专利名称：用于使用荧光物质对发光二极管进行波长转换的装置的制作方法
本申请享有1998年10月21日提交的美国在先申请60/105,056的权益。
本发明总地来说涉及发光二极管。具体而言，本发明涉及用于使用荧光物质来对发光二极管进行波长转换的方法和装置。
直到最近，发射波长在紫外线和蓝光之间的光的发光二极管(LED)的外部效率相对于其它诸如发射红光的AlGaAs LED等装置而言是非常低的，例如，在几千分之一的范围内。但是，InGaN/AlGaN量子井装置的成功使得发射波长在紫外线和蓝光之间的LED结构具有与最好的发射红光或黄光的LED相当的效率。例如，据报道InGaN/AlGaN LED在室温下的发射波长为400至450nm时的外部效率达到了10％。参见Nakamura等人的Appl.Phys.Lett.67(13),1995,p.1868；并参见此处引用的授予Nakamura等人的美国专利5,959,307。考虑到InGaN/AlGaN的高折射率，10％的外部效率意味着接近100％的内部效率。由此，这些发射波长在紫外线和蓝光之间的LED的内部效率高于众所周知的发射红光或黄光的LED的内部效率。
由于发射波长在紫外线和蓝光之间的LED的相当高的效率，所以这种装置能够构成一上好的基底用于设计发射具有从绿光到红光的波长的光的装置。然而，已知的系统未能有效地引入发射波长在紫外线和蓝光之间的LED。
本发明涉及一种包括一活性区，一荧光物质层和一反射层的装置。该活性区被构成为可发射具有第一组波长中的第一波段的波长的光。该荧光物质层设置于活性区和一外部介质之间并与该两者接触。该荧光物质层可将从活性区发射的光的第一波段波长转换为第二波段波长。该第二波段波长的中心波长大于所述第一波段波长的中心波长。该反射层光耦合于该活性区。该活性区设置于该反射层和该荧光物质层之间。该反射层被构成为至少可反射第一波段波长和第二波段波长的光。
图1表示根据本发明的一个实施例的发光装置；图2表示根据本发明的另一个实施例的发光装置；图3是表示根据一当前实施例的发光装置的外部效率上限和荧光物质层的折射率的关系曲线图；图4表示根据本发明的一个实施例的具有三种颜色象素的发光装置的一部分；图5表示根据当前层的另一实施例的具有至少一个反射层的发光装置；图6表示根据本发明的又一实施例的具有一反射层的发光装置；图7表示根据本发明的实施例的具有一台式结构的发光装置；图8表示根据本发明的实施例的具有多个象素的发光装置，其中，每个象素都具有一台式的结构。
图1表示根据本发明的一个实施例的发光装置。发光装置100包括接触层110、活性区120、衬底130、荧光物质层140和触点150。活性区120进一步包括器件层121、活性层122和器件层123。
活性区120可以是任何类型的一个或多个层，其可通过受激发射过程来产生具有特定波段波长的光。该特定波段波长可以是由一特定的活性层产生的一大组波长的子集。例如，至少由AlxGa1-xN构成的活性层122可产生具有在约300纳米和约500纳米之间的波段波长的光，其中x的值在0和1之间。这一范围的波长(即300nm至500nm)可被表征为在紫外线和蓝光之间。或者可以说，由活性层122可能产生的波长的组可被描述为可由至少由AlxGa1-xN构成的一活性区产生的波长，其中x的值在0和1之间。
在一实施例中，活性层122可至少由InGaN/AlxGa1-xN构成，器件层121可以是与活性层122接触的一p型AlGaN层，而器件层123可以是设置于活性层122和衬底130之间并与该两者接触的一n型AlGaN层。该类型的活性区已在前面的公开文本中进行了描述。该活性区120可由触点110和触点150激活，这里，触点150具有围绕器件层123的环形形状。
注意术语“器件层”和“活性层”的每一个都可包括多个层，如具有多层的超晶格结构。例如，一个p型器件层可包括整体呈现p型特性的多个层。具体地参见图1，器件层121、活性层122、器件层123的每一个都包括例如具有，如超晶格结构的多个层。
衬底130可以是诸如蓝宝石衬底、碳化硅或其它任何可适合于邻近器件层123构建的材料的任何类型的衬底。
荧光物质层140可以是具有嵌入在粘合剂中的波长转换荧光物质基底(matrix)的任何适当类型的涂层。术语“荧光物质”意指转换入射光波长时能发光的任何物质。“荧光物质”包括，例如，能发光的聚合物。表1表示能够构成荧光物质层140的多个典型涂层。
注意，虽然图1中所示的触点110延伸过器件层121的整个表面，但也可以使触点110具有任何使得通过触点110和150在活性层133中具有适当过剩载流子浓度的结构。例如，触点110可具有环形形状。
(接下页表格)
表1
图2表示根据本发明的另一个实施例的发光装置。图2中所示的发光装置200除了其衬底层210不是设置于活性区和荧光物质层之间，由此使荧光物质层直接与一个器件层接触外，其余都与图1中所示的发光装置100的结构类似。具体而言，发光装置200包括衬底210、触点250、活性区220、荧光物质层230、和触点240。活性区220包括器件层221、活性层222和器件层223。
本发明的实施例的特定的构造依据荧光物质层中的荧光物质的浓度而变化。以下论述两种不同类型的构造并简要说明用于设计每种构造类型的发光装置的方法。
假设活性层中的自发发射(例如，图1所示的活性层122；图2所示的活性层222)各向同性地辐射，并忽略沿背离荧光物质层(例如，图1所示的荧光物质层140；图2所示的荧光物质层230)方向发射的辐射。在这种情况下，如果活性层和荧光物质层之间其它层的反射率都不低于荧光物质层的折射率nc，则由下面的等式来估算耦合率ηc，即由活性层发射的与荧光物质层耦合的辐射部分(1)ηc=1/2(1-(1-(nc/na)2)1/2)在等式(1)中，na为设置于活性区的活性层和荧光物质层之间(但未必与其接触)的活性区的器件层的折射率。例如，如图1所示，na与器件层123相关；如图2所示，na与器件层223相关。
等式(1)考虑了传播进荧光物质层中的激励辐射的全内反射，并忽略了在内部层界面(例如图1中所示的衬底130和荧光物质层140的界面)处的菲涅尔反射。如等式(1)所示，耦合率ηc从活性区到荧光物质层随着荧光物质层折射率nc的增加而增加；然而，荧光物质层和荧光物质层外部的介质(如空气)之间的界面的耦合率随着nc的增加而降低。可用等式(2)来估算荧光物质层和荧光物质层外介质之间的界面的耦合率ηp(2)ηp=1/2(1-(1-(1/nc)2)1/2)*4nc/(1+nc)2≌1/(nc(nc+1)2)在等式(2)中，考虑了荧光物质层与荧光物质层外介质的界面处的菲涅尔反射以及在此界面处的全内反射。等式(1)和(2)的乘积产生(在近似一个光路发射器的情况下)发光装置的外部效率的上限，ηc为nc的函数。
图3是表示根据一当前实施例的发光装置的外部效率上限和荧光物质层的折射率的关系曲线。如图3所示，当nc等于na时，装置的外部效率ηe最大。因此，在最佳条件下，例如在比率匹配的装置中，可忽略装置界面处的菲涅尔反射。当在活性区和荧光物质层之间没有出现插入层或材料时(例如，当如图2所示，未将衬底置于活性区和荧光物质层之间时)，这种考虑是选择具有特定折射率的荧光物质层的一个合理的基础。
然而，当将衬底置于活性区和荧光物质层之间时，例如图1中所示的发光装置100，这样一种方法是不适合的。这种方法在此处不适合是因为衬底130典型地具有比活性区折射率na小的折射率。例如，当衬底130由蓝宝石构成时，其折射率大约为1.75，它比活性区折射率小得多(例如na≌2.25)。具有比衬底的折射率大的折射率的荧光物质层并不能提高外部效率ηe，由此该效率受活性区和衬底间界面的限制。换言之，在nc＞ns的范围内增加nc并不能提高荧光物质泵送(pumping)的效率(即活性区对荧光物质层的耦合率)。
因此，当未将衬底设置于活性区和荧光物质层之间时(例如图2所示的发光装置200)，在荧光物质层(例如荧光物质层230)的折射率基本等于与该荧光物质层邻接的活性区的器件层(例如器件层223)的折射率时，发光装置的外部效率可达到最大。相反，当将衬底置于活性区和荧光物质层之间时(例如图1所示的发光装置100)，衬底(例如衬底130)的折射率和荧光物质层(例如荧光物质层140)的折射率应为基本相等。
上文中的术语“基本相等”意味着实践上可行的接近。换言之，对于未将衬底设置于活性区和荧光物质层之间的发光装置而言，可以选择粘合材料和荧光物质层的荧光物质以使荧光物质层的折射率以实践中可行的程度接近于邻接荧光物质层的活性区的器件层的折射率。或者说，当设计发光装置而在两组可能的粘合材料和用于荧光物质层的荧光物质中进行选择时，应当选择具有与相邻器件层更匹配的折射率的那组粘合材料和荧光物质。
或者，对于衬底设置于活性区和荧光物质层之间的实施例而言，当设计发光装置而在两组可能的粘合材料和用于荧光物质层的荧光物质中进行选择时，应当选择具有与衬底更匹配的折射率的那组粘合材料和荧光物质。
当荧光物质中的荧光物质的浓度低时，上述论述是充分的，因此，荧光物质层的折射率实质上不总是随着光的波长而变化。当荧光物质层的折射率主要由用于荧光物质层的粘合材料的折射率来确定时，荧光物质的浓度较低。换个方式来说，当在与由活性区产生的光相关的波长下的荧光物质层的折射率基本上和在与由荧光物质层进行波长转换的光相关的波长下的荧光物质层折射率相同时，荧光物质的浓度较低。换言之，当荧光物质层具有相对低的分散(dispersion)时，荧光物质的浓度较低。
当荧光物质层在粘合材料中具有高的荧光物质浓度时，存在另一设计思路。在此情况下，荧光物质层很可能在与由发光装置的活性区产生的光相关的波长下具有强的吸收性。因此，在与由活性区产生的光相关的波长下的荧光物质层的折射率nce不同于在与由荧光物质层进行波长转换的光相关的波长下的荧光物质层的折射率ncr。此时，使用例如搀杂离子受激Cds和Zns荧光物质以及由于有机物质中的强的Frank-Condon变换而造成的有机染料荧光物质。
在荧光物质层的折射率随着波长改变时，对粘合材料和荧光物质的选择应当使在与由活性区产生的光相关的波长下的荧光物质层的折射率nce基本等于与荧光物质层相邻并接触的层的折射率(例如图1所示的衬底130或图2所示的器件层223)。如果nce≈na，则不会产生任何反射损失，且所有在荧光物质层方向上传播的产生于活性区中的光都会被转换为波长转换光。类似地，对粘合材料和荧光物质的选择也应使在与由荧光物质层进行波长转换的光相关的波长下的荧光物质层的折射率ncr基本等于荧光物质层外部介质的折射率。这种介质可以是，例如环氧树脂(具有例如在1.4到1.6之间的折射率)、空气、水、真空或其它类型的具有其各自折射率的介质。
上文中的术语“基本相等”意味着实践中可行的接近。换言之，对于将衬底设置于活性区和荧光物质层之间的发光装置而言，可以选择粘合材料和荧光物质以使在与由活性区产生的光相关的波长下的荧光物质层的折射率nce以实践中可行的程度接近于衬底的折射率。类似地，可选择在由与荧光物质层进行波长转换的光相关的波长下的荧光物质层的折射率ncr以使其以实践中可行的程度接近于荧光物质层外部的介质的折射率。
考虑到所研究的荧光物质的波长转换的内部效率接近100％，所以，荧光物质层的折射率nc的分散可导致装置外部辐射率的绝对值增加。使用等式(2)给出的ηe的近似值，波长转换辐射的外部效率与不具有荧光物质涂层的紫外线/蓝光发光装置的效率的比率等于0.5na(na+1)2/ncr(ncr+1)2。因为只有一半的波长转换辐射在发光表面的方向上传播，所以使用系数0.5。尽管如此，如果例如na=nce=2.5，并且ncr=1.5，则可期望波长转换辐射的量子效率比紫外线/蓝光发光装置的效率高50％，并且，即使在到目前为止的在一条光路模型的框架中，其绝对值也能达到5％。
图4表示根据本发明的一个实施例的具有三种颜色象素的发光装置的一部分。发光装置400可以包括衬底410，器件层420，象素430、440和450。每个象素430、440和450代表显示应用的一种单独的颜色。例如，象素430可产生具有对应于红光的波长的光，象素440可产生具有对应于绿光的波长的光，象素450可产生具有对应于蓝光的波长的光。当然，虽然图4表示了发光装置的一个实例的一部分(即，具有三个象素的部分)，但这种发光装置可包括排列为例如一二维阵列的多个象素。在这种构造中，可单独地访问每个象素以提供一颜色显示。
象素430进一步包括触点431、荧光物质层432、器件层433、活性层434和触点435。对于象素430，活性区434可定义为器件层433、活性层434和与活性层434和触点435相邻并接触的部分器件层420。
象素440进一步包括触点441、荧光物质层442、器件层443、活性层444和触点445。对于象素440，活性区444可定义为器件层443、活性层444和与活性层444和触点445相邻并接触的部分器件层420。
最后，象素450进一步包括触点451、荧光物质层452、器件层453、活性层454和触点455。对于象素450，活性区454可定义为器件层453、活性层454和与活性层454和触点455相邻并接触的部分器件层420。
选择荧光物质层432、442和452以使每个相应的象素430、440和450能分别发射具有分别对应于、通常为红光、绿光和蓝光的波长的光。具体而言，象素450能够发射中心波长在约400纳米和约500纳米之间波段的波长的光。象素440能够发射中心波长在约430纳米和约650纳米之间波段的波长的光。象素430能够发射中心波长在约550纳米和约750纳米之间波段的波长的光。
在另一可选择的实施例中，不必存在与可产生约400纳米和约550纳米之间的波长(即蓝光波长)的光的象素相关的荧光物质层。换言之，可选择与蓝光波长相关的象素的活性层以使活性层产生具有主要为蓝光波长的光。不必存在相关的荧光物质层来进行波长转换。这样，产生于活性层中的光可恰好直接发射给相关象素。
在处理多路径光时，发光装置的外部效率会大幅度增加。由活性层产生的沿背离波长转换荧光物质层的方向传播的光可被反射回来，因此可加倍活性层泵送入荧光物质层中的效率。例如，可将反射层光耦合于该活性区。这里用的术语“光耦合”表示使从活性区发射的光可被反射层反射的操作上的相关。例如，反射层可与活性层邻接并接触，或可将一插入层(例如衬底)设置于该反射层和活性层之间。
另外，可将另一波长可选择的反射层设置于活性区和荧光物质层之间。这种波长可选择的反射层可使在活性区内产生的光被发射并使由荧光物质层产生的光向着发光装置的发光表面被反射回来。例如，可在蓝宝石衬底上生长多个波长可选择的反射GaN/AlGaN滤光器。
图5表示根据当前层的另一实施例的具有至少一个反射层的发光装置。发光装置500包括衬底510、触点560、反射层520、活性区530、反射层540、荧光物质层550和触点570。活性区530包括器件层531、活性层532和器件层533。在该实施例中，反射层520被构成为可反射具有由活性区530的活性层532产生的波段波长的光，以及具有在荧光物质层550中产生的第二波段波长的荧光物质转换光。换言之，活性层532可产生向发射层520传播的具有第一波段波长(例如，主要是蓝色的光)的光。类似地，光可由荧光物质层550进行波长转换并向反射层520传播。这种情况下，反射层520可反射具有第一波段波长的光和具有第二波段波长的光(即，由荧光物质层500进行波长转换的光)。
反射层540可以是一波长可选择的反射层。换言之，反射层540可构成为使得具有第一波段波长的光(即由活性层532产生的光)被发射，而由荧光物质层550产生的具有第二波段波长的光(即波长转换光)在反射层540和荧光物质层550的交界处被反射。通过在该交界处反射该波长转换光，使得此光更有效地离开发光装置500，而不必穿过发光装置500的其它层(例如器件层533、活性层532、器件层531)传播。
在另一可选择的实施例中，仅能出现一个反射层。换言之，在另一实施例中，在器件层和荧光物质层之间没有反射层时，可在位触点和器件层之间出现一反射层。在另一实施例中，与上述情况相反；换言之，在触点和器件层之间没有出现反射层时，可在器件层和荧光物质层之间出现一反射层。
图6表示根据本发明的又一实施例的具有一反射层的发光装置。发光装置600包括荧光物质层610、触点620、活性区630、触点640、反射层650和衬底660。活性区630包括器件层631、活性层632和器件层633。
反射层650被构成为可反射具有第一波段波长的光(例如，由活性区630的活性层632产生的光)和具有第二波段波长的光(例如，由荧光物质层610进行波长转换而产生的光)。换言之，由活性层632产生的光可沿反射层650的方向传播，在荧光物质层610中通过波长转换产生的光也可沿反射层650的方向传播。具有任一这些波段波长的光可被反射层650反射并被改变方向朝向荧光物质层610，在这里，光最终离开发光装置600。
虽然图6中未示，但可在器件层631和荧光物质层620之间设置一波长可选择反射层。这种波长可选择反射层可被构成为使得具有第一波段波长的光(即由活性层632产生的光)被发射，而由荧光物质层620产生的具有第二波段波长的光(即波长转换光)在波长可选择反射层和荧光物质层620之间的交界处被反射。
图6所示的反射层的概念也可用于本发明的其它实施例，像例如图4中所示的发光装置400。在这种实施例中，在器件层420和衬底410之间可加一反射层。在这种实施例中，该反射层反射由活性层434、444和454产生的所有波长的光以及在荧光物质层432、442和452中产生的波长转换光。换个说法，这种反射层可反射具有例如，在活性层产生的主要是紫外线至蓝光波长的光，也能反射具有与象素450相关的主要为蓝色的、由象素440产生的绿色的和由象素430产生的红色的波长转换光。类似地，也可在荧光物质层432和器件层433之间设置一波长可选择反射层。
上述的发光装置的外部效率可通过收集沿与平行于器件层的平面方向接近的方向(即，与平行于穿出发光装置的方向接近的方向)发射的光来提高。因为活性区的GaN器件层的有效折射率比衬底的高，所以它们形成一波导。装置的倾斜侧壁(例如台式结构)可将波导辐射改变为沿发射表面(即荧光物质层的外表面)的方向，由此又几乎使发光装置的外部效率增加了一倍。上述引入反射层和台式结构的发光装置在整个可见光频谱中可能使装置获得高达20-30％的外部效率。
图7表示根据本发明的实施例的具有一台式结构的发光装置。发光装置700包括触点710、活性区720、触点730、衬底740和荧光物质层750。活性区720包括器件层721、活性层722和器件层723。衬底740包括第一边741、第二边742和侧壁743。在图7中，光线组760、770和780表示在发光装置700传播的光。
衬底740为一台式结构。具体而言，衬底740具有一倾角为θ的侧壁740，它与衬底740的第二边742的表面不垂直。换言之，由为衬底740的第一边741的面积比衬底740的第二边742的小，因此衬底740形成的侧壁743是倾斜的。
一介质被设置于衬底740的侧壁743的外部并与之接触。该外部介质具有自己的折射率且在图7中被标记为790。
适于侧壁743的特定倾角取决于衬底的折射率和外部介质790的折射率。具体而言，因为根据Snell’s定律，衬底740中发射的光在侧壁743上相互作用，所以外部介质790的折射率和衬底740的折射率为影响上述特定倾角的因素。外部介质790可以是，例如环氧树脂(具有例如1.4至1.6之间的折射率)、空气、真空或其它类型的具有各自折射率的介质。衬底740的折射率可以是在例如1.75至2.0之间。
可根据全内反射由衬底740的特定折射率和外部介质790的折射率来确定在衬底740中传播的光如何被反射。下述关系式可定义一最佳倾角θ≤90°-arcsin(n2/n1)，其中，n1为衬底740的折射率，n2为外部介质790的折射率。
当然，通过使n2与发光装置的其它层的折射率相等和使n1与该层的外部介质的折射率相等，也可将这一关系式推广到该装置的其它层。这样，就象是衬底的侧壁可倾斜一样，器件层721、活性层722和器件层723的相应侧壁也可倾斜。层721、722和723的侧壁的倾角可以与衬底740的侧壁743的倾角相同或是不同。换言之，在第一器件层、活性层、第二器件层和/或衬底的侧壁中，至少有一个侧壁倾斜，使得更多的光能射向发光表面。
举例说明，当外部介质为折射率为1.4至1.7之间的环氧树脂，衬底为折射率为约1.75的蓝宝石衬底，且活性区的层的折射率为约2.0时，发光装置的侧壁的倾角θ将在约40度和60度之间。
通过在侧壁743上全内反射传播方向不同的光线，诸如光线770和780，可使更多的光通过荧光物质层750而射出发光装置700。
图8表示根据本发明的实施例的具有多个象素的发光装置，其中，每个象素都具有一台式的结构。发光装置800包括衬底810、器件层820和象素830、840和850。象素830包括触点831、荧光物质层832、器件层833、活性层834和触点835。类似地，象素840包括触点841、荧光物质层842、器件层843、活性层844和触点845。类似地，象素850包括触点851、荧光物质层852、器件层853、活性层854和触点855。
与图7中所示的发光装置700所述的台式结构相似，图8中所示的发光装置800的一个给定象素或多个象素可具有台式结构。下面的论述涉及象素830，类似的结构也可用于象素840和850，以及发光装置800的其它任何排列为二维象素阵列的象素(未示出)。
设置于荧光物质层832和活性层834之间并与该两者接触的器件层833具有一与活性层834邻接的第一边和与荧光物质层832和侧壁836邻接的第二边。在图8中，侧壁836外部的介质被标记为860，并具有其自己的折射率。
侧壁836可倾斜θ角。该倾角θ应当小于90度，并如上所述，根据上述的θ、外部介质折射率和器件层833的折射率之间的关系，可在40和60度之间变化。注意，活性层834和与活性层834相邻的部分器件层820的类似侧壁也可倾斜一角度，该倾角例如为θ。
当然应该明白，尽管参照一些特定的构造对本发明进行了描述，但对于本领域的普通技术人员而言，其它构造也是明显的。例如，虽然图中示出了发光装置的具有一些特定构造的横截面视图，但是也可使用不同的构造，从而装置的俯视图可以例如是矩形、圆形或任何其它适当的形状。值得注意的是，图中所表示的发光装置是不成比例的。图中所示的和这里讨论的发光装置可以被形成为各层直接设置于一起的单片结构。
权利要求
1.一种装置，包括一活性区，所述活性区被构成为可发射具有第一组波长中的第一波段波长的光；一设置于所述活性区和一外部介质之间并与该两者接触的荧光物质层，所述荧光物质层被构成为可将从所述活性区发射的第一波段波长的光转换为第二波段波长的光，其中，第二波段波长的中心波长大于第一波段波长的中心波长；和一反射层，其光耦合于所述活性区，所述活性区设置于一反射层和所述荧光物质层之间，所述反射层被构成为至少可反射第一波段波长和第二波段波长的光。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述活性区具有一活性层，一第一器件层和一第二器件层，且该第一器件层位于所述反射层和所述活性区的活性层之间并与该两者接触。
3.如权利要求2所述的装置，还包括一置于所述荧光物质层和活性区的第二器件层之间的衬底；一置于所述衬底和所述荧光物质层之间并与该两者接触的第二反射层，所述第二反射层被构成为可反射从所述活性区发射的第一波段波长的光，所述第二反射层被构成为可反射从所述荧光物质层发射的第二波段波长的光。
4.如权利要求1所述的装置，还包括一衬底，所述活性区具有一活性层、一第一器件层和一第二器件层，所述反射层位于所述衬底和所述活性区的第一器件层之间并与该两者接触。
5.如权利要求4所述的装置，还包括一第二活性区，该活性区被构成为可发射具有第一波段波长的光；一设置于所述第二活性区和外部介质之间并与该两者接触的第二荧光物质层，所述第二荧光物质层被构成为可将由所述第二活性区发射的第一波段波长的光转换为第三波段波长的光，其中，第三波段波长的中心波长大于第一波段波长的中心波长；和一第三活性区，所述第三活性区具有一活性层、一第一器件层和一第二器件层，所述第三活性区的第二器件层设置为与所述反射层相邻并与之接触，所述第三活性区被构成为可发射具有第一波段波长的光，所述反射光还与所述第二活性区和所述第三活性区光耦合，所述第二活性区设置于所述反射层和所述第二荧光物质层之间，所述反射层被构成为可反射第三波段波长的光。
6.一种装置，包括一活性区，其具有一活性层、一第一器件层和一第二器件层，所述活性区的活性层被构成为可发射具有第一组波长中的第一波段波长的光；一荧光物质层，所述活性区的第一器件层设置于所述荧光物质层和所述活性区的活性层之间并与该两者接触，所述荧光物质层被构成为可将从所述活性区发射的第一波段波长的光转换为第二波段波长的光，其中，第二波段波长的中心波长大于第一波段波长的中心波长，第一器件层具有一第一边、一第二边和一位于第一边和第二边之间的侧壁，该第一边具有第一面积并与所述活性区的活性层相邻，该第二边具有比第一面积大的第二面积，并与所述荧光物质层相邻，该侧壁自第一器件层的第二边倾斜一角度，该角度小于90度。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述角度实质上在约40度和约60度之间。
8.如权利要求6所述的装置，其中所述衬底具有一第一折射率，所述衬底的侧壁与一具有第二折射率的外部介质相邻并接触，所述角度实质上小于90度减去第二折射率除以第一折射率的反正弦。
9.如权利要求6所述的装置，其中所述活性区的活性层具有一侧壁，该侧壁具有该第一器件层的侧壁的角度，且所述活性区的第二器件层具有一侧壁，该侧壁具有该第一器件层的侧壁的角度。
10.如权利要求6所述的装置，还包括一第二活性区，包括一第二活性层、一第三器件层和一第四器件层，所述第二活性区的第二活性层被构成为可发射具有第一波段波长的光；一第二荧光物质层，所述活性区的第三器件层置于所述第二荧光物质层并与其接触，所述荧光物质层被构成为可将从所述第二活性区发射的第一波段波长的光转换为第三波段波长的光，其中，第一波段波长的中心波长大于第一波段波长的中心波长，所述第三器件层具有一第一边、一第二边和一位于第一边和第二边之间的侧壁，该第三器件层的第一边具有第一面积并与所述第二活性区的第二活性层相邻，该第三器件层的第二边具有一比第三器件层的第一面积大的第二面积，并与所述荧光物质层相邻，第三器件层的侧壁自第三器件层的第二边倾斜一第二角度，该第二角度小于90度。
全文摘要
本发明涉及一包括一活性区、一荧光物质层和一反射层的装置。该活性区可发射具有第一组波长中的第一波段波长的光。该荧光物质层设置于活性区和一外部介质之间并与该两者接触。该荧光物质层可将从活性区发射的第一波段波长的光转换为第二波段波长的光。第二波段波长的中心波长大于第一波段波长的中心波长。该反射层光耦合于该活性区。该活性区设置于该反射层和该荧光物质层之间。该反射层被构成为至少可反射第一波段波长和第二波段波长的光。
文档编号H01L33/20GK1324494SQ9981248
公开日2001年11月28日 申请日期1999年10月21日 优先权日1998年10月21日
发明者德米特里·Z·加尔布佐夫, 约翰·C·康诺利, 小罗伯特·F·卡尔利切克, 伊恩·T·弗格森 申请人:萨尔诺夫公司, 埃姆科公司