CN116806371A - 像素化波长转换层 - Google Patents

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Abstract

第一转换层材料形成在衬底的未被掩蔽的像素区域上。从第二像素区域集合选择性地移除掩模材料，留下被掩蔽的第三像素区域集合。在第二像素区域的侧壁上形成涂层，并且然后在第二像素区域上并抵靠它们的侧壁形成第二转换层材料。从第三像素区域移除掩模材料，在第三像素区域的侧壁上形成涂层，并且在第三像素区域上并抵靠它们的侧壁形成第三转换层材料。所得波长转换层包括第一、第二和第三转换层材料的连续布置的区域，所述第一、第二和第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料。区域之间的侧壁涂层充当横向光透射的屏障。

Description

像素化波长转换层
优先权要求
本申请要求(i)以Bohmer等人的名义于2020年12月7日提交的题为“RGB-phosphorpixel structure for micro-LED display”的美国临时申请第63/122109号和(ii)以Bohmer等人的名义于2021年12月6日提交的题为“Pixelated wavelength-conversionlayer”的美国非临时申请第17/543285号的优先权；所述申请中的每一个通过引用以其全部内容并入本文。
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发射的光的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直接有效地生成。
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、街灯、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微米的器件间距或间隔，以及相邻器件之间小于100微米或者仅几十微米或更小的分隔)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
制造波长转换层的本发明方法始于在衬底表面的未被掩蔽的第一像素区域集合上形成、生长或沉积第一转换层材料的各区域，其中衬底表面的第二和第三像素区域集合被掩蔽。第一、第二和第三像素区域集合连续填充衬底表面的至少一部分。从第二像素区域选择性地移除掩模材料，而在第三像素区域上留下掩模材料，并且在第一转换层材料和剩余掩模材料两者的暴露侧表面上形成、生长或沉积第一侧壁层。不同的第二转换层材料形成、生长或沉积在第二像素区域上并抵靠第一侧壁层。然后从第三像素区域移除掩模材料，并且在第一转换层材料的各区域的暴露侧表面上以及第二转换层材料的各区域的侧表面上的第一侧壁层的暴露部分上形成、生长或沉积第二侧壁层。不同的第三转换层材料在第三像素区域上并抵靠第二侧壁层形成、生长或沉积第三转换层材料的各区域。第一、第二和第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料。
第一、第二和第三转换层材料的各区域形成波长转换层，其中这些材料的各区域连续布置在单个波长转换层中；每个区域完全延伸穿过该层。侧壁层抵靠那些区域的相应转换材料而定位在每对相邻区域之间，完全延伸穿过该层，并减少转换层材料的相邻区域之间的光透射。
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。本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7A-图7K和图8A-图8K为示意性说明波长转换层的本发明制作顺序的侧截面视图和平面视图。
图9A和图9B为与发光像素的阵列相组合的本发明波长转换层示例的示意性平面视图和侧截面视图。
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，相对于它们的横向范围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主题的范围。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主题的原理。为了简单和清楚的目的，可以省略公知的器件、电路和方法的具体实施方式，以免以不必要的细节模糊了对本发明主题的描述。
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。
该LED可以为(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。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，镓、铝、铟、氮、磷或砷的其他二元、三元或四元合金，或者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，pcLED阵列可以由分隔的各个pcLED形成(例如，组装到阵列衬底上的单切(singulated)器件)。在所示示例中示出了各个磷光体像素106，但是替代地，磷光体材料的邻接层可以跨多个LED 102设置。在一些实例中，阵列200可以包括相邻LED 102、磷光体像素106或两者之间的光屏障(例如，反射、散射和/或吸收)。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前灯或其他自适应照明源中使用。根据需要或期望，每个像素可以包括任何合适类型或布置的其他初级或次级光学元件。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或其他照明源中使用。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(初级、次级或两者)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(lane)或沟槽230彼此隔开。像素间距或间隔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，在一些实例中包括作为显示器件而形成图像。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和图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附接区域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。
像素间隔和像素分隔减小，阵列的制作变得更加成问题。在阵列的相邻像素之间保持足够的对比度可能是有挑战性的。如上面以及在别处所述，有时在相邻像素的至少部分之间采用各种类型的光屏障。这些屏障可以位于阵列的相邻半导体LED之间、阵列的相邻磷光体转换器之间、或者两者。在许多示例中，在阵列的相邻像素之间的深、窄的沟槽内形成光屏障。窄的宽度和高的纵横比(例如，小于10μm且大于10∶1)可能使在该沟槽中形成光屏障变得困难。在一些情况下，屏障材料可能达不到沟槽的底部。
因此，将期望提供制造具有高纵横比的薄像素间光屏障的可靠方法。将期望在包括三种不同材料的区域的像素化波长转换层中(例如在RGB像素布置中)提供这种屏障。
本文公开的主题可能与2021年2月23日授予Bohmer等人的美国专利第10930825号(标题为“Two step phosphor deposition to make a matrix array”)有关，该专利通过引用以其全部内容并入本文。
图7A-图7K和图8A-图8K中示意性示出了用于制造包括三种不同类型的像素区域的波长转换层400的本发明方法的示例。用掩模材料402A和402B图案化衬底401。如图7A和图8A所示，衬底表面的第一像素区域集合未被掩蔽，而第二像素区域集合被掩模材料402A掩蔽，并且第三像素区域集合被掩模材料402B掩蔽。第一像素区域集合、第二像素区域集合和第三像素区域集合连续填充衬底表面的至少一部分。
在一些示例中，可以为衬底提供已在衬底表面上图案化的掩模材料402A/402B。在一些示例中，该方法可以包括在衬底401的表面上的第二和第三像素区域集合上形成、生长或沉积掩模材料402A/402B。可以采用任何一种或多种合适的技术来掩蔽第二和第三像素区域集合，例如旋涂、刮涂、喷涂、光刻、射束沉积或蚀刻、等等。在一些示例中，沉积并图案化第一掩模材料，并且然后沉积、图案化并平面化第二掩模材料。
第一转换层材料406A形成、生长或沉积在未被掩蔽的像素区域上，如图7B和图8B所示。每个转换层材料406A、406B或406C可以包括对应的磷光体，用于吸收第一波长的光，并进而发射对应的更长波长的下转换光；第一、第二和第三转换层材料406A、406B和406C中的至少两种是波长转换磷光体材料。在一些示例中，所有转换层材料406A/406B/406C都是磷光体；在一些示例中，这些材料中的两种是磷光体，而另一种在第一波长下是透明的并且不发射下转换光。可以采用任何合适的磷光体类型，并且可以在任何合适的条件下以任何合适的方式形成。在一些示例中，形成、生长或沉积第一、第二或第三转换层材料中的一种或多种可以包括刮涂、喷涂、滴涂、颗粒聚集或自组装、粘合剂涂覆到磷光体颗粒上的ALD或CVD、或其他合适的方法中的一种或多种。在一些示例中，形成、生长或沉积第一、第二或第三转换层材料中的一种或多种可以包括固化该转换层材料。在这些示例中的一些中，固化在保持低于130℃的温度下进行两小时或更短时间，以便降低掩模降解的可能性、或者降低过度烘烤掩模并使其以后更难移除的可能性。
在一些示例中，转换层材料406A的形成不在掩模材料402A和402B的顶部上留下材料。在其他示例中，一些材料406A可能留在掩模材料上，且在一些实例中可能需要在继续进行后续步骤之前移除(例如，通过研磨、抛光或其他平面化技术)。
在第一像素区域中形成转换层材料406A后，从第二像素区域中移除掩模材料402A，而留下仍由掩模材料402B掩蔽的第三像素区域集合(如图7C和图8C中)。在一些示例中，掩模材料402A和402B可以是相同的掩模材料，并且可以使用一种或多种空间选择性材料移除技术(例如，射束蚀刻)仅从第二像素区域移除掩模材料402A。可能更常见的是，在一些示例中，掩模材料420A和402B可以是不同的掩模材料，通常选择使得掩模材料402A可以在第三像素区域集合上留下完整的掩模材料402B的条件下从衬底401移除。在一些示例中，可以使用掩模材料402B相对耐受的剥离过程来移除掩模材料402A。在一些示例中，掩模材料402A可以通过用一种或多种溶剂(例如，二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、商业上可获得的剥离剂(诸如)或其他合适的溶剂)处理来移除。在一些示例中，掩模材料402A可以包括正性光刻胶材料(通常相对易于溶剂剥离)，而掩模材料402B可以包括负性光刻胶材料(通常相对耐受于溶剂剥离)。
从第二像素区域集合移除掩模材料402A后，第一侧壁层404A形成、生长或沉积在第一转换层材料406A和保留在第三像素区域上的掩模材料402B的各区域的暴露侧表面上(例如，如图7D和图8D中)。通过从第二像素区域移除掩模材料402A，那些侧表面被暴露。然后，在第二像素区域上形成、生长或沉积不同于第一转换层材料406A的第二转换层材料406B(例如，如图7E和图8E中)。第二转换层材料406B的每个侧表面抵靠第一侧壁层404A定位。第二转换层材料406B可以任何合适的方式或在任何合适的条件下形成，包括上文所述的那些。
在一些示例中，转换层材料406B的形成不在转换层材料406A或掩模材料402B(及其上的侧壁材料404A)的顶部上留下材料。在其他示例中，一些材料406B可能留在那些其他材料上，且在一些实例中可能需要在继续进行后续步骤之前移除(例如，通过研磨、抛光或其他平面化技术)。在一些示例中，在继续进行之前，可以从转换层材料406A和掩模材料402B的顶部上移除侧壁材料404A(例如，如图7F和图8F中)。侧壁材料404A可以以任何合适的方式移除，包括上文所述的那些。
然后使用(一种或多种)任何合适的技术从第三像素区域移除掩模材料402B。在一些示例中，掩模材料402B可以通过等离子体蚀刻或等离子体灰化来移除。移除掩模材料402B留下了暴露的转换层材料406A的一些侧表面和转换层材料406B的一些侧表面上的侧壁材料404A(例如，如图7G和图8G中)。然后沉积第二侧壁材料404B以覆盖那些暴露的侧表面(例如，如图7H和图8H中)。
不同于第一和第二转换层材料406A/406B的第三转换层材料406C形成、生长或沉积在第三像素区域集合中(例如，如图7I和图8I中)。沉积材料406C抵靠第二侧壁层404B定位。第三转换层材料406C可以任何合适的方式或在任何合适的条件下形成，包括上文所述的那些。第一、第二和第三转换层材料406A、406B和406C的各区域以及它们之间的侧壁材料404A和404B形成波长转换层400。
留在转换材料406A和406B顶部上的侧壁材料404B和任何转换层材料406C可以以任何合适的方式(例如，通过研磨、抛光或其他平面化技术)移除，使得光可以进入和离开波长转换层400(例如，如图7J和图8J中)。类似地，如上所述，转换层材料406B和406C的底部上的衬底401和侧壁材料404A和404B可以任何合适的方式移除。
由上述过程产生的本发明的波长转换层400包括第一转换层材料406A的多个区域的集合、第二转换层材料406B的多个区域的集合和第三转换层材料406C的多个区域的集合。这三个区域集合连续布置在单个波长转换层400中，材料406A、406B和406C的每个区域完全延伸穿过层400。第一、第二和第三转换层材料406A、406B和406C中的至少两种是波长转换磷光体材料。层400还包括侧壁层404A和404B的集合，该集合中的一个或两个侧壁位于每对相邻区域之间，抵靠这些区域的相应转换材料。侧壁层404A/404B减少转换层材料的相邻区域之间的光透射，并且每个侧壁层完全延伸穿过层400。
在一些示例中，第一、第二和第三转换层材料406A、406B和406C可以包括不同的第一、第二和第三波长转换磷光体材料。这些磷光体材料中的每一种都可以吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光。在这些示例中的一些中，第一、第二和第三转换层材料可以包括吸收UV光并发射蓝光的第一波长转换磷光体材料、吸收UV光并发射绿光的第二波长转换磷光体材料、以及吸收UV光并发射红光的第三波长转换磷光体材料。
在一些示例中，第一、第二和第三转换层材料406A、406B和406C可以包括第一波长转换磷光体材料、第二波长转换磷光体材料和透明材料。每种波长转换磷光体材料可以吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光，而透明材料可以在第一波长下是透明的并且不发射下转换光。在这些示例中的一些中，第一、第二和第三转换层材料可以包括吸收蓝光并发射绿光的第一波长转换磷光体材料、吸收蓝光并发射红光的第二波长转换磷光体材料、以及透射蓝光并且不发射下转换光的透明材料。
如上所述，侧壁材料404A和404B的一个目的是减少转换层材料的相邻区域之间的光透射。这种横向透射的减少可以减少与发光层400一起使用的发光阵列的相邻像素之间的串扰。
在一些示例中，第一或第二侧壁层404A或404B可以布置为任何合适类型或布置的光学反射器。在这些示例中的一些中，第一或第二侧壁404A或404B可以包括一个或多个电介质层(例如，布置为分布式布拉格反射器(DBR)或其他多层反射器结构)或一个或多个金属层(例如，金、银或铝)。在一些示例中，第一或第二侧壁层404A或404B可以包括一种或多种光学吸收体，诸如一种或多种吸收性颜料(pigment)。在一些示例中，第一或第二侧壁层404A或404B可以被布置为光学散射体，例如通过包含光散射颗粒。
通过在形成侧壁层404A和404B后分别形成转换层材料406B和406C，可以在转换层材料的相邻区域之间(即，像素化波长转换层400的相邻像素之间)实现具有相对大纵横比的相对薄层。层400的相邻像素区域最多仅被侧壁层404A和404B的组合厚度分隔。在一些示例中，第一和第二侧壁层可以具有非零厚度，该非零厚度小于2.0μm厚、小于1.0μm厚、小于0.5μm厚、小于0.20μm厚、小于0.10μm厚或小于0.05μm厚。在一些示例中，侧壁层高度与第一和第二侧壁层404A和404B的组合厚度(在转换层材料406B和406C之间)的纵横比大于10∶1、大于12∶1、大于15∶1、大于20∶1、大于50∶1、大于100∶1或大于300∶1。通过在相邻磷光体像素之间形成沟槽并试图在该沟槽内形成光屏障，通常不能容易地实现如此大的纵横比。
如上所述制造波长转换层400可以在层400中留下指示标记(telltalesignature)。侧壁的第一子集分隔转换层材料406A和406B的相邻区域，并且仅包括第一侧壁层404A；侧壁的第二子集分隔转换层材料406A和406C的相邻区域，且仅包括第二侧壁层404B；侧壁的第三子集分隔转换层材料406B和406C的相邻区域，并且包括第一和第二侧壁层404A和404B两者。如果侧壁层404A和404B在材料组分或结构方面不同，则在完成的层400中可以容易地观察到这些差异。即使两个侧壁层404A和404B采用相同的(一种或多种)材料和结构，也可以容易地观察到侧壁的第三子集和其他两个子集之间的不同厚度。在一些示例中，第一和第二子集的侧壁(即，侧壁层404A或404B中的仅一个或另一个)可以具有非零厚度，该非零厚度小于第三子集(即，侧壁层404A和404B两者)的侧壁厚度的10％、小于其20％、小于其25％、小于其33％、小于其50％、约等于其50％、小于其66％、小于其75％、小于其80％或小于其90％。
在一些示例中(例如，如图9A和图9B中)，像素化波长转换层400可以与发光像素802的阵列800(例如，半导体发光二极管的阵列)结合使用。在一些示例中，阵列800可以包括发光像素802之间的任何合适类型或布置的光屏障820。第一、第二和第三转换层材料406A、406B和406C的各区域可以作为阵列布置在波长转换层400中，并且该阵列可以具有小于1.0mm、小于0.50mm、小于0.33mm、小于0.20mm、小于0.10mm、小于0.08mm、小于0.05mm、小于0.033mm或小于0.020mm的非零间隔。发光阵列800的间隔可以具有与波长转换层400的间隔相匹配的像素间隔。波长转换层400可以面向阵列800的发射表面定位，使得每个发光像素802与转换层材料406A、406B或406C中的一者的对应区域对准。在一些示例中，在将层400定位在阵列800上之前，可以移除衬底401和抵靠该衬底的侧壁层材料404A和404B的各部分；在其他示例中，在将层400定位在阵列800上之后，可以移除衬底401和侧壁材料404A和404B。
在一些示例中，阵列800的每个发光像素802可以独立于阵列800的至少一个其他发光像素802操作；在一些示例中，阵列800的每个发光像素802可以独立于阵列800的所有其他发光像素802操作。在一些示例中，组合的阵列800和波长转换层400对于离开波长转换层400的相邻区域的光可以表现出大于5∶1、大于10∶1、大于20∶1、大于50∶1、大于100∶1或大于300∶1的对比度。
在一些示例中，波长转换层400的第一表面可以直接抵靠发光像素阵列800的发光表面定位。在一些其他示例中，一个或多个透明电介质层可以位于波长转换层400和发光像素阵列800的发光表面之间，其中波长转换层400的第一表面抵靠电介质层之一定位。
在一些示例中，发光像素802可以被布置为发光二极管(LED)，并且可以包括一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体材料或合金或其混合物。在一些示例中，每个发光二极管可以包括一个或多个p-n结、一个或多个量子阱、一个或多个多量子阱或者一个或多个量子点。在一些示例中，由半导体发光像素802发射的光可以具有大于0.20μm、大于0.4μm、大于0.8μm、小于10μm、小于2.5μm、或小于1.0μm的真空波长。
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。一种波长转换层，包括：(a)第一转换层材料的多个区域的集合；(b)第二转换层材料的多个区域的集合；(c)第三转换层材料的多个区域的集合，第一、第二和第三转换层材料的各区域连续布置在具有第一表面和第二表面的单个波长转换层中，每个区域完全延伸穿过该层，第一、第二和第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料；以及(d)侧壁层的集合，其布置在每对相邻区域之间，抵靠这些区域的相应转换材料，侧壁层被布置成以便减少转换层材料的相邻区域之间的光透射，每个侧壁层完全延伸穿过该层。
示例2。根据示例1所述的波长转换层，第一、第二和第三转换层材料包括第一波长转换磷光体材料、第二波长转换磷光体材料和第三波长转换磷光体材料，每个波长转换磷光体材料吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光。
示例3。根据示例1所述的波长转换层，第一、第二和第三转换层材料包括第一波长转换磷光体材料、第二波长转换磷光体材料和透明材料，每个波长转换磷光体材料吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光，透明材料在第一波长下是透明的并且不发射下转换光。
示例4。根据示例1至3所述的波长转换层，第一或第二侧壁层中的一个或两个被布置为光学反射器。
示例5。根据示例4所述的波长转换层，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括一个或多个金属层或一个或多个电介质层。
示例6。根据示例1至5中任一项所述的波长转换层，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学吸收体。
示例7。根据示例6所述的波长转换层，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种吸收性颜料。
示例8。根据示例1至7中任一项所述的波长转换层，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学散射体。
示例9。根据示例8所述的波长转换层，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括光散射颗粒。
示例10。根据示例1至9中任一项所述的波长转换层，第一侧壁层和第二侧壁层具有非零厚度，所述非零厚度小于2.0μm厚、小于1.0μm厚、小于0.5μm厚、小于0.20μm厚、小于0.10μm厚或小于0.05μm厚。
示例11。根据示例1至10中任一项所述的波长转换层，侧壁层高度与厚度的纵横比大于10∶1、大于12∶1、大于15∶1、大于20∶1、大于50∶1、大于100∶1或大于300∶1。
示例12。根据示例1至11中任一项所述的波长转换层：(i)侧壁的第一子集分隔第一和第二转换层材料的相邻区域，侧壁的第二子集分隔第一和第三转换层材料的相邻区域，侧壁的第三子集分隔第二和第三转换层材料的相邻区域，以及(ii)第一和第二子集的侧壁具有非零厚度，该非零厚度小于第三子集的侧壁厚度的10％、小于其20％、小于其25％、小于其33％、小于其50％、约等于其50％、小于其66％、小于其75％、小于其80％或小于其90％。
示例13。根据示例1至12中任一项所述的波长转换层，第一、第二和第三转换层材料的各区域在波长转换层中布置成阵列，该阵列具有小于1.0mm、小于0.50mm、小于0.33mm、小于0.20mm、小于0.10mm、小于0.08mm、小于0.05mm、小于0.033mm或小于0.020mm的非零间隔。
示例14。一种结合了根据示例1至13中任一项所述的波长转换层的发光器件，该发光器件包括：(a)波长转换层；以及(b)发射第一波长的光的半导体发光像素阵列，发光像素的间隔基本上匹配第一、第二和第三转换层材料的各区域的间隔，发光像素阵列被定位成使得由发光像素发射的光进入波长转换层的第一表面并且至少部分被波长转换磷光体材料吸收，导致从那些磷光体材料发射比第一波长更长的一个或多个下转换波长的下转换光，发光像素阵列被定位成使得其每个像素基本上与第一、第二或第三转换层材料的各区域中的对应一个对准。
示例15。根据示例14所述的器件，该阵列的每个发光像素可独立于该阵列的至少一个其他发光像素操作。
示例16。根据示例14的器件，该阵列的每个发光像素可独立于该阵列的所有其他发光像素操作。
示例17。根据示例14至16中任一项所述的器件，该器件对从波长转换层的相邻区域出射的光表现出大于5∶1、大于10∶1、大于20∶1、大于50∶1、大于100∶1或大于300∶1的对比度。
示例18。根据示例14至17中任一项所述的器件，所述波长转换层的第一表面直接抵靠所述发光像素阵列的发光表面定位。
示例19。根据示例14至17中任一项所述的器件，还包括在所述波长转换层和所述发光像素阵列的发光表面之间的一个或多个透明电介质层，所述波长转换层的第一表面抵靠电介质层之一定位。
示例20。根据示例14至19中任一项所述的器件，所述阵列的发光像素发射UV光，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括吸收UV光并发射蓝光的第一波长转换磷光体材料、吸收UV光并发射绿光的第二波长转换磷光体材料、和吸收UV光并发射红光的第三波长转换磷光体材料。
示例21。根据示例14至19中任一项所述的器件，所述阵列的发光像素发射蓝光，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括吸收蓝光并发射绿光的第一波长转换磷光体材料、吸收蓝光并发射红光的第二波长转换磷光体材料、以及透射蓝光但不发射下转换光的透明材料。
示例22。根据示例14至21中任一项所述的器件，所述半导体发光像素阵列包括半导体发光二极管(LED)阵列。
示例23。根据示例14至22中任一项所述的器件，所述发光二极管包括一种或多种掺杂或未掺杂的III-V族、II-VI族或IV族半导体材料或合金或其混合物。
示例24。根据示例14至23中任一项所述的器件，每个发光二极管包括一个或多个p-n结、一个或多个量子阱、一个或多个多量子阱或一个或多个量子点。
示例25。根据示例14至24中任一项所述的器件，由半导体发光像素发射的光具有大于0.20μm、大于0.4μm、大于0.8μm、小于10μm，小于2.5μm，或小于1.0μm的真空波长。
示例26。一种制造根据示例14至25中任一项所述的器件的方法，包括定位波长转换层，使其第一表面面向阵列的发光像素的发光表面。
示例27。根据示例26所述的方法，光学元件的第一表面直接抵靠发光表面定位。
示例28。根据示例26所述的方法，一个或多个透明电介质层位于光学元件和发光像素阵列之间。
示例29。一种用于制造根据示例1至25中任一项所述的波长转换层的方法，该方法包括：(A)在衬底表面的未被掩蔽的第一像素区域集合上形成、生长或沉积第一转换层材料的各区域，衬底表面的第二像素区域集合和衬底表面的第三像素区域集合被掩蔽，第一、第二和第三像素区域集合连续填充衬底表面的至少一部分；(B)从第二像素区域选择性地移除掩模材料，而在第三像素区域上留下掩模材料；(C)在第一转换层材料和保留在第三像素区域上的掩模材料的各区域的暴露侧表面上形成、生长或沉积第一侧壁层，那些侧表面已经通过从第二像素区域移除掩模材料而被暴露；(D)在第二像素区域上形成、生长或沉积不同于第一转换层材料的第二转换层材料的各区域，第二转换层材料的各区域的每个侧表面抵靠第一侧壁层定位；(E)从第三像素区域移除掩模材料；(F)在第一转换层材料的各区域的暴露侧表面上和第二转换层材料的各区域的侧表面上的第一侧壁层的暴露部分上形成、生长或沉积第二侧壁层，那些侧表面和暴露部分已经通过从第三像素区域移除掩模材料而被暴露；以及(G)在第三像素区域上形成、生长或沉积与第一和第二转换层材料不同的第三转换层材料的各区域，沉积的第三转换层材料的每个侧表面抵靠第二侧壁层定位，第一、第二和第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料，第一、第二和第三转换层材料的各区域形成波长转换层。
示例30。根据示例29所述的方法，形成、生长或沉积第一、第二或第三转换层材料中的一种或多种包括刮涂、喷涂、滴涂、颗粒聚集或自组装、粘合剂涂覆到磷光体颗粒上的ALD或CVD、或其他合适的方法中的一种或多种。
示例31。根据示例29或30中任一项所述的方法，形成、生长或沉积第一、第二或第三转换层材料中的一种或多种包括固化该转换层材料。
示例32。根据示例31所述的方法，固化在保持低于130℃的温度下进行两小时或更短时间。
示例33。根据示例29至32中任一项所述的方法，还包括在第二像素区域上形成、生长或沉积掩模材料，以及在第三像素区域上形成、生长或沉积掩模材料。
示例34。根据示例29至33中任一项所述的方法，第二像素区域上的掩模材料和第三像素区域上的掩模材料是相同的掩模材料，使用一种或多种空间选择性材料移除技术从第二像素区域移除掩模材料。
示例35。根据示例29至33中任一项所述的方法，第二像素区域上的掩模材料不同于第三像素区域上的掩模材料。
示例36。根据示例35所述的方法，所述第三像素区域上的掩模材料相对耐受于用于从所述第二像素区域移除掩模材料的掩模剥离过程。
示例37。根据示例35或36中任一项所述的方法，通过用一种或多种溶剂处理来移除第二像素区域上的掩模材料。
示例38。根据示例35至37中任一项所述的方法，通过等离子体灰化或等离子体蚀刻移除第三像素区域上的掩模材料。
示例39。根据示例35至38中任一项所述的方法，第二像素区域上的掩模材料包括正性光刻胶材料，第三像素区域上的掩模材料包括负性光刻胶材料。
示例40。根据示例29至39中任一项所述的方法，第一侧壁层和第二侧壁层被布置成以便减少转换层材料的相邻区域之间的光透射。
示例41。根据示例40所述的方法，第一或第二侧壁层中的一个或两个被布置为光学反射器。
示例42。根据示例41所述的方法，第一或第二侧壁中的一个或两个包括一个或多个金属层或一个或多个电介质层。
示例43。根据示例40至42中任一项所述的方法，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学吸收体。
示例44。根据示例43所述的方法，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种吸收性颜料。
示例45。根据示例40至44中任一项所述的方法，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学散射体。
示例46。根据示例45所述的方法，第一或第二侧壁层中的一个或两个包括光散射颗粒。
示例47。根据示例40至46中任一项所述的方法，第一侧壁层和第二侧壁层具有非零厚度，所述非零厚度小于2.0μm厚、小于1.0μm厚、小于0.5μm厚、小于0.20μm厚、小于0.10μm厚或小于0.05μm厚。
示例48。根据示例29至47中任一项所述的方法，侧壁层高度与第一和第二侧壁层的组合厚度的纵横比大于10∶1、大于12∶1、大于15∶1、大于20∶1、大于50∶1、大于100∶1或大于300∶1。
示例49。根据示例29至48中任一项所述的方法，(i)侧壁的第一子集分隔仅包括第一侧壁层的第一和第二转换层材料的相邻区域，(ii)侧壁的第二子集分隔仅包括第二侧壁层的第一和第三转换层材料的相邻区域，(iii)侧壁的第三子集分隔包括第一和第二侧壁层两者的第二和第三转换层材料的相邻区域。
示例50。根据示例49所述的方法，第一和第二子集的侧壁具有非零厚度，该非零厚度小于第三子集的侧壁厚度的10％、小于其20％、小于其25％、小于其33％、小于其50％、约等于其50％、小于其66％、小于其75％、小于其80％或小于其90％。
示例51。根据示例29至50中任一项所述的方法，还包括在形成、生长或沉积所述第二转换层材料之后，从所述第一转换层材料的顶表面和所述第三像素区域上的掩模材料的顶表面移除第一侧壁材料。
示例52。根据示例29至51中任一项所述的方法，还包括在形成、生长或沉积所述第三转换层材料之后，从所述第一转换层材料和所述第二转换层材料的与所述衬底相反的表面移除第二侧壁材料。
示例53。根据示例29至52中任一项所述的方法，还包括移除所述衬底。
示例54。根据示例53所述的方法，还包括分别从所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的已经面向所述衬底的表面移除第一和第二侧壁材料。
示例55。根据示例29至54中任一项所述的方法，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的各区域在所述波长转换层中布置为阵列，所述阵列具有小于1.0mm、小于0.50mm、小于0.33mm、小于0.20mm、小于0.10mm、小于0.08mm、小于0.05mm、小于0.033mm或小于0.020mm的非零间隔。
示例56。根据示例29至55中任一项所述的方法，还包括将所述波长转换层定位成面向发光像素阵列的发射表面，使得所述阵列的每个像素与所述第一、第二或第三转换层材料之一的对应区域对准，发光像素阵列的间隔与波长转换层阵列的间隔匹配。
示例57。根据示例56所述的方法，还包括，在定位所述波长转换层之后，移除所述衬底并分别从所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的已经面向所述衬底的表面移除第一和第二侧壁材料。
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，所附权利要求由此以其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的目的。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“一个”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“该”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，或者每一种中的一只或多只。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，当列举数值时(具有或不具有诸如“约等于”、“基本上等于”、“大于约”、“小于约”等的术语)，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用途的上下文中，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移除零量、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(i)、(ii)、(iii)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35USC§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35USC§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 (20)

1.一种波长转换层，包括：
第一转换层材料的多个区域的集合；
第二转换层材料的多个区域的集合；
第三转换层材料的多个区域的集合，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的各区域连续布置在具有第一表面和第二表面的单个波长转换层中，每个区域完全延伸穿过该层，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料；和
侧壁层的集合，其布置在每对相邻区域之间，抵靠这些区域的相应转换材料，所述侧壁层被布置成以便减少转换层材料的相邻区域之间的光透射，每个侧壁层完全延伸穿过该层。
2.根据权利要求1所述的波长转换层，其中：或者(i)所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括第一波长转换磷光体材料、第二波长转换磷光体材料和第三波长转换磷光体材料，每个波长转换磷光体材料吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光，或者(ii)所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括第一波长转换磷光体材料、第二波长转换磷光体材料和透明材料，每个波长转换磷光体材料吸收第一波长的光，并进而发射不同的对应下转换波长的对应下转换光，所述透明材料在第一波长下是透明的并且不发射下转换光。
3.根据权利要求1所述的波长转换层，第一侧壁层或第二侧壁层中的一个或两个被布置为光学反射器，第一侧壁层或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学吸收体，或者第一侧壁层或第二侧壁层中的一个或两个包括一种或多种光学散射体。
4.根据权利要求1所述的波长转换层，第一侧壁层和第二侧壁层具有小于2.0μm厚的非零厚度。
5.根据权利要求1所述的波长转换层，侧壁层高度与厚度的纵横比大于20∶1。
6.根据权利要求1所述的波长转换层，侧壁的第一子集分隔所述第一转换层材料和所述第二转换层材料的相邻区域，侧壁的第二子集分隔所述第一转换层材料和所述第三转换层材料的相邻区域，侧壁的第三子集分隔所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的相邻区域，以及所述第一子集和所述第二子集的侧壁具有约等于所述第三子集的侧壁厚度的50％的非零厚度。
7.根据权利要求1所述的波长转换层，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的各区域在所述波长转换层中布置成阵列，所述阵列具有小于0.10mm的非零间隔。
8.一种结合了根据权利要求1所述的波长转换层的发光器件，所述发光器件包括：
波长转换层；和
发射第一波长的光的半导体发光像素阵列，发光像素的间隔基本上匹配第一转换层材料、第二转换层材料和第三转换层材料的各区域的间隔，发光像素阵列被定位成使得由所述发光像素发射的光进入所述波长转换层的第一表面并且至少部分被波长转换磷光体材料吸收，导致从那些磷光体材料发射比所述第一波长更长的一个或多个下转换波长的下转换光，所述发光像素阵列被定位成使得其每个像素基本上与第一转换层材料、第二转换层材料或第三转换层材料的各区域中的对应一个对准。
9.根据权利要求8所述的器件，所述阵列的每个发光像素可独立于所述阵列的至少一个其他发光像素操作，所述器件对从所述波长转换层的相邻区域出射的光表现出大于5：1的对比度。
10.根据权利要求8所述的器件，其中：(i)所述阵列的发光像素发射UV光，并且所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括吸收UV光并发射蓝光的第一波长转换磷光体材料、吸收UV光并发射绿光的第二波长转换磷光体材料、和吸收UV光并发射红光的第三波长转换磷光体材料，或者(ii)所述阵列的发光像素发射蓝光，并且所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料包括吸收蓝光并发射绿光的第一波长转换磷光体材料、吸收蓝光并发射红光的第二波长转换磷光体材料、以及透射蓝光且不发射下转换光的透明材料。
11.一种用于制造根据权利要求8所述的器件的方法，包括定位所述波长转换层，使其第一表面面向所述阵列的发光像素的发光表面。
12.一种制造波长转换层的方法，所述方法包括：
在衬底表面的未被掩蔽的第一像素区域集合上形成、生长或沉积第一转换层材料的各区域，衬底表面的第二像素区域集合和衬底表面的第三像素区域集合被掩蔽，所述第一像素区域集合、所述第二像素区域集合和所述第三像素区域集合连续填充所述衬底表面的至少一部分；
从第二像素区域选择性地移除掩模材料，而在第三像素区域上留下掩模材料；
在所述第一转换层材料和保留在所述第三像素区域上的掩模材料的各区域的暴露侧表面上形成、生长或沉积第一侧壁层，那些侧表面已经通过从所述第二像素区域移除掩模材料而被暴露；
在所述第二像素区域上形成、生长或沉积不同于所述第一转换层材料的第二转换层材料的各区域，所述第二转换层材料的各区域的每个侧表面抵靠所述第一侧壁层定位；
从所述第三像素区域移除掩模材料；
在所述第一转换层材料的各区域的暴露侧表面上和所述第二转换层材料的各区域的侧表面上的第一侧壁层的暴露部分上形成、生长或沉积第二侧壁层，那些侧表面和暴露部分已经通过从所述第三像素区域移除掩模材料而被暴露；以及
在所述第三像素区域上形成、生长或沉积与所述第一转换层材料和所述第二转换层材料不同的第三转换层材料的各区域，沉积的第三转换层材料的每个侧表面抵靠所述第二侧壁层定位，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料中的至少两种是波长转换磷光体材料，所述第一转换层材料、所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的各区域形成波长转换层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中形成、生长或沉积所述第一转换层材料、所述第二转换层材料或所述第三转换层材料中的一种或多种包括刮涂、喷涂、滴涂、颗粒聚集或自组装、粘合剂涂覆到磷光体颗粒上的ALD或CVD、或其他合适的方法中的一种或多种。
14.根据权利要求12所述的方法，其中形成、生长或沉积所述第一转换层材料、所述第二转换层材料或所述第三转换层材料中的一种或多种包括固化所述转换层材料，所述固化在保持低于130℃的温度下进行两小时或更短时间。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述第二像素区域上形成、生长或沉积掩模材料，以及在所述第三像素区域上形成、生长或沉积掩模材料。
16.根据权利要求12所述的方法，所述第二像素区域上的掩模材料不同于所述第三像素区域上的掩模材料。
17.根据权利要求16所述的方法，所述第三像素区域上的掩模材料相对耐受于用于从所述第二像素区域移除掩模材料的掩模剥离过程。
18.根据权利要求16所述的方法，通过用一种或多种溶剂处理来移除所述第二像素区域上的掩模材料，并且通过等离子体灰化或等离子体蚀刻来移除所述第三像素区域上的掩模材料。
19.根据权利要求12所述的方法，还包括，(i)在形成、生长或沉积所述第二转换层材料之后，从所述第一转换层材料的顶表面和所述第三像素区域上的掩模材料的顶表面移除第一侧壁材料，或者(ii)在形成、生长或沉积所述第三转换层材料之后，从所述第一转换层材料和所述第二转换层材料的与所述衬底相反的表面移除第二侧壁材料。
20.根据权利要求12所述的方法，还包括(i)移除所述衬底，以及(ii)分别从所述第二转换层材料和所述第三转换层材料的已经面向所述衬底的表面移除第一和第二侧壁材料。
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