包括波长转换半导体发光器件和滤光器的光源制造技术

半导体发光器件（３４）包括布置在ｎ型区域和ｐ型区域之间的发光层。发光层适合于发射具有第一峰值波长的第一种光。第一波长转换材料（３８）适合于吸收第一种光并发射具有第二峰值波长的第二种光。第二波长转换材料（３６）适合于吸收第一种光或者第二种光并发射具有第三峰值波长的第三种光。滤光器（４０）适合于反射具有第四峰值波长的第四种光。第四种光或者为第二种光的一部分或者为第三种光的一部分。滤光器配置成透射峰值波长比该第四峰值波长更长或更短的光。滤光器布置在第一、第二和第三种光的至少一部分的路径中位于该发光器件之上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括波长转换半导体发光器件和滤光器的光源
技术介绍
比如发光二极管(LED)的半导体发光器件是目前可获得的最有效光源之一。在能 够跨过可见光谱工作的高亮度LED制造中当前感兴趣的材料体系包括III-V族半导体，特 别是也称为III族氮化物材料的镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金；以及镓、铝、铟、砷 和磷的二元、三元和四元合金。通过金属有机化学气相沉积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或 其它外延技术，经常将III族氮化物器件外延生长在蓝宝石、碳化硅或III族氮化物衬底上 以及III族磷化物器件外延生长在砷化镓上。通常，η型区域沉积在衬底上，接着发光或有 源区域沉积在η型区域上，接着P型区域沉积在有源区域上。层的顺序可以颠倒，使得P型 区域更接近衬底。半导体发光器件的一种有希望的应用是用于液晶显示器(IXD)中的背光。IXD通 常用于蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、便携式音乐播放器、膝上型计算机、桌上型监视器以 及电视应用。本专利技术的一个实施例为需要背光的彩色或单色的透射型LCD，其中背光可以使 用一个或多个发射白色或彩色光的LED。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括一种半导体发光器件，其包括布置在η型区域和ρ型区域之 间的发光层。发光层适合于发射具有第一峰值波长的第一种光。比如磷光体的第一波长转 换材料适合于吸收第一种光并发射具有第二峰值波长的第二种光。比如磷光体的第二波长 转换材料适合于吸收第一种光或者第二种光并发射具有第三峰值波长的第三种光。滤光器 适合于反射具有第四峰值波长的第四种光。第四种光或者为第二种光的一部分或者为第三 种光的一部分。滤光器配置成透射峰值波长比该第四峰值波长更长或更短的光。滤光器布 置在第一、第二和第三种光的至少一部分的路径中位于该发光器件之上。本专利技术的实施例可以在液晶显示器中使用。该显示器包括含有半导体发光器件的 至少一个光源、液晶层、以及布置在至少一个光源和液晶层之间的第一滤光层。第一滤光层 包括多个红色像素位置、绿色像素位置和蓝色像素位置。每个像素位置适合于透射期望颜 色的光并吸收另外两种颜色的光。该显示器包括布置在第一滤光层和光源之间的第二滤光 层。第二滤光层适合于透射由第一滤光层透射的红色、绿色和蓝色光，并且反射第一滤光层 吸收的波长处的光。附图说明图1说明在CIE 1931色度图上磷光体转换LED和NTSC标准的色域。图2为液晶显示器的一部分的横断面视图。图3为根据本专利技术实施例的磷光体转换LED的横断面视图。图4说明蓝色发光LED加上黄色发光磷光体的光谱以及用于使用RGB滤光器的显 示器件的理想光源的光谱。图5和6说明包括蓝色发光LED和黄色与红色发光磷光体的两个器件在通过滤光器之前和之后的光谱。图7为根据本专利技术的可替换实施例的磷光体转换LED的横断面视图。图8为液晶显示器的可替换实施例的一部分的横断面视图。图9说明在液晶显示器件中使用的红色、绿色和蓝色滤光器的透射光谱。具体实施例方式传统的白色发光LED典型地包括具有磷光体涂层的蓝色发光LED，该磷光体涂层 通常为Y3Al5O12:Ce3+，其吸收一些蓝色光并发射黄色光。蓝色和黄色光的组合看上去是白色 的。这种磷光体转换LED是有效的，但是由于在光谱中缺乏红色光的原因，其提供不良的色 域用于IXD背光。器件的“色域”为可以由该器件产生的色空间的部分。图1说明磷光体转换LED和 NTSC标准的色域。图1的区域10为CIE 1931色度图，其为所有颜色的数学表示。三角形 12为NTSC (即电视的色彩标准)的色域。灰色区域14为如上所述的蓝色+黄色磷光体转 换LED的色域。图1所示磷光体转换LED能够产生的色域仅仅只有NTSC色域的69%大。依照本专利技术的实施例，用于背光的磷光体转换LED可包括黄色/绿色磷光体、红色 磷光体以及一个或多个滤光器，从而提高背光的色域。图2说明IXD的一部分。形成用于显示器的背光的一个或多个磷光体转换LED 20 布置在具有反射内表面22的盒内。顶散射板23 (例如，粗糙化塑料板)以及一个或多个亮 度增强膜(BEF) M可以布置在该盒之上。散射板23提高了背光表面各处的亮度均勻性。 BEF M可以由塑料板内的微棱镜图案形成，其将光在窄角度内重定向朝向观看者。液晶层 28布置在背光之上，在每个红色、绿色和蓝色像素位置基本上具有可控光间以用于显示彩 色图像。布置在BEF M和液晶层观之间的滤光层沈在相应RGB像素位置具有红色、绿色 或蓝色滤光器。滤光层又仅使经强度调制的红色、绿色或蓝色分量通过，在各个像素位 置处吸收不需要的分量。图9中说明滤光层沈的红色、绿色和蓝色分量的透射光谱。图3说明用于背光的磷光体转换LED的一个实施例。器件20包括半导体结构34， 该半导体结构包括夹置在η型区域和ρ型区域之间的一个或多个发光层。在一些实施例 中，该半导体结构为III族氮化物结构，且发光层配置成发射蓝色光，不过可以使用任何合 适的半导体结构。III族氮化物结构通过生长η型区域，接着是发光区域，接着是ρ型区域 而典型地生长在蓝宝石或SiC生长衬底上。在生长之后可以从半导体结构移除生长衬底。η型区域可包括组份和掺杂剂浓度不同的多个层，其例如包括比如缓冲层或成核 层的准备层(其可以是η型或者非故意掺杂的)，设计成促进生长衬底的随后释放或者在衬 底移除之后半导体结构减薄的释放层，以及针对发光区域有效地发光所期望的具体光学或 电学属性设计的η型或者甚至P型器件层。发光区域生长在η型区域之上。合适的发光区域的实例包括单个厚或薄的发光层 以及包括由阻挡层隔开的多个薄或厚的量子阱发光层的多量子阱发光区域。例如，多量子 阱发光区域可包括由6鄉或hGaN阻挡层隔开的多个InGaN发光层。器件中的一个或多个 发光层可以掺杂有例如Si，或者所述一个或多个发光层可以非故意掺杂。ρ型区域生长在发光区域之上。与η型区域相似，ρ型区域可包括组份、厚度和掺 杂剂浓度不同(包括非故意掺杂的层或者η型层)的多个层。5电接触形成于η和ρ型区域上。ρ型区域和发光区域的一部分可以被刻蚀掉以露 出η型区域的表面，在该表面上形成该电接触。例如通过焊接、热压结合、互扩散结合、或者 通过超声焊结合的Au凸点(stud bump)阵列，互连32将半导体结构34连接到底座30。底座30可以由比如AlN的电绝缘材料形成，底座底部上的比如金焊盘的导电接触 焊盘利用导电通路和/或金属迹线连接到底座顶部上的可焊接电极。底座可以由被钝化以 防止短路的导电材料(比如阳极化AlSiC)形成。底座30可以是导热的，从而用作热沉或将 热量传导至更大的热沉。在半导体结构34连接到底座30之后，可以移除生长衬底。一个或多个波长转换层36和38布置在半导体结构34的顶面之上。在一些实施 例中，啦邻半导体结构34的波长转换层36包括布置在透明材料中的粉末磷光体。透明材 料用作粘合剂以将第二波长转换层38附着到半导体结构34。波长转换层38可以是例如陶 瓷磷光体，如通过引用结合于此美国专利No. 7，361，938中所更详细描述的。在一些实施 例中，波长转换层36也可以是陶瓷磷光体。在一些器件中，波长转换层36包括发射红色光 的一种或多种磷光体，波长转换层38包括发射黄色或绿本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种结构，包括：半导体发光器件３４，包括布置在ｎ型区域和ｐ型区域之间的发光层，其中该发光层适合于发射具有第一峰值波长的第一种光；第一波长转换材料３８，适合于吸收该第一种光并发射具有第二峰值波长的第二种光；第二波长转换材料３６，适合于吸收该第一种光和第二种光之一并发射具有第三峰值波长的第三种光；其中该第一和第二波长转换材料布置在由该半导体发光器件发射的光的路径中；以及滤光器４０，适合于反射具有第四峰值波长的第四种光并透射峰值波长比该第四峰值波长更长或更短的光，其中该第四种光包括该第二种光的一部分和该第三种光的一部分之一，其中该滤光器布置在该第一、第二和第三种光的至少一部分的路径中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·克拉梅斯，
申请(专利权)人：飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US