波长转换器件、其制造方法以及相关波长转换装置制造方法及图纸

技术编号:10043323 阅读:163 留言:0更新日期:2014-05-14 14:19
本发明专利技术实施例公开了一种波长转换器件、其制造方法以及相关波长转换装置。该波长转换器件的制作方法包括将第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上形成带有无掩膜区的掩膜层,并放置到预定腐蚀液中进行腐蚀,以在该第一表面上形成微结构阵列,然后在微结构阵列的表面上依次形成反射层和波长转换层。本发明专利技术能提供一种具有表面光滑的微结构阵列的波长转换器件的制作方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明和显示用的光源
,特别是涉及一种波长转换器件、其制造方法以及相关波长转换装置。 
技术介绍
现有技术中的照明系统或者投影系统的光源系统中,常采用激发光对波长转换材料进行激发以产生受激光。由于激发光功率往往会过高而导致波长转换层的温度上升,从而造成波长转换材料的光转换效率下降,缩短波长转换装置的使用寿命。 针对这个问题,现有技术中常采用的一种方法是,在波长转换材料层的表面形成由多个凸起微结构组成的凸起微结构阵列,该凸起微结构一般呈金字塔结构或者∧字形的条形等,以增大波长转换材料层的表面积。在激发光不改变的前提下,波长转换材料层的表面积增大,能使得位于单位面积内的波长转换材料的光斑的光功率密度下降,进而提高波长转换材料的光转换效率。 而在波长转换材料层的表面上形成凸起状的微结构阵列的原因在于其制作工艺容易。在该包括凸起微结构阵列的波长转换材料层的制作方法中,先加工微结构模具,然后利用该模具注塑成型。其中该模具只能制作呈凹坑状的微结构阵列,例如采用钻孔或者切削的方法来在该模具上形成凹坑阵列,而注塑成型的微结构阵列与模具呈反结构,因此波长转换材料层上的微结构阵列呈凸起状。 如图1A所示,图1A是现有技术中的波长转换材料层的结构示意图。在这个方案中,激发光L1入射于波长转换材料层101包括有凸起微结构阵列的一面上的其中至少一个凸起微结构上,对该凸起微结构上的波长转换材料进行激发。波长转换材料吸收激发光并出射受激光。由于波长转换材料是全角发光的,部分受激光L2直接出射,部分受激光L3会入射到其他凸起单元上再被这些凸起单元反射出射,还有部分受激光L4依次被多个凸起单元反射后再出射,这造成出射光斑的严重扩散。 针对这个问题,本专利技术人提出了一种新的波长转换装置。如图1B所示,图1B是本专利技术的一种波长转换装置的结构示意图。在波长转换装置101中,在衬底103表面103a上形成起伏的微结构阵列105,该微结构阵列105的表面上镀有反射膜(图未示),并在该反射膜上涂覆有随该微结构的表面起伏的波长转换层107。相对于平面的波长转换层,将波长转换层的表面设置为起伏不平的,以增加波长转换层的单位平面内的表面积,使得透射于单位面积内的波长转换层的激发光的能量密度减小,进而提高波长转换层的光转换效率。 然而,虽然这种结构在理论上具有较高的效率,但是由于反射衬底的表面微结构的加工难于实现,使得实施起来存在难点。本专利技术人通过在金属表面钻孔来实现上述的微结构阵列,采用的手段一般是利用电火花加工,或者使用腐蚀液对金属腐蚀。但是采用该方法加工得到的微结构的表面为粗糙的,在该微结构表面上镀反射膜的效果不佳。 
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种具有表面光滑的微结构阵列的波长转换器件的制作方法。 本专利技术实施例提供一种波长转换器件的制作方法,该制作方法包括如下步骤: a)在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上形成掩膜层,该掩膜层的第一预定位置形成有无掩膜区阵列,该无掩膜区阵列包括多个无掩膜区;或者在该掩膜层的第一预定位置处形成无掩膜区,其中该无掩膜区填充有掩膜区阵列中的多个有掩膜区; b)将该单晶硅片放置于预定的湿法腐蚀液中进行腐蚀,以使得经腐蚀后的单晶硅片的第一表面上对应无掩膜区阵列或者有掩膜区阵列的位置形成微结构阵列,该微结构阵列包括多个微结构; c)在单晶硅片带有微结构阵列的表面上均镀上反射膜,使得该反射膜的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致; d)在所述反射膜上覆盖波长转换层,使得该波长转换层的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致。 本专利技术实施例还提供一种波长转换器件,该波长转换器件根据上述方法制作得到。 本专利技术实施例还提供一种波长转换装置,包括上述波长转换器件,还包括: 基底,所述波长转换器件固定于该基底上; 驱动装置,用于对所述基底进行驱动,以使得所述波长转换器件按预定方式运动。 与现有技术相比,本专利技术包括如下有益效果: 本专利技术中,在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上沉积掩膜层,将该掩膜层的第一预定位置形成无掩膜区阵列或者无掩膜区后进行湿法腐蚀,则腐蚀液在掩膜层的无掩膜区或者无掩膜区阵列中的各无掩膜区处从该单晶硅片的第一表面开始对其进行腐蚀;由于在特定的湿法腐蚀液中,腐蚀液对单晶硅片的<100>晶面和<110>晶面的腐蚀速度远大于对<111>晶面的腐蚀速度,因此,单晶硅片最终会在其第一表面上形成以<111>晶面为侧壁的微结构;在该微结构阵列的表面上依次设置反射层和波长转换层,并使得该波长转换层的表面的起伏与该微结构阵列的起伏一致或者大约一致;由于通过这种方法在单晶硅片上形成的微结构阵列的表面为晶面,相比
技术介绍
中的微结构阵列的表面要更加光滑,在其上镀的反射膜的反射率要更高。 附图说明图1是现有技术中的一种波长转换装置的结构示意图; 图2是本专利技术波长转换器件制作方法的一实施例; 图3A是本专利技术实施例中的单晶硅片上一种掩膜层的结构示意图; 图3B左侧图是图3A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的一种微结构阵列中一个微结构的侧视图; 图3B右侧图是图3B左侧图所示的微结构的俯视图; 图3C左侧图是图3A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的另一种微结构阵列中一个微结构的侧视图; 图3C右侧图是图3C左侧图所示的微结构的俯视图; 图4是本专利技术实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图; 图5是本专利技术实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图; 图6A是本专利技术实施例中的单晶硅片的另一种掩膜层的结构示意图; 图6B是图6A所示的单晶硅片经腐蚀后形成的微结构阵列的结构示意图; 图7是本专利技术波长转换器件制作中在掩膜层上形成无掩膜区阵列的方法的一个实施例; 图8是本专利技术波长转换器件制作中在掩膜层上形成无掩膜区阵列的方法的又一实施例。 具体实施方式下面结合附图和实施方式对本专利技术实施例进行详细说明。 实施例一 根据单晶硅片的表面的取向和其单晶晶格取向的关系,单晶硅片分为<100>单晶硅片、<110>单晶硅片和<111>单晶硅片,分别指的是该硅片表面的平面方向为硅单晶的<100>晶面、<110>晶面和<111>晶面。单晶硅在碱性溶液中腐蚀时呈现出异向腐蚀的特性,即硅的不同晶面被腐蚀的速率不同。腐蚀液对<100>晶面的腐蚀速度最快,<110>晶面次之,最后是<111>晶面,其中腐蚀液对<100>晶面的腐蚀速是对<111>晶面腐蚀速度的几百倍。 因此,可通过腐蚀液对不同晶面的腐蚀速度之间的巨大差异来实现在单晶硅片的表面上形成微结构阵列。首本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种波长转换器件的制作方法,其特征在于,该制作方法包括如下步骤:a)在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面上形成掩膜层,该掩膜层的第一预定位置形成有无掩膜区阵列,该无掩膜区阵列包括多个无掩膜区;或者在该掩膜层的第一预定位置处形成无掩膜区,其中该无掩膜区填充有掩膜区阵列中的多个有掩膜区;b)将该单晶硅片放置于预定的湿法腐蚀液中进行腐蚀,以使得经腐蚀后的单晶硅片的第一表面上对应无掩膜区阵列或者有掩膜区阵列的位置形成微结构阵列,该微结构阵列包括多个微结构;c)在单晶硅片带有微结构阵列的表面上均镀上反射膜,使得该反射膜的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致;d)在所述反射膜上覆盖波长转换层,使得该波长转换层的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致。

【技术特征摘要】
1.一种波长转换器件的制作方法,其特征在于,该制作方法包括
如下步骤:
a)在第一表面为<100>晶面或者<110>晶面的单晶硅片的第一表面
上形成掩膜层,该掩膜层的第一预定位置形成有无掩膜区阵列,该无掩
膜区阵列包括多个无掩膜区;或者在该掩膜层的第一预定位置处形成无
掩膜区,其中该无掩膜区填充有掩膜区阵列中的多个有掩膜区;
b)将该单晶硅片放置于预定的湿法腐蚀液中进行腐蚀,以使得经腐
蚀后的单晶硅片的第一表面上对应无掩膜区阵列或者有掩膜区阵列的
位置形成微结构阵列,该微结构阵列包括多个微结构;
c)在单晶硅片带有微结构阵列的表面上均镀上反射膜,使得该反射
膜的表面的起伏与所述微结构阵列的起伏一致;
d)在所述反射膜上覆盖波长转换层,使得该波长转换层的表面的起
伏与所述微结构阵列的起伏一致。
2.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法,其特征在于,
所述步骤a)包括:
1)在所述单晶硅片的第一表面上沉积掩膜层,该掩膜层为金属化
合物;
2)将光敏胶涂覆于所述掩膜层的完整表面上;
3)将涂覆有光敏胶的掩膜层上的光敏胶的部分位置曝光,使得该
光敏胶上的曝光位置或者未曝光位置为第一预定位置;
4)将曝光的单晶硅片放入显影液中,使得位于所述掩膜层上的第
一预定位置上的光敏胶被显影液处理掉;
5)将经显影液处理后的单晶硅片上未被光敏胶覆盖的掩膜层去除,
形成无掩膜区阵列或者无掩膜区。
3.根据权利要求1所述的波长转换器件的制作方法,其特征在于,
所述掩膜层为一种光敏胶,该光敏胶对碱有耐受能力;
所述步骤a包括:
I)在所述单晶硅片的第一表面上涂覆光敏胶作为掩膜层;
II)将所述光敏胶的部分位置曝光,使得该光敏胶上的曝光位置或
者未曝光位置为第一预定位置;
III)将曝光的光敏胶放入显影液中,使得位于该光敏胶上的第一预
定位置上的掩膜层被显影液处理掉,形成无掩膜区阵列或者无掩膜区。
4.根据权利要求2或3所述的波长转换器件的制作方法,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨毅
申请(专利权)人:深圳市绎立锐光科技开发有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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