用于发光装置的经涂布的波长转换材料制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方案包括透明材料，诸如玻璃，其包含金属，例如铋；布置在所述透明材料中的发光材料(例如氮化物磷光体)的颗粒；以及布置在发光材料的颗粒上的涂层。形成涂层以防止发光材料的颗粒与金属之间的反应。涂层可以是二氧化硅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发光装置的经涂布的波长转换材料背景半导体发光装置，包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器，是当前可用的最有效的光源之一。目前在制造能够跨可见光谱操作的高亮度发光装置中感兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III-氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技术，在蓝宝石、碳化硅、III-氮化物或其它合适的基材上外延生长不同组成和掺杂剂浓度的半导体层的堆叠，制造III-氮化物发光装置。该堆叠通常包括在基材上形成的掺杂有例如Si的一个或多个n型层、在一个或多个n型层上形成的在有源区中的一个或多个发光层、以及在有源区上形成的掺杂有例如Mg的一个或多个p型层。在n型区和p型区上形成电接触。发光装置(如LED)通常与波长转换材料(如磷光体)组合。这样的装置通常称为磷光体转换的LED或PCLED。附图简述图1说明布置在透明基质中的两种经涂布的波长转换颗粒。图2说明用于形成图1的结构的方法。图3、4、5、6和7说明用于在波长转换颗粒上形成二氧化硅涂层的硅前体。图8是LED的横截面视图。图9是具有与LED直接接触的波长转换结构的装置的横截面视图。图10是具有与LED极接近的波长转换结构的装置的横截面视图。图11是具有与LED分开间隔的波长转换结构的装置的横截面视图。详细描述本专利技术的实施方案包括波长转换结构，其可以与半导体发光装置(如LED)一起使用。波长转换结构可以含有一种或多种波长转换或发光材料，并且可以包括或不包括其它非波长转换材料。为了节约语言，波长转换材料在本文中可以称为磷光体，尽管可以使用任何合适的波长转换材料，并且本专利技术的实施方案不限于磷光体。因此，如本文所使用的，"磷光体"可以一般地指任何合适的波长转换材料或者可以具体地指磷光体。类似地，为了节约语言，半导体装置在本文中可以称为LED，尽管可以使用任何合适的光源或半导体装置，并且本专利技术的实施方案不限于LED。因此，如本文所用的，"LED"可以一般地指任何合适的半导体装置或者可以具体地指LED。波长转换材料可以形成为与光源分开形成并且可以与光源分开处理的结构，诸如预制的玻璃或瓷砖，或者可以形成为与光源原位形成的结构，诸如在光源上或上方形成的共形涂层或其它涂层。有时，优选与光源分开形成的波长转换结构，这是因为光源不暴露于形成波长转换结构所需的条件(例如，可能损坏光源的增加的压力或温度)。预制的波长转换结构的一个实例是嵌入玻璃中的粉末磷光体或其它波长转换材料。只有氧化物磷光体(如嵌入玻璃基质中的石榴石)是市售可得的，这是因为通常使用的低熔点Bi玻璃可能与氮化物磷光体反应，当嵌入玻璃中时不可接受地降低氮化物磷光体的效率。特别地，在氮化物磷光体表面处存在的胺和羟基基团在玻璃熔融条件下可以与Bi(III)反应，将Bi(III)还原为Bi(0)，以形成氮气和金属铋。在围绕磷光体晶粒的玻璃基质中的Bi(0)纳米颗粒引起玻璃变色。在氮化物磷光体颗粒上的天然氧化物层，或通过例如在US8287759B2中要求保护的方法产生的较厚的氧化物层不足够厚或致密以作为Bi(III)还原阻挡层。在本专利技术的实施方案中，波长转换材料(如氮化物磷光体)的颗粒涂布有保护涂层并且嵌入透明基质(如玻璃)中。图1说明根据一些实施方案布置在透明基质中的两个经涂布的颗粒。图1说明包括嵌入透明基质中的波长转换材料的波长转换结构的微小部分。图2说明根据一些实施方案形成波长转换结构的方法。在图2的阶段46中，在波长转换颗粒上形成涂层或壳。涂层可以作为用于形成波长转换材料的方法的一部分而形成，或者可以在形成波长转换材料之后形成。任何合适的技术都可以用于形成涂层。在图1中说明了两个经涂布的颗粒。在波长转换颗粒40上形成涂层或壳42。波长转换颗粒可以是任何合适的波长转换材料。在一些实施方案中，波长转换颗粒是磷光体的颗粒，特别是氮化物磷光体(即，一种或多种含氮的磷光体)的颗粒。在一些实施方案中，磷光体是市售可得的氮化物磷光体，例如(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu(BSSNE)或(Sr,Ca)SiAlN3:Eu(SCASN)。可以使用任何合适的氮化物或其它磷光体。在粉末形式中，在一些实施方案中，磷光体的平均粒度(例如，颗粒直径)可为至少1pm，在一些实施方案中不超过50pm，在一些实施方案中至少5pm，并且在一些实施方案中不超过20pm。涂层42防止颗粒40与其中布置颗粒的透明基质44反应。例如，当透明基质是玻璃时，涂层42可以防止颗粒40与玻璃中的金属(如Bi)反应。在一些实施方案中，涂层42是在氮化物磷光体颗粒周围形成的致密的二氧化硅壳。在一些实施方案中，涂层42包括一种或多种硅的氧化物。在一些实施方案中，除了或代替一种或多种硅的氧化物之外，涂层42包括一种或多种二元、三元或多元氧化物，例如Al2O3、AlPO4、ZrO2，其为致密的、无定形的膜形式或任何其它合适的形式。在一些实施方案中，二氧化硅层中的硅可以部分地被例如铝、硼、锗、磷或任何其它合适的材料替代。在一些实施方案中，涂层42的厚度可为至少20nm，在一些实施方案中至少50nm，在一些实施方案中不超过200nm，并且在一些实施方案中不超过400nm。在一些实施方案中，在颗粒上不同点处的涂层42的厚度可以变化小于50%，并且在一些实施方案中小于25%。在一些实施方案中，涂层42的密度可为至少2.1g/cm3。虽然密度在2.04-2.09g/cm3范围内的二氧化硅壳不能作为良好的阻挡层，但是密度为至少2.1g/cm3的二氧化硅壳有效地保护Bi(III)不被还原。在一些实施方案中，二氧化硅涂层的密度可为至少2.13g/cm3，在一些实施方案中至少2.14g/cm3，在一些实施方案中不超过2.16g/cm3，并且在一些实施方案中不超过2.15g/cm3。大于2.16g/cm3的密度可使得涂层在机械上不太稳定；涂层中一定量的中孔隙可能有利于避免例如涂层裂纹。在一些实施方案中，二氧化硅壳42在比透明基质(通常为玻璃)的熔化温度高至少20K的温度下被致密化，并且在一些实施方案中在比透明基质(通常为玻璃)的熔化温度高不超过50K的温度下被致密化。在高温下致密化可以从二氧化硅基质中去除还原组分，如醇、水和氨。在一些实施方案中，通过溶胶-凝胶涂布施加二氧化硅涂层42。如上所述的平均厚度在20-400nm范围的涂层可以通过溶胶-凝胶型方法形成，其中无机网络由前体的均匀溶液通过随后水解以形成溶胶(胶体悬浮液)和缩合以然后形成与波长转换颗粒的表面化学键合的凝胶(交联的固体网络)而形成。在一些实施方案中，涂层材料是二氧化硅，并且溶胶-凝胶沉积方法是如在Stober,W.,A.Fink等人(1968)."Controlledgrowthofmonodispersesilicaspheresinthemicronsizera本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构，其包含：/n包含金属离子的透明材料；/n布置在所述透明材料中的发光材料的颗粒；以及/n布置在发光材料的颗粒上的涂层，所述涂层的密度为至少2.1 g/cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180122 EP 18152731.81.一种结构，其包含：
包含金属离子的透明材料；
布置在所述透明材料中的发光材料的颗粒；以及
布置在发光材料的颗粒上的涂层，所述涂层的密度为至少2.1g/cm3，以防止发光材料的颗粒与所述金属离子之间的反应。


2.权利要求1所述的结构，其中所述透明材料是玻璃，并且所述金属离子包含铋。


3.权利要求1所述的结构，其中所述发光材料是含氮的磷光体。


4.权利要求1所述的结构，其中所述涂层包含硅的氧化物。


5.权利要求1所述的结构，其中所述涂层的厚度在20和400nm之间。


6.权利要求1所述的结构，其中所述涂层的密度不超过2.16g/cm3。


7.权利要求1所述的结构，其中所述金属离子是Bi(III)，所述发光材料是包含胺和羟基基团中的一种的磷光体，并且形成涂层以防止胺和羟基基团与Bi(III)相互作用和形成B(0)。


8.权利要求1所述的结构，其中所述涂层包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·施米德特，C·格勒嫩迪克，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL