熒光晶體及使用其的發(fā)光裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光材料晶體，其化學(xué)組成表示式為：(Ga0.85Al0.1Y0.0495)2O3:Eu0.001，該晶體屬于單斜晶系，其空間群為P21，a=6.30?，b=10.50?，c=17.25?，β=91.2°，V=1141.01?3。其具有高色純度及提高的亮度，所述熒光材料通過(guò)具有所需波長(zhǎng)范圍的光輻射而受到激發(fā)，并提供一種包括上述熒光晶體的光學(xué)裝置及顯示裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】熒光晶體及使用其的發(fā)光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光材料，特別涉及包括使用改熒光材料的發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示和照明技術(shù)的發(fā)展給人類(lèi)的生活帶來(lái)巨大的改變，尤其是白光LED的出現(xiàn)，是LED從標(biāo)識(shí)功能向照明功能跨出的實(shí)質(zhì)性一步。白光LED最接近日光，更能較好反映照射物體的真實(shí)顏色。由于它還具有無(wú)污染、長(zhǎng)壽命、耐震動(dòng)和抗沖擊的鮮明特點(diǎn)，從技術(shù)角度看，白光LED無(wú)疑是LED最尖端的技術(shù)，將成為21世紀(jì)的新一代光源——第四代電光源，白光LED的應(yīng)用市場(chǎng)將非常廣泛。
[0003]目前在現(xiàn)有【技術(shù)領(lǐng)域】，實(shí)現(xiàn)照明和顯示的方式，以通過(guò)紫外芯片或藍(lán)光芯片激發(fā)熒光材料的方法或者低壓汞放電產(chǎn)生紫外線激發(fā)熒光粉的方法為主。但是，由于受到熒光材料的限制，這些方法都存在一定的局限性。
[0004]已知的硫代鎵酸鹽熒光晶體，它在綠光范圍內(nèi)的光譜寬度小于用在例如陰極射線管的電子束激發(fā)發(fā)光裝置中的熒光晶體(ZnS:Cu，Al)的光譜寬度，并且因此具有令人滿意的色純度。
[0005]通常，隨著發(fā)射中心波長(zhǎng)接近該顏色區(qū)域中最大發(fā)光效能的波長(zhǎng)，并且隨著光譜寬度增大，熒光晶體的亮度增大。因此，硫`代鎵酸鹽熒光晶體的亮度取決于光譜中心是否靠近發(fā)光效能為最大值的555nm波長(zhǎng)，并取決于光譜的寬度。然而例如，從純綠色光的發(fā)射光譜具有的中心波長(zhǎng)約為520nm并且具有較小的寬度來(lái)看，具有令人滿意的色純度的熒光晶體不可避免的趨向具有低亮度。例如，已知通過(guò)硫代鎵酸鹽熒光晶體電子束激發(fā)獲得的熒光亮度比ZnS:Cu，Al熒光晶體低約23%。
[0006]另一方面，稀土熒光材料在顯示器、防偽標(biāo)識(shí)等許多領(lǐng)域具有廣泛的用途。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代偽造技術(shù)的日益泛濫，簡(jiǎn)單的熒光圖像防偽很容易被仿制，已經(jīng)達(dá)不到保護(hù)產(chǎn)品的目的，而可控制備的納米熒光材料則以其均一的尺寸、形貌和微結(jié)構(gòu)提供了微觀層次的高級(jí)防偽手段。另外，隨著顯示器技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是各種新型平板顯示器(如場(chǎng)發(fā)射顯示器、等離子顯示器)的出現(xiàn)，為了獲得更高的顯示清晰度，提高圖像分辨率，降低顯示器工作電壓，不僅要求發(fā)光材料表現(xiàn)出更強(qiáng)的熒光性能，而且要求熒光顆粒本身具有規(guī)則均一的形貌。因此，具有窄尺寸分布的規(guī)整形貌的納米熒光顆粒成為符合要求的重要潛在材料。
[0007]Y2O3 = Eu3+材料是最常用的稀土激活的紅色熒光粉，穩(wěn)定性高，且具有優(yōu)良的發(fā)光效率，發(fā)光亮度，色純度和光衰等特性，已廣泛應(yīng)用于陰極射線管(CRT)，彩色投影電視，照明用高顯色性熒光燈和三基色節(jié)能熒光燈等領(lǐng)域。少量Ga3+的加入可以有效起到改善晶格、提高結(jié)晶度的作用，從而使納米顆粒的熒光強(qiáng)度得到有效增強(qiáng)。而釔價(jià)格比較便宜，與釓成一定配比摻入可以減少最大熒光強(qiáng)度所需的價(jià)格較貴的Ga3+用量，有利于降低成本。并且，有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明具有納米復(fù)合熒光材料GaY2O3: Eu3+具有比單一的Y2O3: Eu3+或Ga2O3: Eu3+材料更強(qiáng)的熒光發(fā)射.因此，形貌可控的GaY2O3 = Eu3+熒光材料是符合要求的重要潛在材料。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供了一種熒光材料晶體；
本發(fā)明的另一目的是提供了一種使用該熒光材料晶體的發(fā)光裝置；
所述熒光材料的化學(xué)組成表示式為:(Ga。.S5Al0.J0.Q495) A: Eu0 001 ,該晶體屬于單斜晶系，其空間群為 P21，a=6.30 K, b=10.50 A, c=17.25 A, β =91.2° , V=1141.01 A3。
[0009]在本發(fā)明中，通過(guò)精細(xì)調(diào)整熒光材料的堿土金屬的含量與組合來(lái)實(shí)現(xiàn)熒光材料的寬激發(fā)峰和發(fā)射峰的波長(zhǎng)。稀土離子能級(jí)間的躍遷特征與晶體結(jié)構(gòu)有著明顯的依賴(lài)關(guān)系，通過(guò)運(yùn)用這種關(guān)系調(diào)節(jié)稀土離子的吸收或發(fā)射波長(zhǎng)而形成不同顏色的發(fā)光。本發(fā)明中，所使用的Eu和其它激活劑離子，在晶體中所處的晶體場(chǎng)環(huán)境對(duì)其5d能態(tài)和4f-5d躍遷的影響非常明顯，躍遷的最大吸收和發(fā)射中心的位置隨著基質(zhì)晶格環(huán)境的變化而發(fā)生明顯的變化，發(fā)射波長(zhǎng)可以從紫外到紅光區(qū)域內(nèi)精細(xì)調(diào)節(jié)變化。且通過(guò)精細(xì)調(diào)整熒光材料的堿土金屬的含量與組合，使在某些異質(zhì)同晶系列化合物中，使發(fā)射中心位置可以隨基質(zhì)化學(xué)組成的變化有規(guī)律的向長(zhǎng)波或短波方向移動(dòng)。在本發(fā)明中，利用電荷遷移(CTS)躍遷，即電子從配體(氧和Lv等)的充滿的分子軌道遷移到稀土離子內(nèi)部的部分填充的4f殼層時(shí)，在光譜中產(chǎn)生較寬的電荷遷移，使譜帶的位置隨著環(huán)境的變化而變化。
【具體實(shí)施方式】
[0010]首先，將說(shuō)明本實(shí)施方案的合成熒光晶體的方法。在本實(shí)施方案中，分別使用Y、AlXa的氧化物或者硝酸 鹽作為構(gòu)成最終熒光晶體的Y、Al、Ga的原料；使用氧化銪(Eu2O3)或者硝酸鹽用作銪(Eu)的原料。
[0011]實(shí)施例1:
(G&0.85-^ I 0.lY(l.0495) 2〇3: EUg 001
按上述熒光晶體的摩爾比例用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)取，在通風(fēng)櫥中將稱(chēng)量好的試劑放入瑪瑙研體中充分研磨使其混合均勻，然后將樣品裝入鉬坩堝里。為使后期反應(yīng)順利進(jìn)行，放入箱式爐中在90°C預(yù)燒、研磨。最后在450°C下恒溫6h，經(jīng)分階段緩慢冷卻到室溫后(第一階段:以2°C /h的速度降至200°C ;第二階段:以10°C /h的速度從200°C降至室溫)。最終，在坩堝底部得到白色粉末狀晶體。對(duì)該晶體進(jìn)行單晶X—射線衍射晶體學(xué)分析其晶體結(jié)構(gòu)，其晶體學(xué)參數(shù)如上所述。
[0012]實(shí)施例2:
現(xiàn)將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的實(shí)施方案。根據(jù)本實(shí)施方案的光學(xué)裝置可構(gòu)成諸如布勞恩管(Braun tube)和場(chǎng)致發(fā)射顯示器的顯示裝置。在單色或是彩色布勞恩管(即陰極射線管)中，真空管體至少包括電子槍和面向該電子槍的熒光屏。構(gòu)成熒光屏的綠色熒光晶體層包括上述本發(fā)明實(shí)施方案的熒光晶體，熒光晶體通過(guò)電子束激發(fā)的方式進(jìn)行發(fā)射。在場(chǎng)發(fā)射顯示器中，平面真空容器至少包括電子發(fā)射單元、控制從電子發(fā)射單元發(fā)射出的電子的電子控制單元，以及熒光屏。構(gòu)成熒光屏的綠色熒光晶體層包括上述本發(fā)明實(shí)施方案的熒光晶體，熒光晶體通過(guò)電子束激發(fā)的方式進(jìn)行發(fā)射。在本實(shí)施方案中，將對(duì)這種光學(xué)裝置的主要結(jié)構(gòu)單元，即發(fā)射單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，例如熒光晶體被藍(lán)色LED激發(fā)的白色發(fā)光二極管(LED)，或是熒光晶體被紫外LED激發(fā)的白色LED。[0013]本實(shí)施方案的光學(xué)裝置至少包括發(fā)射單元。在發(fā)射單元中，由樹(shù)脂等構(gòu)成的填料設(shè)置在由例如白色丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂構(gòu)成的外殼中。由根據(jù)上述實(shí)施方案的熒光晶體構(gòu)成的第一熒光晶體顆粒和由其他熒光晶體構(gòu)成的第二熒光晶體顆粒分散在填料中。第一熒光晶體顆粒和第二熒光晶體顆粒由例如LED的第一光源激發(fā)并發(fā)射熒光。聚碳酸酯、聚氯乙烯等也可代替丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂用作外殼2的材料。特別是，外殼優(yōu)選由例如具有高光反射效率的白色材料構(gòu)成。
[0014]具有由實(shí)施例1所述化學(xué)式表示的組成(其對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施方案中的實(shí)施例1)的熒光晶體被用作充當(dāng)?shù)谝粺晒饩w顆粒的主要成分的熒光晶體。
[0015]所述熒光晶體在激發(fā)光譜254~365nm激發(fā)下，發(fā)出608 nm的光，色坐標(biāo)為(0.60，0.31)，在相同條件下進(jìn)行檢測(cè)，與已知的Y2O3 =Eu熒光體相比，產(chǎn)生強(qiáng)紅光，發(fā)光強(qiáng)
度增強(qiáng)20%左右。·
【權(quán)利要求】
1.一種突光材料，其特征在于，化學(xué)組成表不式為:(Gaa85Ala Jatl495) 203:Eua(K11,該晶體屬于單斜晶系，其空間群為 P21, a=6.30 K, b=10.50 A, c=17.25 A, β =91.2。，V=1141.01A3。
2.—種發(fā)光裝置，包括權(quán)利·要求1所述的突光材料。
【文檔編號(hào)】C09K11/80GK103849396SQ201210522089
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】冉紫明 申請(qǐng)人:冉紫明