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具有纳米结构化光提取层的发光器件制造技术

技术编号:40294581 阅读:10 留言:0更新日期:2024-02-07 20:43
一种半导体发光器件,包括在连续器件区域之上共同延伸的掺杂半导体层之间的结或有源层、连接到半导体层的对应电接触组、以及在一个半导体层的与另一个半导体层相对的表面上的多个纳米结构化光学元件。一组复合电接触包括导电层、在导电层和半导体层之间的透明电介质层、以及穿过电介质层连接导电层和半导体层的通孔。纳米结构化元件重定向以由半导体层支持的光学模式侧向传播的光,以离开器件。复合电接触可以是独立的,并限定该器件的独立可寻址像素区域。纳米结构化元件和薄半导体层可以在相邻像素区域之间产生高对比度,而在它们之间没有沟槽。驱动电路可以提供在像素区域之间不同的驱动电流。

【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(在本文中统称为“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该器件的结构和由其构成的半导体材料的组分所确定的波长处表现出单一的窄峰。通过合适地选择器件结构和材料体系,led可以被设计为在紫外、可见、或红外波长处来操作。

2、led可以与吸收由led发射的光并作为响应发射不同(通常更长)波长的光的一种或多种波长转换材料(在本文中一般称为“磷光体”)组合。对于这种磷光体转换led(“pcled”),由led发射的被磷光体吸收的光的份额取决于由led发射的光的光路上的磷光体材料的量,例如取决于设置在led上或led周围的磷光体层中磷光体材料的浓度以及该层的厚度。

3、可以将磷光体转换led设计为使得led发射的所有光都被一种或多种磷光体吸收,在该情况下,来自pcled的发射完全来自磷光体。在这种情况下,例如,可以选择磷光体以在狭窄的光谱区域内发射光,该光不由led直接有效地生成。

4、替代地,可以将pcled设计为使得由led发射的光的仅一部分被磷光体吸收,在该情况下,来自pcled的发射是由led发射的光和由磷光体发射的光的混合。通过合适地选择led、磷光体、和磷光体组分,可以将这样的pcled设计成发射例如具有期望的色温和期望的显色特性的白光。

5、可以在单个衬底上一起形成多个led或pcled,以形成阵列。这种阵列可以用于形成有源照明显示器,诸如在例如智能手机和智能手表、计算机或视频显示器、增强或虚拟现实显示器、或者标牌中采用的那些;或者用于形成自适应照明源,诸如在例如机动车前灯、相机闪光源、或闪光灯(即手电筒)中采用的那些。每毫米具有一个或几个或许多单独器件的阵列(例如,大约一毫米、几百微米、或小于100微米的器件间距,以及相邻器件之间小于100微米或者仅几十微米或更小的间隔)通常被称为miniled阵列或microled阵列(替代地,μled阵列)。这种miniled阵列或microled阵列在许多实例中还可以包括如上所述的磷光体转换器;这种阵列可以被称为pc-miniled阵列或pc-microled阵列。


技术实现思路

1、本专利技术半导体发光器件包括:第一和第二掺杂半导体层,其之间具有结或有源层;第一组和第二组电接触;以及一组多个纳米结构化光学元件。第一和第二掺杂半导体层被布置用于发射处于标称发射真空波长λ0的光;该发射由第一半导体层和第二半导体层之间的结或有源层处的载流子复合产生。第一半导体层和第二半导体层以及结或有源层在器件的连续区域之上共同延伸。第一组一个或多个电接触在其与第二半导体层相对的表面处与第一半导体层电接触;第二组一个或多个电接触与第二半导体层电接触。第一组中的每个电接触是复合电接触,其包括(i)在器件的连续区域内的第一半导体层的第一表面的对应表面区域之上延伸的对应导电层,(ii)在对应导电层和第一半导体层之间的对应的基本透明的电介质层,以及(iii)穿过对应电介质层的一个或多个对应的导电通孔,每个通孔在对应导电层和第一半导体层之间提供局部的、外接的电连接。该组多个纳米结构化光学元件被布置在第一半导体层的第一表面处或者与第一半导体层相对的第二半导体层的表面处。该组纳米结构化光学元件的布置导致由第一半导体层和第二半导体层支持的以一种或多种选择的光学模式侧向传播的至少一部分光(处于标称发射真空波长λ0)的重定向,以通过第二半导体层离开器件。

2、本专利技术发光器件的第一组一个或多个电接触可以包括多个独立的复合电接触。第一半导体层的第一表面的每个对应的表面区域可以是与器件的所有其他复合接触的外接表面区域分隔的分立的、外接的表面区域,以便限定发光器件的对应的分立像素区域。该组多个纳米结构化光学元件可以被布置成使得在每个像素区域内以标称发射真空波长λ0发射并通过第二半导体层离开该器件的光中,(i)至少指定的最小份额的出射光从该像素区域出射,(ii)至多指定的最大份额的出射光从其他不同的像素区域离开该器件,或者(iii)从该像素区域出射的光的份额与从一个或多个相邻像素区域出射的光的份额的对比度超过指定的最小对比度。

3、本专利技术发光器件可以进一步包括通过导电迹线或互连连接至第一组和第二组接触的驱动电路。该驱动电路可以提供流经该器件的电驱动电流,并使该器件发射光,其中该电驱动电流的对应部分作为对应的像素电流流经该器件的一个或多个像素区域。每个像素电流幅度可以不同于至少一个其他像素电流幅度,或者不同于任何其他像素电流幅度。驱动电路可以跨器件提供像素电流幅度的一个或多个指定的空间分布,像素电流幅度被提供给器件的对应像素区域。在这样的示例中,发光强度的空间分布根据跨器件的像素区域的布置和由驱动电路提供的像素电流幅度在像素区域之中的指定分布而跨器件变化。

4、在参考附图中所图示及以下书面描述或所附权利要求中公开的示例时,与led、pcled、miniled阵列、pc-miniled阵列、microled阵列、和pc-microled阵列相关的目的和优点可以变得清楚。

5、提供本
技术实现思路
是为了以简化形式介绍构思的选择,这些构思在下文的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
既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】

1.一种半导体发光器件,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体发光器件,每个复合电接触进一步包括在所述对应电介质层和所述第一半导体层之间并且与所述第一半导体层电接触的对应的基本透明的电极层,每个通孔通过在所述对应导电层和所述对应电极层之间提供电连接而在所述对应导电层和所述第一半导体层之间提供电连接。

3.根据权利要求1所述的器件,

4.根据权利要求3所述的半导体发光器件,所述多个复合电接触中的每一个进一步包括在所述对应电介质层和所述第一半导体层之间并且与所述第一半导体层电接触的对应的基本透明的、外接的、分立的电极层,一个或多个对应的通孔通过在所述对应导电层和所述对应电极层之间提供电连接而在所述对应导电层和所述第一半导体层之间提供电连接。

5.根据权利要求4所述的器件,多个复合接触的电极层通过电绝缘材料彼此分隔,使得基本上防止了相邻复合接触之间的直接导电。

6.根据权利要求3所述的器件,多个复合接触的导电层通过电绝缘材料彼此分隔,使得基本上防止了相邻复合接触之间的直接导电。

7.根据权利要求3所述的器件,该组多个纳米结构化光学元件被布置成使得在每个像素区域内以所述标称发射真空波长λ0发射并通过所述第二半导体层离开所述器件的光中,(i)至少指定的最小份额的出射光从该像素区域出射,并且所述指定的最小份额大于约50%,(ii)至多指定的最大份额的出射光从其他不同的像素区域离开所述器件,并且所述指定的最大份额小于约50%,或者(iii)从该像素出射的光的份额与从一个或多个相邻像素出射的光的份额的对比度超过所述指定的最小对比度,并且所述指定的最小对比度大于约20:1。

8.根据权利要求3所述的器件,每个像素区域具有小于约0.1mm的非零最大横向尺寸,或者相邻复合电接触之间的非零分隔小于约0.1mm。

9.根据权利要求3所述的器件,进一步包括连接到所述复合接触的一组多个独立的导电迹线或互连,每个复合接触连接到与连接到至少一个其他复合接触的对应迹线或互连不同的单个对应的迹线或互连。

10.根据权利要求9所述的器件,每个像素区域可独立于至少一个其他像素区域进行寻址。

11.根据权利要求9所述的器件,进一步包括通过所述电迹线或互连连接到第一组和第二组接触的驱动电路,所述驱动电路被构造和连接以便提供流经所述器件并使所述器件发射光的电驱动电流,并且被进一步构造和连接成使得(i)所述电驱动电流的对应部分作为对应的像素电流流过一个或多个对应的像素区域,以及(ii)每个像素电流幅度不同于所述器件的至少一个其他像素区域的对应像素电流幅度。

12.一种使用根据权利要求11所述的器件的方法,所述方法包括:

13.根据权利要求1所述的器件,其中每个电介质层的非零厚度大于0.1μm。

14.根据权利要求1所述的器件,其中(i)所述第一半导体层和所述第二半导体层以及所述结或有源层的非零总厚度小于约5μm,或者(ii)所述第一半导体层的非零厚度小于约1.0μm。

15.根据权利要求1所述的器件,所述第一半导体层和所述第二半导体层支持至多15种侧向传播光学模式。

16.根据权利要求1所述的器件:

17.根据权利要求16所述的器件,进一步包括抗反射涂层,其在与所述第一半导体层相对的所述第二半导体层的表面上,并且其被布置成相对于在没有所述抗反射涂层的类似表面处的反射,减少入射在该表面上的处于所述标称发射真空波长λ0的所发射光的反射。

18.根据权利要求1所述的器件:

19.根据权利要求1所述的器件,所述纳米结构化光学元件的特征在于,元件高度在约0.05μm和约0.5μm之间,元件宽度在约0.1μm和约1.0μm之间,或者至少一个元件间隔在约0.15μm和约0.5μm之间。

20.一种用于制造根据权利要求1-11或13-19中任一项所述的发光器件的方法,所述方法包括:

21.一种用于制造发光器件的方法,所述方法包括:

...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种半导体发光器件,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体发光器件,每个复合电接触进一步包括在所述对应电介质层和所述第一半导体层之间并且与所述第一半导体层电接触的对应的基本透明的电极层,每个通孔通过在所述对应导电层和所述对应电极层之间提供电连接而在所述对应导电层和所述第一半导体层之间提供电连接。

3.根据权利要求1所述的器件,

4.根据权利要求3所述的半导体发光器件,所述多个复合电接触中的每一个进一步包括在所述对应电介质层和所述第一半导体层之间并且与所述第一半导体层电接触的对应的基本透明的、外接的、分立的电极层,一个或多个对应的通孔通过在所述对应导电层和所述对应电极层之间提供电连接而在所述对应导电层和所述第一半导体层之间提供电连接。

5.根据权利要求4所述的器件,多个复合接触的电极层通过电绝缘材料彼此分隔,使得基本上防止了相邻复合接触之间的直接导电。

6.根据权利要求3所述的器件,多个复合接触的导电层通过电绝缘材料彼此分隔,使得基本上防止了相邻复合接触之间的直接导电。

7.根据权利要求3所述的器件,该组多个纳米结构化光学元件被布置成使得在每个像素区域内以所述标称发射真空波长λ0发射并通过所述第二半导体层离开所述器件的光中,(i)至少指定的最小份额的出射光从该像素区域出射,并且所述指定的最小份额大于约50%,(ii)至多指定的最大份额的出射光从其他不同的像素区域离开所述器件,并且所述指定的最大份额小于约50%,或者(iii)从该像素出射的光的份额与从一个或多个相邻像素出射的光的份额的对比度超过所述指定的最小对比度,并且所述指定的最小对比度大于约20:1。

8.根据权利要求3所述的器件,每个像素区域具有小于约0.1mm的非零最大横向尺寸,或者相邻复合电接触之间的非零分隔小于约0.1mm。

9.根据权利要求3所述的器件,进一步包括连接到所述复合接触的一组多个独立的导电迹线或互连,每个复合接触连接到与连接到至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·洛佩兹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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