(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の上に配置された複数のＬＥＤダイと、
前記ＬＥＤダイに位置合わせされた穿孔を複数有し、前記ＬＥＤダイと同じ側において前記基材の上に配置された脱着可能な保護層と、
前記脱着可能な保護層と前記基材との間に介装された感圧接着剤層と、
前記ＬＥＤダイと前記脱着可能な保護層の前記穿孔とに位置合わせされた穿孔を複数有し、前記脱着可能な保護層を介して前記基材の上に配置された有孔光接合組成物層と、
前記ＬＥＤダイを覆うように前記脱着可能な保護層の前記穿孔と前記有孔光接合組成物層の前記穿孔との内側に配置された光接合組成物からなる光接合部分と、を備えた、ＬＥＤアセンブリ。
【請求項２】
前記ＬＥＤダイと前記脱着可能な保護層の前記穿孔と前記有孔光接合組成物層の前記穿孔とに位置合わせされた穿孔を複数有し、前記脱着可能な保護層及び前記有孔光接合組成物層を介して前記基材の上に配置された有孔光学層と、
前記有孔光学層の前記穿孔の内側に配置され、前記光接合部分を介して前記ＬＥＤダイに光結合されたレンズと、を備えた、請求項１に記載のＬＥＤアセンブリ。
【請求項３】
前記光接合組成物はポリオルガノシロキサンを含む、請求項１または２に記載のＬＥＤアセンブリ。
【請求項４】
前記基材は複数の反射カップを備え、
少なくとも１つの前記反射カップは少なくとも１つのＬＥＤダイを備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年２月１３日に出願された米国特許仮出願第６０／８８９６２７号、及び２００７年１２月１４日に出願された同第６１／０１３７８９号の利益を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイがレンズに光結合されているＬＥＤデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＥＤデバイスは、様々な構成で製造でき、その多くは、基材の基部において電極に半導体又はＬＥＤダイを接続する１つ又は２つの導電性金属ワイヤを組み込む。ワイヤの電極及び／又はＬＥＤダイへの接合点は損傷を受けやすいため、このデバイスを扱うときに注意しなければならない。ＬＥＤダイは典型的には、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドを物理的損傷から守る役割を果たす透過性の材料又は封入材で包まれている。
【０００４】
ＬＥＤデバイスは典型的には、輝度及び発光分布のような性能特性によって特徴付けられる。透過性材料の適切な選択と共に、封入材を利用して、ＬＥＤダイから取り出される光の量を増やすことによって、ＬＥＤデバイスの輝度を向上させることができる。輝度を向上させる別の方法は、湾曲した外側表面を有するレンズをＬＥＤダイに取り付けて、これら２つが光結合するようにすることである。前記レンズの外側表面の形を修正することは、修正された発光分布を有するＬＥＤデバイス、例えばコリメート発光分布又は側面発光分布を有するＬＥＤデバイスを作製するのに有用である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
効率性を向上させるように設計されたレンズを有し及び／又は設計された発光分布を有するＬＥＤデバイスを製造するための、速くて効率的かつ低コストな新たな方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ＬＥＤデバイス及びそのデバイスの作製方法を本明細書で開示する。１つの態様では、基材の上に配置された複数のＬＥＤダイと、複数の穿孔を有する脱着可能な保護層を備えるＬＥＤアセンブリであって、少なくとも１つの穿孔が少なくとも１つのＬＥＤダイと揃うように、脱着可能な保護層が、基材の上に、複数のＬＥＤダイと同じ側で配置されているＬＥＤアセンブリが本明細書で開示されている。このＬＥＤアセンブリは、ＬＥＤダイを覆うように配置された光接合組成物を更に含んでよい。ＬＥＤアセンブリは、複数のレンズ機構を備える光学層を更に備えてもよく、この光学層は、光接合組成物と接触して、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するようにする。
【０００７】
別の態様では、複数の反射カップを備える基材と、少なくとも１つの反射カップ内に配置された少なくとも１つのＬＥＤダイと、少なくとも１つのＬＥＤダイを覆うように配置された光接合組成物と、複数のレンズ機構を備える光学層とを備えるＬＥＤアセンブリであって、この光学層が光接合組成物と接触して、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するようにするＬＥＤアセンブリが本明細書で開示されている。
【０００８】
別の態様では、ＬＥＤアセンブリの作製方法であって、基材の上に配置された複数のＬＥＤダイを提供する工程と、複数の穿孔を有する脱着可能な保護層を提供する工程と、この脱着可能な保護層を基材の上に、複数のＬＥＤダイと同じ側で配置して、少なくとも１つの穿孔が少なくとも１つのＬＥＤダイと揃うようにする工程と、少なくとも１つのＬＥＤダイにわたって重合性組成物を配置する工程と、化学線を照射し及び／又は熱を加えて、この重合性組成物を重合させる工程とを含む方法が本明細書で開示されている。この方法は、複数のレンズ機構を備える光学層を提供する工程と、前記重合性組成物を前記光学層と接触させて、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するようにする工程とを更に含んでもよい。
【０００９】
別の態様では、ＬＥＤアセンブリの作製方法であって、基材の上に配置された複数のＬＥＤダイを準備する工程と、複数の穿孔を有する脱着可能な保護層を準備する工程と、この脱着可能な保護層を基材の上に、ＬＥＤダイと同じ側で配置して、少なくとも１つの穿孔が少なくとも１つのＬＥＤダイと揃うようにする工程と、少なくとも１つのＬＥＤダイを覆うように光接合組成物を配置する工程とを含む方法が本明細書で開示されている。この方法は、複数のレンズ機構を備える光学層を提供する工程と、前記光接合組成物を前記光学層と接触させて、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するようにする工程とを更に含んでもよい。
【００１０】
別の態様では、ＬＥＤアセンブリの作製方法であって、複数の反射カップを備える基材を提供する工程であって、少なくとも１つの前記反射カップが少なくとも１つのＬＥＤダイを備える工程と、この少なくとも１つのＬＥＤダイにわたって重合性組成物を配置する工程と、複数のレンズ機構を備える光学層を準備する工程と、前記光重合性組成物を前記光学層と接触させて、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するようにする工程と、化学線を照射し及び／又は熱を加えて、前記重合性組成物を重合させる工程とを含む方法が本明細書で開示されている。
【００１１】
別の態様では、ＬＥＤアセンブリの作製方法であって、複数の反射カップを備える基材を提供する工程であって、少なくとも１つの前記反射カップが少なくとも１つのＬＥＤダイを備える工程と、この少なくとも１つのＬＥＤダイにわたって光接合組成物を配置する工程と、複数のレンズ機構を備える光学層を準備する工程と、前記光接合組成物を前記光学層と接触させて、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するようにする工程とを含む方法が本明細書で開示されている。
【００１２】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下の説明で更に詳細に記載される。上記概要はいずれも、主張される対象の制限として解釈されるべきではなく、前記対象は、本明細書に記載される特許請求の範囲によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明は、下記の図と併せて、以下の詳細な説明を考慮すれば、より完全に理解できる。
【図１】既知のＬＥＤデバイスの概略断面透視図。
【図２】既知のＬＥＤデバイスの概略断面透視図。
【図３】既知のＬＥＤデバイスの概略断面透視図。
【図４】代表的なＬＥＤアレイの概略鳥瞰透視図。
【図５】代表的な脱着可能な保護層の概略鳥瞰透視図。
【図６】ＬＥＤアレイ及び脱着可能な保護層を備える代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図。
【図７】ＬＥＤアレイ、脱着可能な保護層、及び光接合組成物を備える代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図。
【図８ａ】ワイヤボンドを備えるＬＥＤダイが、光接合組成物から離れた材料で包まれている代表的なＬＥＤアレイの概略断面透視図。
【図８ｂ】ワイヤボンドを備えるＬＥＤダイが、光接合組成物から離れた材料で包まれている代表的なＬＥＤアレイの概略断面透視図。
【図９ａ】レンズ機構を備える代表的な光学層の概略鳥瞰透視図。
【図９ｂ】レンズ機構を備える代表的な光学層の概略断面透視図。
【図１０ａ】異なる成形型を備える代表的な光学層の概略断面透視図。
【図１０ｂ】異なる成形型を備える代表的な光学層の概略断面透視図。
【図１０ｃ】異なる成形型を備える代表的な光学層の概略断面透視図。
【図１０ｄ】異なる成形型を備える代表的な光学層の概略断面透視図。
【図１０ｅ】異なる成形型を備える代表的な光学層の概略断面透視図。
【図１１】ＬＥＤアセンブリからＬＥＤデバイスを作製する概略的なプロセスフローチャート。
【図１２】代表的なＬＥＤアレイの概略断面透視図。
【図１３】ＬＥＤアレイと、レンズ機構を備える光学層とを備える代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図。
【図１４ａ】レンズを有する代表的なＬＥＤデバイスの概略断面透視図。
【図１４ｂ】レンズを有する代表的なＬＥＤデバイスの概略断面透視図。
【図１５ａ】レンズ機構を備える光学層を備える代表的ＬＥＤアセンブリの概略断面透視図。
【図１５ｂ】レンズを有するＬＥＤデバイスの代表的なアレイの概略断面透視図。
【図１６】代表的なＬＥＤアレイの概略断面透視図。
【図１７ａ】ＬＥＤアレイと、レンズ機構を備える光学層とを備える代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図。
【図１７ｂ】レンズを有するＬＥＤデバイスの代表的なアレイの概略断面透視図。
【図１８ａ】レンズ機構を備える光学層を備える代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図。
【図１８ｂ】レンズを有するＬＥＤデバイスの代表的なアレイの概略断面透視図。
【図１９ａ】レンズ機構を備える光学層を備える代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図。
【図１９ｂ】レンズを有するＬＥＤデバイスの代表的なアレイの概略断面透視図。
【図２０ａ】代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図であり、アセンブリは、レンズ機構を備える光学層を含む。
【図２０ｂ】代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図であり、アセンブリは、レンズ機構を備える光学層を含む。
【図２１】代表的なＬＥＤアセンブリの概略断面透視図であり、アセンブリは、レンズ機構を備える光学層を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本出願は、２００７年２月１３日に出願された米国特許仮出願第６０／８８９６２７号、及び２００７年１２月１４日に出願された同第６１／０１３７８９号の利益を主張し、これらの開示内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００１５】
ＬＥＤデバイスは様々な構成で製造でき、その多くは、ＬＥＤパッケージの基部において半導体ダイを電極に接続する１つ又は２つの導電性金属ワイヤを組み込む。ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤダイを上に取り付けることのできる表面と、ＬＥＤダイに接続できる電極を一方の末端部に、外部電源用の接続点をもう一方の末端部に有する導線と、ＬＥＤダイに接続できる電極を一方の末端に、電力消費装置用の接続点をもう一方の末端部に有する補完的な導線とを備えるサブアセンブリである。パッケージは、所望により、ＬＥＤから発せられる光を、このサブアセンブリから離れるように導く表面である反射カップを備えてもよい。
【００１６】
図１は、ＬＥＤダイ１１に接合された１本のワイヤボンド１３を備える典型的な表面実装型ＬＥＤデバイス１０の概略図である。このＬＥＤダイは、反射カップ１６の内側で、支持体１４の上に配置された電極１２ａ及び１２ｂに接続している。ＬＥＤダイは、封入材１５で包まれている。封入材の表面１７は平らであるが、実際には、本物のＬＥＤデバイスは、やや凹んだメニスカス又は湾曲を有する場合が多く、これは、封止材の表面が凹部であることを意味する。市販の表面実装型ＬＥＤデバイスでよく見られるこの凹メニスカスは、熱硬化封入組成物、例えば熱硬化性エポキシ又はシリコーン樹脂を用いることによってもたらすことができる。凹メニスカスは典型的には、封入組成物が、硬化のために使われた高温から室温に冷えたときの収縮の結果、形成される。熱硬化性樹脂を硬化させるのに使われる温度は、ＬＥＤの使用時に封入材がさらされる温度よりもかなり高いことが多い。凹メニスカスは、ＬＥＤダイによって放射される光の再循環の増大を招くことがあるため、望ましくない。この再循環の増大は、効率性と光出力を低下させることがある。例えば、支持体、電極、ＬＥＤダイ、及び封入材は、ＬＥＤダイによって発生される光のほんの一部、特に青色光及びＵＶ光を吸収できる材料を含む場合が多い。
【００１７】
輝度、及び、ＬＥＤダイから発せられる光の空間的放射パターンの制御に関するＬＥＤの性能を向上させるために、ＬＥＤデバイスは、図２に示されているようなレンズなどの光学要素を有するように作られる場合が多い。図２は、ＬＥＤダイ２１に接合された１本のワイヤボンド２３を備える表面実装型ＬＥＤデバイス２０の概略図である。ＬＥＤダイは、反射カップ２６の内側で、支持体２４の上に配置された電極２２ａ及び２２ｂに接続している。封入材２５の表面に、レンズ２７が接合されている。２０のようなＬＥＤデバイスは一般に、ピックアンドプレイス操作を利用して、１つずつ、封入材の表面の上にレンズを配置することによって、製造する。
【００１８】
図３は、レンズを有するＬＥＤデバイスの別の例を示している。図３は、ＬＥＤダイ３１に接合された１本のワイヤボンド３２を備える表面実装型ＬＥＤデバイス３０の概略図である。ＬＥＤダイは、実質的に平坦な支持体３５の上に配置された電極（図示せず）に接続している。ＬＥＤデバイス３０は典型的には、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドの周囲に軟質シリコーンゲル３３を提供して、射出成形のような別のプロセスで形成される好適な形の硬質外側シェル又はレンズ３４で軟質シリコーンゲル３３を覆うことによって、構築する。外側シェルは、ＬＥＤデバイスから所望の発光分布を作り出すような形状にすることができる。３０のようなＬＥＤデバイスは一般に、上記のようにピックアンドプレイス操作を利用して、レンズを配置することによって製造する。
【００１９】
レンズを有するＬＥＤデバイスを製造するための効率的かつ低コストな方法を本明細書で開示する。本明細書で使用する場合、ＬＥＤデバイスとは、基材上又は反射カップ内に配置された任意のワイヤボンドを備えるＬＥＤダイを指し、このＬＥＤダイは、ＬＥＤダイとレンズとの間に配置された光接合組成物（後述）によってレンズに光結合する。ＬＥＤデバイスは、基材上又は反射カップ内に配置された複数のＬＥＤダイを備えるＬＥＤアセンブリを用いて作製する。レンズは、複数のレンズ機構を有する光学層の形状で提供される。この光学層を基材の上に配置して、少なくとも１つのレンズ機構が少なくとも１つのＬＥＤダイに光結合するようにする。光接合組成物をＬＥＤダイと光学層との間に配置する。続いて、光学層を穿孔して、少なくとも１つのレンズがレンズ機構から形成されるようにしてよい。次に、ＬＥＤダイと概ね揃う穿孔を有する下の脱着可能な保護層を用いて、余分な光学層を取り除いてよい。この方法は、製造プロセス中に、事前に成形したレンズをピックアンドプレイスする必要性を排除でき、その結果、製造サイクル時間を短縮すると共に全体的なＬＥＤコストを削減する大規模な並列プロセスとして実行してよい。
【００２０】
本明細書に記載の実施形態では、複数という用語は、ＬＥＤダイの数、脱着可能な保護層の穿孔の数、光学層のレンズ機構の数などに言及する目的で使用する。一般に、複数は、少なくとも２つを意味する。ＬＥＤアセンブリは、基材の上に取り付けられたＬＥＤダイを２〜数１００万個のいずれか、例えば、基材の上に取り付けられたＬＥＤダイを２〜１０００万個、２〜５０００個、又は２〜５００個備えることができる。保護層は、ＬＥＤダイと同じ数の穿孔を有してよく、あるいは、それよりも多いか又は少ない穿孔を有してよい。同様に、光学層は、ＬＥＤダイ及び／又は穿孔と同じ数のレンズ機構を有してよく、あるいは、それよりも多いか又は少ないレンズ機構を有してよい。説明する目的のためだけに、後述の実施形態は、基材の上に４×７のＬＥＤダイアレイと共に、保護層内に同じレイアウトの穿孔、及び光学層内に同じレイアウトのレンズ機構を有する。ＬＥＤダイ、穿孔、及びレンズ機構は、パターン又はアレイで配列してよく、あるいは、不規則に配列してもよい。更には、後述の実施形態は、半球形を有するレンズ機構を有するが、後述されているもののようないずれのタイプのレンズ形状も用いることができる。
【００２１】
本開示の１つの実施形態は、図４に示されているＬＥＤアセンブリに関して、説明することができる。ＬＥＤアセンブリ４０は、基材４３の上に配置された複数のＬＥＤダイ４１を備える。ＬＥＤダイは、電極４４及びワイヤボンド４２を介して、基材の上に取り付けてもよい。このタイプのアセンブリは、チップオンボードアレイと呼ばれることもある。
【００２２】
基材の上に配置されたＬＥＤダイとは、ＬＥＤダイ、基材、並びに、ワイヤボンド及び電極のような電気接点を指す。ＬＥＤダイは、最も基本的な形態のＬＥＤである（半導体ウエハプロセス技術によって製造された個々のコンポーネント又はチップの形態）。構成要素又はチップは、デバイスに電圧を加えるための電力の適用に適した電気接点を含むことができる。構成要素又はチップの個々の層及びその他の機能的要素は、通常ウエハスケール上に形成され、完成されたウエハは最終的に個別の小片にダイシングされて多数のＬＥＤダイが形成される。有用なＬＥＤダイは、半導体層の組成及び構造に応じて、可視光、紫外光、又は赤外光を発することができる。モノクロＬＥＤ及び蛍光体ＬＥＤ（このＬＥＤ内で、蛍光性蛍光体を介して青色又は紫外光が別の色に変換される）を用いることもできる。ＬＥＤダイは、いずれかの構成で基材の上に配列することができる。ＬＥＤダイは、図４に示されているようなアレイのようなアレイ形状で配列してよく、あるいは、不規則に配列することもできる。ＬＥＤダイは、基材の上にグループで配列することができ、１つのグループ内の各ＬＥＤダイは、同じ又は異なる色の光を発することができる。例えば、ＬＥＤダイは、例えば、１つのグループ内で赤色ＬＥＤダイ、緑色ＬＥＤダイ、及び青色ＬＥＤダイを組み合わせるか、又は１つのグループ内で青色ＬＥＤダイ及び黄色ＬＥＤダイを組み合わせることによって、白色光を発するように配列することができる。何千ものＬＥＤダイを有するグループも可能である。ＬＥＤダイは、ＬＥＤダイに取り付けられた光学要素、例えばダイから光を抽出できる抽出器を有することができる。
【００２３】
本明細書で使用する場合、基材とは、ＬＥＤダイと概ね同一平面上にあると共に、ＬＥＤダイの間にあり、後述の脱着可能な保護層と接触して配置されている、ＬＥＤアセンブリの１つ以上の表面を指す。基材は、回路基板、例えばＦＲ−４タイプのプリント基板、メタルコアプリント基板、ポリイミド及び液晶ポリエステルのようなフィルムベースの材料の上に作られたフレキシブル回路、又は、アルミナ及び窒化アルミニウムのようなセラミック材料でできている回路基板を備えてもよい。基材は、ケイ素上に回路基板を備えてもよい。基材は、複数の反射カップも備えてよく、この場合、少なくとも１つの反射カップは、少なくとも１つのＬＥＤダイを備える。この実施形態については後述する。
【００２４】
図５は、複数の穿孔５２を有する薄い材料層５１を含む代表的な脱着可能な保護層５０の概略鳥瞰透視図を示している。脱着可能な保護層を基材の上に配置して、穿孔がＬＥＤダイと概ね揃うようにする。ＬＥＤダイは、上から見たときに、穿孔の内側の中心にある必要はなく、穿孔の内側におけるＬＥＤダイの配置は、様々であってよい。いくつかの実施形態では、脱着可能な保護層は、ＬＥＤダイと接触しない。いくつかの実施形態では、脱着可能な保護層及びＬＥＤダイを揃えて、アセンブリを上から見たときにＬＥＤダイが覆われていないようにする。図６は、図４に示されているＬＥＤアレイの基材の上に配置されている、図５に示されている脱着可能な保護層の概略断面透視図を示している。穿孔と基材は、ＬＥＤダイとワイヤボンドと電極とが収まる窪み６０を作り出す。
【００２５】
脱着可能な保護層は、いずれかの有用な厚み、例えば、約１０μｍ〜約５ｍｍを有することができる。図６に示されているようなチップオンボード構成では、脱着可能な保護層は、少なくとも、ＬＥＤダイ、ワイヤボンド、及び電極の累積高さと同じぐらいの厚さ、例えば約１００μｍ〜約５ｍｍであってよい。図１２及び１６に示されている実施形態では、脱着可能な保護層の厚みは、約１０μｍ〜約５ｍｍであってよい。
【００２６】
脱着可能な保護層は、様々な材料を含むことができる。好ましい材料は、所望に応じて、基材と密封状態を作り出すことのできるものである。この密封状態は、光接合組成物が窪みから漏出するのを防ぐのを助ける。好ましい材料は、所望に応じて基材から取り外すことができるものでもあり、この取り外しは、脱着可能な保護層と基材が接触してから数秒後又は数カ月後である場合がある。脱着可能な保護層に用いるのに好ましい材料は、最高で約１２０℃の温度に長時間耐える必要もある場合がある。後述の光学接合組成物が、硬化するのに熱を必要とする重合性組成物である場合に、この熱的安定性が必要になることがある。脱着可能な保護層として用いるのに適した材料の例としては、アルミニウムのような金属、セラミックス、及びポリマーが挙げられる。
【００２７】
脱着可能な保護層は、感圧接着剤（ＰＳＡ）も含んでよい。ＰＳＡは、ある所望の長さの時間後に、基材の上に再配置可能であってよい。使用される特定のＰＳＡは、基材を破損させることなく基材から取り外すことができない点へ接着してはならない。好適なＰＳＡとしては、メタ（アクリレート）、ビニルモノマー、及びこれらの混合物の群から選択されたフリーラジカル重合性モノマーから形成された（メタ）アクリレート系ＰＳＡが挙げられる。本明細書で使用する場合、（メタ）アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートの両方を指す。（メタ）アクリレートの例としては、アルキル基が１〜２０個の炭素原子を有する（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、例えば、エチルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、及びラウリルメタクリレート、ベンジルメタクリレートのような（メタ）アクリル酸の芳香族エステル、並びに、ヒドロキシエチルアクリレートのような（メタ）アクリル酸のヒドロキシアルキルエステルが挙げられる。ビニルモノマーの例としては、ビニルアセテートのようなビニルエステル、スチレン及びその誘導体、ハロゲン化ビニル、プロピオン酸ビニル、並びに、これらの混合物が挙げられる。（メタ）アクリレート系ＰＳＡを作製するのに適したモノマーの更なる例は、米国特許出願公開第２００４／２０２８７９（Ａ１）号（シア（Xia）ら）に記載されており、この特許には、これらのモノマーを重合する方法も記載されている。所望に応じて、シア（Xia）らの特許に記載されているように、ＰＳＡを架橋してもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ＰＳＡは、米国特許第７，２５５，９２０（Ｂ２）号明細書（エバーアールツ（Everaerts）ら）に記載されているような（メタ）アクリレートブロックコポリマーから形成される。一般に、これらの（メタ）アクリレートブロックコポリマーは、アルキルメタクリレート、アラルキルメタクリレート、アリールメタクリレート、又はこれらの組み合わせを含む第１のモノマー組成物の反応生成物である少なくとも２つのＡブロックポリマー単位であって、各Ａブロックが少なくとも５０℃のＴｇを有し、前記（メタ）アクリレートブロックコポリマーがＡブロックを２０〜５０重量％含む、少なくとも２つのＡブロックポリマー単位と、アルキル（メタ）アクリレート、ヘテロアルキル（メタ）アクリレート、ビニルエステル、又はこれらの組み合わせを含む第２のモノマー組成物の反応生成物である少なくとも１つのＢブロックポリマー単位であって、前記Ｂブロックが２０℃以下のＴｇを有し、前記（メタ）アクリレートブロックコポリマーがＢブロックを５０〜８０重量％含む、少なくとも１つのＢブロックポリマー単位とを含み、前記Ａブロックポリマー単位は、前記Ｂブロックポリマー単位のマトリックス中に、約１５０ｎｍ未満の平均寸法を有する微小領域として存在する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ＰＳＡはシリコーン系ＰＳＡである。シリコーン系ＰＳＡの例は、高分子量のシリコーンゴム及びケイ酸ＭＱ樹脂を含むものであり、このＭＱ樹脂は一般に、固体に対して５０〜６０重量％の程度で存在する。シリコーン系ＰＳＡの他の例は、米国特許第５，１６９，７２７号明細書（ボードマン（Boardman））に記載されている。一般に、これらのＰＳＡは光硬化性であり、（ａ）トリオルガノシロキシ及びＳｉＯ４／２単位を有するベンゼン可溶性の樹脂性コポリマーと、（ｂ）ジオルガノアルケニルシロキシ末端ブロックポリジオルガノシロキサンと、（ｃ）ジオルガノハイドロジェンシロキシ末端ブロックポリジオルガノシロキサンと、（ｄ）１〜１５個のケイ素原子を有する有機ケイ素化合物から選択されている有機ケイ素架橋剤と、（ｅ）組成物の硬化をもたらすのに十分な量のヒドロシリル化触媒との流動性混合物を含む組成物から形成される。シリコーン系ＰＳＡは、ヒドロシリル化阻害物質、感光剤、充填剤なども含んでもよい。
【００３０】
テープを形成するために、有用なＰＳＡを、裏材にコーティングされた層として提供して、テープを形成してもよい。このテープを基材と接触させて、ＰＳＡ層が基材と裏材との間にくるようにしてもよい。裏材を用いる場合、裏材は無孔性材料を含んでよい。熱的安定性テープの例としては、フルオロポリマー裏材、特定のポリオレフィン裏材、並びに、ポリエステル、アラミド、ポリイミド、高温ビニル、及びナイロンを含む裏材を有するものが挙げられる。好ましい熱的安定性を有する１つの代表的なテープは、３Ｍ社（3M Company）から入手可能なポリオレフィンテープ２８５０Ｌ  ６００ＭＭＸ１００Ｍである。
【００３１】
いくつかの実施形態では、脱着可能な保護層は、反射又は吸収層を更に備える。反射又は吸収層は、基材の上に配置するとき、脱着可能な保護層と基材との間に配置する。ＬＥＤデバイスのアレイをバックライト又は照明器具内の照明ユニットとして用いるときに、反射層を用いてもよい。反射層の例としては、銀及びアルミニウム反射体、並びに、３Ｍ社（3M Company）から入手可能なビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲフィルムのようなポリマー反射体のような金属反射体が挙げられる。吸収層は、装飾用途で使われるＬＥＤデバイス内で、又は、顕著なコントラストが必要なときに、用いてもよい。吸収層の例としては、黒又は有色のペイント、フィルム、又はコーティングが挙げられる。いくつかの実施形態では、脱着可能な保護層と反対側の反射又は吸収層の上に配置された接着剤層を含めるのが望ましい場合がある。接着剤層は、脱着可能な保護層が上に配置されると、基材と接触する。用いることのできる好適な接着剤としては、上記の全てのＰＳＡが挙げられる。
【００３２】
脱着可能な保護層の穿孔は、必要とされるいずれかの形及び寸法のものであってよい。図５では、穿孔は、二次元の円として示されており、その全ては、図４に示されている電極の寸法よりも少し大きい同じ寸法を有する。しかしながら、所望に応じて、穿孔は、電極の形と異なる形を有することができる。穿孔の数及び位置づけがＬＥＤダイの数及び位置づけと一致するか否かに関しても任意である。例えば、ＬＥＤダイよりも多い穿孔を有する脱着可能な保護層を用いてもよい。穿孔の形も、後述のように光学層内に作られる穿孔の形によって決まってよい。一般に、後述のように、脱着可能な保護層の各穿孔の形及び寸法は、保護層を取り外したときに、形成される対応レンズがＬＥＤデバイスに好適な光学特性をもたらすように設計する。形及び寸法のその他の例は、追加的な実施形態に関する部分で後述されている。
【００３３】
脱着可能な保護層は、光学接合組成物を塗布する前ならばいつでも、基材に貼り付けてもよい。脱着可能な保護層は、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドを取り付ける前に、基材に貼り付けてもよい。脱着可能な保護層の穿孔は、基材に貼り付ける前に、事前に切断して層にしてもよい。穿孔を事前に切断するときには、穿孔を基材上のＬＥＤダイの位置と揃える機構が必要になる。これは、位置合わせ治具を用いると共に、脱着可能な保護層を事前に切断して、ＬＥＤアセンブリの外辺部の形にして、物理的に揃うようにすることによって、達成することができる。高容積の用途では、脱着可能な保護層を事前に切断して、テープの連続的なロールとして提供でき、このテープは、製造中にロールから貼り付けることができる。基材上への脱着可能な保護層の配置は、マシンビジョンを使うことによっても補助することができる。テープの穿孔がＬＥＤダイ及び電極の位置と揃うように、脱着可能な保護層を基材に貼り付けるための別の選択肢は、ダイ及びワイヤボンドを取り付けて、保護層の穿孔を切断する前に、脱着可能な保護層を貼り付けることである。切断作業は、キスカット技術、ロータリーカット技術、又はレーザーカット技術によって行うことができる。硬化又は乾燥させると脱着可能な保護層になる硬化性液体フィルム又は溶媒キャストフィルムとして、制御された分注又はコーティング作業で、脱着可能な保護層を貼り付けることができることも予想される。
【００３４】
図６に示されている窪み６０に光接合組成物を充填して、光接合組成物が、窪みの一部の容積を占めると共に、貼り付けられたときに、光学層と接触できるようにしてよい。所望に応じて、窪みを若干溢れさせて、脱着可能な保護層を覆うように光接合組成物７１の薄い層を形成して、図７に示されているＬＥＤアセンブリ７０を得てもよい。この例では、光接合組成物も、ＬＥＤダイと直接接するという点で、封入材である。いくつかの実施形態では、窪みを若干溢れさせてよいが、層は完全には形成されない。光接合組成物は、注射器分注、噴射、又はその他のコーティング技術によって塗布することができる。
【００３５】
光接合組成物は、ＬＥＤデバイスの光学機能を損なわないという点で、光接合に適している。したがって、特定の光接合組成物の選択は、ＬＥＤデバイスの用途及び／又はタイプによって決まる場合がある。一般に、光接合組成物は、光学層に接合する。理想的には、接合性は、時間が経過しても、光接合組成物の光安定性及び／又は熱的安定性の欠如といった要因のために低下することはない。
【００３６】
光接合組成物は、封入材として通常使われるエポキシ樹脂、アクリレート樹脂、及びその他の材料を含んでよい。いくつかの実施形態では、重合性組成物を光接合組成物として使用してもよい。これらのケースでは、重合性組成物を重合する前に、光学層を重合性組成物と接触させてよいが、重合性組成物を重合又は部分的に重合した後に、光学層を貼り付けてもよい。光接合組成物は、光安定性及び熱的安定性を有してよい。いくつかの実施形態では、光接合組成物は、従来の熱硬化ケイ素材料、又は米国特許第７，１９２，７９５（Ｂ２）号明細書（ボードマン（Boardman）等）に記載されているＵＶ硬化オルガノシロキサンのいずれかの生成物であることがあるケイ素含有樹脂を含む。いくつかの実施形態では、光接合組成物は、ポリオルガノシロキサンを含む。光接合組成物は、散乱粒子、高屈折率ナノ粒子、及び／又は燐光体を含んでもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態では、光接合組成物は、上記の全てのＰＳＡのようなＰＳＡを含む。ＰＳＡの適切な選択は、ＬＥＤデバイスが使われる用途によって決まることがある。ＰＳＡは、光学層に付着するように選択しなければならない。理想的には、ＰＳＡは、時間が経過しても接着力を失わず、使用条件下において安定的である。理想的なＰＳＡは、接着力の低下によって、又は、光安定性及び／又は熱的安定性の欠如を原因とするＰＳＡ材料自体の劣化によって、光学物品の光学機能を損なわない。
【００３８】
上記のように、光接合組成物は、鳥瞰透視図で見たとき、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドを覆うように配置する。光接合組成物は、ダイ及びワイヤボンドと直接接触してもしなくてもよい。光接合組成物は、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドと直接接触しているとき、封入材と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、図８ａに示されているように、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドは、ＬＥＤダイと光接合組成物７１との間に配置されている封入材８０で包んでもよい。この封入材と光接合組成物は、相互に異なっていてもよく、あるいは、同じであってもよい。有用な封入材の例としては、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、シリコーンのようなケイ素含有樹脂が挙げられる。いくつかの実施形態では、封入材は、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドを覆うか部分的に覆う物体であってよい。図８ｂは、ＬＥＤダイ及びワイヤボンドを覆うレンズ８１を示している。
【００３９】
複数のレンズ機構を備える光学層を用いて、ＬＥＤダイに光結合できる個別のレンズをもたらす。図９ａは、複数のレンズ機構９１を備える代表的な光学層９０の概略鳥瞰透視図、９ｂは、その概略断面透視図を示している。この光学層を光接合組成物と接触させて、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するようにする。図９ａ及び９ｂに示されている例では、光学層は、各レンズ機構をＬＥＤダイと揃えることができるように設計されている。その他の構成を用いてもよく、例えば、ＬＥＤダイの数よりも多いレンズ機構が存在してもよい。いくつかの実施形態では、光学層をＬＥＤダイと揃えるような形態で、光学層を提供して、十分に揃った状態で、光学層を効率的な形で取り付けることができるようにするのが望ましい場合がある。
【００４０】
複数のレンズ機構を備える光学層は、様々な形態で提供することができる。図９ａ及び９ｂでは、複数のレンズ機構を備える光学層は、レンズ機構間に比較的平らな部分を有する連続的な単独層として提供されている。このケースでは、光学層の外辺部を精密切断して、その縁部が、ＬＥＤパッケージアレイの外側縁部と一致して、レンズ機構とＬＥＤダイが物理的に揃うようにすることができる。位置合わせ治具も用いて、光学層の縁部とＬＥＤパッケージアレイを揃えて位置合わせを行ってもよい。別の形態が図１０ａに示されており、複数のレンズ機構を備える光学層は、レンズ機構を覆うカバーフィルム１００を備える。このカバーフィルムは、保護剥離ライナーであることができ、又は光学層を成形するのに用いられる堅い熱形成又は成形フィルムであってもよい。上記のように、カバーフィルムを精密切断して、ＬＥＤパッケージアレイと物理的に揃えるのに用いることができる外側縁部をもたらすことができる。別の形態が図１０ｂに示されており、複数のレンズ機構を備える光学層は、光学層を作製するのに用いられる成形型１０１を備える。別の形態が図１０ｃに示されており、図１０ｂの光学層と成形型との間に配置された離型フィルム又は成形インサート１０２を備える。図１０ｄは、明確にするために、この構造の３つの要素を分解図で示している。別の形態が１０ｅに示されており、ＬＥＤダイをレンズ機構と揃えることができるように、成形型１０３は、位置あわせ治具として機能するように設計されている。レンズ機構は、光学基準を用いるか、光学層及び／又はＬＥＤパッケージの基材中に設計された機械的基準若しくはガイドを用いることによって、マシンビジョンを使用して、ＬＥＤダイと揃えてもよい。
【００４１】
光学層は、いずれかの光透過性材料で構成させることができる。光透過性材料は無色であってよい。このような材料の例としては、アクリルポリマー、ポリカーボネートポリマー、シクロオレフィンポリマー（日本ゼオン株式会社（Zeon Corporation）から入手可能なゼオネックス（Zeonex）など）、及びシリコーンが挙げられる。光学層は、熱可塑性樹脂の射出成形を用いて、又は、熱硬化性若しくは光硬化性材料の射出若しくは圧縮成形によって、作製できる。熱硬化性又は光硬化性材料から作られる光学層は、キャスト及び硬化成形並びに複製を用いて、作製してもよい。好ましい材料は、ケイ素含有樹脂である。ケイ素含有樹脂の例としては、米国特許第７，１９２，７９５（Ｂ２）号明細書（ボードマン（Boardman）等）に記載されている、ＵＶ又は熱硬化できるポリオルガノシロキサンが挙げられる。メチル−シリコーン（屈折率約１．４１）のような低屈折率のシリコーン樹脂は、その優れた光安定性及び熱的安定性により、最も好ましい。光学層は、屈折率、硬度、弾性率などの特性が異なる、異なる材料の多くの層も備えてもよい。レンズ機構（及びそのレンズ機構に由来するレンズ）は、最終ＬＥＤデバイスの外側部分を構成する。このため、光学層は、表面保護をもたらし、及び／又は現在の市販の材料の多くに共通している吸塵の問題を軽減できる、硬質で、耐久性があり、及び／又は機械的に頑丈な材料から作製するのが望ましい場合がある。
【００４２】
いくつかの実施形態では、光接合組成物と光学層は、異なる特性を有してもよい。例えば、光学層に硬質で耐久性がある材料を用いる場合で、更に、光接合組成物が封入材である場合、オルガノシロキサン含有ゲル又は軟質エラストマーを光接合組成物として用いて、ダイ及びワイヤボンドにあまり応力がかからないようにするのが望ましい場合がある。別の例では、光接合組成物の屈折率は、光学層の屈折率と同じか、又はこれよりも高くてよい。光接合組成物は、異なる屈折率を有する多くの層で構成されてもよく、この場合、ＬＥＤダイと接触する光接合組成物の層の屈折率は、光接合組成物の他の層よりも大きく、ＬＥＤダイからの距離が大きくなるにつれて、屈折率が小さくなる。このケースの光学層は、光接合組成物の層よりも低い屈折率を有するため、材料内で屈折率の勾配を作り出す。
【００４３】
一般に、光学層は２つの主表面を備え、その１つは概ね平らであり、１つはレンズ機構を備える。レンズ機構（及びレンズ機構に由来するレンズ）は、光を屈折させるのに有用であると共に、ＬＥＤダイに光結合され、そのダイが作動すると有用な発光分布をもたらすことのできるいずれかの形を有することができる。例えば、レンズ機構はそれぞれ、米国特許出願公開第２００６／００９２６３６号（トンプソン（Thompson）等）に記載されているような収束又は発散レンズを含んでよい。レンズ機構は、非ランバート配光分布をもたらし提供してもよい。いくつかの実施形態では、レンズ機構は、図に示されているように、半球形を有してもよい。光学層は、相互に異なるレンズ機構を有することができ、例えば、レンズ機構によって、半球形であったり、半球形の機構よりも小さい様々な機構で付形されていたりする場合がある。
【００４４】
ＬＥＤダイを作動させると側面発光パターンが生じるように、レンズ機構を付形してよい。例えば、レンズを備えるＬＥＤデバイスは、中心軸を有し、そのデバイスに入る光が、反射され、屈折し、最終的には、中心軸に対して実質的に垂直な方向に出るようになっていてよい。これらのタイプの側面発光レンズ形状及びデバイスの例は、米国特許第６，６７９，６２１（Ｂ２）号明細書及び同第６，５９８，９９８（Ｂ２）号明細書に記載されている。別の例では、レンズを備えるＬＥＤデバイスは、そのデバイスの中に延びる渦形状を画定する緩やかに湾曲した表面を有する概ね平坦な表面を有してよいと共に、先端を形成する等角螺旋の形状を有し、このような形の例は、米国特許第６，４７３，５５４（Ｂ１）号明細書、特に図１５、１６及び１６Ａに記載されている。
【００４５】
レンズ機構は、レンズ機構の基部の寸法よりも小さいが、可視光の波長よりもかなり大きい特有の寸法を有するマクロ構造を備えてよい。すなわち、各マクロ構造が１０μｍ〜１ｍｍの寸法を有してもよい。各マクロ構造間の間隔又は周期も１０μｍ〜１ｍｍであってもよい。マクロ構造の例としては、横断面で見ると、正弦波、三角波、方形波、整流化された正弦波、のこぎり波、サイクロイド（更に一般的にいえば短サイクロイド）、波状に付形された表面を含む。マクロ構造は、不規則に配列されているか、又は本質的に周期的であってよい。マクロ構造の周期性は、一次元又は二次元でもよい。一次元の周期性を有する表面は、表面のただ１つの主要方向に沿って、繰返し構造を有する。１つの特定の例において、この表面は、３Ｍ社（3M Company）から入手可能な輝度向上フィルムであるヴィクイティ（Vikuiti）（商標）の構造体と同様の構造体を含んでよい。
【００４６】
二次元の周期性を有する表面は、マクロ構造の平面のあらゆる２つの直交方向に沿って、繰返し構造を有する。二次元の周期性を有するマクロ構造の例としては、二次元の正弦曲線、円すい状のアレイ、プリズムのアレイ、例えばキューブコーナー、及びレンズレットアレイが挙げられる。レンズ機構は、フレネルレンズとして付形してもよく、各フレネルレンズは、いずれかの収束又は発散レンズの光学特性を複製するように設計されていると同時に、固体レンズよりもかなり小さい容積しか占めない概ね円形の対称性を有する。一般に、マクロ構造の寸法は、表面全体で均一である必要はない。例えば、マクロ構造は、レンズ機構の縁部へ向かうにつれ大きくなっても小さくなってもよく、あるいは形を変えてもよい。レンズ機構は、本明細書に記載のいずれかの形の組み合わせを含んでもよい。
【００４７】
レンズ機構は、可視光線の波長と同様のスケールの特有の寸法を有するミクロ構造で付形してもよい。すなわち、各ミクロ構造は、１００ｎｍ〜１０μｍ未満の寸法を有することができる。ミクロ構造化された表面と相互作用する際は、光は回析する傾向がある。したがって、ミクロ構造の表面の設計は、光の波のような性質に、慎重な注意を必要とする。ミクロ構造の例は、一次元及び二次元の回折格子、一次元、二次元、又は三次元の光結晶、バイナリ光学要素、「モスアイ」反射防止コーティング、一次元又は二次元の周期性を有する線状プリズム、並びにマイクロレンズである。このミクロ構造は、表面全体の寸法が均一である必要はない。例えば、ミクロ構造は、レンズ機構の縁部へ向かうにつれ大きくなっても小さくなってもよく、あるいは形を変えてもよい。レンズ機構は、本明細書に記載のいずれかの形の組み合わせを含んでもよい。
【００４８】
レンズ機構は、不規則に配置された突出部又は凹を有するか、又は、３つの全ての寸法スケールの構造を備えるように付形してもよい。各レンズ機構は、ある曲率半径を有し、この曲率半径は、正、負、又は無限大であり得る。マクロ構造又はミクロ構造は、更に光出力を高めるか、又は所与の用途のための角度分布を最適化するために、レンズ機構に追加してもよい。レンズ機構は、マクロ構造上にミクロ構造を組み込んでもよい。
【００４９】
レンズの基部における形及び寸法は、ＬＥＤデバイスの設計、すなわち、所望の光学性能、コストなどの重要部分要因である。一般に、個々のＬＥＤデバイスでは、レンズの基部は、デバイスの部分であるＬＥＤダイの全てを覆わなければならない。典型的には、レンズの基部は、単一のＬＥＤダイの寸法よりも、又は、ＬＥＤダイが複数ある場合にはダイの間の空隙部を含む寸法よりも少なくとも１０％大きい。単一のＬＥＤダイを有するＬＥＤデバイスでは、レンズの基部は、約０．５〜約１０ｍｍ、又は約１〜約５ｍｍであってよい。１つのＬＥＤデバイスあたり３つのＬＥＤダイを有するＬＥＤデバイスでは、レンズの基部は、約１〜約３０ｍｍであってもよい。レンズの基部における形及び寸法は、１つの光学層に由来する全てのレンズにおいて同じであってもよく、あるいは、この形及び寸法は、異なっていてもよい。例えば、図１１に示されているようにチップオンボード構成と併せて用いる光学層では、この形及び寸法は、全てのレンズ機構において同じである。
【００５０】
光接合組成物は、少なくとも１つのＬＥＤダイが少なくとも１つのレンズ機構に光結合するように、光学層と接触させる。一般に、これは、光学層の比較的平らな側が光接合組成物と接触することを意味する。図１１は、図７に示されているＬＥＤアセンブリの上に図９ａ及び９ｂの光学層が配置されているＬＥＤアセンブリ１１０から、ＬＥＤデバイスを作製する概略的なプロセスフローチャートを示している。
【００５１】
光学層を光接合組成物に接合した後、少なくとも１つのレンズをレンズ機構から形成して、そのレンズを光学層の残部から分離する。いくつかの実施形態では、後のいずれかの時点に、完全に分離できるように、部分的に光学層を貫通して外郭まで切断することによって、レンズを形成する。いくつかの実施形態では、光学層を完全に分離するか又は穿孔してレンズを形成することによって、レンズを形成する。いずれの実施形態でも、最終的には、有孔光学層として取り外される光学層から、レンズを分離する。切断作業は、ダイカット、キスカット、レーザーカット、又はロータリーカットによって行うことができる。単一工程での穿孔作業は、ダイカット、レーザーカット、又はロータリーカットによって行うことができる。いくつかの実施形態では、光学層の穿孔は、所望のレンズの寸法及び形を包含する寸法及び形を有する。
【００５２】
図１１は、光接合組成物が層を形成する場合における、レンズ機構からレンズを形成する作業を示している。この例では、光学層を全て貫くように穿孔１１１を作製して、レンズ１１２及び有孔光学層１１３を形成させる。また、この例では、光接合組成物を全て貫くように穿孔を作製して、光接合部分１１４と有孔光接合組成物層１１５を形成させる。光接合組成物の層が存在しない実施形態では、穿孔作業は、光学層を穿孔することのみを含むことになる。脱着可能な保護層の上の区域の一部が光接合組成物を有し、一部が有さない実施形態では、穿孔作業は、必要に応じて、光接合組成物を穿孔することを含むことになる。
【００５３】
穿孔を作製した後、図１１に示されているように、脱着可能な保護層を基材から取り外す。脱着可能な保護層の上に配置されたいずれかの光接合組成物及び有孔光学層も取り外す。光接合組成物の不完全な層が形成されるケースでは、余分な光接合組成物が、有孔光学層と共に、脱着可能な保護層の上に存在すると、その余分な組成物を取り除くことになる。脱着可能な保護層の上に光接合組成物が存在しない場合には、有孔光学層のみを取り外すことになる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、脱着可能な保護層の穿孔の形は、光学層の穿孔の形と同じである。いくつかの実施形態では、図１１に示されているように、穿孔の形は、同じ寸法であると共に、相互に概ね揃っていてよい。一般に、ＬＥＤデバイスと共に留まるレンズに悪影響を及ぼすことなく、脱着可能な保護層の上に配置された光接合組成物及び有孔光学層をきれいに取り除くことができるのであれば、脱着可能な保護層及び光学層の穿孔では、形と寸法のいずれかの組み合わせを用いることができる。いくつかの実施形態では、脱着可能な層内の穿孔は、光学層の穿孔よりも大きい。
【００５５】
脱着可能な保護層、並びに光接合組成物及び有孔光学層を完全に取り除いた後、複数のＬＥＤデバイス１１６が基材上に残る。任意に応じて、ＬＥＤデバイスを相互から分離して、個別のＬＥＤデバイスを形成してよい。本明細書で使用する場合、ＬＥＤデバイスとは、基材の上に配置されたＬＥＤダイを指し、このＬＥＤダイは、ＬＥＤダイとレンズとの間に配置された光接合組成物によってレンズに光結合する。個別のＬＥＤデバイスの分離作業は、ソーカット、レーザーカット、又はその他のダイシング技術によって行うことができる。
【００５６】
いくつかのＬＥＤアセンブリは、各ＬＥＤダイ又はＬＥＤダイのグループの周囲に反射カップ又は窪みが形成されるように、基材を備える。図１２は、ワイヤボンド１２２を備えるＬＥＤダイ１２１が、基材１２４の反射カップ１２３内に配置されている代表的なＬＥＤアレイ１２０の概略断面透視図である。単一のＬＥＤダイを有する反射カップ又は窪みでは、カップの直径は、約０．５〜約１０ｍｍ、又は約１〜約５ｍｍの範囲であってよい。３つのＬＥＤダイを有する反射カップ又は窪みでは、カップの直径は、約１〜約３ｍｍの範囲であってよい。
【００５７】
図１２に示されている実施形態では、反射カップに光接合組成物を充填するか、又は、反射カップを光接合組成物で若干溢れさせるかしてよい。続いて、基材の上に光学層を配置してよく、この基材は、光接合組成物を上に有しても有さなくてもよい。図１３は、反射カップが光接合組成物１３１で溢れていないと共に、光学層１３２が基材１２４の上に配置されているＬＥＤアセンブリ１３０の概略断面透視図である。上記のように、光接合組成物は光学層に接合する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤデバイスを分離するのが望ましい場合、ＬＥＤデバイスを分離して、図１４ａに示されているような個別のＬＥＤデバイスをもたらすことができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤデバイスを分離するのが望ましい場合、例えばキスカットによって、レンズ機構の周囲で光学層を穿孔して、基材上の余分な光接合組成物及び有孔光学層を取り除くことができる。続いて、ＬＥＤデバイスの分離作業を行って、図１４ｂに示されているような個別のＬＥＤデバイスをもたらすことができる。反射カップが光接合組成物で溢れている場合には、全ての余分な光接合組成物及び有孔光学層の除去を容易にするために、基材の上面に剥離剤を用いてよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、反射カップが光接合組成物で溢れている場合に、脱着可能な保護層を用いてよい。図１５ａは、光接合組成物が層を形成するように、反射カップが溢れているＬＥＤアセンブリ１５０の概略断面透視図である。複数のレンズ機構を備える光学層が、アセンブリの上に配置されている。脱着可能な保護層１５１は、カップが溢れる前に、基材１２４の上に配置する。穿孔１５２は、個別のレンズを形成するために光学層及び光接合組成物を穿孔できる場所を示している。図１５ｂは、穿孔して脱着可能な保護層、余分な光接合組成物、及び有孔光学層を取り除いた後のＬＥＤデバイスの概略断面透視図である。いくつかの実施形態では、脱着可能な保護層は、ＬＥＤアレイ１２０及び光接合組成物と共に用いてよいが、光接合組成物は層を形成しない。
【００５９】
いくつかのＬＥＤアレイは、少なくとも１つの反射カップの内側に配置されたワイヤボンドを有する少なくとも１つのＬＥＤダイを有するリードフレームに取り付けられた反射カップを備える。図１６は、ワイヤボンド１６２を備えるＬＥＤダイ１６１が、リードフレーム１６４に取り付けられた反射カップ１６３内に配置されている代表的なＬＥＤアセンブリ１６０の概略断面透視図である。基材１６５は、反射カップ、特に反射カップの上面を含む。
【００６０】
図１６に示されている実施形態では、反射カップに光接合組成物を充填するか、又は、反射カップを光接合組成物で若干溢れさせるかしてよい。続いて、基材の上に光学層を配置してよく、この基材は、光接合組成物を上に有しても有さなくてもよい。図１７ａは、反射カップが光接合組成物１７１で溢れていないと共に、光学層１７２が基材１６５の上に配置されているＬＥＤアセンブリ１７０の概略断面透視図である。上記のように、光接合組成物は光学層に接合する。光学層は、穿孔１７３によって示されているように、例えばキスカットによって、レンズ機構の周囲で穿孔することができる。図１７ｂは、余分な有孔光学層を取り除いた後のＬＥＤデバイスの概略断面透視図である。
【００６１】
図１７ａに示されている実施形態では、光学層と反射カップとリードフレームとの間に凹部１７４が形成されている。したがって、光学層は、レンズ機構とＬＥＤダイとの光結合に影響を及ぼすことなくレンズ機構間の凹部を覆うのに十分に強固である必要があることがある。所望に応じて、光学層は、凹部を埋めることのできる突出部を備えるように設計してよい。あるいは、脱着可能な保護層を用いて、凹部を埋めてもよい。図１８ａは、図１６のＬＥＤアセンブリと共に、脱着可能な保護層を用いた実施形態の概略断面透視図である。図１８ａでは、脱着可能な保護層１８０が凹部を満たして、脱着可能な保護層の上面が基材１８１、すなわち反射カップの上面と概ね同一平面上になるようになっている。このケースでは、脱着可能な保護層は、基材の一部である。光接合組成物１８２は、反射カップを満たすか又は反射カップから若干溢れ、複数のレンズ機構を備える光学層が、その上に配置されている。上記のように、光接合組成物は光学層に接合する。光学層は、穿孔１８４によって示されているように、レンズ機構の周囲で穿孔することができる。図１８ｂは、脱着可能な保護層及び有孔光学層１８３を取り除いた後のＬＥＤデバイスの概略断面透視図である。図１８ａに示されているＬＥＤアセンブリでは、光接合組成物は、基材の上に層を形成してよい。
【００６２】
図１９ａは、図１６のＬＥＤアセンブリと共に、脱着可能な保護層を用いた別の実施形態の概略断面透視図である。図１９ａでは、脱着可能な保護層１９０は、反射カップの上面が覆われるように、基材１９１の上に配置されている。このケースでは、脱着可能な保護層は基材である。光接合組成物１９２は、反射カップを満たすか又は反射カップから若干溢れ、複数のレンズ機構を備える光学層が、その上に配置されている。上記のように、光接合組成物は光学層に接合する。光学層は、穿孔１９４によって示されているように、レンズ機構の周囲で穿孔することができる。図１９ｂは、脱着可能な保護層及び有孔光学層１９３を取り除いた後のＬＥＤデバイスの概略断面透視図である。
【００６３】
図１９ａの実施形態では、脱着可能な保護層と反射カップとリードフレームとの間に凹部１９５が形成されている。したがって、脱着可能な保護層は、レンズ機構とＬＥＤダイとの光結合に影響を及ぼすことなくレンズ機構間の凹部を覆うのに十分に強固である必要があることがある。所望に応じて、脱着可能な保護層は、凹部を埋めることのできる突出部を備えるように設計してよい。あるいは、充填層を用いて、凹部を埋めてもよい。この充填層は、脱着可能な保護層として利用できるゴム又はいずれかの材料を含んでもよい。
【００６４】
図１８ａ及び１９ａに示されている実施形態では、光接合組成物は、基材の上に層を形成してもよい。図２０ａは、図１８ａのＬＥＤアセンブリ内で、２０ｂは、図１９ａのＬＥＤアセンブリ内で光接合組成物が層を形成する追加的な実施形態の概略断面透視図である。図２０ａでは、脱着可能な保護層２００は、反射カップの上面と脱着可能な保護層の上面が概ね同一平面上になるように、配置されている。光接合組成物２０２は、層が形成されるように、反射カップを溢れさせる。複数のレンズ機構を備える光学層が、その上に配置されている。上記のように、光接合組成物は光学層に接合する。光学層は、穿孔２０３によって示されているように、レンズ機構の周囲で穿孔することができる。図２０ｂでは、脱着可能な保護層２０５は、反射カップの上面が覆われるように、基材２０６の上に配置されている。光接合組成物２０７は、層が形成されるように、反射カップを溢れさす。複数のレンズ機構を備える光学層が、アセンブリの上に配置されている。上記のように、光接合組成物は光学層に接合する。穿孔２０８によって示されているように、レンズ機構の周囲で光学層を穿孔することができる。
【００６５】
図２１は、複数のレンズ機構を備える光学層が、ＬＥＤダイの位置に対して並進不変性である追加的な実施形態の概略断面透視図である。図２１では、脱着可能な保護層２１０は、凹部を満たして、脱着可能な保護層の上面が基材２１１、すなわち反射カップの上面と概ね同一平面上になるようになっている。この場合では、脱着可能な保護層は、基材の一部である。光接合組成物２１２は、層が形成されるように、反射カップを満たす。光学層２１３は複数のレンズ機構を備えており、少なくとも１つのダイが、それを覆うレンズ機構に光結合するように、光学層２１３を、ＬＥＤダイの位置に対して、あらゆる場所又はほぼあらゆる場所に配置できるようになっている。一般に、並進不変性である光学層では、レンズ機構は、上記のように、ミクロ構造又はマクロ構造のスケールでなければならない。一般に、並進不変性の光学層では、レンズ機構は、ＬＥＤダイの幅の小さい方の寸法よりも小さくなければならない。
【００６６】
本開示の例示的な実施形態が論じられていると共に、本開示で可能な変形形態及び修正形態について言及されており、これらは、本開示の範囲から逸脱することなく、当業者には明白であり、本明細書に示された例示的な実施形態に本開示が限定されるものではないことを理解されたい。したがって、本開示は、以下に記載の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２１】
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