(57)【要約】  固体状態光源は２つの偏光状態の光を生成するＬＥＤダイを含む。媒体がＬＥＤダイの放射面にまたは付近に設けられており、１つの偏光状態を優先的に反射してＬＥＤダイに戻すとともに、ＬＥＤダイからの他の偏光状態を優先的に透過させることにより、光出力が少なくとも部分的に偏光された固体状態光源を提供する。ＬＥＤダイ内の光の循環は偏光変換機構と共に、偏光出力の効率と輝度とを増強することができる。
2008518464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射面を有する、第１および第２の偏光状態の光を生成するＬＥＤダイと、
前記第１の偏光状態の光が前記放射面から優先的に結合して出るように、前記ＬＥＤダイに結合された複屈折材料とを備える光源。
【請求項２】
前記複屈折材料が、前記ＬＥＤダイの前記放射面と光学的に接している入力面を有する、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記複屈折材料が少なくとも約０．０５の、前記第１および第２の偏光状態に関する屈折率不一致を有する、請求項１に記載の光源。
【請求項４】
放射面を有する、第１および第２の偏光状態の光を生成するＬＥＤダイと、
前記第２の偏光状態を優先的に反射して前記ＬＥＤダイに戻す、前記ＬＥＤダイに結合された反射手段とを備える光源。
【請求項５】
前記ＬＥＤダイに結合された偏光変換層をさらに備える、請求項１または４に記載の光源。
【請求項６】
前記偏光変換層が波長板を備える、請求項５に記載の光源。
【請求項７】
前記偏光変換層が散乱面を備える、請求項５に記載の光源。
【請求項８】
前記反射手段が前記放射面に近い複屈折材料の本体を備える、請求項４に記載の光源。
【請求項９】
前記本体が前記放射面に近い入力面を有するとともに、出力面と、前記入力面と出力面との間の少なくとも１つの反射側面とをさらに有する、請求項８に記載の光源。
【請求項１０】
前記複屈折材料が方解石を備える、請求項８に記載の光源。
【請求項１１】
前記反射手段が前記放射面に近い反射型偏光子を備える、請求項４に記載の光源。
【請求項１２】
前記反射型偏光子がワイヤグリッドを備える、請求項１１に記載の光源。
【請求項１３】
前記反射型偏光子が多層光学フィルムを備える、請求項１１に記載の光源。
【請求項１４】
前記反射型偏光子がコレステリック材料を備える、請求項１１に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体光源に関する。本発明はさらに発光に半導体バンドギャップ構造を用いる光源、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは一部にはそれらの比較的小さいサイズ、低電力・電流要件、高速、長寿命、堅牢なパッケージング、多様な利用可能な出力波長、および最新の回路基板との互換性のため、光源の所望の選択肢である。これらの特性は多数の異なるエンドユース用途における過去数十年にわたる広範な使用を説明するのに役立ち得る。ＬＥＤに対する改良は効率、輝度、および出力波長の領域で継続して行われ、潜在的エンドユース用途の範囲をさらに拡大している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本出願は少なくとも１つのＬＥＤダイを用いる光源を開示する。ダイは少なくとも１つの放射面を有するとともに、第１および第２の偏光状態の光を生成する。ＬＥＤダイ放射面から所与の偏光状態の光を優先的に結合する光源構成が開示されている。また所与の偏光状態の光を優先的に反射してＬＥＤダイに戻す光源構成も開示されている。ある場合には複屈折材料がＬＥＤダイの放射面と光学的に接して設けられている。ある場合には反射型偏光子などの反射手段がＬＥＤダイ放射面に設けられている。選択された偏光状態に対するＬＥＤパッケージの発光出力および輝度を強化するための、ＬＥＤダイ内の光再循環、および偏光変換機構も開示されている。
【０００４】
本発明のこれらのおよび他の態様は以下の詳細な説明から明らかになろう。しかしいかなる場合も上記の概要を特許請求の範囲の主題を限定するものとして理解すべきではなく、主題は出願手続中に補正され得るように添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【０００５】
明細書を通して、同様な参照番号が同様な要素を示す添付の図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
新たなＬＥＤ用途のいくつかは、光を光路内のある点で偏光しなければならないシステムを含む。ＬＥＤを始めとするほとんどの光源は実質的に非偏光を放射するため、別体の偏光装置の挿入が通例必要とされる。いくつかのシステムにおいて、偏光子は１つの偏光状態を単純に透過させる（よくても光源出力の約半分）とともに、他の偏光状態を吸収、散乱さもなければ遮断する。これらのシステムにおいて、光源発光出力の半分を超えるものが無駄になる。他のシステムにおいて光源が別体の延長キャビティを照明するとともに、偏光子がキャビティの一方側に配置されて、当初の入射光の一偏光状態を透過させるのみでなく、他の偏光状態を反射するようになっている。キャビティは反射および１つの偏光状態の他の状態への変換により再循環を提供して、システムが光源出力の半分をやや超えるものを利用するようにする。
【０００７】
パッケージ化ＬＥＤとは別体の光学キャビティを必要とすることなく、システム設計者が偏光を効率的に放射する小型のパッケージ化ＬＥＤ光源を利用可能であることが望ましいこともある。
【０００８】
図１においてＬＥＤパッケージ１０の一部分はヘッダまたは他のマウント（図示せず）上にマウントされたＬＥＤダイ１２を含む。ダイ１２は簡略化のため一般的に示されているが、読者にはそれが当該技術分野で既知であるような従来の設計特徴を含み得ることは理解されよう。例えばＬＥＤダイ１２は個別のｐおよびｎドープ半導体層と、基板層と、バッファ層と、上層とを含み得る。主放射面１２ａと下面１２ｂとが平坦且つ平行であるように示されているが、他の構成も可能である。ＬＥＤダイの側面（図１には図示せず）は平坦且つ上面および下面１２ａ、１２ｂに垂直であり、ダイに断面が単純な矩形形状を設けることができるが、他の既知の構成、例えば逆角錐台形状を形成する傾斜側面も考えられる。ＬＥＤダイへの電気コンタクトも簡略化のため示されていないが、既知の通りダイの表面のいずれかの上に設けることができる。例示的実施形態においてダイは２つのコンタクトを有し、その両方とも「フリップチップ」ＬＥＤダイ設計の場合と同様に、ダイの下面１２ｂに配置されている。またダイ１２が接続されたマウントは支持基板、電気コンタクト、ヒートシンクおよび／または反射カップとして機能することができる。
【０００９】
ＬＥＤパッケージ１０はＬＥＤダイの放射面１２ａと光学的に接している入力面１４ａを有する光学層１４も含む。この点について「光学的接触」とは、表面が互いに十分に近接して離間している（物理的接触していることを含むがこれに限定されない）ことを指し、光学層１４の屈折率特性がＬＥＤダイ内を伝播する少なくとも一部の光の全反射を制御または影響を与える。重要なことは、光学層１４が複屈折材料で作製され、ダイの放射面１２ａにおいて光の２つの異なる偏光状態の少なくとも部分的分離を生成することができることである。図示のｘ−ｙ−ｚ座標系を参照すると、光学層１４は例えばｘ方向に沿って偏光された光に対して屈折率ｎx、およびｙ方向に沿って偏光された光に対して実質的に異なる屈折率ｎyを有することができる。ｎdieがＬＥＤダイの屈折率を指す（またはＬＥＤダイのその部分が放射面１２ａに隣接している）場合には、例示的実施形態においてｎdie−ｎyの大きさが例えば可能な限り小さい一方で、ｎdie−ｎxの大きさは可能な限り大きい。この条件は必ずしもではないが通常、ｎdieは通常最も好都合な複屈折光学材料の屈折率より高いため、ｎdie≧ｎy＞ｎxであるということを意味する。ＬＥＤダイ１２内の局在光源１６により放射されているような図１に図示された光線は、条件ｎdie＞ｎy＞ｎxを例示する。局在光源はＬＥＤ接合の活性化領域内の微小体積を表わすとともに、すべての偏光の光を放射する。選択されたｘ−ｙ−ｚ参照フレームに関連した光源１６は、電界ベクトルがｘ−ｚ面に平行で、それぞれの光線上に横断両側矢印１７として示された直線ｐ偏光、および電界ベクトルがｙ−ｚ面に平行で、それぞれの光線上に点１９として示されたｓ偏光の両方を放射する。放射面１２ａに垂直な（すなわち直交する）方向に放射された光線１８ａは、偏向されずに光学層１４内に入り、ｓおよびｐ偏光の両方がなされる。垂直表面に対して方向θ1に放射された他の光線１８ｂは、放射面１２ａにおいて二重屈折され、ｓ偏光成分はθ1より大きいがｓ偏光成分の屈折角より小さい屈折角度で光学層１４内へ透過する。さらに他の光線１８ｃは垂直表面に対して、ｐ偏光に関して臨界角ｓｉｎ-1（ｎx／ｎdie）より大きいが、ｓ偏光に関して臨界角ｓｉｎ-1（ｎy／ｎdie）より小さい方向θ2に放射され、そのためｐ偏光成分は全反射されてＬＥＤダイ１２内へ戻されるが、ｓ偏光成分は界面を横断して光学層１４へ透過する。
【００１０】
読者は以上から、より大きい角度ウェッジのｓ偏光が光学層１４に透過するため、光源１６により放射されたｓ偏光がｐ偏光よりもより多くＬＥＤダイから結合されることは理解されよう。このように光学層１４は、電界ベクトルが複屈折材料の低屈折率ｘ方向と位置合わせされた光と比べて、電界ベクトルがこの場合複屈折材料の高屈折率ｙ方向と位置合わせされた光を、ＬＥＤダイから優先的に抽出する効果を有する。この結果は異なる材料間の界面における様々な光線のフレネル反射を考慮に入れても変わらない。また光学層１４の複屈折材料が直線複屈折材料ではなく、例えばコレステリック材料に生じるように円または楕円複屈折性でも同様な結論に達する。その際より高い屈折率に関連する円または楕円偏光状態が、ＬＥＤダイから優先的に抽出されることになる。より一般的に説明すると、ｎdieに最も近い複屈折材料の屈折率に関連する偏光状態がＬＥＤダイから優先的に抽出されるとともに、ｎdieから最も遠い複屈折材料の屈折率に関連する偏光状態が優先的に反射されてＬＥＤダイ内に戻される。
【００１１】
ＬＥＤダイがＬＥＤダイ内の光の実質的な再循環を支援するために十分に低い損失および十分に高い表面反射率を有する場合、ダイからの１つの偏光状態の優先的抽出を増大することができる。またＬＥＤ表面の１つまたは複数に結合された偏光変換手段は、以下に説明するように全体効率を上げることができる。
【００１２】
２つの偏光状態の最大分離のためには、層１４の複屈折は可能な限り大きく、少なくとも０．１または約０．２以上であることが好適である。適当な複屈折材料には一軸配向ポリエチレンテレフタレート、一軸配向ポリエチレンナフタレート、方解石、および配向液晶および液晶ポリマーがある。放射面１２ａをフェルト、研磨材、または他の材料で一方向にラビングした後、ダイ表面を液晶または液晶ポリマーで被覆することによって、液晶および液晶ポリマーを配向させることができる。代替的にはダイをポリビニルアルコールまたは他の材料などの配向層で被覆することが可能であり、ポリビニルアルコールまたは他の材料はラビングして液晶材料で被覆される。配向層は一般に比較的低屈折率を有するため、この用途にとって配向コーティングが光学的に薄い、つまり真空中でほぼＬＥＤ発光の波長より小さいことは有益であり得る。ダイを感光性材料の適当な薄層で被覆するとともにそのコーティングを偏光紫外光に露出することによっても配向層を作製することができる。適当なプロセスは米国特許第６，６１０，４６２号明細書（シエン（Ｃｈｉｅｎ）ら）に記載されている。適当な液晶材料にはネマチック相およびコレステリック材料がある。
【００１３】
直線複屈折材料の場合、最小および最大偏光軸（それぞれそれに沿って複屈折材料の屈折率がそれらに沿って最小および最大である軸）をＬＥＤ放射面１２ａに平行な平面内に位置するように配置することは有利である。また偏光軸の他の配向をＬＥＤダイからの１つの偏光状態の選択的結合を提供するようにすることができるが、偏光効率または光出力の偏光度は低減される場合がある。
【００１４】
光学層１４は多数の物理的形状を取ることができる。光学層１４は物理的に薄い（が光学的に厚い、光の波長の少なくとも１０分の１、２分の１、または１程度の）材料層であるかまたは備え得る。光学層１４は、ＬＥＤに塗布される液体樹脂と同様に、ＬＥＤ放射面上の正しい位置に形成した後硬化する、または自立フィルム、成型要素、成形要素等として別に形成した後放射面と光学的に接触させることができる。光学層１４は単純な平坦平行入出力主面を有し得るか、または出力面を湾曲させて収束または平行を提供することができる。光学層１４はＬＥＤ放射面と比べて大きい、一致した、または小さい入力面を有することができる。光学層１４は単純または複合先細要素を有することができるか、または多数先細要素内に含まれ得るが、これは「複合光学要素を有する高輝度ＬＥＤパッケージ（Ｈｉｇｈ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ  Ｗｉｔｈ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ（ｓ））」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２２５号明細書（代理人整理番号第６０２１８ＵＳ００２号）、および「多数の光学要素を有する高輝度ＬＥＤパッケージ（Ｈｉｇｈ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ  Ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２４８号明細書（代理人整理番号第６０２１９ＵＳ００２号）に記載されている。光学層１４は加工物を構成する唯一の層または多数層の１つであり、その層はその後精密なパターン化研磨材により複数の光学要素に成形され得るが、これは「光学および半導体要素の製造方法（Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２３９号明細書（代理人整理番号第６０２０３ＵＳ００２号）、および「発光アレイの製造方法（Ａ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｕｔｒｉｎｇ  Ａ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ａｒｒａｙ）」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２４０号明細書（代理人整理番号第６０２０４ＵＳ００２号）により詳細に説明されている。
【００１５】
図２は他の偏光ＬＥＤパッケージ２０を示し、ここで単純な複屈折光学層１４は反射型偏光子２２と取り替えられている。反射型偏光子２２はＬＥＤ放射面１２ａと光学的に接し得る。代替的には他の層を反射型偏光子２２と放射面１２ａとの間に配置することができる。このような他の層はＬＥＤダイ１２（または表面１２ａに近接したＬＥＤダイ１２のその部分）より小さい屈折率を有することが好ましい。ＬＥＤダイ１２と同様に反射型偏光子２２が一般的に示されているが、多層光学スタックなどの多数の構成要素を有する偏光子を備えることを意図し、その一例はミネソタ州セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）のスリーエム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）により販売されているデュアル・ブライトネス・エンハンスメント・フィルム（ＤＢＥＦ）、または既知のワイヤグリッド偏光子内にある多数の個々の導電ストライプである。適当なワイヤグリッド偏光子は米国特許第６，２４３，１９９号明細書（ハンセン（Ｈａｎｓｅｎ）ら）、および米国特許第６，７８５，０５０号明細書（ラインズ（Ｌｉｎｅｓ）ら）に記載されている。場合によってはワイヤグリッド偏光子を保護コーティングで被覆することができる。適当な保護コーティングにはセラミクス、ガラス、およびポリマーがある。反射型偏光子２２は垂直入射光および斜め入射光の両方に対して、第１の偏光状態を透過させるとともに、第１の状態に直交する第２の偏光状態を遮断するだけでなく反射する。（偏光状態に関して用いられるこの点の「直交」は、９０度異なる直線偏光状態に制限しようとするものではなく、例えば左円対右円偏光状態などの、他の数学的に独立した偏光状態も包含しようとするものである。）ＬＥＤダイ内の吸収および散乱損失が小さい場合には、ＬＥＤ内で再循環する光は第２の偏光状態の一部の光を第１の偏光状態に変換させることができる。
【００１６】
４分の１波長板などの偏光変換層をＬＥＤダイの少なくとも一表面に適用することにより、このような変換を容易にすることができる。図２において偏光変換層２４はこのような４分の１波長板を備え得る。適当な４分の１波長板を例えばサファイア、水晶、ニオブ酸リチウム、および方解石で構成することができる。このように層２４の厚さを横断する光線に関して１つの偏光が他の偏光に対して、光の波長の約４分の１またはそれ以上の程度、すなわち約０．２５λ、または１．２５λ、２．２５λ等遅くなる。層２４をＬＥＤダイの他の外面上にも、例えばダイの側面および放射面上に設けることができる。１つの偏光を他の偏光に変換するために４分の１波長板を用いる代替例として、ＬＥＤダイの下面１２ｂまたは他の表面を粗面化することにより、散乱面から反射した時点で偏光変換を提供することができる。適当な散乱面には、研磨、粗面化またはエッチングされた表面がある。図２には高反射層２６も設けられている。層２６は金属コーティングまたは多層干渉ミラースタックにより提供されるように、すべての偏光状態に対して高反射率を有する。図２に図示されるように、ダイの下面１２ｂに向かって進行する第２の偏光状態の光は、偏光変換層２４を２回通過して、反射層２６により反射されるため、第１の偏光状態の光線に変換され、その後放射面１２ａから逃げることができる。ＬＥＤ放射面において不要な偏光状態の光を反射することと、ＬＥＤ内で光を再循環することと、不要な偏光状態の光の少なくとも一部を所望の変換状態への変換することとの組み合わせは、所望の（第１の）偏光状態の光に関連するＬＥＤパッケージの発光出力および輝度の両方を強化する。
【００１７】
偏光変換層および高反射率層２４、２６をそれぞれ図１のＬＥＤパッケージ１０に同等に適用することができる。
【００１８】
上述したように、適当な反射偏光子２２は多層複屈折偏光子、コレステリック反射偏光子およびワイヤグリッド偏光子を含むがこれに限定されない。例えば米国特許第５，８８２，７７４号明細書（ホンザ（Ｊｏｎｚａ）ら）、「光学フィルム（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ）」、およびＰＣＴ国際公開第０１／１８５７０号パンフレット（ハンセン（Ｈａｎｓｅｎ）ら）、「改良ワイヤグリッド偏光ビームスプリッタ（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｗｉｒｅ−Ｇｒｉｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）」を参照されたい。ワイヤグリッド偏光子はＬＥＤダイ用の電気コンタクトとして利用可能である、というさらなる利点を有することができる。
【００１９】
ここで図３を参照すると、ヘッダまたはマウント３４に取り付けられたＬＥＤダイ３２を備えるＬＥＤパッケージ３０が見える。ＬＥＤダイ３２はＬＥＤダイ１２と同様であるとともに、前面放射面３２ａと、下面３２ｂと、側面３２ｃとを有する。側面３２ｃは角度をなして示されているが、これは必須ではなく他の側面構成も考えられる。またＬＥＤパッケージ３０は反射型偏光子３６を含み、反射型偏光子３６は光の第１の偏光状態を外部環境へ透過させるとともに、光の直交する第２の偏光状態を優先的に反射してＬＥＤダイ３２に戻す。図３の実施形態において４分の１波長板３８の形態の偏光変換層は反射型偏光子とＬＥＤ放射面３２ａとの間に設けられている。
【００２０】
図４は透明な光学要素４２を、図３のマウント３４上のＬＥＤダイおよび他の層を取り囲み且つ封入するように追加することにより作製された、さらなるＬＥＤパッケージ４０を図示する。反射型偏光子の上部または主露出面における反射を低減することにより、光学要素はＬＥＤパッケージの発光出力を増すことができる。樹脂または液相材料を用いるとともにその樹脂を硬化または材料を固化して光学要素４２を形成することにより、高透明性、低散乱性媒体に剛性と保護とを提供することができる。そのような場合光学要素は概して実質的に等方性屈折率を有することになる。例示的実施形態において要素４２の屈折率は約１．４〜約２であり得る。複屈折材料の単一層が反射型偏光子３６と取り替えた代替であるが関連実施形態において、要素４２の屈折率が複屈折材料の異常光屈折率と実質的に同等であることが好ましい。
【００２１】
また上述した複屈折層および／または反射型偏光子は先細光学要素を用いる実施形態に組み込まれ得るが、そのような先細要素はより広い角度ウェッジの発光を捕捉するとともにそのような光を平行に（少なくとも部分的に）してより狭い角度ウェッジの光にすることが可能である。
【００２２】
例えば図５は先細光学要素５２がＬＥＤダイ１２の放射面１２ａと光学的に接しているＬＥＤパッケージ５０を示す。ＬＥＤダイの側面１２ｃが上下ＬＥＤダイ表面に垂直に示されているが、既知の通り角度をなしていてもまたは他の構成を有することもできる。光学要素５２はＬＥＤ放射面１２ａより大きい入力面５２ａと、出力面５２ｂにつながる反射先細面５２ｃとを有する。要素５２は高複屈折材料で構成されるとともに実質的に単一構成を有することができる。例えば要素５２を全体的に方解石で構成することができる。代替的には要素５２は２部構成（境界線５３を参照）を有することが可能であり、入力部が複屈折材料の層または反射型偏光子で構成された入力面５２ａを備えるとともに、出力部が従来の透明な光学ガラス、セラミック、プラスチック、または他の材料で構成された出力面５２ｂを備える。光学要素は従来の手段によって少なくともＬＥＤ放射面にさらに接着するか、またはそこに機械的に接着せずに正しい位置に保持して２つの構成要素間の応力などの機械的力を分離することができる。その点について「非接着光学要素を有するＬＥＤパッケージ（ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ  Ｗｉｔｈ  Ｎｏｎ−Ｂｏｎｄｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２４９号明細書（代理人整理番号第６０２１６ＵＳ００２号）を参照する。光学要素をヒートシンクにさらに熱的に結合することにより、ＬＥＤダイの放射面から熱を奪い際に補助することができるが、これは「前面冷却装置を有するＬＥＤパッケージ（ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ  Ｗｉｔｈ  Ｆｒｏｎｔ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｈｅａｔ  Ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２４１号明細書（代理人整理番号第６０２９６ＵＳ００２号）に記載されている。
【００２３】
図６および７は先細要素を組み込んださらに他の実施形態を示す。図６のＬＥＤパッケージ６０は先細光学要素６２を用いており、その入力面６２ａはＬＥＤダイの放射面１２ａより小さい。ＬＥＤ放射面がパターン化低屈折率層（例えば間隙）により取り囲まれたこの配置の利点は、「高輝度ＬＥＤパッケージ（Ｈｉｇｈ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ）」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７５７７号明細書（代理人整理番号第６０２１７ＵＳ００２号）にさらに記載されている。要素６２を高複屈折材料で構成するとともに実質的に単一の構成を有することができる。例えば要素６２を全体的に方解石で構成することができる。代替的には要素６２は２部構成（境界線６３を参照）を有することが可能であり、入力部が複屈折材料の層または反射型偏光子で構成された入力面６２ａを備えるとともに、出力部が従来の透明な光学ガラス、セラミック、プラスチック、または他の材料で構成された出力面６２ｂを備える。その点について「複合光学要素を有する高輝度ＬＥＤパッケージ（Ｈｉｇｈ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ  Ｗｉｔｈ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ（ｓ））」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２２５号明細書（代理人整理番号第６０２１８ＵＳ００２号）を参照する。
【００２４】
図７においてＬＥＤパッケージ７０はマウント３４上にＬＥＤダイ７４を含む。またパッケージはダイの放射面７４ａと光学的に接している先細光学要素７２を含む。先細光学要素７２は、多数の入力面７２ａ１、７２ａ２、７２ａ３を有する多数のより小さい先細要素を備える下部（境界線７３を参照）と、出力面７２ｂを備える上部とを有する。より小さい先細要素はそれらの間の間隙７６を規定する。「多数の光学要素を有する高輝度ＬＥＤパッケージ（Ｈｉｇｈ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ＬＥＤ  Ｐａｃｋａｇｅ  Ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」と題され、２００４年１０月２９日に出願された本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／９７７２４８号明細書（代理人整理番号第６０２１９ＵＳ００２号）を参照する。反射側面７２ｃは入力面７２ａ１、７２ａ２、７２ａ３と出力面７２ｂとの間で一部の光を反射する。要素７２は高複屈折材料で構成するとともに実質的に単一の構成を有することができる。例えば要素７２を全体的に方解石で構成することができる。代替的には要素７２は２部構成を有することが可能であり、下部のより小さい先細要素が複屈折材料または反射型偏光子で構成されるとともに、上部が従来の透明な光学ガラス、セラミック、プラスチック、または他の材料で構成されている。
【００２５】
選択用語集
「輝度」：単位面積当たりおよび単位立体角（ステラジアン）当たりのエミッタまたはその一部分の発光出力。
「発光ダイオード」または「ＬＥＤ」：可視光、紫外線、または赤外線のいずれであろうと光を放射するダイオード。本明細書で用いられるような用語は、従来形態であろうとスーパーラジアント形態であろうと、インコヒーレント（および通常安価な）「ＬＥＤ」として販売されているエポキシ封入半導体デバイスを含む。
「ＬＥＤダイ」：半導体ウエハ処理手順により作製されたその最も基本的形状、すなわち個々の構成部品またはチップの形状のＬＥＤ。構成部品またはチップはデバイスに通電するための電力の印加に適した電気コンタクトを含み得る。構成部品またはチップの個々の層および他の機能的要素は通例ウエハ規模で形成されており、完成したウエハは最終的に個々の片部にダイスカットされて多数のＬＥＤダイを生じる。
【００２６】
当業者には本発明の要旨と範囲とから逸脱することなく、本発明のさまざまな変更例および代替例が明らかであろう。本発明が本明細書に記載された例示的実施形態に限定されないことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】偏光ＬＥＤパッケージの一部分の部分概略的断面図である。
【図２】他の偏光ＬＥＤパッケージの一部分の部分概略的断面図である。
【図３】さらなる偏光ＬＥＤパッケージの概略断面図である。
【図４】さらなる偏光ＬＥＤパッケージの概略断面図である。
【図５】さらなる偏光ＬＥＤパッケージの概略断面図である。
【図６】さらなる偏光ＬＥＤパッケージの概略断面図である。
【図７】さらなる偏光ＬＥＤパッケージの概略断面図である。
【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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【国際調査報告】
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