波長轉(zhuǎn)換材料沉積方法及相關(guān)制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般性描述了涉及波長轉(zhuǎn)換材料的布置的系統(tǒng)和方法以及相關(guān)制品。
【背景技術(shù)】
[0002]通常發(fā)光二極管(LED)能夠以比白熾燈和/或熒光燈光源更有效的方式提供光。與LED相關(guān)聯(lián)的相對高的功率效率引發(fā)了在各種照明應(yīng)用中使用LED取代傳統(tǒng)光源的興趣。例如，在一些情況下LED被用作交通燈以及用于照亮手機(jī)鍵盤和顯示器。
[0003]通常，LED由多個(gè)層形成，其中所述多個(gè)層中的至少一些層由不同的材料形成。通常，針對各層所選擇的材料和厚度影響由LED發(fā)射的光的一個(gè)或更多個(gè)波長。另外，可以選擇各層的化學(xué)組成以促進(jìn)注入到各區(qū)(例如，量子阱)中的電荷載流子的隔離，從而相對有效地轉(zhuǎn)換為光。通常，其中生長有量子阱的結(jié)的一側(cè)上的各層摻雜有產(chǎn)生高電子濃度的施主原子(這樣的層通常被稱為η型層)，并且在相對側(cè)上的各層摻雜有產(chǎn)生相對高的空穴濃度的受主原子(這樣的層通常被稱為P型層)。
[0004]通常LED還包括接觸結(jié)構(gòu)(也被稱為電接觸結(jié)構(gòu)或電極)，接觸結(jié)構(gòu)是可以被電連接至電源的器件的導(dǎo)電特征。電源可以通過接觸結(jié)構(gòu)向器件提供電流。例如，接觸結(jié)構(gòu)可以沿結(jié)構(gòu)的縱向(lengths)輸送電流至其內(nèi)部可以生成光的器件的表面。
[0005]發(fā)光器件還可以包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)，例如，波長轉(zhuǎn)換區(qū)可以包括一種或更多種磷光體材料。波長轉(zhuǎn)換材料(例如，磷光體)可以以例如分散在第二材料(例如，密封劑或粘合劑如環(huán)氧樹脂)中的顆粒的形式以形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。包括波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)能夠吸收來自光生成區(qū)(例如，在LED內(nèi)的半導(dǎo)體區(qū))的具有第一波長的光并且發(fā)射具有不同的第二波長的光。因此，結(jié)合波長轉(zhuǎn)換區(qū)的發(fā)光器件可以發(fā)射具有一個(gè)或更多個(gè)波長的光，而所述具有一個(gè)或更多個(gè)波長的光可能無法通過使用沒有這樣的區(qū)的LED產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提供了涉及包含波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)的布置的系統(tǒng)和方法以及相關(guān)制品。在一些情況下，本發(fā)明的主題涉及相關(guān)的產(chǎn)品、對于具體問題的可替代的解決方案、和/或一個(gè)或更多個(gè)系統(tǒng)和/或制品的多個(gè)不同的用途。
[0007]在一個(gè)方面中，描述了一種方法。在某些實(shí)施方案中，該方法包括提供在其上方設(shè)置有掩模材料和波長轉(zhuǎn)換材料的基底，其中:掩模材料覆蓋基底的外表面的至少第一部分，掩模材料未覆蓋基底的外表面的至少第二部分，并且波長轉(zhuǎn)換材料被設(shè)置在掩模材料和基底的外表面的第二部分上方。在一些實(shí)施方案中，該方法還包括去除波長轉(zhuǎn)換材料的一部分使得波長轉(zhuǎn)換材料不再位于掩模材料的至少一部分上方，并且波長轉(zhuǎn)換材料的至少一部分仍然位于基底的外表面的第二部分上方。在一些實(shí)施方案中，該方法還包括去除掩模材料的至少一部分。
[0008]在一組實(shí)施方案中，該方法包括提供在其上方設(shè)置有掩模材料和波長轉(zhuǎn)換材料的基底，其中:掩模材料覆蓋基底的外表面的至少第一部分，掩模材料未覆蓋基底的外表面的至少第二部分，并且波長轉(zhuǎn)換材料被設(shè)置在掩模材料和基底的外表面的第二部分上方。在某些實(shí)施方案中，該方法還包括對位于掩模材料上方的波長轉(zhuǎn)換材料的至少一部分進(jìn)行研磨以去除波長轉(zhuǎn)換材料的位于掩模材料上方的至少一部分，并且去除掩模材料的至少一部分。
[0009]根據(jù)下面對本發(fā)明的各種非限制性實(shí)施方案在結(jié)合附圖進(jìn)行考慮的情況下的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將變得明顯。在本說明書和通過引用并入的文獻(xiàn)包含沖突和/或不一致的公開內(nèi)容的情況下，以本說明書為準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0010]將參照附圖通過示例的方式描述本發(fā)明的非限制性實(shí)施方案，附圖為示意性的并且無意于按比例繪制。在附圖中，所示出的每個(gè)相同或幾乎相同的部件通常由單一附圖標(biāo)記表示。為了清楚起見，在每個(gè)附圖中并非每個(gè)部件都進(jìn)行了標(biāo)記，本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施方案的在沒必要說明的地方示出的每個(gè)部件也沒有標(biāo)記以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明。在附圖中:
[0011]圖1A至圖1E是根據(jù)一組實(shí)施方案的其中將波長轉(zhuǎn)換材料布置在基底上方的過程的截面示意圖；
[0012]圖2A至圖2C是根據(jù)某些實(shí)施方案的其中去除波長轉(zhuǎn)換材料以形成基本上均勻厚度的層的過程的截面示意圖；并且
[0013]圖3是可以與某些實(shí)施方案關(guān)聯(lián)使用的發(fā)光器件管芯的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明一般性描述了涉及波長轉(zhuǎn)換材料的布置的系統(tǒng)和方法以及相關(guān)制品。在某些實(shí)施方案中，波長轉(zhuǎn)換材料(例如，磷光體、量子點(diǎn)等)可以形成在器件(例如，發(fā)光器件如發(fā)光二極管)上方，并且圖案化為僅涂覆器件的外表面(例如，出光表面)的某些區(qū)域。例如，波長轉(zhuǎn)換材料可以布置成使得波長轉(zhuǎn)換材料未覆蓋形成在發(fā)光器件上的電接觸部(electrical contact)的至少一部分，但是使得波長轉(zhuǎn)換材料覆蓋發(fā)光器件的出光表面的至少一部分。
[0015]在發(fā)光器件中波長轉(zhuǎn)換材料的策略性布置可以是特別有用的。通常，波長轉(zhuǎn)換材料可以用于將所吸收的光(例如，來自發(fā)光器件的光生成區(qū)的光)的波長轉(zhuǎn)換為另一波長。例如，波長轉(zhuǎn)換材料可以通過吸收具有第一波長的光并且發(fā)射具有不同于第一波長的第二波長(例如，與第一波長相比較長或較短的波長)的光來起作用。以這種方式，發(fā)光器件可以發(fā)射一種或更多種波長(因此，顏色)的光，所述一種或更多種波長的光可能不容易從不包括波長轉(zhuǎn)換區(qū)的發(fā)光器件獲得。如下面更詳細(xì)地描述，可以使用各種合適的波長轉(zhuǎn)換材料(例如，磷光體、量子點(diǎn)等)。
[0016]僅在發(fā)光器件的某些區(qū)域上方布置波長轉(zhuǎn)換材料的能力在各種應(yīng)用中可以非常有用。例如，從發(fā)射非白光的發(fā)光器件產(chǎn)生白光的一種常見方法涉及將其他波長轉(zhuǎn)換材料或磷光體顆粒的聚合物懸液施加到發(fā)光器件的出光表面上。由發(fā)光器件生成的非白光可以被波長轉(zhuǎn)換材料吸收，進(jìn)而波長轉(zhuǎn)換材料可以發(fā)射白光。通常，這樣的器件包括有效地生成亮度的出光表面區(qū)以及被可以用于向器件傳輸電流的導(dǎo)電接合焊盤覆蓋的露出表面的其他區(qū)。在許多情況下，期望地是用波長轉(zhuǎn)換材料僅覆蓋有效地生成亮度的區(qū)域而使導(dǎo)電接合焊盤不被覆蓋(并且因此，容易獲得用于與發(fā)光器件進(jìn)行電連接的接合線或其他部件)。
[0017]可以通過各種分配和涂覆方法(例如噴涂、旋涂、狹縫涂布或噴射)來完成波長轉(zhuǎn)換材料的沉積。然而，波長轉(zhuǎn)換材料的圖案化可能會有困難。例如，一些印刷方法例如絲網(wǎng)印刷能夠?qū)λ练e的波長轉(zhuǎn)換材料進(jìn)行圖案化，但是不具有足夠的精度和準(zhǔn)確度以避免將波長轉(zhuǎn)換材料沉積在導(dǎo)電接合焊盤上。在許多情況下，這樣的接合焊盤的尺寸為125微米或更小，并且這樣的接合焊盤過小而難以以足夠的精度可靠地對準(zhǔn)和印刷。
[0018]克服僅在發(fā)光器件的有效發(fā)光區(qū)域上(而非在導(dǎo)電接合焊盤上)沉積波長轉(zhuǎn)換材料的困難的一個(gè)方法是利用光致抗蝕劑層涂覆發(fā)光器件。被稱為剝離的這種方法通常用于將不需要涂層的區(qū)域露出。簡言之，該方法涉及:在發(fā)光器件上方沉積光致抗蝕劑層；對所沉積的層進(jìn)行圖案化使得光致抗蝕劑覆蓋發(fā)光器件上不期望沉積波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)域；在經(jīng)圖案化的光致抗蝕劑層上沉積波長轉(zhuǎn)換材料；以及隨后去除在所沉積的波長轉(zhuǎn)換材料下面的光致抗蝕劑使得位于光致抗蝕劑上方的波長轉(zhuǎn)換材料被去除，而沉積在出光表面上的波長轉(zhuǎn)換材料保留在原位。
[0019]這樣的剝離工藝通常具有一個(gè)主要的先決條件:光致抗蝕劑的圖案必須在波長轉(zhuǎn)換材料涂層中引起與光致抗蝕劑圖案直接鄰接的空隙、斷裂或空位。該空隙對于使得釋放材料(release material)(例如，溶劑或蝕刻劑)能夠腐蝕、溶解并去除光致抗蝕劑(以及位于光致抗蝕劑上方的波長轉(zhuǎn)換材料)來說是必需的。如果由于下面的光致抗蝕劑圖案而未在波長轉(zhuǎn)換材料層中產(chǎn)生足夠的空隙或斷裂，則剝離圖案通常將不能可靠且可重復(fù)地進(jìn)行。確保在涂層中用于剝離的空隙或斷裂的一個(gè)方法是產(chǎn)生側(cè)壁倒置或向內(nèi)傾斜的光致抗蝕劑圖案。以這種方式，許多沉積或涂層(無論各向同性地施加還是各向異性地施加)不能或不會沉積在光致抗蝕劑圖案的側(cè)面上，從而在過程中留下空隙或斷裂。這是對許多金屬或氧化物涂層進(jìn)行圖案化的一般方法。
[0020]遺憾地是，大多數(shù)磷光體漿料涂覆過程既不是各向異性的，也不是各向同性的，而是保形的。因此，使用流體例如磷光體漿料涂覆光致抗蝕劑圖案產(chǎn)生連續(xù)的膜涂層而沒有任何空隙或斷裂，即使在下面的光致抗蝕劑材料具有倒置的或向內(nèi)傾斜的側(cè)壁也是如此。因此，可能非常難以對這樣的涂層進(jìn)行圖案化。
[0021]解決對波長轉(zhuǎn)換材料的涂層進(jìn)行圖案化的困難的一個(gè)方法是調(diào)整在涂層組分中波長轉(zhuǎn)換材料與聚合物粘結(jié)劑的比例?？梢哉{(diào)整該比例直到所沉積的波長轉(zhuǎn)換材料涂層包括微空隙為止。微空隙可以提供溝道，蝕刻劑或溶劑可以通過該溝道穿透波長轉(zhuǎn)換材料層并且去除下面的光致抗蝕劑，留下經(jīng)圖案化的波長轉(zhuǎn)換材料。也有幾個(gè)與微空隙涂層方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。例如，在涂層被圖案化之后保留的微空隙可以導(dǎo)致光散射和發(fā)光效率損失。由于光散射的這些損失是由磷光體涂層成分的多種折射率(例如波長轉(zhuǎn)換材料(對于典型的磷光體η = 1.85)、聚合物粘結(jié)劑(η = 1.45)和空氣(η = 1.0))的變化引起的。
[0022]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)形成圖案化的波長轉(zhuǎn)換材料的新方法，在本文中對新方法進(jìn)行描述，并且所述新方法解決了上文概述的一個(gè)或更多個(gè)困難。在某些實(shí)施方案中，可以通過在掩模材料(例如可以在器件的外表面上方形成為圖案的光致抗蝕劑)上方形成波長轉(zhuǎn)換材料來制作圖案化的波長轉(zhuǎn)換材料。隨后，可以去除波長轉(zhuǎn)換材料(例如，通過研磨波長轉(zhuǎn)換材料)直到露出掩模材料的至少一部分為止。一旦露出掩模材料之后，可以使用溶劑或蝕刻劑以去除掩模材料，并且，在某些實(shí)施方案中，可以使用溶劑或蝕刻劑以