CN116210082B - 用于led应用的侧涂层材料中的着色和散射颗粒 - Google Patents

Abstract

本文公开的磷光体转换LED侧反射器包含在来自pcLED的光照射下光化学稳定的颜料。颜料吸收由第一磷光体转换LED发射的光谱的至少一部分中的光。侧反射器还可以包括光散射颗粒或空气空隙。颜料、光散射颗粒或空气空隙可以均匀地分布在反射器中。替代地，侧反射器可以是分层的，其中颜料、光散射颗粒或空气空隙不均匀地分布在反射器中。侧反射器可以包括磷光体颗粒。

Description

用于LED应用的侧涂层材料中的着色和散射颗粒

优先权要求

本申请要求2019年10月25日提交的美国申请号16/664617、2020年2月13日提交的欧洲申请号20157143.7和2020年10月22日提交的美国申请号17/077928的优先权。所述申请都以其全部内容通过引用并入本文。

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，以形成阵列。这种阵列可以用来形成有源照明显示器，诸如在智能手机和智能手表、计算机或视频显示器、或者标牌中采用的那些。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

发光器件包括衬底、第一和第二磷光体转换LED、以及侧反射器。第一和第二磷光体转换LED中的每一个包括对应的半导体LED、对应的波长转换结构、发光外表面、和侧壁。每个半导体发光二极管设置在衬底上；每个波长转换结构设置在对应的半导体LED的与衬底相反的表面上。每个发光外表面定位成与衬底相反，并且侧壁从衬底延伸到每个磷光体转换LED的发光表面。磷光体转换LED通过由衬底和它们相应的侧壁限定的隔道彼此隔开。隔道（street）的宽度小于约0.10毫米。侧反射器设置在第一磷光体转换LED的侧壁上的隔道中并且包括一种或多种颜料，所述一种或多种颜料吸收由第一磷光体转换LED发射的光谱的至少一部分中的光。该隔道可以小于大约0.05毫米宽。磷光体转换LED可以一起单片集成在衬底上，并且可以具有小于约1.0毫米或小于约0.10毫米的横向尺寸。

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3×3 LED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示出了安装在图6A的电子板上的示例pcLED阵列。

图7示出了示例pcLED阵列的一部分的示意性截面视图，其包括LED像素之间的着色（pigmented）和散射侧涂层材料。

图8A示出了包含不同浓度的蓝色吸收颜料的侧涂层材料样品的反射光谱；图8B示出了图8A的样品的相应透射光谱。

图9A示出了具有由图8A和图8B的样品侧涂层材料形成的反射侧壁的pcLED的输出的色点坐标u'和v'；图9B比较了来自图9A的pcLED的总光输出。

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他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（lateral）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。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发明原理。

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106（例如，磷光体层）。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他合适的材料体系形成的、并且发射任何其他合适波长的光的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的其他电路，并且可以由任何合适的材料形成。

可选地，各个pcLED 100可以包含透镜或其他光学元件，或者布置成与透镜或其他光学元件组合，所述透镜或其他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头灯中使用。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头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约1.0毫米、小于约0.5毫米、小于约0.10毫米、或者小于约0.05毫米的宽度w₁（例如，边长）。阵列200中的LED 100可以通过在阵列200的平面中具有例如十分之一毫米、小于约0.10毫米、小于约0.05毫米、小于约0.020毫米、小于约0.010毫米、或者小于约0.005毫米的宽度w₂的隔道、巷道（lane）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、凹槽或隔道，或者通过适当布置的绝缘材料（例如，填充沟槽）彼此电隔离。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型接触234。单片结构生长或设置在衬底204上。每个像素包括p型接触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（或其他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型接触234的至少一部分与半导体的一个或多个层分开。n型接触234、沟槽230内的其他材料、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），每个显示像素包括单个半导体LED像素102（图5A中未示出）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），每个显示像素包括多个半导体LED像素102（图5B中未示出）和多个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。

高反射侧涂层通常用于顶部发射器LED应用中，以将通过LED侧壁射出的光重定向至位于管芯顶表面上的波长转换结构。如果LED管芯的侧壁区域具有相当大的尺寸，例如，如果没有反射器涂层位于侧壁区域上，则由管芯产生的光子的大约40%将不被转换。这种侧涂层可以包括在所示的任何示例中，例如，在沟槽230内或结合到屏障220中。

形成侧壁反射器的一种方法是在侧壁上涂敷一层混有粘合剂（例如硅树脂）的光散射颗粒层，例如通过分配或模塑。因为入射在这种反射器上的光的反射是通过一系列反射（散射）或折射事件（通常两者都有）发生的，所以通常可能需要垂直于管芯的长路径长度和相应大厚度的反射层来提供对多余光的充分反射和消光。

常规侧涂层材料包括液体硅树脂中的TiO₂粉末颗粒，以及SiO₂/Al₂O₃纤维或玻璃纤维/TiO₂/硅树脂模塑料（compound）。在一些示例中，这些材料的透射使得如果围绕管芯/转换器的反射层的厚度< 250微米，则来自LED的蓝色光子和来自波长转换器的转换光可以穿透反射器。穿过反射器的光子可能被相邻的pcLED散射或吸收，这一过程称为串扰。通过反射器泄漏的光子还会导致pcLED的颜色偏移或过度转换的红色输出，或者会不利地影响对比度。

一些pcLED应用可能需要在LED发射器的侧面上的薄侧涂层（例如，由于空间限制），并且同时可能对穿透薄侧涂层的光子非常敏感并且导致阵列的pcLED之间的颜色偏移和串扰。这对于应用（机动车、闪光灯、投影、显示器等）可以是重要的，其中光学对比度是一个重要的光学参数。例如，如果pcLED布置于在pcLED之间具有窄间距（例如，< 40微米）的阵列（例如，如在pc-miniLED阵列或pc-microLED阵列中）中，则来自LED的蓝色光子在一些实例中可以穿透相邻pcLED之间的薄TiO₂/硅树脂层，导致pcLED阵列的相邻像素中的串扰和颜色变化。

根据本公开或权利要求的发明布置针对图7所示的器件进行了讨论，但适用于任何pcLED阵列、pc-miniLED阵列或pc-microLED阵列，包括附图中所示的其他示例。图7示出了pcLED阵列200中共享衬底204上的若干相邻的各个pcLED像素100的简化示意性截面视图。pcLED阵列200可以包括布置在共享衬底204上的更多的这种pcLED像素，但是为了简单起见，这里仅示出了几个。每个pcLED像素100包括设置在衬底204上的半导体LED像素102，以及设置在LED像素102上的波长转换结构106（即，磷光体像素106）。pcLED 100通过隔道（即，沟槽或间隙；在图4A和图4B中标为沟槽230；填充有屏障材料220，但是在图7中没有单独标出）彼此间隔开，该隔道具有宽度w₂（例如，如图4A中）。例如，隔道可以具有5到30微米的宽度w₂，或者任何其他合适的宽度，包括上面公开的宽度。可选的关态白色层（未示出）可以设置在每个波长转换结构106的顶部光输出表面上。关态白色层通常强烈散射环境光，并因此当pcLED不工作时呈现白色，但是在由pcLED工作导致的升高温度下散射变少。

虽然在图7中，隔道示出为由垂直于衬底204定向的直的平行pcLED侧壁限定，但在其他变型中，LED侧壁、波长转换器侧壁、或LED侧壁和波长转换器侧壁两者均可以相对于衬底204成角度。因此，朝向pcLED 100的顶部发光表面的隔道可以比靠近衬底204的更窄，或者替代地，靠近pcLED 100的顶部发光表面的隔道比靠近衬底204的更宽。

可以使用任何合适的方法形成pcLED像素100的阵列。像素之间的隔道可以例如通过光刻胶图案化、机械锯切或激光图案化来形成。波长转换结构106可以直接形成在LED102上，或者波长转换器106的阵列可以单独形成，并然后附接到LED 102的阵列，以形成pcLED像素100的阵列200。

每个LED 102包括设置在n型层和p型层（例如，图4B的层102a/102b/102c）之间的有源区。在二极管结构上施加合适的正向偏压导致从有源区发射光。LED可以是例如发射蓝光、紫光或紫外光的III族氮化物LED。也可以使用由任何其他合适的材料体系形成并发射任何其他合适波长的光的LED。如上所述，其他合适的材料体系可以包括例如III族磷化物材料、III族砷化物材料和II-VI族材料。

波长转换结构106可以包括例如分散在粘合剂中的磷光体颗粒。例如，合适的粘合剂可以包括硅树脂和溶胶凝胶。替代地，波长转换结构106可以包括陶瓷磷光体结构，例如通过烧结磷光体颗粒形成。每个波长转换结构106可以包括仅单一组分的磷光体，或者两种或更多种不同组分的磷光体。阵列200的每个pcLED 100可以具有与阵列200的其他pcLED100相同的一种或多种磷光体材料，或者这一种或多种磷光体材料可以在阵列200的pcLED100之间不同。波长转换结构106中的磷光体可以例如将蓝光转换成红光、黄光、绿光或青光。取决于来自阵列200的pcLED 100的期望光输出，可以使用任何合适的磷光体材料。

反射侧涂层220设置在pcLED的侧面上，在相邻pcLED 100之间的隔道中。如图7中所示，反射侧涂层220可以填充隔道。替代地，相邻的pcLED 100可以各自在像素之间的隔道中具有侧涂层220，而不完全填充隔道（未示出）。这种侧涂层用于至少部分地将相邻的pcLED彼此隔离，即，减少或防止从第一pcLED发射的光泄漏到相邻的第二pcLED中，作为第二pcLED输出的一部分被散射或被吸收并且导致不希望的发射，该不希望的发射然后形成第二pcLED输出的一部分。这种泄漏或串扰在需要相邻pcLED之间的高对比度的应用中是不期望的（例如，对于用作显示设备的pcLED阵列）。这种泄漏或串扰还会以不受控制或不期望的方式改变阵列的pcLED的颜色分布（color profile）或色点。传统的侧反射器通常包括散射颗粒、散射空隙或反射颗粒，它们将至少一些光重定向回到发光的pcLED，并减少或防止传播到相邻的pcLED中。

本文公开的用于在pcLED的侧反射器中使用的侧反射器涂层材料包含在来自pcLED的光照射下光化学稳定的颜料。颜料吸收由pcLED发射的光。颜料是指吸收光并且不作为响应发射更长波长的光的材料。因此，颜料不同于磷光体。在一些变体中，颜料吸收蓝光和绿光，并透射或反射红光。在一些变体中，颜料吸收蓝光和红光，并透射或反射绿光。在一些变体中，颜料反射蓝光并吸收绿光或红光或两者。侧涂层材料可以包括分散在透明粘合剂材料（例如硅树脂或溶胶凝胶）中的光散射空隙或光散射颗粒（例如TiO₂颗粒），颜料也分散在该透明粘合剂材料中。侧涂层材料还可以可选地包括磷光体颗粒。颜料可以是无机或有机颜料。

此类侧涂层材料中的低浓度颜料可以有助于减少通过侧壁的光泄漏，并且也有助于定制pcLED的色点。对于没有蓝宝石衬底的薄膜倒装芯片LED，这些颜料的优点可能更显著。

如本文公开的侧涂层和侧涂层材料可以用于例如机动车、闪光灯、照明和显示器应用中使用的pcLED阵列。包括颜料的侧涂层可以有利地用于pcLED阵列中，其中阵列的相邻pcLED之间的间隔可能不提供足够的光传播路径长度来导致足够的隔离。这种情形可以出现在例如如上所述的pc-miniLED阵列或pc-microLED阵列中，其中相邻pcLED之间的间距通常小于约0.10毫米、小于约0.05毫米或甚至更小。如果单独的反射或散射颗粒不在阵列的相邻pcLED之间提供足够的隔离，则在一些示例中，添加如本文公开或要求保护的一种或多种颜料可以将隔离提高到可接受的水平。

如上所概述，反射侧涂层220由包含颜料的材料形成，所述颜料在来自LED 102和波长转换结构106的光照射下光化学稳定。这些颜料吸收来自pcLED 100的光，从而减少通过侧壁的光泄漏。这允许有效隔离相邻的pcLED像素，其反射侧壁比在没有颜料的情况下将必需的反射侧壁薄得多。因为可以选择颜料来选择性地仅吸收来自pcLED的部分光谱，所以它们也可以帮助定制pcLED的色点。

合适的无机绿色颜料（吸收蓝光和红光）可以包括例如Co₂TiO₄、Zn₂TiO₄、Ni₂TiO₄或(Co, Zn, Ni)₂TiO₄。合适的无机红色颜料（吸收蓝光和绿光）可以包括例如BiO₄V（钒酸铋）。合适的无机蓝色颜料（吸收绿光和红光）可以包括例如CoAl₂O₄或YInMn-blue。合适的有机蓝色和绿色颜料可以包括例如酞菁。合适的有机红色颜料可以包括例如苝。可以使用其他合适的颜料。

还如上所概述，颜料可与光散射颗粒一起分散在粘合剂中，也可以可选地与磷光体颗粒一起分散在粘合剂中。包含磷光体颗粒的优点在于，当相邻的pcLED像素输出光时，在工作像素之间会有较小的暗间隙，而不需使用外部光学器件来使分辨率模糊。反射侧涂层中的磷光体颗粒可以例如将来自LED的蓝光转换成红色、黄色、绿色或青光。

可以将侧涂层材料涂敷于pcLED阵列200，以通过例如分配、喷涂或模塑工艺填充隔道。多余的侧涂层材料——例如设置在波长转换结构的光输出顶表面上或设置在波长转换结构上的关态白色层的光输出顶表面上的侧涂层材料——可以通过例如机械磨损、平面化、抛光或研磨来去除。

沉积后，反射侧涂层220可以包括例如TiO₂光散射颗粒、空气空隙、无机或有机颜料、以及可选的磷光体颗粒，这些全部均匀分散在硅树脂或溶胶凝胶粘合剂基质中。空气空隙可作为光散射体，并且也可降低粘合剂基质的折射率。在这种变型中，磷光体颗粒和周围基质的折射率之间的差异在整个反射器中通常是均匀的。

替代地，反射侧涂层可以包括平行于pcLED 100的侧面定向的两层或更多层。设置在pcLED侧面上的第一层可以包括分散在透明硅树脂或溶胶凝胶基质中的光散射颗粒（以及可选的空气空隙）。设置在第一层上并通过第一层与pcLED间隔开的第二层可以包括分散在透明硅树脂或溶胶凝胶基质中的颜料。单独的层可以包含不同的粘合剂基质。这种层状结构使第一层（例如TiO₂）的光散射/反射效果最大化，同时保持含颜料层的吸收/灭光（light extinguishing）效果。

层状结构可以通过连续施加厚度小于隔道宽度的第一层，然后施加第二层来制成。也可以通过首先用第一层的侧涂层材料填充隔道，然后在第一层内锯切或蚀刻较小的隔道，然后用第二层的材料填充新的隔道来进行分层。

两个相邻pcLED像素之间的所得分层反射侧涂层结构可以包括，例如，设置在一个pcLED像素的侧壁上的第一光散射颗粒层，设置在另一个相邻pcLED像素的侧壁上的第二光散射颗粒层，以及设置在第一和第二光散射层之间的一个或多个颜料层。如果合适，反射侧涂层220可以包括两个相邻的pcLED像素100之间的附加层。在这种层状结构中，磷光体颗粒可以可选地分散在光散射颗粒层中、颜料层中、或者光散射层和颜料层两者中。

在刚刚描述的分层侧涂层反射结构中，磷光体颗粒和周围基质的折射率之间的差异可以随着距pcLED侧壁的距离而变化（例如，具有梯度），因为基质是分层的而非均匀的，且不同层中的基质折射率可能不同。取决于层结构，折射率可以例如逐渐变化，或者更强烈地（如例如阶跃函数）变化。

图8A和图8B分别示出了侧涂层材料样品的反射和透射光谱，所述侧涂层材料样品包含不同浓度（wgt%范围为从0.00%至0.5%）的约0.5至1微米直径的蓝色吸收颜料Fe₂O₃的颗粒，所述颗粒均匀分散在TiO₂/硅树脂混合物中。

图9A示出了具有由这些样品侧涂层材料形成的反射侧壁的pcLED的输出的色点坐标u'和v'，并表明了通过增加颜料浓度的侧壁来增加蓝光的侧壁光吸收将pcLED的色点移动到更高的u'和v'色点。图9B示出了增加的颜料浓度降低了来自pcLED的总光输出。这些pcLED在操作中的图像（未示出）表明，来自pcLED的侧面光泄漏随着侧壁反射器中颜料浓度的增加而减少。

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。一种发光器件，包括：（a）衬底；（b）第一磷光体转换LED，包括设置在衬底上的第一半导体LED、设置在第一半导体LED的与衬底相反的表面上的第一波长转换结构、定位成与衬底相反的发光外表面、以及从衬底延伸到发光表面的侧壁；（c）第二磷光体转换LED，包括设置在衬底上的第二半导体LED、设置在第二半导体LED的与衬底相反的表面上的第二波长转换结构、与衬底相反的发光外表面、以及从衬底延伸到发光表面的侧壁，第二磷光体转换LED通过由衬底、第一磷光体转换LED的侧壁、和第二磷光体转换LED的相邻侧壁限定的隔道与第一磷光体转换LED隔开，所述隔道的宽度小于约0.10毫米；以及（d）侧反射器，其设置在第一磷光体转换LED的侧壁上的隔道中并且包括一种或多种颜料，所述一种或多种颜料吸收由第一磷光体转换LED发射的光谱的至少一部分中的光。

示例2。根据示例1所述的发光器件，其中所述第一和第二磷光体转换LED单片集成在所述衬底上，并且具有小于约1.0毫米的横向尺寸。

示例3。根据示例1或2中任一项所述的发光器件，其中所述第一和第二磷光体转换LED具有小于约0.10毫米的横向尺寸，并且所述隔道的宽度小于约0.050毫米。

示例4。根据示例1至3中任一项所述的发光器件，其中一种或多种颜料吸收蓝光、吸收绿光并透射或反射红光、或者吸收红光并透射或反射绿光。

示例5。根据示例1至4中任一项所述的发光器件，其中一种或多种颜料反射或透射蓝光，并吸收绿光、红光或两者。

示例6。根据示例1至5中任一项所述的发光器件，其中一种或多种颜料分散在透明粘合剂材料中。

示例7。根据示例6所述的发光器件，其中透明粘合剂材料包括空气空隙。

示例8。根据示例1至7中任一项所述的发光器件，其中所述侧反射器包括光散射颗粒。

示例9。根据示例8所述的发光器件，其中一种或多种颜料和光散射颗粒均匀分布在透明粘合剂材料中。

示例10。根据示例9所述的发光器件，其中所述透明粘合剂材料与所述第二磷光体转换LED的相邻侧壁接触，并填充所述隔道。

示例11。根据示例9或10中任一项所述的发光器件，包括均匀分布在透明粘合剂材料中的磷光体颗粒。

示例12。根据示例9至11中任一项所述的发光器件，其中所述透明粘合剂材料与所述第二磷光体转换LED的相邻侧壁接触并填充所述隔道。

示例13。根据示例8所述的发光器件，其中：（i）光散射颗粒分散在透明粘合剂材料的第一层中，该第一层设置在第一磷光体转换LED的侧面上；和（ii）颜料分散在透明粘合剂材料的第二层中，该第二层设置在与第一磷光体转换LED的侧壁相反的第一层上。

示例14。根据示例13所述的发光器件，包含设置在第一层中的附加颜料。

示例15。根据示例8所述的发光器件，其中：（i）第一多个光散射颗粒分散在透明粘合剂材料的第一层中，该第一层设置在第一磷光体转换LED的侧面上；（ii）第二多个光散射颗粒分散在透明粘合剂材料的第二层中，该第二层设置在第二磷光体转换LED的相邻侧面上；（iii）颜料设置在透明粘合剂材料的第三层中，所述第三层设置在所述第一层和所述第二层之间；以及（iv）侧反射器填充隔道。

示例16。根据示例15所述的发光器件，包括分散在第一层的透明粘合剂材料中的第一多个磷光体颗粒和分散在第二层的透明粘合剂材料中的第二多个磷光体颗粒。

示例17。一种用于制造发光器件的方法，所述发光器件包括示例1至16中任一个所述的发光器件，所述方法包括在第一磷光体转换LED的侧壁上沉积侧反射器或者将侧反射器涂敷于第一磷光体转换LED的侧壁，所述侧反射器包括一种或多种颜料，所述颜料吸收由第一磷光体转换LED发射的光谱的至少一部分中的光，（i）第一磷光体转换LED包括设置在衬底上的第一半导体LED、设置在第一半导体LED的与衬底相反的表面上的第一波长转换结构、定位成与衬底相反的发光外表面、以及从衬底延伸到发光表面的侧壁，（ii）第二磷光体转换LED设置在衬底上，第二磷光体转换LED包括设置在衬底上的第二半导体LED、设置在第二半导体LED的与衬底相反的表面上的第二波长转换结构、与衬底相反的发光外表面、以及从衬底延伸到发光表面的侧壁，（iii）第一和第二磷光体转换LED单片集成在衬底上，并且具有小于约1.0毫米的横向尺寸，所述第二磷光体转换LED通过由所述衬底、所述第一磷光体转换LED的侧壁和所述第二磷光体转换LED的相邻侧壁限定的隔道与所述第一磷光体转换LED隔开，所述隔道的宽度小于约0.10毫米。

示例18。根据示例17所述的方法，其中沉积或涂敷侧反射器包括用透明粘合剂材料基本上填充隔道，所述透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒和一种或多种颜料。

示例19。根据示例17所述的方法，其中沉积或涂敷侧反射器包括：（A）在所述第一磷光体转换LED的侧壁上沉积透明粘合剂材料或者将透明粘合剂材料涂敷于所述第一磷光体转换LED的侧壁，该透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒；（B）在所述第二磷光体转换LED的侧壁上沉积透明粘合剂材料或者将透明粘合剂材料涂敷于所述第二磷光体转换LED的侧壁，该透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒；以及（C）用透明粘合剂材料填充相应侧壁上的粘合剂材料之间剩余的空间，该透明粘合剂材料包括分散在其中的一种或多种颜料。

示例20。根据示例17所述的方法，其中沉积或涂敷侧反射器包括：（A）用透明粘合剂材料填充隔道，该透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒；（B）在透明粘合剂材料中切割或蚀刻凹槽或沟槽，以便在隔道的两侧壁上留下粘合剂材料；以及（C）用透明粘合剂材料填充凹槽或沟槽，该透明粘合剂材料包括分散在其中的一种或多种颜料。

意图是公开的示例实施例和方法的等同物应当落入本公开或所附权利要求的范围内。意图是可以修改所公开的示例实施例和方法及其等同物，同时保持在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（lie 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他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实例之后附加了诸如“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”或其他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”或其他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）它以其他方式明确陈述，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、或以其他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、限制或其他部分的任何标注（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，或者在一些实例中，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 (18)

1.一种发光器件，包括：

衬底；

第一磷光体转换LED，其包括设置在所述衬底上的第一半导体LED、设置在所述第一半导体LED的与所述衬底相反的表面上的第一波长转换结构、定位成与所述衬底相反的发光外表面、以及从所述衬底延伸到发光表面的侧壁；

第二磷光体转换LED，其包括设置在所述衬底上的第二半导体LED、设置在所述第二半导体LED的与所述衬底相反的表面上的第二波长转换结构、与所述衬底相反的发光外表面、以及从所述衬底延伸到发光表面的侧壁，所述第二磷光体转换LED通过由所述衬底、所述第一磷光体转换LED的侧壁、和所述第二磷光体转换LED的相邻侧壁限定的隔道与所述第一磷光体转换LED间隔开，所述隔道的宽度小于0.10毫米；和

侧反射器，其设置在所述第一磷光体转换LED的侧壁上的所述隔道中并且包括一种或多种颜料，所述一种或多种颜料吸收由所述第一磷光体转换LED发射的光谱的至少一部分中的光，

其中，

所述一种或多种颜料吸收蓝光、吸收绿光并反射红光，或者

所述一种或多种颜料吸收红光并反射绿光，或者

所述一种或多种颜料反射蓝光，并吸收绿光、红光或两者。

2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一磷光体转换LED和所述第二磷光体转换LED单片集成在所述衬底上，并且具有小于1.0毫米的横向尺寸。

3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第一磷光体转换LED和所述第二磷光体转换LED具有小于0.10毫米的横向尺寸，并且所述隔道的宽度小于0.050毫米。

4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述一种或多种颜料分散在透明粘合剂材料中。

5.根据权利要求4所述的发光器件，其中所述透明粘合剂材料包括空气空隙。

6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述侧反射器包括光散射颗粒。

7.根据权利要求6所述的发光器件，其中所述一种或多种颜料和所述光散射颗粒均匀分布在透明粘合剂材料中。

8.根据权利要求7所述的发光器件，其中所述透明粘合剂材料与所述第二磷光体转换LED的相邻侧壁接触，并填充所述隔道。

9.根据权利要求7所述的发光器件，包括均匀分布在所述透明粘合剂材料中的磷光体颗粒。

10.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述透明粘合剂材料与所述第二磷光体转换LED的相邻侧壁接触，并填充所述隔道。

11.根据权利要求6所述的发光器件，其中：

所述光散射颗粒分散在透明粘合剂材料的第一层中，所述第一层设置在所述第一磷光体转换LED的侧面上；以及

所述颜料分散在透明粘合剂材料的第二层中，所述第二层设置在与所述第一磷光体转换LED的侧壁相反的所述第一层上。

12.根据权利要求11所述的发光器件，包括设置在所述第一层中的附加颜料。

13.根据权利要求6所述的发光器件，其中：

第一多个光散射颗粒分散在透明粘合剂材料的第一层中，所述第一层设置在所述第一磷光体转换LED的侧面上；

第二多个光散射颗粒分散在透明粘合剂材料的第二层中，所述第二层设置在所述第二磷光体转换LED的相邻侧面上；

所述颜料设置在透明粘合剂材料的第三层中，所述第三层设置在所述第一层和所述第二层之间；以及

所述侧反射器填充所述隔道。

14.根据权利要求13所述的发光器件，包括分散在第一层的透明粘合剂材料中的第一多个磷光体颗粒和分散在第二层的透明粘合剂材料中的第二多个磷光体颗粒。

15.一种制造发光器件的方法，所述方法包括：

在第一磷光体转换LED的侧壁上沉积侧反射器或者将侧反射器涂敷于第一磷光体转换LED的侧壁，所述侧反射器包括一种或多种颜料，所述一种或多种颜料吸收由所述第一磷光体转换LED发射的光谱的至少一部分中的光，

所述第一磷光体转换LED包括设置在衬底上的第一半导体LED、设置在所述第一半导体LED的与所述衬底相反的表面上的第一波长转换结构、定位成与所述衬底相反的发光外表面、以及从所述衬底延伸到发光表面的侧壁，

第二磷光体转换LED设置在所述衬底上，所述第二磷光体转换LED包括设置在所述衬底上的第二半导体LED、设置在所述第二半导体LED的与所述衬底相反的表面上的第二波长转换结构、与所述衬底相反的发光外表面、以及从所述衬底延伸到发光表面的侧壁，

所述第一磷光体转换LED和所述第二磷光体转换LED单片集成在所述衬底上并且具有小于1.0毫米的横向尺寸，所述第二磷光体转换LED通过由所述衬底、所述第一磷光体转换LED的侧壁、和所述第二磷光体转换LED的相邻侧壁限定的隔道与所述第一磷光体转换LED间隔开，所述隔道的宽度小于0.10毫米；

其中，

所述一种或多种颜料吸收蓝光、吸收绿光并反射红光，或者

所述一种或多种颜料吸收红光并反射绿光，或者

所述一种或多种颜料反射蓝光，并吸收绿光、红光或两者。

16.根据权利要求15所述的方法，其中沉积或涂敷所述侧反射器包括用透明粘合剂材料基本上填充所述隔道，所述透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒和所述一种或多种颜料。

17.根据权利要求15所述的方法，其中沉积或涂敷所述侧反射器包括：

在所述第一磷光体转换LED的侧壁上沉积透明粘合剂材料或者将透明粘合剂材料涂敷于所述第一磷光体转换LED的侧壁，所述透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒；

在所述第二磷光体转换LED的侧壁上沉积透明粘合剂材料或者将透明粘合剂材料涂敷于所述第二磷光体转换LED的侧壁，所述透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒；以及

用透明粘合剂材料填充相应侧壁上的粘合剂材料之间剩余的空间，所述透明粘合剂材料包括分散在其中的所述一种或多种颜料。

18.根据权利要求15所述的方法，其中沉积或涂敷所述侧反射器包括：

用透明粘合剂材料填充所述隔道，所述透明粘合剂材料包括分散在其中的光散射颗粒；

在所述透明粘合剂材料中切割或蚀刻凹槽或沟槽，以便在所述隔道的两个侧壁上留下粘合剂材料；以及

用透明粘合剂材料填充所述凹槽或沟槽，所述透明粘合剂材料包括分散在其中的所述一种或多种颜料。