減少重復(fù)反射的成形磷光體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光器件的領(lǐng)域，并且特別地涉及具有諸如磷光體之類(lèi)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光器件。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體發(fā)光器件不斷擴(kuò)大的使用已經(jīng)產(chǎn)生針對(duì)這些器件的高度競(jìng)爭(zhēng)性的市場(chǎng)。在該市場(chǎng)中，性能和價(jià)格通常對(duì)于提供廠商之間的產(chǎn)品區(qū)分是重要的。
[0003]用于改進(jìn)器件的性能的一種技術(shù)是增加實(shí)際從器件發(fā)射的所生成的光的比例，并且對(duì)應(yīng)地減少在器件內(nèi)俘獲并最終吸收的光的量。在不是光提取表面的器件表面上使用反射體是用于朝向光提取表面重定向光的常見(jiàn)技術(shù)，如在器件側(cè)面上使用反射體那樣。
[0004]圖1A-1B圖示了具有反射側(cè)面的示例現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光器件的制造，并且圖1C圖示了來(lái)自這樣的器件的光發(fā)射。
[0005]在圖1A中，通常稱(chēng)為基板的襯底110包括金屬跡線120以用于典型地經(jīng)由焊料凸塊130將外部電源耦合到發(fā)光元件150。底部填充材料140向發(fā)光元件150提供機(jī)械支撐;底部填充材料140可以是反射性的。
[0006]在該示例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件160位于發(fā)光元件150的發(fā)光表面155上方。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件吸收由發(fā)光元件150發(fā)射的一些光并且發(fā)射以不同波長(zhǎng)的光。從發(fā)光元件150發(fā)射的光和由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件160發(fā)射的光的混合物從光提取表面165離開(kāi)器件。
[0007]在圖1B中，應(yīng)用反射材料170以圍繞器件，使得撞擊波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件160的側(cè)面/邊緣162的光可以朝向光提取表面165重定向。
[0008]隨后可以對(duì)襯底110進(jìn)行切分/切片以提供經(jīng)單分的器件。可選地，在單分器件之前或之后，可以模制或以其它方式形成諸如環(huán)氧樹(shù)脂之類(lèi)的保護(hù)材料以封裝發(fā)光器件，并且可以對(duì)其進(jìn)行成形以提供特定光學(xué)效果。
[0009]圖1C圖示了來(lái)自器件的提取表面165的示例光發(fā)射。表面165形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件160與周?chē)橘|(zhì)之間的界面，并且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件和周?chē)橘|(zhì)的折射率將限定針對(duì)光提取的臨界角，并且該臨界角將在表面165上的每一個(gè)點(diǎn)處限定逸出錐體168。以小于臨界角(即在逸出錐體內(nèi))的相對(duì)于表面法向的角度撞擊表面的光101，102將通過(guò)表面逸出；以大于臨界角的角度撞擊表面的光106，107將經(jīng)歷全內(nèi)反射(TIR)，并且將被反射離開(kāi)光提取表面165。如下文進(jìn)一步詳述的，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件160內(nèi)全內(nèi)反射的光很可能被重復(fù)地全內(nèi)反射，并且因此非常有可能在發(fā)光器件內(nèi)被吸收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]將有利的是減少具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光器件內(nèi)所吸收的光的量，從而允許這樣的光離開(kāi)光提取表面，從而改進(jìn)光提取效率。還將有利的是改進(jìn)從具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光器件的陣列所發(fā)射的光的均勻性。
[0011]為了更好地解決這些關(guān)注點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，對(duì)預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行成形以減少全內(nèi)反射的重復(fù)發(fā)生。成形元件的側(cè)面可以是傾斜的或者可以是其它形狀以便在光提取表面上的反射光的入射角中引入改變。預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件可以配置成在發(fā)光元件的陣列之上延伸，其中在發(fā)光元件之間具有成形為減少全內(nèi)反射的重復(fù)發(fā)生的特征。
[0012]當(dāng)光在直線結(jié)構(gòu)內(nèi)全內(nèi)反射時(shí)，撞擊相對(duì)(平行)表面的反射光將以相同入射角撞擊它。如果來(lái)自上表面或下表面的反射光撞擊直線結(jié)構(gòu)的側(cè)面，則其將以與表面上的入射角垂直的入射角撞擊它。當(dāng)來(lái)自側(cè)面的反射光撞擊上表面或下表面時(shí)，其將以與側(cè)面上的入射角垂直的入射角撞擊它。因此，從表面向側(cè)面并且然后向相對(duì)表面反射的光將以與第一表面上的原始入射角相同的入射角撞擊相對(duì)表面。在示例現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光器件中，由于全內(nèi)反射而不能從光提取表面165逸出的光將以相同入射角重復(fù)地撞擊該表面165并且俘獲在發(fā)光器件內(nèi)直到其最終被吸收。盡管在光重進(jìn)入發(fā)光元件150時(shí)角度改變可能由于表面155處的折射而發(fā)生，但是直線結(jié)構(gòu)150，160的對(duì)稱(chēng)性質(zhì)將往往導(dǎo)致重復(fù)的全內(nèi)反射。
[0013]如果波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件被成形以便呈現(xiàn)平行表面之間的非垂直表面，而不是常規(guī)垂直側(cè)壁，則從非垂直表面反射的光將不以相同入射角撞擊相對(duì)表面。因?yàn)槿肷浣窃谄鋸姆谴怪北砻娣瓷渲蟾淖儯苑瓷涔庠谝莩鲥F體內(nèi)最終撞擊光提取表面的幾率增加，從而增加光提取效率?？商鎿Q地或此外，入射角可以通過(guò)提供漫反射表面而改變。
【附圖說(shuō)明】
[0014]參照附圖，進(jìn)一步詳細(xì)地并且通過(guò)示例的方式來(lái)解釋本發(fā)明，其中:
圖1A-1B圖示了具有反射側(cè)面的示例現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光器件的制造，并且圖1C圖示了來(lái)自這樣的器件的示例發(fā)射。
[0015]圖2A-2B圖示了具有成形波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的示例發(fā)光器件的制造，并且圖2C圖示了來(lái)自這樣的器件的示例發(fā)射。
[0016]圖3圖示了預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的示例形狀。
[0017]圖4圖示了對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換片的示例切分以形成具有非垂直側(cè)壁的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換板片(platelet)ο
[0018]圖5A-5E圖示了位于發(fā)光元件的陣列上的示例成形波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件。
[0019]貫穿各圖，相同的參考標(biāo)號(hào)指示類(lèi)似或?qū)?yīng)的特征或功能。出于說(shuō)明性目的而包括各圖并且其不意圖限制本發(fā)明的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在以下描述中，出于解釋而非限制的目的，闡述具體細(xì)節(jié)，諸如特定架構(gòu)、界面、技術(shù)等，以便提供對(duì)本發(fā)明的概念的透徹理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見(jiàn)的是，可以在脫離這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中實(shí)踐本發(fā)明。以類(lèi)似方式，該描述的文本針對(duì)如圖中所圖示的示例實(shí)施例，并且不意圖超出權(quán)利要求中所明確包括的限制之外地限制所要求保護(hù)的發(fā)明。出于簡(jiǎn)單且清楚的目的，省略公知器件、電路和方法的詳細(xì)描述以免以非必要的細(xì)節(jié)使本發(fā)明的描述晦澀難懂。
[0021]如上文指出的，常規(guī)預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的垂直性質(zhì)使得經(jīng)內(nèi)部反射的光以相同入射角撞擊相對(duì)表面，從而引起反射光在發(fā)光器件內(nèi)的連續(xù)再循環(huán)直到其最終被吸收。依照本發(fā)明的各方面，預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件被成形以便提供非垂直鏡面反射表面，以便在經(jīng)內(nèi)部反射的光的入射角中引入變化。依照本發(fā)明的其它方面，預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件被成形以便提供一個(gè)或多個(gè)漫反射表面以便在經(jīng)內(nèi)部反射的光的入射角中引入變化。
[0022]在示例實(shí)施例中，假定反射表面為鏡面反射，除非以其它方式指明。當(dāng)在本文中使用該術(shù)語(yǔ)時(shí)，“反射表面”是在表面位于發(fā)光器件中時(shí)反射從發(fā)光元件發(fā)射的光的表面。也就是說(shuō)，附連到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的表面的材料可以是在表面處引起反射的反射材料。
[0023]圖2A-2B圖示了具有成形波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件260的示例發(fā)光器件200的制造，所述成形波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件260具有與光提取表面265非垂直的傾斜側(cè)壁262。如圖2A中所圖示的，預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件260附連到發(fā)光元件150的發(fā)光表面155?？梢允褂萌魏螖?shù)目的附連技術(shù)，包括例如使用粘合劑、鍵合等等。在一些實(shí)施例中，發(fā)光表面155被粗糙化以增強(qiáng)來(lái)自發(fā)光元件150的光提取效率。
[0024]如圖2B中所圖示的，應(yīng)用反射材料170以便反射可能撞擊側(cè)壁262的光。因?yàn)閭?cè)壁262與光提取表面265非垂直，所以反射光將以與光在側(cè)壁262上的入射角非垂直的角度撞擊表面265或表面155。
[0025]圖2C圖示了來(lái)自發(fā)光器件200的示例發(fā)射。如圖1C的示例中那樣，在逸出錐體168內(nèi)撞擊光提取表面265的光201將通過(guò)表面265逸出。
[0026]以處于逸出錐體168外部的入射角撞擊光提取表面265的光206經(jīng)歷全內(nèi)反射。如與圖1C的現(xiàn)有技術(shù)示例相對(duì)照的，當(dāng)反射光從非垂直側(cè)壁262反射時(shí)，其不以與光206在提取表面265上的入射角垂直的角度撞擊側(cè)壁262。因而，從側(cè)壁262反射的光以與原始經(jīng)內(nèi)部反射的光206的入射角不同的入射角撞擊表面265或表面155。
[0027]在圖2C的示例中，在鏡面反射的情況下，經(jīng)內(nèi)部反射的光206從側(cè)壁262反射并且在逸出錐體168內(nèi)撞擊提取表面265。因?yàn)榉瓷涔猬F(xiàn)在以逸出錐體168內(nèi)的入射角撞擊表面265，所以其作為光206a而通過(guò)表面265逸出。以類(lèi)似方式，原本如果側(cè)壁262與表面265垂直則將從表面265經(jīng)內(nèi)部反射的光207在逸出錐體168內(nèi)撞擊表面265并且作為光207a而通過(guò)表面265逸出。
[0028]要指出的是，即便從側(cè)壁262反射的光不立即在逸出錐體168內(nèi)撞擊表面265，來(lái)自側(cè)壁262的隨后反射也將在光隨后撞擊表面265時(shí)改變光的入射角，并且最終這些反射之一可能在逸出錐體內(nèi)撞擊表面265并且通過(guò)表面265逸出。反之，具有與提取表面165垂直的側(cè)壁的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光器件不向表面165上的入射角引入顯著改變，經(jīng)內(nèi)部反射的光離開(kāi)表面165的幾率基本上為零。
[0029]圖3圖示了預(yù)形成的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件的示例形狀。在圖3中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件360的四個(gè)側(cè)壁362中的每一個(gè)傾斜成“遠(yuǎn)離”發(fā)光元件150，這類(lèi)似于圖2A-2C所圖示的側(cè)壁262。然而，因?yàn)榻?jīng)內(nèi)部反射的光的路徑中的任何非垂直表面的引入將向光提取表面上的入射角引入改變，所以側(cè)壁的傾斜不需要處于任何特定取向。
[0030]具有非垂直表面的預(yù)形成的形狀可以使用各種技術(shù)中的任一個(gè)來(lái)形成，包括鋸切、研磨、鏤銑(routing)、蝕刻等等。在一些實(shí)施例中，用于形成非垂直表面的技術(shù)可以取決于用于創(chuàng)建預(yù)