(57)【要約】  熱伝導性基板（２１２）と、熱伝導性基板の第１の主面（２１４）に近接する反射層（２４０）と、反射層と熱伝導性基板の第１の主面との間に配置されるとともに熱伝導性基板から電気的に絶縁されているパターン化導電層（２５０）と、熱伝導性基板に取り付けられたポスト（２３０）を含む少なくとも１つのＬＥＤ（２２０）とを含む照明アセンブリ（２００）が開示されている。少なくとも１つのＬＥＤはポストを介して熱伝導性基板に熱的に接続されているとともにパターン化導電層に電気的に接続されている。
2008524826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面を備える熱伝導性基板と、
前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接する反射層と、
前記反射層と前記熱伝導性基板の前記第１の主面との間に配置されているとともに、前記熱伝導性基板から電気的に絶縁されているパターン化導電層と、
前記熱伝導性基板に取り付けられたポストを備える少なくとも１つのＬＥＤとを備え、
前記少なくとも１つのＬＥＤが、前記ポストを介して前記熱伝導性基板に熱的に接続されているとともに前記パターン化導電層に電気的に接続されている照明アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記熱伝導性基板の前記第１の主面に取り付けられている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記ポストの少なくとも一部分が前記熱伝導性基板内に埋め込まれている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記ポストが前記熱伝導性基板の第２の主面を超えて延びる第１の端を備える、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記反射層が変動屈折率の多数のポリマー層を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記アセンブリが、第１の主面と、第２の主面と、少なくとも１つのアパーチャとを備える支持層をさらに備え、前記反射層が少なくとも１つのアパーチャを備え、前記反射層が、前記反射層の前記少なくとも１つのアパーチャが前記支持層の前記少なくとも１つのアパーチャと実質的に位置合わせされるように前記支持層の前記第１の主面上に配置され、さらに前記パターン化導電層が前記支持層の前記第２の主面上に配置されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記アセンブリが、前記熱伝導性基板の前記第１の主面と前記支持層との間に配置された複数の隔離絶縁器をさらに備え、前記支持層と前記パターン化導電層とが前記複数の隔離絶縁器によって前記熱伝導性基板の前記第１の主面から離間されている、請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の隔離絶縁器が前記熱伝導性基板内に形成されているとともに、前記熱伝導性基板の前記第１の主面から延びている、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記アセンブリが前記熱伝導性基板の前記第１の主面上に形成された誘電体層をさらに備え、さらに前記誘電体層が前記パターン化導電層と前記熱伝導性基板との間に配置されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記熱伝導性基板が導電性でもあり、さらに前記少なくとも１つのＬＥＤが前記ポストを介して、前記熱的および伝導性基板に電気的に接続されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記アセンブリが一連のＬＥＤを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
第１の主面を備える熱伝導性基板を設け、
パターン化導電層を、前記パターン化導電層が前記熱伝導性基板から電気的に絶縁されるように、前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接配置し、
反射層を、前記パターン化導電層が前記反射層と前記第１の主面との間にあるように配置し、
ポストを備える少なくとも１つのＬＥＤを設け、
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記反射層に隣接するように、前記少なくとも１つのＬＥＤを前記熱伝導性基板に取り付けることとを含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤが、前記ポストを介して前記熱伝導性基板に熱的に接続されているとともに前記パターン化導電層に電気的に接続されている、照明アセンブリの作製方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記ポストを前記熱伝導性基板に圧入することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記ポストで前記熱伝導性基板を貫通することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記少なくとも１つのＬＥＤを前記熱伝導性基板の前記第１の主面に超音波接合することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポストがねじ付きポストを備え、前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記ねじ付きポストを前記熱伝導性基板内にねじ止めすることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、
前記反射層内に少なくとも１つのアパーチャを形成し、
前記少なくとも１つのＬＥＤの前記ポストを前記少なくとも１つのアパーチャ内に配置することとをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのアパーチャを形成することが、誘電体層の一部分を前記ポストで除去することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１の主面と第２の主面とを備える支持層を設けることをさらに含み、前記支持層の前記第２の主面が前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接配置され、さらに前記反射層が前記支持層の前記第１の主面上に配置されているとともに、前記パターン化導電層が前記支持層の前記第２の主面上に配置されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記熱伝導性基板の前記第１の主面と前記支持層との間に複数の隔離絶縁器を設けることをさらに含み、前記支持層が、前記熱伝導性基板の前記第１の主面から離間されるように前記複数の隔離絶縁器上に配置されている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の隔離絶縁器を設けることが、前記複数の隔離絶縁器を前記熱伝導性基板の前記第１の主面内にエンボス加工することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記反射層を配置することが、高分子多層光学フィルムを前記支持層の前記第１の主面に取り付けることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記熱伝導性基板の前記第１の主面上に誘電体層を形成することをさらに含み、前記パターン化導電層を配置することが、前記誘電体層が前記導電層と前記熱伝導性基板の前記第１の主面との間にあるように、前記パターン化導電層を前記誘電体層上に形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
第１の主面を備える熱伝導性基板と、
前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接する反射層と、
前記反射層と前記熱伝導性基板の前記第１の主面との間に配置されているとともに、前記熱伝導性基板から電気的に絶縁されているパターン化導電層と、
前記熱伝導性基板に取り付けられたポストを備える少なくとも１つのＬＥＤとを備え、
前記少なくとも１つのＬＥＤが、前記ポストを介して前記熱伝導性基板に熱的に接続されているとともに前記パターン化導電層に電気的に接続されている、照明アセンブリと、
前記照明アセンブリに光学的に結合され、前記照明アセンブリからの光の少なくとも一部分を変調するように動作可能な複数の制御可能要素を備える空間光変調器とを備えるディスプレイ。
【請求項２５】
前記空間光変調器の前記複数の制御可能要素が液晶ディスプレイ要素を備える、請求項２４に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に点灯（ｌｉｇｈｔｉｎｇ）または照明（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）アセンブリに関する。特に本開示は一連の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる点灯または照明アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明アセンブリは多様な用途に用いられている。伝統的な照明アセンブリは例えば白熱または蛍光灯などの光源を用いていた。最近になって他のタイプの発光素子、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）は照明アセンブリで用いられている。ＬＥＤは小型、長寿命、および低消費電力という利点を有する。ＬＥＤのこれらの利点は多数の多様な用途においてＬＥＤを有用にする。
【０００３】
多くの点灯用途の場合、１つまたは複数のＬＥＤが必要な光度および／または配光を供給することが望ましい。例えば数個のＬＥＤを小型寸法を有するアレイに組み付けて、小領域に高照度を提供することが可能であり、またはＬＥＤを大領域に分散させてより広く且つより均一な照度を提供することができる。
【０００４】
アレイ内のＬＥＤは、ＬＥＤを印刷回路基板上に載置することにより、一般に互いおよび他の電気システムに接続されている。電子機器製造の他の分野で一般的な技術、例えば構成要素を回路基板配線上に配置し、その後を流動はんだ付け、リフローはんだ付け、および導電性接着剤を用いた取り付け始めとする多数の既知の技術のうちの１つを用いて構成要素を基板に接合することを用いて、ＬＥＤを基板上に装着し得る。
【０００５】
ＬＥＤダイを保持するために用いられる一般的なＬＥＤパッケージは、セラミックまたはプラスチックパッケージ内に実装された１つまたは複数のＬＥＤを含み、電気接続が表面実装パッケージまたはＴ−１  ３／４タイプ「ゼリービーン」パッケージ等などのワイヤまたははんだ接合を介して提供されている。しかしこれらの技術および設計は時にはＬＥＤパッケージからヒートシンクへの不良熱伝導率をもたらすとともに、用いられている回路化基板は高価であるとともに時には不良光反射率をもたらす恐れがある。
【０００６】
高い熱伝導率はＬＥＤの光出力を増加させるとともにその動作寿命を延ばすために重要であり得る。また基板の反射率も、ＬＥＤが光学キャビティを照明するとともにＬＥＤにより放射された光の相当な量が光学キャビティ内の回路基板で反射する用途で重要であり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本明細書に記載された実施形態は、点灯目的または情報表示に利用されるＬＥＤアレイの製造および使用に特に有用である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において本開示は、第１の主面を含む熱伝導性基板と、熱伝導性基板の第１の主面に近接する反射層とを含む照明アセンブリを提供する。またアセンブリは、反射層と熱伝導性基板の第１の主面との間に配置されているとともに、熱伝導性基板から電気的に絶縁されているパターン化導電層と、熱伝導性基板に取り付けられたポストを含む少なくとも１つのＬＥＤとを含む。少なくとも１つのＬＥＤは、ポストを介して熱伝導性基板に熱的に接続されているとともにパターン化導電層に電気的に接続されている。
【０００９】
他の態様において本開示は、第１の主面を含む熱伝導性基板を設け、パターン化導電層を、パターン化導電層が熱伝導性基板から電気的に絶縁されるように熱伝導性基板の第１の主面に近接配置することとを含む照明アセンブリの作製方法を提供する。方法は反射層を、パターン化導電層が反射層と第１の主面との間にあるように配置し、ポストを含む少なくとも１つのＬＥＤを設け、少なくとも１つのＬＥＤが反射層に隣接するように、少なくとも１つのＬＥＤを熱伝導性基板に取り付けることとをさらに含む。少なくとも１つのＬＥＤは、ポストを介して熱伝導性基板に熱的に接続されているとともにパターン化導電層に電気的に接続されている。
【００１０】
他の態様において本開示は、照明アセンブリを含むディスプレイを提供する。アセンブリは、第１の主面を含む熱伝導性基板と、熱伝導性基板の第１の主面に近接する反射層とを含む。アセンブリは、反射層と熱伝導性基板の第１の主面との間に配置されているとともに熱伝導性基板から電気的に絶縁されているパターン化導電層と、熱伝導性基板に取り付けられたポストを含む少なくとも１つのＬＥＤとをさらに含む。少なくとも１つのＬＥＤは、ポストを介して熱伝導性基板に熱的に接続されているとともにパターン化導電層に電気的に接続されている。ディスプレイは、照明アセンブリに光学的に結合され、照明アセンブリからの光の少なくとも一部分を変調するように動作可能な複数の制御可能要素を含む空間光変調器をさらに含む。
【００１１】
本開示の上記の概要は本開示の各開示実施形態またはすべての実施を説明しようとするものではない。図および以下の詳細な説明が例示的実施形態をより具体的に例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本開示は照明アセンブリに適用可能であるとともに、特にＬＥＤを用いて照明を提供する照明アセンブリに適用可能である。本明細書に開示された照明アセンブリは、例えば領域を照明する一般的な点灯用途、または情報ディスプレイにあるようなアセンブリの異なる領域の選択的照明により視認者に情報を供給するために用いられ得る。このようなアセンブリはバックライトディスプレイ、標識、および有意量の光を必要とする他の点灯用途で用いるのに適している。
【００１３】
本開示の照明アセンブリは、多数の適当な技術、例えば超音波溶接、圧入、貫通、ねじ止め等を用いて基板に取り付け可能に設計されたＬＥＤを含む。基板は熱がＬＥＤから分離され得るように熱伝導性である。いくつかの実施形態において基板は導電性でもあり、それによりＬＥＤに回路経路を提供する。またいくつかの実施形態においてアセンブリは、ＬＥＤにより放射された光の少なくとも一部を反射する、基板の主面に近接した反射層を含み得る。またいくつかの実施形態は、基板への直接的熱接続を提供することができるポストを有するＬＥＤを含む。例示的実施形態においてこの直接的熱接続により、ＬＥＤによって生成された熱の一部がＬＥＤから基板の主面にほぼ直交する方向に基板内に向けられ、それによりＬＥＤから横方向に広がる生成熱量を低減することができる。
【００１４】
図１はＬＥＤ２０の一実施形態の概略断面図である。ＬＥＤ２０は反射性基板２５を含むＬＥＤ本体２４内に載置されたダイ２２を含む。またＬＥＤ１０は、両方ともダイ２２に電気的に接続された第１の電極２６および第２の電極２８、ならびにポスト３０を含む。
【００１５】
本明細書に用いられるように、用語「ＬＥＤ」および「発光ダイオード」は一般に、ダイオードに電力を供給するコンタクト領域を有する発光半導体要素を指している。無機半導体発光ダイオードの異なる形状を、例えば１つまたは複数のＩＩＩ族要素、および１つまたは複数のＶ族要素の組み合わせ（ＩＩＩ−Ｖ族半導体）で形成し得る。ＬＥＤ内で用いることができるＩＩＩ−Ｖ族半導体材料の例には、窒化ガリウムまたは窒化インジウム・ガリウムなどの窒化物、およびリン化インジウム・ガリウムなどのリン化物がある。他のタイプのＩＩＩ−Ｖ族材料も、周期表の他の族の無機材料と同様に用いることができる。
【００１６】
ＬＥＤは例えばＬＥＤダイ、表面実装ＬＥＤ、チップオンボードＬＥＤ、および他の構成のＬＥＤを始めとする、パッケージ化または非パッケージ化形状であり得る。チップオンボード（ＣＯＢ）は回路基板上に直接実装されたＬＥＤダイ（すなわち未パッケージ化ＬＥＤ）を指す。また用語ＬＥＤはパッケージ化、またはＬＥＤから放射された光を異なる波長の光に変換する蛍光体に関連したＬＥＤを含む。ワイヤボンディング、オートメーション化ボンディング（ＴＡＢ）、またはフリップチップ・ボンディングによりＬＥＤへの電気的接続を行うことができる。ＬＥＤは図に概略的に示されているとともに、本明細書に説明するように未パッケージ化ＬＥＤダイまたはパッケージ化ＬＥＤであり得る。
【００１７】
ＬＥＤは米国特許第５，９９８，９３５号明細書（清水ら）に記載されているような天面発光であり得る。代替的にはＬＥＤは米国特許公報第２００４／０，２３３，６６５Ａ１号明細書（ウェスト（Ｗｅｓｔ）ら）に記載されているような側面発光であり得る。
【００１８】
赤色、緑色、青色、紫色、または赤外スペクトル領域などの任意の波長で発光するようにＬＥＤを選択することができる。一連のＬＥＤ内でＬＥＤは各々同じスペクトル領域で発光することが可能であり、または異なるスペクトル領域で発光することが可能である。異なるＬＥＤを用いて異なる色を生成してもよく、発光素子から放射された光の色が選択可能である。異なるＬＥＤの個々の制御は放射光の色を制御する能力につながる。加えて白色光が望ましい場合には、異なる色の光を放射する多数のＬＥＤを設けてもよく、その複合効果は視認者により白色であると知覚される光を放射することである。白色光を生成する他の手法は、比較的短い波長の光を放射する１つまたは複数のＬＥＤを用いるとともに、蛍光波長変換器を用いて放射光を白色光に変換することである。白色光は人間の目の蛍光体を刺激して、普通の観察者が「白色」と考え得る外観を生じる光である。そのような白色光は赤色（一般に暖かい白色光と称される）へ、または青色（一般的に冷たい白色光と称される）へバイアスされ得る。そのような光は１００までの演色評価数を有することができる。
【００１９】
図１のＬＥＤ２０は任意の適当なＬＥＤダイ２２を含み得る。例えばＬＥＤダイ２２は個別のｐおよびｎドープ半導体層、基板層、バッファ層、および上層とを含み得る。ＬＥＤダイ２２の主放射面と、下面と、側面とが単純な矩形配置で示されているが、他の既知の構成、例えば直立または倒立であり得る角錐台形状を形成する傾斜側面も考えられる。ＬＥＤダイへの電気コンタクトも簡略化のため示されていないが、既知の通りダイの表面のいずれかの上に設けることができる。
【００２０】
ＬＥＤ２０は１つのダイ２２を有するものとして示されているが、ＬＥＤ２０は２つ以上のダイ２２、例えば赤色発光ダイ、緑色発光ダイ、および青色発光ダイを含むことができる。いくつかの実施形態においてＬＥＤダイ２２は、両方の電気コンタクトがダイ２２の下面にあるフリップチップ設計であり得る。そのような実施形態において任意の適当な技術を用いて、ダイ２２をＬＥＤ２０の第１および第２の電極２６、２８に電気的に接続し得る。
【００２１】
代替的実施形態においてＬＥＤ２０は、ワイヤボンドＬＥＤダイ２２を含み得る。例えば図２は１ワイヤボンドＬＥＤダイ１２２を含むＬＥＤ１２０の概略断面図である。ダイ１２２はダイ１２２の上面に取り付けられたワイヤ１２７を介して第１の電極１２６に電気的に接続されている。ダイ１２２の下面はＬＥＤ１２０の第２の電極１２８に電気的に接続されている。いくつかの実施形態においてＬＥＤダイ１２２はダイ１２２の任意の適当な表面または多数の表面上に、ダイ１２２を第１および／または第２の電極１２６、１２８および／またはポスト１３０に電気的に接続する、２つ以上のワイヤボンドを有することもできる。任意の適当なワイヤを用いてダイ１２２を第１の電極１２６に接続し得る。また任意の適当な技術を用いてワイヤ１２７をダイ１２２と第１の電極１２６とに取り付け得る。またＬＥＤ１２０は反射体１２５を含むＬＥＤ本体１２４と、ポスト１３０とを含む。図１に図示された実施形態のＬＥＤダイ２２、本体２４、第１および第２の電極２６、２８、ならびにポスト３０に対して本明細書で述べた設計上の考慮および可能性のすべては、図２に図示された実施形態のＬＥＤダイ１２２、本体１２４、第１および第２の電極１２６、１２８、ならびにポスト１３０に同等に適用される。
【００２２】
図１に戻るとＬＥＤ本体２４は、ＬＥＤダイ２２からの縁部放射光を捕獲するとともにそれを前方に屈曲する反射面２５を含む。任意の適当な材料、例えば金属、高分子等を用いてＬＥＤ本体２４を形成し得る。反射面２５は鏡面または拡散反射性であり得る。いくつかの実施形態において反射面２５は、ミネソタ州セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）のスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能なビキュイティ（登録商標）イー・エス・アール（Ｖｉｋｕｉ（登録商標）ＥＳＲ）フィルムなどの多層高分子反射フィルムを含み得る。
【００２３】
またＬＥＤ２０はＬＥＤダイ２２に熱的に接続されたポスト３０を含む。ポスト３０は、熱がダイ２２から且つＬＥＤ２０の外に向けられるように低熱抵抗経路として動作することができる。ポスト３０はダイ２２と接していてもよい。代替的にはポスト３０は熱伝導接着剤または他の材料によりダイ２２に熱接続され得る。
【００２４】
任意の適当な材料を用いてポスト３０を形成し得る。いくつかの実施形態においてポスト３０は熱伝導性材料、例えば銅、ニッケル、金、アルミニウム、スズ、鉛、銀、インジウム、酸化亜鉛、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、サファイア、ダイヤモンド、窒化アルミニウム、炭化シリコン、グラファイト、マグネシウム、タングステン、モリブデン、シリコン、高分子バインダ、無機バインダ、ガラスバインダ、およびそれらの組み合わせを含む。またポスト３０は高い熱伝導率用作動流体も含み得る。ポスト３０はそのため、流体輸送が毛細管流動または２相液体／沸騰システムによるヒートパイプと考えられる。またいくつかの実施形態においてポスト３０は導電性であり得る。任意の適当な導電性材料、例えば銅、ニッケル、金、アルミニウム。スズ、鉛、銀、インジウム、およびそれらの組み合わせを用いて導電性ポスト３０を形成し得る。一実施形態においてポスト３０は熱的および電気的両方で伝導性であり得る。
【００２５】
またポスト３０の部分の電気的絶縁を提供するように導電性ポスト３０を区分することができる。このような区分が縦方向に行われ、各区分が良好な熱伝導率を有することが好ましい場合がある。例えば円柱状ポストを熱的および導電性材料、例えばアルミニウムの２つの半円柱で構成することも可能であり、それらの間に誘電体層または領域が介在して長さに沿って高熱伝導性ポストを形成するが、ポストの直径にわたって比較的限定された熱伝導性を有するとともにポストの直径にわたって電導性のない状態で互いに積層されている。ポストの３つ以上の区分も可能である。
【００２６】
ポスト３０は任意の適当なサイズまたは形状を取ることができる。いくつかの実施形態においてポスト３０は円柱形状を取ることができる。代替的にはポスト３０は先細形状をとることができる。またいくつかの実施形態においてポスト３０は、本明細書にさらに説明するように１つまたは複数のスレッドを含み得る。ポスト３０は単一のポストまたは一体の本体を含んで示されているが、ポスト３０は２つ以上のポストを含むことが可能であり、各々熱伝導性基板１２と接している。いくつかの実施形態においてポスト３０は、ＬＥＤ２０を基板に実装する助けとなり得る１つまたは複数の隆起を含み得る。
【００２７】
ＬＥＤ本体２４は任意の適当な技術、例えば接着、ボンディング、溶接等を用いて恒久的にポスト３０に取り付け得る。いくつかの実施形態においてポスト３０はＬＥＤ本体２４と一体であり得る。代替的にはＬＥＤ本体２４はポスト３０に取り外し可能に取り付け得る。任意の適当な技術を用いてＬＥＤ本体２４をポスト３０に取り外し可能に取り付け得る。例えばポスト３０は１つまたは複数のスレッドを含み得るとともに、ＬＥＤ本体２４も本体２４がポスト３０上にねじ止めされ得るように１つまたは複数のスレッドを含み得る。代替的にはＬＥＤ本体２４はポスト３０に摩擦嵌合され得る。
【００２８】
一般に従来の回路基板およびフィルムを用いてＬＥＤを電源および基板に接続することができる。ＬＥＤはほとんどの他の電子構成要素と同じ要件の多くを共有するが、相違がある。第１にＬＥＤは高価であるとともに、ＬＥＤを用いた点灯システムを構築するための最も費用効果のある設計はヒートシンク熱抵抗への強い接合を有する場合があり、ＬＥＤの熱劣化を増大する恐れがある。第２にＬＥＤは光学キャビティを照明することが多く、そこで光は回路基板で何回か反射される。
【００２９】
アセンブリ内の光吸収の防止を助けるために、回路基板を高反射性コーティング、例えばチタニア充填コーティングまたは反射フィルムで被覆することにより回路基板を製造し得る。しかしこれらのタイプのコーティングは両方とも、ＬＥＤがコーティングを介して回路基板と電気的および熱的接触を行うようにパターニングする必要がある。反射コーティングまたはフィルムのこのパターニングは高価である恐れがあるとともに、ＬＥＤから回路基板への良好な熱伝導性を提供しない場合がある。
【００３０】
代替的回路基板は、回路へのＬＥＤの実装が回路基板との良好な熱的接触も行うとともに反射体をパターニングするものでもある。
【００３１】
一般に多数の適当な技術、例えば超音波溶接、ＲＦ溶接、サーモソニック溶接、圧入、貫通、ねじ止め等を用いて、本開示のＬＥＤを基板に取り付けることができる。このようなＬＥＤは様々な基板に迅速且つ容易に取り付けられるように設計されている。
【００３２】
例えば図３は照明アセンブリ２００の一実施形態の概略断面図である。アセンブリ２００は熱伝導性基板２１２と、少なくとも１つのアパーチャ２４８を含む反射層２４０とを含む。反射層２４０は熱伝導性基板２１２の第１の主面２１４に近接配置されている。またアセンブリ２００は反射層２４０と第１の主面２１４との間に配置されたパターン化導電層２５０と、少なくとも１つのＬＥＤ２２０とを含む。アセンブリ２００は少なくとも１つのアパーチャ２４９を有する支持層２４２をさらに含む。
【００３３】
熱伝導性基板２１２は第１の主面２１４と第２の主面２１５とを含む。基板２１２は熱伝導性である任意の適当な材料、例えば銅、ニッケル、金、アルミニウム、スズ、鉛、銀、インジウム、酸化亜鉛、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、サファイア、ダイヤモンド、窒化アルミニウム、炭化シリコン、グラファイト、マグネシウム、タングステン、モリブデン、シリコン、高分子バインダ、無機バインダ、ガラスバインダ、導電性でもあってもなくてもよい熱伝導性粒子が充填されたポリマー類、毛細管流動ヒートパイプ、２相熱輸送デバイス、およびそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態において基板２１２は他の材料に溶接可能（例えば超音波溶接可能）、例えばアルミニウム、銅、金属被覆セラミックまたはポリマー、もしくは熱伝導性充填ポリマーに溶接可能であり得る。基板２１２は任意の適当なサイズおよび形状を含み得る。
【００３４】
いくつかの実施形態において熱伝導性基板２１２は導電性でもあり得る。このような導電性基板は任意の適当な導電性材料、例えば銅、ニッケル、金、アルミニウム、スズ、鉛、銀、インジウム、およびそれらの組み合わせを含み得る。
【００３５】
熱伝導性基板２１２は、例えばＬＥＤ２２０への電気的接続を行うこと、ＬＥＤ２２０からの直接的熱経路を提供すること、ＬＥＤ２２０から横方向の熱拡散を提供すること、および他のシステムへの電気接続を提供することを始めとする目的の組み合わせを果たすことができる。
【００３６】
いくつかの実施形態において熱伝導性基板２１２は可撓性であり得る。そのような実施形態において反射層２４０およびパターン化導電層２４０も可撓性であることが好ましい場合がある。銅導電層が上にあるポリイミド絶縁基板を有する適当な可撓性材料は、スリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能なスリーエム（登録商標）フレキシブル・サーキット（３Ｍ（登録商標）  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）である。
【００３７】
熱伝導性基板２１２は全体として熱伝導性基板を提供する一体の材料、または代替的には１つまたは複数の材料層であり得る。いくつかの実施形態において熱伝導性基板２１２は、表面積の増加により熱散逸性の増加を提供する、基板２１２を貫通して形成されたタブまたはフィンを含み得る。他の実施形態において熱伝導性基板２１２の第１および／または第２の主面２１４、２１５は、エッチングまたは溝を設けることによっても、冷却用のより大きい表面積を提供し得る。タブを熱伝導性基板２１２の第２の主面２１６から延びるように基板２１２内に形成することができる。このようなタブは熱伝導性基板２１２の対流冷却効率を増加させることができるとともに、ＬＥＤ間の熱伝達を低減することもできる。
【００３８】
熱伝導性基板２１２の第１の主面２１４に近接しているのは反射層２４０である。図示の実施形態において反射層２４０は支持層２４２の第１の主面２４４上に位置している。一般に少なくとも１つのＬＥＤ２２０により放射された光の少なくとも一部分が、反射層２４０で反射されて基板２１２から離れるように向けられ得る。反射層２４０が入射する光の少なくとも８０％を反射することが望ましい場合がある。反射層２４０が入射する光の少なくとも９５％を反射することがより好ましい場合がある。反射層２４０が入射する光の少なくとも９９％を反射することがさらに好ましい場合がある。反射層２４０は鏡面または拡散反射性であり得る。
【００３９】
反射層２４０は反射層２４０を貫通して延びる少なくとも１つのアパーチャ２４８を含む。反射層２４０の少なくとも１つのアパーチャ２４８は、本明細書でさらに説明するようにＬＥＤ２２０が熱伝導性基板２１２に熱的に、およびいくつかの実施形態において電気的に接続され得るように、支持層２４２の少なくとも１つのアパーチャ２４９と実質的に位置合わせされている。
【００４０】
反射層２４０は任意の適当な反射材料、例えば金属、高分子等を含み得る。例えば反射層２４０はアルミニウム、銅、銀、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【００４１】
いくつかの実施形態において反射層２４０は金属と誘電材料との組み合わせを含み、その組み合わせが非導電性、例えば銀またはアルミニウムとポリマーまたは無機酸化物との組み合わせであり得る。金属と誘電材料との他のそのような適当な組み合わせには、ガラス、無機酸化物、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの縮合重合体、ポリオレフィン類およびポリフルオロポリマー類などの飽和重合体、ならびにエポキシ類、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリシロキサン類、ポリビニルスチレン類、ポリアクリレート類等を始めとする他のポリマー類で作製された、誘電材料の層または連続マトリクス内に被覆された、銀、銅、アルミニウム、スズ、インジウムおよび金で作製された１つまたは複数の導電性粒子、ファイバ、または他の物体がある。
【００４２】
またいくつかの実施形態において反射層２４０は、変動屈折率の多数のポリマー層を有するフィルム、例えば米国特許第５，８８２，７７４号明細書（ジョンザ（Ｊｏｎｚａ）ら）、米国特許第６，０８０，４６７号明細書（ウェーバー（Ｗｅｂｅｒ）ら）、および米国特許第６，５３１，２３０Ｂ１号明細書（ウェーバー（Ｗｅｂｅｒ）ら）に記載されているフィルムを含む。
【００４３】
拡散反射の場合、反射層２４０は拡散反射粒子、例えば二酸化チタン粒子を含むマトリクスなどの白色拡散反射体でもよい。いくつかの実施形態において拡散反射層２４０は充填ポリマーを含むことができる。一般に充填ポリマーおよび塗料は有機樹脂またはバインダを含むとともに、通例チタニアまたは硫酸バリウムなどの適当な無機粒子を充填することにより不透明化されている。また拡散反射層２４０は塗料、エナメル、無機粉体、チタニアなどの高散乱白色粉体、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むことができる。例えばエナメルは支持層２４２上に（例えば電気泳動）塗布されたスラリーまたは粉体として堆積され得る。銅またはアルミニウムなどの熱伝導性材料に適合したこのようなエナメル組成が利用可能である。また例えばＰＴＦＥは白色粉体として堆積またはシートとして形成されて、金属基板に積層され得る。反射層２４０は拡散反射コーティングまたはフィルムが上に形成または取り付けられた鏡面反射基板も含み得る。
【００４４】
反射層２４０は、例えば粘着剤を用いて支持層２４２の第１の主面２４４に取り付けることができる。代替的には任意の適当な技術、例えば化学蒸着、プラズマ蒸着、スパッタリング、および蒸着コーティングを用いて反射層２４０を第１の主面２４４上に形成し得る。アルミニウムを含む反射層の場合、支持層２４２への物理的蒸着技術、箔積層、またはめっきを用いてアルミニウムを蒸着し得る。アルミニウムを保護材料、反射率強化層、またはその両方、例えばフッ化マグネシウムで、もしくは陽極酸化処理に続いて熱および／または化学処理により被覆して、酸化アルミニウム層内のいかなる導電性孔も封止し得る。
【００４５】
本明細書に述べるように、反射層２４０は層２４０を貫通して形成される少なくとも１つのアパーチャ２４８を含む。いくつかの実施形態において反射層２４０のアパーチャ２４８と支持層２４２のアパーチャ２４９とは、ＬＥＤ２２０が熱伝導性基板２１２に熱的および／または電気的に接続することができるように、ＬＥＤ２２０と実質的に位置合わせされている。反射層２４０に含まれる材料のタイプに応じて、任意の適当な技術を用いてアパーチャ２４８を形成することができる。例えばフォトリソグラフィを用いて、感光性バインダを含む誘電体層内にアパーチャ２４８を形成することができる。無機粉体をフォトレジスト溶液（例えばポリビニルアルコールと二クロム酸アンモニウムまたは二クロム酸ゼラチンとを含む溶液）内に懸濁させることができる。懸濁液は支持層２４２上に塗布され、乾燥され、さらにマスクを介して露光される。水で洗浄することによって非露光領域を除去してパターン化コーティングを残す。支持層２４２に光粘着性コーティングを塗布し、マスクを介してコーティングを露光し、その後粉体を塗布またはまぶすことによって、粉体塗装をフォトリソグラフィによりパターニングすることができる。バインダ内の粉体の吹きつけ塗装も実現可能である。塗布される特徴に位置合わせされたマスクを用いることにより粉体塗装をパターニングすることができる。
【００４６】
スリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能なビキュイティ（登録商標）イー・エス・アール（Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標）ＥＳＲ）フィルムなどのフィルムまたは積層コーティングを含む反射層２４０の場合、支持層２４２への取り付け前に、パンチング、ダイカッティング、レーザドリル、または火炎穿孔によりアパーチャを形成し得る。またフィルムを支持層２４２に取り付けた後に、パターン化レジスト層を介するエッチングによりそのようなフィルム内にアパーチャを形成し得る。いくつかの実施形態において、本明細書にさらに説明するように取り付けプロセス中にＬＥＤ２２０によりアパーチャ２４８を形成することができる。いくつかの実施形態において反射層２４０のアパーチャ２４８および支持層２４２のアパーチャ２４９を同時に形成することができる。
【００４７】
図３に図示した照明アセンブリ２００は反射層２４０を含むが、いくつかの実施形態において反射層２４０が低反射率を呈することが望ましい場合がある。例えば低反射率層は、例えばアクティブ信号用途に用いられる一連の個々にアドレス可能なＬＥＤを含むアセンブリに、より大きいコントラストを提供し得る。明るい外光条件で用いられるそのようなアクティブ信号の場合、特定の波長における低反射率をＬＥＤ光源の特定の発光波長に合わせて、反射層がそれらの波長で高反射性であるがより広いスペクトルにわたって吸収性があり、それにより光出力の増加をもたらす一方で、層により反射される外光量をなお低減するようにし得る。
【００４８】
そのような低反射率層に適した材料には、炭素充填ポリマー類、特にポリオレフィン類およびフルオロカーボン類を始めとする低指数ポリマー類、および染料または顔料もしくはその両方で充填されたポリマー類がある。ポリマー表面は反射率を低減するように反射防止性であり得る。適当な反射防止方法は、高低指数材料の適当に設計された層、低指数材料の単一層、アルミニウムの薄いコーティングを加水分解することにより作製されたベーマイト、ゾル−ゲルコーティング、モスアイ形微細構造化コーティング、およびグレーデッド・インデックス・コーティングを始めとする、反射率を低減する当該技術で既知の干渉コーティングである。吸収材料の焼結コーティングも適当である。
【００４９】
反射層２４０と熱伝導性基板２１２の第１の主面２１４との間に位置しているのは、パターン化導電層２５０である。パターン化導電層２５０は熱伝導性基板２１２から電気的に絶縁されている。図３に図示した実施形態において、パターン化導電層２５０は支持層２４２の第２の主面２４６上に位置している。パターン化導電層２５０は導体２５２を含む。任意の適当な数の導体２５２をパターン化導電層２５０内またはから形成し得る。パターン化導電層２５０は任意の適当な導電性材料を含み得る。そのような適当な材料には純粋な形態または合金の金、銅、アルミニウム、および銀がある。パターン化導電層２５０の導体２５２は裸または絶縁ワイヤまたは細片でもよい。
【００５０】
ワイヤまたは細片は単一次元配列で配置してもよく、もしくは直交配列または３線制御システムで配置してもよい。直交配列または３線制御システムを用いて、論理信号を個々のＬＥＤに供給し得る。例えばＬＥＤを、ＬＥＤが制御信号に応じて所定の光出力を有する、２または３リード線回路から信号および電力を取得する集積回路に電気的に接続し得る。
【００５１】
当該技術で既知の任意の適当な技術、例えば化学エッチング、フォトリソグラフィ、化学蒸着、インクジェット印刷等を用いてパターン化導電層２５０をパターニングし得る。アセンブリ２００が一連のＬＥＤを含む実施形態において、パターン化導電層２５０をアレイの各ＬＥＤが個々にアドレス可能であるようにパターニングし得る。
【００５２】
また図３の照明アセンブリ２００は、熱伝導性基板２１２に取り付けられた少なくとも１つのＬＥＤ２２０を含む。任意の適当な数のＬＥＤをアセンブリ２００内に含むことができる。いくつかの実施形態においてアセンブリ２００は一連のＬＥＤ２２０を含むことができる。このようなアレイを基板２１２上に長方形パターンまたは正方形パターンで配列し得る。これは情報ディスプレイ用途において垂直および水平ラインの容易な表示を生じる。しかし長方形または正方形パターンは必須ではなく、ＬＥＤ２２０をある他のパターンで、例えば六角形パターンで熱伝導性基板２１２上に配列してもよい。代替的にはＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２上にランダムに配列することができる。
【００５３】
少なくとも１つのＬＥＤ２２０は、第１の電極２２６と第２の電極２２８とに電気的に接続された少なくとも１つのＬＥＤダイ２２２を含む。ＬＥＤ２２０は反射面２２５を含むＬＥＤ本体２２４をさらに含む。ＬＥＤダイ２２２はポスト２３０に熱的に接続されている。図１に図示された実施形態のＬＥＤダイ２２、本体２４、第１および第２の電極２６、２８、ならびにポスト３０に対して本明細書で述べた設計上の考慮および可能性のすべては、図３に図示された実施形態のＬＥＤダイ２２２、本体２２４、第１および第２の電極２２６、２２８、ならびにポスト２３０に同等に適用される。
【００５４】
少なくとも１つのＬＥＤ２２０は、反射層２４０のアパーチャ２４８および支持層２４２のアパーチャ２４９内に位置するポスト２３０を介して熱伝導性基板２１２に熱的に接続されている。ポスト２３０は熱伝導性基板２１２と直接接触し得る。代替的にはポスト２３０は熱的に導電性接合材料、例えばアクリレート、スチレン、ビニルスチレン、シラン類、および酸化亜鉛、サファイア、ダイヤモンド、炭化シリコン、または窒化アルミニウムが充填されたエポキシ類などの硬化性ポリマー前駆体を介して基板２１２に熱的に接続され得る。
【００５５】
少なくとも１つのＬＥＤ２２０は第１の電極２２６と第２の電極２２８とを介してパターン化導電層２５０に電気的に接続されている。任意の適当な技術を用いてＬＥＤ２２０をパターン化導電層２５０と電気的に接続し得る。例えば図示の実施形態において、ＬＥＤ２２０の第１および第２の電極２２６、２２８はコンタクト２５４を介してパターン化導電層２５０に電気的に接続されている。このようなコンタクト２５４は、ＬＥＤ２２０が基板２１２に取り付けられた時に第１および第２の電極２２６、２２８がコンタクト２５４との非接合電気接続を保つように、ばね装填され得る。
【００５６】
少なくとも１つのＬＥＤ２２０はポスト２３０を介して熱伝導性基板２１２に熱的に接続され得る。任意の適当な技術、例えば超音波溶接、ＲＦ溶接、サーモソニック溶接、ボンディング、はんだ付け、レーザ溶接等を用いてＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２に熱的に接続し得る。例えばＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２に超音波溶接し得る。超音波溶接は通例熱エネルギーに変換される振動を用いて多数の部分を接合するために用いられる。一般的なタイプの超音波溶接はプランジおよび連続溶接、例えば走査または回転溶接である。プランジ溶接では超音波ホーンが突入（部分に向かって進行）して振動を上部に伝達する。連続溶接では超音波ホーンが通例固定であるまたは回転しているとともに、部分がその下方で移動する。超音波溶接のタイプの各々はホーンを含む。
【００５７】
すべてのホーンはエネルギーを選択波長、周波数および振幅で被溶接部分に付与する。回転ホーンは入力および出力端を有するシャフトと、出力端に載置されているとともに同軸である溶接部とを含む。溶接部の直径は通例シャフトの直径より大きい。溶接部は振動エネルギーの印加で膨張および収縮する直径を有する円筒状溶接面を有する。通例回転ホーンは円筒状であるとともに縦軸を中心に回転する。入力振動は軸方向であり、出力振動は半径方向である。ホーンとアンビルとは互いに接近しているとともに、アンビルはホーンと反対方向に回転することができる。被溶接部分は円筒状面の接線速度に等しい線速度で円筒状面間を通過する。ホーンおよびアンビルの接線速度を材料の線速度と一致させることが、ホーンと材料との間の抗力を最小限に抑える傾向がある。
【００５８】
任意の適当な超音波溶接装置および技術を用いてＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２に取り付け得る。一般にＬＥＤ２２０のポスト２３０は熱伝導性基板２１２に近接配置されている。超音波エネルギーは、超音波エネルギーによって生成された熱がポスト２３０を熱伝導性基板２１２に付着させるようにＬＥＤ２２０に印加される。
【００５９】
照明アセンブリが光学キャビティ内または近接して配置されている典型的なバックライト付ディスプレイにおいて、ＬＥＤまたは他の光源により放射された光は回路基板で数回反射され得る。このような回路基板は、回路基板上に例えばチタニア充填コーティングまたは反射フィルムを始めとする高反射性コーティングを有して製造され得る。これらのタイプの反射体のいずれも、ＬＥＤが回路基板と電気的および熱的接触を行うようにパターニングする必要がある。このパターニングは通例高価であり、さらに回路基板の性質のため、ＬＥＤ接合から基板への熱伝導性がなお悪い場合がある。本開示のアセンブリにおいて反射誘電体層はアパーチャで事前パターニングされている必要はない。
【００６０】
その代わり例えばＬＥＤ２２０を基板２１２に超音波ボンディングするプロセスは、ポスト２３０が基板２１２と接触するとともに付着するように、反射層２４０の一部分を除去することができる。これにより他のタイプの反射層をパターニングすることにより発生するコストを大幅に削減することができる。金などの非酸化材料の薄いコーティングを、ポスト２３０および熱伝導性基板２１２の一方または両方の上で用いて、電気的インターフェースの環境安定性を強化することができる。
【００６１】
熱的および導電性接着剤、はんだリフロー、およびＡｕ／Ｓｎ共晶ボンディングは、とりわけＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２に取り付けるために用いることができる技術である。はんだは通例接着剤より低い熱抵抗を有するが、すべてのＬＥＤがはんだ付け可能ベース金属化を有するわけではない。またはんだ取り付けは、処理中にＬＥＤを位置合わせする溶融はんだの表面張力によるＬＥＤ自己整合の利点を有する。しかしあるＬＥＤははんだリフロー温度に敏感であり、接着剤がより適当である場合がある。当該技術で既知の低温はんだを、良好な熱伝導性が必要不可欠であるが２００℃より高い従来のリフロー温度に耐えられないアセンブリに用いることができる。
【００６２】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのＬＥＤ２２０をポスト２３０を介して熱伝導性基板２１２に熱的にも電気的にも接続し得る。換言すればＬＥＤ２２２ダイ用の電極の一方または両方はポスト２３０を介して電気的に接続され得る。このような実施形態において熱伝導性基板２１２は、基板２１２に取り付けられた１つまたは複数のＬＥＤ２２０に対して共通接続になる。このためＬＥＤ２２０から離れるように熱を伝達することに加えて、熱伝導性基板２１２は照明アセンブリ２００の電気回路のアクティブ素子でもあり得る。例えば熱伝導性基板２１２はアセンブリ２００内のＬＥＤ２２０の各々に共通電気グランドを提供する。また熱伝導性基板２１２が良好な導電性を有する材料で構成されている場合、低い電圧降下およびＥＭＩシールディングを有する均等電流分布を始めとするさらなる利点が達成され得る。任意の適当な技術、例えば、照明アセンブリおよびその作製方法（ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ  ＳＡＭＥ）、と題された同一人により所有且つ同時係属出願の米国特許出願（米国特許出願第１１／０１８，６０５号明細書）に記載されている技術を用いて、ＬＥＤダイ２２２の電極の一方または両方をポスト２３０に電気的に接続することができる。
【００６３】
本明細書に述べたように、任意の適当な技術を利用して本開示のＬＥＤを熱伝導性基板に取り付け得る。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ本体をポストに取り付ける前にＬＥＤのポストを基板に取り付けるまたは接合することができる。例えばポスト２３０はＬＥＤ本体２２４をポスト２３０上にねじ込むための１つまたは複数のスレッドを含むことができる。ポスト２３０への取り付けを容易にするために、ＬＥＤ本体２２４はポスト２３０のスレッドと噛合するスレッドも含み得る。
【００６４】
一般に任意の適当な技術、例えば超音波溶接を用いてまずポスト２３０を基板２１２に取り付けることによって、少なくとも１つのＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２に取り付け得る。反射層２４０がアパーチャ２４８を含むとともに支持層２４２がアパーチャ２４９を含む場合には、ポスト２３０はアパーチャ２４８、２４９を介して基板２１２と熱的に接続される。他の実施形態においてアパーチャ２４８、２４９は取り付けプロセス中に反射層２４０および支持層２４２を貫通して形成し得る。ポスト２３０が基板２１２に取り付けられた後、ＬＥＤ本体２２４は任意の適当な技術を用いてポスト２３０に取り付けられ得る。一実施形態においてＬＥＤ本体２２４は、第１の電極２２６および第２の電極２２８がコンタクト２５４を介してパターン化導電層２５０と電気的に接続されるまで、ポスト２３０上にねじ込まれる。代替的にはポスト２３０がスレッドを含まない場合には、ＬＥＤ本体２２４はポスト２３０上に摩擦嵌合され得るか、またはＬＥＤ本体２２４は保持突起、またはポスト２３０に取り付けるための当該技術で既知の他の装置を含み得る。
【００６５】
照明アセンブリ２００の支持層２４２は、反射層２４０およびパターン化導電層２５０に支持構造を提供する任意の適当な材料、例えば金属、ポリマー等を含むことができる。いくつかの実施形態において支持層２４２は、パターン化導電層２５０が導電性反射層２４０と電気的に接続しないように、誘電材料を含むことができる。またいくつかの実施形態において支持層２４２および導電層２５０は、パターン化導電層２５０とは反対側の表面２４４上に位置する反射層２４０を有する印刷基板（ＰＣＢ）を含むことができる。
【００６６】
支持層２４２は隔離絶縁器２５２によって熱伝導性基板２１２の第１の主面２１４から分離されている。このような隔離絶縁器２５２は、支持層２４２を支持することができるとともにパターン化導電層２５０を熱伝導性基板２１２から電気的に絶縁させることが可能な、任意の適当な材料であり得る。いくつかの実施形態において隔離絶縁器２１６は熱伝導性基板２１２内に形成することができるとともに、基板２１２の第１の主面２１４から延びることができる。任意の適当な技術、例えば刻み付け、エンボス加工、エッチング、研磨等を用いて隔離絶縁器２５２を形成し得る。
【００６７】
一般には任意の適当な技術を用いて図３の照明アセンブリ２００を製造し得る。例えば支持層２４２が熱伝導性基板２１２の隔離絶縁器２１６上に配置される前に、パターン化導電層２５０を支持層２４２の第２の主面２４６上に形成し得るとともに、反射層２４０を支持層２４２の第１の主面２４４上に形成し得る。また支持層２４２の配置前に、少なくとも１つのＬＥＤ２２０をパターン化導電層２５０に電気的に接続し得る。支持層２４２は隔離絶縁器２１６とは非接合接触であってもよく、または支持層２４２を任意の適当な技術、接着、溶接、はんだ付け等を用いて隔離絶縁器２１６に取り付けてもよい。いくつかの実施形態において支持層２４２は、隔離絶縁器２１６のいくつかのまたはすべての一部分が開口内に位置するように、隔離絶縁器２１６と位置合わせされた開口を含み得る。
【００６８】
代替的には支持層２４２およびパターン化導電層２５０を隔離絶縁器２５２の上に配置して、その後反射層２４０を支持層２４２の第１の主面２４４上に形成し得る。また支持層２４２、パターン化導電層２５０、および反射層２４０を熱伝導性基板２１２の第１の主面２１４に近接配置した後、少なくとも１つのＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２に取り付け得る。
【００６９】
本明細書に述べるように、任意の適当な技術を用いて本開示のＬＥＤを熱伝導性基板に取り付け得る。例えばＬＥＤは熱伝導性基板内に埋め込まれた部分を有するポストを含むことができる。例えば図４は照明アセンブリ３００の概略断面図である。アセンブリ３００は熱伝導性基板３１２と、熱伝導性基板３１２の第１の主面３１４に近接した反射層３４０と、反射層３４０と第１の主面３１４との間に配置されたパターン化導電層３５０と、少なくとも１つのＬＥＤ３２０とを含む。またアセンブリ３００は、第１の主面３４４と、隔離絶縁器３１６によって熱伝導性基板３１２の第１の主面３１４と分離された第２の主面３４６とを有する支持層３４２とを含む。反射層３４０は支持層３４２の第１の主面３４４上に配置されている。パターン化導電層３５０は支持層３４２の第２の主面３４６上に配置されている。図３に図示された実施形態の熱伝導性基板２１２、反射層２４０、パターン化導電層２５０、支持層２４２、および少なくとも１つのＬＥＤ２２０に対して本明細書で述べた設計上の考慮および可能性のすべては、図４に図示された実施形態の熱伝導性基板３１２、反射層３４０、パターン化導電層３５０、支持層３４２、および少なくとも１つのＬＥＤ３２０に同等に適用される。
【００７０】
少なくとも１つのＬＥＤ３２０は、ポスト３３０と、ＬＥＤダイ３２２と、ＬＥＤ本体３２４と、反射層３２５とを含む。またＬＥＤ３２０は第１および第２の電極３２６、３２８を含む。ポスト３３０の少なくとも一部分は熱伝導性基板３１２内に埋め込まれている。いくつかの実施形態においてポスト３３０は、ポスト３３０の第１の端３３２が熱伝導性基板３１２内に位置するように埋め込まれている。他の実施形態においてポスト３３０は、図４の実施形態に図示するように第１の端３３２が熱伝導性基板３１２の第２の主面３１５の外にあるように埋め込まれている。ポスト３３０の少なくとも一部分を熱伝導性基板３１２内に埋め込むことにより、熱伝導性基板３１２と接するポスト３３０の表面積が、ポスト３３０が単に基板３１２の第１の主面３１４と接している場合より大きくなる。この接触の増加により熱導電性を向上させることができる。
【００７１】
また熱伝導性基板３１２の第２の主面３１５を超えて延びるポスト３３０の一部分は、外気、強制空気、液体冷却または他の適当な熱散逸技術へのさらなる熱散逸を提供することができる。
【００７２】
少なくとも１つのＬＥＤ３２０をポスト３３０を介して熱伝導性基板３１２に熱的に接続し得る。任意の適当な技術を用いてＬＥＤ３２０を熱伝導性基板３１２に取り付け得る。例えば窪みまたは開口を熱伝導性基板３１２内に形成して、ＬＥＤ３２０のポスト３３０を窪みに圧入することができる。ＬＥＤ３２０は、ポスト３３０と基板３１２との間の摩擦によって熱伝導性基板３１２に取り付けられた状態を保つ。任意の適当な技術、例えば刻み付け、エンボス加工、エッチング、アブレーティング、パンチング等を用いて基板３１２内に窪みまたは開口を形成し得る。
【００７３】
代替的には、最初に基板３１２内に窪みまたは穴を形成せずにポスト３３０で基板３１２を貫通することにより、少なくとも１つのＬＥＤ３２０を基板３１２に取り付けることができる。基板３１２の貫通を容易にするために、ポスト３３０は先の尖ったまたは鋭利な第１の端３３２を含み得る。
【００７４】
本明細書に述べるように、任意の適当な技術を利用して本開示のＬＥＤを熱伝導性基板に取り付け得る。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ本体のないポストを基板に取り付けた後ＬＥＤ本体をポストに取り付けることができる。
【００７５】
一般にまず任意の適当な技術、例えば圧入、貫通、ねじ止め等を用いてポスト３３０を基板３１２に取り付けることによって、ＬＥＤ３２０を熱伝導性基板３１２に取り付け得る。反射層３４０がアパーチャ３４８を含むとともに支持層３４２がアパーチャ３４９を含む場合には、ポスト３３０はアパーチャ３４８、３４９内に配置されるとともに基板３１２と熱的に接続される。他の実施形態において本明細書にさらに説明するように、アパーチャ３４８、３４９は取り付けプロセス中に反射層３４０および支持層３４２を貫通して形成し得る。ポスト３３０が基板３１２に取り付けられた後、ＬＥＤ本体３２４は任意の適当な技術を用いてポスト３３０に取り付けられ得る。一実施形態においてＬＥＤ本体３２４およびポスト３３０は、第１の電極３２６および第２の電極３２８がコンタクト３５４を介してパターン化導電層３５０と電気的に接続されるまで、本体３２４をポスト３３０上にねじ込むことができるようなスレッドを含む。代替的にはＬＥＤ本体３２４はポスト３３０上に摩擦嵌合され得るか、またはＬＥＤ本体３２４は保持突起、または取り付けるための当該技術で既知の他の装置を含み得る。
【００７６】
任意の適当な装置または技術を用いてＬＥＤ３２０が熱伝導性基板３１２から外れないようにすることができる。例えばポスト３３０は、ＬＥＤ３２０を基板３１２に固着するのに役立つ１つまたは複数の突起を有することができる。他の実施形態においてポスト３３０は、照明アセンブリおよびその作製方法（ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＭＡＫＩＮＧ  ＳＡＭＥ）、と題された同一人により所有且つ同時係属出願の米国特許出願（米国特許出願第１１／０１８，６０５号明細書）に記載されているような、ＬＥＤ３２０を熱伝導性基板３１２にねじ込むまたはねじ止めするための１つまたは複数のスレッドを有することができる。
【００７７】
いくつかの実施形態において支持層が必要ない場合もある、例えば図５は照明アセンブリ４００の他の実施形態の概略断面図である。アセンブリ４００は熱伝導性基板４１２と、熱伝導性基板４１２の第１の主面４１４に近接配置された反射層４４０と、反射層４４０と第１の主面４１４との間に配置されたパターン化導電層４５０と、少なくとも１つのＬＥＤ４２０とを含む。図３に図示された実施形態の熱伝導性基板２１２、反射層２４０、パターン化導電層２５０、および少なくとも１つのＬＥＤ２２０に対する設計上の考慮のすべては、図５に図示された実施形態の熱伝導性基板４１２、反射層４４０、パターン化導電層４５０、および少なくとも１つのＬＥＤ２２０に同等に適用される。
【００７８】
図５においてアセンブリ４００は支持層（例えば図３の支持層２４２）を含まない。その代わり反射層４４０が、熱伝導性基板４１２の第１の主面４１４と反射層４４０との間に配置されている隔離絶縁器４１６上に配置されている。反射層４４０は隔離絶縁器４１６上に配列され得るか、または反射層４４０は例えば接着剤を用いて隔離絶縁器に取り付けられ得る。本明細書に説明した任意の適当な反射層を図５のアセンブリ４００と共に用い得る。
【００７９】
さらに図３の実施形態とは異なり、パターン化導電層４５０は熱伝導性基板４１２の第１の主面４１４上に配置されている。パターン化導電層４５０が熱伝導性基板４１２と電気的に接触しないように、パターン化導電層４５０と熱伝導性基板４１２との間に誘電体層が必要であり得ることは当業者には理解されよう。任意の適当な誘電体層を利用し得る。また任意の適当な技術、例えば化学蒸着、スパッタリング等を用いてそのような誘電体層を熱伝導性基板４１２の第１の主面４１４上に形成し得る。
【００８０】
パターン化導電層４５０は任意のタイプの導電層、例えば図３のパターン化導電層２５０であり得る。例えばパターン化導電層４５０は、熱伝導性基板４１２の第１の主面４１４上に配列または取り付けられた金網を含むことができる。
【００８１】
いくつかの実施形態において、非導電性である反射層（すなわち誘電体層）の場合、隔離絶縁器４１６は必要ない場合がある。その代わり反射誘電体層４４０をパターン化導電層４５０上に直接配置し得る。
【００８２】
図５に図示した実施形態において、少なくとも１つのＬＥＤ４２０は第１および第２の電極４２６、４２８を介してパターン化導電層４５０に電気的に接続されている。このような電極４２６、４２８はパターン化導電層４５０の導体４５２に電気的に接続されている。任意の適当な技術を用いてＬＥＤ４２０をパターン化導電層４５０に電気的に接続し得る。例えば第１および第２の電極４２６、４２８は導体４５２に超音波接合され得る。代替的にはＬＥＤ４２０を、第１および第２の電極４２６、４２８が導体４５２と非接合電気接続の状態であるように、熱伝導性基板４１２に取り付け得る。他の実施形態において、第１および第２の電極４２６、４２８を導体４５２にはんだ付けし得る。
【００８３】
任意の適当なＬＥＤを図５のアセンブリ４００と共に用い得る。例えばアセンブリ４００は、一部が熱伝導性基板４１２内に埋め込まれたポストを含むＬＥＤ（例えば図４のＬＥＤ３２０）を含むことができる。任意の適当な技術、例えば圧入、貫通、ねじ止め等を用いてそのようなＬＥＤを熱伝導性基板に取り付け得る。またそのようなポストは、図４の実施形態と同様に熱伝導性基板４１２の第２の主面４１５を超えて延びる第１の端を有し得る。
【００８４】
本開示の照明アセンブリは照明を供給する任意の適当な手法で用いられ得る。例えば本明細書で説明する照明アセンブリのいくつかまたはすべてをディスプレイに照明を提供するために用い得る。図６はディスプレイ装置５２０に光学的に結合された照明アセンブリ５１０を含むディスプレイアセンブリ５００を概略的に図示する。照明アセンブリ５１０は本明細書で説明する任意の照明アセンブリ、例えば図３の照明アセンブリ２００を含み得る。照明アセンブリ５１０は照明光をディスプレイ装置５２０に提供する。ディスプレイ装置５２０は任意の適当なディスプレイ装置、例えばエレクトロクロミックまたは電気泳動装置、空間光変調器、透過性信号等であり得る。
【００８５】
例えばディスプレイ装置５２０は１つまたは複数の空間光変調器を含み得る。いくつかの実施形態において１つまたは複数の空間光変調器は、一連の個々にアドレス可能な制御可能要素を含み得る。このような空間光変調器は適当なタイプの制御可能要素を含み得る。例えば空間光変調器は透過率可変タイプのディスプレイを含み得る。いくつかの実施形態において空間光変調器は、透過型光変調器の一例である液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含み得る。いくつかの実施形態において空間光変調器は、反射型光変調器の一例である変形可能ミラーデバイス（ＤＭＤ）を含み得る。
【００８６】
ディスプレイ装置５２０は、表示画像を生成する任意の適当な光学および非光学素子、例えばレンズ、拡散器、偏光子、フィルタ、ビームスプリッタ、輝度強化フィルム等を含み得る。当該技術で既知の任意の適当な技術を用いて、照明アセンブリ５１０をディスプレイ装置５２０に光学的に結合し得る。
【００８７】
いくつかの実施形態において、ディスプレイ装置５２０は照明アセンブリ５１０により直接点灯され得る。換言すればディスプレイ装置５２０を、例えば米国特許公報第２００４／０２２８１０６号明細書（スティーブンソン（Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ）ら）に記載された直接点灯ディスプレイのように、照明アセンブリ５１０と視認位置との間に配置することが可能である。他の実施形態においてディスプレイ装置５２０は、照明アセンブリ５１０によって側面点灯され得る、すなわち照明アセンブリ５１０からの光は、デバイス５２０の外面に実質的に直交するディスプレイ装置５２０の１つまたは複数の側面を介して向けられる。このような側面点灯実施形態には、米国特許公報第２００４／０２２８１０６号明細書（スティーブンソン（Ｓｔｅｖｅｎｓｏｎ）ら）に記載されたシステムがあり得る。
【００８８】
本明細書に引用したすべての参照文献および公報はそれら全体を本開示に明確に参照により援用する。本開示の例示的実施形態を説明するとともに、本開示の範囲内の可能な変更例を参照した。開示のこれらのおよび他の変形例ならびに変更例は、開示の範囲から逸脱することなく当業者には明らかであろうとともに、本開示は本明細書に記載された例示的実施形態に限定されないことは理解できよう。したがって開示は冒頭に記載の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】ＬＥＤの一実施形態の概略断面図である。
【図２】ＬＥＤの他の実施形態の概略断面図である。
【図３】照明アセンブリの一実施形態の概略断面図である。
【図４】照明アセンブリの他の実施形態の概略断面図である。
【図５】照明アセンブリの他の実施形態の概略断面図である。
【図６】ディスプレイの一実施形態を概略的に図示する。
【図１】
2008524826.tif 000003
【図２】
2008524826.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【誤訳訂正書】
【提出日】平成19年12月6日(2007.12.6)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面を備える熱伝導性基板と、
前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接する反射層と、
前記反射層と前記熱伝導性基板の前記第１の主面との間に配置されているとともに、前記熱伝導性基板から電気的に絶縁されているパターン化導電層と、
前記熱伝導性基板に取り付けられたポストを備える少なくとも１つのＬＥＤとを備え、
前記少なくとも１つのＬＥＤが、前記ポストを介して前記熱伝導性基板に熱的に接続されているとともに前記パターン化導電層に電気的に接続されている照明アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記熱伝導性基板の前記第１の主面に取り付けられている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記ポストの少なくとも一部分が前記熱伝導性基板内に埋め込まれている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記ポストが前記熱伝導性基板の第２の主面を超えて延びる第１の端を備える、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記反射層が変動屈折率の多数のポリマー層を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記アセンブリが、第１の主面と、第２の主面と、少なくとも１つのアパーチャとを備える支持層をさらに備え、前記反射層が少なくとも１つのアパーチャを備え、前記反射層が、前記反射層の前記少なくとも１つのアパーチャが前記支持層の前記少なくとも１つのアパーチャと実質的に位置合わせされるように前記支持層の前記第１の主面上に配置され、さらに前記パターン化導電層が前記支持層の前記第２の主面上に配置されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記アセンブリが、前記熱伝導性基板の前記第１の主面と前記支持層との間に配置された複数の隔離絶縁器をさらに備え、前記支持層と前記パターン化導電層とが前記複数の隔離絶縁器によって前記熱伝導性基板の前記第１の主面から離間されている、請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の隔離絶縁器が前記熱伝導性基板内に形成されているとともに、前記熱伝導性基板の前記第１の主面から延びている、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記アセンブリが前記熱伝導性基板の前記第１の主面上に形成された誘電体層をさらに備え、さらに前記誘電体層が前記パターン化導電層と前記熱伝導性基板との間に配置されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記熱伝導性基板が導電性でもあり、さらに前記少なくとも１つのＬＥＤが前記ポストを介して、前記熱的および電気的伝導性基板に電気的に接続されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記アセンブリが一連のＬＥＤを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
第１の主面を備える熱伝導性基板を設け、
パターン化導電層を、前記パターン化導電層が前記熱伝導性基板から電気的に絶縁されるように、前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接配置し、
反射層を、前記パターン化導電層が前記反射層と前記第１の主面との間にあるように配置し、
ポストを備える少なくとも１つのＬＥＤを設け、
前記少なくとも１つのＬＥＤが前記反射層に隣接するように、前記少なくとも１つのＬＥＤを前記熱伝導性基板に取り付けることとを含み、
前記少なくとも１つのＬＥＤが、前記ポストを介して前記熱伝導性基板に熱的に接続されているとともに前記パターン化導電層に電気的に接続されている、照明アセンブリの作製方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記ポストを前記熱伝導性基板に圧入することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記ポストで前記熱伝導性基板を貫通することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記少なくとも１つのＬＥＤを前記熱伝導性基板の前記第１の主面に超音波接合することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポストがねじ付きポストを備え、前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、前記ねじ付きポストを前記熱伝導性基板内にねじ止めすることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのＬＥＤを取り付けることが、
前記反射層内に少なくとも１つのアパーチャを形成し、
前記少なくとも１つのＬＥＤの前記ポストを前記少なくとも１つのアパーチャ内に配置することとをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのアパーチャを形成することが、誘電体層の一部分を前記ポストで除去することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１の主面と第２の主面とを備える支持層を設けることをさらに含み、前記支持層の前記第２の主面が前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接配置され、さらに前記反射層が前記支持層の前記第１の主面上に配置されているとともに、前記パターン化導電層が前記支持層の前記第２の主面上に配置されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記熱伝導性基板の前記第１の主面と前記支持層との間に複数の隔離絶縁器を設けることをさらに含み、前記支持層が、前記熱伝導性基板の前記第１の主面から離間されるように前記複数の隔離絶縁器上に配置されている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の隔離絶縁器を設けることが、前記複数の隔離絶縁器を前記熱伝導性基板の前記第１の主面内にエンボス加工することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記反射層を配置することが、高分子多層光学フィルムを前記支持層の前記第１の主面に取り付けることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記熱伝導性基板の前記第１の主面上に誘電体層を形成することをさらに含み、前記パターン化導電層を配置することが、前記誘電体層が前記導電層と前記熱伝導性基板の前記第１の主面との間にあるように、前記パターン化導電層を前記誘電体層上に形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
第１の主面を備える熱伝導性基板と、
前記熱伝導性基板の前記第１の主面に近接する反射層と、
前記反射層と前記熱伝導性基板の前記第１の主面との間に配置されているとともに、前記熱伝導性基板から電気的に絶縁されているパターン化導電層と、
前記熱伝導性基板に取り付けられたポストを備える少なくとも１つのＬＥＤとを備え、
前記少なくとも１つのＬＥＤが、前記ポストを介して前記熱伝導性基板に熱的に接続されているとともに前記パターン化導電層に電気的に接続されている、照明アセンブリと、
前記照明アセンブリに光学的に結合され、前記照明アセンブリからの光の少なくとも一部分を変調するように動作可能な複数の制御可能要素を備える空間光変調器とを備えるディスプレイ。
【請求項２５】
前記空間光変調器の前記複数の制御可能要素が液晶ディスプレイ要素を備える、請求項２４に記載のディスプレイ。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００２５
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００２５】
またポスト３０の部分の電気的絶縁を提供するように導電性ポスト３０を区分することができる。このような区分が縦方向に行われ、各区分が良好な熱伝導率を有することが好ましい場合がある。例えば円柱状ポストを熱的および電気的伝導性材料、例えばアルミニウムの２つの半円柱で構成することも可能であり、それらの間に誘電体層または領域が介在して長さに沿って高熱伝導性ポストを形成するが、ポストの直径にわたって比較的限定された熱伝導性を有するとともにポストの直径にわたって電導性のない状態で互いに積層されている。ポストの３つ以上の区分も可能である。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００６１
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００６１】
熱的および電気的伝導性接着剤、はんだリフロー、およびＡｕ／Ｓｎ共晶ボンディングは、とりわけＬＥＤ２２０を熱伝導性基板２１２に取り付けるために用いることができる技術である。はんだは通例接着剤より低い熱抵抗を有するが、すべてのＬＥＤがはんだ付け可能ベース金属化を有するわけではない。またはんだ取り付けは、処理中にＬＥＤを位置合わせする溶融はんだの表面張力によるＬＥＤ自己整合の利点を有する。しかしあるＬＥＤははんだリフロー温度に敏感であり、接着剤がより適当である場合がある。当該技術で既知の低温はんだを、良好な熱伝導性が必要不可欠であるが２００℃より高い従来のリフロー温度に耐えられないアセンブリに用いることができる。
【国際調査報告】
2008524826.tif 000009
2008524826.tif 000010
2008524826.tif 000011