一种高效率荧光粉及其制法，其是使用微波或等离子体瞬间加温的作用，改善荧光粉中发光添加剂的分布与强化主成份的结晶程度，同时减少荧光粉体表面的电子或电洞捕捉缺陷，提高荧光粉的发光效率，研磨荧光粉产生的微细粉体，增加粉体的表面积，经微波或等离子体作用改善表面晶相，可进一步提高荧光粉的发光效率，且在粉体表面披覆与荧光粉主成份相同的膜层，经微波或等离子体处理形成良好晶相的膜披覆层，具有提高使用寿命与发光效率的双重效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高效率荧光粉及其制法，尤指一种使用微波或等离子体瞬间加温荧光粉表面，改善荧光粉中发光添加剂的分布与强化主成份的结晶程度，以获得高效率荧光粉。
技术介绍
荧光粉体用途广泛，依激发能量形式有电场、气体放电、场发射电子等，随着高品质显示与照明需要，高效率与长使用寿命的荧光粉成为重要的材料。荧光粉的成份由主成份与发光成份组成，主成份提供良好的结晶与能量场，发光成份在外加能量激发下产生电子跃迁现象，产生特定的发光光谱。高效率的荧光粉常以良好的主成份晶相与分布均匀的发光成份形成的配方，以及荧光粉体粒子的外观来获得，其中具有均质尺寸与圆形外观的粉体发光效率最好。随着材料技术的发展，成份配方型与粉体粒子外观控制对荧光粉性质改善已达相当的极限，如何更进一步提高荧光粉体的发光效率与使用寿命成为高效率照明与显示技术待开发的问题。荧光粉体具有高的结晶程度，粉体粒径一般无法太小，然而粒径减小所产生的表面积增加却是有利于更多光子产生，如何兼顾小粒径与高结晶性为提高荧光粉发光效率的重要方法。虽然使用化学法可以合成纳米级的荧光粉体，常因结晶性不佳导致发光效率低，而且因外加激发能量的作用也易对纳米级粉体产生变质作用，造成使用寿命的减少。因此虽然纳米化可以提高表面积，在实用所需的亮度与寿命方面常无法满足应用的规格，故具有高结晶性的微细粉体为高效率荧光粉开发的一项重点。研磨法为微细化粉体的最经济方式，使用细小磨球高速转动产生的剪切力，可有效的微细化粉体至纳米级的尺度。然因使用高速剪切力来破坏粉体粒子，使研磨后的粉体表面呈不规则形状且存在许多结晶缺陷，导致微细化的荧光粉发光效率不如未研磨的粉体。加热处理可以回复表面的结晶缺陷，但是长时间的热处理容易造成粉体有凝团的现象，使热处理后粒径增加。再者荧光粉体一般有高的熔点，因此加热的温度常不易使粉体粒子表面平坦化与粉体圆形化，如何足够高温热处理来改善结晶程度与外观，同时不会造成凝团现象，是高效率荧光粉待克服的另一项困难。荧光粉体之发旋光性能改善常以组成配方的调整与粉体粒子外观来获得，如专利US6440329、EP1449905、JP2004099692、US2004066883、JP2000034479、JP20011081459等等涉及组成调整提高荧光粉的性能，专利US6707249、JP2003147353、US6315924、JP2001131545、US5643674等使用两种互补性添加剂达到提高发光效率的效果，专利TW567222、US200436059、JP2002187717、JP10077469、US5851428等通过粒径分布与外观控制来提高发光效率，专利TW490481、US5525259、US5126166等使用稳定性高的氧化物来保护荧光粉体避免受外加能量的影响而使特性劣化，其中以γ氧化铝的粉体表面披覆为代表。荧光粉体粒径分布与圆形外观对发光效率有重要影响，使用的粉体粒径均在微米级以上，微小粒径的荧光粉体有采用化学溶液法制作，如专利FR2771749与JP200409383等，虽然可以得到均质的纳米级荧光粉体，其发光效率因结晶性不如微米级的粒子而呈现较差的结果。粉体微细化增加表面积，理论上可以提高产生的光子数，亦即有更高的发光效率，然而由于粉体表面积增加引起的分散困难，因粉体凝团产生导致净表面积的增加有限，而且粒径变小所影响的结晶性变差现象，使整体粉体的发光效率反不如大粒径的荧光粉体。等离子体能量的粉体处理可以改善粉体表面状态，进而得到圆形粉体与提高发光效率，如专利US5851428所使用的方法，但等离子体的高温状态容易造成大的粉体粒子，因此以等离子体法制作的荧光粉体仍达10微米的粒径，无法利用微细化所产生的高面积功效。机械研磨法控制磨球的尺寸可以制作粒径达100纳米以下的粉体，然因使用高速剪切力来细化粉体粒子，使粉体的表面呈现不规格状况，导致光的散射而降低发光效率，此外，剪切力形成的新表面有许多结晶缺陷，容易产生电子或电洞的捕捉效应，发光效率因而无法有效增加，这也是相对低成本的研磨法虽可以制作微细粉体，对荧光粉体上的应用仍无研发报导的主因。荧光粉体主成份使用的晶体结构一般具有良好的耐候性，本质上属于宽能隙的材料，经发光添加剂的加入后，产生发光中心可受外加激发能量而发光，但也同时降低材料的耐候性，所以理论上可以使用与荧光粉主成份相同的材料作为粉体的保护层，但常因保护层制作过程的长时间高温作用，导致发光添加剂扩散至保护层中，使保护层的保护效果降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效率荧光粉及其制法，研磨微细化粉体至次微米级以下，经微波或等离子体的瞬间作用改善粉体表面状态与粉体粒子外观，来大幅增加粉体的发光效率。本专利技术的又一目的是提供一种高效率荧光粉及其制法，使用与荧光粉体主成份相同的材质作为粉体表面的保护层，利用微波或等离子体的瞬间处理得到不含发光添加剂的保护层，达到同时改善使用寿命与发光效率的效果。本专利技术的再一目的是提供一种高效率荧光粉及其制法，借由微波或等离子体能量与材料的作用区域控制的运用，可建立新的粉体改质与表面处理技术，成为提供更新粉体性能的新方法。为达上述目的，本专利技术的较佳实施例是提供一种高效率荧光粉，其包括有一荧光粉体及一厚度0.1至1微米的表面披覆层，其中该表面披覆层披覆于该荧光粉体上，且该表面披覆层经过微波或等离子体加热处理。其中所述荧光粉体为本领域常用的任何荧光粉体材料，例如钇铝石榴石，氧化钇等，披覆层使用与其相同之材料。于本专利技术的高效率荧光粉制法的较佳实施例中，其步骤包括有(a)提供一荧光粉体，该荧光粉体表面披覆有与该荧光粉体材料相同的一披覆层；以及(b)以一电磁波加热该披覆层。其中，若是微波处理，则微波处理时间为1至10分钟，以3至5分钟最佳，处理功率介于100W至2000W间，以600W至900W最佳；而若是等离子体处理，则等离子体处理为功率2000W至4000W的等离子体火炬，其送料速率要使粉体的处理时间在1分钟内。有关本专利技术的处理条件与所得荧光粉的发光效率改善效果的关系，可从本专利技术附图中清楚看出。由于微波与等离子体具有快速加温的效果，配合粉体粒子表面与里面对微波能量的吸收率差异，可以设计热能大部份产生在粉体表面层的效果，这种选区加热的特性为微波热处理的特色，而等离子体本身具有数千度摄氏的温度，具有使粉体熔融再析出的效果，适当控制等离子体作用于粉体的时间，可以得到能量集中于粉体表面导致表面熔融再析出现象产生，因此使用微波与等离子体能量来进行粉体的热处理，可使能量大部份作用于粉体表面，达到表面改质却不产生凝团的粒径增加现象。荧光粉体在外加能量作用下而发光，因此存在外加能量对晶体结构的劣化问题，以高激发能量来产生高亮度的方法常导致荧光粉使用寿命缩短，对高亮度的荧光粉应用存在寿命改善的需求。粉体表面披覆相对热力学稳定的晶相，可以保护荧光粉减少激发能量的伤害，然而由于晶相结构与荧光粉主成份不同，虽然可以改善使用寿命，随披覆层厚度的增加有发光亮度降低的现象，因此本专利技术制作具保护功能且不牺牲发光效率的披覆层，借由具成本效益的粉体研磨微细化法，以及选区高温热处理效果的微波或等离子体能量，配合特定的粉体表面层披覆，开发高发光效率与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高效率荧光粉，其包括有：一荧光粉体；以及一表面披覆层，其披覆于该荧光粉体上，且该表面披覆层经过电磁波加热处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑世裕，杨友财，叶胜发，
申请(专利权)人：典通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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