KR102491904B1 - 발광 다이오드들에서 출력 플럭스를 개선하기 위한 광학 결합 층 - Google Patents

발광 다이오드들에서 출력 플럭스를 개선하기 위한 광학 결합 층 Download PDF

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마르셀 반 게르벤
로냐 미송
예르그 펠드만
한스-헬무트 베흐텔
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루미레즈 엘엘씨
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Abstract

광학 결합 구조들(505={505A; 505B})은 광 출력 표면들을 통해 반도체 LED들에 의해 방출되는 광의 결합을 용이하게 하기 위해 미니LED 또는 마이크로LED 어레이의 반도체 LED들(102)의 광 출력 표면들(102D) 상에 배치된다. 광학 결합 구조들은, 반도체 LED들의 광 출력 표면을 형성하는 물질의 굴절률에 가깝거나 그와 매칭되는 굴절률을 갖는 물질의 얇은 층(505B)에 매립되거나 그것으로 코팅된 광 산란 입자들(505A) 및/또는 공기 보이드들(705)을 포함한다.

Description

발광 다이오드들에서 출력 플럭스를 개선하기 위한 광학 결합 층
본 출원은 2020년 10월 8일자로 출원된 미국 출원 번호 17/066,266, 2019년 10월 9일자로 출원된 미국 출원 번호 16/597,455, 및 2020년 2월 14일자로 출원된 유럽 출원 번호 20157448.0의 우선권을 주장한다. 상기 출원들 각각은 그 전체가 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로, 발광 다이오드들 및 인광체-변환 발광 다이오드들에 관한 것이다.
반도체 발광 다이오드들 및 레이저 다이오드들(본원에서 집합적으로 "LED들"로 지칭됨)은 현재 이용가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. LED의 방출 스펙트럼은 전형적으로, 디바이스의 구조에 의해 그리고 디바이스를 구성하는 반도체 물질들의 조성에 의해 결정되는 파장에서 단일의 좁은 피크를 나타낸다. 디바이스 구조 및 물질 시스템의 적합한 선택에 의해, LED들은 자외선, 가시선, 또는 적외선 파장들에서 작동하도록 설계될 수 있다.
LED들은 LED에 의해 방출되는 광을 흡수하고 이에 응답하여 더 긴 파장의 광을 방출하는 하나 이상의 파장 변환 물질(본원에서 "인광체들"로 일반적으로 지칭됨)과 조합될 수 있다. 그러한 인광체-변환 LED들("pcLED들")에 대해, 인광체들에 의해 흡수되는, LED에 의해 방출된 광의 분율은 LED에 의해 방출된 광의 광 경로 내의 인광체 물질의 양, 예를 들어, LED 상에 또는 LED 주위에 배치된 인광체 층 내의 인광체 물질의 농도 및 층의 두께에 따른다.
인광체-변환 LED들은 LED에 의해 방출된 광의 전부가 하나 이상의 인광체에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 완전히 인광체들로부터 온다. 그러한 경우들에서 인광체는, 예를 들어, LED에 의해 직접 효율적으로 생성되지 않는 좁은 스펙트럼 영역에서 광을 방출하도록 선택될 수 있다.
대안적으로, pcLED들은 LED에 의해 방출되는 광의 일부만이 인광체들에 의해 흡수되도록 설계될 수 있고, 이 경우에 pcLED로부터의 방출은 LED에 의해 방출되는 광과 인광체들에 의해 방출되는 광의 혼합이다. LED, 인광체들 및 인광체 조성의 적합한 선택에 의해, 그러한 pcLED는, 예를 들어, 원하는 색 온도 및 원하는 연색 특성들을 갖는 백색광을 방출하도록 설계될 수 있다.
다중 LED들은 어레이를 형성하기 위해 단일 기판 상에 함께 형성될 수 있다. 그러한 어레이들은 스마트폰들 및 스마트 워치들, 컴퓨터 또는 비디오 디스플레이들, 또는 사이니지에 채용되는 것들과 같은 능동 조명 디스플레이들을 형성하기 위해 채용될 수 있다. 밀리미터당 하나 또는 수 개 또는 다수의 개별 디바이스들(예를 들어, 약 1 밀리미터, 수백 미크론 또는 100 미크론 미만의 디바이스 피치, 및 인접한 디바이스들 사이의 100 미크론 미만 또는 단지 수십 미크론 이하의 간격)을 갖는 어레이는 전형적으로, 미니LED 어레이(100 ㎛ 내지 1 밀리미터) 또는 마이크로LED 어레이(대안적으로, μLED 어레이; 100 ㎛ 이하)로 지칭된다. 그러한 미니LED 또는 마이크로LED 어레이들은 많은 경우들에서 또한, 위에서 설명된 바와 같은 인광체 변환기들을 포함할 수 있고; 그러한 어레이들은 pc-미니LED 어레이들 또는 pc-마이크로LED 어레이들로 지칭될 수 있다.
본 명세서는 어레이의 각각의 반도체 LED에 의해 그 대응하는 광 출력 표면을 통해 방출되는 광을 미니LED 또는 마이크로LED 어레이의 다른 광학 요소 또는 구성요소 내로 또는 외부 환경으로 결합하는 것을 용이하게 하기 위해 반도체 미니LED 또는 마이크로LED 어레이의 광 출력 표면 상에 배치된 광학 결합 구조들을 개시한다. 광학 결합 구조들은, 반도체 LED의 광 출력 표면을 형성하는 물질의 굴절률에 가깝거나 그와 매칭되는 굴절률을 갖는 물질의 얇은 층에 매립되거나 그것으로 코팅된 광 산란 입자들 및/또는 공기 보이드들을 포함한다.
일 양상에서, 그러한 광학 결합 구조는, 어레이의 각각의 반도체 LED에 의해 그 대응하는 광 출력 표면을 통해 방출되는 광을 파장 변환 구조(예를 들어, 인광체 층) 내로 결합하는 것을 용이하게 하기 위해, 어레이의 반도체 LED들의 광 출력 표면들과 파장 변환 구조 사이에서 이들과 접촉하는 pc-미니LED 어레이 또는 pc-마이크로LED 어레이에 배치될 수 있다.
다른 양상에서, 미니LED 또는 마이크로LED 어레이는 어레이의 LED들의 광 출력 표면들과 광학 결합 구조 사이에 얇은 보호 층을 포함할 수 있다. 그러한 보호 층은 광학 결합 구조를 형성하기 위해 채용되는 시약들 또는 반응 조건들에 대해 불활성 또는 내화성일 수 있다.
LED들, pcLED들, 미니LED 및 마이크로LED 어레이들, 및 pc-미니LED 및 pc-마이크로LED 어레이들에 관한 목적들 및 장점들은 도면들에 예시되고 이하의 서면 설명 또는 첨부된 청구항들에 개시된 예시적인 실시예들을 참조할 때 명백해질 수 있다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 더 설명되는 선별된 개념들을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구대상의 주요 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구대상의 범위를 결정하는 데 있어서 보조로 사용되도록 의도된 것도 아니다.
도 1은 예시적인 pcLED의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a 및 2b는, 각각, pcLED들의 예시적인 어레이의 개략적인 단면도 및 상면도를 도시한다. 도 2c는 예시적인 미니LED 또는 마이크로LED 어레이 및 어레이의 3x3 LED들의 확대된 섹션의 개략적인 상면도를 도시한다. 도 2d는 기판 상에 모놀리식으로 형성된 예시적인 pc-미니LED 또는 pc-마이크로LED 어레이의 몇몇 LED들의 사시도를 도시한다.
도 3a는 pcLED들의 어레이가 장착될 수 있는 예시적인 전자장치 보드의 개략적인 상면도를 도시하고, 도 3b는 유사하게, 도 3a의 전자장치 보드 상에 장착된 pcLED들의 예시적인 어레이를 도시한다.
도 4a는 도파관들 및 투영 렌즈에 대해 배열된 pcLED들의 예시적인 어레이의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 4b는 도파관들이 없는, 도 4a의 것과 유사한 배열을 도시한다.
도 5는 반도체 LED, 파장 변환 구조, 및 반도체 LED와 파장 변환 구조 사이에 배치된 광학 결합 구조를 포함하는 예시적인 pcLED의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 반도체 LED, 파장 변환 구조, 및 반도체 LED와 파장 변환 구조 사이에 배치된 광학 결합 구조를 포함하는 다른 예시적인 pcLED의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 반도체 LED, 파장 변환 구조, 및 반도체 LED와 파장 변환 구조 사이에 배치된 광학 결합 구조를 포함하는 또 다른 예시적인 pcLED의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 8은 반도체 LED, 파장 변환 구조, 및 반도체 LED와 파장 변환 구조 사이에 배치된 광학 결합 구조를 포함하는 또 다른 예시적인 pcLED의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 9a, 9b, 및 9c는 도 5의 예시적인 pcLED를 제조하기 위한 예시적인 방법의 단계들을 개략적으로 예시한다.
도 10은 두가지 참조 경우의 pcLED들로부터의 출력 플럭스를 본원에 설명된 바와 같은 예시적인 광학 결합 층을 포함하는 pcLED로부터의 출력 플럭스와 비교하는 플롯이다.
도 11a, 11b, 및 11c는 반도체 LED와 광학 결합 구조 사이에 보호 층을 포함하는 예시적인 pcLED를 제조하기 위한 예시적인 방법의 단계들을 개략적으로 예시한다.
도 12는 LED와 입자 층 사이에 보호 층이 있는 LED들 및 그러한 보호 층이 없는 LED들에 대한 대조적인 신뢰성 결과들을 도시하는 플롯이다.
도시된 실시예들은 단지 개략적으로 도시되고; 모든 특징들은 완전히 상세히 또는 적절한 비율로 도시되지 않을 수 있고; 명확성을 위해, 특정 특징들 또는 구조들은 다른 것들에 비해 과장되거나 축소될 수 있거나 완전히 생략될 수 있고; 도면들은 축척에 맞는 것으로 명시적으로 표시되지 않는 한 축척에 맞는 것으로서 간주되어서는 안 된다. 예를 들어, 개별 LED들은 이들의 측방향 범위에 비해 또는 기판 또는 인광체 두께들에 비해 이들의 수직 치수들 또는 층 두께들에서 과장될 수 있다. 도시된 실시예들은 단지 예들일 뿐이고, 본 개시내용 또는 첨부된 청구항들의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.
이하의 상세한 설명은 도면들을 참조하여 읽혀져야 하며, 여기서 동일한 참조 번호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다. 도면들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니며, 선택적 실시예들을 도시하고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 상세한 설명은 본 발명의 원리들을 제한이 아닌 예로서 예시한다.
도 1은, 본원에서 함께 "LED"로 간주되는, 기판(104) 상에 배치된 반도체 다이오드 구조(102), 및 LED 상에 배치된 파장 변환 구조(예를 들어, 인광체 층)(106)를 포함하는 개별 pcLED(100)의 예를 도시한다. 반도체 다이오드 구조(102)는 전형적으로, n-형 층과 p-형 층 사이에 배치된 활성 영역을 포함한다. 다이오드 구조에 걸친 적합한 순방향 바이어스의 인가는 활성 영역으로부터의 광의 방출을 초래한다. 방출된 광의 파장은 활성 영역의 조성 및 구조에 의해 결정된다.
LED는, 예를 들어, 청색, 자색, 또는 자외선 광을 방출하는 III-질화물 LED일 수 있다. 임의의 다른 적합한 물질 시스템으로부터 형성되고 임의의 다른 적합한 파장의 광을 방출하는 LED들이 또한 사용될 수 있다. 다른 적합한 물질 시스템들은, 예를 들어, III-인화물 물질들, III-비화물 물질들, 및 II-VI 물질들을 포함할 수 있다.
pcLED로부터의 원하는 광학 출력에 따라, 임의의 적합한 인광체 물질들이 사용될 수 있다.
도 2a-2b는, 각각, 기판(202) 상에 배치된, 각각 인광체 픽셀(106)을 포함하는 pcLED들(100)의 어레이(200)의 단면도 및 상면도를 도시한다. 그러한 어레이는 임의의 적합한 방식으로 배열된 임의의 적합한 개수의 pcLED들을 포함할 수 있다. 예시된 예에서, 어레이는 공유 기판 상에 모놀리식으로 형성된 것으로 도시되지만, 대안적으로, pcLED들의 어레이는 별개의 개별 pcLED들로부터 형성될 수 있다. 기판(202)은 LED를 구동하기 위한 CMOS 회로를 선택적으로 포함할 수 있고, 임의의 적합한 물질들로부터 형성될 수 있다.
도 3a-3b에 도시된 바와 같이, pcLED 어레이(200)는 전력 및 제어 모듈(302), 센서 모듈(304), 및 LED 부착 영역(306)을 포함하는 전자장치 보드(300) 상에 장착될 수 있다. 전력 및 제어 모듈(302)은 외부 소스들로부터의 전력 및 제어 신호들 및 센서 모듈(304)로부터의 신호들을 수신할 수 있고, 그에 기초하여 전력 및 제어 모듈(302)은 LED들의 작동을 제어한다.
센서 모듈(304)은 임의의 적합한 센서들로부터, 예를 들어, 온도 또는 광 센서들로부터 신호들을 수신할 수 있다. 대안적으로, pcLED 어레이(200)는 전력 및 제어 모듈 및 센서 모듈과 별개의 보드(도시되지 않음) 상에 장착될 수 있다.
개별 pcLED들은 선택적으로, 인광체 층에 인접하여 위치되거나 인광체 층 상에 배치된 렌즈 또는 다른 광학 요소를 포함할 수 있거나 그와 조합하여 배열될 수 있다. 그러한 광학 요소는, 도면들에 도시되지 않았지만, "1차 광학 요소"로 지칭될 수 있다. 추가적으로, 도 4a-4b에 도시된 바와 같이, (예를 들어, 전자장치 보드(300) 상에 장착된) pcLED 어레이(200)는 의도된 응용에서 사용하기 위해 2차 광학 요소들, 예컨대, 도파관들, 렌즈들, 또는 양쪽 모두와 조합하여 배열될 수 있다. 도 4a에서, pcLED(100)에 의해 방출된 광은 도파관들(402)에 의해 수집되고 투영 렌즈(404)로 지향된다. 투영 렌즈(404)는, 예를 들어, 프레넬 렌즈일 수 있다. 이 배열은, 예를 들어, 자동차 헤드라이트들에서 사용하기에 적합할 수 있다. 도 4b에서, pcLED(100)에 의해 방출된 광은 개재 도파관들의 사용 없이 투영 렌즈(404)에 의해 직접 수집된다. 이 배열은 특히, pcLED들이 서로 충분히 가까이 이격될 수 있을 때 적합할 수 있고, 또한, 자동차 헤드라이트들에서 뿐만 아니라 카메라 플래시 응용들에서도 사용될 수 있다. 미니LED 또는 마이크로LED 디스플레이 응용은, 예를 들어, 도 4a-4b에 도시된 것과 유사한 광학 배열들을 사용할 수 있다.
일반적으로, 광학 요소들의 임의의 적합한 배열은, 원하는 응용에 따라, 본원에 설명된 pcLED들과 조합하여 사용될 수 있다.
도 1a는 100x100 매트릭스, 200x50 매트릭스, 대칭 매트릭스, 비대칭 매트릭스 등과 같은 임의의 적용가능한 배열로 10,000개 초과의 픽셀들을 포함할 수 있다. 또한, 픽셀들, 매트릭스들 및/또는 보드들의 다수의 세트들이, 본원에 개시된 실시예들을 구현하기 위해 임의의 적용가능한 포맷으로 배열될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 2a 및 2b는 9개의 pcLED들의 3x3 어레이를 도시하지만, 그러한 어레이들은, 예를 들어, 도 2c에 개략적으로 예시된 바와 같이, 예를 들어, 대략 102, 103, 104개, 또는 그 이상의 LED들을 포함할 수 있다. 개별 LED들(911)(즉, 픽셀들)은 어레이(900)의 평면에서, 예를 들어, 1 밀리미터(mm) 이하, 500 미크론 이하, 100 미크론 이하, 또는 50 미크론 이하의 폭들(w1)(예를 들어, 측 길이들)을 가질 수 있다. 어레이(900) 내의 LED들(911)은 어레이(900)의 평면에서, 예를 들어, 수백 미크론의, 100 미크론 이하의, 50 미크론 이하의, 20 미크론 이하의, 10 미크론 이하의, 또는 5 미크론 이하의 폭(w2)을 갖는 스트리트들, 레인들, 또는 트렌치들(913)에 의해 서로 이격될 수 있다. 픽셀 피치(D1)는 w1과 w2의 합이다. 예시된 예들은 대칭 매트릭스로 배열된 직사각형 픽셀들을 도시하지만, 픽셀들 및 어레이는 임의의 적합한 형상 또는 배열을 가질 수 있다. LED들의 다수의 개별 어레이들은 임의의 적용가능한 포맷으로 임의의 적합한 배열로 조합될 수 있다.
어레이의 평면에서 약 0.10 밀리미터 이하의 치수들(w1)(예를 들어, 측 길이들)을 갖는 LED들은 전형적으로, 마이크로LED들로 지칭되고, 그러한 마이크로LED들의 어레이는 마이크로LED 어레이로 지칭될 수 있다. 어레이의 평면에서 약 0.10 밀리미터 내지 약 1.0 밀리미터의 치수들(w1)(예를 들어, 측 길이들)을 갖는 LED들은 전형적으로, 미니LED들로 지칭되고, 그러한 미니LED들의 어레이는 미니LED 어레이로 지칭될 수 있다.
LED들, 미니LED들, 또는 마이크로LED들의 어레이, 또는 그러한 어레이의 부분들은, 개별 LED 픽셀들이 트렌치들 및 또는 절연 물질에 의해 서로 전기적으로 격리되는 세그먼트화된 모놀리식 구조로서 형성될 수 있다. 도 2d는 그러한 세그먼트화된 모놀리식 어레이(1100)의 예의 사시도를 도시한다. 이 어레이 내의 픽셀들은 n-콘택들(1140)을 형성하기 위해 충전되는 트렌치들(1130)에 의해 분리된다. 모놀리식 구조는 기판(1114) 상에 성장되거나 배치된다. 각각의 픽셀은 p-콘택(1113), p-GaN 반도체 층(1112), 활성 영역(1111), 및 n-GaN 반도체 층(1110)을 포함한다. 파장 변환기 물질(1117)이 반도체 층(1110)(또는 다른 적용가능한 개재 층) 상에 퇴적될 수 있다. 반도체의 하나 이상의 층으로부터 n-콘택들(1140)의 적어도 일부를 분리하기 위해 패시베이션 층들(1115)이 트렌치들(1130) 내에 형성될 수 있다. n-콘택들(1140), 또는 트렌치들 내의 다른 물질은, n-콘택들(1140) 또는 다른 구조들 또는 물질들이 픽셀들 사이에 완전한 또는 부분적인 광학 격리 장벽들(1120)을 제공하도록 변환기 물질(1117) 내로 연장될 수 있다.
LED 어레이 내의 개별 LED들(픽셀들)은 개별적으로 어드레싱가능할 수 있거나, 어레이 내의 픽셀들의 그룹 또는 서브세트의 일부로서 어드레싱가능할 수 있거나, 어드레싱가능하지 않을 수 있다. 따라서, 발광 픽셀 어레이들은, 광 분포의 미세화된 강도, 공간, 및 시간 제어를 요구하거나 그로부터 이익을 얻는 임의의 응용에 유용하다. 이러한 응용들은 픽셀 블록들 또는 개별 픽셀들로부터의 방출된 광의 정밀한 특수 패터닝을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
응용에 따라, 방출된 광은 스펙트럼적으로 구별될 수 있고, 시간에 따라 적응할 수 있고/거나 환경적으로 응답할 수 있다. 발광 픽셀 어레이들은 다양한 강도, 공간, 또는 시간 패턴들의 사전 프로그래밍된 광 분포를 제공할 수 있다. 방출된 광은 수신된 센서 데이터에 적어도 부분적으로 기초할 수 있고, 광학 무선 통신을 위해 사용될 수 있다. 연관된 전자장치 및 광학장치들은 픽셀, 픽셀 블록, 또는 디바이스 레벨에서 구별될 수 있다.
본 개시내용은 발광 다이오드들, 예를 들어, 인광체-변환 발광 다이오드들에서 광 추출 및 패키지 효율을 개선하는 광학 결합 구조의 제조 및 사용에 관한 것이다. 본 개시내용에서, 광 추출은 반도체 LED에서 생성된 광의, 반도체 LED 밖으로의, 예를 들어, 반도체 LED 밖으로 그리고 파장 변환 구조 내로의(예를 들어, 인광체 층 내로의) 결합을 지칭한다. 패키지 효율은 pcLED로부터의 원하는 출력으로서 파장 변환 구조 밖으로의 광의 추출을 지칭한다. 패키지 효율은, 예를 들어, 반도체 LED로부터 파장 변환기 내로 결합된 광자들의 개수에 대한 pcLED로부터 출력된 광자들의 개수의 비율로서 정의될 수 있다.
III-V(예를 들어, AlInGaN 및 AlInGaP) LED들에서, 반도체 LED로부터 외부 환경(예를 들어, 공기)으로의 또는 다른 광학 구성요소로의(예를 들어, 렌즈 내로의 또는 파장 변환 구조 내로의) 광의 결합은 반도체 발광 다이오드와 외부 환경 또는 다른 광학 구성요소 사이의 계면에서 발생하는 반사들에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 반도체 LED의 출력 표면이, 외부 환경 또는 다른 광학 요소보다 상당히 더 높은 굴절률을 갖는 III-V 반도체(예를 들어, GaN, AlN, AlGaN, GaP, AlGaP, AlInGaP) 표면인 경우, 그 계면에서의 반사들은 중요할 수 있다. 이 계면에서 반도체 LED로 다시 반사된 광은 LED에서 흡수될 수 있다.
예를 들어, III-질화물 pcLED들에서, 반도체 LED로부터 파장 변환 구조 내로의 광의 결합은 반도체 발광 다이오드와 파장 변환 구조 사이의 계면에서 발생하는 반사들에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 반도체 LED의 출력 표면이, 높은 굴절률을 갖는 III-질화물(예를 들어, GaN, AlN, AlGaN) 층의 표면이고 파장 변환 구조가, 전형적으로, 실리콘 바인더 내에 분산된 무기 인광체 입자들을 포함하는 파장 변환 구조의 경우에서와 같이, 상당히 더 낮은 굴절률을 갖는 경우, 그 계면에서의 반사들은 중요할 수 있다. 이 계면에서 반도체 LED 내로 다시 반사된 광은 LED에서 흡수될 수 있고, pcLED의 전체 효율을 감소시킨다.
또한, 파장 변환 구조가 강하게 산란시키는 경우, 반도체 LED로부터 파장 변환 구조 내로 결합된 광 및 파장 변환 구조에서 방출된 광은 반도체 LED 내로 다시 산란되어 흡수될 수 있다. 이는 또한, pcLED의 전체 효율을 감소시킨다.
반도체 LED 밖으로의(예를 들어, 파장 변환 구조 내로의) 광의 결합을 증가시키기 위한 하나의 종래의 접근법은 반도체 LED와 파장 변환기 사이의 계면에서 반사되는 광의 양을 감소시키는 텍스처로 반도체 LED의 광 출력 표면을 패터닝하는 것이다. 패터닝은, 예를 들어, 패터닝된 사파이어 표면 상에 반도체 LED를 성장시킨 다음, 패터닝된 사파이어 표면을 반도체 LED로부터 분리함으로써 행해질 수 있다. 사파이어 표면과 접촉했던 반도체 LED의 표면은 패터닝된 사파이어 표면의 텍스처에 상보적인 텍스처로 패터닝된다.
LED/변환기 계면에서의 패터닝된 표면의 사용은 제조 복잡성을 추가하고, 아래에 설명되는 바와 같이, 더 큰 치수의 디바이스들에 대해서보다 미니LED 또는 마이크로LED 아키텍처들에 덜 적합할 수 있다.
위에 요약된 바와 같이, 본원에 설명된 광학 결합 구조들은 반도체 LED 밖으로의 광의 결합을 용이하게 하기 위해 반도체 LED의 광 출력 표면 상에 배치된다. 예를 들어, 그러한 광학 결합 구조는, 반도체 LED에 의해 광 출력 표면을 통해 방출되는 광을 파장 변환 구조 내로 결합하는 것을 용이하게 하기 위해, 반도체 LED의 광 출력 표면과 파장 변환 구조 사이에서 이들과 접촉하여 배치될 수 있다.
이러한 광학 결합 구조들은, 반도체 LED의 광 출력 표면을 형성하는 물질의 굴절률에 가깝거나 그와 매칭되는 높은 굴절률을 갖는 물질의 얇은 층에 매립되거나 그것으로 코팅된 광 산란 입자들을 포함한다. 일반적으로, 높은 굴절률 물질은 가능한 한 높지만 광 출력 표면에서의 LED의 반도체 층의 굴절률보다 높지 않거나 상당히 높지 않은 굴절률을 가져야 한다(GaN의 경우: 2.5, AlInGaP의 경우: 3.4). 높은 굴절률 물질은, 예를 들어, 2 내지 2.5의 굴절률을 가질 수 있다. 높은 굴절률 물질은 LED 광 출력 표면의 굴절률과, 예를 들어, 5% 이하, 10% 이하, 15% 이하, 20% 이하, 또는 25% 이하만큼 상이한 굴절률을 가질 수 있다.
높은 굴절률 물질의 얇은 층은, 예를 들어, 100 나노미터 이상, 또는 200 나노미터 이상, 및 2 미크론 이하, 또는 5 미크론 이하의 두께를 가질 수 있다. 높은 굴절률 물질의 층은 산란 입자들의 직경보다 더 얇을 수 있고, 이 경우에 높은 굴절률 물질은 광 산란 입자들을 등각 코팅할 수 있다. 대안적으로, 높은 굴절률 물질의 층은 광 산란 입자들의 직경보다 더 두꺼울 수 있고, 광 산란 입자들이 층에 매립된다.
높은 굴절률 물질은 Al2O3, HfO2, SiO2, Ga2O3, GeO2, SnO2, CrO2, Nb2O3, TiO2, Ta2O5, V2O5, Y2O3, 및 ZrO2, 또는 이들의 조합들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이 물질들은, 반도체 LED 광 출력 표면이, GaN과 같은 III-질화물 물질로부터 또는 AlInGaP 물질로부터 형성되는 경우에 특히 적합할 수 있다.
광학 결합 구조의 광 산란 입자들은, 예를 들어, 인광체 입자들일 수 있다. 대안적으로, 광 산란 입자들은 높은 굴절률 층보다 낮은 굴절률을 갖는 비발광 입자들일 수 있다. 본 개시내용은 높은 굴절률 층의 작은 체적의 보이드들(예를 들어, 공기로 채워짐)이 그러한 비발광의 낮은 굴절률 광 산란 입자들의 예인 것으로 간주한다. 광학 결합 구조의 광 산란 입자들은 인광체 입자들과 비발광 입자들의 조합을 포함할 수 있다. 광학 결합 구조의 인광체 입자들은, 예를 들어, 약 2.0 미크론 내지 약 3.0 미크론, 또는 약 2.0 미크론 내지 약 4.0 미크론, 또는 약 2.0 미크론 내지 약 10. 미크론의 직경을 가질 수 있고, 예를 들어, 도핑된 YAG로부터 형성될 수 있다. 광학 결합 구조의 인광체 입자들은 파장 변환 구조의 인광체 입자들과 동일한 유형 및 동일한 직경일 수 있다. 임의의 적합한 인광체 입자들이 사용될 수 있다.
높은 굴절률 층의 공기 보이드들은 약 1.0 미크론 이하, 예를 들어, 약 0.20 미크론의 직경 또는 최대 치수를 가질 수 있다.
반도체 LED 광 출력 표면에 수직으로 측정된, 광학 결합 구조(505)의 전체 두께는, 예를 들어, 약 0.20 미크론 이상, 또는 약 1.0 미크론 이상, 및 약 2.0 미크론 이하 또는 약 5 미크론 이하일 수 있다.
반도체 LED 출력 표면에 굴절률 매칭되거나 거의 굴절률 매칭되는 광학 결합 구조의 높은 굴절률 물질은 산란 입자들과 반도체 LED 사이에 상당히 반사적인 계면을 개재하지 않고 광학 결합 구조의 산란 입자들을 반도체 LED 출력 표면과 광학 접촉 상태로 둔다. 이는 산란 입자들이 반도체 LED 출력 표면의 종래의 텍스처링과 유사한 역할을 하는 것을 가능하게 하고, 광을 반도체 LED 밖으로 (그리고, 예를 들어, 파장 변환 구조 내로) 결합시키고, 그에 의해 추출 효율을 향상시킨다. pcLED의 경우, 이는 반도체 LED 출력 표면 물질(예를 들어, GaN)이 파장 변환 구조 내로 연장되게 하는 것과 유사하다.
또한, pcLED의 경우, 반도체 LED에서 흡수될 수 있는, 파장 변환 구조에서 반도체 LED 쪽으로 산란된 광은 광학 결합 구조 상에 입사된다. 광학 결합 구조의 산란 입자들은 이 광의 적어도 일부를 다시 파장 변환 구조 내로 산란시킨다. 이는 패키지 효율을 향상시킨다.
본원에 설명된 바와 같은 광학 결합 구조를 포함하는 LED들 및 pcLED들에서, 반도체 LED 광 출력 표면은 패터닝되거나 패터닝되지 않을 수 있다. 패터닝되면, 패터닝은 미크론 규모 또는 나노미터 규모일 수 있다. 일반적으로, 광학 결합 층(505)이 존재하기 때문에, 광 출력 표면 상의 패터닝의 부재는 pcLED(102)의 성능을 제한하지 않을 것이다.
패터닝되지 않은 광 출력 표면이 바람직할 수 있는데, 이는 평면(예를 들어, 패터닝되지 않은 사파이어) 기판들 상에서의 에피택셜 성장(즉, "에피")이, 더 얇은 에피(예를 들어, 5 미크론 미만, 4 미크론 미만, 3 미크론 미만, 또는 2 미크론 미만의 조합된 n-층, 활성 층, 및 p-층)를 가능하게 할 수 있고, 그러므로, 다이/에피 흡수 손실들을 줄임으로써 더 높은 추출 효율을 가능하게 할 수 있기 때문이다. 또한, 반도체 LED의 패터닝된 광 출력 표면과 광학 결합 층 사이의 굴절률 매칭은 광 출력 표면 상의 패터닝을 광학적으로 무효화한다.
본원에 설명된 광학 결합 구조들은 일반적으로, 다양한 아키텍처들의 pcLED들에 적용가능하지만, 다음과 같은 그들의 특정 난제들로 인해 미니LED 또는 마이크로LED 아키텍처들(예를 들어, 예컨대, 도 2c 및 2d의 예들)에 특히 적합할 수 있다:
· 높은 다이 손실들로 인한 열악한 추출 효율;
· 예를 들어, 적합한 표면 사후 프로세스들(예를 들어, GaN 표면 상의 인터포저 그리드의 퇴적)을 가능하게 하기 위해 추출 효율을 나노미터 규모까지 최대화하는 데 통상적으로 사용되는 표면 텍스처의 크기를 감소시킬 필요성 및/또는 다이/에피 손실들의 감소에 의해 동기 부여되는 더 얇은 에피에 대한 필요성으로 인한 열악한 추출 효율;
· 열악한 패키지 효율(고도의 산란 변환기 요건들);
· 매트릭스 물질이 보통 상당히 더 낮은(높은 굴절률차) 인광체 층 내로 추출되어야 하는, 높은 굴절률 층(예를 들어, GaN)에서 생성된 광.
광학 결합 구조의 예들은 도 5 내지 8과 관련하여 아래에 설명된다. 이 예들에서, pcLED(100)는 반도체 LED(102), 파장 변환 구조(예를 들어, 인광체 층)(106), 및 광학 결합 구조(505)를 포함하고, 일부 경우들에서, 미니LED 또는 마이크로LED 어레이의 단일 LED를 나타낼 수 있다. 반도체 LED(102)는 반도체 층(또는 층들)(102B)과 반도체 층(또는 층들)(102C) 사이에 배치된 발광 활성 영역(102a)을 포함한다. 작동 동안에, 활성 영역(120A)에서 방출된 광은 층들(102C)을 통해 투과되고, 광 출력 표면(102D) 상에 입사하여 이를 통해 투과되고, 광학 결합 구조(505)에 의해 파장 변환 구조(106) 내로 결합된다. 반도체 LED(102)는 III-질화물 반도체 LED일 수 있고, 이 경우에 광 출력 표면(102D)은, 예를 들어, GaN 표면일 수 있다. 예시적인 광학 결합 구조들은 파장 변환 구조 없이 LED의 광 출력 표면 상에 유사하게 채용될 수 있다.
도 5의 예에서, 광학 결합 구조(505)는 높은 굴절률 물질의 얇은 층(505B)으로 등각 코팅된 광 산란 입자들(505A)의 단일 층을 포함한다. 층(505B)은 표면(102D)의 물질에 굴절률 매칭되거나, 대략적으로 굴절률 매칭되고, 산란 입자들(505A)을 표면(102D)과 양호한 광학 접촉 상태로 그리고 파장 변환 구조(106)와 양호한 광학 접촉 상태로 둔다. 광 산란 입자들(505A)은 인광체 입자들일 수 있고, 파장 변환 구조(106)의 인광체 입자들과 동일할 수 있다. 입자들(505A)은, 예를 들어, 약 2 미크론 내지 약 4 미크론의 직경들을 가질 수 있다. 층(505B)은, 예를 들어, 서브미크론 두께를 가질 수 있다. 층(505B)은 산란을 더 촉진하기 위해 공기 보이드 영역들(도 5 또는 도 6에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 및 이하의 예들에서, 광 출력 표면(102D)이 GaN 층의 표면인 경우, 높은 굴절률 물질(505B)은, 예를 들어, 바람직하게는 PO2일 수 있다.
도 6에 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 층(505B)은 산란 입자들(예를 들어, 인광체 결정립들 및/또는 보이드들)의 다수의 층들을 포함하기에 충분히 두꺼울 수 있다. 결과적인 광학 결합 구조(505)는 전체 파장 변환기 기능부를 채울 정도로 두껍지 않아야 하는데 이는 층(505B)의 높은 굴절률 매트릭스가 인광체 입자들에서 가장 효율적인 변환을 허용하지 않을 것이기 때문이다.
도 7의 실시예는 결합 층이 인광체 결정립들 대신에 또는 그에 추가하여 산란 입자들로서 공기 보이드들(705)을 포함하는 경우를 예시한다. 이 공기 보이드들은 나노미터 규모(예를 들어, 200 나노미터 직경)이어야 한다.
위에서 언급된 바와 같이, 반도체 LED 광 출력 표면이 선택적으로 패터닝될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 도 8은 도 7에서와 같은 실시예를 도시하지만, 표면(102D)이 패터닝되어 있다.
패터닝은 미크론 규모 또는 나노미터(즉, 서브미크론) 규모일 수 있다. 나노미터 규모 패터닝은 얇은(예를 들어, 5 미크론 미만의 두께) 에피 구조들에 부합되거나 미니LED 또는 마이크로LED 어레이에서의 구현에 적합할 수 있다. 또한, 위에서 언급된 바와 같이, 패터닝되지 않은 광 출력 표면은, 높은 광 외부결합을 촉진하는 대안으로서 역할을 하는 광학 결합 층(505)의 존재로 인해 성능을 제한하지 않는다. 평면 기판들 또는 나노 패터닝된 사파이어 기판들 상의 에피 성장은 더 얇은 에피를 가능하게 할 수 있고, 그러므로, 다이/에피 흡수 손실들을 감소시킴으로써 더 높은 추출 효율을 가능하게 할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 도 5에 도시된 pcLED 내에 포함된 것과 같은 광학 결합 구조(505)를 갖는 LED(102)를 제조하는 것을 개략적으로 예시한다. 도 9a의 단면도에서, 인광체 입자들(505A)의 단일 층이 반도체 LED(102)의 광 출력 표면(102D) 상에 퇴적된다. 이는 임의의 종래의 방식으로, 예를 들어, 침강에 의해 행해질 수 있다. 도 9b는 표면(102D) 상에 배치된 인광체 입자들(505A)의 상면도를 도시한다. 예시의 편의를 위해 입자들이 육각형 어레이로 배열된 것으로 도시되지만, 임의의 적합한 배열이 사용될 수 있고 배열이 정렬될 필요는 없다.
이제 도 9c를 참조하면, 높은 굴절률 물질(505B)은, 예를 들어, 원자 층 증착(ALD)에 의해 퇴적될 수 있다. ALD에 의한 퇴적은 입자들(505A)과 표면(102D) 사이에 양호한 광학 연결을 제공한다. ALD는 주기당 물질의 하나의 원자 층을 도포함으로써 얇은 층들의 성장을 허용하는 펄스식 화학 기상 증착(CVD) 프로세스이다. 그러한 프로세스는 도 9c에 도시된 바와 같이 심지어 입자들 상에도 매우 제어되고 등각적인 코팅들을 허용하는 자기-제한적이다. ALD 반응은 (적어도) 2개의 부분들로 분할된다. 제1 단계에서, 금속(산화물) 전구체가 반응기 내로 공급되고, 표면들 상의 반응성 기들과 반응하고/거나 흡착되고, 실질적으로 모든 미반응 또는 흡착된 전구체 분자들은 반응기 퍼징에 의해 제거된다. 제2 단계에서, 산소 소스가 반응기 내로 공급되고 입자 표면들 상의 금속 소스와 반응하며, 응축 반응들에 의해 형성된 실질적으로 모든 잔류 산소 소스 분자들 및 가수분해 생성물들을 제거하기 위해 반응기의 퍼징이 후속된다. 2개의 단계들은 표면 반응의 자기-제한적 성질로 인해 금속 산화물의 원자 층(또는 단층)의 형성으로 이어진다. 이 원자 층 반응 단계들은 최종 ALD 코팅을 형성하기 위해 다수 회 반복된다.
(예를 들어, 도 7 및 8에 도시된 바와 같은) 보이드들은 부분적 CVD 프로세스 반응을 허용함으로써 중간 결합 층에 매립될 수 있다.
금속 산화물 전구체라는 용어는 특히, 금속 산화물의 전구체를 나타낸다. 전구체 자체는 금속 산화물일 필요는 없지만, 예를 들어, 금속 유기 분자들을 포함할 수 있다. 그러므로, 특히 ALD를 위한 금속 (산화물) 전구체들은 전형적으로, 금속 할라이드들, 알콕시드들, 아미드들, 및 다른 금속 (유기) 화합물들을 포함할 수 있다. TiOx 층은 80 ℃ 내지 250 ℃의 성장 온도에서 이하의 전구체들 TiCl4, Ti(OCH3)4 또는 Ti(OEt)4 중 하나를 사용하여 퇴적될 수 있다. 산소 소스는 H2O, 오존, 또는 산소 플라즈마일 수 있다.
다른 실시예에서, 얇은 Al2O3 층이 TiO2 층의 최상부에 추가된다. Al2O3 층은 Al(CH3)3(TMA), AlCl3 또는 HAl(CH3)2 전구체를 산소 소스와 조합하여 사용함으로써 퇴적될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 대안적인 실시예들에서, TiO2 층은, 다층 구조를 형성함으로써, 다른 높은 굴절률 물질, 예컨대, SnO2, CrO2, ZrO2, HfO2, Ta2O5 또는 그러한 물질들의 조합에 의해 대체될 수 있다.
도시되지 않은 추가의 단계에서, 파장 변환 구조(106), 예를 들어, 바인더 매트릭스에 분산된 인광체 입자들이 광학 결합 층(505) 상에 배치된다. 전형적으로, 파장 변환기의 매트릭스는 높은 굴절률 물질(505B)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는다. 매트릭스는, 예를 들어, 실리콘, 공기 보이드들을 갖는 실리콘, 또는 공기 보이드들을 포함하는 금속 산화물이거나 이를 포함할 수 있다.
도 10은 두가지 참조 경우의 pcLED들로부터의 성능(출력 플럭스)(A 및B)을 본원에 설명된 바와 같은 예시적인 광학 결합 층을 포함하는 pcLED로부터의 성능(C)과 비교하는 플롯이다. 3가지의 모든 경우들에서, pcLED는 40 미크론 다이 크기를 갖고, III-질화물 LED 상에 배치된 10 미크론 두께의 인광체 층을 포함한다. 인광체 층은 10% 공기 보이드들을 갖는 알루미늄 산화물 매트릭스에 침지된 3 미크론 직경의 Ce 도핑된 YAG 입자들을 포함한다. 3가지의 모든 경우들은 v' = 0.473, u' = 0.21의 색상을 목표로 한다.
경우(A)에서, 반도체 LED의 광 출력 표면은 패터닝되지 않고(패터닝된 사파이어 기판 상에서 성장되지 않고), 디바이스는 반도체 LED와 인광체 층 사이에 광학 결합 층을 포함하지 않는다.
경우(B)는 반도체 LED의 광 출력 표면이 패터닝된(패터닝된 사파이어 기판 상에서 성장된) 것을 제외하고는 경우(A)와 동일하다. 경우(B)는 경우(A)에 비해 9% 플럭스 이득을 나타낸다.
경우(C)에서, 반도체 LED 광 출력 표면은 경우(A)에서와 같이 패터닝되지 않는다. 인광체 층은 10 미크론 두께 대신에 6 미크론 두께인 것을 제외하고는 경우(A)와 경우(B)에서 동일하다. 경우(C)의 디바이스는 반도체 LED와 인광체 층 사이에 배치된 본원에 교시된 바와 같은 광학 결합 층을 포함한다. 광학 결합 층은 4 미크론 두께이고, 반도체 LED 광 출력 표면에 굴절률 매칭되거나 대략적으로 굴절률 매칭되는 티타늄 산화물 층에 매립된 3 미크론 직경의 Ce 도핑된 YAG 입자들을 포함한다. 경우(C)는 경우(A)에 비해 21% 플럭스 이득을 나타낸다. 광학 결합 층의 사용은 패터닝된 사파이어 기판을 사용하는 참조 경우와 비교하여 큰 이득들(즉, 경우(B)와 비교하여 플럭스 이득 > 10%)을 여전히 제공하면서, 패터닝된 사파이어 기판 상에서의 성장에 대한 필요성을 회피한다.
일부 경우들에서, 높은 굴절률 물질(505B)을 형성하기 위해 사용되는 위에 열거된 것들 중 일부를 포함하는 일부 금속 또는 반도체 산화물 전구체들에 대한 노출이 III-V 반도체 LED(102)의 광 출력 표면(102D)을 열화시킨다는 것을 관찰하였다. 그러한 열화는 LED 디바이스들의 감소된 신뢰성을 초래할 수 있다. 트리메틸 알루미늄(TMA), 즉, Al2O3 전구체가 주목할 만한 예이다.
이에 따라, 도 11a 내지 11c는 광 출력 표면(102D)과 광학 결합 구조(505) 사이에 보호 층(103)을 갖는 LED(102)를 제조하는 것을 개략적으로 예시한다. 보호 층(103)은 높은 굴절률 물질(505B)과 상이한 하나 이상의 금속 또는 반도체 산화물의 하나 이상의 얇은 층을 포함할 수 있다.
보호 층(103)에 포함하기에 적합한 금속 또는 반도체 산화물 물질들은 LED(102)(또는 pcLED)의 작동 파장(들)에서 실질적으로 투명하고, 높은 굴절률 물질(505B)의 대응하는 산화물 전구체들보다 III-V 반도체 표면(102D)에 대해 덜 반응성인 대응하는 산화물 전구체들(예를 들어, ALD 또는 다른 CVD 프로세스들을 위해 사용되는 금속 또는 반도체 할라이드들, 아미드들, 알킬아미드들, 알콕시드들, 또는 다른 반응성 금속, 반도체, 또는 유기금속 화합물들)을 갖는다. 보호 층(103)에 적합한 물질들의 일부 예들은, 예를 들어, HfO2, SiO2, Ga2O3, GeO2, SnO2, CrO2, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, V2O5, Y2O3 또는 ZrO2를 포함한다.
이 물질들의 층들, 특히, 이 물질로부터 선택된 상이한 물질들의 다수의 층들은 가스들, 예컨대, 물 또는 트리메틸 알루미늄(TMA, 알루미늄 산화물 전구체)에 거의 불투과성인 조밀한 핀홀 없는 층들을 형성하는 것으로 알려져 있다. 그러한 불투과성 층들은 보호 층(103)을 형성하는 데 바람직할 수 있다.
보호 층(103)에 대한 하나 이상의 특정 물질의 선택은 높은 굴절률 물질(505B)에 사용되는 물질에 의해 제약될 수 있다. 예를 들어, TiO2가 높은 굴절률 물질(505B)로서 채용되면, 상이한 물질이 보호 층(505B)에 대해 채용될 것이고, 대응하는 산화물 전구체들은 TiO2의 것보다 덜 반응성이다. 일부 예들에서, HfO2는 하나 이상의 대응하는 전구체(예를 들어, 테트라키스(디메틸아미노)하프늄(Hf(NMe2)4), 테트라키스(에틸메틸아미노)하프늄(Hf(NMeEt)4), 또는 테트라키스(디에틸아미노)하프늄(Hf(NEt2)4))를 사용하여, 보호 층(103)을 형성하는 데 사용된다. 일부 경우들에서, 보호 층(103) 및 높은 굴절률 물질(505B)에 대한 물질의 선택은 퇴적 프로세스를 위해 허용되는 반응 조건들에 대한 제한들에 의해 제약될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, LED들은 CMOS 기판 상에 이미 장착되고, 따라서 150 ℃ 초과로 가열될 수 없다.
일부 예들에서, 보호 층(103)의 총 두께는 약 50 나노미터 미만 또는 약 20 나노미터 미만일 수 있다. 보호 층(103)이 다수의 층들을 포함하는 일부 예들에서, 이 층들 각각은 약 20 나노미터 미만의 두께, 또는 약 10 나노미터 미만의 두께일 수 있다.
도 11a의 단면도에서, 보호 층(103)이, ALD 또는 다른 적합한 CVD 프로세스를 사용하여, 반도체 LED(102)의 광 출력 표면(102D) 상에 형성되었다. 도 11b에서, 인광체 입자들(505A)의 단일 층이 임의의 적합한 프로세스를 사용하여, 예를 들어, 침강에 의해, 보호 층(103) 상에 퇴적된다. 도 11c에서, 도 11c에 도시된 바와 같이 (그리고 위에서 설명된 바와 같이) 입자들 상에 등각적 코팅을 형성하기 위해, 높은 굴절률 물질(505B)이, 예를 들어, ALD에 의해 퇴적될 수 있다. 도 12는 HfO2 보호 층(103)이 있는 LED들 및 그러한 보호 층이 없는 LED들에 대한 대조적인 신뢰성 결과들을 도시한다. 85 ℃에서 1 암페어로 작동될 때, 보호된 LED는 작동시 약 50 시간 후에 거의 완전히 회복되는 반면, 보호되지 않은 LED는 상당한, 비가역적 열화를 나타낸다.
본 개시내용은 예시적이며, 제한적이지 않다. 본 개시내용에 비추어 추가의 수정들이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이고 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다.
전술한 내용에 추가하여, 이하의 예시적인 실시예들은 본 개시내용 또는 첨부된 청구항들의 범위 내에 속한다:
예 1. 장치는: (a) 대응하는 광 출력 표면들을 갖는 반도체 발광 다이오드들의 어레이 - 각각의 발광 다이오드는 (i) 약 1.0 밀리미터 미만의 가로 치수들을 갖고, (ii) 어레이의 인접한 발광 다이오드들로부터 약 0.10 밀리미터 미만만큼 분리됨 -; 및 (b) 어레이의 각각의 발광 다이오드의 대응하는 광 출력 표면 상에 배치된 대응하는 광학 결합 구조 - 각각의 광학 결합 구조는 투명 물질의 층으로 코팅되거나 그 층에 매립된 복수의 광 산란 입자들을 포함하고, 투명 물질의 층은 대응하는 광 출력 표면과 물리적으로 접촉하고 대응하는 광 출력 표면의 굴절률과 매칭되거나 대략적으로 매칭되는 굴절률을 가짐 - 를 포함한다.
예 2. 예 1의 장치로서, 각각의 발광 다이오드는 (i) 약 0.10 밀리미터 미만의 가로 치수들을 갖고, (ii) 어레이의 인접한 발광 다이오드들로부터 약 0.05 밀리미터 미만만큼 분리된다.
예 3. 예 1 또는 2의 장치로서, 각각의 발광 다이오드는 약 5 미크론 두께 미만의, n-도핑된 층, 활성 층, 및 p-도핑된 층의 조합된 두께를 갖는다.
예 4. 예 1 내지 3 중 어느 하나의 예의 장치로서, 각각의 광 출력 표면은 GaN, AlN, AlGaN 합금, GaP, AlGaP, 또는 AlInGaP 합금 물질 표면이다.
예 5. 예 1 내지 4 중 어느 하나의 예의 장치로서, 어레이의 각각의 발광 다이오드에 대해, 대응하는 파장 변환 구조를 더 포함하고, 각각의 대응하는 광학 결합 구조는 대응하는 광 출력 표면과 대응하는 파장 변환 구조 사이에 배치되고 대응하는 파장 변환 구조와 물리적으로 접촉한다.
예 6. 예 5의 장치로서, 광 산란 입자들은 인광체 입자들을 포함하고, 각각의 광학 결합 구조의 인광체 입자들은 대응하는 광 출력 표면 상에 또는 그에 인접하여 배치된 인광체 입자들의 단일 층으로서만 배열된다.
예 7. 예 5의 장치로서, 광 산란 입자들은 인광체 입자들을 포함하고, 각각의 광학 결합 구조의 인광체 입자들은 대응하는 광 출력 표면 상에 또는 그에 인접하여 배치된 인광체 입자들의 2개 이상의 층들로서 배열된다.
예 8. 예 5 내지 7 중 어느 하나의 예의 장치로서, 광 산란 입자들은 투명 물질의 층에서의 인광체 입자들 또는 보이드들 또는 둘 모두를 포함한다.
예 9. 예 5 내지 8 중 어느 하나의 예의 장치로서, 각각의 파장 변환 구조는 매트릭스에 분산된 인광체 입자들을 포함하고, 각각의 광학 결합 구조의 투명 물질의 층의 굴절률은 매트릭스의 굴절률보다 크다.
예 10. 예 5 내지 9 중 어느 하나의 예의 장치로서, 투명 물질의 층은 약 0.10 미크론 초과 및 약 5 미크론 미만의 두께를 갖는다.
예 11. 예 5 내지 10 중 어느 하나의 예의 장치로서, (i) 광 산란 입자들은 인광체 입자들을 포함하고; (ii) 각각의 파장 변환 구조는 대응하는 광학 결합 구조의 투명 물질의 층의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 매트릭스에 분산된 인광체 입자들을 포함한다.
예 12. 예 11의 장치로서, 각각의 파장 변환 구조의 인광체 입자들은 대응하는 광학 결합 구조의 인광체 입자들과 동일한 조성 및 크기를 갖는다.
예 13. 예 1 내지 12 중 어느 하나의 예의 장치로서, 투명 물질은 하나 이상의 금속 또는 반도체 산화물을 포함한다.
예 14. 예 1 내지 13 중 어느 하나의 예의 장치로서, (i) 투명 물질의 층은 약 0.10 미크론 이상 및 약 5.0 미크론 이하의 두께를 갖거나, (ii) 인광체 입자들은 약 2.0 미크론 내지 약 4.0 미크론의 직경을 갖는다.
예 15. 예 1 내지 14 중 어느 하나의 예의 장치로서, 투명 층의 물질은 HfO2, SiO2, Ga2O3, GeO2, Al2O3, SnO2, CrO2, Nb2O5, TiO2, Ta2O5, V2O5, Y2O3, 및 ZrO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다.
예 16. 예 1 내지 15 중 어느 하나의 예의 장치로서, 대응하는 투명 보호 층을 어레이의 각각의 발광 다이오드의 대응하는 광 출력 표면과, 대응하는 광학 결합 구조 사이에 더 포함하고, 보호 층은 하나 이상의 금속 또는 반도체 산화물을 포함하고 약 0.05 미크론 미만의 두께이다.
예 17. 예 16의 장치로서, 보호 층의 물질은 HfO2, SiO2, Ga2O3, GeO2, Al2O3, SnO2, CrO2, Nb2O5, TiO2, Ta2O5, V2O5, Y2O3, 및 ZrO2로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다.
예 18. 예 16 또는 17의 장치로서, 각각의 보호 층은 대응하는 발광 디바이스의 광 출력 표면에 대한 하나 이상의 산화물 전구체 반응성을 특징으로 하고, 이 반응성은 투명 물질의 층을 특징짓는 하나 이상의 그러한 산화물 전구체 반응성보다 적다.
예 19. 예 18의 장치로서, 하나 이상의 산화물 전구체는 Al(CH3)3, HAl(CH3)2, Hf(N(CH3)2)4, Hf(N(CH2CH3)2)4, TaCl5, Ta(N(CH3)2)5, ZrCl4, Zr(N(CH3)2)4, TiCl4, Ti(OCH3)4, Ti(OEt)4, SiCl4, H2N(CH2)3, Si(OEt)3, Si(OEt)4, tert-(부틸이미도)-트리스(디에틸아미노)-니오븀, 트리스(에틸시클로펜타디에닐) 이트륨, 테트라키스(디메틸아미노)하프늄(Hf(NMe2)4), 테트라키스(에틸메틸아미노)하프늄(Hf(NMeEt)4), 테트라키스(디에틸아미노)하프늄(Hf(NEt2)4), 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3), 또는 디메틸알루미늄 히드라이드(HAl(CH3)2) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예 20. 예 16 내지 19 중 어느 하나의 예의 장치로서, (i) 보호 층은 HfO2를 포함하고, (ii) 보호 층 산화물 전구체들은 테트라키스(디메틸아미노)하프늄(Hf(NMe2)4), 테트라키스(에틸메틸아미노)하프늄(Hf(NMeEt)4), 또는 테트라키스(디에틸아미노)하프늄(Hf(NEt2)4) 중 하나 이상을 포함하고, (iii) 코팅 층은 Al2O3를 포함하고, (iv) 코팅 층 산화물 전구체들은 트리메틸알루미늄(Al(CH3)3) 또는 디메틸알루미늄 히드라이드(HAl(CH3)2) 중 하나 이상을 포함한다.
예 21. 예 1 내지 20 중 어느 하나의 예의 장치를 제조하기 위한 방법으로서, 방법은: 어레이의 각각의 반도체 발광 다이오드의 대응하는 광 출력 표면 상에, 대응하는 광 출력 표면의 굴절률과 매칭되거나 대략적으로 매칭되는 굴절률을 갖는 투명 물질의 층에 의해 코팅되거나 투명 물질의 층에 매립된 광 산란 입자들을 포함하는 대응하는 광학 결합 구조를 형성하는 단계를 포함한다.
예 22. 예 21의 방법으로서, 각각의 광학 결합 구조는 대응하는 발광 다이오드의 광 출력 표면 상의 보호 층 상에 형성되고, 투명 물질의 산화물 전구체들은, 대응하는 발광 디바이스의 광 출력 표면에 대해, 보호 층을 특징짓는 하나 이상의 그러한 산화물 전구체 반응성들보다 큰 반응성들을 나타낸다.
예 23. 예 21 또는 22의 방법으로서, 광학 결합 구조의 투명 물질의 층의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 매트릭스 물질에 분산된 인광체 입자들을 포함하는 파장 변환 구조를 광학 결합 구조 상에 배치하는 단계를 더 포함한다.
예 24. 예 21 내지 23 중 어느 하나의 예의 방법으로서, (i) 광학 결합 구조의 투명 물질의 층은 금속 산화물을 포함하고, 광학 결합 구조의 산란 입자들은 광 출력 표면 상에 또는 광 출력 표면에 인접하여 배치된 인광체 입자들을 포함하고; (ii) 광학 결합 구조를 형성하는 단계는 반도체 발광 다이오드의 광 출력 표면 상에 또는 광 출력 표면에 인접하여 인광체 입자들을 배치하는 단계 및 금속 산화물을 원자 층 퇴적에 의해 광 출력 표면 상에 그리고 광 출력 표면 상에 배치된 인광체 입자들 상에 퇴적시키는 단계를 포함한다.
예 25. 예 21 내지 24 중 어느 하나의 예의 방법으로서: (i) 광학 결합 구조의 투명 물질의 층은 금속 산화물을 포함하고, 광학 결합 구조의 산란 입자들은 투명 물질의 층에서의 보이드들을 포함하고; (ii) 광학 결합 구조를 형성하는 단계는 원자 층 퇴적에 의해 광 출력 표면 상에 금속 산화물을 퇴적시키고, 원자 층 퇴적 프로세스 동안 불완전한 반응을 허용함으로써 투명 층에 보이드들을 매립하는 단계를 포함한다.
개시된 예시적인 실시예들 및 방법들의 등가물들은 본 개시내용 또는 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 개시된 예시적인 실시예들 및 방법들, 및 이들의 등가물들은 본 개시내용 또는 첨부된 청구항들의 범위 내에 있으면서 수정될 수 있는 것으로 의도된다.
전술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들은 본 개시내용을 간소화할 목적으로 여러 예시적인 실시예들에서 함께 그룹화될 수 있다. 본 개시내용의 방법은, 임의의 청구된 실시예가, 대응하는 청구항에서 명백하게 언급되는 것보다 더 많은 특징들을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그보다는, 첨부된 청구항들이 반영하는 바와 같이, 본 발명의 주제는 단일의 개시된 예시적인 실시예의 모든 특징들 미만에 있을 수 있다. 그러므로, 본 개시내용은 본원에 명시적으로 개시되지 않을 수 있는 그러한 하위세트들을 포함하는 하나 이상의 특징 - 특징들은 본 출원에 도시되거나, 설명되거나, 청구될 수 있음 - 의 임의의 적합한 하위세트를 갖는 임의의 실시예를 암시적으로 개시하는 것으로 해석되어야 한다. 특징들의 "적합한" 하위세트는 그 하위세트의 임의의 다른 특징에 대해 양립가능하고 상호 배타적이지 않은 특징들만을 포함한다. 이에 따라, 첨부된 청구항들은 이로써 그 전체가 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 그 자체로 별개의 개시된 실시예로서 존재한다. 추가적으로, 첨부된 종속항들 각각은, 상세한 설명으로의 청구항들의 상기 통합에 의한 본 개시내용의 목적들을 위해서만, 다수의 종속 형태로 기재되고 그것이 불일치하지 않는 모든 선행 청구항들에 종속하는 것처럼 해석되어야 한다. 첨부된 청구항들의 누적 범위는 본 출원에 개시된 주제 전체를 포함할 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다는 점을 추가로 주목해야 한다.
이하의 해석들은 본 개시내용 및 첨부된 청구항들의 목적들을 위해 적용될 것이다. "포함하는", "갖는"이라는 단어들 및 이들의 변형들은, 이들이 나타나는 곳마다, 제한없는 용어로서 해석될 것이고, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "적어도"와 같은 어구가 그 각각의 사례 이후에 첨부되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 단수 표현은 "오직 하나", "단일", 또는 다른 유사한 제한이 명시적으로 언급되거나 특정 맥락에 암시되지 않는 한 "하나 이상"으로서 해석될 것이고; 유사하게, 단수 표현은 "~중 오직 하나", "~중 단 하나", 또는 다른 유사한 제한이 명시적으로 언급되거나 특정 맥락에 암시되지 않는 한 "~중 하나 이상"으로서 해석될 것이다. "또는"이라는 접속사는 (i) 예를 들어, "어느 하나", "오직 하나", 또는 유사한 언어의 사용에 의해 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 또는 (ii) 열거된 대안들 중 2개 이상이 특정 맥락 내에서 양립가능하지 않거나 상호 배타적인 것으로 (묵시적으로 또는 명시적으로) 이해되거나 개시되지 않는 한, 포괄적으로 해석되어야 한다. 후자의 경우에, "또는"은 비상호배타적 대안들을 수반하는 조합들만을 포괄하는 것으로 이해될 것이다. 일 예에서, "개 또는 고양이", "개 또는 고양이 중 하나 이상", 및 "하나 이상의 개 또는 고양이" 각각은 임의의 고양이가 없는 하나 이상의 개, 또는 임의의 개가 없는 하나 이상의 고양이, 또는 각각의 하나 이상으로서 해석될 것이다. 다른 예에서, "개, 고양이, 또는 쥐", "개, 고양이, 또는 쥐 중 하나 이상", 및 "하나 이상의 개, 고양이, 또는 쥐" 각각은 (i) 임의의 고양이 또는 쥐가 없는 하나 이상의 개, (ii) 임의의 개 또는 쥐가 없는 하나 이상의 고양이, (iii) 임의의 개 또는 고양이가 없는 하나 이상의 쥐, (iv) 임의의 쥐가 없는 하나 이상의 개 및 하나 이상의 고양이, (v) 임의의 고양이가 없는 하나 이상의 개 및 하나 이상의 쥐, (vi) 임의의 개가 없는 하나 이상의 고양이 및 하나 이상의 쥐, 또는 (vii) 하나 이상의 개, 하나 이상의 고양이, 및 하나 이상의 쥐로서 해석될 것이다. 다른 예에서, "개, 고양이, 또는 쥐 중 둘 이상" 또는 "둘 이상의 개, 고양이, 또는 쥐" 각각은 (i) 임의의 쥐가 없는 하나 이상의 개 및 하나 이상의 고양이, (ii) 임의의 고양이가 없는 하나 이상의 개 및 하나 이상의 쥐, (iii) 개가 없는 하나 이상의 고양이 및 하나 이상의 쥐, 또는 (iv) 하나 이상의 개, 하나 이상의 고양이, 및 하나 이상의 쥐로서 해석될 것이고; "셋 이상", "넷 이상" 등이 유사하게 해석될 것이다.
본 개시내용 또는 첨부된 청구항들의 목적들을 위해, 수치적 양과 관련하여 "약 동일", "실질적으로 동일", "약 초과", "약 미만" 등과 같은 용어들이 채용될 때, 상이한 해석이 명시적으로 제시되지 않는 한, 측정 정밀도 및 유효 숫자들에 관한 표준 규약들이 적용될 것이다. "실질적으로 방지됨", "실질적으로 부재함", "실질적으로 제거됨", "약 0과 동일", "무시가능" 등과 같은 문구들에 의해 설명되는 공의 양들에 대해, 각각의 그러한 문구는, 개시되거나 청구된 장치 또는 방법의 의도된 작동 또는 사용의 맥락에서의 실제 목적들을 위해, 장치 또는 방법의 전체 거동 또는 성능이, 실제로 완전히 제거되었거나, 정확히 0과 동일하거나, 또는 다른 방식으로 정확히 공이 되어 공의 양을 가졌을 때 발생했을 전체 거동 또는 성능과 상이하지 않은 정도로 해당 양이 감소되거나 줄어든 경우를 나타낼 것이다.
본 개시내용 및 첨부된 청구항들의 목적들을 위해, 실시예, 예 또는 청구항의 요소들, 단계들, 제한들, 또는 다른 부분들(예를 들어, 제1, 제2, 제3 등, (a), (b), (c) 등, 또는 (i), (ii), (iii) 등)의 임의의 라벨링은 단지 명확성의 목적들을 위한 것이고, 그렇게 라벨링된 부분들의 임의의 종류의 순서화 또는 우선순위를 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 임의의 그러한 순서화 또는 우선순위가 의도되는 경우, 이는 실시예, 예, 또는 청구항에서 명시적으로 언급될 것이거나, 일부 경우들에서, 이는 실시예, 예, 또는 청구항의 특정 내용에 기초하여 암시적이거나 내재되어 있을 것이다. 첨부된 청구항들에서, 35 USC § 112(f)의 조항들이 장치 청구항에 적용되도록 요구되는 경우, "수단"이라는 단어가 그 장치 청구항에 나타날 것이다. 그러한 조항들이 방법 청구항에서 적용되도록 요구되는 경우, "~를 위한 단계"라는 단어들이 그 방법 청구항에 나타날 것이다. 반대로, "수단" 또는 "~를 위한 단계"라는 단어들이 청구항에 나타나지 않는 경우, 35 USC § 112(f)의 조항들은 그 청구항에 대해 적용되도록 의도되지 않는다.
임의의 하나 이상의 개시내용이 본원에 참조로 포함되고 그러한 포함된 개시내용이 본 개시내용과 부분적으로 또는 전체적으로 충돌하거나, 그와 범위가 상이한 경우, 충돌의 정도까지, 더 넓은 개시내용, 또는 용어들의 더 넓은 정의까지, 본 개시내용이 우선한다.
그러한 포함된 개시내용들이 서로 부분적으로 또는 전체적으로 충돌하는 경우, 충돌의 정도까지, 더 최근의 개시내용이 우선한다.
본 특허 문헌 내의 특정 주제를 검색하는 이들에 대한 보조로서 요구되는 바와 같이 요약서가 제공된다. 그러나, 요약서는 그 안에 언급된 임의의 요소들, 특징들, 또는 제한들이 반드시 임의의 특정 청구항에 의해 포괄된다는 것을 암시하도록 의도되지 않는다. 각각의 청구항에 의해 포괄되는 주제의 범위는 그 청구항만의 언급에 의해 결정될 것이다.

Claims (23)

  1. 발광 디바이스로서,
    (a) 대응하는 광 출력 표면들을 갖는 반도체 발광 다이오드들의 어레이 - 각각의 발광 다이오드는 (i) 1.0 밀리미터 미만의 가로 치수들을 갖고, (ii) 상기 어레이의 인접한 발광 다이오드들로부터 0.10 밀리미터 미만만큼 분리됨 -; 및
    (b) 상기 어레이의 각각의 발광 다이오드의 대응하는 광 출력 표면 상에 배치된 대응하는 광학 결합 구조 - 각각의 광학 결합 구조는 투명 물질의 층으로 코팅되거나 투명 물질의 층에 매립된 복수의 광 산란 입자들을 포함하고, 상기 투명 물질의 층은 상기 대응하는 광 출력 표면과 물리적으로 접촉하고 상기 대응하는 광 출력 표면의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 가짐 -
    를 포함하는, 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 발광 다이오드는 (i) 0.10 밀리미터 미만의 가로 치수들을 갖고, (ii) 상기 어레이의 인접한 발광 다이오드들로부터 0.05 밀리미터 미만만큼 분리되는, 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 발광 다이오드는 5 미크론 두께 미만의, n-도핑된 층, 활성 층, 및 p-도핑된 층의 조합된 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 광 출력 표면은 GaN, AlN, AlGaN 합금, GaP, AlGaP, 또는 AlInGaP 합금 물질 표면인, 발광 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 어레이의 각각의 발광 다이오드에 대해, 대응하는 파장 변환 구조를 더 포함하고, 각각의 대응하는 광학 결합 구조는 상기 대응하는 광 출력 표면과 상기 대응하는 파장 변환 구조 사이에 배치되고 상기 대응하는 파장 변환 구조와 물리적으로 접촉하는, 발광 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 파장 변환 구조는 상기 대응하는 광학 결합 구조와 상이한 조성을 갖는, 발광 디바이스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 광 산란 입자들은 인광체 입자들을 포함하고, 각각의 광학 결합 구조의 상기 인광체 입자들은 상기 대응하는 광 출력 표면 상에 또는 그에 인접하여 배치된 인광체 입자들의 단일 층으로서만 배열되는, 발광 디바이스.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 광 산란 입자들은 인광체 입자들을 포함하고, 각각의 광학 결합 구조의 상기 인광체 입자들은 상기 대응하는 광 출력 표면 상에 또는 그에 인접하여 배치된 인광체 입자들의 2개 이상의 층들로서 배열되는, 발광 디바이스.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 광 산란 입자들은 상기 투명 물질의 층에서의 인광체 입자들 또는 보이드들 또는 둘 모두를 포함하는, 발광 디바이스.
  10. 제5항에 있어서,
    각각의 파장 변환 구조는 매트릭스에 분산된 인광체 입자들을 포함하고, 각각의 광학 결합 구조의 상기 투명 물질의 층의 굴절률은 상기 매트릭스의 굴절률보다 큰, 발광 디바이스.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 투명 물질의 층은 0.10 미크론 초과 및 5 미크론 미만의 두께를 갖는, 발광 디바이스.
  12. 제5항에 있어서,
    (i) 상기 광 산란 입자들은 인광체 입자들을 포함하고; (ii) 각각의 파장 변환 구조는 상기 대응하는 광학 결합 구조의 상기 투명 물질의 층의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 매트릭스에 분산된 인광체 입자들을 포함하는, 발광 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 파장 변환 구조의 상기 인광체 입자들은 상기 대응하는 광학 결합 구조의 상기 인광체 입자들과 동일한 조성 및 크기를 갖는, 발광 디바이스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 투명 물질은 하나 이상의 금속 또는 반도체 산화물을 포함하는, 발광 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    (i) 상기 투명 물질의 층은 0.10 미크론 이상 및 5.0 미크론 이하의 두께를 갖거나, (ii) 상기 인광체 입자들은 2.0 미크론 내지 4.0 미크론의 직경을 갖는, 발광 디바이스.
  16. 제1항에 있어서,
    대응하는 투명 보호 층을 상기 어레이의 각각의 발광 다이오드의 상기 대응하는 광 출력 표면과 상기 대응하는 광학 결합 구조 사이에 더 포함하고, 상기 보호 층은 하나 이상의 금속 또는 반도체 산화물을 포함하고 0.05 미크론 미만의 두께인, 발광 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    각각의 보호 층은 대응하는 발광 다이오드의 상기 광 출력 표면에 대한 하나 이상의 산화물 전구체 반응성을 특징으로 하고, 이 반응성은 상기 투명 물질의 층을 특징짓는 하나 이상의 그러한 금속 산화물 전구체 반응성보다 적은, 발광 디바이스.
  18. 발광 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,
    어레이의 각각의 반도체 발광 다이오드의 대응하는 광 출력 표면 상에, 상기 대응하는 광 출력 표면의 굴절률과 매칭되는 굴절률을 갖는 투명 물질의 층에 의해 코팅되거나 투명 물질의 층에 매립된 광 산란 입자들을 포함하는 대응하는 광학 결합 구조를 형성하는 단계 - 각각의 발광 다이오드는 (i) 1.0 밀리미터 미만의 가로 치수들을 갖고 (ii) 상기 어레이의 인접한 발광 다이오드들로부터 0.10 밀리미터 미만만큼 분리됨 -
    를 포함하는, 발광 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    각각의 발광 다이오드는 (i) 0.10 밀리미터 미만의 가로 치수들을 갖고, (ii) 상기 어레이의 인접한 발광 다이오드들로부터 0.05 밀리미터 미만만큼 분리되는, 발광 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    각각의 광학 결합 구조는 대응하는 발광 다이오드의 상기 광 출력 표면 상의 보호 층 상에 형성되고, 상기 투명 물질의 금속 산화물 전구체들은, 상기 대응하는 발광 다이오드의 상기 광 출력 표면에 대해, 상기 보호 층을 특징짓는 하나 이상의 그러한 산화물 전구체 반응성들보다 큰 반응성들을 나타내는, 발광 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 광학 결합 구조의 상기 투명 물질의 층의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 매트릭스 물질에 분산된 인광체 입자들을 포함하는 파장 변환 구조를 상기 광학 결합 구조 상에 배치하는 단계를 더 포함하는, 발광 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    (i) 상기 광학 결합 구조의 상기 투명 물질의 층은 금속 산화물을 포함하고, 상기 광학 결합 구조의 상기 산란 입자들은 상기 광 출력 표면 상에 또는 상기 광 출력 표면에 인접하여 배치된 인광체 입자들을 포함하고;
    (ii) 상기 광학 결합 구조를 형성하는 단계는 상기 반도체 발광 다이오드의 상기 광 출력 표면 상에 또는 상기 광 출력 표면에 인접하여 상기 인광체 입자들을 배치하는 단계 및 상기 금속 산화물을 원자 층 퇴적에 의해 상기 광 출력 표면 상에 그리고 상기 광 출력 표면 상에 배치된 상기 인광체 입자들 상에 퇴적시키는 단계를 포함하는, 발광 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    (i) 상기 광학 결합 구조의 상기 투명 물질의 층은 금속 산화물을 포함하고, 상기 광학 결합 구조의 상기 산란 입자들은 상기 투명 물질의 층에서의 보이드들을 포함하고;
    (ii) 상기 광학 결합 구조를 형성하는 단계는 원자 층 퇴적에 의해 상기 광 출력 표면 상에 상기 금속 산화물을 퇴적시키고, 상기 원자 층 퇴적 동안 불완전한 반응을 허용함으로써 상기 투명 물질의 층에 상기 보이드들을 매립하는 단계를 포함하는, 발광 디바이스를 제조하기 위한 방법.
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