CN112305844B - 荧光芯片及其制造方法和发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改进的在被外部激发光激发时发出受激光的荧光芯片及其制造方法和包含该荧光芯片的发光装置。荧光芯片包括：基板；反射层，所述反射层设置在所述基板上；以及发光层，所述发光层设置在所述反射层上，在所述发光层中形成有二维排列的多个独立的发光单元和围绕各个所述发光单元的反射隔离部。

Description

荧光芯片及其制造方法和发光装置
技术领域
本发明涉及荧光芯片及其制造方法和包括荧光芯片的发光装置，属于芯片制造领域。
背景技术
伴随激光显示技术的发展，利用蓝光激光作为光源来照射荧光材料以激发其发出可见光的技术，在逐渐受到重视的同时，也得到了迅猛的发展。除了激光显示领域的应用之外，用蓝光激光激发荧光的技术在激光照明领域也有着极为广阔的应用前景。
一般来说，激光显示技术需采用红、绿、蓝三基色的全固态激光器作为光源，由于激光的高色纯度，按三基色合成原理在色度图上形成的色度三角形面积最大，因而激光显示的图像有着比现有彩色电视更大的色域、更高的对比度和亮度，颜色更鲜艳，能反映自然界的真实色彩，在家庭影院和大屏幕显示领域具有巨大的应用前景。
激光显示技术是继黑白显示、标准彩色显示、LCD高清数字显示之后的下一代主流显示技术。在众多不断发展的显示技术中，激光显示技术代表显示技术未来发展的趋势和主流方向，是未来显示领域竞争的焦点。
就目前的激光显示技术领域来说，核心技术大部分被国外的科技公司所掌握。激光显示的方法一般是通过利用LCD、LCOS或DMD芯片作为光调制器。然而，作为核心部件DMD芯片是美国德州仪器公司的专利，利用LCD调制的技术掌握在日本企业的手中，并且上述企业在激光显示领域中均已形成了技术垄断，这不仅增加了新进入行业的企业成本，还限制了新型显示系统的开发与推广，形成因垄断而造成的技术停滞。
发明内容
鉴于上述问题，在一些激光照明和显示领域的应用环境中，旨在打破DMD及LCD的技术垄断，需要设计新的激光显示光源系统。
本发明提供了一种用于在被外部激发光激发时发出受激光的荧光芯片，所述荧光芯片包括：基板；反射层，所述反射层设置在所述基板上；以及发光层，所述发光层设置在所述反射层上，在所述发光层中形成有二维排列的多个独立的发光单元和围绕各个所述发光单元的反射隔离部。
此外，本发明提供了一种发光装置，该发光装置包括根据上述的荧光芯片以及激发光源。激发光源用于发出激发光，以照射所述荧光芯片。
此外，本发明提供了一种用于制造荧光芯片的方法，所述荧光芯片用于在被外部激发光激发时发出受激光，所述方法包括：提供基板；通过在所述基板上涂刷第一浆料来形成反射层；通过在所述反射层上涂刷第二浆料来形成预制发光层；共同烧结所述反射层和所述预制发光层；在所述预制发光层中切割出槽，使得所述预制发光层形成二维排列的多个独立的发光单元，其中，所述槽延伸到所述反射层的表面或延伸到所述反射层的表面层中；通过利用第三浆料填充所述槽来形成反射隔离部；以及烧结所述反射隔离部。
此外，本发明提供了一种用于制造荧光芯片的方法，所述荧光芯片用于在被外部激发光激发时发出受激光，所述方法包括：提供第一基板；通过在所述第一基板上涂刷第一浆料来形成反射层；通过在所述反射层上涂刷第二浆料来形成预备层；对预先制备的发光陶瓷材料进行切割、分割和磨平抛光来获得多个作为发光单元的发光陶瓷小块；将所述发光单元以预定间隔按照二维排列的方式粘接在第二基板上；翻转其上形成有所述发光单元的所述第二基板，并以使所述发光单元与所述预备层彼此面对的方式将第二基板置于所述预备层上；将所述发光单元压入到所述预备层中，使得保留在各个所述发光单元周围的所述预备层成为反射隔离部；移除所述第二基板；以及共同烧结所述反射隔离部和所述反射层。这里，所述反射隔离部的深度等于或大于所述发光单元的深度。提供所述第一基板的步骤至形成所述预备层的步骤和获得所述发光单元的步骤在执行顺序上不分先后。
此外，本发明提供了一种用于制造荧光芯片的方法，所述荧光芯片用于在被外部激发光激发时发出受激光，所述方法包括：提供基板；通过在所述基板上涂刷第一浆料来形成反射层；对预先制备的发光陶瓷材料进行切割、分割和磨平抛光来获得多个作为发光单元的发光陶瓷小块；将所述发光单元以预定间隔按照二维排列的方式粘接在所述反射层上；通过以围绕各个所述发光单元的方式填充第二浆料来形成反射隔离部；以及共同烧结所述反射隔离部和所述反射层。这里，提供所述基板的步骤至形成所述反射层的步骤和获得所述发光单元的步骤在执行顺序上不分先后。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1示出根据本发明的第一实施例的荧光芯片的具体结构。
图2示出图1中的荧光芯片的俯视图。
图3示出根据本发明的第一实施例的荧光芯片的制造方法的流程图。
图4示出根据本发明的第二实施例的荧光芯片的具体结构。
图5示出根据本发明的第三实施例的荧光芯片的具体结构。
图6示出根据本发明的第四实施例的荧光芯片的具体结构。
图7示出根据本发明的第四实施例的荧光芯片的第一制造方法的流程图。
图8示出根据本发明的第四实施例的荧光芯片的第二制造方法的流程图。
图9示出根据本发明的第五实施例的荧光芯片的具体结构。
图10示出根据本发明的荧光芯片的应用示例。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
注意，附图是示意性的，且不是基于实际比例绘制的。附图中图示的部件的相对尺度和比例在尺寸方面被放大或缩小，且任何尺度仅是示例性的且不具有限制性。附图中的相同的结构、元件或部件由相同的附图标记表示。
第一实施例
<荧光芯片的构造>
图1示出本发明的实施例的荧光芯片100的具体构造。图2示出图1中的荧光芯片100的俯视图。在图1中，荧光芯片100可接收从其上方(图1中的上侧)入射的激发光。在这里，可以选择蓝激光作为激发光，优选的蓝激光可以是波长为473nm，例如从半导体激光器获得的激光。
如图1所示，荧光芯片100包括从下往上依次设置的基板101、反射层102以及发光层103，其中，荧光芯片100从发光层103侧(即，图1的上侧)接收激发光照射。
基板101起到用于支撑反射层102和发光层103的作用。
另外，基板101具有热传递功能。具体地，基板101由高热导率材料形成，以期望将荧光芯片100中产生的热量传导到外部，从而对荧光芯片100散热。例如，在基板101的背部(图1的下侧)可以连接至诸如热沉等散热器(未图示)，例如金属散热件等，由此在发光过程期间经由基板101将荧光芯片100中的热量从芯片底部传导至外部。
为此，基板101可以包含诸如氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅和蓝宝石等高热导率的陶瓷或单晶材料中的至少一者，优选地包括氮化铝陶瓷。
这里，基板101可以是能够承受900℃以上高温的陶瓷基板，例如，氮化铝陶瓷基板。
基板101的厚度可以根据具体使用要求来设定，优选为0.35-2mm。同样，基板101的长度和宽度也可以根据具体使用要求来设定。在本实施例中以10×10mm大小的基板为例。
反射层102设置在基板101上。反射层102用于对透过发光层103的未被吸收的激发光以及发光层103中的发光单元105在受到激发光照射时发出的受激光进行反射，从而使发光单元105发出的受激光的全部或大部分从荧光芯片100的上表面发射出去，从而提高荧光芯片101的发光效率。
为此，反射层102至少在与发光层103靠近的部分中包含反射材料。反射材料可以是高反射颗粒。具体地，高反射颗粒可以是粒径大小从50纳米到5μm的范围内的诸如氧化铝、氮化铝、氧化镁、氮化硼、氧化锌、氧化锆、硫酸钡等超白单体粉末颗粒，或者多种以上粉末颗粒的混合体。此外，通过使用玻璃材料将这些高反射颗粒粘接在一起。反射层102中的玻璃材料同时实现了反射层102与基板101之间的粘接。
发光层103设置在反射层102上。在发光层103中，多个发光单元105以二维矩阵的方式布置，且反射隔离部104包围各个发光单元105的周边。具体地，如图2所示，发光单元105以预定间隔布置二维阵列，也就是说，发光单元105排列成具有行和列的规则图案，且相邻的发光单元105之间相距有预定间隔。反射隔离部104填充在发光单元105之间以进行光隔离，从而每个发光单元105成为独立的发光单元。
发光单元105可包括荧光粉颗粒。作为光学转换材料，荧光粉可以是YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYAG:Ce、(AE)SiON、(AE)SiAlON、(AE)AlSiN3、(AE)2Si5N8等结构之一或两种以上，其中AE为碱土金属。此外，通过使用玻璃材料将这些荧光粉颗粒粘接在一起。发光单元105中的玻璃材料同时也实现了发光单元105与反射层102之间的粘接。也就是说，发光单元105由发光玻璃形成。
类似于反射层102，反射隔离部104用于反射发光层103中的发光单元105在受到激光照射时发出的受激光，从而每个发光单元105所发出的受激光不会对相邻的发光单元或其它发光单元造成影响，由此防止相邻发光单元105之间的干扰。
为此，作为示例，反射隔离部104可以采用与反射层102相同的材料。反射隔离部104至少在与发光单元105的周边靠近的部分中包含反射材料。
在本发明的荧光芯片100中，包含荧光粉颗粒的每个发光单元105都是独立的发光体。当发光单元105被入射的激发光激发时，发光单元105发出的受激光被底部的反射层102以及周边的反射隔离部104反射，因此相邻的发光单元105发出的光不相互干扰。于是，各个发光单元105的周边都被反射材料所隔断，因此，各发光单元105的发光均不会影响相邻发光单元105的发光，可避免混色等情况的出现。
本发明的荧光芯片100为反射式荧光芯片，其中，激发光从荧光芯片100的上方入射，且发光单元105在受到激发后发出的受激光被反射层102反射，从而使发光层103中发出的光的大部分或几乎全部向上方出射。由此，提高了荧光芯片100的发光效率。
因此，在本发明的反射式荧光芯片100中，各个发光单元105的除上表面之外的表面均如上所述的反射材料包覆，因此其发出的光在该五个方向上受限，被反射的光最终均从上表面发出。根据需要，激发光可以点亮任意一个发光单元105，也可以同时点亮任意多个或全部发光单元105。
基板101的背部可以连接至热沉或散热器，例如金属散热件等，以将在发光过程期间发光层103中产生的热量传导至外部。相较于透射式荧光芯片，本发明的荧光芯片大大提升了散热性能，并且可以承受更高功率密度的激光照射以及发出更亮的光。
因此，本发明的这种设计和结构无法用于透射式荧光芯片。
注意，这里，将发光单元105描述为规则的立方体，但本领域技术人员应理解，发光单元的形状并不限于立方体，还可以是其它规则形状，甚至可以是不规则的形状。另外，这里，将发光单元105的排列方式描述为二维矩阵图案，但本领域技术人员应理解，本发明的发光单元105的排列方式不限于此，且还可以是其它排列方式，例如蜂窝图案。
<荧光芯片的制造方法>
下面，将结合图3来详细说明制造根据本实施例的荧光芯片100的方法。
图3示出根据第一实施例的荧光芯片100的制造方法的流程图。
首先，在第一步骤中，如图3的部分(a)所示，提供基板101。基板101可以包含上面说明的高热导率材料。
这里，基板101可以是能够承受900℃以上高温的陶瓷基板，例如，氮化铝陶瓷基板。
接着，在第二步骤中，如图3的部分(b)所示，将高反射颗粒、玻璃粉和有机载体按一定比例混合成第一浆料，并在基板101上刷涂第一浆料，从而形成反射层102。然后，将在基板上刷涂反射层102之后得到的结构放入80-150℃的烤箱中，将反射层102快速烘干10-45分钟，从而得到表面平整且不开裂的反射层102。反射层102主要起到反射入射光和激发光的作用，其反射率在一定范围内随着厚度的增加而增加，但是过厚时热阻大，因此其厚度一般选择为50-300μm。
这里，高反射颗粒可以采用上面说明的材料。玻璃粉用于充当粘结剂。玻璃粉可以是不同软化点的硅酸盐玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝酸盐玻璃、钠钙玻璃、石英玻璃中的一种或多种。有机载体用于将高反射颗粒和玻璃粉混合成一个整体，从而防止烧结后的发光层中出现气孔等缺陷。有机载体可以是苯基、甲基等各个体系的硅油、乙醇、乙二醇、二甲苯、乙基纤维素、萜品醇、丁基卡必醇、PVA、PVB、PAA、PEG中的一者或者这些材料中的多者的混合体。
接着，在第三步骤中，将荧光粉颗粒、玻璃粉和有机载体按一定比例混合成第二浆料，并将第二浆料刷涂在已烘干的反射层102上，从而形成预制发光层1003，如图3的部分(c)所示。这里，荧光粉颗粒可以采用上面说明的材料。然后，将由此得到的结构放入80-150℃的烤箱中，将预制发光层1003快速烘干10-45分钟，从而得到表面平整且不开裂的预制发光层1003。由此，获得了荧光粉片结构。
接着，在第四步骤中，将包含基板101、反射层102和预制发光层1003的荧光粉片结构放入电炉中在适当的温度下进行烧结成型。可根据需要采用常压、真空、保护气氛等条件进行烧结。烧结温度根据玻璃粉的不同可在450-1500℃范围内调节。降温过程中可在300-800℃范围内进行退火处理，以消除荧光粉片中的内应力。在烧结之前，反射层102和预制发光层1003均为生坯，共烧可以使它们的层界面结合更紧密，不易产生分层、开裂等缺陷。另外，在烧结之后，反射层102和预制发光层1003中原来存在的有机载体基本上完全挥发。
接着，在第五步骤中，使用激光切割/雕刻设备在预制发光层1003中切割出例如具有水平/垂直交叉结构的槽。当然，根据期望形成的发光单元的排列方式，也可以切割出具有其它交叉结构的槽。槽的宽度为15-50μm，且深度与预制发光层1003的厚度大体上一致，使得反射层102的表面暴露。槽之间的间隔为100μm-1000μm。在切割槽之后，预制发光层1003形成为独立的方形小块，即发光单元105，如图3的部分(d)所示。此后，如有必要，对切割后的结构执行清洗处理，以去除不期望的切割残料，例如切割粉末或颗粒等。
最后，在第六步骤中，以与混合用于反射层102的浆料相同的方式将高反射颗粒、玻璃粉和有机载体按一定比例混合成的第一浆料，并在发光单元105上方刷涂第一浆料，以使第一浆料填充在发光单元105之间的槽中。然后，进行抽真空，以除去槽中的气泡，从而有利于第一浆料流入到槽中。而且，使用离心机进行高速离心作用，以使第一浆料能够充分填充槽。然后，刮去发光单元105的表面上的第一浆料。此后，将由此获得的结构放入马弗炉中对第一浆料烧结，由此形成反射隔离部104，并进而形成发光层103，如图3的部分(e)所示。或者，也可以在刷涂之后直接烧结，并在烧结之后磨去发光单元105的表面上的浆料烧结层。由此，完成了荧光芯片100的制造。
替代地，在第五步骤中，槽的切割也可以使用线锯切割来实施。
第二实施例
<荧光芯片的构造>
图4示出根据第二实施例的荧光芯片200的具体结构。
本实施例的荧光芯片的构造与第一实施例的区别仅在于，在荧光芯片200中，与反射层102相比，反射隔离部1041可以不包含玻璃材料。
由此，在本实施例中，与反射层102相比，可以增加反射隔离部1041中的高反射颗粒的含量，由此提高反射隔离部1041的反射能力。
本实施例的其它方面与第一实施例相同，在这里不再赘述。
<荧光芯片的制造方法>
本实施例的制造方法与第一实施例的制造方法的基本上相同，且唯一不同点在于用于形成反射隔离部1041的第六步骤。
在本实施例中，在发光单元105的表面上刷涂的浆料不再使用第一浆料，而是使用流动性更高的第三浆料。第三浆料是由高反射颗粒和有机载体按一定比例混合而成，且高反射颗粒的含量高于第一浆料中的高反射颗粒的含量。
由于第一浆料用于形成反射层并提供用于将整个多层结构粘接在基板上的粘接功能，所以需要一定量的玻璃粉来进行粘接。相对地，第三浆料主要分布在发光单元105之间，并起到反射和隔断光串扰的作用，所以可以不含玻璃材料，这是因为细粉经过烧结后有一定的结合力，而且不易受到玻璃液化流动、收缩过程的影响。
第三实施例
<荧光芯片的构造>
图5示出根据第三实施例的荧光芯片300的具体结构。
在图1所示的第一实施例中，反射隔离部104的深度大体上等于发光单元105的深度。然而，在第二实施例中，如图5所示，反射隔离部1042的深度可大于发光单元105的深度。具体地，反射隔离部1042的下部延伸到反射层102的表面层中。由此，增加了发光层103与反射层102之间的接触面积，进而增强了发光层103与反射层102之间的接合强度。
本实施例的其它方面与第一实施例相同，在这里不再赘述。
应当理解，类似于第二实施例，在本实施例中，与反射层102相比，反射隔离部1042也可以不包含玻璃材料。
<荧光芯片的制造方法>
本实施例的制造方法与第一实施例的制造方法的基本上相同，且唯一不同点在于用于在预制发光层1003中切割槽的第五步骤。
在本实施例中，切割出的槽不仅贯穿预制发光层1003，而且切入到反射层102的表面层中。由此，如图5所示，在后面的第六步骤中形成的反射隔离部1042的下部延伸到反射层102的表面层中。
第四实施例
<荧光芯片的构造>
图6示出根据第四实施例的荧光芯片400的具体结构。
本实施例的荧光芯片的构造与第一实施例的区别仅在于，在荧光芯片400中，发光单元1051可以由发光陶瓷材料形成，以代替第一实施例的由发光玻璃材料形成的发光单元105。
具体地，发光陶瓷材料可以是商业的发光陶瓷或者将来研发出的任意发光陶瓷。例如，发光单元1051可采用本申请的申请人在中国提交的专利申请201510219000.5、201710506457.3等中公开的发光陶瓷材料。在此，以引用的方式将这些专利申请中的有关发光陶瓷的材料组成、制备方式等的技术内容合并在本文中。发光陶瓷材料可以是YAG-Al2O3发光陶瓷、YAG:Ce纯相发光陶瓷、YAG:Ce单晶发光陶瓷等中的一种或两种以上。
本实施例的其它方面与第一实施例相同，在这里不再赘述。
<荧光芯片的第一制造方法>
下面，将结合图7来详细说明制造根据本实施例的荧光芯片400的方法。
图7示出根据第四实施例的荧光芯片400的第一制造方法的流程图。
首先，在第一步骤中，如图7的部分(a)所示，提供基板101。然后，在第二步骤中，如图7的部分(b)所示，在基板102上制备反射层102。这里，在本实施例中，第一步骤和第二步骤与图3的部分(a)、(b)所示的第一实施例的步骤完全相同，在此不再赘述。
接着，在第三步骤中，如图7的部分(c)所示，以与混合用于反射层102的浆料相同的方式将高反射颗粒、玻璃粉和有机载体按一定比例混合成的第一浆料，并在烘干的反射层102上刷涂第一浆料，从而形成预备层1004。预备层1004具备一定的流平和触变性能，且其厚度基本上等于后面将要形成的发光单元的厚度。当然，预备层1004的厚度稍大于发光单元的厚度也是可以的。
当然，作为替代方式，由于用于形成反射层102的浆料与用于形成预备层1004的浆料完全相同，所以该步骤可以与前面的第二步骤同时执行，即在基板102上以一次成型的方式同时制备反射层102和预备层1004。由此，进一步减小了荧光芯片的制造方法的步骤数量，从而减小了荧光芯片的制造成本并提高了荧光芯片的产率。
然后，在第四步骤中，对预先制备的发光陶瓷材料进行切割、分割和磨平抛光，由此获得发光陶瓷方形或其它形状的小块，即发光单元1051。
作为示例，下面简述了发光陶瓷材料YAG-Al2O3的预先制备过程。称取适量的Al2O3、商业荧光粉颗粒、微量Y2O3和MgO助剂粉末颗粒，并将它们放入球磨罐中。然后，使用高纯氧化铝球和乙醇球磨24小时。将获得的浆料经过干燥、粉碎、过180目筛后获得混合原料粉体。接着，将适量原料粉体装入石墨模具中，在5-15MPa压强下进行预压制，并然后将石墨模具放入热压烧结炉内。烧结气氛为氩气气氛。烧结温度1250-1550℃，并保持温度30分钟至6小时。烧结压力为30-200MPa，优选为40-100MPa。烧结完成后，卸除压力并随炉冷却，由此获得YAG-Al2O3发光陶瓷材料。
然而，本发明的发光陶瓷材料的组成和制备方式不限于此，且可以采用其它合适制备方式制成的任意合适的发光陶瓷材料，例如本申请的申请人在中国提交的专利申请201510219000.5、201710506457.3等中公开的发光陶瓷材料。
接着，将切割下来发光单元1051按照二维排列的方式使用PVB等溶液粘接在平整光滑的蓝宝石或其它光滑的基板1001之上。通过以上处理，可以获得如图7的部分(d)所示的将多个发光单元1051粘结在基板1001上的结构。这里，基板1001可以是与第一步骤中所使用的陶瓷基板相同或不同的陶瓷基板。发光单元1051之间的距离例如为15-50μm。这里，使用PVB溶液的目的是为了后续能够在600度以上的高温将其除去，从而使基板1001与发光单元1051分离。这将在后述内容中涉及。
注意，第一至第三步骤与第四步骤的执行顺序不分先后。例如，可以先执行第一至第三步骤，并接着执行第四步骤。然而，也可以先执行第四步骤，并接着执行第一至第三步骤。或者，第一至第三步骤可以与第四步骤同时并行地执行。
接着，在第五步骤中，如图7的部分(e)所示，翻转如图7的部分(d)所示的结构，并将其置于在第三步骤中获得的其上形成有反射层102和预备层1004的基板101上，使得发光单元1051和预备层1004彼此面对。
接着，在第六步骤中，在基板1001上施加垂直向下的力，以将发光单元1051缓慢地压入到预备层1004中，如图7的部分(f)所示，直至发光单元1051完全嵌入到预备层1004中。此后，放置一段时间，直到预备层1004充分流平。此时，发光单元1051的底面完全接触反射层102的表面。当然，发光单元1051与反射层102之间可能存在除预备层1004的材料。在此情况下，发光单元1051没有完全接触反射层102，而是在二者之间存在部分预备层1004的材料，此时发光单元1051的深度小于预备层1004(即，将要形成的反射隔离部104)的深度。
之后，将所获得的结构放入80-150℃的烤箱进行排胶，使得预备层1004中的有机载体缓慢挥发。此时，保留在各个发光单元1051周围的预备层1004成为反射隔离部104。在排胶之后，将所获得的结构放到马弗炉中500-600℃高温进行排胶，以除去粘接基板1001与发光单元1051之间的PVB粘接材料。在去除PVB之后，可以移除基板1001。由于此时反射隔离部104中的玻璃粉尚未达到熔点，由此不会与基板1001粘接。
接着，在第七步骤中，在如图7的部分(g)所示，将除去基板1001的结构放置在马弗炉中以对反射层102和反射隔离部104进行烧结。可根据需要采用常压、真空、保护气氛等条件进行烧结。烧结温度根据玻璃粉的不同可在450-1500℃范围内调节。降温过程中可在300-800℃范围内进行退火处理，以消除荧光芯片中的内应力。在烧结之前，反射层102和反射隔离部104均为生坯，共烧可以使它们的层界面结合更紧密，不易产生分层、开裂等缺陷。另外，在烧结之后，反射层102和反射隔离部104中原来存在的有机载体基本上完全挥发。
通过以上步骤，完成了本实施例的荧光芯片400的制造。
<荧光芯片的第二制造方法>
下面，将结合图8来详细说明制造根据本实施例的荧光芯片400的另一方法。
图8示出根据第四实施例的荧光芯片400的第二制造方法的流程图。
首先，在第一步骤中，如图8的部分(a)所示，提供基板101。然后，在第二步骤中，如图8的部分(b)所示，在基板102上制备反射层102。
这里，在本实施例中，第一步骤和第二步骤与图3的部分(a)、(b)所示的第一实施例的方法的步骤完全相同，在此不再赘述。
然后，在第三步骤中，对预先制备的发光陶瓷材料进行切割、分割和磨平抛光，由此获得发光陶瓷方形或其它形状的小块，即发光单元1051。在上面的第一方法中已经描述了发光陶瓷材料的材料组成和预制方式，在此不再赘述。
注意，第一至第二步骤与第三步骤的执行顺序不分先后。例如，可以先执行第一至第二步骤，并接着执行第三步骤。然而，也可以先执行第三步骤，并接着执行第一至第二步骤。或者，第一至第二步骤可以与第三步骤同时并行地执行。
接着，在第四步骤中，如图8的部分(c)所示，将切割下来发光单元1051按照二维排列的方式使用PVB等溶液粘接在反射层102上。发光单元1051之间的距离例如为15-50μm。这里，使用PVB溶液的目的是为了后续能够在600度以上的高温将其除去。
接着，在第五步骤中，以与混合用于反射层102的浆料相同的方式将高反射颗粒、玻璃粉和有机载体按一定比例混合成的第一浆料，并在发光单元1051上方刷涂第一浆料，以使第一浆料完全填充在围绕各个发光单元1051的槽中。然后，进行抽真空，以除去槽中的气泡，从而有利于第一浆料流入到槽中。而且，使用离心机进行高速离心作用，以使第一浆料能够充分填充槽。然后，刮去发光单元1051的表面上的第一浆料。此后，将由此获得的结构放入马弗炉中对第一浆料烧结，由此形成反射隔离部104，并进而形成发光层103，如图8的部分(d)所示。或者，也可以在刷涂之后直接烧结，并在烧结之后磨去发光单元1051的表面上的浆料烧结层。
通过以上步骤，完成了本实施例的荧光芯片400的制造。
第五实施例
<荧光芯片的构造>
图9示出根据第五实施例的荧光芯片500的具体结构。
本实施例的荧光芯片的构造与第四实施例的区别仅在于，在荧光芯片500中，与反射层102相比，反射隔离部1042可以不包含玻璃材料。
由此，在本实施例中，与反射层102相比，可以增加反射隔离部1042中的高反射颗粒的含量，由此提高反射隔离部1042的反射能力。
本实施例的其它方面与第一实施例相同，在这里不再赘述。
<荧光芯片的制造方法>
本实施例的第一和第二制造方法与第四实施例的第一和第二制造方法的基本上相同，且唯一不同点在于用于形成反射隔离部的步骤中采用的浆料材料。
在本实施例中，第一制造方法中在反射层102上方刷涂的浆料或第二制造方法中在发光单元1051的表面上刷涂的浆料不再使用第一浆料，而是使用流动性更高的第三浆料。第三浆料是由高反射颗粒和有机载体按一定比例混合而成，且高反射颗粒的含量高于第一浆料中的高反射颗粒的含量。
由于第一浆料用于形成反射层并提供用于将整个多层结构粘接在基板上的粘接功能，所以需要一定量的玻璃粉来进行粘接。相对地，第三浆料主要分布在发光单元1051之间，并起到反射和隔断光串扰的作用，所以可以不含玻璃材料，这是因为细粉经过烧结后有一定的结合力，而且不易受到玻璃液化流动、收缩过程的影响。
应用示例
如图10所示，本发明还提供了一种发光装置10，该发光装置包括上述第一实施例中的荧光芯片100以及用于发出激发光的激发光源110。这里，在荧光芯片中，发光层103中的荧光材料用于吸收激发光以产生受激光，反射层102用于对该受激光或者受激光与未被吸收的激发光的混合光进行反射，且基板101可以用于支撑反射层102和发光层103，并还可以将从反射层传导过来的热量散发到外部。
应当理解，本发明的第二实施例至第五实施例的荧光芯片100、200、300、400和500也可以应用到这种发光装置。
另外，本发明可以涉及如下配置。
1.一种用于在被外部激发光激发时发出受激光的荧光芯片，所述荧光芯片包括：
基板；
反射层，所述反射层设置在所述基板上；以及
发光层，所述发光层设置在所述反射层上，在所述发光层中形成有二维排列的多个独立的发光单元和围绕各个所述发光单元的反射隔离部。
2.根据项1所述的荧光芯片，其中，所述反射隔离部的深度等于或大于所述发光单元的深度。
3.根据项1所述的荧光芯片，其中，所述发光层部分地与所述反射层共同烧结而成。
4.根据项3所述的荧光芯片，其中，所述发光单元包含发光玻璃材料。
5.根据项4所述的荧光芯片，其中，所述发光玻璃材料包括YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYAG:Ce、(AE)SiON、(AE)SiAlON、(AE)AlSiN3和(AE)2Si5N8中的一种或两种以上，其中，AE为碱土金属。
6.根据项4所述的荧光芯片，其中，所述发光层的所述发光单元与所述反射层共同烧结而成。
7.根据项4所述的荧光芯片，其中，所述反射隔离部通过填充在围绕各个所述发光单元的槽中而形成在所述发光层中，所述槽是通过激光切割工艺或线锯切割工艺形成的。
8.根据项3所述的荧光芯片，其中，所述发光单元包含发光陶瓷材料。
9.根据项8所述的荧光芯片，其中，所述发光陶瓷材料包括YAG-Al2O3发光陶瓷、YAG:Ce纯相发光陶瓷和YAG:Ce单晶发光陶瓷中的一种或两种以上。
10.根据项8所述的荧光芯片，其中，所述发光层的所述反射隔离部与所述反射层共同烧结而成。
11.根据项1-10中任一者所述的荧光芯片，其中，所述反射层包含按预定比例混合的玻璃材料和反射材料。
12.根据项11所述的荧光芯片，其中，所述反射隔离部和所述反射层包含相同的材料，或者，与所述反射层相比，所述反射隔离部不包含玻璃材料。
13.根据项1-10中任一者所述的荧光芯片，其中，所述基板包含氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅和蓝宝石中的至少一者。
14.一种发光装置，其包括：
根据项1-13中任一者所述的荧光芯片；和
激发光源，其用于发出激发光，以照射所述荧光芯片。
15.一种用于制造荧光芯片的方法，所述荧光芯片用于在被外部激发光激发时发出受激光，所述方法包括：
提供基板；
通过在所述基板上涂刷第一浆料来形成反射层；
通过在所述反射层上涂刷第二浆料来形成预制发光层；
共同烧结所述反射层和所述预制发光层；
在所述预制发光层中切割出槽，使得所述预制发光层形成二维排列的多个独立的发光单元，其中，所述槽延伸到所述反射层的表面或延伸到所述反射层的表面层中；
通过利用第三浆料填充所述槽来形成反射隔离部；以及
烧结所述反射隔离部。
16.根据项15所述的方法，其中，所述第一浆料是通过将反射颗粒、玻璃粉和有机载体按预定比例混合而成的。
17.根据项16所述的方法，其中，所述第三浆料与所述第一浆料相同，或者所述第三浆料是通过将反射颗粒和有机载体按预定比例混合而成的。
18.根据项15所述的方法，其中，所述第二浆料是通过将荧光粉颗粒、玻璃粉和有机载体按预定比例混合而成的。
19.根据项18所述的方法，其中，所述荧光粉颗粒包括YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYAG:Ce、(AE)SiON、(AE)SiAlON、(AE)AlSiN3和(AE)2Si5N8中的一种或两种以上，其中，AE为碱土金属。
20.根据项15-19中任一者所述的方法，其中，在切割出所述槽的步骤中采用激光切割工艺或线锯切割工艺。
21.一种用于制造荧光芯片的方法，所述荧光芯片用于在被外部激发光激发时发出受激光，所述方法包括：
提供第一基板；
通过在所述第一基板上涂刷第一浆料来形成反射层；
通过在所述反射层上涂刷第二浆料来形成预备层；
对预先制备的发光陶瓷材料进行切割、分割和磨平抛光来获得多个作为发光单元的发光陶瓷小块；
将所述发光单元以预定间隔按照二维排列的方式粘接在第二基板上；
翻转其上形成有所述发光单元的所述第二基板，并以使所述发光单元与所述预备层彼此面对的方式将第二基板置于所述预备层上；
将所述发光单元压入到所述预备层中，使得保留在各个所述发光单元周围的所述预备层成为反射隔离部；
移除所述第二基板；以及
共同烧结所述反射隔离部和所述反射层，
其中，所述反射隔离部的深度等于或大于所述发光单元的深度，且
其中，提供所述第一基板的步骤至形成所述预备层的步骤和获得所述发光单元的步骤在执行顺序上不分先后。
22.根据项21所述的方法，其中，形成所述反射层的步骤与形成预备层的步骤同时执行，使得所述反射层和所述预备层以一次成型的方式被制备。
23.一种用于制造荧光芯片的方法，所述荧光芯片用于在被外部激发光激发时发出受激光，所述方法包括：
提供基板；
通过在所述基板上涂刷第一浆料来形成反射层；
对预先制备的发光陶瓷材料进行切割、分割和磨平抛光来获得多个作为发光单元的发光陶瓷小块；
将所述发光单元以预定间隔按照二维排列的方式粘接在所述反射层上；
通过以围绕各个所述发光单元的方式填充第二浆料来形成反射隔离部；以及
共同烧结所述反射隔离部和所述反射层，
其中，提供所述基板的步骤至形成所述反射层的步骤和获得所述发光单元的步骤在执行顺序上不分先后。
24.根据项21或23所述的方法，其中，所述第一浆料是通过将反射颗粒、玻璃粉和有机载体按预定比例混合而成的。
25.根据项24所述的方法，其中，所述第二浆料与所述第一浆料相同，或者所述第二浆料是通过将反射颗粒和有机载体按预定比例混合而成的。
26.根据项21或23所述的方法，其中，所述发光陶瓷材料包括YAG-Al2O3发光陶瓷、YAG:Ce纯相发光陶瓷和YAG:Ce单晶发光陶瓷中的一种或两种以上。
尽管在上面已经参照附图说明了根据本发明的荧光芯片及其制造方法和发光装置，但是本发明不限于此，且本领域技术人员应理解，在不偏离本发明随附权利要求书限定的实质或范围的情况下，可以做出各种改变、组合、次组合以及变型。

Claims (18)

1.一种用于在被外部激发光激发时发出受激光的荧光芯片，所述荧光芯片包括：
基板；
反射层，所述反射层设置在所述基板上；以及
发光层，所述发光层设置在所述反射层上，在所述发光层中形成有二维排列的多个独立的发光单元以及围绕各个所述发光单元的槽，所述槽延伸到所述反射层的表面或延伸到所述反射层的表面层中；
反射隔离部，其位于所述反射层上，并围绕各个所述发光单元设置，以在所述发光层中定义出所述二维排列的多个独立的发光单元，所述反射隔离部在所述发光层形成后，通过填充在围绕各个所述发光单元的槽中而形成在所述发光层中。
2.根据权利要求1所述的荧光芯片，其中，所述反射隔离部的深度等于或大于所述发光单元的深度。
3.根据权利要求1所述的荧光芯片，其中，所述发光层部分地与所述反射层共同烧结而成。
4.根据权利要求3所述的荧光芯片，其中，所述发光单元包含发光玻璃材料。
5.根据权利要求4所述的荧光芯片，其中，所述发光玻璃材料包括YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYAG:Ce、(AE)SiON、(AE)SiAlON、(AE)AlSiN3和(AE)2Si5N8中的一种或两种以上，其中，AE为碱土金属。
6.根据权利要求4所述的荧光芯片，其中，所述发光层的所述发光单元与所述反射层共同烧结而成。
7.根据权利要求4所述的荧光芯片，其中，所述槽是通过激光切割工艺或线锯切割工艺形成的。
8.根据权利要求3所述的荧光芯片，其中，所述发光单元包含发光陶瓷材料。
9.根据权利要求8所述的荧光芯片，其中，所述发光陶瓷材料包括YAG-Al2O3发光陶瓷、YAG:Ce纯相发光陶瓷和YAG:Ce单晶发光陶瓷中的一种或两种以上。
10.根据权利要求8所述的荧光芯片，其中，所述发光层的所述反射隔离部与所述反射层共同烧结而成。
11.根据权利要求1所述的荧光芯片，其中，所述反射隔离部和所述反射层包含相同的材料，或者，与所述反射层相比，所述反射隔离部不包含玻璃材料。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的荧光芯片，其中，所述基板包含氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅和蓝宝石中的至少一者。
13.一种发光装置，其包括：
根据权利要求1-12中任一项所述的荧光芯片；和
激发光源，其用于发出激发光，以照射所述荧光芯片。
14.一种用于制造荧光芯片的方法，所述荧光芯片用于在被外部激发光激发时发出受激光，所述方法包括：
提供基板；
通过在所述基板上涂刷第一浆料来形成反射层；
通过在所述反射层上涂刷第二浆料来形成预制发光层；
共同烧结所述反射层和所述预制发光层；
在所述预制发光层中切割出槽，使得所述预制发光层形成二维排列的多个独立的发光单元以及围绕各个所述发光单元的槽，其中，所述槽延伸到所述反射层的表面或延伸到所述反射层的表面层中；
通过利用第三浆料填充所述槽，以在所述发光层中形成反射隔离部；以及
烧结所述反射隔离部。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第三浆料与所述第一浆料相同，或者所述第三浆料是通过将反射颗粒和有机载体按预定比例混合而成的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二浆料是通过将荧光粉颗粒、玻璃粉和有机载体按预定比例混合而成的。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述荧光粉颗粒包括YAG:Ce、LuAG:Ce、LuYAG:Ce、(AE)SiON、(AE)SiAlON、(AE)AlSiN3和(AE)2Si5N8中的一种或两种以上，其中，AE为碱土金属。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中，在切割出所述槽的步骤中采用激光切割工艺或线锯切割工艺。
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