TWI831680B - 光轉換材料及包括其的發光裝置與顯示裝置 - Google Patents

光轉換材料及包括其的發光裝置與顯示裝置 Download PDF

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TWI831680B
TWI831680B TW112115731A TW112115731A TWI831680B TW I831680 B TWI831680 B TW I831680B TW 112115731 A TW112115731 A TW 112115731A TW 112115731 A TW112115731 A TW 112115731A TW I831680 B TWI831680 B TW I831680B
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王律晴
嚴珮璁
童鴻鈞
李育群
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隆達電子股份有限公司
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Abstract

提供光轉換材料及包括其的發光裝置與顯示裝置。光轉換材料以下式(I)表示：MmNnAaCcEeBb：Rr (I)，其中，M為Ca、Sr或Ba；N為Zn、Cd或其組合；A為B、Al或Ga；C為Si；E為O、S或Se；B為N、P、As、Sb或Bi；R為Eu、Sm或Yb；0.5
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5.5；及0.1
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Description

光轉換材料及包括其的發光裝置與顯示裝置
本揭露是關於光轉換材料及包括光轉換材料的發光裝置與顯示裝置，特別是關於具有窄半高寬(FWHM)的光轉換材料及包括光轉換材料的發光裝置與顯示裝置。
近年來，發光裝置與顯示裝置快速地發展，許多產品已逐漸趨向高技術與高規格導向，但是發光裝置與顯示裝置的發展仍存在各種限制。舉例而言，由於發光二極體的材料的物理限制，難以有效提升發光二極體的色彩涵蓋區域(gamut coverage)。
發光二極體可搭配光轉換材料以發出特定光色。然而，目前常應用於顯示器的光轉換材料仍具有發光光譜太寬的問題。因此，在本領域中仍需尋求具有窄半高寬的光轉換材料及包括其的發光裝置與顯示裝置。
本揭露提供具有窄半高寬的光轉換材料及包括其的發光裝置與顯示裝置。
在本揭露的一些實施例中，提供光轉換材料。光轉換材料以下式(I)表示：MmNnAaCcEeBb：Rr (I)，其中M為Ca、Sr或Ba；N為Zn、Cd或其組合；A為B、Al或Ga；C為Si；E為O、S或Se；B為N、P、As、Sb或Bi；R為Eu、Sm或Yb；0.5
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1。
在本揭露的一些實施例中，提供發光裝置。發光裝置包括光源及光轉換材料。光源發出激發光線(excitation light)，其中激發光線具有400nm以上且480nm以下範圍的發光峰值波長。光轉換材料如上所述。光轉換材料吸收部分激發光線而發出綠光。綠光具有480nm以上且580nm以下的發光峰值波長(emission peak wavelength)。綠光具有最大發光強度(maximum emission intensity)。其中，在最大發光強度的50%強度時，光轉換材料的發光波長(emission wavelength)的最大值與最小值的差值為D50，在最大發光強度的10%強度時，光轉換材料的發光波長的最大值與最小值的差值為D10，且2.5D50
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D10
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5.5D50。
在本揭露的一些實施例中，提供顯示裝置。顯示裝置包括如上所述的發光裝置。
根據本揭露的實施例，藉由調整光轉換材料的式(I)中的各元素及比例，來調整光轉換材料的半高寬，而獲得具有窄半高寬的光轉換材料。再者，藉由調整光轉換材料的式(I)中的各元素及比例，來調整光轉換材料的發光波峰的波形寬度(wave width)，進而獲得具有窄波形寬度的光轉換材料。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露實施例敘述了第一特徵部件形成於第二特徵部件之上或上方，即表示其可能包括上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包括了有附加特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。
應理解的是，額外的操作步驟可實施於方法之前、之間或之後，且在方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在…之下」、「在…的下方」、「下」、「在…之上」、「在…的上方」、「上」及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵部件與另一個(些)元件或特徵部件之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(例如，旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。
在說明書中，「約」、「大約」、「實質上」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，或10%之內，或5%之內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「實質上」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「實質上」之含義。在說明書中，「a~b」之表述表示範圍包括大於或等於a的值且小於或等於b的值。在說明書中，「在a以上」之表述表示範圍包括大於或等於a的值。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與本揭露所屬技術領域中具有通常知識者所通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
以下所揭露之不同實施例可能重複使用相同的元件符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
在下文中，用語「半高寬(full width at half maximum，FWHM)」是指在函數的一個峰當中，前後兩個函數值等於峰值一半的點之間的距離。在光學領域中，半高寬可為峰值高度一半時的波形寬度。舉例而言，在x軸為發光波長(單位：奈米(nm))且y軸為發光強度(任意單位(a.u.))的函數中，半高寬為最大發光強度的50%強度時的發光波長的最大值與最小值的差值。換句話說，本文中的半高寬(FWHM)與D 50的定義可為相同。另外，本文還定義的是，在最大發光強度的10%強度時的發光波長的最大值與最小值的差值為D 10。
在下文中，用語「實質上不包括(substantially does not include)」代表實質上未添加或檢驗儀器實質上未檢出。
在一些實施例中，提供光轉換材料。光轉換材料以下式(I)表示： M mN nA aC cE eB b:R r(I)。 其中，M、N、A、C、E、B及R分別代表元素(或元素的組合)，m、n、a、c、e、b及r分別代表元素的比例。
在一些實施例中，M可包括IIA族元素。舉例而言，M可為鈣(Ca)、鍶(Sr)或鋇(Ba)。在一些實施例中，0.5
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m
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2。舉例而言，m可為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.8、2或其他數值，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，N可包括IIB族元素。舉例而言，N可為鋅(Zn)、鎘(Cd)或其組合。在一些實施例中，1
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n
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4。舉例而言，n可為1、1.2、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.7、3、3.5、4或其他數值，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，A可包括IIIA族元素。舉例而言，A可為硼(B)、鋁(Al)或鎵(Ga)。在一些實施例中，0
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a
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2。舉例而言，a可為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.2、1.5、1.7、2或其他數值，但本揭露不限於此。在一些實施例中，當a為0，則代表光轉換材料實質上不包括A。
在一些實施例中，C可包括IVA族元素。舉例而言，C可為Si。在一些實施例中，0.1
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c
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3.5。舉例而言，c可為0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.5、2.8、3、3.5或其他數值，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，E可包括VIA族元素。舉例而言，E可為氧(O)、硫(S)或硒(Se)。在一些實施例中，0
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4。舉例而言，e可為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、1、1.5、2、3、 3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4或其他數值，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，B可包括VA族元素。舉例而言，B可為氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或鉍(Bi)。在一些實施例中，0.5
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b
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5.5。舉例而言，b可為05、0.7、0.9、1、1.3、1.5、1.7、2、2.3、2.4、2.5、3、3.5、3.7、3.9、4、4.1、4.5、4.7、5、5.1、5.3、5.5或其他數值，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，R可包括鑭系元素(lanthanide elements)。舉例而言，R可為銪(Eu)、釤(Sm)或鐿(Yb)。在一些實施例中，0.1
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r
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1。舉例而言，r可為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1或其他數值，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，M可為+2價、N可為+2價、A可為+3價、C可為+4價，E可為-2價，B可為-3價，且R可為+2價，因此M、N、A、C、R的價數為正值，而E及B的價數為負值。可藉由調整e及b的數值來調整光轉換材料的價數平衡。
在一些實施例中，本揭露的光轉換材料可吸收400nm以上且480nm以下之波長範圍的光線而發出綠光。在一些實施例中，光線可為激發光線，且可藉由光源來發出激發光線。舉例而言，激發光線可為紫外光或藍光。換句話說，本揭露的光轉換材料可受到400nm以上且480nm以下之波長範圍的光線激發(excited)而發出綠光。在一些實施例中，光轉換材料所發出的綠光具有480nm以上且580nm以下的發光峰值波長(emission peak wavelength)。在一些實施例中，光轉換材料所發出的綠光具有525nm以上且540nm以下的發光峰值波長。在一些實施例中，光轉換材料所發出的綠光可具有最大發光強度。在光轉換材料的最大發光強度的50%強度時，光轉換材料的發光波長的最大值與最小值的差值(發光波長的最大值-發光波長的最小值)為D 50。在光轉換材料的最大發光強度的10%強度時，光轉換材料的發光波長的最大值與最小值的差值為D 10。在一些實施例中，光轉換材料滿足2.5D 50≤D 10≤5.5D 50。在一些實施例中，若D 10小於2.5D 50，則光轉換材料的亮度可能不足，若D 10大於5.5D 50，則會導致波形寬度過大，而降低色準度。
在一些實施例中，由式1表示的光轉換材料為下列中的任一者： Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.5:Eu 0.5、 Sr 1.4Cd 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 4.1:Eu 0.5、 Sr 2Cd 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 4.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.7Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.7:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 3Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.9:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 4Al 1.5Si 0.1O 3.7N 2.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6N 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1Si 1.6O 3.6N 3:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 2Si 1.6O 3.6N 4:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1O 3.6N 1.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 2.5O 3.6N 4.7:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 2.8O 3.6N 5.1:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1N 3.9:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1O 0.3N 3.7:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1O 3.9N 1.3:Eu 0.5、 Ca 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.5:Eu 0.5、 Ba 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Zn 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4B 1Si 1.6O 3.6N 3:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Ga 1Si 1.6O 3.6N 3:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 1.6S 3.6N 3.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 1.6Se 3.6N 3.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1O 0.3P 3.7:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1O 0.3As 3.7:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1O 0.3Sb 3.7:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 0.1O 0.3Bi 3.7:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.5:Sm 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Al 1.5Si 1.6O 3.6N 3.5:Yb 0.5、 Ca 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6N 2:Eu 0.5、 Ba 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6N 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Zn 2.4Si 1.6O 3.6N 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6S 3.6N 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6Se 3.6N 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6P 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6As 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6Sb 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6Bi 2:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6N 2:Sm 0.5、 Sr 0.5Cd 2.4Si 1.6O 3.6N 2:Yb 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 0.4N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1Al 0.5Si 0.6O 0.8N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 0.6N 2.5:Eu 0.1、 Sr 0.5Cd 4Al 0.5Si 0.1O 0.1N 3.9:Eu 0.5、 Sr 2Cd 2.7Al 0.6Si 0.1O 0.1N 4:Eu 0.3、 Sr 1.1Cd 1Al 0.5Si 0.1O 0.1N 2.3:Eu 0.5、 Sr 0.5Cd 1Si 3O 2N 4:Eu 0.5、 Ca 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Eu 0.5、 Ba 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Zn 1.2Al 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2B 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Ga 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6S 1N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6Se 1N 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1P 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1As 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1Sb 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1Bi 2.5:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Sm 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Al 0.5Si 0.6O 1N 2.5:Yb 0.5、 Ca 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Eu 0.5、 Ba 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Eu 0.5、 Sr 1.1Zn 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4P 2.4:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4As 2.4:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4Sb 2.4:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4Bi 2.4:Eu 0.5、 Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Sm 0.5及 Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Yb 0.5。
在一些實施例中，可藉由以下步驟(一)至步驟(五)來形成本揭露的光轉換材料。
步驟(一)、根據光轉換材料的式(1)，將包括式(1)中的M、N、A、C、E及B的材料配製為第一混合物，其中M為Ca、Sr或Ba；N為Zn、Cd或其組合；A為B、Al或Ga；C為Si；E為O、S或Se；B為N、P、As、Sb或Bi。在一些實施例中，包括式(1)中的M、N、A、C、E及B的材料可包括氧化物、硫化物、碳酸化合物或鹽類等。
在一些實施例中，M的材料包括含M的氧化物、含M的碳酸化合物，例如BaO、BaCO 3、SrCO 3、CaO及/或CaCO 3，但本揭露不限於此。在一些實施例中，N的材料包括含N的氧化物、含N的硫化物，例如ZnO、ZnS及/或CdO，但本揭露不限於此。在一些實施例中，A的材料包括含A的氫化物、含A的氧化物，例如NaBH 4、Al 2O 3及/或Ga 2O 3，但本揭露不限於此。在一些實施例中，C的材料包括含C的氧化物，例如SiO 2，但本揭露不限於此。在一些實施例中，E的材料包括E、含E的氧化物，例如S及/或SeO 2，但本揭露不限於此。在一些實施例中，B的材料包括含B的硝酸鹽、含B的磷酸鹽、含B的砷酸鹽、含B的銻酸鹽及/或含B的鉍酸鹽，但本揭露不限於此。在一些實施例中，第一混合物可更包括助熔劑(fusing agent)。舉例而言，助熔劑可為NaF或Na 2CO 3。
步驟(二)、對第一混合物執行燒結(sintering)製程，以獲得第一產物。在一些實施例中，燒結製程的溫度在200 oC~600 oC之間。舉例而言，燒結製程的溫度可為200 oC、300 oC、400 oC、500 oC、600 oC或其他數值，但本揭露不限於此。在一些實施例中，在執行燒結製程之前，形成晶種在第一混合物中。
步驟(三)、根據光轉換材料的式(1)，將包括式(1)中的R的材料與第一產物配製為第二混合物。在一些實施例中，包括式(1)中的R的材料包括含R的氧化物，例如Eu 2O 3、Yb 2O 3及/或Sm 2O 3，但本揭露不限於此。
步驟(四)、在還原氣體環境下，對第二混合物執行鍛燒(calcining)製程，以獲得第二產物。在一些實施例中，鍛燒製程的溫度在800 oC~1400 oC之間。舉例而言，鍛燒製程的溫度可為800 oC、900 oC、1000 oC、1100 oC、1200 oC、1300 oC、1400 oC或其他數值，但本揭露不限於此。在一些實施例中，還原氣體可包括氫氣。
步驟(五)、將第二產物進行清洗後烘乾，以獲得光轉換材料。在一些實施例中，可藉由溶劑清洗第二產物，以移除未反應的反應物。舉例而言，溶劑可為諸如乙醇(EtOH)的醇類、諸如正己烷(hexane)的烷類，但本揭露不限於此。
在下文中，將本揭露的光轉換材料的例1~例70列於表1中，且於表1中進一步顯示例1~例70的實驗結果。
表1
例 M m N n A a C c E e B b R r 峰值 (nm) FWHM (nm) c/n e/n n/r c/r c/m
1 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.5 Eu 0.5 531 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
2 Sr 1.4 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 4.1 Eu 0.5 534 25 0.67 1.50 4.80 3.20 1.14
3 Sr 2 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 4.5 Eu 0.5 540 25 0.67 1.50 4.80 3.20 0.80
4 Sr 0.5 Cd 2.7 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.7 Eu 0.5 531 24 0.59 1.33 5.40 3.20 3.20
5 Sr 0.5 Cd 3 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.9 Eu 0.5 531 23 0.53 1.20 6.00 3.20 3.20
6 Sr 0.5 Cd 4 Al 1.5 Si 0.1 O 3.7 N 2.5 Eu 0.5 531 21 0.03 0.93 8.00 0.20 0.20
7 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 N 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
8 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1 Si 1.6 O 3.6 N 3 Eu 0.5 528 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
9 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 2 Si 1.6 O 3.6 N 4 Eu 0.5 537 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
10 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 O 3.6 N 1.5 Eu 0.5 531 23 0.04 1.50 4.80 0.20 0.20
11 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 2.5 O 3.6 N 4.7 Eu 0.5 531 31 1.04 1.50 4.80 5.00 5.00
12 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 2.8 O 3.6 N 5.1 Eu 0.5 531 33 1.17 1.50 4.80 5.60 5.60
13 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 -- -- N 3.9 Eu 0.5 528 23 0.04 0.00 4.80 0.20 0.20
14 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 O 0.3 N 3.7 Eu 0.5 529 23 0.04 0.13 4.80 0.20 0.20
15 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 O 3.9 N 1.3 Eu 0.5 534 23 0.04 1.63 4.80 0.20 0.20
16 Ca 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.5 Eu 0.5 532 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
17 Ba 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.5 Eu 0.5 533 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
18 Sr 0.5 Zn 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.5 Eu 0.5 531 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
19 Sr 0.5 Cd 2.4 B 1 Si 1.6 O 3.6 N 3 Eu 0.5 528 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
20 Sr 0.5 Cd 2.4 Ga 1 Si 1.6 O 3.6 N 3 Eu 0.5 528 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
21 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 S 3.6 N 3.5 Eu 0.5 531 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
22 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 Se 3.6 N 3.5 Eu 0.5 531 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
23 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 O 0.3 P 3.7 Eu 0.5 529 23 0.04 0.13 4.80 0.20 0.20
24 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 O 0.3 As 3.7 Eu 0.5 529 23 0.04 0.13 4.80 0.20 0.20
25 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 O 0.3 Sb 3.7 Eu 0.5 529 23 0.04 0.13 4.80 0.20 0.20
26 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 0.1 O 0.3 Bi 3.7 Eu 0.5 529 23 0.04 0.13 4.80 0.20 0.20
27 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.5 Sm 0.5 531 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
28 Sr 0.5 Cd 2.4 Al 1.5 Si 1.6 O 3.6 N 3.5 Yb 0.5 531 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
29 Ca 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 N 2 Eu 0.5 528 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
30 Ba 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 N 2 Eu 0.5 529 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
31 Sr 0.5 Zn 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 N 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
32 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 S 3.6 N 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
33 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 Se 3.6 N 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
34 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 P 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
35 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 As 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
36 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 Sb 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
37 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 Bi 2 Eu 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
38 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 N 2 Sm 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
39 Sr 0.5 Cd 2.4 -- -- Si 1.6 O 3.6 N 2 Yb 0.5 527 25 0.67 1.50 4.80 3.20 3.20
40 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Eu 0.5 534 26 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
41 Sr 0.5 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 0.4 N 2.5 Eu 0.5 539 24 0.50 0.33 2.40 1.20 1.20
42 Sr 1.1 Cd 1 Al 0.5 Si 0.6 O 0.8 N 2.5 Eu 0.5 534 25 0.60 0.80 2.00 1.20 0.55
43 Sr 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 N 2.4 Eu 0.5 529 23 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
44 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 0.6 N 2.5 Eu 0.1 531 24 0.50 0.50 12.00 6.00 0.55
45 Sr 0.5 Cd 4 Al 0.5 Si 0.1 O 0.1 N 3.9 Eu 0.5 539 22 0.03 0.03 8.00 0.20 0.20
46 Sr 2 Cd 2.7 Al 0.6 Si 0.1 O 0.1 N 4 Eu 0.3 540 25 0.04 0.04 9.00 0.33 0.05
47 Sr 1.1 Cd 1 Al 0.5 Si 0.1 O 0.1 N 2.3 Eu 0.5 531 24 0.10 0.10 2.00 0.20 0.09
48 Sr 0.5 Cd 1 -- -- Si 3 O 2 N 4 Eu 0.5 527 43 3.00 2.00 2.00 6.00 6.00
49 Ca 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Eu 0.5 535 27 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
50 Ba 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Eu 0.5 534 25 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
51 Sr 1.1 Zn 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Eu 0.5 534 27 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
52 Sr 1.1 Cd 1.2 B 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Eu 0.5 536 26 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
53 Sr 1.1 Cd 1.2 Ga 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Eu 0.5 534 27 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
54 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 S 1 N 2.5 Eu 0.5 534 27 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
55 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 Se 1 N 2.5 Eu 0.5 535 25 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
56 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 P 2.5 Eu 0.5 535 27 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
57 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 As 2.5 Eu 0.5 537 26 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
58 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 Sb 2.5 Eu 0.5 534 26 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
59 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 Bi 2.5 Eu 0.5 537 25 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
60 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Sm 0.5 535 26 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
61 Sr 1.1 Cd 1.2 Al 0.5 Si 0.6 O 1 N 2.5 Yb 0.5 536 25 0.50 0.83 2.40 1.20 0.55
62 Ca 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 N 2.4 Eu 0.5 529 23 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
63 Ba 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 N 2.4 Eu 0.5 528 23 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
64 Sr 1.1 Zn 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 N 2.4 Eu 0.5 530 24 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
65 Sr 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 P 2.4 Eu 0.5 529 24 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
66 Sr 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 As 2.4 Eu 0.5 529 22 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
67 Sr 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 Sb 2.4 Eu 0.5 528 21 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
68 Sr 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 Bi 2.4 Eu 0.5 528 23 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
69 Sr 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 N 2.4 Sm 0.5 527 23 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
70 Sr 1.1 Cd 1.2 -- -- Si 0.6 O 0.4 N 2.4 Yb 0.5 527 22 0.50 0.33 2.40 1.20 0.55
其中，表1中的「--」代表實質上不存在。
為了便於說明，在下文中以例43、例45及例46作為範例來詳細描述光轉換材料的製備方法。
＜例43＞ Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Eu 0.5將大約0.02莫耳的助熔劑(例如，NaF、Na 2CO 3)、大約1.1莫耳的SrCO 3、大約1.2莫耳的CdO、大約0.6莫耳的SiO 2及大約2.4莫耳的硝酸鈉溶於稀硝酸溶液，而獲得第一混合物。接著，置於陶瓷容器中以600 oC燒結約144小時，降至室溫(20 oC)後取出研磨，而獲得第一產物。加入0.25莫耳的Eu 2O 3至第一產物中，以獲得第二混合物，並使第二混合物於5%氫氣(及95%氮氣)的環境下以1200 oC鍛燒至少24小時。待鍛燒製程結束後，冷卻至室溫後取出。以EtOH溶液清洗兩次，再以正己烷清洗兩次後烘乾，而獲得光轉換材料Sr 1.1Cd 1.2Si 0.6O 0.4N 2.4:Eu 0.5。
＜例45＞ Sr 0.5Cd 4Al 0.5Si 0.1O 0.1N 3.9:Eu 0.5將大約0.02莫耳的助熔劑(例如，NaF、Na 2CO 3)、大約0.5莫耳的SrCO 3、大約4莫耳的CdO、大約0.25莫耳的Al 2O 3、大約0.1莫耳的SiO 2及大約3.9莫耳的硝酸鈉溶於稀硝酸溶液，而獲得第一混合物。接著，置於陶瓷容器中以600 oC燒結約144小時，降至室溫(20 oC)後取出研磨，而獲得第一產物。加入0.25莫耳的Eu 2O 3至第一產物中，以獲得第二混合物，並使第二混合物於5%氫氣(及95%氮氣)的環境下以1200 oC鍛燒至少24小時。待鍛燒製程結束後，冷卻至室溫後取出。以EtOH溶液清洗兩次，再以正己烷清洗兩次後烘乾，而獲得光轉換材料Sr 0.5Cd 4Al 0.5Si 0.1O 0.1N 3.9:Eu 0.5。
＜例46＞ Sr 2Cd 2.7Al 0.6Si 0.1O 0.1N 4:Eu 0.3將大約0.02莫耳的助熔劑(NaF、Na 2CO 3)、大約2莫耳的SrCO 3、大約2.7莫耳的CdO、大約0.3莫耳的Al 2O 3、大約0.1莫耳的SiO 2及大約4莫耳的硝酸鈉溶於稀硝酸溶液，而獲得第一混合物。接著，置於陶瓷容器中以600 oC燒結約144小時，降至室溫(20 oC)後取出研磨，而獲得第一產物。加入0.15莫耳的Eu 2O 3至第一產物中，以獲得第二混合物，並使第二混合物於5%氫氣(及95%氮氣)的環境下以1200 oC鍛燒至少24小時。待鍛燒製程結束後，冷卻至室溫後取出。以EtOH溶液清洗兩次，再以正己烷清洗兩次後烘乾，而獲得光轉換材料Sr 2Cd 2.7Al 0.6Si 0.1O 0.1N 4:Eu 0.3。
在一些實施例中，藉由螢光光譜儀(廠商：HORIBA，型號：FluoroMax PLUS)來量測光轉換材料的光譜圖，並將結果列於表1及第1圖至第4圖中。在一些實施例中，在400nm以上且480nm以下範圍的激發光線的發光峰值波長下量測光轉換材料的光譜圖。詳細而言，藉由將光轉換材料的固態粉體填入螢光光譜儀的載具，且在450nm的激發光下量測光譜，由此步驟來量測光譜圖。
如表1所示，在一些實施例中(例如，例1~例3)，當M的含量越多，則峰值越大，而越偏向長波。如表1所示，在一些實施例中(例如，例3~例6)，當N的含量越多，則FWHM越窄。其中，相較於例3~例5，例6的N含量最多且C最少，所以例6的FWHM最小。在一些實施例中(例如，例5及例7~例9)，當A的含量越少，則峰值越小，而越偏向短波。在一些實施例中(例如，例5及例10~例12)，當C的含量越多，則FWHM越大。在一些實施例中(例如，例10及例13~例15)，當C的含量小，則FWHM越小；而當E的含量越多，則峰值越大，而越偏向長波。
在一些實施例中(例如，例1、例16及例17；或者例7、例29及例30)，將Sr更換為Ca或Ba後，峰值增加而FWHM不變。由於同族元素的性質相近而原子半徑不同，當以同族元素取代Sr時，改變光轉換材料所發出的綠光的峰值，而實質上不會顯著影響FWHM。在一些實施例中(例如，例1及例18；或者例7及例31)，將Cd更換為Zn後，由於Cd與Zn的晶格排列接近且為同族元素，從而峰值及FWHM不變。在一些實施例中(例如，例8、例19及例20)，將Al更換為B或Ga後，峰值及FWHM不變。在一些實施例中(例如，例1、例21及例22；或者例7、例32及例33)，將O更換為S或Se後，峰值及FWHM不變。在一些實施例中(例如，例14、例23~例26；例7、例33~37)，將N更換為P、As、Sb或Bi後，峰值及FWHM不變。在一些實施例中(例如，例1、例27、例28；例7、例38及例39)，將Eu更換為Sm或Yb後，峰值及FWHM不變。
如表1所示，在一些實施例中，c與n的比值可小於3 (c/n＜3)，使得FWHM (或D 50)小於或等於33 nm (FWHM≤33 nm)。在一些實施例中，c與n的比值可小於1 (c/n＜1)，使得FWHM (或D 50)小於或等於27 nm (FWHM≤27 nm)。在一些實施例中，c與n的比值可小於0.5 (c/n＜0.5)，使得FWHM (或D 50)小於或等於25 nm (FWHM≤25 nm)。據此，在固定N的含量的情況下可降低C的含量，或者在固定C的含量的情況下可增加N的含量，以進一步降低光轉換材料的FWHM。舉例而言，可減少矽(Si)的含量以降低FWHM。
如表1所示，在一些實施例中，e與n的比值可小於2 (e/n＜2)，使得FWHM (或D 50)小於或等於33 nm (FWHM≤33 nm)。在一些實施例中，e與n的比值可小於1.5 (e/n＜ 1.5)，使得FWHM (或D 50)小於或等於27 nm (FWHM≤27 nm)。在一些實施例中，e與n的比值可小於0.83 (e/n＜0.83)，使得FWHM (或D 50)小於或等於25 nm (FWHM≤25 nm)。據此，在固定N的含量的情況下可降低E的含量，或者在固定E的含量的情況下可增加N的含量，以進一步降低光轉換材料的FWHM。舉例而言，可減少硫(S)的含量以降低FWHM。
如表1所示，在一些實施例中，n與r的比值可大於2 (n/r＞2)，使得FWHM (或D 50)小於或等於33 nm (FWHM≤33 nm)。在一些實施例中，n與r的比值可大於4.8 (n/r＞4.8)，使得FWHM (或D 50)小於或等於25 nm (FWHM≤25 nm)。在一些實施例中，n與r的比值可大於9 (n/r＞9)，使得FWHM (或D 50)小於或等於24 nm (FWHM≤24 nm)。據此，在固定R的含量的情況下可提升N的含量，或者在固定N的含量的情況下可降低R的含量，以進一步降低光轉換材料的半高寬。舉例而言，可提升鎘(Cd)的含量以降低FWHM。
如表1所示，在一些實施例中，c與r的比值可小於6 (c/r＜6)，使得FWHM (或D 50)小於或等於33 nm (FWHM≤33 nm)。在一些實施例中，c與r的比值可小於5 (c/r＜5)，使得FWHM (或D 50)小於或等於27 nm (FWHM≤27 nm)。在一些實施例中，c與r的比值可小於1.2 (c/r＜1.2)，使得FWHM (或D 50)小於或等於25 nm (FWHM≤25 nm)。據此，在固定R的含量的情況下可降低C的含量，或者在固定C的含量的情況下可提升R的含量，以進一步降低光轉換材料的半高寬。舉例而言，可降低矽(Si)的含量以降低FWHM。
如表1所示，在一些實施例中，c與m的比值可小於6 (c/m＜6)，使得FWHM (或D 50)小於或等於33 nm (FWHM≤33 nm)。在一些實施例中，c與m的比值可小於5 (c/m＜5)，使得FWHM (或D 50)小於或等於27 nm (FWHM≤27 nm)。在一些實施例中，c與m的比值可小於0.55 (c/m＜0.55)，使得FWHM (或D 50)小於或等於25 nm (FWHM≤25 nm)。據此，在固定M的含量的情況下可降低C的含量，或者在固定C的含量的情況下可提升M的含量，以進一步降低光轉換材料的半高寬。舉例而言，可降低矽(Si)的含量以降低FWHM。
參照第1圖至第3圖，其分別是根據本揭露的例43、例45及例46的光轉換材料的波長與強度的光譜圖，且光譜圖的數值列於表2中。
表2
例 最大發光強度的50%強度 最大發光強度的10%強度
發光波長的最大值 發光波長的最小值 D 50 發光波長的最大值 發光波長的最小值 D 10
43 541 518 23 588 497 91
45 550 528 22 589 502 87
46 552 527 25 590 500 90
如表2所示，例43、例45及例46的半高寬在25nm以下，分別是23nm、22nm與25nm，且滿足2.5D 50≤D 10≤5.5D 50的條件。因此，本揭露的光轉換材料具有窄半高寬、窄波形寬度、高色準度及/或高光轉換效率。
參照第4圖，其是根據本揭露的例43、例45、例46及比較例的光轉換材料的波長與強度的光譜圖。其中，比較例為賽隆(β-SiAlON)螢光粉。如第4圖所示，本揭露的光轉換材料相較於β-SiAlON螢光粉(FWHM約為50 nm)具有更窄的半高寬及更窄的波形寬度。
由此可知，本揭露的綠色光轉換材料是一種可適用於背光顯示的窄光譜光轉換材料，並且具有光譜可調性，可以改善傳統綠色光轉換材料具有色純度較低之問題，應用在顯示器的背光，能使顯示器具有廣色域(wide color gamut，簡稱WCG)。再者，具有窄發光光譜的色光經由顯示器中的彩色濾光片濾光時，受到的損耗也會比較少。
第5圖是根據本揭露的一些實施例的光轉換材料的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)圖。其中，第5圖的(a)部分及(b)部分分別為在不同尺寸下的例43的SEM圖，第5圖的(c)部分及(d)部分分別為在不同尺寸下的例45的SEM圖，及第5圖的(e)部分及(f)部分分別為在不同尺寸下的例46的SEM圖。如第5圖所示，本揭露的光轉換材料結構完整且尺寸均勻。再者，光轉換材料的尺寸可小於或等於40μm，從而提高光轉換材料的應用性。舉例而言，本揭露的光轉換材料可應用於次毫米發光二極體(mini LED)。
在一些實施例中，本揭露進一步提供一種發光裝置，其包括光源與波長轉換部，其中波長轉換部包括如前所述以式(1)表示的本揭露綠色光轉換材料。在一些實施例中，可根據發光裝置所需光色，波長轉換部可更包括其他種光轉換材料與本揭露的綠色光轉換材料組合，以使發光裝置應用於多種領域，例如可應用於照明、顯示器的背光單元、車用的中控板及儀表板等。
參照第6A圖及第6B圖，其分別是根據本揭露的一些實施例的發光裝置1A及1B的示意圖。如第6A圖所示，發光裝置1A可為LED發光裝置，其可包括導線架2、牆體4、光源10、波長轉換部20。導線架2包括第一導線部2a與第二導線部2b。牆體4位於導線架2上並形成一容置空間4s。光源10用以發出一激發光線，其中激發光線具有400nm以上且480nm以下範圍的發光峰值波長。在一些實施例中，光源10可為藍光或UV發光二極體(LED)晶片，位於容置空間4s內的導線架2上且受牆體4圍繞。LED晶片(光源10)可為水平式、垂直式或覆晶式晶片，而第6A圖是以水平式LED晶片為例作說明。如第6A圖所示，LED晶片(光源10)的正、負電極可藉由打線方式與第一導線部2a、第二導線部2b電性連接。波長轉換部20位於容置空間4s內且覆蓋LED晶片(光源10)，其中波長轉換部20可包括如前述以式(1)表示的光轉換材料30及第一基質40，且光轉換材料30可均勻地分散於第一基質40中。本揭露的光轉換材料30吸收藍光或UV發光二極體晶片(光源10)所發出的激發光線，並將吸收的激發光線轉換成窄半高寬的綠光。綠光具有480nm以上且580nm以下的發光峰值波長，且綠光具有一最大發光強度，其中在最大發光強度的50%強度時，發光波長的最大值與最小值的差值為D 50，在最大發光強度的10%強度時，發光波長的最大值與最小值的差值為D 10，且2.5D 50≤D 10≤5.5D 50。在一些實施例中，LED晶片可根據需求使用尺寸更小的晶片，例如次毫米發光二極體(mini LED)晶片或微型發光二極體(micro LED)晶片。
在一些實施例中，第一基質40可包括透明樹脂。舉例而言，第一基質40可為丙烯酸酯類樹脂、有機矽氧烷樹脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯改性有機矽樹脂或環氧樹脂。在一些實施例中，波長轉換部20可進一步包含均勻地分散於第一基質40中的擴散粒子。擴散粒子可使入射至第一基質40內的光線散射。擴散粒子可包括無機粒子、有機高分子粒子或其組合。無機粒子的實例包括但不限於氧化矽、氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣、硫酸鋇或其任意組合。有機高分子粒子的實例包括但不限於聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚氨酯(PU)或其任意組合。
如第6B圖所示，發光裝置1B可為晶片級封裝(CSP)，其中光源10可為覆晶式藍光或UV發光二極體晶片，波長轉換部20包括如前述以式(1)表示的光轉換材料30，其吸收藍光或UV光而轉換成窄半高寬的綠光。如第6B圖所示，波長轉換部20共形地(conformally)順應發光二極體晶片的形狀而形成在發光二極體晶片(光源10)的表面上，以包覆其頂面與側面。在其他實施例中，波長轉換部20可包覆LED晶片(光源10)的頂面。在一些實施例中，發光二極體晶片包括次毫米發光二極體(mini LED)晶片與微型發光二極體(micro LED)晶片。
在一些實施例中，含有本揭露綠色光轉換材料的LED發光裝置(例如，前述發綠光的發光裝置1A與晶片級封裝發光裝置1B)可作為發光二極體顯示器(LED display)或微型發光二極體顯示器(Micro LED display)中的綠色子像素(sub-pixel)。
參照第7A圖及第7B圖，其分別是根據本揭露的一些實施例的發光裝置2A及2B的示意圖。如第7A圖所示，發光裝置2A中的波長轉換部20可進一步包括光轉換材料32。在一些實施例中，光轉換材料32與本揭露的綠色光轉換材料30不同，且光轉換材料32與光轉換材料30分散於第一基質40中。在一發光裝置2A發白光的實施例中，光源10可為藍光發光二極體晶片，用以發出藍光，光轉換材料32包括紅色光轉換材料與本揭露的綠色光轉換材料30混合，其中紅色光轉換材料與綠色光轉換材料吸收部分藍光而分別發出紅光與綠光，紅光、綠光並與部分藍光混合成白光。在另一發光裝置2A發白光的實施例中，當光源10為UV發光二極體晶片，光轉換材料32包括藍色光轉換材料和紅色光轉換材料與本揭露的綠色光轉換材料30混合，其中藍色光轉換材料、紅色光轉換材料與綠色光轉換材料吸收部分紫外光而分別發出藍光、紅光與綠光，然後藍紅綠三光混合成白光。此外，紅色光轉換材料可為紅色量子點，或紅色螢光粉，例如(Sr,Ca)AlSiN 3：Eu 2+、Ca 2Si 5N 8:Eu 2+、Sr(LiAl 3N 4):Eu 2+、錳摻雜紅色氟化物螢光粉(例如，K 2GeF 6:Mn 4+、K 2SiF 6:Mn 4+、K 2TiF 6:Mn 4+等)等，但本揭露不限於此。藍色光轉換材料可為藍色量子點或藍色螢光粉，但本揭露不限於此。在一些實施例中，光轉換材料32可包括其他種類的綠色光轉換材料，例如綠色量子點、鎦鋁石榴石(LuAG)螢光粉、釔鋁石榴石(YAG)螢光粉、賽隆(β-SiAlON)螢光粉、矽酸鹽(Silicate)螢光粉，但本揭露不限於此。類似地，如第7B圖所示，在晶片級封裝的發光裝置2B中，波長轉換部20可進一步包括其他光轉換材料32與本揭露的綠色光轉換材料30混合。
參照第8A圖及第8B圖，其分別是根據本揭露的一些實施例的發光裝置3A及3B的示意圖。如第8A圖所示，發光裝置3A可包括複數個波長轉換部201與202，其中波長轉換部202位於導線架2上且覆蓋LED晶片(光源10)，波長轉換部201位於波長轉換部202上。波長轉換部201包括如前述以式(1)表示的綠色光轉換材料30及第一基質40，且光轉換材料30分散於第一基質40中。波長轉換部202包括光轉換材料32及第二基質42，且光轉換材料32分散於第二基質42中。在一些實施例中，光轉換材料32與本揭露的綠色光轉換材料30不同。以發光裝置3A發白光為例，LED晶片(光源10)發出藍光，光轉換材料32可為紅色光轉換材料，其吸收部分藍光而發出紅光，以及本揭露的綠色光轉換材料30吸收部分藍光而發出綠光。在一些實施例中，第一基質40與第二基質42可包括透明樹脂，例如可為丙烯酸酯類樹脂、有機矽氧烷樹脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯改性有機矽樹脂或環氧樹脂。在一些實施例中，第一基質40與第二基質42的材質可為相同或不同。在一些實施例中，可形成保護層44於波長轉換部201上。保護層44可包括透明樹脂，例如丙烯酸酯類樹脂、有機矽氧烷樹脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸酯改性有機矽樹脂或環氧樹脂。類似地，如第8B圖所示，在晶片級封裝的發光裝置3B中，複數個波長轉換部201與202位於發光二極體晶片上，其中波長轉換部202共形地(conformally)順應發光二極體晶片的形狀而包覆其頂面與側面，波長轉換部201則包覆波長轉換部202的頂面與側面。以發光裝置3B發白光為例，覆晶式LED晶片(光源10)發出藍光，光轉換材料32可為紅色光轉換材料，其吸收部分藍光而發出紅光，以及本揭露的綠色光轉換材料30吸收部分藍光而發出綠光。
在一些實施例中，本揭露提供一種顯示裝置，且顯示裝置包括發白光的背光單元。背光單元可包括如第7A圖、第7B圖、第8A圖及/或第8B圖所示的多個白光發光裝置。在一些實施例中，顯示裝置可為液晶顯示器。由於本揭露的綠色光轉換材料M mN nA aC cE eB b:R r具有窄的半高寬，可搭配具有窄發光光譜的紅色波長轉換材料(例如紅色螢光粉K 2SiF 6:Mn 4+)使顯示器具有廣色域。
參照第9A圖，其是根據本揭露的一些實施例的背光裝置4A的示意圖。在一些實施例中，背光裝置4A可包括複數個如第7B圖所示的發光裝置2B發白光的實施例。在一些實施例中，背光裝置4A可包括複數個白光發光裝置2B、基板50及導電層52。在一些實施例中，導電層52可設置於基板50上。在一些實施例中，白光發光裝置2B包含發光二極體晶片(光源10)與波長轉換部20，其中發光二極體晶片(光源10)以覆晶方式設置於基板50上並電性連接導電層52。基板50可以為透明基板或不透明基板。在一些實施例中，基板50可以為軟性基板。在其他實施例中，基板50可以為剛性基板，例如藍寶石基板、矽基板、玻璃基板、印刷電路板、金屬基板、陶瓷基板，但不限於此。
參照第9B圖，其是根據本揭露的一些實施例的背光裝置5A的示意圖。在一些實施例中，背光裝置5A可包括複數個如第8B圖所示的發光裝置3B發白光的實施例。
參照第9C圖，其是根據本揭露的一些實施例的背光裝置6A的示意圖。在一些實施例中，背光裝置6A包括複數個光源10、基板50、導電層52與波長轉換部20。光源10為藍光或UV發光二極體晶片，波長轉換部20位於基板50表面上且同時包覆複數個光源10。當光源10為藍光發光二極體晶片，波長轉換部20包括紅色光轉換材料與如前述以式(1)表示的綠色光轉換材料混合。當光源10為UV發光二極體晶片，波長轉換部20包括藍色光轉換材料、紅色光轉換材料以及如前述以式(1)表示的綠色光轉換材料混合。
在一些實施例中，含有本揭露綠色光轉換材料的LED發光裝置可作為發光二極體顯示器(LED display)或微型發光二極體顯示器(Micro LED display)中的綠色子像素。第10圖是根據本揭露的一些實施例的LED顯示裝置7A的示意圖。在一些實施例中，LED顯示裝置7A可包括基板50、子像素P1~P3及設置於相鄰子像素P1~P3之間的遮光層56。在一些實施例中，光源10為藍光發光二極體晶片。在一些實施例中，子像素P1可為發出綠光的子像素，且光轉換材料30可包括在如前述以式(1)表示的光轉換材料。在一些實施例中，子像素P2可為發出紅光的子像素，且光轉換材料32可包括紅色光轉換材料。在一些實施例中，子像素P3可為發出藍光的子像素，且蓋層34可包括光學透明材料。在一些實施例中，遮光層56可包括阻擋光線穿過的材料，例如黑色光阻材料。
據此，本揭露的一些實施例提供具有窄半高寬、窄波形寬度、高色準度、高光轉換效率、高色彩涵蓋區域及/或適用於廣色域的光轉換材料及包括其的發光裝置與顯示裝置。
以上概述數個實施例的部件，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解的是，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到的是，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露所描述的實施例並非用於限定本揭露。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，所屬技術領域中具有通常知識者將意識到的是，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B:發光裝置
2:導線架
2a:第一導線部
2b:第二導線部
4:牆體
4s:容置空間
4A, 5A, 6A:背光裝置
7A:顯示裝置
10:光源
20, 201, 202:波長轉換部
30, 32:光轉換材料
34:蓋層
40:第一基質
42:第二基質
44:保護層
50:基板
52:導電層
56:遮光層
P1, P2, P3:子像素
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，各種特徵部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，元件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技術特徵。 第1圖是根據本揭露的一些實施例的光轉換材料的波長與強度的光譜圖。 第2圖是根據本揭露的一些實施例的光轉換材料的波長與強度的光譜圖。 第3圖是根據本揭露的一些實施例的光轉換材料的波長與強度的光譜圖。 第4圖是根據本揭露的一些實施例的光轉換材料的波長與強度的光譜圖。 第5圖是根據本揭露的一些實施例的光轉換材料的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)圖。 第6A圖及第6B圖是根據本揭露的一些實施例的發光裝置的示意圖。 第7A圖及第7B圖是根據本揭露的一些實施例的發光裝置的示意圖。 第8A圖及第8B圖是根據本揭露的一些實施例的發光裝置的示意圖。 第9A圖是根據本揭露的一些實施例的發光裝置的示意圖。 第9B圖是根據本揭露的一些實施例的發光裝置的示意圖。 第9C圖是根據本揭露的一些實施例的發光裝置的示意圖。 第10圖是根據本揭露的一些實施例的顯示裝置的示意圖。
1A:發光裝置
2:導線架
2a:第一導線部
2b:第二導線部
4:牆體
4s:容置空間
10:光源
20:波長轉換部
30:光轉換材料
40:第一基質

Claims (10)

  1. 一種光轉換材料，其以下式(I)表示：MmNnAaCcEeBb：Rr (I)，其中M為Ca、Sr或Ba；N為Zn、Cd或其組合；A為B、Al或Ga；C為Si；E為O、S或Se；B為N、P、As、Sb或Bi；R為Eu、Sm或Yb；0.5
    Figure 112115731-A0305-02-0035-73
    m
    Figure 112115731-A0305-02-0035-74
    2；1
    Figure 112115731-A0305-02-0035-89
    n
    Figure 112115731-A0305-02-0035-90
    4；0
    Figure 112115731-A0305-02-0035-87
    a
    Figure 112115731-A0305-02-0035-88
    2；0.1
    Figure 112115731-A0305-02-0035-79
    c
    Figure 112115731-A0305-02-0035-80
    3.5；0
    Figure 112115731-A0305-02-0035-81
    e
    Figure 112115731-A0305-02-0035-82
    4；0.5
    Figure 112115731-A0305-02-0035-83
    b
    Figure 112115731-A0305-02-0035-84
    5.5；及0.1
    Figure 112115731-A0305-02-0035-85
    r
    Figure 112115731-A0305-02-0035-86
    1。
  2. 如請求項1的光轉換材料，其中c/n<3。
  3. 如請求項1的光轉換材料，其中e/n<2。
  4. 如請求項1的光轉換材料，其中n/r>2。
  5. 如請求項1的光轉換材料，其中c/r<6。
  6. 如請求項1的光轉換材料，其中c/m<6。
  7. 如請求項1的光轉換材料，其中該光轉換材料吸收400nm以上且480nm以下之波長範圍的光線而發出一綠光，該綠光具有480nm以上且580nm以下的發光峰值波長(emission peak wavelength)，且該綠光具有一最大發光強度，其中， 在該最大發光強度的50%強度時，該光轉換材料的發光波長的最大值與最小值的差值為D 50， 在該最大發光強度的10%強度時，該光轉換材料的發光波長的最大值與最小值的差值為D 10，且2.5D 50≤D 10≤5.5D 50。
  8. 一種發光裝置，包括： 一光源，發出一激發光線，其中該激發光線具有400nm以上且480nm以下範圍的發光峰值波長；以及 如請求項1至6中任一項所述的光轉換材料，該光轉換材料吸收部分該激發光線而發出一綠光，該綠光具有480nm以上且580nm以下的發光峰值波長，且該綠光具有一最大發光強度，其中， 在該最大發光強度的50%強度時，該光轉換材料的發光波長的最大值與最小值的差值為D 50， 在該最大發光強度的10%強度時，該光轉換材料的發光波長的最大值與最小值的差值為D 10，且2.5D 50≤D 10≤5.5D 50。
  9. 一種顯示裝置，包括如請求項8的發光裝置。
  10. 如請求項9的顯示裝置，更包括另一光轉換材料位於該發光裝置中，且該另一光轉換材料吸收部分該激發光線而發出一紅光。
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