(57)【要約】【課題】光の出力を増加させ、製造プロセスを簡素化し、コストを低下させ、当業者にとって明らかなさらなる利点をもたらすための発光デバイス用の反射面サブアセンブリを提供すること。【解決手段】発光デバイス用の反射面サブアセンブリ１００は、基板１０２と、発光デバイスアセンブリ１０８の配置が予定される基板１０２上の少なくとも１つの領域と、基板上の所定の領域に適用された拡散反射層１０６と、を備え、発光デバイスアセンブリ１０８が少なくとも１つの領域に配置された場合、拡散反射層１０６が該発光デバイスアセンブリ１０８によって放射された光子を反射させる。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスのサブアセンブリであって、
表面を有する基板と、
発光デバイスの配置が予定される基板表面の少なくとも１つの領域と、
前記基板表面の所定の領域に適用された拡散反射層と、
を備えており、
前記発光デバイスが前記少なくとも１つの領域に配置された場合、前記拡散反射層が該発光デバイスによって放射される光子を反射させるサブアセンブリ。
【請求項２】
前記基板表面が実質的に平坦である
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項３】
トータル反射率のうち、前記拡散反射層による拡散反射率が、少なくとも５０％である請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項４】
トータル反射率のうち、前記拡散反射層による拡散反射率が、少なくとも７０％である
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項５】
前記拡散反射層が、前記基板表面の凹凸を埋めている
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項６】
前記拡散反射層が、酸化チタニウム又は他の酸化物で構成されている
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項７】
前記拡散反射層が、二酸化チタニウムで構成されている
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項８】
前記拡散反射層が、
ポリマー母材、
酸化チタニウム又は他の酸化物の充てん材、及び
流動性調節添加材を含むペースト
として適用される請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項９】
前記流動性調節添加材が、シリカ及びアルミナを含む
請求項８に記載のサブアセンブリ。
【請求項１０】
前記ペーストが、
１０％〜７５％の量の酸化チタニウム又は他の酸化物の充てん材と、
０％〜４％の量のシリカと、
０．１％〜２％の量のアルミナとを含む
請求項９に記載のサブアセンブリ。
【請求項１１】
前記酸化チタニウム又は他の酸化物の充てん材が、二酸化チタニウムを含む
請求項１０に記載のサブアセンブリ。
【請求項１２】
前記基板上の所定の領域が、前記発光デバイスの配置が予定される前記少なくとも１つの領域を含まない
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項１３】
前記基板上の所定の領域が、前記発光デバイスの配置が予定される前記少なくとも１つの領域を含む
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項１４】
前記発光デバイスの配置が予定される前記少なくとも１つの領域が、該配置が予定される前記少なくとも１つの領域に配置されるべき前記発光デバイスの面積と等しい
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項１５】
前記発光デバイスの配置が予定される前記少なくとも１つの領域が、該配置が予定される前記少なくとも１つの領域に配置されるべき前記発光デバイスの面積よりも大きい
請求項１に記載のサブアセンブリ。
【請求項１６】
発光デバイスと、該発光デバイスを支持するための表面を有する基板とを備える発光デバイスアセンブリであって、
前記基板の表面が、トータル反射率うち、少なくとも５０％が拡散反射率であり、前記発光デバイスによって放射される光子を拡散反射させることができる表面層を備える
発光デバイスアセンブリ。
【請求項１７】
前記発光デバイスが、該発光デバイスと前記基板との間の熱抵抗を小さくするために、前記表面層を介在させずに前記基板の表面に直接取り付けられ、
前記発光デバイスが、拡散反射率を向上させるために、前記表面層が適用された前記基板の表面の部位へと取り付けられる
請求項１６に記載の発光デバイスアセンブリ。
【請求項１８】
前記発光デバイスが、前記表面層を該発光デバイスに当接させて、前記基板に取り付けられる請求項１６に記載の発光デバイスアセンブリ。
【請求項１９】
前記表面層が、ポリマー結合材と、酸化チタニウム又は他の酸化物の充てん材とを含むフィルムを備える請求項１６に記載の発光デバイスアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイス（その例は、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びレーザダイオード（ＬＤ）である）に関し、さらに詳しくは、そのようなデバイスの反射面サブアセンブリに関する。
【０００２】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に従い、２００９年１０月７日付の米国特許仮出願第６１／２７８，５７５号の利益を主張し、上記米国特許仮出願の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
一般性を失うことなく、単に過度の開示の反復を避けるために、関連技術の水準を、ＬＥＤを発光デバイスの典型的な例として使用して説明する。
【０００４】
ＬＥＤの動作の原理は、半導体ｐ−ｎ接合の特性に基づいている。ｐ−ｎ接合が順方向にバイアスされ、すなわち正の電圧がｐ型半導体に加えられ、負の電圧がｎ型半導体へと加えられるとき、電荷担体（すなわち、電子及び正孔）が、接合部へと流れ込む。電子が正孔に衝突するとき、電子が正孔と再結合し、電子がより低いエネルギーレベルへと移行するため、余分なエネルギー（関与する電子及び正孔のエネルギーレベルの間の差に等しい）が、光子の形態で放出される。この効果は、エレクトロルミネセンスと呼ばれ、光の色は、半導体に生じるエネルギーギャップによって決定される。
【０００５】
電子と正孔との間の衝突は、統計的な性質を有するため、光子は、ｐ−ｎ接合部から無作為な方向に放射される。発光デバイスのｐ−ｎ接合部からの光の抽出を改善するために、望ましくない放射の方向に位置していて放射の波長に対して透明であり、あるいは放射の波長について反射率が高くない表面に、反射材料の層が適用される。反射率は、入射光に対する反射光の比によって特徴付けられる。可能な限り最良の発光効率を達成するために、高い反射率を有する材料、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどの貴金属や、その他のＡｌなどの材料が、この目的のために使用される。しかしながら、例えばＰｔ、Ａｕなどの材料のいくつかを使用することは、材料のコスト及び材料を表面に適用するプロセスの両面で、比較的高コストとなる。例えばその他のＡｌなどの材料は、比較的安価ではあるが、研磨には高いコストを必要とし、酸素が存在する環境において常に酸化する。しかも、念入りな（したがって、高コストにつく）研磨の後でも、Ａｌの反射能は、研磨を行ったＡｇに比べて劣る。さらに、研磨はトータル反射率を向上させるが、トータル反射率の向上を、鏡面反射率を高めることによって達成している。しかしながら、さらに詳しく後述されるとおり、材料は、鏡面反射率よりもむしろ、拡散反射率を有するべきである。Ａｇは、優れた反射率ゆえにＡｌよりも好ましいが、特にはＡｇの表面が発光デバイスの製造プロセスにおいて使用されるいくつかの化学物質に触れた場合に、酸化及び／又は変色を生じやすい。そのような例は、ＬＥＤにおける光変換のための蛍光体（phosphor）の使用である。さらには、Ａｇでコートされた基板は、水分に対する徹底的な保護を必要とし、結果としてＬＥＤパッケージの全体としてのコストが上昇するが、それでもなお、デバイスについて、所望のレベルの性能及び／又は安定性（すなわち、パラメータの経時変化に対する抵抗性）は、必ずしももたらされない。例えば、製造プロセスの際にすべての適切な予防措置がとられても、発光デバイスのケースが、発光装置が配置される環境に対して必ずしも気密には封じられていないため、時間につれて酸化が生じ、反射率、光の一様性、及び他のパラメータが時間とともに劣化する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、この技術分野において、光の出力を増加させ、製造プロセスを簡素化し、コストを低下させ、当業者にとって明らかな、さらなる利点をもたらすための発光デバイスの改善について、ニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様において、添付の独立請求項に記載の発光デバイス用の反射面サブアセンブリが開示される。さらに好ましい態様が、従属請求項に開示される。
【０００８】
本明細書に記載される上述の態様が、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって、より容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１ａ】本発明の一態様に係る例示的な発光デバイスの概念的な断面を示す図である
【図１ｂ】本発明の一態様に係る別の例示的な発光デバイスの概念的な断面を示す図である。
【図２】基板の概念的な断面を示し、基板の上に拡散反射層が適用されていることを示す図である。
【図３ａ】本発明の別の態様に係る例示的な発光デバイスの概念的な断面を示す図である。
【図３ｂ】本発明の別の態様に係る例示的な発光デバイスの概念的な断面を示す図である。
【図４ａ】発光デバイスアセンブリの周囲の領域の詳細、すなわち、すき間を生じている反射層を示す図である。
【図４ｂ】発光デバイスアセンブリの周囲の領域の詳細、すなわち、すき間を生じている反射層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の種々の態様が、本発明の理想的な構成の概略的な例示である図面を参照しつつ、本明細書において説明される。したがって、例えば製造技術及び／又は公差の結果として、例示の形状からの変形も予想される。すなわち、本開示の全体において提示される本発明の種々の態様を、図示及び本明細書において説明される構成要素（例えば、領域、層、部位、基板、など）の特定の形状への限定として解釈してはならず、例えば製造に起因する形状の逸脱を含むものと理解すべきである。例えば、矩形として図示又は説明される構成要素が、丸みを帯びた形態（feature）又は湾曲した形態でもよく、あるいは、縁部分の勾配の集合が、１つの構成要素から別の構成要素への不連続な変化であってもよい。すなわち、図面に示された各構成要素は、本質的に概略的であり、それらの形状は、構成要素の正確な形状を示そうとしたものではなく、本発明の技術的範囲を限定しようとするものでもない。
【００１１】
領域、層、部位、基板、などといった構成要素が、別の構成要素の「上」に位置すると称される場合、そのような構成要素が、その別の構成要素の上に直接位置することができ、あるいは介在する構成要素が存在してもよいことを、理解すべきである。対照的に、或る構成要素が別の構成要素の「上に直接」位置すると称される場合、介在する構成要素は存在しない。さらに、或る構成要素が、別の構成要素の上に「形成」されると称される場合、そのような構成要素を、その別の構成要素又は介在する構成要素の上に、成長させることができ、堆積させることができ、エッチングすることができ、取り付けることができ、接続することができ、結合させることができ、あるいは他の方法で作製又は製造することができることを、理解すべきである。
【００１２】
さらに、「下方」又は「下部」及び「上方」又は「上部」などといった相対的な用語は、本明細書において、或る構成要素の図面に図示されたとおりの別の構成要素に対する関係を説明して使用することが可能である。相対的な用語が、図面に示されている装置の向きに加えて、他の装置の向きも包含するように意図されていることを、理解すべきである。例えば、図面の装置が逆さまにされる場合、他の構成要素の「下」側にあるとして開示されている構成要素が、この他の構成要素の「上」側に位置するであろう。したがって、用語「下方」は、装置の特定の向きに応じて、「下方」及び「上方」の両方の位置を包含することができる。同様に、図中の装置が逆さまにされる場合、他の構成要素の「下方」又は「直下」と称される構成要素が、この他の構成要素の「上方」に位置するであろう。したがって、用語「下方」又は「直下」は、上方及び下方の両方の位置を包含することができる。
【００１３】
特に他に定義されない限り、本明細書において使用されるすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者が普通に理解する意味と同じ意味を有する。さらに、各々の用語（一般的に使用される辞書に定義されている用語など）が、関連の技術及び本開示の文脈におけるそれらの用語の意味に矛盾しない意味を有するものとして解釈されなければならないことを、理解すべきである。
【００１４】
本明細書において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」については、文脈から他に明記されていない限り、複数形も包含することが意図される。さらに、用語「・・・を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ／ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「・・・を備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、本明細書において使用される場合に、そこで述べられている特徴、整数、工程、作業、構成要素、及び／又は構成部品が存在することを示しており、１つ以上の他の特徴、整数、工程、作業、構成要素、構成部品、及び／又はこれらの集合の存在又は追加を排除するものではないことを、理解すべきである。用語「及び／又は」は、そこに挙げられる項目のうちの１つ以上の項目のあらゆるすべての組合せを包含する。
【００１５】
さまざまな態様が、１つ以上の例示的な構成を参照して説明することによって開示される。本明細書において使用されるとき、用語「例示的」は、「例、事例、又は説明として機能すること」を意味し、必ずしも本明細書に開示される他の構成よりも好ましい又は有利であると解釈すべきではない。
【００１６】
さらに、「上」及び「透明」などといった本明細書において使用される種々の説明的な用語には、本開示の文脈において可能な最も幅広い意味が与えられなければならない。例えば、或る層が別の層の「上」にあると称される場合、或る層を、その別の層の上方又は下方に直接的又は間接的に、堆積させることができ、エッチングすることができ、取り付けることができ、あるいは他の方法で作成又は製造することができることを、理解すべきである。さらに、「透明」であると称される事物は、特定の透過率が提示されない限りは、対象とする特定の（１つ以上の）波長の電磁放射について重大な遮断又は吸収がないことを可能にする特性を有すると理解されるべきである。
【００１７】
図１ａが、本発明の一態様に係る発光デバイス用の例示的な反射面サブアセンブリ１００の概念的な断面を示している。機械的な支持体でもある実質的に平坦な基板１０２が、多くの場合に、発光デバイスから熱を逃がすための手段として使用される。後者の機能に使用される場合、基板１０２は、高い熱伝導率を有する材料で製作される。そのような材料として、金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕ）、Ｓｉ主体の材料、又は熱伝導率が該当の発光デバイスにとって適切である任意の他の材料を挙げることができる。例えばワット損が３５ミリワット（ｍＷ）である発光デバイスに適した材料が、例えばワット損が３５０ｍＷである発光デバイスに適した材料とは異なることを、当業者であれば理解できるであろう。平坦度及び粗さは、平坦度が、粗さのサンプリング長よりも大きい間隔の凹凸を表現するという意味で、異なるものと理解される。材料は、平坦度における凹凸がそのような凹凸による光の反射を生じさせないと考えられる場合、実質的に平坦であると見なされる。
【００１８】
基板１０２の上面１０４を、特定の反射率を得るために、例えば研磨、バフ研磨、又は任意の他のプロセスによって処理しなくてもよい。所望の反射率は、高い反射率を有する材料の層１０６を上面１０４の所定の領域へと適用することによって達成される。この概念が、図２を参照して明確にされる。図１ａ、図１ｂ及び図２の間で類似の構成要素については、説明を繰り返さず、そのような類似の構成要素は、１００だけ異なる参照符号を有しており、すなわち図１ａの参照符号１０２は、図２では参照符号２０２になる。
【００１９】
図２を参照すると、基板２０２の上面２０４が、パラメータＲｔ＿ｓｕｂｓｔｒａｔｅによって特徴付けられる粗さを有して描かれている。Ｒｔ＿ｓｕｂｓｔｒａｔｅは、上面２０４における最も高い頂上の高さと、最も深い谷の底の高さとの間の差である。基板２０２の上面２０４の上へと直接適用される層２０６が、上面２０７を備えて描かれている。層２０６の変化する厚さが、パラメータＲｔ＿ｌａｙｅｒによって特徴付けられる。Ｒｔ＿ｌａｙｅｒは、上面２０７と上面２０４における最も深い谷の底の高さとの間の差である。Ｒｔ＿ｌａｙｅｒ≧Ｒｔ＿ｓｕｂｓｔｒａｔｅである限りにおいて、層２０６が、上面２０４の凹凸を満たしている。換言すると、層２０６の材料が、基板２０２を上面２０４のレベル２０７まで高めている。結果として、基板２０２の表面が、反射率に影響を及ぼさず、反射率が、層２０６の組成によって決定される。層２０６が、基板２０２の上面２０４に直接適用されているが、基本的に上面２０４の粗さを複製し、したがって上面２０４の粗さを変えることがない一定の厚さの追加の薄い層（図示せず）を、さらに詳しく後述されるように適用できることを、当業者であれば理解できるであろう。
【００２０】
製造の費用が、表面の粗さが小さくなるほど上昇し、層２０６の材料及び／又は層２０６を基板２０２の上面２０４へと直接適用するための技術の適切な選択が、必要とされる粗さに影響することは、当業者にとって周知である。一態様においては、上面２０４の粗さが、０．０５〜５ミクロンの間である。
【００２１】
再び図１ａを参照すると、材料は、得られた層１０６のトータル反射率が７５％以上である場合に、高い反射率を有すると見なされる。さらに詳しく後述されるように、層１０６の材料も、鏡面反射性よりもむしろ拡散反射性を有するのがよい。少なくとも７５％のトータル反射率のうち、少なくとも５０％が拡散反射率であるのがよい。当然ながら、拡散反射率の割合が高いほど発光効率は良好であり、したがってトータル反射率の７０％又はほぼ１００％のトータル反射率の材料が好ましい。層１０６の材料のさらなる望ましい特性は、例えば酸化されにくい表面、低価格、及び基板への適用の容易さであろう。
【００２２】
層１０６が適用される領域は、発光デバイスアセンブリ１０８から望ましくない方向に放射された光子が層１０６から反射されるように、基板１０２上の発光デバイスアセンブリ１０８の所定の配置に応じて選択される。発光デバイスアセンブリ１０８の配置は、例えば発光デバイスアセンブリの種類、発光デバイスアセンブリの数及び構成、材料１０６の熱伝導率、ならびに当業者にとって公知の他の考慮事項など、多数の考慮事項によって決まる設計上の選択肢である。
【００２３】
したがって、図１ａは、設計時に発光デバイスアセンブリ１０８によって占められるように決定された領域が、所定の領域に含まれない設計を示している。図１ａは、複数（ｎ個）の発光デバイスアセンブリ１０８（１）〜１０８（ｎ）を示しているが、本開示は、ただ１つの発光デバイスアセンブリ１０８にも同様に適用可能である（すなわち、図１ａ及び図１ｂの矢印１１４によって画定される部分だけが考慮される）。
【００２４】
図示のとおり、各々の発光デバイスアセンブリ１０８は、発光デバイスチップ１１０を備えており、高い反射率を有する材料の層１１２を、発光デバイスチップ１１０の底部に有している。図１ａ及び図１ｂを簡潔に表示するために、最初の発光デバイスアセンブリ１０８（１）だけに、参照符号１１０（１）及び１１２（１）が示されている。このような発光デバイスアセンブリ１０８は、層１１２が放熱板の機能をさらに提供する高出力の発光デバイスとして市販されている。結果として、層１１２が、層１０６の機能を果たして、発光デバイスチップ１１０の底部に向かう方向に放射された光子を反射させるとともに、基板１０２への熱抵抗を小さくする。
【００２５】
原理的には、層１０６を、発光デバイスアセンブリ１０８によって占められている領域にも適用可能であるが、発光デバイスアセンブリ１０８と基板１０２との間の熱抵抗を増加させてしまう可能性がある。層１１２を構成する材料は、層１０６を構成する材料と同一であってよいが、必ずしも同一である必要はないことを、当業者であれば理解できるであろう。
【００２６】
対照的に、一部の低出力の発光デバイスアセンブリは、層１１２を省略し、発光デバイスチップ１１０だけを備えている。上述のように、基板１０２について、特定の反射率を得るための処理が行われないため、発光デバイスアセンブリの底部に向かう方向に放射される光子の吸収に起因する発光効率の低下が生じる。図１ｂが、本発明のそのような態様に係る発光デバイス用の例示的な反射面サブアセンブリ１００の概念的な断面を示している。発光効率の低下の可能性が容認できない場合には、材料１０６の層を、発光デバイスチップ１１０によって占められる領域にも、適用することができる（図１ａ及び図１ｂには示されていない）。そのような設計は、発光デバイスアセンブリ１０８と基板１０２との間の熱抵抗を増加させる可能性があるが、発光デバイスの出力が小さいため、そのような設計が、代案（すなわち、発光デバイスアセンブリ１０８を基板上に配置し、発光デバイスチップ１１０の下方の基板１０２を特定の反射率をもたらすように処理する）よりも好ましいかも知れない。
【００２７】
次に、層１０６に使用される高い反射率の材料について、拡散性が好ましいことを、図３ａ及び図３ｂを参照して説明する。図１ａ及び図１ｂと図３ａ及び図３ｂとの間で類似の構成要素については、説明を繰り返さず、そのような類似の構成要素は、１００の倍数だけ異なる参照符号を有している。すなわち図１ａ及び図１ｂの参照符号１０２は、図３ａ及び図３ｂでは参照符号３０２になる。
【００２８】
ここで図３ａを参照すると、発光デバイス用の反射面サブアセンブリ３００が、ケース３１６をさらに備えている。ケース３１６は、周囲の環境からの保護のための手段として機能し、任意により、所望の方向に放射される光子を集中又は拡散させるための手段としても機能する。発光デバイスアセンブリ３０８（ｎ）から放射された光子３１８が、屈折率ｎ１を特徴とする媒体を通って破線の矢印３２０によって示される経路に沿って伝播し、屈折率ｎ２を特徴とする材料で作られたケース３１６に達する。屈折率ｎ１、ｎ２の相違が、反射性の界面を生じさせる。屈折率ｎ１、ｎ２及びにケース３１６の法線に対する光子３１８の到着の角度に応じて、光子３１８がケース３１６で反射する可能性がある。次いで、反射した光子３１８は、逆方向へと伝播して、屈折率ｎ３を特徴とする材料で作られた層３６６に達する。その結果、屈折率ｎ１、ｎ３の相違によって反射性の界面が生じ、層３０６が鏡面反射である場合、反射の法則に従って、ケース３１６に向かって入射の角度に等しい反射の角度で反射が生じる。この挙動が、光子３１８のエネルギーが失われるまで繰り返される可能性がある。
【００２９】
上述の機構は、材料の層３０６が拡散反射である場合には、図３ｂに示されるとおりに変化する。材料３０６の拡散反射層の粒状又は非一様な表面は、光子３１８をさまざまな角度で反射させることができ、結果としてケース３１６への入射角度が変わるため、光子３１８がケース３１６に達したときにはね返されることがない。
【００３０】
図１ａ及び図１ｂ、図３ａ及び図３ｂを参照すると、層１０６（３０６）が、発光デバイスアセンブリ１０８（３０８）に当接するものとして図示されている（すなわち、層１０６（３０６）によって覆われていない領域が、発光デバイスアセンブリ１０８（３０８）の領域に対応する）。用語「当接」及び「対応」を、厳密に文言上の意味に解釈するのではなくて、技術的に解釈すべきであり、すなわち層１０６（３０６）と発光デバイスアセンブリ１０８（３０８）との間の納まり（fit）が、公差なしでなくてもよいことを、当業者であれば理解できるであろう。しかしながら、そのような公差の存在は、発光デバイスチップ１１０（３１０）によって生成され、層１０６（３０６）ではなくて基板１０２（３０２）の上面１０４（３０４）に達して反射するような方向に放射される一部の光子に起因する光の抽出の減少を、無視できる程度ではあるが引き起こす。それでもなお、そのような納まりを実現することは、製造の環境において困難及び／又はコスト高になる可能性がある。そこで、図４ａ及び図４ｂが、代替の構成を示している。図１ａ及び図１ｂ、図２、及び図４ａ及び図４ｂの間で類似の構成要素については、説明を繰り返さず、そのような類似の構成要素は、１００の倍数だけ異なる参照符号を有している。
【００３１】
図４ａを検討すると、層４０６と発光デバイスアセンブリ４０８との間の納まりについての条件が、緩和されている。当接するのではなく、層４０６が、想定される発光デバイスアセンブリ４０８の典型的な寸法の付近まで延び、すき間４２２を生じさせている。したがって、発光効率の無視し得ない低下が、一部の光子が、発光デバイスチップ４１０によって、すき間４２２の底部に達することができるような方向に放射され、層４０６ではなくて基板４０２の上面４０４によって反射させられることに起因して、生じるであろう。この発光効率の低下を、例えば少なくともすき間４２２に位置する基板４０２の上面４０４を研磨するなど、他の手段によって軽減することができ、あるいは図４ｂに示されるとおりの別の態様によって軽減することができる。
【００３２】
図４ｂは、反射材料からなる追加の層４２４が、すき間４２２の底部に達する光子の反射を改善することによって光の抽出をさらに向上させるために、基板４０２の上面４０４の上へと追加されている点で、図４ａと相違する。上述のように、追加の層４２４は、一定の厚さを有しており、したがって上面４０４の粗さを基本的に複製し、すなわち変化させない。そのような反射材料は、例えば、上述した貴金属のいずれかであってよい。図４ｂに示されるとおり、層４２４は、発光デバイスアセンブリ４０８によって占められる領域全体の下方に広がっている。結果として、層４１２の機能が層４２４によってもたらされているため、発光デバイスアセンブリ４０８が、発光デバイスチップ４１０だけを備えることができる。代案（図示せず）においては、層４２４が、発光デバイスアセンブリ４０８によって占められる領域に当接していてもよく、その場合、発光デバイスアセンブリ４０８は、発光デバイスチップ４１０及び層４１２の両方を備えるのがよい。
【００３３】
当業者であれば、光の抽出の無視できる減少の内容が、用途に応じて決まることを、理解できるであろう。すなわち、例えば「オン」（ＬＥＤが光を発している）及び「オフ」（ＬＥＤが光を発していない）の状態を表示する用途を目的とするＬＥＤにおいては、光の抽出の数パーセント、あるいは、場合によっては数十パーセントの減少を、無視することができる。他方で、照明における用途を目的とするＬＥＤにおいては、わずか１パーセント、又はそれ以下が無視できると考えられる可能性がある。
【００３４】
理解されるとおり、開示のパラメータを満足する拡散反射を有する任意の高反射材料を使用することができるが、本発明者らは、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３などといった酸化チタニウムあるいは他の酸化物相又は酸化物成分において、良好な結果が達成されることを発見した。貴金属主体のコーティングを使用する関連技術に対する発光効率の改善は、酸化チタニウムの鏡面反射率が上述の貴金属の鏡面反射率よりも劣ることが知られているにもかかわらず、基板／発光デバイスアセンブリの形状の仕様に応じて、５〜２５％であった。このことは、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３などといった上述の酸化チタニウムあるいは他の酸化物相又は酸化物成分に関し、特有の拡散反射の重要性をさらに裏付けている。拡散反射は、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３などといった酸化チタニウムあるいは他の酸化物相又は酸化物成分の結晶の無作為な配向によってもたらされている。高いトータル反射率及び拡散反射率に加えて、本開示に従って利用される酸化チタニウムあるいは他の酸化物相又は酸化物成分は、層１０６の材料に適した特性の多くを有し、すなわち酸化されにくい表面、拡散反射、比較的低い価格、などを有している。
【００３５】
再び図１ａ及び図１ｂを参照すると、例えば拡散、ブラッシング、など、層１０６を基板１０２の上へと直接適用するために、さまざまな方法を使用することができる。しかしながら、周知の厚膜技術を利用するスクリーン印刷が、特には二酸化チタニウムである層１０６に関して、効果的であることが明らかになっている。したがって、簡潔さという目的において、製造プロセスを二酸化チタニウムに関して説明する。しかしながら、この製造プロセスを、本明細書に開示の概念に従って、層１０６を構成することができる他の材料にも同様に適用可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。さらに、用語「厚膜」が、特定の技術を指すものであり、各層のいかなる特定の厚さにも限られないことを、当業者であれば理解できるであろう。
【００３６】
発光装置の設計を完了させた後で、基板１０２が、適切な材料で製造される。次いで、硬化後に層１０６を形成する硬化性の二酸化チタニウムペーストを選択された基板１０２の上へと直接転写するための所定の領域を有するステンシル又はスクリーンが用意される。ポリマー母材、二酸化チタニウム充てん材、及びペーストの流動性を調節する追加の添加材を含む二酸化チタニウムペースト組成物により、良好な結果が達成されている。追加の流動性調節添加材として、例えば、単独又は組み合わせにて使用されるシリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、タルク、及び当業者にとって公知の他の添加材が挙げられる。例えばポリマーの選択、粒子サイズ、充てんレベルなど、組成物を構成する要素を、組成物の流動性が疑似塑性挙動に従うことを保証するように最適化するのが好ましい。
【００３７】
以上の要件に基づき、一態様においては、ポリマー母材が、二酸化チタニウムペーストと選択された基板１０２の表面との良好な結合を保証する任意の硬化性シリコーンを含むことができる。好ましくは、ハイドライド、ヒドロキシル、又は他の反応性の官能基を有するポリマーが、結合性が優れているために選択される。二酸化チタニウム充てん材は、１００ナノメートル（ｎｍ）〜２０ミクロンの間の平均サイズを有する粒子を含むことができ、充てんレベル（loading level）は、二酸化チタニウム粒子の比表面積に応じて、１０％〜７５％の間であってよい。流動学的添加材の粒子サイズ及び充てんレベルは、上述のように流動性を適切に調節するように選択される。したがって、一例として、シリカ、例えば、未処理のヒュームドシリカなどが、数十ミクロンの平均サイズを有する粒子を含むことができ、０％〜４％の充てんレベルを、０．１％〜２％の充てんレベルのアルミナ、例えば、ヒュームドアルミナとの組み合わせとすることができる。
【００３８】
ひとたび二酸化チタニウムペーストが上記指針に従って準備されると、この二酸化チタニウムペーストが、スクリーン印刷機のスクリーン上へと移され、スクリーン印刷が、この技術分野において公知の方法に従って開始される。すなわち、従来からのスクリーン印刷機を、選択された基板へ二酸化チタニウムペーストをスクリーン印刷するために、使用することができる。二酸化チタニウムペーストが基板上に転写されると、温度は、第１の期間の間、室温に保たれる。一態様においては、この第１の期間が、２０分である。次いで、二酸化チタニウムペーストを表面に有する基板が、第２の期間の間、予備硬化のためにオーブンに配置される。このとき、一態様においては、オーブンの温度が、この第２の期間の間１１０℃へと上げられる。一態様においては、第２の期間は、１〜２時間である。次いで、さらに温度が上げられ、二酸化チタニウムペーストの硬化が、この第３の温度で、第３の時間期間にわたって行われる。一態様においては、ペーストの組成に応じて、第３の温度が約１５０℃であり、第３の時間期間が２〜４時間の間である。
【００３９】
本発明の種々の態様を、当業者が本発明を実施できるように提示した。本明細書の全体において提示された種々の態様の変更が、当業者にとって容易に明らかであり、本明細書に開示した概念は、他の用途へも拡張可能である。したがって、特許請求の範囲は、本明細書の全体において提示された発光デバイス用の反射面の種々の態様に限定されず、特許請求の範囲には、特許請求の範囲の文言に矛盾しない最大限の範囲が与えられる。本明細書の全体において説明された種々の態様の構成要素の構造的及び機能的な同等物であって、当業者にとって公知であり、あるいは今後に当業者にとって公知となるすべての構造的及び機能的な同等物は、ここでの言及によって本明細書に明示的に援用され、特許請求の範囲に包含される。さらに、本明細書に開示されている内容は、たとえそれが特許請求の範囲に明示的に記載されていなくても、決して公衆への開放を意味するものではない。請求項のいかなる構成要素も、その要素が明確に「・・・するための手段」という表現（方法の請求項の場合には、「・・・するためのステップ」という表現）を用いて記載されていない限りは、米国特許法第１１２条第６段落の規定に従って解釈されるべきものではない。
【符号の説明】
【００４０】
１００、３００  反射面サブアセンブリ
１０２、２０２、３０２、４０２  基板
１０４、２０４、２０７、３０４、４０４  上面
１０６、２０６、３０６、３６６、４０６  層
１０８、３０８、４０８  発光デバイスアセンブリ
１１０、３１０、４１０  発光デバイスチップ
１１２  高い反射率を有する材料の層
３１６  ケース
３１８  光子
４２２  すき間
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【外国語明細書】
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2011082518000002.pdf
2011082518000003.pdf
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