CN112470280A - 发光器件、相关的显示屏以及制造发光器件的方法 - Google Patents

发光器件、相关的显示屏以及制造发光器件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发光器件(15)，包括：第一发光器(40A)，适于发出第一辐射；以及第二发光器(40B)，适于发出不同于第一辐射的第二辐射。第一发光器(40A)包括第一半导体结构和第一辐射转换器(80)。第二发光器(40B)包括第二半导体结构和第二辐射转换器(80)。每个半导体结构包括适于发出第三辐射的半导体层。每个辐射转换器(80)包括一组能够将第三辐射转换成第一或第二辐射的颗粒。第一辐射转换器(80)的颗粒通过光敏树脂块体附着到表面。第二辐射转换器(80)的颗粒通过接枝而附着到表面。

Description

发光器件、相关的显示屏以及制造发光器件的方法
技术领域
本发明涉及一种发光器件。本发明还涉及一种包括一组这种发光器件的显示屏以及一种制造这种发光器件的方法。
背景技术
显示屏通常包含一组“图片元素”，也称为“像素”。每个像素均能够发光，因此可以通过打开或关闭各个像素来控制屏幕上的图像。在彩色屏幕中，每个像素都包含几个子像素。每个子像素都被配置为发出特定颜色，因此可以通过控制打开哪个(些)子像素或通过调整施加到每个子像素的电流以改变每个子像素的相对发出强度来调整像素发出的颜色。
诸如发光二极管(LED)等半导体结构由于其潜在的良好的发光效率而通常用于诸如照明之类的各种目的。由于这种潜在的高效率，已经建议使用LED来制造高效率的显示屏。
LED结构通常采取平面半导体层的堆叠的形状。当电流流过堆叠时会发光。但是，尽管一些用于制造LED结构的技术和材料允许在可见光谱的一个特定部分(例如在蓝光范围内)具有良好的发光效率，但是当用于制造在频谱的不同部分发光的LED结构时，相同的技术通常会导致效率大大降低。因此，难以制造其中每个子像素具有在可见光谱与其他子像素不同的部分中发光的LED结构的像素，并且可能特别需要为每个子像素使用不同类型的材料。
根据获得子像素的一种方式，将辐射转换器放置在LED结构的表面上，以将结构的位于转换器下方的部分所发出的光转换成具有与该层最初发出的光不同波长的光。因此，可以通过将不同的辐射转换器放置在LED结构的特定区域上方来获得工作子像素，从而通过选择性地向每个不同转换器下方的区域提供电流，由一个或多个半导体层发出的光被转换成具有特定颜色的光。
但是，在放置步骤期间，辐射转换器的位置难以控制。例如，如果辐射转换器是包含在光敏树脂中并使用光刻法沉积的颗粒，则部分隔离光被颗粒散射，并最终导致隔离某些不希望的树脂部分。即使使用其他技术，当两个辐射转换器彼此相邻放置时，也可能发生某种混合，并导致子像素的颜色不同于预期的颜色。随着像素之间的空间间距减小，这些效应都更强。
发明内容
因此，需要一种发光器件，特别是具有小尺寸的子像素的像素，同时允许对每个子像素发出的光的波长进行良好的控制。
为此，本说明书涉及一种发光器件，包括：
第一发光器，所述第一发光器适于发出第一辐射，以及
第二发光器，所述第二发光器适于发出第二辐射，所述第二辐射不同所述于第一辐射，
所述第一发光器包括第一半导体结构和第一辐射转换器，所述第二发光器包括第二半导体结构和第二辐射转换器，每个半导体结构包括适于发出不同于所述第一辐射和所述第二辐射的第三辐射的半导体层，每个辐射转换器包括一组颗粒，每个颗粒能够将所述第三辐射转换成相应的发光器发出的所述第一辐射或第二辐射，所述第一辐射转换器的颗粒通过光敏树脂块体附着到所述第一发光器的表面(例如，所述第一半导体结构的表面)，而所述第二辐射转换器的颗粒通过接枝而附着到所述第二发光器的表面(例如，所述第二半导体结构的表面)。
根据特定的实施例，所述发光器件包括以下特征中的一个或多个，这些特征是分别采取或根据任何可能的组合采取的：
所述第二辐射转换器包括颗粒的至少一个层和有机分子的至少一个接枝层的堆叠，所述颗粒层通过所述接枝层而附着到所述第二发光器的表面。
所述第二辐射的平均波长严格地小于所述第一辐射的平均波长。
所述发光器件包括至少一个第三发光器，所述第三发光器适于发出第四辐射，所述第四辐射不同于所述第一辐射和所述第二辐射，所述第三发光器包括至少一个第三半导体结构，所述第三半导体结构包括第三半导体层，所述第三半导体层适于发出所述第四辐射。
所述发光器件包括至少一个第四发光器，所述第四发光器适于发出第五辐射，所述第五辐射不同于所述第一辐射和所述第二辐射，所述第四发光器包括第四半导体结构和第四辐射转换器，所述第四半导体结构包括适于发出不同于所述第五辐射的第三辐射的半导体层，所述第四发光器的辐射转换器包括一组颗粒，每个颗粒能够将所述第三辐射转换成所述第五辐射。
所述发光器件包括至少一个壁，所述至少一个壁能够防止由一个发光器发出的辐射到达另一个发光器。
本说明书还涉及一种用于制造发光器件的方法，所述发光器件包括：
第一发光器，所述第一发光器适于发出第一辐射，以及
第二发光器，所述第二发光器适于发出第二辐射，所述第二辐射不同于所述第一辐射，
所述方法包括以下步骤：
制造至少一个第一半导体结构和至少一个第二半导体结构，所述第一半导体结构包括第一半导体层，所述第二半导体结构包括第二半导体层，所述第一和第二半导体层中的每个适于发出不同于所述第一辐射和所述第二辐射的第三辐射，
将包含能够使所述第一半导体层的所述第三辐射转换成所述第一辐射的颗粒的光敏树脂块体定位在所述第一发光器的表面上，
将接枝层沉积在所述第二发光器的表面上，以及
将能够使所述第二半导体层的所述第三辐射转换成所述第二辐射的颗粒层沉积到所述接枝层上，每个颗粒都通过所述接枝层附着到所述第二发光器的表面。
本说明书还涉及一种发光器件，包括：
第一发光器，所述第一发光器适于发出第一辐射，所述第一发光器包括至少一个第一半导体结构，所述第一半导体结构包括第一半导体层，所述第一半导体层适于发出第二辐射，以及
至少一个第二发光器，每个第二发光器适合于发出第三辐射，所述第三辐射不同于所述第一辐射，所述第二发光器包括至少一个第二半导体结构，所述第二半导体结构包括适于发出第四辐射的第二半导体层，
每个发光器还包括辐射转换器，每个辐射转换器包括第一颗粒和第二颗粒的混合物，每个第一颗粒能够将所述第二辐射转换成所述第一辐射，每个第二颗粒能够将所述第四辐射转换成所述第三辐射。
根据特定的实施例，所述发光器件包括以下特征中的一个或多个，这些特征是分别采取或根据任何可能的组合采取的：
每个第一颗粒对所述第二辐射是透明的，而每个第二颗粒对所述第四辐射是透明的。
至少验证以下特性之一：
将第一颗粒和第二颗粒的所述混合物嵌入光敏树脂中，
通过接枝将第一颗粒和第二颗粒的所述混合物附着到所述第一和第二发光器的表面，以及
所述第二辐射和所述第四辐射中的一个辐射是紫外线辐射，所述第二辐射和所述第四辐射中的另一个辐射是蓝光辐射。
本说明书还涉及一种用于制造包括第一发光器和至少一个第二发光器的发光器件的方法，所述第一发光器适于发出第一辐射，每个第二发光器适于发出第三辐射，其中，所述第三辐射不同于所述第一辐射，所述方法包括以下步骤：
提供至少一个第一半导体结构和至少一个第二半导体结构，所述第一半导体结构包括第一半导体层，所述第一半导体层适于发出第二辐射，所述第二半导体结构包括适于发出第四辐射的第二半导体层，以及
沉积第一颗粒和第二颗粒的混合物，每个第一颗粒都能够将所述第二辐射转换成所述第一辐射，每个第二颗粒都能够将所述第四辐射转换成所述第三辐射。
根据特定实施例，验证以下特性中的至少一个：
所述沉积步骤包括将包含所述混合物的树脂块体沉积到所述第一和第二半导体结构的每个上，以及
所述沉积步骤包括将接枝层沉积到所述第一和第二发光器的表面上，以及将所述混合物沉积到所述接枝层上，所述混合物的每个颗粒通过所述接枝层附着到所述第一和第二发光器的每个的相应的表面。
还提出了一种包括一组如先前定义的发光器件的显示屏。
附图说明
通过仅作为非限制性示例给出的以下说明，并参考附图，将使本发明的特征和优点变得清楚。
图1是包括一组具有三维结构的发光器件的显示屏的第一示例的局部侧视图，
图2是图1的三维结构的两个示例的侧面剖视图，
图3是示出了用于制造图1的发光器件的方法的示例的不同步骤的流程图，
图4是在图1的发光器件的制造方法的特定步骤结束时图1的显示屏的局部侧视图，
图5是包括一组具有三维结构的发光器件的显示屏的第二示例的局部侧视图，
图6是包括一组具有三维结构的发光器件的显示屏的第三示例的局部侧视图，以及
图7是包括一组具有三维结构的发光器件的显示屏的第四示例的局部侧视图。
具体实施方式
下面描述显示屏10的几个示例。
每个显示屏10例如被集成在诸如移动电话、平板电脑或膝上型计算机等电子设备中。在另一个实施例中，显示屏10被集成在诸如电视机或台式计算机屏幕等专用显示设备中。
每个显示屏10被配置为显示一组图像。
每个显示屏10包括一组发光器件15和控制电路。
每个发光器件15(也称为“图片元件”，或者简称为“像素”)被配置用于发出至少一个辐射。
例如，每个像素15被配置为发出包括第一辐射、第二辐射和至少一个第三辐射的一组辐射中的一个。在一个实施例中，每个像素15被配置为发出包括第一辐射、第二辐射和两个第三辐射的一组辐射中的一个。特别地，每个像素15被配置为发出包括第一辐射、第二辐射和两个第三辐射的一组辐射中的每个辐射。
应当注意，每个发光器件15可以用作显示屏外部的单个光源。
如图1所示，每个发光器件15包括基板25和一组发光器30、35、40A、40B。
特别地，在下面描述的所有实施例中，发光器件15可以包括至少一个第一发光器30和/或至少一个第二发光器35和/或至少一个第三发光器40A、40B。
如下面将出现的，表述“第一发光器”30、“第二发光器”35和“第三发光器”40A、40B分别涉及不同类型的发光器30、35、40A、40B。
每种类型的发光器30、35、40A、40B可以在相关联的一个或多个辐射的波长或其结构方面与其他类型的发光器30、35、40A、40B不同。值得注意的是，“第一发光器”30和“第二发光器”35每个都没有辐射转换器，而每个“第三发光器”40A、40B都包括辐射转换器80。没有辐射转换器80的发光器30、35有时被称为“本色”发光器或“本色”子像素，而包括辐射转换器80的发光器40A、40B被称为“转换发光器”。
每个辐射包括一组电磁波。
每组对应于波长范围。波长范围是由该组电磁波的所有波长形成的组。
第一辐射包括第一组电磁波。
第一组电磁波对应于第一波长范围。
为第一波长范围定义第一平均波长。
等于第一波长范围的最大和最小波长之和的一半的平均波长是第一平均波长的示例。
第一辐射是例如蓝光辐射。第一平均波长在430纳米(nm)至490nm之间的第一辐射是蓝光辐射的示例。
第二辐射不同于第一辐射。
第二辐射包括第二组电磁波。
第二组电磁波对应于第二波长范围。
为第二波长范围定义第二平均波长。等于第二波长范围的最大和最小波长之和的一半的平均波长是第二平均波长的示例。
在一个实施例中，第二平均波长不同于第一平均波长。
第二辐射是例如绿光辐射。第二平均波长在500nm至560nm之间的第二辐射是绿光辐射的示例。
每个第三辐射例如不同于第一辐射和第二辐射。
每个第三辐射包括第三组电磁波。
每个第三组电磁波对应于第三波长范围。
为每个第三波长范围定义第三平均波长。等于第三波长范围的最大和最小波长之和的一半的平均波长是第三平均波长的示例。
第三平均波长例如严格地长于第一平均波长和第二平均波长中的至少一个。
在一个实施例中，第三平均波长严格地长于第一平均波长和第二平均波长。
第三辐射之一是例如红光辐射。例如，相应的第三平均波长例如在580nm至700nm之间。
当发光器件15能够发出两个第三辐射时，另一个第三辐射例如是白光辐射或黄光辐射。
白光第三辐射的示例是包括以下任一项的第三辐射：
至少一个蓝光辐射、至少一个绿光辐射和至少一个红光辐射，或
至少一个蓝光辐射和至少一种黄色辐射。
黄光辐射的示例是平均波长在560nm至580nm之间的辐射。
基板25被配置为支撑每个发光器30、35、40A和40B。
基板25例如是所有发光器30、35、40A和40B共用的。
基板25例如是平面的。平面基板是具有平面支撑面50的基板25。
为基板25定义了法线方向D。基板25的支撑面50垂直于法线方向D。
基板25由基板半导体材料制成。为基板半导体材料定义基板带隙值。
根据一个实施例，基板材料是硅。在其他可能的实施例中，基板半导体材料是另一种半导体材料，例如碳化硅。
在一个实施例中，基板半导体材料是例如III族氮化物材料。III族氮化物材料是包括GaN、AlN和InN以及GaN、AlN和InN合金的一组材料。例如，基板半导体材料是GaN。
基板材料例如是n掺杂的。然而，在一些实施例中，掺杂的类型可以变化。
在一个实施例中，支撑面50的至少一部分覆盖有电绝缘材料，例如SiO2或SiN。电绝缘材料例如被图案化，以限定延伸穿过电绝缘材料层的孔，并允许材料选择性地沉积在孔中。
每个发光器30、35、40A和40B包括至少一个半导体结构。表述“半导体结构”应理解为涵盖至少部分由半导体材料制成的任何结构。
沿着法线方向D堆叠的半导体层的堆叠是半导体结构的示例。这种结构通常被称为“二维结构”。
三维半导体结构或一组三维半导体结构是半导体结构的其他示例。
为每个发光器30、35、40A和40B定义了横向尺寸。横向尺寸是在垂直于法线方向D的平面中围绕发光器30、35、40A、40B而没有围绕任何其他发光器30、35、40A、40B的任何部分的轮廓的最大尺寸。
横向尺寸小于或等于20μm。例如，横向尺寸小于或等于10μm。在一个实施例中，横向尺寸小于或等于5μm。
每个发光器30、35、40A和40B被配置为发出辐射。例如，每个发光器30、35、40A和40B的每个半导体结构是LED结构。
图2示出了三维半导体结构57的两个示例。每个三维半导体结构57形成可以在第一、第二或第三发光器30、35、40A和40B中的任何一个中使用的LED结构。
每个三维半导体结构57从基板25沿着法线方向D延伸。
三维结构57例如是微线。
每个三维半导体结构57包括核60和覆盖层65。
核60起到n-掺杂层或p-掺杂层的作用。核60由以下称为“核半导体材料”的半导体材料制成。
例如，核半导体材料是n掺杂的。
核半导体材料是例如GaN。
核60被配置为支撑覆盖层65。
核60从基板25沿法线方向D延伸。具体地，核60电连接至基板25。
当存在电绝缘层时，核60例如延伸穿过覆盖支撑面50的一部分的电绝缘层。
核60例如是圆柱体。
圆柱体表面是由所有直线上与一条直线平行并在不平行于该直线的平面中通过固定平面曲线的所有点组成的表面。由圆柱体表面和两个平行平面界定的实体称为圆柱体。当说圆柱体沿给定方向延伸时，该方向平行于该直线。
圆柱体沿圆柱体延伸的方向具有均匀的横截面。
核60的横截面是多边形的。例如，横截面是六边形的。
但是，横截面可以考虑其他形状。
应当注意，例如，如果三维结构57不是微线，则核60的形状可以变化。
定义了核60的直径。在圆柱形核60的情况下，该直径是核60的两个点之间的最大距离。这两个点在垂直于法线方向D的平面中沿直径相对。
当核60具有六边形横截面时，在六边形的两个相对角之间测量核的直径。
核60的直径在10nm至5μm之间。
定义了核60沿法线方向D测量的长度。该长度在10nm至100μm之间。
核60具有顶侧和横侧。
顶侧沿法线方向D界定核60。例如，顶侧垂直于法线方向D。
横侧在垂直于法线方向D的平面中围绕核60。
横侧在顶侧和基板25之间延伸。当核60具有多边形横截面时，横侧具有一组平面小平面。
覆盖层65至少部分地覆盖核60。例如，覆盖层65至少部分地覆盖核的顶侧。特别地，覆盖层65完全覆盖顶侧。
在图2所示的示例中，覆盖层65至少部分地覆盖顶侧并且至少部分地覆盖横侧。
如图2所示，覆盖层65在垂直于法线方向D的平面中完全包围核60。换句话说，覆盖层65围绕核60形成壳。
覆盖层65包括至少一个发光层70和掺杂层75。
每个发光层70介于核60和掺杂层75之间。
例如，覆盖层65包括插入在核60和掺杂层75之间的发光层70的堆叠。
每个发光层70例如是量子阱。特别地，每个发光层70的厚度在发光层70的任何点处都在1nm至200nm之间。
在发光层70的任何点处，在最靠近发光层70的点的核60的表面点处，沿着垂直于核60的表面的方向测量每个发光层70的厚度。
例如，沿着法线方向D测量在与核60的点沿法线方向D对准的发光层70的点处的每个发光层70的厚度。沿着垂直于核60的最接近小平面的方向测量在垂直于法线方向的平面中与核60的点对准的发光层70的点处的每个发光层70的厚度。
每个发光层70例如由InGaN制成。
掺杂层75至少部分覆盖一个或多个发光层70。
掺杂层75起LED结构的n掺杂层或p掺杂层的作用。
掺杂层75的掺杂类型(n或p)与核60中的掺杂类型(p或n)相反。例如，掺杂层75是p掺杂的。
掺杂层75例如由GaN制成。
当第一、第二或第三发光器30、35、40A和40B包括至少一个三维半导体结构57时，为发光器30、35、40A和40B定义三维半导体结构57的填充因子。
填充因子是附着到基板25的特定区域的所有三维半导体结构57的横截面的表面之和与该区域的表面之比。
例如，如果一个发光器30、35、40A和40B的基板25的尺寸为400平方微米(μm2)，并且该发光器30、35、40A和40B包括四个各自的横截面面积为5μm2的三维半导体结构57，填充因子等于4x5/400＝1/20。
当发光器30、35、40A和40B包括一组三维半导体结构57时，为发光器30、35、40A和40B定义该组三维半导体结构57的平均直径。
该平均直径例如是三维半导体结构57的核60的平均直径。该平均值例如是算术平均值。
在一个实施例中，同一发光器30、35、40A和40B的所有核60的直径是相同的。在其他实施例中，同一发光器30、35、40A和40B的核60的直径可以相差例如高达10％。
如果发光器30、35、40A和40B仅包括一个三维半导体结构57，则平均直径是该三维结构的直径。
每个第一发光器30被配置为发出第一辐射。
每个第一发光器30包括被称为第一半导体结构的半导体结构。
每个第一半导体结构的每个发光层70被称为“第一半导体层”。
每个第一半导体层由具有第一发光带隙的半导体第一发光材料制成。
第一发光材料是例如InGaN。
每个第一半导体层适于发出第一辐射。例如，选择每个第一半导体层的组成和/或厚度，使得第一平均波长具有期望值。
每个第二发光器35被配置为发出第二辐射。
每个第二发光器35包括被称为第二半导体结构的半导体结构。
每个第二半导体结构的每个发光层70被称为“第二半导体层”。
每个第二半导体层由具有第二发光带隙的半导体第二发光材料制成。
第二发光材料例如不同于第一发光材料。在这种情况下，第二发光带隙不同于第一发光带隙。
在一种变型中，第二发光材料与第一发光材料相同，但是第二半导体层的厚度不同于第一半导体层的厚度，以尽管带隙相同，但是仍然可以发出与第一辐射不同的第二辐射。特别地，第二半导体层是量子阱，使得第二辐射的平均波长取决于每个第二半导体层的厚度。
在特定实施例中，第一半导体层和第二半导体层的厚度和组成均不同。
第二发光材料是例如InGaN。
每个第二半导体层适于发出第二辐射。例如，选择每个第二半导体层的组成和/或厚度，使得第二平均波长具有期望值。
在第一半导体结构和第二半导体结构均各自包括一组三维半导体结构57的情况下，核60的填充因子和平均直径中的至少一个可以在第一发光器30和第二发光器35之间变化。当第一发光材料和第二发光材料包括同一组化学元素时，例如，如果第一发光材料和第二发光材料都是InGaN的话，情况尤其如此。
例如，三维半导体结构57针对第一发光器30的填充因子严格地小于针对第二发光器35的填充因子。
例如，第一发光器30的平均直径严格地小于第二发光器35的平均直径。
每个第三发光器40A、40B被配置为发出第四辐射。
每个第四辐射不同于由同一发光器40A、40B发出的第三辐射。特别地，第四辐射具有第四平均波长。第四平均波长严格地短于第三平均波长。例如，第四平均辐射与第三平均辐射之间的差大于或等于40nm。
第四辐射例如与第一辐射和第二辐射中的一个相同。
在另一个实施例中，第四辐射是紫外线。紫外线是波长在10nm至400nm之间、例如在200nm至400nm之间的电磁波。
每个第三发光器40A、40B包括被称为第三半导体结构的半导体结构和辐射转换器80。
每个第三半导体结构的每个发光层70被称为“第三半导体层”。
每个第三半导体层由具有第三发光带隙的半导体第三发光材料制成。
每个第三半导体层适于发出相应的第四辐射。例如，选择每个第三半导体层的组成和/或厚度，使得第四平均波长具有期望值。
在第四辐射与第一或第二辐射相同的情况下，每个第三半导体层分别与对应的第一或第二半导体层相同。例如，第三半导体结构的填充因子和平均直径分别与第一和第二半导体结构中的一个的填充因子和平均直径相同。
在一种变型中，第三半导体结构的填充因子和平均直径分别不同于第一和第二半导体结构的填充因子和平均直径。
每个辐射转换器80被配置为将包括辐射转换器的第三发光器40A、40B的第四辐射转换成相应的第三辐射。
相反，第一发光器30和第二发光器35每个都没有辐射转换器80。
许多类型的辐射转换器用于照明，例如用于荧光灯管。这种辐射转换器通常被称为“磷光体”。
辐射转换器80由转换材料制成。
转换材料被配置为将第四辐射转换成第三辐射。换句话说，转换材料被配置为被第四辐射激发并作为响应而发出第三辐射。
转换材料例如是半导体材料。
根据其他实施例，转换材料是非半导体材料，例如掺杂的钇铝石榴石。
特别地，转换材料可以是无机磷光体。
无机磷光体的示例是钇铝石榴石(YAG)基颗粒(例如YAG：Ce)、铝石榴石(TAG)基颗粒(例如TAG：Ce)、硅酸盐基颗粒(例如SrBaSiO4：Eu)、硫化物基颗粒(例如，SrGa2S4：Eu、SrS：Eu，CaS：Eu等)、氮化物基颗粒(例如Sr2Si5N8：Eu、Ba2Si5N8：Eu等)、氮氧化物基颗粒(例如Ca-α-SiAlON：Eu、SrSi2O2N2：Eu等)、氟化物基颗粒(例如K2SiF6：Mn、Na2SiF6：Mn等)。
可以使用许多其他转换材料，例如铝酸盐、氮化物、氟化物、硫化物或硅酸盐掺杂的材料。
例如，使用稀土、碱土金属或过渡金属元素来掺杂转换材料。例如，铈有时用于掺杂钇铝石榴石。
辐射转换器80包括例如由转换材料制成的一组颗粒P。这种颗粒P有时被称为发光体。
每个颗粒P具有例如小于或等于2μm的直径。特别地，每个颗粒P具有小于或等于1μm的直径。在一个实施例中，每个颗粒P具有小于或等于500nm、例如小于或等于200nm的直径。
换句话说，如果每个颗粒P的直径小于或等于2μm，则该组颗粒的D100值小于或等于2μm。
在一个实施例中，每个颗粒P是量子点。
量子点可以选自II-VI族、III-V族、IV-VI族或其混合物的半导体纳米晶体。
II-VI族半导体纳米晶体可包括但不限于CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgST。
III-V族半导体纳米晶体可以包括但不限于GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、InGaN、GaNP、GaNA、GaPA、AlNP、AlNA、AlPA和InAlPA。
IV-VI族半导体纳米晶体可包括但不限于SbTe、PbSe、GaSe、PbS、PbTe、SnS、SnTe、PbSnTe。也可以考虑选自由CuInS2、CuInSe2、CuGaS2、CuGaSe2、AgInS2、AgInSe2、AgGaS2和AgGaSe2组成的组的黄铜矿型半导体纳米晶体。
量子点的另一个示例是具有核和围绕核的壳的颗粒P。核由半导体转换材料制成，并且最大尺寸在1nm至200nm之间。
核可包括例如纳米晶体，例如上文所述的那些。
壳可以由ZnS、CdS、ZnSe、CdSe或其任何混合物制成。
通过使用金属氧化物保护层、金属氮化物保护层、氧氮化物保护层或其混合物，也可以保护量子点免受氧化。
金属氧化物保护层可以选自但不限于由以下各项组成的组：Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、B2O3、Co2O3、Cr2O3、CuO、Fe2O3、Ga2O3、HfO2、In2O3、MgO、Nb2O5、NiO、SnO2、Ta2O5。
金属氮化物可以是例如BN、AlN、GaN、InN、Zr3N4、CuZN等。
氮氧化物保护层可以包括但不限于SiON。
保护层的厚度可以在1至400nm之间变化，优选在1至100nm之间变化。
应当注意，量子点的形状可以变化。具有不同形状的量子点的示例可以称为纳米棒、纳米线、四极体、纳米金字塔、纳米立方体等。
应当注意，每个颗粒P可以包括一个以上的量子点，例如通过将量子点嵌入多孔二氧化硅微球中，或者通过聚集几个量子点。
在一个实施例中，该组颗粒P包括一组量子点和一组中性颗粒。中性颗粒是对第三辐射透明的颗粒。例如，中性颗粒对第三辐射和第四辐射均是透明的。
中性颗粒的示例包括由SiO2、TiO2或Al2O3制成的纳米颗粒。
中性颗粒的直径可以在50nm至1μm之间。
中性颗粒与量子点的重量比可以小于或等于2/1(中性颗粒/量子点)，例如在0.1/1至1/1之间。
第三发光器40A、40B中的至少一个的颗粒P可以例如嵌入在光敏树脂中。光敏树脂，也称为“光致抗蚀剂”，在许多电子制造技术中用于在半导体表面上定义图案，特别是因为可以固化树脂的特定区域，而保留其他区域以除去图案，从而限定图案。通过使用树脂敏感的光波长进行隔离来限定要去除或固化的区域。这种光敏树脂尤其用于保护覆盖区域免于材料沉积或蚀刻。
在一个实施例中，第三发光器40A、40B的所有三维半导体结构57被嵌入在包含转换材料的颗粒P的树脂的块体85中。
在图2的左侧示出了嵌入在包含转换材料的颗粒P的树脂的块体85中的三维结构57的示例。
当相应的第三半导体结构包括至少一个三维结构57时，树脂块体具有沿法线方向D测量的高度，该高度高于或等于三维结构的高度。
在第三半导体结构是二维结构的情况下，相应的树脂块体例如至少部分地覆盖第三半导体结构的暴露表面。
在一种变型中，每个颗粒P都附着到第三半导体结构。
在图2的右侧示出了辐射转换器80的示例。辐射转换器80包括附着到第三半导体结构的三维半导体结构57的转换材料的颗粒P。
例如，第三半导体结构的表面至少部分地被颗粒P覆盖。在图2所示的示例中，第三半导体结构中包括的每个三维半导体结构57的整个表面覆盖有颗粒82的层P。
每个颗粒P例如通过接枝而附着到第三半导体结构的表面。
接枝是用于将颗粒P附着到表面的方法，其中该表面被能够将颗粒P附着到该表面的层覆盖。例如，使用附着到该表面的分子M使该表面功能化，并且能够使每个颗粒P通过该分子M附着到该表面。特别地，每个分子M的一个末端都可以附着到第三半导体结构的表面，而另一个末端能够附着到转换材料的颗粒P，从而使颗粒P通过分子M附着到第三半导体结构。
如图2所示，辐射转换器包括由分子M制成的接枝层83。层82通过接枝层83附着到第三半导体结构的表面。
此类分子M有时称为表面剂、双功能配体、多功能配体、粘合剂、连接基、封端剂等。
应当注意，具有至少两个功能反应性基团的任何功能有机分子可以用作本发明中的分子M。
分子M的示例可以选自例如有机硅烷基、硫醇基、丙烯酸酯基和胺基。
有机硅烷基包括例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷和烯丙基三甲氧基硅烷。
硫醇基包括例如1，6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)。
丙烯酸酯的示例是聚(乙二醇)二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯。
胺分子M的示例包括双(六亚甲基)三胺、双(3-氨基丙基)胺、3,3'-二氨基-N-甲基二丙基胺等。
选择每个分子的长度M，以在颗粒之间施加平均距离。特别地，选择每个分子M的长度以限制一个颗粒P吸收相邻颗粒P发出的第三辐射的风险。
应该注意的是，可以考虑其中多个接枝层83和颗粒P的多个层82堆叠的实施例。例如，一个接枝层83用于附接颗粒P的第一层82。颗粒P的另一层82通过插入在两层82之间的接枝层83附着到颗粒P的下层82。
在上述描述中，已经将每个辐射转换器80描述为附着到相应的第一、第二或第三半导体结构的表面。应当注意，可以考虑其中任何类型的辐射转换器80附着到相应的第三发光器40A、40B的另一表面的实施例。例如，树脂块体85或分子M的层83可以将颗粒P附着到基板25的与对应的第三半导体结构直接相对的背面。
控制电路被配置为将电流注入到每个发光器30、35、40A和40B中。
特别地，控制电路被配置为将电流注入到每个发光器30、35、40A和40B的每个LED结构中，例如注入到每个三维半导体结构57中。
控制电路被配置为使得每个电流流过相应的LED结构的n掺杂层、一个或多个发光层和p掺杂层。
例如，对于每个LED结构，控制电路包括特别是通过基板25电连接到核60的电触点以及电连接到掺杂层75的电触点，并且能够两个电触点之间施加电压。
上述电触点中的至少一个例如由透明导电材料制成。特别地，电连接到掺杂层75的电触点由透明导电材料制成。
氧化铟锡是这种透明导电材料的示例。
在一个实施例中，每个发光器30、35、40A、40B通过延伸到基板25上的壁95与任何其他发光器30、35、40A、40B分开。
例如，每个壁95在垂直于法线方向D的平面中围绕相应的发光器30、35、40A、40B。
每个壁95的高度均高于或等于三维结构57的高度，例如比三维结构57的高度高至少一微米。在一个实施例中，壁95与三维结构57之间的高度差在1μm和2μm之间。
每个壁95的高度例如小于或等于15μm。
每个壁95被配置为防止由一个发光器30、35、40A、40B发出的辐射到达另一个发光器30、35、40A、40B。
每个壁95例如被配置为反射辐射。在可能的变型中，壁95被配置为吸收辐射。
特别地，壁95被配置为防止由发光器30、35、40A、40B发出的第一、第二或第三辐射到达任何其他发光器30、35、40A、40B。
在一种变型中，壁95被配置为防止由发光器40A、40B的半导体结构发出的第四辐射离开发光器40A、40B。
壁95例如由光敏树脂制成。在可能的变型中，壁由诸如铝等金属制成。也可以考虑由铜Cu或金/铜合金制成的壁95。
在另一种变型中，壁95由银制成，或由覆盖有银层的材料制成。
在另一个实施例中，壁95包括布拉格反射器。布拉格反射器是由通过不同材料制成的层的堆叠构成的反射器。不同材料之间的光学指数的差异导致一些光辐射被反射器反射。
在一个实施例中，辐射滤光片覆盖至少一个第三发光器40A、40B、40C。辐射滤光片覆盖例如每个第三发光器40A、40B、40C，或者甚至覆盖每个发光器30、35、40A、40B、40C。
辐射滤光片被配置为例如通过吸收第四辐射的未被辐射转换器80转换的任何成分来防止第四辐射离开第三发光器40A、40B、40C。特别地，辐射滤光片形成辐射转换器80和外部大气之间的屏障。
现在将详细描述发光器件15的几个示例。
第一示例涉及包括至少两个本色发光器30、35和至少一个转换的发光器40A、40B的发光器件15。
第二和第三示例涉及具有至少两个转换的发光器40A、40B、40C的发光器件15。至少一个发光器具有通过接枝制成的辐射转换器80。至少一个其他发光器具有包括嵌入在树脂体块中的颗粒的辐射转换器80。
第四示例涉及具有至少两个转换的发光器40A、40B的发光器件。每个转换器被具有与激发另一个转换器的辐射不同的波长的辐射激发。
包括两个本色发光器和至少一个转换的发光器的发光器件的第一示例
显示屏10的第一示例在图1中部分地示出。
显示屏10的第一示例的一组发光器包括第一发光器30、第二发光器35和至少一个第三发光器40A、40B。
应当注意，第一、第二和第三发光器30、35、40A、40B的数量可以变化。例如，发光器件15可以包括一个以上的第一发光器30和/或一个以上的第二发光器35。
此外，第三发光器40A、40B的数量可以严格地大于一个。在图1所示的实施例中，发光器件15包括两个第三发光器40A、40B。
第一半导体结构包括至少一个三维半导体结构57。
在图1所示的实施例中，第一半导体结构包括一组三维半导体结构57。
第二半导体结构包括至少一个三维半导体结构57。
在图1所示的实施例中，第二半导体结构包括一组三维半导体结构57。
每个第三半导体结构包括至少一个三维半导体结构57。
在图1所示的实施例中，每个第三半导体结构包括一组三维半导体结构57。
如上所述，第一发光器30和第二发光器35都没有辐射转换器80，而第三发光器40A和40B都分别包括各自的辐射转换器80。
在图1所示的实施例中，一个第三发光器40A的辐射转换器80包括嵌入树脂中的颗粒P，而另一个第三发光器40B的辐射转换器80包括附着到第三半导体结构的颗粒P。
现在详细描述用于制造发光器件15的方法。
图3示出了示出用于制造发光器件15的方法的示例的步骤的顺序的流程图。特别地，描述了发光器件15的第一示例的制造。然而，该方法可以扩展到制造发光器件15的其他示例。
该方法包括制造步骤100和定位步骤110。
在制造步骤100期间，制造每个第一、第二和第三半导体结构。
制造步骤100包括提供步骤120、沉积步骤130和处理步骤140。
在提供步骤120期间，在沉积室中提供基板25。
基板25包括用于每个第一、第二和第三半导体结构的支撑件。
例如，当第一、第二或第三半导体结构是二维结构时，相应的支撑件包括最接近基板25的n-掺杂或p-掺杂层。
当第一、第二或第三半导体结构包括至少一个三维结构57时，支撑件包括每个三维结构57的核60。
例如，通过将核材沉积到基板25上来提供每个支撑件。
许多沉积技术可以获得这种支撑件。
例如，金属有机化学气相沉积(MOCVD)是一种获得微线核的方法，特别是当材料选择性地沉积在基板25的电绝缘层的孔中时。
MOCVD也称为“MOVPE”，代表“金属有机气相外延”。也可以设想其他化学气相沉积(CVD)方法。
但是，可以使用其他沉积技术，例如分子束外延(MBE)、气源MBE(GSMBE)、金属有机MBE(MOMBE)、等离子辅助MBE(PAMBE)、原子层外延(ALE)、或氢化物气相外延(HVPE)。
在提供步骤120结束时，因此在沉积室中提供包括对应于每个第一、第二或第三半导体结构的支撑件的基板25。
在一种变型中，与每个第一、第二或第三半导体结构相对应的支撑件在与提供步骤结束时在其中存在包括对应于每个第一、第二或第三半导体结构的支撑件的基板25的腔室不同的沉积室中制造。
在沉积步骤130期间，通过分别将第一、第二和第三发光材料沉积到分别对应于第一、第二和第三半导体结构的支撑件上来制造每个第一、第二和第三半导体层。
例如，第一、第二和第三发光材料同时沉积在相应的支撑件上。
这种同时沉积步骤130的示例是在此期间支撑件是三维结构57的核60沉积步骤130。实际上，一个发光器30、35、40A和40B与另一个的填充因子和/或核直径的不同导致所沉积的第一、第二和第三发光材料的成分和/或厚度彼此不同，即使第一、第二和第三发光材料是在相同的条件下同时沉积的。
在一种变型中，执行几个连续的沉积步骤以获得第一、第二和第三半导体层。
在沉积步骤结束时，获得第一、第二和第三半导体结构。
例如，掺杂层75沉积在每个三维结构57的一个或多个发光层70上。
当第一、第二和第三半导体结构是二维结构时，在n掺杂或p掺杂层中，离基板25最远的层沉积到一个或多个发光层上。
在处理步骤140期间，形成电触点。
在定位步骤110期间，定位每个第三发光器的辐射转换器80。
定位步骤110包括掩模步骤150、功能化步骤160、沉积转换器的步骤170、去除步骤180和完成步骤190。
在掩模步骤150期间，第一半导体结构和第二半导体结构被光敏树脂以及与其相关的辐射转换器80不包括接枝到第三半导体结构的颗粒P的任何第三半导体结构覆盖。
图4示出了在掩膜步骤150结束时基板25和不同半导体结构的状态的示例。
在图4所示的示例中，在掩膜步骤150期间，第三发光器40A中的一个的第三半导体结构被光敏树脂覆盖。另一个第三发光器40B的第三半导体结构未被光敏树脂覆盖。
在一个实施例中，第三发光器40A的第三半导体结构被光敏树脂的第一块体85覆盖，而第一和第二半导体结构被光敏树脂的第二块体90覆盖。
第一块体85包括例如转换材料的颗粒P，使得第一块体85形成第三发光器40A的辐射转换器80。
在功能化步骤160期间，分子M沉积在第三发光器40B的第三半导体结构上，以形成接枝层83。
例如，通过掩膜限定将沉积分子M的区域。特别地，例如通过旋涂将光致抗蚀剂沉积在基板25上和不同的半导体结构上。然后选择性地隔离光致抗蚀剂，并去除光致抗蚀剂的一部分，从而仅使第三发光器40B的第三半导体结构不含光致抗蚀剂。
然后通过暴露于臭氧通量或紫外线来激活第三发光器40B的半导体结构的表面。
然后，活化的表面用分子M的层83功能化。
因此，在功能化步骤160结束时，第三发光器40B的半导体结构的表面覆盖有分子M的层83，每个分子M附着到半导体结构的表面。
每个分子M特别地通过分子M的功能性反应基团之一附着到表面。
沉积转换器的步骤170也称为“接枝步骤”。
在沉积转换器的步骤170中，颗粒P沉积在接枝层83上。每个颗粒P通过接枝层83的一个或多个分子M附着到第三半导体结构的表面。因此，形成了颗粒P的层82，并附着到第三半导体结构。
特别地，每个颗粒P通过分子M的功能性反应基团之一附着到分子M。
因此，在沉积转换器的步骤170结束时，颗粒P的层82通过分子M的层83附着到第三发光器40B的半导体结构。
应当注意，可以重复步骤160和170，以形成一组堆叠的层82和83。
在去除步骤180期间，去除第二树脂块体90。
如果存在第一树脂块体85，则不去除第一块体85。
在完成步骤190期间，发光器件15完成。
例如，在完成步骤190期间制造尚未制造的每个电触点。每个电触点连接到控制电路。
发光器件15例如被透明的钝化层覆盖，使得每个三维结构57嵌入在钝化层中。
此外，发光器件15与其他发光器件15集成，以形成显示屏10的像素。
该方法还可选地包括形成壁95的步骤。
形成壁95的步骤例如在沉积步骤130之后并且在处理步骤140之前执行。
壁95例如通过沉积不透明的光敏树脂层并且通过局部地隔离不透明的树脂层来限定壁95而形成。
可以考虑使用其他材料沉积技术(例如MOCVD、MOVPE、其他CVD方法、MBE、GSMBE、MOMBE、PAMBE、ALE、HVPE、电沉积或溅射)来形成壁95。
以上在每个发光器件15包括第一发光器30、第二发光器35和两个第三发光器40A、40B的情况下，描述了显示屏10的第一示例。每个第三发光器40A、40B具有用与另一个第三发光器40A、40B的辐射转换器80所使用的技术不同的技术(嵌入树脂块体85中或接枝)制成辐射转换器80。
应当注意，第一示例的变型可以包括单个第三发光器40A、40B或使用相同的技术来形成它们各自的辐射转换器80的两个第三发光器40A、40B。在这种情况下，在定位步骤110中，仅执行步骤150至190中的相应步骤。
在上述示例中，接枝层83已经被描述为仅沉积在第三半导体结构的表面的要附着相应颗粒P的部分。
应当注意，还设想了其中接枝层83沉积在比必须附着颗粒P并在沉积颗粒P之后局部去除的表面更大的表面的实施例。例如，沉积接枝层83的第一部分86和第二部分87，将颗粒P附着到第一部分86和第二部分87两者，并且在沉积颗粒P之后去除第二部分，从而使颗粒P仅附着到第一部分86。
第二部分87的等离子体蚀刻是用于局部去除接枝层83的一部分的方法的示例。
由于两个发光器30、35没有辐射转换器80，因此减少了沉积一个或多个辐射转换器80的步骤数量。因此降低了辐射转换器80之间混合的风险。结果，即使减小了发光器件15的尺寸，也很好地控制了每个发光器件15发出的波长范围。因此减小了显示屏10的尺寸，并且提高了显示屏10的分辨率。
壁95的存在进一步降低了相邻的发光器30、35、40A、40B和40C之间的串扰的风险，因为这种壁95降低了由一个发光器30、35、40A、40B和40C发出的光到达另一个发光器30、35、40A、40B和40C的风险。因此，显示屏的分辨率也得到改善。
此外，壁95的存在允许更容易地放置辐射转换器80，因为壁95形成屏障，从而限制了沉积在一个半导体结构上的颗粒P也沉积在另一半导体结构上的风险。
三维结构，特别是微线，即使在相同条件下同时沉积相应的发光材料，也允许第一和第二半导体结构发出具有不同平均波长的辐射。如果填充因子和/或平均直径在第一和第二半导体结构之间变化，则特别地精确地控制这种差异。
二维结构比三维结构更容易制造。
可以使用多种不同的技术容易地沉积转换材料的颗粒P。
特别地，沉积嵌入树脂中的颗粒P是容易的，并且仅需要电子技术领域中通常使用的因而易于控制的标准技术。因此，由此获得的辐射转换器80在随后的处理步骤中非常稳定。
接枝不需要用特定的光辐射来隔离颗粒P的步骤，因为将要附着颗粒P的区域是通过在沉积颗粒P之前定位接枝层83来限定的。因此，不会发生由颗粒P引起的光辐射的散射，因此辐射转换器的定位非常精确。发光器件15的尺寸在此可以再次减小而不损害色纯度。
此外，接枝允许颗粒P的高表面密度，并因此允许第四辐射到第三辐射的有效率转换。
分子M不附着到光敏树脂。因此，当一个第三发光器40A包括嵌入树脂中的颗粒P而另一个第三发光器40B包括通过接枝而附着的颗粒P时，即使减小了发光器件15的尺寸，也避免了两个辐射转换器80的混合。
当适于发出红光时，有效率发出蓝光或绿光的半导体结构通常表现出较差的效率。特别地，适合于发出蓝光或绿光的材料通常不同于适合于发出红光或白光的材料。如果第四辐射与第一辐射和第二辐射中的一个相同，或者如果第三辐射是红光或白光，则由于所有半导体结构都可以由相同材料族制成并且可以彼此相同或相似，因此简化了发光器件15的制造，同时对于第一、第二和第三辐射中的每一个保持良好的总发光效率。
当中性颗粒与一组颗粒P中的量子点混合时，可以控制量子点之间的平均距离，以限制由一个量子点吸收由另一个量子点发出的第三辐射。因此提高了总的发光效率。
上文已经在每种半导体材料是III族氮化物材料的情况下描述了不同的半导体结构。但是，可以使用其他半导体材料。
此外，已经在图1至图5中将第一、第二和第三半导体结构描述为每一个均包括一组三维结构。但是，第一、第二和第三半导体结构中的任何一个都可以是单个二维结构。
尽管显示屏10的第一示例及其变型允许通过使用至少两个不带辐射转换器80的发光器30、35来提高空间分辨率，但使用一个发光器30、35或更少的显示屏的其他示例也可以相对于现有屏幕15提供改善的空间分辨率。
在以下每个示例中，通过相对于其他第三发光器40A、40B和40C改变每个第三发光器40A、40B、40C的至少一个特征来获得改善的空间分辨率。
使用不同技术的至少两个转换的发光器组成的发光器件的第二示例
在第二示例中，通过针对不同的辐射转换器80使用不同的技术来获得这种改善的空间分辨率。
现在将描述显示屏10的第二示例。与图1至图4的第一示例的元件相同的所有元件不再被描述。下面仅详细说明不同之处。
显示屏10的第二示例如图5所示。
每个发光器件15包括至少两个第三发光器40A、40B和第一发光器30。发光器件15不包括任何第二发光器35。
应当注意，还可以考虑第二示例的实施例，其中发光器件15不包括任何第一发光器30。
发光器件15的第二示例的每个第一和第三半导体结构是例如二维结构。然而，可以考虑其中第一和第三半导体结构中的一个或几个包括一组三维结构57中的一个的实施例。在图5所示的实施例中，每个半导体结构包括各自的一组三维结构57。
在一个实施例中，第一和第三半导体结构彼此相同。
由第一发光器30发出的第一辐射是例如蓝光。
与第一示例的情况一样，通过将颗粒嵌入树脂块体85中并且通过接枝来分别制造第三发光器40A和40B的辐射转换器80。
由每个第三发光器40A、40B发出的第三辐射选自绿光和红光。
在一个实施例中，其辐射转换器80通过接枝制成的第三发光器40A发出的第三辐射的平均波长严格地小于其辐射转换器80包括嵌入树脂块体85中的一组颗粒P的第三发光器40B发出的第三辐射的平均波长。例如，第三发光器40B发出的第三辐射是绿光，而第三发光器40A发出的第三辐射是红光，反之亦然。
使用图3详细描述的方法来制造显示屏10的第二示例的发光器件15，在制造步骤100期间不制造第二半导体结构。
第二示例不要求发出不同辐射的发光器中的至少两个没有辐射转换器。因此，该第二示例比第一示例更易于制造。特别地，所有半导体结构可以是相同的，只有辐射转换器80在一个发光器30、40A、40B与一个发光器30、40A、40B之间不同或不存在。
如果其辐射转换器80包括通过接枝而附着的颗粒P的第三发光器40B被配置为发出具有比另一个第三发光器40A发出的第三辐射更低的平均波长的第三辐射，则第三辐射的发光效率可以较高，尽管适于发出表现出更短平均波长的辐射的转换材料的转换效率较低。如果由第三发光器40B发出的第三辐射的平均波长是绿光辐射，则尤其如此，这是因为用于将辐射转换成绿光的材料通常显示出比将辐射转换成红光的材料更低的效率。
这来源于可以通过接枝实现的非常高的颗粒P的表面密度。
由于用于将转换器80放置在每个第三发光器40A和40B上的不同技术，如参考第一示例所描述的，颗粒P的定位精度非常高，并且降低了转换器混合的风险。因此改善了每个发光器30、40A、40B的波长控制。
包括至少三个转换的发光器的发光器件的第三示例
现在描述显示屏10的第三示例。与第二示例相同的所有元件不再赘述。仅详细说明不同之处。
显示屏10的第三示例如图6所示。
第三示例的每个发光器件15包括至少三个第三发光器40A、40B和40C。
每个发光器件15都没有第一或第二发光器30、35。换句话说，每个发光器件15不包含任何没有辐射转换器80的发光器30、35。
由每个第三发光器40A、40B和40C发出的第三辐射选自蓝光、绿光和红光。
在一个实施例中，发出红光的第三发光器40A包括至少部分地由嵌入在光敏树脂中的颗粒P制成的辐射转换器，而发出蓝光的第三发光器40B包括至少部分地由通过接枝而附着的颗粒P制成的辐射转换器。
第三发光器40C的辐射转换器选自至少部分由嵌入在光敏树脂中的颗粒P制成的辐射转换器和至少部分由通过接枝而附着的颗粒P制成的辐射转换器。
每个第四辐射是例如紫外线。可以设想其中一些或所有发光器30、35、40A、40B、40C的第四辐射是蓝光的实施例。
紫外线范围内某些半导体结构的发光比可见光范围内的发光更有效率。因此，提高了发光器件15的整体效率。
在上述第二和第三示例中，从一个第三发光器40A、40B、40C到另一个第三发光器40A、40B、40C的变化的特性是各自的辐射转换器80的特性，尤其是用于将颗粒P附着到表面的技术类型。然而，如下所述，第三半导体结构的特性也可以改变，同时对于每个第三发光器40A、40B、40C使用相同的辐射转换器80。
包括使用不同波长激发的两个转换的发光器的发光器件的第四示例
现在描述显示屏10的第四示例。与第二示例相同的所有元件不再赘述。仅详细说明不同之处。
显示屏10的第四示例如图7所示。
每个发光器件15包括至少两个第三发光器40A、40B。例如，发光器件15包括两个第三发光器40A、40B和第一发光器30。在一种变型中，发光器件15还可以包括第二发光器35。
每个第三发光器40A、40B的第三半导体结构彼此不同。特别地，两个发光器40A、40B的第三半导体结构发出的第四辐射彼此不同。例如，发光器40A的第三半导体结构被配置为发出第四辐射R1，而发光器40B的第三半导体结构被配置为发出不同于第四辐射R1的第四辐射R2。
特别地，第四辐射R1和R2的平均波长彼此不同。第四辐射R1和R2的平均辐射之间的波长差例如大于或等于40nm。
在一个实施例中，第四辐射R1是蓝光辐射，而第四辐射R2是紫外辐射。
两个第三发光器40A、40B的辐射转换器80彼此相同。
特别地，每个辐射转换器80包括一组颗粒P。
在一个实施例中，单个辐射转换器80用于两个第三发光器40A、40B。例如，单个辐射转换器80覆盖两个第三半导体结构，如图7所示。
颗粒P例如通过单个接枝层83附着到每个第三发光器40A、40B的表面，或者嵌入在光敏树脂的单个块体85中。
一组颗粒P是包括一组第一颗粒P1和一组第二颗粒P2的混合物。
每个第一颗粒P1能够将由第三发光器40A的第三半导体结构发出的第四辐射R1转换成对应的第三辐射。
每个第二颗粒P2能够将由第三发光器40B的第三半导体结构发出的第四辐射R2转换成对应的第三辐射。
第一颗粒P1对于第二颗粒P2发出的第三辐射是透明的，而第二颗粒P2对于第一颗粒P1发出的第三辐射是透明的。
第一颗粒P1和第二颗粒P2中的至少一个对于第四辐射R1和R2之一是透明的。在一个实施例中，每个第一颗粒P1对于第三发光器40B的第四辐射R2是透明的，而每个第二颗粒P2对于第三发光器40A的第四辐射R1是透明的。
在一种变型中，每个第一颗粒P1能够将第四辐射R1和R2都转换成与第三发光器40A相对应的第三辐射，或者每个第二颗粒P2能够将第四辐射R1和R2都转换成与第三发光器40B相对应的第三辐射。
颗粒P1和P2的组成和/或大小可以不同。
例如，颗粒P1和P2由相同的材料(例如半导体材料)制成，但是掺杂有不同的元素。在一个实施例中，颗粒P1、P2由ZnSe制成，第一颗粒P1掺杂有Mn以发出红光第三辐射，而第二颗粒P2掺杂有铜以发出绿光第三辐射。
在一些实施例中，颗粒P1、P2由不同的材料制成。例如，第一颗粒P1由Mn掺杂的ZnSe制成，而第二颗粒P2由InP制成。
在其他实施例中，颗粒P1、P2由相同的半导体材料制成，但是颗粒P1和P2的尺寸不同，从而导致不同的量子约束以及因此不同的辐射发出/吸收特性。例如，颗粒P1和P2均由掺杂Mn的ZnSe制成。
应当注意，尽管以上在其辐射转换器80包括两种类型的颗粒P1、P2的混合物的两个第三发光器40A、40B的情况下详细描述了第四示例，但是还可以设想包括至少三个第三发光器40A、40B、40C和包括至少三种类型的颗粒的混合物的辐射转换器80的其他实施例。
现在将描述用于制造发光器件的第四示例的方法。
与制造图3的发光器件的方法相同的步骤不再赘述。仅突出显示不同之处。
在制造步骤100期间，每个第三发光器40A、40B的第三半导体层彼此不同，从而能够发出不同的第四辐射R1、R2。
例如，三维结构57的直径和/或间距在两个第三半导体结构之间是不同的，使得沉积步骤130产生不同的第三半导体层。
在沉积步骤110期间，沉积第一颗粒P1和第二颗粒P2的混合物。特别地，混合物同时沉积在第三发光器40A和第三发光器40B的相应表面。
例如，沉积步骤110包括将树脂的单个块体85同时沉积到第三发光器40A和40B的两个表面，例如同时沉积在这两个第三半导体结构的表面。
在一种变型中，沉积步骤110包括功能化步骤130和沉积转换器的步骤170。
在功能化步骤130期间，将接枝层83沉积到第三发光器40A和40B两者的相应表面中。
例如，分子M的接枝层83沉积在两个表面上。
在沉积转换器的步骤170期间，将颗粒P1、P2的混合物沉积到接枝层83上。特别地，将颗粒P1、P2的混合物沉积为同时附着到第三发光器40A和40B两者的表面。
通过使用颗粒P1、P2的混合物和不同的第四辐射R1、R2，消除了转换器相互混合的风险。发光器件15的空间分辨率仅受每个发光器40A、40B的横向尺寸或辐射滤光片图案化的精度的限制。
如果每种类型的颗粒P1、P2对于各自的第四辐射R1、R2是透明的，则尤其如此，这是因为然后每种第四辐射仅激活一种类型的颗粒，从而导致对每个第三辐射的良好的色彩控制。
然而，如果一种类型的颗粒P1、P2能够吸收第四辐射R1、R2，则这导致如下发光器件：其中一个发光器40A、40B的第四辐射R1、R2可以通过一种类型的颗粒P1、P2转换成第三辐射，而另一个发光器40A、40B的第四辐射R1、R2可以通过两种类型的颗粒P1、P2转换成第三辐射。因此，与另一个发光器40A、40B相对应的第三辐射可以具有更宽的光谱，例如白光。
在第四示例的实施例中，用于每个发光器40A、40B的辐射滤光片是不同的。
值得注意的是，第三发光器40A的辐射滤光片被配置为被第三发光器40A的第三辐射(由第一颗粒P1发出)遍历并且形成对第三发光器40B的第四辐射(由第二颗粒P2发出)的屏障。第三发光器40B的辐射滤光片被配置为被第三发光器40B的第三辐射(由第二颗粒P2发出)遍历并且形成对第三发光器40A的第四辐射(由第一颗粒P1发出)的屏障。因此，该实施例允许使用对于第四辐射R1、R2不透明的颗粒P1、P2，其中颗粒P1、P2未被配置成对第四辐射R1、R2进行转换，这是因为由颗粒P2对辐射R1的转换或由颗粒P1对辐射R2的转换所导致的任何不希望的第三辐射由滤光片过滤。
由于辐射滤光片易于以比辐射转换器80的沉积精度更高的精度设计，因此该实施例具有比现有发光器件15更好的空间分辨率，同时与更大范围的颗粒P1、P2兼容。
在该实施例的特定示例中，第四辐射R1和R2是相同的，仅辐射滤光片对于第三发光器40A和40B是不同的。
本发明对应于以上详述的实施例的任何可能的组合。
词汇表
掺杂
掺杂被定义为材料中存在的杂质会产生自由载流子。杂质是例如材料中天然不存在的元素的原子。
当杂质增加材料中的孔的体积密度时，相对于未掺杂的材料，掺杂是p型的。例如，通过添加镁(Mg)原子对GaN层进行p掺杂。
当杂质增加材料中的自由电子的体积密度时，相对于未掺杂的材料，掺杂是n型的。例如，通过添加硅(Si)原子对GaN层进行n掺杂。
LED结构
LED结构是半导体结构，包括形成P-N结的多个半导体区域，并且被配置为当电流流过不同的半导体区域时发光。
包括n掺杂层、p掺杂层和至少一个发光层的二维结构是LED结构的示例。在这种情况下，每个发光层沿着法线方向D介于n掺杂层和p掺杂层之间。
在一个实施例中，每个发光层具有严格地小于n掺杂层的带隙值并且严格地小于p掺杂层的带隙值的带隙值。例如，n掺杂层和p掺杂层均为GaN层，并且每个发光层均为InGaN层。
发光层例如是未掺杂的。在其他实施例中，发光层是掺杂的。
量子阱是具有比n掺杂层和p掺杂层的带隙值低的带隙值的发光层的具体示例。
量子阱
量子阱是其中至少一种类型的载流子沿一个方向发生量子约束的结构。当该结构沿该方向的尺寸变得等于或小于通常为电子和/或空穴的载流子的德布罗意波长时，就会发生量子约束效应，从而导致被称为“能量子带”的能级。
在这样的量子阱中，载流子可能仅具有离散的能量值，但是通常能够在垂直于约束发生方向的平面内移动。当量子阱的尺寸沿着约束发生的方向减小时，载流子可用的能量值(也称为“能级”)会增加。
在量子力学中，“德布罗意波长”是当颗粒被视为波时的颗粒波长。电子的德布罗意波长也称为“电子波长”。载流子的德布罗意波长取决于制造量子阱的材料。
量子阱的一个示例如下发光层：是其厚度严格地小于制成该发光层的半导体材料中的电子的电子波长乘以5。
量子阱的另一个示例是如下发光层：其厚度严格地小于制成该发光层的半导电材料中的激子的德布罗意波长乘以5。激子是包含电子和空穴的准颗粒。
特别地，量子阱的厚度通常在1nm至200nm之间。
量子点
量子点是在所有三个空间维度上都发生量子约束的结构。
为了给出值的量级，由半导体转换材料制成的最大尺寸在1nm至1μm之间的颗粒P是量子点的示例。
半导体材料
表述“带隙值”应理解为是指材料的价带和导带之间的禁带的值。
带隙值例如以电子伏特(eV)测量。
价带被定义为在材料中电子允许的能带中，具有最高能量的能带，同时在低于或等于20开尔文(K)的温度下被完全填充。
为每个价带定义第一能级。第一能级是价带的最高能级。
导带定义为在材料中电子允许的能带中，能量最低的带，但在低于或等于20K的温度下未完全填充。
为每个导带定义第二能级。第二能级是导带的最高能级。
因此，在材料的第一能级和第二能级之间测量每个带隙值。
半导体材料是带隙值严格地大于零且小于或等于6.5eV的材料。
直接带隙半导体是半导体材料的示例。当导带的最小值和价带的最大值对应于相同的载流子动量值时，则称该材料具有“直接带隙”。当导带的最小值和价带的最大值对应于不同的载流子动量值时，则称该材料具有“间接带隙”。
三维结构
三维结构是沿主方向延伸的结构。三维结构的长度是沿主方向测量的。三维结构还具有沿垂直于主方向的横向方向测量的最大横向尺寸。横向方向是垂直于主方向的方向。该结构的尺寸沿主方向最大。
最大横向尺寸例如小于或等于10微米(μm)，并且长度大于或等于最大横向尺寸。最大横向尺寸有利地小于或等于2.5μm。
最大横向尺寸尤其大于或等于10nm。
在特定的实施例中，长度大于或等于最大横向尺寸的两倍，例如大于或等于最大横向尺寸的五倍。
主方向例如是法线方向D。在这种情况下，三维结构的长度被称为“高度”，并且三维结构在垂直于法线方向D的平面上的最大尺寸小于或等于10μm。
三维结构在垂直于法线方向D的平面上的最大尺寸通常被称为“直径”，而与三维结构的横截面形状无关。
例如，每个三维结构是微线。微线是圆柱形的三维结构。
在特定实施例中，微线是沿着法线方向D延伸的圆柱体。例如，微线是具有圆形基座的圆柱体。在这种情况下，圆柱体基座的直径小于或等于微丝长度的一半。
最大横向尺寸小于1μm的微线称为“纳米线”。
从基板25沿着法线方向D延伸的棱锥是三维结构的另一个示例。
沿法线方向D延伸的圆锥是三维结构的另一个示例。
沿法线方向D延伸的截头圆锥或接头棱锥是三维结构的另一个示例。

Claims (13)

1.一种发光器件(15)，包括：
第一发光器(40A)，适于发出第一辐射，以及
第二发光器(40B)，适于发出第二辐射，所述第二辐射不同于所述第一辐射，
所述第一发光器(40A)包括第一半导体结构和第一辐射转换器(80)，所述第二发光器(40B)包括第二半导体结构和第二辐射转换器(80)，每个半导体结构包括适于发出不同于所述第一辐射和所述第二辐射的第三辐射的半导体层，每个辐射转换器(80)包括一组颗粒(P)，每个颗粒(P)能够将所述第三辐射转换为由相应的发光器(40A，40B)发出的所述第一辐射或第二辐射，
所述第一辐射转换器(80)的颗粒(P)通过大量的光敏树脂附着到所述第一发光器(40A)的表面，例如附着到所述第一半导体结构的表面，并且所述第二辐射转换器(80)的颗粒(P)通过接枝附着到所述第二发光器(40B)的表面，例如附着到所述第二半导体结构的表面。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第二辐射转换器(80)包括颗粒(P)的至少一个层(82)和有机分子(M)的至少一个接枝层(83)的堆叠，所述颗粒(P)的层(82)通过所述接枝层(83)附着到所述第二发光器(40B)的表面上。
3.根据权利要求1或2所述的发光器件，其中，所述第二辐射的平均波长严格低于所述第一辐射的平均波长。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，还包括至少一个第三发光器(30)，所述第三发光器(30)适于发出第四辐射，所述第四辐射不同于所述第一辐射和所述第二辐射，所述第三发光器(30)包括至少一个第三半导体结构，所述第三半导体结构包括第三半导体层，所述第三半导体层适于发出所述第四辐射。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光器件，还包括至少一个第四发光器(40C)，所述第四发光器(40C)适于发出第五辐射，所述第五辐射不同于所述第一辐射和所述第二辐射，
所述第四发光器(40C)包括第四半导体结构(57)和第四辐射转换器(80)，所述第四半导体结构(57)包括适于发出第三辐射的半导体层，所述第三辐射不同于所述第五辐射，所述第四发光器(40C)的所述辐射转换器(80)包括一组颗粒(P)，每个颗粒(P)能够将所述第三辐射转换成所述第五辐射。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光器件，还包括至少一个壁(95)，所述至少一个壁(95)能够防止一个发光器(30，35，40A，40B，40C)发出的辐射到达另一发光器(30，35，40A，40B，40C)。
7.一种用于制造发光器件(10)的方法，所述发光器件(10)包括：
第一发光器(40A)，适于发出第一辐射，以及
第二发光器(40B)，适于发出第二辐射，所述第二辐射不同于所述第一辐射，
所述方法包括以下步骤：
制造(100)至少一个第一半导体结构和至少一个第二半导体结构，所述第一半导体结构包括第一半导体层，所述第二半导体结构包括第二半导体层，所述第一半导体层和所述第二半导体层均适于发出与所述第一辐射和所述第二辐射不同的第三辐射，
将包括能够将所述第一半导体层的所述第三辐射转换成所述第一辐射的颗粒(P)的大量光敏树脂定位(150)在所述第一发光器(40A)的表面上，
将接枝层沉积(160)在所述第二发光器(40B)的表面上，以及
将能够使所述第二半导体层的所述第三辐射转换成所述第二辐射的颗粒(P)的层沉积在所述接枝层上，每个颗粒(P)通过所述接枝层附着到所述第二发光器(40B)的表面上。
8.一种发光器件，包括：
第一发光器(40A)，所述第一发光器(40A)适于发出第一辐射，所述第一发光器(40A)包括至少一个第一半导体结构，所述第一半导体结构包括适于发出第二辐射(R1)的第一半导体层，以及
至少一个第二发光器(40B)，每个第二发光器(40B)适于发出第三辐射，所述第三辐射不同于所述第一辐射，所述第二发光器(40B)包括至少一个第二半导体结构，所述第二半导体结构包括适于发出第四辐射(R2)的第二半导体层，
每个发光器(40A，40B)还包括辐射转换器(80)，每个辐射转换器包括第一颗粒(P1)和第二颗粒(P2)的混合物，每个第一颗粒(P1)能够将所述第二辐射(R1)转换为所述第一辐射，每个第二颗粒(P2)能够将所述第四辐射(R2)转换为所述第三辐射。
9.根据权利要求8所述的发光器件，其中，每个第一颗粒(P1)对于所述第二辐射(R2)是透明的，并且每个第二颗粒(P2)对于所述第四辐射(R1)是透明的。
10.根据权利要求8或9所述的发光器件，其中，验证以下特性中的至少一个：
第一颗粒(P1)和第二颗粒(P2)的所述混合物嵌入光敏树脂(85)中，
通过接枝将第一颗粒(P1)和第二颗粒(P2)的所述混合物附着到所述第一发光器(40A)和所述第二发光器(40B)的表面，以及
所述第二辐射(R1)和所述第四辐射(R2)中的一个辐射是紫外线辐射，所述第二辐射(R1)和所述第四辐射(R2)中的另一辐射是蓝光辐射。
11.一种用于制造包括第一发光器(40A)和至少一个第二发光器(40B)的发光器件(10)的方法，所述第一发光器(40A)适于发出第一辐射，每个第二发光器(40B)适于发出第三辐射，所述第三辐射不同于所述第一辐射，所述方法包括以下步骤：
提供至少一个第一半导体结构和至少一个第二半导体结构，所述第一半导体结构包括适于发出第二辐射(R1)的第一半导体层，所述第二半导体结构包括适于发出第四辐射(R2)的第二半导体层，以及
沉积第一颗粒(P1)和第二颗粒(P2)的混合物，每个第一颗粒(P1)能够将所述第二辐射(R1)转换为所述第一辐射，每个第二颗粒(P2)能够将所述第四辐射(R2)转换为所述第三辐射。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，验证以下特性中的至少一个：
所述沉积步骤包括将包含所述混合物的大量树脂(85)沉积到所述第一半导体结构和所述第二半导体结构的每个上，以及
所述沉积步骤包括将接枝层(83)沉积到所述第一发光器(40A)和所述第二发光器(40B)的表面上，并将所述混合物沉积到所述接枝层(83)上，所述混合物中的每个颗粒(P1，P2)通过所述接枝层(83)附着到所述第一发光器(40A)和所述第二发光器(40B)的每个的相应的表面。
13.一种显示屏(10)，包括至少一个根据权利要求1至6或8至10中任一项所述的发光器件。
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