CN111302297A - 图形化镥铝石榴石晶片结构及其制备方法、包括该结构的发光装置封装件和投影仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种图形化镥铝石榴石晶片结构及其制备方法、包括该结构的发光装置封装件和投影仪，所述方法在制备过程中引入了光学薄膜，利用光学薄膜易刻蚀的平面来代替镥铝石榴石晶片高硬度难以刻蚀的多向不规则晶面，同时还将利于反射的光学薄膜作为最终形成于镥铝石榴石晶片表面上的全部或部分图形化结构，既降低了刻蚀难度，更使得镥铝石榴石晶片表面可以形成高度足够且周期性排布的利于反射的高质量图形，有效提高了光线的反射率，大大提高了发光材料的出光效率。
Description
技术领域
本发明涉及闪烁材料技术领域，特别是涉及一种图形化镥铝石榴石晶片结构及其制备方法、包括该结构的发光装置封装件和投影仪。
背景技术
镥铝石榴石(Lu3Al5O12，简称LuAG)晶体是一种性能优异的激光和闪烁基质材料，该晶体所特有的晶体结构，使其具有密度高(6.73g/cm3)、熔点高(2010℃)、热导率高(9.6W/mK)、光产额高(12000-14000Ph/MeV)、机械强度大、光学各向同性等一系列优点，尤其是在升温至熔点的过程中，镥铝石榴石晶体的结构可一直保持在十分稳定的状态，没有任何相变；而且在长期高强度辐射和电子轰击的条件下也可保持良好的物理和化学稳定性，不易产生晶格缺陷，使得镥铝石榴石晶体非常适合制备发光材料。同时经过稀土离子激活的镥铝石榴石晶体具备优异的光学性能，在光电子器件、近红外激光、闪烁陶瓷、阴极射线荧光粉等许多领域中都发挥着很大的潜力。
然而当镥铝石榴石晶体应用于光学领域中时，其高硬度以及多向不规则晶面却成为限制其发展的很大障碍，尤其是在目前亟需提高发光材料出光效率的阶段，外延材料所生长的晶面大多需要经过图形化，制作出高度足够、且周期性排布的高质量图形以增加散射或漫反射界面的面积从而提高光线的反射率，最终提高发光材料的出光效率，而镥铝石榴石晶体较高的硬度以及其多向不规则晶面，使得其表面很难通过现有的半导体加工方式(如干法或湿法蚀刻等)制作出高度足够、且周期性排布的高质量图形，因而使其在光学领域的发展受到很大限制。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的一个目的在于提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构及其制备方法，可以很好地解决在镥铝石榴石晶体表面难以制作出高度足够、且周期性排布的高质量图形的问题。
本发明的另一个目的在于提供包括所述图形化镥铝石榴石晶片结构的发光装置封装件和投影仪。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
提供一镥铝石榴石晶片；
于所述镥铝石榴石晶片的上表面形成光学薄膜；
图形化所述光学薄膜，形成周期性图形化光学薄膜结构，所述周期性图形化光学薄膜结构之间显露所述镥铝石榴石晶片的部分上表面。
于本发明的一实施例中，图形化所述光学薄膜，形成周期性图形化光学薄膜结构包括形成上部窄，下部宽的所述周期性图形化光学薄膜结构，所述周期性图形化光学薄膜结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-15μm。
于本发明的一实施例中，相邻的所述周期性图形化光学薄膜结构之间的间距为0.5μm-10μm。
于本发明的一实施例中，所述图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法还包括如下步骤：
对形成有所述周期性图形化光学薄膜结构的所述镥铝石榴石晶片的上表面进行图形化，形成周期性图形化镥铝石榴石晶体结构，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构承载所述周期性图形化光学薄膜结构。
于本发明的一实施例中，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构与其承载的所述周期性图形化光学薄膜结构共同组成包括上部窄，下部宽的结构，所述上部窄，下部宽结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-18μm。
于本发明的一实施例中，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构与其承载的所述周期性图形化光学薄膜结构均包括上部窄，下部宽的结构，其中所述周期性图形化光学薄膜结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.5μm-6μm，高度为0.5μm-15μm；所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构的顶部宽度为0.5μm-6μm，底部宽度为0.8μm-10μm。
于本发明的一实施例中，相邻的所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构之间的间距为0.5μm-10μm。
于本发明的一实施例中，所述图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法还包括：
于所述镥铝石榴石晶片的上表面形成至少一层所述光学薄膜，所述光学薄膜的材质包括具有感光特性的聚合氧化物；
使用压印或曝光显影直接对所述光学薄膜上表面进行刻蚀，形成所述周期性图形化光学薄膜结构。
于本发明的一实施例中，所述图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法还包括：
于所述镥铝石榴石晶片的上表面形成至少一层所述光学薄膜；
于所述光学薄膜上表面涂覆一层光刻胶，使用压印或曝光显影对所述光刻胶进行刻蚀，形成周期性光刻胶图形；
使用干法和/或湿法刻蚀对具有所述周期性光刻胶图形的所述光学薄膜上表面进行刻蚀；
去除所述光刻胶，形成所述周期性图形化光学薄膜结构。
于本发明的一实施例中，所述光学薄膜的材质包括SiO2、Si3N4、ZnO2、Si、SiC、GaAs、Ti3O5以及TiO2中的至少一种和/或具有感光特性的聚合氧化物。
于本发明的一实施例中，于所述镥铝石榴石晶片上表面形成的所述光学薄膜的厚度为0.1μm-15μm。
本发明还提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构，所述图形化镥铝石榴石晶片结构包括镥铝石榴石晶片和位于所述镥铝石榴石晶片上表面的凸起的周期性结构，所述周期性结构之间显露所述镥铝石榴石晶片的部分上表面。
于本发明的一实施例中，所述周期性结构包括上部窄，下部宽的结构，所述周期性结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-18μm。
于本发明的一实施例中，相邻的所述周期性结构之间的间距为0.5μm-10μm。
于本发明的一实施例中，所述周期性结构包括周期性图形化光学薄膜结构。
于本发明的一实施例中，所述周期性结构还包括位于所述周期性图形化光学薄膜结构下方承载所述周期性图形化光学薄膜结构的周期性图形化镥铝石榴石晶体结构。
于本发明的一实施例中，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构与其承载的所述周期性图形化光学薄膜结构均包括上部窄，下部宽的结构，其中所述周期性图形化光学薄膜结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.5μm-6μm，高度为0.5μm-15μm；所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构的顶部宽度为0.5μm-6μm，底部宽度为0.8μm-10μm。
本发明还提供一种发光装置封装件，所述发光装置封装件包括上述任一所述的图形化镥铝石榴石晶片结构，所述图形化镥铝石榴石晶片结构作为所述发光装置封装件中的透镜结构。
于本发明的一实施例中，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构用于提高所述发光装置封装件的光萃取率。
本发明还提供一种投影仪，所述投影仪包括上述任一所述的图形化镥铝石榴石晶片结构，所述图形化镥铝石榴石晶片结构作为所述投影仪中的透镜结构。
于本发明的一实施例中，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构用于提高所述投影仪的光萃取率。
如上所述，本发明的一种图形化镥铝石榴石晶片结构及其制备方法、包括该结构的发光装置封装件和投影仪，具有以下有益效果：
与传统制备工艺相比，本发明的方法在制备过程中引入了光学薄膜，利用光学薄膜易刻蚀的平面来代替镥铝石榴石晶片高硬度难以刻蚀的多向不规则晶面，同时还将利于反射的光学薄膜作为最终形成于镥铝石榴石晶片表面上的全部或部分图形化结构，既降低了刻蚀难度，更使得镥铝石榴石晶片表面可以形成高度足够且周期性排布的利于反射的高质量图形，有效提高了光线的反射率，大大提高了发光材料的出光效率。
附图说明
图1显示为使用现有方法制备的图形化镥铝石榴石晶片的图形化表面。
图2显示为使用现有方法制备的图形化镥铝石榴石晶片的图形化表面。
图3显示为本发明于一实施例中公开的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法流程图。
图4至图6显示为使用图3中方法制备图形化镥铝石榴石晶片结构的步骤示意图。
图7显示为本发明于一实施例中公开的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法流程图。
图8显示为使用图7中方法制备出的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的结构示意图。
图9显示为本发明于一实施例中公开的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法流程图。
图10至图14显示为使用图9中方法制备图形化镥铝石榴石晶片结构的步骤示意图。
图15显示为本发明于一实施例中公开的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法流程图。
图16显示为使用图15中方法制备出的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的结构示意图。
图17显示为使用本发明方法制备的图形化镥铝石榴石晶片结构的图形化表面。
图18显示为使用本发明方法制备的图形化镥铝石榴石晶片结构的图形化表面。
标号说明
1镥铝石榴石晶片
2光学薄膜
3周期性图形化光学薄膜结构
4周期性图形化镥铝石榴石晶体结构
5光刻胶
6周期性光刻胶图形
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图18。须知，本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
镥铝石榴石晶体本身具有较高的硬度，而且其表面为多向不规则晶面，使用现有的半导体加工方式(如干法或湿法蚀刻等)不仅难以在其表面进行刻蚀，同时其多向不规则晶面也会导致最终刻蚀出的图形毫无规律性，如图1-2所示，为经过现有技术图形化镥铝石榴石晶片表面后得到的图形，可以看出所得到的图形均为高度低、不完整且不规律的微小图形，这样接近于平面的图形化表面在接收到外部光线后由于散射或漫反射界面的面积较小，反射效果很差，大部分光线会以穿透形式损失，大大降低了光线的反射率，导致出光效率很低，正是这样的局限性，使得具有很大发展潜力的镥铝石榴石晶体在光学领域中的发展受到极大限制。
实施例一：
本实施例提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，如图3所示，该制备方法包括如下步骤：
1)提供一镥铝石榴石晶片1，如图4所示；
2)于镥铝石榴石晶片1的上表面形成至少一层光学薄膜2，光学薄膜2的材质包括具有感光特性的聚合氧化物，如图5所示，即为形成一层光学薄膜2时的情况；
3)使用压印或曝光显影直接对光学薄膜2上表面进行刻蚀，形成周期性图形化光学薄膜结构3，如图6所示，周期性图形化光学薄膜结构3之间显露镥铝石榴石晶片1的部分上表面。
需要说明的是，在对光学薄膜2的直接刻蚀过程中，不需要再引入其他中间物质。
需要说明的是，具有感光特性的聚合氧化物包括感光硅氧聚合物等。
作为示例，使用压印或曝光显影直接对光学薄膜2上表面进行刻蚀，形成周期性图形化光学薄膜结构3包括形成上部窄，下部宽的周期性图形化光学薄膜结构3，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-15μm。相比于其他形状，上部窄，下部宽的结构更有利于光线的反射，因此本实施例中优选上部窄，下部宽的结构为周期性图形化光学薄膜结构3的形状。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度和底部宽度均指其顶部和底部沿图6中X方向的长度。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种，如图6中所示，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面为三角形。
作为示例，相邻的周期性图形化光学薄膜结构3之间的间距为0.5μm-10μm。
作为示例，于镥铝石榴石晶片1的上表面形成的至少一层光学薄膜2的厚度为0.1μm-15μm。
本实施例中的制备方法通过在镥铝石榴石晶片的上表面预先形成光学薄膜，之后再利用压印或曝光显影对光学薄膜直接进行刻蚀，将光学薄膜图形化，最终得到图形化镥铝石榴石晶片结构。该方法在图形化镥铝石榴石晶片的过程中引入了光学薄膜，由于光学薄膜相对于镥铝石榴石晶体更加易于刻蚀，且利用沉积或涂覆等的方法得到的光学薄膜表面为平面，用光学薄膜易于刻蚀的平面来代替镥铝石榴石晶片高硬度难以刻蚀的多向不规则晶面，大大降低了刻蚀难度；同时本实施例的制备方法还将光学薄膜作为最终形成于镥铝石榴石晶片表面上的图形化结构，从而使周期性图形具有足够高度，进一步地，光学薄膜作为低折射率材料，对于光线反射效果也是大有益处，如此既增加了晶片表面散射或漫反射界面的面积还使得图形更加利于反射，可有效提高光线的反射率，最终提高发光材料的出光效率。还需说明的是本实施例所得到的图形化镥铝石榴石晶片结构中，周期性图形化光学薄膜结构之间会显露镥铝石榴石晶片的部分上表面，这是因为镥铝石榴石晶体面对于之后外延材料的生长是必需的，因此图形化镥铝石榴石晶片结构的表面上必须露出一定的镥铝石榴石晶体面。
实施例二：
本实施例提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，如图7所示，该制备方法与实施例一中制备图形化镥铝石榴石晶片结构的步骤基本相同，在此不再赘述，其区别在于：
所述制备方法还包括如下步骤：
对形成有周期性图形化光学薄膜结构3的镥铝石榴石晶片1的上表面进行图形化，形成周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4承载周期性图形化光学薄膜结构3，如图8所示。
需要说明的是，使用干法和/或湿法刻蚀对镥铝石榴石晶片1的上表面进行图形化，其中，干法刻蚀可采用反应离子刻蚀RIE或感应耦合等离子体刻蚀ICP设备。
作为示例，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3共同组成包括上部窄，下部宽的结构，所述上部窄，下部宽结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-18μm。相比于其他形状，上部窄，下部宽的结构更有利于光线的反射，因此本实施例中优选上部窄，下部宽的结构为周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3的组合形状。
需要说明的是，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3的组合结构的顶部宽度和底部宽度均指其顶部和底部沿图8中X方向的长度。
需要说明的是，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3的组合结构的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种。
作为示例，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3均包括上部窄，下部宽的结构，其中周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.5μm-6μm，高度为0.5μm-15μm；周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4的顶部宽度为0.5μm-6μm，底部宽度为0.8μm-10μm。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度和底部宽度指其顶部和底部沿图8中X方向的长度；周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4的顶部宽度和底部宽度指其顶部和底部沿图8中X方向的长度。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种，如图8中所示，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面为梯形。
需要说明的是，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4包括台体结构，所述台体结构包括圆台结构、椭圆台结构以及棱台结构中的至少一种。
作为示例，相邻的周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4之间的间距为0.5μm-10μm。
实施例三：
本实施例提供一种图形化镥铝石榴石晶片的制备方法，如图9所示，该制备方法包括如下步骤：
1)提供一镥铝石榴石晶片1，如图10所示；
2)于镥铝石榴石晶片1的上表面形成至少一层光学薄膜2，如图11所示，即为形成一层光学薄膜2时的情况；
3)于光学薄膜2上表面涂覆一层光刻胶5，如图12所示，使用压印或曝光显影对光刻胶5进行刻蚀，形成周期性光刻胶图形6，如图13所示；
4)使用干法和/或湿法刻蚀对具有周期性光刻胶图形6的光学薄膜2上表面进行刻蚀；
5)去除光刻胶5，形成周期性图形化光学薄膜结构3，如图14所示，周期性图形化光学薄膜结构3之间显露镥铝石榴石晶片1的部分上表面。
需要说明的是，在对光学薄膜2的图形化过程中，引入了光刻胶5作为中间物质掩膜。其中，步骤3)中于光学薄膜2上表面涂覆的光刻胶5的厚度为0.5μm-5μm，形成的周期性光刻胶图形6为圆柱体，圆柱体的直径为0.5μm-9.5μm，相邻的圆柱体之间的间距为0.5μm-10μm。
需要说明的是，步骤4)中所述的干法刻蚀可采用反应离子刻蚀RIE或感应耦合等离子体刻蚀ICP设备，湿法刻蚀可采用的刻蚀溶液为BOE，HF等溶液。
作为示例，光学薄膜2的材质包括SiO2、Si3N4、ZnO2、Si、SiC、GaAs、Ti3O5以及TiO2中的至少一种和/或具有感光特性的聚合氧化物。
需要说明的是，具有感光特性的聚合氧化物包括感光硅氧聚合物等。
作为示例，使用干法和/或湿法刻蚀对具有周期性光刻胶图形6的光学薄膜2上表面进行刻蚀，去除光刻胶5后形成周期性图形化光学薄膜结构3包括形成上部窄，下部宽的周期性图形化光学薄膜结构3，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-15μm。相比于其他形状，上部窄，下部宽的结构更有利于光线的反射，因此本实施例中优选上部窄，下部宽的结构为周期性图形化光学薄膜结构3的形状。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度和底部宽度均指其顶部和底部沿图14中X方向的长度。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种，如图14中所示，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面为三角形。
作为示例，相邻的周期性图形化光学薄膜结构3之间的间距为0.5μm-10μm。
作为示例，于镥铝石榴石晶片1的上表面形成的至少一层光学薄膜2的厚度为0.1μm-15μm。
本实施例中的制备方法通过在镥铝石榴石晶片的上表面预先形成光学薄膜，之后在光学薄膜表面涂覆光刻胶，先对光刻胶进行刻蚀，形成周期性光刻胶图形，再利用周期性光刻胶图形作为掩膜对光学薄膜表面进行刻蚀，最后去除光刻胶，即得到图形化镥铝石榴石晶片结构。该方法在图形化镥铝石榴石晶片的过程中引入了光学薄膜，由于光学薄膜相对于镥铝石榴石晶体更加易于刻蚀，且利用沉积或涂覆等的方法得到的光学薄膜表面为平面，用光学薄膜易于刻蚀的平面来代替镥铝石榴石晶片高硬度难以刻蚀的多向不规则晶面，大大降低了刻蚀难度；同时本实施例的制备方法还将光学薄膜作为最终形成于镥铝石榴石晶片表面上的图形化结构，从而使周期性图形具有足够高度，进一步地，光学薄膜作为低折射率材料，对于光线反射效果也是大有益处，如此既增加了晶片表面散射或漫反射界面的面积还使得图形更加利于反射，可有效提高光线的反射率，最终提高发光材料的出光效率。还需说明的是本实施例所得到的图形化镥铝石榴石晶片结构中，周期性图形化光学薄膜结构之间会显露镥铝石榴石晶片的部分上表面，这是因为镥铝石榴石晶体面对于之后外延材料的生长是必需的，因此图形化镥铝石榴石晶片结构的表面上必须露出一定的镥铝石榴石晶体面。
实施例四：
本实施例提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，如图15所示，该制备方法与实施例三中制备图形化镥铝石榴石晶片结构的步骤基本相同，在此不再赘述，其区别在于：
所述制备方法还包括如下步骤：
对形成有周期性图形化光学薄膜结构3的镥铝石榴石晶片1的上表面进行图形化，形成周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4承载周期性图形化光学薄膜结构3，如图16所示。
需要说明的是，使用干法和/或湿法刻蚀对镥铝石榴石晶片1的上表面进行图形化，其中，干法刻蚀可采用反应离子刻蚀RIE或感应耦合等离子体刻蚀ICP设备。
作为示例，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3共同组成包括上部窄，下部宽的结构，所述上部窄，下部宽结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-18μm。相比于其他形状，上部窄，下部宽的结构更有利于光线的反射，因此本实施例中优选上部窄，下部宽的结构为周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3的组合形状。
需要说明的是，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3的组合结构的顶部宽度和底部宽度均指其顶部和底部沿图16中X方向的长度。
需要说明的是，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3的组合结构的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种。
作为示例，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3均包括上部窄，下部宽的结构，其中周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.5μm-6μm，高度为0.5μm-15μm；周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4的顶部宽度为0.5μm-6μm，底部宽度为0.8μm-10μm。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度和底部宽度指其顶部和底部沿图16中X方向的长度；周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4的顶部宽度和底部宽度指其顶部和底部沿图16中X方向的长度。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种，如图16中所示，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面为梯形。
需要说明的是，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4包括台体结构，所述台体结构包括圆台结构、椭圆台结构以及棱台结构中的至少一种。
作为示例，相邻的周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4之间的间距为0.5μm-10μm。
实施例五：
本实施例提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构，该图形化镥铝石榴石晶片结构包括镥铝石榴石晶片1和位于镥铝石榴石晶片1上表面的凸起的周期性结构，所述周期性结构之间显露镥铝石榴石晶片1的部分上表面。
作为示例，所述周期性结构包括上部窄，下部宽的结构，所述周期性结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-18μm。
作为示例，相邻的所述周期性结构之间的间距为0.5μm-10μm。
作为示例，所述周期性结构包括周期性图形化光学薄膜结构3。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度和底部宽度均指其顶部和底部沿图6或14中X方向的长度。
需要说明的是，所述周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种，如图6或图14中所示，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面为三角形。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的材质包括SiO2、Si3N4、ZnO2、Si、SiC、GaAs、Ti3O5以及TiO2中的至少一种和/或具有感光特性的聚合氧化物。
需要进一步说明的是，具有感光特性的聚合氧化物包括感光硅氧聚合物等。
实施例六：
本实施例提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构，该图形化镥铝石榴石晶片结构与实施例五中的晶片结构基本相同，在此不再赘述，其区别在于：
该图形化镥铝石榴石晶片结构的所述周期性结构还包括位于周期性图形化光学薄膜结构3下方承载周期性图形化光学薄膜结构3的周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4。
作为示例，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4与其承载的周期性图形化光学薄膜结构3均包括上部窄，下部宽的结构，其中周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.5μm-6μm，高度为0.5μm-15μm；周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4的顶部宽度为0.5μm-6μm，底部宽度为0.8μm-10μm。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的顶部宽度和底部宽度指其顶部和底部沿图8或16中X方向的长度；周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4的顶部宽度和底部宽度指其顶部和底部沿图8或16中X方向的长度。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面包括三角形、梯形、弧形或不规则图形中的至少一种，如图8或16中所示，周期性图形化光学薄膜结构3的纵截面为梯形。
需要说明的是，周期性图形化光学薄膜结构3的材质包括SiO2、Si3N4、ZnO2、Si、SiC、GaAs、Ti3O5以及TiO2中的至少一种和/或具有感光特性的聚合氧化物。
需要进一步说明的是，具有感光特性的聚合氧化物包括感光硅氧聚合物等。
需要说明的是，周期性图形化镥铝石榴石晶体结构4包括台体结构，所述台体结构包括圆台结构、椭圆台结构以及棱台结构中的至少一种。
与现有方法相比，经过本发明方法制备出的图形化镥铝石榴石晶片如图17和18所示，可以看出所得到的图形均为高度足够、完整且规律的高质量图形，在接收到外部光线后本发明的镥铝石榴石晶片的图形化表面大大提高了光线的反射率，反射效果相比于现有晶片有了显著的增强，出光效率也得到了明显改善，极大的拓宽了镥铝石榴石晶体在光学领域中的应用范围。
实施例七：
本实施例提供一种发光装置封装件，该发光装置封装件包括实施例五和实施例六中任一所述的图形化镥铝石榴石晶片结构，所述图形化镥铝石榴石晶片结构作为所述发光装置封装件中的透镜结构。
作为示例，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构用于提高所述发光装置封装件的光萃取率。
需要说明的是，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构可通过将晶片结构的上下表面作不同处理，使其一面利于光线穿透，另一面利于光线反射，从而达到提高发光装置封装件光萃取率的目的，其中晶片结构中利于光线穿透的面可采用现有技术制备，利于光线反射的面则使用本发明的图形化方法制备。
实施例八：
本实施例提供一种投影仪，该投影仪包括实施例五和实施例六中任一所述的图形化镥铝石榴石晶片结构，所述图形化镥铝石榴石晶片结构作为所述投影仪中的透镜结构。
作为示例，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构用于提高所述投影仪的光萃取率。
需要说明的是，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构可通过将晶片结构的上下表面作不同处理，使其一面利于光线穿透，另一面利于光线反射，从而达到提高投影仪光萃取率的目的，其中晶片结构中利于光线穿透的面可采用现有技术制备，利于光线反射的面则使用本发明的图形化方法制备。
综上所述，本发明提供一种图形化镥铝石榴石晶片结构及其制备方法、包括该结构的发光装置封装件和投影仪，所述方法在制备过程中引入了光学薄膜，利用光学薄膜易刻蚀的平面来代替镥铝石榴石晶片高硬度难以刻蚀的多向不规则晶面，同时还将利于反射的光学薄膜作为最终形成于镥铝石榴石晶片表面上的全部或部分图形化结构，既降低了刻蚀难度，更使得镥铝石榴石晶片表面可以形成高度足够且周期性排布的利于反射的高质量图形，有效提高了光线的反射率，大大提高了发光材料的出光效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (21)
1.一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
提供一镥铝石榴石晶片；
于所述镥铝石榴石晶片的上表面形成光学薄膜；
图形化所述光学薄膜，形成周期性图形化光学薄膜结构，所述周期性图形化光学薄膜结构之间显露所述镥铝石榴石晶片的部分上表面。
2.根据权利要求1所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，图形化所述光学薄膜，形成周期性图形化光学薄膜结构包括形成上部窄，下部宽的所述周期性图形化光学薄膜结构，所述周期性图形化光学薄膜结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-15μm。
3.根据权利要求1所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，相邻的所述周期性图形化光学薄膜结构之间的间距为0.5μm-10μm。
4.根据权利要求1所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括如下步骤：
对形成有所述周期性图形化光学薄膜结构的所述镥铝石榴石晶片的上表面进行图形化，形成周期性图形化镥铝石榴石晶体结构，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构承载所述周期性图形化光学薄膜结构。
5.根据权利要求4所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构与其承载的所述周期性图形化光学薄膜结构共同组成包括上部窄，下部宽的结构，所述上部窄，下部宽结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-18μm。
6.根据权利要求4所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构与其承载的所述周期性图形化光学薄膜结构均包括上部窄，下部宽的结构，其中所述周期性图形化光学薄膜结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.5μm-6μm，高度为0.5μm-15μm；所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构的顶部宽度为0.5μm-6μm，底部宽度为0.8μm-10μm。
7.根据权利要求4所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，相邻的所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构之间的间距为0.5μm-10μm。
8.根据权利要求1所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
于所述镥铝石榴石晶片的上表面形成至少一层所述光学薄膜，所述光学薄膜的材质包括具有感光特性的聚合氧化物；
使用压印或曝光显影直接对所述光学薄膜上表面进行刻蚀，形成所述周期性图形化光学薄膜结构。
9.根据权利要求1所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
于所述镥铝石榴石晶片的上表面形成至少一层所述光学薄膜；
于所述光学薄膜上表面涂覆一层光刻胶，使用压印或曝光显影对所述光刻胶进行刻蚀，形成周期性光刻胶图形；
使用干法和/或湿法刻蚀对具有所述周期性光刻胶图形的所述光学薄膜上表面进行刻蚀；
去除所述光刻胶，形成所述周期性图形化光学薄膜结构。
10.根据权利要求9所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，所述光学薄膜的材质包括SiO2、Si3N4、ZnO2、Si、SiC、GaAs、Ti3O5以及TiO2中的至少一种和/或具有感光特性的聚合氧化物。
11.根据权利要求1所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构的制备方法，其特征在于，于所述镥铝石榴石晶片上表面形成的所述光学薄膜的厚度为0.1μm-15μm。
12.一种图形化镥铝石榴石晶片结构，其特征在于，所述图形化镥铝石榴石晶片结构包括镥铝石榴石晶片和位于所述镥铝石榴石晶片上表面的凸起的周期性结构，所述周期性结构之间显露所述镥铝石榴石晶片的部分上表面。
13.根据权利要求12所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构，其特征在于，所述周期性结构包括上部窄，下部宽的结构，所述周期性结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.8μm-10μm，高度为0.5μm-18μm。
14.根据权利要求12所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构，其特征在于，相邻的所述周期性结构之间的间距为0.5μm-10μm。
15.根据权利要求12所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构，其特征在于，所述周期性结构包括周期性图形化光学薄膜结构。
16.根据权利要求15所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构，其特征在于，所述周期性结构还包括位于所述周期性图形化光学薄膜结构下方承载所述周期性图形化光学薄膜结构的周期性图形化镥铝石榴石晶体结构。
17.根据权利要求16所述的一种图形化镥铝石榴石晶片结构，其特征在于，所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构与其承载的所述周期性图形化光学薄膜结构均包括上部窄，下部宽的结构，其中所述周期性图形化光学薄膜结构的顶部宽度为0μm-3μm，底部宽度为0.5μm-6μm，高度为0.5μm-15μm；所述周期性图形化镥铝石榴石晶体结构的顶部宽度为0.5μm-6μm，底部宽度为0.8μm-10μm。
18.一种发光装置封装件，其特征在于，所述发光装置封装件包括权利要求12-17中任一所述的图形化镥铝石榴石晶片结构，所述图形化镥铝石榴石晶片结构作为所述发光装置封装件中的透镜结构。
19.根据权利要求18所述的一种发光装置封装件，其特征在于，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构用于提高所述发光装置封装件的光萃取率。
20.一种投影仪，其特征在于，所述投影仪包括权利要求12-17中任一所述的图形化镥铝石榴石晶片结构，所述图形化镥铝石榴石晶片结构作为所述投影仪中的透镜结构。
21.根据权利要求20所述的一种投影仪，其特征在于，作为所述透镜结构的所述图形化镥铝石榴石晶片结构用于提高所述投影仪的光萃取率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200619 |
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