KR102321916B1 - 발광, 발전 또는 기타 전자 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR102321916B1
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마크 디. 로웬탈
윌리엄 존스톤 레이
네일 오. 셧튼
리차드 에이. 블랜차드
브래드 오로
마크 앨런 르완도우스키
제프리 볼드리지
에릭 앤서니 페로치엘로
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엔티에이치 디그리 테크놀로지스 월드와이드 인코포레이티드
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Abstract

다이오드들의 액체 또는 겔 현탁액의 예시적 인쇄 가능한 조성물은 복수 개의 다이오드들, 제1 용매 및/또는 점도 조절제를 포함한다. 예시적 장치는, 복수 개의 다이오드들; 적어도 미량의 제1 용매; 및 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드를 적어도 부분적으로 둘러싸는 중합체성 또는 수지 필름을 포함한다. 각종 예시적 다이오드들은 약 10 내지 50㎛의 측방 치수 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖는다. 기타 양태들은 또한, 약 10 내지 약 50㎛의 크기 범위를 갖는, 실질적으로 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들을 포함할 수 있다.

Description

발광, 발전 또는 기타 전자 장치 및 이의 제조 방법 {LIGHT EMITTING, POWER GENERATING OR OTHER ELECTRONIC APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
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본 출원은 또한 다음의 특허 출원들, 즉, (1) 2011년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/223,279호(발명자: Mark D. Lowenthal 등, 명칭: "Printable Composition of a Liquid or Gel Suspension of Diodes"); (2) 2011년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/223,289호(발명자: Mark D. Lowenthal 등, 명칭: "Light Emitting, Power Generating or Other Electronic Apparatus"); (3) 2011년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/223,286호(발명자: Mark D. Lowenthal 등, 명칭: "Method of Manufacturing a Printable Composition of a Liquid or Gel Suspension of Diodes"); (4) 2011년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/223,293호(발명자: Mark D. Lowenthal 등, 명칭: "Method of Manufacturing a Light Emitting, Power Generating or Other Electronic Apparatus"); (5) 2011년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/223,294호(발명자: Mark D. Lowenthal 등, 명칭: "Diode For a Printable Composition"); (6) 2011년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/223,297호(발명자: Mark D. Lowenthal 등, 명칭: "Diode For a Printable Composition"); 및 (7) 2011년 8월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/223,302호(발명자: Mark D. Lowenthal 등, 명칭: "Printable Composition of a Liquid or Gel Suspension of Two-Terminal Integrated Circuits and Apparatus")의 연속 출원이고 이에 대해 우선권을 주장하며, 상기 출원들은 일반 양도되고, 이의 전체 내용은 이의 전문에 설명된 것과 동일한 효력을 가지면서 모든 일반 개시된 대상에 대해 주장된 우선권과 함께 본 명세서에 참조로 인용된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 발광 및 태양광발전 기술에 관한 것이고, 특히, 액체 또는 겔에 현탁되고 인쇄 가능한 발광 또는 태양광발전 다이오드 또는 기타 2-단자 집적 회로의 조성물; 및 액체 또는 겔에 현탁된 발광, 태양광발전 또는 기타 다이오드 또는 2-단자 집적 회로의 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드("LED")를 갖는 조명 장치는 통상적으로 집적 회로 공정 단계들을 사용하여 반도체 웨이퍼 위에 LED를 제조하는 것을 요구하고 있다. 수득된 LED는 실질적으로 편평하고 가로 약 200㎛ 이상으로 비교적 대형이다. 이러한 LED는 각각 통상적으로, 당해 LED의 p형 부분과 n형 부분에 대한 옴 접촉(ohmic contact)을 제공하도록, 당해 LED의 동일 면 위에 2개의 금속 단자를 갖는 2-단자 디바이스이다. LED 웨이퍼를 이후에 통상적으로 소잉(sawing)과 같은 기계 공정을 통해 개별 LED들로 나눈다. 상기 개별 LED들을 이후에 반사 케이싱에 넣고, 상기 LED의 2개의 금속 단자 각각에 개별적으로 본딩 와이어를 부착시킨다. 이 공정은 많은 시간과 노동력을 요하고 비용이 많이 들기 때문에, 생산되는 LED-기반 조명 장치는 일반적으로 다수의 소비자 어플리케이션 용도로서 너무 고가이다.
유사하게, 태양광발전 패널과 같은 에너지 발생 장치도 또한 통상적으로, 집적 회로 공정 단계들을 사용하여 반도체 웨이퍼 또는 기타 기판 위에 태양광발전 다이오드를 제조하는 것을 요구하고 있다. 수득된 웨이퍼 또는 기타 기판을 이후에 포장하고 조립하여 태양광발전 패널을 제조한다. 이 공정도 많은 시간과 노동력을 요하고 비용이 많이 들기 때문에, 생산되는 태양광발전 디바이스는 제3자의 보조를 받지 않거나 기타 정부 보조금 없이는, 광범위한 사용에 있어서는 지나치게 고가이다.
발광 또는 에너지 발생 목적을 위한 새로운 타입의 다이오드 또는 기타 반도체 디바이스들을 제조하기 위해 많은 기술들이 시도되고 있다. 예를 들면, 유기 수지 및 용매에 혼화 가능하도록 유기 분자에 의해 관능화되거나 캡핑된 양자점들을 인쇄하여 그래픽을 형성할 수 있고, 상기 그래픽을 제2의 광으로 펌핑시킬 때 발광한다는 것이 제안되었다. 약 1.0nm 내지 약 100nm(1/10㎛) 범위의 입자와 같은 반도체 나노입자들을 사용하는, 디바이스 형성을 위한 다수의 접근법들도 실행되고 있다. 또 다른 접근법은, 용매-바인더 담체에 분산된 더 큰 규모의 규소 분말을 사용하고, 수득된 규소 분말의 콜로이드 현탁액을 사용하여 인쇄 트랜지스터 내의 활성 층을 형성한다. 또 하나의 상이한 접근법은 GaAs 웨이퍼 위에 형성된 매우 편평한 AlInGaP LED 구조물들을 사용하고, 각각의 LED는 상기 웨이퍼 위의 2개의 이웃하는 LED 각각에 대한 브레이크어웨이 포토레지스트 앵커(breakaway photoresist anchor)를 가지며, 각각의 LED는 이후에 픽 앤 플레이스(pick and place)되어 최종 디바이스를 형성한다.
기타 접근법들은, 사다리꼴형 다이오드들을 용매에 넣은 다음, 이것을 정합하는 사다리꼴형 구멍들을 갖는 기판 위에 부어, 상기 사다리꼴형 다이오드들을 붙잡아 제위치에 고정시키는 "록 앤 키(lock and key)" 유체 자가-조립을 사용하고 있다. 그러나, 상기 용매 중의 사다리꼴형 다이오드들은 상기 용매 내에 현탁 및 분산되지 않는다. 대신에 상기 사다리꼴형 다이오드들은 빠르게 침전되어, 서로 점착하는 다이오드들의 응집체로 되어, 상기 용매 내에서 현탁액으로 유지될 수 없거나 또는 분산될 수 없고, 사용 직전에 활성 초음파 처리 또는 교반을 필요로 한다. 용매 중의 이러한 사다리꼴형 다이오드들은 저장, 포장 또는 기타 잉크로서의 사용이 가능한 다이오드-기반 잉크로서 사용될 수 없고, 인쇄 공정 용도에도 적합하지 않다.
이들 접근법 중의 어느 것도, 2-단자 집적 회로 또는 기타 반도체 디바이스를 함유하는 액체 또는 겔을 사용하지 않는다(상기 2-단자 집적 회로 또는 기타 반도체 디바이스는 사실상 상기 액체 또는 겔 매체에 분산 및 현탁되어, 예를 들면 잉크를 형성하고, 상기 2-단자 집적 회로는 입자로서 현탁되고, 상기 반도체 디바이스는 완전하고 기능이 가능하며, 인쇄 공정을 사용하여 비-불활성 대기 환경에서 장치 또는 시스템으로 형성될 수 있다).
이러한 최근의 다이오드-기반 기술 개발에 따른 LED-기반 디바이스 및 태양광발전 디바이스는 상업적 실용성을 달성하기에 여전히 너무 복잡하고 고가이다. 결론적으로, 삽입된 부재들과 제조의 용이성 면에서, 덜 고가이도록 고안된 발광 및/또는 태양광발전 장치가 요구된다. 또한, 덜 고가이고 더욱 강건한 공정들을 사용하여 이러한 발광 또는 태양광발전 디바이스를 제조함으로써, 소비자와 상업에 의한 광범위한 사용 및 채택이 가능한 LED-기반 조명 장치 및 태양광발전 패널을 생산하는 방법도 요구된다. 따라서, LED-기반 디바이스 및 태양광발전 디바이스를 제조하기 위해 인쇄될 수 있는 완전한 기능성 다이오드 또는 기타 2-단자 집적 회로의 액체 또는 겔 현탁액, 이러한 LED-기반 디바이스 및 태양광발전 디바이스를 제조하기 위한 인쇄 방법, 및 최종의 인쇄된 LED-기반 디바이스 및 태양광발전 디바이스에 대한 각종 요구들이 존재한다.
당해 예시적 양태들은 "다이오드 잉크(diode ink)", 즉, 예를 들어 스크린 인쇄 또는 플렉소그래픽 인쇄를 통해 인쇄될 수 있는 다이오드들 또는 기타 2-단자 집적 회로들의 액체 또는 겔 현탁액 및 분산액을 제공한다. 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 상기 다이오드 잉크 조성물에 포함되기 전의 상기 다이오드들 자체는, (LED로서 구현된 경우에는) 여자(energization)될 때 발광하도록 기능할 수 있거나 (태양광발전 다이오드로서 구현된 경우에는) 광원에 노출될 때 전력을 제공하도록 기능할 수 있는 완성된 반도체 디바이스들이다. 예시적 방법은 또한, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 용매 및 점성 수지 또는 중합체 혼합물에 복수 개의 다이오드들을 분산 및 현탁시키는 다이오드 잉크의 제조 방법을 포함하고, 상기 다이오드 잉크를 인쇄하여 LED-기반 디바이스 및 태양광발전 디바이스를 제조할 수 있다. 이러한 다이오드 잉크를 인쇄하여 형성한 예시적 장치 및 시스템도 기재된다.
본 기술내용은 2-단자 집적 회로 타입의 다이오드에 초점을 두고 있으나, 당해 기술분야의 숙련가들은 다른 타입의 반도체 디바이스들을 동등하게 대체시켜 더욱 광범위하게 "반도체 디바이스 잉크"라 지칭되는 것을 형성할 수 있다는 것과, 이러한 모든 변형들은 동등하고 본 기재내용의 범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 "다이오드"에 대한 어떠한 언급도, 레지스터, 인덕터, 커패시터, RFID 회로, 센서, 압전 디바이스 등과 같은 임의의 종류의 임의의 2-단자 집적 회로, 및 2개의 단자 또는 전극을 사용하여 작동할 수 있는 임의의 기타 집적 회로를 의미하고 포함하는 것으로 이해될 것이다.
예시적 양태는, 복수 개의 다이오드들; 제1 용매; 및 점도 조절제를 포함하는 조성물을 제공한다.
예시적 양태에서, 상기 제1 용매는, 물; 알코올, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, N-프로판올(1-프로판올, 2-프로판올(이소프로판올), 1-메톡시-2-프로판올을 포함), 부탄올(1-부탄올, 2-부탄올(이소부탄올)을 포함), 펜탄올(1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올을 포함), 옥탄올, N-옥탄올(1-옥탄올, 2-옥탄올, 3-옥탄올을 포함), 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올, 테르피네올; 에테르, 예를 들면, 메틸 에틸 에테르, 디에틸 에테르, 에틸 프로필 에테르, 및 폴리에테르; 에스테르, 예를 들면, 에틸 아세테이트, 디메틸 아디페이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 석시네이트, 글리세린 아세테이트; 글리콜, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트; 카보네이트, 예를 들면, 프로필렌 카보네이트; 글리세롤, 예를 들면, 글리세린; 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란(THF), 디메틸 포름아미드(DMF), N-메틸 포름아미드(NMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO); 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 용매를 포함한다. 상기 제1 용매는, 예를 들면, 약 0.3중량% 내지 50중량% 또는 60중량%의 양으로 존재할 수 있다.
각종 예시적 양태들에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 약 20 내지 30㎛의 직경 및 약 5 내지 15㎛의 높이를 갖거나; 약 10 내지 50㎛의 직경 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖거나; 각각 약 10 내지 50㎛인 폭과 길이 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖거나; 각각 약 20 내지 30㎛인 폭과 길이 및 약 5 내지 15㎛의 높이를 갖는다. 상기 복수 개의 다이오드들은, 예를 들면, 발광 다이오드 또는 태양광발전 다이오드일 수 있다.
예시적 조성물은, 약 10 내지 약 50㎛의 크기 범위를 갖고 약 0.1중량% 내지 2.5중량%의 양으로 존재하는, 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들을 추가로 포함할 수 있다. 또 다른 예시적 조성물은 약 10 내지 약 30㎛의 크기 범위를 갖고 약 0.1중량% 내지 2.5중량%의 양으로 존재하는, 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들을 추가로 포함할 수 있다.
예시적 양태에서, 상기 점도 조절제는, 점토, 예를 들면, 헥토라이트 점토, 가라마이트(garamite) 점토, 유기-변성된 점토; 사카라이드 및 폴리사카라이드, 예를 들면, 구아 검, 크산탄 검; 셀룰로스 및 변성된 셀룰로스, 예를 들면, 하이드록시 메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 프로필 메틸셀룰로스, 메톡시 셀룰로스, 메톡시 메틸셀룰로스, 메톡시 프로필 메틸셀룰로스, 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스, 카복시 메틸셀룰로스, 하이드록시 에틸셀룰로스, 에틸 하이드록실 에틸셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에틸 에테르, 키토산; 중합체, 예를 들면, 아크릴레이트 및 (메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체; 글리콜, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트; 흄드 실리카, 실리카 분말; 변성된 우레아; 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 점도 조절제를 포함한다. 상기 점도 조절제는, 예를 들면, 약 0.30중량% 내지 5중량%, 또는 약 0.10중량% 내지 3중량%의 양으로 존재할 수 있다.
상기 조성물은 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제2 용매는, 예를 들면, 약 0.1중량% 내지 60중량%의 양으로 존재한다.
예시적 양태에서, 상기 제1 용매는 N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올 또는 사이클로헥산올 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 5중량% 내지 50중량%의 양으로 존재하며; 상기 점도 조절제는 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 0.10중량% 내지 5.0중량%의 양으로 존재하며; 상기 제2 용매는 N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올 또는 사이클로헥산올 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 0.3중량% 내지 50중량%의 양으로 존재한다.
또 다른 예시적 양태에서, 상기 제1 용매는 N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올 또는 사이클로헥산올 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 5% 내지 30중량%의 양으로 존재하며; 상기 점도 조절제는 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 1.0중량% 내지 3.0중량%의 양으로 존재하며; 상기 제2 용매는 N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올 또는 사이클로헥산올 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 0.2중량% 내지 8.0중량%의 양으로 존재하며; 상기 조성물의 잔여량은 물을 추가로 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 상기 제1 용매는 N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올 또는 사이클로헥산올 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 40중량% 내지 60중량%의 양으로 존재하며; 상기 점도 조절제는 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 0.10중량% 내지 1.5중량%의 양으로 존재하며; 상기 제2 용매는 N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올 또는 사이클로헥산올 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 약 40중량% 내지 60중량%의 양으로 존재한다.
당해 조성물의 예시적 제조 방법은, 상기 복수 개의 다이오드들을 상기 제1 용매와 혼합하고; 상기 제1 용매와 상기 복수 개의 다이오드들의 혼합물을 상기 점도 조절제에 가하고; 상기 제2 용매를 가하고; 상기 복수 개의 다이오드들, 상기 제1 용매, 상기 제2 용매, 및 상기 점도 조절제를 대기 중에서 약 25 내지 30분 동안 혼합함을 포함할 수 있다. 예시적 방법은, 상기 복수 개의 다이오드들을 웨이퍼로부터 이형시킴을 추가로 포함할 수 있고, 상기 복수 개의 다이오드들을 상기 웨이퍼로부터 이형시키는 단계는, 예를 들면, 상기 웨이퍼의 배면을 에칭하거나, 상기 웨이퍼의 배면을 그라인딩 및 폴리싱하거나, 상기 웨이퍼의 배면으로부터 레이저 리프트-오프(laser lift-off)시킴을 추가로 포함한다.
각종 예시적 양태들에서, 당해 조성물은 실질적으로 약 25℃에서 약 50cps 내지 약 25,000cps, 또는 약 25℃에서 약 100cps 내지 약 25,000cps, 또는 약 25℃에서 약 1,000cps 내지 약 10,000cps, 또는 약 25℃에서 약 10,000cps 내지 약 25,000cps의 점도를 갖는다.
각종 예시적 양태들에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 GaN을 포함할 수 있고, 여기서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드의 GaN 부분은 실질적으로 육각형, 사각형, 삼각형, 직사각형, 엽상(lobed), 방사형(stellate) 또는 토로이드형(toroidal)이다. 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드의 발광 또는 흡광 영역은, 복수 개의 원형 환들, 복수 개의 실질적으로 곡선인 사다리꼴들, 복수 개의 평행 스트라이프들, 방사형 패턴, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 표면 텍스처를 가질 수 있다.
예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 상기 다이오드의 제1 면 위의 제1 금속 단자와, 상기 다이오드의 제2의, 배면 위의 제2 금속 단자를 갖고, 상기 제1 및 제2 단자는 각각 높이가 약 1 내지 6㎛이다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 약 20 내지 30㎛의 직경 및 5 내지 15㎛의 높이를 갖고, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 제1 면 위의 제1의 복수 개의 금속 단자들과, 상기 제1 면 위의 하나의 제2 금속 단자를 갖고, 상기 제2 금속 단자의 접촉부는 상기 제1의 복수 개의 금속 단자들의 접촉부들로부터 높이 치수로 약 2 내지 5㎛만큼 떨어져 있다. 예시적 양태에서, 상기 제1의 복수 개의 금속 단자들의 각각의 제1 금속 단자는 높이가 약 0.5 내지 2㎛이고, 상기 제2 금속 단자는 높이가 약 1 내지 8㎛이다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 약 10 내지 50㎛의 직경 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖고, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 제1 면 위의 제1의 복수 개의 금속 단자들과, 상기 제1 면 위의 하나의 제2 금속 단자를 갖고, 상기 제2 금속 단자의 접촉부는 상기 제1의 복수 개의 금속 단자들의 접촉부들로부터 높이 치수로 약 1 내지 7㎛만큼 떨어져 있다.
또 다른 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 상기 다이오드의 제1 면 위의 적어도 하나의 p+ 또는 n+ GaN 층에서 상기 다이오드의 제2의, 배면으로 연장되는 적어도 하나의 금속 비아 구조물(metal via structure)을 갖는다. 상기 금속 비아 구조물은, 예를 들면, 중심 비아(central via), 주변 비아(peripheral via) 또는 외곽 비아(perimeter via)를 포함한다.
각종 예시적 양태들에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 임의의 치수가 약 30㎛ 미만이다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 다이오드는 약 20 내지 30㎛의 직경 및 약 5 내지 15㎛의 높이; 또는 약 10 내지 50㎛의 직경 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖거나; 측방으로 거의 육각형이고, 마주보는 면-대-면(opposing face-to-face)으로 측정한 약 10 내지 50㎛의 직경 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖거나; 측방으로 거의 육각형이고, 마주보는 면-대-면으로 측정한 약 20 내지 30㎛의 직경 및 약 5 내지 15㎛의 높이를 갖거나; 각각 약 10 내지 50㎛인 폭과 길이 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖거나; 각각 약 20 내지 30㎛인 폭과 길이 및 약 5 내지 15㎛의 높이를 갖는다. 각종 예시적 양태들에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드의 측면들은 높이가 약 10㎛ 미만이다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드의 측면들은 높이가 약 2.5 내지 6㎛이다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드의 측면들은 실질적으로 S자 모양이고 굴곡 점에서 종료된다.
각종 예시적 양태들에서, 상기 점도 조절제는 접착성 점도 조절제를 추가로 포함한다. 상기 점도 조절제는, 건조 또는 경화될 때, 실질적으로 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드의 주변부 둘레에 중합체 또는 수지 격자 또는 구조물을 형성할 수 있다. 당해 조성물은, 예를 들면, 습윤시에는 육안으로 보아 불투명하고 건조 또는 경화시에는 거의 광학적으로 투명할 수 있다. 당해 조성물은 약 25도 초과 또는 약 40도 초과의 접촉각을 가질 수 있다. 당해 조성물은 1 미만의 상대 증발율을 가질 수 있고, 여기서, 상기 증발율은 부틸 아세테이트의 증발율을 1로 하여 비교한 것이다. 당해 조성물의 사용 방법은, 기재 위에 또는 상기 기재에 커플링된(coupled) 제1 도체 위에 상기 조성물을 인쇄함을 포함할 수 있다.
예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는, 규소, 비화갈륨(GaAs), 질화갈륨(GaN), GaP, InAlGaP, InAlGaP, AlInGaAs, InGaNAs 및 AlInGASb로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 반도체를 포함한다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는, π-공액 중합체, 폴리(아세틸렌), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌 설파이드), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(PPV) 및 PPV 유도체, 폴리(3-알킬티오펜), 폴리인돌, 폴리피렌, 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리(플루오렌), 폴리나프탈렌, 폴리아닐린, 폴리아닐린 유도체, 폴리티오펜, 폴리티오펜 유도체, 폴리피롤, 폴리피롤 유도체, 폴리티아나프텐, 폴리티아나프탄 유도체, 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리아세틸렌, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리디아세틸렌, 폴리디아세틸렌 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리나프탈렌, 폴리나프탈렌 유도체, 폴리이소티아나프텐(PITN), 폴리헤테로아릴렌비닐렌(ParV)(여기서, 상기 헤테로아릴렌 그룹은 티오펜, 푸란 또는 피롤이다), 폴리페닐렌-설파이드(PPS), 폴리페리나프탈렌(PPN), 폴리프탈로시아닌(PPhc), 및 이들의 유도체, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 반도체를 포함한다.
또 다른 예시적 양태는, 복수 개의 다이오드들; 제1 용매; 및 점도 조절제를 포함하는 조성물을 제공하고; 여기서, 상기 조성물은 약 25℃에서 실질적으로 약 100cps 내지 약 25,000cps의 점도를 갖는다. 또 다른 예시적 양태는, 복수 개의 다이오드들(상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 임의의 치수가 약 50㎛ 미만이다); 제1 용매; 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매; 및 점도 조절제를 포함하는 조성물을 제공하고; 여기서, 상기 조성물은 약 25℃에서 실질적으로 약 50cps 내지 약 25,000cps의 점도를 갖는다. 또 다른 예시적 양태는, 임의의 치수가 약 50㎛ 미만인 복수 개의 다이오드들; 및 약 25℃에서 실질적으로 약 100cps 내지 약 20,000cps의 조성물 점도를 제공하기 위한 점도 조절제를 포함하는 조성물을 제공한다. 또 다른 예시적 양태는, 복수 개의 다이오드들; N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 제1 용매; 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 점도 조절제; 및 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매(상기 제2 용매는 N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다)를 포함하는 조성물을 제공한다.
또 다른 예시적 양태는, 복수 개의 다이오드들; 적어도 미량의 제1 용매; 및 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드를 적어도 부분적으로 둘러싸는 중합체성 또는 수지 필름을 포함하는 장치를 제공한다. 예시적 양태에서, 상기 중합체성 또는 수지 필름은 약 10nm 내지 300nm의 두께를 갖는 메틸셀룰로스 수지를 포함한다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 중합체성 또는 수지 필름은 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 당해 장치는 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매를 적어도 미량으로 추가로 포함할 수 있다.
예시적 양태에서, 상기 중합체성 또는 수지 필름은, 점토, 예를 들면, 헥토라이트 점토, 가라마이트 점토, 유기-변성된 점토; 사카라이드 및 폴리사카라이드, 예를 들면, 구아 검, 크산탄 검; 셀룰로스 및 변성된 셀룰로스, 예를 들면, 하이드록시 메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 프로필 메틸셀룰로스, 메톡시 셀룰로스, 메톡시 메틸셀룰로스, 메톡시 프로필 메틸셀룰로스, 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스, 카복시 메틸셀룰로스, 하이드록시 에틸셀룰로스, 에틸 하이드록실 에틸셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에틸 에테르, 키토산; 중합체, 예를 들면, 아크릴레이트 및 (메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체; 글리콜, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트; 흄드 실리카, 실리카 분말; 변성된 우레아; 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 경화되거나 건조되거나 중합화된 점도 조절제를 포함한다.
예시적 장치는 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들(상기 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들 중의 각각의 불활성 입자는 약 10 내지 약 50㎛이다)를 추가로 포함할 수 있고; 여기서, 상기 중합체성 또는 수지 필름은 추가로 상기 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들 중의 각각의 불활성 입자를 적어도 부분적으로 둘러싼다.
예시적 장치는, 기재; 상기 제1 단자에 커플링된 하나 이상의 제1 도체들; 상기 하나 이상의 제1 도체들에 커플링된 적어도 하나의 유전 층; 및 상기 제2 단자에 그리고 상기 유전 층에 커플링된 하나 이상의 제2 도체들을 추가로 포함할 수 있다. 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들 중의 적어도 하나의 다이오드는, 적어도 하나의 제2 도체에 커플링된 제1 단자 및 적어도 하나의 제1 도체에 커플링된 제2 단자를 갖는다. 또 다른 예시적 양태에서, 상기 복수 개의 다이오드들의 제1 부분은 적어도 하나의 제1 도체에 커플링된 제1 단자 및 적어도 하나의 제2 도체에 커플링된 제2 단자를 갖고, 상기 복수 개의 다이오드들의 제2 부분은 적어도 하나의 제2 도체에 커플링된 제1 단자 및 적어도 하나의 제1 도체에 커플링된 제2 단자를 갖는다. 예시적 장치는, 상기 하나 이상의 제1 도체들 및 상기 하나 이상의 제2 도체들에 커플링된 인터페이스 회로를 추가로 포함할 수 있고, 상기 인터페이스 회로는 전원에 추가로 커플링될 수 있다.
각종 예시적 양태들에서, 상기 하나 이상의 제1 도체들은, 제1 버스바(busbar) 및 상기 제1 버스바로부터 연장되는 제1의 복수 개의 장방형(elongated) 도체를 포함하는 제1 전극; 및 제2 버스바 및 상기 제2 버스바로부터 연장되는 제2의 복수 개의 장방형 도체를 포함하는 제2 전극을 추가로 포함할 수 있다. 상기 제2의 복수 개의 장방형 도체는 상기 제1의 복수 개의 장방형 도체와 맞물릴(interdigitated) 수 있다. 상기 하나 이상의 제2 도체들은 추가로 상기 제2의 복수 개의 장방형 도체에 커플링될 수 있다.
각종 예시적 양태들에서, 당해 장치는 접힐 수 있고 구부러질 수 있다. 당해 장치는 실질적으로 편평할 수 있고 약 3mm 미만의 총 두께를 가질 수 있다. 당해 장치는 선택된 형상으로 다이 커팅되고 접힐 수 있다. 당해 장치는 상기 복수 개의 다이오드들의 평균 표면적 농도가, 다이오드 약 25 내지 50,000개/㎠일 수 있다. 각종 예시적 양태들에서, 당해 장치는 힛 싱크(heat sink) 또는 힛 싱크 성분을 포함하지 않는다.
또 다른 예시적 양태에서, 장치는, 기재; 복수 개의 다이오드들(상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 제1 단자 및 제2 단자를 갖고, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 임의의 치수가 약 50㎛ 미만이다); 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드를 실질적으로 둘러싸는 필름(상기 필름은 약 10nm 내지 300nm의 두께를 갖는 중합체 또는 수지를 포함); 제1의 제1의 복수 개의 단자에 커플링된 하나 이상의 제1 도체들; 상기 하나 이상의 제1 도체들에 커플링된 제1 유전 층; 및 제1의 제2의 복수 개의 단자에 커플링된 하나 이상의 제2 도체들을 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 장치는, 기재; 하나 이상의 제1 도체들; 상기 하나 이상의 제1 도체들에 커플링된 유전 층; 하나 이상의 제2 도체들; 복수 개의 다이오드들(상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 임의의 치수가 약 50㎛ 미만이고, 상기 복수 개의 다이오드들의 제1 부분은 상기 하나 이상의 제1 도체들에 그리고 상기 하나 이상의 제2 도체들에 순 바이어스 배향으로 커플링되고, 상기 복수 개의 다이오드들 중의 적어도 하나의 다이오드는 상기 하나 이상의 제1 도체들에 그리고 상기 하나 이상의 제2 도체들에 역 바이어스 배향으로 커플링된다); 및 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드를 실질적으로 둘러싸는 필름(상기 필름은 약 10nm 내지 300nm의 두께를 갖는 중합체 또는 수지를 포함)를 포함한다.
각종 예시적 양태들에서, 다이오드는, 약 20 및 30㎛의 직경 및 약 2.5 내지 7㎛의 높이를 갖는 발광 또는 흡광 영역; 제1 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제1 단자(상기 제1 단자는 약 1 내지 6㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 반대쪽의 제2 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제2 단자(상기 제2 단자는 약 1 내지 6㎛의 높이를 갖는다)를 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 다이오드는, 약 6 및 30㎛의 직경 및 약 1 내지 7㎛의 높이를 갖는 발광 또는 흡광 영역; 제1 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제1 단자(상기 제1 단자는 약 1 내지 6㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 반대쪽의 제2 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제2 단자(상기 제2 단자는 약 1 내지 6㎛의 높이를 갖는다)를 포함하고; 여기서, 상기 다이오드는 측방으로 거의 육각형이고, 마주보는 면-대-면으로 측정한 약 10 내지 50㎛의 직경 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖고, 여기서, 상기 다이오드의 측면은 각각 높이가 약 10㎛ 미만이고, 실질적으로 S자형 곡률을 갖고 구부러진 지점(curved point)에서 종료된다.
또 다른 예시적 양태에서, 다이오드는, 약 6 및 30㎛의 직경 및 약 1 내지 7㎛의 높이를 갖는 발광 또는 흡광 영역; 제1 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제1 단자(상기 제1 단자는 약 1 내지 6㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 반대쪽의 제2 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제2 단자(상기 제2 단자는 약 1 내지 6㎛의 높이를 갖는다)를 포함하고; 여기서, 상기 다이오드는 약 10 내지 50㎛인 폭과 길이 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖고, 여기서, 상기 다이오드의 측면은 각각 높이가 약 10㎛ 미만이고, 실질적으로 S자형 곡률을 갖고 곡선 지점에서 종료된다.
각종 예시적 양태들에서, 다이오드는, 약 6 및 30㎛의 직경 및 약 2.5 내지 7㎛의 높이를 갖는 발광 또는 흡광 영역; 제1 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제1 단자(상기 제1 단자는 약 3 내지 6㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 반대쪽의 제2 면 위의 상기 발광 영역에 커플링된 제2 단자(상기 제2 단자는 약 3 내지 6㎛의 높이를 갖는다)를 포함하고; 여기서, 상기 다이오드는 약 10 내지 30㎛인 폭과 길이 및 약 5 내지 15㎛의 높이를 갖고, 여기서, 상기 다이오드의 측면은 각각 높이가 약 10㎛ 미만이고, 실질적으로 S자형 곡률을 갖고 곡선 지점에서 종료된다.
또 다른 예시적 양태에서, 다이오드는, 약 20 및 30㎛의 직경 및 약 2.5 내지 7㎛의 높이를 갖는 발광 또는 흡광 영역; 제1 면 위의 주변으로 상기 발광 영역에 떨어져 커플링된 제1의 복수 개의 단자(상기 제1의 복수 개의 단자 중의 각각의 제1 단자는 약 0.5 내지 2㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 위의 상기 발광 영역의 메사 영역(mesa region)에 중심으로 커플링된 하나의 제2 단자(상기 제2 단자는 1 내지 8㎛의 높이를 갖는다)를 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 다이오드는, 메사 영역을 갖는 발광 또는 흡광 영역(상기 메사 영역은 0.5 내지 2㎛의 높이 및 약 6 내지 22㎛의 직경을 갖는다); 제1 면 위의 상기 발광 영역에, 그리고 상기 메사 영역에 주변으로 떨어져 커플링된 제1의 복수 개의 단자(상기 제1의 복수 개의 단자 중의 각각의 제1 단자는 약 0.5 내지 2㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 위의 상기 발광 영역의 메사 영역에 중심으로 커플링된 하나의 제2 단자(상기 제2 단자는 1 내지 8㎛의 높이를 갖는다)를 포함하고; 여기서, 상기 다이오드는 약 10 내지 50㎛의 측방 치수 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖는다.
또 다른 예시적 양태에서, 다이오드는, 약 20 및 30㎛의 직경 및 약 2.5 내지 7㎛의 높이를 갖는 발광 또는 흡광 영역; 제1 면 위의 주변으로 상기 발광 영역에 떨어져 커플링된 제1의 복수 개의 단자(각각의 제1 단자는 약 0.5 내지 2㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 위의 상기 발광 영역의 메사 영역에 중심으로 커플링된 하나의 제2 단자(상기 제2 단자는 3 내지 6㎛의 높이를 갖는다)를 포함하고; 여기서, 상기 다이오드는 측방으로 거의 육각형이고, 약 20 내지 30㎛의 직경 및 약 5 내지 15㎛의 높이를 가지며, 여기서, 상기 다이오드의 각각의 측면은 높이가 약 10㎛ 미만이고, 실질적으로 S자형 곡률을 갖고 구부러진 지점에서 종료된다.
또 다른 예시적 양태에서, 다이오드는, 메사 영역을 갖는 발광 또는 흡광 영역(상기 메사 영역은 0.5 내지 2㎛의 높이 및 약 6 내지 22㎛의 직경을 갖는다); 제1 면 위의 상기 발광 영역에, 그리고 상기 메사 영역에 주변으로 떨어져 커플링된 제1의 복수 개의 단자(상기 제1의 복수 개의 단자 중의 각각의 제1 단자는 약 0.5 내지 2㎛의 높이를 갖는다); 및 상기 제1 면 위의 상기 발광 영역의 메사 영역에 중심으로 커플링된 하나의 제2 단자(상기 제2 단자는 1 내지 8㎛의 높이를 갖고, 상기 제2 금속 단자는 하나의 접촉부를 갖고, 상기 제2 단자의 상기 하나의 접촉부는 상기 제1의 복수 개의 금속 단자들의 접촉부들로부터 높이 약 1 내지 7㎛만큼 떨어져 있다)를 포함하고; 여기서, 상기 다이오드는 측방으로 거의 육각형이고, 약 10 내지 50㎛의 직경 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 가지며, 여기서, 상기 다이오드의 각각의 측면은 높이가 약 15㎛ 미만이고, 실질적으로 S자형 곡률을 갖고 구부러진 지점에서 종료된다.
인쇄용 다이오드의 액체 또는 겔 현탁액의 예시적 제조 방법은, 제1 용매 중의 복수 개의 다이오드들에 점도 조절제를 가하고; 상기 복수 개의 다이오드들, 상기 제1 용매 및 상기 점도 조절제를 혼합하여 상기 복수 개의 다이오드들의 액체 또는 겔 현탁액을 형성함을 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 인쇄용 다이오드의 액체 또는 겔 현탁액의 예시적 제조 방법은, 제1 용매 중의 복수 개의 다이오드들에 제2 용매(상기 제2 용매는 상기 제1 용매와 상이하다)를 가하고; 상기 복수 개의 다이오드들, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매에 점도 조절제를 가하고; 상기 복수 개의 다이오드들, 상기 제1 용매, 상기 제2 용매 및 상기 점도 조절제에 화학적으로 거의 불활성인 복수 개의 입자들을 가하고; 상기 복수 개의 다이오드들, 상기 제1 용매, 상기 제2 용매, 상기 점도 조절제, 및 화학적으로 거의 불활성인 복수 개의 입자들을, 약 25℃에서 측정된 점도가 적어도 약 100센티포이즈(cps)가 될 때까지 혼합하여, 상기 복수 개의 다이오드들의 액체 또는 겔 현탁액을 형성함을 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 인쇄용 다이오드의 액체 또는 겔 현탁액의 예시적 제조 방법은, 복수 개의 다이오드들, 제1 용매 및 제2 용매(상기 제2 용매는 상기 제1 용매와 상이하다)에 점도 조절제를 가하고(여기서, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 약 10 내지 50㎛의 측방 치수 및 약 5 내지 25㎛의 높이를 갖는다); 상기 복수 개의 다이오드들, 상기 제1 용매, 상기 제2 용매 및 상기 점도 조절제에 화학적으로 거의 불활성인 복수 개의 입자들을 가하고(여기서, 상기 화학적으로 거의 불활성인 복수 개의 입자들 중의 각각의 입자는 임의의 치수가 약 10㎛ 내지 약 70㎛의 크기를 갖는다); 상기 복수 개의 다이오드들, 상기 제1 용매, 상기 제2 용매, 상기 점도 조절제 및 상기 화학적으로 거의 불활성인 복수 개의 입자들을, 약 25℃에서 측정된 점도가 적어도 약 1,000센티포이즈(cps)가 될 때까지 혼합하여, 상기 복수 개의 다이오드들의 액체 또는 겔 현탁액을 형성함을 포함한다.
예시적 양태에서, 전자 디바이스의 제조 방법은, 하나 이상의 제1 도체들을 침착시키고; 제1 용매와 점도 조절제의 혼합물 중에 현탁된 복수 개의 다이오드들을 침착시킴을 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 방법은, 제1 용매와 점도 조절제의 혼합물 중에 현탁된 복수 개의 다이오드들을 광학 투과성 기재의 제1 면 위에 침착시키고(상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 제1 면 위의 제1의 복수 개의 단자와 상기 제1 면 위의 하나의 제2 단자를 갖고, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 약 10 내지 50㎛의 측방 치수 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는다); 상기 제1 단자에 커플링되는 하나 이상의 제1 도체들을 침착시키고; 상기 하나 이상의 제1 도체들에 커플링되는 적어도 하나의 유전 층을 침착시키고; 상기 제2 단자에 커플링되는 하나 이상의 제2 도체들을 침착시키고; 상기 광학 투과성 기재의 제2 면 위의 제1 인광체 층을 침착시킴을 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 방법은, 기재의 제1 면 위에 하나 이상의 제1 도체들을 침착시키고; 제1 용매와 점도 조절제의 혼합물에 현탁된 복수 개의 다이오드들을 상기 하나 이상의 제1 도체들 위에 침착시키고(상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 제1 면 위의 제1 단자와 제2 면 위의 제2 단자를 갖고, 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드는 약 10 내지 50㎛의 측방 치수 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는다); 상기 복수 개의 다이오드들 및 상기 하나 이상의 제1 도체들 위에 적어도 하나의 유전 층을 침착시키고; 상기 유전 층 위에 하나 이상의 광학 투과성 제2 도체를 침착시키고; 제1 인광체 층을 침착시킴을 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 조성물은, 복수 개의 2-단자 집적 회로들(상기 복수 개의 2-단자 집적 회로들의 각각의 2-단자 집적 회로는 임의의 치수가 약 75㎛ 미만이다); 제1 용매; 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매; 및 점도 조절제를 포함하고; 여기서, 상기 조성물은 약 25℃에서 실질적으로 약 50cps 내지 약 25,000cps의 점도를 갖는다. 각종 예시적 양태들에서, 상기 복수 개의 2-단자 집적 회로들은, 다이오드, 발광 다이오드, 태양광발전 다이오드, 레지스터, 인덕터, 커패시터, RFID 집적 회로, 센서 집적 회로, 및 압전 집적 회로로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 2-단자 집적 회로를 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 장치는, 기재; 복수 개의 2-단자 집적 회로들(상기 복수 개의 2-단자 집적 회로들의 각각의 2-단자 집적 회로는 임의의 치수가 약 75㎛ 미만이다); 적어도 미량의 제1 용매; 상기 복수 개의 다이오드들의 각각의 다이오드를 실질적으로 둘러싸는 필름(상기 필름은 메틸셀룰로스 수지를 포함하고 약 10nm 내지 300nm의 두께를 갖는다); 상기 복수 개의 2-단자 집적 회로들에 커플링된 하나 이상의 제1 도체들; 상기 하나 이상의 제1 도체들에 커플링된 제1 유전 층; 및 상기 복수 개의 2-단자 집적 회로들에 커플링된 하나 이상의 제2 도체들을 포함한다.
또 다른 예시적 양태에서, 조성물은, 복수 개의 2-단자 집적 회로들(상기 복수 개의 2-단자 집적 회로들의 각각의 2-단자 집적 회로는 임의의 치수가 약 75㎛ 미만이다); 제1 용매; 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매; 약 10 내지 약 100㎛의 크기 범위를 갖고 약 0.1중량% 내지 2.5중량%의 양으로 존재하는 화학적으로 거의 불활성인 복수 개의 입자들; 및 점도 조절제를 포함하고; 여기서, 상기 조성물은 약 25℃에서 실질적으로 약 50cps 내지 약 25,000cps의 점도를 갖는다.
본 발명의 다수의 기타 이점 및 특징은 본 발명 및 이의 양태들의 하기 상세한 설명, 특허청구범위 및 첨부 도면으로부터 쉽게 명백해질 것이다.
본 발명은, 제조가 용이하고, 덜 고가인 발광 및/또는 태양광발전 장치를 제공한다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점들은 첨부 도면과 함께 하기 기재내용을 참조할 때 더욱 용이하게 인지될 것이고, 각종 도면들에서 같은 참조 번호는 동일한 부재를 나타내는 데 사용되고, 알파벳 문자가 달린 참조 번호는 각종 도면들에서 선택된 부재 양태의 추가의 타입, 예시 또는 변형을 나타내는 데 사용된다.
도(또는 "FIG") 1은 예시적 제1 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 2는 상기 예시적 제1 다이오드 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 3은 상기 예시적 제1 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 4는 예시적 제2 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 5는 상기 예시적 제2 다이오드 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 6은 예시적 제3 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 7은 상기 예시적 제3 다이오드 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 8은 예시적 제4 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 9는 상기 예시적 제4 다이오드 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 10은 예시적 제2, 제3 및/또는 제4 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 11은 예시적 제5 및 제6 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 12는 상기 예시적 제5 및 제6 다이오드 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 13은 상기 예시적 제5 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 14는 상기 예시적 제6 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 15는 예시적 제7 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 16은 상기 예시적 제7 다이오드 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 17은 상기 예시적 제7 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 18은 예시적 제8 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 19는 상기 예시적 제8 다이오드 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 20은 상기 예시적 제8 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 21은 예시적 제10 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 22는 상기 예시적 제10 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 23은 예시적 제11 다이오드 양태를 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 24는 상기 예시적 제11 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 25는 복합 GaN 헤테로구조물의 외부 및/또는 내부 표면의 임의의 기하학 및 텍스처를 예시하는 복합 GaN 헤테로구조물 및 금속 층들의 일부를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 26은 이산화규소와 같은 산화물 층을 갖는 웨이퍼의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 27은 격자 패턴으로 에칭된 산화물 층을 갖는 웨이퍼의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 28은 격자 패턴으로 에칭된 산화물 층을 갖는 웨이퍼의 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 29는 완충 층(예를 들면, 질화알루미늄 또는 질화규소), 격자 패턴의 이산화규소 층, 및 질화갈륨(GaN) 층들을 갖는 웨이퍼의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 30은 완충 층 및 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층, 양자 우물 영역(quantum well region), 및 p+ GaN 층)을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 31은 완충 층 및 제1 메사-에칭된 GaN 헤테로구조물을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 32는 완충 층 및 제2 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 33은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 및 비아 연결(via connection)을 위한 에칭된 기판을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 34는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부(metallization), 및 비아들을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 35는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 비아들을 형성하는 금속화부, 및 측방의 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 36은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 비아들을 형성하는 금속화부, 측방의 에칭된 트렌치들, 및 패시베이션 층들(예를 들면, 질화규소)을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 37은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 비아들을 형성하는 금속화부, 측방의 에칭된 트렌치들, 패시베이션 층들, 및 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 38은 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층, 양자 우물 영역, 및 p+ GaN 층)을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 39는 제3 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 40은 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 비아 연결을 위한 에칭된 기판, 및 측방의 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 41은 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하고 비아들을 통해 형성하는 금속화부, 및 측방의 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 42는 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하고 비아들을 통해 형성하는 금속화부, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 측방의 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 43은 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하고 비아들을 통해 형성하는 금속화부, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 측방의 에칭된 트렌치들, 및 패시베이션 층들(예를 들면, 질화규소)을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 44는 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하고 비아들을 통해 형성하는 금속화부, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 측방의 에칭된 트렌치들, 패시베이션 층들(예를 들면, 질화규소), 및 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 45는 완충 층, 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층, 양자 우물 영역, 및 p+ GaN 층), 및 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 46은 완충 층, 제4 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 및 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 47은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 48은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 측방의 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 49는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 외곽 비아들을 통해 형성하는 금속화부를 갖는 측방의 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 50은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 외곽 비아들을 통해 형성하는 금속화부를 갖는 측방의 에칭된 트렌치들, 패시베이션 층들(예를 들면, 질화규소), 및 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 51은 완충 층, 제5 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 및 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 52는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 중심 비아 연결을 위한 에칭된 GaN 헤테로구조물을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 53은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 중심 비아 및 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 54는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 중심 비아 및 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 제1 패시베이션 층(예를 들면, 질화규소)을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 55는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 중심 비아 및 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 제1 패시베이션 층(예를 들면, 질화규소), 및 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 56은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 중심 비아 및 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 제1 패시베이션 층(예를 들면, 질화규소), 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부, 및 측방의(또는 외곽의) 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 57은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 중심 비아 및 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 제1 패시베이션 층(예를 들면, 질화규소), 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부, 측방의(또는 외곽의) 에칭된 트렌치들, 및 제2 패시베이션 층(예를 들면, 질화규소)을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 58은 완충 층, 제6 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 및 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 59는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 60은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 및 상기 p+ GaN 층과의 접촉을 위한 추가의 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 61은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 p+ GaN 층과의 접촉을 위한 추가의 금속화부, 및 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 62는 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 p+ GaN 층과의 접촉을 위한 추가의 금속화부, 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부, 및 패시베이션 층들(예를 들면, 질화규소)을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 63은 완충 층, 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 n+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부, 상기 p+ GaN 층과의 접촉을 위한 추가의 금속화부, 돌출부 또는 범프 구조물을 형성하는 금속화부, 패시베이션 층들(예를 들면, 질화규소), 및 측방의(또는 외곽의) 에칭된 트렌치들을 갖는 기판의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 64는 지지 장치에 부착된 예시적 다이오드 웨이퍼 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 65는 지지 장치에 부착된 예시적 다이오드 웨이퍼 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 66은 지지 장치에 부착된 예시적 제10 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 67은 지지 장치에 부착된 배면 금속화 이전의 예시적 제10 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 68은 지지 장치에 부착된 예시적 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 69는 지지 장치에 부착된 예시적 제11 다이오드 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 70은 다이오드 제조 방법의 예시적 제1 양태를 도시한 순서도이다.
도 71a 및 도 71b로 나누어진 도(또는 "FIG") 71은 다이오드 제조 방법의 예시적 제2 양태를 도시한 순서도이다.
도 72a 및 도 72b로 나누어진 도(또는 "FIG") 72는 다이오드 제조 방법의 예시적 제3 양태를 도시한 순서도이다.
도 73a 및 도 73b로 나누어진 도(또는 "FIG") 73은 다이오드 제조 방법의 예시적 제4 양태를 도시한 순서도이다.
도(또는 "FIG") 74는 지지 장치에 부착되고 접착 용매와 함께 접시 안에 현탁된 예시적 그라운딩 및 폴리싱된 다이오드 웨이퍼 양태를 도시한 단면도이다.
도(또는 "FIG") 75는 다이오드 현탁액의 제조 방법의 예시적 양태를 도시한 순서도이다.
도(또는 "FIG") 76은 예시적 제1 장치 양태의 사시도이다.
도(또는 "FIG") 77은 예시적 장치 양태를 위한 제1 전도성 층의 예시적 제1 전극 구조물을 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 78은 예시적 제1 장치 양태의 제1 단면도이다.
도(또는 "FIG") 79는 예시적 제1 장치 양태의 제2 단면도이다.
도(또는 "FIG") 80은 예시적 제2 장치 양태의 사시도이다.
도(또는 "FIG") 81은 예시적 제2 장치 양태의 제1 단면도이다.
도(또는 "FIG") 82는 예시적 제2 장치 양태의 제2 단면도이다.
도(또는 "FIG") 83은 제1 도체에 커플링된 예시적 다이오드의 제2 단면도이다.
도(또는 "FIG") 84는 제1 예시적 시스템 양태의 블럭도이다.
도(또는 "FIG") 85는 제2 예시적 시스템 양태의 블럭도이다.
도(또는 "FIG") 86은 장치 제조 방법의 예시적 양태를 도시한 순서도이다.
도(또는 "FIG") 87은 2개의 면으로부터 발광을 제공하기 위한 예시적 제3 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 88은 2개의 면으로부터 발광을 제공하기 위한 예시적 제4 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 89는 예시적 제1 장치 양태의 더욱 상세한 부분 단면도이다.
도(또는 "FIG") 90은 예시적 제2 장치 양태의 더욱 상세한 부분 단면도이다.
도(또는 "FIG") 91은 예시적 제5 장치 양태의 사시도이다.
도(또는 "FIG") 92는 예시적 제5 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 93은 예시적 제6 장치 양태의 사시도이다.
도(또는 "FIG") 94는 예시적 제6 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 95는 예시적 제7 장치 양태의 사시도이다.
도(또는 "FIG") 96은 예시적 제7 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 97은 예시적 제8 장치 양태의 사시도이다.
도(또는 "FIG") 98은 예시적 제8 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 99는 예시적 장치 양태를 위한 제1 전도성 층의 예시적 제2 전극 구조물을 도시한 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 100은 제3 및 제4 예시적 시스템 양태의 사시도이다.
도(또는 "FIG") 101은 예시적 제9 및 제10 장치 양태의 평면(또는 상면)도이다.
도(또는 "FIG") 102는 예시적 제9 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 103은 예시적 제10 장치 양태의 단면도이다.
도(또는 "FIG") 104는 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제1 표면 기하학을 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 105는 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제2 표면 기하학을 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 106은 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제3 표면 기하학을 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 107은 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제4 표면 기하학을 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 108은 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제5 표면 기하학을 도시한 사시도이다.
도(또는 "FIG") 109는 발광하는 여자된 예시적 장치 양태의 사진이다.
도(또는 "FIG") 110은 예시적 제2 다이오드 양태의 주사 전자 현미경 사진이다.
도(또는 "FIG") 111은 복수 개의 예시적 제2 다이오드 양태의 주사 전자 현미경 사진이다.
예시적 양태들의 상세한 설명
본 발명은 다수의 상이한 형태들의 양태를 허용하지만, 본 명세서에서는 이의 특정한 예시적 양태들이 도면에 도시되고 기술될 것이며, 본 기재내용은 본 발명의 원리의 구체예로서 간주되어야 하고 본 발명을 예시된 특정 양태들에 제한시키려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다. 이와 관련하여, 본 발명에 부합하는 적어도 하나의 양태를 상세 설명하기에 전에, 본 발명은 이의 분야에 대해 상술 및 후술되거나 도면에 예시되거나 실시예에 기술된 바와 같은 세부 구성 및 성분 배열에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명에 부합하는 방법 및 장치는 기타 양태들일 수 있고 각종 방식으로 실시 및 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 뿐만 아니라 아래에 포함된 요약서에 사용된 문구 및 용어는 설명을 목적으로 하고 제한으로서 간주되어서는 안된다.
본 발명의 예시적 양태들은 인쇄 가능하고 본 명세서에서 동등하게 "다이오드 잉크"라 지칭될 수 있는 다이오드 100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, 100H, 100I, 100J, 100K, 100L(본 명세서 및 도면에서 "다이오드 100 내지 100L"이라 통칭함)의 액체 및/또는 겔 분산액 및 현탁액을 제공하는데, "다이오드 잉크"는 예시적 다이오드 100 내지 100L과 같은 다이오드 또는 기타 2-단자 집적 회로의 액체 및/또는 겔 현탁액을 의미하고 지칭한다는 것을 이해해야 한다. 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 상기 다이오드 잉크 조성물에 포함되기 전의 다이오드 100 내지 100L 자체는, (LED로서 구현되는 경우에는) 여자될 때 발광하도록 기능할 수 있거나 (태양광발전 다이오드로서 구현되는 경우에는) 광원에 노출될 때 전력을 제공하도록 기능할 수 있는 완성된 반도체 디바이스들이다. 본 발명의 예시적 방법은, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 용매 및 점성 수지 또는 중합체 혼합물에 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L을 분산 및 현탁시킨 다이오드 잉크의 제조 방법도 포함하는데, 여기서, 상기 다이오드 100 내지 100L 또는 기타 2-단자 집적 회로는 실온(25℃) 또는 냉장 조건(5 내지 10℃)에서 상당 기간, 예를 들면, 1개월 이상 동안 분산 및 현탁된 채 유지되고, 특히 더 높은 점성의 경우, 더욱 겔상인 조성물 및 냉장-유도 겔상 조성물로서 유지되고, 상기 액체 또는 겔 현탁액은 인쇄되어 LED-기반 디바이스 및 태양광발전 디바이스를 제조할 수 있다. 본 기술내용은 2-단자 집적 회로 타입의 다이오드 100 내지 100L에 초점을 두고 있으나, 당해 기술분야의 숙련가들은 다른 타입의 반도체 디바이스들을 동등하게 대체시켜 더욱 광범위하게 "반도체 디바이스 잉크"라 지칭되는 것들, 예를 들면, 임의의 타입의 트랜지스터(전계 효과 트랜지스터(FET), 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 접합형 전계 효과 트랜지스터(JFET), 양극성 접합형 트랜지스터(BJT) 등), 다이아크(diac), 트리아크(triac), 실리콘 제어 정류기 등을 제한없이 형성할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
당해 다이오드 잉크(또는 반도체 디바이스 잉크)는 아래에 더욱 상세히 논의되는 임의의 각종 제품들, 예를 들면, 장치 300, 300A, 300B 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770 양태 또는 시스템 350, 375, 800, 810을 형성하도록 침착, 인쇄 또는 적용될 수 있거나, 소비자 제품, 개인용 제품, 사업 제품, 산업 제품, 농업 제품, 건축 제품 등과 같은, 제품 포장을 위한 사이니지(signage) 또는 표지(indicia)를 포함하는, 임의의 종류의 임의의 제품에, 또는 임의의 종류의 임의의 제품을 형성하도록, 침착, 인쇄 또는 적용될 수 있다.
도 1은 예시적 제1 다이오드 100 양태를 도시한 사시도이다. 도 2는 상기 예시적 제1 다이오드 100 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 3은 상기 예시적 제1 다이오드 100 양태를 도시한, (도 2의 10-10' 평면을 통한) 단면도이다. 도 4는 예시적 제2 다이오드 100A 양태를 도시한 사시도이다. 도 5는 상기 예시적 제2 다이오드 100A 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 6은 예시적 제3 다이오드 100B 양태를 도시한 사시도이다. 도 7은 상기 예시적 제3 다이오드 100B 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 8은 예시적 제4 다이오드 100C 양태를 도시한 사시도이다. 도 9는 상기 예시적 제4 다이오드 100C 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 10은 예시적 제2, 제3 및/또는 제4 다이오드 100A, 100B, 100C 양태를 도시한 (도 5, 7, 9의 20-20' 평면을 통한) 단면도이다. 도 11은 예시적 제5 및 제6 다이오드 100D, 100E 양태를 도시한 사시도이다. 도 12는 상기 예시적 제5 및 제6 다이오드 100D, 100E 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 13은 상기 예시적 제5 다이오드 100D 양태를 도시한 (도 12의 40-40' 평면을 통한) 단면도이다. 도 14는 상기 예시적 제6 다이오드 100E 양태를 도시한 (도 12의 40-40' 평면을 통한) 단면도이다. 도 15는 예시적 제7 다이오드 100F 양태를 도시한 사시도이다. 도 16은 상기 예시적 제7 다이오드 100F 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 17은 상기 예시적 제7 다이오드 100F 양태를 도시한 (도 16의 42-42' 평면을 통한) 단면도이다. 도 18은 예시적 제8 다이오드 100G 양태를 도시한 사시도이다. 도 19는 상기 예시적 제8 다이오드 100G 양태를 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 20은 상기 예시적 제8 다이오드 100G 양태를 도시한 (도 19의 43-43' 평면을 통한) 단면도이다. 도 21은 예시적 제10 다이오드 100K 양태를 도시한 사시도이다. 도 22는 상기 예시적 제10 다이오드 100K 양태를 도시한 (도 21의 47-47' 평면을 통한) 단면도이다. 도 23은 예시적 제11 다이오드 100L 양태를 도시한 사시도이다. 도 24는 상기 예시적 제11 다이오드 100L 양태를 도시한 (도 23의 48-48' 평면을 통한) 단면도이다. 제9, 제12 및 제13 다이오드 100H, 100I 및 100J 양태의 단면도는 예시적 제조 공정들의 예시 부분으로서 각각 도 44, 50 및 66에 도시되어 있다. 도 110은 예시적 제2 다이오드 100A 양태의 주사 전자 현미경 사진이다. 도 111은 복수 개의 예시적 제2 다이오드 100A 양태의 주사 전자 현미경 사진이다.
상기 도 1, 2, 4 내지 9, 11, 12, 15, 16, 18, 19, 21 및 23의 사시도 및 평면(또는 상면)도에서는 외부 패시베이션 층 135의 예시를 생략함으로써 이러한 패시베이션 층(135)에 의해 덮여진(그리고 이에 따라 보이지 않는) 외부의 기저 층들 및 구조물들의 도면을 제공한다. 상기 패시베이션 층 135는 도 3, 10, 13, 14, 17, 20, 22, 24, 44, 50, 57, 62, 63, 및 66 내지 69의 단면도에 예시되어 있고, 전자 기술분야의 숙련가들은 제조된 다이오드 100 내지 100L이 일반적으로 이러한 패시베이션 층 135를 적어도 하나 포함한다는 것을 인식할 것이다. 추가로, 도 1 내지 69, 74, 76 내지 85, 및 87 내지 103에서, 당해 기술분야의 숙련가들은 또한 상기 각종 도면들은 기술과 설명을 목적으로 하고 일정 비율로 도시되지 않았다는 것을 인식할 것이다.
아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 상기 예시적 제1 내지 제13 다이오드 양태 100 내지 100L은, 사용될 수 있는 기판 105 및 웨이퍼 150, 150A의 형상, 재료, 도핑 및 기타 조성; 상기 다이오드의 발광 영역의 제조 형상; 비아 130, 131, 132, 133, 134, 136의 깊이 및 위치(예를 들면, 얕거나 "블라인드(blind)", 깊거나 "쓰루(through)", 중심, 주변 및 외곽); 제1 (상부 또는 전방) 면 위에 제1 단자 125를 갖거나 제1 단자 125와 제2 단자 127을 둘 다 가짐; 제1 단자 125 또는 제2 단자 127을 형성하기 위한 배면(제2 면) 금속화부 122의 사용 및 크기; 기타 접촉 금속들의 형상, 크기 및 위치가 대체로 상이하고; 또한 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 기타 특징들의 형상 또는 위치에 있어서도 상이할 수 있다. 상기 예시적 다이오드 100 내지 100L의 제조를 위한 예시적 방법들 및 방법에서의 변형들도 아래에 기술된다. 상기 예시적 다이오드 100 내지 100L 중의 하나 이상은 미국 애리조나주 템페에 소재하는 엔티에이치디그리 테크놀로지스 월드와이드, 인코포레이티드(NthDegree Technologies Worldwide, Inc.)로부터도 이용 가능하고 구입 가능하다.
도 1 내지 24를 참조로, 예시적 다이오드 100 내지 100L은, 예를 들면 비제한적으로, 실리콘 웨이퍼일 수 있거나 절연체 위의 실리콘 기판("SOI")(105)을 포함하는 것과 같은 더욱 복잡한 기판 또는 웨이퍼일 수 있는, 고농도-도핑된 n+(n 플러스) 또는 p+(p 플러스) 기판 105, 예를 들면, 고농도-도핑된 n+ 또는 p+ 실리콘 기판과 같은 기판 105, 또는 사파이어(106) 웨이퍼 위의 질화갈륨(GaN) 기판(105) 150A(도 11 내지 20에 예시됨)를 사용하여 형성한다. 아래에 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 예를 들면, Ga, GaAs, GaN, SiC, SiO2, 사파이어, 유기 반도체 등을 비제한적으로 포함하는 기타 타입의 기판들 (및/또는 기판을 형성하거나 갖는 웨이퍼) 105도 동등하게 사용될 수 있다. 따라서, 기판 105 또는 105A에 대한 언급은 n+ 또는 p+ 실리콘, n+ 또는 p+ GaN, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼를 사용하여 형성한 n+ 또는 p+ 실리콘 기판 150 또는 사파이어 웨이퍼 위에 제조된 n+ 또는 p+ GaN 105A(도 11 내지 20 및 38 내지 50을 참조로 아래에 기술됨)와 같은 임의의 타입의 기판들을 광범위하게 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도 21 내지 24에 예시된 양태들에서, 기판 105, 105A(및 완충 층 145)는 제조 과정에서 기판 제거(아래에 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 복합 GaN 헤테로구조물을 제위치에 남긴다) 후에 무시될 정도로 남아있거나 남아있지 않고, 예를 들면 비제한적으로, 기판 105 또는 105A가 사용될 수 있다. 실리콘을 사용하여 구현하는 경우, 상기 기판 105는 통상적으로 <111> 또는 <110> 결정 구조 또는 배향을 갖지만, 기타 결정 구조들도 동등하게 사용될 수 있다. 임의의 완충 층 145는 통상적으로 상이한 격자 상수를 갖는 GaN 층들의 후속 제조를 용이하게 하기 위해 질화알루미늄 또는 질화규소와 같은 실리콘 기판 105 위에 제조된다.
GaN 층들은, 일반적으로 n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115로 예시된 복합 GaN 헤테로구조물을 형성하기 위해, 예를 들면 에피택셜 성장을 통해 상기 완충 층 145 위에 제조된다. 기타 양태들에서, 더 구체적인 선택사항으로서 도 15 내지 17에 예시된 바와 같이, 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 GaN 기판 105 위에(또는 사파이어(106) 웨이퍼 105A 위에 직접) 제조하는 경우와 같이 완충 층 145를 사용하지 않거나 사용하지 않을 수 있다. 발광(또는 흡광) 영역 140을 형성하기 위해, 잠재적으로 다수의 양자 우물들에 의해 광범위한 도펀트들을 갖는 다중 p+, n+, 기타 GaN 층들 및 가능하게는 임의의 각종 도펀트들을 갖는 비-GaN 층들이 존재할 수 있고, n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115는 단지 예시이며, 하나 이상의 발광(또는 흡광) 영역 140을 형성하는 복합 GaN 헤테로구조물 또는 임의의 기타 반도체 구조물의 일반화 또는 단순화된 설명을 제공한다는 것을 전자분야의 숙련가들은 이해할 것이다. 또한, 상기 n+ GaN 층 110 및 p+ GaN 층 115의 위치는 p+ 실리콘 또는 GaN 기판 105의 사용에서와 같이 동일할 수 있거나 동등하게 역전될 수 있고, 하나 이상의 발광(또는 흡광) 영역 140을 형성하기 위해 기타 조성물 및 재료들(이들 중 다수는 아래에 기술된다)이 사용될 수 있으며, 이러한 모든 변형들이 본 기재내용의 범위 내에 있다는 것을 전자분야의 숙련가들은 이해할 것이다. 발광 또는 흡광 영역 140을 형성하기 위한 상이한 화합물, 도펀트 및 구조물을 갖는 일련의 예시적 재료로서 GaN에 대해 기술하였으나, 임의의 기타 적합한 반도체 재료가 동등하게 사용될 수 있고 당해 기술분야의 범위 내에 있다는 것을 당해 기술분야의 숙련가들은 인지할 것이다. 아울러, GaN에 대한 임의의 언급은 "순수한" GaN으로 해석되어서는 안되고, 임의의 중간 비-GaN 층들을 포함하여, 발광 또는 흡광 영역 140을 형성하는 데 사용될 수 있고/있거나 발광 또는 흡광 영역 140이 침착되도록 허용하는 각종 기타 화합물, 도펀트 및 층들을 모두 의미하고 포함한다는 것을 당해 기술분야의 숙련가들은 이해할 것이다.
또한, 선택된 반도체로서 실리콘 및 GaN을 사용할 수 있거나 사용하는 각종 다이오드들(다이오드 100 내지 100L) 다수가 논의되어 있으나, 기타 무기 또는 유기 반도체들도 동등하게 사용될 수 있고 본 기재내용의 범위 내에 있다는 것을 주목해야 한다. 무기 반도체의 예에는 규소, 게르마늄 및 이들의 혼합물; 이산화티탄, 이산화규소, 산화아연, 인듐-주석 산화물, 안티몬-주석 산화물 및 이들의 혼합물; 적어도 하나의 2가 금속(아연, 카드뮴, 수은 및 납)과 적어도 하나의 2가 비금속(산소, 황, 셀레늄 및 텔루륨)의 화합물, 예를 들면, 산화아연, 셀렌화카드뮴, 황화카드뮴, 셀렌화수은 및 이들의 혼합물인 II-VI 반도체; 적어도 하나의 3가 금속(알루미늄, 갈륨, 인듐 및 탈륨)과 적어도 하나의 3가 비금속(질소, 인, 비소 및 안티몬)의 화합물, 예를 들면, 비화갈륨, 인화인듐 및 이들의 혼합물인 III-V 반도체; 및 수소 처리된 규소, 탄소, 게르마늄 및 알파-주석 및 이들의 배합물을 포함하는 제IV족 반도체가 비제한적으로 포함된다.
상기 GaN 발광/흡광 영역 140(예를 들면, n+ 또는 p+ 실리콘과 같은 기판 105 위에 침착되거나 실리콘 웨이퍼 위의 GaN(105) 150 또는 사파이어(106) 웨이퍼 150A 위에 침착된 GaN 헤테로구조물) 이외에도, 상기 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L은 임의의 타입의 반도체 소자, 재료 또는 화합물, 예를 들면, 규소, 비화갈륨(GaAs), 질화갈륨(GaN), 또는 GaP, InAlGaP, InAlGaP, AlInGaAs, InGaNAs, AlInGASb를 비제한적으로 포함하는 임의의 무기 또는 유기 반도체 재료로 구성될 수 있다. 또한, 추가로, 당해 2-단자 집적 회로를 제조하는 데 사용되는 웨이퍼도 예를 들면 비제한적으로, 규소, GaAs, GaN, 사파이어, 탄화규소와 같은 임의의 타입 또는 종류일 수 있다.
따라서, 본 기재내용의 범위는 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 임의의 종류의 반도체 기판을 사용하여 제조되는 임의의 LED 또는 태양광발전 반도체를 비제한적으로 포함하는, 반도체 기판 위의 임의의 에피택셜 또는 화합물 반도체를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각종 예시적 양태들에서, 상기 n+ 또는 p+ 기판 105는 예시된 바와 같이 상기 n+ GaN 층 110으로 흐르는 전류를 전도한다. 상기 발광 또는 흡광 영역 140의 임의의 예시된 각종 층들은 예시된 n+ 및 p+ GaN 층 110, 115의 위치가 역전됨과 같이 동등하게 역전될 수 있거나 상이한 순서를 가질 수 있다는 것을 재차 주목해야 한다. 상기 전류 유동 경로는 하나 이상의 비아 130을 형성하는 금속 층도 통과한다(이것은 상기 n+ 또는 p+ 기판 105와 상기 n+ GaN 층 110 사이의 매우 얇은(약 25Å) 완충 층 145의 전기 바이패스를 제공하는 데에도 사용될 수 있다). 전도성 층들에 기타 연결을 제공하는 추가 타입의 비아 131 내지 134 및 136이 아래에 기술된다. 2개(또는 그 이상)의 개별 침착된 금속 층 120A 및 120B로서 예시된 하나 이상의 금속 층 120(이것은 비아 130, 131, 132, 133, 134, 136을 형성하는 데에도 사용될 수 있다)은 상기 p+ GaN 층 115와의 옴 접촉을 제공하고, 다이 금속과 같은 제2 추가 금속 층 120B는 "범프" 또는 돌출 구조물을 형성하는 데 사용되며, 금속 층 120A, 120B는 각종 다이오드 100 내지 100L을 위한 제1 전기 단자(또는 접촉부) 125 또는 제2 단자 127을 형성한다. 아래에 논의되는 바와 같이 추가의 금속 층들도 사용될 수 있다. 도시된 예시적 다이오드 100, 100A, 100B, 100C 양태들에 대해, 전기 단자 125는 후속의 전력(전압) 공급(LED 분야의 경우) 또는 수용(태양광발전 분야의 경우)을 위해 제조 과정에서 상기 다이오드 100, 100A, 100B, 100C 위에 형성되는 유일한 옴 금속 단자일 수 있고, 전력 공급 또는 수용을 위해 다이오드 100, 100A, 100B, 100C를 위한 제2 전기 단자를 제공하는 데에는 상기 n+ 또는 p+ 기판 105가 사용된다. 상기 전기 단자 125와 상기 n+ 또는 p+ 기판 105는 각각 다이오드 100, 100A, 100B, 100C의 상부(제1 면)와 저부(또는 배면, 제2 면)인 마주보는 면들 위에 있고 동일한 면 위에 있지 않다는 것을 주목해야 한다. 이들 다이오드 100, 100A, 100B, 100C 양태들에 대한 선택사항으로서, 그리고 기타 예시적 다이오드 양태들에 도시된 바와 같이, 다이오드(예: 다이오드 100D, 100F, 100G, 100J)의 제2의, 배면 위에 금속 층 122를 사용하여 임의의 제2 옴 금속 단자 127을 형성한다. 도 21 및 22에 예시된 다이오드 100K 양태에 대한 선택사항으로서, 금속 층 122를 사용하여 제2의, 배면 위에 제1 옴 금속 단자 125를 형성하고, 이후 사용을 위해 다이오드 100K를 젖히거나 뒤집는다. 예시적 다이오드 100L에 대해 도 23 및 24에 예시된 또 다른 선택사항으로서, 제1 단자 125와 제2 단자 127이 둘 다 다이오드 100L의 동일한 제1 (상부)면 위에 있다. 질화규소 패시베이션 135(또는 임의의 기타 동등한 패시베이션)이 특히 전기 절연, 환경적 안정성 및 가능하게는 추가의 구조적 일체성을 위해 사용된다. 별도로 예시되지 않았으나, 아래에 논의되는 바와 같이, 제조 과정에서 복수 개의 트렌치 155가 다이오드 100 내지 100L의 측면들을 따라 형성되고, 이들은 웨이퍼 150, 150A 위에서 다이오드 100 내지 100L을 서로 분리(싱귤레이팅(singulate))시키고 또한 웨이퍼 150, 150A의 나머지 부분으로부터 다이오드 100 내지 100L을 분리시키는 데 사용된다.
도 1 내지 24는 또한 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115)로서 예시된 하나 이상의 발광(또는 흡광) 영역 140의 각종 형상 및 형태 인자들과, 기판 105 및/또는 복합 GaN 헤테로구조물의 각종 형상 및 형태 인자들의 일부를 예시한다. 또한, 예시된 바와 같이, 예시적 다이오드 100 내지 100L은 실리콘 웨이퍼에 대해 더 큰 장치 밀도를 제공하기 위해 x-y 평면에서 거의 육각형이지만(아래에 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 오목하거나 볼록한 곡선 또는 활모양의 측면들 121을 가짐(또는 이들을 둘 다 가져 더욱 복잡한 S자 형상을 형성함)), 사각형, 원형, 난형, 타원형, 직사각형, 삼각형, 팔각형, 환형 등과 같은 기타 다이오드 형상 및 형태들도 동등하며 청구된 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 또한, 상기 예시적 양태들에 예시된 바와 같이, 육각형 측면들 121은 볼록하거나(도 1, 2, 4, 5) 오목하게(도 6 내지 9) 약간 곡선 또는 활모양일 수 있어서, 웨이퍼로부터 이형되어 액체에 현탁될 때 다이오드 100 내지 100L이 서로 들러붙거나 점착되는 것을 피할 수도 있다. 추가로, 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770 제조의 경우, 개별 다이(개별 다이오드 100 내지 100L)가 이들의 측면들 또는 가장자리들(121) 위에 기립하지 못하도록 비교적 작은 두께의 다이오드 100 내지 100L이 사용된다. 또한, 상기 예시적 양태들에 예시된 바와 같이, 육각형 측면들 121은 각각의 면 121의 중심 또는 중심부에서 볼록하게, 그리고 주변/측방에서 오목하게 약간 곡선 또는 활모양을 그려 더욱 복잡한 S자 형상(중첩되는 이중 "S" 형상)을 형성할 수 있어서 비교적 뾰족하거나 돌출된 정점들 114(도 11 내지 24)를 수득함으로써, 웨이퍼로부터 이형되어 액체에 현탁될 때 다이오드 100 내지 100L이 서로 들러붙거나 점착되는 것을 피할 수 있고, 또 다른 다이오드에 대해 구르거나 이동할 때 서로를 밀어낼 수도 있다. 다이오드 100 내지 100L에 대한 평판 표면 토폴로지로부터의 변형(즉, 비-평판 표면 토폴로지)도 다이가 액체 또는 겔에 현탁될 때 서로 들러붙는 것을 방지하는 데 도움을 준다. 거듭해서, 또한, 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770 제조의 경우, (측방 치수(직경 또는 폭/길이)에 비해) 비교적 작은 두께 또는 높이의 다이오드 100 내지 100L(또는 다이오드 100K 및 100L의 발광 영역)은 개별 다이(개별 다이오드 100 내지 100L)가 이들의 측면들 또는 가장자리들(121) 위에 기립하는 것을 방지하는 경향이 있다.
발광(또는 흡광) 영역 140(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)의 각종 형상 및 형태 인자들도 예시되어 있는데, 도 1 내지 3은 실질적으로 환형 또는 디스크형 발광(또는 흡광) 영역 140(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 예시하고, 도 4 및 5는 실질적으로 토루스(torus)형(또는 토로이드형) 발광(또는 흡광) 영역 140(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 예시하며, 제2 금속 층 120B는 상기 토로이드의 중심 내로 연장된다(또한 잠재적으로 반사 표면을 제공한다). 도 6 및 7에서 발광(또는 흡광) 영역 140(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)은 실질적으로 환형의 내부(측방) 표면과 실질적으로 엽상의 외부(측방) 표면을 갖는 반면, 도 8 및 9에서 발광(또는 흡광) 영역 140(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)은 실질적으로 환형의 내부(측방) 표면을 갖지만 외부(측방) 표면은 실질적으로 방사형 또는 별 모양이다. 도 11 내지 24에서, 하나 이상의 발광(또는 흡광) 영역 140은 실질적으로 육각형의 (측방) 표면(이것은 다이의 외곽으로 연장될 수 있거나 연장될 수 없다)을 갖고 (적어도 부분적으로는) 실질적으로 환형 또는 타원형의 내부(측방) 표면을 가질 수 있다. 별도로 도시되지 않은 기타 예시적 양태들에서, 다이 위에서 연속적일 수 있거나 떨어져 있을 수 있는 다수의 발광(또는 흡광) 영역 140이 존재할 수 있다. 환형 내부 표면을 갖는 하나 이상의 발광(또는 흡광) 영역 140(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)의 이러한 각종 설정들은 (LED 분야의 경우) 광 출력을 위한 포텐셜과 (태양광발전 분야의 경우) 광 흡수를 증가시키기 위해 실행된다. 아래에 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, n+ GaN 층들 110 또는 p+ GaN 층들 115 중의 임의의 것의 내부 및/또는 외부 표면은, 예를 들면 비제한적으로, 임의의 각종 표면 텍스처 또는 표면 기하학을 가질 수도 있다.
예시적 양태에서, 제1 단자 125(또는 다이오드 100K의 제2 단자 127)는 하나 이상의 금속 층 120A, 120B로 구성되고 범프 또는 돌출 구조물을 가져, (제1 도체 310 또는 310A에 의해 n+ 또는 p+ 실리콘 기판 105(또는 금속 층 122에 의해 형성된 제2 단자, 또는 금속 층 128에 의해 형성된 제2 단자)에 대한 전기 접촉이 형성된 후) 다이오드 100 내지 100L의 상당 부분이 하나 이상의 절연 층 또는 유전 층으로 덮이도록 허용하고, 동시에 아래에 논의되는 제2 도체 320과 같은 하나 이상의 기타 전도성 층에 의한 전기 단자 125와의 접촉을 위한 충분한 구조물을 제공한다. 추가로, 상기 측면들 121의 곡률 및 상기 측면들 121의 두께(높이) 이외에, 단자 125의 범프 또는 돌출 구조물도 잠재적으로는 제조된 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770에서 다이오드 잉크 내의 다이오드 100 내지 100L의 회전 및 이의 후속 배향(탑 업(top up)(순 바이어스) 또는 바텀 업(bottom up)(역 바이어스))에 영향을 미치는 다수의 인자들 중의 하나일 수 있다.
도 11 내지 22를 참조로, 예시적 다이오드 100D, 100E, 100F, 100G, 100K는 각종 조합으로 몇 가지 추가의 임의의 특징들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 통상적으로 다이 금속으로 제조되는 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B는 원주가 실질적으로 원형이 아니라 실질적으로 타원형(또는 난형)(도 21에서는 실질적으로 육각형)이지만, 단자 125의 기타 형상 및 형태 인자들도 본 기재내용의 범위 내에 있다. 추가로, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B는, 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770의 제조에서 몇 가지 추가의 목적들, 예를 들면 제2 도체 320과의 전기 접촉 형성을 용이하게 하고 단자 125(금속 층 120B 또는 금속 122)로부터의 절연 유전체 315(및/또는 제1 도체 310)의 유동을 용이하게 하는 목적을 제공하는 2개 이상의 장방형 연장부 124를 가질 수 있다. 상기 타원형 형태 인자는 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 타원형 금속 층 120B의 장축 면들을 따라 발광(또는 흡광) 영역 140에서 추가의 발광(또는 흡광)을 허용할 수도 있다. 다수의 단계에서 다층으로서 침착될 수도 있는, p+ GaN 층 115와의 옴 접촉을 형성하는 금속 층 120A는 또한 도 11, 12, 15, 16, 18 및 19에서 곡선의 금속 접촉 연장부들 126으로서 도시된, 선택된 양태들에 대한 p+ GaN 층 115 위의 장방형 연장부들을 갖는데, 이것은 상기 p+ GaN 층 115에 대한 전류 전도를 용이하게 하면서 동시에 발광(또는 흡광) 영역 140에 의한 발광 또는 흡광을 위한 포텐셜을 허용한다(또한 과도하게 차단하지 않는다). 격자 패턴, 기타 곡선 모양 등과 같은, 상기 금속 접촉 연장부들 126의 무수한 기타 형상들이 동등하게 사용될 수 있다. 별도로 예시하지 않았으나, 이러한 장방형 금속 접촉 연장부들은 도 1 내지 10 및 21 내지 24에 예시된 기타 양태들에서도 사용될 수 있다. 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 추가의 씨드 층(seed layer) 또는 반사성 금속 층도 사용될 수 있다.
제조된 다이오드 100, 100A, 100B, 100C에서 완충 층 145를 통해 기판 105 내로 연장되지만 상기 기판 105 내로 비교적 깊게 또는 관통하여 연장되지는 않는 상술된 주변의(즉, 중심을 벗어난) 비교적 얕은 또는 "블라인드" 비아 130 이외에도, 추가 타입의 비아 구조물들(131, 132, 133, 134, 136)이 도 11 내지 22에 예시되어 있다. 도 13(및 도 44, 66)에 예시된 바와 같이, 중심의(또는 중심에 위치한) 비교적 깊은 "쓰루" 비아 131은 기판 105을 통해 완전히 연장되고, n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 생성하는 데, 및 제2 (배)면 금속 층 122과 n+ GaN 층 110 사이에 전류를 전도하는 데(또는 기타 전기 접촉을 생성하는 데) 사용된다. 도 22에 예시된 바와 같이, 중심의(또는 중심에 위치한) 비교적 덜 깊거나 더 얕은 "쓰루" 비아 136은 복합 GaN 헤테로구조물(115, 185, 110)을 통해 완전히 연장되고, n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 생성하는 데, 및 제2 (배)면 금속 층 122와 n+ GaN 층 110 사이에 전류를 전도하는 데(또는 기타 전기 접촉을 생성하는 데) 사용된다. 도 14에 예시된 바와 같이, "블라인드" 비아 132로도 지칭되는 중심의(또는 중심에 위치한) 비교적 얕은 또는 블라인드 비아 132는 완충 층 145를 통해 기판 105 내로 연장되고, n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 생성하는 데, 및 n+ GaN 층 110과 기판 105 사이에 전류를 전도하는 데(또는 기타 전기 접촉을 생성하는 데) 사용된다. 도 15 내지 17 및 49 내지 50에 예시된 바와 같이, 외곽의 비교적 깊은 또는 쓰루 비아 133은 n+ GaN 층 110으로부터 측면들 121(패시베이션 층 135에 의해 덮여있지만)을 따라 다이오드 100F의 제2의, 배면으로 연장되고(이것은 본 양태에서 전적으로 기판 105의 측면들 주위의 제2 (배)면 금속 층 122도 포함), n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 생성하는 데, 및 제2 (배)면 금속 층 122와 n+ GaN 층 110 사이에 전류를 전도하는 데(또는 기타 전기 접촉을 생성하는 데) 사용된다. 도 18 내지 20에 예시된 바와 같이, 주변의 비교적 깊은 쓰루 비아 134는 기판 105을 통해 완전히 연장되고, n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 생성하는 데, 및 제2 (배)면 금속 층 122와 n+ GaN 층 110 사이에 전류를 전도하는 데(또는 기타 전기 접촉을 생성하는 데) 사용된다. 제2 (배)면 금속 층 122를 사용하지 않는 양태들에서, 이러한 쓰루 비아 구조물들(131, 133, 134, 136)은 도체 310A(장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 720, 730, 760에서)와의 전기 접촉을 생성하는 데, 및 도체 310A와 n+ GaN 층 110 사이에 전류를 전도하는 데(또는 기타 전기 접촉을 생성하는 데) 사용될 수 있다. 이들 쓰루 비아 구조물들(131, 133, 134, 136)은 배면 그라인딩 및 폴리싱 또는 레이저 리프트 오프를 통한 다이오드들의 싱귤레이팅(아래에서 도 64 및 65를 참조로 논의됨) 후에, 제조 과정에서 다이오드 110D, 100F, 100G, 100K의 제2의, 배면 위에 노출되고, 노출된 채로 유지될 수 있거나 (도 66에 도시된 바와 같이) 제2 (배)면 금속 층 122에 의해 덮일 수 있다(또한 상기 금속 층과의 전기 접촉을 형성할 수 있다).
쓰루 비아 구조물들(131, 133, 134, 136)은 당해 기술분야에 공지된 통상적인 비아들보다 상당히 더 좁다. 쓰루 비아 구조물들(131, 133, 134)은 깊이(기판 105를 통해 연장되는 높이)가 약 7 내지 9㎛이고, 쓰루 비아 구조물 136은 깊이(복합 GaN 헤테로구조물을 통해 연장되는 높이)가 약 2 내지 4㎛이고 통상적 비아의 30㎛ 이상의 폭에 비해 폭이 약 3 내지 5㎛이다.
제2 단자 또는 접촉 127 또는 제1 단자 125(다이오드 100K)를 형성하는 임의의 제2 (배)면 금속 층 122가 또한 도 11 내지 13, 17, 18, 20 내지 22, 66, 및 68에 예시되어 있다. 이러한 제2 단자 또는 접촉 127은, 예를 들면 비제한적으로, 각종 쓰루 비아 구조물들(131, 133, 134, 136)을 통해 n+ GaN 층 110에 대한 전류 전도를 용이하게 하고/하거나 도체 310A와의 전기 접촉을 형성하는 것을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
도 21 내지 22를 참조로, 예시적 다이오드 100K는 몇 가지 추가의 임의의 특징들을 예시한다. 도 22는 예시적 다이오드 100K가 어떻게 제조되어 있는지에 대해 제조 층들을 단면으로 예시한 것이고; 예시적 다이오드 100K는 이후에 예시적 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 720, 730, 760 양태들에서의 사용을 위해 도 21에 예시된 바와 같이 똑바로 되도록 젖혀지거나 뒤집혀지고, 상부 n+ GaN 층 110을 통해 발광한다(LED 양태들에서). 따라서, 제1 단자 125는 제2 (배)면 금속 122로부터 형성되고, n+ GaN 층 110과 p+ GaN 층 115의 배향은 (기타 양태들 100 내지 100J에 비교하여) 유사하게 역전되며(n+ GaN 층 110이 이제 도 21에서 상부층임), 제2 단자 127은 하나 이상의 금속 층 120B로부터 형성된다. 기판 105, 105A 또는 완충 층 145가 매우 적게 예시되어 있거나 예시되어 있지 않고, 제조 과정에서 실질적으로 제거되고, 복합 GaN 헤테로구조물(p+ GaN 층 115, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115), 및 잠재적으로 몇몇 추가의 GaN 층 또는 기판이 또한 제위치에 남아있다. 상기 측면들 또는 가장자리들(121)은 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 720, 730, 760 제조 과정에서 개별 다이오드 100K가 이들의 측면들 또는 가장자리들(121) 위에 기립하는 것을 방지하기 위해, 예시적 양태들에서 10㎛ 이하, 또는 더욱 특히 약 2 내지 8㎛, 또는 더욱 특히 약 2 내지 6㎛, 또는 더욱 특히 약 2 내지 4㎛, 또는 더욱 특히 2.5 내지 3.5㎛, 또는 약 3㎛로서, 기타 예시된 양태들보다 상대적으로 더 얇다(또는 덜 두껍다).
제1 단자 125를 형성하는 제2 (배)면 금속 122는, 예시적 양태들에서, 약 3 내지 6㎛, 또는 4.5 내지 약 5.5㎛, 또는 약 5㎛로 비교적 두꺼워, 다이오드 100K의 높이 약 11 내지 15㎛, 또는 12 내지 14㎛, 또는 약 13㎛를 제공하고, 유전 층 315의 침착 및 제2 도체 320과의 접촉을 허용하며, 예를 들면 비제한적으로, 장축 약 14㎛ 및 단축 약 6㎛를 갖는 것과 같이 타원형 모양이다. 제1 단자 125를 형성하는 제2 (배)면 금속 122는 또한 배면 정렬 및 다이오드 100K 싱귤레이팅의 용이성을 위해 전체 배면을 가로질러 연장되지 않는다. 금속 층(들) 120B로부터 형성된 제2 단자 127은 또한, 예시적 양태들에서, 일반적으로 두께 약 3 내지 6㎛, 또는 두께 4.5 내지 약 5.5㎛, 또는 두께 약 5㎛이다. 또한, 예시된 바와 같이, 절연 (패시베이션) 층 135A는 또한 금속 층 120B를 비아 136으로부터 전기 절연시키거나 단리시키기 위해 사용되고, 135A로 예시된 바와 같이, 주변 둘레의 패시베이션 (질화물) 층 135의 침착으로부터 별도의 단계로서 침착될 수 있다. 예시적 양태들에서, 다이오드 100K의 폭(정점 대 정점이 아니라, 일반적으로 육각형 모양을 가로지르는 면 대 면)은, 예를 들면 비제한적으로, 약 10 내지 50㎛, 또는 더욱 특히 약 20 내지 30㎛, 또는 더욱 특히 약 22 내지 28㎛, 또는 더욱 특히 약 25 내지 27㎛, 또는 더욱 특히 약 25.5 내지 26.5㎛, 또는 더욱 특히 약 26㎛이다. 별도로 예시하지 않았으나, 제2 단자 127을 제조하는 데 금속 층 120A도 포함될 수 있다. 다이오드 100K 제조 과정(및 기타 예시적 다이오드 100 내지 100L 양태들)에서, 상부 GaN 층(도 25에 예시된 바와 같이, p+ GaN 층 115로서 예시되지만, 기타 타입의 GaN 층들일 수도 있다)은 옴 접촉의 형성을 용이하게 하기 위해(또한 잠재적으로 상기 n+ GaN 층 110에 대한 광 반사를 제공함), 매우 얇은 광학 반사성 금속 층(도 25에서 은 층 103으로서 예시됨), 및/또는 약 100Å 두께의 니켈-금 또는 니켈-금-니켈과 같은 광학 투과성 금속 층(별도로 예시되지 않음)으로 금속화 및 합금화될 수도 있고, 이들 중 일부는 예를 들어 GaN 메사 형성 중에, 기타 GaN 층들에 의해 제거된다.
도 23 및 24를 참조로, 예시적 제11 다이오드 100L 양태는 다이오드 100L의 동일한 (위쪽 또는 상부) 면 위에 제1 단자 125와 제2 단자 127을 둘 다 갖는다는 점에서 기타 예시된 다이오드 100 내지 100K 양태들 모두와 상이하다. 예시적 장치 700, 700A, 700B, 740, 750, 770 양태들에 사용되는 경우, 광은 (저부의) n+ GaN 층 110을 통해, 통상적으로는 도 80 내지 82에 예시된 바와 같이 실질적으로 광학 투명성인 기재 305A를 통해, (LED 양태들의 경우) 발광되거나 (태양광발전 양태들의 경우) 흡광될 것이다. 다이오드 100L의 동일한 (위쪽 또는 상부) 면 위에 제1 단자 125와 제2 단자 127을 둘 다 가진 결과로서, 이 예시적 다이오드 100L은 어떠한 제2 (배)면 금속 122도 사용하지 않으며, 일반적으로 상기 논의된 각종 비아 구조물들 중의 어느 것도 요구하지 않는다. 기판 105, 105A 또는 완충 층 145는 매우 적게 예시되거나 예시되지 않고, 또한 제조 과정에서 실질적으로 제거되며, 복합 GaN 헤테로구조물(p+ GaN 층 115, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115), 및 잠재적으로 몇몇 추가의 GaN이 또한 제위치에 남아있다. 상기 측면들 또는 가장자리들(121)은 또한, 예시적 양태들에서, 약 2 내지 4㎛, 또는 더욱 특히 2.5 내지 3.5㎛, 또는 약 3㎛로, 기타 예시된 양태들보다 비교적 더 얇고(또는 덜 두껍고), 또한 장치 700, 700A, 700B, 740, 750, 770 제조 과정에서 개별 다이오드들 100L이 이들의 측면들 또는 가장자리들(121) 위에 기립하는 것을 방지한다. 별도로 예시하지 않았으나, 다이오드 100L 제조 과정(및 기타 예시적 다이오드 100 내지 100K 양태들)에서, 상부 GaN 층(도 25에 예시된 바와 같이, p+ GaN 층 115로서 예시되지만, 기타 타입의 GaN 층들일 수도 있다)은 옴 접촉의 형성을 용이하게 하기 위해(또한 잠재적으로 상기 n+ GaN 층 110에 대한 광 반사를 제공함), 매우 얇은 광학 반사성 금속 층(도 25에서 은 층 103으로서 예시됨), 및/또는 약 100Å 두께의 니켈-금 또는 니켈-금-니켈과 같은 광학 투과성 금속 층(별도로 예시되지 않음)으로 금속화 및 합금화될 수도 있고, 이들 중 일부는 예를 들어 GaN 메사 형성 중에, 기타 GaN 층들에 의해 제거된다.
도 23 및 24에 예시된 바와 같이, GaN 메사(p+ GaN 층 115 및 양자 우물층 185)는 일반적으로, 금속 접촉부 128(3개가 예시되어 있다)을 위한 n+ GaN 층 110의 상부 표면 위에 방을 제공하기 위해, 편평한 정점들을 갖는 삼각형(예를 들면, 육각형 또는 환형 모양으로부터 복수 개(3개)의 카브-아웃(carve-out) 부분을 제공하여 형성함)과 같이 비전형적으로 성형되고, 이것은 다이오드 100L의 위쪽 또는 상부 면 위에 제2 단자들 127을 형성한다. 상기 GaN 메사는, 각종 예시적 양태들에서, 일반적으로 약 0.5 내지 1.5㎛, 또는 더욱 특히 0.8 내지 1.2㎛, 또는 더욱 특히 0.9 내지 1.1㎛, 또는 더욱 특히 약 1.0㎛의 높이를 갖는다. 상기 금속 접촉부 128은 대략적으로 높이 약 0.75 내지 1.5㎛, 또는 더욱 특히 높이 약 0.9 내지 1.1㎛, 또는 더욱 특히 높이 약 1.0㎛의 비아 금속, 예를 들면, 약 100Å의 티탄, 500nm의 알루미늄, 500nm의 니켈, 및 100nm의 금으로부터 형성될 수 있고, 폭 약 2.5 내지 3.5㎛(방사상으로 측정됨)일 수 있다. 금속 층들 120A 및 120B로부터 형성된 제1 단자 125는, 각종 예시적 양태들에서, 금속 접촉부 128과의 접촉부에서 제1 도체 310A의 침착을 허용하고, 제1 단자 125와 제2 도체 320(도 80 내지 82에 예시됨)의 접촉 후에 유전 층 315의 침착을 허용하기 위해, 상기 GaN 메사와 유사하지만 더 작게 성형되며, 일반적으로 약 4 내지 8㎛, 또는 더욱 특히, 5 내지 7㎛, 또는 더욱 특히 약 6㎛의 높이를 갖는다. 이 예시적 양태에서, 금속 층 120A 및 120B로부터 형성된 제1 단자 125는 또한 패시베이팅되고(135), 이것은 절연 및 제1 도체 310의 접촉으로부터의 보호를 제공할 뿐만 아니라, 또한 제1 단자 125의 구조적 통합성을 돕는 작용을 할 수 있고, 인쇄 공정에서 가해지는 각종 힘으로부터 보호하는 데 도움이 된다. 예시적 양태들에서, 다이오드 100L의 폭(정점 대 정점이 아니라, 일반적으로 육각형 모양을 가로지르는 면 대 면)은 약 10 내지 50㎛, 또는 더욱 특히 약 20 내지 30㎛, 또는 더욱 특히 약 22 내지 28㎛, 또는 더욱 특히 약 25 내지 27㎛, 또는 더욱 특히 약 25.5 내지 26.5㎛, 또는 더욱 특히 약 26㎛이다. 다이오드 100L의 높이는, 예시적 양태들에서, 일반적으로 약 8 내지 15㎛, 또는 더욱 특히 9 내지 12㎛, 또는 더욱 특히 약 10.5 내지 11.5㎛이다.
더욱 일반적으로 2-단자 디바이스들의 크기는 직경(형상에 따라 폭 또는 길이, 면-대-면으로도 측정됨) 약 10 내지 75㎛, 및 높이 약 5 내지 25㎛와 같이, 더 클 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도 25는 복합 GaN 헤테로구조물(또는 GaN 메사)(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, p+ GaN 층 115) 및 금속 층들 120A, 120B의 일부를 관통하는 단면도이고, 상기 복합 GaN 헤테로구조물의 외부 및/또는 내부 표면들, 예를 들면, 상기 p+ GaN 층 115 또는 n+ GaN 층 110 또는 추가의 은 또는 거울 층(103)의 표면들의 임의의 기하학 및 텍스처를 예시한다. 도 25에 예시된 각종 특징들 중의 임의의 것은 각종 예시적 다이오드 100 내지 100L 중의 임의의 것에 대한 선택사항으로서 적용될 수 있다. 도 1 내지 24에 예시된 바와 같이, 상기 복합 GaN 헤테로구조물의 외부 및/또는 내부 표면들은 비교적 평활할 수 있다. 도 25에 예시된 바와 같이, 상기 복합 GaN 헤테로구조물의 각종 외부 및/또는 내부 표면들 중의 임의의 것은 각종 텍스처, 기하학, 거울, 반사기, 또는 기타 표면 처리들 중의 임의의 것을 갖도록 제조될 수 있다. 예를 들면 비제한적으로, 상기 복합 GaN 헤테로구조물의 외부 (위쪽 또는 상부) 표면(n+ GaN 층 110으로서 예시됨)은, 예를 들면 다이오드 100 내지 100L 양태들 내에서 내부 반사를 감소시키고 광 추출을 증가시키기 위해, 표면 거칠기 112(들쭉날쭉한 원뿔 또는 피라미드형 구조물로서 예시됨)를 제공하도록 에칭될 수 있다. 추가로, 상기 복합 GaN 헤테로구조물의 외부 표면들(예를 들면, 상기 p+ GaN 층 115 또는 n+ GaN 층 110의 표면들)은, 또한 예를 들면 비제한적으로, 돔 또는 렌즈 형상 116; 토로이드, 벌집, 또는 와플 모양 118; 스트라이프 113, 또는 기타 기하학들(예를 들면, 육각형, 삼각형 등) 117과 같은 각종 기하학적 구조물을 갖도록 마스킹 및 에칭될 수 있거나 또는 제조될 수 있다. 또한 추가로, 상기 측면들 121은 유전체 반사기(예를 들면, SiO2/Si3N4) 또는 금속성 반사기와 같은 각종 거울 또는 반사기 109도 포함할 수 있다. 광범위한 표면 처리 및 반사기는, 예를 들면, 2010년 4월 27일자로 발행된 미국 특허 제7,704,763호(Fujii 등), 2011년 3월 1일자로 발행된 미국 특허 제7,897,420호(Chu 등), 2010년 11월 25일자로 출간된 미국 특허 출원 공보 제2010/0295014 A1호(Kang 등), 및 2010년 11월 2일자로 발행된 미국 특허 제7,825,425호(Shum)에 기술되어 있고, 이들은 모두 본 명세서에 참조로 인용된다. 추가의 표면 텍스처 및 기하학들은 도 104 내지 108에 예시되어 있다.
계속해서 도 25를 참조로, 상기 복합 GaN 헤테로구조물(또는 더욱 일반적으로 다이오드 100 내지 100L)의 내부 표면들도 각종 텍스처, 기하학, 거울, 반사기, 또는 기타 표면 처리들 중의 임의의 것을 갖도록 제조될 수 있다. 예시된 바와 같이, 예를 들면 비제한적으로, 반사층 103은 제조 과정에서 (금속 층들 102A, 102B의 제조 전에) 도포되는 은 층을 사용함으로써, 다이오드 100 내지 100L의 노출된 표면을 향한 광 반사를 제공하고 광 추출을 증가시키는 데 사용될 수 있으며, 상기 은 층은 평활할 수 있거나(111) 또는 텍스처링된 표면을 가질 수 있다(107). 또한, 예를 들면 비제한적으로, 상기 복합 GaN 헤테로구조물의 내부 표면은 예를 들어 확산성 n-형 InGaN 재료일 수 있는 추가의 층 108을 사용함으로써 평활할 수 있거나 텍스처링된 표면을 가질 수도 있다. 추가로, 이들 각종 임의의 표면 기하학 및 텍스처 중의 임의의 것은 단독으로 사용될 수 있거나, 외부 표면 텍스처 112와 내부 표면 텍스처(107) 둘 다 및/또는 반사층 103을 갖는 이중-확산성 구조물과 같이 서로 조합되어 사용될 수 있다. 사용될 수 있거나 사용될 수 없는 임의의 표면 처리와 상관 없이, 층 108에 n-형 InGaN 재료를 사용하여 더 우수한 옴 접촉을 제공하기 위한 추가의 이유들로 각종 임의의 층들이 또한 사용될 수 있다.
다이오드 100 내지 100L은 일반적으로 모든 치수가 약 450㎛ 미만, 더욱 구체적으로는 모든 치수가 약 200㎛ 미만, 더욱 구체적으로는 모든 치수가 약 100㎛ 미만, 더욱 구체적으로는 모든 치수가 50㎛ 미만이다. 도시된 예시적 양태들에서, 다이오드 100 내지 100L은 일반적으로 폭 약 10 내지 50㎛, 또는 더욱 구체적으로는 폭 약 20 내지 30㎛, 및 높이 약 5 내지 25㎛, 또는 더욱 특히 높이 5 내지 15㎛, 또는 직경(끝점 대 끝점이 아니라 면 대 면으로 측정함) 약 25 내지 28㎛ 및 높이 10 내지 15㎛이다. 예시적 양태들에서, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B 또는 122를 제외한 다이오드 100 내지 100L의 높이(즉, GaN 헤테로구조물을 포함하는 측면들 121의 높이)는, 상기 양태에 따라, 약 2 내지 15㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 2 내지 4㎛, 또는 더욱 구체적으로는 7 내지 12㎛, 또는 더욱 구체적으로는 8 내지 11㎛, 또는 더욱 구체적으로는 9 내지 10㎛, 또는 더욱 구체적으로는 10 내지 30㎛ 미만이지만, 상기 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 상기 금속 층 120B의 높이는 일반적으로 약 3 내지 7㎛이다. 상기 다이오드들의 치수는 디바이스 제조 과정에서 선택되는 허용도 내에 있도록 가공되기 때문에, 상기 다이오드들의 치수는, 예를 들면 비제한적으로, 광학 현미경(이것은 또한 측정용 소프트웨어를 포함할 수 있다), 주사 전자 현미경(SEM), 또는 Horiba LA-920을 사용하여, 예를 들면, 다이오드 잉크 또는 임의의 기타 액체 또는 겔일 수 있는 희석 용액 중에 입자들이 존재하는 동안 입자 크기 (및 입자 크기 분포)를 측정하기 위해 프라운호퍼 회절(Fraunhofer diffraction) 및 광 산란을 사용하여 측정할 수 있다. 다이오드 100 내지 100L의 모든 크기 또는 기타 측정치는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L의 평균(예를 들면, 중심치 및/또는 중간치)으로 간주되어야 하고, 선택된 양태에 따라 상당히 달라질 것이다(예를 들면, 다이오드 110 내지 100J, 또는 100K, 또는 100L은 일반적으로 모두 상이한 개별 값들을 가질 것이다).
다이오드 100 내지 100L은 현재 공지되어 있거나 앞으로 개발될 임의의 반도체 제조 기술들을 사용하여 제조될 수 있다. 도 26 내지 66은 예시적 다이오드 100 내지 100L의 다수의 예시적 제조 방법들을 도시한 것이고, 몇 가지 추가의 예시적 다이오드 100H, 100I 및 100J(단면)를 도시한 것이다. 당해 기술분야의 숙련가들은 다이오드 100 내지 100L 제조의 각종 단계들 중의 다수가 임의의 각종 순서들로 일어날 수 있고, 생략되거나 기타 순서들로 포함될 있으며, 예시된 것들 뿐만 아니라, 다수의 다이오드 구조물들을 생성할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 도 38 내지 44는 임의의 제2 (배)면 금속 층 122의 존재 또는 부재하에, 각각 중심 및 주변 쓰루(또는 딥) 비아 131 및 134를 둘 다 포함하는 다이오드 100H의 제조를 다이오드 100D 및 100G의 특징들을 조합하여 예시한 반면, 도 45 내지 50은 임의의 제2 (배)면 금속 층 122의 존재 또는 부재하에 외곽 비아 133을 포함하는 다이오드 100I의 제조를 예시한 것으로, 이것은 중심 또는 주변 쓰루 비아 131 및 134를 포함하기 위해, 예를 들면, 다이오드 100F를 형성하기 위해, 기타 예시된 제조 단계들과 조합될 수 있다.
도 26, 27 및 29 내지 37은 본 발명의 교시에 따르는 다이오드 100, 100A, 100B, 100C의 예시적 제조 방법을 예시한 단면도이고, 도 26 내지 29는 웨이퍼 150 수준에서의 제조를 예시하고, 도 30 내지 37은 상기 다이오드 100, 100A, 100B, 100C 수준에서의 제조를 예시한다. 각종 예시된 제조 단계들은 또한 기타 다이오드 100D 내지 100L을 형성하는 데 사용될 수 있고, 도 26 내지 32는 선택된 기판 105, 105A에 따라 다이오드 100 내지 100L 중의 임의의 것에도 적용될 수 있다. 도 26 및 도 27은 이산화규소(또는 "산화물") 층 190을 갖는 웨이퍼 150(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)의 단면도이다. 도 28은 격자 패턴으로 에칭된 이산화규소 층 190을 갖는 실리콘 웨이퍼 150의 평면(또는 상면)도이다. 상기 산화물 층 190(일반적으로 두께 약 0.1㎛)은 도 26에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 150 위에 침착되거나 성장한다. 도 27에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 산화물 층 190의 부분들이 제거되고, 도 28에 예시된 바와 같이, 산화물 190이 격자 패턴("스트리트(street)"라고도 지칭됨)으로 남는다.
도 29는 완충 층 145, 이산화규소(또는 "산화물") 층 190, 및 GaN 층들(예시적 양태에서, 통상적으로 약 1.25 내지 2.50㎛의 두께로 에피택셜 성장 또는 침착되지만, 더 작거나 더 큰 두께도 본 기재내용의 범위 내에 있다)을 갖는 웨이퍼 150(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)의 단면도이고, 상기 산화물 190 위의 다결정성 GaN 195, 및 상기 언급된 바와 같은 복합 GaN 헤테로구조물을 형성하는 n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115로서 예시된다. 상기 지시된 바와 같이, 완충 층 145(예를 들면, 질화알루미늄 또는 질화규소 및 일반적으로 약 25Å 두께)는 후속의 GaN 침착을 용이하게 하기 위해 실리콘 웨이퍼 150 위에 침착된다. 상기 산화물 190 위에 성장되거나 침착된 다결정성 GaN 195는 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115) 내의 응력 및/또는 변형(예를 들면, GaN 및 실리콘 웨이퍼의 열적 부정합에 기인함)을 감소시키기 위해 사용되고, 통상적으로 단일 결정 구조를 갖는다. 이러한 응력 및/또는 변형 감소를 제공하기 위한 본 발명의 범위 내에 있는 기타 동등한 방법들에는, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 150 및/또는 완충 층 145의 표면을 선택된 면적들에서 거칠게 하여 상응하는 GaN 영역들이 단일 결정을 갖지 않게 하거나, 실리콘 웨이퍼 150에 트렌치들을 에칭시켜 웨이퍼 150 전체에 걸쳐 연속적 GaN 결정이 존재하지 않도록 하는 것이 비제한적으로 포함된다. 이러한 스트리트 형성 및 응력 감소 제조 단계들은 기타 예시적 제조 방법들, 예를 들면, 사파이어 웨이퍼 위의 GaN(기판 105) 150A와 같은 기타 기판들이 사용되는 경우 생략될 수 있다. 복합 GaN 헤테로구조물을 형성하기 위한 GaN 침착 또는 성장은 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있고/있거나 상기 디바이스 제조업자의 소유일 수 있는 임의의 선택된 공정을 통해 제공될 수 있다. 예시적 양태에서, n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115로 구성된 복합 GaN 헤테로구조물은, 예를 들면 비제한적으로, 미국 캘리포니아주 월넛에 소재하는 블루 포토닉스 인코포레이티드(Blue Photonics Inc.) 및 기타 판매사들로부터 입수될 수 있다.
도 30은 본 발명의 교시에 따르는, 완충 층 145 및 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 갖는 기판 105의 단면도이고, 단일 다이오드 100 내지 100L의 제조를 예시하기 위해 훨씬 더 작은 부분의 웨이퍼 150(예를 들면 도 29의 영역 191)을 예시한다. 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)은 도 31 및 32에 예시된 바와 같은 GaN 메사 구조물 187을 형성하도록 에칭되고, 도 32는 잠재적으로 광 생성 및/또는 흡수를 용이하게 할 수 있는, 비교적 더 각진 면들을 갖는 GaN 메사 구조물 187A를 예시한다. 도 10, 13, 14, 17, 20, 22, 39 내지 44, 및 66에 예시된 바와 같이, 부분적으로 또는 실질적으로 토로이드형인 GaN 메사 구조물 187과 같은 기타 GaN 메사 구조물들 187도 실행될 수 있다. GaN 메사 에칭 후, 또한 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 도 33에 예시된 바와 같이, (얕은 또는 블라인드) 비아 에칭을 수행하여, GaN 층들 및 완충 층 145를 통해 실리콘 기판 105 내에 비교적 얕은 트렌치 186을 제조한다.
또한 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 이후 금속화 층들을 침착시켜, 도 34에 예시된 바와 같이, p+ GaN 층 115에 대한 금속 접촉부 120A를 형성하고 비아 130을 형성한다. 예시적 양태들에서, 여러 개의 금속 층들이 침착되는데, p+ GaN 층 115에 대한 옴 접촉을 형성하기 위해, 통상적으로 니켈 이후 금의 2개의 금속 층(각각 약 50 내지 200Å)을 포함하는 제1 또는 초기 층을 침착시킨 다음, 약 20% 산소 및 80% 질소의 산화 분위기하에 약 450 내지 500℃에서 어닐링시켜, 니켈 산화물 층을 갖는 상부로 니켈을 상승시키고, 상기 p+ GaN 층 115와의 비교적 양호한 옴 접촉을 갖는 금속 층(120A의 일부로서)을 형성한다. 또 다른 예로서, 다이오드 100L 제조 과정(및 기타 예시적 다이오드 100 내지 100K 양태들)에서, 상부 GaN 층(도 25에 예시된 바와 같이, p+ GaN 층 115로서 예시되지만, 기타 타입의 GaN 층들일 수도 있다)은 옴 접촉의 형성을 용이하게 하기 위해(또한 잠재적으로 상기 n+ GaN 층 110에 대한 광 반사를 제공함), 매우 얇은 광학 반사성 금속 층(도 25에서 은 층 103으로서 예시됨), 및/또는 약 100Å 두께의 니켈-금 또는 니켈-금-니켈과 같은 광학 투과성 금속 층(별도로 예시되지 않음)으로 금속화 및 합금화될 수도 있고, 이들 중 일부는 예를 들어 GaN 메사 형성 중에, 기타 GaN 층들에 의해 제거된다. 또한, 예를 들면 윤곽 및 완전체 금속 층 120A에 대한 더 두꺼운 상호연결 금속을 형성하고(예를 들면, 전류 분포를 위해) 비아 130을 형성하기 위해, 또 다른 금속화 층을 침착시킬 수 있다. 또 다른 예시적 양태(도 45 내지 50에 예시됨)에서, p+ GaN 층 115에 대한 옴 접촉을 형성하는 금속 접촉부 120A는 GaN 메사 에칭 전, GaN 메사 에칭 후, 에칭 경유 등으로 형성될 수 있다. 다수의 기타 금속화 공정 및 금속 층들 120A 및 120B를 포함하는 상응하는 재료들도 본 기재내용의 범위 내에 있고, 상이한 제조 시설들은 종종 상이한 공정 및 재료 선택을 사용한다. 예를 들면 비제한적으로, 금속 층들 120A 및 120B 중의 어느 하나 또는 둘 다는, 통상적으로 50 내지 200Å 두께의 점착 또는 씨드 층을 형성하도록 티탄을 침착시킨 후, 2 내지 4㎛의 니켈, 및 금의 박층 또는 "플래시(flash)"(금의 "플래시"는 약 50 내지 500Å 두께의 층임), 3 내지 5㎛의 알루미늄을 침착시킨 다음, 니켈(약 0.5㎛, 물리적 증착 또는 도금) 및 금의 "플래시"를 침착시키거나, 티탄을 침착시키고, 이어서 금, 이어서 니켈(120B의 경우 통상적으로 3 내지 5㎛ 두께), 이어서 금을 침착시키거나, 알루미늄, 이어서 니켈, 이어서 금 등을 침착시킴으로써 형성할 수 있다. 추가로, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B의 높이는 또한, 수득된 다이오드 100 내지 100L이 실질적으로 균일한 높이 및 형태 인자를 갖도록 하기 위해, 예시적 양태들에서, 기판 105의 두께(예를 들면, 약 7 내지 8㎛의 GaN 대 약 10㎛의 실리콘)에 따라, 통상적으로 약 3.5 내지 5.5㎛로 다양할 수 있다.
웨이퍼 150으로부터의 다이오드 100 내지 100L의 각각의 후속 싱귤레이팅을 위해, 도 35 및 기타 도 40 및 48에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 각각의 다이오드 100 내지 100L 주위에 트렌치들 155를 형성한다(예를 들면, 도 2, 5, 7 및 9에 예시된 바와 같음). 상기 트렌치들 155는 일반적으로 폭 약 3 내지 5㎛ 및 깊이 10 내지 12㎛이다. 또한, 도 36에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 사용하여, 예를 들면 비제한적으로, 질화 규소의 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)에 이어, 원치 않는 영역의 질화규소를 제거하기 위한 포토레지스트 및 에칭 단계들에 의해, 질화물 패시베이션 층 135를 일반적으로 약 0.35 내지 1.0㎛의 두께로 성장 또는 침착시킨다. 기타 예시적 양태들에서, 이러한 싱귤레이팅 트렌치들의 측벽들은 패시베이팅될 수 있거나 패시베이팅될 수 없다. 이어서, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 도 37에 예시된 바와 같이, 통상적으로 3 내지 5㎛의 높이를 갖는, 범프 또는 돌출 구조물을 갖는 금속 층 120B를 형성한다. 예시적 양태에서, 금속 층 120B의 형성은 금속 씨드 층을 사용하여 여러 개의 단계들로 수행되고, 이어서 전기도금 또는 리프트 오프 공정을 사용하여 추가로 금속 침착시키고, 레지스트를 제거하고, 상기 씨드 층의 구역을 세척한다. 웨이퍼 150으로부터의 다이오드들(이 경우 다이오드 100, 100A, 100B, 100C)의 후속 싱귤레이션 이외에, 아래에 기술되는 바와 같이, 다이오드 100, 100A, 100B, 100C는 달리 완성되고, 이들 완성된 다이오드 100, 100A, 100B, 100C는 각각의 다이오드 100, 100A, 100B, 100C의 상부 표면 위에 단지 하나의 금속 접촉부 또는 단자(제1 단자 125)를 갖는다는 것을 주목해야 한다. 선택사항으로서, 아래에 기술되고 기타 예시적 다이오드들을 참조로 상기 언급된 바와 같이, 예를 들면 제2 단자 127을 형성하기 위해 제2 (배)면 금속 층 122가 제조될 수 있다.
도 38 내지 44는 다이오드 100 내지 100L의 또 다른 예시적 제조 방법을 예시하고, 도 38은 웨이퍼 150A 수준에서의 제조를 예시하고, 도 39 내지 44는 다이오드 100 내지 100L 수준에서의 제조를 예시한다. 도 38은 기판 105을 갖고 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115)을 갖는 웨이퍼 150A의 단면도이다. 이 예시적 양태에서, (기판 105를 형성하기 위해) (사파이어 웨이퍼 150A의) 사파이어(106) 위에 비교적 두꺼운 GaN 층을 성장 또는 침착시킨 다음, GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115)을 침착시키거나 성장시킨다.
도 39는 제3 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물을 갖는 기판 105의 단면도이고, 단일 다이오드(예를 들면, 다이오드 100H, 100K)의 제조를 예시하기 위해, 훨씬 더 작은 부분의 웨이퍼 150A(예를 들면, 도 38의 영역 192)를 예시한다. 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 상기 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 에칭시켜 GaN 메사 구조물 187B를 형성한다. 상기 GaN 메사 에칭 후, 또한 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 도 40에 예시된 바와 같이, (쓰루 또는 깊은) 비아 트렌치 및 싱귤레이션 트렌치 에칭을 수행하여, 상기 GaN 헤테로구조물의 비-메사 부분(n+ GaN 층 110)을 통해, 또한 GaN 기판 105 내지 상기 웨이퍼 150A의 사파이어(106)를 통해, 하나 이상의 비교적 깊은 비아 트렌치들 188을 제조하고, 상술된 싱귤레이션 트렌치들 155를 제조한다. 예시된 바와 같이, 중심 비아 트렌치 188 및 복수 개의 주변 비아 트렌치들 188이 형성되어 있다. 다이오드 100K 양태에 대해, 얕은 또는 블라인드 비아 에칭은 임의의 주변 비아 또는 트렌치 형성하지 않으면서 상기 메사 구조물 187B의 중심에서 수행될 수도 있다.
또한, 이어서, 도 41에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해 금속화 층들을 침착시켜 n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 형성하는, 중심 쓰루 비아 131 및 복수 개의 주변 쓰루 비아 134를 형성한다. 예시적 양태들에서, 여러 개의 금속 층들을 침착시켜 쓰루 비아 131, 134를 형성할 수 있다. 예를 들면, 티탄 및 텅스텐을 스퍼터링시켜 트렌치 188의 면들과 바닥을 피복시키고, 씨드 층을 형성한 다음, 니켈로 도금하여, 고체 금속 비아 131, 134를 형성한다.
또한, 이어서, 도 42에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해 금속화 층들을 침착시켜, p+ GaN 층 115와의 옴 접촉을 제공하는 금속 층 120A를 형성한다. 예시적 양태들에서, 상술된 바와 같이 여러 개의 금속 층들을 침착시켜 금속 층 120A 및 p+ GaN 층 115에 대한 옴 접촉을 형성할 수 있다. 또한, 도 43에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 사용하여, 예를 들면 비제한적으로, 질화규소 또는 옥시질화규소의 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)에 이어, 원치 않는 영역의 질화규소를 제거하기 위한 포토레지스트 및 에칭 단계들에 의해, 질화물 패시베이션 층 135를 일반적으로 약 0.35 내지 1.0㎛의 두께로 성장 또는 침착시킨다. 이어서, 도 44에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 범프 또는 돌출 구조물을 갖는 금속 층 120B를 형성한다. 예시적 양태에서, 또한 상술된 바와 같이, 금속 층 120B의 형성은 금속 씨드 층을 사용하여 여러 개의 단계들로 수행하고, 이어서 전기도금 또는 리프트 오프 공정을 사용하여 추가로 금속 침착시키고, 레지스트를 제거하고, 상기 씨드 층의 구역을 세척한다. 웨이퍼 150A로부터의 다이오드들(이 경우 다이오드 100H)의 후속 싱귤레이션 이외에, 아래에 기술되는 바와 같이, 상기 다이오드 100H는 달리 완성되고, 이들 완성된 다이오드 100H는 각각의 다이오드 100H의 상부 표면 위에 단지 하나의 금속 접촉부 또는 단자(제1 단자 125)를 갖는다는 것을 주목해야 한다. 또한, 선택사항으로서, 아래에 기술되고 기타 예시적 다이오드들을 참조로 상기 언급된 바와 같이, 예를 들면 제2 단자 127을 형성하기 위해 제2 (배)면 금속 층 122가 제조될 수 있다.
도 45 내지 50은 다이오드 100 내지 100L의 또 다른 예시적 제조 방법을 예시하고, 도 45는 웨이퍼 150 또는 150A 수준에서의 제조를 예시하고, 도 46 내지 50은 다이오드 100 내지 100L 수준에서의 제조를 예시한다. 도 45는 완충 층 145, 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115), 및 상기 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부(금속 층 120A)를 갖는 기판 105의 단면도이다. 상기 언급된 바와 같이, 완충 층 145는 통상적으로 상기 기판 105가 실리콘일 때 (예를 들면, 실리콘 웨이퍼 150을 사용하여) 제조되고, GaN 기판 105와 같은 기타 기판들의 경우 생략될 수 있다. 추가로, 사파이어 106은 사파이어 웨이퍼 150A 위에 성장되거나 침착된 두꺼운 GaN 기판 105의 경우와 같이, 선택사항으로서 예시된다. 또한, 상기 언급된 바와 같이, (금속 층 120A의 후속 침착을 위한 씨드 층으로서의) 금속 층 119는 다이오드 제조의 나중 단계에서가 아니라, 더 앞선 단계에서, 상기 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115)의 침착 또는 성장 후에 침착된다. 예를 들면, 금속 층 119는 약 수백 Å의 총 두께를 갖는 니켈 및 금 플래시일 수 있거나, 옴 접촉의 형성을 용이하게 하기 위해(또한 잠재적으로 상기 n+ GaN 층 110에 대한 광 반사를 제공함), 매우 얇은 광학 반사성 금속 층(도 25에서 은 층 103으로서 예시됨), 및/또는 약 100Å 두께의 니켈-금 또는 니켈-금-니켈과 같은 광학 투과성 금속 층으로 금속화 및 합금화될 수 있고, 이들 중 일부는 예를 들어 GaN 메사 형성 중에, 기타 GaN 층들에 의해 제거된다.
도 46은 완충 층, 제4 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물, 및 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부(금속 층 119)를 갖는 기판의 단면도이고, 단일 다이오드(예를 들면, 다이오드 100I)의 제조를 예시하기 위해, 훨씬 더 작은 부분의 웨이퍼 150 또는 150A(예를 들면, 도 45의 영역 193)를 예시한다. 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 상기 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 (금속 층 119와 함께) 에칭시켜 (금속 층 119와 함께) GaN 메사 구조물 187C를 형성한다. 상기 GaN 메사 에칭 후, 또한 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들을 통해, 도 47에 예시된 바와 같이, 금속화부를 침착시켜(임의의 공정들 및 티탄 및 알루미늄과 같은 전술된 금속들을 사용하고, 이어서 어닐링시킴), 금속 층 120A를 형성하고, 또한 상기 n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 갖는 금속 층 129를 형성한다.
상기 금속화 후, 또한 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 도 48에 예시된 바와 같이, 상기 GaN 헤테로구조물의 비-메사 부분(n+ GaN 층 110)을 통해, 그리고 상기 기판 105을 통하거나 내부로 비교적 깊게(예를 들면, 상기 GaN 기판 105를 통해 상기 웨이퍼 150A의 사파이어(106)로, 또는 전술된 바와 같이 상기 실리콘 기판 105의 부분을 통해) 싱귤레이션 트렌치 에칭을 수행하고, 상술된 싱귤레이션 트렌치 155를 제조한다.
또한, 도 49에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 금속화 층들을 트렌치 155 내에 침착시켜, 쓰루 또는 깊은 외곽 비아 133을 형성하여, 상기 다이오드(100I)의 전체 외부 또는 측방 외곽 둘레에 전도를 제공하고, 이것은 또한 상기 n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 형성한다. 예시적 양태들에서, 여러 개의 금속 층들을 침착시켜 상기 쓰루 외곽 비아 133를 형성할 수도 있다. 예를 들면, 티탄 및 텅스텐을 스퍼터링시켜 상기 트렌치 155의 면들과 바닥을 피복시키고, 씨드 층을 형성한 다음, 니켈로 도금하여, 고체 금속 외곽 비아 133을 형성한다.
거듭하여, 도 50에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 사용하여, 예를 들면 비제한적으로, 질화규소의 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)에 이어, 원치 않는 영역의 질화규소를 제거하기 위한 포토레지스트 및 에칭 단계들에 의해, 질화물 패시베이션 층 135를 일반적으로 약 0.35 내지 1.0㎛의 두께로 성장 또는 침착시킨다. 이어서, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 도 50에 예시된 바와 같이, 범프 또는 돌출 구조물을 갖는 금속 층 120B를 전술된 바와 같이 형성한다. 웨이퍼 150 또는 150A로부터의 다이오드들(이 경우 다이오드 100I)의 후속 싱귤레이션 이외에, 아래에 기술되는 바와 같이, 다이오드 100I는 달리 완성되고, 이들 완성된 다이오드 100I는 각각의 다이오드 100I의 상부 표면 위에 단지 하나의 금속 접촉부 또는 단자(또한 제1 단자 125)를 갖는다는 것을 주목해야 한다. 또한, 선택사항으로서, 아래에 기술되고 기타 예시적 다이오드들을 참조로 상기 언급된 바와 같이, 예를 들면 제2 단자 127을 형성하기 위해 제2 (배)면 금속 층 122가 제조될 수 있다.
도 51 내지 57, 67 및 68은 도 45에 예시된 웨이퍼 150 또는 150A 수준에서의 제조에 이어, 다이오드 100K의 또 다른 예시적 제조 방법을 예시한다. 도 51은 완충 층, 제5 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물 187D, 및 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다. 상기 언급된 바와 같이, 완충 층 145는 통상적으로 기판 105가 실리콘일 때 (예를 들면, 실리콘 웨이퍼 150을 사용하여) 제조되고, GaN 기판 105와 같은 기타 기판들의 경우 생략될 수 있다. 추가로, 사파이어 106은 사파이어 웨이퍼 150A 위에 성장되거나 침착된 두꺼운 GaN 기판 105의 경우와 같이 선택사항으로서 예시되며, 이 경우 완충 층 145는 생략될 수 있다. 또한, 상기 언급된 바와 같이, (금속 층 120A의 후속 침착을 위한 씨드 층으로서의) 금속 층 119는 다이오드 제조의 나중 단계에서가 아니라, 더 앞선 단계에서, GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115)의 침착 또는 성장 후에 침착된다. 예를 들면, 금속 층 119는 약 수백 Å의 총 두께를 갖는 니켈 및 금 플래시일 수 있거나, 옴 접촉의 형성을 용이하게 하기 위해(또한 잠재적으로 상기 n+ GaN 층 110에 대한 광 반사를 제공함), 매우 얇은 광학 반사성 금속 층(도 25에서 은 층 103으로서 예시됨), 및/또는 약 100Å 두께의 니켈-금 또는 니켈-금-니켈과 같은 광학 투과성 금속 층으로 금속화 및 합금화될 수 있고, 이들 중 일부는 예를 들어 GaN 메사 형성 중에, 기타 GaN 층들에 의해 제거된다. 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 상기 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 (금속 층 119와 함께) 에칭시켜, (금속 층 119와 함께) 일반적으로 내부 환형 직경 약 14㎛ 및 외부의 일반적 육각형 직경 약 26㎛(면-대-면으로 측정됨)의 토로이드 형상을 갖는 약 1㎛ 깊이의 GaN 메사 구조물 187D를 형성한다.
상기 GaN 메사 에칭(187D) 후, 또한 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 도 52에 예시된 바와 같은 블라인드 또는 얕은 비아 트렌치를 형성하여, 상기 GaN 헤테로구조물의 비-메사 부분(n+ GaN 층 110) 내에 비교적 얕은 중심 비아 트렌치 211을 제조한다. 예시된 바와 같이, 깊이 약 2㎛ 및 직경 6㎛의 환형 중심 비아 트렌치 211이 형성된다.
이어서, 도 53에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 금속화 층들을 침착시켜 중심 비아 136을 형성하고, 이것은 또한 상기 n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 형성한다. 예시적 양태들에서, 여러 개의 금속 층들(예를 들면, 비아 금속)을 침착시켜 상기 중심 비아 136을 형성한다. 예를 들면, 약 100Å의 타타늄 및 약 1.5 내지 2㎛의 알루미늄을 스퍼터링 또는 도금시켜 상기 트렌치 211의 면들, 바닥 및 상부의 일부를 피복시킨 다음, 약 550℃에서 합금화시켜, 상기 n+ GaN 층 110의 상부 위에 최대 직경 약 10㎛의 고체 금속 비아 136을 형성한다. 또한, 이어서, 도 54에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 사용하여, 예를 들면 비제한적으로, 질화규소 또는 옥시질화규소의 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)에 이어, 원치 않는 영역의 질화규소를 제거하기 위한 포토레지스트 및 에칭 단계들에 의해, 제1 질화물 패시베이션 층 135A를 일반적으로 약 0.35 내지 1.0㎛, 더욱 특히 약 0.5㎛의 두께 및 약 18㎛의 최대 직경으로 성장 또는 침착시킨다.
또한, 이어서, 도 55에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해 금속화 층들을 침착시켜, 통상적으로 다이 금속을 사용하여 형성되는, p+ GaN 층 115에 대한 접촉을 위한 범프 또는 돌출 구조물을 갖는 금속 층 120B를 형성한다. 예시적 양태들에서, p+ GaN 층 115에 대한 접촉을 위한 금속 층 120A 및/또는 120B를 형성하기 위해 본 명세서에서 전술된 바와 같이 여러 개의 금속 층들을 침착시킬 수 있고, 이것은 간략화를 위해 본 명세서에서 반복되지 않을 것이다. 예시적 양태에서, 상기 금속 층 120B는 일반적으로 육각형 모양이고, 약 22㎛의 직경(면-대-면으로 측정됨)을 가지며, 약 100Å의 니켈, 약 4.5㎛의 알루미늄, 약 0.5㎛의 니켈, 및 약 100nm의 금으로 구성된다.
상기 금속화 후, 또한, 도 56에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 전술된 방법들을 사용하여, GaN 헤테로구조물의 일부를 통해(상기 n+ GaN 층 110 내에, 그러나 완전히 통하지 않음), 예시적 양태에서 일반적으로 약 2㎛ 깊이로 싱귤레이션 트렌치 에칭을 수행하고, 상술된 싱귤레이션 트렌치 155를 제조한다.
이어서, 도 57에 예시된 바와 같이, 예를 들면 비제한적으로, 질화규소 또는 옥시질화규소의 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)에 의해, 제2 질화물 패시베이션 층 135를 일반적으로 약 0.35 내지 1.0㎛, 또는 더욱 특히 약 0.5㎛의 두께로 성장 또는 침착시킨다. 이어서, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 사용하여, 원치 않는 영역의 질화규소를 제거하여, 예를 들면 금속 층 102B의 상부를 세척하고, 이것은 제2 단자 127을 형성할 것이다.
후속의 기판 제거, 제2 (배)면 금속 층 122의 싱귤레이션 및 제조은 도 64, 65, 67 및 68을 참조로 아래에 기술된다.
도 58 내지 63 및 69는 도 45에 예시된 웨이퍼 150 또는 150A 수준에서의 제조에 이어, 다이오드 100L의 또 다른 예시적 제조 방법을 예시한다. 도 58은 완충 층, 제6 메사-에칭된 복합 GaN 헤테로구조물 187E, 및 p+ GaN 층과의 옴 접촉을 형성하는 금속화부를 갖는 기판의 단면도이다. 상기 언급된 바와 같이, 완충 층 145는 통상적으로 기판 105가 실리콘일 때 (예를 들면, 실리콘 웨이퍼 150을 사용하여) 제조되고, GaN 기판 105와 같은 기타 기판들의 경우 생략될 수 있다. 추가로, 사파이어 106은 사파이어 웨이퍼 150A 위에 성장되거나 침착된 두꺼운 GaN 기판 105의 경우와 같이, 선택사항으로서 예시되며, 이 경우 상기 완충 층 145는 생략될 수 있다. 또한, 상기 언급된 바와 같이, (금속 층 120A의 후속 침착을 위한 씨드 층으로서의) 금속 층 119는 다이오드 제조의 나중 단계에서가 아니라, 더 앞선 단계에서, GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185, 및 p+ GaN 층 115)의 침착 또는 성장 후에 침착된다. 예를 들면, 금속 층 119는 약 수백 Å의 총 두께를 갖는 니켈 및 금 플래시일 수 있거나, 옴 접촉의 형성을 용이하게 하기 위해(또한 잠재적으로 상기 n+ GaN 층 110에 대한 광 반사를 제공함), 매우 얇은 광학 반사성 금속 층(도 25에서 은 층 103으로서 예시됨), 및/또는 약 100Å 내지 약 2.5nm 두께의 니켈, 니켈-금 또는 니켈-금-니켈과 같은 광학 투과성 금속 층으로 금속화 및 합금화될 수 있고, 이어서 이들 중 일부는 예를 들어 GaN 메사 형성 중에, 기타 GaN 층들에 의해 제거된다. 예시적 양태에서, 약 2 내지 3nm, 또는 더욱 특히 약 2.5nm의 니켈 또는 니켈 및 금을 500℃에서 침착 및 합금화시켜, p+ GaN 층 115 내의 금속 층 119를 형성한다. 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 상기 복합 GaN 헤테로구조물(n+ GaN 층 110, 양자 우물 영역 185 및 p+ GaN 층 115)을 (금속 층 119와 함께) 에칭시켜, (금속 층 119와 함께) 접촉부 128을 위한 방을 남겨두는 컷-아웃 면적에 대한 약 8㎛의 제1 반경과, 삼각형 정점/면들에 대한 약 11㎛의 제2 반경을 갖는, 상기 논의된 평탄화 삼각형 모양을 갖는 약 1㎛ 깊이의 GaN 메사 구조물 187E를 형성한다.
상기 GaN 메사 에칭(187E) 후, 또한, 도 59에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 제1 금속화 층들을 침착시켜, 접촉부 128을 형성하고, 이것은 또한 n+ GaN 층 110과의 옴 접촉을 형성한다. 예시적 양태들에서, 여러 개의 비아 금속 층들을 침착시켜 제2 단자 127로서 사용되는 접촉부 128을 형성한다. 예를 들면 비제한적으로, 약 100Å의 티탄, 약 500nm의 알루미늄, 500nm의 니켈, 및 100nm의 금을 스퍼터링 또는 도금시켜, 도 23에 예시된 바와 같이, 각각 두께가 약 1.1㎛이고 방사상으로 측정된 폭이 약 3㎛이며 상기 n+ GaN 층 110의 주변 둘레로 연장되는 고체 금속 접촉부 128을 형성한다.
접촉부 128의 침착 후, 또한, 도 60에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들을 통해 추가의 금속화부를 침착시켜(임의의 공정들 및 티탄 및 알루미늄과 같은 전술된 금속들을 사용하고, 이어서 어닐링시킴), p+ GaN 층 115를 위한 옴 접촉의 부분으로서 금속 층 120A를 형성한다. 예를 들면, 예시적 양태에서, 약 200nm의 은(반사층 또는 거울층을 형성함), 200nm의 니켈, 약 500nm의 알루미늄, 및 200nm의 니켈을 스퍼터링 또는 도금시켜, 두께 약 1.1㎛ 및 직경 약 8㎛의, 중심에 위치하는 금속 층 120A를 형성한다.
또한, 이어서, 도 61에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 통상적으로 다이 금속을 사용하여, 추가의 금속화 층들을 침착시켜, p+ GaN 층 115에 대한 접촉을 위한 범프 또는 돌출 구조물을 갖는 금속 층 120B를 형성한다. 예시적 양태들에서, 여러 개의 금속 층들을 본 명세서에서 전술된 바와 같이 침착시켜 p+ GaN 층 115에 대한 접촉을 위한 금속 층 120A 및/또는 120B를 형성할 수 있고, 이것은 간략화를 위해 본 명세서에서 반복되지 않을 것이다. 예시적 양태에서, 상기 금속 층 120B는, 질소 환경하에 약 10분 동안 550℃에서 합금화된 후, (접촉부 128을 위한) 컷-아웃 면적에 대한 약 6㎛의 제1 반경과, 삼각형 정점/면들에 대한 약 9㎛의 제2 반경을 갖는(이들은 각각 폭이 약 3.7㎛임), 일반적으로 도 23에 예시된 평탄화 삼각형 모양을 갖고, 상기 금속 층 120A의 약 1.1㎛의 높이에 더하여 약 5㎛의 총 높이에 대해, 약 200nm의 은(또한 상기 p+ GaN 층 115 위의 반사층 또는 거울층을 형성함), 약 200nm의 니켈, 약 200nm의 알루미늄, 약 250nm의 니켈, 약 200nm의 알루미늄, 약 250nm의 니켈, 및 약 100nm의 금으로 구성되며, 이들은 각각 연속적 층으로서 부가된다. 이것은 제1 단자 125와 제2 단자 127 사이에 대략 5㎛ 높이의 분리를 제공한다는 것을 주목해야 한다.
이어서, 도 62에 예시된 바와 같이, 예를 들면 비제한적으로, 질화규소 또는 옥시질화규소의 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD)에 의해, 제2 질화물 패시베이션 층 135를 일반적으로 약 0.35 내지 1.0㎛, 또는 더욱 특히 약 0.5㎛의 두께로 성장 또는 침착시킨다. 이어서, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 사용하여, 원치 않는 영역의 질화규소를 제거하여, 예를 들면 금속 층 102B의 상부를 세척하고, 이것은 제1 단자 125를 형성할 것이다.
상기 패시베이션 후, 또한, 도 63에 예시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 전술된 방법들을 사용하여, 상기 GaN 헤테로구조물의 일부를 통해(상기 n+ GaN 층 110 내에, 그러나 완전히 통하지 않음), 예시적 양태에서 일반적으로 약 2 내지 3.5㎛ 깊이로 싱귤레이션 트렌치 에칭을 수행하고, 상술된 싱귤레이션 트렌치 155를 제조한다.
후속의 기판 제거 및 싱귤레이션은 도 64, 65, 67 및 69를 참조로 아래에 기술된다.
다이오드 100 내지 100L의 제조를 위한 방법론의 다수의 변형은 본 기재내용의 교시에 비추어 쉽게 명백해질 수 있고, 이들 모두는 동등하고 본 기재내용의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 기타 예시적 양태들에서, 이러한 트렌치 155 형성 및 (질화물) 패시베이션 층 형성은 당해 디바이스 제조 공정에서 더 먼저 또는 더 나중에 수행될 수 있다. 예를 들어, 트렌치 155는 제조시 금속 층 120B 형성 후 나중에 형성되어 기판 105를 노출된 채 남겨두거나 제2 패시베이션이 후속 형성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 트렌치 155는 제조시 더 먼저, 예를 들면, GaN 메사 에칭 후에 (질화물) 패시베이션 층 135의 침착에 이어 형성될 수 있다. 후자의 예에서, 디바이스 제조 공정의 나머지 동안 평면화를 유지하기 위해, 패시베이션된 트렌치 155에 산화물, 포토레지스트 또는 기타 재료를 충전시킬 수 있거나(포토레지스트 마스크 및 에칭 또는 비차폐 에칭 공정을 사용하여 원치 않는 면적들을 제거한 후 층을 침착시킴), 레지스트로 충전시킬 수 있다(또한 잠재적으로 금속 접촉부 120A 형성 후에 재충전됨). 또 다른 예에서, (마스크 및 에칭 단계들 후의) 질화규소 135 침착은 GaN 메사 에칭 후 및 금속 접촉부 120A 침착 전에 수행될 수 있다.
도 64는 지지 장치 160(예를 들면, 홀딩, 핸들 또는 홀더 웨이퍼)에 부착된 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L을 갖는 예시적 실리콘 웨이퍼 150 양태를 도시한 단면도이다. 도 65는 지지 장치 160에 부착된 예시적 다이오드 사파이어 웨이퍼 150A 양태를 도시한 단면도이다. 도 64 및 65에 예시된 바와 같이, 이형되지 않은 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L(일반적으로 설명의 목적으로 임의의 중요한 상세 특징 없이 예시됨)를 함유하는 다이오드 웨이퍼 150, 150A는, 제조된 다이오드 100 내지 100L을 갖는 다이오드 웨이퍼 150, 150A의 제1 면 위의 지지 장치 160(예를 들면, 웨이퍼 홀더)에 임의의 공지된 시판 웨이퍼 접착제 또는 웨이퍼 본드 165를 사용하여 부착된다. 상기에 예시되고 기술된 바와 같이, 각각의 다이오드 100 내지 100L 사이의 싱귤레이션 또는 개별화 트렌치 155는 웨이퍼 공정 중에 예를 들면 에칭을 통해 형성되고, 소잉과 같은 기계 공정 없이 각각의 다이오드 100 내지 100L을 인접하는 다이오드 100 내지 100L로부터 분리시키기 위해 사용된다. 도 64에 예시된 바와 같이, 다이오드 웨이퍼 150은 지지 장치 160에 여전히 부착되어 있으면서, 다이오드 웨이퍼 150의 제2의, 배면 180은, 예를 들면 비제한적으로, 트렌치 155를 노출시키기 위해, 또는 이어서 에칭을 통해 제거될 수 있는 몇몇 추가의 기판을 남겨두기 위해, 일정 수준(점선으로 예시됨)까지 에칭(예를 들면, 습식 또는 건식 에칭)되거나, 기계적 그라인딩 및 폴리싱되거나, 이들 둘 다가 수행될 수 있다. 충분히 에칭되거나 그라인딩 및 폴리싱되거나 이들 둘 다가 수행되었을 때 (및/또는 임의의 추가의 에칭을 갖는다), 각각의 개별 다이오드 100 내지 100L은 지지 장치 160에 접착제 165로 여전히 부착되어 있으면서 서로 이형되고 임의의 남아있는 다이오드 웨이퍼 150로부터도 이형된다. 도 65에 예시된 바와 같이, 다이오드 웨이퍼 150A도 지지 장치 160에 여전히 부착되어 있으면서, 다이오드 웨이퍼 150A의 제2의, 배면 180은 레이저 광(하나 이상의 레이저 빔 162로서 예시됨)에 노출되고, 이어서 이것은 웨이퍼 150A의 사파이어 106으로부터 GaN 기판 105를 클리빙(cleaving)시키고(점선으로 예시됨)(레이저 리프트-오프라고도 지칭됨), 또한 이어서 임의의 추가 화학적-기계적 폴리싱 및 임의의 필요한 에칭(예를 들면, 습식 또는 건식 에칭)을 수행함으로써, 지지 장치 160에 접착제 165로 여전히 부착되어 있으면서 각각의 개별 다이오드 100 내지 100L을 서로 이형시키고 웨이퍼 150A로부터도 이형시킨다. 이 예시적 양태에서, 상기 웨이퍼 150A는 이후 그라인딩 및/또는 폴리싱되고 재사용될 수 있다.
또한, 일반적으로 아래에 논의되는 다이오드 이형 공정 중에 웨이퍼 가장자리로부터 비-다이오드 단편들이 다이오드(100 내지 100L) 유체 내로 이형되는 것을 방지하지 위해, 웨이퍼 150의 주변 둘레에 에폭시 비드(별도로 예시되지 않음)를 도포한다.
도 66은 지지 장치에 부착된 예시적 다이오드 100J 양태를 도시한 단면도이다. 다이오드 100 내지 100K의 싱귤레이션(도 64 및 65를 참조로 상술된 바와 같음) 후, 다이오드 100 내지 100K가 지지 장치 160에 접착제 165로 여전히 부착되어 있는 동안, 다이오드 100 내지 100K의 제2의, 배면이 노출된다. 도 66에 예시된 바와 같이, 이어서 예를 들면 증착을 통해 제2의, 배면에 금속화부를 침착시켜(트렌치 155를 충전시키는 것을 피하기 위해 각이 짐), 제2의, 배면 금속 층 122 및 다이오드 100J 양태를 형성한다. 또한, 예시된 바와 같이, 다이오드 100J는 n+ GaN 층 110과 제2의, 배면 금속 층 122 사이의 전류 전도를 위한 n+ GaN 층 110과의 옴 접촉 및 제2의, 배면 금속 층 122와의 옴 접촉을 갖는 하나의 중심 쓰루 비아 131을 갖는다. 예시적 다이오드 100D는 제2 단자 127을 형성하기 위해 제2의, 배면 금속 층 122를 갖는 예시적 다이오드 100J와 매우 유사하다. 상기 언급된 바와 같이, 제2의, 배면 금속 층 122 (또는 기판 105 또는 각종 쓰루 비아 131, 133, 134 중의 임의의 것)는 다이오드 100 내지 100K를 여자시키기 위해 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 720, 730, 760 내의 제1 도체 310과의 전기 접속을 만드는 데 사용될 수 있다.
도 67은 지지 장치 160에 부착된 배면 금속화 이전의 예시적 제10 다이오드 양태를 도시한 단면도이다. 도 67에 예시된 바와 같이, 공정 중의 예시적 다이오드는 싱귤레이팅되고, 임의의 기판 105, 105A는 상술된 바와 같이 제거되며, 또한 에칭 단계(예를 들면, 습식 또는 건식 에칭)에 의해 n+ GaN 층 110 및 비아 136의 표면을 노출시키고, 약 2 내지 6㎛(또는 더욱 특히 약 2 내지 4㎛, 또는 더욱 특히 약 3㎛) 깊이의 복합 GaN 헤테로구조물을 남겨둔다. 이어서, 도 68에 도시된 바와 같이, 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 사용하여, 예를 들면 스퍼터링, 도금 또는 증착을 통해 제2의, 배면에 금속화부를 침착시켜, 제2의, 배면 금속 층 122 및 다이오드 100K 양태를 형성한다. 예시적 양태에서, 금속 층 122는, 도 21에 예시된 바와 같이, 일반적으로 장축에 대한 폭 약 12 내지 16㎛, 단축에 대한 폭 약 4 내지 8㎛ 및 깊이 4 내지 6㎛, 또는 더욱 특히 일반적으로 장축에 대한 폭 약 14㎛, 단축에 대한 폭 약 6㎛ 및 깊이 약 5㎛의 타원형 모양이고, 약 100Å의 티탄, 약 4.5㎛의 알루미늄, 약 0.5㎛의 니켈, 및 100nm의 금으로 구성된다. 또한, 다이오드 100K에 대해 예시된 바와 같이, 원래 비교적 얕은 중심 비아였던 것이 이제 n+ GaN 층 110과 제2의, 배면 금속 층 122 사이의 전류 전도를 위한 n+ GaN 층 110과의 옴 접촉과 제2의, 배면 금속 층 122와의 접촉을 갖는 쓰루 비아 136이다. 상기 언급된 바와 같이, 이 예시적 다이오드 100K 양태의 경우, 상기 다이오드 100K는 이후 젖혀지거나 뒤집혀지고, 제2의, 배면 금속 층 122는 제1 단자 125를 형성하고, 다이오드 100K를 여자시키기 위해 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 720, 730, 760 내의 제2 도체 320과의 전기 접속을 만드는 데 사용될 수 있다.
도 69는 지지 장치에 부착된 예시적 제11 다이오드 100L 양태를 도시한 단면도이다. 도 69에 예시된 바와 같이, 예시적 다이오드 100L은 싱귤레이팅되고, 임의의 기판 105, 105A는 상술된 바와 같이 제거되며, 또한 에칭 단계에 의해 n+ GaN 층 110의 표면을 노출시키고, 약 2 내지 6㎛(또는 더욱 특히 약 3 내지 5㎛, 또는 더욱 특히 약 4 내지 5㎛, 또는 더욱 특히 약 4.5㎛) 깊이의 복합 GaN 헤테로구조물을 남겨둔다.
다이오드 100 내지 100L의 싱귤레이션 후, 이들은 예를 들면 도 74 및 75를 참조로 아래에 논의되는 다이오드 잉크를 형성하는 데 사용될 수 있다.
또한, LED로서 실행되는 경우 내부 반사를 감소시키고 광 추출을 증가시키는 것을 돕기 위해, 각종 다이오드 100 내지 100L 중의 임의의 것에 대해 각종 표면 기하학 및/또는 텍스처가 제조될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 이들 각종 표면 기하학 중의 임의의 것은 도 25를 참조로 상기 논의된 각종 표면 텍스처들 중의 임의의 것을 가질 수도 있다. 도 104는, 다이오드 100K의 상부 발광(또는 흡광) 표면 위의 복수 개의 동심 환들 또는 토로이드 형상들로서 실행되는, 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제1 표면 기하학을 도시한 사시도이다. 이러한 기하학은 통상적으로 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 배면 금속 122의 추가 전에 또는 후에 다이오드 100K의 제2의, 배면 내에 에칭된다. 도 105는, 다이오드 100K의 상부 발광(또는 흡광) 표면 위의 복수 개의 실질적으로 곡선인 사다리꼴들 형상으로서 실행되는, 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제2 표면 기하학을 도시한 사시도이다. 이러한 기하학은 통상적으로 또한 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해, 배면 금속 122의 추가 전에 또는 후에 다이오드 100K의 제2의, 배면 내에 에칭된다.
도 106은, 다이오드 100L의 저부(또는 바닥) 발광(또는 흡광) 표면 위의 복수 개의 실질적으로 곡선인 사다리꼴들 형상으로서 실행되는, 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제3 표면 기하학을 도시한 사시도이다. 도 107은, 다이오드 100L의 저부(또는 바닥) 발광(또는 흡광) 표면 위의 실질적 별 또는 방사 형상으로서 실행되는, 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제4 표면 기하학을 도시한 사시도이다. 도 108은, 다이오드 100L의 저부(또는 바닥) 발광(또는 흡광) 표면 위의 복수 개의 실질적 평행 막대 또는 스트라이프 형상으로서 실행되는, 예시적 발광 또는 흡광 영역의 예시적 제5 표면 기하학을 도시한 사시도이다. 이러한 기하학은 또한 통상적으로, 도 69를 참조로 상기 논의된 기판 제거 공정 및/또는 상기 다이오드 싱귤레이션 공정의 부분으로서, 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 적절한 또는 표준의 마스크 및/또는 포토레지스트 층들 및 에칭을 통해 다이오드 100L의 제2의, 배면 내에 에칭된다.
도 70, 71, 72 및 73은 각각 다이오드 100 내지 100L의 예시적 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 양태들을 예시하는 순서도이고, 유용한 개요를 제공한다. 이들 방법의 단계들 중 다수는 임의의 각종 순서로 수행될 수 있고, 하나의 예시적 방법의 단계들은 다른 예시적 방법들에도 사용될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 상기 방법들 각각은 일반적으로 특정 다이오드 100 내지 100L 양태의 제조가 아니라 임의의 다이오드 100 내지 100L의 제조라 지칭될 것이고, 당해 기술분야의 숙련가들은 이들 단계가 임의의 선택된 다이오드 100 내지 100L 양태를 제조하기 위해 "혼합 및 부합"될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
도 70을 참조로, 시작 단계 240으로부터 출발하여, 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼 위에 산화물 층을 성장 또는 침착시킨다(단계 245). 상기 산화물 층을 예를 들면 격자 또는 기타 패턴을 형성하도록 에칭시킨다(단계 250). 완충 층 및 발광 또는 흡광 영역(예를 들면, GaN 헤테로구조물)을 성장 또는 침착시키고(단계 255), 이어서 에칭시켜 각각의 다이오드 100 내지 100L의 메사 구조를 형성한다(단계 260). 이어서, 상기 웨이퍼 150을 에칭시켜 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대해 상기 기판 105 내에 비아 트렌치들을 형성한다(단계 265). 이어서, 하나 이상의 금속화 층들을 침착시켜 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대해 금속 접촉부 및 비아들을 형성한다(단계 270). 이어서, 싱귤레이션 트렌치들을 다이오드 100 내지 100L 사이에 에칭시킨다(단계 275). 이어서, 패시베이션 층을 성장 또는 침착시킨다(단계 280). 이어서, 상기 금속 접촉부 위에 범프 또는 돌출 금속 구조물을 침착시키거나 성장시키고(단계 285), 당해 방법을 종료시킬 수 있다(반송 단계 290). 이들 제조 단계 중의 다수는 상이한 부재들 및 성분들에 의해 수행될 수 있고, 당해 방법은 상기 논의된 단계들의 기타 변형들 및 순서를 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도 71을 참조로, 시작 단계 500으로부터 출발하여, 사파이어 웨이퍼 150A와 같은 웨이퍼 위에 비교적 두꺼운 GaN 층(예를 들면, 7 내지 8㎛)을 성장 또는 침착시킨다(단계 505). 발광 또는 흡광 영역(예를 들면, GaN 헤테로구조물)을 성장 또는 침착시키고(단계 510), 이어서 에칭시켜 (각각의 다이오드 100 내지 100L의 제1 면 위에) 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대한 메사 구조물을 형성한다(단계 515). 이어서, 상기 웨이퍼 150을 에칭시켜 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대해 상기 기판 105 내에 하나 이상의 쓰루 또는 딥 비아 트렌치 및 싱귤레이션 트렌치를 형성한다(단계 520). 이어서, 통상적으로 씨드 층을 침착시키고(단계 525), 이후 상술된 방법들 중의 임의의 것을 사용하여 추가의 금속 침착을 수행함으로써 하나 이상의 금속화 층을 침착시켜, 중심, 주변 또는 외곽 쓰루 비아(각각 131, 134, 133)일 수 있는, 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대한 쓰루 비아들을 형성한다. 금속을 또한 침착시켜 상기 GaN 헤테로구조물(예를 들면, 상기 p+ GaN 층 115 또는 상기 n+ GaN 층 110)에 하나 이상의 금속 접촉부를 형성하고(단계 535), 임의의 추가의 전류 분포 금속(예를 들면, 120A, 126)을 형성한다(단계 540). 이어서, 패시베이션 층을 성장 또는 침착시켜(단계 545), 상기 기술되고 예시된 바와 같이 면적들을 에칭하거나 제거한다. 이어서, 상기 금속 접촉부(들) 위에 범프 또는 돌출 금속 구조물(120B)을 침착시키거나 성장시킨다(단계 550). 이어서, 상기 웨이퍼 150A를 지지 웨이퍼에 부착시키고(단계 555), 상기 사파이어 또는 기타 웨이퍼를 (예를 들면, 레이저 클리빙을 통해) 제거하여 상기 다이오드 100 내지 100L을 싱귤레이팅 또는 개별화시킨다(단계 560). 이어서, 상기 다이오드 100 내지 100L의 제2의, 배면 위에 금속을 침착시켜 상기 제2의, 배면 금속 층 122를 형성하고(단계 565), 당해 방법을 종료시킬 수 있다(반송 단계 570). 이들 제조 단계 중의 다수는 상이한 부재들 및 성분들에 의해 수행될 수 있고, 당해 방법은 상기 논의된 단계들의 기타 변형들 및 순서를 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도 72를 참조로, 시작 단계 600으로부터 출발하여, 사파이어 웨이퍼 150A와 같은 웨이퍼 150 위에 비교적 두꺼운 GaN 층(예를 들면, 7 내지 8㎛)을 성장 또는 침착시킨다(단계 605). 발광 또는 흡광 영역(예를 들면, GaN 헤테로구조물)을 성장 또는 침착시킨다(단계 610). 금속을 침착시켜 상기 GaN 헤테로구조물(예를 들면, 도 45에 예시된 바와 같은 상기 p+ GaN 층 115)에 하나 이상의 금속 접촉부를 형성한다(단계 615). 이어서, 상기 금속 접촉층(119)을 갖는 상기 발광 또는 흡광 영역(예를 들면, 상기 GaN 헤테로구조물)을 에칭시켜 (각각의 다이오드 100 내지 100L의 제1 면 위에) 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대한 메사 구조물을 형성한다(단계 620). 금속을 침착시켜 상기 GaN 헤테로구조물(예를 들면, 도 47에 예시된 바와 같은 n+ 금속 접촉층 129 및 상기 n+ GaN 층 110)에 하나 이상의 금속 접촉부를 형성한다(단계 625). 이어서, 상기 웨이퍼 150A를 에칭시켜 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대해 상기 기판 105 내에 하나 이상의 쓰루 또는 딥 비아 트렌치 및/또는 싱귤레이션 트렌치를 형성한다(단계 630). 이어서, 상술된 금속 침착 방법들 중의 임의의 것을 사용하여 하나 이상의 금속화 층을 침착시켜, 중심, 주변 또는 외곽 쓰루 비아(각각 131, 134, 133)일 수 있는, 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대한 쓰루 비아를 형성한다(단계 635). 금속을 또한 침착시켜 상기 GaN 헤테로구조물(예를 들면, 상기 p+ GaN 층 115 또는 상기 n+ GaN 층 110)에 하나 이상의 금속 접촉부를 형성하고, 임의의 추가의 전류 분포 금속(예를 들면, 120A, 126)을 형성한다(단계 640). (단계 630에서) 싱귤레이션 트렌치가 미리 제조되지 않은 경우, 싱귤레이션 트렌치를 에칭시킨다(단계 645). 이어서, 패시베이션 층을 성장 또는 침착시켜(단계 645), 상기 기술되고 예시된 바와 같이 면적들을 에칭하거나 제거한다. 이어서, 상기 금속 접촉부(들) 위에 범프 또는 돌출 금속 구조물(120B)을 침착시키거나 성장시킨다(단계 655). 이어서, 상기 웨이퍼 150, 150A를 지지 웨이퍼에 부착시키고(단계 660), (예를 들면, 레이저 클리빙 또는 배면 그라인딩 및 폴리싱을 통해) 상기 사파이어 또는 기타 웨이퍼를 제거하여 상기 다이오드 100 내지 100L을 싱귤레이팅시키거나 개별화시킨다(단계 665). 이어서, 상기 다이오드 100 내지 100L의 제2의, 배면 위에 금속을 침착시켜 상기 제2의, 배면 전도성(예를 들면, 금속) 층 122를 형성하고(단계 670), 당해 방법을 종료시킬 수 있다(반송 단계 675). 또한, 이들 제조 단계 중의 다수는 상이한 부재들 및 성분들에 의해 수행될 수 있고, 당해 방법은 상기 논의된 단계들의 기타 변형들 및 순서를 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도 73을 참조로, 시작 단계 611로부터 출발하여, 사파이어 웨이퍼 150A와 같은 웨이퍼 150 위에 또는 실리콘 웨이퍼 150의 완충 층 145 위에 비교적 두꺼운 GaN 층(예를 들면, 7 내지 8㎛)을 성장 또는 침착시킨다(단계 611). 발광 또는 흡광 영역(예를 들면, GaN 헤테로구조물)을 성장 또는 침착시킨다(단계 616). 금속을 침착시켜 상기 GaN 헤테로구조물(예를 들면, 도 45에 예시된 바와 같은 상기 p+ GaN 층 115)에 하나 이상의 금속 접착부를 형성한다(단계 621). 이어서, 금속 접촉층(119)을 갖는 상기 발광 또는 흡광 영역(예를 들면, 상기 GaN 헤테로구조물)을 에칭시켜 (각각의 다이오드 100 내지 100L의 제1 면 위에) 각각의 다이오드 100 내지 100L에 대한 메사 구조를 형성한다(단계 626). 이어서, 다이오드 100K 양태의 경우, 상기 GaN 헤테로구조물을 에칭시켜 각각의 다이오드 100K에 대한 중심 비아 트렌치를 형성하고(단계 631), 그렇지 않으면 단계 631을 생략할 수도 있다. 이어서, 상술된 금속 침착 방법들 중의 임의의 것을 사용하여 하나 이상의 금속화 층을 침착시켜, 각각의 다이오드 100K에 대한 중심 비아 136 또는 다이오드 100L에 대한 금속 접촉부 128을 형성한다(단계 636). 이어서, 다이오드 100K 양태의 경우, 패시베이션 층 135A를 성장 또는 침착시켜(단계 641), 상기 기술되고 예시된 바와 같이 면적들을 에칭하거나 제거하고, 그렇지 않으면 단계 641을 생략할 수 있다. 또한, 금속을 침착시켜 상기 GaN 헤테로구조물(예를 들면, 상기 p+ GaN 층 115)에 금속 층 120B 또는 금속 층 120A 및 120B와 같은 하나 이상의 금속 접촉부를 형성한다(단계 646). 싱귤레이션 트렌치가 미리 제조되지 않은 경우, 싱귤레이션 트렌치를 에칭시킨다(단계 651). 이어서, 패시베이션 층을 성장 또는 침착시켜(단계 656), 상기 기술되고 예시된 바와 같이 면적들을 에칭하거나 제거한다. 단계 656 및 651은 다이오드 100L 제조의 경우 반대되는 순서로 수행되어, 패시베이션을 수행한 다음에 싱귤레이션 트렌치를 에칭시킨다는 것을 주목해야 한다. 이어서, 상기 웨이퍼 150, 150A를 지지 웨이퍼에 부착시키고(단계 661), (예를 들면, 레이저 클리빙 또는 배면 그라인딩 및 폴리싱을 통해) 상기 실리콘, 사파이어 또는 기타 웨이퍼를 제거하여 상기 다이오드 100 내지 100L을 싱귤레이팅시키거나 개별화시키고(단계 666), 임의의 추가의 GaN을 예를 들면 에칭을 통해 제거한다. 이어서, 다이오드 100K 양태의 경우, 상기 다이오드 100K의 상기 제2의, 배면 위에 금속을 침착시켜 제2의, 배면 전도성(예를 들면, 금속) 층 122를 형성하고(단계 671), 당해 방법을 종료시킬 수 있다(반송 단계 676). 또한, 이들 제조 단계 중의 다수는 상이한 부재들 및 성분들에 의해 수행될 수 있고, 당해 방법은 상기 논의된 단계들의 기타 변형들 및 순서를 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 예를 들면, 단계 611 및 612는 특정 판매사에 의해 수행될 수 있다.
도 74는, 다이오드 웨이퍼 150, 150A 위에 더이상 함께 커플링되어 있지 않으나(다이오드 웨이퍼 150, 150A의 제2 면이 그라운딩 또는 폴리싱, 클리빙(레이저 리프트-오프) 및/또는 에칭되어 싱귤레이션(개별화) 트렌치 155를 완전히 노출시키기 때문이다), 웨이퍼 접착제 165에 의해 지지 장치 160에 부착되고 웨이퍼 접착 용매 170과 함께 접시 175 안에 현탁되거나 함침되어 있는, 개별 다이오드 100 내지 100L(또한 일반적으로 설명의 목적으로 임의의 중요한 상세 특징 없이 예시됨)을 도시한 단면도이다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE 또는 테플론) 접시 175를 사용하는 예시적 방법으로, 페트리 접시와 같은 임의의 적합한 접시 175가 사용될 수 있다. 상기 웨이퍼 접착 용매 170은, 예를 들면, 미국 미조리주 롤라에 소재하는 브루어 사이언스, 인코포레이티드(Brewer Science, Inc.)로부터 입수 가능한 2-도데센 웨이퍼 본드 제거제를 비제한적으로 포함하는 임의의 시판 웨이퍼 접착 용매 또는 웨이퍼 본드 제거제, 또는 임의의 기타 비교적 장쇄의 알칸 또는 알켄 또는 단쇄 헵탄 또는 헵텐일 수 있다. 지지 장치 160에 부착된 다이오드 100 내지 100L은 통상적으로 실온(예를 들면, 약 65℉ 내지 75℉) 또는 그 이상의 온도에서 약 5 내지 약 15분 동안 웨이퍼 접착 용매 170 중에 함침될 수 있고, 또한 예시적 양태들에서 초음파처리될 수 있다. 웨이퍼 접착 용매 170은 접착제 165를 용해시키기 때문에, 다이오드 100 내지 100L은 접착제 165 및 지지 장치 160으로부터 분리되고, 대부분 또는 일반적으로 접시 175의 바닥에 개별적으로 또는 집단 또는 군집으로서 가라앉는다. 모든 또는 대부분의 다이오드 100 내지 100L이 지지 장치 160으로부터 이형되고 접시 175의 바닥에 침전되었을 때, 지지 장치 160 및 현재 사용되는 웨이퍼 접착 용매 170의 일부가 접시 175로부터 제거된다. 이어서, 추가의 웨이퍼 접착 용매 170을 첨가하고(약 120 내지 140㎖), 웨이퍼 접착 용매 170과 다이오드 100 내지 100L의 혼합물을 통상적으로 실온 또는 그 이상의 온도에서 약 5 내지 15분 동안 (예를 들면, 초음파처리기 또는 임펠러 혼합기를 사용하여) 진탕시킨 다음, 상기 다이오드 100 내지 100L을 접시 175의 바닥에 재차 침전시킨다. 이어서, 이 공정을 일반적으로 적어도 1회 이상 반복하여, 모든 또는 대부분의 다이오드 100 내지 100L이 접시 175의 바닥에 침전되었을 때, 현재 사용되는 웨이퍼 접착 용매 170의 일부를 접시 175로부터 제거하고, 이어서 추가(약 120 내지 140㎖)의 웨이퍼 접착 용매 170을 가한 다음, 웨이퍼 접착 용매 170과 다이오드 100 내지 100L의 혼합물을 실온 또는 그 이상의 온도에서 약 5 내지 15분 동안 진탕시키고, 이어서 상기 다이오드 100 내지 100L을 접시 175의 바닥에 재차 침전시키고, 남은 웨이퍼 접착 용매 170의 일부를 제거한다. 이 스테이지에서, 일반적으로 충분량의 임의의 잔류 웨이퍼 접착제 165가 다이오드 100 내지 100L로부터 제거되거나, 웨이퍼 접착 용매 170 공정을 반복하여, 다이오드 100 내지 100L의 인쇄 또는 기능화를 더이상 잠재적으로 방해하지 않는다.
웨이퍼 접착 용매 170(용해된 웨이퍼 접착제 165를 갖는다), 또는 아래에 논의되는 기타 용매, 용액 또는 기타 액체들 중의 임의의 것의 제거는 임의의 각종 방법들로 달성될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 접착 용매 170 또는 기타 액체들은 진공, 흡기, 흡인, 펌핑 등에 의해 예를 들면 피펫을 통해 제거될 수 있다. 또한, 예를 들면, 웨이퍼 접착 용매 170 또는 기타 액체들은 다이오드 100 내지 100L과 웨이퍼 접착 용매 170(또는 기타 액체들)의 혼합물을 예를 들면 적절한 개구부 또는 공극 크기를 갖는 스크린 또는 다공성 실리콘 멤브레인을 사용하여 여과함으로써 제거될 수 있다. 또한, 당해 다이오드 잉크(및 아래에 논의되는 유전 잉크)에 사용되는 각종 유체들은 모두 약 10㎛ 초과의 입자를 제거하기 위해 여과된다는 것을 언급해야 한다.
다이오드 잉크 실시예 1:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
용매
를 포함하는 조성물.
실질적으로 웨이퍼 접착 용매 170을 모두 또는 대부분 제거한다. 예시적 양태에서, 예를 들면, 용매, 더욱 특히 이소프로필 알코올("IPA")과 같은 극성 용매를 웨이퍼 접착 용매 170과 다이오드 100 내지 100L의 혼합물에 첨가한 다음, IPA, 웨이퍼 접착 용매 170 및 다이오드 100 내지 100L의 혼합물을 일반적으로 실온에서(더 높은 온도가 동등하게 사용될 수 있다) 약 5 내지 15분 동안 진탕시키고, 이어서 상기 다이오드 100 내지 100L을 접시 175의 바닥에 재차 침전시키고, IPA와 웨이퍼 접착 용매 170의 혼합물의 일부를 제거한다. 추가의 IPA를 첨가하고(120 내지 140㎖), 상기 공정을 2회 이상 반복하고, 즉, IPA, 웨이퍼 접착 용매 170 및 다이오드 100 내지 100L의 혼합물을 일반적으로 실온에서 약 5 내지 15분 동안 진탕시킨 다음, 상기 다이오드 100 내지 100L을 접시 175의 바닥에 재차 침전시키고, IPA와 웨이퍼 접착 용매 170의 혼합물의 일부를 제거하고, 추가의 IPA를 첨가한다. 예시적 양태에서, 수득된 혼합물은 4인치 웨이퍼로부터 대략 9백만 내지 천만개의 다이오드 100 내지 100L(4인치 웨이퍼 150당 대략 970만개의 다이오드 100 내지 100L)을 갖는 약 100 내지 110㎖의 IPA이고, 이것을 이어서 PTFE 병과 같은 또 다른 더 큰 용기로 옮기는데, 이것은 예를 들면 추가의 IPA에 의한 상기 병 내의 다이오드들의 추가의 세척을 포함할 수 있다. 하나 이상의 용매, 예를 들면 비제한적으로, 물; 알코올, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, N-프로판올("NPA")(1-프로판올, 2-프로판올(IPA), 1-메톡시-2-프로판올을 포함), 부탄올(1-부탄올, 2-부탄올(이소부탄올)을 포함), 펜탄올(1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올을 포함), 옥탄올, N-옥탄올(1-옥탄올, 2-옥탄올, 3-옥탄올을 포함), 테트라하이드로푸르푸릴 알코올(THFA), 사이클로헥산올, 테르피네올; 에테르, 예를 들면, 메틸 에틸 에테르, 디에틸 에테르, 에틸 프로필 에테르, 및 폴리에테르; 에스테르, 예를 들면, 에틸 아세테이트, 디메틸 아디페이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 석시네이트, 글리세린 아세테이트; 글리콜, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트; 카보네이트, 예를 들면, 프로필렌 카보네이트; 글리세롤, 예를 들면, 글리세린; 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란(THF), 디메틸 포름아미드(DMF), N-메틸 포름아미드(NMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO); 및 이들의 혼합물이 동등하게 사용될 수 있다. 다이오드 100 내지 100L과 용매(예: IPA)의 수득된 혼합물은 상기 실시예 1로서의 다이오드 잉크의 제1 실시예이고, 예를 들면, 후속의 변형 또는 인쇄에서의 용도를 위한 독립형 조성물로서 제공될 수 있다. 아래에 논의되는 기타 예시적 양태들에서, 다이오드 100 내지 100L과 용매(예: IPA)의 수득된 혼합물은 후술되는 바와 같이 추가로 변형되어 인쇄용 다이오드 잉크를 형성하는 중간체 혼합물이다.
각종 예시적 양태들에서, 제1(또는 제2) 용매의 선택은 적어도 2가지 특징 또는 특성에 기초한다. 상기 용매의 제1 특성은 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 수지 또는 메틸셀룰로스 수지와 같은 점도 조절제 또는 접착성 점도 조절제에 용해되거나 가용화시키는 능력이다. 제2 특성 또는 특징은 이의 증발율인데, 이것은 상기 다이오드 잉크의 (스크린 인쇄를 위한) 충분한 스크린 체류를 허용하기 위해 또는 기타 인쇄 파라미터들을 만족시키기 위해 충분히 느려야 한다. 각종 예시적 양태들에서, 예시적 증발율은 1 미만(< 1, 부틸 아세테이트와 비교되는 상대 속도임), 또는 더욱 구체적으로는 0.0001 내지 0.9999이다.
다이오드 잉크 실시예 2:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
점도 조절제
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 3:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
용매화제
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 4:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
습윤화 용매
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 5:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매; 및
점도 조절제
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 6:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매; 및
접착성 점도 조절제
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 7:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매; 및
점도 조절제
를 포함하는 조성물.
여기서, 상기 조성물은 습윤시에는 불투명하고 건조시에는 거의 광학 투과성이거나 또는 투명하다.
다이오드 잉크 실시예 8:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
제1 극성 용매;
점도 조절제; 및
제2 비극성 용매(또는 재습윤화제)
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 9:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L(상기 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L 중의 각각의 다이오드는 임의의 치수가 450㎛ 미만의 크기를 갖는다); 및
용매
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 10:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
적어도 하나의 실질적으로 비-절연성인 담체 또는 용매
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 11:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매; 및
점도 조절제
를 포함하는 조성물.
여기서, 상기 조성물은 25도 초과 또는 40도 초과의 디웨팅(dewetting) 또는 접촉 각을 갖는다.
다이오드 잉크 실시예 1 내지 11을 참조로, 본 발명의 범위 내에 광범위한 예시적 다이오드 잉크 조성물들이 존재한다. 일반적으로, 실시예 1에서와 같이, 다이오드(100 내지 100L)의 액체 현탁액은 복수 개의 다이오드들(100 내지 100L) 및 제1 용매(예를 들면, 상기 논의된 IPA 또는 N-프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 디프로필렌 글리콜, 1-옥탄올(또는 더욱 일반적으로, N-옥탄올), 또는 상기 논의된 디에틸렌 글리콜)를 포함하고; 실시예 2에서와 같이, 다이오드(100 내지 100L)의 액체 현탁액은 복수 개의 다이오드들(100 내지 100L) 및 점도 조절제(아래에 논의되는 것들, 이들은 실시예 6에서와 같이 접착성 점도 조절제일 수도 있다)를 포함하고; 실시예 3 및 4에서와 같이, 다이오드(100 내지 100L)의 액체 현탁액은 복수 개의 다이오드들(100 내지 100L) 및 용매화제 또는 습윤화 용매(예를 들면, 아래에 논의되는 제2 용매들 중의 하나, 예를 들면, 2염기성 에스테르)를 포함한다. 더욱 특히, 실시예 2, 5, 6, 7 및 8에서와 같이, 다이오드(100 내지 100L)의 액체 현탁액은 복수 개의 다이오드들(100 내지 100L) (및/또는 복수 개의 다이오드들(100 내지 100L) 및 제1 용매(예를 들면, N-프로판올, 1-옥탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 디프로필렌 글리콜, 테르피네올 또는 디에틸렌 글리콜)), 및 실온(약 25℃)에서 약 1,000센티포이즈(cps) 내지 25,000cps(또는 냉장 온도(예를 들면, 5 내지 10℃)에서 약 20,000cps 내지 60,000cps)의 점도를 갖는 다이오드 잉크를 제공하기 위한, 점도 조절제(또는 동등하게, 점성 화합물, 점성 시약, 점성 중합체, 점성 수지, 점성 바인더, 증점제, 및/또는 레올로지 조절제) 또는 접착성 점도 조절제(아래에 더욱 상세히 논의됨), 예를 들면 비제한적으로, 후술되는 E-10 점도 조절제를 포함한다. 상기 점도에 따라, 수득되는 조성물은 다이오드 또는 기타 2-단자 집적 회로의 액체 또는 겔 현탁액과 동등하게 지칭될 수 있고, 본 명세서에서 액체 또는 겔에 대한 임의의 언급은 기타의 것들을 의미하고 포함하는 것으로 이해될 것이다.
추가로, 당해 다이오드 잉크의 최종 점도는 일반적으로 사용되는 인쇄 공정의 타입에 따라 달라질 것이고, 실리콘 기판 105 또는 GaN 기판 105와 같은 다이오드 조성에 따라서도 달라질 수 있다. 예를 들면, 다이오드 100 내지 100L이 실리콘 기판 105를 갖는 스크린 인쇄용 다이오드 잉크는 실온에서 약 1,000센티포이즈(cps) 내지 25,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 6,000센티포이즈(cps) 내지 15,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 6,000센티포이즈(cps) 내지 15,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 8,000센티포이즈(cps) 내지 12,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 9,000센티포이즈(cps) 내지 11,000cps의 점도를 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 다이오드 100 내지 100L이 GaN 기판 105를 갖는 스크린 인쇄용 다이오드 잉크는 실온에서 약 10,000센티포이즈(cps) 내지 25,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 15,000센티포이즈(cps) 내지 22,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 17,500센티포이즈(cps) 내지 20,500cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 18,000센티포이즈(cps) 내지 20,000cps의 점도를 가질 수 있다. 또한, 예를 들면, 다이오드 100 내지 100L이 실리콘 기판 105를 갖는 플렉소그래픽 인쇄용 다이오드 잉크는 실온에서 약 1,000센티포이즈(cps) 내지 10,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 1,500센티포이즈(cps) 내지 4,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 1,700센티포이즈(cps) 내지 3,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 1,800센티포이즈(cps) 내지 2,200cps의 점도를 가질 수 있다. 또한, 예를 들면, 다이오드 100 내지 100L이 GaN 기판 105를 갖는 플렉소그래픽 인쇄용 다이오드 잉크는 실온에서 약 1,000센티포이즈(cps) 내지 10,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 2,000센티포이즈(cps) 내지 6,000cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 2,500센티포이즈(cps) 내지 4,500cps, 또는 더욱 구체적으로는 실온에서 약 2,000센티포이즈(cps) 내지 4,000cps의 점도를 가질 수 있다.
점도는 매우 다양한 방식으로 측정될 수 있다. 비교 목적을 위해, 본 명세서에서 명시되고/되거나 청구된 각종 범위의 점도는 브룩필드 점도계(미국 매사추세츠주 미들보로에 소재하는 브룩필드 엔지니어링 래보라토리스(Brookfield Engineering Laboratories)로부터 입수 가능함)를 사용하여, 약 10rpm(또는 특히, 예를 들면 비제한적으로, 냉장 유체의 경우 더욱 일반적으로는 1 내지 30rpm)의 속도로 스핀들 SC4-27을 사용하여, 약 25℃의 워터 재킷 중에서, 약 200파스칼(또는 더욱 일반적으로는 190 내지 210파스칼)의 전단 응력으로 측정되었다.
(점도 조절제로서) 하나 이상의 증점제, 예를 들면 비제한적으로, 점토, 예를 들면, 헥토라이트 점토, 가라마이트 점토, 유기-변성된 점토; 사카라이드 및 폴리사카라이드, 예를 들면, 구아 검, 크산탄 검; 셀룰로스 및 변성된 셀룰로스, 예를 들면, 하이드록시 메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 프로필 메틸셀룰로스, 메톡시 셀룰로스, 메톡시 메틸셀룰로스, 메톡시 프로필 메틸셀룰로스, 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스, 카복시 메틸셀룰로스, 하이드록시 에틸셀룰로스, 에틸 하이드록실 에틸셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에틸 에테르, 키토산; 중합체, 예를 들면, 아크릴레이트 및 (메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체; 글리콜, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트; 흄드 실리카(예를 들면, Cabosil), 실리카 분말 및 변성된 우레아, 예를 들면, BYK® 420(비와이케이 케미 게엠베하(BYK Chemie GmbH)로부터 입수 가능함); 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.　 미국 특허 출원 공보 제2003/0091647호(Lewis 등)에 기술된 바와 같은, 기타 점도 조절제들, 뿐만 아니라 점도 제어를 위한 입자 첨가물이 사용될 수 있다. 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 아세테이트(PVA), 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 부티랄(PVB); 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 2-에틸 옥사졸린을 비제한적으로 포함하는, 유전 잉크를 참조로 아래에 논의되는 기타 점도 조절제들도 사용될 수 있다.
다이오드 잉크 실시예 6을 참조로, 다이오드(100 내지 100L)의 액체 현탁액은 접착성 점도 조절제, 즉, 추가의 접착성을 갖는 상기 언급된 점도 조절제들 중의 임의의 것을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 접착성 점도 조절제는 장치(300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770) 제조(예를 들면, 인쇄) 중에 제1 도체(예를 들면, 310A) 또는 기재 305, 305A에 대한 다이오드(100 내지 100L)의 접착을 둘 다 제공하고, 이어서 장치(300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770)에서 다이오드(100 내지 100L)를 제위치에 유지시키기 위한 기반구조물(예를 들면, 중합성)(건조 또는 경화시)을 추가로 제공한다. 이러한 접착성을 제공하면서도, 이러한 점도 조절제는 다이오드(100 내지 100L), 예를 들면 단자 125 및/또는 127의 접촉부로부터 디웨팅하는 능력도 어느 정도 가져야 한다. 이러한 접착성, 점성 및 디웨팅성은 여러 가지 중에서도 메틸셀룰로스, 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지가 각종 예시적 양태들에서 사용되는 이유가 된다. 기타 적합한 점도 조절제들도 경험적으로 선택될 수 있다.
상기 점도 조절제 또는 접착성 점도 조절제의 추가의 특성들도 유용하고 본 기재내용의 범위 내에 있다. 첫째, 이러한 점도 조절제는 현탁된 다이오드(100 내지 100L)가 선택된 온도에서 침전되는 것을 방지해야 한다. 둘째, 이러한 점도 조절제는 장치(300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770) 제조 과정에서 균일한 방식으로 다이오드(100 내지 100L)를 배향시키고 다이오드(100 내지 100L)를 인쇄하는 데 도움을 주어야 한다. 셋째, 몇몇 양태들에서, 점도 조절제는 인쇄 공정 동안 다이오드(100 내지 100L)를 완충시키거나 또는 보호하는 작용도 해야 하며, 기타 양태들에서는, 인쇄 공정 동안 다이오드 100 내지 100L을 보호하는 작용을 하는 유리 비드와 같은 불활성 입자들을 첨가한다(아래에 논의되는 다이오드 잉크 실시예 17 내지 19).
다이오드 잉크 실시예 3, 4 및 8을 참조로, 다이오드(100 내지 100L)의 액체 현탁액은 제2 용매(실시예 8) 또는 용매화제(실시예 3) 또는 습윤화 용매(실시예 4)를 추가로 포함할 수 있고, 다수의 실시예가 아래에 더욱 상세히 논의된다. 이러한 (제1 또는 제2) 용매는 (도 83에 예시된 바와 같이, 상기 기판 105, 쓰루 비아 구조물(131, 133, 134), 및/또는 제2의, 배면 금속 층 122를 통한) 제1 도체(예를 들면, 310A, 이것은 은 잉크, 탄소 잉크 또는 은 잉크와 탄소 잉크의 혼합물과 같은 전도성 중합체로 구성될 수 있다)와 다이오드 100 내지 100L 사이의 옴 접촉, 및 후속 디바이스 제조 과정에서의 다이오드 잉크의 인쇄 및 건조를 용이하게 하기 위한, 습윤제(동등하게 용매화제) 또는 재습윤제, 예를 들면 하나 이상의 2염기성 에스테르를 비제한적으로 포함하는 비극성 수지 용매로서 선택된다. 예를 들면, 다이오드 잉크가 제1 도체 310 위에 인쇄되는 경우, 습윤제 또는 용매화제는 제1 도체 310을 부분적으로 용해시키고; 상기 습윤제 또는 용매화제가 후속적으로 소멸될 때, 제1 도체 310이 다시 강화되고 다이오드(100 내지 100L)와의 접촉을 형성한다.
다이오드(100 내지 100L)의 액체 또는 겔 현탁액의 잔여물은 일반적으로 또 다른 제3 용매, 예를 들면 탈이온수이고, 본 명세서에서 기술되는 모든 비율은 다이오드(100 내지 100L)의 액체 또는 겔 현탁액의 잔여물이 이러한 제3 용매(예: 물)인 것으로 가정한 것이며, 기술된 모든 비율은 부피 또는 몇몇 기타 척도가 아닌 중량을 기준으로 한다. 또한, 각종 다이오드 잉크 현탁액은, 임의의 특정 조성의 공기 또는 기타 함유되거나 여과된 환경을 필요로 하지 않으면서, 통상적인 대기 구성에서 모두 혼합될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
용매 선택은 용매의 극성에도 기초할 수 있다. 예시적 양태에서, 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770 제조 동안 다이오드(100 내지 100L)와 기타 도체(예를 들면, 310)의 디웨팅을 용이하게 하면서 동시에 점도 조절제에 용해 또는 가용화될 수 있도록 하기 위해, 알코올과 같은 제1 용매는 극성 또는 친수성 용매로서 선택될 수 있다.
예시적 다이오드 잉크의 또 다른 유용한 특성은 실시예 7에 의해 예시된다. 이 예시적 양태에 대해, 다이오드 잉크는 정합(registration)과 같은 각종 인쇄 공정에 도움이 되도록 인쇄 과정에서 습윤시에 불투명할 수 있다. 그러나, 건조되거나 경화된 경우, 건조되거나 경화된 다이오드 잉크는, 예를 들면 실질적으로 다이오드(100 내지 100L)에 의해 발생되는 가시광의 발광을 간섭하지 않도록 하기 위해, 선택된 파장에서 실질적으로 광학 투과성이거나 또는 투명하다. 그러나, 기타 예시적 양태들에서, 다이오드 잉크는 또한 실질적으로 광학 투과성이거나 투명할 수 있다.
예시적 다이오드 잉크를 확인하는 또 다른 방법은 실시예 9에 예시된 바와 같이 다이오드(100 내지 100L)의 크기에 기초하고, 여기서, 상기 다이오드 100 내지 100L은 일반적으로 치수가 약 450㎛ 미만, 더욱 구체적으로는 임의의 치수가 약 200㎛ 미만, 더욱 구체적으로는 임의의 치수가 약 100㎛ 미만, 더욱 구체적으로는 임의의 치수가 50㎛ 미만, 더욱 구체적으로는 임의의 치수가 30㎛ 미만이다. 도시된 예시적 양태들에서, 다이오드 100 내지 100L은 일반적으로 폭 약 10 내지 50㎛, 또는 더욱 구체적으로는 폭 약 20 내지 30㎛, 및 높이 약 5 내지 25㎛, 또는 직경(정점 대 정점이 아니라 면 대 면으로 측정됨) 약 25 내지 28㎛ 및 높이 8 내지 15㎛ 또는 높이 9 내지 12㎛이다. 몇몇 예시적 양태들에서, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B를 제외한 다이오드 100 내지 100L의 높이(즉, GaN 헤테로구조물을 포함하는 측면 121의 높이)는 약 5 내지 15㎛, 또는 더욱 구체적으로는 7 내지 12㎛, 또는 더욱 구체적으로는 8 내지 11㎛, 또는 더욱 구체적으로는 9 내지 10㎛, 또는 더욱 구체적으로는 10 내지 30㎛ 미만이고, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B의 높이는 일반적으로 약 3 내지 7㎛이다.
기타 예시적 양태들에서, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B 및 배면 금속 122를 제외한 다이오드(예를 들면, 100L)의 높이(즉, GaN 헤테로구조물을 포함하는 측면 121의 높이)는 약 10㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 8㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 2 내지 6㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 3 내지 5㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 4.5㎛이고, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B의 높이는 일반적으로 약 3 내지 7㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 5 내지 7㎛이고, 다이오드 100L의 전체 높이는 약 15㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 12㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 9 내지 11㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 10 내지 11㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 10.5㎛이다.
기타 예시적 양태들에서, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B 및 배면 금속 122를 제외한 다이오드(예를 들면, 100K)의 높이(즉, GaN 헤테로구조물을 포함하는 측면 121의 높이)는 약 10㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 8㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 2 내지 6㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 2 내지 4㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 3.0㎛이고, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B 및 배면 금속 122의 높이는 일반적으로 약 3 내지 7㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 4 내지 6㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 5㎛이고, 다이오드 100K의 전체 높이는 약 15㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 14㎛ 미만, 또는 더욱 구체적으로는 약 12 내지 14㎛, 또는 더욱 구체적으로는 약 13㎛이다. 기타 예시적 양태들에서, 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 배면 금속 122의 높이를 포함하지 않지만 금속 층 120B를 포함하는 다이오드 100K의 높이는 약 5 내지 10㎛이다.
당해 다이오드 잉크는 실시예 10에 예시된 바와 같이 이의 전기 특성에 의해서도 확인될 수 있다. 이 예시적 양태에서, 다이오드(100 내지 100L)은 예를 들면 절연 바인더와 대조적으로 적어도 하나의 실질적으로 비-절연 담체 또는 용매에 현탁된다.
당해 다이오드 잉크는 실시예 11에 예시된 바와 같이 이의 표면 특성에 의해서도 확인될 수 있다. 이 예시적 양태에서, 다이오드 잉크는 측정에 사용되는 기판의 표면 에너지(예를 들면, 34 내지 42다인)에 따라, 25도 초과 또는 40도 초과의 디웨팅 또는 접촉 각을 갖는다.
다이오드 잉크 실시예 12:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 테르피네올 또는 디에틸렌 글리콜, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 및/또는 사이클로헥산올, 또는 이들의 혼합물을 약 5% 내지 50% 포함하는 제1 용매;
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 0.75% 내지 5.0% 포함하는 점도 조절제;
2염기성 에스테르와 같은 비극성 수지 용매를 약 0.5% 내지 10% 포함하는 제2 용매(또는 재습윤제); 및
물과 같은 제3 용매를 포함하는 잔여량
을 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 13:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 테르피네올 또는 디에틸렌 글리콜, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 및/또는 사이클로헥산올, 또는 이들의 혼합물을 약 15% 내지 40% 포함하는 제1 용매;
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 1.25% 내지 2.5% 포함하는 점도 조절제;
2염기성 에스테르와 같은 비극성 수지 용매를 약 0.5% 내지 10% 포함하는 제2 용매(또는 재습윤제); 및
물과 같은 제3 용매를 포함하는 잔여량
을 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 14:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 테르피네올 또는 디에틸렌 글리콜, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 및/또는 사이클로헥산올 또는 이들의 혼합물을 약 17.5% 내지 22.5% 포함하는 제1 용매;
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 1.5% 내지 2.25% 포함하는 점도 조절제;
적어도 하나의 2염기성 에스테르를 약 0.0% 내지 6.0% 포함하는 제2 용매(또는 재습윤제); 및
물과 같은 제3 용매를 포함하는 잔여량
을 포함하는 조성물(여기서, 상기 조성물의 점도는 실질적으로 25℃에서 약 5,000cps 내지 약 20,000cps임).
다이오드 잉크 실시예 15:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 테르피네올 또는 디에틸렌 글리콜, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 및/또는 사이클로헥산올, 또는 이들의 혼합물을 약 20% 내지 40% 포함하는 제1 용매;
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 1.25% 내지 1.75% 포함하는 점도 조절제;
적어도 하나의 2염기성 에스테르를 약 0% 내지 6.0% 포함하는 제2 용매(또는 재습윤제); 및
물과 같은 제3 용매를 포함하는 잔여량
을 포함하는 조성물(여기서, 상기 조성물의 점도는 실질적으로 25℃에서 약 1,000cps 내지 약 5,000cps임).
다이오드 잉크 실시예 16:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매; 및
점도 조절제
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 17:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매;
점도 조절제; 및
적어도 하나의 기계적 안정제 또는 스페이서(spacer)
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 18:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매;
점도 조절제; 및
약 10 내지 50㎛의 크기 범위를 갖는 복수 개의 불활성 입자들
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 19:
약 20 내지 30㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 약 9 내지 15㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
용매;
점도 조절제; 및
약 15 내지 약 25㎛의 크기 범위를 갖는 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 20:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
알코올을 포함하는 제1 용매;
글리콜을 포함하는 제2 용매;
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 0.10% 내지 2.5% 포함하는 점도 조절제; 및
약 10 내지 약 50㎛의 크기 범위를 갖는 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 21:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
적어도 제1 용매 및 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매의 혼합물(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 2개의 용매를 약 15% 내지 99.99% 포함); 및
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 0.10% 내지 2.5% 포함하는 점도 조절제
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 22:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
적어도 제1 용매 및 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매의 혼합물(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 2개의 용매를 약 15% 내지 99.99% 포함);
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 0.10% 내지 2.5% 포함하는 점도 조절제;
약 10 내지 약 50㎛의 크기 범위를 갖는 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들 약 0.01% 내지 2.5%
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 23:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
적어도 제1 용매 및 상기 제1 용매와 상이한 제2 용매의 혼합물(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 2개의 용매를 약 15% 내지 50.0% 포함);
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 1.0% 내지 2.5% 포함하는 점도 조절제;
약 10 내지 약 50㎛의 크기 범위를 갖는 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들 약 0.01% 내지 2.5%; 및
물과 같은 제3 용매를 포함하는 잔여량
을 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 24:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 15% 내지 40% 포함하는 제1 용매;
상기 제1 용매와 상이한 제2 용매(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 2% 내지 10% 포함);
상기 제1 및 제2 용매와 상이한 제3 용매(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 0.01% 내지 2.5% 포함);
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 1.0% 내지 2.5% 포함하는 점도 조절제; 및
물과 같은 제3 용매를 포함하는 잔여량
을 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 25:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 15% 내지 30% 포함하는 제1 용매;
상기 제1 용매와 상이한 제2 용매(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 3% 내지 8% 포함);
상기 제1 및 제2 용매와 상이한 제3 용매(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 0.01% 내지 2.5% 포함);
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 1.25% 내지 2.5% 포함하는 점도 조절제;
약 10 내지 약 50㎛의 크기 범위를 갖는 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들 약 0.01% 내지 2.5%; 및
물과 같은 제3 용매 잔여량
을 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 26:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 40% 내지 60% 포함하는 제1 용매;
상기 제1 용매와 상이한 제2 용매(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, N-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 40% 내지 60% 포함); 및
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 0.10% 내지 1.25% 포함하는 점도 조절제
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 27:
약 10 내지 50㎛의 직경(폭 및/또는 길이) 및 5 내지 25㎛의 높이를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 40% 내지 60% 포함하는 제1 용매;
상기 제1 용매와 상이한 제2 용매(N-프로판올, 이소프로판올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-옥탄올, 에탄올, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 약 40% 내지 60% 포함);
메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지, 또는 이들의 혼합물을 약 0.10% 내지 1.25% 포함하는 점도 조절제; 및
약 10 내지 50㎛의 크기 범위를 갖는 거의 광학적으로 투명하고 화학적으로 불활성인 복수 개의 입자들 약 0.01% 내지 2.5%
를 포함하는 조성물.
다이오드 잉크 실시예 12 내지 27을 참조로, 예시적 양태에서, 제1 용매로서 또 다른 알코올, N-프로판올("NPA")(및/또는 N-옥탄올(예를 들면, 1-옥탄올(또는 임의의 각종 2차 또는 3차 옥탄올 이성체들), 1-메톡시-2-프로판올, 테르피네올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 또는 사이클로헥산올)이 실질적으로 모든 또는 대부분의 상기 IPA를 대체한다. 일반적으로 또는 대부분 용기 바닥에 침전된 다이오드 100 내지 100L의 경우, IPA를 제거하고, NPA를 첨가하고, IPA, NPA 및 다이오드 100 내지 100L의 혼합물을 실온에서 진탕시키거나 혼합한 다음, 다이오드 100 내지 100L을 용기 바닥에 재차 침전시키고, IPA 및 NPA의 혼합물의 일부를 제거하고, 추가의 NPA(약 120 내지 140㎖)를 첨가한다. 이러한 NPA 첨가 및 IPA와 NPA의 혼합물 제거 공정을 일반적으로 2회 반복하여, 주로 NPA, 다이오드 100 내지 100L, 미량 또는 그렇지 않으면 소량의 IPA, 및 또한 일반적으로 미량 또는 그렇지 않으면 소량의 잠재적으로 잔류하는 웨이퍼 접착제 및 웨이퍼 접착 용매 170의 혼합물이 생성된다. 예시적 양태에서, 남아있는 잔류 또는 미량의 IPA는 약 1% 미만, 더욱 일반적으로는 약 0.4%이다. 또한, 예시적 양태에서, 예시적 다이오드 잉크 내의 NPA의 최종 비율은, 존재한다면, 사용하고자 하는 인쇄 타입에 따라, 약 0.5% 내지 50%, 또는 더욱 구체적으로는 약 1.0% 내지 10%, 또는 더욱 구체적으로는 약 3% 내지 7%, 또는 기타 양태들에서, 더욱 구체적으로는 약 15% 내지 40%, 또는 더욱 구체적으로는 약 17.5% 내지 22.5%, 또는 더욱 구체적으로는 약 25% 내지 약 35%이다. 테르피네올 및/또는 디에틸렌 글리콜이 NPA와 함께 또는 대용으로 사용되는 경우, 테르피네올의 통상적 농도는 약 0.5% 내지 2.0%이고, 디에틸렌 글리콜의 통상적 농도는 약 15% 내지 25%이다. 상기 IPA, NPA, 재습윤제, 탈이온수(및 예시적 다이오드 잉크를 형성하는 데 사용되는 기타 화합물 및 혼합물)은 다이오드 100 내지 100L보다 더 크거나 동일한 규모인 입자 오염물들을 제거하기 위해 약 25㎛ 이하까지 여과될 수도 있다.
이어서, 실질적으로 NPA 또는 기타 제1 용매와 다이오드 100 내지 100L의 혼합물을 첨가하고, 점도 조절제, 예를 들면, 메톡시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지, 또는 기타 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지와 간단히 혼합하거나 교반한다. 예시적 양태에서, 더 다우 케미칼 컴퍼니(The Dow Chemical Company)(www.dow.com) 및 허큘레스 케미칼 컴퍼니, 인코포레이티드(Hercules Chemical Company, Inc.)(www.herchem.com)로부터 입수 가능한 E-3 및 E-10 메틸셀룰로스 수지를 사용하여, 예시적 다이오드 잉크에서 약 0.10% 내지 5.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.2% 내지 1.25%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.3% 내지 0.7%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.4% 내지 0.6%, 또는 더욱 구체적으로는 약 1.25% 내지 2.5%, 또는 더욱 구체적으로는 1.5% 내지 2.0%, 또는 더욱 구체적으로는 2.0% 이하의 최종 비율을 생성한다. 예시적 양태에서, 약 3.0% E-10 제형을 사용하고, 이것을 탈이온화되고 여과된 물로 희석하여, 완성된 조성물 중의 상기 최종 비율을 생성한다. 상기 논의된 것들 및 유전 잉크와 관련하여 아래에 논의되는 것들을 포함하는 기타 점도 조절제들을 동등하게 사용할 수 있다. 점도 조절제는 다이오드 100 내지 100L를 위한 충분한 점도를 제공하므로, 이들은 실질적으로 현탁액에 분산되어 유지되며 특히 냉장하에 상기 액체 또는 겔 현탁액으로부터 침전되지 않는다.
이어서, 상기 언급된 바와 같이, 제2 용매(또는 실시예 3 및 4의 경우 제1 용매), 일반적으로는 하나 이상의 2염기성 에스테르와 같은 비극성 수지 용매를 첨가할 수 있다. 예시적 양태에서, 2종의 2염기성 에스테르의 혼합물을 약 0.0% 내지 약 10%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.5% 내지 약 6.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 1.0% 내지 약 5.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 2.0% 내지 약 4.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 2.5% 내지 약 3.5%의 최종 비율에 도달하도록 사용하는데, 예를 들면, 디메틸 글루타레이트, 또는 디메틸 글루타레이트 약 2/3와 디메틸 석시네이트 약 1/3의 혼합물을 약 3.73%의 최종 비율로 사용한다(예를 들면, 각각 미국 델라웨어주 윌밍턴에 소재하는 인비스타 유에스에이(Invista USA)로부터 입수 가능한 DBE-5 또는 DBE-9를 사용하고, 이들은 또한 미량 또는 그렇지 않으면 소량의 불순물들, 예를 들면 약 0.2%의 디메틸 아디페이트 및 0.04%의 물을 갖는다). 필요할 수 있거나 요망되는 경우, 상대적 비율을 조절하고 점도를 감소시키기 위해, 탈이온수와 같은 제3 용매가 사용된다. 2염기성 에스테르 이외에도, 동등하게 사용될 수 있는 기타 제2 용매에는, 예를 들면 비제한적으로, 물; 알코올, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, N-프로판올(1-프로판올, 2-프로판올(이소프로판올), 1-메톡시-2-프로판올을 포함), 이소부탄올, 부탄올(1-부탄올, 2-부탄올을 포함), 펜탄올(1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올을 포함), N-옥탄올(1-옥탄올, 2-옥탄올, 3-옥탄올을 포함), 테트라하이드로푸르푸릴 알코올, 사이클로헥산올; 에테르, 예를 들면, 메틸 에틸 에테르, 디에틸 에테르, 에틸 프로필 에테르, 및 폴리에테르; 에틸 아세테이트, 디메틸 아디페이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(및 상기 언급된 바와 같은 디메틸 글루타레이트 및 디메틸 석시네이트)와 같은 에테르; 글리콜, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트; 카보네이트, 예를 들면, 프로필렌 카보네이트; 글리세롤, 예를 들면, 글리세린; 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란(THF), 디메틸 포름아미드(DMF), N-메틸 포름아미드(NMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO); 및 이들의 혼합물이 포함된다. 예시적 양태에서, 제1 용매의 양 대 제2 용매의 양의 몰 비는 적어도 약 2 대 1 범위, 더욱 구체적으로는 적어도 약 5 대 1 범위, 더욱 구체적으로는 적어도 약 12 대 1 범위 또는 그 이상이고; 기타 경우들에서, 상기 2종의 용매의 관능성은 예시적 양태에서 사용되는 하나의 극성 또는 비극성 용매와 함께 단일 성분으로 조합될 수 있다. 또한, 상기 논의된 2염기성 에스테르 이외에도, 예시적 용매화제, 습윤제 또는 가용화제에는, 예를 들면 비제한적으로, 또한 아래에 언급되는 바와 같이, 현탁 매질을 형성하도록 1-프로판올(또는 이소프로판올)과 함께 대략 1:8 몰 비(또는 중량으로 22:78)로 사용되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(C6H12O3)(이스트맨(Eastman)에 의해 상품명 "PM Acetate"로 판매됨), 및 각종 2염기성 에스테르, 및 이들의 혼합물, 예를 들면, 디메틸 석시네이트, 디메틸 아디페이트 및 디메틸 글루타레이트(이들은 인비스타로부터 제품명 DBE, DBE-2, DBE-3, DBE-4, DBE-5, DBE-6, DBE-9 및 DBE-IB하에 각종 혼합물로서 입수 가능함)가 포함된다. 예시적 양태에서, DBE-9가 사용되고 있다. 용매들의 몰 비는 선택된 용매들에 기초하여 달라질 것이며, 1:8 및 1:12가 통상적 비율이다.
다이오드 잉크 실시예 17 내지 20, 22, 25 및 27을 참조로, 하나 이상의 기계적 안정제 또는 스페이서, 예를 들면 화학적 불활성 입자들 및/또는 광학적으로 투명한 입자들, 예를 들면, 통상적으로 규산염 또는 붕규산염으로 구성되는 유리 비드가 비제한적으로 포함된다. 각종 예시적 양태들에서, 약 10 내지 30㎛, 또는 더욱 특히 약 12 내지 28㎛, 또는 더욱 특히 약 15 내지 25㎛의 평균 크기 또는 크기 범위를 갖는 유리 구 또는 비드가 약 0.01% 내지 2.5%, 또는 더욱 특히 약 0.05% 내지 1.0%, 또는 더욱 특히 약 0.1% 내지 0.3중량%로 사용된다. 이들 입자는, 다이오드 100 내지 100L이 초기에 비교적 얇은 막의 건조 또는 경화된 다이오드 잉크를 통해서만 제위치에 유지되기 때문에(도 89 및 90), 예를 들면 인쇄된 시트들이 인쇄 프레스에 공급되는 동안 시트 스페이서로서 작용함으로써 인쇄 공정 동안 기계적 안정성 및/또는 공간을 제공한다. 일반적으로, 불활성 입자들의 농도는 (침착 후, 당해 장치 면적의) 단위 면적당 불활성 입자들의 수가 단위 면적당 다이오드 100 내지 100L의 밀도보다 더 작도록 충분히 낮다. 상기 불활성 입자들은 기계적 안정성 및 공간을 제공하여, 전도성 층(310) 및/또는 유전 층(315)이 침착되어 있는 경우, 인쇄된 시트들이 인쇄 프레스에 공급되면서 서로 미끄러질 때 다이오드 100 내지 100L이 이탈하거나 분실되는 것을 방지하는 경향이 있기 때문에, 볼 베어링과 유사한 안정성을 제공한다. 전도성 층(310) 및/또는 유전 층(315)이 침착된 후, 다이오드 100 내지 100L은 제위치에 효과적으로 유지되거나 고정되고, 이탈할 가능성이 현저하게 줄어든다. 상기 불활성 입자들은 또한 제위치에 유지되거나 고정되지만, 완성된 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770에서 추가의 기능은 수행하지 않고, 효과적으로 전기 및 화학적으로 불활성이다. 복수 개의 불활성 입자들 292는 도 94에서 단면이 예시되어 있고, 기타 도면들에서는 별도로 예시되지 않았으나, 기타 예시된 장치들 중의 임의의 것에도 포함될 수 있다.
다이오드 잉크 실시예 20 내지 27은 각종 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770 양태들의 제조에 효과적인 다이오드 잉크 조성물들의 추가의 더욱 특정한 실시예를 제공하기 위해 예시된다. 다이오드 잉크 실시예 20 및 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스 수지와 같은 셀룰로스 또는 메틸셀룰로스 수지를 갖는 기타 실시예는 별도로 언급되지 않은 추가의 용매들, 예를 들면 물 또는 1-메톡시-2-프로판올도 비제한적으로 포함할 수 있다.
일반적으로 각종 다이오드 잉크들은 상술된 순서로 혼합되지만, 각종 제1 용매, 점도 조절제, 제2 용매, 및 제3 용매(예를 들면 물)는 기타 순서들로 첨가되거나 함께 혼합될 수도 있고, 이들 중 어느 것 및 모두는 본 기재내용의 범위 내에 있다는 것을 주목해야 한다. 예를 들면, (제3 용매로서의) 탈이온수를 먼저 첨가한 다음, 1-프로판올 및 DBE-9, 이어서 점도 조절제, 및 이어서 상대 비율 및 점도를 조절하기 위해 요구될 수 있는 경우 예를 들어 추가의 물도 첨가할 수 있다.
이어서, 실질적으로 제1 용매(예: NPA), 다이오드 100 내지 100L, 점도 조절제, 제2 용매, 및 (존재하는 경우) 제3 용매(예: 물)의 혼합물을, 예를 들면 상기 혼합물에 공기가 혼입되는 것을 피하기 위해 비교적 낮은 속도로 대기 분위기하에 실온에서 약 25 내지 30분 동안 임펠러 혼합기를 사용하여 혼합하거나 진탕시킨다. 예시적 양태에서, 다이오드 잉크의 최종 부피는 통상적으로 9백만 내지 천만개의 다이오드 100 내지 100L을 함유하는 (웨이퍼당) 약 1/2 내지 1ℓ이고, 다이오드 100 내지 100L의 농도는, 예를 들면 후술되는 선택된 인쇄 LED 또는 태양광발전 디바이스에 요구되는 농도에 따라, 요구되는 바와 같이 상향 또는 하향 조절될 수 있고, 상이한 타입의 인쇄 또는 상이한 타입의 다이오드 100 내지 100L에 대한 예시적 점도 범위는 상술되어 있다. NPA와 같은 제1 용매는 보존제로도 작용하고 최종 다이오드 잉크의 저장을 위해 세균 및 진균 성장을 억제하는 경향이 있다. 기타 제1 용매들을 사용하고자 하는 경우, 별도의 보존제, 억제제 또는 살진균제도 첨가될 수 있다. 예시적 양태에서, 인쇄를 위한 추가의 계면활성제 또는 소포제가 선택사항으로서 사용될 수 있지만, 적절한 기능화 및 예시적 인쇄를 위해 요구되지 않는다.
다이오드 100 내지 100L의 농도는 장치 요건에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 조명 용도의 경우, 낮은 표면 명도 램프는 다이오드 100 내지 100L의 농도 약 12,500개/㎖(㎤) 다이오드의 다이오드 잉크를 사용하여 1㎠당 약 25개의 다이오드들 100 내지 100L을 사용할 수 있다. 또 다른 예시적 양태에서, 하나의 웨이퍼 150은 약 570㎖의 다이오드 잉크에 대해 약 720만개의 다이오드 100 내지 100L을 함유할 수 있다. 각각 1㎖의 다이오드 잉크는 인쇄시 약 500㎠를 커버하는 데 사용될 수 있고, 570㎖의 다이오드 잉크는 약 28.8㎡를 커버한다. 또한, 예를 들어 매우 높은 표면 명도 램프의 경우, 1㎠당 약 100개의 다이오드들 100 내지 100L을 사용하기 위해 약 50,000개/㎖(㎤)의 다이오드 100 내지 100L 농도가 요구될 것이다.
도 75는 다이오드 잉크의 예시적 제조 방법 양태를 예시하는 순서도이고, 유용한 개요를 제공한다. 당해 방법은 시작 단계 200으로부터 출발하여, 다이오드 100 내지 100L을 웨이퍼 150, 150A로부터 이형시킨다(단계 205). 상기 논의된 바와 같이, 이 단계는 제1 다이오드 면 위의 웨이퍼를 레이저 리프트-오프를 사용하여 웨이퍼 본드 접착제로 웨이퍼 홀더에 부착시키고, 웨이퍼의 제2의, 배면을 그라인딩 및/또는 폴리싱 및/또는 에칭시켜 싱귤레이션 트렌치들을 노출시키고, 요구되거나 명시된 경우, 임의의 추가 기판 또는 GaN을 제거하고, 웨이퍼 본드 접착제를 용해시켜 IPA와 같은 용매 또는 NPA와 같은 또 다른 용매 또는 상술된 임의의 기타 용매들에 다이오드 100 내지 100L을 이형시킴을 포함한다. IPA를 사용하는 경우, 당해 방법은 다이오드 100 내지 100L을 NPA와 같은 (제1) 용매로 옮기는 임의의 단계 210을 포함한다. 이어서, 당해 방법은 제1 용매 중의 다이오드 100 내지 100L을 메틸셀룰로스와 같은 점도 조절제에 첨가하고(단계 215), 하나 이상의 제2 용매들, 예를 들면 1종 또는 2종의 2염기성 에스테르, 예를 들면 디메틸 글루타레이트 및/또는 디메틸 석시네이트를 첨가한다(단계 220). 탈이온수와 같은 제3 용매를 사용하여 임의의 중량비를 조절할 수 있다(단계 225). 이어서, 단계 230에서, 당해 방법은 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L, 제1 용매, 점도 조절제, 제2 용매(및 복수 개의 화학적 및 전기적 불활성 입자들, 예를 들면, 유리 비드) 및 임의의 추가 탈이온수를 대기 분위기하에 실온(약 25℃)에서 약 25 내지 30분 동안 혼합하고, 최종 점도는 약 1,000cps 내지 약 25,000cps이다. 이후 당해 방법은 종료될 수 있다(반송 단계 235). 또한, 단계 215, 220, 및 225는 상술된 바와 같이 기타 순서들로 일어날 수 있고 필요한 만큼 반복될 수 있으며 임의의 추가 혼합 단계들도 사용될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도 76은 예시적 장치 300 양태의 사시도이다. 도 77은 예시적 장치 양태에 대한 제1 전도성 층의 예시적 전극 구조물을 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 78은 예시적 장치 300 양태의 (도 76의 30-30' 평면을 통한) 제1 단면도이다. 도 79는 예시적 장치 300 양태의 (도 76의 31-31' 평면을 통한) 제2 단면도이다. 도 80은 예시적 제2 장치 700 양태의 사시도이다. 도 81은 예시적 제2 장치 700 양태의 (도 80의 88-88' 평면을 통한) 제1 단면도이다. 도 82는 예시적 제2 장치 700 양태의 (도 80의 87-87' 평면을 통한) 제1 단면도이다. 도 83은 제1 도체 310A에 커플링된 예시적 다이오드 100J, 100K, 100D 및 100E의 제2 단면도이다. 도 87은 2개의 면으로부터의 발광을 제공하기 위한 예시적 제3 장치 300C 양태의 단면도이다. 도 88은 2개의 면으로부터의 발광을 제공하기 위한 예시적 제4 장치 300D 양태의 단면도이다. 도 89는 예시적 제1 장치 양태의 더욱 상세한 부분 단면도이다. 도 90은 예시적 제2 장치 양태의 더욱 상세한 부분 단면도이다. 도 91은 예시적 제5 장치 720 양태의 사시도이다. 도 92는 예시적 제5 장치 720 양태의 (도 91의 57-57' 평면을 통한) 단면도이다. 도 93은 예시적 제6 장치 730 양태의 사시도이다. 도 94는 예시적 제6 장치 730 양태의 (도 93의 58-58' 평면을 통한) 단면도이다. 도 95는 예시적 제7 장치 740 양태의 사시도이다. 도 96은 예시적 제7 장치 740 양태의 (도 95의 59-59' 평면을 통한) 단면도이다. 도 97은 예시적 제8 장치 750 양태의 사시도이다. 도 98은 예시적 제8 장치 750 양태의 (도 97의 61-61' 평면을 통한) 단면도이다. 도 99는 예시적 장치 양태에 대한 제1 전도성 층의 예시적 제2 전극 구조물을 도시한 평면(또는 상면)도이다. 도 101은 통상적으로 도 100에 예시된 시스템 800, 810 양태와 함께 사용되는, 예시적 제9 및 제10 장치 760, 770 양태의 평면(또는 상면)도이다. 도 102는 예시적 제9 장치 760 양태의 (도 101의 63-63' 평면을 통한) 단면도이다. 도 103은 예시적 제10 장치 770 양태의 (도 101의 63-63' 평면을 통한) 단면도이다. 도 109는 발광하는 여자된 예시적 장치 300A 양태의 사진이다.
도 76 내지 79를 참조로, 장치 300에서, 하나 이상의 제1 도체들 310은 제1 면 위의 기재 305 위에 침착되고, 이어서 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K(상기 제2 단자 127을 상기 도체 310에 커플링시킴), 유전 층 315, 제2 도체(들) 320(일반적으로 상기 제1 단자들에 커플링시키는 투명 도체들), 임의로 이어서 안정화 층 335, 발광(또는 광 방출) 층 325, 및 보호층 또는 피복물 330이 침착된다. 이 장치 300 양태에서, 광학적 불투명 기재 305 및 제1 도체(들) 310이 사용된 경우에는, 광이 주로 당해 장치 300의 상부 제1 면을 통해 발광되거나 흡수되고, 광학 투과성 기재 305 및 제1 도체(들) 310이 사용된 경우에는, 특히 제1 또는 제2 배향을 갖는 다이오드 100 내지 100K를 여자시키기 위해 AC 전압으로 여자시켰다면, 광이 당해 장치 300의 면들 둘 다로부터 발광되거나 흡수된다.
도 80 내지 83을 참조로, 장치 700에서, 복수 개의 다이오드들 100L은 기재 305(이것은 광학 투과성이고, 따라서 본 명세서에서 기재 305A라고 지칭됨)의 제1 면 위에 침착되고, 이어서 하나 이상의 제1 도체들 310(상기 제2 단자 127을 상기 도체 310에 커플링시킴), 유전 층 315, 제2 도체(들) 320(상기 제1 단자들에 커플링시킴)(이것은 광학 투과성일 수 있거나 광학 투과성일 수 없음), 및 임의로 이어서 안정화 층 335 및 보호층 또는 피복물 330이 침착된다. 임의의 발광(또는 광 방출) 층 325가, 상기 기재 305의 제1 면 위의 침착 단계들 중의 임의의 것 이전 또는 이후에, 임의의 기타 보호층 또는 피복물 330과 함께 상기 기재 305의 제2 면에 도포될 수 있다. 이 장치 700 양태에서, 하나 이상의 광학적 불투명 제2 도체 320이 사용된 경우에는, 광이 주로 상기 제2 면 위의 당해 장치 700의 기재 305A를 통해 발광되거나 흡수되고, 하나 이상의 광학 투과성 제2 도체 320이 사용된 경우에는, 광이 당해 장치 700의 면들 둘 다에서 발광되거나 흡수된다.
상기 각종 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770 양태는 LED-기반 조명 또는 기타 루미네어(luminaire)의 플렉시블 시트로서 인쇄될 수 있는데, 예를 들면, 이들은 건축학적 형상, 기타 예술적 또는 공상적 디자인의 폴딩 및 크리싱된 오리가미 형상, 에디슨 전구 형상, 형광 전구 형상, 샹들리에 형상을 비제한적으로 포함하는 임의의 종류의 각종 형태 및 디자인들 중의 임의의 것으로 컬링(curled), 폴딩(folded), 트위스팅(twisted), 스파이럴링(spiraled), 플래트닝(flattened), 노팅(knotted), 크리싱(creased), 및 그렇지 않으면 성형될 수 있으며, 이러한 컬링 및 폴딩된 에디슨 전구 형상 하나가 시스템 800, 810으로서 도 100에 예시되어 있다. 각종 장치 300, 700 양태는 또한 수득된 디바이스의 면들 둘 다로부터 발광되거나 흡수되는 광을 갖기 위해, 각종 방식들, 예를 들면, 백-투-백(back-to-back)으로 조합될 수 있다. 예를 들면 비제한적으로, 2개의 장치 300을 각각의 기판 305의 제2 면 위에 백-투-백으로 조합하여 장치 300C 양태를 형성할 수 있거나, 장치 300을 기판 305의 면들 둘 다의 위에 인쇄하여 장치 300D 양태를 형성할 수 있고, 이들은 각각 도 87 및 88에 단면도로 예시되어 있다. 또한, 예를 들면 비제한적으로, 별도로 예시하지 않았으나, 2개의 장치 700을 또한 비-기판 305, 제1 면 위에 백-투-백으로 조합시켜, 수득된 디바이스의 면들 둘 다로부터의 발광을 제공할 수도 있다.
도 91 및 92를 참조로, 장치 720에서, 제1 도체 310은 제1 면 위의 기재 305 위에 하나 이상의 층으로서 침착되고, 이어서 상기 도체 310에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322A가 침착되고, 이어서 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K(상기 제2 단자 127을 상기 도체 310에 커플링시킴), 유전 층 315, 또한 하나 이상의 층으로서 침착된 제2 도체 320(일반적으로 상기 제1 단자들에 커플링시키는 투명 도체들)이 침착되고, 이어서 상기 도체 320에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322B가 침착되고, 임의로 이어서 안정화 층 335, 발광(또는 광 방출) 층 325, 및 보호층 또는 피복물 330이 침착된다. 이 장치 300 양태에서, 광은 주로 당해 장치 720의 상부 제1 면을 통해 발광되거나 흡수되고, 광학 투과성 기재 305 및 제1 도체 310이 사용된 경우에는, 특히 AC 전압으로 여자되었다면, 광이 당해 장치 720의 면들 둘 다로부터 발광되거나 흡수된다.
도 93 및 94를 참조로, 장치 730에서, 실질적으로 광학 투과성 제1 도체 310은 제1 면 위의 광학 투과성 기재 305A 위에 하나 이상의 층으로서 침착되고, 이어서 상기 도체 310에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322A가 침착되고, 이어서 복수 개의 불활성 입자들 292를 갖는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K(상기 제2 단자 127을 상기 도체 310에 커플링시킴), 유전 층 315, 또한 하나 이상의 층으로서 침착된 제2 도체 320(일반적으로 상기 제1 단자들에 커플링시키는 투명 도체들)이 침착되고, 이어서 상기 도체 320에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322B가 침착되고, 임의로 이어서 안정화 층 335, 제1 발광(또는 광 방출) 층 325, 및 보호층 또는 피복물 330이 침착되고, 이어서 상기 기재 305A의 제2 면 위에 제2 발광(또는 광 방출) 층 325, 및 보호층 또는 피복물 330이 침착된다. 이 장치 730 양태에서, 광은 당해 장치 730의 상부 제1 면 및 저부 제2 면을 통해 발광되거나 흡수된다. 추가로, 상기 제2 발광(또는 광 방출) 층 325의 사용은 또한 상기 제2 면을 통해 발광된 광의 파장을 이동시킬 수 있다(추가로, 상기 제1 발광(또는 광 방출) 층 325는 상기 제1 면을 통해 발광된 광의 스펙트럼을 이동시킴).
도 95 및 96를 참조로, 장치 740에서, 복수 개의 다이오드들 100L은 기재 305(이것은 광학 투과성이고, 본 명세서에서 기재 305A라고도 지칭됨)의 제1 면 위에 침착되고, 이어서 제1 도체 310이 하나 이상의 층(상기 도체 310을 상기 제2 단자 127에 커플링시킴)으로서 침착되고, 이어서 상기 도체 310에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322A, 유전 층 315, 또한 하나 이상의 층으로서 침착된 제2 도체 320(상기 제1 단자들에 커플링시킴)이 침착되고, 이어서 상기 도체 320에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322B가 침착되고, 임의로 이어서 안정화 층 335 및 보호층 또는 피복물 330이 침착된다. 임의의 발광(또는 광 방출) 층 325가, 상기 기재 305의 제1 면 위의 침착 단계들 중의 임의의 것 이전 또는 이후에, 임의의 기타 보호층 또는 피복물 330과 함께 상기 기재 305의 제2 면에 도포될 수 있다. 이 장치 740 양태에서, 광은 주로 상기 제2 면 위의 장치 740의 기재 305A를 통해 발광되거나 흡수되고(또한 상기 제1 발광(또는 광 방출) 층 325로부터의 파장의 임의의 이동을 갖는다), 하나 이상의 광학 투과성 제2 도체 320이 사용된 경우에는, 광이 당해 장치 740의 면들 둘 다에서 발광되거나 흡수된다.
도 97 및 98을 참조로, 장치 750에서, 복수 개의 다이오드들 100L은 기재 305(이것은 광학 투과성이고, 본 명세서에서 기재 305A라고도 지칭됨)의 제1 면 위에 침착되고, 이어서 제1 도체 310이 하나 이상의 층(상기 도체 310을 상기 제2 단자 127에 커플링시킴)으로서 침착되고, 이어서 상기 도체 310에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322A, 유전 층 315, 또한 하나 이상의 층으로서 침착된 실질적으로 광학 투과성 제2 도체 320(상기 제1 단자들에 커플링시킴)이 침착되고, 이어서 상기 도체 320에 커플링시키기 위한 탄소 접촉부 322B, 및 임의로 이어서 안정화 층 335, 임의의 제1 발광(또는 광 방출) 층 325, 및 보호층 또는 피복물 330이 침착된다. 임의의 제2 발광(또는 광 방출) 층 325가, 상기 기재 305의 제1 면 위의 침착 단계들 중의 임의의 것 이전 또는 이후에, 임의의 기타 보호층 또는 피복물 330과 함께 상기 기재 305A의 제2 면에 도포될 수 있다. 이 장치 750 양태에서, 광은 당해 장치 750의 상부 제1 면 및 저부 제2 면 둘 다를 통해 발광되거나 흡수되고, 또한 상기 제1 및 제2 발광(또는 광 방출) 층 325로부터의 파장의 임의의 이동을 갖는다.
장치 760 및 770은 도 100 내지 103을 참조로 아래에 더욱 상세히 기술될 것이며, 이들은 또한 통상적으로 하나 이상의 층으로서 침착되는 제3 도체 312를 사용한다는 점에서 기타 예시된 장치들과 상이하다. 추가로, 장치 770은 또한 아래에 더욱 상세히 논의되는 장벽 층 318의 사용을 예시한다.
상기 언급된 바와 같이, 당해 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770은 기재 305 위에 복수 개의 층을 침착(예를 들면, 인쇄)시킴으로써, 즉, 장치 300, 720, 730, 750의 경우, 하나 이상의 제1 도체들 310을 층 또는 복수 개의 도체 310으로서 상기 기재 305 위에 침착시키고, 이어서 다이오드 100 내지 100L을 (약 18 내지 20㎛ 또는 그 이상의 습윤 막 두께로) 액체 또는 겔 현탁액으로서 침착시키고(즉, 다이오드 잉크), 상기 현탁액의 액체/겔 부분을 증발시키거나 또는 분산시키고, 장치 700, 740, 750의 경우, 다이오드 100 내지 100L을 (약 18 내지 20㎛ 또는 그 이상의 습윤 막 두께로) 액체 또는 겔 현탁액으로서 광학 투과성 기재 305A의 제1 면 위에 침착시키고(즉, 다이오드 잉크), 상기 현탁액의 액체/겔 부분을 증발시키거나 또는 분산시킨 다음, 하나 이상의 제1 도체들 310을 침착시킴으로써 형성된다.
다이오드 100 내지 100L의 액체 또는 겔 현탁액이 건조 또는 경화될 때, 상기 다이오드 잉크의 성분들(특히, 상기 언급된 바와 같은 점도 조절제 또는 접착성 점도 조절제)은 다이오드 100 내지 100L 둘레에, 도 89 및 90에서 막 295로서 예시된 비교적 얇은 막, 피복물, 격자 또는 메쉬를, 사용된 점도 조절제의 농도에 따라 통상적으로 약 50nm 내지 약 300nm 두께(완전히 경화 또는 건조되었을 때)(예를 들면, 낮은 농도의 점도 조절제의 경우 약 50 내지 100nm, 그리고 높은 농도의 점도 조절제의 경우 약 200 내지 300nm)로 형성하여, 이들을 기재 305 또는 제1 도체(들) 310 위의 제위치에 유지시키는 데 도움을 준다. 침착된 막 295는 도 89에 예시된 바와 같이 연속적이어서 상기 다이오드 100 내지 100L을 둘러쌀 수 있거나, 도 90에 예시된 바와 같이 불연속적이어서 틈들을 남겨두고 상기 다이오드 100 내지 100L을 단지 부분적으로만 둘러쌀 수 있다. 단자 125, 127은 통상적으로 다이오드 잉크 막 295로 피복되지만, 일반적으로는 단자 125, 127의 충분한 표면 거칠기가 존재하므로 막 295가 제1 및 제2 도체 310, 320에 대한 전기 접속의 제조를 방해하지 않는다. 막 295는 통상적으로 점도 조절제의 경화 또는 건조된 형태, 및 잠재적으로 또한 소량 또는 미량의 각종 용매들, 예를 들면, 경화 또는 건조된 다이오드 잉크 양태들을 참조로 아래에 언급되는 바와 같은 제1 또는 제2 용매를 포함한다. 또한, 아래에 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 점도 조절제는 도 103을 참조로 아래에 논의되는 장벽 층 318을 형성하는 데에도 사용될 수 있다.
장치 300의 경우, 다이오드 100 내지 100K는 하나 이상의 제1 도체들 310A에 물리적 및 전기적으로 커플링되고, 장치 700의 경우, 다이오드 100K는 기재 305에 물리적으로 커플링되고, 후속적으로 하나 이상의 제1 도체들 310에 커플링되고, 장치 300, 700 양태 둘 다에서, 액체 또는 겔에 임의의 배향으로 현탁된 채로 침착되기 때문에, 다이오드 100 내지 100L은 제1 배향(상단 방향에서의 제1 단자 125), 제2 배향(하단 방향에서의 제1 단자 125), 또는 가능하게는 제3 배향(제1 단자 125는 측방향임)으로 있을 수 있다. 추가로, 액체 또는 겔에 현탁된 채로 침착되기 때문에, 다이오드 100 내지 100L은 일반적으로 장치 300, 700 내에서 매우 불규칙적으로 떨어져 있다. 추가로, 상기 언급된 바와 같이, 예시적 양태들에서, 당해 다이오드 잉크는 약 10 내지 30㎛, 또는 더욱 특히 약 12 내지 28㎛, 또는 더욱 특히 약 15 내지 25㎛의 크기 범위를 갖는, 복수 개의 화학적으로 불활성인 통상적 광학 투과성 입자들, 예를 들면, 유리 비드를 포함할 수 있다.
제1 상단 배향 또는 방향에서, 도 83에 예시된 바와 같이, 제1 단자 125(다이오드 100 내지 100J에 대한 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B 또는 다이오드 100K의 금속 층 122)는 위쪽으로 배향되고, 다이오드 100 내지 100K는 제2 단자 127(이것은 다이오드 100K에 대한 금속 층 120B일 수 있다), 또는 다이오드 100J에 대해 예시된 바와 같은 배면 금속 층 122, 또는 다이오드 100D(다이오드 100J의 임의의 배면 금속 층 122 없이 구현됨)에 대해 예시된 바와 같은 중심 비아 131, 또는 주변 비아 134(별도로 예시하지 않음), 또는 다이오드 100E에 대해 예시된 바와 같은 기판 105를 통해 하나 이상의 제1 도체들 310A에 커플링된다. 제2 하단 배향 또는 방향에서, 도 78 및 79에 예시된 바와 같이, 제1 단자 125는 아래쪽으로 배향되고, 다이오드 100 내지 100K는 제1 단자 125(예를 들면, 다이오드 100 내지 100J에 대한 범프 또는 돌출 구조물을 형성하는 금속 층 120B 또는 다이오드 100K의 금속 층 122)를 통해 하나 이상의 제1 도체들 310A에 커플링되거나 커플링될 수 있다.
다이오드 100L의 경우, 다이오드 100L은 도 81 및 82에 예시된 바와 같이 제1 단자 125와 제2 단자 127이 둘 다 위쪽으로 배향되는 제1 상단 배향 또는 방향으로 배향될 수 있거나, 별도로 예시하지 않았으나, 제1 단자 125와 제2 단자 127이 둘 다 아래쪽으로 배향되는 제2 하단 배향 또는 방향으로 배향될 수 있다. 이러한 하단 배향의 경우, 제1 단자 125는 하나 이상의 제1 도체들 310과 전기적으로 접촉될 수 있는 반면, 제2 단자 127은 유전 층 135 내에 있을 가능성이 더 많고 제2 도체 320과 접촉하지 않아, 다이오드 100L은 제2 배향을 가질 때 전기적으로 절연되고 비관능성이 되고, 이것은 다수의 양태들에서 바람직할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
다이오드 100 내지 100L이 이들 사이에 중간 간격을 가지면서 임의의 360도 배향으로 액체 또는 겔에 현탁된 채 침착되어 있는 한, 기판 305A 또는 하나 이상의 제1 도체들 310 위의 정확히 어디에 어떠한 배향으로 배치될 것인지 확실하게 미리 알 수 없다(예를 들면, 최고 품질의 제조를 위한 평균 4 내지 6시그마의 비-결함율(non-defect rate) 이내). 더 정확하게는, 다이오드 100 내지 100L 서로의 간격과 다이오드 100 내지 100L의 배향(제1 상단 또는 제2 하단) 둘 다에 대한 통계적 분포들이 존재할 것이다. 매우 확실하게 말할 수 있는 것은, 액체 또는 겔에 분산되거나 현탁된 채로 침착되어 있기 때문에, 잠재적으로 수백만의 다이오드 100 내지 100L 중 적어도 하나의 다이오드 100 내지 100L은 제2 배향으로 종료된다는 것이다.
따라서, 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770에서 다이오드 100 내지 100L의 분포 및 배향은 통계적으로 기술될 수 있다. 예를 들면, 침착 전에, 임의의 특정 다이오드 100 내지 100L이 기판 305A 또는 하나 이상의 제1 도체들 310 위의 정확히 어디에 어떠한 배향으로 배치되고 제위치에 유지될 것인지 알 수 없거나 가늠할 수 없지만, 평균적으로 특정 수의 다이오드 100 내지 100L이 단위 면적당 특정 농도의 다이오드 100 내지 100L(예를 들면 비제한적으로, 25개/㎠의 다이오드 100 내지 100L)에서 특정 배향으로 존재할 것이다.
따라서, 다이오드 100 내지 100L은 효과적으로 랜덤 또는 유사-랜덤 배향으로 불규칙적 간격을 가지면서 침착된 것으로 간주될 수 있거나 침착되어 있고, 제1 배향으로 위로 향할 수 있거나(제1 단자 125 상단)(이것은 통상적으로는 (인가된 전압의 극성에 따라) 다이오드 100 내지 100J의 경우 순 바이어스 전압 방향 및 다이오드 100K의 경우 역 바이어스 방향이다), 제2 배향으로 아래를 향할 수 있다(제1 단자 125 하단)(이것은 통상적으로는 (인가된 전압의 극성에 따라) 다이오드 100 내지 100J의 경우 역 바이어스 전압 방향 및 다이오드 100K의 경우 순 바이어스 방향이다). 유사하게, 제1 배향으로 위를 향할 수 있거나(제1 및 제2 단자 125, 127 상단)(이것은 통상적으로는 다이오드 100L의 경우 순 바이어스 전압 방향이다), 또는 제2 배향으로 아래를 향할 수 있는(제1 및 제2 단자 125, 127 하단)(이것은 통상적으로는 (인가된 전압의 극성에 따라) 다이오드 100L의 경우 역 바이어스 전압 방향이다) 다이오드 100L의 경우, 상기 언급된 바와 같고 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 제2 배향으로 있는 다이오드 100L은 통상적으로 충분히 전기적으로 커플링되지 않고 비관능성이다. 또한, 다이오드 100 내지 100L을 제3 배향(다이오드 측면 121 하단 및 또 다른 다이오드 측면 121 상단)으로 침착시키거나 측방향에서 종료시키는 것도 가능하다.
유체 역학, 다이오드 잉크의 점도 또는 레올로지, 스크린 메쉬 카운트, 스크린 메쉬 개구부, 스크린 메쉬 재료(상기 스크린 메쉬 재료의 표면 에너지), 인쇄 속도, 제1 도체 310의 맞물리는 또는 빗살형 구조물의 가지(tine)들의 배향(가지들은 인쇄 프레스를 통한 기재 305의 운동 방향에 대해 수직임), 다이오드 100 내지 100L이 침착되어 있는 기재 305 또는 제1 도체(들) 310의 표면 에어지, 다이오드 100 내지 100L의 형상 및 크기, 다이오드 100 내지 100L의 인쇄 또는 침착 밀도, 다이오드 측면 121의 형상, 크기 및/또는 두께, 및 다이오드 잉크의 경화 또는 건조 전 다이오드 100 내지 100L의 액체 또는 겔 현탁액의 초음파처리 또는 기타 기계적 진동은 하나의 제1, 제2 또는 제3 배향의 또 다른 제1, 제2 또는 제3 배향에 대한 우세에 영향을 미치는 것으로 나타난다. 예를 들면, 다이오드 측면 121이 높이(또는 수직 두께, 제1 또는 제2 배향에 대해 수직임) 약 10㎛ 미만, 더욱 특히 높이 약 8㎛ 미만이어서 다이오드 100 내지 100L이 비교적 얇은 면 또는 가장자리를 갖는 경우, 제3 배향을 갖는 다이오드 100 내지 100L의 비율이 상당히 감소한다.
유사하게, 유체 역학, 더 높은 점도, 및 더 낮은 메쉬 카운트 및 상기 언급된 기타 인자들은 다이오드 100 내지 100L의 배향에 대해 어느 정도의 제어를 제공하여, 제1 또는 제2 배향에서의 다이오드 100 내지 100L의 비율을 주어진 분야에 대해 조정하거나 조절할 수 있도록 한다. 예를 들면, 상기 열거된 인자들은 제1 배향의 점유도를 증가시키도록 조절될 수 있어서, 다이오드 100 내지 100L의 80% 내지 90% 또는 그 이상의 제1 배향이 수득되도록 할 수 있다. 또한, 예를 들면, 상기 열거된 인자들은 제1 및 제2 배향의 점유도의 균형을 맞추도록 조절될 수 있어서, 다이오드 100 내지 100L의 제1 배향과 제2 배향의 대략적으로 또는 실질적으로 동등한 분포, 예를 들면, 제1 배향에서의 다이오드 100 내지 100L 40% 내지 60% 및 제2 배향에서의 다이오드 100 내지 100L 60% 내지 40%를 수득할 수 있다.
제1 상단 배향 또는 방향에서의 제1 도체 310A 또는 기재 305에 커플링된 다이오드 100 내지 100L의 비율이 상당히 높더라도, 통계적으로 적어도 하나 이상의 다이오드 100 내지 100L은 제2 하단 배향 또는 방향을 가질 가능성이 상당하고, 통계적으로 다이오드 100 내지 100L은 또한 불규칙적 간격을 나타내어, 몇몇 다이오드 100 내지 100J는 비교적 더 가깝게 떨어져 있고, 적어도 몇몇 다이오드 100 내지 100J는 훨씬 더 멀리 떨어져 있을 것이라는 것을 주목해야 한다.
또 다른 방식으로 설명하면, 인가된 전압의 극성에 따라, 상당히 높은 비율의 다이오드 100 내지 100L이 제1 순 바이어스 배향 또는 방향으로 커플링되거나 커플링될 것이지만, 통계적으로 적어도 하나 이상의 다이오드 100 내지 100L은 제2 역 바이어스 배향 또는 방향을 가질 것이다. 또한, 발광 또는 흡광 영역 140이 상이하게 배향된 경우, 인가된 전압의 극성에 따라, 제1 배향은 역 바이어스 배향을 가질 것이고, 제2 배향은 순 바이어스 배향을 가질 것이라는 것을 당해 기술분야의 숙련가들은 인식할 것이다.
예를 들어, 다이오드와 같은 전기 부재들을 선택된 허용도 수준 내에서 픽 앤 플레이스 머신(pick and place machine)을 사용하여 회로 기판 위의 소정 위치에 소정 배향으로 표면 탑재시키도록 위치시키는 통상적 전자제품 제조와는 달리, 임의의 특정한 경우, 장치 300, 700에서는 다이오드 100 내지 100L에 대한 이러한 소정의 또는 특정한 위치(x-y 평면내)와 배향(z-축)이 존재하지 않는다(즉, 적어도 하나의 다이오드 100 내지 100L은 장치 300, 700에서 제2 배향으로 존재할 것이다).
이것은, 이러한 다이오드(예를 들면, LED)가 모두 전압 레일(voltage rail)에 대해 단일 배향을 갖는, 즉, 이들의 상응하는 양극은 더 높은 전압에 커플링되고 이들의 음극은 더 낮은 전압에 커플링된 기존 장치 구조로부터 상당히 벗어나 있다. 통계적 배향의 결과로서, 제1 또는 제2 배향을 갖는 다이오드 100 내지 100L의 비율에 따라, 그리고 역 바이어스에 대한 허용도와 같은 각종 다이오드 특성에 따라, 다이오드 100 내지 100L은 전압 또는 전류의 추가 스위칭 없이 AC 또는 DC 전압 또는 전류를 사용하여 여자될 수 있다.
도 77 및 99를 참조로, 제1의 복수 개의 도체들 310이 사용될 수 있어서, 첫번째(제1) 도체 전극 또는 접촉부 310A와 두번째(제1) 도체 전극 또는 접촉부 310B의 맞물리는 또는 빗살형 전극 구조물로서 예시된 적어도 2개의 별도의 전극 구조물을 형성할 수 있다. 도 77에 예시된 바와 같이, 도체 310A 및 310B는 동일한 폭을 갖고, 도 76 및 78에서는 상이한 폭을 갖는 것으로 예시되어 있는데, 이러한 모든 변형은 본 기재내용의 범위 내에 있다. 예시적 장치 300 양태의 경우, 도 78에 예시된 바와 같이, 당해 다이오드 잉크 또는 현탁액(다이오드 100 내지 100K를 갖는다)이 도체 310A 위에 침착된다. 제2 투명 도체 320(광학 투과성, 아래에 논의됨)이 후속적으로 (아래에 논의되는 바와 같은 유전 층 위에) 침착되어 도체 310B와의 별도의 전기 접촉을 생성한다. 별도로 예시하지 않았으나, 선택사항으로서, 예시적 장치 700 양태는 이들 310A, 310B 전기 연결부를 가질 수도 있는데: 당해 다이오드 잉크 또는 현탁액(다이오드 100L을 갖는다)을 기재 305A 위에 침착시키고, 하나 이상의 도체 310A 및 310B(교차형 또는 빗살형 구조물로서)를 침착시킬 수 있고, 도체 310A 위에 유전 층 315를 침착시킬 수 있다. 광학 투과성일 필요가 없는 제2 도체 320을 후속적으로 (아래에 논의되는 바와 같은 유전 층 315 위에) 침착시키고, 또한 맞물리는 또는 빗살형 구조물을 가질 수 있어서, 장치 300에 대해 도 78에 예시된 바와 같이 도체 310B와의 별도의 전기 접촉을 생성할 수 있다. 장치 700에 대해 도 80 내지 82에 예시된 바와 같이, 또 다른 구조적 대체물을 예시하기 위해, 제2 단자 127은 하나 이상의 제1 도체들 310에 커플링되고, 제1 단자 125는 하나 이상의 제2 도체들 320에 커플링된다. 도 81 및 91 내지 98은 또한 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770 양태들 중의 임의의 것에도 적용 가능한 또 다른 구조적 선택사항을 예시하며, 여기서, 탄소 전극 322A 및 322B는 각각 제1 도체 310 및 제2 도체 320에 커플링되고, 보호용 피복물 330으로부터 연장되어, 당해 장치 300, 700에 대한 전기 연결부 또는 커플링부를 제공한다.
제1 도체 310이 도 77에 예시된 맞물리는 또는 빗살형 구조물을 갖는 경우, 제2 도체 320은 제1 도체 310B를 사용하여 여자될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 제1 도체의 맞물리는 또는 빗살형 구조물은 제1 도체 310A, 다이오드 100 내지 100L, 제2 도체 320, 및 제1 도체 310B를 통한 모든 전류 경로가 실질적으로 소정 범위 내에 있도록 전기 전류 밸런싱을 제공한다. 이것은 제2 투명 도체를 통해 전류가 진행해야 하는 거리를 최소화시킴으로써 저항 및 열 발생을 감소시키고, 일반적으로 모든 또는 대부분의 다이오드 100 내지 100L에 소정 범위의 전류 수준 내에서 병렬로 전류를 제공하는 작용을 한다.
추가로, 제1 도체 310에 대한 다수의 맞물리는 또는 빗살형 구조물은 목적하는 다수의 다이오드 100 내지 100J 순방향 전압을 갖는 전체 디바이스 전압, 예를 들면 비제한적으로, 통상의 가정용 전압을 생산하도록 연속으로 커플링될 수도 있다. 예를 들면, 도 99에 예시된 바와 같이, 제1 영역 711(병렬로 커플링된 다이오드 100 내지 100L을 갖는다)의 경우, 도체 310B는 제2 영역 712(이것은 또한 병렬로 커플링된 이의 다이오드 100 내지 100L을 갖는다)의 도체 310A와의 일체형 층으로서 커플링되거나 침착될 수 있고, 제2 영역 712(병렬로 커플링된 다이오드 100 내지 100L을 갖는다)의 경우, 도체 310B는 제3 영역 713(이것은 또한 병렬로 커플링된 이의 다이오드 100 내지 100L을 갖는다)의 도체 310A와의 일체형 층으로서 커플링되거나 침착될 수 있어서, 제1, 제2 및 제3 영역(711, 712, 713)은 연속으로 커플링되고, 이러한 영역은 각각 병렬로 커플링된 다이오드 100 내지 100L을 갖는다. 이러한 연속적 연결은 도 100 내지 103에 예시된 당해 시스템 800, 810 및 장치 760, 770 양태에도 사용된다.
또한, 도 99에 예시된 바와 같이, 맞물리는 또는 빗살형 전극 구조물들 중의 임의의 것의 여자는 각각의 가지(310A, 310B)들 모두에 커플링된 버스바 714에 전압 수준을 인가함으로써 수행될 수 있다. 상기 버스바 714는 통상적으로 비교적 낮은 시트 저항 또는 임피던스를 갖도록 사이징된다.
비교적 더 작은 영역 또는 그래픽 아트와 같은 기타 분야의 경우, 이러한 전류 밸런싱 및 임피던스 매칭(시트 저항 매칭) 구조물은 불필요하고, 도 91 내지 98, 102, 103에 예시된 층 구조물과 같은 더 간단한 구조의 제1 및 제2 도체 310, 320을 사용할 수 있다. 예를 들면, 이러한 적층 구조물은 다이오드 100 내지 100L과 합해진 제1 및 제2 도체 310, 320의 시트 저항이 제1 및 제2 도체 310, 320의 전체 저항의 비교적 또는 상대적으로 적은 비율인 경우에 사용될 수 있다. 또한, 도 102 및 103에 예시된 바와 같이, 제3 전도성 층 312는, 예를 들면 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770의 비교적 긴 스트립을 따르는 병렬 버스바 연결부를 제공하는 데에도 사용될 수 있다.
이어서, 하나 이상의 유전 층 315가 다이오드 100 내지 100L 위에 침착되는데, 제1 배향에서의 제1 단자 125 또는 제2 배향에 있을 때의 다이오드 100 내지 100K의 제2의, 배면(또는 다이오드 100L의 상기 GaN 헤테로구조물) 중의 어느 하나 또는 둘 다를, 하나 이상의 유전 층 315 위에 침착된 하나 이상의 제1 도체들 310(상기 다이오드 100 내지 100L에 커플링됨)과 하나 이상의 제2 도체들 320 사이의 전기 절연을 제공하기에 충분한 양으로 노출되도록 남겨두고, 배향에 따라, 제1 단자 125 또는 다이오드 100 내지 100K의 제2의, 배면과의 상응하는 물리적 및 전기적 접촉을 생성하는 방식으로 한다. 장치 300의 경우, 이어서 임의의 발광(또는 광 방출) 층 325에 이어, 임의의 안정화 층 335 및/또는 임의의 렌싱(lensing), 분산 또는 밀봉 층 330이 침착될 수 있다. 예를 들면, 이러한 임의의 발광(또는 광 방출) 층 325는 목적하는 색상 또는 기타 선택된 파장 범위 또는 스펙트럼을 발광하는 램프 또는 기타 장치를 제조하기 위해 스트로크 전이 인광체 층을 포함할 수 있다. 이들 각종 층, 도체 및 기타 침착된 화합물들은 아래에 더욱 상세히 논의된다. 장치 700의 경우, 렌싱, 분산 또는 밀봉 층 330은 일반적으로 제1 면 위의 하나 이상의 제2 도체들 위에 침착되고, 이어서 상기 임의의 발광(또는 광 방출) 층 325가 제2 면 위의 기판 305 위에 침착될 수 있고, 이어서 임의의 안정화 층 335 및/또는 임의의 렌싱, 분산 또는 밀봉 층 330이 침착될 수 있다. 제1 및 제2 도체 310, 320의 위치에 따라, 탄소 전극 322A, 322B가 상응하는 제1 및 제2 도체의 침착 후에 또는 렌싱, 분산 또는 밀봉 층 330의 임의의 침착 후에 도포될 수 있다. 이들 각종 층, 도체 및 기타 침착된 화합물들은 아래에 더욱 상세히 논의된다.
기재 305는, 예를 들면 비제한적으로, 플라스틱, 종이, 판지, 또는 코팅된 종이 또는 판지와 같은 임의의 적합한 재료로부터 형성되거나 포함할 수 있다. 상기 기재 305는 의도하는 용도 조건을 견디기 위한 강도를 갖는 임의의 가요성 재료를 포함할 수 있다. 예시적 양태에서, 기재 305, 305A는 실질적으로 광학 투과성 폴리에스테르 또는 플라스틱 시트, 예를 들면, 프린트 수용성(print receptiveness) 처리되고 미국 콜로라도주 덴버에 소재하는 맥더미드 오토타입, 인코포레이티드(MacDermid Autotype, Inc.)로부터 시판되는 CT-5 또는 CT-7 5 또는 7 밀 폴리에스테르 (Mylar) 시트, 또는 코베메 산 처리된 마일러(Coveme acid treated Mylar)를 포함한다. 또 다른 예시적 양태에서, 기재 305는 또한 폴리이미드 필름, 예를 들면 미국 델라웨어주 윌밍턴에 소재하는 듀폰, 인코포레이티드(DuPont, Inc.)로부터 시판되는 캅톤(Kapton)을 포함한다. 또한, 예시적 양태에서, 기재 305는 선택될 수 있는 여기 전압을 위한 충분한 전기 절연을 제공할 수 있거나 제공하기에 적합한 유전 상수를 갖는 재료를 포함한다. 기재 305는 또한 예를 들면, 다음의 것들 중 임의의 하나 이상, 즉, 종이, 코팅지, 플라스틱 코팅지, 섬유지, 판지, 포스터 종이, 포스터 보드, 책, 잡지, 신문, 목판, 합판, 및 임의의 선택된 형태의 기타 종이 또는 목재 제품; 임의의 선택된 형태(시트, 필름, 판자 등)의 플라스틱 또는 중합체 재료; 임의의 선택된 형태의 천연 또는 합성 고무 재료 및 제품; 중합성 부직포를 포함하는, 임의의 선택된 형태의 천연 및 합성 직물(카디드(carded), 멜트블로운(meltblown) 및 스펀본드(spunbond) 부직포); LDPE 필름을 포함하는, 압출된 폴리올레핀 필름; 임의의 선택된 형태의 유리, 세라믹, 및 기타 규소 또는 실리카-유도된 재료 및 제품; 콘크리트(경화됨), 석조, 및 기타 건축 재료 및 제품; 또는 현존하거나 미래에 창출될 임의의 기타 제품을 포함할 수 있다. 제1 예시적 양태에서, 어느 정도의 전기 절연을 제공하는(즉, 기재 305의 제1 (전방) 면 위에 침착되거나 도포된 하나 이상의 제1 도체들 310의 전기 절연(서로에 대한 또는 기타 장치 또는 시스템 부재들에 대한 전기 절연)을 제공하기에 충분한 유전 상수 또는 절연 특성을 갖는) 기재 305, 305A가 선택될 수 있다. 예를 들면, 비교적 고가의 선택이지만, 유리 시트 또는 실리콘 웨이퍼도 기재 305로서 사용될 수 있다. 그러나, 기타 예시적 양태들에서, 플라스틱 시트 또는 플라스틱-코팅지 제품, 예를 들면, 상기 언급된 폴리에스테르 또는 사피, 리미티드(Sappi, Ltd.)로부터 입수 가능한 특허 스톡 및 100lb. 커버 스톡, 또는 미쯔비시 페이퍼 밀스(Mitsubishi Paper Mills), 미드(Mead)와 같은 기타 제지 업자로부터의 유사한 코팅지, 및 기타 종이 제품이 기재 305를 형성하는 데 사용된다. 또 다른 예시적 양태에서, 역시 사피, 리미티드로부터 입수 가능한 복수 개의 홈을 갖는 엠보싱된 플라스틱 시트 또는 플라스틱-코팅지 제품이 사용되고, 상기 홈은 도체 310을 형성하는 데 사용된다. 추가의 예시적 양태들에서, 기재 305의 하나 이상의 표면에 침착된 추가의 밀봉 또는 봉지 층(예를 들면, 플라스틱, 래커 및 비닐)을 갖는 것들을 비제한적으로 포함하는 임의의 타입의 기재 305가 사용될 수 있다. 기재 305, 305A는 상기 재료들 중의 임의의 것의 라미네이트 또는 기타 결합물들도 포함할 수 있다.
예시적 양태에서, 기판 305, 305A 위에 산포된 비교적 작은 크기의 다이오드 100 내지 100L은 힛 싱크를 필요로 하지 않으면서 비교적 빠른 열 분산을 제공하고, 비교적 낮은 섬광-발화 온도를 갖는 재료들을 포함하는 기재 305, 305A에 적합한 광범위한 재료들의 이용 가능성을 제공한다. 이들 온도는, 예를 들면 50℃ 또는 그 이상, 또는 75℃ 또는 그 이상, 또는 100℃, 또는 125℃, 또는 150℃, 또는 200℃, 또는 300℃를 비제한적으로 포함할 수 있고, 또한 예를 들면 비제한적으로 ISO 871:2006 표준을 사용하여 측정될 수 있다. 당해 장치 300, 700은 또한 일반적으로 비교적 더 낮은 작동 온도, 예를 들면 약 150℃ 미만, 또는 약 125℃ 미만, 또는 약 100℃ 미만 또는 약 75℃ 미만, 또는 약 50℃ 미만의 평균 작동 온도를 갖는다. 이러한 평균 작동 온도는 일반적으로, 예를 들면 비제한적으로, 적어도 약 10분 동안 이의 최대 광 출력을 제공하도록 장치 300, 700을 켜서 워밍업시킨 후에 측정해야 하고, 장치 300, 700의 가장 바깥쪽 표면에서 약 20 내지 30℃의 주위 온도와 같은 통상적인 주위 조건하에 시판 적외선 온도계를 사용하여 증분으로 측정될 수 있다(또한 산술적으로 평균낼 수 있다).
각종 도면에 도시된 바와 같은 예시적 기재 305, 305A는 포괄적 의미에서 실질적으로 편평한 형태 인자를 갖는데, 예를 들면 비제한적으로, 인쇄 프레스를 통해 공급될 수 있고, 표면 거칠기, 캐비티, 채널 또는 홈을 포함하는 제1 표면(또는 면) 위에 토폴로지를 가질 수 있는 선택된 재료(예를 들면, 종이 또는 플라스틱)의 시트를 포함거나, 소정의 허용도 내에서 실질적으로 평활한(또한 캐비티, 채널 또는 홈을 포함하지 않는) 제1 표면을 갖는다. 당해 기술분야의 숙련가들은 무수한 추가의 형상 및 표면 토폴로지가 이용 가능하고, 동등한 것으로 간주되며, 본 기재내용의 범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다.
이어서, 하나 이상의 제1 도체들 310이, 예를 들면 인쇄 공정을 통해, 전도성 잉크 또는 중합체의 타입에 따라, 예를 들면 약 0.1 내지 15㎛의 두께(예를 들면, 통상적인 은 또는 나노입자 은 잉크의 경우 약 10 내지 12㎛ 습윤 막 두께, 약 0.2 또는 0.3 내지 1.0㎛의 건조 또는 경화된 필름 두께)로, 장치 300, 720, 730 양태의 경우 (기재 305의 제1 면 또는 표면 위에) 도포 또는 침착되거나, 장치 700, 740, 750 양태의 경우 다이오드 100L 위에 도포된다. 기타 예시적 양태들에서, 도포된 두께에 따라, 제1 도체 310은 표면을 평활화시키기 위해 샌딩(sanded)될 수도 있고, 또한 은과 같은 전도성 입자들을 압축시키기 위해 캘린더링될 수 있다. 당해 예시적 장치 300, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770의 예시적 제조 방법에서, 전도성 잉크, 중합체, 또는 기타 전도성 액체 또는 겔(예를 들면 은(Ag) 잉크 또는 중합체, 나노입자 또는 나노섬유 은 잉크 조성물, 탄소 나노튜브 잉크 또는 중합체, 또는 무정형 나노탄소(약 75 내지 100nm의 입자 크기를 갖는다)와 같은 은/탄소 혼합물을, 예를 들면 인쇄 또는 기타 침착 공정을 통해, 기재 305 또는 다이오드 100L 위에 침착시킨 다음, (예를 들면 자외선(uv) 경화 공정을 통해) 경화 또는 부분 경화시켜 하나 이상의 제1 도체들 310을 형성할 수 있다. 또 다른 예시적 양태에서, 하나 이상의 제1 도체들 310은 금속(예를 들면, 알루미늄, 구리, 은, 금, 니켈)과 같은 전도성 화합물 또는 원소의 스퍼터링, 스핀 캐스팅(또는 스핀 코팅), 증착, 또는 전기도금에 의해 형성할 수 있다. 상이한 타입의 도체 및/또는 전도성 화합물 또는 재료(예를 들면, 잉크, 중합체, 원소 금속 등)의 배합물도 하나 이상의 복합 제1 도체 310을 생성하는 데 사용될 수 있다. 다수의 층 및/또는 타입의 금속 또는 기타 전도성 재료들을 배합하여, 예를 들면 니켈 위의 금 플레이트를 비제한적으로 포함하는 제1 도체 310과 같은 하나 이상의 제1 도체들 310을 형성할 수 있다. 예를 들면, 증착된 알루미늄 또는 은, 또는 혼합된 탄소-은 잉크를 사용할 수 있다. 각종 예시적 양태들에서, 제1의 복수 개의 도체들 310을 침착시키고, 기타 양태들에서, 제1 도체 310을 단일 전도성 시트로서 침착시킬 수 있거나 또는 부착시킬 수 있다(예를 들면, 기재 305에 커플링된 알루미늄 시트)(별도로 예시되지 않음). 또한, 각종 양태들에서, 하나 이상의 제1 도체들 310을 형성하는 데 사용될 수 있는 전도성 잉크 또는 중합체를 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K의 침착 전에 경화시키지 않거나 단지 부분적으로만 경화시키고, 이어서 예를 들면 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K과의 옴 접촉 생성을 위해 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K와 접촉하는 동안 완전히 경화시킬 수 있다. 예시적 양태에서, 하나 이상의 제1 도체들 310을 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K의 침착 전에 완전히 경화시키고, 상기 하나 이상의 제1 도체들 310의 약간의 용해를 제공하는 당해 다이오드 잉크의 기타 화합물들은 후속적으로 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K와의 접촉시 다시 경화되고, 장치 700 양태의 경우, 하나 이상의 제1 도체들 310을 침착 후에 완전히 경화시킨다. 또한, 장치 700 양태의 경우, 제1 단자 125로부터의 디웨팅을 용이하게 하기 위해, 상기 하나 이상의 제1 도체들 310을 형성하는 데 낮은 농도의 전도성 입자를 갖는 전도성 잉크를 또한 사용할 수 있다. 선택된 양태에 따라, 하나 이상의 제1 도체들 310을 형성하는 데 광학 투과성 전도성 재료를 또한 사용할 수 있다.
기타 전도성 잉크 또는 재료, 예를 들면, 구리, 주석, 알루미늄, 금, 귀금속, 탄소, 카본 블랙, 탄소 나노튜브("CNT"), 단일 또는 이중 또는 다중-벽 CNT, 그라핀, 그라핀 판, 나노그라핀 판, 나노탄소 및 나노탄소 및 은 조성물, 양호한 또는 허용 가능한 광 투과성을 갖는 나노입자 및 나노섬유 조성물, 또는 기타 유기 또는 무기 전도성 중합체, 잉크, 겔 또는 기타 액체 또는 반고체 재료들도 하나 이상의 제1 도체들 310, 제2 도체(들) 320, 제3 도체(별도로 예시되지 않음), 및 아래에 논의되는 임의의 기타 도체들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예시적 양태에서, 다이오드 100 내지 100L과 제1 도체 310 사이의 옴 접촉 및 부착을 증강시키기 위해, 카본 블랙(약 100nm의 입자 직경을 갖는다)을 최종 탄소 농도가 약 0.025% 내지 0.5% 범위가 되도록 은 잉크에 첨가한다. 추가로, 임의의 기타 인쇄 가능한 또는 피복가능한 전도성 물질들이 제1 도체(들) 310, 제2 도체(들) 320 및/또는 제3 도체를 형성하는 데 동등하게 사용될 수 있고, 예시적 전도성 화합물에는, (1) 추가의 피복물 UV-1006S 자외선 경화성 유전체(예를 들면, 제1 유전 층 125의 부분)를 또한 포함할 수 있는 컨덕티브 컴파운즈(Conductive Compounds)(미국 뉴햄프셔주 런던베리 소재)로부터의 AG-500, AG-800 및 AG-510 은 전도성 잉크; (2) 듀폰(DuPont)으로부터의 7102 탄소 도체(5000 Ag를 오버프린팅하는 경우), 7105 탄소 도체, 5000 은 도체, 7144 탄소 도체(UV 봉지제를 갖는다), 7152 탄소 도체를 갖는다), 및 9145 은 도체; (3) 선폴리, 인코포레이티드(SunPoly, Inc.)로부터의 128A 은 전도성 잉크, 129A 은 및 탄소 전도성 잉크, 140A 전도성 잉크, 및 150A 은 전도성 잉크; (4) 다우 코닝, 인코포레이티드(Dow Corning, Inc.)로부터의 PI-2000 시리즈 고 전도성 은 잉크; (5) 헨켈/에머슨 앤 쿠밍스(Henkel/Emerson & Cumings)로부터의 Electrodag 725A; (6) 탄소 및 은 잉크 혼합물을 형성하기 위해 은 잉크에 대한 카본 블랙 첨가제로서 사용하기 위한 미국 매사추세츠주 보스톤에 소재하는 캐봇 코포레이션(Cabot Corporation)으로부터 입수 가능한 Monarch M120; (7) Acheson 725A 전도성 은 잉크(헨켈로부터 입수 가능함) 단독, 또는 추가의 은 나노섬유와의 배합물; 및 (8) 대한민국 경기도에 소재하는 잉크텍.(Inktec.)으로부터 입수 가능한 Inktek PA-010 또는 PA-030 나노입자 또는 나노섬유 은 스크린 인쇄 가능한 전도성 잉크가 포함된다. 아래에 논의되는 바와 같이, 이들 화합물은 제2 도체(들) 320 및 임의의 기타 전도성 트레이스 또는 연결부들을 포함하는 기타 도체들을 형성하는 데에도 사용될 수 있다. 추가로, 전도성 잉크 및 화합물들은 광범위한 기타 공급원들로부터 입수될 수 있다.
실질적으로 광학 투과성인 전도성 중합체도 하나 이상의 제1 도체들 310, 및 또한 상기 제2 도체(들) 320 및/또는 제3 도체를 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 미국 뉴저지주 리지필드 파크에 소재하는 아그파 코포레이션(AGFA Corp.)으로부터 상품명 "Orgacon"으로 시판되는 폴리에틸렌-디옥시티오펜과 같은 폴리에틸렌-디옥시티오펜, 뿐만 아니라 아래에 논의되는 기타 투과성 도체들 및 이들의 동등물 중의 임의의 것을 사용할 수 있다. 동등하게 사용될 수 있는 기타 전도성 중합체에는, 예를 들면 폴리아닐린 및 폴리피롤 중합체가 비제한적으로 포함된다. 또 다른 예시적 양태에서, 중합가능한 이온성 액체 또는 기타 유체에 현탁되거나 분산된 탄소 나노튜브가 하나 이상의 제2 도체들 320과 같은 실질적으로 광학 투과성 또는 투명성인 각종 도체를 형성하는 데 사용된다. 장치 300 양태의 경우, 하나 이상의 제2 도체들 320은 당해 장치의 제1 면 위의 더 큰 발광 또는 흡광을 제공하기 위해 일반적으로 실질적으로 광학 투과성이고, 장치 700 양태의 경우, 하나 이상의 제2 도체들 320은, 제1 면 위의 광 출력이 또한 요망되지 않는 한, 비교적 더 낮은 전기 임피던스를 제공하기 위해 일반적으로 인지가능하게 광학 투과성이 아니라는 것을 주목해야 한다. 몇몇 예시적 장치 700 양태에서, 하나 이상의 제2 도체들 320은 거울로서 작용하고 당해 장치 700의 제2 면으로부터의 광 출력을 증가시키기 위해 매우 불투명하고 반사성이다.
하나 이상의 제2 도체들 320을 형성하는 데 사용되는 광학 투과성 전도성 잉크는 미국 애리조나주 템페에 소재하는 엔티에이치디그리 테크놀로지스 월드와이드, 인코포레이티드로부터 시판되는 투명한 전도성 잉크를 포함하고, 이것은 2011년 2월 28일자로 출원된 명칭 "Metallic Nanofiber ink, Substantially Transparent Conductor, and Fabrication Method"의 미국 가특허 출원 제61/447,160호(Mark D. Lowenthal 등)에 기술되어 있으며, 이의 전체 내용은 이의 전문에 설명된 것과 동일한 효력을 가지면서 본 명세서에 참조로 인용된다. 또 다른 투명한 도체에는, 용매들의 혼합물, 예를 들면, 1-부탄올, 사이클로헥산올, 빙냉 아세트산(약 1중량%), 및 폴리비닐 피롤리돈(약 1,000,000 MW)(약 2% 내지 4중량%, 또는 더욱 특히 약 3중량%) 중의, 은 나노섬유(약 3% 내지 50중량%, 또는 더욱 특히 약 4% 내지 40중량%, 또는 더욱 특히 약 5% 내지 30중량%, 또는 더욱 특히 약 6% 내지 20중량%, 또는 더욱 특히 약 5% 내지 15중량%, 또는 더욱 특히 약 7% 내지 13중량%, 또는 더욱 특히 약 9% 내지 11중량%, 또는 더욱 특히 약 10중량%)가 포함된다. 또 다른 전도성 잉크는 복수 개의 기타 용매들, 예를 들면 프로필렌 글리콜 약 50% 내지 65중량% 및 n-프로판올 또는 1-메톡시-2-프로판올 약 1% 내지 10중량%와 혼합된, 나노입자 또는 나노섬유 은 잉크(예를 들면, Inktek PA-010 또는 PA-030 나노입자 또는 나노섬유 은 스크린 인쇄 가능한 전도성 잉크) 약 30% 내지 50중량%를 포함할 수도 있다. 또 다른 전도성 잉크는 상기 언급된 바와 같은 복수 개의 기타 용매들과 혼합된, 나노입자 또는 나노섬유 은 잉크(예를 들면, Inktek PA-010 또는 PA-030 나노입자 또는 나노섬유 은 스크린 인쇄 가능한 전도성 잉크)(은 농도 약 0.30% 내지 3.0중량%)를 포함할 수도 있다.
π-공액 중합체, 전도 중합체, 또는 합성 금속이라 다양하게 지칭되는 유기 반도체들은 당해 중합체 골격을 따르는 탄소 원자들 사이의 π-공액으로 인해 본질적으로 반도체이다. 이들의 구조는 n- 또는 p+형 도핑 후의 전기 전도를 가능하게 하는 1차원 유기 골격을 함유한다. 충분히 연구된 부류의 유기 전도성 중합체에는 폴리(아세틸렌), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌 설파이드), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(PPV) 및 PPV 유도체, 폴리(3-알킬티오펜), 폴리인돌, 폴리피렌, 폴리카바졸, 폴리아줄렌, 폴리아제핀, 폴리(플루오렌) 및 폴리나프탈렌이 포함된다.　 기타 예에는 폴리아닐린, 폴리아닐린 유도체, 폴리티오펜, 폴리티오펜 유도체, 폴리피롤, 폴리피롤 유도체, 폴리티아나프텐, 폴리티아나프탄 유도체, 폴리파라페닐렌, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리아세틸렌, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리디아세틸렌, 폴리디아세틸렌 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리나프탈렌, 및 폴리나프탈렌 유도체, 폴리이소티아나프텐(PITN), 폴리헤테로아릴렌비닐렌(ParV)(여기서, 상기 헤테로아릴렌 그룹은 예를 들면 티오펜, 푸란 또는 피롤일 수 있다), 폴리페닐렌-설파이드(PPS), 폴리페리나프탈렌(PPN), 폴리프탈로시아닌(PPhc) 등, 및 이들의 유도체, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물이 포함된다. 　본 명세서에 사용된 용어 유도체는 측쇄 또는 그룹으로 치환된 단량체들로부터 제조된 중합체를 의미한다.
전도성 중합체들의 중합 방법은 특별히 제한되지 않으며, 사용 가능한 방법에는, 예를 들면 uv 또는 기타 전자기 중합, 열 중합, 전해 산화 중합, 화학 산화 중합, 및 촉매 중합이 비제한적으로 포함된다. 상기 중합 방법으로 수득된 중합체는 도핑되기 전까지 종종 중성이며 전도성이 아니다. 따라서, 상기 중합체를 p-도핑 또는 n-도핑 처리하여 전도성 중합체로 전환시킨다. 　반도체 중합체는 화학적으로 또는 전기화학적으로 도핑시킬 수 있다. 도핑에 사용되는 물질은 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 전자쌍을 수용할 수 있는 물질, 예를 들면 루이스산이 사용된다. 이의 예에는 염산, 황산, 유기 설폰산 유도체, 예를 들면 파라설폰산, 폴리스티렌설폰산, 알킬벤젠설폰산, 캄포르설폰산, 알킬설폰산, 설포살리실산 등, 염화제2철, 염화구리, 및 황산철이 포함된다.
장치 300의 "역" 제조의 경우, 기재 305 및 하나 이상의 제1 도체들 310은 광이 기재 305의 제2 면을 통해 도입되고/되거나 발광되도록 광학 투과성인 것을 선택한다. 추가로, 제2 도체(들) 320도 투명한 경우, 광은 장치 300의 면들 둘 다로부터 발광 또는 흡수될 수 있다.
하나 이상의 제1 도체들 310에 대해, 예를 들면 비교적 평활한 표면, 또는 반대로 거칠거나 뾰족뾰족한 표면, 또는 가공된 마이크로-엠보싱 구조(예를 들면, 사피, 리미티드로부터 입수 가능함)를 갖는 각종 텍스처들이 제공될 수 있어서, 잠재적으로 기타 층들(예를 들면, 유전 층 315)의 부착을 증진시키고/시키거나 다이오드 100 내지 100L과의 옴 접촉의 후속적 형성을 용이하게 할 수 있다. 하나 이상의 제1 도체들 310에는 다이오드 100 내지 100L의 침착 전에 코로나 처리가 제공될 수도 있는데, 이것은 형성가능한 임의의 산화물들을 제거하고, 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L과의 옴 접촉의 후속적 형성을 용이하는 경향이 있을 수 있다. 전자 또는 인쇄 기술분야의 숙련가들은 하나 이상의 제1 도체들 310을 형성할 수 있는 방법들에서의 다수의 변형들과 이러한 모든 변형들이 동등한 것으로 간주되고 본 기재내용의 범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 하나 이상의 제1 도체들 310은 제한없이 스퍼터링 또는 증착을 통해서도 침착될 수 있다. 추가로, 기타 각종 양태들의 경우, 하나 이상의 제1 도체들 310은, 예를 들면 코팅, 인쇄, 스퍼터링, 또는 증착을 통해 단일 또는 연속 층으로서 침착될 수 있다.
결과적으로, 본 명세서에서 사용된 "침착"은, 당해 기술분야에 공지된 충격식 또는 비-충격식의 임의의 모든 인쇄, 피복, 롤링, 분무, 적층(layering), 스퍼터링, 도금, 스핀 캐스팅(또는 스핀 코팅), 증착, 라미네이션, 어픽싱(affixing) 및/또는 기타 침착 공정들을 포함한다. "인쇄"는 당해 기술분야에 공지된 충격식 또는 비-충격식의 임의의 모든 인쇄, 코팅, 롤링, 분무, 적층, 스핀 코팅, 라미네이팅 및/또는 어픽싱 공정들을 포함하고, 구체적으로는, 예를 들면 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 전기-광학 인쇄, 전자잉크 인쇄, 포토레지스트 및 기타 레지스트 인쇄, 열 인쇄, 레이저 젯 인쇄, 자기 인쇄, 패드 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 하이브리드 오프셋 리소그래피, 그라비어 및 기타 요판 인쇄를 비제한적으로 포함한다. 모든 이러한 공정들은 본 명세서에서 침착 공정으로서 간주되고 사용 가능하다. 상기 예시적 침착 또는 인쇄 공정들은 상당한 제조 제어 또는 제약을 요구하지 않는다. 특정한 온도 또는 압력은 요구되지 않는다. 몇몇 청정실 또는 여과된 공기가 유용할 수 있지만, 잠재적으로는 공지된 인쇄 또는 기타 침착 공정들의 표준과 일치하는 수준에서 그러하다. 그러나, 예를 들어 각종 양태들을 형성하는 연속으로 침착된 각종 층들의 적절한 정렬(정합)에 대한 일관성을 위해 비교적 일정한 온도(아래에 논의되는 가능한 예외가 존재함) 및 습도가 바람직할 수 있다. 추가로, 사용되는 각종 화합물들은 열 경화 또는 건조, 주위 조건에서의 공기 건조, 또는 IR 또는 uv 경화될 수 있는 각종 중합체, 바인더 또는 기타 분산제 내에 함유될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 일반적으로 인쇄 또는 기타 침착 등을 통해 각종 화합물들을 적용시키는 경우, 예를 들면 레지스트 코팅을 사용하거나, 그렇지 않으면, 예를 들면 기재 305의 표면, 각종 제1 또는 제2 도체(각각 310, 320)의 표면 및/또는 다이오드 100 내지 100L의 표면과 같은 표면들의 친수성, 소수성 또는 전기(양전하 또는 음전하) 특성을 변형시켜서 이들 표면의 "습윤가능성"을 변형시킴으로써, 표면 특성 또는 표면 에너지를 제어할 수도 있다는 것을 주목해야 한다. 침착시키고자 하는 화합물, 현탁액, 중합체 또는 잉크의 특성들, 예를 들면 표면 장력과 함께, 상기 침착된 화합물들을 목적하는 또는 선택된 위치에 부착되도록 하고, 기타 면적 또는 영역으로부터 효과적으로 반발되도록 할 수 있다.
예를 들면, 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L은 수지 및/또는 계면활성제 또는 기타 유동 보조제와 같은 점착성 성분들도 비제한적으로 포함할 수 있는, 물, 알코올, 에테르 등과 같은 임의의 증발성 또는 휘발성 유기 또는 무기 화합물을 사용하여 액체, 반액체 또는 겔 담체에 현탁된다. 예시적 양태에서, 예를 들면 비제한적으로, 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L은 실시예에서 상술된 바와 같이 현탁된다. 옥탄올, 메탄올, 이소프로판올, 또는 탈이온수와 같은 계면활성제 또는 유동 보조제도 사용될 수 있고, 실질적으로 또는 비교적 작은 니켈 비드(예를 들면, 1㎛)(이것은 압축 및 경화 후에 전도를 제공하고, 예를 들면 옴 접촉의 생성을 증진 또는 향상시키는 작용을 할 수 있다), 또는 아래에 더욱 상세히 논의되는 것들을 포함하는 임의의 기타 uv, 열 또는 공기 경화성 바인더 또는 중합체(이것은 또한 유전성 화합물, 렌즈 등과 함께 사용될 수 있다)를 함유하는 이방성의 전도성 바인더와 같은 바인더도 사용될 수 있다.
추가로, 각종 다이오드 100 내지 100L은, 예를 들면 적색, 녹색, 청색, 황색, 호박색 등의 각종 색상들을 갖는 발광 다이오드로서 구성될 수 있다. 이어서, 상이한 색상을 갖는 발광 다이오드 100 내지 100L은 장치 300, 300A 내에서 여자될 때 선택된 색 온도가 발생되도록 예시적 다이오드 잉크 내에서 혼합될 수 있다.
건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 1:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
경화되거나 중합된 수지 또는 중합체
를 포함하는 조성물.
건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 2:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
적어도 부분적으로 각각의 다이오드를 둘러싸는 막을 형성하고 약 10nm 내지 300nm의 두께를 갖는 경화되거나 중합된 수지 또는 중합체
를 포함하는 조성물.
건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 3:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L; 및
적어도 미량의 경화되거나 중합된 수지 또는 중합체
를 포함하는 조성물.
건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 4:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
경화되거나 중합된 수지 또는 중합체; 및
적어도 미량의 용매
를 포함하는 조성물.
건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 5:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
적어도 미량의 경화되거나 중합된 수지 또는 중합체; 및
적어도 미량의 용매
를 포함하는 조성물.
건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 6:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
경화되거나 중합된 수지 또는 중합체;
적어도 미량의 용매; 및
적어도 미량의 계면활성제
를 포함하는 조성물.
건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 7:
복수 개의 다이오드들 100 내지 100L;
적어도 미량의 경화되거나 중합된 수지 또는 중합체;
적어도 미량의 용매; 및
적어도 미량의 계면활성제
를 포함하는 조성물.
당해 다이오드 잉크(현탁된 다이오드 100 내지 100L 및 임의의 불활성 입자들)를 이어서, 예를 들면 280 메쉬 폴리에스테르 또는 PTFE-코팅된 스크린을 사용하여, 장치 700 양태의 경우 기재 305A 위에, 또는 장치 300 양태의 경우 하나 이상의 제1 도체들 310 위에 침착시키고, 휘발성 또는 증발성 성분들을 예를 들면 가열, uv 경화 또는 임의의 건조 공정을 통해 소멸시켜서, 다이오드 100 내지 100L을 실질적으로 또는 적어도 부분적으로 기재 305A 또는 하나 이상의 제1 도체들 310와 접촉하고 부착된 채 남겨둔다. 예시적 양태에서, 침착된 다이오드 잉크는 약 110℃에서 통상적으로 5분 이하 동안 경화된다. 건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 1 및 2에서와 같이, 남아있는 건조 또는 경화된 다이오드 잉크는 일반적으로 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L 및 경화되거나 중합된 수지 또는 중합체(적어도 미량)(이것은 상기 언급된 바와 같이 일반적으로 다이오드 100 내지 100L을 제위치에 고정시키거나 유지시킬 수 있다)를 포함하고, 상기 논의된 바와 같이 막 295를 형성한다. 건조되거나 경화된 다이오드 잉크 실시예 3 내지 6에 예시된 바와 같이, 휘발성 또는 증발성 성분들(예를 들면, 제1 및/또는 제2 용매 및/또는 계면활성제)는 거의 소멸되지만, 미량 또는 그 이상의 양은 남아있을 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "미량"의 성분은 제1 도체 310 및/또는 기재 305, 305A 위에 초기에 침착되었을 때 다이오드 잉크에 원래 존재하는 성분의 0% 초과 및 5% 이하의 양인 것으로 이해되어야 한다.
완성된 장치(300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770)에서, 예를 들면, 1㎠당 다이오드 100 내지 100L의 수로서의 다이오드 100 내지 100L의 최종 밀도 또는 농도는 상기 다이오드 잉크 중의 다이오드 100 내지 100L의 농도에 따라 달라질 것이다. 다이오드 100 내지 100L이 20 내지 30㎛의 크기 범위에 있는 경우, 매우 높은 밀도가 이용 가능하고, 이것은 여전히 단지 작은 비율의 표면적만을 커버한다(상기 이점들 중의 하나는 별도로 힛 싱크를 필요로 하지 않으면서 더 큰 열 방산을 허용한다는 것이다). 예를 들면, 20 내지 30㎛의 크기 범위에 있는 다이오드 100 내지 100L이 사용되는 경우, 1제곱 인치 내에서 10,000개의 다이오드들이 표면적의 약 1%만을 커버한다. 또한, 예를 들면, 예시적 양태에서, 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770에서의 용도를 위해, 2 내지 10,000개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 5 내지 10,000개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 5 내지 1,000개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 5 내지 100개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 5 내지 50개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 5 내지 25개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 10 내지 8,000개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 15 내지 5,000개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 20 내지 1,000개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 25 내지 100개/㎠의 다이오드 100 내지 100L; 또는 더욱 구체적으로는, 25 내지 50개/㎠의 다이오드 100 내지 100L을 비제한적으로 포함하는, 광범위한 다이오드 밀도가 이용 가능하고, 본 기재내용의 범위 내에 있다.
추가의 단계들 또는 여러 개의 단계 공정들이 다이오드 100 내지 100L을 하나 이상의 제1 도체들 310 위에 침착시키는 데 사용될 수도 있다. 또한, 예를 들면 비제한적으로, 메톡실화 글리콜 에테르 아크릴레이트 단량체(이것은 또한 TPO(트리포스펜 옥사이드)와 같은 수용성 광개시제를 포함할 수 있다) 또는 이방성의 전도성 바인더와 같은 바인더를 먼저 침착시킨 다음, 상기 논의된 액체 또는 겔에 현탁된 다이오드 100 내지 100L을 침착시킬 수 있다.
예시적 양태에서, 장치 300, 720, 730, 760 양태의 경우, 다이오드 100 내지 100K를 위한 현탁 매질은 하나 이상의 제1 도체들 310의 일부를 초기에 용해시키거나 재습윤시키는 하나 이상의 2염기성 에스테르와 같은 용해 용매 또는 기타 반응성 시약도 포함할 수 있다. 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K의 현탁액이 침착된 다음, 하나 이상의 제1 도체들 310의 표면이 부분적으로 용해되거나 미경화되는 경우, 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K는 하나 이상의 제1 도체들 310 내에 약간 또는 부분적으로 매립될 수 있는데, 이것은 옴 접촉을 형성하는 데에도 도움이 되고, 상기 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K와 상기 하나 이상의 제1 도체들 310 사이의 접착 결합 또는 접착 커플링을 생성한다. 상기 용해 또는 반응성 시약이 증발 등을 통해 소멸될 때, 하나 이상의 제1 도체들 310은 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K와 실질적으로 접촉하여 재고화(또는 재경화)된다. 상기 논의된 2염기성 에스테르 이외에도, 예시적 용해, 습윤 또는 용매화 시약에는 상기에서도 언급된 바와 같이, 예를 들면 현탁 매질을 형성하도록 1-프로판올(또는 이소프로판올)과 함께 대략 1:8의 몰 비(또는 중량으로 22:78)로 사용되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(C6H12O3)(이스트맨에 의해 상품명 "PM Acetate"로 판매됨), 및 각종 2염기성 에스테르, 및 이들의 혼합물, 예를 들면, 디메틸 석시네이트, 디메틸 아디페이트 및 디메틸 글루타레이트(이들은 인비스타로부터 제품명 DBE, DBE-2, DBE-3, DBE-4, DBE-5, DBE-6, DBE-9 및 DBE-IB하에 각종 혼합물로서 입수 가능함)가 비제한적으로 포함된다. 예시적 양태에서, DBE-9가 사용된다. 용매들의 몰 비는 선택된 용매들에 기초하여 달라질 것이며, 1:8 및 1:12가 통상적 비율이다. 각종 화합물들 또는 기타 시약들도 이 반응을 제어하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들면, 1-프로판올과 물의 배합물 또는 혼합물은 경화 공정에서 비교적 나중에 상기 다이오드 잉크의 각종 화합물들이 증발하거나 또는 소멸되어 상기 다이오드 잉크의 두께가 상기 다이오드 100 내지 100K의 높이보다 더 작아질 때까지 DBE-9에 의해 하나 이상의 제1 도체들 310의 용해 또는 재습윤을 명백하게 억제할 수 있어서, 제1 도체 310의 임의의 용해된 재료(예를 들면, 은 잉크 수지 및 은 잉크 입자들)가 다이오드 100 내지 100K의 상부 표면 위에 침착되는 것을 방지할 수 있다(이것은 이후 제2 도체(들) 320과의 전기 접촉을 형성할 수 있다).
유전 잉크 실시예 1:
메틸셀룰로스 수지를 약 0.5% 내지 약 30% 포함하는 유전성 수지;
알코올을 포함하는 제1 용매; 및
계면활성제
를 포함하는 조성물.
유전 잉크 실시예 2:
메틸셀룰로스 수지를 약 4% 내지 약 6% 포함하는 유전성 수지;
옥탄올을 약 0.5% 내지 약 1.5% 포함하는 제1 용매;
IPA를 약 3% 내지 약 5% 포함하는 제2 용매; 및
계면활성제
를 포함하는 조성물.
유전 잉크 실시예 3:
유전성 수지 약 10% 내지 약 30%;
글리콜 에테르 아세테이트를 포함하는 제1 용매;
글리콜 에테르를 포함하는 제2 용매; 및
제3 용매
를 포함하는 조성물.
유전 잉크 실시예 4:
유전성 수지 약 10% 내지 약 30%;
에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트를 약 35% 내지 50% 포함하는 제1 용매;
디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르를 약 20% 내지 35% 포함하는 제2 용매; 및
톨루엔을 약 0.01% 내지 0.5% 포함하는 제3 용매
를 포함하는 조성물.
유전 잉크 실시예 5:
유전성 수지 약 15% 내지 약 20%;
에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트를 약 35% 내지 50% 포함하는 제1 용매;
디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르를 약 20% 내지 35% 포함하는 제2 용매; 및
톨루엔을 약 0.01% 내지 0.5% 포함하는 제3 용매
를 포함하는 조성물.
유전 잉크 실시예 6:
유전성 수지 약 10% 내지 약 30%;
디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르를 약 50% 내지 85% 포함하는 제1 용매; 및
톨루엔을 약 0.01% 내지 0.5% 포함하는 제2 용매
를 포함하는 조성물.
유전 잉크 실시예 7:
유전성 수지 약 15% 내지 약 20%;
에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트를 약 50% 내지 90% 포함하는 제1 용매; 및
톨루엔을 약 0.01% 내지 0.5% 포함하는 제2 용매
를 포함하는 조성물.
유전 잉크 실시예 8:
유전성 수지 약 15% 내지 약 20%;
디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르를 약 50% 내지 85% 포함하는 제1 용매; 및
프로필렌 글리콜 또는 탈이온수를 약 0.01% 내지 8.0% 포함하는 제2 용매를 포함하는 잔여량
을 포함하는 조성물.
이어서, 절연 재료(유전 잉크 실시예 1 내지 8로서 기술된 것들과 같이, 유전 잉크라고 지칭됨)를, 제2 도체(들) 320의 침착 전에, 예를 들면 인쇄 또는 코팅 공정을 통해, 다이오드 100 내지 100L 또는 다이오드 100 내지 100L의 주변 또는 측방 부분들 위에 침착시켜 절연 또는 유전 층 315를 형성한다. 상기 유전 층 315은 약 30 내지 40㎛의 습윤 막 두께, 및 약 5 내지 7㎛의 건조되거나 경화된 막 두께를 갖는다. 상기 절연 또는 유전 층 315는 상기 및 하기 논의된 바와 같은 각종 매질들 중의 임의의 것에 현탁된 절연 또는 유전 화합물들 중의 임의의 것으로 구성될 수 있다. 예시적 양태에서, 절연 또는 유전 층 315는, 약 0.5% 내지 15%, 또는 더욱 구체적으로는 약 1.0% 내지 약 8.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 3.0% 내지 약 6.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 4.5% 내지 약 5.5% 범위의 양의 메틸셀룰로스 수지, 예를 들면 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 입수 가능한 E-3 "methocel"을, 약 0.1% 내지 1.5%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.2% 내지 약 1.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.4% 내지 약 0.6% 범위의 양의 계면활성제, 예를 들면 비와이케이 케미 게엠베하(BYK Chemie GmbH)로부터의 0.5% BYK 381과 함께, 약 0.01% 내지 0.5%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.05% 내지 약 0.25%, 또는 더욱 구체적으로는 약 0.08% 내지 약 0.12% 범위의 양의 제1 용매, 예를 들면, 약 0.1% 옥탄올, 및 약 0.0% 내지 8%, 또는 더욱 구체적으로는 약 1.0% 내지 약 7.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 2.0% 내지 약 6.0%, 또는 더욱 구체적으로는 약 3.0% 내지 약 5.0% 범위의 양의 제2 용매, 예를 들면, 약 4% IPA, 및 잔여량의 제3 용매, 예를 들면, 탈이온수의 현탁액 중에 포함한다. 상기 E-3 제형으로, 4 내지 5개의 피복물을 침착시켜, 6 내지 10㎛의 총 두께를 갖는 절연 또는 유전 층 315를 생성하고, 각각의 피복물은 약 110℃에서 약 5분 동안 경화시킨다. 기타 예시적 양태들에서, 유전 층 315는 IR(적외선) 경화되거나, uv 경화되거나, 이들 둘 다로 경화될 수 있다. 또한, 기타 예시적 양태들에서, 상이한 유전성 제형들을 상이한 층으로서 도포하여 상기 절연 또는 유전 층 315를 형성할 수 있는데, 예를 들면 비제한적으로, 독일 뒤셀도르프에 소재하는 헨켈 코포레이션(Henkel Corporation)으로부터 입수 가능한 용매계 투명 유전체, 예를 들면, Henkel BIK-20181-40A, Henkel BIK-20181-40B, 및/또는 Henkel BIK-20181-24B의 제1 층을 도포한 다음, 상술된 수계 E-3 제형을 도포하여 유전 층 315를 형성한다. 기타 예시적 양태들에서, 기타 유전성 화합물들은 헨켈(Henkel)로부터 시판되고, 이들은 유전 잉크 실시예 8에서와 같이 동등하게 사용될 수 있다. 유전 층 315는 투명할 수 있지만, 광 확산성, 산란성 또는 반사성 입자들, 뿐만 아니라 열 전도성 입자들, 예를 들면 비제한적으로, 산화알루미늄을 비교적 낮은 농도로 포함할 수 있다. 각종 예시적 양태들에서, 상기 유전 잉크는 또한 다이오드 100 내지 100L의 상부 표면으로부터 디웨팅되어 (배향에 따라) 제1 단자 125 또는 다이오드 100 내지 100K의 제2의, 배면의 적어도 일부를 제2 도체(들) 320과의 후속의 접촉을 위해 노출된 채 남겨둘 것이다.
예시적인 하나 이상의 용매, 예를 들면 비제한적으로, 물; 알코올, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, N-프로판올(1-프로판올, 2-프로판올(이소프로판올), 1-메톡시-2-프로판올을 포함), 이소부탄올, N-부탄올(1-부탄올, 2-부탄올을 포함), N-펜탄올(1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올을 포함), N-옥탄올(1-옥탄올, 2-옥탄올, 3-옥탄올을 포함); 에테르, 예를 들면, 메틸 에틸 에테르, 디에틸 에테르, 에틸 프로필 에테르, 및 폴리에테르; 에스테르, 예를 들면, 에틸 아세테이트, 디메틸 아디페이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 석시네이트, 글리세린 아세테이트, 2염기성 에스테르(예를 들면, Invista DBE-9); 에스테르, 예를 들면, 에틸 아세테이트; 글리콜, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 아세테이트, PM 아세테이트(프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트), 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트; 카보네이트, 예를 들면, 프로필렌 카보네이트; 글리세롤, 예를 들면, 글리세린; 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란(THF), 디메틸 포름아미드(DMF), N-메틸 포름아미드(NMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO); 및 이들의 혼합물이 예시적 유전 잉크에 사용될 수 있다. 수용성 수지 이외에, 기타 용매계 수지도 사용될 수 있다. 하나 이상의 증점제, 예를 들면 점토, 예를 들면, 헥토라이트 점토, 가라마이트 점토, 유기-변성된 점토; 사카라이드 및 폴리사카라이드, 예를 들면, 구아 검, 크산탄 검; 셀룰로스 및 변성된 셀룰로스, 예를 들면, 하이드록시 메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 프로필 메틸셀룰로스, 메톡시 셀룰로스, 메톡시 메틸셀룰로스, 메톡시 프로필 메틸셀룰로스, 하이드록시 프로필 메틸셀룰로스, 카복시 메틸셀룰로스, 하이드록시 에틸셀룰로스, 에틸 하이드록실 에틸셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에틸 에테르, 키토산; 아크릴레이트 및 (메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체와 같은 중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 아세테이트(PVA), 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 부티랄(PVB); 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 2-에틸 옥사졸린, 흄드 실리카(예를 들면, Cabosil), 실리카 분말 및 변성된 우레아, 예를 들면, BYK® 420(비와이케이 케미(BYK Chemie)로부터 입수 가능함)이 사용될 수 있다.　 미국 특허 출원 공보 제2003/0091647호(Lewis 등)에 기술된 바와 같은, 기타 점도 조절제들, 뿐만 아니라 점도 제어를 위한 입자 첨가물이 사용될 수 있다. 유동 보조제 또는 계면활성제, 예를 들면, 옥탄올 및 Emerald Performance Materials Foamblast 339가 또한 사용될 수 있다. 기타 예시적 양태들에서, 하나 이상의 절연체 135는 탈이온수 중에 PVA 또는 PVB를 통상적으로 12% 미만 포함하는 것과 같은 중합체일 수 있다.
절연 또는 유전 층 315의 침착 후, 상기 논의된 임의의 타입의 도체, 전도성 잉크 또는 중합체일 수 있거나, 광학 투과성(또는 투명성) 도체일 수 있는 하나 이상의 제2 도체들(들) 320을 (예를 들면, 전도성 잉크, 중합체, 또는 금속과 같은 기타 도체의 인쇄를 통해) 침착시켜, 다이오드 100 내지 100L의 노출되거나 절연되지 않은 부분들(일반적으로, 제1 배향에서의 다이오드 100 내지 100L에 대한 제1 단자 125)과의 옴 접촉을 형성한다. 하나 이상의 광학 투과성 제2 도체(들) 320은 약 6 내지 18㎛의 습윤 막 두께 및 약 0.1 내지 0.4㎛의 건조되거나 경화된 막 두께를 갖고, 광학적으로 불투명한 하나 이상의 제2 도체들(들) 320(예를 들면, Acheson 725A 전도성 은)은 일반적으로 약 14 내지 18㎛의 습윤 막 두께 및 약 5 내지 8㎛의 건조되거나 경화된 막 두께를 갖는다. 예를 들면, 광학 투과성 제2 도체는 예를 들면 조명 또는 태양광발전 분야를 위해 단일 연속층(단일 전극을 형성함)으로서 침착될 수 있다. 상기 언급된 역 제조의 경우, 장치 700 양태에서, 제2 도체(들) 320은 광학 투과성일 수 있더라도 필수는 아니고, 이것은 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770의 상부 면과 하부 면 둘 다로부터 광이 도입 또는 발광될 수 있도록 한다. 광학 투과성 제2 도체(들) 320은, (1) 장치 300의 제1 또는 상부 부분들로부터 에너지를 여자시키거나 수용하기에 충분한 전도도를 갖고(또한 일반적으로, 필요하거나 바람직할 수 있는 경우, 전력 손실 및 열 발생을 감소시키거나 최소화하기 위해 충분히 낮은 저항 또는 임피던스를 갖는다); (2) 예를 들면 가시 스펙트럼의 부분들에 대해, 선택된 파장(들)의 전자기 방사선에 적어도 소정의 또는 선택된 수준의 투명도 또는 투과도를 갖는 임의의 화합물로 구성될 수 있다. 광학 투과성 또는 불투과성 제2 도체(들) 320을 형성하기 위한 재료들의 선택은 장치 300, 700의 선택된 분야 및 임의의 하나 이상의 제3 도체의 활용도에 따라 달라질 수 있다. 하나 이상의 제2 도체들(들) 320을, 예를 들면 필요할 수 있거나 바람직할 수 있는 경우, 임의의 선택된 정렬 또는 정합을 위해 적절한 제어를 제공하면서 인쇄 또는 코팅 기술분야에서 공지되어 있거나 공지될 수 있는 인쇄 또는 코팅 공정을 사용함으로써, 다이오드 100 내지 100L의 노출되고/되거나 비절연된 부분들 위에 및/또는 절연 또는 유전 층 315의 임의의 것 위에 침착시킨다.
예를 들면, 하나 이상의 제2 도체들 320을 형성하는 데 사용되는 예시적인 투명한 전도성 잉크는 은 나노섬유 약 0.4 내지 3.0%(또는 기타 양태들에서는 그 이상), 폴리비닐 피롤리돈(1,000,000 MW) 약 2 내지 4%, 빙냉 아세트산 0.5 내지 2%를 포함할 수 있고, 잔여량은 1-부탄올 및/또는 사이클로헥산올이다.
예시적 양태에서, 상술된 도체들 이외에도, 탄소 나노튜브(CNT), 나노입자 또는 나노섬유 은, 폴리에틸렌-디옥시티오펜(예를 들면, AGFA Orgacon), 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜과 폴리스티렌설폰산의 배합물(Baytron P로서 판매되고, 독일 레버쿠센에 소재하는 바이엘 아게(Bayer AG)로부터 입수 가능함), 폴리아닐린 또는 폴리피롤 중합체, 인듐 주석 산화물(ITO) 및/또는 안티몬 주석 산화물(ATO)(통상적으로는 상기 논의된 각종 바인더, 중합체 또는 담체들 중의 임의의 것에 입자로서 현탁된 ITO 또는 ATO)이 광학 투과성 제2 도체(들) 320을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예시적 양태에서, 탄소 나노튜브는 미국 오클라호마주 노먼에 소재하는 사우스웨스트 나노테크놀로지스, 인코포레이티드(SouthWest NanoTechnologies, Inc.)로부터 입수 가능한 탄소 나노튜브 조성물과 같이 계면활성제와 함께 휘발성 액체에 현탁된다. 추가로, 비교적 더 낮은 임피던스 또는 저항을 갖는 하나 이상의 제3 도체(별도로 예시되지 않음)가 상응하는 투과성 제2 도체(들) 320에 혼입되어 있거나 혼입될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 제3 도체를 형성하기 위해, 투과성 제2 도체(들) 320의 상응하는 구획 또는 층 위에 인쇄된 전도성 잉크 또는 중합체(예를 들면, 은 잉크, CNT 또는 폴리에틸렌-디옥시티오펜 중합체)를 사용하여 하나 이상의 미세 와이어를 형성할 수 있거나, 대형 디스플레이에서 더 큰 일체된 투명성 제2 도체(들) 320 위에 인쇄된 전도성 잉크 또는 중합체를 사용하여 하나 이상의 미세 와이어(예를 들면, 격자 또는 사다리 패턴을 갖는다)를 형성할 수 있다.
실질적인 광학 투과성 제2 도체(들) 320을 형성하는 데 동등하게 사용될 수 있는 기타 화합물에는 상기 언급된 바와 같은 인듐 주석 산화물(ITO), 상기 논의된 전도성 중합체들, 예를 들면 상품명 "Orgacon"하에 입수 가능한 폴리에틸렌-디옥시티오펜 및 각종 탄소 및/또는 탄소 나노튜브계 투명 도체들을 포함하여, 당해 기술분야에 현재 공지되어 있거나 공지될 수 있는 기타 투과성 도체들이 포함된다. 대표적인 투과성의 전도성 재료들은, 예를 들면 7162 및 7164 ATO 반투명 도체와 같이 듀폰(DuPont)으로부터 입수 가능하다. 투과성 제2 도체(들) 320은 상기 논의된 것들을 포함하는 각종 바인더, 중합체 또는 담체, 예를 들면 자외선 방사선에의 노출과 같은 각종 조건하에 경화될 수 있는(uv 경화성) 바인더들과도 병용될 수 있다.
임의의 안정화 층 335는 필요할 수 있거나 바람직할 수 있는 경우 제2 도체(들) 320 위에 침착될 수 있고, 예를 들면 발광(또는 광 방출) 층 325 또는 임의의 개재된 공형 피복물들이 제2 도체(들) 320의 전도도를 열화시키는 것을 방지하기 위해 제2 도체(들) 320을 보호하는 데 사용된다. (보호용 피복물 330에 관해) 아래에 논의되는 잉크, 화합물 또는 피복물들 중의 하나 이상의 비교적 얇은 피복물, 예를 들면 Nazdar 9727 투명 기재 또는 DuPont 5018 또는 사이클로헥산올 중의 약 7% 폴리비닐부티랄과 같은 적외선 경화성 수지가 사용될 수 있다. 추가로, 열 방산 및/또는 광 산란 입자들도 임의로 안정화 층 335에 포함될 수 있다. 예시적 안정화 층은 건조되거나 경화된 형태에서 통상적으로 약 10 내지 40㎛이다.
선택사항으로서, 탄소 전극 322(322A 및 322B로서 예시됨)는 각종 예시적 양태들에 대해 예시된 바와 같이 하나 이상의 제1 도체들 310 및 하나 이상의 제2 도체들(들) 320에 대해, 밀봉 또는 보호층 330 외부의 접촉부를 형성하는 데 사용될 수 있고, 상기 하나 이상의 제1 도체들 310 및 하나 이상의 제2 도체들(들) 320을 부식 및 마모로부터 보호하는 데 도움을 준다. 예시적 양태에서, 약 18 내지 20㎛의 습윤 막 두께 및 약 7 내지 10㎛의 건조 또는 경화된 막 두께를 갖는 Acheson 440A와 같은 탄소 잉크가 사용된다.
또한, 도 102 및 103에 예시된 선택사항으로서, 임의의 제3 전도성 층 312가 사용될 수 있고, 이것은 하나 이상의 제1 도체들 310 및/또는 하나 이상의 제2 도체들(들) 320에 대해 본 명세서에 기술된 전도성 재료들 중의 임의의 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 발광(또는 광 방출) 층 325(예를 들면, 하나 이상의 인광체 층 또는 피복물을 포함)가 안정화 층 335 위에(또는 안정화 층 335가 사용되지 않는 경우 제2 도체(들) 320 위에) 침착될 수 있거나, 장치 700 양태의 경우 기재 305A의 제2 면 위에 직접 침착될 수 있다. 예시된 바와 같이, 장치 300, 300A, 300C, 300D, 700, 700A, 720, 730, 740, 750, 760, 770의 양쪽 면 위에서와 같이 복수 개의 발광(또는 광 방출) 층 325가 또한 사용될 수 있다. LED 양태와 같은 예시적 양태에서, 하나 이상의 발광 층 325는, 예를 들면 비제한적으로, 상기 논의된 인쇄 또는 코팅 공정을 통해, 장치 300 양태의 경우 안정화 층 335의 전체 표면 위에(또는 안정화 층 335가 사용되지 않는 경우 제2 도체(들) 320 위에) 침착될 수 있거나, 장치 700 양태의 경우 기재 305A의 제2 면 위에 직접 침착될 수 있거나, 이들 둘 다에 침착될 수 있다. 하나 이상의 발광 층 325는 다이오드 100 내지 100L로부터 발광되는 광(또는 기타 전자기 방사선)에 반응하여 가시 스펙트럼의 광을 발광할 수 있거나 발광하도록 조정되거나, 또는 발광된 광(또는 임의의 선택된 주파수에서의 기타 전자기 방사선)의 주파수를 이동(예를 들면, 스트로크 이동)시킬 수 있거나 이동시키도록 조정된 임의의 물질 또는 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들면, 황색 인광체-기반 발광 층 325는 청색 발광 다이오드 100 내지 100L과 함께 사용되어 실질적으로 백색 광을 생성할 수 있다. 이러한 발광성 화합물들에는 임의의 각종 도펀트와 함께 임의의 각종 형태로 제공될 수 있는 각종 인광체들이 포함된다. 하나 이상의 발광 층 325를 형성하는 발광성 화합물들 또는 입자들은 각종 바인더들을 갖는 중합체 형태로 사용되거나 현탁될 수 있고, 또한 각종 바인더들(예를 들면, 듀폰(DuPont) 또는 컨덕티브 컴파운즈(Conductive Compounds)로부터 입수 가능한 인광체 바인더들)과 별도로 병용되어 인쇄 또는 기타 침착 공정을 보조하고 기저 층 및 후속의 상위층에 대한 인광체의 부착을 제공할 수 있다. 하나 이상의 발광 층 325는 uv-경화성 또는 열-경화성 형태로도 제공될 수 있다.
(1) 미국 캘리포니아주 프레몬트에 소재하는 인터매틱스(Intematix)로부터 입수 가능한 G1758, G2060, G2262, G3161, EG2762, EG 3261, EG3560, EG3759, Y3957, EY4156, EY4254, EY4453, EY4651, EY4750, O5446, O5544, O5742, O6040, R630, R650, R6733, R660, R670, NYAG-1, NYAG-4, NYAG-2, NYAG-5, NYAG-3, NYAG-6, TAG-1, TAG-2, SY450-A, SY450-B, SY460-A, SY460-B, OG450-75, OG450-27, OG460-75, OG460-27, RG450-75, RG450-65, RG450-55, RG450-50, RG450-45, RG450-40, RG450-35, RG450-30, RG450-27, RG460-75, RG460-65, RG460-55, RG460-50, RG460-45, RG460-40, RG460-35, RG460-30, 및 RG460-27; (2) 미국 펜실베니아주 토완다에 소재하는 글로벌 텅스텐 앤 파우더스 코포레이션(Global Tungsten & Powders Corp.)으로부터 입수 가능한 13C1380, 13D1380, 14C1220, 및 GG-84; (3) 영국 허츠에 소재하는 포스포어 테크놀로지 리미티드(Phosphor Technology Ltd.)로부터 입수 가능한 FL63/S-D1, HPL63/F-F1, HL63/S-D1, QMK58/F-U1, QUMK58/F-D1, KEMK63/F-P1, CPK63/N-U1, ZMK58/N-D1, 및 UKL63/F-U1; (4) 미국 조지아주 리티아 스프링스에 소재하는 포스포어 테크 코포레이션(Phosphor Tech Corp.)으로부터 입수 가능한 BYW01A/PTCW01AN, BYW01B/PTCW01BN, BUVOR02, BUVG01, BUVR02, BUVY02, BUVG02, BUVR03/PTCR03, 및 BUVY03; 및 (5) 미국 뉴저지주 프린스톤에 소재하는 라이트스케이프 머티리얼스, 인코포레이티드(Lightscape Materials, Inc.)로부터 입수 가능한 Hawaii655, Maui535, Bermuda465, 및 Bahama560을 비제한적으로 포함하는, 광범위한 동등한 발광성 또는 발광성 화합물들이 입수 가능하고 본 기재내용의 범위 내에 있다. 추가로, 선택된 양태에 따라 착색제, 염료 및/또는 도펀트들이 임의의 이러한 발광(또는 광 방출) 층 325 내에 포함될 수 있다. 예시적 양태에서, 포스포어 테크놀로지 리미티드 및 글로벌 텅스텐 앤 파우더스 코포레이션으로부터 입수 가능한 이트륨 알루미늄 가넷("YAG") 인광체, 예를 들면 uv 경화성 수지 중의 40% YAG(약 40 내지 100㎛의 습윤 및 건조/경화 막 두께를 갖는다), 또는 적외선 경화성 수지-용매 시스템 중의 70% YAG, 예를 들면 약 95% 사이클로헥산올 중의 약 5% 폴리비닐부티랄(약 15 내지 17㎛의 습윤 막 두께 및 약 13 내지 15㎛의 건조/경화 막 두께를 갖는다)가 사용된다. 추가로, 발광 층 325를 형성하는 데 사용되는 인광체 또는 기타 화합물들은 녹색 또는 청색과 같은 특정 스펙트럼에서 발광하는 도펀트를 포함할 수 있다. 이들 경우, 상기 발광 층은 컬러 디스플레이를 제공하기 위해, RGB 또는 CMYK와 같은 임의의 주어진 또는 선택된 색을 위한 픽셀들을 한정하도록 인쇄될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련가들은 장치 300 양태들 중의 임의의 것은 또한 안정화 층 335 또는 제2 도체(들) 320에 커플링되거나 침착된 이러한 하나 이상의 발광 층 325를 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
하나 이상의 제2 도체들(들) 320을 형성하는 데 사용되는 용매들에 따라, 도 103에 예시된 바와 같이, 예를 들면 하나 이상의 제2 도체들(들) 320의 화합물들이 유전 층 315를 통해 하나 이상의 제1 도체들 310에 관통하는 것을 방지하기 위해, 임의의 하나 이상의 장벽 층 318이 사용될 수 있다. 예시적 양태에서, 약 100 내지 200nm의 경화 또는 건조된 막 또는 멤브레인 두께를 형성하도록 침착된, E-10 점도 조절제 또는 상기 논의된 기타 점도 조절제들 중의 임의의 것과 같은 점도 조절제가 사용된다. 보호 또는 밀봉 피복물 330 또는 안정화 층 335를 형성하는 데 사용되는 재료들 중의 임의의 것은 하나 이상의 장벽 층 318을 형성하는 데에도 사용될 수 있다.
장치 300은 또한 임의의 보호 또는 밀봉 피복물 330(이것은 임의의 안정화 층 335와 조합될 수도 있다)을 포함할 수 있고, 이것은 또한, 날씨, 공중의 부식성 물질 등과 같은 각종 요소들로부터의 보호를 위해, 실질적으로 투명한 플라스틱 또는 기타 중합체와 같은 임의의 타입의 렌싱 또는 광 확산 또는 분산 구조물 또는 여과기를 포함할 수 있거나, 이러한 밀봉 및/또는 보호 기능은 발광 층 325와 함께 사용되는 중합체(수지 또는 기타 바인더)에 의해 제공될 수 있다. 예시의 용이성을 위해, 도 76, 78 내지 82, 87, 88, 91 내지 98, 102 및 103은 보호 또는 밀봉 피복물 330을 형성하는 이러한 중합체(수지 또는 기타 바인더)를 실질적인 투명성을 나타내기 위해 점선들을 사용하여 도시한다. 예시적 양태에서, 보호 또는 밀봉 피복물 330은 NAZDAR 9727(www.nazdar.com)로서 입수 가능한 전매 수지 또는 독일 뒤셀도르프에 소재하는 헨켈 코포레이션으로부터 입수 가능한 uv 경화성 우레탄 아크릴레이트 PF 455 BC와 같은 우레탄계 재료를 사용하여 약 10 내지 40㎛의 두께로 하나 이상의 공형 피복물들로서 침착된다. 또 다른 예시적 양태에서, 보호 또는 밀봉 피복물 330은 당해 장치 300을 라미네이팅시킴으로써 형성된다. 별도로 예시하지 않았으나, 관련된 미국 특허 출원들(미국 특허 출원 제12/560,334호, 미국 특허 출원 제12/560,340호, 미국 특허 출원 제12/560,355호, 미국 특허 출원 제12/560,364호, 및 미국 특허 출원 제12/560,371호, 이의 전체 내용은 이의 전문에 설명된 것과 동일한 효력을 가지면서 본 명세서에 참조로 인용됨)에 논의된 바와 같이, 복수 개의 렌즈(중합체(수지 또는 기타 바인더)에 현탁됨)가 또한 상기 하나 이상의 발광 층 325 및 기타 특징물 위에 직접 침착될 수 있어서, 임의의 각종 발광 장치 300 양태들을 창출할 수 있다.
당해 기술분야의 숙련가들은 청구된 발명의 범위 내에서 임의의 수의 제1 도체 310, 절연체 315, 제2 도체 320 등이 사용된다는 것을 인식할 것이다. 추가로, 예시된 배향들 이외에도, 임의의 장치 300의 경우, 제1의 복수 개의 도체들 310, 하나 이상의 절연체(또는 유전 층) 315, 및 제2의 복수 개의 도체(들) 320(임의의 혼입된 상응하는 임의의 하나 이상의 제3 도체들과 함께)의 광범위한 배향 및 구성들, 예를 들면 실질적으로 평행한 배향들이 존재할 수 있다. 예를 들면, 제1의 복수 개의 도체들 310은 모두 실질적으로 서로 평행할 수 있고, 제2의 복수 개의 도체(들) 320도 또한 모두 실질적으로 서로 평행할 수 있다. 다시, 제1의 복수 개의 도체들 310 및 제2의 복수 개의 도체(들) 320은 서로 수직일 수 있어서(로우(row)와 컬럼(column)을 한정함), 이들의 중첩 영역은 화소("픽셀")를 한정하는 데 사용될 수 있고, 별도로 및 독립적으로 어드레싱될 수 있다. 상기 제1의 복수 개의 도체들 310 및 상기 제2의 복수 개의 도체(들) 320 중의 어느 하나 또는 둘 다가 소정의 폭을 갖는, 떨어져 있고 실질적으로 평행한 선들로서 실행될 수 있는 경우(둘 다 로우를 한정하거나 둘 다 컬럼을 한정함), 이들은 또한 예를 들면 비제한적으로, 연속된 로우의 순차 어드레싱과 같이 로우 및/또는 컬럼에 의해 어드레싱될 수 있다. 추가로, 제1의 복수 개의 도체들 310 및 제2의 복수 개의 도체(들) 320 중의 어느 하나 또는 둘 다는 상기 언급된 바와 같은 층 또는 시트로서 실행될 수 있다.
본 기재내용으로부터 명백해질 수 있는 바와 같이, 예시적 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770은 기재 305와 같은 복합 재료들의 선택에 따라, 강직성이 아니라 매우 유연하고 변형 가능하며, 잠재적으로는 심지어 접을 수 있고 신축 가능하며 잠재적으로 착용 가능하도록 설계 및 제조될 수 있다. 예를 들면, 예시적 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770은 유연하고 접을 수 있으며 착용 가능한 의복, 또는 플렉시블 램프, 또는 월페이퍼 램프를 포함할 수 있다. 이러한 유연성으로 인해, 예시적 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770은 포스터와 같이 권취될 수 있거나, 종이 조각과 같이 접을 수 있고, 다시 열었을 때 완전하게 기능할 수 있다. 또한, 예를 들면 이러한 유연성으로 인해 예시적 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770은 각종 형상과 크기를 가질수 있고, 임의의 광범위한 스타일 및 기타 심미적 목적으로 구성될 수 있다. 이러한 예시적 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770은 또한 선행기술의 디바이스들보다 상당히 더 탄성이어서, 예를 들면 통상의 대형 화면 텔레비전보다 훨씬 덜 깨지기 쉽고 덜 취약하다.
상기 명시된 바와 같이, 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L은, 예를 들면 비제한적으로, (재료 선택 및 상응하는 도핑을 통해) 태양광발전(PV) 다이오드 또는 LED로 되도록 구성될 수 있다. 도 84는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L을 임의의 타입 또는 색상의 LED로서 실행시킨 제1 예시적 시스템 350 양태의 블럭도이다. 시스템 350은 발광 장치 300A, 300C, 300D, 300C, 300D, 700A(및 다이오드가 LED인 장치 720, 730, 740, 750, 760, 770 중의 임의의 것), 전원 340(예를 들면, AC 선 또는 DC 배터리)에 커플링될 수 있는 인터페이스 회로 355, 및 임의로 제어기 345(제어 로직 회로 360 및 임의로 메모리 365를 갖는다)를 포함한다. (장치 300A는 그밖에 일반적으로 장치 300과 동일하지만 LED로서 실행되는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L을 갖고, 장치 300C, 300D 양태의 경우, 양면이며, 유사하게, 장치 700A는 그밖에 일반적으로 장치 700과 동일하지만 LED로서 실행되는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L을 갖는다). 하나 이상의 제1 도체들 310 및 하나 이상의 제2 도체들(들) 320(또는 제3 도체 312)이 예를 들면 상응하는 전압(예를 들면, 전원 340으로부터의 전압)의 인가를 통해 여자될 때, 상기 도체 및 절연체가 각각 단일층으로서 실행되는 경우 전적으로 장치 300A, 300C, 300D, 300C, 300D, 700A, 720, 730, 740, 750, 760, 770을 통해, 또는 여자된 제1 도체 310 및 제2 도체(들) 320의 상응하는 교차부(중첩 영역)에서, 복수 개의 LED(다이오드 100 내지 100L) 중의 하나 이상에 에너지가 공급될 것이고, 이것은 이들의 배향 및 구성에 따라, 예를 들면 픽셀, 시트, 또는 로우/컬럼을 한정한다. 따라서, 제1 도체 310 및 제2 도체(들) 320을 선택적으로 여자시킴으로써, 장치 300A(및/또는 시스템 350)은 픽셀-어드레스가능한 동적 디스플레이 또는 조명 장치 또는 사이니지 등을 제공한다. 예를 들면, 제1의 복수 개의 도체들 310은 상응하는 복수 개의 로우를 포함할 수 있고, 복수 개의 투과성 제2 도체(들) 320은 상응하는 복수 개의 컬럼을 포함하며, 상응하는 로우 및 상응하는 컬럼의 교차 또는 중첩에 의해 각각의 픽셀이 한정된다. 또한, 예를 들면 제1의 복수 개의 도체들 310 및 제2의 복수 개의 도체(들) 320 중의 어느 하나 또는 둘 다가 도 76 내지 82, 87, 88, 91 내지 98, 102, 103에 예시된 바와 같이 실행될 수 있는 경우, 도체 310, 320의 여자는 예를 들면 조명 장치 또는 사이니지와 같은 고정형 디스플레이를 위한 발광을 제공하기 위해 실질적으로 모든(또는 대부분의) 복수 개의 LED(다이오드 100 내지 100L)에 전력을 제공할 것이다. 이러한 픽셀 카운트는 통상의 고 선명도 수준보다 훨씬 높을 수 있다.
계속해서 도 84를 참조로, 장치 300A, 300C, 300D, 300C, 300D, 700A, 720, 730, 740, 750, 760, 770은, 인터페이스 회로 355를 통해, DC 전원(예를 들면, 배터리 또는 태양광발전 셀) 또는 AC 전원(예를 들면, 가정용 또는 빌딩용 전력)일 수 있는 전원 340에, 그리고 또한 임의로 제어기 345에 커플링된다. 인터페이스 회로 355는 전파 또는 반파 정류기, 임피던스 매칭 회로, DC 리플을 감소시키기 위한 커패시터, AC 선에 대한 커플링을 위한 스위칭 파워 서플라이 등과 같은 광범위한 방식으로 구현될 수 있고, 예를 들면 비제한적으로, 다이오드 100 내지 100L의 여자를 제어하기 위한 광범위한 부재들(별도로 예시되지 않음)을 포함할 수 있다. 어드레스가능한 발광 디스플레이 시스템 350 양태 및/또는 동적 발광 디스플레이 시스템 350 양태의 경우에서와 같이 제어기 345가 실행되는 경우, 제어기 345는 전자 기술분야에 공지되어 있거나 공지되고 있는 바와 같이 (각종 제1의 복수 개의 도체들 310 및 복수 개의 투과성 제2 도체(들) 320을 통해) 다이오드 100 내지 100L의 여자를 제어하는 데 사용될 수 있고, 통상적으로 제어 로직 회로 360(이것은 조합 로직 회로, 유한 상태 기기, 프로세서 등일 수 있다) 및 메모리 365를 포함한다. 기타 입/출력(I/O) 회로도 사용될 수 있다. 각종 조명 시스템 350 양태(이것은 통상적으로 어드레스불가능 및/또는 비-동적 발광 디스플레이 시스템 350 양태임)의 경우에서와 같이 제어기 345가 실행되지 않는 경우, 시스템 350은 예를 들면 조명 시스템을 켜고/켜거나 끄고/끄거나 디밍(dimming)하기 위해, 통상적으로 임의의 적합한 타입의 스위칭 배열을 포함할 수 있는 전기 또는 전자 스위치(별도로 예시되지 않음)에 커플링된다. 제어 로직 회로 360, 메모리 365는 도 100 내지 103, 85 및 86의 논의에 이어, 아래에 더욱 상세히 논의된다.
인터페이스 회로 355는 당해 기술분야에 공지되어 있거나 공지될 수 있는 바와 같이 실행될 수 있고, 임피던스 매칭 용량, 전압 정류 회로, 예를 들어 저전압 프로세서를 고전압 제어 버스와 접속시키기 위한 전압 변환, 상기 제어 로직 회로 360으로부터의 신호에 반응하여 각종 선 또는 연결기들을 켜거나 끄기 위한 각종 스위칭 메커니즘(예를 들면, 트랜지스터), 및/또는 물리적 커플링 메커니즘들을 포함할 수 있다. 추가로, 인터페이스 회로 355는 또한, 예를 들면 하드-와이어링 또는 RF 시그널링을 통해 당해 시스템 350에 외적으로 신호를 수용 및/또는 전송하거나, 예를 들면 동적 디스플레이를 제어하도록 실시간으로 정보를 수용하거나, 또한 예를 들면 광 출력의 명도를 제어(디밍)하도록 조정될 수 있다. 인터페이스 회로 355A는 독립형 디바이스(예를 들면, 모듈러)일 수도 있고, 예를 들면, 인터페이스 회로 355A에 스냅핑되거나 나사로 고정되거나 로킹되거나 또는 커플링되도록 구성된 장치 760, 770과 함께 재사용될 수 있기 때문에, 인터페이스 회로 355A는 다수의 대체 장치 760, 770과 함께 시간이 경과됨에 따라 반복적으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 도 100에 예시된 바와 같이, 예시적 시스템 양태 800, 810은, 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L이 발광 다이오드인 장치 760(다이오드 100 내지 100K를 사용하여 실행되는 경우) 또는 장치 770(다이오드 100L을 사용하여 실행되는 경우), 및 조명 전구를 위한 각종 표준 에디슨 소켓들 중의 임의의 것을 적합시키기 위한 인터페이스 회로 355를 포함한다. 계속해서 당해 실시예에서 제한없이, 인터페이스 회로 355는 표준화된 스크류 구성들 중의 하나 이상, 예를 들면, E12, E14, E26, 및/또는 E27 스크류 베이스 표준, 예를 들면, 미디움 스크류 베이스(E26) 또는 캔딜라브러(candelabra) 스크류 베이스(E12), 및/또는 미국 표준 협회("ANSI") 및/또는 조명 공학 협회에 의해 공포된 기타 각종 표준들에 합치하도록 사이징되고 성형될 수 있다. 기타 예시적 양태들에서, 인터페이스 회로 355는, 예를 들면 비제한적으로, 표준 형광 전구 소켓 또는 GU-10 베이스와 같은 2플러그 베이스에 합치하도록 사이징되고 성형될 수 있다. 이러한 예시적 시스템 양태는 예를 들면 비제한적으로, 특히 에디슨 또는 형광 소켓에 삽입에 호환가능한 형태 인자를 갖는 경우, 또 다른 타입의 장치로서 동등하게 간주될 수도 있다.
예를 들면, LED-기반 "조명 전구(light bulb)"는, 예를 들면 비제한적으로, 임의의 전력 소켓 타입, 예를 들면, L1, PL - 2 핀, PL - 4 핀, G9 할로겐 캡슐, G4 할로겐 캡슐, GU10, GU5.3, 베이어닛, 소형 베이어닛, 또는 당해 기술분야에 공지된 임의의 기타 연결부와 연결하도록 조정될 수 있는, ES, E27, SES, 또는 E14와 같은 인터페이스 회로 355의 부분으로서 스크류-타입 연결부를 갖는, 통상의 백열 조명 전구와 유사한 디자인을 갖도록 형성될 수 있다.
장치 300A, 300C, 300D, 700 및 제1 시스템 350은 조명 전구 및 관, 램프, 조명 기구, 실내 및 실외 조명, 램프 갓 형태 인자를 갖도록 구성된 램프, 건축용 조명, 작업용 또는 조업용 조명, 장식용 또는 무드 조명, 천정 조명, 안전 조명, 디밍가능한 조명, 색 조명, 공연용 및/또는 색상 가변형 조명, 디스플레이 조명, 및 본 명세서에 언급된 각종 장식적 또는 환상적 형태들 중의 임의의 것을 갖는 조명으로서, 다수의 목적을 위한 광범위한 조명 디바이스 또는 기타 조명 제품들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 별도로 예시하지 않았으나, 제1 시스템 350은 일반적으로 시스템 350에서 임의의 목적하는 형상 또는 형태로 장치 300A, 300C, 300D의 충분한 물리적 지지를 제공하기 위한 각종 기계적 구조물들도 포함할 것이다.
도 100을 참조로, 예시적 시스템 800은 장치 760 및 인터페이스 회로 355A를 포함하고, 예시적 시스템 810은 장치 770 및 인터페이스 회로 355A를 포함한다. 인터페이스 회로 355A는 AC 메인(별도로 예시되지 않음)과 같은 표준 AC 전원에 커플링시키기 위한 표준 에디슨 전구 스크류-타입 소켓에 끼우도록 구성되어 있다. 이러한 인터페이스 회로 355A는 통상적으로 AC 전압을 DC 전압으로 전환시키기 위한 정류 회로를 포함할 것이고, 또한 LED 조명 및 LED 전력 공급 분야에 공지된 바와 같이, DC 전압의 리플을 감소시키기 위해 임피던스 매칭 회로 및 각종 커패시터 및/또는 레지스터(및 종종 트랜지스터를 사용하여 실행되는 스위치)를 포함할 수 있다. 도 102 및 103에 예시된 바와 같이, 장치 760은 복수 개의 다이오드들 100 내지 100K로 구성되는 반면, 장치 770은 복수 개의 다이오드들 100L로 구성되고, 상기 논의되고 아래에 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 장치 구조 및 재료들에서의 상응하는 차이를 갖는다. 도 100은 또한, 환상적이고 장식적인 형태로 휘어지고 접힌 예시적 장치(300, 300A, 300B, 300C, 300D, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770)의 매우 얇고 유연한 형태 인자의 예시를 제공한다.
도 101은 장치 760, 770의 인쇄된 레이아웃을 예시하는 평면도이다. 예시된 바와 같이, 장치 760, 770을 매우 얇은 형태 인자를 갖는 편평한 시트로서 인쇄한 다음, 영역 716에서 다이 커팅하여, 비교적 좁은 램프 스트립 717(상술된 바와 같이, 연속으로 커플링됨)을 형성한다. 전극(탄소 전극 322A, 322B로서 예시됨)이 각각의 말단에 제공된다. 이어서, 도 100에 예시된 바와 같이, 장치 760, 770을 동그랗게 말고, 램프 스트립 717의 말단 718을 함께 모아 원형으로 서로 중첩시키고, 인터페이스 회로 355A를 통해 장치 760, 770에 전력을 제공하도록 전극 322A 및 322B를 접속시키고, 램프 스트립 717은 서로 약간 분리된다.
도 102를 참조로, 장치 760은 기타 예시된 장치들과 유사하고, 2개의 층, 즉, 하나 이상의 제3 도체 312(이것은 또한 본 명세서에 논의된 투명하거나 투명하지 않은 전도성 잉크 및 화합물들 중의 임의의 것을 사용하여 단일층으로서 침착될 수 있다), 및 상기 하나 이상의 제3 도체 312와 상기 하나 이상의 제1 도체들 310 사이의 추가의 유전 층(315B로서 예시된 기타 유전 층과 구별하기 위해, 315A로서 예시됨)이 더 추가된다. 하나 이상의 제3 도체 312는 램프 스트립 717의 가장자리를 따라 전력(예를 들면, 전압 레벨)을 제공하는 데 사용되고, 상기 논의된 바와 같은 투명한 전도성 재료의 층으로서 침착될 수 있는 하나 이상의 제2 도체들 320에 커플링되며, 각각의 램프 스트립 717의 길이를 따라 평행 버스바로서 효과적으로 기능하면서, 장치 760의 전체 임피던스, 전류 레벨 및 전력 소모를 감소시키는 방법을 제공한다.
도 103을 참조로, 장치 770도 기타 예시된 장치들과 유사하고, 3개의 층, 즉, (1) 하나 이상의 제3 도체 312(이것은 또한 본 명세서에 논의된 투명하거나 투명하지 않은 전도성 잉크 및 화합물들 중의 임의의 것을 사용하여 단일층으로서 침착될 수 있다); (2) 상기 하나 이상의 제3 도체 312와 상기 하나 이상의 제1 도체들 310 사이의 추가의 유전 층(315B로서 예시된 기타 유전 층과 구별하기 위해, 315A로서 예시됨); 및 (3) 상기 유전 층 315B와 상기 하나 이상의 제2 도체들 320 사이에 침착된, 상기 언급된 바와 같은 하나 이상의 장벽 층 318이 더 추가된다. 하나 이상의 제3 도체 312는 램프 스트립 717의 가장자리를 따라 전력(예를 들면, 전압 레벨)을 제공하는 데 사용되고, 하나 이상의 제1 도체들 310에 커플링되며, 또한 각각의 램프 스트립 717의 길이를 따라 평행 버스바로서 효과적으로 기능하면서, 장치 770의 전체 임피던스, 전류 레벨 및 전력 소모를 감소시키는 방법을 제공한다.
각종 수준의 광 출력이 장치 300A, 300C, 300D, 300C, 300D, 700A, 720, 730, 740, 750, 760, 770에 의해 제공될 수 있고, 이것은 사용되는 다이오드 100 내지 100L의 농도, 제1 시스템 350에 사용되는 장치 300A, 300C, 300D, 300C, 300D, 700A, 720, 730, 740, 750, 760, 770의 수, 선택되거나 허용된 소모 전력, 및 인가된 전압 및/또는 전류 레벨을 기초로 달라질 것이다. 예시적 양태에서, 장치 300A, 300C, 300D, 300C, 300D, 700A, 720, 730, 740, 750, 760, 770은 예를 들면 비제한적으로, 소모 전력, 다이오드 100 내지 100L의 농도 또는 밀도, 다이오드 100 내지 100L의 전류 레벨(즉, 다이오드 100 내지 100L이 구동되는 강도), 전체 임피던스 레벨 등에 따라, 약 25 내지 1300루멘 범위의 광 출력을 제공할 수 있다.
상기 명시된 바와 같이, 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L은 (재료 선택 및 상응하는 도핑을 통해) 태양광발전(PV) 다이오드로 되도록 구성될 수도 있다. 도 85는 다이오드 100 내지 100L이 태양광발전(PV) 다이오드로서 실행되는 제2 예시적 시스템 375 양태의 블럭도이다. 시스템 375는 장치 300B, 700B(이것은 달리 일반적으로 장치 300, 700(또는 기타 예시된 장치들 중의 임의의 것)과 유사하지만, 태양광발전(PV) 다이오드로서 실행되는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L을 갖는다), 및 또 다른 시스템에 전력 또는 에너지를 전달하기 위한 배터리와 같은 에너지 저장 디바이스 380 또는 인터페이스 회로 385(별도로 예시되지 않음) 중의 어느 하나 또는 둘 다, 예를 들면, 전동 디바이스 또는 전기 유틸리티를 포함한다. (인터페이스 회로 385를 포함하지 않는 기타 예시적 양태들에서는, 이러한 에너지 사용 장치 또는 시스템 또는 에너지 분포 장치 또는 시스템에 에너지 또는 전력을 직접 제공하기 위해 기타 회로 구성들이 사용될 수 있다) 시스템 375 내에서, 장치 300B, 700B의 하나 이상의 제1 도체들 310(또는 전극 322A)을 커플링시켜 제1 단자(예를 들면, 음성 또는 양성 단자)를 형성하고, 장치 300B, 700B의 하나 이상의 제2 도체들(들) 320(또는 전극 322B)을 커플링시켜 제2 단자(예를 들면, 상응하는 양성 또는 음성 단자)를 형성한 다음, 이들을 에너지 저장 디바이스 380 또는 인터페이스 회로 385 중의 어느 하나 또는 둘 다에 대한 연결을 위해 커플링시킬 수 있다. 광(예를 들면, 일광)이 당해 장치 300B, 700B 위에 입사될 때, 상기 광은 하나 이상의 태양광발전(PV) 다이오드 100 내지 100L 위에 집중될 수 있고, 이것은 다시 입사 광자를 전자-정공 쌍으로 전환시켜, 상기 제1 및 제2 단자를 가로질러 발생되는 출력 전압, 및 에너지 저장 디바이스 380 또는 인터페이스 회로 385 중의 어느 하나 또는 둘 다에 대한 출력을 생성한다.
제1 도체 310이 도 77에 예시된 맞물리는 또는 빗살형 구조를 갖는 경우, 제2 도체 320은 제1 도체 310B를 사용하여 여자될 수 있거나, 유사하게, 발생된 전압이 제1 도체 310A 및 310B를 가로질러 수용될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도 86은 장치 300, 300A, 300B, 300C, 300D, 700, 700A, 700B, 720, 730, 740, 750, 760, 770의 예시적 제조 방법 양태를 예시하는 순서도이고, 유용한 개요를 제공한다. 시작 단계 400으로부터 출발하여, 하나 이상의 제1 도체들(310)를 기재(305) 위에 침착시키는데, 예를 들면, 실행예에 따라, 전도성 잉크 또는 중합체를 인쇄하거나, 상기 기재(305)를 하나 이상의 금속으로 증착, 스퍼터링 또는 코팅시킨 다음, 상기 전도성 잉크 또는 중합체를 경화 또는 부분 경화시키거나, 잠재적으로 원치않는 위치들로부터 침착된 금속을 제거한다(단계 405). 이어서, 통상적으로 액체, 겔 또는 기타 화합물 또는 혼합물에 현탁되고(예를 들면, 다이오드 잉크에 현탁되고), 또한 복수 개의 불활성 입자들 292를 포함할 수 있는 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L을 또한 통상적으로 인쇄 또는 코팅을 통해 상기 하나 이상의 제1 도체들 위에 침착시켜(단계 410), 상기 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L과 상기 하나 이상의 제1 도체들 사이의 옴 접촉을 형성한다(이것은 또한, 예를 들면 비제한적으로, 각종 화학 반응, 압축 및/또는 가열을 포함할 수 있다). 장치 700 양태의 경우, 단계 405 및 410은 상기 논의된 바와 같이 역순으로 수행된다.
이어서, 유전 잉크와 같은 유전 또는 절연 재료를 상기 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L 위 또는 둘레, 예를 들면 상기 다이오드 100 내지 100L의 주변부 둘레에 침착시켜(또한 경화시키거나 가열시킴)(단계 415), 하나 이상의 절연체 또는 유전 층 315를 형성한다. 장치 760 양태의 경우, 별도로 예시하지 않았으나, 하나 이상의 제3 도체 312 및 유전 층 315A를 단계 405 및 415에 이어, 또 다른 단계 405 및 단계 410에서 침착시킬 수 있다. 장치 770 양태의 경우, 별도로 예시하지 않았으나, 장벽 층 318을 또한 침착시킬 수 있다. 다음으로, 하나 이상의 제2 도체들 320(이것은 광학 투과성일 수 있거나 광학 투과성일 수 없음)을 상기 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L 위, 예를 들면 상기 유전 층 315 위 및 상기 다이오드 100 내지 100L의 상부 표면 둘레에 침착시켜 접촉부를 형성하고 경화시켜(또는 가열하여)(단계 420), 또한 상기 하나 이상의 제2 도체들(320)와 상기 복수 개의 다이오드들 100 내지 100L 사이의 옴 접촉을 형성한다. 어드레스가능한 디스플레이와 같은 예시적 양태들에서, 복수 개의 (투과성) 제2 도체 320은 제1의 복수 개의 도체들 310에 대해 거의 수직으로 배향된다. 장치 770 양태의 경우, 별도로 예시하지 않았으나, 유전 층 315A를 단계 415에서 침착시킨 다음, 하나 이상의 제3 도체 312를 단계 405에서 침착시킬 수 있다.
또 다른 선택사항으로서, 단계 420 이전에 또는 도중에, 시험을 수행하여, 기능하지 않거나 또는 결함이 있는 다이오드 100 내지 100L을 제거하거나 무력화시킬 수 있다. 예를 들면, PV 다이오드의 경우, 부분적으로 완성된 장치의 표면(제1 면)을 레이저 또는 기타 광원으로 스캐닝하고, 영역(또는 개별 다이오드 100 내지 100L)이 예측되는 전기 반응을 제공하지 않을 때, 이것을 고강도 레이저 또는 기타 제거 기법을 사용하여 제거할 수 있다. 또한, 예를 들면, 전력 공급된 발광 다이오드의 경우, 상기 표면(제1 면)을 광센서로 스캐닝하고, 영역(또는 개별 다이오드 100 내지 100L)이 예측되는 광 출력을 제공하지 않고/않거나 과도한 전류(즉, 예정량을 초과하는 전류)를 인입할 때, 이것을 또한 고강도 레이저 또는 기타 제거 기법을 사용하여 제거할 수 있다. 실행예에 따라, 예를 들면, 기능하지 않거나 결함이 있는 다이오드 100 내지 100L을 어떻게 제거하는지에 따라, 이러한 시험 단계를 아래에 논의되는 단계 425, 430 또는 435 후에 대신 실행할 수 있다. 이어서, 안정화 층 335를 상기 하나 이상의 제2 도체들 320 또는 각종 장치들에 대해 예시된 바와 같은 기타 층 위에 침착시키고(단계 425), 이어서 상기 안정화 층 위에 발광 층 325를 침착시킨다(단계 430). 장치 700 양태에서, 상기 층 325는 상기 언급된 바와 같이 통상적으로 상기 기재 305A의 제2 면 위에 침착된다. 이어서, 또한 통상적으로 중합체, 바인더, 또는 기타 화합물 또는 혼합물에 현탁되어 렌싱 또는 렌즈 입자 잉크 또는 현탁액을 형성하는 복수 개의 렌즈(별도로 예시되지 않음)를, 또한 통상적으로 인쇄를 통해 상기 발광 층 위에 배치 또는 침착시키거나, 중합체에 현탁된 복수 개의 렌즈를 포함하는 미리 형성된 렌즈 패널을 (예를 들면, 라미네이션 공정을 통해) 부분적으로 완성된 장치의 제1 면에 부착시키고, 이어서 보호용 피복물(및/또는 선택된 색)을 (예를 들면, 인쇄를 통해) 임의로 침착시키고(단계 355), 당해 방법을 종료시킬 수 있다(반송 단계 440).
다시, 도 84를 참조로, 제어 로직 회로 360은 임의의 타입의 제어기, 프로세서 또는 제어 로직 회로일 수 있고, 본 명세서에 논의된 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 프로세서로서 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 프로세서와 같이, 프로세서 360은 단일 집적 회로("IC")의 사용을 포함할 수 있거나, 복수 개의 집적 회로 또는 함께 연결, 배열 또는 그룹화된 기타 부재들, 예를 들면 제어기, 마이크로프로세서, 디지탈 신호 처리기("DSP"), 병렬 프로세서, 멀티 코어 프로세서, 주문형 IC, 특정 어플리케이션용 집적 회로("ASIC: application specific integrated circuit"), 필드 프로그래머블 게이트 어레이("FPGA: field programmable gate array"), 어댑티브 컴퓨팅 IC(adaptive computing IC), 관련 메모리(예를 들면, RAM, DRAM 및 ROM), 및 기타 IC 및 부재들의 사용을 포함할 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 사용된 용어 프로세서는 단일 IC, 또는 주문형 IC, ASIC, 프로세서, 마이크로프로세서, 제어기, FPGA, 어댑티브 컴퓨팅 IC, 또는 아래에 논의되는 기능들을 수행하는 집적 회로들과 관련 메모리, 예를 들면, 마이크로프로세서 메모리 또는 추가의 RAM, DRAM, SDRAM, SRAM, MRAM, ROM, FLASH, EPROM 또는 E2PROM의 몇몇 기타 그룹의 배열을 동등하게 의미하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 프로세서는, 이의 관련 메모리와 함께, (프로그래밍, FPGA 상호접속, 또는 하드-와이어링을 통해) 본 발명의 방법, 예를 들면 동적 디스플레이 양태의 경우 선택적 픽셀 어드레싱, 또는 사이니지 양태의 경우 로우/컬럼 어드레싱을 수행하도록 조정되거나 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은, 상기 프로세서가 작동(즉, 전력 공급 및 작용)할 때 후속 실행을 위한 일련의 프로그램 명령 및 기타 코드(또는 동등한 설정 또는 기타 프로그램)로서, 관련 메모리(및/또는 메모리 365) 및 기타 동등한 부재들을 갖는 프로세서 내에 프로그래밍되고 저장될 수 있다. 동등하게, 제어 로직 회로 360이 FPGA, 주문형 IC 및/또는 ASIC로서 전체 또는 부분에서 실행될 수 있는 경우, FPGA, 주문형 IC 또는 ASIC는 또한 본 발명의 방법을 실행하도록 설계, 설정 및/또는 하드-와이어링될 수 있다. 예를 들어, 제어 로직 회로 360은, 메모리 365와 함께 본 발명의 방법을 실행시키도록 각각 프로그래밍, 설계, 조정 또는 설정되는, "제어기" 또는 "프로세서"라고 통칭되는 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, DSP 및/또는 ASIC의 배열로서 실행될 수 있다.
제어 로직 회로 360은, 이의 관련 메모리와 함께, 표시되는 정보에 대한 상응하는 제어를 위해, (프로그래밍, FPGA 상호접속, 또는 하드-와이어링을 통해) 각종 제1의 복수 개의 도체들 310 및 제2의 복수 개의 도체(들) 320 (및 임의의 하나 이상의 제3 도체 312)(에 대한 인가된 전압)의 여자를 제어하도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 정적 또는 시간-가변 디스플레이 정보는, 제어 로직 회로 360이 작동할 때 후속 실행을 위한 일련의 프로그램 명령(또는 동등한 설정 또는 기타 프로그램)으로서, 관련 메모리(및/또는 메모리 365) 및 기타 동등한 부재들을 갖는 제어 로직 회로 360에서 프로그래밍, 저장, 설정 및/또는 하드-와이어링될 수 있다.
데이터 저장소(또는 데이터베이스)를 포함할 수 있는 메모리 365는, 선택되는 양태에 따라, 현재 공지되어 있거나 미래에 이용 가능하게 되는 메모리 집적 회로("IC"), 또는 RAM, FLASH, DRAM, SDRAM, SRAM, MRAM, FeRAM, ROM, EPROM 또는 E2PROM을 비제한적으로 포함하는, 휘발성 또는 비휘발성의 제거가능하거나 제거불가능한 집적 회로의 메모리부(예를 들면, 프로세서 내의 상주 메모리), 또는 임의의 기타 기억 장치 형태, 예를 들면 마그네틱 하드 드라이드, 광 드라이브, 자기 디스크 또는 테이프 드라이브, 하드 디스크 드라이드, 기타 기계-판독가능 저장 또는 기억 매체, 예를 들면 플로피 디스크, CDROM, CD-RW, 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 기타 광 메모리, 또는 임의의 기타 타입의 메모리, 저장 매체, 또는 데이터 저장 장치 또는 회로를 비제한적으로 포함하여, 현재 공지되어 있거나 미래에 이용 가능하게 되는 임의의 컴퓨터 또는 기타 기계-판독가능 데이터 저장 매체, 정보 저장 또는 통신용 기억 장치 또는 기타 저장 또는 통신 장치를 포함하는 임의의 수의 형태로 구현될 수 있다. 추가로, 이러한 컴퓨터 판동가능 매체는, 전자기 신호, 광학 신호, 음성 신호, RF 신호 또는 적외선 신호 등을 포함하는 유선 또는 무선 신호에서의 데이터 또는 기타 정보를 인코딩할 수 있는 임의의 정보 전달 매체를 포함하는, 전자기 또는 광학 반송파 또는 기타 전송 메커니즘과 같은 데이터 신호 또는 모듈화된 신호에서의 컴퓨터 판독가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터를 구현하는 임의의 형태의 통신 매체를 포함한다. 메모리 365는 (본 발명의 소프트웨어의) 각종 룩업 테이블(look up table), 파라미터, 계수, 기타 정보 및 데이터, 프로그램 또는 명령, 및 데이터베이스 테이블과 같은 기타 타입의 테이블을 저장하도록 조정될 수 있다.
상기 명시된 바와 같이, 프로세서 360은 본 발명의 방법을 수행하기 위해, 예를 들면 본 발명의 소프트웨어 및 데이터 구조를 사용하여 프로그래밍된다. 결과로서, 본 발명의 시스템 및 방법은 상기 논의된 컴퓨터 판독가능 매체 내에서 구현되는 일련의 명령 및/또는 메타데이터와 같은 프로그래밍 또는 기타 명령을 제공하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 추가로, 메타데이터는 룩업 테이블 또는 데이터베이스의 각종 데이터 구조를 한정하는 데에도 사용될 수 있다. 이러한 소프트웨어는, 예를 들면 비제한적으로, 소스 코드 또는 오브젝트 코드 형태일 수 있다. 소스 코드는 추가로 몇몇 형태의 명령 또는 오브젝트 코드(어셈블리어 명령 또는 설정 정보를 포함)로 컴파일링될 수 있다. 본 발명의 소프트웨어, 소스 코드 또는 메타데이터는 임의의 타입의 코드, 예를 들면 C, C++, SystemC, LISA, XML, Java, Brew, SQL 및 이의 변형들, 또는 각종 하드웨어 정의 또는 하드웨어 모델링 언어(예를 들면, Verilog, VHDL, RTL) 및 최종적 데이터베이스 파일(예를 들면, GDSII)을 포함하는, 본 명세서에 논의된 기능을 수행하는 임의의 기타 타입의 프로그래밍 언어로서 구현될 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에서 동등하게 사용되는, "구조체(construct)", "프로그램 구조체(program construct)", "소프트웨어 구조체(software construct)" 또는 "소프트웨어"는 특정된 관련 기능 또는 방법을 제공하거나 제공하는 것으로 해석될 수 있는, 임의의 신택스 또는 시그너쳐를 갖는 임의의 종류의 임의의 프로그래밍 언어를 의미하고 일컫는다(예를 들어, 프로세서 360을 포함하는 프로세서 또는 컴퓨터에 인스턴시에이팅(instantiated) 또는 로딩하고 실행시킬 때).
본 발명의 소프트웨어, 메타데이터, 또는 기타 소스 코드 및 임의의 최종 비트 파일(오브젝트 코드, 데이터베이스, 또는 룩업 테이블)은 메모리 365에 관해 상기 논의된 바와 같은 컴퓨터-판독가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터로서, 컴퓨터 또는 기타 기계-판독가능 데이터 저장 매체 중의 임의의 것과 같은 임의의 실감형 저장 매체, 예를 들면, 플로피 디스크, CDROM, CD-RW, DVD, 마그네틱 하드 드라이브, 광 드라이브, 또는 상기 언급된 바와 같은 임의의 기타 타입의 데이터 저장 장치 또는 매체 내에서 구현될 수 있다.
도 84에 예시된 제어기 345 이외에도, 당해 기술분야의 숙련가들은 본 발명의 범위 내에 있는, 당해 기술분야에 공지된 다수의 동등한 설정, 레이아웃, 종류 및 타입의 제어 회로가 존재한다는 것을 인식할 것이다.
본 발명이 이의 특정 양태들에 대해 기술되었더라도, 이들 양태는 단지 예시적인 것이며 본 발명을 제한하지 않는다. 본 명세서의 기술내용에서, 본 발명의 양태들의 철저한 이해를 제공하기 위해, 전자 부품, 전자 기기 및 구조적 연결, 재료, 및 구조적 변형의 예와 같은 무수한 특정 세부사항들이 제공된다. 그러나, 관련 기술분야의 숙련가는 본 발명의 양태가 상기 특정 세부사항들 중의 하나 이상을 갖지 않으면서, 또는 기타 장치, 시스템, 조립체, 부품, 재료, 부재 등을 가지면서 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 기타 경우들에서, 익히 공지된 구조, 재료, 또는 작업들은 본 발명의 양태들의 모호한 측면들을 피하기 위해 구체적으로 도시하거나 상세히 기술하지 않았다. 당해 기술분야의 숙련가는, 추가의 또는 동등한 방법 단계들이 사용될 수 있거나 기타 단계들과 조합될 수 있거나 상이한 순서들로 수행될 수 있고, 이들은 모두 청구된 발명의 범위 내에 있다는 것도 인식할 것이다. 부가하여, 각종 도면들은 일정 비율로 도시되지 않았고, 제한하려는 것으로 간주되어서는 안된다.
"하나의 양태", "양태", 또는 특정 "양태"에 대한 본 명세서 전반에 걸친 언급은 상기 양태와 관련하여 기술된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 양태에 포함되고 반드시 모든 양태에 포함되는 것은 아니며 또한 반드시 동일한 양태를 지칭하는 것은 아님을 의미한다. 아울러, 선택된 특징을 다른 특징의 대응하는 사용 없이 사용하는 것을 포함하여, 임의의 특정 양태의 특정한 특징, 구조, 또는 특성은 임의의 적합한 방식 및 임의의 적합한 조합으로 하나 이상의 기타 양태와 조합될 수 있다. 추가로, 다수의 변형들이 본 발명의 본질적인 범위와 취지에 특정 분야, 상황 또는 재료를 적용시키도록 만들어질 수 있다. 본 명세서에 기술되고 예시된 본 발명의 양태들의 기타 변화 및 변형들은 본 명세서의 교시에 비추어 가능하고 본 발명의 취지와 범위의 일부로서 간주되는 것으로 이해되어야 한다.
도면들에 도시된 부재들 중의 하나 이상은, 특정한 분야에 따라서 유용할 수 있듯이, 더 분리되거나 통합된 방식으로 실행될 수 있거나, 특정 경우에 심지어 제거되거나 동작 불능으로 될 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 특히 별개의 부품들의 분리 또는 조합이 불명확하거나 식별할 수 없는 양태들에 대해, 부품들의 일체로 형성된 조합도 본 발명의 범위 내에 있다. 또한, "커플링하는" 또는 "커플링 가능한"과 같은 각종 형태로 포함하는 본 명세서에서의 용어 "커플링된"은, 일체로 형성된 부품들, 및 또 다른 부품을 경유하거나 통해 커플링된 부품들을 포함하는, 임의의 직접 또는 간접적인 전기적, 구조적 또는 자기적 커플링, 연결 또는 부착, 또는 이러한 직접 또는 간접적인 전기적, 구조적 또는 자기적 커플링, 연결 또는 부착에 대한 조정(adaptation) 또는 케이퍼빌리티(capability)를 의미하고 포함한다.
본 발명의 목적을 위해 본 명세서에서 사용된 용어 "LED" 및 이의 복수 형태 "LED들"은, 임의의 대역폭 또는 임의의 색 또는 색 온도의 가시 스펙트럼 또는 자외선 또는 적외선과 같은 기타 스펙트럼 내에서 포함하는, 전류 또는 전압에 응답하여 발광하는 각종 반도체-기반 또는 탄소-기반 구조물, 발광 중합체, 유기 LED 등을 비제한적으로 포함하는, 전기 신호에 응답하여 방사선을 발생시킬 수 있는 임의의 전계발광 다이오드 또는 기타 타입의 캐리어 주입-기반 또는 접합-기반 시스템을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 목적을 위하여 사용된 용어 "태양광발전 다이오드"(또는 PV) 및 이의 복수 형태 "PV들"은, 임의의 대역폭 또는 스펙트럼의 가시 스펙트럼 또는 자외선 또는 적외선과 같은 기타 스펙트럼 내에서 포함하는, 광에 응답하여 전기 신호를 발생시키는 각종 반도체-기반 또는 탄소-기반 구조물을 비제한적으로 포함하는, 입사 에너지(예를 들면, 광 또는 기타 전자기파)에 응답하여 전기 신호(예를 들면, 전압)를 발생시킬 수 있는 임의의 태양광발전 다이오드 또는 기타 타입의 캐리어 주입-기반 또는 접합-기반 시스템을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 기재된 치수 및 값은 인용된 정확한 수치에 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 별도로 특정되지 않는 한, 각각의 이러한 치수는 상기 인용된 값과 이 값을 에워싸는 기능적으로 동등한 범위를 둘 다 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들면, "40㎜"로 기재된 치수는 "약 40㎜"를 의미하는 것으로 의도된다.
발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌들은 관련 부분에서 본 명세서에 참조로 인용되며; 임의의 문헌의 인용은 이것이 본 발명에 대한 선행 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의가, 참조로 인용된 문헌 내의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 정도까지, 이 문헌의 해당 용어에 할당된 의미 또는 정의가 통용될 것이다.
아울러, 도면들에서 임의의 신호 화살표는, 특정하게 언급되지 않는 한, 단지 예시적이며 제한하지 않는 것으로 간주되어야 한다. 단계 요소들의 조합이 또한, 특히 분리 또는 조합 능력이 불명확하거나 예측가능한 경우에 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주될 것이다. 본 명세서 및 하기 특허청구범위 전체에 걸쳐 사용된 분리적 용어 "또는"은, 별도로 지시되지 않는 한, 일반적으로 연결의 의미와 분리의 의미를 둘 다 갖는 "및/또는"을 의미하는 것으로 의도된다(또한 이것은 "배타적 논리화" 의미에 국한되지 않는다). 본 명세서의 기술내용 및 하기 특허청구범위 전체에 걸쳐 사용된 단수 형태의 용어는, 별도로 명백하게 지시되지 않는 한, 복수 형태를 포함한다. 또한, 본 명세서의 기술내용 및 하기 특허청구범위 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, "..에"의 의미는, 별도로 명백하게 지시되지 않는 한, "..에" 및 ".. 위에"를 포함한다.
본 개요 또는 요약서에 기술된 것을 포함하여, 본 발명의 예시된 양태들의 상기 설명은 본 발명을 총망라하거나 본 발명을 본 명세서에 개시된 세밀한 형태들에 한정시키는 것으로 의도되지 않는다. 상기 내용으로부터, 다수의 변화, 변형 및 대안이 본 발명의 신규한 개념의 취지와 범위로부터 벗어나지 않으면서 의도되고 실행될 수 있다는 것을 알 것이다. 본 명세서에 예시된 특정 방법 및 장치에 대한 제한이 의도되거나 추론되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 물론, 특허청구범위에 포함되는 이러한 모든 변형들은 첨부된 특허청구범위에 의해 포괄되는 것으로 의도된다.

Claims (11)

  1. 복수 개의 제1 도체들;
    상기 복수 개의 제1 도체들 중 하나의 제1 도체 상에 평행하게 분포된 복수 개의 발광 다이오드들(light emitting diodes);
    상기 복수 개의 다이오드들에 커플링되고 상기 복수 개의 제1 도체들의 제2 도체에 커플링된 적어도 하나의 제2 도체; 및
    상기 복수 개의 발광 다이오드들의 적어도 일부로부터 소정의 거리만큼 떨어지거나 분리(offset)되어 간격을 둔 분산 구조물, 패널 또는 층
    을 포함하는 발광 장치로서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드들 중의 적어도 일부는 제1의 순-바이어스(forward-bias) 배향을 가지며, 상기 복수 개의 발광 다이오드들의 적어도 하나는 제2의 역-바이어스(reverse-bias) 배향을 가지며,
    상기 분산 구조물, 패널 또는 층은 적어도 하나의 방사(emissive) 또는 발광(luminescent) 층 또는 영역을 포함하는, 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 제1 도체들은 맞물린 (interdigitated), 빗살형 (comb) 구조를 가지며,
    상기 장치는 복수 개의 제2 도체들을 추가로 포함하며, 여기서 적어도 하나의 제2 도체는 상기 복수 개의 제2 도체들의 제1의 제2 도체이고,
    이때, 상기 복수 개의 제1 도체들 및 상기 복수 개의 제2 도체들은 상기 복수 개의 발광 다이오드들의 일련의 커플링된 영역을 제공하도록 배열되는, 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 제1 도체들, 또는 상기 적어도 하나의 제2 도체, 또는 상기 복수 개의 제1 도체들과 상기 적어도 하나의 제2 도체 모두가 투명한 전도성 재료 또는 화합물을 포함하는, 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 발광 다이오드들이,
    제1 스펙트럼 범위에서 빛을 방사하기 위한 제1의 복수 개의 발광 다이오드들;
    제2 스펙트럼 범위에서 빛을 방사하기 위한 제2의 복수 개의 발광 다이오드들; 및
    제3 스펙트럼 범위에서 빛을 방사하기 위한 제3의 복수 개의 발광 다이오드들을 추가로 포함하는, 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 방사 또는 발광 층이 적어도 하나의 인광 또는 형광 방출체를 추가로 포함하는, 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 분산 구조물, 패널 또는 층이 하나 이상의 유색 층 또는 영역을 추가로 포함하는, 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 분산 구조물, 패널 또는 층이 상기 복수 개의 발광 다이오드들에 의해 형성된 평면에 대해 평행이거나 수직인, 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 분산 구조물, 패널 또는 층이 하나 이상의 광 추출 요소를 추가로 포함하는, 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광 추출 요소가 적어도 하나의 렌즈, 표면 텍스처, 표면 구조물, 거울, 광학 격자 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 발광 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 분산 구조물, 패널 또는 층이 하나 이상의 거울 또는 반사 구조물을 추가로 포함하는, 발광 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 장치가, 조명 전구, 조명 관, 램프, 조명 기구, 실내 조명 기구, 실외 조명 기구, 램프 갓, 건축용 조명 기구, 작업용 또는 조업용 조명 기구, 천정 조명 기구, 안전 조명 기구, 디밍가능한(dimmable) 조명 기구, 색 조명 기구, 공연용 조명기구, 색상 가변형 조명 기구, 디스플레이 조명 기구, 디스플레이 조명, 어드레스가능한(addressable) 디스플레이, 백라이트(backlight), 디스플레이 백라이트, 거울, 표지(indicia), 사이니지(signage), 패키지(package), 판지형상자(carton), 사업 제품, 산업 제품, 건축 제품 및 이들의 조합 중의 적어도 하나인, 발광 장치.
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