特許 7593560 ナノ構造化された光抽出層を有する発光デバイス

(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】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】ナノ構造化された光抽出層を有する発光デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/58 20100101AFI20241126BHJP

   H01L 33/38 20100101ALI20241126BHJP

   H01L 33/42 20100101ALI20241126BHJP

   H01L 33/62 20100101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01L33/58

H01L33/38

H01L33/42

H01L33/62

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2023560587

(86)(22)【出願日】2022-03-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-19

(86)【国際出願番号】 US2022021484

(87)【国際公開番号】W WO2022212140

(87)【国際公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-11-28

(31)【優先権主張番号】63/168,637

(32)【優先日】2021-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/701,319

(32)【優先日】2022-03-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(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】ロペス，トニー

(72)【発明者】

【氏名】アバス，アイミ

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１４／１２６０１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００７６３５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５１４２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０１７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１６９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体発光デバイスであって、
第１および第２のドープされた半導体層であって、前記第１および第２の半導体層の間の接合部または活性層でキャリア再結合から生じる公称放射真空波長λ_０で光を放射するように配置され、前記第１および第２の半導体層ならびに前記接合部または活性層は、当該半導体発光デバイスの隣接エリアに亘って同一の広がりを持つ、前記第１および第２のドープされた半導体層と、
前記第２の半導体層とは反対側の前記第１の半導体層の第１の表面で前記第１の半導体層と電気接触する１つ以上の電気コンタクトの第１のセットであって、前記第１のセットの各電気コンタクトは、（ｉ）当該半導体発光デバイスの前記隣接エリア内の前記第１の半導体層の前記第１の表面の対応する面積領域に亘って延在する対応する導電層と、（ｉｉ）前記対応する導電層と前記第１の半導体層との間の対応する実質的に透明な誘電体層と、（ｉｉｉ）前記対応する誘電体層を通じる１つ以上の対応する導電性ビアであって、各ビアは、前記対応する導電層と前記第１の半導体層との間の局所化された外接された電気接続を提供する、前記１つ以上の対応する導電性ビアとを含む、複合電気コンタクトである、前記１つ以上の電気コンタクトの第１のセットと、
前記第２の半導体層と電気接触する１つ以上の電気コンタクトの第２のセットと、
前記第１及び第２の半導体層によってサポートされる１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する前記公称放射真空波長λ_０にある光の少なくとも一部分を方向変更して、前記第２の半導体層を通じて当該半導体発光デバイスから出射させるように、前記第１の半導体層の前記第１の表面に或いは前記第１の半導体層とは反対側の前記第２の半導体層の表面に配置される、複数のナノ構造化された光学素子のセットと、を含む、
半導体発光デバイス。

【請求項2】

各複合電気コンタクトは、前記対応する誘電体層と前記第１の半導体層との間にあり、前記第１の半導体層と電気接触する、対応する実質的に透明な電極層をさらに含み、各ビアは、前記対応する導電層と前記対応する電極層との間で電気接続を提供することによって、前記対応する導電層と前記第１の半導体層との間の前記電気接続を提供する、請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項3】

前記１つ以上の電気コンタクトの第１のセットは、複数の独立した複合電気コンタクトを含み、前記第１の半導体層の前記第１の表面の各々の対応する面積領域は、当該半導体発光デバイスの対応する離散的なピクセルエリアを画定するように、当該半導体発光デバイスの全ての他の複合電気コンタクトの外接される面積領域から分離される、離散的な外接される面積領域であり、
前記複数のナノ構造化された光学素子のセットは、前記公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で放射され且つ前記第２の半導体層を通じて当該半導体発光デバイスから出射する光のうち、（ｉ）前記出射する光の少なくとも特定の最小割合がそのピクセルエリアから出射するか、（ｉｉ）前記出射する光の最大でも特定の最大割合が他の異なるピクセルエリアから出射するか、或いは（ｉｉｉ）１つ以上の隣接ピクセルエリアから出射する前記光の割合に対するそのピクセルエリアから出射する前記光の割合のコントラスト比が特定の最小コントラスト比を超えるように、配置される、
請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項4】

前記複数の複合電気コンタクトの各々は、前記対応する誘電体層と前記第１の半導体層との間にあり且つ前記第１の半導体層と電気接触する、対応する実質的に透明な外接された離散的な電極層をさらに含み、前記１つ以上の対応するビアは、前記対応する導電層と前記対応する電極層との間の電気接続を提供することによって、前記対応する導電層と前記第１の半導体層との間の前記電気接続を提供する、請求項３に記載の半導体発光デバイス。

【請求項5】

前記複数の複合電気コンタクトの前記電極層は、隣接する複合電気コンタクトの間の直接的な電気伝導が実質的に防止されるように、電気絶縁材料によって互いから分離される、請求項４に記載の半導体発光デバイス。

【請求項6】

前記複数の複合電気コンタクトの前記導電層は、隣接する複合電気コンタクトの間の直接的な電気伝導が実質的に防止されるように、電気絶縁材料によって互いから分離される、請求項３に記載の半導体発光デバイス。

【請求項7】

前記複数のナノ構造化された光学素子のセットは、前記公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で放射され且つ前記第２の半導体層を通じて当該半導体発光デバイスから出射する光のうち、（ｉ）前記出射する光の少なくとも前記特定の最小割合がそのピクセルエリアから出て、前記特定の最小割合が５０％よりも大きいか、（ｉｉ）前記出射する光の最大でも前記特定の最大割合が他の異なるピクセルエリアから当該半導体発光デバイスを出て、前記特定の最大割合は５０％未満であるか、或いは（ｉｉｉ）１つ以上の隣接エリアから出射する光の前記割合に対するそのピクセルから出射する光の前記割合の前記コントラスト比が前記特定の最小コントラスト比を超え、前記特定の最小コントラスト比は２０：１よりも大きいように、配置される、
請求項３に記載の半導体発光デバイス。

【請求項8】

各ピクセルエリアは、０．１ｍｍ未満である非ゼロの最大横方向寸法を有し、或いは、隣接する複合電気コンタクトの間の非ゼロの分離が、０．１ｍｍ未満である、請求項３に記載の半導体発光デバイス。

【請求項9】

前記複合電気コンタクトに接続される複数の独立した導電性トレースまたはインターコネクトのセットをさらに含み、各複合電気コンタクトは、少なくとも１つの他の複合電気コンタクトに接続される対応するトレースまたはインターコネクトとは異なる前記トレースまたはインターコネクトのうちの単一の対応する１つに接続される、請求項３に記載の半導体発光デバイス。

【請求項10】

各ピクセルエリアは、少なくとも１つの他のピクセルエリアから独立してアドレス指定可能である、請求項９に記載の半導体発光デバイス。

【請求項11】

前記導電性トレースまたはインターコネクトによって前記第１および第２のセットのコンタクトに接続される駆動回路をさらに含み、前記駆動回路は、当該半導体発光デバイスを通じて流れ且つ当該半導体発光デバイスに光を発光させる電気駆動電流を提供するように構成および接続され、前記駆動回路は、（ｉ）前記電気駆動電流の対応する部分が、対応するピクセル電流として１つ以上の対応するピクセルエリアを通じて流れるように、並びに（ｉｉ）各ピクセル電流の大きさが、当該半導体発光デバイスの前記ピクセルエリアの少なくとも１つの他のものの前記対応するピクセル電流の大きさとは異なるように、さらに構成および接続される、請求項９に記載の半導体発光デバイス。

【請求項12】

請求項１１に記載の半導体発光デバイスを使用する方法であって、
（Ａ）ピクセル電流の大きさの第1の特定の空間分布を選択することと、
（Ｂ）前記駆動回路を作動させて、前記ピクセル電流の大きさの前記第1の特定の空間分布を前記半導体発光デバイスの前記ピクセルエリアに提供して、前記半導体発光デバイスに、前記半導体発光デバイスに亘って発光強度の対応する第1の空間分布に従って光を放射させることと、
（Ｃ）前記ピクセル電流の大きさの第1の特定の空間分布とは異なるピクセル電流の大きさの第２の特定の空間分布を選択することと、
（Ｄ）前記駆動回路を作動させて、前記ピクセル電流の大きさの前記第２の特定の空間分布を前記半導体発光デバイスの前記ピクセルエリアに提供して、前記半導体発光デバイスに、発光強度の前記第１の空間分布とは異なる前記半導体発光デバイスに亘る発光強度の対応する第２の空間分布に従って光を放射させることと、を含む、
方法。

【請求項13】

各誘電体層の非ゼロの厚さが、０．１μｍよりも大きい、請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項14】

（ｉ）前記第１および第２の半導体層ならびに接合部または活性層の非ゼロの全厚が、５μｍ未満であるか、或いは、（ｉｉ）前記第１の半導体層の非ゼロの厚さが、１．０μｍ未満である、請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項15】

前記第１および第２の半導体層は、最大で１５の横方向に伝搬する光学モードをサポートする、請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項16】

前記複数のナノ構造化された光学素子のセットは、前記第１の半導体層の前記第１の表面に位置付けられ、各ナノ構造化された光学素子は、前記第１の半導体層内に或いは各複合電気コンタクトの前記対応する誘電体層内に突出する誘電体材料の１つ以上の容積として配置され、前記公称放射真空波長λ_０に対する素子サイズによってならびに素子形状によって特徴付けられ、
前記複数のナノ構造化された光学素子のセットは、前記公称放射真空波長λ_０に対する少なくとも１つの素子間隔によって特徴付けられる素子のアレイとして配置され、
前記素子サイズおよび形状ならびに前記少なくとも１つの素子間隔は、前記第２の半導体層を通じて当該半導体発光デバイスから出射するように前記１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する前記公称放射真空波長λ_０で光の少なくとも一部分の方向変更をもたらす、
請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項17】

前記第１の半導体層とは反対側の前記第２の半導体層の前記表面上の反射防止コーティングであって、反射防止コーティングを欠く類似の表面での反射に対して、その表面に入射する前記公称放射真空波長λ_０での放射される光の反射を減少させるように配置される、反射防止コーティングをさらに含む、請求項１６に記載の半導体発光デバイス。

【請求項18】

前記複数のナノ構造化された光学素子のセットは、前記第１の半導体層とは反対側の前記第２の半導体層の前記表面に位置付けられ、各ナノ構造化された光学素子は、前記第２の半導体層内に或いは前記第２の半導体層のその表面上の誘電体層または媒体内に突出する誘電体材料の１つ以上の容積として配置され、前記公称放射真空波長λ_０に対する素子サイズによって並びに素子形状によって特徴付けられ、
前記複数のナノ構造化された光学素子のセットは、前記公称放射真空波長λ_０に対する少なくとも１つの素子間隔によって特徴付けられる素子のアレイとして配置され、
前記素子サイズおよび形状ならびに前記少なくとも１つの素子間隔は、前記第２の半導体層を通じて前記半導体発光デバイスから出射するように前記１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する前記公称放射真空波長λ_０で光の少なくとも一部分の減少をもたらす、
請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項19】

前記ナノ構造化された光学素子は、０．０５μｍ～０．５μｍの間の素子の高さによって、０．１μｍ～１．０μｍの間の素子の幅によって、または０．１５μｍ～０．５μｍの間の少なくとも１つの素子間隔によって特徴付けられる、請求項１に記載の半導体発光デバイス。

【請求項20】

請求項１～１１または１３～１９のうちのいずれか１項に記載の発光デバイスを作る方法であって、
（Ａ）前記第１および第２の半導体層の間に前記接合部または活性層を有する前記第１および第２の半導体層を形成することと、
（Ｂ）前記１つ以上の電気コンタクトの第１のセットを形成することと、
（Ｃ）前記１つ以上の電気コンタクトの第２のセットを形成することと、
（Ｄ）複数のナノ構造化された光学素子のセットを形成することと、を含む、
方法。

【請求項21】

発光デバイスを作る方法であって、
（Ａ）第１および第２の半導体層の間に接合部または活性層を有する前記第１および第２の半導体層を形成することであって、前記第１および第２のドープされた半導体層は、前記第１および第２の半導体層の間の接合部または活性層でキャリア再結合から生じる公称放射真空波長λ_０で光を放射するように配置され、前記第１および第２の半導体層ならびに前記接合部または活性層は、前記発光デバイスの隣接するエリアに亘って同じ広がりを持つ、形成することと、
（Ｂ）前記第２の半導体層とは反対側の前記第１の半導体層の第１の表面で前記第１の半導体層と電気接触する１つ以上の電気コンタクトの第１のセットを形成することであって、前記第１のセットの各電気コンタクトは、（ｉ）前記発光デバイスの前記隣接する面積領域に亘って延在する対応する導電層と、（ｉｉ）前記対応する導電層と前記第１の半導体層との間の対応する実質的に透明な誘電体層と、（ｉｉｉ）前記対応する誘電体層を通じる１つ以上の対応する導電性ビアとを含み、各ビアは、前記対応する導電層と前記第１の半導体層との間で局所化された外接された電気接続を提供する、形成することと、
（Ｃ）前記第２の半導体層と電気接触する１つ以上のコンタクトの第２のセットを形成することと、
（Ｄ）光の少なくとも一部分を前記第１および第２の半導体層によってサポートされる１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する前記公称放射真空波長λ_０で方向変更して、前記第２の半導体層を通じて前記発光デバイスから出射させるように、前記第１の半導体層の前記第１の表面に或いは前記第１の半導体層とは反対側の前記第２の半導体層の表面に配置される、複数のナノ構造化された光学素子のセットを形成することと、を含む、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の参照）
本出願は、（ｉ）Toni LopezおよびAimi Abassの名前で２０２１年３月３１日に出願された「Light-emitting device with nano-structured light extraction layer」という名称の米国仮出願第６３／１６８，６３７号および（ｉｉ）Toni LopezおよびAimi Abassの名前で２０２２年３月２２日に出願された「Light-emitting device with nano-structured light extraction layer」という名称の米国仮出願第１７／７０１，３１９号の優先権を主張する。これらの出願の両方は、全体が本明細書に記載されているかのように、参照により援用される。

【0002】

（技術分野）
本発明は、概して、発光ダイオードおよび蛍光変換された発光ダイオードに関する。

【背景技術】

【0003】

半導体発光ダイオードおよびレーザダイオード（本明細書では「ＬＥＤ」と総称する）は、現在利用可能な最も効率的な光源の１つである。ＬＥＤの発光スペクトルは、典型的には、デバイスの構造によって並びにＬＥＤが構成される半導体材料の組成によって決定される波長で単一の狭いピークを示す。デバイス構造および材料系の適切な選択により、ＬＥＤは、紫外線波長、可視波長、または赤外線波長で動作するように設計されることがある。

【0004】

ＬＥＤは、ＬＥＤによって放射された光を吸収し、それに応じて、異なる、典型的には、より長い波長の光を放射する、１つ以上の波長変換材料（本明細書では概して「蛍光体(phosphors)」と呼ぶ）と組み合わされることがある。そのような蛍光体変換ＬＥＤ（「ｐｃＬＥＤ」）について、蛍光体によって吸収されるＬＥＤによって放射される光の割合は、ＬＥＤによって放射される光の光路中の蛍光体材料の量、例えば、ＬＥＤの上またはＬＥＤの周囲に配置される蛍光体層中の蛍光体材料の濃度および層の厚さに依存する。

【0005】

蛍光体変換ＬＥＤは、ＬＥＤによって放射される光の全てが１つ以上の蛍光体によって吸収されるように設計されることがあり、その場合、ｐｃＬＥＤからの発光は、完全に蛍光体からである。そのような場合において、蛍光体は、例えば、ＬＥＤによって直接的に効率的に生成されない狭いスペクトル領域内の光を放射するように選択されることがある。

【0006】

代替的に、ｐｃＬＥＤは、ＬＥＤによって放射される光の一部のみが蛍光体によって吸収されるように設計されることがあり、その場合、ｐｃＬＥＤからの発光は、ＬＥＤによって放射される光と蛍光体によって放射される光との混合物である。ＬＥＤ、蛍光体、および蛍光体組成物の適切な選択によって、そのようなｐｃＬＥＤは、例えば、所望の色温度および所望の演色特性を有する白色光を放射するように設計されることがある。

【0007】

複数のＬＥＤまたはｐｃＬＥＤを単一の基板上に一緒に形成して、アレイを形成することができる。そのようなアレイは、例えば、スマートフォンおよびスマートウォッチ、コンピュータまたはビデオディスプレイ、拡張現実または仮想現実ディスプレイ、またはサイネージにおいて利用されるもののような、能動照明ディスプレイを形成するために、或いは、例えば、自動車ヘッドライト、カメラフラッシュソース、またはフラッシュライト（すなわち、トーチ）において利用されるもののような、適応照明ソースを形成するために、利用されることができる。１ミリメートル当たり１つまたは幾つかのまたは多くの個別のデバイス（例えば、約１ミリメートル、数百ミクロン、または１００ミクロン未満のデバイスピッチ、および１００ミクロン未満または数十ミクロン以下の隣接デバイス間の間隔）を有するアレイは、典型的には、ｍｉｎｉＬＥＤアレイまたはｍｉｃｒｏＬＥＤアレイ（代替的に、μＬＥＤアレイ）と呼ばれる。そのようなｍｉｎｉＬＥＤアレイまたはｍｉｃｒｏＬＥＤアレイは、多くの場合、上述のような蛍光体コンバータも含むことができ、そのようなアレイをｐｃ－ｍｉｎｉＬＥＤアレイまたはｐｃ－ｍｉｃｒｏＬＥＤアレイと呼ぶことができる。

【発明の概要】

【0008】

本発明の半導体発光デバイスは、第１および第２のドープされた半導体層の間に接合部または活性層を有する第１および第２のドープされた半導体層と、電気コンタクトの第１および第２のセットと、複数のナノ構造化された光学素子のセットとを含む。第１および第２のドープされた半導体層は、公称放射真空波長λ_０で光を放射するように配置される。その発光は、第１および第２の半導体層の間の接合部または活性層でのキャリア再結合(carrier recombination)から生じる。第１および第２の半導体層ならびに接合部または活性層は、デバイスの隣接するエリアに亘って同一の広がりを持つ。１つ以上の電気コンタクトの第１のセットは、第２の半導体層とは反対側の第１の半導体層の表面で第１の半導体層と電気的に接触する。１つ以上の電気コンタクトの第２のセットは、第２の半導体層と電気的に接触する。第１のセットの各電気コンタクトは、（ｉ）デバイスの隣接するエリア内の第１の半導体層の第１の表面の対応する面積領域(areal region)に亘って延在する対応する導電層と、（ｉｉ）対応する導電層と第１の半導体層との間の対応する実質的に透明な誘電体層と、（ｉｉｉ）対応する誘電体層を通じる１つ以上の対応する導電性ビアとを含み、各ビアは、対応する導電層と第１の半導体層との間に局所的かつ外接的な電気接続を提供する、複合電気コンタクトである。複数のナノ構造化された光学素子のセットは、第１の半導体層の第１の表面に或いは第１の半導体層とは反対側の第２の半導体層の表面に配置される。ナノ構造化された光学素子のセットの配置は、第２の半導体層を通じてデバイスから出射するように、第１および第２の半導体層によってサポートされる１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する（公称放射真空波長λ_０にある）光の少なくとも一部分の方向変更をもたらす。

【0009】

本発明の発光デバイスの１つ以上の電気コンタクトの第１のセットは、複数の独立した複合電気コンタクトを含むことができる。第１の半導体層の第１の表面の各対応する面積領域は、発光デバイスの対応する離散的なピクセルエリアを画定するように、デバイスの全ての他の複合コンタクトの外接する面積領域から分離された離散的な外接する面積領域であることができる。複数のナノ構造化された光学素子のセットは、公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で発光され且つ第２の半導体層を通じてデバイスから出社する光のうち、（ｉ）出射光の少なくとも特定の最小割合がそのピクセルエリアから出射するように、（ｉｉ）最大でも出射光の特定の最大割合が他の異なるピクセルエリアから出射するように、或いは（ｉｉｉ）１つ以上の隣接するピクセルエリアから出射する光の割合に対するそのピクセルエリアから出射する光の割合のコントラスト比が特定の最小のコントラスト比を超えるように、配置されることができる。

【0010】

本発明の発光デバイスは、導電性トレースまたはインターコネクトによって第１および第２のセットのコンタクトに接続された駆動回路をさらに含むことができる。駆動回路は、デバイスを通じて流れ且つデバイスに光を放射させる、電気駆動電流を提供し、電気駆動電流の対応する部分は、対応するピクセル電流としてデバイスの１つ以上のピクセルエリアを通じて流れる。各ピクセル電流の大きさは、少なくとも１つの他のピクセル電流の大きさと異なることができ、或いは任意の他のピクセル電流の大きさと異なることができる。駆動回路は、デバイスの対応するピクセルエリアに提供されるピクセル電流の大きさのデバイスに亘る１つ以上の特定の空間分布を提供することができる。そのような例において、発光強度の空間分布は、デバイスに亘るピクセルエリアの配置、および駆動回路によって提供されるピクセル電流の大きさのピクセルエリア間の特定の分布に従ってデバイスに亘って変化する。

【0011】

ＬＥＤ、ｐｃＬＥＤ、ｍｉｎｉＬＥＤアレイ、ｐｃ－ｍｉｎｉＬＥＤアレイ、ｍｉｃｒｏＬＥＤアレイ、およびｐｃ－ｍｉｃｒｏＬＥＤアレイに関する目的および利点は、図面に図示され且つ以下の記述または添付の特許請求の範囲に開示される例を参照した後に、明らかになることがある。

【0012】

この要約は、発明を実施するための形態において以下にさらに記載する簡略化された形式で概念の選択を導入するために提供される。この要約は、特許請求される主題事項の鍵となる構成または必須の構成を特定することを意図せず、特許請求される主題事項の範囲を決定する際の助けとして使用されることを意図しない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】例示的なｐｃＬＥＤの概略断面図を示す。

【0014】

【図2A】ｐｃＬＥＤの例示的アレイの断面図を示す。

【図2B】ｐｃＬＥＤの例示的アレイの頂面概略図を示す。

【0015】

【図3A】導波路および投影レンズに対して配置されたｐｃＬＥＤの例示的なアレイの概略断面図を示す。

【図3B】図３Ａの構成と類似の構成を示すが、導波路はない。

【0016】

【図4A】例示的なｍｉｎｉＬＥＤまたはｍｉｃｒｏＬＥＤアレイの頂面概略図およびアレイの３×３のＬＥＤの拡大部分を示す。

【図4B】基板上にモノリシックに形成された例示的なｐｃ－ｍｉｎｉＬＥＤアレイまたはｐｃ－ｍｉｃｒｏＬＥＤアレイの幾つかのＬＥＤの斜視図を示す。

【図4C】モノリシックダイおよび基板上の多色蛍光体変換ＬＥＤの密に詰め込まれたアレイの一例の側断面概略図である。

【0017】

【図5A】各ディスプレイピクセルが、赤色、緑色、または青色蛍光体変換ＬＥＤピクセルである、例示的なＬＥＤディスプレイの一部分の概略頂面図である。

【図5B】各ディスプレイピクセルが、制御回路バックプレーンに接合される単一のダイ上に集積された複数の蛍光体変換ＬＥＤピクセル（赤色、緑色、および青色）を含む、例示的なＬＥＤディスプレイの一部分の概略頂面図である。

【0018】

【図6A】ｐｃＬＥＤのアレイが実装されることがある例示的な電子回路基板を示す概略頂面図である。

【図6B】図６Ａの電子回路基板上に実装されたｐｃＬＥＤの例示的なアレイを同様に示す。

【0019】

【図7】半導体層構造の一部分を通じるエッチングされたトレンチによって画素化された発光デバイスの従来の配置の例の概略断面図を示す。太い矢印は、中央の発光デバイスからの様々な可能な光伝搬経路を示す。

【0020】

【図8A】各発光デバイスが、独立した電気コンタクトおよびナノ構造化された光学素子のセットを使用して画素化される隣接する半導体層構造を有する本発明の発光デバイスの例の概略断面図を示す。太い矢印は、中央の発光デバイスからの様々なより可能性の高い光伝搬経路を示し、より細い矢印は、中央の発光デバイスからの様々なより可能性の低い光伝搬経路を示す。ナノ構造化された光学素子は、半導体層構造と電気コンタクトとの間にある。

【図8B】各発光デバイスが、独立した電気コンタクトおよびナノ構造化された光学素子のセットを使用して画素化される隣接する半導体層構造を有する本発明の発光デバイスの例の概略断面図を示す。太い矢印は、中央の発光デバイスからの様々なより可能性の高い光伝搬経路を示し、より細い矢印は、中央の発光デバイスからの様々なより可能性の低い光伝搬経路を示す。ナノ構造化された光学素子は、発光素子の出射面にある。

【0021】

【図9A】ナノ構造化された光学素子のセットの一例の拡大概略図であり、図示の特定の例は、六角形のグリッド配置にある円筒形素子を含む。

【図9B】個々のナノ構造化された光学素子の異なる例を概略的に示す。

【図9C】個々のナノ構造化された光学素子の異なる例を概略的に示す。

【図9D】個々のナノ構造化された光学素子の異なる例を概略的に示す。

【図9E】個々のナノ構造化された光学素子の異なる例を概略的に示す。

【0022】

【図10A】従来の発光デバイスの厚さと比較して異なる厚さの２つの例示的な本発明の発光デバイスについての、計算された抽出効率、パーセル因子、およびそれらの生成物のプロットである。

【図10B】従来の発光デバイスの厚さと比較して異なる厚さの２つの例示的な本発明の発光デバイスについての、計算された抽出効率、パーセル因子、およびそれらの生成物のプロットである。

【図10C】従来の発光デバイスの厚さと比較して異なる厚さの２つの例示的な本発明の発光デバイスについての、計算された抽出効率、パーセル因子、およびそれらの生成物のプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図示の例は、概略的にのみ示されており、全ての構成(features)は、完全な詳細において或いは適切な比率において示されないことがある。明確にするために、特定の構成または構造は、他のものと比較して誇張または縮小されることがあり、或いは全体的に省略されることがある。図面は、縮尺通りであると明示的に示されない限り、縮尺通りであるとみなされてはならない。例えば、個々のＬＥＤは、それらの横方向の広がりに対して或いは基板または蛍光体の厚さに対して、それらの垂直方向の寸法または層の厚さにおいて誇張されることがある。「垂直(vertical)」方向および「横(lateral)」方向は、基板または層構造に対してのみ定義され、「垂直」は、基板または層に対して垂直であり、「横」は、それらに対して平行である。それらは、空間において或いは如何なる周囲構造に対して如何なる絶対的な方向を示さない。「横断(transverse)」は、光の伝搬方向に対してのみ定義され、よって、横方向に伝搬する光については、垂直または横のいずれかであることができる。第１の構造または層が別のものの「上」にあるとして記載されるとき、それは１つ以上の介在構造または層を伴うまたは伴わない構成(arrangements)を包含することに留意のこと。別のものの「上に直接」あると記載される１つの構造または層は、介在層または構造がないことを示す。特に他のことが示されない限り、如何なるグラフまたはプロットの如何なる単位または尺度も任意である。図示の例は、本開示または添付の特許請求の範囲の範囲を限定するものと解釈されてはならない。

【0024】

以下の詳細な記述は、図面を参照して読まれるべきである。図面において、同一の参照番号は、異なる図面全体に亘って、同様の要素を指す。必ずしも縮尺通りでない図面は、選択的な例を示しており、本発明の範囲を限定することを意図しない。詳細な記述は、限定のためにではなく、一例として、本発明の原理を記載する。

【0025】

図１は、本明細書では共に「ＬＥＤ」または「半導体ＬＥＤ」と考えられる、基板１０４上に配置された半導体ダイオード構造１０２と、半導体ＬＥＤ上に配置された波長変換構造(wavelength converting structure)（例えば、蛍光体層）１０６とを含む、個々のｐｃＬＥＤ１００の例を示す。半導体ダイオード構造１０２は、典型的には、ｎ型層とｐ型層との間に配置された活性領域を含む。ダイオード構造１０２に亘る適切な順方向バイアスの印加は、活性領域からの光の放射をもたらす。放射される光の波長は、活性領域の組成および構造によって決定される。

【0026】

ＬＥＤは、例えば、青色、紫色、または紫外線を放射するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤであってよい。任意の他の適切な材料系から形成され、任意の他の適切な波長の光を放射するＬＥＤも、使用されてよい。適切な材料系は、例えば、様々なＩＩＩ族窒化物材料、様々なＩＩＩ族リン化物材料、様々なＩＩＩ族ヒ化物材料、および様々なＩＩ－ＶＩ族材料を含むことがある。

【0027】

任意の適切な蛍光体材料は、ｐｃＬＥＤからの所望の光学出力に依存して、波長変換構造１０６のために使用されてよく、或いは波長変換構造１０６に組み込まれてよい。

【0028】

図２Ａ～図２Ｂは、それぞれ、基板２０４上に配置された、各々が蛍光体ピクセル１０６を含む、ｐｃＬＥＤ１００のアレイ２００の断面図および頂面図を示す。そのようなアレイは、任意の適切な方法で配置された任意の適切な数のｐｃＬＥＤを含むことがある。図示の例において、アレイは、共有基板上にモノリシックに形成されたように示されているが、代替的に、ｐｃＬＥＤのアレイは、別個の個々のｐｃＬＥＤから形成されてよい。基板２０４は、任意に、ＬＥＤを駆動するための電気トレースまたはインターコネクト(相互接続)、またはＣＭＯＳもしくは他の回路構成を含んでよく、任意の適切な材料から形成されてよい。

【0029】

個々のｐｃＬＥＤ１００は、任意に、蛍光体層に隣接して配置されるか或いは蛍光体層上に配置されるレンズまたは他の光学素子を組み込んでよく、或いはそのようなレンズまたは他の光学素子との組み合わせにおいて配置されてよい。そのような光学素子は、図には示されていないが、「一次光学素子」と呼ばれることがある。加えて、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、（例えば、電子回路基板上に実装される）ｐｃＬＥＤアレイ２００は、意図される用途において使用するために、導波路、レンズ、またはそれらの両方のような、二次光学素子との組み合わせにおいて配置されてよい。図３Ａにおいて、アレイ２００の各ｐｃＬＥＤ１００によって放射される光は、対応する導波路１９２によって集められ、投影レンズ２９４に向けられる。投影レンズ２９４は、例えば、フレネルレンズであってよい。この構成は、例えば、自動車ヘッドライトにおける使用に適している。図３Ｂにおいて、アレイ２００のｐｃＬＥＤによって放射される光は、介在導波路を使用することなく、投影レンズ２９４によって直接集められる。この配置は、ｐｃＬＥＤが互いに十分に近く離間することができるときに特に適することがあり、自動車ヘッドライト並びにカメラフラッシュ用途においても使用されることがある。ｍｉｎｉＬＥＤまたはｍｉｃｒｏＬＥＤディスプレイ用途は、例えば、図３Ａおよび図３Ｂに示すものに類似する光学配置を使用することがある。一般に、光学素子の任意の適切な配置は、所望の用途に依存して、本明細書に記載するｐｃＬＥＤとの組み合わせにおいて使用されてよい。

【0030】

図２Ａおよび図２Ｂは、９個のｐｃＬＥＤの３×３アレイを示すが、そのようなアレイは、例えば、図４Ａに概略的に示すように、１０^１、１０^２、１０^３、１０^４またはそれよりも多くのオーダでＬＥＤを含むことがある。個々のＬＥＤ１００（すなわち、ピクセル）は、アレイ２００の平面において幅ｗ１（例えば、側面の長さ）、例えば、１ミリメートル（ｍｍ）以下、５００ミクロン以下、１００ミクロン以下、または５０ミクロン以下を有してよい。アレイ２００内のＬＥＤ１００は、例えば、数１００ミクロン、１００ミクロン以下、５０ミクロン以下、２０ミクロン以下、１０ミクロン以下、または５ミクロン以下の、アレイ２００の平面における幅ｗ２を有する、ストリート、レーン、またはトレンチ２３０によって互いから離間されてよい。ピクセルピッチＤ１は、ｗ１とｗ２との和である。図示の例は、対称な行列(マトリクス)において配置された矩形ピクセルを示すが、ピクセルおよびアレイは、対称であろうが、非対称であろうが、任意の適切な形状または配置を有してよい。ＬＥＤの複数の別個のアレイは、より大きな組み合わされたアレイまたはディスプレイを形成するために、任意の適用可能なフォーマットにおいて任意の適切な構成において組み合わされることができる。

【0031】

約０．１０ミリメートルミクロン以下のアレイの平面における寸法ｗ１（例えば、側面の長さ）を有するＬＥＤが、典型的には、ｍｉｃｒｏＬＥＤと呼ばれ、そのようなｍｉｃｒｏＬＥＤのアレイは、ｍｉｃｒｏＬＥＤアレイと呼ばれることがある。約０．１０ミリメートル～約１．０ミリメートルの間のアレイの平面における寸法ｗ１（例えば、側面の長さ）を有するＬＥＤが、典型的には、ｍｉｎｉＬＥＤと呼ばれ、そのようなｍｉｎｉＬＥＤのアレイは、ｍｉｎｉＬＥＤアレイと呼ばれることがある。

【0032】

ＬＥＤ、ｍｉｎｉＬＥＤ、もしくはｍｉｃｒｏＬＥＤのアレイ、またはそのようなアレイの部分は、個々のＬＥＤピクセルがトレンチおよび／または絶縁材料によって互いから電気的に絶縁される、セグメント化されたモノリシック構造として形成されることがある。図４Ｂは、そのようなセグメント化されたモノリシックＬＥＤアレイ２００の例の斜視図を示す。このアレイ内のピクセル（すなわち、個々の半導体ＬＥＤデバイス１０２）は、ｎコンタクト２３４(ｎ接点)を形成するように充填されるトレンチ２３０によって分離される。モノリシック構造は、基板２０４上に成長または配置される。各ピクセルは、ｐコンタクト２３６(ｐ接点)、ｐ－ＧａＮ半導体層１０２ｂ、活性領域１０２ａ、およびｎ－ＧａＮ半導体層１０２ｃを含み、層１０２ａ／１０２ｂ／１０２ｃは、半導体ＬＥＤ１０２を集合的に形成する。波長コンバータ材料１０６が、半導体層１０２ｃ（または他の適用可能な介在層）上に堆積されてよい。パッシベーション層２３２が、ｎコンタクト２３４の少なくとも一部分を半導体の１つ以上の層から分離するために、トレンチ２３０内に形成されてよい。ｎコンタクト２３４、トレンチ２３０内の他の材料、またはトレンチ２３０内の材料とは異なる材料は、コンバータ材料１０６内に延在して、ピクセル間に完全なまたは部分的な光分離バリア２２０を形成してよい。

【0033】

図４Ｃは、モノリシックダイおよび基板２０４上の、多色の蛍光体変換されたＬＥＤ１００の最密(close packed)アレイ２００の概略断面図である。側面図は、金属インターコネクト２３９（例えば、銅マイクロピラーに取り付けられた金－金インターコネクトまたは半田）および金属インターコネクト２３８を通じて基板２０４に取り付けられたＧａＮ ＬＥＤ１０２を示す。蛍光体ピクセル１０６は、対応するＧａＮ ＬＥＤピクセル１０２上にまたは対応するＧａＮ ＬＥＤピクセル１０２を覆って配置される。半導体ＬＥＤピクセル１０２または蛍光体ピクセル１０６（しばしば両方）は、光学絶縁バリア２２０を形成するように、反射ミラーまたは拡散散乱層でそれらの側面上をコーティングされてよい。この例において、各蛍光体ピクセル１０６は、３つの異なる色、例えば、赤色蛍光体ピクセル１０６Ｒ、緑色蛍光体ピクセル１０６Ｇ、および青色蛍光体ピクセル１０６Ｂ（依然として一般的にまたは集合的に蛍光体ピクセル１０６と呼ぶ）のうちの１つである。そのような構成は、カラーディスプレイとしてのＬＥＤアレイ２００の使用を可能にすることができる。

【0034】

ＬＥＤアレイ内の個々のＬＥＤ（ピクセル）は、個々にアドレス指定可能であってよく、アレイ内のピクセルのグループまたはサブセットの部分としてアドレス指定可能であってよく、或いはアドレス指定可能でなくてよい。よって、発光ピクセルアレイは、光分布の微細粒強度、空間的、および時間的制御を必要とする、或いはそれらから利益を受ける、任意の用途に有用である。これらの用途は、ピクセルブロックまたは個々のピクセルから放射された光の正確な特別なパターン化が含み、幾つかの例では、ディスプレイデバイスとしての画像の形成を含むが、これらに限定されない。用途に依存して、放射された光は、スペクトル的に別個であってよく、経時的に適応的であってよく、且つ／或いは環境的に応答的であってよい。発光ピクセルアレイは、様々な強度、空間、または時間パターンで予めプログラムされた光分布を提供してよい。放射された光は、少なくとも部分的に、受信したセンサデータに基づいてよく、光無線通信のために使用されてよい。関連するエレクトロニクスおよび光学系は、ピクセル、ピクセルブロック、またはデバイスレベルで別個(distinct)であってよい。

【0035】

図５Ａおよび図５Ｂは、ディスプレイ用途において使用されるＬＥＤアレイ２００の例であり、ＬＥＤディスプレイは、複数のディスプレイピクセルを含む。（例えば、図５Ａにおけるような）幾つかの例において、各ディスプレイピクセルは、単一の半導体ＬＥＤピクセル１０２と、単色（赤色、緑色、または青色）の対応する蛍光体ピクセル１０６Ｒ、１０６Ｇ、または１０６Ｂとを含む。各ディスプレイピクセルは、３つの色のうちの１つのみを提供する。（例えば、図５Ｂにおけるような）幾つかの例において、各ディスプレイピクセルは、複数の半導体ＬＥＤピクセル１０２と、複数の色の複数の対応する蛍光体ピクセル１０６とを含む。図示の例において、各ディスプレイピクセルは、半導体ピクセル１０２の３×３アレイを含み、それらのＬＥＤピクセルのうちの３つは、赤色蛍光体ピクセル１０６Ｒを有し、３つは、緑色蛍光体ピクセル１０６Ｇを有し、３つは、青色蛍光体ピクセル１０６Ｂを有する。従って、各ディスプレイピクセルは、任意の所望の色の組み合わせを生成することができる。図示の例において、異なる着色蛍光体ピクセル１０６の空間配置は、ディスプレイピクセル間で異なり、幾つかの例（図示せず）において、各ディスプレイピクセルは、異なる着色蛍光体ピクセル１０６の同じ配置を有することができる。

【0036】

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ｐｃＬＥＤアレイ２００は、電力および制御モジュール３０２、センサモジュール３０４、およびＬＥＤ取り付け領域３０６を含む、電子回路基板３００上に取り付けられる(実装される)ことがある。電力および制御モジュール３０２は、外部ソースから電力および制御信号を受信し、センサモジュール３０４からの信号を受信し、それらに基づいて、電力および制御モジュール３０２は、ＬＥＤの動作を制御する。センサモジュール３０４は、任意の適切なセンサからの信号、例えば、温度センサまたは光センサから信号を受信することがある。代替的に、ｐｃＬＥＤアレイ２００は、電力モジュールおよび制御モジュール並びにセンサモジュールとは別のボード（図示せず）上に取り付けられることがある。

【0037】

（上記で示したものの一部を含む）多くの以前の例では、複数の個々のＬＥＤデバイス１０２が、（例えば、図７におけるように）トレンチによって分離されたメサ状構造を形成するトレンチをエッチングすることによって、共通の層状半導体構造上にモノリシックに形成される。各メサは、別個のＬＥＤデバイスまたはピクセル１０２を形成し、トレンチは、ドープされた半導体層のうちの少なくとも１つ（時には両方）およびそれらの間の接合部(junction)または活性層を貫通じて延在する。図７の例において、トレンチは、ｐ型半導体層１０２ｂおよび活性層１０２ａを完全に貫通して延在するが、ｎ型半導体層１０２ｃを部分的に貫通して延在するだけである。この一般的な構成において、部分的にエッチングされた層１０２ｃは、複数のＬＥＤデバイス１０２を、モノリシックに集積されたアレイ２００内に一緒に保持する。駆動電流は、対応するピクセル１０２が独立してアドレス指定可能であるように、周囲のトレンチ壁によって横方向に閉じ込められて、他のメサから独立して各メサを通じて方向付けられることができる。しかしながら、ピクセルサイズまたは間隔が小さくなるにつれて、多数の要因が、各ピクセルからの光出力、隣接するピクセル１０２間のコントラスト、またはそれらの両方を制限する。

【0038】

１つのそのような要因は、エッチングされた側壁の欠陥部位での非放射性キャリア再結合による発光の内部量子効率の低下である。そのような欠陥は、エッチングプロセスの避けられない副産物であり、それらの相対的な重要度は、ピクセルサイズの減少に伴って増加し、横方向ピクセルサイズが減少するにつれて、側壁境界は線形に減少する一方で、発光面積は、二次式的に(quadratically)減少する。例えば、直径で５０μｍまたは１００μｍよりも大きいピクセルサイズについて、側壁欠陥での再結合の効果は、比較的重要ではないか、或いは少なくとも許容可能である。ピクセルサイズが２０μｍ、１０μｍ、またはそれよりも少なく縮小するにつれて、全体的なキャリア再結合のより大きな割合は、側壁での非放射再結合であり、従って、内部量子効率が低下する。

【0039】

別の要因は、ピクセルサイズが減少するにつれて、光抽出(light extraction)がますます困難になることである。半導体ＬＥＤからの光抽出を増加させるための一般的な方法は、デバイスの光出射表面のテキスチャリング(texturing)を提供することである。そのようなテキスチャリングは、波形(corrugations)または他の類似の表面構造特徴を有する基板上に半導体層を成長させることによって或いは散乱粒子の層を光出射表面上に堆積させることによって形成されることができる。しかしながら、結果として得られる構造は、典型的には、少なくとも数ミクロンまたは数十ミクロンの特徴サイズ(feature sizes)を有し、よって、小さすぎる、例えば、直径が５μｍ未満または１０μｍ未満のＬＥＤピクセル上に容易に実装することができない。そのような小さなピクセルサイズで構造的に実現可能であるとしても、そのような光抽出表面特徴(light-extraction surface features)は、隣接するピクセル間のコントラストを著しく劣化させる。半導体層のうちの１つを部分的にのみ通じて延在するピクセル間トレンチを有する、図７の一般的な構成は、１つのピクセル１０２から放射された光が、図７の太い矢印の一部によって示されるように、異なるピクセル１０２からアレイを出射するように伝搬することを可能にする。

【0040】

従って、内部量子効率または光抽出の適切な、望ましい、または改善されたレベルを示す発光デバイスを提供することが望ましい。そのようなレベルの内部量子効率もしくは光抽出、または適切な、望ましい、もしくは改善されたレベルのピクセルコントラストを維持しながら、２０μｍ未満の、１０μｍ未満の、または５μｍ未満でさえあるピクセルサイズを有するアレイを含む、ＬＥＤピクセルのモノリシックアレイを提供することが望ましい。

【0041】

本発明の発光デバイス５００の例は、図８Ａおよび図８Ｂに概略的に示される。各々は、接合部または活性層５０３を間に備える第１および第２のドープされた半導体層５０１および５０２と、電気コンタクト(電気接点)の第１および第２のセット５１０および５２０と、複数のナノ構造化された光学素子５８０のセットとを含む。第１および第２のドープされた半導体層５０１および５０２は、接合部または活性層５０３でのキャリア再結合から生じる公称放射真空波長(nominal emission vacuum wavelength))λ_０で光を放射するために配置される。第１および第２の半導体層５０１および５０２並びに接合部または活性層５０３は、デバイス５００の隣接エリアに亘って同一の広がりを持つ、すなわち、その隣接エリア内の如何なるトレンチによっても分割されない。幾つかの例において、半導体層５０１および５０２の各々は、１つ以上のＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、またはそれらの合金、誘導体、もしくは混合物を含むことができる。幾つかの一般的な例では、様々なドープされたＧａＮ型材料、またはそれらの様々な誘導体または合金が利用されることができ、幾つかの他の一般的な例では、様々なドープされたＧａＡｓ型もしくはＩｎＰ型材料、またはそれらの様々な誘導体もしくは合金が、利用されることができる。多くの一般的な例において、デバイス５００は、半導体層５０３の間の活性層５０３として、１つ以上の量子井戸(quantum wells)または多量子井戸(multi-quantum wells)を含む。そのような活性層は、選択された公称放射真空波長λ_０（例えば、典型的には、λ_０を含むおそらく１０～５０ｎｍ幅のバンドにおける放射）で光を放射するように調整されることができる。公称放射真空波長は、典型的には、電磁スペクトルの近紫外部分、可視部分、または近赤外部分、例えば、約０．３０μｍ～約２．５μｍの間、約０．３５μｍ～約０．８μｍの間、または約０．７μｍ～約１．７μｍの間であることができる。

【0042】

第１のセットの１つ以上の電気コンタクト５１０は、第２の半導体層５０２の反対側のその第１の表面で第１の半導体層５０１と電気的に接触する（半導体層５０１は、コンタクト５１０と半導体層５０２との間にあることを意味する）。その構成の結果として、デバイス５００によって放射される光は、殆どが第２の半導体層５０２を通じて出射する。電気コンタクト５１０の各々は、対応する導電層５１１と、対応する導電層５１１と第１の半導体層５０１との間の対応する実質的に透明な誘電体層５１２と、１つ以上の対応する導電性ビア５１３とを含む、複合電気コンタクトである。この脈絡において、「実質的に透明な(substantially transparent)」とは、λ_０を含む放射される光の波長の少なくとも範囲に亘って、発光デバイス５００が所要に、意図通りに、または所望に機能するのに十分なほどに大きい光の割合が透過されることを示す。各コンタクト５１０は、デバイス５００の隣接エリア内の第１の半導体層５１０の第１の表面の対応する面積領域(areal region)に亘って延在する。各ビア５１３は、対応する誘電体層５１２を通じて延在し、対応する導電層５１１と第１の半導体層５０１との間に局所的な外接的電気接続を提供する。幾つかの例において、各複合コンタクト５１０の導電層５１１またはビア５１３またはそれらの両方は、１つ以上の金属または金属合金を含むことができる。幾つかの例において、各複合コンタクト５１０の誘電体層５１２は、ドープされた或いはドープされていないシリカ、１つ以上のドープされた或いはドープされていない金属酸化物または半導体酸化物、窒化物、もしくは酸窒化物、またはそれらの組み合わせもしくは混合物を含むことができる。複合コンタクト５１０は、第２の半導体層５０２およびデバイス５００の出射面に概ね向かって伝搬するように入射光を方向付ける光学反射器として作用することができ、典型的には、そのように作用する。

【0043】

幾つかの例において、ビア５１３は、導電層５１１を第１の半導体層５０１に直接接続し、誘電体層５１２は、半導体５０１と直接接触する。他の例では、各複合電気コンタクト５１０が、対応する誘電体層５１２と第１の半導体層５１０との間に対応する実質的に透明な電極層５１４をさらに含み、電極５１４は、半導体層５０１と直接接触する。そのような実施例において、各ビア５１３は、対応する導電層５１１と対応する電極層５１４との間に電気接続を提供することによって、対応する導電層５１１と第１の半導体層５０１との間に電気接続を提供する。電極層５１４を形成するための適切な材料は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、１つ以上の他の透明な導電性酸化物、またはそれらの組み合わせもしくは混合物のうちの１つ以上を含むことができる。

【0044】

１つ以上の電気コンタクト５２０の第２のセットは、第２の半導体層５０２と電気的に接触し、任意の適切なタイプまたは構成であることができる。幾つかの例において、コンタクト５２０は、例えば、（ｉ）第１の半導体層５０１とは反対側の第２の半導体層５０２の表面（すなわち、デバイス５００の出射面）にある１つ以上の実質的に透明な電極、（ｉｉ）第１の半導体層５０１および接合部または活性層５０３を通過して第１の半導体層５０１および接合部または活性層５０３から電気的に絶縁される１つ以上の二次ビア（図示せず）、（ｉｉｉ）１つ以上のエッジコンタクト、または（ｉｖ）１つ以上の周辺面積(peripheral areal)コンタクトのうちの１つ以上を含むことができる。

【0045】

接合部または活性層５０３で放射される光は、デバイス５００の出射面に概ね向かって、或いは（図８Ａおよび図８Ｂの太い矢印の一部によって示されるように）デバイス５００の出射面に概ね向かって反射されるコンタクト５１０に向かって概ね伝搬することができ、或いは（図８Ａおよび図８Ｂの細い矢印によって示されるように）半導体層５０１および５０２内で横方向に伝播することができる。半導体層５０１および５０２は、光が横方向に（すなわち、層５０１および５０２に対し平行に）伝搬することができる、垂直に（すなわち、層５０１および５０２に対して垂直な方向に）閉じ込められた光学モードをサポートする導波路として作用することができる。そのようにサポートされるモードにおいて横方向に伝搬する光は、望ましくない。何故ならば、それは失われた発光強度を表すからであり、それは発光アレイの隣接するピクセルに伝搬し、ピクセルコントラストを劣化させるからである。複数のナノ構造化された光学素子５８０は、（例えば、図８Ａにおけるように）第１の導電層５０１の第１の表面に位置付けられ、或いは、（例えば、第１の半導体層５０１とは反対側の第２の半導体層５０２の表面が出射面として作用する、図８Ｂにおけるように）デバイス出射面に位置付けられる。ナノ構造化された光学素子５８０は、サポートされる光学モードのうちの１つ以上において横方向に伝搬して、（図８Ａおよび図８Ｂの太い矢印の一部によって示されるように）第２の半導体層５０２およびデバイス出射面を通じてデバイス５００から出射する、（公称放射真空波長λ_０にある）光の少なくとも一部分を方向変更するように構成される。

【0046】

誘電体層５１２の厚さは、典型的には、導電層５１１との横方向に伝搬するモードの空間的オーバーラップを低減して、その層による吸収ロスを低減または除去するように、十分に大きい。幾つかの例において、誘電体層５１２の厚さは、０．１μｍよりも大きいことができ、０．２μｍよりも大きいことができ、０．３μｍよりも大きいことができ、或いは０．５μｍよりも大きいことができ、幾つかの例において、誘電体層の厚さは、約０．５μｍであることができる。

【0047】

本開示の目的のために、横伝搬方向または横方向強度プロファイルに関係なく、質的に類似した垂直強度プロファイル（例えば、同じ数のピークおよびノード）を有する、デバイス５００の半導体層構造によって支持されるそれらの伝搬光学モードを、サポートされる光学モードのうちの１つだけのモードと集合的に呼ぶものとする。典型的な従来の発光デバイスは、典型的には、半導体層を有し、半導体層は、それらの間に、５μｍよりも大きい、７μｍよりも大きい、１０μｍよりも大きい、またはさらに大きくさえある全体的な厚みを有する、接合部または活性層を持つ。そのような厚い半導体構造は、場合によっては、２０を超える、３０を超える、またはさらに多くさえある伝搬光学モードをサポートすることができる。従来の比較的厚い発光デバイスでは、非常に多くの異なる光学モードで光が伝搬するため、ナノ構造化された光学素子を使用して効率的な方向変更を達成することには問題がある。典型的には、そのようなナノ構造化された素子のサイズ、形状、および配置は、ほんの僅かの光学モード（例えば、１０個以下）について同時に最適化されることができる。あまりにも多くの異なるモードが存在するならば、デバイスを出射するように方向変更されることができる横方向に伝搬する光の割合に固有の制限がある。何故ならば、その光の有意な部分が、ナノ構造化された光学素子によって効率的には方向変更されない光学モードで伝搬するからである。

【0048】

従って、本発明の発光デバイス５００の幾つかの例において、半導体層５０１および５０２並びにそれらの間の接合部または活性層５０３の全体的な厚さは、発光デバイス５００の半導体層構造によってサポートされる異なる横方向に伝搬するモードの数を減少させるために減少させることができる。幾つかの例において、半導体層構造は、最大でも１５、１０、８、５、または３の横方向に伝搬する光学モードをサポートすることができる。それを達成するために、幾つかの例において、第１の半導体層５０１および第２の半導体層５０２並びにそれらの間の接合部または活性層５０３の非ゼロの全体的な厚さは、約５μｍ未満、約３μｍ未満、約２μｍ未満、約１．５μｍ未満、または約１．０μｍ未満であることができる。サポートされる光学モードの数がそのように減少すると、ナノ構造化された光学素子５８０は、対応して減少された数の光学モードで伝搬する光を方向変更するために最適化されることができるので、横方向に伝搬する光のより大きな全体的な割合が、デバイス５００から出射するように方向変更されることができる。図１０Ａは、５．５２μｍの全体的な厚さを有し且つ素子５８０がない基準デバイスと比較した、ナノ構造化された光学素子５８０と０．６μｍおよび２μｍの半導体層５０１および５０２並びに接合部または活性層５０３の全体的な厚さを有する２つの異なるデバイス５００についての計算された抽出効率のプロットを示す。抽出効率は、（以下にさらに議論される）半導体層５０１の厚さの関数としてプロットされ、より薄いデバイス５００についての抽出効率の有意な強化を示す。

【0049】

抽出効率（従って、全体的な発光効率(emission efficiency)）を増加させることに加えて、横方向に伝搬するモードの数の減少は、ナノ構造化された光学素子５８０の少なくともある程度の最適化を可能にして、デバイス５００から出射する光の伝搬方向の所望の分布を達成するか或いは少なくとも近似する（例えば、多くの従来の発光デバイスに典型的なランベルト分布よりも狭い角度分布を達成する）。幾つかの例では、例えば、一般的に発生するランベルト分布よりも狭い発光強度の角度分布を生成することができる。典型的には、発光デバイス５００の半導体層構造の厚さが減少し、より少ない横方向に伝搬する光学モードがサポートされるので、より狭いまたはより明確に定義された放射の角度分布を得ることができる。

【0050】

第１の半導体層５０１の厚さの選択によっても、発光の全体的な効率を高めることができる。共振器のような構造が、（背面反射器として作用する）複合コンタクト５１０と、接合部または活性層５０３を間に有する半導体層５０１および５０２とによって形成される。半導体層５０１および５０２の相対的な厚さの選択による、その共振器のような構造内の接合部または活性層５０３の位置の適切な調整は、デバイスのパーセル因子の強化およびデバイス５００の内部量子効率（すなわち、接合部または活性層５０３で放射される光子に変換される注入された電荷キャリアの割合）の同時増加をもたらすことができる。計算されたパーセル係数は、図１０Ａにおけると同じ３つのデバイスについて、半導体層５０１の厚さの関数として、図１０Ｂにおいてプロットされる。計算された抽出効率と計算されたパーセル因子との積が、図１０Ｃにプロットされ、半導体層構造およびナノ構造化された光学素子５８０の低減した厚さを伴う本発明のデバイス５００についての全体的な発光効率の明確な強化を示す。本発明のデバイス５００の幾つかの例において、半導体層５１０の非ゼロの厚さは、約１．０μｍ未満、約０．８μｍ未満、約０．５μｍ未満、または約０．３μｍ未満であることができ、十分な、所望の、または改善された抽出効率、内部量子効率、パーセル因子、または全体的な発光効率をもたらすように選択されることができる。幾つかの例において、半導体層５０１は、ｐドープされた半導体層であることができる一方で、半導体層５０２は、ｎドープされた半導体層であることができる。

【0051】

図８Ａおよび図８Ｂは、複数の離散的な(discrete)コンタクト５１０を示すが、上述した本発明の構成およびそれらの利点は、発光の改善されたまたは強化された発光効率または指向性を提供するために、単一の隣接する発光デバイス５００に適用可能である。しかしながら、デバイス５００上に独立した発光ピクセルのアレイを形成するために、図８Ａおよび図８Ｂに示されるように実装されるときに、追加的な利点を実現することができる。本発明の発光デバイス５００の幾つかの例において、電気コンタクト５１０は、複数の独立した複合電気コンタクト５１０を含むことができる。ここで「独立した(independent)」とは、異なる複合コンタクト５１０間に直接的な導電経路がないことを示し、そのような例における異なるコンタクト５１０間の唯一の接続は、間接的である、例えば、両者が半導体層５０１に接続されている２つの異なるコンタクト５１０による、或いは両者が別個のトレースまたはインターコネクト２３８によって共通の駆動回路３０２に接続されていることによる。幾つかの例において、各複合コンタクト５１０は、少なくとも１つの他の複合コンタクト５１０に接続された対応するトレースまたはインターコネクト２３８とは異なるトレースまたはインターコネクト２３８のうちの単一の対応するものに接続されることができる（すなわち、少なくとも２つの独立したグループのコンタクト５１０が存在する）。幾つかの例において、各複合コンタクト５１０は、任意の他の複合コンタクト５１０に接続された対応するトレースまたはインターコネクト２３８とは異なるトレースまたはインターコネクト２３８のうちの単一の対応するものに接続されることができる（すなわち、あらゆるコンタクト５１０は、あらゆる他のコンタクト５１０から独立している）。

【0052】

各独立コンタクト５１０は、コンタクト５１０間のギャップによって他の全ての複合コンタクト５１０の外接面積領域(circumscribed areal regions)から分離された離散的な外接面積領域である半導体層５０１の対応する面積領域（すなわち、コンタクト領域）上に位置付けられる。各コンタクトエリアは、本発明の発光デバイス５００の対応する離散的なピクセルエリアを画定する。ピクセルエリアは、典型的には、電極５１０から半導体層５０１を通じて接合部または活性層５０３に流れる電流の横方向拡散および放射される出力光の横方向伝播の故に、対応する接触エリアよりも幾分より大きい。図８Ａおよび図８Ｂは、３つの対応するピクセルエリアを画定する３つのコンタクト５１０のみを示すが、本発明の発光デバイス５００は、例えば、１０^１、１０^２、１０^３、１０^４またはそれよりも多くのコンタクト５１０のオーダで、デバイスの対応するピクセルエリアを画定するコンタクト５１０の任意の適切な数または配置を含むことができる。隣接するコンタクト５１０の対応する導電層５１１は、真空、空気、または不活性ガスによって、或いはそれらの間のギャップ内の液体または固体の電気絶縁材料によって、互いから分離されることができるので、隣接する複合コンタクト５１０間の直接的な電気伝導が実質的に防止される。コンタクト５１０が対応する透明電極層５１４を含むならば、それらも、真空、空気、または不活性ガスによって、或いは液体または固体の電気絶縁材料によって、互いから分離されることができる。

【0053】

１つ以上の光学モードで横方向に伝搬する放射光は、それが放射されたピクセルエリアから異なるピクセルエリアに伝搬する可能性がある。そのような放射光が、その異なるピクセルエリアからデバイス５００から出射するならば、デバイス５００のピクセルコントラスト比は劣化する。複数のナノ構造化された光学素子のセット５８０は、公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で発光され且つ半導体層５０２を通じてデバイス５００から出射する光のうち、（ｉ）出射光の少なくとも特定の最小の割合が出射光が放射されたピクセルエリアから出射するように、（ｉｉ）最大でも出射光の特定の最大の割合が他の異なるピクセルエリアからデバイスから出射するように、或いは（ｉｉｉ）放射するピクセルエリアから出射する光の割合および１つ以上の隣接するピクセルエリアから出射する光の割合のコントラスト比が特定の最小コントラスト比を超えるように、配置されることができる。

【0054】

よって、デバイス５００からの全体的な抽出効率を強化することに加えて、ナノ構造化された光学素子５８０は、所与のピクセルエリア内で放射される横方向に伝搬する光がそのピクセルエリアからデバイス５００から出射する方向変更ももたらすように、配置されることができ、それによって、半導体層５０１、接合部もしくは活性層５０３、または半導体層５０２の対応するエリアを分離する如何なるトレンチまたは他の構造がなくても、隣接するピクセルエリア間にコントラストを提供する。上述のように、そのようなトレンチは、典型的には、エッチングによって形成され、非放射性キャリア再結合(non-radiative carrier recombination)および同時に起こる内部量子効率の低下をもたらす欠陥部位を不可避的に含む。そのような非放射再結合に損失される駆動電流の割合は、ピクセルエリアの減少に伴って増加し、それは二次式的に減少する一方で、（エッチング欠陥が位置する）ピクセル周辺は直線的にのみ減少する。半導体層５０１および５０２並びにそれらの間の接合部または活性層５０３が、デバイス５００の隣接する領域に亘って同一の広がりに留まる間に、離散的なコンタクト５１０およびナノ構造化された光学素子５８０を使用して別個の離散的なピクセルエリアを画定することは、非放射性再結合のそのソースを排除する。加えて、発光デバイス５００の製造は、ピクセル間トレンチの形成に関連する製造ステップが省略されるときには、より単純で、より安価で、より高い歩留まりであることができる。

【0055】

幾つかの例において、各電極エリアは、約０．１ｍｍ未満、約０．０５ｍｍ未満、約０．０２ｍｍ未満、約０．０１ｍｍ未満、約０．００５ｍｍ未満、約０．００３ｍｍ未満、または約０．００２ｍｍ未満である、非ゼロの横断方向サイズ（すなわち、最大横方向寸法、例えば、長方形または三角形コンタクトの最長辺、円形コンタクトの直径、楕円コンタクトの長軸など）を有することができる。幾つかの例において、隣接する複合電気コンタクト５１０間の非ゼロ分離は、約０．１ｍｍ未満、約０．０５ｍｍ未満、約０．０２ｍｍ未満、約０．０１ｍｍ未満、約０．００５ｍｍ未満、約０．００３ｍｍ未満、または約０．００２ｍｍ未満であることができる。幾つかの例では、特により小さなコンタクト５１０について、隣接するコンタクト５１０間の分離は、それらの横断方向サイズにほぼ等しいことができる。隣接する独立したコンタクト５１０間に直接的な電気的接触がないように、分離が十分に大きくなければならないことを除いて、隣接するコンタクト５１０間には最小の必要とされる分離はない。

【0056】

上述のように、半導体層５０１および５０２並びにそれらの間の接合部または活性層５０３の全体的な厚さの減少は、デバイス５００の半導体層構造によってサポートされる横方向に伝搬する光学モードの数を減少させるので、ナノ構造化された光学素子５８０は、そのような横方向に伝搬する光を、半導体層５０２を通じてデバイス５００から出射するように方向変更するために、より効果的に最適化されることができる。上述のような抽出効率の増加に加えて、そのより効果的な最適化は、隣接するピクセルエリアへの放射光の横方向伝搬も低減または実質的に排除する。異なるピクセルエリアに到達するあらゆる光は、発光ピクセルエリア内のナノ構造化された光学素子５８０によって必ずしもあまり効率的に方向変更されないため、任意の他のピクセルエリアにおいてそのように方向変更される可能性も低く、よって、ピクセルエリア間のコントラストを劣化させる可能性はより低い。

【0057】

幾つかの例において、複数のナノ構造化された光学素子５８０の配置は、そのピクセルエリアからデバイス５００を出射する各ピクセルエリア内で放射される光の少なくとも特定の最小の割合をもたらし得る。それらの例の一部において、特定の最小の割合は、約５０％を超える、約７５％を超える、約９０％を超える、約９５％を超える、約９８％を超える、または約９９％を超えることができる。幾つかの例において、複数のナノ構造化された光学素子５８０の配置は、最大でも、他の異なるピクセルエリアからデバイス５００から出射する各ピクセルエリア内で放射される光の特定の最大の割合をもたらし得る。それらの例の一部において、特定の最大の割合は、約５０％未満、約２５％未満、約１０％未満、約５％未満、約２％未満、または約１％未満であることができる。幾つかの例において、複数のナノ構造化された光学素子５８０の配置は、光が放射されるピクセルエリアから出射する光の割合の、その光が１つ以上の隣接するピクセルエリアから出射する割合に対するコントラスト比が、特定の最小コントラスト比を超えることをもたらし得る。それらの例の一部において、特定の最小コントラスト比は、約２０：１よりも大きく、約５０：１よりも大きく、約１００：１よりも大きく、約２００：１よりも大きく、或いは約５００：１よりも大きい。

【0058】

デバイス５００の半導体層構造の厚さを減少させることは、他の方法で隣接するピクセルエリア間のコントラストを高めることができる。半導体層５０１の厚さの減少は、接合部または活性層５０３に到達する前にコンタクト５１０を介して注入される駆動電流のより少ない横方向の広がりをもたらす。その結果、１つのピクセルエリアに注入された電流の漏洩は、隣接するピクセルエリアからの放射性再結合および発光を引き起こす可能性はより低い。ｐ型半導体層５０１の一般的により低い導電率は、その効果を高めることができる。加えて、コンタクト５１０またはデバイス５００の出射面に概ね向かって伝搬する光は、法線方向ではないが、表面（反射性または透過性）に直面する前に、より小さな横方向距離を移動し、従って、より厚い半導体層を有するデバイスと比較して、光が発射されたピクセルエリア内または付近からデバイス５００をから出射する可能性がより高い。

【0059】

（離散的なピクセルエリアを伴うまたは伴わない）幾つかの例において、複数のナノ構造化された光学素子５８０のセットは、半導体層５０１の第１の表面に、すなわち、（例えば、図８Ａにおけるように）コンタクト５１０の近くに位置付けられることができる。そのような例における各ナノ構造化された光学素子５８０は、（例えば、図９Ｂ～図９Ｅにおけるように）各複合電気コンタクト５１０の対応する誘電体層５１２内に或いは半導体層５０１内に突出する１つ以上の容積の誘電体材料として配置されることができる。幾つかの例において、複数のナノ構造化された光学素子のセット５８０は、半導体層５０１とは反対側の半導体層５０２の表面、すなわち、（例えば、図８Ｂにおけるように）デバイス５００の出射面に位置付けられることができる。そのような例における各ナノ構造化された光学素子５８０は、半導体層５０２内に或いは半導体層５０２の表面上の誘電体層または媒体内に突出する１つ以上の容積の誘電体材料として、配置されることができる。幾つかの例において、ナノ構造化された光学素子５８０の対応するアレイは、それらの場所の両方に位置付けられることができる。ナノ構造化された光学素子５８０は、公称放射真空波長λ_０に対する素子サイズによって並びに素子形状によって特徴付けられることができ、複数のナノ構造化された光学素子５８０のセットは、公称放射真空波長λ_０に対する少なくとも１つの素子間隔によって特徴付けられる素子のアレイとして配置されることができる。少なくとも１つの素子間隔は、サブ波長であることができ、或いは公称真空波長λ_０よりも大きいことができる。素子サイズおよび形状並びに少なくとも１つの素子間隔は、その光の一部が第２の半導体層を通じてデバイスから出射するように、公称放射真空波長λ_０で横方向に伝搬する光の方向変更をもたらすように選択される。

【0060】

幾つかの例において、ナノ構造化された光学素子５８０は、ドープされた或いはドープされていないシリカ、１つ以上のドープされた或いはドープされていない金属もしくは半導体酸化物、窒化物、もしくは酸窒化物、またはそれらの組み合わせもしくは混合物を含むことができる。幾つかの例において、ナノ構造化された光学素子５８０は、誘電体層５１２、半導体層５０１、または半導体層５０２内の空隙として形成されることができる。幾つかの例において、ナノ構造化された光学素子５８０の誘電体材料は、屈折率に関して、各複合電気コンタクトの対応する誘電体層５１２と異なることができ、或いは半導体層５０２の表面上の誘電体層もしくは媒体と異なることができる。それは、ナノ構造化された光学素子５８０が半導体層５０１または５０２内に延在する例では不要である。幾つかの例において、ナノ構造化された光学素子は、約０．０５μｍ～約０．５μｍの間の素子高、または約０．１μｍ～約１．０μｍの間の素子幅によって特徴付けられる。幾つかの例において、素子形状は、直角または斜め、（例えば、図９Ｂにおけるような）円筒または楕円筒、（例えば、図９Ｃにおけるような）直角または斜め円錐もしくは切頭円錐、直角または斜め角錐もしくは切頭角錐、直角または斜め多角形プリズム、多面体、または（例えば、図９Ｄおよび９Ｅにおけるような）垂直、水平、もしくは同軸二量体のうちの１つ以上を含むことができる。幾つかの例において、少なくとも１つの素子間隔は、約０．１５μｍ～約０．５μｍの間、または約０．１８μｍ～約０．４μｍの間である。幾つかの例において、ナノ構造化された光学素子のセット５８０は、三角形、長方形、または六角形グリッド(格子)として、あるいは非周期的、不規則、またはランダム構成として配置されることができる。図９Ａに示される例は、規則的な六角形グリッド配置における直角円形円筒形素子５８０を含む。素子５８０の他の適切な形状および配置を利用することができる。

【0061】

典型的には、計算またはコンピュータシミュレーションは、ナノ構造化された光学素子１００のセットのための少なくとも予備的な設計を達成するために必要とされる。幾つかの例では、最終的な設計が、テストデバイスを製造し且つ特徴付けることによる、様々なパラメータの反復的な実験的最適化によって達成されることができる。必ずしも完全に最適化されていないナノ構造化された光学素子５８０のセットは、それにもかかわらず、発光デバイス５００の所望の挙動を提供するために、十分なレベルの方向変更を提供することができることに留意のこと。そのような部分的に最適化された素子のセット５８０は、本開示または添付の特許請求の範囲の範囲内にある。適切なナノ構造化された光学素子５８０の例は、例えば、（ｉ）Antonio Lopez-JuliaおよびVenkata Ananth Tammaの名前において０２０年６月２５日に公開された「Hight brightness directed direct emitter with photonic filter of angular momentum」という名称の米国特許出願公開第２０２０／０２００９５５号明細書、（ｉｉ）Antonio Lopez-JuliaおよびVenkata Ananth Tammaの名前において２０２０年１２月１１日に公開された「Light-emitting device assembly with light redirection or incidence-angle-dependent transmission through an escape surface」という名称の米国仮出願第１７／１１９，５２８号明細書、（ｉｉｉ）Li et al,「All-Dielectric Antenna Wavelength Router with Bidirectional Scattering of Visible Light」、Nano Letters, 16 4396（2016）、（ｉｖ）Shibanumum et al,「Experimental Demonstration of Tunable Directional Scattering of Visible Light from All-Dielectric Asymmetric Dimers」、ACS Photonics, 4 489（2017）、（ｖ）Wierer et al,「InGaN/GaN quantum-well heterostructure light-emitting diodes employing photonic crystal structures」、Applied Physics Letters, 84 3885（2004）、および（ｖｉ）Wierer et al, Nature Photonics, 3 163（2009）に見出されることができ、それらの各々は、本明細書に完全に記載されているかのように、参照として援用されている。

【0062】

幾つかの例において、発光デバイス５００の出射面は、半導体層５０１とは反対側の半導体層５０２の表面上に反射防止コーティングを含むことができる。任意の適切な反射防止コーティング、例えば、単一の四分の一波長層、多層誘電体スタック、いわゆる蛾の目構造(moth’s eye structure)などを利用することができる。

【0063】

本発明の発光デバイス５００は、対応する電気トレースまたはインターコネクト２３８によって第１および第２のセットのコンタクト５１０／５２０に接続された駆動回路３０２に接続されることができる。独立したコンタクト５１０を駆動回路３０２に接続するトレースまたはインターコネクト２３８は、それ自体も、互いに独立している（上述のような「独立」）。幾つかの例において、複数のコンタクト５１０は、単一の共通のトレースまたはインターコネクト２３８に接続されることができ、そのような例において、共通に接続されたコンタクト５１０は、同じトレース２３８に接続されていない他のコンタクト５１０から独立する、単一のコンタクトとして集合的に作動することに留意のこと。おそらくより典型的には、幾つかの例において、各コンタクト５１０およびその対応するピクセルエリアは、他の全てから独立するトレースまたはインターコネクト２３８に接続されることができるので、各ピクセルエリアは、任意の他のピクセルエリアから独立してアドレス指定可能である。駆動回路３０２は、任意の適切な方法で配置されることができ、アナログコンポーネント、デジタルコンポーネント、能動コンポーネント、受動コンポーネント、ＡＳＩＣ、コンピュータコンポーネント（例えば、プロセッサ、メモリ、または記憶媒体）、アナログ－デジタルまたはデジタル－アナログ変換器などを含むが、これらに限定されない、コンポーネントまたは回路要素の任意の適切なセットを含むことができる。駆動回路３０２は、デバイス５００を通じて流れて、デバイスを発光させる、電気駆動電流を提供する。駆動回路３０２は、（ｉ）電気駆動電流の対応する部分が、対応するピクセル電流として、コンタクト５１０およびそれらの対応するピクセルエリアのうちの１つ以上を通じて流れるように、および（ｉｉ）各ピクセル電流の大きさが、少なくとも１つの他のピクセルエリアまたは任意の他のピクセルエリアの対応するピクセル電流の大きさと異なるように、さらに構造化および接続されることができる。換言すれば、ピクセル電流の大きさは、異なるコンタクト５１０および対応するピクセルエリアの間で異なることができ、それらのピクセル電流の大きさの空間分布は、本発明のデバイス５００の異なるピクセルエリアに亘る発光強度の空間分布を決定する。

【0064】

本発明の発光デバイス５００を使用する方法が、（Ａ）ピクセル電流の大きさの第１の特定の空間分布を選択することと、（Ｂ）駆動回路３０２を作動させて、ピクセル電流の大きさの第１の特定の空間分布をデバイス５００のコンタクト５１０に提供して、デバイス５００に亘る発光強度の対応する第１の空間分布に従って発光させることとを含む。この方法は、（Ｃ）ピクセル電流の大きさの第１の特定の空間分布とは異なるピクセル電流の大きさの第２の特定の空間分布を選択することと、（Ｄ）駆動回路３０２を作動させて、ピクセル電流の大きさの第２の特定の空間分布をデバイス５００のコンタクト５１０に提供して、デバイスを発光強度の第１の空間分布とは異なるデバイス５００に亘る発光強度の対応する第２の空間分布に従って発光させることとをさらに含むことができる。

【0065】

本発明の発光デバイス５００を作る方法が、（Ａ）第１および第２の半導体層５０１および５０２であって、それらの間に接合部または活性層５０３を有する、第１および第２の半導体層５０１および５０２を形成することと、（Ｂ）第１の半導体層５０１と電気的に接触する１つ以上の電気コンタクト５１０の第１のセットを形成することと、（Ｃ）第２の半導体層５０２と電気的に接触する１つ以上のコンタクト５２０の第２のセットを形成することとを含む。この方法は、（Ｃ）コンタクト５１０および５２０に接続された１つ以上のトレースまたはインターコネクト２３８を形成することと、（Ｄ）トレースまたはインターコネクト２３８を使用して駆動回路３０２を発光デバイス５００に接続することとをさらに含むことができる。

【0066】

前記に加えて、以下の例示的な実施形態は、本開示または添付の特許請求の範囲の範囲内にある。

【0067】

例１．半導体発光デバイスであって、（ａ）第１および第２のドープされた半導体層であって、第１および第２の半導体層の間の接合部または活性層でのキャリア再結合から生じる公称放射真空波長λ_０で光を放射するように配置され、第１および第２の半導体層ならびに接合部または活性層は、半導体発光デバイスの隣接エリアに亘って同一の広がりを持つ、第１および第２のドープされた半導体層と、（ｂ）第２の半導体層とは反対側の第１の半導体層の第１の表面で第１の半導体層と電気接触する１つ以上の電気コンタクトの第１のセットであって、第１のセットの各電気コンタクトは、（ｉ）半導体発光デバイスの隣接エリア内の第１の半導体層の第１の表面の対応する面積領域に亘って延在する対応する導電層と、（ｉｉ）対応する導電層と第１の半導体層との間の対応する実質的に透明な誘電体層と、（ｉｉｉ）対応する誘電体層を通じる１つ以上の対応する導電性ビアであって、各ビアは、対応する導電層と第１の半導体層との間の局所化された外接された電気接続を提供する、１つ以上の対応する導電性ビアとを含む、複合電気コンタクトである、１つ以上の電気コンタクトの第１のセットと、（ｃ）第２の半導体層と電気接触する１つ以上の電気コンタクトの第２のセットと、（ｄ）第２の半導体層を通じて半導体発光デバイスから出射するように、第１及び第２の半導体層によってサポートされる１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する公称放射真空波長λ_０にある光の少なくとも一部分を方向変更するように、第１の半導体層の第１の表面に或いは第１の半導体層とは反対側の第２の半導体層の表面に配置される複数のナノ構造化された光学素子のセットと、を含む、半導体発光デバイス。

【0068】

例２．各複合電気コンタクトは、対応する誘電体層と第１の半導体層との間にあり、第１の半導体層と電気接触する、対応する実質的に透明な電極層をさらに含み、各ビアは、対応する導電層と対応する電極層との間の電気接続を提供することによって対応する導電層と第１の半導体層との間の電気接続を提供する、例１の半導体発光デバイス。

【0069】

例３．（ａ）１つ以上の電気コンタクトの第１のセットは、複数の独立した複合電気コンタクトを含み、第１の半導体層の第１の表面の各々の対応する面積領域は、半導体発光デバイスの対応する離散的なピクセルエリアを画定するように、半導体発光デバイスの全ての多の複合コンタクトの外接される面積領域から分離される、離散的な外接される面積領域であり、（ｂ）複数のナノ構造化された光学素子のセットは、公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で放射され且つ第２の半導体層を通じて半導体発光デバイスから出射する光のうち、（ｉ）出射する光の少なくとも特定の最小割合がそのピクセルエリアから出射するか、（ｉｉ）出射する光の最大でも特定の最大割合が他の異なるピクセルエリアから出射するか、或いは（ｉｉｉ）１つ以上の隣接ピクセルエリアから出射する光の割合に対するそのピクセルエリアから出射する光の割合のコントラスト比が特定の最小コントラスト比を超えるように、配置される、例１の半導体発光デバイス。

【0070】

例４．複数の複合コンタクトの導電層は、隣接する複合コンタクトのあいだの直接の電気伝導が実質的に防止されるように電気絶縁材料によって互いからｂ運利される、例３の半導体発光デバイス。

【0071】

例５．各複合電気コンタクトは、対応する誘電体層と第１の半導体層との間にあり、第１の半導体層と電気接触する、対応する実質的に透明な外接された離散的な電極層をさらに含み、１つ以上の対応するビアは、対応する導電層と対応する電極層との間の電気接続を提供することによって対応する導電層と第１の半導体層との間の電気接続を提供する、例１の半導体発光デバイス。

【0072】

例６．複数の複合コンタクトの電極層は、隣接する複合コンタクトの間の直接的な電気伝導が実質的に防止されるように、電気絶縁材料によって互いから分離される、例５の半導体発光デバイス。

【0073】

例７．各複合コンタクトの電極層は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、１つ以上の他の透明な導電性酸化物、またはそれらの組み合わせまたは混合物のうちの１つ以上を含む、例２、５または６のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0074】

例８．導電層または各複合コンタクトの１つ以上のビアが、１つ以上の金属または金属合金を含む、例１～７のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0075】

例９．各複合コンタクトの対応する誘電体層は、ドープされた或いはドープされていないシリカ、１つ以上のドープされた或いはドープされていない金属もしくは半導体酸化物、窒化物、酸窒化物、またはそれらの組み合わせもしくは混合物を含む、例３～８のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0076】

例１０．複合コンタクトに接続される複数の独立した導電性トレースまたはインターコネクトのセットをさらに含み、各複合コンタクトは、少なくとも１つの他の複合コンタクトに接続される対応するトレースまたはインターコネクトとは異なるトレースまたはインターコネクトのうちの単一の対応する１つに接続される、例３～９の半導体発光デバイス。

【0077】

例１１．複合コンタクトに接続される複数の独立した導電性トレースまたはインターコネクトのセットをさらに含み、各複合コンタクトは、任意の他の複合コンタクトに接続される対応するトレースまたはインターコネクトとは異なるトレースまたはインターコネクトのうちの単一の対応する１つに接続される、例３～９の半導体発光デバイス。

【0078】

例１２．（ｉ）第１および第２の半導体層および接合部または活性層の非ゼロの全厚が、約５μｍ未満、約３μｍ未満、約２μｍ未満、約１．５μｍ未満、または約１．０μｍ未満である、或いは、（ｉｉ）第１の半導体層の非ゼロの厚さが、約１．０μｍ未満、約０．８μｍ未満、約０．５μｍ未満、または約０．３μｍ未満である、例１～１１のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0079】

例１３．各誘電体層の非ゼロ厚さが、０．１μｍより大きく、０．２μｍより大きく、０．３μｍより大きく、或いは０．５μｍより大きい、例１～１２のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0080】

例１４．第１および第２の半導体層は、最大でも１５、１０、８、５または３の横方向に伝搬する光学モードをサポートする、例１～１３のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0081】

例１５．第１および第２の半導体層の各々が、１つ以上のＩＩＩ－Ｖ半導体材料、またはそれらの合金もしくは混合物を含む、例１～１４のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0082】

例１６．第１の半導体層は、ｐドープ半導体層であり、第２の半導体層は、ｎドープ半導体層である、例１～１５のうちのいずれか１つのデバイス。

【0083】

例１７．半導体発光デバイスは、第１の半導体層と第２の半導体層との間の活性層として、１つ以上の量子井戸または多量子井戸を含む、例１～１６のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0084】

例１８．（ｉ）複数のナノ構造化された光学素子のセットは、第１の半導体層の第１の表面に位置付けられ、各ナノ構造化された光学素子は、第１の半導体層内に或いは各複合電気コンタクトの対応する誘電体層内に突出する誘電体材料の１つ以上の容積として配置され、公称放射真空波長λ_０に対する素子サイズによってならびに素子形状によって特徴付けられ、（ｉｉ）複数のナノ構造化された光学素子のセットは、公称放射真空波長λ_０に対する少なくとも１つの素子間隔によって特徴付けられる素子のアレイとして配置され、（ｉｉｉ）素子サイズおよび形状ならびに少なくとも１つの素子間隔は、第２の半導体層を通じて半導体発光デバイスから出射するように１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する公称放射真空波長λ_０で光の少なくとも一部分の方向変更をもたらす、例１～１７のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0085】

例１９．第１の半導体層とは反対側の第２の半導体層の表面上の反射防止コーティングであって、反射防止コーティングを欠く類似の表面での反射に対して、その表面に入射する公称放射真空波長λ_０での放射光の反射を減少させるように配置される反射防止コーティングをさらに含む、例１８の半導体発光デバイス。

【0086】

例２０．（ｉ）複数のナノ構造化された光学素子のセットは、第１の半導体層とは反対側の第２の半導体層の表面に位置付けられ、各ナノ構造化された光学素子は、第２の半導体層内に或いは第２の半導体層のその表面上の誘電体層または媒体内に突出する誘電体材料の１つ以上の容積として配置され、公称放射真空波長λ_０に対する素子サイズによって並びに素子形状によって特徴付けられ、（ｉｉ）複数のナノ構造化された光学素子のセットは、公称放射真空波長λ_０に対する少なくとも１つの素子間隔によって特徴付けられる素子のアレイとして配置され、（ｉｉｉ）素子サイズおよび形状ならびに前記少なくとも１つの素子間隔は、第２の半導体層を通じて半導体発光デバイスから出射するように１つ以上の選択される光学モードにおいて横方向に伝搬する公称放射真空波長λ_０で光の少なくとも一部分の減少をもたらす、例１～１７のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0087】

例２１．ナノ構造化された光学素子は、ドープされた或いはドープされていないシリカ、１つ以上のドープされた或いはドープされていない金属もしくは半導体酸化物、窒化物、酸窒化物、またはそれらの組み合わせもしくは混合物を含む、例１～２０のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0088】

例２２．ナノ構造化された光学素子の誘電体材料は、屈折率に関して、各複合電気コンタクトの対応する誘電体層とは異なり、或いは第１の半導体層とは反対側の第２の半導体層の表面上の誘電体層もしくは媒体とは異なる、例１～２１のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0089】

例２３．公称放射真空波長λ_０は、約０．３０μｍ～約２．５μｍ、約０．３５μｍ～約０．８μｍ、または約０．７μｍ～約１．７μｍである、例１～２２のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0090】

例２４．ナノ構造化された光学素子は、約０．０５μｍ～約０．５μｍの間の素子高、または約０．１μｍ～約１．０μｍの間の素子幅によって特徴付けられる、例１～２３のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0091】

例２５．素子形状は、直角または斜め、円筒または楕円筒、直角または斜め円錐もしくは切頭円錐、直角または斜め錐体または斜め切頭錐体、直角または斜め多角形プリズム、多面体、または垂直、水平、または同軸二量体のうちの１つ以上を含む、例１～２４のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0092】

例２６．少なくとも１つの素子間隔は、約０．１５μｍ～約０．５μｍの間または約０．１８μｍ～約０．４μｍの間である、例１～２５のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0093】

例２７．ナノ構造化された光学素子のセットは、三角形、長方形、または六角形グリッドとして、または非周期的、不規則、またはランダム構成として配置される、例１～２６のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0094】

例２８．複数のナノ構造化された光学素子のセットは、公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で放射され且つ第２の半導体層を通じて半導体発光デバイスから出射する光のうち、出射光の少なくとも特定の最小割合が、そのピクセルエリアから出射し、特定の最小割合は、約５０％よりも大きい、約７５％よりも大きい、約９０％よりも大きい、約９５％よりも大きい、約９８％よりも大きい、或いは約９９％よりも大きいように配置される、例３～２７のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0095】

例２９．複数のナノ構造化された光学素子のセットは、公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で放射され且つ第２の半導体層を通じて半導体発光デバイスを出射する光のうち、出射光の最大でも特定の最大割合が、他の異なるピクセルエリアからデバイスを出射し、特定の最大割合は、約５０％未満、約２５％未満、約１０％未満、約５％未満、約２％未満、または約１％未満であるように配置される、例３～２８のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0096】

例３０．複数のナノ構造化された光学素子のセットは、公称放射真空波長λ_０で各ピクセルエリア内で放射され且つ第２の半導体層を通じて半導体発光デバイスから出射する光のうち、１つ以上の隣接するピクセルから出射する光の割合に対するそのピクセルから出射する光の割合のコントラスト比は、特定の最小コントラスト比を超え、特定の最小コントラスト比は、約２０：１よりも大きい、約５０：１よりも大きい、約１００：１よりも大きい、約２００：１よりも大きい、或いは約５００：１よりも大きいように配置される、例３～２９のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0097】

例３１．各ピクセルエリアは、少なくとも１つの他のピクセルエリアとは独立してアドレス指定可能である、例１０～３０のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0098】

例３２．各ピクセルエリアは、任意の他のピクセルエリアとは独立してアドレス指定可能である、例１１～３１のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0099】

例３３．各ピクセルエリアは、約０．１ｍｍ未満、約０．０５ｍｍ未満、約０．０２ｍｍ未満、約０．０１ｍｍ未満、約０．００５ｍｍ未満、約０．００３ｍｍ未満、または約０．００２ｍｍ未満の非ゼロの最大横方向寸法を有する、例３～３２のいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0100】

例３４．隣接する複合電気コンタクト間の非ゼロの分離は、約０．１ｍｍ未満、約０．０５ｍｍ未満、約０．０２ｍｍ未満、約０．０１ｍｍ未満、約０．００５ｍｍ未満、約０．００３ｍｍ未満、または約０．００２ｍｍ未満である、例３～３３のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0101】

例３５．１つ以上の電気コンタクトの第２のセットは、第１の半導体層とは反対側の第２の半導体層の表面に１つ以上の実質的に透明な電極を含む、例１～３４のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0102】

例３６．１つ以上の電気コンタクトの第２のセットは、第１の半導体層および接合部または活性層を通じる１つ以上の二次ビアによって第２の半導体層に接続され、第１の半導体層および接合部または活性層から電気的に絶縁され、各二次ビアは、第２のセットの対応するコンタクトと第２の半導体層との間に、局所的な外接的な電気接続を提供する、例１～３５のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0103】

例３７．１つ以上の電気コンタクトの第２のセットは、１つ以上のエッジコンタクト(edge contacts)または１つ以上の周辺面積コンタクト(peripheral areal contacts)を含む、例１～３６のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0104】

例３８．電気トレースまたはインターコネクト(相互接続部)によって第１および第２のセットのコンタクトに接続される駆動回路をさらに含み、駆動回路は、半導体発光デバイスを通じて流れ、半導体発光デバイスを発光させる電気駆動電流を提供するように構成および接続され、（ｉ）電気駆動電流の対応する部分が、対応するピクセル電流として１つ以上の対応するピクセルエリアを通じて流れるように、ならびに（ｉｉ）各ピクセル電流の大きさが、半導体発光デバイスのピクセルエリアのうちの少なくとも１つの他のピクセルエリアの対応するピクセル電流の大きさとは異なるように、さらに構成および接続される、例１０～３７のうちのいずれか１つの半導体発光デバイス。

【0105】

例３９．例３８の半導体発光デバイスを使用する方法であって、（Ａ）ピクセル電流の大きさの第１の特定の空間分布を選択することと、（Ｂ）駆動回路を作動させて、ピクセル電流の大きさの第１の特定の空間分布を半導体発光デバイスのピクセルエリアに提供して、半導体発光デバイスに、半導体発光デバイスに亘る発光強度の対応する第１の空間分布に従って光を放射させることと、（Ｃ）ピクセル電流の大きさの第１の特定の空間分布とは異なるピクセル電流の大きさの第２の特定の空間分布を選択することと、（Ｄ）駆動回路を作動させて、ピクセル電流の大きさの第２の特定の空間分布を半導体発光デバイスのピクセルエリアに提供して、半導体発光デバイスに発光強度の第１の空間分布とは異なる半導体発光デバイスに亘る発光強度の対応する第２の空間分布に従って光を放射させることと、を含む方法。

【0106】

例４０．（Ａ）第１および第２の半導体層の間に接合部または活性層を有する第１および第２の半導体層を形成することと、（Ｂ）第１の半導体層と電気接触する１つ以上の電気コンタクトの第１のセットを形成することと、（Ｃ）第２の半導体層と電気接触する１つ以上のコンタクトの第２のセットを形成することと、（Ｄ）複数のナノ構造化された光学素子のセットを形成することと、（Ｅ）電気コンタクトの第１および第２のセットに接続される１つ以上の電気トレースまたはインターコネクトを形成することと、（Ｆ）電気トレースまたはインターコネクトを使用して駆動回路を電気コンタクトの第１および第２のセットに接続することと、を含む、例３８の発光デバイスを作る方法。

【0107】

例４１．（Ａ）第１および第２の半導体層の間に接合部または活性層を有する第１および第２の半導体層を形成することと、（Ｂ）第１の半導体層と電気接触する１つ以上の電気コンタクトの第１のセットを形成することと、（Ｃ）第２の半導体層と電気接触する１つ以上のコンタクトの第２のセットを形成することと、（Ｄ）複数のナノ構造化された光学素子のセットを形成することと、を含む、例１～３８のうちのいずれか１つの発光デバイスを作る方法。

【0108】

本開示は、例示的であり、限定的でない。さらなる修正が、本開示に照らして当業者に明らかであり、本開示または添付の特許請求の範囲の範囲内に入ることが意図される。開示の例示的な実施形態および方法の均等物、またはそれらの修正は、本開示または添付の特許請求の範囲の範囲内に入ることが意図される。

【0109】

前述の詳細な記述では、開示を合理化する目的で、様々な構成が、幾つかの例示的な実施形態にまとめてグループ化されることがある。この開示の方法は、いずれかの特許請求される実施形態が対応する請求項において明示的に記載されるよりも多くの構成を必要とするという意図を反映するものとして解釈されてはならない。むしろ、添付の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題事項は、単一の開示される例示的な実施形態の全ての構成よりも少ない構成にあってよい。従って、本開示は、本明細書に明示的に開示されないことがあるそれらのサブセットを含む、１つ以上の構成（本出願において示される、記載される、或いは特許請求される構成）の任意の適切なサブセットを有する任意の実施形態を暗示的に開示するものと解釈されるべきである。構成の「適切な」サブセットは、そのサブセットの任意の他の構成に関して互換的でなく相互に排他的でもない構成のみを含む。従って、添付の特許請求の範囲は、それらの全体が本明細書の詳細な記述に組み込まれ、各請求項は、別個の開示された実施形態としてそれ自体で自立する。加えて、添付の従属項の各々は、恰も複数の従属形式で記載され且つ矛盾しない全ての先行する請求項に従属するかのように、詳細な記述への請求項の組み込みによる開示の目的だけのために解釈されるべきである。添付の特許請求の範囲の累積的範囲は、本出願において開示される主題事項の全体を包含し得るが、必ずしも包含しないことがさらに留意されるべきである。

【0110】

以下の解釈は、本開示および添付の特許請求の範囲の目的に適用されるものとする。「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」およびそれらの変形は、それらが現れる場所の如何にかかわらず、オープンエンドの用語として解釈されるべきであり、明示的に別段の記載がない限り、その各インスタンスの後に「少なくとも」のような語句が付加された場合と同じ意味を有する。冠詞「ａ」は、「１つのみ」、「単一の」または他の類似の限定が特定の文脈において明示的に記載されているか或いは暗黙的である場合を除き、「１つ以上」として解釈されるものとする。同様に、定冠詞「the」は、「～のうちの１つのみ」、「そのうちの単一の１つ」、または他の類似の限定が特定の文脈において明示的に記載されているか或いは暗示的である場合を除き、「そのうちの１つ以上」として解釈するものとする。「または」という接続詞は、（ｉ）例えば、「～または～のいずれか」、「～のうちの１つのみ」、または類似の言語の使用によって、他のことが明示的に言及されているか、或いは（ｉｉ）列挙される選択肢のうちの２つ以上が、特定の文脈内で互換性がないか或いは相互に排他的であると（暗示的または明示的に）理解または開示されている場合を除き、包括的に解釈されるものとする。後者の場合、「または」は、相互に排他的でない代替案を含むそれらの組み合わせのみを含むものと理解される。一例において、「イヌまたはネコ」、「イヌまたはネコの１つ以上」、および「１つ以上のイヌまたはネコ」の各々は、如何なるネコも伴わない１つ以上のイヌ、または如何なるイヌも伴わない１つ以上のネコ、または各々の１つ以上として解釈される。別の例において、「イヌ、ネコ、またはマウス」、「イヌ、ネズミ、またはマウスのうちの１つ以上」および「１つ以上のイヌ、ネコ、またはマウス」の各々は、（ｉ）如何なるネコまたはマウスも含まない１つ以上のイヌ、（ｉｉ）如何なるイヌまたはマウスを含まない１つ以上のネコ、（ｉｉｉ）如何なるイヌまたはネコを含まない１つ以上のマウス、（ｉｖ）如何なるマウスも含まない１つ以上のイヌおよび１つ以上のネコ、（ｖ）如何なるネコも含まない１つ以上のイヌおよび１つ以上のマウス、（ｖｉ）如何なるイヌも含まない１つ以上のネコおよび１つ以上のマウス、または（ｖｉｉ）１つ以上のイヌ、１つ以上のネコ、および１つ以上のマウスとして解釈される。別の例において、「イヌ、ネコ、またはマウスの２つ以上」または「２つ以上のイヌ、ネコ、またはマウス」の各々は、（ｉ）如何なるマウスも含まない１つ以上のイヌおよび１つ以上のネコ、（ｉｉ）如何なるネコも含まない１つ以上のイヌおよび１つ以上のマウス、（ｉｉｉ）如何なるイヌも含まない１つ以上のネコおよび１つ以上のマウス、または（ｉｖ）１つ以上のイヌ、１つ以上のネコ、および１つ以上のマウスとして解釈される。「３つ以上」、「４つ以上」などは、同じように解釈される。

【0111】

本開示または添付の特許請求の範囲の目的のために、数値量に関して、「～にほぼ等しい」、「～に実質的に等しい」、「約～よりも大きい」、「約～よりも少ない」などのような用語が使用されるとき、異なる解釈が明示的に記載されない限り、測定精度および有効桁に関する標準条約が適用される。「実質的に防止される」、「実質的に存在しない」、「実質的に除去される」、「ほぼゼロに等しい」、「無視できる」などのような語句によって記述されるヌル量について、各々のそのような語句は、問題の量が、開示された或いは特許請求された装置または方法の意図された操作または使用の文脈における実際の目的のために、装置または方法の全体的な挙動または性能が、ヌル量が実際に完全に除去されたならば、ゼロに等しいならば、或いは他の方法で正確にヌルされたならば生じたであろうものと相違しない程度まで、減少するまたは小さくなる場合を意味する。

【0112】

本開示および添付の特許請求の範囲の目的のために、実施形態、例、または請求項の要素、ステップ、制限、または他の部分のあらゆるラベル付け（例えば、第１、第２、第３など、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）など、または（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）など）は、明確性の目的のためにのみであり、そのようにラベル付けされた部分の如何なる種類の順序付けまたは優先権も意味するものと解釈されてならない。あらゆるそのような順序付けまたは優先権が意図される場合、それは、実施形態、例、または請求項において明示的に記載されるか、或いは、場合によっては、実施形態、例、または請求項の特定の内容に基づいて暗示的または固有である。添付の特許請求の範囲において、３５ ＵＳＣ §１１２（ｆ）の規定が装置の請求項において発動されることが望ましい場合、「手段」という用語が装置の請求項において現れる。それらの規定が方法の請求項において発動されることが望ましい場合、「～のためのステップ」がその方法の請求項において現れる。反対に、「手段」または「～のためのステップ」という用語が請求項において現れない場合、３５ ＵＳＣ §１１２（ｆ）の規定は、その請求項については発動されることは意図されない。

【0113】

いずれか１つ以上の開示が参照により本明細書に組み込まれ、そのような組み込まれた開示が、本開示と部分的にまたは全体的に矛盾するか、或いは本開示と範囲が異なるならば、矛盾、より広範な開示、またはより広範な用語の定義の範囲まで、本開示が支配する。そのように組み込まれた開示が部分的にまたは全体的に互いに矛盾するならば、矛盾の程度まで、後日の開示が支配する。

【0114】

要約は、特許文献内の特定の主題事項を調査する者の助けとして、必要に応じて提供される。しかしながら、要約は、要約に記載される要素、構成、または限定が、任意の特定の請求項に必然的に包含されることを暗示することを意図しない。各請求項に包含される主題事項の範囲は、その請求項のみの記載によって境界付けられる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図10A】

【図10B】

【図10C】