專利名稱：一種白紫光源的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種白紫光源的制造方法，即一種白紫光發光二極管的制造方法，特別涉及一種利用430～470nm的藍光二極管激發釔鋁石榴石螢光粉發出黃光，再將二種光混合后產生白紫光的方法。
發光二極管具有體積小、發光效率高等優點，且迄今已可發出紅黃藍三原色之光線，因此已廣泛應用于各種數字顯示器、背光光源、汽車尾燈、交通信號燈及大螢幕的顯示器等技術領域。
在本發明之前，德國西門子(Siemens)公司和日本日亞(Nichia)公司分別在其世界專利WO 97/50132和WO 98/5078中揭示以藍光為發光元件，其射出之光線的一部分被以釔鋁石榴石為主的螢光粉吸收而發出黃光，再由藍色與黃色混合，即可獲得白色系列之發光二極管，此色系之發光二極管未來將可取代日光燈，即應用于照明設備。
鑒于傳統常用的各色顯示器，其顏色的獲得乃皆以紅黃藍三原色調配出的發光顏色而得，往往需以三個發光二極管調色，其成本較高，不符合經濟效益，且一般欲獲得白紫光亦不容易。本發明乃在應用西門子公司及日亞公司所揭示方法的基礎上，發現若適當地調配藍光與螢光體的配方，即可在同一個元件上獲得可發出高亮度的白紫光的發光二極管，改善在同一個發光二極管難以獲得白紫光的缺點。
本發明的目的在于提供一種白紫光源的制造方法，可配合波長430～470nm的藍光，簡單調整螢光體的化學成分，即可得到可發出高亮度的白紫光的發光二極管。
本發明公開的方法是采用一種配方為(Y1-p-xCepGdx)3Al5O12的黃色螢光粉，用波長為430～470nm的藍光光源照射后經混光產生高亮度的白紫光，當所述藍光工作波長變化時，可以通過調整Gd的摩爾比例x改變黃色螢光粉的配方，得到白紫光。
其中，在所述黃色螢光粉的配方中，當0≤p≤0.05，0.2≤x≤0.8為最佳配方。
其中，所述黃色螢光粉可以采用固態反應法、凝膠法或共沉法合成得到；而所使用的藍色光源可以為InGaN型或SiC型二極管。
本發明采用的螢光粉配方與前述西門子公司及日亞公司所揭示不同，此二家公司技術中，鈰(Ce)添加于已含固定比例之(Y，Gd)3Al5O12中，而本發明乃以鈰(Ce)取代釔，再藉Y及Gd的相互取代量的改變，配合適當的藍光，即可形成高亮度的白紫光，而日亞公司若欲以鈰取代釔，則需加入釤(Sm)，才能穩定配方，而其所產生的光為白光，并非本發明所得到的白紫光，且本發明不需添加昂貴的釤元素，故本發明具有降低成本及提供新色彩光源之優點。
圖1為本發明中(Y0.983-xCe0.017Gdx)3Al5O12螢光粉當x＝0.2的X光繞射圖案。
圖2為本發明以波長為430nm的藍光激發釓(Gd)含量(x)為0.2的(Y0.983-xCe0.017Gdx)3Al5O12螢光粉所產生的白紫光光譜圖。
圖3為本發明以波長為430～470nm的藍光激發釓(Gd)含量(x)為0.2～0.8的(Y0.983-xCe0.017Gdx)3Al5O12螢光粉可產生白紫光的區域圖。
較佳實施例說明依據本發明提供的方法，首先是黃色螢光粉的制備，即可發出黃光的釔鋁石榴石螢光粉，以固態反應合成，將原料Y2O3，Ce(NO3)3，Gd2O3及Al(NO3)3稱重后以摩爾比為Y∶Ce∶Gd∶Al＝2.949-3x∶0.051∶3x∶5形成混合物，其中，0.2≤x≤0.8，該混合物經過研磨混合后，置于1000℃空氣中煅燒24小時，即可形成本發明的黃色螢光粉末。
除上述固態反應法外，該可發出黃光的釔鋁石榴石螢光粉，亦可以凝膠法或共沉法形成。
上述所得螢光粉末經再次研磨，將所得粉末與硅膠以重量比0.2～0.3∶1的比例混合，再涂布于InGaN或SiC型之藍光(波長為430～470nm)的晶片上，此結構以普通發光二極體技術加以封裝，通入適當的電流，即可形成發白紫光的發光二極管。
有關本發明的特點，配合附圖討論如下圖1是本發明配方中(Y0.983-xCe0.017Gdx)3Al5O12螢光粉當x＝2的X光繞射圖案，此圖為當x＝2時的代表圖譜，其他圖譜與之類似。由圖中可看出，以Ia-3d的空間群，且晶格常數為約12∑的立方體結構，予以指標化(index)，顯示本發明的配方為單一相，不含任何的雜質相，且不藉由釤(Sm)元素，即可將鈰取代釔，形成單一相且穩定的螢光粉體。
圖2為以波長為430nm的藍光激發釓(Gd)含量(x)為0.2的(Y0.983-xCe0.017Gdx)3Al5O12螢光粉所產生的白紫光光譜圖，與西門子公司及日亞公司所揭示的白光圖譜有極大的不同，此乃本發明藉由適當的藍光激發特殊配方的釔鋁石榴石螢光粉體所致。
圖3為以波長為430～470nm的藍光激發釓(Gd)含量(x)為0.2～0.8的(Y0.983-xCe0.017Gdx)3Al5O12螢光粉可產生白紫光的區域圖，由該圖可知，若欲制作可發出白紫光的發光二極管，僅需以在此區域之內或之上的藍光，與適當配方的螢光粉配合，即可滿足需要。
權利要求
1.一種白紫光源的制造方法，其特征在于，采用一種配方為(Y1-p-xCepGdx)3Al5O12的黃色螢光粉，用波長為430～470nm的藍光光源照射后經混光產生高亮度的白紫光，當所述藍光工作波長變化時，可以通過調整Gd的摩爾比例x改變黃色螢光粉的配方，得到白紫光。
2.根據權利要求1所述的一種白紫光源的制造方法，其特征在于，在所述黃色螢光粉的配方中，0≤p≤0.05，0.2≤x≤0.8。
3.根據權利要求1所述的一種白紫光源的制造方法，其特征在于，所述黃色螢光粉可以采用固態反應法、凝膠法或共沉法合成得到。
4.根據權利要求1所述的一種白紫光源的制造方法，其特征在于，該藍色光源為InGaN型或SiC型。
全文摘要
本發明涉及一種白紫光源的制造方法,特別指利用430～470nm的藍光二極管激發釔鋁石榴石螢光粉發出黃光,再將二種光混合后產生白紫光的方法,在本發明方法中,若適當調配二者達最佳條件,則可發出高亮度的白紫光。
文檔編號C09K11/80GK1269598SQ9910356
公開日2000年10月11日 申請日期1999年4月2日 優先權日1999年4月2日
發明者劉如熹, 吳建榮, 葉寅夫 申請人:億光電子工業股份有限公司