[发明专利]包括发光器件和波长转换材料的光学腔

说明书

本发明的实施例包括附接到衬底的半导体发光二极管。波长转换材料的第一区布置在衬底上。波长转换材料被配置成吸收半导体发光二极管发射的光并且以不同的波长发射光。在第一区中，波长转换材料涂敷衬底的整个表面。衬底被布置成接近光学腔的底表面。波长转换材料的第二区被布置成接近光学腔的顶表面。

技术领域

本发明涉及包括诸如发光二极管之类的半导体发光器件和诸如磷光体之类的波长转换材料的光学腔。

背景技术

包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、诸如表面发射激光器之类的垂直腔激光器二极管（VCSEL）和边发射激光器的半导体发光器件是当前可用的最高效的光源之一。当前在能够跨可见光谱进行操作的高亮度发光器件的制造中感兴趣的材料体系包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟与氮的二元、三元和四元合金，其也被称为III族氮化物材料。典型地，通过经由金属-有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其它合适的衬底上外延生长不同组分和掺杂浓度的半导体层的堆叠来制作III族氮化物发光器件。该堆叠通常包括形成在衬底之上的掺杂有例如Si的一个或多个n型层、形成在该一个或多个n型层之上的有源区中的一个或多个发光层以及形成在有源区之上的掺杂有例如Mg的一个或多个p型层。电接触形成在n型区和p型区上。

如本领域中已知的，III族氮化物器件可以与诸如磷光体之类的波长转换材料组合以形成白色光或其它颜色的光。

图1图示了在US 7,052,152中更加详细地描述的背光。US 7,052,152的第5栏第33行到第6栏第7行描述了当仅使用蓝色、UV或近UV LED时作为背光配置的图1中的器件，并且其中颜色转换磷光体层139在盖板140上。盖板140可以是或者可以不是漫射体，这取决于磷光体执行的漫射的量。磷光体层139是均匀层，其由一个或多个不同类型的磷光体构成。优选地，使用绿色和红色磷光体，但是也可以使用黄色（YAG）磷光体。该层139可以例如通过喷涂、丝网印刷或电泳沉积来施加，或者可以是膜，所述膜具有均匀密度的颗粒或遍及该膜分布的发光染料。该配置是吸引人的，因为磷光体不在LED管芯的顶部上，并且从磷光体发射到背光126的后部的光比发射到LED芯片中的光具有更大的回收效率，这归因于背光126中所使用的膜的高反射性。并且除了回收效率之外，磷光体可以在较低温度处操作并且没有与LED管芯的化学兼容性问题，从而显著提高了效率和寿命。LCD面板114布置在背光126之上。

在另一实施例中，一种类型的磷光体被施加到盖板140，该磷光体优选地为绿色或琥珀色磷光体，而另一磷光体（优选地为红色磷光体）被施加到背光配置的后面板148。该后面板充当漫射体。该磷光体不作为均匀涂层被施加，而是作为点图案被施加。来自LED的蓝色光和来自磷光体层的红色和绿色光的组合产生用于LED面板114的基本上白色的背光。通过在这样的配置中分离磷光体，实现了较高转换效率，而通过优化磷光体点的大小和间隔，可以实现所需要的颜色平衡和色域。

发明内容

本发明的目的是形成可以提高系统效率的光学系统，其中LED和波长转换材料布置在衬底上。

本发明的实施例包括附接到衬底的半导体发光二极管。波长转换材料的第一区布置在衬底上。波长转换材料被配置成吸收由半导体发光二极管发射的光并且以不同的波长发射光。在第一区中，波长转换材料涂敷衬底的整个表面。衬底被布置成接近光学腔的底表面。波长转换材料的第二区被布置成接近光学腔的顶表面。

本发明的实施例包括附接到衬底的半导体发光二极管。波长转换材料的第一区布置在衬底上。波长转换材料被配置成吸收由半导体发光二极管发射的光并且以不同的波长发射光。衬底被布置成接近光学腔的底表面。波长转换材料的第二区被布置成接近光学腔的顶表面。反射性表面布置在半导体发光二极管上方。反射性表面被配置成引导反射光从半导体发光二极管离开。

附图说明

图1图示了包括LED的二维阵列的现有技术背光。