自支撑波长转换磷光体层制造技术

在衬底的表面上形成多个磷光体颗粒的层，并且形成或沉积无机材料以至少部分地嵌入衬底上的磷光体颗粒层。因此形成包括磷光体颗粒和无机材料的波长转换层，然后将其与衬底分离。无机材料将磷光体颗粒结合在一起，使得波长转换层是自支撑的。在一些示例中，在将波长转换层与衬底分离之前，可以将释放构件粘附到波长转换层的与衬底相对的表面；波长转换层可以在与衬底分离之后保持粘附到释放构件。在一些示例中，波长转换层可以粘附到半导体发光器件的发光表面。件的发光表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自支撑波长转换磷光体层
[0001]相关申请本申请要求2020年1月23日提交的题目为“制造磷光体波长转换层”的欧洲专利申请号20153301.5的优先权，所述申请通过引用以其整体并在本文中。


[0002]本专利技术一般地涉及磷光体转换发光二极管。

技术介绍

[0003]半导体发光二极管和激光二极管（在本文中统称为“LED”）是目前可用的最有效的光源之一。LED的发射光谱通常在由器件的结构和由构成它的半导体材料的成分所确定的波长处展现出单一的窄峰。通过适当的器件结构和材料体系的选择，LED可以设计成在紫外的、可见的或红外的波长下操作。
[0004]LED可以与一种或多种波长转换材料（在本文中统称为“磷光体”）组合，所述一种或多种波长转换材料吸收由LED发射的光并作为响应发射较长波长的光。对于这种磷光体转换LED（“pcLED”），由LED发射的光被磷光体吸收的份额取决于由LED发射的光的光路中的磷光体材料的量，例如取决于设置在LED上或LED周围的磷光体层中的磷光体材料的浓度和该层的厚度。
[0005]可以将磷光体转换LED设计为使得由LED发射的所有光被一种或多种磷光体吸收，在这种情况下，来自pcLED的发射完全地来自磷光体。在这种情况下，例如，可以选择磷光体以在狭窄的光谱区域内发射光，该光不由LED直接有效地生成。
[0006]替代地，可以将pcLED设计为使得仅有一部分由LED发射的光被磷光体吸收，在这种情况下，来自pcLED的发射是由LED发射的光和由磷光体发射的光的混合。通过适当选择LED、磷光体和磷光体成分，这种pcLED可以被设计成发射例如具有期望的色温和期望的显色性质的白光。
[0007]多个LED或pcLED可以一起形成在在单个衬底上以形成阵列。这种阵列可以被使用以形成有源照明显示器（例如，在例如智能手机和智能手表、计算机或视频显示器、增强现实或虚拟现实显示器、或标牌中使用的那些），或者被使用以形成自适应照明源（例如，在例如机动车前照灯、相机闪光源、或闪光灯（即手电筒）中使用的那些）。每毫米具有一个或几个或许多个个体器件的阵列（例如，大约一毫米、几百微米或小于100微米的器件间距，并且相邻器件之间的间距小于100微米或仅几十微米或更小）通常被称为小型LED（miniLED）阵列或微型LED（microLED）阵列（替代地，μLED阵列）。这种小型或微型LED阵列在许多实例中还可以包括如上所述的磷光体转换器；这种阵列可以被称为pc
‑
miniLED或pc
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microLED阵列。

技术实现思路

[0008]本专利技术方法包括在衬底的表面上形成多个磷光体颗粒的层，以及形成或沉积至少
部分地嵌入衬底上的磷光体颗粒层的无机材料。因此形成包括磷光体颗粒和无机材料的波长转换层，然后将其从衬底分离。无机材料将磷光体颗粒结合在一起，使得波长转换层是自支撑的。
[0009]在一些示例中，在将波长转换层从衬底分离之前，可以将释放构件粘附到波长转换层的与衬底相对的表面；波长转换层可以在从衬底分离后保持粘附到释放构件。在一些示例中，波长转换层可以粘附到半导体发光器件的发光表面。
[0010]在参考附图中示出的和以下书面描述或所附权利要求中公开的示例时，关于pcLED、pc
‑
miniLED阵列和pc
‑
microLED阵列的目的和优点可以变得清楚。
[0011]提供本
技术实现思路
是为了以简化形式介绍构思的选择，这些构思将在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
[0012]图1示出了示例pcLED的示意性截面图。
[0013]图2A和2B分别示出了pcLED的示例阵列的截面示意图和俯视示意图。
[0014]图3A示出了相对于波导和投影透镜布置的pcLED的示例阵列的示意性截面图。图3B示出了与图3A的布置类似的布置，但是没有波导。
[0015]图4A示出了示例小型LED或微型LED阵列的俯视示意图以及该阵列的3x3 LED的放大部分。图4B示出了单片地形成在衬底上的示例pc
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miniLED或pc
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microLED阵列的几个LED的透视图。图4C是单片管芯和衬底上的多色磷光体转换LED的密排（close packed）阵列的示例的侧截面示意图。
[0016]图5A为示例LED显示器的一部分的示意性俯视图，其中每个显示像素为红色、绿色或蓝色磷光体转换LED像素。图5B为示例LED显示器的一部分的示意性俯视图，其中每个显示像素包括集成至结合到控制电路背板的单个管芯上的多个磷光体转换LED像素（红色、绿色和蓝色）。
[0017]图6A示出了pcLED阵列可以安装在其上的示例电子板的示意性俯视图，并且图6B类似地示出了安装在图6A的电子板上的示例pcLED阵列。
[0018]图7A
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7C示意性地示出了本专利技术方法的一个示例。
[0019]图8A
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8E示意性地示出了本专利技术方法的另一个示例。
[0020]图9A
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9E示意性地示出了本专利技术方法的另一个示例。
[0021]图10示出了由根据本专利技术方法的示例制造的发光元件产生的光谱。
[0022]图11示出了本专利技术的波长转换磷光体层的示例的截面的表面电子显微镜（SEM）照片。
[0023]所描述的示例仅示意性地示出；所有的特征可能没有完全详细或以适当比例示出；为了清楚起见，某些特征或结构可能相对于其他特征或结构被放大或缩小，或者被完全省略；除非明确指出是按比例的，否则这些附图不应被认为是按比例的。例如，个体LED的垂直尺寸或层厚度相对于它们的横向范围或者相对于衬底或磷光体厚度可能被夸大。所示出的示例不应被解释为限制本公开或所附权利要求的范围。
具体实施方式
[0024]应参考附图阅读以下详细描述，其中遍及不同的附图，相同的附图标记指代类似的元件。不一定按比例的附图描绘了选择性的示例并且不旨在限制本专利技术的范围。具体实施方式通过示例而非通过限制的方式说明了本专利技术的原理。
[0025]图1示出了个体pcLED 100的示例，其包括设置在衬底104上的半导体二极管结构102（在本文中一起被认为是“LED”或“半导体LED”），以及设置在半导体LED上的波长转换结构（例如，磷光体层）106。半导体二极管结构102通常包括设置在n型层和p型层之间的有源区域。跨二极管结构102的合适的正向偏置的施加导致从有源区域的光的发射。发射的光的波长由有源区域的成分和结构确定。
[0026]LED可以是例如发射蓝色、紫色或紫外光的III族氮化物LED。也可以使用由任何其他合适的材料体系形成的、并且发射任何其他合适波长的光的LED。合适的材料体系可以包括例如各种III族氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：在衬底的表面上形成多个磷光体颗粒的层；形成或沉积无机材料，所述无机材料至少部分地嵌入所述衬底上的磷光体颗粒的层，以便形成包括磷光体颗粒和无机材料的波长转换层，所述波长转换层具有抵靠衬底表面的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及将所述波长转换层与所述衬底分离，所述无机材料将所述磷光体颗粒结合在一起，使得所述波长转换层是自支撑的。2.根据权利要求1所述的方法，还包括，在将所述波长转换层与所述衬底分离之前，将释放构件粘附到所述波长转换层的第二表面，所述波长转换层在与所述衬底分离之后保持粘附到所述释放构件。3.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述波长转换层粘附到半导体发光器件的发光表面。4. 根据权利要求3所述的方法，还包括:在将所述波长转换层与所述衬底分离之前，将所述释放构件粘附到所述波长转换层的第二表面，所述波长转换层在从所述衬底分离之后保持粘附到所述释放构件；以及在将所述波长转换层粘附到所述发光器件之后，其中所述波长转换层的第一表面抵靠发光表面，将所述释放构件与所述波长转换层分离，所述波长转换层在与所述释放构件分离之后保持粘附到所述发光器件。5.根据权利要求3所述的方法，所述波长转换层通过聚合物粘合剂的介于中间的层粘附到所述发光表面。6.根据权利要求3所述的方法，所述波长转换层通过无机材料的介于中间的层粘附到所述发光表面，所述无机材料具有（i）与将所述波长转换层的磷光体颗粒结合在一起的无机材料基本上相同的化学成分，以及（ii）在所述发光表面和最靠近所述发光表面的那些磷光体颗粒之间的平均厚度，所述平均厚度基本上小于所述波长转换层内的相邻磷光体颗粒之间的平均厚度。7.根据权利要求3所述的方法，所述波长转换层通过无机材料的介于中间的层粘附到所述发光表面，所述无机材料在化学成分上与将所述波长转换层的磷光体颗粒结合在一起的无机材料不同。8. 根据权利要求7所述的方法，其中：形成或沉积将所述磷光体颗粒结合在一起的无机材料包括采用原子层沉积工艺，所述原子层沉积工艺包括提供金属或金属氧化物前驱体的至少一个阶段或提供氧源的至少一个阶段中的一个或两个；以及所述金属或金属氧化物前驱体的一种或多种、所述氧源或所述原子层沉积工艺的一个或多个相应阶段的反应条件对所述半导体发光器件或其发光表面有损害。9.根据权利要求3所述的方法，其中将所述波长转换层与所述衬底分离并将所述波长转换层粘附到所述半导体发光器件的发光表面包括采用无衬底转移工艺。10.根据权利要求1所述的方法，所述波长转换层具有小于大约0.10毫米的非零平均厚度。11.根据权利要求1所述的方法，所述波长转换层具有在大约8
µ
m和大约25
µ
m之间的平
均厚度。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，相对于被用于形成或沉积将所述磷光体颗粒结合在一起的无机材料的试剂，所述衬底表面的至少一部分展现出低润湿性或可忽略的反应性。13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，所述衬底表面包括聚四氟乙烯、至少一种全氟烷氧基烷烃或至少一种氟化乙烯丙烯中的一种或多种。14.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，所述磷光体颗粒的粒度分布的D50值在约1.0
µ
m和约50
µ
m之间。15.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中形成或沉积将所述磷光体颗粒结合在一起的无机材料包括采用原子层沉积工艺，所述原子层沉积工艺包括提供金属或金属氧化物前驱体的至少一个阶段或提供氧源的至少一个阶段中的一个或两个。16.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，将所述磷光体颗粒结合在一起的无机材料包括Al2O3、SiO2、SnO2、CrO2、ZrO2、HfO2、Ta2O5或TiO2中的任何一种或多种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：亮锐有限责任公司，
类型：发明
国别省市：