等效變 1360568 【圖式簡單說明】第1圖，係本發明之第一實施例結構示意圖。第2圖，係本發明之第二實施例結構示意圖。第3圖，係習用之白光發光二極體示意圖。第4：圖’係習用紫外光激發之白光發光二極體不意圖。【主要元件符號說明】

(本發明部分）發光元件1 la、1 lb 螢光粉層1 2 a、1 2 b 封裝層1 3 (習用部分）藍光發光二極體晶粒2 1 乙鋁石榴石螢光粉2 2 紫外光發光二極體晶粒3 1 紅藍綠螢光粉3 2 14

Claims

1,360568 十、申請專利範圍：

2011/12/15 r V II 一-- 一種螢光粉組合物之發光裝置，係包括： —發光元件’該發光元件係用以產生一發光頻譜；以及

一螢光粉層’該螢光粉層係於該發光元件之上，用以調變該發光元件之發光顏色，該螢光粉層係由至少一紅、藍及綠之三原色Ce:LiA102螢光粉組合物所組成’其劑量成份比係為0.0001 %〜5%。 2 ·依據申請專利範圍第i項所述之螢光粉組合物之發光裝置，其中，該發光元件係為發光二極體（Light Emitting Diode, LED)。 3 .依據申請專利範圍第丄項所述之螢光粉組合物之發光裝置’其中’該發光元件係為電子搶。 4 ·依據申請專利範圍第i項所述之螢光粉組合物之發 # 光裝置，其中，該發光元件係為有機發光二極體 (Organic Light Emitting Diode，OLED)。 5 ·依據申請專利範圍第丄項所述之螢光粉組合物之發光裝置，其中，該發光元件係為一般光源。 6 ·依據申請專利範圍第i項所述之螢光粉組合物之發光裝置·’其中，該螢光粉組合物之鈽係可進一步為任一稀土元素，並可為鑭（La)、镨（Pr)、鈥（Nd)’、矩（Pn〇、釤（Sm)、銪（Eu)、釓（Gd)、铽（几卜 16 1360568 2011/12/15 鏑（Dy)、鈥（Ho)、铒（Er)、铥（Tm)、鏡（Yb)、镏（Lu )、銃（Sc )或釔（Y )中擇其一。

7 ·依據申請專利範圍第1項所述之螢光粉組合物之發光裝置，其中，該螢光粉組合物之鋁酸鋰（Lithium Aluminum Oxide, LiAl〇2 )係可進一步為鎵酸链 (Lithium Galium Oxide, LiGa〇2 )、石夕酸鐘（Lithium Silicon Oxide, Li2Si〇3 )、錯酸 IE ( Lithium Germaninu Oxide, LiGe03 )、紹酸鈉（Sodium Aluminum Oxide, NaAl〇2 )、錯酸納（Sodium Germaninu Oxide, Na2Ge〇3 )、石夕酸鈉（Sodium Silicon Oxide, Na2Si03)、填酸鋰（Lithium Phosphor Oxide，Li3P〇4)、石中酸裡（Lithium Arsenic Oxide, Li3As〇4 )、飢酸链(Lithium Vanadium Oxide, L13VO4) ' ( Lithium Magnesium Germaninu Oxide, Li2MgGe04 )、（ Lithium Zinc Germaninu Oxide, Li2ZnGe〇4)、（ Lithium Cadmium Germaninu Oxide, Li2CdGe04 ) ' ( Lithium Magnesium Silicon Oxide, Li2MgSi〇4 ) ' ( Lithium Zinc Silicon Oxide, Li2ZnSi〇4 ) ' ( Lithium Cadmium Silicon Oxide, Li2CdSi〇4)'( Sodium Magnesium Germaninu Oxide, Na2MgGe04 ) ' ( Sodium Zinc Germaninu Oxide, Na2ZnGe〇4 )或（Sodium Zinc Silicon Oxide, Na2ZnSi04)中擇其一。 17 1360568 8 ·依射請專利範圍第w所述之螢光粉組合物之^ 光裝置’其中’該螢光粉層係由螢光粉組合物粒‘ 之微.觀光色混合效應，改變該發光元件之發光波 9 .依射請專利範圍第丄項所述之螢光粉組合物之發光裝置，其中，該螢光粉層尚包含一透明介質，：該螢光粉組合物係摻合於該透明介質中。 10·依據申請專利範圍第9項所述之螢光粉组合物之發光裝置，#中，言玄透明介質係為氧化石夕（siii_ Oxu^、氧化欽（Tltanium〇xide)或環氧樹脂 (Epoxy Resin )。 .依據申請專利範圍第工項所述之螢光粉組合物々發光裝置’其巾’該螢絲層仙濕式光元件上。

1 2 ·依據_請專利範發光裝置，其中，光元件上。圍第1項所述之螢光粉組合物之 5亥螢光粉層係以乾式沉積於該發 1 3 ·依據中請專利範圍第1項所述之螢光粉組合物; 發光裝置’其中’該發光元件之發光頻譜係紫夕光、藍光、白光或其它光源。、« 一丨 14 ·依射請專利範圍第1項所述之螢光粉組合物々發光裝置，其中，該螢光粉層係可為-平面、一别 18 1360568 2011/12/15 面或一幾何形狀。 •依據_請專利範圍第1項所述之螢光粉組合物之發光裝置，其中，該螢光粉層尚包含一封裝層。 •依據t請專利範㈣！ 5項所述之螢光粉組合物之發光裳置，其中，該封裝層係以壓克力系樹脂、氟系樹脂、環氧系樹脂、氮化矽薄膜或類鑽薄膜構成。

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