TWI698974B - 波長轉換半導體發光裝置 - Google Patents

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荷蘭商露明控股公司
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Abstract

在本發明之一些實施例中，一裝置包含一發光裝置，該發光裝置具有一第一光提取表面、一波長轉換元件及一第二光提取表面。從該發光裝置提取之大部分光係從該第一光提取表面提取。該第一光提取表面具有一第一面積。該第二光提取表面被安置在該第一光提取表面上且具有一第二面積。該第一面積大於該第二面積。

Description

波長轉換半導體發光裝置
本發明係關於一種具有經增加光度之半導體發光裝置。
包含發光二極體(LED)、諧振腔發光二極體(RCLED)、垂直腔雷射二極體(VCSEL)及邊緣發射雷射之半導體發光裝置係當前可用的最有效光源之一。能夠跨可見光譜操作之高亮度發光裝置之製造中當前所關注的材料系統包含III至V族半導體，特別係鎵、鋁、銦及氮之二元、三元與四元合金(亦被稱為III族氮化物材料)。通常，藉由憑藉金屬-有機化學氣相沈積(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)或其他磊晶技術在一藍寶石、碳化矽、III族氮化物或其他適當基板上磊晶生長一不同組合物與摻雜濃度之半導體層堆疊來製造III族氮化物發光裝置。堆疊往往包含形成在基板上之摻雜有(例如)Si之一或多個n型層、形成在一n型層或若干n型層上之一作用區域中之一或多個發光層，及形成在作用區域上之摻雜有(例如)Mg之一或多個p型層。在n型區域與p型區域上形成電氣接觸件。
本發明之一目標係提供一種具有經增加光度之波長轉換發光裝置。
在本發明之一些實施例中，一裝置包含一發光裝置，該發光裝 置具有一第一光提取表面、一波長轉換元件及一第二光提取表面。從發光裝置提取之大部分光係從第一光提取表面進行提取。第一光提取表面具有一第一面積。第二光提取表面被安置在第一光提取表面上且具有一第二面積。第一面積大於第二面積。
在本發明之一些實施例中，一裝置包含各具有一第一光提取表面之複數個發光裝置。從該等發光裝置之各者提取之大部分光係從第一光提取表面提取。一波長轉換元件被安置在第一光提取表面之至少二者上。該波長轉換元件具有一第二光提取表面。第二光提取表面之面積小於為複數個第一光提取表面之各者之面積之總和的一面積。
1‧‧‧發光二極體(LED)；區塊
1a‧‧‧發光二極體(LED)
1b‧‧‧發光二極體(LED)
1c‧‧‧發光二極體(LED)
1d‧‧‧發光二極體(LED)
1e‧‧‧發光二極體(LED)
1f‧‧‧發光二極體(LED)
1g‧‧‧發光二極體(LED)
1h‧‧‧發光二極體(LED)
1i‧‧‧發光二極體(LED)
1j‧‧‧發光二極體(LED)
1k‧‧‧發光二極體(LED)
1l‧‧‧發光二極體(LED)
1m‧‧‧發光二極體(LED)
1n‧‧‧發光二極體(LED)
1o‧‧‧發光二極體(LED)
1p‧‧‧發光二極體(LED)
10‧‧‧生長基板
16‧‧‧n型區域
18‧‧‧發光或作用區域
20‧‧‧p型區域
21‧‧‧p接觸件
22‧‧‧n接觸件
24‧‧‧介電質層
25‧‧‧間隙
26‧‧‧互連層
27‧‧‧間隙
28‧‧‧互連層
30‧‧‧波長轉換元件
31‧‧‧面積；光輸出表面積
32‧‧‧支撐件
33‧‧‧面積；光輸出表面積
34‧‧‧反射材料
35‧‧‧頂部表面；光提取表面
37‧‧‧頂部表面；光輸出表面；光提取表面
40‧‧‧底部表面
41‧‧‧側壁；單一外部側壁
43‧‧‧頂部部分
44‧‧‧底部部分
45‧‧‧底部部分
46‧‧‧區域
47‧‧‧圓孔
48‧‧‧透明結構
49‧‧‧面積
50‧‧‧接合結構
52‧‧‧邊緣
54‧‧‧區域
410‧‧‧第二內部側壁
圖1係根據一些實施例之包含一LED及一波長轉換元件之一裝置的一剖面圖。
圖2係一LED之一實例之一剖面圖。
圖3係圖1中圖解說明之裝置之一部分之一俯視圖，其展示LED與波長轉換元件之光輸出表面。
圖4、圖5、圖6、圖7及圖8係根據一些實施例之包含不同形狀之LED及波長轉換元件之裝置的剖面圖。
圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16及圖17圖解說明根據一些實施例之不同形狀之LED及波長轉換元件之光輸出表面。
圖18係包含一LED、波長轉換元件及透明結構之一裝置之一剖面圖，該透明結構可減少光輸出面積且藉此增加光度。
圖19圖解說明一行四個LED與一共用波長轉換元件之光輸出表面。
圖20圖解說明一二乘四LED陣列與一共用波長轉換元件之光輸出表面。
圖21圖解說明十二個LED之一配置與一共用波長轉換元件之光輸出表面。
圖22圖解說明一四乘四LED陣列與一共用波長轉換元件之光輸出表面。
圖23圖解說明一行四個LED與一共用波長轉換元件之光輸出表面，其中波長轉換元件經塑形以適應LED之光輸出表面上之接合結構。
一些照明應用要求具有高光度或高照度之光源。光度係每單位面積、每立體角之光通量。通常以單位[cd/m2]或[lm/sr/m2]表示光度。照度係每單位面積之光通量。通常以單位[lm/m2]表示照度。照度量測從一面積發射之光，而光度量測不僅限制於一特定面積而且限制於一組角的光。在本發明之實施例中，光源之光提取面積被限制，故光度與照度兩者相比於無一限制光提取面積之一相同裝置而被改變。由於一些實施例中描述之結構通常並不改變發射角，故光度與照度之部分改變相同。高光度允許較好光束控制或允許較小且較便宜之光學器件。其中可期望高光度之一些應用包含汽車、閃光燈(例如，如應用於攝影術)及指向性照明。
在本發明之實施例中，可藉由減少發光表面之面積來增加一半導體發光裝置(諸如一LED)中之光度。可藉由將一波長轉換元件安置在LED上而減少結構之發光表面。波長轉換元件之一發光表面積可小於LED之發光表面積。可強迫從LED提取之光之至少一部分出射穿過波長轉換元件之較小面積，其可增加結構之照度與光度。
雖然在下文實例中半導體發光裝置係發射藍光或UV光之III族氮化物LED，但在本發明之實施例中可使用除LED外之半導體發光裝置，諸如雷射二極體及由其他材料系統(諸如其他III至V族材料、III 族磷化物、III族砷化物、II至VI族材料、ZnO或基於Si之材料)製成之半導體發光裝置。
圖1係本發明之一實施例之一剖面圖。一LED 1被安置在一支撐件32上。下文參考圖2描述一LED 1之一實例。
可使用任何適當支撐件32。實例包含(例如)一金屬核心PC板、一絕緣基板(諸如一陶瓷基板)或一導電基板(諸如一金屬基板)。如此項技術中已知，支撐件32可提供電氣連接以為LED 1供電。LED 1係藉由任何適當結構(例如，包含導電互連層、焊料、金屬互連層、金-金互連層或導電膠)以附接至支撐件32。(如此項技術中已知，就一導電支撐件而言，可藉由一或多個絕緣層在支撐件之一或多個表面上提供電氣隔離以防止LED中之短接。)
圖2圖解說明可用於本發明之實施例之一III族氮化物LED 1。可使用任何適當半導體發光裝置且本發明之實施例並不限於圖2中圖解說明之裝置。如此項技術中已知，藉由在一生長基板10上生長一III族氮化物半導體結構來形成圖2之裝置。生長基板往往係藍寶石但可為任何適當基板，諸如(例如)SiC、Si、GaN或一複合基板。其上生長III族氮化物半導體結構之生長基板之一表面可在生長之前被圖案化、粗糙化或紋理化，其可改良來自裝置之光提取。生長基板與生長表面對立之一表面(即，大部分光以一覆晶組態提取穿過之表面)可在生長之前或之後被圖案化、粗糙化或紋理化，其可改良來自裝置之光提取。
半導體結構包含夾置在n型區域與p型區域之間之一發光或作用區域。可首先生長一n型區域16且該區域可包含不同組合物與摻雜濃度之多個層，其包含(例如)製備層(諸如緩衝層或成核層)，及/或經設計以促進生長基板之移除之層，其可為n型或非有意摻雜的，及針對發光區域有效地發射光所期望之特定光學、材料或電氣性質設計的n 型或甚至p型裝置層。在n型區域上生長一發光或作用區域18。適當發光區域之實例包含一單個厚或薄的發光層，或包含藉由障壁層隔離之多個薄或厚的發光層之一多量子井發光區域。接著，可在發光區域上生長一p型區域20。如同n型區域，p型區域可包含不同組合物、厚度及摻雜濃度之多個層，其包含並非有意摻雜之層或n型層。
在生長之後，在p型區域之表面上形成一p接觸件。p接觸件21往往包含多個導電層，諸如一反射金屬及一防護金屬，其可防止或減少反射金屬之電遷移。反射金屬往往係銀但可使用任何一種或多種適當材料。在形成p接觸件21之後，p接觸件21、p型區域20與作用區域18之一部分經移除以曝露n型區域16之一部分，在該部分上形成一n接觸件22。藉由一間隙25將n接觸件22與p接觸件21彼此電隔離，該間隙可填充有一介電質(諸如矽之一氧化物或任何其他適當材料)。可形成多個n接觸件通孔；n接觸件22與p接觸件21並不限於圖2中圖解說明之配置。如此項技術中已知，n接觸件與p接觸件可經重新分佈以形成具有一介電質/金屬堆疊之接合墊。
為形成至LED 1之電氣連接，一或多個互連層26與28被形成在n接觸件22與p接觸件21上或電連接至n接觸件22與p接觸件21。在圖5中互連層26係電連接至n接觸件22。互連層28係電連接至p接觸件21。互連層26與28係藉由介電質層24而與n接觸件22及p接觸件21電隔離且藉由間隙27而彼此電隔離。互連層26與28可為(例如)焊料、柱形凸塊、金層或任何其他適當結構。
基板10可被薄化或完全移除。在一些實施例中，基板10藉由薄化曝露之表面經圖案化、紋理化或粗糙化以改良光提取。
下文描述，在一些實施例中，一透明區域被安置在LED之半導體結構與波長轉換元件之間。透明區域可為一空腔或一填充區域。透明區域可表現為一混合箱，其再循環光且可增加光從LED之半導體結構 提取並照射在波長轉換元件上的可能性。如在圖2之裝置中圖解說明，透明區域可為生長基板10。在一些實施例中，生長基板被移除或薄化且透明區域係一非生長基板材料，諸如玻璃、藍寶石、聚矽氧或任何其他適當材料之一板片。LED之半導體結構約為微米量級厚，且透明區域約為百微米量級厚。在一些實施例中，透明區域比半導體結構之一最厚部分厚至少20倍且不超過100倍。在一些實施例中，透明區域可被省略，在一擴散反射體及/或波長轉換元件其自身可替代一混合箱時尤為如此。
在接著從裝置之一晶圓切下的一單晶圓上形成許多個別LED。本發明並不限於圖2中圖解說明之特定LED；可使用任何適當裝置。在下列圖式中藉由區塊1表示LED。
返回至圖1，一波長轉換元件30被安置在LED 1上。波長轉換元件包含一或多個波長轉換材料，其可為(例如)習知磷光體、有機磷光體、量子點、有機半導體、II至VI族或III至V族半導體、II至VI族或III至V族半導體量子點或奈米晶體、染料、聚合體或其他發光材料。波長轉換材料吸收由LED發射之光且發射一或多個不同波長之光。由LED發射之未轉換光往往係從結構提取之光之最終光譜的部分，儘管其無需為該最終光譜之部分。從結構提取之光之最終光譜可為白色或單色的。常見組合之實例包含一發藍光LED與一發黃光波長轉換材料組合；一發藍光LED與發綠光及發紅光波長轉換材料組合；一發UV光LED與發藍光及發黃光波長轉換材料組合；及一發UV光LED與發藍光、發綠光及發紅光波長轉換材料組合。可添加發射其他顏色之光之波長轉換材料以定製從結構提取之光之光譜。
在一些實施例中，波長轉換元件30係與LED 1分開製造且(例如)透過晶圓接合或一適當黏著劑(諸如聚矽氧或環氧樹脂)附接至LED 1的一結構。此一預製波長轉換元件之一實例係一陶瓷磷光體，藉由 (例如)將粉末磷光體或磷光體之前驅體材料燒結成一陶瓷板片來形成該陶瓷磷光體，該板片可接著被切成個別波長轉換元件。亦可藉由(例如)薄帶成形而形成一陶瓷磷光體，其中陶瓷被製成正確形狀，而無需切片或切割。適當非陶瓷預形成波長轉換元件之實例包含安置在透明材料(諸如聚矽氧或玻璃)中之粉末磷光體，該透明材料被輥軋、澆鑄或另外形成為一薄片，接著單粒化成個別波長轉換元件，且磷光體與聚矽氧混合且安置在一透明基板上。波長轉換部件可具有任何適當剖面，例如，方形、矩形、多邊形、六邊形、圓形。三維形狀可包含一多面體、統一多面體、詹森多面體(Johnson solid)、稜柱、反稜柱或任何其他適當形狀。
一反射材料34被安置在LED 1側與波長轉換元件30側上。該反射材料34可為(例如)一擴散反射體(諸如反射微粒，諸如安置在一透明材料(諸如聚矽氧)中之TiOx)、一材料反射體(諸如銀、鋁、金或任何其他反射材料之一或多個層)、一分佈式布拉格(Bragg)反射體，或任何其他適當結構。可藉由在LED 1與波長轉換元件30上模製及/或按壓或任何其他適當技術來形成反射材料34。如在圖1中圖解說明，反射材料34可與波長轉換元件30之頂部表面35齊平，儘管此並非必需的。
歸因於反射材料34沿LED 1與波長轉換元件30之側壁之存在，從LED 1提取之大部分光出射穿過LED 1之頂部表面37。從波長轉換元件30提取之大部分光出射穿過波長轉換元件30之頂部表面35。波長轉換元件30之光提取表面35之一面積31小於LED 1之光提取表面37之一面積33，如在圖3中圖解說明，圖3係圖1之裝置之一部分之一俯視圖。
波長轉換元件30之光輸出表面積31在一些實施例中可為不超過LED 1之光輸出表面積33之90%、在一些實施例中不超過80%、在一些實施例中不超過60%、在一些實施例中至少為30%，及在一些實施 例中至少為50%。
可如下形成圖1中圖解說明之結構。如上文參考圖2所描述，形成LED 1。LED之一晶圓可被切成個別裝置或裝置群組。形成波長轉換元件30。如下文所描述，波長轉換元件之一晶圓可被切成對應於一單一LED之個別波長轉換元件，或對應於一個以上LED之一較大波長轉換元件。LED 1係(例如)藉由焊接或任何其他適當技術附接至支撐件32。多個LED可附接至支撐件32之一晶圓。在將LED 1附接至支撐件32之前或之後，波長轉換元件30可(例如)藉由膠合或任何其他適當技術附接至LED 1。例如，藉由模製、按壓或藉由任何其他適當技術而將反射材料34安置在LED 1與波長轉換元件30周圍。可(例如)藉由濕式或乾式噴砂、機械技術或任何其他適當技術移除多餘反射材料，諸如(例如)在形成反射材料之後安置在波長轉換元件30之頂部表面35上的反射材料。
在一些實施例中，波長轉換元件30並非附接至LED 1之一預形成結構，實情係波長轉換元件30形成在LED 1上。例如，反射材料34之一層可被安置在一支撐件32上之一LED 1上。可對應於波長轉換元件30之形狀形成反射材料34中之一開口。混合有一透明材料(諸如聚矽氧)之一波長轉換材料可接著被注入或另外安置在開口中，接著(若必要)經固化以形成波長轉換元件30。
波長轉換元件可具有任何適當形狀。圖1及圖3中圖解說明之波長轉換元件30實質上係具有實質上垂直側壁之方形，且被居中於LED 1上。此並非必要的，如在圖4、圖5、圖6、圖7及圖8(該等圖式係替代實施例之剖面圖)與圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16及圖17(該等圖式係替代實施例中之LED與波長轉換元件之光輸出表面的俯視圖)中圖解說明。圖1、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8中圖解說明之剖面圖可具有圖3、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、 圖15、圖16及圖17之俯視圖中圖解說明之形狀之任一者。類似地，圖3、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16及圖17中圖解說明之俯視圖可具有圖1、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8中圖解說明之剖面之任一者。
在圖4之裝置中，傾斜波長轉換元件30之側壁41。波長轉換元件30之頂部光提取表面35小於底部表面40，該底部表面40係最靠近LED 1之表面。相應地，側壁41與底部表面40形成一銳角。波長轉換元件30之側壁之所有者、一部分或僅一者可如圖4中圖解說明般成角度。如在圖4中圖解說明，波長轉換元件30之底部表面40可與LED 1之光輸出表面37大小相同，儘管此並非必需的。特定言之，波長轉換元件30之底部表面40可小於LED 1之光輸出表面37。
圖5之裝置之波長轉換元件30之剖面類似於圖4之剖面，其中側壁之一或多者成角度且與底部表面40形成一銳角，使得光提取表面35小於底部表面40。在圖5之裝置中，波長轉換元件30之底部表面40大於LED 1之光輸出表面37。由於波長轉換元件30之光提取表面35小於LED 1之光輸出表面37，故該裝置相比於其中LED與波長轉換元件之光輸出表面之面積相同的一裝置而仍可展現經增加光度。
在圖6之裝置中，波長轉換元件30之側壁41被傾斜成與圖4及圖5中圖解說明之裝置對立。特定言之，波長轉換元件30之頂部光提取表面35大於底部表面40，該底部表面40係最靠近LED 1之表面。相應地，側壁41與光提取表面35形成一銳角。波長轉換元件30之側壁之所有者、一部分或僅一者可如圖6中圖解說明般成角度。波長轉換元件30之底部表面40與頂部光提取表面35兩者皆小於LED 1之光輸出表面37。
在圖7及圖8之裝置中，波長轉換元件30之側壁被分成一個以上區段，其中不同區段具有不同斷面。在圖7之裝置中，波長轉換元件 30之一底部部分44比該波長轉換元件30之一頂部部分43寬。側壁41之部分43與44兩者在圖7中圖解說明之實施例中皆為實質上垂直的。頂部光提取表面35之面積大於波長轉換元件30之底部表面40之面積。
在圖8之裝置中，波長轉換元件之一底部部分45具有傾斜側壁，且波長轉換元件30之一頂部部分43具有實質上垂直側壁。頂部光提取表面35之面積大於波長轉換元件30之底部表面40之面積。
圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16及圖17係不同實施例之視圖，其圖解說明在從裝置之頂部觀察時，波長轉換元件30之光提取表面35相對於LED 1之光提取表面37之大小、形狀及放置。在圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16及圖17之各者中，波長轉換元件30之光提取表面35之面積小於LED 1之光提取表面37之面積。在根據圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16及圖17之一實際裝置中，如在圖1、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8之剖面中圖解說明，LED在圖式中可見之部分將被反射材料34覆蓋。
在圖9中，波長轉換元件之頂部表面35係矩形的且被居中於LED 1之光提取表面37上。在此實例與圖9、圖10、圖13、圖14、圖15、圖16及圖17之實例中，波長轉換元件30具有四個側壁。
在圖10中，波長轉換元件之頂部表面35係矩形的。該頂部表面被居中於LED 1之光提取表面37上，但懸於區域46中之LED 1之光提取表面37側上。
在圖11中，波長轉換元件之頂部表面35係圓形的。波長轉換元件被居中於LED 1之光提取表面37上。在此實例中，波長轉換元件30具有一單一側壁。
在圖12中，波長轉換元件之頂部表面35係圓形的。一圓孔47被形成在波長轉換元件之中心且延伸穿過該波長轉換元件之整個厚度， 此曝露LED 1之光提取表面37。波長轉換元件被居中於LED 1之光提取表面37上。
圖12中圖解說明之實施例並不限於具有一圓孔47之一圓形波長轉換元件。波長轉換元件與孔兩者皆可為任何適當形狀且無需為相同形狀。孔無需如圖解說明般居中於波長轉換元件中，且波長轉換元件無需如圖解說明般居中於LED上。在此實例中，波長轉換元件30具有一單一外部側壁41及一第二內部側壁410。內部側壁與外部側壁之角可為相同或不同。針對此實例，圖1、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8圖解說明外部側壁41之形狀且並不展示內部側壁410。
在圖13中，波長轉換元件之頂部表面35係方形的，但波長轉換元件被定位在LED 1之光提取表面37之一隅角中，而非居中於光提取表面37上。波長轉換元件之頂部表面35之邊緣之兩者與光提取表面37之邊緣之兩者對準，儘管嚴格對準並非必需的。
在圖14中，波長轉換元件之頂部表面35係矩形的，但波長轉換元件被定位在偏離中心處。波長轉換元件之一或多個邊緣係與LED 1之光提取表面37之一邊緣對準，而非居中於光提取表面37上，儘管嚴格對準並非必需的。
在圖15中，波長轉換元件之頂部表面35係梯形的。雖然圖式展示一等腰梯形之剖面，但其他梯形係預期的且被包含在本發明之範疇內。
在圖16中，波長轉換元件之頂部表面35係方形的且居中於光提取表面37上，但其中波長轉換元件之邊緣定向為相對於光提取表面之邊緣成45度，而非平行，使得波長轉換元件表現為一菱形。方形或任何剖面形狀之其他定向亦為預期的且被包含在本發明之範疇內。
在圖17中，波長轉換元件之頂部表面35係一平行四邊形。
其他剖面及俯視圖係可行的。波長轉換元件30之形狀並不限於 圖解說明之實例。
在一些實施例中，藉由安置安置在波長轉換元件上之一額外光學元件，而非藉由波長轉換元件自身，使從裝置提取光的表面面積比從LED提取光的表面面積小。在圖18中圖解說明此一裝置。如上文所描述，一LED 1附接至一支撐件32且一波長轉換元件30附接至LED。在圖解說明之實施例中，波長轉換元件30係與LED 1大小相同，儘管此並非必需的。一透明結構48被安置在波長轉換元件30上。反射材料34被安置在透明結構48、波長轉換元件30與LED 1側上。透明結構48可為(例如)玻璃、藍寶石、聚矽氧、環氧樹脂、GaN、SiC、塑膠或任何其他適當透明材料。如上文所描述，在形成反射材料34之前，該透明結構被形成在波長轉換元件30上或藉由任何適當技術(例如，包含用一聚矽氧黏著劑膠合)附接至波長轉換元件30。透明結構48之頂部光提取表面之面積49小於波長轉換元件30之光提取表面35及LED 1之光提取表面37，其可增加結構之光度。
圖19、圖20、圖21、圖22及圖23係俯視圖，其圖解說明其中一單波長轉換元件被安置在多個LED 1a、1b、1c及1d上之實施例。在每一情況中，波長轉換元件30之光提取表面35之面積小於LED 1a至1d之光提取表面37之組合面積，及LED 1a至1d之間之面積。波長轉換元件30之光提取表面35的面積可為在一些實施例中不超過LED 1a至1d之光輸出表面之面積與LED 1a至1d之間之面積之總和之組合的90%、在一些實施例中不超過80%、在一些實施例中不超過60%、在一些實施例中至少30%，及在一些實施例中至少50%。
在其中一波長轉換元件被安置在多個LED上之實施例中，可藉由改變LED之配置來任意改變發光面積之形狀。事實上，在圖19、圖20、圖21、圖22及圖23之實施例中，一LED群組替代圖1及圖3至圖18中圖解說明之單一LED。特定言之，可藉由將一波長轉換元件放置在 一單一1mm2晶粒上或放置在四個0.25mm2晶粒上而製成圖1及圖3至圖18中圖解說明之裝置。使用多個LED代替一單一LED在光學形狀、驅動電流/電壓、用於不同大小部分之一單一晶粒之重新使用方面給出自由(為了製造簡單)且允許LED之個別定址能力(一次接通結構之一個部分)。
圖19、圖20、圖21、圖22及圖23圖解說明LED與波長轉換元件之相對配置。在根據圖19、圖20、圖21、圖22及圖23之一實際裝置中，如在圖1、圖4、圖5、圖6、圖7及圖8之剖面中圖解說明，LED在圖式中可見之部分將被反射材料34覆蓋。在圖19、圖20、圖21、圖22及圖23中圖解說明之實施例中，波長轉換元件覆蓋群組中之所有LED之至少一部分。更多或更少LED可用於圖解說明之實施例之任一者。
在圖19中，具有一矩形頂部表面35之一波長轉換元件30被安置在一行四個LED 1a、1b、1c及1d上。波長轉換元件30之頂部表面35比LED窄，使得LED 1a、1b、1c及1d之各者之部分未被波長轉換元件覆蓋。如在圖19中圖解說明，波長轉換元件30之側延伸超過LED 1a與1d之邊緣。此並非必需的；在一些實施例中，波長轉換元件並不以任何尺寸延伸超過LED之邊緣。
在圖20中，具有一矩形頂部表面35之一波長轉換元件30被安置在八個LED 1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g及1h之一2×4陣列上。波長轉換元件30之頂部表面35比LED陣列窄，使得LED 1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g及1h之各者之部分未被波長轉換元件30覆蓋。
在圖21中，具有一圓形頂部表面35之一波長轉換元件30被安置在經配置成如同一加號之12個LED 1a、1b、1c、、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k及1l之一陣列上。中間四個LED 1d、1e、1h及1i被波長轉換元件30完全覆蓋。LED 1a、1b、1c、1f、1g、1j、1k及1l之部分未被波長轉換元件30覆蓋。圖21中圖解說明之實施例係被一圓形波長轉 換元件覆蓋之一方形LED陣列。移除陣列中未被圓形波長轉換元件覆蓋之LED，此導致圖解說明之加號形陣列。圖解說明之實施例可被延伸至任何裝置，其中波長轉換元件係並不容易地對應於矩形LED之一矩形陣列的一形狀。
在圖22中，具有一矩形頂部表面35之一波長轉換元件30被安置在16個LED 1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1l、1m、1n、1o及1p之一4×4陣列上。波長轉換元件30之頂部表面35小於LED陣列，使得陣列外部之LED(LED 1a、1b、1c、1d、1e、1h、1i、1l、1m、1n、1o及1p)之部分未被波長轉換元件30覆蓋。陣列中心之LED(LED 1f、1g、1j及1k)被波長轉換元件完全覆蓋。
圖23圖解說明具有安置在一行四個LED 1a、1b、1c及1d上之一實質上矩形頂部光提取表面35之一波長轉換元件30。光提取表面35之一個邊緣52具有區域54，區域54經塑形以適應形成於LED 1a、1b、1c及1d之各者之光提取表面37上的接合結構50。雖然圖解說明之接合結構50係導線接合，但其可為任何適當接合結構。如在圖23中圖解說明，上文描述之波長轉換元件之任一者可經塑形使得其並不覆蓋或另外干涉一接合結構或形成於LED之光提取表面上之任何其他結構。可藉由薄帶成形(其中可輕易形成區域54)或藉由任何其他適當方法容易地形成圖解說明之波長轉換元件。
已詳細描述本發明，熟悉此項技術者將瞭解，鑑於本揭示內容，可對本發明作出修改，而不背離本文所描述之發明概念之精神。因此，不希望本發明之範疇限於圖解說明及描述之特定實施例。
1‧‧‧發光二極體(LED)；區塊
10‧‧‧生長基板
16‧‧‧n型區域
18‧‧‧發光或作用區域
20‧‧‧p型區域
21‧‧‧p接觸件
22‧‧‧n接觸件
24‧‧‧介電質層
25‧‧‧間隙
26‧‧‧互連層
27‧‧‧間隙
28‧‧‧互連層

Claims (13)

  1. 一種發光裝置，其包括：一發光半導體結構，其包括一發光層及具有一第一面積之一第一光提取(light extraction)表面；一波長轉換元件，其被安置在該發光半導體結構及該第一光提取表面上，該波長轉換元件具有一第二面積之一第二光提取表面，該第二面積小於該第一面積；一透明結構，其安置在該波長轉換元件及該第二光提取表面上，該透明結構具有一第三面積之一第三光提取表面，該第三面積小於該第二面積；及一反射材料，其與該發光層、該波長轉換元件及該透明結構之側壁接觸，該反射材料亦安置在該第一光提取表面及該第二光提取表面上之一曝露部分(exposed portion)。
  2. 如請求項1之裝置，其中該波長轉換元件具有傾斜側壁。
  3. 如請求項1之裝置，其中：該第二光提取表面係該波長轉換元件之一第一表面；該波長轉換元件包括一第二表面，其中該波長轉換元件之該第二表面比該波長轉換元件之該第一表面更靠近該第一光提取表面；且該第二表面具有大於該第一表面之一面積。
  4. 如請求項1之裝置，其中：該第二光提取表面係該波長轉換元件之一第一表面；該波長轉換元件包括一第二表面，其中該波長轉換元件之該第二表面比該波長轉換元件之該第一表面更靠近該第一光提取表面；且 該第二表面具有小於該第一表面之一面積。
  5. 如請求項1之裝置，其中該波長轉換元件居中於該第一光提取表面上。
  6. 如請求項1之裝置，其中該波長轉換元件相對於該第一光提取表面而偏離中心。
  7. 如請求項1之裝置，其中該第二面積不超過該第一面積之90%。
  8. 如請求項1之裝置，其中：該波長轉換元件係與該發光半導體結構分開製造；且該波長轉換元件附接至該發光半導體結構。
  9. 一種發光裝置，其包括：複數個發光半導體結構，各具有一發光層及一光提取表面；一波長轉換元件，其被安置在該等第一光提取表面之至少二者之僅一部分上，該波長轉換元件具有一第二光提取表面使得該第二光提取表面之一面積小於在該複數個發光半導體結構中之該等第一光提取表面之各者之該等面積與該複數個發光半導體結構之間之面積之總和(sum)的一面積；一透明結構，其安置在該波長轉換元件及該第二光提取表面上，該透明結構具有一第三面積之一第三光提取表面，該第三面積小於該第二面積；及一反射材料，其與該複數個發光半導體結構之發光層、該波長轉換元件及該透明結構之側壁接觸，該反射材料亦安置在該第一光提取表面及該第二光提取表面上之一曝露部分(exposed portion)。
  10. 如請求項9之裝置，其中該複數個發光半導體結構被配置成一陣列。
  11. 如請求項9之裝置，其中該第二光提取表面之該面積不超過該複 數個第一光提取表面之各者之該等面積與該複數個發光半導體結構之間之一面積之總和的面積之90%。
  12. 一種發光裝置，其包括：一半導體發光結構，其具有一發光層及一第一光提取表面；一波長轉換元件，其被安置在該半導體發光結構上，該波長轉換元件之一頂表面具有如該第一光提取表面實質上相同之一面積；一第二結構，其被安置在該第一光提取表面上之該波長轉換元件上，該第二結構具有一第二光提取表面；該第二光提取表面之一表面積小於該波長轉換元件之該頂表面；及一反射材料，其沿該發光層、該波長轉換元件、該第二結構之側壁、及該第一光提取表面及該波長轉換元件之任何曝露部分安置。
  13. 如請求項12之裝置，其中該第二結構係一透明材料。
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