(57)【要約】デバイスは、エピタキシャル層（１２２）の上に波長変換層（１３０）を含む。波長変換層（１３０）は、エピタキシャル層（１２２）の幅に等しい幅を有する第１表面（１３２）と、第１表面（１３２）の幅よりも狭い幅を有する第２表面（１３６）と、角度をつけられた側壁（１３８）とを含む。角度をつけられた側壁及びエピタキシャル層（１２２）の側壁（１４２）の上には、波長変換層（１３０）の第２表面（１３６）が露出されるように共形非発光層（１４０）が形成される。そのようなデバイスを形成する方法、及び複数のそのようなデバイスを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイも、開示されている。
2021507530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル層の幅に等しい幅を有する第１表面と、該第１表面の幅よりも狭い幅を有する第２表面と、角度をつけられた側壁とを有し、前記エピタキシャル層の上にある波長変換層と、
前記波長変換層の前記第２表面が露出されるように前記角度をつけられた側壁及び前記エピタキシャル層の側壁の上にある共形非発光層と
を有するデバイス。
【請求項２】
前記エピタキシャル層は、コンタクト層上のｐ型領域と、該ｐ型領域上のアクティブ領域と、該アクティブ領域上のｎ型領域とを有する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記波長変換層は、蛍光体を有する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記波長変換層は、前記エピタキシャル層の第１表面の上に直接形成される、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記エピタキシャル層の第１表面は、パターニングされたサファイア基板からのパターンを有する、
請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記共形非発光層は、反射材料を有する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記角度をつけられた側壁は、前記エピタキシャル層の第１表面に対して約３０度から約６０度の間の角度を有する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記エピタキシャル層と前記波長変換層との間に成長基板を更に有する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記波長変換層より遠位の前記エピタキシャル層の第２表面の上にある第１コンタクト層と、
シリコン、セラミック、ＡｌＮ、及びアルミナのうちの１つ以上を有するマウント上に形成され、前記第１コンタクト層の上にあるボンディング層と
を更に有する、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
デバイスを形成する方法であって、
エピタキシャル層の幅に等しい幅を有する第１表面と、該第１表面の幅よりも狭い幅を有する第２表面と、角度をつけられた側壁とを有する波長変換層を前記エピタキシャル層の上に形成することと、
前記波長変換層の前記第２表面が露出されるように前記角度をつけられた側壁及び前記エピタキシャル層の側壁の上に共形非発光層を形成することと
を有する方法。
【請求項１１】
前記エピタキシャル層は、コンタクト層上のｐ型領域と、該ｐ型領域上のアクティブ領域と、該アクティブ領域上のｎ型領域とを有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記波長変換層は、蛍光体を有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記波長変換層は、前記エピタキシャル層の第１表面の上に直接形成される、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記エピタキシャル層の第１表面は、パターニングされたサファイア基板からのパターンを有する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記共形非発光層は、１つ以上の分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層を有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記角度をつけられた側壁は、前記エピタキシャル層の第１表面に対して約３０度から約６０度の間の角度を有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記波長変換層より遠位の前記エピタキシャル層の第２表面の上に第１コンタクト層を形成することと、
シリコン、セラミック、ＡｌＮ、及びアルミナのうちの１つ以上を有するマウント上に形成されたボンディング層を前記第１コンタクト層の上に形成することと
を更に有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
第１ピクセルの上にある第１波長変換層と、
第２ピクセルの上にある第２波長変換層と
を有し、前記第１波長変換層及び前記第２波長変換層が夫々、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルの幅に等しい幅を有する第１表面と、該第１表面の幅よりも狭い幅を有する第２表面と、角度をつけられた側壁とを有し、
前記第１波長変換層の第２表面及び前記第２波長変換層の第２表面が露出されるように前記角度をつけられた側壁の上に共形非発光層を更に有する、
発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ。
【請求項１９】
前記第１波長変換層より遠位の前記第１ピクセルの第２表面の上にある第１コンタクト層と、
前記第２波長変換層より遠位の前記第２ピクセルの第２表面の上にある第２コンタクト層と
を更に有し、前記第１コンタクト層及び前記第２コンタクト層が夫々、ボンディング層を通じてマウントへ接続される、
請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項２０】
前記第１波長変換層は、前記第１ピクセルのエピタキシャル層の上に直接形成され、
前記第２波長変換層は、前記第２ピクセルのエピタキシャル層の上に直接形成される、
請求項１８に記載のＬＥＤアレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発光ダイオード（light  emitting  diodes，ＬＥＤ）、共振空洞発光ダイオード（resonant  cavity  light  emitting  diodes，ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器レーザダイオード（vertical  cavity  laser  diodes，ＶＣＳＥＬ）、及び端面発光レーザ（edge  emitting  lasers）を含む半導体発光デバイスは、現在入手可能な、最も効率的な光源に入る。可視スペクトルにわたって動作可能な高輝度発光デバイスの製造において目下関心が持たれている材料系には、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の２元、３元、及び４元合金が含まれる。
【０００２】
通常、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、有機金属気相成長法（metal-organic  chemical  vapor  deposition，ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（molecular  beam  epitaxy，ＭＢＥ）、又は他のエピタキシャル技術によって、サファイア、炭化ケイ素、ＩＩＩ族窒化物、又は他の適切な基板の上に異なる組成及びドーパント濃度の半導体レイヤのスタックをエピタキシャル成長させることで、作製される。スタックはしばしば、基板の上に形成された、例えばシリコンをドープされた１つ以上のｎ型層と、ｎ型層の上に形成されたアクティブ領域内の１つ以上の発光層と、アクティブ領域の上に形成された、例えばマグネシウムをドープされた１つ以上のｐ型層とを含む。ｎ型及びｐ型領域の上には電気コンタクトが形成される。
【発明の概要】
【０００３】
デバイスは、エピタキシャル層の上に波長変換層を含んでよい。波長変換層は、エピタキシャル層の幅に等しい幅を有する第１表面と、第１表面の幅よりも狭い幅を有する第２表面と、角度をつけられた側壁とを含んでよい。角度をつけられた側壁及びエピタキシャル層の側壁の上には、波長変換層の第２表面が露出されるように共形非発光層が形成されてよい。
【０００４】
より詳細な理解は、添付の図面とともに例として与えられている以下の説明から得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】ＬＥＤアレイの上面図を分解図とともに表す。
【図１Ｂ】溝を備えたＬＥＤアレイの断面図である。
【図１Ｃ】溝を備えた他のＬＥＤアレイの斜視図である。
【図１Ｄ】ピクセルの断面図である。
【図１Ｅ】予め形成されている波長変換層がエピタキシャル層の上に形成されることを示す。
【図１Ｆ】波長変換層がエピタキシャル層に適用されることを示す。
【図１Ｇ】波長変換層及びエピタキシャル層の上での非発光層の形成を示す。
【図１Ｈ】波長変換層の上面を露出するよう非発光層の一部を除去することを示す。
【図１Ｉ】成長基板がエピタキシャル層の上に残されている図１Ｄ〜１Ｈの代替例を示す。
【図１Ｊ】波長変換層がエピタキシャル層の上に形成されることを示す。
【図１Ｋ】波長変換層がエピタキシャル層に適用されることを示す。
【図１Ｌ】角度をつけられた側壁を形成するよう波長変換層の部分が除去されることを示す。
【図１Ｍ】波長変換層及びエピタキシャル層の上での非発光層の形成を示す。
【図１Ｎ】波長変換層の上面を露出するよう非発光層の一部を除去することを示す。
【図１Ｏ】エピタキシャル層の上面の上に直接波長変換層を形成することを示す。
【図１Ｐ】角度をつけられた側壁を形成するよう波長変換層の部分が除去されることを示す。
【図１Ｑ】波長変換層及びエピタキシャル層の上での非発光層の形成を示す。
【図１Ｒ】波長変換層の上面を露出するよう非発光層の一部を除去することを示す。
【図１Ｓ】エピタキシャル層の上に波長変換層を形成する他の例を表す断面図である。
【図１Ｔ】波長変換層をピクセルに貼り付けることを示す。
【図１Ｕ】第２側壁を有する溝を形成するようピクセル間の溝を覆う波長変換層の部分を除去する任意のステップを示す。
【図１Ｖ】溝を覆う波長変換層の部分を完全に除去する任意のステップを示す。
【図１Ｗ】デバイスを形成する方法を説明するフローチャートである。
【図２Ａ】一実施形態で、ＬＥＤデバイス取り付け領域でＬＥＤアレイが基板に取り付けられている電子ボードの上面図である。
【図２Ｂ】電子部品が回路ボードの２つの面に実装されている２チャンネル集積ＬＥＤ照明システムの一実施形態の図である。
【図２Ｃ】例となる車両ヘッドランプシステムである。
【図３】例となる照明システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
種々の光照射システム及び／又は発光ダイオード（“ＬＥＤ”）の実施例が、添付の図面を参照して以降で更に十分に説明される。これらの例は相互排他的ではなく、１つの例で見られる特徴は、更なる実施を実現するように、１つ以上の他の例で見られる特徴と組み合わされてもよい。従って、添付の図面に示されている例は、単に例示のために与えられており、それらは、決して本開示を制限するよう意図されないことが理解されるだろう。同じ番号は、全体を通して同じ要素を参照する。
【０００７】
「第１」、「第２」、「第３」などの語が様々な要素を記載するために本明細書中で使用されることがあるが、これらの要素は、それらの語によって制限されるべきではないことが理解されるだろう。それらの語は、１つの要素を他と区別するために使用され得る。例えば、本発明の範囲を逸脱せずに、第１要素は第２要素と称されてもよく、第２要素は第１要素と称されてもよい。本明細書中で使用されるように、語「及び／又は」は、関連する列挙されたアイテムのうちの１つ以上のありとあらゆる組み合わせを含み得る。
【０００８】
層、領域、又は基板などの要素が他の要素の“上に”あると、又は“上に”延在すると言及される場合に、それは他の要素の上に直にあるか、又はその上に直接に延在してよく、あるいは、介在する要素が存在してもよいことが理解されるだろう。対照的に、要素が他の要素の“上に直に”あると、又は“上に直接に”延在すると言及される場合には、介在する要素は存在し得ない。また、要素が他の要素へ“接続”又は“結合”されると言及される場合に、それは他の要素へ直接に接続若しくは結合されてよく、及び／又は１つ以上の介在要素を経由して他の要素へ接続若しくは結合されてよいことが理解されるだろう。対照的に、要素が他の要素へ“直接に接続”又は“直接に結合”されると言及される場合には、その要素と他の要素との間に介在要素は存在しない。これらの語は、図に表されている任意の向きに加えて、要素の種々の向きを包含するよう意図されることが理解されるだろう。
【０００９】
「〜より下に」（below）、「〜より上に」（above）、「上位の」（upper）、「下位の」（lower）、「水平な」（horizontal）又は「垂直な」（vertical）などの相対語は、図に表されいてる他の要素、層、又は領域に対する１つの要素、層、又は領域の関係を説明するために本明細書中で使用されることがある。これらの語は、図に表されている任意の向きに加えて、要素の種々の向きを包含するよう意図されることが理解されるだろう。
【００１０】
紫外線（ＵＶ）又は赤外線（ＩＲ）光出力を発するデバイスなどの半導体発光デバイス（ＬＥＤ）又は光出力放射デバイスは、現在入手可能な、最も効率的な光源に入る。これらのデバイス（以降「ＬＥＤ」）には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振空洞発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）、及び端面発光レーザ、などが含まれ得る。それらのコンパクトなサイズ及び低い電力要件により、例えば、ＬＥＤは、多種多様な用途にとって魅力的な候補となる。例えば、それらは、カメラ及び携帯電話機などの手持ち式のバッテリ駆動型デバイスのための光源（例えば、フラッシュ光及びカメラフラッシュ）として使用されることがある。それらはまた、例えば、自動車照明、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）照明、園芸用照明、街灯、ビデオ用のトーチ、一般的な照明（例えば、家、店、オフィス及びスタジオ照明、劇場／ステージ照明並びに建築照明）、拡張現実（ＡＲ）照明、仮想現実（ＶＲ）照明、ディスプレイ用バックライト、及びＩＲスペクトロスコピーのためにも使用されることがある。単一のＬＥＤは、白熱光源よりも輝度が弱い光しか供給できないので、ＬＥＤの多接合デバイス又はアレイ（例えば、モノリシックＬＥＤアレイ、マイクロＬＥＤアレイ、など）が、更なる輝度が望まれる又は必要とされる用途のために使用されてよい。
【００１１】
開示される対象の実施形態に従って、ＬＥＤアレイ（例えば、マイクロＬＥＤアレイ）は、図１Ａ、図１Ｂ、及び／又は図１Ｃに示されるようなピクセルのアレイを含んでよい。ＬＥＤアレイは、ＬＥＤアレイセグメントの正確な制御を必要とする用途などのあらゆる用途にも使用され得る。ＬＥＤアレイ内のピクセルは、個別的にアドレッシング可能であってよく、グループ／サブセットにおいてアドレッシング可能であってよく、あるいは、アドレッシング可能でなくてもよい。図１Ａには、ピクセル１１１を含むＬＥＤアレイ１１０の上面図が示されている。ＬＥＤアレイ１１０の３×３部分の分解図も図１Ａに示されている。３×３部分の分解図に示されるように、ＬＥＤアレイ１１０は、約１００μｍ以下（例えば、４０μｍ）の幅ｗ１を有するピクセル１１１を含んでよい。ピクセル間のレーン１１３は、約２０μｍ以下（例えば、５μｍ）の幅ｗ２によって離されてよい。レーン１１３は、図１Ｂ及び図１Ｃに示されて本明細書中で更に開示されるように、ピクセル間に空隙を設けてよく、あるいは、他の材料を含んでもよい。１つのピクセル１１１の中心から隣のピクセル１１１の中心までの距離Ｄ１は、約１２０μｍ以下（例えば、４５μｍ）であってよい。本明細書中で与えられている幅及び距離は、単なる例であり、実際の幅及び／又は距離は異なり得ることが理解されるだろう。
【００１２】
対称なマトリクスで配置された長方形ピクセルが図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃには示されているが、如何なる形状及び配置のピクセルも、本明細書で開示される実施形態に適用されてよいことが理解されるだろう。例えば、図１ＡのＬＥＤアレイ１１０は、１００×１００マトリクス、２００×５０マトリクス、対称マトリクス、非対称マトリクス、などのような如何なる適用可能な配置でも１００００個超のピクセルを含んでよい。また、複数の組のピクセル、マトリクス、及び／又はボードが、本明細書で開示される実施形態を実装するよう如何なる適用可能なフォーマットでも配置されてよいことも理解されるだろう。
【００１３】
図１Ｂは、例となるＬＥＤアレイ１０００の断面図を示す。図示されるように、ピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０は、分離セクション１０４１及び／又はｎ型コンタクト１０４０がピクセルを互いから分離するように、ＬＥＤアレイ内の３つの異なるピクセルに対応する。実施形態に従って、ピクセル間の空間は空隙によって占有されてよい。図示されるように、ピクセル１０１０はエピタキシャル層１０１１を含む。エピタキシャル層１０１１は、例えば、サファイア基板などの如何なる適用可能な基板上にも成長されてよく、サファイア基板は、エピタキシャル層１０１１から除去されてよい。コンタクト１０１５から遠位にある成長層の表面は、略平面であってよく、あるいは、パターニングされてもよい。ｐ型領域１０１２がｐコンタクト１０１７に近接して位置づけられてよい。アクティブ領域１０２１は、ｎ型領域及びｐ型領域１０１２に隣接して配置されてよい。代替的に、アクティブ領域１０２１は、半導体層又はｎ型領域とｐ型領域１０１２との間にあってもよく、アクティブ領域１０２１が光ビームを発するように電流を受け得る。ｐコンタクト１０１７は、ＳｉＯ２層１０１３及び１０１４並びにメッキ金属（例えば、メッキ銅）層１０１６に接してよい。ｎ型コンタクト１０４０は、Ｃｕなどの適用可能な金属を含んでよい。金属層１０１６はコンタクト１０１５と接してよく、コンタクト１０１５は反射性であってよい。
【００１４】
特に、図１Ｂに示されるように、ｎ型コンタクト１０４０は、ピクセル１０１０、１０２０及び１０３０の間に作られた溝１１３０内に堆積されてよく、エピタキシャル層１０１１を越えて広がってよい。分離セクション１０４１は、変換材１０５０の全部（図示せず。）又は部分を分離してよい。ＬＥＤアレイは、そのような分離セクション１０４１なしで実装されてもよく、あるいは、分離セクション１０４１は、空隙に対応してよいことが理解されるだろう。分離セクション１０４１は、分離セクション１０４１がｎ型コンタクト１０４０と同じ材料（例えば、銅）から形成されるように、ｎ型コンタクト１０４０の延長であってもよい。代替的に、分離セクション１０４１は、ｎ型コンタクト１０４０とは異なる材料から形成されてもよい。実施形態に従って、分離セクション１０４１は、反射材料を含んでよい。分離セクション１０４１及び／又はｎ型コンタクト１０４０の材料は、例えば、ｎ型コンタクト１０４０及び／又は分離セクション１０４１の堆積を含むか又は可能にするメッシュ構造を適用することなどの如何なる適用可能な様態でも堆積されてよい。変換材１０５０は、図２Ａの波長変換層２０５と同様の特徴／特性を有してよい。本明細書中で述べられるように、１つ以上の追加の層が分離セクション１０４１をコーティングしてもよい。このような層は、反射層、散乱層、吸収層、又は何らかの他の適用可能な層であってよい。１つ以上の不動態化層１０１９が、ｎコンタクト１０４０をエピタキシャル層１０１１から完全に又は部分的に分離してもよい。
【００１５】
エピタキシャル層１０１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、シリコーンを含め、励起されると光子を放出する如何なる適用可能な材料からも形成されてよく、より具体的には、制限なしに、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むＩＩＩ−Ｖ半導体、制限なしに、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩ−ＶＩ半導体、Ｇｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むＩＶ族半導体、及びそれらの混合又は合金から形成されてもよい。これらの例となる半導体は、それらが存在するＬＥＤの典型的な放射波長で約２．４から約４．１の範囲に及ぶ屈折率を有し得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を有することができ、ＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を有することができる。ＬＥＤデバイス２００へ結合されるコンタクトは、ＡｕＳｎ、ＡｕＧａ、ＡｕＳｉ、又はＳＡＣソルダなどの半田から形成されてよい。
【００１６】
ｎ型領域は、成長基板の上に成長されてよく、例えば、バッファ若しくは核生成層などの準備層、及び／又は成長基板の除去を容易にするよう設計された層を含め、種々の組成及びドーパント濃度を含む半導体材料の１つ以上の層を含んでよい。これらの層は、ｎ型であっても、又は意図的にドープされなくてもよく、あるいは、ｐ型デバイス層であってもよい。層は、発光領域が有効に光を放射するのに望ましい特定の光学的、物質的又は電気的な特性のために設計され得る。同様に、ｐ型領域１０１２は、意図的にドープされていない層、又はｎ型層を含め、種々の組成、厚さ、及びドーパント濃度の複数の層を含んでよい。電流は、（コンタクトを介して）ｐ−ｎ接合を流れるように生じ、ピクセルは、材料のバンドギャップエネルギによって少なくとも部分的に決定される第１波長の光を生成し得る。ピクセルは、直接に光を放射してよく（例えば、正規又は直接放射ＬＥＤ）、あるいは、第２波長の光を出力ように放射光の波長を更に変更する動作する波長変換層１０５０に光を放射してもよい（例えば、蛍光体変換ＬＥＤ（phosphor  converted  LED）、“ＰＣＬＥＤ”など）。
【００１７】
図１Ｂは、例となる配置でピクセル１０１０、１０２０及び１０３０を有しているＬＥＤ１０００を例示しているが、ＬＥＤアレイ内のピクセルは、多数の配置の中の任意の１つにおいて設けられてよいことが理解されるだろう。例えば、ピクセルは、フリップチップ構造、垂直注入薄膜（vertical  injection  thin  film，ＶＴＦ）構造、マルチ接合構造、薄膜フリップチップ（thin  film  flip  chip，ＴＦＦＣ）、ラテラル（lateral）デバイスなどにあってもよい。例えば、ラテラルＬＥＤピクセルは、フリップチップＬＥＤピクセルと同様であり得るが、基板又はパッケージへの電極の直接的な接続のために逆さまにひっくり返されなくてもよい。ＴＦＦＣも、フリップチップＬＥＤピクセルと同様であり得るが、成長基板を除去されていることがある（薄膜半導体層を支持されないまま残す）。対照的に、成長基板又は他の基板は、フリップチップＬＥＤの部分として含まれ得る。
【００１８】
波長変換層１０５０は、アクティブ領域１０２１によって発せられる光の経路内にあってよく、それにより、アクティブ領域１０２１によって発せられた光は１つ以上の中間装置（例えば、フォトニック層）を通って横断し得る。実施形態に従って、波長変換層１０５０はＬＥＤアレイ１０００に存在しなくてもよい。波長変換層１０５０は、例えば、透明又は半透明のバインダ又はマトリクス内の蛍光体粒子、又は１つの波長の光を吸収し別の波長の光を発するセラミック蛍光体要素などの、如何なる発光材料も含んでよい。波長変換層１０５０の厚さは、ＬＥＤアレイ１０００又は個々のピクセル１０１０、１０２０及び１０３０が配置される用途／波長又は使用材料に基づき決定されてよい。例えば、波長変換層１０５０は、約２０μｍ、５０μｍ、又は２００μｍであってよい。波長変換層１０５０は、図示されるように、夫々の個別ピクセルの上に設けられてよく、あるいは、ＬＥＤアレイ１０００全体を覆って設置されてもよい。
【００１９】
プライマリオプティック１０２２は、１つ以上のピクセル１０１０、１０２０及び／又は１０３０の上にあるか又はそれらを覆ってよく、光がアクティブ領域１０２１及び／又は波長変換層１０５０からプライマリオプティック１０２２を通ることを可能にし得る。プライマリオプティック１０２２を経由した光は、一般的に、ランバート分布（Lambertian  distribution）パターンに基づき放射され得る。それによりプライマリオプティック１０２２を経由して放射される光の光度は、理想的な拡散放射体から観測される場合に、入射光の方向と表面法線との間の角度のコサインに直接比例する。プライマリオプティック１０２２の１つ以上の特性は、ランバート分布パターンとは異なる光分布パターンを生じるよう変更されてよいことが理解されるだろう。
【００２０】
レンズ１０６５及び導波路１０６２の一方又は両方を含むセカンダリオプティックが、ピクセル１０１０、１０２０、及び／又は１０３０とともに設けられてもよい。セカンダリは、複数のピクセルを有する図１Ｂに示された例に従って説明されるが、セカンダリオプティックは、単一のピクセルの場合に設けられてもよいこと理解されるだろう。セカンダリオプティックは、入来する光を広げるために（散開オプティック）、又は入来する光を平行ビームに集めるために（コリメートオプティック）、使用されてよい。導波路１０６２は、誘電材料、メタライゼーション層、などによりコーティングされてよく、入射光を反射するか又は向け直すよう設けられてよい。代替の実施形態では、照明システムは、次のもの：波長変換層１０５０、プライマリオプティック１０２２、導波路１０６２及びレンズ１０６５、のうちの１つ以上を含まなくてもよい。
【００２１】
レンズ１０６５は、例えば、制限なしに、ＳｉＣ、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、など又はそれらの組み合わせのような、如何なる適用可能な透明材料からも形成されてよい。レンズ１０６５は、レンズ１０６５に入力される光のビームを変更して、レンズ１０６５からの出力ビームが所望の光度使用を有効に満足するようにするために使用されてよい。更には、レンズ１０６５は、例えば、複数のＬＥＤデバイス２００Ｂの点灯及び／又は非点灯を決定することによって、１つ以上の審美的目的を果たし得る。
【００２２】
図１Ｃは、ＬＥＤアレイ１１００の３次元図の断面を示す。図示されるように、ＬＥＤアレイ１１００内のピクセルは、ｎコンタクト１１４０を形成するよう満たされている溝によって分離されてよい。ピクセルは、基板１１１４の上に成長されてよく、ｐコンタクト１１１３、ｐ−ＧａＮ半導体層１１１２、アクティブ領域１１１１、及びｎ−Ｇａｎ半導体層１１１０を含んでよい。この構造は、単に例として与えられており、１つ以上の半導体又は他の適用可能な層が、本明細書中で提供される開示を実施するよう付加され、削除され、又は部分的に付加若しくは削除されてよいことが理解されるだろう。半導体層１１１０（又は他の適用可能な層）の上には、変換材１１１７が堆積されてよい。
【００２３】
不動態化層１１１５が溝１１３０内に形成されてよく、ｎコンタクト１１４０（例えば、銅コンタクト）は、図示されるように、溝１１３０内に堆積されてよい。不動態化層１１１５は、ｎコンタクトの少なくとも一部を半導体の１つ以上の層から分離し得る。実施形態に従って、溝内のｎコンタクト１１４０又は他の適用可能な材料は、ｎコンタクト１１４０又は他の適用可能な材料がピクセル間の完全又は部分的な光学的アイソレーションを提供するように、変換材１１１７内に及んでよい。
【００２４】
小さいアドレッシング可能な光ＬＥＤピクセルシステムを製造することは、ピクセルサイズに起因してコストがかかりかつ困難であり得る。ピクセル間の光クロストークは深刻な問題となり、ピクセルごとに所望の輝度を達成することは困難であり得る。続く説明は、ＬＥＤピクセル間の光クロストークを制限しながら、輝度を選択的に増大させる方法を含む。これは、半導体メサ自体よりも小さい面積を有している発光体デバイスの半導体メサに蛍光体キャップを取り付けることによって達成され得る。半導体メサの残りのエリアは、反射又は吸収層によりコーティングされ得る。
【００２５】
これより図１Ｄを参照すると、１つ以上のピクセル１１１の断面図が示されている。図１Ｄは、薄膜フリップチップデバイスを表すが、他のタイプのデバイス、例えば、ｎ型コンタクト層及びｐ型コンタクト層がデバイスの両面に形成される垂直デバイス、両方のコンタクトがデバイスの同じ面に形成され、光がそれらのコンタクトを通って取り出されるデバイス、又は成長基板がデバイスの部分として残るフリップチップデバイスなどが、使用されてもよい。
【００２６】
各ピクセル１１１はエピタキシャル層１２２を含んでよい。エピタキシャル層１２２は１つの層として示されているが、それは、様々な組成の１つ以上の層を含んでもよい。エピタキシャル層１２２は、ｎ型領域、発光又はアクティブ領域、及びｐ型領域を含んでよい。エピタキシャル層１２２は、図１Ｉに示されるように成長基板１２３の上に成長されてよい。成長基板１２３は、例えば、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｓｉ、サファイアなどの成長基板の上に成長したひずみ軽減テンプレート、又は例えば、サファイアホストに接合されたＩｎＧａシード層などの複合基板を構成してよい。成長基板１２３は、各ピクセル１１１から放射される光に対して実質的に透過であり得る。一例において、成長基板１２３は、ピクセル１１１を形成するようエピタキシャル層１２２から取り除かれてよい。他の例では、図１Ｉに示されるように、成長基板１２３は、エピタキシャル層１２２に残ってもよい。
【００２７】
ｎ型領域は最初に成長されてよく、例えば、ｎ型であっても又は意図的にドープされていなくてもよいバッファ層又は核生成層などの準備層、基板除去後の半導体構造の薄化又は複合基板の後の剥離を助けるよう設計されたリリース層、及び発光領域が有効に光を発するのに望ましい特定の光学又は電気特性のために設計されたｎ型又はｐ型デバイス層を含め、異なる組成及びドーパント濃度の複数の層を含んでよい。発光又はアクティブ領域は、ｎ型領域の上に成長されてよい。適切な発光領域の例には、単一の厚い若しくは薄い発光層、又はバリア層によって分離された複数の薄い若しくは厚い量子井戸発光層を含む複数の量子井戸発光領域が含まれる。ｐ型領域は、発光領域の上に成長されてよい。ｎ型領域と同様に、ｐ型領域は、意図的にドープされていない層又はｎ型層を含め、異なる組成、厚さ、及びドーパント濃度の複数の層を含んでよい。
【００２８】
ｐコンタクト層１２４は、エピタキシャル層１２２のｐ型領域と接して形成されてよい。ｐコンタクト層１２４は、銀などの反射層を含んでよい。ｐコンタクト層１２４は、オーミック接触層及び、例えば、チタニウム及び／又はタングステンを含む保護シート層といった、他の任意の層を含んでもよい。図１Ｄには示されていないが、ｐコンタクト層１２４、ｐ型領域及びアクティブ領域の一部は、ｎコンタクト層が形成され得るｎ型領域の部分を露出するよう除去されてもよい。
【００２９】
ピクセル１１１は、溝１２８によって他のピクセル１１１から分離されてよい。溝１２８は、エピタキシャル層１２２の厚さ全体に及んでよく、隣接するセグメントを電気的に絶縁するよう各ピクセル１１１間で形成され得る。溝１２８は、プラズマ強化化学蒸着（plasma  enhanced  chemical  vapor  deposition）によって形成される窒化ケイ素又は酸化ケイ素などの誘電材料により満たされてよい。溝１２８は、例えば、ピクセル１１１の間に領域を生じさせるエピタキシャル層１２２を形成するために使用される半導体材料へのドーパント原子の注入によって形成される分離材を含んでよい。
【００３０】
インターコネクト（図１Ｄに図示せず。）は、ｐコンタクト層１２４並びにｎコンタクト層及び／又はマウントの上に形成されてよい。インターコネクトは、半田又は他の金属などの如何なる適切な材料であってもよく、材料の複数の層を含んでもよい。ボンディング層１２６はｐコンタクト層１２４の上に形成される。ボンディング層１２６は、導電金属、例えば、金又はその合金を含んでよい。ボンディング層１２６は、マウント１２０に実装されてよい。マウント１２０は、例えば、シリコン、セラミック、ＡｌＮ、及びアルミナを含む如何なる適切な材料であってもよい。例において、ピクセル１１１とマウント１２０との間の接着は、超音波ボンディングによって形成されてよい。超音波ボンディング中、ピクセル１１１は、マウント１２０上で位置合わせされてよい。ボンドヘッドが、ピクセル１１１の上面上で、例えば、成長基板の上面上で、位置合わせされてよい。ボンドヘッドは、超音波トランスデューサへ接続されてよい。超音波トランスデューサは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（lead  zirconate  titanate，ＰＺＴ）レーザであってよい。
【００３１】
システムを高調波共振させる周波数（しばしば数十又は数百ｋＨｚの周波数）で電圧がトランスデューサへ印加されると、トランスデューサは振動し始め、ボンドヘッド及びピクセル１１１を、しばしば数ミクロの大きさの振幅で、振動させる。振動は、ｎコンタクト層、ｐコンタクト層１２４、又はｎコンタクト層及びｐコンタクト層の上に形成されたインターコネクトなどのピクセル１１１上の構造の金属光子内の原子を、マウント１２０上の構造と相互拡散させて、結果として、冶金的に連続的なジョイントが得られる。熱及び／又は圧力がボンディング中に加えられてもよい。
【００３２】
ピクセル１１１がマウント１２０に接着された後、成長基板（図示せず。）の全部又は部分は除去されてよい。例えば、サファイア成長基板又は、複合基板の部分であるサファイアホスト基板は、サファイア基板とのインターフェイスでＩＩＩ族窒化物又は他の層のレーザ溶融によって除去され得る。エッチングなどの他の技術又は研磨などの機械技術は、除去される基板に応じて、使用されてよい。成長基板が除去された後、エピタキシャル層１２２は、例えば、光電気化学（ＰＥＣ）エッチングによって、薄くされてよい。エピタキシャル層１２２のｎ型領域の露出面は、例えば、ラフニングによって、又はフォトニック結晶を形成することによって、パターン１２９を形成するようテクスチャード加工されてよい。パターン１２９は、パターニングされたサファイア基板上でエピタキシャル層１２２を成長させた結果であってもよい。
【００３３】
これより図１Ｅ〜図１Ｈを参照すると、エピタキシャル層１２２の上に波長変換層１３０を形成する第１の例を表す断面図が示されている。図１Ｅは、予め形成されている波長変換層１３０がエピタキシャル層１２２の上に形成されることを示す。波長変換層１３０は、１つ以上の波長変換材を含んでよい。１つ以上の波長変換材は、例えば、シリコーン又はエポキシなどの透明材に堆積されかつスクリーン印刷又は刷り込みによってＬＥＤの上に堆積された１つ以上の粉末蛍光体であってよい。１つ以上の波長変換材は、電気泳動析出、噴霧、沈降、蒸着、又はスパッタリングによって形成された１つ以上の粉末蛍光体であってよい。１つ以上の波長変換材は、ピクセル１１１に接着又は結合された１つ以上のセラミック蛍光体であってよい。波長変換材は、発光領域によって発せられた光の一部が波長変換材によって変換されないように形成されてよい。いくつかの例で、変換されない光は青色であってよく、変換される光は黄色、緑色、及び／又は赤色であってよく、それにより、デバイスから発せられる未変換及び変換光の組み合わせは、白色に見える。波長変換層１３０は、各ピクセル１１１の上に個別的に形成されてよい。
【００３４】
波長変換層１３０は、元素蛍光体又はその化合物を含んでよい。波長変換層１３０は、１つ以上の蛍光体を含んでよい。蛍光体は、励起エネルギ（通常は放射エネルギ）を吸収し、次いで、吸収されたエネルギを、最初の励起エネルギとは異なるエネルギの放射線として発する発光材料である。蛍光体は、１００％に近い量子効率を有することができ、すなわち、励起エネルギとして供給されたほぼ全ての光子が、蛍光体によって再放出され得る。蛍光体はまた、吸収性が高い。発光アクティブ領域は、光を、効率が高く、吸収率も高い波長変換層１３０内に放射し得るので、蛍光体は、デバイスから光を効率的に取り出し得る。波長変換層１３０で使用される蛍光体は、如何なる従来の緑色、黄色、赤色発光蛍光体も含んでよいが、これらに限られない。
【００３５】
波長変換層１３０は、蛍光体粒子を含んでよい。蛍光体粒子は、アクティブ領域から発せられた光が蛍光体粒子に直接結合され得るように、エピタキシャル層１２２と直接接触し得る。光結合媒質が、蛍光体粒子を適所に保つよう設けられてもよい。光結合媒質は、エピタキシャル層１２２の屈折率を大幅に超えずに可能な限り近い屈折率を有するよう選択されてよい。最も効率的な動作のために、無損失媒質が、エピタキシャル層１２２、波長変換層１３０の蛍光体粒子、及び光結合媒質の間に含まれてもよい。蛍光体粒子は、０．１μｍから２０μｍの間の粒子サイズを有してよい。
【００３６】
波長変換層１３０は、セラミック蛍光体であってよい。セラミック蛍光体は、蛍光体粒子の表面が軟化及び融解し始めるまで高圧で粉末蛍光体を加熱することによって形成され得る。部分的に融解した粒子は、粒子の硬質の塊を形成するよう結束され得る。予め形成されている“素地”（green  body）の一軸又は等方加圧ステップ及び真空焼結は、多結晶セラミック層を形成するために必須であり得る。セラミック蛍光体の半透明性（すなわち、それが生じさせる散乱の量）は、加熱又は圧力条件、作製方法、使用される蛍光体粒子前駆体、及び蛍光体材料の適切な結晶格子を調整することによって、高い不透明性から高い透明性まで制御され得る。蛍光体に加えて、アルミナなどの他のセラミック形成材料が、例えば、セラミックの屈折率を調整するために、又はセラミックの形成を容易にするために、含まれてもよい。他の例では、波長変換層１３０は、シリコーン及び蛍光体粒子の混合を含んでもよい。
【００３７】
波長変換層１３０は、型（モールド）を用いて形成されてよく、あるいは、プレートから四角く切り取られ、エピタキシャル層１２２の上面１３４と幅が略同じである下面１３２を有するようにエッチングされてもよい。波長変換層１３０は、エピタキシャル層１２２の上面１３４の幅よりも小さい上面１３６を有してよい。一例では、上面１３６は、上面１３６がエピタキシャル層１２２の上面１３４の約８０％から約９０％である総面積を有するような幅を有してよい。波長変換層１３０は、上面１３６及び下面１３２を接続する側壁１３８を有し得る。側壁１３８は角度をつけられ得る。一例では、側壁１３８は、エピタキシャル層１２２の上面１３４に対して約３０度から約６０度の間の角度にされてよい。側壁１３８は、波長変換層１３０内の反射を減らすほど十分に大きく、かつ、波長変換層１３０を厚くする必要性を減らすほど十分に浅い角度を有し得る。反射及び厚さの両方ともが効率を低下させる可能性がある。
【００３８】
図１Ｆは、波長変換層１３０がエピタキシャル層１２２に適用されることを示す。波長変換層１３０は、エピタキシャル層１２２の上面１３４に貼り付けられる。一例では、波長変換層１３０は、当該技術で知られている接着剤又はエポキシを用いて貼り付けられてよい。ボンディング層１２６及びｐコンタクト層１２４は、Ｈ１の高さを有してよい。エピタキシャル層１２２は、Ｈ２の高さを有してよい。波長変換層１３０は、Ｈ３の高さを有してよい。一例では、Ｈ３は、Ｈ２よりも約５倍大きくてよい。その上、Ｈ１は、Ｈ２よりも約６倍大きくてよい。例えば、Ｈ１は、約４７μｍであってよく、Ｈ２は、約６μｍであってよく、Ｈ３は、約３０μｍであってよい。他の例では、Ｈ３は、Ｈ２におおよそ等しくてもよい。例えば、Ｈ２は、約６μｍであってよく、Ｈ３は、約１０μｍであってよい。他の例では、Ｈ３は、Ｈ２よりも１０倍大きくてもよい。例えば、Ｈ２は、約６μｍであってよく、Ｈ３は、約６０μｍであってよい。Ｈ１は、約２５μｍから約１００μｍの範囲であってよい。Ｈ２は、約３μｍから約２０μｍの範囲であってよい。Ｈ３は、約５μｍから約１００μｍの範囲であってよい。
【００３９】
図１Ｇは、波長変換層１３０及びエピタキシャル層１２２の上での非発光層１４０の形成を示す。非発光層１４０は、エピタキシャル層１２２及び波長変換層１３０によって発せられた光を反射又は吸収し得る。非発光層１４０は、分布ブラッグ反射（distributed  Bragg  reflector，ＤＢＲ）層、反射材（例えば、ＴｉＯ２）、吸収材、などのような１つ以上の光学的アイソレーション物質を含んでよい。非発光層１４０は、ピクセル１１１間の光学的アイソレーションを改善し、かつ、波長変換層１３０の露出された上面１３６を減らすように、ＤＢＲ、吸収材、レーザ黒化（laser  blackened）エリア、及びメタライゼーションの組み合わせを含んでもよい。
【００４０】
非発光層１４０は、例えば、原子層堆積法（atomic  layer  deposition，ＡＬＤ）などの共形堆積（conformal  deposition）プロセスを用いて形成されてよい。非発光層１４０は、エピタキシャル層１２２の側壁１４２、波長変換層１３０の側壁１３８、及び波長変換層１３０の上面１３６の上に形成されてよい。波長変換層１３０の側壁１３８及びエピタキシャル層１２２の側壁１４２は、非発光層１４０によって部分的に又は完全に覆われてよい。非発光層１４０は、波長変換層１３０の側壁１３８から溝１２８を越えて他の波長変換層１３０の側壁１３８まで延在してもよい。他の例では、非発光層１４０は、波長変換層１３０が貼り付けられる前に、アイソレーション層及びエピタキシャル層１２２の上に形成されてもよい。
【００４１】
図１Ｈは、波長変換層１３０の上面１３６を露出するよう非発光層１４０の一部を除去することを示す。非発光層の部分は、例えば、平坦化（planarization）及び化学機械研磨（chemical  mechanical  planarization，ＣＭＰ）などの従来の研磨技法を用いて除去されてよい。任意に、非発光層１４０の部分は、非発光層の部分１２５が上面１３６に残るように、従来のパターニング及びエッチングプロセスを用いて上面１３６から除去されてもよい。これらの部分１２５は、本明細書で記載される実施形態のいずれでも残ってよいことが留意されるべきである。
【００４２】
図１Ｉは、成長基板１２３がエピタキシャル層１２２の上に残されている図１Ｄ〜図１Ｈの代替例を示す。上記と同様の処理ステップが、ピクセル１１１を形成し、波長変換層１３０を形成し、非発光層１４０を形成するために実行されてよい。この例で、波長変換層１３０は、成長基板１２３の上に形成されてよい。下面１３２は、成長基板１２３の上面１３５と同じ幅を有してよい。上面１３６は、成長基板１２３の上面１３５の幅よりも小さい幅を有してもよい。一例では、上面１３６は、上面１３６が成長基板１２３の上面１３５の約８０％から約９０％である総面積を有するような幅を有してよい。波長変換層１３０は、上面１３６及び下面１３２を接続する側壁１３８を有し得る。側壁１３８は角度をつけられ得る。一例では、側壁１３８は、成長基板１２３の上面１３５に対して約３０度から約６０度の間の角度にされてよい。側壁１３８は、波長変換層１３０内の反射を減らすほど十分に大きく、かつ、波長変換層１３０を厚くする必要性を減らすほど十分に浅い角度を有し得る。反射及び厚さの両方ともが効率を低下させる可能性がある。
【００４３】
成長基板１２３は、エピタキシャル層１２２の上に残ってもよく、本明細書で記載される実施形態のいずれにおいても、エピタキシャル層１２２と波長変換層１３０との間にあってよいことが留意されるべきである。
【００４４】
これより図１Ｊ〜図１Ｎを参照すると、エピタキシャル層１２２の上に波長変換層１３０を形成する他の例を表す断面図が示されている。図１Ｊは、波長変換層１３０がエピタキシャル層１２２の上に形成されることを示す。波長変換層１３０は、１つ以上の波長変換材を含んでよい。１つ以上の波長変換材は、例えば、シリコーン又はエポキシなどの透明材に堆積されかつスクリーン印刷又は刷り込みによってＬＥＤの上に堆積された１つ以上の粉末蛍光体であってよい。１つ以上の波長変換材は、電気泳動析出、噴霧、沈降、蒸着、又はスパッタリングによって形成された１つ以上の粉末蛍光体であってよい。１つ以上の波長変換材は、ピクセル１１１に接着又は結合された１つ以上のセラミック蛍光体であってよい。波長変換材は、発光領域によって発せられた光の一部が波長変換材によって変換されないように形成されてよい。いくつかの例で、変換されない光は青色であってよく、変換される光は黄色、緑色、及び／又は赤色であってよく、それにより、デバイスから発せられる未変換及び変換光の組み合わせは、白色に見える。波長変換層１３０は、各ピクセル１１１の上に個別的に形成されてよい。
【００４５】
波長変換層１３０は、元素蛍光体又はその化合物を含んでよい。波長変換層１３０は、１つ以上の蛍光体を含んでよい。蛍光体は、励起エネルギ（通常は放射エネルギ）を吸収し、次いで、吸収されたエネルギを、最初の励起エネルギとは異なるエネルギの放射線として発する発光材料である。蛍光体は、１００％に近い量子効率を有することができ、すなわち、励起エネルギとして供給されたほぼ全ての光子が、蛍光体によって再放出され得る。蛍光体はまた、吸収性が高い。発光アクティブ領域は、光を、効率が高く、吸収率も高い波長変換層１３０内に放射し得るので、蛍光体は、デバイスから光を効率的に取り出し得る。波長変換層１３０で使用される蛍光体は、如何なる従来の緑色、黄色、赤色発光蛍光体も含んでよいが、これらに限られない。
【００４６】
波長変換層１３０は、蛍光体粒子を含んでよい。蛍光体粒子は、アクティブ領域から発せられた光が蛍光体粒子に直接結合され得るように、エピタキシャル層１２２と直接接触し得る。光結合媒質が、蛍光体粒子を適所に保つよう設けられてもよい。光結合媒質は、エピタキシャル層１２２の屈折率を大幅に超えずに可能な限り近い屈折率を有するよう選択されてよい。最も効率的な動作のために、無損失媒質が、エピタキシャル層１２２、波長変換層１３０の蛍光体粒子、及び光結合媒質の間に含まれてもよい。蛍光体粒子は、０．１μｍから２０μｍの間の粒子サイズを有してよい。
【００４７】
波長変換層１３０は、セラミック蛍光体であってよい。セラミック蛍光体は、蛍光体粒子の表面が軟化及び融解し始めるまで高圧で粉末蛍光体を加熱することによって形成され得る。部分的に融解した粒子は、粒子の硬質の塊を形成するよう結束され得る。予め形成されている“素地”（green  body）の一軸又は等方加圧ステップ及び真空焼結は、多結晶セラミック層を形成するために必須であり得る。セラミック蛍光体の半透明性（すなわち、それが生じさせる散乱の量）は、加熱又は圧力条件、作製方法、使用される蛍光体粒子前駆体、及び蛍光体材料の適切な結晶格子を調整することによって、高い不透明性から高い透明性まで制御され得る。蛍光体に加えて、アルミナなどの他のセラミック形成材料が、例えば、セラミックの屈折率を調整するために、又はセラミックの形成を容易にするために、含まれてもよい。他の例では、波長変換層１３０は、シリコーン及び蛍光体粒子の混合を含んでもよい。波長変換層１３０は、型（モールド）を用いて形成されるか、あるいは、プレートから四角く切り取られてよい。
【００４８】
図１Ｋは、波長変換層１３０がエピタキシャル層１２２に適用されることを示す。波長変換層１３０は、エピタキシャル層１２２の上面１３４に貼り付けられる。一例では、波長変換層１３０は、当該技術で知られている接着剤又はエポキシを用いて貼り付けられてよい。
【００４９】
図１Ｌは、角度をつけられた側壁１５０を形成するように波長変換層１３０の部分が除去されることを示す。波長変換層１３０の部分は、従来のエッチング又は研磨プロセスを用いて除去されてよい。波長変換層１３０は、エピタキシャル層１２２の上面１４４と幅が略同じである下面１４６を有するようにエッチングされてよい。波長変換層１３０は、エピタキシャル層１２２の上面１４４の幅よりも小さい上面１４８を有してよい。一例では、上面１４８は、上面１４８がエピタキシャル層１２２の上面１４４の約８０％から約９０％である総面積を有するような幅を有してよい。波長変換層１３０は、上面１４８及び下面１４６を接続する側壁１５０を有し得る。側壁１５０は角度をつけられ得る。一例では、側壁１５０は、エピタキシャル層１２２の上面１４４に対して約３０度から約６０度の間の角度にされてよい。側壁１５０は、波長変換層１３０内の反射を減らすほど十分に大きく、かつ、波長変換層１３０を厚くする必要性を減らすほど十分に浅い角度を有し得る。反射及び厚さの両方ともが効率を低下させる可能性がある。
【００５０】
波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上で対称に中心を置かれ得る。他の例では、波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上でその位置に関して非対称であってもよい。上面１４８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が同じようであるが、サイズが小さいエリアを有してよい。他の例では、波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が異なりかつサイズが小さいエリアを有してもよい。例えば、波長変換層１３０の上面１４８は、四角いエピタキシャル層１２２の上で、円形、三角形又は六角形であるエリアを有してよい。波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上面１４４に対して傾けられてよい。これは、側面（side-directed）照射を可能にし得る。波長変換層１３０の上面１４８は、照明用途によって必要とされるように、異なるピクセル１１１で異なる形状を有してもよい。例えば、高い輝度を有するアレイの中心にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上面１４４よりも小さく、一方、アレイの端にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上面１４４と同じ（又はそれよりも大きい）サイズであってよい。
【００５１】
効率は、波長変換層１３０の上面１４８での組み込まれた量子ドット材の使用を通じて高められ得る。代替的に、レンズ、金属レンズ、光導体、又は他の光学要素が、放射された光を方向づけるように波長変換層１３０の上面１４８の上に位置づけられ得る。
【００５２】
波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上で対称に中心を置かれ得る。他の例では、波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上でその位置に関して非対称であってもよい。上面１４８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が同じようであるが、サイズが小さいエリアを有してよい。他の例では、波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が異なりかつサイズが小さいエリアを有してもよい。例えば、波長変換層１３０の上面１４８は、四角いエピタキシャル層１２２の上で、円形、三角形又は六角形であるエリアを有してよい。波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上面１４４に対して傾けられてよい。これは、側面（side-directed）照射を可能にし得る。波長変換層１３０の上面１４８は、照明用途によって必要とされるように、異なるピクセル１１１で異なる形状を有してもよい。例えば、高い輝度を有するアレイの中心にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上面１４４よりも小さく、一方、アレイの端にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１４８は、エピタキシャル層１２２の上面１４４と同じ（又はそれよりも大きい）サイズであってよい。
【００５３】
効率は、波長変換層１３０の上面１４８での組み込まれた量子ドット材の使用を通じて高められ得る。代替的に、レンズ、金属レンズ、光導体、又は他の光学要素が、放射された光を方向づけるように波長変換層１３０の上面１４８の上に位置づけられ得る。
【００５４】
図１Ｍは、波長変換層１３０及びエピタキシャル層１２２の上での非発光層１４０の形成を示す。非発光層１４０は、エピタキシャル層１２２及び波長変換層１３０によって発せられた光を反射又は吸収し得る。非発光層１４０は、分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層、反射材、吸収材、などのような１つ以上の光学的アイソレーション物質を含んでよい。非発光層１４０は、ピクセル１１１間の光学的アイソレーションを改善し、かつ、波長変換層１３０の露出された上面１４８を減らすように、ＤＢＲ、吸収材、レーザ黒化（laser  blackened）エリア、及びメタライゼーションの組み合わせを含んでもよい。
【００５５】
非発光層１４０は、例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ）などの共形堆積（conformal  deposition）プロセスを用いて形成されてよい。非発光層１４０は、エピタキシャル層１２２の側壁１５２、波長変換層１３０の側壁１５０、及び波長変換層１３０の上面１４８の上に形成されてよい。波長変換層１３０の側壁１５０及びエピタキシャル層１２２の側壁１５２は、非発光層１４０によって部分的に又は完全に覆われてよい。非発光層１４０は、波長変換層１３０の側壁１５０から溝１２８を越えて他の波長変換層１３０の側壁１５０まで延在してもよい。他の例では、非発光層１４０は、波長変換層１３０が貼り付けられる前に、アイソレーション層及びエピタキシャル層１２２の上に形成されてもよい。
【００５６】
図１Ｎは、波長変換層１３０の上面１４８を露出するよう非発光層１４０の一部を除去することを示す。非発光層の部分は、例えば、平坦化（planarization）及び化学機械研磨（ＣＭＰ）などの従来の研磨技法を用いて除去されてよい。
【００５７】
これより図１Ｏ〜図１Ｒを参照すると、エピタキシャル層１２２の上に波長変換層１３０を形成する他の例を表す断面図が示されている。図１Ｏは、エピタキシャル層１２２の上面１５４上に直接波長変換層１３０を形成することを示す。
【００５８】
波長変換層１３０は、１つ以上の波長変換材を含んでよい。１つ以上の波長変換材は、例えば、シリコーン又はエポキシなどの透明材に堆積されかつスクリーン印刷又は刷り込みによってＬＥＤの上に堆積された１つ以上の粉末蛍光体であってよい。１つ以上の波長変換材は、電気泳動析出、噴霧、沈降、蒸着、又はスパッタリングによって形成された１つ以上の粉末蛍光体であってよい。１つ以上の波長変換材は、ピクセル１１１に接着又は結合された１つ以上のセラミック蛍光体であってよい。波長変換材は、発光領域によって発せられた光の一部が波長変換材によって変換されないように形成されてよい。いくつかの例で、変換されない光は青色であってよく、変換される光は黄色、緑色、及び／又は赤色であってよく、それにより、デバイスから発せられる未変換及び変換光の組み合わせは、白色に見える。波長変換層１３０は、各ピクセル１１１の上に個別的に形成されてよい。
【００５９】
波長変換層１３０は、元素蛍光体又はその化合物を含んでよい。波長変換層１３０は、１つ以上の蛍光体を含んでよい。蛍光体は、励起エネルギ（通常は放射エネルギ）を吸収し、次いで、吸収されたエネルギを、最初の励起エネルギとは異なるエネルギの放射線として発する発光材料である。蛍光体は、１００％に近い量子効率を有することができ、すなわち、励起エネルギとして供給されたほぼ全ての光子が、蛍光体によって再放出され得る。蛍光体はまた、吸収性が高い。発光アクティブ領域は、光を、効率が高く、吸収率も高い波長変換層１３０内に放射し得るので、蛍光体は、デバイスから光を効率的に取り出し得る。波長変換層１３０で使用される蛍光体は、如何なる従来の緑色、黄色、赤色発光蛍光体も含んでよいが、これらに限られない。
【００６０】
波長変換層１３０は、蛍光体粒子を含んでよい。蛍光体粒子は、アクティブ領域から発せられた光が蛍光体粒子に直接結合され得るように、エピタキシャル層１２２と直接接触し得る。光結合媒質が、蛍光体粒子を適所に保つよう設けられてもよい。光結合媒質は、エピタキシャル層１２２の屈折率を大幅に超えずに可能な限り近い屈折率を有するよう選択されてよい。最も効率的な動作のために、無損失媒質が、エピタキシャル層１２２、波長変換層１３０の蛍光体粒子、及び光結合媒質の間に含まれてもよい。蛍光体粒子は、０．１μｍから２０μｍの間の粒子サイズを有してよい。
【００６１】
波長変換層１３０は、例えば、化学蒸着（chemical  vapor  deposition，ＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（plasma  enhanced  chemical  vapor  deposition，ＰＥＣＶＤ）、有機金属気相成長法（metal  organic  chemical  vapor  deposition，ＭＯＣＶＤ）、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタリング、化学溶液堆積、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの従来の堆積技法を用いて形成されてよい。
【００６２】
波長変換層１３０は、電気泳動析出、スピンコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、又は他の印刷技法を用いて形成されてもよい。スピンコーティング又はスプレーコーティングなどの技法では、蛍光体は、有機結合剤を含むスラリーにおいて処理され、次いで、例えば、加熱することによって、スラリーの沈澱後に蒸発され得る。任意に、光結合媒質が次いで適用されてもよい。蛍光体粒子は、それ自体ナノ粒子であってよい（すなわち、サイズが１００ｎｍから１０００ｎｍの範囲にある粒子）。通常は噴霧熱分解法又は他の方法によって生成される球状の蛍光体粒子が、適用可能であって、有利な散乱特性をもたらす高パッケージ密度の層が得られる。また、蛍光体粒子は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｅＰＯ４若しくはポリリン塩酸、又は他の適切な金属酸化物などの、蛍光体によって発せられる光よりも大きいバンドギャップを有する物質により、コーティングされてよい。波長変換層１３０がエピタキシャル層１２２の上面１５４のしか形成されないことを確かにするために、マスク層が使用されててもよい。
【００６３】
図１Ｐは、角度をつけられた側壁１６０を形成するように波長変換層１３０の部分が除去されることを示す。波長変換層１３０の部分は、従来のエッチング又は研磨プロセスを用いて除去されてよい。波長変換層１３０は、エピタキシャル層１２２の上面１５４と幅が略同じである下面１５６を有するようにエッチングされてよい。波長変換層１３０は、エピタキシャル層１２２の上面１５４の幅よりも小さい上面１５８を有してよい。一例では、上面１５８は、上面１５８がエピタキシャル層１２２の上面１５４の約８０％から約９０％である総面積を有するような幅を有してよい。波長変換層１３０は、上面１５８及び下面１５６を接続する側壁１６０を有し得る。側壁１６０は角度をつけられ得る。一例では、側壁１６０は、エピタキシャル層１２２の上面１５４に対して約３０度から約６０度の間の角度にされてよい。側壁１６０は、波長変換層１３０内の反射を減らすほど十分に大きく、かつ、波長変換層１３０を厚くする必要性を減らすほど十分に浅い角度を有し得る。反射及び厚さの両方ともが効率を低下させる可能性がある。
【００６４】
波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上で対称に中心を置かれ得る。他の例では、波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上でその位置に関して非対称であってもよい。上面１５８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が同じようであるが、サイズが小さいエリアを有してよい。他の例では、波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が異なりかつサイズが小さいエリアを有してもよい。例えば、波長変換層１３０の上面１５８は、四角いエピタキシャル層１２２の上で、円形、三角形又は六角形であるエリアを有してよい。波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上面１５４に対して傾けられてよい。これは、側面（side-directed）照射を可能にし得る。波長変換層１３０の上面１５８は、照明用途によって必要とされるように、異なるピクセル１１１で異なる形状を有してもよい。例えば、高い輝度を有するアレイの中心にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上面１５４よりも小さく、一方、アレイの端にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上面１５４と同じ（又はそれよりも大きい）サイズであってよい。
【００６５】
効率は、波長変換層１３０の上面１５８での組み込まれた量子ドット材の使用を通じて高められ得る。代替的に、レンズ、金属レンズ、光導体、又は他の光学要素が、放射された光を方向づけるように波長変換層１３０の上面１５８の上に位置づけられ得る。
【００６６】
波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上で対称に中心を置かれ得る。他の例では、波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上でその位置に関して非対称であってもよい。上面１５８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が同じようであるが、サイズが小さいエリアを有してよい。他の例では、波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２と比較して、形状が異なりかつサイズが小さいエリアを有してもよい。例えば、波長変換層１３０の上面１５８は、四角いエピタキシャル層１２２の上で、円形、三角形又は六角形であるエリアを有してよい。波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上面１５４に対して傾けられてよい。これは、側面（side-directed）照射を可能にし得る。波長変換層１３０の上面１５８は、照明用途によって必要とされるように、異なるピクセル１１１で異なる形状を有してもよい。例えば、高い輝度を有するアレイの中心にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上面１５４よりも小さく、一方、アレイの端にあるピクセル１１１での波長変換層１３０の上面１５８は、エピタキシャル層１２２の上面１５４と同じ（又はそれよりも大きい）サイズであってよい。
【００６７】
効率は、波長変換層１３０の上面１５８での組み込まれた量子ドット材の使用を通じて高められ得る。代替的に、レンズ、金属レンズ、光導体、又は他の光学要素が、放射された光を方向づけるように波長変換層１３０の上面１５８の上に位置づけられ得る。
【００６８】
図１Ｑは、波長変換層１３０及びエピタキシャル層１２２の上での非発光層１４０の形成を示す。非発光層１４０は、エピタキシャル層１２２及び波長変換層１３０によって発せられた光を反射又は吸収し得る。非発光層１４０は、分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層、反射材、吸収材、などのような１つ以上の光学的アイソレーション物質を含んでよい。非発光層１４０は、ピクセル１１１間の光学的アイソレーションを改善し、かつ、波長変換層１３０の露出された上面１４８を減らすように、ＤＢＲ、吸収材、レーザ黒化（laser  blackened）エリア、及びメタライゼーションの組み合わせを含んでもよい。
【００６９】
非発光層１４０は、例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ）などの共形堆積（conformal  deposition）プロセスを用いて形成されてよい。非発光層１４０は、エピタキシャル層１２２の側壁１６２、波長変換層１３０の側壁１６０、及び波長変換層１３０の上面１５８の上に形成されてよい。波長変換層１３０の側壁１６０及びエピタキシャル層１２２の側壁１６２は、非発光層１４０によって部分的に又は完全に覆われてよい。非発光層１４０は、波長変換層１３０の側壁１６０から溝１２８を越えて他の波長変換層１３０の側壁１６０まで延在してもよい。他の例では、非発光層１４０は、波長変換層１３０が貼り付けられる前に、アイソレーション層及びエピタキシャル層１２２の上に形成されてもよい。
【００７０】
図１Ｒは、波長変換層１３０の上面１５８を露出するよう非発光層１４０の一部を除去することを示す。非発光層の部分は、例えば、平坦化（planarization）及び化学機械研磨（ＣＭＰ）などの従来の研磨技法を用いて除去されてよい。
【００７１】
これより図１Ｓを参照すると、エピタキシャル層１２２の上に波長変換層１３０を形成する他の例を表す断面図が示されている。波長変換層１３０及び非発光層１４０は、上記の技術のうちのいずれかを用いて形成されてよい。しかし、図１Ｓに示されるように、波長変換層１３０の下面１６４は、エピタキシャル層１２２の上面１６６より狭い幅を有し得る。従って、非発光層１４０は、エピタキシャル層１２２の上面１６６の上にも形成され得る。
【００７２】
これより図１Ｔ〜図１Ｖを参照すると、エピタキシャル層１２２の上に波長変換層１３０を形成する他の例を表す断面図が示されている。図１Ｔは、波長変換層１３０をピクセル１１１に貼り付けることを示す。波長変換層１３０は、図１Ｅ〜１Ｍを参照して上述されたものと同様の技術を用いて貼り付けられてよい。従って、第１側壁１６８は、波長変換層１３０がピクセル１１１に貼り付けられる前又は後に、形成されてよい。しかし、波長変換層１３０は、１つよりも多いピクセル１１１の上にある１つの連続片であってよい。非発光層１４０は、上述されたものと同様の技術を用いて形成されてよい。
【００７３】
図１Ｕは、第２側壁１７０を有する溝１７２を形成するように、溝１２８を覆う波長変換層１３０の部分を除去する任意のステップを示す。部分は、従来のパターニング及びエッチングプロセスを用いて除去されてよい。溝１７２は、エッチングによって形成され得る如何なる形状であってもよい。非発光層１４０も、溝１７２において形成されてよい。
【００７４】
図１Ｖは、溝１２８を覆う波長変換層１３０の部分を完全に除去する任意のステップを示す。第２側壁１７０は、上記の角度をつけられた側壁のように見える。従って、非発光層１４０は、上述されたものと同様の技術を用いて、第２側壁１７０の上に形成されてよい。
【００７５】
これより図１Ｗを参照すると、デバイスを形成する方法を説明するフローチャートが示されている。ステップ１９０で、波長変換層がエピタキシャル層の上に形成されてよい。波長変換層は、エピタキシャル層の幅に等しい幅を有する第１表面と、第１表面の幅よりも狭い幅を有する第２表面と、角度をつけられた側壁とを含んでよい。ステップ１９２で、波長変換層の第２表面が露出されるように、共形非発光層が、角度をつけられた側壁及びエピタキシャル層の側壁の上に形成されてよい。任意のステップ１９４で、第１コンタクト層が、波長変換層より遠位のエピタキシャル層の第２表面の上に形成されてよい。第１コンタクト層は、ボンディング層を通じてマウントへ接続されてよい。一例では、波長変換層は、エピタキシャル層の上に直接形成されてよい。本明細書で使用される語「遠位」は、要素、デバイス、層、又は他の構造の空間的に反対の側を意味するように、方向を示す語として使用され得る。第３要素の遠位側にある第１要素及び第２要素は、第３要素の少なくとも一部によって互いから分離され得る。例えば、層の上面は、層の下面より遠位であり得る。
【００７６】
図２Ａは、一実施形態において、ＬＥＤデバイス取り付け領域３１８でＬＥＤアレイ４１０が基板に取り付けられている電子ボードの上面図である。電子ボードは、ＬＥＤアレイ４１０とともに、ＬＥＤシステム４００Ａに相当する。その上、電力モジュール３１２は、Ｖｉｎ４９７で入力される電圧と、接続及び制御モジュール３１６からトレース４１８Ｂを経由した制御信号を受け、トレース４１８Ａを介してＬＥＤアレイ４１０へ駆動信号を供給する。ＬＥＤアレイ４１０は、電力モジュール３１２からの駆動信号によりオン及びオフされる。図２Ａに示される実施形態では、接続及び制御モジュール３１６は、センサモジュール３１４からトレース４１８Ｃを介してセンサ信号を受信する。
【００７７】
図２Ｂは、電子部品が回路ボード４９９の２つの面に実装されている２チャンネル集積ＬＥＤ照明システムの一実施形態を表す。図２Ｂに示されるように、ＬＥＤ照明システム４００Ｂは、ディマー信号及びＡＣ電力信号を受けるための入力部を備えた第１表面４４５Ａを含み、その上には、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路４１２が実装されている。ＬＥＤシステム４００Ｂは第２表面４４５Ｂを含み、その上には、ディマーインターフェイス回路４１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路４４０Ａ及び４４０Ｂと、マイクロコントローラ４７２を備えた接続及び制御モジュール４１６（本例ではワイヤレスモジュール）と、ＬＥＤアレイ４１０とが実装されている。ＬＥＤアレイ４１０は、２つの独立したチャンネル４１１Ａ及び４１１Ｂによって駆動される。代替の実施形態では、単一のチャンネルが、ＬＥＤアレイへ駆動信号を供給するために使用されてよく、あるいは、任意数の多数のチャンネルが、ＬＥＤアレイへ駆動信号を供給するために使用されてもよい。
【００７８】
ＬＥＤアレイ４１０は、ＬＥＤデバイスの２つのグループを含んでよい。例となる実施形態では、グループＡのＬＥＤデバイスは、第１チャンネル４１１Ａへ電気的に結合され、グループＢのＬＥＤデバイスは、第２チャンネル４１１Ｂへ電気的に結合される。２つのＤＣ−ＤＣコンバータ４４０Ａ及び４４０Ｂの夫々は、ＬＥＤアレイ４１０内の各々のＬＥＤグループＡ及びＢを駆動するために、夫々単一のチャンネル４１１Ａ及び４１１Ｂを介して各々の駆動電流を供給し得る。一方のＬＥＤグループ内のＬＥＤは、第２のＬＥＤグループ内のＬＥＤとは異なる色点を有する光を発するよう構成されてよい。ＬＥＤアレイ４１０によって発せられた光の複合色点の制御は、夫々単一のチャンネル４１１Ａ及び４１１Ｂを介して個々のＤＣ−ＤＣコンバータ回路４４０Ａ及び４４０Ｂによって印加される電流及び／又はデューティサイクルを制御することによって範囲内で調整されてよい。図２Ｂに示される実施形態はセンサモジュール（図２Ａに記載。）を含まないが、代替の実施形態はセンサモジュールを含んでもよい。
【００７９】
表されているＬＥＤ照明システム４００Ｂは、ＬＥＤアレイ４１０及びＬＥＤアレイ４１０を作動させる回路が単一の電子ボード上に設けられている集積システムである。回路ボード４９９の同じ面上のモジュール間の接続は、トレース４３１、４３２、４３３、４３４、及び４３５又はメタライゼーション（図示せず。）などの表面又は表面下の相互接続によって、例えば、モジュール間で電圧、電流、及び制御信号を交換するために、電気的に結合されてよい。回路ボード４９９の反対の面上のモジュール間の接続は、ビア及びメタライゼーション（図示せず。）などのボード貫通相互接続によって、電気的に結合されてよい。
【００８０】
実施形態に従って、ＬＥＤアレイがドライバ及び制御回路とは別の電子ボード上にあるＬＥＤシステムが提供されてもよい。他の実施形態に従って、ＬＥＤシステムは、ドライバ回路とは別個の電子ボード上で電子機器のいくつかとともにＬＥＤアレイを有してもよい。例えば、ＬＥＤシステムは、ＬＥＤアレイとは別の電子ボード上に位置する電力変換モジュール及びＬＥＤモジュールを含んでもよい。
【００８１】
実施形態に従って、ＬＥＤシステムは、マルチチャンネルＬＥＤドライバ回路を含んでもよい。例えば、ＬＥＤモジュールは、埋め込まれたＬＥＤキャリブレーション及び設定データと、例えば、３つのＬＥＤグループとを含んでよい。当業者ならば明らかなように、１つ以上の用途に応じて、ＬＥＤグループはいくつでも使用されてよい。各グループ内の個々のＬＥＤは直列又は並列に配置されてよく、異なる色点を有している光が供給され得る。例えば、暖白色は第１ＬＥＤグループによって供給されてよく、冷白色は第２ＬＥＤグループによって供給されてよく、昼白色は第３ＬＥＤグループによって供給されてよい。
【００８２】
図２Ｃは、車両電力３０２及びデータバス３０４を含む車両ヘッドランプシステム３００を例示する。センサモジュール３１４は、環境条件（例えば、周囲光条件、温度、時間、雨、霧、など）、車両条件（駐車中、運転中、速度、方向）、他の車両の存在／位置、歩行者、等に関するデータを供給するデータバス３０４へ接続されてよい。センサモジュール３１４は、図２Ａのセンサモジュール３１４に類似し又はそれと同じであってよい。ＡＣ／ＤＣコンバータ３１２は、車両電力３０２へ接続されてよい。
【００８３】
図２ＣのＡＣ／ＤＣコンバータ３１２は、図２ＢのＡＣ／ＤＣコンバータ４１２に類似し又はそれと同じであってよく、車両電力３０２からＡＣ電力を受け取ってよい。それは、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１２に関して図２Ｂで記載されたように、ＡＣ電力をＤＣ電力へ変換し得る。車両ヘッドランプシステム３００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１２、接続及び制御モジュール３１６、及び／又はセンサモジュール３１４によって又はそれらに基づいて供給される１つ以上の入力を受けるアクティブヘッドランプ３３０を含んでよい。一例として、センサモジュール３１４は、歩行者の存在を検出し得る。歩行者が十分に照らし出されない場合に、これは、ドライバが歩行者を見る可能性を下げることがある。そのようなセンサ入力に基づいて、接続及び制御モジュール３１６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１２から供給される電力を用いてアクティブヘッドランプ３３０へデータを出力し得る。それにより、出力データは、アクティブヘッドランプ３３０内に含まれているＬＥＤアレイ内のＬＥＤのサブセットをアクティブにする。ＬＥＤアレイ内のＬＥＤのサブセットは、アクティブにされると、センサモジュール３０７が歩行者の存在を検知した方向に光を放ち得る。車両ヘッドランプシステムを含む車両の経路内にもはや歩行者がいないことを確かめる更新されたデータをセンサモジュール３１４が供給した後、ＬＥＤのそれらのサブセットは非アクティブにされてよく、あるいは、それらの光ビーム方向は別なふうに変更されてよい。
【００８４】
図３は、アプリケーションプラットフォーム５６０、ＬＥＤシステム５５２及び５５６、並びにオプティック５５４及び５５８を含むシステム５５０を例示する。ＬＥＤシステム５５２は、矢印５６１ａ及び５６１ｂとの間に示されている光ビーム５６１を生成する。ＬＥＤシステム５５６は、矢印５６２ａ及び５６２ｂの間の光ビーム５６２を生成してよい。図３に示される実施形態では、ＬＥＤシステム５５２から発せられた光は、セカンダリオプティック５５４を通過し、ＬＥＤシステム５５６から発せられた光は、セカンダリオプティック５５８を通過する。代替の実施形態では、光ビーム５６１及び５６２は、如何なるセカンダリオプティックも通過しない。セカンダリオプティックは、１つ以上の光導体であってよく、あるいは、それを含んでもよい。１つ以上の光導体は、端面照光されてよく、あるいは、光導体の内部端を確定する内部開口を備えてもよい。ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６は、それらが１つ以上の光導体の内部端（内部開口型光導体）又は外部端（端面照光型光導体）に光を注入するように、１つ以上の光導体の内部開口に挿入されてよい。ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６のＬＥＤは、光導体の部分であるベースの周囲に配置されてよい。実施に従って、ベースは熱伝導性であってよい。実施に従って、ベースは、光導体の上に配置されている放熱要素へ結合されてよい。放熱要素は、ＬＥＤによって発生した熱を熱伝導性ベースを経由して受け、受け取った熱を放散するよう配置されてよい。１つ以上の光導体は、ＬＥＤシステム５５２及び５５６によって発せられた光が、所望の様態で（例えば、傾いて、面取り分布で、狭い分布で、広い分布で、角分布で、など）成形されることを可能にし得る。
【００８５】
例となる実施形態では、システム５５０は、カメラフラッシュシステム付き携帯電話、屋内住居用又は商用照明、街灯などの屋外照明、自動車、医療デバイス、ＡＲ／ＶＲデバイス、及びロボティックデバイスであってよい。図２Ａに示されるＬＥＤシステム４００Ａ及び図２Ｃに示される車両ヘッドランプシステム３００は、例となる実施形態においてＬＥＤシステム５５２及び５５６を表す。
【００８６】
アプリケーションプラットフォーム５６０は、本明細書で説明されるように、ライン５６５を介する電力バス又は他の適用可能な入力によりＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６へ電力を供給してよい。更に、アプリケーションプラットフォーム５６０は、ＬＥＤシステム５５２及びＬＥＤシステム５５６の動作のためにライン５６５を介して入力信号を供給してよい。入力は、ユーザ入力／好み、検知読み出し、予めプログラムされた又は自律的に決定された出力、などに基づいてよい。１つ以上のセンサが、アプリケーションプラットフォーム５６０の筐体の中又は外にあってよい。代替的に、又はその上、図２ＡのＬＥＤシステム４００に示されるように、夫々のＬＥＤシステム５５２及び５５６は、それ自体のセンサモジュール、接続及び制御モジュール、電力モジュール、並びに／又はＬＥＤデバイスを含んでもよい。
【００８７】
実施形態において、アプリケーションプラットフォーム５６０のセンサ並びに／又はＬＥＤシステム５５２及び／若しくは５５６のセンサは、視覚データ（例えば、ＬＩＤＡＲデータ、ＩＲデータ、カメラにより集められたデータ、など）、オーディオデータ、距離に基づくデータ、運動データ、環境データ、など又はそれらの組み合わせといったデータを収集してよい。データは、物、個人、車両、などのような物理的なアイテム又はエンティティに関係があってよい。例えば、検知装置は、物理的なアイテム又はエンティティの検出に基づいて検出及びその後の動作に優先順位をつけ得るＡＤＡＳ／ＡＶに基づく応用のために、対象物近接データを収集してよい。データは、例えば、ＩＲ信号など、ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６によって光信号を発し、発せられた光信号に基づきデータを収集することに基づいて、収集されてよい。データは、データ収集のための光信号を発するコンポーネントとは異なるコンポーネントによって集められてもよい。例を続けると、検知装置は、自動車に配置されてよく、垂直共振器面発光レーザ（vertical-cavity  surface-emitting  laser，ＶＣＳＥＬ）を用いてビームを放ってよい。１つ以上のセンサが、発せられたビーム又は任意の他の適用可能な入力への応答を検知してよい。
【００８８】
例となる実施形態で、アプリケーションプラットフォーム５６０は、自動車に相当してよく、ＬＥＤシステム５５２及びＬＥＤシステム５５６は、自動車ヘッドライトに相当してよい。様々な実施形態で、システム５５０は、ＬＥＤが操縦可能な光を供給するよう選択的にアクティブにされ得る操縦可能光ビームを備えた自動車に相当してよい。例えば、ＬＥＤのアレイは、形状又はパターンを確定又は投影するか、あるいは、道路の選択された区間のみを照射するために、使用されてよい。例となる実施形態で、ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６内の赤外線カメラ又は検出器ピクセルは、照射を必要とする場面（道路、横断歩道、など）の部分を識別するセンサ（図２Ａ及び図２Ｃのセンサモジュール３１４と同様）であってよい。
【００８９】
実施形態について詳細に記載してきたが、当業者ならば明らかなように、本明細書を鑑みて、発明概念の主旨を逸脱せずに、本明細書で記載されている実施形態は変更されてもよい。従って、本発明の範囲が図示及び記載されている具体的な実施形態に制限されることは意図されない。
【００９０】
本願は、２０１７年１２月２１日付けで出願された米国特許仮出願第６２／６０９０３０号、２０１８年３月１日付けで出願された欧州特許出願第１８１５９５１２．５号、及び２０１８年１２月１９日付けで出願された米国特許仮出願第１６／２２６２２６号の優先権を主張する。なお、これらの特許出願の内容は、これをもって参照により本願に援用される。
【図１Ａ】
2021507530.tif 000003
【図１Ｂ】
2021507530.tif 000004
【図１Ｃ】
2021507530.tif 000005
【図１Ｄ】
2021507530.tif 000006
【図１Ｅ】
2021507530.tif 000007
【図１Ｆ】
2021507530.tif 000008
【図１Ｇ】
2021507530.tif 000009
【図１Ｈ】
2021507530.tif 000010
【図１Ｉ】
2021507530.tif 000011
【図１Ｊ】
2021507530.tif 000012
【図１Ｋ】
2021507530.tif 000013
【図１Ｌ】
2021507530.tif 000014
【図１Ｍ】
2021507530.tif 000015
【図１Ｎ】
2021507530.tif 000016
【図１Ｏ】
2021507530.tif 000017
【図１Ｐ】
2021507530.tif 000018
【図１Ｑ】
2021507530.tif 000019
【図１Ｒ】
2021507530.tif 000020
【図１Ｓ】
2021507530.tif 000021
【図１Ｔ】
2021507530.tif 000022
【図１Ｕ】
2021507530.tif 000023
【図１Ｖ】
2021507530.tif 000024
【図１Ｗ】
2021507530.tif 000025
【図２Ａ】
2021507530.tif 000026
【図２Ｂ】
2021507530.tif 000027
【図２Ｃ】
2021507530.tif 000028
【図３】
2021507530.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月2日(2020.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１エピタキシャル層を有する第１ピクセル、及び第２エピタキシャル層を有する第２ピクセルを含み、前記第１エピタキシャル層及び前記第２エピタキシャル層の夫々が動作中に光を放ち、ｐ型領域、該ｐ型領域の上にあるアクティブ領域、及び該アクティブ領域の上にあるｎ型領域を有し、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルの夫々が個別的にアクセス可能なピクセルであるモノリシック構造と、
前記第１ピクセルの上にある第１波長変換層、及び前記第２ピクセルの上にある第２波長変換層であり、前記第１波長変換層及び前記第２波長変換層の夫々が前記第１エピタキシャル層及び前記第２エピタキシャル層の各々の１つの上に直接接しており、前記第１波長変換層が、前記第１エピタキシャル層の幅に等しい幅を有して前記第１エピタキシャル層に直接接する第１接触面、該第１接触面の幅よりも狭い幅を有する第１発光面と、角度をつけられた側壁とを有する、前記第１波長変換層及び前記第２波長変換層と、
前記第１波長変換層の前記第１発光面を露出されたままにして前記第１波長変換層の前記角度をつけられた側壁の上にある薄い共形の層と
を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ。
【請求項２】
前記第１波長変換層より遠位の前記第１ピクセルの第２表面の上にある第１遠位層と、
前記第２波長変換層より遠位の前記第２ピクセルの第２表面の上にある第２遠位層と
を更に有し、前記第１遠位層及び前記第２遠位層が夫々、ボンディング層を通じてマウントへ接続される、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項３】
前記第１ピクセルを有し、前記ＬＥＤアレイの中心に配置される中心ピクセルと、前記第２ピクセルを有し、前記ＬＥＤアレイの端に配置されるエッジピクセルとを更に有し、
前記第２波長変換層は、第２発光面と、前記第２エピタキシャル層の上に直接接する第２接触面とを有し、前記第２接触面及び前記第２発光面は夫々、前記第２エピタキシャル層の幅に等しい幅を有する、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項４】
前記第１ピクセルの中心から前記第２ピクセルの中心までの距離は、１２０μｍ以下である、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項５】
隣接するピクセルの端部間の幅は、２０μｍ以下である、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項６】
前記第１波長変換層の高さは、前記第１エピタキシャル層の高さと同じ高さである、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項７】
前記第１波長変換層の高さは、５μｍから１００μｍである、
請求項６に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項８】
前記第１波長変換層の高さは、前記第１エピタキシャル層の高さよりも５から６倍高い、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項９】
前記第１エピタキシャル層の高さは、３μｍから２０μｍである、
請求項８に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１０】
前記第１発光面の幅は、前記第１接触面の幅の８０％に満たない、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１１】
前記薄い共形の層は、分布ブラッグ反射層を有する、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１２】
前記薄い共形の層は、吸収材を有する、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１３】
前記角度をつけられた側壁は、前記第１エピタキシャル層の第１表面に対して３０度から６０度の間の角度を有する、
請求項１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１４】
第１エピタキシャル層を有する第１ピクセル、及び第２エピタキシャル層を有する第２ピクセルであり、前記第１エピタキシャル層及び前記第２エピタキシャル層の夫々が動作中に光を放ち、ｐ型領域、該ｐ型領域の上にあるアクティブ領域、及び該アクティブ領域の上にあるｎ型領域を有する、前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルと、
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルの上にある連続的な波長変換層であり、前記第１エピタキシャル層の幅及び前記第２エピタキシャル層の幅の和よりも広い幅を有して前記第１エピタキシャル層及び前記第２エピタキシャル層の上に直接接する第１表面と、該第１表面の幅よりも狭い幅を有して前記第１表面に平行な第２表面と、第１の角度をつけられた側壁とを有する前記連続的な波長変換層と、
前記連続的な波長変換層の第２表面を露出されたままにして前記第１の角度をつけられた側壁の上にある第１の薄い共形の層と
を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ。
【請求項１５】
前記連続的な波長変換層は、溝を有し、該溝の少なくとも一部は、前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間に配置される、
請求項１４に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１６】
前記溝の上に、第２の薄い共形の層が形成される、
請求項１５に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１７】
前記第２の薄い共形の層は、前記第１の薄い共形の層に接しない、
請求項１６に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１８】
前記溝は、第２の角度をつけられた側壁を有する、
請求項１５に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項１９】
前記連続的な波長変換層は、前記第１ピクセルと前記第２ピクセルとの間にあるエリア全体にわたって均一な厚さを有する、
請求項１５に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項２０】
前記第２表面の全体は、平坦である、
請求項１９に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項２１】
前記第１ピクセル及び前記第２ピクセルは、モノリシック構造に含まれる部分である、
請求項１４に記載のＬＥＤアレイ。
【国際調査報告】
2021507530.tif 000030
2021507530.tif 000031
2021507530.tif 000032