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用于发光阵列的光收集结构制造技术

技术编号:42889014 阅读:13 留言:0更新日期:2024-09-30 15:09
半导体LED包括p掺杂层、n掺杂层和有源层,并且具有阳极电接触部和阴极电接触部、位于LED的侧表面上的侧向介电层和位于侧向介电层上的导电接合层。该接合层电耦接至阳极电接触部并且通过侧向介电层与有源层和n掺杂层的侧表面电绝缘。LED具有随着从其阳极接触表面朝向其光出射表面的距离增加而单调增加的截面积。侧表面形状被布置成使得LED或侧向介电层内的内部反射将由有源层发射且在LED内在逃逸锥外传播的光的一部分重定向以朝向逃逸锥内的n掺杂层的光出射表面传播。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术总体上涉及发光二极管和磷光体转换的发光二极管。


技术介绍

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具有单个窄峰。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、一种发光元件包括半导体发光二极管(led)、阳极电接触部和阴极电接触部、侧向介电层以及导电接合层。该led包括p掺杂半导体层、n掺杂半导体层以及在p掺杂层与n掺杂层之间的有源发光层。该led具有:(i)与所述有源层相对的所述n掺杂层的光出射表面;(ii)与所述有源层相对的所述p掺杂层的阳极接触表面;以及(iii)一个或多个侧表面,其侧向地限定所述n掺杂层的至少一部分、所述p掺杂层和所述有源层。该阳极电接触部定位于所述阳极接触表面上并电耦接至所述p掺杂层。该阴极电接触部电耦接至所述n掺杂层。该侧向介电层定位在所述led的所述一个或多个侧表面上,并且该接合层定位在所述侧向介电层上。该接合层电耦接至所述阳极电接触部并且通过所述侧向介电层与所述有源层和n掺杂层的侧表面电绝缘。所述led具有侧表面形状,所述侧表面形状的特征在于截面面积,所述截面面积随着从所述p掺杂层的所述阳极接触表面朝向所述n掺杂层的所述光出射表面的距离的增加而单调增加。所述侧表面形状被布置成使得所述led或侧向介电层内的内部反射将由所述有源层发射并且在所述led内在逃逸锥外传播的光的一部分重定向以朝向所述逃逸锥内的所述n掺杂层的出射表面传播。

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
技术实现思路
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
技术实现思路
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。

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【技术保护点】

1.一种发光元件,包括:

2.根据权利要求1所述的发光元件,所述LED具有下列之一:(i)圆形、椭圆形或卵形的横截面形状;或(ii)正方形、矩形或多边形的横截面形状。

3.根据权利要求1所述的发光元件,所述一个或多个LED侧表面具有纵截面形状,所述纵截面形状具有:(i)在所述阳极接触表面与所述光出射表面之间大致恒定的倾斜度;(ii)在所述阳极接触表面处的第一大致恒定的倾斜度以及在所述光出射表面处的比所述第一大致恒定的倾斜度大的第二大致恒定的倾斜度;或者(iii)从所述阳极接触表面到所述光出射表面单调增加的倾斜度。

4.根据权利要求1所述的发光元件,从所述有源层发射的光的角分布包括至少部分地在逃逸锥内的中心波瓣以及在所述逃逸锥外部的外围波瓣,所述一个或多个LED侧表面被布置为使得在所述外围波瓣内传播的发射光在所述一个或多个LED侧表面处被内部反射。

5.根据权利要求4所述的发光元件,所述一个或多个LED侧表面具有纵截面形状,所述纵截面形状被布置成使得在所述纵截面形状的下述区域中,即在该区域中,在所述外围波瓣中传播的发射光入射到所述一个或多个侧表面上,该侧表面区域相对于该光出射表面的表面法线形成锐角θW,该锐角:(i)介于约(θPL-θC)/2与约(θPL+θC)/2之间,θPL是在该外围波瓣的最大值处的光传播相对于表面法线的锐角,θC是该逃逸锥的锥角;(ii)约等于θPL/2;或(iii)在35度和40度之间。

6.根据权利要求1所述的发光元件,所述侧向介电层(i)仅包括单个介电材料的单一层,或者(ii)包括在所述一个或多个LED侧表面与所述接合层之间的反射涂层。

7.根据权利要求1所述的发光元件,还包括在所述n掺杂层的出射表面上的抗反射涂层,该抗反射涂层布置成减少了入射在该表面上的处于标称发射真空波长λ0处的发射光的反射,该减少是相对于缺少该抗反射涂层的类似表面处的反射而言的。

8.根据权利要求1所述的发光元件,(i)所述LED的各层的总非零厚度小于10μm,或者所述p掺杂层的非零厚度小于2.0μm。

9.一种用于制造根据权利要求1所述的发光元件的方法,所述方法包括:

10.一种发光阵列,包括多个根据权利要求1所述的发光元件,该多个根据权利要求1所述的发光元件布置成使得其各相应光出射表面呈大致共面的布置。

11.根据权利要求10所述的发光阵列,所述多个发光元件包括组装在一起以形成所述阵列的离散的结构不同的元件。

12.根据权利要求10所述的发光阵列,所述阵列的多个发光元件一起整体地形成在共同衬底上。

13.根据权利要求12所述的发光阵列,所述LED的相应n掺杂层形成跨所述阵列的单个连续的n掺杂层。

14.根据权利要求10所述的发光阵列,所述阵列的发光元件的非零间距小于0.10mm,并且所述阵列的相邻发光元件之间的非零间隔小于20μm。

15.根据权利要求10所述的发光阵列,所述阵列的所述发光元件对于从相邻的发光元件出射的发射光具有大于5:1的对比度。

16.根据权利要求10所述的发光阵列,还包括连接至相应阳极电接触部的多个独立的导电迹线或互连件的组,每个阳极电接触部连接至所述迹线或互连件中的单个相应迹线或互连件,所述单个相应迹线或互连件不同于连接至至少一个其他阳极电接触部的相应迹线或互连件。

17.根据权利要求16所述的发光阵列,每个阳极电接触部连接至所述迹线或互连件中的单个相应迹线或互连件,所述单个相应迹线或互连件不同于连接至所有其他阳极电接触部的相应迹线或互连件。

18.根据权利要求16所述的发光阵列,还包括驱动电路,该驱动电路通过电迹线或互连件(i)连接到阴极电接触部中的每一个,并且(ii)连接到阳极电接触部中的每一个,该驱动电路被构造和连接以便提供流过阵列并使阵列发光的电驱动电流,并且该驱动电路还被构造和连接以使得(i)电驱动电流的相应部分作为相应像素电流流过一个或多个相应LED,并且(ii)每个像素电流的幅值与阵列的至少一个其他LED的相应像素电流幅值不同。

19.一种使用权利要求18的发光阵列的方法,所述方法包括:

20.一种用于制造根据权利要求18所述的发光阵列的方法,所述方法包括:

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种发光元件,包括:

2.根据权利要求1所述的发光元件,所述led具有下列之一:(i)圆形、椭圆形或卵形的横截面形状;或(ii)正方形、矩形或多边形的横截面形状。

3.根据权利要求1所述的发光元件,所述一个或多个led侧表面具有纵截面形状,所述纵截面形状具有:(i)在所述阳极接触表面与所述光出射表面之间大致恒定的倾斜度;(ii)在所述阳极接触表面处的第一大致恒定的倾斜度以及在所述光出射表面处的比所述第一大致恒定的倾斜度大的第二大致恒定的倾斜度;或者(iii)从所述阳极接触表面到所述光出射表面单调增加的倾斜度。

4.根据权利要求1所述的发光元件,从所述有源层发射的光的角分布包括至少部分地在逃逸锥内的中心波瓣以及在所述逃逸锥外部的外围波瓣,所述一个或多个led侧表面被布置为使得在所述外围波瓣内传播的发射光在所述一个或多个led侧表面处被内部反射。

5.根据权利要求4所述的发光元件,所述一个或多个led侧表面具有纵截面形状,所述纵截面形状被布置成使得在所述纵截面形状的下述区域中,即在该区域中,在所述外围波瓣中传播的发射光入射到所述一个或多个侧表面上,该侧表面区域相对于该光出射表面的表面法线形成锐角θw,该锐角:(i)介于约(θpl-θc)/2与约(θpl+θc)/2之间,θpl是在该外围波瓣的最大值处的光传播相对于表面法线的锐角,θc是该逃逸锥的锥角;(ii)约等于θpl/2;或(iii)在35度和40度之间。

6.根据权利要求1所述的发光元件,所述侧向介电层(i)仅包括单个介电材料的单一层,或者(ii)包括在所述一个或多个led侧表面与所述接合层之间的反射涂层。

7.根据权利要求1所述的发光元件,还包括在所述n掺杂层的出射表面上的抗反射涂层,该抗反射涂层布置成减少了入射在该表面上的处于标称发射真空波长λ0处的发射光的反射,该减少是相对于缺少该抗反射涂层的类似表面处的反射而言的。

8.根据权利要求1所述的发光元件,(i)所述led的各层的总非零厚度小于10μm,或者所述p掺杂层的非零厚度小于2.0μm。

9.一种用于制造...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·罗佩斯茱莉亚A·阿巴斯
申请(专利权)人:亮锐有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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