磷光体组合物和具有该磷光体组合物的发光器件封装件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种磷光体组合物以及包含该磷光体组合物的发光装置。磷光体组合物的组成式为AzCxO12:RE，其中z为0≤z≤3，并且x为0≤x≤5，A包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种，C包含选自B、Al和Ga中的至少一种，并且RE包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种。发光装置包含磷光体组合物。
【专利说明】磷光体组合物和具有该磷光体组合物的发光器件封装件
【技术领域】
[0001]本实施方案涉及磷光体组合物和包含该磷光体组合物的发光装置。该发光装置可以包括发光器件封装件、照明单元或背光单元。
【背景技术】
[0002]LED (发光器件)是具有将电能转换为光能的性质的器件。例如，LED可以通过调节化合物半导体的组成比呈现出各种颜色。
[0003]例如，氮化物半导体呈现出优异的热稳定性和宽的带隙能，使得氮化物半导体在光学器件和高功率电子器件领域已倍受关注。特别地，已将采用氮化物半导体的蓝光、绿光以及UV发光器件商业化并广泛应用。
[0004]一般通过在蓝光LED上涂覆产生黄色光的YAG = Ce磷光体的方案来实现发射白光的LED (采用通过涂覆磷光体发光的二次光源)。
[0005]然而，根据上述方案，由于二次光引起的量子缺陷(quantum deficit)和再福射效率，因此效率降低并且不容易显色(color rendering)。
[0006]因此，由于在相关技术的白光LED背光中是将蓝光LED与黄色磷光体结合,所以白光LED背光缺乏绿色和红色成分，使得颜色表现不自然。因此，白光LED背光有限地应用于便携式电话或便携式电脑的显示器。然而，由于白光LED背光容易驱动并且便宜，根据相关技术的白光LED背光已得 到广泛应用。
[0007]一般而言，磷光体材料可以包括硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐或硫化物，以及在发光中心使用过渡金属或稀土金属在本【技术领域】中是公知的。例如，尽管硅酸盐磷光体已用于背光单元或发光器件，但是硅酸盐磷光体不耐潮湿，所以硅酸盐磷光体的可靠性逊于任意其他磷光体。
[0008]同时，尽管已经大体研究了通过具有高能量的激发源(例如，紫外光或蓝光)来激发用于白光LED的磷光体以发射可见光，但是，如果将根据相关技术的磷光体暴露至激发源，那么磷光体的亮度就会降低。
【发明内容】
[0009]本实施方案提供具有改进的可靠性和高亮度的磷光体组合物以及具有该磷光体组合物的发光装置。
[0010]此外，本实施方案提供具有高发光强度的磷光体组合物以及具有该磷光体组合物的发光装置。
[0011]本实施方案提供具有新组成的黄色磷光体和具有该黄色磷光体的发光装置。
[0012]此外，本实施方案提供具有改进的可靠性和高亮度的磷光体组合物以及具有该磷光体组合物的发光装置。
[0013]另外，本实施方案提供具有高发光强度的磷光体组合物以及具有该磷光体组合物的发光装置。[0014]根据本实施方案的磷光体组合物表示为组成式AzCxO12 = RE (O < z ≤ 0.5)，其中，A可以包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种，C可以包含选自Al和Ga中的至少一种，并且RE可以包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种。
[0015]根据本实施方案的磷光体组合物表示为组成式A3_zC5012:REz(0 < z ≤ 0.5)，其中，A可以包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种，C可以包含选自Al和Ga中的至少一种，RE可以包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种，并且组成式A3_zC5012:REz可以包括组成式(Y, GcD3-, (B, AD5O12: Ce0
[0016]根据本实施方案的磷光体组合物表不为组成式A3_zC5012:REz (O < z ≤0.5),其中A可以包含选自Y、Sc、Gd以及Lu中中的至少一种，C可以包含选自B (硼)、Al和Ga中的至少一种，RE可以包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种，并且组成式八3_乂012:1^可以包括组成式(Gd3_y_zYy)B5O12:Cez (O≤ y ≤ 2)。
[0017]根据本实施方案的发光器件封装件包括:本体、在本体上的第一电极层和第二电极层、电连接至第一电极层和第二电极层的发光芯片、以及在发光芯片上的包含磷光体组合物的模制构件，其中磷光体组合物包括组成式AzCx012:RE，Z为O≤Z≤3并且X为O≤X≤5，A包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种，C包含选自B (硼)、Al和Ga中的至少一种，RE是选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种，并且磷光体组合物发射黄光。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是示出包含根据本实施方案的磷光体组合物的发光器件封装件的截面图。
[0019]图2是示出包含本实施方案的磷光体组合物的发光器件中根据B与Al的比率的激发波长特性数据的曲线图。
[0020]图3是示出包含本实施方案的磷光体组合物的发光器件中根据B与Al的比率的发射波长特性数据的曲线图。
[0021]图4是示出包含根据本实施方案的磷光体组合物的发光器件中根据Y与Gd的比率的激发波长特性数据的曲线图。
[0022]图5是示出包含本实施方案的磷光体组合物的发光器件中根据Y与Gd的比率的发射波长特性数据的曲线图。
[0023]图6是示出包含根据本实施方案的磷光体组合物的发光器件中根据Ce的比率的激发波长特性数据的曲线图。
[0024]图7是示出包含本实施方案的磷光体组合物的发光器件中根据Ce的比率的发射波长特性数据的曲线图。
[0025]图8是示出具有根据本实施方案的发光器件的照明装置的分解透视图。
【具体实施方式】
[0026]在本实施方案的描述中，应理解，当层(或膜)、区域、图案或结构被称为在另一衬底、另一层(或膜)、另一区域、另一焊垫或另一图案“上”或“下方”时，可以是“直接”或“间接”在其他衬底、层(或膜)、区域、焊垫或图案上方，或者还可以存在一个或更多个中间层。已参照附图对层的这样的位置进行了描述。[0027]为了方便或清楚起见，在附图中示出的每层的厚度和尺寸可被放大、省略或示意性地绘制。此外，元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。
[0028](实施方案)
[0029]图1是示出包含根据第一实施方案的磷光体的发光器件封装件200的截面图。根据第一实施方案的封装件结构不限于此，并且该封装件结构适用于两杯封装型(two cuppackage type)的封装件。
[0030]发光器件封装件200可包含封装件本体205、在封装件本体205上的发光器件芯片100，和在发光器件芯片100上包含磷光体组合物232的模制构件230。
[0031]根据第一实施方案的磷光体组合物232表不为组成式A3_zC5012:REz(0 < z ^ 0.5),其中A可以包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种，C可以包含选自B (硼)、Al和Ga中的至少一种，并且RE可以包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种。
[0032]根据第一实施方案的磷光体组合物232可以包括式乙出5_/1!￡)012:&(0≤x < 5)。
[0033]另外，根据第二实施方案的磷光体组合物232可以包括式(Y，Gd) 3_z (B，A1)5012: Cez。
[0034]根据第一实施方案和第二实施方案的磷光体组合物232相对于在420nm至500nm范围内的激发波长可以具有在559nm至567nm范围内的发射波长。
[0035]根据本实施方案的发光器件封装件200可以包含:封装件本体205、安装在封装件本体205上的第一电极层213和第二电极层214、安装在封装件本体205上并且电连接至第一电极层213和第二电极层214的发光器件芯片100,以及围绕发光器件芯片100的模制构件 230。
[0036]封装 件本体205可以包含娃材料、合成树脂材料或金属材料。可以在发光器件芯片100周围形成倾斜表面。
[0037]第一电极层213和第二电极层214彼此电隔离，并且执行向发光器件芯片100供电的功能。此外，第一电极层213和第二电极层214反射从发光器件芯片100产生的光,使得可增加光效率，并且可将从发光器件100产生的热散到外面。
[0038]发光器件芯片100可应用于横向型发光器件,但是本实施方案不限于此。发光器件芯片100可以应用于垂直型发光器件或倒装芯片型发光器件。
[0039]发光器件芯片100可以由氮化物半导体形成。例如，发光器件芯片100可以包含GaN> GaAs、GaAsP 或 GaP。
[0040]发光器件芯片100可包含如下发光结构:所述发光结构包含第一导电半导体层(未不出)、有源层(未不出)以及第二导电半导体层(未不出)。
[0041]根据本实施方案，第一导电半导体层可以包含N型半导体层,第二导电半导体层可以包含P型半导体层，但是本实施方案并不限于此。另外，可在第二导电半导体层上形成具有与第二导电半导体层相反的极性的半导体层，例如，N型半导体层(未示出)。因此，发光结构110可以包含N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P_N_P结结构中的一种。
[0042]发光器件芯片100可以布置在封装件本体205上，或者可以布置在第一电极层213或第二电极层214上。
[0043]发光器件芯片100可以通过包括导线方案、倒装芯片方案以及芯片接合方案中的一种方案电连接至第一电 极层213和/或第二电极层214。尽管在本实施方案中描述了发光器件芯片100通过第一导线电连接至第一电极层213，并且通过第二导线电连接至第二电极层214，但是本实施方案不限于此。
[0044]模制构件230围绕发光器件芯片100以保护发光器件芯片100。在模制构件230中包含有磷光体组合物232，使得从发光器件芯片100发射的光的波长可以改变。
[0045]由于根据本实施方案的磷光体组合物232具有在黄光区域中的发光区域，使得磷光体组合物232可应用于实现白光LED。
[0046]例如，磷光体组合物232通过该吸收区域可以具有在420nm至500nm范围内的激发波长和在559nm至567nm范围内的黄光发射波长。
[0047]根据本实施方案的黄光磷光体组合物232适用于并且可利用于UV-LED和蓝光LED。
[0048]例如，使用蓝光LED芯片实现白光LED的常规方案包括在蓝光LED芯片上涂覆绿色和红色磷光体组合物的方案、在蓝光LED芯片上涂覆黄色磷光体组合物以及在蓝光LED芯片上涂覆绿色、红色和黄色磷光体组合物，其中本实施方案的磷光体组合物表示发射黄光并且用于实现白光LED的磷光体组合物。
[0049]根据本实施方案，白光LED可以通过向UV芯片施加绿色、红色和蓝色磷光体组合物来实现，并且可以通过向白光LED附加涂覆黄色磷光体组合物来改进显色指数。
[0050]当通过使用本实施方案的磷光体组合物232来实现白光LED时，该白光LED可用于移动通讯装置、车辆、灯、背光单元或医药等领域。
[0051]在下文中，将通过参考制造根据本实施方案的磷光体组合物的工艺来更详细地描述本实施方案的特征。
[0052]根据第一实施方案的磷光体组合物表不为组成式A3_zC5012:REz (O < z < 0.5),其中A可以包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种，C可以包含选自B (硼)、Al和Ga中的至少一种，并且RE可以包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种。
[0053]例如，第一实施方案的磷光体组合物232可以包含组成式Y3(B5_xAlx)012:Ce(0 ( x
<5)。
[0054]根据本实施方案的磷光体组合物232具有易于通过使用稳定的起始材料通过固态反应法制造的优点。例如，在根据Y3B5_xAlx012:Ce的组成比称量原料Y203、Al203、B203、Ce02和NH4Cl之后，利用溶剂在玛瑙研钵中将原料混合。在这种情况下，可以根据B与Al的比率在O < X < 5的范围内的变化将原料混合成组合物。
[0055]另外，根据第二实施方案的磷光体组合物232可以包含组成式(Y, Gd)3-z(B, AD5O12:Cez0 例如，可以根据基础组合物(Y，Gd)3_z(B，Al)5012:Cez 中 Ce 的比率的变化混合材料。z可为0.1 < z < 0.3，但是本实施方案不限于此。
[0056]磷光体组合物232的合成环境具有如下条件:气体流量在400立方厘米每分钟至2000立方厘米每分钟的范围内并且合成温度在约1300°C至约1500°C的范围内。还原性气体可以包含H2、N2和NH3。在这种情况下，可以通过在5%/95%至20%/80%的范围内改变H2/N2混合气体的比率来合成磷光体组合物232。
[0057]例如，根据本实施方案的磷光体组合物232是在如下条件下合成的:其中还原性气体具有20%的H2和80%的N2的含量，气体流量为1000立方厘米/分钟持续约六小时，温度为约1400°C，但是本实施方 案不限于此。[0058]然后，可以在使用氧化锆和玻璃球进行了球磨工艺和清洁工艺之后，对烧结(fired)的磷光体组合物232进行干燥。
[0059]本实施方案的粒径为约10 μ m并且具有不规则形状的磷光体组合物232的颗粒可以基于SEM (扫描电子显微镜)数据来确定，磷光体组合物232的组分可以通过EDX (能量散射X射线分析仪)来确定。
[0060]如图2和图3所示，经干燥的磷光体组合物232的激发发光特性可以通过PL (光致发光)分析来分析。在根据条件变化的Y3B5_xA1x012: Ce和(Y，Gd) 3_z (B, Al) 5012: Cez的情况下，可以知道磷光体组合物232是发射波长在559nm至567nm范围内的黄色磷光体组合物232。
[0061]图2是示出包含根据本实施方案的磷光体组合物232的发光器件中根据B与Al的比率的激发波长特性数据的曲线图。
[0062]图3是示出包含本实施方案的磷光体组合物232的发光器件中根据B与Al的比率的发射波长特性数据的曲线图。
[0063]表1示出根据B与Al比率的包含本实施方案的磷光体组合物232的发光器件的特性实验例。
[0064]表1
[0065]
【权利要求】
1.一种组成式为AzCxO12 = RE的磷光体组合物，其中Z为O≤Z≤3，并且x为O≤x≤5， 所述A包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种， 所述C包含选自B、Al和Ga中的至少一种，并且 所述RE包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的磷光体组合物，其中所述A为Y。
3.根据权利要求2所述的磷光体组合物，其中在所述组成式AzCxO12= RE中，所述AzCx包? Y3 (B5^xAlx)0
4.根据权利要求1所述的磷光体组合物，其中所述A为Y和Gd。
5.根据权利要求4所述的磷光体组合物，其中在所述组成式AzCxO12:RE中，所述Az包括Gd3-y_zYy。
6.根据权利要求5所述的磷光体组合物，其中在所述组成式AzCxO12:RE中，所述Az包括Gd3-y_zYy。
7.根据权利要求5或6所述的磷光体组合物，其中所述Cx为B5。
8.根据权利要求1所述的 磷光体组合物，其中所述C包含B和Al。
9.根据权利要求8所述的磷光体组合物，其中所述Cx为(B，A1)5。
10.根据权利要求9所述的磷光体组合物，其中所述组成式AzCxO12= RE包括组成式(Y, Gd) 3_z (B，AD5O12: Ce，并且其中所述 z 为 0.1≤ z ≤ 0.3。
11.根据权利要求1所述的磷光体组合物，其中所述RE是Cev，其中所述Cev的组成(V)为 0.1 ≤ V ≤0.3。
12.根据权利要求1所述的磷光体组合物，其中所述磷光体组合物包含组成式(Y, Gd) 3_z (B，AD5O12: Ce，其中所述 z 为 0.1 ≤ z ≤ 0.3，并且 所述磷光体组合物相对于420nm至500nm范围内的激发波长具有559nm至567nm范围内的发射波长。
13.一种发光器件封装件，其包括: 本体； 在所述本体上的第一电极层和第二电极层； 电连接至所述第一电极层和所述第二电极层的发光芯片；以及 在所述发光芯片上的包含磷光体组合物的模制构件， 其中所述磷光体组合物的组成式为azcx012:re，并且 其中所述Z为O≤Z≤3，所述X为O≤X≤5， 所述A包含选自Y、Sc、Gd和Lu中的至少一种， 所述C包含选自B (硼)、A1和Ga中的至少一种， 所述RE包含选自Eu、Ce、Sm、Yb、Dy、Gd、Tm和Lu中的至少一种，并且 所述磷光体组合物发射黄光。
14.根据权利要求13所述的发光器件封装件，其中所述发光芯片包括UVLED芯片。
15.根据权利要求13所述的发光器件封装件，其中所述发光芯片包括蓝光LED芯片。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的发光器件封装件，其中所述组成式AzCxO12: RE包括组成式(Y，Gd) 3_z (B，AD5O12: Ce，并且其中所述z为0.1≤z≤0.3。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的发光器件封装件，其中所述组成式AzCxO12: RE 包括组成式(Y, Gd) 3-z (B, Al) 5012: Ce,并且其中
所述z为0.1≤z≤0.3。
18.根据权利要求13至15中任一项所述的发光器件封装件，其中所述Cx为B50
19.根据权利要求13至15中任一项所述的发光器件封装件，其中所述Cx为(B，A1)5。
20.根据权利要求13至15中任一项所述的发光器件封装件，其中所述组成式AzCxO12: RE包括组成式(Y，Gd) 3_z (B，AD5O12: Ce，并且其中所述z为0.1≤z≤0.3。
【文档编号】H01L33/50GK103820118SQ201310572266
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】文智煜, 姜贤龟, 金知惠, 朴善暎, 洪基镐 申请人:Lg伊诺特有限公司