改良された光抽出効率を有する発光装置およびその製造方法
【課題】改良された光抽出効率を有する発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】多層スタック、および多層スタックの発光スタック表面に対して光学的に近接したパターン化封止材料領域を有する封止材料層を含む発光装置が開示される。封止材料層を製造する方法、および封止材料層を発光スタック表面に付着させる方法も開示される。
【解決手段】多層スタック、および多層スタックの発光スタック表面に対して光学的に近接したパターン化封止材料領域を有する封止材料層を含む発光装置が開示される。封止材料層を製造する方法、および封止材料層を発光スタック表面に付着させる方法も開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された光抽出効率を有する、多層スタックベースの発光装置、および該発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、空気（ｎ＝１．０）よりも遙かに高い屈折率（典型的にはｎ〜２．５）を有する１以上の物質を用いて光を発生させる。典型的には、光は、多層スタック、少なくとも１つの外部表面、発光スタック表面において発生し、多層スタック内で発生した光を放出することが意図される。この発光スタック表面は、たとえば、封止材料と接触し得る。かかる封止材料は、典型的には、ｎ＝１．４〜１．８の範囲の屈折率を有する。従って、発光スタック表面と封止材料層間の界面上に衝突する光の屈折率の低下の結果、実質的に、多層スタック内で発生した光の多くは前記界面により反射されて多層スタック中に戻る。すなわち、多層スタックから出ると同時に封止材料層中に入るのではなく、光の大部分は多層スタックの内部へ戻され、ここで同様の大部分が吸収され、これにより、照明に有用な光の外部量子収率が大幅に減少する。
【０００３】
米国特許第６，８３１，３０２号は、多層スタックの外部層である、ｎドープＧａＮ層の外部表面のパターン化を開示する。前記ｎドープ層の一部を除去して、開口部を形成し、この開口部を次いで封止材料で覆うが、充填せず、ｎドープＧａＮ層の表面における凹部への開口部に対して封止材料表面の平滑層を形成する。最外半導体層内のこのパターン化は、封止材料表面に対して垂直な、複数の破壊的高および低屈折率領域を形成する。これらの破壊的領域は、界面での光の低角度反射を妨害し、さらには低角度で反射される光が、多層スタックを出ることなくトラップされた光が吸収されるまで、ｎドープ半導体層内で、発光スタック表面と平行かつ近接して往復する傾向を妨害する。
【０００４】
多層スタックの外部表面における凹部の形成は、半導体ベースの発光装置の量子収率を改善し得るが、パターン化プロセスは時間がかかり、たとえば、典型的には高価な装置を必要とするエピタキシャル表面のエッチングを必要とし得る。パターン化プロセスは、発光層の電子構造を崩壊させる場合があり、これは発光効率を減少させ得る。
【特許文献１】米国仮特許出願番号６０／７９５，２１９明細書
【特許文献２】米国特許第６，８３１，３０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、封止材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）層の領域であって、多層スタックの発光スタック表面に光学的に近接する領域を、その領域の屈折率にバリエーションが存在するようにパターン化することによって、および０．６ｇ／ｃｃ未満の密度を有する封止材料層の部分をさらに形成することによって、複数の光散乱抽出中心（ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ ｃｅｎｔｅｒｓ）が形成され、並びに照明に有用な光の外部量子収率が増大されるように、光が空気環境に効率的に伝達されることを驚くべきことに見いだした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１態様は、発光装置に関し、該発光装置は
（ａ）多層スタック：
該多層スタックは、ｎドープ層；光発生層；およびｐドープ層を含み、発光スタック表面を有する；並びに
（ｂ）封止材料層：
該封止材料層は、近接パターン化封止材料領域を含み、および、任意に、パターン化されていない封止材料領域を含み；
該近接パターン化封止材料領域は、
第一凹部セット（該第一凹部セットは、第一凹部フィラーを含む少なくとも１つの第一凹部を含む）；および
任意に、第二凹部セット（該第二凹部セットは、第二凹部フィラーを含む少なくとも１つの第二凹部を含む）；および
前記発光スタック表面上に配置された近接パターン化封止材料表面：
を含み；
（ここにおいて、前記第一凹部セットおよび前記第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有する）；および
前記パターン化されていない封止材料領域は、封止材料を含み、
（ここにおいて、前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；および
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）
：を含む。
本発明の第２の態様は、封入された発光装置の製造方法に関し、該方法は：
（Ａ）封止材料を含む封止材料ブロックを提供し；
（Ｂ）外部パターン化（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）封止材料表面を有するパターン化封止材料領域を有する光抽出封止材料シートを前記封止材料ブロックの表面上に形成し；
（ここにおいて、前記パターン化封止材料領域を形成する前記工程は：
（ａ）少なくとも１つの第一凹部を含む第一凹部セットを形成し；
（ｂ）前記第一凹部を第一凹部フィラーで満たし；
（ｃ）任意に、第二凹部セットを形成し（該第二凹部セットは少なくとも１つの第二凹部を含む）；および前記第二凹部を第二凹部フィラーで満たすこと：を含み；
前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有し；
前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）；
（Ｃ）前記光抽出封止材料シートを多層スタックに付着させ
（ここにおいて、前記多層スタックは、
ｎドープ層
光発生層；および
ｐドープ層：を含み；
前記多層スタックは発光スタック表面を有し；および
前記外部パターン化封止材料表面は前記発光スタック表面上に配置され；
前記発光スタック表面は平滑表面およびパターン化マルチレベル表面から選択されるトポグラフィーを有し；
前記パターン化マルチレベル表面は、ランダムパターン、周期的パターン、およびその組み合わせから選択されるパターンを有する）；および
Ｄ）任意に、前記封止材料の全部または一部を任意または前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットとの接触から除く：
工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１側面図１ａ〜１ｂは、パッケージダイ（ｐａｃｋａｇｅｄ ｄｉｅ）の形態の発光装置１００の一例の側面図を表す。図１ａは、フルパッケージダイを表す。図１ｂは、パッケージダイの一部を表し、封止材料層１０９の配置を強調する。発光装置１００は、多層スタック１１５を含む。多層スタック１１５は：ｐドープ層１０５、光発生層１０６、およびｎドープ層１０７を含む。多層スタック１１５のｐドープ層１０５は、反射層１０３の上に配置され、反射層は結合層１０２上に配置され、これは、サブマウント１０１上に配置される。ｎ側接触パッド１０８は、ｎドープ層１０７に電気接触を提供する。ｐ側接触パッド１１６は、ｐドープ層１０５に対して電気的接触を提供する。非パターン化封止材料領域１１０を含む封止材料層１０９は、発光スタック表面１１４で多層スタック１１５上に配置され、前記表面は、この場合において、ｎドープ層表面の外部表面である。封止材料層１０９はさらに、反射層１０３でｐ側接触パッド１６まで及ぶ。そのパターン化封止材料表面１１３を含む近接パターン化封止材料領域１１７は、第一凹部１１２−１によりパターン化され、第一凹部は、第一凹部壁１１１−１により境界付けられている。ここで、発光装置１００はさらに支持体１０４を含む。
【０００８】
図２側面図２ａ〜２ｆはそれぞれ、ｎドープ層１０７、発光スタック表面１１４（この場合、ｎドープ層表面の外部表面である）、近接パターン化封止材料表面１１３、第一凹部１１２−１、第一凹部壁１１１−１、非パターン化封止材料領域１１０および封止材料層１０９を含む、発光装置１００の一部を表す。図２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｅ、および２ｆは、それぞれ、円錐、直円柱、湾曲した底部を有する直円柱、円錐台、および半球形態を有する、第一凹部１１２−１の周期的配列の断面図を含む。図２ｄは、ランダムな形状の第一凹部１１２−１のランダムな配置を表す。
【０００９】
図３の３ａ〜３ｄは、それぞれ、近接パターン化封止材料表面１１３中に含まれる第一凹部開口部１１９−１を有する封止材料層１０９の近接パターン化封止材料表面１１３を表す。図３ａは、円形第一凹部開口部１１９−１の正方配列を表す。図３ａの第一凹部開口部を有する個々の第一凹部１１２−１の形状は、図４ａおよび４ｂに図示されている。図３ｂは、ランダムな形状の第一凹部開口部１１９−１のランダムな分布を表す。図３ｃは、円形第一凹部開口部１１９−１の対角配列を表す。図３ｃの第一凹部開口部を有する個々の第一凹部の形状は、図４ａおよび４ｂに図示されている。図３ｄは、円形シェル形状を有する第一凹部開口部１１９−１の対角配列を表す。図３ｄの第一凹部開口部１１９−１を有する個々の第一凹部の形状は、図４ｃおよび４ｄに図示されている。
【００１０】
図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｇは、図１および２の同じ側面透視図から見た個々の第一凹部１１２−１の側面図である。図４ｂ、４ｄ、４ｆ、および４ｈは、第一凹部開口部１１９−１を含む近接パターン化封止材料領域１１７の近接パターン化封止材料表面１１３の図である。図４ａは、直円柱第一凹部１１２−１を表し、図４ｂは、標準的円柱第一凹部１１２−１を有する第一凹部開口部１１９−１を表す。図４ｃは、直円柱シェル第一凹部１１２−１を表し、ここにおいて、前記凹部は、凹部間体積エレメント１１８により外側および内側の両方の境界が決められ、図４ｄは、直円柱シェルの第一凹部開口部１１９−１を表す。図４ｅは、直平行六面体の第一凹部１１２−１を表し、図４ｆは、前記直平行六面体第一凹部１１２−１の方形第一凹部開口部１１９−１を表す。図４ｇは、直平行六面体シェルである第一凹部１１２−１を表し、ここにおいて、前記第一凹部は凹部間体積エレメント１１８により外側および内側の両方の境界が決められ、図４ｈは、直平行六面体シェル１１２−１の第一凹部開口部１１９−１を表す。
【００１１】
図５ａ〜５ｅは、それぞれ、第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を含む近接パターン化封止材料表面１１３を表す。これらのすべては、図３ａ〜３ｄの同じ透視図、すなわち、対面する発光スタック表面１１４から見たものである（図１および２参照）。
【００１２】
図６ａ〜６ｄはそれぞれ、封止材料ブロックおよびパターン化された型の側面図を表し、該型は近接パターン化封止材料領域１１７になるであろうものを形成する間に、第一凹部１１２−１を形成する。図６ａ（上部）は、封止材料ブロック未パターン化近接表面１２１を有する封止材料ブロック１２０を表し；図６ａ（下部）は、型突出部１２４を有するパターン化された型表面１２３を有するパターン化された型１２２を表す。図６ｂは、型突出部１２４が封止材料ブロック１２０中に突入して、図６ａの封止材料ブロック未パターン化近接表面１２１を、近接パターン化封止材料領域１１７になるものに変化させ、第一凹部壁１１１−１を形成することを表す。図６ｃは、第一凹部壁１１１−１を有する、新たに形成された第一凹部１１２−１から型突出部を部分的に離脱させることを表す。図６ｄは、完全に離脱されたパターン化された型１２２および、近接パターン化封止材料領域１１７になるものを含む封止材料ブロック１２０、を表す。
【００１３】
図７ａ〜７ｅはそれぞれ、第一凹部フィラー層１２５でコーティングされた封止材料ブロック１２０を、近接パターン化封止材料領域１１７を有する近接パターン化封止材料層１０９であって、それ自身は近接パターン化封止材料表面１１３、第一凹部壁１１１−１、および第一凹部１１２−１であって、第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーで部分的または完全に充填された第一凹部を有するものに変形する間の側面図を表す。図７ａ〜７ｃは、パターン化された型１２２の側面図を含み、この型は、層１０９を発光装置中に組み入れる前に、近接パターン化封止材料層１０９の近接パターン化封止材料領域１１７の形成の間にレリーフパターンを形成する。図７ａ（上部）は、第一凹部フィラー層１２５でコーティングされた、封止材料ブロック１２０を表す。図７ａ（下部）は、型突出部１２４を有する型表面１２３を有するパターン化された型１２２を表す。図７ｂは、パターン化された型１２２の第一凹部フィラー層１２５に対する作用による、レリーフパターン化第一凹部フィラー層１２５の形成を表し、層１２５は、次に封止材料ブロック１２０に突入して、封止材料ブロック１２０の封止材料においてレリーフパターンを形成する。図７ｃ（上部）は、パターン化第一凹部フィラー層１２５を有する封止材料ブロック１２０を表す。ブロックの表面をパターン化し、封止材料を含有する凹部間体積エレメント１１８を形成する間（図７ｄおよび７ｅ参照）、第一凹部フィラーは、封止材料ブロック１２０に突入し、広がり、第一凹部フィラー表面過剰分１２６が残る。図７ｃ（下部）は、離脱されたパターン化された型１２２を表す。図７ｄは、近接パターン化封止材料領域１１７、第一凹部１１２−１および第二凹部１１２−２を有する封止材料層１０９を表す。第一凹部フィラー表面過剰部はもはや過剰でなく、広がった第一凹部１１２−１の第一凹部フィラーになった。第二凹部１１２−２は、第二凹部フィラーで充填されて、近接パターン化封止材料表面１１３を形成する。図７ｅは、未パターン化封止材料領域１１０および第一凹部１１２−１を有する近接パターン化封止材料領域１１７、および第二凹部１１２−２を含む封止材料層１０９を表す。第一凹部１１２−１は、第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーで充填され、過剰の第一凹部フィラー材料は平坦化により除去されて、近接パターン化封止材料表面１１３を形成する。「近接」なる用語は、図７、または他の図面において用いられ、封止材料層１０９が多層スタック１１５と結合していない場合、「近接」の使用は、発光スタック表面１１４上に配置されるのに好適な封止材料層１０９の領域または表面をさす。
【００１４】
図８の図８ａ〜８ｄはそれぞれ、近接パターン化封止材料領域１１７の側面図を表す。図８ａは、ｎドープ層１０７の発光スタック表面１１４上に配置され、１より多いサイズを有する第一凹部１１２−１を含む、パターン化領域厚さ１２８を有する近接パターン化封止材料領域１１７を表す。第一凹部深さ１２９−１を第一凹部１１２−１に関して図示し、第一凹部１１２−１の最大第一凹部深さ１３０−１であるように図示する。図８ｂおよび８ｃは、第一凹部開口部１１９−１を有する第一凹部１１２−１および第二凹部開口部１１９−２を有する第二凹部１１２−２を表す。図８ｃは、近接パターン化封止材料領域１１７中に含まれ、近接パターン化封止材料表面１１３と一致した第二凹部壁１１１−２および第二凹部開口部１１９−２を有する、第二凹部１１２−２を示す。図８ｂおよび８ｃにおいて、第二凹部１１２−２は同じ形状およびサイズを有する。図８ｄにおいて、第二凹部１１２−２は形状およびサイズが異なる。所定の第二凹部１１２−２に関して、第二凹部壁１１１−２上の所定の地点と関連する第二凹部深さ１２９−２は、第二凹部１１２−２の最大第二凹部深さ１３０−２以下でありうる（図８ｄ参照）。最大第二凹部深さ１３０−２は図８ｄ第二凹部１１２−２のそれぞれについて表示される。
【００１５】
図９は、多層スタック１１５が任意の補助光伝達層１３１およびカバースリップ１２７をさらに含む以外は図１ｂにおける様な多層スタック１１５の側面図である。ｐドープ層１０５は補助光伝達層１３１上に配置され、この層は、反射層１０３上に配置されている。近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９は、補助光伝達層１３１の発光スタック表面１１４上に配置され、これと共にｎドープ層１０７の発光スタック表面１１４上に配置される。
【００１６】
図１０の１０ａ〜１０ｅは、側方フィーチャーサイズおよび周期を示す凹部パターンを表す。図１０ａおよび１０ｃ〜１０ｅは近接パターン化封止材料領域１１７の側面図である。図１０ｂは、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面上の視点からの近接パターン化封止材料領域１１７の図である。図１０ａおよび１０ｂは、同じパターンの第一凹部１１２−１を有する同じ近接パターン化封止材料領域１１７を表す。図１０ａにおいて、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３は第一凹部１１１−１のパターンについて表示されている。図１０ｂはさらに、第一凹部１１２−１の凹部パターンのｙ次元フィーチャーサイズ１３４およびｙ次元周期１３５を示す。図１０ｃは、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面でパターン化を有さないが、近接パターン化封止材料表面１１３で第一凹部開口部１１９−１を有する近接凹部パターンを有する一つの凹部である、第一凹部１１２−１を表す。第二凹部１１２−２は補完的パターンを形成する。ｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３は、各パターンの指標である。図１０ｄの近接パターン化封止材料領域は、第一凹部１１２−１が近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面でさらにパターン化されている以外は、１０ｃのと同じである。この場合において、凹部間体積エレメント１１８が存在し、補完的パターンを形成する。第一凹部１１２−１の２つのパターンのそれぞれは、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３を有する。図１０ｅはｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３が第二凹部１１２−２のパターンに関して同じである以外は、図１０ｄと同じである。
【００１７】
【表１】
【００１８】
図面は本発明の具体例を説明し、本文において定義される発光装置の番号が付けられた部分をさらに視覚的に明確化することが意図される。これらの図面は本発明の範囲を制限することを意図しない。当業者は、図面に含まれる具体例と細部において異なる本発明の他の具体例が存在することを認識するであろう。
【００１９】
この明細書の用語は、本明細書において特に記載される語、その派生語、および同様の趣旨を有する語を包含する。
【００２０】
本明細書において用いられる場合、次の用語はこれらの定義を有する：
【００２１】
「ａ」および「ａｎ」なる語は、本明細書において用いられる場合、「少なくとも１」を意味する。
【００２２】
「範囲」。本明細書において範囲の開示は、下限および上限の形態をとる。1以上の下限と、独立して１以上の上限があり得る。所定の範囲は、１つの下限および１つの上限を選択することにより規定される。選択された下限および上限は次いで特定の範囲の境界を規定する。このようにして規定しうるすべての範囲は、両端を含み、組み合わせ可能であり、つまり、任意の下限を任意の上限と組み合わせて、範囲を規定することができる。
【００２３】
「サブマウント」１０１は、その上に多層スタックを直接付着できるか、または介在する層を介して間接的に付着できる支持基体である。
【００２４】
「多層スタック」１１５は、ｐドープ層１０５、光発生層１０６、およびｎドープ層１０７を含み、その内部で光が発生する層のスタックである。多層スタック１１５は無機物、低分子有機物、またはポリマー／低分子有機物であってよい。本明細書において、「多層スタック」および「スタック」なる用語は交換可能に用いられる。多層スタック１１５は、任意に、さらなる層、たとえば、補助光伝達層１３１を含むことができる。
【００２５】
「ｐドープ層」１０５は、ｐドープ材料を含む。ｐドープ材料は、有機材料、無機材料、または有機−無機ハイブリッド材料であってよい。
【００２６】
「ｎドープ層」１０７はｎドープ材料を含む。
【００２７】
「ｐ側接触パッド」１１６は、導電性材料を含み、ｐドープ層１０５との電気的接触をもたらす。
【００２８】
「ｎ側接触パッド」１０８は、導電性材料を含み、ｎドープ層１０７との電気的接触をもたらす。
【００２９】
「光発生層」１０６は、光発生材料を含み、ｐドープ層１０５とｎドープ層１０７の間に配置される。光発生層は、ｐドープ層とｎドープ層の間の電圧差および電流に応答して光を発生させる。
【００３０】
「反射層」１０３は、光発生層により生じ、反射層にあたる光の少なくとも５０％を反射できる反射材料を含む。反射層が発光スタック表面上に配置されている場合、効果は、多層スタック１１５において発生し、この表面にあたる光の方向を、（光出力のためにデザインされた）別の発光表面１１４へと変えることである。
【００３１】
「結合層」１０２は、隣接する層（たとえば、反射層１０３およびサブマウント１０１）を結合させるために好適な結合材料を包含する。結合層は、典型的には接着性材料である。光学透明性が望まれる場合、所望の波長範囲にわたって光に対して透明性を有する結合物質が使用される。可視光に対して透明性を有する接着剤の一例は、Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｎｏｒｌａｎｄ ７４である。
【００３２】
多層スタック１１５の「外部スタック表面」は、前記スタックの一部であり、かつスタックがそれを超えて広がらない表面である。
【００３３】
「発光スタック表面」１１４は、多層スタック１１５内で発生した光がその上にあたる、多層スタック１１５の外部スタック表面である。図１および２において、ｎドープ層１０７の表面は、外部ｎドープ層表面である。従って、図１および２において、外部ｎドープ層表面は発光スタック表面１１４である。当業者には、外部ｎドープ層表面は所定の発光装置の発光スタック表面１１４であることが多いが、多層スタック１１５の別の層の表面も発光スタック表面１１４である外部スタック表面を有しうることがわかるであろう。たとえば、ｐ−ドープ層１０５の表面も多層スタック１１５に対して外部であるならば（図１参照）、前記外部表面は発光スタック表面１１４でもありうる。多層スタック内の層の他の構造が可能であることもわかるであろう。多層スタック１１５は、発光スタック表面１１４である「外部補助伝達表面」を有する任意の「補助光伝達層」１３１をさらに含むことができる（図９参照）。多層スタックは１つの発光スタック表面１１４または複数の発光スタック表面１１４を有し得る。
【００３４】
封止材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）層１０９の「遠位表面（ｄｉｓｔａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）」は、その上に封止材料層１０９が配置される発光スタック表面１１４から最も離れた層の表面である。発光スタック表面１１４は、封止材料層１０９の表面の相対的位置決めの表示に便利な空間的基準として選択される。封止材料層１０９の遠位表面の一例は、図１ａに示すように、封止材料層１０９の最上表面である。
【００３５】
封止材料層１０９の「近接表面（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）」は、封止材料層１０９がその上に配置される発光スタック表面１１４に最も近い層の表面である。たとえば（図１参照）、多層スタック１１５の外部表面であるｎドープ層１０７の表面は、発光スタック表面１１４である。パターン化表面１１３は、発光スタック表面１１４上に配置され、発光スタック表面１１４に最も近い封止材料層１０９の表面である。従って、パターン化表面１１３は、「近接パターン化封止材料表面１１３」である。封止材料層１０９の反対面（すなわち、図１ａにおいて最上面である封止材料層１０９の表面）は発光スタック表面１１４に対して「遠位」であり、図１ａの封止材料層１０９の遠位表面である。図１ａの例に示すように、封止材料層１０９の一部はｐ側接触パッド１１６および反射層１０３まで及び、従って、反射層１０３との界面でさらなる近接封止材料表面を含む。
【００３６】
当業者は、本発明の発光装置が、例示的な図１ａの発光装置と細部において異なり得ることを認識するであろう。図１ａは、多層スタック１１５の側端を含む装置の領域まで及ぶ封止材料層１０９を含む。側端は多層スタック１１５の発光スタック表面１１４でもあると考えられうるが、図示された場合では、近接封止材料表面は、それに沿った側端はパターン化されていない。当業者は、近接封止材料表面のパターン化を考慮したデザイン決定は、たとえば、かかるパターン化の結果として所定の発光スタック表面から捕捉される光のさらなる量と、近接パターン化封止材料表面１１３を有し、前記発光スタック表面１１４上にある近接パターン化封止材料領域１１７を配置するコストおよび困難性の程度の間のトレードオフを包含する多くの検討事項に依存するであろうことをさらに認識しているであろう。
【００３７】
「近接パターン化封止材料領域」１１７は、「近接パターン化封止材料表面」１１３から封止材料層１０９中に、近接パターン化封止材料表面１１３に平行な面であって、近接パターン化封止材料表面１１３から最も遠い、凹部１１２を通過する面までのびる封止材料層１０９の領域である。封止材料層１０９の遠位表面が前記で定義されるのと同様に、前記面は近接パターン化封止材料領域１１７の「遠位表面」であり、所定の近接パターン化封止材料領域１１７の近接および遠位パターン化封止材料表面間の、近接パターン化封止材料表面１１３に対して垂直な直線に沿った距離は、「近接パターン化封止材料領域厚さ」１２８である。近接パターン化封止材料領域１１７は、パターンに従って空間的に変化する誘電機能を有する。すべてまたは一部の近接パターン化封止材料領域１１７は発光スタック表面１１４と光学近接にあるか、または光学近接にない。近接パターン化封止材料領域１１７は、発光スタック表面１１４と直接結合されるならば、典型的には、前記近接パターン化封止材料領域１１７の全部または一部は発光スタック表面１１４と光学的に接触した状態にある。介在する高屈折率層があるならば、近接パターン化封止材料領域１１７は典型的には発光スタック表面１１４と光学的に接触した状態にない。発光スタック表面１１４と近接パターン化封止材料領域１１７間に配置される「介在する高屈折率層」（図示せず）は、抽出される光の波長についての屈折率を有し、すなわち抽出される光の波長について、発光スタック表面１１４の屈折率より：０．５；０．１；または０．０１以上低い；および好ましくは抽出される光の波長について、発光スタック表面１１４の屈折率に等しいか、それを超える。一具体例において、光抽出封止シートを付着させる前に、発光スタック表面１１４を有するＬＥＤがその上に位置する高ＲＩ上面層をさらに有する場合、介在する高ＲＩ層が形成される。
【００３８】
「凹部セット」は、フィラー層１２５を適用する工程（図７参照）、パターン化工程（図６および７参照）、またはフィラー層の適用およびパターン化の工程の組み合わせの間に形成される「凹部」１１２のセットである。凹部セットは、１つの凹部または複数の凹部を含有し得る。所定の凹部セットの複数の凹部は、それらがランダムまたは周期的、あるいはランダムおよび周期的の組み合わせでありうるパターンを形成するように、互いに関連する。凹部セットが１つの凹部を含有する場合、前記凹部は典型的には1以上のパターン化凹部壁１１１を有する連続層である。しかしながら、いくつかの場合において、１つの凹部１１２を含有する凹部セットの凹部１１２は、パターン化されなくてもよい（すなわち、その主な表面の両方上が平滑である層）。
【００３９】
「トポグラフィー」とは、表面の粗さの状態をさす。たとえば、表面は平滑であってもよいし、あるいはマルチレベル（ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ）パターンを有していてもよい。
【００４０】
「凹部間体積エレメント（ｉｎｔｅｒ−ｒｅｃｅｓｓ ｖｏｌｕｍｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）」１１８は、封止材料ブロック１２０由来の近接パターン化封止材料領域１１７の体積エレメントである。凹部間体積エレメント１１８は、「凹部間フィラー」を含む。「凹部間フィラー」は「封止材料」を含む。パターン化による凹部１１２の形成の間、封止材料ブロックの平滑表面は平滑なままであってもよく（すなわち、変形されなくてもよい）、この場合において、凹部間体積エレメント１１８は存在しない。あるいは、封止材料ブロック１２０の表面を変形させることができ、この場合、封止材料の一部は近接パターン化封止材料領域１１７の一部になる。封止材料により占有される体積は凹部間体積エレメント１１８である。
【００４１】
所定の近接パターン化封止材料領域が１つの凹部セットまたは複数の凹部セットを含有し得ることを説明するために、「第一凹部セット」および「第二凹部セット」を図において表示する。数値識別子（表１参照）を用いて、２つのセット例を区別する。第一凹部に含まれる凹部（単数または複数）１１２に関する数値識別子は、ハイフンでつながれた末尾の数字「−１」を含み（図１〜９参照）、第二凹部セット中に含まれる凹部（単数または複数）１１２に関するものは、添え字「−２」を含む（図７および８参照）。第一凹部および第二凹部の表示は、例示目的でなされる。従って、所定の近接パターン化封止材料領域は、１つの凹部セット、２つの凹部セット、３つの凹部セット、または３より多い凹部セットを含むことができ、かかる凹部セットの数に関して特に制限はない。
【００４２】
「凹部壁」１１１は、凹部１１２の表面であって、近接パターン化封止材料領域１１７内で凹部１１２の境界を形成する。凹部１１２が近接パターン化封止材料表面１１３まで達しない場合、その凹部壁は凹部を取り巻く連続した境界である。凹部１１２が近接パターン化封止材料表面１１３まで達して、前記表面と一致した凹部開口部１１９を形成する場合、その凹部壁は凹部開口部と連続している。「第一凹部壁」１１１−１（図１、２、および６〜９参照）および「第二凹部壁」１１１−２（図８参照）は、それぞれ凹部の第一セット１１２−１および凹部の第二セット１１２−２の凹部壁を表す。近接パターン化封止材料領域１１７と発光スタック表面１１４間に位置する「介在する高屈折率層」（介在する高ＲＩ層）が存在し得ることもわかるであろう。
【００４３】
「凹部開口部」１１９は、近接パターン化封止材料表面１１３と一致した凹部１１２の表面である。したがって、所定の凹部について、前記凹部の凹部開口部は、近接パターン化封止材料表面１１３での凹部の境界である。「第一凹部開口部」１１９−１（図３、４、５、および８参照）および「第二凹部開口部」１１９−２（図８参照）は、それぞれ第一セットの凹部および第二セットの凹部の凹部開口部を示す。
【００４４】
所定の凹部１１２についての「凹部深さ」１２９は、近接パターン化封止材料表面１１３からこれに対して垂直に伸びる直線に沿った、凹部壁１１１−１に出会う最初と最後の間での凹部内の距離である。所定の凹部１１２の「最大凹部深さ」１３０は、その最大の凹部深さである。
【００４５】
「側方次元（ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）」は近接パターン化封止材料表面１１３の面に対して平行に進行する次元である。図１０において、ｘ次元およびｙ次元は互いに垂直な側方次元である。
【００４６】
「パターンフィーチャーサイズ（ｐａｔｔｅｒｎ ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）」は、複数の凹部がパターンを形成する場合、側方次元において測定される凹部のサイズである（図１０ａ、１０ｂ、および１０ｅ、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２参照）。あるいは、「パターンフィーチャーサイズ」は、側方次元において測定される、一つの凹部上のパターンのフィーチャーのサイズである（図１０ｃおよび１０ｄ、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２参照）。
【００４７】
「パターン周期」は、複数の凹部がパターンを形成する場合、側方次元において測定される凹部のパターンの繰り返しの周期である（図１０ａ、１０ｂおよび１０ｅ、ｘ次元周期１３３参照）。あるいは「パターン周期」は、側方次元において測定される、１つの凹部上のパターンの繰り返しの周期である（図１０ｃおよび１０ｄ、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２参照）。
【００４８】
「凹部フィラー」は、凹部１１２中に含まれる物質である。凹部１１２を完全に単一の凹部フィラーで満たすこともできるし、あるいは２以上の凹部フィラーのそれぞれで部分的に満たすこともできる。
【００４９】
「カバースリップ」１２７は、封止材料層１０９の遠位表面上に位置する表面を有し、および典型的には空気、あるいは発光装置１００の外部の他の環境と接触している表面を有する透明物質の層である。当業者は、カバースリップ１２７の存在が発光装置において任意であることを認識するであろう。
【００５０】
多層スタック１１５の「外部スタック表面」は、当該スタックの一部である表面であって、該表面を超えてスタックが広がることがない表面である。発光スタック表面１１４は外部スタック表面の一例である。
【００５１】
「光抽出封止シート」とは、近接パターン化封止材料領域を有する封止材料層と同じ独立シートである。「シート」により、発光装置を封入するために適当な厚さを有する任意のフィルムを意味する。シートの側方（面内）寸法に特に制限はない。典型的には、シートの厚さは：少なくとも１ミクロン、少なくとも１０ミクロン、または少なくとも１００ミクロンであり；および１０，０００ミクロン以下、または１，０００ミクロン以下である。光抽出封止シートは、多層スタックの発光スタック表面に付着されるのに好適であるが、多層スタックに未だ付着されていない。「近接パターン化封止材料領域」なる用語は、光抽出封止シートのパターン化領域に関して、後に多層スタックの発光スタック表面に付着されうる領域であることを示すために使用される。
【００５２】
「補助光伝達層」１３１は、発光装置１００により放射される光に含まれるのが望まれる多層スタック１１５内で発生する光の波長に関して、非吸収性、または実質的に非吸収性である多層スタック１１５の任意の層である。補助光伝達層１３１の「外部補助伝達表面」は、発光スタック表面１１４である層の表面である。図９において示される発光装置は多層スタック１１５を有し、これは補助光伝達層１３１を含み、この層は１より多い外部補助伝達表面を有する。図９において、これらの外部補助伝達表面の内の２つは発光多スタック表面１１４であり、それぞれは、その上に位置する近接パターン化封止材料領域１１７を有する。第三の外部補助伝達表面も発光スタック表面１１４であるが、この表面はその上に反射面１０３が配置されている。したがって、発光スタック表面１１４は、その上に位置する近接パターン化封止材料領域１１７を有しても、有さなくてもよい。図９において封入されて図示される外部補助伝達表面のうちの２つは２つの異なる表面であるように見えるが、これらの明らかに異なる表面は、分離していてもよいし、あるいは円形発光装置の場合のように、同じ表面の一部であってもよいことに留意されたい。
【００５３】
「リン光体層（ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｌａｙｅｒ）」は、リン光体を含み、これは光発生層１０６において発生する光の周波数を変更するために用いることができる。「リン光体ホスト」の一例は、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）である。典型的なリン光体エミッターは、たとえば、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、およびエルビウム（Ｅｒ）である。ＹＡＧ：Ｃｅは、４６０ｎｍの波長を有する青色光により励起され、５２０〜５５０ｎｍの波長を有する黄色励起光を放射する。黄色励起光は青色光と混合されて、白色光を生じる。リン光体層は、発光スタック表面１１４により放射される光が、発光装置を出る前にリン光体層と遭遇するように配置される。リン光体層は典型的にはミクロン以上のオーダーのサイズの粒子を含有し、粗い傾向がある。本発明の発光スタック１１４を出る光の周波数を変更するためにミクロンスケールのリン光体層が用いられる場合、ミクロンスケールのリン光体層は発光スタック表面１１４から離れて配置されるであろうし、この距離は、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面への距離より大きい。リン光体は典型的には希土類元素の混合物を含み、その組成および割合は、光発生層１０６において発生する光の波長および所望の出力波長に基づいて調節される。リン光体の非網羅的リストは：ＹＡＧ：Ｃｅ；ニトリドシリケート：Ｅｕ；Ｓｒ−アルミネート：Ｅｕ；チオガレート；ＺｎＳ：Ｃｕ、ＹＢＯ３；およびＬａＢＯ３を包含する。特定のリン光体、およびその出力波長の非網羅的リストは：（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ；ＳｒＢ４Ｏ７：Ｅｕ（３６８ｎｍ）；Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ（４２０ｎｍ）；ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（４５３ｎｍ）；Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ（４９０ｎｍ）；Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ（５０５ｎｍ）；ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（５３５ｎｍ）；Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ（５７５ｎｍ）；ＳｒＳ：Ｅｕ（６１５ｎｍ）およびその組み合わせを包含する。
【００５４】
別法として、凹部は複数のナノリン光体を含む凹部フィラーを含みうる。この場合、ナノリン光体は近接パターン化封止材料領域１７７内に位置する。ナノリン光体は：少なくとも１ｎｍ；少なくとも２ｎｍ；または少なくとも５ｎｍ；および５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下の平均粒子直径を有するリン光体粒子である。
【００５５】
「平坦化」とは、平滑な表面が近接パターン化封止材料表面内または上に形成されるようにする方法をいう。スピンコーティングおよびスパッタリング技術が平坦化を達成するための有用な方法である。平坦化は、表面における凹部を流体凹部フィラーで満たし、次いでたとえばドクターブレードで過剰分を除去し、典型的には続いて硬化プロセスを行うことにより達成することができる。平坦化は研磨パッドを用いても達成することもできる。
【００５６】
多層スタック１１５は周知であることは当業者により認識されるであろう。反射層１０３は光の方向を変更するため；サブマウント１０１は位置および寸法安定性をもたらすため；結合層１０２は隣接する層を互いに付着させるために使用し、配置され；カバースリップ１２７は装置によって異なり、これらのうちの任意のものは所定の発光装置１００のデザイン要件に基づいて任意であることもさらに認識されるであろう。追加の層は多層スタック１１５内に配置されうる。これらの追加の層は、これらに限定されないが：金属電極、透明電極、たとえば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から製造されるもの、およびリン光体層を包含しうる。
【００５７】
発光装置１００は本発明の発光装置の例であり、かかる装置はデザインの細部が実質的に異なってもよいことを当業者は認識するであろう。
【００５８】
封止材料層１０９の近接パターン化封止材料表面１１３は、パターンの中に配置された第一凹部（単数または複数）１１２−１で刻み目をつけられる。パターンは周期的パターン、ランダムパターン、または周期的およびランダムパターンの組み合わせであり得る。パターンが周期的である場合、このパターンは：近接パターン化封止材料表面１１３に沿った第一の次元；近接パターン化封止材料表面１１３に沿った第一の次元に対して垂直な第二の次元；近接パターン化封止材料表面１１３に対して垂直な第三の次元；またはその任意の組み合わせにおいて周期的であり得る。すなわち、パターンは１、２、または３次元において周期的であり得る。第一凹部１１２−１は規則的形状または不規則的形状を有し得る。近接パターン化封止材料領域１１７は、複数の第一凹部１１２−１を含み、これらの第一凹部のすべてはサイズおよび形状において同じであることができるか、あるいは個々の第一凹部はサイズ、形状、またはその両方が異なり得る。第一凹部形状が、２以上の規則的形状から選択され、パターンが周期的パターンである場合、特定の規則的形状を有する第一凹部は周期的「サブパターン」において分布することができ、これは、異なる形状を有する第一凹部と周期的関係を有していても、有さなくてもよい。別法として、第一凹部形状が、２以上の規則的形状から選択され、このパターンが周期的パターンである場合、特定の規則的形状を有する第一凹部はランダム「サブパターン」において分布することができる。本発明の第一凹部の第一凹部形状は不規則で、周期的またはランダムパターンに従って繰り返されてもよい。第一凹部形状が、２以上の不規則形状から選択される場合、これらの第一凹部により形成されるパターンは周期的パターンであり、特定の不規則形状を有する第一凹部は周期的またはランダムサブパターンにおいて分布することができる。加えて、規則的形状を有する第一凹部は、不規則形状を有する第一凹部が組み入れられて、ランダムまたは周期的パターンを形成することができ、このパターンはそれ自体、特定の形状を有する第一凹部により形成されるサブパターンを含む。さらに、同じ第一凹部形状を有するが、サイズが異なる第一凹部が、近接パターン化封止材料表面に存在することができる。
【００５９】
図３ａ、３ｃ、３ｄ、および図５ａ〜５ｅにより表されるパターンは、近接パターン化封止材料表面１１３についての例示的周期的パターンの非網羅的グループである。図３ｂにより表されるパターンは、ランダムパターンを表す。第一凹部の任意の種類のパターンおよび第一凹部形状およびサイズの任意の種類を、結果としての光抽出の効率およびパターンの形成の容易性などの検討事項に基づいて選択することができる。
【００６０】
同様に、結果としての光抽出の効率および第一凹部の形成容易性などの要件に基づいて、任意の第一凹部形状を選択することができる。図２ａ〜２ｃ、２ｅ、および２ｆにより表される第一凹部は、規則的形状を有するが、図２ｄにより表される第一凹部はランダムな形状を有する。図２ａ〜２ｆの第一凹部形状は、代表的な第一凹部形状の非網羅的グループである。図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｇ（側面図）は規則的な第一凹部形状を例示する。図４ｂ、４ｄ、４ｆ、および４ｈはそれぞれ、図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｇの近接パターン化封止材料表面での第一凹部１１２−１の第一凹部開口部１１９−１を表す。
【００６１】
本発明の発光装置の発光スタック表面１１４は、非パターン化表面であっても、あるいはパターン化表面であってもよい。発光表面１１４がパターン化されている場合、パターンは近接パターン化封止材料層１０９について本明細書において開示されたパターンのいずれかから便利に選択される。発光スタック表面１１４は、たとえば、レーザーアブレーションを用いてパターン化することができる。本発明の発光スタック表面がパターン化されている場合、近接パターン化封止材料領域１１７のパターンを発光スタック表面１１４パターンと整列させるのが望ましい場合があるか、あるいは望ましくない場合がある。介在する高ＲＩ層（図示せず）はさらに発光スタック表面１１４上に配置することができる。介在する高ＲＩ層はその外側面のいずれかで平滑であってもよいしまたはパターン化されていてもよい。介在する高ＲＩ層は、たとえば多層スタック１１５，サブマウント１０１、または高ＲＩ凹部フィラーの製造について本明細書で開示された任意の種類の高ＲＩ材料を用いて、発光スタック表面１１４上で、例えばエピタキシャル的に成長させることができる。介在する高ＲＩ層は、代替的に、あるいは追加的に、高ＲＩ結合材料（下記参照）を含むことができる。
【００６２】
「エバネセントテール（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ ｔａｉｌ）」は光波の光場の部分であって、典型的には光発生層１０６により生成され、多層スタック１１５のすぐ外側に、発光スタック表面１１４から、光学接触距離内の距離をおいて存在する。本発明の近接パターン化封止材料領域１１７の一部が発光スタック表面１１４と光学的接触（典型的には５０ｎｍ以内）にある場合、近接パターン化封止材料領域１１７はエバネセントテールからの光を捕捉するために設計される。
【００６３】
所定の光の波長について、「光学的接触距離」は、発光スタック表面１１４に垂直な直線に沿って、発光スタック表面１１４から始まり、近接パターン化封止材料領域１１７中に伸び、発光スタック表面１１４と光学的接触をしなくなる第一地点まで線に沿って及ぶ距離である。直線は、「光学接触測定線」である。光学接触距離は式１により得られる：
【数１】
式中：λは発光スタック表面１１４から放射される光の波長である；ｎ２は発光スタック表面１１４を有する層（たとえば、ｎドープ層１０７）の屈折率である；およびｎ１は凹部フィラーおよび凹部間フィラーの平均屈折率である。光学接触距離は波長λに依存するので、所定の光学的接触測定線に沿って複数の接触距離ｄがあり、光学接触距離ｄの範囲の幅は近接パターン化封止材料領域１１７と光学的に接触する波長λの幅に依存する。光学的接触距離ｄは波長λが増大するにつれて増大する。凹部フィラーまたは凹部間フィラーの屈折率が所定の光学接触測定線に沿って見られる場合、屈折率ｎ１は、直線に沿って見られる物質の屈折率の距離加重平均である。所定の波長λに関して、光学接触距離ｄは、差ｎ２−ｎ１が増大するにつれ減少する。表２は式１に従って、光学接触距離ｄに関して計算された値である。表２の計算において使用するために選択された波長は、近紫外線光（２００ｎｍ〜４００ｎｍ）、可視光（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）、および近赤外線光（８００ｎｍ〜２０００ｎｍ）と関連する波長を一括する。屈折率値ｎ１およびｎ２は、本発明の発光装置の製作材料において典型的に見られる値の範囲を表す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
「屈折率」、「ｎ」は、媒体中の光の速度と真空中の速度との比である。物質中の光の速度はｃ／ｎにより与えられ、ここにおいて、ｃは真空中の光の速度である。
【００６６】
所定の光の波長λに関して、多層スタック１１５の外側のある地点が発光スタック表面１１４に「光学的に近接」しているとは、光学接触測定線に沿った発光スタック表面１１４からのその地点の距離が光学接触距離以下である場合である。
【００６７】
凹部セットは、凹部フィラーを含む１以上の凹部のセットである。第一凹部セットは、１以上の第一凹部を含み、ここにおいて、第一凹部は第一凹部フィラーを含む。第二凹部セットは１以上の第二凹部を含み、ここにおいて、第二凹部は第二凹部フィラーを含む。本発明の近接パターン化封止材料領域は、少なくとも１つの第一凹部フィラーを含み、該第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび凹部間フィラーの少なくとも１つと屈折率が、少なくとも０．００１、少なくとも０．０１、少なくとも０．１、または少なくとも０．５；および３．０以下、２．５以下、１．５以下、１．０以下、または０．８以下異なる。
【００６８】
「インプリンティング」は、マルチレベルパターンに配置されたその表面上にフィーチャーを有する型を用いてフィルムに刻み目をつけ、これによりフィルム上にレリーフパターンを形成するプロセスである。
【００６９】
「ナノインプリンティング」は、少なくとも１つのフィーチャーサイズが典型的には２００ｎｍ以下であるインプリンティングである。
【００７０】
「ポジショニングインデックス」は、発光装置、発光装置の層、発光装置の
層の表面、または発光装置の組み立て中の発光装置の位置決めに用いられる「アセンブリステージ」の中または上の基準地点である。実際、ポジショニングイ
ンデックスは、発光装置の組み立ての間に所望の位置関係を保証するための基準位置として機能する場所ならどこに位置してもよい。１以上のポジショニングインデックスは、たとえば、発光スタック表面１１４および近接パターン化封止材料領域１１７間、および近接パターン化封止材料領域１１７内のパターン間で所望の位置関係が達成されることを確実にすることに依拠しうる。
【００７１】
「封止材料ブロック」１２０は、近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層の形成の間にパターン化される封止材料のブロックである。封止材料ブロック１２０の寸法に関して特に制限はない。封止材料ブロック１２０は、たとえば、単色光放射装置１００の封止封入に適当であるか、またはこのような装置の配列の封止封入に適当な長さ、幅および厚さを有するものであってよい。封止材料ブロック１２０はさらに独立フィルムの形態であってもよい。このような独立フィルムは、たとえば、発光装置を封入するための後の適用のためにロールに巻き取るために好適であるか、または独立封止材料ブロックフィルムのものと類似した寸法を有する発光装置の配列に適用される長さのものであってよい。封止材料ブロック１２０は、たとえば、平坦化、または他の方法で寸法的に修飾して、過剰の封止材料、第一凹部フィラー、および／または第二凹部フィラーを除去することができ；封止材料層１０９に変換する前、または変換中、または変換後に、さいの目に切り出すか、または他の方法で分割して、さらに小さな封止材料ブロックにすることができる。「近接封止材料ブロック表面」なる用語が用いられる場合、封止材料ブロック表面は典型的には、封止材料ブロック表面の修飾の間に、特定の発光スタック表面１１４に取り付けられないし、これに対して特異的に配向もさせられないものと理解される。従って、封止材料ブロック１２０の表面に関して「近接」を使用することは、近接パターン化封止材料表面１１３に変換されるであろうか、またはされている表面を単に特定する。
【００７２】
本発明のいくつかの具体例において、封止材料ブロックの封止材料の一部または全部はパターン化後に除去される。封止材料のすべてが除去される場合（たとえば、封止材料が「離型剤」として作用する場合）、１以上の凹部の遠位表面は封止材料層の遠位表面になる。
【００７３】
「パターン化された型」１２２は、「型先端（ｍｏｌｄ ｐｅａｋ）」（先端（ｐｅａｋ））を有する型突出物１２４を有する「パターン化された型表面」１２３を有する。型突出物１２４は、「型谷部（ｍｏｌｄ ｖａｌｌｅｙ）」（谷（ｖａｌｌｅｙ））を有する「型くぼみ（ｍｏｌｄ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ）」を伴うと理解される。型表面１２３上のこの突出物とくぼみの組み合わせは、「型パターン」を規定し、これは、パターン化された型１２２が封止材料ブロック１２０、または第一凹部フィラー、第二凹部フィラー、またはその両方でコーティングされたブロック１２０と接触させられる場合、レリーフパターンを形成する。
【００７４】
近接パターン化封止材料領域１１７は、パターンに応じて空間的に変化するする誘電機能を有し、介在する高屈折率層がないことは、多層スタック１１５の発光スタック表面１１４（図１におけるｎドープ層表面１１４である）と光学的に近接している。任意の特定の理論に拘束されることを望まないが、近接パターン化封止材料領域１１７が発光スタック表面１１４と光学的に近接して存在することは、多層スタック１１５中に存在する光を封止材料層１０９中に向ける効果を有すると考えられる。パターンに応じて空間的に変化する誘電機能が領域１１７中に存在することは、たとえば、ｎドープ層１０７（高屈折率）中に含まれる光のエバネセントテールからの光の捕捉を促進し、および前記光を封止材料層（低屈折率）中に誘導することを促進すると考えられる。光が封止材料層１０９中に散乱し、封止材料層１０９の遠位表面に向けて誘導され、これにより発光装置１００の効率を増大させるように、近接パターン化封止材料領域１１７は、パターンに応じて空間的に変化する誘電機能を有することが必要である。
【００７５】
多層スタック１１５が無機である場合、これは所望の発光波長に応じて、様々な材料から製造することができる。かかる材料の非網羅的リストは：ＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、およびＺｎＯを包含する。発光は光発生層において起こり、ここで、ホール（ｈｏｌｅ）および電子の再結合の結果、発光が起こる。その上で多層スタック１１５が成長する基体は、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＣ、およびサファイアを包含する。層の成長は、典型的には、高温での金属有機化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）により行われる。米国特許出願公開番号２００５／０１４１２４０ Ａ１は、無機多層スタックの製造を開示している。
【００７６】
図１および２において表される多層スタック１１５は、無機材料で作られている。しかしながら、多層スタック１１５は、有機物またはポリマー有機物であってもよい。有機発光装置（ＯＬＥＤ）およびポリマー有機発光装置（ＰＯＬＥＤ）は典型的には：陽極（たとえば、インジウムスズ酸化物、ＩＴＯ）；導電性ポリマー層または低分子導電性層；放出性ポリマーまたは放出性低分子層；および陰極（たとえば、Ｂａ／Ｃａ／Ａｌ）を含む。陰極は、電子を光放出性ポリマー中に注入し、陽極はホールを導電性ポリマー層中に注入する。ホールおよび電子が組み合わさる場合、光が発生する。導電性ポリマーの非網羅的リストは、ポリアニリンおよびポリエチレンジオキシチオフェンを包含する。放出性ポリマーの例には、ポリフェニレンビニレンおよびポリフルオレンが含まれる。ホール輸送に好適な低分子の例には、金属フタロシアニンおよびアリールアミンが含まれる。放出性層に好適な低分子の例には、金属キレート、ジスチリルベンゼン、および蛍光色素が含まれる。加えて、電荷輸送分子、たとえば、フラーレンを添加することが有利である。
【００７７】
反射層１０３は、金属層、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、およびＡｕであってよい。あるいは、反射層１０３は、周期的配列の誘電体ミラー層であってよく、これは、周期的誘電体ミラー上に最初に衝突する方向に光を後方散乱させるように機能する高および低屈折率層である。Ｂｒａｇｇミラーは周期的誘電体ミラーの一例である。
【００７８】
パターンのフィーチャーが：少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、または少なくとも３０ｎｍ；および５０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、５００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、または５０ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズを有する場合、２００〜４００ｎｍの範囲の波長の光の抽出が有利に達成される。４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、パターンのフィーチャーが：少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、または少なくとも６０ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、１０００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、または８０ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズを有する場合に有利に達成される。８００〜１０００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、パターンのフィーチャーが：少なくとも２５ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、５００ｎｍ以下、２０００ｎｍ以下、１０００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下、または３００ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズを有する場合に、有利に達成される。
【００７９】
最大凹部深さ１３０は、少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズについて前記の様な範囲内にあってもよい。しかしながら、最大凹部深さ１３０に対して、その最も厚い地点で封止材料層１０９の厚さよりも大きくなり得ないこと以外に特に制限はない。従って、最大凹部深さ１３０は典型的には少なくとも２５、少なくとも５０、または少なくとも１００ｎｍ；および１０，０００ミクロン以下、１，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、または２ミクロン以下である。
【００８０】
本発明のパターンはランダムまたは周期的であり得る。パターンが周期的である場合、このパターンはｘ次元、ｙ次元、およびｚ次元の少なくとも１つにおいて周期的であり得る。２００〜４００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、周期的パターンが：少なくとも１０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも７０ｎｍ、または少なくとも１００ｎｍ；および５０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、５００ｎｍ以下、３７５ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、または２００ｎｍ以下の少なくとも１つの側方次元における周期（たとえば、図１０におけるｘ次元周期１３３およびｙ次元周期１３５）を有する場合に有利に達成される。４００〜８００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、周期的パターンが：少なくとも２０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１４０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、１０００ｎｍ以下、７５０ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下の少なくとも１つの側方次元における周期を有する場合に有利に達成される。８００〜２０００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、周期的パターンが：少なくとも５０ｎｍ、少なくとも２０００ｎｍ、少なくとも２８０ｎｍ、または少なくとも４００ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、２０００ｎｍ以下、１８７５ｎｍ以下、１５００ｎｍ以下、または１０００ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元における周期を有する場合に有利に達成される。
【００８１】
「封止材料」は、光の波長に対して透明である任意の物質でありうる。封止材料の非網羅的リストは：ポリシロキサン、たとえば、ポリフェニルシロキサン、他のポリアリールシロキサン、ポリ（アリール−オキシ−アリール）シロキサン、およびポリ（アリール−チオ−アリール）シロキサン、ポリシリルベンゼン、ポリ（メチルメタクリレート）および他のポリ（アルキル（メタ）アクリレート）、ポリカーボネート、環状オレフィンコポリマー、アモルファスＰＥＴ、ポリイミド、ポリホスファゼン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカルボラン、ポリアダマンタン、およびそのコポリマーを包含する。好適な封止材料は、以下に開示される硬化Ｂステージ光学材料をさらに包含する。これらの硬化Ｂステージ物質は、封止材料または凹部フィラー、または両方を含むことができる。硬化Ｂステージ光学材料内の「細孔（ｐｏｒｅ）」（ナノホール）の分布は均一でありうる［すなわち、孔隙率（細孔体積）は、硬化Ｂステージ光学材料全体にわたって、同じであるか、または実質的に同じである。あるいは、細孔の分布は一連の隣接する凹部において個々に異なりうるか（たとえば、抽出される光の波長に基づいて少なくとも０．０１単位の屈折率で変化する）または連続しうる（すなわち、様々な屈折率の領域を有し、ここにおいて、ＲＩはなめらかに変化する）。好適な連続的屈折率変化の一例は、近接パターン化封止材料表面１１３から離れる際に、１０ｎｍあたり１体積パーセント以下の割合で、１体積パーセントから９０体積パーセントまで細孔の密度が連続して減少するものである。この例に関して、孔隙（細孔体積）変化率は、１０ｎｍあたり０．００４以下の屈折率変化に変換される。封止材料の密度は少なくとも０．０３、少なくとも０．０５、少なくとも０．１、少なくとも０．２、または少なくとも０．５グラム／ｃｃ；および３．０以下、２．０以下、１．５以下または１．２グラム／ｃｃ以下である。
【００８２】
本発明の「凹部フィラー」は、抽出されるのが望まれる、多層スタック１１５内で発生した光の波長に対して透明である任意の物質であることができ、ただし、所望の発光装置に関する設計仕様が満たされるような方法で凹部を満たすために物質が製造されうることを条件とする。凹部フィラーとして好適なポリマーの非網羅的リストは：ｎ〜１．４を有し、ポロゲンを含有するシルセスキオキサンポリマー；ｎ＝１．０５〜１．４を有するＢステージシルセスキオキサンポリマー；ポリシロキサン、たとえば、ポリフェニルシロキサン、他のポリアリールシロキサン、ポリ（アリール−オキシ−アリール）シロキサン、およびポリ（アリール−チオ−アリール）シロキサン、ポリシリルベンゼン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート、環状オレフィンコポリマー、アモルファスＰＥＴ、ポリイミド、ポリホスファゼン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカルボラン、ポリアダマンタン、およびそのコポリマーを包含する。凹部フィラーがポリシロキサンである場合、このポリシロキサンは高含量のフェニルまたは他の芳香族基を有し得る。ポリシロキサンは無機物質、たとえば、共重合されていてもよいし、あるいは金属含有粒子として存在してもよい金属酸化物をさらに含有することができる。好適な凹部フィラーは、無機物質をさらに含むことができ、その非網羅的リストは：ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＴｉＯ２、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、およびＧｅを包含する。好適な凹部フィラーは、高屈折率ガラス、たとえば、カルコゲニドガラス、ホスフェートガラス、およびフリントガラスを包含する。これらの高屈折率ガラスは、たとえば、Ｐｂ、Ｌａ、Ｎｂ、およびＢａを包含する。これらの無機凹部フィラーは、封止材料表面および凹部壁上に当該分野において公知の様々な技術、たとえば、金属有機蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、物理的蒸着法（ＰＶＤ）、水素化物蒸気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、低融点ガラスの使用、およびゾルゲル技術により堆積することができる。
【００８３】
本発明の凹部フィラーとして有用な「光学接着剤」は、非常に低い粘度（典型的には１００センチポアズ以下）を有する任意の流体物質であり、これを近接パターン化封止材料領域を製造する間、および／または前記領域を発光スタック表面に接着する間に、表面に適用することができる。光学接着剤は１０ｎｍ以下の厚さを有するフィルムを形成できなければならない。光学接着剤は、これに限定されないが、重合および架橋を包含するいくつかの手段により硬化可能であるべきであり、ここにおいて、硬化は、たとえば、熱またはＵＶ光の適用により達成される。熱が加えられる場合、熱開始剤（たとえば、ペルオキシドまたはアゾ開始剤）が光学接着剤中に存在してもよい。ＵＶ光が適用される場合、光増感剤、たとえば、ベンゾフェノンが存在してもよい。光学接着剤の非網羅的リストは、アルキル（メタ）アクリレートモノマー、たとえば、Ｎｏｒｌａｎｄ（Ｃｒａｎｂｕｒｙ、ニュージャージー）から入手可能であるものを包含する。一具体例において、光学接着剤は、近接パターン化封止材料領域１１７の連続凹部であり、発光スタック表面１１４の上に直接配置される凹部フィラー層として適用される。もう一つ別の具体例において、光学接着剤は、近接パターン化封止材料領域１１７のパターン化表面に、前記領域の形成の間、光学接着剤が前記表面中の凹部を満たすように適用される。過剰の光学接着剤は次いで表面から除去され、光学接着剤である凹部フィラーを含む凹部を有する凹部セットが残る。この場合において、光学接着剤は、近接パターン化封止材料表面１１３における凹部開口部１１９に存在し、これにより近接パターン化封止材料領域１１７を発光スタック表面１１４に接着するために利用可能である。
【００８４】
光学的接触に必要な接着の必要度の詳細（および２つのメディア間の低光損失）は：Ｊ．Ｈａｉｓｍａ、Ｇ．Ａ．Ｃ．Ｍ． Ｓｐｉｅｒｉｎｇｓ，Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ｒ（２００２）、第３７巻、ｐｐ１〜６０にある。
【００８５】
当業者は、結合材料の屈折率が、発光層、または発光層と結合表面間に介在する層の屈折率に近づくと、結合層の厚さは、高屈折率ＬＥＤスタックから結合層を通る光透過の有意な損失無しに１０ｎｍ、３０ｎｍ、または５０ｎｍを超えて増大し得ることを認識するであろう。様々な高ＲＩ接着剤が公知である。米国特許ＵＳ５５１６３８８号に開示されているように、ゾルゲルベースの接着剤が結合に用いられている。米国特許ＵＳ５５１６３８８号において、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＹＯ２、またはＡｌ２Ｏ３の様々なゾルゲル前駆体を用いて表面、たとえば、ガラス、金属、または半導体の結合を行うことができる。これらの接着剤は、有機系接着剤よりも屈折率が高いという利点を有する。さらに、ゾルベースの物質の非常に薄い層を用いることができ（＜５０ｎｍ）、優れた光学カップリングが得られる。
【００８６】
米国特許ＵＳ７０５３４１９Ｂ１号は、接触：熱圧着、冷間圧接、オキシドアシステッド、または他の結合技術により２つの表面を一緒に結合する多くの方法を開示している。開示はさらに、厚さが５０ｎｍより薄い場合、光が層間をカップリングできるようなポリマー接着剤を特定している。米国特許ＵＳ６７０９８８３号は、ＢＣＢ（Ｂステージビスベンゾシクロブテン）またはエポキシ樹脂を使用して、レンズをＬＥＤ表面に結合させることに言及している。米国特許ＵＳ６６８２９５０号は、スピン−オン−ガラス（典型的にはＳｉＯ２ゾル前駆体）、シリコーン、またはポリイミドの接着剤層としての使用に言及している。これらの低ＲＩ接着剤は、接着剤厚さが〜５０ｎｍより薄いならば優れた光学カップリングをもたらすであろう。
【００８７】
高屈折率結合層を製造するゾルゲル前駆体の例示的非網羅的リストは：シリコンテトラアルコキシド、たとえば、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｓｉ（ｉ−ＯＣ３Ｈ７）４、およびＳｉ（ｔ−ＯＣ４Ｈ９）４；単金属アルコキシド、たとえば、ＺｒＳｉ（ＯＣＨ３）４、Ｚｒ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｈｆ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＶＯ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）４、Ａｌ（ＯＣＨ３）３、Ｔｉ（ＯＣＨ３）４；二重金属アルコキシド、たとえば、Ｌａ［Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）４］３、Ｍｇ［（Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）４］２、Ｎｉ［Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）４］２、Ｂａ［Ｚｒ２（Ｃ２Ｈ５）９］２、（ＯＣ３Ｈ７）２Ｚｒ［Ａｌ（ＯＣ３Ｈ７）４］２；および３種以上の金属を含有する多金属アルコキシドを包含する。
【００８８】
結合に用いられる金属アルコキシド溶液は適当な溶媒中の以下の前駆体：テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ（ｔ−ブトキシ）シラン、Ｚｒ（ＯＭｅ）４、Ｚｒ（ＯＥｔ）４、Ｚｒ（ＯＢｕ）４、Ｈｆ（ＯＥｔ）４、Ｈｆ（ＯＢｕ）４、Ｄｕｐｏｎｔから得られるＴｙｚｏｒ（商標）（チタンの様々なアルコキシド）を包含しうる。一般に、Ｔｉ，Ｚｒ、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌａのアルコキシド前駆体、および他の好適な透明またはほとんど透明な金属酸化物を用いることができる。二金属アルコキシド、たとえば、Ｌａ［Ａｌ（ｉ−ＰｒＯ）４］３、または多金属アルコキシド化合物も用いることができる。他の揮発性脱離基、たとえば、低分子量アミン、カルボキシレート、β−ジケトン（アセチルアセトネート、ａｃａｃ）などを適当な金属原子とともに使用して、加水分解可能な金属酸化物前駆体を提供することができる。たとえば、Ｔｉ（ａｃａｃ）２を用いることができる。
【００８９】
本発明の凹部フィラーは、米国特許第６．９６７，２２２号に開示されている低屈折率「Ｂステージ光学材料」をさらに含むことができる。Ｂステージ光学材料は：ａ）複数のポロゲン粒子およびＢステージ光学材料を組み合わせ；ｂ）Ｂステージ光学材料を少なくとも部分的に硬化させ；ｃ）複数のポロゲン粒子を少なくとも部分的に除去し；およびｄ）光学材料を通って光を伝達させるための経路を画定すること：により製造される。ポロゲン粒子は、典型的には架橋されるが、これらはＢステージ光学材料により膨潤されないならば、未架橋であってもよい。ポロゲン粒子の平均粒子直径は少なくとも１ｎｍ、少なくとも２ｎｍ、または少なくとも５ｎｍであり；および５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、または１０ｎｍ以下である。「ポロゲン」なる用語は、細孔を形成する物質であって、光学材料中に部分的に分散された、ポリマー物質または粒子であり、その後に除去されて、誘電体において細孔、空隙、または自由体積をもたらすものである。従って、「除去可能なポロゲン」、「除去可能なポリマー」および［除去可能な粒子」なる用語は本明細書において交換可能に用いられる。「細孔」とは、固体物質内の真空または気体で充填された体積エレメントをさす。このような細孔は様々な形状を有することができる。「細孔」、「空隙」、および［自由体積」なる用語は本明細書において交換可能に用いられる。「Ｂステージ」なる用語は、未硬化物質をさす。「未硬化」とは、縮合などにより重合または硬化して、高分子量物質、たとえば、コーティング、またはフィルム、または凹部フィラーを形成できる任意の物質を意味する。このようなＢステージ物質は、モノマー、マクロモノマー、オリゴマーまたはその混合物であり得る。Ｂステージ物質はさらに、モノマー、マクロモノマー、オリゴマー、またはモノマーとオリゴマーの混合物と、ポリマー物質との混合物を包含することが意図される。「光学マトリックス物質」または「光学物質」とは、使用される波長に対して光学的に透明である物質をさす。「硬化可能なＢステージ光学物質」は、まだ硬化されていないＢステージ光学物質である。「硬化Ｂステージ光学物質」は、Ｂステージ光学物質の硬化から得られる物質である。
【００９０】
凹部フィラーは、式（Ｉ）または（ＩＩ）：
【化１】
（式中、Ｒは水素、（Ｃ１−Ｃ２４）アルキル、アリール、および置換アリールであり；Ｙは加水分解可能な基であり；ａは０〜２の整数であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５は独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ２４）アルキル、アリール、および置換アリールから選択され；Ｒ３は（Ｃ１−Ｃ１８）アルキル、−（ＣＨ２）ｈ−、−（ＣＨ２）ｈ１−Ｅｋ−（ＣＨ２）ｈ２−、−（ＣＨ２）ｈ−Ｚ、アリーレン、置換アリーレン、およびアリーレンエーテルから選択され；Ｅは酸素、ＮＲ６およびＺから選択され；Ｚはアリールおよび置換アリールから選択され；Ｒ６は水素、（Ｃ１−Ｃ８）アルキル、アリールおよび置換アリールから選択され；ｂおよびｄはそれぞれ０〜２の整数であり；ｃは０〜６の整数であり；並びにｈ、ｈ１、ｈ２、およびｋは独立して、１から６の整数である；ただし、Ｒ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ５の少なくとも１つは水素でないとする）
の１以上のシランの加水分解物または部分縮合物であるオルガノポリシリカ樹脂であるＢステージ光学物質であり得る。「置換アリール」および「置換アリーレン」は、その水素の１以上が別の置換基、たとえば、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、ハロ、または（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、（Ｃ１−Ｃ６）アルコキシで置換されたアリールまたはアリーレン基をさす。
【００９１】
式（Ｉ）の化合物のさらなる加水分解物または部分縮合物は式（ＩＩＩ）：
【化２】
（式中、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、およびＲ１０は独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ２４）アルキル、アリール、および置換アリールから選択され；ｅ、ｇおよびｒは独立して、０〜１の数であり；ｆは０．２〜１の数であり；ｎは３〜１０，０００の整数である；ただし、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｒ＝１；ただし、Ｒ７、Ｒ８、およびＲ９の少なくとも１つは水素でないとする）
を有するＢステージオルガノポリシリカ樹脂である。Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、およびＲ１０のいずれかについての好ましいアルキルは、（Ｃ１−Ｃ６）アルキルである。前記式（ＩＩＩ）において、ｅ、ｆ、ｇおよびｒは各成分のモル比を表す。このようなモル比は０から１の間で変化し得る。ｅが０〜０．８であるのが好ましい。ｇが０〜０．８であるのも好ましい。さらにｒが０〜０．８であるのが好ましい。前記式において、ｎはＢステージ材料中の繰り返し単位の数である。好ましくは、ｎは３〜１０００の整数である。
【００９２】
様々なポロゲンが本発明のＢステージ光学材料における使用に好適である。たとえば、溶媒はポロゲンとして機能しうるが、これらを用いて結果として得られる細孔サイズおよび細孔サイズ分布を制御することは困難である。従って、ポリマーが好ましいポロゲンである。ポロゲンとして有用なポリマーは、除去可能なポリマーである。「除去可能」とは、ポリマー粒子が解重合、分解または他の方法で解体されて揮発性成分になり、これは次にホスト光学材料を通って放散できることを意味する。好適なポリマーは、これらに限定されないが：架橋ポリマー粒子、超分岐ポリマー、ブロックコポリマー、および直線状ポリマーを包含する。架橋ポリマー粒子が好ましい。好ましい架橋ポリマー粒子は、欧州特許出願公開番号１０８８８４８号（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）および米国特許第６，２７１，２７３号（ユー（Ｙｏｕ）ら）において開示されているものである。好適なポリマーポロゲンは、ポリ（オレフィンスルホン）、ニトロセルロースポリマーおよびポリシリンを包含する。
【００９３】
ポロゲンとして有用な架橋ポリマー粒子は、重合単位として１以上のエチレン性またはアセチレン性不飽和モノマーおよび１以上の架橋剤を包含する。好適な不飽和モノマーは、これらに限定されないが：（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、アルキル（メタ）アクリレート、アルケニル（メタ）アクリレート、芳香族（メタ）アクリレート、ビニル芳香族モノマー、窒素含有化合物およびそのチオ類似体、環状オレフィンポリマーおよび置換エチレンモノマーを包含する。かかるモノマーは任意に置換されていてもよい。
【００９４】
本発明の多孔質光学装置の製造において、前記のポロゲンを、まず、たとえばＢステージ光学材料中に分散または溶解させる様に組合わせる。使用されるポロゲンの量は、所望の孔隙率または自由体積、および屈折率を提供するために必要な量である。孔隙率は硬化Ｂステージ光学材料中の細孔の体積分率の尺度である。孔隙率のレベルが高いほど、屈折率は低くなる。孔隙率は、体積パーセントで表され：硬化Ｂステージ光学材料の体積基準で、少なくとも０．１体積パーセント、少なくとも１体積パーセント、少なくとも５体積パーセント、少なくとも１０体積パーセント、少なくとも２０体積パーセント、または少なくとも３０体積パーセントであり；および９５体積パーセント以下、９０体積パーセント以下、８０体積パーセント以下、７０体積パーセント以下、６０体積パーセント以下である。硬化Ｂステージ光学材料である凹部フィラーの密度は：少なくとも０．０３、少なくとも０．５、少なくとも０．１０、少なくとも０．２０、または少なくとも０．３０であり；および１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７０以下、０．６０以下である。硬化Ｂステージ光学材料である凹部フィラーの屈折率は：少なくとも１．０１、少なくとも１．０４、少なくとも１．０８、少なくとも１．１２、および１．６以下、１．８以下、１．４以下、１．３４以下、１．３０以下である。これらおよび本発明における他の屈折率は、抽出が望まれる多層スタックの発光表面により放射される光の波長に基づく。
【００９５】
直後に続く段落は、本発明の発光装置、および前記装置の製造方法の具体例を示す。これらの具体例は本発明を例証するものであるが、これらは本発明の装置または装置の製造方法のいずれかのあらゆる可能な具体例を表すことを意味するものではない。
【００９６】
本発明の発光装置の第一の具体例において（図１参照）、封止材料領域１１７は、近接パターン化封止材料表面１１３が発光スタック表面１１４と直接接触するように発光スタック表面１１４上に配置される。近接パターン化封止材料領域１１７は、第一凹部フィラーを含有する複数の第一凹部１１２−１を有する第一凹部セットを含む。第一凹部１１２−１は、凹部間フィラーを含む凹部間体積エレメント１１８と直接接触する第一凹部壁１１１−１を有する。第一凹部１１２−１は、第一凹部開口部１１９−１での近接パターン化封止材料表面１１３まで及ぶ（図４参照）。この具体例において、第二凹部１１２−２はない。
【００９７】
本発明の発光装置の第二の具体例は、近接パターン化封止材料領域１１７が１つの第一凹部開口部１１９−１を有する１つの第一凹部１１２−１を有する第一凹部セットを含有する以外は、第一の具体例と同じである。典型的には、第一凹部開口部１１９−１は近接パターン化封止材料表面１１３のすべて、または実質的にすべてと一致する。すなわち、１つの第一凹部１１２−１は発光表面１１４と接触する連続層を形成し、かつ第一凹部深さ１２９−１における多様性のためにパターン化される。第一凹部１１２−１でない近接パターン化封止材料領域１１７のこれらの体積エレメントは、凹部間体積エレメント１１０である。
【００９８】
本発明の発光装置の第三の具体例において、近接パターン化封止材料領域１１７は、少なくとも１つの第一凹部１１２−１を含む第一凹部セットおよび少なくとも１つの第二凹部１１２−２を含む第二凹部セットの両方を含む。
【００９９】
本発明の近接パターン化封止材料領域１１７は、少なくとも１つの凹部セットを有し、１つしか凹部セットがないならば、「凹部間体積エレメントセット」も有し、このセットは、１以上の凹部間体積エレメント１１８を含む。近接パターン化封止材料領域１１７が１より多い凹部セットを含有する場合、凹部間体積エレメントセットは、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面が平坦であるかまたはパターン化されているかに応じて、存在してもよいし、あるいは存在しなくてもよい。遠位表面が平坦であるならば、凹部間体積エレメントセットはない。遠位表面がパターン化されているならば、凹部間体積エレメントセットが存在するであろう。１以上の凹部セットの形成後に封止材料が完全に除去される場合において、任意の凹部間体積は空気（または他の環境気体）により占有されるであろう。
【０１００】
本発明の発光装置の製造方法の第一の具体例において、パターン化された型１２２を用いて封止材料ブロック１２０をインプリンティングする。介在する層がその表面上に存在しなくても、封止材料ブロック１２０の表面をインプリンティングすることができる（図６ａ〜６ｄ参照）か、または表面をまず第一凹部フィラー層１２５でコーティングすることができる。図７ａ〜７ｃは、ブロック１２０のコーティングされた面をインプリンティング（図７ｂ〜７ｃ）する前に、第一凹部フィラー層１２５が封止材料ブロック１２０に適用されているこの具体例を表す。図７ｂ〜７ｄは、封止材料ブロック１２０においてならびに第一凹部フィラー層１２５においてレリーフパターンを形成するために、パターン化された型表面１２３が第一凹部フィラー１２５に十分に衝突する場合を表す。この場合において：第一凹部フィラー表面過剰分１２６のすべてを、たとえば、平坦化により除去して、複数の第一凹部１１２−１を形成するか（図７ｅ参照）；第一凹部フィラー表面過剰分１２６を部分的に除去するか；または表面過剰分１２６を除去しない（図７ｄ参照）：ことが望まれる場合がある。パターン化された型表面１２３により第一凹部フィラー層１２５上に直接形成される第一凹部フィラー層の表面における刻み目は、第二凹部１１２−２である。あるいは、パターン化された型表面１２３は第一凹部フィラー層１２５と衝突して、封止材料ブロック１２０の表面を変形させることなく、第一凹部層１２５にレリーフパターンを形成することができる。第一凹部フィラー層１２５の非存在下、型表面１２３は封止材料ブロック１２０を直接インプリンティングして、封止材料ブロック１２０表面にレリーフパターンを形成する（図６ａ〜６ｄ参照）。パターン化された型表面１２３により封止材料ブロック１２０上に直接形成される前記表面における刻み目は、第一凹部１１２−１である。この具体例のこれらの変異型において、刻み目を有するレリーフパターンがパターン化された型表面１２３と直接接触する層の表面上に形成される。これらの刻み目は第一凹部１１２−１または第二凹部１１２−２であり、これらは典型的にはそれぞれ第一凹部フィラーまたは第二凹部フィラーとしての空気または他の気体で初期的に充填される。別法として、非気体状第一凹部フィラーまたは第二凹部フィラーが提供され、パターン化された型表面１２３がはずれる際に、それぞれ第一凹部１１２−１または第二凹部１１２−２中に注入されうる。
【０１０１】
本発明の発光装置の製造方法の第二の具体例において、第一凹部フィラー層１２５が封止材料ブロック１２０に適用され、第二凹部層がフィラー層１２５に適用される。パターン化された型表面１２３を、第一凹部フィラー層１２５の適用前に、封止材料ブロック１２０の表面と接触させることができる。パターン化された型表面１２３を封止材料ブロック、第一凹部フィラー層１２５および第二凹部フィラー層（単数または複数）の任意のものまたは全部と接触させることができる。さらに、同じパターン化表面１２３を用いて、各接触表面をインプリントすることができるか、あるいは異なるパターン化表面１２３を異なる表面のインプリンティングに用いることができる。
【０１０２】
当業者は、１以上のインプリンティング工程により第一凹部１１２−１および第二凹部１１２−２を近接パターン化封止材料領域１１７中にいつ形成するのが望まれるかを知っており、組み立ての間、発光装置１００上の１以上の位置で、組み立ての間、装置がその上に保持されるアセンブリステージ上の１以上の位置で、または装置とアセンブリステージの両方の上の位置で、位置インデックスを提供することが有利である。このようにして、パターンの配列が達成される。
【０１０３】
さらに、（封止材料ブロック、または凹部フィラー層の）同じ表面を１より多くのパターン化された型表面１２３によりインプリンティングすることができる。たとえば、第一凹部フィラー層の表面は１つのパターン化された型表面１２３によりインプリンティングされて、第二凹部１１２−２のパターンを形成し、続いてこれらの第二凹部を第二凹部フィラーで充填し、過剰の第二凹部フィラーを除去し、必要ならば第二凹部フィラーを硬化させることができる。第一凹部フィラー層をその後、別のパターン化された型表面１２３でパターン化して、第二凹部１１２−２の別のパターンを形成し、続いてこれらの第二凹部１１２−２を第二凹部フィラーで充填し、過剰の第二凹部フィラーを除去し、および必要ならば第二凹部フィラーを硬化させる。
【０１０４】
近接パターン化封止材料領域１１７をパターンでインプリントするために型が使用される場合、物質がインプリントされるものであるならば、パターン化が行われる温度は典型的にはポリマー物質のガラス転移温度（Ｔｇ）以上であることが認識されるであろう。典型的には、ポリマー物質、型、または両者は、所望のパターンが形成されるまで前記温度に維持され、次いでポリマー物質、型、または両者はポリマー物質のガラス転移温度より低い温度に冷却され、その後、型からはずされる。さらに、ポリマー物質およびこれから型が作られる物質は、ポリマー材料が離脱される際に、型材料がポリマー材料を解放できるように選択されるべきである。
【０１０５】
パターンが硬化性フィラー中で形成され、硬化プロセスがＵＶ光を必要とする場合、型は典型的には硬化工程において用いられるＵＶ光の波長に対して透明である材料から作られる。一旦パターンが硬化性フィラー中で形成されたら、型を通してＵＶ光を適用して、これを硬化させる。別法として、型の反対側がＵＶ光に対して透明であるならば、ＵＶ光は、型の反対側から適用され、型はＵＶ光に対して透明である必要はない。
【０１０６】
本発明のもう一つ別の具体例において、型は高屈折率チップ、たとえば、ＧａＮ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、またはＳｉＣから、たとえば、レーザーアブレーションを用いて作られる。型を適用してパターンを形成するが、除去しない。その代わり、型それ自体が、型材料（たとえば、ＧａＮ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、またはＳｉＣ）で満たされた１つの凹部を有する凹部セットになる。埋め込まれた型の外部表面は平坦であってもよいし、またはこれが埋め込まれる前または後のいずれかでパターン化することができる。光学接着剤は次に型材料の外部表面に、典型的には１０ｎｍ以下の厚さの凹部フィラー層として適用され、これは１つの連続凹部として、または凹部開口部１１９を有する複数の凹部として残存する。独立封止材料シートを次に、光学接着剤が発光スタック表面１１７に接触するように、発光スタック表面１１７に結合させる。
【０１０７】
さらなる別の具体例において、近接パターン化スタック表面は、発光スタック表面を基体として使用して形成される。凹部フィラー層は前記表面上に構築されて、近接パターン化封止材料領域１１７を形成する。
【０１０８】
封止材料層が、その後に発光スタック表面に適用するために好適な独立光抽出封止材料シートとして形成される場合、前記層はパターン化封止材料領域を有し、これは本明細書においてはその独立形態においても近接パターン化封止材料領域と称する。シートが多層スタックに貼り付けられる場合、独立シートの近接パターン化封止材料領域は発光スタック表面上に配置されると理解されるので、近接なる用語が用いられる。独立「光抽出封止材料シート」は、一旦シートが発光スタック表面１１４に貼り付けられると、近接パターン化封止材料領域１１７を有しおよび、任意にパターン化されていない封止材料領域１１０を有する封止材料層１０９になる。
【０１０９】
「レーザーアブレーション」は、強いレーザー光線により物質が除去されるプロセスである。ホールはこの技術によりポリマーフィルムにおいて形成されうる。レーザーアブレーションは、パターンを形成するための型の使用に対するさらなる代替技術である。
【０１１０】
パターン化された型１２２を用いてパターンが形成される場合、前記型は任意の構造を有してもよく、当該技術分野において公知の任意の材料から作ることができる。たとえば、型は平坦なプレート、１巻のローラー、または複数のローラー、たとえば、カレンダー操作において一般的に用いられる形態であってよい。型はスタンプ操作の間に加熱、冷却またはその両方のために構成されうる。第一凹部フィラー、第二凹部フィラー、または両方がインプリンティングプロセスの間に硬化するならば、型は典型的には、硬化させられる物質を照射するために使用される光（たとえば、紫外線）の波長に対して透明である材料から製造される。
【０１１１】
本発明のいくつかの具体例を以下の実施例において詳細に説明する。実施例において使用した化学物質を表Ａに記載する。
【０１１２】
刻み目の深さの測定
プロファイル測定器Ｄｅｋｔａｋ−３０（Ｖｅｅｃｏ、ウッドベリー、ＮＹ）を使用して、パターン化表面の製造の間に表面に形成される刻み目の深さを測定する。
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
実験部分において装置番号（文字も含む）により表示された装置例は図面中の図面符号と混同すべきではない。
【実施例】
【０１１５】
比較例Ａ
パターン化されていない近接封止材料表面と接触している発光層を有する多層スタック
金属銅（Ｃｕ）でコーティングされたシリコンウェハ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）は底面電極として作用した。ＬＥＤチップＸＢ９００（Ｃｒｅｅ）をウェハ上に配置した。１滴のシリコーン流体（Ａｌｄｒｉｃｈ）をＬＥＤの上面に適用して、屈折率整合を助け、ＧａＮ−ＩＴＯ／ガラス界面での反射を最小限にした。ＩＴＯコーティングされたガラス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｆｉｌｍｓ）をＬＥＤチップの上面上に配置した。ＩＴＯガラスはプロフィル測定器（Ｄｅｋｔａｋ−３０、Ｖｅｅｃｏ）で測定すると１〜２ｎｍの表面粗さを有していた。電極をＣｕウェハおよびＩＴＯガラスの両方に取り付けた。レーザーダイオード電源（ＬＤＣ５００、Ｔｈｏｒｌａｂｓ）から電極に電流（ミリアンペア（ｍＡ）で測定）を供給した。シリコンディテクタ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ）をＬＥＤチップロケーションの上面上に配置し、電圧計（ボルトで測定）に接続した。供給された電流は１０ｍＡから８０ｍＡまで変化し、ＬＥＤからの青色（４６０ｎｍ）光をシリコンディテクターおよび電圧計で測定した。出力電圧を駆動電流で割った勾配は０．０１９Ｖ／ｍＡであった。
【０１１６】
実施例１
近接パターン化封止材料領域に光学的に近接した発光スタック表面を有する多層スタックの封止化
ＩＴＯガラスの代わりに、ＩＴＯでコーティングされたＰＥＴフィルム（ＣＰフィルム）をＬＥＤチップの上面上に配置した以外は、比較例Ａの方法によりＬＥＤを製造した。ＰＥＴ／ＩＴＯフィルムはプロフィル測定器（Ｄｅｋｔａｋ−３０）を用いて測定すると１７ｎｍの表面粗さを有していた。１滴のシリコーン流体（屈折率＝１．４７、Ａｌｄｒｉｃｈ）をＬＥＤの上面上に適用して、屈折率整合を助け、ＧａＮ−ＩＴＯ／ＰＥＴ界面での反射を最小限に抑えた。電極をＣｕコーティングされたウェハおよびＰＥＴ／ＩＴＯフィルムに適用し、電流をＬＥＤチップに通した。出力光をシリコンディテクタおよび電力計で測定した。観察されたシリコンディテクタからの電圧出力をＬＥＤの駆動電流で割った値は０．０４Ｖ／ｍＡであった。ガラス／ＩＴＯおよびＰＥＴ／ＩＴＯ間の光伝達の差について調節した後、実施例１の装置の光出力は、比較例Ａの装置の光出力よりも１．４倍大きかった（すなわち、４０％高い光出力）。
【０１１７】
【表４】
【０１１８】
実施例２
Ｐ６７００スピンコーターを使用して、ＧａＮ ＬＥＤウェハ（Ｃｒｅｅ）が、ｎ＝１．３８を有するＺＩＲＫＯＮ（商標）低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ）で１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングされる。コーティングを９０℃で１分間ソフトベークし、突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍである四角錐の周期的パターンを有するパターン化された型を用いてインプリンティングする。各四角錐の底面は一辺が２００ｎｍである。各四角錐底面の直角端に平行な２方向の長さの周期は２５０ｎｍである。ＺＩＲＫＯＮ低屈折率材料層を次に２５０℃で２．０時間窒素雰囲気中で硬化させ（Ｂステージ）、最終のインプリンティングされたコーティング厚さは８０ｎｍである。Ｂステージコーティングの屈折率ｎは１．１である。高屈折率ポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５４）をパターン化Ｂステージコーティングの表面上に１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングする。次いでまず１００℃で加熱し、徐々に硬化温度を１３０℃まで３．０時間の間に上昇させて、ポリ（フェニルメチルシロキサン）を硬化させる。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒｓ）を使用したレーザーアブレーションにより、フィルムにおいてホールが形成される。ホールは電気ボンドパッドの位置に対応する。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドがＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合される。電力をＬＥＤチップに供給する。光度計システム（２０００型、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ）を用いて観察される光出力は２０ルーメン／ワットである。
【０１１９】
比較例Ｂ
ＢステージＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料の介在層を適用することなく、封止材料をＬＥＤの上面上に直接適用する以外は、実施例２の方法を用いて発光装置を製造した。封止材料は架橋したフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５４）である。ＬＥＤチップは実施例２におけるように結合されたワイヤを有し、電力はＬＥＤチップに供給される。観察される出力は１０ルーメン／ワットである。
【０１２０】
実施例３
ＧａＮウェハ（実施例２参照）をＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料でコーティングし、実施例２におけるようにコーティングをＢステージ化し、かつインプリンティングする。銀の透明層を銀層の厚さが５０ｎｍになるようにインプリンティングされたフィルム上に堆積させる。スパッタリング（Ｄｅｎｔｏｎ Ｖａｃｕｕｍ）により金属銀を堆積させる。銀でコーティングされたインプリンティングされたフィルムを次いでポリ（フェニルメチルシロキサン）でコーティングし、実施例２におけるように硬化させ、発光装置を実施例２におけるように仕上げ、試験する。銀の透明層を有する発光装置は、装置例３ａである。透明導電層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である以外は同じ手順により、装置３ｂ、３ｃ、および３ｄを製造する。観察される光出力は；装置３ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置３ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置３ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置３ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２１】
比較例Ｃ
ＢステージＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料の介在層を適用することなく、封止材料がＬＥＤの上面上に直接適用される以外は実施例３の方法を用いて発光装置を製造する。封止材料は架橋したフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５４）である。ＬＥＤチップは実施例２におけるように結合されたワイヤを有し、電力がＬＥＤチップに供給される。観察される出力は１０ルーメン／ワットである。
【０１２２】
実施例４
ＧａＮ ＬＥＤウェハ（Ｃｒｅｅ）が架橋性基を有するポリ（フェニルメチルシロキサン）（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．５４）で１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングされる。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐のパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてコーティングを次いでインプリンティングし、１３０℃で熱硬化させる。次いで、型をはずす。実施例２に記載されるように、１００ｎｍの厚さまでＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料を硬化ポリ（フェニルメチルシロキサン）のパターン化表面上にコーティングする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率フィルムを次いで０℃で１分間ソフトベークし、２５０℃で２．０時間Ｂステージ化して、その最終厚さが８０ｎｍ、およびｎ＝１．１になるようにする。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を使用したレーザーアブレーションにより、フィルムにおいてホールが形成される。前記実施例２におけるようにウェハをダイスに切り出す。前記実施例２におけるように金ワイヤボンドをＧａＮ層に結合させる。前記実施例２におけるように電力をＬＥＤチップに供給する。観察される光出力は２０ルーメン／ワットである。
【０１２３】
比較例Ｄ
ＢステージＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料の介在層を適用することなく、ポリ（フェニルメチルシロキサン）をＬＥＤの上面に直接適用する以外は実施例４の方法を用いて発光装置を製造する。封止材料は架橋ポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５８）である。ＬＥＤチップは実施例２における様に結合されたワイヤを有し、電力がＬＥＤチップに供給される。観察される出力は１０ルーメン／ワットである。
【０１２４】
実施例５
ＧａＮウェハ（実施例４参照）をまずフェニルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５８）でコーティングし、実施例４におけるようにインプリンティングする。硬化したフェニルシロキサンコポリマーの表面上に金属銀の透明層を堆積させて、銀層の厚さが３０ｎｍになるようにする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）を次いでフェニルシロキサンコポリマーコーティングのパターン化表面上にコーティングする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を次いでＢステージ化して、Ｂステージコーティングを得、これは８０ｎｍの厚さおよびｎ＝１．１を有している。発光装置を実施例４におけるように仕上げ、試験する。銀の透明層を有する発光装置は、装置５ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置５ｂ、５ｃ、および５ｄを製造する。観察される光出力は；装置５ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置５ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置５ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置５ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２５】
実施例６
ＧａＮウェハを厚さ１０ｎｍの銀の導電性層でコーティングする。干渉リソグラフィーツールを用いて、銀層を次いでパターン化する。パターンの周期は２５０ｎｍであり、線幅は１００ｎｍである。１００ｎｍの厚さを有するポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５４）のコーティングを次いでパターン化表面に適用する。ポリ（フェニルメチルシロキサン）層を次いで実施例４におけるようにナノインプリントし、銀金属における周期的パターンに対する型の位置合わせ（位置インデックスでの整列による）を確実にする。ポリマーを１００℃の初期温度で、３．０時間の間に徐々に１３０℃まで温度を上昇させて硬化させる。型を次いでとりはずす。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）を硬化させて、硬化Ｂステージコーティングを得、これは８０ｎｍの厚さおよびｎ＝１．１を有する。発光装置を実施例４におけるように仕上げ、試験する。銀の透明層を有する発光装置は装置６ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置６ｂ、６ｃ、および６ｄを製造する。観察される光出力は；装置６ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置６ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置６ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置６ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２６】
実施例７
独立光抽出シートの製造
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）をフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５８）でスピンコーティングして、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して、１００ｎｍのコーティング厚さにする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。周期性は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。コーティングを１００℃の初期温度で、３．０時間の間に徐々に温度を１３０℃まで上昇させて硬化させる。型を次いで離脱させる。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）をスピンコーティングして厚さ１００ｎｍにし、１００℃で乾燥させる。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を実施例４の方法に従ってＢステージ化して、厚さ８０ｎｍ、ｎ＝１．１を有するＢステージコーティングを得る。実施例４におけるように、ホールがＧａＮウェハの電気ボンドパッドの位置と一致するようにレーザーアブレーションによりフィルム中にホールを形成する。非常に低粘度（Ｎｏｒｌａｎｄ７４、８０センチポアズ）の光学接着剤をまずＧａＮウェハ上に厚さ５ｎｍまでスピンコーティングする。次いで光抽出フィルムをウェハに付着させ、確実にエアギャップまたは気泡がないようにする。Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｂｅｎｃｈ Ｍｏｕｎｔ（Ｎｏｒｌａｎｄ、ＮＪ）を用いて、ＵＶ光により光学接着剤を次いで硬化させる。実施例２に従ってウェハをこれに結合されたＬＥＦとともにさいころ状に切り出す。実施例２に従って、ワイヤボンドをＬＥＦ中のホールを通してＬＥＤに結合させる。電流をＬＥＤチップに通し、光出力を測定する。光出力は２５ルーメン／ワットである。
【０１２７】
実施例８
凹部フィラーとして金属を有する近接パターン化封止材料領域の形成
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｈｉｔａｃｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）がフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５４）でスピンコーティングされて、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して、１００ｎｍのコーティング厚さにされる。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期性は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。インプリンティング後、コーティングを１３０℃で硬化させ、型を取り外す。薄い透明金属フィルムを、厚さ５０ｎｍまで、フィルムのインプリントされた面上にスパッタリングする。金属は銀である。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）をスピンコーティングして厚さ１００ｎｍにし、１００℃で乾燥させる。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を実施例４の方法に従ってＢステージ化して、厚さ８０ｎｍ、ｎ＝１．１を有するＢステージコーティングを得る。実施例４におけるように、ホールがＧａＮウェハの電気ボンドパッドの位置と一致するようにレーザーアブレーションによりフィルム中にホールを形成する。非常に低粘度（Ｎｏｒｌａｎｄ７４、８０センチポアズ）の光学接着剤をまずＧａＮウェハ上に厚さ５ｎｍまでスピンコーティングする。次いで光抽出フィルム（ＬＥＦ）をウェハに付着させ、確実にエアギャップまたは気泡がないようにする。次いで、光学接着剤がＵＶ光（Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｂｅｎｃｈ Ｍｏｕｎｔ；Ｎｏｒｌａｎｄ、ＮＪ）により硬化される。次いで、実施例２に従ってこれに結合されたＬＥＦとともにウェハをさいころ状に切り出した。実施例２に従ってワイヤボンドをＬＥＦ中のホールを通してＬＥＤに結合させる。電流をＬＥＤチップに通し、光出力を測定する。銀の透明層を有する発光装置は装置８ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置８ｂ、８ｃ、および８ｄを製造する。観察される光出力は；装置８ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置８ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置８ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置８ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２８】
実施例９
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）がＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）で１００ｎｍの厚さになるまでスピンコーティングされ、１００℃でソフトベークされる。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターン化ニッケル型を用いてフィルムをインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。ナノインプリンティング後、ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を２５０℃で２．０時間、窒素雰囲気中で硬化（Ｂステージ化）させる。結果として得られるナノインプリンティングされたコーティング厚さは８０ｎｍである。パターン化Ｂステージコーティングの表面上に高屈折率ポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５４）をＤｅｋｔａｋ−３０により測定すると１００ｎｍの厚さまで、スピンコーティングする。ポリ（フェニルメチルシロキサン）を次いで、１００℃の初期温度で３．０時間加熱することにより硬化させる。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を用いたレーザーアブレーションによりフィルム中にホールを形成する。ホールは電気ボンドパッドの位置に対応する。前記実施例８におけるように、フィルム（ＬＥＦ）をＵＶ硬化性接着剤の非常に薄い層と付着させて、確実にボイドまたは気泡がないようにする。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合させる。電力をＬＥＤチップに供給する。観察される光出力は２５ルーメン／ワットである。
【０１２９】
実施例１０
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）をＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）で１００ｎｍの厚さにスピンコーティングして、１００℃でソフトベークする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをナノインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。インプリンティング後、材料を２５０℃で２．０時間、窒素雰囲気中でＢステージ化して、ｎ＝１．１およびコーティング厚さ８０ｎｍを有する層を得る。薄い透明金属フィルムを、厚さ８０ｎｍのフィルムのインプリントされた面上にスパッタリングする。金属は銀である。高屈折率ポリ（フェニルメチルシロキサン；ｎ＝１．５４）をパターン化Ｂステージコーティングの表面上にスピンコーティングして、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して厚さ１００ｎｍにする。ポリ（フェニルメチルシロキサン）を次いで、まず１００℃で加熱し、３．０時間の間に温度を１３０℃まで徐々に上昇させることにより硬化させる。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を使用したレーザーアブレーションにより、フィルム中にホールが形成される。ホールは電気ボンドパッドの位置に対応する。フィルムを実施例８におけるように、ＵＶ硬化性光学接着剤の非常に薄い層で接着して、空隙または気泡がないことを確実にする。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合させる。電力をＬＥＤチップに供給する。銀の透明層を有する発光装置は装置１０ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄを製造する。観察される光出力は；装置１０ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置１０ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置１０ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置１０ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１３０】
実施例１１
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）をＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．５４）で、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して１００ｎｍのコーティング厚さにスピンコーティングする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをナノインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。コーティングをまず１００℃で、３．０時間の間に温度を１３０℃まで徐々に上昇させて硬化させる。型を次にはずす。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ；ｎ＝１．３８）を１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングし、１００℃でソフトベークする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を次に実施例４の方法に従ってＢステージ化して、８０ｎｍの厚さおよびｎ＝１．１を有するＧ段コーティングを得る。スパッタリングツール（Ｄｅｎｔｏｎ Ｖａｃｕｕｍ）を用いて銀の層をＺＩＲＣＯＮ低屈折率層上に１０ｎｍの厚さまでスパッタリングする。干渉リソグラフィーツールを用いて銀フィルムを次に周期的に画像化する。画像化プロセスは、ポリ（フェニルメチルシロキサン）層においてその下に周期的刻み目をつける。銀層を次にエッチングして、幅１００ｎｍでパターン周期２５０ｎｍの線の周期的配列を形成する。実施例４におけるように、ホールがＧａＮウェハの電気結合パッドの位置と一致するようにレーザーアブレーション（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）によりフィルム中にホールを形成する。非常に低い粘度を有する光学接着剤（Ｎｏｒｌａｎｄ ７４、８０センチポアズ）をまずＧａＮウェハ上にスピンコーティングして、５ｎｍの厚さにする。次に、ＬＥＦフィルムをウェハに付着させ、エアギャップまたは気泡がないことを確実にする。次にＵＶ光（Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｂｅｎｃｈ Ｍｏｕｎｔ；Ｎｏｒｌａｎ、ＮＪ）を用いて光学接着剤を硬化させる。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合させる。電力をＬＥＤチップに供給する。銀の透明層を有する発光装置は装置１１ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置１１ｂ、１１ｃ、および１１ｄを製造する。観察される光出力は；装置１１ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置１１ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置１１ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置１１ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１３１】
実施例１２
ＲＩ〜１．５４を有する、架橋性基を有するポリフェニルシロキサンを、寸法が１〜１０ｎｍのサイズ範囲であるナノリン光体ＣｄＳｅと混合する。ナノリン光体は、Ｅｖｉｄｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｔｒｏｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）から入手される。ナノリン光体の濃度は、フェニルシロキサンポリマー中約５重量％である。ＧａＮ ＬＥＤウェハ（Ｃｒｅｅ）をスピンコーティングして１００ｎｍの厚さにする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐のパターンを有するパターン化ニッケル型を用いて、コーティングを次にインプリンティングし、１３０℃で加熱硬化させる。型を次にとりはずす。Ｚｉｒｃｏｎ低屈折率材料を実施例２において記載したように１００ｎｍの厚さまで硬化ポリフェニルシロキサンのパターン化表面上にコーティングする。Ｚｉｒｃｏｎ低屈折率層を１００℃で１分間ソフトベークし、２５０℃で２．０時間Ｂステージ化して、その最終厚さが８０ｎｍ、ｎ＝１．１になるようにする。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を使用したレーザーアブレーションによりホールが形成される。ウェハを前記実施例２におけるように切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮ層に結合させる。前記実施例２におけるように、電力をＬＥＤチップに供給する。４６５ｎｍ〜６４０ｎｍの波長範囲の白色光が観察され、２０ルーメン／ワットの光出力が観察される。
【０１３２】
実施例１３
ポリマーフィルムを有する無機レンズ列
高屈折率無機材料およびポリマーを含むハイブリッドフィルムは次のようにして製造される。円形レンズ列でパターン化された石英型であって、レンズが２８．７ミクロンの曲率の半径および１０ミクロンのサグ（ここにおいて、「サグ」は型レンズ突起の最大高さをさす）を有する。石英のレンズ列パターンを含む型をＭＥＭＳ Ｏｐｔｉａｌ（Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ，アラバマ）から入手する。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ）をレンズ列型上に注ぎ、次いで硬化させる。ＰＤＭＳフィルムを剥離し、後にレンズ列のインプリントが残る。フィルムは深さ１０ミクロンの周期的半球状凹部を含む。フィルムを続いて蒸発チャンバー（Ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇ（Ｗｉｌｌｏｗ Ｇｒｏｖｅ，ＰＳ）中に入れ、Ｄｙｎａｖａｃマシン（Ｈｉｎｇｈａｍ，ＭＡ）を用いたＰＶＤプロセスを使用してＺｎＳを堆積させて、凹部がＺｎＳで充填されるようにする。最後に、過剰のＺｎＳをフィルムから研磨して除去し、あとに平滑なＺｎＳ表面が残る。形成された複合フィルムはポリマーマトリックス中に半球状ＺｎＳ表面レンズを有する。ハイブリッドフィルムをＧａＮ ＬＥＤ装置上に置いて、優れた光学接触がＺｎＳおよびＧａＮ表面間に形成されるようにする。電流を装置に供給し、２０ルーメン／ワットが観察される。
【０１３３】
比較例Ｅ
ＰＤＭＳフィルムをＬＥＤのＧａＮ表面に直接適用する。電流を供給し、光出力は１０ルーメン／ワットである。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】図１側面図1ａ〜１ｂはそれぞれ近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９を含む発光装置を表す。
【０１３５】
【図２】図２ＬＥＤ側面図２ａ〜２ｆはそれぞれ、ｎドープ層１０７および近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９を含む発光装置の一部を表す。
【０１３６】
【図３】図３発光装置図３ａ〜３ｄはそれぞれ、第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を含む、近接パターン化封止材料表面１１３を表す。
【０１３７】
【図４】図４の図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｈはそれぞれ、近接したパターン化封止材料表面１１３で第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を有する第一凹部１１２−１を表す。
【０１３８】
【図５】図５発光装置の図５ａ〜５ｅはそれぞれ、第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を含む、近接パターン化封止材料表面１１３を表す。
【０１３９】
【図６】図６の図６ａ〜６ｄはそれぞれ、封止材料ブロック１２０および、封止材料層１０９の近接パターン化封止材料表面１１３に変形される封止材料ブロック１２０の表面において第一凹部１１２−１を形成するパターン化された型の側面図である。
【０１４０】
【図７】図７の図７ａ〜７ｅはそれぞれ、第一凹部フィラー層１２５でコーティングされた封止材料ブロック１２０が、近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９であって、第一凹部壁１１１−１を有する第一凹部１１２−１を含む層に変形される間の側面図を表す。第一凹部１１２−１は、完全または部分的に、第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーで充填される。図７ａ〜７ｃはそれぞれ、封止材料ブロック１２０においてレリーフパターンを形成するために使用されるパターン化された型の側面図をさらに含む。図７ｄは、近接パターン化封止材料領域１１７を表し、その第一凹部１１２−１は第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーを含有し、第二凹部１１２−２は第二凹部フィラーを含有する。図７ｄは、第一凹部フィラー表面過剰分１２６が除去されてないか、または部分的に除去された場合を表す。図７ｅは、平坦化の間に、第一凹部フィラー表面過剰分１２６の除去により形成される近接パターン化封止材料領域１１７を表す。
【０１４１】
【図８】図８の図８ａ〜８ｄはそれぞれ、近接パターン化封止材料領域１１７の側面図を表す。図８ａは、１より多いサイズを有する第一凹部１１２−１および凹部間体積エレメント１１８を表す。図８ｂおよび８ｃは、第一凹部１１２−１および第二凹部１１２−２を含む。図８ｂおよび８ｃにおいて、第二凹部１１２−２は同じ形状およびサイズを有する。図８ｄにおいて、第二凹部１１２−２は形状およびサイズが異なる。図８ａはさらに、所定の第一凹部１１２−１の第一凹部深さ１２９−１および最大第一凹部深さ１３０−１を示す。図８ｃおよび８ｄは、第二凹部壁１１１−２および第二凹部開口部１１９−２を示し、図８ｄは、所定の第二凹部１１２−２の第二凹部深さ１２９−２および最大第二凹部深さ１３０−２を示す。
【０１４２】
【図９】図９は、多層スタック１１５が任意の補助光伝達層１３１および任意のカバースリップ１２７をさらに含む以外は図１ｂにおける様な多層スタック１１５の側面図を表す。図１ｂにおいて示される発光スタック表面１１４に加えて、補助光伝達層１３１の２つの発光スタック表面が示され、それぞれはその上に配置された、近接パターン化封止材料領域１１７を有する。補助光伝達層１３１は、ｐドープ型層１０５と反対側の発光スタック表面１１４をさらに有し、補助発光層は反射層１０３上に配置されるが、その上に配置された近接パターン化封止材料領域１１７を有していない。
【０１４３】
【図１０】１０ａ〜１０ｅは、凹部パターンを表し、これは側面のフィーチャーサイズおよびパターンフィーチャーが側方次元ｘおよびｙにおいて繰り返す周期を示す。図１０ａおよび１０ｃ〜１０ｅは、近接パターン化封止材料領域１１７の側面図である。図１０ｂは、領域１１７の遠位表面上の視点からの、近接パターン化封止材料領域１１７の図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１００ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１０１ サブマウント
１０２ 結合層
１０３ 反射層
１０４ 支持体
１０５ ｐドープ層
１０６ 光発生層
１０７ ｎドープ層
１０８ ｎ側接触パッド
１０９ 封止材料層
１１０ 非パターン化封止材料領域
１１１−１ 第一凹部壁
１１１−２ 第二凹部壁
１１２−１ 第一凹部
１１２−２ 第二凹部
１１３ 近接パターン化封止材料表面
１１４ 発光スタック表面
１１５ 多層スタック
１１６ ｐ側接触層
１１７ 近接パターン化封止材料領域
１１８ 凹部間体積エレメント
１１９−１ 第一凹部開口部
１１９−２ 第二凹部開口部
１２０ 封止材料ブロック
１２１ 封止材料ブロック非パターン化近接表面
１２２ パターン化された型
１２３ パターン化された型表面
１２４ 型突出部
１２５ 第一凹部フィラー層
１２６ 第一凹部フィラー表面過剰分
１２７ カバースリップ
１２８ 近接パターン化封止材料領域厚さ
１２９−１ 第一凹部深さ
１２９−２ 第二凹部深さ
１３０−１ 最大第一凹部深さ
１３０−２ 最大第二凹部深さ
１３１ 補助光伝達層
１３２ ｘ次元フィーチャーサイズ
１３３ ｘ次元周期
１３４ ｙ次元フィーチャーサイズ
１３５ ｙ次元周期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良された光抽出効率を有する、多層スタックベースの発光装置、および該発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、空気（ｎ＝１．０）よりも遙かに高い屈折率（典型的にはｎ〜２．５）を有する１以上の物質を用いて光を発生させる。典型的には、光は、多層スタック、少なくとも１つの外部表面、発光スタック表面において発生し、多層スタック内で発生した光を放出することが意図される。この発光スタック表面は、たとえば、封止材料と接触し得る。かかる封止材料は、典型的には、ｎ＝１．４〜１．８の範囲の屈折率を有する。従って、発光スタック表面と封止材料層間の界面上に衝突する光の屈折率の低下の結果、実質的に、多層スタック内で発生した光の多くは前記界面により反射されて多層スタック中に戻る。すなわち、多層スタックから出ると同時に封止材料層中に入るのではなく、光の大部分は多層スタックの内部へ戻され、ここで同様の大部分が吸収され、これにより、照明に有用な光の外部量子収率が大幅に減少する。
【０００３】
米国特許第６，８３１，３０２号は、多層スタックの外部層である、ｎドープＧａＮ層の外部表面のパターン化を開示する。前記ｎドープ層の一部を除去して、開口部を形成し、この開口部を次いで封止材料で覆うが、充填せず、ｎドープＧａＮ層の表面における凹部への開口部に対して封止材料表面の平滑層を形成する。最外半導体層内のこのパターン化は、封止材料表面に対して垂直な、複数の破壊的高および低屈折率領域を形成する。これらの破壊的領域は、界面での光の低角度反射を妨害し、さらには低角度で反射される光が、多層スタックを出ることなくトラップされた光が吸収されるまで、ｎドープ半導体層内で、発光スタック表面と平行かつ近接して往復する傾向を妨害する。
【０００４】
多層スタックの外部表面における凹部の形成は、半導体ベースの発光装置の量子収率を改善し得るが、パターン化プロセスは時間がかかり、たとえば、典型的には高価な装置を必要とするエピタキシャル表面のエッチングを必要とし得る。パターン化プロセスは、発光層の電子構造を崩壊させる場合があり、これは発光効率を減少させ得る。
【特許文献１】米国仮特許出願番号６０／７９５，２１９明細書
【特許文献２】米国特許第６，８３１，３０２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、封止材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）層の領域であって、多層スタックの発光スタック表面に光学的に近接する領域を、その領域の屈折率にバリエーションが存在するようにパターン化することによって、および０．６ｇ／ｃｃ未満の密度を有する封止材料層の部分をさらに形成することによって、複数の光散乱抽出中心（ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ ｃｅｎｔｅｒｓ）が形成され、並びに照明に有用な光の外部量子収率が増大されるように、光が空気環境に効率的に伝達されることを驚くべきことに見いだした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１態様は、発光装置に関し、該発光装置は
（ａ）多層スタック：
該多層スタックは、ｎドープ層；光発生層；およびｐドープ層を含み、発光スタック表面を有する；並びに
（ｂ）封止材料層：
該封止材料層は、近接パターン化封止材料領域を含み、および、任意に、パターン化されていない封止材料領域を含み；
該近接パターン化封止材料領域は、
第一凹部セット（該第一凹部セットは、第一凹部フィラーを含む少なくとも１つの第一凹部を含む）；および
任意に、第二凹部セット（該第二凹部セットは、第二凹部フィラーを含む少なくとも１つの第二凹部を含む）；および
前記発光スタック表面上に配置された近接パターン化封止材料表面：
を含み；
（ここにおいて、前記第一凹部セットおよび前記第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有する）；および
前記パターン化されていない封止材料領域は、封止材料を含み、
（ここにおいて、前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；および
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）
：を含む。
本発明の第２の態様は、封入された発光装置の製造方法に関し、該方法は：
（Ａ）封止材料を含む封止材料ブロックを提供し；
（Ｂ）外部パターン化（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ）封止材料表面を有するパターン化封止材料領域を有する光抽出封止材料シートを前記封止材料ブロックの表面上に形成し；
（ここにおいて、前記パターン化封止材料領域を形成する前記工程は：
（ａ）少なくとも１つの第一凹部を含む第一凹部セットを形成し；
（ｂ）前記第一凹部を第一凹部フィラーで満たし；
（ｃ）任意に、第二凹部セットを形成し（該第二凹部セットは少なくとも１つの第二凹部を含む）；および前記第二凹部を第二凹部フィラーで満たすこと：を含み；
前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有し；
前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）；
（Ｃ）前記光抽出封止材料シートを多層スタックに付着させ
（ここにおいて、前記多層スタックは、
ｎドープ層
光発生層；および
ｐドープ層：を含み；
前記多層スタックは発光スタック表面を有し；および
前記外部パターン化封止材料表面は前記発光スタック表面上に配置され；
前記発光スタック表面は平滑表面およびパターン化マルチレベル表面から選択されるトポグラフィーを有し；
前記パターン化マルチレベル表面は、ランダムパターン、周期的パターン、およびその組み合わせから選択されるパターンを有する）；および
Ｄ）任意に、前記封止材料の全部または一部を任意または前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットとの接触から除く：
工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１側面図１ａ〜１ｂは、パッケージダイ（ｐａｃｋａｇｅｄ ｄｉｅ）の形態の発光装置１００の一例の側面図を表す。図１ａは、フルパッケージダイを表す。図１ｂは、パッケージダイの一部を表し、封止材料層１０９の配置を強調する。発光装置１００は、多層スタック１１５を含む。多層スタック１１５は：ｐドープ層１０５、光発生層１０６、およびｎドープ層１０７を含む。多層スタック１１５のｐドープ層１０５は、反射層１０３の上に配置され、反射層は結合層１０２上に配置され、これは、サブマウント１０１上に配置される。ｎ側接触パッド１０８は、ｎドープ層１０７に電気接触を提供する。ｐ側接触パッド１１６は、ｐドープ層１０５に対して電気的接触を提供する。非パターン化封止材料領域１１０を含む封止材料層１０９は、発光スタック表面１１４で多層スタック１１５上に配置され、前記表面は、この場合において、ｎドープ層表面の外部表面である。封止材料層１０９はさらに、反射層１０３でｐ側接触パッド１６まで及ぶ。そのパターン化封止材料表面１１３を含む近接パターン化封止材料領域１１７は、第一凹部１１２−１によりパターン化され、第一凹部は、第一凹部壁１１１−１により境界付けられている。ここで、発光装置１００はさらに支持体１０４を含む。
【０００８】
図２側面図２ａ〜２ｆはそれぞれ、ｎドープ層１０７、発光スタック表面１１４（この場合、ｎドープ層表面の外部表面である）、近接パターン化封止材料表面１１３、第一凹部１１２−１、第一凹部壁１１１−１、非パターン化封止材料領域１１０および封止材料層１０９を含む、発光装置１００の一部を表す。図２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｅ、および２ｆは、それぞれ、円錐、直円柱、湾曲した底部を有する直円柱、円錐台、および半球形態を有する、第一凹部１１２−１の周期的配列の断面図を含む。図２ｄは、ランダムな形状の第一凹部１１２−１のランダムな配置を表す。
【０００９】
図３の３ａ〜３ｄは、それぞれ、近接パターン化封止材料表面１１３中に含まれる第一凹部開口部１１９−１を有する封止材料層１０９の近接パターン化封止材料表面１１３を表す。図３ａは、円形第一凹部開口部１１９−１の正方配列を表す。図３ａの第一凹部開口部を有する個々の第一凹部１１２−１の形状は、図４ａおよび４ｂに図示されている。図３ｂは、ランダムな形状の第一凹部開口部１１９−１のランダムな分布を表す。図３ｃは、円形第一凹部開口部１１９−１の対角配列を表す。図３ｃの第一凹部開口部を有する個々の第一凹部の形状は、図４ａおよび４ｂに図示されている。図３ｄは、円形シェル形状を有する第一凹部開口部１１９−１の対角配列を表す。図３ｄの第一凹部開口部１１９−１を有する個々の第一凹部の形状は、図４ｃおよび４ｄに図示されている。
【００１０】
図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｇは、図１および２の同じ側面透視図から見た個々の第一凹部１１２−１の側面図である。図４ｂ、４ｄ、４ｆ、および４ｈは、第一凹部開口部１１９−１を含む近接パターン化封止材料領域１１７の近接パターン化封止材料表面１１３の図である。図４ａは、直円柱第一凹部１１２−１を表し、図４ｂは、標準的円柱第一凹部１１２−１を有する第一凹部開口部１１９−１を表す。図４ｃは、直円柱シェル第一凹部１１２−１を表し、ここにおいて、前記凹部は、凹部間体積エレメント１１８により外側および内側の両方の境界が決められ、図４ｄは、直円柱シェルの第一凹部開口部１１９−１を表す。図４ｅは、直平行六面体の第一凹部１１２−１を表し、図４ｆは、前記直平行六面体第一凹部１１２−１の方形第一凹部開口部１１９−１を表す。図４ｇは、直平行六面体シェルである第一凹部１１２−１を表し、ここにおいて、前記第一凹部は凹部間体積エレメント１１８により外側および内側の両方の境界が決められ、図４ｈは、直平行六面体シェル１１２−１の第一凹部開口部１１９−１を表す。
【００１１】
図５ａ〜５ｅは、それぞれ、第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を含む近接パターン化封止材料表面１１３を表す。これらのすべては、図３ａ〜３ｄの同じ透視図、すなわち、対面する発光スタック表面１１４から見たものである（図１および２参照）。
【００１２】
図６ａ〜６ｄはそれぞれ、封止材料ブロックおよびパターン化された型の側面図を表し、該型は近接パターン化封止材料領域１１７になるであろうものを形成する間に、第一凹部１１２−１を形成する。図６ａ（上部）は、封止材料ブロック未パターン化近接表面１２１を有する封止材料ブロック１２０を表し；図６ａ（下部）は、型突出部１２４を有するパターン化された型表面１２３を有するパターン化された型１２２を表す。図６ｂは、型突出部１２４が封止材料ブロック１２０中に突入して、図６ａの封止材料ブロック未パターン化近接表面１２１を、近接パターン化封止材料領域１１７になるものに変化させ、第一凹部壁１１１−１を形成することを表す。図６ｃは、第一凹部壁１１１−１を有する、新たに形成された第一凹部１１２−１から型突出部を部分的に離脱させることを表す。図６ｄは、完全に離脱されたパターン化された型１２２および、近接パターン化封止材料領域１１７になるものを含む封止材料ブロック１２０、を表す。
【００１３】
図７ａ〜７ｅはそれぞれ、第一凹部フィラー層１２５でコーティングされた封止材料ブロック１２０を、近接パターン化封止材料領域１１７を有する近接パターン化封止材料層１０９であって、それ自身は近接パターン化封止材料表面１１３、第一凹部壁１１１−１、および第一凹部１１２−１であって、第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーで部分的または完全に充填された第一凹部を有するものに変形する間の側面図を表す。図７ａ〜７ｃは、パターン化された型１２２の側面図を含み、この型は、層１０９を発光装置中に組み入れる前に、近接パターン化封止材料層１０９の近接パターン化封止材料領域１１７の形成の間にレリーフパターンを形成する。図７ａ（上部）は、第一凹部フィラー層１２５でコーティングされた、封止材料ブロック１２０を表す。図７ａ（下部）は、型突出部１２４を有する型表面１２３を有するパターン化された型１２２を表す。図７ｂは、パターン化された型１２２の第一凹部フィラー層１２５に対する作用による、レリーフパターン化第一凹部フィラー層１２５の形成を表し、層１２５は、次に封止材料ブロック１２０に突入して、封止材料ブロック１２０の封止材料においてレリーフパターンを形成する。図７ｃ（上部）は、パターン化第一凹部フィラー層１２５を有する封止材料ブロック１２０を表す。ブロックの表面をパターン化し、封止材料を含有する凹部間体積エレメント１１８を形成する間（図７ｄおよび７ｅ参照）、第一凹部フィラーは、封止材料ブロック１２０に突入し、広がり、第一凹部フィラー表面過剰分１２６が残る。図７ｃ（下部）は、離脱されたパターン化された型１２２を表す。図７ｄは、近接パターン化封止材料領域１１７、第一凹部１１２−１および第二凹部１１２−２を有する封止材料層１０９を表す。第一凹部フィラー表面過剰部はもはや過剰でなく、広がった第一凹部１１２−１の第一凹部フィラーになった。第二凹部１１２−２は、第二凹部フィラーで充填されて、近接パターン化封止材料表面１１３を形成する。図７ｅは、未パターン化封止材料領域１１０および第一凹部１１２−１を有する近接パターン化封止材料領域１１７、および第二凹部１１２−２を含む封止材料層１０９を表す。第一凹部１１２−１は、第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーで充填され、過剰の第一凹部フィラー材料は平坦化により除去されて、近接パターン化封止材料表面１１３を形成する。「近接」なる用語は、図７、または他の図面において用いられ、封止材料層１０９が多層スタック１１５と結合していない場合、「近接」の使用は、発光スタック表面１１４上に配置されるのに好適な封止材料層１０９の領域または表面をさす。
【００１４】
図８の図８ａ〜８ｄはそれぞれ、近接パターン化封止材料領域１１７の側面図を表す。図８ａは、ｎドープ層１０７の発光スタック表面１１４上に配置され、１より多いサイズを有する第一凹部１１２−１を含む、パターン化領域厚さ１２８を有する近接パターン化封止材料領域１１７を表す。第一凹部深さ１２９−１を第一凹部１１２−１に関して図示し、第一凹部１１２−１の最大第一凹部深さ１３０−１であるように図示する。図８ｂおよび８ｃは、第一凹部開口部１１９−１を有する第一凹部１１２−１および第二凹部開口部１１９−２を有する第二凹部１１２−２を表す。図８ｃは、近接パターン化封止材料領域１１７中に含まれ、近接パターン化封止材料表面１１３と一致した第二凹部壁１１１−２および第二凹部開口部１１９−２を有する、第二凹部１１２−２を示す。図８ｂおよび８ｃにおいて、第二凹部１１２−２は同じ形状およびサイズを有する。図８ｄにおいて、第二凹部１１２−２は形状およびサイズが異なる。所定の第二凹部１１２−２に関して、第二凹部壁１１１−２上の所定の地点と関連する第二凹部深さ１２９−２は、第二凹部１１２−２の最大第二凹部深さ１３０−２以下でありうる（図８ｄ参照）。最大第二凹部深さ１３０−２は図８ｄ第二凹部１１２−２のそれぞれについて表示される。
【００１５】
図９は、多層スタック１１５が任意の補助光伝達層１３１およびカバースリップ１２７をさらに含む以外は図１ｂにおける様な多層スタック１１５の側面図である。ｐドープ層１０５は補助光伝達層１３１上に配置され、この層は、反射層１０３上に配置されている。近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９は、補助光伝達層１３１の発光スタック表面１１４上に配置され、これと共にｎドープ層１０７の発光スタック表面１１４上に配置される。
【００１６】
図１０の１０ａ〜１０ｅは、側方フィーチャーサイズおよび周期を示す凹部パターンを表す。図１０ａおよび１０ｃ〜１０ｅは近接パターン化封止材料領域１１７の側面図である。図１０ｂは、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面上の視点からの近接パターン化封止材料領域１１７の図である。図１０ａおよび１０ｂは、同じパターンの第一凹部１１２−１を有する同じ近接パターン化封止材料領域１１７を表す。図１０ａにおいて、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３は第一凹部１１１−１のパターンについて表示されている。図１０ｂはさらに、第一凹部１１２−１の凹部パターンのｙ次元フィーチャーサイズ１３４およびｙ次元周期１３５を示す。図１０ｃは、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面でパターン化を有さないが、近接パターン化封止材料表面１１３で第一凹部開口部１１９−１を有する近接凹部パターンを有する一つの凹部である、第一凹部１１２−１を表す。第二凹部１１２−２は補完的パターンを形成する。ｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３は、各パターンの指標である。図１０ｄの近接パターン化封止材料領域は、第一凹部１１２−１が近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面でさらにパターン化されている以外は、１０ｃのと同じである。この場合において、凹部間体積エレメント１１８が存在し、補完的パターンを形成する。第一凹部１１２−１の２つのパターンのそれぞれは、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３を有する。図１０ｅはｘ次元フィーチャーサイズ１３２およびｘ次元周期１３３が第二凹部１１２−２のパターンに関して同じである以外は、図１０ｄと同じである。
【００１７】
【表１】
【００１８】
図面は本発明の具体例を説明し、本文において定義される発光装置の番号が付けられた部分をさらに視覚的に明確化することが意図される。これらの図面は本発明の範囲を制限することを意図しない。当業者は、図面に含まれる具体例と細部において異なる本発明の他の具体例が存在することを認識するであろう。
【００１９】
この明細書の用語は、本明細書において特に記載される語、その派生語、および同様の趣旨を有する語を包含する。
【００２０】
本明細書において用いられる場合、次の用語はこれらの定義を有する：
【００２１】
「ａ」および「ａｎ」なる語は、本明細書において用いられる場合、「少なくとも１」を意味する。
【００２２】
「範囲」。本明細書において範囲の開示は、下限および上限の形態をとる。1以上の下限と、独立して１以上の上限があり得る。所定の範囲は、１つの下限および１つの上限を選択することにより規定される。選択された下限および上限は次いで特定の範囲の境界を規定する。このようにして規定しうるすべての範囲は、両端を含み、組み合わせ可能であり、つまり、任意の下限を任意の上限と組み合わせて、範囲を規定することができる。
【００２３】
「サブマウント」１０１は、その上に多層スタックを直接付着できるか、または介在する層を介して間接的に付着できる支持基体である。
【００２４】
「多層スタック」１１５は、ｐドープ層１０５、光発生層１０６、およびｎドープ層１０７を含み、その内部で光が発生する層のスタックである。多層スタック１１５は無機物、低分子有機物、またはポリマー／低分子有機物であってよい。本明細書において、「多層スタック」および「スタック」なる用語は交換可能に用いられる。多層スタック１１５は、任意に、さらなる層、たとえば、補助光伝達層１３１を含むことができる。
【００２５】
「ｐドープ層」１０５は、ｐドープ材料を含む。ｐドープ材料は、有機材料、無機材料、または有機−無機ハイブリッド材料であってよい。
【００２６】
「ｎドープ層」１０７はｎドープ材料を含む。
【００２７】
「ｐ側接触パッド」１１６は、導電性材料を含み、ｐドープ層１０５との電気的接触をもたらす。
【００２８】
「ｎ側接触パッド」１０８は、導電性材料を含み、ｎドープ層１０７との電気的接触をもたらす。
【００２９】
「光発生層」１０６は、光発生材料を含み、ｐドープ層１０５とｎドープ層１０７の間に配置される。光発生層は、ｐドープ層とｎドープ層の間の電圧差および電流に応答して光を発生させる。
【００３０】
「反射層」１０３は、光発生層により生じ、反射層にあたる光の少なくとも５０％を反射できる反射材料を含む。反射層が発光スタック表面上に配置されている場合、効果は、多層スタック１１５において発生し、この表面にあたる光の方向を、（光出力のためにデザインされた）別の発光表面１１４へと変えることである。
【００３１】
「結合層」１０２は、隣接する層（たとえば、反射層１０３およびサブマウント１０１）を結合させるために好適な結合材料を包含する。結合層は、典型的には接着性材料である。光学透明性が望まれる場合、所望の波長範囲にわたって光に対して透明性を有する結合物質が使用される。可視光に対して透明性を有する接着剤の一例は、Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｎｏｒｌａｎｄ ７４である。
【００３２】
多層スタック１１５の「外部スタック表面」は、前記スタックの一部であり、かつスタックがそれを超えて広がらない表面である。
【００３３】
「発光スタック表面」１１４は、多層スタック１１５内で発生した光がその上にあたる、多層スタック１１５の外部スタック表面である。図１および２において、ｎドープ層１０７の表面は、外部ｎドープ層表面である。従って、図１および２において、外部ｎドープ層表面は発光スタック表面１１４である。当業者には、外部ｎドープ層表面は所定の発光装置の発光スタック表面１１４であることが多いが、多層スタック１１５の別の層の表面も発光スタック表面１１４である外部スタック表面を有しうることがわかるであろう。たとえば、ｐ−ドープ層１０５の表面も多層スタック１１５に対して外部であるならば（図１参照）、前記外部表面は発光スタック表面１１４でもありうる。多層スタック内の層の他の構造が可能であることもわかるであろう。多層スタック１１５は、発光スタック表面１１４である「外部補助伝達表面」を有する任意の「補助光伝達層」１３１をさらに含むことができる（図９参照）。多層スタックは１つの発光スタック表面１１４または複数の発光スタック表面１１４を有し得る。
【００３４】
封止材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）層１０９の「遠位表面（ｄｉｓｔａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）」は、その上に封止材料層１０９が配置される発光スタック表面１１４から最も離れた層の表面である。発光スタック表面１１４は、封止材料層１０９の表面の相対的位置決めの表示に便利な空間的基準として選択される。封止材料層１０９の遠位表面の一例は、図１ａに示すように、封止材料層１０９の最上表面である。
【００３５】
封止材料層１０９の「近接表面（ｐｒｏｘｉｍａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）」は、封止材料層１０９がその上に配置される発光スタック表面１１４に最も近い層の表面である。たとえば（図１参照）、多層スタック１１５の外部表面であるｎドープ層１０７の表面は、発光スタック表面１１４である。パターン化表面１１３は、発光スタック表面１１４上に配置され、発光スタック表面１１４に最も近い封止材料層１０９の表面である。従って、パターン化表面１１３は、「近接パターン化封止材料表面１１３」である。封止材料層１０９の反対面（すなわち、図１ａにおいて最上面である封止材料層１０９の表面）は発光スタック表面１１４に対して「遠位」であり、図１ａの封止材料層１０９の遠位表面である。図１ａの例に示すように、封止材料層１０９の一部はｐ側接触パッド１１６および反射層１０３まで及び、従って、反射層１０３との界面でさらなる近接封止材料表面を含む。
【００３６】
当業者は、本発明の発光装置が、例示的な図１ａの発光装置と細部において異なり得ることを認識するであろう。図１ａは、多層スタック１１５の側端を含む装置の領域まで及ぶ封止材料層１０９を含む。側端は多層スタック１１５の発光スタック表面１１４でもあると考えられうるが、図示された場合では、近接封止材料表面は、それに沿った側端はパターン化されていない。当業者は、近接封止材料表面のパターン化を考慮したデザイン決定は、たとえば、かかるパターン化の結果として所定の発光スタック表面から捕捉される光のさらなる量と、近接パターン化封止材料表面１１３を有し、前記発光スタック表面１１４上にある近接パターン化封止材料領域１１７を配置するコストおよび困難性の程度の間のトレードオフを包含する多くの検討事項に依存するであろうことをさらに認識しているであろう。
【００３７】
「近接パターン化封止材料領域」１１７は、「近接パターン化封止材料表面」１１３から封止材料層１０９中に、近接パターン化封止材料表面１１３に平行な面であって、近接パターン化封止材料表面１１３から最も遠い、凹部１１２を通過する面までのびる封止材料層１０９の領域である。封止材料層１０９の遠位表面が前記で定義されるのと同様に、前記面は近接パターン化封止材料領域１１７の「遠位表面」であり、所定の近接パターン化封止材料領域１１７の近接および遠位パターン化封止材料表面間の、近接パターン化封止材料表面１１３に対して垂直な直線に沿った距離は、「近接パターン化封止材料領域厚さ」１２８である。近接パターン化封止材料領域１１７は、パターンに従って空間的に変化する誘電機能を有する。すべてまたは一部の近接パターン化封止材料領域１１７は発光スタック表面１１４と光学近接にあるか、または光学近接にない。近接パターン化封止材料領域１１７は、発光スタック表面１１４と直接結合されるならば、典型的には、前記近接パターン化封止材料領域１１７の全部または一部は発光スタック表面１１４と光学的に接触した状態にある。介在する高屈折率層があるならば、近接パターン化封止材料領域１１７は典型的には発光スタック表面１１４と光学的に接触した状態にない。発光スタック表面１１４と近接パターン化封止材料領域１１７間に配置される「介在する高屈折率層」（図示せず）は、抽出される光の波長についての屈折率を有し、すなわち抽出される光の波長について、発光スタック表面１１４の屈折率より：０．５；０．１；または０．０１以上低い；および好ましくは抽出される光の波長について、発光スタック表面１１４の屈折率に等しいか、それを超える。一具体例において、光抽出封止シートを付着させる前に、発光スタック表面１１４を有するＬＥＤがその上に位置する高ＲＩ上面層をさらに有する場合、介在する高ＲＩ層が形成される。
【００３８】
「凹部セット」は、フィラー層１２５を適用する工程（図７参照）、パターン化工程（図６および７参照）、またはフィラー層の適用およびパターン化の工程の組み合わせの間に形成される「凹部」１１２のセットである。凹部セットは、１つの凹部または複数の凹部を含有し得る。所定の凹部セットの複数の凹部は、それらがランダムまたは周期的、あるいはランダムおよび周期的の組み合わせでありうるパターンを形成するように、互いに関連する。凹部セットが１つの凹部を含有する場合、前記凹部は典型的には1以上のパターン化凹部壁１１１を有する連続層である。しかしながら、いくつかの場合において、１つの凹部１１２を含有する凹部セットの凹部１１２は、パターン化されなくてもよい（すなわち、その主な表面の両方上が平滑である層）。
【００３９】
「トポグラフィー」とは、表面の粗さの状態をさす。たとえば、表面は平滑であってもよいし、あるいはマルチレベル（ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ）パターンを有していてもよい。
【００４０】
「凹部間体積エレメント（ｉｎｔｅｒ−ｒｅｃｅｓｓ ｖｏｌｕｍｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）」１１８は、封止材料ブロック１２０由来の近接パターン化封止材料領域１１７の体積エレメントである。凹部間体積エレメント１１８は、「凹部間フィラー」を含む。「凹部間フィラー」は「封止材料」を含む。パターン化による凹部１１２の形成の間、封止材料ブロックの平滑表面は平滑なままであってもよく（すなわち、変形されなくてもよい）、この場合において、凹部間体積エレメント１１８は存在しない。あるいは、封止材料ブロック１２０の表面を変形させることができ、この場合、封止材料の一部は近接パターン化封止材料領域１１７の一部になる。封止材料により占有される体積は凹部間体積エレメント１１８である。
【００４１】
所定の近接パターン化封止材料領域が１つの凹部セットまたは複数の凹部セットを含有し得ることを説明するために、「第一凹部セット」および「第二凹部セット」を図において表示する。数値識別子（表１参照）を用いて、２つのセット例を区別する。第一凹部に含まれる凹部（単数または複数）１１２に関する数値識別子は、ハイフンでつながれた末尾の数字「−１」を含み（図１〜９参照）、第二凹部セット中に含まれる凹部（単数または複数）１１２に関するものは、添え字「−２」を含む（図７および８参照）。第一凹部および第二凹部の表示は、例示目的でなされる。従って、所定の近接パターン化封止材料領域は、１つの凹部セット、２つの凹部セット、３つの凹部セット、または３より多い凹部セットを含むことができ、かかる凹部セットの数に関して特に制限はない。
【００４２】
「凹部壁」１１１は、凹部１１２の表面であって、近接パターン化封止材料領域１１７内で凹部１１２の境界を形成する。凹部１１２が近接パターン化封止材料表面１１３まで達しない場合、その凹部壁は凹部を取り巻く連続した境界である。凹部１１２が近接パターン化封止材料表面１１３まで達して、前記表面と一致した凹部開口部１１９を形成する場合、その凹部壁は凹部開口部と連続している。「第一凹部壁」１１１−１（図１、２、および６〜９参照）および「第二凹部壁」１１１−２（図８参照）は、それぞれ凹部の第一セット１１２−１および凹部の第二セット１１２−２の凹部壁を表す。近接パターン化封止材料領域１１７と発光スタック表面１１４間に位置する「介在する高屈折率層」（介在する高ＲＩ層）が存在し得ることもわかるであろう。
【００４３】
「凹部開口部」１１９は、近接パターン化封止材料表面１１３と一致した凹部１１２の表面である。したがって、所定の凹部について、前記凹部の凹部開口部は、近接パターン化封止材料表面１１３での凹部の境界である。「第一凹部開口部」１１９−１（図３、４、５、および８参照）および「第二凹部開口部」１１９−２（図８参照）は、それぞれ第一セットの凹部および第二セットの凹部の凹部開口部を示す。
【００４４】
所定の凹部１１２についての「凹部深さ」１２９は、近接パターン化封止材料表面１１３からこれに対して垂直に伸びる直線に沿った、凹部壁１１１−１に出会う最初と最後の間での凹部内の距離である。所定の凹部１１２の「最大凹部深さ」１３０は、その最大の凹部深さである。
【００４５】
「側方次元（ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）」は近接パターン化封止材料表面１１３の面に対して平行に進行する次元である。図１０において、ｘ次元およびｙ次元は互いに垂直な側方次元である。
【００４６】
「パターンフィーチャーサイズ（ｐａｔｔｅｒｎ ｆｅａｔｕｒｅ ｓｉｚｅ）」は、複数の凹部がパターンを形成する場合、側方次元において測定される凹部のサイズである（図１０ａ、１０ｂ、および１０ｅ、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２参照）。あるいは、「パターンフィーチャーサイズ」は、側方次元において測定される、一つの凹部上のパターンのフィーチャーのサイズである（図１０ｃおよび１０ｄ、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２参照）。
【００４７】
「パターン周期」は、複数の凹部がパターンを形成する場合、側方次元において測定される凹部のパターンの繰り返しの周期である（図１０ａ、１０ｂおよび１０ｅ、ｘ次元周期１３３参照）。あるいは「パターン周期」は、側方次元において測定される、１つの凹部上のパターンの繰り返しの周期である（図１０ｃおよび１０ｄ、ｘ次元フィーチャーサイズ１３２参照）。
【００４８】
「凹部フィラー」は、凹部１１２中に含まれる物質である。凹部１１２を完全に単一の凹部フィラーで満たすこともできるし、あるいは２以上の凹部フィラーのそれぞれで部分的に満たすこともできる。
【００４９】
「カバースリップ」１２７は、封止材料層１０９の遠位表面上に位置する表面を有し、および典型的には空気、あるいは発光装置１００の外部の他の環境と接触している表面を有する透明物質の層である。当業者は、カバースリップ１２７の存在が発光装置において任意であることを認識するであろう。
【００５０】
多層スタック１１５の「外部スタック表面」は、当該スタックの一部である表面であって、該表面を超えてスタックが広がることがない表面である。発光スタック表面１１４は外部スタック表面の一例である。
【００５１】
「光抽出封止シート」とは、近接パターン化封止材料領域を有する封止材料層と同じ独立シートである。「シート」により、発光装置を封入するために適当な厚さを有する任意のフィルムを意味する。シートの側方（面内）寸法に特に制限はない。典型的には、シートの厚さは：少なくとも１ミクロン、少なくとも１０ミクロン、または少なくとも１００ミクロンであり；および１０，０００ミクロン以下、または１，０００ミクロン以下である。光抽出封止シートは、多層スタックの発光スタック表面に付着されるのに好適であるが、多層スタックに未だ付着されていない。「近接パターン化封止材料領域」なる用語は、光抽出封止シートのパターン化領域に関して、後に多層スタックの発光スタック表面に付着されうる領域であることを示すために使用される。
【００５２】
「補助光伝達層」１３１は、発光装置１００により放射される光に含まれるのが望まれる多層スタック１１５内で発生する光の波長に関して、非吸収性、または実質的に非吸収性である多層スタック１１５の任意の層である。補助光伝達層１３１の「外部補助伝達表面」は、発光スタック表面１１４である層の表面である。図９において示される発光装置は多層スタック１１５を有し、これは補助光伝達層１３１を含み、この層は１より多い外部補助伝達表面を有する。図９において、これらの外部補助伝達表面の内の２つは発光多スタック表面１１４であり、それぞれは、その上に位置する近接パターン化封止材料領域１１７を有する。第三の外部補助伝達表面も発光スタック表面１１４であるが、この表面はその上に反射面１０３が配置されている。したがって、発光スタック表面１１４は、その上に位置する近接パターン化封止材料領域１１７を有しても、有さなくてもよい。図９において封入されて図示される外部補助伝達表面のうちの２つは２つの異なる表面であるように見えるが、これらの明らかに異なる表面は、分離していてもよいし、あるいは円形発光装置の場合のように、同じ表面の一部であってもよいことに留意されたい。
【００５３】
「リン光体層（ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｌａｙｅｒ）」は、リン光体を含み、これは光発生層１０６において発生する光の周波数を変更するために用いることができる。「リン光体ホスト」の一例は、ＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）である。典型的なリン光体エミッターは、たとえば、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、およびエルビウム（Ｅｒ）である。ＹＡＧ：Ｃｅは、４６０ｎｍの波長を有する青色光により励起され、５２０〜５５０ｎｍの波長を有する黄色励起光を放射する。黄色励起光は青色光と混合されて、白色光を生じる。リン光体層は、発光スタック表面１１４により放射される光が、発光装置を出る前にリン光体層と遭遇するように配置される。リン光体層は典型的にはミクロン以上のオーダーのサイズの粒子を含有し、粗い傾向がある。本発明の発光スタック１１４を出る光の周波数を変更するためにミクロンスケールのリン光体層が用いられる場合、ミクロンスケールのリン光体層は発光スタック表面１１４から離れて配置されるであろうし、この距離は、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面への距離より大きい。リン光体は典型的には希土類元素の混合物を含み、その組成および割合は、光発生層１０６において発生する光の波長および所望の出力波長に基づいて調節される。リン光体の非網羅的リストは：ＹＡＧ：Ｃｅ；ニトリドシリケート：Ｅｕ；Ｓｒ−アルミネート：Ｅｕ；チオガレート；ＺｎＳ：Ｃｕ、ＹＢＯ３；およびＬａＢＯ３を包含する。特定のリン光体、およびその出力波長の非網羅的リストは：（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ；ＳｒＢ４Ｏ７：Ｅｕ（３６８ｎｍ）；Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ（４２０ｎｍ）；ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ（４５３ｎｍ）；Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ（４９０ｎｍ）；Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ（５０５ｎｍ）；ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（５３５ｎｍ）；Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ（５７５ｎｍ）；ＳｒＳ：Ｅｕ（６１５ｎｍ）およびその組み合わせを包含する。
【００５４】
別法として、凹部は複数のナノリン光体を含む凹部フィラーを含みうる。この場合、ナノリン光体は近接パターン化封止材料領域１７７内に位置する。ナノリン光体は：少なくとも１ｎｍ；少なくとも２ｎｍ；または少なくとも５ｎｍ；および５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１０ｎｍ以下の平均粒子直径を有するリン光体粒子である。
【００５５】
「平坦化」とは、平滑な表面が近接パターン化封止材料表面内または上に形成されるようにする方法をいう。スピンコーティングおよびスパッタリング技術が平坦化を達成するための有用な方法である。平坦化は、表面における凹部を流体凹部フィラーで満たし、次いでたとえばドクターブレードで過剰分を除去し、典型的には続いて硬化プロセスを行うことにより達成することができる。平坦化は研磨パッドを用いても達成することもできる。
【００５６】
多層スタック１１５は周知であることは当業者により認識されるであろう。反射層１０３は光の方向を変更するため；サブマウント１０１は位置および寸法安定性をもたらすため；結合層１０２は隣接する層を互いに付着させるために使用し、配置され；カバースリップ１２７は装置によって異なり、これらのうちの任意のものは所定の発光装置１００のデザイン要件に基づいて任意であることもさらに認識されるであろう。追加の層は多層スタック１１５内に配置されうる。これらの追加の層は、これらに限定されないが：金属電極、透明電極、たとえば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から製造されるもの、およびリン光体層を包含しうる。
【００５７】
発光装置１００は本発明の発光装置の例であり、かかる装置はデザインの細部が実質的に異なってもよいことを当業者は認識するであろう。
【００５８】
封止材料層１０９の近接パターン化封止材料表面１１３は、パターンの中に配置された第一凹部（単数または複数）１１２−１で刻み目をつけられる。パターンは周期的パターン、ランダムパターン、または周期的およびランダムパターンの組み合わせであり得る。パターンが周期的である場合、このパターンは：近接パターン化封止材料表面１１３に沿った第一の次元；近接パターン化封止材料表面１１３に沿った第一の次元に対して垂直な第二の次元；近接パターン化封止材料表面１１３に対して垂直な第三の次元；またはその任意の組み合わせにおいて周期的であり得る。すなわち、パターンは１、２、または３次元において周期的であり得る。第一凹部１１２−１は規則的形状または不規則的形状を有し得る。近接パターン化封止材料領域１１７は、複数の第一凹部１１２−１を含み、これらの第一凹部のすべてはサイズおよび形状において同じであることができるか、あるいは個々の第一凹部はサイズ、形状、またはその両方が異なり得る。第一凹部形状が、２以上の規則的形状から選択され、パターンが周期的パターンである場合、特定の規則的形状を有する第一凹部は周期的「サブパターン」において分布することができ、これは、異なる形状を有する第一凹部と周期的関係を有していても、有さなくてもよい。別法として、第一凹部形状が、２以上の規則的形状から選択され、このパターンが周期的パターンである場合、特定の規則的形状を有する第一凹部はランダム「サブパターン」において分布することができる。本発明の第一凹部の第一凹部形状は不規則で、周期的またはランダムパターンに従って繰り返されてもよい。第一凹部形状が、２以上の不規則形状から選択される場合、これらの第一凹部により形成されるパターンは周期的パターンであり、特定の不規則形状を有する第一凹部は周期的またはランダムサブパターンにおいて分布することができる。加えて、規則的形状を有する第一凹部は、不規則形状を有する第一凹部が組み入れられて、ランダムまたは周期的パターンを形成することができ、このパターンはそれ自体、特定の形状を有する第一凹部により形成されるサブパターンを含む。さらに、同じ第一凹部形状を有するが、サイズが異なる第一凹部が、近接パターン化封止材料表面に存在することができる。
【００５９】
図３ａ、３ｃ、３ｄ、および図５ａ〜５ｅにより表されるパターンは、近接パターン化封止材料表面１１３についての例示的周期的パターンの非網羅的グループである。図３ｂにより表されるパターンは、ランダムパターンを表す。第一凹部の任意の種類のパターンおよび第一凹部形状およびサイズの任意の種類を、結果としての光抽出の効率およびパターンの形成の容易性などの検討事項に基づいて選択することができる。
【００６０】
同様に、結果としての光抽出の効率および第一凹部の形成容易性などの要件に基づいて、任意の第一凹部形状を選択することができる。図２ａ〜２ｃ、２ｅ、および２ｆにより表される第一凹部は、規則的形状を有するが、図２ｄにより表される第一凹部はランダムな形状を有する。図２ａ〜２ｆの第一凹部形状は、代表的な第一凹部形状の非網羅的グループである。図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｇ（側面図）は規則的な第一凹部形状を例示する。図４ｂ、４ｄ、４ｆ、および４ｈはそれぞれ、図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｇの近接パターン化封止材料表面での第一凹部１１２−１の第一凹部開口部１１９−１を表す。
【００６１】
本発明の発光装置の発光スタック表面１１４は、非パターン化表面であっても、あるいはパターン化表面であってもよい。発光表面１１４がパターン化されている場合、パターンは近接パターン化封止材料層１０９について本明細書において開示されたパターンのいずれかから便利に選択される。発光スタック表面１１４は、たとえば、レーザーアブレーションを用いてパターン化することができる。本発明の発光スタック表面がパターン化されている場合、近接パターン化封止材料領域１１７のパターンを発光スタック表面１１４パターンと整列させるのが望ましい場合があるか、あるいは望ましくない場合がある。介在する高ＲＩ層（図示せず）はさらに発光スタック表面１１４上に配置することができる。介在する高ＲＩ層はその外側面のいずれかで平滑であってもよいしまたはパターン化されていてもよい。介在する高ＲＩ層は、たとえば多層スタック１１５，サブマウント１０１、または高ＲＩ凹部フィラーの製造について本明細書で開示された任意の種類の高ＲＩ材料を用いて、発光スタック表面１１４上で、例えばエピタキシャル的に成長させることができる。介在する高ＲＩ層は、代替的に、あるいは追加的に、高ＲＩ結合材料（下記参照）を含むことができる。
【００６２】
「エバネセントテール（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ ｔａｉｌ）」は光波の光場の部分であって、典型的には光発生層１０６により生成され、多層スタック１１５のすぐ外側に、発光スタック表面１１４から、光学接触距離内の距離をおいて存在する。本発明の近接パターン化封止材料領域１１７の一部が発光スタック表面１１４と光学的接触（典型的には５０ｎｍ以内）にある場合、近接パターン化封止材料領域１１７はエバネセントテールからの光を捕捉するために設計される。
【００６３】
所定の光の波長について、「光学的接触距離」は、発光スタック表面１１４に垂直な直線に沿って、発光スタック表面１１４から始まり、近接パターン化封止材料領域１１７中に伸び、発光スタック表面１１４と光学的接触をしなくなる第一地点まで線に沿って及ぶ距離である。直線は、「光学接触測定線」である。光学接触距離は式１により得られる：
【数１】
式中：λは発光スタック表面１１４から放射される光の波長である；ｎ２は発光スタック表面１１４を有する層（たとえば、ｎドープ層１０７）の屈折率である；およびｎ１は凹部フィラーおよび凹部間フィラーの平均屈折率である。光学接触距離は波長λに依存するので、所定の光学的接触測定線に沿って複数の接触距離ｄがあり、光学接触距離ｄの範囲の幅は近接パターン化封止材料領域１１７と光学的に接触する波長λの幅に依存する。光学的接触距離ｄは波長λが増大するにつれて増大する。凹部フィラーまたは凹部間フィラーの屈折率が所定の光学接触測定線に沿って見られる場合、屈折率ｎ１は、直線に沿って見られる物質の屈折率の距離加重平均である。所定の波長λに関して、光学接触距離ｄは、差ｎ２−ｎ１が増大するにつれ減少する。表２は式１に従って、光学接触距離ｄに関して計算された値である。表２の計算において使用するために選択された波長は、近紫外線光（２００ｎｍ〜４００ｎｍ）、可視光（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）、および近赤外線光（８００ｎｍ〜２０００ｎｍ）と関連する波長を一括する。屈折率値ｎ１およびｎ２は、本発明の発光装置の製作材料において典型的に見られる値の範囲を表す。
【００６４】
【表２】
【００６５】
「屈折率」、「ｎ」は、媒体中の光の速度と真空中の速度との比である。物質中の光の速度はｃ／ｎにより与えられ、ここにおいて、ｃは真空中の光の速度である。
【００６６】
所定の光の波長λに関して、多層スタック１１５の外側のある地点が発光スタック表面１１４に「光学的に近接」しているとは、光学接触測定線に沿った発光スタック表面１１４からのその地点の距離が光学接触距離以下である場合である。
【００６７】
凹部セットは、凹部フィラーを含む１以上の凹部のセットである。第一凹部セットは、１以上の第一凹部を含み、ここにおいて、第一凹部は第一凹部フィラーを含む。第二凹部セットは１以上の第二凹部を含み、ここにおいて、第二凹部は第二凹部フィラーを含む。本発明の近接パターン化封止材料領域は、少なくとも１つの第一凹部フィラーを含み、該第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび凹部間フィラーの少なくとも１つと屈折率が、少なくとも０．００１、少なくとも０．０１、少なくとも０．１、または少なくとも０．５；および３．０以下、２．５以下、１．５以下、１．０以下、または０．８以下異なる。
【００６８】
「インプリンティング」は、マルチレベルパターンに配置されたその表面上にフィーチャーを有する型を用いてフィルムに刻み目をつけ、これによりフィルム上にレリーフパターンを形成するプロセスである。
【００６９】
「ナノインプリンティング」は、少なくとも１つのフィーチャーサイズが典型的には２００ｎｍ以下であるインプリンティングである。
【００７０】
「ポジショニングインデックス」は、発光装置、発光装置の層、発光装置の
層の表面、または発光装置の組み立て中の発光装置の位置決めに用いられる「アセンブリステージ」の中または上の基準地点である。実際、ポジショニングイ
ンデックスは、発光装置の組み立ての間に所望の位置関係を保証するための基準位置として機能する場所ならどこに位置してもよい。１以上のポジショニングインデックスは、たとえば、発光スタック表面１１４および近接パターン化封止材料領域１１７間、および近接パターン化封止材料領域１１７内のパターン間で所望の位置関係が達成されることを確実にすることに依拠しうる。
【００７１】
「封止材料ブロック」１２０は、近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層の形成の間にパターン化される封止材料のブロックである。封止材料ブロック１２０の寸法に関して特に制限はない。封止材料ブロック１２０は、たとえば、単色光放射装置１００の封止封入に適当であるか、またはこのような装置の配列の封止封入に適当な長さ、幅および厚さを有するものであってよい。封止材料ブロック１２０はさらに独立フィルムの形態であってもよい。このような独立フィルムは、たとえば、発光装置を封入するための後の適用のためにロールに巻き取るために好適であるか、または独立封止材料ブロックフィルムのものと類似した寸法を有する発光装置の配列に適用される長さのものであってよい。封止材料ブロック１２０は、たとえば、平坦化、または他の方法で寸法的に修飾して、過剰の封止材料、第一凹部フィラー、および／または第二凹部フィラーを除去することができ；封止材料層１０９に変換する前、または変換中、または変換後に、さいの目に切り出すか、または他の方法で分割して、さらに小さな封止材料ブロックにすることができる。「近接封止材料ブロック表面」なる用語が用いられる場合、封止材料ブロック表面は典型的には、封止材料ブロック表面の修飾の間に、特定の発光スタック表面１１４に取り付けられないし、これに対して特異的に配向もさせられないものと理解される。従って、封止材料ブロック１２０の表面に関して「近接」を使用することは、近接パターン化封止材料表面１１３に変換されるであろうか、またはされている表面を単に特定する。
【００７２】
本発明のいくつかの具体例において、封止材料ブロックの封止材料の一部または全部はパターン化後に除去される。封止材料のすべてが除去される場合（たとえば、封止材料が「離型剤」として作用する場合）、１以上の凹部の遠位表面は封止材料層の遠位表面になる。
【００７３】
「パターン化された型」１２２は、「型先端（ｍｏｌｄ ｐｅａｋ）」（先端（ｐｅａｋ））を有する型突出物１２４を有する「パターン化された型表面」１２３を有する。型突出物１２４は、「型谷部（ｍｏｌｄ ｖａｌｌｅｙ）」（谷（ｖａｌｌｅｙ））を有する「型くぼみ（ｍｏｌｄ ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ）」を伴うと理解される。型表面１２３上のこの突出物とくぼみの組み合わせは、「型パターン」を規定し、これは、パターン化された型１２２が封止材料ブロック１２０、または第一凹部フィラー、第二凹部フィラー、またはその両方でコーティングされたブロック１２０と接触させられる場合、レリーフパターンを形成する。
【００７４】
近接パターン化封止材料領域１１７は、パターンに応じて空間的に変化するする誘電機能を有し、介在する高屈折率層がないことは、多層スタック１１５の発光スタック表面１１４（図１におけるｎドープ層表面１１４である）と光学的に近接している。任意の特定の理論に拘束されることを望まないが、近接パターン化封止材料領域１１７が発光スタック表面１１４と光学的に近接して存在することは、多層スタック１１５中に存在する光を封止材料層１０９中に向ける効果を有すると考えられる。パターンに応じて空間的に変化する誘電機能が領域１１７中に存在することは、たとえば、ｎドープ層１０７（高屈折率）中に含まれる光のエバネセントテールからの光の捕捉を促進し、および前記光を封止材料層（低屈折率）中に誘導することを促進すると考えられる。光が封止材料層１０９中に散乱し、封止材料層１０９の遠位表面に向けて誘導され、これにより発光装置１００の効率を増大させるように、近接パターン化封止材料領域１１７は、パターンに応じて空間的に変化する誘電機能を有することが必要である。
【００７５】
多層スタック１１５が無機である場合、これは所望の発光波長に応じて、様々な材料から製造することができる。かかる材料の非網羅的リストは：ＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、およびＺｎＯを包含する。発光は光発生層において起こり、ここで、ホール（ｈｏｌｅ）および電子の再結合の結果、発光が起こる。その上で多層スタック１１５が成長する基体は、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＣ、およびサファイアを包含する。層の成長は、典型的には、高温での金属有機化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）により行われる。米国特許出願公開番号２００５／０１４１２４０ Ａ１は、無機多層スタックの製造を開示している。
【００７６】
図１および２において表される多層スタック１１５は、無機材料で作られている。しかしながら、多層スタック１１５は、有機物またはポリマー有機物であってもよい。有機発光装置（ＯＬＥＤ）およびポリマー有機発光装置（ＰＯＬＥＤ）は典型的には：陽極（たとえば、インジウムスズ酸化物、ＩＴＯ）；導電性ポリマー層または低分子導電性層；放出性ポリマーまたは放出性低分子層；および陰極（たとえば、Ｂａ／Ｃａ／Ａｌ）を含む。陰極は、電子を光放出性ポリマー中に注入し、陽極はホールを導電性ポリマー層中に注入する。ホールおよび電子が組み合わさる場合、光が発生する。導電性ポリマーの非網羅的リストは、ポリアニリンおよびポリエチレンジオキシチオフェンを包含する。放出性ポリマーの例には、ポリフェニレンビニレンおよびポリフルオレンが含まれる。ホール輸送に好適な低分子の例には、金属フタロシアニンおよびアリールアミンが含まれる。放出性層に好適な低分子の例には、金属キレート、ジスチリルベンゼン、および蛍光色素が含まれる。加えて、電荷輸送分子、たとえば、フラーレンを添加することが有利である。
【００７７】
反射層１０３は、金属層、たとえば、Ａｇ、Ａｌ、およびＡｕであってよい。あるいは、反射層１０３は、周期的配列の誘電体ミラー層であってよく、これは、周期的誘電体ミラー上に最初に衝突する方向に光を後方散乱させるように機能する高および低屈折率層である。Ｂｒａｇｇミラーは周期的誘電体ミラーの一例である。
【００７８】
パターンのフィーチャーが：少なくとも５ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、または少なくとも３０ｎｍ；および５０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、５００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、または５０ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズを有する場合、２００〜４００ｎｍの範囲の波長の光の抽出が有利に達成される。４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、パターンのフィーチャーが：少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも４０ｎｍ、または少なくとも６０ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、１０００ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、１５０ｎｍ以下、または８０ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズを有する場合に有利に達成される。８００〜１０００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、パターンのフィーチャーが：少なくとも２５ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、５００ｎｍ以下、２０００ｎｍ以下、１０００ｎｍ以下、５００ｎｍ以下、または３００ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズを有する場合に、有利に達成される。
【００７９】
最大凹部深さ１３０は、少なくとも１つの側方次元におけるフィーチャーサイズについて前記の様な範囲内にあってもよい。しかしながら、最大凹部深さ１３０に対して、その最も厚い地点で封止材料層１０９の厚さよりも大きくなり得ないこと以外に特に制限はない。従って、最大凹部深さ１３０は典型的には少なくとも２５、少なくとも５０、または少なくとも１００ｎｍ；および１０，０００ミクロン以下、１，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、または２ミクロン以下である。
【００８０】
本発明のパターンはランダムまたは周期的であり得る。パターンが周期的である場合、このパターンはｘ次元、ｙ次元、およびｚ次元の少なくとも１つにおいて周期的であり得る。２００〜４００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、周期的パターンが：少なくとも１０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも７０ｎｍ、または少なくとも１００ｎｍ；および５０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、５００ｎｍ以下、３７５ｎｍ以下、３００ｎｍ以下、または２００ｎｍ以下の少なくとも１つの側方次元における周期（たとえば、図１０におけるｘ次元周期１３３およびｙ次元周期１３５）を有する場合に有利に達成される。４００〜８００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、周期的パターンが：少なくとも２０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１４０ｎｍ、または少なくとも２００ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、１０００ｎｍ以下、７５０ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下の少なくとも１つの側方次元における周期を有する場合に有利に達成される。８００〜２０００ｎｍの範囲の波長の光の抽出は、周期的パターンが：少なくとも５０ｎｍ、少なくとも２０００ｎｍ、少なくとも２８０ｎｍ、または少なくとも４００ｎｍ；および５，０００ミクロン以下、１００ミクロン以下、１０ミクロン以下、２０００ｎｍ以下、１８７５ｎｍ以下、１５００ｎｍ以下、または１０００ｎｍ以下：の少なくとも１つの側方次元における周期を有する場合に有利に達成される。
【００８１】
「封止材料」は、光の波長に対して透明である任意の物質でありうる。封止材料の非網羅的リストは：ポリシロキサン、たとえば、ポリフェニルシロキサン、他のポリアリールシロキサン、ポリ（アリール−オキシ−アリール）シロキサン、およびポリ（アリール−チオ−アリール）シロキサン、ポリシリルベンゼン、ポリ（メチルメタクリレート）および他のポリ（アルキル（メタ）アクリレート）、ポリカーボネート、環状オレフィンコポリマー、アモルファスＰＥＴ、ポリイミド、ポリホスファゼン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカルボラン、ポリアダマンタン、およびそのコポリマーを包含する。好適な封止材料は、以下に開示される硬化Ｂステージ光学材料をさらに包含する。これらの硬化Ｂステージ物質は、封止材料または凹部フィラー、または両方を含むことができる。硬化Ｂステージ光学材料内の「細孔（ｐｏｒｅ）」（ナノホール）の分布は均一でありうる［すなわち、孔隙率（細孔体積）は、硬化Ｂステージ光学材料全体にわたって、同じであるか、または実質的に同じである。あるいは、細孔の分布は一連の隣接する凹部において個々に異なりうるか（たとえば、抽出される光の波長に基づいて少なくとも０．０１単位の屈折率で変化する）または連続しうる（すなわち、様々な屈折率の領域を有し、ここにおいて、ＲＩはなめらかに変化する）。好適な連続的屈折率変化の一例は、近接パターン化封止材料表面１１３から離れる際に、１０ｎｍあたり１体積パーセント以下の割合で、１体積パーセントから９０体積パーセントまで細孔の密度が連続して減少するものである。この例に関して、孔隙（細孔体積）変化率は、１０ｎｍあたり０．００４以下の屈折率変化に変換される。封止材料の密度は少なくとも０．０３、少なくとも０．０５、少なくとも０．１、少なくとも０．２、または少なくとも０．５グラム／ｃｃ；および３．０以下、２．０以下、１．５以下または１．２グラム／ｃｃ以下である。
【００８２】
本発明の「凹部フィラー」は、抽出されるのが望まれる、多層スタック１１５内で発生した光の波長に対して透明である任意の物質であることができ、ただし、所望の発光装置に関する設計仕様が満たされるような方法で凹部を満たすために物質が製造されうることを条件とする。凹部フィラーとして好適なポリマーの非網羅的リストは：ｎ〜１．４を有し、ポロゲンを含有するシルセスキオキサンポリマー；ｎ＝１．０５〜１．４を有するＢステージシルセスキオキサンポリマー；ポリシロキサン、たとえば、ポリフェニルシロキサン、他のポリアリールシロキサン、ポリ（アリール−オキシ−アリール）シロキサン、およびポリ（アリール−チオ−アリール）シロキサン、ポリシリルベンゼン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート、環状オレフィンコポリマー、アモルファスＰＥＴ、ポリイミド、ポリホスファゼン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカルボラン、ポリアダマンタン、およびそのコポリマーを包含する。凹部フィラーがポリシロキサンである場合、このポリシロキサンは高含量のフェニルまたは他の芳香族基を有し得る。ポリシロキサンは無機物質、たとえば、共重合されていてもよいし、あるいは金属含有粒子として存在してもよい金属酸化物をさらに含有することができる。好適な凹部フィラーは、無機物質をさらに含むことができ、その非網羅的リストは：ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＴｉＯ２、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、およびＧｅを包含する。好適な凹部フィラーは、高屈折率ガラス、たとえば、カルコゲニドガラス、ホスフェートガラス、およびフリントガラスを包含する。これらの高屈折率ガラスは、たとえば、Ｐｂ、Ｌａ、Ｎｂ、およびＢａを包含する。これらの無機凹部フィラーは、封止材料表面および凹部壁上に当該分野において公知の様々な技術、たとえば、金属有機蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、物理的蒸着法（ＰＶＤ）、水素化物蒸気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、低融点ガラスの使用、およびゾルゲル技術により堆積することができる。
【００８３】
本発明の凹部フィラーとして有用な「光学接着剤」は、非常に低い粘度（典型的には１００センチポアズ以下）を有する任意の流体物質であり、これを近接パターン化封止材料領域を製造する間、および／または前記領域を発光スタック表面に接着する間に、表面に適用することができる。光学接着剤は１０ｎｍ以下の厚さを有するフィルムを形成できなければならない。光学接着剤は、これに限定されないが、重合および架橋を包含するいくつかの手段により硬化可能であるべきであり、ここにおいて、硬化は、たとえば、熱またはＵＶ光の適用により達成される。熱が加えられる場合、熱開始剤（たとえば、ペルオキシドまたはアゾ開始剤）が光学接着剤中に存在してもよい。ＵＶ光が適用される場合、光増感剤、たとえば、ベンゾフェノンが存在してもよい。光学接着剤の非網羅的リストは、アルキル（メタ）アクリレートモノマー、たとえば、Ｎｏｒｌａｎｄ（Ｃｒａｎｂｕｒｙ、ニュージャージー）から入手可能であるものを包含する。一具体例において、光学接着剤は、近接パターン化封止材料領域１１７の連続凹部であり、発光スタック表面１１４の上に直接配置される凹部フィラー層として適用される。もう一つ別の具体例において、光学接着剤は、近接パターン化封止材料領域１１７のパターン化表面に、前記領域の形成の間、光学接着剤が前記表面中の凹部を満たすように適用される。過剰の光学接着剤は次いで表面から除去され、光学接着剤である凹部フィラーを含む凹部を有する凹部セットが残る。この場合において、光学接着剤は、近接パターン化封止材料表面１１３における凹部開口部１１９に存在し、これにより近接パターン化封止材料領域１１７を発光スタック表面１１４に接着するために利用可能である。
【００８４】
光学的接触に必要な接着の必要度の詳細（および２つのメディア間の低光損失）は：Ｊ．Ｈａｉｓｍａ、Ｇ．Ａ．Ｃ．Ｍ． Ｓｐｉｅｒｉｎｇｓ，Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ｒ（２００２）、第３７巻、ｐｐ１〜６０にある。
【００８５】
当業者は、結合材料の屈折率が、発光層、または発光層と結合表面間に介在する層の屈折率に近づくと、結合層の厚さは、高屈折率ＬＥＤスタックから結合層を通る光透過の有意な損失無しに１０ｎｍ、３０ｎｍ、または５０ｎｍを超えて増大し得ることを認識するであろう。様々な高ＲＩ接着剤が公知である。米国特許ＵＳ５５１６３８８号に開示されているように、ゾルゲルベースの接着剤が結合に用いられている。米国特許ＵＳ５５１６３８８号において、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＹＯ２、またはＡｌ２Ｏ３の様々なゾルゲル前駆体を用いて表面、たとえば、ガラス、金属、または半導体の結合を行うことができる。これらの接着剤は、有機系接着剤よりも屈折率が高いという利点を有する。さらに、ゾルベースの物質の非常に薄い層を用いることができ（＜５０ｎｍ）、優れた光学カップリングが得られる。
【００８６】
米国特許ＵＳ７０５３４１９Ｂ１号は、接触：熱圧着、冷間圧接、オキシドアシステッド、または他の結合技術により２つの表面を一緒に結合する多くの方法を開示している。開示はさらに、厚さが５０ｎｍより薄い場合、光が層間をカップリングできるようなポリマー接着剤を特定している。米国特許ＵＳ６７０９８８３号は、ＢＣＢ（Ｂステージビスベンゾシクロブテン）またはエポキシ樹脂を使用して、レンズをＬＥＤ表面に結合させることに言及している。米国特許ＵＳ６６８２９５０号は、スピン−オン−ガラス（典型的にはＳｉＯ２ゾル前駆体）、シリコーン、またはポリイミドの接着剤層としての使用に言及している。これらの低ＲＩ接着剤は、接着剤厚さが〜５０ｎｍより薄いならば優れた光学カップリングをもたらすであろう。
【００８７】
高屈折率結合層を製造するゾルゲル前駆体の例示的非網羅的リストは：シリコンテトラアルコキシド、たとえば、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｓｉ（ｉ−ＯＣ３Ｈ７）４、およびＳｉ（ｔ−ＯＣ４Ｈ９）４；単金属アルコキシド、たとえば、ＺｒＳｉ（ＯＣＨ３）４、Ｚｒ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｈｆ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＶＯ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｎｂ（ＯＣ２Ｈ５）５、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５、Ｓｉ（ＯＣ４Ｈ９）４、Ａｌ（ＯＣＨ３）３、Ｔｉ（ＯＣＨ３）４；二重金属アルコキシド、たとえば、Ｌａ［Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）４］３、Ｍｇ［（Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）４］２、Ｎｉ［Ａｌ（ｉｓｏ−ＯＣ３Ｈ７）４］２、Ｂａ［Ｚｒ２（Ｃ２Ｈ５）９］２、（ＯＣ３Ｈ７）２Ｚｒ［Ａｌ（ＯＣ３Ｈ７）４］２；および３種以上の金属を含有する多金属アルコキシドを包含する。
【００８８】
結合に用いられる金属アルコキシド溶液は適当な溶媒中の以下の前駆体：テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ（ｔ−ブトキシ）シラン、Ｚｒ（ＯＭｅ）４、Ｚｒ（ＯＥｔ）４、Ｚｒ（ＯＢｕ）４、Ｈｆ（ＯＥｔ）４、Ｈｆ（ＯＢｕ）４、Ｄｕｐｏｎｔから得られるＴｙｚｏｒ（商標）（チタンの様々なアルコキシド）を包含しうる。一般に、Ｔｉ，Ｚｒ、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌａのアルコキシド前駆体、および他の好適な透明またはほとんど透明な金属酸化物を用いることができる。二金属アルコキシド、たとえば、Ｌａ［Ａｌ（ｉ−ＰｒＯ）４］３、または多金属アルコキシド化合物も用いることができる。他の揮発性脱離基、たとえば、低分子量アミン、カルボキシレート、β−ジケトン（アセチルアセトネート、ａｃａｃ）などを適当な金属原子とともに使用して、加水分解可能な金属酸化物前駆体を提供することができる。たとえば、Ｔｉ（ａｃａｃ）２を用いることができる。
【００８９】
本発明の凹部フィラーは、米国特許第６．９６７，２２２号に開示されている低屈折率「Ｂステージ光学材料」をさらに含むことができる。Ｂステージ光学材料は：ａ）複数のポロゲン粒子およびＢステージ光学材料を組み合わせ；ｂ）Ｂステージ光学材料を少なくとも部分的に硬化させ；ｃ）複数のポロゲン粒子を少なくとも部分的に除去し；およびｄ）光学材料を通って光を伝達させるための経路を画定すること：により製造される。ポロゲン粒子は、典型的には架橋されるが、これらはＢステージ光学材料により膨潤されないならば、未架橋であってもよい。ポロゲン粒子の平均粒子直径は少なくとも１ｎｍ、少なくとも２ｎｍ、または少なくとも５ｎｍであり；および５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、または１０ｎｍ以下である。「ポロゲン」なる用語は、細孔を形成する物質であって、光学材料中に部分的に分散された、ポリマー物質または粒子であり、その後に除去されて、誘電体において細孔、空隙、または自由体積をもたらすものである。従って、「除去可能なポロゲン」、「除去可能なポリマー」および［除去可能な粒子」なる用語は本明細書において交換可能に用いられる。「細孔」とは、固体物質内の真空または気体で充填された体積エレメントをさす。このような細孔は様々な形状を有することができる。「細孔」、「空隙」、および［自由体積」なる用語は本明細書において交換可能に用いられる。「Ｂステージ」なる用語は、未硬化物質をさす。「未硬化」とは、縮合などにより重合または硬化して、高分子量物質、たとえば、コーティング、またはフィルム、または凹部フィラーを形成できる任意の物質を意味する。このようなＢステージ物質は、モノマー、マクロモノマー、オリゴマーまたはその混合物であり得る。Ｂステージ物質はさらに、モノマー、マクロモノマー、オリゴマー、またはモノマーとオリゴマーの混合物と、ポリマー物質との混合物を包含することが意図される。「光学マトリックス物質」または「光学物質」とは、使用される波長に対して光学的に透明である物質をさす。「硬化可能なＢステージ光学物質」は、まだ硬化されていないＢステージ光学物質である。「硬化Ｂステージ光学物質」は、Ｂステージ光学物質の硬化から得られる物質である。
【００９０】
凹部フィラーは、式（Ｉ）または（ＩＩ）：
【化１】
（式中、Ｒは水素、（Ｃ１−Ｃ２４）アルキル、アリール、および置換アリールであり；Ｙは加水分解可能な基であり；ａは０〜２の整数であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５は独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ２４）アルキル、アリール、および置換アリールから選択され；Ｒ３は（Ｃ１−Ｃ１８）アルキル、−（ＣＨ２）ｈ−、−（ＣＨ２）ｈ１−Ｅｋ−（ＣＨ２）ｈ２−、−（ＣＨ２）ｈ−Ｚ、アリーレン、置換アリーレン、およびアリーレンエーテルから選択され；Ｅは酸素、ＮＲ６およびＺから選択され；Ｚはアリールおよび置換アリールから選択され；Ｒ６は水素、（Ｃ１−Ｃ８）アルキル、アリールおよび置換アリールから選択され；ｂおよびｄはそれぞれ０〜２の整数であり；ｃは０〜６の整数であり；並びにｈ、ｈ１、ｈ２、およびｋは独立して、１から６の整数である；ただし、Ｒ、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ５の少なくとも１つは水素でないとする）
の１以上のシランの加水分解物または部分縮合物であるオルガノポリシリカ樹脂であるＢステージ光学物質であり得る。「置換アリール」および「置換アリーレン」は、その水素の１以上が別の置換基、たとえば、シアノ、ヒドロキシ、メルカプト、ハロ、または（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、（Ｃ１−Ｃ６）アルコキシで置換されたアリールまたはアリーレン基をさす。
【００９１】
式（Ｉ）の化合物のさらなる加水分解物または部分縮合物は式（ＩＩＩ）：
【化２】
（式中、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、およびＲ１０は独立して、水素、（Ｃ１−Ｃ２４）アルキル、アリール、および置換アリールから選択され；ｅ、ｇおよびｒは独立して、０〜１の数であり；ｆは０．２〜１の数であり；ｎは３〜１０，０００の整数である；ただし、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｒ＝１；ただし、Ｒ７、Ｒ８、およびＲ９の少なくとも１つは水素でないとする）
を有するＢステージオルガノポリシリカ樹脂である。Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、およびＲ１０のいずれかについての好ましいアルキルは、（Ｃ１−Ｃ６）アルキルである。前記式（ＩＩＩ）において、ｅ、ｆ、ｇおよびｒは各成分のモル比を表す。このようなモル比は０から１の間で変化し得る。ｅが０〜０．８であるのが好ましい。ｇが０〜０．８であるのも好ましい。さらにｒが０〜０．８であるのが好ましい。前記式において、ｎはＢステージ材料中の繰り返し単位の数である。好ましくは、ｎは３〜１０００の整数である。
【００９２】
様々なポロゲンが本発明のＢステージ光学材料における使用に好適である。たとえば、溶媒はポロゲンとして機能しうるが、これらを用いて結果として得られる細孔サイズおよび細孔サイズ分布を制御することは困難である。従って、ポリマーが好ましいポロゲンである。ポロゲンとして有用なポリマーは、除去可能なポリマーである。「除去可能」とは、ポリマー粒子が解重合、分解または他の方法で解体されて揮発性成分になり、これは次にホスト光学材料を通って放散できることを意味する。好適なポリマーは、これらに限定されないが：架橋ポリマー粒子、超分岐ポリマー、ブロックコポリマー、および直線状ポリマーを包含する。架橋ポリマー粒子が好ましい。好ましい架橋ポリマー粒子は、欧州特許出願公開番号１０８８８４８号（アレン（Ａｌｌｅｎ）ら）および米国特許第６，２７１，２７３号（ユー（Ｙｏｕ）ら）において開示されているものである。好適なポリマーポロゲンは、ポリ（オレフィンスルホン）、ニトロセルロースポリマーおよびポリシリンを包含する。
【００９３】
ポロゲンとして有用な架橋ポリマー粒子は、重合単位として１以上のエチレン性またはアセチレン性不飽和モノマーおよび１以上の架橋剤を包含する。好適な不飽和モノマーは、これらに限定されないが：（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、アルキル（メタ）アクリレート、アルケニル（メタ）アクリレート、芳香族（メタ）アクリレート、ビニル芳香族モノマー、窒素含有化合物およびそのチオ類似体、環状オレフィンポリマーおよび置換エチレンモノマーを包含する。かかるモノマーは任意に置換されていてもよい。
【００９４】
本発明の多孔質光学装置の製造において、前記のポロゲンを、まず、たとえばＢステージ光学材料中に分散または溶解させる様に組合わせる。使用されるポロゲンの量は、所望の孔隙率または自由体積、および屈折率を提供するために必要な量である。孔隙率は硬化Ｂステージ光学材料中の細孔の体積分率の尺度である。孔隙率のレベルが高いほど、屈折率は低くなる。孔隙率は、体積パーセントで表され：硬化Ｂステージ光学材料の体積基準で、少なくとも０．１体積パーセント、少なくとも１体積パーセント、少なくとも５体積パーセント、少なくとも１０体積パーセント、少なくとも２０体積パーセント、または少なくとも３０体積パーセントであり；および９５体積パーセント以下、９０体積パーセント以下、８０体積パーセント以下、７０体積パーセント以下、６０体積パーセント以下である。硬化Ｂステージ光学材料である凹部フィラーの密度は：少なくとも０．０３、少なくとも０．５、少なくとも０．１０、少なくとも０．２０、または少なくとも０．３０であり；および１．０以下、０．９以下、０．８以下、０．７０以下、０．６０以下である。硬化Ｂステージ光学材料である凹部フィラーの屈折率は：少なくとも１．０１、少なくとも１．０４、少なくとも１．０８、少なくとも１．１２、および１．６以下、１．８以下、１．４以下、１．３４以下、１．３０以下である。これらおよび本発明における他の屈折率は、抽出が望まれる多層スタックの発光表面により放射される光の波長に基づく。
【００９５】
直後に続く段落は、本発明の発光装置、および前記装置の製造方法の具体例を示す。これらの具体例は本発明を例証するものであるが、これらは本発明の装置または装置の製造方法のいずれかのあらゆる可能な具体例を表すことを意味するものではない。
【００９６】
本発明の発光装置の第一の具体例において（図１参照）、封止材料領域１１７は、近接パターン化封止材料表面１１３が発光スタック表面１１４と直接接触するように発光スタック表面１１４上に配置される。近接パターン化封止材料領域１１７は、第一凹部フィラーを含有する複数の第一凹部１１２−１を有する第一凹部セットを含む。第一凹部１１２−１は、凹部間フィラーを含む凹部間体積エレメント１１８と直接接触する第一凹部壁１１１−１を有する。第一凹部１１２−１は、第一凹部開口部１１９−１での近接パターン化封止材料表面１１３まで及ぶ（図４参照）。この具体例において、第二凹部１１２−２はない。
【００９７】
本発明の発光装置の第二の具体例は、近接パターン化封止材料領域１１７が１つの第一凹部開口部１１９−１を有する１つの第一凹部１１２−１を有する第一凹部セットを含有する以外は、第一の具体例と同じである。典型的には、第一凹部開口部１１９−１は近接パターン化封止材料表面１１３のすべて、または実質的にすべてと一致する。すなわち、１つの第一凹部１１２−１は発光表面１１４と接触する連続層を形成し、かつ第一凹部深さ１２９−１における多様性のためにパターン化される。第一凹部１１２−１でない近接パターン化封止材料領域１１７のこれらの体積エレメントは、凹部間体積エレメント１１０である。
【００９８】
本発明の発光装置の第三の具体例において、近接パターン化封止材料領域１１７は、少なくとも１つの第一凹部１１２−１を含む第一凹部セットおよび少なくとも１つの第二凹部１１２−２を含む第二凹部セットの両方を含む。
【００９９】
本発明の近接パターン化封止材料領域１１７は、少なくとも１つの凹部セットを有し、１つしか凹部セットがないならば、「凹部間体積エレメントセット」も有し、このセットは、１以上の凹部間体積エレメント１１８を含む。近接パターン化封止材料領域１１７が１より多い凹部セットを含有する場合、凹部間体積エレメントセットは、近接パターン化封止材料領域１１７の遠位表面が平坦であるかまたはパターン化されているかに応じて、存在してもよいし、あるいは存在しなくてもよい。遠位表面が平坦であるならば、凹部間体積エレメントセットはない。遠位表面がパターン化されているならば、凹部間体積エレメントセットが存在するであろう。１以上の凹部セットの形成後に封止材料が完全に除去される場合において、任意の凹部間体積は空気（または他の環境気体）により占有されるであろう。
【０１００】
本発明の発光装置の製造方法の第一の具体例において、パターン化された型１２２を用いて封止材料ブロック１２０をインプリンティングする。介在する層がその表面上に存在しなくても、封止材料ブロック１２０の表面をインプリンティングすることができる（図６ａ〜６ｄ参照）か、または表面をまず第一凹部フィラー層１２５でコーティングすることができる。図７ａ〜７ｃは、ブロック１２０のコーティングされた面をインプリンティング（図７ｂ〜７ｃ）する前に、第一凹部フィラー層１２５が封止材料ブロック１２０に適用されているこの具体例を表す。図７ｂ〜７ｄは、封止材料ブロック１２０においてならびに第一凹部フィラー層１２５においてレリーフパターンを形成するために、パターン化された型表面１２３が第一凹部フィラー１２５に十分に衝突する場合を表す。この場合において：第一凹部フィラー表面過剰分１２６のすべてを、たとえば、平坦化により除去して、複数の第一凹部１１２−１を形成するか（図７ｅ参照）；第一凹部フィラー表面過剰分１２６を部分的に除去するか；または表面過剰分１２６を除去しない（図７ｄ参照）：ことが望まれる場合がある。パターン化された型表面１２３により第一凹部フィラー層１２５上に直接形成される第一凹部フィラー層の表面における刻み目は、第二凹部１１２−２である。あるいは、パターン化された型表面１２３は第一凹部フィラー層１２５と衝突して、封止材料ブロック１２０の表面を変形させることなく、第一凹部層１２５にレリーフパターンを形成することができる。第一凹部フィラー層１２５の非存在下、型表面１２３は封止材料ブロック１２０を直接インプリンティングして、封止材料ブロック１２０表面にレリーフパターンを形成する（図６ａ〜６ｄ参照）。パターン化された型表面１２３により封止材料ブロック１２０上に直接形成される前記表面における刻み目は、第一凹部１１２−１である。この具体例のこれらの変異型において、刻み目を有するレリーフパターンがパターン化された型表面１２３と直接接触する層の表面上に形成される。これらの刻み目は第一凹部１１２−１または第二凹部１１２−２であり、これらは典型的にはそれぞれ第一凹部フィラーまたは第二凹部フィラーとしての空気または他の気体で初期的に充填される。別法として、非気体状第一凹部フィラーまたは第二凹部フィラーが提供され、パターン化された型表面１２３がはずれる際に、それぞれ第一凹部１１２−１または第二凹部１１２−２中に注入されうる。
【０１０１】
本発明の発光装置の製造方法の第二の具体例において、第一凹部フィラー層１２５が封止材料ブロック１２０に適用され、第二凹部層がフィラー層１２５に適用される。パターン化された型表面１２３を、第一凹部フィラー層１２５の適用前に、封止材料ブロック１２０の表面と接触させることができる。パターン化された型表面１２３を封止材料ブロック、第一凹部フィラー層１２５および第二凹部フィラー層（単数または複数）の任意のものまたは全部と接触させることができる。さらに、同じパターン化表面１２３を用いて、各接触表面をインプリントすることができるか、あるいは異なるパターン化表面１２３を異なる表面のインプリンティングに用いることができる。
【０１０２】
当業者は、１以上のインプリンティング工程により第一凹部１１２−１および第二凹部１１２−２を近接パターン化封止材料領域１１７中にいつ形成するのが望まれるかを知っており、組み立ての間、発光装置１００上の１以上の位置で、組み立ての間、装置がその上に保持されるアセンブリステージ上の１以上の位置で、または装置とアセンブリステージの両方の上の位置で、位置インデックスを提供することが有利である。このようにして、パターンの配列が達成される。
【０１０３】
さらに、（封止材料ブロック、または凹部フィラー層の）同じ表面を１より多くのパターン化された型表面１２３によりインプリンティングすることができる。たとえば、第一凹部フィラー層の表面は１つのパターン化された型表面１２３によりインプリンティングされて、第二凹部１１２−２のパターンを形成し、続いてこれらの第二凹部を第二凹部フィラーで充填し、過剰の第二凹部フィラーを除去し、必要ならば第二凹部フィラーを硬化させることができる。第一凹部フィラー層をその後、別のパターン化された型表面１２３でパターン化して、第二凹部１１２−２の別のパターンを形成し、続いてこれらの第二凹部１１２−２を第二凹部フィラーで充填し、過剰の第二凹部フィラーを除去し、および必要ならば第二凹部フィラーを硬化させる。
【０１０４】
近接パターン化封止材料領域１１７をパターンでインプリントするために型が使用される場合、物質がインプリントされるものであるならば、パターン化が行われる温度は典型的にはポリマー物質のガラス転移温度（Ｔｇ）以上であることが認識されるであろう。典型的には、ポリマー物質、型、または両者は、所望のパターンが形成されるまで前記温度に維持され、次いでポリマー物質、型、または両者はポリマー物質のガラス転移温度より低い温度に冷却され、その後、型からはずされる。さらに、ポリマー物質およびこれから型が作られる物質は、ポリマー材料が離脱される際に、型材料がポリマー材料を解放できるように選択されるべきである。
【０１０５】
パターンが硬化性フィラー中で形成され、硬化プロセスがＵＶ光を必要とする場合、型は典型的には硬化工程において用いられるＵＶ光の波長に対して透明である材料から作られる。一旦パターンが硬化性フィラー中で形成されたら、型を通してＵＶ光を適用して、これを硬化させる。別法として、型の反対側がＵＶ光に対して透明であるならば、ＵＶ光は、型の反対側から適用され、型はＵＶ光に対して透明である必要はない。
【０１０６】
本発明のもう一つ別の具体例において、型は高屈折率チップ、たとえば、ＧａＮ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、またはＳｉＣから、たとえば、レーザーアブレーションを用いて作られる。型を適用してパターンを形成するが、除去しない。その代わり、型それ自体が、型材料（たとえば、ＧａＮ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、またはＳｉＣ）で満たされた１つの凹部を有する凹部セットになる。埋め込まれた型の外部表面は平坦であってもよいし、またはこれが埋め込まれる前または後のいずれかでパターン化することができる。光学接着剤は次に型材料の外部表面に、典型的には１０ｎｍ以下の厚さの凹部フィラー層として適用され、これは１つの連続凹部として、または凹部開口部１１９を有する複数の凹部として残存する。独立封止材料シートを次に、光学接着剤が発光スタック表面１１７に接触するように、発光スタック表面１１７に結合させる。
【０１０７】
さらなる別の具体例において、近接パターン化スタック表面は、発光スタック表面を基体として使用して形成される。凹部フィラー層は前記表面上に構築されて、近接パターン化封止材料領域１１７を形成する。
【０１０８】
封止材料層が、その後に発光スタック表面に適用するために好適な独立光抽出封止材料シートとして形成される場合、前記層はパターン化封止材料領域を有し、これは本明細書においてはその独立形態においても近接パターン化封止材料領域と称する。シートが多層スタックに貼り付けられる場合、独立シートの近接パターン化封止材料領域は発光スタック表面上に配置されると理解されるので、近接なる用語が用いられる。独立「光抽出封止材料シート」は、一旦シートが発光スタック表面１１４に貼り付けられると、近接パターン化封止材料領域１１７を有しおよび、任意にパターン化されていない封止材料領域１１０を有する封止材料層１０９になる。
【０１０９】
「レーザーアブレーション」は、強いレーザー光線により物質が除去されるプロセスである。ホールはこの技術によりポリマーフィルムにおいて形成されうる。レーザーアブレーションは、パターンを形成するための型の使用に対するさらなる代替技術である。
【０１１０】
パターン化された型１２２を用いてパターンが形成される場合、前記型は任意の構造を有してもよく、当該技術分野において公知の任意の材料から作ることができる。たとえば、型は平坦なプレート、１巻のローラー、または複数のローラー、たとえば、カレンダー操作において一般的に用いられる形態であってよい。型はスタンプ操作の間に加熱、冷却またはその両方のために構成されうる。第一凹部フィラー、第二凹部フィラー、または両方がインプリンティングプロセスの間に硬化するならば、型は典型的には、硬化させられる物質を照射するために使用される光（たとえば、紫外線）の波長に対して透明である材料から製造される。
【０１１１】
本発明のいくつかの具体例を以下の実施例において詳細に説明する。実施例において使用した化学物質を表Ａに記載する。
【０１１２】
刻み目の深さの測定
プロファイル測定器Ｄｅｋｔａｋ−３０（Ｖｅｅｃｏ、ウッドベリー、ＮＹ）を使用して、パターン化表面の製造の間に表面に形成される刻み目の深さを測定する。
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
実験部分において装置番号（文字も含む）により表示された装置例は図面中の図面符号と混同すべきではない。
【実施例】
【０１１５】
比較例Ａ
パターン化されていない近接封止材料表面と接触している発光層を有する多層スタック
金属銅（Ｃｕ）でコーティングされたシリコンウェハ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）は底面電極として作用した。ＬＥＤチップＸＢ９００（Ｃｒｅｅ）をウェハ上に配置した。１滴のシリコーン流体（Ａｌｄｒｉｃｈ）をＬＥＤの上面に適用して、屈折率整合を助け、ＧａＮ−ＩＴＯ／ガラス界面での反射を最小限にした。ＩＴＯコーティングされたガラス（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｆｉｌｍｓ）をＬＥＤチップの上面上に配置した。ＩＴＯガラスはプロフィル測定器（Ｄｅｋｔａｋ−３０、Ｖｅｅｃｏ）で測定すると１〜２ｎｍの表面粗さを有していた。電極をＣｕウェハおよびＩＴＯガラスの両方に取り付けた。レーザーダイオード電源（ＬＤＣ５００、Ｔｈｏｒｌａｂｓ）から電極に電流（ミリアンペア（ｍＡ）で測定）を供給した。シリコンディテクタ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ）をＬＥＤチップロケーションの上面上に配置し、電圧計（ボルトで測定）に接続した。供給された電流は１０ｍＡから８０ｍＡまで変化し、ＬＥＤからの青色（４６０ｎｍ）光をシリコンディテクターおよび電圧計で測定した。出力電圧を駆動電流で割った勾配は０．０１９Ｖ／ｍＡであった。
【０１１６】
実施例１
近接パターン化封止材料領域に光学的に近接した発光スタック表面を有する多層スタックの封止化
ＩＴＯガラスの代わりに、ＩＴＯでコーティングされたＰＥＴフィルム（ＣＰフィルム）をＬＥＤチップの上面上に配置した以外は、比較例Ａの方法によりＬＥＤを製造した。ＰＥＴ／ＩＴＯフィルムはプロフィル測定器（Ｄｅｋｔａｋ−３０）を用いて測定すると１７ｎｍの表面粗さを有していた。１滴のシリコーン流体（屈折率＝１．４７、Ａｌｄｒｉｃｈ）をＬＥＤの上面上に適用して、屈折率整合を助け、ＧａＮ−ＩＴＯ／ＰＥＴ界面での反射を最小限に抑えた。電極をＣｕコーティングされたウェハおよびＰＥＴ／ＩＴＯフィルムに適用し、電流をＬＥＤチップに通した。出力光をシリコンディテクタおよび電力計で測定した。観察されたシリコンディテクタからの電圧出力をＬＥＤの駆動電流で割った値は０．０４Ｖ／ｍＡであった。ガラス／ＩＴＯおよびＰＥＴ／ＩＴＯ間の光伝達の差について調節した後、実施例１の装置の光出力は、比較例Ａの装置の光出力よりも１．４倍大きかった（すなわち、４０％高い光出力）。
【０１１７】
【表４】
【０１１８】
実施例２
Ｐ６７００スピンコーターを使用して、ＧａＮ ＬＥＤウェハ（Ｃｒｅｅ）が、ｎ＝１．３８を有するＺＩＲＫＯＮ（商標）低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ）で１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングされる。コーティングを９０℃で１分間ソフトベークし、突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍである四角錐の周期的パターンを有するパターン化された型を用いてインプリンティングする。各四角錐の底面は一辺が２００ｎｍである。各四角錐底面の直角端に平行な２方向の長さの周期は２５０ｎｍである。ＺＩＲＫＯＮ低屈折率材料層を次に２５０℃で２．０時間窒素雰囲気中で硬化させ（Ｂステージ）、最終のインプリンティングされたコーティング厚さは８０ｎｍである。Ｂステージコーティングの屈折率ｎは１．１である。高屈折率ポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５４）をパターン化Ｂステージコーティングの表面上に１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングする。次いでまず１００℃で加熱し、徐々に硬化温度を１３０℃まで３．０時間の間に上昇させて、ポリ（フェニルメチルシロキサン）を硬化させる。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒｓ）を使用したレーザーアブレーションにより、フィルムにおいてホールが形成される。ホールは電気ボンドパッドの位置に対応する。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドがＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合される。電力をＬＥＤチップに供給する。光度計システム（２０００型、Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ）を用いて観察される光出力は２０ルーメン／ワットである。
【０１１９】
比較例Ｂ
ＢステージＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料の介在層を適用することなく、封止材料をＬＥＤの上面上に直接適用する以外は、実施例２の方法を用いて発光装置を製造した。封止材料は架橋したフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５４）である。ＬＥＤチップは実施例２におけるように結合されたワイヤを有し、電力はＬＥＤチップに供給される。観察される出力は１０ルーメン／ワットである。
【０１２０】
実施例３
ＧａＮウェハ（実施例２参照）をＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料でコーティングし、実施例２におけるようにコーティングをＢステージ化し、かつインプリンティングする。銀の透明層を銀層の厚さが５０ｎｍになるようにインプリンティングされたフィルム上に堆積させる。スパッタリング（Ｄｅｎｔｏｎ Ｖａｃｕｕｍ）により金属銀を堆積させる。銀でコーティングされたインプリンティングされたフィルムを次いでポリ（フェニルメチルシロキサン）でコーティングし、実施例２におけるように硬化させ、発光装置を実施例２におけるように仕上げ、試験する。銀の透明層を有する発光装置は、装置例３ａである。透明導電層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である以外は同じ手順により、装置３ｂ、３ｃ、および３ｄを製造する。観察される光出力は；装置３ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置３ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置３ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置３ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２１】
比較例Ｃ
ＢステージＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料の介在層を適用することなく、封止材料がＬＥＤの上面上に直接適用される以外は実施例３の方法を用いて発光装置を製造する。封止材料は架橋したフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５４）である。ＬＥＤチップは実施例２におけるように結合されたワイヤを有し、電力がＬＥＤチップに供給される。観察される出力は１０ルーメン／ワットである。
【０１２２】
実施例４
ＧａＮ ＬＥＤウェハ（Ｃｒｅｅ）が架橋性基を有するポリ（フェニルメチルシロキサン）（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．５４）で１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングされる。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐のパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてコーティングを次いでインプリンティングし、１３０℃で熱硬化させる。次いで、型をはずす。実施例２に記載されるように、１００ｎｍの厚さまでＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料を硬化ポリ（フェニルメチルシロキサン）のパターン化表面上にコーティングする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率フィルムを次いで０℃で１分間ソフトベークし、２５０℃で２．０時間Ｂステージ化して、その最終厚さが８０ｎｍ、およびｎ＝１．１になるようにする。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を使用したレーザーアブレーションにより、フィルムにおいてホールが形成される。前記実施例２におけるようにウェハをダイスに切り出す。前記実施例２におけるように金ワイヤボンドをＧａＮ層に結合させる。前記実施例２におけるように電力をＬＥＤチップに供給する。観察される光出力は２０ルーメン／ワットである。
【０１２３】
比較例Ｄ
ＢステージＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料の介在層を適用することなく、ポリ（フェニルメチルシロキサン）をＬＥＤの上面に直接適用する以外は実施例４の方法を用いて発光装置を製造する。封止材料は架橋ポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５８）である。ＬＥＤチップは実施例２における様に結合されたワイヤを有し、電力がＬＥＤチップに供給される。観察される出力は１０ルーメン／ワットである。
【０１２４】
実施例５
ＧａＮウェハ（実施例４参照）をまずフェニルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５８）でコーティングし、実施例４におけるようにインプリンティングする。硬化したフェニルシロキサンコポリマーの表面上に金属銀の透明層を堆積させて、銀層の厚さが３０ｎｍになるようにする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）を次いでフェニルシロキサンコポリマーコーティングのパターン化表面上にコーティングする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を次いでＢステージ化して、Ｂステージコーティングを得、これは８０ｎｍの厚さおよびｎ＝１．１を有している。発光装置を実施例４におけるように仕上げ、試験する。銀の透明層を有する発光装置は、装置５ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置５ｂ、５ｃ、および５ｄを製造する。観察される光出力は；装置５ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置５ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置５ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置５ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２５】
実施例６
ＧａＮウェハを厚さ１０ｎｍの銀の導電性層でコーティングする。干渉リソグラフィーツールを用いて、銀層を次いでパターン化する。パターンの周期は２５０ｎｍであり、線幅は１００ｎｍである。１００ｎｍの厚さを有するポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５４）のコーティングを次いでパターン化表面に適用する。ポリ（フェニルメチルシロキサン）層を次いで実施例４におけるようにナノインプリントし、銀金属における周期的パターンに対する型の位置合わせ（位置インデックスでの整列による）を確実にする。ポリマーを１００℃の初期温度で、３．０時間の間に徐々に１３０℃まで温度を上昇させて硬化させる。型を次いでとりはずす。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）を硬化させて、硬化Ｂステージコーティングを得、これは８０ｎｍの厚さおよびｎ＝１．１を有する。発光装置を実施例４におけるように仕上げ、試験する。銀の透明層を有する発光装置は装置６ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置６ｂ、６ｃ、および６ｄを製造する。観察される光出力は；装置６ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置６ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置６ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置６ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２６】
実施例７
独立光抽出シートの製造
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）をフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５８）でスピンコーティングして、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して、１００ｎｍのコーティング厚さにする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。周期性は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。コーティングを１００℃の初期温度で、３．０時間の間に徐々に温度を１３０℃まで上昇させて硬化させる。型を次いで離脱させる。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）をスピンコーティングして厚さ１００ｎｍにし、１００℃で乾燥させる。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を実施例４の方法に従ってＢステージ化して、厚さ８０ｎｍ、ｎ＝１．１を有するＢステージコーティングを得る。実施例４におけるように、ホールがＧａＮウェハの電気ボンドパッドの位置と一致するようにレーザーアブレーションによりフィルム中にホールを形成する。非常に低粘度（Ｎｏｒｌａｎｄ７４、８０センチポアズ）の光学接着剤をまずＧａＮウェハ上に厚さ５ｎｍまでスピンコーティングする。次いで光抽出フィルムをウェハに付着させ、確実にエアギャップまたは気泡がないようにする。Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｂｅｎｃｈ Ｍｏｕｎｔ（Ｎｏｒｌａｎｄ、ＮＪ）を用いて、ＵＶ光により光学接着剤を次いで硬化させる。実施例２に従ってウェハをこれに結合されたＬＥＦとともにさいころ状に切り出す。実施例２に従って、ワイヤボンドをＬＥＦ中のホールを通してＬＥＤに結合させる。電流をＬＥＤチップに通し、光出力を測定する。光出力は２５ルーメン／ワットである。
【０１２７】
実施例８
凹部フィラーとして金属を有する近接パターン化封止材料領域の形成
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｈｉｔａｃｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）がフェニルメチルシロキサンコポリマー（ｎ＝１．５４）でスピンコーティングされて、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して、１００ｎｍのコーティング厚さにされる。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期性は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。インプリンティング後、コーティングを１３０℃で硬化させ、型を取り外す。薄い透明金属フィルムを、厚さ５０ｎｍまで、フィルムのインプリントされた面上にスパッタリングする。金属は銀である。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）をスピンコーティングして厚さ１００ｎｍにし、１００℃で乾燥させる。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を実施例４の方法に従ってＢステージ化して、厚さ８０ｎｍ、ｎ＝１．１を有するＢステージコーティングを得る。実施例４におけるように、ホールがＧａＮウェハの電気ボンドパッドの位置と一致するようにレーザーアブレーションによりフィルム中にホールを形成する。非常に低粘度（Ｎｏｒｌａｎｄ７４、８０センチポアズ）の光学接着剤をまずＧａＮウェハ上に厚さ５ｎｍまでスピンコーティングする。次いで光抽出フィルム（ＬＥＦ）をウェハに付着させ、確実にエアギャップまたは気泡がないようにする。次いで、光学接着剤がＵＶ光（Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｂｅｎｃｈ Ｍｏｕｎｔ；Ｎｏｒｌａｎｄ、ＮＪ）により硬化される。次いで、実施例２に従ってこれに結合されたＬＥＦとともにウェハをさいころ状に切り出した。実施例２に従ってワイヤボンドをＬＥＦ中のホールを通してＬＥＤに結合させる。電流をＬＥＤチップに通し、光出力を測定する。銀の透明層を有する発光装置は装置８ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置８ｂ、８ｃ、および８ｄを製造する。観察される光出力は；装置８ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置８ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置８ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置８ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１２８】
実施例９
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）がＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）で１００ｎｍの厚さになるまでスピンコーティングされ、１００℃でソフトベークされる。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターン化ニッケル型を用いてフィルムをインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。ナノインプリンティング後、ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を２５０℃で２．０時間、窒素雰囲気中で硬化（Ｂステージ化）させる。結果として得られるナノインプリンティングされたコーティング厚さは８０ｎｍである。パターン化Ｂステージコーティングの表面上に高屈折率ポリ（フェニルメチルシロキサン）（ｎ＝１．５４）をＤｅｋｔａｋ−３０により測定すると１００ｎｍの厚さまで、スピンコーティングする。ポリ（フェニルメチルシロキサン）を次いで、１００℃の初期温度で３．０時間加熱することにより硬化させる。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を用いたレーザーアブレーションによりフィルム中にホールを形成する。ホールは電気ボンドパッドの位置に対応する。前記実施例８におけるように、フィルム（ＬＥＦ）をＵＶ硬化性接着剤の非常に薄い層と付着させて、確実にボイドまたは気泡がないようにする。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合させる。電力をＬＥＤチップに供給する。観察される光出力は２５ルーメン／ワットである。
【０１２９】
実施例１０
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）をＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．３８）で１００ｎｍの厚さにスピンコーティングして、１００℃でソフトベークする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをナノインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。インプリンティング後、材料を２５０℃で２．０時間、窒素雰囲気中でＢステージ化して、ｎ＝１．１およびコーティング厚さ８０ｎｍを有する層を得る。薄い透明金属フィルムを、厚さ８０ｎｍのフィルムのインプリントされた面上にスパッタリングする。金属は銀である。高屈折率ポリ（フェニルメチルシロキサン；ｎ＝１．５４）をパターン化Ｂステージコーティングの表面上にスピンコーティングして、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して厚さ１００ｎｍにする。ポリ（フェニルメチルシロキサン）を次いで、まず１００℃で加熱し、３．０時間の間に温度を１３０℃まで徐々に上昇させることにより硬化させる。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を使用したレーザーアブレーションにより、フィルム中にホールが形成される。ホールは電気ボンドパッドの位置に対応する。フィルムを実施例８におけるように、ＵＶ硬化性光学接着剤の非常に薄い層で接着して、空隙または気泡がないことを確実にする。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合させる。電力をＬＥＤチップに供給する。銀の透明層を有する発光装置は装置１０ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄを製造する。観察される光出力は；装置１０ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置１０ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置１０ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置１０ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１３０】
実施例１１
幅、長さ、および厚さがそれぞれ１０ｃｍ、１０ｃｍ、および５０ミクロンである透明高温ポリイミドフィルム（Ｓｉｘｅｆｆ、Ｈｏｅｃｈｓｔ）をＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ、ｎ＝１．５４）で、Ｄｅｋｔａｋ−３０により測定して１００ｎｍのコーティング厚さにスピンコーティングする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐からなるパターンを有するパターン化ニッケル型を用いてフィルムをナノインプリンティングする。四角錐の底部は１００ｎｍである。パターン周期は面におけるｘおよびｙ次元のどちらにおいても同じである。コーティングをまず１００℃で、３．０時間の間に温度を１３０℃まで徐々に上昇させて硬化させる。型を次にはずす。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率材料（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ；ｎ＝１．３８）を１００ｎｍの厚さまでスピンコーティングし、１００℃でソフトベークする。ＺＩＲＣＯＮ低屈折率層を次に実施例４の方法に従ってＢステージ化して、８０ｎｍの厚さおよびｎ＝１．１を有するＧ段コーティングを得る。スパッタリングツール（Ｄｅｎｔｏｎ Ｖａｃｕｕｍ）を用いて銀の層をＺＩＲＣＯＮ低屈折率層上に１０ｎｍの厚さまでスパッタリングする。干渉リソグラフィーツールを用いて銀フィルムを次に周期的に画像化する。画像化プロセスは、ポリ（フェニルメチルシロキサン）層においてその下に周期的刻み目をつける。銀層を次にエッチングして、幅１００ｎｍでパターン周期２５０ｎｍの線の周期的配列を形成する。実施例４におけるように、ホールがＧａＮウェハの電気結合パッドの位置と一致するようにレーザーアブレーション（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）によりフィルム中にホールを形成する。非常に低い粘度を有する光学接着剤（Ｎｏｒｌａｎｄ ７４、８０センチポアズ）をまずＧａＮウェハ上にスピンコーティングして、５ｎｍの厚さにする。次に、ＬＥＦフィルムをウェハに付着させ、エアギャップまたは気泡がないことを確実にする。次にＵＶ光（Ｓｐｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｂｅｎｃｈ Ｍｏｕｎｔ；Ｎｏｒｌａｎ、ＮＪ）を用いて光学接着剤を硬化させる。ウェハダイサー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ９８４型）を用いてウェハを１×１ｍｍ片に切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮにワイヤボンダー（Ｋｕｌｉｃｋｅ ａｎｄ Ｓｏｆｆａ、１４８８型）で結合させる。電力をＬＥＤチップに供給する。銀の透明層を有する発光装置は装置１１ａである。透明金属層がそれぞれ、金、アルミニウム、またはインジウムスズ酸化物である以外は同じ手順により、装置１１ｂ、１１ｃ、および１１ｄを製造する。観察される光出力は；装置１１ａについては２５ルーメン／ワットであり；装置１１ｂについては２５ルーメン／ワットであり；装置１１ｃについては２５ルーメン／ワットであり；装置１１ｄについては２５ルーメン／ワットである。
【０１３１】
実施例１２
ＲＩ〜１．５４を有する、架橋性基を有するポリフェニルシロキサンを、寸法が１〜１０ｎｍのサイズ範囲であるナノリン光体ＣｄＳｅと混合する。ナノリン光体は、Ｅｖｉｄｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｔｒｏｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）から入手される。ナノリン光体の濃度は、フェニルシロキサンポリマー中約５重量％である。ＧａＮ ＬＥＤウェハ（Ｃｒｅｅ）をスピンコーティングして１００ｎｍの厚さにする。突起先端と谷の間の最大距離が１００ｎｍであり、長さ周期が２５０ｎｍである四角錐のパターンを有するパターン化ニッケル型を用いて、コーティングを次にインプリンティングし、１３０℃で加熱硬化させる。型を次にとりはずす。Ｚｉｒｃｏｎ低屈折率材料を実施例２において記載したように１００ｎｍの厚さまで硬化ポリフェニルシロキサンのパターン化表面上にコーティングする。Ｚｉｒｃｏｎ低屈折率層を１００℃で１分間ソフトベークし、２５０℃で２．０時間Ｂステージ化して、その最終厚さが８０ｎｍ、ｎ＝１．１になるようにする。エキシマーレーザー（Ｏｘｆｏｒｄ Ｌａｓｅｒ）を使用したレーザーアブレーションによりホールが形成される。ウェハを前記実施例２におけるように切り出す。金ワイヤボンドをＧａＮ層に結合させる。前記実施例２におけるように、電力をＬＥＤチップに供給する。４６５ｎｍ〜６４０ｎｍの波長範囲の白色光が観察され、２０ルーメン／ワットの光出力が観察される。
【０１３２】
実施例１３
ポリマーフィルムを有する無機レンズ列
高屈折率無機材料およびポリマーを含むハイブリッドフィルムは次のようにして製造される。円形レンズ列でパターン化された石英型であって、レンズが２８．７ミクロンの曲率の半径および１０ミクロンのサグ（ここにおいて、「サグ」は型レンズ突起の最大高さをさす）を有する。石英のレンズ列パターンを含む型をＭＥＭＳ Ｏｐｔｉａｌ（Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ，アラバマ）から入手する。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ）をレンズ列型上に注ぎ、次いで硬化させる。ＰＤＭＳフィルムを剥離し、後にレンズ列のインプリントが残る。フィルムは深さ１０ミクロンの周期的半球状凹部を含む。フィルムを続いて蒸発チャンバー（Ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇ（Ｗｉｌｌｏｗ Ｇｒｏｖｅ，ＰＳ）中に入れ、Ｄｙｎａｖａｃマシン（Ｈｉｎｇｈａｍ，ＭＡ）を用いたＰＶＤプロセスを使用してＺｎＳを堆積させて、凹部がＺｎＳで充填されるようにする。最後に、過剰のＺｎＳをフィルムから研磨して除去し、あとに平滑なＺｎＳ表面が残る。形成された複合フィルムはポリマーマトリックス中に半球状ＺｎＳ表面レンズを有する。ハイブリッドフィルムをＧａＮ ＬＥＤ装置上に置いて、優れた光学接触がＺｎＳおよびＧａＮ表面間に形成されるようにする。電流を装置に供給し、２０ルーメン／ワットが観察される。
【０１３３】
比較例Ｅ
ＰＤＭＳフィルムをＬＥＤのＧａＮ表面に直接適用する。電流を供給し、光出力は１０ルーメン／ワットである。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】図１側面図1ａ〜１ｂはそれぞれ近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９を含む発光装置を表す。
【０１３５】
【図２】図２ＬＥＤ側面図２ａ〜２ｆはそれぞれ、ｎドープ層１０７および近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９を含む発光装置の一部を表す。
【０１３６】
【図３】図３発光装置図３ａ〜３ｄはそれぞれ、第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を含む、近接パターン化封止材料表面１１３を表す。
【０１３７】
【図４】図４の図４ａ、４ｃ、４ｅ、および４ｈはそれぞれ、近接したパターン化封止材料表面１１３で第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を有する第一凹部１１２−１を表す。
【０１３８】
【図５】図５発光装置の図５ａ〜５ｅはそれぞれ、第一凹部開口部１１９−１および凹部間体積エレメント１１８を含む、近接パターン化封止材料表面１１３を表す。
【０１３９】
【図６】図６の図６ａ〜６ｄはそれぞれ、封止材料ブロック１２０および、封止材料層１０９の近接パターン化封止材料表面１１３に変形される封止材料ブロック１２０の表面において第一凹部１１２−１を形成するパターン化された型の側面図である。
【０１４０】
【図７】図７の図７ａ〜７ｅはそれぞれ、第一凹部フィラー層１２５でコーティングされた封止材料ブロック１２０が、近接パターン化封止材料領域１１７を有する封止材料層１０９であって、第一凹部壁１１１−１を有する第一凹部１１２−１を含む層に変形される間の側面図を表す。第一凹部１１２−１は、完全または部分的に、第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーで充填される。図７ａ〜７ｃはそれぞれ、封止材料ブロック１２０においてレリーフパターンを形成するために使用されるパターン化された型の側面図をさらに含む。図７ｄは、近接パターン化封止材料領域１１７を表し、その第一凹部１１２−１は第一凹部フィラー層１２５由来の第一凹部フィラーを含有し、第二凹部１１２−２は第二凹部フィラーを含有する。図７ｄは、第一凹部フィラー表面過剰分１２６が除去されてないか、または部分的に除去された場合を表す。図７ｅは、平坦化の間に、第一凹部フィラー表面過剰分１２６の除去により形成される近接パターン化封止材料領域１１７を表す。
【０１４１】
【図８】図８の図８ａ〜８ｄはそれぞれ、近接パターン化封止材料領域１１７の側面図を表す。図８ａは、１より多いサイズを有する第一凹部１１２−１および凹部間体積エレメント１１８を表す。図８ｂおよび８ｃは、第一凹部１１２−１および第二凹部１１２−２を含む。図８ｂおよび８ｃにおいて、第二凹部１１２−２は同じ形状およびサイズを有する。図８ｄにおいて、第二凹部１１２−２は形状およびサイズが異なる。図８ａはさらに、所定の第一凹部１１２−１の第一凹部深さ１２９−１および最大第一凹部深さ１３０−１を示す。図８ｃおよび８ｄは、第二凹部壁１１１−２および第二凹部開口部１１９−２を示し、図８ｄは、所定の第二凹部１１２−２の第二凹部深さ１２９−２および最大第二凹部深さ１３０−２を示す。
【０１４２】
【図９】図９は、多層スタック１１５が任意の補助光伝達層１３１および任意のカバースリップ１２７をさらに含む以外は図１ｂにおける様な多層スタック１１５の側面図を表す。図１ｂにおいて示される発光スタック表面１１４に加えて、補助光伝達層１３１の２つの発光スタック表面が示され、それぞれはその上に配置された、近接パターン化封止材料領域１１７を有する。補助光伝達層１３１は、ｐドープ型層１０５と反対側の発光スタック表面１１４をさらに有し、補助発光層は反射層１０３上に配置されるが、その上に配置された近接パターン化封止材料領域１１７を有していない。
【０１４３】
【図１０】１０ａ〜１０ｅは、凹部パターンを表し、これは側面のフィーチャーサイズおよびパターンフィーチャーが側方次元ｘおよびｙにおいて繰り返す周期を示す。図１０ａおよび１０ｃ〜１０ｅは、近接パターン化封止材料領域１１７の側面図である。図１０ｂは、領域１１７の遠位表面上の視点からの、近接パターン化封止材料領域１１７の図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１００ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
１０１ サブマウント
１０２ 結合層
１０３ 反射層
１０４ 支持体
１０５ ｐドープ層
１０６ 光発生層
１０７ ｎドープ層
１０８ ｎ側接触パッド
１０９ 封止材料層
１１０ 非パターン化封止材料領域
１１１−１ 第一凹部壁
１１１−２ 第二凹部壁
１１２−１ 第一凹部
１１２−２ 第二凹部
１１３ 近接パターン化封止材料表面
１１４ 発光スタック表面
１１５ 多層スタック
１１６ ｐ側接触層
１１７ 近接パターン化封止材料領域
１１８ 凹部間体積エレメント
１１９−１ 第一凹部開口部
１１９−２ 第二凹部開口部
１２０ 封止材料ブロック
１２１ 封止材料ブロック非パターン化近接表面
１２２ パターン化された型
１２３ パターン化された型表面
１２４ 型突出部
１２５ 第一凹部フィラー層
１２６ 第一凹部フィラー表面過剰分
１２７ カバースリップ
１２８ 近接パターン化封止材料領域厚さ
１２９−１ 第一凹部深さ
１２９−２ 第二凹部深さ
１３０−１ 最大第一凹部深さ
１３０−２ 最大第二凹部深さ
１３１ 補助光伝達層
１３２ ｘ次元フィーチャーサイズ
１３３ ｘ次元周期
１３４ ｙ次元フィーチャーサイズ
１３５ ｙ次元周期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光装置であって、
（ａ）多層スタック：
該多層スタックは、ｎドープ層；光発生層；およびｐドープ層を含み、発光スタック表面を有する；並びに
（ｂ）封止材料層：
該封止材料層は、近接パターン化封止材料領域を含み、および、任意に、パターン化されていない封止材料領域を含み；
該近接パターン化封止材料領域は、
第一凹部セット（該第一凹部セットは、第一凹部フィラーを含む少なくとも１つの第一凹部を含む）；および
任意に、第二凹部セット（該第二凹部セットは、第二凹部フィラーを含む少なくとも１つの第二凹部を含む）；および
前記発光スタック表面上に配置された近接パターン化封止材料表面：
を含み；
（ここにおいて、前記第一凹部セットおよび前記第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有する）；および
前記パターン化されていない封止材料領域は、封止材料を含み、
（ここにおいて、前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；および
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）
：を含む発光装置。
【請求項２】
前記第一凹部フィラーおよび前記第二凹部フィラーの少なくとも１つが、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＧａＰ、および高ＲＩガラスから選択される請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第一凹部フィラーおよび前記第二凹部フィラーの少なくとも１つが０．６０ｇ／ｃｍ３より高く、かつ７．０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つが、硬化Ｂステージ光学材料である請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記硬化Ｂステージ光学材料が細孔をさらに含み、ここにおいて、前記硬化Ｂステージ光学材料が前記硬化Ｂステージ光学材料の体積基準で、少なくとも０．１体積％〜９５体積％の孔隙率を有する請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記光発生層により発生する光であって、反射層に衝突する光の少なくとも５０％を反射させることができる反射層をさらに含み、前記反射層が、前記発光スタック表面から前記多層スタックの反対側に配置されている請求項１記載の発光装置。
【請求項７】
前記多層スタックが、前記発光スタック表面と前記近接パターン化封止材料表面の間に配置された、介在する高屈折率層をさらに含み、前記の介在する高屈折率層が、抽出される光の波長に関して、発光スタック表面の屈折率より０．５以上低い屈折率を有する、請求項１記載の発光装置。
【請求項８】
前記多層スタックが、前記発光スタック表面および前記近接パターン化封止材料表面の間に配置された結合層をさらに含み、前記結合層が１ｎｍから５０ｎｍの間の厚さを有する請求項１記載の発光装置。
【請求項９】
（Ａ）封止材料を含む封止材料ブロックを提供し；
（Ｂ）外部パターン化封止材料表面を有するパターン化封止材料領域を有する光抽出封止材料シートを前記封止材料ブロックの表面上に形成し；
（ここにおいて、前記パターン化封止材料領域を形成する前記工程は：
（ａ）少なくとも１つの第一凹部を含む第一凹部セットを形成し；
（ｂ）前記第一凹部を第一凹部フィラーで満たし；
（ｃ）任意に、第二凹部セットを形成し（該第二凹部セットは少なくとも１つの第二凹部を含む）；および前記第二凹部を第二凹部フィラーで満たすこと：を含み；
前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有し；
前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）；
（Ｃ）前記光抽出封止材料シートを多層スタックに付着させ
（ここにおいて、前記多層スタックは、
ｎドープ層
光発生層；および
ｐドープ層：を含み；
前記多層スタックは発光スタック表面を有し；および
前記外部パターン化封止材料表面は前記発光スタック表面上に配置され；
前記発光スタック表面は平滑表面およびパターン化マルチレベル表面から選択されるトポグラフィーを有し；
前記パターン化マルチレベル表面は、ランダムパターン、周期的パターン、およびその組み合わせから選択されるパターンを有する）；および
Ｄ）任意に、前記封止材料の全部または一部を任意または前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットとの接触から除く：
工程を含む、封入された発光装置の製造方法。
【請求項１０】
第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つが、細孔を含む硬化Ｂステージ光学材料であり、
ここにおいて、前記Ｂステージ光学材料が：
少なくとも５ｎｍであって、かつ５０ｎｍ以下の平均粒子サイズを有するポロゲン粒子を含む硬化性Ｂステージ光学材料を提供し；
前記硬化性Ｂステージ光学材料を硬化させて、硬化したＢ−ｄ光学材料を形成し；および
前記ポロゲン粒子を除去して、細孔をさらに含む硬化したＢステージ光学材料を形成する
（ここにおいて、前記細孔は、少なくとも５ｎｍであって、かつ５０ｎｍ以下の平均細孔サイズを有し；および
前記硬化Ｂステージ光学材料は、前記硬化Ｂステージ光学材料の体積基準で、少なくとも０．１体積％であって、かつ９５体積％以下の孔隙率を有する）
：さらなる工程により形成される請求項９記載の方法。
【請求項１】
発光装置であって、
（ａ）多層スタック：
該多層スタックは、ｎドープ層；光発生層；およびｐドープ層を含み、発光スタック表面を有する；並びに
（ｂ）封止材料層：
該封止材料層は、近接パターン化封止材料領域を含み、および、任意に、パターン化されていない封止材料領域を含み；
該近接パターン化封止材料領域は、
第一凹部セット（該第一凹部セットは、第一凹部フィラーを含む少なくとも１つの第一凹部を含む）；および
任意に、第二凹部セット（該第二凹部セットは、第二凹部フィラーを含む少なくとも１つの第二凹部を含む）；および
前記発光スタック表面上に配置された近接パターン化封止材料表面：
を含み；
（ここにおいて、前記第一凹部セットおよび前記第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有する）；および
前記パターン化されていない封止材料領域は、封止材料を含み、
（ここにおいて、前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；および
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）
：を含む発光装置。
【請求項２】
前記第一凹部フィラーおよび前記第二凹部フィラーの少なくとも１つが、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＧａＰ、および高ＲＩガラスから選択される請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第一凹部フィラーおよび前記第二凹部フィラーの少なくとも１つが０．６０ｇ／ｃｍ３より高く、かつ７．０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つが、硬化Ｂステージ光学材料である請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記硬化Ｂステージ光学材料が細孔をさらに含み、ここにおいて、前記硬化Ｂステージ光学材料が前記硬化Ｂステージ光学材料の体積基準で、少なくとも０．１体積％〜９５体積％の孔隙率を有する請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記光発生層により発生する光であって、反射層に衝突する光の少なくとも５０％を反射させることができる反射層をさらに含み、前記反射層が、前記発光スタック表面から前記多層スタックの反対側に配置されている請求項１記載の発光装置。
【請求項７】
前記多層スタックが、前記発光スタック表面と前記近接パターン化封止材料表面の間に配置された、介在する高屈折率層をさらに含み、前記の介在する高屈折率層が、抽出される光の波長に関して、発光スタック表面の屈折率より０．５以上低い屈折率を有する、請求項１記載の発光装置。
【請求項８】
前記多層スタックが、前記発光スタック表面および前記近接パターン化封止材料表面の間に配置された結合層をさらに含み、前記結合層が１ｎｍから５０ｎｍの間の厚さを有する請求項１記載の発光装置。
【請求項９】
（Ａ）封止材料を含む封止材料ブロックを提供し；
（Ｂ）外部パターン化封止材料表面を有するパターン化封止材料領域を有する光抽出封止材料シートを前記封止材料ブロックの表面上に形成し；
（ここにおいて、前記パターン化封止材料領域を形成する前記工程は：
（ａ）少なくとも１つの第一凹部を含む第一凹部セットを形成し；
（ｂ）前記第一凹部を第一凹部フィラーで満たし；
（ｃ）任意に、第二凹部セットを形成し（該第二凹部セットは少なくとも１つの第二凹部を含む）；および前記第二凹部を第二凹部フィラーで満たすこと：を含み；
前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットの少なくとも１つはパターンを有し：
前記パターンは、ランダムパターン、周期的パターン、またはその組み合わせから選択され、
前記パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも５ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下のフィーチャーサイズを有し；
前記周期的パターンは、少なくとも１つの側方次元において、少なくとも１０ナノメートルであって、かつ５，０００ミクロン以下の周期を有し；
前記第一凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第二凹部は、少なくとも２５ナノメートルであって、かつ１０，０００ミクロン以下の最大凹部深さを有し；
前記第一凹部および前記第二凹部の少なくとも１つは、前記外部パターン化封止材料表面と一致する凹部開口部を有し；
前記第一凹部フィラーは、第二凹部フィラーおよび前記封止材料の少なくとも１つと屈折率が少なくとも０．００１、かつ３．０以下異なり；
前記第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つは少なくとも０．０３ｇ／ｃｍ３、かつ０．６０ｇ／ｃｍ３以下の平均密度を有する）；
（Ｃ）前記光抽出封止材料シートを多層スタックに付着させ
（ここにおいて、前記多層スタックは、
ｎドープ層
光発生層；および
ｐドープ層：を含み；
前記多層スタックは発光スタック表面を有し；および
前記外部パターン化封止材料表面は前記発光スタック表面上に配置され；
前記発光スタック表面は平滑表面およびパターン化マルチレベル表面から選択されるトポグラフィーを有し；
前記パターン化マルチレベル表面は、ランダムパターン、周期的パターン、およびその組み合わせから選択されるパターンを有する）；および
Ｄ）任意に、前記封止材料の全部または一部を任意または前記の第一凹部セットおよび前記の第二凹部セットとの接触から除く：
工程を含む、封入された発光装置の製造方法。
【請求項１０】
第一凹部フィラー、前記第二凹部フィラー、および前記封止材料の少なくとも１つが、細孔を含む硬化Ｂステージ光学材料であり、
ここにおいて、前記Ｂステージ光学材料が：
少なくとも５ｎｍであって、かつ５０ｎｍ以下の平均粒子サイズを有するポロゲン粒子を含む硬化性Ｂステージ光学材料を提供し；
前記硬化性Ｂステージ光学材料を硬化させて、硬化したＢ−ｄ光学材料を形成し；および
前記ポロゲン粒子を除去して、細孔をさらに含む硬化したＢステージ光学材料を形成する
（ここにおいて、前記細孔は、少なくとも５ｎｍであって、かつ５０ｎｍ以下の平均細孔サイズを有し；および
前記硬化Ｂステージ光学材料は、前記硬化Ｂステージ光学材料の体積基準で、少なくとも０．１体積％であって、かつ９５体積％以下の孔隙率を有する）
：さらなる工程により形成される請求項９記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２９４９５６（Ｐ２００７−２９４９５６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−１０４６６０（Ｐ２００７−１０４６６０）
【出願日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（５９０００２０３５）ローム アンド ハース カンパニー (524)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＨＭ ＡＮＤ ＨＡＡＳ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０４６６０（Ｐ２００７−１０４６６０）
【出願日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【出願人】（５９０００２０３５）ローム アンド ハース カンパニー (524)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＨＭ ＡＮＤ ＨＡＡＳ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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