(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともそのいくつかがパッケージの中心線から傾いたピーク発光を有する複数のＬＥＤパッケージを備え、
前記複数のＬＥＤパッケージは、ディスプレイ内に取り付けられ、前記ディスプレイの面に対する垂線から傾いたピーク発光を有する像を生成し、
前記複数のＬＥＤパッケージのうちのいくつかの傾き量は、前記複数のＬＥＤパッケージのうちの他のものの傾き量とは異なり、
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは、反射カップ及び前記反射カップの少なくとも一部を覆う封止材内に取り付けられたＬＥＤを有する、
ＬＥＤディスプレイ。
【請求項２】
前記ディスプレイはフラットであり、
前記ディスプレイの前記面は前記ディスプレイの表面を含む請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項３】
前記ディスプレイは湾曲しており、
前記ディスプレイの前記面は、前記ディスプレイの表面に対する接平面を含む請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤパッケージの大部分は、自身の中心線から傾いたピーク発光を有し、
それぞれの傾き量は実質的に同じである請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項５】
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは内側にＬＥＤを有する反射カップを備え、
前記ＬＥＤは、前記反射カップの中心からシフトされている請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項６】
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは、反射カップ及び前記反射カップの少なくとも一部を覆う封止材内に取り付けられたＬＥＤを有し、
前記反射カップは、前記ＬＥＤパッケージの垂直な中心線からシフトされている請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項７】
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは、反射カップ及び前記反射カップの少なくとも一部を覆う封止材内に取り付けられたＬＥＤを有し、
前記反射カップは前記封止材の中心線からシフトされている請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項８】
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは、反射カップ及び前記反射カップの少なくとも一部を覆う封止材内に取り付けられたＬＥＤを有し、
前記反射カップは前記封止材内で回転されている請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項９】
少なくとも一部が前記封止材内にあるワイヤリードフレームをさらに備え、
前記ワイヤリードフレームが傾けられている請求項８に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項１０】
少なくとも一部が前記封止材内にあるワイヤリードフレームをさらに備え、
前記反射カップ及び前記ワイヤリードフレームは、前記封止材のおおよそ中心線上に配置される請求項８に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項１１】
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは反射カップ内に取り付けられたＬＥＤを有し、
前記反射カップは非対称形である請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項１２】
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは、反射カップ及び前記反射カップを包囲する封止材内に取り付けられたＬＥＤを有し、
前記封止材は非対称形である請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項１３】
前記複数のＬＥＤパッケージの少なくともいくつかは、反射カップ内に取り付けられたＬＥＤ、ワイヤリードフレーム、及び、前記反射カップ及び前記ワイヤリードフレームの少なくとも一部を包囲する封止材を有し、
前記封止材は、前記反射カップ及び前記ワイヤリードフレームの周りに回転されている請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項１４】
前記複数のＬＥＤパッケージは表面実装デバイスを有する請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【請求項１５】
前記ディスプレイは、対象となる視聴者の上方に取り付けられることができ、
前記ディスプレイの前記ピーク発光における前記傾きは、下方向の傾きを含む請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ又はＬＥＤｓ）に関し、特にＬＥＤを使用したディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ又はＬＥＤｓ）は、電気エネルギーを光に変換する固体デバイスであり、一般的に、反対にドープされた複数の層の間に挟まれた１つ以上の半導体物質の活性層を備える。ドープされた複数の層の間にバイアスが加えられると、正孔及び電子が活性層に注入され、活性層において再結合して光を発生する。光は活性層、及びＬＥＤの全表面から放出される。
【０００３】
この１０数年の技術的進歩により、ＬＥＤはより小型化し、発光効率の増大、及びコストの低減が成されてきた。ＬＥＤはまた、他の発光体よりも長い動作寿命を有する。例えば、白熱電球の動作寿命がおよそ２，０００時間であるのに対し、ＬＥＤの動作寿命は、５０，０００時間以上にもなり得る。ＬＥＤはまた、他の光源よりも強固であり、消費電力も小さくなり得る。このような理由により、ＬＥＤはより一般的になりつつあり、従来は白熱灯、蛍光灯、ハロゲン灯、及びその他の発光体が使用される領域であった応用分野において、現在ではますます使用されてきている。
【０００４】
ＬＥＤはまた、大型及び小型のディスプレイのいずれにも使用されてきている。大型スクリーンＬＥＤをベースとしたディスプレイ（しばしば巨大スクリーンと呼ばれる）は、スポーツイベント、レース場、コンサート、及びニューヨーク市のタイムズスクエアのような大きな公共の場等、多くの屋内及び屋外の場所において、より一般的になってきている。こうしたディスプレイ又はスクリーンの多くは、高さ及び幅が６０フィートもの大きさとなり得る。これらのスクリーンは、何千もの「画素」又は「画素モジュール」を備え、それぞれが複数のＬＥＤを有する。画素モジュールは、日中に太陽光にさらされている場合であっても比較的離れた所からディスプレイが視認されるように、高効率及び高輝度のＬＥＤを使用することができる。画素モジュールは、赤、緑、及び／又は青の光を組み合わせて様々な色の光を画素が発するように、わずか３つ又は４つ（１つの赤、１つの緑、及び１つの青）のＬＥＤを有するものであってもよい。最も巨大なスクリーンにおいては、各画素モジュールは数１０ものＬＥＤを有することができる。画素モジュールは長方形のグリッド状に配置される。例えば、１つのグリッドは、幅６４０、及び高さ４８０のモジュールで構成されてよい。最終的なスクリーンの大きさは、画素モジュールの実際の大きさに依存する。
【０００５】
ＬＥＤをベースとする従来のディスプレイは、入力信号（例えばテレビ信号）を受信するコンピュータシステムによって制御され、画素モジュールにおいて必要とされる特定の色に基づいて表示画像全体を形成する。コンピュータシステムは、画素モジュールのそれぞれにおいてどのＬＥＤを発光させるか、及びどのような輝度で発光させるかを決定する。画素モジュールのそれぞれに電力を供給する電力システムも備えられる。それぞれが所望の輝度で発光するように、各ＬＥＤに供給される電力を調節することができる。画素モジュールの各ＬＥＤに適切な電力信号を与えるために導電体が備えられる。
【０００６】
視聴者の目の高さにＬＥＤディスプレイが取り付けられることはまれである。ビルの側面やスタジアムの観覧席の上など、目の高さよりも高い位置に取り付けられる方がより一般的である。図１及び図２を参照する。視聴者１２の目の高さよりも高い位置に従来のＬＥＤディスプレイ１０が取り付けられている様子が示されている。視聴者１２は、通常ディスプレイ１０よりも下に位置し、ディスプレイの表面に垂直なディスプレイの発光方向１６に対して、ディスプレイ１０に向けた視聴者の視線１４の角度がθとなるようにディスプレイを見上げる。図２を参照する。図１に示されるＬＥＤディスプレイは、ＬＥＤパッケージ２０のような複数の発光体を備える。ＬＥＤパッケージ２０は、通常は弾丸形状をした封止材２６に包含された反射カップ２４に取り付けられるＬＥＤ２２を有する。ＬＥＤパッケージ２０のピーク発光は、通常、パッケージの長手方向の軸２８に沿っている。図３はＬＥＤパッケージ２０の等カンデラ極グラフ（ｐｏｌａｒ  ｉｓｏ−ｃａｎｄｅｌａｒ  ｇｒａｐｈ）３０であり、発光体の長手方向の軸に沿った典型的なピーク発光を示す。
【０００７】
再び図１を参照する。グラフ３０に示す発光特性を有する複数のＬＥＤパッケージ２０を備えたディスプレイを用いると、図示されるように、垂直方向１６に向けた、垂直なディスプレイピーク発光特性が生じる。ＬＥＤディスプレイ１０のＩｖ及び遠視野像（ＦＦＰ）ピーク発光特性も垂直軸１６に沿っており、ディスプレイに対して垂直である。ディスプレイ１０が高い位置に取り付けられている場合、視聴者の視線１４は垂直よりも低いので、ディスプレイが発する光の多くは、視聴者によって見られることがなく利用されない。利用されない光の量を低減する１つの方法は、視聴者の視線１４とより良く一致するような角度でディスプレイを取り付けることである。しかし、特に非常に大きなディスプレイを高い位置に取り付ける場合にそのようにするためには、使用が難しく、複雑で高価な取り付け用のハードウェアが必要となる。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、ＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージを利用したＬＥＤディスプレイに関する。ＬＥＤディスプレイの取り付け高さ又は位置に応じて適合するように、ＬＥＤのピーク発光が傾けられる、又はシフトされる。本発明によるＬＥＤディスプレイの１つの実施例は複数のＬＥＤパッケージを有し、少なくともいくつかのＬＥＤパッケージからのピーク発光は、パッケージ中心線から傾けられている。ディスプレイの面に対する垂線から傾いたピーク発光を有する像を生成するように、ＬＥＤパッケージがディスプレイ内に取り付けられる。本発明によれば、ＬＥＤディスプレイに使用することのできる様々なタイプ及び配置のＬＥＤパッケージの実施例が開示される。その他に多くの実施例が使用できることも理解される。
【０００９】
１つの実施例によるＬＥＤパッケージは、反射カップ内にＬＥＤを有し、反射カップの中心からＬＥＤがシフトしている。別の実施例は、反射カップ及び反射カップの少なくとも一部を覆う封止材内に取り付けられたＬＥＤを有する。反射カップは、ＬＥＤパッケージの垂直な中心線からシフトされている。別の実施例のＬＥＤパッケージは、反射カップ及び反射カップの少なくとも一部を覆う封止材内に取り付けられたＬＥＤを有する。反射カップは、封止材の中心線からシフトされている。
【００１０】
他のＬＥＤパッケージの実施例は、反射カップ及び反射カップの少なくとも一部を覆う封止材内に取り付けられたＬＥＤを有し、反射カップが封止材内で回転されている。さらに別の実施例は、非対称な反射カップ又は封止材を有することができる。ＬＥＤパッケージは、反射カップ内に取り付けられたＬＥＤ、ワイヤリードフレーム、及び、反射カップ及びワイヤリードフレームの少なくとも一部を包囲する封止材を有する。これらの実施例においては、反射カップ及びリードフレームの周りで封止材が回転されている。
【００１１】
本発明のこれら及びその他の側面、並びに利点は、以下の詳細な記載、及び、例として発明の特徴を示す添付の図面から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】視聴者の上に取り付けられた従来のＬＥＤディスプレイの概略図である。
【００１３】
【図２】図１のＬＥＤディスプレイに使用されるＬＥＤパッケージの側面図である。
【００１４】
【図３】図２のＬＥＤパッケージの発光特性を示す等カンデラ極グラフである。
【００１５】
【図４】本発明によるＬＥＤパッケージの１つの実施例の上面図である。
【００１６】
【図５】切断線５−５に沿った、図４に示すＬＥＤパッケージの断面図である。
【００１７】
【図６】反射カップ中でのＬＥＤシフトによる、ＬＥＤパッケージのピーク発光シフトを示す表である。
【００１８】
【図７】反射カップ中でのＬＥＤシフトによる、ＬＥＤパッケージのピーク発光シフトを示す矩形カンデラ分布プロット（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ  ｃａｎｄｅｌａ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｐｌｏｔ）である。
【００１９】
【図８】本発明によるＬＥＤパッケージの他の実施例の側面図である。
【００２０】
【図９】切断線９−９に沿った、図８のＬＥＤパッケージの断面図である。
【００２１】
【図１０】ＬＥＤパッケージ中において反射カップをシフトさせることによる発光パターンのシフトを示す等カンデラ極図である。
【００２２】
【図１１】ＬＥＤパッケージ中において反射カップをシフトさせることによる発光パターンのシフトを示す矩形カンデラ分布プロットである。
【００２３】
【図１２】本発明によるＬＥＤパッケージの他の実施例の側面図である。
【００２４】
【図１３】切断線１３−１３に沿った、図１２のＬＥＤパッケージの断面図である。
【００２５】
【図１４】反射カップの回転度によるＬＥＤパッケージのピーク発光シフトを示す表である。
【００２６】
【図１５】反射カップの回転度によるピーク発光パターンシフトを示す矩形カンデラ分布プロットである。
【００２７】
【図１６】本発明によるＬＥＤパッケージの他の実施例の側面図である。
【００２８】
【図１７】本発明によるＬＥＤパッケージに使用することのできる反射カップの１つの実施例の上面図である。
【００２９】
【図１８】図１７に示す本発明によるＬＥＤパッケージの反射カップを使用することによるピーク発光パターンシフトを示す等カンデラ極図である。
【００３０】
【図１９】本発明によるＬＥＤパッケージに使用することのできる反射カップの他の実施例の上面図である。
【００３１】
【図２０】本発明によるＬＥＤパッケージの他の実施例であり、非対称な封止材を有する。
【００３２】
【図２１】図２０に示す非対称な封止材を有するＬＥＤパッケージからのピーク発光パターンシフトを示す等カンデラ極図である。
【００３３】
【図２２】本発明によるＬＥＤパッケージの他の実施例の側面図である。
【００３４】
【図２３】本発明による、発光体パッケージにおける封止材の回転によるピーク発光パターンシフトを示す矩形カンデラ分布プロットである。
【００３５】
【図２４】本発明による、発光体パッケージにおける封止材の回転によるピーク発光パターンシフトを示す等カンデラ極図である。
【００３６】
【図２５】本発明によるＬＥＤパッケージを使用したＬＥＤディスプレイを示す概略図である。
【００３７】
【図２６】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージの上面図を示す。
【００３８】
【図２７】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージの他の実施例の側面図である。
【００３９】
【図２８】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージの他の実施例の側面図である。
【００４０】
【図２９】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージのさらに他の実施例の側面図である。
【００４１】
【図３０】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージの他の実施例の上面図である。
【００４２】
【図３１】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージのさらに他の実施例の側面図である。
【００４３】
【図３２】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージの他の実施例の断面図である。
【００４４】
【図３３】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージの他の実施例の断面図である。
【００４５】
【図３４】本発明による表面実装ＬＥＤパッケージのさらに他の実施例である。
【００４６】
【図３５】本発明による、発光傾きの方向を指定するマーカを有するＬＥＤパッケージの１つの実施例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明は、ＬＥＤパッケージを使用するＬＥＤディスプレイに対して垂直な中心線からシフトした、又はある角度で傾いたピークＩｖ及びＦＦＰ発光特性を有することを特徴とする、ＬＥＤパッケージの様々な実施例に関するものである。本発明によるＬＥＤディスプレイは、その発光体としてＬＥＤパッケージを使用することができる。ピーク発光が実質的に同様なシフト又は傾きを有するようにＬＥＤパッケージを配置することによって、同じ、又は類似のシフト又は傾きを有するピーク発光をＬＥＤディスプレイは提供できる。
【００４８】
いくつかの実施例においては、ＬＥＤディスプレイの発光シフトの傾きは、ディスプレイ面に対して記載されており、特にディスプレイ面に対する垂線に対して記載されている。フラットディスプレイの場合、ディスプレイ面はディスプレイの表面であり、ディスプレイがフラットな表面に取り付けられる場合、ディスプレイ面はディスプレイの実装面に通常平行である。湾曲したディスプレイの場合、ディスプレイ面はディスプレイ表面に対する接平面であり、いくつかの実施例においては、接平面はディスプレイの実装面に平行であり得る。この実施例においては、ディスプレイ面（つまり接平面）に対する垂線も、実装面に対して垂直である。
【００４９】
いくつかの実施例においては、ＬＥＤパッケージ及びＬＥＤディスプレイのピーク発光特性は、ディスプレイ面の垂線に対して下方向に傾いている。このような配置は、視聴者となるであろう人の目の高さよりも上にディスプレイが取り付けられるような応用例に対して特に応用できる。このようなＬＥＤディスプレイのピーク発光特性は、視聴者の視線をディスプレイに対してより厳密に一致させる。これにより、視聴者に向けられる有効な光の量が増大し、利用されない光の量が低減される。また、これによってディスプレイを高い位置にフラットに取り付けることが可能であり、より多くのＬＥＤ光が視聴者の視線に沿った方向に向けられつつも、角度を付けてディスプレイを取り付けるために要するコスト及び複雑さを除くことができる。ディスプレイに対して垂直なピークＩｖ及びＦＦＰ特性を有するディスプレイに比べて、視聴者の視線に沿った方向の光をより多く有することにより、高い位置のディスプレイがより明るく、より鮮やかな色で見える。
【００５０】
ピーク発光の望ましいシフト又は傾きを提供する、本発明による様々な実施例が以下に記載される。しかし、ここに記載する他にも様々な様式で傾きが提供され得ることは理解されたい。上述のように、いくつかの実施例においては、ピーク発光を下方向に傾ける点に関して記載されており、これによって高い位置のディスプレイが、ディスプレイの下の視聴者によってより効率的に視聴され得る。しかしながら本発明による実施例は、ピーク発光を上方、又は、左右にシフトさせるために使用することもできることは理解されたい。ディスプレイの実施例はＬＥＤに関連して記載されているが、様々なタイプの発光体が使用できることも理解されたい。ＬＥＤは、リード又は表面実装配置といった、ディスプレイ中に取り付けるための様々な取り付け手段を有してよい。
【００５１】
ディスプレイの大きさ、高さ、及び代表的な視聴者に対するディスプレイの距離といった様々な要因に応じて、ピーク発光の多様なシフト又は傾きが様々な実施例において提供される。屋外での応用に最も適したピーク発光傾きの適切な範囲は５−２０度であるが、その他の傾き角度範囲が使用されてよいことは理解されたい。ピーク発光傾きのこの範囲は、例えば、視聴者が２５−４０メートル離れており、１０メートルの高さに設けられたディスプレイに適切である。
【００５２】
実施例を参照して本発明を以下に記載するが、本発明は様々な形態で具現化できることが理解されるべきであり、以下に説明する実施例に限定されるものと解釈されるべきではない。特に、上述される以外に、様々なＬＥＤ、反射カップ、及びリードフレーム配置を提供することが可能である。また、封止材は、ＬＥＤパッケージ及びＬＥＤパッケージを使用するＬＥＤディスプレイからのピーク発光方向を変えるためのさらなる機能を提供できる。以下に記載するＬＥＤパッケージの様々な実施例はＬＥＤディスプレイへの使用を対象にしているが、これらは、個別に、あるいは同じ又は異なるピーク発光傾きを有する他のＬＥＤパッケージとともに、多くの他の応用例への使用が可能である。
【００５３】
層、領域、又は基板等の部材が、別の部材の「上に」あると表現される場合は、当該別の部材の上に直接あるか、あるいは媒介的な部材が存在してもよいことも理解されるであろう。さらに、「内側」、「外側」、「上方」、「上に」、「下方」、「より下に」、「下に」、及び類似の相対的な用語は、ここでは、１つの層又は別の領域の関係を記載するために使用されてよい。これらの用語は、図面に描写される方向に加えて、デバイスの様々な方向を包含することを意図している。
【００５４】
様々な部材、部品、領域、層、及び／又は部分を説明するために第１、第２等の用語をここで使用することがあるが、これらの部材、部品、領域、層、及び／又は部分は、こうした用語によって限定されるべきではない。こうした用語は、１つの部材、部品、領域、層、又は部分を、他の領域、層、あるいは部分から区別するために用いられるだけである。つまり、以下に記載する第１の部材、部品、領域、層、又は部分を、本発明の教示から逸脱することなく、第２の部材、部品、領域、層、又は部門と呼ぶことができる。
【００５５】
発明の実施例を概略的に説明する断面説明図を参照しながら発明の実施例をここに記載する。層の実際の厚さは様々であってよく、例えば製造技術及び／又は許容誤差の結果、図示する形状からの変位が予測される。発明の実施例は、ここに説明する領域の特定の形状に限定して解釈されるべきではなく、例えば、製造の結果生じるような形状の偏差を含むべきである。正方形又は長方形として説明あるいは記載される領域は、通常の製造許容誤差のため、一般的には丸みを帯びた、あるいは曲線状の外観を有するであろう。つまり、図面中に示される領域は本来概略的なものであり、その形状はデバイスの領域の正確な形状を示すことを意図するのではなく、また、発明の範囲を限定することを意図するものでもない。
【００５６】
図４及び図５は、本発明による、シフトした又は傾いたピーク発光を有するＬＥＤパッケージ４０の１つの実施例を示す。ＬＥＤディスプレイの画素モジュールのそれぞれ、又は大部分は、ＬＥＤパッケージ１０と同様に、それぞれが類似したピーク発光シフトを有する複数のＬＥＤを有することができる。このシフトが集まることにより、ディスプレイによって投影される像に傾きが生じる。
【００５７】
ＬＥＤパッケージ４０は、既知の取り付け方法を用いて反射カップ４４に取り付けられるＬＥＤ４２を有する。カップ４４は角度がついた側面を有し、ＬＥＤ４２から側面方向に放出された光を、ＬＥＤパッケージ４０からの所望の発光に寄与するような方向に反射する。反射カップ４４は一般に楕円形をしているが、様々な形状及び大きさを有してよいことは理解されるであろう。ＬＥＤ４２に電気信号を与えるためのワイヤボンドが含まれる。ＬＥＤパッケージ４０は、ＬＥＤ、反射カップ、及び電気接続を保護し、パッケージ４０が発する光を成形することのできるエポキシのような透明な物質（不図示）に包含されてよい。
【００５８】
従来型のＬＥＤの製造は一般に知られており、ここでは簡単に記載するのみとする。ＬＥＤは、有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）を用いた適切な製造プロセスを含め、既知のプロセスを使用して製造できる。ＬＥＤの層は、一般に、反対にドープされた第１及び第２エピタキシャル層に挟まれた活性層／領域を有し、これらの層は全て、成長基板上に続けて形成される。ＬＥＤはウェハ上に形成され、次いで分離されてパッケージに取り付けられる。成長基板は分離された最終ＬＥＤの一部として残ってもよく、あるいは、完全に又は部分的に除去されてもよいことが理解されるであろう。
【００５９】
バッファ、核形成、コンタクト、及び電流拡散層、また、光抽出層及び部材等に限定するものではないが、これらを含めた付加的な層及び部材がＬＥＤ４２に含まれてもよいことも理解されるであろう。活性領域は、単一量子井戸（ＳＱＷ）、多重量子井戸（ＭＱＷ）、二重ヘテロ構造、又は超格子構造を含むことができる。活性領域及びドープされた層は、様々な物質系から製造されてよく、好ましい物質系は、ＩＩＩ族窒化物をベースとする物質系である。ＩＩＩ族窒化物とは、窒素と周期表のＩＩＩ族の元素との間に形成される半導体化合物のことを意味し、ＩＩＩ族の元素は通常アルミ（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）である。また、この用語は、アルミニウムガリウム窒化物（ＡｌＧａＮ）及びアルミニウムインジウムガリウム窒化物（ＡｌＩｎＧａＮ）といった、３成分系及び４成分系化合物のことも意味する。好ましい実施例においては、ドープされた層は、窒化ガリウム（ＧａＮ）であり、活性層はＩｎＧａＮである。他の実施例においては、ドープされた層はＡｌＧａＮ、ヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）、又はヒ化リン化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＡｓＰ）であってよい。
【００６０】
成長基板は、サファイア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）といった多くの物質で作ることができる。適切な基板は炭化ケイ素の４Ｈ多結晶形であるが、３Ｃ、６Ｈ、及び１５Ｒ多結晶形を含めたその他の炭化ケイ素多結晶形も使用することができる。炭化ケイ素は、サファイアよりもＩＩＩ族窒化物に対する結晶格子整合がよく、より高品質のＩＩＩ族窒化物をもたらすという利点を持つ。また炭化ケイ素は非常に高い熱伝導性を有するので、炭化ケイ素上のＩＩＩ族窒化物デバイスの総出力が、基板の熱消散によって制限されない（サファイア上に形成されたデバイスの場合には制限され得る）。ＳｉＣ基板は、ノースカロライナ州ダーラムのＣｒｅｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，  Ｉｎｃ．から入手することが可能であり、その製造方法は、米国再発行特許発明第３４，８６１号明細書、米国特許第４，９４６，５４７号明細書、及び米国特許第５，２００，０２２号明細書のような科学文献に説明されている。
【００６１】
ＬＥＤは、導電性の電流拡散構造及び上面のワイヤボンドパッドを有してよく、どちらも既知の方法を用いて堆積される導電性金属からなる。これらの部材に使用可能ないくつかの物質としては、金、銅、ニッケル、インジウム、アルミニウム、銀、又はこれらの組み合わせ、及び導電性酸化物、透明導電性酸化物が含まれる。電流拡散構造は、ＬＥＤ４２のグリッドに配置された導電性のフィンガーを有し、フィンガーには、パッドからＬＥＤ上面への電流拡散を増大させるように間隔が設けられている。以下に記載するように、動作時にはワイヤボンドを介してパッドに電気信号が与えられ、電流拡散構造のフィンガー及び上面を介して電気信号がＬＥＤへと拡散する。電流拡散構造は、上面がｐ型のＬＥＤにおいてしばしば使用されるが、ｎ型の物質に対して使用することもできる。
【００６２】
ここに記載するいくつか、又は全てのＬＥＤは、１つ以上の蛍光体で覆われてよい。蛍光体は、ＬＥＤ光の少なくとも一部を吸収し、異なる波長の光を放出する。これによりＬＥＤは、ＬＥＤからの光及び蛍光体からの光を組み合わせた光を発する。本発明による１つの実施例においては、白色発光ＬＥＤは、青色波長スペクトルの光を発するＬＥＤを有し、青色光の一部を蛍光体が吸収して黄色光を再放出する。ＬＥＤは、青色光と黄色光とを組み合わせた白色光を発する。他の実施例においては、米国特許第７，２１３，９４０号明細書に記載されるように、青色光と黄色光とを組み合わせた白色でない光をＬＥＤチップが発する。Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）等の（Ｇｄ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ系をベースとする蛍光体からなる変換粒子を用いて、広い黄色スペクトル全範囲の発光が可能であるが、いくつかの実施例においては、蛍光体は商業的に入手可能なＹＡＧ：Ｃｅを有する。白色発光ＬＥＤチップに使用することのできるその他の黄色蛍光体には、Ｔｂ３−ｘＲＥｘＯ１２：Ｃｅ（ＴＡＧ）；ＲＥ＝Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｌｕ，又はＳｒ２−ｘ−ｙＢａｘＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕが含まれる。
【００６３】
赤色光を発するＬＥＤは、活性領域から直接赤色光を発することが可能なＬＥＤ構造及び物質を含むことができる。あるいは、他の実施例においては、赤色を発するＬＥＤは、ＬＥＤ光を吸収して赤色光を発する蛍光体によって覆われたＬＥＤを含んでもよい。このような構造に適した蛍光体のいくつかは、Ｌｕ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、（Ｓｒ２−ｘＬａｘ）（Ｃｅ１−ｘＥｕｘ）Ｏ４、Ｓｒ２−ｘＥｕｘＣｅＯ４、ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ３＋，Ｇａ３＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、及びＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋を含んでよい。
【００６４】
様々な方法を用いて蛍光体でＬＥＤを覆うことが可能であり、これに適した１つの方法は、ともに「Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許出願番号１１／６５６，７５９及び１１／８９９，７９０に記載されており、その内容を参照により本明細書に組み込む。あるいは、電気泳動堆積（ＥＰＤ）法のようなその他の方法を用いてＬＥＤをコーティングすることも可能である。適当なＥＰＤ法は「Ｃｌｏｓｅ  Ｌｏｏｐ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の米国特許出願番号１１／４７３，０８９に記載されており、その内容も参照により本明細書に組み込む。本発明によるＬＥＤパッケージは、異なる色の複数のＬＥＤを有することも可能であり、それらの１つ以上が白色を発してもよいが理解される。
【００６５】
ここに記載するサブマウントは、様々な物質によって形成することが可能であり、好ましいものは、誘電体素子のような電気的に絶縁性の物質である。サブマウントは、ＬＥＤアレイと後部の部品との間に位置する。サブマウントは、アルミナ等のセラミック、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、又はポリイミド及びポリエステル等のポリマー性物質を含んでよい。１つの実施例においては、誘電性物質は、窒化アルミニウム及び炭化ケイ素のような高い熱伝導性を有する。他の実施例においては、サブマウントは、反射性セラミック、又は銀のような金属層といった高反射性の物質を含み、部品からの光の抽出を増大することができる。他の実施例においては、サブマウント４２は、印刷回路基板（ＰＣＢ）、アルミナ、サファイア、又はシリコン、又は、ミネソタ州チャンハッセンのＴｈｅ  Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な絶縁基板材料のＴ−Ｃｌａｄ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｌａｄのような任意の他の適切な物質を含んでよい。ＰＣＢを用いた実施例においては、標準ＦＲ−４  ＰＣＢ、メタルコアＰＣＢ、又は、任意の他のタイプの印刷回路基板を使用することができる。
【００６６】
図４及び５を参照する。従来のＬＥＤパッケージにおいては、カップ底面の中央、又は中央付近にＬＥＤが取り付けられている。典型的なＬＥＤパッケージからのピーク発光は、一般的に、反射カップ４４から封止材の先端又は頂点へと向かう垂直な経路であるパッケージの中心線４９に沿っている。反射カップ底面の中心は、水平な中央線４６と垂直な中央線４８が交わる場所で示される。従来のＬＥＤパッケージにおいてＬＥＤチップは、ＬＥＤ設置面積の半分が水平中央線４６の上側に、且つ半分が水平中央線４６の下側になるような位置に可能な限り近付くように取り付けられる。同様に、垂直な中央線４８に対しても、ＬＥＤ４２は、ＬＥＤ設置面積の半分が垂直な中央線４８の一方の側に、且つ半分が垂直な中心線の他方の側になるような位置に可能な限り近付くように取り付けられる。しかしながら、ＬＥＤパッケージ４０に関しては、反射カップ４４の底面の中心点からＬＥＤ４２がシフトされており、このシフトによってピーク発光特性における反対のシフトが生じる。ここに示す実施例においては、ＬＥＤ４２の大部分又は全部が水平な中央線４６の上側にあるように、ＬＥＤ４２は反射カップ４４中で上方向にシフトされている。これにより、ピーク発光特性における下方向のシフトが生じる。
【００６７】
次に図６を参照する。表５０は、反射カップ中における上方向へのＬＥＤの様々なシフト距離と、対応するピーク発光のシフト又は傾き、並びに、垂直方向の視角（Ｖ−Ｖ）及び水平方向の視角（Ｈ−Ｈ）の例を示す。従来サイズのＬＥＤ及び反射カップがこれらの測定に使用されている。しかし、異なるサイズのＬＥＤ又は反射カップを有するパッケージは、同じシフト距離に対して、異なるピーク発光傾きを持ち得ることが理解される。０．０１ミリメートル（ｍｍ）ほどの小さなシフトに対し、発光パターンは０．５度シフトする。０．０５ｍｍの上方向へのＬＥＤシフトでは、ピーク発光のシフトは７．７度である。このようなシフトは多くの要因によって生じる。その１つは、ＬＥＤのシフトに伴う非対称なフィールドパターンへの変化である。０．０５ｍｍを越えるＬＥＤシフトは、ピークの傾きを一層増大させる。しかし、一般的に、反射カップ及び封止材の大きさに応じて、ＬＥＤがさらにシフトすると傾きの変化が減少するような点に到達することが理解される。
【００６８】
図６にさらに示されるように、上方向へのシフトが増大しても、垂直方向の視角Ｖ−Ｖの変化は微小である。水平方向の視角Ｈ−Ｈは、シフトがおよそ０．０５ｍｍに到達するまでは、上方向へのシフトが増大しても変化は微小であり、およそ０．０５ｍｍのシフトにおいて視角が減少する。水平方向の視角が減少する点は、反射カップのサイズに対するＬＥＤのサイズ等、様々な要因に依存している。図７は矩形カンデラ分布プロット５５であり、ダイシフト０．０５ｍｍに対して７．７度のピーク発光シフトを示している。
【００６９】
ＬＥＤを他の方向にシフトさせると、他の方向にピーク発光シフトを発生可能なことが理解される。例えば、水平方向の中央線よりも下方向にＬＥＤをシフトさせると、ピーク発光を上方向にシフトさせることができる。あるいは、左、又は右へシフトさせると、ピーク発光をそれぞれ右、及び左にシフトさせることができる。上述のように、典型的なディスプレイは数百又は数千のＬＥＤを含み得るので、もし、それぞれのＬＥＤが類似したピーク発光シフト又は傾きを示すのであれば、ディスプレイが発する像は、それに対応してシフトする。
【００７０】
上述のように、ＬＥＤパッケージのこうしたピーク発光シフト又は傾きは、その他のパッケージ配置によっても実現することができる。従来のＬＥＤパッケージは、多くの場合、保護及び／又はビーム成形のための透明な物質に封止されたＬＥＤ、反射カップ、及び、少なくともいくつかのワイヤボンドを備える。図８及び図９は、本発明による別の実施例であるＬＥＤパッケージ６０を示しており、ＬＥＤ６２、反射カップ６４、及びＬＥＤ６２に電気信号を与えるためのワイヤリードフレーム６６を備える。封止材６８は、ＬＥＤ、反射カップ、及び、ワイヤボンドの大部分を包囲し、一般的には弾丸形状をしている。封止材６８は、チップからの光抽出を増大させるように成形することができる。また封止材は、腐食、又は劣化につながりかねない物理的なダメージあるいは環境条件に対して、チップ及び関連する接触構造（例えばワイヤボンド）が曝されないように保護することができる。封止材６８の末端発光部は、一般的に、パッケージからの光抽出を増大させることのできる半球レンズ形状を有してよく、場合によっては、出力光ビームの成形を提供することもできる。
【００７１】
図９に最もよく示されるように、封止材６８は、水平方向の中央線７０及び垂直方向の中央線７２を有し、封止材の長手方向の軸に沿って封止材の中心線７３を有する。従来のＬＥＤパッケージにおいて反射カップは、封止材６８中において、水平方向の中央線と垂直方向の中央線とが交わる位置、つまり封止材の中心にできるだけ近くなるように取り付けられている。ＬＥＤパッケージ６０においては、反射カップ６４が封止材の中心からシフトされており、図示した実施例においては、反射カップ６４の全て又は大部分が水平方向の中央線７０の上方に位置するように、上方向にシフトされている。これにより、ＬＥＤ６２及びワイヤリードフレーム（不図示）が反射カップ６４とともにシフトする。このように上方向へシフトすることにより、ＬＥＤパッケージ６０のピーク発光には、対応する下方向へのシフトが生じる。
【００７２】
図１０及び図１１は、それぞれ、従来サイズの反射カップ６４の中心付近に取り付けられた従来サイズのＬＥＤ６２を有するＬＥＤパッケージ６０に関する、等カンデラ図８０、及び矩形カンデラ分布プロット８５である。図は、封止材６８の中心から０．４ｍｍずれて取り付けられている反射カップ６４を有するＬＥＤパッケージ６０の発光特性を示す。これに対応してＬＥＤ６２がシフトし、およそ１５度のピーク発光シフトをもたらす。反射カップ６４が封止材６８中で上方に取り付けられた場合、パッケージ６０は、１５°の下方向へのピーク発光シフト又は傾きを持つことができる。
【００７３】
上述の実施例と同様に、多くの要因によってこうしたシフトが引き起こされる。その１つは、反射カップ６４のシフトに起因してパッケージ６０により生じる非対称なフィールドパターンである。封止材の中心線から反射カップがさらにシフトすると、ピーク発光はさらにシフトする。しかし、反射カップ及び封止材の制約のため、ピーク発光シフトがあまり大きくならない点に到達し得る。また、上述の実施例のように、異なる方向へ反射カップをシフトさせると、異なるピーク発光シフト又は傾きが生じる。ＬＥＤパッケージの大部分が同一のシフト又は傾きを有するディスプレイによって、表示画像をシフトさせる、又は傾けることができる。
【００７４】
図１２及び図１３は、図８及び図９のＬＥＤパッケージ６０に類似した別の実施例であるＬＥＤパッケージ９０を示しており、ＬＥＤ９２、反射カップ９４、及びＬＥＤ９２に電気信号を与えるためのワイヤリードフレーム９６を備える。弾丸形状の封止材９８がＬＥＤ９２、反射カップ９４、及びリードフレーム９６の大部分を取り囲む。図１３に最もよく示されるように、この実施例において反射カップ９４及びＬＥＤ９２は、封止材の長手方向の軸１００の中心に、又は中心付近に位置し、水平方向及び垂直方向の中央線１０２、１０４の交点に、又は交点付近に位置する（図１３に最もよく示されている）。図１２に最もよく示されるように、反射カップ９４及びリードフレーム９６は、封止材９８内で傾けられている。つまり、それらは、パッケージ９０の長手方向の軸１００からある角度ずれたように取り付けられている。これにより、この角度又は傾きに概ね対応した量だけ、反射カップ９４からのＬＥＤ９２の一次放出も、長手方向の軸からある角度ずれている。
【００７５】
図１４及び図１５は、ＬＥＤパッケージ９０について、様々な回転度に対するピーク発光シフトを示す。図１４は、反射カップ及びリードフレームの回転が０、３、５、１０、及び１５度の場合のＬＥＤパッケージ９０の出力特性を示す表１１０である。傾き０度では、ピーク出力発光は０度である、又は封止材の長手方向の軸に沿っている。反射カップ及びリードフレームの各傾き度合によって、ピーク発光がシフトする。また、異なる垂直方向及び水平方向の視角、Ｖ−Ｖ及びＨ−Ｈも、それぞれ示されている。図１５は、反射カップ及びリードフレームの様々な回転度に対するピーク発光波形を示す矩形カンデラ分布プロット１２０である。これらの波形は、図１４の表に示されるピークシフトに対応する。
【００７６】
図１６は、図１２及び１３のＬＥＤパッケージ９０に類似した、本発明による別の実施例である、ＬＥＤパッケージ１３０を示す。ＬＥＤパッケージ１３０は、ＬＥＤ１３２、反射カップ１３４、及びリードフレーム１３６を備え、これらは全て封止材１３８内にある。しかし本実施例においては、反射カップ１３４が傾いているのに対し、リードフレーム１３６は傾いておらず、その代わり封止材の長手方向の軸に沿って配置されている。反射カップ１３４の様々な傾き角度により、図１４及び１５に示したものと実質的に同一なピーク出力発光シフトが生じる。本発明によれば、ピーク発光の傾きを提供するために、ＬＥＤ、反射カップ、及びリードフレームは、様々な方法で取り付けられてよいことは理解されたい。
【００７７】
ＬＥＤパッケージ１３０中において反射カップをさらに回転させると、ピーク発光がさらに傾き、実際的な限界は、封止材の制約によって生じる。異なる大きさの封止材は、シフトに対して異なる制約を有する。例えばいくつかの実施例においては、反射カップ回転の限界は９０度までに及ぶが、好ましい範囲は１０−３０度である。同じ量だけ回転した反射カップを有するＬＥＤを備えたＬＥＤディスプレイは、対応する分シフトした又は傾いたディスプレイ発光を提供することができる。
【００７８】
本発明によれば、ＬＥＤパッケージのピーク発光シフトを、非対称な外形のＬＥＤパッケージを使用することによって引き起こすこともできる。図１７は、本発明による実施例である非対称なＬＥＤパッケージ反射カップ１５０を示しており、底面１５２及び角度のついた反射面１５４を有する。上述のものと類似のＬＥＤパッケージ中に反射カップを配置することができ、ＬＥＤは反射カップ１５０の底面１５２に取り付けられる。上述のように、ワイヤリードフレーム及び封止材を含むこともできる。角度のついた反射面１５４は、ＬＥＤパッケージに対する望ましい発光方向に寄与できるように、横に放出されたＬＥＤ光を反射するように配置される。
【００７９】
従来のＬＥＤパッケージにおいては、反射カップの角度をつけられた反射面は、底面の周りにおいておよそ同じ角度を有する。しかしながら、反射カップ１５０の場合、角度のついた反射面１５４は非対称性を有する。つまり、反射面の少なくとも一部分が、他の部分に比べて異なる角度を有する。ここに示す実施例においては、上部１５６は、角度のついた表面１５４のその他の部分に比べて異なる反射角度を有する。これにより、上部１５６から反射するＬＥＤ光は、角度のついた表面１５４の残りの部分から反射する光と比べて異なる角度で反射される。光は、より急な角度で上部１５６に反射し、ピーク発光を下方向にシフトさせる。下方向のシフトは、上部１５６から反対の方向である。その他の実施例においては、ピーク発光シフトは、非対称な部分に向かうシフトであってよい。
【００８０】
図１８は、底面１５２の中心付近にＬＥＤが取り付けられた反射カップ１５０を使用する従来のＬＥＤパッケージに対する等カンデラ極図１６０を示す。反射カップ１５０を使用した発光体パッケージに対し、およそ８度の下方向へのピーク発光シフト又は傾きをＬＥＤパッケージが示している。
【００８１】
反射カップにおける異なった非対称性形状は、異なるピーク発光シフトを生じ得ることが理解される。図１９は、本発明による別の実施例であり、非対称であって、底面１７２及び角度の付いた反射面１７４を備えたＬＥＤパッケージ反射カップ１７０を示す。本実施例においては、反射面１７４の左側の部分１７６が、反射面の残りの部分よりも急峻な角度を有する。これによりＬＥＤ光は、反射面１７４の残りの部分に比べて、左側の部分１７６からより急峻な角度で反射するので、ピーク発光の右側へのシフトが生じる。反射面１７４の様々な部分が様々な角度を持つことが可能であり、これにより、多様なＬＥＤパッケージピーク発光シフトを生じさせ得ることが理解される。
【００８２】
封止材が非対称な形状を有することによってピーク発光をシフトさせることもできる。図２０は、本発明による実施例であり、内部反射カップを有する封止材１８２、反射カップ中のＬＥＤ、及びリードフレーム（不図示）を備えるＬＥＤパッケージ１８０を示す。ここに示す実施例においては、封止材は、第１レンズ部１８６及び第２レンズ部１８８を有し、第１レンズ部１８６が第２レンズ部１８８とは異なる曲率半径を有する。レンズ部１８６、１８８の非対称性により、パッケージ１８０からのピーク発光にシフト又は傾きが生じる。封止材内で非対称に反射されるＬＥＤからの光のように、様々な要因によってこうしたシフトが生じ得る。非対称な反射によって、対応するピーク発光シフトが生じる。図２１は、非対称レンズからのピーク発光シフトを示す等カンデラ極図１９０であり、ピークシフトはおよそ８度である。
【００８３】
図２２は、本発明によるさらに別の実施例であり、反射カップ２０４中のＬＥＤ２０２、リードフレーム２０６、及び封止材２０８を備えるＬＥＤパッケージ２００を示す。本実施例においては、封止材２０８は、反射カップ２０４及びリードフレーム２０６の周りで回転したように形成される。リードフレーム２０６がディスプレイと直角になるような従来の様式でＬＥＤパッケージ２００がディスプレイに取り付けられるので、ＬＥＤ封止材２０８は直角に対してある角度を持つ。本発明によれば、封止材２０８は様々な角度を有してよい。１つの実施例においては、ディスプレイの視聴者の仮想的な視線と一致するように角度を選択することができる。１つの実施例においては、視聴者の視線はディスプレイに対する直交方向からおよそ１５°であり、仮想的な視線と一致するように、封止材２０８の回転をディスプレイに対する直交方向から１５°ずらすことができる。
【００８４】
図２３は、封止材回転がおよそ１５度の場合の矩形カンデラ分布プロット２１０であり、約１５度のピーク発光シフトを示している。図２４は、封止材回転が１５度の場合の等カンデラ極グラフ２２０であり、同様なピーク発光シフトを示している。こうしたシフトは、封止材から直角に又は非対称に反射及び放出されるレンズ光といった、多くの要因によって引き起こされ、一般的には、封止材の回転によって直交する反射及び放出の量が決定される。封止材の形状及びサイズが異なると、封止材の回転に対する傾き度合が異なり、封止材の形状及び容積が回転量に対する実際的な限界を与える。
【００８５】
シフトした、又は傾いたピーク発光を提供するために、上述した他にも多くの配置が提供され得ることが理解される。そのような配置の１つとしては、ＬＥＤディスプレイピーク発光における所望の傾きを提供するために、ディスプレイ中のＬＥＤパッケージをある角度で取り付けることが挙げられる。他の実施例としては、上述の実施例の組み合わせが挙げられる。例えば、封止材の回転とともに、反射カップを回転させることもできる。非対称な反射カップ、非対称な封止材、反射カップの回転等、他の実施例に記載される配置とともに、反射カップにおいてＬＥＤをシフトさせることもできる。これらは、所望のピーク発光傾きを達成するために使用できる多くの組み合わせの単なる一部にすぎない。
【００８６】
上述のように、本発明によるＬＥＤパッケージの実施例は、様々な応用例に使用することができるが、傾いたピーク発光パターンを提供するためのＬＥＤディスプレイに特に適用することができる。図２５は、視聴者２４４の上方に取り付けられたＬＥＤディスプレイ２４０の１つの実施例を示す。ディスプレイ２４０は、視聴者２４４の視角又は視線２４８と、より厳密に一致するピーク発光パターン２４６を有する。
【００８７】
上述のように、本発明によれば、様々なタイプの発光体及びパッケージを傾いたディスプレイに使用することができる。いくつかの実施例においては、表面実装デバイスを使用することができる。図２６は、本発明による従来の表面実装ＬＥＤパッケージ３００の１つの実施例を示す。ＬＥＤパッケージ３００はサブマウント３０４に取り付けられたＬＥＤ３０２を備えており、サブマウント３０４に取り付けられた反射カップ３０６がＬＥＤ３０２周りの反射面を提供する。反射カップ３０６は、通常、横に放出されたＬＥＤ光を反射するように配置される。ＬＥＤへの電気的な接続は、サブマウント上の導電性配線を介して、又はワイヤボンド（不図示）によって行うことができる。封止材（不図示）又はレンズが、通常ＬＥＤの上方に含まれる。上記し、図４及び５に示すシフトしたＬＥＤパッケージ４０と同様に、パッケージ３００においては、ＬＥＤ３０２が反射カップ３０６中で上方向にシフトしている。これによりピーク発光は下方向にシフトする、又は傾く。また、上述の実施例のように、ＬＥＤのシフトが大きくなると、ピーク発光の傾きも大きくなり、実際的な限界は反射カップの制約によって定まる。
【００８８】
図２７は、さらに別の実施例であり、シフトした又は傾いたピーク発光を発するためにディスプレイにおいて使用することのできる表面実装ＬＥＤパッケージ３１０を示す。パッケージ３１０は、ＬＥＤ３１２の周りに反射カップ３１６を有するサブマウント３１４に取り付けられたＬＥＤ３１２を備える。ＬＥＤ３１２は、反射カップに取り付けられた、ＬＥＤ３１２上方の封止材又はレンズ３１８によって覆われる。本実施例においては、サブマウント３１４がくさび形状を有することができるので、ディスプレイに取り付けられた場合に、ディスプレイからのピーク発光にシフトを生じるべく所望の角度を有することができる。ＬＥＤへの電気的な接続は、サブマウント上の従来の電気配線又は従来のワイヤボンドを用いて行うことができる。
【００８９】
図２８は、シフトした又は傾いたピーク発光を発するディスプレイに使用することのできる、別の表面実装ＬＥＤパッケージ３２０を示す。パッケージは、ＬＥＤ３２２、サブマウント３２４、及び反射カップ３２６を備え、ＬＥＤ３２２の上方に封止材又はレンズ３２８を有する。本実施例においては、ＬＥＤ３２２は反射カップ３２６内において、ある角度で取り付けられている。本実施例においては、ＬＥＤ３２２は、ある角度で形成された反射カップ３２６の底面に位置することができる。これにより、反射カップ底面の角度及びＬＥＤ３２２に起因する、シフトしたピーク発光がＬＥＤパッケージ３２０から生じる。
【００９０】
図２９は、本発明によるさらに別の実施例であり、反射カップを持たない表面実装ＬＥＤパッケージ３３０を示す。その代わりにＬＥＤ３３２は、ＬＥＤの上方にドーム形状の封止材又はレンズ３３６を有するサブマウント３３４に取り付けられる。本実施例においては、ＬＥＤはサブマウント３３４の中心線３３８上に取り付けられ、レンズ３３６は中心線３３８から上方にシフトされている。封止材のこうしたシフトによって、ＬＥＤパッケージ６０を参照して記載され、図８及び９に示されたシフトと同様なピーク発光シフトが生じる。表面実装ＬＥＤパッケージの他の実施例として反射カップを有してもよいことが理解される。この場合、反射カップ及びＬＥＤチップがＬＥＤパッケージの中心線の周りに取り付けられ、レンズが中心線から上方にシフトされる。
【００９１】
上述の実施例のように、ＬＥＤパッケージピーク発光シフトは、非対称な反射カップ、パッケージング、又は封止材を使用することによって実現することもできる。図３０は、表面実装ＬＥＤパッケージ３５０の１つの実施例を示し、上部反射面３５４がそれ以外の反射面３５６と比べて異なる反射角を有するような反射カップ３５２を備える。反射面のこの差異により、ＬＥＤパッケージ３５０からのピーク発光において、対応する下方向のシフトが生じる。図３１は、本発明による別の実施例であり、第１及び第２レンズ部３７４、３７６を有する非対称な封止材又はレンズ３７２を備えた表面実装ＬＥＤパッケージ３７０を示し、第１レンズ部３７４は第２レンズ部と比べて異なる曲率半径を有する。この非対称性により、ＬＥＤパッケージ３７０からのピーク発光にシフトが生じる。
【００９２】
図３２は、本発明による別の実施例であり、反射側壁３９６を有する反射カップ３９４の底面に取り付けられたＬＥＤ３９２を備える表面実装ＬＥＤパッケージ３９０を示す。本実施例においては、第１反射カップ側壁部３９８の高さがｘであり、第２反射カップ部３４０の高さがｙであるように、反射カップ側壁３９６が部分によって異なる高さを有することができる。本実施例においては、ｘはｙよりも大きい。これにより、ＬＥＤパッケージからのピーク発光には、第２反射カップ部３４０方向への傾きが生じる。反射カップ部の高さを色々と変化させることにより、ピーク発光における多様な傾き角度が得られること、及び、反射カップは、高さの異なる２つ以上の側壁部を有してよいことが理解されるであろう。例えば、別の実施例においては、反射カップは、高さの異なる３つ以上の側壁部を有することができる。
【００９３】
図３３は、本発明による別の実施例であり、反射カップ４１４の底面に取り付けられたＬＥＤ４１２を備えるＬＥＤパッケージ４１０を示す。本実施例においては、反射カップ４１４は、反射角度の異なる部分を持った反射カップ側壁４１６を有する。第１反射部４１８は、反射カップの底面に対応する面に対して角度ｘ°を持つ反射面を有し、第２反射部４２０は、反射カップ４１４の底面に対応する面に対して角度ｙ°を持つ反射面を有する。本実施例においては、ｘ°はｙ°よりも大きく、これにより第２反射部４２０の方向に傾きが生じる。反射カップ部の反射角度を色々と変化させることにより、ピーク発光の多様な傾き角度が得られること、及び、反射カップは、反射角度の異なる２つ以上の反射部を有してよいことが理解されるであろう。例えば、別の実施例においては、反射カップは、反射角度の異なる３つ以上の側壁部を有することができる。
【００９４】
図３４は、本発明によるさらに別の実施例であり、反射カップ４３４の底面に取り付けられたＬＥＤ４３２を備えるＬＥＤパッケージ４３０を示す。本実施例において反射カップ４３４は、異なる非対称形状の部分を持った反射カップ側壁４３６を有する。示された実施例においては、反射カップ４３４は、湾曲した反射面を持つ第１反射部４３８、及び、垂直な反射面を持つ第２反射部４４０を有することができる。ピーク発光角度の所望の傾きに応じて、反射カップ側壁が、異なる非対称性をした様々な部分を有することができる。ここに示す実施例においては、非対称性によって、第１反射部４３８の方向にピーク発光の傾きが生じる。別の実施例においては、反射カップは、所望のピーク発光傾きを生じるために、異なる対称性を持つ３つ以上の側壁部を有することができる。
【００９５】
図３５は、本発明による別の実施例であり、図２６に示されるＬＥＤパッケージ３００と類似したＬＥＤパッケージ４５０を示す。ＬＥＤパッケージ４５０は、サブマウント４５４に取り付けられたＬＥＤ４５２を備えており、サブマウント４５４に取り付けられた反射カップ４５６がＬＥＤ４５２の周りの反射面を提供する。本実施例においては、パッケージ４５０の発光傾き方向を示す発光方向マーカ４５８がサブマウント上に備えられる。傾きの方向を容易に認識できるので、このマーカは、ＬＥＤパッケージ４５０を使用するＬＥＤディスプレイの製造に役立つ。これにより、所望するディスプレイの発光傾きを与えるべく、所望の方向に一貫して信頼性のある配置を提供できる。これらのマーカは、様々な形状であってよい。また、これらに限定するものではないが、反射カップ、封止材、又はＬＥＤを含め、パッケージ上の様々な場所に設けられてよい。重要なことは、マーカが、特定のＬＥＤパッケージに対する発光傾きの方向を伝えることである。
【００９６】
上述の実施例の外にも、所望するピーク発光シフト又は傾きを提供するために、その他多くの表面実装配置が使用できることは理解されよう。また、所望するピーク発光シフトを達成するために、異なるパッケージ実施例の特徴を組み合わせてもよいことが理解されるであろう。例えば、あるシフトを生じる非対称な封止材を、異なる形状の反射カップを有することで発光傾きを生じさせる任意の実施例と組み合わせることができる。本発明によれば、多くの異なる組み合わせを使用することが可能であり、本開示は、これらの組み合わせのそれぞれに及ぶことを意図することが理解されよう。
【００９７】
本発明によるディスプレイは、異なるＬＥＤパッケージを組み合わせて備えることもできる。つまり、異なるディスプレイにおけるＬＥＤパッケージの全てが、発光の傾きを生じさせる同一の特徴を有する必要はない。いくつかの実施例においては、全てのパッケージがピーク発光の傾きを有するわけではなく、パッケージのいくつかは、パッケージの中心線に沿って、あるいは、パッケージ又はディスプレイに垂直に発光してよい。さらに別の実施例においては、ディスプレイ中の異なるＬＥＤパッケージが異なる方向にピーク発光の傾きを有してよい。また、いくつかの実施例においては、ＬＥＤディスプレイ画素中の異なる色が、異なる方向に発光することもできる。
【００９８】
本発明によるＬＥＤパッケージは、ＬＥＤディスプレイの外にも様々な照明用途、特に、垂直軸からずれて発光する小型の高出力光源を用いた照明に使用することができる。これらに限定されるものではないが、街路灯、アーキテクチャルライト、住宅用及びオフィス用照明、ディスプレイ照明及びバックライト等が含まれる。
【００９９】
特定の好ましい構成を参照して本発明を詳細に記載してきたが、その他の様式も可能である。従って、発明の精神及び範囲は、上記した様式に限定されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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