特許 7018511 ＬＥＤアレイための波長変換層パターニング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-02

(45)【発行日】2022-02-10

(54)【発明の名称】ＬＥＤアレイための波長変換層パターニング

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20220203BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20220203BHJP

   F21V 9/32 20180101ALI20220203BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20220203BHJP

【ＦＩ】

G02B5/20

H01L33/50

F21V9/32

F21Y115:10

【請求項の数】 32

(21)【出願番号】P 2020534926

(86)(22)【出願日】2018-12-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-22

(86)【国際出願番号】 US2018066963

(87)【国際公開番号】W WO2019126591

(87)【国際公開日】2019-06-27

【審査請求日】2020-08-19

(31)【優先権主張番号】62/609,440

(32)【優先日】2017-12-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18164362.8

(32)【優先日】2018-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】16/226,616

(32)【優先日】2018-12-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500507009

【氏名又は名称】ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】チャンバレン，ダニエル ラッセル

(72)【発明者】

【氏名】ローリング，エリック マリア

(72)【発明者】

【氏名】ロイトマン，ダニエル ベルナルド

(72)【発明者】

【氏名】シミズ，ケンタロウ

【審査官】岩井 好子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１３４８２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５１２６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５４８９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５３１４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４１７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１１７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４３８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２１８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６４１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１３７３８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１６３０４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０７１７０８７６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７６８５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１２－０１０８５１８（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０８８０２１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

Ｆ２１Ｖ ９／３２

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の：
波長変換層を表面上に堆積させることであって、前記波長変換層は、光開始剤及びバインダー材料を含み、及び
ナノインプリントリソグラフィプロセスを前記波長変換層に適用することによって、前記波長変換層をパターニングすること、を含み、前記ナノインプリントリソグラフィプロセスは、
ナノインプリントモールドを前記波長変換層に適用すること、
前記光開始剤によって吸収された紫外線で前記波長変換層を照射して、前記光開始剤が脱炭酸を起こすように前記波長変換層を硬化させること、及び
前記硬化後に前記ナノインプリントモールドを前記波長変換層から除去すること、
を含む方法であって、ここで、前記光開始剤は光脱炭酸を起こすことができる化合物である、方法。

【請求項2】

前記波長変換層のパターニングが、波長変換ピクセルのアレイを画定する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記アレイ中のピクセルの、幅が１００ミクロン以下、隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下、又は幅が１００ミクロン以下及び隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

発光半導体ダイオードのアレイを波長変換ピクセルの前記アレイと位置合わせすること、及び各波長変換ピクセルを対応する発光半導体ダイオードに取り付けることを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記バインダー材料は、シロキサン材料、ポリシラザン、又はゾルゲル材料のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記光開始剤が塩である、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

脱炭酸された光開始剤が、前記バインダー材料の反応性鎖末端又は架橋性基質の反応を触媒する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

脱炭酸された光開始剤が、前記バインダー材料の縮合重合又は開環重合を触媒する、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記脱炭酸が超塩基を生成する、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

バインダーの硬化後に前記超塩基の蒸発又は熱分解により前記超塩基を除去することを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、
前記バインダー材料は、シロキサン材料、ポリシラザン、又はゾルゲル材料のうち１つ以上を含み、
前記光開始剤は塩であり、
前記波長変換層を硬化することは、前記光開始剤によって吸収された紫外線で前記波長変換層を照射して、前記光開始剤の脱炭酸を引き起こすことを含み、
前記光開始剤の脱炭酸は、超塩基を生成する、方法。

【請求項12】

超塩基が、前記バインダー材料の鎖末端又は架橋可能な基質の反応を触媒する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

超塩基が、前記バインダー材料の縮合重合又は開環重合を触媒する、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記バインダーの硬化後に超塩基の蒸発又は熱分解により超塩基を除去することを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記波長変換層のパターニングが、波長変換ピクセルのアレイを規定する、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

発光半導体ダイオードのアレイを波長変換ピクセルの前記アレイと位置合わせすること、及び各波長変換ピクセルを対応する発光半導体ダイオードに取り付けることを含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記アレイ中のピクセルの、幅が１００ミクロン以下、隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下、又は幅が１００ミクロン以下及び隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下である、請求項１５又は１６に記載の方法。

【請求項18】

以下の：
光開始剤及び硬化性材料を含む層を表面上に堆積させること、
硬化性材料の前記層にナノインプリントモールドを適用して、キャビティを規定する交差する壁を含むメッシュを形成すること、
前記ナノインプリントモールドを適用した後、前記光開始剤によって吸収された紫外線で前記波長変換層を照射して、前記光開始剤の脱炭酸を引き起こして、前記硬化性材料の硬化を開始すること、
前記硬化性材料を硬化させた後、前記ナノインプリントモールドを除去すること、及び
前記ナノインプリントモールドを除去した後、前記キャビティに波長変換材料を堆積させて、波長変換ピクセルのアレイを形成すること、
を含む方法であって、ここで、前記光開始剤は光脱炭酸を起こすことができる化合物である、方法。

【請求項19】

前記アレイ中のピクセルの、幅が１００ミクロン以下、隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下、又は幅が１００ミクロン以下及び隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下である、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

発光半導体ダイオードのアレイを波長変換ピクセルの前記アレイと位置合わせすること、及び各波長変換ピクセルを対応する発光半導体ダイオードに取り付けることを含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記硬化性材料は、シロキサン材料、ポリシラザン、又はゾルゲル材料のうちの１つ以上を含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項22】

前記光開始剤が塩である、請求項１８に記載の方法。

【請求項23】

脱炭酸された光開始剤が、前記硬化性材料の鎖末端又は架橋性基質の反応を触媒する、請求項１８に記載の方法。

【請求項24】

脱炭酸された光開始剤が、前記硬化性材料の縮合重合又は開環重合を触媒する、請求項１８に記載の方法。

【請求項25】

前記脱炭酸が超塩基を生成する、請求項１８に記載の方法。

【請求項26】

前記硬化性材料の硬化後に前記超塩基の蒸発又は熱分解により前記超塩基を除去することを含む、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

請求項１８に記載の方法であって、
前記硬化性材料は、シロキサン材料、ポリシラザン、又はゾルゲル材料のうち１つ以上を含み、
前記光開始剤は塩であり、
前記硬化性材料を硬化することは、前記光開始剤によって吸収された紫外線で前記波長層を照射して、前記光開始剤の脱炭酸を引き起こすことを含み、
前記光開始剤の脱炭酸は、超塩基を生成する、方法。

【請求項28】

超塩基が、前記硬化性材料の鎖末端又は架橋可能な基質の反応を触媒する、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

超塩基が、前記硬化性材料の縮合重合又は開環重合を触媒する、請求項２７に記載の方法。

【請求項30】

前記硬化性材料の硬化後に超塩基の蒸発又は熱分解により超塩基を除去することを含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項31】

発光半導体ダイオードのアレイを波長変換ピクセルの前記アレイと位置合わせすること、及び各波長変換ピクセルを対応する発光半導体ダイオードに取り付けることを含む、請求項２７～３０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項32】

前記アレイ中のピクセルの、幅が１００ミクロン以下、隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下、又は幅が１００ミクロン以下及び隣接するピクセル間の間隔が２０ミクロン以下である、請求項２７～３１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

精密制御照明アプリケーションでは、発光ダイオード（ＬＥＤ）ピクセルシステムの生産と製造が必要になる場合がある。このようなＬＥＤピクセルシステムの製造では、ピクセルのサイズが小さく、システム間のレーンスペースが小さいため、材料を正確に堆積する必要がある。このようなＬＥＤピクセルシステムに使用されるコンポーネントの小型化は、より大きなＬＥＤピクセルシステムには存在しない意図しない影響をもたらす可能性がある。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤ、共振キャビティ発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直キャビティレーザーダイオード（ＶＣＳＥＬ）、及び端面発光レーザーを包含する半導体発光デバイスは、現在利用可能な最も効率的な光源の中のものである。可視スペクトル全域で動作可能な高輝度発光デバイスの製造に現在興味関心のある材料システムには、ＩＩＩ－Ｖ族半導体、ＩＩＩ属窒化物材料とも呼ばれる、特にガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金が含まれる。典型的には、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、又はその他のエピタキシャル技術により、サファイア、炭化ケイ素、ＩＩＩ族窒化物、複合材料、又は他の好適な基板上に、異なる組成及びドーパント濃度の半導体層のスタックをエピタキシャル成長させることによって製造される。スタックは、基板上に形成された、例えば、Ｓｉでドープされた１つ以上のｎ型層、ｎ型層又は複数の層の上に形成された活性領域に１つ以上の発光層、及び活性領域上に形成された、例えば、Ｍｇでドープされた１つ以上のｐ型層を含むことが多い。電気的コンタクトは、ｎ型領域及びｐ型領域に形成される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ＩＩＩ族窒化物デバイスは、多くの場合、反転又はフリップチップデバイスとして形成され、ここで、ｎ及びｐコンタクトの両方が、半導体構造の同じ側に形成され、且つほとんどの光は、半導体構造の接点の反対側から抽出される。

【0004】

概要
サイズが５０～５００ｎｍの、セリウムを含まないＹＡＧシェルに封入された、複数の蛍光体粒子(phosphor grains)及び複数の蛍光体粒子を結合するバインダー材料を含む波長変換層が開示されている。波長変換層は、発光面に取り付けられた５～２０ミクロンの厚さを有する。５～２０ミクロンの厚さを有する波長変換層が発光面に取り付けられている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

図面の簡単な説明
添付の図面と共に例として与えられる以下の説明から、より詳細な理解を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】図１Ａは、３×３ピクセルマトリクスの上面図である。

【図1B】図１Ｂは、１０×１０ピクセルマトリックスの上面図である。

【図1C】図１Ｃは、サファイア基板上の３×３ピクセルマトリクスの図である。

【図1D】図１Ｄは、ＬＥＤアレイの断面図である。

【図1E】図１Eは、発光デバイスの断面図である。

【図1F】図１Ｆは、波長変換層セグメントを生成する方法である。

【図1G】図１Gは、シロキサン化合物の図である。

【図1H】図１Hは、コンバータ材料上のナノインプリントリソグラフィモールドの図である。

【図1I】図１Ｉは、図１Ｈのコンバータ材料上のナノインプリントリソグラフィモールドの中間ステップの図である。

【図1J】図１Ｊは、メッシュの上面図である。

【図1K】図１Ｋは、図１Ｊのメッシュの断面図である。

【図2A】図２Aは、一実施形態における、ＬＥＤデバイス取り付け領域で基板に取り付けられたＬＥＤアレイを有するエレクトロニクスボードの上面図である。

【図2B】図２Bは、回路基板の２つの表面に電子部品が搭載された２チャネル一体型ＬＥＤ照明システムの一実施形態の図である。

【図2C】図２Cは、車両前照灯システムの例である。

【図3】図３は、例示的な照明システムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

詳細な説明
異なる光照明システム及び／又は発光ダイオード（「ＬＥＤ」）の実装の例は、添付の図面を参照して、以下でより完全に説明される。これらの例は相互に排他的ではなく、追加の実装を実現するため、１つの例に見られる特徴は、１つ以上の他の例に見られる特徴と組み合わせることができる。したがって、添付の図面に示される例は、図示のみを目的として提供されており、これらは、決して本開示を限定することを意図していないことが理解されよう。類似の番号は全体を通して類似の要素を指す。

【0008】

本明細書では、第１、第２、第３などの用語を使用して様々な要素を説明することができるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するために使用される場合がある。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連するリストされたアイテムのうち１つ以上のありとあらゆる組み合わせを包含し得る。

【0009】

層、領域、又は基板などの要素が別の要素の「上に（on）」ある又は「上に(onto)」に延在すると呼ばれる場合、それは、他の要素の上に直接あるか、他の要素の上に直接延在していてもよいし、又は介在する要素が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素の「上に直接」ある、又は別の要素「の上に直接」延在すると呼ばれる場合、介在する要素がない可能性がある。要素が別の要素に「接続」又は「結合」されていると呼ばれる場合、それは、他の要素に直接接続又は結合され、及び／又は１つ以上の介在要素を介して他の要素に接続又は結合され得ることが理解されよう。対照的に、要素が別の要素に「直接接続されている」又は「直接結合されている」と呼ばれる場合、要素と他の要素との間に介在要素は存在しない。これらの用語は、図に示される任意の向きに加えて、要素の異なる向きを包含することが意図されていることが理解されよう。

【0010】

「下(below)」、「上（above）」、「上（upper）」、「下(lower)」、「水平（horizontal）」又は「垂直(vertical)」などの相対的な用語は、本明細書では、ある要素、層、又は領域と別の要素との関係を説明するために使用され得る。これらの用語は、図に描かれている向きに加えて、要素の異なる向きを包含することを意図していることが理解されよう。

【0011】

半導体発光デバイス（ＬＥＤ）又は紫外（ＵＶ）又は赤外（ＩＲ）光パワー(optical power)を放出するデバイスなどの光パワー放出デバイスは、現在利用可能な最も効率的な光源の中のものである。これらのデバイス（以下、「ＬＥＤ」）は、発光ダイオード、共振キャビティ発光ダイオード、垂直キャビティレーザーダイオード、端面発光レーザーなどを包含し得る。例えば、それらのコンパクトなサイズと低電力需要のため、ＬＥＤは多くの異なるアプリケーションの魅力的な候補になる可能性がある。例えば、それらは、カメラや携帯電話などのハンドヘルドバッテリー式デバイスの光源（フラッシュライトやカメラフラッシュなど）として使用できる。それらはまた、自動車の照明、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）照明、園芸照明、街路照明、ビデオ用トーチ、一般照明（例えば、家、店、オフィス、スタジオの照明、劇場/舞台照明、建築照明）、拡張現実（ＡＲ）照明、仮想現実（ＶＲ）照明、ディスプレイ用バックライトとして、及びＩＲ分光法などに使用できる。単一のＬＥＤは、白熱光源よりも明るくない光を提供する可能性があるため、マルチジャンクションデバイス又はＬＥＤアレイ（モノリシックＬＥＤアレイ、マイクロＬＥＤアレイなど）は、より高い輝度が必要又は要求されるアプリケーションに使用できる。

【0012】

開示される主題の実施形態によれば、ＬＥＤアレイ（例えば、マイクロＬＥＤアレイ）は、図１Ａ、１Ｂ、及び／又は１Ｃに示されるようなピクセルのアレイを包含し得る。ＬＥＤアレイは、ＬＥＤアレイセグメントの正確な制御を必要とするアプリケーションなど、あらゆるアプリケーションに使用できる。ＬＥＤアレイのピクセルは、個別にアドレス指定できるか、グループ/サブセットでアドレス指定できるか、又はアドレス指定できない場合がある。図１Ａでは、ピクセル１１１を有するＬＥＤアレイ１１０の上面図が示されている。ＬＥＤアレイ１１０の３×３部分の分解図も図１Ａに示されている。３×３部分分解図に示されるように、ＬＥＤアレイ１１０は、約１００μｍ以下（例えば、４０μｍ）の幅ｗ_１を有するピクセル１１１を包含し得る。ピクセル間のレーン１１３は、約２０μｍ以下（例えば、５μｍ）の幅ｗ_２によって分離され得る。レーン１１３は、図１Ｂ及び１Ｃに示され、本明細書でさらに開示されるように、ピクセル間にエアギャップを提供するか、又は他の材料を含有することができる。１つのピクセル１１１の中心から隣接するピクセル１１１の中心までの距離ｄ_１は、約１２０μｍ以下（例えば、４５μｍ）であり得る。本明細書で提供される幅及び距離は単なる例であり、実際の幅及び／又は寸法は変化し得ることが理解されよう。

【0013】

対称マトリックスに配置された長方形のピクセルが図１Ａ、Ｂ及びＣに示されているが、いずれの形状及び配置のピクセルが本明細書に開示された実施形態に適用されてもよいことが理解されよう。例えば、図１ＡのＬＥＤアレイ１１０は、１００×１００マトリクス、１２００×５０マトリクス、対称マトリクス、非対称マトリクス等のようないずれの適用可能な配置で１０，０００を超えるピクセルを包含し得る。本明細書に開示される実施形態を実施するために、ピクセル、マトリクス、及び／又はボードの複数のセットが、いずれの適用可能なフォーマットで配置され得ることもまた理解される。

【0014】

図１Ｂは、例示的なＬＥＤアレイ１０００の断面図を示す。示されるように、ピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０は、分離セクション１０４１及び／又はｎ型コンタクト１０４０がピクセルを互いに分離するように、ＬＥＤアレイ内の３つの異なるピクセルに対応する。一実施形態によれば、ピクセル間の空間は、エアギャップによって占められてもよい。示されるように、ピクセル１０１０は、例えばサファイア基板などのいずれの適用可能な基板上に成長させることができるエピタキシャル層１０１１を含み、これは、エピタキシャル層１０１１から除去することができる。コンタクト１０１５から遠位の成長層の表面は、実質的に平面であってもよく、又はパターン化されていてもよい。ｐ型領域１０１２は、ｐコンタクト１０１７に近接して配置され得る。活性領域１０２１は、ｎ型領域及びｐ型領域１０１２に隣接して配置され得る。あるいは、活性領域１０２１は、半導体層又はｎ型領域とｐ型領域１０１２との間にあり得、且つ、活性領域１０２１が光ビームを放射するように電流を受け取ることができる。ｐコンタクト１０１７は、ＳｉＯ_２層１０１３及び１０１４、ならびにめっき金属層１０１６（例えば、めっき銅）と接触していてもよい。ｎ型コンタクト１０４０は、Ｃｕなどの適用可能な金属を包含することができる。金属層１０１６は、反射性であり得るコンタクト１０１５と接触し得る。

【0015】

特に、図１Ｂに示されるように、ｎ型コンタクト１０４０は、ピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０の間に作成されたトレンチ１１３０に堆積されてもよく、且つ、エピタキシャル層を越えて延在してもよい。分離セクション１０４１は、（図示のように）波長変換層１０５０の全部又は一部を分離し得る。ＬＥＤアレイは、そのような分離セクション１０４１なしで実装され得るか、又は分離セクション１０４１はエアギャップに対応し得ることが理解される。分離セクション１０４１は、ｎ型コンタクト１０４０の延長であり得、その結果、分離セクション１０４１は、ｎ型コンタクト１０４０と同じ材料（例えば、銅）から形成される。あるいは、分離セクション１０４１は、ｎ型コンタクト１０４０とは異なる材料から形成され得る。一実施形態によれば、分離セクション１０４１は、反射性材料を包含し得る。分離セクション１０４１及び／又はｎ型コンタクト１０４０内の材料は、例えば、ｎ型コンタクト１０４０及び／又は分離の堆積を包含する又は可能にするメッシュ構造を適用するなど、いずれの適用可能な方法で堆積され得る。波長変換層１０５０は、図１Ｄの波長変換層２０５と同様の特徴／特性を有することができる。本明細書で述べるように、１つ以上の追加の層が分離セクション１０４１を被覆することがある。そのような層は、反射層、散乱層、吸収層、又はいずれの他の適用可能な層とすることができる。１つ以上のパッシベーション層１０１９は、ｎコンタクト１０４０をエピタキシャル層１０１１から完全に又は部分的に分離することができる。

【0016】

エピタキシャル層１０１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、シリコーンを包含する、励起されたときに光子を放出するためのいずれの適用可能な材料から形成されてもよく、且つ、より具体的には、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むがこれらに限定されないＩＩＩ－Ｖ族半導体、限定されないが、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩーＶＩ半導体、Ｇｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むがこれらに限定されないＩＶ族半導体、それらの混合物又は合金から形成され得る。これらの例示的な半導体は、それらが存在するＬＥＤの典型的な発光波長で、約２．４から約４．１の範囲の屈折率を有し得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を有することができ、ＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を有することができる。ＬＥＤデバイス１２００に結合された接点は、ＡｕＳｎ、ＡｕＧａ、ＡｕＳｉ又はＳＡＣはんだなどのはんだから形成され得る。

【0017】

ｎ型領域は、成長基板上で成長することができ、且つ、例えば、バッファ又は核生成層などの準備層、及び／又は成長基板の除去を容易にするように設計された層を包含する、異なる組成及びドーパント濃度を包含する半導体材料の１つ以上の層を包含し得る。これらの層は、ｎ型であっても意図的にドープされていなくてもよく、又はｐ型デバイス層であってもよい。層は、発光領域が効率的に発光するために望ましい特定の光学的、材料的、又は電気的特性のために設計されてもよい。同様に、ｐ型領域１０１２は、意図的にドープされていない層、又はｎ型層を包含する、異なる組成、厚さ、及びドーパント濃度の複数の層を包含し得る。電流は、（例えば、接点を介して）ｐーｎ接合を通って流れるようにされ得、ピクセルは、少なくとも部分的に材料のバンドギャップエネルギーによって決定される第１の波長の光を生成し得る。ピクセルは、直接発光する場合があるか（例えば、通常の発光又は直接発光LED）、又は放出された光の波長をさらに修正して第２の波長の光を出力するように作用する波長変換層１０５０（例えば、蛍光体変換ＬＥＤ、「ＰＣＬＥＤ」など）に光を放出することができる。

【0018】

図１Ｂは、例示的な配置におけるピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０を有する例示的なＬＥＤアレイ１０００を示すが、ＬＥＤアレイにおけるピクセルは、いくつかの配置のうちのいずれの１つで提供され得ることが理解される。例えば、ピクセルは、フリップチップ構造、垂直注入薄膜（ＶＴＦ）構造、多接合構造、薄膜フリップチップ（ＴＦＦＣ）、横型デバイスなどにある。例えば、横型ＬＥＤピクセルは、フリップチップＬＥＤピクセルに似ているが、電極を基板又はパッケージに直接接続するために上下を逆にすることはできない。ＴＦＦＣもフリップチップＬＥＤピクセルに似ているが、成長基板が除去されている場合がある（支持されない薄膜半導体層を残す）。対照的に、成長基板又は他の基板は、フリップチップＬＥＤの一部として含まれ得る。

【0019】

波長変換層１０５０は、活性領域１０２１によって放出された光の経路にあり得、その結果、活性領域１０２１によって放出された光は、１つ以上の中間層（例えば、フォトニック層）を横断し得る。実施形態によれば、波長変換層１０５０は、ＬＥＤアレイ１０００に存在してもしなくてもよい。波長変換層１０５０は、例えば、１つの波長の光を吸収して異なる波長の光を放出する、透明又は半透明のバインダー又はマトリックス中の蛍光体粒子、又はセラミック蛍光体要素などのいずれの発光材料を包含し得る。波長変換層１０５０の厚さは、ＬＥＤアレイ１０００又は個々のピクセル１０１０、１０２０及び１０３０が配置される、使用される材料又は用途／波長に基づいて決定され得る。例えば、波長変換層１０５０は、約２０μｍ、５０μｍ又は１２００μｍであり得る。波長変換層１０５０は、示されるように、各個々のピクセル上に提供されてもよく、又はＬＥＤアレイ１０００全体の上に配置されてもよい。

【0020】

一次オプティック(primary optic)１０２２は、１つ以上のピクセル１０１０、１０２０、及び／又は１０３０の上(on)又は上に(over)あってもよく、光が活性領域１０１及び／又は波長変換層１０５０から一次オプティックを通過することを可能にし得る。一次オプティックを介した光は、一般にランバート分布パターンに基づいて放射されまする。そのため、一次オプティック１０２２を介して放出される光の光度は、理想的な拡散ラジエーターから観察される場合、入射光の方向と表面法線との間の角度の余弦に正比例する。一次オプティック１０２２の１つ以上の特性を変更して、ランバート分布パターンとは異なる光分布パターンを生成することができることが理解されよう。

【0021】

レンズ１０６５及び導波路１０６２の一方又は両方を包含する二次オプティック(secondary optics)は、ピクセル１０１０、１０２０、及び／又は１０３０を備えることができる。複数のピクセルを有する図１Ｂに示される例に従って二次オプティクスが論じられているが、二次オプティクスは単一のピクセルに提供されてもよいことが理解されるであろう。二次オプティックは、入射光を広げるために（発散オプティック）、又は入射光を平行ビームに集める（コリメートオプティック）ために使用できる。導波路１０６２は、誘電材料、メタライゼーション層などでコーティングされてもよく、且つ、入射光を反射又は方向転換するために提供されてもよい。代替実施形態では、照明システムは、波長変換層１０５０、一次オプティック１０２２、導波路１０６２及びレンズ１０６５のうちの１つ又は以上を包含しなくてもよい。

【0022】

レンズ１０６５は、ＳｉＣ、酸化アルミニウム、ダイヤモンドなど、又はそれらの組み合わせなどであるがこれらに限定されないいずれの適用可能な透明材料から形成することができる。レンズ１０６５は、レンズ１０６５からの出力ビームが効率的に所望の測光仕様を満たすように、レンズ１０６５に入力される光線を修正するために使用されてもよい。さらに、レンズ１０６５は、複数のＬＥＤデバイス１２００Ｂの点灯及び／又は消灯の外観を決定することなどによって、１つ以上の審美的目的を果たすことができる。

【0023】

図１Ｃは、ＬＥＤアレイ１１００の３次元図の断面図を示す。示されるように、ＬＥＤアレイ１１００内のピクセルは、ｎコンタクト１１４０を形成するために充填されるトレンチによって分離され得る。ピクセルは、基板１１１４上に成長させることができ、且つ、ｐコンタクト１１１３、ｐ－ＧａＮ半導体層１１１２、活性領域１１１１、及びｎ－Ｇａｎ半導体層１１１０を包含し得る。この構造は例としてのみ提供されていること、及び１つ以上の半導体又は半導体が含まれていること、及び本明細書で提供される開示を実施するために、１つ又は複数の半導体又は他の適用可能な層を追加、除去、又は部分的に追加又は除去することができることは理解されるであろう。波長変換層１１１７は、半導体層１１１０（又は他の適用可能な層）上に堆積されてもよい。

【0024】

図示のように、パッシベーション層１１１５をトレンチ１１３０内に形成することができ、ｎコンタクト１１４０（例えば、銅コンタクト）をトレンチ１１３０内に堆積することができる。パッシベーション層１１１５は、ｎコンタクト１１４０の少なくとも一部を半導体の１つ以上の層から分離することができる。実装によれば、トレンチ内のｎコンタクト１１４０又は他の適用可能な材料は、ｎコンタクト１１４０又は他の適用可能な材料がピクセル間に完全又は部分的な光学的分離を提供するように、波長変換層１１１７内に延在することができる。

【0025】

図１Ｄは、本明細書に開示される技術に従って製造される例示的なピクセルアレイ１２００を示し、ＧａＮ層１２５０、活性領域１２９０、はんだ１２８０、及びパターンサファイア基板（ＰＳＳ）パターン１２６０を包含する発光デバイス１２７０を包含し得る。波長変換層１２２０は、ピクセル１２７５を作成するために、本明細書に開示されている技術に従って発光デバイス１２７０上に配置されてもよい。

【0026】

光学的アイソレーション材料１２３０は、波長変換層１２２０に適用されてもよい。波長変換層は、パターンサファイア基板（ＰＳＳ）パターン１２６０を介してＧａＮ層１２５０上に取り付けられてもよい。ＧａＮ層１２５０は、活性領域１２９０に結合されるか、又はその上に成長されてもよく、且つ、発光デバイス１２７０は、はんだ１２８０を包含してもよい。光アイソレータ材料１２４０はまた、ＧａＮ層１２５０の側壁に適用されてもよい。

【0027】

一例として、図１Ｄのピクセル１２７５は、図１ｂのピクセル１１１に対応し得る。ピクセル１１１又は１２７５がアクティべートされるとき、ピクセルのそれぞれの活性領域１２９０は、光を生成することができる。光は、波長変換層１２２０を通過し得、波長変換層１２２０の表面から実質的に放出され得る。

【0028】

図１Ｅは、波長変換層１２２０が発光デバイス１２７０上に配置される前の図１Ｄのピクセルアレイのコンポーネントを示す。

【0029】

図１Ｆは、ゾルゲル又はシロキサンバインダーを用いて波長変換層を生成するための方法１４００を示す。ステップ１４１０に示すように、波長変換層を表面上に堆積させることができる。表面は、ガラス支持表面などの支持表面、伸縮性テープなどのテープ、青色テープ、白色テープ、ＵＶテープ、又は波長変換層を保持するように構成された他のいずれの表面などのいずれの適用可能な表面であり得る。表面は、波長変換層材料を保持するための壁を含有することができる。

【0030】

希土類イオンからの活性化を伴う又は伴わない蛍光体粒子などであるがこれらに限定されない複数の光学的に分離する粒子(optically isolating particles)、ホウ酸亜鉛バリウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、立方晶ジルコニア、ダイヤモンド、ガドリウムガリウムガーネット（ＧＧＧ）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、サファイア、酸窒化ケイ素アルミニウム（ＳｉＡｌＯＮ）、炭化ケイ素、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、及びテルル化亜鉛、ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、単結晶窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、又は窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、又は透明、半透明、又は散乱セラミック、光学ガラス、高屈折率ガラス、サファイア、アルミナ、リン化ガリウムなどのＩＩＩ－Ｖ半導体、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、及びテルル化亜鉛などのＩＩ－ＶＩ半導体、ＩＶ族半導体及び化合物、金属酸化物、金属フッ化物、以下： アルミニウム、アンチモン、ヒ素、ビスマス、カルシウム、銅、ガリウム、ゲルマニウム、ランタン、鉛、ニオブ、リン、テルル、タリウム、チタン、タングステン、亜鉛、又はジルコニウム、のいずれかの酸化物、多結晶酸化アルミニウム（透明アルミナ）、酸窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、立方晶ジルコニア（ＣＺ）、ガドリニウムガリウムガーネット（ＧＧＧ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸窒化ケイ素アルミニウム（ＳｉＡｌＯＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、チタン酸ストロンチウム、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、スピネル、ＳｃｈｏｔｔガラスＬａＦＮ２１、ＬａＳＦＮ３５、ＬａＦ２、ＬａＦ３、ＬａＦ１０、ＮＺＫ７、ＮＬＡＦ２１、ＬａＳＦＮ１８、ＳＦ５９、又はＬａＳＦ３、ＯｈａｒａガラスＳＬＡＭ６０又はＳＬＡＨ５１、を包含し得、且つ、窒化物発光材料、ガーネット発光材料、オルトケイ酸塩発光材料、ＳｉａｌＯＮ発光材料、アルミン酸塩発光材料、酸窒化物発光材料、ハロゲン化物発光材料、オキシハロゲン化物発光材料、硫化物発光材料及び／又は酸硫化物発光材料、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛から選択されるコア材料を含む発光量子ドット、を含むことができ、且つ、ＳｒＬｉＡｌ_３Ｎ_４：Ｅｕ（ＩＩ）（ストロンチウム－リチウム－窒化アルミニウム：ユーロピウム（ＩＩ））クラス、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５－ｘＡｌｘＯｘＮ８：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ又はＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：ＥｕなどのＥｕ（ＩＩ）ドープ窒化物蛍光体、又はそれらのいずれの組み合わせ、から選択することができる。

【0031】

波長変換層は、バインダー材料は、シロキサン材料、ゾルゲル材料、又はゾルゲルとシロキサンのハイブリッドの組み合わせのいずれかであるように、バインダー材料、並びにシロキサンと組み合わせたポリシラザン前駆体ポリマーを含んでよい。シロキサン材料及び／又はゾル－ゲル材料は、バインダーとしてあり得る。このような材料は、ＬＥＤピクセルとピクセルアレイの高い光束と温度の要件の下でも機能を維持するように構成できるためである。

【0032】

シロキサン材料は、シロキサンポリマーであり得、ここで、シロキサンは、図１Gに示されるように、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を伴う有機ケイ素化学における官能基である。親シロキサンは、式Ｈ（ＯＳｉＨ_２）_ｎＯＨ及び（ＯＳｉＨ_２）_ｎを有するオリゴマー及びポリマー水素化物を包含し得る。シロキサンはまた、分岐化合物を包含してもよく、その特徴的な特徴は、ケイ素中心の各対が１つの酸素原子によって分離されていることであり得る。シロキサン材料は、リンクされた四面体（「ｓｐ^３のような」）中心に期待される構造を採用する場合がある。ＳｉーＯ結合は１．６４Å（ｖｓ ＳｉーＣ距離 １．９２Å）で、ＳｉーＯーＳｉ角度は１４２．５°で開いている可能性があります。シロキサンは、立体障害が低いため、ＳｉーＯ結合を中心とした回転に対する障壁が低い場合があります。

【0033】

シロキサンバインダーは、水又はメタノールなどの副産物として小分子を失うことによって分子が結合するように、縮合反応を介して形成され得る。あるいは又はさらに、シロキサンバインダーは、ポリマー鎖の末端が反応中心として作用し、さらなる環式モノマーがその環系を開くことにより反応してより長いポリマー鎖を形成できるように、開環重合により形成され得る。縮合反応及び／又は開環重合は、連鎖成長重合の形態と考えることができる。

【0034】

ゾル－ゲルバインダーは、湿式化学技術を使用するゾル－ゲルプロセスを介して作成することができる。そのようなプロセスでは、溶液は、液相と固相の両方を含有するゲル様ネットワークの形成に向かって徐々に進化する可能性がある。加水分解及び重縮合反応を受ける金属アルコキシド及び金属塩化物のような前駆体は、ゾル－ゲルプロセス中に使用されてもよい。溶液（ゾル）はコロイドを含有することができ、コロイド分散液は、液体媒体中に様々な程度で分散された固体粒子を含有する固液及び／又は液／液混合物であってよい。ゾルゲルバインダーは、水又はメタノールなどの副産物として小分子を失うことによって分子が結合するように、縮合反応を介して形成される。ポリシラザン及びポリシラザン－シロキサンハイブリッド材料などの前駆体ポリマーもバインダーとして使用することができる。ポリシルザンは、シラノール（Ｓｉ－ＯＨ）及びアルコール（Ｃ－ＯＨ）と反応性が高く、アンモニア（ＮＨ３）を除去してシロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－）を形成する－ＨＮ－Ｓｉモチーフを含有する前駆体ポリマーである。ポリシラザンベースの前駆体液体は、「スピンオングラス」材料として市販されている。それらは典型的には、ＳｉＯ２誘電体膜をキャストする(cast)のに使用されます。

【0035】

本明細書に開示されるナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）プロセスを容易にするために、波長変換層を結合するバインダーは、急速な硬化及び低い揮発性を経験する必要があるかもしれない。したがって、波長変換層は、光開始剤を含むことができ、光開始剤は、バインダーの硬化プロセスを触媒するために使用することができる。ＮＩＬプロセスを波長変換層に適用して、波長変換層を、発光デバイスに適用できる波長変換層セグメントにセグメント化することができる。図１Ｆに示されるように、ステップ１４２０では、ＮＩＬモールドが波長変換層に適用されてもよい。図１Ｈは、波長変換層１６２０に適用されているＮＩＬモールド１６１０の断面図を示す。示されるように、ＮＩＬモールド１６１０は、波長変換層１６２０がその形状をモールド１６１０の形状に変えるように堆積され得る。モールド１６１０の歯の間の空間は、波長変換層セグメントを離間した発光デバイス上に配置するために必要な間隔に対応し得ることに留意されたい。

【0036】

図１Ｆのステップ１４３０で、波長変換層を硬化させることができる。硬化は、ＵＶ放射又はＵＶ放射と熱硬化との組み合わせを使用して行われ得る。波長変換層のすべて又は一部は、それらのセクションが硬化できるようにＵＶ放射に曝されてもよい。ＵＶ光は、いずれの適用可能な方向から波長変換層上に放出され得、且つモールドが完全に又は部分的に透明である場合、ＮＩＬモールドを通してＵＶ光を適用することができる。

【0037】

ＵＶ光は、硬化を完了するために必要とされる反応を促進するために、触媒の使用を介して迅速な硬化プロセスを生み出すことができる。ＵＶ光は、波長変換層に含まれる光開始剤に放射することができ、光開始剤はＵＶ光と反応することができる。光開始剤は、例えば、光脱炭酸を受けることができる酸との塩基の相互作用により生成される塩であり得る。光開始剤は、酸と塩基が対になって中性種を形成するときに生成される塩化合物であってよい。

【0038】

光開始剤は、ＵＶ光が光開始剤上に放出されるときに光脱炭酸プロセスを受けるように構成されてもよい。有機酸などの光開始剤に含まれる化合物は、光と反応して、二酸化炭素（ＣＯ_２）を失うことにより分解する可能性がある。このような脱炭酸は、光開始剤から酸を効果的に除去することができ、脱炭酸の副産物は、例えば、他の非酸性残留物と共に超塩基であり得る。超塩基は、例えば、１，５－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセ－５－エン（ＤＢＵ）、１，５，７－トリアザビシクロ［４．４．０］デセ－５－エン（ＴＢＤ）であり得る。超塩基は、他の分子を探して過剰な電子をパークし、ゾルゲル又はシロキサンバインダーの反応性連鎖末端又は架橋可能な基質に触媒作用をもたらす可能性があるという特性を持っている可能性がある。

【0039】

超塩基又は他の非酸性残留物は、熱硬化又はポストベーク中に蒸発又はさらなる分解によって波長変換層から除去することができる。

【0040】

図１Ｆのステップ１４４０に示されるように、波長変換層は、硬化プロセス中に成形される波長変換層セグメントを含有し得るので、ナノインプリントモールドは、波長変換層から除去され得る。図１Ｆのステップ１４５０において、波長変換層セグメントは図１Ｅの発光デバイス１２０１のアレイなどの発光デバイスのアレイに取り付けられて、図１Ｄのピクセルアレイ１２００を生成できるようなサイズ及び配置にすることができる。波長変換層を分離して波長変換層セグメントを形成するために分離ステップが必要となる場合があつこと、ソーイング(sawing)、エッチング、レーザーエッチングなどの適用可能なものを包含し得る含み得ることに留意されたい。波長変換層セグメントは、転写テープ、転写基板などを使用することによるなど、いずれの適用可能な転写方法を介して発光デバイスに取り付けることができることにも留意されたい。

【0041】

図１Ｉは、図１Ｉの波長変換層１６２０に適用されているＮＩＬモールド１６１０の断面図の中間ステップを示す。示されるように、波長変換層１６２０は、光変換剤が脱炭酸を経験するように、例えばＵＶ光を介して硬化される部分に波長変換層１６２０が対応するように部分的に形成されてもよい。第２の波長変換層１６３０は、それが脱炭酸を経験し得るように部分的に形成され得る。図示のように、超塩基１６３１の副産物がこの中間ステップに残る場合がある。

【0042】

開示される主題の実装によれば、インクジェット又は類似の印刷機を使用する直接印刷を使用して、波長変換層を発光デバイス上に堆積させることができる。パターンは、フォトリソ又はインプリントリソなどの解放可能な基板上に生成されてもよい。原子層堆積（ＡＬＤ）を使用して、例えばリフトオフを使用して層をパターン化し、望ましくない領域を除去することができる。Ｋａｔｅｅｖａ又は同様のプリンターを使用して、例えば、蛍光体層の下にあるＴｉＯｘ層で各層を印刷できる。特に、そのような直接印刷は、蛍光体粒子が、ノズルを介して利用可能にされるスペースよりも著しく小さいことを必要とする場合がある。したがって、１μｍ以下の蛍光体粒子サイズがそのような堆積に使用されてもよい。

【0043】

開示された主題の実施によれば、図１Ｊは上面図を示し、図１Ｋは、図１Ｄのピクセルアレイを製造するときに図１Ｄの波長変換層１２２０に構造を提供するために生成され得るメッシュ壁１７１５の断面図を示す。図１Ｅの発光デバイス１２７０間の空間に対応する空間を有するキャビティ１７１４を含むことができる。それにより、図１Ｄの波長変換層１２２０を取り付ける前に、キャビティ１７１４が図１Ｅの発光デバイス１２７０と整列するようにメッシュ壁が離間されるようにする。メッシュ壁は、ナノインプリント（ＮＩＬ）リソグラフィプロセス又はコンタクトプリントプロセスを使用して形成できる。ＮＩＬプロセスを使用して、メッシュ壁材料を表面上に堆積させ、ナノインプリントモールドを材料に適用することにより、メッシュ壁を生成することができる。メッシュ壁材料は、熱硬化を使用して又はＵＶ光を使用して硬化され得、ナノインプリントモールドは、メッシュ壁材料から除去され得る。結果として生じるメッシュ壁は、ピクセルアレイ上に堆積されて、図１Ｄの波長変換層１２２０の堆積のための支持体を作成し得る。あるいは、メッシュフィルムは、例えば、犠牲ＰＭＭＡを用いて、又はＵＶ硬化性材料を用いて、生成されたコンタクトプリンティングフォトニックカラムであり得る。

【0044】

図２Ａは、一実施形態における、ＬＥＤデバイス取り付け領域３１８で基板に取り付けられたＬＥＤアレイ４１０を有するエレクトロニクスボードの上面図である。エレクトロニクスボードは、ＬＥＤアレイ４１０と共に、ＬＥＤシステム４００Ａを表す。さらに、電力モジュール３１２は、Ｖｉｎ４９７での電圧入力及びトレース４１８Ｂを介して接続性及び制御モジュール３１６から制御信号を受信すし、且つトレース４１８Ａを介してＬＥＤアレイ４１０に駆動信号を提供する。ＬＥＤアレイ４１０は、電力モジュール３１２からの駆動信号を介してオン及びオフにされる。図２Ａに示される実施形態では、接続性及び制御モジュール３１６は、トレース４１８Ｃを介してセンサーモジュール３１４からセンサー信号を受信する。ＬＥＤアレイ４１０内のピクセルは、図１Ｆで概説されたステップに従って生成されてもよく、１Ｇ～Ｉに関連して本明細書に開示された技術に基づくことができる。

【0045】

図２Ｂは、回路基板４９９の２つの表面に取り付けられた電子部品を備えた２チャネル一体型ＬＥＤ照明システムの一実施形態を示す。図２Ｂに示されるように、ＬＥＤ照明システム４００Ｂは、調光器信号及びＡＣ電力信号を受信するための入力を有する第１の表面４４５Ａと、それに取り付けられたＡＣ／ＤＣコンバータ回路４１２とを包含する。ＬＥＤシステム４００Ｂは、調光器インターフェース回路４１５を備えた第２の表面４４５Ｂ、ＤＣ－ＤＣコンバータ回路４４０Ａ及び４４０Ｂ、マイクロコントローラ４７２を有する接続性及び制御モジュール４１６（この例ではワイヤレスモジュール）、及びそれに取り付けられたＬＥＤアレイ４１０を包含する。ＬＥＤアレイ４１０は、第１のチャネル４１１Ａ及び第２のチャネル４１１Ｂなどの２つの独立したチャネルによって駆動される。代替実施形態では、単一のチャネルを使用して、駆動信号をＬＥＤアレイに提供することができるか、又は任意の数の複数のチャネルを使用して、駆動信号をＬＥＤアレイに提供することができる

【0046】

ＬＥＤアレイ４１０は、２つのグループのＬＥＤデバイスを包含し得る。例示的な実施形態では、グループＡのＬＥＤデバイスは、第１のチャネル４１１Ａに電気的に結合され、グループＢのＬＥＤデバイスは、第２のチャネル４１１Ｂに電気的に結合される。２つのＤＣ－ＤＣコンバータ４４０Ａ及び４４０Ｂのそれぞれは、ＬＥＤアレイ４１０内のＬＥＤ Ａ及びＢのそれぞれのグループを駆動するために、それぞれ単一チャネル４１１Ａ及び４１１Ｂを介してそれぞれの駆動電流を提供し得る。ＬＥＤのグループの１つにあるＬＥＤは、第２のグループのＬＥＤにあるＬＥＤとは異なるカラーポイントを有する光を放出するように構成することができる。ＬＥＤアレイ４１０によって放出された光の複合カラーポイントの制御は、単一のチャネル４１１Ａ及び４１１Ｂをそれぞれ介して、個々のＤＣ ／ ＤＣコンバータ回路４４０Ａ及び４４０Ｂによって適用される電流及び／又はデューティサイクルを制御することによって、範囲内で調整され得る。図２Ｂに示される実施形態は、（図２Ａに記載されるような）センサーモジュールを包含しないが、代替の実施形態は、センサーモジュールを包含し得る。

【0047】

図示されたＬＥＤ照明システム４００Ｂは、ＬＥＤアレイ４１０及びＬＥＤアレイ４１０を動作させるための回路が単一のエレクトロニクスボードに提供される統合システムである。回路基板４９９の同じ表面上のモジュール間の接続は、トレース４３１、４３２、４３３、４３４、及び４３５又はメタライゼーション（図示せず）などの表面又は表面下の相互接続によって、例えば、電圧、電流、及び制御信号をモジュール間で交換するために電気的に結合され得る。回路基板４９９の対向する表面上のモジュール間の接続は、ビア及びメタライゼーション（図示せず）などの基板相互接続を介して電気的に結合されてもよい。本明細書で開示されるように、ＬＥＤアレイ４１０のピクセルは、図１Ｆで概説されるステップに従って生成され得、図１Ｇ～Ｉに関連して本明細書で開示される技術に基づき得る。

【0048】

実施形態によれば、ＬＥＤシステムは、ＬＥＤアレイがドライバ及び制御回路とは別のエレクトロニクスボード上にある場合に提供され得る。他の実施形態によれば、ＬＥＤシステムは、ドライバ回路とは別のエレクトロニクスボード上のエレクトロニクスのいくつかとともにＬＥＤアレイを有することができる。例えば、ＬＥＤシステムは、ＬＥＤアレイとは別のエレクトロニクスボード上に配置された電力変換モジュール及びＬＥＤモジュールを包含し得る。

【0049】

実施形態によれば、ＬＥＤシステムは、マルチチャネルＬＥＤドライバ回路を包含し得る。例えば、ＬＥＤモジュールは、埋め込まれたＬＥＤ較正及び設定データ、及び例えば、ＬＥＤの３つのグループを包含し得る。当業者は、ＬＥＤの任意の数のグループが１つ以上の用途と一致して使用され得ることを認識するであろう。各グループ内の個々のＬＥＤは、直列又は並列に配置されてもよく、異なるカラーポイントを有する光が提供されてもよい。例えば、暖かい白色光は第１のグループのＬＥＤによって提供され得、冷たい白色光は第２のグループのＬＥＤによって提供され得、そしてニュートラルな白色光は第３のグループによって提供され得る。

【0050】

図２Ｃは、データバス（data bus）３０４を包含する車両パワー３０２を包含する例示的な車両ヘッドランプシステム３００を示す。センサーモジュール３０７は、データバス３０４に接続されて、環境条件（例えば、周囲の光条件、温度、時間、雨、霧など）、車両状態（駐車中、移動中、速度、方向）、他の車両の存在／位置、歩行者、物体などに関連するデータを提供し得る。センサーモジュール３０７は、図２Ａのセンサーモジュール３１４と同様又は同じであってもよい。ＡＣ／ＤＣコンバータ３０５は、車両電源３０２に接続され得る。

【0051】

図２Ｃの電力モジュール３１２（ＡＣ／ＤＣコンバータ）は、図２ＢのＡＣ／ＤＣコンバータ４１２と同じ又は同様であり得、車両電力３０２からＡＣ電力を受信し得る。それは、ＡＣ－ＤＣコンバータ４１２について図２Ｂに記載されているように、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することができる。車両ヘッドランプシステム３００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０５、接続性及び制御モジュール３０６、及び／又はセンサモジュール３０７によって、又はこれらに基づいて提供される１つ以上の入力を受け取るアクティブヘッドランプ３３１を包含することができる。一例として、センサーモジュール３０７は、歩行者が十分に照らされないように歩行者の存在を検出することができ、それにより、運転者が歩行者を見る可能性を低減することができる。このようなセンサー入力に基づいて、接続性及び制御モジュール３０６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０５から提供される電力を使用してアクティブヘッドランプ３３１にデータを出力することができ、その結果、出力データは、アクティブヘッドランプ３３１内に含まれるＬＥＤアレイ内のＬＥＤのサブセットをアクティブにする。ＬＥＤアレイ内のＬＥＤのサブセットは、アクティベートされると、センサーモジュール３０７が歩行者の存在を感知した方向に光を放出することができる。歩行者が車両のヘッドランプシステムを包含する車両の経路にもはやないことを確認する更新されたデータをセンサーモジュール２０７が提供した後に、非アクティブ化され得るか、そうでなければそれらの光線方向が変更され得る。アクティブヘッドランプ３３１内のＬＥＤアレイ内のピクセルは、図１Ｆで概説されたステップに従って生成されてもよく、図１Ｇ～Ｉに関連して本明細書で開示された技術に基づいてもよい。

【0052】

図３は、アプリケーションプラットフォーム５６０、ＬＥＤシステム５５２及び５５６、及びオプティック（optics）５５４及び５５８を包含する例示的なシステム５５０を示す。ＬＥＤシステム５５２及び５５６のピクセルは、図１Ｆで概説されたステップに従って生成されてもよく、図１Ｇ～Ｉに関連して本明細書で開示された技法に基づくことができる。ＬＥＤシステム５５２は、矢印５６１ａと５６１ｂとの間に示される光ビーム５６１を生成する。ＬＥＤシステム５５６は、矢印５６２ａと５６２ｂとの間に光ビーム５６２を生成することができる。図３に示す実施形態では、ＬＥＤシステム５５２から放出された光は二次オプティック５５４を通過し、ＬＥＤシステム５５６から放出された光は二次オプティック５５８を通過する。代替実施形態では、光ビーム５６１及び５６２は、いずれの二次オプティックを通過しない。二次オプティックは、１つ以上の光ガイドであり得るか、又はそれをh包含し得る。１つ以上の光ガイドは、縁が照らされていてもよく、又は光ガイドの内部縁を画定する内部開口部を有していてもよい。ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６は、１つ以上の光ガイドの内部開口部に挿入され得、それらは、１つ以上の光ガイドの内縁（内部開口光ガイド）又は外縁（エッジ点灯光ガイド）に光を注入する。ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６のＬＥＤは、光ガイドの一部であるベースの周囲に配置されてもよい。一実装によれば、ベースは熱伝導性であってもよい。一実施態様によれば、ベースは、光ガイドの上に配置される熱放散要素に結合されてもよい。熱放散要素は、ＬＥＤによって生成された熱を熱伝導性ベースを介して受け取り、受け取った熱を放散するように構成することができる。１つ以上の光ガイドは、ＬＥＤシステム５５２及び５５６によって放出された光が所望の方法、例えば、勾配、面取り分布、狭い分布、広い分布、角度分布など、で成形されることを可能にすることができる。

【0053】

例示的な実施形態では、システム５５０は、カメラのフラッシュシステムの携帯電話、屋内の住宅用又は商業用の照明、街路照明などの屋外の照明、自動車、医療デバイス、ＡＲ／ＶＲデバイス、及びロボットデバイスであり得る。図２Ａに示されるＬＥＤシステム４００Ａ及び図２Ｃに示される車両ヘッドランプシステム３００は、例示的な実施形態におけるＬＥＤシステム５５２及び５５６を示す。

【0054】

本明細書で説明するように、アプリケーションプラットフォーム５６０は、ライン５６５又は他の適用可能な入力を介して電力バスを介してＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６に電力を提供することができる。さらに、アプリケーションプラットフォーム５６０は、ＬＥＤシステム５５２及びＬＥＤシステム５５６の動作のためにライン５６５を介して入力信号を提供し得る。その入力は、ユーザー入力／選好、感知された測定値、事前にプログラムされた、又は自律的に決定された出力などに基づくことができる。１つ以上のセンサーは、アプリケーションプラットフォーム５６０のハウジングの内部又は外部であり得る。あるいは、又はさらに、図２ＡのＬＥＤシステム４００に示されるように、各ＬＥＤシステム５５２及び５５６は、それ自身のセンサーモジュール、接続性及び制御モジュール、電源モジュール、ＬＥＤデバイスを包含し得る。

【0055】

実施形態では、アプリケーションプラットフォーム５６０のセンサー及び／又はＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６のセンサは、視覚データ（例えば、ＬＩＤＡＲデータ、ＩＲデータ、カメラを介して収集されたデータなど）、オーディオデータ、距離ベースのデータ、運動データ、環境データなど、又はそれらの組み合わせなどのデータを収集し得る。データは、オブジェクト、個人、車両などの物理的なアイテム又はエンティティに関連している場合がある。例えば、センシング機器は、ＡＤＡＳ／ＡＶベースのアプリケーションのオブジェクト近接データを収集できる。これにより、物理的なアイテム又はエンティティの検出に基づいて、検出とその後のアクションに優先順位を付けることができる。データは、例えば、ＩＲ信号などのＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６による光信号の放出、及び放出された光信号に基づくデータの収集に基づいて収集されてもよい。データは、データ収集のために光信号を発するコンポーネントとは異なるコンポーネントによって収集される場合がある。例を続けると、センシング機器は自動車に配置されてもよく、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）を使用してビームを放射してもよい。１つ以上のセンサは、放出されたビーム又は他のいずれの適用可能な入力に対する応答を感知することができる。

【0056】

例示的な実施形態では、アプリケーションプラットフォーム５６０は自動車を表すことができ、ＬＥＤシステム５５２及びＬＥＤシステム５５６は自動車のヘッドライトを表すことができる。様々な実施形態では、システム５５０は、ＬＥＤを選択的にアクティベートさせて操縦可能な光を提供することができる操縦可能な光ビームを備えた自動車を表すことができる。例えば、ＬＥＤのアレイを使用して、形状又はパターンを定義又は投影するか、道路の選択された部分のみを照明することができる。例示的な実施形態では、ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６内の赤外線カメラ又は検出器ピクセルは、照明を必要とするシーン（道路、横断歩道など）の部分を識別するセンサー（例えば、図２Ａのセンサーモジュール３１４及び図２Ｃの３０７と同様）であってもよい。

【0057】

特徴及び要素は特定の組み合わせで上述されているが、当業者は、各特徴又は要素が単独で、又は他の特徴及び要素との任意の組み合わせで使用され得ることを理解するであろう。さらに、本明細書で説明される方法は、ンピュータ又はプロセッサによる実行のためにコンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェア、又はファームウェアで実装され得る。コンピュータ可読媒体の例には、電子信号（有線又は無線接続を介して送信される）及びコンピュータ可読記憶媒体が含まれる。コンピュータ可読記憶媒体の例には、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、磁気媒体、例えば内蔵ハードディスクやリムーバブルディスク、光磁気メディア、光学メディア、例えばＣＤ－ＲＯＭディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、が含まれるが、これらに限定されない。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図1G】

【図1H】

【図1I】

【図1J】

【図1K】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】