[發明專利]復合熒光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201110444952.9
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103184048A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 劉海軍
• 申請（專利權）人: 北京華美亮材料科技有限公司
• 主分類號: C09K11/61
• 分類號: C09K11/61;C09K11/87;H01L33/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一組用于半導體發光裝置的新型復合熒光材料，其可以被發射波長在300～500nm范圍內的紫外-藍綠光芯片激發，吸收激發光源的至少一部分發射光，發射出波長在450～600nm范圍內的或藍色光或綠色光或黃色光或橙紅色光，屬于照明技術、顯示和光電子領域。

背景技術

利用發光二極管而實現的半導體照明與顯示技術，具有耗電量極小、環境友好、壽命長及應用靈活等諸多優點，正日益得到各國重視而獲得社會生活各方面的應用普及。目前來說，實現半導體照明與顯示的方式，主要以利用紫外光、紫光或藍綠光芯片激發各色發射熒光材料的熒光粉轉換型技術為主。如利用藍光芯片激發黃色發射的熒光粉可以獲得白光LED，利用藍光芯片同時激發紅色發射的熒光粉和綠色發射的熒光粉可以獲得顯示用LED背光源。

在能夠被紫外-藍綠光芯片激發而實現各色發射的熒光材料中，黃色發射的材料是一種主要的材料，在LED照明技術中占有重要地位。目前來說，主要的黃色材料是Ce³⁺激活的釔鋁石榴石材料(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂(簡稱YAG)。這種石榴石結構的材料在藍光激發下可以發射出530～550nm的黃光，具有流明效率高、化學性質穩定的優勢，成為最為適合的LED用黃色熒光材料。然而，這種材料在LED技術中的使用被日本日亞公司在世界范圍內進行了專利限制和覆蓋，如美國專利US?5?998?925、歐盟專利EP?0?936?682、PCT專利WO?9?805?078、日本專利JP?3?503?139和中國專利CN?1?893?133等多項。

為了規避YAG材料的專利限制，世界各國的公司或研究機構一直進行著其他黃色發射的熒光材料的開發工作。美國專利US?7?267?787、US?7?311?858、中國專利CN?1?0059?0172、日本專利申請JP?2007?009?141和美國專利申請US?2007?158?614公開了一種可以被紫外-藍綠光寬譜激發而發射500～560nm的綠色-黃色光的Eu²⁺激活的堿土金屬正硅酸鹽材料(Sr，Ba，Ca)₂SiO₄，其中的黃色發射通過鹵素元素的摻雜可以使其發光亮度接近實用要求，而成為YAG材料的一種可能替代品。此外，美國專利US?7?648?650、PCT專利申請WO?2007?035?026、WO?2007?018?260和中國專利申請CN?101?186?818公開了另一種可以被紫外-藍綠光激發而發射567～575nm的橙色光的Eu²⁺激活的堿土金屬硅酸鹽材料(Sr，Ba)₃SiO₅:Eu。

然而，上述的稀土離子激活的堿土金屬硅酸鹽材料，特別是黃色發射的材料，有著一些明顯的不足。這些材料僅具有中等的物理化學穩定性，不耐酸且易溶于水，熱穩定性不佳。尤其是，這種硅酸鹽材料由于結構對稱性較低、復雜性較高等因素，發光的流明效率略低。550nm發射的黃色硅酸鹽材料，即使是通過鹵素離子摻雜而使發光強度得到優化，其流明效率仍與YAG材料有著5％以上的差距，熱衰減也更顯著。這些不足制約了其對于YAG材料的良好替代性以及在大功率情況下的實際應用。

此外，黃色發射的熒光材料與藍光芯片組合封裝所獲得的白光缺乏紅色成分，LED的顯色指數較低、色溫過高，只能獲得光色偏冷的正白及冷白光效果，無法獲得視覺舒適的暖白光照明效果，因而在實際應用中通常需要在黃色材料中添加紅色發射的材料來增加紅色成分。由于600nm以上發射的紅色氮化物材料普遍存在流明亮度過低的不足而無法實現與亮度較高的黃色材料的良好匹配，因而目前多數廠家采用570nm左右發射的前述硅酸鹽橙色材料作為紅色補色成分，如美國專利US?7?601?276所公開。然而，如前所述，橙色發射的硅酸鹽材料仍然存在著發光亮度有所差距和熱衰減過高的不足。

另外，利用藍光芯片與綠色熒光粉和紅色熒光粉組合來制造各種平板顯示用LED背光源的技術日益受到重視并獲得迅速發展，使得綠色發射的熒光材料的重要性逐漸突出。前述專利或專利申請所公開的綠色發射的正硅酸鹽材料雖然在色純度上可以滿足LED背光源技術的要求，但其熱衰減過高，150℃下發光強度的衰減可達30％，而顯示用LED背光源的工作溫度往往在150℃左右，因此這種材料并不是顯示背光源的理想選擇。