荧光材料

摘要

本发明提供一种荧光材料，其包含一荧光粉体以及一表面修饰材料。表面修饰材料形成于该荧光粉体的表面上，且表面修饰材料包含掺杂有铟（In）的氧化锡（SnO2:In），其中掺杂有铟（In）的氧化锡（SnO2:In）由一醋酸铟与一五水合四氯化锡所形成，且醋酸铟占五水合四氯化锡的重量百分比约略为2～8%。

权利要求

1.一种荧光材料，其特征在于，包含：

一荧光粉体；以及

一表面修饰材料，其中该表面修饰材料形成于该荧光粉体的表面上，使得累积于该荧光粉体表面的电荷通过该表面修饰材料疏导，且该表面修饰材料包含掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)，其中掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)由一醋酸铟与一五水合四氯化锡所形成；

其中，该荧光粉体包含一红色荧光粉体，该红色荧光粉体包含掺杂有铕的氧化钇(Y2O3:Eu)、掺杂有银的硫化锌镉((Zn,Cd)S:Ag)、掺杂有锰的磷酸锌(Zn3(PO4)2:Mn)或掺杂有锰的硅酸镁(MgSiO3:Mn)，该醋酸铟占该五水合四氯化锡的重量百分比为3～7％。

2.一种荧光材料，其特征在于，包含：

一荧光粉体；以及

一表面修饰材料，其中该表面修饰材料形成于该荧光粉体的表面上，使得累积于该荧光粉体表面的电荷通过该表面修饰材料疏导，且该表面修饰材料包含掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)，其中掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)由一醋酸铟与一五水合四氯化锡所形成；该荧光粉体包含一绿色荧光粉体，该绿色荧光粉体包含掺杂有铜与铝的硫化锌(ZnS:Cu,Al)、掺杂有铜与铝的硫化锌镉((Zn,Cd)S:Cu,Al)、掺杂有锰与砷的硅酸锌(Zn2SiO4:Mn,As)、掺杂有锰的氧化锌(ZnO:Mn)、掺杂有铽的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)或掺杂有铽的硫氧化镉(Cd2O2S:Tb)，该醋酸铟占该五水合四氯化锡的重量百分比为3～5％。

3.一种荧光材料，其特征在于，包含：

一荧光粉体；以及

一表面修饰材料，其中该表面修饰材料形成于该荧光粉体的表面上，使得累积于该荧光粉体表面的电荷通过该表面修饰材料疏导，且该表面修饰材料包含掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)，其中掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)由一醋酸铟与一五水合四氯化锡所形成；该荧光粉体包含一蓝色荧光粉体,该蓝色荧光粉体包含掺杂有银的硫化锌(ZnS:Ag)、掺杂有铕的氮化铝(AlN:Eu)或掺杂有钨的钨酸钙(CaWO4:W)，该醋酸铟占该五水合四氯化锡的重量百分比为1～3％。

说明书

荧光材料

技术领域

[0001] 本发明关于一种荧光材料，尤指一种具有表面修饰材料的荧光材料。

背景技术

[0002] 荧光粉体(phosphor)与人类日常生活息息相关，广泛地应用于照明领域，早期主要用于日光灯与霓虹灯的设备中。并且，近年来随着多媒体数字科技蓬勃发展，显示器更成为人类日常生活中不可或缺的日常用品。在新一代的显示器中，场发射显示器(field emission display，FED)因具有对比系数高、视角宽、亮度高、能耗低、响应时间短与工作温度范围宽等优点而受到瞩目，且其技术原理是利用高电场将电子从尖端结构释放出，然后利用高压加速电子，以撞击荧光粉体，使荧光粉体吸收电子能量后产生具有特定光谱的荧光。

[0003] 然而，荧光粉体容易受到水气或其它杂质而导致劣化与腐蚀，且会改变荧光粉体的物理或化学性质，例如：导电性或所产生荧光的光谱。并且，荧光粉体的表层原子因具有悬键(dangling bond)而不利于电荷载子的传导，导致电荷迁移率降低。借此，在电子束轰击下，电荷会累积于荧光粉体表面，使得荧光粉体的发光效率降低。更有部分种类的荧光粉体在长时间受到电子束轰击下会分解并释放出气体，使荧光粉体劣化。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提供一种荧光材料，以提升其中的荧光粉体的发光效率。

[0005] 为达上述的目的，本发明提供一种荧光材料，其包含一荧光粉体以及一表面修饰材料。表面修饰材料形成于该荧光粉体的表面上，且表面修饰材料包含掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)，其中掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)由一醋酸铟与一五水合四氯化锡所形成，且醋酸铟占五水合四氯化锡的重量百分比约略为2～8％。

[0006] 其中，该荧光粉体包含一红色荧光粉体。

[0007] 其中，该红色荧光粉体包含掺杂有铕的硫氧化钇(Y2O2S:Eu)、掺杂有铕的氧化钇(Y2O3:Eu)、掺杂有银的硫化锌镉((Zn,Cd)S:Ag)、掺杂有锰的磷酸锌(Zn3(PO4)2:Mn)或掺杂有锰的硅酸镁(MgSiO3:Mn)。

[0008] 其中，该醋酸铟占该五水合四氯化锡的重量百分比约略为3～7％。

[0009] 其中，该荧光粉体包含一绿色荧光粉体。

[0010] 其中，该绿色荧光粉体包含掺杂有铜与铝的硫化锌(ZnS:Cu,Al)、掺杂有铜与铝的硫化锌镉((Zn,Cd)S:Cu,Al)、掺杂有锰的硅酸锌(Zn2SiO4:Mn)、掺杂有锰与砷的硅酸锌(Zn2SiO4:Mn,As)、掺杂有锰的氧化锌(ZnO:Mn)、掺杂有铽的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)或掺杂有铽的硫氧化镉(Cd2O2S:Tb)。

[0011] 其中，该醋酸铟占该五水合四氯化锡的重量百分比约略为3～5％。

[0012] 其中，该荧光粉体包含一蓝色荧光粉体。

[0013] 其中，该蓝色荧光粉体包含掺杂有银与氯的硫化锌(ZnS:Ag,Cl)、掺杂有银的硫化锌(ZnS:Ag)、掺杂有铕的氮化铝(AlN:Eu)或掺杂有钨的钨酸钙(CaWO4:W)。

[0014] 其中，该醋酸铟占该五水合四氯化锡的重量百分比约略为1～3％。

[0015] 本发明的荧光材料利用具有良好的导电性且包含有掺杂有铟的氧化锡的表面修饰材料形成于荧光粉体的表面上，使得累积于荧光粉体表面的电荷可通过表面修饰材料疏导，且可保护荧光粉体免于外界环境的侵蚀，以提高荧光粉体的寿命。

[0016] 附图标记

[0017] 图1为本发明的荧光材料的结构示意图。

[0018] 图2为使用由占五水合四氯化锡不同重量百分比的醋酸铟所形成的表面修饰材料的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。

[0019] 图3为本实施例的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。

[0020] 图4为于荧光粉体的表面掺杂不同重量百分比的四乙基硅氧烷(TEOS)的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。

[0021] 图5为本发明一第二实施例的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。

[0022] 图6为于荧光粉体的表面掺杂不同重量百分比的四乙基硅氧烷的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。

[0023] 图7为本发明一第三实施例的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。

[0024] 其中，附图标记：

[0025] 10：荧光材料 12：荧光粉体

[0026] 14：表面修饰材料

[0027] C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26:曲线

具体实施方式

[0028] 请参考图1，图1为本发明的荧光材料的结构示意图。如图1，荧光材料10包含有一荧光粉体12以及一表面修饰材料14。其中，荧光粉体12用于吸收电子束，并产生具有一特定波长范围的荧光。表面修饰材料14包含掺杂有铟的氧化锡(SnO2:In)，且形成于荧光粉体12的表面上，用以修饰荧光粉体的表面，并修补荧光粉体表面的悬键(dangling bond)。值得注意的是，表面修饰材料14为一透明导电层，而具有良好的导电性，借此荧光材料10因通过表面修饰材料14形成于荧光粉体12表面，而可以疏导累积于荧光粉体12表面的电荷。并且，形成于荧光粉体12表面上的表面修饰材料14另可保护荧光粉体12免于外界环境的侵蚀，以提高荧光粉体12的寿命。于本发明中，表面修饰材料14包含掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)，其中掺杂有铟(In)的氧化锡(SnO2:In)由一醋酸铟与一五水合四氯化锡所形成，且醋酸铟占五水合四氯化锡的重量百分比约略为2～8％。本发明的荧光粉体可包括一绿色荧光粉体、一红色荧光粉体或一蓝色荧光粉体。其中，绿色荧光粉体可包括掺杂有铜与铝的硫化锌(ZnS:Cu,Al)、掺杂有铜与铝的硫化锌镉((Zn,Cd)S:Cu,Al)、掺杂有锰的硅酸锌(Zn2SiO4:Mn)、掺杂有锰与砷的硅酸锌(Zn2SiO4:Mn,As)、掺杂有锰的氧化锌(ZnO:Mn)、掺杂有铽的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)或掺杂有铽的硫氧化镉(Cd2O2S:Tb)。红色荧光粉体可包含有掺杂有铕的硫氧化钇(Y2O2S:Eu)、掺杂有铕的氧化钇(Y2O3:Eu)、掺杂有银的硫化锌镉((Zn,Cd)S:Ag)、掺杂有锰的磷酸锌(Zn3(PO4)2:Mn)或掺杂有锰的硅酸镁(MgSiO3:Mn)。蓝色荧光粉体可包含有掺杂有银与氯的硫化锌(ZnS:Ag,Cl)、掺杂有银的硫化锌(ZnS:Ag)、掺杂有铕的氮化铝(AlN:Eu)或掺杂有钨的钨酸钙(CaWO4:W)。

[0029] 以下将用数个实施例说明制备荧光材料的方法。

[0030] 第一实施例

[0031] 以掺杂有铜与铝的硫化锌作为荧光粉体为例，形成荧光材料的方法例如是：首先，取0.024克的五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)以及0.001克的醋酸铟(Indium(III)acetate)(相当于占五水合四氯化锡的重量百分比为4％)溶于20毫升的去离子水中持续搅拌1小时，并将混合液的PH值调整至7。随后，加入0.5克的掺杂有铜与铝的硫化锌的荧光粉体至混合液中持续搅拌2小时，并调整混合液PH值至介于6与8之间。接着，过滤混合液，将取得的沉淀样品以摄氏80度烘干1小时。随后，烘干后的样品再以摄氏500度烘干2小时。最后，样品即为于掺杂有铜与铝的硫化锌的表面形成有掺杂有铟的氧化锡的荧光材料。于本发明的变化实施例中，五水合四氯化锡可更换为其它的锡化合物，例如：可为有机锡化合物或无机锡化合物。有机锡化合物可为二价锡化合物或四价锡化合物。四价锡化合物可为水合四氯化锡。另外，醋酸铟可更换为其它的铟化合物，例如：可为有机铟化合物或无机铟化合物。

[0032] 以下将进一步说明本实施例的荧光材料的功效，且荧光粉体以掺杂有铜与铝的硫化锌的绿色荧光粉体为例来做说明，但不以此为限。请参考图2与图3，图2为使用由占五水合四氯化锡不同重量百分比的醋酸铟所形成的表面修饰材料的荧光材料的荧光波长与阴极发光(cathodoluminescence，CL)强度的关系示意图，且图3为本实施例的荧光材料于不同条件下的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图，其中阴极发光强度的大小为实际产生的荧光能量与撞击荧光材料的电子束能量的比值。如图2与图3所示，曲线C1为未于绿色荧光粉体的表面上形成有氧化铟与掺杂有铟的氧化锡的荧光材料，即绿色荧光粉体本身的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线。曲线C2、曲线C3、曲线C4与曲线C5分别代表于绿色荧光粉体的表面上形成重量百分比为2.5％、5％、10％与15％的氧化铟的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线。曲线C6、曲线C7、曲线C8与曲线C9为本实施例的荧光材料于不同条件下的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线，其中曲线C6、曲线C7、曲线C8与曲线C9分别代表表面修饰材料是由占五水合四氯化锡重量百分比为2％、4％、6％与8％的醋酸铟所形成的条件。从图2与图3可知，曲线C7于绿光的波长范围内的阴极发光强度不仅为本实施例的荧光材料于不同条件下的阴极发光强度中的最大值，更大于在绿色荧光粉体上形成氧化铟的荧光材料的阴极发光强度。因此，当荧光粉体为掺杂有铜与铝的硫化锌的绿色荧光粉体，且表面修饰材料是由占五水合四氯化锡重量百分比为4％的醋酸铟所形成时，本实施例的荧光材料可具有最佳的阴极发光强度，亦即有最佳的发光效率，且较未形成有氧化铟与掺杂有铟的氧化锡的荧光材料，即绿色荧光粉体本身，的阴极发光强度约略大1.5倍。由此可知，当荧光粉体为绿色荧光粉体时，本实施例的荧光材料的表面修饰材料较佳由占五水合四氯化锡重量百分比为4％的醋酸铟所形成，其中约略4％并不限仅为4％，而可介于4％减去一误差范围与4％加上误差范围，例如：介于3％～5％之间，但不限于此。

[0033] 第二实施例

[0034] 以掺杂有铕的硫氧化钇作为荧光粉体为例，形成荧光材料的方法例如是：首先，取0.0235克的五水合四氯化锡以及0.0015克的醋酸铟(相当于占锡化合物的重量百分比为
6％)溶于20毫升的去离子水中持续搅拌1小时，并将混合液的PH值调整至7。随后，加入
0.5克的掺杂有铕的硫氧化钇的荧光粉体至混合液中持续搅拌2小时，并调整混合液PH值至介于6与8之间。接着，过滤混合液，将取得的沉淀样品以摄氏80度烘干1小时。随后，烘干后的样品再以摄氏500度烘干2小时。最后，样品即为于掺杂有铕的硫氧化钇的表面形成有掺杂有铟的氧化锡的荧光材料。于本发明的变化实施例中，五水合四氯化锡可更换为其它的锡化合物，例如：可为有机锡化合物或无机锡化合物。有机锡化合物可为二价锡化合物或四价锡化合物。四价锡化合物可为水合四氯化锡。另外，醋酸铟可更换为其它的铟化合物，例如：可为有机铟化合物或无机铟化合物。

[0035] 本发明的荧光粉体并不限为绿色荧光粉体，且荧光材料中的铟重量百分比的较佳值随着不同的荧光粉体而有所不同。下面描述以掺杂有铕的硫氧化钇的红色荧光粉体为例。请参考图4与图5，图4为于荧光粉体的表面掺杂不同重量百分比的四乙基硅氧烷(TEOS)的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图，且图5为本发明一第二实施例的荧光材料于不同条件下的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。本实施例的荧光粉体为一红色荧光粉体，且其材料为掺杂有铕的硫氧化钇。如图4与图5所示，曲线C10为未于荧光粉体的表面上掺杂有四乙基硅氧烷与掺杂有铟的氧化锡的荧光材料，即红色荧光粉体本身的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线。曲线C11、曲线C12、曲线C13与曲线C14分别为于红色荧光粉体的表面上掺杂重量百分比为0.5％、1％、2％与3％的四乙基硅氧烷的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线。曲线C15、曲线C16与曲线C17为本实施例的荧光材料于不同条件下的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线，其中曲线C15、曲线C16与曲线C17分别代表表面修饰材料由占五水合四氯化锡重量百分比为2％、4％与6％的醋酸铟所形成的条件。从图4与图5可知，曲线C17于红光的波长范围内的阴极发光强度不仅为本实施例的荧光材料于不同条件下的阴极发光强度中的最大值，更大于在红色荧光粉体上掺杂四乙基硅氧烷的荧光材料的阴极发光强度。因此，当荧光粉体为掺杂有铕的硫氧化钇的红色荧光粉体，且表面修饰材料由占五水合四氯化锡重量百分比为6％的醋酸铟所形成时，本实施例的荧光材料可具有最佳的阴极发光强度，亦即具有最佳的发光效率，且较未掺杂四乙基硅氧烷与掺杂有铟的氧化锡的荧光材料，即红色荧光粉体本身，的阴极发光强度约略大9倍。由此可知，当荧光粉体为红色荧光粉体时，本实施例的荧光材料的表面修饰材料较佳由占五水合四氯化锡重量百分比为6％的醋酸铟所形成，其中约略6％并不限仅为6％，而可介于6％减去一误差范围与6％加上误差范围，例如：介于3％～7％之间，但不限于此。

[0036] 第三实施例

[0037] 以掺杂有银与氯的硫化锌作为荧光粉体为例，形成荧光材料的方法例如是：首先，取0.0245克的五水合四氯化锡以及0.005克的醋酸铟溶于20毫升的去离子水中持续搅拌1小时，并将混合液的PH值调整至7。随后，加入0.5克的掺杂有银与氯的硫化锌的荧光粉体至混合液中持续搅拌2小时，并调整混合液PH值至介于6与8之间。接着，过滤混合液，将取得的沉淀样品以摄氏80度烘干1小时。随后，烘干后的样品再以摄氏500度烘干2小时。最后，样品即为于掺杂有银与氯的硫化锌的表面形成有掺杂有铟的氧化锡的荧光材料。
于本发明的变化实施例中，五水合四氯化锡可更换为其它的锡化合物，例如：可为有机锡化合物或无机锡化合物。有机锡化合物可为二价锡化合物或四价锡化合物。四价锡化合物可为水合四氯化锡。另外，醋酸铟可更换为其它的铟化合物，例如：可为有机铟化合物或无机铟化合物。

[0038] 下面描述以掺杂有银与氯的硫化锌的蓝色荧光粉体为例。请参考图6与图7，图6为于荧光粉体的表面掺杂不同重量百分比的四乙基硅氧烷所形成的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图，且图7为本发明第三实施例的荧光材料于不同条件下的荧光波长与阴极发光强度的关系示意图。本实施例的荧光粉体为一蓝色荧光粉体，且其材料为掺杂有银与氯的硫化锌。如图6与图7所示，曲线C18为未于荧光粉体的表面上掺杂四乙基硅氧烷与掺杂有铟的氧化锡的荧光材料，即蓝色荧光粉体本身的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线。曲线C19、曲线C20、曲线C21与曲线C22分别为于蓝色荧光粉体的表面上掺杂重量百分比为0.5％、1％、2％与3％的四乙基硅氧烷的荧光材料的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线。曲线C23、曲线C24、曲线C25与曲线C26为本实施例的荧光材料于不同条件下的荧光波长与阴极发光强度的关系曲线，其中曲线C23、曲线C24、曲线C25与曲线C26分别代表表面修饰材料由占五水合四氯化锡重量百分比为2％、4％、6％与8％的醋酸铟所形成的条件。从图6与图7可知，曲线C23于蓝光的波长范围内的阴极发光强度不仅为本实施例的荧光材料于不同条件下的阴极发光强度中的最大值，更大于在蓝色荧光粉体上掺杂四乙基硅氧烷的荧光材料的阴极发光强度。因此，当荧光粉体为掺杂有银与氯的硫化锌的蓝色荧光粉体，且表面修饰材料由占五水合四氯化锡重量百分比为2％的醋酸铟所形成时，本实施例的荧光材料可具有最佳的阴极发光强度，亦即具有最佳的发光效率，且较未掺杂四乙基硅氧烷与掺杂有铟的氧化锡的荧光材料，即蓝色荧光粉体本身，的阴极发光强度约略大4倍。由此可知，当荧光粉体为蓝色荧光粉体时，本实施例的荧光材料的表面修饰材料较佳由占五水合四氯化锡重量百分比为2％的醋酸铟所形成，其中约略2％并不限仅为2％，而可介于2％减去一误差范围与2％加上误差范围，例如：介于1％～3％之间，但不限于此。

[0039] 综上所述，本发明的荧光材料利用具有良好的导电性且包含有掺杂有铟的氧化锡的表面修饰材料涂布于荧光粉体的表面上，使得累积于荧光粉体表面的电荷可通过表面修饰材料疏导，且可保护荧光粉体免于外界环境的侵蚀，以提高荧光粉体的寿命。

[0040] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。