CN111742420A - 分段式led阵列结构 - Google Patents

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Abstract

波长转换层被部分切割以生成第一和第二波长转换层分段，并允许第一分段和第二分段之间的部分隔离，使得波长转换层分段通过连接的波长转换层来连接。第一和第二波长转换层分段分别附接到第一和第二发光设备，以创建第一和第二像素。去除连接的波长转换层分段，以允许第一像素和第二像素之间的完全隔离。将光学隔离材料应用到第一像素和第二像素的暴露表面，并且从背离第一发光设备的表面去除波长转换层分段的牺牲部分和附接到该牺牲部分的光学隔离材料，以暴露第一波长转换层分段的发射表面。

Description

分段式LED阵列结构
背景技术
精确控制照明应用可能需要生产和制造小型可寻址发光二极管（LED）像素系统。由于像素的小尺寸和系统之间的小沟道空间，制造这种LED像素系统可能需要材料的准确沉积。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设备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设备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族氮化物发光设备。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。电气接触部在n型区和p型区上形成。
III族氮化物设备通常被形成为倒置或倒装芯片设备，其中n接触部和p接触部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
对波长转换层进行部分切割以生成第一和第二波长转换层分段，并允许第一分段和第二分段之间的部分隔离，使得波长转换层分段通过连接的波长转换层连接。第一和第二波长转换层分段附接到第一和第二发光设备，以分别产生第一和第二像素。去除连接波长转换层分段，以允许第一像素和第二像素之间的完全隔离。将光学隔离材料应用到第一像素和第二像素的暴露表面，并且将波长转换层分段的牺牲部分和附接到该牺牲部分的光学隔离材料从背离第一发光设备的表面去除，以暴露第一波长转换层分段的发射表面。
附图说明
从下面的描述中可以得到更详细的理解，该描述是通过示例的方式结合附图给出的，在附图中：
图1A是具有分解部分的LED阵列的俯视图；
图1B是具有沟槽的LED阵列的截面图；
图1C是具有沟槽的另一LED阵列的透视图；
图1D是用于生成LED阵列中的像素的流程图；
图1E是生成LED阵列中的像素的截面图；
图1F是生成LED阵列中的像素的过程的另一流程图；
图1G是生成LED阵列中的像素的另一截面图；
图1H是LED阵列的截面图；
图2A是一个实施例中的具有LED阵列的电子板的俯视图，该LED阵列在LED设备附接区域处附接到衬底；
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图；
图2C是示例车辆前照灯系统；以及
图3示出了示例照亮系统。
具体实施方式
下文将参考附图更充分地描述不同光照亮系统和/或发光二极管（LED）实施方式的示例。这些示例不相互排斥，并且在一个示例中发现的特征可以与在一个或多个其他示例中发现的特征相组合，以实现附加的实施方式。因此，将理解，附图中所示出的示例仅是出于说明的目的而提供的，并且它们不意图以任何方式限制本公开。贯穿全文，相同的数字指代相同的元件。
将理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语可以用于区分一个元件与另一个元件。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。如本文中所使用的，术语“和/或”可以包括关联列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。
将理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”或延伸“到”另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反地，当元件被称为“直接在”另一元件“上”或“直接”延伸“到”另一元件“上”时，可能不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件和/或经由一个或多个中间元件连接或耦合到另一元件。相反地，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，在该元件和另一元件之间不存在中间元件。将理解，除了附图中所描绘的任何取向之外，这些术语还意图包含元件的不同取向。
如附图中所图示的，诸如“下面”、“上面”、“上部”、“下部”、“水平”或“垂直”的相对术语在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与另一元件、层或区域的关系。将理解，除了附图中所描绘的取向之外，这些术语还意图包含设备的不同取向。
半导体发光设备（LED）或光学功率发射设备，诸如发射紫外（UV）或红外（IR）光学功率的设备，属于当前可用的最高效的光源。这些设备（以下为“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。例如，它们可以用作手持电池供电设备（诸如相机和蜂窝电话）的光源（例如，闪光灯和相机闪光灯）。例如，它们也可以用于汽车照明、平视显示器（HUD）照明、园艺照明、街道照明、视频的火炬、一般照亮（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、如显示器的背光以及IR光谱。单个LED可以提供没有白炽光源亮的光，并且因此，多结设备或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阵列分段的那些应用。LED阵列中的像素可以是可单独寻址的，可以是成组/子集地可寻址的，或者可以不是可寻址的。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3×3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分隔。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中所示出的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10,000个以任何适用布置的像素，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，使得分隔部分1041和/或n型接触部1040将各像素彼此分隔。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型区域1012可以位于靠近p接触部1017。有源区域1021可以设置成邻近n型区域和p型区域1012。可替代地，有源区域1021可以在半导体层或n型区域与p型区域1012之间，并且可以接收电流，使得有源区域1021发射光束。p接触部1017可以与SiO2层1013和1014以及电镀金属（例如，电镀铜）层1016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。分隔部分1041可以分隔转换器材料1050的全部（如示出的）或部分。将理解，可以在没有这种分隔部分1041的情况下实现LED阵列，或者分隔部分1041可以对应于气隙。分隔部分1041可以是n型接触部1040的延伸，使得分隔部分1041由与n型接触部1040相同的材料（例如，铜）形成。可替代地，分隔部分1041可以由不同于n型接触部1040的材料形成。根据一实施例，分隔部分1041可以包括反射材料。分隔部分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，但是应用包括或允许n型接触部1040和/或分隔部分1041的沉积的网格结构。转换器材料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隔部分1041。这样的层可以是反射层、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完全或部分分隔。
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被激发时发射光子，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设备200的接触部可以由焊料（诸如AuSn、AuGa、AuSi或SAC焊料）形成。
n型区域可以生长在生长衬底上，并且可以包括包含不同组分和掺杂剂浓度的一层或多层半导体材料，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型设备层。这些层可以针对发光区域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型区域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）、横向设备等。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，但是可以具有去除的生长衬底（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可以在由有源区域1021发射的光的路径中，使得由有源区域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者布置LED阵列1000或各个像素1010、1020和1030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域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。
可以为像素1010、1020和/或1030提供包括透镜1065和波导1062中的一个或两个的次级光学器件。将理解，尽管依照图1B中示出的示例讨论的次级光学器件伴随多个像素，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设备200B的照亮和/或不照亮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的沟槽分隔。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、有源区域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。转换器材料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隔。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转换器材料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制造的LED部件，诸如但不限于半导体层、n型材料、p型材料、转换器材料、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。可以将部件切割，使得该部件的两个或更多个分段由切割工艺产生。各分段可以彼此完全隔离或可以部分隔离。分段可以包括基本一致的材料或可以包括多种材料。分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，切割（dice, dicing, or diced）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割。可以通过任何适用的方式来切割部件，所述方式诸如锯切、蚀刻、应用掩膜来切割、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的用于生成LED阵列中的像素的方法1200。这种LED阵列中的像素可以是小于500微米大，诸如例如具有大约100微米的宽度。波长转换层可以被附接到载体层，并且在步骤1220，可以切割两个被附接的层，使得它们被划分成由分段之间的间隙分隔的多个分段。可以从分段之间的空间去除波长转换层，使得在间隙中不存在波长转换层。可以在每个间隙区域内去除载体层的部分，并且可以以连续的方式保留载体层的部分，使得分段通过在分段期间未被去除的载体层的连续部分连接。在步骤1230，分段可以与发光设备对准并且附接到发光设备以创建像素。在步骤1240，可以去除连接两个或更多个分段的载体层的部分，使得不再经由载体层来连接分段。在步骤1250，可以将光学隔离材料应用到像素的暴露表面。在步骤1260，可以去除载体层和附接到载体层的表面的任何对应的光学隔离材料，从而产生像素，该像素包括发光设备和波长转换层，以及发光设备和波长转换层的侧壁上的光学隔离材料。
波长转换层可以包含被配置为转换光的一种或多种特性的材料，如本文所公开的。波长转换层可以转换光的特性，诸如但不限于其波长、其相位等。
载体层可以包含但不限于具有与波长转换层的热膨胀系数（CTE）基本匹配的CTE的任何材料。另外，载体层可以包含能够经受原子层沉积（ALD）工艺的温度要求的材料。载体层的软化温度可以高于波长转换层的软化温度。作为非限制性示例，载体层可以是硅铝酸盐玻璃并且可以具有8.7 ppm/K的CTE和827℃的软化温度，或者可替代地，载体层可以是玻璃并且具有9.4 ppm/K的CTE和724°C的软化温度。载体层可以是玻璃层、陶瓷层等。
光学隔离材料可以是任何适用的光学改性材料，诸如（多个）分布式布拉格反射器（DBR）层、反射性材料、吸收性材料等。作为具体示例，光学隔离材料可以包括不锈钢或铝。DBR层可以包括但不限于SiO2和TiO2层；SiO2和ZrO2层；SiC和MgO层；SiC和硅层；GaAs和AlAs层；ITO层等。
如图1E中的（a）所示，可以将载体层1320附接到波长转换层1310。可以经由任何适用的技术（包括经由粘合剂材料附接）将载体层1320附接到波长转换层1310。
根据图1D的步骤1220，如图1E中的（b）所示，可以切割附接到波长转换层1310的载体层1320，以在分段之间创建间隙1315。如图1E中的（b）所示，分段之间的间隙1315可以不包含波长转换层1310，并且可以延伸到载体层320中。为清楚起见，第一分段的波长转换层1310可以与第二分段的波长转换层1310完全隔离，使得在第一分段的波长转换层1310和第二分段的波长转换层1310之间提供间隙。载体层1320的连续部分可以保留并且可以连接分段。
根据图1D的步骤1230，如图1E中的（c）所示，所分段的载体层1320和波长转换层1310可以与发光设备1330对准并附接到发光设备1330。所分段的层之间的间隙1315可以对应于发光设备1330之间的所需间隔，使得所分段的层可以与发光设备1330对准并附接至发光设备1330。发光设备1330可以包含有源发光层，并且还可以包含n接触部和p接触部，它们使得电流能够激发有源发光层。载体层1320、波长转换层1310和发光设备1330可以经由任何适用的技术来固化，所述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。
根据图1D的步骤1240，如图1E中的（d）所示，可以去除载体层1320的一部分，使得去除了连接分段的载体层1320的至少连续部分。可以使用任何适用的技术去除载体层1320的部分，所述技术包括经由锯切、蚀刻、应用掩模来切割、使用一个或多个激光器、化学处理等或通过如本领域中所理解的切割。切割可以产生包含发光设备1330、波长转换层1320以及载体层1320的一部分的各个像素，使得像素不经由载体层1320连接。
如图1E中的（d）所示，具有分段的波长转换层1310和载体层1320（统称为像素）的发光设备1330可以放置在胶带1335上，该胶带1335可以被配置为限制气体粒子的泄漏。作为一示例，胶带1335可以是聚酰亚胺（kapton）胶带。根据图1D的步骤1250，可以将光学隔离材料1340应用到像素。可以经由原子层沉积（ALD）工艺来应用光学隔离材料。ALD是一种技术，由此可以将材料以自限性方式沉积到表面上，使得将材料的薄涂层或薄层沉积到表面中。如图1E中的（d）所示，可以将光学隔离材料1340沉积到像素的暴露表面上，该像素的暴露表面包括发光设备1330的侧壁、波长转换层1310的侧壁以及载体层1320的侧壁和顶表面。
如图1E中的（e）所示，可以将像素沉积到配置为支持部件去除技术的胶带1345上。根据一实施方式，胶带1335和1345可以是相同的胶带。根据图1D的步骤1260，可以去除载体层1320以及在载体层1320的顶表面和侧壁上的光学隔离材料1340。可以经由锯切、蚀刻、应用掩模来切割、使用一个或多个激光器、化学处理等或者如本领域中所理解的切割来进行去除。所得像素可以包含在其侧壁上具有光学隔离材料的发光设备1330和在其侧壁上具有光学隔离材料的波长转换层1310。如示出的，波长转换层1310的与发光设备1330相对的表面不包含光学隔离材料，并且像素可以被配置为通过该表面发射光。
根据所公开的主题的实施方式，如图1F的步骤1410和图1G的（b）所示，图1G（a）的波长转换层1510可以被部分切割，以将波长转换层1510分割成多个分段。切割可以导致分段之间的间隙1515。如图1G的（b）所示，分段之间的间隙1315可以不包含波长转换层1510。波长转换层1510的连续部分可以保留并且可以连接各分段，使得切割产生多个分段之间的部分隔离，该多个分段通过波长转换层的连接分段而连接。
根据图1F的步骤1420，如图1G中的（c）所示，所分段的波长转换层1510可以与发光设备1530对准并附接到该发光设备1530。所分段的波长转换层之间的间隙1515可以对应于发光设备1530之间的间隔，使得所分段的波长转换层可以与发光设备1530对准并附接到发光设备1530。发光设备1530可以包含有源发光层，并且还可以包含n接触部和p接触部，它们使得电流能够激发有源发光层。波长转换层1510和发光设备1530可以经由任何适用的技术来固化，所述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。
根据图1F的步骤1430，如图1G中的（d）所示，可以去除连接分段的波长转换层的波长转换层1510的连续部分。可以使用任何适用的技术来去除波长转换层1510的部分，所述技术包括经由锯切、蚀刻、应用掩模来切割、使用一个或多个激光器、化学处理等或者通过如本领域中所理解的切割。切割可以产生包含发光设备1530和波长转换层1530的各个像素，使得像素不经由波长转换层1510连接。
如图1G中的（d）所示，具有分段的波长转换层1510的发光设备1530（统称为像素）可以放置在胶带1535上，胶带1535可以被配置为限制气体粒子的泄漏。作为一示例，胶带1535可以是聚酰亚胺胶带。根据图1G的步骤1440，可以将光学隔离材料1540应用到像素。可以经由原子层沉积（ALD）工艺来应用光学隔离材料。ALD是一种技术，由此可以将材料以自限性方式沉积到表面上，使得将材料的薄涂层或薄层沉积到表面中。如图1G中的（d）所示，可以将光学隔离材料1540沉积到像素的暴露表面上，该暴露表面包括发光设备1530的侧壁、波长转换层1510的侧壁。
如图1G中的（e）所示，可以将像素沉积到配置为支持部件去除技术的胶带1545上。根据一实施方式，胶带1535和1545可以是相同的胶带。根据图1F的步骤1450，波长转换层1510的远离相应的发光设备1530的牺牲部分1540以及波长转换层的牺牲部分1540的顶表面和侧壁上的光学隔离材料1540可以被去除。波长转换层的牺牲部分1540可以是波长转换层1510的任何子集，并且可以例如是波长转换层1510的大约1％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％。可以经由锯切、蚀刻、应用掩模来切割、使用一个或多个激光器、化学处理等或者如本领域中理解的切割来进行去除。所得像素可以包含在其侧壁上具有光学隔离材料的发光设备1530和在其侧壁上具有光学隔离材料的波长转换层1510。如示出的，波长转换层1510的与发光设备1350相对的表面不包含光学隔离材料，并且像素可以被配置为通过该表面发射光。
如图1H所示，波长转换层1720可以附接到LED阵列1700的发光设备1770，以创建像素1775。波长转换层1720可以与图1E的波长转换层1310和/或图1G的波长转换层1510相同或相似。发光设备1770可以与图1E的发光设备1330和/或图1G的发光设备1530相同或相似。在图1N中，发光设备1770可以包括GaN层1750、有源区域1790、接触部1780、图案蓝宝石衬底（PSS）1760和波长转换层1720。波长转换层1720被示出为在波长转换层1720的侧壁但不在远离发光设备1770的表面上包括光学隔离材料1730，根据本文的公开内容，因为该远端表面上的任何光学隔离材料可以与相应波长转换层的牺牲部分的去除一起被去除。更具体地，如图1D-1G所公开的，在像素之间创建的间隔可以对应于在切割期间创建的间隙。
如图1H所示，可以将侧壁材料1730应用到波长转换层1720。可以将波长转换层1720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。有源区域1790可以被配置为至少部分地朝向波长转换层1720发射光，并且发光设备1770可以包括接触部1780。光学隔离器材料1740可以被应用到GaN层1750的侧壁。例如，在已经将波长转换层1720附接到发光设备1770之后，可以从波长转换层1720去除可膨胀膜1710。
作为一示例，图1H的像素1775可以对应于图1A-C的像素111。具体地，如图1A所示，在将波长转换层1720安装到发光设备1770上之后，像素111可以对应于图1N的像素1775。当像素111或1775被激发时，发射器的相应有源区域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的侧壁的光由于侧壁材料1730而可以不从侧壁逸出，并且由于侧壁材料1730，当它与侧壁相交时可以被反射。
图1H的像素1775可以类似于图1A的像素111以及图1B的像素1010、1020和1030。如本文进一步公开的，图1H的像素1775可以是图2A的LED阵列410的一部分。
图2A是一个实施例中的电子板的俯视图，该电子板具有在LED设备附接区域318处附接到衬底的LED阵列410。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处输入的电压并且通过迹线418B接收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所示的实施例中，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。
图2B图示了具有安装在电路板499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。如图2B所示，LED照明系统400B包括第一表面445A，该第一表面445A具有接收调光器信号和AC功率信号的输入端以及安装在其上的AC/DC转换器电路412。LED系统400B包括第二表面445B，该第二表面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）以及安装在其上的LED阵列410。LED阵列410由两个独立的通道411A和411B驱动。在可替代的实施例中，可以使用单个通道来向LED阵列提供驱动信号，或者可以使用任何数量的多个通道来向LED阵列提供驱动信号。
LED阵列410可以包括两组LED设备。在示例实施例中，组A的LED设备电耦合到第一通道411A，并且组B的LED设备电耦合到第二通道411B。两个DC-DC转换器440A和440B中的每一个可以分别经由单个通道411A和411B提供相应的驱动电流，以用于驱动LED阵列410中的相应组的LED A和B。LED组中的一个组中的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分别经由单个通道411A和411B施加的电流和/或占空比，可以在一范围内调节由LED阵列410发射的光的复合色点的控制。尽管图2B中所示出的实施例不包括传感器模块（如图2A中所描述的)，但是可替代的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的电路提供在单个电子板上。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））而被电耦合，以用于在模块之间交换例如电压、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贯穿板互连（诸如过孔和金属化（未示出））来电耦合。
根据实施例，可以提供LED系统，其中LED阵列在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阵列连同与驱动器电路分离的电子板上的一些电子器件。例如，LED系统可以包括位于与LED阵列分离的电子板上的LED模块和功率转换模块。
根据实施例，LED系统可以包括多通道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。本领域的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何数量的LED组。每组内的各个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，暖白色光可以由第一组LED提供，冷白色光可以由第二组LED提供，以及中性白色光可以由第三组提供。
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、雨水、雾等）、车辆状况（停车、行驶、速度、方向）、其他车辆、行人、物体等的存在/位置相关的数据。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。
图2C的AC/DC转换器312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中针对AC-DC转换器412描述的，它可以将AC功率转换为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或基于它们提供的一个或多个输入。作为一示例，传感器模块307可以检测到行人的存在，使得行人不被充分照亮，这可以减小驾驶员看见行人的可能性。基于这样的传感器输入，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，使得输出数据激发有源前照灯330内包含的LED阵列中的LED的子集。当被激发时，LED阵列中的LED的子集可以在传感器模块307感测到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，可以禁用这些LED子集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550，其包括应用平台560、LED系统552和556以及光学器件554和558。LED系统552产生箭头561a和561b之间示出的光束561。LED系统556可以产生箭头562a和562b之间的光束562。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561和562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。一个或多个光导可以被边缘照亮，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（边缘照亮光导）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。根据一实施方式，基座可以是导热的。根据一实施方式，基座可以耦合到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底接收由LED生成的热并且消散所接收的热。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成形，诸如例如具有梯度、倒角分布、窄分布、宽分布、角分布等。
在示例实施例中，系统550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图示了示例实施例中的LED系统552和556。
如本文中所讨论的，应用平台560可以经由功率总线经由线路565或其它适用的输入端向LED系统552和/或556提供功率。另外，应用平台560可以经由线路565为LED系统552和LED系统556的操作提供输入信号，所述输入可以基于用户输入/偏好、感测的读数、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560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中所示出的，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560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、移动数据、环境数据等或其组合。该数据可以与物理项目或实体（诸如物体、个人、车辆等）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使检测和后续动作处于优先级。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。数据可以由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。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）来发射光束。一个或多个传感器可以感测对发射光束或任何其它适用输入的响应。
在示例实施例中，应用平台560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550可以表示具有可操纵光束的汽车，其中可以选择性地激发LED以提供可操纵光。例如，LED阵列可以用于限定或投射形状或图案，或者仅照亮道路的选择部分。在示例实施例中，LED系统552和/或556内的红外相机或检测器像素可以是识别需要照亮的场景（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，本领域技术人员将理解，在给出本描述的情况下，可以在不脱离本发明构思的精神的情况下对本文描述的实施例进行修改。因此，不旨在将本发明的范围限定为所示出和所描述的具体实施例。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理解，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、诸如内部硬盘和可移动盘的磁性介质、磁光介质和光学介质，诸如CD-ROM盘和数字多功能盘（DVD）。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
切割附接到载体层的波长转换层，以生成第一分段和第二分段，其中所述第一分段和所述第二分段的波长转换层之间是完全隔离的，并且所述第一分段和所述第二分段的载体层之间是部分隔离的；
将所述第一分段附接到第一发光设备以创建第一像素，并且将所述第二分段附接到第二发光设备以创建第二像素；
去除所述载体层的一部分，以允许所述第一像素和所述第二像素之间的完全隔离；
将光学隔离材料附接到所述第一像素和所述第二像素的暴露表面；以及
去除所述载体层和应用于所述第一像素和所述第二像素的所述载体层的暴露表面的所述光学隔离材料。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在切割附接到所述载体层的所述波长转换层之前，将所述波长转换层附接到所述载体层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述第一分段和所述第二分段的所述载体层之间的部分隔离来形成具有连接所述第一分段和所述第二分段的连续载体层的第一部分以及在所述第一分段和所述第二分段之间具有间隙的第二部分。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在去除所述载体层的所述一部分之前固化所述第一像素和所述第二像素，以允许所述第一像素和所述第二像素之间的完全隔离。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括在应用所述光学隔离材料之前，将所述第一像素和所述第二像素转移到聚酰亚胺胶带或研磨胶带中的至少一个上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波长转换层选自玻璃中的磷光体、硅树脂中的磷光体和磷光体陶瓷。
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）、反射性材料和吸收性材料中的一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述载体层的热膨胀系数（CTE）与所述波长转换层的CTE基本匹配。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，使用原子层沉积（ALD）技术来应用所述光学隔离材料。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一像素小于500微米宽。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第一分段和所述第一发光设备之间附接牺牲层。
12.一种方法，包括：
部分切割波长转换层，以生成第一波长转换层分段和第二波长转换层分段并允许所述第一分段和所述第二分段之间的部分隔离，使得所述第一波长转换层分段和所述第二波长转换层分段通过连接波长转换层分段而连接；
将所述第一波长转换层分段附接到第一发光设备以创建第一像素，并且将所述第二波长转换层分段附接到第二发光设备以创建第二像素；
去除所述连接的波长转换层分段，以允许所述第一像素与所述第二像素之间的完全隔离；
将光学隔离材料应用到所述第一像素和所述第二像素的暴露表面；以及
从背离所述第一发光设备的表面去除所述第一波长转换层分段的牺牲部分和附接到所述牺牲部分的光学隔离材料，以暴露所述第一波长转换层分段的发射表面。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述连接的波长转换层分段是连续的。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括在去除所述连接的波长转换层分段之前固化所述第一像素和所述第二像素，以允许所述第一像素和所述第二像素之间的完全隔离。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括在应用所述光学隔离材料之前，将所述第一像素和所述第二像素转移到聚酰亚胺胶带或研磨胶带中的至少一个上。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述波长转换层选自玻璃中的磷光体、硅树脂中的磷光体和磷光体陶瓷。
17.根据权利要求12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）、反射性材料和吸收性材料中的一种。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，使用原子层沉积（ALD）技术来应用所述光学隔离材料。
19.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述第一分段与所述第一发光设备之间附接牺牲层。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一像素小于500微米宽。
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