TWI466984B - 鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用 - Google Patents

鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用 Download PDF

Info

Publication number
TWI466984B
TWI466984B TW101127537A TW101127537A TWI466984B TW I466984 B TWI466984 B TW I466984B TW 101127537 A TW101127537 A TW 101127537A TW 101127537 A TW101127537 A TW 101127537A TW I466984 B TWI466984 B TW I466984B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
phosphor powder
rare earth
trivalent rare
light
earth ion
Prior art date
Application number
TW101127537A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201404869A (zh
Inventor
Chii Shyang Hwang
Masahiro Yoshimura
Tzu Chin Chien
Original Assignee
Of Energy Ministry Of Economic Affairs Bureau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Of Energy Ministry Of Economic Affairs Bureau filed Critical Of Energy Ministry Of Economic Affairs Bureau
Priority to TW101127537A priority Critical patent/TWI466984B/zh
Publication of TW201404869A publication Critical patent/TW201404869A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI466984B publication Critical patent/TWI466984B/zh

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用
本發明係關於一種螢光粉體，詳言之，係關於一種可產生不同顏色光譜之螢光粉體。
螢光粉體係廣泛地應用於日常生活週遭之許多發光物件中，例如電視影像管、顯示器影像管、觀測用影像管、雷達、飛點掃描器影像增感器、影印機影像管、真空螢光顯示管、電漿顯示器、照明設備、交通標誌、螢光板、增感紙及發光二極體等，近年來，由於人們對於顯像品質如解析度與亮度等、以及照明效果之要求普遍提高，有關螢光粉體之研究亦受到相當程度之重視。
以近紫外光(Near ultra-violet，NUV)，尤其是更短波長之紫外光，搭配螢光粉體是目前白光發光二極體(White-light LED，WLED)的主要發展方向之一，期以紫外光發光二極體配合R(紅色)、G(綠色)及B(藍色)三原色螢光粉之白光發光二極體，作為新照明光源，以取代傳統之白熾燈。
日亞(Nichia)化學公司於1996年發表InGaN藍光LED搭配發黃光釔鋁石榴石型(yttrium aluminum garnet，YAG)螢光粉發出白光，此系統至今仍佔LED照明市場重要的地位，其係使用450至470 nm之藍光發光二極體，其激發分散於位於藍光LED晶片之環氧樹脂上之黃光發光釔鋁氧石榴石螢光粉體，但此系統具有發光效率相對較低、演色性較差及於不同驅動電流下穩定性較低之缺點。其中為改善演色 性差之缺點，現今已開發下述三種改善方法：(1)使用紅、綠、藍三色LED晶片；(2)以UV-LED搭配紅、綠、藍三色或多色螢光粉；(3)以藍光LED搭配紅、綠色螢光粉。其中以UV-LED搭配紅、綠、藍螢光粉之系統，因UV光本身不參與混光，因此顏色控制較容易，且發光效率及演色性皆較高，同時於不同驅動電流下穩定性較高，更可調變色溫，而被認為是最佳之方法(Ye等人，Mater.Sci.Eng.R，71，1-34，2010)。在1998年日本提出一個長達5年的國家型計畫(The light for the 21st Century)，目的為發展出一套以近紫外光搭配螢光粉的高效率燈源(60至80 lm/W by 2003，120 lm/W by 2010)並達到節能的效果。而以氮化鎵晶片為系統的LED中，電能轉換為光能的效率在近紫外光範圍是較藍光範圍高的。該計畫在2003年已達到能發射出400 nm的近紫外光且封裝後外部量子效率達40%的LED(Yen等人，Phosphor Handbook second edition，1000，2006)。
然而，UV-LED搭配紅、綠、藍螢光粉之系統急待改進的是紅色螢光粉的發光性質(Ye等人，Mater.Sci.Eng.R，71，1-34，2010)。目前業界仍亟需一種高強度、高色純度之螢光粉體，以解決習知技術中白光發光二極體之問題。
本發明提供一種高強度、高色純度之螢光粉體，依組成之不同可產生各種不同顏色之光譜，包括紅光、綠光、橘紅光及近白光等。而適合應用於UV-LED及白光LED照明 技術中。
根據本發明之螢光粉體，其包含主體晶格及發光中心，其中該主體晶格包含(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 ，該發光中心包含以三價稀土離子RE3+ 摻雜於主體晶格中；其中M係選自由La、Gd及Lu所組成之群；x係為0至0.5之有理數；y係為0至0.5之有理數；x與y不同時為0；該三價稀土離子RE3+ 係選自由Eu3+ 、Er3+ 、Sm3+ 、Tm3+ 、Dy3+ 及Ce3+ 所組成之群。
本發明另提供一種製造前述螢光粉體之方法，其包含下列步驟：(a)依(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 之莫耳比例提供氧化釔、M之氧化物、氧化鎢、氧化鉬及含三價稀土離子之氧化物；(b)混合並研磨步驟(a)中之組份，形成一粉體；及(c)於約800℃至約1400℃煅燒步驟(b)之粉體，以製得該螢光粉體。
本發明再提供一種發光二極體，其包含前述之螢光粉體。
本發明提供一種螢光粉體，其包含主體晶格及發光中心，其中該主體晶格包含(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 ，該發光中心包含以三價稀土離子RE3+ 摻雜於主體晶格中；其中 M係選自由La、Gd及Lu所組成之群；x係為0至0.5之有理數；y係為0至0.5之有理數；x與y不同時為0；該三價稀土離子RE3+ 係選自由Eu3+ 、Er3+ 、Sm3+ 、Tm3+ 、Dy3+ 及Ce3+ 所組成之群。
根據本發明之螢光粉體依不同之主體晶格與發光中心配比，可產生不同顏色之光譜。
為改善之發光特性，本發明係提供(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 為螢光粉體之主體晶格。於本發明之一較佳具體實施例中，x係為0.01至0.1之有理數，更佳為0.05。另一方面，於本發明之一較佳具體實施例中，y係為0至0.1之有理數，更佳為0。於本發明之具體實施例中，該螢光粉體中M較佳係為La。
於發光中心中，該三價稀土離子係摻雜取代於主體晶格中，且可藉由調整不同之稀土離子種類及摻雜比例，或是同時摻雜多種稀土離子，而使根據本發明之螢光粉體產生不同的放光光譜。於本發明之具體實施例中，三價稀土離子之摻雜比例較佳為約1 mol%至約30 mol%。
於本發明之一較佳具體實施例中，該螢光粉體係以波長約350 nm至約480 nm作為激發光源。
根據本發明，該三價稀土離子較佳係為Eu3+ 。於本發明之一較佳具體實施例中，以波長約350 nm至約480 nm作為激發光源時，該螢光粉體之放射光譜範圍為自波長約580 nm至約630 nm；於本發明之一更佳具體實施例中，以波長392 nm作為激發光源時，主要放射峰包括波長612 nm及627 nm之5 D0 →7 F2 躍遷、波長585 nm及595 nm之5 D0 →7 F1 躍遷、波長580 nm之5 D0 →7 F0 躍遷，其光色為紅光之放射；其中以波長627 nm的5 D0 →7 F2 躍遷峰值最強(如圖1至3所示)。
根據本發明，該三價稀土離子較佳係為Er3+ 。較佳地，該螢光粉體放射綠光。於本發明之一較佳具體實施例中，以波長377 nm作為激發光源時，該螢光粉體之放射光譜範圍為自波長520 nm至575 nm，屬於2 H11/2 →4 I15/2 與4 S3/2 →4 I15/2 之電子躍遷(如圖4所示)，並產生高強度的綠光放射。
根據本發明，該三價稀土離子較佳係為Sm3+ 。較佳地，以波長405 nm作為激發光源時，該螢光粉體係放射橘紅光(如圖5所示)，其放光強度及色純度均佳。
根據本發明，該三價稀土離子較佳係為Dy3+ 。較佳地，該螢光粉體係放射近白光，其放光強度及色純度均佳。
於本發明之另一具體實施例中，該螢光粉體另包含助熔劑，以降低合成成本及改善發光效率，產生更高的實用價值。助熔劑之選擇係為本發明所屬技術領域中具通常知識者可實施者，例如氯化鈉(NaCl)、氯化銨(NH4 Cl)、碳酸鋰(Li2 CO3 )或碳酸鈉(Na2 CO3 )。
本發明另提供一種製造前述螢光粉體之方法，其包含下列步驟： (a)依(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 之莫耳比例提供氧化釔、M之氧化物、氧化鎢、氧化鉬及含三價稀土離子之氧化物；較佳地，另包含提供助熔劑；(b)混合並研磨步驟(a)中之組份，形成一粉體；及(c)於約800℃至約1400℃煅燒步驟(b)之粉體，以製得該螢光粉體。
於本發明之一較佳具體實施例中，初始材料以高能震動球磨混合後之混合粉末，經固態反應法於約800℃至約1400℃煅燒後，均可合成(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 單一結晶相之螢光粉，且所摻雜的稀土離子可與(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 晶格中之離子置換形成完全的固溶體。1400℃煅燒所合成的單一相螢光粉體具有最佳之光致發光性質。
步驟(a)之各反應物為本發明所屬技術領域中具通常知識者可選用者，其中氧化釔係為Y2 O3 ；氧化鎢較佳係為WO3 。
根據本發明之煅燒溫度及條件係為本發明所屬技術領域中具通常知識者可決定者，較佳地，步驟(c)係於約1300℃煅燒；並為常壓及/或含氧環境中反應。
本發明亦提供一種發光二極體，其包含前述之螢光粉體。較佳地，該發光二極體，其係為選自由紫外光發光二極體、藍光發光二極體及白光發光二極體所組成之群；更佳係為紫外光發光二極體及白光發光二極體。
茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。
實例一：主體晶格為(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 以Eu3+ 為發光中心之螢光粉體
螢光粉體之製造
利用氧化物為起始原料，以高能震動球磨將原料混合，及固態反應法(solid-state reaction)合成(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 (x=0.01至0.1；y=0)螢光粉體。首先將Y2 O3 (99.99%)、La2 O3 (99.99%)、WO3 (99.99%)、Eu2 O3 (99.99%)之起始粉末以適當計量比稱重後，置入聚乙烯之球磨罐中，再以5 mm氧化鋯珠作為磨球(磨球與粉末重量約為20：1)，進行15分鐘震盪球磨。球磨後的粉末置入氧化鋁坩堝後於1300℃持溫6小時進行熱處理，成為所需之螢光粉體。
螢光粉體之光致發光特性
圖1為經1300℃/6小時煅燒所合成(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Eu3+ (x=0.01至0.1；y=0)螢光粉體之放射光譜。以波長392 nm作為激發光源時，主要放射峰包括波長612 nm及627 nm之5 D0 →7 F2 躍遷、波長585 nm及595 nm之5 D0 →7 F1 躍遷、波長580 nm之5 D0 →7 F0 躍遷，其光色為紅光之放射；其中以波長627 nm的5 D0 →7 F2 躍遷峰值最強(如圖1所示)。
實例二：主體晶格為(Y1-x Gdx )10 (W1-y Moy )2 O21 以Eu3+ 為發光中心之螢光粉體
螢光粉體之製造
利用氧化物為起始原料，以高能震動球磨將原料混合，及固態反應法合成(Y1-x Gdx )10 (W1-y Moy )2 O21 螢光粉體 (x=0.05；y=0)。首先將Y2 O3 (99.99%)、Gd2 O3 (99.99%)、WO3 (99.99%)、Eu2 O3 (99.99%)之起始粉末以適當計量比稱重後，置入聚乙烯之球磨罐中，再以5 mm氧化鋯珠作為磨球(磨球與粉末重量約為20：1)，進行15分鐘震盪球磨。球磨後的粉末置入氧化鋁坩堝後於1300℃持溫6小時進行熱處理，成為所需之螢光粉體。
螢光粉體之光致發光特性
圖2為經1300℃/6小時煅燒所合成(Y1-x Gdx )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Eu3+ (x=0.05；y=0)螢光粉體之放射光譜。以波長392 nm作為激發光源時，主要放射峰包括波長612 nm及627 nm之5 D0 →7 F2 躍遷、波長585 nm及595 nm之5 D0 →7 F1 躍遷、波長580 nm之5 D0 →7 F0 躍遷，其光色為紅光之放射；其中以波長627 nm的5 D0 →7 F2 躍遷峰值最強(如圖2所示)。
實例三：主體晶格為(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 以Eu3+ 為發光中心之螢光粉體
螢光粉體之製造
利用氧化物為起始原料，以高能震動球磨將原料混合，及固態反應法合成(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 (x=0；y=0.01至0.1)螢光粉體。首先將Y2 O3 (99.99%)、MoO3 (99.99%)、WO3 (99.99%)、Eu2 O3 (99.99%)之起始粉末以適當計量比稱重後，置入聚乙烯之球磨罐中，再以5 mm氧化鋯珠作為磨球(磨球與粉末重量約為20：1)，進行15分鐘震盪球磨。球磨後的粉末置入氧化鋁坩堝後於1300℃持溫6小時進行熱處理，成為所需之螢光粉體。
螢光粉體之光致發光特性
圖3為經1300℃/6小時煅燒所合成(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 (x=0；y=0.01至0.1)螢光粉體之放射光譜。以波長392 nm作為激發光源時，主要放射峰包括波長612 nm及627 nm之5 D0 →7 F2 躍遷、波長585 nm及595 nm之5 D0 →7 F1 躍遷、波長580 nm之5 D0 →7 F0 躍遷，其光色為紅光之放射；其中以波長627 nm的5 D0 →7 F2 躍遷峰值最強(如圖3所示)。
實例四：以Er3+ 為發光中心之螢光粉體
如實例一所示之方法另製備以Er3+ 為發光中心之螢光粉體，(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Er3+ (x=0.05；y=0)螢光粉體以波長377 nm作為激發光源時，該螢光粉體之放射光譜範圍為自波長520 nm至575 nm，屬於2 H11/2 →4 I15/2 與4 S3/2 →4 I15/2 之電子躍遷(如圖4所示)，並產生高強度的綠光放射。
實例五：以Sm3+ 為發光中心之螢光粉體
如實例一所示之方法另製備以Sm3+ 為發光中心之螢光粉體，(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Sm3+ (x=0.05；y=0)螢光粉體以405 nm為光源激發所得之放射光譜如圖5所示。該螢光粉體產生高強度的橘紅光放射。
根據本發明之(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 ：RE3+ 螢光粉體之CIE色度座標圖示於圖6。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。習於此技術之人士對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之 申請專利範圍所列。
圖1為(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Eu3+ (x=0.01至0.1，y=0)螢光粉體之放射光譜圖。
圖2為(Y1-x Gdx )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Eu3+ (x=0.05，y=0)螢光粉體之放射光譜圖。
圖3為(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Eu3+ (x=0，y=0.01至0.1)螢光粉體之放射光譜圖。
圖4為(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Er3+ (x=0.05，y=0)螢光粉體之放射光譜圖。
圖5為(Y1-x Lax )10 (W1-y Moy )2 O21 ：Sm3+ (x=0.05，y=0)螢光粉體之放射光譜圖。
圖6為(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 ：RE3+ 在CIE色度座標圖。

Claims (12)

  1. 一種螢光粉體，其包含主體晶格及發光中心，其中該主體晶格包含(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 ，該發光中心包含以三價稀土離子RE3+ 摻雜於主體晶格中；其中M係選自由La、Gd及Lu所組成之群；x係為0至0.5之有理數；y係為0至0.5之有理數；x與y不同時為0；該三價稀土離子RE3+ 係選自由Eu3+ 、Er3+ 、Sm3+ 、Tm3+ 、Dy3+ 及Ce3+ 所組成之群。
  2. 根據請求項1之螢光粉體，其中M係為La。
  3. 根據請求項1之螢光粉體，其係以波長350nm至480nm作為激發光源。
  4. 根據請求項1之螢光粉體，其中該三價稀土離子係為Eu3+ ，該螢光粉體之放射光譜範圍為自波長580nm至630nm。
  5. 根據請求項1之螢光粉體，其中該三價稀土離子係為Eu3+ ，該螢光粉體放射紅光。
  6. 根據請求項1之螢光粉體，其中該三價稀土離子係為Er3+ ，該螢光粉體之放射光譜範圍為自波長520nm至575nm。
  7. 根據請求項1之螢光粉體，其中該三價稀土離子係為Er3+ ，該螢光粉體放射綠光。
  8. 根據請求項1之螢光粉體，其中該三價稀土離子係為 Sm3+ ，該螢光粉體放射橘紅光。
  9. 根據請求項1之螢光粉體，其中該三價稀土離子係為Dy3+ ，該螢光粉體放射近白光。
  10. 根據請求項1之螢光粉體，另包含助熔劑。
  11. 一種製造根據請求項1至10任何一項之螢光粉體之方法，其包含下列步驟：(a)依(Y1-x Mx )10 (W1-y Moy )2 O21 之莫耳比例提供氧化釔、M之氧化物、氧化鎢、氧化鉬及含三價稀土離子之氧化物；(b)混合並研磨步驟(a)中之組份，形成一粉體；及(c)於800℃至1400℃煅燒步驟(b)之粉體，以製得該螢光粉體。
  12. 一種發光二極體，其包含根據請求項1至10項任何一項之螢光粉體。
TW101127537A 2012-07-31 2012-07-31 鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用 TWI466984B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101127537A TWI466984B (zh) 2012-07-31 2012-07-31 鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101127537A TWI466984B (zh) 2012-07-31 2012-07-31 鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201404869A TW201404869A (zh) 2014-02-01
TWI466984B true TWI466984B (zh) 2015-01-01

Family

ID=50549878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101127537A TWI466984B (zh) 2012-07-31 2012-07-31 鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI466984B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1858150A (zh) * 2006-06-09 2006-11-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种x射线激发的掺杂稀土离子的钨酸盐闪烁发光材料及其制备方法
TW200720405A (en) * 2005-11-25 2007-06-01 Univ Nat Cheng Kung Phosphor and method for producing the same
CN101157853A (zh) * 2007-11-12 2008-04-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 近紫外或蓝光激发的红色荧光粉及其制备方法
CN101812296B (zh) * 2010-05-26 2012-07-04 哈尔滨师范大学 近紫外或蓝光激发的钨酸盐红色荧光粉及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200720405A (en) * 2005-11-25 2007-06-01 Univ Nat Cheng Kung Phosphor and method for producing the same
CN1858150A (zh) * 2006-06-09 2006-11-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种x射线激发的掺杂稀土离子的钨酸盐闪烁发光材料及其制备方法
CN101157853A (zh) * 2007-11-12 2008-04-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 近紫外或蓝光激发的红色荧光粉及其制备方法
CN101812296B (zh) * 2010-05-26 2012-07-04 哈尔滨师范大学 近紫外或蓝光激发的钨酸盐红色荧光粉及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201404869A (zh) 2014-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104357051B (zh) 一种荧光材料及其制备方法，和发光装置
KR101726246B1 (ko) 질소산화물 등색-적색 형광물질 및 그 형광물질을 포함한 발광막 혹은 발광시트 및 발광소자
CN102241982B (zh) 一种led荧光粉及其制备方法
CN103627392A (zh) 一种锑酸盐基红色荧光粉及其制备方法和应用
US20110155972A1 (en) One silicon-aluminate light-conversion fluorescence material co-activated with halogen for white-light led
CN101694862B (zh) 暖白光发光二极管及其锂化物荧光粉
CN103242830B (zh) 一种氟硅酸盐基蓝绿色荧光粉、制备方法及应用
CN110003908B (zh) 白光led用硅酸盐红色荧光粉及制备方法和白光led发光装置
CN103305216B (zh) 一种硼酸盐基红色荧光粉、制备方法及应用
CN101899304B (zh) 一种掺铕的锶铝硅系氮氧化物复合荧光粉及其制备方法
CN103396800B (zh) 一种硼铝酸盐基蓝色荧光粉、制备方法及应用
CN105778904B (zh) 一种铝镓酸盐基荧光材料及其制备方法
KR101331302B1 (ko) 알루민산염 화합물 형광체
CN102786929A (zh) 红色荧光粉
WO2010130075A1 (zh) 全彩色发光材料及其制备方法
TWI445804B (zh) 鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用
TWI378138B (en) Green-emitting phosphors and process for producing the same
TWI466984B (zh) 鎢酸鹽螢光粉體、其製造方法及其應用
US20090026918A1 (en) Novel phosphor and fabrication of the same
CN103468261B (zh) 一种以钛酸盐为单一基质的白光荧光粉及其制备方法
CN111303875A (zh) 一种青色荧光粉及其制备方法和发光器件
CN104804742B (zh) 一种白光led用红色荧光粉及其制备方法
CN103265953B (zh) 一种铕离子Eu3+激活的红色荧光粉、制备方法及应用
KR102113044B1 (ko) 리튬계 가넷 형광체, 이의 제조방법, 및 이의 발광 특성
TWI523935B (zh) 螢光粉體、其製造方法及其應用

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees