(57)【要約】  本開示の波長変換層は、セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子、及び前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料を含む。当該波長変換層は、発光表面に取り付けられた5〜20ミクロンの厚さを有する。
2021507535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層；及び
前記発光層の上に5〜20ミクロンの厚さを有する波長変換層；
を含むデバイスであって：
前記波長変換層は、
セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子；及び
前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料；
を含む、
デバイス。
【請求項２】
前記結合剤材料は1.65を超える屈折率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記波長変換層の非放射再結合率が3μs-1未満である、請求項1に記載のデバイス。
【請求項４】
前記複数の蛍光体粒子を前記波長変換層上に電気泳動プロセスによって堆積させることによって前記波長変換層が形成されている、請求項1に記載のデバイス。
【請求項５】
前記複数の蛍光体粒子のうちの第１蛍光体粒子が第１蛍光体タイプであり、前記複数の蛍光体粒子のうちの第２蛍光体粒子が第２蛍光体タイプである、請求項1に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１蛍光体粒子はサイズが300〜400nmであり、前記第２蛍光体粒子はサイズが100nm未満である、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記セリウムフリーYAGシェルの屈折率は、前記結合剤の前記屈折率と実質的に一致する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項８】
前記波長変換層が、ポリマー強化添加剤をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項９】
前記波長変換層の側壁に取り付けられた光分離材料であって、DBR、反射性材料及び吸収性材料のうちの１つから選択される光分離材料をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記波長変換層に接触する量子ドット材料をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記波長変換層のうち前記発光層に取り付けられた第１側の表面積は、前記発光層の表面積よりも大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
散乱性粒子をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子；及び
前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料；
を含む波長変換層であって、
発光表面に取り付けられた5〜20ミクロンの厚さを有する波長変換層。
【請求項１４】
前記結合剤材料が1.65を超える屈折率を有する、請求項１３に記載の波長変換層。
【請求項１５】
前記複数の蛍光体粒子のうちの第１蛍光体粒子が第１蛍光体タイプであり、前記複数の蛍光体粒子のうちの第２蛍光体粒子が第２蛍光体タイプである、請求項1３に記載の波長変換層。
【請求項１６】
前記波長変換層が、ポリマー強化添加剤をさらに含む、請求項1３に記載の波長変換層。
【請求項１７】
発光表面を提供するステップ；及び
電気泳動堆積を介して、前記発光表面上に波長変換層を堆積させるステップ；
を含む方法であって、
前記波長変換層は、
セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子；及び
前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料；
を含み、前記発光表面に取り付けられた5〜20ミクロンの厚さを有する、
方法。
【請求項１８】
前記結合剤材料が1.65を超える屈折率を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の蛍光体粒子のうちの第１蛍光体粒子が第１蛍光体タイプであり、前記複数の蛍光体粒子のうちの第２蛍光体粒子が第２蛍光体タイプである、請求項1７に記載の方法。
【請求項２０】
前記波長変換層が、ポリマー強化添加剤をさらに含む、請求項1７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換層に関し、特にセリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子、及び前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料を含む波長変換層に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密制御照明用途は、発光ダイオード（LED）画素システムの生産及び製造を必要とすることがある。このようなLED画素システムの製造は、画素のサイズが小さく、システム間のレーン空間が小さいため、材料の正確な堆積（deposition）を必要とすることがある。このようなLED画素システムに使用される構成要素の小型化は、より大きなLED画素システムには存在しない非意図的な効果をもたらす可能性がある。
【０００３】
LED、共振キャビティ発光ダイオード（RCLEDs）、垂直キャビティレーザダイオード（VCSELs）及びエッジ発光レーザ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の一つである。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現在関心のある材料系には、III-V族半導体、特に、III族窒化物材料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二元、三元及び四元合金が含まれる。典型的には、III族窒化物発光デバイスは、サファイア、炭化ケイ素、III族窒化物、複合材料その他の適切な基板上に、金属有機化学気相成長（MOCVD）、分子ビームエピタキシー（MBE）その他のエピタキシャル技術によって、異なる組成及びドーパント濃度の半導体層の積層をエピタキシャル成長させることによって製造される。積層体は、しばしば、基板上に形成された、例えば、Siでドープされた１層以上のn型層、１層以上のn型層上に形成された活性領域内の１層以上の発光層、及び活性領域上に形成された、例えば、Mgでドープされた１層以上のp型層を含む。電気接点が、n型及びp型領域上に形成される。
【０００４】
III族窒化物デバイスが、しばしば、反転又はフリップチップデバイスとして形成され、ここで、n接点及びp接点の両方が、半導体構造の同じ側に形成され、光の大部分は、接点の反対側の半導体構造の側から取り出される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここで開示するＡ波長変換層は、サイズが50〜500nmで、セリウムを含まない（cerium free）YAGシェル（「セリウムフリーYAGシェル」という。）に封入された複数の蛍光体粒子（phosphor grains）と、この複数の蛍光体粒子を結合する結合材料（binding
material）とを含み、波長変換層は、発光表面に取り付けられた厚さが5〜20ミクロンである。
【０００６】
添付の図面とともに例示として与えられる以下の説明から、より詳細な理解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】3×3ピクセルマトリクスの平面図である。
【図１Ｂ】例示的LEDアレイの断面図。
【図１Ｃ】サファイア基板上の3×3画素マトリクスの図である。
【図１Ｄ】LEDアレイの断面図である。
【図１Ｅ】発光デバイスの断面図である。
【図１Ｆ】メッシュ壁の平面図である。
【図１Ｇ】図１Ｆのメッシュ壁の断面図である。
【図１Ｈ】発光デバイス上に堆積された、セリウムを含まないYAGシェルで封止された蛍光体粒子を有する5〜20ミクロンの厚さの波長変換層の断面図である。
【図１Ｉ】波長変換層を堆積するためのフロー図である。
【図２Ａ】一実施形態におけるLEDデバイス取り付け領域において基板に取り付けられたLEDアレイを有する電子回路基板の平面図である。
【図２Ｂ】回路基板の２つの表面に電子部品が取り付けられた２チャンネル統合LED照明システムの一実施形態の図である。
【図２Ｃ】車両のヘッドランプシステムの一例である。
【図３】例示的な照明システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
異なる光照明システム及び／又は発光ダイオード（LED）を実装した複数の実施例が、添付の図面を参照して以下にさらに詳細に説明される。これらの実施例は、相互に排他的ではなく、一実施例において見出される特徴は、追加の実装を達成するために、１つ以上の他の実施例において見出される特徴と組み合わされ得る。従って、添付の図面に示された数実施例は、例示目的のためにのみ提供されており、それらは、本開示を限定することを決して意図するものではないことが理解されるであろう。同様な参照符号は全図を通して同様な要素を指す。
【０００９】
本明細書では、第１、第２、第３などの用語を種々の要素を記述するために使用することができるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するために使用され得る。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１要素を第２要素と称し、第２要素を第１要素と称することができる。本明細書中で使用される場合、用語「及び／又は」は、関連して記述されるアイテムの１つ以上の任意の及びすべての組み合わせを含み得る。
【００１０】
層、領域又は基板のようなある要素が他の要素「上」にある、又は他の要素「上に」延びていると称される場合には、当該要素は他の要素上に直接存在する又は他の要素上に直接延在する、或いは介在要素が存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、ある要素が他の要素「上に直接に」にある、又は他の要素「上に直接に」延びていると称される場合には、介在要素が存在し得ないことが理解されるであろう。ある要素が他の要素に「接続されている」又は「結合されている」と称される場合、当該要素は、他の要素に直接接続又は結合される、或いは１つ以上の介在要素を介して他の要素に接続又は結合され得ることが理解されるであろう。対照的に、ある要素が他の要素に「直接接続されている」又は「直接結合されている」と称される場合、当該要素は、要素が「直接接続されている」又は「直接結合されている」と称される場合、当該要素と他の要素との間に介在要素が存在しないことが理解されるであろう。これらの用語は、図中に示される任意の方向に加えて、要素の異なる方向を包含することが意図されることが理解されるであろう。
【００１１】
「下方」、「上方」、「上部」、「下部」、「水平」又は「垂直」などの相対的な用語は、本明細書において、ある要素、層又は領域と他の要素、層又は領域との関係を、図に示すように説明するために使用することができる。これらの用語は、図に示される方向に加えて、デバイスの異なる方向を包含することが意図されることが理解されるであろう。
【００１２】
紫外線（UV）又は赤外線（IR）光パワーを発する素子などの光パワー発光素子又は半導体発光素子（LED）は、現在入手可能な最も効率的な光源の一つである。これらのデバイス（以下「LED」という）は、発光ダイオード、共振キャビティ発光ダイオード、垂直キャビティレーザダイオード、エッジ発光レーザ等を含み得る。例えば、そのコンパクトなサイズ及びより低い電力要求のために、LEDは、多くの異なる用途にとって魅力的な候補となり得る。例えば、LEDは、カメラや携帯電話のようなハンドヘルドのバッテリ駆動装置用の光源（例えば、フラッシュライトやカメラフラッシュ）として使用することができる。また、LEDは、例えば、自動車照明、ヘッドアップディスプレイ（HUD）照明、園芸照明、街路照明、ビデオ照明、一般照明（例えば、家庭、商店、スタジオ照明、劇場／ステージ照明及び建築照明）、拡張現実（AR）照明、仮想現実（VR）、照明ディスプレイのバックライト、及びIR分光にも使用することができる。単一のLEDは、白熱光源よりも明るくない光を提供し、従って、より明るくすることが望まれる又は必要とされる用途には、多接合デバイス又はLEDのアレイ（モノリシックLEDアレイ、マイクロLEDアレイなど）を使用することができる。
【００１３】
本開示の主題の実施形態に従えば、LEDアレイ（例えば、マイクロLEDアレイ）は、図１Ａ、１Ｂ及び／又は１Ｃに示されるようなピクセル（画素）のアレイを含んでもよい。LEDアレイは、LEDアレイセグメントの精密制御を必要とするもののような任意の用途に使用することができる。LEDアレイ内の画素は、個々にアドレス指定可能であってもよく、グループ／サブセットでアドレス指定可能であってもよく、或いはアドレス指定不能であってもよい。図１Ａでは、画素111を有するLEDアレイ110の平面図が示される。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分解図に示すように、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を含んでもよい。画素間のレーン113は、約20μm以下（例えば、5μm）の幅ｗ２で隔てることができる。レーン113は、図１Ｂ及び１Ｃに示され、本明細書にさらに開示されるように、画素間にエアギャップ（air gap）を提供してもよく、又は他の材料を含んでもよい。１個のピクセル111の中心から隣接するピクセル111の中心までの距離Ｄ１は、約120μm以下（例えば、45μm）であってもよい。本明細書で提供される幅及び距離は例示に過ぎず、実際の幅及び／又は寸法は変化し得ることが理解されるであろう。
【００１４】
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃには、対称マトリクスに配列された矩形ピクセルが示されているが、本明細書に開示される実施形態には、任意の形状及び配列のピクセルが適用されてもよいことが理解されよう。例えば、図１ＡのLEDアレイ110は、100×100マトリクス、1200×50マトリクス、対称マトリクス、非対称マトリクスなどの任意の適用可能な配置における10,000ピクセルを超える画素を含んでもよい。また、ピクセル、マトリックス、及び／又は基板の複数のセットが、本明細書に開示される実施形態を実装するために、任意の適用可能なフォーマットで配列されてもよいことも理解されよう。
【００１５】
図１Ｂは、例示的なLEDアレイ1000の断面図を示す。示されるように、画素1010、1020、及び1030は、LEDアレイ内の３つの異なる画素に対応し、分離セクション1041及び／又はn型コンタクト1040が、画素を互いに分離する。一実施形態によれば、ピクセル間の空間は、空隙によって占有されてもよい。示されるように、画素1010はエピタキシャル層1011を含み、エピタキシャル層1011は、例えばサファイア基板のような任意の適用可能な基板上に成長され得る。サファイア基板は、エピタキシャル層1011から除去され得る。コンタクト1015から遠位の成長層の表面は、実質的に平面であってもよく、又はパターン化されてもよい。p型領域1012は、pコンタクト1017に近接して配置されてもよい。活性領域1021は、n型領域及びp型領域1012に隣接して配置されてもよい。或いは、活性領域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、活性領域1021が光ビームを放射するように電流を受け取ってもよい。pコンタクト1017は、めっき金属（例えば、めっき銅）層1016と同様に、SiO2層1013及び1014と接触していてもよい。n型コンタクト1040は、Cuのような適用可能な金属を含んでもよい。金属層1016は、反射性であってもよいコンタクト1015と接触していてもよい。
【００１６】
特に、図１Ｂに示すように、n型コンタクト1040は、画素1010、1020及び1030の間に形成されるトレンチ1130内に堆積されてもよく、エピタキシャル層を越えて延在してもよい。分離セクション1041は、波長変換層1050の全て（図示）又は一部を分離してもよい。LEDアレイは、そのような分離セクション1041を伴わずに実装されてもよく、又は分離セクション1041は、空隙に対応してもよいことが理解されよう。分離セクション1041は、n型コンタクト1040の延長であってもよく、その結果、分離セクション1041は、n型コンタクト1040（例えば、銅）と同じ材料から形成される。或いは、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。一実施形態によれば、分離セクション1041は、反射性材料を含んでもよい。分離セクション1041及び／又はn型コンタクト1040内の材料は、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、又は堆積を可能にするメッシュ構造を適用するなど、任意の適用可能な方法で堆積されてもよい。波長変換層1050は、図１Ｄの波長変換層205と同様な特徴／特性を有してもよい。本明細書に記載されるように、１層以上の追加の層が、分離セクション1041を被覆してもよい。そのような層は、反射層、散乱層、吸収層、又は任意の他の適用可能な層であってもよい。１層以上のパッシベーション層1019は、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することができる。
【００１７】
エピタキシャル層1011は、サファイア、SiC、GaN、シリコーンを含む任意の適用可能な材料から形成されて、励起されたときに光子を放出することができる。エピタキシャル層1011は、非限定的にAlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaSb、InN、InP、InAs、InSbを含むIII〜V族半導体、非限定的にZnS、ZnSe、CdSe、CdTeを含むII〜VI族半導体、非限定的にGe、Si、SiC及びそれらの混合物又は合金を含むVI族半導体からより具体的に形成されてもよい。これらの例示的な半導体は、それらが存在するLEDの典型的な発光波長において、約2.4〜約4.1の範囲の屈折率を有し得る。例えば、GaNのようなIII-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のようなIII-リン酸化物半導体は、600nmで約3.7の屈折率を有することができる。LEDデバイス1200に結合されるコンタクトは、AuSn、AuGa、AuSi又はSACハンダなどのハンダから形成されてもよい。
【００１８】
n型領域は、成長基板上に成長させることができる。n型領域は、異なる組成及びドーパント濃度を含む半導体材料の１層以上の層を含むことができ、例えば、バッファ又は核形成層のような調製層、及び／又は成長基板の除去を容易にするように設計された層を含む。これらの層は、n型であっても、意図的にドープされていなくてもよく、又はp型デバイス層であってもよい。これらの層は、発光領域が効率的に発光するために望ましい特定の光学的、材料的、又は電気的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型層を含む、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もよい。電流は、p-n接合（例えば、コンタクトを介して）を通って流れるようにされることができ、画素は、少なくとも部分的に材料のバンドギャップエネルギーによって決定される第1の波長の光を発生し得る。ピクセルは、直接的に光を放射（例えば、正規又は直接発光LED）してもよく、又は波長変換層1050（例えば、蛍光体変換LED、「PCLED」など）に光を放射してもよい。波長変換層1050は、発光された光の波長をさらに修正して第２の波長の光を出力するように作用する。
【００１９】
図１Ｂは、例示的構成におけるピクセル1010、1020、及び1030を有する例示的LEDアレイ1000を示すが、LEDアレイ内のピクセルは、複数の構成のうちの任意の１つで提供され得ることが理解されよう。例えば、ピクセルは、フリップチップ構造、垂直注入薄膜（VTF）構造、多接合構造、薄膜フリップチップ（TFFC）、横型デバイスなどであってもよい。例えば、横型LEDピクセルはフリップチップLEDピクセルと同様であってもよいが、電極を基板又はパッケージに直接接続するために上下逆さまにされてはならない。また、TFFCは、フリップチップLEDピクセルに類似していてもよいが、成長基板を除去してもよい（薄膜半導体層を未支持の状態で残す）。対照的に、成長基板又は他の基板は、フリップチップLEDの一部として含まれてもよい。
【００２０】
波長変換層1050は、活性領域1021によって放射された光が１層以上の中間層（例えば、フォトニック層）を通過し得るように、活性領域1021によって放射された光の経路内にあってもよい。実施形態によれば、波長変換層1050は、LEDアレイ1000内に存在しなくてもよい。波長変換層1050は、1つの波長の光を吸収し、異なる波長の光を放射する、例えば、透明又は半透明のバインダ又はマトリックス中の蛍光体粒子、又はセラミック蛍光体素子のような、任意の発光材料を含んでもよい。波長変換層1050の厚さは、使用される材料、又はLEDアレイ1000又は個々の画素1010、1020及び1030が配列される用途／波長に基づいて決定されてもよい。例えば、波長変換層1050は、約20μm、50μm又は1200μmであってもよい。波長変換層1050は、図示されるように、各個々の画素上に提供されてもよく、又はLEDアレイ1000全体の上に配置されてもよい。
【００２１】
一次光学系1022が、１個以上の画素1010、1020及び／又は1030の上又は上方にあってもよく、活性領域101及び／又は波長変換層1050からの光が、一次光学系を通過することを可能にしてもよい。一次光学系を介する光は、一般に、ランベルト分布パターン（Lambertian distribution pattern）に基づいて放射されてもよく、それにより、一次光学系1022を介して放射される光の光強度が、理想的な拡散放射器から観察された場合、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。一次光学系1022の１つ以上の特性は、ランベルト分布パターンとは異なる光分布パターンを生成するように修正されてもよい。
【００２２】
レンズ1064及び導波路1062の一方又は両方を含む二次光学系が、画素1010、1020及び／又は1030に備えられてもよい。複数の画素を有する図１Ｂに示される実施例に従って、二次光学系が議論されるが、二次光学系は、単一画素に対して提供されてもよいことが理解されよう。二次光学系は、入射光を拡散するため（発散光学系）、又は入射光を平行ビームに集めるため（コリメート光学系）に使用され得る。導波路1062は、誘電体材料、メタライゼーション層などで被覆されてもよく、入射光を反射又は再方向付けするために設けられてもよい。代替の実施形態では、照明システムが、波長変換層1050、一次光学系1022、導波路1062、及びレンズ1064のうちの1つ又は複数を含んでもよい。
【００２３】
レンズ1064は、非限定的なSiC、酸化アルミニウム、ダイヤモンド等、又はそれらの組み合わせのような、任意の適用可能な透明材料から形成されてもよい。レンズ1064は、レンズ1064からの出力ビームが所望の測光仕様を効率的に満たすように、レンズ1064に入力される光ビームを修正するために使用されてもよい。さらに、レンズ1064は、例えば、複数のLEDデバイス1200Bの点灯及び／又は非点灯外観を決定することによって、１つ以上の美的目的を果たしてもよい。
【００２４】
図１Ｃは、LEDアレイ1100の三次元図の断面図を示す。図中、1110は半導体層、1111は活性領域、1112は半導体層、1113はpコンタクト、1114は基板、1115はパッシベーション層、1130はトレンチ、1140はｎコンタクト、1117は波長変換層である。図示されるように、LEDアレイ1100内の画素は、nコンタクト1140を形成するように充填されたトレンチによって分離することができる。画素は、基板1114上に成長されてもよく、pコンタクト1113、p-GaN半導体層1112、活性領域1111、及びn-Gan半導体層1110を含んでもよい。この構造は、一例としてのみ提供され、本明細書に提供される開示を実施するために、１層以上の半導体層又は他の適用可能な層を追加、除去、又は部分的に追加若しくは除去することができることが理解されるであろう。波長変換層1117が、半導体層1110（又は他の適用可能な層）上に堆積されてもよい。
【００２５】
パッシベーション層1115が、トレンチ1130内に形成されてもよく、nコンタクト1140（例えば、銅コンタクト）が、図示のように、トレンチ1130内に堆積されてもよい。パッシベーション層1115は、１層以上の半導体からnコンタクト1140の少なくとも一部を分離することができる。一実装によれば、トレンチ内のn-コンタクト1140又は他の適用可能な材料が、波長変換層1117内に延びてもよく、それによりn-コンタクト1140又は他の適用可能な材料は画素間に完全又は部分的な光分離を提供する。
【００２６】
典型的なLED波長変換層、特に赤色光を発するものは、明るい赤色光を発するルミネッセンスセリウム化合物（例えば、Ceドープ化合物、例えば、CaSiN2:Ce3+）を含んでもよい。このようなセリウムベースの化合物が、白色光応用に使用することができる。例えば、UV LED中の赤色蛍光体に３つのRGB蛍光体を加えたものとして、又は化学置換による発光／励起バンドシフトによる460nm波長の発光LEDを有する黄色蛍光体として、黄色／緑色蛍光体を有する青色LEDに基づく系の光品質を高めるため、白色光応用に使用することができる。しかしながら、セリウムの存在は、例えば、物理的性質、寸法、化学的性質等を含むLEDデバイスに制限を課してしまうことがある。
【００２７】
図１Ｄは、本明細書に開示される技術に従って製造される例示的な画素アレイ1200を示す。画素アレイ1200は、GaN層1250、活性領域1290、ハンダ1280、及びパターンサファイア基板（PSS）パターン1260を含む発光デバイス1270を含むことができる。波長変換層1220は、本明細書に開示される技術に従って、発光デバイス1270上に配置されて、画素1275を生成することができる。
【００２８】
光分離材料1230が、波長変換層1220に適用されてもよい。波長変換層は、パターンサファイア基板（PSS）パターン1260を介してGaN層1250上に取り付けられてもよい。GaN層1250は、活性領域1290に結合されてもよく、又はその上に成長されてもよく、発光デバイス1270は、ハンダ1280を含んでもよい。光分離材料1240が、GaN層1250の側壁にも適用されてもよい。
【００２９】
一例として、図１Ｄの画素1275は、図１Ｂの画素1010に対応し得る。画素1010又は1275が活性化されると、画素のそれぞれの活性領域1290は、光を生成することができる。光は、波長変換層1220を通過することができ、実質的に、波長変換層1220の表面から放射されることができる。
【００３０】
図１Ｅは、波長変換層1220が発光デバイス1270上に配置される前の、図１Ｄの画素アレイの構成要素を示す。
【００３１】
本開示の主題の実装によれば、図１Ｆは、図１ＤのLEDアレイの製造時に、図１Ｄの波長変換層1220のための構造を提供するために生成され得るメッシュ壁1215の平面図を示し、図１Ｇはその断面図を示す。メッシュ壁1215は、発光デバイス1270に対応するキャビティ214を含んでもよく、それによりキャビティ214が発光デバイス1270に空間的に整列するように、メッシュ壁が離間される。メッシュ壁は、ナノインプリント（nanoimprint）（NIL）リソグラフィプロセス又はコンタクトプリントプロセスを使用して形成することができる。NILプロセスは、メッシュ壁材料を表面上に堆積させ、ナノインプリントモールドを材料上に適用することによって、メッシュ壁を生成するために使用され得る。メッシュ壁材料は、熱硬化を用いて、又はUV光を用いて硬化され得、ナノインプリントモールドは、メッシュ壁材料から除去され得る。得られたメッシュ壁は、LEDアレイ上に堆積されて、波長変換層1220の堆積のための支持体を生成することができる。或いは、メッシュフィルムは、例えば犠牲PMMA又はUV硬化性材料との接触印刷フォトニックカラムを介して生成されてもよい。
【００３２】
一実施形態によると、波長変換層は、電気泳動堆積（electrophoretic
deposition (EPD)）を用いて発光デバイス上に堆積することができる。画素は、5〜50ミクロンの厚さを有する波長変換層を含んでもよい。ポリマー強化添加剤（polymeric
toughening additive）が、波長変換層に適用することができ、特に膜の薄化の結果としての波長変換層へのクラッキング又は損傷を低減し得る。本明細書に開示される実施形態による波長変換層は、セリウムを含まず、１つ以上の光の特性を変換するように構成された材料を含んでもよい。波長変換層は、光の波長、位相等のような光の特性を変換することができるが、これらに限定されない。波長変換層は、波長変換層内の１つ以上の粒子による入射光の吸収に基づいて、光の特性を変換し、その後、光子を放出することができる。波長変換層は、希土類イオンからの活性化を有し又は有しない蛍光体粒子などの、適用可能なルミネッセンス粒子又は光学的散乱性粒子（optically scattering particles）を含んでもよい。
【００３３】
波長変換層は、サイズが50〜500nmである蛍光体粒子のような複数のルミネッセンス粒子又は光学的散乱性粒子を含んでもよい。サイズが50〜500nmの蛍光体粒子が必要とされる場合がある。それは、例えば、幅が30ミクロンである画素は、サイズが1〜5ミクロンなどのより大きな粒子とともにでは効率的に機能できない可能性があるためである。このような大きな粒子だと、発光層から放射される光の最適部分よりも大きい部分がこのような大きな粒子によって吸収され得るので、効率的ではない場合がある。さらに、このような大きな粒子を有する波長変換層は、画素の効果的な動作を可能にするには大きすぎる可能性がある。したがって、変換器フィルムは、50〜500nmのサイズの粒子を含んでもよい。
【００３４】
サイズが50〜500nmの蛍光体粒子などの粒子は、従来、蛍光体粒子の量子効率の劣化を引き起こし得る。そのような劣化は、そのようなサイズの粒子を含む画素の全体的な効率を低下させることがある。
【００３５】
本明細書に開示されている主題によれば、Ce（III）をドープしたガーネット蛍光体粒子は、セリウムの無いイットリウムアルミニウムガーネット（yttrium aluminum garnet, YAG）シェル内に封入することができる。セリウムを含まないYAGシェルは、波長変換層の非放射再結合率（non-radiative
recombination rate）を低下させる可能性がある。非放射再結合は、電荷キャリアが光子を放出することなく再結合するプロセスである。非放射性再結合は、熱や振動のような意図しない副産物を生成する可能性がある。特に、非放射性再結合は、伝導帯内又は局所的アクティベーター励起状態内の電子が、価電子帯内の正孔又は局所的アクティベーター基底状態内の正孔と再結合し、過剰のエネルギーが放出されるときに、起こる。非放射再結合は、閾値電流を増加させ、画素の性能及び／又は効率を低下させる可能性がある。
【００３６】
セリウムを含まないYAGシェルを、Ce（III）をドープしたガーネット蛍光体粒子に適用し、非放射再結合率（または速度）を低減することによって、蛍光体粒子の量子効率は、そのような蛍光体粒子を含む波長変換層を有する画素の最適な動作に十分であり得る。特定な例として、波長変換層の非放射再結合率は、セリウムを含まないYAGシェルを使用した結果、３μs-1未満、より好ましくは２μs-1（int. QE>88%）未満であり得る。比較として、例えば、100%の内部QEルミネセンスについて、YAG:Ceの減衰時間が、約14μs-1の放射再結合速度で〜70nsであってもよい。水性懸濁液中のガーネット蛍光体粒子上にイットリウム及びアルミニウム含有層を均一に沈殿させ、次いで被覆粒子を乾燥し、焼成して、セリウムを含まないYAGシェルを有するCe（III）ドープのガーネット粒子を得ることによって、セリウムを含まないYAGシェルを適用することができる。シェルの厚さは、1.5〜400nm、好ましくは3〜200nm、さらに好ましくは10〜100nmの範囲であってもよい。
【００３７】
波長変換層内の蛍光体粒子は、すべての粒子が特定の形状及び／又はタイプであるように均一（homogenous）であってもよく、又は波長変換層内の蛍光体粒子間にある程度の変動が存在するように不均一（heterogenous）であってもよい。均一蛍光体粒子の例として、波長変換層中のすべての蛍光体粒子が、サイズが300〜320nmの間であってもよい。不均一蛍光体粒子の例として、波長変換層中の１個以上の蛍光体粒子が、サイズが300〜400nmの間であってもよく、波長変換層中の1個以上の蛍光体粒子が、サイズが100nm未満であってもよい。蛍光体粒子は、円盤形、球形、又は非球形であってもよい。さらに、蛍光体のタイプは、同一であってもよく、又は波長変換層にわたって変化してもよい。
【００３８】
本開示の主題の実装によれば、１種以上のタイプの散乱性粒子を提供することができる。散乱性粒子は、波長変換層に含まれてもよく、又は、例えば、活性層から放射される光の経路中のように、波長変換層の外部にあってもよい。散乱性粒子としては、シリカ粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子などが挙げられる。散乱性粒子のサイズは、10nm〜1μmの範囲であり得る。散乱性粒子は、ピクセル内の変換量が増大するように、光を散乱することができる。散乱性粒子は、高密度又は低密度（例えば、多孔質材料）を有し得る。或いは、又はさらに、散乱性粒子は、充填されていないコアを有するシェルであってもよい。散乱性粒子は、波長変換の効率を増加させることによって、波長変換層の総厚を減少させることができる。また、より大きな蛍光体粒子の適用を容易にすることができる。散乱性粒子はまた、例えば、蛍光体粉末が発光デバイス上に堆積される前に、化学結合によって蛍光体粒子に付着されてもよい。
【００３９】
蛍光体粒子は、所定の位置に蛍光体粒子を結合するように構成された結合剤（binder）によって結合されてもよい。50〜500nmの蛍光体粒子を有する波長変換層の量子効率を高めるために、結合剤は、1.65以上の屈折率を有することができる。高い屈折率は、光が波長変換層をより効率的に通過することを可能にし、かくして、高い光取り出しを提供し得る。結合剤材料は、ガラス、アクリレート又はニトロセルロースのようなポリマー、エポキシ、シロキサン、ポリシラザン-シロキサンハイブリッド材料、ゾル-ゲル材料等のような、いずれの適用可能な材料であってもよいが、これらに限定されない。結合剤の屈折率は、波長変換層の効率を改善するために、セリウムを含まないYAGシェルの屈折率と実質的に整合させることができる。
【００４０】
量子ドット材料が、波長変換層の効率を改善するために、波長変換層の表面内又は表面上に組み込むことができる。量子ドットは、UV、可視及びIR（UV放射線などの適切な放射線での励起による）のうちの１つで発光することができる。量子ドットは、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、ヒ化インジウム及びリン化インジウムのような二元合金で作ることができる。或いは、量子ドットは、セレン化カドミウムスルファイド（cadmium selenide sulfide）などの三元合金から作製されてもよい。量子ドットは、量子ドット体積内に100〜100,000個程度の原子を含むことができ、直径が10〜50個の原子であって良い。これは、約2〜10nmに対応し得る。
【００４１】
光分離材料（optical isolation material）が、波長変換層の側壁に適用されてもよい。光分離材料としては、分布ブラッグ反射体層（distributed Bragg reflector, DBR）、反射材料、吸収性材料などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４２】
図１Ｄに示すように、波長変換層1220は、少なくとも、当該層が取り付けられる発光デバイス1270の表面と同じ幅であってもよい。一実施形態によると、波長変換層1220は、当該波長変換層が取り付けられる発光デバイス1270の表面よりも広い場合がある。
【００４３】
電気泳動堆積（EPD）を用いて、波長変換層を発光デバイス上に堆積させることができる。蛍光体粒子又はナノ粒子は、それらが電荷に引き付けられるように、電子浴中に分散されてもよい。発光デバイスの表面は、帯電されてもよく、蛍光体粒子又はナノ粒子は、それらが電荷によって発光デバイスの表面に特異的に引き付けられるように、帯電表面上に堆積されてもよい。本明細書に開示されるような結合剤は、蛍光体粒子又はナノ粒子上に堆積されて、波長変換層を生成することができる。硬化プロセスが、波長変換層がその形状を維持するように結合剤を硬化するために適用することができる。
【００４４】
EPD技術を使用することにより、所与の波長変換層でパターン化される必要がある画素系内の画素に電圧を印加することにより、画素の複雑なパターン化を可能にすることができる。第１の波長変換層が、第１の画素セットに電圧を印加することによって、第１の画素セット上に堆積することができ、次いで、結合され（bound）、硬化され得る。続いて、波長変換層が、第２の画素セットに電圧を印加することによって、第２の画素セット上に堆積することができ、次いで、結合され、硬化され得る。
【００４５】
図１Ｈに示されるように、波長変換層1320は、発光デバイス1310に取り付けられてもよい。波長変換層の幅ｗ５は、5〜20ミクロンであってもよい。蛍光体粒子1330の分解図が示されている。蛍光体粒子1330は、セリウムを含まないYAGシェル1331に封入することができ、これにより、波長変換層1320における非放射性再結合効果を低減することができる。蛍光体粒子1330は、電子浴中に分散され、発光デバイス1310の表面上に堆積されることができる。電圧が、発光デバイス1310の表面に印加されてもよい。蛍光体粒子1330は、印加電圧からの電荷の結果として、発光素子の表面に引き付けられ、発光素子1310の表面上に分散され得る。結合剤1340は、蛍光体粒子1330及び発光デバイス1310の表面上に堆積されることができ、硬化されることができる。結合剤の屈折率は、1.65より大きくてもよく、セリウムを含まないYAGシェル1331の屈折率と実質的に一致していてもよい。
【００４６】
図１Ｉは、本明細書に開示された主題に従った波長変換層を製造するための例示的なプロセス1400を示す。示されるように、ステップ1410において、発光面を提供することができる。発光面1410は、発光素子1270又はより具体的には、発光素子1270に対応する基板又は半導体層に対応し得る。発光面は、波長変換層を受容するよう準備（primed）されるように、処理（例えば、パターン化、化学的処理など）され得る。ステップ1420において、波長変換層が、本明細書に開示されるように、電気泳動堆積プロセス（electrophoretic
deposition process）を介して発光面上に堆積されることができる。波長変換層は、セリウムを含まないYAGシェルに封入された複数の蛍光体粒子を含んでもよく、また、本明細書に開示されているような結合剤を含んでもよい。
【００４７】
図２Ａは、一実施形態におけるLEDデバイス取り付け領域318において基板に取り付けられたLEDアレイ410を有する電子回路基板の平面図である。LEDアレイ410を伴う電子回路基板は、LEDシステム400Aを表す。さらに、電力モジュール312が、Vin 497で電圧入力を受け取り、接続性及び制御モジュール316からの制御信号をトレース418B上で受け取り、トレース418A上でLEDアレイ410に駆動信号を提供する。LEDアレイ410は、電力モジュール312からの駆動信号を介してオン及びオフにされる。図２Ａに示す実施形態では、接続性及び制御モジュール316は、トレース418Cを介してセンサ・モジュール314からセンサ信号を受信する。
【００４８】
図２Ｂは、回路基板499の２つの表面上に実装された電子部品を有する２チャンネル統合LED照明システムの一実施形態を示す。図２Ｂに示すように、LED照明システム400Bが、暗い方のディマー信号（dimmer signals）及びAC電力信号を受信するための入力を有する第１表面445Aと、システム上に取り付けられたAC／DCコンバータ回路412とを含む。LEDシステム400Bは、調光インターフェース回路（dimmer interface circuit）415を有する第２表面445B、DC-DCコンバータ回路440A及び440B、マイクロコントローラ472を有する接続性及び制御モジュール416（この例では無線モジュール）、及びシステムの上に取り付けられたLEDアレイ410を含む。LEDアレイ410は、２つの独立したチャネル411A及び411Bによって駆動される。代替の実施形態では、単一チャネルを使用して、１つのLEDアレイに駆動信号を提供することができ、又は任意の数の複数チャネルを使用して、１つのLEDアレイに駆動信号を提供することができる。
【００４９】
LEDアレイ410は、２つのグループのLEDデバイスを含んでもよい。例示的な実施形態では、グループＡのLEDデバイスは第１チャンネル411Aに電気的に結合され、グループＢのLEDデバイスは第２チャンネル411Bに電気的に結合される。２つのDC-DCコンバータ440A及び440Bの各々は、LEDアレイ410内のＡ及びＢのそれぞれのグループのLEDを駆動するために、それぞれ単一のチャンネル411A及び411Bを介して、それぞれの駆動電流を提供することができる。LEDグループのうちの１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放射するように構成されてもよい。LEDアレイ410によって放射される光の合成色点の制御は、個々のDC／DCコンバータ回路440A及び440Bによってそれぞれ単一のチャンネル411A及び411Bを介し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、ある範囲内で調整されてもよい。図２Ｂに示される実施形態は、（図２Ａに記載されるように）センサ・モジュールを含まないが、代替実施形態が、センサ・モジュールを含んでもよい。
【００５０】
図示されたLED照明システム400Bは、LEDアレイ410及びLEDアレイ410を動作させるための回路が単一の電子回路基板上に設けられた統合システムである。回路基板499の同じ表面上のモジュール間の接続は、例えば、電圧、電流、及びモジュール間の制御信号を交換するために、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）のような表面又は表面下の相互接続によって、電気的に結合されてもよい。回路基板499の対向する２表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）のような基板相互接続によって電気的に結合されてもよい。
【００５１】
実施形態によれば、LEDアレイが駆動及び制御回路とは別の電子回路基板上にある、LEDシステムが提供されてもよい。他の実施形態によれば、LEDシステムは、LEDアレイを駆動回路とは別の電子回路基板上の電子機器の一部と共に有することができる。例えば、LEDシステムは、電力変換モジュールと、LEDアレイとは別の電子回路基板上に配置されたLEDモジュールとを含んでもよい。
【００５２】
実施形態によれば、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較正及び設定データ、ならびに、例えば、３つのグループのLEDを含んでもよい。当業者は、任意の数のLEDグループが１つ以上の用途に一致して使用され得ることを認識するであろう。各グループ内の個々のLEDは、直列又は並列に配置され、異なる色点を有する光が提供されてもよい。例えば、暖白色光（warm white light）が第１のLEDグループによって提供され、冷白色光（cool white light）が第２のLEDグループによって提供され、ニュートラル白色光（neutral white light）が第３グループによって提供されてもよい。
【００５３】
図２Ｃは、データ・バス304を含む車両電源302を含む車両ヘッドランプシステム300の一例を示す。センサ・モジュール314が、環境条件（例えば、周囲の光条件、温度、時間、雨、霧など）、車両条件（駐車中、走行中、速度、方向）、他の車両、歩行者、物体の存在／位置などに関するデータを提供するために、データ・バス304に接続されてもよい。センサ・モジュール314は、図２Ａのセンサ・モジュール314と同様であってもよく、又は同じであってもよい。AC／DCコンバータ305は、車両電力302に接続されてもよい。
【００５４】
図２Ｃの電力モジュール305（AC／DCコンバータ）は、図２ＢのAC／DCコンバータ412と同じか、又はこれに類似していてもよく、車両電力302からAC電力を受け取ってもよい。AC／DCコンバータ305は、AC-DCコンバータ412について図２Ｂに記載されるように、AC電力をDC電力に変換することができる。車両ヘッドランプシステム300は、アクティブヘッドランプ331を含んでもよい。アクティブヘッドランプ331は、AC／DCコンバータ305、接続性及び制御モジュール316及び／又はセンサ・モジュール307によって提供される、又はそれらに基づいて提供される１つ以上の入力を受け取る。一例として、センサ・モジュール307は、歩行者が十分に照明されず運転者が歩行者を見る可能性を低下させるような歩行者の存在を検出することができる。そのようなセンサ入力に基づいて、接続性及び制御モジュール306は、AC／DCコンバータ305から供給される電力を使用して、アクティブヘッドランプ331にデータを出力することができ、それにより出力データがアクティブヘッドランプ331に含まれるLEDアレイ内のサブセットを起動させる。LEDアレイ内のLEDのサブセットは、起動されると、センサ・モジュール307が歩行者の存在を感知した方向に光を発することができる。LEDのこれらのサブセットは、センサ・モジュール207が、車両ヘッドランプシステムを含む車両の経路内に歩行者がもはやいないことを確認する更新データを提供した後に、不活性化されてもよく、又は、そうでなければ、それらの光ビーム方向が変更されてもよい。
【００５５】
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、並びに光学系554及び558を含む、例示的なシステム550を示す。LEDシステム552は、矢印561aと561bとの間に示される光ビーム561を生成する。LEDシステム556は、矢印562aと562bとの間に光ビーム562を生成してもよい。図３に示す実施形態では、LEDシステム552から放射された光は、二次光学系554を通過し、LEDシステム556から放射された光は、二次光学系558を通過する。代替の実施形態では、光ビーム561及び562は、如何なる二次光学系をも通過しない。二次光学系は、１つ又は複数の光ガイドを含んでもよい。１つ又は複数の光ガイドは、エッジライト（edge lit）であってもよく、又は光ガイドの内部エッジを画定する内部開口部を有してもよい。LEDシステム552及び／又は556は、１つ又は複数の光ガイドの内部開口部内に挿入されてもよく、それによりLEDシステム552及び／又は556は、１つ又は複数の光ガイドの内部エッジ（内部開口光ガイド）又は外部エッジ（エッジライト光ガイド）に光を注入する。LEDシステム552及び／又は556内のLEDは、光ガイドの一部であるベースの周囲に配置されてもよい。一実装によれば、ベースは熱伝導性であってもよい。一実装によれば、ベースは、光ガイド上に配置された熱放散要素に結合されてもよい。熱放散要素は、熱伝導性ベースを介してLEDによって生成された熱を受け取り、受け取った熱を放散するように構成されてもよい。１つ又は複数の光ガイドは、LEDシステム552及び556によって放射される光を、所望の方法で成形することを可能にする。例えば、勾配、面取り分布、狭い分布、広い分布、角度分布などについて、成形できる。
【００５６】
例示的な実施形態では、システム550は、カメラ・フラッシュ・システムの携帯電話、屋内又は商業照明、街路照明などの屋外照明、自動車、医療装置、AR／VR装置、及びロボット装置であってもよい。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、例示的実施形態におけるLEDシステム552及び556を示す。
【００５７】
アプリケーション・プラットフォーム560は、本明細書で説明するように、ライン565又は他の適用可能な入力を介して、電力バスを介してLEDシステム552及び／又は556に電力を供給することができる。さらに、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提供することができ、この入力は、ユーザ入力／好み、検知された読み、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くことができる。１つ以上のセンサは、アプリケーション・プラットフォーム560のハウジングの内部又は外部であってもよい。代替的に、又は加えて、図２ＡのLEDシステム400に示されるように、各LEDシステム552及び556は、それ自体のセンサ・モジュール、接続性及び制御モジュール、電力モジュール及び／又はLEDデバイスを含んでもよい。
【００５８】
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センサ及び／又はLEDシステム552及び／又は556センサは、視覚データ（例えば、LIDARデータ、IRデータ、カメラを介して収集されたデータなど）、音声データ、距離ベースのデータ、移動データ、環境データなど、又はそれらの組み合わせなどのデータを収集することができる。データは、物体、個人、車両等のような物理的アイテム又は実体と関連付けることができる。例えば、検出装置は、ADAS／AVベースのアプリケーションのためのオブジェクト近接データを収集することができ、これは、物理的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を優先することができる。データは、例えば、LEDシステム552及び／又は556によってIR信号のような光信号を放射し、放射された光信号に基づいてデータを収集することに基づいて、収集されてもよい。データは、データ収集のために光信号を放出する成分とは異なる成分によって収集されてもよい。続いて、検知装置は、自動車上に配置され、垂直共振器表面発光レーザ（VCSEL）を用いてビームを放射することができる。１つ又は複数のセンサは、放射されたビーム又は他の任意の適用可能な入力に対する応答を感知することができる。
【００５９】
例示的な実施形態では、アプリケーション・プラットフォーム560は、自動車を表し、LEDシステム552及びLEDシステム556は、自動車ヘッドライトを表すことができる。様々な実施形態では、システム550は、LEDが選択的に活性化されて操作可能な光を提供することができる方向操作可能な光ビームを有する自動車を表すことができる。例えば、LEDのアレイを使用して、形状又はパターンを画定又は投影したり、道路の選択された部分のみを照明したりすることができる。例示的な実施形態では、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が、照明を必要とするシーンの部分（道路、歩行者交差など）を識別するセンサ（例えば、図２Ａのセンサ・モジュール314及び図２Ｃのセンサ・モジュール307に類似の）であってもよい。
【００６０】
特徴及び要素が特定の組み合わせで上述されているが、当業者は、各特徴又は要素を単独で、又は他の特徴及び要素と任意の組み合わせで使用することができることを理解するであろう。さらに、本明細書に記載の方法は、コンピュータ又はプロセッサによる実行のためのコンピュータ読み取り可能媒体に組み込まれたコンピュータ・プログラム、ソフトウェア又はファームウェアで実施することができる。コンピュータ読取可能媒体の例には、電子信号（有線又は無線接続を介して送信される）及びコンピュータ読取可能記憶媒体が含まれる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、読出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内部ハードディスク及びリムーバブルディスクのような磁気媒体、光磁気媒体、CD-ROMディスクのような光媒体、及びデジタル多用途ディスク（DVD）が挙げられるが、これらに限定されない。
【図１Ａ】
2021507535.tif 000003
【図１Ｂ】
2021507535.tif 000004
【図１Ｃ】
2021507535.tif 000005
【図１Ｄ】
2021507535.tif 000006
【図１Ｅ】
2021507535.tif 000007
【図１Ｆ】
2021507535.tif 000008
【図１Ｇ】
2021507535.tif 000009
【図１Ｈ】
2021507535.tif 000010
【図１Ｉ】
2021507535.tif 000011
【図２Ａ】
2021507535.tif 000012
【図２Ｂ】
2021507535.tif 000013
【図２Ｃ】
2021507535.tif 000014
【図３】
2021507535.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月6日(2020.8.6)
【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】
発光半導体ダイオード構造；及び
前記発光半導体ダイオード構造に取り付けられた5〜20ミクロンの厚さを有する波長変換層；
を含むデバイスであって：
前記波長変換層は、
セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子；及び
前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料；
を含む、
デバイス。
【請求項２】
前記結合剤材料は1.65を超える屈折率を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記波長変換層の非放射再結合率が3μs-1未満である、請求項1に記載のデバイス。
【請求項４】
前記複数の蛍光体粒子を前記波長変換層上に電気泳動プロセスによって堆積させることによって前記波長変換層が形成されている、請求項1に記載のデバイス。
【請求項５】
前記複数の蛍光体粒子のうちの第１蛍光体粒子が第１蛍光体タイプであり、前記複数の蛍光体粒子のうちの第２蛍光体粒子が第２蛍光体タイプである、請求項1に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１蛍光体粒子はサイズが300〜400nmであり、前記第２蛍光体粒子はサイズが100nm未満である、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記セリウムフリーYAGシェルの屈折率は、前記結合剤の前記屈折率と実質的に一致する、請求項1に記載のデバイス。
【請求項８】
前記波長変換層が、ポリマー強化添加剤をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記波長変換層は、前記発光半導体ダイオード構造に面する第１表面と、対向して位置する第２表面と、前記第１表面及び第２表面を接続する側壁とを有し、
前記波長変換層の側壁に取り付けられた光分離材料であって、DBR、反射性材料及び吸収性材料のうちの１つから選択される光分離材料をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記波長変換層に接触する量子ドット材料をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記波長変換層は、前記発光半導体ダイオード構造に面する第１表面と、対向して位置する第２表面と、前記第１表面及び第２表面を接続する側壁とを有し、
前記波長変換層の前記第１表面の表面積は、前記発光半導体ダイオード構造の発光表面の表面積よりも大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
散乱性粒子をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子；及び
前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料；
を含む波長変換層であって、
発光表面に取り付けられた5〜20ミクロンの厚さを有する波長変換層。
【請求項１４】
前記結合剤材料が1.65を超える屈折率を有する、請求項１３に記載の波長変換層。
【請求項１５】
前記複数の蛍光体粒子のうちの第１蛍光体粒子が第１蛍光体タイプであり、前記複数の蛍光体粒子のうちの第２蛍光体粒子が第２蛍光体タイプである、請求項1３に記載の波長変換層。
【請求項１６】
前記波長変換層が、ポリマー強化添加剤をさらに含む、請求項1３に記載の波長変換層。
【請求項１７】
発光半導体ダイオード構造を提供するステップ；及び
電気泳動堆積を介して、前記発光半導体ダイオード構造の荷電表面上に、5〜20ミクロンの厚さの波長変換層を堆積させるステップ；
を含む方法であって、
前記波長変換層は、
セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子；及び
結合剤材料；
を含む、
方法。
【請求項１８】
前記結合剤材料が1.65を超える屈折率を有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の蛍光体粒子のうちの第１蛍光体粒子が第１蛍光体タイプであり、前記複数の蛍光体粒子のうちの第２蛍光体粒子が第２蛍光体タイプである、請求項1７に記載の方法。
【請求項２０】
前記波長変換層が、ポリマー強化添加剤をさらに含む、請求項1７に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月19日(2020.10.19)
【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】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
セリウムフリーYAGシェルに封入された、サイズが50〜500nmの複数の蛍光体粒子；及び
前記複数の蛍光体粒子を結合する結合剤材料；
を含む波長変換層であって、
5〜20ミクロンの厚さを有する波長変換層。
【国際調査報告】
2021507535.tif 000016