TWI582216B - Shell core structure fluorescent material and its light source device - Google Patents

Description

殼核結構螢光材料及其光源裝置

本發明係有關於一種殼核結構螢光材料及其光源裝置，尤其是殼核結構螢光材料包含具有黃光、綠光、或紅光螢光粉的核心以及具有含錳氟化物螢光粉的殼層，而含錳氟化物螢光粉包含四價錳離子並具有化學式A_xMF_6-yZ_y：Mn⁴⁺，此殼核結構螢光材料可接收紫外及藍光之激發光，而放射複合型光譜以達成高演色性白光之需求。

近年來，具有「節能」與「環保」雙重特性的白光發光二極體(LED)，隨著其發光效率的不斷提昇，一般認為是取代熱熾燈與螢光燈的革命性光源。螢光材料為製作單晶片白光LED不可或缺的光轉換材料，攸關發光效率、安定性、演色性、色溫、使用壽命等特性，因此是單晶片白光LED系統中最重要的關鍵材料。

一般來說，白光裝置需要具有高演色性以呈現物體真實色彩，然而在習知技術中，利用440~460nm藍光激發550nm Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³綠粉或560nm Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³黃粉，所產生的白光演色性是介於70~75，使得藍光晶片無法搭配單一螢光粉而滿足目前光源之需求。

因此，需要一種具有複合型光譜的新穎殼核結構螢光材料以及使用這種螢光材料的光源裝置，利用核殼結構螢光粉具有複合型光譜的特性，即能以單一螢光粉封裝有效提升白光之演色性，其中殼核結構螢光材料包括具有黃光、綠光、或紅光螢光粉的核心以及具有含錳氟化物螢光粉的殼層，可吸收370nm至500nm之波長的光激發而轉換成520nm至800nm之間的發射光，且利用殼核結構螢光材料以製作光源裝置，提供具有高品質的光源，藉以解決上述習用技術的問題。

本發明之主要目的在於提供一種殼核結構螢光材料，係包括核心及殼層，且核心具有黃光、綠光、或紅光螢光粉，而殼層具有含錳氟化物螢光粉，尤其是含錳氟化物螢光粉包含第一元素、第二元素、氟元素、鹵素元素以及四價錳離子，且具有化學式A_xMF_6-yZ_y：Mn⁴⁺，其中A為第一元素並包含鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣、鍶、鋇以及鋅的至少其中之一，M為第二元素並包含矽、鍺、錫、鈦、鋯、鋁、鎵、銦、鈧、釔、鑭、鈮、鉭、鉍以及釓的至少其中之一，F為氟，Z為鹵素元素並包含氯、溴以及碘的至少其中之一，且0<x≦2，0≦y≦6。

殼層的含錳氟化物螢光粉可經370nm至500nm之波長的光激發後，放射出波峰介於520nm至800nm之間的光線，可搭配適當的螢光材料而應用於照明或液晶顯示器，藉以提供具適當光譜的光源，比如白光光源。

此外，核心是含三價鈰的金屬氧化物及含二價銪的化合物，其中含三價鈰的金屬氧化物的化學式為(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Sc,Al,Ga)₅O₁₂：Ce⁺³，主要包含釔、釓、鋱、鑭、釤、鐠、鑥、鈧、鋁、鎵。含二價銪化合物的化學式為鍶鈣矽氮氧化物((Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²)、Alpha-矽鋁氧氮化合物(Alpha-SiAlON：Eu⁺²)、Beta-矽鋁氧氮化合物(Beta-SiAlON：Eu⁺²)、鋇鍶鈣矽酸鹽化合物((Ba_,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu²⁺)、鈣鍶鋇矽氮化物((Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²)、鈣鍶鋁矽氮化物((Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²)，尤其是，核心的粒徑大小為0.01um-200um。

此外，本發明的殼核結構螢光材料可進一步包括黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料的至少其中之一，並混合均勻，且黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料能接收該激發光而分別放射黃光、綠光、紅光。具體而言，黃光螢光材料包括含三價鈰的釔鋁氧化物(Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³)、含二價銪的Alpha-矽鋁氧氮化合物(Alpha-SiAlON：Eu⁺²)以及鋇鍶鈣矽酸鹽化合物(Ba_,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²)，綠光螢光材料包括含三價鈰的鑥鋁氧化物(Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³)、含二價銪的Beta-矽鋁氧氮化合物(Beta-SiAlON：Eu⁺²)以及鍶鈣矽氮氧化物((Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²)，而紅光螢光材料包括含二價銪的鋇鍶鈣矽氮化合物((Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈：Eu⁺²)、鈣鍶鋁矽氮化合物 ((Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²)。

本發明之另一目的在於提供一種光源裝置，包括殼核結構螢光材料、激發光源、電氣連接線及封裝體，且電氣連接線輸入電源以供應激發光源，進而產生發射光，而殼核結構螢光材料是塗佈於封裝體上，用以接收激發光源的原始發射光而產生高品質的放射光。尤其是，本發明的光源裝置可再包含黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料的至少其中之一，其中黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料能接收該激發光而分別放射黃光、綠光、紅光。此外，黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料是與殼核結構螢光材料混合均勻而塗佈於封裝體，因此，可調配出具特定光譜的光源，可提供照明或顯示領域中所需的高品質光源。

1‧‧‧殼核結構螢光材

2‧‧‧光源裝置

10‧‧‧核心

20‧‧‧殼層

22‧‧‧黃光螢光材料

24‧‧‧綠光螢光材料

26‧‧‧紅光螢光材料

30‧‧‧激發光源

A‧‧‧局部放大區

B‧‧‧封裝體

CN‧‧‧電氣連接線

L1‧‧‧激發光

L2‧‧‧發射光

L3‧‧‧發射光光源

PLE‧‧‧激發光譜

PL‧‧‧放射光譜

第一圖為依據本發明實施例殼核結構螢光材料的示意圖。

第二圖為依據本發明實施例殼核結構螢光材料混合黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料後的示意圖。

第三圖為依據本發明另一實施例使用殼核結構螢光材料的光源裝置的示意圖。

第四圖為實例1的Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光粉元素分析。

第五圖為實例1的Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼螢光粉之激發及放射光譜圖。

第六圖為不同濃度之K₂SiF₆：Mn⁺⁴前驅物合成之Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光粉螢光的放射光譜圖。

第七圖為實例2的Beta-SiAlON/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼螢光粉之激發及放射光譜圖。

第八圖為不同濃度之K₂SiF₆：Mn⁺⁴前驅物所合成之Beta-SiAlON/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光粉螢光放射光譜圖。

第九圖為實例3的Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼螢光粉之激發及放射 光譜圖。

第十圖為實例4的(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼螢光粉激發及放射光譜圖。

第十一圖為實例5的(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼螢光粉激發及放射光譜圖。

第十二圖為實例6的(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼螢光粉激發及放射光譜圖。

第十三圖為實例7的(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼螢光粉激發及放射光譜圖。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參閱第一圖，本發明實施例殼核結構螢光材料的示意圖。如第一圖所示，本發明的殼核結構螢光材料1主要是形成顆粒狀或粉體狀的螢光體，包括核心10及殼層20，其中核心10具有0.01um-200um的粒徑大小，並包含黃光、綠光或紅光螢光粉，而殼層20是披覆於核心10，具有含錳氟化物螢光粉。

整體而言，本發明的殼核結構螢光材料1可經370nm至500nm之波長的激發光L1激發後，放射出波峰介於520nm至800nm之間的發射光L2，很適合當作照明或顯示裝置所需的光源。

此外，核心10的黃光、綠光或紅光螢光粉可包含三價鈰的金屬氧化物與含二價銪的化合物。其中含三價鈰的金屬氧化物的化學式為(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Sc,Al,Ga)₅O₁₂：Ce⁺³，主要包含釔、釓、鋱、鑭、釤、鐠、鑥、鈧、鋁、鎵。含二價銪化合物的化學式為鍶鈣矽氮氧化物((Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²)、Alpha-矽鋁氧氮化合物(Alpha-SiAlON：Eu⁺²)、Beta-矽鋁氧氮化合物(Beta-SiAlON：Eu⁺²)、鋇鍶鈣矽酸鹽化合物((Ba_,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu²⁺)、鈣鍶鋇矽氮化物((Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²)、或鈣鍶鋁矽氮化物 ((Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²)。

殼層20的含錳氟化物螢光粉主要是包含第一元素A、第二元素M、氟元素F、鹵素元素Z以及四價錳離子，且具有化學式A_xMF_6-yZ_y：Mn⁴⁺，其中第一元素A包含鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣、鍶、鋇以及鋅的至少其中之一，第二元素M包含矽、鍺、錫、鈦、鋯、鋁、鎵、銦、鈧、釔、鑭、鈮、鉭、鉍以及釓的至少其中之一，鹵素元素Z包含氯、溴以及碘的至少其中之一，且0<x≦2，0≦y≦6。

為進一步調整發射光L2以混光形成具有特定光譜的色光，比如白光，可參考第二圖，本發明實施例殼核結構螢光材料混合黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料後的示意圖，其中本發明可進一步包括黃光螢光材料22、綠光螢光材料24、紅光螢光材料26的至少其中之一，其中黃光螢光材料22、綠光螢光材料24及紅光螢光材料26可接收該發光L1並分別放射黃光、綠光及紅光。

更加具體而言，上述的黃光螢光材料22可包括含三價鈰的釔鋁氧化物、含二價銪的Alpha-矽鋁氧氮化合物以及鋇鍶鈣矽酸鹽化合物，且三價鈰的釔鋁氧化物的化學式為Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³，含二價銪的Alpha-矽鋁氧氮化合物化學式為Alpha-SiAlON：Eu⁺²、鋇鍶鈣矽酸鹽化合物的化學式為(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²。綠光螢光材料24包括含三價鈰的鑥鋁氧化物、含二價銪Beta-矽鋁氧氮化合物以及鍶鈣矽氮氧化物，且含三價鈰的鑥鋁氧化物的化學式為Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³，而含二價銪的Beta-矽鋁氧氮化合物的化學式為Beta-SiAlON：Eu⁺²、鍶鈣矽氮氧化物的化學式為((Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²)。此外，紅光螢光材料26包括含二價銪的鋇鍶鈣矽氮化合物、鈣鍶鋁矽氮化合物，且二價銪的鋇鍶鈣矽氮化合物化學式為(Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈：Eu⁺²，鈣鍶鋁矽氮化合物化學式為(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²°

進一步參考第三圖，顯示依據本發明另一實施例使用殼核結構螢光材料的光源裝置的示意圖，其中光源裝置2係包含殼核結構螢光材料1、激發光源30、電氣連接線CN及封裝體B，其中電氣連接線CN輸入電源以供應激發光源30，進而產生發射光L1，而殼核結構螢光材料1是塗佈於封裝體B上，用以接收激發光源的原始發射光L1而產生高品質的發射 光源L3，比如白光。封裝體B包覆激發光源30及電氣連接線CN，以提供隔絕保護作用，通常可利用高透光率且電氣絕緣的樹脂或玻璃構成。

殼核結構螢光材料1的技術特徵如第一圖及第二圖的實施例所提，因此不再贅述。

為進一步調整發射光源L3的光譜，比如混光成白光，本發明的光源裝置2可進一步包含黃光螢光材料22、綠光螢光材料24、紅光螢光材料26的至少其中之一，其中黃光螢光材料22、綠光螢光材料24及紅光螢光材料26的技術特徵已如第一圖及第二圖的實施例所提，不再贅述。

因此，本發明所產生的發射光源L3可當作照明或顯示裝置所需的光源。

此外，上述的激發光源30可包含發光二極體(light emitting diode、LED)、雷射二極體(laser diode、LD)、有機發光二極體(organic light emitting diode、OLED)、冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp、CCFL)或外部電極螢光燈管(external electrode fluorescent lamp、EEFL)。

為進一步清楚說明本發明所展現的特點，尤其是不同成分的核心10及殼層20所組成的殼核結構螢光材料1，對於波長370nm至500nm的激發光L1之整體螢光作用及功效，下文將利用特定的實例1~10，以詳細說明不同具體實施手段及技術內容。然而，要注意的是，所列舉的實例都只是方便說明而已，並非用以限定本發明的範圍。

首先，實例1所使用的殼核結構螢光材料1主要是包含Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³的核心10以及包含K₂SiF₆：Mn⁺⁴的殼體20，其合成方式是以特定化學劑量比例取出100mL~1L HF溶液，接著加入5~10g SiO₂粉末與5~10g Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉，再加入20~50g K₂MnO₄粉末，直到溶液從透明變成深紫色後，利用10~60mL H₂O₂滴定至出現橘黃色粉末為止。其後進行各項必要分析及測試，包括附件一的SEM圖、第四圖的元素分析，以及第五圖的激發光譜PLE及放射光譜PL。如附件一所示，殼核結構螢光材料1為顆粒為15-30um之不規則粉末，第四圖顯示具有Lu、Al、O、Ce、K、Si、F、Mn元素，而第五圖顯示為Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光粉螢光的螢光激發放射光譜，其中激發光譜是由介於300到535nm之間波段的雙峰 所構成，適合目前普遍使用之440~460nm藍光激發光L1，而由Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³及K₂SiF₆：Mn⁺⁴所產生的發射光L2，其中的紅光部分光譜為殼層20的K₂SiF₆：Mn⁺⁴所貢獻，其放射波段位在600-700nm，且最高峰值位在630nm，為線性紅光，因此是一具有高飽和紅光之螢光材料，而光譜中綠光的部分為核心10的Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³所貢獻，其放光位在480-750nm，是最高位置在550nm之綠光材料。

此外，第六圖為製備不同濃度的K₂SiF₆：Mn⁺⁴前驅物0.2M、0.4M、0.8M放射光譜圖，結果顯示可利用不同濃度的前驅物調整所需之發光光譜，達成藍光LED搭配單一螢光材料之高演色性需求。

在實例2中，核心10為Beta-SiAlON：Eu⁺²，而殼體為K₂SiF₆：Mn⁺⁴。其合成方式是以化學劑量比例取出100mL~1L HF溶液，接著加入5~10g SiO₂粉末與5~10g Beta-SiAlON：Eu⁺²螢光粉，再加入20~50g K₂MnO₄粉末，直到溶液從透明變成深紫色後，再以10~60mL H₂O₂滴定至出現橘黃色粉末為止。其後，進行各項必要分析及測試。第七圖為Beta-SiAlON/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光粉的螢光激發及放射光譜，而激發光譜是由雙峰所構成，其波段介於300到535nm之間，也同樣適合目前普遍使用之440~460nm藍光激發，放射光譜由Beta-SiAlON：Eu⁺²及K₂SiF₆：Mn⁺⁴之放射光所組成，紅光部分光譜為殼層20的K₂SiF₆：Mn⁺⁴所貢獻，其放射波段位在600-700nm，最高峰值位在630nm為線性紅光，是一具有高飽和紅光之螢光材料，而光譜中綠光的部分為核心10的Beta-SiAlON：Eu⁺²放射光譜所貢獻，其為放光位在480-750nm，最高位置在540nm之綠光材料。

此外，第八圖為製備不同濃度的K₂SiF₆：Mn⁺⁴前驅物0.2M、0.4M、0.6M、0.8M、1.0M、1.2M放射光譜圖，結果顯示可利用不同濃度的前驅物調整所需之發光光譜，達成藍光LED搭配單一螢光材料之高演色性需求。

實例3是由Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴組合的殼核結構螢光材料1，其合成是以化學劑量比例取100mL~1L HF溶液，接著加入5~10g SiO₂粉末與5~10g Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉，再加入20~50g K₂MnO₄粉末，直到溶液從透明變成深紫色後，再以10~60mL H₂O₂滴定至出現橘黃色粉末為止。其後 進行各項必要分析及測試。第九圖為Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴殼核結構螢光材料的激發及發射光光譜，其中激發光譜由雙峰所構成，波段介於300到535nm之間，適合目前普遍使用之440~460nm藍光激發，而發射光譜是由Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³及K₂SiF₆：Mn⁺⁴之放射光所組成，紅光部分光譜為殼層20的K₂SiF₆：Mn⁺⁴所貢獻，其放射波段位在600-700nm，最高峰值位在630nm為線性紅光，是一具有高飽和紅光之螢光材料，而光譜中綠光的部分為核心10的Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³放射光譜所貢獻，其為放光位在480-750nm，最高位置在560nm之黃光材料。

實例4的核心10/殼體20組合為(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴，其合成是以化學劑量比例取100mL~1L HF溶液，接著加入5~10g SiO₂粉末與5~10g(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²螢光粉，再加入20~50g K₂MnO₄粉末，至溶液從透明變成深紫色，之後以10~60mL H₂O₂滴定而出現橘黃色粉末。第十圖為(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴殼核結構螢光材料的激發及放射光譜，其激發光譜由雙峰所構成，波段介於300到535nm之間，適合目前普遍使用之440~460nm藍光激發，放射光譜由(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²及K₂SiF₆：Mn⁺⁴之放射光所組成，紅光部分光譜為殼層20的K₂SiF₆：Mn⁺⁴所貢獻，其放射波段位在600-700nm，最高峰值位在630nm為線性紅光，是一具有高飽和紅光之螢光材料，而光譜中綠光的部分為核心10的(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²放射光譜所貢獻，其為放光位在480-750nm，最高位置在570nm之黃光材料。

實例5為(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴的核心10/殼體20組合，是以化學劑量比例取100mL~1L HF溶液，接著加入5~10g SiO₂粉末與5~10g(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²螢光粉，再加入20~50g K₂MnO₄粉末，使溶液從透明變成深紫色，之後以10~60mL H₂O₂滴定出現橘黃色粉末。第十一圖為(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光材料的激發及放射光譜，其激發光譜由雙峰所構成，波段介於300到535nm之間，適合目前普遍使用之440~460nm藍光激發，放射光譜由(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²及K₂SiF₆：Mn⁺⁴之放射光所組成，紅光部分光譜為殼層20的K₂SiF₆：Mn⁺⁴所貢獻，其放射波段位在600-700nm，最高峰值位在630nm為線性紅光，是一具有高飽和紅光之螢光 材料，而光譜中綠光的部分為核心10的(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²放射光譜所貢獻，其為放光位在480-750nm，最高位置在545nm之黃光材料。

實例6的核心10/殼體20組合為(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁴⁺，是以化學劑量比例取100mL~1L HF溶液，接著加入5~10g SiO₂粉末與5~10g(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²核結構螢光粉，再加入20~50g K₂MnO₄粉末，溶液從透明變成深紫色，之後以10~60mL H₂O₂滴定出現橘黃色粉末。其後，進行各項必要分析及測試：第十二圖為(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁴⁺殼核結構螢光材料激發及放射光譜，其中激發光譜由雙峰所構成，波段介於300到535nm之間，適合目前普遍使用之440~460nm藍光激發，放射光譜由(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²及K₂SiF₆：Mn⁺⁴之放射光所組成，其放射光譜位在500-750nm，最高位置在630nm。

實例7的核心10/殼體20組合為(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴，是以化學劑量比例取100mL~1L HF溶液，接著加入5~10g SiO₂粉末與5~10g(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²核結構螢光粉，再加入20~50g K₂MnO₄粉末，溶液從透明變成深紫色，之後以10~60mL H₂O₂滴定出現橘黃色粉末。第十三圖為(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴殼核結構螢光材料的激發及放射光譜，其激發光譜由雙峰所構成，波段介於300到535nm之間，適合目前普遍使用之440~460nm藍光激發，放射光譜由(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²及K₂SiF₆：Mn⁺⁴之放射光所組成，其放射光譜位在500-750nm，最高位置在630nm。

實例8為(Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁴⁺)組合的封裝結果。

以下的表1為螢光材料封裝測試結果，其中的比較例1~5是以460nm藍光晶片分別搭配Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³、Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³、(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²、(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²及Beta-SiAlON：Eu⁺²而進行單一螢光粉封裝，而實例8是利用實例1中提到之核殼結構螢光材料Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁺⁴，搭配460nm藍光晶片以進行封裝。

結果顯示，比較例1~5封裝體所得到的演色性(color rendering index，CRI)是在60-75之間，而利用Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³/K₂SiF₆：Mn⁴⁺的核殼結構螢光材料的單一螢光粉之封裝體其演色性(CRI)可提升至80。

此外，實例9是(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴的核殼結構螢光材料的封裝結果，如表2所示。

在表2的螢光材料封裝測試結果中，比較例6是以460nm藍光晶片搭配Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉與(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²螢光粉而進行封裝，實例9是利用實例6中提到之(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴的核殼結構螢光材料，搭配Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉與460nm藍光晶片而進行封裝。結果顯示，比較例6之封裝體的演色性為84，而利用(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴之核殼結構螢光材料與Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉之封裝體的演色性為87，因此，(Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴之核殼結構螢光材料可使演色性顯著提升。

最後，實例10是核殼結構螢光材料(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴的封裝結果，如表3所示。

表3

較 例 7是以460nm藍光晶片搭配Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉與(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²螢光粉而進行封裝，實例10是利用實例7中提到之(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴的核殼結構螢光材料，搭配Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉與460nm藍光晶片而進行封裝。結果顯示，比較例7封裝體的演色性為85，利用(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光材料與Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³螢光粉之封裝體的演色性為88。因此，(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²/K₂SiF₆：Mn⁺⁴核殼結構螢光材料可顯著提升演色性。

綜上所述，本發明的主要特點在於利用包含核心及殼層的殼核結構螢光材料以達到調整螢光作用及功效的目的，尤其是核心具有黃光、綠光、或紅光螢光粉，而殼層是具有含錳氟化物螢光粉。還可進一步包括黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料的至少其中之一，其中黃光、綠光及紅光螢光材料可接收該發光並分別放射黃光、綠光及紅光，進而調整發射光，藉以混光成具有特定光譜的高品質色光，比如白光。此外，本發明的另一特點在於利用殼核結構螢光材料以製作可產生高演色性光源的光源裝置，可提供照明或顯示領域中所需的原始光源。

由於本發明的技術內並未見於已公開的刊物、期刊、雜誌、媒體、展覽場，因而具有新穎性，且能突破目前的技術瓶頸而具體實施，確實具有進步性。此外，本發明能解決習用技術的問題，改善整體使用效率，而能達到具產業利用性的價值。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

1‧‧‧殼核結構螢光材料

10‧‧‧核心

20‧‧‧殼層

L1‧‧‧激發光

L2‧‧‧發射光

Claims (8)

1. 一種殼核結構螢光材料，用以經370nm至500nm之波長的光激發後，放射出波峰介於520nm至800nm之間的發射光，係包括：一核心，具有黃光、綠光或紅光螢光粉，該核心的螢光粉是包含三價鈰的金屬氧化物及含二價銪的化合物，其中含三價鈰的金屬氧化物的化學式為(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)₃(Sc,Al,Ga)₅O₁₂：Ce⁺³，主要包含釔、釓、鋱、鑭、釤、鐠、鑥、鈧、鋁、鎵，含二價銪化合物的化學式為鍶鈣矽氮氧化物((Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²)、Alpha-矽鋁氧氮化合物(Alpha-SiAlON：Eu⁺²)、Beta-矽鋁氧氮化合物(Beta-SiAlON：Eu⁺²)、鋇鍶鈣矽酸鹽化合物((Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu²⁺)、鈣鍶鋇矽氮化物((Ca,Sr,Ba)₂Si₅N₈：Eu⁺²)或鈣鍶鋁矽氮化物((Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²)；以及一殼層，係披覆於該核心，具有含錳氟化物螢光粉，該含錳氟化物螢光粉包含第一元素、第二元素、氟元素、鹵素元素以及四價錳離子，且具有化學式A_xMF_6-yZ_y：Mn⁴⁺，其中A為第一元素並包含鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣、鍶、鋇以及鋅的至少其中之一，M為第二元素並包含矽、鍺、錫、鈦、鋯、鋁、鎵、銦、鈧、釔、鑭、鈮、鉭、鉍以及釓的至少其中之一，F為氟，Z為鹵素元素並包含氯、溴以及碘的至少其中之一，且0<x≦2，0≦y<6。
2. 依據申請專利範圍第1項之殼核結構螢光材料，其中該核心具有0.01um-200um的粒徑大小。
3. 依據申請專利範圍第1項之殼核結構螢光材料，進一步包括黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料的至少其中之一，其中該黃光螢光材料的黃光、該綠光螢光材料的綠光、該紅光螢光材料的紅光係用以調合該發射光而具有特定光譜的色光，且該色光包含白光。
4. 依據申請專利範圍第3項之殼核結構螢光材料，其中該黃光螢光材料包括含三價鈰的釔鋁氧化物、含二價銪的Alpha-矽鋁氧氮化合物以及鋇鍶鈣矽酸鹽化合物，且該三價鈰的釔鋁氧化物的化學式為Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³，含二價銪的Alpha-矽鋁氧氮化合物的化學式為Alpha-SiAlON：Eu⁺²、鋇鍶鈣矽酸鹽化合物的化學式為((Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²)，該綠光螢光材料包括含三價鈰的鑥鋁氧化物、含二價銪的Beta-矽鋁氧氮化合物以及鍶鈣矽氮氧化物，且該含三價鈰的鑥鋁氧化物的化學式為Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³，該含二價銪的Beta-矽鋁氧氮化合物的化學式為Beta-SiAlON：Eu⁺²、鍶鈣矽氮氧化物的化學式為(Sr,Ca)Si₂O₂N₂：Eu⁺²，而該紅光螢光材料包括含二價銪的鋇鍶鈣矽氮化合物、鈣鍶鋁矽氮化合物，且該二價銪的鋇鍶鈣矽氮化合物化學式為(Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈：Eu⁺²、鈣鍶鋁矽氮化合物化學式為(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²。
5. 一種光源裝置，包括：一激發光源，用以發射具370nm至500nm之波長的激發光；一如申請專利範圍第1項所述之核殼結構螢光材料，用以接收來自該激發光源 的激發光，並放射具特性光譜的發射光；一電氣連接線，用以連接該激發光源及一外部電源，將該外部電源的電力輸入該激發光源以產生該激發光；以及一封裝體，用以包覆該激發光源及該電氣連接線，以提供隔絕保護作用，且該核殼結構螢光材料是塗佈於該封裝體，用接收該激發光而發射出特性光譜之放射波峰介於520nm至800nm之間的發射光。
6. 依據申請專利範圍第5項之光源裝置，其中該激發光源包含發光二極體(light emitting diode、LED)、雷射二極體(laser diode、LD)、有機發光二極體(organic light emitting diode、OLED)、冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp、CCFL)或外部電極螢光燈管(external electrode fluorescent lamp、EEFL)。
7. 依據申請專利範圍第5項之光源裝置，進一步包括黃光螢光材料、綠光螢光材料、紅光螢光材料的至少其中之一，係與該核殼結構螢光材料混合而塗佈至該封裝體，其中該黃光螢光材料的黃光、該綠光螢光材料的綠光、該紅光螢光材料的紅光係用以調合該發射光而具有特定光譜的色光，且該色光包含白光。
8. 依據申請專利範圍第7項之光源裝置，其中該黃光螢光材料包括含三價鈰的釔鋁氧化物、含二價銪的Alpha-矽鋁氧氮化合物以及鋇鍶鈣矽酸鹽化合物，且該三價鈰的釔鋁氧化物的化學式為Y₃Al₅O₁₂：Ce⁺³，含二價銪的Alpha-矽鋁氧氮化合 物的化學式為Alpha-SiAlON：Eu⁺²、鋇鍶鈣矽酸鹽化合物的化學式為((Ba,Sr,Ca)₂SiO₄：Eu⁺²)，該綠光螢光材料包括含三價鈰的鑥鋁氧化物、Beta-矽鋁氮氧化物以及含二價銪的鋇鍶鈣矽氮氧化物，且該含三價鈰的鑥鋁氧化物的化學式為Lu₃Al₅O₁₂：Ce⁺³，該Beta-矽鋁氮氧化物的化學式為Beta-SiAlON，而該含二價銪的鋇鍶鈣矽氮氧化物的化學式為(Ba,SrCa)Si₂O₂N₂：Eu⁺²，該紅光螢光材料包括含二價銪的鋇鍶鈣矽氮化合物、鈣鍶鋁矽氮化合物，且該二價銪的鋇鍶鈣矽氮化合物化學式為(Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈：Eu⁺²，該鈣鍶鋁矽氮化合物化學式為(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu⁺²。