发明名称 形成于一发光装置之表面以改善光撷取之光学元件
摘要 一种发光装置,包括有一弗瑞斯诺透镜及/或一形成于一半导体光发射器的表面之全相散光器,用以改善光的撷取以及一种形成此一发光装置的方法。同样地,该发光装置也包括有一光学元件,其压印在一表面上用以改善光的撷取,以及该压印方法,用以形成此一装置。一光学元件形成在一半导体光发射器的表面上可以减少反射损失以及因全反射所引起的损失,藉此可改善光的撷取效率。一弗瑞斯诺透镜及/或一全相散光器可以利用湿式化学蚀刻或是乾式蚀刻技术形成于一表面上,像是电浆蚀刻法,反应离子蚀刻法,及化学辅助离子光束蚀刻法,可选择性地与平板印刷技术一起使用。此外,一弗瑞斯诺透镜及/或一全相散光器可以利用铣,刻划或蚀入到该表面。压印为用以形成一光学元件的替代方法,也可以用以形成一弗瑞斯诺透镜及/或一全相散光器于一半导体光发射器的表面。压印法包括施压一压印方块于一发光二极体的表面。此压印方块所具有的形状及模式是反向于所要的光学元件的形状及模式。压印程序可以任意地在晶圆结合程序之前、之后、或是同时地进行。或者,一材料可以先压印,稍后再结合到该半导体光发射器上。
申请公布号 TW541719 申请公布日期 2003.07.11
申请号 TW091106227 申请日期 2002.03.27
申请人 露明光学公司 发明人 道格拉斯 W 波西奥斯;麦克 D 卡拉斯;格格利亚 E 荷夫勒
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种形成一光发射装置之方法,该方法包含:形成弗瑞斯诺透镜以及全相散光器中至少一者于一半导体光发射器中至少一表面上,以影响该半导体光发射器所发射的光。2.如申请专利范围第1项之方法,其中该半导体光发射器至少具有一光撷取表面,光预期从此处可被撷取,以及其中该形成是完成于该半导体光发射器中至少一表面上。3.如申请专利范围第1项之方法,其中该形成包含施压一压印方块于该半导体光发射器中至少一表面上。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该形成可以同时与一晶圆结合程序执行,该晶圆结合程序包含:移除该半导体光发射器的一第一基材;及结合一第二基材于该半导体光发射器。5.如申请专利范围第1项之方法,其中该形成包含至少一种方法是从蚀刻、铣削、消融、加工、刻划、放电加工、及压印中选出。6.如申请专利范围第1项之方法,尚包含:下斜该半导体光发射器的一或更多边。7.如申请专利范围第1项之方法,其中该半导体光发射器具有一光发射层,该方法尚包含:局限所发射的光于该半导体光发射器中预先选定的一段。8.如申请专利范围第7项之方法,其中该局限包含至少一种方法是从应用该Holonyak程序、采用选择区域长成、采用选择区域结合、采用扩散、以及采用离子注入中选出。9.如申请专利范围第1项之方法,尚包含:将一反射材料涂覆于该半导体光发射器中一或更多表面。10.如申请专利范围第1项之方法,尚包含:将一反射材料涂覆于该弗瑞斯诺透镜,或该全相散光器。11.如申请专利范围第2项之方法,尚包含:形成一光学元件于相对该撷取表面的表面上。12.一种光发射装置,包含:一半导体光发射器;及一第一光学元件,其形成在该半导体光发射器中至少一表面上,该第一光学元件包含弗瑞斯诺透镜以及全相散光器的其中之一。13.如申请专利范围第12项之装置,尚包含:一反射材料涂覆于该装置中至少一表面上。14.如申请专利范围第12项之装置,其中该半导体光发射器的一光发射层的制造,主要是用以发射光子往该第一光学元件中预先选定的一段。15.如申请专利范围第12项之装置,其中光发射装置中至少一表面是被下斜。16.如申请专利范围第12项之装置,其中该半导体光发射器是一局限发射的点发光二极体。17.如申请专利范围第12项之装置,其中该半导体光发射器及该第一光学元件包含(AlxGa1-x)yIn1-yP,此处0≦x≦1及0≦r≦1。18.如申请专利范围第12项之装置,其中该发光二极体包含一III族-氮化物半导体混合物以及该第一光学元件包含碳化矽与石墨的其中之一。19.如申请专利范围第12项之装置,其中该半导体光发射器及该第一光学元件包含铝镓砷半导体混合物。20.如申请专利范围第12项之装置,其中该半导体光发射器具有一覆晶技术的组态。21.如申请专利范围第12项之装置,其中该半导体光发射器具有一组态,其中该半导体光发射器中的一光发射层实质上垂直于该弗瑞斯诺透镜。22.如申请专利范围第12项之装置,其中该装置的辐射模式是操控于该比値,其値为该第一光学元件的焦距长度比上该第一光学元件与该半导体光发射器中一光发射层间的距离。23.如申请专利范围第12项之装置,其中该第一光学元件是设计用以达到光聚焦、光准直、以及光发散的其中之一。24.如申请专利范围第12项之装置,其中该第一光学元件是设计用以将光导向一预先选定的方向。25.如申请专利范围第12项之装置,尚包含:一第二光学元件在该半导体光发射器中的一表面,其相对于具有该第一光学元件的表面。26.如申请专利范围第25项之装置,其中该弗瑞斯诺透镜以及该全相散光器中至少一者是设计用以聚光。27.一种形成一光发射装置之方法,该方法包含:压印至少一光学元件于一半导体光发射器中至少一表面上,以影响该半导体光发射器所发射的光。28.如申请专利范围第27项之方法,尚包含:将一反射材料涂覆于该光发射器中一表面。29.如申请专利范围第27项之方法,其中该压印完成于至少该半导体光发射器中的一半导体层及一基材层其中之一。30.如申请专利范围第29项之方法,其中该半导体层包含一可穿透的铝相关化合物。31.如申请专利范围第27项之方法,其中该施压是执行于高温之下,该高温高于室温。32.如申请专利范围第31项之方法,尚包含降低该高温以协助该压印方块于该施压之后,与该半导体光发射器分开。33.如申请专利范围第32项之方法,其中该高温是高于此材料的延性转换温度,此材料组成至少一表面让该弗瑞斯诺透镜形成于其上。34.一种光发射装置,包含:一半导体光发射器;及至少一光学元件,压印于半导体光发射器中至少一表面,其中该光学元件是一第一光学元件。35.如申请专利范围第34项之装置,其中该半导体光发射器的一光发射层的制造,主要是用以发射光子往该第一光学元件中预先选定的一段。36.如申请专利范围第34项之装置,其中该光发射及该第一光学元件包含(AlxGa1-x)yIn1-yP,此处0≦x≦1及0≦y≦1。37.如申请专利范围第34项之装置,其中该半导体光发射器包含一III族-氮化物半导体混合物以及该第一光学元件包含碳化矽与石墨的其中之一。38.如申请专利范围第34项之装置,其中该半导体光发射器及该第一光学元件包含铝镓砷半导体混合物。39.如申请专利范围第34项之装置,其中该发光二极体具有一覆晶技术的组态。40.如申请专利范围第34项之装置,其中该发光二极体具有一组态,其中该发光二极体中的此光发射层实质上垂直于该弗瑞斯诺透镜。41.一种发光二极体阵列,包含复数的光发射装置,一光发射装置包含:一半导体光发射器;及弗瑞斯诺透镜以及全相散光器的其中之一,其形成在该半导体光发射器中一表面上。42.一种光发射阵列,包含复数的光发射装置,一光发射装置包含:一半导体光发射器;及一光学元件,压印在该半导体光发射器的一表面上。43.一种显示装置,包含至少一蓝色光发射装置,至少一绿色光发射装置,及至少一红色光发射装置,其中至少该蓝色光发射装置,绿色光发射装置,及红色光发射装置中之一包含:一半导体光发射器;及一弗瑞斯诺透镜以及一全相散光器的其中之一,其形成在该半导体光发射器中一表面上。44.一种显示装置,包含至少一蓝色光发射装置,至少一绿色光发射装置,及至少一红色光发射装置,其中至少该蓝色光发射装置,绿色光发射装置,及红色光发射装置中之一包含:一半导体光发射器;及一光学元件,压印在该半导体光发射器的一表面上。45.一种用以形成一光发射装置之方法,该方法包含:压印一光学元件于一材料中,该材料是可穿透的对于该光发射装置所发射出的光;及结合该光学元件到一半导体光发射器。图式简单说明:图1是一图表,说明一先前技艺所作的半导体光发射器。图2A是一平面视图,说明一弗瑞斯诺透镜,其具有均匀分布不同高度的沟槽,其设计用以聚集光。图2B说明一些剖面图,关于一聚集透镜及图2A的弗瑞斯诺透镜。图3A是一平面视图,说明一弗瑞斯诺透镜,其具有均匀分布不同高度的沟槽,其设计用以发散光。图3B说明一些剖面图,关于一发散透镜及图3A的弗瑞斯诺透镜。图4A是一平面视图,说明一收敛弗瑞斯诺透镜,其具有均匀高度的沟槽,其中该沟槽的间隔是离该透镜中心远近的一函数。图4B说明一些剖面图,关于一聚集透镜及图4A的弗瑞斯诺透镜。图5A是一平面视图,说明一发散弗瑞斯诺透镜,其具有均匀高度的沟槽,其中该沟槽的间隔是离该透镜中心远近的一函数。图5B说明一些剖面图,关于一发散透镜及图5A的弗瑞斯诺透镜。图6是一平面视图,说明一弗瑞斯诺透镜,其具有的沟槽并没有与该透镜中心附近同中心。图7A是一图示,说明一光发射装置,根据本发明,其具有一光准直弗瑞斯诺透镜形成于某一撷取表面。图7B是一图示,说明一光发射装置,根据本发明,其具有一光聚焦弗瑞斯诺透镜形成于某一撷取表面。图7C是一图示,说明一光发射装置,根据本发明,其具有一光发散弗瑞斯诺透镜形成于某一撷取表面。图8A是一图示,说明一光发射装置,其具有一表面是形成成一光学元件。图8B是一平面视图,说明根据本发明所使用的一全像散光器表面。图9是一图示,说明该压印程序与该晶圆结合程序的整合示范。图10是一图示,说明一弗瑞斯诺透镜形成于一带有斜边的发光二极体表面。图11是一图示,说明一弗瑞斯诺透镜形成于一带有异向性天生氧化物形成的局限发射点发光二极体。图12是一图示,说明一发光二极体,其具有光准直弗瑞斯诺透镜形成于半导体光发射器的两相对的表面上,其中一透镜涂上一层反射材料。图13是一图示,说明一发光二极体,其具有两弗瑞斯诺透镜形成于半导体光发射器的两相对的表面上,其中涂有一层反射材料的一透镜可以聚光到该作用层上。图14是一图示,说明一光聚焦弗瑞斯诺透镜形成于半导体光发射器的一表面上,其并非一撷取表面,以增加在轴上的强度。图15是一图示,说明一发散弗瑞斯诺透镜形成于半导体光发射器的一表面上,其并非一撷取表面且涂有一层反射材料。图16是一图示,说明一光发射装置使用覆晶技术的组态。图17是一图示,说明一光发射装置,其具有一作用层其实质上垂直于该弗瑞斯诺透镜。图18是一图示,说明位于单一基板上的一二极体阵列。图19是一图示,说明一显示装置是根据本发明的光发射装置所组成。
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