(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスを受け入れるための凹部を有する第１の導波路と、
前記凹部に配置された側面放射型の発光デバイス（ＬＥＤ）とを備え、該ＬＥＤは、
第１のタイプの半導体層と、
第２のタイプの半導体層と、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間にある、主面を有する活性層と、
前記第１の半導体層と接触する第１の電極と、
前記第２の半導体層と接触する第２の電極と、
を具備し、
前記第１の電極及び前記第２の電極が、サブマウント上の電極に直接接続されるように前記ＬＥＤの第１の側にあり、
さらに、前記ＬＥＤは、前記活性層の前記主面に対して実質的に垂直な側部を有する第１の層であって、前記第１の導波路に光学的に結合された第２の導波路を含む前記第１の層を具備し、かつ前記活性層内で生成される光の大部分が該第１の層を介して放射し、
さらに、
前記第１の層の上に、前記第１の層に直接接続されたリフレクタを具備し、
前記リフレクタは、前記第１の導波路上の反射面であって、
該リフレクタに当たる実質的に全ての光が再び前記ＬＥＤの方へ戻る方向に向けられており、
前記ＬＥＤが、前記活性層の前記主面に対して実質的に垂直である該ＬＥＤの全ての側部から前記第１の導波路に光を発するようになっている、ことを特徴とするバックライト。
【請求項２】
前記ＬＥＤが搭載されるサブマウントをさらに具備し、前記サブマウントの少なくとも一部が前記凹部に配置される、請求項１に記載のバックライト。
【請求項３】
前記第１の層が少なくとも１つのタイプの蛍光体を含む請求項１に記載のバックライト。
【請求項４】
前記第１の層が前記第２の導波路を含み、
前記ＬＥＤが該ＬＥＤの側面の少なくとも上にある蛍光体層をさらに具備する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項５】
前記第１の層が少なくとも１つのタイプの蛍光体及び前記第２の導波路を含む、請求項１に記載のバックライト。
【請求項６】
前記ＬＥＤの発光側部が約０．２ｍｍから０．４ｍｍまでの間の高さを有する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項７】
前記第１の層がＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を含む請求項１に記載のバックライト。
【請求項８】
前記第１の層が少なくとも赤色放射蛍光体及び緑色放射蛍光体を含む、請求項１に記載のバックライト。
【請求項９】
前記赤色放射蛍光体及び前記緑色放射蛍光体は、前記第１の層の一部として、異なる層として形成される、請求項８に記載のバックライト。
【請求項１０】
前記活性層が青色光を放射する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１１】
前記活性層が紫外線光を放射する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１２】
前記第１の層が、前記活性層によって放射された光の波長を低い周波数に変換するための蛍光体を含み、
前記ＬＥＤが、前記蛍光体によって放射される波長の光を再び前記第１の層内に反射させるが、該活性層によって放射される波長の光を通すために、該第１の層と前記第１の半導体層との間にダイクロイック・ミラーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバックライト。
【請求項１３】
前記第１の層が前記第２の導波路を含み、
前記ＬＥＤが、前記第１の半導体層と前記第２の導波路との間に蛍光体層をさらに具備する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１４】
前記第１の層が外面を有し、
該第１の層の少なくとも側壁が光を散乱させるように粗面化される、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１５】
前記第１の層が、光を散乱させるように粗面化された前記リフレクタの下方に上面を有する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１６】
前記凹部が平坦な側部を備えた矩形の形状を有し、
前記第１の導波路が、前記凹部の前記側部に対して傾斜した側部を有する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１７】
前記第１の導波路が反射性側部を有する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１８】
ディスプレイ・スクリーン内のピクセルを選択的に制御するために前記バックライトの上に液晶層をさらに具備する、請求項１に記載のバックライト。
【請求項１９】
前記凹部は、前記液晶層の範囲外の前記第１の導波路の領域に配置される、請求項１８記載のバックライト。
【請求項２０】
前記液晶層の範囲外の前記第１の導波路の領域を覆う反射部を有する、請求項１９記載のバックライト。
【請求項２１】
前記第１の層の上にある前記リフレクタが該第１の層上に形成される、請求項１に記載のバックライト。
【請求項２２】
前記ＬＥＤが白色光を放射する請求項１に記載のバックライト。
【請求項２３】
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層のための成長基板が除去されている、請求項１に記載のバックライト。
【請求項２４】
前記第１の層は、前記第１の半導体層が上に形成されている成長基板を含む、請求項１記載のバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非レーザ式発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる照明デバイスに関し、特定的には、側面放射ＬＥＤを用いてバックライト及び他の類似した照明デバイスを改善するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、一般に、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップ・コンピュータ、デスクトップ・モニタ、及びテレビジョンの用途に使用されている。本発明の一実施形態は、背面照明を必要とする透過型カラーＬＣＤに対処するものであり、そこで、バックライトは、白色光又は着色光を放射する１つ又はそれ以上のＬＥＤを用いることができる。このＬＥＤは、ＬＥＤがインコヒーレント光を放射するという点で、レーザ・ダイオードとは区別される。
携帯電話、ＰＤＡ、及び他の装置などのための多くの小型ディスプレイにおいては、ディスプレイが薄いことが重要である。さらに、こうした小型ディスプレイは、一般に、電池式であるため、ＬＥＤからの光が、ＬＣＤの後部に効率的に結合されることが重要である。
【０００３】
光の大部分を回路基板とほぼ平行な方向に放射するＬＥＤは、周知のものであり、バックライトに使用されてきた。ＬＥＤに電力を供給する回路基板がＬＣＤと平行であることは、小型のデバイスにおいて空間効率が良い。側部から放射された光は、バックライト用導波路の側部内に結合され、ＬＥＤの高さが、バックライトをより薄くする際の制限要因になる。
１つのタイプの側面放射ＬＥＤは、ＬＥＤの発光活性層が回路基板の表面に対して垂直になるようにパッケージされた「上面放射」ＬＥＤである。側面放射ＬＥＤは、従来のＬＥＤに優る側面放射レンズを提供し、レンズの側部だけを通して光を外部に反射させることによっても形成された。これらのタイプの側面放射ＬＥＤは、低プロファイルを有するものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、このようなＬＥＤを組み込む効率的なバックライトと共に、低プロファイルの側面放射ＬＥＤが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
改善されたバックライトを形成し、ＬＣＤに背面照明を与えるための様々な非レーザ式ＬＥＤの設計が、本明細書に説明される。バックライトは、他の照明用途に使用することもできる。ＬＥＤは、全ての光が、光を生成する活性層の表面とほぼ平行な比較的狭い角度内で効率的に放射される、側面放射型である。側面放射をもたらすために、レンズは使用されない。ＬＥＤは、低プロファイルを有し、バックライトを非常に薄くすることを可能にする。
ＬＥＤは、ｎ型層、ｐ型層、及びｎ型層とｐ型層との間に挟まれた活性層を含む。ＬＥＤは、ＬＥＤの同じ側にｎ電極及びｐ電極を有するフリップ・チップ型である。
【０００６】
電極側とは反対のＬＥＤの表面上に、活性層から放射された光を波長変換するための蛍光体層、光散乱層、導波路層、ダイクロイック・ミラー、及び他の層を含む任意の数の他の層が形成される。リフレクタは、これらの他の層の上に提供されるので、リフレクタに当たる光が、再び活性層に向けて反射され、最終的にＬＥＤの側部から出ていく。抽出効果を高めるために、半導体層とリフレクタとの間に付加的な層を設け、側面放射領域を増大させることが重要である。蛍光体層は、赤色、緑色、青色、ＹＡＧ、又は蛍光体の組み合わせとすることができる。
【０００７】
ＬＥＤは、電極側を下にしてサブマウント上にマウントされる。次いで、サブマウントは、電源に結合されたプリント基板上に表面マウントされる。
結果として得られるＬＥＤは、フリップ・チップ型であり、側面放射のためにレンズを使用しないので、非常に低いプロファイルを有する。ＬＥＤは、白色光、又はいずれかの他の色の光を放射することができる。
【０００８】
バックライトが底部反射面及び上部放射面を有する薄いポリマー導波路を含む、バックライトが説明される。液晶層は、導波路の上面の上に配置される。ほぼ正方形の側面放射ＬＥＤが、バックライト内の開口部に挿入され、ＬＥＤの発光側部は、導波路の後部反射側壁に対して約４５度の角度である。ＬＥＤから放射された光は、導波路に効率的に結合され、導波路の上部を通して液晶層に反射される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
様々な図において類似した又は同一の要素は、同じ番号で表記される。
本発明の実施形態は、ＬＣＤ用途及び他の用途のための薄いバックライトの構成を可能にする低プロファイルの側面放射ＬＥＤを含む。
図１は、側面放射ＬＥＤ１０の第１の実施形態の側面図である。一実施形態において、側面放射面の厚さは、０．２ｍｍから０．４ｍｍまでである。別の実施形態において、側面放射面の厚さは、０．２ｍｍから０．６ｍｍまでである。
【００１０】
本発明は、ＡｌＩｎＧａＰ（典型的には、赤色から黄色までの放射のための）、又はＧａＮ（典型的には、緑色から紫外線までの放射のための）のような任意の材料系のＬＥＤに適用される。ＬＥＤは、形成されるＬＥＤのタイプによって、サファイア、ＳｉＣ、又はＧａＡｓなどの開始成長基板上に形成される。一般に、ｎ−層１２が形成され、続いて活性層１４、その後にｐ−層１６が続く。ｐ−層１６がエッチングされ、下にあるｎ−層１４の一部を露出する。次いで、ｎ−層及びｐ−層と接触するように、ＬＥＤの表面の上に、反射性金属電極１８（例えば、銀、アルミニウム、又は合金）が形成される。ダイオードに順方向バイアスをかけたとき、活性層１４は、その波長が活性層の構成によって決定される光を放射する。こうしたＬＥＤの形成は公知であり、さらに詳細に説明される必要はない。全ての可視波長のＬＥＤを形成すること、こうしたＬＥＤをサブマウント上にマウントすること、及びＰＣＢを介して電力をＬＥＤに供給することは、Ｓｔｅｉｇｅｒｗａｌｄ他への米国特許第６，８２８，５９６号及びＢｈａｔ他への米国特許第６，８７６，００８号に記載されており、これらの両方の特許は、本譲受人に譲渡され、引用により本明細書に組み込まれる。
ＬＥＤの半導体層は、典型的には、１００ミクロン（０．１ｍｍ）より薄い全厚を有する。
【００１１】
次いで、ＬＥＤは、フリップ・チップとしてサブマウント２２上にマウントされる。サブマウント２２は、はんだボール２６を介してＬＥＤ上の金属１８にはんだづけされるか、又は超音波を用いて溶接される金属電極２４を含む。他のタイプの接合を使用することもできる。サブマウント電極２４は、サブマウントの底部上のパッドに電気的に接続される（例えば、穴を通して）ので、サブマウントは、電源に結合されたプリント基板に表面マウントすることができる。サブマウント２２は、セラミック、シリコン、アルミニウム等のような任意の適切な材料で形成することができる。サブマウント材料が導電性である場合、絶縁層が基板材料の上に形成され、金属電極パターンが絶縁層の上に形成される。サブマウント２２は、機械的支持物として働き、ＬＥＤチップ上のデリケートなｎ電極及びｐ電極と電源との間に電気的接点を与え、ヒートシンクを提供する。多数のＬＥＤが光源として使用される場合、サブマウントは、ＬＥＤ間を相互接続することもできる。サブマウントは公知のものである。
【００１２】
ＬＥＤ１０が、非常に低いプロファイルを有し、成長基板による光の吸収を防止するように、ＣＭＰ等によって成長基板を除去することができる。一実施形態において、成長基板の除去は、ＬＥＤがそれらのサブマウント上にマウントされた後、並びに、ＬＥＤ及びサブマウントがダイスカットされる前に行われる。
成長基板が随意的に除去された後、ＬＥＤ１０の側面放射を向上させる随意的な光学素子が、ｎ−層１２の上に形成される。一実施形態において、光学素子は、透明な導波路層３０と、反射性粒子又は粗面／プリズム面を組み込む散乱層３２と、上部反射層３４とを含む。導波路層３０は、任意の適切な透明又は半透明の有機材料又は無機材料から形成することができる。下位層３６は、ダイクロイック・ミラー又はマジック・ミラーとすることができるので、反射層３４によって下方に反射された光は、半導体層に吸収されない。
【００１３】
成長基板がサファイアのように透明である場合、光学層を成長基板の上に形成することができ、そこで、サファイア基板は導波路として働く。完全に除去することなく、成長基板の厚さを減少させることもできる。
これらの層は、活性層１４から放射された光の波長を変換するための平坦な蛍光体層を含むことができる。平坦な蛍光体層は、セラミック・シートとして予め形成し、ＬＥＤ層に取り付けることができ、又は蛍光体粒子は、電気泳動等によって堆積された薄膜とすることができる。蛍光体層が使用される場合、活性層１４は、一般に、青色光又は紫外線光を放射し、蛍光体は、波長を１つ又はそれ以上の他の色に変換し、白色光又は別の色を生成する。蛍光体を使用する他の実施形態が、以下に説明される。
【００１４】
リフレクタ３４は、鏡面型であっても、又は拡散型であってもよい。鏡面リフレクタは、有機層又は無機層から形成された分布型ブラッグ・リフレクタ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ、ＤＢＲ）とすることができる。鏡面リフレクタは、アルミニウム又は他の反射性金属の層、或いはＤＢＲと金属の組み合わせとすることもできる。拡散リフレクタは、粗面上に堆積された金属、又は適切な白色塗料のような拡散材料から形成することができる。
【００１５】
別の実施形態において、ｎ−層１２とリフレクタ３４との間に、単一の導波路層だけがある。
実際には、活性層１４によって放射された全ての光は、ＬＥＤの側部を通して直接放射されるか、或いは１又はそれ以上の内部反射後に側部を通して放射されるかのいずれかであり、ここで、側部は、活性層１４の主面に対して実質的に垂直である。臨界角より小さい角度で導波路層３０の側部に当たる光は、再びＬＥＤ内に反射される。したがって、散乱層３２又は拡散リフレクタ３４は、一般に、多様な角度で、かつ、最終的には臨界角より小さい角度で光を反射させることによって、側面放射の効率を改善する。こうした内部反射のため、ＬＥＤ１０からの光出力は、活性層の面に対して小さい角度になる。
結果として得られるＬＥＤ１０は、非常に低いプロファイルを有する。ＬＥＤの側部をより厚くすることによって、効率が向上する。側面放射領域の高さを実質的に増すために、半導体層の上にある層は、半導体層と少なくとも同じ厚さにすべきである。したがって、光の大部分は、半導体層の上にある層の側部を通して放射される。
【００１６】
図２は、活性層１４が青色光を放射する、側面放射ＬＥＤ４０の第２の実施形態の側面図である。Ｃｅ：ＹＡＧの蛍光体層４２は、青色光によって励起されたとき、黄色光を放射する。放射された青色光は、黄色光と組み合わされて白色光を生成する。放射された光のスペクトルは、蛍光体内のＣｅドープ、及び蛍光体層４２の厚さによって大きく依存する。蛍光体層４２は、有機であっても又は無機であってもよい、透明バインダ又は半透明バインダにおける、焼結された蛍光体粒子又は蛍光体粒子とすることができる。蛍光体層４２も光を散乱する。層４４は、側部の領域を増大させることによって、ＬＥＤ４０の効率を向上させる透明スペーサ層又は散乱スペーサ層である。層４４の厚さもまた、ＬＥＤ４０によって放射される黄色光と青色光の混合に影響を及ぼす。層４６は、青色光を通すが、黄色光を再び反射させるダイクロイック・ミラーである。上部リフレクタ３４により、全ての光が側部を通して出ていくことが保証される。
【００１７】
図３は、白色光又はいずれかの他の色の光を放射する側面放射ＬＥＤ５０の第３の実施形態の側面図である。活性層１４は、青色光又は紫外線光を放射する。紫外線光の実施形態の場合、赤色蛍光体層５１、緑色蛍光体層５２、及び青色蛍光体層５３が積層される。蛍光体層は、予め形成された焼結層、又はバインダ内の蛍光体粒子とすることができる。蛍光体層は、一部の紫外線光が、上部の層を通過することを可能にする。また、下にある蛍光体からの放射された光が、上にある蛍光体層を励起することができる。蛍光体層の厚さ及び組成が、放射された光の白色点を決定する。
活性層１４が青色光を放射する場合、青色蛍光体層５３を省略するか、又はこれを透明スペーサ又は散乱スペーサと置き換えることができる。
【００１８】
異なる蛍光体を混合して単一の層にすることもできる。本明細書に述べられる全ての蛍光体は、市販されている公知のタイプのものである。
活性層の光を通すが、他の波長を反射するダイクロイック・ミラー５６を用いて、半導体層による下方に反射された光の吸収を防ぐことができる。
ＬＥＤ５０が青色光だけを放射するように意図されている場合、種々の層は、効率を向上させるための導波路及びスペーサとして使用される、サファイア又はシリコンのような非吸収性光学素子によって置き換えられる。
【００１９】
図４は、側面放射ＬＥＤ６０の第４の実施形態の側面図である。ＬＥＤ６０は、白色光を放射する。活性層１４は、青色光を放射する。透明な導波路６２及びリフレクタ３４により、導波路６２の側部及び半導体層の側部から青色光が放射される。ＬＥＤ６０は、青色光によって励起されるときに黄色光を放射する、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体層６３で被覆される。蛍光体は、シリコン内にカプセル封入された、電気泳動により堆積された蛍光体粒子とすることができる。青色光の一部は、蛍光体によって低い周波数に変換されて黄色光を生成し、青色光と黄色光を混合して白色光を生成する。
全ての実施形態におけるリフレクタ３４は、反射型又は拡散型とすることができる。全ての実施形態におけるように、側部の領域を増大させることにより、光の抽出効率が向上する。
【００２０】
図５は、白色光を放射する側面放射ＬＥＤ６４の第５の実施形態の側面図である。活性層１４は、青色光を放射する。半導体層の上に透明な導波路層６５を形成する前に、半導体層は、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体層６６で覆われ、このＣｅ：ＹＡＧ蛍光体層６６は、シリコン内にカプセル封入された電気泳動により堆積された蛍光体粒子とすることができる。励起された蛍光体は、黄色光を放射する。青色光が黄色光と混合されるので、ＬＥＤ６４は、白色光を放射する。蛍光体層６６の厚さ及び組成が、黄色光と青色光の混合を決定する。
【００２１】
図６は、赤色光を生成する側面放射ＬＥＤ６８の第６の実施形態の断面図である。ＬＥＤは、厚いｎ−ＧａＰ層６９（導波路として使用される）、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層７０、活性層７１、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層７２、及びｐ−ＧａＰ層７３を含む。これらの層がエッチングされ、導電性ｎ−ＧａＰ層６９の一部を露出させる。絶縁層７４が、層７０〜７４の側部の上に形成され、次いで、金属層７５が堆積され、ｎ−ＧａＰ層６９と接触する。反射性金属層７６は、ｐ−ＧａＰ層７３と接触する。金属層７５及び７６を通る電流により、活性層７１が赤色光を放射する。
【００２２】
ｎ−ＧａＰ層６９の外面７７がエッチングされ、多孔質にする、くぼみを作る、柱状にする、又はいずれかの他のタイプの粗面を形成するなど、光を散乱させるために粗面化される。このことは、チップの側部からの光抽出を高める。光抽出を高めるために、ＬＥＤの外面のこのような処理を、本明細書に記載されたＬＥＤの他の実施形態において実施することができる。ｎ−ＧａＰ層６９のエッチング後に形成された上部リフレクタ３４は、全ての光が側部から出ていくことを確実にする。
【００２３】
ｎ−ＧａＰ層６９の粗面化された側部の深さは、ｎ−ＧａＰ層の粗面化された上部の深さより浅いことが好ましい。これは、光を、上面から離れるように全方向に散乱させることがより重要であるためである。側壁に当たる散乱光は、側壁の粗面によって放射される。粗面化された側壁の深さを浅くすることによって、側面放射ＬＥＤのための放射角度がより小さくなる。
側面放射フリップ・チップ型ＬＥＤは、照明システムに用いられる際に、多くの利点を提供する。バックライトにおいては、側面放射フリップ・チップ型ＬＥＤは、導波路内へのより良好な光の結合のために、より薄い導波路、より少数のＬＥＤ、より良好な照明の均一性、及びより高い効率を可能にする。
【００２４】
図７は、携帯電話のカラーＬＣＤに用いることができる２インチのディスプレイ・バックライト８０の上面図である。本明細書に説明された実施形態のいずれかによる、単一の側面放射フリップ・チップ型ＬＥＤ８２が、図７に示されるような透明な導波路８４内に組み込まれる。こうした構成により、バックライト全体にわたって非常に均一な輝度が与えられる。導波路８４は、ポリマーから形成することができる。ＬＥＤ８２は、ほぼ正方形であり、その側部は、導波路８４の内部反射面に対して約４５度である。
【００２５】
図８は、ＬＥＤ８２及び導波路８４の拡大図である。導波路８４は、背面付近に四角形の穴８６を有するように成形される。導波路８４の側壁は、反射性材料８８（図７）で被覆される。導波路８４の底面を反射性材料で被覆してもよく、又は光が全反射により上方に反射されるように、導波路の底面を傾斜させてもよい（楔のように）。ＬＥＤ８２と導波路材料との間に、小さい空隙がある。
図７に示されるように、ＬＥＤ８２に対して角度が付けられているため、４つの側面から放射された光は、導波路８４の壁に反射し、導波路内で混合される。ＬＥＤの側部は、導波路８４の反射面と平行でないため、導波路８４によりＬＥＤ内に戻る反射はない。
【００２６】
通常のＬＥＤからの光が、単に導波路の側部に結合される場合、光の角度は、導波路材料の屈折率によって圧縮される。したがって、離間配置された多数のＬＥＤが必要になり、かつ、混合はほとんどなされず、バックライト全体にわたる輝度の均一性が減少する。
ＬＥＤ８２の低プロファイルのために導波路８４への光結合効率は高く、フリップ・チップ構成によって可能になる、ＬＥＤの照射面と導波路８４との間の隙間は狭い。
【００２７】
図９〜図１１は、図７に示される導波路の開口部内の、サブマウント上にマウントされた側面放射ＬＥＤの切取側面図である。
図９において、ＬＥＤ９０が上部リフレクタ３４を有するので、光は、ＬＥＤ９０の側部から放射される。導波路８４の非放射面上に形成された反射性金属部分８８、９２及び９３により、全ての光は、導波路の上部のみを通って液晶層９６内に漏出する。ＬＥＤ９０とサブマウント２２との間のワイヤ・ボンディング及びレンズのような周囲の材料がないので、ＬＥＤ９０の放射壁と導波路８４との間は、間隔が非常に近接しているか、又は直接接触することが可能である。低プロファイルのＬＥＤのため、放射面は、０．２ｍｍから０．４ｍｍまでの高さとすることができ、これは、薄い導波路（例えば、０．４ｍｍから０．６５ｍｍまで）の結合面と同じ高さであるか、又はこれより低い。こうした低プロファイルは、０．６ｍｍ以上の高さをもつ放射面を有する通常の側面放射ＬＥＤに優る光結合利点を、側面放射ＬＥＤに与える。
【００２８】
図９の完成したデバイスは、カラーの透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり、そこで、バックライトは、赤色、緑色、及び青色の成分を含む白色光を放射する。
液晶層９６は、典型的には、偏光子、ＲＧＢフィルタ、液晶層、薄膜トランジスタ・アレイ層、及び接地面層から構成される。各ピクセル位置において薄膜トランジスタを選択的に励起することによって各ピクセル位置に生じる電場により、液晶層が、各ピクセル位置における白色光の偏光を変える。対応するＲＧＢピクセル位置において、ＲＧＢフィルタは、白色光の赤色成分、緑色成分、又は青色成分の放射を可能にするだけである。ＬＣＤは公知であり、さらに説明される必要はない。
【００２９】
図１０は、反射性上部層を用いない側面放射ＬＥＤ９８を示す。代わりに、導波路の反射面９２により、全ての光が、液晶層９６の下方の導波路部分内に、横方向に再指向される。
図１１は、導波路の反射面９２に当接する上面を有し、側面放射をもたらすＬＥＤ９８を示す。側面放射のために導波路のリフレクタ９２を用いることにより、ＬＥＤの製造が簡単化される。図１１において、サブマウント２２は、導波路８４内の穴に部分的に挿入される。
側面放射ＬＥＤの概念は、カメラのフラッシュ、特に携帯電話のカメラにおける小型フラッシュ等のためのコンパクト照明に用いるのにも有利である。
【００３０】
図１２は、ＬＥＤ１００の側部から放射された光が、放物線状リフレクタ等の成形された反射面１０２によって、どのように集められ、再指向されるかを示す。リフレクタは、ＬＥＤ１００を受けるための中心穴を有するアルミニウム・カップとすることができる。このような構成は、低プロファイルのエミッタ及び反射性光学系が、パッケージの高さを劇的に減少させ得る、携帯電話用のコンパクト・フラッシュ用途に有利である。図２〜図５に関して説明されたように、ＬＥＤ１００は、１つ又はそれ以上の蛍光体を用いることによって、白色光を放射する。携帯電話用の従来技術のフラッシュは、典型的には、フレネル・レンズを有する上面放射型ＬＥＤである。本発明は、こうした従来のシステムに優る利点を提供し、レンズの使用を回避する。
【００３１】
さらに、ＹＡＧ蛍光体を有する青色ＬＥＤを使用する従来技術のフラッシュにおいては、黄色の蛍光体は、興味を引くものではない。反射層３４が蛍光体を覆うので、図１２のフラッシュ設計は、ＹＡＧ蛍光体の視覚的な顕著性を回避する。上部リフレクタ３４は、ＬＥＤの上面の色の選択を可能にすることによって、さらなる設計の機会を提供し、このことは、反射層３４の上部に任意の着色面を取り付けることによって実現することができる。
【００３２】
本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、本開示を所与のものとして、本明細書に記載された精神と発明の概念から逸脱することなく、本発明に対する修正を行い得ることとを認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、図示され説明された特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＬＥＤの側面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態によるＬＥＤの側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態によるＬＥＤの側面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態によるＬＥＤの側面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態によるＬＥＤの側面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態によるＬＥＤの断面図である。
【図７】側面放射ＬＥＤの好ましい位置を示す薄いバックライトの上面図である。
【図８】バックライトにおける図７のＬＥＤの拡大図である。
【図９】図７のバックライトにおける異なるタイプのＬＥＤの切取側面図であり、上部リフレクタは、ＬＥＤ上に直接形成してもよく、又はバックライトによって提供してもよい。
【図１０】図７のバックライトにおける異なるタイプのＬＥＤの切取側面図であり、上部リフレクタは、ＬＥＤ上に直接形成してもよく、又はバックライトによって提供してもよい。
【図１１】図７のバックライトにおける異なるタイプのＬＥＤの切取側面図であり、上部リフレクタは、ＬＥＤ上に直接形成してもよく、又はバックライトによって提供してもよい。
【図１２】カップ型リフレクタ内に取り付けられた側面放射ＬＥＤの切取図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０、４０、５０、６０、６４、６８、８２、９０、９８、１００：側面照射ＬＥＤ
１２：ｎ−層
１４、７１：活性層
１６：ｐ−層
１８、２４：金属電極
２２：サブマウント
３０、６２、６５：導波路層
３２：散乱層
３４：リフレクタ
４２、５１、６３、６６：蛍光体層
４４：スペーサ層
７５、７６：金属層
８０：ディスプレイ・バックライト
８４：導波路
９６：液晶層
【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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