发光设备制造技术

本发明专利技术描述了一种发光设备(100)。所述发光设备(100)包括至少一个发光结构(110)、至少一个处理层(120)以及至少一个光学结构(130)。所述光学结构(130)包括借助于处理光(150)而被处理的至少一种材料。所述至少一个处理层(120)被布置为在借助于所述处理光(150)对所述材料进行处理期间将所述处理光(150)沿所述光学结构(130)的方向的反射减少至少50％、优选地至少80％、更优选地至少95％并且最优选地至少99％。本发明专利技术的基本想法是在发光结构(110)(如VCSEL阵列)的上方并入不反射的或低反射的处理层(120)，以便实现对如微透镜阵列的发光结构(130)的晶片处理。本发明专利技术还描述了制造这样的发光设备(100)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光设备
本专利技术涉及发光设备和制造这样的发光设备的方法。
技术介绍
发光设备，例如，如发光二极管(LED)的阵列或垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，经常与微透镜阵列一起用来改善整个阵列的亮度和/或改善射束成形。微透镜阵列被单独制造，并且在组装的VCSEL阵列上方利用专用机器被主动对齐。过程是相对缓慢且昂贵的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改善的发光设备和制造这种发光设备的改善的方法。根据第一方面，提供了一种发光设备。所述发光设备包括至少一个发光结构、至少一个处理层能让至少一个光学结构。所述光学结构包括借助于处理光而被处理的至少一种材料。所述至少一个处理层被布置为在借助于所述处理光对所述材料进行处理期间将所述处理光沿所述光学结构的方向的反射减少至少50％、优选地至少80％、更优选地至少95％并且最优选地至少99％。所述发光结构可以是基于半导体的发光结构，如发光二极管或激光二极管。优选地，多个发光设备在阵列布置中被布置为靠近彼此。激光二极管可以是边缘发射激光二极管或优选地垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL可以具有如下优点：它们能够在晶片上被并行地产生和测试。因此在阵列布置中组合多个VCSEL是容易的。单个发光结构(如发光二极管)或阵列(例如，如VCSEL阵列)经常与光学结构(如微透镜阵列)进行组合，以便改善阵列的亮度和/或射束成形(增加阵列的填充因子或发射图样的形状)。在处理的VCSEL晶片的上方使用标准UV-或蓝光可固化聚合物用于处理晶片的上方的微透镜阵列也导致应当保持不被覆盖的位置处的固化的聚合物，即使固化光借助于例如遮蔽掩膜来结构化也如此。虽然这样的遮蔽掩膜在例如玻璃基板上的聚合物阵列的情况下很好地工作，但是特别是发光结构的最上层的横向结构(例如VCSEL的金层)可以在光学结构的凝固期间引起反射光，其很可能是将聚合物固化在焊盘上或锯线上的原因。特别是，用于丝焊的焊盘和锯线可以被固化的聚合物覆盖，固化的聚合物在不想要的凝固之后难以去除。固化的聚合物可以例如污染晶片锯的锯开刀片和/或阻止丝焊。改善从顶部屏蔽UV光和应用将聚合物从焊盘/锯开线道推开的间隔物的许多方法不是成功的。由于许多实验，处理层已经被使用，所述处理层是发光设备的集成部分，并且实现微透镜阵列在例如全VCSEL晶片上的复制，并且允许消除要保持无聚合物的区域中的不想要的凝固。避免了微透镜阵列的单独产生和随后的与发光结构的对准。处理层可以适合于吸收用来对光学结构进行凝固或固化的处理光的大部分。替代地或额外地，处理层适于借助于随后的层来实现关于处理光的发射方向的吸收来避免发光结构的横向结构化的表面处的反射。在该情况下，所述处理层包括抗反射涂层，所述抗反射涂层实现处理光在它可能被吸收处到随后的一层或多层的透射。处理层可以包括一层或一系列两个、三个、四个或更多个子层的序列。多个子层尤其在宽带抗反射涂层或抗反射涂层与吸收层的组合的情况下可以是有用的。关于由发光结构发射的光，处理层可以是透明的或不透明的。处理层必须在发光结构的发光区域上方被移除，从而在该层不对发射的光透明的情况下实现光的发射。至少一个处理层可以还适于避免在至少200℃、更优选地至少220℃并且最优选地至少250℃的温度下剥离所述光学结构。处理层或处理层的至少一个子层的材料可以被选择为使得光学结构与发光结构之间的耦合尤其在较高的温度下得以改善。所述至少一个处理层改善了发光结构的上方的光学结构的附着。在例如焊接期间在更高温度下尤其在光学结构的边缘处剥离可以借助于所述至少一个处理层来减少。一些焊接过程需要高于300℃或甚至320℃的温度。由所述光学结构包括的所述材料包括紫外或蓝光可固化聚合物材料。所述聚合物材料可以是有机或无机材料。所述处理光包括在250nm与450nm之间的波长范围内、优选地在300nm与400nm之间的波长范围内、最优选地在335nm与385nm之间的波长范围内的蓝光或紫外光。所述聚合物材料优选地包括基于以下的树脂与至少一种光引发剂的组合：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、或基于巯醇-烯。光引发剂可以包括当暴露于光时分解成自由基的任何化合物。光引发剂用来促进聚合反应。光引发剂例如被包括在化学类别α-羟基酮、苯甲酰甲酸酯、苯二甲基-缩酮、α-氨基酮、双酰基磷酸酯、金属茂络合物、氧化膦等，或其混合物。所述处理层可以包括抗反射涂层。所述抗反射涂层适合于将所述处理光透射到吸收结构，使得所述处理光的所述反射借助于通过所述吸收结构的吸收而被减少。两种情况可以被区别：·抗反射涂层例如被沉积或被提供在发光结构的顶部金属层上。在该情况下，厚度根据折射和吸收系数来调整。在该情况下，吸收结构可以是发光结构的顶部金属层。·至少两层的堆叠可以被沉积在发光结构的顶层上。可以将与如上面描述的吸收层类似或甚至相同的吸收层直接沉积在发光结构的顶层(例如金层)上。在该情况下，吸收层可以是吸收结构。由于其折射率的高的虚部，吸收层可以关于用来固化光学结构的处理光是反射性的。抗反射层可以作为抗反射涂层被沉积在吸收层的上方。抗反射层根据吸收性层或吸收层的反射性质来调整，以便避免抗反射层与吸收层的界面处的反射。抗反射涂层并且尤其是不同层的厚度必须被调整，使得不同的入射角和处理光的极化被考虑，以便如上面描述的那样减少处理光的反射。所述抗反射涂层的厚度可以适于使得在所述抗反射涂层的更靠近所述处理光的源的第一表面处反射的处理光与在所述抗反射涂层的背向所述处理光的源的第二表面处反射的处理光发生相消干涉。抗反射涂层可以包括几nm厚的中间金属层，所述中间金属层可以置于氧化物层之间以进一步减少反射。抗反射结构或抗反射涂层也可以包括蛾眼型或梯度折射率结构。抗反射涂层的厚度强烈依赖于材料的顺序。如果抗反射涂层包括被附接到另一介电材料的一层介电材料，抗反射涂层的厚度可以在处理光的波长的四分之一的范围内(要考虑抗反射涂层的材料的折射率)。所述处理层例如可以包括被机械地耦合到所述发光结构的金属层。所述处理层可以还包括被附接到所述金属层的金属氧化物层。所述金属氧化物层是所述抗反射涂层。金属氧化物可以优选包括选自包括钛氧化物、锆氧化物、钽氧化物、硅氧化物、铪氧化物或锗氧化物的组的至少一种材料。取决于处理光的波长范围、金属层的材料、发光结构的顶层的材料和光学结构的材料，可以使用其他金属氧化物。由于金属的复折射率，抗反射涂层的厚度必须适合于金属与金属氧化物的组合。在该实例中，抗反射涂层的厚度可以例如厚于处理光的波长的四分之一，例如，该厚度可以在处理光的波长的四分之一的45％至80％的范围内，更优选地在处理光的波长的四分之一的50％至70％的范围内，并且最优选地在处理光的波长的四分之一的55％至60％的范围内(在计算中考虑抗反射涂层的材料的折射率和厚度)。替代地，只要在第一表面处反射的处理光与在抗反射涂层的第二表面处反射的处理光发生相消干涉，就可以使用更厚的抗反射涂层(将处理层的厚度增加处理光的半波长的整数倍)。金属氧化物层可以优选地包括金属层的材料的氧化物。金属层可以例如被沉积到发光结构的上方。远离发光结构指向的金属层的表面可以被氧化(例如热氧化)，使得优选地金属层的一部分被氧化。金属层可以实现到发光结构的良好附着，并且金属层的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备(100)，其中，所述发光设备(100)包括至少一个发光结构(110)、至少一个处理层(120)以及至少一个光学结构(130)，其中，所述光学结构(130)包括借助于处理光(150)而被处理的至少一种材料，并且其中，所述至少一个处理层(120)被布置为在借助于所述处理光(150)对所述材料进行处理期间将所述处理光(150)沿所述光学结构(130)的方向的反射减少至少50％、优选地至少80％、更优选地至少95％并且最优选地至少99％，其中，所述处理层(120)包括抗反射涂层，其中，所述抗反射涂层适于将所述处理光(150)透射到吸收结构，使得所述处理光(150)的所述反射通过借助于所述吸收结构的吸收而被减少，并且其中，所述抗反射涂层的厚度适于使得在所述抗反射涂层的更靠近所述处理光(150)的源的第一表面处反射的处理光(150)与在所述抗反射涂层的背向所述处理光(150)的所述源的第二表面处被反射的处理光(150)发生相消干涉。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.01 EP 15187849.31.一种发光设备(100)，其中，所述发光设备(100)包括至少一个发光结构(110)、至少一个处理层(120)以及至少一个光学结构(130)，其中，所述光学结构(130)包括借助于处理光(150)而被处理的至少一种材料，并且其中，所述至少一个处理层(120)被布置为在借助于所述处理光(150)对所述材料进行处理期间将所述处理光(150)沿所述光学结构(130)的方向的反射减少至少50％、优选地至少80％、更优选地至少95％并且最优选地至少99％，其中，所述处理层(120)包括抗反射涂层，其中，所述抗反射涂层适于将所述处理光(150)透射到吸收结构，使得所述处理光(150)的所述反射通过借助于所述吸收结构的吸收而被减少，并且其中，所述抗反射涂层的厚度适于使得在所述抗反射涂层的更靠近所述处理光(150)的源的第一表面处反射的处理光(150)与在所述抗反射涂层的背向所述处理光(150)的所述源的第二表面处被反射的处理光(150)发生相消干涉。2.根据权利要求1所述的发光设备(100)，其中，所述发光结构(110)是VCSEL的阵列，所述VCSEL的阵列包括所述VCSEL的阵列的底部处的第一电触点(111)，所述VCSEL的阵列还包括半导体基板(112)，所述半导体基板(112)包括激光器腔，所述激光器腔具有底部DBR和顶部DBR以及在所述底部DBR与所述顶部DBR之间的活化层，所述VCSEL的阵列还包括第二电触点(114)，其中，所述处理层(120)被布置在所述第二电触点(114)与所述至少一个光学结构(130)之间。3.根据权利要求1或2所述的发光设备(100)，其中，所述至少一个处理层(120)适于避免在至少200℃、更优选地至少220℃并且最优选地至少250℃的温度下剥离所述光学结构(130)。4.根据权利要求1、2或3所述的发光设备(100)，其中，由所述光学结构(130)包括的所述材料包括紫外或蓝光可固化聚合物材料，并且其中，所述处理光(150)包括在250nm与450nm之间的波长范围内、优选地在300nm与400nm之间的波长范围内、最优选地在335nm与385nm之间的波长范围内的光。5.根据权利要求4所述的发光设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格罗嫩博恩，M·米勒，P·丹贝里，M·舒尔曼，H·门希，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL