本发明专利技术的实施例包括半导体发光器件，能够发射具有第一峰值波长的第一光；以及波长转换元件，能够吸收第一光并发射具有第二峰值波长的第二光。在一些实施例中，该结构还包括金属纳米颗粒阵列（32），配置成通过第一波长范围中的大部分光而反射或吸收第二波长范围中的大部分光。在一些实施例中，该结构还包括滤光器（42，16），配置成通过第一波长范围中的大部分光并反射或吸收第二波长范围中的大部分光，其中配置所述滤光器，使得对于以相对于滤光器主表面法线0°和60°之间角度入射在滤光器上的光而言，滤光器通过最小量光的波长偏移不超过30nm。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于半导体发光器件的滤光器。
技术介绍
半导体发光器件是当前可用的最有效率的光源之一，包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED )、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边发射激光器。制造能够跨越可见光谱工作的高亮度发光器件时当前感兴趣的材料系统包括πι-v族半导体，尤其是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，也称为III-氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相淀积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或其他外延技术在蓝宝石、碳化硅、III-氮化物或其他适当衬底上外延生长成分和掺杂剂浓度不同的半导体层叠层，从而制造III-氮化物发光器件。叠层常常包括形成于衬底上、掺杂有例如Si的一个或多个η型层，形成于η型层上有源区 中的一个或多个发光层，以及形成于有源区上，掺杂以例如Mg的一个或多个P型层。在η和P型区域上形成电接触。图I示出了 US 5813752中更详细描述的LED。短波通过(SWP)滤光器38设置于LED 36和磷光体层40之间，另一个SWP滤光器42添加在磷光体层40顶部(观看侧)。SffP滤光器42的功能是(1)反射波长太长的光和(2)反射希望波长的光的一部分。没有滤光器，后一种光就会以相对于法线的小角度和大角度(以所谓的朗伯或余弦曲线分布)出射到空气中。有了滤光器，大角度光被滤光器反射并接下来散射，被磷光体层40和滤光器38到滤光器42重新进行角分布并反向反射。于是，这种光的大部分能够相对于表面上法线以小角度出射到空气中。优选的SWP滤光器是多层电介质叠层，优选至少12层，具有交替的高低折射率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于波长转换半导体发光器件的滤光器，其可以改善在该结构发射的光谱中颜色与角度关系的控制。本专利技术的实施例包括半导体发光器件，能够发射具有第一峰值波长的第一光；以及波长转换元件，能够吸收第一光并发射具有第二峰值波长的第二光。在一些实施例中，该结构还包括金属纳米颗粒阵列，配置成通过第一波长范围中的大部分光而反射或吸收第二波长范围中的大部分光。在一些实施例中，该结构还包括滤光器，其配置成通过第一波长范围中的大部分光并反射或吸收第二波长范围中的大部分光，其中配置所述滤光器，使得对于以相对于滤光器主表面法线0°和60°之间角度入射在滤光器上的光而言，滤光器通过最小量光的波长偏移不超过30nm。在常规滤光器、例如常规电介质叠层中，滤光器的反射率行为强烈取决于光的入射角。这里描述的滤光器可以具有较小的反射率与角度相关性或不同的反射率与角度行为，可以在结构发射的光的光谱中提供优异的颜色与角度关系的控制。附图说明图I示出了包括LED、磷光体层和两个滤光器的现有技术器件。图2示出了半导体发光器件、波长转换元件和滤光器的布置。图3示出了半导体发光器件、波长转换元件和滤光器的替代布置。图4示出了光通过设置于半导体发光器件上的波长转换元件的路径。图5示出了薄膜倒装芯片发光器件。图6示出了垂直发光器件。图7示出了金属纳米颗粒阵列。·图8是针对各种点阵间隔的银纳米柱阵列，作为波长函数的消光图。图9是针对各种纳米柱直径的银纳米柱阵列，作为波长函数的消光图。图10是针对金纳米颗粒阵列上各种入射角的光，作为波长函数的透射率图。图11是针对具有不同折射率的两种材料的叠层，作为较小折射率的函数的折射率比率图。具体实施例方式在常规反射体中，例如上文参考图I所述的多层电介质叠层中，对于不同的入射角，反射率可能会有极大变化。这种行为由图I中所示的光线例示，小角度光被透射，而大角度光被反射。这样的反射体不适合不希望反射率与角度相关的应用。在本专利技术的实施例中，将全向波长可调滤光器与诸如LED的半导体发光器件组合进行颜色控制。滤光器可以被配置成通过特定波长并反射其他波长(波长可调)，与被通过或反射光的入射角无关(全向)。尽管在下面的范例中，半导体发光器件是发射蓝色或紫外光的III-氮化物LED，但可以使用除LED之外的半导体发光器件，例如由其他材料系统制造的激光二极管和半导体发光器件，其他材料系统例如是其他III-V材料、III-磷化物、III-砷化物、II-VI材料或Si基材料。可以使用任何适当的LED。图5和6示出了适当的LED 10的两个范例。为了制造图5和6中所示的器件，在生长衬底上生长半导体结构22。半导体结构22包括夹在η和ρ型区域之间的发光或有源区。通常首先生长η型区域，η型区域可以包括多个不同成分和掺杂剂浓度的层，例如包括准备层，如缓冲层或成核层，其可以是η型或非人为掺杂的，以及η或甚至P型器件层，为实现发光区域期望的特定光学或电学性质而设计，以有效率地发光。在η型区域上生长发光区域或有源区。适当发光区域的范例包括单个厚的或薄的发光层，或者包括多个由势垒层分开的薄或厚发光层的多量子阱发光区域。在发光区域上生长P型区域。像η型区域那样，ρ型区域可以包括多个不同成分、厚度和掺杂剂浓度的层，包括非人为掺杂的层或η型层。在图5中所示的器件中，在P型区域上设置P接触金属26，然后蚀刻掉ρ型区域和有源区的一部分，以暴露η型层进行金属化。P接触26和η接触24在器件的同一侧上。如图5所示，ρ接触26可以设置于多个η接触区域24之间，但这并非必要的。在一些实施例中，η接触24和ρ接触26之一或两者是反射性的，安装器件使得通过图5中所示的取向的器件顶部提取光。在一些实施例中，接触可以在范围上受限或做成透明的，可以安装器件，从而通过其上形成接触的表面提取光。将半导体结构附着于底座28。如图5所示，可以去除生长衬底，或者它可以保持为器件的一部分。在一些实施例中，对通过去除生长衬底而暴露的半导体层进行构图或粗糙化，这可以改善从器件提取光。在图6中所示的垂直注入LED中，在半导体结构一侧上形成η接触，在半导体结构的另一侧形成P接触。例如，可以在P型区域上形成P接触26，可以将器件通过P接触26附着于底座28。可以去除衬底的全部或一部分并可以在通过去除衬底一部分暴露的η型区域表面上形成η接触24。可以利用图6中所示的丝焊或任何其他适当结构做出通往η接触的电接触。可以将LED与一种或多种波长转换材料组合，例如磷光体、量子点、半导体量子阱或染料，以生成白光或其他颜色的单色光。波长转换材料吸收LED发射的光并发射不同波长的光。可以通过波长转换材料转换LED发射的全部或仅一部分光。LED发射的未转换光可以是最终光谱的一部分，但未必一定这样。常见组合的范例包括发蓝光LED与发黄光磷光体组合，发蓝光LED与发绿光和红光磷光体组合，发紫外光LED与发蓝光和黄光磷光体组合，以及发紫外光LED与发蓝光、绿光和红光的磷光体组合。可以添加发射其他颜色光的波 长转换材料以调节从器件发射的光的光谱。在一些实施例中，将发红光磷光体和发绿光或黄光磷光体与发蓝光LED组合,发红光磷光体可以设置于发蓝光LED和发绿光或发黄光磷光体之间。例如，发红光磷光体可以是粉末，发绿光或黄光磷光体可以是陶瓷，使得粉末设置于LED和陶瓷之间。或者，发红光磷光体可以是陶瓷，发绿光或黄光磷光体可以是粉末，使得粉末设置于陶瓷上方。波长转换元件例如可以是预先形成的陶瓷磷光体层，其胶粘或接合到LED或与LED分隔开，或是设置于有机密封剂中的粉末磷光体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：DR查伯林，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：
国别省市：
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