專利名稱：用于熒光粉轉換型發光設備的熒光粉涂敷的光抽取結構的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及發光裝置，并且更具體地說，涉及用于形成靠近光抽取結構或者靠近半導體發光裝置的薄膜熒光粉層的薄膜熒光粉沉積方法。
背景技術：
固態光穿過發光二極管(簡稱SSL-LED)涉及產生用于照明的白光的固態、無機半導體發光二極管的使用。如同取代測算用真空管的無機半導體晶體管，SSL-LED是有可能取代用于傳統白熾燈或熒光燈的真空管或充氣管的突破性技術。SSL-LED相比于常規光源的優點包括⑴效率更高和聯合節能；⑵顏色呈現更好；⑶形狀因子小；⑷堅固性；(5) 使用壽命更長和維修費用低；(6)環境友好；和(7)制造費用低。傳統LED通常產生具有狹窄發射光譜的單色光，并且因此通常缺乏用于提供照明用白色光的寬發射光譜。為了從LED中產生白光，由LED中的輻射復合導致的窄帶發射轉換成寬帶白光光譜。這樣的寬帶白光光譜能夠通過三種常用的方法產生。第一種方法是波長轉換方法，通過使用紫外線(“UV”)LED刺激在下轉換波長發出可見光的多色熒光。第二種方法通過聯合多個LED的混合顏色方法，其中每一個LED產生不同顏色的光。第三種方法使用上述兩種方法的混合。目前商用白色LED的產生主要是基于這種混合方法。特別地，從藍色的InGaN型LED發出的初級光與從淺黃色的YAG: Ce3+型無機熒光粉發出的下轉換二級光混合。部分傳輸的藍光和重新發出的黃光的結合顯示出冷淡(綠藍色)白光的外觀。因此，白色LED的熒光粉涂敷技術涉及使用長波轉換方法或混合方法。下面描述的是目前的熒光粉涂敷方法。第一種方法如圖IA所述，是一種包括使用混合于聚合物系統(例如聚丙烯、聚碳酸酯、環氧樹脂、硅酮樹脂)中的熒光粉粒子和顆粒1 的料漿法。將混合的熒光粉料漿分配在LED芯片2上或者分布在LED芯片2的周圍，接著干燥或固化液體聚合物系統。LED芯片2與熒光粉料漿一起可以沉積在反射杯3內，如圖 IA所示。雖然料漿方法是一種方便的熒光粉分配方法，但是用此料漿方法生產的LED的所得顏色均勻性通常不令人滿意，并且可以從不同視角觀察到色環。這些缺陷的結果是(1) LED芯片周圍的含熒光粉材料的厚度的變化可以導致在發出的光逃逸封裝之前光程的長度變化；和( 在含熒光粉材料內不均勻的熒光粉分配(由于重力和浮力效應)在液體聚合物固化過程中傾向于向下移動較大的熒光顆粒。此外，由于分配在LED芯片周圍的熒光粉末數量的變化，所以白色坐標會因設備的不同而不同。反過來，這種顏色的變化導致復合白色LED的分選過程，所謂顏色分級就是試圖根據其白色坐標通過分選每個裝置來管理顏色變化。為了測量發出的光的均勻性，可以使用相關色溫(Correlated ColorTemperature) ( "CCT")的變化。發光裝置的色溫可以通過與理論的黑體熱輻射器比較它的色調來確定。黑體散熱器匹配發光裝置色調時的溫度(以度開爾文表示)就是該裝置的色溫。白熾燈光源可以接近于一個黑體輻射器，但是許多其他的發光裝置并不以黑體曲線的形式發出輻射，并且因此指派CCT。發光裝置的CCT是最接近匹配設備的感知顏色的黑體散熱器的色溫。開爾文等級越高，光越“冷”或越藍。開爾文等級越低，光越“熱”或越黃。 通過在不同光發射角度測量CCT并且比較不同發光裝置的這種變化，可以量化所產生的光的均勻性。通過料漿法分配有黃色熒光粉的藍色LED芯片的典型CCT在與LED中央發光軸的光發射角度為士70°時，可以從約5，800K到約7，200K變化，橫跨約1400K的范圍。由于色環的出現，在或者接近中心軸的CCT通常要比周邊的高，在周邊發出的光較黃。用于制造熒光粉轉換型(phosphor-converted)白色LED的第二種熒光粉涂敷法是電脈沉積法(“EPD”)法，如圖IB所示。在EPD的情況，通過向液體溶劑中添加適量的電解質以形成懸浮液而使熒光粉帶電，然后被電場偏置。然后，將表面帶電的熒光粉顆粒移動到極性相反的電極并且在電極上涂敷。熒光粉顆粒的EPD產生厚度相對均勻的熒光粉層4， 該熒光粉層能夠產生均勻性更高以及色環減少的白光。雖然實現了更好的顏色均勻性，但是EPD法通常不能直接將熒光粉沉積在非導電性表面。在商業化生產中，根據所謂的近端熒光粉配置，將熒光粉層通常直接涂敷在LED芯片5之上。這種配置在光散射方面是低效的，這是因為近端熒光粉層能將約60%的總白光發射引導回到LED芯片5，從而在LED芯片 5上可發生高損失。EPD法的另一缺點是某些熒光粉容易被溶劑降解，因而限制了 EPD法的一般適用性。最近，如圖2所示，另一種方法涉及通過高壓加熱熒光粉顆粒直到熒光顆粒表面變軟并熔化而形成發光陶瓷板6。部分熔融的顆粒能夠粘在一起形成包括堅硬的顆粒聚集物的陶瓷板6。將發光陶瓷板6布置在由LED芯片7發出的光程上，其中LED芯片7布置在一組電極8之上。雖然在堅固性、降低溫度敏感性以及減少顏色在芯片之間的顏色變化等方面提供好處，但是由于近端熒光粉配置導致封裝效率不理想。商用白色LED的散射效率(有時也稱為封裝效率)通常在40%到60%之間，由于通過諸如LED芯片、引線框架或基臺等內部封裝元件的光吸收具有效率損失。圖3描述了由藍色LED 32供以動力的具有黃色熒光粉的熒光粉轉換型白色LED的例子，其中初級藍光 34經過與二級黃色光31混合以形成白色，主要的光源損失由LED芯片32吸收光引起的。 因為，LED芯片32通常由高折射率材料制成，由于全內反射(“TIR”)光子往往被捕獲在 LED芯片32內，一旦光子撞擊并且進入LED芯片32。另一潛在的光源損失由LED封裝內鏡面反射器33的不完善引起的。圖3所描述的幾個場景能夠將光導入高吸收性LED芯片32。第一，由LED芯片32 發出的初級光36可以通過熒光粉末31或鏡面反射器33反射回芯片32。第二，由熒光粉 31發出的下轉換二級光37能夠向后散射回芯片32。第三，初級光和二級光38由于在空氣-LED封裝界面的IlR都能夠向著芯片32反射回。為了提高光從封裝逃逸的可能性，可以使用半球透鏡39減少在空氣-封裝界面的IlR情況。為了減少向后散射的光透過LED 芯片32，熒光粉末31直接置于芯片表面是不可取的，而是應該放置到離LED芯片32有一定距離的位置。此外，更薄的熒光粉層通過熒光粉末31將減少二級光向后散射的情況。正是在這種背景下，出現了研發本文所述的薄膜熒光粉沉積方法以及相關的裝置和系統的需求。
發明內容
本發明的某些實施方案涉及結合薄膜熒光粉層而產生高效發白光裝置。因為發光半導體裝置，諸如LED，通常是由高折射率材料制成，所以期望并入光抽取裝置來減少LED 封裝內的光的TIR。該光抽取結構可以包括使用，例如，半球透鏡，微透鏡陣列，或菲涅耳 (Fresnel)透鏡。該光抽取結構通常由光學透明或者半透明的材料制成，并且通常具有非導電性。與EPD相比，在此公開的薄膜熒光粉層的沉積方法可以用于直接在非導電性表面和導電性表面上形成共形薄膜熒光粉層。該共形熒光粉層也可以沉積在平整表面或非平整表面上，諸如凸表面或凹表面。本發明的一些實施方案涉及通過在光抽取透鏡結構之上沉積共形薄膜熒光粉層而產生高效熒光粉轉換型發光裝置。特別地，一個實施方案涉及通過直接在非導電性光抽取透鏡結構例如由環氧樹脂、硅酮、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、玻璃或石英材料制成的半球透鏡上沉積薄膜熒光粉層而產生熒光粉涂敷透鏡。涂有薄膜熒光粉層的透鏡結構可以連接到LED以產生高效遠端熒光粉配置。這一遠端熒光粉配置可以包括空氣縫隙以提高光抽取效率。本發明的一些實施方案涉及通過在微透鏡陣列之上沉積共形薄膜熒光粉層而產生熒光粉微透鏡。熒光粉涂敷的微透鏡陣列可以在發光裝置上制成薄片以形成高效熒光粉轉換型發光裝置。本發明的一些實施方案涉及通過在菲涅耳透鏡之上沉積共形薄膜熒光粉層而產生熒光粉涂敷的菲涅耳透鏡。熒光粉涂敷的菲涅耳透鏡可以在發光裝置上制成薄片以形成高效熒光粉轉換型發光裝置。本發明的一些實施方案涉及在發光裝置的光程之上沉積大體平坦的薄膜熒光粉層。對于某些LED應用諸如用于液晶顯示器(“LCD”)的背光，則包括從發光裝置發出的小集光率光束。根據這點，本法明的一些實施方案涉及產生在大體平坦的光發射裝置表面上沉積的大體平坦的薄膜熒光粉層。一個特定實施方案涉及直接在發光設備表面之上沉積薄膜熒光粉層。另一個實施方案涉及在發光裝置之上沉積薄膜熒光粉層，其中在兩者之間布置具有光學透明或者半透明的平坦隔離層。根據本發明的一些實施方案，光子晶體陣列結構作為用于發光裝置產生小集光率光束的光吸收裝置是有效的。特別是，某些實施方案涉及通過在光子晶體陣列結構表面之上沉積大體平坦的薄膜熒光粉層而產生高效熒光粉轉換型光子晶體發光裝置。本發明的一個特定實施方案涉及熒光粉涂敷光抽取結構，其包括(1)包括涂敷表面的光抽取結構；和(2)包括至少一個熒光粉末層和至少一個用作所述至少一個熒光粉層的粘合劑的聚合物層，其中薄膜熒光粉層共形沉積在靠近光抽取結構的涂敷表面。本發明的另一特定實施方案涉及形成熒光粉轉換型發光裝置的方法，其包括(1) 發光裝置；和( 沉積在所述發光裝置的光程上的薄膜熒光粉層，其中薄膜熒光粉層的厚度在Inm到100 μ m的范圍內，并且所述薄膜熒光粉層包括(a)包括第一熒光粉顆粒的第一熒光粉層；和(b)靠近所述第一熒光粉末層的聚合物層，所述第一聚合物層用作所述第一熒光顆粒的粘合劑。
本發明的另一特定實施方案涉及形成熒光粉轉換型發光裝置的方法，所述方法包括(1)提供包括基臺反射器陣列(可以是反射槽陣列)的封裝基片；和(2)連接發光裝置到所述封裝基片的各自基臺反射器；C3)提供熒光涂敷的微透鏡陣列；和(4)連接涂敷微透鏡陣列到封裝基片；和(5)將封裝基片切片以形成單個熒光粉轉換型發光裝置。本發明的另一特定實施方案涉及形成熒光粉轉換型發光裝置的方法。所述方法包括(1)形成靠近半球透鏡的薄膜熒光粉層，所述熒光粉層包括作為粘合劑材料的聚對二甲苯型聚合物；和( 連接熒光粉涂敷的半球透鏡到發光裝置。本發明的另一特定實施方案涉及形成熒光粉轉換型發光裝置的方法。所述方法包括(1)形成靠近微透鏡陣列的薄膜熒光粉層；所述熒光粉層包括作為粘合劑材料的聚對二甲苯型聚合物；和( 連接熒光粉涂敷的微透鏡陣列到發光裝置。本發明的又一特定實施方案涉及形成熒光粉轉換型發光裝置的方法。所述方法包括(1)形成包括聚對二甲苯型聚合物的薄膜熒光粉層；和( 連接薄膜熒光粉層到光子晶體發光裝置。也要考慮本發明的其它方面以及實施方案。前述的概述和下面的詳細描述并不意味著將本發明限制于任何特定實施方案，而僅僅是描述本發明的一些實施方案。
為了更好地理解本發明的一些實施方案的特性和目的，應結合附圖參考下面的詳細描述。圖IA描述了一種使用料漿法形成的常規白色LED的近端熒光粉槽中配置。圖IB描述了一種使用EPD形成的常規白色LED的近端熒光粉配置。圖2描述了一種通過用發光陶瓷板制成薄片而形成的常規白色LED的近端熒光粉配置。圖3描述了典型的光源損失，包括由熒光粉顆粒引起的光散射、在材料界面的IlR 以及發光裝置表面上的光吸收。圖4A根據本發明的實施方案，描述了使用共形薄膜熒光粉沉積方法形成的單色薄膜熒光粉膜疊層。圖4B根據本發明的實施方案，描述了使用共形薄膜熒光粉沉積方法形成的單色薄膜熒光粉復合膜疊層。圖5A根據本發明的實施方案，描述了沉積在中空半球狀光抽取透鏡的內凹表面上的共形薄膜熒光粉膜疊層。圖5B根據本發明的實施方案，描述了沉積在中空半球狀光抽取透鏡的底面上的共形薄膜熒光粉膜疊層。圖5C根據本發明的實施方案，描述了沉積在中空半球光抽取透鏡的外凸表面上的共形薄膜熒光粉膜疊層。圖6根據本發明的實施方案，描述了使用共形地沉積在多個中空半球狀透鏡的內凹表面上的薄膜熒光粉層的批涂敷方法。圖7A根據本發明的實施方案，描述了在使用共形薄膜熒光粉沉積方法制備的半球狀透鏡結構的內凹表面上具有薄膜熒光粉層的熒光粉轉換型LED。
圖7B根據本發明的實施方案，描述了使用沉積在半球狀透鏡結構的底表面上的薄膜熒光粉層制造的熒光粉轉換型LED。圖7C根據本發明的實施方案，描述了具有沉積在使用共形薄膜熒光粉沉積方法制造的半球狀透鏡結構的外凸面上的薄膜熒光粉層的熒光粉轉換型LED。圖8A根據本發明的實施方案，描述了具有圍繞發光裝置的擴散透鏡的圖7A的熒光粉轉換型LED。圖8B根據本發明的實施方案，描述了具有圍繞發光裝置的擴散透鏡的圖7B的熒光粉轉換型LED。圖8C根據本發明的實施方案，描述了具有圍繞發光裝置的擴散透鏡的圖7C的熒光粉轉換型LED。圖9A根據本發明的實施方案，描述了涂敷有薄膜熒光粉層的微透鏡陣列。圖9B根據本發明的實施方案，描述了在半導體基片上制成薄片的熒光微透鏡陣列。圖9C根據本發明的實施方案，描述了用被切片成單個熒光粉轉換型裝置的熒光微透鏡陣列制成薄片的半導體基片。圖IOA根據本發明的實施方案，描述了沉積在發光裝置表面上的薄膜熒光粉層。圖IOB根據本發明的實施方案，描述了沉積在發光裝置表面上的薄膜熒光粉層， 其中兩者之間具有平坦隔離層。圖IOC根據本發明的實施方案，描述了沉積在LED封裝上的薄膜熒光粉層。圖11根據本發明的實施方案，描述了熒光粉轉換型光子晶體發光裝置。圖12A至圖1 根據本發明的實施方案，描述了用于發光裝置的圓片級批封裝方法。
具體實施例方式定義下面的定義適用于與本發明的一些實施方案相關的描述的一些方面。這些定義在此也可以被擴展。如本文使用，單數術語“一個(a)”、“一種(an)”、“該(the) ”包括復數形式，除非上下文另有明確說明。因此，例如，提及一層可包括多層，除非上下文另有明確說明。如本文使用，術語“組(set)”指一個或多個組件的集合。因此，例如，一組層可包括單層或多層。一組組件也可被稱為該組的成員。一組組件可以相同也可以不同。在一些例子中，一組組件可以共享一個或多個共同特性。如本文使用，術語“靠近(adjacent) ”指接近或者相鄰。相鄰組件可彼此在空間上分開或者可實際上或者直接彼此接觸。在一些例子中，相鄰組件可彼此連接或者可彼此整體構成。如本文使用，術語“連接(connect)”指可操作的結合或連結。連接的組件可彼此直接結合或者可彼此間接結合，諸如經由另一套組件。如本文使用，術語“實質上(substantially) ”和“實質的(substantial) ”指相當大的程度或范圍。當與事件或狀況結合使用時，此術語可以指事件或狀況精確地發生的情況和事件或狀況密切近似地發生的情況，例如說明本文所述的生產操作的典型耐受水平。如本文使用，術語“導電性(electrically conductive) ”指傳輸電流的能力，而術語“非導電性(electrically nonconductive) ”指缺乏傳輸電流的能力。導電材料通常對應于那些在其中極少對抗或不對抗電流的流動的材料，而非導電材料通常對應于那些在其中電流極少有或者沒有流動傾向的材料。一種導電性(或者非導電性)的量度是以西門子每米(“S .πΓ1，，)計。通常，導電材料是電導率大于約IO4S ι1、例如至少約IO5S .m—1或者至少約IO6S .m-1的材料，而非導電材料是傳導性小于約IO4S. πΓ1、例如小于或等于約IO3S πΓ1 或者小于或等于約10 .m-1的材料。導電材料(或非導電材料)有時能夠隨著溫度變化。 除非另有說明，否則材料的導電性(或者非導電性)是在室溫確定的。如本文使用，與光致發光相關時，術語“量子效率”指輸出光子數量與輸入光子數量的比率。如本文使用，術語“尺寸”指特性尺寸。在顆粒是球形的情況下，顆粒的尺寸可以指顆粒的直徑。在顆粒是非球形的情況下，顆粒的尺寸可以指顆粒的不同垂直尺寸的平均值。因此，例如，類似球體的顆粒的尺寸可以指顆粒的長軸和短軸的平均值。當提及一組具有特定尺寸的顆粒時，預期該顆粒可具有圍繞該尺寸的尺寸分布。因此，如本文使用，一組顆粒的尺寸可以指尺寸分布的典型尺寸，諸如平均尺寸、中值尺寸或者峰值尺寸。如本文使用，術語“烷烴”指飽和碳氫化合物分子。對一些應用來說，烷烴可以包括 1至100個碳原子。術語“低級烷烴”指包括1至20個碳原子、例如1至10個碳原子的烷烴，而術語“高級烷烴”指包括20個以上碳原子、例如21至100個碳原子的烷烴。術語“支鏈烷烴”指包括一個或多個支鏈的烷烴，而術語“無支鏈烷烴”指直鏈的烷烴。術語“環烷烴”指包括一個或多個環狀結構的烷烴。術語“雜烷烴”指烷烴的一個或多個碳原子被一個或多個雜原子例如N、Si、S、0和P替代的烷烴。術語“取代的烷烴”指烷烴的一個或多個氫原子被一個或多個取代基替代的烷烴，所述取代基例如鹵素基團、羥基、烷氧基、羧基、硫代基團、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，而術語“未取代的烷烴”指沒有此類取代基的烷烴。上述術語的結合可用于指具有特性組合的烷烴。例如，術語“支鏈低級烷烴”可用于指1至20個碳原子并且包括一個或多個支鏈的烷烴。烷烴的例子包括甲烷、乙烷、丙烷、環丙烷、丁烷、2-甲基丙烷、環丁烷，以及其荷電形式、雜形式或者取代形式。如本文使用，術語“烷基”指一價形式的烷烴。例如，烷基可被設想成它的一個氫原子移動以容許鍵合到另一分子基團的烷烴。術語“低級烷基”指一價形式的低級烷烴，而術語“高級烷基”指一價形式的高級烷烴。術語“支鏈烷基”指一價形式的支鏈烷烴，而術語“無支鏈烷基”指一價形式的無支鏈烷烴。術語“環烷基”指一價形式的環烷烴，而術語 “雜烷基”指一價形式的雜烷烴。術語“取代的烷基”指一價形式的取代烷烴，而術語“未取代的烷基”指一價形式的未取代烷基。烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、環丙基、 丁基、異丁基、叔丁基、環丁基，以及其荷電形式、雜形式或者取代形式。如本文使用，術語“芳烴，，指芳香族碳氫化合物分子。對一些應用來說，芳烴可以包括5至100個碳原子。術語“低級芳烴”指包括5至20個碳原子、例如5至14個碳原子的芳烴，而術語“高級芳烴”指包括20個以上碳原子、例如21至100個碳原子的芳烴。術語“單環芳烴”指包含單個芳環結構的芳烴，而術語“多環芳烴”指包括一個以上芳環結構的芳烴，例如通過碳-碳單鍵鍵合或者稠合在一起的兩個或多個芳環結構。術語“雜芳烴”指芳烴的一個或多個碳原子被一個或多個雜原子例如N、Si、S、0和P替代的芳烴。術語“取代的芳烴”指芳烴的一個或多個氫原子被一個或多個取代基替代的芳香烴，所述取代基例如烷基、烯基、炔基、亞胺基、商素基團、羥基、烷氧基、羧基、硫代基團、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，而術語“未取代的芳烴”指缺少此類取代基的芳烴。上述術語的結合可用于指具有特性組合的芳烴。例如，術語“單環低級烯烴 (monocyclic lower alkene) ”可用于指包括5至20個碳原子并且包含單個芳環結構的芳烴。芳烴的例子包括苯、聯苯基、萘、吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、喹啉、異喹啉，以及其荷電形式、 雜形式或者取代形式。如本文使用，術語“芳基”指一價形式的芳烴。例如，芳基可被設想成它的一個氫原子移動以容許鍵合到另一分子基團的芳烴。術語“低級芳基”指一價形式的低級芳烴，而術語“高級烷基”指一價形式的高級芳烴。術語“單環芳基”指一價形式的單環芳烴，而術語 “多環芳基”指一價形式的多環芳烴。術語“雜芳基”指一價形式的雜芳烴。術語“取代的芳基”指一價形式的取代芳烴，而術語“未取代的芳烴基團”指一價形式的未取代芳烴。芳基的實例包括苯基、聯苯基、萘基、吡啶基、噠嗪基、嘧啶基、吡嗪基、喹啉基、異喹啉基，以及其荷電形式、雜形式或者取代形式。如本文使用，術語“亞芳基”指二價形式的芳烴。例如，亞芳基可被設想成它的兩個氫原子移動以容許鍵合一個或多個額外的分子基團的芳烴。術語“低級亞芳基”指二價形式的低級芳烴，而術語“高級芳烴基團”指二價形式的高級芳烴。術語“單環亞芳基”指二價形式的單環芳烴，而術語“多環亞芳基”指二價形式的多環芳烴。術語“雜亞芳基”指二價形式的雜芳烴。術語“取代的亞芳基”指二價形式的取代芳烴，而術語“未取代亞芳基” 指二價形式的未取代芳烴。亞芳烴基的實例包括亞苯基、亞聯苯基、亞萘基、亞吡啶基、亞噠嗪基、亞嘧啶基、亞吡嗪基、亞喹啉基、亞異喹啉基、以及其荷電形式、雜形式或者取代形式。共形薄膜熒光粉沉積方法本發明的某些實施方案涉及能夠共形地布置在發光裝置(例如LED)的光程中的大體均勻厚度的薄膜熒光粉層的形成，因而產生具有微弱色環或沒有色環的大體均勻的白光。這種薄膜熒光粉層可以通過改進的沉積方法來制備，包括(1)形成大體均勻沉積在基片表面上的熒光粉層；和( 形成聚合物粘合劑層來填充松散堆積的熒光粉顆粒之間的縫隙，因而形成大體連續的薄膜熒光粉層。薄膜熒光粉層的熒光粉轉換效率可以顯著提高，因為可以在光程中布置更薄層的精確控制量的熒光粉末，因而減少光散射損失。另外，由于熒光粉顆粒的大體均勻沉積，可以顯著改善薄膜熒光粉層的顏色均勻性。形成均勻的薄膜熒光粉層的一種方法是在熒光粉顆粒沉積期間在熒光粉顆粒中引入靜電荷。熒光顆粒中的靜電電荷能夠自平衡并調整其分布，因而促進熒光粉顆粒大體均勻的分布。形成均勻的薄膜熒光粉層的另一種方法是通過熒光粉分配機構，諸如沉積室中的噴頭機構，或者通過旋轉基片支承機構，諸如支承基片的旋轉平臺。除了提高效率和顏色均勻性之外，可以顯著提高薄膜熒光粉層的溫度穩定性，因為在溫度高達至少約300°C或更高時，聚合物粘合劑層可以是熱穩定的。有利地，通過經由熒光粉末輸送機構，使用精確控制量的沉積熒光粉顆粒的涂敷過程，可以使白色的一致性保持在緊密的顏色坐標中。可以用多色熒光粉的逐層相繼沉積來精確協調白色渲染，例如沉積紅色熒光粉層，沉積綠色熒光粉層，以及然后沉積藍色熒光粉。可以在所生成的復合多色熒光粉膜疊層中精確控制多色熒光粉的比率。這樣，可以精確地控制色坐標和用熒光粉薄膜方法制成的白光LED的CCT。反過來，這可顯著簡化(或者甚至省略)分級過程。根據本發明的一些實施方案，一致的白色坐標可以通過調整多色熒光粉膜疊層的劑量從輕微變化的藍色LED芯片實現。這種顏色互補方法可以使用熒光粉含量的不同組成或量彌補藍光LED芯片的顏色變化。以這種方式，對于色彩敏感應用(如用白光LED的顯示器背光)，可顯著提高白光LED的產量。根據本發明的一個實施方案，薄膜熒光涂敷方法是分批熒光粉涂敷方法。在一個涂敷操作中，多個發光裝置可以沉積有薄膜熒光粉。根據本發明的另一個實施方案，在一個涂敷操作中，多個LED透鏡可以沉積有薄膜熒光粉。類似于半導體芯片制造，通過分批方法，每個發光裝置的制造成本可以大大減少，而制造產量可以大大增加。希望形成的薄膜熒光粉層的沉積方法在真空室中進行。但是，應當理解，沉積方法也可以在充滿惰性氣體(如氮)的沉積室中進行，或在大氣環境中進行。與EPD對比，薄膜熒光粉層的沉積可用于直接在非導電表面上形成共形薄膜熒光粉層。共形薄膜熒光粉也可以沉積在非平坦表面上，如LED透鏡的凸或凹表面上。根據改進的方法，可以使用多種熒光粉。通常，熒光粉是由發光材料制成的，也就是說能夠響應能量激發而發光的材料。基于原子或分子從激發的電子態到弛豫，可發生發光，且發光一般而言，可以包括，例如化學發光、電致發光、光致發光、熱致發光、摩擦發光及其組合。例如，在光致發光(可以包括熒光和磷光)的情況中，基于光激發(如光的吸收) 可以產生激活的電子狀態。用作根據改進的方法中的熒光粉包括摻雜有激活劑離子(諸如Ce3+和Eu2+)的多種無機基質材料，包括石榴石(例如，(YhGda)S(AlgGab)5O12:Ce3+，其中 a、b < 0. 2或者YAG:Ce3+)、硅酸鹽、原硅酸鹽、硫化物和氮化物。石榴石和原硅酸鹽可以用作發黃光的熒光粉，而氮化物可以用作發紅光的熒光粉。但是，應當理解，可以使用多種其它類型的波長轉換材料，包括有機染料。理想的是，熒光粉和其它類型的波長轉換材料能夠表現量子效率大于約30%的光致發光，諸如至少約40%、至少約50%、至少約60%、至少約 70 %或至少約80 %，并且可能可高達約90 %或更高。通常，根據改進的方法使用的熒光粉是以粉末形式提供的，即作為一組顆粒提供的。為了提高顏色均勻性，顆粒尺寸理想地在約Inm到約100 μ m的范圍內，如約IOnm到約 30 μ m、約IOOnm到約30 μ m約500nm到約30 μ m或者約1 μ m到約30 μ m。根據熒光粉沉積方法，熒光粉可以通過慣性作用、布朗運動、熱泳電場(如果熒光粉末帶電)傳輸并沉積在基片表面上。。在基片表面上形成大體均勻分布的熒光粉末層的一種方法是通過一組運載氣體(如清潔、干燥的空氣)或惰性氣體(如氮氣)從熒光粉罐夾帶、運載、移動或運輸熒光粉末，然后在真空、惰性氣體或大氣室內用噴頭機構噴灑熒光粉末。對于一些實施方案，理想的是，在熒光粉傳輸過程中，用相同的正靜電荷或負靜電荷使熒光粉末電離。當帶電熒光粉末被噴涂并沉積在基片表面上時，由于熒光粉顆粒之間靜電力的自平衡，熒光粉顆粒組分大體均勻地分布以形成熒光粉末層。具體而言，熒光粉末的靜電噴涂包括1)用惰性運載氣體從熒光粉末罐或其它熒光粉源運輸熒光粉末。熒光粉末流量可以通過噴嘴裝置或其它流量控制機構精確控制。2)用相同的靜電荷使熒光粉末電離。使熒光粉電離的操作是將熒光粉末大體均勻地沉積在基片表面上所希望的。但是，應理解，粉末電離化操作是可選的，并且在某些實施方案中可以省略。3)如果基片表面是由非導電聚合物材料制成的，那么用基片表面上的相反靜電荷使基片表面電離。如果基片表面是由導電材料制成的，那么基片表面是接地的，如將基片表面電連接到地電位。基片表面的電離或接地操作是將熒光粉末均勻地沉積在基片表面上所需要的。但是，應理解，基片表面的電離或接地操作時可選的，并且在某些實施方案中可以省略。4)運載氣體通過噴頭機構將帶電熒光粉末夾帶到沉積室，從而使熒光粉末均勻地分布。理想的是噴頭機構將熒光粉末大體均勻地沉積在基片表面上。作為選擇，或者共同地，在沉積室內使用旋轉機構使基片表面旋轉，從而使熒光粉末能夠大體均勻地沉積在基片表面上。這將是可取的，但是，這些機制是可選的，并且在某些實施方案中可以省略。5)熒光粉末共形地且大體均勻地沉積到基片表面上。在一個實施方案中，基片表面是LED芯片的表面或者多個LED芯片的表面。在另一個實施方案中，基片表面是LED透鏡或多個LED透鏡的表面。在又一實施方案中，基片表面是玻璃或石英基片的表面。在再一實施方案中，基片表面是柔軟的透明薄膜的表面，例如由聚(對苯二甲酸乙二醇酯)所形成的表面。6)用電離(或去電離)氣體使熒光粉末帶電。電離氣體中和熒光粉上的剩余靜電荷。應當理解的是，該放電操作是任選的，并且在某些實施方案中可以省略。根據熒光粉沉積方法，通過下列方法中的一種或組合用靜電荷使熒光粉末電離·電暈充電，其中使用電力產生靜電荷·摩擦充電，其中通過粉末和一些管道表面之間的摩擦來產生靜電荷·感應充電，其中通過從電場的感應使粉末帶電。對于導電基片來說，可以將基片表面接地以維持用于使帶靜電荷的熒光粉末沉積的電場電位。通過摩擦充電可以在熒光粉末或者非導電基片表面上產生靜電荷。特別是，當使兩種不同的材料接觸時，電荷能夠從一種材料傳輸到另一種材料以抵消電荷的失衡。電荷傳輸的數量和方向取決于許多因素，包括兩種材料的化學和電子結構。用Tribo摩擦充電的方法可以在非導電基片表面產生相反的靜電荷。例如，可以通過下列一種或者組合能夠在非導電基片表面產生負電荷·使用吹過非導電的環氧樹脂或硅酮樹脂表面的特氟隆粉末進行Tribo摩擦充電。特氟隆粉末能夠從環氧樹脂或硅酮樹脂表面帶走電子以使表面帶負電荷。·使用尼龍刷子或布摩擦環氧樹脂表面。熒光粉沉積方法具有許多優點，包括·它可以應用到熒光粉轉換型白色LED的近熒光粉配置和遠端熒光粉配置。·它能夠實施為逐層熒光粉沉積方法，并且能夠很容易用于形成多色熒光粉薄膜置層。·本沉積方法可以是干燥和清潔的方法，沒有任何溶劑。·在沉積過程中可以使用控制量的熒光粉，因而大大減少白色LED的顏色變化和分級問題。·它能夠通過在熒光粉顆粒中引入靜電荷而實現大體均勻的熒光粉涂敷。·它能夠在沉積過程中實現熒光粉的高利用率。根據所述熒光粉沉積方法，沉積的熒光粉層最初是松散堆積的粉末層。接著，沉積聚合物薄膜以填充熒光粉顆粒之間的空隙，并且形成大體連續的薄膜層。為了保持大體均勻分布的熒光粉層結構，理想的是使用化學氣相沉積(簡稱“CVD”)方法以形成該聚合物層作為熒光粉顆粒的粘合劑材料。應理解，可使用另一種適用的沉積方法替代CVD或與CVD 聯用以形成聚合物層。其它沉積方法的實例包括其它氣相沉積方法，如熱蒸發方法、電子束蒸發方法或物理氣相沉積方法，以及噴涂涂敷、浸漬涂敷、網膜涂敷、濕法涂敷和旋轉涂敷。根據本法的實施方案，合適的聚合物的例子包括能夠用于形成薄膜熒光粉層的粘合基質的共形涂敷聚合物家族。特別是，該聚合物家族與基于聚對二甲苯的聚合物家族對應。通常，基于聚對二甲苯的聚合物與多種基于聚亞二甲苯的聚合物(如聚(對二甲苯) 和其衍生物)對應，并包括，例如具有式-CU，-Ar-CZ”Z”，-的一般重復單位的聚合物， 其中Ar是亞芳基(例如，未取代的、部分取代的或者完全取代的亞芳基，如亞苯基)，并且其中Z、Z'、Z〃和Z〃 ‘可以相同或者不同。在具體實施方案中，Ar是C6H4_xXx，其中X是鹵素，諸如Cl或F，χ = 0、1、2、3或4，而Z、Z'、Z〃禾ΠΖ〃 ‘獨立地選自H、F、烷基和芳基 (例如C6H5_XFX，其中χ = 0、1、2、3、4或者5)。在一個具體的實施方案中，Parylene N(聚對二甲苯N)包括式-CH2-C6H4-CH2-的重復單位，并且被用作粘合劑材料以形成薄膜熒光粉層。在又一個實施方案中，Parylene C包括式-CH2-C6H3Cl-CH2-的重復單位，并且被用作粘合劑材料以形成薄膜熒光粉層。可由與Parylene N相同的單體產生Parylene C，但是通過用氯原子取代芳香氫中的一個而對其進行了修改。在再一個實施方案中，Parylene D包括式-CH2-C6H2Cl2-CH2-的重復單位，并且被用作粘合劑材料以形成薄膜熒光粉層。可由與 Parylene N相同的單體產生Parylene D，但是通過用兩個氯原子取代芳香氫中的兩個而對其進行了改性。在另一個實施方案中，可以使用稱為Parylene F的部分氟化的基于聚對二甲苯的聚合物。Parylene F包括式-CF2-C6H4-CF2-的重復單位，并且可以由多種前體形成，如BrCF2-C6H4-CF2Bi^應理解，這些基于聚對二甲苯的聚合物是以舉例的形式提供的，而可以使用多種其它共形涂敷聚合物。其它適用的聚合物的例子包括聚酰亞胺，基于碳氟化合物的聚合物(例如，聚(四氟乙烯))、聚(對苯撐乙烯)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(2， 4-己二炔-1，6-二醇)、氟碳/有機硅共聚物，聚(乙二醇)，以及它們的衍生物。丙烯酸樹脂的熱蒸發也可以用來形成大體連續的熒光粉膜。可通過運輸聚合的CVD技術形成多種基于聚對二甲苯的聚合物膜和其它類型的聚合物膜。運輸聚合通常包括從位于遠離基片表面的位置處的前體分子產生氣相活性中間體，然后將氣相活性中間體運輸到基片表面。可將基片表面保持在低于活性中間體的熔解溫度以下以便聚合。例如，可通過移除溴原子以形成活性中間體*CF2-C6H4-CF2*，從而由前體BrCF2-C6H4-CF2Br形成Parylene F，其中*表示自由基。該活性中間體可在遠離沉積室的位置處形成，并且可被運輸進沉積室并凝結在基片表面上方，其中聚合發生在基片表面。更一般地，基于聚對二甲苯的聚合物膜可從多種前體形成，該前體如具有式 (CU’Y)m-Ar-(CZ”Z”’Y’)n的那些，其中Ar是亞芳基(例如，未取代的、部分取代的或者完全取代的亞芳基，如亞苯基)，且Z、Z'、Z"和Ζ"丨可以相同或者不同，Y和Y’可以相同或者不同并且可以去除以產生自由基，m和η各自等于0或者正整數，并且m和η的和小于或等于 Ar上可用于取代的SP2-雜化碳的總數。在具體的實施方案中，Ar是C6H4_xXx，其中X是鹵素， 諸如Cl或F，x = 0、1、2、3或4，而Z、Z'、Z〃和Ζ"‘獨立地選自H、F、烷基和芳基(例如 C6H5_XFX，其中x = 0、l、2、3、4或者5)。其它適用的前體包括具有式{(CZZ’)-Ar-(CZ”Z”’)}2 的二聚物，其中Ar是亞芳基(例如，未取代的，部分取代的，或者完全取代的亞芳基，如亞苯基)，且Z、Z'、Z"和Ζ"‘可以相同或者不同。在具體的實施方案中，Ar是C6H4_xXx，其中 X是鹵素，諸如Cl或？，乂 = 0、1、2、3或4，且2、2'、Z〃和Ζ"‘獨立地選自H、F、烷基和芳基(例如 C6H5_XFX，其中 χ = 0、1、2、3、4 或 5)。用CVD方法制備的基于聚對二甲苯的聚合物膜或者其它類型的聚合物膜的一個方面是，它是擁有優越的縫隙穿透能力的共形涂敷，從而基本上填補熒光粉層內的縫隙和空隙。在一些實例中，在基于聚對二甲苯的聚合物家族中，Parylene F能夠達到最好的縫隙填充效果，而Parylene N次之。基于聚對二甲苯的聚合物的另一個方面是，它在可見光光譜中具有優良的光學透明度，使它成為光致發光熒光粉末中的一種合適的填充材料。基于聚對二甲苯的聚合物的另一方面是，它的折射率能夠基于化學組成而進行調整。在一個實施方案中，多層基于聚對二甲苯的聚合物膜能夠形成為復合薄膜熒光粉疊層。形成這種多層結構的方式是沉積折射率為約1. 66的Parylene N膜作為在熒光粉末中的粘合劑材料， 然后沉積折射率為約1.4的Parylene F膜，因而由于Parylene F膜與周圍環境(例如，空氣)的指數匹配而增強光提取。一般而言，應理解，這種多層結構可通過以下方式形成沉積具有第一折射率的第一聚合物膜，作為第一熒光粉末層之間的粘合劑材料以形成靠近基片表面的第一熒光粉層，沉積具有第二折射率的第二聚合物膜，作為第二熒光粉末層之間的粘合劑材料以形成靠近第一熒光粉層的第二熒光粉層，等等，其中第一折射率大于或等于第二折射率。使用CVD法，基于聚對二甲苯的聚合物膜，或者另一種類型的聚合物，能夠形成大體連續的膜，其厚度在幾十埃到約100 μ m范圍之內，如從約Inm到約100 μ m、從約IOnm到約100 μ m、從約IOOnm到約100 μ m、從約1 μ m到約100 μ m、從約1 μ m到約75 μ m、從約1 μ m 到約30 ym或者從約Iym到10 μ m。在一些實例中，相對于平均厚度，薄膜厚度可表現出小于約20%的標準偏差，如小于約10%或小于約5%。最初沉積的熒光粉末層的厚度可在約Inm到約60 μ m的范圍內，如從約IOnm到約60 μ m、從約IOOnm到約40 μ m或從約IOOnm 到約20 μ m。在一些實例中，相對于平均厚度，熒光粉末層的厚度可表現小于約20%的標準偏差，如小于約10%或小于約5%。在所得膜內，熒光粉末能夠在整個膜的范圍內大體均勻地分布，以致相對于平均密度而言，重量密度(例如，每單位體積的熒光粉顆粒的質量或重量)或數量密度(例如，每單位體積的熒光粉顆粒的數量)可表現出小于約小于20%標準偏差，如小于約10%或小于約5%。用CVD方法制備的薄膜熒光粉層的實施方案描述在圖4A中。在圖4A中，最先在基片表面42上沉積單色熒光粉末層41，如基于YAG:Ce3+的黃色熒光粉。基片表面42可以是光抽取結構的表面，當為柔性塑料基片時，該表面可以是非導電的。沉積基于聚對二甲苯的聚合物層43，接著沉積另一種基于聚對二甲苯的聚合物層44。基于聚對二甲苯的聚合物層 43用作粘合劑或至少部分滲透或包圍熒光粉末層41的基質，使得熒光粉末層41的熒光粉顆粒分散在基于聚對二甲苯的聚合物層43之內。應理解，基于聚對二甲苯的聚合物層43和44可以由相同的材料或者不同的材料形成。在一些實例中，基于聚對二甲苯的聚合物層43 的折射率大于基于聚對二甲苯的聚合物層44的折射率。所得到的熒光粉涂敷結構46可被制成薄片或者以別的方式被布置到靠近發光半導體裝置處以形成熒光粉轉換型發光裝置。根據熒光粉末的逐層沉積，CVD方法可以用于形成大體均勻地分布的多色熒光粉疊層。在圖4B所示的實施方案中，通過依次沉積藍色熒光粉末、用作藍色熒光粉末的粘合劑材料的基于聚對二甲苯的聚合物、綠色熒光粉末、用作綠色熒光粉末的粘合劑材料的基于聚對二甲苯的聚合物、紅色熒光粉末以及用作紅色熒光粉末的粘合劑材料的基于聚對二甲苯聚合物，從而形成的多色熒光粉薄膜疊層45。所得到的熒光粉涂敷結構47可被制成薄片或者以別的方式布置到靠近發光半導體裝置處以形成熒光粉轉換型白色發光裝置，其可通過熒光粉發出各自顏色的三種下轉換的二級光。因此，可容易地調整熒光粉轉換型白色發光裝置的顯色指數(簡稱“CRI”)，例如，當使用在室內普通照明應用時，具有溫和的白光以及改善的顏色均勻性。并入多色薄膜熒光粉疊層45的熒光粉轉換型白色發光裝置的另一個應用是用于LCD的背光，在該應用中使用具有對應于分別由紅色、綠色、藍色熒光粉發出的紅光、綠光、藍光顏色的三個峰值波長實現更大的顯示色域。光抽取結構在封裝層和空氣之間的界面的內部反射是在LED封裝內的共同的光源損失。為了減少包封層內的損失，期望空氣/包封界面是凸面的并且以一定的距離與光源分開，該距離取決于光源的有效直徑。在一些實例中，密封劑層是用這種表面形成的，此表面布置在距發光裝置(如LED)和反射器一定距離的位置處，以確保大多數或所有的離開發光裝置的光可從密封劑層逃逸。根據這方面，半球形透鏡、微透鏡陣列或菲涅爾透鏡可以被結合成光抽取結構或透鏡。并入分散在光吸收透鏡內的熒光粉末有時能夠在LED封裝內產生光散射損失。為了提高光散射效率，本發明的某些實施方案涉及形成熒光粉層作為沉積在光吸收透鏡的涂敷表面上的薄膜層。光吸收透鏡通常是用光學透明或半透明材料制成，材料通常是非導電的。與EPD 相比，本文公開的薄膜熒光粉層的沉積方法可以用于直接在非導電表面和導電表面上形成共形薄膜熒光粉層。共形薄膜熒光粉層也可沉積在平坦表面和非平坦表面上，如凸或凹表發光裝置的熒光粉涂敷的透鏡半球形透鏡可以用作用于熒光粉轉換型白色LED的光抽取透鏡結構。根據一個實施方案，半球形透鏡涂有薄膜熒光粉層，由此形成的結構稱為熒光粉涂敷的透鏡。對于圖 5A所示的熒光粉涂敷的透鏡53，薄膜熒光粉層5 共形地沉積在空心半球形透鏡51a的內部非平坦或非平面的表面上。如圖5A所示，內部非平坦表面是具有一般彎曲輪廓的內凹表面，并且這個內凹表面界定了在使用期間面向發光裝置的凹腔。透鏡51能夠用光學透明的材料制成，所述材料如環氧樹脂、硅酮、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、玻璃或石英。在另一個實施方案中，薄膜熒光粉層52b共形地沉積在實心半球透鏡51b的底部的大體平坦或平面的表面，如圖5B中的熒光粉涂敷的透鏡M所示。這個底部的平坦表面在使用期間面向發光裝置。在另一個實施方案中，薄膜熒光粉層52c共形地沉積在半球形透鏡51c的外部非平坦的表面上，如圖5C中的熒光粉涂敷的透鏡55所示。如圖5C所描述，外部非平坦表面是具有一般彎曲輪廓的外凸表面，并且這個外凸表面在使用期間面向遠離的發光裝置。在圖示的實施方案中，半球形透鏡51c是一個實心半球透鏡，然而也應考慮半球透鏡 51c可以是空心的半球透鏡。應理解，圖5A到圖5C所描述的熒光粉層52a、52b、52c可以是單色熒光粉層或者多色熒光粉層。另外，應理解，圖5A到圖5C所示的特定的形狀和配置是以示例的形式提供的，并且要考慮各種其它的實施方案。例如，在其它實施方案中，熒光粉涂敷的透鏡53和M也可以包括共形地沉積在它們各自外凸表面的薄膜熒光粉層，而熒光粉涂敷的透鏡陽也可以包括共形地沉積在它的底部平坦表面上的薄膜熒光粉層。熒光粉涂敷的LED透鏡的另一個實施方案包括根據本發明所述的熒光粉沉積方法將大體均勻的熒光粉末層嵌入或者并入到LED的透鏡表面上。例如，嵌入熒光粉的LED 透鏡可如下形成·使用液態硅酮凝膠的噴射模塑法形成LED透鏡·在仍為凝膠形式的透鏡涂敷表面上形成大體均勻的熒光粉末層·在規定的時間段內讓熒光粉顆粒沉淀到液態硅酮凝膠表面中·固化液態硅酮凝膠以在嵌入熒光粉的LED透鏡中凝固。根據本發明的實施方案，圖6描述了薄膜熒光粉層61共形地沉積在多個空心半球形透鏡62的內凹表面上的分批涂敷方法。有利的是，本文描述的薄膜熒光粉沉積方法可以分批方法形式實施，并且薄膜熒光粉層可大體上同時沉積在所需基片的表面上，如LED透鏡的表面上，因而提高制造產量并且降低每個涂敷基片的成本。圖7A到圖7C描述了可通過將熒光粉涂敷的透鏡(例如，如圖5A到圖5C所述的熒光粉涂敷的透鏡53，54，55)連接于適合的引線框、大體平坦的基臺反射器或槽式反射器 72而產生的熒光粉轉換型LED的各種實施方案。可以使用合適的密封劑或膠粘劑諸如硅酮膠粘劑實現連接。由于熒光粉層位于距發光裝置74有一定距離的位置，如圖7A到圖7C所描述，從熒光粉層照射的二級光將主要撞擊基臺反射器或槽式反射器72，由此直接撞擊高吸收性發光裝置74的可能性降低。此外，由于熒光粉層被制造成薄膜層，因此可以顯著提高所得的散射效率，例如提高至少約90%、至少約92%或至少約95%，且高達約99%或以上。而且，圖7A到圖7C所示的熒光粉轉換型LED可以發出更高均勻性的白光。特別是，在光發射角的范圍為140° (與中央發光軸成士70° )之上CCT變化可以不超過1，000K，例如不超過800Κ、不超過50Κ或者不超過300Κ，且降至約200Κ或更少。對于圖7Α到圖7C所描述的熒光粉轉換型LED，在薄膜熒光粉層和發光裝置74之間形成腔或空氣間隙71、73或75是可取的。當從熒光粉層照射的二級光向后散射到空氣間隙71、73或75時，向后散射的二級光由于在空氣間隙界面的IlR而具有更高的光反射幾率，這歸因于空氣間隙的折射率(約1)與熒光粉涂敷的透鏡5354和55相比較低。因此， 空氣間隙71、73或者75易于使二次光向外偏斜以便從熒光粉轉換型LED逃逸，由此進一步提高了封裝效率。應理解，可以包括另一種適合的低折射率材料來代替空氣，或者與空氣結
I=I ο應理解，可在制造方法中實施多種變化以產生具有涂敷在光抽取透鏡上的薄膜熒光粉的熒光粉轉換型LED。例如，最初可以將光抽取透鏡連接于LED或者其它發光裝置， 接著可使薄膜熒光粉層沉積在光抽取透鏡的外表面上來產生圖7C所描述的熒光粉轉換型 LED。
仍參考圖7A到圖7C，有利的是，所形成的光腔(例如，對應于空氣間隙71、73或 75)的界面由基臺反應器或槽式反應器72的發射層和布置在槽式反射器72上的熒光粉層界定。可以設計光腔的尺寸和形狀以使從發光裝置74發出的初級光和從薄膜熒光粉層發出的二級光能很好地混合。有利的是，7A到圖7C所描述的熒光粉轉換型LED的發光模式可以通過光腔的尺寸和形狀來控制。為了進一步提高熒光粉轉換型LED的效率，較小的光學透明或者半透明的半球形透鏡(例如圖8A到圖8C所示的透鏡81、83或者85)被布置在發光裝置74的周圍。較小的半球形透鏡81、83或者85可以用作從發光裝置74中抽取更多的初級光(如約5%到高達約40%的更多初級光)的擴散透鏡。可在較小的半球形透鏡81、83或85的凸表面上形成微米級特性(例如隨機或非隨機(形成圖案的)的粗糙化表面)，以控制從發光裝置74 發出的初級光的照射模式。應理解，較小的透鏡81、83或85也可以作為布置在發光裝置74 上的大體平面的微透鏡陣列來實施。發光裝置的熒光粉凃敷的微誘鐿微透鏡陣列還可用作放置在光發射裝置上的光抽取結構。根據一個實施方案，用薄膜熒光粉層涂敷微透鏡陣列，由此生成的結構稱為熒光粉涂敷的微透鏡。在圖9A中，用共形薄膜熒光粉沉積方法將薄膜熒光粉層92共形地沉積在微透鏡陣列91的表面上。在圖 9B中，將所得的熒光粉涂敷的微透鏡陣列94在半導體圓片93上制成薄片。在圖9C中，用熒光粉涂敷的微透鏡陣列94制成薄片的LED半導體圓片93然后被切片或切成單獨的熒光粉轉換型裝置LED卯a、95b和95c。應理解，可在制造方法中實施多種變化以產生具有涂敷在光抽取微透鏡陣列上的薄膜熒光粉層的熒光粉轉換型LED。例如，最初可將微透鏡陣列在LED上制造或制成薄片而形成LED，接著可使薄膜熒光粉層沉積在微透鏡的表面上以產生熒光粉轉換型LED。此外， 應理解，類似地可將薄膜熒光粉層涂敷在菲涅爾透鏡上以生成熒光粉涂敷的菲涅爾透鏡， 其可與LED連接以形成熒光粉轉換型LED。熒光粉轉換型發光裝置本發明的一些實施方案涉及在發光裝置(例如LED)的光程上沉積大體平坦的薄膜熒光粉層。即使期望光抽取透鏡可增加封裝的LED的光吸收效率，它有時也可增加從封裝的LED發出的光的擴散。在并入LED作為光源的一些應用(如IXD的LED背光)中，牽涉從LED發出的小集光率光束。根據這點，本發明的一些實施方案涉及產生布置在LED結構的大體平面的表面上的大體平面的薄膜熒光粉層。一個具體實施方案包括直接在發光裝置的表面上沉積薄膜熒光層。圖IOA中，如本文所述形成的薄膜熒光粉層10 布置在發光裝置IOla的表面的發光側上。另一個具體實施方案包括在發光裝置上沉積薄膜熒光層，其中兩者之間具有光學透明或者半透明的隔離層。如圖IOB所示，如本文所述形成的薄膜熒光粉層102b布置在具有光學透明或者半透明的隔離層103上，而隔離層布置在發光裝置IOlb的表面的發光側。在如圖IOC所描述的另一個實施方案中，如本文所述形成的薄膜熒光粉層102c布置在封裝的LED的大體平面的表面上，而發光裝置IOlc布置在合適的引線框或槽式反射器中并且被光學透明或者半透明的包封劑104(如環氧樹脂和硅酮樹脂)覆蓋。應理解，可以包括空氣填充的間隙或腔來代替密封劑104或者與密封劑104結合，以將從發光裝置IOlc發出的初級光與從薄膜熒光粉層102c照射的二級光混合。由于空氣間隙的反射率低(約 1)，因此向后散射的二級光從封裝的LED向外反射的幾率更高，因而進一步提高封裝效率。 應理解，可以包括另一種合適的低折射率材料代替空氣，或與空氣結合。熒光粉轉換型光子晶體發光裝置因為發光裝置通常由高折射率材料制成，期望并入光抽取結構以減少發光裝置內光的TIR。提高LED效率的一種方法是幫助從高折射率發光裝置中抽取光。對于典型的 InGaN LED，可將大部分的能量散發到LED內的導波模式，而不是輻射模式。在LED內部產生的光可以經歷TRI，并且在光可從LED逃逸之前可以具有高的光吸收幾率。一種光子晶體陣列結構作為LED的光抽取機構以產生小集光率和高準直光束。還有，折射率周期變化的光子晶體陣列結構可通過使導波模式從發光裝置中衍射而提高光吸收。由于平面二維周期光子晶格結構，光子能沿著大體與發光裝置垂直的方向逃逸以產生小集光率光束。因而，光子晶體發光裝置可以省略凸或半球透鏡結構。在圖11中，描述了熒光粉轉換型光子晶體發光裝置的實施方案的剖視圖，包括基片lll、p型半導體層112、激活層113、n型半導體層114、光學透明或半透明的電極層115以及薄膜熒光粉層116。應理解，薄膜熒光粉層116可以作為單色熒光粉層或多色熒光粉疊層實施。光子晶體結構形成于半導體層114中或者以其它方式靠近半導體層114，其中在半導體層114中蝕刻出一組空氣孔、間隙或者腔117。空氣孔117可充滿低折射率介電材料。例如，共形涂敷材料可以用于填補空孔117，例如使用所謂的間隙填充方法和基于聚對二甲苯的介電材料，該介電材料可通過氣相沉積制備并通常表現出出色的共形涂敷屬性。在熒光粉轉換型光子晶體發光裝置的制造方法的優勢是隨后沉積的層115和116在實心表面上形成，如具有填充有一組基于聚對二甲苯的聚合物的半導體層114。根據這點，熒光粉轉換型光子晶體發光裝置的另一個實施方案是使用低折射率介質，如Parylene-F或Parylene-N， 代替空氣孔結構117。與圖11所示的熒光粉轉換型光子晶體發光裝置有關的一個潛在問題是在半導體層114中的孔結構可產生電流擁擠。為了便于電流在半導體層114中擴布，在光子水晶結構上形成透明電極115，如銦錫氧化物(簡稱“ΙΤ0”)電極。大體平面的薄膜熒光粉層116 然后布置在透明電極115上以形成熒光粉轉換型光子晶體發光裝置。應理解，可以通過將預制的薄膜熒光粉層制成薄片或者通過將薄膜熒光粉116原位沉積在光子水晶結構上來布置薄膜熒光粉層116。發光裝置的圓片級封裝方法本發明的另一個實施方案涉及并入本發明所述的薄膜熒光粉層的發光裝置的圓片級分批封裝方法。與常規封裝方法相比，所述圓片級分批封裝方法可以產生更薄、所消耗的透鏡材料更少、性能更穩定以及可靠性提高的封裝的發光裝置。甚至更有利的是，更薄且更均勻的熒光粉層可以作為圓片級方法的部分布置，從而封裝發光裝置可具有提高的效率和更高的可靠性并且可在操作時產生更少的熱。如圖12A所示，典型的200mm的鋁、銅或硅圓片基片120可容納多達10，000個的 LED, LED的每個基片封裝基臺反射器或反射槽。因此，圓片級封裝過程的總成本可以由每批制造的多個裝置承擔。這樣，就總封裝成本而言，每個裝置的封裝成本更少。發光裝置的圓片級封裝方法的一個實施方案包括下列操作
(1)用槽或凹窩的陣列且使用鋁、銅或硅圓片基片來形成封裝基片120，如圖12A 所示。反射層沉積在封裝基片120上以形成反射槽陣列。可取的是，槽底或杯壁具有良好的反射性使得向后散射的光可被向外反射。(2)將發光裝置與封裝基片120的各自反射槽連接。例如，發光裝置的電極可以用電線結合到封裝基片120。(3)如圖12B所示，形成熒光涂敷的微透鏡陣列122。(4)如圖13A所示，熒光粉涂敷的微透鏡陣列122被連接到各自封裝基片120的反射槽。還要考慮，按一定尺寸制作以容納多個反射槽的單個熒光涂敷的微透鏡陣列可與封裝基片120連接。(5)將具有連接的熒光粉涂敷的微透鏡陣列122的封裝基片120切片或或分割成小塊以產生單個封裝的發光裝置，例如如圖13B所示的封裝的LED130。應理解，如圖12A到1 所示的圓片級封裝方法是以實例的形式提供的，而考慮多種其它的實施方案。雖然本發明已經參考具體實施方案進行了描述，但是本領域的技術人員應理解， 在不脫離由所附權利要求所限定的本發明的實質和范圍的情況下可以進行多種變化和等價替代。另外，可以做出許多修改以適應具體的情況、材料、物質組成、方法，或者達到目的的過程、本發明的實質和范圍。所有這些修改旨在屬于附于此的權利要求保護的范圍內。特別是，雖然本文所公開的方法是根據以特定的順序所進行的特定操作而描述的，但應理解， 這些操作可以組合、細分或重新排序以形成等價方法而不脫離本發明的教義。相應地，除非本文明確指出，操作的順序和分組不限于本發明。
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權利要求
1.一種熒光粉涂敷的光抽取結構，其包括光抽取結構，其包括涂敷表面；和薄膜熒光粉層，其包括至少一個熒光粉末層和至少一個聚合物層，所述聚合物層用作所述至少一個熒光粉末層的粘合劑；其中所述薄膜熒光粉層共形地布置在靠近光抽取結構的涂敷表面上。
2.根據權利要求1所述的熒光粉涂敷光抽取結構，其中，光抽取結構是半球形空心透鏡，并且所述薄膜熒光粉層共形地布置在靠近透鏡的內凹表面上。
3.根據權利要求1所述的熒光粉涂敷光抽取結構，其中，所述光抽取結構是半球形實心透鏡，并且所述薄膜熒光粉層共形地布置在靠近透鏡的底部、大體平坦的表面上。
4.根據權利要求1所述的熒光粉涂敷光抽取結構，其中，所述光抽取結構是半球形透鏡，并且所述薄膜熒光粉層共形地布置在靠近透鏡的外凸表面上。
5.根據權利要求1所述的熒光粉涂敷光抽取結構，其中，所述光抽取結構是微透鏡陣列，并且所述薄膜熒光粉層共形地布置在靠近所述微透鏡陣列的外凸表面上。
6.根據權利要求1所述的熒光粉涂敷光抽取結構，其中，所述至少一個聚合物層包括含有式-CZZ’ -Ar-CZ”Z”’ -的重復單元的聚合物，其中Ar選自(1)未取代的亞苯基，(2) 式C6H4_xC1x的氯取代的亞苯基，其中χ為1至4的整數，和(3)式C6H4_X,FX,的氟取代的亞苯基，其中X’為1至4的整數，且Z、Z’、Z”和Z”’獨立地選自H、F、烷基和芳基。
7.一種熒光粉轉換型發光裝置，包括發光裝置；和薄膜熒光粉層，其布置在所述發光裝置的光程中，其中所述薄膜熒光粉層的厚度在Inm至100 μ m的范圍之內，并且所述薄膜熒光粉層包括包括第一熒光粉顆粒的第一熒光粉末層；和靠近所述第一熒光粉層的第一聚合物層，所述第一聚合物層用作所述第一熒光粉顆粒的粘合劑。
8.根據權利要求7所述的熒光粉轉換型發光裝置，還包括布置在所述薄膜熒光粉層和所述發光裝置之間的隔離層。
9.根據權利要求7所述的熒光粉轉換型發光裝置，還包括布置在所述薄膜熒光粉層和所述發光裝置之間的密封劑層。
10.根據權利要求7所述的熒光粉轉換型發光裝置，還包括包括涂敷表面的第一光抽取結構，其中所述薄膜熒光粉層共形地布置在靠近所述第一光抽取結構的涂敷表面處；布置在所述第一光抽取結構和所述發光裝置之間的第二光抽取結構；和反射槽，其中所述發光裝置布置在靠近所述反射槽處，并且光腔由所述反射槽和所述薄膜熒光粉層界定的。
11.根據權利要求10所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述第二光抽取結構是包括粗糙表面的半球透鏡。
12.根據權利要求10所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述第二光抽取結構是微透鏡陣列。
13.根據權利要求7所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述薄膜熒光粉層還包括靠近所述第一聚合物層的第二聚合物層，并且所述第一聚合物層的折射率大于所述第一聚合物層的折射率。
14.根據權利要求7所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述熒光粉層還包括靠近所述第一聚合物層的第二熒光粉末層，所述第二熒光粉層包括第二熒光粉顆粒；和靠近所述第二熒光粉層的第二聚合物層，所述第二聚合物層用作所述第二熒光粉顆粒的粘合劑，其中所述第一熒光粉顆粒和所述第二熒光粉顆粒被配置成發出不同顏色的光。
15.根據權利要求14所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述熒光薄膜粉層還包括 靠近所述第二聚合物層的第三熒光粉層，所述第三熒光粉層包括第三熒光粉顆粒；和靠近所述第三熒光粉層的第三聚合物層，所述第三聚合物層用作所述第三熒光粉顆粒的粘合劑，其中所述第一熒光粉顆粒，所述第二熒光粉顆粒，以及所述第三熒光粉顆粒被配置成發出不同顏色的光。
16.根據權利要求7所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述熒光粉轉換型發光裝置的相關色溫變化在相對于所述發光裝置中央發光軸的角度范圍為140°時不超過500K。
17.一種熒光粉轉換型發光裝置，包括 發光裝置，其包括光子晶體結構；和薄膜熒光粉層，其布置在所述發光裝置的光程中，其中所述薄膜熒光粉層的厚度在Inm 到IOOym的范圍之內，并且所述薄膜熒光粉層包括 至少一個熒光粉末層包括熒光粉顆粒；和至少一個聚合物層靠近所述至少一個熒光粉末層，所述至少一個聚合物層用作所述熒光粉顆粒的粘合劑。
18.根據權利要求17所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述光子晶體結構包括介電材料以使折射率產生大體周期變化。
19.根據權利要求17所述的熒光粉轉換型發光裝置，其中，所述介電材料包括含有式-CZZ，-Ar-CZ”Z”，-的重復單元的聚合物，其中Ar選自(1)未取代的亞苯基，(2)式 C6H4_xC1X的氯取代的亞苯基，其中χ為1至4的整數，和⑶式C6H4_X,FX,的氟取代的亞苯基， 其中χ’為1至4的整數，且Ζ、Ζ’、Z”、V”獨立地選自H、F、烷基和芳基。
20.一種形成熒光粉轉換型發光裝置的方法，包括 提供包括基臺放射鏡陣列的封裝基片；連接發光裝置到所述封裝基片的各自反射槽； 提供熒光涂敷的微透鏡陣列； 連接熒光涂敷的微透鏡陣列到所述封裝基片；和將所述封裝基片切片以形成單個熒光粉轉換型發光裝置。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，提供所述封裝結構包括 提供包括基臺陣列的所述封裝基片；和在靠近所述封裝基片處沉積反射層以形成基臺反射器陣列。
22.根據權利要求20所述的方法，其中，提供所述熒光涂敷微透鏡陣列包括在靠近微透鏡陣列處形成熒光粉末層，所述熒光粉末層包括分布在靠近所述微透鏡陣列的涂敷表面處的熒光粉顆粒；和通過氣相沉積法形成靠近所述熒光粉末層的聚合物層，所述聚合物層用作所述熒光粉顆粒的粘合劑。
23.一種形成嵌入熒光粉的光抽取結構的方法，包括 使用液態凝膠的注射模塑法形成光抽取結構；靠近所述光抽取結構的涂敷表面形成熒光粉層，其中，所述熒光粉末層的至少一部分熒光粉末被嵌入到所述光抽取結構中；和將所述液體凝膠固化以形成嵌入熒光粉的光抽取結構。
全文摘要
共形薄膜熒光粉層沉積在半球形透鏡、菲涅爾透鏡或微透鏡陣列的表面，因而形成熒光粉涂敷的光抽取結構。還公開了并入薄膜熒光粉層的熒光粉轉換型光子晶體發光裝置。本文還公開了并入薄膜熒光粉層的圓片級封裝方法。
文檔編號H01L33/52GK102272953SQ200980154185
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月13日 優先權日2008年11月13日
發明者C.陳 申請人:行家光電有限公司