[发明专利]一种无机荧光材料及其制造方法与应用的产品

说明书

技术领域

本发明与白光发光二极管LED(Light-emitting diode)荧光粉应用有关，即在提供一种具有高透明性、高耐热强度的无机荧光材料，这将有助于改善或提升目前白光LED的使用温度限制，同时本材料及技术的应用亦可扩大荧光粉的适用性及改善该荧光层材料在白光LED的应用方法与特性。

背景技术

传统白光发光二极管的荧光粉多透过有机胶体(例如Epoxy)黏着或封装于发光二极管上，其缺点在于整个白光发光二极管的耐温性会受到有机胶体的材料限制，在较高温度时容易发生封装体的有机胶体高温黄化或裂解的现象。再者，这些有机胶体的使用，即使透过改良荧光粉或喷涂技术的手段，仍无法有效提升白光发光二极管工作温度。

近年来，白光发光二极管更着重于成本与特性提升；相对的，提升白光发光二极管的封装体寿命与耐温特性亦是诸多LED厂的重要研发目标。有鉴于传统有机树脂有其使用温度的限制，采用无机材料作为封装黏着胶已被充分重视，并且为重要发展课题与方向之一。

原则上，无机材料相对于有机材料会有较好的耐温度特性及导热系数；目前已发表的全无机荧光片主要有陶瓷单芯片(或称荧光单芯片)及玻璃荧光片两大类；其中，陶瓷单芯片以荧光材料为主体，以摄氏1700度以上的高温长晶方式形成一单晶柱，再以切割方式加工制成。至于，玻璃荧光片以荧光粉与适当的玻璃粉混和后，以烧结方式成形，再施以适当的切割及后处理加工制成。

然而，上述陶瓷单芯片及玻璃荧光片的制作成本极高，且陶瓷单芯片在制程中，为了达到荧光片的单晶特性，其化学材料组成往往会受到严格地限制，再者，由于本质上光转换效率的原因，这类材料的制造使用通常会直接增加荧光片的外型尺寸，而限制了可应用产品范畴；更进一步地，此高温单晶制造技术仅适用于现在市售少数荧光粉而己，因此其颜色多样性缺乏，这使得其在白光发光二极管的应用上大幅受限。

至于玻璃荧光片，由于其透过荧光粉与玻璃粉的共烧制成，这仍然会使得制造过程中荧光粉受高温液相烧结的影响，导致发光效率或特性衰退，所以在配方上，其掌握度难度颇高，且目前也仅有少数荧光粉可以承受这类玻璃粉的烧结温 度，所以可以制造完成的玻璃荧光片也会受到烧结制程的影响而降低了实用性；同样的，其后段的切割及研磨制程也增加了此等材料的加工成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的，即在提供一种更具有量产竞争性的高透明、高耐热强度全无机荧光材料，这将有助于改善目前白光LED的使用温度限制，而其制造技术亦可改善荧光粉的选择及适用性，以及提升该荧光层材料在白光LED的应用方法与产品特性。

本发明的无机荧光材料的配方组成，至少包含一无机物材料及一荧光粉；该无机物材料的配方组成更包含水﹔其中，该无机物材料包含一硅酸盐﹔其中，该硅酸盐的化学通式为：M₂O·nSiO₂，该化学通式中的M选自钾、钠或锂其中之一，n为介于0.5～7之间，最佳的使用范围则在1.5～6之间，且无机物材料中水(H₂O)的含量介于重量百分比10～95wt％之间，比较好的工业应用介于20～80wt％之间，最佳的使用范围则在25～65wt％之间，其构成于一个以不含烷基的无机物材料为主体黏结的无机物材料溶液，该无机物材料溶液主要为含有硅醇基(Si-OH)的水玻璃溶液，水玻璃溶液可以包含单分子或多分子SiO₃^2-存在于M⁺/OH^-之中的碱性水溶液，该无机物材料溶液并混合至少一种荧光粉而形成无机荧光材料。

依据上述技术特征，所述该无机物材料的配方组成更包含一硅溶胶，该硅溶胶包含二氧化硅(SiO₂)及水，该硅溶胶中二氧化硅含量重量百分比介于10～70wt％，较佳的范围则介于30～60wt％。

本发明另揭露一种无机荧光材料的配方组成，至少包含一无机物材料及一荧光粉；其中该无机物材料包含二氧化硅及水，二氧化硅(SiO₂)及水形成一硅溶胶，该硅溶胶中二氧化硅含量重量百分比介于10～70wt％，较佳的范围则介于30～60wt％。