CN109618560B - 用于由初级光产生次级光的转换器、包括转换器的照明装置和制造转换器及照明装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转换器装置，其用于将初级光转换成次级光，所述转换器装置包括至少一个主体，所述至少一个主体具有带有开孔的光转换结构并且被侧向地由框架保持，其中，所述光转换结构的表面以及所述框架内侧的表面都如此覆盖有透明层，使得所述主体中的每个构成如下区域：其中，入射光的特性以及优选其波长被改变。在特定构型中，转换器装置例如可以是显示器装置或小型化构件的组件。本发明还说明一种用于制造转换器装置的方法。

Description

用于由初级光产生次级光的转换器、包括转换器的照明装置 和制造转换器及照明装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将初级光转换成次级光的转换器(“转换器装置”)。该转换器的特征在于，其具有一个或多个、通常大量的主体
Figure GDA0003213821050000011
，这些主体将入射的或穿透的初级光转换成次级光。视装置而定，这些主体可以散射所述光或定向地发射所述光。每个主体包括多孔的光转换结构，所述结构的表面覆盖有透明的、优选无机的、优选氧化的层。每个主体至少由一个框架包围，该框架也由所提到的透明层所覆盖。所述转换器装置可以具有非常不同的形状。因此，所述转换器装置例如可以具有大量极小的主体(具有小至μm范围的尺寸)，这些主体以阵列的形式布置，其中，每个主体通过包围其的框架与相邻的主体分开。在其他实施方式中，所述主体可以更大并且可以具有任意几何形状的框架。可以将具有大量所述主体的阵列与光学构件(如镜或激光器)的相应阵列组合成具有较大辐射面的照明装置。替代地，可以分离所述阵列或可以制造具有仅一个或若干个光转换主体的转换器；随后可以将借助框架包围的各个主体或由所述主体组成的较小阵列处理成微电子构件中。然而，本发明不限于用于微电子器件的转换器装置，而是还提供更大的转换器装置以及相应的照明面。
根据本发明的转换器可以集成在制造硅基构件、IC等的过程中，因为该转换器可以借助本领域常见的蚀刻技术、掩模技术以及沉积技术实施。
背景技术
对于现代照明系统来说，所谓的远程磷光体技术(Remote-Phosphor-Technik)变得越来越重要。该技术基于如下事实：确定的发光材料(磷光体)可以将确定波长的入射光以高效率转换成另一(较长)波长的光。通过混合不同的磷光体，以这种方式一方面可以产生白光。另一方面，可以与诸如半导体激光器的光源组合地在最小的空间上制造出具有非常高强度的照明系统。由于包括磷光体的转换器中的散射效应，即使当初级光——例如在激光器的情况下——被尖锐聚束时，也在其表面上均匀地辐射次级光。这方面的一个示例是BMW i8的新型LARP(Laser Activated Remote Phosphor：激光激活的远程磷光体)激光大灯，该激光大灯具有非常高的亮度，并且将远光灯的最大作用距离(1Lux界限)从320m(LED远光灯)提高到710m。这对于LED和基于LED的照明装置也是有利的，例如在Shani所著的《Fundamentals of Planar Remote Phosphor LEDs》(Luger Research e.U.,2012年第29期)中所描述的那样。然而，也期望能够在必要时限制横向散射，以便获得尽可能点状的次级光源。
Cree不久前已经提出蓝色LED涂层，该蓝色LED涂层具有含磷层用于产生白光。为了获得白光，N.T.Tran等人已经在《Studies of phosphor concentration and thicknessfor phosphor-based white light-emitting-diodes》(J.Lightwave Technol，第26卷，第21期，2008年)中在磷光体的浓度及其厚度方面进行了研究。基于吸收蓝色波长并且发射黄色波长的材料(YAG:Ce)——该材料因此适用于从发射蓝光的Si-LED进行光转换，已经对例如磷光体与周围基质之间的折射率差异的现象进行研究，该现象导致磷光体所在区域内部的散射效应、俘获效应以及吸收效应。由于这些效应引起磷光体的有效性降低。理论研究基于如下假设来进行模拟：球形磷光体颗粒与折射率为1.46的基质材料混合地直接填充在LED芯片上方的杯形空间区域内。
然而，直接施加到LED上的转换器层中的光转换效率受到由LED发出的热能的巨大影响。此外，在层状施加的磷光体的表面上产生背向反射现象。为了减小磷光体层中的热输入，在远程磷光体配置中，将含磷光体的转换器层以一定距离相对于LED布置。同样由N.T.Tran和同事进一步研究了这种磷光体颗粒的大小对所发射的光量以及转换效率的影响(Tran等人所著的《Effect of phosphor particle size on luminous efficacy ofphosphor-converted white LED》，J.Lightwave Technol.，第27卷，第22期，2009年)。所述研究既在光转换元件直接与LED接通的设备上进行，而且也在远程磷光体结构上进行。借助远程磷光体配置，还减少了反射现象(参见Shani的上述引文)。
大多数情况下，将磷光体与有机材料例如硅酮混合，并且通过挤压、调剂(Dispensieren)或离心涂镀作为厚涂层施加到载体上。也可以通过注塑制造任意形状的独立转换器。
然而随着光功率的增加，即使在远程磷光体配置中也会产生老化效应。在制造转换器情况下所使用的有机材料的很大一部分具有很差的导热性和低热稳定性。M.Meneghini等人已经在《Thermally activated degradation of remote phosphor forapplication in LED lighting》(IEEE学报，关于发展和制造可靠性，第13卷，第1期，2013年)中发现，在150℃下的时效处理之后，对于由聚碳酸酯构成的转换器的载体板、以及对于存在于其上的基于硅的转换器层来说，存在剧烈降解。C.-C.Tsai等人已在《Ultra-highthermal-stable glass phosphor layer for phosphor-converted white light-emmiting diodes》(J.Display Technol.，第9卷，第6期，2013年)示出，与基于硅氧烷的磷光体层相比，玻璃基磷光体层具有基本上更高的热稳定性，并且在350℃下的时效处理之后也没有降解。然而问题在于，即使是玻璃基磷光体，也可能由于高制造温度而由化学或热学引起降解。DE10 2013 226 630A1提供这种问题的解决方案。在那里描述，在使用具有特定组成的玻璃的情况下，可以在350至400℃的温度下产生玻璃基转换器层或转换器模制品。使用玻璃作为基质材料的另一优点在于，可以通过添加相应的元素使该玻璃的折射率匹配于磷光体的折射率(约1.8)。由此抑制光散射并且因此提高光输出。
远程磷光体技术的主要应用是基于LED的照明系统。相对较大的转换器例如可以借助注塑制造。为了制造较小的、在使用中可以安装到具有LED的衬底上的转换器装置，H.Liu等人在《LED wafer level packaging with a remote phosphor cap》(EMAP学报，Lantau，Island，2012年)中提出，将磷硅膏压到具有大量小凹部的铝模具中，该铝模具之前已经喷涂有脱模剂。在使表面平整化并且在炉中使膏体硬化之后，可以获得相应结构化的薄膜。接下来借助高粘度硅酮将这些薄膜安装在设有通孔的盖晶片上，该盖晶片在其侧安装在具有预安装的LED的硅基晶片上。
对于结构化镀层，在使用磷光体的情况下，既可以将膏体添加在玻璃基质中(L.Yang等人所著的《Preparation of phosphor glass via screen printingtechnology and packaged performance for LEDs》，ICEPT学报，大连，中国，2013年)，也可以将膏体添加在硅酮基质中(JCC Lo等所著的《Multilayer dispensing of remotephosphor for LED wafer level packaging with pre-formed silicone lens》，ESTC学报，Helsinki，Finland，2014年)，所述膏体可以借助诸如丝网印刷、模塑或调剂来进行镀层。在此，模塑和调剂更适用于低粘度有机溶液。高粘度溶液或膏体、例如玻璃基磷光体可以借助丝网印刷良好施加。如此产生的转换器装置的典型尺寸大于100μm。
对于例如图像投影仪或自适应大灯的应用来说，智能照明系统变得越来越重要。大量研发基于对外部源的光进行调制反射的微镜。该微镜可以是在x方向和y方向上具有足够大的偏转或具有足够高的扫描频率的单个扫描仪镜。因此，U.Hofmann等人在《A novelvacuum-packaged low-power scanning mirror with inclined 3D-shaped window"》(传感器学报，北京，中国，2011年)中描述了用于显示器装置而研发的相应构件。一种专门用于自适应大灯的扫描仪在T.Aoyagi等人所著的《A raster-output 2D MEMS scanner withan 8x4 mm mirror for an automotive time-of-flight image sensor》(传感器学报，巴塞罗那，西班牙，2013年)中所描述。另一可行方案是使用由在两个位置之间来回倾斜的非常小的镜构成的阵列。这方面的一个示例是德州仪器的DLP技术，该技术基于约10×10μm2大小的铝微镜。同时，具有直至2560×1600个配件的DLP芯片能够在市场上获得。
在
Figure GDA0003213821050000041
等人的文章《High brightness MEMS mirror based head-updisplay(HUD)modules with wireless data streaming capability》(SPIE Conf.学报，关于MOEMS和微型化系统XIV，旧金山，加利福尼亚州，2015年)报告了基于磷光体的转换器与用于平视显示器的MEMS微镜的结合使用。在此，首先将单个激光源的调制的光射束投影到转换器板上，然后才通过折叠镜将次级光投影到真正的投影面(车辆的挡风玻璃)上。缺点是，由于全面积施加的磷光体中的光散射，图像失去锐度。
如DE 10 2013 226 650 A1中所公开的那样，如果转换器板设有单独的发光物质点(像点、像素)装置，则可以实现改善的结果。在该文献中，结合具有单独像素的转换器板，还设有用于调制初级光(激光射束)的MEMS镜的应用。关于用于制造转换器像素的方法将不予讨论。
发明内容
本发明基于如下任务：提供一种具有光转换材料的转换器，该转换器用于将初级光转换成次级光，该转换器适用于所谓的“远程磷光体”技术并且以期望的程度对入射光进行散射。如果转换器阵列在狭窄的空间上并且必要时以非常小的尺寸(例如具有μm范围内的尺寸)具有多个或大量单个光转换区域，则这些区域应该如此彼此定向，使得这些区域在没有附加措施的情况下彼此不具有直接的光接触，并且因此排除侧向“串扰”。转换器应该在其基本形式中优选借助纯无机材料制造，但是必要时适合于在材料边界区域处与有机材料共同作用。转换器应该优选能够在如下温度范围内制造或能够承受如下温度：所述温度能够实现在经典微电子微光学器件中、例如硅基芯片或IC中的应用。
在所述任务的解决方案中，发明人提供用于将初级光转换成次级光的转换器。每个转换器装置包括至少一个主体，所述至少一个主体具有光转换结构并且被侧向地由框架保持，所述光转换结构具有开孔，其中，光转换结构的表面和框架内侧的表面都覆盖有透明层、优选由金属化合物构成的无机层。所述覆盖通常是完全的。
“具有开孔的光转换结构”的表达方式旨在表示，这样的光转换结构不作为整块物料(Monolith)存在，而是作为开孔式存在。然而，这不一定表示存在于该光转换结构中的孔必须是“空的”、即必须填充有气体或被抽空。代替地，该光转换器可以部分地或完全填充有另一材料，如在下面更详细阐述的那样。
附图说明
接下来根据附图进一步阐述本发明，附图在以下示出：
图1a-图1c示意性示出根据本发明的转换器(衬底支持)的可能制造；
图2在左侧示出通过丝网印刷产生的转换器，该转换器在各个光转换区域周围没有框架；在右侧示出根据本发明的转换器，其中，每个区域至少由一个框架包围；
图3a-图3b示出将初级光耦入到根据本发明的转换器装置中的两种可行方案；
图4a-图4b示出根据本发明的转换器，其中，在多孔的光转换主体下方的衬底已经被移除；
图5a、图5b、图5c、图5d、图5e和图5c′、图5d′、图5e′示意性示出根据本发明的转换器的可能制造，为了改善反射，所述转换器的框架在侧面被金属化，所述制造一次具有孔径光阑及一次不具有孔径光阑；
图6a-图6b示出具有孔径光阑(“针孔”)的两种可能的转换器装置，所述转换器装置可以用作小型化点光源；
在图7a-图7b中示出具有倾斜的侧面的两种转换器装置，在图7a中在空腔内侧上具有针孔和金属化部，在图7b中仅具有金属化的侧面；
图8a、图8b、图8c示出具有用于聚焦和/或准直初级光(图8a)或次级光(图8b)的微透镜的转换器装置。图8c示出具有两侧施加微透镜的装置；
图9示出具有平面的、两侧抗反射的遮盖物的转换器装置；
图10示出类似于电视机屏幕的转换器装置，该转换器装置由阵列组(像点)构成，所述阵列组分别具有三个光转换区域，所述三个光转换区域具有不同光转换特性；
图11示出由具有简单几何结构的同类型光转换区域构成的阵列的示意性俯视图；
图12示出由具有不同形状、几何结构以及尺寸的光转换区域构成的阵列的这种俯视图；
图13示出在使用根据本发明的转换器阵列情况下的自适应光源的、显示器或广告牌的原理性结构；
图14示出在使用根据本发明的转换器阵列和MEMS扫描仪情况下的小型化投影仪的原理性结构；
图15示出点光源的阵列，这些点光源的次级光处于不同的光谱范围中；
图16示出彩色微型显示器的示意性3D视图和截面图；
图17示出由单个LED芯片以及施加在其上的具有复杂转换器结构的芯片构成的装置的示意性3D视图和截面图。
具体实施方式
基于其多孔结构，根据本发明的转换器装置具有大量内部弯曲表面，在这些弯曲表面处，入射的和已经转换的光被散射。在此，由金属化合物构成的透明无机层确保光转换材料受到良好的腐蚀保护，这由于主体的大的内部表面通常与周围大气接触是特别重要的。
转换器装置中主体的数量可能强烈波动并且必要时非常高。在所有情况下，每个主体在侧向由框架包围，该框架在朝向主体的内侧同样由所述透明层所覆盖。此外必要时，所述主体或主体中的每个(或者也仅仅是主体的一部分)放置置在衬底上并且由该衬底支持，该衬底也构成框架结构。在第一实施方式中，单个转换器装置可以具有大量极小的这种主体(具有至μm范围内的尺寸)，这些主体以阵列的形式布置，其中，每个主体通过包围其的框架与相邻的主体分离开。在其他实施方式中，主体可以更大并且可以具有任意几何结构的框架。
所述主体中的每个通常连续地遍布有孔，其中，所述孔在形状上和大小上通常不同。通常，这些孔的形状和大小由在制造时所使用的颗粒的形状和大小确定。因为所述颗粒大多不是全部相同的，所以主体内部的孔的形状和大小以统计学方式随机分散。然而，例如在从溶液中沉降颗粒的情况下，也可以调节自由表面方向上的梯度。
框架通常具有平的底侧面和上侧面；由所述框架包括的体积可以完全或部分地填充有主体。根据需要选择所述体积的几何结构和填充度。各个主体可以具有高的结构深度，和/或所述框架可以完全以主体填满。
转换器装置的每个主体构成如下区域：在所述区域中，入射光的特性、优选其波长被改变。优选地，转换器装置的各个区域匹配于构件或照明元件的结构，所述各个区域设置用于所述构件或照明元件的结构。在具有非常小的初级光源的构件、例如激光器或微镜的情况下，例如使所述区域的面与初级光源(例如激光器或微镜)的面相协调。所述面可以是正方形、矩形、圆形或其他任意形状，并且例如具有约10×10μm或甚至更小的尺寸。当然，该尺寸也可以更大、例如直至100×100μm以及更大；然而，越来越多的相应构件或照明元件构造有较小的光源，使得所述区域通常占据约50×50μm及更小的面积。所述区域的深度可以显著大于其长度和/或宽度，并且例如是100至1000μm。然而这绝不是强制性的。如果有利于更高的效率，所述区域也可以构型得更平坦、即深度可以小于其长度和/宽度。通常，转换器装置的这些区域具有相同的尺寸。然而这不是必须的；以下描述一个替代构型。
根据需要选择具有光转换特性的多孔主体的材料。在此，该材料优选涉及发光材料，该发光材料在下文中也称为磷光体。磷光体的组成可以自由选择。因此，为了由发射蓝光的Si-LED产生白光，可以使用由N.T.Tran在前文中提到的所研究的YAG:Ce材料。然而这仅是一个示例，本领域技术人员已知多种光转换材料，这些材料基本上也符合本发明的原则。因此，对于照明应用以及显示器应用来说，除了黄色磷光体以外，红色(例如CaAlSiN3:Eu2+、CASN)和蓝色(例如Sr3MgSi2O8:Eu2+，SMS)以及绿色(例如Ba2SiO4:Eu2+，BSO)磷光体也是令人感兴趣的。原则上，可以使用所有能够从市场上获得的可用磷光体。然而为了制造多孔主体，也可以使用由玻璃或其他基质材料构成的颗粒，所述颗粒包括化学均匀分布或物理均匀分布的发光化合物、化合物簇或纳米颗粒。在另一实施方式中，主体的表面、即包括在主体内部的孔也涂覆有发光材料。具有光转换特性的材料优选是纯无机材料，该材料在少数情况下也可以具有有机成分。
在相关制造工艺的第一构型中，可以借助颗粒来产生本发明的转换器装置，将所述颗粒疏松地填充到相应的框架中，并且随后与由无机材料构成的透明层连接。所述颗粒优选由纯无机材料构成；然而，由于在下文中进一步描述的颗粒之间的连接可以在相对温和的温度下(最大400℃、在一些情况下、例如在借助ALD沉积Al2O3的情况下仅直至150℃或甚至60℃)产生，所以也可以使用有机材料，只要这些有机材料能够承受所述温度而不分解或明显老化。
所述颗粒可以由唯一的材料构成，然而也可以使用由不同材料构成的颗粒的混合物。如果例如为了获得确定颜色的次级光使用由两种或多种颗粒类型构成的颗粒混合物，则这两种或所有颗粒类型可以由光转换材料构成。替代地或累积地可能有利的是，将光转换颗粒与由如下材料构成的颗粒及进行混合：该材料不直接设置用于光转换，但该材料在总体上来看导致转换特性的改善，其方式是：该材料例如优化光散射和光吸收。如上所述，因为光转换颗粒自身也吸收次级光，所以如N.T.Tran在上文中所描述的那样，这些颗粒的浓度对转换器效率有影响。在本发明的一种实施方式中，因此将光转换颗粒与如下颗粒进行混合(“稀释”)，所述颗粒由光学透明的、然而具有预给定折射率的非光转换材料构成。原理上，也可以混合光学透明的、然而非光转换颗粒的另一类型，所述颗粒具有与前两种颗粒类型不同的折射率，并且用作用于初级光在转换器结构内部的最佳散射的散射中心。然而，大多情况下，不需要混合该散射中心，因为存在于颗粒之间的空气填充的孔确保足够的光散射。相反地，可能需要抑制多孔转换器结构内部的光散射。这例如可以通过施加抗反射层来实现，该抗反射层也覆盖多孔转换器结构的整个内表面。如在产生多孔结构时那样，这可以例如借助ALD来进行。
颗粒的大小不是关键的，但会影响转换器效率。颗粒的漫射辐射和发射辐射不一定相同。入射光被(由转换器的壁、由光转换颗粒以及必要时由“稀释”的颗粒)吸收。在上文中，N.T.Tran在其在Journal of Lightwave Technology中的文章中研究了直径是0.05至50μm之间的颗粒在两种特定几何环境中的特性。在此，所述颗粒存在于基质中，该基质的折射率与该颗粒的折射率相差0.34。光功率从直径约为0.5μm开始增加直至约20μm时达到最大值，并且又重新下降。然而，其他效应也很重要。本发明不限于如由N.T.Tran等人所述的那样的颗粒直径；然而发现，如果颗粒具有约1μm至100μm之间、优选约5至50μm之间、特别优选约8至30μm之间的直径(平均值)，则获得具有最有利特性的转换器。有利的是，颗粒具有圆形或近似球形或圆的长形(椭圆形)的形状。然而这不是一个必要的标准，但它促进了常规孔结构的形成。而且应该在非常小的转换器区域中注意，可能会产生多于一个、优选至少10个颗粒彼此相邻的情况，但是当然也可能更多。换句话说，所使用的颗粒的大小应该与转换器区域的大小相协调。
颗粒可以以任意方式、例如通过滴流(Aufrieseln)、通过刮(Rakeln)干燥材料或浆(Schlamm)、或调剂悬浊液(Suspension)或浆进入到转换器结构的区域中，其中，接下来在进行固定之前，使可能存在的悬浊剂或其他液体蒸发。
根据本发明的转换器装置的主体不一定必需由颗粒构成。替代地，也可以使用多孔光转换材料，该材料以其他方式制造。如果在玻璃基上或玻璃基质中添加光转换材料，则例如可以使用已知的技术、例如维克玻璃法(Vycor-Glas-Verfahren)(一种方法，其中通过提取可溶相多孔地实现碱金属硼酸盐玻璃的相分离)来制造玻璃料或多孔玻璃。
根据本发明的转换器结构的光转换主体在各个区域中覆盖有透明层、优选无机层。即使所述主体已经借助粉状颗粒制成，这些主体也不是疏松的或能够彼此移动。在此，如果这些颗粒用作初始材料，则颗粒之间的由所述层实现的连接的强度如此大，使得主体作为整体从所述区域中取出，并且例如可以借助镊子夹持而不会相继断裂。如果这些颗粒用作初始材料，则颗粒的连接在正常条件下(即无外力作用的情况下)是稳定的，并且甚至可以承受轻微的机械影响。
透明层的材料优选不含有机成分。更优选地，该层由金属化合物、优选金属氧化物构成；然而也可以涉及金属氮化物或金属碳化物或由上述材料的组合(例如氮氧化物或氮碳化物)等。根据需要，可以在折射率相当低的氧化物、例如铝氧化物或硅氧化物中选择该材料，或在折射率相当高的氧化物、例如二氧化钛或二氧化锆中选择该材料，以便调节合适的反射特性。如已经提到的那样，可能需要借助抗反射涂层来抑制多孔转换器结构内部的颗粒与空气填充的孔之间的过渡部处的光散射。该抗反射涂层可以由单个的层或层序列构成。
透明无机层的沉积优选借助化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)来实现。通过ALD(Atomlagen-Abscheidung,atomic layer depositon：原子层沉积)的沉积已经尤其被证明是有利的。在ALD的情况下，将两个不同的成分以气态状态依次引导到反应室中。在将第一成分积聚在颗粒表面上的单分子层中并且将反应室重新抽真空之后，在引入第二成分之后，发生与在表面上吸收的第一成分的反应，并且形成仅若干埃厚的层。通过多次重复此过程产生特别均匀的层。该层厚度主要通过涂覆过程的数量来调节。因此，由不同材料构成的层组合很容易实现。当将光转换颗粒用作用于主体的初始材料时，如果使用ALD来制造所述层，则在某些情况下，仅5nm的层厚度就已经足以实现机械稳定的固定。有利地，层厚度至少是10nm或更多、例如在50至100nm的范围内。然而理论上，所述层厚度不限于上文；必要时该层可以如此厚，使得主体内的孔缩减至其原始体积的一半或更少，或者甚至完全填充有层材料。借助最后提及的措施，可以有针对性地影响根据本发明的转换器装置的散射效果。
借助颗粒制造主体的优点在于，可以将由光转换材料构成的疏松颗粒或合适的颗粒混合物方便地填充到衬底的多个凹部/模具或空腔中并且在那里进行固定。由WO 2012/104106 A1已知一种相应的技术。该衬底可以在填充之前被预处理，或随后化学地或机械地被进一步处理，并且与后续构件的其他部件进行组合，这将在下面针对大量可能构型更详细阐述。
用于根据本发明制造根据本发明的转换器的相应方法步骤在图1a-图1c中示意性示出：根据步骤(a)，在衬底中提供或形成相应于转换器装置的尺寸的空腔阵列。这例如可以通过借助抗蚀剂掩模对硅衬底的干法蚀刻来实现。在下一步骤(步骤(b))中，给这些空腔填充疏松的光转换颗粒。然后在步骤(c)中，将疏松的光转换磷光体颗粒固定成固定的多孔结构。透明的、机械稳定的层包覆所有光转换磷光体颗粒，所述磷光体颗粒存在于各个空腔的每个中。
借助WO 2012/104106 A1的方法，从微米大小的颗粒本身直至大于100μm深的空腔底部都完全包覆有均匀的层。因此，借助该方法例如可以产生由直径约为10μm的单分散的(monodisperse)、球形或近似球形的颗粒构成的多孔结构。为了进行固定，例如可以借助ALD在300℃的情况下沉积由合适的材料、例如由诸如Al2O3的氧化物构成的厚度仅为75nm的层。发明人可以基于适当的实验、例如借助面积是1200×1200μm并且深度约为400μm的空腔确定：即使当ALD层的厚度仅是颗粒直径的约1％时，处于冲击(下降)情况下的颗粒也不会从空腔中析出
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。所述实验还可以证明，ALD层覆盖颗粒的所有表面，因为主体仅具有开孔。该层在所述颗粒彼此连接的那些点处固定地并且机械稳定地连接这些颗粒。
独立的(freistehend)多孔结构是非常坚固的。可以借助传统的镊子进行操作。
根据需要选择根据本发明的载体结构的载体材料。因为硅易于蚀刻并且适用于晶片和芯片的制造，所以该载体可以由硅构成。然而其他载体材料也是可能的，只要这些材料能够承受如上所述的最大约400℃、优选250℃或甚至仅60℃的涂层温度，而不会对后续的产品造成不利损害。
如所提及的那样，通常在纯无机材料下选择颗粒和载体材料，即使这不是在所有情况下都是强制性的。颗粒的涂层也是无机的；该涂层通常由铝或其他金属的氧化物、氮化物或氮氧化物构成。
颗粒之间的孔可以保持为基本上空的(这些孔随后填充有气体气氛，该气体气氛存在于转换器中或包括转换器的构件中，必要时也处于不同于环境压力的情况下、例如负压下)：如果如上面所述的那样，涂层厚度仅占据颗粒直径的约1％，则通过涂层过程几乎不能减小孔体积。然而必要时可以通过如下方式导致这种减小：要么如上所述，使涂层变得明显更厚。替代地，也可以随后借助另一材料和/或另一方法填充孔体积。为此，也不排除有机材料。
根据本发明的转换器装置还具有以下优点：
-如果该转换器装置没有有机材料，则只要用于光转换的材料允许，该转换器装置也能够在进一步的加工阶段中承受基本上较高的温度。
-在根据WO 2012/104106 A1的制造中，转换器装置的制造温度比较低，使得即使热敏光转换材料也不会降解。ALD沉积典型地在100℃至300℃之间的温度情况下进行。相反地，为了由玻璃基磷光体制造传统“远程磷光体”装置，无论如何需要高于400℃、通常甚至高于600℃的温度，以便使磷光体颗粒和玻璃颗粒的混合物熔化成一体的质量。根据本发明，如果例如通过借助诸如ALD的CVD方法“粘接”(例如烧结的)颗粒来产生具有开孔的光转换结构，则可以在转换器装置的制造过程中省去诸如熔化过程的加工过程。在使用上述方法时，也不产生收缩效应(Schrumpfungseffekten)。
-可以制造横向尺寸显著低于100μm的各个转换器区域。同时，这些转换器区域的深度(高度)可以是几百微米。
-各个“转换器像素”(以上称为“区域”)嵌入到载体材料中，使得与丝网印刷的阵列不同，如果衬底材料自身不透明或被相应地涂覆，则相邻像素之间的侧向串扰减小。根据本方面的转换器阵列与丝网印刷阵列的比较在图2中示出。
-如果载体材料由导热性良好的材料、例如金属、硅或陶瓷构成，则尤其可以高效冷却小的转换器装置。所述材料的导热性比硅酮、塑料或玻璃高若干个数量级。
-通过借助透明无机层的全侧面包覆，保护光转换颗粒免受腐蚀。
在本发明的一种特定构型中，将连接光转换颗粒的层用作抗反射层。这例如可以借助氧化物材料、例如TiO2、SiO2或Al2O3来实现，该氧化物材料在薄层中的抗反射特性是已知的。优选地，这些层借助ALD来沉积，因为以这种方式也可以涂覆多孔结构的所有内表面，并且实现非常好地定义的层厚度。以这种方式可以使转换器装置内部的损耗最小化，而不必给磷光体颗粒之间的间隙填充具有匹配的折射率的材料。
在本发明的一种替代构型中，在对所连接的层进行沉积之后，借助有机填料填充转换器结构的各个区域内部的孔。此外，一个、多个或所有主体的表面或整个转换器结构可以设有单层或多层的涂层。通过这种措施一方面可以改善机械稳定性、尤其例如在温度循环情况下相对于热机械应力的稳定性。另一方面，可以防止多孔颗粒矩阵内的可能的水凝结(疏水化)。由此不损害颗粒复合物内部良好的热传导。借助有机填料、例如由环氧树脂(Expoxidharz)、硅酮或聚酰亚胺填充孔可以有助于避免边界区域处的光损耗。由此，可以与借助抗反射层涂覆颗粒一起实现更高的光输出。
对于将初级光耦合到根据本发明的各个转换器区域中或这种区域的阵列中并且将产生的次级光耦合输出，存在不同的可行方案。图3a-图3b示出这些可行方案中的两种。对于图3a的构型，将光转换颗粒添加到例如载体(在此衬底)的预制造的、例如预蚀刻的凹部中，并且接下来如上所述通过施加涂层来进行固定。只要该衬底由导热性良好的材料构成，则与图3b的构型相比，这种构型在转换器的冷却方面更有利。在图3b的构型中，已经例如通过蚀刻或研磨在转换器装置下方移除衬底，使得初级光可以从下方耦入。由此得出关于照明系统的光学部件的装置的新的可行方案，这将在下面的实施方案中进一步描述。
如上所述，可以以不同方式实现在转换器装置下方的衬底的移除。在图4a的构型中，衬底厚度在包围和支承转换器区域的范围内保持不变；但是衬底在所述区域下方已经被移除。在硅衬底的情况下，这例如可以借助以抗蚀剂掩模从背侧进行干法蚀刻来实现。在图4b中，已经将在底侧全面积地移除原始衬底，这在硅衬底的情况下例如借助研磨和抛光来实现。变型方案(b)稍微简单一些，因为在衬底的背侧上不需要附加的抗蚀剂掩模。然而不利的是，可能会损害包括光转换结构的主体的最外部表面上的透明无机层。图4a中的变型方案的一个重要优点在于转换器装置的改善的冷却，其前提是该衬底是导热性良好的。两种变型方案的组合也是可设想的。
如果可以至少部分地在背侧将光耦合输入到根据本发明的转换器装置的颗粒区域中，则可以实现“从下方”、即在相对于辐射方向的背侧上的照明。
在结合本发明的之前示出的所有构型的另一实施方式中，在衬底中产生的空腔的侧壁、必要时底部设有进行反射的金属层，以便改善光输出。为此，可以在引入光转换颗粒之前喷涂或真空蒸镀金属、例如铝或银。在此，完全给空腔加内衬。必要时，可以通过随后的全面积各向同性干法蚀刻工艺在所有横向面上、即从空腔的底部和衬底表面又移除如此产生的金属层。如果如上所述，随后移除衬底的背侧，以便使初级光能够从底侧耦入，则这可以是有利的。该构型可以在不同载体材料的情况下实现；如果使用硅作为载体材料则该构型是特别有利的。在图5a、图5b、图5c、图5d、图5e中示出各个步骤，借助所述步骤可以产生这种根据本发明的转换器装置，该转换器装置能够实现初级光在背侧的入射。然而应该明确的是，可以省去步骤(c)和(e)，其中，产生与步骤(d)中示出的装置类似的转换器装置，然而，在该转换器装置的情况下，衬底的底部进一步覆盖有金属反射层，以便改善从前侧入射的初级光的反射。具体地，图5a-图5e的区段示出：相应于转换器装置的尺寸来产生空腔或空腔的阵列(图5a)；施加金属层，该金属层覆盖衬底表面并且完全或几乎完全加衬空腔(图5b)；施加掩模(例如抗蚀剂掩模)来例如通过各向异性干法蚀刻工艺在空腔底部上的金属层中选择性地蚀刻开口(图5c)；给空腔填充疏松的光转换颗粒，并且通过借助CVD、尤其借助原子层沉积(Atomic Layer Deposition)来将颗粒固定成固定的多孔结构(图5d)；在转换器装置下方移除衬底，以便暴露转换器的下侧(空腔的底部)(图5e)。
如果在根据图5b施加金属层之后将一个附加的掩模(抗蚀剂掩模)施加到衬底上，则可以在引入磷光体颗粒之前使空腔底部上的金属层结构化，而不必全面积在所有横向面上移除金属。以这种方式例如可以在金属中实现孔径光阑。这在图5c′至图5e′中示出，所述附图从如图5b中所示的具有金属内衬的空腔的衬底出发，示意性描述了另一方法流程。具体地，图5c′、图5d′、图5e′的部分示出：施加掩模(例如抗蚀剂掩模)来例如通过各向异性干法蚀刻工艺在空腔底部上的金属层中选择性蚀刻开口(图5c′)；给一个空腔或多个空腔填充疏松的光转换颗粒，并且通过借助CVD、优选借助原子层沉积(ALD)来将所述颗粒固定成固定的多孔结构(图5d′)；在转换器装置下方移除衬底，以便暴露转换器区域的下侧(空腔的底部)(图5e′)。
具有非常小的圆形孔径光阑(针孔)的转换器装置例如可以用作点光源。然而，这些孔径光阑也可以具有其他任意形状。
当然，也可以在衬底材料中产生孔径光阑。为此，例如首先在衬底中产生空腔，给这些空腔填充光转换颗粒，并且如图1a至图1c中所示，将上述的后者固定成多孔结构。接下来，从下侧部分地移除衬底，使得填充有多孔结构的区域存在于具有所定义的剩余厚度的更薄的基底上。最后，从下方在剩余的衬底材料中打开孔径光阑(针孔)。在硅或金属的情况下，例如可以通过借助抗蚀剂掩模的干法蚀刻来实现。
图6a-图6b总结了制造孔径光阑的两种可行方案。图6a相应于图5e中的结构的翻转(倒置)，该结构在金属层中具有孔径光阑，所述孔径光阑最初已经在衬底的底部上沉积并且结构化。在此，随后将衬底移除。图6b示出在衬底中具有孔径光阑的结构。该变型方案提供了改善转换器装置的冷却的优点，因为在各个转换器区域周围存在更多的载体材料，因为转换器区域的底侧上的衬底未完全移除。当然，也可以将所述两个变型方案相互组合。然而在这种情况下，在根据图6b在衬底材料中蚀刻孔径光阑之后，还必须使金属开口，借助该开口在引入光转换颗粒之前给空腔加内衬(如果这在引入颗粒之前未进行的话)。取决于金属，为此存在不同的干法和湿法化学蚀刻工艺。
为了改善次级光的耦出，转换器结构也可以具有倾斜的侧面，参见图7a至图7b。为此，通常可以通过蚀刻来在衬底中制造空腔时，相应地调节倾斜度。在此，对上述结合图5a所述的方法的步骤(a)相应地进行修改。如果使用硅衬底，则除了本领域技术人员已知的干法蚀刻工艺还使用在KOH溶液中或含水氢氧化四甲铵溶液(TMAH溶液)中的各向异性蚀刻。在此，产生侧面倾角是54°的矩形空腔。与干法蚀刻相比，KOH溶液中的蚀刻导致基本上更平滑的侧面，这改善了侧面的反射特性。然而，如果借助该方法产生根据本发明的转换器，则必须放弃区域彼此之间的特别紧凑的布置，因为湿化学蚀刻的转换器像素的密度由于倾斜的侧面而始终较低。在相同的构型中，可以构造具有倾斜的侧面的转换器区域，如上面针对具有直角的侧边缘所描述那样，即它们可以具有或不具有反射金属内衬，它们可以在底侧针对初级光的入射而开口或不开口，并且这些开口必要时可以具有用于初级光的入射的“针孔”的形状或构型成孔径光阑，如之前在不同变型方案中所描述的那样的。图7a示出在空腔的内侧上具有“针孔”和金属化部的构型。图7b示出如下构型：其中，仅侧面金属化。
在本发明的一种特定构型中，将转换器装置与用于聚焦或准直的装置、例如与微透镜(相对于相邻介质的拱曲边界面)进行组合，以便聚焦入射的初级光或出射的次级光。该构型的三种可能的变型方案在图8a至图8c中示出。图8a示出一种通过安装在一侧的透镜结构来聚焦/准直初级光的构型。图8b示出具有对出射的次级光进行聚焦/准直的转换器装置。以这种方式，可以实现更高的填充因子和对比度锐化。在图8c中，在两侧安装有透镜。根据附图，这两种透镜具有相同的几何形状；显然可能的是，上侧的和下侧的透镜由不同材料、例如具有不同折射率的材料构成，和/或具有不同的形状/几何形状。在此，可以在衬底平面上实现微透镜的安装，其中，仅将唯一的构件或透镜衬底(或与转换器区域的数量相比，将更少数量的构件或透镜衬底)，该构件或透镜衬底以匹配的几何形状在各个转换器区域上方/下方具有拱曲结构(透镜)，转换器衬底与该拱曲结构连接。如果透镜衬底由玻璃构成，则例如可以通过阳极接合来实现该连接。其他工艺、例如焊接接合、玻璃料接合或粘性接合也是可能的。替代地，如果有机透明材料的温度稳定性足以在后续工艺中不降解，该透镜衬底也可以由所述有机透明材料构成。替代地，可以给单个转换器区域或具有较小数量的转换器区域的组设置微透镜。因此，必要时可以首先将载体元件或衬底分离成具有更少区域的芯片或更小的转换器区域，随后将相应的透镜单独地施加到所述芯片或转换器区域中。
在本发明的另一构型中，可以将转换器装置与遮盖物连接，该遮盖物优选在一侧或在两侧设有抗反射层。图9示出具有平面的、在两侧抗反射的遮盖物的这种转换器装置。该平面遮盖物例如可以由玻璃或另一在所需的光谱范围中透明的并且优选耐热的材料构成。在该构型的第一变型方案中，该遮盖物是平面的。该变型方案主要适用于如下情况：如果通过这种遮盖物的抗反射应该在衬底平面上、即针对大量彼此并排的阵列同时并且同类型地实现。然而，也可以将一个或多个抗反射层例如通过喷涂(sputtern)、真空蒸镀、CVD(chemicalvapor deposition：化学气相沉积)或ALD(原子层沉积)沉积到之前安装的微透镜的拱形表面上(参见图8a-图8c)。图8a-图8c中的微透镜也可以设有抗反射层。
在本发明的一种特定构型中——该构型能够与目前所描述的所有构型和实施方式进行组合，使用不同的光转换颗粒，以便能够实现多色成像。为此，在第一实施方式中，给转换器的各个区域填充不同的光转换颗粒，其中，然而在每个区域中仅存在一个颗粒类型。在此，期望几何形状中的多个区域可以包括相同颗粒类型。将这些区域组合成组(阵列)，以便例如获得辐射相同光的(例如箭头、星、正方形形状的)较大范围。在一种替代实施方式中，可以产生区域的组(转换器阵列)，这些组在所制造的构件中一起得出仅一个像点。这些阵列中的每个区域包括颗粒的一个不同类型。这在图10中示意性示出。为了制造这种转换器装置，例如可以在一个且相同的衬底上多次重复如图1a-图1c和图5a-图5e所示的工艺流程。这通过如下方式进行：在执行第二、随后必要时也执行第三以及执行进一步的工作过程之前(其中，将第二凹部引入到衬底中，并且随后如已经示出的那样，填充第二颗粒类型并且进行固定)，借助掩模覆盖已经填充有第一颗粒类型的并且已经固定的区域。仅当所有设置的空腔已经产生并且配备有固定的颗粒时，才执行后续步骤、例如部分或完全地磨除底侧衬底、产生小孔光阑等。
本发明的说明书一开始已经阐述了区域的几何结构。在那里已经这样实施：转换器结构的区域通常具有相同的尺寸。而且在那里也主要描述如下区域：所述区域的表面几何结构相对规则、即具有正方形、矩形、规则的多边形或圆形等形状。这种转换器结构的俯视图在图11中示意性示出。然而，这在替代构型中是不同的：转换器结构的区域既无须始终大小相同，也无须始终具有相同的和/或规则的形状。
例如可以使用这种替代构型来补偿光学效应。为此，即可能需要例如从中间至边缘改变像素大小。在这种情况下，所述区域继续具有相同的表面几何结构；然而，它们的面积从转换器结构的中间至边缘变大或变小。替代地(必要时附加地)，所述区域的表面可以具有复杂的几何形状、例如符号、字母、数字或图标的形状。分别具有不同成型的区域的转换器结构在图12中示出。即使当初级光仅部分地照射这种转换器结构时，由于各个区域中的散射，次级光仍会根据其形状被辐射。因此原则上，空腔的表面可以具有任何形状和大小。
在本发明的进一步构型中，上述转换器装置可以使用在多种不同设备中。
在这些可行方案的第一变型方案中，使用具有较大阵列的转换器装置，该较大阵列由填充有光转换颗粒的区域构成。这方面的示例是在自适应前照灯、照明装置、显示器或广告牌中的应用。基于远程磷光体技术的大面积显示器和广告牌已经在市场上提供。在已经提及的文献DE 10 2013 226650A1中描述了自适应远程磷光体前照灯。在这种设备中，可以通过根据本发明的具有XY像素的二维转换器阵列来实现传统照明材料面，该转换器阵列安装在相应的初级光源上方。图13示出显示器、例如广告牌在使用根据本发明的转换器阵列情况下的原理性示意图。如其中示意性所示，也可以通过各个转换器阵列的瓷砖式彼此排列来实现大面积。为了调制初级光，例如使用2D扫描仪。在自适应前照灯的情况下，可以使用如下转换器阵列：其中，要么如图3a中示意性示出的那样，填充有光转换颗粒的区域存在于衬底凹部中，其中，初级光入射和次级光出射通过该转换器阵列的相同表面进行；要么如图3b中示意性示出的那样，填充有光转换颗粒的区域存在于没有底部的网格状载体中，并且因此可以在后侧以初级光照射。
在本发明的第二变型方案中，根据本发明的转换器装置使用在小型化构件中。对于本发明的这种构型的第一示例是小型化投影仪。如上所述，因为可以实现填充有光转换颗粒的非常小的区域，所以可以将这些区域用作非常小的、彼此光学隔离的像素。因此，可以将2D转换器阵列与2D MEMS扫描仪进行组合，并且在最小的空间上组装在壳体中。这方面的一个示例在图14中示出，其中，描绘了小型化投影仪的在使用根据本发明的转换器阵列以及MEMS扫描仪的情况下的原理性结构。该投影仪包括壳体，该壳体在一侧具有用于耦入初级光的贯通缺口。在该壳体内部，通过镜面将初级光偏转到可动的镜上，该镜的倾斜或偏转例如可以压电地或通过电极静电地调节。由该镜将光引导至壳体中的另一缺口，该缺口借助根据本发明的转换器装置封闭。光可以从可动的镜穿过转换器装置的各个区域，其中，光被转换成次级光。此外，为了聚焦可以在所述区域上方如此布置透镜阵列，使得从所述区域中的每个中出射的光以适当的方式聚束或以其他方式根据需要偏转。替代地，这种透镜阵列也可以布置在转换器结构的后侧上、即小型化投影仪的内部中，如在图8a中示意性示出的那样。在此，每个单个的转换器结构可以获得一个自己的透镜，然而例如如果该阵列由一些像点(所述像点自身由多种颜色组成)构成，则也可以由一个透镜覆盖多个转换器结构。替代地或附加地，可以集成有基本上如图9所示的抗反射部。为了优化必要时所需的冷却，投影仪的壳体应该是导热性良好的。也可能有利的是，保持光转换区域的侧向框架结构尽可能大，这例如可以借助例如结合图4a和图4b的阐述所示出的措施来实现。附加地，转换器阵列的框架结构可以在两侧设有导电性特别良好的涂层。此外，可以如此构型该壳体，使得在转换器阵列中产生的热量良好地通过其夹紧部引走。
其他应用领域是显微学和光谱学。
对于前者来说，令人感兴趣的是各个点状光源，其例如根据图7a-图7b在使用孔径光阑的情况下制造。不需要扫描仪来引入初级光，该引入例如可以通过玻璃纤维或另一合适的波导体来实现。也可以将点光源直接安装在初级光源上方或前方。
可以在光谱测量仪中使用由各个可选择的点光源构成的阵列，这些点光源的次级光分别处于光谱的尽可能窄带的不同范围内。目前，借助光阑或过滤器在这种设备中选择波长。这伴随着巨大的强度损耗，因为由此，初级光的主要部分被遮挡或吸收。此外，需要用于定位光阑或选择过滤器的机械装置。借助在图15中示意性示出的转换器装置，该转换器装置例如可以整合到如图14所示的小型化系统中，可以对两者进行改善。图15示出点光源的阵列，这些点光源的次级光处于不同的光谱范围中。λ1-λ5相应于相应光谱范围中心中的波长。如果初级光没有被光转换材料完全转换，则该初级光可以在图15中示出的装置中通过平面遮盖物过滤掉。这种遮盖物可以如图9所示的遮盖物那样构型。在此，遮盖物本身可以充当过滤器或可以支承过滤层。
如图14中所示的系统也可以用作自适应闪光灯。如今，闪光灯的持续时间和强度已经匹配于照片拍摄情况下的光比例。因此，还会令人感兴趣的肯定是个性化地调节照明。在一种构型中，可以通过初级光的与扫描仪的偏转同步控制的强度调制来实现期望照明。在另一构型中，可以通过扫描仪的偏转的有针对性的周期性调制来实现期望照明。也可以将这两种方法进行组合。在扫描仪的扫描速度足够高并且次级光的光功率足够高的情况下，以这种方式可以在几分之一秒内为拍摄而照亮待拍摄的场景。
在用于小型化光电构件中的根据本发明的转换器装置的其他变型方案中，将该转换器装置与微型LED阵列，而不是与1D扫描仪或2D扫描仪进行组合。有利的是，这种系统可以在没有可动部件的情况下正常工作，既不需要光源也不需要高开销的光学器件，并且还可以进一步被小型化。对于光学通信、小型化显示器来说，例如对于数据眼镜(Datenbrillen)或“可穿戴式计算机”(wearable computer)或无掩模光刻来说，微型LED阵列是非常令人感兴趣的。J.J.D McKendry等人已经在《Visible-light communicationsusing a CMOS-controlled micro-light-emitting-diode array》中(J.LightwaveTchnol.第30卷，第1期，2012年)中，在硅衬底上的InGaN外延层中产生了由10×10个LED构成的阵列，该阵列具有100μm的重复距离(步幅(Stempmaβ))以及45μm的像素直径。由W.C.Chong等人在《1700pixels per inch(PPI)passive-matrix micro-LED displaypowered by ASIC》(CSIC学报，La Jolla，CA，2014年)中描述了一种具有256×192个仅15×15μm2大小的能够分开操控的像素的LED阵列，该阵列已经通过倒装芯片接合与驱动器芯片集成。然而，一个阵列内部的小型化LED全部以一种颜色发射，该颜色由所使用的半导体材料预给定。因此，为了制造彩色的(RGB)微型显示器需要转换器。然而借助所已知的技术，无法实现几十μm的像素尺寸。相反地，借助根据本发明的转换器则可以实现。图16示出彩色微型显示器的示意性3D视图和截面图，该彩色微型显示器由芯片1和芯片2构成，芯片1具有微型LED阵列，芯片2安装在芯片1上并且具有转换器结构，该转换器结构构造成由紧挨相邻的光转换区域构成的阵列，并且在大小、形状和步幅上匹配于微型LED阵列。这种具有转换器结构的芯片2与具有微型LED阵列的芯片1之间的连接可以在使用已知技术、例如粘接或接合的情况下在芯片平面或衬底平面(晶片平面)上实现。
替代阵列，也可以将各个LED、传统构件或微型LED与转换器装置进行组合，其中，与图16中示出的系统不同，所述转换器装置的单个结构应该优选始终全部同时发光，以便例如可以成像出短语、数字序列或图标。图17以示意性的3D视图和截面图示出一种基于传统LED芯片的实施例，该传统LED芯片可以通过引线接合接通。在此涉及一种构件，该构件由具有LED发光面的基础芯片以及一种构造为盖芯片的根据本发明的转换器结构构成。

Claims (40)

1.一种用于将初级光转换成次级光的转换器装置，所述转换器装置包括至少一个主体，所述至少一个主体具有开孔的光转换结构并且被侧向地由框架保持，其中，所述开孔以气体填充或被抽真空或至少部分地以有机材料填充，所述有机材料与所述光转换结构的材料不同，其中，所述光转换结构的表面和所述框架的内侧的表面都完全覆盖有不包含有机成分的透明层，使得所述主体中的每个构成如下区域：在所述区域中，入射光的特性被改变。
2.根据权利要求1所述的转换器装置，其中，所述至少一个主体放置在衬底上并且由所述衬底支撑，其中，所述衬底也构成框架结构。
3.根据权利要求1所述的转换器装置，其中，所述至少一个主体具有能够使光入射的下侧面，并且在上侧具有能够使光出射的面。
4.根据上述权利要求中任一项所述的转换器装置，其包括多个所述主体，其中，各个主体通过包围其的框架彼此分开。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其包括多个所述主体，其中，所述主体中的每个的上侧面具有100μm2至0.25mm2之间的面积和/或所述主体中的每个具有50至500μm之间的深度。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，所述至少一个主体的深度大于其表面的最大直径或其表面中的一个表面的最大直径。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其包括多个所述主体，其中，所述各个主体的上侧面面积朝着所述转换器装置的边缘变大或变小，而所述上侧面的几何形状分别保持相同。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其包括多个所述主体，其中，所述主体中的每个的上侧面的几何形状不同。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，每个主体的光转换结构由疏松填充的颗粒构成，所述疏松填充的颗粒通过透明层彼此连接。
10.根据权利要求9所述的转换器装置，其中，所述颗粒仅仅由无机材料构成。
11.根据权利要求9所述的转换器装置，其中，每个光转换结构的所有颗粒由光转换材料构成，其中，所有颗粒由相同的光转换材料构成，或所述颗粒的第一部分由第一光转换材料构成并且所述颗粒的第二部分由第二光转换材料构成。
12.根据权利要求9所述的转换器装置，其中，所述颗粒的第一部分由光转换材料构成，并且所述颗粒的第二部分由非光转换的光学透明材料构成。
13.根据权利要求9所述的转换器装置，其中，所述颗粒具有1至50μm范围内的平均直径。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，所述透明层是由无机材料构成的层。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，透明无机层具有5nm至5μm范围内的厚度。
16.根据权利要求9所述的转换器装置，其中，所述透明层的厚度是所述颗粒直径的0.5％至50％。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，每个框架的内侧设有金属反射层。
18.根据权利要求2所述的转换器装置，其中，所述衬底的放置有一个或多个所述主体的表面设有金属反射层。
19.根据权利要求3所述的转换器装置，其中，所述主体的下侧面部分地覆盖有金属反射层，使得居中的小孔光阑保持未被覆盖。
20.根据权利要求2所述的转换器装置，其中，所述衬底在放置有所述一个或多个主体的区域中的每个中设有贯通开口，初级光能够通过所述贯通开口被耦入到所述一个或多个主体中。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，所述一个或多个主体的侧向框架是垂直或倾斜的。
22.根据权利要求3所述的转换器装置，所述转换器装置还包括聚焦和/或准直装置，所述聚焦和/或准直装置处于所述区域中的一部分的下方或上方或者处于所述区域中的一部分的下方和上方或者处于每个区域的下方或上方或者处于每个区域的下方和上方，在所述区域中，所述入射光的特性被改变，其中，所述聚焦和/或准直装置由在所述转换器装置上延伸的各个透镜或一个透镜结构构成，使得所述透镜结构的一个元件位于所述区域中的每个的下方和/或上方，所述元件在外侧具有曲面，其中，所述透镜或所述透镜结构能够在一侧或在两侧具有抗反射层。
23.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，所述转换器装置的在其中改变所述入射光的特性的区域设有平面遮盖物，其中，所述遮盖物可以在一侧或在两侧具有抗反射层。
24.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其具有多个所述区域，其中，第一组区域填充有第一类型的光转换颗粒，并且第二组区域填充有第二类型的光转换颗粒，其中，具有相同类型的光转换颗粒的区域分别在所述转换器装置的期望区域内组合成阵列，这些阵列辐射相同的光。
25.根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，两个或更多个相邻的区域分别包含不同类型的光转换颗粒并且组合成阵列，所述阵列设置用于产生仅一个像点。
26.根据权利要求1所述的转换器装置，其中，所述光转换结构的表面和所述框架的内侧的表面都完全覆盖有不包含有机成分的透明层，使得所述主体中的每个主体构成如下区域：在所述区域中，入射光的波长被改变。
27.根据权利要求13所述的转换器装置，其中，所述颗粒具有10至20μm范围内的平均直径。
28.根据权利要求14所述的转换器装置，其中，所述无机材料是一种金属化合物。
29.根据权利要求14所述的转换器装置，其中，所述无机材料具有抗反射的特性。
30.根据权利要求14所述的转换器装置，其中，所述无机材料是一种金属的金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物或是多种金属混合的金属氧化物、金属氮化物或金属氮氧化物。
31.根据权利要求15所述的转换器装置，其中，所述透明无机层具有10nm至300nm范围内的厚度。
32.根据权利要求15所述的转换器装置，其中，所述透明无机层具有10nm至1μm范围内的厚度。
33.根据权利要求24所述的转换器装置，其具有多个所述区域，其中，第一组区域填充有第一类型的光转换颗粒，并且第二组区域及第三组区域或第三组区域及第四组区域填充有第二类型的光转换颗粒及第三类型的光转换颗粒或第三和第四类型的光转换颗粒，其中，具有相同类型的光转换颗粒的区域分别在所述转换器装置的期望区域内组合成阵列，这些阵列辐射相同的光。
34.一种显示器装置，其包括一个或多个根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置，其中，所述显示器具有反射镜或2D扫描仪或点光源，并且所述转换器装置如此安装，使得由所述反射镜、由所述2D扫描仪或由所述初级光源辐射的光引导通过所述转换器装置并且在所述转换器装置中转换成次级光。
35.根据权利要求34所述的显示器装置，所述点光源是激光器。
36.一种小型化构件，其包括具有至少一个初级光源的衬底以及根据权利要求3所述的转换器装置，其特征在于，所述转换器装置的框架在所述衬底上包围所述初级光源中的每个初级光源，使得所述至少一个初级光源的光被引导通过所述转换器装置的光转换主体。
37.一种小型化构件，其包括具有至少一个初级光源的衬底以及间隔开地覆盖所述至少一个初级光源的壳体，其特征在于，与所述至少一个初级光源相对地，根据权利要求3所述的转换器转置集成到所述壳体中。
38.一种用于制造根据权利要求1至3中任一项所述的转换器装置的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供平面衬底，
(b)在所述衬底的表面中构造至少一个空腔，
(c)将具有光转换特性的颗粒填充到所述至少一个空腔中，
(d)借助化学气相沉积方法将透明无机层沉积到所述颗粒上和所述框架的内侧上。
39.根据权利要求38所述的用于制造转换器装置的方法，其中，所述化学气相沉积方法是原子层沉积。
40.根据权利要求38所述的用于制造转换器装置的方法，所述方法包括以下步骤：
(e)在所述转换器装置下方移除所述衬底。
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