具有介电性光收集结构的发光阵列的制作方法

本发明总体上涉及发光二极管和磷光体转换的发光二极管。

背景技术：

1、半导体发光二极管和激光二极管(在此统称为“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装置的结构和构成其的半导体材料的组成所确定的波长处呈现单个窄峰。通过适当选择装置结构和材料系统，led可以被设计成在紫外、可见光或红外波长处工作。

2、led可以与一种或多种波长转换材料(在此通常称为“磷光体”)组合，该波长转换材料吸收由led发射的光并且作为响应发射较长波长的光。对于这种磷光体转换的led(“pcled”)，由led发射的光中被磷光体吸收的份额取决于由led发射的光的光路中的磷光体材料的量，例如取决于设置在led上或led周围的磷光体层中的磷光体材料的浓度以及层的厚度。

3、磷光体转换的led可以被设计成使得由led发射的所有光被一种或多种磷光体吸收，在这种情况下，来自pcled的发射完全来自磷光体。在这种情况下，可以选择磷光体以例如发射led不能直接有效产生的窄光谱区的光。

4、或者，pcled可被设计成使得仅一部分led发射的光被磷光体吸收，在这种情况下pcled的发射是led发射的光和磷光体发射的光的混合。通过适当选择led、磷光体和磷光体组成，这种pcled可以设计为发射例如具有期望色温和期望显色性的白光。

5、多个led或pcled可以一起形成在单个衬底上以形成阵列。这样的阵列可以用于形成主动照明的显示器，例如在例如智能电话和智能手表、计算机或视频显示器、增强现实或虚拟现实显示器或标志中所采用的那些显示器，或者用于形成适应性照明源，例如在例如汽车前灯、街道照明、相机闪光光源或闪光灯(即手电筒)中采用的那些照明源。每毫米具有一个或几个或许多个个体装置的阵列(例如，装置节距或间距为约一毫米、几百微米或小于100微米，相邻装置之间的间隔小于100微米或仅几十微米或更小)通常被称为微型led(miniled)阵列或微led(microled)阵列(或者，μled阵列)。在许多情况下，这种miniled或microled阵列也可包括如上所述的磷光体转换器；这种阵列可以被称为pc-miniled或pc-microled阵列。

技术实现思路

1、本发明的半导体发光阵列包括半导体发光二极管结构、多个透明介电本体以及多个独立的第一电接触部及第二电接触部。该二极管结构包括第一和第二掺杂半导体层以及它们之间的结层或有源层。二极管结构发射由结层或有源层处的载流子复合引起的标称发射真空波长λ0的光。第一和第二半导体层以及结层或有源层在阵列的毗连区域上共同延伸。第二电接触部与第二半导体层电接触。多个透明介电主体中的每一个从第一半导体层的与第二半导体层相对的第一表面远离第一半导体层突伸。在每个介电主体的与第一半导体层相对的表面上形成相应导电层。每个导电层在其第一表面处与第一半导体层电接触，并且因此形成各第一电接触部中的一个相应第一电接触部的至少一部分。每个介电主体和相应第一电接触部在阵列的毗连区域内限定相应离散的局限性像素区域；每个像素区域与阵列的其他局限性像素区域分离。每个介电主体被布置成使得从相应像素区域中的结层或有源层发射的光中的一些传播到第一半导体层中并传播到介电主体中，在介电主体内经历一次或多次内部反射，并且传播通过介电主体、通过第一和第二半导体层并远离第一半导体层地从第二半导体层出射。

2、在参考附图中示出的并且在以下书面描述或所附权利要求书中公开的示例之后，与led、pcled、miniled阵列、pc-miniled阵列、microled阵列和pc-microled阵列有关的目的和优点可以变得明晰。

3、提供本技术实现要素：以便以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容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：

1.一种半导体发光阵列，包括：

2.如权利要求1所述的发光阵列，每个介电主体被布置成使得从相应像素区域中的所述结层或有源层发射的光的至少一部分传播到所述第一半导体层中并传播到所述介电主体中，在所述介电主体内经历一次或多次内部反射，并且传播通过所述介电主体、通过所述第一和第二半导体层并远离所述第一半导体层地从所述第二半导体层出射。

3.根据权利要求1所述的发光阵列，(i)每个第一电接触部包括穿过相应介电主体的一个或多个相应导电通孔，每个通孔提供相应导电层与所述第一半导体层之间的局部化的局限性电连接，以及(ii)每个第一电接触部包括相应介电主体与所述第一半导体层之间的透明电极层的相应局限性区域并且与所述第一半导体层电接触，每个通孔通过提供相应导电层与相应电极层之间的电连接来提供相应导电层与所述第一半导体层之间的电连接。

4.根据权利要求1所述的发光阵列，每个第一电接触部包括(i)在相应介电主体和所述第一半导体层之间的相应透明电极层，以及(ii)相应电绝缘层，该相应电绝缘层被布置成在相应像素区域的外围区域上将所述第一半导体层与相应透明电极层和相应导电层分离，所述透明电极层仅在相应像素区域的由相应外围区域界定的中心区域上与所述第一半导体层电接触。

5.根据权利要求1所述的发光阵列，每个介电主体具有锥形形状，所述锥形形状的截面积随着与所述第一半导体层的第一表面的距离的增加而减小。

6.根据权利要求5所述的发光阵列，每个介电主体包括以下中的一个或多个：截头圆锥形、截头棱锥形、球冠或球形截头体的形状、抛物冠或抛物面截头体的形状、类球冠或类球形截头体的形状、椭球冠或椭球形截头体的形状、或卵形冠或卵形截头体的形状。

7.如权利要求5所述的发光阵列，每个介电主体包括具有第一形状的第一部分和具有第二形状的第二部分，该第一形状不同于所述第二形状，所述第一部分在所述第二部分和所述第一半导体层之间，所述第一形状和所述第二形状被布置成将发射光的角分布的相应第一部分和第二部分重定向成在相应选定方向上传播以离开所述介电主体并且朝向所述第二半导体层传播。

8.如权利要求1的发光阵列，所述介电主体的厚度小于5μm。

9.如权利要求1所述的发光阵列，所述第一半导体层和所述介电主体的相应折射率之间的差小于0.5。

10.根据权利要求1所述的发光阵列，还包括在每个介电主体上的相应反射涂层，所述反射涂层位于所述介电主体和相应第一电接触部的相应导电层之间。

11.根据权利要求1所述的发光阵列，还包括：

12.根据权利要求1所述的发光阵列，还包括：

13.根据权利要求1所述的发光阵列，还包括：

14.如权利要求1所述的发光阵列，所述阵列的所述像素区域对于从相邻像素区域出射的发射光具有大于5:1的对比度。

15.根据权利要求1所述的发光阵列，所述阵列的所述像素区域的非零间距小于0.10mm，并且相邻的各第一电接触部之间的非零间距小于20.μm。

16.根据权利要求1所述的发光阵列，(i)所述第一半导体层和所述第二半导体层以及所述结层或所述有源层的非零总厚度小于10.μm，或(ii)所述第一半导体层的非零厚度小于1.0μm。

17.根据权利要求1所述的发光阵列，还包括：

18.一种使用权利要求17的发光阵列的方法，所述方法包括：

19.一种用于制造权利要求17的发光阵列的方法，所述方法包括：

20.一种用于制造权利要求1的发光阵列的方法，所述方法包括：

技术总结一种发光阵列，包括半导体LED结构、多个透明介电主体、多个独立的第一电接触部的组、以及第二电接触部的组。该LED结构在阵列上毗连延伸。第二电接触部与第二半导体层电接触。每个介电主体远离第一半导体层突伸，并且在其表面上具有与第一半导体层电接触的导电层，从而形成各第一电接触部中的一个相应第一电接触部的一部分。每个介电主体和相应第一电接触部在阵列的毗连区域内限定了相应离散的局限性像素区域，每个像素区域彼此分离。在像素区域中发射的一些光传播到介电主体中，在介电主体内经历内部反射，并且通过介电主体和二极管结构传播到阵列之外。技术研发人员：A·罗佩斯-茱莉亚,A·阿巴斯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：2024/7/29