KR102204741B1 - 내부의 높은 인덱스 기둥을 가지는 ｌｅｄ 돔 - Google Patents

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Abstract

LED 다이(30)의 투명 성장 기판(34) 위에, LED 다이와 대략 동일한 사이즈를 가지는 풋프린트를 가지는 투명한 직사각형 기둥(40)이 부착된다. 기둥 높이는 LED 다이의 길이보다 더 크고, 기둥은 기판의 인덱스(예를 들어, 1.8)와 대략 동일한 인덱스(n)를 가지며, 따라서, 매칭된 인덱스들로 인해 계면에서의 TIR이 거의 존재하지 않는다. LED 다이의 길이의 1.5-3배 사이의 직경을 가지는 렌즈 부분(42)이 기둥 및 LED 다이를 둘러싼다. 렌즈 부분의 인덱스는 기판의 인덱스의 약 0.8배이다. 렌즈 부분은 돔 형상(46)을 가질 수 있다. 기판을 빠져나오는 광의 큰 부분이 측면 기둥/원통 계면의 내부로 반사되고, 기둥의 최상부 표면을 빠져나온다. 따라서, 방출은 좁혀지고, 광 추출 효율성이 증가한다.

Description

내부의 높은 인덱스 기둥을 가지는 ＬＥＤ 돔{LED DOME WITH INNER HIGH INDEX PILLAR}
이 발명은 발광 다이오드(LED)들에 관한 것이며, 특히, 이러한 LED의 광 추출 효율성을 증가시키기 위한 기법에 관한 것이다.
LED 디바이스들의 광 추출 효율성(light extraction efficiency)(ExE)은 광이 생성되는 높은 굴절률(n)의 에피텍셜 층들에서 내부 전반사(total internal reflections)(TIR)에 의해 제한된다. 이 TIR을 경감시키기 위해, 높은 굴절률의 캡슐화 돔 렌즈들이, 이들이 ExE를 20%만큼 효과적으로 높일 수 있음에 따라 널리 사용된다. GaN 기반 LED의 굴절률은 2-3 사이에 있으며, 캡슐화 물질의 인덱스는 GaN과 공기 사이의 양호한 천이(transition)를 제공하기 위해 통상적으로 1.4-1.8 사이에 있다.
박막-플립-칩(Thin-Film-Flip-Chip)(TFFC) 직접 이미터들과 같은 LED 다이 아키텍처들에서, 광은 에피텍셜 층들의 단일 측으로부터 주로 추출된다. 광 추출 측은 공통적으로, 성장 기판이 (예를 들어, 레이저-보조 리프트-오프 프로세스(laser-assisted lift-off process)에 의해) 제거된 이후 공기에 노출된 것이다. 광 추출 표면의 적절한 표면 러프닝(roughening) 처리를 이용하여, 돔 캡슐화 이후 이러한 직접 이미터들에서의 추출 효율성은, 다소 열악한 서브마운트 반사성의 경우들에서조차 80%만큼 높을 수 있는데, 왜냐하면 얇은 에피텍셜 층들로부터의 작은 하향측광이 존재하기 때문이다.
상황은 패터닝된 사파이어 기판(Patterned Sapphire Substrate)(PSS) 기반 LED들과 같은 플립-칩(Flip-Chip)(FC) 아키텍처들에서 상당히 변할 수 있고, 사파이어 성장 기판은 제거되는 것이 아니라 다양한 이유로 유지된다. 이러한 디바이스에서, 에피텍셜 층들로부터의 광이 투명 기판에 들어가고, 기판의 반대 표면은 광을 방출한다. 따라서, 광은 에피텍셜 물질(예를 들어, GaN)로부터 기판 내로, 그리고 기판으로부터 공기 또는 돔 캡슐화 물질 내로, 이후 공기 내로 추출되어야 한다. 이러한 LED 디바이스의 필드 방출(field emission)은 훨씬 더 넓은데, 왜냐하면, 광의 큰 부분이 기판의 4개의 측면(lateral side)(통상적으로 수백 마이크론 두께)으로부터 추출되기 때문이다. 추출된 측면 방출의 양호한 부분은 서브마운트에서 아래쪽으로 향하고, 그것은 손실을 가지고 다시 반사된다. 따라서, PSS 기반 다이들과 같은 FC 아키텍처들은 TFFC들과 비교가능한 추출 효율성을 공급하기 위해 높은 반사성 패키지 서브마운트들에 의존한다. 이러한 FC 기반 LED 디바이스의 예는 도 1 및 도 2에 도시되며, 도 2는 도 1의 디바이스의 좌측 뷰이다.
도 1 및 2에서, 활성층을 포함하는 LED 에피텍셜 층들(12)은 패터닝된(러프닝된) 사파이어 기판(14) 표면 상에서 성장한다. 에피텍셜 층들(12)은 간략함을 위해 도 1에서 식별되지 않으며, 도 2에 도시된 것보다 기판(14)에 비해 훨씬 더 얇다.
반사성 금속 전극들(15A 및 15B)은 LED 다이(16)의 최하부 표면 상에 형성되고, 전극들은 서브마운트(22) 상의 애노드 및 캐소드 금속 패드들(18A 및 18B)에 직접 결합된다. 서브마운트(22)의 바디는 세라믹 또는 일부 다른 열적 전도성 물질일 수 있다. 패드들(18A 및 18B)은, 서브마운트(22)의 내부에 있는 비아들을 사용하여 연관된 최하부 금속 패드들(23)에 접속된다(하나의 패드(23)만이 측면 뷰에 도시됨). 최하부 패드들(23)은 추후 인쇄 회로 보드에 땜납될 수 있다. 금속 패드들(18A 및 18B)은 기판(14)의 측면들로부터 방출되는 광(예를 들어, 광선(26))을 반사시키도록 반사성일 수 있다. 도 2에서, 기판(14) 최상부 표면 상의 에피텍셜 층(12)에 의해 방출된 광선(26)이 완만한 각도(shallow angle)로 충돌하고, TIR에 의해 반사되고, 기판(14)의 측벽을 빠져나오고, 서브마운트(22) 상의 패드(18A)에 의해 위로 반사되는 방식에 유의한다. 따라서, 광선(26)은 각각의 반사 및 다양한 물질들 내에서 이동하는 추가 거리에 의해 감쇠한다.
돔형 렌즈(28)는 이후 몰딩에 의해 또는 접착 캡슐제(adhesive encapsulant)(예를 들어, 실리콘 또는 에폭시)를 이용하여 LED 다이(16) 위에 미리-형성된 렌즈를 부착함으로써 LED 다이(16) 위에 부착된다.
기판(14)의 두께를, 아마도 800 마이크론만큼, 증가시키는 것은, ExE 이득을 얻지만, 제조 문제들을 생성하고 비용을 증가시킨다는 것이 알려져 있다. 더 두꺼운 기판(14)을 이용하여, 기판의 최상부 표면에 충돌하는 광은 보통각(normal angle)에 더 가까운 각도이며, 따라서, 더 적은 TIR이 발생한다. 또한, 더 많은 완만한 각도 광이 두꺼운 기판의 측벽들로부터 방출된다. 이는 일부 응용예들에 대해 바람직하지 않을 수 있는 넓은 방출각을 생성한다.
따라서, 성장 기판의 두께를 증가시켜야 할 필요 없이 LED 디바이스의 광 추출 효율성(ExE)을 증가시키는 기법이 요구된다.
일 실시예에서, GaN 기반 LED 층들은 투명한 사파이어 기판의 패터닝된 표면 상에 에피텍셜 방식으로(epitaxially) 성장한다. 씨닝(thinning) 이후, 기판 두께는 100-500 마이크론 사이일 수 있다.
LED 다이는 이후 서브마운트 상에 장착된다. 다수의 LED 다이들이 서브마운트 웨이퍼 상에 장착될 수 있고, 따라서, 프로세싱이 웨이퍼 스케일에서 수행될 수 있다. 모든 프로세싱 이후, 서브마운트 웨이퍼가 개별 LED 디바이스들을 분리시키기 위해 싱귤레이트(singulate)된다.
LED 다이 풋프린트는 통상적으로 0.5-1mm 사이의 각각의 측면을 가지는 정사각형일 것이다.
LED 다이와 대략 동일한 사이즈의 풋프린트를 가지는 투명한 직사각형 기둥(직사각형 프리즘)이 LED 다이의 최상부 기판 표면 상에 직접 위치된다. 기둥은 사파이어 기판의 인덱스(대략 1.8)와 대략 동일한 인덱스(n)를 가지는 물질(예를 들어, 실리콘)로 형성되고, 따라서, 매칭된 인덱스들로 인해 TIR이 거의 존재하지 않는다. 기둥은 LED 다이 측면들의 길이(예를 들어, 0.8mm-1.5mm)보다 더 큰 높이를 가진다.
투명한 원통이 직사각형 기둥 및 LED 다이를 둘러싸고, 여기서 원통의 최상부 표면은 기둥의 최상부 표면과 대략 평행하다. 원통의 직경은 바람직하게는 LED 다이 측면의 길이의 1.5-3배이다. 원통 물질의 굴절률은 기판의 굴절률의 약 0.8배인데, 이는 약 1.8의 굴절률을 가지는 사파이어 기판의 경우 약 1.4-1.5이다.
원통의 최상부에 원통과 동일한 물질로 형성되며 동일한 직경을 가지는 투명 돔이 존재한다. 돔은 원통과 일체형일 수 있다.
기둥, 원통 및 돔은 미리-형성된 렌즈 피스(pre-formed lens piece)로서 형성되고, 인덱스-매칭하는 실리콘 또는 에폭시의 박층을 이용하여 기판 또는 서브마운트에 부착될 수 있다.
인광체-변환 광(phosphor-converted light)이 요구되는 경우, LED 다이 표면은 LED 다이 위에 렌즈를 부착하기 이전에 인광체로 코팅될 수 있다. 인광체의 인덱스는 바람직하게는 기둥 및 기판의 인덱스에 매칭한다.
기둥이 상대적으로 높고, 원통과 기둥의 계면(interface)이 상당한 인덱스 부정합(index mismatch)을 가지기 때문에, LED 다이로부터 방출된 광은 기둥의 최상부 표면을 직접 통과하거나, 또는 기둥의 측면들에서 그리고 최상부 표면을 통해 내부적으로 반사될 것이다. 따라서, 서브마운트에 의해 반사될 필요가 있는 측광(side light)이 감소한다. 따라서, 기둥은, 그것이 LED 다이 자체만큼 넓기 때문에, 방출 필드를 좁히는 역할을 할 뿐만 아니라, 서브마운트 표면에 의해 더 적은 광이 감쇠하기 때문에 효율성을 개선시킨다.
원통 및 돔은, 광 추출을 개선시키고, 광 방출을 더 많은 램버시안(Lambertion)이 되도록 하기 위해, 공기에 대한 인덱스 천이를 제공한다. 원하는 방출 패턴을 생성하기 위해 반구형 돔들 이외의 렌즈들이 사용될 수 있다. 돔 형상은 추출 효율성을 더 증가시키도록 기둥으로부터의 실제 방출에 대해 적응될 수 있다.
이 발명은 또한 플립-칩 이외의 LED 다이들에 적용된다.
다른 실시예들이 기술된다.
도 1은 패키지화된 LED 디바이스의 투시도이다.
도 2는 도 1의 LED 디바이스의 좌측 뷰이다.
도 3은 도 1의 서브마운트의 측면 뷰이다.
도 4는 LED 다이가 그 위에 장착된 도 1의 서브마운트의 측면 뷰이다.
도 5는 미리-형성된 완성된 렌즈의 측면 뷰이다.
도 6은 도 4의 LED 다이 위에 부착된 도 5의 렌즈의 측면 뷰이다.
도 7은 인광체로 선택적으로 코팅된 LED 다이의 측면 뷰이다.
도 8은 완성된 LED 디바이스의 투시도이다.
도 9는 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 LED 디바이스들에 비해, 시뮬레이션된 광 추출 효율성 개선 대 렌즈 원통 높이를 도시하는 그래프이다.
도 10은 도 1 및 도 2의 LED 디바이스들에 비해, 도 8의 LED 디바이스의 좁아진 방출 프로파일을 예시하는 도해이다.
동일하거나 유사한 엘리먼트들은 동일한 수치로 라벨링된다.
도 3-8은 본 발명의 LED 디바이스에 대한 제조 프로세스의 다양한 스테이지들을 예시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 대해 기술된 것과 동일할 수 있는 종래의 서브마운트(22)를 예시한다. 인쇄 회로 보드(PCB)와 같은 임의의 다른 타입의 서브마운트 또는 다른 지지 기판이 사용될 수 있다.
도 4는 서브마운트(22)의 금속 패드들(18A 및 18B)에 초음파로 결합되거나 땜납되는 그것의 최하부 애노드 및 캐소드 전극들(15A 및 15B)을 가지는 종래의 LED 다이(30)를 예시한다. LED 다이(30)는 개선된 광 추출을 위해 사파이어 기판(34)의 패터닝된(러프닝된) 표면 상에 성장된 에피텍셜 층들(32)을 포함한다. SiC, GaN 등과 같은 다른 타입들의 투명 기판들이 사용될 수 있다. 실제 실시예에서, 기판(34)은 에피텍셜 층(32)보다 훨씬 더 두껍다. 일 실시예에서, 기판(34)은 100-500 마이크론 두께이며, 바람직한 실시예에서는 약 200 마이크론 두께이다. 에피텍셜 층들(32)은 단지 수 마이크론 두께일 수 있다. 그 두께가 광 추출을 증가시키기 위해 사용되지 않고 있기 때문에, 기판(34)이 도 2의 기판(14)보다 훨씬 더 얇을 수 있다는 점에 유의한다. 이는, 그것이 제조 프로세스 동안 다이 싱귤레이션(die singulation)을 용이하게 함에 따라 유리할 수 있다.
일 실시예에서, LED 다이(30)는 0.5-1mm 길이의 측면들을 가지는 정사각형이다. LED 다이(30)는 인광체로 코팅된 청색 다이일 수 있거나, 또는 임의의 다른 타입의 LED 다이일 수 있다. 플립-칩이 도시되었지만, LED 다이는, 서브마운트(또는 다른 지지 기판) 패드들에 LED 다이 전극들을 접속시키기 위해 필요한 임의의 와이어 결합이 렌즈 내에 제공되는, 다른 타입들일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미리-형성된 렌즈(38)를 예시한다. 렌즈(38)의 공동(cavity) 내의 LED 다이(30)의 위치가 명료함을 위해 도시된다.
렌즈(38)는, LED 다이(30)와 대략 동일한 크기의 풋프린트를 가지는 투명한 직사각형 기둥(40)(직사각형 프리즘)을 포함한다. 기둥(40)은 사파이어 기판(34)의 굴절률(대략 1.8)과 대략 동일한 굴절률(n)을 가지는 물질(예를 들어, 실리콘, 에폭시 등)로 형성되며, 따라서, 매칭된 굴절률들로 인해 기판(34)과 기둥(40) 사이의 계면에서 TIR이 거의 존재하지 않는다. 일 실시예에서, 기둥(40)의 굴절률과 기판(34)의 굴절률 사이의 차이는 10% 미만이다. 통상적으로, 기둥(40)은 LED 다이 측면들의 길이(예를 들어, 0.8mm-1.5mm)보다 더 큰 높이를 가지지만, 다른 구성들이 참작되며 본 발명의 범위 내에 포함된다. 예를 들어, 기둥(40)은 LED 다이(30)에 오버랩할 수 있거나, 또는 발광 표면의 일부분만을 커버할 수 있다. 대안적으로, 기둥(40)은 상이한 배광 효과(light distribution effect)를 생성하기 위해 LED 다이(30)의 길이보다 더 짧을 수 있다.
투명 원통(42)이 직사각형 기둥(40)을 둘러싸며, 여기서 원통(42)의 최상부 표면(44)은 기둥(40)의 최상부 표면과 대략 같은 높이를 이룬다(level). 원통(42)의 최상부가 기둥(40)의 최상부에 맞춰 정렬되는 것이 본질적이지는 않다. 원통(42)의 직경은 바람직하게는 LED 다이 측면의 길이의 1.5-3배 사이이다. 원통 물질의 굴절률은 기판(34)의 굴절률의 약 0.8배인데, 이는 약 1.8의 굴절률을 가지는 사파이어 기판(34)의 경우, 약 1.4-1.5이다. 원통 물질의 굴절률들의 적절한 범위는 기판(34)의 굴절률의 약 0.6 내지 0.85배이다.
원통(42)의 최상부 상에 원통(42)과 동일한 물질로 형성되며 동일한 직경을 가지는 투명 돔(46)이 존재한다. 통상적으로, 원통(42) 및 돔(46)은 단일 피스로서 형성될 것이다.
렌즈(38) 내의 공동(48)은 LED 다이(30)와 거의 동일한 사이즈이며, 따라서, 원통(42)의 최하부는 서브마운트(22) 표면과 같은 높이일 수 있다(flush with).
도 6에 도시된 바와 같이, 기둥(40), 원통(42) 및 돔(46)은 단일 피스로서 미리-형성될 수 있고, 인덱스-매칭 실리콘 또는 에폭시(49)의 박층(예를 들어, 10 마이크론)을 이용하여 기판(34)과 서브마운트(22)에 부착될 수 있다. 선택가능한 인덱스들을 가지는 이러한 접착제들은 상용가능하다.
일 실시예에서, 기둥(40)은 기둥들의 어레이로서 몰딩되고, 원통(42) 및 돔(46)은 각각의 기둥(40) 주위에 몰딩된다. 결과적인 렌즈들(38)은 이후 웨이퍼 스케일 프로세스에서 분리되어 서브마운트 웨이퍼 상의 각자의 LED 다이들(30)에 부착된다. 또다른 실시예에서, 원통(42) 및 돔(46)은 유리 또는 다른 물질(예를 들어, 실리콘)로 일체형으로 형성되며, 그것의 공동은 기둥 물질에 대한 몰드로서 사용된다. 또다른 실시예에서, 기둥(40)은 높은 인덱스의 유리(예를 들어, SF11 타입)일 수 있고, 높은 인덱스의 투명 에폭시를 이용하여 기판(34)(또는 인광체)에 부착될 수 있다. 다음으로, 실리콘 기반 렌즈 부분(원통(42) 및 돔(46))은, 예컨대, 본 양수인에게 양도되고 참조로 본원에 포함된 미국 특허 제7,452,737호(Basin 등 공저)에 기술된, 오버 몰딩 프로세스(over molding process)에 의해 기둥(40) 및 서브마운트 웨이퍼 위에 형성될 수 있다.
인광체-변환 광이 요구되는 경우, LED 다이 표면은 도 7에 도시된 바와 같이, LED 다이(30) 위에 렌즈(38)를 부착하기 이전에 인광체 층(50)으로 코팅될 수 있다. 인광체 층(50)의 인덱스는 기둥(40) 및 기판(34)의 인덱스에 바람직하게 매칭한다.
도 8은 결과적인 LED 디바이스의 투시도이다.
원통(42) 및 돔(46)은 광 추출을 개선시키고 광 방출을 더 많은 램버시안이 되도록 하기 위해 공기(n=1)에 대한 인덱스 천이를 제공한다. 원하는 방출 패턴을 생성하기 위해 반구형 돔들 이외의 렌즈들이 사용될 수 있다. 돔 형상은 추출 효율성을 더 증가시키도록 기둥(40)으로부터의 실제 방출로 적응될 수 있다.
기둥(40)이 상대적으로 높고, 원통(42)과 기둥(40)의 계면이 상당한 인덱스 부정합을 가지기 때문에, 도 6에서 광선(51)으로 도시된 바와 같이, LED 다이(30)로부터 방출된 광은 기둥(40)의 최상부 표면을 직접 통과하거나, 기둥의 측면들에서 그리고 최상부 표면을 통해 내부적으로 반사될 것이다. 따라서, 서브마운트(22)에 의해 반사될 필요가 있는 감소한 측광이 존재한다. 따라서, 기둥(40)은, 그것이 LED 다이(30) 자체만큼 넓기 때문에, 방출 필드를 좁히는 역할을 할 뿐만 아니라, 서브마운트 표면에 의해 더 적은 광이 감쇠하기 때문에 효율성을 개선시킨다.
기둥(40)의 높이는, 기둥(40)의 최상부 표면 상에 입사하는 광선들의 TIR이 실질적으로 최소화되도록 설계될 수 있다. 이는 직사각형 다이에 대해 다음 설계 규칙을 적용함으로써 이루어질 수 있다.
Figure 112016019223570-pct00001
여기서 "area"은 다이 면적이다.
위 방정식을 적용하는 것은, LED 다이(30)를 빠져나오는 직접적인 광선들이 기둥(40)의 최상부 표면(즉, 다이(30)로부터 가장 멀리 떨어진 측)에서 TIR을 거치지 않을 것임을 내포한다. 여기서, 기판-에폭시-기둥 계면들에서 굴절이 존재하지 않을 것임이 가정된다. 다이 면적에 대해 1mm2 , 렌즈에 대해 n=1.5, 기둥 및 기판(34)에 대해 n=1.8, 기판(34)에 대해 200 마이크론, 및 에폭시 접착제(또는 실리콘)에 대해 10 마이크론의 통상적인 값들은 770 마이크론의 최소 기둥(40) 높이를 초래한다.
서브마운트(22)의 역반사(back reflection)들이 감소하기 때문에, 방출 필드는, 큰 서브마운트 반사의 결과로서 PSS 기반 플립 칩 디바이스들에서의 상당히 넓은 방출 필드에 비해, 좁아진다. 따라서, 이러한 좁은 방출 필드에 따른 렌즈 형상의 추가 조정은 추가적인 ExE 이득들을 얻을 수 있다. 후자를 달성하기 위한 한 가지 방식은 렌즈(38)의 원통(42) 높이 파라미터를 조정함에 의해서이다. 도 9는 원통(42) 높이를(기둥(40)의 높이와 함께) 증가시킴으로써 획득된다. 시뮬레이션 결과는, ExE가 도 1 및 도 2에 예시된, 최신 해법들에 대해 6%만큼 증가할 수 있음을 나타낸다.
도 10은 800 마이크론 원통(42) 높이를 사용한 결과적인 원거리 필드(far-field) 비교를 도시한다. 라인(54)은 도 1 및 도 2의 필드 방출 패턴과 같이, 최신 패터닝된 사파이어 기판(Patterned Sapphire Substrate)(PSS) 플립 칩 LED 디바이스의 필드 방출 패턴을 나타낸다. 라인(56)은 램버시안(Lambertian) 방출 패턴을 나타낸다. 라인(58)은 본 발명에 따른 LED 디바이스의 통상적인 방출 패턴을 나타내며, 패턴은 원통/기둥의 높이들을 변경함으로써 조정(tailor)될 수 있다. 또한, 방출 패턴의 제어는 돔(46)의 형상에 의해 획득될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들이 도시되고 기술되었지만, 그것의 더 넓은 양상들에 있어서 이 발명으로부터 벗어나지 않고 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있음이 통상의 기술자에게 명백할 것이며, 따라서, 첨부된 청구항들은 이 발명의 진의 및 범위 내에 드는 것으로서 모든 이러한 변경들 및 수정들을 이들의 범위 내에 포함해야 한다.

Claims (15)

  1. 발광 디바이스로서,
    발광 다이오드(LED) 다이를 포함하고, 상기 LED 다이는,
    에피텍셜 층들 ― 상기 에피텍셜 층들은 측면들을 갖고, 각 측면은 측면 길이를 가짐 ― ;
    상기 에피텍셜 층들 위에 놓인 제1 기판 표면과 제2 기판 표면을 가지는 기판 ― 상기 제1 기판 표면은 상기 에피텍셜 층들에 직접 접속되고, 상기 기판은 제1 굴절률을 가짐 ― ;
    상기 제2 기판 표면 위에 놓인 투명한 기둥 ― 상기 기둥은 제2 굴절률을 갖고 최상부 표면 및 측벽들을 갖고, 상기 기둥은 상기 에피텍셜 층들의 측면들 중 하나의 측면 길이보다 더 큰 높이를 가짐 ― ; 및
    상기 기둥을 둘러싸는 렌즈 부분 ― 상기 렌즈 부분은 상기 기둥의 측벽들과 상기 렌즈 부분의 계면에서 상기 기둥 내의 내부 전반사(total internal reflection; TIR)가 일어나도록 상기 제2 굴절률보다 더 낮은 제3 굴절률을 가짐 ―
    을 포함하고,
    상기 기둥은 상기 에피텍셜 층들에 의해 생성된 광의 일부분을 상기 기둥의 측벽들로부터 상기 TIR에 의해 상기 기둥의 최상부 표면으로 반사하여, 광이 상기 최상부 표면을 통해 빠져나오게 하도록 구성되는 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이는 10% 미만인 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3 굴절률은 상기 제1 굴절률의 0.6-0.85배인 발광 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3 굴절률은 상기 제1 굴절률의 0.8배인 발광 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기둥은 직사각형 프리즘인 발광 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기둥의 풋프린트는 상기 제2 기판 표면의 면적과 동일한 발광 디바이스.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 표면은 정사각형을 포함한 직사각형이고, 상기 기둥의 풋프린트도 또한 직사각형인 발광 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 LED 다이는 인광체(phosphor)로 코팅되고, 상기 인광체는 상기 기둥의 굴절률과 매칭하는 굴절률을 갖는 발광 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 부분은:
    상기 기둥을 둘러싸는 원통형 부분; 및
    상기 기둥과 상기 원통형 부분 위에 놓이는 최상부 렌즈 부분
    을 포함하는 발광 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 최상부 렌즈 부분은 돔(dome) 형상을 가지는 발광 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기둥 및 상기 렌즈 부분은 접착제를 사용하여 LED 다이 위에 부착되는 발광 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 LED 다이가 장착되는 지지 기판을 더 포함하고, 상기 렌즈 부분은 상기 지지 기판의 최상부 표면을 향해 아래로 확장하는 발광 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 부분은 상기 기둥 주위에 몰딩된 물질을 포함하는 발광 디바이스.
  15. 제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 에피텍셜 층들에 대한 성장 기판인 발광 디바이스.
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