JP2014187397A - テクスチャ化された蛍光体変換層を有する発光ダイオード - Google Patents

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P Denbaars Steven
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Shuji Nakamura
シュウジ ナカムラ
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Abstract

【課題】テクスチャ化された蛍光体変換層を有する発光ダイオードの提供。
【解決手段】本発明は、オプトエレクトロニクス応用のためのＬＥＤ光抽出に関する。より具体的には、本発明は、高効率の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベースの発光ダイオード応用のための、最適化された光学部品および蛍光体層と組み合わされた（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎと、その製作方法とに関する。さらなる拡張は、成形された高屈折率光抽出材料と、成形された光学素子との、一般的な組み合わせである。
【選択図】図３

Description

（関連出願の参照）
本特許出願は、以下の同時係属中かつ同一人に譲渡された特許出願と関連する。すなわち、
Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ、Ｙａｎ Ｇａｏ、Ｅｖｅｌｙｎ．Ｌ．Ｈｕ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１０／５８１，９４０号、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ」（２００６年６月７日出願、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ（２００４−０６３））、該出願は、Ｔｅｔｓｕｏ Ｆｕｊｉｉ、Ｙａｎ Ｇａｏ、Ｅｖｅｌｙｎ
Ｌ．Ｈｕ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、ＰＣＴ特許出願第ＵＳ２００３／０３９２１号、名称「ＨＩＧＨＬＹ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＧＡＬＬＩＵＭ ＮＩＴＲＩＤＥ ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ ＶＩＡ ＳＵＲＦＡＣＥ ＲＯＵＧＨＥＮＩＮＧ」（２００３年１２月９日出願、代理人整理番号３０７９４．１０８−ＵＳ−ＷＯ−０１（２００４−０６３））の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ３６５（ｃ）の下での利益を主張する；
Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／０５４，２７１号、名称「ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ」（２００５年２月９日出願、代理人整理番号３０７９４．１１２−ＵＳ−０１（２００４−２０８））；
Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／１７５，７６１号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＡＮＤ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」（２００５年７月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｕ１（２００４−４５５））、該出願は、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｌｅｅ ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｕｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／５８５，６７３号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ ＡＮＤ Ｚｎ（Ｓ，Ｓｅ） ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」（２００４年７月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１１６−ＵＳ−Ｐ１（２００４−４５５−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５７号、名称「ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ（ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２１−ＵＳ−０１（２００５−１４４−１））；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／９２３，４１４号、名称「ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００７年１０月２４日出願、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−Ｃ１（２００５−１４５−２））、該出願は、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓに対する、米国特許第７，２９１，８６４号、名称「ＳＩＮＧＬＥ
ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ」（２００７年１１月６日発行、代理人整理番号３０７９４．１２２−ＵＳ−０１（２００５−１４５−１））の継続出願である；
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第１１／０６７，９５６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＣＲＹＳＴＡＬ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲ」（２００５年２月２８日出願、代理人整理番号３０７９４．１２６−ＵＳ−０１（２００５−１９８−１））；
Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｔｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒ、およびＢｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌによる、米国特許出願第１１／４０３，６２４号、名称「ＷＡＦＥＲ
ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ」（２００６年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｕ１（２００５−４８２−２））、該出願は、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｔｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒ、およびＢｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌによる、米国仮特許出願第６０／６７０，８１０号、名称「ＷＡＦＥＲ ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＦＲＥＥ−ＳＴＡＮＤＩＮＧ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＷＡＦＥＲＳ」（２００５年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３１−ＵＳ−Ｐ１（２００５−４８２−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、およびＴｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒによる、米国特許出願第１１／４０３，２８８号、名称「ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ」（２００６年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５０９−２））、該出願は、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ａ．Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ Ｐａｔｔｉｓｏｎ、およびＴｒｏｙ Ｊ．Ｂａｋｅｒによる、米国仮特許出願第６０／６７０，７９０号、名称「ＥＴＣＨＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＴＨＥ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＩＮ （ＡＬ，ＩＮ，ＧＡ）Ｎ ＬＡＹＥＲＳ」（２００５年４月１３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３２−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５０９−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国特許出願第１１／４５４，６９１号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００６年６月１６日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｕ１（２００５−５３６−４））、該出願は、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／６９１，７１０号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ
ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００５年６月１７日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ１（２００５−５３６−１））と、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／７３２，３１９号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００５年１１月１日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ２（２００５−５３６−２））と、Ａｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉ、Ｃｈｒｉｓｔｉｎａ Ｙｅ Ｃｈｅｎ、Ｄａｎｉｅｌ Ｂ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｌｅｅ Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＵｍｅｓｈ Ｋ．Ｍｉｓｈｒａによる、米国仮特許出願第６０／７６４，８８１号、名称「（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＡＮＤ ＺｎＯ ＤＩＲＥＣＴ ＷＡＦＥＲ ＢＯＮＤＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＯＰＴＯＥＬＥＣＲＯＮＩＣ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＩＴＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＭＥＴＨＯＤ」（２００６年２月３日出願、代理人整理番号３０７９４．１３４−ＵＳ−Ｐ３（２００５−５３６−３））との、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｓ．Ｄｉａｎａ、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｐｉｅｒｒｅ Ｍ．Ｐｅｔｒｏｆｆ、およびＣｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈによる、米国特許出願第１１／２５１，３６５号、名称「ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＦＯＲ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＡＮＤ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＩＮ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００５年１０月１４日出願、代理人整理番号３０７９４．１４２−ＵＳ−０１（２００５−５３４−１））；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／６３３，１４８号、名称「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＦＥＥＤＢＡＣＫ（ＤＦＢ） ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ Ａ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」（２００６年１２月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｕ１（２００５−７２１−２））、該出願は、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／７４１，９３５号、名称「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＥＭＩＴＴＩＮＧ，ＢＥＡＭ ＳＨＡＰＥＤ，ＤＦＢ ＬＡＳＥＲＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ ＢＹ ＧＲＯＷＴＨ ＯＶＥＲ ＰＡＴＴＥＲＮＥＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＯＶＥＲＧＲＯＷＴＨ」（２００５年１２月２日出願、代理人整理番号３０７９４．１４３−ＵＳ−Ｐ１（２００５−７２１−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国特許出願第１１／５９３，２６８号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１１月６日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｕ１（２００６−２７１−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉ、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、およびＡｋｉｈｉｋｏ Ｍｕｒａｉによる、米国仮特許出願第６０／７３４，０４０号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００５年１１月４日出願、代理人整理番号３０７９４．１６１−ＵＳ−Ｐ１（２００６−２７１−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国特許出願第１１／６０８，４３９号、名称「ＨＩＧＨ
ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年１２月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｕ１（２００６−３１８−３））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／７４８，４８０号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００５年１２月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ１（２００６−３１８−１））と、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／７６４，９７５号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ）」（２００６年２月３日出願、代理人整理番号３０７９４．１６４−ＵＳ−Ｐ２（２００６−３１８−２））との、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ
Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国特許出願第１１／６７６，９９９号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００７年２月２０日出願、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｕ１（２００６−４２２−２））、該出願は、Ｈｏｎｇ Ｚｈｏｎｇ、Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｋａｅｄｉｎｇ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、米国仮特許出願第６０／７７４，４６７号、名称「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＲＯＷＴＨ ＯＦ ＳＥＭＩＰＯＬＡＲ （Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ、Ｂ）Ｎ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ」（２００６年２月１７日出願、代理人整理番号３０７９４．１７３−ＵＳ−Ｐ１（２００６−４２２−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−０４７−３））、該出願は、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１４号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−０４７−１））と、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８８３，９７７号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＴＨＲＯＵＧＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＥＸＴＲＡＣＴＯＲＳ」（２００７年１月８日出願、代理人整理番号３０７９４．１９１−ＵＳ−Ｐ２（２００７−０４７−２））との、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１４−２））、該出願は、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｊａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２６号、名称「ＨＩＧＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＷＨＩＴＥ，ＳＩＮＧＬＥ ＯＲ ＭＵＬＴＩ−ＣＯＬＯＵＲ ＬＥＤ ＢＹ ＩＮＤＥＸ ＭＡＴＣＨＩＮＧ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．１９６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１４−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ（ＬＥＤ） ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」（同日に出願、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１１３−２））、該出願は、Ａｕｒｅｌｉｅｎ Ｊ．Ｆ．Ｄａｖｉｄ、Ｃｌａｕｄｅ Ｃ．Ａ．Ｗｅｉｓｂｕｃｈ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｔａｃｉａ Ｋｅｌｌｅｒによる、米国仮特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＬＥＤ ＷＩＴＨ ＥＭＩＴＴＥＲＳ ＷＩＴＨＩＮ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ」（同日に出願、代理人整理番号３０７９４．１９７−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１１３−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、およびＣｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｕ１（２００７−１６１−２））、該出願は、Ｅｖｅｌｙｎ Ｌ．Ｈｕ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｙｏｎｇ Ｓｅｏｋ Ｃｈｏｉ、Ｒａｊａｔ Ｓｈａｒｍａ、およびＣｈｉｏｕ−Ｆｕ Ｗａｎｇによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２７号、名称「ＩＯＮ ＢＥＡＭ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＦＯＲ ＴＨＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＩＮＴＥＧＲＩＴＹ ＯＦ ＡＩＲ−ＧＡＰ ＩＩＩ−ＮＩＴＲＩＤＥ ＤＥＶＩＣＥＳ ＰＲＯＤＵＣＥＤ ＢＹ ＰＨＯＴＯＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ（ＰＥＣ） ＥＴＣＨＩＮＧ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０１−ＵＳ−Ｐ１（２００７−１６１−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＨｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７１−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＨｉｓａｓｈｉ Ｍａｓｕｉによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２５号、名称「ＨＩＧＨ ＬＩＧＨＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ ＳＰＨＥＲＥ ＬＥＤ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０４−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７１−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７２−２））、該出願は、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＳｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０１７号、名称「ＳＴＡＮＤＩＮＧ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＳＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０５−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７２−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；および、
Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号、名称「ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００７年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｕ１（２００７−２７３−２））、該出願は、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、Ｓｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａ、およびＪａｍｅｓ Ｓ．Ｓｐｅｃｋによる、米国仮特許出願第６０／８６６，０２３号、名称「ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＭＩＲＲＯＲ−ＬＥＳＳ（ＴＭＬ） ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０６−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７３−１））の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張する；
上記の出願の全てが、本明細書において参考として援用される。
本特許出願は、Ｎａｔａｌｉｅ Ｎ．Ｆｅｌｌｏｗｓ、Ｓｔｅｖｅｎ Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ、およびＳｈｕｊｉ Ｎａｋａｍｕｒａによる、同時係属中かつ同一人に譲渡された、米国仮特許出願第６０／８６６，０２４号、名称「ＴＥＸＴＵＲＥＤ ＰＨＯＳＰＨＯＲ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ ＬＡＹＥＲ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ」（２００６年１１月１５日出願、代理人整理番号３０７９４．２０３−ＵＳ−Ｐ１（２００７−２７０−１）の、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．Ｓｅｃｔｉｏｎ１１９（ｅ）のもとでの利益を主張し、該出願は、本明細書において参考として援用される。
（技術分野）
本発明は、ＬＥＤ光抽出と、オプトエレクトロニクス応用のための高い発光効果を有する白色ＬＥＤとに関し、より具体的には、テクスチャ化された蛍光体変換層を有するＬＥＤに関する。
（注記：本出願は、本明細書の中で示される多数の様々な刊行物を参照する。これらの様々な刊行物のリストは、後出の「参考文献」の節の中でみることができる。これらの刊行物のそれぞれは、本明細書において参考として援用される。）
従来の白色ＬＥＤにおいては、蛍光体変換層は、一般的には、青色ＧａＮチップの上に直接配置される。表面は、通常平滑であり、ＧａＮチップの表面に対して整合（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）する。ＧａＮチップからの青色光子は、蛍光体変換層において、低エネルギーの光子（黄、緑、および赤）にダウンコンバートされる。これらの光子の多くの部分が、蛍光体変換層内に内部反射され、チップに戻るように指向され、ここで光子が再吸収される。これは、全体的な発光効率の低下をもたらす。
蛍光体変換層のこれまでの使用は、ゲルまたは他の液体状材料をチップ上に配置し、蛍光体を硬化させることに限定されている。蛍光体のこの不均一でかつ一般的には平滑な使用は、ＬＥＤの効率を増加させるために使用され得るいくつかの要因を考慮していない。
本発明は、テクスチャ化または成形された蛍光体変換層と組み合わされる（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎおよび発光ダイオード（ＬＥＤ）について記載し、ここで、多方向の光が、チップおよび蛍光体層の表面から抽出され得、その後、空気中に抽出される。本発明は、高い光抽出効率のＬＥＤチップを、成形（テクスチャ化）された蛍光体層と組み合わせて、デバイスの総合的な発光効果を増加させる。その結果として、この組み合わせ型構造は、白色ＬＥＤからさらなる光を抽出する。
本発明は、より多くの光が吸収チップ構造から離れる方向を指向するように、放射表面を選択的にパターニングすることによって、蛍光体層の内部反射を最小化する。ＬＥＤ光の内部反射をさらに最小化するために、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような透明電極、あるいはパターニングまたは異方性エッチングによるＡｌＩｎＧａＮの表面の粗面化、あるいはＩＴＯおよびＺｎＯの粗面化、あるいはエポキシおよびガラスの粗面化、あるいは蛍光体層の粗面化が使用される。さらに、本発明は、高い光抽出効率のＬＥＤチップを、成形（テクスチャ化）された蛍光体層と組み合わせて、デバイスの総合的な発光効率を増加させる。その結果として、この組み合わせ型構造は、ＬＥＤからさらなる光を抽出する。
より具体的には、本発明は、高効率の（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース発光ダイオード応用のための、蛍光体および最適化された光学部品と組み合わされる（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ ＬＥＤおよび光抽出構造と、その製作方法とに関する。本発明は、光子変換層からの抽出を最大化することによって作成される、白色高効率ＬＥＤについて説明する。本発明において、蛍光体層の表面の粗面化は、白色ＬＥＤの発光効果を増加させることが示されている。蛍光体層を粗面化するために、蛍光体は、初めに、樹脂混合物として調整される。次いで、これは、酸化アルミニウムの１２０のグリットの正方形のサンドペーパ（インチ当たり１２０の研磨粒子）の上に、直接注がれる。次いで、離れた蛍光体層に使用される光学部品が、蛍光体の上に配置される。これは、サンドペーパ上の蛍光体を平らにする役割を果たし、その結果として、均一な薄層が作られる。次いで、これらの物品は、樹脂の硬化条件の下で加熱される。
さらなる拡張は、成形された高屈折率光抽出材料と、透明な導電性電極、テクスチャ化された蛍光体変換層、および成形された光学素子との、一般的な組み合わせである。全体としての効果は、より優れた発光効果と高出力とを有するデバイスを達成することである。
本発明に従った発光ダイオード（ＬＥＤ）は、第１の波長領域で光を放射するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップに結合される封入層であって、第１の波長領域に対して透明な封入層と、封入層に結合されかつＬＥＤチップから離れた蛍光体層であって、該蛍光体層は、第１の波長領域でＬＥＤチップによって放射された光を少なくとも第２の波長領域の光に変換し、蛍光体層の表面の少なくとも一部分は、テクスチャ化される、蛍光体層と、を備える。
このようなＬＥＤは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ならびにＺｎＧｅＮ２およびＺｎＳｎＧｅＮ２材料系を含む群から選択される材料から作られるＬＥＤを、任意でさらに備え、テクスチャ化された蛍光体層は、円錐の形状を有し、封入層は、放射波長に対して透明なエポキシ、ガラス、空気、および他の材料を備え、蛍光体層の第２の表面の少なくとも一部分はテクスチャ化され、透明電極が、ＩＴＯ、ＺｎＯ、および薄い金属を含む群から選択される材料を備え、ＬＥＤチップは、電流拡散層をさらに備え、テクスチャ化されたサファイア基板が、ＬＥＤチップからの光透過率を増加させるためにＬＥＤチップに使用され、テクスチャ化されたサファイア基板の後側はテクスチャ化され、ＬＥＤは逆円錐の形状に成形され、光は、ＬＥＤチップの放射表面に対して垂直の方向にＬＥＤから抽出され、ＬＥＤは鏡面を備え、鏡面に当たる光がＬＥＤチップから離れる方向に反射するように、鏡面は設計される。
本発明に従った別のＬＥＤは、第１の波長領域で光を放射しかつ第１の屈折率を有するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップに結合される封入層であって、該封入層は、第１の波長領域に対して透明でありかつ第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有し、該第２の屈折率は１を上回る、封入層と、封入層に結合されかつＬＥＤチップから離れた蛍光体層であって、該蛍光体層は、第１の波長領域で放射された光を少なくとも第２の波長領域の光に変換し、ＬＥＤチップから最も遠い蛍光体層の表面の少なくとも一部分は、ＬＥＤチップから放射される光に対して垂直でない、蛍光体層と、を備える。
このようなＬＥＤは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ならびにＺｎＧｅＮ２およびＺｎＳｎＧｅＮ２材料系を含む群から選択される材料から作られるＬＥＤを、任意でさらに備え、蛍光体層は円錐の形状を有し、ＬＥＤチップに近い蛍光体層の第２の表面の少なくとも一部分は、テクスチャ化され、封入層は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、および薄い金属を含む群から選択される材料を備え、ＬＥＤチップは、電流拡散層をさらに備え、封入層は、放射波長に対して透明なエポキシ、ガラス、および他の材料を備える。
本発明は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
第１の波長領域で光を放射するＬＥＤチップと、
該ＬＥＤチップに結合される封入層であって、該第１の波長領域に対して透明な、封入層と、
該封入層に結合され、かつ該ＬＥＤチップから離れた蛍光体層であって、該蛍光体層は、該第１の波長領域で該ＬＥＤチップによって放射された該光を、少なくとも第２の波長領域の光に変換し、該蛍光体層の表面の少なくとも一部分は、テクスチャ化される、蛍光体層と、
を備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）。
（項目２）
前記ＬＥＤは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ＺｎＧｅＮ２材料系、およびＺｎＳｎＧｅＮ２材料系を含む群から選択される材料から作られる、項目１に記載のＬＥＤ。
（項目３）
前記テクスチャ化された蛍光体層は、円錐の形状を有する、項目１に記載のＬＥＤ。
（項目４）
前記封入層は、前記放射波長に対して透明な、エポキシ、ガラス、空気、および他の材料を備える、項目３に記載のＬＥＤ。
（項目５）
前記蛍光体層の第２の表面の少なくとも一部分が、テクスチャ化される、項目４に記載のＬＥＤ。
（項目６）
透明電極が、ＩＴＯ、ＺｎＯ、および薄い金属を含む群から選択される材料を備え、該透明電極は、前記ＬＥＤチップの表面に置かれる、項目１に記載のＬＥＤ。
（項目７）
前記ＬＥＤチップは、電流拡散層をさらに備える、項目６に記載のＬＥＤ。
（項目８）
テクスチャ化されたサファイア基板が、前記ＬＥＤチップからの光透過を増加させるために該ＬＥＤチップに使用される、項目１に記載のＬＥＤ。
（項目９）
前記テクスチャ化されたサファイア基板の後側が、テクスチャ化される、項目８に記載のＬＥＤ。
（項目１０）
前記ＬＥＤチップは、逆円錐の形状に成形される、項目１に記載のＬＥＤ。
（項目１１）
光は、前記ＬＥＤチップの前記放射表面に対して垂直な方向に、該ＬＥＤチップから抽出される、項目１に記載のＬＥＤ。
（項目１２）
鏡面をさらに備える、項目１に記載のＬＥＤ。
（項目１３）
前記鏡面は、該鏡面に当たる光が、前記ＬＥＤチップから離れる方向に反射するように、設計される、項目１２に記載のＬＥＤ。
（項目１４）
第１の波長領域で光を放射し、かつ第１の屈折率を有する、ＬＥＤチップと、
該ＬＥＤチップに結合される封入層であって、該封入層は、該第１の波長領域対して透明であり、かつ該第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有し、該第２の屈折率は１を上回る、封入層と、
該封入層に結合され、かつ該ＬＥＤチップから離れた蛍光体層であって、該蛍光体層は、該第１の波長領域で放射された光を、少なくとも第２の波長領域の光に変換し、該ＬＥＤチップから最も遠い該蛍光体層の表面の少なくとも一部分は、該ＬＥＤチップから放射される該光に対して垂直でない、蛍光体層と、
とを備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）。
（項目１５）
前記ＬＥＤは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ＺｎＧｅＮ２材料系、およびＺｎＳｎＧｅＮ２材料系を含む群から選択される材料から作られる、項目１４に記載のＬＥＤ。
（項目１６）
前記蛍光体層は、円錐の形状を有する、項目１５に記載のＬＥＤ。
（項目１７）
前記蛍光体層の第２の表面の少なくとも一部分が、テクスチャ化され、該第２の表面は前記ＬＥＤチップに近い、項目１５に記載のＬＥＤ。
（項目１８）
透明電極が、ＩＴＯ、ＺｎＯ、および薄い金属を含む群から選択される材料を備え、該透明電極は、前記ＬＥＤチップの表面に置かれる、項目１５に記載のＬＥＤ。
（項目１９）
前記ＬＥＤチップは、電流拡散層をさらに備える、項目１５に記載のＬＥＤ。
（項目２０）
前記封入層は、前記放射波長に対して透明な、エポキシ、ガラス、および他の材料を備える、項目１５に記載のＬＥＤ。
ここで図面を参照するが、これらの図面において、同じ参照番号は対応する部品を表す。
図１は、本発明の白色ＬＥＤ構造を示す。 図２は、図１に示された白色ＬＥＤの発光効果を示す。 図３は、エポキシと蛍光体との間の界面の両側に粗面化された蛍光体層を含む、本発明の白色ＬＥＤ構造を示す。 図４は、ＬＥＤチップ上に直接配置される、本発明の片側粗面化された蛍光体層を示す。 図５は、ＬＥＤチップ上に直接配置される、本発明の両側粗面化された蛍光体層を示す。 図６は、エポキシ成形体の内部に配置される、本発明の片側粗面化された蛍光体層を示す。 図７は、エポキシ成形体の内部に配置される、本発明の両側粗面化された蛍光体層を示す。 図８は、エポキシ成形体の内部に配置される、本発明の両側粗面化された蛍光体層を示す。 図９は、厚いエポキシ層を使用する、本発明のＬＥＤ構造を示す。 図１０は、厚いエポキシ層を使用する、本発明のＬＥＤ構造を示す。 図１１は、球形に成形された、本発明のＬＥＤの断面図を示す。 図１２は、 粗面化された透明な酸化物導体層を含む、本発明のＬＥＤチップを示す。 図１３は、本発明に従った電流拡散層を示す。 図１４は、本発明の球形のＬＥＤの外部に配置された鏡面を示す。 図１５は、本発明の別の実施形態を示す。 図１６は、本発明に従った内部鏡面を示す。 図１７は、本発明に従ったＬＥＤ放射に対して垂直な方向の放射スキーマを示す。 図１８は、図１７に示された放射スキーマの、代替的な実施形態を示す。 図１９は、本発明の別の実施形態を示す。
好適な実施形態に関する以下の説明において、説明の一部を形成する添付の図面が参照され、これらの図面においては、本発明が実践され得る特定の実施形態が例示として示される。他の実施形態が利用され得ること、および、本発明の範囲を逸脱することなく構造的変更が加えられ得ることが、理解されるべきである。
（概要）
本発明は、ＬＥＤの発光色を変えるために蛍光体を使用する高効率ＬＥＤについて記載する。図１は、白色発光色を得るために蛍光体を利用する白色ＬＥＤの構造を示す。蛍光体層は、逆円錐形状のエポキシ成形体の表面の近傍に置かれる。蛍光体層の表面が粗面化されるときには、白色ＬＥＤの発光効果は、蛍光体層が平面の白色ＬＥＤと比較して、図２に示すように増加する。表面の粗面化は、蛍光体層と空気との間の界面における光の反射を低減することによって、光抽出効率を改善する。
本発明はまた、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎおよび発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、ここで、多方向の光が、チップの表面から抽出され得、次いで成形されたプラスチック光学素子に入り、その後、蛍光体を励起した後に空気中に抽出される。具体的には、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎおよび透明接触層（ＩＴＯまたはＺｎＯ）が、成形されたレンズと組み合わされ、レンズに入る大部分の光が、臨界角内にあって抽出される。本発明はまた、ＬＥＤチップにいかなる意図的鏡面をも取り付けることなく、ＬＥＤ放射の再吸収を最小化することによる、高効率ＬＥＤを含む。従来のＬＥＤは、ＬＥＤ光を前方に反射することによって前面放射を増加させるために、高反射性の鏡面を使用していた。図１〜図３を参照されたい。しかしながら、この反射された放射は、ＬＥＤの放射層または活性層によって常に部分的に再吸収される。従って、ＬＥＤの効率または出力は減少した。図１〜３を参照されたい。本発明は、蛍光体層とプラスチック封入材表面からの反射、ＩＴＯまたはＺｎＯ表面からの反射を低減し、粗面化、パターニング、または異方的にエッチングされた表面（マイクロコーン）によってＧａＮからの反射を低減し、ＬＥＤチップにいかなる意図的鏡面をも取り付けることなく放射層（活性層）による光の再吸収を最小化し、活性層から前側と後側との両方への均一な光放射を可能にする。さらに、本発明は、高い光抽出効率のＬＥＤチップを成形（テクスチャ化）された蛍光体層と組み合わせて、デバイスの総合的発光効果を増加する。その結果として、この組み合わせ型構造は、ＬＥＤからさらなる光を抽出する。図４〜図１９を参照されたい。
（詳細な説明）
図１〜図１９の全てにおいて、ＬＥＤ構造の詳細が示されているわけではない。放射層（通常、ＡｌＩｎＧａＮ ＭＱＷ）、ｐ型ＧａＮ、ｎ−ＧａＮ、サファイア基板のみが図示される。完全なＬＥＤ構造においては、ｐ−ＡｌＧａＮ電子阻止層、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子、などのような、他の層が存在し得る。ここで、光抽出効率が主に表面層またはエピタキシャルウエハの状態によって決定されることから、最重要部分はＬＥＤチップの表面である。したがって、ＬＥＤチップの一部分（表面層）のみが、全ての図面において図示される。
図１は、本発明の白色ＬＥＤ構造を示す。
発光ダイオード（ＬＥＤ）１００は、ＬＥＤチップ１０２および蛍光体層１０４を備える。蛍光体層１０４は、ＬＥＤチップ１０２からの青色光によって励起され、第１の波長領域の青色光を、第２の波長領域の光に変換する。蛍光体層は、蛍光体層１０４の変換効率を改善するために、逆円錐形状のエポキシ成形体１０６の表面の近傍に置かれる。
蛍光体層の表面１０８は、蛍光体層１０４からの変換された光の抽出１１０を増加するために、粗面化される。表面１０８の少なくとも一部分は、完全な平面ではなく、粗面化、テクスチャ化、パターニングされ、あるいは、ＬＥＤチップ１０２から放射される光１１２に対して垂直でなくされ、その結果として、光１１２の反射が低減される。この不規則な表面１０８は、本発明の範囲を逸脱することなく、蛍光体層１０４の追加の処理によって生成され得、または、蛍光体層１０４がＬＥＤ１００に付加される際に生じ得る。
角錐状の形状で図示されているが、表面１０８の形状が、光１１２の反射を低減するか、または蛍光体層１０４によって実行される変換の効率を増加する限りにおいて、表面１０８は、任意の形状をとり得る。青色光１１２の一部は、蛍光体層１０４の後側の平面のために、エポキシ１０６と蛍光体層１０４との間の界面で反射される。
ＬＥＤチップ１０２は、一般的には、サファイアウエハ１１４およびＩＩＩ族窒化物ＬＥＤ活性層１１６を備える。一般的には、活性層１１６は青色光１１２を放射し、青色光が蛍光体層１０４を励起して黄色光１１０を作り出す。ＬＥＤ１００の効率を増加するために、ＬＥＤチップ１０２の屈折率と空気の屈折率の間の屈折率を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）層１０６が形成され得、ＺｎＯ層１０６の屈折率ｎは２．１である。さらに、層１０６は、ＺｎＯ、ＩＴＯ、薄い金属、ならびにエポキシ、またはこれらの材料および他の材料のいくつかの組み合わせを備え得る。層１０６がＬＥＤチップ１０２によって放射される波長に対して透過性である限りにおいて、任意の材料が層１０６に使用され得る。青色光１１２と黄色放射１１０との両方がＬＥＤ１００から放射し、ＬＥＤ１００の表面１１８から放射する白色光を形成する。
図２は、図１に示される本発明の白色ＬＥＤの発光効果を示す。
グラフ２００は、Ｘ軸上の電流と、Ｙ軸上のワットあたりルーメンとに関するチャートを示す。線２０２は、粗面化されていない蛍光体層１０４、例えば、粗面化された表面１０８ではなく、平らな上面を有する層を示す。蛍光体層１０４の表面１０８は粗面化されているので、白色ＬＥＤの発光効果は、グラフ２０４および２０６に示すように増加し、これは蛍光体層１０４からの光抽出効率の改善に起因する。
図３は、エポキシと蛍光体層との間の界面の両側に粗面化された蛍光体層を含む、白色ＬＥＤ構造を示す。
図１のように、上面１０８は、粗面化またはテクスチャ化され、ここで、ＬＥＤ３００においては、蛍光体層１０４の下面３０２の少なくとも一部分がまた、粗面化またはテクスチャ化され、あるいは、入射光１１２に対して垂直でなくされる。これは青色光１１２の反射を減少させ、ＬＥＤ３００の効率を改善するが、それは、以前には反射された光１１２が、今回はＬＥＤ３００の上面１０８から放射され、または蛍光体層１０４を励起するためである。表面３０２をもたらすエポキシ１０６と蛍光体層１０４との間の界面が粗面化され、図１に示す青色光１１２の反射を低減することによって、蛍光体層１０４の変換効率を改善する。表面３０２は、エポキシ成形層１０６の表面のテクスチャ化または粗面化によって、あるいは、テクスチャ化または粗面化された表面３０２を生成するための他の方法を使用することによって、作成され得る。さらに、表面３０２は、均一に粗面化またはテクスチャ化されなくてもよく、テクスチャは、表面３０２に対するＬＥＤチップ１０２の位置に応じて、異なる特徴を有し得る。
図４は、ＬＥＤチップ上に直接配置される、本発明の片側粗面化された蛍光体層を示す。
蛍光体層１０４をエポキシ層１０６の上に配置するのではなく、蛍光体層１０４は、ＬＥＤチップ１０２上に直接配置され得、前述のようなパターニング、テクスチャ化、または粗面化された上面１０８を有し、その結果として、ＬＥＤ４００はまた、増加した効率を有するようになる。ＬＥＤ４００に示された手法はまた、ＬＥＤチップ１０２の放射と蛍光体層１０４との間に反射表面が存在しないために、青色光１１２の反射を低減し、効率を増加させる。
図５は、ＬＥＤチップ上に直接配置される、本発明の両側粗面化された蛍光体層を示す。
ＬＥＤ４０２は、両側粗面化された、すなわち表面１０８と３０２とを含む、蛍光体層１０４がまた、ＬＥＤチップ１０２上に直接配置され得、さらに効率を高めることを示す。
図６は、エポキシ成形体の内部に配置される、本発明の片側粗面化された蛍光体層を示す。
ＬＥＤ４０４は、図１および図３に示すようなエポキシ層１０６の上にではなく、エポキシ層１０６の内部の蛍光体層１０４を使用する。これは、蛍光体層１０４および上面１０８を保護し、ＬＥＤ４０４の長期間の高効率を可能にする。
図７および図８は、エポキシ成形体の内部に配置される、本発明の両側粗面化された蛍光体層を示す。
図７は、テクスチャ化または粗面化された表面１０８および３０２を含む、内部蛍光体層１０４を有するＬＥＤ４０６を示す。
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明のＬＥＤに関する一実施形態を示す。
放射光５０２および活性層５０４を含むＬＥＤ５００が示されている。リードフレーム５０６および電極５０８は、ガラス板５１０を支持するように示される。
図８において、ＬＥＤ構造５００は、サファイア基板上に成長するように示されている。次いで、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層５１２が、ｐ型ＧａＮ層５１４上に堆積される。次いで、ＩＴＯ層５１６が、ガラス板５１０上にコーティングされ、エポキシを接着剤として使用して、堆積されたＩＴＯ層５１２に取り付けられる。ガラス板５１０の反対側５１８は、粗面化され、パターニングされ、あるいは、サンドブラストまたはエッチングのような他の粗面化手法によって、非平面プロファイルが与えられる。次いで、サファイア基板が、レーザ剥離手法を使用して除去される。次いで、窒素面（Ｎ面）ＧａＮ５２０が、ＫＯＨまたはＨＣＬのようなウェットエッチングでエッチングされる。次いで、円錐形の表面５２２が、窒素面ＧａＮ５２０上に形成される。次いで、ＬＥＤチップ５００は、リードフレーム５０６上に置かれ、リードフレーム５０６は、ＬＥＤチップ５００によって生成される任意の熱を除去する働きをする。ワイヤボンディング５２４および５２６が、ＬＥＤチップのボンディングパッド５２８および５３０と、リードフレーム５０６および電極５０８との間で行なわれ、電流がリードフレーム５０６を流れるようにする。ＬＥＤチップ５００の前側および後側には、意図的な鏡面は存在しない。リードフレーム５０６は、チップ５００の裏面全体を支持するのではなく、ＬＥＤチップ５００のエッジ周辺の支持体として働くために、リードフレーム５０６は図示されるように、ＬＥＤチップの後側から光を効果的に抽出するように設計される。かくして、ＬＥＤ光５３２は、放射光５０２として両側に効果的に抽出される。ｎ−ＧａＮのボンディングパッドの下のオーム接点は、簡略化のために図示されていない。次いで、ＬＥＤチップ５００は、プラスチック、エポキシ、またはガラスの球形の成形体１００で成形され、成形体１００はレンズとしての機能を果たし、放射光５３２がＬＥＤを出て空気中に入ることを助ける。
図９は、本発明の一実施形態に関する追加の詳細を示し、図１０は、本発明の別の実施形態に関する詳細を示す。
図９および図１０においては、図５に示すガラス層５１０の代わりに、厚いエポキシ６００が使用される。電気接点を作るために、エポキシ６００は部分的に除去され、ＩＴＯまたは幅の狭いストライプのＡｕ層６０２が、エポキシ６００および孔６０４上に堆積される。ＬＥＤの動作は、活性層５０４の反対側で層５１４が粗面化されて、活性層５０２の裏側から追加の光が放射可能となること以外は、図８に関して説明したＬＥＤと同じである。
図８〜図１０において、サファイア基板の代わりにＧａＮ基板が使用される場合には、レーザ剥離ステップは必要とされず、従って、ガラスおよび厚いエポキシのサブマウントも必要とされない。ＧａＮ基板上にＬＥＤ構造が成長した後に、ＩＴＯがｐ型ＧａＮ上に堆積され、ＧａＮ基板の後側（一般的には、窒素面ＧａＮ）は、ＫＯＨおよびＨＣＬのようなウェットエッチングでエッチングされる。次いで、円錐形の表面が、窒素面ＧａＮ上に形成される。残りの製作ステップおよび動作ステップは、図８に関して説明したＬＥＤと同じである。
また、ＩＴＯ層、例えば、層５１２、５１６、などの表面が粗面化されるときには、ＩＴＯ層５１２、５１６を通る光抽出が増加する。ｐ型ＧａＮ層５１４上に堆積されるＩＴＯ層５１２が無くても、表面７００としてのｐ型ＧａＮ５１４の表面の粗面化は、ｐ型ＧａＮ５１４を通る光抽出を増加するうえで効果的である。ｎ型ＧａＮ層５２０に対してオーム接点を生成するために、一般的には、窒素面ＧａＮ層５２０の表面の粗面化の後に、ＩＴＯまたはＺｎＯが使用される。ＩＴＯとＺｎＯとは、ＧａＮと類似する屈折率を有するので、ＩＴＯ（ＺｎＯ）とＧａＮとの間の界面における光反射は最小化される。
図１１〜図１４は、本発明に従った球形のＬＥＤの実施形態を示す。
図１１Ａにおいて、図５のＬＥＤチップが、エポキシまたはガラス８００によって球の形状に成形される。この場合、ＬＥＤチップ５００が、球形レンズ８００の直径と比較して小さなスポット光源であるために、光５３２は、球形成形体８００を通って空気中に効果的に抽出される。さらに、蛍光体層８０２は、レンズ成形体８００の外面の近傍に配置または堆積される。この場合、蛍光体層８０２によるＬＥＤ光５３２の後方散乱が少ないために、ＬＥＤ光５３２の再吸収が小さいことから、青色光から白色光への変換効率は増加する。また、成形体８００または蛍光体層８０２の表面が粗面化されるときには、成形体８００および／または蛍光体８０２から空気への光抽出は増加する。図１１Ｂは、チップ５００がフレーム５０６上に装着され、その結果として、光５３２がまた、チップ５００の後側の表面５１８を介してＬＥＤ５００から放射されることを示す。
図１２において、図９〜図１０のＬＥＤチップの、ＩＴＯまたはＺｎＯが表面７００として粗面化され、ＩＴＯまたはＺｎＯを通る光抽出を改善する。次いで、エポキシ９００がサブマウントされる。
図１３において、ＩＴＯまたはＺｎＯの堆積前に、電流拡散層（ＳｉＯ２、ＳｉＮ、透明絶縁材料）１０００が堆積され、均一な電流がｐ型ＧａＮ層５１２を流れることを可能にし、また接点１００２が、接触フレーム５０６上に提供される。
図１４において、鏡面１１００が、ＬＥＤパッケージ５００の特定側にさらなる光を指向するために、球形の成形体８００の外側に置かれる。鏡面１１００の形状は、一般的には、ＬＥＤチップ５００の活性層５０２による光の再吸収を回避または最小化するために、任意の反射光がＬＥＤチップ５００から離れる方向に指向されるように、設計される。
図１５は、本発明の別の実施形態を示す。
図１５において、ＬＥＤ１５００は、平面サファイア基板またはパターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ）１５０６の上で成長する放射層１５０４を含むＬＥＤ構造１５０２を備え、ＬＥＤ構造１５０２とサファイア基板１５０６との間の界面を通る光抽出効率を改善する。また、サファイア基板１５０６の後側は、サファイア基板１５０６から空気あるいはエポキシまたはガラス１５０８への光抽出を増加するために粗面化される。粗面化された表面の好適な形状は、一般的には円錐形の表面であるが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の表面トポロジが使用され得る。
次いで、ＩＴＯまたはＺｎＯ層１５１０が、ｐ型ＧａＮ上に堆積された。次いで、ボンディングパッド１５１２が、ＩＴＯまたはＺｎＯ層１５１０上に形成され、ｎ型ＧａＮ層１５１６上のオーム接点／ボンディングパッド１５１４が、ｐ型ＧａＮの選択的エッチングによってｎ型ＧａＮを暴露した後に形成される。ワイヤ接合１５１８および１５２０が、ＬＥＤ構造１５０２をリードフレーム１５２２に接続するために付加される。
次いで、ＬＥＤチップ１５０２は、エポキシ／ガラス層１５０８を逆円錐形に形成することによって、前側と後側との両側の逆円錐形状に成形された。次いで、蛍光体層１５２４が、ガラス／エポキシ層１５０８成形体の上面の近傍に置かれた。一般的には、これは、蛍光体層が、ＬＥＤチップ１５０２から離れて配置されていることを意味する。この場合、蛍光体によるＬＥＤチップへの後方散乱が少ないために、ＬＥＤ光の再吸収が少ないことから、青色光から白色光への変換効率が増加する。次いで、蛍光体層１５２４の表面１５２６および１５２８は、蛍光体を通る光抽出を改善するために粗面化される。表面１５２６および１５２８は、必要に応じて、異なるパターンを有し得、または、互いに同じように粗面化され得る。
図１６は、本発明に従った内部鏡面を示す。
図１６において、鏡面１６００が、ＬＥＤチップ１５０２の前側１６０２への光出力を増加させるために、図１５に示すエポキシ／ガラス層１５０８の成形体の内部に置かれた。鏡面１６００の形状は、反射光がＬＥＤチップ１５０２に到達しないように設計された。反射光がＬＥＤチップ１５０２に到達し得る場合には、ＬＥＤ光１６０４はＬＥＤチップｌ５０２によって再吸収され、これは、ＬＥＤチップ１５０２の出力または効率を減少し、ひいては、ＬＥＤ１６００の効率がまた低下する。
この場合、鏡面１６００は、ＬＥＤチップ１５０２または基板１５０６に部分的に取り付けられる。この鏡面１６００の部分的な取り付けは、ＬＥＤチップ１５０２に取り付けられた鏡面として定義されない。その理由は、従来のＬＥＤチップの鏡面は、ＬＥＤチップの前側または後側でＬＥＤチップの裏面全体に取り付けられ、これは、望ましくないことに、ＬＥＤチップ内の光の再吸収を可能にするからである。
次いで、蛍光体層１５２４が、成形層１５０８の上面の近傍に置かれた。繰り返しではあるが、これは、蛍光体層１５２４がＬＥＤチップ１５０２から離れて置かれて、光がＬＥＤチップ１５０２から出るようにすることを意味する。この場合、蛍光体層１５２４による後方散乱が少ないために、ＬＥＤ光の再吸収が少ないことから、青色光から白色光への変換効率が増加する。次いで、蛍光体層１５２４の表面１５２８が、蛍光体層１５２４を通る光抽出を改善するために粗面化された。
図１７Ａおよび図１７Ｂは、本発明に従ったＬＥＤ放射に対して垂直な方向の放射スキーマを示す。
図１７において、ＬＥＤ１７００は、鏡面１７０２および１７０４を備え、成形体１５０８は、図示のように設計される。ＬＥＤ光１６０４は、側壁の方向から、すなわち、ＬＥＤチップ１５０２の上放射面に対して垂直の方向から得られる。次いで、蛍光体層１５２４が、成形体１５０８の上面の近傍に置かれた。この場合、蛍光体層１５２４によるＬＥＤチップへの後方散乱が少ないために、ＬＥＤ光１６０４の再吸収が少ないことから、青色光から白色光への変換効率が増加する。次いで、蛍光体層１５２４の表面１５２８は、青色光から黄色光への蛍光体層１５２４の変換効率を改善するために、粗面化される。図１７Ｂは、電極１７０６および１７０８を含むリードフレーム１５２２を示し、これは、基板１５０６を通って電極１７０６に光が通ることを可能にし、光がＬＥＤ１７００から放射することに貢献し、ＬＥＤ１７００の効率を増加させる。２つの鏡面１７０２および１７０４として示されているが、これらの鏡面１７０２および１７０４は、必要に応じて、表面１５２８を通って放射する光を最大化するような円錐形または放物線形の反射鏡の形状を有する、単一の鏡面１７０２であり得る。
図１８Ａおよび図１８Ｂは、図１７に示す発光スキーマの代替的な実施形態を示す。
図１８Ａにおいて、図１７と同様のＬＥＤ１８００は、成形体１５０８の内部の鏡面１７０２および１７０４を除去されている。この場合、成形体１５０８の形状は、逆円錐形である。逆円錐の角度１８０２は、ＬＥＤ光１６０４の全てがＬＥＤ１８００の前側１８０４へ向けて反射するように、決定される。
例えば、エポキシの一般的な屈折率は、ｎ＝１．５である。空気の屈折率は、ｎ＝１である。このような場合、反射の臨界角は、ｓｉｎ−１（１／１．５）である。したがって、逆円錐の角度１８０２は、ｓｉｎ−１（１／１．５）を上回らねばならない。次いで、ＬＥＤ光１６０４は、逆円錐の前面１８０４から効果的に抽出され、この前面は、ＬＥＤチップ１５０２の側壁にほぼ平行である。鏡面１８０６コーティングが、エポキシ層１５０８の裏面の反射を増加させるために、必要に応じてエポキシ層１５０８に付加され得る。
次いで、蛍光体層１５２４が、逆円錐形の成形体１５０８の上面の近傍に置かれ、これは、蛍光体層１５２４をＬＥＤチップ１５０２から比較的離して置くことになる。この場合、蛍光体層１５２４によるＬＥＤチップ１５０２への後方散乱が少ないために、ＬＥＤ光１６０４の再吸収が少ないことから、青色光から白色光への変換効率が増加する。次いで、蛍光体層１５２４の表面１５２８が、青色放射から黄色放射への蛍光体層１５２４の変換効率を改善するために、粗面化される。リードフレーム１５２２の詳細は、図１７Ｂに示される。
図１９Ａおよび図１９Ｂは、本発明の別の実施形態を示す。
図１９Ａにおいて、ＬＥＤ１９００はリードフレーム１５２２を使用し、ここで、ＬＥＤチップ１５０２が配置され、それはまた、ガラス、石英、および他の材料のような透明板１９２０を使用し、透明板１９２０は、透明エポキシ１９０４をダイ接合材料として使用してリードフレームに取り付けられる。透明ガラス板は、ＬＥＤ１９００の裏側のエポキシ成形体１５０８へのＬＥＤ光１６０４を効果的に抽出するために使用される。リードフレーム１５２２の詳細が、図１９Ｂに示される。ＬＥＤ１９００の他の部分は、図１６〜図１８に関して説明したものと同じである。
（利点および改良点）
蛍光体層の粗面化またはテクスチャ化により、蛍光体層からの光抽出を増加させることによって、また、蛍光体層の励起効率を増加させることによって、蛍光体層の変換効率が増加する。
また、ＬＥＤチップに取り付けられる任意の意図的鏡面（リードフレーム上にコーティングされる鏡面もまた、意図的鏡面に含まれる）を用いることなく、ＬＥＤ光の再吸収が最小化され、光抽出効率が劇的に増加する。ひいては、ＬＥＤの光出力が、劇的に増加する。図４〜図１９を参照されたい。
透明な酸化物電極と、表面粗面化された窒化物ＬＥＤおよび成形されたレンズとの組み合わせは、図４〜１９に示されるように、高い光抽出をもたらす。
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（結論）
要約すれば、本発明は、高効率のＬＥＤを備える。本発明に従った発光ダイオード（ＬＥＤ）は、第１の波長領域で光を放射するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップに結合される封入層であって、第１の波長領域に対して透明な封入層と、封入層に結合されかつＬＥＤチップから離れた蛍光体層であって、該蛍光体層は、第１の波長領域でＬＥＤチップによって発光された光を少なくとも第２の波長領域の光に変換し、蛍光体層の表面の少なくとも一部分は、テクスチャ化される、蛍光体層と、を備える。
このようなＬＥＤは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ならびにＺｎＧｅＮ２およびＺｎＳｎＧｅＮ２材料系を含む群から選択される材料から作製されるＬＥＤを、任意でさらに備え、テクスチャ化された蛍光体層は円錐の形状を有し、封入層は、発光波長に対して透明なエポキシ、ガラス、空気、および他の材料を備え、蛍光体層の第２の表面の少なくとも一部分はテクスチャ化され、封入層は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、および薄い金属を含む群から選択される材料を備え、ＬＥＤチップは、電流拡散層をさらに備え、テクスチャ化されたサファイア基板が、ＬＥＤチップからの光透過率を増加させるためにＬＥＤチップに使用され、テクスチャ化されたサファイア基板の後側はテクスチャ化され、ＬＥＤは逆円錐の形状に成形され、光は、ＬＥＤチップの放射表面に対して垂直な方向にＬＥＤから抽出され、ＬＥＤは鏡面を備え、鏡面に当たる光がＬＥＤチップから離れる方向に反射されるように、鏡面は設計される。
本発明に従った別のＬＥＤは、第１の波長領域で光を放射しかつ第１の屈折率を有するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップに結合される封入層であって、該封入層は、第１の波長領域に対して透明でありかつ第１の屈折率よりも低い第２の屈折率を有し、第２の屈折率は１を上回る、封入層と、封入層に結合されかつＬＥＤチップから離れた蛍光体層であって、該蛍光体層は、第１の波長領域で放射された光を少なくとも第２の波長領域の光に変換し、ＬＥＤチップから最も遠い蛍光体層の表面の少なくとも一部分は、ＬＥＤチップから放射される光に対して垂直でない、蛍光体層と、を備える。
このようなＬＥＤは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ならびにＺｎＧｅＮ２およびＺｎＳｎＧｅＮ２材料系を含む群から選択される材料から作製されるＬＥＤを、任意でさらに備え、蛍光体層は円錐の形状を有し、ＬＥＤチップに近い蛍光体の第２の表面の少なくとも一部分は、テクスチャ化され、封入層は、ＩＴＯ、ＺｎＯ、および薄い金属を含む群から選択される材料を備え、ＬＥＤチップは、電流拡散層をさらに備え、封入層は、放射波長に対して透明なエポキシ、ガラス、および他の材料を備える。
本発明の好適な実施形態の説明は、ここで終了する。本発明の１つ以上の実施形態に関する前述の説明は、例示および説明の目的のために提示されてきた。網羅的であることも、本発明を開示された正確な形式に限定することも、意図されていない。上記の教示の観点から、多くの修正および変更が可能である。本発明の範囲は、上述の詳細な説明によって限定されるのではなく、本明細書に添付の請求項、および本明細書に添付の請求項に関するあらゆる均等物によって、限定されることが意図される。

Claims (29)

  1. 発光デバイスであって、
    透明板を有するリードフレームと、
    発光ダイオード（ＬＥＤ）チップであって、前記リードフレーム内の前記透明板の上または上方に配置され、前記ＬＥＤチップの少なくとも前側および後側を介して光を放射するＬＥＤチップと
    を含み、
    前記リードフレーム内の前記透明板は、前記ＬＥＤチップの少なくとも前側および後側から前記ＬＥＤチップの光が抽出されることを可能にする、デバイス。
  2. 前記透明板に隣接する前記ＬＥＤチップの一面は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記リードフレーム内の前記透明板を介する前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記ＬＥＤチップは、透明基板を含み、前記透明基板は、前記透明板に隣接する、請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記透明基板は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記リードフレーム内の前記透明板を介する前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項３に記載のデバイス。
  5. 前記透明基板は、パターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ）であり、前記パターニングされたサファイア基板は、前記ＬＥＤチップとパターニングされたサファイア基板との間の境界を介する光抽出を増大させる、請求項３に記載のデバイス。
  6. 前記透明板は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記リードフレーム内の前記透明板を介する前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項１に記載のデバイス。
  7. 少なくとも１つの成形体であって、前記ＬＥＤチップ上および周囲に形成され、前記ＬＥＤチップから放射される光に対して透明である、成形体と、
    蛍光体層であって、前記成形体と共に形成され、前記ＬＥＤチップによって放射される光の波長を変換する蛍光体層と
    をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
  8. 前記成形体は、円錐形である、請求項７に記載のデバイス。
  9. 前記成形体は、球形である、請求項７に記載のデバイス。
  10. 前記蛍光体層の少なくとも一部は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記蛍光体層内での光の内部反射を最小化する、請求項７に記載のデバイス。
  11. 前記ＬＥＤチップの表面上に堆積された１つ以上の透明接触層をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
  12. 前記透明接触層のうちの少なくとも１つは、成形、パターニング、テクスチャ化、または粗面化されて、前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項１１に記載のデバイス。
  13. 前記ＬＥＤチップから放射される光を反射するための鏡面をさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
  14. 前記ＬＥＤチップは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ＺｎＧｅＮ ２ 材料系、およびＺｎＳｎＧｅＮ ２ 材料系を含む群から選択される材料から作られる、請求項１に記載のデバイス。
  15. 発光デバイスを製作する方法であって、
    透明板を有するリードフレームを提供することと、
    発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを、前記リードフレーム内の前記透明板の上または上方に配置することと
    を含み、
    光は、前記ＬＥＤチップの少なくとも前側および後側を介して放射され、
    前記リードフレーム内の前記透明板は、前記ＬＥＤチップの少なくとも前側および後側から前記ＬＥＤチップの光が抽出されることを可能にする、方法。
  16. 前記透明板に隣接する前記ＬＥＤチップの一面は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記リードフレーム内の前記透明板を介する前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記ＬＥＤチップは、透明基板を含み、前記透明基板は、前記透明板に隣接する、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記透明基板は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記リードフレーム内の前記透明板を介する前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記透明基板は、パターニングされたサファイア基板（ＰＳＳ）であり、前記パターニングされたサファイア基板は、前記ＬＥＤチップとパターニングされたサファイア基板との間の境界を介する光抽出を増大させる、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記透明板は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記リードフレーム内の前記透明板を介する前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項１５に記載の方法。
  21. 前記ＬＥＤチップの上および周囲に少なくとも１つの成形体を形成することであって、前記成形体は、前記ＬＥＤチップから放射される光に対して透明である、ことと、
    前記成形体と共に蛍光体層を形成することであって、前記蛍光体層は、前記ＬＥＤチップによって放射される光の波長を変換する、ことと
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  22. 前記成形体は、円錐形である、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記成形体は、球形である、請求項２１に記載の方法。
  24. 前記蛍光体層の少なくとも一部は、粗面化、テクスチャ化、またはパターニングされて、前記蛍光体層内での光の内部反射を最小化する、請求項２１に記載の方法。
  25. 前記ＬＥＤチップの表面上に１つ以上の透明接触層を堆積することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  26. 前記透明接触層のうちの少なくとも１つは、成形、パターニング、テクスチャ化、または粗面化されて、前記ＬＥＤチップからの光抽出を増大させる、請求項２５に記載の方法。
  27. 前記ＬＥＤチップから放射される光を反射するための鏡面を加えることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  28. 前記ＬＥＤチップは、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ａｓ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｐ材料系、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）ＡｓＰＮＳｂ材料系、ＺｎＧｅＮ ２ 材料系、およびＺｎＳｎＧｅＮ ２ 材料系を含む群から選択される材料から作られる、請求項１５に記載の方法。
  29. 本願明細書に記載された発明。
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