TWI394819B - 具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料及其製造方法 - Google Patents

Description

具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料及其製造方法

本發明係關於一種具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料〔YAG－based phosphor〕及其製造方法，特別是關於利用氧化鋅〔ZnO〕或三氧化二銦〔In₂ O₃ 〕形成一傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料及其製造方法。

一般而言，磷光材料〔phosphor〕係廣泛應用於照明裝置、影像裝置及顯示裝置之發光材料。利用適當活化掺質方式〔activator doping〕及晶粒表層修飾方式〔gain surface modification〕掺質主體材料〔host material〕為相當普遍的應用於改善磷光材料之冷光特性。事實上，利用適當材料活化掺質可增益磷光材料之冷光效率，而利用適當晶粒表面修飾可減少磷光材料之劣化〔degradation〕，並可改善磷光材料之冷光效能。

目前釔鋁石榴石磷光材料係廣泛應用於冷光技術領域之固態材料〔solid－state material〕，其做為各種照明裝置之窗口材料〔window material〕。此外，釔鋁石榴石磷光材料在未來可預期具有應用於場發射顯示器〔field emission display，FED〕、真空螢光顯示器〔vacuum fluorescence display，VFD〕及電致發光顯示器〔electroluminescence display，ELD〕等之可能性極高。

同時，各種有關釔鋁石榴石磷光材料亦已揭示於許多國內專利內容。例如，中華民國專利公開第200722404號之「合成釔鋁石榴石結晶粉末的改良方法及其應用」公開案；中華民國專利公開第200637900號之「釔鋁石榴石粉體及其製造方法」公開案； 中華民國專利公開第200621671號之「釔鋁石榴石螢光粉之製作方法」公開案；中華民國專利第1287569號之「含至少二種光學活性中心之釔鋁石榴石型螢光粉及其製備與應用」發明專利；中華民國專利第I265916號之「釔鋁石榴石螢光粉之製作方法」發明專利；中華民國專利第I262212號之「釔鋁石榴石粉體製造方法」發明專利；中華民國專利第00146047號之「釔鋁石榴石微粒子及釔鋁石榴石系螢光體微粒子之製造方法」發明專利等。前述我國專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

雖然釔鋁石榴石磷光材料係廣泛應用於冷光技術領域，但其仍需要進一步提升其發光特性或進一步穩定其材料穩定性。有鑑於此，為了改善釔鋁石榴石磷光材料之特性，其有必要利用適當技術手段，例如：晶粒表面披覆技術，方可能改善釔鋁石榴石磷光材料之發光特性及穩定性。

本發明之主要目的係提供一種具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料及其製造方法，其利用氧化鋅〔ZnO〕披覆在釔鋁石榴石磷光材料上，以便在該釔鋁石榴石磷光材料上形成一傳導披覆層，以達成提升其發光特性之目的。

本發明之另一目的係提供一種具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料及其製造方法，其利用三氧化二銦〔In₂ O₃ 〕披覆在釔鋁石榴石磷光材料上，以便在該釔鋁石榴石磷光材料上形成一傳導披覆層，以達成提升其發光特性之目的。

為了達成上述目的，本發明具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光 材料包含一釔鋁石榴石磷光材料及一披覆材料。該披覆材料披覆於該釔鋁石榴石磷光材料上，以便在該釔鋁石榴石磷光材料上形成一傳導披覆層。

本發明之較佳實施例係該釔鋁石榴石磷光材料具有一掺質材料。

本發明之較佳實施例係該掺質材料選自錳〔Mn〕及稀土元素。

本發明之較佳實施例係該釔鋁石榴石磷光材料具有一共同掺質材料。

本發明之較佳實施例係該共同掺質材料選自錳〔Mn〕及稀土元素。

本發明之較佳實施例係該稀土元素選自銪〔Eu〕及鈰〔Ce〕。

本發明之較佳實施例係該披覆材料選自氧化鋅。

本發明之較佳實施例係該披覆材料選自三氧化二銦。

本發明具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，其包含步驟：製備一釔鋁石榴石磷光材料及一披覆材料；混拌該釔鋁石榴石磷光材料及披覆材料；及該披覆材料披覆於該釔鋁石榴石磷光材料上，以形成該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料。

本發明之較佳實施例係該釔鋁石榴石磷光材料係屬粉末。

本發明之較佳實施例係該披覆材料係屬粉末。

本發明之較佳實施例係該釔鋁石榴石磷光材料及披覆材料混 拌於一去離子水，以產生一含傳導材料釔鋁石榴石溶液。

本發明之較佳實施例係加熱混拌處理該含傳導材料釔鋁石榴石溶液。

本發明之較佳實施例係加熱乾燥處理該含傳導材料釔鋁石榴石溶液，以形成該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料。

本發明之較佳實施例係回火處理該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，以增益該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料之穩定性。

本發明之較佳實施例係該釔鋁石榴石磷光材料另包含一掺質材料。

為了充分瞭解本發明，於下文將例舉較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料可應用於照明裝置、影像裝置及顯示裝置之發光材料或其相關技術領域，該相關技術領域係屬未脫離本發明之精神與技術領域範圍。本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料適用於場發射顯示器〔FED〕、真空螢光顯示器〔VFD〕及電致發光顯示器〔ELD〕等，但其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料包含一釔鋁石榴石磷光材料及一披覆材料〔coating material〕，其中該釔鋁石榴石磷光材料可簡稱為YAG材料。該披覆材料以適當技術手段披覆於該釔鋁石榴石磷光材料上，以便在該釔鋁石榴石磷光材料上形成一傳導披覆層〔conductive coating layer〕。

本發明之傳導披覆層之名詞定義為該披覆材料分佈於該釔鋁石榴石磷光材料之粉粒表面，且該披覆材料以不規則方式或隨機方式分佈於該釔鋁石榴石磷光材料之粉粒表面，但其並非用以限制本發明。在不脫離本發明的範圍下，該傳導披覆層可利用其他等效方式披覆於該釔鋁石榴石磷光材料上。

本發明另一較佳實施例之釔鋁石榴石磷光材料具有一掺質材料〔dopant material〕或一共同掺質材料〔co－dopant material〕。該摻質材料及共同摻質材料選自錳〔Mn〕及稀土元素〔rare earth element〕。本發明較佳實施例係該稀土元素選自銪〔Eu〕及鈰〔Ce〕。該共同摻質材料為錳銪〔Eu〕/〔Mn〕掺質材料、鈰〔Ce〕/錳〔Mn〕掺質材料或鈰〔Ce〕/銪〔Eu〕掺質材料。

本發明較佳實施例係該披覆材料選自氧化鋅〔ZnO〕。本發明另一較佳實施例係該披覆材料選自三氧化二銦〔In₂ O₃ 〕。在不脫離本發明的範圍下，該披覆材料可選自其它等效材料。

第1圖揭示本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法之流程圖。請參照第1圖所示，本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法於此僅例舉一較佳製作方法，但該製作方法並非用以限定本發明之範圍。本發明較佳實施例之釔鋁石榴石磷光材料製造方法具有四個執行步驟S1A、S1B、S2及s3，該四個執行步驟S1A至S3在不脫離本發明的實質範圍下可予以適當調整，因此該四個執行步驟S1A至S3並非用以限制本發明之製作程序。

請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法係首先在第1A執行步驟S1A中，製 備一釔鋁石榴石磷光材料。本發明較佳實施例之釔鋁石榴石磷光材料係屬粉末或燒結粉末〔sintered powder〕。舉例而言，本發明可選擇三氧化二鋁〔Al₂ O₃ 〕及三氧化二釔〔Y₂ O3〕為來源物質〔source material〕，以製備該釔鋁石榴石磷光材料。

本發明另一較佳實施例之釔鋁石榴石磷光材料另包含一摻質材料或一共同掺質材料。舉例而言，本發明可選擇二氧化錳〔Mn₂ O〕及三氧化二銪〔Eu₂ O₃ 〕為掺質材料，以製備該掺質釔鋁石榴石磷光材料。

請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法係另外在第1B執行步驟S1B中，製備一披覆材料。本發明較佳實施例之披覆材料係屬粉末。舉例而言，本發明可選擇醋酸鋅〔Zn(CH₃ COO)₂ ．2H₂ O〕或醋酸銦〔In(CH₃ COO)₃ ．H₂ O〕為來源材料，以製備該披覆材料。

請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法係接著在第2執行步驟S2中，混拌該釔鋁石榴石磷光材料及披覆材料。本發明較佳實施例將一水溶液〔aqueous solution〕加入於該釔鋁石榴石磷光材料及披覆材料之混合粉末。本發明較佳實施例係選擇去離子水〔deionized water〕做為液相基質〔liquid matrix〕；該釔鋁石榴石磷光材料及披覆材料混拌於該去離子水，以產生一含傳導材料釔鋁石榴石溶液〔conductive－material－contained YAG solution〕。

請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法係最後在第3執行步驟S3中，該披覆材料披覆於該釔鋁石榴石磷光材料上，以形成一傳導材料披覆釔 鋁石榴石磷光材料〔conductive-material-coated YAG material〕。將該含傳導材料釔鋁石榴石溶液自第2執行步驟S2取得後，利用加熱及攪拌一預定時間，以充分混合該含傳導材料釔鋁石榴石溶液，以便取得該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料。

本發明較佳實施例係選擇加熱乾燥處理該含傳導材料釔鋁石榴石溶液，以形成該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料。此外，本發明較佳實施例係亦可選擇回火處理該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，以增益該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料之穩定性。

第2圖揭示本發明較佳實施例之具氧化鋅〔ZnO〕傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料之穿透式電子顯微鏡照片。請參照第2圖所示，數個氧化鋅粉粒2披覆於釔鋁石榴石粉粒1上，該氧化鋅粉粒2可增益該釔鋁石榴石粉粒1之發光特性。

同樣的，第3圖揭示本發明較佳實施例之具三氧化二銦〔In₂ O₃ 〕傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料之穿透式電子顯微鏡照片。請參照第3圖所示，數個三氧化二銦粉粒3披覆於釔鋁石榴石粉粒1上，該三氧化二銦粉粒3可增益該釔鋁石榴石粉粒1之發光特性。

第4圖揭示本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料與一般釔鋁石榴石磷光材料之光致發光強度之曲線圖。請參照第4圖所示，在波長450nm至650nm之間的實驗中，本發明之具氧化鋅〔ZnO〕傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料具有最佳的光致發光強度，如曲線C1所示；本發明之具三氧化二銦〔In₂ O₃ 〕傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料亦具有較佳的光致發光 強度，如曲線C2所示；相對的，一般不具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料具有最差的光致發光強度，如曲線C3所示。

上述實驗數據為在特定條件之下所獲得的初步實驗結果，其僅用以易於瞭解或參考本發明之技術內容而已，其尚需進行其他實驗。該實驗數據及其結果並非用以限制本發明之權利範圍。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。

S1A‧‧‧第1A執行步驟

S1B‧‧‧第1A執行步驟

S2‧‧‧第2執行步驟

S3‧‧‧第3執行步驟

1‧‧‧釔鋁石榴石粉粒

2‧‧‧氧化鋅粉粒

3‧‧‧三氧化二銦粉粒3

C1‧‧‧曲線

C2‧‧‧曲線

C3‧‧‧曲線

第1圖：本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法之流程圖。

第2圖：本發明較佳實施例之具氧化鋅〔ZnO〕傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料之穿透式電子顯微鏡照片。

第3圖：本發明較佳實施例之具三氧化二銦〔In₂ O₃ 〕傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料之穿透式電子顯微鏡照片。

第4圖：本發明較佳實施例之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料與一般釔鋁石榴石磷光材料之光致發光強度之曲線圖。

S1A‧‧‧第1A執行步驟

S1B‧‧‧第1A執行步驟

S2‧‧‧第2執行步驟

S3‧‧‧第3執行步驟

Claims (15)

1. 一種具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，其包含：一釔鋁石榴石磷光材料；及一披覆材料；其中該披覆材料披覆於該釔鋁石榴石磷光材料上，以便在該釔鋁石榴石磷光材料上形成一傳導披覆層，且該傳導披覆層為該披覆材料分佈於該釔鋁石榴石磷光材料之表面上，以便在該釔鋁石榴石磷光材料之表面上形成一粉粒表面。
2. 依申請專利範圍第1項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，其中該釔鋁石榴石磷光材料另包含一掺質材料，其選自錳〔Mn〕及稀土元素。
3. 依申請專利範圍第2項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，其中該稀土元素選自銪〔Eu〕及鈰〔Ce〕。
4. 依申請專利範圍第1項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，其中該釔鋁石榴石磷光材料另包含一共同掺質材料，其選自錳〔Mn〕及稀土元素。
5. 依申請專利範圍第4項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，其中該稀土元素選自銪〔Eu〕及鈰〔Ce〕。
6. 依申請專利範圍第1項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，其中該披覆材料選自氧化鋅。
7. 依申請專利範圍第1項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，其中該披覆材料選自三氧化二銦。
8. 一種具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，其包含步驟：製備一釔鋁石榴石磷光材料及一披覆材料； 混拌該釔鋁石榴石磷光材料及披覆材料；及其中該披覆材料披覆於該釔鋁石榴石磷光材料上，以形成該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料，且該傳導披覆層為該披覆材料分佈於該釔鋁石榴石磷光材料之表面上，以便在該釔鋁石榴石磷光材料之表面上形成一粉粒表面。
9. 依申請專利範圍第8項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，其中該釔鋁石榴石磷光材料係屬粉末。
10. 依申請專利範圍第8項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，其中該披覆材料係屬粉末。
11. 依申請專利範圍第8項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，其中該釔鋁石榴石磷光材料及披覆材料混拌於一去離子水，以產生一含傳導材料釔鋁石榴石溶液。
12. 依申請專利範圍第11項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，加熱混拌處理該含傳導材料釔鋁石榴石溶液。
13. 依申請專利範圍第8項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，加熱乾燥處理該含傳導材料釔鋁石榴石溶液，以形成該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料。
14. 依申請專利範圍第8項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，回火處理該具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料。
15. 依申請專利範圍第8項所述之具傳導披覆層之釔鋁石榴石磷光材料製造方法，其中該披覆材料選擇醋酸鋅或醋酸銦為來源材料，以製備該披覆材料。