(57)【要約】  モールディング作業は、ＬＥＤダイに連結するために適した光取り出し部材を形成するようにそれぞれの空洞が適合されている、複数の空洞を内部に有する金型を提供する工程と、複数のガラス粒子で該金型を充填する工程と、該空洞の形状に一致するように該粒子を再形成するために、ガラス転移温度を上回るまで該ガラス粒子を加熱する工程と、該空洞間に延在するランド層を形成する工程と、によって、光取り出し部材アレイを作出する。該ランド層は、同時研磨作業、又は該光取り出し部材アレイを対応するＬＥＤアレイへの取り付けなどにおける、後続処理若しくは加工のために、互いに固定された空間的関係で該光取り出し部材を維持する。
2009535856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光取り出し部材のアレイの作製方法であって、
ＬＥＤダイに連結するために適した光取り出し部材を形成するようにそれぞれの空洞が適合されている、複数の空洞を内部に有する金型を提供する工程と、
該金型を複数のガラス粒子で充填する工程と、
該空洞の形状に一致するように該粒子を再形成するために、ガラス転移温度を上回るまで該ガラス粒子を加熱する工程と、
該空洞間に延在するランド層を形成する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記空洞及び前記ガラス粒子の相対的サイズが、２つ以上のガラス粒子がそれぞれの空洞を充填するようなサイズである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加熱する工程が、２つ以上のガラス粒子をそれぞれの空洞内で合着させる工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記空洞及び前記ガラス粒子の相対的サイズが、単一のガラス粒子がそれぞれの空洞をほぼ充填するようなサイズである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ガラス粒子が、平均粒子体積を有し、前記空洞が、平均空洞容量を有し、該平均粒子体積が、該平均空洞容量の７０％〜１１０％である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガラス粒子が、平均粒子体積を有し、前記空洞が、平均空洞容量を有し、該平均粒子体積は、該平均空洞容量と同じかそれ以上である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記平均粒子体積が、前記加熱する工程中、前記粒子が変形してランド層も形成する程度に前記平均空洞容量を上回る、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記加熱する工程が、前記ガラス粒子に圧力を印加する工程も含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記形成する工程が前記加熱する工程中に行われるように、前記複数のガラス粒子が前記空洞を過度に充填し、前記ランド層が、前記ガラス粒子の変形によって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱されたガラスを冷却して、固体の光取り出し部材の少なくとも一部分を形成する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記形成する工程が、前記冷却する工程の後に行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記形成する工程が、固体の光取り出し部材の少なくとも一部分の間を覆って延在する硬化可能な材料を注入する工程と、該硬化可能な材料を固化する工程と、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金型が、表面粗度Ｒａが５０ナノメートル（ｎｍ）未満である表面を少なくとも１つ有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記再形成された粒子が、光取り出し部材又はその一部分であり、前記ランド層が、互いに固定された空間的関係で該光取り出し部材を維持する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記光取り出し部材が前記ランド層に接続された状態で、該光取り出し部材を該金型から取り外す工程を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光取り出し部材が前記ランド層に接続された状態で、前記光取り出し部材のそれぞれの表面を研磨する工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラス粒子が非球形である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガラス粒子が細長い、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して発光ダイオード（ＬＥＤ）、特に、ＬＥＤダイ内で生成される光を抽出するために使用される光学コンポーネント又は要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは光源の選択としては望ましく、その理由の一部は、それらのサイズが比較的小さく、低電力／低電流要求であり、応答時間が速く、長寿命であり、パッケージングが堅固であり、種々の出力波長が利用可能であり、また最新の回路構成と適合することからである。これらの特徴があるために、それらが過去数十年に渡って、多数の異なる最終用途の応用例において広範囲に用いられてきたことを説明することは容易であろう。ＬＥＤに対する相次ぐ改良が、効率、明るさ、及び出力波長の領域においてなされ、潜在的な最終用途の応用例の範囲が更に拡がっている。
【０００３】
発光体は通常金属ヘッダに搭載されるＬＥＤダイ又はチップを含むパッケージ形態で販売される。ヘッダには、ＬＥＤダイが搭載される反射カップ及びＬＥＤダイに接続されている電気導線を含むことが可能である。幾つかのパッケージにはＬＥＤダイをカプセル化する成形した透明樹脂も含まれる。カプセル化樹脂には、ダイから放射された光を部分的に平行にする名目上の半球状前表面又は名目上の平面が含まれる。樹脂以外に、その他の材料が、本明細書ではカプセル材料と称される、カプセル本体に提案されてきた。例えば、米国特許第３，５９６，１３６号（フィッシャー（Fischer））では、特定のガラス類から作られるドームを有するＬＥＤを記載しており、ガラス類は、重量で１９〜４１％のヒ素、１０〜２５％の臭素、及び２８〜５０％のイオウ又は６５〜７０％のセレンのいずれかを含む。フィッシャー（Fischer）は、屈折率が約２．４で、黄色の少なくとも１つのガラスと、屈折率が２．５〜２．７で、赤色の別のガラスと、屈折率が約２．９で、黒色の更に別のガラスと、を報告している。
【０００４】
個別に作製され、ＬＥＤダイの表面に接触するか、又は近位に置かれ、連結する、若しくはそこからの光を「抽出」し、ダイに閉じ込められる光の量を減少する、光学素子を利用することもまた知られている。そのような要素は、本明細書では、光取り出し部材と称される。光取り出し部材は、通常、ＬＥＤダイの主要放射面とほぼ一致するサイズ及び形状である、入力面を有する。
【０００５】
ＬＥＤは、ＬＥＤのダイを構成する高屈折率の半導体材料内で、光を生成する。ダイが空気に暴露された場合、半導体と空気との間の屈折率の大きな不一致は、ダイ中を伝播する光の多くが、ダイ／空気の境界面で完全に内部に反射する原因となる。境界面に関連する比較的狭いエスケープコーン内の角度で移動する光のみが空気中に屈折し、ダイを脱出することができる。エスケープコーンの半角は、境界面に対する既知の臨界角である。結果として、ダイによって生成される光の多くは無駄になり、達成可能なＬＥＤの輝度が劣る。
【０００６】
カプセル材料及び光取り出し部材の両方を使用して、無駄になる光の量を減少させ、かつ輝度を改善するために使用することができる。それらは、屈折率（ｎ）が空気よりもダイに近い光透過材料をＬＥＤダイの表面に提供し、境界面での屈折率の不一致を減少し、エスケープコーンの範囲を増大させることによって、これを行う。ｎがダイの屈折率により近いと、ダイの内側で無駄になる光がより少なくなり、ＬＥＤは、より明るく光ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実用的な見地から見ると、従来のカプセル材料は、これに関して限られた範囲においてのみ成功している。カプセル材料は、実質的にダイを囲み、これ及びダイで生成される熱による大幅な温度変化のため、カプセル材料は、その屈折率特性だけではなく、多数の温度サイクルに渡りＬＥＤダイを損傷することを回避するための、その熱的及び機械的特性、並びにダイにより放出される高フラックスに暴露される際の黄色化又はその他の劣化に耐える、その能力により選択される。結果として、ほとんどのカプセル化ＬＥＤは、わずか約１．４〜１．６の屈折率ｎを有する、特殊なエポキシ樹脂を利用する。これらの値は、空気の屈折率（ｎ＝１）を大きく上回るが、ほとんどのＬＥＤダイ（ｎ≒２．３以上）を大きく下回る。従って、依然として十分な改善の余地がある。
【０００８】
光取り出し部材は、おそらく、最初に光取り出し部材を組み立て、次にそれをＬＥＤダイの位置に保つために必要となる、更なる製造工程、並びに関連費用及び複雑性により、現在、カプセル材料ほど幅広くＬＥＤに使用されていない。これらの問題は、ＬＥＤダイが典型的に約ミリメートル以下の特性寸法を有することから、小さなサイズが関係すると悪化する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願は、とりわけ、より容易で経済的な、ＬＥＤ光源への使用に適した光取り出し部材を作製する方法を開示する。該方法は、典型的に数十又は数百の複数の光取り出し部材の作製に関係すると同時に、ガラスモールディング作業を用いる。モールディング作業は、それぞれの空洞がＬＥＤダイに連結するために適した光取り出し部材を形成するように光取り出し部材、複数の空洞を内部に有する金型を提供する工程と、複数のガラス粒子で金型を充填する工程と、空洞の形状に一致するように粒子を再形成するために、ガラス転移温度を上回るまでガラス粒子を加熱する工程と、空洞間に延在するランド層を形成する工程と、によって、光取り出し部材アレイを作出する。ランド層は、同時研磨作業、又は光取り出し部材アレイの対応するＬＥＤアレイへの取り付けなどにおける、後続処理又は加工のために、光取り出し部材を互いに固定された空間的関係で維持する。
【００１０】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、上記要約は、請求された主題に関する限定として決して解釈されるべきでなく、主題は、手続処理中に補正され得る添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の説明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源及びそのコンポーネントを記載する。この点に関して、「発光ダイオード」又は「ＬＥＤ」は、光（可視、紫外線、又は赤外線に関わらず）を放出するダイオードを指す。これには、従来型又はスーパーラジエントの種類であるか、及び前方発光型又は側方発光型の種類であるかどうかに関わらず（なお後者は、ディスプレイ応用例において優位であることが多い）、「ＬＥＤ」として販売されるインコヒーレントなパッケージに封入又は密閉封止された半導体装置が含まれる。ＬＥＤが紫外線などの非可視光線を発する場合、及びＬＥＤが可視光線を発する特定の場合、ＬＥＤは有機又は無機燐光体を含むようにパッケージ化され（又は遠隔配置された燐光体を照射することができ）て、短波長の光を長波長の可視光線に変え、特定の場合には白色光を発する装置を実現する。「ＬＥＤダイ」は、最も基本的な形態、即ち半導体加工手順によって製造される個々の構成要素又はチップの形態のＬＥＤである。例えば、ＬＥＤダイは通常、１以上のＩＩＩ族元素の組み合わせと１以上のＶ族元素の組み合わせとから形成される（ＩＩＩ〜Ｖ半導体）。好適なＩＩＩ〜Ｖ半導体材料の例には、窒化物（ガリウム窒化物など）、及びリン化物（インジウムガリウムリンなど）が含まれる。他のタイプのＩＩＩ〜Ｖ族材料も使用可能であり、また同様に、周期表の他の族の無機物質も使用可能である。構成要素又はチップは、デバイスを作動させるための電力の印加に適した電気接点を含むことができる。例には、ハンダリフロー、ワイヤボンディング、テープ利用自動ボンディング（ＴＡＢ）、又はフリップチップボンディングが挙げられる。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、ウェハスケールで形成された後、仕上がったウェハは個々の小片部に切られて、多数のＬＥＤダイとなることができる。ＬＥＤダイは、表面実装、チップオンボード、又は他の既知の実装構成用に構成してもよい。
【００１２】
更に、本願の目的のために、明確な指示がない限り、以下の用語は示される意味を有する。
【００１３】
「非晶質材料」は、Ｘ線回折により測定される、あらゆる長い結晶構造を欠如し、及び／又は示差熱分析（ＤＴＡ）により測定されるような非晶質材料の結晶化に対応する発熱ピークを有する、溶融相及び／又は気相から得られる材料を指す。
【００１４】
「示差熱分析」又は「ＤＴＡ」は、温度を上昇させながら、試料とＡｌ２０３などの熱不活性参照との間の温度の差を測定することを含む手順を指す。不活性参照温度に応じて、温度差のグラフは、試料で発生する発熱及び吸熱反応に関する情報を提供する。この手順を実行するための例示的な器具は、独国セルブ（Selb）のネッチインストルメンツ（Netzsch Instruments）から商品名「ネッチＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ（NETZSCH STA 409 DTA/TGA）」で入手可能である。適した量、例えば、４００ｍｇの試料を適した不活性ホルダー（例えば、１００ｍＬのＡｌ２Ｏ３サンプルホルダー）に置き、静止空気中で、初期温度（例えば室温、又は約２５℃）から１２００℃などの最終温度まで、適した速度、例えば１０℃／分で加熱してもよい。
【００１５】
「ガラス」は、ガラス転移温度を呈する非晶質無機材料を指す。
【００１６】
「ガラスセラミック」は、ガラスを加熱処理することによって形成された材料であって、該材料は、部分的又は完全に結晶性である、材料を指す。
【００１７】
「Ｔｇ」は、適したＤＴＡ試験によって測定されるガラス転移温度を指す。
【００１８】
「Ｔｘ」は、適したＤＴＡ試験によって測定される結晶化温度を指す。
【００１９】
ここで図を参照し、最初に例示的なＬＥＤ光取り出し部材、光取り出し部材／ＬＥＤダイの組み合わせ、及びそのアレイを示して説明する。その後、金型可能ガラス粒子を使用する、好ましいＬＥＤ光取り出し部材アレイの作製方法を記載する。
【００２０】
ＬＥＤ光取り出し部材及び光取り出し部材アレイ
【００２１】
図１は、入力面１２、出力面１４、及び側面１６を有するＬＥＤ光取り出し部材１０を図示する。入力面１２の近位に位置するＬＥＤダイ１８は、主要放射面２０を含む多数の表面から光を放出する。放射面２０から入力面１２を分離している間隙２２が示されている。空気、又は透明な結合材料、若しくはその他の材料で充填されているかどうかに関わらず、光取り出し部材１０の存在により、さもなければＬＥＤダイ１８の内部で完全に内部反射する少なくともいくらかの光が、屈折又は漏れ全内部反射によって光取り出し部材に連結するように、間隙２２は十分に小さい。典型的に、間隙２２は、約１００、５０、又は２５ナノメートル以下である。その他の実施形態では、間隙２２は、実質的に排除することが可能である。いずれかの場合、ＬＥＤダイから光取り出し部材に効率的に光を移動するために、入力面１２が放射面２０に光学的に連結するように構成される。
【００２２】
簡易化のために、ＬＥＤダイ１８は、概略的に示されるが、当該技術分野において既知であるような従来の設計上の特徴を含むことができる。例えば、ＬＥＤダイ１８は、異なるｐ−及びｎ−ドープ半導体層、緩衝層、基材層、並びにスーパーストレート層を含むことができる。長方形状のＬＥＤダイ配置が示されるが、切頭された逆ピラミッドを形成する角度の付いた側面を有するＬＥＤダイなど、その他の既知の形状が考慮される。ＬＥＤダイ１８への電気接点は、簡略化のため示されていないが、既知のように、ＬＥＤダイ１８のいずれかの表面上に提供され得る。好ましくは、ダイ１８は、「フリップチップ」構造を有し、反対面２０が障害物なく平坦に作製されて光取り出し部材の入力面１２と都合よく噛み合うことができるように、電気接点は主要底面上に設けられる。
【００２３】
光取り出し部材１０は、切頭された逆円錐形状を有するが、その他の形状も可能である。図１の概略図では、側面１６は、単一の先細になった回転表面、又は入力面１２を出力面１４に接続する、切子面のある複数の表面を示すことができる。入力面１２は、ＬＥＤダイの放射面２０上に存在する場合がある電気接点のための空間を残すように形成されてもよい。多くの場合、幾つか又はほぼすべての放射面２０は、平坦であり、かつ研磨されている。これらの場合では、光取り出し部材の入力面１２の対応する部分（すべてを含む）も平坦であり、かつ研磨され、例えば５０ナノメートル未満の表面粗度、又は規定の許容度を呈することも望ましい。正確に一致する必要はないが、横方向寸法及び入力面１２の形状が、ＬＥＤ放射面と一致するサイズであることも望ましい。製造上の許容度を考慮し、光取り出し部材の入力面を、ＬＥＤ放射面に対して小さく、又は大きくしてもよい。例えば、光取り出し部材の入力面の横方向寸法は、ＬＥＤ放射面の対応する寸法の１１０％又は１２０％と大きい、若しくは９０％又は８０％と小さくてもよい。光取り出し部材の最小横方向寸法（入力面、出力面、又は中間位置に存在するかどうかに関わらず）がＬＥＤダイの対応する横方向寸法と名目上等しくなるように光取り出し部材の寸法を選択することもまた有益である。２００５年１１月２２日に出願された同一出願人による米国出願第１１／２８８，０７１号（レザーデール（Leatherdale）ら）（代理人整理番号第６０９１４ＵＳ００２号）により完全に記載される、本アプローチでは、通常の光取り出し部材のアレイを含むディスク又は本体をウェハスケールのＬＥＤアレイに固着後、個々のＬＥＤ／光取り出し部材対を、同一切断線に沿って切断する、若しくはさいの目に切ることができる。更にその他の場合では、光取り出し部材の入力面が出力ＬＥＤダイの出力面よりも実質的に小さい（例えば、光取り出し部材の入力面の面積は、ＬＥＤ出力面の面積の５０％以下であってもよい）ことが望ましい場合がある。例えば、２００４年１０月２９日に出願された米国出願第１０／９７７，５７７号（アウダーキルク（Ouderkirk）ら）（代理人整理番号第６０２１７ＵＳ００２号）を参照のこと。
【００２４】
光取り出し部材は、ＬＥＤダイと共に使用するために構成され、ＬＥＤダイは、数ミリメートル以下の幅である傾向があるため、光取り出し部材も比較的小さい傾向がある。制限されることを意図しないが、光取り出し部材は、一般に１〜１０、１〜５、１〜３、又は１〜２ミリメートルの範囲の全長、並びに同一範囲内及び多くの場合前記長さより短い全幅を有する。
【００２５】
操作中、ＬＥＤダイ１８内で生成される光は、放射面２０から放出され、間隙２２を通って光取り出し部材１０に到達する。光取り出し部材１０は、例えば、米国特許出願公報第２００５／００２３５４５号（カムラス（Camras）ら）に記載されるように、ＬＥＤダイに固着されてもよく、又は２００４年１０月２９日に出願された同一出願人による米国出願第１０／９７７，２４９号（コナー（Connor）ら）（代理人整理番号第６０２１６ＵＳ００２号）に記載されるように、非結合形状であってもよい。ＬＥＤダイ１８に使用される材料は、高屈折率を有し、これによりＬＥＤダイ１８内で生成される光の多くがダイ表面で全内部反射することができる。この光のうちのより多くが脱出できるようにするために、放射面２０は、光取り出し部材１０の入力面１２に光学的に連結される。光取り出し部材１０を製造する材料の高屈折率は、さもなくば全内部反射によって消失するＬＥＤダイからの光を抽出する。光取り出し部材１０の形状は、ＬＥＤダイの中心軸に沿って配置される入力及び出力面を有し、出力面は入力面より広く、かつ示されるように側面は先細になっており、少なくとも部分的に集めた光を平行にする。図１は、全内部反射乃至は別の方法で側面１６で全内部反射し、ＬＥＤの中心軸のより近くに並ぶ反射光線２４ｂを生成する、代表的な斜め方向光線２４ａを示す。
【００２６】
光抽出効率を最大化するために、光取り出し部材１０の屈折率は、ＬＥＤダイ１８の放射面２０の屈折率とほぼ一致するべきである。しかし、通常、ＬＥＤダイ自体が、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３の固体状態基材、又は別の適した材料上に配置されるエピタキシャル半導体層など、異なる屈折率の異なる個々の層からなる。このような場合、ＬＥＤダイ１８がヒートシンク（図示せず）上にあお向け形状で搭載される場合、放射面２０は、半導体層の１つの外側表面と一致し、光取り出し部材の屈折率は、好ましくは半導体の屈折率と一致する。一方、ＬＥＤがうつ伏せ形状でヒートシンク上に搭載される（即ち、表面下向き又はフリップチップ）場合、放射面２０は、基材と一致し、光取り出し部材の屈折率は、好ましくは基材の屈折率と一致する。ＧａＮ／Ａｌ２Ｏ３系の高輝度ＬＥＤでは、必要な屈折率は、約１．７５〜２．４である。ＩＩＩ−リン化物系半導体の場合では、半導体層の屈折率は、４．０と高い場合がある。ＬＥＤの光取り出し部材として使用するために提案されてきた高屈折率材料（ｎ≧２）は、一般的に、機械加工する、又は小さな所望の形状に形成することが困難であり、また該プロセスは、遅く費用が掛かる傾向がある、結晶性材料である。
【００２７】
図２は、図１のものと類似する、別の光取り出し部材３０の概略的側面図を示し、光取り出し部材３０は、２つの異なる光透過本体又は構造体を接合することに起因する複合体形状を有する。光取り出し部材３０は、入力面３２、出力面３４、及び先細になった側面３５を有する。光取り出し部材は、噛み合う表面３６ａ、３８ａに沿って、共に固着乃至は別の方法で接合された、異なる光学本体３６、３８を含み、該光学本体は、好ましくはあるが、必ずしも平坦である必要はない。接合するために、光学接着剤、低Ｔｇ封止ガラス類、又は反応結合などの従来の方法を使用することができる。本体３６、３８は、類似する又は異なる特性を有する、同一若しくは異なる光透過材料から作製することができる。例えば、本体３８は、市販される光学ガラス、又は更にはポリマーであってもよい。好ましくは、ＬＥＤダイに最も近い（及び入力面を含む）光取り出し部材の一部分は、光取り出し部材のその他の部分より高い屈折率を有する。従って、図２の場合、光学本体３６は、好ましくは比較的高屈折率のガラスからなり、本体３８は、より低い屈折率を有する別の光学ガラス（又は更にはポリマー）から作ることができる。又、高屈折率の光学材料が、光取り出し部材全体に使用するには実用的ではないような、相当な散乱又は吸収を呈する場合、複合体構造は有用であり得る。散乱又は吸収を許容できるレベルに維持するために、十分薄い厚さを有する該材料を、光取り出し部材の入力末端部で使用し、次いでより低散乱又はより低吸収材料と組み合わせ、光取り出し部材を完成することができる。光学本体３６、３８の相対的サイズ又は厚さは、許容できる光学的、機械的、及び熱的特性を有する光取り出し部材を作出するために、それぞれの光学材料の光学的、機械的、及び熱的特性によって選択することができる。ＬＥＤの複合体光取り出し部材の更なる記載は、２００４年１０月２９日に出願された同一出願人による米国出願第１０／９７７，２２５号（アウダーキルク（Ouderkirk）ら）（代理人整理番号第６０２１８ＵＳ００２号）で提供される。
【００２８】
所望であれば、入力面が出力面より大きくなる又は広くなるように、先細になった光取り出し部材の配向を逆にすることができる。そのような場合では、光取り出し部材は、図１に図示されるように、ＬＥＤダイに連結する逆ピラミッドというよりは、ピラミッド形状を取ることができる（切頭されているか、切頭されていないかに関わらず、及び円形であるか、楕円形であるか、又は多角形系であるかに関わらず）。光は、前述で出力面１４、３４と称された表面を通って光取り出し部材に入り、前述で入力面（１２、３２）と称された表面、及び側面１６、３５を通って光取り出し部材を出てもよい。或は、ピラミッドを点で終わる（即ち、切頭されていない）ように作製し、表面１２、３２を排除することができる。そのような光取り出し部材の形状の更なる記載は、２００６年５月２日に出願された、同一出願人による米国出願番号第１１／３８１，３２４号、名称「光学素子を集中するＬＥＤパッケージ（LED Package With Converging Optical Element）」（代理人整理番号第６２０７６ＵＳ００２号）で提供される。
【００２９】
上記の実施形態は、多様な考えられる光取り出し部材の形状及び構造の幾つかのみを示している。どの形状又は構造が選択されるかに関わらず、製造の観点から見て、アレイの形状で光取り出し部材を組み立てることが望ましい。例えば、ＬＥＤダイによりよく連結するために、光取り出し部材の表面を研磨することを望む場合には、アレイは、多数の小さな光取り出し部材を同時に取り扱う、処理する、及び加工することを簡便化することを可能にする。又、アレイ内の光取り出し部材は、ＬＥＤのアレイの配置及び空隙部とほぼ一致するように選択される配置及び空隙部を有する設計とすることができ、その結果、光取り出し部材アレイがＬＥＤアレイと並ぶこと及び一つになることが可能であり、多数、好ましくは数十又は数百のＬＥＤ／光取り出し部材対を同時に作製することができる。
【００３０】
図３は、代表的な光取り出し部材アレイ４０、及び一致するＬＥＤアレイ５０を図式的に示す。光取り出し部材アレイ４０は、連続的なランド層４４などによって、固定された空間的関係で共に保持される、複数の光取り出し部材４２を含む。固定された空間的な配置は、以下に記載される、ＬＥＤアレイ５０上のＬＥＤの空間的な配置と一致するように選択される。光取り出し部材アレイ４０は、光取り出し部材４２及びランド層４４が同一の光透過材料からなる単一本体であってもよく、又はランド層４４が光取り出し部材４２とは異なる材料（光透過であるかどうかに関わらず）からなる非単一であってもよい。更に、光取り出し部材４２自体は、上記に記載された複合体構造を有してもよい。光取り出し部材４２は、図１の光取り出し部材１０と同様に先細になった形状で示されるが、上記に記載されるその他の光取り出し部材の形状及び構造のいずれかを示すことができる。特筆すべきは、光取り出し部材はそれぞれ、対応するＬＥＤダイの放射面に光学的に連結するように適合される、入力面４２ａを有することである。これは、好ましくは、光取り出し部材の入力面の外側寸法がＬＥＤ放射面のそれらと確実にほぼ一致するようにする、及び／又は光取り出し部材の入力面の輪郭がＬＥＤ放射面の輪郭と確実にほぼ一致するようにすることによって達成される。通常、ＬＥＤ放射面は、規定の許容度内で平坦かつ滑らかであり、その場合、光取り出し部材の入力面もまた、同一の規定の許容度内で平坦かつ滑らかである。
【００３１】
ＬＥＤアレイ５０は、好ましくは、単一化（例えば、切断又はさいの目に切ることによる）により、放射面５２ａを有する個々のＬＥＤダイ５２を形成できるように、光を生成できるｐ−ｎ接合などの形成に従来の半導体加工手順を使用して組み立てられた、固体形状ウェハである。従って、上記に記載のように、ＬＥＤアレイ５０は、セラミック又は半導体基材、スーパーストレート、エピタキシャル層、及び／又はドープ層など、ＬＥＤのバッチ製造に選択される、異なる層の積み重ねを含むことができる。又個々のＬＥＤに電圧を加えるために使用される、パターン形成された電気接点も、アレイ５０上に含まれてもよい。又ＬＥＤアレイ５０は、典型的に薄く、比較的硬く、通常円形であることから、「ウェハ」と称されることもある。ダイ５２は、例えば、横列及び縦列の配置といった、任意の所望の方法でウェハの表面上に配置することができる。数十又は数百の個々のダイ５２をウェハ領域内に嵌め合わせてもよい。従って、好ましくは、同一数の光取り出し部材４２が光取り出し部材アレイ４０上に提供される。
【００３２】
図３に図示される方法では、最初に、別々のアレイ４０、５０は互いに整列し、好ましくは光取り出し部材とＬＥＤダイの１対１対応を提供する。その後、別々に整列したアレイは、所望に応じて、光学接着剤又は低Ｔｇ封止ガラスなどの適した光透過結合材料を使用して、若しくは反応結合により、或は任意のその他の適した技術によって、接合される。その後、必要に応じて、個々のＬＥＤダイ５２を露呈するために、ウェハ又はアレイ５０を切断又はさいの目に切ることによって、単一化することができる。対象とする用途に応じて、光取り出し部材アレイ４０もまた、必要に応じて、個々のＬＥＤダイ／光取り出し部材対を個々にヒートシンク又はその他の基材に搭載できるように、単一化することができる。光取り出し部材４２の出力面になる場合がある上側表面である、ランド層４４を切断する、又は破断することによって、単一化することができる。切断により単一化される場合、光取り出し部材が適切なサイズであれば、ＬＥＤアレイ５０を切断する切断作業と同一の切断作業により、同時に光取り出し部材アレイ４０を切断することができる。別のアプローチでは、それぞれに異なる材料が使用される場合、例えば、ランド層から光取り出し部材を脱離することによって、ランド層を単純に取り外してもよい。ランド層の取り外しにより、光取り出し部材４２の上側表面を露呈するが、設計次第では、それぞれの光取り出し部材の出力面になる場合がある。更に別のアプローチでは、光取り出し部材アレイはランド層４４を下にして固着されてもよい、即ち、取り出し部材４２と位置合わせした状態でＬＥＤ放射面がランド層４４に接触するように光取り出し部材アレイ及びＬＥＤアレイを再配置することによって、ＬＥＤアレイに固着されてもよい。この場合、表面４２が出力面となってもよく、ランド層の暴露された主要表面が光取り出し部材の入力面となってもよい。
【００３３】
光取り出し部材アレイの作製方法
【００３４】
光取り出し部材アレイは、好ましくは、ガラス粒子モールディングプロセスを使用して作製される。このプロセスでは、金型は、適した寸法の空洞のアレイを有するように組み立てられる。次に、この金型は、複数のガラス粒子で充填され、粒子が空洞に適合するように再形成されるように、粒子がそれらのガラス転移温度を上回るまで加熱される。任意で、個々のガラス粒子を溶融又は合着して、より大きな粒子又は本体を形成することができる。再形成されたガラスは、冷却され、光取り出し部材の少なくとも一部分を形成し、光取り出し部材に接続する連続的なランド層が提供される。
【００３５】
場合によっては、空洞を過度に充填し、加熱及び冷却する工程を使用してランド層を形成するために十分な量のガラス粒子が使用される。これらの場合、ランド層及び光取り出し部材は、同一ガラス材料を含む。
【００３６】
その他の場合では、加熱及び冷却する工程でランド層を形成するには、ガラス粒子の量が不十分であり、ランド層は、例えば、金型から取り外す前に、光取り出し部材を支持する裏材に接着することによって、形成される。支持する裏材は、接着剤でコーティングされたフィルム若しくはプレート、又は光取り出し部材上に注入され、固体層に硬化することができる多量なワックス、エポキシ、又は類似材料であってもよく、或はそれらを含んでもよい。
【００３７】
場合によっては、金型は、最初に、加熱及び冷却する工程後にランド層を形成するためには不十分な量の第１の複数のガラス粒子で充填され、（加熱により）該第１の粒子は、金型の空洞を部分的にのみ充填するように変形する。続いて金型は、第１のガラス粒子とは異なる組成を有する、第２の複数のガラス粒子で充填され、該第２の粒子の量は、金型の空洞の残部を充填し、後続の加熱及び冷却する工程後にランド層を形成するために十分である。
【００３８】
いずれの場合においても、光取り出し部材がランド層で接続された状態で、光取り出し部材アレイは、続いて金型から取り外される。ランド層は、好ましくは、互いに固定された空間的関係光取り出し部材を保持する。これは、それぞれの光取り出し部材の表面の少なくとも１つを同時にラップする、又は研磨するために、特に有用であり得る。又、数十又は数百の光取り出し部材のアレイを、類似サイズのＬＥＤダイ、例えば、モノリシック固体形状ウェハ上に依然として存在するＬＥＤダイのアレイに効率的に連結するためにも、特に有用であり得る。個々の光取り出し部材は、研磨後、及び／又はＬＥＤアレイへの連結後、単一化する、又は光取り出し部材アレイから取り外すことができる。ランド層は、最終単一化光取り出し部材の一部分を形成する場合もしない場合もあることに留意されたい。
【００３９】
図４は、ガラス粒子を型に入れて作り、光取り出し部材アレイを作出する工程を含むプロセスを示す。
【００４０】
最初に、下部金型部分６０ａ及び任意で上部金型部分６０ｂを含む、金型６０が提供される。金型は、好ましくは、熱的及び機械的に丈夫であり、繰り返される組み立てサイクルに耐えることができる材料から作られる。適した金型材料には、セラミック類、グラファイト、アルミナ、炭化ケイ素、タングステンカーバイド、ステンレススチール、白金、無電解ニッケルなどの耐熱金属、及びそれらの組み合わせが挙げられる。又、金型は、成型されたガラス材料が金型に接着することを防止するために、白金又は貴金属合金などの非反応性材料でコーティングしてもよい。
【００４１】
金型は、複数の空洞６２を含み、該空洞は、好ましくは所望のＬＥＤ光取り出し部材の外側形状を有する個々の容量を画定する。空洞は、研削、研磨、放電加工（ＥＤＭ）、又はダイヤモンド旋盤加工が挙げられるが、それらに限定されない、様々な機械加工プロセスにより作製することができる。また空洞は、例えば、空洞のアレイを、０．５〜１ｍｍ厚さのステンレススチール又は白金層などの耐熱金属の薄いシートに鍛造する鍛造プロセスによって作製されてもよい。空洞の形状及び分布は限定されず、上（露呈される）面に平坦な表面を有するが完成部品を金型から取り外すことを阻止する切れ目を含まない形状を有する。例には、切頭された又は切頭されていない円錐又はピラミッド、円筒、ウェッジ、及び錘台が挙げられる。それぞれの空洞は、好ましくは表面（例えば、空洞６２の底面）、又はＬＥＤダイの出力面積とほぼ一致するサイズ及び／又は形状である、開口（例えば、空洞６２の上部の開口部）を含む。（上記に記載されるように、光取り出し部材の入力面のサイズを、ＬＥＤ放射面のサイズより大きくなるように、又は小さくなるように、意図的に制御することは、有利である場合がある。）更に、空洞表面の幾つか又はすべては、完成した光取り出し部材の対応する表面も同じような仕上げとなるように、研磨するか、乃至は別の方法で、光学的品質仕上げとなるように、作製することができる。それぞれの個々の空洞６２の寸法を設定することに加え、空洞は、いずれの所望の方法で互いに配置することができるが、例示的な実施形態では、それらは、例えば図３に図示されるような、ＬＥＤダイのアレイとほぼ一致する、横列及び縦列のアレイで配置される。
【００４２】
金型６０を作製後、複数のガラス粒子６４で充填する。この点に関して、「充填する」は、少なくとも幾つかの空洞６２、好ましくはほぼすべての空洞６２が、粒子で充填されているか、又は部分的にのみ充填されているかのいずれかを意味する。粒子６４は、更に以下に記載されるように、球形状であっても非球形状であってもよい。又粒子６４は、狭く、かつ均一なサイズ分布を有してもよく、又は幅広い分布（不均一）であるサイズを有してもよい。図４では、粒子６４は、任意の空洞６２の容量より大幅に小さい、平均サイズ又は容量を有するように示される。空洞６４が同等ではない容量を有する場合、平均粒子サイズは、平均空洞容量より大幅に小さいことに留意されたい。その他の場合について、以下に記載する。
【００４３】
ガラス粒子６４は、ガラス原料から作製された破片、小球、又はビーズであってもよく、若しくはそれらを含んでもよく、及び／又は成型されたガラス機能を含んでもよい。例えば、ガラス原料は、るつぼに置かれた金属酸化物粉末の適した混合物から作製し、加熱し、構成成分が均質に分配したスラリーに粉砕することができる。そしてスラリーを冷却し、凝固し、粒子に分解する。続いて粒子を、空気又は酸素と混合した可燃性ガス（例えば、水素／酸素）に注入し、炎を付け、大量な溶解したガラスビーズを生成する。冷却後、該ビーズをガラス粒子６４として使用することができる。所望に応じて、均一又は制御されたサイズ分布を提供するために、ふるいなどを使用して、粒子を所望のサイズにすることができる。
【００４４】
別のアプローチでは、粒子は、従来のガラス原料の粉末、又は従来のガラス製造方法で使用されるような酸化物の均質な混合物を含むことができる。
【００４５】
ガラス組成物は制限されず、関与する波長、即ち、光取り出し部材が連結されるＬＥＤダイ放射される波長の光を実質的に透過し、金型成型できる任意の材料であってもよい。好ましくは、ガラス組成物は加工窓を有し、その結晶化温度とそのガラス転移温度（Ｔｘ−Ｔｇ）の少なくとも５℃の差によって特徴付けられる。中程度の屈折率（１．５＜ｎ＜２）の従来のガラス類、及びより高い屈折率（ｎ≧２又は２．１、又は２．２、又は２．３）のそれほど従来的に使用されていないガラス類を使用することができる。更に別のアプローチでは、光取り出し部材アレイが以下のランド層４４で、即ち、光取り出し部材４２と一直線になる一方、ＬＥＤ放射面をランド層４４に接触するように光取り出し部材アレイ及びＬＥＤアレイを再配置することによって、ＬＥＤアレイに固着されてもよい。例示的な材料には、株式会社オハラ（Ohara Corporation）から入手可能なＳ−ＬＡＨ５１、Ｓ−ＬＡＨ５３、Ｓ−ＬＡＨ６３、及びＳ−ＬＡＬ６１、スコット・ガラス・テクノロジーズ（Schott Glass Technologies）から入手可能なＰ−ＬＡＳＦ４７、Ｎ−ＬＡＦ３４、Ｎ−ＬＡＦ３６、及びＮ−ＬＡＳＦ４６、ホーヤ株式会社（Hoya Corporation）から入手可能なＢＡＦＤ８、並びに米国特許出願公報第ＵＳ２００３／０１２６８０３号（ローゼンフランズ（Rosenflanz））、ＷＩＰＯ公報第ＷＯ０３／０１１７７６号（ローゼンフランズ（Rosenflanz））、米国特許出願公報第ＵＳ２００５／００６５０１３号（ローゼンフランズ（Rosenflanz）ら）、２００５年１１月１４日に出願された、米国特許出願シリアル番号第１１／２７３，５１３号（フレイ（Frey）ら）、及びこれと同日付で出願された、名称「高屈折率ガラスからなるＬＥＤ光取り出し部材（LED Extractor Composed of High Index Glass）」の米国特許出願（代理人整理番号第６１２１６ＵＳ００２号）に記載されるガラス類が挙げられる。好ましくは、光取り出し部材の少なくとも一部分は、少なくとも２、又は２．１、又は２．２、又は２．３、又は２．４の屈折率を有するガラスから作られるが、有用な実施形態は、より屈折率の低いガラス類で作製することもできる。
【００４６】
金型をガラス粒子６４で充填後、個々の粒子６４が軟化して変形し、合着又は融合して、空洞６２（少なくとも一部分）の形状と一致する溶融光取り出し部材６４ａを形成するように、ガラス粒子６４及び金型６０をガラスのガラス転移温度を上回るまで加熱する。示されるように、ガラス粒子の量は、溶融ガラスが空洞６２を過度に充填し、ランド層６６を形成するような量であってよい。場合によっては、金型の部分６０ａと６０ｂとの間のガラス粒子に圧力を印加することによって、ガラス粒子の変形及び／又は合着を促進する。上記に記載されるガラス類の幾つかは、８００〜１０００℃の温度、及び１〜１０ＭＰａの圧力で１〜２０分間熱圧することができる。その他のガラス類は、一般に約６００℃のガラス転移温度を有し、幾つかは、３６０℃と低く、これらは、対応する、より低い温度で熱圧することができる。いずれかの場合、熱圧は、単軸又は平衡加圧技術であってもよい。上部金型部分６０ｂなどの第２の金型部品が使用される場合、光取り出し部材のどちらの末端部がＬＥＤダイに連結されるか、及び光取り出し部材表面の所望の輪郭に応じて、このような部品は、図示される平坦な表面、又は平坦ではない表面（例えば、それぞれの光取り出し部材上にレンズのような特性を形成するための湾曲した表面のパターン、若しくは切子面のある表面、或は部分的に平坦及び部分的に湾曲した、又は切子面のある表面）を備え、完成した光取り出し部材の一方の末端部に所望の特性を提供することができるということに留意されたい。
【００４７】
そしてガラス及び金型は、冷却され、光取り出し部材６４ａ及びランド層６６を固化する。冷却速度は、好ましくは、ガラス材料の熱的衝撃に起因する破壊を回避するために、十分ゆっくりである。所望に応じて、冷却速度は、ガラス材料を完全に焼きなますために十分ゆっくりであってもよい。
【００４８】
場合によっては、図２に関連して記載されるように、２つ以上の異なる光学本体の光取り出し部材を形成することが望ましい場合がある。この場合、溶融ガラスが部分的にのみ金型の空洞６２を充填し、ランド層６６を形成しないように、ガラス粒子６４の量を削減することができる。従って、複数の第２のガラス粒子で部分的に充填した金型を充填することができ、第２のガラス粒子をそれらのガラス転移温度まで加熱し、任意で加圧して変形し、金型６０の残りの部分と合着させることができる。第２のガラス材料は、空洞６２を完全に充填するために十分であってもよく、また、層６６と同様のランドを形成するために十分であってもよい。
【００４９】
第１又は第２のガラス粒子によってランド層６６が形成されない場合、又はランド層は形成されるが、薄すぎる若しくは壊れ易い場合、光取り出し部材６４ａ全体の上に別の層を形成し、相対的な空隙部を維持した状態で完成した取り出し部材６４ａを金型から取り外し、上記に記載されるように、グループとして操作し、取り扱うために十分な剛性を有するランド層を提供することができる。追加層は、接着剤でコーティングされたフィルム又はプレート、若しくは光取り出し部材上に注入され、固体層に硬化することができる多量なワックス、エポキシ、又は類似材料であってもよく、或はそれらを含んでもよい。
【００５０】
いずれの場合でも、該工程の一部として及び／又は別個の工程として、充填する、加熱する、及び冷却する工程、並びにランド層を提供する工程を実施後、すべての凝固した光取り出し部材６４ａは、光取り出し部材を固定された相対的位置に保持し、維持するランド層６６と共に、金型６０から取り外される。
【００５１】
場合によっては、使用されるガラスの特性及び使用されるモールディング条件により、より大きな容量を形成するための複数のガラス粒子の合着は、構成粒子の表面又は境界に対応する成型されたガラスに、欠陥のある網状組織を作出する場合がある。そのような欠陥は、散乱又は成型されたガラスのかすみ、若しくは機械的弱点又は破壊の原因となり得る。そのような場合でも、該欠陥が問題にならないその他の場合でも、実質的に１つのガラス粒子のみが１つの金型の空洞に提供されるように、ガラス粒子のサイズを制御し、従って複数の粒子が空洞内で合着する又は融合することを回避することが有利であり得る。図５ａ及び５ｂは、本概念を利用するプロセスを図示する。
【００５２】
図５ａでは、複数の空洞７２を有する金型７０が提供される。金型は、粒子を金型上に散乱し、１つの粒子がそれぞれの空洞に詰まるように金型を振動するか、又は個々のピックアンドプレース技術のいずれかによって、複数のガラス粒子７４で充填される。技術に関わらず、実質的に１つの粒子７４のみがいずれかの任意の空洞に存在する。粒子７４の量は、空洞７２の容量とほぼ一致するように選択される。場合によっては、粒子７４は、空洞容量の７０％〜１１０％、又は更に９０％〜１０５％の容量である。そして、図５ｂに示されるように、粒子がそのガラス転移温度まで加熱されることで軟化する際、任意で圧力を加えて、空洞７２を完全に充填する、又は若干少なめに充填する、若しくは若干過度に充填する溶融光取り出し部材７４ａに変形する。結果として生じる該光取り出し部材７４ａの上面は、表面７４ｂ（完全な充填）、７４ｃ（若干少ない充填）、７４ｄ（若干過度な充填）、及び７４ｅ（非常に過度な充填）で図示される。ガラスを冷却後、同一ガラス又は異なるガラス、若しくは上記に記載される別の材料から、光取り出し部材のアレイ７４ａが金型７０から取り外せるように、ランド層７６が形成される。
【００５３】
その他の場合、粒子７４はの容量は、例えば、空洞容量の１５０％又は２００％と大幅に大きくてもよく、空洞は、粒子が加熱する工程中に変形し、大きな粒子の超過溶融ガラス材料が空洞を完全に充填するだけでなく、空洞の外側に流れ、近隣空洞からの超過溶融材料と接合して、連続的な溶融ランド層を形成するように、互いに十分接近して配置してもよい。
【００５４】
粒子７４は、ガラス原料の火炎形成により作出されるような球形状であってもよい。或は、粒子７４は、モールディングプロセスを加速するために、細長い、若しくは更には図５ａに示されるように、空洞７２に近い形状又はアスペクト比にプレ金型されてもよい。
【００５５】
図６ａ及び６ｂは、空洞のアレイ８２を有する金型８０内の細長いガラス粒子７４の加工を図示し、金型８０は、金型７０と類似しているが、空洞８２が空洞７２とは異なるアスペクト比を有する（しかし、空洞７２と同じ容量である可能性がある）。細長い粒子７４は、自身で、空洞８２のアスペクト比に近似するように最配向できることに留意されたい。図６ｂに示されるように、粒子７４が、そのガラス転移温度まで加熱された上で軟化され、任意で圧力を印加し、空洞８２を完全に充填する、又は若干少なめに充填する、若しくは若干過度に充填する、溶融光取り出し部材８４ａに変形する。結果として生じる該光取り出し部材８４ａの上面は、表面８４ｂ（完全な充填）、８４ｃ（若干少ない充填）、８４ｄ（若干過度な充填）、及び８４ｅ（非常に過度な充填）で図示される。ガラスを冷却後、同一ガラス又は異なるガラス、若しくは上記に記載される別の材料から、光取り出し部材のアレイ８４ａが金型８０から取り外せるように、ランド層８６が形成される。
【００５６】
第１の具体的な実施形態では、ワイヤＥＤＭ機を使用して、グラファイト金型（ポコＥＤＭ３グレード（Poco EDM3 grade））を組み立てた。それぞれが切頭された円錐形状を有する、４つの同一空洞は、金型の中心から外へ機械加工された。四角形のパターン、及び中心間距離が８ｍｍで、それぞれの四角形の側面に沿って空洞を配置した。それぞれの円錐は３ｍｍの深さであり、直径が０．５６ｍｍの円形かつ平坦な底面、直径が２．９ｍｍ円形の開口又は開口部、及び角度が２１度のテーパ（半円錐）を有した。この切頭された円錐の算出容量は、７．９７立方ミリメートルである。ワイヤＥＤＭは、約１．２マイクロメートルの表面仕上げＲａを有する空洞壁（先細になった側壁及び円形かつ平坦な底面）を作出した。同一サイズの平坦な光取り出し部材の入力面を作出するために、直径が０．５６ｍｍの円形底面を選択され、該形状は、より大きなフリップチップＬＥＤダイの１ｍｍ×１ｍｍの放射面に連結するために有利であると判断された形状であった。
【００５７】
そして、金型を充填するために、株式会社オハラ（Ohara Corporation）から、Ｓ−ＬＡＨ５１ガラスの不規則な断片又は破片を選択した。本ガラスは、密度が４．４０ｇ／ｃｃ、屈折率が約１．７８６、及び形質転換温度Ｔｇが６１７℃である。算出容量が７．２３立方ミリメートル、又は空洞容量の９１％である、重量が０．０３１８ｇのガラスの一片を第１の空洞に置いた。算出容量が８．５９立方ミリメートル、又は空洞容量の１０８％である、重量が０．０３７８ｇのガラスの一片を第２の空洞に置いた。総算出容量が８．３４立方ミリメートル、又は空洞容量の１０５％である、総重量が０．０３６７ｇの３つの類似サイズのガラスの断片を第３の空洞に置いた。算出容量が８．２３立方ミリメートル、又は空洞容量の１０３％である、重量が０．０３６２ｇのガラスの一片を第４の空洞に置いた。
【００５８】
そして、この充填した金型を環状炉に設置し、規定の温度プロファイルに従って加熱した。炉内の雰囲気は、フォーミングガス（５％の水素、９５％の窒素の混合物）の低速ブリード、即ち、還元性雰囲気であった。加熱中、外部からガラス片に圧力は印加されなかった。温度プロファイルは、室温（約２５℃）から７００℃まで８０分間傾斜、７００℃で１５分間維持、７００から８００℃まで３０分間傾斜、８００℃で２０分間維持、８００から６１０℃まで６０分間傾斜、６１０℃で１５分間維持、６１０から５５５℃まで２５分間傾斜、５５５℃で２０分間保持、５５５℃から室温まで７５分間傾斜、であった。
【００５９】
この加熱及び冷却プロファイルにより、ガラス粒子は、それらの個別の空洞内で軟化し、変形し、そして固化して光取り出し部材を形成した。空洞の直径が２．９ｍｍの開口部、及び直径が０．５６ｍｍの底面に対応する、光取り出し部材の上部と下部のそれぞれは、圧力が印加されていない溶融ガラスの表面張力によるものと考えられる、湾曲を呈した。光取り出し部材は、光透過性であることが確認されたが、還元性雰囲気によるものと思われる、若干のかすみ、又は光散乱が見られた。
【００６０】
望ましくは、光取り出し部材に以下の更なる加工工程を実施する。光取り出し部材が依然として金型内にある間、上記に記載されるように、例えば石蝋を使用して、硬質ランド層を形成することができる。そして、光取り出し部材を、それらの相対的配向を維持した状態で、金型から取り外すことができる。同時に、光取り出し部材の下部を平坦に研ぎ、研磨して、光学仕上げ（例えば、Ｒａが５０ナノメートル又は２５ナノメートル以下）し、そして、単一化して、１ｍｍ×１ｍｍの放射面を有する、個々のＬＥＤダイに個別に取り付ける、乃至は別の方法で連結することができる。
【００６１】
第２の具体的な実施形態では、第１の具体的な実施形態と同じグラファイト金型を使用した。金型を充填するために、株式会社オハラ（Ohara Corporation）から同じＳ−ＬＡＨ５１ガラスの不規則な断片又は破片を再び選択したが、断片の質量又は容量は、それぞれの空洞を十分に大幅に過度に充填する（しかし、空洞間に連続的なランド層を形成するには不十分である）ように選択した。算出容量が１４．８９立方ミリメートル、又は空洞容量の１８７％である、重量が０．０６５５ｇのガラスの一片を第１の空洞に置いた。算出容量が１４．６４立方ミリメートル、又は空洞容量の１８４％である、重量が０．０６４４３７８ｇのガラスの一片を第２の空洞に置いた。総算出容量が１４．６６立方ミリメートル、又は空洞容量の１８４％である、総重量が０．０６４５ｇの３つの類似サイズのガラスの断片を第３の空洞に置いた。総算出容量が１６．４８立方ミリメートル、又は空洞容量の２０７％である、総重量が０．０７２５ｇの３つの類似サイズのガラスの断片を第３の空洞に置いた。
【００６２】
その後、この充填した金型を環状炉に設置し、若干異なる温度プロファイルに従って加熱した。炉内の雰囲気は、１００％の窒素ガスの低速ブリードであった。加熱中、外部からガラス片に圧力は印加されなかった。温度プロファイルは、室温（約２５℃）から８５０℃まで１１０分間傾斜、８５０℃で２０分間維持、８５０から６１０℃まで６０分間傾斜、６１０℃で１０分間維持、６１０から５５５℃まで２５分間傾斜、５５５℃で１０分間維持、５５５℃から室温まで７５分間傾斜、であった。
【００６３】
この加熱及び冷却プロファイルにより、ガラス粒子は、それらの個別の空洞内で軟化し、変形し、そして固化して光取り出し部材を形成した。この第２の具体的な実施形態で形成された光取り出し部材は、第２の実施形態の光取り出し部材が、第１の実施形態で使用されたガラスの量と比較して過剰であるガラス材料の結果として、その上部に顕著なドームを呈したことを除き、第１の実施形態のものと類似していた。
【００６４】
望ましくは、第２の実施形態の光取り出し部材に、同様に更なる加工工程を実施する。光取り出し部材が依然として金型内にある間、上記に記載されるように、例えば石蝋を使用して、硬質ランド層を形成することができる。そして、光取り出し部材を、それらの相対的配向を維持した状態で、金型から取り外すことができる。同時に、光取り出し部材の下部を平坦に研ぎ、研磨して、光学仕上げ（例えば、Ｒａが５０ナノメートル又は２５ナノメートル以下）し、そして、単一化して、１ｍｍ×１ｍｍの放射面を有する、個々のＬＥＤダイに個別に取り付ける、乃至は別の方法で連結することができる。他の実施形態では、金型材料は、グラファイトから、ミシガン州（Michigan）アナーバー（Ann Arbor）のインダストリアル・セラミック・テクノロジー社（Industrial Ceramic Technology, Inc.,）の商標がクリスタロイ（CRYSTALOY）であるセラミック（例えば、クリスタロイ２３１１ＥＤＸ（CRYSTALOY 2311 EDX）、炭化ケイ素ウィスカー強化セラミック複合材料）など、酸化性雰囲気での作業が可能な別の材料に変更することができる。
【００６５】
指示がない限り、本明細書及び請求項で使用される特性となるサイズ、量、及び物理特性を示すすべての数字は、「約」と言う用語によって修飾されることを理解されたい。それ故に、別の指示がない限りは、本明細書及び添付の請求項に説明される数字のパラメータは近似値であり、本明細書に開示された教示を使用して当業者が獲得しようとする所望の特性に応じて変化し得る。
【００６６】
前述の説明は、例示的なものであり、本発明の範囲を限定することは意図されていない。本明細書で開示した実施形態の変形及び修正が可能であり、実施形態の種々の要素の現実的な代替物及び均等物が、当業者によって、この特許文献を検討することによって理解される。本明細書に開示した実施形態のこれらの変形、及び他の変形、並びに修正を、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行なってもよい。本明細書で参照されるすべての特許及び特許出願は、前述の明細書と矛盾する範囲を除き、全体として参照することにより本願に組み込まれる。
【００６７】
本明細書では、添付図面を参照し、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】単一ＬＥＤ光取り出し部材／ＬＥＤダイの組み合わせの概略的側面図。
【図２】他の光取り出し部材構造の概略的側面図。
【図３】ＬＥＤが形成された光取り出し部材アレイ及びウェハの概略図であり、また該図は、光取り出し部材のアレイをＬＥＤのアレイに同時に連結し、複数のＬＥＤ光源を作出するプロセスも示す。
【図４】ガラスビーズを金型して、光取り出し部材アレイを作出する工程を含む、プロセスを示す。
【図５】金型後に空洞をほぼ充填するために適したサイズ又は容量である、金型空洞及びガラス粒子の拡大図を示す。
【図６】粒子のサイズは、金型後に空洞をほぼ充填するために適している、別の金型空洞にある、図５のガラス粒子の拡大図を示す。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【国際調査報告】
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