[发明专利]发光二极管用波长变换白光发光材料

说明书

本发明涉及一种使用在蓝光发光二极管上，通过波长变换组合能发出白光的发光材料，属于发光显示技术领域。

目前由于半导体技术的快速发展，能够发蓝光的发光二极管(LED)器件及半导体激光器已商品化，并且产品的成本、价格在不断下降。目前白色LED器件多是由发红、蓝、绿光的三色二极管组成，用于显视器件辅助光源、照明光源，其成本较高发光效率低。

中国专利97191656.X，CN1207206A报道了一类波长变换浇注材料，它的应用及制造方法。该发明基于一种掺有发光材料的透明环氧树脂的波长变换浇注材料，它用于具有一个发紫外光、蓝光或绿光的发光体的电致发光器件。在透明的环氧树脂中散布着一种具有出自通式为A₃B₅X₁₂∶M的磷族中发光色料的无机发光色料粉末，YAG∶Ce(Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺)它能以特别简单的方式与在传统的LED技术中应用的透明环氧浇注树脂相混合，此外可考虑作为发光材料的是另外用稀土元素掺杂石榴石，如：Y₃Ga₅O₁₂∶Ce³⁺，Y(Al，Ga)₅O₁₂∶Ce³⁺及Y(Al，Ga)₅O₁₂Tb³⁺。此外，用稀土元素掺杂的硫镓酸盐(Thiogallate)，如CaGa₂S₄∶Ce³⁺及SrGa₂S₄∶Ce³⁺特别适用于产生混合色光。对此同样可以考虑使用：用稀土元素掺杂的铝酸盐，如YalO₃∶Ce³⁺，YGaO₃∶Ce³⁺，Y(Al，Ga)O₃∶Ce³⁺及用稀土元素掺杂的原硅酸盐M₂SiO₅∶Ce³⁺(M：Sc、Y、Sc)如Y₂SiO₅∶Ce³⁺，对于镱的化合物原则上可用钪或镧来代替镱。该发光色料具有≤20μm的粒度及平均颗料直径d50≤5μm。这个专利公开的背景技术部分还引述了日本特许JP-07176794-A中描述的一种白光的平面光源，其中透明板的前侧设置了两个发蓝光的二极管，其光线穿过透明板发出，透明板在其两个彼此对置的主平面之一上涂有荧光物质，当它受二极管的蓝光激发时发出光束，由荧光物质发出的光具有不同于二极管发出的蓝光的波长。在该公知的元件中特别困难的是，用一种方式及方法来施加荧光物质，以使得该光源能发出均匀的白色。此外，大规模生产的生产能力有问题，因为荧光层的很小层厚波动、例如是由于透明板表面不平整度引起的，将导致发出光的白色调的变化。

对于EL器件及LED器件的波长变换技术而言，除去浇注，涂布等器件制造工艺不说，上述发明所揭示的波长变换材料，或说可产生波长变换材料(物质)应该是最具实质意义的部分。

本发明的目的在于提供一种具有钇铝石榴石主体结构的，通过掺杂稀土元素激活的波长变换白光发光材料，可使蓝光LED转换发出显色性良好的白光发射。

本发明的波长转换材料主要特征在于它由两部分组成，第一部分是一种具有钇铝石榴石结构，基于通式：

Y_3-XMa·Al_5-aO₁₂∶Re_x-b·n_b的发光材料，其中M可取部分Al，n可取代部分的Re并且0.1≥X≥0，0.5≥a≥0.05，0.05≥b≥0，Re为激活剂，它可以是Ce，Dy，Tb，Sm，Pr，Er，Tm，Eu，Lu，Ho，Nd，Pm，Gd，Yb等；取代部分Re的n为共激活剂，它可以是Mn，Sn，Pb，Bi，In，Ti，Se，Cd等；Y可以被Gd、Lu等稀土元素部分取代；M可以是Ga，Ge，W，V，Si，B，P可部分置换Al的元素；也可加入电荷补偿剂，即碱金属或碱土金属氟化物或氯化物。