CN111712917B - 用于led阵列的转换器填充 - Google Patents

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Abstract

可以将光学隔离材料施加到晶片网格中的第一腔和第二腔的壁。可以将波长转换层沉积到第一腔中以产生第一片段，并且可以将波长转换层沉积到第二腔中以产生第二片段。第一片段可以附接到第一发光器件以产生第一像素，并且第二片段可以附接到第二发光器件以产生第二像素。可以去除晶片网格。

Description

用于LED阵列的转换器填充
背景技术
精确控制照明应用可能需要生产和制造小的可寻址发光二极管（LED）像素系统。由于像素的小尺寸和系统之间的小通道空间，制造这种LED像素系统可能需要准确的材料沉积。包括LED、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）以及边缘发射激光器的半导体发光器件属于当前可用的最高效的光源。在能够跨可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中当前引起兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟以及氮的二元、三元以及四元合金，也被称为III族氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其他外延技术，通过在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物、复合材料或其他合适的衬底上外延生长具有不同组分和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制备III族氮化物发光器件。该叠层通常包括形成在衬底上方的一个或多个掺杂有例如Si的n型层、形成在该一个或多个n型层上方的有源区中的一个或多个发光层、以及形成在该有源区上方的一个或多个掺杂有例如Mg的p型层。电气接触部形成在n型区和p型区上。
II族氮化物器件通常被形成为倒置或倒装芯片器件，其中n接触部和p接触部两者都形成在半导体结构的相同侧上，并且大部分光从半导体结构的与接触部相对的一侧被提取。
发明内容
可以将光学隔离材料施加到晶片网格中的第一腔和第二腔的壁。可以将波长转换层沉积到第一腔中以产生第一片段，并且可以将波长转换层沉积到第二腔中以产生第二片段。第一片段可以附接到第一发光器件以产生第一像素，并且第二片段可以附接到第二发光器件以产生第二像素。可以去除晶片网格。
附图说明
可以从以下结合附图以示例的方式给出的描述中得到更详细的理解，在附图中：
图1A是具有分解部分的微型LED阵列的俯视图；
图1B是具有沟槽的像素矩阵的截面图；
图1C是具有沟槽的另一像素矩阵的透视图；
图1D是用于在LED阵列中生成像素的流程图；
图1E是用于在LED阵列中生成像素的另一流程图；
图1F是具有腔的网格的俯视图；
图1G是具有光学隔离材料的网格的俯视图；
图1H是图1G的截面；
图1I是具有牺牲材料的图1G的网格的俯视图；
图1J是图1I的截面；
图1K是去除了部分牺牲材料的图1G的网格的截面图；
图1L是去除了部分牺牲材料并添加了第一光学材料的图1G的网格的另一截面图；
图1M是去除所有牺牲材料的图1L的网格的截面图；
图1N是具有波长转换层的图1M的网格的截面图；
图1O是具有网格的像素的截面图；
图1P是不具有网格的像素的截面图；
图1Q是具有少量牺牲材料的像素的截面图；
图1R是像素的截面图；
图2A是在一个实施例中在LED器件附接区处具有附接到衬底的LED阵列的电子板的俯视图；
图2B是具有安装在电路板的两个表面上的电子部件的两通道集成LED照明系统的一个实施例的示意图；
图2C是示例车辆前照灯系统；以及
图3示出了示例光照系统。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述不同的光照系统和/或发光二极管（“LED”）实施方式的示例。这些示例不是互相排斥的，并且可以将在一个示例中发现的特征与在一个或多个其他示例中发现的特征组合以实现附加的实施方式。因此，将理解，附图中所示的示例仅出于说明性目的而被提供，并且它们不意图以任何方式限制本公开。相同的数字始终指代相同的元件。
将理解，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语可以用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”可以包括相关联列出项目中的一个或多个的任何和全部组合。
将理解，当诸如层、区或衬底的元件被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，它可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，则可能不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接到”或“耦合到”另一个元件时，它可以直接连接到或耦合到另一个元件和/或经由一个或多个中间元件连接到或耦合到另一个元件。相反，当元件被称为“直接连接到”或“直接耦合到”另一个元件时，在该元件和另一个元件之间不存在中间元件。将理解，这些术语意图涵盖除了图中描绘的任何取向之外的元件的不同取向。
在本文中可以使用诸如“在……之下”、“在……之上”、“在……上方”、“在……下方”、“水平”或“垂直”的相对术语来描述如图中图示的一个元件、层或区与另一元件、层或区的关系。将理解，这些术语意图涵盖除了图中描绘的取向之外的器件的不同取向。
半导体发光器件（LED）或光学功率发射器件，诸如发射紫外（UV）或红外（IR）光学功率的器件，属于当前可用的最高效的光源。这些器件（以下称为“LED”）可以包括发光二极管、谐振腔发光二极管、垂直腔激光二极管、边缘发射激光器等。例如，由于其紧凑的尺寸和较低的功率要求，LED可能是许多不同应用的有吸引力的候选者。例如，它们可以用作手持电池供电的设备（诸如相机和蜂窝电话）的光源（例如，闪光灯和相机闪光灯）。它们还可以用于例如汽车照明、平视显示器（HUD）照明、园艺照明、街道照明、视频火炬、普通光照（例如家庭、商店、办公室和工作室照明、剧院/舞台照明和建筑照明）、增强现实（AR）照明、虚拟现实（VR）照明、作为用于显示器的背光以及IR光谱。单个LED可以提供没有白炽光源那么明亮的光，并且因此，多结器件或LED阵列（诸如单片LED阵列、微型LED阵列等）可以用于期望或需要更多亮度的应用。
根据所公开的主题的实施例，LED阵列（例如，微型LED阵列）可以包括如图1A、1B和/或1C中所示的像素阵列。LED阵列可以用于任何应用，诸如需要精确控制LED阵列片段的那些应用。LED阵列中的像素可以是可单独寻址的、可以是可成组/子集寻址的，或者不可以寻址的。在图1A中，示出了具有像素111的LED阵列110的俯视图。图1A中还示出了LED阵列110的3×3部分的分解图。如3x3部分分解图所示，LED阵列110可以包括具有大约100μm或更小（例如，40μm）的宽度w1的像素111。像素之间的通道113可以以大约20μm或更小（例如，5μm）的宽度w2分开。通道113可以在像素之间提供气隙，或者可以包含其他材料，如图1B和1C所示并在本文进一步公开。从一个像素111的中心到相邻像素111的中心的距离d1可以是大约120μm或更小（例如，45μm）。将理解，本文提供的宽度和距离仅是示例，并且实际的宽度和/或尺寸可以变化。
将理解，尽管在图1A、B和C中示出了以对称矩阵布置的矩形像素，但是任何形状和布置的像素都可以应用于本文公开的实施例。例如，图1A的LED阵列110可以包括超过以任何适用布置的10,000个像素，诸如100×100矩阵、200×50矩阵、对称矩阵、非对称矩阵等。还将理解，可以以任何适用的形式布置多组像素、矩阵和/或板，以实现本文公开的实施例。
图1B示出了示例LED阵列1000的截面图。如示出的，像素1010、1020和1030对应于LED阵列内的三个不同像素，使得分离部分1041和/或n型接触部1040将各像素彼此分离。根据一实施例，像素之间的空间可以被气隙占据。如示出的，像素1010包括外延层1011，该外延层1011可以生长在诸如例如蓝宝石衬底的任何适用的衬底上，该衬底可以从外延层1011去除。远离接触部1015的生长层的表面基本上可以是平面的或可以被图案化。p型区1012可以位于靠近p接触部1017。有源区1021可以设置成邻近n型区和p型区1012。可替代地，有源区1021可以在半导体层或n型区与p型区1012之间，并且可以接收电流，使得有源区1021发射光束。p接触部1017可以与SiO2层1013和1014以及电镀金属层1016（例如，电镀铜）接触。n型接触部1040可以包括诸如Cu的适用金属。金属层1016可以与可以反射的接触部1015接触。
值得注意的是，如图1B所示，n型接触部1040可以沉积到在像素1010、1020和1030之间产生的沟槽1130中，并且可以延伸超出外延层。分离部分1041可以分离波长转换层1050的全部（如示出的）或部分。将理解，可以在没有这种分离部分1041的情况下实现LED阵列，或者分离部分1041可以对应于气隙。分离部分1041可以是n型接触部1040的延伸，使得分离部分1041由与n型接触部1040相同的材料（例如，铜）形成。可替代地，分离部分1041可以由不同于n型接触部1040的材料形成。根据一实施例，分离部分1041可以包括反射材料。分离部分1041和/或n型接触部1040中的材料可以以任何适用的方式沉积，诸如例如，除了施加包括或允许n型接触部1040和/或分离部分1041的沉积的网格结构。波长转换层1050可以具有类似于图2A的波长转换层205的特征/特性。如本文所述，一个或多个附加层可以涂覆分离部分1041。这样的层可以是第一光学材料，其可以是反射层、散射层、吸收层或任何其他适用的层。一个或多个钝化层1019可以将n接触部1040与外延层1011完全或部分分离。
外延层1011可以由包括蓝宝石、SiC、GaN、硅树脂的任何适用的材料形成以在激活时发射光子，并且可以更具体地由III-V族半导体（包括但不限于AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb）、II-VI族半导体（包括但不限于ZnS、ZnSe、CdSe、CdTe）、IV族半导体（包括但不限于Ge、Si、SiC）及其混合物或合金形成。这些示例半导体在它们存在于的LED的典型发射波长处可以具有范围从大约2.4到大约4.1的折射率。例如，III族氮化物半导体，诸如GaN，在500nm处可以具有大约2.4的折射率，并且III族磷化物半导体，诸如InGaP，在600nm处可以具有大约3.7的折射率。耦合至LED器件200的接触部可以由焊料（诸如AuSn、AuGa、AuSi或SAC焊料）形成。
n型区可以生长在生长衬底上，并且可以包括一层或多层半导体材料，其包括不同组分和掺杂剂浓度，包括例如制备层（诸如缓冲层或成核层）和/或被设计成便于去除生长衬底的层。这些层可以是n型或不是有意掺杂的，或者甚至可以是p型器件层。这些层可以针对发光区高效地发射光所需的特定光学、材料或电学特性而被设计。类似地，p型区1012可以包括不同组分、厚度和掺杂剂浓度的多个层，包括非有意掺杂的层或n型层。可以使电流流过p-n结（例如，经由接触部），并且像素可以生成第一波长的光，该第一波长至少部分地由材料的带隙能量确定。像素可以直接发射光（例如，常规或直接发射LED）或者可以将光发射到波长转换层1050（例如，磷光体转换的LED、“ PCLED”等）中，该波长转换层1050起作用以进一步修改发射光的波长从而输出第二波长的光。
尽管图1B示出了具有以示例布置的像素1010、1020和1030的示例LED阵列1000，但是将理解，LED阵列中的像素可以以多种布置中的任一种来提供。例如，像素可以是倒装芯片结构、垂直注入薄膜（VTF）结构、多结结构、薄膜倒装芯片（TFFC）、横向器件等。例如，横向LED像素可以类似于倒装芯片LED像素，但是可以不上下颠倒倒装以将电极直接连接到衬底或封装。TFFC也可以类似于倒装芯片LED像素，但是可以去除生长衬底（使薄膜半导体层不被支撑）。相反，生长衬底或其他衬底可以作为倒装芯片LED的一部分而被包括。
波长转换层1050可以在由有源区1021发射的光的路径中，使得由有源区1021发射的光可以穿过一个或多个中间层（例如，光子层）。根据实施例，波长转换层1050或者可以不存在于LED阵列1000中。波长转换层1050可以包括任何发光材料，诸如例如透明或半透明粘合剂或基质中的磷光体颗粒或陶瓷磷光体元件，其吸收一种波长的光并发射不同波长的光。波长转换层1050的厚度可以基于所使用的材料或布置LED阵列1000或各个像素1010、1020和1030所针对的应用/波长来确定。例如，波长转换层1050可以是大约20μm、50μm或200μm。如示出的，波长转换层1050可以设置在每个单独的像素上，或者可以放置在整个LED阵列1000上方。
初级光学器件1022可以在一个或多个像素1010、1020和/或1030上或上方，并且可以允许光从有源区101和/或波长转换层1050穿过初级光学器件。通常可以基于朗伯分布图案来发射经由初级光学器件的光，使得当从理想的漫射辐射器观察时，经由初级光学器件1022发射的光的发光强度与入射光的方向和表面法线之间的角度的余弦成正比。将理解，可以修改初级光学器件1022的一个或多个特性以产生与朗伯分布图案不同的光分布图案。
包括透镜1065和波导1062中的一个或两个的次级光学器件可以设置有像素1010、1020和/或1030。将理解，尽管利用多个像素对依照图1B中示出的示例的次级光学器件进行讨论，但是可以为单个像素提供次级光学器件。次级光学器件可以用于散布入射光（发散光学器件），或者用于将入射光聚集成准直光束（准直光学器件）。波导1062可以涂覆有电介质材料、金属化层等，并且可以被设置为反射或重定向入射光。在可替代的实施例中，照明系统可以不包括以下中的一个或多个：波长转换层1050、初级光学器件1022、波导1062和透镜1065。
透镜1065可以由任何适用的透明材料（诸如但不限于SiC、氧化铝、金刚石等或其组合）形成。透镜1065可以用于修改要输入到透镜1065中的光束，使得来自透镜1065的输出光束将高效地满足期望的光度规格。另外，透镜1065可以诸如通过确定多个LED器件200B的点亮和/或熄灭外观来用作一个或多个美学目的。
图1C示出了LED阵列1100的三维视图的截面。如示出的，LED阵列1100中的像素可以被填充以形成n接触部1140的沟槽分开。像素可以生长在衬底1114上，并且可以包括p接触部1113、p-GaN半导体层1112、有源区1111和n-Gan半导体层1110。将理解，该结构仅作为示例提供，并且一个或多个半导体或其他适用层可以被添加、去除或部分添加或去除，以实现本文提供的公开内容。波长转换层1117可以沉积在半导体层1110（或其他适用层）上。
如示出的，钝化层1115可以形成在沟槽1130内，并且n接触部1140（例如，铜接触部）可以沉积在沟槽1130内。钝化层1115可以将n接触部1140的至少一部分与半导体的一个或多个层分开。根据一实施方式，沟槽内的n接触部1140或其他适用材料可以延伸到波长转换层1117中，使得n接触部1140或其他适用材料在像素之间提供完全或部分的光学隔离。
本文公开的技术包括切割和/或晶片级分割，其可以包括生成或提供生长的或以其他方式的LED部件，诸如但不限于半导体层、n型材料、p型材料、波长转换层、管芯、载体材料等或其组合。该部件可以被固化或可以用基于温度的处理、化学处理或其他处理而被处理。可以将部件切块，使得该部件的两个或更多个片段由切块工艺产生。片段可以彼此完全隔离或可以部分隔离。片段可以包括基本一致的材料或可以包括多种材料。片段可以经历附加的处理/工艺，并且可以通过例如化学、超声波或其他适用的清洁工艺来清洁。
本文公开的主题可以应用于生成具有小于500微米的像素和小于100微米的部件的阵列。可以使用本文公开的技术来生成具有被光学隔离材料覆盖的侧壁的LED阵列中的像素。
如本文所使用的，切块、切丁或切块的可以对应于或指代分割、划分、分配、切片、分隔等的任何适用方式，或者通过如本领域中所理解的切块。可以通过任何适用的方式将部件切块，诸如锯切、蚀刻、应用掩膜来切块、使用一个或多个激光器、化学处理等。
图1D示出了根据本文公开的主题用于生成像素阵列中的像素的方法1200。这种阵列中的像素可以小于500微米，并且可以包含小于100微米的部件。
如步骤1210所示，光学隔离材料可以被施加到晶片网格，并且更具体地，施加到网格内包含的腔的壁。在步骤1220，可以将波长转换层沉积到晶片网格的腔中，并且具有填充有波长转换层的腔的晶片网格可以与发光器件对准并附接到发光器件，以在步骤1230产生像素。在步骤1240，可以去除晶片网格。
根据步骤1210，如还在图1G中示出的，光学隔离材料1630可以沉积到晶片网格1610的腔壁1622上。如本文所述，可以使用ALD工艺来沉积光学隔离材料1630。在步骤1220，可以使用包括丝网印刷、接触印刷、浸涂、喷涂、光刻等的任何适用技术来沉积包括波长转换层1665和第一光学材料1655的双层波长转换层。为了产生双层波长转换层，可以将磷光体膜和第一光学材料预先涂覆到离型膜（例如硅化聚酯（PET）或乙烯四氟乙烯（ETFE））上的层中。可以经由任何适用的技术（包括例如缝模涂布、刮刀涂布，喷涂等）来设置这种涂层。硅树脂粘合剂在室温下可以是固体，在稍高的温度（诸如大约80-140°C）下流动，并在大约150°C的温度下固化。然后可以将各层层压在一起以产生双层波长转换层。双层波长转换层可以附接在胶带上，并经由诸如锯切、蚀刻、激光切割、压印等的任何适用技术在室温或低于室温下放置成阵列图案。
然后可以将网格晶片1610层压到锯切的双层波长转换层中的间隙中。网格和双层波长转换层可以在真空炉中退火，使得双层台面可以流动并填充晶片网格1610的腔1621。在图1D的步骤1230，如还在图1O中示出的，晶片网格1610可以与发光器件1670对准，使得腔1621与发光器件1670对准并且附接到发光器件1670。发光器件1670可以包含有源发光层并且还可以包含使得电流能够激活有源发光层的n接触部1671和p接触部1672。腔壁1622的宽度可以对应于发光器件1670之间的所需间隔，使得腔1621可以与发光器件1670对准并附接到发光器件1670。可以在150℃-180°C的范围内的温度下固化所得结构。
可以使用包括蚀刻、刮擦、切块、锯切、经由一个或多个激光器、化学处理等的任何适用的技术去除网格晶片1610。在所得像素之间产生的通道可以填充有光学隔离材料。
图1E示出了根据本文公开的主题用于生成像素阵列中的像素的方法1300。这种阵列中的像素可以小于500微米，并且可以包含小于100微米的部件。
如步骤1310所示，光学隔离材料可以被施加到晶片网格，并且更具体地，施加到网格内包含的腔的壁。在步骤1320，可以将牺牲材料沉积到晶片网格的腔中。在步骤1330，可以去除牺牲材料的一部分以产生间隙区域。在步骤1340，可以将第一光学材料层沉积到间隙区域中。在步骤1350，可以去除剩余的牺牲材料，并且在步骤1370，可以将波长转换层沉积到通过去除剩余的牺牲材料而产生的区域中。具有填充有第一光学材料层和波长转换层的腔的晶片网格可以与发光器件对准并附接到发光器件以产生像素。可以去除晶片网格。
如图1F的俯视图所示，晶片网格1610可以包含多个腔1621。图1F还示出了具有腔壁1622的腔1621的放大部分1615。根据图1E的步骤1310，如还在图1G中示出的，可以将光学隔离材料1630施加到腔1621的腔壁1622（图1G中未示出）。可以经由ALD工艺将光学隔离材料施加到腔壁1622（图1G中未示出）。如本文所公开的，ALD是一种技术，通过该技术可以将材料以自限制方式沉积到表面上，使得材料的薄涂层或层沉积到该表面中。如图1G所示，可以将光学隔离材料1630沉积到晶片网格1610的暴露表面上，使得腔壁1622涂覆有光学隔离材料1630。图1H示出了图1G的晶片网格的截面图。如示出的，光学隔离材料1630沉积到腔1621的腔壁1622上。
根据图1E的步骤1320，如还在图1I中示出的，牺牲材料层1640沉积在晶片网格1610的腔1621（图1I中未示出）内。牺牲材料可以是被配置为从腔1621中去除的任何材料，使得例如其可以从腔1621被蚀刻或刮除掉。可以经由任何适用的技术（包括丝网印刷、接触印刷、浸涂、喷涂、光刻等）来沉积牺牲材料。图1J示出了图1I的晶片网格1610的截面图。如示出的，牺牲材料1640被沉积到晶片网格1610的腔1621中。
根据图1E的步骤1330，如还在图1K中示出的，可以从晶片网格1610的腔1621去除牺牲材料层1640的一部分。间隙区域1650可以指代被去除的牺牲材料占据的空间。可以经由包括蚀刻、刮擦、切块、锯切、经由一个或多个激光器、化学处理等的任何适用技术来去除牺牲材料的部分。如图1K中示出的，应当进行牺牲材料的去除，使得在去除牺牲材料之后，设置在腔壁1622上与去除的牺牲材料的位置相邻的光学隔离材料1630得以保留。
根据图1E的步骤1340，如还在图1L中示出的，第一光学材料1655可以沉积到腔1621中并且可以填充间隙区域1650。第一光学材料1655可以仅填充间隙区域或者可以通过延伸超出由去除的牺牲材料产生的平面来填充大于间隙区域的区域。
根据图1E的步骤1350，如还在图1M中示出的，可以从晶片网格1610的腔1621中去除剩余的牺牲材料1640。可以经由包括蚀刻、刮擦、切块、锯切、经由一个或多个激光器、化学处理等的任何适用技术来去除剩余的牺牲材料。将理解，当与图1F-g的晶片网格相比时，图1M的晶片网格是倒装的。间隙区域1660可以指代被去除的剩余牺牲材料占据的空间。如图1M所示，应当进行牺牲材料的去除，使得在去除剩余的牺牲材料之后，设置在腔壁1622上与去除的剩余牺牲材料的位置相邻的光学隔离材料1630得以保留。
根据图1E的步骤1370，如还在图1N中示出的，波长转换层1665可以沉积到腔1621中并且可以填充间隙区域1660。可以经由包括丝网印刷、接触印刷、浸涂、喷涂、光刻等的任何适用技术来沉积波长转换层1665。波长转换层1665、光学隔离材料1630和第一光学材料1655可以经由任何适用的技术（诸如基于温度的固化、基于聚合物的固化、基于UV的固化等）来固化。
如图1O所示，晶片网格1610可以与发光器件1670对准，使得腔1621与发光器件1670对准并附接到发光器件1670。腔壁1622的宽度可以对应于腔1621之间的所需间隔，使得腔1621可以与发光器件1670对准并附接到发光器件1670。发光器件1670可以包含有源发光层，并且还可以包含使得电流能够激活有源发光层的n接触部1671和p接触部1672。可以通过在1680处对像素进行分割来去除网格晶片1610。可以使用任何适用的技术（包括蚀刻、刮擦、切块、锯切、经由一个或多个激光器、化学处理等）来去除网格晶片1610。图1P示出了通过在1680处分割像素而去除了网格晶片1610之后的所得像素。在所得像素之间产生的通道可以填充有光学隔离材料。
图1Q示出了图1P的像素，其中少量牺牲材料1681保留在第一光学材料1655和波长转换材料1665之间。可以在图1L去除牺牲材料1640之后，保留少量牺牲材料1681，使得在去除牺牲材料1640之后，少量的少量牺牲材料1681可以保留在像素中。少量牺牲材料1681可能对给定像素的光学特性没有影响，或者对给定像素的光学特性具有最小影响。在检查具有少量牺牲材料1681的像素时，少量牺牲材料1681可以是可检测的。
如图1R所示，波长转换层1720可以附接到LED阵列1700的发光器件1770，以产生像素1775。发光器件1770可以与图1O的发光器件1670相同或相似。在图1R中，发光器件1770可以包括GaN层1750、有源区1790、接触部1780、图案蓝宝石衬底（PSS）1760和波长转换层1720。如图1R所示，侧壁材料1730可以应用于波长转换层1720。波长转换层1720可以安装在GaN层1750上方，并且图案蓝宝石衬底（PSS）图案1760可以位于GaN层1750和波长转换层之间。有源区1790可以被配置为至少部分地朝向波长转换层1720发射光，并且发光器件1770可以包括接触部1780。光学隔离器材料1740可以被施加到GaN层1750的侧壁。
作为示例，图1R的像素1775可以对应于图1A-C的像素111。具体地，如图1A所示，像素111可以对应于在将波长转换层1720安装到发光器件1770上之后的图1R的像素1775。当像素111或1775被激活时，发射器的相应有源区1790可以生成光。光可以穿过波长转换层1720并且可以基本上从像素1775的表面发射，并且到达波长转换层1720的侧壁的光可能由于侧壁材料1730而不会从侧壁逸出，并且当其由于侧壁材料1730而与侧壁相交时，可能会被反射。如示出的，依照本文公开的主题，像素1775可以包括在波长转换材料1720上方的第一光学材料1721。
图2A是具有LED阵列410的电子板的顶视图，在一个实施例中LED阵列410在LED器件附接区318处附接到衬底。电子板与LED阵列410一起表示LED系统400A。另外，功率模块312接收在Vin 497处输入的电压和通过迹线418B来自连接和控制模块316的控制信号，并通过迹线418A向LED阵列410提供驱动信号。LED阵列410经由来自功率模块312的驱动信号来接通和断开。在图2A示出的实施例中，连接和控制模块316通过迹线418C从传感器模块314接收传感器信号。LED阵列410中的像素可以依照图1D和/或图1E的步骤以及如图1F-Q示出的那样来产生。
图2B图示了两通道集成LED照明系统的一个实施例，其中电子部件安装在电路板499的两个表面上。如图2B所示出的，LED照明系统400B包括第一表面445A和安装在其上的AC/DC转换器电路412，第一表面445A具有用于接收调光器信号和AC功率信号的输入端。LED系统400B包括第二表面445B以及安装在其上的LED阵列410，第二表面445B具有调光器接口电路415、DC-DC转换器电路440A和440B、具有微控制器472的连接和控制模块416（在该示例中为无线模块）。LED阵列410由两个独立的信道411A和411B驱动。在可替代的实施例中，单个信道可以用于将驱动信号提供给LED阵列，或者任何数量的多个信道可以用于将驱动信号提供给LED阵列。
LED阵列410可以包括两组LED器件。在示例实施例中，组A的LED器件电耦合至第一信道411A，并且组B的LED器件电耦合至第二信道411B。两个DC-DC转换器440A和440B中的每一个可以分别经由单个信道411A和411B提供相应的驱动电流，以驱动LED阵列410中的相应的一组LED A和B。在LED组中的一组中的LED可以被配置为发射具有与第二组LED中的LED不同色点的光。通过控制由各个DC/DC转换器电路440A和440B分别经由单个信道411A和411B施加的电流和/或占空比，可以在一范围内调节对由LED阵列410发射的光的复合色点的控制。尽管图2B中示出的实施例不包括传感器模块（如图2A中所述），但是可替代实施例可以包括传感器模块。
所图示的LED照明系统400B是集成系统，其中LED阵列410和用于操作LED阵列410的电路设置在单个电子板上。电路板499的相同表面上的模块之间的连接可以电耦合，以例如通过表面或子表面互连，诸如迹线431、432、433、434和435或金属化（未示出），来交换模块之间的电压、电流和控制信号。电路板499的相对表面上的模块之间的连接可以通过诸如过孔和金属化（未示出）的直通板互连来电耦合。
根据实施例，可以提供LED系统，其中LED阵列位于与驱动器和控制电路分离的电子板上。根据其他实施例，LED系统可以具有LED阵列以及与驱动器电路分离的电子板上的电子器件中的一些。例如，LED系统可以包括功率转换模块和位于与LED阵列不同的单独电子板上的LED模块。
根据实施例，LED系统可以包括多信道LED驱动器电路。例如，LED模块可以包括嵌入式LED校准和设置数据以及例如三组LED。本领域普通技术人员将认识到，可以与一个或多个应用相一致地使用任意数量的LED组。每个组内的各个LED可以串联或并联布置，并且可以提供具有不同色点的光。例如，可以由第一组LED提供暖白光，可以由第二组LED提供冷白光，并且可以由第三组提供中性白光。
图2C示出了示例车辆前照灯系统300，其包括包含数据总线304的车辆电源302。传感器模块307可以连接至数据总线304以提供与环境状况（例如，环境光状况、温度、时间、雨、雾等）、车辆状况（停车、行驶中、速度、方向）、其他车辆、行人、对象等的存在/位置有关的数据。传感器模块307可以与图2A的传感器模块314相似或相同。AC/DC转换器305可以连接到车辆电源302。有源前照灯330中的像素可以依照图1D和/或1E的步骤以及如图1F-Q中示出的那样来产生。
图2C的功率模块312（AC/DC转换器）可以与图2B的AC/DC转换器412相同或相似，并且可以从车辆电源302接收AC功率。如图2B针对AC/DC转换器412所描述的那样，它可以将AC功率转换成DC功率。车辆前照灯系统300可以包括有源前照灯330，其接收由AC/DC转换器305、连接和控制模块306和/或传感器模块307提供或基于它们提供的一个或多个输入。作为示例，传感器模块307可以检测行人的存在，使得行人没有被很好地照亮，这可以降低驾驶员看见行人的可能性。基于这种传感器输入，连接和控制模块306可以使用从AC/DC转换器305提供的功率将数据输出到有源前照灯330，使得该输出数据激活有源前照灯330内包含的LED阵列中的LED的子集。当被激活时，LED阵列中的LED的子集可以在传感器模块307感测行人的存在的方向上发射光。在传感器模块207提供确认行人不再在包括车辆前照灯系统的车辆的路径中的更新数据之后，可以使这些LED子集无效或可以以其他方式修改它们的光束方向。
图3示出了示例系统1350，其包括应用平台1360、LED系统552和556以及光学器件554和558。LED系统552和556的阵列中的像素可以依照图1D和/或图1E的步骤以及如图1F-Q中示出的那样来产生。LED系统552产生在箭头5161a和5161b之间示出的光束5161。LED系统556可以产生在箭头5162a和5162b之间的光束5162。在图3中示出的实施例中，从LED系统552发射的光穿过次级光学器件554，并且从LED系统556发射的光穿过次级光学器件558。在可替代的实施例中，光束5161和5162不穿过任何次级光学器件。次级光学器件可以是或可以包括一个或多个光导。该一个或多个光导可以是边缘照明的，或者可以具有限定光导的内部边缘的内部开口。LED系统552和/或556可以插入在一个或多个光导的内部开口中，使得它们将光注入到一个或多个光导的内部边缘（内部开口光导）或外部边缘（边缘照明光导）中。LED系统552和/或556中的LED可以围绕作为光导的一部分的基座的圆周布置。根据一种实施方式，基座可以是导热的。根据一种实施方式，基座可以耦合至设置在光导上方的散热元件。散热元件可以被布置为经由导热基座接收由LED生成的热量并且耗散所接收的热量。一个或多个光导可以允许由LED系统552和556发射的光以期望的方式被整形，诸如例如具有梯度、倒角分布、窄分布、宽分布、角度分布等。
在示例实施例中，系统1350可以是相机闪光灯系统的移动电话、室内住宅或商业照明、诸如街道照明的室外灯、汽车、医疗设备、AR/VR设备以及机器人设备。图2A中示出的LED系统400A和图2C中示出的车辆前照灯系统300示出了示例实施例中的LED系统552和556。
应用平台1360可以经由功率总线经由线5165或其他适用的输入向LED系统552和/或556提供功率，如本文所讨论的。此外，应用平台1360可以经由线5165提供用于LED系统552和LED系统556的操作的输入信号，该输入可以基于用户输入/偏好、感测到的读数、预编程或自主确定的输出等。一个或多个传感器可以在应用平台1360的壳体的内部或外部。可替代地或附加地，如图2A的LED系统400中所示，每个LED系统552和556可以包括其自己的传感器模块、连接和控制模块、功率模块和/或LED设备。
在实施例中，应用平台1360传感器和/或LED系统552和/或556传感器可以收集数据，诸如视觉数据（例如，LIDAR数据、IR数据、经由相机收集的数据等）、音频数据、基于距离的数据、运动数据、环境数据等或其组合。该数据可以与诸如物体、个体、车辆等的物理项目或实体相关。例如，感测装备可以为基于ADAS/AV的应用收集物体接近度数据，这可以基于对物理项目或实体的检测来优先进行检测和后续操作。数据可以基于例如由LED系统552和/或556发射光学信号（诸如IR信号）并且基于所发射的光学信号来收集数据而被收集。可以通过与发射用于数据收集的光学信号的部件不同的部件来收集数据。继续该示例，感测装备可以位于汽车上，并且可以使用垂直腔表面发射激光器（VCSEL）发射光束。一个或多个传感器可以感测对发射光束或任何其他适用输入的响应。
在示例实施例中，应用平台1360可以表示汽车，并且LED系统552和LED系统556可以表示汽车前灯。在各种实施例中，系统1350可以表示具有可操纵光束的汽车，其中可以选择性地激活LED以提供可操纵光。例如，LED阵列可以用于定义或投射形状或图案或仅照射道路的选定部分。在示例实施例中，LED系统552和/或556内的红外相机或探测器像素可以是识别需要照明的场景（道路、人行横道等）的部分的传感器（例如，类似于图2A的传感器模块314和图2C的307）。
已经详细描述了实施例，本领域技术人员将认识到，在给出本描述的情况下，可以对本文描述的实施例进行修改而不脱离本发明构思的精神。因此，不意图将本发明的范围限制为所图示和描述的特定实施例。尽管以上以特定的组合描述了特征和元件，但是本领域普通技术人员将认识到，每个特征或元件可以单独使用或与其他特征和元件以任何组合使用。另外，本文描述的方法可以在计算机可读介质中并入的计算机程序、软件或固件中实现，以由计算机或处理器执行。计算机可读介质的示例包括电子信号（通过有线或无线连接传输）和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、寄存器、高速缓存存储器、半导体存储设备、磁性介质（诸如内部硬盘和可移动盘）、磁光介质和光学介质（诸如CD-ROM盘和数字多功能盘（DVD））。

Claims (39)

1.一种方法，包括：
提供波长转换结构，所述波长转换结构包括
网格，包括限定元件阵列的相交壁；
每个元件包括：
波长转换层，具有第一表面、相对定位的第二表面以及连接所述第一表面和第二表面的侧壁；
光学材料层，具有第一表面、相对定位的第二表面以及连接所述第一表面和第二表面的侧壁，所述第一表面与所述波长转换层的第二表面直接接触，所述光学材料层的侧壁平行于所述波长转换层的侧壁；
光学隔离材料，涂覆所述波长转换层和所述光学材料层的侧壁，所述光学隔离材料与所述网格的壁直接接触；以及
少量牺牲材料，位于所述光学材料层和所述波长转换层之间；
提供具有多个发光器件的半导体发光器件的阵列(LED阵列)；
将所述波长转换结构与所述LED阵列对准，使得所述LED阵列中的每个发光器件与所述波长转换结构的元件对准；以及
在将所述波长转换结构与所述LED阵列对准之后，将所述发光器件中的每一个附接到对准元件内的波长转换层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，提供波长转换结构包括：
提供晶片网格，所述晶片网格具有由相交的腔壁分开的腔的阵列；
将光学隔离材料施加到所述晶片网格的腔壁；以及
在施加所述光学隔离材料之后，将所述波长转换层和所述光学材料层沉积到所述腔中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述波长转换层和所述光学材料层沉积到所述腔中包括：
将牺牲层沉积到所述腔中；
去除所述牺牲层的一部分以产生第一间隙区域，使得所述腔包括第一间隙区域和剩余的牺牲层；
将光学材料沉积到所述第一间隙区域的至少一部分中以形成光学材料层；
去除所述剩余牺牲层的一部分以形成第二间隙区域并留下少量牺牲材料；以及
将所述波长转换层沉积到所述第二间隙区域中。
4.根据权利要求1所述的方法，包括在附接所述发光器件之后，切割所述腔壁。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波长转换层是选自玻璃中的磷光体、硅树脂中的磷光体和磷光体陶瓷中的一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学材料层包括散射材料或截止态白色材料中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学隔离材料是选自分布式布拉格反射器(DBR)、反射材料和吸收材料中的一种。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述光学隔离材料施加到所述腔壁包括使用原子层沉积(ALD)来沉积光学隔离材料层。
9.根据权利要求2所述的方法，包括将光学材料沉积到所述腔中。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述腔各自小于500微米宽。
11.根据权利要求2所述的方法，其中，通过模涂、刮涂、喷涂或层压中的至少一种将所述波长转换层沉积到所述腔中。
12.一种发光阵列器件，包括：
网格，包括限定像素阵列的相交壁；
每个像素包括
发光半导体二极管结构；
波长转换层，具有第一表面、相对定位的第二表面以及连接所述第一表面和第二表面的侧壁，所述第一表面与所述发光半导体二极管结构直接接触；
光学材料层，具有第一表面、相对定位的第二表面以及连接所述第一表面和第二表面的侧壁，所述第一表面与所述波长转换层的第二表面直接接触，所述光学材料层的侧壁平行于所述波长转换层的侧壁；
光学隔离材料，涂覆所述波长转换层和所述光学材料层的侧壁，所述光学隔离材料与所述网格的壁直接接触；以及
少量牺牲材料，位于所述光学材料层和所述波长转换层之间。
13.根据权利要求12所述的器件，其中，所述网格的壁不延伸超出由所述像素的波长转换层的第一表面限定的平面。
14.根据权利要求12所述的器件，其中，所述光学隔离材料是选自分布式布拉格反射器(DBR)、反射材料和吸收材料中的一种。
15.根据权利要求12所述的器件，其中，所述网格的壁的厚度小于20微米。
16.根据权利要求12所述的器件，其中，所述波长转换层的第一表面的宽度小于50微米。
17.根据权利要求12所述的器件，其中，所述光学材料层包括散射材料或截止态白色材料中的至少一种。
18.一种波长转换结构，包括：
网格，包括限定元件阵列的相交壁；
每个元件包括：
波长转换层，具有第一表面、相对定位的第二表面以及连接所述第一表面和第二表面的侧壁；
光学材料层，具有第一表面、相对定位的第二表面以及连接所述第一表面和第二表面的侧壁，所述第一表面与所述波长转换层的第二表面直接接触，所述光学材料层的侧壁平行于所述波长转换层的侧壁；
光学隔离材料，涂覆所述波长转换层和所述光学材料层的侧壁，所述光学隔离材料与所述网格的壁直接接触；以及
少量牺牲材料，位于所述光学材料层和所述波长转换层之间。
19.根据权利要求18所述的器件，其中，所述网格的壁不延伸超出由每个元件的所述波长转换层的第一表面限定的平面。
20.根据权利要求18所述的器件，其中，所述光学隔离材料是选自分布式布拉格反射器(DBR)、反射材料和吸收材料中的一种。
21.根据权利要求18所述的器件，其中，所述网格的壁的厚度小于20微米。
22.根据权利要求18所述的器件，其中，波长转换层的第一表面的宽度小于50微米。
23.根据权利要求18所述的器件，其中，所述光学材料层包括散射材料。
24.一种方法，包括：
提供晶片网格，所述晶片网格具有由相交的腔壁分开的腔的阵列；
将光学隔离材料施加到所述晶片网格的腔壁；
将牺牲层沉积到所述腔中；
在施加所述光学隔离材料之后，将光学材料层沉积到所述腔中，使得所述光学材料层与所述光学隔离材料直接接触，将光学材料层沉积到所述腔中包括
去除所述牺牲层的一部分以产生第一间隙区域，使得所述腔包括第一间隙区域和剩余牺牲层；以及
将光学材料沉积到所述第一间隙区域的至少一部分中；
在施加所述光学隔离材料之后，将波长转换层沉积到所述腔中，使得所述波长转换层与所述光学隔离材料直接接触，将波长转换层沉积到所述腔中包括
去除所述剩余牺牲层的一部分以形成第二间隙区域；以及
将所述波长转换层沉积到所述第二间隙区域中。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述光学材料层包括散射材料或截止态白色材料中的至少一种。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述光学隔离材料是选自分布式布拉格反射器(DBR)、反射材料和吸收材料中的一种。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，将所述光学隔离材料施加到所述腔壁包括使用原子层沉积(ALD)来沉积光学隔离材料层。
28.如权利要求24所述的方法，其中，所述腔各自小于500微米宽。
29.一种方法，包括：
提供包括磷光体层和光学材料层的双层波长转换层；
切割所述双层波长转换层以在所述双层波长转换层中产生间隙，使得所述双层波长转换层以阵列图案形成多个元件；
将具有由相交的腔壁分开的腔的阵列的晶片网格插入到所述间隙中，以形成包含多个双层波长转换层元件的晶片网格；
提供具有多个发光器件的半导体发光器件的阵列(LED阵列)；
将所述晶片网格与所述LED阵列对准，使得所述LED阵列中的每个发光器件与所述晶片网格的双层波长转换层元件对准；以及
在将所述晶片网格与所述LED阵列对准之后，将所述发光器件中的每一个附接到对准的双层波长转换层元件。
30.根据权利要求29所述的方法，包括在附接所述发光器件之后，切割所述晶片网格。
31.根据权利要求29所述的方法，包括在切割所述晶片网格之后，用光学隔离材料填充通过切割所述晶片网格而产生的通道。
32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述晶片网格的腔壁涂覆有光学隔离材料。
33.根据权利要求29所述的方法，其中，所述磷光体层是选自玻璃中的磷光体、硅树脂中的磷光体和磷光体陶瓷中的一种。
34.根据权利要求29所述的方法，其中，提供双层波长转换层包括将所述磷光体层和所述光学材料层涂覆到离型膜上。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，通过缝模涂覆、刮涂或喷涂中的至少一种将所述磷光体层和所述光学材料层涂覆到离型膜上。
36.根据权利要求29所述的方法，其中，提供双层波长转换层包括将所述磷光体层和所述光学材料层层压在一起。
37.根据权利要求29所述的方法，其中，所述磷光体层和所述光学材料层包括硅树脂粘合剂，所述硅树脂粘合剂在室温下为固体，在80-140℃下流动，并且在150℃下固化。
38.根据权利要求29所述的方法，包括在将所述晶片网格插入到所述间隙中之后，对所述晶片网格和双层波长转换层元件进行退火，以使所述双层波长转换层元件流动。
39.根据权利要求29所述的方法，其中，通过锯、蚀刻、激光切割或压印中的至少一种来切割所述双层波长转换层。
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