專利名稱：發(fā)光物質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有稀土元素的發(fā)光物質(zhì)，特別是涉及一種含有鉛及/或銅摻雜 的化合物的發(fā)光物質(zhì)，用以激發(fā)出紫外線以及可見光。
背景技術(shù)：
藉由鉛和銅活化的材料已知被用作短波長激發(fā)，例如，從一盞低壓水銀燈 激發(fā)短波，譬如被鉛活化的二硅酸鋇(Keith H. Butler，賓夕法尼亞州立大學(xué)出版 社1980年，S. 175)，被鉛活化的正硅酸鹽(Keith H. Butler,賓夕法尼亞州立大學(xué)出 版社1980年，S. 181)，被鉛活化的鎂黃長石(akermanite)，或被Pb2+活化的偏硅酸鈣 (Ca-metasi1icate)0通常，在254納米的光線激發(fā)下，這種鉛活化的磷光體的發(fā)光帶的最大值是位于 290納米和370納米之間。被鉛活化的二硅酸鋇是目前被使用于日光燈的一種紫外線發(fā)光 憐光體(U. V. emitting phosphor)。鉛在基態(tài)1Stl有兩個外部電子。該基態(tài)的電子組態(tài)是cTs2，以使得最低的激態(tài)具有 cTsp的組態(tài)。在自由離子(free ion)中，被激發(fā)的sp組態(tài)具有3Pp3P1、3P2、和1P1四個能 階，其可藉由介于165. 57納米(3P0)至104. 88納米(1P1)之間的波長進(jìn)行激發(fā)。激態(tài)能階 1S0和激態(tài)能階1P1之間的轉(zhuǎn)換允許所有的選擇規(guī)則。當(dāng)激態(tài)能階1Stl和激態(tài)能階3Ptl之間只 允許以最低對稱性(lowest symmetry)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，激態(tài)能階1Stl和激態(tài)能階3P1以及激態(tài) 能階3P2之間只允許在某些情況下進(jìn)行轉(zhuǎn)換。然而，藉由180納米和370納米之間的波長進(jìn) 行激發(fā)會發(fā)出同樣的光。藉由大于370納米的波長進(jìn)行激發(fā)是不可能的。另外，已有發(fā)光物質(zhì)具有鉛，用以作為主晶格成分。在“Bernhardt，H. J.，Phys. Stat. Sol. (a)，91，643，1985”中描述了含有Mo042_核心的鉬酸鹽磷。PbMoO4在360納米的 光激發(fā)條件之下，其會在室溫下發(fā)出紅光，且發(fā)光的最大值是位于620納米處。然而，前述的發(fā)光并不是由鉛本身所造成的。在鉬酸鹽里，發(fā)光特性不是由金屬離 子M2+(M2+MoO4，其中M2+ = Ca、Sr、Cd、Zn、Ba、Pb等)所造成的。此處，Mo042_離子的缺陷中 心與02_離子的空位結(jié)合似乎是原因所在。然而，由于Pb2+離子可穩(wěn)定主晶格，故Pb2+離子 會影響其發(fā)光特性。如同一個熟悉的例子，以鎢酸鹽(Ca，為混和晶體可發(fā)出很強(qiáng)的綠 光，其具有 75 % 的高量子輸出(Blasse, G. , Radiationless processesin luminescent materials, in Radiationless Processes, DiBartolo, B. , Ed. Plenum Press, New York, 1980，287)。在250納米激發(fā)條件下，PbffO4會發(fā)出藍(lán)光，而在313納米激發(fā)條件下，PbffO4 具有一橙色光發(fā)光帶，這可能是由肖特基缺陷(Schottky defects)或雜質(zhì)離子所引起 的(PhosphorHandbook， edited under the Auspice of Phosphor Research Society,CRCPress New York, 1998，S 205)。 在發(fā)光最大值位于490納米的正磷酸鹽中，銅是用以作為一價的活化劑 (ffanmaker, W. L. and Bakker, C.，J. Electrochem. Soc.，106，1027，1959)。一價 同的基態(tài) 是一個滿殼層3cT，即能階1Sqij在激發(fā)后的最低激發(fā)組態(tài)是3d94S。這種組態(tài)具有3D和1D 二個能階。下一個較高的組態(tài)3d94p提供了 3P°，3FVDtVF, 1Dt5和1P。六個能階。由于電子的 奇偶性(polarity)和自旋性(spin)，基態(tài)1Stl和能階1D或能階3D之間的轉(zhuǎn)換分別被禁止。 在銅離子中，4p的晶體場能階(crystal field level)的激發(fā)是被允許的。發(fā)光可藉由電 子從晶體場奇態(tài)(crystal field odd state)直接返回基態(tài)而得到，或是藉由電子從多個 從奇態(tài)(odd state)到一晶體場能階的轉(zhuǎn)換，與電子從3d94s組態(tài)的能階3D或能階1D返回 基態(tài)的二次轉(zhuǎn)換結(jié)合而得到。二價銅的基態(tài)有3d9的組態(tài)，即能階2D5/2。在二價銅中，其中一個d電子可被激發(fā) 到4s或4p軌域。最低的激發(fā)組態(tài)是具有4F、4P 二個四重能階以及2F、2D、2P和2G四個雙重 能階的3d84s組態(tài)，其轉(zhuǎn)換被禁止，故無法發(fā)光。較高的激發(fā)組態(tài)是具有4D°、4G°、4F°和4P°四 個能階的3d84p組態(tài)，其有可能產(chǎn)生光線。銅活化或共同活化(co-activated)的硫化磷光體(sulphide-phosphors)以為大 眾所熟知，且在商業(yè)上已被使用于陰極射線管中。發(fā)出綠光的ZnS:Cu，Al(其中，銅是用以 作為活化劑，而Al是用以作為共同活化劑)在陰極射線管的應(yīng)用中是非常重要。在硫化鋅磷光體(Zinc-sulphide phosphors)中，根據(jù)活化劑和共同活化劑濃 度的相對比例，發(fā)光物質(zhì)可被分為五類(van Gool, W.，Philips Res. Rept. Suppl. ,3,1, 1961)。此處，發(fā)光核心是由深層的施體(donors)或深層的受體(acc印tors)，或它們在最 近鄰處的結(jié)合體(association)所形成(Phosphor Handbook, edited under the Auspice of Phosphor ResearchSociety, CRC Press New York,1998, S.238)。藉由銅活化的正磷酸鹽(ffanmaker,W.L.，and Spier, H. L.，JECS 109(1962)，109) 和所有藉由銅活化的焦磷酸、礬硅酸鹽、硅酸鹽，和三價多磷酸鹽在“Keith H. Butler, The Pennsylvania State University Press, 1980, S. 281” 中有描述。然而，這些磷光體只用 于短波長紫外光激發(fā)。由于它們不穩(wěn)定的化學(xué)特性和溫度屬性，它們不能使用在日光燈里。作為富氧化合物(oxygen dominated compounds)中主晶格成分的鉛和銅離子的 影響尚未被描述，而富氧化合物是藉由諸如Eu2+、Ce3+和其它等稀土離子進(jìn)行活化?？深A(yù)期 的是，作為主晶格成分的鉛及/或銅的導(dǎo)入將會影響到發(fā)光光學(xué)特性，其與發(fā)光強(qiáng)度以及 發(fā)光最大值的預(yù)定轉(zhuǎn)換、色點、發(fā)光光譜的形狀和晶格穩(wěn)定性等相關(guān)。在激發(fā)波長大于360納米的情況下，作為主晶格成分的鉛離子及/或銅離子應(yīng)該 表現(xiàn)出獲得改善后的發(fā)光特性。在該波長區(qū)域中，由于其電子組態(tài)的能階，兩種離子均不表 現(xiàn)本身的發(fā)光轉(zhuǎn)移(radiation transfer)，因此不會失去任何形式的發(fā)光激發(fā)光線。與主晶格中沒有鉛及/或銅摻雜的發(fā)光物質(zhì)相比，具有鉛及/或銅摻雜的發(fā)光物 質(zhì)表現(xiàn)出較佳的發(fā)光強(qiáng)度。此外，鉛和銅摻雜的發(fā)光物質(zhì)具有能夠?qū)l(fā)光波長轉(zhuǎn)變到更高 或到更低能量的效果。對于含有鉛或銅的化合物，這些離子廣義上是用以作為不起反應(yīng)的 活化劑。然而，使用這些離子會導(dǎo)致晶體場分裂(crystal field splitting)以及共價 (covalency)方面的影響。離子半徑為119pm的鉛離子可以非常容易地取代離子半徑為IOOpn的堿土金屬離子Ca和離子半徑為118pm的Sr。鉛的負(fù)電性為1. 55，比Ga(l. 04)和Sr(0. 99)的負(fù)電性 高。由于在減壓環(huán)境下這些離子有被氧化的可能性，因此含有鉛的物質(zhì)在制備上很復(fù)雜。對 于需要在減壓環(huán)境下制備的鉛摻雜化合物而言，特別的制備制程是必要的。根據(jù)被取代的離子，鉛于晶體場內(nèi)的影響通常表現(xiàn)于發(fā)光特性的轉(zhuǎn)變。在以Pb取 代銪(Eu)-活化的鋁酸鹽及/或硅酸鹽中的Sr或Ba的情況下，由于Pb的離子半徑比Ba 和Sr的離子半徑小，故發(fā)光最大值應(yīng)被轉(zhuǎn)換到更長的波長。那會導(dǎo)致活化劑離子周圍形成 更強(qiáng)的晶體場。藉由銅取帶堿土離子表現(xiàn)出與前述相似的效果。此處，另外的影響是有效的。在 比較離子電荷與離子半徑的商數(shù)的情況下，由于銅比尺寸較大的堿土離子具有較高的離子 電位，故銅離子與堿土離子相較，銅離子吸引相鄰氧離子的能力較強(qiáng)。所以使用銅取代尺寸 較大的堿土離子Ga、Sr和Ba同樣會導(dǎo)致活化劑離子周圍形成更強(qiáng)的晶體場。因此，可以影 響發(fā)光帶的形狀，發(fā)光波峰會轉(zhuǎn)變到更長的波長而與帶狀發(fā)光(band emission)的發(fā)光曲 線相連。另外，藉由銅和鉛離子的取代有可能增加發(fā)光強(qiáng)度。通常，發(fā)光波峰能夠轉(zhuǎn)變到更 長和更短的波長，是在發(fā)光二極管領(lǐng)域所需要的。此處，吾人須微調(diào)以獲得一與光學(xué)組件所 需的色點以及較佳亮度對應(yīng)的特定波長。若使用陽離子，銅和鉛，這樣的微調(diào)是可能的。
已知一些發(fā)光物質(zhì)和磷光體在水、空氣濕氣、水蒸汽或極性溶劑中是不穩(wěn)定的。舉 例來說，由于尖晶石結(jié)構(gòu)(spinell structure)的鋁酸鹽或正鎳鉻硅合金(orthorhomcic) 和鎂黃長石結(jié)構(gòu)(akermanite structure)的硅酸鹽的高堿度，其對水、空氣濕氣、水蒸汽或 極性溶劑表現(xiàn)出較高或較低的敏感性。然而，若以鉛及/或銅取代具有高堿度的陽離子，由 于鉛及/或銅具有較高的共價性和較低的堿度，鉛及/或銅在主晶格中的結(jié)合應(yīng)可改善發(fā) 光物質(zhì)對水、空氣濕氣和極性溶劑的屬性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，基于上述的先前技術(shù)，而提供一種新的鉛及/或銅摻雜的發(fā) 光物質(zhì)，所要解決的技術(shù)問題是使其藉由鉛和銅來分別取代堿土離子，以轉(zhuǎn)變發(fā)光帶到更 長或更短的波長，從而更加適于實用。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種鉛及/或銅摻雜的發(fā)光物質(zhì)，所要解決的技術(shù) 問題是使其具有改善的發(fā)光特性，且其對于水、濕氣及其它極性溶劑具有改善的穩(wěn)定性，從 而更加適于實用。本發(fā)明的再一目的在于，提供一種鉛及/或銅摻雜的發(fā)光物質(zhì)，所要解決的技術(shù) 問題是使其在發(fā)光二極管中具有大約從2，000K到8，000K或10，000K的高色溫范圍，且其 現(xiàn)色指數(shù)(CRI)超過90，從而更加適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種發(fā)光物質(zhì)，適用于紫外線與可見光激發(fā)，其包括一種含有至少Li、Na、K、Rb、Cs、Au 及Ag的其中之一、含有至少稀土元素及其它發(fā)光離子的其中之一、及含有銅的化合物。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的化合物包括一種鋁酸鹽及/或一種硅酸鹽及/或一 種銻酸鹽及/或一種鍺酸鹽及/或一種鍺酸鹽_硅酸鹽及/或一種磷酸鹽、或前述化合物 的任何組合。
前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的化合物包括一個具有分子式(1)的化合物a(M’0) · b(M，，20) -c(M"X) .ClAl2O3 .e(Μ”，0) f(M,,,'203) -g(M^w0Op) ·ΜΜ””，，Χ(\)(1)其中，Μ，包括Cu，或Cu及Pb的組合；Μ”包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，或前述材料 的任意組合；M”’包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn，或前述材料的任意組合；M””包括Sc、 B、Ga、In，或前述材料的任意組合；M””，包括Si、Ge、Ti、Zr、Mn、V、Nb、Ta、W、Mo,或前述材 料的任意組合；M”””包括 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb、Lu，或前述材料的任意組合；X包括F、Cl、Br、I，或前 述材料的任意組合；0 < a < 2 ；
1彡ρ彡5 ;1彡χ彡2 ；以及1彡y彡5。前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的化合物包括一個具有分子式(2)的化合物a(M’ 0) b(M，，20) .c(M”X) M-a-b-cOT，，。)·7(Al2O3) .(I(B2O3) ^e(Ga2O3) *f(SiO2) .g(Ge02) *h(M""xOy) (2)其中，M，包括Cu，或Cu及Pb的組合；Μ”包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，或前述材料 的任意組合；M”，包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn，或前述材料的任意組合；M””包括Bi、 Sn、Sb、Sc、Y、La、In、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu,或前述材料的任 意組合；X包括F、Cl、Br、I，或前述材料的任意組合；0<a<4;0彡b彡2;0彡c彡2;
；以及 y < 5。前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的化合物包括一個具有分子式(9)的化合物a(M’0) · b(M”0) -C(M^X) · !(Μ”，20) ·θ(Μ””203) -f (M^w0Op) -g (SiO2) ·ΜΜ”””Χ(\)(9)其中，Μ，包括Cu，或 Cu 及 Pb 的組合；Μ” 包括 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn，或前 述材料的任意組合；Μ”’包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，或前述材料的任意組合；Μ””包括 Al、Ga、In，或前述材料的任意組合；Μ””，包括Ge、V、Nb、Ta、W、Mo、Ti、Zr、Hf,或前述材料 的任意組合；Μ””” 包括 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、 Yb、Lu,或前述材料的任意組合；X包括F、Cl、Br、I，或前述材料的任意組合；O < a < 2 ;0
1彡ρ彡5;1彡χ彡2 ；以及1彡y彡5。前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的化合物包括一個具有分子式(14)的化合物a(M’ 0) b(M，，20) · c (Μ” Χ) · d(Sb205) · e(M，，，0) · f(M，，，，xOy)(14)其中，Μ，包括Cu，或Cu及Pb的組合；M”包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，或前述材 料的任意組合；M”’包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn，或前述材料的任意組合；M””包括 Bi、Sn、Sc、Y、La、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Gd，或前述材料的任意組合；X包括F、Cl、Br、I，或前述 材料的任意組合；0<a<2;0彡b彡2;0彡c彡4;0<d彡8;0彡e彡8;0彡f彡2; 1 ^ χ ^ 2 ；以及 1 < y < 5。前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的化合物包括一個具有分子式(17)的化合物a(M’ 0) b(M，，20) .C(MI) .(IGeO2 .e(Μ”，0) f(M,,,'203) ·β(Μ””，。Ορ) h(M,,,,,'xOy(17)其中，Μ，包括Cu，或Cu及Pb的組合；M”包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，或前述材料 的任意組合；M”’包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd，或前述材料的任意組合；M””包括Sc、Y、B、 Al、La、Ga、In，或前述材料的任意組合；M””，包括Si、Ti、Zr、Mn、V、Nb、Ta、W、Mo，或前述材料的任意組合；Μ”””包括Bi、Sn、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy，或前述材料的任意組合；X包括F、Cl、Br、 I，或前述材料的任意組合；O < a彡2 ;0彡b彡2 ;0彡c彡10 ;0 < d彡10 ;0彡e彡14 ； 0彡f彡14;0彡g彡10;0彡h彡2;1彡ο彡2;1彡ρ彡5;1彡χ彡2 ；以及1彡y彡5。前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的化合物包括一個具有分子式(20)的化合物a(M’ 0) b(M”20) .c(M”X) .(IP2O5 .e (Μ”，0) .f(M””203) ·β(Μ，，”，02) ·1ι(Μ”””χ(\)(20) 其中，Μ，包括Cu，或Cu及Pb的組合；Μ”包括Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，或前述材 料的任意組合；Μ”’包括Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn，或前述材料的任意組合；Μ””包括 Sc、Y、B、Al、La、Ga、In，或前述材料的任意組合；Μ””’ 包括 Si、Ge、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、 Mo，或前述材料的任意組合；Μ”””包括Bi、Sn、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy、Ce、Tb，或前述材料的任意 組合；X包括F、Cl、Br、I，或前述材料的任意組合；0 < a彡2 ;0彡b彡12 ;0彡c彡16 ;0
2 ；以及 1 彡 y 彡 5。前述的發(fā)光物質(zhì)，其中所述的發(fā)光物質(zhì)是用以作為波長范圍在300-400納米的長 波紫外線及/或波長范圍在380-500納米的藍(lán)光的轉(zhuǎn)換體，以產(chǎn)生具有可見光光譜的光線， 以及Ra > 90的高現(xiàn)色指數(shù)，該長波紫外線及/或藍(lán)光是由一個或是多個發(fā)光組件中的主 要構(gòu)件所產(chǎn)生的光線。前述的發(fā)光物質(zhì)作為發(fā)光組件中的轉(zhuǎn)換體的應(yīng)用，其中所述的發(fā)光物質(zhì)是使用 于一發(fā)光二極管中，并且藉由單一化合物及/或多種單一化合物的混合物來實現(xiàn)現(xiàn)色性 (color rendering)達(dá)到 Ia 的白光。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了 達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下本發(fā)明提出的用于紫外光或可見光激發(fā)的發(fā)光物質(zhì)包括鉛及/或銅摻雜的化合 物，其含有稀土元素或其它發(fā)光離子。發(fā)光物質(zhì)可由一個或多于一個的鋁酸鹽型態(tài)、硅酸鹽 型態(tài)、銻酸鹽型態(tài)、鍺酸鹽或鍺-硅酸鹽型態(tài)，和磷酸鹽型態(tài)的化合物組成。鋁酸鹽如下所示a(M，0) ·ΜΜ”20) .c(M，，X) .(IAl2O3 .e (Μ”，0) f(M,"'203) .g(M””，。0p) ·1ι(Μ”””χ(\)， a(M，0) .b(M，”20) 'c(M"X) .4-a-b-c (M”，0) ·7 (Al2O3) .(I(B2O3) ^e(Ga2O3) *f (SiO2) .g (GeO2) .h( M””x0y)，禾口a (MO) · b(M”0) · c (Al2O3) · d(M”，203) · e(M””02) · f(M””，x0y)硅酸鹽如下所示a(M，0).b(M，，0) .c(M，，，X) .d(M，，，20) ·θ(Μ，，，，203) · ·(Μ，，，，，。0ρ) -g(Si O2) .h(M，，，，，，x0y)銻酸鹽如下所示a(M，0)· b(M，，20) · c(M”X) · d (Sb2O5) · e(M”，0) · f(M””x0y)鍺酸鹽/或鍺-硅酸鹽如下所示a(M，0) ·ΜΜ”20) -c(M"X) ^dGeO2 ·θ(Μ”，0) .f (Μ”” Α) 1(Μ，，，，。0Ρ) .h(M，，，，，x0y)磷酸鹽如下所示:a(M，0)·ΜΜ，，20) ·ο(Μ"Χ) .dP205 ·θ (Μ”，0) .f(M，，”203) .g(M””，02) · h(M”””x0y)同時，發(fā)光物質(zhì)也可用以作為波長范圍在300-400納米的長波紫外線及/或波長 范圍在380-500納米的藍(lán)光(由一個或是多個發(fā)光組件中的主要構(gòu)件所產(chǎn)生的光線)的轉(zhuǎn) 換體(converter)，以產(chǎn)生具有可見光光譜的光線，以及Ra > 90的高現(xiàn)色指數(shù)。此外，發(fā)光物質(zhì)也可使用于發(fā)光二極管中，本發(fā)明可使用單一化合物及/或多種單一化合物的混合物來實現(xiàn)現(xiàn)色性(color rendering)達(dá)到Ia的白光。經(jīng)由上述可知，本發(fā)明是關(guān)于一種發(fā)光物質(zhì)，是有關(guān)于含有鉛及/或銅摻雜的化 合物的發(fā)光物質(zhì)，用以激發(fā)出紫外光或可見光。發(fā)光物質(zhì)由一個或多于一個的鋁酸鹽型態(tài)、 硅酸鹽型態(tài)、銻酸鹽型態(tài)、鍺酸鹽或鍺酸鹽_硅酸鹽型態(tài)及/或磷酸鹽型態(tài)的化合物組成。 據(jù)此，本發(fā)明分別利用能夠讓發(fā)光帶轉(zhuǎn)換至更長或更短波長的鉛和銅來替代堿土離子。含 有銅及/或鉛的發(fā)光化合物具有改善的發(fā)光特性，且其對于水、濕氣及其它極性溶劑具有 改善的穩(wěn)定性。本發(fā)明所提供的鉛及/或銅摻雜的發(fā)光化合物具有約從2，000K到8，000K 或10，000K的高色溫范圍，且其現(xiàn)色指數(shù)超過90。綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的發(fā)光物質(zhì)，其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在 同類產(chǎn)品中未見有類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在結(jié)構(gòu)上或功能上 皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的發(fā)光物 質(zhì)具有增進(jìn)的多項功效，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進(jìn) 步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖
詳細(xì)說明如后。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的發(fā)光物質(zhì)其具體實施方式
、結(jié) 構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。藉由紫外光或可見光激發(fā)的發(fā)光物質(zhì)包括鉛及/或銅摻雜的鋁酸鹽，其分子式如 下a(M，0) .b(M”20) .c(M”X) .(IAl2O3 .e(M”，0) f(M,"'203) ·β(Μ””，。0p) .WxOy) (1)其中，Μ，可為Pb、Cu，及/或前述材料的任意組合；Μ”可為一個或多個一價元素 (monovalent elements)，如 Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，及 / 或前述材料的任意組合；M”，可 為一個或多個二價元素(divalentelements)，如 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn,及 / 或前述 材料的任意組合；M””可為一個或多個三價元素(trivalent element s)，如Sc、B、Ga、In， 及/或前述材料的任意組合；M””，可為Si、Ge、Ti、Zr、Mn、V、Nb、Ta、W、Mo，及/或前述材 料的任意組合；M””” 可為 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb、Lu,及/或前述材料的任意組合；X可為F、Cl、Br、I，及/或前述材料的任意組合；0
；以及 y < 5。a(M，0) .b(M”20) .c(M"X) .4-a-b-c(Μ”，0) ·7(Al2O3) .(I(B2O3) .e(Ga2O3) .f (SiO2) .g( GeO2) · !(Μ，，，，χ0)(2)其中，Μ’可為Pb、Cu，及/或前述材料的任意組合；Μ”可為一個或多個一價元素，如 Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag，及/或前述材料的任意組合；M”，可為一個或多個二價元素，如Be、 Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn，及 / 或前述材料的任意組合；M”” 可為 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、In、 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu，及前述材料的任意組合；X 可為 F、Cl、 Br、I，及前述材料的任意組合；0<a<4;0彡b彡2;0彡c彡2;0彡d彡1;0彡e彡1;2 ；以及 y < 5。銅與鉛摻雜發(fā)光材料的制備例如為一基礎(chǔ)固態(tài)反應(yīng)(basic solidreaction)。本 發(fā)明可使用沒有任何雜質(zhì)的純原材(starting materials)，例如鐵。任何能夠藉由加熱制 程轉(zhuǎn)換為氧化物的原材皆可用以形成富氧的磷光體(oxygen dominated phosphors) 0制備的例子具有分子式(3)的發(fā)光材料的制備方法。
Cu0 Q2Sr3.98A114025: Eu (3)原材Cu0、SrC03、Al (OH) 3>Eu2O3,及/或前述材料的任意組合。氧化物(oxides)、 氫氧化物(hydroxides)，及/或碳酸鹽(carbonates)型態(tài)的原材可藉由少量的助焊劑 (flux)，例如H3BO3等，并以化學(xué)當(dāng)量比例(stoichiometric proportions)混合在一起。此 混合物可在明礬坩堝(alumina crucible)內(nèi)進(jìn)行第一階段燒制約1小時，其是于溫度約為 1，200°C的條件下進(jìn)行。在攪拌預(yù)燒制材料(pre-fired materials)之后，接著進(jìn)行第二階 段燒制約4小時，其是于減壓環(huán)境以及溫度約為1，450°C的條件下進(jìn)行。之后，此材料可被 攪拌、洗滌、干燥，以及篩選。此最終的發(fā)光材料的發(fā)光波長約為494納米。表1 在激發(fā)波長約為400納米的情況下，銅摻雜的Eu2+-活化鋁酸鹽與未經(jīng)銅摻 雜的Eu2+-活化鋁酸鹽的比較。
銅摻雜化合物無銅化合物
Cu0. Q2Sr3.98A114025 EuSr4Al14O25 Eu
發(fā)光密度(％ ) ΟΓ 100
波長(納米)494493具有分子式(4)的發(fā)光材料的制備方法。Pb0.05Sr3.95A114025: Eu (4)原材Pb0、SrCO3> A1203、Eu2O3,及/或前述材料的任意組合。純氧化物(oxides)、碳酸鹽(carbonates)等型態(tài)的原材，或其它能夠熱分 解為氧化物的組成物可藉由少量的助焊劑(flux)，例如H3BO3等，并以化學(xué)當(dāng)量比例 (stoichiometric proportions)混合在一起。此混合物可在明fL坩堝(alumina crucible) 內(nèi)進(jìn)行第一階段燒制約1小時，其是于空氣中以及溫度約為1，200°C的條件下進(jìn)行。在攪拌 預(yù)燒制材料(pre-firedmaterials)之后，接著進(jìn)行第二階段燒制，其是于空氣中以及溫度 約為1，450°C的條件下燒制約2小時，再于減壓環(huán)境下燒制約2小時。之后，此材料可被攪 拌、洗滌、干燥，以及篩選。此最終的發(fā)光材料的發(fā)光波長約為494. 5納米。表2 在激發(fā)波長約為400納米的情況下，鉛摻雜的Eu2+-活化鋁酸鹽與未經(jīng)鉛摻 雜的Eu2+-活化鋁酸鹽的比較。
鉛摻雜化合物無鉛化合物
權(quán)利要求
一種發(fā)光物質(zhì)，適用于紫外線與可見光激發(fā)，其特征在于該發(fā)光物質(zhì)包括一種化合物，該化合物含有作為主晶格成分的銅離子及作為活化劑的至少稀土元素及其它發(fā)光離子的其中之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一種鋁酸鹽、 一種硅酸鹽、一種銻酸鹽、一種鍺酸鹽、一種鍺酸鹽_硅酸鹽、一種磷酸鹽或前述化合物的 任何組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一個具有分子 式⑴的化合物a(M，0) .b(M”20) .c (Μ” Χ) · dAl203 · e (Μ，” 0) .f(M”” 203) .g(M，””。0p) ·1ι(Μ”””χ(\)(1)其中，Μ，為Cu或Cu及Pb的組合；M”為Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag或前述材料的任意組合； M，”為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn或前述材料的任意組合； M””為Sc、B、Ga、In或前述材料的任意組合； M，””為Si、Ge、Ti、Zr、Mn、V、Nb、Ta、W、Mo或前述材料的任意組合； M””，，為 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 或前 述材料的任意組合；X為F、Cl、Br、I或前述材料的任意組合； 0 < a 彡 2 ； 0彡b彡2 ； 0彡c彡2 ； 0 < d 彡 8 ； 0 < e 彡 4 ； 0彡f彡3 ； 0彡g彡8 ； 0 < h 彡 2 ； 1彡ο彡2 ； 1彡P(guān)彡5 ； 1< χ < 2 ；以及 1彡y彡5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一個具有分子 式⑵的化合物a(M，0) .b(M”20) 'c(M"X) .4-a-b-c (Μ，，，0) ·7 (Al2O3) .(I(B2O3) .e (Ga2O3) .f (SiO2) .g(Ge02) h(M，，，，x0y)(2)其中，Μ，為Cu，或Pb及Cu的組合；M”為Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag或前述材料的任意組合；Μ，”為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn或前述材料的任意組合M，，，，為 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、In、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 或前述材料的任意組合；X為F、Cl、Br、I或前述材料的任意組合； O < a 彡 4 ； O彡b彡2 ； O彡c彡2 ； O彡d彡1 ； O彡e彡1 ； O彡f彡1 ； O彡g彡1 ；0< h 彡 2 ；1^ χ ^ 2 ；以及 1 ^ y ^ 5ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一個具有分子 式(5)的化合物a(M，0) · b(M，，0) · c (Al2O3) · d(M，，，203) · e(M，，，，02) · f (Μ，，，，，x0y)(5)其中，Μ，為Cu，或Pb及Cu的組合；M”為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn或前述材料的任意組合；M’ ”為B、Ga、In或前述材料的任意組合；M””為Si、Ge、Ti、Zr、Hf或前述材料的任意組合；M，”” 為 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 或前述材料的任意組合； O < a 彡 1 ； O彡b彡2 ； O < c 彡 8 ； O彡d彡1 ； O彡e彡1 ； O < f ^ 2 ； K 2 ；以及 1彡y彡5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一個具有分子 式(9)的化合物a(M，0) ·ΜΜ”0) ·。(Μ，” Χ) · !(Μ，”20) ·θ(Μ”” 203) .W0Op) -g (SiO2) .WxOy)(9)其中，Μ，為Cu、或Pb及Cu的組合；Μ”為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn或前述材料的任意組合； M，”為Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag或前述材料的任意組合； M””為Al、Ga、In或前述材料的任意組合； M，’，’，為Ge、V、Nb、Ta、W、Mo、Ti、Zr、Hf或前述材料的任意組合； M””，，為 Bi、Sn、Sb、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 或前 述材料的任意組合；X為F、Cl、Br、I或前述材料的任意組合； O < a 彡 2 ； O < b 彡 8 ； O彡c彡4 ； O彡d彡2 ； O彡e彡2 ； O彡f彡2 ； O < g 彡 10 ； 0 < h 彡 5 ； 1彡ο彡2 ； 1彡P(guān)彡5 ； 1< χ < 2 ；以及 1彡y彡5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一個具有分子 式(14)的化合物a(M，0) · b(M，，20) · c (Μ” Χ) · d (Sb2O5) · e(M，，，0) · f(M，，，，x0y)(14)其中，Μ，為Cu，或Pb及Cu的組合；M”為Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag或前述材料的任意組合；M，”為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn或前述材料的任意組合；M”” 為 Bi、Sn、Sc、Y、La、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、Gd 或前述材料的任意組合；X為F、Cl、Br、I或前述材料的任意組合；0< a 彡 2 ； 0彡b彡2 ； 0彡c彡4 ； 0 < d 彡 8 ； 0彡e彡8 ； 0 < f ^ 2 ；1彡χ彡2 ；以及1^ y ^ 5ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一個具有分子 式(17)的化合物a (Μ，0) · b(M”20) · c (Μ” Χ) · dGe02 · e(M，”0) · f(M””203) · g(M，””。0p) · h(”””x0y)(17) 其中，Μ，為Cu，或Pb及Cu的組合；M”為Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag或前述材料的任意組合； M’，，為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd或前述材料的任意組合； M””為Sc、Y、B、Al、La、Ga、In或前述材料的任意組合； M””，為Si、Ti、Zr、Mn、V、Nb、Ta、W、Mo或前述材料的任意組合； M”””為Bi、Sn、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy或前述材料的任意組合； X為F、Cl、Br、I或前述材料的任意組合；0< a 彡 2 ； 0彡b彡2 ； 0彡c彡10 ； 0 < d 彡 10 ； 0彡e彡14 ； 0彡f彡14 ； 0彡g彡10 ； 0 < h 彡 2 ；1彡ο彡2 ； 1彡P(guān)彡5 ；1^ χ ^ 2 ；以及 1 ^ y ^ 5ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的化合物包括一個具有分子 式(20)的化合物a(M，0) · b(M”20) · c (Μ” Χ) · dP205 · e(M，”0) · f(M”” 203) · g(M，””02) · h(M”””x0y)(20)其中，Μ，為Cu、或Pb及Cu的組合；M”為Li、Na、K、Rb、Cs、Au、Ag或前述材料的任意組合；M，”為Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Mn或前述材料的任意組合；M””為Sc、Y、B、Al、La、Ga、In或前述材料的任意組合；M，’，’，為 Si、Ge、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Mo 或前述材料的任意組合；M”””為Bi、Sn、Pr、Sm、Eu、Gd、Dy、Ce、Tb或前述材料的任意組合；X為F、Cl、Br、I或前述材料的任意組合；O < a 彡 2 ；O彡b彡12 ；O彡c彡16 ；O < d 彡 3 ；O彡e彡5 ；O≤f≤3 ； O≤g≤2 ；0< h ≤ 2 ；1≤ χ ≤ 2 ；以及 1≤ y≤5ο
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一權(quán)利要求所述的發(fā)光物質(zhì)，其特征在于其中所述的發(fā)光物 質(zhì)是用以作為波長范圍在300-400納米的長波紫外線及/或波長范圍在380-500納米的藍(lán) 光的轉(zhuǎn)換體，以產(chǎn)生具有可見光光譜的光線，以及Ra > 90的高現(xiàn)色指數(shù)，該長波紫外線及 /或藍(lán)光是由一個或是多個發(fā)光組件中的主要構(gòu)件所產(chǎn)生的光線。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1至9任一權(quán)利要求所述的發(fā)光物質(zhì)作為發(fā)光組件中的轉(zhuǎn)換體 的應(yīng)用，其特征在于其中所述的發(fā)光物質(zhì)是使用于一發(fā)光二極管中，并且藉由單一化合物 及/或多種單一化合物的混合物來實現(xiàn)現(xiàn)色性(color rendering)達(dá)到Ia的白光。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種發(fā)光物質(zhì)，是有關(guān)于含有鉛及/或銅摻雜的化合物的發(fā)光物質(zhì)，用以激發(fā)出紫外光或可見光。發(fā)光物質(zhì)由一個或多于一個的鋁酸鹽型態(tài)、硅酸鹽型態(tài)、銻酸鹽型態(tài)、鍺酸鹽或鍺酸鹽-硅酸鹽型態(tài)及/或磷酸鹽型態(tài)的化合物組成。據(jù)此，本發(fā)明分別利用能夠讓發(fā)光帶轉(zhuǎn)換至更長或更短波長的鉛和銅來替代堿土離子。含有銅及/或鉛的發(fā)光化合物具有改善的發(fā)光特性，且其對于水、濕氣及其它極性溶劑具有改善的穩(wěn)定性。本發(fā)明所提供的鉛及/或銅摻雜的發(fā)光化合物具有約從2,000K到8,000K或10,000K的高色溫范圍，且其現(xiàn)色指數(shù)超過90。
文檔編號C09K11/76GK101967376SQ20101018524
公開日2011年2月9日 申請日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者岡朵拉羅夫, 李貞勛, 瓦特涂斯 申請人:漢城半導(dǎo)體股份有限公司;羅夫?qū)淅?涂斯瓦特