CN115868034B - 具有可配置的发射强度空间分布的发光器件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体发光器件包括掺杂半导体层之间的结、连接到第一掺杂层的第一组多个独立接触、和连接到第二掺杂层的第二组一个或多个接触。多个导电通孔将独立接触连接到第一掺杂层，使得不同的相应通孔电流能够通过彼此独立的通孔施加到第一掺杂层。可以选择多个通孔之间的通孔电流的空间分布，以产生发射强度的相应空间分布。通孔电流分布的改变导致发射强度分布的相应改变；这种改变可以动态实现。多个器件可以布置成一个发光阵列。

Description

具有可配置的发射强度空间分布的发光器件
优先权要求
本申请要求(i)以Toni Lopez和Floris Crompvoets的名义于2021年1月6日提交的名称为“Light-emitting device with configurable spatial distribution ofemission intensity”的美国非临时申请第17/142960号以及(ii)以Toni Lopez和FlorisCrompvoets的名义于2020年5月15日提交的名称为“Light-emitting device withconfigurable spatial distribution of emission intensity”的美国非临时申请第16/875237号的优先权；所述两个申请都通过引用并入本文，就像以其全部内容阐述一样。
技术领域
本发明总体上涉及发光二极管和磷光体转换发光二极管。
背景技术
半导体发光二极管和激光二极管(在本文中统称为“LED”)是当前可用的最有效的光源之一。LED的发射光谱通常在由该器件的结构和由其构成的半导体材料的组分所确定的波长处表现出单一的窄峰。通过合适地选择器件结构和材料体系，LED可以被设计为在紫外、可见、或红外波长处来操作。
LED可以与吸收由LED发射的光并作为响应发射不同(通常更长)波长的光的一种或多种波长转换材料(在本文中一般称为“磷光体”)组合。对于这种磷光体转换LED(“pcLED”)，由LED发射的被磷光体吸收的光的份额取决于由LED发射的光在光路上的磷光体材料的量，例如取决于设置在LED上或LED周围的磷光体层中磷光体材料的浓度以及该层的厚度。
可以将磷光体转换LED设计为使得LED发射的所有光都被一种或多种磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射完全来自磷光体。在这种情况下，例如，可以选择磷光体以在狭窄的光谱区域内发射光，该光不由LED直接有效地产生。
替代地，可以将pcLED设计为使得由LED发射的光的仅一部分被磷光体吸收，在该情况下，来自pcLED的发射是由LED发射的光和由磷光体发射的光的混合。通过合适地选择LED、磷光体、和磷光体组分，可以将这样的pcLED设计成发射例如具有期望的色温和期望的显色特性的白光。
可以在单个衬底上一起形成多个LED或pcLED，以形成阵列。这种阵列可以用于形成有源照明显示器，诸如在例如智能手机和智能手表、计算机或视频显示器、增强现实或虚拟现实显示器、或者标牌中采用的那些；或者用于形成自适应照明源，诸如在例如机动车前灯、相机闪光源、或闪光灯(即手电筒)中采用的那些。每毫米具有一个或几个或许多单独器件的阵列(例如，大约一毫米、几百微米、或小于100微米的器件间距，以及相邻器件之间小于100微米或者仅几十微米或更小的间隔)通常被称为miniLED阵列或microLED阵列(替代地，μLED阵列)。这种miniLED阵列或microLED阵列在许多实例中还可以包括如上所述的磷光体转换器；这种阵列可以被称为pc-miniLED阵列或pc-microLED阵列。
发明内容
本发明的半导体发光器件(LED)包括第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层、第一组导电接触和第二组导电接触、多个导电通孔的阵列、和一组电迹线或互连。第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层被布置用于发射由它们之间的结处的载流子复合产生的光。第一组接触包括多个独立的导电接触，每个导电接触电连接到第一掺杂半导体层；第二组接触包括一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到第二掺杂半导体层。多个导电通孔的阵列跨器件布置，并将第一组接触连接到第一掺杂半导体层。每个通孔将第一组中的至多一个对应接触连接到第一掺杂半导体层，该至多一个对应接触不同于连接到至少一个其它通孔的第一组中的对应接触。每个通孔在第一掺杂半导体层和第一组中的对应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。多个独立导电迹线或互连的组连接到第一组接触；第一组中的每个接触连接到与连接到第一组中的至少一个其它接触的对应迹线或互连不同的多个迹线或互连中的单个对应迹线或互连。可以采用布置成阵列的多个这种器件的集合。
在一些示例中，第一掺杂半导体层处于第一组接触和第二掺杂半导体层之间，且该器件包括在第一掺杂半导体层和第一组接触之间的电绝缘层。在这样的示例中，通孔通过绝缘层将第一组接触连接到第一掺杂半导体层。在一些其它示例中，第二掺杂半导体层在第一组接触和第一掺杂半导体层之间，并且该器件包括在第二掺杂半导体层和第一组接触之间的电绝缘层。在这样的示例中，通孔通过绝缘层和第二掺杂半导体层将第一组接触连接到第一掺杂半导体层，并且与第二掺杂半导体层电绝缘。
本发明的发光器件可以进一步包括通过导电迹线或互连连接至第一组接触和第二组接触的驱动电路。该驱动电路可以提供流经该器件的电驱动电流，并使该器件发射光，其中该电驱动电流的相应部分作为相应的通孔电流流经该阵列的一个或多个通孔。每个通孔电流幅度(magnitude)可以与至少一个其它通孔电流幅度不同。驱动电路可以提供向阵列的相应通孔提供的通孔电流幅度的跨器件的一个或多个指定空间分布。在这样的示例中，发光强度的空间分布根据跨器件的通孔阵列的布置和由驱动电路提供的通孔电流幅度阵列的通孔之间的指定分布而跨器件变化。
另一本发明的发光装置包括n掺杂半导体层和p掺杂半导体层、第一组导电接触和第二组导电接触、以及多个导电通孔的阵列。n掺杂半导体层和p掺杂半导体层被布置用于发射由它们之间的结处的载流子复合产生的光。第一组接触包括一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到p掺杂半导体层；第二组接触包括一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到n掺杂半导体层。多个导电通孔的阵列跨器件布置，并将第一组接触连接到p掺杂半导体层。每个通孔在p掺杂半导体层和第一组中的对应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。通孔阵列跨器件布置，使得通孔局部数量密度或通孔横向面积中的一个或两个根据跨器件的位置而变化，并导致根据通孔阵列的布置而跨器件变化的发光强度的对应空间分布。
在参考附图中所图示及以下书面描述或所附权利要求中公开的示例时，与LED、pcLED、miniLED阵列、pc-miniLED阵列、microLED阵列、和pc-microLED阵列相关的目的和优点可以变得清楚。
提供本发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择，这些构思将在下文的具体实施方式中进一步描述。该发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
附图说明
图1示出了示例pcLED的示意性截面视图。
图2A和图2B分别示出了pcLED示例阵列的示意性的截面视图和俯视图。
图3A示出了相对于波导和投影透镜布置的pcLED示例阵列的示意性截面视图。图3B示出了与图3A的布置类似的布置，但是没有波导。
图4A示出了示例miniLED或microLED阵列的示意性俯视图以及该阵列的3×3LED的放大部分。图4B示出了单片形成在衬底上的示例pc-miniLED或pc-microLED阵列的几个LED的透视图。图4C是单片管芯和衬底上的多色磷光体转换LED的密排(close packed)阵列的示例的侧截面示意图。
图5A为示例LED显示器的一部分的示意性俯视图，其中每个显示像素为红色、绿色或蓝色磷光体转换LED像素。图5B是示例LED显示器的一部分的示意性俯视图，其中每个显示像素包括集成到单个管芯上的多个磷光体转换LED像素(红色、绿色和蓝色)，该单个管芯结合到控制电路背板。
图6A示出了可以安装pcLED阵列的示例电子板的示意性俯视图，并且图6B类似地示出了安装在图6A的电子板上的示例pcLED阵列。
图7示出了四个发光器件的示例阵列的三个不同比例图像的示例以及图像的相应强度分布的示意图；该图像是在傅立叶平面上形成的。
图8示出了单个发光器件的均匀和倾斜的输出强度分布。
图9示出了具有均匀输出强度分布的发光器件阵列的成像照明强度作为垂直角度的函数的示意性曲线图，如图7中成像。
图10A示出了当如图7中成像时，具有图10B中所示输出强度分布的发光器件阵列的傅立叶平面内的示例图像强度分布。
图11A示出了当如图7中成像时，具有图11B中所示输出强度分布的发光器件阵列的傅立叶平面内的示例图像强度分布。
图12A为传统发光器件示例的示意性侧截面视图；图12是本发明的发光器件的示例布置的示意性侧截面视图。
图13A为使用图12A或图12的示例产生倾斜发射强度分布的通孔尺寸分布的示例。图13B是使用图12A或图12的示例产生倾斜发射强度分布的通孔数量密度分布的示例。
图14A至图14D是本发明发光器件的第一组示例布置的示意性侧截面视图。
图15A至图15D是本发明发光器件的第二组示例布置的示意性侧截面视图。
图16A和图16B是使用图14A-图14D或图15A-图15D的任何示例产生倾斜发射强度分布的通孔电流幅度分布的示例。
图17A和图17B是使用图14A-图14D或图15A-图15D的任何示例产生1D峰值发射强度分布的通孔电流幅值分布的示例。
图18A和图18B为使用图14A-图14D或图15A-图15D的任何示例产生2D峰值发射强度分布的通孔电流幅值分布的示例。
图19为多个发光器件的阵列的示例的示意性侧截面视图。
图20和图21是由图19的示例产生的示例发射强度分布的曲线图。
所描绘的示例仅为示意性地示出；所有的特征可能没有完全详细或以适当的比例示出；为了清晰起见，某些特征或结构可能相对于其它特征或结构被夸大或缩小，或者被完全省略；除非明确指示是按比例的，否则不应认为附图是按比例的。例如，相对于它们的侧向(1ateral)程度或者相对于衬底或磷光体厚度，各个LED的垂直尺寸或层厚度可能被夸大。除非以其它方式特别指出，否则任何图形或曲线图的任何单位或比例都是任意的。所示的示例不应被解释为限制本公开或所附权利要求的范围。
具体实施方式
应该参照附图来阅读以下具体实施方式，其中遍及不同的图，相同的附图标记指代类似的元件。不一定成比例的附图描绘了选择性示例并且不旨在限制本发明的范围。具体实施方式通过示例的方式、不通过限制的方式说明了本发明的原理。
图1示出了单独的pcLED 100的示例，其包括设置在衬底104上的半导体二极管结构102(在本文中一起被认为是“LED”或“半导体LED”)，以及设置在半导体LED上的波长转换结构(例如，磷光体层)106。半导体二极管结构102通常包括设置在n型层和p型层之间的有源区。跨二极管结构102施加合适的正向偏压导致来自有源区的光发射。所发射的光的波长由有源区的组分和结构确定。
例如，LED可以是III族氮化物LED，其发射蓝色、紫色或紫外光。也可以使用由任何其它合适的材料体系形成的、并且发射任何其它合适波长的光的LED。合适的材料体系可以包括例如各种III族氮化物材料、各种III族磷化物材料、各种III族砷化物材料、和各种II-VI族材料。
取决于来自pcLED的期望的光学输出，任何合适的磷光体材料均可以用于波长转换结构106或并入波长转换结构106。
图2A-图2B分别示出了设置在衬底204上的pcLED 100的阵列200的截面视图和俯视图，每个pcLED 100包括磷光体像素106。这种阵列可以包括以任何合适方式布置的任何合适数量的pcLED。在所说明的示例中，该阵列被描绘为单片地形成在共享衬底上，但是替代地，可以由分开的各个pcLED形成pcLED阵列。衬底204可以可选地包括电迹线或互连、或者CMOS或用于驱动LED的其它电路，并且可以由任何合适的材料形成。
可选地，各个pcLED 100可以包含透镜或其它光学元件，或者布置成与透镜或其它光学元件组合，所述透镜或其它光学元件定位成与磷光体层相邻或者设置在磷光体层上。这种光学元件(图中未示出)可以称为“初级光学元件”。另外，如图3A-图3B中所示，pcLED阵列200(例如，安装在电子板上)可以布置成与次级光学元件(诸如波导、透镜、或二者)组合，以在预期应用中使用。在图3A中，由阵列200的每个pcLED 100发射的光被对应的波导192收集并被导向投影透镜294。例如，投影透镜294可以是菲涅尔透镜。例如，此布置可以适用于在机动车前灯中使用。在图3B中，由阵列200的pcLED发射的光直接被投影透镜294收集而没有使用介于中间的(intervening)波导。当pcLED可以间隔成足够靠近彼此时，此布置可以是特别合适的，并且也可以在机动车前灯以及相机闪光应用中使用。例如，miniLED或microLED显示应用可以使用与图3A-图3B中描绘的光学布置相似的光学布置。一般地，取决于期望的应用，可以将光学元件的任何合适的布置与本文描述的pcLED组合使用。
尽管图2A和图2B示出了九个pcLED的3×3阵列，但此类阵列可以包括例如以101、102、103、104或更多个的量级的LED，例如如图4A中示意性所示。各个LED 100(即，像素)在阵列200的平面中可以具有例如小于或等于1毫米(mm)、小于或等于500微米、小于或等于100微米、或者小于或等于50微米的宽度w1(例如，边长)。阵列200中的LED 100可以通过在阵列200的平面中具有例如数百微米、小于或等于100微米、小于或等于50微米、小于或等于20微米、小于或等于10微米、或者小于或等于5微米的宽度w2的隔道(street)、巷道(1ane)或沟槽230彼此隔开。像素间距D1是w1和w2之和。虽然所图示的示例示出了以对称矩阵布置的矩形像素，但是这些像素和阵列可以具有任何合适的形状或布置，无论是对称的还是不对称的。多个分开的LED阵列可以以任何可应用的格式组合在任何合适的布置中，以形成更大的组合阵列或显示器。
阵列平面中的尺寸w1(例如边长)小于或等于约0.10毫米的LED通常被称为microLED，并且这种microLED的阵列可以被称为microLED阵列。阵列平面中的尺寸w1(例如边长)在大约0.10毫米和大约1.0毫米之间的LED通常被称为miniLED，并且这种miniLED的阵列可以被称为miniLED阵列。
LED、miniLED或microLED的阵列，或者此类阵列的各部分，可以形成为分段的单片结构，其中各个LED像素通过沟槽和/或绝缘材料彼此电气隔离。图4B示出了这种分段单片LED阵列200的示例的透视图。该阵列中的像素(即，各个半导体LED器件102)被沟槽230分开，该沟槽230被填充以形成n接触234。单片结构生长或设置在衬底204上。每个像素包括p接触236、p-GaN半导体层102b、有源区102a、和n-GaN半导体层102c；层102a/102b/102c共同形成半导体LED 102。波长转换材料106可以沉积在半导体层102c(或其它可应用的介于中间的层)上。钝化层232可以形成在沟槽230内，以将n接触234的至少一部分与半导体的一个或多个层分开。n接触234、沟槽230内的其它材料、或不同于沟槽230内的材料可以延伸到转换器材料106中，以在像素之间形成完整的或部分的光学隔离屏障220。
图4C为单片管芯和衬底204上的多色磷光体转换LED 100的密排阵列200的示意性截面视图。该侧视图示出了通过金属互连239(例如，金-金互连或附接到铜微柱的焊料)和金属互连238附接到衬底204的GaN LED 102。磷光体像素106位于对应的GaN LED像素102上或上方。半导体LED像素102或磷光体像素106(通常是两者)可以在其侧面涂覆有反射镜或漫射散射层，以形成光学隔离屏障220。在这个示例中，每个磷光体像素106是三种不同颜色中的一种，例如，红色磷光体像素106R、绿色磷光体像素106G和蓝色磷光体像素106B(仍然一般或共同称为磷光体像素106)。这种布置可以使得能够将LED阵列200用作彩色显示器。
LED阵列中的各个LED(像素)可以是单独可寻址的，可以作为阵列中像素的组或子集的一部分而可寻址，或者可以不是可寻址的。因此，对于要求或受益于光分布的细粒度的(fine-grained)强度、空间和时间控制的任何应用，发光像素阵列都是有用的。这些应用可以包括但不限于来自像素块或各个像素的所发射光的精确的特殊图案化，在一些实例中包括将图像形成为显示设备。取决于应用，发射的光可以是光谱上截然不同的、随时间自适应的、和/或环境响应的。发光像素阵列可以以各种强度、空间、或时间图案提供预编程的光分布。发射的光可以至少部分地基于接收的传感器数据并且可以用于光学无线通信。相关联的电子器件和光学器件可以在像素、像素块、或器件级别上截然不同。
图5A和5B为显示应用中采用的LED阵列200的示例，其中LED显示器包括大量显示像素。在一些示例中(例如，如图5A中所示)，每个显示像素包括单个半导体LED像素102和对应的单一颜色(红色、绿色或蓝色)的磷光体像素106R、106G或106B。每个显示像素仅提供三种颜色中的一种。在一些示例中(例如，如图5B中所示)，每个显示像素包括多个半导体LED像素102和多种颜色的多个对应磷光体像素106。在所示的示例中，每个显示像素包括半导体像素102的3×3阵列；那些LED像素中的三个具有红色磷光体像素106R，三个具有绿色磷光体像素106G，并且三个具有蓝色磷光体像素106B。因此，每个显示像素可以产生任何期望的颜色组合。在所示的示例中，不同颜色的磷光体像素106的空间布置在显示像素之间不同；在一些示例(未示出)中，每个显示像素可以具有不同颜色磷光体像素106的相同布置。
如图6A和6B中所示，pcLED阵列200可以安装在电子板300上，该电子板300包括电源和控制模块302、传感器模块304、和LED附接区306。电源和控制模块302可以接收来自外部源的电源和控制信号以及来自传感器模块304的信号，电源和控制模块302基于这些信号来控制LED的操作。传感器模块304可以从任何合适的传感器(例如从温度或光传感器)接收信号。替代地，pcLED阵列200可以安装在与电源和控制模块以及传感器模块分开的板(未示出)上。
用于车辆前灯的前灯光学器件(在许多情况下为反射式)通常适用于通过在相应的傅立叶平面内叠加一个或多个照明器件的多个图像来转换一个或多个照明器件100发出的光。图7示出了一个示例，其中包括四个发光器件100的一行的三个图像299(“1”、“2”和“3”)被合适的成像光学器件叠加在由前灯光学器件限定的傅立叶平面中。为了说明的目的，在傅立叶平面内的示例图像强度分布690的顶部上，示出了根据相应光学器件的相应放大率而缩放的发光器件100的图像。在该图中，图像强度分布690的各区域用从区域601到区域604递减的强度来表示(相应强度的大小由图中黑点的密度来表示)。图8示出了可以在图7的布置中使用的器件输出强度分布的示例。左边的示例分布是跨每个发光器件100的基本均匀的分布。在图7的布置中使用具有均匀输出分布的器件100导致成像照明强度(作为垂直角度的函数)基本上如图9示意性所示。图8中右侧的示例分布是所谓的倾斜分布199，其在器件100的一个边缘附近具有最大值并且朝着相对边缘单调减小。
车辆前灯的理想光源应该使得由前灯光学器件成像的光(即，由光学器件定义的傅立叶平面内形成的强度轮廓)能够沿单一方向集中，其中仅在其它方向上发射少量强度，以避免干扰迎面而来的交通。根据如图9所示的角度分布的这种方向性可以有利地通过在此公开或要求保护的本发明的发光器件来实现。
图10A是根据图7的布置成像的一行四个发光器件100产生的成像强度分布691(具有轮廓线601/602/603/604)；每个器件100具有图10B所示的输出强度分布692(类似于图8的左侧分布)。图11A是从根据图7的布置成像的一行四个发光器件100产生的成像强度分布693(具有轮廓线600/601/602/603/604)；每个器件100具有图11B所示的输出强度分布694(类似于图8的右侧分布)。与图10A的分布691相比，图11A的成像分布693沿期望方向具有更强的峰值。因此，在一些情况下，可能希望提供光源100，该光源100可以提供类似于图11B的输出分布的输出分布，该输出分布更集中于上边缘，同时避免干扰向上投射的光束和干扰侧向投射的光束(如下面进一步讨论的)。
因此，在某些照明应用中(例如，包括反射光学器件的某些机动车前灯组件)，期望使用具有特定发射强度空间分布的半导体发光器件(LED)。如上所述，已经观察到，当采用具有在器件的一个边缘附近具有最大值并且朝着器件的相对边缘单调减小的强度分布(这里称为倾斜强度分布)的LED时，一些近光机动车前灯已经被观察到表现出期望的光束强度分布。在另一个示例中，当采用具有在器件的中心区域具有最大值并且朝向器件的边缘减小的强度分布(这里称为2D峰值强度分布)的LED时，一些远光机动车前灯已经被观察到呈现出期望的光束强度分布。在包括机动车和非机动车应用的其它应用中，可以有利地采用其它强度分布。
先前已公开了可以产生特定强度分布的若干LED示例。其中的一些公开在以下中：
-以Stanley Electric Co Ltd的名义于2017年6月21日出版的EP 3182451；
-以Stanley Electric Co Ltd的名义于2013年4月24日出版的EP 2584618；
-以Harada的名义于2012年3月1日出版的US 2012/0051075；
-以Saito的名义于2012年3月1日出版的US 2012/0051079；和
-以Harada的名义于2017年7月27日出版的US 2017/0210277。
在那些常规示例中的一些中，可以采用所谓的倒装芯片LED 10，其p接触14和n接触15分别连接至p掺杂层13和n掺杂层11，并通过迹线或互连238连接至驱动电路302。来自驱动电路20的电流流过接触14/15，并且光从p-n结(其包括有源层12)发出，并通过器件10的n掺杂层11射出；总体布置在图12A的示意性截面图中示出。层11/12/13构成器件10的半导体二极管部分102。金属p接触14充当光学反射器。n接触15通过绝缘层18与p接触14分开。多个导电通孔16通过绝缘层18、p接触14和p掺杂层13将n接触15连接到器件10的n掺杂层11。通过p掺杂层13连接到n掺杂层11的通孔16通常被称为n通孔。通孔16与p接触14和p掺杂层13电绝缘。为了实现期望的发射强度的空间分布，通孔16的尺寸和/或局部数量密度可以随着器件10的横向位置而变化，导致通过器件的载流子复合密度随着横向位置而变化(例如，较高的局部数量密度(等效地，较小的通孔间距)或者较大尺寸的通孔16导致较高的局部载流子复合密度)。该取决于位置的载流子复合密度进而产生取决于位置的发射强度。
本发明的发光器件100在图12中示意性示出，并分别包括p掺杂半导体层13和n掺杂半导体层11、第一组导电接触14、第二组导电接触15和导电通孔阵列17(为清楚起见，省略了衬底104和磷光体106；所示的布置可以在缺少波长转换磷光体106的发光器件中实现；这种实现落入本公开的范围内)。p掺杂半导体层13和n掺杂半导体层11被布置为半导体二极管结构102，用于发射由它们之间的结处的载流子复合产生的光。该结可以是适于在正向偏压条件下响应于流过器件100的电流而产生光的任何类型或布置。在一些示例中，结可以包括有源层12，该有源层12包括一个或多个有源半导体层或者一个或多个量子阱。任何一种或多种合适的半导体材料可以用于p掺杂半导体层13、n掺杂半导体层11和有源层12。在许多示例中，采用一种或多种掺杂的III-V族半导体材料或其合金来形成半导体层11/12/13。在包括一个或多个有源层或量子阱的许多示例中，那些可以包括一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族半导体材料或其合金。
第一组接触14包括一个或多个导电接触14，每个导电接触均与p掺杂半导体层13电连接；如果存在多个接触14，则它们被直接耦合或操作，就好像它们过去被耦合或操作一样，并且因此应该以单数来表示。第二组接触15包括一个或多个导电接触15，每个导电接触电连接到n掺杂半导体层11；如果存在多个接触15，则它们被直接耦合或操作，就好像它们过去被耦合或操作一样，并且因此应该以单数来表示。通孔17的阵列包括跨器件100布置的多个导电通孔17。阵列的通孔17将接触14连接到p掺杂半导体层13，其中每个通孔17在p掺杂半导体层13和接触14之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。接触14/15和通孔17可以包括任何一种或多种合适的导电材料；通常可以使用金属。通孔17的阵列跨器件100布置，使得通孔局部数量密度(等效地，通孔间距)或通孔横向面积中的一个或两个根据跨器件100的位置而变化(例如，图13A中的通孔横向面积的变化，以及图13B中的通孔局部数量密度的变化)。该变化进而导致根据通孔17阵列的布置而跨器件100变化的发光强度的对应空间分布。器件100可以进一步包括在p掺杂半导体层13和接触14之间的电绝缘层18，其中通孔17通过绝缘层18将接触14连接到p掺杂半导体层13。绝缘层18可以包括任何一种或多种合适的材料；通常使用掺杂或未掺杂的二氧化硅。
任何合适的布置均可以用于改变通孔17的尺寸或间距。在一个示例中，可以采用基本相同的通孔17，其中在期望较高发射强度的区域中，它们之间的间隔较小，并且在期望较低发射强度的区域中，它们之间的间隔较大(例如，如图13B所示)。在另一个示例中，通孔17可以根据规则的网格图案定位，具有较大直径的通孔定位在期望较高发射强度的区域中，并且具有较小直径的通孔定位在期望较低发射强度的区域中(例如，如图13A所示；分数是指最大通孔面积的分数)。可以有利地采用不同尺寸和间距的合适组合。可以选择任何合适的发射强度分布，包括上述的任何分布(例如，倾斜的、1D峰值的或2D峰值的；图13A和图13B中所示的倾斜)。
在一些示例中，接触14可以包括一种或多种金属或金属合金，并且接触14和绝缘层18可以布置成用作由器件100发出的光的复合光学反射器。在一些示例中，器件100包括在p掺杂半导体层13和绝缘层18之间的电极层19；电极层19与p掺杂半导体层13直接接触。电极层19对于由器件100发射的光基本上是透明的，并且通孔17通过将电极层19连接到接触14而将p掺杂半导体层13连接到接触14(即，通孔17在该示例中被布置为e-通孔)。可以使用任何合适的电极材料；在一些示例中，电极材料包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
除连接至接触14的通孔17外，在一些示例中，接触14可以包括围绕器件100的外围定位的一个或多个边缘接触(未示出)。在一些示例中，接触15可以包括围绕器件100的外围定位的一个或多个边缘接触15(未示出)，或者可以包括在器件100的与接触14相同的一侧上的一个或多个区域接触15(例如，如图12所示)或者在器件100的相反侧上的一个或多个区域接触15(未示出)。为了清楚起见，图中省略了可能用于在掺杂半导体层11/13、接触14/15或驱动电路302之间建立连接的附加导电层或绝缘层。在一些示例中，器件100可以包括跨器件100布置的多个导电通孔的第二阵列(未示出)。在这样的示例中，第二阵列的通孔可以将接触15连接到第二掺杂半导体层11，并且每个这样的通孔在n掺杂半导体层11和接触15之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。在一些这样的示例中，第二阵列的通孔的尺寸或间距可以以类似于上述第一阵列的通孔14的这种变化的方式跨器件100变化。
虽然有用，但图12A和图12的布置可以有许多缺点。首先，通过空间选择性材料处理技术(例如，外延或光刻)形成的结构特征随着特征尺寸的减小(例如，随着通孔变得更小以降低局部载流子复合密度，或者它们之间的间隔变得更小以增加局部载流子复合密度)会变得更不可再现或更不可靠。例如，这会限制可以跨器件实现的发光强度的实际可实现的动态范围。第二，一旦制成，给定器件的光发射的空间分布就是固定的。如果期望多种不同的发射分布，则必须提供多个相应的发光器件，每个发光器件仅产生一种期望的发射分布。这导致了两种类型的低效率。设备制造商必须制造和库存多种不同类型的发光器件，以覆盖不同的期望发射分布。在单个装置中需要多种不同发射分布(例如，用于机动车前灯中的近光和远光)的器件用户必须设计该装置以包括多个发光器件，从而增加了该装置的成本和复杂性。因此，将希望提供一种可以提供多种不同空间发射分布的发光器件。
图14A-图14D和图15A-图15D示意性说明了本发明半导体发光器件100(LED)的示例。为了清楚起见，省略了衬底104和磷光体106。所示的布置也可以在缺少波长转换磷光体106的发光器件中实现；这种实现落在本公开的范围内。本发明的半导体发光器件100分别包括第一掺杂半导体层410和第二掺杂半导体层419、第一组导电接触420、第二组导电接触429和导电通孔430的阵列。第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层410/419被布置为半导体二极管结构102，用于发射由它们之间的结处的载流子复合产生的光。该结可以是适于在正向偏压条件下响应于流过半导体二极管结构102的电流而产生光的任何类型或布置。在一些示例中，结可以包括有源层415，该有源层415包括例如一个或多个有源半导体层或者一个或多个量子阱。任何一种或多种合适的半导体材料可以用于第一掺杂半导体层410、第二掺杂半导体层419和有源层415。在许多示例中，可以采用一种或多种掺杂的III-V族半导体材料或其合金来形成第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层410/419或有源层415。在包括一个或多个有源层或量子阱的许多示例中，这些可以包括一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族半导体材料或其合金。
产生的光通常主要通过离接触420最远的掺杂半导体层410或419发射；一些发射的光直接从掺杂层410/419之间的结传播，而一些光在发射之前在器件100内经历一次或多次反射。器件100可以在其发射侧包括任何一个或多个附加层、衬底或结构，用于上述任何一个或多个合适的目的(例如，减少反射；波长转换；所发射光的准直、聚焦、漫射、散射或其它重定向；等等)。器件100可以是独立式结构，或者可以形成在任何合适的固体衬底上(在一些情况下，其中衬底在器件100的与接触420相反的一侧，并且因此通常对于发射的光是透明的)。在一些情况下，器件100可以包括连接到接触420或429的导电结合焊盘或其它类似结构(未示出)，并且被布置用于将器件100安装到电路板或类似结构，该电路板或类似结构提供到驱动电路302的迹线或互连238(如下所述)。为了清楚起见，图中省略了可能采用的附加导电层或绝缘层。
第一组接触420包括多个独立的导电接触420，每个导电接触420均与第一掺杂半导体层410电连接。“独立”接触在这里被定义为在空间上彼此分离，使得在它们之间或者在相应的独立迹线或互连238之间没有直接的电传导；两个独立接触420之间的任何电连接只能间接地发生，例如，通过两者分别连接到第一掺杂半导体层410、电极450(下面描述)或驱动电路302(下面描述)。第二组接触429包括一个或多个导电接触429，每个导电接触429电连接到第二掺杂半导体层419。
通孔430的阵列包括跨器件100布置的多个导电通孔430。阵列的通孔430将第一组中的接触420连接到第一掺杂半导体层410，其中每个通孔430将第一组中的最多一个对应接触420连接到第一掺杂半导体层410。每个通孔430在第一掺杂半导体层410和第一组中的对应接触420之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。可以采用任何合适的导电材料来形成接触420/429和通孔430；在许多示例中，接触420/429和通孔430可以包括一种或多种金属或金属合金。
在一些示例中，通孔430的横向尺寸可以因通孔430而异，或通孔430的局部数量密度可以随跨器件100的位置而变化。这种变化可以有助于实现期望的光发射空间分布(下面进一步描述)。在一些示例中，通孔430的阵列作为基本上相同的通孔430的基本上规则的网格而跨器件100布置可能是有利的。“规则网格”在这里被定义为一种布置，其中通孔430占据重复单位单元的位置；规则网格的单元可以是任何合适的尺寸或形状(例如正方形、矩形、三角形、六边形)，并且每个单元可以包括任何合适数量的通孔430，只要规则网格的所有单元的尺寸、形状和数量是恒定的。一个简单的示例是矩形网格，在每个矩形的中心处每个单元具有一个通孔430；可以采用其它合适的网格布置。使用基本上相同的通孔430的规则网格，基本上消除了由不同特征尺寸的制造引起的变化：每个通孔430具有相同的横向尺寸，并且与其最近的邻居的距离与阵列中的所有其它通孔430的距离相同。使用相同的、均匀间隔的通孔430实现跨器件的发射光强度的变化将在下面进一步描述，并且依赖于接触420的独立性。
本发明的发光器件100可以具有任何合适或期望的横向尺寸，并可以包括合适或期望数量的通孔430。一些典型的器件可以具有从一百或几百微米到几个毫米的横向尺寸，并且可以具有通孔阵列，该通孔阵列包括例如4×4的n通孔直至10×10的n通孔或更大(更一般地，n×m，其中n和m可以不同)，或者10×10的所谓的e-通孔(通过绝缘层将电极层连接到p接触)直至50×50的e-通孔或更大。
在本发明器件100中，独立接触420用于提供不同的相应通孔电流，该通孔电流通过通孔430在第一掺杂半导体层410和接触420之间流动，而不是仅依靠通孔430的尺寸、局部数量密度或局部间距的变化来实现发射光强度分布的空间变化。在一些示例中，第一组中的每个接触420连接到阵列的至多一个对应的通孔430。这种布置使得能够独立于流过其它通孔430的电流单独控制流过每个通孔430的电流，并且对于通孔430的给定布置，为控制通过器件100的局部载流子复合密度提供最高的空间分辨率。在其它示例中，第一组中的一个或多个接触420可以各自连接到阵列的多个对应的通孔430。连接到同一接触420的通孔430的子集只可以通过改变流过接触420并在连接到该接触420的通孔430之间分配的总电流来一起控制。
图14A-图14D和图15A-图15D说明了本发明发光器件100的两种一般示例布置。在图14A-图14D所示的示例一般布置中，第一掺杂半导体层410位于第一组接触420和第二掺杂半导体层419之间，并且电绝缘层440位于第一掺杂半导体层410和第一组接触420之间。绝缘层440可以包括任何一种或多种合适的材料；在一些示例中，绝缘层440包括掺杂或未掺杂的二氧化硅。通孔430通过绝缘层440将第一组接触420连接到第一掺杂半导体层410。在如此布置的一些示例中，第一掺杂半导体层410可以是p掺杂层，并且第二掺杂半导体层419可以是n掺杂层。绝缘层440可以包括任何一种或多种合适的材料；在一些示例中，绝缘层440包括掺杂或未掺杂的二氧化硅。在如图14A-图14D中布置的一些示例中，接触420可以是金属接触，并且接触420和绝缘层440可以被布置成充当由器件100发射的光的复合光学反射器。作为反射器，金属接触420通常可以是有损耗的；绝缘层440的存在反射了在到达接触420之前在层410/419内传播的至少一些光，从而减少了光损耗。在一些示例中(例如，如图14A所示)，通孔430直接连接到第一掺杂半导体层410。
在一些示例中(例如，如图14B-图14D所示)，电极层450处于第一掺杂半导体层410和绝缘层440之间，并与第一掺杂半导体层410直接接触。电极层450对于由器件100发射的光基本上是透明的，并且通孔430(在这些示例中布置为e-通孔)通过将电极层450连接到接触420而将第一掺杂半导体层410连接到接触420。电极层450可以包括任何一种或多种合适的材料；在一些示例中，可以采用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。在一些示例中(例如，如图14B所示)，电极450可以是跨越器件100的大部分或几乎全部的单个连续层(除了例如穿过它的其它通孔，如果存在的话)。
在其它示例中(例如，如图14C和图14D所示)，可以期望将电极层450布置为由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，从而基本防止电极层450的相邻区域段之间的横向导电。在包括这种布置的一些示例中，电极层450的每个区域段可以通过一个或多个对应的通孔430连接到至多一个对应接触420；在包括这种布置的其它示例中，电极层450的每个区域段可以通过相应的通孔430连接到多个不同的接触420。电极层450的分段可以通过在某种程度上限制电荷载流子向或从任何给定通孔430到由电极层450的相应区域段占据的区域的横向移动，来增强由通孔430提供的载流子复合空间分布的空间分辨率。
在图14A-图14C的示例中，第一掺杂半导体410可以为跨越大部分或几乎全部器件100的单一连续层。在一些示例中(例如，如图14D所示)，通过将第一掺杂半导体层410划分成由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，可以实现空间分辨率的进一步增强。在这种布置中，给定接触420和结之间的电荷载流子的移动被绝缘材料横向限制，该绝缘材料将电极层450和第一掺杂半导体层410的相应区域段与相邻段分开。如果合适或期望，则在一些示例中，第二掺杂半导体层419可以类似地被分成离散的区域段(未示出)。
在图15A-图15D所示的示例一般布置中，第二掺杂半导体层419处于第一组接触420和第一掺杂半导体层410之间，并且电绝缘层440将第二掺杂半导体层419与第一组接触420隔开。绝缘层440和第二掺杂半导体层419之间的金属层充当一个或多个接触429，并且还可以充当由器件100发射的光的光学反射器。通孔430通过绝缘层440、接触429和第二掺杂半导体层419将接触420连接到第一掺杂半导体层410，并且通孔430与一个或多个接触429以及第二掺杂半导体层419电绝缘。在如此布置的一些示例中，第一掺杂半导体层410可以是n掺杂层，并且第二掺杂半导体层419可以是p掺杂层。绝缘层440可以包括任何一种或多种合适的材料；在一些示例中，绝缘层440包括掺杂或未掺杂的二氧化硅。
在一些示例中(例如，如图15A所示)，通孔430直接连接至第一掺杂半导体层410(即，如果层410为n掺杂层，则布置为n通孔)。在一些示例中，(例如，如图15B-图15D所示)，电极层450形成在第一掺杂半导体层410上并与其直接接触。电极450对于由器件100发射的光基本上是透明的，并且通孔430通过将电极450连接到接触420而将第一掺杂半导体层410连接到接触420。电极层450可以包括任何一种或多种合适的材料；在一些示例中，可以采用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。在一些示例中(例如，如图15B所示)，电极450可以是跨越大部分或几乎全部器件100的单个连续层。
在其它示例中(例如，如图15C和图15D所示)，可以期望将电极层450布置为由电绝缘材料或空白空间分隔的多个离散的区域段，从而基本防止电极层450的相邻区域段之间的横向导电。在包括这种布置的一些示例中，电极层450的每个区域段可以通过一个或多个对应的通孔430连接到至多一个对应接触420；在包括这种布置的其它示例中，电极层450的每个区域段可以通过相应的通孔430连接到多个不同的接触420。如上所述，电极层450的分段可以通过在某种程度上限制电荷载流子向或从任何给定通孔430到由电极层450的相应区域段占据的区域的横向移动，来增强由通孔430提供的载流子复合空间分布的空间分辨率。在图15A-图15C的示例中，第一掺杂半导体410可以是跨越器件100的大部分或几乎全部的单个邻接层(除了例如穿过它的其它通孔，如果存在的话)。在一些示例中(例如，如图15D所示)，通过将第一掺杂半导体层410划分成由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，可以实现空间分辨率的进一步增强。如上所述，在这种布置中，给定接触420和结之间的电荷载流子的移动被绝缘材料横向限制，该绝缘材料将电极层450和第一掺杂半导体层410的相应区域段与相邻段分开。如果合适或期望，则在一些示例中，第二掺杂半导体层419可以类似地被分成离散的区域段(未示出)。
在一些情况下，由于多种原因，图14A-图14D的布置可能比图15A-图15D的布置更有利。因为图15A-图15D的布置需要穿过掺杂半导体层410/419之间的有源层415的通孔430，并且阻止载流子复合和来自由通孔430占据的区域的光发射，所以那些布置必然包括对应于通孔430位置的发射强度分布中的暗点。因为在图14A-图14D的布置中不需要通孔430穿过有源层415，所以可以减少或消除这些暗点。此外，在图15A-图15D的布置中形成的通孔430必须完全穿过掺杂半导体层之一，穿过有源层415，并进入另一掺杂半导体层。那些通孔430也必须与那些层电绝缘。相比之下，图14A-图14D的布置中的通孔430通常穿过较少的层(在一些情况下，仅穿过单层绝缘材料)，并且不穿过有源层415。结果，与用于形成图14A-图14D的布置的通孔430的制造工艺相比，用于形成图15A-图15D的布置的通孔430的制造工艺必然更复杂，并且包括额外的沉积、掩模和蚀刻步骤。特别地，穿过掺杂半导体层410/419之间的一个或多个有源层或有源层415的量子阱的通孔430的形成可能特别成问题。
除连接至接触420的通孔430外，在一些示例中，第一组接触420可以包括围绕器件100的外围定位的一个或多个边缘接触(未示出)。在一些示例中，第二组接触429可以包括围绕器件100的外围定位的一个或多个边缘接触(例如，如图15A-图15D所示)，或者可以包括在器件100的与接触420相同的一侧上的一个或多个区域接触429(未示出)或者在器件100的相反侧上的一个或多个区域接触429(例如，如图14A-图14D所示)。选择图14A-图14D和图15A-图15D中所示的布置仅仅是为了方便，因为它们使得附图不那么杂乱；类似地，为了清楚起见，图中省略了可以用于在掺杂半导体层410/419、接触420/429或驱动电路302之间建立连接的附加导电层或绝缘层。
在一些示例中，器件100可以包括跨器件100布置的多个导电通孔的第二阵列(未示出)。在这样的示例中，第二阵列的通孔可以将接触429连接到第二掺杂半导体层419，并且每个这样的通孔在第二掺杂半导体层419和相应的接触429之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。在包括第二通孔阵列的一些示例中，第二组接触429可以包括多个独立的导电接触429，并且第二阵列的每个通孔可以将第二组中的至多一个对应接触429连接到第二掺杂半导体层；换句话说，在那些示例中，第二阵列的接触429和通孔可以如上文针对第一阵列的接触420和通孔430所描述的那样布置。
上述多个独立接触420和多个通孔430的各种布置可以用于通过每个通孔430传导不同的相应通孔电流，从而产生由器件100产生的取决于位置的载流子复合密度和相应取决于位置的发光强度。为了实现该结果，本发明的发光器件100可以包括通过相应的电迹线或互连238连接到第一组接触和第二组接触420/429的驱动电路302。将独立接触420连接到驱动电路302的迹线或互连238本身也是彼此独立的(如上定义的“独立”)。注意，在一些示例中，多个接触420可以连接到单个公共迹线或互连238；在这种情况下，那些共同连接的接触420共同作为单个接触，其独立于没有连接到相同迹线238的其它接触420。驱动电路302可以以任何合适的方式布置，并且可以包括任何合适的部件或电路元件集合，其包括但不限于模拟部件、数字部件、有源部件、无源部件、ASIC、计算机部件(例如，处理器、存储器或存储介质)、模数或数模转换器等。驱动电路302提供流经器件100的电驱动电流，并使器件100发射光。驱动电路302被进一步构造和连接，使得(i)电驱动电流的相应部分作为相应的通孔电流流过一个或多个通孔430，以及(ii)每个通孔电流幅度不同于至少一个其它通孔430的相应通孔电流幅度。换句话说，在不同的通孔430中，通孔电流幅度可以不同，并且这些通孔电流幅度的空间分布确定了局部载流子复合密度，这进而确定了局部发光强度。
驱动电路302可以通过任何合适的方式进行构造、连接和操作。本公开的一些发明器件的行为或性能基于流经不同对应通孔430的不同通孔电流幅度。在一些示例中，驱动电路302可以作为电流源工作，其中相应的指定电流从驱动电路沿着每个独立迹线238流动。沿着每条迹线238流动的电流然后可以流过连接到该迹线238的单个通孔430，或者可以在连接到该迹线238的多个通孔430之间被细分。在这样的示例中，沿着给定迹线238传送的电流将根据通过每个连接的通孔430的期望通孔电流以及连接到该迹线238的这种通孔430的数量来缩放。在其它示例中，驱动电路可以作为电压源工作，其中相应的指定电压被施加到每个独立迹线238。假设通孔430相同，则流过每条迹线的电流将与施加的电压和连接到该迹线的通孔430的数量成比例。在电流源或电压源布置中，可以在驱动电路302和通孔430之间或者通孔430之中进行各种串联或并联连接，这导致不同的通孔电流分布。这种电路或布线布置可以变化很大，并且落入本公开和所附权利要求的范围内。如已经提到的，本公开集中于传送到通孔430的不同通孔电流，而不管被设计来提供那些不同通孔电流的特定电路或布线布置。
在一些示例中，迹线或互连238、接触420和通孔430可以一对一连接，从而使得能够单独控制流过每个通孔430的通孔电流幅度，而与流过阵列中其它通孔430的通孔电流幅度无关。这种细粒度控制可能不是在每种情况下都是必要的，因此在一些示例中，一些或所有接触420可以各自连接到多个对应的通孔430，并且一些或所有通孔430可以与一个或多个其它通孔430一起连接到对应接触420。类似地，在一些示例中，一些或所有迹线或互连238可以各自连接到多个对应的电极420，并且一些或所有电极420可以与一个或多个其它电极420一起连接到对应的迹线或互连238。在这种布置中，流过接触420的电流将在连接到它的通孔430中基本上相等地分配(假设基本上相同的通孔430)，使得基本上相等的通孔电流幅度流过连接到相同接触420的那些多个通孔430中的每一个。
在一个特定的此类示例中，通孔430可以布置在多行中，每行包括多个通孔430。“行”被定义为从器件100的一个边缘起全部处于相同距离或相对窄的距离范围内的通孔430的子集。这种行的示例可以包括，例如，沿着单一直线或沿着之字形线布置的多个通孔430(例如，如果该行包括一行六边形单位单元的多个顶点，则可能出现这种情况)。无论其具体布置如何，每一行都沿着第一横向维度跨器件100延伸，并且多行可以沿着第二正交横向维度跨器件100布置。给定行的每个通孔430可以连接到与连接到一行或多行其它通孔430的对应接触420不同的单个对应接触420。每一行电流是流经该行的相应通孔430的通孔电流幅度的总和。在一些示例中，行和接触420可以一对一地连接；在其它示例中，一个或多个接触420可以连接到一组多行。在一些示例中，通孔430可以不通过将接触420直接连接到多个通孔430而被组织成行，而是代替地通过配置驱动电路302以通过它们相应的独立接触420向构成给定行的所有通孔430传送相同的通孔驱动电流幅度。
这种通过直接连接至公共接触420或公共迹线或互连238、或者通过驱动电路302的操作耦合驱动特定组的独立通孔430而将通孔430分组为行可以很好地适用于产生所谓的倾斜发光强度分布，其在器件的第一边缘处或相对靠近器件的第一边缘处具有最大值，并朝着器件100的相对边缘单调减小(下文进一步讨论)。为了实现这种发射强度分布，驱动电路可以向每行提供对应的行电流，所述对应的行电流沿着第二横向维度(即，垂直于行)跨器件100单调减小。
有几种方式可以在多个通孔430中应用不同的通孔电流幅度。在许多示例中，通孔电流幅度将具有可以由驱动电路302传送的最小值和最大值；在这些示例中的许多示例中，最小通孔电流幅度可以大约等于零。在一些示例中，每个通孔430(或连接到同一接触420的通孔430的组)可以是“关”(承载最小通孔电流幅度)或“开”(承载最大通孔电流幅度)。在一些其它示例中，每个通孔430或连接的通孔430的组还可以在一些示例中以离散的步长或者在其它示例中在连续的范围内承载处于最小值和最大值(例如，最大通孔电流幅度的百分比或分数)之间的通孔电流幅度。在一些示例中，驱动电路302可以被布置成将这些中间通孔电流水平作为DC电流传送到相应的通孔430；在其它示例中，驱动电路302可以被布置成施加以高于主观闪烁融合阈值的频率(例如，高于约60Hz、高于约90Hz、高于约120Hz或高于约200Hz)交替的指定最小和最大通孔电流幅度，并且可以为每个通孔430(或连接的通孔430的组)选择0和1之间的对应占空比，以实现期望的时间平均通孔电流幅度。
驱动电路可以被布置为提供向阵列的相应通孔430提供的不同通孔电流幅度的跨器件100的一种或多种指定空间分布。通孔430中的每个指定的通孔电流幅度分布导致器件100上载流子复合和发光强度的对应空间分布。对于期望的发光强度空间分布，可以指定通孔电流幅度的对应分布，其与通孔430的空间布置相组合而导致期望的发射分布的可接受的近似。给定的近似是否“可接受”取决于发光器件100的特定用途；一些用途可能比其它用途有更严格的要求。各种发射分布可以有利地用于机动车应用中(例如，用于前灯近光或远光)，或者用于其它非机动车应用中。一种使用本发明的发光器件100的方法包括操作驱动电路302以向通孔430提供通孔电流幅度的指定空间分布，使得器件100根据相应的发射强度分布发射光。
期望发光强度分布的一个示例为上述倾斜分布，其中发射强度沿器件的第一边缘或其附近最大，并朝器件的相对边缘在一个维度上减小。这种发射强度分布可以有利地用在例如近光机动车前灯中(如在图11A/图11B的示例中)。通过配置驱动电路302以提供分布在通孔430中的通孔电流幅度，可以近似得到倾斜发射强度分布，这导致了期望的载流子复合分布，这可以使用相同通孔430的规则阵列以多种方式实现。在一些示例中，使用可变DC电流或固定的最小和最大通孔电流幅度之间的可变占空比，每个通孔430的通孔电流幅度可以随着距第一边缘的距离的增加而连续地或步进地单调减小。在一个具体示例中，对于具有5×5通孔430的阵列的器件100，最大通孔电流幅度被施加到第一行的每个通孔430，最大值的80％被施加到第二行，最大值的60％被施加到第三行，最大值的40％被施加到第四行，并且最大值的20％被施加到第五行(在图16A中示意性示出；可以采用其它阵列大小和其它位置依赖性)。
在一些示例中，每个通孔430接收最小或最大通孔电流幅度，但不接收中间值，并且接收最大通孔电流幅度的通孔430的数量在器件100中逐行减少。在另一个特定的5×5示例中，最大通孔电流幅度被施加到第一行的五个通孔、第二行的四个通孔、第三行的三个通孔、第四行的两个通孔和第五行的一个通孔，而所有其它通孔430接收最小通孔电流幅度(在图16B中示意性示出；可以采用其它阵列大小和其它位置依赖性)。注意，在器件100的第一边缘和最靠近该第一边缘的那些通孔430之间，发光强度通常会从刚好超过边缘的零增加到器件100的第一行通孔附近的最大强度。这种初始增加通常没有实际影响，并且表现出初始增加的器件仍然可以被认为具有单调递减的发光强度分布。
期望发光强度分布的另一个示例是所谓的1D峰值分布，其中发射强度沿跨器件100中心区域的线具有最大值，并沿一个横向维度在两个方向上朝着器件100的相对边缘减小。通过配置驱动电路302以提供在通孔430之间分布的通孔电流幅度，可以近似1D峰值发射强度分布，这导致期望的载流子复合分布，这可以使用相同通孔430的规则阵列以多种方式实现。在一些示例中，使用可变DC电流或固定的最小和最大通孔电流幅度之间的可变占空比，每个通孔430的通孔电流幅度可以从中心朝向相对边缘连续地或步进地减小。在特定的5×5示例中，最大通孔电流幅度被施加到第三行的每个通孔430，最大值的2/3被施加到第二和第四行，并且最大值的1/3被施加到第一和第五行(在图17A中示意性示出；可以采用其它阵列大小和其它位置依赖性)。在一些示例中，每个通孔430接收最小或最大通孔电流幅度，但不接收中间值，并且接收最大通孔电流幅度的通孔430的数量从中心行开始跨器件100逐行减少。在特定的5×5示例中，最大通孔电流幅度被施加到第三行的五个通孔、第二和第四行的三个通孔、以及第一和第五行的两个通孔，而所有其它通孔430接收最小通孔电流幅度(在图17B中示意性示出；可以采用其它阵列大小和其它位置依赖性)。
期望发光强度分布的另一个示例是所谓的2D峰值分布，其中发射强度在器件100的中心区域中具有最大值，并在沿器件100边缘的两个横向维度的两个方向上降低。这种发射强度分布可以有利地用于例如远光机动车前灯中。通过配置驱动电路302以提供在通孔430之间分布的通孔电流幅度，可以近似2D峰值倾斜发射强度分布，这导致期望的载流子复合分布，这可以使用相同通孔430的规则阵列以多种方式实现。在一些示例中，使用可变DC电流或固定的最小和最大通孔电流幅度之间的可变占空比，每个通孔430的通孔电流幅度可以从中心向所有边缘连续地或步进地减小。在特定的5×5示例中，最大通孔电流幅度被施加到第三行的中心通孔430，最大值的2/3被施加到第二和第四行的第二至第四通孔430以及第三行的第二和第四通孔103，并且最大值的1/3被施加到第一和第五行以及第二至第四行的第一和第五通孔(在图18A中示意性示出；可以采用其它阵列大小和其它位置依赖性)。在一些示例中，每个通孔430接收最小或最大通孔电流幅度，但不接收中间值，并且接收最大通孔电流幅度的通孔430的数量减小了从中心通孔430跨器件100的距离。在特定的5×5示例中，最大通孔电流幅度被施加到第三行的中心通孔430、第二和第四行的第二和第四通孔430、第三行的第一和第五通孔430、以及第一和第五行的第三通孔430，而所有其它通孔430接收最小通孔电流幅度(在图18B中示意性示出；可以采用其它阵列大小和其它位置依赖性)。
应注意，本文所述和所示的所有不同通孔电流分布及无数其它通孔电流分布均可以使用单个发光器件100或通过一组相同布置的发光器件100实现。这些不同的通孔电流分布和相应的不同发射分布是由驱动电路302的相应不同操作模式产生的，其说明了本发明的发光器件100的各种布置的效用，如下面进一步详述的。
在一些示例中，驱动电路302仅提供通孔电流对应幅度的跨器件100的单一指定空间分布，使得该器件被布置成仅提供单一对应的发光强度空间分布。尽管每个器件100仅产生单一的发射强度分布，但是制造商可以提供产生各种相应的不同发射强度分布的各种不同的发光装置，并且全部都结合相同的发光器件100。发射强度分布的差异源于驱动电路302的配置及其在多个接触420之间的连接的差异。例如，上述六个不同的示例都可以使用具有相同通孔430的5×5阵列的相同器件100来制造，因为接触420的独立性使得通过相应的接触420施加的每个通孔电流幅度独立于通过其它接触420施加的其它通孔电流。前述示例的各个发射强度分布之间的差异都可以通过它们各自的驱动电路302的配置或操作的差异来实现。在变型中，器件100的禁用(即，使不导电)某些通孔430同时保持其它通孔完好无损的后续处理可以用于在不同器件100之间实现不同的静态电流分布。这种处理可以以任何合适的方式实现，例如通过用激光或离子束烧蚀某些通孔430。
在其它示例中，可以对驱动电路302进行布置，以便在由驱动电路302提供的通孔电流幅度的两种或更多种不同指定空间分布之间实现动态切换。这种动态切换进而使得能够动态改变跨器件100的发光强度的空间分布，这可以有利地以各种方式使用。再次参考上面的5×5器件示例，驱动电路302可以被配置成简单地通过适当地重新路由或改变器件100的通孔430之间的通孔电流，使得能够在这些发射强度分布中的任何两个或所有三个之间切换。例如，在机动车前灯中，可以采用单组本发明的器件100，并且使用驱动电路302来改变倾斜分布(对于近光)和2D峰值分布(对于远光)之间的发射分布，而不是具有两组独立的常规器件10(一组是倾斜的，并且一组是2D峰值的)并且在它们之间针对近光和远光进行切换。发射强度分布的这种动态控制也可以用于例如汽车转弯或上坡时的横向或垂直前灯光束转向，或者用于任何数量的其它机动车目的和非机动车目的。
本发明的方法包括：(A)选择通孔电流幅度的第一指定空间分布；(B)操作驱动电路302以向通孔430提供通孔电流幅度的第一指定空间分布，并使器件100根据相应的第一发射强度分布发射光；(C)选择通孔电流幅度的第二指定空间分布，其不同于通孔电流幅度的第一指定空间分布；以及(D)操作驱动电路302以向通孔430提供通孔电流幅度的第二指定空间分布，并使器件100根据不同于第一发射强度分布的对应的第二发射强度分布发射光。
一种制造本发明发光器件100的方法，包括：(A)使用任何一种或多种合适的空间选择性材料处理技术，形成其之间具有结或有源层415的第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层410/419；(B)使用任何一种或多种合适的空间选择性材料处理技术，形成连接到第一掺杂半导体层410的通孔430的阵列；(C)使用任何一种或多种合适的空间选择性材料处理技术，形成通过通孔430的阵列连接到第一掺杂半导体层410的第一组接触420；以及(D)使用任何一种或多种合适的空间选择性材料处理技术，形成连接到第二掺杂半导体层419的第二组接触429。制造本发明的发光器件的另一种方法包括将驱动电路302连接到发光器件100的第一组接触和第二组接触420/429，并且布置驱动电路302以向通孔430提供通孔电流幅度的指定空间分布。
在一些示例中，可以将多个器件100布置在阵列200中，每个器件均具有相应的通孔430的阵列和独立接触420。这种阵列200可以包括形成在相应的独立半导体管芯上并安装在公共衬底或电路板上的多个器件100，或者可以包括单片形成在单个半导体管芯上的多个器件100。图19的示例包括如图14A中布置的三个发光器件100。阵列200可以以图14A-图14D或图15A-图15D所示的任何方式布置。可以采用任何合适或期望数量的发光器件100的阵列。驱动电路302可以被构造和连接以向器件阵列200的每个器件100的通孔阵列的对应通孔430提供通孔电流幅度的跨阵列200的每个器件100和跨器件100的阵列200的一个或多个指定空间分布(其包括上面讨论的任何一个)。根据跨每个器件的通孔430的阵列的布置以及由驱动电路302提供的通孔电流幅度在每个通孔阵列的通孔430和器件阵列200的器件100之间的指定分布，发光强度的空间分布可以跨阵列200的每个器件100和跨器件100的阵列200变化。
在一些示例中，通孔电流幅度的指定空间分布包括导致发光强度的对应空间分布的指定空间分布，该发光强度在阵列的相邻器件的相邻边缘之间相差小于阵列器件的峰值发射强度的约30％、小于阵列器件的峰值发射强度的约20％、或小于阵列器件的峰值发射强度的约10％。换句话说，发射强度分布被“缝合在一起”以形成所需的发射分布，该发射分布跨阵列200的器件100相对平滑地变化(其忽略了在相邻器件100的邻接边缘处的低发射强度的狭窄区域)。图20示出了一个示例，其中图19的阵列200被驱动以产生倾斜发射强度分布，该倾斜发射强度分布相对平滑地跨阵列200的三个器件100延伸(再次，其忽略了器件100之间出现的陡峭、狭窄的强度最小值)。图21示出了一个示例，其中图19的阵列200被驱动以产生1D峰值的发射强度分布，该1D峰值的发射强度分布相对平滑地跨阵列200的三个器件100延伸(再次，其忽略了器件100之间出现的陡峭、狭窄的强度最小值)。可以采用阵列200的任何合适的尺寸或布置，包括例如横向尺寸从几毫米到小于100微米的器件100，或者具有几个器件100直到大约数十个、数百个、数千个或更多个器件100的阵列。对于尺寸相对小的器件(例如，在microLED阵列中)，在一些情况下，每个器件的单个通孔430的数量会受到单个器件100的小尺寸的限制。然而，流入每个器件的独立控制的通孔电流可以平滑由阵列产生的整体强度分布(例如，减少LED显示器中的像素化现象)。
正如单个器件100一样，具有独立控制的接触420和通孔430的器件100阵列200可以以上述任何方式操作。在一些示例中，驱动电路302、迹线或互连238、接触420和430的布置可以为给定阵列200产生固定的发射分布强度。相同的阵列200可以利用驱动电路302的不同布置来提供不同的发射分布。在一些示例中，驱动电路302、迹线或互连238、接触420和430的布置可以产生对于给定阵列200可以动态变化的发射分布强度(如上所述)。
如图1-图6B所示的示例均不包括图12、图14A-图14D、图15A-图15D、或图19的本发明的布置中的任何一个。图1-图6B是器件的示例，其中可以有利地采用图12、图14A-图14D、图15A-图15D、或图19中的任何一个的本发明的布置，并且这样的实施方式应当落入本公开和所附权利要求的范围内。
除前述内容外，以下示例实施例落在本公开或所附权利要求的范围内。
示例1。一种半导体发光器件(LED)，包括：(a)第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层，其被布置用于发射由第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间的结或有源层处的载流子复合产生的光；(b)第一组多个独立的导电接触，每个导电接触电连接到第一掺杂半导体层；(c)第二组一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到第二掺杂半导体层；(d)跨该器件布置的多个导电通孔的阵列，该阵列的通孔将第一组接触连接到第一掺杂半导体层，每个通孔将第一组中的至多一个对应接触连接到第一掺杂半导体层，所述至多一个对应接触不同于连接到至少一个其它通孔的第一组中的对应接触，每个通孔被布置成在第一掺杂半导体层和第一组中的对应接触之间提供对应的离散的、局部的、外接的电连接；以及(e)连接到第一组接触的一组多个独立的导电迹线或互连，第一组中的每个接触连接到与连接到第一组中的至少一个其它接触的对应迹线或互连不同的多个迹线或互连中的单个对应迹线或互连。
示例2。根据示例1所述的器件，其中第一组接触和第二组接触是金属接触，并且阵列的通孔是金属通孔。
示例3。根据示例1或2中任一项所述的器件，其中所述通孔阵列作为基本相同的通孔的基本规则的网格跨所述器件布置。
示例4。根据示例1或2中任一项所述的器件，其中所述通孔阵列跨所述器件布置，使得通孔局部数量密度或通孔横向面积中的一个或两个根据跨所述器件的位置而变化。
示例5。根据示例1至4中任一项所述的器件，其中第一组中的每个接触连接到阵列的至多一个对应的通孔。
示例6。根据示例1至4中任一项所述的器件，其中所述第一组中的一个或多个接触各自连接到所述阵列的多个对应的通孔。
示例7。根据示例1至6中任一项所述的器件，其中(i)第一掺杂半导体层在第一组接触和第二掺杂半导体层之间，(ii)该器件还包括在第一掺杂半导体层和第一组接触之间的电绝缘层，以及(iii)通孔通过绝缘层将第一组接触连接到第一掺杂半导体层。
示例8。根据示例7所述的器件，其中第一掺杂半导体层是p掺杂层，并且第二掺杂半导体层是n掺杂层。
示例9。根据示例7或8中任一项所述的器件，其中所述第一组接触是金属接触，并且所述第一组接触和所述绝缘层被布置成充当用于由所述器件发射的光的复合光学反射器。
示例10。根据示例7至9中任一项所述的器件，还包括在第一掺杂半导体层和绝缘层之间并与第一掺杂半导体层接触的电极层，其中电极层对于由器件发射的光基本上是透明的，并且阵列的通孔通过将电极层连接到第一组接触而将第一掺杂半导体层连接到第一组接触。
示例11。根据示例10所述的器件，其中(i)所述电极层被布置为由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，使得基本上防止了相邻区域段之间的横向导电，以及(ii)所述电极层的每个区域段被连接到所述第一组中的至多一个对应接触。
示例12。根据示例10或11中任一项所述的器件，其中所述电极层包括氧化铟锡或氧化铟锌。
示例13。根据示例1至6中任一项所述的器件，其中(i)第二掺杂半导体层在第一组接触和第一掺杂半导体层之间，(ii)该器件还包括在第二掺杂半导体层和第一组接触之间的电绝缘层，(iii)通孔通过绝缘层和第二掺杂半导体层将第一组接触连接到第一掺杂半导体层，以及(iv)通孔与第二掺杂半导体层电绝缘。
示例14。根据示例13所述的器件，其中第一掺杂半导体层是n掺杂层，并且第二掺杂半导体层是p掺杂层。
示例15。根据示例13或14中任一项所述的器件，还包括位于第一掺杂半导体层上并与其接触的电极层，其中电极层对于由器件发射的光基本上是透明的，并且阵列的通孔通过将电极层连接到第一组接触而将第一掺杂半导体层连接到第一组接触。
示例16。根据示例15所述的器件，其中(i)所述电极层被布置为由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，使得基本上防止了相邻区域段之间的横向导电，以及(ii)所述电极层的每个区域段被连接到所述第一组中的至多一个对应接触。
示例17。根据示例15或16中任一项所述的器件，其中所述电极层包括氧化铟锡或氧化铟锌。
示例18。根据示例7至17中任一项所述的器件，其中所述绝缘层包括掺杂或未掺杂的二氧化硅。
示例19。根据示例1至18中任一项所述的器件，其中所述第一掺杂半导体层包括一种或多种掺杂的III-V族半导体材料或其合金，并且所述第二掺杂半导体层包括一种或多种III-V族半导体材料或其合金。
示例20。根据示例1至19中任一项所述的器件，其中所述第一掺杂半导体层被布置为基本上跨越所述器件的连续层，并且所述第二掺杂半导体层被布置为基本上跨越所述器件的连续层。
示例21。根据示例1至19中任一项所述的器件，其中(i)第一掺杂半导体层被布置为由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，使得基本上防止了相邻区域段之间的横向导电，以及(ii)第一掺杂半导体层的每个区域段连接到第一组中的至多一个对应接触。
示例22。根据示例21所述的器件，其中第二掺杂半导体层被布置为由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，使得基本上防止了相邻区域段之间的横向导电。
示例23。根据示例1至22中任一项所述的器件，还包括在第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间的结或有源层处的一个或多个有源半导体层。
示例24。根据示例1至23中任一项所述的器件，还包括在第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间的结或有源层处的一个或多个量子阱。
示例25。根据示例1至24中任一项所述的器件，其中所述第一组接触包括一个或多个边缘接触。
示例26。根据示例1至25中任一项所述的器件，其中所述第二组接触包括一个或多个边缘接触或区域接触。
示例27。根据示例1至26中任一项所述的器件，还包括跨所述器件布置的多个导电通孔的第二阵列，所述第二阵列的通孔将所述第二组接触连接到所述第二掺杂半导体层，所述第二组的每个通孔被布置成在所述第二掺杂半导体层和所述第二组中的相应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。
示例28。根据示例27所述的器件，其中所述第二组接触包括多个独立的导电接触，所述第二阵列的每个通孔将所述第二组中的至多一个对应接触连接到所述第二掺杂半导体层。
示例29。根据示例1至28中任一项所述的器件，还包括通过电迹线或互连连接到第一组接触和第二组接触的驱动电路，所述驱动电路被构造和连接以提供流经所述器件并使所述器件发射光的电驱动电流，并且被进一步构造和连接，使得(i)电驱动电流的相应部分作为相应的通孔电流流过阵列的一个或多个通孔，以及(ii)每个通孔电流幅度不同于阵列中的至少一个其它通孔的相应通孔电流幅度。
示例30。根据示例29所述的器件，其中每个电迹线或互连连接到第一组中的至多一个接触。
示例31。根据示例29所述的器件，其中一个或多个电迹线或互连各自连接到第一组的多个对应接触。
示例32。根据示例29至31中任一项所述的器件，其中所述第一组中的每个接触连接到所述阵列的至多一个通孔，以便使得相应的通孔电流幅度能够流过每个通孔，而与流过所述阵列的其它通孔的通孔电流幅度无关。
示例33。根据示例29至31中任一项所述的器件，其中所述第一组中的一个或多个接触各自连接到所述阵列的多个对应通孔，使得基本相等的通孔电流幅度流过连接到相同接触的多个通孔中的每一个。
示例34。根据示例33所述的器件，其中(i)阵列的通孔布置在多行中，并且每行包括多个通孔，(ii)每行沿着第一横向维度跨器件延伸，并且多行沿着第二正交横向维度跨器件布置，(iii)给定行的每个通孔连接到第一组中的相同对应接触，以及(iv)每一行通孔连接到第一组中的对应接触，该第一组中的对应接触不同于连接到至少另一行通孔的第一组中的对应接触。
示例35。根据示例34所述的器件，其中所述驱动电路被构造和连接成使得流经每行的通孔的通孔电流幅度的相应总和沿着第二横向维度跨所述器件单调减小。
示例36。根据示例29至35中任一项所述的器件，其中所述驱动电路被构造和连接成使得每个通孔电流幅度或者(i)基本上等于指定的最小通孔电流幅度，或者(ii)基本上等于大于指定的最小电流幅度的指定的最大通孔电流幅度。
示例37。根据示例29至35中任一项所述的器件，其中所述驱动电路被构造和连接成使得每个通孔电流幅度(i)基本上等于指定的最小通孔电流幅度，(ii)基本上等于大于指定的最小电流幅度的指定的最大通孔电流幅度，或者(iii)基本上等于在指定的最小电流幅度和指定的最大通孔电流幅度之间的一个或多个离散的指定的中间通孔电流幅度之
示例38。根据示例29至35中任一项所述的器件，其中，所述驱动电路被构造和连接，使得每个通孔电流幅度处于从指定的最小通孔电流幅度到大于指定的最小电流幅度的指定的最大通孔电流幅度的连续范围内。
示例39。根据示例37或38中任一项所述的器件，其中所述驱动电路被构造和连接以通过以高于约60Hz的频率以及零和一之间的对应占空比交替施加指定的最小和最大通孔电流幅度，向所述阵列的每个通孔提供指定的最小和最大电流幅度之间的对应指定通孔电流幅度。
示例40。根据示例36至39中任一项所述的器件，其中所述驱动电路被构造和连接成使得所指定的最小通孔电流幅度基本上等于零。
示例41。根据示例29至40中任一项所述的器件，其中(i)所述驱动电路被构造和连接以提供由所述驱动电路提供给所述阵列的相应通孔的通孔电流幅度的跨所述器件的一个或多个指定空间分布，以及(ii)发光强度的空间分布根据跨所述器件的通孔阵列的布置和由所述驱动电路提供的通孔电流幅度在所述阵列的通孔之间的指定分布而跨所述器件变化。
示例42。根据示例41所述的器件，其中通孔电流幅度的一个或多个指定空间分布包括导致发光强度的对应空间分布的指定空间分布，该发光强度沿着一个横向维度跨所述器件从最靠近器件的一个边缘的阵列的通孔朝向器件的相对边缘减小。
示例43。根据示例41或42中任一项所述的器件，其中所述通孔电流幅度的一个或多个指定空间分布包括导致发射光强度的对应空间分布的指定空间分布，所述发射光强度沿着跨所述器件的中心区域延伸的线呈现最大强度，并且沿着一个横向维度在两个方向上朝向所述器件的相对边缘的降低。
示例44。根据示例41至43中任一项所述的器件，其中所述通孔电流幅度的一个或多个指定空间分布包括导致发射光强度的对应空间分布的指定空间分布，所述发射光强度在所述器件的中心区域处呈现最大强度，并且沿着两个横向维度在两个方向上朝向所述器件的边缘降低。
示例45。根据示例41至44中任一项所述的器件，其中，所述驱动电路被布置成仅提供通孔电流的对应幅度的跨所述器件的单一指定空间分布，使得所述器件被布置成仅提供跨所述器件的发光强度的单一对应空间分布。
示例46。根据示例41至44中任一项所述的器件，其中所述驱动电路被布置成使得能够在由所述驱动电路提供的通孔电流幅度的两个或更多个不同的指定空间分布之间进行动态切换，使得能够动态改变跨所述器件的发光强度的空间分布。
示例47。一种使用示例46所述的器件的方法，该方法包括：(A)选择通孔电流幅度的第一指定空间分布；(B)操作驱动电路以向阵列的通孔提供通孔电流幅度的第一指定空间分布，使得该器件根据跨器件的发光强度的相应第一空间分布发射光；(C)选择通孔电流幅度的第二指定空间分布，其不同于通孔电流幅度的第一指定空间分布；以及(D)操作驱动电路以向阵列的通孔提供通孔电流幅度的第二指定空间分布，使得该器件根据跨器件的发光强度的对应第二空间分布发射光，该对应第二空间分布不同于发光强度的第一空间分布。
示例48。一种使用示例45或46中任一项所述的器件的方法，该方法包括操作驱动电路以向阵列的通孔提供通孔电流幅度的指定空间分布，使得该器件根据该跨器件的发光强度的对应空间分布发射光。
示例49。一种根据示例29至46中任一项的多个发光器件的阵列。
示例50。根据示例49所述的器件，其中(i)驱动电路被构造和连接以便提供由驱动电路提供给每个器件的阵列的相应通孔的通孔电流幅度的跨阵列的每个器件和跨器件的阵列的一个或多个指定空间分布，以及(ii)根据跨每个器件的通孔阵列的布置以及由驱动电路提供的通孔电流幅度在每个阵列的通孔和该阵列的器件之间的指定分布，发光强度的空间分布跨阵列的每个器件和跨器件的阵列而变化。
示例51。根据示例50所述的器件，其中所述通孔电流幅度的一个或多个指定空间分布包括指定空间分布，所述指定空间分布导致发光强度的对应空间分布，该发光强度在所述阵列的相邻器件的相邻边缘之间相差小于阵列器件的峰值发射强度的约30％、小于阵列器件的峰值发射强度的约20％、或小于阵列器件的峰值发射强度的约10％。
示例52。根据示例50或51中任一项所述的器件，其中通孔电流幅度的一个或多个指定空间分布包括导致发光强度的对应空间分布的指定空间分布，该发光强度(i)沿着一个横向维度跨器件阵列从最靠近器件阵列的一个边缘的通孔朝向器件阵列的相对边缘减小，(ii)沿着跨器件阵列的中心区域延伸的线呈现最大强度，并且沿着一个横向维度在两个方向上朝着器件阵列的相对边缘减小，或者(iii)在器件阵列的中心区域处呈现最大强度，并且沿着两个横向维度在两个方向上朝着器件阵列的边缘减小。
示例53。根据示例50至52中任一项所述的器件，其中，所述驱动电路被布置成仅提供通孔电流的对应幅度的跨每个器件和跨器件阵列的单一指定空间分布，使得所述器件被布置成仅提供跨每个器件和跨器件阵列的发光强度的单一对应空间分布。
示例54。根据示例50至53中任一项所述的器件，其中所述驱动电路被布置成使得能够在由所述驱动电路提供的通孔电流幅度的两个或更多个不同的指定空间分布之间进行动态切换，使得能够动态改变跨每个器件和跨所述器件阵列的发光强度的空间分布。
示例55。一种使用示例54所述的器件的方法，该方法包括：(A)选择通孔电流幅度的第一指定空间分布；(B)操作驱动电路以向器件阵列的每个器件的通孔阵列的通孔提供通孔电流幅度的第一指定空间分布，使得器件阵列根据跨每个器件和跨器件阵列的发光强度的相应第一空间分布发射光；(C)选择通孔电流幅度的第二指定空间分布，其不同于通孔电流幅度的第一指定空间分布；以及(D)操作驱动电路以向器件阵列的每个器件的通孔阵列的通孔提供通孔电流幅度的第二指定空间分布，使得器件阵列根据跨每个器件和跨器件阵列的发光强度的对应第二空间分布发射光，该对应第二空间分布不同于发光强度的第一空间分布。
示例56。一种使用示例53或54中任一项所述的器件的方法，该方法包括操作驱动电路以向每个通孔阵列的通孔提供通孔电流幅度的指定空间分布，使得该器件根据跨每个器件和跨器件阵列的发光强度的对应空间分布发射光。
示例57。一种用于制造示例1至28中任一项的发光器件的方法，该方法包括：(A)形成第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层，其中在它们之间具有结或有源层；(B)形成连接到第一掺杂半导体层的通孔阵列；(C)形成通过通孔阵列连接到第一掺杂半导体层的第一组接触；以及(D)形成连接到第二掺杂半导体层的第二组接触。
示例58。一种用于制造示例29至46中任一个的发光器件的方法，该方法包括将驱动电路连接到发光器件的第一组接触和第二组接触，并且布置驱动电路以向阵列的通孔提供通孔电流幅度的指定空间分布。
示例59。一种根据示例1至46中任一项的多个发光器件的阵列。
示例60。一种半导体发光装置，包括：(a)n掺杂半导体层和p掺杂半导体层，其被布置用于发射由n掺杂半导体层和p掺杂半导体层之间的结或有源层处的载流子复合产生的光；(b)第一组一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到p掺杂半导体层，以及第二组一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到n掺杂半导体层；以及(c)跨该器件布置的多个导电通孔的阵列，该阵列的通孔将第一组接触连接到p掺杂半导体层，每个通孔被布置成在p掺杂半导体层和第一组中的对应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接，(d)其中所述通孔阵列跨所述器件布置，使得通孔局部数量密度或通孔横向面积中的一个或两个根据跨所述器件的位置而变化，并且导致根据所述通孔阵列的布置而跨所述器件变化的发光强度的对应空间分布。
示例61。根据示例60所述的装置，其中还包括在p掺杂半导体层和第一组接触之间的电绝缘层，其中通孔通过绝缘层将第一组接触连接到p掺杂半导体层。
示例62。根据示例61所述的装置，其中第一组接触是金属接触，并且第一组接触和绝缘层被布置成充当由器件发射的光的复合光学反射器。
示例63。根据示例62所述的装置，还包括在p掺杂半导体层和绝缘层之间并与p掺杂半导体层接触的电极层，其中电极层对于由器件发射的光基本上是透明的，并且阵列的通孔通过将电极层连接到第一组接触而将p掺杂半导体层连接到第一组接触。
示例64。根据示例63所述的装置，其中电极层包括氧化铟锡或氧化铟锌。
示例65。根据示例60至64中任一项所述的装置，其中所述绝缘层包括掺杂或未掺杂的二氧化硅。
示例66。根据示例60至65中任一项所述的装置，其中p掺杂半导体层包括一种或多种掺杂的III-V族半导体材料或其合金，并且n掺杂半导体层包括一种或多种III-V族半导体材料或其合金。
示例67。根据示例60至66中任一项所述的装置，其中所述第一组接触包括一个或多个边缘接触。
示例68。根据示例60至67中任一项所述的装置，其中所述第二组接触包括一个或多个边缘接触或区域接触。
示例69。根据示例60至68中任一项所述的装置，还包括跨所述器件布置的多个导电通孔的第二阵列，所述第二阵列的通孔将第二组接触连接到n掺杂半导体层，第二组的每个通孔被布置成在n掺杂半导体层和第二组中的相应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。
示例70。一种用于使用示例60至69中任一项所述的装置的方法，该方法包括向第一组一个或多个接触施加公共驱动信号，使得该装置根据跨该装置的发光强度的对应空间分布来发射光。
示例71。一种用于制造示例60至69中任一项的发光装置的方法，该方法包括：(A)形成n掺杂半导体层和p掺杂半导体层，其中在它们之间具有结或有源层；(B)形成连接到p掺杂半导体层的通孔阵列；(C)形成通过通孔阵列连接到p掺杂半导体层的第一组一个或多个接触；以及(D)形成连接到n掺杂半导体层的第二组一个或多个接触。
本公开为说明性的、并且不是限制性的。鉴于本公开，进一步的修改对于本领域技术人员来说将是清楚的，并且旨在落入本公开或所附权利要求的范围内。意图是所公开的示例实施例和方法的等同物或其修改应当落入本公开或所附权利要求的范围内。
在前述具体实施方式中，出于精简公开内容的目的，可以将若干示例实施例中的各种特征组合在一起。这种公开的方法不应被解释为反映以下意图：任何要求保护的实施例需要比对应权利要求中明确列举的更多的特征。反而，如所附权利要求所反映的，发明主题可以在于(1ie in)少于单个公开的示例实施例的所有特征。因此，本公开应当被解释为隐含地公开了具有一个或多个特征的任何合适子集的任何实施例——这些特征在本申请中被示出、描述或要求保护——所述任何合适子集包括可能未在本文中明确公开的那些子集。特征的“合适”子集仅包括相对于该子集的任何其它特征既不不兼容也不互斥的特征。因此，所附权利要求由此被整体并入具体实施方式中，其中每个权利要求本身作为单独公开的实施例。此外，所附从属权利要求中的每一个应当被解释为——仅仅是为了通过所述将权利要求并入具体实施方式中进行公开的目的——就好像以多个从属形式写成并且从属于与其不矛盾的所有前述权利要求。还应注意，所附权利要求的累积范围可以但不一定涵盖本申请中公开的全部主题。
以下解释应当适用于本公开和所附权利要求。除非另有明确陈述，否则词语“包括”、“包含”、“具有”及其变体无论在何处出现都应被理解为开放式术语，其含义如同在其每个示例之后附加了诸如“至少”之类的短语一样。冠词“a”应被解释为“一个或多个”，除非“仅一个”、“单个”或其它类似的限制在特定上下文中被明确陈述或隐含；类似地，冠词“the”应被解释为“……中的一个或多个”，除非“……中仅一个”、“……中的单个”或其它类似的限制在特定的上下文中被明确地陈述或隐含。连词“或”应被解释为包含性的，除非：(i)它以其它方式明确陈述，例如，通过使用“或…或…”、“……中仅一个”或类似的语言；或者(ii)所列出的替代方案中的两个或更多个被理解或公开(隐含地或明确地)为在特定上下文中不兼容或互斥。在后一种情况下，“或”将被理解为仅涵盖涉及非互斥替代方案的那些组合。在一个示例中，“狗或猫”、“狗或猫中的一只或多只”以及“一只或多只狗或猫”中的每一个都将被解释为没有任何猫的一只或多只狗，或者没有任何狗的一只或多只猫，或者每一只中的一只或多只。在另一个示例中，“狗、猫或老鼠”、“狗、猫或老鼠中的一只或多只”和“一只或多只狗、猫或老鼠”中的每一个将被解释为(i)一只或多只狗，没有任何猫或老鼠，(ii)一只或多只猫，没有任何狗或老鼠，(iii)一只或多只老鼠，没有任何狗或猫，(iv)一只或多只狗以及一只或多只猫，没有任何老鼠，(v)一只或多只狗以及一只或多只老鼠，没有任何猫，(vi)一只或多只猫以及一只或多只老鼠，没有任何狗，或(vii)一只或多只狗、一只或多只猫、以及一只或多只老鼠。在另一个示例中，“狗、猫或老鼠中的两只或更多只”或“两只或更多只狗、猫或老鼠”中的每一个将被解释为(i)一只或多只狗以及一只或多只猫，没有任何老鼠，(ii)一只或多只狗以及一只或多只老鼠，没有任何猫，(iii)一只或多只猫以及一只或多只老鼠，没有任何狗，或(iv)一只或多只狗、一只或多只猫、以及一只或多只老鼠；“三只或更多只”、“四只或更多只”等等将被类似地解释。
出于本公开或所附权利要求的目的，当采用与数值量相关的术语——诸如“约等于”、“基本上等于”、“大于约”、“小于约”等——时，应当适用与测量精度和有效数字相关的标准惯例，除非明确阐明了不同的解释。对于由诸如“基本上防止”、“基本上不存在”、“基本上消除”、“大约等于零”、“可忽略的”等等短语描述的零量，每个这样的短语应该表示以下情况：其中所讨论的量已经减少或缩小到这样的程度，使得在所公开或要求保护的设备或方法的预期操作或使用的上下文中，为了实践目的，该设备或方法的总体行为或性能与实际上已经完全去除零量、精确等于零、或以其它方式精确为零量时将已经发生的行为或性能没有区别。
出于本公开和所附权利要求的目的，实施例、实例或权利要求的元件、步骤、限制或其它部分的任何标注(例如，第一、第二、第三等，(a)、(b)、(c)等，或(一)、(二)、(三)等)仅仅是为了清晰的目的，并且不应当被解释为暗示如此标注的部分的任何种类的排序或优先顺序。如果任何这样的排序或优先顺序是有意的，则它将在实施例、示例或权利要求中明确列举，或者在一些示例中，基于实施例、示例或权利要求的具体内容，它将是隐含的或固有的。在所附权利要求中，如果期望在设备权利要求中援引35 USC§112(f)的规定，那么词语“装置”将出现在该设备权利要求中。如果期望在方法权利要求中援引那些规定，则词语“用于……的步骤”将出现在该方法权利要求中。反之，如果词语“装置”或“用于……的步骤”没有出现在权利要求中，那么35 USC§112(f)的规定不旨在被援引用于该权利要求。
如果任何一种或多种公开内容通过引用并入本文，且此类并入的公开内容与本公开部分或全部冲突、或者与本公开在范围上不同，那么对于冲突的程度、更广泛的公开内容、或更广泛的术语定义，以本公开为准。如果此类并入的公开内容部分或全部相互冲突，那么对于冲突的程度，以较晚日期的公开为准。
按照需要提供了摘要，以帮助在专利文献内搜索具体主题的那些人。然而，摘要不旨在暗示任何特定权利要求一定涵盖其中所列举的任何元件、特征或限制。由每个权利要求所涵盖的主题的范围应该仅由该权利要求的列举来确定。

Claims (24)

1.一种半导体发光器件(LED)，包括：
(a)第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层，其被布置用于发射由所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层之间的结处的载流子复合产生的光；
(b)第一组多个独立的导电接触，每个导电接触电连接到所述第一掺杂半导体层；
(c)第二组一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到所述第二掺杂半导体层；
(d)跨所述半导体发光器件布置的多个导电通孔的阵列，所述阵列的通孔将第一组多个独立的导电接触连接到所述第一掺杂半导体层，每个通孔将第一组多个独立的导电接触中的至多一个对应接触连接到所述第一掺杂半导体层，每个通孔被布置成在所述第一掺杂半导体层和第一组多个独立的导电接触中的对应接触之间提供对应的离散的、局部的、外接的电连接；以及
(e)连接到第一组多个独立的导电接触和第二组一个或多个导电接触的驱动电路，所述驱动电路被构造和连接以提供流过所述半导体发光器件并使所述半导体发光器件发射光的电驱动电流，并且被进一步构造和连接成使得(i)所述电驱动电流的相应部分作为相应的通孔电流流过所述阵列的一个或多个通孔，以及(ii)每个通孔电流幅度不同于所述阵列的至少一个其它通孔的相应通孔电流幅度。
2.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述通孔的阵列作为基本相同的通孔的基本规则的网格跨所述半导体发光器件布置。
3.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中(i)所述第一掺杂半导体层在所述第一组多个独立的导电接触和所述第二掺杂半导体层之间，(ii)所述半导体发光器件还包括在所述第一掺杂半导体层和所述第一组多个独立的导电接触之间的电绝缘层，以及(iii)所述通孔通过所述电绝缘层将所述第一组多个独立的导电接触连接到所述第一掺杂半导体层。
4.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其中所述第一组多个独立的导电接触是金属接触，并且所述第一组多个独立的导电接触和所述电绝缘层被布置成充当由所述半导体发光器件发射的光的复合光学反射器。
5.根据权利要求3所述的半导体发光器件，还包括在所述第一掺杂半导体层和所述电绝缘层之间并与所述第一掺杂半导体层接触的电极层，其中所述电极层对于由所述半导体发光器件发射的光基本上是透明的，并且所述阵列的通孔通过将所述电极层连接到第一组多个独立的导电接触而将所述第一掺杂半导体层连接到第一组多个独立的导电接触。
6.根据权利要求5所述的半导体发光器件，其中(i)所述电极层被布置为由电绝缘材料分隔的多个离散的区域段，使得基本上防止了相邻区域段之间的横向电传导，并且(ii)所述电极层的每个区域段被连接到所述第一组多个独立的导电接触中的至多一个对应接触。
7.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中(i)所述第二掺杂半导体层在所述第一组多个独立的导电接触和所述第一掺杂半导体层之间，(ii)所述半导体发光器件还包括在所述第二掺杂半导体层和所述第一组多个独立的导电接触之间的电绝缘层，(iii)所述通孔通过所述电绝缘层和所述第二掺杂半导体层将第一组多个独立的导电接触连接到所述第一掺杂半导体层，以及(iv)所述通孔与所述第二掺杂半导体层电绝缘。
8.根据权利要求1所述的半导体发光器件，还包括跨所述半导体发光器件布置的多个导电通孔的第二阵列，所述第二阵列的通孔将第二组一个或多个导电接触连接到所述第二掺杂半导体层，第二组一个或多个导电接触的每个通孔被布置成在所述第二掺杂半导体层和第二组一个或多个导电接触中的相应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。
9.根据权利要求8所述的半导体发光器件，其中所述第二组一个或多个导电接触包括多个独立的导电接触，所述第二阵列的每个通孔将所述第二组一个或多个导电接触中的至多一个对应接触连接到所述第二掺杂半导体层。
10.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中第一组多个独立的导电接触中的每个接触连接到所述阵列的至多一个通孔，以使得相应的通孔电流幅度能够流过每个通孔，而与流过所述阵列的其它通孔的通孔电流幅度无关。
11.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中第一组多个独立的导电接触中的一个或多个接触各自连接到所述阵列的多个对应通孔，使得基本相等的通孔电流幅度流过连接到同一接触的多个通孔中的每一个。
12.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述驱动电路被构造和连接成使得每个通孔电流幅度或者(i)基本上等于指定的最小通孔电流幅度，或者(ii)基本上等于大于指定的最小电流幅度的指定的最大通孔电流幅度。
13.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中所述驱动电路被构造和连接成使得每个通孔电流幅度(i)基本上等于指定的最小通孔电流幅度，(ii)基本上等于大于指定的最小电流幅度的指定的最大通孔电流幅度，(iii)基本上等于在指定的最小电流幅度和指定的最大通孔电流幅度之间的一个或多个离散的指定的中间通孔电流幅度之一，或者(iv)在从指定的最小通孔电流幅度到大于指定的最小电流幅度的指定的最大通孔电流幅度的连续范围内。
14.根据权利要求1所述的半导体发光器件，其中(i)所述驱动电路被构造和连接以提供由所述驱动电路提供给所述阵列的相应通孔的通孔电流幅度的跨所述半导体发光器件的一个或多个指定空间分布，以及(ii)根据跨所述半导体发光器件的通孔阵列的布置和由所述驱动电路提供的通孔电流幅度的阵列的通孔之间的指定分布，发光强度的空间分布跨所述半导体发光器件而变化。
15.根据权利要求14所述的半导体发光器件，其中通孔电流幅度的一个或多个指定空间分布包括导致发光强度的对应空间分布的指定空间分布，所述发光强度(i)沿着一个横向维度跨所述半导体发光器件从最靠近所述半导体发光器件一个边缘的阵列的通孔朝向所述半导体发光器件的相对边缘减小，(ii)沿着跨所述半导体发光器件的中心区域延伸的线呈现最大强度，并且沿着一个横向维度在两个方向上朝着所述半导体发光器件的相对边缘降低，或者(iii)在所述半导体发光器件的中心区域处呈现最大强度，并且沿着两个横向维度在两个方向上朝着所述半导体发光器件的边缘降低。
16.根据权利要求14所述的半导体发光器件，其中所述驱动电路被布置成仅提供所述通孔电流的对应幅度的跨所述半导体发光器件的单一指定空间分布，使得所述半导体发光器件被布置成仅提供跨所述半导体发光器件的发光强度的单一对应空间分布。
17.根据权利要求14所述的半导体发光器件，其中，所述驱动电路被布置成使得能够在由所述驱动电路提供的通孔电流幅度的两个或更多个不同的指定空间分布之间进行动态切换，从而使得能够动态改变跨所述半导体发光器件的发光强度的空间分布。
18.一种使用根据权利要求17所述的半导体发光器件的方法，所述方法包括：
(A)选择通孔电流幅度的第一指定空间分布；
(B)操作驱动电路以向阵列的通孔提供通孔电流幅度的第一指定空间分布，从而使所述半导体发光器件根据跨所述半导体发光器件的发光强度的相应第一空间分布发射光；
(C)选择通孔电流幅度的第二指定空间分布，所述第二指定空间分布不同于通孔电流幅度的第一指定空间分布；以及
(D)操作驱动电路以向阵列的通孔提供通孔电流幅度的第二指定空间分布，从而使所述半导体发光器件根据跨所述半导体发光器件的发光强度的对应第二空间分布发射光，所述对应第二空间分布不同于发光强度的第一空间分布。
19.一种使用根据权利要求14所述的半导体发光器件的方法，所述方法包括操作驱动电路以向阵列的通孔提供通孔电流幅度的指定空间分布，从而使所述半导体发光器件根据跨所述半导体发光器件的发光强度的对应空间分布发射光。
20.一种半导体发光装置，包括：
(a)n掺杂半导体层和p掺杂半导体层，其被布置用于发射由所述n掺杂半导体层和所述p掺杂半导体层之间的结处的载流子复合产生的光；
(b)第一组一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到所述p掺杂半导体层，以及第二组一个或多个导电接触，每个导电接触电连接到所述n掺杂半导体层；和
(c)跨半导体发光器件布置的多个导电通孔的阵列，所述阵列的通孔将第一组一个或多个导电接触连接到所述p掺杂半导体层，每个通孔被布置成在所述p掺杂半导体层和第一组一个或多个导电接触中的对应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接，
(d)其中所述通孔的阵列跨所述半导体发光器件布置，使得通孔局部数量密度或通孔横向面积中的一个或两个根据跨所述半导体发光器件的位置而变化，并且导致根据所述通孔的阵列的布置而跨所述半导体发光器件变化的发光强度的对应空间分布。
21.根据权利要求20所述的半导体发光装置，其中还包括所述p掺杂半导体层和第一组一个或多个导电接触之间的电绝缘层，其中所述通孔通过所述电绝缘层将第一组一个或多个导电接触连接到所述p掺杂半导体层。
22.根据权利要求21所述的半导体发光装置，其中所述第一组一个或多个导电接触是金属接触，并且所述第一组一个或多个导电接触和所述电绝缘层被布置成充当由所述半导体发光器件发射的光的复合光学反射器。
23.根据权利要求22所述的半导体发光装置，还包括在所述p掺杂半导体层和所述电绝缘层之间并且与所述p掺杂半导体层接触的电极层，其中所述电极层对于由所述半导体发光器件发射的光基本上是透明的，并且所述阵列的通孔通过将所述电极层连接到第一组一个或多个导电接触而将所述p掺杂半导体层连接到第一组一个或多个导电接触。
24.根据权利要求20所述的半导体发光装置，还包括跨所述半导体发光器件布置的多个导电通孔的第二阵列，所述第二阵列的通孔将第二组一个或多个导电接触连接到所述n掺杂半导体层，第二组一个或多个导电接触的每个通孔被布置成在所述n掺杂半导体层和第二组一个或多个导电接触中的相应接触之间提供相应的离散的、局部的、外接的电连接。
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