[发明专利]于表面上形成萤光材料均匀颗粒层的方法与装置

说明书

技术领域

本发明有关于材料加工以及光学设备技术；尤其，本发明的实施例提供形成一层材料的方法与系统，其中该材料是为可使用于光学装置，例如使用于发光二极管(light emitting diode；LED)装置内的镜片的萤光层。

背景技术

萤光材料已广泛使用于LED封装，供产生白光，或以蓝色发光二极管泵(Blue pump LEDs)产生各式有色光(例如利用萤光体转换(phosphor-converted)而产生绿光或红光)。现今有数种方法，可将一萤光材料沉积于一蓝光LED芯片或封装组件上。于本文中，「萤光」一词是指任何可吸收一波长的光线，并发射另一不同波长的光线的发光材料。在沉积或贴合于LED芯片之前，若先单独将萤光部分形成于封装上，已知有数点优势。举例来说，对于长寿命的装置而言，可增加光学稳定性(如第6,204,523号的美国专利案所述)；或经由将该萤光层定位于远离LED的位置，以改善该装置的效率(如第6,812,500号以及第7,479,662号等美国专利案所述)。

此外，可预先将前述单独的萤光部分的光学效能(例如光均匀度)最佳化，并将其预先特征化并分组，以对应发光二极管的特定波长，进而改善生产过程中的色温度、色品质以及甚至给色量的一致性。

泥浆法(Slurry method)或电泳沉积(EPD)，为现今于生产过程中，将萤光颗粒层形成于LED芯片或镜片表面上的常见的一些方法。萤光体转换发光二极管的色度是高度依赖于该萤光颗粒层的性质(例如填充密度、厚度以及表面均匀度)。

于泥浆法方面，先将萤光颗粒散置入聚硅氧、环氧树脂或溶剂填充材料内，以形成一萤光混合物；随后通过各式技术(例如喷雾披覆(spray coating)；浸泡披覆(dipping coating)；或使用一支撑结构，而将萤光粉配置或包覆成型于其上，或将含有萤光粉的杯体置于其上等)，而将前述萤光混合物施用于LED表面或封装镜片材料上。然而，在将萤光层施用于LED芯片或封装上的应用方面，泥浆法仍具有相当多常见或已知的困难，例如：

-厚度均匀性的变异性。泥浆法形成的颗粒层通常厚度不均，尤其当施用于非平整表面时，此一情况更为明显。

-难以形成高填充密度的薄颗粒层。因此，涂布层中包含有高比例的粘结剂材料；由于该粘结剂材料通常不是良好的热导体，使该封装于散热方面更形困难。

于电泳沉积(EPD)方面，虽然可形成厚度低于20微米的高填充密度的萤光颗粒，然而EPD技术所具有的困难已知包括有：

-萤光颗粒附着强度较弱，因此于工艺的中间步骤，将增加处理上的难度。

-于表面上，难以大面积地形成高度均匀层。

-工艺需要一导电表面。若施用于一不导电的表面上时，则将需要额外的化学步骤，如此将增加工艺的复杂度。

因此，于实施时，若利用前文所述的LED萤光沉积的现有技术，而将高填充密度的均匀萤光颗粒层，预涂于通常为一绝缘体并具有一非平面的封装材料(例如镜片)上时，对于现今萤光体转换发光二极管而言，不啻为一艰巨挑战。

因此，将有必要改良涂布技术。

发明内容

本发明的实施例是提供形成一层材料的方法与系统，其中所形成的材料可使用于一光学装置，例如供使用于发光二极管(light emitting diode；LED)装置内的镜片的萤光层。

于封装结构表面上形成均匀且可控制的萤光材料颗粒层的方法将载于下文中，该方法应用于光电领域，例如发光二极管。于前述方法的一些实施例，在沉积程序中，并不需要将呈颗粒状的粉体以及粘结剂维持为液状悬浮态；相反地，这些颗粒状粉体以及粘结剂是分别施用于表面上。于一些实施例中，此程序可精确地控制填充密度以及萤光颗粒的层厚度。于一实施例中，该涂布程序可重复施用于相同的表面上，藉以于一半球形状表面、不同形状的凸或凹表面或平面上，产生单一或多层的萤光材料均匀颗粒层。因此，具有高填充密度的颗粒层得以形成并均匀分布于表面上。尤其于一些实施例中，该均匀颗粒层可与该封装材料共同形成，藉以简化流程步骤。

根据本发明的一具体实施例，一种供形成一层LED萤光材料的方法包括以下步骤：将一第一表面设置于邻近一包括有LED萤光材料的粉体的位置；于前述第一表面上形成一静电场；以及至少部分地利用该静电场，而于该第一表面上形成一层LED萤光材料。