專利名稱：光轉(zhuǎn)換構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體發(fā)光裝置。本發(fā)明尤其適用于具有改善亮度的半導(dǎo)體發(fā) 光裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)光裝置用于多種不同的應(yīng)用中，包括投影顯示系統(tǒng)、液晶顯示器的背光源等等。 投影系統(tǒng)通常使用一個(gè)或多個(gè)白色光源，例如高壓汞燈。白色光束通常被分離成三原色 (紅、綠和藍(lán))，并且被引導(dǎo)至各自的圖像形成空間光調(diào)制器，以產(chǎn)生各個(gè)原色的圖像。所得 的原色圖像光束被組合并被投影到用于觀看的投影屏幕上。近來，發(fā)光二極管(LED)已被視為白色光源的替代光源。LED具有提供可與傳統(tǒng)光 源媲美的亮度和使用壽命的潛能。然而，目前的LED由于(例如)高折射率區(qū)內(nèi)的光截留 而相對地低效率。

發(fā)明內(nèi)容
總體上，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包 括半導(dǎo)體勢阱，用于將第一波長的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成更長的第二波長的光；外層，所 述外層設(shè)置在半導(dǎo)體勢阱上并且具有第一折射率；以及結(jié)構(gòu)化層，設(shè)置在外層上并且具有 小于第一折射率的第二折射率。結(jié)構(gòu)化層包括直接設(shè)置在外層上的多個(gè)結(jié)構(gòu)體以及露出外 層的多個(gè)開口。半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造還包括結(jié)構(gòu)化外涂層，結(jié)構(gòu)化外涂層直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)化 層的至少一部分以及所述多個(gè)開口內(nèi)的外層的一部分上。外涂層具有大于第二折射率的第 三折射率。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化外涂層的平均厚度不大于約lOOOnm、或不大于約700nm。 在一些情況下，外涂層的外表面與結(jié)構(gòu)化層的外表面一致。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光系統(tǒng)包括LED ；以及光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，所述光轉(zhuǎn)換構(gòu)造 降頻轉(zhuǎn)換由LED發(fā)射的光并且具有結(jié)構(gòu)化最外表面。結(jié)構(gòu)化表面具有露出光轉(zhuǎn)換構(gòu)造內(nèi)層 的多個(gè)開口。發(fā)光系統(tǒng)還包括形成于結(jié)構(gòu)化最外表面和內(nèi)層的暴露區(qū)域上的結(jié)構(gòu)化外涂 層。結(jié)構(gòu)化外涂層可增強(qiáng)從光轉(zhuǎn)換構(gòu)造中的光提取。外涂層的外表面與結(jié)構(gòu)化最外表面一 致。在一些情況下，外涂層的折射率在約1. 8至約2. 7的范圍內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包括第一半導(dǎo)體層，用于吸收第一波 長的光的至少一部分；半導(dǎo)體勢阱，用于將所吸收的第一波長的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成更 長的第二波長的光；以及第二半導(dǎo)體層，能夠吸收第一波長的光的至少一部分。第一半導(dǎo) 體層在第二波長下具有最大第一折射率。第二半導(dǎo)體層在第二波長下具有大于最大第一折 射率的第二折射率。在一些情況下，第一半導(dǎo)體層的帶隙能量大于第二波長的光子的能量。 在一些情況下，第二半導(dǎo)體層的帶隙能量大于第二波長的光子的能量。在一些情況下，第二 半導(dǎo)體層的帶隙能量小于第一半導(dǎo)體層的最小帶隙能量。在一些情況下，第一半導(dǎo)體層的 帶隙能量大于半導(dǎo)體勢阱的躍遷能量。在一些情況下，第二半導(dǎo)體層的帶隙能量大于半導(dǎo) 體勢阱的躍遷能量。在一些情況下，當(dāng)用其光譜中心為第一波長并且包括長于第一波長的波長λ e的入射光照射時(shí)，第一半導(dǎo)體層吸收第一波長的光，但不吸收λ e的光，而第二半導(dǎo) 體層吸收的光。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包括第一半導(dǎo)體層，用于吸收第一波 長的光的至少一部分；半導(dǎo)體勢阱，用于將所吸收的第一波長的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成更 長的第二波長的光；以及第二半導(dǎo)體層，能夠吸收第一波長的光的至少一部分。第二半導(dǎo)體 層具有的帶隙能量小于第一半導(dǎo)體層的最小帶隙能量。在一些情況下，第一半導(dǎo)體層的帶 隙能量大于第二波長的光子的能量。在一些情況下，第二半導(dǎo)體層的帶隙能量大于第二波 長的光子的能量。在一些情況下，第二半導(dǎo)體層在第二波長下的折射率大于第一半導(dǎo)體層 在第二波長下的最大折射率。在一些情況下，第一半導(dǎo)體層的帶隙能量大于半導(dǎo)體勢阱的 躍遷能量。在一些情況下，第二半導(dǎo)體層的帶隙能量大于半導(dǎo)體勢阱的躍遷能量。在一些 情況下，所述半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包括多個(gè)具有相同躍遷能量的半導(dǎo)體勢阱。在一些情況下， 所述半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包括多個(gè)具有不同躍遷能量的半導(dǎo)體勢阱。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種光學(xué)構(gòu)造包括第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層在可見 光內(nèi)的第一波長下具有折射率Ill ；第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層設(shè)置在第一半導(dǎo)體層 上并且在第一波長下具有折射率η2，其中η2小于H1 ；第三半導(dǎo)體層，所述第三半導(dǎo)體層設(shè)置 在第二半導(dǎo)體層上并且在第一波長下具有折射率η3，其中η3大于η2 ；結(jié)構(gòu)化層，所述結(jié)構(gòu)化 層直接設(shè)置在第三半導(dǎo)體層上；以及外涂層，所述外涂層直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)化層的至少一部 分上。所述光學(xué)構(gòu)造基本上透射第一波長的光。在一些情況下，外涂層包括光子晶體。在 一些情況下，第一半導(dǎo)體層為勢阱。在一些情況下，第二半導(dǎo)體層基本上吸收第一波長而非 第二波長的光。在一些情況下，第三半導(dǎo)體層基本上吸收第一波長而非第二波長的光。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光系統(tǒng)包括光源，所述光源發(fā)射具有第一波長和更長 的第二波長的光；一個(gè)或多個(gè)第一半導(dǎo)體光吸收層，所述一個(gè)或多個(gè)第一半導(dǎo)體光吸收層 能夠吸收第一波長而非第二波長的光。所述一個(gè)或多個(gè)第一半導(dǎo)體光吸收層吸收由光源發(fā) 射的光的至少80%。所述發(fā)光系統(tǒng)還包括半導(dǎo)體勢阱，所述半導(dǎo)體勢阱將由所述一個(gè)或 多個(gè)第一半導(dǎo)體光吸收層吸收的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成較長波長的輸出光；以及一個(gè)或多 個(gè)第二半導(dǎo)體光吸收層，所述一個(gè)或多個(gè)第二半導(dǎo)體光吸收層能夠吸收第二波長的光。所 述一個(gè)或多個(gè)第二半導(dǎo)體光吸收層吸收由光源發(fā)射的剩余光。在一些情況下，所述一個(gè)或 多個(gè)第一半導(dǎo)體光吸收層吸收由光源發(fā)射的光的至少90%。在一些情況下，所述一個(gè)或多 個(gè)第一半導(dǎo)體光吸收層吸收由光源發(fā)射的光的至少95%。在一些情況下，所述發(fā)光系統(tǒng)包 括多個(gè)具有相同或不同躍遷能量的半導(dǎo)體勢阱。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包括第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體 層具有用于吸收入射光的一部分而非全部的帶隙能量Eabs ；半導(dǎo)體勢阱，所述半導(dǎo)體勢阱具 有小于Eabs的躍遷能量Ete，以用于降頻轉(zhuǎn)換所吸收的入射光的至少一部分；以及第二半導(dǎo) 體層，所述第二半導(dǎo)體層具有小于Eabs且大于Ete的帶隙能量&b，以用于吸收剩余的入射光。 在一些情況下，由第一半導(dǎo)體層吸收的入射光部分以及由第二半導(dǎo)體層吸收的剩余入射光 包括光譜的不同波長區(qū)。在一些情況下，所述半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造還包括具有大于Eabs的帶 隙能量EwW半導(dǎo)體窗口。在一些情況下，Ew大于入射光的光子能量。在一些情況下，第一 半導(dǎo)體層毗鄰半導(dǎo)體勢阱。在一些情況下，第一半導(dǎo)體層緊鄰半導(dǎo)體勢阱。在一些情況下， 第一半導(dǎo)體層設(shè)置在半導(dǎo)體勢阱和第二半導(dǎo)體層之間。在一些情況下，第一和第二半導(dǎo)體層各自緊鄰半導(dǎo)體勢阱。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種制造用于從基材中提取光的光學(xué)構(gòu)造的方法包括下述步 驟(a)提供具有表面的基材；(b)將多個(gè)結(jié)構(gòu)體設(shè)置在基材的表面上，其中所述多個(gè)結(jié)構(gòu) 體形成露出基材表面的開口區(qū)域；(C)使所述結(jié)構(gòu)體中的至少一些結(jié)構(gòu)體縮??；以及(d)涂 布外涂層，以覆蓋縮小的結(jié)構(gòu)體和位于開口區(qū)域內(nèi)的基材表面。在一些情況下，步驟(C)通 過對所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體施用蝕刻劑來執(zhí)行。在一些情況下，施用蝕刻劑后所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體對 基材表面的覆蓋百分比降低。在一些情況下，所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體包含聚苯乙烯。在一些情況 下，所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體包含多個(gè)粒子。在一些情況下，所述多個(gè)粒子在施用蝕刻劑之前基本為 球形并且在施用蝕刻劑之后基本為錐狀。在一些情況下，依次執(zhí)行步驟(a)至(d)。在一些 情況下，所述方法還包括軟熔所述結(jié)構(gòu)體中的至少一些結(jié)構(gòu)體的步驟，其中在一些情況下， 軟熔所述結(jié)構(gòu)體中的至少一些結(jié)構(gòu)體的步驟通過向所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體加熱而執(zhí)行。在一些情 況下，縮小和軟熔所述粒子中的至少一些粒子的步驟被同時(shí)執(zhí)行。在一些情況下，所述結(jié)構(gòu) 體在步驟(c)中縮小至少20%、或至少40%。在一些情況下，步驟(d)中的外涂層包括結(jié) 構(gòu)化外涂層。在一些情況下，步驟(d)中的外涂層具有的外結(jié)構(gòu)化表面與所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體 的外表面一致。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種在基材表面上制造用于從基材中提取光的多個(gè)結(jié)構(gòu)體的 方法包括下述步驟(a)提供具有表面的基材；(b)確定基材表面中的所需第一面積覆蓋百 分比；(c)將多個(gè)結(jié)構(gòu)體設(shè)置在基材表面上，以產(chǎn)生大于所需第一面積覆蓋百分比的第二 面積覆蓋百分比；以及(d)使所述結(jié)構(gòu)體中的至少一些結(jié)構(gòu)體縮小，以將面積覆蓋百分比 降至所需第一面積覆蓋百分比。在一些情況下，所述方法還包括步驟涂布結(jié)構(gòu)化外涂層， 以覆蓋縮小的結(jié)構(gòu)體和未覆蓋區(qū)域內(nèi)的基材表面。在一些情況下，所述方法還包括步驟軟 熔所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體中的至少一些結(jié)構(gòu)體。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包括熒光體板條，所述熒光體板條具有第一 折射率，以用于將第一波長的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成更長的第二波長的光；以及結(jié)構(gòu)化層， 所述結(jié)構(gòu)化層設(shè)置在熒光體板條上并且具有小于第一折射率的第二折射率。所述結(jié)構(gòu)化層 包括直接設(shè)置在熒光體板條上的多個(gè)結(jié)構(gòu)體以及露出熒光體板條的多個(gè)開口。所述光轉(zhuǎn)換 構(gòu)造還包括結(jié)構(gòu)化外涂層，所述結(jié)構(gòu)化外涂層直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)化層的至少一部分上以及熒 光體板條的處于所述多個(gè)開口內(nèi)的部分上。結(jié)構(gòu)化外涂層具有大于第二折射率的第三折射 率。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化外涂層可增強(qiáng)從熒光體板條中對于第二波長的光的提取。在一 些情況下，結(jié)構(gòu)化外涂層包括Si3N4、ZnS, ZnSe, ZnSSe, ITO, TiO2, ZrO2, Ta2O5^HfO2和硅酸鹽 中的至少一種。在一些情況下，第一和第二折射率之間的差值為至少0. 3、或至少0. 5、或至 少0. 7、或至少0. 9。在一些情況下，第三和第二折射率之間的差值為至少0. 3、或至少0. 5、 或至少0. 7、或至少0. 9。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化外涂層的結(jié)構(gòu)化外表面與結(jié)構(gòu)化層的外表 面一致。在一些情況下，所述光轉(zhuǎn)換構(gòu)造還包括包封光轉(zhuǎn)換構(gòu)造的封殼。在一些情況下，結(jié) 構(gòu)化外涂層在第二波長下的折射率在約1. 35至約2. 2的范圍內(nèi)。


結(jié)合附圖本發(fā)明的各種實(shí)施例所做的以下詳細(xì)描述將有利于更完整地理解和體 會(huì)本發(fā)明，其中
圖1為發(fā)光系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；圖2為結(jié)構(gòu)化層和外涂層的示意性側(cè)視圖；圖3為另一個(gè)結(jié)構(gòu)化層和另一個(gè)外涂層的示意性側(cè)視圖；圖4為另一個(gè)結(jié)構(gòu)化層和另一個(gè)外涂層的示意性側(cè)視圖；圖5A和5B分別為單層納米粒子和多層納米粒子的掃描電鏡(SEM)圖像；圖6A和6B分別為外涂的單層納米粒子和外涂的多層納米粒子的SEM圖像；圖7為另一個(gè)外涂的單層納米粒子的SEM圖像；圖8為發(fā)光系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；圖9為發(fā)射光的示意性強(qiáng)度譜；圖10為光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖11為另一個(gè)光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖12為另一個(gè)光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖13為另一個(gè)光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖14為另一個(gè)光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖15為另一個(gè)光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖16為另一個(gè)光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖17為另一個(gè)光轉(zhuǎn)換器的示意性能帶圖；圖18為光學(xué)構(gòu)造的示意性側(cè)視圖；圖19為發(fā)光系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；圖20為計(jì)算的提取效率百分比隨外涂層折射率變化的圖線；圖21A-21C為在制造光學(xué)構(gòu)造的過程中的中間階段或步驟中的裝置的示意圖；圖22A為單層聚苯乙烯粒子的SEM圖像；圖22B為圖22A中的經(jīng)蝕刻和軟熔的粒子的SEM圖像；圖22C為用ZnS外涂的圖22B中的粒子的SEM圖像；圖23為光源的示意性側(cè)視圖；以及圖M為計(jì)算的提取效率百分比隨外涂層折射率變化的圖線。在多個(gè)附圖中使用的相同附圖標(biāo)記表示具有相同或相近特性和功能的相同元件 或相近元件。
具體實(shí)施例方式本專利申請公開了一些半導(dǎo)體發(fā)光裝置，所述半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括半導(dǎo)體光源和 一個(gè)或多個(gè)波長轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器可為半導(dǎo)體波長轉(zhuǎn)換器。本專利申請還公開了用 于增強(qiáng)光提取的結(jié)構(gòu)體。一些公開的裝置具有得自諸如III-V族之類的同一半導(dǎo)體族的光源和光轉(zhuǎn)換層。 在這種情況下，直接在諸如III-V族LED之類的III-V光源上來一體化地生長和制造(例 如HII-V波長轉(zhuǎn)換器或許是可行的。然而，在一些情況下，具有所需輸出波長、高轉(zhuǎn)換效率 或其他理想特性的波長轉(zhuǎn)換器可得自與LED所歸屬的半導(dǎo)體族不同的半導(dǎo)體族。在這種情 況下，在一個(gè)元件上高質(zhì)量地生長另一個(gè)元件或許是不可能的或不可行的。例如，高效率波 長轉(zhuǎn)換器可得自II-VI族而諸如LED之類的光源可得自III-V族。在這種情況下，可使用各種方法將光轉(zhuǎn)換器附裝到光源上。一些此類方法描述于2007年12月10日提交的美國 專利申請 ^irial No. 61/0U608 中。本專利申請中所公開的波長轉(zhuǎn)換器降頻轉(zhuǎn)換由光源發(fā)射的光。如本文所用，降頻 轉(zhuǎn)換是指轉(zhuǎn)換光的波長大于未轉(zhuǎn)換光或入射光的波長。圖19為發(fā)光系統(tǒng)1900的示意性側(cè)視圖，發(fā)光系統(tǒng)1900包括光源1910、光轉(zhuǎn)換層 1920和光提取層1930。光源1910發(fā)射通常位于光譜的UV或藍(lán)光區(qū)域內(nèi)的第一波長X1W 光1915。光轉(zhuǎn)換層1920將光1915的至少一部分轉(zhuǎn)換成通常位于光譜的綠光或紅光區(qū)域內(nèi) 的較長第二波長λ 2的光1925。光提取層1930通過增強(qiáng)從光轉(zhuǎn)換層1920的光1925的提 取來改善發(fā)光系統(tǒng)的輸出光的亮度或強(qiáng)度。例如，光提取層1930可提取否則會(huì)被截留在光 轉(zhuǎn)換層1920中或者否則會(huì)不被光轉(zhuǎn)換層1920發(fā)射的光。通常，光轉(zhuǎn)換層1920可包括能夠?qū)⒌谝徊ㄩL的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二波長 的光的任何成分或材料。例如，層1920可包括熒光體、熒光染料、諸如聚芴之類的共軛發(fā) 光有機(jī)材料、光致發(fā)光半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體勢阱、或者半導(dǎo)體量子點(diǎn)的集合或多個(gè)半導(dǎo)體量子 點(diǎn)?？捎迷诠廪D(zhuǎn)換層1920中的示例性熒光體包括硫化鎵酸鍶、摻雜GaN、銅活化硫化鋅和銀 活化硫化鋅。其他可用的熒光體包括摻雜YAG、硅酸鹽、氮氧化硅、氮化硅和基于鋁酸鹽的熒 光體。這類熒光體的實(shí)例包括 Ce:YAG, SrSiON:Eu、SrBaSiO:Eu、SrSiN:Eu 和 BaSrSiN:Eu。在一些情況下，光轉(zhuǎn)換層1920可包括諸如Ce:YAG板條之類的板條熒光體。Ce:YAG 板條的制備方式可為(例如)在高溫和高壓下燒結(jié)Ce:YAG熒光體粒子來形成基本上光學(xué) 透明的且不散射的板條，如在(例如)美國專利No. 7，361，938中所描述。光提取層1930包括直接設(shè)置在光轉(zhuǎn)換層1920上的結(jié)構(gòu)化層1940、設(shè)置在結(jié)構(gòu)化 層上的諸如結(jié)構(gòu)化外涂層1950之類的外涂層1950。結(jié)構(gòu)化層1940包括直接設(shè)置在光轉(zhuǎn)換 層1920上的多個(gè)結(jié)構(gòu)體。在一些情況下，外涂層的外表面與結(jié)構(gòu)化層的外表面一致。在一些情況下，結(jié)構(gòu)體在λ 2下的折射率小于光轉(zhuǎn)換層1920中的最外層在同一波 長下的折射率?？赏ㄟ^下述方式將低折射率的結(jié)構(gòu)化層1940形成于光轉(zhuǎn)換層的輸出表面 1921上，所述方式為(例如)圖案化(例如光致圖案化)輸出表面上的光致抗蝕劑、或者 將部分或完整單層的粒子或者多層粒子(例如納米粒子)沉積到輸出表面上。在一些情況 下，結(jié)構(gòu)化層可包含空氣，以例如用于降低結(jié)構(gòu)化層在λ 2下的折射率。例如，在一些情況 下，結(jié)構(gòu)化層可包括輸出表面1921上的中空結(jié)構(gòu)或粒子。可通過下述方式將包含空氣或氣 穴的結(jié)構(gòu)化層1940形成于輸出表面上，所述方式為(例如)圖案化輸出表面上的材料(例 如有機(jī)材料)、用外涂層來外涂圖案化材料、并且移除外涂圖案化材料中的部分(通過例如 高溫下分解該部分)來形成空氣區(qū)域。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層1940中的結(jié)構(gòu)體的折射率 小于光轉(zhuǎn)換層1920中緊鄰結(jié)構(gòu)化層的最外層的折射率。外涂層1950可增強(qiáng)從光轉(zhuǎn)換層1920中的光提取。在一些情況下，外涂層可包含 玻璃質(zhì)材料或金屬氧化物，例如A1203、Ti02、&02、La203> iTa2O5、HfO2、硅酸鹽、氮化硅、氮氧化 硅、或銦錫氧化物。在一些情況下，外涂層可為半導(dǎo)體外涂層，例如含有aiS、a^e、ZnO或諸 如aiS3ei_x之類的半導(dǎo)體合金的外涂層。在一些情況下，外涂層可為溶膠-凝膠，例如致密 的溶膠-凝膠。在一些情況下，外涂層的折射率大于光轉(zhuǎn)換層1920中緊鄰結(jié)構(gòu)化層的最外 層的折射率。圖1為半導(dǎo)體發(fā)光元件105的示意性側(cè)視圖，半導(dǎo)體發(fā)光元件105包括電致發(fā)光裝置110和半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115，電致發(fā)光裝置110發(fā)射具有光子能量E1的第一波長λ工 的光，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115用于將第一波長的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成具有光子能量E2的 較長的第二波長λ2的光。半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115包括面向電致發(fā)光裝置110的第一窗口 120、設(shè)置在第一窗 口上的第一吸收層130、設(shè)置在第一吸收層上的勢阱140、設(shè)置在勢阱上的第二吸收層131、 設(shè)置在第二吸收層上的第二窗口 121、直接設(shè)置在第二窗口上的結(jié)構(gòu)化層150、設(shè)置在結(jié)構(gòu) 化層上的外涂層160、以及設(shè)置在外涂層上并且包封半導(dǎo)體電致發(fā)光元件105的封殼170。通常，光轉(zhuǎn)換器118可包含能夠?qū)⒌谝徊ㄩLλ工的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二波 長λ2的光的任何成分。例如，光轉(zhuǎn)換器118可包含熒光體、熒光染料、諸如聚芴之類的共 軛發(fā)光有機(jī)材料?？捎糜诠廪D(zhuǎn)換器118中的示例性熒光體包括硫化鎵酸鍶、摻雜GaN、銅活 化硫化鋅和銀活化硫化鋅。在一些情況下，層140可包含勢阱、量子阱、量子點(diǎn)、或多重結(jié)構(gòu)即各有多個(gè)。與 (例如)有機(jī)材料相比，諸如無機(jī)半導(dǎo)體勢阱和量子阱之類的無機(jī)勢阱和量子阱通常具有 增強(qiáng)的光轉(zhuǎn)換效率并且由于不太易受諸如水分之類的環(huán)境因素的影響而較為可靠。此外， 無機(jī)勢阱和量子阱往往會(huì)具有較窄的輸出光譜，從而導(dǎo)致(例如)改善的色域。如本文所用的，勢阱是指設(shè)計(jì)成將載流子僅限定在一個(gè)維度上的多層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 中的半導(dǎo)體層，其中該半導(dǎo)體層具有低于周圍層的導(dǎo)帶能和/或高于周圍層的價(jià)帶能。量 子阱通常是指這樣的勢阱，所述勢阱薄得足以使量子化效應(yīng)提升在所述阱中電子-空穴對 復(fù)合的能量。量子阱通常具有約IOOnm或更小、或者約IOnm或更小的厚度。量子點(diǎn)通常具 有約IOOnm或更小、或者約IOnm或更小的最大尺寸。在一些情況下，勢阱或量子阱140包括躍遷能量Epw小于由電致發(fā)光裝置110發(fā)射 的光子的能量E1的II-VI族半導(dǎo)體勢阱或量子阱。通常，勢阱或量子阱140的躍遷能量基 本上等于由勢阱或量子阱再發(fā)射的光子的能量E2。在一些情況下，勢阱140可包括以化合物a^e、Cc^e和Mgk作為合金的三種組分 的CdMgZr^e合金。在一些情況下，該合金中可不存在Cd、Mg和Si中的一種或多種，尤其 是Mg。例如，勢阱140可包括能夠再發(fā)射紅光的Cda7tlZna3t^e量子講、或能夠再發(fā)射綠光的 Cd0.33Zn0.67Se量子阱。又如，勢阱140可包含CcUZnje和可任選的Mg的合金，在這種情況 下，合金體系可由Cd(Mg)S^e表示。又如，勢阱140可包含Cd、Mg、Se和可任選的Si的合 金。在一些情況下，勢阱可包含a^e^Te。在一些情況下，量子阱140的厚度在約Inm至約 lOOnm、或約2nm至約35nm的范圍內(nèi)。通常，勢阱140可具有任何導(dǎo)帶和/或價(jià)帶分布。示例性的分布描述于(例如) 美國專利申請?zhí)?0/893804中。在一些情況下，勢阱140可為η摻雜的或ρ摻雜的，其中摻雜可通過任何合適的方 法和通過添加任何合適的摻雜物來完成。在一些情況下，電致發(fā)光裝置Iio和勢阱140可 得自兩個(gè)不同的半導(dǎo)體族。例如，在這種情況下，電致發(fā)光裝置110可為III-V族半導(dǎo)體裝 置并且勢阱140可為II-VI族勢阱。在一些情況下，電致發(fā)光裝置110可包括MGaInN半 導(dǎo)體合金并且勢阱140可包含Cd(Mg)S^e半導(dǎo)體合金，其中括號(hào)內(nèi)的材料為可選材料。通常，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115可具有一個(gè)或多個(gè)勢阱。在一些情況下，構(gòu)造115可 具有多個(gè)勢阱。例如，在這種情況下，構(gòu)造115可具有至少2個(gè)勢阱、或至少5個(gè)勢阱、或至
9少10個(gè)勢阱。在一些情況下，構(gòu)造115可具有至少兩個(gè)勢阱、或至少三個(gè)勢阱、或至少四個(gè) 勢阱，它們具有不同躍遷能量。在一些情況下，勢阱140基本上吸收第一波長A1的光。例如，在這類情況下，勢 阱140吸收第一波長A1的光的至少30%、或至少40%、或至少50%。在一些情況下，勢阱 140在第一波長X1T為基本上可透射光。例如，在這類情況下，勢阱140透射第一波長X1 的光的至少60 %、或至少70 %、或至少80 %、或至少90 %。光吸收層130和131有助于吸收光180并且在半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115中產(chǎn)生載 流子。在一些情況下，光吸收層130和131吸收光180的至少一部分，并因此產(chǎn)生諸如電 子-空穴載流子之類的光生載流子對。載流子從光吸收層擴(kuò)散或遷移到勢阱140中，它們 在該處復(fù)合并且發(fā)射第二波長λ2的光。光吸收層130和131設(shè)置為靠近勢阱，以使得光生載流子可高效地?cái)U(kuò)散到勢阱中， 以用于載流子的復(fù)合以及第二波長λ2的光的發(fā)射。在一些情況下，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115中的光吸收層可緊鄰勢阱140，即無居間層 設(shè)置在吸收層和勢阱之間。例如，在圖1中，第一和第二光吸收層130和131各自緊鄰勢阱 140。在一些情況下，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115的光吸收層可毗鄰勢阱140，這意味著可以有一 個(gè)或幾個(gè)居間層設(shè)置在吸收層和勢阱之間。例如，在一些情況下，一個(gè)或多個(gè)居間層(圖1 中未示出)可設(shè)置在第一光吸收層130和勢阱140之間。在一些情況下，光吸收層可包括諸如無機(jī)半導(dǎo)體(例如II-VI族半導(dǎo)體)之類的 半導(dǎo)體。例如，吸收層130和131中的一個(gè)或多個(gè)可包含Cd(Mg)S^e半導(dǎo)體合金。在一些情況下，光吸收層的帶隙能量Eabs小于由電致發(fā)光裝置110發(fā)射的光子的 能量Ep在這種情況下，光吸收層可吸收(例如，強(qiáng)烈地吸收)由電致發(fā)光裝置發(fā)射的光。 在一些情況下，光吸收層的帶隙能量大于勢阱140的躍遷能量。在這種情況下，光吸收層對 于由勢阱再發(fā)射的第二波長λ2的光181為基本上光學(xué)透明的。在一些情況下，諸如第二光吸收層131之類的光吸收層的帶隙能量小于以第二波 長入2發(fā)射的光181的光子能量。在這種情況下，光吸收層可吸收光181的至少一部分。在 這種情況下，所吸收光的至少一部分可降頻轉(zhuǎn)換成較長的第三波長λ3的光。在一些情況下，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115中的至少一個(gè)光吸收層摻有摻雜物。在一 些情況下，例如當(dāng)光吸收層包含Cd (Mg) ZnSe合金時(shí)，摻雜物可為VII族的η型摻雜物。在一 些情況下，摻雜物可包括氯或碘。在一些情況下，摻雜物的數(shù)密度在約IO17CnT3到約IO18CnT3 的范圍內(nèi)。其他示例性的摻雜物包括Al、Ga、In, F, Br, I和N。示例性的半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115包括兩個(gè)光吸收層130和131。通常，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn) 換構(gòu)造可具有零個(gè)、一個(gè)、兩個(gè)、或更多的吸收層。在一些情況下，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115可 具有至少兩個(gè)、或至少三個(gè)、或至少四個(gè)具有不同帶隙能量的光吸收層。通常，光吸收層充分接近于對應(yīng)的勢阱，以使得光吸收層中的光生載流子具有擴(kuò) 散到勢阱中的適當(dāng)機(jī)會(huì)。在半導(dǎo)體多層疊堆不包括光吸收層的情況下，勢阱可基本上吸收 第一波長X1的光。第一和第二窗口 120和121設(shè)計(jì)成主要用來形成阻擋，以使得在吸收層和/或勢 阱中光生的諸如電子-空穴對之類的載流子沒有或具有極少的機(jī)會(huì)遷移到構(gòu)造115中的自 由或外表面。例如，第一窗口 120設(shè)計(jì)成主要用來阻止在第一吸收層130中產(chǎn)生的載流子遷移到表面123處，在此處它們可無輻射地復(fù)合。在一些情況下，窗口 120和121的帶隙能 量Ew大于由電致發(fā)光裝置110發(fā)射的光子的能量Ep在這種情況下，窗口 120和121對于 由電致發(fā)光裝置110發(fā)射的光以及由勢阱140再發(fā)射的光為基本上光學(xué)透明的。示例性的半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115包括兩個(gè)窗口。通常，光轉(zhuǎn)換構(gòu)造可具有零個(gè)、一 個(gè)、或兩個(gè)窗口。例如，在一些情況下，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115可具有設(shè)置在電致發(fā)光裝置 110和勢阱140之間、或電致發(fā)光裝置110和吸收層130之間的單個(gè)窗口。在一些情況下，半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115中兩個(gè)層之間的交界位置可為明確確定的 即有清晰的交界。在一些情況下，例如當(dāng)層中的材料組成隨厚度方向上的距離而變化時(shí)，兩 個(gè)相鄰層之間的交界可為非明確確定的，可以例如為限定一個(gè)漸變區(qū)域的漸變交界。例如， 在一些情況下，第一吸收層130和第一窗口 120可具有相同的材料組分但具有不同的材料 濃度。在這種情況下，吸收層中的材料組成可逐漸改變成窗口層的材料組成，從而在這兩個(gè) 層之間產(chǎn)生漸變交界或區(qū)域。例如，在其中兩個(gè)層均包含Mg的情況下，當(dāng)從吸收層逐漸過 渡到窗口層時(shí)，Mg的濃度可增加。第二窗口 121在包括波長λ 2的所關(guān)注波長區(qū)域內(nèi)具有折射率ηι。在一些情況下， X1為UV或藍(lán)光波長，而λ2為在約420nm至約650nm范圍內(nèi)的可見光波長。在這種情況 下，H1可為光譜的可見光范圍內(nèi)的折射率。在一些情況下，H1為在波長λ 2下或接近該波長 下的折射率。在示例性的半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115中，第二窗口 121設(shè)置在勢阱140上并且形成 半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造的外層121和光轉(zhuǎn)換器118中的最外層。結(jié)構(gòu)化層150在(例如)λ2 下具有折射率η2并且直接設(shè)置在外層或第二窗口 121上。折射率η2小于第二窗口 121的 折射率叫。在一些情況下，H1和η2之間的差值為至少0. 2、或至少0. 3、或至少0. 4、或至少 0. 5、或至少0. 6、或至少0. 7、或至少0. 8、或至少0. 9。結(jié)構(gòu)化層150包括諸如結(jié)構(gòu)體151-1Μ之類的多個(gè)結(jié)構(gòu)體。所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體中的 一些結(jié)構(gòu)體可為分立的，例如結(jié)構(gòu)體151和152。一些結(jié)構(gòu)體可通過基底連接，例如通過基 底155而彼此連接的結(jié)構(gòu)體153和154。結(jié)構(gòu)化層150包括露出第二窗口 121的多個(gè)開口， 例如開口 101和102。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150在第二波長λ2下為基本上光學(xué)透明的。例如，在這 種情況下，結(jié)構(gòu)化層在波長λ 2下的總透光率為至少50%、或至少60%、或至少70%、或至 少 80%。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150中的多個(gè)結(jié)構(gòu)體形成結(jié)構(gòu)體的規(guī)則陣列。在一些情 況下，結(jié)構(gòu)體無規(guī)地設(shè)置在第二窗口 121的整個(gè)頂部表面125上。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層 150為連續(xù)層，所述連續(xù)層包括多個(gè)連接結(jié)構(gòu)體或連接結(jié)構(gòu)體的陣列且在類似于(例如)方 格圖案的結(jié)構(gòu)體中的至少一些之間具有開口。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150中的多個(gè)結(jié)構(gòu)體形成多個(gè)分立結(jié)構(gòu)體。例如，在一些 情況下，結(jié)構(gòu)化層可包含多個(gè)粒子。例如，圖3中的結(jié)構(gòu)化層350具有諸如粒子351和352 之類的多個(gè)粒子。在一些情況下，所述粒子基本上為微?；蚣{米粒子。例如，在這種情況下， 粒子的平均尺寸不大于2000nm、或不大于1500nm、或不大于lOOOnm、或不大于750nm。結(jié)構(gòu) 化層350中的粒子可具有任何形狀，例如任何規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。在一些情況下，圖1中的結(jié)構(gòu)化層150包含多個(gè)粒子，其中所述粒子的相當(dāng)大一部分基本上為球形。例如，在這種情況下，粒子的最大尺寸與最小尺寸的比率不大于1.3、或不 大于1. 25、或不大于1. 2、或不大于1. 15、或不大于1. 1。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150可包括諸如可圖案化或可光圖案化材料或聚合物 (例如光致抗蝕劑)之類的有機(jī)材料。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150可包含聚苯乙烯，例如 聚苯乙烯微球。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150可包括諸如金屬氧化物或玻璃之類的無機(jī)材 料。無機(jī)材料的實(shí)例包括Si02、Ge02、A1203、MgF2和硅酸鹽玻璃。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150可包括密集堆積在整個(gè)頂部表面125上的單個(gè)或單 層結(jié)構(gòu)體。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150可包括亞單層結(jié)構(gòu)體，即結(jié)構(gòu)體為非密集堆積的并 且/或者存在基本大于結(jié)構(gòu)體的標(biāo)稱或平均尺寸的不包括或包括極少結(jié)構(gòu)體的區(qū)域。在這 種情況下，亞單層結(jié)構(gòu)化層150中的開口區(qū)域基本大于單個(gè)結(jié)構(gòu)體(例如，單個(gè)粒子)的平 均尺寸。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化層150可包括多層結(jié)構(gòu)體。例如，圖4為結(jié)構(gòu)化層450的示 意性側(cè)視圖，結(jié)構(gòu)化層450直接設(shè)置在第二窗口 121上且包括多層粒子451。結(jié)構(gòu)化層涂布 有連續(xù)性外涂層460，并且封殼470包覆外涂層。結(jié)構(gòu)化外涂層160直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)化層150的至少一部分以及第二窗口 121中通 過結(jié)構(gòu)化層150中的開口露出的窗口區(qū)域的一部分上。外涂層160例如在波長λ2下的第 三折射率叫大于第二折射率η2。在一些情況下，η3小于叫。在一些情況下，η3大于ηι。在 一些情況下，η3和η2之間的差值為至少0. 2、或至少0. 3、或至少0. 4、或至少0. 5、或至少 0. 6、或至少0. 7、或至少0. 8、或至少0. 9。在一些情況下，外涂層160可提取光181，該光否則將會(huì)在第二窗口的表面125處 全部被內(nèi)反射。在這種情況下，外涂層增強(qiáng)了從半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造115中提取第二波長入2 的光181的能力。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化外涂層160的外表面162與結(jié)構(gòu)化層150的外表面161基 本一致。例如，在一些情況下，可利用真空沉積技術(shù)將外涂層160設(shè)置在結(jié)構(gòu)化層150上。 在這種情況下，外表面162可與外表面161 —致。在一些情況下，結(jié)構(gòu)化外涂層的平均厚 度不大于結(jié)構(gòu)化層150中的結(jié)構(gòu)體的平均尺寸。在一些情況下，外涂層160的平均厚度不 大于lOOOnm、或不大于800nm、或不大于700nm、或不大于600nm、或不大于500nm、或不大于 400nmo在一些情況下，外涂層160在第二波長λ 2下為基本上光學(xué)透明的。例如，在這 種情況下，外涂層在波長λ 2下的總透光率為至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少 80%。在一些情況下，外涂層160可通過例如包括一個(gè)或多個(gè)島區(qū)而成為不連續(xù)的層。 例如，在圖2中，結(jié)構(gòu)化層250直接設(shè)置在第二窗口 121上并且在結(jié)構(gòu)體251和252之間限 定了開口 255。外涂層260直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)化層250上和第二窗口 121的開口區(qū)域上，在開 口的外露區(qū)域255中形成島區(qū)沈1。在一些情況下，外涂層160可為連續(xù)層。例如，在圖3 中，直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)化層350上的外涂層360形成連續(xù)層。在一些情況下，外涂層160可包括半導(dǎo)體、金屬氧化物、或陶瓷。在一些情況下， 外涂層可包括 Si3N4、氮氧化硅、硅酸鹽、ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSSe, ZnSeTe, ZnSTe, CdS、CdSe, CdSSe、ITO、TiO2、ZrO2、Ta2O5 和 HfO2 中的至少一種。
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封殼170設(shè)置在外涂層160上，包封半導(dǎo)體發(fā)光元件105并且保護(hù)元件免受例如 環(huán)境中水分的影響。在一些情況下，封殼可具有光學(xué)功能，如具有用于當(dāng)光181離開半導(dǎo)體 發(fā)光元件時(shí)來(例如)使之準(zhǔn)直的光焦度。電致發(fā)光裝置110可為能夠隨電信號(hào)而發(fā)光的任何裝置。例如，電致發(fā)光裝置可 為能夠隨電流而發(fā)射光子的發(fā)光二極管(LED)或激光二極管。LED電致發(fā)光裝置110能夠 發(fā)射應(yīng)用中可能需要的任何波長的光。例如，LED可發(fā)射UV波長、可見光波長、或頂波長 的光。在一些情況下，LED可為能夠發(fā)射UV光子的短波長LED。通常，LED可由任何合適的 材料構(gòu)成，所述材料為(例如)有機(jī)半導(dǎo)體或無機(jī)半導(dǎo)體，包括如Si或Ge等IV族元素； III-V 族化合物，例如 InAs、AlAs、GaAsJnP、AlP、GaPJnSb、AlSb、GaSb、GaN、AlNJnN 以及 諸如AWaInP和AlfeiInN之類的III-V族化合物的合金；II-VI族化合物，例如S^e、CdSe、 BeSe, MgSe, ZnTe, CdTe, BeTe, MgTe, ZnS, CdS、BeS、MgS,以及 II-VI 族化合物的合金，或者 以上所列出的任何化合物的合金。在一些情況下，電致發(fā)光裝置110可包括一個(gè)或多個(gè)ρ型和/或η型半導(dǎo)體層、一 個(gè)或多個(gè)活化層(可包括一個(gè)或多個(gè)勢阱和/或量子阱)、緩沖層、襯底層和覆蓋層。在一 些情況下，電致發(fā)光裝置Iio可為諸如III-V族LED之類的III-V族半導(dǎo)體光源，并且可包 括AlfeInN半導(dǎo)體合金。例如，電致發(fā)光裝置110可為GaN基LED。又如，電致發(fā)光裝置110 可為II-VI族LED,例如ZnO基LED。通過下面的一些實(shí)例進(jìn)一步說明所公開的構(gòu)造的一些優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)例中詳述的具體 材料、數(shù)量和尺寸以及其它條件和細(xì)節(jié)不應(yīng)理解為對本發(fā)明的不適當(dāng)?shù)南拗?。?shí)例1 制造與圖1中的光轉(zhuǎn)換器118相類似的半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造。相對層序以及用于不 同層的材料組成和厚度的估計(jì)值概述于表I中。表I 實(shí)例1的構(gòu)造中的各個(gè)層的細(xì)節(jié)
權(quán)利要求
1.一種光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，包括熒光體板條，所述熒光體板條具有第一折射率，以用于將第一波長的光的至少一部分 轉(zhuǎn)換成更長的第二波長的光；結(jié)構(gòu)化層，所述結(jié)構(gòu)化層設(shè)置在所述熒光體板條上并且具有小于所述第一折射率的第 二折射率，所述結(jié)構(gòu)化層包括直接設(shè)置在所述熒光體板條上的多個(gè)結(jié)構(gòu)體和暴露所述熒光 體板條的多個(gè)開口 ；以及結(jié)構(gòu)化外涂層，所述結(jié)構(gòu)化外涂層直接設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)化層的至少一部分上和所述熒 光體板條的處于所述多個(gè)開口內(nèi)的部分上，所述結(jié)構(gòu)化外涂層具有大于所述第二折射率的 第三折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化外涂層增強(qiáng)從所述熒光體板條 中對于所述第二波長的光的提取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層在所述第二波長下為基本光 學(xué)透明的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化外涂層在所述第二波長下為基 本光學(xué)透明的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層中的所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體包括多 個(gè)離散的結(jié)構(gòu)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層中的所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體包括多 個(gè)互連的結(jié)構(gòu)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層中的所述多個(gè)結(jié)構(gòu)體包括多 個(gè)粒子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述多個(gè)粒子中的大部分基本為球形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層包括有機(jī)材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層包括光致抗蝕劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層包括無機(jī)材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化層包括Si02。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化外涂層包括一個(gè)或多個(gè)島區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化外涂層包括Si3N4、aiS、 ZnSe, ZnSSe, ITO, TiO2, ZrO2, Ta2O5, HfO2 和硅酸鹽中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化外涂層包括半導(dǎo)體。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第一和第二折射率之間的差值為至 少 0. 3。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第一和第二折射率之間的差值為至 少 0. 5。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第一和第二折射率之間的差值為至 少 0. 7。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第一和第二折射率之間的差值為至 少 0. 9。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第三和第二折射率之間的差值為至少 0. 3。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第三和第二折射率之間的差值為至 少 0. 5。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第三和第二折射率之間的差值為至 少 0. 7。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述第三和第二折射率之間的差值為至 少 0. 9。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化外涂層的結(jié)構(gòu)化外表面與所 述結(jié)構(gòu)化層的外表面一致。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，還包括包封所述光轉(zhuǎn)換構(gòu)造的封殼。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造，其中所述結(jié)構(gòu)化外涂層在所述第二波長下的 折射率在約1. 35至約2. 2的范圍內(nèi)。
27.一種發(fā)光系統(tǒng)，包括電致發(fā)光元件，所述電致發(fā)光元件包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換構(gòu)造；LED，所述LED發(fā)射所述第一波長的光，所述第一波長的光的至少一部分被所述光轉(zhuǎn)換 構(gòu)造轉(zhuǎn)換成所述第二波長的光；以及封殼，所述封殼包封所述電致發(fā)光元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了光轉(zhuǎn)換構(gòu)造。所述光轉(zhuǎn)換構(gòu)造包括熒光體板條，所述熒光體板條具有第一折射率，以用于將第一波長的光的至少一部分轉(zhuǎn)換成更長的第二波長的光；以及結(jié)構(gòu)化層，所述結(jié)構(gòu)化層設(shè)置在所述熒光體板條上并且具有小于所述第一折射率的第二折射率。所述結(jié)構(gòu)化層包括直接設(shè)置在熒光體板條上的多個(gè)結(jié)構(gòu)體以及露出熒光體板條的多個(gè)開口。所述光轉(zhuǎn)換構(gòu)造還包括結(jié)構(gòu)化外涂層，所述結(jié)構(gòu)化外涂層直接設(shè)置在結(jié)構(gòu)化層的至少一部分上以及熒光體板條的處于所述多個(gè)開口內(nèi)的部分上。結(jié)構(gòu)化外涂層具有大于第二折射率的第三折射率。
文檔編號(hào)H01L33/44GK102124581SQ200980132106
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者張俊穎, 特里·L·史密斯, 邁克爾·A·哈斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司