发光二极管组件及其制造方法技术

本发明专利技术揭示一种发光二极管组件及其制造方法，该发光二极管组件包含一发光二极管芯片及一荧光材料，该荧光材料是由一铕致活的碱土族氧化物、一铕致活硅酸盐、一铕致活准硅酸盐及一铕致活过氧磷酸盐中至少一种化合物所组成。该荧光材料会吸收部分该发光二极管芯片发出的初始颜色光线，并发出波长异于该初始颜色光线的荧光光线。荧光光线会与初始颜色光线混合，使得该发光二极管组件形成为一多波长的发光源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种，尤其是关于一种包含铕致活的碱土族氧化物、铕致活硅酸盐、铕致活准硅酸盐或铕致活过氧磷酸盐荧光材料的。
技术介绍
由于发光二极管(light emitting diode；LED)有体积小、发光效率高及寿命长等优点，因此被认为是次世代绿色节能照明的最佳光源。另外液晶显示屏的快速发展及全彩屏幕的流行趋势，使白光系发光二极管除了应用于指示灯及大型显示屏等用途外，更切入广大的消费性电子产品，例如手机及PDA。目前发光二极管的种类可依照其所使用的半导体材料来分类，例如GaAs、GaAs1-xPx或GaP等系列。此外，若在GaAs1-xPx、GaP系列半导体材料中掺杂氮原子，则可以产生不同颜色的光线。一般而言，发光二极管所发出的光线具有单色性波长的特性，至于该波长的长短是根据可发光的电子转移过程中的能量变化而定，目前实际上使用的波长包含红外光、红光、绿光、黄光及蓝光等。在人体视觉中，可藉由红、绿、蓝三种不同颜色光的感应而产生多种颜色的感觉，因此称红、绿、蓝三色为光的「三原色」。若将红、绿、蓝三种不同波长的发光二极管光源邻接配置，将可因为混光而得到白光(white color)及其它中间色(neutral color)的颜色光。美国专利第5,995,070号揭露采用邻接不同的光源做为显示装置，其中每一像素是由一红光源、一蓝光源以及两绿光源的二极管所组成。上述利用不同波长的发光二极管混光所产生的白光因是整合不同电性的发光二极管所构成，必须分别以适合的驱动电路控制，而在系统设计上较为复杂。另外美国专利第6,614,179号揭露以发光二极管产生蓝光，该蓝光会激发荧光剂(phosphor)而产生黄光，藉由两种互补色(complementary color)光源混光后形成白光，其中蓝光波长为420nm～490nm，以及黄色荧光剂是由{[(Y，Gd)Sm](AlGa)O:Ce}所组成。但此方式所产生的白光对于物体真实色彩的表现较差，亦即色温(color temperature)较高而致使演色性指数(colorrendering index)不佳。此外以日本住友电工所开发的硒化锌(ZnSe)白光发光二极管组件而言，仍是利用两互补色光线来产生白光。该发光二极管组件是在硒化锌基板上成长一磊晶层，其主要发光结构是由周期表上II-VI族材料所组成，例如硒化锌镉/硒化锌(ZnCdSe/ZnSe)的量子井(quantum well)，其在灌入正向电流后，该量子井部分会发射出蓝光，互补色光线则是利用掺杂的硒化锌基板做为荧光材料所产生。在美国专利第6,337,536号中揭露该掺杂物可以为碘(I)、氯(Cl)、溴(Br)、铝(Al)、镓(Ga)及铟(In)等。利用自身活化(Self-activated；SA)的发光机制，使基板在照射短波长光线后会发射中心波长在550nm到650nm的宽光谱的荧光。当芯片被施加电流后，量子井磊晶层可发出蓝光，部分蓝光经有掺杂的硒化锌基板吸收后会产生红黄光。两种光线经过混光后，会使芯片本身呈现白光体。此方法亦是利用两色互补的方式来产生白光，适用于产生较低色温的白光。与美国专利第6,614,179号及第6,337,536号两者相较，前者缺乏红光区域波长的光线，而后者是缺乏绿光区域波长的光线，因此在演色性上皆不易被提高。因此若要发展一高演色性的白光，必须藉由控制或调整光源发出光线中所含各色光的比例，使其与自然光的组成比例相近，则其所呈现物体的色彩能较为逼真。另在荧光材料的研发上，目前的方法皆以钇铝石榴石晶体(化学式X3(A3B2)O12)的组成成分为研发重点，如YAG荧光体结构中的Y3(Al3Al2)O12、(Y3-xCex)Al5O12、(Y2.9Tb0.05)Al5O12、及(Y2.95-aCe0.05Gda)(Al5-bGab)O12等，希望藉由两种以上的荧光体的混合来产生较高演色性的白光发光二极管。此外，不同平均颗粒尺寸(d50)的荧光体亦会造成发光波长及发光强度的不同。除铈致活的钇铝石榴石晶体外，另有德国Tridonic Optoelectronics GMBH等公司在PCT国际专利申请案WO 02/054502中所揭露的荧光材料，其化学式如下所示(2-x-y)SrOx(Ba，Ca)O(1-a-b-c-d)SiO2aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+。可藉由改变荧光材料的成份而调整色温，或者可加入红色荧光材料Y(V，P，Si)O4:Eu等来调整色度坐标。综上所述，市场上亟需要一种与自然光的组成比例相近的发光组件，其拥有较佳的发光效率及亮度
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，其是利用半导体荧光材料吸收发光二极管芯片产生的光，而发出波长异于该发光二极管芯片所发光线的荧光光线，最后混合发光二极管芯片所发出的光线及荧光光线以形成一多波长的发光二极管组件。本专利技术的另一目的是藉由改变半导体荧光材料的组成比例而产生如粉红(pink)或带紫色的粉红光(purplish pink)等白光系的中间色光源。为达到上述目的，本专利技术揭示一种，该发光二极管组件包含一能产生初始颜色光的发光二极管芯片及一的荧光材料。该荧光材料是由一铕致活的碱土族氧化物、一铕致活硅酸盐、一铕致活准硅酸盐及一铕致活过氧磷酸盐中至少一种化合物所组成，且会吸收部分该初始颜色光，并释放出不同于该初始颜色光的荧光光线。该初始颜色光与该不同波长频谱的荧光光线会混合为一白光系光线，且会自该发光二极管组件射出而成为白色发光源。另外，可以改变荧光材料中不同化合物的组成比例，而产生其它白光系中间色光线。该发光二极管芯片可以是氮化物系(InGaAlN)半导体的发光二极管或硒化锌(ZnSe)系的发光二极管，尤其以氮化物系半导体的发光二极管为较佳。该铕致活的碱土族氧化物是以氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)及氧化钡(BaO)其中至少一种物质为主体，其活化剂(activator)为二价铕Eu2+。该铕致活硅酸盐的主体化学式为A2SiO4，其中A是选自锶、钙、钡、镁(Mg)、锌(Zn)及镉(Cd)中至少一个。该铕致活准硅酸盐的主体化学式为ASiO3，其中A是选自锶、钙、钡、镁、锌及镉中至少一个。该铕致活过氧磷酸盐的主体化学式为(A1-x-yBxCy)2P2O7，其中A是选自锶、钙、钡、镁、锌及镉中至少一者；B是选自铕、锰(Mn)、钼(Mo)及铈(Ce)中至少一个；C是选自铕、锰、钼及铈中至少一个。该发光二极管组件的制造方法是先提供一可发出初始光线的初始光源，其中该初始光源是将一发光二极管芯片固定及电性连结于一支撑载体上。该支撑载体可为一导线架或基板。然后覆盖一模构件于该初始光源上，及使一荧光材料置于该初始光线可照射处，该荧光材料是由一铕致活的碱土族氧化物、一铕致活硅酸盐、一铕致活准硅酸盐及一铕致活过氧磷酸盐中至少一种化合物所组成。藉由该荧光材料吸收一部分该初始光线后，就能产生波长相异的荧光，而混合该初始光线及荧光即可使该发光二极管组件成为一多波长光源。附图说明图1(a)～1(b)是以波长为455nm的蓝光发光二极管芯片激发铕致活的准硅酸锶钡的发光光谱图；图2是本专利技术发光二极管组件的第一实施例的示意图；图3是本专利技术发光二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管组件，包含：一发光二极管芯片，能产生初始光线；一荧光材料，该荧光材料是由一铕致活的碱土族氧化物、一铕致活硅酸盐、一铕致活准硅酸盐及一铕致活过氧磷酸盐中至少一种铕致活化合物所组成，会吸收一部分该初始光线以发射出波长相异的荧光光线；藉由混合该初始光线及荧光光线使该发光二极管组件成为一多波长光源。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管组件，包含一发光二极管芯片，能产生初始光线；一荧光材料，该荧光材料是由一铕致活的碱土族氧化物、一铕致活硅酸盐、一铕致活准硅酸盐及一铕致活过氧磷酸盐中至少一种铕致活化合物所组成，会吸收一部分该初始光线以发射出波长相异的荧光光线；藉由混合该初始光线及荧光光线使该发光二极管组件成为一多波长光源。2.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活的碱土族氧化物的主体是由氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)、氧化钡(BaO)、氧化镁钙锶钡((Mg，Ca，Sr，Ba)O)、氧化镁锶钡((Mg，Sr，Ba)O)、氧化钙锶钡((Ca，Sr，Ba)O)及氧化锶钡((Sr，Ba)O)的铕致活的碱土族氧化物中至少一个所组成。3.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活碱土族氧化物、铕致活硅酸盐、铕致活准硅酸盐及铕致活过氧磷酸盐的荧光材料是以二价铕(Eu2+)作为活化剂。4.根据权利要求2所述的发光二极管组件，其特征在于该荧光材料是选自所述铕致活的碱土族氧化物，并以不同组成比例所形成的化合物及混合物中的至少一种形式存在。5.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活的碱土族氧化物的荧光材料可以是二价铕致活的氧化镁钙锶钡((Mgr，Cax，Sry，Baz)O:sEu2+)、二价铕致活的氧化镁锶钡((Mga，Srb，Bac)O:sEu2+)、二价铕致活的氧化锶钡((Bai，Srj)O:sEu2+)，化学式中a、b、c、i、j、r、s、x、y及z必须满足下列关系式及等式0(a，b，c，i，j，r，s，x，y，z)1、(r+x+y+z+s)＝1、(a+b+c+s)＝1及(i+j+s)＝1。6.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活硅酸盐的主体化学式为A2SiO4，该化学式中A是选自锶、钙、钡、镁、锌及镉中至少一者。7.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活硅酸盐的荧光材料可具有掺杂杂质，该掺杂杂质是选自氟、氯、溴、碘、磷、硫及氮中至少一个。8.根据权利要求6所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活硅酸盐的主体是由硅酸钙锶钡所组成，其化学式为(Sr2-x-yBaxCay)SiO4，该化学式中x及y仅需要满足下列一组关系式0x0.8，0y0.8；0x0.5，0y0.3；0.5x0.7，0.2y0.5。9.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活准硅酸盐的主体化学式为ASiO3，该化学式中A是选自锶、钙、钡、镁、锌及镉中至少一个。10.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活准硅酸盐的荧光材料可具有掺杂杂质，该掺杂杂质是选自氟、氯、溴、碘、磷、硫及氮中至少一个。11.根据权利要求9所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活准硅酸盐的主体是由准硅酸钙锶钡所组成，其化学式为(Sr2-x-yBaxCay)SiO3，该化学式中x及y仅需要满足下列一组关系式0x0.8，0y0.8；0x0.5，0y0.3；0.5x0.7，0.2y0.5。12.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活过氧磷酸盐的主体是由过氧磷酸锶铕锰所组成，其化学式为(A1-x-yBxCy)2P2O7，该化学式中A是选自锶、钙、钡、镁、锌及镉中至少一个；B是选自铕、锰、钼及铈中至少一者；C是选自铕、锰、钼及铈中至少一个。13.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活过氧磷酸盐的荧光材料可具有掺杂杂质，其掺杂杂质是选自氟、氯、溴、碘、磷、硫及氮中至少一个。14.根据权利要求12所述的发光二极管组件，其特征在于该铕致活过氧磷酸盐的主体是由过氧磷酸锶铕锰所组成，其化学式为(Sr1-x-yEuxMny)2P2+zO7，该化学式中x、y及z需要满足下列各关系0.03x0.08，0.06y0.16，0z0.05。15.一种发光二极管组件的制造方法，其包含下列步骤固定并电性连结一发光二极管芯片于一支撑载体上；将一荧光材料置于该发光二极管芯片发出光...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹世雄，曾坚信，
申请(专利权)人：展晶科技深圳有限公司，先进开发光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]