CN109994577A - 波长转换膜及其制造方法、和具有其的半导体发光设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种波长转换膜及其制造方法、以及半导体发光装置。波长转换膜包括由波长转换材料与玻璃成分的混合物形成的烧结体。波长转换材料包括具有芯‑壳结构的量子点和涂布量子点的表面的保护层。量子点的壳包含Zn、S和Se中的至少一个，保护层不包含S和Se，并且玻璃成分包括基于SnO2‑P2O5‑SiO2的成分。

Description

波长转换膜及其制造方法、和具有其的半导体发光设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0176555的优先权的利益，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种包括玻璃成分的波长转换膜。更具体地说，本发明构思涉及一种波长转换膜和使用该波长转换膜的半导体发光设备。
背景技术
通常，诸如荧光物质之类的波长转换材料将特定光源所产生的具有特定波长的光转换为具有不同波长的光。这种波长转换材料可以与各种形式的光源组合，以被广泛用作提供波长与第一光的波长不同的第二光的技术。
近年来，波长转换材料与发射单色光的半导体发光装置结合使用。具体地说，由于半导体发光装置不仅以较低功率工作，而且具有优异的光学效率，因此半导体发光装置有利地用作LCD背光、车灯和家用照明设备中的替代光源。
通常，诸如量子点或陶瓷荧光物质的波长转换材料可以通过与设置在半导体发光装置周围的模制树脂混合来使用，或者可以直接应用于芯片表面。在这种情况下，由于半导体发光装置发射的高能短波长光和半导体发光装置中产生的热，波长转换材料可能劣化和/或变色，从而会出现可靠性问题。
发明内容
本发明构思的一方面是提供这样一种波长转换膜，在其中对环境条件(例如氧、湿气和热)敏感的量子点不劣化或变色，并且更稳定地保持波长转换特性。
本发明构思的另一方面是提供一种包括波长转换膜的半导体发光设备。
根据示例实施例，一种波长转换膜包括由波长转换材料与玻璃成分的混合物形成的烧结体。波长转换材料包括具有芯-壳结构的量子点和涂布量子点的表面的保护层。量子点的壳包含Zn、S和Se中的至少一个，保护层不包含S或Se，并且玻璃成分包括基于SnO2-P2O5-SiO2的成分。
根据示例实施例，一种制造波长转换膜的方法，包括以下步骤：形成基于SnO2-P2O5-SiO2的玻璃成分；用玻璃成分和波长转换材料的混合物形成模制制品；以及在约300℃或更低的温度下烧结模制制品。波长转换材料包括具有芯-壳结构的量子点以及涂布量子点的表面的保护层。量子点的壳包含Zn、S和Se中的至少一个，保护层不包含S或Se。
根据示例实施例，一种半导体发光装置包括：第一电极结构和第二电极结构；半导体发光二极管芯片，其电连接至第一电极结构和第二电极结构，并且发射峰波长在440nm至460nm的范围内的第一光；以及波长转换膜,其布置在半导体发光二极管芯片中产生的光的路径上，并且包括烧结体，所述烧结体包括被构造为将第一光转换为具有不同波长的第二光的波长转换材料与玻璃成分的混合物。波长转换材料包括具有芯-壳结构的量子点和涂布量子点的表面的保护层。量子点的壳包含Zn、S和Se中的至少一个，并且保护层不包含S或Se，并且玻璃成分包括基于SnO2-P2O5-SiO2的成分。
附图说明
将从下面结合附图的详细描述中更清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优点，在附图中：
图1是根据示例实施例的半导体发光装置的侧剖视图；
图2是图1所示的半导体发光装置的平面图；
图3是根据示例实施例的波长转换膜的示意性透视图；
图4A和图4B是示出包括在根据示例实施例的波长转换膜中的量子点的示意图；
图5是为了示出根据示例实施例的制造波长转换膜的方法而提供的处理流程；
图6和图7是根据示例实施例的各种半导体发光二极管芯片的侧剖视图；
图8是根据示例实施例的半导体发光装置的透视图；
图9是图8所示的半导体发光装置的侧剖视图；
图10是示出根据示例实施例的显示设备的分解透视图；
图11是示出根据示例实施例的球泡式照明设备的分解透视图；
以及
图12是示出根据示例实施例的管式照明设备的分解透视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图描述示例实施例。
图1是根据示例实施例的半导体发光装置的侧剖视图，图2是图1所示的半导体发光装置的平面图。
参照图1和图2，根据示例实施例的半导体发光装置10可包括封装体11、半导体发光二极管芯片15和波长转换膜20。
在示例实施例中，可将半导体发光二极管芯片15布置在诸如引线框的第一电极结构12和第二电极结构13上。半导体发光二极管芯片15可具有倒装芯片结构(请参见图6和图7)，但是不限于此。半导体发光二极管芯片15可为被构造为发射紫外光、近UV光或蓝光的LED芯片。例如，半导体发光二极管芯片15可发射峰波长在440nm至460nm的范围内的第一光。
波长转换膜20可布置在通过半导体发光二极管芯片15发射的光的路径中。在示例实施例中，可将波长转换膜20布置在半导体发光二极管芯片15的表面上。半导体发光装置10可包括布置在波长转换膜20与半导体发光二极管芯片15之间的额外粘合层，但是不限于此。波长转换膜20和半导体发光二极管芯片15可通过封装体11组合。
波长转换膜20可为波长转换材料，并且包括一个或多个第一量子点QD1和第二量子点QD2。所述一个或多个第一量子点QD1和第二量子点QD2中的每一个可具有包括III-V或I I-VI化合物半导体材料的芯-壳结构。如图3所示，波长转换膜20可由包含第一量子点QD1和第二量子点QD2中的一个或多个的玻璃烧结体G形成。
所述一个或多个第一量子点QD1和第二量子点QD2可被构造为使得通过半导体发光二极管芯片15发射的光转换为具有不同波长的光。根据示例实施例的所述一个或多个第一量子点QD1和第二量子点QD2可为选自由InP/ZnS、InP/ZnSe、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、PbS/ZnS和InP/GaP/ZnS组成的组中的量子点。
在示例实施例中，在半导体发光二极管芯片15中产生的光可为蓝光。在示例实施例中，第一量子点QD1和第二量子点QD2可包括绿色量子点和红色量子点。
由于组成波长转换膜20的玻璃烧结体G在高温下几乎不发生劣化，因此它可有利地用作用于形成波长转换材料的基体或粘合剂。用于形成波长转换膜20的玻璃烧结体G可为能够在低温下烧结并且确保高透光率的材料。根据示例实施例的玻璃烧结体G可包括基于SnO2-P2O5-SiO2的玻璃成分。例如，玻璃成分的转变温度(transition temperature)Tg可在100℃至250℃的范围内，并且玻璃成分的模制温度(molding temperature)Tw可在150℃至400℃的范围内。
由于在约250℃或更低的温度下烧结玻璃成分，因此可在用于形成波长转换膜20的烧结工艺中充分减轻或防止诸如第一量子点QD1和第二量子点QD2的波长转换材料的劣化。
在一些示例实施例中，玻璃成分可包括基于玻璃成分的总重量的量为25wt％至95wt％的SnO2、量为5wt％至70wt％的P2O5以及量为1wt％至30wt％的SiO2。另外，玻璃成分可包括量为10wt％或更少的选自由Na2O、MgO、Al2O3、CaO、K2O和Li2O组成的组中的至少一个组分。
作为低温烧结的条件，根据示例实施例的波长转换膜20的玻璃成分可包括锡(Sn)成分。然而，Sn可容易地与包含在第一量子点QD1和第二量子点QD2的壳中的硫(S)或硒(Se)反应。在烧结工艺中，当温度升高时，玻璃中的Sn离子可与玻璃表面的S和Se反应，形成黑色和棕色的SnS和SnSe化合物。因此，即使降低或防止由于烧结温度而发生的劣化，第一量子点QD1和第二量子点QD2也会由于与Sn的化学反应而劣化和变色，并且失去光转换特性。
为了避免这种不期望的反应，根据示例实施例的第一量子点QD1和第二量子点QD2可包括不含S且不含Se的保护层P1和P2，如图4A和图4B所示。保护层P1和P2可包括诸如氧化物或氮化物的无机涂布材料、或有机涂布材料。波长转换膜20的Sn组分可容易地与包含在第一量子点QD1和第二量子点QD2的壳中的硫(S)或硒(Se)反应。因此，即使能够降低或防止由于烧结温度发生的劣化，第一量子点QD1和第二量子点QD2也会由于与Sn的化学反应而劣化和变色，并且失去光转换特性。
图4A和图4B是示出包括在根据示例实施例的波长转换膜20中的量子点的示意图。
首先，图4A所示的量子点可包括由例如CdSe或InP形成的芯C和由例如ZnS或ZnSe形成的壳S。量子点的保护层P1可为无机保护层，并且可包括例如选自由SiO2、Al2O3、ZnO、SiOxNy和Si3N4组成的组中的氧化物或氮化物。保护层P1可减少或防止量子点与波长转换膜20的Sn组分直接接触，并且减少或防止Sn组分与包含在第一量子点QD1和第二量子点QD2的壳S中的S或Se反应。
可在合成量子点的溶液状态下或者在完成量子点的合成之后执行形成无机保护层的处理。诸如氧化层或氮化层的保护层P1的厚度tp可在几纳米至1μm的范围内。这里，纳米级涂层可用作单个量子点的保护层(参见图4A)，微米级涂层可用作包括几个至几十个量子点的聚集体的保护层。
在另一示例实施例中，图4B所示的量子点的保护层P2可为有机保护层，并且可包括例如聚乙烯丙烯酸或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。更具体地说，有机保护层P2可包括物理地吸附在量子点的壳S的表面上的疏水有机材料。有机保护层P2可包括这样的有机化合物，其具有羧基(-COOH)和胺基(-NH2)中的至少一个官能团，并且碳数为4至18。有机保护层P2可由厚膜(例如，1μm或更大)形式的具有透光率的有机化合物形成。
例如，形成有机保护层的处理可包括在氮气(N2)气氛中执行的将含有以特定浓度分散在甲苯中的合成量子点的有机溶剂分离的步骤，从而减少或最小化量子点与氧气的接触。例如，在可在内容器中保持氮气(N2)气氛的同时，可在真空气氛中执行形成有机保护层的处理。形成有机保护层的处理可包括注入添加剂和量子点以及注入聚乙烯丙烯酸，并且可以在50℃与100℃之间的温度下进行。这里，可将SiO2、TiO2、Al2O3和ZnO中的至少一个加入有机材料中，以提高有机材料的分散性和降低其表面粘性，其含量可在25wt％至75wt％之间的范围内调节。在形成有机保护层之后，可以执行冷却处理，并且可将在正己烷溶剂中的粉末状化合物在真空气氛中干燥和分类。
可通过控制量子点的直径(D)改变通过根据示例实施例的量子点转换的波长。例如，参照图4A，芯C的直径D1可在1nm至30nm的范围内，并且更具体地说在3nm至10nm的范围内，并且壳S的厚度ts可在0.1nm至20nm的范围内，并且更具体地说，在0.5nm至2nm的范围内。通过控制量子点的直径(D)，转换的波长可在510nm(绿)与660nm(红)之间变化。因此，可实现根据量子点的直径的各种颜色，并且可实现窄半峰全宽(FWHM)(例如，约35nm)。
根据示例实施例的量子点可用于根据其尺寸实施各种颜色。具体地说，当作为荧光物质的替代时，可使用量子点作为红色荧光物质或绿色荧光物质。通过使用量子点，可实现窄半峰全宽(FWHM)(例如约35nm)。
由于事先按照片状或板状制造了根据示例实施例的波长转换膜20，因此波长转换膜20可容易地形成为具有均匀厚度。例如，可处理波长转换膜20以使其具有优选或期望的厚度，并且可额外执行磨削或抛光处理，以形成波长转换膜20的镜状表面。
根据示例实施例的封装体11可包括半导体发光二极管芯片15以及第一电极结构12和第二电极结构13。
封装体11可包括透明树脂和包含在透明树脂中的反射性陶瓷粉末。例如，透明树脂可包括有机硅树脂、环氧树脂或它们的组合。反射性陶瓷粉末可包括选自由TiO2、BN、Al2O3、Nb2O5和ZnO组成的组中的至少一个。封装体11可包括热导率为1W/m·k或更大的额外陶瓷粉末，以改进散热性能。
如图1和图2所示，封装体11可被构造为包围波长转换膜20以及半导体发光二极管芯片15和第一电极结构12和第二电极结构13。更具体地说，封装体11可包围波长转换膜20，并且可在封装体11的上表面上暴露波长转换膜20的表面。因此，光的路径可被构造为使得半导体发光二极管芯片15所发射的光能够经波长转换膜20提取到外部。
图5是为了示出根据示例实施例的制造波长转换膜的方法而提供的处理流程。
首先，制造波长转换膜的方法可包括：形成低温烧结的玻璃料(操作S31A)和形成具有形成于其表面上的保护层的量子点(操作S31B)。
玻璃料可为基于SnO2-P2O5-SiO2的成分。在一些示例实施例中，玻璃料的成分可包括基于玻璃成分的总重量的量为25wt％至95wt％的SnO2、量为5wt％至70wt％的P2O5和量为1wt％至30wt％的SiO2。由选自由Na2O、CaO、K2O和Li2O组成的组中的至少一个形成的添加剂可以10wt％或更少的量存在。玻璃料的转变温度Tg可在100℃至300℃的范围内，并且玻璃料的模制温度Tw可在150℃至400℃的范围内。
如上所述，波长转换材料可包括具有芯-壳结构的量子点，并且保护层可形成在量子点的表面上。量子点的壳可包括Zn、S和Se中的至少一个，并且保护层可不包括S且不包括Se。量子点的保护层可为诸如聚乙烯丙烯酸或PMMA的有机保护层或者诸如氧化物或氮化物的无机保护层。
接着，在操作S33中，可将玻璃成分和包括量子点的波长转换材料混合以形成混合物。
玻璃成分可包括在溶剂中混合的波长转换材料和粘合剂。粘合剂可用于粘合玻璃成分和波长转换材料。粘合剂可为由选自由纤维素树脂、丙烯酸树脂、丁基卡比醇和松油醇组成的组中的至少一个形成的有机粘合剂，但是不限于此。
接着，在操作S35中，可将混合物模制为优选或期望的形状，以形成混合物模制制品。
模制处理可为形成片材或板材的处理。由于波长转换路径的长度可为确定波长转换的优选或期望的程度的一个重要因素，因此可通过合适地设置波长转换膜的厚度来实现波长转换的优选或期望的程度。可根据需要利用合适的模制结构将混合物模制为各种形状。
接着，在操作S37中，可在低温下烧结混合物模制制品，以制造出具有优选或期望的形状的波长转换膜。
由于混合物模制制品使用低温烧结的玻璃料，因此可在不导致波长转换材料劣化的低温(例如约300℃或更低)下执行烧结工艺。不仅可通过利用在低温下的烧结处理减少或防止量子点的热降解，而且可通过使用高度可靠的系统(烧结玻璃)来有效地利用具有低耐潮性和低热稳定性的低量子点。
另外，虽然根据示例实施例的波长转换膜的玻璃成分包括Sn组分作为在低温下烧结的条件，并且量子点的壳包括与Sn组分反应的S或Se，但是可通过事先形成的保护层来减少或防止量子点与Sn组分之间的化学反应。
根据示例实施例的半导体发光装置可包括各种形式的半导体发光二极管芯片。图6和图7是根据示例实施例的各种半导体发光二极管芯片的侧剖视图。
参照图6，根据示例实施例的半导体发光二极管芯片110可包括衬底111和堆叠在衬底111上的半导体堆叠件S。半导体堆叠件S可包括按次序堆叠在衬底111上的第一导电类型半导体层114、有源层115和第二导电类型半导体层116。缓冲层112可介于衬底111与第一导电类型半导体层114之间。
衬底111可为诸如蓝宝石的绝缘衬底，但是不限于此。衬底111可为导电衬底或半导体衬底而不是绝缘衬底。例如，衬底111可为SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN而不是蓝宝石。凹坑C可形成在衬底111的上表面上。凹坑C可用于提高光提取效率和要在衬底111的上表面上生长的单晶的质量。
缓冲层112可为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1并且0≤y≤1)。例如，缓冲层112可为GaN、AlN、AlGaN或InGaN。根据需要，可通过将多个层组合或者逐渐改变其成分来形成缓冲层112。
第一导电类型半导体层114可为满足n型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，其中n型杂质可为Si。例如，第一导电类型半导体层114可包括n型GaN。第二导电类型半导体层116可为满足p型InxAlyGa1-x-yN(0≤x＜1，0≤y＜1，并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，其中p型杂质可为Mg。例如，第二导电类型半导体层116可按照单层或按照具有不同成分的多层形成，如示例实施例所示。
有源层115可具有多个量子阱层和多个量子势垒层交替地堆叠的多量子阱(MQW)结构。例如，量子阱层和量子势垒层可为具有不同成分的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，并且0≤x+y≤1)。在一些示例实施例中，量子阱层可为InxGa1-xN(0＜x≤1)，并且量子势垒层可为GaN或AlGaN。量子阱层和量子势垒层的厚度可分别在1nm至50nm之间的范围内。有源层115不限于多量子阱(MQW)结构，并且可具有单量子阱(SQW)结构。
可分别将第一电极119a和第二电极119b布置在第一导电类型半导体层114和第二导电类型半导体层116的台面蚀刻区上，以布置在相同平面(第一平面)上。第一电极119a可包括(但不限于)Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt或Au，并且可具有单层或多层结构。根据需要，第二电极119b可为诸如透明导电氧化物或透明导电氮化物的透明电极，或者可包括石墨烯。第二电极119b可包括Al、Au、Cr、Ni、Ti和Sn中的至少一个。
参照图7，可以理解，除电极结构和与其相关的其它结构之外，根据示例实施例的半导体发光二极管芯片120与图6所示的半导体发光二极管芯片110具有相似结构。因此，除非另有说明，否则可参照对图6所示的半导体发光二极管芯片110的相同或相似组件的描述来理解根据示例实施例的半导体发光二极管芯片120的组件。
半导体发光二极管芯片120可包括分别连接至第一导电类型半导体层114和第二导电类型半导体层116的第一电极122和第二电极124。第一电极122可包括：连接电极122a，其与导电过孔相似，穿过第二导电类型半导体层116和有源层115以连接至第一导电类型半导体层114；以及第一电极焊盘122b，其连接至连接电极122a。连接电极122a可由绝缘层121包围，以与有源层115和第二导电类型半导体层116电隔离。连接电极122a可布置在半导体堆叠件S被蚀刻的区域上。可合适地设计连接电极122a的数量、形状和间距或者连接电极122a与第一导电类型半导体层114的接触面积，以减小接触电阻。另外，连接电极122a可按照多行多列排列在半导体堆叠件S上，从而提高电流。第二电极124可包括布置在第二导电类型半导体层116上的欧姆接触层124a和第二电极焊盘124b。
连接电极122a和欧姆接触层124a可包括按照单层或多层形成并且分别相对于第一导电类型半导体层114和第二导电类型半导体层116具有欧姆特性的导电材料。例如，可通过沉积或溅射诸如Ag、Al、Ni或Cr的金属中的至少一个和诸如铟锡氧化物(ITO)的透明导电氧化物(TCO)来形成连接电极122a和欧姆接触层124a。
第一电极焊盘122b和第二电极焊盘124b可分别连接至连接电极122a和欧姆接触层124a，并且可用作半导体发光二极管芯片120的外部端子。例如，第一电极焊盘122b和第二电极焊盘124b可为Au、Ag、Al、Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn或它们的共晶金属。
第一电极122和第二电极124可在相同方向上排列，并且按照倒装芯片形式安装在引线框上。第一电极122和第二电极124可通过绝缘层121彼此电隔离。绝缘层121可为具有电绝缘特性和低光吸收率的任何材料。例如，绝缘层121可包括氧化硅或氮化硅。根据需要，可通过将反光粉末分散至透光材料中可形成反光结构。可替换地，绝缘层121可具有折射率不同的多个绝缘层交替地堆叠的多层反射结构。例如，多层反射结构可为具有第一折射率的第一绝缘层和具有第二折射率的第二绝缘层交替地堆叠的分布式布拉格反射器(DBR)。
可通过将具有不同折射率的多个绝缘层重复地堆叠2至100次来形成多层反射结构。例如，可将所述多个绝缘层重复地堆叠3至70次，更具体地说，4至50次。多层反射结构的所述多个绝缘层可为诸如SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN或TiSiN的氧化物或氮化物，或者它们的组合。第一绝缘层和第二绝缘层的折射率可在约1.4至约2.5之间的范围内，并且可低于第一导电类型半导体层114和衬底111的折射率。可替换地，第一绝缘层和第二绝缘层的折射率可低于第一导电类型半导体层114的折射率，但高于衬底111的折射率。
根据示例实施例的半导体发光装置可具有各种封装件结构。图8是根据示例实施例的半导体发光装置的透视图。
参照图8，根据示例实施例的半导体发光装置50可包括封装体51、半导体发光二极管芯片55和波长转换膜60。
根据示例实施例的封装体51可包括第一电极结构52和第二电极结构53。封装体51可包括向上敞开的凹进部分R，并且第一电极结构52和第二电极结构53可通过凹进部分R部分地暴露出来。半导体发光二极管芯片55可安装在封装体51上，以电连接至第一电极结构52和第二电极结构53。
如图8所示，可通过弯曲第一电极结构52形成安装表面52a，并且半导体发光二极管芯片55可安装在安装表面52a上。与上述示例实施例的半导体发光二极管芯片(倒装芯片结构)不同，半导体发光二极管芯片55可按照面朝上的方式安装，并且通过导线连接至第二电极结构53。根据需要，可将透明树脂56布置在凹进部分R上以包围半导体发光二极管芯片55。可修改根据示例实施例的第一电极结构52和第二电极结构53以及封装体51以使其具有各种形式。
波长转换膜60可布置在半导体发光二极管芯片55所发射的光的路径上。在示例实施例中，波长转换膜60可布置在封装体51的凹进部分R上。如图8所示，可利用形成在封装体51的凹进部分R的上端上的接合肩部V容易地安装波长转换膜60。
根据示例实施例的波长转换膜60可包括包含量子点QD和陶瓷荧光物质PS的玻璃烧结体G。例如，在半导体发光二极管芯片55中产生的光可为紫外光、近UV光或蓝光。在这种情况下，量子点QD可为绿色或红色量子点，并且陶瓷荧光物质PS可将在半导体发光二极管芯片55中产生的光转换为具有不同波长的光。例如，陶瓷荧光物质PS可包括选自绿色荧光物质、黄色荧光物质、金黄色荧光物质和红色荧光物质中的至少一个。
根据示例实施例的玻璃烧结体G可包括基于SnO2-P2O5-SiO2的成分。例如，玻璃成分的转变温度Tg可在100℃至300℃的范围内，并且玻璃成分的模制温度Tw可在150℃至400℃的范围内。由于玻璃成分在300℃或更低的温度下烧结，因此可充分减小或防止诸如量子点QD和陶瓷荧光物质PS的波长转换材料在用于形成波长转换膜60的烧结工艺中的劣化。
如上所述，由于根据示例实施例的波长转换膜60的玻璃成分包括Sn组分作为在低温下烧结的条件，因此可在量子点QD的表面上形成不包含S或Se的保护层，以减少或防止Sn组分与包含在量子点的壳中的S和Se反应(请参见图4A和图4B)。作为量子点QD的保护层，不仅可使用诸如氧化物或氮化物的无机涂布材料而且可使用在烧结温度下具有耐热性的有机涂布材料。
除具有芯-壳结构的量子点QD之外，根据示例实施例的波长转换膜60还可包括玻璃烧结体G中的陶瓷荧光物质PS。例如，陶瓷荧光物质PS可为具有相对低的热稳定性的红色氮化物荧光物质或红色氟化物荧光物质。例如，红色陶瓷荧光物质可为MAlSiNx:Eu(1≤x≤5)和M2Si5N8:Eu中的至少一个。这里，M可为Ba、Sr、Ca和Mg中的至少一个。另外，红色陶瓷荧光物质可包括由组成式AxMFy:Mn4+表示的氟化物荧光物质，其中A是选自Li、Na、K、Rb和Cs中的至少一个，M是选自Si、Ti、Zr、Hf、Ge和Sn中的至少一个，并且组成式满足2≤x≤3和4≤y≤7。例如，氟化物荧光物质可为K2SiF6:Mn4+。
根据上述示例实施例的波长转换膜20和60被示为与半导体发光二极管芯片的表面接触或者布置在另一结构(封装体)上。然而，波长转换膜20和60可布置在其它合适的位置上，只要其布置在半导体发光二极管芯片所发射的光的路径上即可，并且波长转换膜的位置可根据封装件结构不同地修改。
图10是示出根据示例实施例的显示设备的分解透视图。
参照图10，显示设备3000可包括背光单元3100、光学片材3200和诸如液晶面板的图像显示面板3300。
背光单元3100可包括底部外壳3110、反射器3120、导光板3140，和/或布置在导光板3140的至少一侧上的光源模块3130。光源模块3130可包括印刷电路板(PCB)3131和光源3132。光源3132可为上述半导体发光装置。
光学片材3200可布置在导光板3140与图像显示面板3300之间，并且可包括诸如漫射片、棱镜片或保护片的各种片材。图像显示面板3300可利用通过光学片材3200发射的光显示图像。图像显示面板3300可包括阵列基板3320、液晶膜3330和滤色器基板3340。阵列基板3320可包括按照矩阵形式排列的像素电极、用于将驱动电压施加至像素电极的薄膜晶体管以及用于操作薄膜晶体管的信号线。滤色器基板3340可包括透明基板、滤色器和共电极。滤色器可包括选择性地使背光单元3100所发射的白光中的具有特定波长的光透过的滤波器。液晶膜3330可通过形成在像素电极与共电极之间的电场再排列，以调整透光率。透光率被调整的光可通过滤色器基板3340的滤色器，以显示图像。图像显示面板3300还可包括处理图像信号的驱动电路单元。
在根据示例实施例的显示设备3000中，由于光源3132发射具有相对窄的半峰全宽(FWHM)的蓝光、绿光和红光，因此在发射的光通过滤色器基板3340之后可实现具有高色纯度的蓝色、绿色和红色。
图11是示出根据示例实施例的球泡式照明设备的分解透视图。
图11所示的照明设备4300可包括插座4210、电源4220、散热器4230、光源模块4240和/或光学单元4250。根据示例实施例，光源模块4240可包括发光二极管阵列，并且电源4220可包括发光二极管驱动器。
插座4210可由普通照明设备替代。供应至照明设备4200的电力可通过插座4210施加。如图11所示，电源4220可分为第一电源4221和第二电源4222。散热器4230可包括内部散热器4231和外部散热器4232。内部散热器4231可直接连接至光源模块4240和/或电源4220，并且因此可用于将热传递至外部散热器4232。光学单元4250可包括内部光学单元(未示出)和外部光学单元(未示出)，并且可被构造为均匀地散布通过光源模块4240发射的光。
光源模块4240可从电源4220接收电力，以将光发射至光学单元4250。光源模块4240可包括一个或多个光源4241、电路板4242和控制器4243。控制器4243可存储光源4241的驱动信息。光源4241可包括根据上述各个示例实施例的半导体发光装置。
根据示例实施例的照明设备4300可包括光源模块4240上的反射器4310。反射器4310可用于在横向和向后的方向上均匀地散布通过光源4241发射的光，以减少眩光。
可在反射器4310上安装通信模块4320，并且可通过通信模块4320实现家庭网络通信。例如，通信模块4320可为利用Wi-Fi或可见光无线保真(Li-Fi)技术的无线通信模块。通信模块4320可通过利用智能电话或无线控制器控制诸如内部或外部照明设备的开/关或亮度调节的功能。另外，通信模块4320可通过利用安装在家中和周围的照明设备的光的可见波长的Li-Fi通信模块控制家中和周围的诸如电视机、冰箱、空调、门锁或汽车的电子设备和汽车系统。
反射器4310和通信模块4320可通过盖子4330覆盖。
图12是示出根据示例实施例的管式照明设备的分解透视图。
图12所示的照明设备4400可包括散热单元4410、盖子4441、光源模块4450、第一插座4460和/或第二插座4470。多个散热鳍片4420和4431可按照脊的形式布置在散热单元4410的内表面和/或外表面上，并且散热鳍片4420和4431可设计为具有各种形状和在它们之间具有各种距离。悬臂式支承件4432可形成在散热单元4410的内侧。光源模块4450可紧固在支承件4432上。紧固突起4433可形成在散热单元4410的各个端部。
可在盖子4441中形成紧固凹槽4442，并且散热单元4410的紧固突起4433可按照钩联接结构与紧固凹槽4442结合。紧固凹槽4442和紧固突起4433的位置可互换。
光源模块4450可包括发光装置阵列。光源模块4450可包括PCB4451、光源4452和控制器4453。如上所述，控制器4453可存储光源4452的驱动信息。用于操作光源4452的电路互连可形成在PCB4451上。另外，PCB 4451还可包括用于操作光源4452的其它组件。
第一插座4460和第二插座4470可为一对插座，并且可具有与由散热单元4410和盖子4441形成的圆柱形盖单元的两个端部组合的结构。例如，第一插座4460可包括电极端子4461和电力装置4462，第二插座4470可包括伪端子4471。另外，光学传感器和/或通信模块可嵌入于第一插座4460和第二插座4470之一中。例如，光学传感器和/或通信模块可嵌入包括伪端子4471的第二插座4470中。作为另一示例，光学传感器和/或通信模块可嵌入于包括电极端子4461的第一插座4460中。
如上所述，可提供一种使用了其中诸如量子点的波长转换材料在服务环境中不劣化或变色并稳定地保持波长转换特性的玻璃成分的波长转换膜。也就是说，通过采用在低温(例如300℃或更低)下烧结的玻璃，包括具有差的耐潮性和热稳定性的量子点的波长转换膜可保持稳定的波长转换特性。
此外，通过在较高温度下发光的半导体发光设备中采用波长转换膜，提供了稳定性提高的半导体发光设备。
虽然上面示出和描述了示例实施例，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的范围的情况下，可作出修改和改变。

Claims (25)

1.一种波长转换膜，包括：
烧结体，其包括波长转换材料以及玻璃成分，
所述波长转换材料还包括：
量子点，其具有芯-壳结构；以及
保护层，其涂布所述量子点的表面，
其中，所述量子点的壳包含Zn、S和Se中的至少一个，并且所述保护层不包含S或Se，并且
所述玻璃成分包括基于SnO2-P2O5-SiO2的成分。
2.根据权利要求1所述的波长转换膜，其中，所述玻璃成分包括基于所述玻璃成分的总重量的量为25wt％至95wt％的SnO2、量为5wt％至70wt％的P2O5和量为1wt％至30wt％的SiO2。
3.根据权利要求2所述的波长转换膜，其中，所述玻璃成分包括量为10wt％或更少的选自由Na2O、MgO、Al2O3、CaO、K2O和Li2O组成的组中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的波长转换膜，其中，所述玻璃成分的转变温度(Tg)在100℃至300℃的范围内。
5.根据权利要求1所述的波长转换膜，其中，所述玻璃成分的模制温度(Tw)在150℃至400℃的范围内。
6.根据权利要求1所述的波长转换膜，其中，所述保护层是聚乙烯丙烯酸或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
7.根据权利要求1所述的波长转换膜，其中，所述保护层是选自由SiO2、Al2O3、ZnO、SiOxNy和Si3N4组成的组中的氧化物或氮化物。
8.根据权利要求1所述的波长转换膜，其中，所述量子点是选自由InP/ZnS、InP/ZnSe、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、PbS/ZnS和InP/GaP/ZnS组成的组中的一种。
9.根据权利要求8所述的波长转换膜，其中，所述量子点是绿色量子点或红色量子点。
10.根据权利要求8所述的波长转换膜，其中，所述量子点的直径在5nm至20nm的范围内。
11.根据权利要求8所述的波长转换膜，还包括：
红色陶瓷荧光物质，
其中，所述量子点是绿色量子点。
12.根据权利要求11所述的波长转换膜，其中，所述红色陶瓷荧光物质包括由组成式AxMFy:Mn4+表示的氟化物荧光物质，其中A是选自Li、Na、K、Rb和Cs中的至少一个，M是选自Si、Ti、Zr、Hf、Ge和Sn中的至少一个，并且所述组成式满足2≤x≤3和4≤y≤7。
13.根据权利要求8所述的波长转换膜，其中，所述波长转换膜具有片形或板形。
14.一种制造波长转换膜的方法，包括：
形成基于SnO2-P2O5-SiO2的玻璃成分；
用所述玻璃成分与波长转换材料的混合物形成模制制品；以及
在300℃或更低的温度下烧结所述模制制品，
其中，所述波长转换材料包括具有芯-壳结构的量子点和涂布所述量子点的表面的保护层，并且所述量子点的壳包含Zn、S和Se中的至少一个，并且所述保护层不包含S或Se。
15.一种半导体发光装置，包括：
第一电极结构和第二电极结构；
半导体发光二极管芯片，其电连接至所述第一电极结构和所述第二电极结构，并且发射峰波长在440nm至460nm的范围内的第一光；以及
根据权利要求1所述的波长转换膜，其布置在所述半导体发光二极管芯片中产生的光的路径上，其中所述波长转换膜将所述第一光转换为与所述第一光具有不同峰波长的第二光。
16.一种半导体发光装置，包括：
第一电极结构和第二电极结构；
半导体发光二极管芯片，其电连接至所述第一电极结构和所述第二电极结构，并且发射峰波长在440nm至460nm的范围内的第一光；以及
波长转换膜，其布置在所述半导体发光二极管芯片中产生的光的路径上，并且包括烧结体，所述烧结体包括被构造为将所述第一光转换为具有不同波长的第二光的波长转换材料与玻璃成分的混合物，
其中，所述波长转换材料包括具有芯-壳结构的量子点和涂布所述量子点的表面的保护层，
所述量子点的壳包含Zn、S和Se中的至少一种，并且所述保护层不包含S或Se，并且
所述玻璃成分包括基于SnO2-P2O5-SiO2的成分。
17.根据权利要求16所述的半导体发光装置，其中，所述量子点是选自由InP/ZnS、InP/ZnSe、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、PbS/ZnS和InP/GaP/ZnS组成的组中的一种。
18.根据权利要求16所述的半导体发光装置，其中，所述保护层是聚乙烯丙烯酸或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
19.根据权利要求16所述的半导体发光装置，其中，所述保护层是选自由SiO2、Al2O3、ZnO、SiOxNy和Si3N4组成的组中的氧化物或氮化物。
20.根据权利要求16所述的半导体发光装置，其中，所述量子点包括绿色量子点和红色量子点。
21.根据权利要求20所述的半导体发光装置，其中，所述量子点包括绿色量子点，并且所述波长转换膜还包括红色陶瓷荧光物质。
22.根据权利要求21所述的半导体发光装置，其中，所述红色陶瓷荧光物质包括由AxMFy:Mn4+表示的氟化物荧光物质。
23.根据权利要求16所述的半导体发光装置，还包括：
反射结构，其被构造为暴露出所述波长转换膜的表面，并且密封所述第一电极结构和所述第二电极结构、所述半导体发光二极管芯片和所述波长转换膜，
其中，所述波长转换膜布置在所述半导体发光二极管芯片上。
24.根据权利要求23所述的半导体发光装置，其中，所述反射结构包括透明树脂和包含在所述透明树脂中的反射性陶瓷粉末。
25.根据权利要求16所述的半导体发光装置，还包括：
封装体，其被构造为密封所述第一电极结构和所述第二电极结构，并且包括部分地暴露出所述第一电极结构和所述第二电极结构的凹进部分，
其中，所述波长转换膜布置在所述凹进部分上。
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