[发明专利]红光和绿光的氟硫化物荧光材料、制备方法与其白光发光二极管装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种荧光材料，且特别是有关于一种氟硫化物的荧光材料。

背景技术

发光二极管(light emitting diode；LED)为一种半导体组件，因发光二极管体积小、发光效率佳、寿命长、反应快且无毒等优势，使其延伸应用至照明光源领域，因此业界对于白光LED的研究甚感兴趣。在市面上所见的白光LED可分两种，一种为以近紫外光、紫光或蓝光LED封装黄色荧光粉体以达到呈现白光的效果，然而其因缺少三原色中的红光及绿光两种光色，所得的白光演色性较差，色较冷。另一种为以近紫外光、紫光或蓝光LED封装红色与绿色的荧光粉，使其达到色温较暖的白光，应用范围更为广泛。

目前应用于紫外光或近紫外光或蓝光的市售红光荧光粉多为掺杂Eu³⁺的氧化物、掺杂Mn⁴⁺的氟化物或掺杂Eu²⁺的氮化物。掺杂Eu³⁺的氧化物及Mn⁴⁺的氟化物发光为线性橘红光，但其红光色饱和度不佳。Eu²⁺掺杂的氮化物为宽带发光，其在紫外光或蓝光范围具有相当高的光转换效率，但其合成不易，且需高温高压工艺因而提高其生产的成本。

此外，目前应用于紫外光或近紫外光或蓝光的市售绿光荧光粉多为掺杂Tb³⁺或Eu²⁺的氧化物。掺杂Tb³⁺的氧化物，其发光为线性黄绿光，但于蓝光范围的光转换效率不佳且其发光为线性黄绿光，造成绿光色饱和度不佳。另一种Eu²⁺掺杂的氧化物发光为宽带绿光，但因其具有吸湿潮解特性，使其保存不易，成本也较高。

发明内容

因此，本发明揭露一列氟硫化物荧光材料与其制作方法，可做为与紫外到蓝光LED进行封装的荧光粉，以形成白光发光二极管。氟硫化物的荧光材料，其具有(A_1-x-yCe_xB_y)SF的化学通式，其中A与B为三价金属离子，且0＜x≤0.1与0≤y≤1。

根据本发明的一实施方式，上述A可为稀土金属，其中稀土金属可为La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。上述B可为稀土金属或第13族金属，其中稀土金属可为La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc或Y，第13族金属可为Al、Ga或In。

根据本发明的一实施方式，当上述的氟硫化物荧光材料为四方晶的结构时，为一红光荧光材料。

根据本发明又一实施方式，当上述的氟硫化物荧光材料为六方晶的结构时，为一绿光荧光材料。

根据本发明的一实施方式，一种白光发光二极管包含有蓝光荧光材料、绿光荧光材料以及上述的红光荧光材料。

根据本发明的另一实施方式，一种白光发光二极管包含有蓝光荧光材料、上述的绿光荧光材料以及红光荧光材料。

本发明的又一方面为提供前述荧光材料的制备方法，其包含下面各步骤：秤取计量化学比例的荧光材料所需元素的硫化物或氟化物原料，其中金属硫化物及金属氟化物的金属为第13族金属、稀土金属或上述两者皆有。接下来，混合秤取该些原料，再煅烧该原料，煅烧条件为环境在10^-2torr真空下，煅烧温度900-1200℃，直至制得具有纯晶相的产物。最后，再冷却至室温，以得到前述的荧光材料。

依据本发明的另一实施例，当其煅烧温度为900至950℃时，可得四方晶(tetragonal crystal system)的一红光荧光粉体。

依据本发明的又一实施例，当其煅烧温度为1150至1200℃，可得六方晶(hexagonal crystal system)的一绿光荧光材料。

本发明的红光荧光材料优点在于紫外光或蓝光范围具有良好的光转换效率，为宽带发光且红光色饱和度佳。绿光荧光粉在于紫外光或蓝光范围具有良好的光转换效率，其发光为宽带且绿光色饱和度佳，且上述两者合成容易不需高温高压工艺而可有效降低其生产的成本。因此，可改善习知饱和度不佳与制备成本的问题，而得到较佳质量的白光效果。