TWI544058B - 發光裝置 - Google Patents

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Description

發光裝置
本發明係關於在螢光體粒子的表面具有被覆層的螢光體材料及使用其之發光裝置。
LED燈係被使用在攜帶式機器、PC周邊機器、OA機器、各種開關或背光用光源等各種顯示裝置。如上所示之LED燈係為了發出各種顏色的光而使用螢光體，而開發出各種螢光體(例如參照專利文獻1)。
(先前技術文獻) (專利文獻)
(專利文獻1)日本特開2002-105449號公報
但是，該等螢光體係由於吸附水分而進行加水分解，因此表面會劣化，或藉由紫外光而使表面分解而劣化。因此，會有亮度等特性降低、無法獲得充分壽命的問題。
本發明係基於如上所示之問題所研創者，目的在提供一種藉由使耐水性或抗紫外光等提升，可達成長壽命化的螢光體材料及發光裝置。
本發明之螢光體材料係具有：螢光體粒子、及被覆該螢光體粒子之表面全體的被覆層，被覆層係含有由稀土類氧化物、氧化鋁、釔與鋁的複合氧化物、氧化鎂及鋁與鎂的複合氧化物所成群組之中之至少1種金屬氧化物。
本發明之發光裝置係包含本發明之螢光體材料者。
藉由本發明之螢光體材料，在螢光體粒子的表面全體形成由稀土類氧化物、氧化鋁、釔與鋁的複合氧化物、氧化鎂及鋁與鎂的複合氧化物所成群組之中之至少1種金屬氧化物所構成的被覆層，因此可使耐水性或抗紫外光等特性提升。因此，藉由使用本發明之螢光體材料的發光裝置，可達成長壽命化。
尤其，若藉由含有由釔(Y)、釓(Gd)及鐿(Yb)所成群組之中之至少1種元素的稀土類氧化物來形成被覆層，可得更高特性，而且可抑制成本。
此外，若將被覆層的厚度設為5nm以上、1μm以下，可得優異耐水性，並且可得高透過性。
以下，針對本發明之實施形態，參照圖式詳加說明。
第1圖係以模式表示本發明之一實施形態之螢光體材料10者。該螢光體材料10具有：螢光體粒子11、及被覆層12。
以螢光體粒子11而言，可列舉例如：BaMgAl10O17：Eu或CaMgSi2O6：Eu等藍色系螢光體、Zn2SiO4：Mn，(Y，Gd)BO3：Tb或(Ba，Sr，Mg)O‧aAl2O3：Mn等綠色系螢光體、(Y，Gd)BO3：Eu或YPVO4：Eu等紅色系螢光體。
被覆層12係以由稀土類氧化物、氧化鋁、釔/鋁/石榴石等釔與鋁的複合氧化物、氧化鎂、及MgAl2O4等鋁與鎂的複合氧化物所成群組之中之至少1種為主成分所形成。藉此，可抑制對紫外光之經時劣化，並且可使耐水性提升之故。其中亦以稀土類氧化物為佳，以含有由釔、釓及鐿所成群組之中之至少1種元素的稀土類氧化物為更佳，尤其以Y2O3為佳。其係因為可得更高效果，而且可抑制成本之故。被覆層12可為該等的單層，亦可為重疊複數層而成者。
其中，在被覆層12雖在製造過程中亦會有混入其他成分的情形，但是此時，以將其他成分的比例設為0.1質量%以下為佳。此係基於可更加抑制對紫外光之經時劣化，並且可更加提升耐水性之故。此外，其他成分較佳為不會對被覆層12的特性造成不良影響者，具體而言有矽(Si)、鈉(Na)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鈣(Ca)、錳(Mn)、鈦(Ti)或鉀(K)等。
其中，綠色系螢光體雖然由於紫外光所造成的劣化較大，但是若藉由Y2O3來形成被覆層12，則可極為抑制劣化，故較為理想。
被覆層12係被覆螢光體粒子11的表面全體。藉此，可抑制因與螢光體粒子11的水分接觸而造成的加水分解，而可使耐水性提升之故。此外，在螢光體粒子11係通過被覆層12而照射紫外光，因此可使防止劣化的效果提升之故。第2圖係以模式顯示以被覆層112被覆螢光體粒子111之表面之一部分的螢光體材料110者，但是由於螢光體粒子111由被覆層112之間露出，因此無法獲得充分的效果。其中，在本發明中，被覆層12被覆螢光體粒子11之表面全體意指：並非為即使存在有空孔等缺陷的情形下亦予以排除者，而是實質上接近100%的被覆率。
被覆層12的厚度較佳為5nm以上、1μm以下。若厚度較薄，會難以形成，並且耐水性提升效果變少，若厚度較厚，則透過性會降低，並且成本會變高之故。
該螢光體材料10係可在例如螢光體粒子11的表面使用溶膠凝膠法來形成被覆層12。具體而言，較佳為例如在將金屬鹽溶解在溶媒的溶液浸漬螢光體粒子11之後，取出溶液所附著的螢光體粒子11，藉由乾燥等予以凝膠化而進行燒成，藉此形成被覆層12。在將金屬鹽溶解在溶媒的溶液浸漬螢光體粒子11而使溶液附著在螢光體粒子11的表面，藉此可在螢光體粒子11的表面全體形成被覆層12之故。溶媒可使用有機溶媒或水等，以金屬鹽而言，可使用碳酸鹽、硝酸鹽、烷氧化合物等。燒成溫度係以300℃以上、1000℃以下為佳。若未達300℃，會難以形成被覆層12，若超過1000℃，則會依螢光體粒子11的材料，有發生熱劣化的情形之故。
第3圖係表示使用該螢光體材料10之發光裝置20之一構成例者。該發光裝置20係在基板21之上搭載有發光元件22，發光元件22係藉由形成在基板21之上的配線23與導線24作電性連接。此外，在發光元件22的周圍係形成有例如反射器框體25，在發光元件22之上則以覆蓋發光元件22的方式形成有密封層26。密封層26係藉由例如使螢光體材料10分散的樹脂所構成。
在發光元件22係使用例如發出紫外光、藍色光、或綠色光作為激發光者。以螢光體材料10而言，例如以1種或視需要而混合使用將由發光元件22所發出的激發光吸收而發出紅色光者、發出藍色光者、發出黃色光者等。其中亦當在發光元件22使用發出紫外光者時，以使用本發明之螢光體材料10為佳。本發明之螢光體材料10係具有優異抗紫外光特性之故。
如上所示藉由本實施形態，在螢光體粒子11的表面全體形成由稀土類氧化物、氧化鋁、釔與鋁的複合氧化物、氧化鎂及鋁與鎂的複合氧化物所成群組之中之至少1種金屬氧化物所構成的被覆層12，因此可使耐水性或抗紫外光等特性提升。因此，藉由使用該螢光體材料10的發光裝置20，可達成長壽命化。
尤其，若藉由含有由釔、釓及鐿所成群組之中之至少1種元素的稀土類氧化物來形成被覆層12，可得更高特性，而且可抑制成本。
此外，若將被覆層12的厚度形成為5nm以上、1μm以下，可得優異耐水性，並且可得高透過性。
實施例 (實施例1)
以螢光體粒子11而言，分別備妥藍色系者、綠色系者、紅色系者，且浸漬在將釔鹽溶解在溶媒的溶液。接著，取出使溶液附著的螢光體粒子11，且在使其乾燥而凝膠化之後，以500℃燒成2小時。
第4圖係表示所得螢光體材料10之表面附近之TEM(Transmission Electron Microscope：透過型電子顯微鏡)照片之一例，第5圖係將第4圖的TEM照片的一部分加以放大者。在第4圖及第5圖中，11所示部分為螢光體粒子，12所示部分為被覆層。其中，被覆層12之上的白色部分係在分析時所使用的碳膜。
如第4圖及第5圖所示，可知該螢光體材料10係在螢光體粒子11的表面全體形成有被覆層12。
接著，使用所得之螢光體材料10，製作出如第3圖所示之發光裝置20。在發光元件22係使用發出紫外光者，在螢光體材料10則混合使用發出藍色者、發出綠色者、及發出紅色者，藉此調整為獲得白色的發光。此外，在螢光體材料10僅使用發出綠色者，藉此亦製作出綠色的發光裝置20。
(比較例1)
除了在螢光體粒子未形成被覆層而直接作為螢光體材料使用之外，其他與實施例1相同地製作出發光裝置。
(比較例2)
除了使將釔鹽溶解在溶媒的溶液作噴霧且附著在螢光體粒子111的表面，藉此形成被覆層112以外，其他與實施例1相同地製作出螢光體材料110，而製作出發光裝置。第6圖係表示所得之螢光體材料之表面附近之TEM照片之一例。在第6圖中，111所示部分為螢光體粒子，112所示部分為被覆層。其中，螢光體粒子11及被覆層112之上的白色部分係分析時所使用的碳膜。如第6圖所示，可知該螢光體材料110係在螢光體粒子111的表面的一部分，局部性地附著有被覆層112的粒子。
(劣化試驗)
針對實施例1及比較例1、2之各發光裝置20，進行發光試驗，以調查亮度維持率的經時變化。將實施例1與比較例1的結果作比較且顯示於第7圖中。如第7圖所示，藉由形成有被覆層12的實施例1，與未形成有被覆層的比較例1相比，可大幅抑制亮度維持率降低。此外，在比較例2中，與比較例1相比，雖然稍微抑制亮度維持率的降低，但是未如實施例1般大幅改善。亦即，可知若以被覆層12被覆螢光體粒子11的表面全體，可大幅改善劣化。
(實施例2)
除了使將溶解有釔鹽溶液中的螢光體粒子11的濃度改變，而使被覆層12的厚度在5nm～1μm的範圍內改變之外，其他與實施例1相同地製作出螢光體材料10及發光裝置20。此時，在螢光體粒子11係使用綠色系者。
接著，與實施例1同樣地進行劣化試驗。結果，被覆層12的厚度在5nm以上、1μm以下的範圍內獲得良好的亮度維持率。亦即，可知被覆層12的厚度係以5nm以上、1μm以下的範圍內為佳。
以上列舉實施形態來說明本發明，惟本發明並非限定於上述實施形態，可為各種變形。例如，在上述實施形態中，被覆層12係針對以由稀土類氧化物、氧化鋁、釔與鋁的複合氧化物、氧化鎂、及鋁與鎂的複合氧化物所成群組之中的至少1種作為主成分所形成的單層、或重疊複數層所成者加以說明，但是除了該等以外，亦可形成含有不會對螢光體粒子造成不良影響之其他物質的層。
(產業上利用可能性)
可用在LED等發光裝置。
10．．．螢光體材料
11．．．螢光體粒子
12．．．被覆層
20．．．發光裝置
21．．．基板
22．．．發光元件
23．．．配線
24．．．導線
25．．．反射器框體
26．．．密封層
110．．．螢光體材料
111．．．螢光體粒子
112．．．被覆層
第1圖係表示本發明之一實施形態之螢光體材料之構成的模式圖。
第2圖係表示本發明之一實施形態以外之螢光體材料之構成的模式圖。
第3圖係表示使用第1圖之螢光體材料的發光裝置之構成圖。
第4圖係實施例1之螢光體材料的TEM照片。
第5圖係第4圖之螢光體材料的放大照片。
第6圖係比較例2之螢光體材料的TEM照片。
第7圖係顯示實施例1之發光裝置之亮度維持率的特性圖。
10．．．螢光體材料
11．．．螢光體粒子
12．．．被覆層

Claims (1)

  1. 一種發光裝置，其係含有螢光體材料之由LED所構成的發光裝置，其特徵為：前述螢光體材料係具有螢光體粒子、及被覆該螢光體粒子之表面全體的被覆層，前述被覆層係含有包含由釔(Y)、釓(Gd)及鐿(Yb)所成群組之中之至少1種元素之稀土類氧化物中之至少1種，該被覆層的厚度為5nm以上1μm以下，其將該螢光體粒子浸漬在將金屬鹽溶解於溶媒的溶液之後，取出該溶液所附著的該螢光體粒子，且進行凝膠化而燒成，藉此形成該被覆層。
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