(57)【要約】  光源装置の利用及び製造に使用可能な方法及びシステムが提供される。第一の発光ダイオードは第一の波長を有する光を発し、第二の発光ダイオードは第二の波長を有する光を発する。第一の発光ダイオードは、その第一の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備え得る。第二の発光ダイオードは、その第二の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備え得る。第一の分布ブラッグ反射器が第一の発光ダイオードの頂部と第二の発光ダイオードの底部との間に配置されて、第一の発光ダイオードからの光を通過させ且つ第二の発光ダイオードからの光を反射する。
2012504856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の波長を有する光を発するための第一の発光ダイオードであって、該第一の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第一の発光ダイオードと、
第二の波長を有する光を発するための第二の発光ダイオードであって、前記第一の発光ダイオードの頂面上に配置され、該第二の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第二の発光ダイオードと、
前記第一の発光ダイオードの頂部と前記第二の発光ダイオードの底部との間に配置され、前記第一の発光ダイオードからの光を通過させ且つ前記第二の発光ダイオードからの光を反射する第一の分布ブラッグ反射器とを備えた光源装置。
【請求項２】
前記第一の発光ダイオード及び前記第二の発光ダイオードの少なくとも一方が実質的にモノリシックである、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第一の波長が前記第二の波長よりも長い、請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
第三の波長を有する光を発するための第三の発光ダイオードであって、前記第二の発光ダイオードの頂部上に配置され、該第三の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第三の発光ダイオードを更に備えた請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第二の発光ダイオードの頂部と前記第三の発光ダイオードの底部との間に配置され、前記第二の発光ダイオードからの光を通過させ且つ前記第三の発光ダイオードからの光を反射する第二の分布ブラッグ反射器を更に備えた請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第一の発光ダイオード、前記第二の発光ダイオード及び前記第三の発光ダイオードが実質的に同一の設計及び発光領域を有し、前記第一の発光ダイオード、前記第二の発光ダイオード及び前記第三の発光ダイオードが、異なるバンドギャップの異なる半導体で形成されている、請求項４に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第一の発光ダイオードから発せられる光が、バンドギャップによる損失が実質的に無く、前記第二の発光ダイオード及び前記第三の発光ダイオードを通過する、請求項４に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第一の発光ダイオードが赤色光を発し、前記第二の発光ダイオードが緑色光を発し、前記第三の発光ダイオードが青色光を発する、請求項４に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第一の発光ダイオードのみをオンにすることで赤色光を発し、前記第二の発光ダイオードのみをオンにすることで緑色光を発し、前記第三の発光ダイオードのみをオンにすることで青色光を発する請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第一の発光ダイオードからの赤色光、前記第二の発光ダイオードからの緑色光、及び前記第三の発光ダイオードからの青色光を同時に発して、多色光を生成する請求項８に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記多色光が白色光を有する、請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記白色光が色の変換無しで生成される、請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光源装置の光出力が、赤色光、青色光及び緑色光の強度又は量を変更することによって、調節可能である、請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１４】
各ＬＥＤの傾斜ファセット上のミラーコーティングであって、金属層を備え、前記第一、第二及び第三の発光ダイオードの傾斜ファセットから光を反射して光漏れを抑制するミラーコーティングを更に備えた請求項４に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記第一の発光ダイオード又は前記第二の発光ダイオードからの光によって励起されると第三の波長を有する光を発する蛍光マイクロスフェア層を前記第二の発光ダイオード上に更に備えた請求項１に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第一の発光ダイオードが赤色光を発し、前記第二の発光ダイオードが青色光を発し、前記蛍光マイクロスフェア層が緑色光を発する、請求項１５に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記第一の発光ダイオードからの赤色光及び前記第二の発光ダイオードからの青色光を同時に発して、前記蛍光マイクロスフェア層を介して多色光を生成する請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１８】
単色マイクロディスプレイの積層体を備えた光電子デバイスであって、該単色マイクロディスプレイの積層体が、
第一の波長を有する光を発する第一のマイクロディスプレイと、
前記第一の波長とは異なる第二の波長を有する光を発する少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイと、
前記第一のマイクロディスプレイと前記少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイとの間に配置されて、前記第一のマイクロディスプレイからの光を通過させ且つ前記少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイからの光を反射する分布ブラッグ反射器とを備えた、光電子デバイス。
【請求項１９】
前記第一のマイクロディスプレイ及び前記少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイが、赤色マイクロディスプレイの上に積層された緑色マイクロディスプレイと、該緑色マイクロディスプレイの上に積層された青色マイクロディスプレイとを備える、請求項１８に記載の光電子デバイス。
【請求項２０】
前記緑色マイクロディスプレイ、前記青色マイクロディスプレイ及び前記赤色マイクロディスプレイが実質的に同一の設計及び寸法を有する、請求項１９に記載の光電子デバイス。
【請求項２１】
前記緑色マイクロディスプレイ、前記青色マイクロディスプレイ及び前記赤色マイクロディスプレイが、発せられる色に対応したバンドギャップを備えた異なる半導体で形成されている、請求項２０に記載の光電子デバイス。
【請求項２２】
各単色マイクロディスプレイが少なくとも一つの画素を備え、該画素が、マトリクスアドレシング可能なマイクロメートルスケールの発光ダイオードの二次元アレイを備える、請求項１９に記載の光電子デバイス。
【請求項２３】
前記緑色マイクロディスプレイ、前記青色マイクロディスプレイ及び前記赤色マイクロディスプレイのそれぞれの各画素が、互いに積層されて画素積層体を形成している、請求項２２に記載の光電子デバイス。
【請求項２４】
前記画素積層体の構成要素が個別に制御可能であり、異なる発光強度が得られる、請求項２３に記載の光電子デバイス。
【請求項２５】
前記画素積層体の発光ダイオードからの発光が光学的に混合される、請求項２３に記載の光電子デバイス。
【請求項２６】
前記画素積層体が、発光ダイオード積層体の二次元アレイとして配置されていて、該発光ダイオード積層体の少なくとも一つが色の調整可能なものである、請求項２３に記載の光電子デバイス。
【請求項２７】
前記第二のマイクロディスプレイが前記第一のマイクロディスプレイの上に積層されていて、前記第二のマイクロディスプレイの上に少なくとも一層の蛍光マイクロスフェア層を更に備えた請求項１８に記載の光電子デバイス。
【請求項２８】
前記第一のマイクロディスプレイが赤色マイクロディスプレイであり、前記第二のマイクロディスプレイが青色マイクロディスプレイであり、前記少なくとも一層の蛍光マイクロスフェア層が緑色蛍光マイクロスフェアを備える、請求項２７に記載の光電子デバイス。
【請求項２９】
傾斜ファセットを備えたダイシングされたチップを形成するためのレーザ微細機械加工に基づいた電子デバイス及び光電子デバイスのウェーハダイシング方法であって、
複数の製造されたデバイスを上面に備えた加工済ウェーハを提供するステップと、
ウェーハダイシング用にレーザビームをウェーハ表面に向けるステップと、
前記レーザビームをレーザミラーから反射して、前記レーザビームが垂直軸からの傾斜角で前記加工済ウェーハに入射して、入射ビームが、半導体、金属又は絶縁体の除去によって入射点にトレンチを形成するステップと、
前記レーザビームが前記加工済ウェーハ上のデバイスの周囲にトレンチを形成するように前記加工済ウェーハを並進移動させるステップとを備えたウェーハダイシング方法。
【請求項３０】
前記傾斜角が垂直軸から略０度〜略８９度の範囲である、請求項２９に記載のウェーハダイシング方法。
【請求項３１】
前記加工済ウェーハが、該加工済ウェーハ上にレーザ微細機械加工されたスクライブレーンが存在されることによって開裂される、請求項２９に記載のウェーハダイシング方法。
【請求項３２】
アブレーション又は吸収の少なくとも一方によって、前記加工済ウェーハから半導体、金属又は絶縁体を除去するステップを更に備えた請求項２９に記載のウェーハダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００８年１０月３日出願の米国仮出願第６１／１０２７６０号の優先権を主張し、その内容全体は参照として本願に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＬＥＤは光電子デバイスであり、注入された電子及び正孔が放射的に再結合することによって発光する。特定の光電子デバイスにおける活性材料のバンドギャップに応じて、ＬＥＤは、紫外線から赤外線までの多様な波長範囲で発光することができる。しかしながら、最も関心のある光の波長は可視光領域である。可視光スペクトル（典型的には略４００ｎｍ（紫色）から略７００ｎｍ（赤色））で発光するＬＥＤは、人間の眼に見えるので、照明目的に有用である。可視光波長で発光するために、ＩＩＩ族及びＶ族元素（つまり周期表の三列目と五列目）のガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）及び窒素（Ｎ）が用いられることが多い。これらの材料は、周期表の他の列の不純物でドープされることが多く、電気的に活性になり、伝導状態から価電子状態への電子の再結合によって発光する。
【０００４】
上述のデバイスは、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料グループのものであると称される。この材料系から製造されるＬＥＤが利用されてきている。ＬＥＤは典型的に、単一のスペクトルピーク及び狭い線幅（例えば略３０ｎｍ）で発光する単色光源を含む。（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料系を用いて製造されるＬＥＤは、その材料系におけるインジウム配合を変更することによって、略３８０ｎｍ（近紫外線）から略５４０ｎｍ（つまり緑色）の範囲の単色光を発することができる。こうした単色性を備えたＬＥＤは、単一の色のみが必要とされる光インジケータ等の応用において有用である。
【０００５】
一方、白色光は、広帯域の多色光であり、単一のＬＥＤで直に発生させることはできない。しかしながら、ＬＥＤを、多数の離散的又は連続的な波長で発光させることができれば、結果としてのスペクトルが多色となり、そのようなＬＥＤからの放出が白色に見える。このことは、白色光が照明目的に理想的であることが多いので、有用となり得る。照明光源としてのＬＥＤは、照明効率、寿命及びスペクトル純度に関して、白熱ランプや蛍光灯等の従来の照明技術に優っている。
【０００６】
広帯域ＬＥＤ光源の従来の製造方法は大きく分けてある。第一の方法は、色の下方変換に蛍光体を用いる。蛍光発光材料は、特定波長の放射に晒された際に発光する材料であり、発光ダイオード（ＬＥＤ）における色の変換用に従来から用いられている。デバイスが高エネルギー光子を放出して、蛍光体がそれを吸収して、低エネルギーの異なる色の光子を再放出する。
【０００７】
このような蛍光体は、短波長の光子を吸収し、長波長の光子を再放出する。白色発光用に、緑色及び赤色の発光蛍光体が使用可能である。どのような形態の色の変換であってもエネルギー損失を含むことが観測される。緑色蛍光体が最大９０％の量子効率を有する一方で、赤色蛍光体の量子効率は典型的に４０％程度に制限される。これは、低い壁コンセント効率を意味する。
【０００８】
このような色の下方変換法において、４６０ｎｍ（青色）で発光するＩｎＧａＮ  ＬＥＤ等の短波長単色ＬＥＤを、励起光源として使用することができる。このような光を用いて、緑色及び赤色等の長波長で発光する蛍光体における発光を励起することができる。結果としての光は、可視光スペクトルの異なる部分の成分で構成されていて、広帯域光であるとされる。蛍光体粒子は小さくて（例えばナノメートルスケール）裸眼では識別不能なので、異なる色の割合が正しいものであれば、放出される光は白色に見える。この白色光の発生方式は蛍光灯におけるものと同様である。
【０００９】
しかしながら、蛍光体には多くの欠点があり、限られた寿命、ストークス波のエネルギー損失、低い信頼性、低い発光効率等が挙げられる。
【００１０】
広帯域ＬＥＤ光源の他の製造方法は、離散的な複数のＬＥＤチップを単一のパッケージ上に搭載することである。これは、マルチチップＬＥＤと称されることが多くて、光の原色（つまり青色、緑色及び赤色）で発光するＬＥＤが単一のパッケージ上に搭載されている。しかしながら、白色光の発光はこの方法を用いたのでは達成することができない。各ＬＥＤチップは典型的に１００マイクロメートルを超える寸法のものであり、ＬＥＤチップの離隔も同じオーダのものである。結果として、ＬＥＤの強度が大幅に低下してしまうような非常に離れた場所に置かない限りは、色が均一化されず、裸眼の眼にも離散的な色に見えてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０２２７１４４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００４７７４２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１４５１７４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０２９１２０７号明細書
【特許文献５】米国特許第６８８２３７９号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／０２７７２７０号明細書
【特許文献７】中国特許出願公開第１２３１５１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術の欠点を解決するため、本発明は、半導体カラー調節可能広帯域光源及びフルカラーマイクロディスプレイ並びにそれらの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第一の態様によると、本発明は、第一の波長を有する光を発するための第一の発光ダイオードであって、その第一の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第一の発光ダイオードと；  第二の波長を有する光を発するための第二の発光ダイオードであって、第一の発光ダイオードの頂部上に配置されていて、その第二の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第二の発光ダイオードと；  第一の発光ダイオードの頂部と第二の発光ダイオードの底部との間に配置されて第一の発光ダイオードからの光を通過させ且つ第二の発光ダイオードからの光を反射する第一の分布ブラッグ反射器とを備えた光源装置を提供する。
【００１４】
第二の態様によると、本発明は、単色マイクロディスプレイの積層体を備えた光電子デバイスであって、その単色マイクロディスプレイの積層体が、第一の波長を有する光を発する第一のマイクロディスプレイと；  第一の波長と異なる第二の波長を有する光を発する少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイと；  第一のマイクロディスプレイと少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイとの間に配置されて第一のマイクロディスプレイからの光を通過させ且つ少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイからの光を反射する分布ブラッグ反射器とを備えた、光電子デバイスを提供する。
【００１５】
第三の態様によると、本発明は、傾斜ファセットを備えてダイシングされたチップを形成するためのレーザ微細機械加工に基づいた電子デバイス及び光電子デバイスのウェーハダイシング方法であって、複数の製造済デバイスを上面に備えた加工済ウェーハを提供するステップと；  ウェーハダイシング用にウェーハ表面にレーザビームを向けるステップと；  レーザビームをレーザミラーから反射するステップであって、垂直軸からの或る傾斜角で加工済ウェーハに入射し、入射ビームが、半導体、金属又は絶縁体を除去することによって入射点にトレンチを形成するステップと；  レーザビームが加工済ウェーハ上のデバイス周囲にトレンチを形成するように加工済ウェーハを並進移動させるステップとを備えたウェーハダイシング方法を提供する。
【００１６】
特に断らない限り図面全体にわたって同様の参照符号が同様の箇所に付されている添付図面を参照して、非限定的且つ非排他的な態様について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるＬＥＤ積層体を示す。
【図２】本発明による赤色ＬＥＤデバイス、緑色ＬＥＤデバイス、青色ＬＥＤデバイスに選択的に電力供給することによって生成可能な異なる色の光の例を示す。
【図３】本発明による赤色ＬＥＤデバイス、緑色ＬＥＤデバイス、青色ＬＥＤデバイス内を光ビームが伝播することができる多様な角度を示す。
【図４】本発明による三層ＬＥＤ積層体の概略図を示す。
【図５】本発明による組み立てられた三層ＬＥＤ積層体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す。
【図６】本発明による第一の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）及び第二のＤＢＲの層の屈折率スペクトルを示す。
【図７】本発明によるＬＥＤ積層体からの単色の青色発光及び対応するスペクトルを示す。
【図８】本発明による青色及び赤色の発光を混合することによるＬＥＤ積層体からの多色のピンク色発光及び対応するスペクトルを示す。
【図９】本発明によるＬＥＤ積層体によって放出される多様な範囲の色及び対応するスペクトルを示す。
【図１０】本発明による赤色、緑色及び青色の三つのマイクロディスプレイの概略図を示す。
【図１１】本発明による製造された青色の単色マイクロディスプレイの顕微鏡写真を示す。
【図１２】本発明による組み立てられた積層マイクロディスプレイの概略的な斜視図を示す。
【図１３】本発明による組み立てられた積層マイクロディスプレイの概略的な上面図を示す。
【図１４】本発明による複数の主要な構成要素（高出力紫外線（ＵＶ）レーザ、ビームエキスパンダ、レーザラインミラー、フォーカシングレンズ、広帯域ＵＶミラー、ウェーハ、ＸＹＺ並進移動システムを含む）を含み得るレーザ微細機械加工システムを示す。
【図１５】本発明によるＬＥＤ積層体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発光ダイオード（ＬＥＤ）積層体を備えた固体光源の利用及び製造に使用可能な例示的な方法及びシステムをいくつか説明する。また、その製造方法も提供する。このような固体光源は、光の離散的な原色（例えば赤色、青色、緑色）、又は白色光を含む混合色を発光することができる。このようなＬＥＤ積層体は、緑色ＬＥＤの上に積層された青色ＬＥＤからなり得て、次に、その緑色ＬＥＤが赤色ＬＥＤの上に積層され得る。このような積層方法は、最適な色の混合を保証し得る。三つのＬＥＤデバイスは独立的に制御可能である。三つすべてが照明されると、光学的に混合された出力が白色光をもたらし得る。単色光を、ＬＥＤ積層体の単一のＬＥＤデバイスのみをオンにすることによって得ることができる。他の色は、二つ又は三つのＬＥＤデバイスを同時にオンにして、適切なバイアス電圧を調整することによって調節可能である。
【００１９】
デバイスの離散的な青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤは、個別に駆動可能であり、多様な色成分の強度を変更することができる。しかしながら、色は混合されず、カラー調節可能なデバイスは構成されない。真のカラー調節可能デバイスは現状では市場に出回っていない。
【００２０】
近年、半導体ベースの放出型マイクロディスプレイが、ＬＥＤ材料を用いて実現されてきている。しかしながら、ＬＥＤウェーハの単色性によって、こうしたマイクロディスプレイは単一の色のみにおいて発光可能である。フルカラーマイクロディスプレイは三色画素を用いて実現可能ではあるが、いくつかの欠点が存在し得る。このような欠点としては、（１）上述のような蛍光体に関連するすべての欠点、（２）マイクロメートルスケールで個々の画素を蛍光体でコーティングすることの複雑性、（３）駆動回路の複雑性が挙げられる。
【００２１】
本願で検討されるような積層ＬＥＤの設計は、白色光を生成するために色の変換を利用しない。積層体の各ＬＥＤデバイスは、透光性の透明材料を含み得る。正しいＬＥＤ積層順序（つまり、青色ＬＥＤデバイスが緑色ＬＥＤデバイスの上で、赤色ＬＥＤデバイスが底）を採用することによって、放出される光が、その上のデバイスを最小の吸収損失で透過することができる。ＬＥＤデバイスが互いに積層されていることによって、三つのＬＥＤデバイスからの光子が全て同一のウィンドウから（つまり一番上の青色ＬＥＤデバイスを通して）放出されて、出力される色が光学的に良く混合される。分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）をＬＥＤデバイス間に挿入することによって、誘電体ミラーの波長選択的な反射性により、光が放出ウィンドウに向かう方向に放出されることを保証できる。
【００２２】
各ＬＥＤデバイスは、微細機械加工された傾斜ファセットを含み得て、そのファセットは、金属ミラーでコーティングされて、ＬＥＤファセットからの単色光の漏れを防止する。また、このようにすると、蛍光体を用いた色の変換に関係する問題（限られた寿命、ストークス波のエネルギー損失、低い信頼性、低い照明効率等）を排除することもできる。このような従来の白色光ＬＥＤデバイスの不利な点を回避することによって、ＬＥＤの可能性が完全に引き出されて、高い量子効率、長寿命、高い安定性を提供することができる。
【００２３】
また、同様の積層方法を用いてフルカラーマイクロディスプレイに拡張することができる。例えば、三つの単色マイクロディスプレイを互いによく整列させて積層させることによって、フルカラーマイクロディスプレイが実現される。青色マイクロディスプレイは緑色マイクロディスプレイの上に積層され得て、次に、その緑色マイクロディスプレイは赤色マイクロディスプレイの上に積層され得る。三つのマイクロディスプレイは同一の設計及び寸法を有し得て、互いに積層されると、個々の画素が互いに重畳する（例えば、これを“画素積層体”と称する）。従って、各画素は、互いに積層された三つのＬＥＤデバイスからなるデバイスを効果的に備え得る。三つのＬＥＤデバイスの強度を制御することによって、画素の出力色を制御することができる。このようにして、フルカラー放出型のマイクロディスプレイがあらゆる画素寸法及び解像度において達成可能となる。
【００２４】
図１は、本発明によるＬＥＤ積層体１００を示す。このようなＬＥＤ積層体は、赤色ＬＥＤデバイス１０５、緑色ＬＥＤデバイス１１０、及び青色ＬＥＤデバイス１１５からなり得る。赤色ＬＥＤデバイス１０５は、６５０ｎｍ程度の範囲の波長を有する光を発し、緑色ＬＥＤデバイス１１０は、５１０ｎｍ程度の範囲の波長を有する光を発し、青色ＬＥＤデバイス１１５は、４７５ｎｍ程度の範囲の波長を有する光を発し得る。ＬＥＤ積層体１００は、赤色ＬＥＤデバイス１０５の頂部と緑色ＬＥＤデバイス１１０の底部との間に配置された第一の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）１２０を含み得る。第二のＤＢＲ１２５は、緑色ＬＥＤデバイス１１０の頂部と青色ＬＥＤデバイス１１５の底部との間に配置され得る。ＤＢＲは、下方のＬＥＤからの光を通過させ、且つ上方に配置されたＬＥＤからの光を反射させ得る。例えば、緑色ＬＥＤデバイス１１０からの光はＤＢＲ１２５を通過し得るが、青色ＬＥＤデバイス１１５を介して下方に反射されてＤＢＲ１２５の頂面に向かう光は、青色ＬＥＤデバイス１１５の頂面１３０に向かう方向に反射され得る。
【００２５】
図２は、本発明による赤色ＬＥＤデバイス１０５、緑色ＬＥＤデバイス１１０及び青色ＬＥＤデバイス１１５に選択的に電力供給することによって生成可能な異なる色の光の例を示す。本例では、赤色光ビーム２００は、赤色ＬＥＤ１０５によって放出されて、ＤＢＲ１２０、緑色ＬＥＤ１１０、ＤＢＲ１２５、青色ＬＥＤ１１５、そして青色ＬＥＤデバイス１１５の頂面１３０を介して上方に伝播し得る。緑色ＬＥＤデバイス１１０は、ＤＢＲ１２５、青色ＬＥＤ１１５、そして青色ＬＥＤデバイス１１５の頂面１３０を介して上方に伝播する緑色光ビーム２０５を放出し得る。また、緑色ＬＥＤデバイスは、初めＤＢＲ１２０に向かう方向に伝播する第二の緑色光ビーム２１０も生成し得る。しかしながら、ＤＢＲ１２０が、ＤＢＲ１２５、青色ＬＥＤ１１５、そして青色ＬＥＤデバイス１１５の頂面１３０を介する方向に第二の緑色光ビーム２１０を反射し得る。
【００２６】
青色ＬＥＤデバイス１１５は、その青色ＬＥＤデバイス１１５の頂面１３０を介して上方に伝播する青色光ビーム２１５を放出し得る。青色ＬＥＤデバイス１１５は、初めＤＢＲ１２５に向かう方向に伝播する第二の青色光ビーム２２０も生成し得る。しかしながら、ＤＢＲ１２５が、青色ＬＥＤデバイス１１５の頂面１３０を介する方向に第二の光ビーム２２０を反射し得る。
【００２７】
赤色ＬＥＤデバイス１０５、緑色ＬＥＤデバイス１１０、及び青色ＬＥＤデバイス１１５は、共通アノード２３０を共有し、それら自体のカソードを介して選択的に電極供給され得る。例えば、青色ＬＥＤ１１５が第一のカソード２３５を利用し、緑色ＬＥＤデバイス１１０が第二のカソード２４０を利用し、赤色ＬＥＤデバイス１０５が第三のカソード２４５を利用し得る。
【００２８】
図３は、本発明による赤色ＬＥＤデバイス１０５、緑色ＬＥＤデバイス１１０、青色ＬＥＤデバイス１１５内を光ビームが伝播し得る多様な角度を示す。本例では、赤色ＬＥＤデバイス１０５、緑色ＬＥＤデバイス１１０、青色ＬＥＤデバイス１１５のそれぞれの傾斜ファセット又は壁がミラー材料でコーティングされ得て、光ビームがＬＥＤデバイスの側部から逃げずに青色ＬＥＤデバイス１１５の頂面１３０を介して上方に向かうことが保証される。本例では、赤色ＬＥＤデバイス１０５が第一のミラー表面３００を含み、緑色ＬＥＤデバイス１１０が第二のミラー表面３０５を含み、青色ＬＥＤデバイス１１５が第三のミラー表面３１０を含む。いずれのミラー表面も、アルミニウムや銀等の金属でコーティングされ得る。
【００２９】
図４は本発明による三層ＬＥＤ積層体の概略図を示す。図示されるように、第一のＬＥＤデバイス４００は、第二のＬＥＤデバイス４０５及び第三のＬＥＤデバイス４１０の両方の下方に配置されている。図１に対して、第一のＬＥＤデバイス４００は赤色ＬＥＤデバイス１０５に対応し、第二のＬＥＤデバイス４０５は緑色ＬＥＤデバイス１１０に対応し、第三のＬＥＤデバイス４１０は青色ＬＥＤデバイス１１５に対応し得る。
【００３０】
図５は、本発明による組み立てられた三層ＬＥＤ積層体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を示す。図示されるように、三層ＬＥＤ積層体は、第二のＬＥＤデバイス５０５及び第三のＬＥＤデバイス５１０の両方の下方に配置されている第一のＬＥＤデバイス５００を含み得る。
【００３１】
図６は、本発明による第一のＤＢＲ層（例えば図１のＤＢＲ１２０）及び第二のＤＢＲ層（例えば図１のＤＢＲ１２５）の層の反射率スペクトルを示す。図示されるように、ＤＢＲ１２０の反射率スペクトルは５５０ｎｍ近傍に位置するピークを有し、ＤＢＲ１２５の反射率ピークは４７０ｎｍ近傍に位置するピークを有する。
【００３２】
図７は、本発明によるＬＥＤ積層体からの単色の青色発光７００及び対応するスペクトル７０５を示す。図示されるように、スペクトルは、４７５ｎｍ程度に位置するピークパワー分布を有する。
【００３３】
図８は、本発明による青色発光及び赤色発光を混合することによるＬＥＤ積層体からの多色のピンク色発光８００及び対応するスペクトル８０５を示す。図示されるように、スペクトルは、４７５ｎｍ及び６５０ｎｍ程度に位置するピークパワー分布を有する。
【００３４】
図９は、本発明によるＬＥＤ積層体によって放出される多様な範囲の色及び対応するスペクトルを示す。図示されるように、多様な色の光が放出可能であり、それらの色は、多様なピークパワー分布で構成され得る。放出される多様な色としては、例（ａ）のターコイズ、例（ｂ）のネイビーブルー、例（ｃ）のダークパープル、例（ｄ）のライトパープル、例（ｅ）のイエロー、例（ｆ）のマルーン、例（ｇ）のブラックが挙げられる。
【００３５】
図１０は、本発明による赤色、緑色、青色の三つのマイクロディスプレイの概略図を示す。図示されるように、赤色マイクロディスプレイ１０００は、緑色マイクロディスプレイ１００５の下方に配置され、その緑色マイクロディスプレイ１００５は青色マイクロディスプレイ１０１０の下方に配置され得る。
【００３６】
図１１は、本発明による製造された青色の単色マイクロディスプレイの顕微鏡写真１１００を示す。図１２は、本発明による組み立てられた積層マイクロディスプレイの概略的な斜視図を示す。図示されるように、赤色マイクロディスプレイ１２００が緑色マイクロディスプレイ１２０５の下に配置され得て、その緑色マイクロディスプレイ１２０５が青色マイクロディスプレイ１２１０の下に配置され得る。図１３は、本発明による組み立てられた積層マイクロディスプレイ１３００の概略的な上面図を示す。
【００３７】
本願で説明されるような積層ＬＥＤを含むデバイスの実現は、従来の蛍光体でコーティングされた白色ＬＥＤに関連する欠点を排除し又は実質的に減じて、ＬＥＤの可能性を完全に引き出して固体照明を実現する。第一に、蛍光体等の色の変換剤が必要でなくなることは、無損失の白色光生成を意味する。第二に、従来の白色光ＬＥＤの寿命は、蛍光体等の色の変換剤の寿命によって制限されていた。しかしながら、蛍光体の使用を避けることによって、白色ＬＥＤの寿命が単純にＬＥＤ積層体内の個々のＬＥＤの寿命となるが、ＬＥＤが長寿命で極めて信頼できるものであることは周知である。
【００３８】
第三に、限られた寿命、ストークス波のエネルギー損失、低い信頼性、低い照明効率等の色の変換剤に関係する全ての他の欠点が排除され得る。第四に、下方のデバイスによる光の吸収の問題が、二つのＬＥＤの間へ分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）（例えば図１のＤＢＲ１２０、１２５）を挿入して、上方のＬＥＤからの光は反射して、下方のＬＥＤからの光を透過させることによって解消される。第五に、放出の均一性に影響するデバイスのファセットからの光漏れの可能性の問題が、ミラーコーティングされた傾斜ファセットの導入によって解消されて、横方向に伝播する光が、デバイスの頂面からの発光のために反射されて方向転換される。最後に、積層のトポグラフィによって、光学的な色の混合が保証されて、均一な多色発光が提供される。
【００３９】
緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤは、フォトリソグラフィ、乾式エッチング及び金属堆積を含む標準的なＬＥＤ加工手順を用いて製造可能である。緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤは、透明なサファイア基板上にＭＯＣＶＤによってエピタキシャル成長させたＩｎＧａＮ材料を備えたＬＥＤウェーハを用いて製造可能である。一続きの多重量子井戸をＬＥＤ構造内に埋め込んで、所望の放出波長が得られる（バンドギャップを調整することによって）。赤色ＬＥＤは、不透明なＧａＡｓ基板上にＭＯＣＶＤによってエピタキシャル成長させたＡｌＩｎＧａＰ材料を備えたＬＥＤウェーハを用いて製造可能である。
【００４０】
緑色又は青色ＬＥＤは、まずフォトリソグラフィを用いてＬＥＤのメサ領域を画定することによって製造可能である。フォトレジスト層がＬＥＤウェーハ上にスピンコーティングされて、マスクアライナ上の所定のパターンを備えたフォトマスクを介して紫外線に露光され得る。露光されたサンプルをフォトレジスト現像剤内で現像し得る。所望のパターンがサンプル上に転写される。次に、メサ構造を、Ｃｌ２及びＢＣｌ３ガスでの誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）乾式エッチングを用いて形成し得る。次に、ＧａＮ材料を、典型的には５００ｎｍ／分の速度でエッチングする。
【００４１】
他のフォトリソグラフィステップで、ＬＥＤの活性領域を画定し得る。ウェーハを、同じＩＣＰ法を用いて再び乾式エッチングして、後続のｎ型コンタクト用にｎ型ＧａＮ領域の一部を露出し得る。電流拡散領域をフォトリソグラフィによって画定し得る。５ｎｍのＡｕ及び５ｎｍのＮｉを備えた電流拡散層を、電子ビーム蒸着によって堆積させる。そして、金属層をアセトン中でリフトオフして、金属二重層が電流拡散領域内に残るようにする。この層はデバイスに対するｐ型コンタクトとして作用し得る。
【００４２】
ｎ型及びｐ型コンタクトパッド領域を、フォトリソグラフィによって画定し得る。Ｔｉ／Ａｌ金属二重層をそれぞれ厚さ２０ｎｍ／２００ｎｍで電子ビーム蒸着によって堆積させ得る。金属層をアセトン中でリフトオフして、金属が、コンタクトパッド領域のみに残り、ｎ型、ｐ型コンタクトパッドとして作用するようにする。ウェーハのサファイア面を略１００マイクロメートルに薄化して放熱を改善し、また、研磨してサファイア基板を介する光の透過を増強する。
【００４３】
赤色ＬＥＤを、頂部ＬＥＤ面にＡｕのｐ型コンタクトを堆積し、底部ＧａＡｓ面上にＡｕのｎ型コンタクトを堆積させることによって製造する。ＧａＮベースのＬＥＤとは異なり、ＧａＡｓが導電体であるので、垂直電流伝導が可能である。
【００４４】
必要であれば、ＤＢＲをＬＥＤウェーハの頂部に形成し得る。ＤＢＲは波長選択ミラーを備え得る。波長選択ミラーは、反射バンド内の特定の波長の光を反射し、反射バンド内の他の波長の光を透過して、屈折率の異なる誘電体が交互になった対を備える。ＤＢＲの特性は、設計パラメータに依存して、誘電体の選択やその厚さの選択が挙げられる。
【００４５】
赤緑青（ＲＧＢ）積層体の場合、ＤＢＲ層を、緑色ＬＥＤウェーハ及び赤色ＬＥＤウェーハの頂部に形成し得る。緑色ＬＥＤの頂部のＤＢＲは、その上の青色ＬＥＤからの青色光を反射する一方、緑色及び赤色ＬＥＤからの緑色光、赤色光を通過させ得る。赤色ＬＥＤの頂部のＤＢＲは、その上の緑色ＬＥＤからの緑色光を反射する一方、赤色ＬＥＤからの赤色光を通過させ得る。
【００４６】
ウェーハは、カスタマイズされたレーザ微細機械加工システムを用いてダイシングされ得る。個々のＬＥＤチップが所望の寸法の傾斜ファセットを備えて得られる。
【００４７】
図１４は、高出力紫外線（ＵＶ）レーザ１４０５、ビームエキスパンダ１４１０、レーザラインミラー１４１５、フォーカシングＵＶ対物レンズ１４２０、広帯域ＵＶチルティングミラー１４２５、ウェーハ１４３０、ＸＹ並進移動ステージ１４３５等の複数の主要な構成要素を含み得るレーザ微細機械加工システム１４００を示す。ウェーハ１４３０は、ＸＹ並進移動ステージ１４３５によって移動され得て、合焦されたレーザビームがウェーハ１４３０上に照射される。
【００４８】
従来のレーザ微細機械加工では、フォーカシングレンズはレーザビームを小型スポットに合焦して、その小型スポットがウェーハ上に入射して、ウェーハが垂直方向で微細機械加工される。しかしながら、本願の一実施形態では、広帯域ＵＶミラーがフォーカシングレンズとウェーハとの間に挿入される。ミラーは傾斜角で配置されるが、その目的は、合焦されたビームが任意の傾斜角でウェーハ上に入射できるようにビームをミラーから反射することである。角度はミラーを回転することによって調整可能である。結果として、ダイシングされたデバイスチップが、任意の傾斜角で角度付けされたファセットを有することができる。
【００４９】
ＬＥＤ積層体の組み立てを、熱伝導性で且つ電気伝導性の銀エポキシを用いて赤色ＬＥＤをＴＯ缶パッケージにチップ結合することから始め得る。緑色ＬＥＤを、赤色ＬＥＤの頂部のｐ型結合バッドを露出させながらＵＶ接着剤（例えばＮｏｒｌａｎｄ６３）の層を適用することによって、赤色ＬＥＤの上に取り付ける。デバイスを整列させると、その組み立て体をＵＶ照射で硬化させ得る。
【００５０】
青色ＬＥＤを組み立て体の上に取り付けるが、下方のデバイスの結合パッドが露出されることを保証しておく。ここでも、ＵＶ接着剤をＬＥＤチップ間に使用可能である。ＬＥＤ積層体の位置を、ＵＶ照射下での露光によって、固定し得る。
【００５１】
ＬＥＤ積層体を反転させて、金属ミラー（典型的にはアルミニウムや銀を用いる）を、電子ビーム蒸着やスパッタリングでコーティングさせる。金属ミラーは、積層体のチップの傾斜ファセット上にコーティングされる。このようなミラーは、ファセットを介する光の伝播を防止できる。
【００５２】
三つ全てのチップからの発光は、頂部の青色ＬＥＤを介して放出され得る。頂部の青色ＬＥＤが緑色及び赤色の光に対して透明であるので、これが可能となる。このことは光の吸収則に従う。下向きの発光、つまり下方のＬＥＤに向かう光の伝播は、ＤＢＲ層の存在によって防止され得る。結果として、光学損失が最小化される。側部のファセットからの発光も、ミラーコーティングされた傾斜ファセットによって防止されて、横方向に伝播する光を上方に反射させる。
【００５３】
赤色ＬＥＤのｐ型パッド、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤのｐ型パッド及びｎ型パッドを含む、チップに対する電気接続を設けるためには、五本のワイヤ結合が必要となり得る。赤色ＬＥＤのｎ型パッドは、導電性銀接着剤を用いて接続され得る。このようなｎ型パッドは相互接続されて共通アノードを形成し得る。最後に、４端子デバイスが、一つの共通アノードと、それぞれ赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ用の三つのカソードを含んで得られる。
【００５４】
単一のカソードにバイアス電圧を印加することによって、単一のデバイスがオンになり、積層体全体が単色光を発する。一つよりも多いカソードにバイアス電圧を印加することによって、多色光を発することができる。放出の色は、個々のカソードを調整することによって、調節可能である。赤色、緑色、青色の成分（例えば強度、量）を正しく調整することによって、白色光の発光を達成することができる。
【００５５】
これは白色光生成の無損失な方法であり、重畳する複数の単色デバイスからのスペクトル成分の足し合わせによるものである。
【００５６】
単色の放出型マイクロ発光ダイオードの二次元アレイを積層させて、フルカラーの二次元マイクロディスプレイを形成し得る。単色の２次元マイクロディスプレイは、青色ＬＥＤウェーハ、緑色ＬＥＤウェーハ及び赤色ＬＥＤウェーハを用いて製造可能である。ＬＥＤアレイはモノリシックＬＥＤアレイであり得る。
【００５７】
ｘｙアレイの設計は、マトリクスアドレシング法に基づいたものであり得る。アレイは、アレイの基底をなすｘ本の列を含み、ｙ個のマイクロＬＥＤ素子（マイクロメートルの寸法のもの）が各列に沿って均等に配置されている。
【００５８】
従って、一つの列上のデバイスは、共通ｎ型領域を共有し、共通ｎ型電極を共有する。各マイクロＬＥＤの頂部のｐ型領域は、列に沿って走る金属線によって相互接続され得る。従って、コンタクトパッドの総数は、（ｘ＋ｙ）個になり、各画素がその個々の電極を有する場合の（ｘ×ｙ）個よりもはるかに少ない。
【００５９】
列及びマクロＬＥＤ画素は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチングによって形成される。加工条件は、垂直に対して３０°から４５°の傾斜を有する側壁を備えたメサ構造をエッチングするように調整される。ｎドープ領域及びｐドープ領域の分離のために４０ｎｍのＳｉＯ２層を電子ビーム蒸着によって堆積可能である。
【００６０】
次に、各画素の頂部平面が、コンタクト形成のためにリフトオフプロセスを用いて露出される。Ｔｉ／Ａｌ（２０ｎｍ／２００ｎｍ）及びＮｉ／Ａｕ（３０ｎｍ／３０ｎｍ）を、ｎ型オームコンタクト、ｐ型オームコンタクトとして電子ビーム蒸着を用いたリフトオフによって堆積し得る。コンタクトは、窒素雰囲気で５分間、５５０℃の急速熱アニーリング（ＲＴＡ）に晒され得る。このような金属相互接続が、マイクロＬＥＤ画素の側壁を覆って、光が頂面を介してのみ放出されることを保証することができる。
【００６１】
フルカラーマイクロディスプレイを、緑色マイクロディスプレイの上に青色マイクロディスプレイを積層して、次に赤色ＬＥＤディスプレイの上に積層することによって、組み立て得る。赤色マイクロディスプレイ、緑色マイクロディスプレイ及び青色マイクロディスプレイを、それらの画素が整列可能であるがそれらの結合バッドが異なる位置に存在するように設計し得る。
【００６２】
赤色マイクロディスプレイを適切なセラミックパッケージにチップ結合し得る。緑色マイクロディスプレイを、赤色マイクロディスプレイの結合パッドを露出させながらＵＶ接着剤（Ｎｏｒｌａｎｄ６３）の層を適用することによって、赤色マイクロディスプレイの上に取り付け得る。個々の画素が整列されると、そのアセンブリをＵＶ照射で硬化させ得る。
【００６３】
青色マイクロディスプレイをアセンブリの上に取り付けるが、下方のデバイスの結合パッドを露出できることを保証しておく。ここでも、ＵＶ接着剤をＬＥＤチップ間に用いることができる。
【００６４】
ＬＥＤ積層体の位置を、ＵＶ放射下での露光によって、固定し得る。結合パッドはワイヤ結合によってパッケージに接続され得る。デバイス全体を、動作用の適切な外部マトリクスドライバに接続し得る。画素は、可視光スペクトルの色を発するように制御可能である。
【００６５】
図１５は、他の実施形態によるＬＥＤ積層体を示す。図１５を参照すると、光は、積層デバイスを介して均一に放出される。上述の三つのＬＥＤデバイスを積層させたＬＥＤの設計と同様に、赤色ＬＥＤ１５０５が底部に形成されて、青色ＬＥＤ１５１０が頂部に積層される。図１５に示されるような実施形態では、中間の緑色ＬＥＤデバイスが省略される。代わりに、緑色光の発生は、青色ＬＥＤ１５１０上に配置された緑色蛍光マイクロスフェアを用いて達成される。他の実施形態では、蛍光体や量子ドットを用いて、励起可能な緑色波長を提供することができる。三つの積層ＬＥＤの代わりに二つの積層ＬＥＤを用いることによって、組み立てが簡単になり、放熱が改善可能である。更に、頂部ワイヤ結合の数を５本から３本へと減らすことができる。従って、ハイブリッドデバイスが、組み立て簡単なものになり、より良いヒートシンク性能を有して、頂部ワイヤ結合の減少によってパッケージングの簡単なものになり得る。いくらかのエネルギー損失が生じ得るが、緑色蛍光マイクロスフェアの下方の青色ＬＥＤは、緑色蛍光発光を効率的に励起して、エネルギー損失を最小化する。
【００６６】
また、同様の方法を用いて、フルカラーマイクロディスプレイへと拡張し得る。例えば二つの単色マイクロディスプレイを互いに良く整列させて積層させて、有色の蛍光マイクロスフェアをマイクロディスプレイの上に配置し得る。青色マイクロディスプレイが赤色マイクロディスプレイの上に積層されて、緑色蛍光マイクロスフェアが青色マイクロディスプレイの上に設けられ得る。青色マイクロディスプレイを赤色マイクロディスプレイの上に積層させる前に、緑色蛍光マイクロスフェアを、青色マイクロディスプレイの上に設け得る。二つのマイクロディスプレイは、同一の設計及び寸法を有し得て、互いに積層されると、個々の画素が互いに重畳する。
【００６７】
一実施形態によると、赤色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを適切な加工で製造し得る。またＤＢＲをＬＥＤウェーハの頂面に形成し得る。一実施形態では、ＤＢＲ１５２０を赤色ＬＥＤ１５０５の頂面に形成して、その上の青色ＬＥＤ１５１０からの青色光を反射する一方、赤色ＬＥＤ１５０５からの赤色光を通過させる。また、他の実施形態では、ＤＢＲ１５３０を青色ＬＥＤ１５１０の頂面に形成して、緑色蛍光マイクロスフェアからの緑色光を反射する。
【００６８】
ハイブリッドＬＥＤ積層体の組み立ては、赤色ＬＥＤの頂部のｐ型結合パッドを露出させながら例えばＵＶ接着剤の層を用いて青色ＬＥＤを選択された赤色ＬＥＤの上に取り付けることから始め得る。ＬＥＤが傾斜ファセットを含む実施形態では、赤色ＬＥＤ／青色ＬＥＤ積層体が反転されて、金属ミラーを積層体のチップの傾斜ファセット上にコーティング可能である。緑色蛍光マイクロスフェアを、青色ＬＥＤの頂面に均一にコーティング可能である。
【００６９】
使用可能な蛍光マイクロスフェアの例として、Ｄｕｋｅ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ及びＭｅｒｃｋ  Ｅｓｔａｐｏｒから入手可能なマイクロスフェアが挙げられる。これらの蛍光マイクロスフェアは典型的には脱イオン（ＤＩ）水中に懸濁されていて、その寸法は直径数十ナノメートルから数十マイクロメートルの範囲である。球形で寸法の均一なマイクロスフェアを提供することができる。
【００７０】
青色ＬＥＤの表面上にマイクロスフェアを均一にコーティングするため、マイクロスフェアの懸濁液を、ドロッパ、シリンジ、又はピペットを用いて青色ＬＥＤ上に分配する。
【００７１】
マイクロスフェアを、スピナを用いたスピンコーティングによって青色ＬＥＤ上に均一に分散させ得る。このプロセスには、１〜５ｒｐｍの回転速度が使用可能である。また、マイクロスフェアはチルティングによっても分散可能である。例えば、マイクロスフェア懸濁液をＬＥＤチップ上に適用した後に、デバイスを垂直に対して略４５度の角度に傾斜させる。
【００７２】
マイクロスフェア層の厚さは、いくつかの単一層であるように制御可能である。これは、蛍光体と比較して蛍光マイクロスフェアの寸法が大きい（直径数百ナノメートルからマイクロメートル）ためである。薄いマイクロスフェアコーティング（例えば数層の単一層しかない）を達成することによって、マイクロスフェアが六角形配列へと自己組織化する。これは、ナノ粒子の自己組織化秩序アレイとなる。
【００７３】
ＳｉＯ２等の誘電体層を電子ビーム蒸着を用いてコーティングすることによって、蛍光マイクロスフェアの位置を固定して保護することができる。更に、エポキシ型の封止材をマイクロスフェアでコーティングされたチップに適用して、外部環境からハイブリッドＬＥＤ積層体を保護することができる。
【００７４】
マイクロスフェアコーティングの他の方法は、マイクロスフェアを封止材と予め混合しておくことである。マイクロスフェア懸濁液をテストチューブに入れて加熱し、水分（ＤＩ水）を除去する。封止材をテストチューブに入れる。テストチューブをシェイカに置いて均一に混合する。その混合物を、ドロッパ、シリンジ又はピペットを用いてＬＥＤ積層体に適用することができる。
【００７５】
一態様では、異なる放出波長の異なる色のマイクロスフェアを割合を変えて混合して、“白色度”の異なる（つまり色温度の異なる）白色光を得ることができる。
【００７６】
本願では、特定の例示的な方法について、多様な方法及びシステムを用いて説明し示してきたが、本発明の対象から逸脱せずに、多様な他の変更がなされ得て、また、等価物に置換され得ることを当業者は理解されたい。更に、本願で説明される主要な概念から逸脱せずに、本発明の対象の教示に対して、多くの変更が特定の状況に適合するようになされ得る。従って、本発明の対象は、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の対象は、特許請求の範囲及びその等価物内に存する全ての実施形態を含むものである。
【符号の説明】
【００７７】
１０５  赤色ＬＥＤデバイス
１１０  緑色ＬＥＤデバイス
１１５  青色ＬＥＤデバイス
１２０  第一のＤＢＲ
１２５  第二のＤＢＲ
１３０  青色ＬＥＤデバイスの頂面
【図１】
2012504856.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012504856.tif 000012
【図１１】
2012504856.tif 000013
【図１２】
2012504856.tif 000014
【図１３】
2012504856.tif 000015
【図１４】
2012504856.tif 000016
【図１５】
2012504856.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月13日(2010.7.13)
【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】
第一の波長を有する光を発するための第一の発光ダイオードであって、該第一の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第一の発光ダイオードと、
第二の波長を有する光を発するための第二の発光ダイオードであって、前記第一の発光ダイオードの頂面上に配置され、該第二の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第二の発光ダイオードと、
前記第一の発光ダイオードの頂部と前記第二の発光ダイオードの底部との間に配置され、前記第一の発光ダイオードからの光を通過させ且つ前記第二の発光ダイオードからの光を反射する第一の分布ブラッグ反射器とを備えた光源装置。
【請求項２】
前記第一の発光ダイオード及び前記第二の発光ダイオードの少なくとも一方が実質的にモノリシックである、請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記第一の波長が前記第二の波長よりも長い、請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
第三の波長を有する光を発するための第三の発光ダイオードであって、前記第二の発光ダイオードの頂部上に配置され、該第三の発光ダイオードの頂部に向かう方向に入射光を反射する傾斜ファセットを備えた第三の発光ダイオードを更に備えた請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記第二の発光ダイオードの頂部と前記第三の発光ダイオードの底部との間に配置され、前記第二の発光ダイオードからの光を通過させ且つ前記第三の発光ダイオードからの光を反射する第二の分布ブラッグ反射器を更に備えた請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第一の発光ダイオード、前記第二の発光ダイオード及び前記第三の発光ダイオードが実質的に同一の設計及び発光領域を有し、前記第一の発光ダイオード、前記第二の発光ダイオード及び前記第三の発光ダイオードが、異なるバンドギャップの異なる半導体で形成されている、請求項４に記載の光源装置。
【請求項７】
前記第一の発光ダイオードから発せられる光が、バンドギャップによる損失が実質的に無く、前記第二の発光ダイオード及び前記第三の発光ダイオードを通過する、請求項４に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第一の発光ダイオードが赤色光を発し、前記第二の発光ダイオードが緑色光を発し、前記第三の発光ダイオードが青色光を発する、請求項４に記載の光源装置。
【請求項９】
前記第一の発光ダイオードのみをオンにすることで赤色光を発し、前記第二の発光ダイオードのみをオンにすることで緑色光を発し、前記第三の発光ダイオードのみをオンにすることで青色光を発する請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記第一の発光ダイオードからの赤色光、前記第二の発光ダイオードからの緑色光、及び前記第三の発光ダイオードからの青色光を同時に発して、多色光を生成する請求項８に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記多色光が白色光を有する、請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
前記白色光が色の変換無しで生成される、請求項１１に記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光源装置の光出力が、赤色光、青色光及び緑色光の強度又は量を変更することによって、調節可能である、請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１４】
各ＬＥＤの傾斜ファセット上のミラーコーティングであって、金属層を備え、前記第一、第二及び第三の発光ダイオードの傾斜ファセットから光を反射して光漏れを抑制するミラーコーティングを更に備えた請求項４に記載の光源装置。
【請求項１５】
前記第一の発光ダイオード又は前記第二の発光ダイオードからの光によって励起されると第三の波長を有する光を発する蛍光マイクロスフェア層を前記第二の発光ダイオード上に更に備えた請求項１に記載の光源装置。
【請求項１６】
前記第一の発光ダイオードが赤色光を発し、前記第二の発光ダイオードが青色光を発し、前記蛍光マイクロスフェア層が緑色光を発する、請求項１５に記載の光源装置。
【請求項１７】
前記第一の発光ダイオードからの赤色光及び前記第二の発光ダイオードからの青色光を同時に発して、前記蛍光マイクロスフェア層を介して多色光を生成する請求項１６に記載の光源装置。
【請求項１８】
単色マイクロディスプレイの積層体を備えた光電子デバイスであって、該単色マイクロディスプレイの積層体が、
第一の波長を有する光を発する第一のマイクロディスプレイと、
前記第一の波長とは異なる第二の波長を有する光を発する少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイと、
前記第一のマイクロディスプレイと前記少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイとの間に配置されて、前記第一のマイクロディスプレイからの光を通過させ且つ前記少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイからの光を反射する分布ブラッグ反射器とを備えた、光電子デバイス。
【請求項１９】
前記第一のマイクロディスプレイ及び前記少なくとも一つの第二のマイクロディスプレイが、赤色マイクロディスプレイの上に積層された緑色マイクロディスプレイと、該緑色マイクロディスプレイの上に積層された青色マイクロディスプレイとを備える、請求項１８に記載の光電子デバイス。
【請求項２０】
前記緑色マイクロディスプレイ、前記青色マイクロディスプレイ及び前記赤色マイクロディスプレイが実質的に同一の設計及び寸法を有する、請求項１９に記載の光電子デバイス。
【請求項２１】
前記緑色マイクロディスプレイ、前記青色マイクロディスプレイ及び前記赤色マイクロディスプレイが、発せられる色に対応したバンドギャップを備えた異なる半導体で形成されている、請求項２０に記載の光電子デバイス。
【請求項２２】
各単色マイクロディスプレイが少なくとも一つの画素を備え、該画素が、マトリクスアドレシング可能なマイクロメートルスケールの発光ダイオードの二次元アレイを備える、請求項１９に記載の光電子デバイス。
【請求項２３】
前記緑色マイクロディスプレイ、前記青色マイクロディスプレイ及び前記赤色マイクロディスプレイのそれぞれの各画素が、互いに積層されて画素積層体を形成している、請求項２２に記載の光電子デバイス。
【請求項２４】
前記画素積層体の構成要素が個別に制御可能であり、異なる発光強度が得られる、請求項２３に記載の光電子デバイス。
【請求項２５】
前記画素積層体の発光ダイオードからの発光が光学的に混合される、請求項２３に記載の光電子デバイス。
【請求項２６】
前記画素積層体が、発光ダイオード積層体の二次元アレイとして配置されていて、該発光ダイオード積層体の少なくとも一つが色の調整可能なものである、請求項２３に記載の光電子デバイス。
【請求項２７】
前記第二のマイクロディスプレイが前記第一のマイクロディスプレイの上に積層されていて、前記第二のマイクロディスプレイの上に少なくとも一層の蛍光マイクロスフェア層を更に備えた請求項１８に記載の光電子デバイス。
【請求項２８】
前記第一のマイクロディスプレイが赤色マイクロディスプレイであり、前記第二のマイクロディスプレイが青色マイクロディスプレイであり、前記少なくとも一層の蛍光マイクロスフェア層が緑色蛍光マイクロスフェアを備える、請求項２７に記載の光電子デバイス。
【請求項２９】
傾斜ファセットを備えたダイシングされたチップを形成するためのレーザ微細機械加工に基づいた電子デバイス及び光電子デバイスのウェーハダイシング方法であって、
複数の製造されたデバイスを上面に備えた加工済ウェーハを提供するステップと、
ウェーハダイシング用にレーザビームをウェーハ表面に向けるステップと、
前記レーザビームが垂直軸からの傾斜角で前記加工済ウェーハに入射して、入射ビームが、半導体、金属又は絶縁体の除去によって入射点にトレンチを形成するように、フォーカシングレンズと前記加工済ウェーハとの間に前記傾斜角でレーザミラーを挿入して、前記レーザミラーから前記レーザビームを反射するステップと、
前記レーザビームが前記加工済ウェーハ上のデバイスの周囲にトレンチを形成するように前記加工済ウェーハを並進移動させることによって、傾斜ファセットを備えたダイシングされたチップを得るステップとを備えたウェーハダイシング方法。
【請求項３０】
前記傾斜角が垂直軸から略０度〜略８９度の範囲である、請求項２９に記載のウェーハダイシング方法。
【請求項３１】
前記加工済ウェーハが、該加工済ウェーハ上にレーザ微細機械加工されたスクライブレーンが存在されることによって開裂される、請求項２９に記載のウェーハダイシング方法。
【請求項３２】
アブレーション又は吸収の少なくとも一方によって、前記加工済ウェーハから半導体、金属又は絶縁体を除去するステップを更に備えた請求項２９に記載のウェーハダイシング方法。
【国際調査報告】
2012504856.tif 000018
2012504856.tif 000019
2012504856.tif 000020
2012504856.tif 000021