JP2023519024A - 粘着フィルム転写コーティング及び発光デバイスの製造における使用 - Google Patents
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Abstract
コンバータ層接合デバイス、並びにコンバータ層接合デバイスの製造方法及び使用方法が開示される。ここに開示されているコンバータ層接合デバイスは、剥離ライナーと、剥離ライナーをコーティングする接着層とを含み、接着層は、室温では固体且つ非接着性であり、室温より上の高温では接着性である。
Description
［関連出願の相互参照］
本出願は、2020年5月14日に出願された“Adhesive Film Transfer Coating and Use in the Manufacture of Light Emitting Devices”と題する米国出願番号第１6/874,529号、及び2020年6月4日に出願された“Adhesive Film Transfer Coating and Use in the Manufacture of Light Emitting Devices”と題するEP出願番号第２0178283.6号の優先権を主張しており、これらの出願は、その全体が参照により本出願に組み込まれる。
本出願は、2020年5月14日に出願された“Adhesive Film Transfer Coating and Use in the Manufacture of Light Emitting Devices”と題する米国出願番号第１6/874,529号、及び2020年6月4日に出願された“Adhesive Film Transfer Coating and Use in the Manufacture of Light Emitting Devices”と題するEP出願番号第２0178283.6号の優先権を主張しており、これらの出願は、その全体が参照により本出願に組み込まれる。
本開示は、概して、発光デバイス（ＬＥＤ）ダイに蛍光体を取り付けるための発光デバイス（ＬＥＤ）の製造に使用されるデバイス及び方法、並びにデバイス及び方法を使用して形成されるＬＥＤに関する。
半導体発光ダイオード及びレーザーダイオード（ここでは総称して「ＬＥＤ」と呼ぶ）は、現在利用可能な最も効率的な光源の１つである。ＬＥＤの発光スペクトルは、一般的に、デバイスの構造及びそれが構成される半導体材料の組成によって決定される波長において単一の狭いピークを示す。デバイス構造と材料システムの適切な選択により、ＬＥＤは、紫外線、可視光、又は赤外線の波長で動作するように設計され得る。
ＬＥＤは、ＬＥＤから放出される光を吸収し、それに応じてより長い波長の光を放出する１つ又は複数の波長変換材料（本明細書では一般に「蛍光体」と呼ぶ）と組み合わされることがある。このような蛍光体変換ＬＥＤ（「ｐｃＬＥＤ」）では、蛍光体によって吸収されるＬＥＤによって放射される光の割合は、ＬＥＤによって放射される光の光路中の蛍光体材料の量、例えばＬＥＤの上又は周囲に配置された蛍光体層の蛍光体材料の濃度及び層の厚さに依存する。蛍光体は、ＬＥＤによって放射される光の経路に配置されたシリコーンマトリックスに埋め込まれることがある。
蛍光体変換ＬＥＤは、ＬＥＤによって放射される光のすべてが１つ又は複数の蛍光体によって吸収されるように設計されている場合があり、その場合、ｐｃＬＥＤからの発光は完全に蛍光体からである。このような場合、蛍光体は、例えば、ＬＥＤによって直接効率的に生成されない狭いスペクトル領域の光を放射するように選択されることがある。
代替的には、ｐｃＬＥＤは、ＬＥＤによって放射される光の一部のみが蛍光体によって吸収されるように設計される場合があり、その場合、ｐｃＬＥＤからの放射は、ＬＥＤによって放射された光と蛍光体によって放射された光の混合である。ＬＥＤ、蛍光体、及び蛍光体組成の適切な選択により、このようなｐｃＬＥＤは、例えば、所望の色温度及び所望の演色性を有する白色光を放射するように設計することができる。
一態様では、コンバータ層接合デバイス（converter layer bonding device）が、剥離ライナー（release liner）と、剥離ライナーをコーティングする接着層とを含み、接着層は、第１の温度において固体且つ非接着性であり、第１の温度より高い高温において接着性である。接着層は１０μｍ未満の厚さを有し得る。接着層は０．３μｍから２μｍの間の厚さを有し得る。接着層は、高温で基板に接合するように構成され得、剥離ライナーは、接着層が基板に接合された後に除去可能であるように構成され得る。接着層は、基板と、基板の反対側の接着層と接触する蛍光体との間にボンド層（bond layer）を形成するように構成され得る。
別の態様では、コンバータ層接合デバイスを形成する方法が、接着剤混合物（adhesive mixture）を形成するように接着剤材料と溶剤（solvent）を混合することと、剥離ライナーのシートを接着剤混合物でコーティングすることと、接着層を形成するように剥離ライナーの上にコーティングされた接着剤混合物から溶剤を乾燥させることとを含み、接着層は第１の温度において固体且つ非接着性であり、第１の温度より高い温度において接着性である。
さらに別の態様では、発光デバイスが、発光ダイオードと、蛍光体と、発光ダイオードと蛍光体との間且つ発光ダイオード及び蛍光体に接触するボンド層とを含み、ボンド層は発光ダイオードを蛍光体に接合するように構成され、ボンド層は均一な厚さを有し、厚さは１０％未満で変化する。ボンド層の厚さは１０μｍ未満であり得る。ボンド層の厚さは０．３μｍから２μｍの間であり得る。ボンド層は透明であり得る。ボンド層と接触する蛍光体や発光ダイオードの表面は表面粗さを有し得、ボンド層は均一な厚さを維持しながら表面粗さに適合し得る。蛍光体の端（edge）とボンド層の端は同一平面上に整列し（align）得る。ボンド層は複数のチャネルを含み得、それらのチャネルはボンド層の端に開口部を有し得る。
さらに別の態様では、発光デバイスは、シングルチップに搭載された複数の個別にアドレス指定可能な発光ダイオード、複数の蛍光体タイル、及び個別にアドレス指定可能な発光ダイオードと蛍光体タイルのそれぞれの間のボンド層を含み得、ボンド層は均一な厚さを有し、その厚さは、シングルチップ全体にわたって各個別にアドレス指定可能な発光ダイオードと蛍光体タイルとの間で、１０％未満で変化する。ボンド層の厚さは１０μｍ未満であり得る。ボンド層の厚さは０．３μｍから２μｍの間であり得る。ボンド層は透明であり得る。複数のＬＥＤダイはタイルに取り付けられ、複数のＬＥＤダイの一部は、複数のＬＥＤダイの別の部分から変化するタイルからの高さを有し得、ボンド層は複数のＬＥＤダイ上で均一な厚さを維持する。ボンド層に接触する複数の蛍光体タイルの表面は、表面粗さを有し得、ボンド層は均一な厚さを維持しながら表面粗さに適合し得る。ボンド層に接触する複数の発光ダイオードの表面は、表面粗さを有し得、ボンド層は均一な厚さを維持しながら表面粗さに適合し（conforms）得る。ボンド層は複数のチャネルを含み得る。複数のチャネルは、ボンド層の端に開口部を有し得る。ボンド層は、複数の蛍光体タイルと接触する第１のボンド層と、複数の発光ダイオード及び第１のボンド層と接触する第２のボンド層を含み得る。第１のボンド層は、第２のボンド層とは異なる物理的特性を有し得る。第１のボンド層は複数のチャネルを含み得る。第１のボンド層は、第２のボンド層とは異なる屈折率を有し得る。
さらに別の態様では、発光デバイスを形成する方法は、蛍光体の上にコンバータ層接合デバイスを整列させることであって、コンバータ層接合デバイスは、剥離ライナーに接着される接着層を含み、剥離ライナーの反対側の接着層の第１の表面は蛍光体の表面に面する、整列させることと、接着層の第１の表面及び蛍光体の表面を高温で接触させることであって、高温は、接着層が蛍光体に接着する温度である、接触させることと、蛍光体に接着された接着層を冷却することと、接着層から剥離ライナーを除去することと、１つ又は複数のＬＥＤダイを第１の表面の反対側の接着層の第２の表面と接触させることと、接着層を硬化させ、ＬＥＤダイと蛍光体との間にボンド層を形成するように接着層、ＬＥＤダイ、及び蛍光体を加熱することとを含む。接着層は、高温未満の第１の温度において固体且つ非接着性であり得る。第１の温度における接着層のＧ＊（１Ｈｚにおける）は１００ＫＰａより大きくてもよく、高温における接着層のＧ＊（１Ｈｚにおける）は１ＫＰａから１００ＫＰａの間であってもよい。接着層の第１の表面及び蛍光体の表面を高温で接触させることは、コンバータ層接合デバイス及び蛍光体に真空を印加することを含み得る。この方法はさらに、蛍光体とＬＥＤダイ間の接合層をダイシングすることを含み得る。この方法はさらに、剥離ライナーを除去した後、蛍光体及び接合層をｎ×ｍのアレイに切断することを含み、蛍光体の反対側の接着層に１つ又は複数のＬＥＤダイを接触させることは、各ＬＥＤダイをｎ×ｍのアレイに接触させることを含む。この方法はさらに、コンバータ層接合デバイス上の接着層にチャネルを切断することを含み得る。この方法はさらに、１つ又は複数のＬＥＤダイを接着層と接触させる前に、第２のコンバータ層接合デバイスを接着層の上に整列させることであって、第２のコンバータ層接合デバイスは、第２の剥離ライナーに接着された第２の接着層を有し、第２の剥離ライナーの反対側の第２の接着層の第１の表面は接着層の第２の表面に面する、整列させることと、第２の接着層と蛍光体の反対側の接着層の表面を高温で接触させることであって、高温は、第２の接着層が接着層に接着する温度である、接触させることと、接着層に接着された第２の接着層を冷却することと、第２の剥離ライナーを第２の接着層から除去することと、ＬＥＤダイを接着層の反対側の第２の接着層の表面と接触させることとを含み得る。
さらに別の態様では、発光デバイスを形成する方法は、蛍光体の上にコンバータ層接合デバイスを整列させることであって、コンバータ層接合デバイスは、剥離ライナーに接着される接着層を含み、剥離ライナーの反対側の接着層の第１の表面は蛍光体の表面に面する、整列させることと、接着層の第１の表面及び蛍光体の表面を高温で接触させることであって、高温は、接着層が蛍光体に接着する温度である、接触させることと、蛍光体に接着された接着層を冷却することと、接着層から剥離ライナーを除去することと、１つ又は複数のＬＥＤダイを第１の表面の反対側の接着層の第２の表面と接触させることと、接着層を硬化させ、ＬＥＤダイと蛍光体との間にボンド層を形成するように接着層、ＬＥＤダイ、及び蛍光体を加熱することとを含む。接着層は、高温未満の第１の温度において固体且つ非接着性であり得る。第１の温度における接着層のＧ＊（１Ｈｚにおける）は１００ＫＰａより大きくてもよく、高温における接着層のＧ＊（１Ｈｚにおける）は１ＫＰａから１００ＫＰａの間であってもよい。接着層の第１の表面及び蛍光体の表面を高温で接触させることは、コンバータ層接合デバイス及び蛍光体に真空を印加することを含み得る。この方法はさらに、蛍光体とＬＥＤダイ間の接合層をダイシングすることを含み得る。この方法はさらに、剥離ライナーを除去した後、蛍光体及び接合層をｎ×ｍのアレイに切断することを含み、蛍光体の反対側の接着層に１つ又は複数のＬＥＤダイを接触させることは、各ＬＥＤダイをｎ×ｍのアレイに接触させることを含む。この方法はさらに、コンバータ層接合デバイス上の接着層にチャネルを切断することを含み得る。この方法はさらに、１つ又は複数のＬＥＤダイを接着層と接触させる前に、第２のコンバータ層接合デバイスを接着層の上に整列させることであって、第２のコンバータ層接合デバイスは、第２の剥離ライナーに接着された第２の接着層を有し、第２の剥離ライナーの反対側の第２の接着層の第１の表面は接着層の第２の表面に面する、整列させることと、第２の接着層と蛍光体の反対側の接着層の表面を高温で接触させることであって、高温は、第２の接着層が接着層に接着する温度である、接触させることと、接着層に接着された第２の接着層を冷却することと、第２の剥離ライナーを第２の接着層から除去することと、ＬＥＤダイを接着層の反対側の第２の接着層の表面と接触させることとを含み得る。
さらに別の態様では、発光デバイスを形成する方法が、複数のＬＥＤダイをタイルに取り付けることと、複数のＬＥＤダイの上にコンバータ層接合デバイスを整列することであって、コンバータ層接合デバイスは剥離ライナーに接着される接着層を有し、剥離ライナーの反対側にある接着層の第１の表面が、タイルの反対側にある複数のＬＥＤダイの表面に面する、整列することと、接着層の第１の表面及び複数のＬＥＤダイの表面を高温で接触させることであって、高温は、接着層がＬＥＤダイに接着する温度である、接触させることと、複数のＬＥＤダイに接着された接着層を冷却することと、接着層から剥離ライナーを除去することと、各ＬＥＤダイに接着された接着層の一部を残し、接着層の残りの部分を剥離ライナーとともに除去することと、複数の蛍光体タイルをそれぞれ、複数のＬＥＤダイのそれぞれに接着された接着層の一部に接触させることと、接着層を硬化させ、ＬＥＤダイと蛍光体の間にボンド層を形成するように接着層、ＬＥＤダイ、および蛍光体を加熱することとを含む。接着層は、高温未満の第１の温度において固体且つ非接着性であり、高温において接着性である。接着層の第１の表面及び複数のＬＥＤダイの表面を高温で接触させることは、コンバータ層接合デバイス及び複数のＬＥＤダイに真空を印加することを含む。タイルからの複数のＬＥＤダイのそれぞれの高さは変化し、ボンド層は均一な厚さを有し、厚さは複数のＬＥＤダイにわたって１０％未満で変化する。
以下の詳細な説明は、図面を参照して読まれるべきであり、そこでは、同じ参照番号が異なる図面全体で同様の要素を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、選択的な実施形態を示しており、本発明の範囲を限定することを意図していない。詳細な説明は、本発明の原理を、限定ではなく、例として示している。
本明細書で使用されるとき、「下に」、「下の」、「下方」、「上の」、「上方」などのような空間的に相対的な用語は、図に示されているように、１つの要素又は特徴と別の要素（複数可）又は特徴（複数可）との関係を説明するために、説明を容易にするために本明細書では使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に示されている向きに加えて、使用中又は動作中の装置の異なる向きを含むことを意図していることが理解される。例えば、図の装置を裏返すと、他の要素又は特徴の「下の」又は「下に」と記載されている要素は、他の要素又は特徴の「上」に向けられる。したがって、例えば、「下」という用語は、装置の向きに依存して、上と下の向きの両方を含むことができる。装置は、それ以外に向けられてもよく（９０度回転又は他の方向）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。
発光ピクセルアレイは、例えばＬＥＤのような多数の小さい発光デバイスがシングルチップに配列された発光デバイスである。発光ピクセルアレイ内の個々のＬＥＤ又はピクセルは、個別にアドレス指定可能である場合がある、アレイ内のピクセルのグループ又はサブセットの一部としてアドレス指定可能である場合がある、又はアドレス指定できない場合がある。したがって、発光ピクセルアレイは、光の分布のきめ細かい強度、空間的、及び時間的な制御を必要とする、又はその恩恵を受けるあらゆる用途に有用である。これらの用途は、ピクセルブロック又は個々のピクセルからの放射された光の正確な特殊パターニングが含まれるが、これに限定されない。用途に応じて、放射された光はスペクトル的に区別され、時間の経過とともに適応し、及び／又は環境に応答し得る。発光ピクセルアレイは、さまざまな強度、空間的、又は時間的パターンで事前にプログラムされた光の分布を提供し得る。放射された光は、少なくとも部分的には受信したセンサデータに基づき得、光無線通信に使用され得る。関連する電子機器と光学機器は、ピクセル、ピクセルブロック、又はデバイスレベルで区別され得る。
発光ピクセルアレイの適用範囲は広い。発光ピクセルアレイ照明器具は、選択的ピクセル活性化及び強度制御に基づいて異なる照明パターンを投影するようにプログラムできる照明器具を含むことができる。このような照明器具は、可動部分を使用せずに単一の照明装置から複数の制御可能なビームパターンを供給することができる。通常、これは１Ｄ又は２Ｄアレイ内の個々のＬＥＤの輝度を調整することによって行われる。光学機器は、共有であれ個別であれ、オプションで特定のターゲット領域に光を向けることができる。
発光ピクセルアレイが、視覚的な表示を改善するため又は照明コストを削減するために、建物や領域を選択的且つ適応的に照明するために使用され得る。加えて、発光ピクセルアレイは、装飾的な動き又はビデオ効果のためにメディアファサードを投影するために使用され得る。追跡センサ又はカメラと組み合わせて、歩行者の周囲の領域の選択的な照明が可能であり得る。スペクトル的に異なるピクセルを使用して、照明の色温度を調整し、波長固有の園芸照明をサポートし得る。
街路照明は、発光ピクセルアレイの使用から大きな利益を得る可能性のある重要な用途である。単一タイプの発光アレイを使用して、さまざまな街路灯のタイプを模倣することができ、例えば、選択されたピクセルの適切な活性化又は非活性化によってタイプＩの線状（linear）街路灯及びタイプＩＶの半円（semicircular）街路灯を切り替えることを可能にする。加えて、環境条件又は使用時間に応じて光ビーム強度又は分布を調整することによって、街路灯のコストが下げられ得る。例えば、歩行者がいない場合は、光の強度及び分布の面積が減少し得る。発光ピクセルアレイのピクセルがスペクトル的に異なる場合、光の色温度は、それぞれの昼光、薄明、又は夜間の条件に応じて調整され得る
発光アレイはまた、直接又は投影ディスプレイを必要とするアプリケーションをサポートするのにも適している。例えば、警告、緊急、又は情報標識はすべて、発光アレイを使用して表示又は投影され得る。これは、例えば、色が変化する又は点滅する出口標識が投影されることを可能にする。発光アレイが多数のピクセルで構成されている場合は、テキスト又は数値情報が表示され得る。方向矢印又は同様の指示もまた提供され得る。
車両のヘッドランプは、大きいピクセル数と高いデータリフレッシュレートを必要とする発光アレイアプリケーションである。車道の選択されたセクションのみを能動的に照らす自動車用ヘッドライトは、対向車のドライバーの眩しい光又は眩しさに関連する問題を軽減するために使用することができる。赤外線カメラをセンサとして使用するとき、発光ピクセルアレイは、道路を照らすために必要なピクセルのみを活性化し、一方、歩行者又は対向車のドライバーを眩惑する可能性のあるピクセルを非活性化する。加えて、ドライバーの周囲の認識（driver environmental awareness）を向上させるために、道路外の歩行者、動物、又は標識が選択的に照らされ得る。発光ピクセルアレイのピクセルがスペクトル的に異なる場合、光の色温度はそれぞれの昼光、薄明、又は夜間の条件に応じて調整され得る。いくつかのピクセルは、光無線車々間通信に使用され得る。
発光ピクセルアレイの一種の一例はマイクロＬＥＤであり、μＬＥＤとも呼ばれる。図１Ａ及び１ＢBはマイクロＬＥＤの一例を示している。図１Ａは、マイクロＬＥＤアレイ１１０の平面図を、ＬＥＤアレイ１１０の３×３部分の分解図とともに示している。図１Ａでは、各正方形１１１は単一のＬＥＤ、又はピクセルを表す。３×３部分の分解図に示されているように、ＬＥＤアレイ１１０は、３０μｍから５００μｍの間、例えば約１００μｍ以下、例えば４０μｍであり得る、幅ｗ１を持つピクセル１１１を含み得る。ピクセルの間のギャップ、又はレーン１１３は、３０μｍから５００μｍの間、例えば、約２０μｍ以下、例えば５μｍであり得る、幅ｗ２によって区切られ得る。レーン１１３は、図１Ｂに示すように、ピクセル間のエアギャップを提供し得る又は他の材料を含み得る。１つのピクセル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）であり得る。このようなマイクロＬＥＤアレイは、面積の大きさは異なり得るが、例えばセンチメートルの範囲の面積を有し得る基板上に一緒に配置された数百、数千、又は数百万のＬＥＤを有し得る。ここで示されている幅及び距離はあくまで例であり、実際の幅及び／又は寸法は異なる可能性があることを理解されたい。例えば、幅ｗ２は、まばらなマイクロＬＥＤを形成するために少なくともミリメートルのオーダーであり得るが、それより大きくても小さくてもよい。
対称マトリックスに配置された長方形のピクセルが図１Ａ及び１Ｂに示されているが、任意の形状及び配置のピクセルを、本明細書に開示される実施形態に適用することができる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マトリックス、２００×５０マトリックス、対称マトリックス、非対称マトリックスなどの任意の適用可能な配列の１万ピクセルを含み得る。また、本明細書に開示される実施形態を実装するために、ピクセルの複数のセット、マトリックス、及び／又はボードが任意の適用可能な形式で配置され得ることも理解される。
マイクロＬＥＤはｐｃＬＥＤから形成できる。マイクロＬＥＤを形成する１つの方法は、当技術分野で知られているように、エピタキシャル成長を使用してフリップチップ構造のダイ上に複数の個別のＬＥＤ１１０を形成することである。図１Ｂは、図１Ａの線ＡＡを通って取られた１種類のマイクロＬＥＤデバイスの一部の側面図を示している。
図１Ｂはピクセル１１１及びレーン１１３を示している。各ピクセル１１１はＬＥＤダイ１４０で形成され、例えばチップ１２０の上に配置され、これはＬＥＤダイ１４０に電気信号を提供し得る。蛍光体１６３が、ＬＥＤダイ１４０を覆って、ＬＥＤダイ１４０上にある。蛍光体１６３は、マトリックスに含まれる蛍光体粒子、例えばシリコーンに含まれるガーネット粒子で形成され得る。代替的に、又は追加的に、蛍光体１６３は、Lumiramic（商標）などの高密度焼結蛍光体セラミックを含む。一例では、個々のＬＥＤは青色光を生成し、蛍光体は青色光を白色光に変換して、約５７００ＫのＣＣＴでモノクロ白色のマイクロＬＥＤを生成する。図１Ｂは、ＬＥＤダイ１４０とＬＥＤダイ１４０の間のギャップ１１３の両方をカバーする単一のプレートとして蛍光体１６３を示している。ただし、以下の例でより詳細に示すように、蛍光体１６３は単一化され、個々のＬＥＤダイ１４０だけをカバーしてもよい。
マイクロＬＥＤを含むｐｃＬＥＤを形成する１つの方法は、蛍光体変換材料をタイル（プレート、プレートレット、ウエハー、フィルム又は他の形状と呼ばれることもある）に、例えばLumiramic（商標）を蛍光体１６３として別々に形成することである。蛍光体タイルとも呼ばれる蛍光体は、その後、別々に形成されたＬＥＤダイ又は複数のＬＥＤダイに取り付け又は接合される。
蛍光体タイルは、通常、ＬＥＤダイと蛍光体との間に配置された接着剤の層を使用して、ＬＥＤ又は基板に取り付け又は接合される。この接着層の寸法及び均一性は、デバイスの光学的及び熱的性能だけでなく、その機械的堅牢性にとっても重要である。
現在の製造では、この接着層を付ける（apply）ためにいくつかの異なる方法が使用されている。１つのアプローチは、ＬＥＤダイの表面に少量の接着剤溶液（通常はシリコーンと溶剤を含む液体）を分配する（dispense）ことである。次に、蛍光体プレートをダイの上に配置する。その後、接着剤溶液の液滴がプレートの端から流れ出て、乾燥して硬化すると、ダイと蛍光体の間に細いボンドライン（bond-line）が形成される。もう１つのアプローチは、スピンコーティング、スプレーコーティング、又はエアロゾル-ジェット印刷などの方法で、連続した蛍光体ウエハー又はフィルムに同様の接着剤溶液をコーティングすることである。蛍光体のウエハー又はフィルムをコーティングした後、蛍光体を単一化してプレートを形成し、それを次にＬＥＤダイに取り付けて接着フィルムを硬化させる。これらの方法の各々にはそれぞれ欠点がある。
接着剤溶液塗布アプローチでは、セラミック蛍光体とダイとの間の最終的なギャップは、典型的には、以下のような要因の組み合わせによって決定される：接着剤溶液の表面張力及び粘度、「ピックアンドプレース」ツールの力及び時間、液滴の体積、ダイの表面の中心に対する液滴の位置、ダイの温度、液滴分配と貼り付けとの間の経過時間、溶剤蒸発速度。残念ながら、これは制御が困難な複雑なプロセスであり、したがって、デバイス間の平均厚さの大きなばらつきと、各デバイス内の大きなばらつきが生じる。加えて、これは連続的なプロセスであり（各接着剤溶液の液滴は順次分配され）、これはスループットを低下させる。このプロセスはまた、必要な接着剤の体積が非現実的に小さいため、マイクロＬＥＤには十分に対応しない。蛍光体ウエハー又はフィルムを最初に接着剤でコーティングし、次に単一化するアプローチでは、表面粗さが接着層の不均一性につながる可能性がある。表面が滑らかであっても、フィルムのコンバータ層の表面エネルギが低すぎる又は変動しすぎる場合、接着剤溶液がコーティングを部分的にぬらさない（de-wet）ことがあり、不完全な層につながる。
図２は、ｐｃＬＥＤを形成するために使用することができ、特にマイクロＬＥＤのような発光ピクセルアレイを形成するために有用なコンバータ層接合デバイス２００を示している。コンバータ層接合デバイス２００は、接着層２２０でコーティングされた剥離ライナー２１０を含む。
剥離ライナー２１０は、概して柔軟なシートの形にあり、接着層２２０を保持することができ、（下の図４Ａ～４Ｄに示すように）動作中に接着層２２０を剥離する（releasing）ことができる任意の材料であり得る。したがって、剥離ライナー２１０は、接着層２２０が剥離ライナー２１０を均等にコーティングするように、及び接着層２２０が基板に転写された後に剥離ライナー２１０が接着層２２０からきれいに剥離できるように最適化（例えば、粗さ、滑り、表面エネルギについて）され得る。剥離ライナー２１０は、例えば、PANAC Corporation SP-PET-50-01 BUのような、ポリエチレンテレフタレート（「PET」）のような柔軟な材料のシートであり得る。剥離ライナー２１０は、剥離ライナー２１０と接着層２２０との間に位置する転写コーティング（図示せず）でコーティングされ得、これは接着層２２０の剥離を高める。このような転写コーティングは、例えば、シリコーン化された剥離コーティング（siliconized release coating）であり得、その例は、PETライナー上のPANAC CorporationのPDMS剥離コーティングを含み、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Dow White Paper “Release Force Understanding - Recent Findings”
by R. Ekeland, J. Tonge, and G.Gordon, 2018, The Dow Chemical Companyにさらに説明されている。特に、剥離ライナー２１０が除去されるとき（下記の例に示すように）、接着層２２０の基板へのきれいな転写を確実にするために、接着層２２０と剥離ライナー２１０との間の剥離強度は３０Ｎ／ｍ未満、例えば１～５Ｎ／ｍの間であり得る。
by R. Ekeland, J. Tonge, and G.Gordon, 2018, The Dow Chemical Companyにさらに説明されている。特に、剥離ライナー２１０が除去されるとき（下記の例に示すように）、接着層２２０の基板へのきれいな転写を確実にするために、接着層２２０と剥離ライナー２１０との間の剥離強度は３０Ｎ／ｍ未満、例えば１～５Ｎ／ｍの間であり得る。
接着層２２０は、基材に転写され、接合層を形成する（下の図４Ａ～４Ｄに示すように）接着剤である。接着層２２０を形成するために使用される材料は、以下の特性を有するように選択され得る。第１は、材料が剥離ライナー２１０に均一にコーティングして、コンバータ層接合デバイス２００を形成できることである。第２は、この材料は、乾燥し、粘着性がなく、比較的硬い、すなわち、第１の低い温度、例えば、室温で流動しない、接着層２２０を形成することである。すなわち、室温、例えば１５～２５°Ｃなどの第１の温度では、接着層２２０は、それが形成された剥離ライナー２１０に接着しているものの、蛍光体タイル又はＬＥＤダイなどの基板に取り付けるのに十分な粘着性がない。例えば、室温などの第１の温度での接着層２２０は、Ｇ＊（１Ｈｚにおいて）＞１００ＫＰａ（Ｏ．ＩＭＰａ）、例えばＧ＊＞３００ＫＰａ（０．３ ＭＰａ）のダールキスト基準（Dahlquist Criterium）に従う場合がある。第３は、接着層２２０を形成する材料は高温で粘着性になり且つリフローする（reflows）。すなわち、熱が接着層２２０に加えられると接着剤となり、その後基板に貼り付けることができる。例えば、高温は、接着層２２０のＧ＊（１Ｈｚにおける）がＧ＊＝１ＫＰａからＧ＊＝１００ＫＰａの間になり、タンデルタ（tan delta）が典型的には０．５から３．０の間、例えば５０°Ｃから１５０°Ｃの間、例えば１００°Ｃであるように選択される。第４は、接着層２２０を形成するために使用される材料が、蛍光体とターゲット基板との間に強い接合を提供するボンド層を形成することができることである。ボンド層は透明であり得る、又は、以下により詳細に開示されるように、散乱、Ｒ１勾配、及び放射率などの追加の光学的特性を有し得る。
特に、接着層２２０は、第１の低い温度において基板に取り付けるのに十分な接着性を持たない場合があるが、高温では蛍光体やＬＥＤダイなどの基板に取り付けるのに十分な接着性を有するようになり、冷却後は、剥離ライナーが容易に除去され得るように、剥離ライナー２１０よりも基板への高い付着を有する。
接着層２２０の厚さＴは、最終デバイスのボンド層の所望のターゲット厚さに一致するように選択され、０．３μｍから３０μｍの範囲、例えば１０μｍ未満、０．３μｍから２μｍの範囲であり得る。接着層２２０はまた、層全体で厚さＴが均一になるように形成され、Ｔは、例えば、接着層２２０全体で２０％未満、例えば１０％未満の偏差（変動）を有する。接着層２２０を形成するために使用される材料は、例えばシロキサン接着剤であり得る。
図３Ａ～３Ｄは、コンバータ層接合デバイス２００を作る方法のフローチャート及び図解を示す。Ｓ３１０において、上記のように剥離特性を高めるため、使用されることになる剥離ライナーはシリコーンコーティング（siliconized coating）でコーティングされ得る。Ｓ３２０において、接着剤混合物３０２が、接着剤材料を溶剤、例えば、メチルフェニルシロキサン（例えば、信越化学工業の「LPS-9501 D」など）及びシクロヘキサノンのような樹脂及び溶剤を１０：１から１：１の間の質量比で混合することによって調製され（prepared）得る。接着剤材料及び溶剤の濃度は、接着剤混合物３０２の所望の粘度を達成するために選択され得る。接着剤混合物３０２の粘度は、コンバータ層接合デバイス２００内の接着層２２０の所望の厚さＴを達成しながら、剥離ライナー２１０の濡れを最適化するように選択され得る。例えば、接着剤混合物３０２の粘度は７０から３，０００ｍＰａ’ｓ（又はｃＰ）の間の範囲である。
図３Ｂに示すように、Ｓ３３０において、接着剤混合物３０２が剥離ライナー２１０の上にコーティングされる。剥離ライナー２１０を所望の厚さで接着剤混合物３０２の均一な層で適切にコーティングすることができる任意の方法、例えば、スピンコーティング、グラビアコーティングなどが使用され得る。図３Ｂは、剥離ライナー２１０を接着剤混合物３０２でコーティングするスピンコーティングプロセスを一例として示している。図３Ｂでは、剥離ライナー２１０は、スピンコーティングサポート３０７上に配置され、接着剤混合物３０２が当業者に知られているようにノズル３０５から被着される（deposited）。
図３Ｃに示すように、Ｓ３４０において剥離ライナー２１０にコーティングされた接着剤混合物３０２を乾燥させて溶剤を除去する。使用する接着剤に依存して、Ｓ３５０において接着剤混合物を追加的に硬化させて材料を安定させ、その後のコンバータ層接合デバイスからの転写の均一性を向上させることができる。得られたコンバータ層接合デバイス２００を図３Ｄに示す。このプロセスにより、薄く（４μｍ未満であり得る）、均一で、欠陥がなく、０．１ｍから３ｍの幅、且つロールのように数十ｍから数千ｍのような広い面積で作ることができる接着層２２０が得られる。なお、大面積コーティングには、グラビアコーティング技術のようなロールツーロール方式が用いられることがある。
図４Ａ～４Ｅは、コンバータ層接合デバイス２００を使用する方法の一例のフローチャート及び図解を示している。接着層２２０を基板４１５に転写するために、真空積層プロセスが使用され得る。
図４Ｂに示すように、Ｓ４１０において、コンバータ層接合デバイス２００は基板４１５の上に整列され得る。図４Ｂに示すように、コンバータ層接合デバイス２００の接着層２２０は、接着層２２０が塗布されることになる基板４１５の表面４１７に面している。
図４Ｃに示すように、Ｓ４２０において、コンバータ層接合デバイス２００と基板４１５に真空が印加され得、Ｓ４３０において、コンバータ層接合デバイスは高温で基板に接触させられ得る。使用される温度は、接着層を形成する特定の接着材料に依存する。一般に、温度は、接着層２２０が流れて基板４１５に付着するのに十分粘着性、すなわち接着性になるようにするよう十分高い。高温は、Ｇ＊（１Ｈｚにおける）がＧ＊＝１ＫＰａからＧ＊＝１００ＫＰａの間にあり、タンデルタは典型的には０．５から３．０の間になるように選択され得る。同時に、温度は、接着層２２０がその形状及び基板４１５の被覆（coverage）を維持するように、過剰な流動を防ぐのに十分低くなるべきである。次に、コンバータ層接合デバイス２００が取り付けられた基板４１５は、例えば室温に戻るまで冷却され得る。
図４Ｄに示すように、Ｓ４４０において、接着ライナー２２０が冷却されると、剥離ライナー２１０が除去され得、基板４１５上に接着剤の連続層を残す。接着層２２０は、熱処理後、剥離ライナー２１０よりも強固に基材に接着されているため、剥離ライナー２１０は、例えば基板４１５に接着されている接着層２２０を剥離することによって機械的に除去され得る。前述のように、クリーンな転写を確実にするために、剥離ライナーは、３０Ｎ／ｍ未満、例えば１－５Ｎ／ｍの接着層２２０と剥離ライナー２１０との間の剥離強度を有するように設計され得る。接着層２２０は、剥離ライナー２１０の除去後、基板４１５上に残る。
図４Ｅに示すように、Ｓ４５０において、基板４１５に接合されることになるサンプル４３０を転写接着層２２０に接触させ得る。熱が加えられて接着層を硬化させ、基板４１５とサンプル４３０との間にボンド層４２０を形成し得る。その後、接合された基板４１５及びサンプル４３０は冷却され得る。
得られるボンド層４２０の厚さは非常に薄く、０．３μｍから３０μｍの間、例えば０．３μｍから２μｍの間であり得る。ボンド層４２０は、それが付けられる基板の表面にわたって均一な厚さを有し、ボンド層全体の厚さの変動は２０％未満、例えば１０％未満であり得る。例えば、厚さが１μｍのボンド層４２０の場合、基板４１５とサンプル４３０との間のボンド層全体の厚さの変動は、２０％の変動では＋／－０．２μｍ未満であり、１０％の変動では＋／－０．１μｍである。追加的に、例えばマイクロＬＥＤのような発光ピクセルアレイを作るために使用されるように、基板４１５が多数の微小ＬＥＤダイが形成される比較的大きい面積を有する場合、接着層２２０及びそれに続くボンド層４２０は、デバイスの全領域にわたって薄く且つ均一なボンド層を提供し、多数の微小発光体を形成する。したがって、数千から数百万個の個別にアドレス可能なＬＥＤを持つマイクロＬＥＤで、例えば１辺あたり５～５０μｍ（２５～２，５００μｍ２）の面積又はある程度大きなアレイ、例えば1辺あたり５０～５００μｍ（２，５００～２５，０００μｍ２）の場合、ボンド層４２０は均一であり、デバイスの性能を向上させる。ここに開示されているコンバータ層接合デバイス２００から形成されるボンド層４２０のさらなる利点は、以下により詳細に説明される。
ボンド層４２０は透明であり得る。ボンド層４２０はまた、より高い屈折率、増強された光散乱、異なる波長での光吸収又は発光などの追加の光学的、物理化学的又は機械的特性を提供することができる分散粒子及び／又は染料を含み得る。分散粒子及び／又は染料を有するボンド層４２０を形成するために、粒子及び／又は染料は、コンバータ層接合デバイス２００上に接着層２２０を形成するために使用される接着剤混合物３０２（Ｓ３２０における）に含まれ得る。
図５Ａ～５Ｅは、接着層が蛍光体に転写された後、ダイアタッチメントが続くコンバータ層接合デバイスの例示的な応用を示している。コンバータ層接合デバイス２００は、図２Ａ～２Ｄに関して前述したように用意され得る。
図５Ａでは、例えばLumiramic（商標）タイルのような蛍光体フィルム又はウエハー５３５がキャリアテープ５３０に取り付けられ得る。蛍光体ウエハー５３５は、その後に転写される接着層２２０の接着力を向上させるためにＯ２プラズマ処理され得る。次に、真空ラミネートを使用して、次のように接着層２２０を蛍光体ウエハー５３５に転写し得る。図５Ａに示すように、コンバータ層接合デバイス２００は、接着層２２０が蛍光体５３５に面した状態で蛍光体５３５の上に整列され得る。図５Ｂに示すように、真空が印加され得、その後、コンバータ層接合デバイス２００は、接着層２２０が接着されることになる蛍光体５３５の表面に接触し得るように、高温（例えば５０°Ｃから１５０°Ｃの間、例えば１００°Ｃ）で蛍光体５３５に接触させられ得る。図５Ｃに示すように、コンバータ層接合デバイスが冷却されると、剥離ライナー２１０が除去され得、蛍光体５３５の後ろに接着層２２０を残す。図５Ｄでは、ＬＥＤダイ５４０は、接着層２２０に、例えば、当業者に知られているようなピックアンドプレースツールを使用して、取り付けられ得る。ＬＥＤダイ５４０は、ＬＥＤダイの発光側が接着層２２０に面し且つ接着層２２０に接触した状態で、接着層２２０上に配置される。その後、接着層２２０は、透明なボンド層５２０を形成するように高温（例えば５０°Ｃから１５０°Ｃの間、例えば１００°Ｃ）で硬化され得る。図５Ｄに示すように、蛍光体５３５は、必要に応じて、各ＬＥＤダイ５４０の間にボンド層５２０及び蛍光体５３５を通るスロット５５０を形成することによって、単一化され得る。
図５Ａ～５Ｅに示されるこの方法は、マイクロＬＥＤのような発光ピクセルアレイを形成するために使用され得る。代表的なＬＥＤダイ５４０及び接合された蛍光体部分５３７は、ＬＥＤダイの大きいアレイの一部であり得る。図５Ｅに示すように、図５Ｄに示す発光デバイスは、各ＬＥＤダイ５４０が個別にアドレス指定可能になるように、各ＬＥＤダイ５４０に信号を提供する、基板５９０などの信号源に電気的に接続され得る。キャリアテープ５３０は、当業者に知られている方法によって除去され得、蛍光体を多数のＬＥＤダイに取り付ける薄く均一なボンド層４２０を持つマイクロＬＥＤをもたらす。別の例では、各ＬＥＤダイ５４０は、複数のピクセルを持つダイを表し、蛍光体５３５は複数の発光ピクセルアレイを形成する蛍光体タイルを表し、有利には、それぞれが一貫した均一な厚さのボンド層５２０を有する。
得られるＬＥＤデバイスはそれぞれ、ＬＥＤダイ５４０に接合された蛍光体部分５３７を有する。コンバータ層接合デバイス２００及び方法は、各ＬＥＤダイ５４０と蛍光体部分５３７との間に、上記のように０．３μｍから３０μｍの間、例えば１μｍから２μｍの間の非常に薄く、上記のように非常に均一な厚さのボンド層５２０を形成することができる。さらに、ボンド層５２０は、接着層２２０の形状を実質的に維持し、したがって、ＬＥＤダイ５４０及び蛍光体５３７の端から流出したり端を越えたりすることはない。さらに、単一化されるとき、ボンド層５２０はきれいにダイシングされることができ、これはまた、ボンド層の端を蛍光体５３５及び／又はＬＥＤダイ５４０の端部と面一にする。
図６Ａ～６Ｄは、接着層が蛍光体に転写され、その後、蛍光体アレイパターニングとＬＥＤダイアタッチメントが続くコンバータ層接合デバイスの例示的な応用を示している。コンバータ層接合デバイス２００は、図２Ａ～２Ｄに関して上述したように容易され得る。
図６Ａは、図５Ａ～５Ｃに関して上述したように、真空ラミネート法によってキャリアテープ５３０上の蛍光体５３５に転写された接着層２２０を示している。図６Ｂに示すように、剥離ライナー２１０の除去後、蛍光体５３５及び接着層２２０は、例えば蛍光体タイル６４０のｎ×ｍアレイにパターニングされ得る。図６Ｃは、図６Ｂの蛍光体タイル６４０のｎ×ｍアレイの平面図である。蛍光体５３５及び接着層２２０のパターニングは、例えば、ソーイング、エッチング、ダイへのマスクの適用、１つ又は複数のレーザーの使用、及び／又は化学処理など、当該技術分野で知られているように、ダイシング、セグメント化、分割、分配、スライス又は区画化の任意の適用可能な方法によって達成され得る。パターニングは、蛍光体タイル６４０のｎ×ｍアレイの個々の蛍光体要素６４５を形成するために、蛍光体５３５及び接着層２２０を通るがキャリアテープ５３０を通らないスリット６１５を形成することを含み得る。パターニングはまた、キャリアテープ５３０を通ってスライスして開口部６２５を形成することを含み得、これは、複数のアレイが形成されることになる場合、ｎ×ｍアレイ６４０を分離する。６Ｄに示すように、接着層２２０がＬＥＤダイ６６０の発光面６６２に接触するように、ｎ×ｍアレイ６４０はＬＥＤダイ６６０上に配置され得る。ＬＥＤダイ６６０は、この目的のために基板６７０上にあり得る。関連技術で知られているように、ピックアンドプレースツールが、蛍光体タイル６４０のｎ×ｍアレイをＬＥＤダイ６６０上に配置するために使用され得る。次にＬＥＤダイ６６０上のｎ×ｍアレイ６４０は、高温（例えば５０°Ｃから１５０°Ｃの間、例えば１００°Ｃ）に加熱されて、接着層２２０を加熱して完全に硬化させ、透明なボンド層６２０を形成し得る。
図６Ａ～６Ｅに示す方法が使用されて、マイクロＬＥＤを形成し得る。図６Ｄ及び６ＥのＬＥＤダイ６６０は、マイクロＬＥＤを形成する多数の微小ＬＥＤを含み得、各ｎ×ｍ蛍光体アレイ６４０は、ＬＥＤダイ６６０内の微小ＬＥＤ６６１のそれぞれの上に整列され得る。すなわち、ＬＥＤダイ６６０の微小ＬＥＤダイピクセル６６１の寸法及び数は、ｎ×ｍアレイ６４０のものと一致する。したがって、この方法を使用して複数のマイクロＬＥＤが形成され得、有利には、それぞれが一貫した均一な厚さのボンド層を有する。
図７Ａ～７Ｄは、タイル上のＬＥＤダイに接着層を転写することを示しており、ＬＥＤダイは著しい表面トポグラフィー（significant surface topography）を有する可能性がある。コンバータ層接合デバイス２００が、図２Ａ～２Ｄに関して上述したように容易され得る。
図７Ａに示すように、ＬＥＤダイ７１５はタイルなどの基板に取り付けられ得る。これは、ＬＥＤダイ７１５の上部に著しい（１００μｍより大きい範囲の）高さの変動を作り出す可能性がある。接着層２２０を転写する前に、ＬＥＤダイ表面は、その後に転写される接着層２２０の接着力を向上させるためにＯ２プラズマ処理され得る。図４Ａ～４Ｅに関して上述した真空ラミネートは、その後、図７Ｂに示すように、接着層２２０をダイ表面に転写するために使用され得る。
コンバータ層接合デバイスが冷却されると、図７Ｃに示すように剥離ライナー２１０が除去され得る。剥離ライナー２１０の除去は、ＬＥＤダイ７１５の表面７７２にのみ均一な接着層２２０を残す。ＬＥＤダイ７１５の間にある接着層２２０の部分７２２は、ＬＥＤダイ７１５に接着されておらず、したがって、転写されず、剥離ライナー２１０に残る。次に、図７Ｄに示すように、蛍光体プレートレット７２５を高温（例えば５０°Ｃから１５０°Ｃの間、例えば１００°Ｃ）でＬＥＤダイ７１５上の接着層２２０に配置して、接着層２２０を完全に硬化させ、透明なボンド層７２０を形成し得る。ピックアンドプレースツールが、蛍光体プレートレット７２５を配置するために使用され得る。
図８Ａ及び８Ｂは、（例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれているCree（登録商標） XLamp（登録商標） LEDs Chemical Compatibility, CLD-AP63 REV 6A, August, 2018, Cree, Inc.に記載されているように）例えば、褐変を減らし、したがって透明性及びデバイス性能を向上させる酸素透過性を改善するために使用することができる、パターニングされた接着層を有するコンバータ層接合デバイスの断面図及び平面図をそれぞれ、示している。コンバータ層接合デバイス２００は、図２Ａ～２Ｄに関して上述したように容易され得る。チャネル８０５の切断は、当業者に知られているように、例えば、ダイシング、レーザーアブレーション又はレーザー切断、及びスタンピングを含む方法によって達成され得、接着層２２０は室温などの第１の低い温度において比較的固いため可能である。所与のカーフ（kerf）のチャネル８０５が接着層２２０に切断されるが、剥離ライナー２１０はそのまま残される。チャネル８０５は、空気や純酸素などの周囲ガスが接着層２２０に通過することを可能にするために、接着層２２０の端の少なくとも一方で開き得る。チャネルのサイズ及び間隔は、用途に依存し得る。チャネルは、ガスが層に入ることを可能にするのに十分なだけの大きさである場合があり、チャネルに入るガスがボンド層に著しく拡散できるように十分に近い間隔で配置され得るが、接合を弱めるほど多くのチャネルはない又はそのように互いに接近することはない。例えば、幅２０μｍのチャネルが２００μｍのピッチで層にダイシングされ得る。得られたパターニングされたコンバータ層接合デバイス８００は、本明細書に開示されているコンバータ層接合デバイス２００と同様の方法で使用され得る。
図９Ａ～９Ｄは、パターニングされたコンバータ層接合デバイス８００の使用を示している。図９Ａ～９Ｄでは、蛍光体フィルム又はウエハー９３５がキャリアテープ９３０に取り付けられ得る。蛍光体ウエハー９３５は、チャネル８０５を有するその後に転写される接着層２２０の接着力を向上させるためにＯ２プラズマ処理され得る。その後、真空ラミネートが、図５Ａ～５Ｄに関して上述したように、チャネル８０５を有する接着層２２０を蛍光体９３５上に転写するために使用される。図９Ａに示すように、コンバータ層接合デバイス８００を蛍光体ウエハー９３５に整列させた後、真空が印加され得、その後、チャネル８０５を備える接着層２２０が、接合されることになる蛍光体９３５の表面に接触し得るように、コンバータ層接合デバイス８００は、高温（例えば５０°Ｃから１５０°Ｃの間、例えば１００°Ｃ）で蛍光体９３５に接触させられ得る。図９Ｂに示すように、パターニングされたコンバータ層接合デバイス８００が冷却されると、剥離ライナー２１０が除去され得、蛍光体９３５上に接着されたチャネル８０５を有する接着層２２０を残す。図９Ｃに示すように、ＬＥＤダイ９１５は、例えば、当該技術で知られているようなピックアンドプレースツールを使用して、チャネル８０５を有する接着層２２０に取り付けられ得る。ＬＥＤダイ９１５は、ＬＥＤダイ９１５の発光側が接着層２２０に面して接触して接着層２２０の上に配置され、またチャネル８０５の上にも配置される。その後、チャネル８０５を有する接着層２２０は、高温（例えば５０°Ｃから１５０°Ｃの間、例えば１００°Ｃ）で硬化されて、チャネル８０５を有する透明なボンド層９２０を形成し得る。図９Ｄに示すように、必要に応じて、各ＬＥＤダイ９１５の間にボンド層９２０及び蛍光体９３５を通るスロット９７５を形成することによって、蛍光体９３５は単一化され得る。
得られたＬＥＤダイ９１５と蛍光体９３５との間の透明なボンド層９２０は、例えば幅２０μｍ、深さ（又は高さ）がボンド層９２０の厚さＴである又はボンド層の厚さＴよりも小さく、例えば２μｍであり得る、あるアスペクト比の開いたチャネル８０５を有する。チャネルを持つボンド層、光学特性を修正するために使用される添加剤、チャネルを埋め戻すための第２の材料の使用の他の例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、“Fabrication For Precise Line-Bond Control and Gas Diffusion Between LED Components”と題する、米国特許出願番号第16/584,642号に記載されている。これらのチャネル８０５は、酸素がボンド層９２０に拡散するための経路長を減少させ得、高屈折率／高フェニル含有シロキサンに起こり得る褐変を減少させる。図８Ａ及び８Ｂは複数の直線チャネル８０５を持つパターンを示しているが、他のパターンが使用されてもよい。また、ここに開示されている用途のいずれにおいても、パターンなしのコンバータ層接合デバイス２００の代わりにパターニングされたコンバータ層接合デバイス８００を使用してもよい。
図１０Ａ～１０Ｅは、酸素透過性を向上させるための蛍光体ウエハー上の複数のラミネートプロセスによる積層接着層の適用を示している。図１０Ａでは、第１のコンバータ層接合デバイス１０８０が、（図３Ａ～３Ｄに関して説明されているように）第１の剥離ライナー１０１０上に第１の接着層１０２０を備えて用意される。第１の接着層１０２０は、例えば、図８Ａ～８Ｂに関して上述したように、チャネル１００５を含むようにパターニングされ得る。図１０Ｂに示すように、チャネル１００５を備えた第１の接着層１０２０は、図９Ａ～９Ｂに関して上述したような方法で蛍光体１０３５に転写され得る。図１０Ｃに示すように、第２の剥離ライナー１０１１上に第２の接着層１０２１を有する第２のコンバータ層接合デバイス１０８１は次に、第１の接着層１０２０上に配置され、転写され得る。第２のコンバータ層接合デバイス１０８１は、図３Ａ～３Ｄに関して上述したように用意され得る。第２の接着層１０２１は、例えばより高い酸素透過性など、第１の接着層１０２０とは異なる物理化学的特性を有し得る。図１０Ｃに示すように、第２の接合デバイス１０８１の第２の接着層１０２１は、第１の接着層１０２０と接触するように配置される。その後、真空ラミネートプロセスが繰り返され、第２のコンバータ層接合デバイス１０８１は、第２の接着層１０２１が接着性になる高温に加熱し、第１の接着層１０２０に第２の接着層１０２１を接着する。次に、第２のコンバータ層接合デバイスは冷却され、第２の剥離ライナー１０１１が除去され、第２の接着層１０２１を第１の接着層１０２０に接着したままにし、蛍光体１０３５に接着される。このプロセスは繰り返されて、追加の接着層を追加し得る。得られる少なくとも２つの接着層１０２０及び１０２１のスタックは、異なる光学的及び／又は物理的特性及び／又は形態を有し得る。
図１０Ｅに示すように、ＬＥＤダイ１０１５は、ＬＥＤダイ１０１５の発光側が蛍光体１０３５の反対側の第２の接着層１０２１の側に面して接触した状態で、第２の接着層１０２１に取り付けられ得る。ＬＥＤダイ１０１５は、高温（例えば、１００°Ｃ）で第２の接着層１０２１上に配置され得る。この目的のために、当業者には知られているように、ピックアンドプレースツールが使用され得る。その後、第１の接着層１０２０及び第２の接着層１０２１の多層接着スタックが完全に硬化されて、第１の接着層１０２０から形成された第１の接着層１０３０及び第２の接着層１０２１から形成された第２の接着層１０３１を有する多層ボンド層１０３２を形成する。多層ボンド層１０３２及び蛍光体１０３５は、単一化され得る。多層ボンド層１０３２の結果として得られる部分は、異なる層のそれぞれで異なる特性を有し得る。図１０Ａ～１０Ｅは、１つの層が特定のアスペクト比のチャネル１００５を有し、他の層がチャネルを有していない例を示している。チャネル又は／及びスタックの酸素に対する透過性の増加は、ボンド層の酸素濃度の増加をもたらし、高屈折率／高フェニル含有シロキサンに固有の接着剤の褐変を減少させる。多層ボンド層の他の実施形態は、チャネルを有していないが他の異なる物理的性質を有する層、又は両方がチャネルを有するがチャネルが異なる層、例えばパターンの方向や切断の幅、又は両方の層を備えて作られ得る、異なる層は、より高い酸素透過性、屈折率、又は散乱光、光吸収及び発光を含むがこれに限定されないその他の光学的特性など、異なる物理的特性を有し得る。
図１１Ａ～１１Ｅは、多層接着層を形成する別の方法を示しており、この場合は多層接着層を含むコンバータ層接合デバイスを形成することによる。
図３Ａ～３Ｄに関して上記に開示された方法と同様に、使用される剥離ライナー１１１０は、上述のように剥離特性を強化するためにシリコーンコーティングでコーティングされ得る（図示せず）。第１の接着剤混合物１１０２は、第１の接着剤材料を溶剤と混合することによって用意され得る。図１１Ａに示すように、第１の接着剤混合物１１０２は次に、剥離ライナー１１１０にコーティングされる。例えば、スピンコーティング、グラビア印刷などのような、第１の接着剤混合物１１０２の均一な層で適切に剥離ライナー１１１０を所望の厚さでコーティングすることができる任意の方法が使用され得る。図１１Ａは、一例として、剥離ライナー１１１０を第１の接着剤混合物１１０２でコーティングするスピンコーティングプロセスを示している。図１１Ａでは、剥離ライナー１１１０は、スピンコーティング支持体１１０５上に配置され、第１の接着剤混合物１１０２は当業者に知られているようにノズル１１０７から被着される。
図１１Ｂに示すように、剥離ライナー１１１０にコーティングされた第１の接着剤混合物１１０２は溶剤を除去するために乾燥される。使用する接着剤に依存して、第１の接着剤混合物１１０２を追加的に硬化させて、材料を安定させ、コンバータ層接合デバイスからのその後の転写の均一性を向上させ得る。
図１１Ｃに示すように、剥離ライナー１１１０及び乾燥した第１の接着剤混合物１１０２から形成されたと第１の接着層１１２０は、次に第２の接着剤混合物１１０３でコーティングされ得る。第２の接着剤混合物１１０３を第１の接着層１１２０にコーティングするために、任意の適切な方法が使用され得る。図１１Ｃは、上述のようなスピンコーティング法を示している。
図１１Ｄに示すように、次に第２の接着剤混合物１１０３は溶剤を除去するために乾燥され得る。結果として得られるコンバータ層接合デバイス１１００は、第２の接着層１１２１が剥離ライナー１１１０上にある第１の接着層１１２０の上に接着され、接触している状態で図１１Ｅに示されている。接着層１１２０及び１１２１はどちらも薄く（４μｍ未満であり得る）、均一で、欠陥無しであり得、広い面積で作ることができる。第１の接着層１１２０及び第２の接着層１１２１は異なり得る。第２の接着層１１２１は、図８Ａ～８Ｂに関して上述したようにパターニングされ得る。第１の接着層１１２０は、第２の接着層１１２１と比較して、高い酸素透過性、屈折率、又は散乱光、光学的吸収及び発光を含むがこれらに限定されないその他の光学的特性など、異なる物理的特性を有し得る。コンバータ層接合デバイス１１００は、単一の接着層を有するコンバータ層接合デバイス１１００が使用されるあらゆる用途に使用され得、単一の接着層２２０について図４Ａ～４Ｄに関して上記で開示されたのと同じ方法で、接着層１１２０及び１１２１を基板（例えば、蛍光体やＬＥＤダイ）に転写するために使用され得る。
本明細書に開示されたコンバータ層接合デバイス及び方法を使用して形成されるボンド層、ならびにコンバータ層接合デバイス及び方法を使用して形成されたマイクロＬＥＤを含むｐｃＬＥＤデバイスは、特に、当該技術分野で従来使用されている接着剤分配プロセスと比較して、いくつかの利点を有する。接着層は、乾燥フィルムとして蛍光体又はＬＥＤダイのような基板上に転写されるため、蛍光体及びダイが接触したときに余分な接着剤が押し出されることはなく、したがって、デバイスの端に沿った「翼（wings）」又は「フィレット（fillets）」がない。乾燥した接着層は、転写されるとき広がらないが、その形を維持する。接着層は配置された位置に留まる。さらに、硬化プロセスの間、結果として得られるボンド層も流れたり広がったりせず、形を維持するように温度が制御される。さらに、接着層の厚さは接着層の厚さによって塗布前に決定されるため、大きなボンドラインの変動はない。さらに、図８Ａ～８Ｅに関して上記に開示された例では、接着層のパターニングが、ｐｃＬＥＤデバイスのエアチャネルを可能にするように実行されることができる。
本明細書に開示されたコンバータ層接合デバイス及び方法を使用して形成されるボンド層はまた、接着剤を塗布するためのスピンコーティング又はスプレーコーティングなどの他のコーティング方法に対して利点を有する。図１２Ａは、基板１３１５及び基板の表面１３１７の拡大図の概略図であり、これは粗く平坦ではない。蛍光体タイル及びＬＥＤダイはこのような表面粗さを有する。本明細書に開示したコンバータ層接合デバイス及び方法を使用して基板１３１５上に転写された接着層２２０は、均一な層厚Ｔを維持しながら、基板１３１５の本来の表面粗さに適合する。図１２Ｂは、比較のために、接着剤を塗布するための従来の溶液状態法、例えばスピンコーティング又はスプレーコーティングでコーティングされた表面を示す。図１２Ｂに見られるように、接着剤溶液１３０１が流れて表面構造を埋め、表面の一部が露出したままになることがある。また、注目すべきは、図１２Ａの接着剤コーティングでは、接着層と接着されるサンプル表面との間に小さな空隙が生じる可能性があることである。
本明細書に開示されたデバイス及び方法は、通常使用される方法よりもいくつかの追加的な利点がある。第１に、デバイス及び方法は、バッチ処理で使用でき、１回の転写で広い面積をコーティングできる。したがって、ｐｃＬＥＤから形成されるマイクロＬＥＤのような発光ピクセルアレイを効率的且つ均一に作成することができる。第２に、このデバイス及び方法は、非常に薄い（～１μｍ）層まで、ボンド層厚さを正確に制御することができる。最も重要なことは、本明細書に開示されている接着フィルム転写コーティング方法は、溶液状態のコーティングプロセスよりも表面粗さ及び表面エネルギに対する感度が低いため、多種多様な基板に適用できることである。図１２Ａ及び１２Ｂに関して上で説明したように、ダイが付いたタイルのように表面のトポグラフィーが顕著な基板であってもコーティングすることができる。さらに、転写はドライプロセスであるため、ターゲット基板との溶剤の適合性は問題にならない。さらに、接着層は、図８Ａｋら８Ｂに関して説明されているように、基板に転写される前に剥離ライナー上でパターニングすることができ、このパターンはガス輸送を容易にし、高屈折率シリコーン接着剤の褐変を防止し、マイクロＬＥＤ用途の光学性能を向上させることができる。
この開示は例示的なものであり、限定するものではない。さらなる修正は、本開示に照らして当業者には明らかであり、添付の請求項の範囲内に収まるよう意図されている。
この開示は例示的なものであり、限定するものではない。さらなる修正は、本開示に照らして当業者には明らかであり、添付の請求項の範囲内に収まるよう意図されている。
Claims (20)
- シングルチップに搭載された複数の個別にアドレス指定可能な発光ダイオードと；
複数の蛍光体タイルと；
前記個別にアドレス指定可能な発光ダイオードと前記蛍光体タイルのそれぞれの間のボンド層であって、前記ボンド層は均一な厚さを有し、前記厚さは前記シングルチップ全体にわたって、前記個別にアドレス指定可能な発光ダイオードと前記蛍光体タイルのそれぞれの間で２０％未満で変化する、ボンド層と；
を有する、
発光デバイス。 - 前記ボンド層の前記厚さは０．３μｍから２μｍの間である、
請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記複数のＬＥＤダイがタイル上に取り付けられ、前記複数のＬＥＤダイの一部は、前記複数のＬＥＤダイの別の部分から変化する前記タイルからの高さを有し、前記ボンド層は前記複数のＬＥＤダイ上で均一な厚さを維持する、
請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記ボンド層と接触する前記複数の蛍光体タイルの表面は表面粗さを有し、前記ボンド層は、前記均一な厚さを維持しながら前記表面粗さに適合する、
請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記ボンド層に接触する前記複数の発光ダイオードの表面は、表面粗さを有し、前記ボンド層は、前記均一な厚さを維持しながら前記表面粗さに適合する、
請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記ボンド層は複数のチャネルを含む、
請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記複数のチャネルは、前記ボンド層の端に開口部を有する、
請求項６に記載の発光デバイス。 - 前記ボンド層は、前記複数の蛍光体タイルと接触する第１のボンド層と、前記複数の発光ダイオード及び前記第１のボンド層と接触する第２のボンド層を有する、
請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記第１のボンド層は前記第２のボンド層と異なる物理的特性を有する、
請求項８に記載の発光デバイス。 - 前記第１のボンド層は複数のチャネルを含む、
請求項８に記載の発光デバイス。 - 前記第１のボンド層は、前記第２のボンド層と異なる屈折率を有する、
請求項８に記載の発光デバイス。 - 発光デバイスを形成する方法であって、
蛍光体の上にコンバータ層接合デバイスを整列させることであって、前記コンバータ層接合デバイスは剥離ライナーに接着された接着層を有する、整列させることと；
前記接着層及び前記蛍光体を高温で接触させることであって、前記高温は、前記接着層が前記蛍光体に接着する温度である、接触させることと；
前記蛍光体に接着された前記接着層を冷却することと；
前記接着層から前記剥離ライナーを除去することと；
１つ又は複数のＬＥＤダイを前記蛍光体の反対側の前記接着層に接触させることと；
前記接着層を硬化させ、前記ＬＥＤダイと前記蛍光体との間にボンド層を形成するように、前記接着層、前記ＬＥＤダイ、前記蛍光体を加熱することと；
を含む、
方法。 - 前記接着層は、前記高温より低い第１の温度で固体且つ非接着性である、
請求項１２に記載の方法。 - 前記第１の温度における前記接着層のＧ＊（１Ｈｚにおける）が１００ＫＰａより大きく、前記高温における前記接着層のＧ＊（１Ｈｚにおける）が１ＫＰａから１００ＫＰａの間である、
請求項１２に記載の方法。 - 前記接着層及び前記蛍光体を高温で接触させることは、前記コンバータ層接合デバイス及び前記蛍光体に真空を印加することを含む、
請求項１２に記載の方法。 - 前記蛍光体及び前記ＬＥＤダイ間の前記ボンド層をダイシングすることをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。 - 前記剥離ライナーを除去した後、前記蛍光体及び前記接着層をｎ×ｍアレイに切断することをさらに含み、前記１つ又は複数のＬＥＤダイを前記蛍光体の反対側の前記接着層と接触させることは、各ＬＥＤダイをｎ×ｍアレイと接触させることを含む、
請求項１２に記載の方法。 - 前記コンバータ層接合デバイス上の前記接着層にチャネルを切断することをさらに含む、
請求項１２に記載の方法。 - 前記１つ又は複数のＬＥＤダイを前記接着層と接触させる前に、前記接着層の上に第２のコンバータ層接合デバイスを整列させることであって、前記第２のコンバータ層接合デバイスは、第２の剥離ライナーに接着された第２の接着層を有し、前記第２の剥離ライナーの反対側の前記第２の接着層の第１の表面は、前記接着層の前記第２の表面に面する、整列させることと；
前記第２の接着層及び前記蛍光体の反対側の前記接着層の表面を高温で接触させることであって、前記高温は、前記第２の接着層が前記接着層に接着する温度である、接触させることと；
前記接着層に接着された前記第２の接着層を冷却することと；
前記第２の接着層から前記第２の剥離ライナーを除去することと；
前記ＬＥＤダイを前記接着層の反対側の前記第２の接着層の表面に接触させることと；
をさらに含む、
請求項１２に記載の方法。 - 剥離ライナー；及び
前記剥離ライナーをコーティングする接着層であって、前記接着層は、第１の温度では固体且つ非接着性であり、第１の温度より上の高温で接着性である、接着層；
を有する、
コンバータ層接合デバイス。
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