JP2015505869A - コーティングされた色変換粒子、ならびに関連したデバイス、システム、および方法 - Google Patents
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Abstract
コーティングされた色変換粒子、ならびに関連したデバイス、システム、および方法が本明細書に開示される。コーティングされた色変換粒子のコーティングは、例えば、フッ素化パリレン（例として、パリレンＡＦ−４）などのパリレンを含むことができる。特定の実施形態では、コーティングは、コーティングされた色変換粒子の粒子コアの色変換材料を有害な反応から保護するように構成され得る。例えば、コーティングは、色変換材料とマトリクス材料との間、または色変換材料とマトリクスを通じて拡散し得る環境構成成分との間の有害な反応を防ぎ、遅らせ、またはさもなければ抑制することができる。特定の実施形態では、コーティングされた色変換粒子は、マトリクス（例えば、概ね光学的に透過性のマトリクス）に組み込まれて、複合材料を形成することができる。複合材料は、例えば、放射線トランスデューサとともに使用され得る。コーティングされた色変換粒子と関連付けられた方法は、例えば、相対浮力を使用して許容可能なコーティングを有するコーティングされた色変換粒子を許容できないコーティングを有するコーティングされた色変換粒子から分離することを含むことができる。【選択図】図６
Description
本技術は、コーティングされた色変換粒子などの色変換粒子、ならびに関連したデバイス、システム、および方法に関する。具体的には、本技術は、パリレンコーティングされた色変換粒子、パリレンコーティングされた色変換粒子を含む固体放射線トランスデューサデバイスの素子、ならびに関連したデバイス、システム、および方法に関する。
色変換材料（例えば、蛍光体材料）は、ある特定の波長で光を吸収し、異なる波長で光を放出する。色変換材料を含む光学素子は、携帯電話、デジタルカメラ、またはテレビなど、照明デバイスおよび電子表示を有するデバイスを含む様々な電子デバイスで使用される。多くのこのようなデバイスでは、色変換材料は、固体放射線トランスデューサ（「ＳＳＲＴ」）とともに使用される。ＳＳＲＴの例としては、発光ダイオード、有機発光ダイオード、およびポリマー発光ダイオードが挙げられる。一般的な用途では、色変換材料は、追加の波長または異なる波長を含むようにＳＳＲＴから出力された光を改質するために使用される。ＳＳＲＴは典型的に、狭い範囲の波長を有する光を放出する。色変換材料は、放出された光のうちの一部またはすべてを吸収し、それを異なる範囲の波長を有する光に変換することができる。例えば、いくつかのＳＳＲＴデバイスは、青色光を放出するＳＳＲＴと、青色光の一部を吸収し、それを黄色光に変換する色変換材料とを含む。ＳＳＲＴからの青色光と色変換材料からの黄色光との組み合わせにより、白く見え得る。この目的に有用な既知の色変換材料としては、セリウムなどの希土類元素でドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）が挙げられる。
色変換材料は、電子デバイスを製造するのに使用される他のほとんどの材料よりもかなりの程度まで経時的に劣化する傾向がある。例えば、ある特定の色変換材料は、その環境下で酸素または水と反応しやすい。このような反応は、色変換材料の特性を変化させる可能性があり、これは、色変換材料を含む電子デバイスの効率を低下させ得る。さらに、色変換材料は、使用前に小さな粒子に粉砕されることが多く、これは典型的に、それらの光学特性を改善するが、同様に劣化に対する感受性を高める。数多くの小さな粒子の形態における大量の色変換材料は、ブロックなどの単一構造の形態における同じ量の色変換材料より有害な反応に利用可能な極めて大きな表面積を有する。ある特定の用途における粒径の選択は、粒径を縮小して光学特性を高めることと、粒径を拡大して劣化を遅らせることとのトレードオフであり得る。
いくつかのＳＳＲＴデバイスで使用される色変換材料は、特に劣化しやすい。色変換材料および他の感度構造を保護するために、ＳＳＲＴデバイスは、封止材マトリクスなど、色変換材料の周囲にマトリクスを含むことができる。例えば、封止材マトリクスは、回路への電気的接続に対するリード線または他の接点を除いて、ＳＳＲＴデバイスの高感度素子を取り囲むことができる。一般的なマトリクス材料としては、シリコーンおよびエポキシが挙げられる。封止材マトリクスに組み込まれるにもかかわらず、色変換材料はさらに劣化し、これは、色変換材料を含む電気デバイスの信頼性および寿命に悪影響を及ぼし得る。したがって、色変換材料の信頼性および寿命を改善するなど、色変換材料に関する技術革新に対する継続的な必要性が存在する。
本開示の多くの態様は、以下の図面を参照することにより良く理解することができる。図面における素子は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。その代わりに、本開示の原理を明確に例示することに重点が置かれている。図面では、同じ参照番号は、いくつかの図にわたる対応する部分を示す。
本技術は、パリレンコーティングされた色変換粒子を含む色変換粒子に関するデバイス、システム、および方法を対象とする。色変換粒子は典型的に、電子デバイスでの使用前に封止材マトリクスに組み込まれる。しかしながら、上述のように、封止材マトリクス内の色変換粒子の色変換材料は、さらに劣化しやすい可能性がある。例えば、マトリクスは、反応性環境構成成分に浸透性があり得る。さらに、マトリクス材料と色変換材料との間の反応は、色変換材料の劣化の一因となり得る。色変換材料およびマトリクス材料は大きく異なり、そのため特定の反応の多様性は、この種の劣化と関連付けられ得る。例えば、多くのシリコーンマトリクス材料は、ある特定の色変換材料の有害な反応を触媒し得る硬化マトリクス材料（例えば、白金を含む硬化マトリクス材料）とともに使用される。色変換材料を組み込むデバイス素子（例えば、ＳＳＲＴ）の高い動作温度は、色変換材料とマトリクス材料との間の有害な反応を促進し得る。より小さなＳＳＲＴデバイスの色変換材料は、より大きなＳＳＲＴデバイスの色変換材料より高温にさらされ得る。例えば、より小さなＳＳＲＴデバイスの色変換材料は、より大きなＳＳＲＴデバイスの色変換材料よりも、重要な熱源であり得るＳＳＲＴに近くに位置決めされ得る。したがって、ＳＳＲＴデバイスの寸法が高度な用途に対応するために縮小すると、色変換材料の熱による劣化は、ますます問題になり得る。
色変換粒子を封止材マトリクスに組み込む前、または色変換粒子を封止材マトリクスに組み込んだ後に、色変換粒子の色変換材料と環境構成成分（例えば、酸素または水）との反応は、色変換材料の劣化の一因となり得る。色変換粒子を封止材マトリクスに組み込む前に、色変換粒子は典型的に、概ね気密の容器内に保管されるが、概ね気密の容器が開けられるときに環境構成成分にさらされ得る。色変換粒子が封止材マトリクスに組み込まれた後、環境構成成分は、色変換粒子上もしくはその中に閉じ込められ得るか、または色変換粒子の色変換材料と反応するように封止材マトリクスを通じて拡散し得る。例えば、シリコーンは、ある特定の条件下で環境構成成分に多孔性であり得る。色変換材料と環境構成成分との間の有害な反応としては、例えば、色変換材料の酸化または還元が挙げられ得る。この有害な反応は、標準温度および標準気圧などの様々な条件下で生じ得る。
本技術のいくつかの実施形態は、パリレンを含むコーティングを有する色変換粒子を含む。ある特定の用途では、本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたパリレンを含むコーティングは、コーティングされた色変換粒子の色変換材料の劣化を防ぎ、遅らせ、またはさもなくば抑制することができる。例えば、本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたパリレンを含むコーティングは、コーティングされた色変換粒子をマトリクスに組み込む前、その間、またはその後、コーティングされた色変換粒子の色変換材料と環境構成成分（例えば、酸素または水）との間の有害な反応を防ぐ、遅らせる、またはさもなくば抑制することができる。環境構成成分は、標準温度および標準気圧で色変換材料と反応性である環境構成成分であってもよい。コーティングされた色変換粒子がマトリクス内であるとき、マトリクスは、標準温度および標準気圧で環境構成成分に浸透性であってもよい。さらに、本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたパリレンを含むコーティングは、コーティングされた色変換粒子を、マトリクス材料を含むマトリクスに組み込む間またはその後、コーティングされた色変換粒子の色変換材料とマトリクス材料との間の有害な反応を防ぎ、遅らせ、または別の方法で抑制することができる。マトリクス材料は、関連した放射線トランスデューサが作動しているとき、マトリクス材料および色変換粒子を含む構造の動作温度および気圧で色変換材料と反応性であるマトリクス材料であってもよい。
図１は、本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたコーティングされた色変換粒子１００の部分概略断面図である。コーティングされた色変換粒子１００は、粒子コア１０２と、コーティング１０４とを含む。粒子コア１０２は、色変換材料を含む。例えば、粒子コア１０２は、色変換材料の固体塊であってもよく、または１つ以上の他の材料と組み合わせて色変換材料を含むことができる。粒子コア１０２が非色変換材料を含むとき、色変換材料は、非色変換材料にコーティングされる、非色変換材料内に位置決めされる（例えば、非色変換材料内に分散され）、非色変換材料と均一に混合さる、非色変換材料と不均一に混合される、またはさもなくば非色変換材料と融合されてもよい。
色変換材料は、発光を示す蛍光体材料などの様々な好適な材料のいずれかであってもよい。本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたコーティング１０４は、任意の好適な種類の色変換材料と適合する。本技術のいくつかの実施形態では、粒子コア１０２内の色変換材料は、ドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）またはドープされたルテチウムアルミニウムガーネット（ＬｕＡＧ）など、ドープされたガーネットである。例えば、色変換材料は、セリウム（ＩＩＩ）ドープＹＡＧ、ネオジムドープＹＡＧ、ネオジム−クロム二重ドープＹＡＧ、エルビウムドープＹＡＧ、イッテルビウムドープＹＡＧ、ネオジム−セリウム二重ドープＹＡＧ、ホルミウム−クロム−ツリウム三重ドープＹＡＧ、ツリウムドープＹＡＧ、クロム（ＩＶ）ドープＹＡＧ、ジスプロシウムドープＹＡＧ、サマリウムドープＹＡＧ、またはテルビウムドープＹＡＧであってもよい。ドープされた色変換材料は、ドープされていない色変換材料よりもマトリクス材料または環境構成成分（例えば、酸素または水）との有害な反応の影響を受けやすい場合がある。ガーネットの色変換材料は典型的に、他の色変換材料より劣化に対して耐性があるが、本技術のいくつかの実施形態のうちの１つによってコーティングされるときに、信頼性および寿命をさらに改善することができる。本技術の少なくともいくつかの実施形態では、粒子コア１０２は、ガーネットの色変換材料より劣化の影響を受けやすい色変換材料など、異なる色変換材料を含むことができる。他の色変換材料の例としては、当該技術分野において既知のもの、例えば、好適なドープされたケイ酸塩およびドープされていないケイ酸塩（例えば、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、およびマグネシウムのユーロピウムドープケイ酸塩）、窒化物、窒化ケイ素（例えば、カルシウムおよびアルミニウムのユーロピウムドープ窒化ケイ素）、ならびに硫化物（例えば、硫化亜鉛）が挙げられる。本技術のいくつかの実施形態に従って構成された粒子コア１０２の色変換材料は、様々な光学特性を有することができる。本技術のいくつかの実施形態では、粒子コア１０２は、約４００ｎｍ〜約８００ｎｍ、例えば、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍ、または約５２０ｎｍ〜約５８０ｎｍの発光ピークを有する色変換材料を含む。
粒子コア１０２は、図示を簡単にするために概ね回転楕円体として図１に示される。本技術のいくつかの実施形態では、粒子コア１０２は、概ね回転楕円体であってもよく、または別の規則的な形状もしくは不規則的な形状を有してもよい。粒子コア１０２はまた、ファセット形成などの様々な表面特性、様々な粗度、および様々な間隙率を有することができる。粒子コア１０２は、様々な大きさを有することができる。例えば、粒子コア１０２は、約１マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、例えば、約２マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、または約４マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの有効径を有することができる。本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたコーティング１０４は、任意の好適な形状、表面特性、および大きさの粒子コア１０２と適合する。
本技術の特定の実施形態では、コーティング１０４は、パリレンを含むことができる。本明細書で使用されるとき、用語「パリレン」は、式Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩ（下記）のうちの１つまたはこれらの組み合わせを有するポリマーを指す。
式Ｉ
式ＩＩ
式ＩＩＩ
ポリマーは、ホモポリマー、コポリマー、ポリマーブレンド、またはこれらの組み合わせであってもよい。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、およびＲ８は各々、独立に水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、およびハロゲンから選択されてもよい。アルキルは、１〜６個の炭素を有する炭化水素ラジカルであってもよい。ハロゲンは、塩素、フッ素、臭素、およびヨウ素であってもよい。ヘテロアルキルは、酸素、硫黄、窒素、ケイ素、およびリンなど、少なくとも１つのヘテロ原子を有するアルキル置換基であってもよい。本技術のいくつかの実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、およびＲ８のうちの１つ、２つ、３つ、または４つすべては、フッ素である。Ｒ３〜Ｒ６は各々、独立に水素、アルキル、アリール、ハロゲン、ヘテロアルキル、ヒドロキシル、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アロイルアミノ、カルバモイルアミノ、アリールオキシ、アシル、チオ、アルキルチオ、シアノ、およびアルコキシから選択されてもよい。本技術のいくつかの実施形態では、Ｒ３〜Ｒ６は、独立にハロゲンおよび１〜６個の炭素を有するアルキルから選択される。Ｒ３〜Ｒ６のうちの１つ以上はまた、アミノ、チオ、ヒドロキシ、またはハロ（例えば、クロロまたはフルオロ）など、官能基を含むか、またはそれらであってもよい。
式Ｉ
式ＩＩ
式ＩＩＩ
ポリマーは、ホモポリマー、コポリマー、ポリマーブレンド、またはこれらの組み合わせであってもよい。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、およびＲ８は各々、独立に水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、およびハロゲンから選択されてもよい。アルキルは、１〜６個の炭素を有する炭化水素ラジカルであってもよい。ハロゲンは、塩素、フッ素、臭素、およびヨウ素であってもよい。ヘテロアルキルは、酸素、硫黄、窒素、ケイ素、およびリンなど、少なくとも１つのヘテロ原子を有するアルキル置換基であってもよい。本技術のいくつかの実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、およびＲ８のうちの１つ、２つ、３つ、または４つすべては、フッ素である。Ｒ３〜Ｒ６は各々、独立に水素、アルキル、アリール、ハロゲン、ヘテロアルキル、ヒドロキシル、アミノ、アルキルアミノ、アリールアミノ、アロイルアミノ、カルバモイルアミノ、アリールオキシ、アシル、チオ、アルキルチオ、シアノ、およびアルコキシから選択されてもよい。本技術のいくつかの実施形態では、Ｒ３〜Ｒ６は、独立にハロゲンおよび１〜６個の炭素を有するアルキルから選択される。Ｒ３〜Ｒ６のうちの１つ以上はまた、アミノ、チオ、ヒドロキシ、またはハロ（例えば、クロロまたはフルオロ）など、官能基を含むか、またはそれらであってもよい。
本技術のいくつかの実施形態での使用に好適な特定のパリレンの例が下記に示される。
パリレンＮ
パリレンＣ
パリレンＤ
パリレンＡＦ−４
パリレンＮ、パリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＡＦ−４、これらのパリレンの前駆体（例えば、二量体）、および好適な蒸着工具は、例えば、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄｉａｎａ）およびＫｉｓｃｏ Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から入手可能である。本技術のいくつかの実施形態では、コーティング１０４は、フッ素化パリレンを含む。フッ素化パリレンでは、式Ｉ〜ＩＩＩ（上記）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ７、およびＲ８のうちの１つ以上は、フッ素である。パリレンＡＦ−４は、フッ素化パリレンの一例である。パリレンＡＦ−４は、例えば、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄｉａｎａ）からのＰＡＲＹＬＥＮＥ ＨＴとして入手可能である。
パリレンＣ
パリレンＤ
パリレンＡＦ−４
パリレンＮ、パリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＡＦ−４、これらのパリレンの前駆体（例えば、二量体）、および好適な蒸着工具は、例えば、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄｉａｎａ）およびＫｉｓｃｏ Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ Ｃｏａｔｉｎｇｓ（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から入手可能である。本技術のいくつかの実施形態では、コーティング１０４は、フッ素化パリレンを含む。フッ素化パリレンでは、式Ｉ〜ＩＩＩ（上記）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ７、およびＲ８のうちの１つ以上は、フッ素である。パリレンＡＦ−４は、フッ素化パリレンの一例である。パリレンＡＦ−４は、例えば、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｉｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓ，Ｉｎｄｉａｎａ）からのＰＡＲＹＬＥＮＥ ＨＴとして入手可能である。
パリレンは、色変換材料を有害な反応から保護するために特に効果的であり得る。パリレンは典型的に、ほぼすべての溶媒、酸類、塩基類、および他の反応性材料に対して化学的に不活性である。パリレンはまた、典型的に、強疎水性であり、環境構成成分（例えば、酸素または水）の拡散に有効な障壁を提供する。加えて、パリレンは典型的に、光学的に透明であり、光学的に活性化された色変換材料の効率に有害ではない。しかしながら、パリレンが典型的に、非常に低い誘電率を有するため、パリレンは、電気的に活性化された色変換材料の動作を妨げ得る。他のパリレンと比較すると、パリレンＡＦ−４などのフッ素化パリレンは、酸化劣化および紫外線にさらすことによる劣化に対するより大きな耐性を有することができる。これらおよび他の理由で、パリレンＡＦ−４などのフッ素化パリレンは、ＳＳＲＴデバイスの色変換材料との使用に特によく適している可能性がある。
本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたコーティング１０４は、粒子コア１０２を概ね取り囲むことができる。本技術のいくつかの実施形態では、コーティング１０４は、連続的であり、概ね連続的であり、欠陥がなく、または概ね欠陥がない。欠陥は、例えば、ピンホール、亀裂、または他の穴であり得る。パリレンは、連続的かつ欠陥がないコーティング１０４の形成に特によく適している。他のコーティング材料と比較すると、パリレンは、表面特徴に対する優れた適合性を有する特に均一なコーティング１０４を形成することができる。連続的であり、概ね連続的であり、欠陥がなく、または概ね欠陥がないコーティング１０４は典型的に、連続性が低いかまたは欠陥がないことが少ないコーティングよりも粒子コア１０２内の色変換材料を保護するのに効果的である。コーティング１０４における穴は、粒子コア１０２の色変換材料を保護するためのコーティングの有効性を低下させ得る。例えば、有害な反応は、穴の部位で生じる可能性があり、これは、穴の部位の周囲のコーティング１０４と粒子コア１０２との結合を引き裂き得る。これは、穴を広げ、有害な反応を粒子コア１０２の表面の追加の部分で生じさせ得る。
本技術のいくつかの実施形態では、コーティング１０４は、０．１マイクロメートル超（例えば、０．１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル）、約０．１１マイクロメートル超（例えば、約０．１１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル）、約０．２マイクロメートル超（例えば、約０．２マイクロメートル〜約５０マイクロメートル）、または約０．４マイクロメートル超（例えば、約０．４マイクロメートル〜約１０マイクロメートル）の平均厚さを有する。一般に、より厚いコーティング１０４（例えば、０．１マイクロメートルより厚いコーティング）は、連続的であり、概ね連続的であり、欠陥がなく、または概ね欠陥がない可能性がより高い。上述のように、このようなコーティング１０４は、連続性が低いかまたは欠陥がないことが少ないコーティングよりも粒子コア１０２内の色変換材料をさらに保護することができる。加えてまたは代わりに、より厚いコーティング１０４（例えば、０．１マイクロメートルより厚いコーティング）は、より薄いコーティングよりも粒子コア１０２内の色変換材料との有害な反応ができるマトリクス材料および／または環境構成成分の拡散からのさらなる保護を提供することができる。さらに、ある特定の用途では、封止材マトリクスなどのマトリクス内の色変換材料を分散させることが望ましい。コーティング１０４は、個々の粒子コア１０２の分離を促進することができる。限られた数の用途では、非常に高い厚みで、コーティング１０４は、特定の大きさのマトリクス内の粒子コア１０２の潜在的な濃度を制限することができる。したがって、いくつかの実施形態では、コーティング１０４は、約１００マイクロメートル未満（例えば、約５０マイクロメートル未満または約１０マイクロメートル未満）の厚さを有する。
コーティングされた色変換粒子１００を形成することは、大量の色変換材料を粉砕することなどによって粒子コア１０２を形成することを含むことができる。好適な粒子コア１０２は、Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ（Ｆｒｅｍｏｎｔ，ＣＡ）から入手可能である。様々なプロセスが、コーティング１０４を形成するために使用されてもよい。本技術のいくつかの実施形態では、化学蒸着（ＣＶＤ）の変形形態が、コーティング１０４を形成するために使用される。コーティング１０４を形成するための他のプロセスとしては、原子層蒸着、熱蒸発蒸着、物理蒸着、スプレーコーティング、および浸漬コーティングが挙げられる。パリレンは、ＣＶＤに特によく適している可能性がある。本技術のいくつかの実施形態では、パリレン前駆体（例えば、二量体）が蒸発され、次いで粒子コア１０２の表面上で重合するパリレンのモノマーラジカルに変換される。パリレンのモノマーラジカルが分子的に蒸着されるため、結果として得られるコーティング１０４は、特に高い純度、均一性、および粒子コア１０２の表面特徴に対する適合性を有することができる。パリレン前駆体内の汚染物質は典型的に、パリレン前駆体の蒸発後に廃棄物固体として取り残される。
図２は、コーティング１０４を形成するように構成されたシステム１５０のブロック図である。システム１５０は、入口１５２と、蒸発チャンバ１５４と、変換チャンバ１５６と、蒸着チャンバ１５８と、出口１６０とを含む。パリレン前駆体（例えば、二量体）は、入口１５２を通ってシステム１５０の中に導入され得る。本技術の実施形態では、パリレン前駆体は、単一塊または粒子の凝集（例えば、粉末または薄片）の形態で固体であり得る。例えば、パリレン前駆体を蒸発チャンバ１５４の中に導入するためにボートが使用されてもよい。蒸発チャンバ１５４は、パイプなどの導管であってもよい。蒸発チャンバ１５４の動作温度および気圧は、パリレン前駆体の物理特性によって選択されてもよい。例えば、蒸発チャンバ１５４の動作温度および気圧は、パリレン前駆体の気相に対応するために選択されてもよい。蒸発後、パリレン前駆体は、パリレンのモノマーラジカルに変換するために変換チャンバ１５６の中に移動することができる。熱は単独で、大部分のパリレン前駆体をパリレンのモノマーラジカルに変換するのに十分であり得る。本技術のいくつかの実施形態では、パリレン前駆体の揮発およびパリレンのモノマーラジカルへのパリレン前駆体の変換は、同じチャンバ内で生じる。しかしながら、これらのプロセスのステップの分離は、不要な蒸着を減少させる（例えば、最小限に抑える）のに有用であり得る。
変換チャンバ１５６の動作温度は、例えば、約６５０℃〜約８００℃であってもよい。特定の動作温度は、蒸着されるパリレンの種類によって選択されてもよい。例えば、変換チャンバ１５６の動作温度は、パリレンＡＦ−４のモノマーを形成するために約７５０℃であってもよい。いくつかの実施形態では、システム１５０の複数の部分は、真空下で動作されてもよい（例えば、蒸発チャンバ１５４、変換チャンバ１５６、および蒸着チャンバ１５８内の気圧は、継続的にポンプで下げられてもよい）。ポンプは、真空を維持するために含まれてもよい。いくつかの実施形態では、蒸着チャンバ１５８は、ポンプに最も近く、蒸発チャンバ１５４は、ポンプから最も遠く、変換チャンバ１５６は、ポンプに対して蒸着チャンバ１５８と蒸発チャンバ１５４との間である。
システム１５０では、パリレンのモノマーラジカルは、蒸着チャンバ１５８の中に移動する。粒子コア１０２などのコーティングされる構造は、蒸着チャンバ１５８に予め搭載されてもよい。蒸着チャンバ１５８は、パリレンのモノマーラジカルにパリレンを粒子コア１０２上に形成させるのに十分な温度および気圧で動作されてもよい。いくつかのパリレンに関して、蒸着チャンバ１５８の動作温度は、標準温度であってもよい。典型的に、蒸着チャンバ１５８は、強真空（例えば、約０．１トール）下で動作され、パリレンのモノマーラジカルが蒸着チャンバ内に蒸気圧のほぼすべてを提供する。パリレンのモノマーラジカルを含む蒸気は、蒸着チャンバ１５８の中に継続的に導入され、出口１６０を通って取り出され得る。出口１６０における真空のレベルは、蒸着チャンバ１５８内のパリレンのモノマーラジカルの滞留時間を制御するために使用されてもよい。滞留時間は、蒸着されているパリレンの蒸着速度によって選択されてもよい。パリレンＡＦ−４などのフッ素化パリレンは典型的に、非フッ素化パリレンよりゆっくりと蒸着する。遅い蒸着は、コーティング１０４の均一性を高めることによって、または蒸着中に動いている個々の粒子コア１０２が互いにもしくは蒸着チャンバ１５８の内部表面に張り付く可能性を減少させることによるなど、コーティング１０４の品質を改善することができる。
本技術の実施形態では、粒子コア１０２は、パリレンのモノマーラジカルの存在下で蒸着チャンバ１５８内に移動されてもよい。これは、コーティング１０４を均一に塗布することを容易にするのに有用であり得る。粒子コア１０２を移動させることとしては、数ある中でも、パリレンのモノマーラジカルを含む蒸気を通って粒子コアをひっくり返すこと、放り投げること、または落とすことが挙げられ得る。あるいは、パリレンのモノマーラジカルを含む蒸気は、粒子コアを流動化させるなどのために、粒子コア１０２を通じて分布されてもよい。蒸着チャンバ１５８はまた、粒子コア１０２がともに張り付くのを防ぐ構造を含んでもよい。例えば、蒸着チャンバ１５８は、遮蔽物を含んでもよい。
図３は、本技術のいくつかの実施形態に従って構成された蒸着チャンバ１５８の部分概略断面図である。蒸着チャンバ１５８は、ドラム２０２を囲むチャンバ壁２００を含む。チャンバ壁２００のチャンバハッチ２０４およびドラム２０２のドラムハッチ２０６はそれぞれ、ドラムの内部部分へのアクセスを提供することができる。ドラム２０２は、ドラムが回転されるときに粒子コア１０２またはコーティングされた色変換粒子１００を持ち上げおよび落とすように構成された４つのベーン２０８を含む。いくつかの他の実施形態では、ドラム２０２は、異なる数のベーン２０４を含むことができる。蒸着チャンバ１５８はまた、パリレンのモノマーラジカルを含む蒸気中を粒子コア１０２またはコーティングされた色変換粒子１００を移動させるための異なる構造を含むことができる。図３に示されるベーン２０４のうちの１つは、粒子コア１０２またはコーティングされた色変換粒子１００が蒸着中に互いに張り付くのを防ぐようにサイズが決めされた穴を有する遮蔽物２１０を含む。蒸着チャンバ１５８はまた、表面のくぼみ２１４を有するボール２１２を含む。ボール２１２または別の自由運動構造体は、蒸着中に粒子コア１０２またはコーティングされた色変換粒子１００を撹拌するために粒子コアまたはコーティングされた色変換粒子とともにドラム２０２内でタンブルするように構成されてもよい。
個々の粒子コア１０２上に均一にコーティング１０４を蒸着するように注意が払われたにもかかわらず、蒸着プロセスからのいくつかのコーティングされた色変換粒子１００は、欠陥がある場合がある。例えば、いくつかの粒子コア１０２が互いに張り付くまたは蒸着チャンバ１５８の内部表面に張り付き、次いで蒸着プロセス中または後に遊離することを防ぐのが難しいこともある。もし、蒸着プロセス中の張り付いた粒子コア１０２の遊離があまりにも遅いと、蒸着プロセスの一部の間にさらされなかった粒子コアの部分が、コーティングされていないかまたは不十分にコーティングされたままであり得る。蒸着プロセス後に遊離する張り付いた粒子コア１０２に関しても同様である。本技術のいくつかの実施形態は、欠陥があるコーティング１０４を有するコーティングされた色変換粒子１００を他のコーティングされた色変換粒子から分離することを含む。
図４は、本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたセパレータ２５０の部分概略断面図である。セパレータ２５０は、容器２５４内に分離液２５２を含む。セパレータ２５０内のいくつかのコーティングされた色変換粒子１００は、分離液２５２中に浮いているが、他のコーティングされた色変換粒子は、分離液中に沈んでいる。連続的コーティング１０４を有するコーティングされた色変換粒子１００は典型的に、欠陥があるコーティングを有するコーティングされた色変換粒子より浮力がある。例えば、連続的であるコーティング１０４は、液体を排除するか、またはさもなくばコーティングされた色変換粒子１００に疎水性特質を付与する傾向があり得るが、連続的ではないコーティングは、液体が粒子コア１０２の中に浸透することを可能にする傾向があり得る。色変換材料は、多孔質であり、液体を吸収および／または吸着することができる。コーティングされた色変換粒子１００の色変換材料が液体で部分的または完全に飽和されると、コーティングされた色変換粒子は、液体より重くなり、コーティングされた色変換粒子を沈下させる。
本技術のいくつかの実施形態による浮力に基づいてコーティングされた色変換粒子１００を分離することは、複数のコーティングされた色変換粒子の一部分が浮き、複数のコーティングされた色変換粒子の別の部分が沈むように、複数のコーティングされた色変換粒子を分離液２５２に添加することを含むことができる。複数のコーティングされた色変換粒子１００の浮遊部分は、連続的であるコーティング１０４を有する部分である。複数のコーティングされた色変換粒子１００の非浮遊部分は典型的に、連続的ではないコーティング１０４を有する部分である。分離液２５２は、例えば、極性液体（例えば、水）または無極性液体（例えば、ヘキサン）であってもよい。パリレンは典型的に、強疎水性であり、そのためパリレンを含むコーティング１０４は、無極性液体より極性液体を排除する可能性がより高いことがある。本技術のいくつかの実施形態では、分離液２５２は、コーティング１０４が分離液を排除する可能性を高める極性である。本技術の他の実施形態では、分離液２５２は、コーティング１０４が分離液を排除する可能性を減少させる無極性であり得る。
本技術の実施形態によるコーティングされた色変換粒子１００を分離することはまた、複数のコーティングされた色変換粒子を撹拌することを含むことができる。例えば、複数のコーティングされた色変換粒子１００は、コーティングされた色変換粒子が分離液２５２に混入される前、またはコーティングされた色変換粒子が分離液内である間に撹拌されてもよい。コーティングされた色変換粒子１００を撹拌することは、ともに張り付いたコーティングされた色変換粒子の一部またはすべてを分離することができる。撹拌することは、例えば、複数のコーティングされた色変換粒子１００をかき混ぜまたは軽く研磨することを含むことができる。複数のコーティングされた色変換粒子１００はまた、大部分の個々のコーティングされた色変換粒子１００の通過を可能にし、かつコーティングされた色変換粒子の大部分の凝集の通過を排除するようにサイズ決めされた穴を有する遮蔽物を使用して遮蔽されてもよい。
複数のコーティングされた色変換粒子１００の浮遊部分は、複数のコーティングされた色変換粒子の非浮遊部分から分離されてもよい。例えば、複数のコーティングされた色変換粒子１００の浮遊部分は、図４に示されるように、すくい網２５６を使用して分離液２５２にからすくい取られてもよい。他の実施形態では、ラングミュア−ブロジェット蒸着プロセスの変形形態が、コーティングされた色変換粒子１００を複数のコーティングされた色変換粒子１００の浮遊部分から基板上に直接移動させるために使用されてもよい。例えば、基板は、コーティングされた色変換粒子をフィルムから基板に移動させるために、分離液２５２の表面にコーティングされた色変換粒子１００のフィルムと接触して配置されてもよい。
複数のコーティングされた色変換粒子１００の浮遊部分を分離した後、分離液２５２は排出されてもよく、複数のコーティングされた色変換粒子の非浮遊部分は、再利用または廃棄のために回収されてもよい。再生利用は、例えば、複数のコーティングされた色変換粒子１００の非浮遊部分を別の蒸着プロセスにさらすことを含むことができる。複数のコーティングされた色変換粒子１００の浮遊部分は、乾燥され、洗浄され、または保管されてもよい。図５は、コーティングされた色変換粒子を電気デバイスに組み込む前にコーティングされた色変換粒子１００を保管するのに好適な概ね気密の容器３００を図示する。分離ステップで処理されたコーティングされた色変換粒子と、分離ステップなしで処理されたコーティングされた色変換粒子とを含む本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたコーティングされた色変換粒子１００は、コーティングされていない色変換粒子より優れた保存期間を有することができる。
本技術の実施形態に従って構成されたコーティングされた色変換粒子１００は、色変換粒子を典型的に含む任意の構造に組み込まれてもよい。例えば、コーティングされた色変換粒子１００は、ＳＳＲＴデバイスまたはこの素子内のマトリクス材料（例えば、シリコーンまたはエポキシ）と混合されてもよい。図６は、本技術のいくつかの実施形態に従って構成されたコーティングされた色変換粒子１００を含むＳＳＲＴデバイス３５０の部分概略断面図である。コーティングされた色変換粒子１００は、ＳＳＲＴ３５４の上およびヒートシンク３５６内に位置決めされたマトリクス３５２に分布される。本技術のいくつかの実施形態では、複数のコーティングされた色変換粒子１００は、ＳＳＲＴ３５４の放射線トランスデューサが作動しているときに色変換粒子およびマトリクス３５２の標準気圧および動作温度などで、複数のコーティングされた色変換粒子の色変換材料と典型的に反応するマトリクス材料と混合される。複数のコーティングされた色変換粒子におけるコーティングされた色変換粒子１００のコーティング１０４は、色変換材料とマトリクス材料との間の反応を防ぎ、遅らせ、またはさもなくば抑制することができる。マトリクス３５２は、色変換材料（例えば、標準温度および標準気圧における）と反応性である環境構成成分（例えば、標準温度および標準気圧における）に浸透性であってもよい。複数のコーティングされた色変換粒子におけるコーティングされた色変換粒子１００のコーティング１０４はまた、色変換材料と環境構成成分との間の反応を防ぎ、遅らせ、またはさもなくば抑制することができる。
コーティングされた色変換粒子１００は、マトリクス３５２にわたって均等に分布され、またはマトリクスのある特定の部分に濃縮されてもよい。図６に示されるように、マトリクス３５２は、コーティングされた色変換粒子１００のほぼすべてを個々に取り囲むことができる。本技術のいくつかの実施形態では、コーティングされた色変換粒子１００は、非個体（例えば、液体）マトリクスに混入され、次いで非個体マトリクスを凝固させて、固体マトリクスを形成する前に、重力によって沈ませてもよい。異なる色変換材料を有するコーティングされた色変換粒子１００は、様々な光学特性を有する構造を作り出すためにともに使用されてもよい。例えば、本技術のいくつかの実施形態は、ＳＳＲＴ３５４の発光を青色から白色に改質するように集合的に構成された色変換材料を含むコーティングされた色変換粒子１００の組み合わせを含む。図６に示されるＳＳＲＴデバイス３５０は、粒子コア１０２のうちのいくつかにおける第１の色変換材料３５８と、他の粒子コアにおける第２の色変換材料３６０とを含む。第１の色変換材料３５８と、第２の色変換材料３６０とを有する粒子コア１０２は、マトリクス３５２にランダムに分布される。
前述の説明は、本技術の実施形態の徹底的な理解およびそのための説明を可能にするための多くの特定の詳細を提供する。このような構造およびシステムとしばしば関連付けられる周知の構造およびシステムならびに方法は、本開示の様々な実施形態の説明を不必要に不明瞭にするのを避けるために詳細に示されず、または記載されていない。加えて、追加の実施形態が本明細書に記載される詳細のうちのいくつかを用いることなく実践され得ることを当業者は理解するであろう。
本開示にわたって、単数の用語「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を含む。同様に、「又は（ｏｒ）」という語は、別段の明確な指示がない限り、「及び（ａｎｄ）」を含むことを意図される。「上方」、「下方」、「前方」、「後方」、「垂直な」、および「水平な」などの方向を示す用語は、様々な要素間の関係を表し、明確にするために本明細書に使用され得る。このような用語が絶対的な配向を示さないことを理解されるべきである。本明細書に言及される、「一実施形態」、「１つの実施形態」、または類似の記述は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、動作、または特質が本技術の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書のこのような語句または記述の出現は、必ずしも同じ実施形態に言及するすべてではない。さらに、様々な特定の特徴、構造、動作、または特質は、１つ以上の実施形態において任意の好適な様式で組み合わされてもよい。
前述から、本技術の特定の実施形態が例示の目的のために本明細書に記載されるが、様々な修正が本技術から逸脱することなくなされ得ることを理解されるであろう。例えば、図１に示されるコーティングされた色変換粒子１００は、コーティング１０４に加えてコーティングを含むことができる。特定の実施形態において記載される本技術のある特定の態様は、他の実施形態で組み合わされ、または除外されてもよい。例えば、ベーン２０４は、図３に示される蒸着チャンバ１５８から除外されてもよい。さらに、本技術のある特定の実施形態と関連付けられた利点は、それらの実施形態において記載されるが、他の実施形態もまた、このような利点を示すことができ、すべての実施形態が、本技術の範囲内に入るこのような利点を必ずしも示す必要はない。したがって、本開示および関連した技術は、本明細書に明示的に示されず、または記載されない他の実施形態を包含することができる。
Claims (35)
- 色変換材料を含む粒子コアと、
フッ素化パリレンを含むコーティングであって、前記粒子コアを概ね取り囲む、コーティングと、を含む、コーティングされた色変換粒子。 - 前記コーティングは、概ね欠陥がない、請求項１に記載のコーティングされた色変換粒子。
- 前記フッ素化パリレンは、パリレンＡＦ−４である、請求項１に記載のコーティングされた色変換粒子。
- 前記コーティングは、０．１マイクロメートルを超える平均厚さを有する、請求項１に記載のコーティングされた色変換粒子。
- 前記色変換材料は、ドープされた色変換材料である、請求項１に記載のコーティングされた色変換粒子。
- 色変換材料を含む粒子コアと、
パリレンを含むコーティングであって、０．１マイクロメートルを超える平均厚さを有し、かつ前記粒子コアを概ね取り囲む、コーティングと、を含む、コーティングされた色変換粒子。 - マトリクス材料と、
前記マトリクス材料内に配設される複数のコーティングされた色変換粒子であって、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングされた色変換粒子が、粒子コアと、前記粒子コアを概ね取り囲むコーティングとを有し、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々の粒子コアが、色変換材料を含み、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングが、パリレンを含む、複数のコーティングされた色変換粒子と、を含む、複合材料。 - 前記マトリクス材料は、概ね光学的に透過性である、請求項７に記載の複合材料。
- 前記パリレンは、フッ素化パリレンである、請求項７に記載の複合材料。
- 前記パリレンは、パリレンＡＦ−４である、請求項７に記載の複合材料。
- 前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの前記個々のコーティングは、概ね欠陥がない、請求項７に記載の複合材料。
- 前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの前記個々のコーティングは、０．１マイクロメートルを超える平均厚さを有する、請求項７に記載の複合材料。
- 前記色変換材料は、ドープされた色変換材料である、請求項７に記載の複合材料。
- 前記複数のコーティングされた色変換粒子は、第１の色変換材料を含む粒子コアを有するコーティングされた色変換粒子と、第２の色変換材料を含む粒子コアを有するコーティングされた色変換粒子とを含み、前記第１の色変換材料および前記第２の色変換材料は異なる、請求項７に記載の複合材料。
- 前記マトリクス材料は、標準温度および標準気圧で環境構成成分に浸透性であり、前記環境構成成分は、標準温度および標準気圧で前記色変換材料と反応性である、請求項７に記載の複合材料。
- 前記環境構成成分は、酸素または水である、請求項１５に記載の複合材料。
- 前記環境構成成分は、標準温度および標準気圧で前記色変換材料と反応して、前記色変換材料を酸化する、請求項１５に記載の複合材料。
- 発光ダイオードと、
光学素子であって、前記発光ダイオードを出る光が、
マトリクス材料と、
前記マトリクス材料内に配設される複数のコーティングされた色変換粒子であって、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングされた色変換粒子が、粒子コアと、前記粒子コアを概ね取り囲むコーティングとを有し、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々の粒子コアが、色変換材料を含み、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングが、パリレンを含む、複数のコーティングされた色変換粒子と、を含む、前記光学素子を通過するように位置決めされる、光学素子と、を備える、発光ダイオードデバイス。 - 前記マトリクス材料は、前記発光ダイオードが作動しているとき、標準気圧および前記光学素子の動作温度で前記色変換材料と反応性である、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記マトリクス材料は、概ね光学的に透過性である、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記パリレンは、フッ素化パリレンである、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記パリレンは、パリレンＡＦ−４である、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの前記個々のコーティングは、概ね欠陥がない、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの前記個々のコーティングは、０．１マイクロメートルを超える平均厚さを有する、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記色変換材料は、ドープされた色変換材料である、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記マトリクス材料は、標準温度および標準気圧で環境構成成分に浸透性であり、前記環境構成成分は、標準温度および標準気圧で前記色変換材料と反応性である、請求項１８に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記環境構成成分は、酸素または水である、請求項２６に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記環境構成成分は、標準温度および標準気圧で前記色変換材料と反応して、前記色変換材料を酸化する、請求項２６に記載の発光ダイオードデバイス。
- 数のコーティングされた色変換粒子を非固体マトリクスに組み合わせて、前記非固体マトリクスが、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングされた色変換粒子を取り囲むようにすることと、
前記非固体マトリクスを凝固させて、固体マトリクスを形成することであって、前記個々のコーティングされた色変換粒子が、粒子コアと、前記粒子コアを概ね取り囲むコーティングとを含み、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々の粒子コアが、色変換材料を含み、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングが、パリレンを含む、固体マトリクスを形成することと、を含む、方法。 - 前記パリレンのモノマーラジカルを含む蒸気を通って前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記粒子コアを移動させることを含む、前記複数のコーティングされた色変換粒子を形成することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
- 複数のコーティングされた色変換粒子を分離液と組み合わせることであって、前記複数のコーティングされた色変換粒子を前記分離液と組み合わせた後、前記複数のコーティングされた色変換粒子の第１の部分が前記分離液に浮き、前記複数のコーティングされた色変換粒子の第２の部分が、前記分離液中に沈む、複数のコーティングされた色変換粒子を分離液と組み合わせることと、
前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記第１の部分、前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記第２の部分、または両方を前記分離液から除去することと、を含む、方法。 - 前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングされた色変換粒子が、粒子コアと、前記粒子コアを概ね取り囲むコーティングとを含み、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々の粒子コアが、色変換材料を含み、前記複数のコーティングされた色変換粒子のうちの個々のコーティングが、パリレンを含む、請求項３１に記載の方法。
- 前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記第１の部分を前記分離液から除去した後、概ね気密の容器内に前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記第１の部分を保管することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
- パリレンのモノマーラジカルを含む蒸気を通って前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記粒子コアを移動させることを含む、前記複数のコーティングされた色変換粒子を形成することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
- パリレンのモノマーラジカルを含む蒸気を通って前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記第２の部分の前記コーティングされた色変換粒子を移動させることを含む、前記複数のコーティングされた色変換粒子の前記第２の部分のコーティングされた色変換粒子を再コーティングすることをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
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