具有集成光学过滤元件的彩色LED的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术具有集成光学过滤元件的彩色led技术领域1.本发明总体上涉及具有集成滤色器元件的led的制造。通过将无源光学过滤元件直接形成到led结构中，可以改善宽光谱彩色led的性能特性，该led结构可以形成微led阵列或显示系统的一部分。背景技术：2.可以制造具有宽范围光学发射特性的半导体发光器件（led）。例如，基于ingan的led能够发射可见光谱中任何颜色的光，这使得它们对于显示应用有吸引力。然而，基于ingan的led以一些独特的特性——包括随着工作电流密度的增加，发射光谱（lc）的质心波长向更短波长移动的趋势——为特征。这一特性部分是由于注入载流子对内部电场的屏蔽。第二个特性是光谱半峰全宽（fwhm）变宽的趋势，特别是对于较长的lc范围。对于红光范围内的ingan光谱，fwhm可以宽至50-70nm。应当注意，ingan红色led的fwhm可以很宽，使得输出功率的相当大的份额在红外范围内发射。这一特性是部分由于铟浓度越高，ingan量子阱（qw）的不均匀性越大。3.ingan光谱的这些特性具有观察意义。lc随驱动电流的移动使其难以彼此独立地控制光学输出功率和发射颜色。需要更大的电流来增加输出功率，但是更大的电流也导致颜色改变。例如，绿色led的发射在较高电流下呈现蓝绿色外观，而红色led的发射呈现黄色。当以固定电流操作led时，宽发射光谱具有附加的意义。人眼对绿光和黄光比对蓝光和红光更敏感。这意味着红色或蓝色led光谱的一小部分延伸到黄绿色范围内，对由眼睛感知的颜色（主波长）具有不成比例的大影响。尽管lc为625nm的ingan led发射的辐射通量的》90%都在红色范围内，但其主波长（ldom）是橙色的，因为其光谱的一个小“尾巴”延伸到了更短的波长。lc随电流密度的宽fwhm和移动迄今为止已经阻碍了红色ingan led在许多应用中的采用。4.已经进行了一些尝试来提供改进的ingan光谱。例如，danesh等人的美国专利10361341公开了在低电流密度（1.2a/cm2）下测量的红色ingan led光谱，鉴于随着电流密度增加的（lc）移动，这是要求最低的操作条件。然而，许多应用需要高得多的电流密度来获得所需的通量。5.ingan led（尤其是具有高色域的led显示器）需要改进的结构和元件。这种显示器可能需要长达625nm的峰值或主波长（ldom）。在现有技术中，620nm的ldom在低驱动电流密度下用ingan几乎是不可能的，并且在更高的电流密度下是不可能的。这种限制妨碍了具有高色域的显示器的制造，该显示器具有由相同ingan材料体系制成的所有三个发射器（例如，rgb）。由于将来自不同材料体系的led集成到同一显示器中的复杂性，优选的是将ingan用于所有三种颜色，而不是将基于gaas的材料或其他led材料用于显示器中的红色像素。技术实现要素：6.根据本发明的实施例，红色led包括具有有源ingan层的半导体led层，该有源ingan层的本征发射光谱的ldom在从580nm至620nm的范围内。滤光器位于半导体led层之上，以过滤本征发射光谱的较短波长，并将ldom向较长波长移动5nm至20nm。7.在另一个实施例中，蓝色led包括具有有源ingan层的半导体led层，该有源ingan层发射主波长大于470nm且色彩饱和度小于93%的本征光谱。滤光器位于半导体led层之上，以滤除发射的本征光谱的较长波长，并将色彩饱和度增加至少3个百分点。8.在另一个实施例中，红外led包括具有有源ingan层的半导体led层，该有源ingan层发射质心wl在从640nm至740nm范围内的本征光谱。滤光器位于半导体led层之上，以滤除发射的本征光谱的较短波长部分，并将质心wl增加10nm至100nm。9.在另一实施例中，绿色led包括具有有源ingan层的半导体led层，所述有源ingan层发射主波长小于535nm且色彩饱和度小于90%的本征光谱。滤光器位于半导体led层之上，以滤除发射的本征光谱的较短波长，并将色彩饱和度增加至少3个百分点。10.在一些实施例中，滤光器可以位于半导体层上方，并相对于半导体led层进行直接集成、接触定位、或位于中间透明层上中的至少一种。11.在一些实施例中，透明导电层附接至半导体led层，且滤光器附接至透明导电层。12.在一些实施例中，透明蓝宝石层在第一侧上附接至半导体led层，并且滤光器在第二侧上附接至透明蓝宝石层。13.在一些实施例中，滤光器包括吸收材料。14.在一些实施例中，滤光器包括ii-vi族半导体。15.在一些实施例中，滤光器包括至少一种金属材料。16.在一些实施例中，滤光器包括波长选择反射镜。17.在一些实施例中，led为微led。18.在一些实施例中，led形成rgb显示器的一部分。附图说明19.参考以下各图描述了本公开的非限制性和非穷尽性实施例，其中除非另有说明，否则遍及各个图类似的附图标记指代类似的部件。20.图1为直接与包括有源发光区的半导体层集成的滤光器的未按比例图示；图2a为形成于透明导电层上的滤光器的未按比例图示，该透明导电层形成于包括有源发光区的半导体层之上；图2b为在透明衬底上形成的滤光器的未按比例图示，该透明衬底在包括有源发光区的半导体层之上；图3a示出了选定金属的光学反射率与波长的曲线图；图3b示出了具有非过滤ito/ag电极和过滤ito/cu电极的led的电致发光（el）强度与波长的曲线图；图4a示出了从蓝宝石穿过干涉滤光器到空气的透射特性，该干涉滤光器具有多个tio2和sio2层，以抑制ingan红色led的较短波长发射；图4b示出了未滤光led和使用图4a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图；图5a示出了从蓝宝石穿过干涉滤光器到空气的透射特性，该干涉滤光器具有多个sinx和sio2层，以抑制ingan红色led的较短波长发射；图5b示出了未滤光led和使用图5a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图；图6a示出了集成有led半导体层的滤光器的透射特性；图6b示出了未滤光led和使用图6a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图；图7a示出了复合反射镜（ito/电介质叠层/ag）的反射特性，该复合反射镜设计用于滤除蓝色led发射的较长部分；图7b示出了未滤光led和使用图7a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图；图8a示出了从蓝宝石穿过干涉滤光器到空气的透射特性，该干涉滤光器具有多个sinx和sio2层，以抑制ingan蓝色led的较长波长发射；图8b示出了未滤光led和使用图8a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图；图9a示出了用于透射ingan led发射光谱的红外部分并阻挡ingan led发射光谱的可见部分的滤光器涂层的蓝宝石到空气的透射特性；图9b示出了未滤光led和使用图9a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图；图10a示出了用于透射ingan led发射光谱的绿色部分并阻挡ingan led发射光谱的蓝色部分的滤光器涂层的蓝宝石到空气的透射特性；以及图10b示出了未滤光led和使用图10a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。具体实施方式21.图1为位于包括有源发光区的半导体层上方的滤光器的未按比例图示。在一些实施例中，滤光器可以是吸收滤光器，而在其他实施例中，可以使用反射镜滤光器。如图1所示，led 100包括支撑半导体led层120的衬底110和形成为与半导体led层120接触以阻挡选定波长的光的滤光器130。从半导体层120发射的至少一些光必须穿过滤光器130。滤光器130可以直接与半导体层120集成（如所示），形成为接触半导体层；或者位于一个或多个中间透明层上。22.衬底110可以由图案化或未图案化的蓝宝石、硅或碳化硅形成，其能够支撑外延生长或沉积的半导体led层120。在一个实施例中，半导体p层可以顺序生长或沉积在n层上，在层间的结处形成有源区。能够形成高亮度发光器件的半导体材料可以包括但不限于iii-v族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金（也称为iii族氮化物材料）。在一个实施例中，可以生长n型gan层、发红光的ingan qw有源区、和p型gan层。23.在半导体led层120外延生长后，可以使用用于制造薄膜倒装芯片（tffc）led产品的常规晶圆制造工艺。在切割衬底110的光电化学表面纹理化以形成包括一个或多个led的瓦片（tile）之后，可以清洁该瓦片，并然后将该瓦片装载到rf溅射沉积腔中。在一个实施例中，吸收期望波长的滤光器130可以包括具有近似组分cdse0.4s0.6的多晶ii-vi族半导体合金，并且可以使用合金靶将800nm的厚度沉积在瓦片上，从而共形地涂覆纹理化的gan发光表面。典型地，吸收滤光器涂层对于波长大于610nm的光透射率大于60%，并且对于波长小于600nm的光透射率接近于零。24.也可以使用ii-vi族半导体中的各种吸光材料。典型地，这种吸光材料具有直接带隙，该直接带隙给出了高吸收，在绿色和近红外之间的光谱范围内具有锐利的截止波长。例如，替代组合物可以包括具有与cdse0.4s0.6相似的光学性质的cd0.2zn0.8te。ii-vi族半导体涂层的厚度可以包括跨越从200-2000nm厚度值的有用范围。最佳厚度取决于所选材料和沉积条件两者。这些涂层可以用物理气相沉积技术（例如溅射、热蒸发或电子束蒸发）制造。一些材料也可以从湿化学浴中沉积，尽管浴方法可能不太容易精确控制组分和光学性质。可以添加小（《 0.1%）浓度的杂质（例如cr或fe），以增加ii-vi族材料的电阻率，并防止使半导体led层120电短路。25.在一些实施例中，作为使用吸收性ii-vi族半导体滤光器的替代方案，可以使用金属反射组合物。虽然cu尤其非常适合于优先反射ingan红色led的发射光谱的较长波长部分，但是可以使用具有随着波长比红色更短而降低反射率的特性的任何金属。一些替代物包括au、au-cu合金、和导电金属氮化物化合物（例如tin、hfn、zrn、crn、和/或它们的混合物）。在一个示例中，cu可以直接沉积在p-gan上，或者可以在p-gan上沉积2-10nm厚的ni层之后沉积，因为直接在p-gan上的cu具有不太理想的电性质。ni层可以在cu沉积之前在单独的工艺步骤中退火。26.在另一个实施例中，可以在芯片或瓦片加工结束时集成反射过滤元件（即，波长选择反射镜滤光器）。外延生长后，常规芯片级封装led产品中使用的晶片制造工艺可以支持通过原子层沉积（ald）沉积的高反射率薄膜侧涂层。在该实施例中，在管芯附接步骤之前，ald用于在作为发光表面的芯片的外侧上均匀且共形地沉积电介质反射镜。用于反射镜的材料是以交替顺序沉积的6层tio2（高折射率）和5层sio2（低折射率）。由50nm和80nm的相应厚度值产生的光学干涉对于过滤ingan红色led的发射是有用的。27.在一些应用中，仅led的一个发射表面（而不是5个表面）需要过滤发射的光。一些应用可能使用如此紧密封装在一起的led阵列，使得从侧壁逸出的光被相邻的led阻挡。电介质反射镜可以通过各种物理或化学气相沉积技术（包括等离子体辅助技术）中的任何一种来沉积，并且可以使用来自广泛类别的电介质氧化物和氮化物的材料。作为另一个示例，对于过滤ingan红色led有效的反射镜设计由11层sinx和10层sio2构成，其厚度分别为70nm和93nm。简单地通过调整电介质层的厚度，这种电介质反射镜涂层也可以用于抑制蓝色led的发射的长波长部分。用于过滤蓝光的涂层的透射特性涉及使用5层sinx和4层sio2，其厚度分别为73nm和97nm。有利的是，所述反射滤光器对于期望波长范围内的光具有较低的光学损耗。未被反射滤光器吸收的期望波长的光具有另一种变化，以从管芯中逸出。28.在另一个实施例中，反射过滤元件（即，波长选择反射镜滤光器）可以集成在半导体led层120内。在该实施例中，滤光器130包括聚结层，该聚结层用于为外延反射层的生长提供二维表面。在聚结层之上生长40层厚度分别为70nm和65nm的al0.84in0.16n和gan的交替序列。有利的是，al0.84in0.16n具有较小的折射率，是n型导电的并与gan近似晶格匹配，并且相对于完成led结构所需的后续外延层的生长是热稳定的。al0.84in0.16n/gan电介质反射镜的反射率特性适于抑制红色ingan led的发射的短波长部分。注意，虽然al0.84in0.16n和gan的组分具有特别有利的晶格匹配和反射特性，但是基于反射镜的滤光器可以由具有从具有不同折射率的alxinyga1-x-yn和alainbga1-a-bn中选择的组分的任何层对制成。29.使用集成到外延中的al0.84in0.16n/gan过滤反射镜的优点（如上所讨论）在于，就管芯制造而言，外延晶片是“插入式代替物”，无需附加的后外延制造工艺步骤。30.在一些实施例中，应用后生长处理技术以增加gan和其他外延层之间的折射率对比度的方法可以用于生产具有更窄阻带和更好角度特性的反射镜。例如，这可以通过在led台面蚀刻暴露al0.84in0.16n层（或其他含al层）的边缘之后，对那些层进行选择性光电化学氧化来实现。对于保持gan和ingan不变的工艺条件，al0.84in0.16n（和其它含al层）可以被氧化成小折射率的al2o3。31.在其他实施例中，为反射镜生长的层序列可以包括高度n型掺杂的gan层和轻度n型掺杂的gan层。在led台面蚀刻暴露掩埋层的边缘之后，通过生长后电化学处理，可以优先将高度多孔性引入高度n型掺杂的层。由于多孔层具有比非多孔层低得多的折射率，因此可以生长比如上面讨论的生长的al0.84in0.16n/gan反射镜具有更好反射特性的反射镜。有利的是，多孔gan层也可以是n型导电的，不像诸如前面讨论的氧化的al0.84in0.16n层。反射镜滤光器的导电性可以可选地在垂直注入的led中提供，但是对于使用横向电流注入的led来说不是必需的。32.图2a为位于包括有源发光区的半导体层上方的滤光器的未按比例图示，但在此实施例中，其直接接触充当下方半导体层的阳极的中间透明导电层。在一些实施例中，滤光器可以是吸收滤光器，而在其他实施例中，可以使用反射镜滤光器。如图2a所示，led 200包括支撑半导体led层220和透明导电层240的衬底210。滤光器230形成为与透明导电层240接触，以抑制选定波长的光。如将会理解的，衬底和半导体led层可以包括例如关于图1讨论的实施例。33.图2b为位于下方半导体层上方的中间透明衬底层上的滤光器的未按比例图示，所述下方半导体层包括有源发光区。类似于图2a的实施例，滤光器可以是吸收滤光器，而在其他实施例中，可以使用反射镜滤光器。如图2b所示，led 200b包括衬底210b，该衬底210b可以由透明蓝宝石或支持半导体led层220b生长的其他合适材料形成。滤光器230b形成为与衬底210b接触，以抑制选定波长的光。衬底210b位于滤光器230b和半导体led层220b之间（即，滤光器附接在第一侧上，并且半导体led层在相反的第二侧上）。如将会理解的，衬底和半导体led层可以包括例如关于图1讨论的实施例。34.在一个实施例中，在半导体led层220的外延生长之后，可以使用用于制造薄膜倒装芯片（tffc）led产品的常规晶圆制造工艺。可以形成与半导体led层220的阳极接触。在一个实施例中，可以形成铟锡氧化物（ito）和cu的双层，其中ito充当透明导体，并且cu充当反射镜滤光器。ito和cu层可以通过物理气相沉积技术（例如电子束蒸发或热蒸发或溅射）沉积。为了改善其特性，ito层可以在沉积cu之前在单独的步骤中退火。ito厚度通常在5-50nm的范围内，并且cu厚度在100-500nm的范围内，其中最优选的值分别为约20nm和约200nm。在一些实施方式中，可以在cu之前在ito的顶部上沉积非常薄（1-5nm）层的另一种金属（例如al、ni、ti或cr），以改善其对ito的粘附力。35.虽然使用ito的实施方式具有最佳的电学和光学特性，但在一些实施例中，ito可以由透明导电氧化物——例如zno、氧化铟锌（izo）、导电石墨烯、或能够与p-gan形成欧姆电接触的其它组合物——代替。36.在另一个实施例中，可以在由透明导电ito或其他层提供的阳极触点之上沉积反射过滤元件（即反射镜滤光器）。例如，电介质反射镜可以沉积在ito之上，并且通孔阵列被蚀刻穿过电介质反射镜以允许与ito接触。ag金属可以沉积在具有通孔的电介质反射镜之上，使得ag与ito的电接触成为可能。这个示例中的电介质反射镜可以被设计成对于要抑制的波长具有差的反射率，并且对于要保留的波长具有高的反射率。反射镜的第一层可以是厚（500nm）的sio2层，接着是5个交替的tio2层和4个sio2层（分别具有40nm和68nm的厚度）。有利的是，这种类型的复合反射镜具有1）过滤能力不受可用金属性质的限制，以及2）在要保留的波长范围内的光学损耗可以非常低。37.在另一实施例中，复合反射镜可以由具有不同物理密度（并因此不同折射率）的交替ito层堆叠顶部上的金属涂层制成。不同空隙密度的ito层可以使用例如沉积腔来沉积，该沉积腔具有相对于衬底晶片以不同角度放置的两个ito蒸发源。这种方法的优点是反射镜完全由导电材料组成，并且不需要图案化通孔，从而简化了工艺。38.所述结构和工艺可以用于在选定的带宽之上提供过滤，并具有各种性能特性，其取决于材料、层厚、层数和层顺序的特定选择。一般来说，红色和绿色led受益于阻挡较短波长的滤光器，而蓝色led受益于阻挡较长波长的滤光器。实际上，红色led通过将主波长移动到期望的更长波长设定点而受益。即使考虑到滤光器中的红光损耗，这种方法也给出了更高的外量子效率（eqe），而不是可以通过设计led来发射真正的红色ldom而无需滤光器来实现。替代地，宽光谱直射蓝色led受益，因为较长波长目标的亮度最大化，同时保持可接受的色彩饱和度，因为“尾随”到绿色范围的光谱部分被阻挡。另一方面，绿色led可以受益于色彩饱和度的增加，这是由于滤除了其光谱的较短波长部分，尤其是在期望在宽范围的工作电流上保持高色彩饱和度的应用中。尽管讨论集中于可见光led，但是应当注意，长通滤光器可以应用于ingan红色led，从而有效地将其转换成红外led。参考下面的图3a至图8b，示出了使用各种类型的吸收式滤光器和反射式滤光器的红色和蓝色滤光的一些选定示例。39.图3a为示出了所选金属的光学反射率与波长的曲线图。如从图中清楚的是，在这些元素中，相对于较短的波长，cu特别适合于增强红光的反射。40.图3b示出了具有非过滤ito/ag电极和过滤ito/cu电极的led的电致发光（el）强度与波长的曲线图。41.图4a为示出了从蓝宝石穿过干涉滤光器到空气的透射特性的曲线图，该干涉滤光器具有多个tio2和sio2层，以抑制ingan红色led的较短波长发射。示出了当入射角从0度增加到15度、增加到25度时，滤光器截止移动到更短的波长。如将会理解的，滤光器的性能仅与小于全内反射临界角的角度相关。42.图4b示出了未滤光led和使用图4a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。43.图5a为示出了从蓝宝石穿过干涉滤光器到空气的透射特性的曲线图，该干涉滤光器具有多个sinx和sio2层，以抑制ingan红色led的较短波长发射。示出了当入射角从0度增加到15度、增加到25度时，滤光器截止移动到更短的波长。同样，滤光器的性能仅与小于全内反射临界角的角度相关。44.图5b示出了未滤光led和使用图5a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。45.图6a为示出了集成有led半导体层的滤光器的透射特性的曲线图。曲线图600示出了当入射角从0度增加到15度、增加到25度时，被阻挡的波段向更短的波长移动。46.图6b示出了未滤光led和使用图6a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。47.图7a为示出了复合反射镜（ito/电介质叠层/ag）的反射特性的曲线图，该复合反射镜设计用于滤除蓝色led发射的较长部分。指示了不同的入射角（0度、15度和25度）。500nm附近的反射率对于0-15度的角度范围急剧降低，并且在25度左右略有降低。48.图7b示出了未滤光led和使用图7a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。49.图8a为示出了从蓝宝石穿过干涉滤光器到空气的透射特性的曲线图，该干涉滤光器具有多个sinx和sio2层，以抑制ingan蓝色led的较长波长发射。示出了当入射角从0度增加到15度、增加到25度时，滤光器截止向更短波长移动。同样，滤光器的性能仅与小于全内反射临界角的角度相关。50.图8b示出了未滤光led和使用图8a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。51.图9a为示出了用于透射ingan led发射光谱的红外部分并阻挡ingan led发射光谱的可见部分的滤光器涂层的蓝宝石到空气的透射特性的曲线图。蓝宝石上的滤光器涂层可以包括95nm的sinx层、9个分别为126nm和95nm厚的sio2和sinx交替层对、以及厚度为175nm的最终sio2层。实际上，对于具有质心wl在640-740nm范围内的本征发射光谱的led，通过滤除发射光谱的较短波长部分，质心wl可以增加10-100nm。示出了当入射角从0度增加到15度、增加到25度时，滤光器截止向更短波长移动。同样，滤光器的性能仅与小于全内反射临界角的角度相关。52.图9b示出了未滤光led和使用图9a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。53.图10a为示出了用于透射ingan led发射光谱的绿色部分并阻挡ingan led发射光谱的蓝色部分的滤光器涂层的蓝宝石到空气的透射特性的曲线图。蓝宝石上的滤光器涂层可以包括60nm的sinx层、8个分别为82nm和60nm厚的sio2和sinx交替层对、以及厚度为115nm的最终sio2层。实际上，通过使用该滤光器或位于具有ldom小于535nm且色彩饱和度小于90%的固有发射光谱的led之上的其它合适的滤光器滤除光谱的较短波长部分，色彩饱和度可以增加至少3个百分点。示出了当入射角从0度增加到15度、增加到25度时，滤光器截止向更短波长移动。同样，滤光器的性能仅与小于全内反射临界角的角度相关。54.图10b示出了未滤光led和使用图10a中滤光器的led的el强度与波长的曲线图。55.如将会理解的，尽管所述示例针对tffc led，但结构和方法不限于tffc led。可以在发射光的led的任何外表面之上涂覆光学吸收的或基于反射镜的带通滤光器（band filter）。该结构和方法适用于微led阵列，微led显示器，rgb显示器，或适用于普通照明、闪光灯照明或机动车照明的较大led。56.在一些实施例中，封装的led或微led可以具有由反光材料或吸光材料围绕的侧壁或周围区域。可以使用反射金属或电介质反射镜，以及反光材料或吸光材料。这种材料可以包括有机、无机、或有机/无机粘合剂和填料材料。例如，有机/无机粘合剂和填料可以是例如具有嵌入的反射性氧化钛（tio2）或其他反射/散射颗粒的硅树脂。无机粘合剂可以包括溶胶-凝胶（例如teos或mtms的溶胶-凝胶）或液体玻璃（例如硅酸钠或硅酸钾）（也称为水玻璃）。在一些实施例中，粘合剂可以包括调节物理性质的填料。填料可以包括无机纳米颗粒、二氧化硅、玻璃颗粒或纤维，或者能够改善光学或热性能的其他材料。57.所述led可以被封装，并可选地包括连接的底座（submount）或印刷电路板，用于供电和控制由半导体led的光产生。在某些实施例中，印刷电路板还可以包括电通孔、散热器、接地层、电迹线、和倒装芯片或其他安装系统。底座或印刷电路板可以由任何合适的材料（例如陶瓷、硅、铝等）形成。如果底座材料是导电的，则在衬底材料之上形成绝缘层，并且在绝缘层之上形成金属电极图案。底座充当机械支撑，在led上的电极和电源之间提供电接口，并提供散热。58.在其他实施例中，初级光学器件或次级光学器件可以附接或定位在封装的led附近。光学器件可以包括凹透镜或凸透镜、小透镜阵列、渐变折射率透镜、反射器、散射元件、光束均化器、漫射器、或其他光聚焦或模糊光学器件。按照特定应用的需要，可以使用保护层、透明层、热层、或其他封装结构。59.如本文所讨论的用于提供吸收式滤光器或反射镜滤光器的系统和方法特别适用于微led显示器。各种新兴的显示器应用——包括可穿戴设备、头戴式显示器和大面积显示器——需要由具有低至小于100µm×100µm的横向尺寸的高密度微led（µled或uled）阵列组成的小型化芯片。微led（uled）通常具有直径或宽度为约50µm和更小的尺寸，其用于通过紧密对准包括红、蓝和绿波长的微led来制造彩色显示器。60.除了显示器之外，具有过滤元件的微led和常规led可以用于支持各种光束操控或者受益于光分布的细粒度（fine-grained）强度、空间和时间控制的其他应用。这可以包括但不限于来自像素块或各个像素的所发射光的精确空间图案化。取决于应用，发射的光可以是光谱上截然不同的、随时间自适应的、和/或环境响应的。发光像素阵列可以以各种强度、空间、或时间图案提供预编程的光分布。相关联的光学器件可以在像素、像素块、或器件级别上截然不同。示例发光微led像素阵列可以包括具有高强度像素的共同控制的中心块的装置，该高强度像素具有相关联的公共光学器件，而边缘像素可以具有单独的光学器件。除了闪光灯之外，由发光像素阵列支持的常见应用包括视频照明、机动车前灯、建筑和区域照明、以及街道照明。61.例如，发光矩阵像素阵列可以用于选择性地和自适应地照亮建筑或区域，以改进视觉显示或减少照明费用。另外，发光像素阵列可以用来投影用于装饰性运动或视频效果的媒体立面。与追踪传感器和/或相机结合，选择性照亮行人周围的区域可以是可能的。光谱上截然不同的像素可以用来调节照明的色温，以及支持特定波长的园艺光照。62.街道照明是可以极大地受益于发光像素阵列的使用的重要应用。单一类型的发光阵列可以用来模拟各种街灯类型，从而允许例如通过适当地激活或停用选定像素来在类型i线性街灯和类型iv半圆形街灯之间切换。另外，通过根据环境条件、由面部识别标识的行人的存在与否、或使用时间来调节光束强度或分布，可以降低街道照明成本。例如，当不存在行人时，可以减少光强度和分布区域。如果发光像素阵列中的像素在光谱上截然不同，则可以根据相应的白天、黄昏、或夜晚条件来调节光的色温。63.车辆前灯是另一种要求精确的光颜色控制、大像素数量和高数据刷新速率的发光阵列应用。仅主动照亮道路的选定部分的机动车头灯可以用来减少与迎面而来的驾驶员的眩光或目眩相关联的问题。将红外相机用作传感器，发光像素阵列仅激活照亮道路所需的那些像素，同时停用可以使行人或迎面而来的车辆的驾驶员目眩的像素。在一些实施例中，可以选择性地照亮道路外的行人、动物、或标识，以改进驾驶员的环境意识。如果发光像素阵列中的像素在光谱上截然不同，则可以根据相应的白天、黄昏、或夜晚条件来调节光的色温。实施例64.以下列出了各种实施例。将理解，根据本发明的范围，下面列出的实施例可以与所有方面和其他实施例相组合。65.实施例（a）。一种红色led，包括：具有有源ingan层的半导体led层，该有源ingan层的本征发射光谱具有在580nm至620nm之间的ldom；以及位于半导体led层之上的滤光器，用于过滤本征发射光谱的较短波长，并将ldom向较长波长移动5nm至20nm。66.实施例（b）。根据实施例（a）所述的led，其中滤光器位于半导体层上方，并且相对于半导体led层进行直接集成、接触定位、或位于中间透明层上中的至少一种。67.实施例（c）。根据实施例（a）至（b）所述的led，还包括附接到半导体led层的透明导电层，并且其中滤光器附接到透明导电层。68.实施例（d）。根据实施例（a）至（c）所述的led，还包括在第一侧上附接到半导体led层的透明蓝宝石层，并且其中滤光器在第二侧上附接到透明蓝宝石层。69.实施例（e）。根据实施例（a）至（d）所述的led，其中滤光器包括吸收材料。70.实施例（f）。根据实施例（a）至（e）所述的led，其中滤光器包括ii-vi族半导体。71.实施例（g）。根据实施例（a）至（f）所述的led，其中滤光器包括至少一种金属材料。72.实施例（h）。根据实施例（a）至（g）所述的led，其中滤光器包括波长选择反射镜。73.实施例（i）。根据实施例（a）至（h）所述的led，其中所述led是微led。74.实施例（j）。根据实施例（a）至（i）所述的led，其中所述led形成rgb显示器的一部分。75.实施例（k）。一种蓝色led，包括：具有有源ingan层的半导体led层，该有源ingan层发射主波长大于470nm且色彩饱和度小于93%的本征光谱；以及位于半导体led层之上的滤光器，用于滤除发射的本征光谱的较长波长，并将色彩饱和度增加至少3个百分点。76.实施例（l）。根据实施例（k）所述的led，其中滤光器位于半导体层上方，并且相对于半导体led层进行直接集成、接触定位、或位于中间透明层上中的至少一种。77.实施例（m）。根据实施例（k）至（l）所述的led，还包括附接到半导体led层的透明导电层，并且其中滤光器附接到透明导电层。78.实施例（n）。根据实施例（k）至（m）所述的led，还包括在第一侧上附接到半导体led层的透明蓝宝石层，并且其中滤光器在第二侧上附接到透明蓝宝石层。79.实施例（o）。根据实施例（k）至（n）所述的led，其中滤光器包括吸收材料。80.实施例（p）。根据实施例（k）至（o）所述的led，其中滤光器包括ii-vi族半导体。81.实施例（q）。根据实施例（k）至（p）所述的led，其中滤光器包括至少一种金属材料。82.实施例（r）。根据实施例（k）至（q）所述的led，其中滤光器包括波长选择反射镜。83.实施例（s）。根据实施例（k）至（r）所述的led，其中所述led是微led。84.实施例（t）。根据实施例（k）至（s）所述的led，其中所述led形成rgb显示器的一部分。85.实施例（u）。一种红外led，包括：具有有源ingan层的半导体led层，该有源ingan层发射质心wl在640-740nm范围内的本征光谱；以及位于半导体led层之上的滤光器，用于滤除发射的本征光谱的较短波长部分，并将质心wl增加10-100nm。86.实施例（v）。根据实施例（u）所述的led，其中滤光器位于半导体层上方，并且相对于半导体led层进行直接集成、接触定位、或位于中间透明层上中的至少一种。87.实施例（w）。根据实施例（u）至（v）所述的led，还包括附接到半导体led层的透明导电层，并且其中滤光器附接到透明导电层。88.实施例（x）。根据实施例（u）至（w）所述的led，还包括在第一侧上附接到半导体led层的透明蓝宝石层，并且其中滤光器在第二侧上附接到透明蓝宝石层。89.实施例（y）。根据实施例（u）至（x）所述的led，其中滤光器包括吸收材料。90.实施例（z）。根据实施例（u）至（y）所述的led，其中滤光器包括ii-vi族半导体。91.实施例（aa）。根据实施例（u）至（z）所述的led，其中滤光器包括至少一种金属材料。92.实施例（bb）。根据实施例（u）至（aa）所述的led，其中滤光器包括波长选择反射镜。93.实施例（cc）。根据实施例（u）至（bb）所述的led，其中所述led是微led。94.实施例（dd）。根据实施例（u）至（cc）所述的led，其中所述led形成rgb显示器的一部分。95.实施例（ee）。一种绿色led，包括：具有有源ingan层的半导体led层，该有源ingan层发射主波长小于535nm且色彩饱和度小于90%的本征光谱；以及位于半导体led层之上的滤光器，用于滤除发射的本征光谱的较短波长，并将色彩饱和度增加至少3个百分点。96.实施例（ff）。根据实施例（ee）所述的led，其中滤光器位于半导体层上方，并且相对于半导体led层进行直接集成、接触定位、或位于中间透明层上中的至少一种。97.实施例（gg）。根据实施例（ee）至（ff）所述的led，还包括附接到半导体led层的透明导电层，并且其中滤光器附接到透明导电层。98.实施例（hh）。根据实施例（ee）至（gg）所述的led，还包括在第一侧上附接到半导体led层的透明蓝宝石层，并且其中滤光器在第二侧上附接到透明蓝宝石层。99.实施例（ii）。根据实施例（ee）至（hh）所述的led，其中滤光器包括吸收材料。100.实施例（jj）。根据实施例（ee）至（ii）所述的led，其中滤光器包括ii-vi族半导体。101.实施例（kk）。根据实施例（ee）至（jj）所述的led，其中滤光器包括至少一种金属材料。102.实施例（ll）。根据实施例（ee）至（kk）所述的led，其中滤光器包括波长选择反射镜。103.实施例（mm）。根据实施例（ee）至（ll）所述的led，其中所述led是微led。104.实施例（nn）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，其中滤光器位于半导体层上方，并且相对于半导体led层进行直接集成、接触定位、或位于中间透明层上中的至少一种。105.实施例（oo）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，还包括附接到半导体led层的透明导电层，并且其中滤光器附接到透明导电层。106.实施方案（pp）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，还包括在第一侧上附接到半导体led层的透明蓝宝石层，并且其中滤光器在第二侧上附接到透明蓝宝石层。107.实施例（qq）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，其中滤光器包括吸收材料。108.实施例（rr）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，其中滤光器包括ii-vi族半导体。109.实施例（ss）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，其中滤光器包括至少一种金属材料。110.实施例（tt）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，其中滤光器包括波长选择反射镜。111.实施例（uu）。根据实施例（a）、实施例（k）、实施例（u）或实施例（ee）所述的led，其中所述led是微led。112.实施例（vv）。根据实施例（a）、实施例（k）或实施例（u）所述的led，其中所述led形成rgb显示器的一部分。113.已经详细描述了本发明，本领域技术人员将领会，给定本公开，可以对本发明进行修改而不脱离本文描述的发明构思的精神。因此，意图是本发明的范围不局限于图示和描述的特定实施例。









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