颜色稳定的磷光体转换led的制作方法

专利名称：颜色稳定的磷光体转换led的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光器件，该发光器件包括至少一个用于发出具有第 一颜色的光的发光二极管，以及设置在所述至少一个发光二极管上以 便接收至少一部分由所述发光二极管发出的光的发光材料。本发明还 涉及用于制造这种器件的方法。
背景技术：
目前，LED (发光二极管)被考虑用于照明的若干方面，例如普 通环境照明、信号照明(例如交通灯)、汽车照明(例如闸灯)等， 以及用于显示器件照明，例如用于LCD显示器的背光灯。
LED目前具有不同的颜色，从UV二极管经过可见光范围到IR二 极管。特别是红色和琥珀色LED的问题在于，光输出以及色点分别对 于温度的强烈依赖性。作为结点温度函数的光输出对于红色、琥珀色、 绿色和蓝色LED是不同的。特别是在汽车的尾灯和闪光指示器中，这 种效应限制了功率密度并且增大了对于环境温度变化的灵敏度。
为了部分地克服这种温度依赖性，已经提出了所谓的磷光体转换 LED，即配备有磷光体化合物(即发光化合物)的发光二极管，所述 磷光体化合物吸收二极管的光并且将其转换成不同的颜色。例如，可 以向蓝色二极管提供红色磷光体，该红色磷光体吸收蓝光的至少一部 分并且因而发出红光。
磷光体转换的蓝色和紫色以及UV 二极管的温度依赖性较小，但 是特别是色点和相关色温强烈依赖于所使用的磷光体的层厚度。LED 上小的层厚度变化甚至可能导致观察角相关的色点变化。此外，磷光 体转换的蓝色以及特别是UV-LED的问题在于，减少通过磷光体层的 蓝色和UV泄漏是非常困难的。蓝色和UV泄漏辐射还使得磷光体的基 质材料、周围的硅树脂以及塑封部件退化。
Izuno等人的美国专利申请2004/0061433中描述了一种改进磷 光体转换发光二极管的方法，其中磷光体化合物包含在基于溶胶凝胶(sol gel-based)的基质中。该文献宣称其中提出的方法克服了厚 度变化的问题。
然而，磷光体转换LED的余留缺点在于，需要几十甚至几百微米 的厚磷光体层以便发出的光达到高饱和度或者防止UV或蓝光的高泄 漏。厚的磷光体层增大了光向后朝芯片的反射以及磷光体LED组合中 的光的有效路径长度，这意味着功效的降低。
此外，美国专利申请2004/0061433中描述的基于溶胶凝胶的基 质的另一个缺点在于，它是相当不灵活的，并且它的热膨胀系数与典 型LED的热膨胀系数截然不同。工作时，LED散出热量，导致LED结 构的热膨胀。这使得LED与磷光体层之间的界面受到应力，并且磷光 体层剥离的风险很大。而且，由于依照现有技术的基于溶胶凝胶的基 质缺乏柔性，因而溶胶凝胶粘合的磷光体层内可能出现裂紋，导致疲 劳。如果所述层的孔隙度如此高，使得热应力并不通过移动磷光体微 粒来积累或消除，那么所述层的机械稳定性是不足的并且所述界面不 是轮廓分明以及平滑的。
因此，需要具有色点的改进的发光二极管，其对于磷光体层的厚 度的依赖性较小。
还需要改进的发光二极管，其允许来自较薄磷光体层的高颜色饱 和度。

发明内容
本发明的一个目的是，克服现有技术的至少一个上述缺陷并且提 供一种包括至少一个具有色点的磷光体转换LED的发光器件，其不像 常规磷光体转换LED中那样依赖于磷光体层的厚度并且允许来自薄 磷光体层的高颜色饱和度。
本发明的发明人已经发现，这个目的可以通过在磷光体转换发光 二极管上设置滤波器来实现。该滤波器设置成接收由发光二极管发出 并且透过磷光体材料的光，吸收由发光二极管发出的颜色的光。这个 滤波器设置在发光二极管和观察者之间。
结果，未被磷光体材料转换的光在滤波器材料中被吸收，而被磷 光体材料转换的光在滤波器材料中不被吸收，而是基本上不受影响地透过滤波器材料。
因此，来自二极管的全部光(即未转换光和转换光的组合)的色 点对于磷光体层厚度的依赖性变得更少，并且可以使用更薄的磷光体 层，同时仍然获得具有更加饱和的转换颜色的光。
此外，将滤波器材料选择为分布在包含硅和碳原子的基质中的色 素化合物，其中基质中的至少一部分硅原子直接键合到碳氢基团
(group)。这种材料是相当柔软的材料，并且因而当发光二极管的 温度变化时不那么易于剥离和破裂。
因此，在第一方面中，本发明涉及一种发光器件，该发光器件包 括至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管以及设置在所 述至少一个发光二极管上以便接收至少一部分由所述发光二极管发 出的光的发光材料。该发光器件还包括设置成接收由所述发光二极管 发出并且透过所述发光材料的光并且吸收具有所述第一颜色的光的 滤波器。该滤波器包括分布在具有硅和氧原子的基质中的色素化合 物，在所述基质中至少一部分所述硅原子直接键合到碳氩基团。
典型地，具有第一颜色的第一光是蓝色或UV光。
典型地，10-95%范围的所述硅原子直接键合到碳氢基团，以便得 到具有希望的弹性、孔隙度以及保持色素化合物的能力的基质。
直接键合到硅原子的碳氢基团典型地从烷基和芳基中选择，优选 地从曱基、乙基和苯基中选择。碳氢基团的选择影响例如基质的折射 率。
基质典型地是聚合包括烷基-或芳基-三烷氧基硅烷 (trialkoxysilane )(例如-三甲氧基珪烷(tr imethoxys i lane )和 -三乙氧基珪烷(triethoxysilane ))的组成物(composition)的 结果。来自这种聚合反应的结果是具有保持色素化合物的良好能力并 且具有希望的弹性的多孔基质。
为了增大基质的弹性模量，待聚合的组成物还可以包括四烷氧硅 烷(tetraalkoxysilane )
在本发明的实施例中，所述色素化合物呈平均粒径小于250nm的 微粒的形式。在这样的微粒尺寸下，所述色素化合物对于未被色素吸 收的波长的光仅仅轻微散射或者甚至是透明的。色素化合物的实例包 括贵金属胶微粒、无机色素、有机色素及其中两种或多种的任意组合。在本发明的实施例中，所述滤波器还包括填充物材料微粒，其可 以用来增大滤波器层的厚度。
在本发明的一些实施例中，所述滤波器设置在LED上的所述发光 材料的顶部上。在本发明的其他实施例中，所述器件还包括设置成接 收由所述发光二极管发出的光的光学元件，其中所述滤波器设置在所 述光学元件上。
在第二方面中，本发明提供了一种用于制造发光器件的方法，该 方法包括提供至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管， 在所述发光二极管上，发光材料设置成接收至少一部分由所述发光二 极管发出的光；以及通过在所述发光材料上设置并且聚合可聚合组成 物来在所述发光材料上设置滤波器，所述可聚合组成物至少包括具有 通式R1-三烷氧基硅烷的有机改性硅烷以及液体介质中的色素化合 物，其中^选自包括芳基和烷基的组，并且其中所述色素化合物吸收 具有所述第一颜色的光。
可替换地，本发明的第二方面还可以提供一种用于制造发光器件 的方法，该方法包括提供至少一个用于发出具有第一颜色的光的发 光二极管，在所述发光二极管上，发光材料设置成接收至少一部分由 所述发光二极管发出的光；提供光学元件；通过在所述光学元件上设 置并且聚合组成物来在所述光学元件上设置滤波器，所述组成物至少 包括具有通式R1-三烷氧基硅烷的有机改性硅烷以及液体介质中的色 素化合物，其中W选自包括芳基和烷基的组，并且其中所述色素化合 物吸收具有所述第一颜色的光；设置所述光学元件，使得所述滤波器 接收由所述发光二极管发出并且透过所述发光材料的光。


根据本发明的以下详细描述以及以下说明性附图，本发明的这些 和其他方面及优点将是清楚的。
图1以截面图示意性地说明了依照本发明第一实施例的发光器件。
图2以截面图示意性地说明了依照本发明第二实施例的发光器件。
图3以截面图示意性地说明了依照本发明第三实施例的发光器件。
图4a和b示出了来自以下描述的实验之一的实验结果。
具体实施例方式
当在本文中定义时，术语"发光二极管，，(缩写为"LED")指 的是本领域技术人员已知的任何类型的发光二极管，例如但不限于基 于无机的LED、基于聚合的LED (polyLED)、基于有机小分子的LED (smOLED)等等。此外，激光发射二极管由术语"发光二极管"涵盖。
对于本发明的目的而言，LED原则上可以适于发出具有任何颜色 的光，所述光可从紫外(UV)光，经可见光，到红外(IR)光。
图1中示意性地说明了第一个示例性实施例，其示出了本发明的 发光器件包括具有发光表面101 (即二极管中产生的光通过其离开二 极管的表面)的发光二极管100。工作时，LED 100发出具有第一波 长或者波长间隔(即颜色)的光。对于本发明的目的而言，该光将称 为"泵浦光(pump-light)"，从而具有"泵浦波长范围"或"泵浦 颜色"。
在所述发光表面上设置有发光材料102 (也称为磷光体层)。发 光材料102的目的是接收至少一部分通过发光表面101发出的光(泵 浦光)并且将至少一部分泵浦光转换成具有更高波长的转换光。
当在本文中使用时，术语"发光"既指的是荧光又指的是磷光， 即由于受激电子的弛豫(relaxation)而引起的光子发射。
在磷光体层102的顶部设置有滤波器103。该滤波器层103的目 的是接收至少一部分由磷光体层102发出的转换光以及至少一部分 来自二极管100的泵浦光，所述泵浦光无转换地透过磷光体层102。
该滤波器103的主要目的是吸收至少一部分泵浦光，而所述转换 光基本上透过该滤波器103。
结果，甚至当磷光体层为薄的时候，来自所述器件的全部光，即 滤波器103之后的光的总和，具有高含量的转换光以及低含量的泵浦 光。
图2中示意性地说明的发光器件的第二个实施例包括具有发光 表面201的发光二极管200以及设置成接收至少一部分由LED 200发 出的光的发光材料(磷光体层)202。滤波器203设置在光学元件204 (这里通过举例绘成凸透镜)上。 滤波器203和光学元件204的设置使得该滤波器位于磷光体层202和 光学元件204之间的至少部分光线路径上。
图3中示意性地说明的发光器件的第三个实施例包括具有发光 表面301的发光二极管300以及设置成接收至少一部分由LED 300发 出的光的发光材料(磷光体层)302。
滤波器303设置在光学元件304 (这里通过举例绘成凸透镜)上。 滤波器303和光学元件304的设置使得该光学透镜位于磷光体层302 和滤波器303之间的至少部分射线路径上。因此，滤波器材料位于光 学元件的顶部，即位于其远离发光二极管的表面上。
LED (100; 200; 300 )典型地为发出UV或可见光范围内的光的 LED。优选地，该LED为UV、蓝色或绿色LED，这取决于应用以及希 望的总体颜色。
发光材料(102; 202; 302 )可以是本领域技术人员已知的任何 发光材料。通常，该发光材料对于泵浦光的发射波长峰值处或附近的 波长具有高的吸收系数，从而即使在低浓度下发光材料也会吸收高强 度的光。
此外，发光材料的发光量子产额高(即吸收的泵浦光与发出的转 换光之比)，这允许在发光材料中高效地转换泵浦光。
适合用于本发明的发光器件中的发光化合物(磷光体)取决于泵 浦颜色和转换光的希望颜色，包括但不限于发出黄光的磷光体，例 如 YAG:Ce和(Sr， Ca) 2Si04: Eu ; 发出红光的磷光体，例如 (Sr， Ba)2Si5N8: Eu， (Gd， La， Y) 202S: Bi, Eu， (Ca，Sr)S:Eu， YV04: Eu， Bi ; 发出绿光的磷光体，例如Sr2Si2N202: Eu ， LuAG: Ce ， (Ba， Sr)2Si04: Eu。
可以单独使用这些磷光体，或者可以使用两种或多种这样的磷光 体的混合物，从而能够产生红色、绿色或琥珀色的转换颜色。
所述发光材料典型地为发光(磷光体)化合物微粒的形式，可选 地分布在载体材料中。这样的载体材料的实例包括硅-碳基质，例如 溶胶-凝胶材料或凝聚硅树脂或添加剂固化的(addition-cured)硅 树脂。 一种适合用于本发明中的优选载体材料是硅-碳基质类型，其 以后将作为用于所述滤波器的基质进行描述。该基质允许调节应力并且在应用寿命内相对不受uv或蓝光和温度的影响。
用于向发光二极管提供发光材料的方法在本领域中是众所周知 的，例如通过喷溅、分布以及使用适当掩模的刮板涂布。
滤波器(103; 203; 303 )设置在发光器件的发光材料与潜在观 察者之间的射线路径上。该滤波器的主要性质在于，它应当(i)对 于具有泵浦颜色的光具有高吸收系数，同时基本上不发光(即吸收泵 浦光，而作为其结果没有任何的光发射)；以及(ii)对于具有转换 颜色的光具有高透射系数。
结果，转换光比在没有滤波器层的情况下对所述全部光起着更大 的作用，从而所述全部光因为转换光而更加饱和。因此，泵浦光的泄 漏与空间光分布无关地大大降低了 。
结果还得到一种发光器件，其中发光层的厚度和/或浓度不与没 有滤波器层的发光器件相同程度地影响所述全部光的色点。
滤波器材料包括分布在基质中的色素化合物。
适合用于本发明中的色素化合物包括但不限于
贵金属胶，例如Au和Ag胶；无机色素，例如金属氧化物以及金 属氮氧化物，所述金属氧化物例如Fe、 Zn、 Ti、 Sb、 Cr、 Co、 Bi和/ 或V的氧化物，例如Fe203 ( PR 101 ) 、 FeOOH ( PY 42 )、掺P的Fe203、 ZnFe204 ( PB 119) 、 ( Fe, Zn， Cr )氧化物(PB 33) 、 (Ti，Sb，Cr) 氧化物(PB 24 ) 、 BiV04 ( PY 184 ) 、 ( Zr， Si， Fe )氧化物(PR 232 )、 (Co, Al， Cr， Ti )氧化物(PG 26 ) 、 ( Ti， Zn， Co， Ni )氧化物(PG 50 )， 所述金属氮氧化物例如从Mg、 Ca、 Fe、 Mn、 Co、 Ni、 In、 Cr、 Sr、 Ba、 Zn、 Ui、 Bi、 Ak、 V、 Nb、 Ta、 Mo、 W、 Ti、 Zr、 Hf、 Sn、 Ge、 Si、 Ta中选择的一种或多种金属的氮氧化物，例如TaO,Ny(有关这样的基 于金属氮氧化物的色素的实例，参见EP 11608");以及
有机色素，例如黄色二芳基(PY83 )、黄色异吲哚啉酮 (isoindolinone ) ( PY110-克劳莫夫^荅尔(Cromophta 1 )黄3RT或 依尔加净(I rgazin )黄2RLT )、黄色偶氣凝聚物(azo-condensat ion) (PY93-克劳莫夫塔尔黄3G)、黄色基二氢异吲哚(isoindoline) ( PY 139, PY185 )橙色异吲咮啉酮(isoindolinone) (P061-克劳莫夫塔尔 橙2G) 、 二萘嵌苯(perylene) ( PR149-PV坚牢红Fast Red, PR179, PR224, PV29 )、 蒽醌(PR177-依尔加净红A2BN )、全吖咬酮(quinacridone) ( PR122 或/和 PV19 ) 、 Ni-基二氩异丐l咮 (Ni-isoindoline) ( PR257 )、硫欷蓝(thioindigo) ( PR88 ) 、 perinone (PR54) 、 二酮-吡咯(doketo-pyrrole) (PR254, PR272, PR264 )、 铜酞菁(copper phtalocyanines) (PB15, PB 16， PG7， PG36 )、红 色偶氮凝聚物(PR 221， PR166)、色淀红C (Lake Red C) ( Ba ) (PR 53:1)、良芳基酰胺(bon arylamide) ( PR2 )。
例如，Fe203、 二萘嵌苯(PR 149-PVFast Red)以及蒽醌(PR 177_ 依尔加净红A2BN)特别适用于吸收蓝光。
这些色素可以单独使用，或者以两种或多种不同色素的组合使 用。色素的选择将考虑其抗温度负荷和UV/蓝光的性能。
一般而言，色素化合物对于泵浦光应当具有高吸收系数，并且对 于转换光应当具有低吸收系数(高透射率)。
通常，色素化合物作为微粒存在于基质中，所述微粒具有纳米级 量级的平均原生粒径，例如直径小于lnm,诸如直径小于500nm，典 型地直径小于250nm。对于弱散射微粒而言，直径优选地小于大约 200nm。对于透明微:粒而言，直径优选地小于大约1 OOnm色素化合物分布于其中的基质是包含硅和氧原子的基质，其中至 少一部分硅原子直接4秉合到碳氢基团(hydrocarbon group)。
通常，基质中至少10% (诸如至少50%,比如大于95%)的硅原 子直接键合到碳氢基团。
对于本发明的目的而言，措辞"直接键合到有机基团的硅原子" 涉及通过Si-C鍵键合到有机基团的硅原子。因此，曱氧基团不是"直 接键合到硅原子的有机基团，，，因为曱氧基团通过Si-0键键合到硅 原子。
通常，基质具有总化学式Si-RV"02_x/2,其中x低于l，典型地处 于0. 1-0. 95的范围内。
这种硅-氧基质典型地通过至少部分地水解包含通式为 R1-Si (OR2) (OR3) (OR4)的有机改性硅烷的组成物来获得，所述组成物 可选地还包含通式为Si(0R，)的硅烷，其将在下面描述。
在上面的化学式中，W对应于烷基基团或芳基基团，所述烷基基 团诸如直接或分支CH-烷基基团，例如甲基、乙基、丙基、n-丁基、 t-丁基、i-丁基、戊基等等，所述芳基基团例如苯基基团。这种基质可以例如借助于溶胶-凝胶工艺通过聚合通式为
R-Si (OR2) (OR3) (OR4)的有机改性硅烷可选地在具有通式为S"0R,)4 的硅烷的混合物中制备。 f如上定义。
R2、 f和114可以独立地为任何烷基，诸如直接和分支d—8-烷基， 例如曱基、乙基、丙基等等。
适合用于本发明中的R1-三烷氧基硅烷(trialkoxysulanes )的 实例包括但不限于甲基三曱氧基硅烷(MTMS)、甲基三乙氧基硅烷 (MTES)、乙基三甲氧基硅烷(ETMS)、乙基三乙氧基硅烷(ETES )、 苯基三甲氧基硅烷(PTMS)以及苯基三乙氧基硅烷(PTES)。
在适合于本发明的通式为Si (0R，)4的硅烷中，对于每种发生的情 况而言，R，通常独立地从碳氢基团中选择但不限于碳氢基团，所述碳 氢基团诸如直接和分支CH-烷基，例如甲基、乙基、丙基等等。这样 的硅烷的实例包括四甲氧基硅烷(TM0S )以及四乙氧基硅烷 (tetratethoxysiiane ) ( TE0S )。
在反应混合物中Si (OR2) (0R3) (OlO与Si(OR，h之比典型地处于 从1: 9到10: 0的范围内，典型地等于"5。
下面描述一种用于制造基质的方法。本领域技术人员应当理解， 使用不同试剂和/或反应条件的该方法的变体可以用来获得本发明的 滤波器。
因此，水解混合物通过在溶剂中溶解有机硅烷(例如MTMS以及 可选地TE0S)来制备。该水解混合物典型地还包括催化剂和/或反应 引发剂。典型的催化剂和/或反应引发剂例如但不限于水和乙酸。在 反应期间，有机硅烷被水解。该水解反应导致-0H基团置换可用的(0R )基团。
色素化合物作为分散物添加到水解的混合物中以便形成涂敷组 成物，所述分散物例如H20:乙醇中的分散物，可选地包含分散剂。
所述涂敷组成物沉积在基底(例如发光二极管上的磷光体层表 面，或者诸如透镜之类的光学元件的表面)上，并且凝聚反应被启动。 在凝聚反应期间，相邻的Si0H基团通过H20的凝聚而形成Si-0-Si 桥。
取决于试剂和反应引发剂，所述凝聚反应可以以不同的方式来启动，例如借助于热、uv辐射、反应化合物的添加等等来启动。 一种
优选的凝聚机制是加热。
可选地，剩余的溶剂通常通过蒸发来去除。
通过这种方法获得的基质可能变得相当薄。为了获得具有更大厚 度的基质，可以将微粒(填充物材料)添加到反应混合物中。填充物
可以是透明的或者轻微散射的材料，例如Si02、 Al203或者其他适当 的材料。这些填充物可以是散射性的，其平均原发粒径(mean primary particle size)不足l^im,对于非散射樣支粒降至〈100nm，甚至〈50nm。
例如，Si02可以降低在制造期间所述层的收缩。通常，直径小于 大约100nm (例如小于大约50nm)的氧化硅(silica)微粒可以用来 增大基质层的厚度。填充物材料的一个实例是LUDOX ,其用于增大 所述厚度并且减小厚膜中的应力。
可以将有用的添加剂添加到反应混合物中，其例如附加的溶剂、 ;曼润(wetting)剂、防;咒剂(anti-sedimentation)、 防下垂剂 (anti-sagging)、流变改性剂(rheology-raodif ier)(作为变厚剂或 变薄剂)等等。这个可能的添加剂的列表是非穷尽的，可以从涂料开 发商处获悉。
由于至少一部分硅原子与3个氧原子和1个碳氢基团配价，所以 获得的基质是相当柔软的结构，具有低弹性模量。作为比较，其中基 本上每个硅原子与4个氧原子配价的基质坚硬得多，具有WGPa的更 高弹性模量，所述基质例如为通过聚合(水解并且凝聚)四乙氧基硅 烷(tetraethoxysilane) ( TEOS )而获得的基质。
由于本发明的基质的相对柔软的性质，该基质在其上设置了所述 基质的基底的热膨胀方面具有更高的强度。因此，本发明的基质可以 比例如基于TEOS的基质承受更高的基底温度变化。
这种基质的柔性的另一个益处是可以在从l到4微米并且在添加 了附加的填充物情况下高达20微米的合理滤波器层厚度内插入大量 的色素。
这些有机改性硅烷提供了透明的、在高功率LED的正常结温下为 温度稳定的以及抗UV-蓝色的层。
在本发明中，发光材料(磷光体)层典型地设置在LED上。滤波 器材料设置在发光层的顶部，并且因而可能受益于相似基质材料的使用，因为键合性能提高了。
工作时，LED散出热量，这导致许多情况下由蓝宝石制成的发光 表面的热膨胀。在发光表面上设置了非柔性材料的情况下，该材料易 于破裂、破碎或者从所述表面剥离，但是在诸如本发明的基质之类的 柔性材料的情况下，这些有害的事件发生的可能性要小得多。
所述色素化合物均匀地分布在基质中。该色素化合物的浓度取决 于所用色素化合物的性质、滤波器的厚度、磷光体层的厚度以及因而 取决于待切断的UV和蓝光的数量等，并且根据最终的干滤波器层(即 任何溶剂等蒸发之后)典型地处于从l到65% (体积)的范围内。
如上所述，除了滤波器层之外，这种类型的基质也适合作为用于 发光层的基质。
除了以上介绍的柔性之外，使用当前类型的基质的一个优点在 于，该基质与例如给出高比表面积的基于TE0S的基质相比将具有低 比表面积。高比表面积给出其上诸如水和硅树脂化合物之类的杂质可 能吸收的大区域。因此，本发明的基质材料是有利的。
本发明的发光器件可以例如用于照明系统中，其中尤其在大的温 度范围上需要对发出的光的色点进行高度的控制以及需要大的稳定 性。
例如，本发明的发光器件可以用于诸如车辆的暂停(break)灯、 交通灯之类的信号灯中。所述器件还可以用于其他类型的照明应用 中，例如普通照明、用于液晶显示器的背光中、作为基色光源用于 LED的显示器件中，等等。
实验
实验l:滤波器材料的制备(滤波器层的实例1) 第一色素分散物通过使用Disperbyk 190作为分散剂将粒径为
40-70nm的10克ZnFe2(^分散到水乙醇比例为50: 50的混合物中来制备。
第二色素分散物通过使用Disperbyk 190作为分散剂将粒径为 35-40nm的3克Fe203分散到水乙醇比例为50: 50的混合物中来制备。
水解混合物通过混合40克MTMS、 Q. 6克TE0S、 32克水、4克乙 醇以及0. 15克水醋酸来制备。然后，水解的MTMS溶液在室温下保持 48小时。涂敷液通过将10克所述ZnFe204分散物与6克Fe203分散物混合 以及将IO克MTMS/TEOS水解混合物与4克曱氧基丙醇混合来制备。
该涂敷液沉积在适用于进行透射测量的要涂敷的玻璃基底上，然 后在25(TC下固化10分钟。这是在适用于透射测量的玻璃基底上进 行的。
所得到的光吸收涂层具有高达2. 7微米的厚度。它呈琥珀色、透 明并且无散射。其在CIE1931中的色点为(x=0.589，y=0.405 )，具 有52%的总透射。
实验2:滤波器材料的制备(滤波器材料的实例2)
色素分散物通过使用Disperbyk 190作为分散剂将3克Fe203(粒 径为35-40nm)分散到水乙醇比例为50: 50的混合物中来制备。
水解混合物通过混合40克MTMS、 G. 6克TE0S、 32克水、4克乙 醇以及0. 15克冰醋酸来制备。然后，水解的MTMS溶液在室温下存储 48小时。
涂敷液通过将20克Fe203分散物和10克MTMS/TE0S水解混合物 与4克二丙酮醇(DAA)混合来制备。
该涂敷液沉积在要涂敷的玻璃基底表面上，然后在250。C下固化 5分钟。
它呈琥珀色、透明并且无散射。波长函数的谱测量是使用UV-可 见光分光光度计来进行的。其色点在CIE 1931中参照D65灯来计算， 并且色坐标为(x=0. 5504， y=0. 4286 )。 实验3:磷光体厚度对色点的影响
由于磷光体层厚度的可靠确定对于薄玻璃板上的涂层比对于LED 上的涂层更加容易实现，因而图4中示出的特殊组装用来测量色点的 层厚度依赖性。
将平均直径(D5。)为3微米的YAG: Ce ( QUMK58UF-Dl，磷光体技 术有限公司)分散到HTF漆(Philips/ Eques Coatings 0ss )中并 且喷溅到玻璃基底上。层厚度在参考金属板上利用Fischer 1305(:0 ￡@来测量并且在6和45微米之间变化，所述参考金属板以与 玻璃板相同的方式进行涂敷。
基座(submount )上的LED ( 1瓦蓝色LED)由紧配合铝镜围绕。 厚度对光强和色点的影响通过逐个地在LED上放置不同的玻璃基底(具有不同的YAG:Ce厚度)并且在积分球中测量LED的发射来测量。
图4a和图4b中示出了来自该实验的数据，图4a以CIE 1931曲 线图示出了作为厚度的函数的色点，图4b示出了作为厚度的函数的 强度(可见光功率)。
图4a示出了 LED的色点，所迷LED: ( i )具有厚度变化的磷光 体层但是不带滤波器(用"磷光体，，表示)以及(ii)与(i)中相 同的LED和磷光体组合但是除了磷光体层之外还带有如实验2中所描 述的滤波器层(用"磷光体+滤波器"表示)。磷光体层的厚度沿着 箭头方向从6pm增力p至!] 45fim。
这里，显然可见，对于没有任何滤波器的器件而言，色点随着厚 度的变化而发生的变化很大，而对于具有本发明的滤波器的器件而 言，色点随着厚度的变化而发生的变化小得多。
图4b示出了 ( i )具有磷光体层而没有任何滤波器的LED的测量 强度与磷光体层厚度的关系(用"磷光体"表示)，(ii)除了磷光 体层之外还具有如实验2中所描述的滤波器层的LED的测量强度与磷 光体层厚度的关系(用"磷光体+滤波器，，表示)，以及Uii)没有 任何磷光体或滤波器层的测量强度(用"LED"表示)。
这里，显然可知，对于具有磷光体但是没有滤波器的器件而言， 强度随着YAG:Ce层的厚度的增大而减小。另一方面，对于具有滤波 器层的器件而言，在大约30拜的磷光体厚度下达到最大强度。结合 图4a的教导，显然可知，当使用了本发明的滤波器层时，即使可见 光强度仍然受到YAG:Ce的厚度的影响，但是色点受到的影响要小得 多。
根据图4a还可知，即使对于薄层的发光材料而言，高的颜色饱 和度也是可能的。
权利要求
1. 一种发光器件，包括至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管(100；200；300)，以及设置在所述至少一个发光二极管上以便接收至少一部分由所述发光二极管发出的光的发光材料(102；202；302)，其特征在于，所述发光器件还包括滤波器(103；203；303)，其设置成接收由所述发光二极管(101；201；301)发出并且透过所述发光材料(102；202；302)的光并且吸收具有所述第一颜色的光；以及所述滤波器(103；203；303)包括分布在具有硅和氧原子的基质中的色素化合物，在所述基质中至少一部分所述硅原子直接键合到碳氢基团。
2. 依照权利要求1的发光器件，其中至少10%的所述硅原子直 接键合到碳氢基团。
3. 依照权利要求1的发光器件，其中至少95%的所述硅原子直 接键合到碳氢基团。
4. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述碳氢 基团从烷基和芳基中选择。
5. 依照权利要求4的发光器件，其中所述基质是聚合包括R1-三烷氧基硅烷的组成物的结果，其中！^选自包括烷基和芳基的组。
6. 依照权利要求5的发光器件，其中Ri从曱基、乙基、丙基和 苯基中选择。
7. 依照权利要求5或6的发光器件，其中所述！^-三烷氧基硅烷 选自包括R1-三曱氧基硅烷和R1-三乙氧基硅烷的组。
8. 依照权利要求4-7中任何一项的发光器件，其中所述组成物 还包括四烷氧硅烷。
9. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述色素 化合物基本上不发光。
10. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述色素 化合物呈平均粒径小于250nm的凝:粒的形式。
11. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述色素 化合物选自包括贵金属胶微粒、无机色素、有机色素及其中两种或多种的任意组合的组。
12. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述滤波 器(103)还包括填充物材料微粒。
13. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述滤波 器(103)设置在所述发光材料(102)的顶部。
14. 依照权利要求1-12中任何一项的发光器件，还包括设置成 接收由所述发光二极管(200; 300 )发出的光的光学元件(204; 304 )， 其中所述滤波器(203; 303 )设置在所述光学元件上。
15. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述第一 颜色为紫外或蓝色。
16. 依照前面的权利要求中任何一项的发光器件，其中所述发光 材料吸收具有所述第一颜色的光并且发出绿色、琥珀色或红色光。
17. —种用于制造发光器件的方法，包括-提供至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管 (100 )，在所述发光二极管(100 )上，发光材料(102 )设置成接 收至少一部分由所述发光二极管发出的光；-通过在所述发光材料上设置并且聚合可聚合组成物来在所述 发光材料(102)上设置滤波器(103)，所述可聚合组成物至少包括 具有通式R1-三烷氧基硅烷的有机改性硅烷以及液体介质中的色素化 合物，其中^选自包括芳基和烷基的组，并且其中所述色素化合物吸 收具有所述第一颜色的光。
18. —种用于制造发光器件的方法，包括-提供至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管(200; 300 ),在所述发光二极管(200; 300 )上，发光材料(202; 302 ) 设置成接收至少一部分由所述发光二极管发出的光；-提供光学元件(204; 304 );-通过在所述光学元件上设置并且聚合组成物来在所述光学元 件(204; 304 )上设置滤波器(203; 303 )，所述组成物至少包括具 有通式为R1-三烷氧基硅烷的有机改性硅烷以及液体介质中的色素化 合物，其中^选自包括芳基和烷基的组，并且其中所述色素化合物吸 收具有所述第一颜色的光；以及-设置所述光学元件(204; 304 )，使得所述滤波器接收由所述发光二极管(200; 300 )发出并且透过所述发光材料(202; 302 )的 光。
19. 依照权利要求17或18的方法，其中所述组成物还包括四烷 氧硅烷，其中摩尔比R1-三烷氧基硅烷四烷氧硅烷处于从1: 9到10: 0的范围内。
20. 依照权利要求17-19中任何一项的方法，其中所述R'-三烷 氧基硅烷选自包括曱基-、乙基-、丙基和苯基-三曱氧基硅烷和-三乙 氧基硅烷，及其中的两种或多种的任意组合的组。
21. 依照权利要求17-20中任何一项的方法，其中所述色素化合 物基本上不发光。
22. 依照权利要求17-21中任何一项的方法，其中所述色素化合 物呈平均粒径小于250nm的^:粒的形式。
23. 依照权利要求17-22中任何一项的方法，其中所述色素化合 物选自包括贵金属胶微粒、无机色素、有机色素以及其中两种或多种 的任意组合的组。
24. 依照权利要求17-2 3中任何一项的方法，其中所述滤波器还 包括填充物材料微粒。
全文摘要
提供了一种发光器件，其包括至少一个用于发出具有第一颜色的光的发光二极管(100)以及设置在所述至少一个发光二极管上以便接收至少一部分由所述发光二极管发出的光的发光材料(102)。所述发光器件还包括设置成接收由所述发光二极管(100)发出并且透过所述发光材料(102)的光并且吸收具有所述第一颜色的光的滤波器(103)。所述滤波器包括分布在具有硅和氧原子的基质中的色素化合物，在所述基质中至少一部分所述硅原子直接键合到碳氢基团。
文档编号H01L33/44GK101438425SQ200780015844
公开日2009年5月20日 申请日期2007年4月26日 优先权日2006年5月2日
发明者R·J·亨德里克斯, V·D·希尔登布兰德, V·默西尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司