WO2006049533A2 - Dispositifs rayonnants et procedes de fabrication correspondants - Google Patents

Dispositifs rayonnants et procedes de fabrication correspondants Download PDF

Info

Publication number
WO2006049533A2
WO2006049533A2 PCT/RU2005/000543 RU2005000543W WO2006049533A2 WO 2006049533 A2 WO2006049533 A2 WO 2006049533A2 RU 2005000543 W RU2005000543 W RU 2005000543W WO 2006049533 A2 WO2006049533 A2 WO 2006049533A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation
substrate
luminescent
radiation source
phosphor
Prior art date
Application number
PCT/RU2005/000543
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006049533A3 (fr
Inventor
Mikhail Evgenjevich Givargizov
Original Assignee
Mikhail Evgenjevich Givargizov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2004132352/09A external-priority patent/RU2004132352A/ru
Priority claimed from RU2004132553/28A external-priority patent/RU2004132553A/ru
Priority claimed from RU2004132988/28A external-priority patent/RU2004132988A/ru
Application filed by Mikhail Evgenjevich Givargizov filed Critical Mikhail Evgenjevich Givargizov
Publication of WO2006049533A2 publication Critical patent/WO2006049533A2/ru
Publication of WO2006049533A3 publication Critical patent/WO2006049533A3/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Definitions

  • the invention relates to the field of lighting, radiating elements, microelectronics elemental base, manufacturing technology of electronic devices, creating high-performance solid-state light sources.
  • the present invention allows to solve these problems, offering along with the design and manufacturing technology, which will improve production efficiency.
  • the present invention proposes the construction of a radiating device including a radiation source containing a substrate and located on it at least one transition between sections of semiconductor materials with different conductivity or various compounds, a luminescent converter containing a substrate and a phosphor material, conductive and insulating electric current elements elements reflecting and refracting radiation, the luminescent converter and the radiation source may have direct contact or connection through an air gap.
  • a radiation source containing a substrate and located on it at least one transition between sections of semiconductor materials with different conductivity or various compounds
  • a luminescent converter containing a substrate and a phosphor material conductive and insulating electric current elements elements reflecting and refracting radiation
  • the luminescent converter and the radiation source may have direct contact or connection through an air gap.
  • there may be at least one more source of exciting and / or reference radiation, and at least one more luminescent converter.
  • direct contact between the luminescent converter and the radiation source can be realized due to mechanical clamping of one to the other.
  • the mechanical clamp can be realized by connecting at least a part of the substrate of the luminescent transducer free from the phosphor material, at least part of the substrate of the radiation source, free from materials of semiconductors, through at least one additional material.
  • Direct contact between the luminescent transducer and the radiation source can be made in the form of a eutectic of at least one phosphor material with at least one transition material.
  • a radiating device which may comprise a radiation-transparent substrate having first and second surfaces opposite to each other, a radiation source having first and second surfaces opposite to each other, containing at least one transition between portions of semiconductor materials with different conductivity or different compounds, and located with its first surface on the first surface of the substrate, the phosphor material located on the second surface dlozhki conducting and insulating elements of an electric current, radiation reflective and refractive elements comprises a phosphor material which has a columnar structure and in direct contact with the substrate material. At least part of the space between the columns of the phosphor structure in such a device can be filled with metal material.
  • a radiating device which may contain a radiation-transparent substrate having first and second surfaces opposite to each other, a radiation source having first and second surfaces opposite to each other, containing at least one transition between sections of semiconductor materials with different conductivity or different compounds, located with its first surface on the first surface of the substrate, the phosphor material of the luminescent converter, located on the second surface of the substrate, the elements conducting and insulating the electric current, the elements reflecting and refracting radiation, may differ in that it includes luminescent phosphor material a transducer located on the second surface of the radiation source.
  • Such a device may comprise at least one luminescent converter with a columnar phosphor structure.
  • they can have at least one film electrode and at least one more luminescent converter, and direct contact between the luminescent converter and the radiation source can be realized by mechanical pressing of one to the other, and direct contact between the luminescent converter and the radiation source can be made in the form of a eutectic of at least one phosphor material with at least one mother transition scrap.
  • the present invention proposes a flat emitting device, which may include a substrate on which at least two radiation sources are located, each of which contains at least one transition between sections, materials of semiconductors with different conductivities or different compounds, at least at least one substrate with at least one luminescent converter, elements conducting and insulating electric current, elements reflecting and refracting radiation, and at least at least between one luminescent converter and at least one radiation source there may be a thin film radiation transparent electrode, and said luminescent converter has direct contact with this electrode on one side thereof, and said radiation source has direct contact with this electrode on the other his side.
  • the device also has a system of plane-parallel isolated from each other electrodes located mutually perpendicular to another system of plane-parallel isolated from each other electrodes, and at least two transitions between sections of semiconductor materials with different conductivity or different compounds can be located between these systems.
  • the electrodes of one of these systems can be made of a semiconductor material, and at least one of the semiconductor electrodes is a layer or layers that (they) are formed in the formation of a transition (ov) between sections of semiconductor materials with different conductivities or different compounds, and the indicated (e) layer (s) may belong to at least two sources of radiation.
  • the device described above may comprise at least one luminescent converter with a columnar phosphor structure.
  • at least one of these contacts in it can be made in the form of a eutectic of the materials participating in it.
  • the present invention also provides a planar emitting device, which may include a main substrate having first and second opposing surfaces, at least two radiation sources are located on the first surface of the substrate, each of which may contain at least one transition between sections of materials of semiconductors with different conductivity or various compounds, phosphor material, conductive and insulating elements, reflecting and refracting radiation e elements, and its difference may be that it contains at least one electrode that can have contact with at least two radiation sources located on the first surface of the main substrate, and which is located on a heat-conducting dielectric substrate and the phosphor material can be located on the second surface of the main substrate.
  • the phosphor material can be a luminescent converter, that is, it is previously made on an additional substrate.
  • This device may include at least one luminescent converter. Also in such a device, the contact of the electrode with at least two radiation sources can be through an additional conductive layer.
  • the device may have a system of plane-parallel electrodes isolated from each other, located mutually perpendicular to another system of plane-parallel electrodes isolated from each other, and at least two transitions between sections of semiconductor materials with different conductivity or different compounds can be located between these systems.
  • the electrodes of one of these systems can be made of semiconductor material, and at least one of the semiconductor electrodes can be a layer or layers that are (they) in the formation of the transition (ov) between sections of materials of semiconductors with different conductivity or different compounds, moreover, the indicated (e) layer (s) can (be) belong to at least two radiation sources.
  • the described device may contain at least one luminescent Converter with a columnar structure of the phosphor. When e At least one of the indicated contacts can be made in the form of a eutectic of the materials participating in it. Also, the device in question may include means for addressing the radiation source.
  • a radiating device which may include a radiation source containing a substrate and at least one transition between portions of semiconductor materials with different conductivity or different compounds, a phosphor material of a luminescent converter located on the second surface of the substrate, conductive and insulating, located on it electric current elements reflecting and refracting radiation elements may differ in that the luminescent converter and sources radiation can have direct contact with each other.
  • the phosphor material in such a device may have a columnar structure, and at least a portion of the space between the columns of the phosphor structure may be filled with metallic material, and there may be electrical contact between at least one layer of the radiation source and said metallic material.
  • the present invention also provides a flat emitting device, which may include a main substrate having first and second opposing surfaces, at least two radiation sources are located on the first surface of the substrate, each of which may contain at least one transition between sections of materials of semiconductors with different conductivity or different compounds, the phosphor material of the luminescent converter, conductive and insulating electric current elem nts, reflecting and refracting radiation elements, moreover, such a device may contain at least one electrode, which can be in contact with at least two radiation sources located on the first surface of the main substrate, and which is a conductive material placed on the luminescent converter.
  • the phosphor material can be made in the form of a columnar structure, wherein the space between the columns of the phosphor structure and / or the surface of the columnar structure can be filled with said conductive material, so that parts of such a structure are combined into strips that are mutually parallel to each other.
  • the present invention provides a method of manufacturing a radiating device, which may include forming a radiation source, the formation of a luminescent transducer, the formation of conductive and insulating elements, the formation of reflecting and refracting radiation elements, and the application of a luminescent transducer can be carried out directly on the radiation source or through an air gap, moreover, the connection can be through sections of the proprietary substrate materials in contact with each other, at least through one additional material. It is also contemplated that at least one luminescent transducer is superimposed on at least one radiation source.
  • the present invention also provides a method for manufacturing a flat emitting device with signal addressing, which includes generating at least two radiation sources, forming at least one luminescent transducer, forming conductive and insulating elements, forming reflective and refractive elements, at least one luminescent transducer is applied to at least one radiation source through transparent to radiation film electrode.
  • a film transparent to radiation can be formed on the luminescent converter by applying a conductive film to the phosphor material.
  • the method of manufacturing the device the overlay may be due to the eutectic connection of at least two materials involved in the connection, and the contact of such a connection may be heated.
  • FIG. 1 Prior art.
  • the film light source proposed in [1].
  • FIG. 2a Prior art.
  • 2b Prior art.
  • FIG. 3 Prior art.
  • FIG. 4 Prior art.
  • a light source based on a column phosphor proposed in [4]. 10 - LED, 20 - immersion layer, 30 - glass substrate, 40 - columnar phosphor, 50 - opaque conductive material with which the spaces between the columns of the phosphor are filled.
  • FIG. 5 a, b, c, d - Radiating device Various combinations of the relative positions of the substrate with the luminescent converter and the substrate with the radiation source. 1 - luminescent converter, 2 - substrate of the luminescent converter, 3 - substrate of the radiation source, 4 and 6 - layers of the radiation source, 5-
  • FIG. 6a Radiating device with two radiation sources. 1 - luminescent converter, 2 - luminescent converter substrate, Za, b
  • FIG. 6b Radiating device with two luminescent converters. la, b - luminescent converters, 2a, b - substrates of luminescent converters, 3 - substrate of the radiation source, 4 and 6 - layers of the radiation source, 5
  • FIG. 6c Radiating device with two luminescent converters and two radiation sources.
  • b - luminescent converters 2a, b - substrates of luminescent converters, Za, b - substrates of a radiation source, 5a, b
  • FIG. 7c An example of the formation of a radiating device.
  • Al is the formation of the luminescent converter on the substrate
  • Bl is the formation of the radiation source on the substrate with electrical leads
  • Cl is the formation of the material reflecting radiation
  • Dl is the formation of the emitting device
  • El is the finished emitting device.
  • FIG. 7b An example of the formation of a radiating device with two radiation sources.
  • A2 - formation of a luminescent converter on a substrate B2 - formation of radiation sources on a substrate with electrical leads, C2 - formation of a radiating device, D2 - ready-made radiating device.
  • FIG. 8 a, b, c - A variant of the implementation of stage "Dl" on the example of a point light source.
  • FIG. 9 An example of a flat emitting device with radiation addressing.
  • FIG. 10 An example of a technology for creating a radiation source for a flat emitting device with radiation addressing.
  • 3 a substrate of radiation sources, 4 - a layer of several radiation sources simultaneously, made of a semiconductor material and which is an electrode of a system of plane-parallel electrodes isolated from each other, 5 - a transition between layers of radiation sources, 18 and 19 - gaps between elements of adjacent radiation sources, 20 - a system of electrical leads of semiconductor electrodes, 21 - a system of plane-parallel electrodes isolated from each other, 2 G - positions that will occupy plane-parallel isolated d from the other electrodes when applying a luminescent transducer to the matrix of radiation sources, Yl-Y5 and X1-X4 - electrical output systems for systems of mutually perpendicular electrodes 4 and 18.
  • FIG. 11 Example of a flat emitting device with radiation addressing.
  • FIG. 12 Radiating device. 1 - luminescent transducer, 2 - substrate of the luminescent transducer, 3 and 4 - layers of the radiation source, 5 - transition between the layers of the radiation source, 6 - electrode reflecting the radiation, 7 - integrated radiation.
  • FIG. 13 ac Radiating device.
  • la, b, c are luminescent converters
  • 2a, b, c are substrates of luminescent converters and a radiation source
  • 3 and 4 are layers of a radiation source
  • 5 is a transition between layers of a radiation source
  • 7a-c is integrated radiation at different stages of its formation.
  • FIG. 15 a, b - Flat emitting device with signal addressing 1 — luminescent transducer, 2 — substrate of the luminescent transducer, 3 — layer of a radiation source, 8 — substrate with radiation sources, 11 — reflective plane-parallel electrodes supplying electric current to radiation sources, 12 — substrate of reflective plane-parallel electrodes, 13 and 14 — electrical leads for electrodes, 14a - electrical leads from a soft material (alloy).
  • FIG. 16 Fragments of a flat emitting device with signal addressing and color rendering, (i) - (i ⁇ ) - the steps of forming a substrate with radiation sources.
  • 3 and 5a-c are the layers of the radiation source corresponding to the layers of the triad RGB, 8 is the substrate with the radiation sources,
  • FIG. 17 Flat emitting device with signal addressing and color reproduction.
  • 15a, b and 16 are directions of overlapping parts of a flat emitting device.
  • FIG. 20 Flat emitting device with signal addressing.
  • FIG. 21 Fragment of a flat emitting device with signal addressing. 3 - the substrate of the radiation source, 4 and b - the layers of the radiation source, 12 and 12a - the gaps between the conductive materials (for example, semiconductor).
  • a phosphor with any structure 1 on a substrate 2 in a luminescent converter (Fig. 5 a-d), for example, a columnar, powder or film phosphor structure.
  • the luminescent converter will work most efficiently with a column phosphor. Therefore, considering further examples of designs and manufacturing technology of emitting devices, we will mean precisely a column phosphor as the basis for the manufacture of a luminescent converter.
  • the technology for creating a columnar luminescent structure is described in [5].
  • the radiating elements of the device can be made on a quartz, sapphire substrate, a substrate of silicon carbide, silicon and other materials 3, more or less convenient for epitaxial deposition of a layer of semiconductor material 4, which is a component of a homojunction or heterojunction 5 (the boundaries between materials with different conductivity or various compounds, hereinafter referred to as “junction”), which is formed with another layer 6.
  • These transitions can be made of semiconductor materials materials under taken from the group of compounds A 1 and B VI A W B V.
  • in the present invention are considered, including complex compound transitions, alternating one after another. Such compounds can generate radiation in a wide range: from ultraviolet to infrared.
  • a material 7 that reflects all the generated radiation in one direction for increase efficiency. If there is a luminescent transducer 1 in the path of the entire flux (including reflected) of the generated radiation, then part of such radiation (for example, with wavelengths of 260-270 nm), called the exciting one, will be converted to radiation with a different length (for example, to radiation with wavelength 560-590nm - this is converted radiation) waves by generating the latter in the phosphor material. Part of the radiation (for example, 470nm) will pass through the luminescent converter without change. Such radiation is called reference. It, together with the converted radiation (excited in the phosphor material), will give the total integral (total) radiation 8 (which, in the considered version, a first approximation, can give white color).
  • any suitable phosphor can be used as the phosphor material.
  • it can be represented by both the Stokes and anti-Stokes phosphors in their chemical composition.
  • various variants of such a design of the radiating device are possible (Fig.
  • luminaire we mean a combination of elements: the phosphor material + transparent (for the frequencies / radiation wavelengths considered in the present invention) substrate on which the phosphor material is located.
  • radiation source we mean a set of elements: transitions (made of semiconductor materials taken from the groups of compounds A 1 B ⁇ and A 111 B v ) + substrate on which these transitions are located.
  • radiation we mean any combination between the primary (excited and reference) and converted radiation, such as “excitable and / or reference and / or converted) radiation.
  • the present invention provides a design variant when two radiation sources of different composition and characteristics can be used in one radiating device, as shown in figures ba and 6b. Or two different in composition and characteristics of the luminescent transducer, as shown in figures 6b and 6c. In any of these cases, obtaining the total integrated radiation 8 by superimposing the intermediate integral radiation 10a and 1Ob, which in turn was a consequence of the primary integral radiation 9a and 9b.
  • the advantage of the design according to the present invention is that the number of additional materials that are encountered in the path of the beneficial propagation of radiation is minimized: there is no adhesive composite (an organic-based gel that polymerizes at temperatures of about 80-90 degrees, becoming darker, i.e. less transparent ) for fixing the powder of the luminescent converter on the junction, no immersion layer for connecting (fixing) the substrate of the luminescent converter on the substrate of the source radiation.
  • the luminescent converter and the radiation source are in direct contact with each other or through an air gap.
  • the relative position of the luminescent Converter and the radiation source can be any, as shown in figures 5 c-d.
  • step Dl depicted in FIG. 7a as one of the steps (the same C2 for FIG. 7b), and in FIG. 8a in detail the manufacturing technology of a point light source.
  • a prepared source (position I) containing two electrodes 13a, b with leads isolated from each other by the material of the insulator 14 is fixed to a radiation source with contact electrode leads 12a, b of semiconductor layers forming a transition or transitions (position II).
  • contact electrode leads 12a, b of semiconductor layers forming a transition or transitions position II.
  • a contact is formed between the terminals 12a, b and the electrodes 13a, b (according to their designations).
  • the fixing (hereinafter referred to as the "coefficient") of the radiation source on the substrate, the parts of which are, therefore, the electrodes 13a, b, can be done through a conventional adhesive bond.
  • the eutectic will be the best connection option: the radiation source is lowered onto the heated composition of the composite metal composite 15 (for example, gold + indium) located on the l ⁇ b electrode. Electrodes 13a, b. They are also reflectors of the generated radiation.
  • the next step (position III) is the application of a luminescent transducer to the radiation source.
  • the best connection method is also eutectic: the compound material 16 connects the edge of the luminescent converter substrate, free of the phosphor material, to the electrode 13 a.
  • connection (fixing) of the radiation source on the substrate the parts of which are, therefore, the electrodes 13a, b in some cases may not be produced, dispensing only with the connection of a luminescent converter.
  • the luminescent converter will simply mechanically press the radiation source. This option is interesting in the case of direct contact between the luminescent converter and the radiation source, without an air gap.
  • Part of the phosphor material will diffuse into the material of one of the transition layers and, accordingly, vice versa.
  • An even greater effect of the connection can be achieved by increasing the temperature of the materials, or rather their contact, where the eutectic should occur.
  • the proposed design option allows you to solve one of the most pressing problems facing the creators of solid-state light sources.
  • the essence of this problem lies in the fact that the design “transition + luminescent converter)) during operation is heated to temperatures at which its efficiency is significantly reduced.
  • One of the reasons for heating is the internal reflection of the radiation generated in the transition at the semiconductor – bonding gel – phosphor boundaries.
  • the reduction in the number of material boundaries, as well as the “removal of other boundaries in other”, which is actually provided by the eutectic connection, provide an increase in the efficiency of such a radiating device.
  • the advantage of the technology proposed in the present invention for creating a radiating device and devices based on it is also that the luminescent converter layer can be adjusted to within a few nanometers. This is possible due to the fact that this layer is manufactured separately by its technology [5]. Moreover, the entire process of creating such a layer takes 2-3 hours of technological time, which fits well into the technological chain of creating light sources.
  • the present invention also provides a display in the form of a flat emitting device design with signal addressing.
  • a schematic diagram of such a device in a partially disassembled form is shown in Figure 9.
  • a substrate 3 for example, silicon carbide or sapphire
  • plane-parallel strips of thin films 4 are made of a semiconductor material (for example, GaN).
  • These strips are electrically isolated from each other by a gap 18.
  • layers of material 6 are semiconducting (for example, InGaN) and form a junction with layer 4 (in this case, a heterojunction). Between the individual fragments of layer 6 there is a gap 19, which makes such fragments electrically isolated.
  • a single electric flat bus (film) 2V to part of such fragments of layer 6, then we will be able to apply voltage to the entire line of such fragments.
  • Such a flat busbar is shown 21 located on the inside of the luminescent transducer.
  • step (i) by means of lithography (or another known method), a strip system of semiconductor material 4 is created on the substrate with a gap of 18. Then, in step (ii), fragments of another semiconductor layer are deposited by means of lithography 6, with a gap 19. Finally, at the stage (iii), the electrodes of the terminals 20 and 21 are formed. For the final formation of the emitting device, a luminescent conversion is applied to the radiation source formed according to the previous steps ovatel (FIG. 11).
  • the proposed design option allows you to solve one of the most pressing problems: heat removal from the radiation source. Warming up is due to internal reflection of part of the radiated energy. Heat can be removed to a greater extent by a body having a single-crystal structure. Such is the columnar phosphor, since the single-crystal structure has phonon thermal conductivity. Moreover, according to manufacturing technology [5], space between the columns can be filled with metal, which will largely determine the efficiency of heat removal from the radiation source.
  • a very effective embodiment of the present invention is to use the entire radiation flux generated by the radiation source (i.e., any semiconductor junction). This is achieved by placing the luminescent transducer both on one side of the radiation source (Fig. 12) and on the other (Fig. LZa-s).
  • the present invention also provides a display in the form of a planar emitting device, comprising means for addressing a signal to a radiation source and, as a result of this addressing, radiation from this source.
  • a display in the form of a planar emitting device comprising means for addressing a signal to a radiation source and, as a result of this addressing, radiation from this source.
  • the schematic diagram of such a device in a partially disassembled form is depicted in figure 14a.
  • a substrate 8 for example, silicon carbide or sapphire
  • plane-parallel strips of thin films 3 are made of a semiconductor material (for example, GaN). These strips are electrically isolated from each other by a gap 9. Thus, they form the first system of mutually insulated plane-parallel electrodes.
  • Layers of material 4 which is semiconducting (for example, InGaN), and forming transition 5 together with layer 3 (in this case, heterojunction) are fragmentarily located on such bands. Between the individual fragments of layer 4 there are gaps 10, which makes such fragments electrically isolated. If we now impose on a part of such fragments of layer 6 a single electric flat bus 11, perpendicular to the strips 3 of the system described above, then we will be able to apply voltage to the entire line of such fragments.
  • the combination of such flat busbars located on a separate substrate forms a second system of mutually insulated plane-parallel electrodes. Each of the electrode systems has corresponding terminals 13 and 14.
  • the luminescent converter is located on the reverse side of the substrate 8 of the radiation sources relative to the substrate 12 with the electrodes 11. If the electrodes 11 are massive and placed on a heat-conducting dielectric substrate (for example, silicon carbide, sapphire, polycor or ceramic), then such an electrode system will perform the function of heat removal from radiation sources and the entire radiating devices.
  • the indicated electrode system also acts as a reflector of the primary radiation (exciting and reference) generated by the radiation sources in the direction of the luminescent converter.
  • the present invention proposes the following.
  • the material from which the layers 17 are made, part of the material of the electrodes 14a and the material of the electrodes 11 can have a composition that provides tight contact when applying 16 of the substrate 12 with the electrodes 11 to the substrate 8 with radiation sources, despite the possible deviation from the ideal plane of the substrates 8 and 12 or deviation from the ideal plane of the surface of the layers 17.
  • the specified composition should contain “soft” metals (for example, In or Ga). This may be material represented by a metal eutectic (e.g., Au + In).
  • the present invention involves the use of any already known design to provide external conclusions for the layers 17.
  • the present invention also provides a full-color display based on the design of a flat emitting device containing means for addressing a signal to a source.
  • One of the options for implementing the design of such a display involves the use of radiation sources with different frequencies of the primary radiation (excited and reference). For each such source, the corresponding composition of the luminescent converter is selected. Selecting the radiation sources accordingly, they are assembled into a triad according to the “red-green-blue” formula (hereinafter referred to as the “RGB triad”) and a corresponding matrix is created. A variant of the formation of such a matrix is shown in figure 16.
  • the full-color of such a display is realized through addressing to each radiation source the magnitude of the current and / or voltage, respectively distributing the intensity of the primary radiation so that the RGB triad 7b (in this case, three nearby light sources combined to form a color in one pixel) forms the desired color .
  • the RGB triad 7b in this case, three nearby light sources combined to form a color in one pixel
  • the metal in the space between the columns acts as an electrode for electrical contact with one of the layers of the heterostructure - the radiation source.
  • This fact greatly simplifies the assembly technology of the final product.
  • the electrical contact is realized due to the contact of metal 9 and 9a (Fig. 18 a, b) located on the surface of the column of phosphor 1, or metal 9 (Fig. 19 a, b), in which the columns of the phosphor structure are immersed, with the material of the radiation source . This contact is output through terminal 10 from the indicated layers 9.
  • the present invention also provides a display in the form of a planar emitting device, comprising means for addressing a signal to a radiation source and, as a result of this addressing, radiation from this source. Addressing is carried out through a system of plane-parallel isolated from each other electrodes located in parallel planes with another system of plane-parallel isolated from each other electrodes, so that the electrodes of one system are mutually perpendicular to the electrodes of another system, and at least two transitions between sections are located between these two systems semiconductor materials with different conductivities or different compounds. According to the present invention, one of the electrode systems is implemented by combining the columns 1 (Fig.
  • this material is layer 4 involved in the formation of junctions with sections of the semiconductor material of layer b with different conductivity or other compounds.
  • the strips of the layer 6 are made with gaps 12a, and the width of the strips of the layer 6 is obviously less than the width of the strips of the material 9 (Fig. 20).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

ИЗЛУЧАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Изобретение относится к области светотехники, излучающих элементов, элементной базы микроэлектроники, технологии изготовления электронных устройств, создания высокоэффективных твердотельных источников света.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Задача создания эффективных твердотельных источников света (на основе светодиодов) решается уже более 60 лет. В классическом случае для этих целей применяются порошковые люминофоры [1-3]. На зернах порошковых люминофоров происходит рассеивание и преломление полезного излучения. Другой недостаток заключается в том, что применение порошковых люминофоров связано с использованием клеевого композита на органической основе. Это ограничивает температурный диапазон применения таких светодиодов (примерно до 800C).
В настоящий момент известны предложенные для этих целей конструкции устройств [4], по своим характеристикам значительно превосходящие указанные классические решения. Это достигается путем создания светопроводящих структур из материала самого люминофора. Тем не менее, считать их в полной мере совершенными конструкциями нельзя. Так, в 4 используется иммерсионный слой 2 (Фиг. 4), который, как это следует с очевидностью, будет являться дополнительным барьером для прохождения излучения. Это выразится через преломление и рассеивание проходящего через него излучения. Иммерсионный слоq, имеющий, как правило, органическую основу, так же создает проблемы при работе с большими температурами.
Настоящее изобретение позволяет решить указанные проблемы, предлагая наряду с конструкцией и технологию изготовления, которая позволит повысить эффективность производства.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение предлагает конструкцию излучающего устройства, включающего источник излучения, содержащий подложку и расположенный на ней, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, люминесцентный преобразователь, содержащий подложку и материал люминофора, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, причем люминесцентный преобразователь и источник излучения могут иметь между собой непосредственный контакт либо соединение через воздушный зазор. В таком устройстве может иметься, по крайней мере, еще один источник возбуждающего и/или опорного излучения, и, по крайней мере, еще один люминесцентный преобразователь. Причем непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения может быть реализован за счет механического прижима одного к другому. В свою очередь механический прижим может быть реализован посредством соединения, по крайней мере, части подложки люминесцентного преобразователя, свободной от материала люминофора, по крайней мере, с частью подложки источника излучения, свободной от материалов полупроводников, по крайней мере, через один дополнительный материал. Непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения может быть выполнен в виде эвтектики, по крайней мере, одного материала люминофора, по крайней мере, с одним материалом перехода.
Согласно настоящему изобретению излучающее устройство, которое может содержать прозрачную для излучения подложку, имеющую первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, источник излучения, имеющий первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, содержащий, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, и расположенный своей первой поверхностью на первой поверхности подложки, материал люминофора, расположенный на второй поверхности подложки, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, содержит материал люминофора, который имеет столбчатую структуру и непосредственный контакт с материалом подложки. По крайней мере, часть пространства между столбиками структуры люминофора в таком устройстве может быть заполнена металлическим материалом.
Также согласно настоящего излучающее устройство, которое может содержать прозрачную для излучения подложку, имеющую первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, источник излучения, имеющий первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, содержащий, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, расположенный своей первой поверхностью на первой поверхности подложки, материал люминофора люминесцентного преобразователя, расположенный на второй поверхности подложки, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, может отличаться тем, что оно включает материал люминофора люминесцентного преобразователя, расположенный на второй поверхности источника излучения.В таком устройстве может иметься, по крайней мере, еще один источник возбуждающего и/или опорного излучения. Такое устройство может содержать, по крайней мере, один люминесцентный преобразователь со столбчатой структурой люминофора.
Во всех вышеперечисленных случаях устройств в них могут иметься, по крайней мере, один пленочный электрод и, по крайней мере, еще один люминесцентный преобразователь, причем непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения может быть реализован за счет механического прижима одного к другому, а также непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения может быть выполнен в виде эвтектики, по крайней мере, одного материала люминофора, по крайней мере, с одним материалом перехода.
Согласно настоящему изобретению предлагается плоское излучающее устройство, которое может включать подложку, на которой расположены, по крайней мере, два источника излучения, каждый из которых содержит, по крайней мере, один переход между участками , материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, по крайней мере, одну подложку, по крайней мере, с одним люминесцентным преобразователем, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, причем, по крайней мере, между одним люминесцентным преобразователем и, по крайней мере, одним источником излучения может иметься тонкопленочный прозрачный для излучения электрод, и указанный люминесцентный преобразователь имеет непосредственный контакт с этим электродом с одной его стороны, а указанный источник излучения имеет непосредственный контакт с этим электродом с другой его стороны. В устройстве также имеется система плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, расположенная взаимоперпендикулярно другой системе плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, причем между двумя этими системами могут располагаться, по крайней мере, два перехода между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями. Причем отличающееся тем, что электроды одной из указанных систем могут быть выполнены из полупроводникового материала, а по крайней мере, один из полупроводниковых электродов является слоем или слоями, yчacтвyющим(ими) в образовании пepexoдa(oв) между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, причем yкaзaнный(e) cлoй(и) мoжeт(гyт) принадлежать, по крайней мере, двум источникам излучения. Описываемое выше устройство может содержать, по крайней мере, один люминесцентный преобразователь со столбчатой структурой люминофора. Причем, по крайней мере, один из указанных контактов в нем может быть выполнен в виде эвтектики участвующих в нем материалов.
В настоящем изобретении также предлагается плоское излучающее устройство, которое может включать основную подложку, имеющую первую и вторую противоположные друг другу поверхности, на первой поверхности подложки расположены, по крайней мере, два источника излучения, каждый из которых может содержать, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, материал люминофора, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, причем его отличие может заключаться в том, что оно содержит, по крайней мере, один электрод, который может иметь контакт, по крайней мере, с двумя источниками излучения, расположенные на первой поверхности основной подложки, и который расположен на теплопроводящей диэлектрической подложке, а материал люминофора может быть расположен на второй поверхности основной подложки. Причем в таком устройстве материал люминофора может быть люминесцентным преобразователем, то есть, является предварительно выполненным на дополнительной подложке. Это устройство может содержать еще, по крайней мере один люминесцентный преобразователь. Также в таком устройстве контакт электрода, по крайней мере, с двумя источниками излучения может осуществляться через дополнительный проводящий слой. В устройстве может иметься система плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, расположенная взаимоперпендикулярно другой системе плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, причем между двумя этими системами могут быть расположены, по крайней мере, два перехода между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями. Причем электроды одной из указанных систем могут быть выполнены из полупроводникового материала, а, по крайней мере, один из полупроводниковых электродов может являться слоем или слоями, yчacтвyющим(ими) в образовании пepexoдa(oв) между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, причем yкaзaнный(e) cлoй(и) мoжeт(гyт) принадлежать, по крайней мере, двум источникам излучения. Описываемое устройство может содержить, по крайней мере, один люминесцентный преобразователь со столбчатой структурой люминофора. При э том, по крайней мере, один из указанных контактов может быть выполнен в виде эвтектики участвующих в нем материалов. Также рассматриваемое устройство может содержать средства для адресации источника излучения.
Согласно настоящему изобретению излучающее устройство, которое может включать источник излучения, содержащий подложку и расположенный на ней, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, материал люминофора люминесцентного преобразователя, расположенный на второй поверхности подложки, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, может отличаться тем, что люминесцентный преобразователь и источник излучения могут иметь между собой непосредственный контакт. Материал люминофора в таком устройстве может иметь столбчатую структуру, а по крайней мере, часть пространства между столбиками структуры люминофора может быть заполнена металлическим материалом, причем между, по крайней мере, одним слоем источника излучения и указанным металлическим материалом может иметься электрический контакт.
В настоящем изобретении также предлагается плоское излучающее устройство, которое может включать в себя основную подложку, имеющую первую и вторую противоположные друг другу поверхности, на первой поверхности подложки расположены, по крайней мере, два источника излучения, каждый из которых может содержать, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, материал люминофора люминесцентного преобразователя, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, причем такое устройство может содержать, по крайней мере, один электрод, который может иметь контакт, по крайней мере, с двумя источниками излучения, расположенные на первой поверхности основной подложки, и который представляет собой проводящий материал, размещенный на люминесцентном преобразователе. В таком устройстве люминофорный материал может быть выполнен в виде столбчатой структуры, причем указанным проводящим материалом может быть заполнено пространство между столбиками структуры люминофора и/или покрыта поверхность столбчатой структуры, причем так, что части такой структуры объединены в полосы, взаимопараллельные друг другу.
Согласно настоящему изобретению предлагается способ изготовления излучающего устройства, который может включать формирование источника излучения, формирование люминесцентного преобразователя, формирование проводящих и изолирующих элементов, формирование отражающих и преломляющих излучение элементов, причем наложение люминесцентного преобразователя может осуществляться непосредственно на источник излучения либо через воздушный зазор, причем соединение может осуществляться через участки собственных материалов подложек, контактирующих между собой, по крайней мере, через один дополнительный материал. Предусматривается также, что осуществляется наложение, по крайней мере, одного люминесцентного преобразователя, по крайней мере, на один источник излучения. При наложение с реализацией непосредственного контакта между люминесцентным преобразователем и источником излучения может осуществляться за счет эвтектического соединения материала люминофора с одним из материалов перехода, причем контакт люминесцентного преобразователя и источника излучения может быть нагрет. В настоящем изобретении предлагается также способ изготовления плоского излучающего устройства с адресацией сигнала, который включает формирование, по крайней мере, двух источников излучения, формирование, по крайней мере, одного люминесцентного преобразователя, формирование проводящих и изолирующих элементов, формирование отражающих и преломляющих излучение элементов, причем наложение, по крайней мере, одного люминесцентного преобразователя осуществляется, по крайней мере, на один источник излучения через прозрачный для излучения пленочный электрод. При этом перед указанным наложением люминесцентного преобразователя на источник излучения прозрачный для излучения пленочный электрод может быть сформирован на люминесцентном преобразователе путем нанесения проводящей пленки на материал люминофора. В указанных случаях способа изготовления устройства наложение может осуществляться за счет эвтектического соединения, по крайней мере, двух участвующих в соединении материалов, причем контакт такого соединения может быть нагрет.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг. 1 - Предшествующий уровень техники. Пленочный источник света, предложенный в [1]. 101 - корпус, 102 - проводящая подложка, 103 и 104- слои излучающего элемента, 105 - электрические вывода, 106 - люминофор, 107 - материал оболочки-линзы, 108 - проводящая проволока, 109- изолирующая стеклянная втулка, ПО - корпус. Фиг. 2а - Предшествующий уровень техники. Точечный источник света, предложенный в [2]. 2b - Предшествующий уровень техники. Плоский источник света, предложенный в [2]. 101 - материал покрытия, 102 - излучающий компонент, 103 — проводящая проволока, 104 - материал оболочки, 105a,b - проводящий вывод с проводящая чашей на конце, 106 - проводящий вывод, 701 - материал покрытия, 702 - светоизлучающий компонент, 703 - металлическая подложка, 704 - оптическая световодная структура, 705 - отражатель, 706 - дисперсионная структура, 707 - отражающая пленка.
Фиг. 3 - Предшествующий уровень техники. Пленочный источник света, предложенный в [3]. 2 - излучающая структура, 13 - подложка, 25 - отражающий электрод, 36 - диэлектрическое зеркало, 37 и 38 - тонкие пленки люминофора.
Фиг. 4 - Предшествующий уровень техники. Источник света на основе столбчатого люминофора, предложенный в [4]. 10 - светодиод, 20 - иммерсионный слой, 30 - стеклянная подложка, 40 - столбчатый люминофор, 50 - непрозрачный проводящий материал, которым заполнены пространства между столбиками люминофора.
Фиг. 5 а, b, с, d - Излучающее устройство. Различные комбинации взаимного расположения подложки с люминесцентным преобразователем и подложки с источником излучения. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, 3 - подложка источника излучения, 4 и 6 - слои источника излучения, 5-
- переход между слоями источника излучения, 7 - отражающий излучение материал, 8 - интегрированное излучение.
Фиг. 6а - Излучающее устройство с двумя источниками излучения. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 - подложка люминесцентного преобразователя, Зa,b
- подложки источника излучения, 5a,b - переходы между слоями источников излучения, 7
- отражающий излучение материал, 8 - итоговое интегральное излучение, 9a,b - первичные интегральные излучения, 10a,в - промежуточные интегральные излучения.
Фиг. 6b - Излучающее устройство с двумя люминесцентными преобразователями. la,b - люминесцентные преобразователи, 2a,b -подложки люминесцентных преобразователей, 3 - подложка источника излучения, 4 и 6 - слои источника излучения, 5
- переход между слоями источника излучения, 7 - отражающий излучение материал, 8 - итоговое интегральное излучение, 9a,b - первичные интегральные излучения, 10a,b - промежуточные интегральные излучения.
Фиг. 6с - Излучающее устройство с двумя люминесцентными преобразователями и двумя источниками излучения. la,b - люминесцентные преобразователи, 2a,b - подложки люминесцентных преобразователей, Зa,b - подложки источника излучения, 5a,b
- переходы между слоями источников излучения, 7 — отражающий излучение материал, 8
- итоговое интегральное излучение, 9a,b - первичное интегральное излучение, 10a,b - промежуточное интегральное излучение, 11 - изолятор.
Фиг. 7с - Пример формирования излучающего устройства. Al - формирование люминесцентного преобразователя на подложке, Bl - формирование источника излучения на подложке с электрическими выводами, Cl - формирование материала, отражающего излучение, Dl - формирование излучающего устройства, El - готовое излучающее устройство. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, 3 - подложка источника излучения, 4 и 6 - слои источника излучения, 5
- переход между слоями источника излучения, 7 — отражающий излучение материал, 12a,b - электрические вывода слоев источника излучения.
Фиг. 7b - Пример формирования излучающего устройства с двумя источниками излучения. A2 - формирование люминесцентного преобразователя на подложке, B2 — формирование источников излучения на подложке с электрическими выводами, C2 - формирование излучающего устройства, D2 - готовое излучающее устройство. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, Зa,b
- подложки источника излучения, 4a,b и 6a,b - слои источников излучения 5a,b - переходы между слоями источников излучения, 11 — изолятор, 12a\a",b\b" — , электрические вывода слоев источника излучения.
Фиг. 8 а, b, с - Вариант реализации этапа "Dl" на примере точечного источника света. l la,b - электрические вывода слоев источника излучения, 13а - электрический вывод слоя излучающего устройства, отражатель излучения и часть подложки для излучающего устройства, lЗb - электрический вывод слоя излучающего устройства, отражатель излучения и часть подложки для излучающего устройства, 14 - изолятор, 15- средство крепления подложки источника излучения на подложке излучающего устройства, 16 - средство крепления подложки люминесцентного преобразователя на подложке излучающего устройства, 17 - корпус-линза точечного источника света.
Фиг. 9 - Пример плоского излучающего устройства с адресацией излучения. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, 3 — подложка источников излучения, 4 - слой одновременно нескольких источников излучения, изготовленный из полупроводникового материала и являющийся электродом системы плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, 5 - переход между слоями источников излучения, 18 и 19 - зазоры между элементами соседних источников излучения, 20 - система электрических выводов полупроводниковых электродов, 21 - система плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, 2 Г - положения, которые займут плоскопараллельные изолированные друг от друга электроды при наложении люминесцентного преобразователя на матрицу источников излучения, Yl -Y5 и X1-X4 - системы электрических выводов для систем взаимоперпендикулярных электродов 4 и 18.
Фиг. 10 - Пример технологии создания источника излучения для плоского излучающего устройства с адресацией излучения. 3 — подложка источников излучения, 4 — слой одновременно нескольких источников излучения, изготовленный из полупроводникового материала и являющийся электродом системы плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, 5 - переход между слоями источников излучения, 18 и 19 - зазоры между элементами соседних источников излучения, 20 - система электрических выводов полупроводниковых электродов, 21 — система плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, 2 Г - положения, которые займут плоскопараллельные изолированные друг от друга электроды при наложении люминесцентного преобразователя на матрицу источников излучения, Yl -Y5 и X1-X4 - системы электрических выводов для систем взаимоперпендикулярных электродов 4 и 18.
Фиг. 11 - Пример плоского излучающего устройства с адресацией излучения. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, 20 - система электрических выводов полупроводниковых электродов, 21 - система плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов.
Фиг. 12 - Излучающее устройство. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 - подложка люминесцентного преобразователя, 3 и 4 - слои источника излучения, 5 - переход между слоями источника излучения, 6 - отражающий излучение электрод, 7 - интегрированное излучение.
Фиг. 13 а-с - Излучающее устройство. Различные комбинации взаимного расположения подложки с люминесцентным преобразователем и подложки с источником излучения. la,b,c - люминесцентные преобразователи, 2a,b,c -подложки люминесцентных преобразователей и источника излучения, 3 и 4 - слои источника излучения, 5 - переход между слоями источника излучения, 7a-c - интегрированное излучение на разных этапах его формирования. Фиг. 14 a,b - Плоское излучающее устройство с адресацией сигнала. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, 3 и 4
- слои источника излучения, 5 - переход между слоями источника излучения, 6 - отражающий излучение электрод, 8 - подложка с источниками излучения, 9 - зазор между слоями полупроводникового материала, являющимися электродами и составными частями источников излучения, 10 - зазор между фрагментами полупроводниковых слоев, являющимися составными частями источников излучения, 11 — отражающие плоскопараллельные электроды, подводящие электрически ток к источникам излучения, 12 - подложка отражающих плоскопараллельных электродов, 13 и 14 - электрические выводы для электродов, 15a,c и 16 - направления наложения частей плоского излучающего устройства.
Фиг. 15 a,b - Плоское излучающее устройство с адресацией сигнала. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 —подложка люминесцентного преобразователя, 3 — слой источника излучения, 8 - подложка с источниками излучения, 11 — отражающие плоскопараллельные электроды, подводящие электрически ток к источникам излучения, 12 - подложка отражающих плоскопараллельных электродов, 13 и 14 - электрические выводы для электродов, 14а - электрические выводы из мягкого материала (сплава). 15 и 16 - направления наложения частей плоского излучающего устройства, 17 - слой сформированный по линии непосредственно на фрагментах полупроводникового слоя, являющегося составной частью источника излучения.
Фиг. 16 - Фрагменты плоского излучающего устройства с адресацией сигнала и цветопередачей, (i)-(iϋ) - этапы формирования подложки с источниками излучения. 3 и 5a-c - слои источника излучения, соответствующие слоям триады RGB, 8 - подложка с источниками излучения,
Фиг. 17 - Плоское излучающее устройство с адресацией сигнала и цветопередачей. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, 7a,b - интегрированное излучение на разных этапах его формирования, 8 - подложка с источниками излучения, 12 - подложка отражающих плоскопараллельных электродов, 14
- электрические выводы для электродов, 14а — электрические выводы из мягкого материала (сплава). 15a,b и 16 - направления наложения частей плоского излучающего устройства.
Фиг. 18, а - вид «фac», b - вид «пpoфиль» и 19, а - вид «фac», b - вид «пpoфиль» - Излучающее устройство. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 - подложка люминесцентного преобразователя, 3 -подложка источника излучения, 5 - переход между слоями источника излучения, 9 и 9а — металлический материал, 10 — электрические выводы.
Фиг. 20 - Плоское излучающее устройство с адресацией сигнала. 1 - люминесцентный преобразователь, 2 -подложка люминесцентного преобразователя, 3 - подложка источника излучения, 5 - переход между слоями источника излучения, 9 и 9а — металлический материал, 10а и 1Ob - электрические выводы различных полос металлического материала, 11 - зазор между слоями металлического материала.
Фиг. 21 - Фрагмент плоского излучающего устройства с адресацией сигнала. 3 - подложка источника излучения, 4 и б - слои источника излучения, 12 и 12а - зазоры между проводящими материалами (например, полупроводниковыми).
ПРИМЕРЫ
Для реализации настоящего изобретения возможно использование в люминесцентном преобразователе люминофора с любой структурой 1 на подложке 2 (Фиг. 5 а-d), например, структурой столбчатого, порошкового или пленочного люминофоров. Наиболее эффективно люминесцентный преобразователь будет работать с люминофором столбчатой структуры. Поэтому, рассматривая в дальнейшем примеры конструкций и технологию изготовления излучающих устройств, мы будем подразумевать именно столбчатый люминофор, как основу для изготовления люминесцентного преобразователя. Технология создания столбчатой люминесцентной структуры описана в [5].
В настоящем изобретении излучающие элементы устройства могут быть выполнены на кварцевой, сапфировой подложке, подложке из карбида кремния, кремния и других материалов 3, в большей или меньшей степени удобных для эпитаксиального осаждения слоя полупроводникового материала 4, являющимся составным элементом гомоперехода или гетероперехода 5 (границы между материалами с различной проводимостью или различными соединениями, далее по тексту «пepexoд»), который образован с другим слоем 6. Эти переходы могут быть исполнены из полупроводниковых материалов, взятых из групп соединений A1B VI и AШBV. Причем в настоящем изобретении рассматриваются, в том числе, и сложные составные переходы, чередующиеся один за другим. Такие соединения могут генерировать излучение в широком диапазоне: от ультрафиолетового до инфракрасного. С одной стороны подложки с переходов расположен материал 7, отражающий все генерируемое излучение в одну сторону для повышения эффективности. Если на пути всего потока (в том числе и отраженного) генерируемого излучения находится люминесцентный преобразователь 1, то часть такого излучения (например, с длинами волн 260-270нм), называемое возбуждающим, будет преобразовываться в излучение с иной длиной (например, в излучение с длиной волны 560-590нм - это преобразованное излучение) волны посредством генерации последнего в материале люминофора. Часть же излучения (например, 470нм) будет проходить через люминесцентный преобразователь без изменения. Такое излучение именуется опорным. Оно совместно с преобразованным излучением (возбужденным в материале люминофора) даст итоговое интегральное (суммарное) излучение 8 (которое в рассмотренном варианте, первом приближении, может дать белый цвет).
Согласно настоящему изобретения в качестве материала люминофора может быть использован любой подходящий для реализации конкретной конечной задачи люминофор. В частности, он может быть представлен как стоксовским, так и антистоксовским люминофором по своему химическому составу. Причем на пути всего потока излучения, распространяющегося в одном направлении, могут быть два и более люминофора, разных по химическому составу, выполняющего задачи преобразования и/или интегрирования излучения. В зависимости от удобства технологического исполнения конечного устройства согласно настоящему изобретению возможны различные варианты такой конструкции излучающего устройства (Фиг. ба-с).
Здесь и в дальнейшем под «люминecцeнтным преобразователем)) будем подразумевать совокупность элементов: материал люминофора + прозрачная (для рассматриваемых в настоящем изобретении частот/длин волн излучений) подложка, на которой расположен материал люминофора. Так же здесь и в дальнейшем под «иcтoчникoм излучения)) будем подразумевать совокупность элементов: переходы (исполненные из полупроводниковых материалов, взятых из групп соединений A1B^ и A111B v) + подложка, на которой размещены указанные переходы. Под «излyчeниeм» будем подразумевать любую комбинацию между первичным (возбуждаемым и опорным) и преобразованным излучениями, типа «вoзбyждaeмoe и/или опорное и/или преобразованное)) излучение.
В зависимости от удобства технологического исполнения конечного устройства согласно настоящему изобретению возможны различные варианты конструкции излучающего устройства. Частные случаи продемонстрированы на фигурах 5 а-d и б а-с. Настоящее изобретение также предлагает вариант конструкции, когда в одном излучающем устройстве могут быть использованы два источника излучения, различных по своему составу и характеристикам, как это изображено на фигурах ба и 6b. Либо два разных по своему составу и характеристикам люминесцентных преобразователя, как это изображено на фигурах 6Ъ и 6с. В любом из указанных случаев получение итогового интегрального излучения 8 путем наложения промежуточных интегральных излучений 10а и 1Ob, которые в свою очередь явились следствием первичных интегральных излучений 9а и 9b.
Преимущество конструкции согласно настоящему изобретения заключается в том, что минимизировано число дополнительных материалов, которые встречаются на пути полезного распространения излучения: нет ни клеевого композита (геля на органической основе, который при температурах около 80-90 градусов полимеризуется, становясь темнее, то есть менее прозрачным) для закрепления порошка люминесцентного преобразователя на переходе, ни иммерсионного слоя для соединения (закрепления) подложки люминесцентного преобразователя на подложке источника излучения., Согласно настоящему изобретения люминесцентный преобразователь и источник излучения имеют между собой непосредственный контакт либо через воздушный зазор. * Причем взаимное расположение люминесцентного преобразователя и источника излучения может быть любым, как это изображено на фигурах 5 с-d.
В том же смысле следует понимать и об осуществлении способа наложения подложки с люминесцентным преобразователем непосредственно на подложку источника излучения либо через воздушный зазор. Схематично процессы такого наложения изображены на фигурах 7а и 7b. Сперва отдельно создаются люминесцентный преобразователь A1-A2 и источник излучения B1-B2, затем они накладываются C2-D1 друг на друга с формированием искомого излучающего устройства El- D2. Такая технология объясняется спецификой изготовления столбчатого люминофора [5]. Хотя и порошковый, и пленочные люминофоры легко реализуются согласно описываемой технологии.
Рассмотрим более подробно этап Dl, изображенный на фигуре 7а в качестве одного из этапов (то же самое C2 для фигуры 7b), а на фигуре 8а - в деталях технологии изготовления точечного источника света. На подготовленную заготовку (позиция I), содержащую два электрода 13a,b с выводами, изолированных друг от друга материалом изолятора 14, закрепляется источник излучения с контактными электродными выводами 12a,b полупроводниковых слоев, образующих переход или переходы (позиция II). На этом этапе формируется контакт между выводами 12a,b и электродами 13a,b (соответственно своим обозначениям). Закрепление ( далее «coeдинeниe») источника излучения на подложке, частями которой являются, таким образом, электроды 13a,b, может производиться через обычную клеевую связку. Однако лучшим вариантом соединения будет являться эвтектика: источник излучения опускается на подогретый состав составного металлического композита 15 (например, золото+индий), расположенный на электроде lЗb. Электроды 13a,b. являются также и отражателями генерируемого излучения. Следующим этапом (позиция III) является наложение люминесцентного преобразователя на источник излучения. Здесь лучшим способом соединения также является эвтектический: материал соединения 16 связывает край подложки люминесцентного преобразователя, свободный от материала люминофора, с электродом 13 а. В процессе такого наложения достигается непосредственный контакт люминесцентного преобразователя с источником излучения (или контакт через воздушный зазор - в зависимости от решаемой задачи). Важно отметить, что свободные концы подложки люминесцентного преобразователя использованы для того, чтобы материал соединения (будучи, например, непрозрачным для какого-то из рассматриваемых в настоящем изобретении излучений) не находился на полезном направлении распространения возбуждаемого, опорного или преобразованного излучений. Под полезным направлением распространения излучения подразумевается направление, в котором потребителем ожидается это излучение. Заключительным этапом (позиция IV) является формирование линзы, обеспечивающей соответствующее преломление света и оболочки 17. В дополнение к сказанному выше важно отметить, что соединение (закрепление) источника излучения на подложке, частями которой являются, таким образом, электроды 13a,b в некоторых случаях можно и не производить, обходясь лишь соединением люминесцентного преобразователя. В таком случае люминесцентный преобразователь будет просто механически прижимать источник излучения. Этот вариант интересен в случае реализации непосредственного контакта между люминесцентным преобразователем и источником излучения, без воздушного зазора.
Технологически более выгодным является способ, в котором при наложении люминесцентного преобразователя на источник излучения (позиция III) используется дополнительная прозрачная пластина 2\ образующая два эвтектических контакта с подложкой излучающего устройства (электродами 13a,b) и механически прижимающая люминесцентный преобразователь к источнику излучения (Фиг. 8b). Непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения согласно настоящему изобретению может быть также реализован за счет эвтектического соединения самого материала люминофора с одним из материалов перехода (Фиг. 8с). Такой способ является наиболее технологичным. Причем эвтектики между указанными материалами можно добиться посредством механического прижима с приложением давления. Часть материала люминофора будет диффундировать в материал одного из слоев перехода и, соответственно, обратно. Еще большего эффекта соединения можно добиться, повышая при этом температуру материалов, а точнее их контакта, где и должна возникнуть эвтектика. Причем согласно законам эвтектики для достижения необходимого результата можно использовать температуры, которые в несколько раз ниже температур плавления материалов, участвующих в эвтектике. Именно в этом варианте технологии изготовления излучающего устройства максимально реализуются преимущества столбчатого экрана. Именно монокристаллическая структура, выдерживающая любые температуры и механические воздействия, позволит обеспечить доступность такой технологии и прочность конструкции на протяжении всех этапов ее изготовления.
Предлагаемый вариант конструкции позволяет решить одну из наиболее актуальных проблем, стоящих перед создателями твердотельных источников света. Суть этой проблемы заключается в том, что конструкция «пepexoд + люминесцентный преобразователь)) в процессе работы разогревается до температур, при котором его эффективность ощутимо снижается. Одна из причин разогрева является внутренне отражение сгенерированного в переходе излучения на границах полупроводник - связующий гель - люминофор. Снижение числа границ материалов, а также «pacтвopeниe одних границ в дpyгиx», что фактически обеспечивается эвтектическим соединением, обеспечивают повышение эффективности такого излучающего устройства.
Важно отметить то, что преимуществом предложенной в настоящем изобретении технологии создания излучающего устройства и устройств на его основе является также то, что слой люминесцентного преобразователя может регулироваться с точностью до единиц нанометров. Это осуществимо благодаря тому, что этот слой изготавливается отдельно по своей технологии [5]. Причем весь процесс создания такого слоя занимает 2-3 часа технологического времени, что хорошо вписывается в технологическую цепочку создания источников света. В настоящем изобретении также предлагается дисплей в виде конструкции плоского излучающего устройства с адресацией сигнала. Принципиальная схема такого устройства в частично разобранном виде изображена на фигуре 9. Здесь на подложке 3 (например, из карбида кремния или сапфира) нанесены плоскопараллельные полосы тонких пленок 4, выполненные из полупроводникового материала (например, из GaN). Эти полосы электрически изолированы друг от друга зазором 18. На таких полосах фрагментарно расположены слои из материала 6, являющегося полупроводниковым (например, InGaN), и образующим вместе со слоем 4 переход (в данном случае гетеропереход). Между отдельными фрагментами слоя 6 имеется зазор 19, что делает такие фрагменты электрически изолированными. Если теперь на часть таких фрагментов слоя 6 наложить единую электрическую плоскую шину (пленку) 2V, то мы получим возможность подать напряжение на всю линию таких фрагментов. Такая плоская электрическая шина изображена 21 размещенной на внутренней стороне люминесцентного преобразователя. При наложении люминесцентного преобразователя на матрицу источников излучения мы получаем искомый дисплей. Теперь, чтобы заставить светиться отдельный пиксель такого дисплея, необходимо обеспечить возможность протекания тока через те две шины электродов двух систем {Yl, Y2, ...} и {XI, X2, ...}, на пересечении которых и расположен тот пиксель. Так, чтобы засветился пиксель, отмеченный на фигуре 9 белым цветом, необходимо обеспечить протекание тока через линию YЗ полупроводникового слоя 4 и через пленочный электрод (шину) X2 системы 21.
Технология изготовления такого дисплея изображена на фигуре 10. Здесь на этапе (i) средствами литографии (или иного известного способа) на подложке создается система полос из полупроводникового материала 4, с зазором 18. Далее на этапе (ii) средствами литографии наносятся фрагменты другого полупроводникового слоя 6, с зазором 19. Наконец на этапе (iii) формируются электроды выводов 20 и 21. Для окончательного формирования излучающего устройства на источник излучения, сформированный согласно предыдущим этапам, накладывается люминесцентный преобразователь (Фиг. 11).
Предлагаемый вариант конструкции позволяет решить одну из наиболее актуальных проблем: отвод тепла от источника излучения. Разогрев происходит из-за внутреннего отражения части излучаемой энергии. Отвезти тепло в большей степени способно тело, имеющее монокристаллическую структуру. Таковым является столбчатый люминофор, так как монокристаллическая структура обладает фононной теплопроводностью. Более того, согласно технологии изготовления [5] пространство между столбиками может быть заполнено металлом, что в значительной степени будет обуславливать эффективность отвода тепла от источника излучения.
Весьма эффективным вариантом реализации настоящего изобретения является использование всего потока излучения, генерируемого источником излучения (то есть любым полупроводниковым переходом). Это достигается размещением люминесцентного преобразователя как с одной стороны источника излучения (Фиг. 12), так и другой (Фиг. lЗа-с).
В настоящем изобретении также предлагается дисплей в виде конструкции плоского излучающего устройства, содержащего средства для осуществления адресации сигнала к источнику излучения и, как результат этой адресации, излучение от этого источника. Принципиальная схема такого устройства в частично разобранном виде изображена на фигуре 14а. Здесь на подложке 8 (например, из карбида кремния или сапфира) нанесены плоскопараллельные полосы тонких пленок 3, выполненные из полупроводникового материала (например, из GaN). Эти полосы электрически изолированы друг от друга зазором 9. Таким образов они образуют первую систему взаимоизолированных плоскопараллельных электродов. На таких полосах фрагментарно расположены слои из материала 4, являющегося полупроводниковым (например, InGaN), и образующим вместе со слоем 3 переход 5 (в данном случае гетеропереход). Между отдельными фрагментами слоя 4 имеются зазоры 10, что делает такие фрагменты электрически изолированными. Если теперь на часть таких фрагментов слоя 6 наложить единую электрическую плоскую шину 11, перпендикулярную полосам 3 описанной выше системы, то мы получим возможность подать напряжение на всю линию таких фрагментов. Совокупность таких плоских электрических шин, расположенных на отдельной подложке образует вторую систему взаимоизолированных плоскопараллельных электродов. Каждая из систем электродов имеет соответствующие вывода 13 и 14. При наложении 15 люминесцентного преобразователя на подложку с источниками излучения с обратной от них стороны, а систему электродов на подложке (электродная система) наложить 16 на источники излучения, непосредственно входя с ними в контакт, мы получаем искомый дисплей. Таким образом, люминесцентный преобразователь расположен с обратной стороны подложки 8 источников излучения относительно подложки 12 с электродами 11. Если электроды 11 выполнить массивными и разместить их на теплопроводящей диэлектрической подложке (например, из карбида кремния, сапфира, поликора или керамики), то такая электродная система будет выполнять функцию теплового отвода от источников излучения и всего излучающего устройства. Указанная электродная система выполняет также роль отражателя первичного излучения (возбуждающего и опорного), генерируемого источниками излучения в сторону люминесцентного преобразователя. Теперь, чтобы заставить светиться отдельный пиксель такого дисплея, необходимо обеспечить возможность протекания тока через те две шины электродов двух систем, на пересечении которых и расположен тот пиксель. Дополнительно к рассмотренному варианту возможна размещения последовательно двух и более люминесцентных преобразователей, так, как это изображено на фигуре 14b.
Для реализации более плотного контакта электродной системы с источниками излучения, согласно настоящему изобретению, предлагается реализовать конструкцию изображенную на фигуре 15a,b. Здесь электроды представлены слоями 17, сформированными по линии непосредственно на фрагментах слоя 5. Для подвода электрического контакта к слоям 17 на подложке 12 сформированы электрические выводы 14 (Фиг. 15 а) или электроды 11 (Фиг. 15b). Для обеспечения более надежного контакта настоящим изобретением предлагается следующее. Материал, из которого выполнены слои 17, часть материала электродов 14а и материал электродов 11 могут иметь состав, обеспечивающий плотный контакт при наложении 16 подложки 12 с электродами 11 на подложку 8 с источниками излучения, несмотря на возможное отклонение от идеальной плоскости у подложек 8 и 12 или отклонение от идеальной плоскости поверхности слоев 17. Указанный состав должен содержать «мягкиe» металлы (например, In или Ga). Это может быть материал, представленный эвтектикой металлов (например, Au + In). Настоящее изобретение предполагает использование любой уже известной конструкции для обеспечения внешних выводов для слоев 17.
Настоящее изобретение также предлагает получение полноцветного дисплея на основе конструкции плоского излучающего устройства, содержащего средства для осуществления адресации сигнала к источнику. Один из вариантов реализации конструкции такого дисплея предполагает использование источников излучения с разными частотами первичного излучения (возбуждаемого и опорного). Для каждого такого источника подбирается соответствующий состав люминесцентного преобразователя. Подобрав соответствующим образом источники излучения, их собирают в триаду по формуле «кpacный-зeлeнный-cиний» (далее по тексту "триада RGB") и создают соответствующую матрицу. Вариант формирования такой матрицы изображен на фигуре 16.
Другой вариант конструкции полноцветного дисплея на основе конструкции плоского излучающего устройства, содержащего средства для осуществления адресации сигнала к источнику предполагает более простое исполнение. Все источники излучения, размещенные на подложке 8 (Фиг.17) идентичны друг другу. Для всех них используется люминесцентный преобразователь с идентичным составом люминофора 1 на подложке 2. Главное в реализации такой конструкции - это подбор источников излучения и люминесцентного преобразователя для получения итогового (интегрального) белого света 7а на выходе из люминесцентного преобразователя. На такой преобразователь накладывается фильтр из матрицы повторяющейся "триады RGB". Полноцветность такого дисплея реализуется через адресацию к каждому источнику излучения величины тока и/или напряжения, соответственно распределяя интенсивность первичного излучения так, чтобы "триада RGB" 7b (в данном случае три ближних источника света, объединенные для формирования цвета в одном пикселе) формировала искомый цвет. Осуществляя развертку по всем "триадам RGB" «cлeвa-нaпpaвo» и «cвepxy-вниз», можно воспроизводить требуемую телевизионную картинку.
Еще одним преимуществом конструкции настоящего изобретения является то, что указанный металл в пространстве между столбиками выполняет роль электрода для электрического контакта с одним из слоев гетероструктуры — источника излучения. Этот факт значительно упрощает технологию сборки конечного продукта. Собственно электрический контакт реализуется за счет контакта металла 9 и 9а (Фиг.18 а, b), находящегося на поверхности столбика люминофора 1, либо металла 9 (Фиг.19 а, b), в котором погружены столбики структуры люминофора, с материалом источника излучения. Выводится этот контакт через вывод 10 от указанных слоев 9.
В настоящем изобретении также предлагается дисплей в виде конструкции плоского излучающего устройства, содержащего средства для осуществления адресации сигнала к источнику излучения и, как результат этой адресации, излучение от этого источника. Адресация осуществляется через систему плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, расположенную в параллельных плоскостях с другой системой плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, так что электроды одной системы взаимоперпендикулярны электродам другой системы, причем между двумя этими системами расположены, по крайней мере, два перехода между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями. Согласно настоящему изобретению одна из систем электродов реализована через объединение столбиков 1 (Фиг. 20), расположенных на подложке 2 по одной линии, между собой посредством металлического материала 9 на поверхности подложки 2 люминесцентного преобразователя и на поверхности столбиков 9а. Между каждой линией с частью столбиками имеется непроводящий зазор 11. Через электрические выводы 10а и 1 Ob, каждый для своей линии столбиков, объединенных в одну электропроводящую шину, осуществляется подача электрического сигнала к боковой поверхности 9а (или к участку металлического материала 9 (Фиг.19) , которым заполнены пространства между столбиками) и далее к каждому источнику излучения. Другая система шин реализована через электроды, которые выполнены из полупроводникового материала в виде полос 4 (Фиг.21) с зазором 12. Причем этот материал является слоем 4, участвующим в образовании переходов с участками полупроводникового материала слоя б с иной проводимостью или иным соединением соединениями. Полосы слоя 6 выполнены с зазорами 12а, причем ширина полос слоя 6 заведомо меньше ширины полос материала 9 (Фиг. 20). После взаимопараллельного наложения на полосы слоя 6 полос люминесцентного преобразователя со столбчатой структурой люминофора 1 (Фиг.20) на подложке 2, покрытой металлическим материалом 9, разбитым на полосы с зазором 11, мы получаем искомую конструкцию плоского излучающего устройства с адресацией сигнала.
Литература
1. Патент РФ 2114492, Абрамов и др. 1998.06.27
2. US Раtепt 5,998,925, Shimizu, еt аl. Dесеmbеr 7, 1999.
3. US Раtепt 6,696,703, Мuеllеr-Масh, еt аl., Fеbruаrу 24, 2004
4. Патент РФ JY22214073, Гиваргизов и др. 10.10.2003г.
5. Патент РФ Ж2127465, Гиваргизов и др. 10.03.1999г.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Излучающее устройство, включающее источник излучения, содержащий подложку и расположенный на ней, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, люминесцентный преобразователь, содержащий подложку и материал люминофора, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, отличающееся тем, что люминесцентный преобразователь и источник излучения имеют между собой непосредственный контакт либо соединение через воздушный зазор.
2. Устройство согласно п.l, отличающееся тем, что имеется, по крайней мере, еще один источник возбуждающего и/или опорного излучения.
3. Устройство согласно п.l, отличающееся тем, что имеется, по крайней мере, еще один люминесцентный преобразователь.
5. Устройство согласно п.l, отличающееся тем, что непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения реализован за счет механического прижима одного к другому.
6. Устройство согласно п.5, отличающееся тем, что механический прижим реализован посредством соединения, по крайней мере, части подложки люминесцентного преобразователя, свободной от материала люминофора, по крайней мере, с частью подложки источника излучения, свободной от материалов полупроводников, по крайней мере, через один дополнительный материал.
7. Устройство согласно п.l, отличающееся тем, что непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения выполнен в виде эвтектики, по крайней мере, одного материала люминофора, по крайней мере, с одним материалом перехода.
8. Излучающее устройство, содержащее прозрачную для излучения подложку, имеющую первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, источник излучения, имеющий первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, содержащий, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, расположенный своей первой поверхностью на первой поверхности подложки, материал люминофора, расположенный на второй поверхности подложки, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, отличающееся тем, что материал люминофора имеет столбчатую структуру и непосредственный контакт с материалом подложки.
9. Устройство согласно п.8, отличающееся тем, что, по крайней мере, часть пространства между столбиками структуры люминофора заполнена металлическим материалом.
10. Излучающее устройство, содержащее прозрачную для излучения подложку, имеющую первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, источник излучения, имеющий первую и вторую поверхности, противоположные друг другу, содержащий, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, расположенный своей первой поверхностью на первой поверхности подложки, материал люминофора люминесцентного преобразователя, расположенный на второй поверхности подложки, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, отличающееся тем, что имеется материал люминофора люминесцентного преобразователя, расположенный на второй поверхности источника излучения.
11. Устройство согласно любому из п.8 и п.10, отличающееся тем, что имеется, по крайней мере, еще один источник возбуждающего и/или опорного излучения.
12. Устройство согласно любому из п.8 и п.10, отличающееся тем, что имеется, по крайней мере, еще один люминесцентный преобразователь.
13. Устройство согласно любому из п.8 и п.10, отличающееся тем, что непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения реализован за счет механического прижима одного к другому.
14. Устройство согласно любому из п.8 и п.10, отличающееся тем, что непосредственный контакт между люминесцентным преобразователем и источником излучения выполнен в виде эвтектики, по крайней мере, одного материала люминофора, по крайней мере, с одним материалом перехода.
15. Устройство согласно любому из п.8 и п.10, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, один пленочный электрод.
16. Устройство согласно п.10, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, один люминесцентный преобразователь со столбчатой структурой люминофора.
17. Плоское излучающее устройство, включающее подложку, на которой расположены, по крайней мере, два источника излучения, f каждый из которых содержит, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, по крайней мере, одну подложку, по крайней мере, с одним люминесцентным преобразователем, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, отличающееся тем, что, по крайней мере, между одним люминесцентным преобразователем и, по крайней мере, одним источником излучения имеется тонкопленочный прозрачный для излучения электрод, причем указанный люминесцентный преобразователь имеет непосредственный контакт с этим электродом с одной его стороны, а указанный источник излучения имеет непосредственный контакт с этим электродом с другой его стороны.
18. Устройство согласно п.17, отличающееся тем, что имеется система плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, расположенная взаимоперпендикулярно другой системе плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, причем между двумя этими системами расположены, по крайней мере, два перехода между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями.
19. Устройство согласно п.18, отличающееся тем, что электроды одной из указанных систем выполнены из полупроводникового материала.
20. Устройство согласно п.19, отличающееся тем, что, по крайней мере, один из полупроводниковых электродов является слоем или слоями, yчacтвyющим(ими) в образовании пepexoдa(oв) между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, причем yкaзaнный(e) cлoй(и) пpинaдлeжит(aт), по крайней мере, двум источникам излучения.
21. Устройство согласно п.17, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, один люминесцентный преобразователь со столбчатой структурой люминофора.
22. Устройство согласно любому из п.п.17-21, отличающееся тем, что, по крайней мере, один из указанных контактов выполнен в виде эвтектики участвующих в нем материалов.
23. Плоское излучающее устройство, включающее основную подложку, имеющую первую и вторую противоположные друг другу поверхности, на первой поверхности подложки расположены, по крайней мере, два источника излучения, каждый из которых содержит, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, материал люминофора, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, отличающееся тем, что устройство содержит, по крайней мере, один электрод, который имеет контакт, по крайней мере, с двумя источниками излучения, расположенные на первой поверхности основной подложки, и расположен на теплопроводящей диэлектрической подложке, материал люминофора расположен на второй поверхности основной подложки. 24. Устройство согласно п.23, отличающееся тем, что материал люминофора является люминесцентным преобразователем, то есть, является предварительно выполненным на дополнительной подложке.
25. Устройство согласно п. 23, отличающееся тем, что оно содержит еще, по крайней мере один люминесцентный преобразователь.
26. Устройство согласно п. 23, отличающееся тем, что контакт электрода, по крайней мере, с двумя источниками излучения осуществляется через дополнительный проводящий слой.
27. Устройство согласно п. 23, отличающееся тем, что имеется система плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, расположенная взаимоперпендикулярно другой системе плоскопараллельных изолированных друг от друга электродов, причем между двумя этими системами расположены, по крайней мере, два перехода между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями.
28. Устройство согласно п.27, отличающееся тем, что электроды одной из указанных систем выполнены из полупроводникового материала.
29. Устройство согласно п.28, отличающееся тем, что, по крайней мере, один из полупроводниковых электродов является слоем или слоями, yчacтвyющим(ими) в образовании пepexoдa(oв) между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, причем yкaзaнный(e) cлoй(и) пpинaдлeжит(aт), по крайней мере, двум источникам излучения.
30. Устройство согласно п. 23, отличающееся тем, что оно содержит, по крайней мере, один люминесцентный преобразователь со столбчатой структурой люминофора.
31. Устройство согласно любому из п.п.23-30, отличающееся тем, что, по крайней мере, один из указанных контактов выполнен в виде эвтектики участвующих в нем материалов.
32. Устройство согласно любому из п.17 и п.23, отличающееся тем, что оно содержит средства для адресации источника излучения.
33. Излучающее устройство, включающее источник излучения, содержащий подложку и расположенный на ней, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, материал люминофора люминесцентного преобразователя, расположенный на второй поверхности подложки, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, отличающееся тем, что люминесцентный преобразователь и источник излучения имеют между собой непосредственный контакт.
34. Устройство согласно п.ЗЗ, отличающееся тем, что, материал люминофора имеет столбчатую структуру.
35. Устройство согласно п.34, отличающееся тем, что, по крайней мере, часть пространства между столбиками структуры люминофора заполнена металлическим материалом.
36. Устройство согласно п.35, отличающееся тем, что между, по крайней мере, одним слоем источника излучения и указанным металлическим материалом имеется электрический контакт.
37. Плоское излучающее устройство, включающее основную подложку, имеющую первую и вторую противоположные друг другу поверхности, на первой поверхности подложки расположены, по крайней мере, два источника излучения, каждый из которых содержит, по крайней мере, один переход между участками материалов полупроводников с различной проводимостью или различными соединениями, материал люминофора люминесцентного преобразователя, проводящие и изолирующие электрический ток элементы, отражающие и преломляющие излучение элементы, отличающееся тем, что устройство содержит, по крайней мере, один электрод, который имеет контакт, по крайней мере, с двумя источниками излучения, расположенные на первой поверхности основной подложки, и представляет собой проводящий материал, размещенный на люминесцентном преобразователе.
38. Устройство согласно п.37, отличающееся тем, что люминофорный материал выполнен в виде столбчатой структуры.
39. Устройство согласно п38, отличающееся тем, что указанным проводящим материалом заполнено пространство между столбиками структуры люминофора и/или покрыта поверхность столбчатой структуры, причем так, что части такой структуры объединены в полосы, взаимопараллельные друг другу.
40. Способ изготовления излучающего устройства, включающий формирование источника излучения, формирование люминесцентного преобразователя, формирование проводящих и изолирующих элементов, формирование отражающих и преломляющих излучение элементов, отличающийся тем, что осуществляется наложение люминесцентного преобразователя непосредственно на источник излучения либо через воздушный зазор, причем соединение осуществляется через участки собственных материалов подложек, контактирующих между собой, по крайней мере, через один дополнительный материал.
41. Способ согласно п.40, отличающийся тем, что осуществляется наложение, по крайней мере, одного люминесцентного преобразователя, по крайней мере, на один источник излучения.
42. Способ согласно п.40, отличающийся тем, что наложение с реализацией непосредственного контакта между люминесцентным преобразователем и источником излучения осуществляется за счет эвтектического соединения материала люминофора с одним из материалов перехода, причем контакт люминесцентного преобразователя и источника излучения может быть нагрет.
43. Способ изготовления плоского излучающего устройства с адресацией сигнала, включающий формирование, по крайней мере, двух источников излучения, формирование, по крайней мере, одного люминесцентного преобразователя, формирование проводящих и изолирующих элементов, формирование отражающих и преломляющих излучение элементов, отличающийся тем, что осуществляется наложение, по крайней мере, одного люминесцентного преобразователя, по крайней мере, на один источник излучения через прозрачный для излучения пленочный электрод.
44. Способ согласно п.43, отличающийся тем, что перед указанным наложением люминесцентного преобразователя на источник излучения прозрачный для излучения пленочный электрод формируют на люминесцентном преобразователе путем нанесения проводящей пленки на материал люминофора.
45. Способ согласно любому из п.43 и п.44, отличающийся тем, что наложение осуществляется за счет эвтектического соединения, по крайней мере, двух участвующих в соединении материалов, причем контакт такого соединения может быть нагрет.
PCT/RU2005/000543 2004-11-05 2005-11-03 Dispositifs rayonnants et procedes de fabrication correspondants WO2006049533A2 (fr)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132352 2004-11-05
RU2004132352/09A RU2004132352A (ru) 2004-11-05 2004-11-05 Излучающее устройство, способ его изготовления, устройства на его основе и способ его изготовления
RU2004132553 2004-11-10
RU2004132553/28A RU2004132553A (ru) 2004-11-10 2004-11-10 Излучающие устройства
RU2004132988/28A RU2004132988A (ru) 2004-11-12 2004-11-12 Излучающий элемент
RU2004132988 2004-11-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2006049533A2 true WO2006049533A2 (fr) 2006-05-11
WO2006049533A3 WO2006049533A3 (fr) 2006-08-17

Family

ID=36319578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000543 WO2006049533A2 (fr) 2004-11-05 2005-11-03 Dispositifs rayonnants et procedes de fabrication correspondants

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2006049533A2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009119034A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Panasonic Corporation Semiconductor light-emitting apparatus
WO2010046125A2 (de) 2008-10-24 2010-04-29 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitselement mit drucksensitivem erscheinungsbild

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3783353A (en) * 1972-10-27 1974-01-01 Rca Corp Electroluminescent semiconductor device capable of emitting light of three different wavelengths
US5994772A (en) * 1996-12-19 1999-11-30 Lg Semicon Co., Ltd. Semiconductor package
US6373188B1 (en) * 1998-12-22 2002-04-16 Honeywell International Inc. Efficient solid-state light emitting device with excited phosphors for producing a visible light output
RU2214073C2 (ru) * 1999-12-30 2003-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Кристаллы и Технологии" Источник белого света
US6696703B2 (en) * 1999-09-27 2004-02-24 Lumileds Lighting U.S., Llc Thin film phosphor-converted light emitting diode device
US20040190304A1 (en) * 2001-07-26 2004-09-30 Masaru Sugimoto Light emitting device using led

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3783353A (en) * 1972-10-27 1974-01-01 Rca Corp Electroluminescent semiconductor device capable of emitting light of three different wavelengths
US5994772A (en) * 1996-12-19 1999-11-30 Lg Semicon Co., Ltd. Semiconductor package
US6373188B1 (en) * 1998-12-22 2002-04-16 Honeywell International Inc. Efficient solid-state light emitting device with excited phosphors for producing a visible light output
US6696703B2 (en) * 1999-09-27 2004-02-24 Lumileds Lighting U.S., Llc Thin film phosphor-converted light emitting diode device
RU2214073C2 (ru) * 1999-12-30 2003-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Кристаллы и Технологии" Источник белого света
US20040190304A1 (en) * 2001-07-26 2004-09-30 Masaru Sugimoto Light emitting device using led

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009119034A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Panasonic Corporation Semiconductor light-emitting apparatus
US8337032B2 (en) 2008-03-26 2012-12-25 Panasonic Corporation Semiconductor light-emitting apparatus
WO2010046125A2 (de) 2008-10-24 2010-04-29 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitselement mit drucksensitivem erscheinungsbild

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006049533A3 (fr) 2006-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10825962B2 (en) Thin film light emitting diode
TWI364116B (en) Semiconductor light-emitting device, lighting module, lighting device and method for manufacturing semiconductor light-emitting device
CN103477456B (zh) 具有波长转换层的发光装置
US7670872B2 (en) Method of manufacturing ceramic LED packages
TWI495145B (zh) 使用藍色與青色發光二極體及磷光體之發光二極體燈
JP4051281B2 (ja) Ｌｅｄモジュール
US7772609B2 (en) LED package with structure and materials for high heat dissipation
JP3976063B2 (ja) 発光装置
US7473933B2 (en) High power LED package with universal bonding pads and interconnect arrangement
TWI384637B (zh) 半導體發光元件、發光模組、發光裝置、顯示構件及半導體發光元件製造方法
US20040012958A1 (en) Light emitting device comprising led chip
JP2008521239A (ja) 複合ｌｅｄモジュール
TW200931684A (en) Light-emitting element and light-emitting device using the same
CN100449801C (zh) 半导体发光元件组成
TW201029230A (en) Light emitting diode package
TW201306315A (zh) 發光二極體封裝結構及其製造方法
JP2006173326A (ja) 光源装置
TW201126693A (en) Top view type of light emitting diode package structure and fabrication thereof
CN102130107B (zh) 阶梯阵列式高压发光管及其制备方法
WO2006049533A2 (fr) Dispositifs rayonnants et procedes de fabrication correspondants
JP4010340B2 (ja) 発光装置
JP2001085750A (ja) 窒化物半導体発光チップ
JP2011222544A (ja) 半導体発光装置の製造方法および色度が調整された半導体発光装置
WO2013021518A1 (ja) 発光装置
TWI251942B (en) Package structure of light-emitting diode

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05817867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2