TWI375080B - Light emitting devices for liquid crystal displays - Google Patents

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TWI375080B
TWI375080B TW095107758A TW95107758A TWI375080B TW I375080 B TWI375080 B TW I375080B TW 095107758 A TW095107758 A TW 095107758A TW 95107758 A TW95107758 A TW 95107758A TW I375080 B TWI375080 B TW I375080B
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Description

1375080 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種發光裝置，及相關組件、製程、 系統及方法。 【先前技術】 發光二極體（LED)通常可以較白熾光源及/或螢光光 源更有效率的方式提供光線》LED較高的功率效益導致在 各種發光應用中喜歡使用LED取代傳統光源❹例如，在某 些例子中’ LED被用做交通號誌及用以照亮行動電話鍵盤 與顯示器。
典型地’ LED係由多層形成，且至少某些層係營不同 材料形成。通常’為這些層選取的材料及厚度決定LED發 射的光之波長。此外，層的化學組成可被選擇以嘗試將注 入的電荷載子隔離至較有效率地轉換成光功率的區域（通 常稱為量子井）。通常，在量子井成長的接面之一側上的 層被掺雜施體原子，其導致高電子濃度（此種層一般被稱 為η型層），且在相反侧的層被摻雜受體原子，其導致較 向電洞濃度（此種層一般被稱為Ρ型層）。 製作LED的一 被製作。典型地， 日日法（M0CVD)的蟲晶沉積技術形成 般方法如下。材料的層係以曰曰曰圓的形式 14些層係使用諸如有機金屬化學氣相蟲 ’且其最初沉積的層係 被形成在成長基板上。 屬化技術以形成用於注 然後，這些層係經由各種蝕刻及金 入電流的接觸，接著晶圓被切割成 5
1024-7822-PF 1375080 個別的LED晶片。通常，LED晶片被封裝。 在使用中，電能通常是被注入至LED，然後被轉換成 電磁輻射（光），有些從LED被取出。 【發明内容】 本發明係有關於一種發光裝置，及相關組件、系統及 方法。 在某些實施例中，系統包括：系統、具有邊緣的面板， 邊緣具有厚度。系統也包括：一發光裝置，被設置使得從 發光裝置發射出的光照射在面板的邊緣上，發光裝置具有 一表面。發光裝置的表面的寬度對面板的邊緣的厚度之比 率係從約0. 5至約1. 1。 實施例可包括下列其中之一或多個。 面板可為液晶顯示器（LCD) ^發光裝置的表面的一長 度可為至少約lmm。發光裝置的表面的一長度可為至少約 2mm。發光裝置的表面的一長度可為至少約3mm。發光裝置 的表面的一長度可為至少約5mm。發光裝置的表面的一長 度可為至少約1 Omm。 發光裝置的表面的寬度對面板的邊緣的厚度之比率 係從約0. 75至約1. 05。發光裝置的表面的寬度對面板的 邊緣的厚度之比率係從約〇 9至約i。 系統也可包括至少一光學組件，被設置於發光裝置與 面，之間。該至少一光學組件可為一光均勻化器。發光裝 置可為一非藍伯特（n〇n-lambertian)發光裝置❶發光裝置
1024-7822-PF 1375080 可為一光子晶格發光裝置。 發光裝置可包括一多層堆疊的材料，其包括一光產生 區域，及由光產生區域支樓的一第一層，第一層的一表面 被配置以使得由光產生區域產生的光可從發光裝置經由 第一層的表面發出。第一層的表面可具有一介電函數，其 根據一圖案空間地變化’且該圖案具有一理想的晶格常數 及其值大於零的一去諸參數。第一層的表面可具有一介電 函數，其根據一非周期的圖案空間地變化。第一層的表面 可具有一介電函數，其根據一複雜周期的圖案空間地變 化。第一層的表面可具有一介電函數’其根據一周期的圖 案空間地變化。發光裝置可包括一發光二極體。發光裝置 可為單一的發光裝置。 發光裝置可包括複數個發光裝置。複數個發光裝置可 沿著面板的邊緣以鋸齒狀的排列方式被設置。複數個發光 裝置可被設置成複數行。複數行可包括至少第一行及第一 行。第一行可包括複數個發光裝置，被配置以發射第一色 光’第二行可包括複數個發光裝置，被配置以發射第二色 光，且第一色光與第二色光不同。系統也可包括第三行， 其包括複數個發光裝置，被配置以發射第三色光，且第一 色光、第二色光及第三色光不同。第一、第二及第三色可 從由紅、綠、及藍組成的群中選擇。邊緣可為第—邊緣， 且面板也可包括一第二邊緣，具有一厚度的邊緣。系統也 可包括一發光裝置，被設置使得從發光裝置發射出的光照 射面板的第二邊緣。 1024'7822-PF 7 1375080 系統也可包括一冷卻系統，被配置使得，在使用中， 冷卻系統調節發光二極體的溫度。發光裝置可被安裝在— 散熱裝置上。 在某些實施例中’系統包括一面板，其具有一邊緣及 一發光裝置陣列，被設置使得從該發光裝置陣列發射出的 光照射在面板上。發光裝置陣列包括第一行的發光裝置， 第一行具有第一邊緣及大約與第一邊緣垂直的第二邊 緣，及第二行的發光裝置’第二行的發光裝置具有第一邊 緣、第二邊緣、及第三邊緣’第二行的第一及第二邊緣大 約平行於第一行的第一邊緣，第二行的第二邊緣大約平行 於第一行的第二邊緣，且第二行的第二邊緣以大約垂直於 第一行的第二邊緣的方向從第一行的第二邊緣被偏移至 少約 0. 05mm » 實施例可包括下列其中之一或多個。 系統可包括第三行的發光裝置，第三行的發光裝置具 有第一邊緣及第二邊緣，第三行的第一邊緣大約平行於第 二行的第三邊緣’第三行的第二邊緣大約平均於第二行的 第二邊緣’且第三行的第二邊緣以大約垂直於第一行的第 二邊緣的方向從第二行的第二邊緣被偏移至少約 〇. 05mm °面板可包括一液晶顯示器（LCD)。第一行可包括 複數發光裝置’被配置以發射第一色光，第二行可包括複 數發光裝置’被配置以發射第二色光。第一及第二色光可 為不同°第三行可包括複數發光裝置，被配置以發射第三 色光，且第一、第二、及第三色光不同。第一、第二、及
1024-7822-PF C&j 1375080 第三色可從由紅、綠、及藍組成的群中選擇β 第一行可具有第一寬度’第二行可具有第二寬度，且 第三行可具有第三寬度。第一、第二、及第三寬度的和對 面板的邊緣的厚度的比可為從約〇.5至約丨.1。在發光裝 置陣列中的至少一個發光裝置可包括由光產生區域支樓 的第層，第一層的一表面，被配置使得由光產生區域產 生的光可從發光裝置經由第一層的表面發出。第一層的表 面可具有一介電函數，其根據一圖案空間地變化，且該圖 案具有一理想的晶格常數及其值大於零的一去諸參數。第 一層的表面可具有一介電函數，其根據一非周期的圖案空 間地變化。第一層的表面可具有一介電函數，其根據一複 雜周期的圖案空間地變化。第一層的表面可具有一介電函 數，其根據一周期的圖案空間地變化。 第二行可從第一行及第三行被偏移至少約〇 lmm。第 二行可從第一行及第三行被偏移至少約〇. 2mm。第二行可 從第一行及第三行被偏移至少約0. 3min。第二行可從第_ 行及第三行被偏移至少約〇.5mm。第二行可從第一行及第 三行被偏移至少約1 mm。 系統也可包括至少一光學組件，被設置在發光裝置與 面板之間》至少一光學組件可為一光均勻化器。發光裝置 可為一非藍伯特發光裝置》發光裝置可為一光子晶格發光 裝置°發光裝置可為一發光二極體。發光二極體陣列可包 括至少一發光二極體，從由紅色發光二極體、藍色發光二 極體、及綠色發光二極體組成的群中被選擇。發光二極體 1024-7822-PF 9 1375080 陣列可包括一紅色發光二極體、一藍色發光二極體、及一 綠色發光二極體。發光裝置陣列可沿著面板的邊緣以鋸齒 狀的排列方式被設置。系統也可包括一冷卻系統，被配置 使得，在使用中，冷卻系統調節發光二極體陣列的溫度。 在一額外的實施例中，系統包括··具有一邊緣的面 板、具有一表面的發光裝置，該表面具有由表面周圍界定 的面積、及一光學組件，被設置於從發光裝置至面板邊緣 的光學路徑中，光學組件包括具有由孔徑周圍界定的面積 之孔挺；其中’發光裝置的表面的面積對孔徑的面積的比 率係從約0. 5至約1. 1。 實施例可包括下列其中之一或多個。 面板可包括一液晶顯示器（LCD)。孔徑的周圍可為矩 形且發光裝置可為矩形。孔徑的周圍可為圓形且發光裝置 可為圓形》孔徑的周圍可為梯形且發光裝置可為梯形。孔 徑的周圍可為三角形且發光裝置可為三角形。孔徑的周圍 可為正方形且發光裝置可為正方形。孔徑的周圍可為多角 形且發光裝置可為圓形。孔徑的周圍可為多角形且發光裝 置可為多角形。孔徑的周圍可為六角形且發光裝置可為六 角形孔住的周圍可為八角形且發光装置可為八角形。 "發光裝置可為-非藍伯特發光裝置。發光裝置可為一 光子晶格發光裝置。發光裝罟 裒置了包括一多層堆疊的材料， 其包括一光產生區域，及由 %及由先產生區域支撐的一第一層， 第一層的一表面被配置
使侍由光產生區域產生的光可 從發光裝置經由第一層&矣J ^ J 層的表面發出。第一層的表面
1024-7822-PF 10 1375080 "電函數’其根據一圖帛空間地變化且該圖案具有一 理想的晶格常數及其值大於零的一去諧參數。第1層的: "電函數，其根據一非周期的圓案空間地變 一層的表面可具有一介電函數，其根據— 的圖幸办ρη & m m雜周期 ' 。第一層的表面可具有一介電函數，其 周期的圖案空間地變化。發光裝置可為—發光二極 體〇 光學組件可被配置以將從LED發射的光均勻化。光學 組件可被配置以將來自led的光沿著面板的邊緣分散、: 也可匕括冷部系統，被配置使得，在使用中，冷卻系 調知發光裝置的溫度。發光裝置可被安裝在—散熱裝置 上。 …、 一在某些的實施例中，系統包括：具有一邊緣的面板、 發光裝置陣列’該發光裝置陣列具有由發光裝置陣列的 卜側周圍界疋之結合的表面面積、及一光學組件，被設置 在《光裝置至面板邊緣的光學路徑中光學組件包括一 孔^ _ Ί有由孔徑的周圍界定的面積；其中’發光裝置 的結合的表面面積對孔徑的面積之比率係從約〇 5 :約 1.1。 . 實施例可包括下列其中之一或多個。 面板可為液晶顯示器（LCD)。孔徑的周圍可為矩形且 發光裝置陣列的周圍可為矩形。孔徑的周圍可為六角形且 發光裝置陣列的周圍可為六角形。發光裝置陣列可包括六 個發光裝置且在發光裝置陣列中各發光裝置具有界定三
1024-7822-PF 1375080 角形的周圍。孔徑的周圍可為八角形且發光裝置陣列的周 圍可為八角形。發光裝置陣列可包括八個發光裝置且在發 光裝置陣列中各發光裝置具有界定三角形的周圍。孔徑的 周圍可為圓形且發光裝置陣列的周圍可為圓形。發光裝置 陣列可包括四個發光裝置且在發光裝置陣列中各發光裝 置具有界定一圓形的大約1/4的形狀的周圍。發光裝置陣 列可包括二個發光裝置且在發光裝置陣列中各發光裝置 具有界定一圓形的大約1/2的形狀的周圍。發光裝置陣列 可包括六個發光裝置且在發光裝置陣列中各發光裝置具 有界定一圓形的大約1/6的形狀的周圍。發光裝置陣列可 包括八個發光裝置且在發光裝置陣列中各發光裝置具有 界定一圓形的大約1/8的形狀的周圍。孔 形且發Μ置陣列的關可為梯形。孔徑的周圍3為= 形且發光裝置陣列的周圍可為三角形。孔徑的周圍可為正 方形且發光裝置陣列的周圍可為正方形。 至少一個發光裝置可為一非藍伯特發光裝置。至少一 個發光裝置可為一光子晶格發光裝置。在發光裝置陣列中 的至少一個發光裝置可包括由光產生區域支撐的一第一 層，第一層的一表面被配置以使得由光產生區域產生的光 可從發光裝置經由第一層的表面發出。第一層的表面可具 有一介電函數，其根據一圓案空間地變化，且該圖案具有 -理想的晶格常數及其值大於零的一去諧參數。第二層的 表面可具有-介電函數’其根據一非周期的圖案空間地變 化。第一層的表面可具有一介電函數，其根據-複雜周期
1024-7822-PF 12 1375080 的圖案空間地變化。第一層的表面可具有一介電函數，其 根據一周期的圖案空間地變化。 至少一發光裝置可為一發光二極體。發光二極體陣列 可包括至少一發光二極體，從由紅色發光二極體、藍色發 光二極體、及綠色發光二極體組成的群中被選擇。發光二 極體陣列可包括至少一紅色發光二極體、至少一藍色發光 二極體、及至少一綠色發光二極體。光學組件可被配置以 將從LED發射出的光均勻化。光學組件可被配置以將來自 LED的光沿著面板的邊緣分散。系統也可包括一冷卻系 統’被配置使得，在使用中’冷卻系統調節發光二極體的 溫度。發光裝置陣列可被安裝在一散熱裝置上。 本發明之特點及優點係揭露於說明、圖式及申請專利 範圍中。 【實施方式】 圖1係具有併入其中的LED 1 00的陣列60之發光系 統50的說明簡圖。陣列6〇被配置以使得，在使用中，自 LED 100發出的光（見以下的討論）從系統5〇經由表面π 發出。 發光系統的例子包括投影機（例如，背投影式投影 機、前投影式投影機）、可攜式電子裝置（例如，行動電話、 個人數位助理、膝上型電腦）、電腦螢幕、大型看板（例如， 高速公路看板）、車輛内部照明（例如，儀表板照明）、車 輛外部照明（例如，車頭燈，包括可變色頭燈）、一般照明
1024-7822-PF 13 1375080 (例如，辦公室高架照明）、高亮度照明（例如，街燈）、照 相機閃光燈、醫療裝置（例如，内診鏡）、通信（例如，用 於短範圍資料傳輸的塑膠光纖）、安全感測(例#，生物辨 識）、積體光電子學（例如，晶片内或晶片間光學連線及光 學計時）、軍事領域通信（例如，點對點通信）、生物感測（例 如，有機或無機物質的光檢測）、光動力療法（例如，皮膚 治療）、夜視鏡、太陽能轉換照明、緊急照明 照明、航線照明、外科護目鏡、可穿式光源（例如# = 衣）背投影式投影機的—個例子係背投影電視。前投影 弋二機的個例子係用以在諸如螢幕或牆壁的一表面 上顯示的一投影機。在某些實施例中，膝上型電腦可包括 一前投影式投影機。 典型地，表面55係—材料形成其傳送至少約咖（例 ，至少約30%、至少約4〇%、至少約5〇 至少約70%、至少巧sne/ s Π bU/〇 LED 少約9〇%、至少約95%)的從 LED 100發出並且照射在表 成的材料的例子可為玻璃 面55可被形 合物。 了為玻璃、二氧化石夕、石英、塑膠、及聚 在某些實施合ι| φ , -Γ y u 如，蛛光強戶： Μ0100發出的光(例 強度、做為波長函數的光強度、及 二—個例子是在顯示器應用中的單色： 學系統具有從光源行::光另導一:例子是在通信中使-光 波長的光是有益的。再=並從光導至檢測器的特定 再一個例子是以顏色做為指示燈的車
1024-7822-PF 14 1375080 輛照明。又一個例子是醫療方面的應用（例如，光敏性藥 物活化或生物感測應用，其令波長或顏色響應是有幫助 的）。 在特定實施例中，可能希望從至少某些LED 1〇〇發出 的光（例如，總光強度、做為波長函數的光強度、及/或峰 值發光波長）與從不同的LED 100發出的光（例如，總光強 度、做為波長函數的光強度、及/或峰值發光波長）不同。 一個例子是在一般的照明中多波長可改善演色指數 (CRI)。CRI係與在可比較的相關溫度的參考照明系統（例 如日光）下觀看時的相同物體的顏色比較之當由發光系統
照明時物體經歷之顏色偏移量的測量。另一個例子是照相 機閃光燈（例如，對於被拍攝的物體或主題的擬真描繪係 期望高CRI，諸如實質上接近正午日光的CRI)。再一個例 在醫療裝置中（例如，實質上一致的CRI有助於組織、 器官、流體等的區別及/或識別卜又一個例子係在背光顯 示器中（例如’特；t CRI的白光通常對於人眼係更加喜愛 或自然）。 雖然係以陣列的形式被繪示於圖卜LEJ) 1〇〇可被不 同地：置。做為-個例+，在某些實施例中，系統5〇包 括單一 LED 1 00。做為另一個例子，在特定實施例中， 陣列被f曲以幫助將來自不同光源的光有角度地導向相 同點(例如，諸如一透鏡的光學元件）。做為再一個例子， 在某些實施例中’裝置陣列被六角形地分佈以考慮緊密堆 積及尚效率表面亮度。做為又一個例子，在特定實施例 1024-7822-PF 15 1375080 ^面佈於結合或反射來自陣列中的LED的光之— (例如一分色鏡）的周圍。 在圖1中，從LED 1〇〇發屮的止、s _ 直接到表在竿此實施=從LEDl〇〇 的朵·隹杲二實施例中，從LED 100發出 -個=—非直接的路徑從⑽刚行進至表面…做為 固：子，在某些實施例中，系統5。包括一單一娜刚。 =-個例子，在特定實施例中，來自叫。。的光被
㈣顯示器（例如’聚焦於諸如—數位光處理器 (DLP)或一液晶顯示器（LCD)的光閥卜做為再一個例子， 在某些實施例中’光被導向通過不同的光學元件、平面 2、或偏振器（例如’對於LCD)。做為又一個例子，在特 疋的實施例中，光被投射通過主要或次要光學元件，諸如 一透鏡或一組透鏡。 圖2A顯示一光學顯示系統11〇〇(見上面的討論），包 括一非藍伯特LED 1110(見以下討論）、一透鏡112〇及一 微型顯示器1130。LED 1110係從透鏡112〇被間隔一距離 L1 ’而微型顯示器1130係從透鏡112〇被間隔一距離L2。 距離L1及L2被選擇使得，對於照射在透鏡丨丨2〇上的由 LED 1110發射的光，透鏡112〇的成像面與由LED 111〇 發射的光照射於其上的微型顯示器1130的表面重合。 利用此種排列，系統1100可使用由LED 1110發射的 光以較有效地照明具有LED 1110的表面之形狀的微型顯 示器1130的表面，LED 1110發射大約與被由LED 1110 發射的光照明的113 0的表面的形狀相同的光。例如，在 1024-7822-PF 16 1375080 某二實施例中，LED 1110的寬高比對微型顯示器ιΐ3〇的 寬高比的比率係從約0. 5至約2(例如，從約9/16至約 16/9從約3/4至約4/3，约丨）。舉例而言微型顯示器 I130 的寬南比可為 1 920x1 080、640x480、800x600、 1024x700 、 ι〇24χ768 、 1024x720 、 1280x720 、 1280x768 、 1280x960 或 1280x1064 。 通常，微型顯示器1130的表面及/或LED 111〇的表 面可具有任何想要的形狀。此種形狀的例子包括正方形、 籲 BI形、矩形、三角形、梯形、及六角形。 在某些實施例中，一光學顯示系統可較有效地照明微 型』示器1130的表面，其在LED ι11〇與微型顯示器113〇 間沒有透過，但仍然具有LED 111 〇的表面之形狀，LED丨丨j 〇 發射大約與被由LED 1110發射的光照明的113〇的表面的 形狀相同的光。例如，圖2B顯示一系統丨102,其中一正 方形LED 1110被成像於一正方形微型顯示器在LEJ) 1110與微型顯示器1130間未具有一透鏡。做為另一個例 子圖2C顯示一光學顯示系統1104,其中一矩形lediiio 可被成像於一矩形微型顯示器113〇(具有相似比例的寬高 比）’在LED 1110與微型顯示器1130間未具有一透鏡。 在特定實施例中，一變形透鏡可被設置於LED 111〇 與微型顯示器1130之間。舉例而言，當LED 111〇的寬高 比實質上與微型顯示器113〇的寬高比不同時可被期望。 做為一個例子，圖2D顯示一系統11 06，其包括具有一正 方形表面的LED 1110、具有一矩形表面（例如約μ: g或 1024-7822-PF 17 1375080 約4:3的寬高比）的微型顯示器113〇、及一變形透鏡 1120，被設置於LED 1110及微型顯示器113〇之間。在此 例子中’變形透鏡1120可被用以將由LED 1110發射的光 的形狀轉換以實質上匹配微型顯示器n3〇的表面的形 狀。這可經由增加照射在微型顯示器丨13〇的表面之由led 1110的表面發射的光的量而增強系統的效率。 圖3顯示一光學顯示系統1 2 0 0，包括LED 1110、透 鏡1120、及微型顯示器1130。LED 1110的發光表面具有 • 接觸區域，其上附著有電導線1115(見以下討論）。LED 1110從透鏡1120被間隔一距離L3，微型顯示器1130從 透鏡1120被間隔一距離L4。導線1115阻隔光從LED 111 0 的接觸區域被發射。若由LED 111 〇發射的光照射於其上 的微型顯示器1130的表面之平面與透鏡1120的成像面重 疊’對應於LED 1110的發光表面之接觸區域的一組暗點 1202可出現於此微型顯示器1130的表面上。為了減少被 暗點覆蓋的此微型顯示器1130的表面之面積，距離[3及 ® L4被選擇使得，對於照射在透鏡1120上之由LED 1110 發射的光，透鏡1120的成像面不與由LED 1110發射的光 照射於其上的微型顯示器11 30的表面之平面重疊（亦即， 在透鏡1120的成像面與由LED 1110發射的光照射於其上 的微型顯示器1130的表面之平面間存在一距離al)。利用 此種排列’來自LED 1110的光在由LED 111 〇發射的光照 射於其上的微型顯示器1130的表面之平面中離焦，且導 致的光強度在此微型顯示器1130的表面上比透鏡112〇的 1024-7822-PF 18 1375080 成像面令更均勻。在LED及微型顯示器1130間的總距離 可被表示為LED 111〇及成像面1丨2〇間的距離（L5)加上距 離°通常’當从經由增加LED 1110與微型顯示器1130 間的距離而被增加時，暗點的強度減小且照射在微型顯示 器1130的表面上之由LED ηι〇發射的光之強度減小。或 者’當微型顯示器被移動得在LED 1110與微型顯示器1130 間的距離減小時，強度大於成像面上的強度，但微型顯示 器可能僅被部分地照明。在某些實施例中，AL/L5的絕對 籲 值係從約〇. 00001至約1 (例如，從約〇. 00001至約〇. 1、 從約0. 00001至約〇. 01、從約0. 00001至約0 001、或從 約0 · 0 0 001至約〇 · 〇〇〇 1)。在某些實施例中，多個Led可 被用以照明一單一的微型顯示器（例如’一 3χ3矩陣的 LED)。此一系統是理想的，因為當多個led被排列以照明 一單一的微型顯示器時，若其中一 LED壞掉，系統仍然可 使用（不過由於缺少特定LED的光而會產生暗點）。若多個 LED被用以照明一單一的微型顯示器，光學系統可被配置 • 使得暗點不會出現在微型顯示器的表面上。例如，微型顯 示器可被移動像面外使得在LED間的面積不會導致一暗 點。 在某些實施例中，在微型顯示器113〇的表面上之暗 點的強度可經由適當地配置LED 1110的表面之接觸區域 而被減小。例如，圖4A係顯示具有被設置在LED 111〇的 周圍之接觸區域的LED 111 〇的上視圖。利用此種排列， 有或沒有透鏡（有或沒有離焦）的存在，光學顯示系統可被 1024-7822-PF 19 1375080 配置（例如，經由適當地決定微型顯示器1130的表面的面 積之大小），使得在表面1130上之由LED 1110的表面之 接觸區域產生的暗點之強度相當小》此方法可被用於包括 多個LED(例如，一 3x3矩陣的LED)之系統。 做為另一個例子，圖4B顯示一光學顯示系統3〇〇，其 包括LED 1110及微型顯示器1130。LED 1110包括由導線 1115形成的接觸區域’其被選擇使得暗點12〇2出現在為 成像於微型顯示器1130的表面上之區域。在此例子中， ® 因為暗點落在成像於在透鏡1120之成像面的微型顯示器 上的區域之外，微型顯示器1130的表面可被設置在透鏡 1120的成像面。若LED 1110的形狀與微型顯示器1130 的形狀匹配，導線1115可被設置在例如圍繞其周圍的lED mo的表面上。在此例子中，在表面111〇的接觸區域内 的面積匹配於（例如，寬高比相似於）微型顯示器i 13〇的 表面。此方法可被用於包括多個LED(例如，一 3χ3矩陣的 LED)之系統。 籲做為再一個例子，圖5顯示一光學顯示系統17〇〇，其 包括LED 1110及微型顯示器113〇。LED 111〇也包括由導 線1115形成的接觸區域及一均勻化器17〇2(也被稱為光 導管），其將由LED 1110發射的光導引至透鏡112〇。離開 均勻化器1 702的内表面之LED 111〇發射的光之全反射可 產生實質上均勻的光的輸出分佈並可減少由導線1115導 致的暗點的出現，使得微型顯示器1130被LED 1110均勻 地照明（例如，在成像面1131產生的影像大體上是均勻
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的）〇 或者，系統1700可包括一或多個額外的光學組件。 例如’在某些實施例中，光學顯示系统i7〇〇也可包括— 透鏡。’。被設置於均句化器之前的路徑中，以將光聚焦於均 勻化态。在特定實施例中，肖勻化器i 7〇2的孔徑的寬高 比匹配於LED 111 0者，使得當LED 1110被安裝接近於均 勻化器1702肖’不需要額外的透鏡或是使得利用在均勻 化盗1702之前的一透鏡可更有效地將光耦合至均勻化器 Π02。 做為一額外的例子，圖6顯示一光學顯示系統171〇， 其包括LED 1110及微型顯示器113(^ LED m〇也可包括 由導線1115形成的接觸區域及一組多重透鏡1712，其被 設置於LED 1110與透鏡112〇之間。透鏡1712可改變大 小、形狀、及數目。例如，透鏡1712的數目及大小可比 例於LED 1110的截面面積。在某些實施例中透鏡ΐ(7ι2 包括介於大約1個及大約100個的一組透鏡，且其大小例 如從大約limn至大約l〇cm改變。由LED 111〇發射的光進 入透鏡1712並且被折射。因為透鏡1712的表面彎曲，光 以不同的角度折射，導致由透鏡1712發出的光束重疊。 光束重疊減少由導線1115造成的暗點的出現，使得微型 顯示器1130被LED 1110均勻地照明（例如，在成像面1131 產生的影像大體上是均勻的）》 儘管光學顯示系統已被說明為包括一單一透鏡，在某 些實施例中’可使用多重透鏡。再者，在特定實施例中7 1024-7822-PF 21 1375080 可使用透鏡以外的一或多個光學組件。此種光學組件的例 子包括平面鏡、反射器、準直儀、分光器、合光器、分色 鏡、濾波器、偏振器、偏振分光器、稜鏡、全反射稜鏡、 光纖、光導、及光束均勻化器。適當的光學組件的選擇， 以及在系統中組件對應的排列，對於熟知此技藝者為已 知0 此外’雖然光學顯示系統已被說明為包括一個非藍伯 特LED ’在某些實施例中，可使用一個以上的非藍伯特led 照明微型顯示器1130。例如，圖7顯示一系統1500，包 括一藍色LED 1410(具有主要輸出波長從約45〇nm至約 48Onm的LED)、一綠色LED 1420(具有主要輸出波長從約 50Onm至約55Onm的LED)、及一紅色LED 1430(具有主要 輸出波長從約610nm至約65Onm的LED)，其係與微型顯示 器1130的表面光學通信。LED 1410、1420、及1430可被 排列以同時或依序或同時依序被啟動。在其他實施例中， 至少某些LED可與個別的微型顯示器表面光學通信。 在某些實施例中’ LED 1410、1420、及1430係依序 被啟動。在此種實施例中，一個觀察者的眼睛通常保留並 結合由多種顏色的LED產生的影像◊例如，若一特定像素 (或一組像素）或是微型顯示器（或部分微型顯示器）的一 個晝面傾向於成為紫色’微型顯示器的表面可在更新周期 的適當部分以紅色LED 1430及藍色LED 141〇照明。觀察 者的眼睛結合紅色及藍色，而，，看到”一紫色的微型顯示 器。為了使人不去注意到LED的連續照明，可使用具有適 1〇24-7822-PF 22 1375080 备的頻率（例如，大於120Hz的更新率）的更新周期β LED 1410、！420及1430可具有變化的強度及亮度。 例如，綠色LED 1420可具有比紅色LED 1430或藍色LED 1410低的效率。由於一特定的LED(例如綠色ίΕΐ) i42〇) 具有較低的效率，難以利用由較低效率的LED(例如[ED 1420)發射的高亮度的色光（例如綠色）照明微型顯示器的 表面。為了補償效率的不均等（以產生不會由於光亮度的 差異而失真的影像），多個LED的啟動周期可被調整。例 如，最小效率的LED可被分配比更有效率的LED更長的啟 動時間（亦即，開啟較長的期間）^在一特定的例子中對 t 一紅/綠/藍投影系統，取代1/3: 1/3: 1/3的工作周期 刀配周期可為1/6 : 2/3 : 1/6(紅：綠：藍）的比率。在 另一例子中，周期可為〇.25: 〇.45: 〇.3〇(紅：綠：藍） 的比率:在其他例子屬於啟動綠& LED的工作周期可 進一步增加。例如，屬於成像綠色LED 1420的工作周期 可大於約40%(例如，大於約45%、大於約5〇%、大於約6〇%、 大於約70%、大於約議、大於約9〇%)。在某些實施例中， 各LED的工作周期不同。做為一個例子，紅色led 143〇 的工作周期可大於藍色⑽㈣的I作周期。雖然系統 、說月其中啟動周期係根據⑽的強度及/或亮度而被 選擇’在某些系統中LED的啟動時間可根據—或多個其他 被選擇。在某些例子中，最小效率的發光裝置的啟動 =間係最小約U5倍（例如，最小約15倍、最小約2倍、 最小約3倍）的另_發光裝置的啟動時間。 1024-7822-pf 23 1375080 圖8A顯示以液晶顯示器（LCD)為基礎的光學顯示系統 1720的實施例’包括藍色LED 1410、綠色LED 1420、及 紅色LED 1 430 (例如，如上所述），其係與相關的LCD面板 1728、1730、及1732的表面光學通信。光學顯示系統1720 也包括在LED 1410、1420、及1430與相關的LCD面板 1728、1730、及1732間的對應的光學路徑中的透鏡1722、 1724、及1 726。透鏡1722、1724、及1726將光聚焦於相 關的LCD面板1728、1730、及1732。光學顯示系統1720 更包括一裝置1734(例如，合光鏡），其將來自LCD面板 1728、1730、及1732之光的多重光束結合成單一光束 1736(由箭號指示），其可被導引至一投影透鏡1735或其 他顯示器。或者，光學顯示系統1720可包括一偏振器， 其傳送一期望的偏振（例如” p”偏振）同時反射另一偏振 (例如” s”偏振）。偏振器可被設置於在LED1410、1420、 及1430與相關的透鏡1722、1724、及1726間的路徑、在 透鏡1722、1724、及1726與相關的LCD面板1728、1730、 及1 732間的路徑中，或是在沿著光學路徑的其他位置》 如圖8Β所示，在某些實施例中，LED的寬高比可被匹配至 如上所述之微型顯示器（例如微型顯示器1732)的寬高比。 圖9顯示以數位光源處理器（DLP)為基礎的光學顯示 系統1750的實施例，包括藍色LED 1410、綠色LED 1420、 及紅色LED 1430(如上所述），其係各自與相關的透鏡 1722、1724、及1 726(如上所述）光學通信。由LED 1410、 1420、及1430發射的光通過相關的透鏡Π22、1724、及
1024-7822-PF 24 1375080 1726且由一裝置1734(例如，合光鏡）收集，裝置1734將 由LED 1410、1420、及1430發射的光的多重光束結合成 單一光束，其可被導引至一全反射（TIR)棱鏡1752。例如， 從合光鏡1734發出的光可經由一平面鏡1 754或諸如光導 的其他裝置而被導引至TIR稜鏡1 752。TIR稜鏡1752反 射光並將光導引至一 DLP面板1 756。DLP面板1756包括 複數平面鏡’其被驅動以產生一特定的影像。例如，一特 定的平面鏡可將光1 760(由箭號指示）反射使得光被導引 至一投影透鏡1 755或者可使光被反射遠離投影透鏡 1755 ° LED 1410、1420、及 1430 與 DLP 面板 1756 的結合 容許較大地控制訊號。例如，被送至DLP面板1756的資 料量可經由開關除了 DLP面板1756中的平面鏡外的LED 1410、1420、及1430而被減少（容許較大的開關頻率）。 例如’若在特定的影像中不需要紅色，紅色LEj) 1430可 被關閉而消除將訊號送至DLP 1 752以切換相關的平面鏡 的需要。調變LED的能力可改善例如色彩品質、影像品質、 或對比。 圖10顯示以矽基液晶（LCOS)為基礎的光學顯示系統 1770的特殊實施例，包括藍色LED 1410、綠色LED 1420、 及紅色LED 1430(如上所述），其係各自與相關的偏振分光 器1774、1778、及1782(如上所述）光學通信。由LED1410、 1420、及1430發射的光通過相關的偏振分光器1774、 1778、及1 782且被投射至相關的LCOS面板1772、1776、 或1780。因為LCOS面板1772、1 776、及1780並非對光 1024-7822-PP 25 1375080 的所有偏振靈敏，偏振分光器1774、1778、及1782根據 LC0S面板1772、1776及1780的敏感度將光偏振成一特別 的偏振態（例如，經由傳送一期望的偏振（例如” p”偏振） 同時反射另一偏振（例如” s”偏振）某些光的偏振並通過 其他偏振）。從LC0S面板1772、1 776、及1780反射的光 被一裝置1734(例如，合光鏡）收集，裝置17 34將來自多 個LCOS面板1 772、1776、及1780的光束結合以產生一光 束1790(由箭號指示），其被導引至投影透鏡1795。 雖然在上述例子中，光學顯示系統係包括紅色、綠 色、及藍色發光裝置，也可能是其他的顏色及組合。例如， 系統不需要只有三種顏色。也可包括諸如黃色的額外顏 色，並且分配部分的工作周期。或者，具有不同的主波長 之多個LED可被光學地結合以產生一種顏色。例如，一藍 -綠色LED(例如，具有介於藍色與綠色的波長之間的主波 長之LED)可被與一黃色LED結合以產生，，綠”光。通常， LED的數目及各LED的顏色可被依希望選擇。也可包括額 外的微型顯示器。 在某些實施例中，效率較小的LED(例如綠色）的工作 周期可經由不同的資料壓縮技術及演算法而被增力”例 如，僅傳送與前-影像不同的影像資訊較傳送重建各影像 需要的全部資訊更能增加資料速率M吏用此方法，較少的 資料需被傳送’容許較高的㈣料，且對於—給定的更 新周期減少對互補色的工作周期。 在多個⑽被用以照明一給定的微型顯示器的實施例 1024-7822-PF 26 ⑸5080 争’光學組件架構可或可不沿著一或多個led與微型顯示 器間的光學路徑存在。例如合光鏡或一組分色鏡可被 用以將來自多個LED的光結合至單一微型顯示器上。在光 學組件架構沿著光學路徑存在的實施例中，不同的光學組 件架構可被用於各led(例如’若LED的表面係不同的大小 或形狀）’或是相同的光學組件架構可被用於多於一個的 LED。 在某些實施例中，根據期望的影像色度對特定顏色的 不同亮度可經由在部分之被分配給特別的LED的啟動時間
内照明顯示器而被獲得。例如，為了獲得深藍色，藍色LED
可在整個啟動時間被啟動，而對於較不深的藍色，藍色[ED 可僅在整個啟動時間之一部分中被啟動。被用以照明顯示 器的部分啟動時間可被調變，例如，經由一組平面鏡，其 可被定位以使光通過至微型顯示器或是將光反射遠離微 型顯示器。 在特定實施例中，可移動微型顯示器的陣列（例如一 可移動平面鏡）被驅動以產生期望的強度。例如，各微型 平面鏡可代表一像素，且像素的強度可經由微型顯示器的 定位而被決定。例如’微型平面鏡可為開啟或關閉的狀 態，且在特定顏色的LED的啟動時間内用在開啟狀態的時 間的比例決定影像的強度。 通常，在使用多個LED的實施例中，一或多個led(例 如，各LED)相對於微型顯示器Π30的寬高比可具有上述 之寬高比關係。 1024-7822-PF 27 1375080 圖11顯示一光學顯示系統160〇，其包括LED 1110、 微型顯示器1130、一冷卻系統ι51〇、及一感測器152〇， 其與LED 1110熱通信且與冷卻系統15丨〇電通信，使得在 系統16 0 0使用中’感測器15 2 0及冷卻系統1510可被用 以調節LED 1110的溫度。舉例而言，當[ED 1110是較大 面積的LED時’這是被期望的，因為此種led會產生大量 的熱。利用圖11所示的排列，隨著經由使用感測器丨52〇 及冷卻系統1510去冷卻LED 1110而減少損壞LED 1110 的風險’輸入至LED 1Π0的電力的量可被增加（主要係增 加在較高驅動電流下的操作效率）。冷卻系統的例子包括 熱電致冷器、風扇、熱管、及液體冷卻系統。感測器152〇 可為例如手動控制或電腦控制。在某些實施例中，系統可 不包括一感測器（例如，冷卻系統151〇可永久開啟或是可 被手動控制）。使用冷卻系統可提供多個優點，諸如減少 因過熱而對LED造成相壞的可能性及增加在較高驅動電流 下之LED的效率。冷卻系統也可減小由溫度導致的波長之 偏移。 在某些實施例中’使用一非藍伯特LED導致光之不均 句的角分佈。在此種實施例中’微型顯示器可被移動遠離 成像面以減少角不均勻度的出現。在特定實施例中，對微 型顯示器的資訊流可使用電或光連接而被達成。在某些例 子中’資訊流的速率可使用光連接而被增加。 在某些實施例中，PLLED或非藍伯特光源的大小可被 增加且光可在一較小的角度被收集。這可增加顯示器上影 28
1024-7822-PF 1375080 像的亮度。 圖12A及12B顯示光學顯示系統2200，其包括多個 LED 2202、一光均句化器22〇8、及一液晶顯示器（LCD)面 板2212。LED 2202係沿著LCD面板2212的一邊緣2211 被設置並且發射光（由箭號2206表示）以照明LCD面板 2212 ’使LCD面板2212可顯示一影像。由LED 2202發射 的光2206照射在光均勻化器2208(例如光導管）上，其將 光2206導引至LCD面板2212(由箭號2210表示）。離開均 勻化器2208的内表面之光2206的全反射產生大體上均勻 的光2210的輸出分佈，使得LCD面板2212大體上被LED 2202均勻地照明（例如’進入LCD面板2212的邊緣2211 之光的分佈大體上是均勻的）。例如，在某些實施例中， 大體上均勻的光分佈包括一光分佈，具有進入邊緣2211 的光之強度及/或顏色分佈，其在邊緣2211上的不同位置 變化至多約20%(例如，至多約10%、至多約5%、至多約 1%)。在進入LCD面板2212的邊緣2211之後，光2210反 射離開内表面及/或LCD面板2212中的散射中心（由箭號 2215表不）’並從LCD面板2212的前表面2213發出（由箭 號2217表示）。 LED 2202可包括多個裝置，其發射不同的光波長（例 如，紅色、綠色、藍色、靛色、黃色、洋紅色）或發射單 色光（例如，實質上白色）。雖然在圖12A及12B所示的光 學顯示系統2200中，從LED 2202發射的光2206通過均 勻化器2208,如圖13所示’在某些實施例中，從LED 2202 29
1024-7822-PF 1375080 發射的光（由箭號2214表示）照射在LCD面板2212的邊緣 2211上，不通過額外的組件。據信，在某些實施例中’大 體上均勻的光分佈可經由當光在反射面或LCD面板中的散 射中心反射時（如圖12B所示）混合在LCD面板2212中由 LED 2202發射的不同波長或顏色的光而形成。 圖14A顯示一光學顯示系統2229，其包括多個LED 2216a、2216b、2216c、及 2216d，其提供對 LCD 面板 2212 的照明。圖14B係顯示經由其發出光的LED 2216a、2216b、 籲 2216c、及221 6d的表面2222的上視圖。沿著面板2212 的邊緣 2211 的 LED 2216a、2216b、2216c、及 2216d 的形 狀及佈置可依照期望改變。圖14A及14B顯示一例示的排 列’其中多個矩形晶粒被沿著面板2212的邊緣2211排 列。LED 2216a、2216b、2216c、及 2216d 可被安裝在距 邊緣2211的一距離2230上。做為一個例子，距離2230 可以是相當小（例如，約一毫米或更小、約二毫米或更小、 約三毫米或更小、約五毫米或更小、或約1 〇毫米）。或者， 鲁 如圖 U 所示，LED 2216a、2216b、2216c、及 2216d 可被 依附及/或直接埋入在LCD面板2212上》 光學顯示系統2229可包括發射不同顏色的光之 LED。例如’光學顯示系統2229可包括藍色LED(具有主要 輸出波長從約450nm至約480nm的LED)、綠色LED (具有 主要輸出波長從約500nm至約550nm的LED)、及紅色 LED(具有主要輸出波長從約61 〇nm至約65 Onm的LED)，其 係與LCD面板2212的邊緣2211光學通信》其他顏色及組
1024-7822-PF 30 (&) 1375080 合是可能的。例如，系統不需要具有所有的三種顏色或僅 三種顏色。也可包括諸如黃色（具有主要輸出波長從約 570nm至約600nm的LED)及/或靛色（具有主要輸出波長從
約480ηιη至約500nm的LED)的額外顏色。在一 5色LED 系統（紅色、綠色、藍色、黃色、靛色）中，可能想要從約 430至480之藍色的主要輸出波長。 如上所述，不同顏色的LED可具有變化的強度及/或 免度。例如，綠色LED可具有比紅色或藍色LED低的效率。 由於一具有較低效率的特定led，在某些實施例中，增加 特定顏料的LED的數目及大小以補償此種效率上的不均等 可能是有利的。例如’最小效率的LED可被分配一比效率 較大的LED大的百分比的發射面積（例如，具有一較大的 總表面面積）^做為一個例子，在光學顯示系統2229中， 1^02216&、22161)、2216(：、及2216(1可包括一個紅色[£0、 一個藍色LED、及兩個綠色LED。顏色的數目及組合可依 期望變化》 在某些實施例中，光學顯示系統2229可包括一或多 個晶粒（例如，一或多個LED 221 6a、221 6b、2216c、及 2216d)，具有被配置以匹配LCD面板2212的厚度2224之 寬度2220。例如，寬度2220對厚度2224的比率可為從約 0. 5至約1. 3(例如，約0_ 5、約〇. 6、約0. 7、約〇. 8、約 0. 9、約 1、约 1_ 1、約 1. 2、約 1. 3)。 LED的寬度可被選擇使得相對於LED的照明輪廊可增 加搞合至LCD面板的光。在某些實施例中，LgD 2216a、 1024-7822-PF 31 1375080 2216b、2216c、及2216d具有小於LCD面板2212的厚度 2224之寬度2220使得由LED發射的光大體上被耦合至LCD 係可被期望的。例如，寬度2220可小於厚度2224至少約 〇 · 5毫米（例如，至少約一毫米、至少約二毫米、至少約三 毫米、至少約四毫米、至少約5毫米）。在某些實施例中， LED 2216a、2216b、2216c、及 2216d 具有大於 LCD 面板 2212的厚度2224之寬度2220使得由LED發射的光照射在 LCD面板2212的部分或整個邊緣2211上係可被期望的。 例如’寬度22 20可為大於LCD面板2212的厚度2224至 少約1毫米（例如，至少約1 5毫米、至少約二毫米、至 少約2. 5毫米、至少約三毫米、至少約五毫米、至少約十 毫米）。LED的長度2221可取決於諸如LCD面板2212的總 長度2226或寬度2228或沿著邊緣2211設置的LED的數 目專之不同因子而變化。 在某些實施例中，據信led具有一表面，其具有可增 加從LED擷取出的光之圖案（如下所述）。增加的光擷取可 提供LCD面板較好的照明。 雖然圖14A及14B中所示的光學顯示系統2229包括 多個 LED 2216a、2216b、2216c、及 2216d，其具有大約 等於LCD面板2212的厚度2224的寬度2220,其他晶粒形 狀及陣列佈置是可能的。 在某些實施例中，LCD 2212的邊緣2211的尺寸可為 足夠地小使得使用單一個LED照明LCD 2212是被期望的 及/或可能的。此種足夠小的LCD面板的例子包括手持式 32
1024-7822-PF 1375080 顯不器、時鐘、手錶、行動電話、掌上型遊戲機、及個人 數位助理。例如，圖16顯示由LED 2236發出的光通過其 的LED 2236的一表面的上視圖。[ED 2236可沿著[CD面 板2212的邊緣2211被設置且提供LCD面板2212的照明。 LED 2236具有一寬度2220，其大約等於LCD面板2212的 厚度2224。例如，LED 2236的寬度2237對LCD面板2212 的厚度2224的比率可從約〇 5至約丨3(例如，約〇 5、
約 〇. 6、約 0· 7、約 〇. 8、約 〇 9、約 i、約 i· i、約 j 2、
約1. 3)。LED 2236具有一長度2238，其大約等於[CD面 板2212的長度2226。例如，LED 2236的長度2238對LCD 面板2212的長度2226的比率可從約〇.丨至約丨2(例如， 約 〇· 1、約 0. 2、約 〇. 3、約 〇. 4、約 〇. 5、約 〇· 6、約 0. 7、 約〇. 8、約〇. 9、約1、約1·卜約1. 2)。LED 2236可發 射不同波長的光（例如，紅色、綠色、藍色、靛色、黃色、 洋紅色）或是發射單色光（例如，實質上白色）。
在另一個例子中 度 2244a、2244b、及 ’圓17顯示各自分別具有相關的寬 2244c 的長、薄 LED 2242a、2242b、 及2242c的陣列2240的表面之上視圖。陣列224〇可沿著 LCD邊緣2211被定位且陣列224〇的總寬度2245(例如， 寬度2244a、寬度2244b、寬度2244c、及設置於LED 2242a、 2242b、* 2242c㈤的任何間隔的和）大約等於LCD面板 2212的厚度2224 »例如 總寬度2245對LCD面板2212 的厚度2224的比率可為從約 約0. 6、約〇. 7、約〇 · 8、約 0. 5至約1. 3(例如，約0. 5、 〇. 9、約 1、約 1. 1、約 1. 2、
1024-7822-PF ___ 33 1375080 約1. 3)。LED 2242a、2242b、及2242c可具有一相關的長 度2243’其大約等於LCD面板2212的長度2226。例如， LED 2242a、2242b、及 2242c 的長度 2243 對 LCD 面板 2212 的長度2226的比率可約為從約〇i至約12(例如，約 0. 1、約 0. 2、約 〇. 3、約 〇. 4、約 〇. 5、約 〇. 6、約 0. 7、 約0_8、約0.9、約1、約ι·ι、約12)。選擇地或附加地， 如圖18所示’在某些實施例中，[ED 2242a、2242b、及 2242c可具有小於LCD面板2212的長度2226的一長度 2239 ’ 且 LED 的多重陣列 2247a、2247b ' 2247c、2247d、 2247e、及2247f可沿著LCD面板2212的邊緣2211被設 置。 在振列2240及2241中的LED可包括多重LED，其發 射不同波長的光（例如，紅色、綠色、藍色、靛色、黃色、 洋紅色）或是發射單色光（例如，實質上白色）。在特定行 中的LED可發射相同波長或發射不同波長，且行可包括 led，其相較於其他行中的LED發射相同波長或者發射不 同波長。 在某些實施例中，如圖丨9及2〇所示，將具有多行的 LED陣列中的一或多行偏移是被期望的。例如，偏移一或 多行可得到較好的發射重疊及光的均勻度。 在某些實施例中，如圖19所示，LED陣列2246可被 設置於偏移的排列中。陣列2246包括被排列於三行 2248a、2248b、及 2248c 的多個 LED。行 2248a、2248b、 及2248c的至少—行從行2248a、2248b、及2248c的一不
1024-7822-PF 34 1375080 同行被偏移一距離2252(例如，偏移約〇. imm、偏移約 0. 5mm、偏移約1mm、偏移約2mm、偏移約3mm)。在圖19 中所示的例示的實施例中，在行2248b中的LED從行2248a 及2248c中的LED被偏移一長度2252。 在行2248a、2248b、及2248c中的LED分別具有相關 的寬度 2250a、22 50b、及 2250c。寬度 2250a、2250b、及 2250c與位於LED的任何間隔的和大約等於LCD面板2212 的厚度2224。例如’寬度2250a、2250b、及2250c與位 於LED(由箭號2253表示）的任何間隔的和對LCD面板2212 的厚度2224可從約〇· 5至約1. 3(例如，約0. 5、約〇. 6、 約 0. 7、約 0. 8、約 〇. 9、約 1、約 1. 1、約 1. 2、約 1. 3)。 在陣列2246中的LED可包括多個LED，其發射不同波 長的光（例如，紅色、綠色、藍色、靛色、黃色、洋紅色） 或是發射單色光（例如’實質上白色）。在特定行中的LED 可發射相同波長或發射不同波長，及/或行可包括led，其 相較於其他行中的led發射相同波長或者發射不同波長。 在另一個例子中，圖20顯示被設置於偏移的排列中 之LED陣列22 54的表面之上視圖。陣列2254包括被排列 於三行（例如，2264a、2264b、及2264c)的多個LED »行 2264b從行2248a被偏移一距離2258(例如，偏移約 0. Imm、偏移約〇. 5min、偏移約lmm、偏移約2mm、偏移約 3mm)。行2264c從行2264b被偏移一距離2260(例如，偏 移約〇_ lmm、偏移約〇 5顔、偏移約imm、偏移約2随、偏 移約3mm)，並且從行2264a被偏移長度2258及226〇的 35
1024-7822-PF 1375080 和。在陣列2254中的LED可包括多個LED，其發射不同波 長的光（例如，紅色、綠色、藍色、靛色、黃色、洋紅色） 或是發射單色光（例如，實質上白色）。在特定行中的LED 可發射相同波長或發射不同波長，及/或行可包括LED，其 相較於其他行中的LED發射相同波長或者發射不同波長。 雖然圖17、18、19、及20顯示三行的LED，其具有 相加大約等於LCD面板2212的厚度2224的寬度，LCD陣 列可包括較小或較大數目的行（例如，二行的LED、四行的 LED、五行的LED、六行的LED、七行的LED、十行的LED)。 圖21顯示一系統2270，其包括一 LED 2272(在某些實 施例中，相對於單一 LED 2272,系統2270包括LED陣列）、 一混色器2274、一楔形光學元件2276、及一 LCD面板 2280。在使用中，由LED 2272產生的光（由箭號2282表 示）通過混色器2274並且進入楔形光學元件2276。使用楔 形光學元件2276將光導入LCD面板2280可使得LED 2272 從LCD面板2280的邊緣2281被偏移。在某些實施例中， 混色器可被包括在楔形光學元件2276中。 定製形狀的LED可被用以減少鄰接晶粒間的間隔，並 增加被混色器收集之由LED發射的光的量。例如，LED可 經由沿著結晶方向劈開及/或使用鑽石鋸片或雷射切割系 統加以切割而成形。圖22B、23B、24B、25B、26B、27B、 28B、及29B顯示不同的封裝排列及LED晶粒的表面之上 視圖。圖 22C、23C、24C、25C、26C ' 27C、28C、及 29C 顯示被用以收集由LED發射的光之混色器2274的孔徑之 1024-7822-PF 36 列的圖在某些實施例中，LED陣列可被成形使得LED陣 心周圍與孔徑的周圍匹配。例如，UD陣列的截面面積 • k的截面面積的比率可為從約05至約13⑽如約 • 1U、約0.7、約0.8、約〇9、M、約】」、約 丄約3)孔L的周圍可為不同的形狀，諸如矩形、 2形、三角形、八角形'圓形、梯形、及正方形，且led 的形狀或LED陣列的周圍可與孔徑的形狀匹配。 例如，如圖22A-22C、23A_23C、及24A 24c所示孔 ^的周圍可為圓形’且⑽陣列的周圍可為圓形。在圓形 中’LED陣列中的各LED應具有由二直線邊緣(例如， 邊緣2290及2292)及一圓形邊緣（例如，邊缘2294)界定 的派形。 在特定實施例中，如圖25八_25(：及26A 26c所示孔 徑可具有-圓形的形狀，且一五角形、六角形（圖26b)、 七角形、八角形(圖25B)、九角形、或十角形的led陣列 可被匹配於圓形孔徑。據信使用多角形陣列可對於製造提 ，各種優點。例如，一多角形陣列係由多個三角形的led 晶粒形成。因為三角形的形狀僅需要直線的邊緣(例如， 邊緣2296、2298、及2300 )而不需要形成彎曲的邊緣’三 角形的晶粒較派形的晶粒更易於製造。在特定實施例中， 如圖27Cm斤示，孔徑可為六角形或八角形以與六角 形（圖27B)或八角形（圖28B)的陣列匹配。 在特定實施例中，如圖29A-29C所示，陣列可包括以 稜鏡形狀（圖29B)被排列的多個LED，以與稜鏡形狀的孔 1024-7822-PF 37 1375080 徑（圖29C)匹配。 在上述的實施例中，LED晶粒可被個別地封裝，或者 多個LED晶粒可被包括於單一封裝辛。陣列可包含相同或 不同顏料的晶粒。在某些實施例中，對於較大晶粒及/或 多個晶粒的發射波長可被選擇以平衡全部陣列的光譜輸 出。 圖30顯示一光學顯示系統2310，其包括LED 2314、 LCD面板2212 1130、及一冷卻系統2316。LED 2314係與 冷卻系統2316熱通信使得在系統2310使用中，冷卻系統 2316可被用以調節LED 2314的溫度。冷卻系統的例子包 括熱電致冷器、風扇、熱管、及液體冷卻系統。在某些實 施例中’冷卻單元2314可包括圍繞面板周圍的一或多個 冷卻管（流體或氣流）。在某些實施例中，冷卻單元2314 可包括一單回路系統，其中一連續管沿著LCD面板2312 被設置’或是一多回路系統，其中多個管沿著LCD面板 2312被設置（例如，被設置在LCD面板2212的各側邊上的 一回路）。在某些實施例中，冷卻系統231 6可包括鰭片散 熱器。據信使用冷卻系統可提供多個優點，諸如減少因過 熱而對LED 2314造成損壞的可能性及增加在較高驅動電 流下之LED 2314的效率。冷卻系統也可減小由溫度導致 的波長之偏移。 雖然光學顯示系統2310中的LED係沿著LCD面板 2212的所有四個邊緣被設置，LED可沿著LCD面板的單一 邊緣或多個邊緣（例如’一個邊緣、二個邊緣、三個邊緣、 38
1024-7822-PF 1375080 四個邊緣、所有邊緣）被設置，且具有被用以圍繞LCD的 邊緣之冷卻單元。 雖然在圖14A及15所示的實施例中，LED的多個矩形 晶粒係沿著面板2212的邊緣2211被排列，使得LED的一 表面2222大約平行於面板2212的邊緣的表面2211，其他 排列也是可能的。例如，如圖31所示，多個LED 2330係 沿著面板2212的邊緣2211以鋸齒狀的排列方式被排列。 LED 2330可被排列使得第一 LED 2338的表面2334位於第 一平面且第二LED 2340的表面2336位於第二平面，並且 平面以一角度2332交又。以此種鋸齒狀的排列方式排列 LED可使得多個及/或較大的LED沿著LCD面板2212的邊 緣2211被放置。雖然鋸齒狀的排列方式被顯示於圖21， 也可能是其他形狀的突出物，其可增加沿著LCD面板2212 的邊緣設置的LED 2330的表面面積。在某些實施例中， 多個LED可被設置在沿著LCD面板的各鋸齒狀的邊緣上。 圖32顯示封裝晶粒形式的LED 1 0 0的側視圖。LED 1 00 包括一多層堆疊122’被設置在一底座120上。多層堆疊 122包括一 320 nm厚的矽摻雜（η摻雜）GaN層134，其在其 上表面110中具有開口 150的圖案。多層堆疊122也包括 一粘合層124、一 l〇〇nm厚的銀層126、一 40nm厚的鎂摻 雜（P摻雜）GaN層128、由多個InGaN/GaN量子井形成的一 120nm厚的光產生區域130、及一 A1 GaN層132。一 η側接 觸塾136被設置在層134上’且一 ρ側接觸墊138被設置 在層126上。封裝材料（具有折射率為1.5的樹脂）丨44係 1024-7822-PF 39 1375080 存在於層1 34及一蓋玻片140與支撐142間。層144不延 伸至開口 1 5 0中。 光係由LED 100產生如下。p側的接觸墊1 38相對於 η側接觸墊136被保持於正電位，其使得電流被注入led 100。當電流通過光產生區域130時，來自η摻雜層134 的電子在區域130中與來自ρ摻雜層128的電洞結合，其 使得區域130產生光。光產生區域130包含許多點偶極輻 射源’其以形成光產生區域130的材料之波長特徵的光譜 在區域130中發射光（例如，等向地）。對於in(jaN/GaN量 子井’由區域130產生的光的波長的光譜可具有大約445 奈米（nm)的峰值波長及約30nm的半高全寬（FWHM)。 注意與在η摻雜半導體層134中的電荷載子相比，在 Ρ摻雜層1 26中的電荷載子具有較低的遷移率。結果，沿 著Ρ摻雜層128的表面放置銀層126(其係導電的）可增強 從接觸墊138至ρ摻雜層128及光產生區域130的電荷注 入的均勻度。這也可減少裝置1〇〇的電阻及/或增加裝置 100的注入效率。因為η摻雜層134較高的電荷載子遷移 率’電子可較快速地從η側接觸墊136擴散至層132及 134 ’使得光產生區域130中的電流密度在整個區域ι3〇 大體上是均勻的。同時注意銀層126具有較高的導熱性， 使層126可做為LED 100的散熱器（以垂直地將熱從多層 堆疊122傳送至底座120)。 由區域130產生的至少某些光被導向銀層126。這些 光可被層126反射並經由表面110從LED 100發出，或者 1024-7822-PP 40 1375080 可由層126反射，然後在LEd 100中的半導體材料中被吸 收以產生可在區域130中結合的電子-電洞對，使區域130 產生光。相似地，由區域130產生的至少某些光被導向墊 136«墊136的下面係由可反射光產生區域13〇產生的至 少某些光的材料（例如，Ti/Al/Ni/Au合金）形成。因此， 被導至墊136的光可被墊136反射，然後經由表面11〇從 LED 100發出（例如，經由從銀層126被反射），或者被導 至塾136的光可被墊136反射，然後在LED 100中的半導 體材料中被吸收以產生可在區域13〇中結合的電子—電洞 對’使區域130產生光（例如，有或沒有被銀層126反射 如圖32及33所示，LED 100的表面11〇並不平坦， 但包含一修正的三角形圖案的開口 15〇。通常，對於開口 150的深度可選擇不同的值，開口 ι5〇的直徑及在開口 15〇 中最接近的相鄰者間的間隔可改變。除非另外提及，用於 下面顯示數值計算結果的圖式，開口 15〇具有大約等於 280nm的深度146，大約I60nm的非零直徑，大約220nm 的最接近相鄰者間的間隔，及等於丨.0的折射率。三角形 圖案被去諧使得圖案150中的最接近相鄰者具有值介於 (a-Aa)及（a+Aa)間的中心至中心的距離，其中” a”係理 想的二角形圖案的晶格常數’而” Aa”係具有長度的維度 之去諳參數’且其中去諳可在隨意的方向上發生。為了加 強從LED 100的光擷取（見以下討論），去諧參數通常係 理想晶格常數a的至少約一個百分比（例如，至少約二個 百分比、至少約三個百分比、至少約四個百分比、至少約 1024-7822-PF 41 1375080 五個百分比）及/或理想晶格常數a的至多約25%(例如，至 多約20%、至多約15%、至多約1〇%)。在某些實施例中， 最接近相鄰者的間隔實質上係在（a—Aa)及（a+Aa)間任意 地變化，使得圖案150大體上係任意地去諧。 對於0正的—角形圖案的開口 15〇，已發現非零的去 諧參數增強LED 1〇〇的擷取效率。對於上述的LED 1〇〇， 當去諧參數Aa從零增加到約0 15a時，LED 1〇〇中的電磁 場的數值模擬（下面說明）已顯示裝置的擷取效率從約 0.60增加到約〇.70，如圖34所示。 圖34中顯示的擷取效率資料係使用三維時域有限差 为（FDTD)法去趨近對於在LED 100内及外側的光之 Maxwell方程式的解而加以計算。例如，參見K g. Kunz 反义·]. Luehbers， The Finite-Difference Time-Domain Methods (CRC, Boca Raton, FL, 1 993) ； A. Taflove, Computational Electrodynamics ： Finite-Difference Time-Domain Method (Artech House, London，1 995)，二者在此一併供做參考。為了表示具有 特定圖案150的LED 100的光學行為，在FDTD計算中的 輸入參數包括由光產生區域130中的點偶極賴射源發射的 光之中心頻率及頻寬、多層堆疊122内的層之尺寸及介電 特性、及圖案150中的直徑、深度、與開口間的最接近相 鄰者距離（NND)。 在特定實施例中’ LED 100的操取效率資料係使用 FDTD法計算如下》FDTD法被用以解全向量依時Maxwel 1 1024-7822-PF 42 U/^080 方程式：
Vx£ = _//^) ΡχΗ = ε dP_ dt ^ dt "iT5 其中，偏振率M+A+..4獲得量子井光產生區域13〇、p 接觸層126及LED 100中的其他層的依頻響應。單獨的瓦項 係對材料之全部偏振率的不同貢獻之經驗導出值（例如， 對於束缚電子振遭的偏振響應、對於自由電子振盤的偏振 響應）。特別， d2P AP - _ ~d^~ + r--J- + 0}^= ε(ω)Ε, 其中’偏振對應於介電常數 εΜ = εχ +^— ~~τ-- ^ωΐ-ω2-iYma 為了數值計算，被考量的層僅封裝材料144、銀層126 封裝材料144與銀層126間的層^此趨近係根據封裝材 =144與層126夠厚使得周圍的層不會影響lE]) 1〇〇的光 予效忐的假設。被假設具有依頻介電常數之i 〇〇内的 •相關結構係銀層126及光產生區域130。LED 100内的其 他相關層則被假設不具有依頻介電常數。注意在lED 1〇〇 於封裝材料144與銀層126間包括額外的金屬層的實施例 中，各額外的金屬層將具有對應的依頻介電常數。同時注 意銀層126(及LED 100中的任何其他金屬層）對於束缚電 子及自由電子二者均具有一依頻項，而光產生區域13〇對 於束缚電子具有一依頻項，但對於自由電子則不具有一依 2項。在特定實施例中，當模擬介電常數的頻率依存性時 ”他項可被包括。此種項可包括例如電子聲子相互作 1024-7822-PF 43 1375080 用、原子偏振、離子偏振及/或分子偏振。從光產生區域 130的量子井區域的光之發射係經由合併一些任意放置的 在光產生區域130内的定電流偶極源而被模擬，其各自發 射光镨寬度等於實際量子井者的短Gaussian脈衝，各自 具有任意的初始相位及開始時間。 處理1^0 100的表面110中的開口15〇的圖案，與周 期的邊界條件一起，在橫向上使用一大的超晶格。這有助 於模擬較大的（例如，邊緣大於0 01mm)的裝置尺寸。完全 演化方程式終將被解答，遠在所有的偶極源發射它們的能 量之後，直到沒有能量留在系統中。在模擬期間，發射的 總能量、通過上表面110擷取的能量通量及被量子井與η 摻雜層吸收的能量被監測。通過時間與空間的F〇urier轉 換，獲得擷取的通量的頻率及角度解析資料，因此可計算 角度及頻率解析的擷取效率。經由將發射的總能量與光產 生區域1 305之經實驗得知的亮度匹配，對於給定的電輸 入獲得以流明/每立體角/每晶片面積為單位的絕對角度 解析的操取。 不希望受限於理論，據信因為開口 15〇產生一介電函 數，其根據圖案150在層134中空間地變化，去諧圖案15〇 可增強在區域130中產生的光經由表面11〇從LED 1〇〇發 出的效率。據信這改變在LED 100中的放射模態（亦即， 從表面110發出的光模態）及導引模態（亦即，被侷限於多 層堆疊122中的光模態）的密度，且對於在UD ι〇〇中的 放射模態及導引模態的密度的此一改變導致缺少圖案15〇 1024-7822-PF 44 ^75080 會被發射進入導引槎能 、·“、的某些光被散射（例如，Bragg散射） 會渗漏成放射模態的模態。在特定實施例中’據信圖 案150(例如，上面討論的圖案或下面討論的圖案之一） 可消除在LED 1〇〇中的所有導引模態。 據信晶格去譜的效果經由考慮具有點散射部位的晶 體之Bragg散射可被了解。對於排列在晶格平面中之分隔 距離d m格’波長人的單色光係根據Bragg條件，
ra=2dsine’通過角度e被散射，其中n係給與散射的階的 整數《不過，據信對於具有光譜頻寬△人从且被發射進入一 立體角ΑΘ的光源，Bragg條件可經由以一去諧參數心將 晶格部位間的間隔去諧而被放寬。據信將晶格去諸增加在 光譜頻寬上之圖案的散射效力及張角與源的空間發射形 狀。 雖然具有非零去諧參數Aa的修正三角形圖案15〇已 被說明其可增強從LED 100的光擷取，其他圖案也可被用 以增強從LED 100的光擷取。當決定是否一給與的圖案增 強從LED 100的光擷取及/或什麼開口的圖案可被用以增 強從LED 100的光棟取時’首先物理的理解可被用以趨^ 一基本的圖案’其在實施此種數值計算之前可增強光操 取。
LED 100的擷取效率可經由考量根據圖案15〇空間地 變化的介電函數之Fourier轉換而被進—步了解（例如， 在弱散射狀沉中）。圖35繪示理想的三角形晶格的 Fourier轉換。具有面内波向量々之朝向特定方向的光之 1024-7822-PF 45 1375080 擷取係有關於具有面 皮向置々（亦即’平行於圖案150) 之成為所有模態的源發射 J愿發射Sr，其經由互反的晶格向量f， 亦即々=λ' ± C，的加法弋.士 4 忐或減法而相容於擷取效率係比 例於有下式給與的介雷s & 電函數的對應的Fourier分量（F*)的 大小
Fi =ciX£cSk-c^ ε〇 = H^)e'i6fdF 因為在材料中傳導的光通常滿足方程式k2(面
内）+ k2(法線）= ε(ω/〇2’被考量的極大值G係經由光產生 區域發射的頻率（ω)及光產生區域的介電常數而被固定。 如圖35戶;t示’這界定在互反空間中的—環，其經常被稱 為光線。由於光產生區域的有限頻寬，此光線將為一環狀 物，但為了清楚，我們說明單色光源的光線。相似地，在 封裝中的光傳導被一光線（圖35中的内環）束缚。因此， 擷取效率係經由增加位於封裝材料光線内的所有方向左的 F*而改善，其相當於增加封裝材料光線中的f點數目並增 加位於材料光線内的C點的散射強度^。當選擇可改善擷 取效率的圖案時’此物理的理解可被使用。
做為一個例子’圖36顯示增加一理想的三角形圖案 的晶格常數的效果。除了發射的光具有450nm的峰值波 長與孔的深度、孔的直徑、及η摻雜層134的厚度以最 接近相鄰者距離a量度分別為丨27a、〇 72a、及 UTa^MOnm之外’圖36中顯示的資料係使用對於圖32 中顯示的LED 100給與的參數加以計算。增加晶格常數， 増加在封裝材料的光線内的C點的密度。觀察到具有NND 1〇24-7822-PF 46 1375080 的糊取效率的清楚趨勢。據信 丁於大約等於真空中光的波 長的_發生極大值的彌取效率。達到極大值的理由係當 _變成遠大於光波長時，因為材料變得更均勾散射效 果減低。 做為另一個例子，圖37顯示增加孔大小或填充因子 的效果。三角形圖案的填充因子係由(2π/，3)*(Γ/3”給
與’其中係孔的半徑。除了開口的直徑係根據在圖式的 X轴上給與的填充因子值而改變之外，圖Μ顯示的資料係 32 t •顯示⑽給與的參數加以計算。 掘取效率當散射強度⑹增加時與士真充因子一起增加。對 於此特定系統在填充因子為〜48%時觀察到一極大值。在特 定實施例中，led 1〇〇具有至少約10%(例如，至少約15%、 至少約20%)及/或至多約9〇%(例如，至多約8〇%、至多約 70%、至多約60%)的填充因子。 雖然修正的三角形圖案已被說明為其中一去諧參數 有關圖案中的開口從理想的三角形晶格中的位置的定 位，一修正的（去諧的）三角形圖案也可經由當對於理想的 三角形圖案的位置將中心保持在位置上時修正理想的三 角形圖案中的孔而被達成。圖38顯示此一圖案的實施例。 光擷取的增強，實施對應的數值計算的方法論，及對於具 有圖38顯示的圖案的發光裝置之增強的光擷取的物理解 釋通常跟上述相同。在某些實施例中，修正的（去諧的）圖 案可具有從理想的位置被移開的開口及在理想的位置上 但具有不同的直徑的開口。 1024-7822-PF 47 1375080 在其他的實施例中，從發光裝置的增強的光操取可使 用不同型的圓案，包括例如複雜周期圖案及非周期圖宰， 而破達成。如在此提及’複雜周期圖案係-圖案，A在以 -周期的方式重複的各單位晶格中具有多於一個特點。複 雜周期圖案的例子包括蜂巢圖案、蜂巢基礎輯、（⑽ 基礎圖案、環狀圖帛、及阿基米德圖案(Archimidean pattern)如下讨論，在某些實施例中，複雜周期圖案可 包括具有-直挂的特定開口及具有一較小直徑的其他開 口。如在此提及，-非周期圖案係-圖案，其在單位晶格 上不具有平移對稱性，單位晶格具有一長度，其至少為區 域1 30產生的光的峰值波長的5〇倍。非周期圓案的例子 包括非周期圖案、準晶體圖案、R〇bins〇n圖案、及 圖案。 圖39係對於兩個複雜周期圖案，其中在圖案中的特 定開口具有一特定直徑且圖案中的其他開口具有較小的 直徑，顯示LED 1〇〇的數值計算。在圖39中表示的數值 計算顯示當較小的孔⑽的直徑從“m改變线⑽時掘 取效率的變化（具有80nm的直徑之較大孔）^除了開口的 直徑係根據在圖式的x軸上給與的填充因子值而改變之 外，圖37顯禾的資料係使用對於圖32中顯示的 給與的參數加以計算。不希望被理論拘束，多個孔尺寸容 許由於圖案中的多重周期性的散射，因而增加圖案的張角 及光譜效力》光擷取的增強，實施對應的數值計算的方法 論，及對於具有圖39顯示的圖案的發光裝置之增強的光 1024-7822-PF 48 1375080 擷取的物理解釋通常跟上述相同。 圖40顯示具有不同的環狀圖案（複雜周期圖案）的 LED 100的數值計算》在圍繞中央孔的第一環中的孔數目 對於不同的環狀圖案係不同（六、八、或1〇)。除了發射的 光具有450nm的峰值波長外’圖4〇顯示的資料係使用對 於圖32中顯示的LED 100給與的參數加以計算。圖中 表示的數值計算顯示當穿過單位晶格被重複的每個單位 晶格之環狀圖案的數目從二改變為四時LED丨〇〇的擷取效 • 率。光擷取的增強，實施對應的數值計算的方法論，及對 於具有圖40顯示的圖案的發光裝置之增強的光擷取的物 理解釋通常跟上述相同。 圖41顯示對於具有阿基米德圖案的UD 1〇〇的數值 計算。阿基米德圖案A7包含具有一最接近相鄰者距離a 的7個等間隔的孔之六角形單位晶格23〇。在單位晶格 中，六個孔以一般的六角形的形狀被排列，且第七個孔係 位於六角形的中心。六角形單位晶格23〇使其邊緣一起與 a’ =a*(l+’3)的單位晶格間的中心至中心的間隔適配以 將LED的整個表面圖案化。這又稱為A7鋪排，因為7個 孔構成單位晶格。相似地，阿基米德鋪排A19包含具有& 的NND之1 9個等間隔的孔。孔係以七個孔的内部六角形、 12個孔的外部六角形及在内部六角形中的一個中央孔的 形式被排列。六角形單位晶格230使其邊緣一、起與 a’ =aW3)的單位晶格間的中心至中心的間隔適配= 將LED的整個表面圖案化。光操取的增強，實施對應的數
1024-7822-PF 49 1375080 值計算的方法論，及對於具有圖41帛示的圖案的發光裝 置之增強的光擷取的物理解釋通常跟上述相同。如上所 述，A7及A19的擷取效率大約為77%。除了發射的光具有 450的峰值波長及NND被定義為在個別的晶格中之開口間 的距離外，圖41顯示的資料係使用對於圖32中顯示的lED 100給與的參數加以計算。 圖42顯示具有準晶體圖案的[ED 100的數值計算。 準晶體圖案被說明於例如M. Senechal，伽 and Geometry (Cambridge University Press, Canbridge, England 1 9 96) ’在此一併供做參考。數值計算顯示當以8 重為基礎的準周期結構的種類改變時的擷取效率的狀 况。據彳§由於此種結構供給的高度的面内旋轉對稱性準 晶體圖案顯出高擷取效率。光擷取的增強，實施對應的數 值計算的方法論，及對於具有圖42顯示的圖案的發光裝 置之增強的光擷取的物理解釋通常跟上述相同。由於圖22 中顯示的FDTD計算的結果指出準晶體結構的擷取效率達 到約82%。除了發射的光具有45 0的峰值波長及NND被定 義為在個別的晶格中之開口間的距離外，圖42顯示的資 料係使用對於圖32中顯示的LED 100給與的參數加以計 算》 雖然在此已說明圖案的特定例子，據信若圖案滿足上 面討論的基本原理’其他圖案也可增加來自LED 1〇〇的光 擷取。例如，據信對準晶體或複雜周期結構加上去譜可增 加操取效率。 50
1024-7822-PF 1375080 在某些實施例中，從LED 100發出之由光產生區域13〇 產生的光的總量的至少約45%(例如，至少約50%、至少約 55%、至少約60%、至少約70%、至少約8〇%、至少約9〇%、 至少約95%)經由表面110發出。 在特定實施例尹，LED 100的截面面積可為較大，同 時仍顯示自LED 100之有效的光擷取。例如UD 1〇〇的一 或多個邊緣可為至少約一毫米（例如，至少約丨5毫米、 至少約二毫米、至少約2. 5毫米、至少約三毫米），且從 led 1〇〇發出之由光產生區域13〇產生的光的總量的至少 約45%(例如，至少約5〇%、至少約55%、至少約6〇%、至 少約m'至少約m、至少約90%、至少約95%)經由表 面11〇發出。這可使得LED具有一較大的截面（例如，至 少約一毫求乘上至少約-毫米），同時展示良好的功率轉 換效率。 在某些實施例中，具有LED100的圖樣之led的榻取 效率係與LED的邊緣的長度無關。例如，具有膽1〇〇的 ，樣及具有約0.25毫米的長度之_或多個邊緣的led的 摘取效率與具有LED⑽的圖樣及具有—毫米的長度之一 或多個邊緣的LED的摘取效率之間的差異變化少於約 1〇/。（例如，少於約8%、少於約5%、少於約⑻。如在此提 二：的操取效率係由LED發射的光對由裝置產生的光 =(其可依據能量或光子被測量)之比率。這可使得⑽ :)有:較::_截面(例如，…-毫米乘上… 木）同時展示良好的功率轉換效率。
1024-7822-PF 1375080 在特定實施例中，具有LED 100的圖樣之LED的量子 效率實質上係與LED的邊緣的長度無關，例如，具有LED 1〇〇的圖樣及具有、約〇.25毫来的長度之_或多個邊緣的 led的量子效率與具有LED 1〇〇的圖樣及具有一毫米的長 度之一或多個邊緣的led的量子效率之間的差異可變化少 於約10%(例如，少於約8%、少於約5%、少於約3%)。如 在此提及，LED的量子效率係由LED產生的光子數目對發 生在LED中的電子-電動再結合的數目之比率。這可使得 LED具有一較大的截面（例如，至少約一毫米乘上至少約一 毫米）’同時展示良好的效能。
上在某些實施例中，具有LED1〇〇的圖樣之LED的插座 效率實質上係與led的邊緣的長度無關。例如，具有LED 的圖樣及具有、約〇.25毫米的長度之—或多個邊緣的 led的插座效率與具有LED 1〇〇的圖樣及具有一毫米的長 度之或夕個邊緣的led的插座效率之間的差異可變化少 於約10%(例如’少於約8%、少於約5%、少於約3%)。如 在此提及’LED的插座效率係LED的注入效率（注入至裝置 的載子數目對在裝置的光產生區域中再結合的載子數目 的比率）、LED的輻射效率（導致輻射結果的電子電洞再結 口的數目對電子_電洞再结合的全部數目的比率）、及 的榻取效率（從LED被榻取的光子對產生的光子的全部數 目：比率)的積。這可使得LED具有一較大的截面(例如， 約毫米乘上至少約一毫米），同時展示良好的效能。 在某些實施例中，其可能期望去操作經由表面ιι〇從 1024-7822-PF 52 1375080
led 100發出的光之角分佈^ 了增加進人—給與的立體 角之擷取效率(例如’進入圍繞著與表面110正交的方向 之立體角）。我們檢驗根據圖案150空間地變化(如稍早說 明)的介電函數之Fourier轉換。圖43顯示為不同的晶格 常數之兩個理想的三角形晶格建造之F晴^轉換^了 增加操取效率，我們尋求增加封裝材料光線中的（點數目 及材料光線中的以的散射強度⑹。這意味增加卿以 便達成圖36繪示的效果。不過，在此我們關切增加進入 以法線方向為中心圍繞的立體角的操取效率。因此，我們 也想要經由減小封裝材料錢的半徑而限制較高階G點的 引進，使付G>(co(ne))/c。我們可看到經由減小封裝材料 的折射率（起移除封裝材料的原始極小值），我們提出較 大的NND，因而增加在材料光線中的G點數目，其可用以 貢獻在法線方向（Fa=0)的棟取’同時避免在封裝材料中之 间階（斜角）的繞射。上述傾向被繪示於圖44，其顯示進入 立體角的擷取效率（由在圖式中的收集半角給與）。除了發 射的光具有53〇nm的峰值波長及24nm的頻寬，封裝材料 的折射率為ι.ο’ρ摻雜層的厚度係16〇nm，光產生區域係 30nm厚，三個曲線的NND係顯示於圖44，且以&度量的 深度、孔直徑、及n摻雜層厚度分別為丨27a、〇 72&、及 1. 27a + 40nm之外，圖44顯示的資料係使用對於圖32中顯 不的LED 1 〇〇給與的參數加以計算。當晶格常數增加時， 狹角的操取效率與進入所有角的全部擷取效率一起增 加。不過，對於甚至更大的晶格常數，即使朝向所有角度 1024-7822-PF 53 1375080 之全部的擷取效率增加，在封裝材料中的高階模態的繞射 限制狹角的擷取效率。對於460mn的晶格常數，我們計算 進入30。的收集半角之大於25%的擷取效率。也就是說， 大約一半的擷取的光係在顯示圖案的準直效果的立體角 之上半球的僅大約13. 4%中被收集。據信在將封裝材料光 線中的G點數目限制於僅在k=_ G點時增加在材料光線 中的G點數目練何圖案可改善進人以法線方向為中心圍 繞的立體角的擷取效率。
此方法特別適用於減小源集光率（s〇urce以⑽如幻， 其據信通常比例於其中n係周圍材料（例如，封裝材 料）的折射率。因此，據信減小LED⑽的封裝材料層的 折射率可導致更加準直的發射，較低的源集光率，因而導 致-較高的表面亮度(在此定義為被擷取成為源的集光率 之全部流明）。在某些實施例中’當增加進入以法線方向 中圍繞的-給定的收集角的操取效率時，使用空氣的 封裝材料將會減小源集光率。 ，在特定實施例中，當區域13〇產生的光經由表面ιι〇 從LED100發出時，光分佈較藍伯特分佈更準直。例如，
在某些實施例中，當區域13。產生的光經由表面11〇從LED 發出時’經由介電層的表面發出的光的至少約權(例 約5(U、至少約70%、至少約9〇%)在正交於表面 的角度的至多約3〇。（例如，至多約25。、至多約、 至多約15。）中發出。
"期望的角度擷取較高百分比的光或與較高的光 1024-7822-PF 54 1375080 擷取耦合的能力可使得一較高密度的LED被提供在一給定 的晶圓上。例如，在某些實施例中，晶圓具有每平方厘米 至少約五個LED(例如，至少約25個LED、至少約50個 • LED)。 • 在某些實施例中，其可被期望相對於從光產生區域 130產生的光之波長修正從封裝的LED ι〇〇發出的光之波 長。例如，如圖45所示，具有包含磷材料18〇的層之lED 30 0可被設置在表面11〇上。磷材料可與區域13〇產生的 • 波長之光交互作用，以提供期望的波長之光。在某些實施 例中，其可被期望從封裝的LED 1〇〇發出的光大體上為白 光。在此種實施例中，層180中的磷材料可由例如 (Y，Gd)(Al’Ga)G:Ce3+或，’γAG，’（釔、鋁、石榴石）磷β當 被光產生區域130發射的藍光泵激時，層18〇中的磷材料 可被活化並發射（例如，等向地）具有以黃光波長為中心圍 繞的廣譜的光。從封裝的LED 1〇〇發出的全部光譜的觀察 者見到黃色的磷的寬發射光譜及藍色的InGaN的窄發射光 • _ 譜’且典型地將兩種光譜混合成白色。 在特疋實施例中，層18 0可被大體上均勻地設置在表 面110上。例如’在圖案15〇的上方151及層18〇的上方 181間的距離可穿過表面i丨〇變化小於約2〇%(例如，小於 約10 %、小於約5 %、小於約2 %)。 通常，相較於LED 100的表面130的截面大小，層18〇 的厚度小，其典型上係約一毫米（^…乘一 因為層 被大體上均勻地設置在表面11〇上，層18〇中的磷材料可 55
1024-7822-PF 1375080 被經由表面110發出的光大體上均勻地泵激。相較於led 100的表面110的大小’磷層180較薄，使得由光產生區 域130發射的光被轉換成接近均勻地在LEd 1〇〇的整個表 ' 面110上的磷層180中的較低波長的光。如此，較薄的、 . 均勻的碟層180產生從LED 100發射的白光之均勻光譜， 做為表面110上的位置的函數。 通常，LED 100可依希望被製造。典型地，UD 1〇〇 的製造需要各種沉積、雷射處理、微影、及蝕刻步驟。 ® 例如，圖46顯示一 LED晶圓500，包含沉積在基板（例 如，藍寶石、化合物半導體、氧化鋅、碳化石夕、石夕）5〇2 上的LED層堆疊的材料。此種晶圓市面上可取得。例示的 供應商包括 Epistar Corporation 、 Arima Optoelectronics Corporation 及 South Epitaxy Corporation。在基板502上連續地被設置一緩衝層
504(例如’ 一含氣層，諸如一 GaN層、一 A1N層、一 A1 GaN 層）、一 η掺雜半導體層（例如，一 η掺雜Si:GaN層）506、 .籲一電流擴散層5〇8(例如，一 AlGaN/GaN異質接面或超晶 格）、一發光區域510(例如，一 InGaN/GaN多重量子井區 域）、及一半導體層512(例如’一 p摻雜Mg:GaN層）》晶 圓500通常具有至少約二英吋的直徑（例如，從約二英吋 至約12英11寸、從約二英时至約六英叶、從約二英时至約 四英吋、從約二英吋至約三英叶）。 圖47顯示多層堆疊550,包括層502、5 04、506、508、 510及512，以及層520、522、5 24及526，其通常係以如 1024-7822-PF 56 下面說明的可被座力及/或熱炫結 :2°可為-鎳層(例如，電子束蒸鑛”層上it銀層層 =，電子東蒸锻)’“24可為一鎳層(例如‘:：層 蒸幻，且層526可為一金層(例如，電子束 = 些實施例令，層520可為-較薄的層，層别可= 的層。舉例而言’㈣可做為擴散障蔽二較: 如幻擴散進人層㈣、522及/或似本身。在=例 = :526之後，多層堆疊55〇可被處理以達;二 接觸。，如’堆疊550可在一適當的氣體環境（例如，氮 =、氧乳、。空氣、組成氣體）中被退火（例如，從約_ 和）至約刚C的溫度）一段時間（例如，從約30秒至約_ 圖48顯示多層堆疊_’包括一基座(例如，錯(諸如 多晶録）、石夕(諸如多曰曰“夕）、碳化石夕、銅、銅鶴、鑽石、 鎳鈷)602’具有沉積於其上的層604、606、608及610。 基座6G2可經由例如賤鑛或電鑄而形成1 604係-接觸 層且可由例如銘（電子束蒸鑛）而形成。層606係-擴散障 蔽層且可由例如鎳(電子束蒸鍍)而形成。層608可為-金 層（電子束蒸鍍）’且可為(例如，電子束蒸鍍、濺 鍍）在層608上的一 AuSn黏合層。在沉積層604、606、6〇8 及610之後，多層堆疊6〇〇可被處理以達成歐姆接觸。例 如，堆疊600可在一適當的氣體環境（例如，氮氣、氧氣、 空氣、組成氣體）中被退火（例如，從約35(TC至約500 c的溫度）一段時間（例如，從約3〇秒至約3〇〇秒）。
1024-7822-PF 57 1375080 圖49顯示由將層526及610黏合在一起（例如，使用 焊劑黏合、使用共晶黏合、使用包晶黏合）而形成的多層 堆疊650。層526及610可使用例如熱機械壓製而被黏合。 做為一個例子’在接觸層526及610之後，多層堆疊65〇 可被置於壓機中，並且加壓（例如，使用高達約5Mpa的壓 力、使用南達約2MPa的墨力）、加熱（例如，從約2〇〇°c至 約40 0°C的溫度）。然後，堆疊65〇可被冷卻（例如，至室 溫），並從壓機移除。 然後’基板502及緩衝層504係從堆疊650至少部分 被移除。通常’這可使用任何想要的方法達成。例如，如 圖50所示，在某些實施例中，基板502係經由將堆疊 650(例如，通過基板5〇2的表面5〇1)曝露於在適當波長下 的電磁輻射以部分地分解層504而被移除。據信這導致層 504的局部加熱，導致鄰近於層5〇4及基板5〇2的界面之 層504的材料的部分分解，藉以容許從堆疊65〇移除基板 5〇2(見下面討論）β例如，在層5〇4係由氮化鎵形成的實 施例中，據信包括鎵及氣態氮的組成物被形成。在某些實 施例中，堆疊650在表面501曝光於電磁輻射（例如，以 減少堆疊650中的應變）的期間可被加熱。堆疊65〇可經 由將堆疊650放置在一熱板及/或經由將堆疊65〇曝光於 額外的雷射源（例如，c〇2雷射）而被加熱》在表面5〇1曝 光於電磁輻射的期間加熱堆疊65〇可減少（例如，避免）例 如液態鎵再次固化。這可減少在堆疊65〇中應變的增進， 其發生於鎵的再次固化。 1024-7822-PF 58 1375080 在特定實施例中，在曝光於電磁輻射之後，存在殘餘 的鎵並使基板保持黏合於堆疊650。在此種實施例中，堆 疊650可被加熱至高於鎵的熔化溫度以使得基板502從堆 β被移除。在特定實施例中，堆疊650可被曝露於钱刻劑 (例如’ 一化學蝕刻劑，諸如HC1 )，以蝕刻殘餘的鎵並移 除基板502。其他移除殘餘的鎵的方法（例如，物理方法） 也可被使用。
做為一個例子，在特定實施例中，表面501被曝光於 包括層504的吸收波長（例如，約248奈米、約355奈米） 的雷射輻射。雷射輻射製程被揭露於例如美國專利第 6,420,242號及第6, 071，795號中，在此一併供做參考。 然後，多層雒疊被加熱至高於鎵的熔點，在該點經由對基 板502橫向施力（例如，使用一棉花棒），基板5〇2及緩 衝層504從堆疊被移除。 在某些實施例中，表面5〇丨的多個部分被同時曝光於 電磁輕射。在特·疋實施你丨中，表面5 〇 i的多個部分被依序 曝光於電磁輻射。可使用同時的及接續的曝光的組合。再 者，電磁輻射可以圖案（例如，蛇紋圖案、圓形圖案、螺 旋圖案 格子圖案、栅欄圖案、三角形圖案、基本的圖案、 隨意圖案、複剛、周期圖案、非周期圖案）的形式被 曝露於表面501上。在某些實施例中，電磁輻射可被水平 掃猫跨越表面5Q1的—或多個部分。在特定實施例中，表 面501被曝光於電磁輻射的重疊領域。 在某些實施例中 電磁輻射在到達表面501之前通過 59
1024-7822-PF 1375080 光罩。做為一個例子 通過-光學系統，…=了在到達表面501之前 如一鉬光I 光罩（例如，高導熱光罩，諸 銷光罩、一銅鈹光罩）。在某 孔捏（例如，用以將光㈣㈣成 係一 如至少^ ;光學系統可包括例 例子==，具有被設置於其間的光罩。做為另-個 罩為在表面5〇1上的材料之圖案，且光 卓使表面501的特定部分 露。此-…= 501的某些部分未曝 例Φ， 如一微影製程被形成。在某些實施 ，電磁輻射可被水平掃瞄跨越光罩的一或多個部分。 不想被理論拘束，據信減少被曝光在表面501的-认 定面積内的電磁輻射之表面5〇1上的區域的至少一個維产 可限制不想要的裂縫傳播，諸如在移除基板5〇2時裂縫傳 播進入層504、層506或其他層的堆疊65〇，同時仍容許 在基板502與緩衝層504間的界面之裂縫傳播。據信若在 表面501上的電磁輻射的特點之大小太大則會形成一氣 泡（例如，一氮氣氣泡）’其會產生可導致不想要的裂縫之 局部化的壓力。例如，在表面5〇1被曝光於在表面5〇ι上 形成一點或一線的雷射輻射的實施例中，點或線的至少一 個維度可為至多約一毫米（例如，至多約5〇〇微米、至多 約100微米、至多約25微米、至多約1〇微米）的一極大 值。在某些實施例中’點的大小係從約五微米至約一毫米 (例如’從約五微米至約100微米、從約五微米至約25微 米、從約五微米至約10微米）。 在特疋實把例中，堆叠650在表面501被曝光於電磁 1024-7822-PF 60 1375080 = 。不想被理論拘束，據信在將堆疊650曝光於 射時振動堆疊650可增強沿著層5〇4與基板5〇2間 5_ 縫傳播。通常，條件被選擇以限制裂縫朝向層 .傳播（例如，使得大體上沒有裂缝傳播進入層5〇4、 5〇6及剩下的堆疊650)。 在移除基板502之後，典型上部分的緩衝層 =6的表面的至少-部分上。來自基板的材料的 、歹，如，包含結及/或氧）也可出現在緩衝層5〇4的殘 留部分上及/或層506的表面上。因為層506(其典型上係 =η摻雜半導體材料形成）可對後續形成的電接觸展示良 =電特性（例如’希望的接觸電阻），通常希望移除緩衝 的殘留部分及任何來自基板5〇2的殘餘，以曝露層 5〇6的表面並且清潔層506的曝露的表面。一或多個製程 步驟通常被用以移除存在的緩衝層5〇4的任何殘餘及或殘 留部分，並且_ 506的表面(例如，移除雜質，諸如 機物及/或粒子）。製程可使用不同的技術及/或技術的 組合被實施。例子包括化學機械研磨、機械研磨、反應離 子蝕刻(例如’利用一化學蝕刻成分）、物理蝕刻、及濕蝕 刻。此種方法被揭露於例如GhandM, s , _
Fabrication Principles: Silicon & Gallium Arsenide (1994) ’其—併供做參考。在特定實施财，這些製程可 被用以僅移除對應於電導線將被設置（例如，使用自動對 準製程）的位置之部分緩衝層5〇4。 通常，當基板502被移除時，堆疊65〇中的應變的量 1024-7822-PF 61 1375080 (例如’由於在堆疊650中的層間的晶格不匹配及/或溫度 不匹配）可改變。例如，若堆疊650中的應變的量減小， 區域510的峰值輸出波長可改變（例如，增加）。做為另一 個例子’若堆疊650中的應變的量增加，區域510的峰值 輸出波長可改變（例如，減少）。
為了在移除基板502時限制不想要的裂縫，在某些實 施例中，考慮基板5〇2的熱膨脹係數、基座6〇2的熱膨脹 係數、層504、506、508、510及512的結合的厚度、及/ 或層504、506、508、51〇及512的一或多層的熱膨脹係 數。做為一個例子，在某些實施例中，基板502及基座6〇2 被選擇使得基座602的熱膨脹係數與基板5〇2的熱膨脹係 數相差小於约15%(例如，相差小於約丨〇、相差小於約 5%)。做為另一個例子，在某些實施例中，基板502及基 座602被選擇使得基座6〇2的厚度實質上大於基板5〇2的 厚度。做為一額外的例子，在某些實施例中，半導體層 5〇4、506、508、510及512及基座6〇2被選擇使得基^ 6〇2的熱膨脹係數與層5〇4、5〇6、5〇8、51〇及512的一或 多層的熱膨脹係數相差小於約15%(例如，相差小於約1〇、 相差小於約5%)。 通常，基板502及基座602可具有任何想要的厚度。 在某些實施例中，基板502係至多約五毫米（例如，至多 約三毫米、至多約-毫米、至多、約〇 5毫米)厚。在特定 實施例中’基座602係至多約1G毫米（例如，至多約五毫 米、至多約-毫米、至多約0.5毫米)厚。在某些實施例 1024-7822-PF 62 1375080 中，基座602比基板502厚，在特定實施例中，基板5〇2 比基座602厚》 土 在移除缓衝層504及曝光/清潔層5〇6的表面之後， 層506的厚度可被減小至用於發光裝置中之想要的最終厚 度。舉例而言，這可由僅使用機械研磨製程或是結合一蝕 刻製程而達成。在某些實施例中，在飯刻/清潔層5〇6的 曝光表面之後，層506的表面具有相當高的平坦度（例如， 以被使用的微影術標線為刻度係相當高的平坦度）。做為 一個例子，在某些實施例中，在蝕刻/清潔層5〇6的曝光 表面之後，層506的表面具有每6. 25平方厘米至多約1〇 微米（例如，每6.25平方厘米至多約五微米、每6 25平 方厘米至多約一微米）的平坦度。做為另一個例子，在特 定實施例中，在蝕刻/清潔層5〇6的曝光表面之後，層5〇6 的表面具有每平方厘米至多約1〇微米（例如，每平方厘米 至多約五微米、每平方厘米至多約一微米）的平坦度。在 特定實施例中，在蝕刻/清潔層5〇6的曝光表面之後，層 506的表面具有至多約5〇奈米（例如，至多約25奈米、至 多約10奈米、至多約五奈米、至多約一奈米）的RMS粗糙 度。 在某些實施例中’在形成根據層5〇6的表面中之一圖 案而空間地變化的介電函數之前，層5〇6的曝光表面可能 太粗縫及/或不夠平坦而無法使用奈米微影技術去形成具 有足夠精確度及/或再現度的圖案。為了增強精確地及/或 再現地在層506的表面中形成圓案的能力，奈米微影製程 1024-7822-PF 63 1375080 可包括在層50 6的表面上沉積一平坦化層並在平 表面上沉積一微影層。例如，圖51顯示一實施例，其中， 一平坦化層70 2被設置在層506的表面上，且一微影層704 被設置在層702的表面上，層506的曝光表面505在清潔 /蝕刻層506之後可為相當粗糙（例如，約奈米或更多 的RMS粗糙度）。在某些實施例中’平坦化層7〇2係由被 接續沉積的多層（例如，相同的材料）形成。 平坦化層702可由其被選擇的材料之例子包括聚合物 (例如，Brewer SCiences的DUV_3〇J，抗反射鍍膜，高黏 性可成形聚合物），微影層704可由其被選擇的材料之例 子包括uv固化聚合物（例如，可由M〇lecular lmprints，
Inc.取得的低黏性的M〇n〇MatTH)。層7〇2及7〇4可使用任 何想要的技術被形成’諸如旋轉塗佈、氣相沉積等。 舉例而言，層702可為至少約1〇〇奈米厚（例如，至 少約500奈米厚）及/或至多約五微米厚（例如，至多約一 微米厚）。層704可為至少約—奈米厚（例如，至少約ι〇 奈米厚）及/或至多約—微米厚（例如，至多約Q5微米厚）。 然後’定義部分想要的圖案的模子被壓入至微影層 (典型地對模子及/或層704加熱或uv固化），並且以一部 分一部分的方式逐步穿過層7Q4的表面以形成對應於想要 ㈣506的表面中的圖案之層m中的凹痕（圖⑻。在某 些貫施例巾，單-步覆蓋整個晶圓（例如，整片晶圓奈米 微影技術後，層7G4被姓刻（例如，使用反應離子姓 刻、濕钱刻）以曝露對應於層7〇4的凹陷部分之層7〇2的 1024-7822-PF 64 『1375080 表面的部分（圖53)。此種壓印/蝕刻製程的例子被揭露於 例如美國專利號碼第5,722,905號及Zhng et al., Applied Physics Letters, Vol. 83, No. 8, pp. 1632-34’二者在此一併供做參考。典型地，層7〇4中的 圖案也留下在製程中稍後用以沉積η接觸的區域。在供選 擇的實施例中，其他技術（例如，χ光微影、深紫外線微影、 極紫外線微影、浸潤式微影、干涉微影、電子束微影、光 微影、微接觸印刷、自行組合的技術）可被用以產生層7〇4 中的圖案。 如圖54所示，圖案化的層704被用以做為一光罩， 以將圖案移轉至平坦化層7〇2(例如，乾蝕刻、濕蝕刻）。 乾蝕刻方法的一個例子是反應離子蝕刻。參閱圖55，層 7〇2及704被接續使用做為一光罩，以將圖案移轉至層5〇6 的表面（例如，使用乾蝕刻、濕蝕刻）。如圖56所示，在
層506的㈣之後，層7()2 & 704被移除（例如，使用氧 為基礎的反應離子蝕刻、濕溶劑蝕刻）。 爹閱圖57,在某些實施例中，製程可包括在層? 及704的姓刻部分（例如，經由蒸鍵）及在層7〇4的表面 设置一材料708(例如，一金屬，諸如銘、鎳、欽、嫣） ^二所示’然後，層702及?〇4被#刻(例如，使用 應離子餘刻、濕_)，而在層5Q6的表面 其可做為用以將圖案姓刻至層5〇6的表： 除(例如圖59)。參閱圖6°’然後抗蝕刻材料708可被 '、'，使用乾蝕刻、濕蝕刻）。
1024-7822-PF 65 在某些實施例中，製海 .„ 製程了包括，在形成層704的凹痕 後’在層704的表面上及方思7Λ/(λα 夂在層7〇4的凹痕中設置（例如， 紅轉塗佈）一抗蝕刻材料π ^ 科（例如，一矽摻雜聚合物）710，然 後材料710被回蝕刻（例如 使用乾蝕刻），以曝露層704 :面’同時將抗蝕刻材料維持在層7〇4的凹痕中（圖 )如圖62所不’接著部分的層7〇2及川被钮刻（例 ’使用反應離子姓刻、乾钱刻、濕敍刻），遺留下抗姓 J材料710及在抗餘刻材料71〇下方的層7〇2及的部 ^其做為用以將圖案钱刻至層5〇6的表面上之光罩（圖 63)°參閱圖64 ’然後’層7〇2及704的剩餘部分以及抗 姓刻材料71G T被移除（例如，使用反應離子钱刻、乾鞋 刻、濕敍刻）。在笨此香 1 呆二實施例中，移除層708可包含使用 電製製程（例如’氟電漿製程）。 在圖案已被移轉至n摻雜層506之後，一層磷材料可 被選擇地設置(例如，旋轉塗佈)至η摻雜層5〇6的圖案化 表面上。在某些實施例中，磷可披覆地鑛在圖案化的表面 上(沿著圖案化的表面中之開口的底部及側壁大體上沒有 裂縫出現的鑛膜）。或者，一層封裝材料可被設置至圖案 化的η摻雜層506的表面（例如，經由CVD、濺鍍、由後續 被蒸鍍的液體黏結劑懸吊）。在某些實施例中，封裝材料 可包括-或多種磷材料。在某些實施例中，磷可被壓縮以 使厚度均句度達到小於約2〇%、小於約15%、小於約丨〇%、 小於約5%、或小於約2%的磷的平均厚度。在某些實施例 中’含磷的封裝材料可披覆地鍍在圖案化的表面上。 1024-7822-PF 66 1375080 在介電函數圖案已被產生於η摻雜層506中之後，個 別的LED晶粒可從晶圓被切割。一旦晶圓處理及晶圓測試 完成，個別的LED晶粒被分開且準備被封裝及測試❶一側 壁濩層步驟及/或分離前深台面（mesa)姓刻步雜可被用以 減少在晶圓切割期間發生的對圖案化LED的電及/或光特 性的潛在損害。個別的LED可為大至晶圓本身的大小之任 何尺寸’但個別的LED典型地係正方形或是矩形，且其邊 長介於約0.5πιιη至5mme為了產生晶粒，標準的光微影術 被用以在晶圓上界定接觸墊的位置，用以供給裝置能量， 且歐姆接觸被蒸鍍（例如，使用電子束蒸鍍）至期望的位置 上。 雖然製造LED 1 0 〇的特定實施例已被說明，其他的製 造方法也可被使用。例如，在某些實施例中，LED 1〇〇可 被形成在單一台面上（例如，與包含其他LED或其他裝置 的其他台面分開）。 圖65顯示一 LED晶圓2000，包含一多層堆疊，其包 括一基板 2008、一層 2006、一層 2〇〇4、及一層 2〇〇2’。、基 板2008通$可如上面有關基板5〇〇的說明，且層2〇〇6、 2004及2002通常可分別如上面有關層5〇6、51〇及512 的說明。 圖66顯示一多層堆疊2010,包括如上所述之層 2002、2004、2006及基板2008。多層堆疊2〇1〇也包括一
圖案化的光阻層2012。圖案化的光阻層2012提供一用於 選擇的材料沉積（例如，金屬沉積）的光罩。圖案化的光阻 1024-7822-PF 67 1375080 層2012可形成一重複的圖案（例如，一正方形一矩形、 一圓形、一六角形、或其他定義的形狀），其決定結果的 由台面形成的LED的截面形狀。 圖67顯示一多層堆疊2〇16,包括多層堆疊2〇ι〇及層 2018與2020。例如，層2〇18及2〇2〇可為沉積在多層堆 疊2010的上表面上的金屬層。層2〇18及2〇2〇通常被選 擇以便能夠對p摻雜GaN層2〇〇2形成—接觸並且能夠黏 合。例如，層2020可被選擇以形成一接觸並且包括一 p 接觸金屬層（例如，由鎳、銦錫氧化物（IT〇)、銀、鋁、鈦、 銅、铑、鉑或這些的合金構成的一層）及一平面鏡層（例 如，由銀、鋁、ΙΤΟ'銅、鎢、鉑、氮化鈦、或這些的合 金構成的一層）。此外，也可包括一擴散層（例如，鉑或氮 化鈦）以防止或限制在層狀堆疊中的任何金屬間的擴散或 化學反應。例如，擴散層可防止錫從黏合層較快地擴散。 此外，不同的黏著層（例如，鈦）可被沉積以協助在多層堆 疊的不同層間的黏貼。層2018通常可根據黏合特性被選 擇並且做為一黏合界面層。舉例而言，層2〇18可包括金、 銀、銀錫、金-錫、鉛-錫、鈀-銦、或金—鍺。層2〇18及 2020可使用不同的金屬沉積製程（例如，電子束、錢鍵、 熱/電阻蒸鍍、或電鍵）被沉積。在某些實施例中，層 係使用濺鍍技術被沉積，而層2020則是使用電子束製程 被沉積。此外，可包括一擴散層（例如’鉑或氮化鈦）。擴 散層可防止或限制在層狀堆疊中的任何金屬間的擴散或 化學反應。此外’不同的黏著層（例如，鈦）可被沉積以協 1024-7822-PF 68 1375080 助在多層堆疊的不同層間的黏貼β 圖68顯示一多層堆疊2024,其係由在多層堆疊2〇16 上實施一剝離製程以移除圖案化的光阻層2〇12與層 及2020被圖案化的光阻層2012支撐的區域（例如，一層 光阻被設置於層2020及2002之間的區域）而形成。沉積 於不具有光阻層使得金屬被沉積在層2002上的區域（例 如’光阻在層2018及2020的沉積之前被圖案化及移除的 區域）之金屬層2018及2020繼續存在。如此，金屬層2〇 18 及2020在多層堆疊2024的表面上形成光阻圖案的負像。 圖69顯示一多層堆疊2026，其係由將一光阻層2028 沉積在整個多層堆疊2024的區域上而形成。光阻層2028 可延伸通過金屬層2018及2020的邊緣並且在後續的蝕刻 期間遮蔽金屬層2018及2020。 圖70顯示一多層堆疊2030’包括由基板2008支撐的 台面2032。台面2032可由例如蝕刻多層堆疊2026的層 2002、2004、及2006以移轉金屬層2018及2020的圖案 至多層堆疊2026而形成。例如，台面2032可使用包括 C12、Ar、BC13、或SiC14的氯為基礎的蝕刻而被蝕刻。 台面2032的高度係由初始的多層堆疊2000及沉積的層 2018與2020的厚度決定。例如，台面2032可為至少約 1mm的高度（例如，至少約2mm的高度、至少約3mm的高度、 至少約4mm的高度、至少約5mm的高度、至少約6mm的高 度、至少約7mm的高度、至少約8mm的高度、至少約9mm 的高度、至少約l〇min的高度）。蝕刻層2002、20 04及2006 1024-7822-PF 69 1375080 以形成台面2032可增加包括多層堆疊2030與台面2〇32 的晶圓之可撓性。增加晶圓的可撓性可在如下討論的將多 層堆疊2030黏合至基座中提供好處。蝕刻層2〇〇2、2〇〇4 及2006以形成台面2032可在包括多層堆疊2030與台面 2032的晶圓中形成通道的連接網路。晶圓中之通道的連接 網路也可在如下討論的將多層堆疊2〇3〇黏合至基座中提 供好處。 圖71顯禾一多層堆疊2〇36,其包括由基板2〇〇8支樓 的台面2035。台面2035係經由從台面2032移除光阻層 2028而被形成。層2018的上表面可經過一黏合準備製 程。例如，層2018的表面可被化學地清潔、機械地清潔、 或以電漿、化學或氣體處理以準備用於黏合。 圖72顯示一多層堆疊2038，包括具有一沉積的黏合 層2040的基座2042。多層堆疊2038可包括相似於圖48 所示的多層堆疊600中之層的層並且可使用相似於上述的 製程被形成。在某些實施例中，基座可包括焊料（例如， 銀錫焊料、金-錫焊料、鉛-錫焊料、鈀_銦焊料、或金-鍺 焊料）。 圖73顯示一多層堆疊2046，，經由將多層堆疊2〇36 的層2018黏合至多層堆疊2038的層2040而形成。層2018 及2036可使用例如一熱機械加壓製程而被黏合。相對於 圖49所示的製程如上所述可選擇不同的溫度及壓力。由 於台面2 0 3 5增加的晶圓之可撓性容許對晶圓彎曲及被黏 合的晶圓的平面性之更大程度的忍耐度。台面2〇35間的 1024-7822-PF 70 1375080 間隔可使得氣體受限於黏合界面以擴散至台面2035間的 餘刻通道中，從而潛在地減少由於將氣體限制在黏合界面 而在黏合層中形成的空隙。不想被理論拘束，據信空隙的 开> 成可減少黏合層的熱導性並減少發光裝置的效率。 圖74及75顯示使黏合的多層堆疊2046對電磁輻射 (由箭號2048表示）·的曝光及基板2008的移除。對電磁輻 射2048的曝光及基板2008的移除相似於上述製程。雖然 未顯不於圖65-64,在某些實施例中，一半導體層（例如， 如上面相關於層5 04所述）可被設置於基板2008及層2〇〇6 之間。在此種實施例中’對電磁輻射2〇48的曝光至少部 分地分解在基板2048與層2006間的半導體層，使得基板 20 08可被移除。在特定實施例中，一半導體層未出現在層 2〇〇6及基板2008之間，且部分的層2006被輻射2048分 解。 在曝光於電磁輻射的期間，半導體材料的分解可在多 層堆疊中產生應變。此外，氣體（例如，氮氣）可被形成為 分解的產物。此氣體，特別若被限制於分解層中，可產生 應變，且若應變夠大，則會產生裂缝或其他不想要的結 果。在台面2035間區域的出現使氣體可從台面2〇35擴散 並且堆積於台面2035間的蝕刻通道或間隔（也被稱為氣體 堆積區域）。非被限制的氣體的擴散及逃逸在半導體層的 分解期間可減少在多層堆疊中的應力。在某些實施例中， 在台面2035間的通道形成穿過晶圓的通道網路，使得氣 體經由延伸至晶圓邊緣的開口而從通道逃逸。
1024-7822-PF 1375080 在半導體層的分解之後，基板2008被移除而形成一 多層堆疊2050’其包括支撐被移轉的台面2〇53之基座 2042(圖75)。在將台面2053從基板2008移轉至基座2040 之後’包括於層2006中的η摻雜區域被設置在靠近台面 2053的上方。在移除基板2008或部分的基板2008之後， 殘餘2052可繼續留在台面2053上（見上面有關圖51及52 的討論）。如圖76所示，一或多個步驟可被用以移除層 2052及清潔層2006的表面，而導致台面2055。移除殘餘 2052的方法係關於圖61及32而被說明。接著，台面2055 的層2006的上表面可被圖案化以從台面2〇55的總數的至 少約10%(例如，至少約20%、至少約3〇%、至少約4〇%、 至少約50%、至少約60%、至少約7〇%、至少約8〇%、至少 約90/〇形成LED。或者，在晶圓上的所有台面2055可被 圖案化。在某些實施例中，LED形成製程相似於上述製程 且可包括上述的處理中的變化。通常，至少一個硬光罩層 2060(例如，低溫氧化物（LT〇)、二氧化矽氧化物氮化 矽（SiNx)、鎳、鉻）被沉積或生長於台面2〇55上。一光阻 層2058被沉積至至少一個硬光罩層2〇6〇上以形成圖 所示的一多層堆疊2〇56。一圖案使用上述的壓印製程被壓 入至光阻層2058中。壓印製程可為一個台面一個台面的 製程（例如，圖案被壓印至-台面中，然後模子2G62被移 動至不同台面，圖案被壓印至不同台面中）。若一個台面 個σ面的製程被使用，模子2062可被標示或對準至台 面2063以在壓印之前決定台面2〇63的配向及高度。或 1024-7822-PF 72 1375080 者’其他微影技術可被用以圖案化表面。 雖然使用硬式模子的實施例已被說明，在圖案化期間 也可使用符合台面特點的可撓性光罩或模子。共型光罩可 包括一層，諸如一薄膜或可撓曲的其他材料。例如可使 用厚度介於約〇· 5mm及100mm之間的鎳層。在使用可撓曲 模子圖案化層2058的期間，模子與台面的表面一致並且 將圖案移轉至一或多個台面的層2058的表面中。例如， 可撓曲模子可比晶圓大，且所有的台面可在單一步驟中被 圖案化。由於模子的可撓性，不必要求光罩被對準至個別 的台面，在整個晶圓的台面高度的差異可被接受。此外， 基座2042可由諸如一金屬（例如，銅鶴）的可撓曲材料構 成，使得包括台面2055的基座2042及模子在壓印期間可 彎曲並且一致。 光阻層2058中的圖案（顯示於圖79)使用例如上述的 方法（圖80)被移轉至至少一個硬光罩層2〇6〇及部分的層 2006中。如上所述的不同的圖案可被用以圖案化層2〇〇6。 剩下的部分層2058及2060可被移除，且接觸層被依 序沉積。圖81顯示一多層堆疊2066,包括層2006的一圖 案化的表面及沉積的接觸層2068及2070 »接觸層2068 及2070可如上述被沉積》接觸層2〇7〇使對層2〇〇6的歐 姆接觸變得容易。在某些實施例中’接觸層2〇7〇披覆地 鍍在層2006的圖案上。層2006(例如，由鋁、鈦、鎳、銦 錫氧化物（IT0)、銀、銅、铑、鉑、或這些的合金構成的 一層）也可包括一或多個黏著層（例如，鈦）及/或一或多個 73
1024-7822-PF u/mo 擴=障蔽層（例如’錄、氮化鈦、麵）。不想被理論拘束， 據L接觸層2G68(例如，金、銘、银）使電流散佈變得容易， 、減乂/。著接觸層的歐姆加熱。或者，在有關圖77_79 中之上述的圖案化步驟之前’接觸層可被沉積。在圖案化 之前接觸層被沉積的實施例，，層2006的圖案化的區域 係從接觸區域被分開。在某些實施例中歐姆接觸沉積及 圖案化步驟是自動對準的。
圖82顯示個別的裝置2072a及2072b，其經由刻劃及 劈開的製帛曰曰粒切割製程、一雷射劃線製程或其他分開 技術已從基座2042支標的其他裝置被分開。個別的裝置 2072a及20721)可被封裝。個別裝置.a及觀b的封 裝包括形成焊線(例如’金、鋁），其從封裝上的金屬接觸 區域(例如’金、銘、銀)延伸至金屬塾或軌道(例如，金、 鋁銀）以形成對LED的電接觸（例如，球形接點、楔形接 點）。個別裝置2〇72a及m2b的封裝也包括將裝置焊接 (例如，晶粒黏貼製程)至封裝内部的適當地方。使用於晶 粒黏貼製程的焊料可為例如金錫、鉛錫、金_鍺、銀錫、 其他的谭接材料。封裝也可包括—抗反射錢膜窗2〇68,以 使得從LED發射的光更有效率地離開封裝。 雖然圖65-82中之上述製程包括曝露並圖案化台面 20 63的表面以一個台面一個台面地形成led，其他實施例 可包括同時圖案化多個台面的表面。例如，如圖83所示， 一平坦化層2073(例如，一光阻層、一聚亞醯胺層、一聚 。物層或一氧化物層）可被沉積至支撐台面2055的基座 1024-7822-PF 74 1375080 2042上平坦化層2073被平坦化以大約跟圖84所示的台 面2055 一樣平（例如，跟層2006的上表面一樣平或高）。 用以將平坦化層2073平坦化的技術通常取決於選擇做為 層2 073的材料而改變。例如，若平坦化層2〇73包括光阻， 光阻可被機械地或熱機械地壓縮以形成一平坦表面。在另 一個例子中，若平坦化層2073包括氧化物，氧化物可被 研磨（例如，經由一 CMP製程）以將表面平坦化並且曝露層 2006的上表面。
一在大體上平坦的表面形成之後，一硬光罩層2076及 -光阻層2075被沉積至多層堆疊2〇74上。使用上述技術 之- ’ S阻層2075被圖案化如目86及87所示。此製程 將圖案移轉至晶圓的主要部分。例如，若一鮮2〇77大 於日日圓，整個晶圓在單一步驟中被圖案化。若光罩別77 不覆蓋整個晶圓’則為了將圖案移轉至光阻層2075,光罩 可逐步橫越晶圓。曝光在光阻層m5的圖案接著使用上 述的蝕刻製程被移轉至至少一個硬光罩層2〇76及層 2006。在層2〇06的圖案化之後，硬光罩層“”與平坦化 層20 73被移除以形成圖88所示的多層堆疊2〇77。例如， 平坦化層2073可使用一氧電漿触刻、一溶劑清洗、或一 化學蝕刻而被移除。 雖然圖65-88中之上述製程包括使用微影技術曝光及 圖案化…063的表面以一個台面一個台面地形成 LED’其他實施例可包括使用其他技術將台面的表面圖案 化例如’如圖89一94所示，自行組合的單層粒子可被用 1024-7822-PF 75 1375080 以將台面2055的表面圖案化。多層堆疊2056(圖89)被浸 到一溶液2091中，其包括球殼的微米級膠粒或小珠 2092(圖90)。微米級膠粒的例子包括聚合物小珠（例如， 聚苯乙稀小珠）及介電質小珠（例如，氧化物或藍寶石小 珠）。或者，液體可在一旋轉塗佈製程中被分配至多層堆 疊的表面。為了使總界面能最小化，粒子自身聚集於小滴 的表面（圖91)。當溶液從台面2055的表面蒸發時，單層 的小珠2092繼續存在台面的表面上。自身聚集的小珠陣 列的排序可根據多個因子而不同’例如包括溫度、小珠 20 92在溶液2091中的百分比、濕度、乾燥率、及基板或 表面的拓樸。多個尺寸的小珠也可被用以給與不同的超晶 格圖案。此外，根據乾燥技術，自身聚集會產生具有雜亂 的顆粒邊界之整齊的顆粒。在某些實施例中，非均衡的乾 燥條件會導致奈米粒子自身聚集成複雜周期的圖案、非周 期圖案、準晶體圖案、或具有輕微失序的周期圖案。不想 被理論拘束，據信此種圖案可使得有效的光擷取更加容 易。在台面2055的表面上形成自身聚集的小珠2〇92的陣 列之後，一薄層的材料2093(例如，諸如鎳、鈦鎢、或 鉻的一金屬層）被沉積在台面2〇55的表面上（圖92)或在 諸如二氧化矽層的其他硬光罩層上。舉例而言，使用一蝕 刻製程或剝離製程’小珠2〇92及部分由小珠2〇92支撐的 層2093被移除。部分由小珠2〇92支樓的層2〇93的移除 產生在層2093的剩餘部分中的小珠排列的負像（圖93)。 接著，層2093可被用以做為蝕刻層2〇〇6的一光罩層。在 1024-7822-PF 76 1375080 將圖案移轉至層2006之後，層2093可被移除以形成圖94 所示的多層堆疊2096»雖然球形小珠已被說明如上，更普 遍的球形小珠可參考使用於相似的自身聚集製程中的任 何型式的奈米粒子。通常，奈米粒子可被描述為在一維度 上具有至少約〇. 〇lnm(例如，至少約〇. lmin、至少約 〇. 5mm、至少約imm、至少約2mm、至少約5mm、至少約i〇mm) 的長度之粒子。雖然上述粒子係球形，其他形狀的粒子可 被使用。
如上所述’經由將層曝光於電磁輻射而分解在多層堆 疊2046中的層，基板2〇〇8可從台面2〇32被移除。在某 些實施例中，電磁輻射束的形狀係根據台面2055的形狀 被選擇。例如，如圖95所示，電磁輻射2〇9〇的光束可被 選擇以與台面的至少一個邊緣（例如，台面的至少二個邊 緣〇面的至少—個邊緣及另一台面的另一個邊緣等）重 疊。在此例子令，—加長的光束逐步依序曝光部分台面（例 如刀2〇8〇a-ci)。在另一個例子中，如圖96所示，光 束被成形以匹配或大概匹配台面的截面形狀。在此例子 中’光束覆蓋台面2〇55的主要部分或與台面重疊，台面 係一個台面一個台面地被曝光。 ’、-實施例中，台面2055的高度在晶圓的表面各 處可變化例如’向度可由於初始的多層堆疊2000或其 他沉積層(例如’層2〇18及2〇2〇)的不均勻的沉積厚度而 不同。台面2G55的高度也可由於不均勻的平坦化而不同。 此外，由於晶圓的f曲，台s 2G55的高度及定向可在晶 ΊΊ
1024-7822-PF 1375080 圓的各處變化。在某些實施例中台面2〇55的高度在將 台面2055的表面圖案化之前被制定以形成LED。為了解釋 在晶圓各處之台面2 055的高度及定向的差異，微影術被 補償。例如，一系…统可制定在晶圓各處的總厚度變化、變 形、焦平面偏差、或是局部厚度變化，並且根據測量調整 微·影術。 在某些實施例_ ’出現在初始的多層堆疊2000的彎 曲量會使其難以將多層堆疊2〇〇〇黏合至一基座。在此例 子中，在將多層堆疊黏合至一基座2〇42之前將晶圓的彎 腰減小至可接受的大小是有利的。當多層堆疊被蝕刻以在 曰曰圓上形成台面時，在沉積的層（例如，層2002、2004及 2〇〇6)中之應力被減小且晶圓的可撓性增加。當晶圓的可 撓性增加時，晶圓的彎曲會減小。如此，為了將彎曲減小 至可接受的程度，一些台面可被選擇並蝕刻進入晶圓，或 者姓刻的深度（可能延伸至基板2008中）可被選擇使得彎 曲實質上被減小。選擇地蝕刻晶圓以形成台面及減小晶圓 的非平面性可為一反複的程序。例如，部分的晶圓2 〇 〇 〇 可被用於減小彎曲而非用於形成UD，且多個蝕刻通道可 被反複地蝕刻至晶圓2000的專用部分，直到晶圓2〇〇〇中 的f曲被適當地減小。在其他實施例中，台面隔離蝕刻在 移除變形的部分晶圓2000中可與在移除彎曲的其他區域 不同（例如，不同的深度）。 雖然在上述某些實施例中’由單一台面形成的led被 封裝。多個台面可被歸類並分成一群，使得由不同的相鄰 1024-7822-PF 78 1375080 台面形成的複數個LED被包括於一封裝的裝置中。這可提 供冗餘的優點’使得若某些台面為形成有效的裝置或在使 用中故障封裝的裝置仍可產生光。此外，此技術可被用 於較最終請尺寸小的格子(例如，。以構成各種 矩形幾何的較大的LED(例如，16乘9、4乘3、及工乘。。 此外’能夠蓋生不同顏色(例如，紅、綠、藍)或波長的光 之多個LED可被封裝成同一個封裝。
雖然在上述某些實施例中，初始時被基板（例如，基 板2008)支擇的多個台面被轉移使得台面被單一基座（例 如’基座2042)支撐，纟面可被交替地移轉至多個不同的 基座或被放置於另一基板或裝置的想要的位置上。 在某些實施例中，台面的形狀可被選擇以匹配或幾乎 匹配於微型顯示器的形狀。例如，台面的寬高比可被選擇 為1 6乘9或4乘3以匹配相似比例的微型顯示器，例如 一投影式微型顯示器。 在某些實施例中，各台面可被以各LED係表示在顯示 器，例如一投影顯*$，巾的一像素的方式被個別地定址 於一電網路中。 雖然在上述某些實施例中，由基板支撐的沉積層被蝕 刻以形成台面，在某些實施例中，部分的基板也可被蝕 刻。這可進一步增加晶圓的可撓性。 在某些實施例中，如圖97A所示，LED 1802的接觸佈 局包括二個導電墊1804a及1804b與一導電條（或指狀 物）1806’其從導電墊1804a及1804b延伸朝向LED 1802 1024-7822-PF 79 1375080 中 夕個條1812延伸穿過LED 1810的整個長度，將導電 墊1804a連接至導電墊1804b。接觸條1812具有關聯的電 阻率r«、厚度tb'及長度1β根據導電墊18〇“及18〇仏 與接觸條1812之LED 1810的電流分佈特性可經由將結構 簡化成圖98C所示的等效電路模型而被估計。 LED 1810的寬高比會影響系統的電流損耗^ lED 181〇 的寬兩比，L’可根據如下所示的下列方程式而被計算： L = -jAb/a 其中，A係晶粒的表面面積（例如，長度乘上寬度）， 而a及b係晶粒的寬高比。例如，對於LED，具有一 1 的寬冋比，a= 1 6且b= 9。 如上所述，為了使在LED中產生的光通過表面被發 射，接觸條1812不覆蓋LED 181〇的整個表面。因為接觸 僅覆蓋部分的LED 1810的表面，接觸電阻被除以表面覆 蓋率/，如下面方程式所示
Pn-c ^ Pn~c ^ f 穿過接面的電流密度可根據如下所示的下列方程式 而被估計： J = J0{e^-i) 其中，力係接面飽和電流，^係絕對溫度。上述估計 忽略η型材料在橫向電流散佈的貢獻。不過，通常因為接 觸的導電率遠大於Μ材料的導電率，電流散佈主要發生 在金屬接觸中。例如，接觸導電率對η型材料導電率的比 率可介於從約100至約500的範圍。 1024-7822-PF 81 1375080 在一相似的系統中（但在墊之間具有無限的分隔），若 叶算係以一順向偏壓（例如，e)且若跨越串聯電阻 的電壓降遠大於々77e(例如， 左r/e)’則在接面處之電流 密度分佈的線性分佈趨近可根據下列方程式被估計 */(jc) = Jx {e~x!Lt + e-(L~xV^ j 其中’ji係在塾的下方之電流密度，x係與墊的距離， 而Ls係如下面方程式所示之電流散佈長度
Ls = ^P~c + P»-c ' f + Pptp + PnK Κ 1 Prn 此方程式假定在墊間係無限地分開。不過，對於非無 限分開的線性趨近，個別的塾的解可被加在一起。上述程 序引入接近晶粒中心的誤差，但據信並未明顯地改變物理 傾向。 極小值的電流密度會出現在裝置中心；f=Z/2且可根據 下列方程式被估計 /〇in=2/ie'z/2Zs 其中，均勻度因子被估計如方程式所示 tt_J{L/2) 2e_LnL， 對於具有相同面積的晶粒，從一正方形切換成具有寬 高比a、b矩形，其中接觸條係沿著小的侧邊，極小值的 電流密度增加且均勻度因子被修正如下面方程式所示 /AbTa
Jmin = 2Jxe~^
Lr, j(l：l2) 2e-^FFa,u· _ J(6) ~ 1 + e-V^/t； 1024-7822-PF 82 1375080 如此’均勻度增加因子被估計如方程式所示 S = v'm ~ \ + e~^bla/L, ^ 例如’均勻度增加因子’ S，對於正方形的情況（例 如’ a = b)具有一極小值S=1。對於一 ι6χ9的矩形，假設下 列的值：Pb=2. 2 · l〇,6Qcm(金），Pp_c=1. 〇 · i〇-3Qcm2，
Pp = 5. OQcm，Pn_c=i 0 · 1〇-4Ωε[η2，pn = 5 〇 · 1〇-3qcid，^ 接 觸表面覆蓋率10%，及ρ、η及金屬的厚度為〇3 μιπ、3〇 μιπ _ 及2μπι(覆蓋率為10%)。則乙等於1. 4mm。若晶粒具有 A = 25mm2的表面面積。在正方形的情況中，325，同時 在16x9的情況中，y =〇 5，或者均勻度增加因子 知1. 54 ’亦即電流均勻度增加54〇/0。 如此，不想被理論拘束，據信對於LED使用矩形的形 狀有利於電流散佈。經由在接觸部分的下方包括一絕緣層 1820(例如，氧化物層，圖99A)，接觸電阻率可被選擇 地或額外地改變以增進電流散佈。如圖99A及67B所示， • 絕緣層1820在條的上方（例如，接近墊1804)具有較大的 寬度並且朝向晶粒的中心區域逐漸變薄。等效電路圖被顯 示於圖99B。 接觸電阻率通常係比例於接觸面積。例如，當接觸面 積減小時，接觸電阻率增加，如下面方程式所示
〇eff =Pn^=Pn^=PJ1JVL _pn_c L U 2w - 2xv,a =~TTx 其中，w係條的重複率（例如，每單位面積之條㈣ 目）。由於下方的絕緣層182〇’接觸的面積在接近塾刚4a 83
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1375080 及1804b的接觸的邊緣較小，並且隨著與墊i8〇4a及i8〇4b 的距離增加而增加。由於接觸面積的差異，接觸電阻率靠 近墊1804a及1804b較高，並且朝向LED的中心逐漸減小。 接觸電阻率的差異使電流行進的更遠，減少電流壅塞，增 加通過表面的光發射的均勻度，並且減少效能劣化。電流 散佈長度可根據下列方程式被估計 4 W - Λ]{ρρ.ε + (Pn-c / /χΐ / 2x) +Pptp+ p„tn )fm / pm
沿著晶粒的接面電流密度可由下面方程式被估計 -\dxlL,(L-x) J[x) = Jxe 0 + J^e L 且 在裝置的中心之電流極小值可根據下列方程式被估 計 U2 ~jdx/La(x) Άηίη :2/丨 β。 對於圖99B所示的結構之電流均勻度因子可根據下列 方程式被估計 L/2 -\dxnL,(x) ir_j{L/2) _ 2e 〇 J(〇) -jdx/2L,(x) 1 + e 0 如上所述’氧化物層182〇可使電流朝向接觸的尾端 (例如’朝向晶粒的中心區域），增加電流散佈。氧化物層 1820也可減少在光吸收接觸下方的光產生，使得較大百分 比產生的光從LED表面發出。 圖100A及100B顯示墊i8〇4a及1804b、接觸1830、 及氧化物層1 820(由虛線指示並且被設置在部分的接觸 1830的下方）的再一種配置。在此，接觸ι83〇也是一頭逐 漸變細。雖然圖1 000A中顯示為線性地逐漸變細，也可使 1024-7822-PF 84 1375080 用其他方式的逐漸變細。線性的逐漸變細維持與圖99A所 示之接觸1812的接觸面積相似的總接觸面積，且在晶粒 中心的接觸寬度大約是條1812的寬度的一半（圖g9A)，同 時在在墊處的接觸寬度係圖99 A所示的寬度的三倍大。氧 化物可在較高的角度下一端逐漸變細，使得接觸電阻在塾 處係極大值而在晶粒中心處係極小值。接觸電阻朝向晶粒 中心減小，條電阻隨著靠近墊而減小。使接觸及絕緣層二 者逐漸變細有助於使電流朝向晶粒中心。局部的散佈長度 可根據下列方程式被估計 Z“x) = yl(pp-c + (Pn-c /f){L/x)+ Pptp + p„tn }m 1(2pm /3 Mwl)) 如上所述之電流分佈的相似的積分公式可被用以估 計圖100A及100B所示的結構之電流分佈。 圖101A顯示一額外的接觸結構1801的上視圖，圖 101B及l〇ic顯示其剖面圖。導電接觸1836朝向晶粒中心 延伸’但未連續地覆蓋條1804a及1804b間的LED的上表 面。絕緣層1834係位於LED的上方與在接觸内部的金屬 接觸1836之間。接觸1836及絕緣層1834二者均是一端 逐漸變細。箭號1837表示電流從金屬接觸1836散佈至晶 粒的表面。 圖102顯示對於根據前面的方程式之不同的接觸與晶 粒配置做為在條1804a及1804b間之歸一化距離的函數之 估計的歸一化之接面電流密度的圖式1850 »線1856表示 對於具有矩形條且沒有氧化物的正方形晶粒的電流密 度’線1858表示對於具有矩形條且沒有氧化物的矩形晶 85
1024-7822-PF l375〇8〇 粒的電流密度，線I860表示對於具有矩形條及一端逐漸 變細的氧化物之矩形晶粒的電流密度，線I860表示對於 具有一端逐漸變細的條及一端逐漸變細的氧化物之矩形 晶粒的電流密度。圖式1850顯示對於在部分接觸的下方 之矩形晶片與氧化物層的電流密度分佈的改善。 圖10 3A顯示一額外的接觸結構的上視圖，圖1〇 3B顯 示其剖面圖》絕緣層1805a及1805b係分別位於LED的上 方與金屬墊1804a及1804b之間》絕緣層1805a及1805b 分別位於部分金屬墊18〇4a及1804b之下，朝向晶粒邊緣 使得部分金屬墊1804a及1804b分別由絕緣層1805a及 1805b支撐，且部分金屬墊18〇43及i8〇4b係由發光二極 體的上表面支撐。氧化物層l805a及18〇5b減少在光吸收 金屬墊1804a及1804b下方的光產生，使得較大百分比產 生的光從LED表面發出。 雖然上述實施例包括單一組從金屬墊18〇4&及i8〇4b • k伸的接觸，可使用多組接觸。例如，第二組的接觸可從 連接至金屬墊1804的該組接觸延伸等等。再者，雖然已 經說明氧化物層，更通常地，層可由任何適合的電絕緣材 料（例如，氮化物）形成。 圖104顯示接觸1899的一個例子的尺寸並可被用以 估計η接觸内部的電傳輸。其假定接觸1899在接觸期間d 1870内分佈一均勻的電流密度力。由接觸傳送的總電流可 被估計如下列方程式所示
IB a X= J义 J) L 1024-7822-PF 86 1375080 對應於一電流 此極大值電流在接觸的上方（墊）流動 社度’其被枯計如下列方程式所示
J - J 電流密度可被估計如 在距條的终端之任何距離X處 下列方程式所示
WT 每單位長度的電壓降可被估計如 dVQ J〇DRx 下列方程式所示
dx WT 且每單位長度產生的熱可被估計如 dQc _ 2J20D2Rx^ dx WT 下列方程式所示 將上面的方程式積分，總電壓降可被估計如下列方程 式所示 y __ JqDRL1
c 2WT 且在條中產生的全部的熱可被估計如下列方程式所 示
_ 2J20D2RL3 yc ~ ~ WT ~ Μ產生的全部的熱變得顯著時，均勻電流的假設失 效，裝置的效能也一樣（例如，裝置過熱）^因此，期望盡 量變小極大值的電流密度（電流密度通常線性地比例於 長度）、電壓降（電壓降通常線性地比例於長度的平方）、 及/或產生的熱（產生的熱通常線性地比例於長度的立 方）。根據上述關係，具有更多但更短的條之矩形9x16曰 粒具有分別由3/4、9/16、及27/64的因子減小的a、b 87
1024-7822-PF ^75080 及c。因為條的數目被增加4/3的因子，據信產生的全部 的熱可被減小9/16的因子。 圖105顯示一封裝的LED裝置1890。通常，封裝應該 能夠使光的收集變得容易，同時也提供晶粒機械及環境的 保護’並使在晶粒t產生的熱被散逸。如上所示，[ED 1890 包括導電塾18〇4a及1804b，其使電流可被散佈至多個接 觸和狀物1812並且被散逸至LED表面。多個焊線1892提 供LED與封裝間的電流路徑。焊線1892可由不同的導電 材料構成，諸如金、鋁、銀、鉑、銅、及其他金屬或金屬 合金。封裝也包括多個金屬凹部（castel lati〇n)1894，將 電流從封裝的底面傳輸至封裝的上表面，以使表面安裝於 電路板上變得容易。金屬凹部1894包括中心區域及鍍層。 中心區域可由例如鎢的耐火金屬組成，且可以是相當厚 (例如，約10〇um至約lmm)。中心區域可被鍍上諸如金的 導電材料》鍍層的厚度可從約〇 5um至約1〇um，並可提供 支持較高功率位準的電流路徑。此外，封裝包括封裝於LED 晶粒上的透明蓋1896以在未使用封裝材料時保護圖案化 的表面506(圖56)。透明蓋1896被貼在封裝上，例如， 使用會在爐中熔化的玻璃熔塊。或者，蓋1896可使用例 如焊帽（cap weld)或是樹脂而被結合。透明蓋1896可進 步鍍上杬反射鍍膜以增加光的穿透。不想被理論拘束， 據信沒有封裝材料層使得在LED 1 00的圖案化表面中的每 單位面積可承受更高的功率負載。封裝材料的劣化會是標 準LED故障常見的途徑且可經由不使用封裝材料層而被避 88
1024-7822-PF 免。封裝的裝置1890可被安裝在電路板、另一個裝置、 或直接在散熱裝置上。 圖顯示被置於散熱裝置上的一封裝裝置189〇的 熱散逸的模型《封裝裝置189〇係被一核心板19〇〇支撐， 其包括貼附於散熱裝置的絕緣及導電區域（例如，使用諸 如銘或銅的金屬之導電區域）。例如，封裝裝置聊可使 用焊料（焊料的例子包括金錫焊料、錯錫焊料、鎳錫焊料' 銦錫蟬料、翻銀錫焊料、及鉛錫銀焊料）或是使用一導電 的環氧樹脂(例如，銀膠)被貼附至核心板19〇〇。在此模型 中’其假定當熱朝向散熱裝置散料，熱係從封裝裝置 1890散佈。散佈角唐+ 906表不在該角度熱從封裝裝置 1 8 9 0散逸出來。你备序 欣师角度1 906通常取決於材料特性及系 統的垂直佈局而變化。散你备痒 ' 敢佈角度1 906可對於散熱裝置中 的不同層變化β具有厚产 旱度的溥片的熱阻可根據下面的方 程式被估計 刃乃 dR“ dx 1 一 dx 2 K〇 Sx K〇 {s' +2χ tan ef 其中，K。係導熱性，aS，<系在元件上方的 front)的範圍。積分產生熱阻率的下列方程式… K〇 S {s + 2dtan^j 在矩形的情況中，此熱阻 干』被B十异產生圖IQ?所千 的結果。圖107顯示對於一大 所不 耵於大厚度及45。的散佈 之計算的Rth_矩形/Rth正 肖的系統 —々升其中Rth係埶阻、的屮 率。當寬高比增加時，埶阻會 ' *，，'Ρ會下降。例如，若正方形晶粒
1024-7822-PF 89 1375080 系統具有201 /W的熱阻且其被期望散逸3W的功率，然後 接面溫度（假定周圍溫度為25〇c)可為25 + 2〇*3 = 85<}(：^不 過，相同的面積及相同的散逸的熱之矩形典型地將具有較 低的接面溫度。圖108顯示做為寬高比的函數之接面溫度 的圖式。據信對於減小的波長位移及較高的裝置效率較 低的接面溫度是被期望的。 如上所述，對LED使用矩形的形狀（例如，相對於正 方形）可提供特定的優點。優點可包括下列一或多個。矩 形LED每單位面積可容許較大數目的焊線，增加可被輸入 至LED的功率。矩形的形狀可被選擇以匹配一像素或微型 =不器的特定的寬高比，如此，消除對複雜的光束成型光 學疋件的需求❶矩形的形狀也可改善來自LED的熱散逸並 減小由於裝置過熱而故障的可能性。 因為從晶圓切割的個別的LED的截面只稍大於LED的 發光表面面積，許多個別的且分開定址的LED可在陣列中 —起被緊密地封裝。若一個LED有問題（例如，由於大的 缺陷）’貝丨】因為個別的裝置被緊密地封裝，其不會顯著地 減少陣列的效能。 雖然特定的實施例已被說明，其他的實施例仍是 的。 做為一個例子，雖然在上面討論發光裝置及關聯的層 的特疋厚度，其他的厚度也是可能的。通常，發光裝置可 八有任何期望的厚度，且在發光裝置中的個別的層可具有 任何期望的厚度。典型地，在多層堆疊122中的層的厚度
1024-7822-PF 90 被選手，藉以增加光學模態與發光區域130的空間重疊， 以増加由在區域130中產業的光的輪出。在發光裝置中的 特定的層之例示的厚度包括下列。在某些實施例中，層134 可具有至少約l〇〇nm(例如，至少約200nm、至少約300⑽、 至/約400nm、至少約500nm)及/或至多約10微米（例如， 至多約五微米、至多約三微米、至多約一微米）的厚度。 在特定實施例中，層128具有至少約10nm(例如，至少約 5nm、至少約4〇nm)及/或至多約—微米（例如，至多約 〇ηΐΠ、至多約100nm)的厚度。在某些實施例中，層126 具有至少約10nm(例如，至少約5〇nm、至少約1〇〇⑽）及/ 或至夕約一微米（例如，至多約500nm、至多約250nm)的 厚度。在特定實施例中’光產生區域丨3〇具有至少約 (例如，至少約25nm、至少約5 0nm、至少約1 〇 〇nm) 及/或至多約500nm(例如，至多約25〇nm、至多約i5〇n 的厚度。 做為一個例子，雖然已經說明一發光二極體，可使用 有上述特點（例如，圖案、製程）的其他發光裝置。此種 發光裝置包括雷射及光放大器。 做為另一個例子，雖然電流散佈層132已被說明為從 η摻雜層134的—分隔層’在某些實施例中，一電流散佈 層可與（例如部分）層134整合。在此種實施例中，電流散 佈層可為層134的η摻雜較高的部分或是（例如AlGaN/GaN) 間的接面以形成一 2維電子氣。 做為再一個例子，雖然已說明特定的半導體材料，也 1024-7822、pf 91 1375080 可使用其他的半導體材料。通常，任何可被使用於發光裝 置中的半導體材料（例如，in-V半導體材料、有機半導體 材料、石夕）可被使用。其他發光材料的例子包括InGaAsP、 A1 In(iaN、A1GaAs、inGaAlP。有機發光材料包括小分子， 諸如八羥基鋁（Aiq3),及共軛高分子，諸如聚〔2_甲氧基 5 (2-乙基己氧基）〕對苯乙烯或MEH-PPV。 做為一個額外的例子，雖然已經說明大面積LED，led 也可為小面積LED(例如’邊緣小於標準約300微米的 LED)。 做為另一個例子，雖然根據圖案空間地變化的介電函 數已被說明’其中圖案係由孔構成，圖案也可以其他方式 开v成例如，圖案可被形成為在適當的層中之連續的脈絡 及/或不連續的脈絡。再者，變化介電函數之圖案可不使 用孔或脈絡而達成。例如，具有不同介電函數的材料可在 適當的層中被圖案化。也可使用此種圖案的結合。 做為再一個例子，雖然層i 26已經說明係由銀形成， 也可使用其他材料。在某些實施例中，層126係由一材料 形成’其可反射至少約50%的由光產生區域產生的光，其 照射在反射材料的層上，反射材料的層係位於支撐及多層 疊之門此種材料的例子包括分佈Bragg反射器堆疊及 不同的金屬與合金’諸如鋁及含鋁的合金。 做為另-個例子，支樓12〇可由各種材料構成。形成 支樓120的材料的例子包括銅、銅鶴、碳化石夕、氧化破、 鑽石、TEC、及紹。
1024-7822-PF 92 :做為個額外的例子，雖然層12 6已經說明係由散熱 材料形成，在某些實施例中，發光裝置可包括做為散敎裝 置的分隔層（例如，設置於層126與基座12〇間）。在;b種 實施例中’層126可或可不由能做為散熱裝置的材料形成。 做為再一個例子，雖然介電函數中變化的圖案已經說 月為除了使用整個光產生區域之外僅延伸至η摻雜層I% 2 (其實質上可減少表面再結合載子損失的可能性），在某 些實施例中，介電函數中變化的圖案可延伸至η摻雜層之 上（例如’至電流散佈層132、光產生區域 摻雜層128中）。 做為另-個例子，雖然實施例已被說明其中空氣可被 設置於表面110與蓋玻片14〇間，在某些實施例中，空氣 以外或除了空氣之外的材料可被設置於表面11〇盘蓋玻片 間。通常，此種材料具有至少約一且小於約15(例如， :約1 ·4小於約1. 3、小於約1. 2、小於約1. 1)的折 射率。此種材料的例子包括氮氣、空氣、或是某種高導埶 性氣體。在此種實施例中，表面110可或可不被圖案化。、 例如，表® 110可為非圖案化但可為粗糖的(亦即，具有 小於λ/5 #不同尺寸與形狀的任意分佈特點）。 做為另一個例子，雖然有關平坦化及微影層的沉積與 ㈣之實施例已被說明’在某些實施例中，一預先圖案化 的钱刻罩幕可被放在η摻雜半導體層的表面上。 U為再個例子’在某些實施例令’一敍刻罩幕層可 被設置於4雜半導體層及平坦化層之間。在此種實施例 1024-7822-PF 93 中，方法可包括移除至少部分的蝕刻罩幕層（例如，以對 推雜半導體層中的目案在敍刻停止層中形成圖案）。 做為一額外的例子，雖然實施例已被揭露其中表面 U0係被圖案化且平滑’在某些實施例中表面11〇可為 ®案化且粗糙(亦即’具有小於λ/5、小於λ/2、小於λ的不 同尺寸與形狀的任意分佈特點）。再者，在特定實施例中， ’ I50的側壁可為粗糙（亦即，具有小於λ/5、小於λ/2、 的不同尺寸與形狀的任意分佈特點），且或無粗輪的 表面110。此外，在某些實施例中，開口 15〇的底面可為 粗糖（亦即，具有小於λ/5、小於λ/2、小於λ的不同尺寸與 I狀的任意分佈特點）。舉例而言表面！ i 〇、開口⑸ 的側壁及/或開口 150的底面可經由银刻（例如，濕姓刻、 乾蝕刻、反應離子蝕刻）而被粗糙化。不想被理論拘束， 據信，粗輪化的表面110及/或開σ 150的側壁，相對於 原子程度的平滑表面，可增加最終將以小於由s㈣法則 Φ ’、的臨界角之角度行進且將被擷取的光線之可能性。 代為另㈤例子，在某些實施例中，基座可被製造成 包括彈簧結構。不想被理論拘束，據信此種彈菁結構可減 少在基座移動時的破裂。 做為再-個例子，在某些實施例中，基座可由一吸音 平例如’聚合物 '金屬泡沫)支撐。不想被理論拘束， 據L此種吸音結構可減少基座移動間的破裂。 做為一額外的例子，在某些實施例中，基板在被移除 前被處理（例如，钱刻、磨‘光、喷砂）。在特定實施例中，
1024-7822-PF 94 基板在其被移除前可被圖案化。在 度被選擇使得在移除基板與緩衝層二：二= 的機械軸被設置靠折夕層堆疊的中性 微米、小於約=例如，小於約500微米、小於約- 斑黏合層門的界&叫、於約五微米)於p摻雜半導體層 地移除H在特定實施例^部分的基板被分開 地移除(例如，以減少破裂的可能性）。 俜從做為另放一個例子，雖然實施例已被說明其中-緩衝層
t n推雜半導體層分開（例如，一緩衝層生長在基板 二：二捧雜半導體層分開地生長在緩衝層上)，在某 - $中’其可以早-層取代。例如，單—層可由首先 在基板上沉積一較低摻雜（例如，未摻雜）的半導體材料， 接著（在-製程中）沉積一較高摻雜（n摻雜）的半導體材料 而形成》
做為再一個例子，雖然實施例已被說明其中一基板係 ，、呈由製程被移除，其包括將基板的表面曝露於電磁轄射 (例如，雷射光），在某些實施例中，其他方法可被用以移 除基板。例如’基板的移除可包含蝕刻及/或研磨基板。 在特定實施例中，基板可被蝕刻及/或研磨，然後被曝露 於電磁輻射（例如，雷射光）。 做為一額外的例子，在某些實施例中，在沉積平坦化 層之剛但在沉積微影層之後，平坦化層的上表面可被平坦 化。例如，一平坦的物體，諸如一光學平面，可被放置在 平坦化層的上表面，同時加熱平坦化層（例如，以一熱 板）°在某些實施例中，壓力可被施加（例如，使用一物理 1024-7822-PF 95
1J/^U8U 重里或壓機）以協助平坦化的製程。 做為另一個例子’在某些實施例中，基板可在被移除 之引被處理。例如，基板可被曝露於由蝕刻、抛光、研磨、 喷y中選擇的一或多個製程。在特定實施例中處理基板 可包括將基板圖案化。在某些實施例中，處理基板包括將 抗反射鑛膜沉積在基板上。此種抗反射鍍膜可包括例如因 為鍛膜可減少電磁輻射的反射，當使用包含將基板曝露於 電磁輕射的基板移除製程時，容許較大區域的基板被移 除。在特定實施例中，在基板的表面上之圖案也可被用以 達到抗反射的效果。 在某些實施例中，其可能期望一發光裝置或系統提供 線性偏振光。如在此提及，偏振光係具有全部的光的約6〇% 為線性偏振及全部的光的約40%為正交偏振的光（例如，全 部的光的約65%為線性偏振及全部的光的約35%為正交偏 振的光、全部的光的約70%為線性偏振及全部的光的約30% 為正交偏振的光、全部的光的約75%為線性偏振及全部的 光的約25%為正交偏振的光、全部的光的約80%為線性偏 振及全部的光的約20%為正交偏振的光、全部的光的約90% 為線性偏振及全部的光的約10%為正交偏振的光）。 如在此提及，非偏振光係未被偏振的光。 通常，光產生區域（例如，如上所述的光產生區域）產 生非偏振光。如下所述’為了產生偏振光，一材料可被配 置以穿透一偏振及反射（且可能再利用）其他偏振。或者， 一偏振的光的產生可被抑制。 96
1024-7822-PF 1375080 圖109顯不—系統3000，其包括包含於封裝3004中 的LED 3002。通常，封裝3〇〇4應該能夠使光的收集變得 谷易’同時也提供晶粒機械及環境的保護m〇〇6包 括設置於顯示器及LED 3002間的一透明蓋3006。在使用 中，從封裝3004發出之由LED3〇〇2(在發光區域3〇〇3中） 產生的光係通過蓋3006被傳送，其選擇地傳送偏振光。 例如，蓋3_可傳送一或多個偏振，同時反射一或多個 不同的偏振（例如，一或多個正交偏振）。
在某些實施例_，蓋3006可包括過濾光的一或多個 鍍膜。例如，鍍膜可包括形成濾波器的狹縫，使得未與濾 波器中的狹鏠對齊的部分光波通過濾波器，同時其他方向 則被吸收或反射。選擇的傳送從封裝的LED裝置3〇〇〇產 生偏振的光發射。例如，一化學膜可被施加於蓋3〇〇6的 透明塑膠或玻璃表面。化學的化合物可由分子組成，其彼 此平行自然地對準，產生一微小的濾光器，其吸收任何與 其對準匹配的光。在其他例子中，一材料被圖案化以在蓋 3006上形成線性光柵。偏振選擇材料的其他例子包括偏振 選擇平面鏡、偏振化材料、及多層薄膜的雙折射材料。 在某些實施例中，蓋3006除了過濾光外，蓋3006也 反射未通過蓋3006傳送的光。如圖1〇9所示，光可從多 個方向或偏振（由箭號3010及3012表示）的LED 3002的 表面被發射。蓋3006選擇地過濾某些偏振，使得第一部 分的光（由箭號3014表示）通過蓋3006。未通過蓋3006 傳送的光被蓋3006反射（由箭號3016表示）。部分的反射 1024-7822-PF 97 1375080 光係在包含發光裝置3002的區域之量子井中被吸收（由箭 號3018表示）。被吸收的光子可被LED 3〇〇2再發射（例如， 在利用）°被再發射的光子具有任一偏振的相同機率，且 可通過蓋被傳送或被再反射至LED 3002中》在某些實施 例中’LED 3002在其上表面3015中具有開口 ι5〇的圖案。 不想被理論拘束，據信此種圖案可使得將反射光耦合至 LED 3002中變得容易’使得反射的光可在包含發光裝置 3002的區域之量子井中被吸收。 在某些實施例中，將偏振選擇平面鏡或其他偏振選擇 裝置或材料整合至封裝的蓋3006中（例如，取代將偏振選 擇平面鏡設置於封裝外側）’使反射的偏振可再利用並 且增加封裝的LED裝置3000的選擇偏振之效率及/或有效 的照明。效率可取決於在發光裝置3〇〇2中被使用的材料 之内部量子效率。在某些實施例中，透明蓋3〇〇6可進一 步被鍍上一或多層抗反射鍍膜以增加光傳送。 圖11 0A顯示LED 3030，其包括圖案化的層3031，其 被设计以根據光的偏振反射/傳送光。在光產生區域3〇4〇 中產生的光係根據光的偏振被圖案化的層3031反射或傳 送。例不的圖案係顯示於圖1 J 0B、1丨〇c、及1 J 〇D。圖案 包括被蝕刻於層3031的表面中之孔的排列。至少某些孔 可在與層3031共平面的方向中（例如，大約垂直於層3〇31 的表面的法線之方向）被加長。不想被理論拘束，據信孔 的加長分開或過濾光的偏振，使得某些偏振通過LED 3〇3〇 的表面被傳送，而其他偏振被反射且未從LED 3030被傳 1024-7822-PF 98 1375080 送。如上所述，至少部分的反射光可從LED 3030被再利 用及再發射。 雖然圖110B、110C、及110D顯示的圖案包括加長的 橢圓，也可使用諸如矩形的其他加長的形狀。在某些實施 例中，可使用光柵及其他線性圖案。除了將LED 3030發 射的光偏振化之外，圖案3032也可使光的擷取及準直變 得容易（例如，根據上述之一或多個方法）。此外，圖案3032 可包含多個圖案，各自使得準直、擷取、偏振、或其結合 變得容易。 雖然圖109及110顯示的實施例經由過濾LED的光產 生區域產生的光而產生偏振化的光束，光也可經由抑制關 於另一偏振的特定偏振之光的產生而被偏振化。例如，光 產生裝置可以具有特定偏振的至少約6〇%(例如，至少約 65%、至少約70%、至少約80%、至少約90%)的光產生光。 在某些實施例中’於發光裝置的至少一個材料層中導 致的應變改變材料的電子能帶結構，使得不同的能階躍遷 發生於材料中。應變可被用以隔離能階躍遷，其產生偏好 的偏振光。應變可以不同的方式導入一或多個層中。例 如，應變可根據二材料的晶格不匹配或是根據諸如溫度或 沉積率的處理參數而在生長期間被導入。在另一個例子 中，諸如基板定向、溫度循環、材料選擇、或其他製程參 數的黏合參數將應變導入至一或多個層中。在另一個例子 中，在LED製造之後經由撓曲裝置以在一或多層中產生物 理的應力，應變被導入至材料中。在另一個例子中，應變 99
1024-7822-PF 1375080 經由钱刻、研磨、或化學機械研磨被導入。在再一個例子 中，先前被導入的應變被調整（例如，沿著半導體層中的 不同的結晶轴之更多或更少的拉長、更多或更少的塵 縮）。例如，據信此種技術可用在包含於成長期間導入之 應變的後處理晶圓t。 圖111顯示LED 3050，其包括n摻雜層3〇52、包含 量子井的區域3054、ρ摻雜層3056、及接觸層3〇58。蝕 刻於η摻雜層3052中的多個孔3060、包含量子井的區域 籲3054、ρ摻雜層3056形成具有餘刻的圖案之光子晶格。不 想被理論拘束，據信被蝕刻通過包含量子井的區域利Η 的孔3060產生在特定的偏振模態附近之光子能隙（例如， 70全的光子能隙、部分的光子能隙）。在容許的模態中之 能隙使LED 3050可發射一特定的偏振，同時抑制另—個 偏振。孔3060可沿著軸被加長（例如，形成一橢圓或矩形 的形狀）。孔的加長分隔光產生的模態（例如，使光產生的 模態衰退），使得當其他模態至少部分地繼續存在於產生 •光的能隙中時’ 一模態至少部分地偏移出產生光的能隙。 因為光產生區域產生具有特定模態的光，並且抑制具有另 一模態的光，LED 3050發射偏振光。破壞光產生之衰退模 態的對稱性之額外的線性圖案是可能的。因為產生期望的 偏振（不想要的偏振至少被部分地抑制），不需要使用如上 所述的偏振薄膜或表面以產生偏振光。不過，在某些實施 例中，如上所述的偏振薄膜或表面可被用以進—步增強偏 振程度。 1024-7822-PF 100 1375080 雖然孔3062可產生在特㈣㈣㈣ 隙，孔3062也可導入非辖射表面狀態，其使載子可再Lb 合，而潛在地減小效率並產生熱。孔可被保護以減小表: 再結合速度(例如，經由曝露至化學蒸氣的化學保護卜孔 3062可被填人空氣、介電f、或其他材料（例如，使 變得容易）》 ' °
雖然在上述的實施例中，被蝕刻通過η摻雜層3〇52、 包含量子井的區域3054、ρ摻雜層3〇56的孔3〇62提供不 想要的偏振的抑制，可使用其他的抑制偏振的方法。在某 些實施例中’如圖112所示，背部圖案化使光具有相對於 其他偏振被抑制的某些偏振而被產生。 圖112顯示一 LED 3070,其包括一 η摻雜層3〇52、 一包含量子井的區域3054、及一 ρ掺雜層3056 ^被蝕刻 在Ρ摻雜層3056中的一組孔3074在不想要的偏振模態附 近產生光子能隙。孔3〇74可部分地延伸或完全地通過ρ 推雜層3056。在某些實施例中’孔3074可延伸至包含量 子井的區域3054或是至η摻雜層3052中。孔3074可被 填充空氣或是其他的介電材料《孔3〇74可額外地被排列 成準直光的一圖案。LED 30 70可額外地具有被蝕刻至η 推雜層3052的圖案以使用一或多個上述的方法或配置進 一步增強準直、光擷取、或偏振選擇。在η及ρ摻雜層顛 倒處’預期會產生其他的實施例。 圖113顯示LED 3200，其包括一 η摻雜層3206、一 包含量子井的區域3204、一 Ρ摻雜層3202、及一圖案化 1024-7822-PF 101 1375080 的反射層3231。圖案化的反射層3231包括保護區域323〇 及反射區域3214。例如，反射區域3214(例如，圖案化的 區域）可被蝕刻並填充絕緣材料。不想被理論拘束，據信 保護區域3230及反射區域3214的周期性影響平面鏡的反 射率。據信反射率的改變使平面鏡對偏振敏感，並且使多 個駐波形成在層3206的上表面與圖案化的接觸層3231之 間。圖案可被設計使得對於一偏振在包含量子井的區域 3204形成一節點（例如，波3〇9〇)且對於另一偏振在包含 里子井的區域3204形成一峰（例如，波3092)。 通常，LED 3200可依期望被製造。典型地，lED32〇〇 的製造包含不同的沉積、雷射處理、微影、及蝕刻步驟。 在某些實施例中，LED 3200係以圖114_1〇2所示的 方法製造。圖11 4顯示由一多層堆疊形成的LE])晶圓 3201，包括一基板 3208' 層 3206、層 3204、及層 3202。 基板3208通常可為如上面有關基板5〇〇的說明，層32〇6、 層3204、及層3202通常可分別為如上面有關層5〇6、層 510、及層512的說明。 圖115顯示一多層堆疊3210，包括如上所述的層 3206、3204、及3202、與基板3208。多層堆疊3210也包 括一金屬層3212。金屬層3212可由單一層的反射材料（例 如，由金、鋁、銅、鎢、鉑、鈦、或其合金構成的一層） 組成’或者層3212可包括多層。例如，層3212可包括由 層3202支撐的歐姆接觸層（例如，由鎳、銦錫氧化物 (ITO)、金、鋁、鈦、銅、铑、鉑、或其合金構成的一層） 1024-7822-PF 102 1375080 及由歐姆接觸層支撐的一反射層（例如，由銀組成的一 層）。此外’ 一擴散障蔽層（例如，由鉑或氮化鈦組成的一 層）也可被包括（例如，由反射層支撐）以防止或限制在層 狀堆疊中的任何金屬間的擴散或化學反應。此外，不同的 黏著層（例如，由鈦組成的一層）可被沉積以協助多層堆疊 3210的不同層間的黏著。 如圖116所示，層3212被圖案化（例如，使用奈米壓 印、深紫外線、電子束、及全像微影術）及蝕刻（例如，使 用反應離子蝕刻、濕蝕刻）以形成一反射區域3214，藉以 曝露部分的層3202的表面3216。 如圖117所示，層3226被沉積至反射區域3214上。 層3 2 2 6對於由發光層（例如，由氮化石夕、二氧化石夕、二氧 化鈦、銦錫氧化物、或三氧化二釕組成的一層）發射的光 可為透明的。層3226可被以不同的方式沉積。例如，層 3226可使用CVD原子層沉積（ALD)或濺鍍而被沉積。 如圖118所示’層3 2 2 6被姓刻（例如，使用乾姓刻或 CMP)，曝露反射區域3214的表面，同時在反射區域3214 間的凹痕中維持透明材料，藉以形成對由發光層發射的光 透明的區域3230。透明區域3230及反射區域3214 一起形 成圖案化的反射層3231。 如圖119所示’在某些實施例中’一金屬層3232(例 如，由銀/鉑/鈦/鎳/金組成的一層）被沉積至圖案化的反 射層3231上。層3232可促使多層堆疊3234黏著至一黏 合基座。在某些實施例中，3232反射（例如，層3232可在
1024-7822-PF 103 ：S) 1375080 層3232與層3230的邊界處形成-反射表面）。如圖ι2〇 所示’接著多層堆疊3234被黏合至包括金屬層3242(例 如，由金錫/金/鈦組成的一層）的基座324〇，以形成一黏 合的多層堆疊3244(圖121)。在將多層堆疊3234黏合至 基座3240後’基板32 0 8被移除（例如，使用姓刻、[[ο、 研磨、或磊晶剝離）以形成圖122所示的多層堆疊。 在另一個實施例中’如圖123所示，該層對由發光區 域發射的光透明的材料被沉積至p摻雜半導體層3262 上，且被蝕刻以形成透明區域3264。一反射層3266被沉 積在蝕刻表面上，藉以形成調變的反射表面3268。額外的 金屬層可被沉積（例如’擴散障蔽層及黏著層）^黏合與基 板移除可如上所述般進行。在額外的實施例中，電流散佈 層（例如，由鎳' ITO、金、或二氧化釕組成的一層）在沉 積透明層之剛被沉積在P換雜層上。在某些實施例中，電 流散佈層在蝕刻透明層時可被用做蝕刻停止層。不想受理 杂拘束，據信使用電流散佈層做為姓刻停止層有助於維護 P表面歐姆接觸的完整性。此外，平均厚度可取決於透明 材料使用的沉積方法而被控制。在某些實施例中，黏著層 可在反射層之前被合併。 圖124顯示一 LED 3100，其包括一 η摻雜層3110、 一包含量子井的區域3112、一 ρ摻雜層3114、及一反射 層3118。反射層3118被圖案化以形成如箭號3120指示的 較小厚度的區域及如箭號3122指示的較大厚度的區域。 不想被理論拘束’據信層3118的圖案化之周期性可影響 1024-7822-PF 104 1375080 層的反射率。據信在包含量子井的區域3112及反射層 3118之間的距離由於層3118的圖案而變化，如同由距離 3102及3104指出者。 距離3102及3104可被選擇以最佳化或增強在具有層 3118與包含量子井的區域3112間的較大距離之區域中的 LED 31 0 0中的駐波之形成，並且最小化或減小在具有層 3118與包含量子井的區域3112間的較小距離之區域3102 中的LED 3100中的駐波之形成（或相反）。 圖125顯示一 LED 3300，其包括一 η摻雜層3302、 一包含量子井的區域3304、一 ρ摻雜層3306、及一圖案 化的反射層3314。LED 3300也包括被設置在圖案化的反 射層3314的圖案化區域中之複數絕緣層3316。不想被理 論拘束，據信圖案化影響反射層3314的反射率，使圖案 化的反射層成為對偏振敏感。 通常，LED 3300可依期望製造。典型地，LED 3300 的製造包含不同的沉積、雷射處理、微影、及蝕刻步驟。 在某些實施例中，LED 3300係以圖126-113所示的 方法製造。圖125顯示由一多層堆疊形成的LED晶圓 3301 ’ 包括一基板 3308、層 3306、層 3304、及層 3302。 基板3308通常可為如上面有關基板500的說明，層3306、 層3304、及層3302通常可分別為如上面有關層506、層 510、及層512的說明。 圖127顯示一多層堆疊3310，包括如上所述的層 3306、3304、及3302、與基板3308。多層堆疊3310也包 1024-7822-PF 105 1375080 括一金屬層3312。金屬層3312通常可為如上面有關金屬 層3212的說明。如圓i 28所示，層3312被圖案化（例如， 使用奈米壓印、深紫外線、電子束、及全像微影術）及蝕 刻（例如，使用反應離子蝕刻、濕蝕刻）以形成一圖案化的 層3314。链刻延伸至層3302,使得一圖案被形成在層33〇2 中。 如圖129所示’保護層3326(由氮化碎、二氧化石夕、 二氧化鈦、ιτο組成的一層）被沉積至圖案化的層3314 上°層3326可為一保角層’使得層3326被沉積至姓刻區 域3325的側壁及底部上。如圖13〇所示，層3326被蝕刻 以在银刻區域3325的側壁及底部上形成圖案化的保護 層’同時層3314的上表面被曝露。如圖131所示，金屬 層3332被沉積至圖案化的保護層3328及圖案化的反射層 3314的上表面上。金屬層3332可至少部分地平坦化多層 堆疊3334的表面。如圖132所示，多層堆疊3334被黏合 至包括金屬層3342(例如’由金錫/金/鈦組成的一層）的基 座3340以形成黏合的多層堆疊3344(圖133)。在將多層 堆疊3334黏合至基座3340後，基板3308被移除以形成 圖125所示的多層堆疊3300。 在圖125-133所示的實施例中，蝕刻的區域延伸至層 3302中（圖128) ’不過，在某些實施例中，蝕刻區域可進 一步延伸至層3304中或通過層3304並進入層3302中。 圖134及135顯示額外的實施例’其中一背部的圖案 相對於另一偏振抑制一偏振的光之發射。更特別地，圖13 4 1024-7822-PF 106 1375080 顯不一實施例，其中一平面鏡（例如，一金屬平面鏡）係以 一組空氣孔被圖案化。不想被理論拘束，據信由於材料特 性的差異，空氣孔的圖案可產生較強的擾動，相對於另一 偏振導致對一偏振較大的抑制。圖135顯示一實施例，其 中背部圖案延伸通過平面鏡或接觸層。通常，孔可以變化 的深度延伸。例如，孔可不通過接觸層，孔可延伸至接觸 層及平面鏡層二纟，或者孔可延伸至黏合層。孔可為空氣 或其他材料，包括例如來自其他層的材料。在某些實施例 中，含鎳材料被用以形成接觸’且含銀材料被用以回填在 鎳層中的孔。由於製造過程以延伸至黏合層的圖案製造一 裝置會有助益》 不想被理論拘束，據信打破空間的均勻性，例如使用 諸如金屬平面鏡的反射層，可改變態的密度。通常，在使 用中，LED中的電子與電洞在一激態中被捕捉。電子與電 洞可通過一輻射過程（例如，光發射）或非輻射過程（例 如，熱散逸）而從激態放鬆。不想被理論拘束，據信改變 態的相對密度可改變兩個放鬆過程的相對強度。若有多個 輻射過程存在（例如，具有不同偏振的光之輻射），在各偏 振中的發射可比例於對應的態密度。在某些實施例中，改 變態的密度藉以增加或極大化具有第一偏振的光之發射 並且減小或極小化具有不同偏振（例如，正交偏振）的光之 發射可能有所助益。 如上所述，不想被理論拘束，據信改變態密度的一種 方式係如下計算中所述之打破空間的均勻度。對於下列計 1024-7822-PF 107 1375080 异，一水平發射平面光源係位於距一水平的平面鏡距離d 處。使用將在平面鏡表面處的平行電場設定為零的邊界條 件。此外，假設隨著反射，光經歷冗的相位偏移。根據這 些邊界條件，在距平面鏡四分之一波長的距離處之光源將 經歷與反射波之建設性干涉，同時在二分之一波長的距離 處之光源將經歷與反射波之破壞性干涉。假設態的總數必 須守恆，對於經歷建設性干涉之波的態密度將大約加倍， 而對於經歷破壞性干涉之波的態密度將接近為零。根據建 • 設性及破壞性干涉，給與距反射表面的一特定距離，其存 在一波長，對其發射被抑制，或者等效地，對於一給與的 波長，其存在一距離，對其發射被抑制。 圖137中所示的資料係使用發射一寬頻範圍的白光之 平面光源而被計算。使用時域有限差分法（FDTD)，計算假 §免由光源發射的能量直接比例於局部的態密度。如圖丨3 6 A 所示，位於自由空間中的光源34〇〇可被用以計算由光源 在兩個方向上發射的光譜能量Ε()(λ) 34〇2a及34〇2b。如 籲 圖136B所示，位於遠離一反射表面3408(例如，一銀鏡） 的距離3406之光源3404可被用以計算從在遠離平面鏡 (例如，假設平面鏡係光學地厚）的方向中之光源發射的光 譜能量Ε(λ)3410。圖137中所示的資料對應於當光源被定 位於距反射面不同的距離時對於不同波長的光，光譜能量 3410除以在自由空間3402a中之光源的光譜能量的比率 之計算。線3414表示當光源被定位於距反射面丨〇〇ηιη的 距離時之Ε(λ)/Ε(·(λ)。線3416表示當光源被定位於距反 1024-7822-PF 108 1375080 射面20〇nm的距離時之Ε(λ)/Μλ)。線3418表示當光源 被夂位於距反射面l〇〇〇nm的距離時之Ε(λ)/Ε〇(λ)。 在圖137顯不的資料中，在兩個等效的偏振間沒有區 別》不想被理論拘束，據信偏振光源可經由打破反射面的 對稱性而被產生。例如，對稱性可經由在反射面3422中 導入凸起部分3420及凹槽3424的圖案而被打破，如圖 138Α及138Β所示。反射面3422具有一圖案，其具有在凸 起部分3420間的一寬度3426及在凹槽3424及凸起部分 3420的表面間之一高度3428。由於圖案化的反射面 3422,兩個偏振現在理解不同的有效平面鏡，在與反射面 3422交互作用之後將因此取得不同的相位。 圖140及141顯不的資料係使用位於遠離反射面 一距離的光源加以計算。圖14G& 141顯示的計算假設在 金屬側壁剛的平行電場與垂直位移場的連續性之邊緣 條件（圖139A)。這些邊界條件對平行偏振期導入一截 止頻率，在其以下將沒有容許的傳播態。此外，這些邊界 條件未對垂直偏振3434加上限制，因此對於多頻率存在 一個傳播解（如圖139B所示）。不想被理論拘束，據信在 截止頻率3438之上，二個偏振可穿透凹槽3424，但偏振 將具有不同的傳播常數並取得—不同的相位。在截止頻率 3438之下’二偏振僅有—偏振可穿透凹槽“Μ。因此， 垂直偏振3434將在平面鏡的底部（例如，凹槽34⑷反 射’同時平行偏振3432將在平面鏡的上方(例如，凸起部 刀3420)反射。在某些實施例中，據信因為平行偏振㈣ 1024-7822-PF 109 1375080 無法穿透凹槽3424且將被反射，因此在上側不需要一平 面鏡。對於某些實施例，使用一更適合的歐姆接觸，其可 以不那麼反射的，可能是有助益的。 圖140及141所示的資料係對於保持光源與平面鏡的 底部（例如’凹槽3424)間的間距或距離為2〇〇nm的兩種偏 振加以計算。圖140顯示對於具有間距為22〇nm、寬度3426 為110nm、及咼度3428為1 〇〇ηιη的圖案之反射面的 EU)/EdU)的圖式。圖141顯示對於具有間距為220nm、 寬度3426為ll〇nm、及高度3428為50nm的圖案之反射面 的Ε(λ)/Ε〇(λ)的圖式。在兩種情況中，計算顯示一波長， 在其一偏振被完全抑制，同時另一偏振具有極大值的增強 (例如，由箭號3440及3442指示者）。此外，對於一特定 的波長，具有多個幾何及波長，其增強在一偏振中的光發 射’同時抑制在另一偏振中的光發射。 雖然圖140及141中顯示的計算係基於一平面波光 源，其他的光源可被使用。例如，一偶極光源可引進在所 有方向上的發射。干涉條件將對不同的入射方向改變，不 過，不想被理論拘束，據信相較於另一偏振，一圖案化的 層可被用以至少部分地抑制在一偏振中的光發射。 不想被理論拘束，據信將通過其光被發射的上表面圖 案化可增強一期望的偏振的擷取並且增強一不同偏振的 反射。例如，被偏振平行於上表面圖案（但在圖案的平面 中的任何方向上）的光主要將在垂直於圖案的方向t被傳 播並且將因此被操取，同時被偏振垂直於圖案的光主要將 1024-7822-PF 110 1375080 在平行於上表面圖案的方向中傳播並且主要將如此被導 引。 在某些實施例中，發光裝置可包含偏振反射層圖案、 偏振表面圖案、及/或偏振窗的結合。選擇地或附加地， 窗或led表面也可包含雙折射材料層，其做為四分之一波 板且將線性偏振光轉變成圓形偏振光。 在某些實施例t， LED可包括多個圖案化的層。多 個圖案化的層中的圖案可被選擇以增強或達成一期望的 效果（例如，擷取、準直、偏振）。例如，UD可包括一第 圖案化的層，具有一圖案以增加從LED表面發出的光之 準直，及一苐二圖案增加或抑制具有一特定偏振的光之發 射。 *在某些實施例中，發光裝置可包括被鑛在表面 遮蓋層140及支撐142的一層磷材料。 在某些實施例令，發光裝置可包括一遮蓋層14〇，其 具有設置於其中的磷材料。在某些實施例中，表面ιι〇可 或可不被圖案化。 雖然在某些實施例中，在反射層中的一圖案被用以引 進在二偏振間的傳播常數中的異向性，用以引進異向性的 其他方法可被使用（例如，使用異向性材料卜這些材料可 額外地與一反射層結合。 在一選擇的實施中，由光產生區域13〇發射的光係紫 外線（或是紫光，或是藍光），且磷層18〇包括紅磷材料（例 如，L2〇2S:Eu3 + )、綠磷材料（例如，ZnS:Cu，A1Mn)、藍磷 1024-7822-PF 111 1375080 材料（例如，（51*，〇3,38，^1旦）1。（？〇4)6〇1:£112+)的混合物。 其他實施例係在申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 圖1係發光系統的說明簡圖。 圖2A-2D係光學顯示系統的說明簡圖。 圖3係光學顯示系統的說明簡圖。 圖4A係LED的上視圖之說明簡圖。 # 圖4B係光學顯示系統的說明簡圖。 圖5係光學顯示系統的說明簡圖。 圖6係光學顯示系統的說明簡圖。 圖7係光學顯示系統的說明簡圖。 圖8A及8B係光學顯示系統的說明簡圖。 圖9係光學顯示系統的說明簡圖。 圖10係光學顯示系統的說明簡圖。 圖11係光學顯示系統的說明簡圖。 ® 圖12A係光學顯示系統的說明簡圖。 圖1 2B係光學顯示系統的說明簡圖。 圖13係光學顯示系統的說明簡圖。 圖14A係光學顯示系統的說明簡圖。 圖14B係一 LED陣列的上視圖。 圖15係光學顯示系統的說明簡圖。 圖1 6係一 LED陣列的上視圖。 圖1 7係一 LED陣列的上視圖。 1024-7822-PF 112 1375080 圖18係一 LED陣列的上視圖。 圖19係一 LED陣列的上視圖。 圖20係一 LED陣列的上視圖。 圖21係光學顯示系統的說明簡圖。 圖22A係一光學組件及一 LED陣列的說明簡圖。 圖22B係圖22A的LED陣列之剖面圖。 圖22C係圖22A的光學組件之剖面圖。 圖23A係一光學組件及一 LED陣列的說明簡圖。 • 圖23B係圖23A的LED陣列之剖面圖。 圖23C係圖23A的光學組件之剖面圖。 圖24A係一光學組件及一 LED陣列的說明簡圖❶ 圖24B係圖24A的LED陣列之剖面圖。 圖24C係圖24A的光學組件之剖面圖。 圖25A係一光學組件及一 LED陣列的說明簡圖。 圖25B係圖25A的LED陣列之剖面圖。 圖25C係圖25A的光學組件之剖面圖。 • 圖26A係一光學組件及一 LED陣列的說明簡圖。 圖2 6B係圖26A的LED陣列之剖面圖。 圖26C係圖26A的光學組件之剖面圖。 圖27A係一光學組件及一 LED陣列的說明簡圖。 圖27B係圖27A的LED陣列之剖面圖。 圖27C係圖27A的光學組件之剖面圖。 圖28A係一光學組件及一LED陣列的說明簡圖。 圖28B係圖28A的LED陣列之剖面圖。 1024-7822-PF 113 1375080 圖28C係圖28A的光學組件之刮面圖。 圖29A孫〆光學組件及一 LED陣列的說明簡圖。 圖29B係圖29A的LED陣列之剖面圖。 圖29C係圖29A的光學組件之剖面圖。 圖30係光學顯示系統的說明簡圖。 圖31係光學顯示系統的說明簡圖。 圖32係異有一圖案化表面的一 LED的剖面圖。 圖33係圖12的LED之圖案化表面的上視圖。 鲁 圖34係做為去諧參數的函數之具有一圖案化表面的 一 LED的汲光效率的圖式。 圖35係一 LED的一圖案化表面的F〇urier轉換的說 明簡圖。 圖36係做為最近鄰距離的函數之具有一圖案化表面 的一 LED的汲光效率的圖式。 圖37係做為填充因子的函數之具有一圖案化表面的 一 LED的汲光效率的圖式。 • 目38係- LED之圖案化表面的上視圖。 圖39係具有不同的表面圖案之LED 6Π及光效率的圖 式。 圖40係具有不同的表面圖案之LED的汲光效率的圖 式。 圖41係具有不同的表面圖案之LED的汲光效率的圖 式。
圖42係具有不同的表面圖案之LED的汲光效率的圖 1024-7822-PF 1375080 式。 圖43係與LED的輻射發射光譜相比之具有不同的圖 案化表面之一 LED的Four ier轉換的說明簡圖。 圖44係做為角度的函數之具有不同的表面圖案的 LED的汲光效率的圖式。 圖45係具有一圖案化表面與在圖案化表面上的一磷 光層的LED之侧視圖。 圖46係一多層堆疊的剖面圖。 • 圖47係一多層堆疊的剖面圖。 圖48係一多層堆疊的剖面圖。 圖49係一多層堆疊的剖面圖。 圖50係繪示一基板移除製程的側視圖。 圖51係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖52係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖53係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖54係一多層堆疊的部分剖面圖。 _ 圖5 5係一多層堆疊的部分剖面圖》 圖56係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖57係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖58係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖5 9係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖60係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖61係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖62係一多層堆疊的部分剖面圖。
1024-7822-PF 115 1375080 圖63係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖64係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖65係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖66係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖67係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖68係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖69係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖70係一多層堆疊的部分剖面圖。 # 圖71係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖72係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖73係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖74係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖75係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖76係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖77係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖78係一多層堆疊的部分剖面圖。 ® 圖79係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖80係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖81係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖82係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖83係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖84係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖85係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖8 6係一多層堆疊的部分剖面圖。 1024-7822-PF 116 1375080 圖87係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖88係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖89係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖90係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖91係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖92係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖93係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖94係一多層堆疊的部分剖面圖。 ^ 圖95係一晶圓的一立體圖。 圖96係一晶圓的一立體圖。 圖97A係一 LED的一立體圖。 圖97B係一 LED的一上視圖。 圖98A係一 LED的一上視圖。 圖98B係一 LED的部分剖面圖。 圖98C係一等效電路圖。 圖99A係一 LED的一上視圖。 • 圖99B係一等效電路圖。 圖100A係一 LED的一上視圖。 圖100B係一等效電路圖。 圖101A係一 LED的一上視圖。 圖1 01B係一 LED的部分剖面圖。 圖101C係一 LED的部分剖面圖。 圖1 0 2係接面電流密度的圖式。 圖103A係一多層堆疊的一上視圖。 1024-7822-PF 117 1375080 圖103B係一 LED的部分剖面圖。 圖104係一接觸的概觀。 圖105係一封裝的LED的圖式。 圖106係一封裝的LED及一散熱裝置的圖式。 圖1 0 7係電阻的圖式。 圖108係接面溫度的圖式。 圖109係一封裝的LED的圖式。 圖11 0A係一 LED的部分剖面圖。 φ 圖11 0B係一 LED的圖案化表面的上視圖。 圖11 0C係一 LED的圖案化表面的上視圖。 圖11 0D係一 LED的圖案化表面的上視圖。 圖111係一 LED的部分剖面圖。 圖11 2係一 LED的部分剖面圖。 圖11 3係一 LED的部分剖面圖。 圖114係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖115係一多層堆疊的部分剖面圖。 # 圖116係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖11 7係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖118係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖119係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖12 0係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖121係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖122係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖123係一LED的部分剖面圖。 118
1024-7822-PF 1375080 圖124係一 LED的部分剖面圖。 圖125係一 LED的部分剖面圖。 圖126係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖127係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖1 28係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖129係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖130係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖131係一多層堆疊的部分剖面圖。 φ 圖132係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖133係一多層堆疊的部分剖面圖。 圖1 34係一 LED的部分剖面圖。 圖135係一 LED的部分剖面圖。 圖136A及136B係一反射表面的說明簡圖。 圖137係發光對波長的圖式。 圖138A係一反射表面的說明簡圖。 圖138B係一反射表面的說明簡圖。 ® 圖139A係一邊界條件的說明簡圖。 圖139B係一截止頻率的圖式。 圖140係發光對波長的圖式。 圖141係發光對波長的圖式。 在各圖式中的相同參考標號指示相同的元件。 【主要元件符號說明】 發光系統50 ; 表面 55、110、501、2334、2336 ; 1024-7822-PF 119 1375080 陣列 60、2246、2247a、2247b、2247c、2247d、2247e、 2247f、2254 ; LED 100、300、1110、1410、1420、1430、 1802、1810、2202、2216a、2216b、2216c、2216d、2236、 2242a、2242b、2242c、2272、2314、2330、2338、2340、 3030 、 3050 、 3070 、 3100 、 3200 、 3300 ; 支撐120 ; 多層堆疊 122、550、600、650、2010、2016、2024、 2026、2030、2036、2038、2046、2066、2074、2077、2096、 # 3210 、 3234 、 3244 、 3300 、 3310 、 3334 、 3344 ; 銀層126 ; p 摻雜層 128、3056、3114、3306 ; 孔 3060 、 3062 、 3074 ; 光產生區域130、3040 ; 電流散佈層132 ; η摻雜半導體層134、506 ; 接觸墊138 ; • η側接觸墊136 ; 蓋玻片140 ; 封裝材料144 ; 深度146 ; 圖案150 ; 磷層180 ; 單位晶格230 ; 光學顯示系統 300、1104、1100、1600、1700、1710、 1024-7822-PF 120 1375080 1720 ' 1750 、 1770 ' 2220 ' 2229 ' 2310 ; 晶圓5 0 0， 基板 500、502、3208、3308 ; 緩衝層5 0 4 ; 電流擴散層5 0 8 ; 發光區域510 ; 基座 602 ' 2042、3240、3340 ; 平坦化層702、2073 ; • 微影層704 ; 抗蝕刻材料708、710 ; 非藍伯特LED 1110 ; 導線1115 ; 透鏡 1120、1712、1 722、1724、1 726 ; 微型顯示器1130、1732 ; 成像面11 31 ; 暗點1 202 ; ® 系統 1500 、 2270 ; 冷卻系統1510、2316 ; 感測器1520 ; 光均勻化器1 702、2208 ; LCD 面板 1728、1 730、1732、2212、2280、2312、2330; 投影透鏡 1 735、1 755、1 795 ; DLP 1752 ; DLP 面板 1 756 ; 1024-7822-PF 121 1375080 LCOS 面板 1772、1776、及 1780 ; 偏振分光器1774、1778、及1782 ; 前表面2213 ; 行 2248a、2248b、2248c、2264a、2264b、2264c ; 混色器2274 ; 邊緣 2211、2281、2290、2292、2294、2296、2298、 2300 ； 楔形光學元件2276 ; # 角度2332 ; LED 晶圓 2000 、 3301 ; 光阻層 2012、2028、2058、2075 ; P摻雜GaN層2002 ; 金屬層 2018、2020、3212、3232、3242、33卜 3332、 3342 ； 台面 2032 、 2035 、 2055 、 2063 ; 黏合層2 0 4 0 ; _ 殘餘2052 ; 硬光罩層2060 ; 模子2062 ; 接觸層 2068、2070 ; 硬光罩層2076 ; 小珠2092 ; 電磁輻射2090 ; 金屬墊 1804a、1804b ; 1024-7822-PF 122 v^) 1375080 絕緣層 1805a 及 1805b、1834 ; 條 1806 ; 接觸條1812 ; 氧化物層1820 ; 接觸 1 830、1836、1899 ; LED 裝置 1890、3000 ; 焊線1892 ; 金屬凹部18 9 4 ; • 透明蓋1896 ; 核心板19 0 0 ; 散佈角度1 906 ; 發光裝置3002 ; 封裝3004 ; 透明蓋3006 ; 圖案3032 ; η 摻雜層 3052、3110、3302 ; • 包含量子井的區域3054、3204、3112、3304; 反射區域3214 ; 保護區域3230 ; 反射層 3118、3266、3231、3314 ; Ρ摻雜半導體層3262 ; 透明區域3264 ; 反射面3268 ; 距離3102及3104 ; 1024-7822-PF 123 1375080 絕緣層3316 ; 保護層3326 ; 蝕刻區域3325 ; 圖案化的保護層3328 ; 圖案化的反射層3314 ; 光源 3400、3404 ; 光譜能量 3402a、3402b、3410 ; 凸起部分3420 ; 凹槽3424。
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Claims (1)

  1. U75〇8〇 .第095107758號 1〇〇年11月23曰修正替換頁 ·> ~ 十、申請專利範圍： 1. 一種.液晶顯示器的發光裝置，包括： 一面板’包括一邊緣，該邊緣具有一厚度以及一長度， 其中該厚度被定義為該面板的一前表面與該面板的一後表 面之間的距離，該長度為朝與該厚度垂直的方向沿著該邊 緣所量得之距離，其中該面板被設置為用來傳遞光線；
    一 LED光源，包括一 LED晶粒，該LED晶粒具有一長 方形的上表面，光線由該上表面發射，該上表面具有一長 邊，一短邊，該長邊與短邊的長寬比至少為丨.5，該上表 面被設置於相對於該面板之該邊緣，使從該上表面發射出 的光線照射於該面板之該邊緣並穿過該邊緣進入該面板； 其中該LED晶粒包括複數個開口，該等開口構成一圖 形並形成於至少該上表面，該等開口具有根據該圖形之空 間而變化的一介電功能，兮楚 等開口使該上表面發射的光線 較蘭伯特分佈準直；以及 其中該LED晶粒之該長邊| 遭千仃於該面板之該邊緣的該 長度方向，該LED晶粒之該短邊 _ . 瓊十仃於該面板之該邊緣的 該厚度方向，且該短邊與該厚度的比值介於0 5至丨】之 間0 . 2. 光裝置3. 如申請專利範圍第i項 喟所述之一種液晶顯示器 其中該長邊的長度至少# j ^ ^ 1 ram 光裝置4. 如申請專利範圍第2 jg叱丄 田步 < 項所述之一種液 ’其中該長邊的長度至少 上夕有2 _。 如申請專利範圍第 項所述之一種液 晶顯示器的發 晶顯示器的發 1024-7822-PF1 125 1375080 第 095107758 號 100年11月23曰修正替換頁 光裝置，其中該長寬比至少有丨7。 如申。月專利範圍第4項所述之-種液晶顯示器的發 光裝置，其中該長寬比至少有2 〇。 ,6.如申清專利範圍第！項所述之一種液晶顯示器的發 光裝置’其中該短邊與該厚度的比值介於G. 75與1 〇5之 間。 · 7·如中請專利範圍第6項所述之—種液日日日顯示器的發 光裝置，其中駿邊與該厚度的比值介於G.W丨之間。 8.如申》月專利牵巳圍第i項所述之一種液晶顯示 光裝置’更包括至少一井與-# 先予兀件設置於該led光源與該面 板的該邊緣之間。 9·如申β專利|&圍第i項所述之—種液晶顯示器的發 光裝置，更包括-種光均勾化器，使從該上表面發射的光 線射入該光均勻化器並導引光線進人該面板。 光^請專利範圍第1項所述之-種液晶顯示器的發 无裝置，其中該IFD — k ^ LtDaa粒包括-多層堆疊的材料，包括一 產生區域以及一第一層’該第一層被該光線產生區域 支#，該上表面係位於該第一層上。 發光nr利範圍第10項所述之一種液晶顯示器的 發先裝置，#中該光線產生區域包括一量子井。 =如中請專利範圍第1G項所述之__種液晶顯示器的 發先裝置’其中該光線產生區域包括inGan/GaN量子井 13.如申請專利範圍第1〇項所述之一種液晶顯示器的 發先裝置，其中該第一層包括一付型摻雜的㈣層。 1024-7822-PF1 126 第 095107758 號 100年11月23日修正替換頁 14. 如申請專利範圍 發光裂置，其中該開口延伸並^所述之—種液晶顯示器的 15. 如申請專利範 過該第一層。 發光裝置，其中_ s 項所述之—種液晶顯示器的 1β ° ”口更延伸並穿過該光線產生區域。 光裝置.J請專利範圍第1項所述之-種液晶顯示器的發 格常數^ S圖形為一種週期性的圖樣，具有-理想晶 格吊數’並且被一去堆奋 15%之間。 。數去諧，該去諧參數介於0%至 17 ·如申請專利範 技+ ^ ^ ^ BB m x、、置*中該圖形為一經修改的三角形圖樣。 来梦1署8.，專利範圍第1項所述之一種液晶顯示器的發 "’、中該圖形為一種非週期的圖樣。 ^ 19· *申3月專利範圍第^所述之一種液晶顯示器的發 光裝置’其中該圖形為一種複雜週期的圖樣。 圍弟16項所述之一種液晶顯示 奘罟，甘士从間. "20.如申請專利範圍第！項所述之—種液晶顯示器的發 光襄置’其中該等led晶粒被設置為相對於該邊緣。 、21· *中請專利範圍帛20項所述之一種液晶顯示器的 發光裝置’其中該LED晶粒被設置為複數個行。 “ 如申專利範圍第21項所述之一種液晶顯示器的 發光裝置，其中該等縱列至少包括一第一行以及一第二行。 23.如申請專利範圍第22項所述之一種液晶顯示器的 發光裝置’其中：該-第-行包括複數個LED晶教，被設 置以發射一第一顏色的光線；以及 該一第二行包括複數個LED晶粒，被設置以發射一第 1024'7822-PFl 127 1375080 . 第 095107758 號 100年11月23日修正替換頁
    二顏色的光線’其中該第一 24.如申請專利範圍第 發光裝置’其中更包括一第 被設置以發射一第三顏色的 顏色以及第二顏色皆相異。 顏色與第二顏色相異。 ^項所述之一種液晶顯示器的 '行’包括複數個LED晶粒， 光線，其中該第三顏色與第一 器的 綠、 25.如申請專利範圍第24 Μ項所述之一種液晶顯示 發光裝置，其中該第一、第二r $ — Μ及第三顏色分別為紅、 藍0
    "26.如申請專利範圍第1項所述之-種液晶顯示器的發 光裝置，、中更〇括冷卻系統，被設置為調節使用中LEd 光源的溫度。 27·如中請專利範圍第1項所述之—種液日日日顯示器的發 光裝置，纟中該LED晶粒被設置於 如申請專利範圍第【項所述之一種液晶顯示器的發 光裝置’其中該LED光源更包括一包覆層設置於該上表面。 29.—種液晶顯示器的發光裝置，包括： -面板，具有-邊緣’該邊緣具有一厚度，纟中該厚度 被定義為該面板的-前表面與該面板的—後表面之間的距 離，其中該面板被設置為用來傳遞光線；以及 一第一 LED光源以及一第二UD光源，被鋸齒狀的沿 著該面板的該邊緣設置’使從該等光源的一發光表面發射 出的光線照射於該面板之該邊緣並穿過該邊緣進入該面 板，且該等發光面係分別位於不互相平行的複數個平面。 30·如申請專利範圍第29項所述之一種液晶顯示器的 1024'7822-PFl 128 1375080 第 095107758 號 100年11月23日修正替換頁 發光裝置其t有複數個光源被❹狀的沿著該面板的該 邊緣叹置’且母-該等光源皆具有一長度，與該面板的該 厚度垂直。該等光源的長度總和大於該面板的—寬度，且 該等光源朝與該面板的該厚度垂直的方向沿著該面板的該 邊緣L伸Λ中該寬度為該面板兩側邊緣之間距離。 31. 如申請專利範圍第29項所述之一種液晶顯示器的 發光裝置’其中每一該等光源皆包括—led晶粒具有一 上表面，該發光表面以及由葙叙 、 乂及由複數開口所構成的一圖形 成於至少該上表面之上，該等開口根據該圖形所形成 間作為一介電層’該等開口使 工 特分佈準直。 使該上表面發射的光線較蘭伯 32. 如申請專利範圍第31項所述之一種液晶顯示 發光裝置，其中該圖形為一週期性的圖樣，具有一理相曰 格常數’並且被-去諧參數去譜，該去諧參數介=曰曰 15%之間。 至
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9508902B2 (en) 2005-02-21 2016-11-29 Epistar Corporation Optoelectronic semiconductor device
CN101392872B (zh) * 2007-09-18 2012-07-04 宋开书 一种光照装置和系统以及一种产生光照射能量的方法
TWI497745B (zh) 2008-08-06 2015-08-21 Epistar Corp 發光元件
CN102024884B (zh) * 2009-09-18 2013-03-06 晶元光电股份有限公司 光电半导体装置
US8084776B2 (en) * 2010-02-25 2011-12-27 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, light emitting device package, and lighting system
EP2823216B1 (en) 2012-03-05 2022-04-27 LMPG Inc. Light emitting panel assemblies and light guides therefor
US9835786B2 (en) 2012-08-15 2017-12-05 Apple Inc. Display backlight with diffractive and refractive light scattering structures
WO2014067009A2 (en) 2012-10-31 2014-05-08 Fluxwerx Illumination Inc. Light extraction elements
CN103200290A (zh) * 2013-03-20 2013-07-10 上海鼎为软件技术有限公司 移动终端
CN106228912B (zh) * 2016-07-29 2019-07-30 上海铁歌科技有限公司 一种可粘贴的超薄全彩led薄膜显示屏
JP6891870B2 (ja) * 2018-12-28 2021-06-18 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099343A (en) * 1989-05-25 1992-03-24 Hughes Aircraft Company Edge-illuminated liquid crystal display devices
US6768525B2 (en) * 2000-12-01 2004-07-27 Lumileds Lighting U.S. Llc Color isolated backlight for an LCD
US6930737B2 (en) * 2001-01-16 2005-08-16 Visteon Global Technologies, Inc. LED backlighting system
JP3948914B2 (ja) * 2001-07-16 2007-07-25 富士通株式会社 液晶表示素子
KR100513718B1 (ko) * 2002-06-20 2005-09-07 삼성전자주식회사 평판표시소자용 조명장치
US7196849B2 (en) * 2003-05-22 2007-03-27 Optical Research Associates Apparatus and methods for illuminating optical systems
US20060203511A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-14 K-Bridge Electronics Co., Ltd. Incident assembly of light guide plate

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