专利名称：用于形成荧光粉转换型发光装置中的薄膜荧光粉层的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及发光装置，并且更具体地说，涉及用于形成靠近半导体发光装置的薄膜荧光粉层的薄膜荧光粉沉积方法。
背景技术：
固态光穿过发光二极管(简称SSL-LED)涉及产生用于照明的白光的固态、无机半导体发光二极管的使用。如同取代测算用真空管的无机半导体晶体管，SSL-LED是有可能取代用于传统白炽灯或荧光灯的真空管或充气管的突破性技术。SSL-LED相比于常规光源的优点包括⑴效率更高和联合节能；⑵颜色呈现更好；⑶形状因子小；⑷坚固性；(5) 使用寿命更长和维修费用低；(6)环境友好；和(7)制造费用低。传统LED通常产生具有狭窄发射光谱的单色光，并且因此通常缺乏用于提供照明用白色光的宽发射光谱。为了从LED中产生白光，由LED中的辐射复合导致的窄带发射转换成宽带白光光谱。这样的宽带白光光谱能够通过三种常用的方法产生。第一种方法是波长转换方法，通过使用紫外线(“UV”)LED刺激在下转换波长发出可见光的多色荧光。第二种方法通过联合多个LED的混合颜色方法，其中每一个LED产生不同颜色的光。第三种方法使用上述两种方法的混合。目前商用白色LED的产生主要是基于这种混合方法。特别地，从蓝色的InGaN型LED发出的初级光与从浅黄色的YAG: Ce3+型无机荧光粉发出的下转换二级光混合。部分传输的蓝光和重新发出的黄光的结合显示出冷淡(绿蓝色)白光的外观。因此，白色LED的荧光粉涂敷技术涉及使用长波转换方法或混合方法。下面描述的是目前的荧光粉涂敷方法。第一种方法如图IA所述，是一种包括使用混合于聚合物系统(例如聚丙烯、聚碳酸酯、环氧树脂、硅酮树脂)中的荧光粉粒子和颗粒1 的料浆法。将混合的荧光粉料浆分配在LED芯片2上或者分布在LED芯片2的周围，接着干燥或固化液体聚合物系统。LED芯片2与荧光粉料浆一起可以沉积在反射杯3内，如图 IA所示。虽然料浆方法是一种方便的荧光粉分配方法，但是用此料浆方法生产的LED的所得颜色均勻性通常不令人满意，并且可以从不同视角观察到色环。这些缺陷的结果是(1) LED芯片周围的含荧光粉材料的厚度的变化可以导致在发出的光逃逸封装之前光程的长度变化；和(2)在含荧光粉材料内不均勻的荧光粉分配(由于重力和浮力效应)在液体聚合物固化过程中倾向于向下移动较大的荧光粉颗粒。此外，由于分配在LED芯片周围的荧光粉末数量的变化，所以白色坐标会因设备的不同而不同。反过来，这种颜色的变化导致复合白色LED的分选过程，所谓颜色分级就是试图根据其白色坐标通过分选每个装置来管理颜色变化。
为了测量发出的光的均勻性，可以使用相关色温(Correlated Color Temperature) ( "CCT")的变化。发光装置的色温可以通过与理论的黑体热辐射器比较它的色调来确定。黑体散热器匹配发光装置色调时的温度(以度开尔文表示)就是该装置的色温。白炽灯光源可以接近于一个黑体辐射器，但是许多其他的发光装置并不以黑体曲线的形式发出辐射，并且因此指派CCT。发光装置的CCT是最接近匹配设备的感知颜色的黑体散热器的色温。开尔文等级越高，光越“冷”或越蓝。开尔文等级越低，光越“热”或越黄。 通过在不同光发射角度测量CCT并且比较不同发光装置的这种变化，可以量化所产生的光的均勻性。通过料浆法分配有黄色荧光粉的蓝色LED芯片的典型CCT在与LED中央发光轴的光发射角度为士70°时，可以从约5，800K到约7，200K变化，横跨约1400K的范围。由于色环的出现，在或者接近中心轴的CCT通常要比周边的高，在周边发出的光较黄。用于制造荧光粉转换型(phosphor-converted)白色LED的第二种荧光粉涂敷法是电脉沉积法(“EPD”)法，如图IB所示。在EPD的情况，通过向液体溶剂中添加适量的电解质以形成悬浮液而使荧光粉带电，然后被电场偏置。然后，将表面带电的荧光粉颗粒移动到极性相反的电极并且在电极上涂敷。荧光粉颗粒的EPD产生厚度相对均勻的荧光粉层4， 该荧光粉层能够产生均勻性更高以及色环减少的白光。虽然实现了更好的颜色均勻性，但是EPD法通常不能直接将荧光粉沉积在非导电性表面。在商业化生产中，根据所谓的近端荧光粉配置，将荧光粉层通常直接涂敷在LED芯片5之上。这种配置在光散射方面是低效的，这是因为近端荧光粉层能将约60%的总白光发射引导回到LED芯片5，从而在LED芯片 5上可发生高损失。EPD法的另一缺点是某些荧光粉容易被溶剂降解，因而限制了 EPD法的一般适用性。最近，如图2所示，另一种方法涉及通过高压加热荧光粉颗粒直到荧光粉颗粒表面变软并熔化而形成发光陶瓷板6。部分熔融的颗粒能够粘在一起形成包括坚硬的颗粒聚集物的陶瓷板6。将发光陶瓷板6布置在由LED芯片7发出的光程上，其中LED芯片7布置在一组电极8之上。虽然在坚固性、降低温度敏感性以及减少颜色在芯片之间的颜色变化等方面提供好处，但是由于近端荧光粉配置导致封装效率不理想。商用白色LED的散射效率(有时也称为封装效率)通常在40%到60%之间，由于通过诸如LED芯片、引线框架或基台等内部封装元件的光吸收具有效率损失。图3描述了由蓝色LED 32供以动力的具有黄色荧光粉的荧光粉转换型白色LED的例子，其中初级蓝光 34经过与二级黄色光31混合以形成白色，主要的光源损失由LED芯片32吸收光引起的。 因为，LED芯片32通常由高折射率材料制成，由于全内反射(“TIR”)光子往往被捕获在 LED芯片32内，一旦光子撞击并且进入LED芯片32。另一潜在的光源损失由LED封装内镜面反射器33的不完善引起的。图3所描述的几个场景能够将光导入高吸收性LED芯片32。第一，由LED芯片32 发出的初级光36可以通过荧光粉末31或镜面反射器33反射回芯片32。第二，由荧光粉 31发出的下转换二级光37能够向后散射回芯片32。第三，初级光和二级光38由于在空气-LED封装界面的TIR都能够向着芯片32反射回。为了提高光从封装逃逸的可能性，可以使用半球透镜39减少在空气-封装界面的TIR情况。为了减少向后散射的光透过LED 芯片32，荧光粉末31直接置于芯片表面是不可取的，而是应该放置到离LED芯片32有一定距离的位置。此外，更薄的荧光粉层通过荧光粉末31将减少二级光向后散射的情况。
正是在这种背景下，出现了研发本文所述的薄膜荧光粉沉积方法以及相关的装置和系统的需求。概述本发明的某些实施方案涉及厚度大体均勻且能够共形地布置在LED的光程中的薄膜荧光粉层的形成，因而产生具有微弱色环或者没有色环的大体均勻的白光。这种薄膜荧光粉层可以通过改进的沉积方法来制备，包括(1)形成大体均勻地沉积在基片表面上的荧光粉层；和(2)形成聚合物粘合剂层以填充松散堆积的荧光粉颗粒之间的缝隙，因而形成大体连续的薄膜荧光粉层。薄膜荧光粉层的荧光粉转换效率可以显著提高，因为可以在光程上设置更薄层的精确控制量的荧光粉末，因而减少光散射损失。另外，由于荧光粉颗粒的大体均勻沉积，可以显著改善薄膜荧光粉层的颜色均勻性。形成均勻的薄膜荧光粉层的一种方法是在荧光粉颗粒沉积期间在荧光粉颗粒中引入静电荷。荧光粉颗粒中的静电荷可以自我平衡并调整其分布，因而促进荧光粉颗粒大体均勻的分布。形成均勻的薄膜荧光粉层的另一种方法是通过荧光粉分配机构，诸如沉积室中的喷头机构，或者通过旋转基片支承机构，诸如支承基片的旋转平台。除了提高效率和颜色的均勻性外，可以显著提高薄膜荧光粉层的温度稳定性，因为在温度高达至少约300°C或更高时，聚合物粘合剂层可以是热稳定的。有利地，通过经由荧光粉末输送机构，使用精确控制量的沉积荧光粉颗粒的涂敷过程，可以使白色的一致性保持在紧密的颜色坐标中。可以用多色荧光粉的逐层相继沉积来精确协调白色渲染，诸如沉积红色荧光粉层，沉积绿色荧光粉层，以及然后沉积蓝色荧光粉层。可以在所生成的复合多色荧光粉膜叠层中精确控制多色荧光粉的比率。这样，可以精确地控制色坐标和用荧光粉薄膜方法制成的白光LED的CCT。反过来，这可显著简化(或者甚至省略)分级过程。根据本发明的一些实施方案，一致的白色坐标可以通过调整多色荧光粉膜叠层的剂量从轻微变化的蓝色LED芯片实现。这种颜色互补方法可以使用荧光粉含量的不同组成或量弥补蓝光LED芯片的颜色变化。以这种方式，对于色彩敏感应用(如用白光LED的显示器背光)，可显著提高白光LED的产量。根据本发明的实施方案，薄膜荧光粉涂敷方法是分批荧光粉涂敷方法，在一个涂敷操作中，多个LED芯片可以沉积有薄膜荧光粉。根据本发明的另一个实施方案，在一个涂敷操作中，多个LED透镜可以沉积有薄膜荧光粉。类似于半导体芯片制造，通过分批方法， 每个LED芯片的制造成本可以大大减少，而制造产量可以大大增加。与EDP相比，薄膜荧光粉层的沉积可以用于直接在非导电表面上形成共形薄膜荧光粉层。共形薄膜荧光粉也可以沉积在非平坦表面上，诸如LED透镜的凸或凹表面上。本发明的一些实施方案涉及用于在基片上沉积共形薄膜荧光粉层的系统。所述系统可以包括沉积室、荧光粉末输送子系统以及被构造成输送气相单体到沉积室的聚合物前体输送子系统。所述系统也可以包括存储器和与沉积室、荧光粉末输送子系统以及聚合物前体输送子系统电相通的处理器，其中所述存储器可以包括存储于其中的代码或指令，该代码或指令可通过处理器执行以形成薄膜荧光粉层。本发明的一个具体实施方案涉及一种形成用于发光装置的薄膜荧光粉层的方法。 所述方法包括(1)使用运载气体将荧光粉末从荧光粉末源输送到沉积室；和(2)在沉积室内将荧光粉末沉积在靠近基片处以便使荧光粉末大体均勻地分布在靠近基片的表面处。
本发明的另一个具体实施方案还涉及形成用于发光装置的薄膜荧光粉层的方法。 所述方法包括(1)在靠近基片处形成第一荧光粉末层，所述第一荧光粉末层包括靠近基片表面分布的第一荧光粉颗粒；和(2)通过气相沉积在靠近第一荧光粉末层处形成第一聚合物层，所述第一聚合物层用作所述第一荧光粉颗粒的粘合剂。本发明的另一个具体实施方案涉及在基片上形成薄膜荧光粉层的系统。所述系统包括(1)限定外壳以容纳基片的沉积子系统；(2)被构造成使用运载气体将荧光粉末从荧光粉末源输送到沉积子系统的荧光粉末输送子系统；(3)被构造成在气相中将聚合物前体输送到沉积子系统的聚合物前体输送子系统；和(4)与沉积子系统、荧光粉末输送子系统和聚合物前体输送子系统连接的控制子系统，其中所述控制子系统被构造成控制所述荧光粉末输送子系统在第一时间间隔内将荧光粉末输送到沉积子系统，以在靠近基片处形成荧光粉末层，并且所述控制子系统被构造成控制聚合物前体输送子系统在第二时间间隔内将聚合物前体输送到沉积子系统，以在靠近荧光粉末层处形成聚合物层。本发明的另一个具体实施方案涉及一种发光装置，其包括(1)基片；(2)在靠近基片处大体均勻分布的荧光粉末层；和(3)基于聚对二甲苯的聚合物层，其共形地沉积在靠近所述荧光粉末处作为粘合剂材料以形成大体连续的薄膜，其中荧光粉末层包括单色荧光粉。本发明的又一个具体实施方案涉及发光装置，其包括(1)基片；(2)在靠近基片处大体均勻分布的多个荧光粉末层，所述荧光粉末层被构造成发出不同颜色的光；和(3) 多个基于聚对二甲苯的聚合物层，每一个基于聚对二甲苯的聚合物层共形地沉积在靠近各个荧光粉末层处，每一个基于聚对二甲苯的聚合物层是填充荧光粉颗粒组分之间的空隙的各个荧光粉末层的粘合剂材料。也要考虑本发明的其它方面以及实施方案。前述的概述和下面的详细描述并不意味着将本发明限制于任何特定实施方案，而仅仅是描述本发明的一些实施方案。
为了更好地理解本发明的一些实施方案的特性和目的，应结合附图参考下面的详细描述。图IA描述了一种使用料浆法形成的常规白色LED的近端荧光粉槽中配置。图IB描述了一种使用EPD形成的常规白色LED的近端荧光粉配置。图2描述了一种通过用发光陶瓷板制成薄片而形成的常规白色LED的近端荧光粉配置。图3描述了由荧光粉末的光散射、在材料界面的TIR以及在LED表面的光吸收导致的的光源损失。图4根据本发明的实施方案，描述了形成共形薄膜荧光粉层的方法的流程图。图5根据本发明的实施方案，描述了沉积大体均勻分布的荧光粉层的方法的流程图。图6A到图6D根据本发明的实施方案，描述了可用作粘合剂材料以形成薄膜荧光粉层的聚合物家族的例子。
图7A根据本发明的实施方案，描述了使用共形薄膜荧光粉沉积方法形成的单色薄膜荧光粉层。图7B根据本发明的实施方案，描述了使用共形薄膜荧光粉沉积方法形成的多色薄膜荧光粉复合层。图8根据本发明的实施方案，描述了用于在基片上沉积共形薄膜荧粉层的系统。详细描述定义下面的定义适用于与本发明的一些实施方案相关的描述的一些方面。这些定义在此也可以被扩展。如本文使用，单数术语“一个(a)”、“一种(an)”、“该(the) ”包括复数形式，除非上下文另有明确说明。因此，例如，提及一层可包括多层，除非上下文另有明确说明。如本文使用，术语“组(set)”指一个或多个组件的集合。因此，例如，一组层可包括单层或多层。一组组件也可被称为该组的成员。一组组件可以相同也可以不同。在一些例子中，一组组件可以共享一个或多个共同特性。如本文使用，术语“靠近(adjacent) ”指接近或者相邻。相邻组件可彼此在空间上分开或者可实际上或者直接彼此接触。在一些例子中，相邻组件可彼此连接或者可彼此整体构成。如本文使用，术语“连接(connect)”指可操作的结合或连结。连接的组件可彼此直接结合或者可彼此间接结合，诸如经由另一套组件。如本文使用，术语“实质上(substantially)”和“实质的(substantial) ”指相当大的程度或范围。当与事件或状况结合使用时，此术语可以指事件或状况精确地发生的情况和事件或状况密切近似地发生的情况，例如说明本文所述的生产操作的典型耐受水平。如本文使用，术语“导电性(electrically conductive) ”指传输电流的能力，而术语“非导电性(electrically nonconductive) ”指缺乏传输电流的能力。导电材料通常对应于那些在其中极少对抗或不对抗电流的流动的材料，而非导电材料通常对应于那些在其中电流极少有或者没有流动倾向的材料。一种导电性(或者非导电性)的量度是以西门子每米(“S .πΓ1，，)计。通常，导电材料是电导率大于约IO4S ι1、例如至少约IO5S .m—1或者至少约IO6S .m-1的材料，而非导电材料是传导性小于约IO4S. πΓ1、例如小于或等于约IO3S πΓ1 或者小于或等于约IO2S .m-1的材料。导电材料(或非导电材料)有时能够随着温度变化。 除非另有说明，否则材料的导电性(或者非导电性)是在室温确定的。如本文使用，与光致发光相关时，术语“量子效率”指输出光子数量与输入光子数量的比率。如本文使用，术语“尺寸”指特性尺寸。在颗粒是球形的情况下，颗粒的尺寸可以指颗粒的直径。在颗粒是非球形的情况下，颗粒的尺寸可以指颗粒的不同垂直尺寸的平均值。因此，例如，类似球体的颗粒的尺寸可以指颗粒的长轴和短轴的平均值。当提及一组具有特定尺寸的颗粒时，预期该颗粒可具有围绕该尺寸的尺寸分布。因此，如本文使用，一组颗粒的尺寸可以指尺寸分布的典型尺寸，诸如平均尺寸、中值尺寸或者峰值尺寸。如本文使用，术语“烷烃”指饱和碳氢化合物分子。对一些应用来说，烷烃可以包括 1至100个碳原子。术语“低级烷烃”指包括1至20个碳原子、例如1至10个碳原子的烷烃，而术语“高级烷烃”指包括20个以上碳原子、例如21至100个碳原子的烷烃。术语“支链烷烃”指包括一个或多个支链的烷烃，而术语“无支链烷烃”指直链的烷烃。术语“环烷烃”指包括一个或多个环状结构的烷烃。术语“杂烷烃”指烷烃的一个或多个碳原子被一个或多个杂原子例如N、Si、S、0和P替代的烷烃。术语“取代的烷烃”指烷烃的一个或多个氢原子被一个或多个取代基替代的烷烃，所述取代基例如卤素基团、羟基、烷氧基、羧基、硫代基团、烷硫基、氰基、硝基、氨基、烷氨基、二烷基氨基、甲硅烷基和甲硅烷氧基，而术语“未取代的烷烃”指没有此类取代基的烷烃。上述术语的结合可用于指具有特性组合的烷烃。例如，术语“支链低级烷烃”可用于指1至20个碳原子并且包括一个或多个支链的烷烃。烷烃的例子包括甲烷、乙烷、丙烷、环丙烷、丁烷、2-甲基丙烷、环丁烷，以及其荷电形式、杂形式或者取代形式。如本文使用，术语“烷基”指一价形式的烷烃。例如，烷基可被设想成它的一个氢原子移动以容许键合到另一分子基团的烷烃。术语“低级烷基”指一价形式的低级烷烃，而术语“高级烷基”指一价形式的高级烷烃。术语“支链烷基”指一价形式的支链烷烃，而术语“无支链烷基”指一价形式的无支链烷烃。术语“环烷基”指一价形式的环烷烃，而术语 “杂烷基”指一价形式的杂烷烃。术语“取代的烷基”指一价形式的取代烷烃，而术语“未取代的烷基”指一价形式的未取代烷基。烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、 丁基、异丁基、叔丁基、环丁基，以及其荷电形式、杂形式或者取代形式。如本文使用，术语“芳烃，，指芳香族碳氢化合物分子。对一些应用来说，芳烃可以包括5至100个碳原子。术语“低级芳烃”指包括5至20个碳原子、例如5至14个碳原子的芳烃，而术语“高级芳烃”指包括20个以上碳原子、例如21至100个碳原子的芳烃。术语“单环芳烃”指包含单个芳环结构的芳烃，而术语“多环芳烃”指包括一个以上芳环结构的芳烃，例如通过碳_碳单键键合或者稠合在一起的两个或多个芳环结构。术语“杂芳烃”指芳烃的一个或多个碳原子被一个或多个杂原子例如N、Si、S、0和P替代的芳烃。术语“取代的芳烃”指芳烃的一个或多个氢原子被一个或多个取代基替代的芳香烃，所述取代基例如烷基、烯基、炔基、亚胺基、商素基团、羟基、烷氧基、羧基、硫代基团、烷硫基、氰基、硝基、 氨基、烷氨基、二烷基氨基、甲硅烷基以及甲硅烷氧基，而术语“未取代的芳烃”指缺少此类取代基的芳烃。上述术语的结合可用于指具有特性组合的芳烃。例如，术语“单环低级烯烃 (monocyclic lower alkene) ”可用于指包括5至20个碳原子并且包含单个芳环结构的芳烃。芳烃的例子包括苯、联苯基、萘、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、喹啉、异喹啉，以及其荷电形式、 杂形式或者取代形式。如本文使用，术语“芳基”指一价形式的芳烃。例如，芳基可被设想成它的一个氢原子移动以容许键合到另一分子基团的芳烃。术语“低级芳基”指一价形式的低级芳烃，而术语“高级烷基”指一价形式的高级芳烃。术语“单环芳基”指一价形式的单环芳烃，而术语 “多环芳基”指一价形式的多环芳烃。术语“杂芳基”指一价形式的杂芳烃。术语“取代的芳基”指一价形式的取代芳烃，而术语“未取代的芳烃基团”指一价形式的未取代芳烃。芳基的实例包括苯基、联苯基、萘基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、喹啉基、异喹啉基，以及其荷电形式、杂形式或者取代形式。如本文使用，术语“亚芳基”指二价形式的芳烃。例如，亚芳基可被设想成它的两个氢原子移动以容许键合一个或多个额外的分子基团的芳烃。术语“低级亚芳基”指二价形式的低级芳烃，而术语“高级芳烃基团”指二价形式的高级芳烃。术语“单环亚芳基”指二价形式的单环芳烃，而术语“多环亚芳基”指二价形式的多环芳烃。术语“杂亚芳基”指二价形式的杂芳烃。术语“取代的亚芳基”指二价形式的取代芳烃，而术语“未取代亚芳基” 指二价形式的未取代芳烃。亚芳烃基的实例包括亚苯基、亚联苯基、亚萘基、亚吡啶基、亚哒嗪基、亚嘧啶基、亚吡嗪基、亚喹啉基、亚异喹啉基、以及其荷电形式、杂形式或者取代形式。共形薄膜荧光粉层沉积方法本发明的某些实施方案涉及用于荧光粉转换型白光LED的薄膜共形荧光粉沉积方法。所述方法通过提供薄膜和远端荧光粉层构造有助于实现提高白色LED的光散射效率的目的。根据如图4所描述的改进方法，可通过以下两个操作将薄膜荧光粉层大致均勻地和共形地沉积在平坦的或者非平坦的且导电的、半导电的或非导电的表面上(1)形成大体均勻沉积在基片表面上的荧光粉末层(操作42)；和(2)形成聚合物粘合剂层填充荧光粉颗粒之间的缝隙以形成大体连续的薄膜层(操作44)。形成的薄膜荧光粉层的沉积方法理想地在真空室中进行。但是，应理解，沉积方法也可以在充满惰性气体(如氮气)的沉积室中进行，或在大气环境中进行。根据图4的方法，可以使用多种荧光粉。通常，荧光粉由发光材料制成的，即，能够响应能量激发而发光的材料。基于原子或分子从激发的电子态到弛豫，可发生发光，且发光一般可以包括，例如，化学发光、电致发光、光致发光、热致发光、摩擦发光及其组合。例如， 在光致发光(可以包括荧光和磷光)的情况中，基于光激发(如光的吸收)可以产生激活的电子状态。用在根据图4的方法中的荧光粉包括掺杂有激活剂离子(诸如Ce3+和Eu2+) 的多种无机基质材料，包括石榴石如，(YhGda)3 (AlgGab)5O12: Ce3+，其中a，b彡0. 2或者YAG:Ce3+)、硅酸盐、原硅酸盐、硫化物和氮化物。石榴石和原硅酸盐可以用作发黄光的荧光粉，而氮化物可以用作发红光的荧光粉。但是，应理解，可以使用多种其它类型的波长转换材料，包括有机染料。理想的是，荧光粉和其它类型的波长转换材料能够表现量子效率大于约30%的光致发光，诸如至少约40%、至少约50%、至少约60%、至少约70%或至少约 80 %，并且可能可高达约90 %或更高。通常，根据图4使用的荧光粉是以粉末形式提供的，即作为一组颗粒提供的。为了提高颜色均勻性，颗粒尺寸理想地在约Inm到约100 μ m的范围内，诸如约IOnm到约30 μ m、 约IOOnm到约30 μ m、约500nm到约30 μ m、或者约1 μ m到约30 μ m。参考图4的操作42，荧光粉可以通过惯性效应、布朗运动、热泳或者电场(如果荧光粉末带电)传输并沉积在基片表面上。在基片表面上形成大体均勻分布的荧光粉末层的一种方法是通过一组运载气体(如清洁、干燥的空气)或惰性气体(如氮气)从荧光粉罐夹带、运载、移动或运输荧光粉末，然后在真空、惰性气体或大气室内用喷头机构喷涂荧光粉末。对于一些实施方案，理想的是，在荧光粉运输过程中，用相同的正静电荷或负静电荷使荧光粉末电离。当带电荧光粉末被喷涂并沉积在基片表面上时，由于荧光粉颗粒之间静电力的自平衡，荧光粉颗粒组分大体均勻地分布以形成荧光粉末层。具体而言，荧光粉末的静电喷涂包括1)用惰性运载气体从荧光粉末罐或其它荧光粉源运输荧光粉末。荧光粉末流量可以通过喷嘴装置或其它流量控制机构精确控制，如图5的操作421所描述。2)用相同的静电荷使荧光粉末电离，如图5的操作422所描述。使荧光粉末电离
11的操作是将荧光粉末大体均勻地沉积在基片表面上所希望的。但是，应理解，粉末电离化操作是任选的，并且在某些实施方案中可以省略。3)如图5的操作423所描述，如果基片表面是由非导电聚合物材料制成的，那么用基片表面上的相反静电荷使基片表面电离。如果基片表面是由导电材料制成的，那么基片表面是接地的，如将基片表面电连接到地电位。基片表面的电离或接地操作是将荧光粉末均勻地沉积在基片表面上所需要的。但是，应理解，基片表面的电离或接地操作是任选的， 并且在某些实施方案中可以省略。4)运载气体通过喷头机构将带电荧光粉末夹带到沉积室，从而使荧光粉末均勻地分布，如图5的操作424所描述。理想的是喷头机构将荧光粉末大致均勻地沉积在基片表面上。作为选择，或者共同地，在沉积室内使用旋转机构使基片表面旋转，从而使荧光粉末能够大体均勻地沉积在基片表面上。但是，应当理解的是，这些机构是任选的，并且在某些实施方案中可以省略。5)荧光粉末共形地且大致均勻地沉积到基片表面上，如图5的操作425所描述。 在一个实施方案中，基片表面是LED芯片的表面或者多个LED芯片的表面。在另一实施方案中，基片表面是LED透镜的表面或多个LED透镜的表面。在又一实施方案中，基片表面是玻璃或石英基片的表面。在再一实施方案中，基片表面是柔软透明薄膜的表面，如由聚对苯二甲酸乙二醇酯所形成的表面。6)如图5的操作426所描述，用电离(或去电离)气体使荧光粉末带电。电离气体中和荧光粉上的剩余静电荷。应当理解的是，该放电操作是任选的，并且在某些实施方案中可以省略，如其中电离操作422省略的那些。在实施实施图5的操作422的情况中，通过下列方法中的一种或组合用静电荷使荧光粉末电离电晕充电，其中使用电力产生静电荷摩擦充电，其中通过粉末和一些管道表面之间的摩擦来产生静电荷感应充电，其中通过从电场的感应使粉末带电。在对导电基片实施操作423的情况中，可以将基片表面接地以维持用于使带静电荷的荧光粉末沉积的电场电位。通过摩擦充电可以在荧光粉末或者非导电基片表面上产生静电荷。特别是，当使两种不同的材料接触时，电荷能够从一种材料传输到另一种材料以抵消电荷的失衡。电荷传输的数量和方向取决于许多因素，包括两种材料的化学和电子结构。 表1列出某些材料，范围从接触时具有最大带正电荷效应的那些材料到接触时具有最大带负电荷效应的那些材料。表1 根据摩擦带电效应排序的材料
权利要求
1.一种形成用于发光装置的薄膜荧光粉层的方法，所述方法包括使用运载气体将荧光粉末从荧光粉末源运输到沉积室；和在所述沉积室内将所述荧光粉末沉积在靠近基片处以便使所述荧光粉末大致均勻地分布在靠近基片表面处。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述荧光粉末中诱导静电荷。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述基片是非导电性的，并且进一步包括诱导相反的静电荷靠近所述基片的表面；和随后沉积所述荧光粉末，使用电离气体使所述荧光粉末放电。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述基片是导电性的，并且进一步包括使所述基片与地电位连接；和随后沉积所述荧光粉末，使用电离气体使所述荧光粉末放电。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，沉积所述荧光粉末包括通过喷头机构分配所述荧光粉末。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，沉积所述荧光粉末包括使用旋转基片支持器旋转所述基片。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉积荧光粉末的厚度在IOnm到60μ m的范围之内。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括将聚合物层沉积在靠近所述沉积的荧光粉末处以便在靠近所述基片表面处形成薄膜荧光粉层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述薄膜荧光粉层的厚度在IOnm到100μ m的范围之内。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述聚合物包括基于聚对二甲苯的聚合物，并且沉积所述聚合物是用化学气相沉积进行的。
11.一种形成用于发光装置的薄膜荧光粉层的方法，所述方法包括在靠近基片处形成第一荧光粉末层，所述第一荧光粉末层包括靠近所述基片表面分布的第一荧光粉颗粒；和通过气相沉积在靠近所述第一荧光粉末层处形成第一聚合物层，所述第一聚合物层用作所述第一荧光粉颗粒的粘合剂。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括通过气相沉积在靠近第一聚合物层处形成第二聚合物层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一聚合物层的折射率大于所述第二聚合物层的折射率。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的至少一者包括含有式-CU' -Ar-CZ" I"‘-的重复单元的聚合物，其中Ar选自(1)未取代的亚苯基，⑵式C6H4_xC1X的氯取代的亚苯基，其中χ为1至4的的整数，和(3)式C6H4_x,Fx, 的氟取代的亚苯基，其中Χ'为1至4的的整数，且Z、Z'、Z〃和Z〃 ‘独立地选自H、F、烷基禾口芳基。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括在靠近所述第一聚合物层处形成第二荧光粉末层，所述第二荧光粉末层包括靠近所述第一聚合物层表面分布的第二荧光粉颗粒；和通过气相沉积在靠近所述第二荧光粉末层处形成第二聚合物层，所述第二聚合物层用作所述第二荧光粉颗粒的粘合剂，其中所述第一荧光粉颗粒和所述第二荧光粉颗粒被构造成发出不同颜色的光。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括在靠近所述第二聚合物层处形成第三荧光粉末层，所述第三荧光粉末层包括靠近所述第二聚合物层分布的第三荧光粉颗粒；和通过气相沉积在靠近所述第三荧光粉层处形成第三聚合物层，所述第三聚合物层用作所述第三荧光粉颗粒的粘合剂，其中所述第一荧光粉颗粒、所述第二荧光粉颗粒和所述第三荧光粉颗粒被配置成发出不同颜色的光。
17.一种在基片上形成薄膜荧光粉层的系统，所述系统包括沉积子系统，其限定外壳以容纳所述基片；荧光粉末输送子系统，其被构造成使用运载气体将荧光粉末从荧光粉末源输送到所述沉积子系统；聚合物前体输送子系统，其被构造成将气相的聚合物前体输送到所述沉积子系统；控制子系统，其与所述沉积子系统、所述荧光粉末输送子系统以及所述聚合物前体输送子系统连接，其中所述控制子系统被构造成控制所述荧光粉末输送子系统在第一时间间隔内将所述荧光粉末输送到所述沉积子系统，以在靠近所述基片处形成荧光粉末层，并且所述控制子系统被构造成控制所述聚合物前体输送子系统在第二时间间隔内将所述聚合物前体输送到所述沉积子系统，以在靠近所述荧光粉末层处形成聚合物层。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述沉积子系统包括限定所述外壳的真空室、 被构造以在所述真空室内支撑所述基片的基片支持器以及被构造以在基片上方沉积所述荧光粉末的喷头机构。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述基片支持器被构造用以旋转所述基片。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述沉积子系统还包括被构造成在所述荧光粉末中诱导静电荷的电离器。
21.根据权利要求17所述的系统，其中所述荧光粉末输送子系统包括被构造成在所述荧光粉末中诱导静电荷的电离器。
22.根据权利要求17所述的系统，其中所述聚合物前体子输送子系统包括被构造成从所述聚合物前体中生成气相活性中间体的气体反应器。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述气体反应器被构造用以从所述聚合物前体生成自由基，并且所述聚合物前体具有式(CZZ' Y)m-Ar-(CZ" I" ‘ Y' )n，其中Ar选自 (1)未取代的亚苯基，(2)式C6H4_XC1X的氯取代的亚苯基，其中χ为1至4的整数，和(3)式 C6H4_X,FX,的氟取代的亚苯基，其中χ'为1至4的整数，且Z、Z'、Z〃和Z〃 ‘选自H、F、烷基和芳基，Y和V可以移除以产生自由基，m和η各自等于0或者是正整数，并且m和η的和小于或等于Ar上可用于取代的SP2-杂化碳的总数。
24.根据权利要求22所述的系统，其中所述气体反应器被构造用以从所述聚合物前体中生成自由基，并且所述聚合物前体包括具有式KCZZ' )-Ar-(CZ" I" ‘ )}2的二聚物，其中Ar选自(1)未取代的亚苯基，(2)式C6H4_xC1x的氯取代的亚苯基，其中χ为1至4的整数，和⑶式C6H4_X,FX,的氟取代的亚苯基，其中χ'为1至4的整数，且Z、Z'、Z〃和Ζ"‘ 独立地选自H、F、烷基和芳基。
25.一种薄膜荧光粉层，包括至少一个所述荧光粉层；和至少一个靠近所述至少一个荧光粉层布置的基于聚对二甲苯的聚合物层，所述至少一个基于聚对二甲苯的聚合物层用作所述至少一个荧光粉层的粘合剂。
26.根据权利要求25所述的薄膜荧光粉层，其中所述至少一个基于聚对二甲苯的聚合物层包括含有式-CZZ' -Ar-CZ" Ζ"‘-的重复单元的聚合物，其中Ar选自(1)未取代的亚苯基，(2)式C6H4_xC1x的氯取代的亚苯基，其中χ为1至4的整数，和(3)式C6H4_X’ Fx’的氟取代的亚苯基，其中χ'为1至4的整数，且Z、Z'、Z〃和Z〃 ‘独立地选自H、F、烷基和方基。
全文摘要
薄膜荧光粉层可通过改进的沉积方法形成，所述方法包括(1)形成大致均匀分布在基片表面上的荧光粉层；和(2)形成聚合物粘合剂层以填充松散堆积的荧光粉颗粒之间的缝隙，因而形成大致连续的薄膜层。
文档编号H01L33/50GK102272954SQ200980154186
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月13日 优先权日2008年11月13日
发明者C.陈 申请人:行家光电有限公司