像素化波长转换层的制作方法

本发明总体上涉及发光二极管和磷光体转换发光二极管。

背景技术：

1、半导体发光二极管和激光二极管(在本文中统称为“led”)是当前可用的最有效的光源之一。led的发射光谱通常在由该器件的结构和由其构成的半导体材料的组分所确定的波长处表现出单一的窄峰。通过合适地选择器件结构和材料体系，led可以被设计为在紫外、可见、或红外波长处来操作。

2、led可以与吸收由led发射的光并作为响应发射更长波长的光的一种或多种波长转换材料(在本文中一般称为“磷光体”)组合。对于这种磷光体转换led(“pcled”)，由led发射的被磷光体吸收的光的份额取决于由led发射的光的光路上的磷光体材料的量，例如取决于设置在led上或led周围的磷光体层中磷光体材料的浓度以及该层的厚度。

3、可以将磷光体转换led设计为使得led发射的所有光都被一种或多种磷光体吸收，在该情况下，来自pcled的发射完全来自磷光体。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。

4、替代地，可以将pcled设计为使得由led发射的光的仅一部分被磷光体吸收，在该情况下，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。通过合适地选择led、磷光体、和磷光体组分，可以将这样的pcled设计成发射例如具有期望的色温和期望的显色特性的白光。

5、可以在单个衬底上一起形成多个led或pcled，以形成阵列。这种阵列可以用于形成有源照明显示器，诸如在例如智能手机和智能手表、计算机或视频显示器、增强或虚拟现实显示器、或者标牌中采用的那些；或者用于形成自适应照明源，诸如在例如机动车前灯、街灯、相机闪光源、或闪光灯(即手电筒)中采用的那些。每毫米具有一个或几个或许多单独器件的阵列(例如，大约一毫米、几百微米、或小于100微米的器件间距或间隔，以及相邻器件之间小于100微米或者仅几十微米或更小的分隔)通常被称为miniled阵列或microled阵列(替代地，μled阵列)。这种miniled阵列或microled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阵列或pc-microled阵列。

技术实现思路

1、制造波长转换层的本发明方法始于在衬底表面的未被掩蔽的第一像素区域集合上形成、生长或沉积第一转换层材料的各区域，其中衬底表面的第二和第三像素区域集合被掩蔽。第一、第二和第三像素区域集合连续填充衬底表面的至少一部分。从第二像素区域选择性地移除掩模材料，而在第三像素区域上留下掩模材料，并且在第一转换层材料和剩余掩模材料两者的暴露侧表面上形成、生长或沉积第一侧壁层。不同的第二转换层材料形成、生长或沉积在第二像素区域上并抵靠第一侧壁层。然后从第三像素区域移除掩模材料，并且在第一转换层材料的各区域的暴露侧表面上以及第二转换层材料的各区域的侧表面上的第一侧壁层的暴露部分上形成、生长或沉积第二侧壁层。不同的第三转换层材料在第三像素区域上并抵靠第二侧壁层形成、生长或沉积第三转换层材料的各区域。第一、第二和第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料。

2、第一、第二和第三转换层材料的各区域形成波长转换层，其中这些材料的各区域连续布置在单个波长转换层中；每个区域完全延伸穿过该层。侧壁层抵靠那些区域的相应转换材料而定位在每对相邻区域之间，完全延伸穿过该层，并减少转换层材料的相邻区域之间的光透射。

3、在参考附图中所图示及以下书面描述或所附权利要求中公开的示例时，与led、pcled、miniled阵列、pc-miniled阵列、microled阵列、和pc-microled阵列相关的目的和优点可以变得清楚。

4、提供本
技术实现要素：
是为了以简化形式介绍构思的选择，这些构思将在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

技术特征：

1.一种波长转换层，包括：

2.根据权利要求1所述的波长转换层，其中：或者(i)所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括第一波长转换磷光体材料、第二波长转换磷光体材料和第三波长转换磷光体材料，每个波长转换磷光体材料吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光，或者(ii)所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括第一波长转换磷光体材料、第二波长转换磷光体材料和透明材料，每个波长转换磷光体材料吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光，所述透明材料在第一波长下是透明的并且不发射下转换光。

3.根据权利要求1所述的波长转换层，第一侧壁层或第二侧壁层中的一个或两个被布置为光学反射器，第一侧壁层或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学吸收体，或者第一侧壁层或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学散射体。

4.根据权利要求1所述的波长转换层，第一侧壁层和第二侧壁层具有小于2.0μm厚的非零厚度。

5.根据权利要求1所述的波长转换层，侧壁层高度与厚度的纵横比大于20∶1。

6.根据权利要求1所述的波长转换层，侧壁的第一子集分隔所述第一转换层材料和所述第二转换层材料的相邻区域，侧壁的第二子集分隔所述第一转换层材料和所述第三转换层材料的相邻区域，侧壁的第三子集分隔所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的相邻区域，以及所述第一子集和所述第二子集的侧壁具有约等于所述第三子集的侧壁厚度的50％的非零厚度。

7.根据权利要求1所述的波长转换层，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的各区域在所述波长转换层中布置成阵列，所述阵列具有小于0.10mm的非零间隔。

8.一种结合了根据权利要求1所述的波长转换层的发光器件，所述发光器件包括：

9.根据权利要求8所述的器件，所述阵列的每个发光像素可独立于所述阵列的至少一个其他发光像素操作，所述器件对从所述波长转换层的相邻区域出射的光表现出大于5：1的对比度。

10.根据权利要求8所述的器件，其中：(i)所述阵列的发光像素发射uv光，并且所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括吸收uv光并发射蓝光的第一波长转换磷光体材料、吸收uv光并发射绿光的第二波长转换磷光体材料、和吸收uv光并发射红光的第三波长转换磷光体材料，或者(ii)所述阵列的发光像素发射蓝光，并且所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括吸收蓝光并发射绿光的第一波长转换磷光体材料、吸收蓝光并发射红光的第二波长转换磷光体材料、以及透射蓝光且不发射下转换光的透明材料。

11.一种用于制造根据权利要求8所述的器件的方法，包括定位所述波长转换层，使其第一表面面向所述阵列的发光像素的发光表面。

12.一种制造波长转换层的方法，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中形成、生长或沉积所述第一转换层材料、所述第二转换层材料或所述第三转换层材料中的一种或多种包括刮涂、喷涂、滴涂、颗粒聚集或自组装、粘合剂涂覆到磷光体颗粒上的ald或cvd、或其他合适的方法中的一种或多种。

14.根据权利要求12所述的方法，其中形成、生长或沉积所述第一转换层材料、所述第二转换层材料或所述第三转换层材料中的一种或多种包括固化所述转换层材料，所述固化在保持低于130℃的温度下进行两小时或更短时间。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述第二像素区域上形成、生长或沉积掩模材料，以及在所述第三像素区域上形成、生长或沉积掩模材料。

16.根据权利要求12所述的方法，所述第二像素区域上的掩模材料不同于所述第三像素区域上的掩模材料。

17.根据权利要求16所述的方法，所述第三像素区域上的掩模材料相对耐受于用于从所述第二像素区域移除掩模材料的掩模剥离过程。

18.根据权利要求16所述的方法，通过用一种或多种溶剂处理来移除所述第二像素区域上的掩模材料，并且通过等离子体灰化或等离子体蚀刻来移除所述第三像素区域上的掩模材料。

19.根据权利要求12所述的方法，还包括，(i)在形成、生长或沉积所述第二转换层材料之后，从所述第一转换层材料的顶表面和所述第三像素区域上的掩模材料的顶表面移除第一侧壁材料，或者(ii)在形成、生长或沉积所述第三转换层材料之后，从所述第一转换层材料和所述第二转换层材料的与所述衬底相反的表面移除第二侧壁材料。

20.根据权利要求12所述的方法，还包括(i)移除所述衬底，以及(ii)分别从所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的已经面向所述衬底的表面移除第一和第二侧壁材料。

技术总结
第一转换层材料形成在衬底的未被掩蔽的像素区域上。从第二像素区域集合选择性地移除掩模材料，留下被掩蔽的第三像素区域集合。在第二像素区域的侧壁上形成涂层，并且然后在第二像素区域上并抵靠它们的侧壁形成第二转换层材料。从第三像素区域移除掩模材料，在第三像素区域的侧壁上形成涂层，并且在第三像素区域上并抵靠它们的侧壁形成第三转换层材料。所得波长转换层包括第一、第二和第三转换层材料的连续布置的区域，所述第一、第二和第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料。区域之间的侧壁涂层充当横向光透射的屏障。

技术研发人员：M·R·波默,清水健太郎
受保护的技术使用者：亮锐有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15