具有发光二极管的光电设备制造技术

本发明专利技术涉及一种光电设备(5)，包括：发光二极管(LED)，每个发光二极管包括对应于纳米线、微米线、和/或纳米或微米范围的棱锥结构的半导体元件(22)，以及至少部分地覆盖所述半导体元件并且适于发射辐射的壳体(24)；以及针对每个发光二极管的光致发光涂层(28R，28G，28B)，其包括单量子阱、多量子阱或异质结构，覆盖所述壳体的至少一部分并与所述壳体或所述半导体元件接触，并且适于通过光学泵浦将所述壳体发射的辐射转换成另一辐射。

Photoelectric Equipment with Light Emitting Diodes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有发光二极管的光电设备本专利申请要求法国专利申请FR16/63507的优先权，所述申请将被视为本说明书的组成部分。
技术介绍
本专利技术涉及一种光电设备，特别是显示屏或图像投影设备，其包括由三维元件，特别是半导体微米线或纳米线形成的发光二极管。相关技术的讨论图像的像素对应于由光电设备显示的图像的单位元件。当光电设备是彩色图像显示器光电设备时，它通常包括用于显示图像的每个像素的至少三个组件，也称为显示子像素，其各自发射基本上为单色(例如，红色、绿色和蓝色)的光辐射。由三个显示子像素发射的辐射的叠加为观察者提供对应于所显示图像的像素的色感。在这种情况下，由用于显示图像的像素的三个子显示像素形成的组件被称为光电设备的显示像素。包括发光二极管的光电设备是能够将电信号转换成电磁辐射的设备，并且特别是专用于发射电磁辐射，特别是专用于发射光的设备。能够形成发光二极管的三维元件的示例是包括基于化合物的半导体材料的微米线或纳米线，所述化合物主要包括至少一种III族元素和一种V族元素(例如，氮化镓GaN)，下文中称为III-V族化合物，或者主要包括至少一种II族元素和一种VI族元素(例如，氧化锌ZnO)，下文中称为II-VI化合物。然而，包括发射红光的三维元件的已知发光二极管显示出差的内部量子效率。光电设备可以包括层，该层包括面对发光二极管中的至少一些的光致发光材料块。每个光致发光块适于将由相关联的发光二极管发射的辐射转换成期望的辐射。已知的光致发光块包括微米范围的光致发光粒子或量子点。然而，用于形成微米范围的光致发光粒子的已知材料显示出差的内部量子效率。此外，量子点显示出减少的寿命。
技术实现思路
实施例的目的旨在克服包括发光二极管的前述光电设备的全部或部分缺点。实施例的另一个目的是增加光致发光块的内部量子效率。实施例的另一个目的是增加光致发光块的寿命。实施例的另一个目的是发光二极管包含三维元件，特别是半导体微米线或纳米线。实施例的另一个目的是光电设备的所有发光二极管显示出高内部量子效率。实施例的另一个目的是光电设备的光致发光块显示出高内部量子效率。实施例的另一个目的是包括发光二极管的光电设备能够以工业规模和低成本被制造。因此，一个实施例提供了一种光电设备，包括：发光二极管，每个发光二极管包括对应于纳米线、微米线、和/或纳米或微米范围的棱锥结构的半导体元件，以及至少部分地覆盖半导体元件并适于发射辐射的壳体；以及针对每个发光二极管的光致发光涂层，其包括单量子阱、多量子阱或异质结构，覆盖壳体的至少一部分并与壳体或半导体元件接触，并且适于通过光学泵浦将壳体发射的辐射转换成另一辐射。根据一个实施例，发光二极管适于发射第一波长的第一辐射，并且光致发光涂层包括：第一光致发光涂层，其适于通过光学泵浦将第一辐射转换成第二波长的第二辐射；第二光致发光涂层，其适于通过光学泵浦将第一辐射转换成第三波长的第三辐射；以及第三光致发光涂层，其适于通过光学泵浦将第一辐射转换成第四波长的第四辐射。根据一个实施例，每个半导体元件包括侧面和顶面，并且光致发光涂层和壳体覆盖半导体元件的侧面和顶面。根据一个实施例，每个半导体元件包括侧面和顶面，壳体覆盖半导体元件的侧面并且不覆盖半导体元件的顶面，并且光致发光涂层覆盖半导体元件的顶面并且不覆盖半导体元件的侧面。根据一个实施例，对于每个发光二极管，光电设备还包括与壳体接触的导电层。根据一个实施例，对于每个发光二极管，导电层被反射层覆盖。根据一个实施例，光电设备还包括搁置在衬底上的壁，其至少部分地由至少针对第二辐射、第三辐射和第四辐射的反射材料制成，并且围绕发光二极管。根据一个实施例，光电设备还包括覆盖光致发光涂层并适于阻挡第一辐射且不阻挡第二辐射、第三辐射和第四辐射的滤光器。根据一个实施例，第一波长在360nm至430nm的范围内，第二波长在440nm至490nm的范围内，第三波长在510nm至570nm的范围内，并且第四波长在610nm至720nm的范围内。根据一个实施例，光致发光涂层还包含第四光致发光涂层，其适于通过光学泵浦第一辐射转换成第五波长的第五辐射。根据一个实施例，第五波长在570nm至600nm的范围内。另一实施例提供一种制造先前公开的光电设备的方法，包括以下连续步骤：a)形成发光二极管；以及b)形成光致发光涂层。根据一个实施例，该方法还包括，在步骤b)之前，形成覆盖壳体的导电层，并且在步骤b)之前，撤回半导体元件的顶部处的壳体和导电层，以及在半导体元件的顶部处形成光致发光涂层。附图说明将在下面结合附图对特定实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点，其中：图1和图2是包括发光二极管的光电设备的实施例的正交平面中的局部简化截面图；图3是包括微米线或纳米线的发光二极管的实施例的图1的详细视图；图4和图5是包括发光二极管的光电设备的另一个实施例的正交平面中的局部简化截面图；图6和图7是包括发光二极管的光电设备的其他实施例的局部简化截面图；图8A至图8E是在制造图1所示的光电设备的方法的实施例的连续步骤处获得的结构的局部简化截面图；图9A至图9D是在制造图6所示的光电设备的方法的实施例的连续步骤处获得的结构的局部简化截面图；并且图10是电致发光二极管电极层的另一个实施例的类似于图3的视图。具体实施方式为清楚起见，在各个附图中相同的元件用相同的附图标记表示，并且进一步，如通常在电子电路的表示中那样，各种附图未按比例。此外，仅示出并将描述对理解本说明书有用的那些元件。特别地，用于偏置光电设备的发光二极管的装置是公知的，并且将不再描述。本说明书涉及包括由三维元件(例如，微米线或纳米线)形成的发光二极管的光电设备。在以下描述中，描述了由微米线或纳米线形成的发光二极管的实施例。然而，这些实施例可以针对除微米线或纳米线之外的三维元件(例如，棱锥形的三维元件)实施。在以下描述中，除非另有指示，否则术语“基本上”、“约”和“大约”表示“在10％以内”。此外，“主要由材料制成的化合物”或“基于材料的化合物”意味着化合物包括大于或等于95％的比例(该比例优选地大于99％)的所述材料。此外，发光二极管的“有源区”表示发光二极管提供的电磁辐射中的大部分从其发射的发光二极管的区域。此外，当第一元件被称为通过外延关系连接到第二元件时，这意味着第一元件由第一层制成，并且第二元件由通过在第一层上外延来生长的第二层制成，或者相反地。术语“微米线”或“纳米线”表示沿优选方向的细长形状的三维结构，其具有在10nm至10μm，优选地100nm至2μm的范围内的至少两个尺寸(称为小尺寸(minordimension))，第三尺寸(称为大尺寸(majordimension))是最大的小尺寸的大于或等于1倍，优选地大于或等于5倍，并且更优选地仍大于或等于10倍。在某些实施例中，小尺寸可以小于或等于约1μm，优选地在100nm至1μm的范围内，更优选地在100nm至800nm的范围内。在某些实施例中，每个微米线或纳米线的高度可以大于或等于500nm，优选地在1μm至50μm的范围内，最优选地在1μm至15μm的范围内。在以下描述中，术语“线”用于表示“微米线或纳米线”。优选地，穿过垂直于线的优选方向的平面中的截面的重心的线的中线基本上是直线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电设备(5；55；60)，包括：发光二极管(LED)，每个发光二极管包括对应于纳米线、微米线、和/或纳米或微米范围的棱锥结构的半导体元件(22)，以及至少部分地覆盖所述半导体元件并且适于发射辐射的壳体(24)；以及针对每个发光二极管的光致发光涂层(28R，28G，28B)，其包括单量子阱、多量子阱(44)或异质结构，覆盖所述壳体的至少一部分并与所述壳体或所述半导体元件接触，并且适于通过光学泵浦将所述壳体发射的辐射转换成另一辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 FR 16635071.一种光电设备(5；55；60)，包括：发光二极管(LED)，每个发光二极管包括对应于纳米线、微米线、和/或纳米或微米范围的棱锥结构的半导体元件(22)，以及至少部分地覆盖所述半导体元件并且适于发射辐射的壳体(24)；以及针对每个发光二极管的光致发光涂层(28R，28G，28B)，其包括单量子阱、多量子阱(44)或异质结构，覆盖所述壳体的至少一部分并与所述壳体或所述半导体元件接触，并且适于通过光学泵浦将所述壳体发射的辐射转换成另一辐射。2.根据权利要求1所述的光电设备，其中，所述发光二极管(LED)适于发射第一波长的第一辐射，并且其中所述光致发光涂层(28R，28G，28B)包括：第一光致发光涂层(28B)，其适于通过光学泵浦将所述第一辐射转换成第二波长的第二辐射；第二光致发光涂层(28G)，其适于通过光学泵浦将所述第一辐射转换成第三波长的第三辐射；以及第三光致发光涂层(28R)，其适于通过光学泵浦将所述第一辐射转换成第四波长的第四辐射。3.根据权利要求1或2所述的光电设备，其中，每个半导体元件(22)包括侧面和顶面，并且其中所述光致发光涂层(28R，28G，28B)和所述壳体(24)覆盖所述半导体元件的侧面和顶面。4.根据权利要求1或2所述的光电设备，其中，每个半导体元件(22)包括侧面和顶面，其中所述壳体(24)覆盖所述半导体元件的侧面并且不覆盖所述半导体元件的顶面，并且其中所述光致发光涂层(28R，28G，28B)覆盖所述半导体元件的顶面并且不覆盖所述半导体元件的侧面。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电设备，对于每个发光二极管(LED)，其包括与所述壳体(24)接触的导电层(26)。6.根据权利要求5所述的光电设备，其中，对于每个发光二极管(LED)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭伟新，菲力浦·吉莱，
申请(专利权)人：艾利迪公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR