TWI508331B

TWI508331B - 用於形成螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層的系統及方法、以及用於螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層

Info

Publication number: TWI508331B
Application number: TW098138410A
Authority: TW
Inventors: Chieh Chen
Original assignee: Maven Optronics Corp
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2015-11-11
Also published as: JP5723781B2; CN105655469A; CN102272954B; US20150275372A1; TW201027807A; CN102272954A; WO2010057023A2; JP6145125B2; US20100119839A1; EP2930758A1; CN105655469B; JP2012508987A; JP2015179846A; KR101697798B1; EP2412037A2; KR20110105770A; EP2412037A4; EP2930758B1; EP2412037B1; WO2010057023A3

Description

用於形成螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層的系統及方法、以及用於螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層

參考相關申請案

本申請案請求於2008年11月13日提申之美國臨時申請案序號61/114,198的優惠，其係整體併入於此作為參考。

發明領域

本發明係普遍相關於發光元件且更特定地係關於一用於形成相鄰於半導體發光元件之薄膜螢光層的薄膜螢光粉沉積方法。

發明背景

經由發光二極體之固態發光(SSL-LEDs)涉及使用固態、無機半導體發光二極體以產生供用於照明之白光。如同無機半導體電晶體，其置換用於計算之真空管，SSL-LED係一具有置換掉使用於傳統白熾燈或螢光照明之直空或氣體管之潛力的突破性技術。SSL-LED超過傳統光源的優點包括：(1)較高的效能及相應之節省能源；(2)較佳之色彩呈現；(3)小封裝；(4)耐用；(5)較長的操作週期及低維修；(6)保護生態環境的；以及(7)低製造成本。

傳統的LED典型地產生具有狹窄發光譜的單色光，且因此典型地缺少一寬發光譜以提供照明用之白光。為了由一LED產生白光，一來自於在LED中之輻射結合的窄頻發射係被轉換為寬頻白光光譜。此類寬頻白光光譜可藉由三種普遍的方法而產生。一第一方法為波長轉換方法，藉由使用一紫外光(UV) LED以在下轉換波長下激發放出可見光之多重色彩螢光粉。一第二方法為色彩混合方法，藉由合併多重LED，其各產生不同色彩的光。一第三方法為上述兩種方法間的混合。市面上可得之白光LED之現今生成係主要基植於此混合方法。特定地，由一藍光以氮化銦鎵為基礎之LED所發出之主要光係和一由淺黃以YAG:Ce³⁺ 為基礎之無機螢光粉所發出之下轉換第二光混合。部份傳送藍光及再發射黃光的合併產生了冷(綠-藍)白光的外觀。因此，螢光粉塗覆技術係涉及於使用波長轉換方法或是混合方法之白光LED。

用於螢光粉塗覆之現今方法係於後敘述。如第1A圖中所描述，一第一方法係涉及使用混合於一液態聚合物系統(例如：聚丙烯、聚碳酸酯、環氧樹脂或聚矽氧烷樹脂)之螢光顆粒或微粒1的泥漿方法。該經混合的螢光粉泥漿係分配於一LED晶片2之上或是週圍，且接著該液態聚合物係經乾燥或是經聚合化。帶有該螢光粉泥漿之該LED晶片2可被配置於一反射器杯狀物3中，如第1A圖所描述。雖然該泥漿方法係一傳統螢光粉分配方法，以此泥漿方法所製造之LED所產生的色彩一致性係通常無法令人滿足的，且由不同視角可看到著色環形物。這些缺點係以下各項之結果：(1)在LED晶片週圍之含螢光粉材料之厚度變化在一被發出之光離開一封裝之前可導致各種光學路逕長度；以及(2)在含螢光粉材料中不一致的螢光粉分佈(起因於重力及浮力效應)傾向於使較大的螢光粉微粒在液態聚合物聚合化期間向下移動。此外，基於被分配於LED晶片週圍之螢光粉數量的變異，一白色協調性傾向於在裝置及裝置之間有所變異。結果，這些色彩變異導致複雜的白光LED色彩排序過程，即所謂之色彩重新分級(binning)，其企圖於藉由依據各元件之白色協調性排序各元件而控制此色彩變異。

為測量所發出之光的一致性，可使用在相對色溫(Correlated Color Temperature；CCT)中之變異。一發光元件之色溫可藉由將其色調和一假設性、經加熱之黑體輻射體而決定。一以凱爾文絕對溫標(Kelvin)所表示之溫度，在該溫度下該經加熱之黑體輻射體相符於該發光元件之色調時，即為該元件之色彩溫度。一白熾光源可接近於作為一黑體輻射體，但是許多其它在黑體曲線形式下不發出輻射之發光元件因而被歸為一CCT。一發光元件之CCT係一最密切相符該元件之感知色彩之黑體輻射體的色彩溫度。該凱爾文分級愈高，該光則為「愈冷」或是更加藍的。該凱爾文分級愈低，該光則為「愈暖」或是更加黃的。藉由測量在不同發光角度之CCT且比較在不同發光元件間之此變異，可數量化所生成之光的一致性。一藉由泥漿方法分佈有黃色螢光粉之藍光LED晶片自該LED之中心發光軸為±70°之發光角度處可具有一橫跨1,400K範圍之自約5,800K至約7,200K之典型CCT。因為著色環形物的出現，該CCT係典型地在該中心軸處或靠近該中心軸處較在該週邊處為高，其所發出的光傾向於為較黃色的。

一第二螢光粉塗覆方法為一用於製造螢光粉轉換型白光LED之電泳沉積法(Electrophoretic Deposition；EPD)，如第1B圖中所描述者。在EPD之實例中，一螢光粉係藉由添加一適量之電解質於一液態溶劑中以形成一液體懸浮液而成為帶電粒子，且係由一電場而經偏壓。接著，表面帶電之螢光粉粒子係移動至一相反極性之電極且塗覆於該電極上。螢光粉粒子之EPD製造了一具相當一致厚度之螢光粉層4(其可產生具相當一致性以及減少著色環形物存在之白光。雖然達成了較佳之色彩一致性，該EPD方法係普遍缺少直接將螢光粉沉積於一非導電性表面上之能力。在商業生產中，一螢光層係通常直接塗覆在一LED晶片5上，依據所謂之遠離螢光粉結構。以光散射來說，該結構傾向為效能差的，因為該遠離螢光粉層可將總白色發光之約60%導回向該LED晶片5，這可能發生高度損失。該EPD方法的另一缺點是特定的螢光粉係易於被溶劑所降解的，因此限制了EPD方法的一般應用性。

近來且如第2圖所述，另一包含在高壓下加熱螢光粉粒子至該等螢光粉粒子之表面軟化及融溶而形成一冷光陶瓷板6之方法。該等部份融溶粒子可相互黏結在一起而形成包括該等粒子所構成之硬團塊的陶瓷板6。該冷光陶瓷板6係置放於由一LED晶片7所放出之光徑中，該LED晶片7係置放於一組電極8之上。在堅固、減少對溫度的敏感度，以及減少晶片和晶片間之色彩變異方面雖有提供益處，基於該遠離螢光粉結構，一所致之封裝效能可能是不符合要求的。

對於市面可得之白光LED而言，散射效率(有時也稱為封裝效能)係典型為40%至60%之間，由於內部封裝組件，如：LED晶片、導線架或次黏著基台所致之光吸收所造成之效能喪失。第3圖描述一由藍光LED晶片32所驅動之具有黃色螢光粉31的螢光粉轉換型白光LED之範例，其一第一藍光34和一為黃色之第二光線35進行色彩混合以產生一白光。光損失之主要來源導因於LED晶片32之光吸收。因為該LED晶片32係通常由具高折射係數之材料所形成，一旦該等光子撞擊且進入該LED晶片32，基於總內部反射(Total Internal Reflection；TIR)，該等光子則傾向於被捕捉於該LED晶片32之內。另一光損失之潛在來源係導因於在該LED封裝中鏡面反射器33的不完美。

在第3圖中所描述之數種方案可將光導至該高度吸光性之LED晶片32。第先，由該LED晶片32所發出之第一光線36可被該螢光粉末31或是被該鏡面反射器33反射回該晶片32。第二，由該螢光粉末31所發出之下轉換第二光線37可被散射回到該LED晶片32。第三，由於在空氣-LED封裝界面處之TIR，該第一光線36及該第二光線38二者可被反射回到該晶片32。為了改善光由該封裝漏出的可能性，可使用一半球形之鏡片39以減少在空氣-封裝界面處之TIR的情形。為了減少反向散射光線撞擊該LED晶片32的情形，該螢光粉末31應該理想地不被直接放置在該晶片表面之上，且應當是被放置在距離該LED晶片32一定距離處。此外，一較薄之螢光粉層將減少第二光線被該螢光粉末31向後散射的情形。

基於此背景資料，產生發展此處所述之薄膜螢光粉沉積方法以及相關之元件及系統的需要。

發明概要

本發明之某些實施態樣係相關於形成一具有實質上一致厚度之薄膜螢光層，該薄膜螢光層可經共形地被配置於一LED之光學路徑中，藉此產生具有少量或不具有著色環形物之實質均勻的白光。可藉由一經改良之沉積方法來製備此薄膜螢光層，該方法包括：(1)形成一實質均勻沉積於一基材表面之螢光粉末層；以及(2)形成一聚合物黏結物層以填充在鬆散堆積之螢光粉粒子之間的空隙，藉此形成一實質連續之薄膜螢光層。因為具有精確控制數量之較薄的螢光粉末層可被配置於一光學路徑中，藉此減少光散射損失，該薄膜螢光層之螢光粉轉換效率則可被顯著地改善。並且，基於螢光粉粒子之實質均勻沉積，該薄膜螢光層可被明顯地改善。形成一均勻之薄膜螢光層之一方法為在該等螢光粉粒子沉積期間將靜電電荷導入螢光粉粒子。在該螢光粉粒子間之靜電電荷可自行平衡且調整其分佈，藉此促使該等螢光粉粒子之實質均勻分佈。形成一均勻之薄膜螢光層之另一方法係透過一螢光粉分配機械，例如：在一沉積腔室中之噴氣頭機械，或是透過一旋轉式基材固持機械，例如：一固持一基材的旋轉桌。除了經改良之效能及色彩均質性之外，該薄膜螢光層之溫度穩定性可被顯著地改善，因為該聚合物黏結物層在高至至少約300℃或是更高的溫度下可以是具熱穩定性的。

有利地，藉由透過一螢光粉末遞送機械而具有精確控制數量之經沉積螢光粉粒子的塗覆方法可將白色一致性維持在一緊密之色彩協調性中。以多重色彩之螢光粉的層接層循序沉積(例如紅色螢光粉層沉積、綠色螢光粉層沉積以及接著藍色螢光粉層沉積)可精確地調整白色呈現。在一所致之複合多重色彩螢光粉膜狀堆疊中，可精確地控制多重色彩螢光粉的比例。因此，由該螢光粉薄膜法所製備之一白光LED的色彩協調性及CCT可被精確地控制。接著，這可以顯著地簡化(或甚至是避免掉)分級的步驟。

依據本發明之若干實施態樣，可藉由調整多重色彩螢光粉膜狀堆疊之劑量以輕微地改變藍光LED晶片而達成一致之白色色彩協調性。使用不同之組成物或是螢光粉成份的量，此色彩補償方法可補償藍光LED晶片之色彩變異。以此方法，對於色彩敏感性之應用(例如：使用白光LED之顯示器背光)可顯著增加白光LED之效益。

依據本發明之一實施態樣，一薄膜螢光粉塗覆方法為一批次螢光粉塗覆法。在一塗覆操作中，多重LED晶片可被沉積有薄膜螢光粉。依據本發明之另一實施態樣，在一塗覆操作中，多重LED鏡片可被沉積有薄膜螢光粉。相似於半導體晶片製造，可顯著地減少每一LED晶片之製造成本，而且藉由一批次方法可顯著地增加製造產率。

對照於EPD，可使用薄膜螢光層之沉積以形成直接在一非導電性表面之上的共形薄膜螢光層。該共形薄膜螢光粉也可被沉積在一非平坦表面上，例如一LED鏡片之凸狀或凹狀表面。

本發明之某些實施態樣係關於一用於沉積一共形薄膜螢光層於一基材上之系統。該系統可包括一沉積腔室、一螢光粉傳送系統以及一經構形以傳送氣相單體至該沉積腔室之聚合物前質傳送系統。該系統也可包括存儲器以及一和該沉積腔室、螢光粉傳送系統以及聚合物前質傳送系統電性溝通之資料處理器，其中該存儲器可包括儲存於其中之程式或指令且由該資料處理器執行以形成一薄膜螢光層。

本發明之一特定實施態樣係關於形成一供使用於發光元件之薄膜螢光層的方法。該方法包括：(1)使用一載體氣體由一螢光粉源運送螢光粉至一沉積腔室，以及(2)在該沉積腔室中將該螢光粉沉積鄰近於一基材俾以實質一致地將該螢光粉鄰近分佈於該基材之表面。

本發明之另一特定實施態樣也係關於形成一供使用於發光元件之薄膜螢光層的方法。該方法包括：(1)形成一相鄰於一基材之第一螢光粉層，該第一螢光粉層包括相鄰於該基材表面分佈之第一螢光粉粒子；以及(2)藉由蒸氣沉積形成一相鄰於一螢光粉層之第一聚合物層，該第一聚合物層作為用於該第一螢光粉粒子之黏結劑。

本發明之另一特定實施態樣係關於一用以在一基材上形成一薄膜螢光層之系統。該系統包括：(1)一界定一用於容納該基材之封體的沉積次系統；(2)一經構形為使用一載體氣體以自一螢光粉源傳送螢光粉至該沉積次系統的螢光粉傳送次系統；(3)一經構形為將一為蒸氣相之聚合物前質傳送至該沉積次系統之聚合物前質傳送次系統；以及(4)一連接於該沉積次系統、螢光粉傳送次系統以及聚合物前質傳送次系統之控制次系統，其中該控制次系統係經構形為在一第一時間間隔中控制該螢光粉傳送次系統而傳送該螢光粉至該沉積次系統以形成一相鄰於該基材之螢光粉層，且該控制次系統係經構形為在一第二時間間隔中控制該聚合物前質傳送次系統而傳送該聚合物前質至該沉積次系統以形成一相鄰於該螢光粉層之聚合物層。

本發明之另一特定實施態樣係關於一發光元件，其包括：(1)一基材；(2)一相鄰於該基材之實質均勻分佈的螢光粉層；以及(3)一相鄰於該螢光粉層而共形沉積之以聚對二甲苯(帕里綸，parylene)為基礎之聚合物層作為一黏結劑材料以形成一實質連續之薄膜，其中該螢光粉層包括一單一色彩之螢光粉。

本發明之又一特定實施態樣係關於一發光元件，其包括：(1)一基材；(2)相鄰於該基材實質均勻分佈之多重螢光粉層，該等螢光粉層係經構形為發出不同色彩的光；以及(3)多重之以聚對二甲苯為基礎之聚合物層，該等以聚對二甲苯為基礎之聚合物層之各者係相鄰於該等螢光粉層之各個層而共形沉積，該等以聚對二甲苯為基礎之聚合物層之各者係用於該等螢光粉層之各個層的黏結劑材料以填充在組成之螢光粉粒子間的空隙。

也可思及本發明之其它方面及實施態樣。前述之摘要及以下的詳細敘述並非表示用以限制本發明為任何特有的實施態樣，而僅是用以敘述本發明之某些實施態樣。

圖式簡單說明

為了更能了解本發明之某些實施態樣之本質及目的，必須參考以下詳細敘述以及所附之圖式。

第1A圖描述一使用泥漿方法所形成之習知白光LED的遠離槽內螢光粉結構。

第1B圖描述一使用EPD所形成之習知白光LED的遠離螢光粉結構。

第2圖描述一藉由和一冷光陶瓷板層合所形成之習知白光LED的遠離螢光粉結構。

第3圖描述由螢光粉粒子、在材料界面之TIR以及在一發光元件表面的光吸收所致之典型的光損失來源。

第4圖係一描述依據本發明之實施態樣形成一共形薄膜螢光層之方法的流挰圖。

第5圖係一描述依據本發明之實施態樣沉積一實質均勻分佈之螢光粉層之方法的流挰圖。

第6A圖至第6D圖描述依據本發明之實施態樣可使用為黏結劑材料以形成薄膜螢光層之聚合物系列之範例。

第7A圖描述依據本發明之實施態樣使用共形薄膜螢光粉沉積方法所形成之單一色彩薄膜螢光粉層。

第7B圖描述依據本發明之實施態樣使用共形薄膜螢光粉沉積方法所形成之多重色彩薄膜螢光粉複合層。

第8圖描述依據本發明之實施態樣用於在一基材上沉積一共形薄膜螢光層之系統。

較佳實施例之詳細說明

以下之定義係應用於所述之有關於本發明之某些實施態樣的方面。這些定義可同樣地於此處詳述。

如其中所使用的，「一」、「一者」及「該」包括複數個指示之對象，除非該內文另有明確地指定。因此，舉例來說，所謂一層可包括多層，除非該內文另有明確地指定。

如其中所使用的，該用詞「套組」意指一或多個構件之聚集。因此，舉例來說，一套組之層可包括一單一層或是多層。一套組之構件也可意指一套組之部件。一套組之構件可以是相同的或是相異的。在某些實例中，一套組之構件可共有一或多個共同的特質。

如其中所使用的，該用詞「相鄰」意指毗鄰的或是鄰接的。相鄰之構件可以是相互相隔開來的或可以是實際上或是直接彼此接觸。在某些實例中，相鄰之構件可以是彼此相連或可以是相互整體地形成的。

如其中所使用的，該用詞「連接」、「經連接的」及「連接」係意指一操作性之耦合或相連。經連接之構件可以是直接耦合至另一者或是可以是間接耦合至另一者，例如經由另一套組之構件。

如其中所使用的，該用詞「實質地」及「實質」係意指一相當大的程度或範圍。當使用於一事件或情況時，該等用詞可意指該事件或情況係精確地發生之場合以及該事件或情況係存在為一相近之近似值之場合，例如說明此處所述之製造操作之具代表性的容限位準。

如其中所使用的，該用詞「具導電性的」及「電傳導性」係意指一傳送電流之能力，然而該用詞「不具導電性的」及「非電傳導性」係意指缺乏一傳送電流之能力。具導電性的材料典型地係相當於那些呈現少許或是沒有對抗電流流動之材料，然而不具導電性的材料典型地係相當於那些在其中電流具有少許或是沒有流動趨勢之材料。導電率(或是非導電率)之量測係以每公尺之西蒙(Siemens per meter；S‧m^-1 )來表示。典型地，一具導電性之材料係一具有多於約10⁴ S‧m^-1 導電率之材料，例如至少約10⁵ S‧m^-1 或是至少約10⁶ S‧m^-1 ，然而一不具導電性之材料係一具有少於約10⁴ S‧m^-1 導電率之材料，例如少於或等於約10³ S‧m^-1 或是少於或等於約10² S‧m^-1 。一材料之電傳導性(或是非電傳導性)有時候係隨著溫度而變化。除非另有指明，一材料之電傳導性(或是非電傳導性)係界定為在室溫下。

如其中所使用有關於光致發光，該用詞「量子效率」係意指所輸出之光子數目比上所輸入之光子數目的比例。

如其中所使用的，該用詞「尺寸」係意指特有的規模。在一球形顆粒之實例中，該等顆粒之尺寸係意指該等顆粒的直徑。在一非球形顆粒之實例中，該等顆粒之尺寸可意指該等顆粒之各種直角維綱的平均值。因此，舉例來說，一類似球體顆粒之尺寸可意指該顆粒之最大軸及最小軸的平均值。當意指一組之顆粒為具有一特定的尺寸時，其係被認知為該等顆粒可具有在該尺寸附近之一尺寸分佈。因此，如此處所使用者，一組顆粒之尺寸可意指一尺寸分佈之具代表性的尺寸，例如一平均尺寸、一中間值尺寸或是一峰值尺寸。

如其中所使用的，該用詞「烷類」係意指一飽和碳氫化合物分子。對於特定之使用，一烷類可包括自1至100個碳原子。該用詞「低級烷類」係意指一包括自1至20個碳原子之烷類，例如，舉例來說，自1至10個碳原子，然而該用詞「高級烷類」係意指一包括多於20個碳原子之烷類，例如，舉例來說，自21至100個碳原子。該用詞「分枝之烷類」係意指包括一或多個分枝之烷類，然而該用詞「不具分枝之烷類」係意指一為直鏈之烷類。該用詞「環烷類」係意指包括一或多個環形結構之烷類。該用詞「雜烷類」係意指一具有一或多個其碳原子被一或多個雜原子所取代之烷類，例如，舉例來說，氮、矽、硫、氧及磷。該用詞「經取代之烷類」係意指一具有一或多個其氫原子被一或多個取代基所取代之烷類例如，舉例來說，鹵代基、羥基、烷氧基、羰基、硫代基、烷硫基、氰基、硝基、胺基、烷基胺基、二烷基胺基、矽烷基及矽氧基，然而該用詞「非經取代之烷類」係意指一沒有此類取代基之烷類。以上用詞之合併可使用於指稱具有該等特性合併之烷類。舉例來說，該用語「分枝之低級烷類」係被使用於指稱一包括自1至20個碳原子以及一或多個分枝之烷類。烷類之範例包括甲烷、丙烷、環丙烷、丁烷、2-甲基丙烷、環丁烷以及其等之經帶電、雜型或是經取代之形式。

如其中所使用的，該用詞「烷基」係意指一烷類之單價形式。舉例來說，一烷基可以被想像成一烷類而其一氫原子被移除以允許連接至一分子之另一基團。該用詞「低級烷基」係意指一低級烷類的單價形式，然而該用詞「高級烷基」係意指一高級烷類的單價形式。該用詞「具分枝之烷基」係意指一具分枝之烷類的單價形式，然而該用詞「不具分枝之烷基」係意指一不具分枝之烷類的單價形式。該用詞「環烷基」係意指一環烷類的單價形式，而該用詞「雜烷基」係意指一雜烷類之單價形式。該用詞「經取代之烷基」係意指一經取代之烷類的單價形式，然而該用詞「未經取代之烷基」係意指未經取代之烷類的單價形式。烷基之範例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、環丙基、丁基、異丁基、第三丁基、環丁基、及其等之經帶電、雜型或是經取代之形式。

如其中所使用的，該用詞「芳香烴」意指一芳香族碳氫化合物分子。對於特定之應用，一芳香烴可包括自5至100個碳原子。該用詞「低級芳香烴」係意指一包括自5至20個碳原子之芳香烴，例如，舉例來說，自5至14個碳原子，然而該用詞「高級芳香烴」係意指一包括多於20個碳原子之芳香烴，例如，舉例來說，自21至100個碳原子。該用詞「單環芳香烴」係意指一包括一單一芳香環結構之芳香烴類，然而該用詞「多環芳香烴」係意指一包括多於一個之芳香環結構的芳香烴類，例如，舉例來說，二或更多個經由一碳-碳單鍵而連接或是融合在一起之芳香環結構。該用詞「雜芳香烴」係意指一具有一或多個其碳原子被一或多個雜原子所取代之芳香烴，例如，舉例來說，氮、矽、硫、氧及磷。該用詞「經取代之芳香烴」係意指一具有一或多個其氫原子被一或多個取代基所取代之芳香烴，例如，舉例來說，烷基、烯基、炔基、亞胺基、鹵代基、羥基、烷氧基、羰基、硫代基、烷硫基、氰基、硝基、胺基、烷基胺基、二烷基胺基、矽烷基及矽氧基，然而該用詞「非經取代之芳香烴」係意指一沒有此類取代基之芳香烴。以上用詞之合併可使用於指稱具有該等特性合併之芳香烴。舉例來說，該用語「單環之低級芳香烴」係被使用於指稱一包括自5至20個碳原子以及一個單一芳香環結構之芳香烴。芳香烴類之範例包括苯、聯苯、萘、吡啶、嗒、密啶、吡、喹啉、異喹啉，以及其等之經帶電、雜型或是經取代之形式。

如其中所使用的，該用詞「芳香基」係意指一芳香烴之單價形式。舉例來說，一芳香基可以被想像成一芳香烴而其一氫原子被移除以允許連接至一分子之另一基團。該用詞「低級芳香基」係意指一低級芳香烴的單價形式，然而該用詞「高級芳香基」係意指一高級芳香烴的單價形式。該用詞「單環之芳香基」係意指一單環芳香烴之單價形式，然而該用詞「多環之芳香基」係意指一多環芳香烴之單價形式。該用詞「雜芳基」係意指一雜芳香烴的單價形式。該用詞「經取代之芳香基」係意指一經取代之芳香烴類的單價形式，然而該用詞「未經取代之芳香基」係意指未經取代之芳香烴類的單價形式。芳香基之範例包括苯基、聯苯基、萘基、吡啶基、嗒基、嘧啶基、吡基、喹啉基、異喹啉基，以及其等之經帶電、雜型或是經取代之形式。

如其中所使用的，該用詞「亞芳基」係意指一芳香烴之二價形式。舉例來說，一亞芳基可以被想像成一芳香烴而其二氫原子被移除以允許連接至一分子之一或多個額外的基團。該用詞「低級亞芳基」係意指一低級芳香烴的二價形式，然而該用詞「高級亞芳基」係意指一高級芳香烴的二價形式。該用詞「單環之亞芳基」係意指一單環芳香烴之二價形式，然而該用詞「多環之亞芳基」係意指一多環芳香烴之二價形式。該用詞「雜亞芳基」係意指一雜芳香烴的二價形式。該用詞「經取代之亞芳基」係意指一經取代之芳香烴類的二價形式，然而該用詞「未經取代之亞芳基」係意指未經取代之芳香烴類的二價形式。亞芳基之範例包括伸苯基、伸聯苯基、伸萘基、伸吡啶基、伸嗒基、伸嘧啶基、伸吡基、伸喹啉基、伸異喹啉基，以及其等之經帶電、雜型或是經取代之形式。

共形薄膜螢光粉沉積方法

本發明之某些實施態樣係關於一用於螢光粉轉換型白光LED之薄膜共形螢光粉沉積法。本方法有助於藉由備製一薄膜及遠離螢光粉結構而達成增加白光LED光散射效率之目標。依據第4圖中所描述之經改良的方法，藉由二個操作，一薄膜螢光層可以實質上為均勻且共形沉積於一平坦或非平坦且具電傳導性、半傳導性或是不具傳導性之表面上：(1)形成一實質上為均勻沉積於該基材表面上之螢光粉層(操作42)；以及(2)形成一聚合物黏結層填充在螢光粉顆粒之間的空隙以形成一實質為連續之薄膜層(操作44)。形成該薄膜螢光層之沉積方法係所欲地保持在一真空腔室內。然而，該被了解的是，該沉積方法也可在一充滿有如氮氣之惰性氣體的腔室中或是在一大氣環境下進行。

依據第4圖之方法，可使用各種的螢光粉。典型地，一螢光粉係由一冷光材料所形成，也就是對應於一能量激發而發光的材料。冷光可基於由原子或分子之受激電子狀態的弛緩而發生，而且一般來說可包括，舉例如：化學發光、電致發光、光致發光、熱致發光、摩擦發光以及其等之合併。例如，在光致發光(其可包括螢光及磷光)的例子中，可基於一光激發(例如光的吸收)而產生一受激之電子態。依據第4圖之方法可使用之螢光粉包括各種經由如Ce³⁺ 及Eu²⁺ 之活化劑摻雜的無機宿主材料，包括石榴石(garnets)(例如：(Y_1-a Gd_a )₃ (Al_1-b Ga_b )₅ O₁₂ :Ce³⁺ ，其中或是YAG:Ce³⁺ )，矽酸鹽，原矽酸鹽，硫化物及氮化物。石榴石及原矽酸鹽可被使用為發黃光螢光粉，而氮化物可被使用為發紅光螢光粉。然而，將被了解的是，可使用各種其它類型之波長轉換材料，包括有機染料。所欲地，螢光粉以及其它類型之波長轉換材料可表現出具有多於約30%之量子效率的光致發光，例如：至少約40%，至少約50%，至少約60%，至少約70%或是至少約80%，且可以高達約90%或是更高。

典型地，依據第4圖所使用之螢光粉係經備製為粉末形式，也就是一套組之顆粒。為了增加色彩的均勻性，該等顆粒係所欲地具有在約1nm至約100μm之範圍內的尺寸，例如自約10nm至約30μm，自約100nm至約30μm，自約500nm至約30μm，或是自約1μm至約30μm。

參照第4圖中之操作42，該螢光粉可以被傳送且經由慣性效用、布朗運動、熱泳法或是電場(若是該螢光粉係帶電荷的)而沉積至該基材表面之上面。一用於在該基材表面上形成實質上均勻分佈之螢光粉層之方法係藉由一組之載體氣體(例如：乾淨之乾空氣或是一如氮氣之惰性氣體)自該螢光粉容器夾帶、載動、流通或是傳送該螢光粉，且接著在一真空、惰性氣體或是大氣環境之腔室中通過一噴灑頭機制噴灑該螢光粉。對於某些實施態樣，所欲的是在螢光粉傳送過程中該螢光粉係經離子化為相同的正電或是負電靜電電荷。當該帶電之螢光粉係經噴灑且沉積在該基材表面之上，由於在該螢光粉顆粒之間靜電力之自行平衡，該組成之螢光粉顆粒係實質上均勻地分佈以形成一螢光粉層。特別地，螢光粉之靜電噴灑含括：

1)該螢光粉係藉由一惰性載體氣體自一螢光粉容器或是其它螢光粉源被傳送。可藉由一噴嘴裝置或是其它流量控制機制來精確地控制螢光粉流量體積，如第5圖之操作421所描述。

2)以相同之靜電電荷來離子化該螢光粉，如第5圖之操作422所描述。離子化該螢光粉之操作係所欲於將該螢光粉實質上均勻地沉積在該基材表面之上。然而，將被了解的是，此粉末離子化操作係非必須的(任擇的)，且在特定之實施態樣中係可省略的。

3)如第5圖之操作423所描述，若該基材表面係由一非電傳導性之聚合物材料所形成，該基材表面係以一基材表面上之相反靜電電荷而離子化。若該基材表面係由一電傳導性材料所形成，該基材表面係經接地的，例如藉由將該基材表面電性連接至一基礎電位。該基材表面離子化或是接地的操作係所欲於將該螢光粉實質上均勻地沉積在該基材表面之上。然而，將被了解的是，此基材表面離子化或是接地的操作係非必須的(任擇的)，且在特定之實施態樣中係可省略的。

4)該載體氣體經由一噴灑頭機制夾帶該帶電荷之螢光粉至該沉積腔室，從而均勻地分佈該螢光粉，如第5圖之操作424所描述。該噴灑頭機制係所欲於將該螢光粉實質上均勻地沉積在該基材表面之上。可擇地，或是連同地，該基材表面係在該沉積腔室中使用一旋轉機制而旋轉俾使該螢光粉實質上均勻地沉積在該基材表面之上。然而，將被了解的是，這些機制係非必須的(任擇的)，且在特定之實施態樣中係可被省略的。

5)該螢光粉係被共形地且實質上均勻地沉積在該基材表面上，如第5圖之操作425所描述。在一實施態樣中，該基材表面係一LED晶片之表面或是多個LED晶片之表面。在另一實施態樣中，該基材表面係一LED鏡片之表面或是多個LED鏡片之表面。在另一實施態樣中，該基材表面係一玻璃或是石英基材之表面。在另一實施態樣中，該基材表面係一具可撓性透明膜之表面，例如：由聚對苯二甲酸乙烯酯所形成者。

6)該螢光粉係以離子化(或是去離子化)氣體而去除電荷，如第5圖之操作426所描述。該離子化氣體中和在螢光粉上之剩餘的靜電電荷。將被了解的是，這免除電荷操作係非必須的(任擇的)，且在特定之實施態樣中係可被省略的，例如那些其中之離子化操作422係經省略的。

在有實施如第5圖之操作422的實例中，該螢光粉係由以下方法之一或是以下方法之合併而以靜電電荷離子化：

‧電暈起電，其使用電力以產生該靜電電荷

‧摩擦起電，其藉由在該粉末及某些導管表面間之摩擦而產生靜電電荷

‧感應起電，其藉由來自於一電場之感應而使該粉末帶電

在有實施操作423於一具導電性基材的實例中，該基材表面可以經研磨以維持用於沉積該帶靜電電荷螢光粉之電場電位。靜電電荷也可藉由摩擦起電而被產生在螢光粉上或是不具電傳導性之基材表面上。特定來說，當二種不同之材料接觸時，電荷可能會由一者傳送到另一者以抵消電荷的不平衡。電荷傳送之程度及方向可依據數種因素，包括：兩者材料之化學及電子結構。第1表由那些接觸時具有最正電效力至那些具有最負電效力之排列而列出特定材料。

以摩擦起電方法可在一非具導電性基材表面產生一相反靜電電荷。舉例來說，負電荷可由以下方法之一或是以下方法之合併而被製造於一非傳導性基材表面：

‧使用鐵氟龍粉末刮過一非傳導性環氧樹脂或聚矽氧烷樹脂表面而執行摩擦起電。該鐵氟龍粉末可帶著電子離開該環氧樹脂或聚矽氧烷樹脂表面而使得該表面成為帶負電的。

‧以尼龍刷或布料摩擦一環氧樹脂表面。

該螢光粉沉積方法提供數個優點，包括：

‧其可以被應用到供螢光粉轉換型白光LED所用之一近螢光粉結構或是一遠離螢光粉結構。

‧其可被實行為一層-沿-層螢光粉沉積方法，且可容易地使用於形成一多重色彩螢光粉薄膜堆疊。

‧該沉積方法可以是一乾且乾淨的方法，不需要任何溶劑。

‧在沉積期間可以使用控制量之螢光粉，藉此明顯地減少白光LED之色彩變異以及重新分級。

‧其可藉由在螢光粉顆粒間之靜電電荷完成一實質均勻之螢光粉塗覆層。

‧其可在沉積期間完成高螢光粉利用產率。

聚合物層沉積方法

依據第4圖之薄膜螢光粉沉積方法，該經沉積之螢光粉層起初係一零散堆疊粉末層。接著，一聚合物薄膜係經沉積以填充螢光粉顆粒間之空隙且形成一實質連續之薄膜層，如第4圖之操作44所描述。為了維持該實質均勻分佈之螢光粉層結構，所欲的是使用化學蒸汽沉積(Chemical Vapor Deposition；CVD)法以形成此聚合物層為供該螢光粉顆粒所用之黏結劑材料。將被了解的是，可使用另一適用之沉積方法來取代或是合併CVD以形成該聚合物層。其它沉積方法之範例包括其它蒸汽沉積法、例如：熱蒸發、電子束蒸發、或是物理蒸汽沉積法，以及噴灑塗覆、浸泡塗覆、篩網塗覆、溼塗覆以及旋轉塗覆。

依據本發明之一實施態樣，第6A圖至第6D圖描述一系列可使用於形成一用於薄膜螢光層之黏結劑基質的共形塗覆聚合物範例。特別地，該系列之聚合物相當於一系列之以聚對二甲苯為基礎之聚合物。一般而言，以聚對二甲苯為基礎之聚合物係相當於各種以聚二甲苯為基礎的聚合物，例如：聚(p -二甲苯)以及其衍生物，且包括，舉例來說，含有大體上重覆單元為化學式-CZZ’-Ar-CZ”Z’’’-之聚合物，其中Ar係一伸芳香基(例如：未經取代、部份經取代、或是完全經取代之伸芳香基，如伸苯基)，且其中Z、Z’、Z”以及Z’’’可以是相同的或是不同的。在特定之實施態樣中，Ar是C₆ H_4-x X_x ，其中X是一鹵代基，如氯或氟，x=0,1,2,3或4，且Z,Z’,Z”以及Z’’’係獨立地擇自於H、F、烷基以及芳香基(例如：C₆ H_5-x F_x ，其x=0,1,2,3,4或5)。在一特定之實施態樣中，在第6圖中所描述之聚對二甲苯N包括重覆單元為化學式-CH₂ -C₆ H₄ -CH₂ -，且係使用為一黏結劑材料以形成一薄膜螢光層。在另一實施態樣中，在第6B圖中所描述之聚對二甲苯C包括重覆單元為化學式-CH₂ -C₆ H₃ Cl-CH₂ -，且係使用為一黏結劑材料以形成一薄膜螢光層。聚對二甲苯C可由和聚對二甲苯N相同之單體而製造，但是以氯原子在該芳香族氫之一者上進行取代而改質。在另一實施態樣中，在第6C圖中所描述之聚對二甲苯D包括重覆單元為化學式-CH₂ -C₆ H₂ Cl₂ -CH₂ -，且係使用為一黏結劑材料以形成一薄膜螢光層。聚對二甲苯D可由和聚對二甲苯N相同之單體而製造，但是以二個氯原子在該芳香族氫之二者上進行取代而改質。在另一實施態樣中，可使用一經部份氟化之以聚對二甲苯為基礎之聚合物(係被稱為聚對二甲苯F)，如第6D圖中所描述的。聚對二甲苯F包括重覆單元為化學式-CF₂ -C₆ H₄ -CF₂ -，且可由各種前質所形成，如：BrCF₂ -C₆ H₄ -CF₂ Br。將被了解的是，這些以聚對二甲苯為基礎之聚合物係提供為範例，且可使用各種其它共形塗覆聚合物。其它適用之聚合物的範例包括聚醯亞胺、以碳氟化合物為基礎之聚合物(例如：聚四氟乙烯)、聚苯乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚己二醇雙乙炔、碳氟化合物/有機矽化合物共聚物、聚乙烯乙二醇以及其等之衍生物。丙烯酸酯之熱蒸發也可被使用於形成一實質連續之螢光粉薄膜。

可藉由一輸送聚合反應之CVD技術以形成各種以聚對二甲苯為基礎之聚合物薄膜以及其它型式之聚合物薄膜。輸送聚合反應典型地涉及在一距離一基材表面遠處之位置由一前質分子生成一蒸汽相反應性中間物質，且接著輸送該汽相反應性中間物質至該基材表面。該基材表面可維持在用於聚合化之反應性中間物質的熔融溫度之下。舉例來說，聚對二甲苯F可由前質BrCF₂ -C₆ H₄ -CF₂ Br藉由移除溴原子而形成反應性中間物質*CF₂ -C₆ H₄ -CF₂ *所形成，其中*表示一自由基。此反應性中間物質可在一遠離於一沉積腔室之位置形成，且可被輸送至該沉積腔室之內且在該基材表面上方經濃縮，聚合反應則在此發生。

更普遍地，以聚對二甲苯為基礎之聚合物薄膜可由各種前質所形成，例如：那些具有化學式(CZZ’Y)_m -Ar-(CZ”Z’’’Y’)_n ，其中Ar是一伸芳香基(例如：未經取代、部份經取代、或是完全經取代之伸芳香基，如伸苯基)，且Z、Z’、Z”以及Z’’’可以是相同的或是不同的，Y及Y’可以是相同的或是不同的且係可移除的以產生自由基，m及n係各等於0或是一正整數，且m和n時總合係少於或等於在Ar上可供取代之sp² -混成碳的總數目。在特定之實施態樣中，Ar是C₆ H_4-x X_x ，其中X是一例如氯或氟之鹵代基，x=0,1,2,3或4，且Z,Z’,Z”及Z’’’係獨立地擇自於H、F、烷基以及芳香基(例如：C₆ H_5-x F_x ，其x=0,1,2,3,4或5)。其它適用之前質包括具有化學式為{(CZZ’)-Ar-(CZ”Z’’’)}₂ 之二聚物，其中Ar係一伸芳香基(例如：未經取代、部份經取代、或是完全經取代之伸芳香基，如伸苯基)，且Z、Z’、Z”以及Z’’’可以是相同的或是不同的。在特定之實施態樣中，Ar是C₆ H_4-x X_x ，其中X是一例如氯或氟之鹵代基，x=0,1,2,3或4，且Z,Z’,Z”及Z’’’係獨立地擇自於H、F、烷基以及芳香基(例如：C₆ H_5-x F_x ，其x=0,1,2,3,4或5)。

由CVD方法所製備之以聚對二甲苯為基礎之聚合物薄膜(或是另一型式之聚合物薄膜)之一方面係其為一具有較優異之裂縫滲透能力之共形塗覆，藉此實質填充在一螢光粉層內之間隙或空缺。在某些例子中，在以聚對二甲苯為基礎之聚合物系列之中，聚對二甲苯F可達到最好之間隙填充結果，然而聚對二甲苯N可達成第二好之間隙填充結果。以聚對二甲苯為基礎之聚合物之另一方面係其在可見光光譜中具有優異之光學透明度，使得其成為在光致發光螢光粉之中適用之填充劑材料。以聚對二甲苯為基礎之聚合物之另一方面係其可基於化學組成剛調整其折射率。在一實施態樣中，一多層之以聚對二甲苯為基礎之聚合物薄膜可被形成為一複合薄膜螢光粉堆積。此多層結構可藉由沉積一聚對二甲苯N薄膜(具有約1.66之折射率)作為一在螢光粉之間的黏結劑材料，而接著再沉積一聚對二甲苯F(具有約1.4之折射率)而形成，藉此基於聚對二甲苯F薄膜和週圍環境(例如：空氣)之指數配合而增加光提取。將被了解的是，一般而言，此多層結構可藉由沉積一具有第一折射率之第一聚合物薄膜作為在第一螢光粉層之間的黏結劑材料而形成一相鄰於該基材表面之第一螢光粉層，沉積一具有第二折射率之第二聚合物薄膜作為在第二螢光粉層之間的黏結劑材料而形成一相鄰於該第一螢光粉層之第二螢光粉層，且諸如此類，該第一折射率係大於或等於該第二折射率。

使用CVD方法，一以聚對二甲苯為基礎之聚合物，或是另一型式之聚合物，可被形成為一厚度在幾十埃(angstroms)至約100μm之範圍內之實質上連續的薄膜，例如：自約1nm至約100μm，自約10nm至約100μm，自約100nm至約100μm，自約1μm至約100μm，自約1μm至約75μm，自約1μm至約30μm，或是自約1μm至約10μm。在某些例子中，該薄膜之厚度相關於平均厚度可能表現出少於約20%之標準偏差，例如少於約10%或是少於5%。最初經沉積之螢光粉層的厚度可能在約1nm至約60μm之範圍內，例如：自約10nm至約60μm，自約100nm至約40μm，或是自約100nm至約20μm。在某些例子中，該螢光粉層之厚度相關於一平均厚度可能表現出少於約20%之標準偏差，例如少於約10%或是少於約5%。在所致之薄膜內之螢光粉分佈在遍及該薄膜之範圍內可以是實質上均勻的，因此相關於一平均密度，重量密度(例如：每一單位體積之螢光粉顆粒質量或重量)或是數量密度(例如：每一單位體積之螢光粉顆粒數目)可表現出少於約20%之標準偏差，例如：少於約10%或是少於約5%。

由CVD方法所製備之薄膜螢光層的一實施態樣係在第7圖中描述。在第7圖中，一單一色彩之螢光粉層71，例如：一以YAG:Ce³⁺ 為主之黃光螢光粉，係最初經沉積於一基材表面72之上。該基材表面72可以是一不具電傳導性之表面，例如：一具可撓性之塑膠基材的表面。一以聚對二甲苯為基礎之聚合物層73係經沉積，而另一以聚對二甲苯為基礎之聚合物層74係接著經沉積。該以聚對二甲苯為基礎之聚合物層73係作為一黏結劑或是一至少部份滲透或圍繞該螢光粉層71之基質，致使該螢光粉層71之螢光粉顆粒係被驅散在該以聚對二甲苯為基礎之聚合物層73之內。將被了解的是，該以聚對二甲苯為基礎之聚合物層73及74可由相同的材料或是不同的材料所形成。在某些實例中，該以聚對二甲苯為基礎之聚合物層73之折射率係大於該以聚對二甲苯為基礎之聚合物層74的折射率。

依照螢光粉層-沿-層沉積，該CVD方法可被用於形成一實質上均勻分佈之多重色彩螢光粉堆疊。在第7B圖中所描述之實施態樣中，係藉由循序沉積一藍光螢光粉、一供藍光螢光粉作為黏結劑材料之以聚對二甲苯為基礎之聚合物、一綠光螢光粉、一供綠光螢光粉作為黏結劑材料之以聚對二甲苯為基礎之聚合物、一紅光螢光粉、一供紅光螢光粉作為黏結劑材料之以聚對二甲苯為基礎之聚合物而形成一多重色彩螢光粉薄膜堆疊75。一所致之螢光粉轉換型白光LED可藉由該螢光粉發出三種各別色彩之下轉換二級光線。因此，可容易地調整該螢光粉轉換型白光LED之色彩上彩指數(Color Rendering Index；CRI)，舉例來說，當使用於具有加熱器白光以及經改良之色彩均勻度之室內一般照明應用時。併有該多重色彩薄膜螢光粉堆疊75之螢光粉轉換型白光LED的另一應用係用於液晶顯示器(LCD)的背光。

將被了解的是，在操作42中之螢光粉沉積以及在操作44中之聚合物沉積並不需要接續地實行。可擇地，這些操作可以實質同時地實行以形成一共形螢光粉薄膜層。

薄膜螢光粉沉積系統

第8圖描述一依據本發明之實施態樣的薄膜螢光粉沉積系統80。該薄膜螢光粉沉積系統80可被使用於藉由沉積一實質均勻分佈之螢光粉層且接著沉積一經共形塗覆CVD聚合物以形成一實質連續之螢光粉薄膜而形成一經共形塗覆之薄膜螢光層。該薄膜螢光粉沉積系統80包括：(1)一沉積次系統或單元81；(2)一連接於該沉積次系統81之螢光粉傳送次系統或單元82；以及(3)一連接於該沉積次系統81之以聚對二甲苯為基礎之聚合物前質傳送次系統或單元83。

該沉積次系統81包括：(1)一沉積腔室81a，其界定一供配置一基材於其內之封體，而且舉例來說係一具有相聯合之真空泵的真空腔室，該真空泵係用於維持真空狀態，係充滿惰性氣體，或是係一大氣氛圍之腔室；(2)在該腔室81a之內的基材固持器81b，且舉例來說係可在形成該螢光粉薄膜期間旋轉該基材；(3)一噴灑頭機制81c；以及(4)一螢光粉離子化器81d，其在螢光粉沉積期間導入靜電電荷至螢光粉顆粒之間。

該螢光粉傳送次系統82包括：(1)一螢光粉容器82a或是其它螢光粉源；(2)一螢光粉流控制器82b，其調節用於各次螢光粉沉積之特定量螢光粉；(3)一離子化器82c，其在螢光粉沉積期間導入靜電電荷至螢光粉顆粒之間；以及(4)一閥套組82d。

該以聚對二甲苯為基礎之聚合物前質傳送次系統83包括：(1)一前質容器83a或是其它前質源；(2)一前質流控制器83b，其調節用於各次聚合物沉積之特定量前質；(3)一氣體反應器83c，其引起由前質產生汽相反應性中間物質；以及(4)一閥套組83d。

為了沉積以聚對二甲苯為基礎之薄膜，固體或液體前質係在不銹鋼容器83a內加熱至符合的溫度以產生汽相前質。該汽相前質係經饋入該氣體反應器83c，該操作係由該流控制器83b所調節，如第8圖中所描述。該氣體反應器83c將該前質分離為帶有二未成對電子之反應性中間物質，或是雙游離基。在該氣體反應器83c活化該前質不久之後，該雙游離基被傳送至該沉積腔室81a。因為該雙游離基可以是非常有反應性的，一旦該雙游離基在一被固持於該沉積腔室81a內之基材表面上相互碰撞，該雙游離基可快速地聚合化以形成一聚合物薄膜。

該薄膜螢光粉沉積系統80也包括一控制次系統或單元，其包括一處理器84及一連接至該系統80之其它構件且係作為直接操作那些構件之相關記憶體85。該記憶體85可包括一具有儲存於其上之電腦編碼之電腦可讀取儲存媒體以執行各種電腦實行之操作。該媒體及電腦編碼可以那些經特別設計及鍽造以供本發明實施態樣之目的所用，或是他們可以是眾所周知的且係在電腦軟體技術領域中具有通常知識者所可利用的。電腦可讀取儲存媒體之範例包括，但並不侷限於：磁性儲存媒體，例如：硬式磁碟、軟式磁碟及磁帶；光學儲存媒體，例如：光碟/數位影像光碟(CD/DVD)，唯讀光碟(CD-ROMs)以及全息存儲裝置；磁光儲存媒體，例如：光讀碟片；以及特別經構形為儲存及執行程式鍽碼的硬體裝置，例如：應用特定積體電路(ASICs)、可編程邏輯器件(PLDs)以及ROM和RAM裝置。電腦編碼之範例包括，但並不侷限於，機械碼，例如由編譯程式所產生者，以及含有由使用解譯器之電腦所執行之高階原始碼的檔案。舉例來說，本發明之一實施態樣可使用Java、C++或是其它以物體為導向的電腦程式設計法語言及發展工具來實行。電腦編碼之額外的範例包括，但並不侷限於，加密編碼及壓縮編碼。本發明之其它實施態樣可使用硬體連線電路系統來取代電腦編碼或是和電腦編碼一起實行。

薄膜螢光粉沉積法的優點

第2表列出本發明之某些實施態樣之共形薄膜螢光粉沉積法的特定優點，相對於其它螢光粉塗覆方法。

有關以上所提出之優點，依據共形薄膜螢光粉沉積方法所形成之一發光元件可發出具較佳均勻性之白光。特定地，一白光LED之CCT變異在一遍及140°之發光角度範圍(自該中心發光軸±70°)內可以是不多於約1,000K，例如：不多於約800K，不多於約500K，或是不多於約300K，且低至約200K或更少。

雖然本發明係參照其特定實施態樣而敘述，應被該技術領域中具有通常知識者所了解的是，可有各種變化以及可利用各種等同物來取代而不偏離如同所附之申請專利範圍所界定之本發明真實的本義及範圍。此外，可進行許多修改以適合與本發明之目的、本義和範圍一致之一特定的情形、材料、物質組成、方法或是處理。所有此類的修改係預期在所附申請專利範圍之範圍之內。特定地，雖然此處所揭露之方法係參照以特定順序所執行之特定操作來敘述，該被了解的是，這些操作可以被合併、再細分或是重新排序以在不偏離本發明教示之前提下形成一等同之方法。因此，除非其中有特別地指明，該操作的順序及分組並非本發明之限制。

1．．．螢光粉顆粒

2．．．發光二極體晶片

3．．．反射器杯狀物

4．．．螢光粉層

5．．．發光二極體晶片

6．．．陶瓷螢光粉板

7．．．發光二極體晶片

8．．．電極

31．．．螢光粉末

32．．．發光二極體晶片

33．．．鏡面反射器

34．．．第一藍光

35a．．．第二光線

35b．．．第二光線

36．．．第一光線

37．．．第二光線

38．．．第二光線

39．．．鏡片

71．．．螢光粉層

72．．．基材表面

73．．．聚合物層

74．．．聚合物層

75．．．多重色彩螢光粉薄膜堆疊

80．．．薄膜螢光粉沉積系統

81．．．沉積次系統

81a．．．沉積腔室

81b．．．(可旋轉)基材固持器

81c．．．噴灑頭機制

81d．．．螢光粉離子化器

82．．．螢光粉傳送次系統

82a．．．螢光粉容器

82b．．．螢光粉流控制器

82c．．．離子化器

82d．．．閥套組

83．．．聚合物前質傳輸次系統

83a．．．前質容器

83b．．．前質流控制器

83c．．．氣體反應器

83d．．．閥套組

84．．．處理器

85．．．記憶體

80‧‧‧薄膜螢光粉沉積系統

81‧‧‧沉積次系統

81a‧‧‧沉積腔室

81b‧‧‧(可旋轉)基材固持器

81c‧‧‧噴灑頭機制

81d‧‧‧螢光粉離子化器

82‧‧‧螢光粉傳送次系統

82a‧‧‧螢光粉容器

82b‧‧‧螢光粉流控制器

82c‧‧‧離子化器

82d‧‧‧閥套組

83‧‧‧聚合物前質傳輸次系統

83a‧‧‧前質容器

83b‧‧‧前質流控制器

83c‧‧‧氣體反應器

83d‧‧‧閥套組

84‧‧‧處理器

85‧‧‧記憶體

Claims

一種形成一使用於一螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層的方法，該方法包含：使用一載體氣體由一螢光粉源運送螢光粉至一沉積腔室；以及在該沉積腔室中將該螢光粉直接沉積於一基材上俾以實質均勻地將該螢光粉分佈於該基材之表面上。
如請求項1之方法，其更包含在該螢光粉上引起靜電電荷。
如請求項2之方法，其中該基材係非電傳導性的，且該方法更包含：引起相反之靜電電荷於相鄰該基材表面處，以及接續著使用一離子化氣體去沉積該螢光粉，去除該螢光粉之電荷。
如請求項2之方法，其中該基材係具電傳導性的，且該方法更包含：將該基材電性連接至一基礎電位；以及接續著使用一離子化氣體去沉積該螢光粉，去除該螢光粉之電荷。
如請求項1之方法，其中沉積該螢光粉包括經由一噴灑頭機制分配該螢光粉。
如請求項1之方法，其中沉積該螢光粉包括使用一基材旋轉固持器而旋轉該基材。
如請求項1之方法，其中該經沉積之螢光粉的厚度係在 10nm至60μm之範圍內。
如請求項1之方法，其更包含沉積一聚合物鄰近於該經沉積之螢光粉以形成一鄰近於該基材表面之薄膜螢光層。
如請求項8之方法，其中該薄膜螢光層的厚度係在10nm至100μm之範圍內。
如請求項8之方法，其中該聚合物包括一以聚二甲苯為基礎之聚合物，而且沉積該聚合物係使用化學蒸汽沉積法而實行。
一種形成一使用於一螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層的方法，該方法包含：形成一相鄰於一基材之第一螢光粉層，該第一螢光粉層包括經分佈為相鄰於該基材表面之第一螢光粉粒子；以及藉由蒸汽氣沉積形成一相鄰於該第一螢光粉層之第一聚合物層，該第一聚合物層作為用於該第一螢光粉粒子之黏結劑。
如請求項11之方法，其更包含藉由蒸汽沉積形成一相鄰於該第一聚合物層之第二聚合物層。
如請求項12之方法，其中該第一聚合物層之折射率係大於該第二聚合物層之折射率。
如請求項12之方法，其中該第一聚合物層以及該第二聚合物層之至少一者包括一包含有重覆單元為化學式-CZZ’-Ar-CZ”Z’’’-之聚合物，其中Ar係被擇自於(1)一未經取代之伸苯基，(2)一具有化學式C₆ H_4-x Cl_x 之經氯取代的伸苯基，其x係在1到4之範圍內的整數，及(3)一具有化學式C₆ H_4-x’ F_x’ 之經氟取代的伸苯基，其x’係在1到4之範圍內的整數，且Z、Z’、Z”以及Z’’’係獨立地擇自於H、F、烷基以及芳香基。
如請求項11之方法，其更包含：形成一第二螢光粉層相鄰於該第一聚合物層，該第二螢光粉層包括分佈相鄰於該第一聚合物層表面之第二螢光粉粒子；以及藉由蒸汽沉積形成一相鄰於該第二螢光粉層之第二聚合物層，該第二聚合物層作為用於該第二螢光粉粒子之黏結劑；其中該第一螢光粉粒子及該第二螢光粉粒子係經構形為發出不同顏色的光。
如請求項15之方法，其更包含：形成一第三螢光粉層相鄰於該第二聚合物層，該第三螢光粉層包括分佈相鄰於該第二聚合物層表面之第三螢光粉粒子；以及藉由蒸汽沉積形成一相鄰於該第三螢光粉層之第三聚合物層，該第三聚合物層作為用於該第三螢光粉粒子之黏結劑；其中該第一螢光粉粒子、該第二螢光粉粒子及該第三螢光粉粒子係經構形為發出不同顏色的光。
一種形成一用於螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層之系統，該系統包含：一界定一用於容納一基材之封體的沉積次系統；一經構形為使用一載體氣體自一螢光粉源傳送螢光粉至該沉積次系統的螢光粉傳送次系統；一經構形為將一呈蒸氣相之聚合物前質傳送至該沉積次系統之聚合物前質傳送次系統；以及一連接至該沉積次系統、螢光粉傳送次系統以及聚合物前質傳送次系統之控制次系統，其中該控制次系統係經構形為在一第一時間間隔中控制該螢光粉傳送次系統而傳送該螢光粉至該沉積次系統以形成一相鄰於該基材之螢光粉層，且該控制次系統係經構形為在一第二時間間隔中控制該聚合物前質傳送次系統而傳送該聚合物前質至該沉積次系統以形成一相鄰於該螢光粉層之聚合物層。
如請求項17之系統，其中該沉積次系統包括一界定該封體之真空腔室；一在該真空腔室之內經構形為支撐該基材的基材固持器；以及一經構形為放置該螢光粉末於該基材之上的噴灑頭機制。
如請求項18之系統，其中該基材固持器係經構形為用以旋轉該基材。
如請求項18之系統，其中該沉積次系統更包括一經構形為用以在螢光粉上引起靜電電荷之離子化器。
如請求項17之系統，其中該螢光粉傳送次系統包括一經構形為用以在螢光粉上引起靜電電荷之離子化器。
如請求項17之系統，其中該聚合物前質傳送次系統包括一經構形為用以由該聚合物前質產生為汽相之反應性中間物質的氣體反應器。
如請求項22之系統，其中該氣體反應器係經構形為用以由該聚合物前質產生自由基，且該聚合物前質具有化學式：(CZZ’Y)_m -Ar-(CZ”Z’’’Y’)_n ，其中Ar係被擇自於(1)一未經取代之伸苯基，(2)一具有化學式C₆ H_4-x Cl_x 之經氯取代的伸苯基，其x係在1到4之範圍內的整數，及(3)一具有化學式C₆ H_4-x’ F_x’ 之經氟取代的伸苯基，其x’係在1到4之範圍內的整數，且Z、Z’、Z”以及Z’’’係獨立地擇自於H、F、烷基以及芳香基，Y及Y’係可移除的以產生自由基，m及n係各等於0或是一正整數，且m和n的總合係少於或等於在Ar上可供取代之sp² -混成碳的總數目。
如請求項22之系統，其中該氣體反應器係經構形為用以由該聚合物前質產生自由基，且該聚合物前質包括具有化學式為{(CZZ’)-Ar-(CZ”Z’’’)}₂ 之二聚物，其中Ar係被擇自於(1)一未經取代之伸苯基，(2)一具有化學式C₆ H_4-x Cl_x 之經氯取代的伸苯基，其x係在1到4之範圍內的整數，及(3)一具有化學式C₆ H_4-x’ F_x’ 之經氟取代的伸苯基，其x’係在1到4之範圍內的整數，且Z、Z’、Z”以及Z’’’係獨立地擇自於H、F、烷基以及芳香基。
一種用於螢光轉換型發光元件之薄膜螢光層，其包含：至少一螢光粉層；以及至少一以聚對二甲苯(parylene)為基礎之聚合物層，其係經配置為相鄰於該至少一螢光粉層，該至少一以聚對二甲苯為基礎之聚合物層係作為用於該至少一螢光粉層之黏結劑。
如項25之薄膜螢光層，其中該至少一以聚對二甲苯為基礎之聚合物層包括一包含有重覆單元為化學式-CZZ’-Ar-CZ”Z’’’-之聚合物，其中Ar係被擇自於(1)一未經取代之伸苯基，(2)一具有化學式C₆ H_4-x Cl_x 之經氯取代的伸苯基，其x係在1到4之範圍內的整數，及(3)一具有化學式C₆ H_4-x’ F_x’ 之經氟取代的伸苯基，其x’係在1到4之範圍內的整數，且Z、Z’、Z”以及Z’’’係獨立地擇自於H、F、烷基以及芳香基。