(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射を発生させるために設けられた活性領域を備える半導体チップ（２）を有するオプトエレクトロニクス装置（１）であって、
−  放射変換要素（３）が出射方向（２１）において前記半導体チップの下流側に配置されており；
−  前記放射変換要素は、それぞれが長手伸長軸（４０）に沿って伸長する複数の量子ロッドを有する複数の変換体（４）を含み；
−  前記長手伸長軸の空間的配向が好ましい方向（４５）を含み；
−  前記変換体によって出射された放射が好ましい偏光（４８）を含み；
−  前記オプトエレクトロニクス装置は、反射性偏光要素（５）を備え、前記反射性偏光要素（５）は、前記出射方向において前記放射変換要素の下流側に配置されており、前記反射性偏光要素は、前記好ましい偏光を有する放射を大部分通過させ、かつ前記好ましい偏光に直交して偏光された放射を大部分反射し、
−  前記好ましい方向は、前記活性領域が伸長する主平面に平行に延びており、前記好ましい偏光は、前記好ましい方向に直交する平面に広がる、
オプトエレクトロニクス装置（１）。
【請求項２】
前記オプトエレクトロニクス装置は、表面実装型半導体デバイスである、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項３】
前記変換体の前記好ましい方向と、前記好ましい偏光とは、前記出射方向に直交する平面において互いに直交している、
請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項４】
前記変換体は、前記長手伸長軸に直交する横断方向の最大の大きさ（４２）を有し、前記長手伸長軸に沿った長手方向の大きさ（４１）の、前記横断方向の最大の大きさに対する比が１．５：１以上であり、かつ、４０：１以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項５】
前記半導体チップは、拡散反射性反射体（７）によって少なくとも所々で取り囲まれている、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項６】
前記放射変換要素は、前記変換体が埋め込まれたマトリックス材料（３５）を備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項７】
前記放射変換要素は、少なくとも所々で前記半導体チップに直接的に隣接している、
請求項５に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項８】
拡散体（７５）は、前記マトリックス材料に埋め込まれている、
請求項５または６に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項９】
前記反射性偏光要素は、異方性屈折率を有する複数の層（５１）を有する、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項１０】
前記反射性偏光要素の、前記半導体チップによって出射された一次放射の反射率は、前記放射変換要素によって出射された二次放射の反射率より高い、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項１１】
前記放射変換要素は、前記半導体チップの包囲部であり、
前記反射性偏光要素は、前記放射変換要素に隣接している、または、前記放射変換要素から２００μｍ以下離間している、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項１２】
前記反射性偏光要素が伸長する主平面と、前記活性領域が伸長する主平面とは、互いに平行である、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項１３】
前記オプトエレクトロニクス装置は、液晶ディスプレイ（９２）の背面照明のために設けられている、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス装置。
【請求項１４】
一次放射を発生させる活性領域（２０）を備える半導体チップ（２）と、
それぞれが長軸（４０）に沿って伸長する細長形状を有する複数の変換体（４）を、前記長軸が前記活性領域（２０）の主平面に対して平行な特定方向に配向された状態で、前記一次放射の出射方向下流側に分散配置して成り、前記長軸の配向方向に対して垂直な偏光を含む二次放射を出射する放射変換要素（３）と、
前記二次放射の出射方向下流側に配置され、前記長軸の配向方向に対して垂直な偏光の大部分を通過させ、前記長軸の配向方向に対して垂直でない偏光の大部分を反射する反射性偏光要素（５）と、
を有するオプトエレクトロニクス装置（１）。
【請求項１５】
前記変換体（４）は、有機材料で形成されている、
請求項１４に記載のオプトエレクトロニクス装置（１）。
【請求項１６】
前記半導体チップ（２）を収容し、前記反射性偏光要素（５）から反射された放射を拡散反射して前記反射性偏光要素（５）に入射させる凹状反射体（７）を有し、
前記変換体（４）は、前記凹状反射体（７）に充填されたマトリックス材料（３５）内に分散して埋め込まれている、
請求項１５に記載のオプトエレクトロニクス装置（１）。
【請求項１７】
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス装置に用いる放射変換要素の製造方法であって、
ａ）  それぞれが長手伸長軸に沿って伸長する複数の量子ロッドを有する複数の変換体（４）を備える液状の基材（３０）を、前記半導体チップ（２）が配置されたキャビティ（２５０）を有する型に充填するステップと；
ｂ）  前記変換体の前記長手伸長軸を前記好ましい方向に少なくともある程度配向するステップと；
ｃ）  前記基材を硬化するステップと、
を含む、放射変換要素の製造方法。
【請求項１８】
前記変換体は、電界によって配向される、
請求項１７に記載の放射変換要素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射変換要素を有するオプトエレクトロニクス装置および放射変換要素の製造方法に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
液晶ディスプレイ（liquid crystal display；略してＬＣＤ）は、モニタまたはプロジェクタ等に特に動画を表示するために使用されることが多い。このような液晶ディスプレイは、放射源である発光ダイオードを用いて背面から照明され得る。しかしながら、放射源の相対的に大部分の放射は典型的に、画像生成用ＬＣＤで使用される偏光子が原因で失われる。この損失を補償するために、対応して増大した放射源の一次光束が提供される結果、エネルギー消費が増大する。
【０００３】
本発明の目的は、ＬＣＤの背面照明の効率を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は特に、それぞれが独立請求項に係るオプトエレクトロニクス装置および方法によって達成される。さらなる発展形態および実施形態が従属請求項の主題である。
【０００５】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス装置は、放射を発生させるために設けられた活性領域を有する少なくとも１つの半導体チップを備える。放射は具体的には、紫外スペクトル領域、可視スペクトル領域（特に、青色スペクトル領域もしくは赤色スペクトル領域）、または近赤外スペクトル領域のものである。半導体チップは例えば、ハウジング内に配置されるか、またはハウジングを設けずに回路基板等の接続キャリアに固定されている。
【０００６】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス装置は、放射変換要素を備える。放射変換要素は特に、出射方向において半導体チップの下流側に配置されている。出射方向は特に、活性領域が伸長する主平面に直交している。放射変換要素は、少なくとも１つの半導体チップによって発生した、青色スペクトル領域または赤色スペクトル領域の一次放射を完全にまたは少なくとも部分的に二次放射に変換するために設けられている。二次放射は例えば、赤色、緑色、黄色、および／または青色のスペクトル領域でありうる。二次放射は特に、可視スペクトルの少なくとも２つの異なるスペクトル領域（例えば、赤色スペクトル領域および緑色スペクトル領域）の放射成分を含みうる。
【０００７】
例えば、放射変換要素は、半導体チップに隣接している。例えば、放射変換要素は、半導体チップの包囲部（enclosure）である。
【０００８】
代替として、放射変換要素は例えば、オプトエレクトロニクス装置の、事前に作製される要素である。事前に作製される放射変換要素は例えば、事前に作製されるフィルムまたはプレートのような自立型の要素である。
【０００９】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、放射変換要素は、多数の変換体を備える。「変換体」という用語は概して、蛍光体粒子または蛍光体分子等の放射変換に適した物体に関する。変換体は、無機材料および／または有機材料を含みうる。変換体は特に、それぞれ、対称軸を備えうる。
【００１０】
例えばペリレン、フルオレセイン、クマリン、ローダミン、スチルベン、ポルフィリン、フタロシアニン、またはピレン等の有機材料が適している。
【００１１】
さらに、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、それらの混晶（例：ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ）、ＣｕＩｎ２、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＩｎＰ、ＰｂＳ、ＩｎＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、またはＺｎＳＳｅＴｅ等の無機半導体材料が適している。特に、無機半導体材料によって量子ロッドを形成することができる。特に、サイズの小ささによって少なくとも長手伸長軸に対して横断方向にエネルギー状態が量子化されている体積体（volume bodies）が量子ロッドと考えられる。量子ロッドは特に、球対称ではない。量子ロッドは例えば、量子ロッドの長手伸長軸に対して回転対称である。
【００１２】
少なくとも一実施形態によれば、本変換体は、長手伸長軸を有する細長い変換体である。長手伸長軸は特に、対称軸である。細長い変換体は、長手伸長軸方向の大きさが長手伸長軸を横断する方向、すなわち長手伸長軸に直交する方向における大きさよりも大きい。対称軸は、変換体の広がりが最大になる方向に延びている。
【００１３】
さらに、本放射変換要素は、二次放射のピーク波長の点で互いに異なる変換体を含みうる。例えば、第１の変換体が赤色スペクトル領域で出射し、第２の変換体が緑色スペクトル領域で出射する。
【００１４】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、変換体の空間的配向は、好ましい方向を有する。例えば、変換体の空間的配向は、それら変換体の対称軸に関する。したがって、対称軸の空間的配向は、好ましい方向を有する。したがって、変換体は、変換体の配向（例えば、変換体の対称軸の配向）に関して不規則に分配されているのではない。具体的には、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％の変換体が、変換体の対称軸の角度が好ましい方向に対して２０°以下であるように配向されている。理想的には、全ての変換体が好ましい方向に配向されている。しかしながら、変換体の一部のみを好ましい方向に配向する場合に既に、オプトエレクトロニクス装置の高効率化は実現される。
【００１５】
好ましい方向は、活性領域が伸長する主平面に平行に延びている。
【００１６】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、複数の変換体を有する放射変換要素によって出射された放射は、好ましい偏光を有する。好ましい偏光は特に、好ましい方向に直交する平面に広がる。したがって、放射変換要素によって出射される二次放射は、少なくとも部分的に偏光されている。
【００１７】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス装置は、出射方向において放射変換要素の下流側に配置された反射性偏光要素を備える。具体的には、半導体チップおよび放射変換要素によって出射される放射は、オプトエレクトロニクス装置から外に出ることができる前に反射性偏光要素を通過しなければならない。反射性偏光要素は、好ましい偏光を有する放射を大部分、すなわちこの放射の少なくとも５１％を通過させる。反射性偏光要素は好ましくは、好ましい偏光を有する放射の少なくとも８０％を通過させる。この放射成分の透過率が高いほど、吸収損失は全体として小さくなり得る。さらに、反射性偏光要素は、好ましい偏光に直交して偏光された放射を大部分反射する。したがって、好ましい偏光に一致しない偏光を有する放射の大部分は、偏光要素による吸収によって失われずに反射され、オプトエレクトロニクス装置内部で少なくともさらに一度反射されるかまたは散乱した後で再度反射性偏光要素に突き当たり得、少なくとも部分的にオプトエレクトロニクス装置から外に出てもよい。
【００１８】
反射性偏光要素の、上記放射成分の反射性は好ましくは、少なくとも６０％であり、特に好ましくは少なくとも８０％である。反射性偏光要素は例えば、事前に作製されるフィルムとして形成されている。そのようなフィルムは、３Ｍ社のオプティカルシステムズ部門よりＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film；二重輝度上昇フィルム）の商品名で提供されている。このフィルムは、輝度を高めるためにライトガイドと液晶ディスプレイとの間に配置されるように設けられている。しかしながら、オプトエレクトロニクス装置自体が、偏光されたかまたは少なくとも部分的に偏光された放射を出射する目的にも上記フィルムが使用可能であることが分かった。この偏光されたかまたは少なくとも部分的に偏光された放射は、液晶ディスプレイの背面照明用のライトガイド内に結合されることもでき、またこの放射によって液晶ディスプレイを背面から直接照明することもできる。
【００１９】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態では、オプトエレクトロニクス装置は、放射を発生させるために設けられた活性領域を備える半導体チップを備え、放射変換要素が出射方向において半導体チップの下流側に配置されている。放射変換要素は、対称軸をそれぞれが有する複数の変換体を備え、対称軸の空間的配向は、好ましい方向を有する。放射変換要素によって出射された放射は、好ましい偏光を有する。オプトエレクトロニクス装置は反射性偏光要素を備え、反射性偏光要素は、出射方向において放射変換要素の下流側に配置されている。反射性偏光要素は、好ましい偏光を有する放射を大部分通過させ、かつ好ましい偏光に直交して偏光された放射を大部分反射する。
【００２０】
したがって、本オプトエレクトロニクス装置は、偏光されていない放射を出射せず、偏光されたまたは少なくとも部分的に偏光された放射を出射する。本明細書において、「部分的に偏光された」とは、ある偏光方向がその偏光方向に直交するさらなる偏光方向よりも、例えば少なくとも１０％優勢であり、好ましくは少なくとも５０％優勢であることを意味する。これにより、下流側の液晶ディスプレイの入力偏光フィルタ側の偏光フィルタにおいて偏光によって失われる放射成分を減少することができる。したがって、偏光されていない放射を出射するオプトエレクトロニクス装置とは異なり、入力偏光フィルタにおいて失われる放射は、出射される放射の半分とはならない。したがって、液晶ディスプレイの背面照明に使用することができる放射成分を、オプトエレクトロニクス装置の同じ電力消費で増大することができる。同様に、同じ輝度の背面照明を、オプトエレクトロニクス装置の電力消費を減少して実現することができる。換言すれば、液晶ディスプレイの機能にとって必要な放射の偏光が放射入力側の偏光フィルタ（偏光されない放射の半分が必然的に失われる）のみによって実現されるのではなく、むしろ、本オプトエレクトロニクス装置から外に出る放射の大部分、例えば放射の５５％以上または６５％以上が既に適切な偏光を有するようにオプトエレクトロニクス装置において放射が発生している。具体的には、放射は放射変換要素において、適切な偏光が優勢となるように発生する。したがって、まさにこの配向された変換体を有する放射変換要素によって、従来の放射変換要素を有する構成に比して高い効率が実現される。反射性偏光要素によってさらなる高効率化が可能である。偏光が理由で使用不可能だった放射成分が反射性偏光要素によって少なくとも有意な程度に吸収されずに反射され、後にオプトエレクトロニクス装置から外に出ることができるからである。
【００２１】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、変換体は、量子ロッドを含み、また、特に変換体の長手方向の大きさの、横断方向の最大の大きさに対する比が１．５：１以上でありかつ４０：１以下である。上記のような比の変換体は、少なくとも部分的に偏光された放射の発生のための放射変換要素に特に適していることが分かった。
【００２２】
対照的に、特に有機材料によって形成された変換体の横断方向の大きさは、対称軸方向の大きさに等しいかまたは少なくともほぼ等しいこともありうる。
【００２３】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、半導体チップは、反射体によって、特に拡散反射性の反射体によって少なくとも所々で取り囲まれている。反射性偏光要素において反射された放射は、拡散反射後に好ましい偏光の少なくとも１つの放射成分を有し得、オプトエレクトロニクス装置から外に出てもよい。反射体は例えば、半導体チップのハウジング本体の壁部によって形成されている。反射体はまた、半導体チップに直接的に隣接する層によって形成されることもできる。さらに、ポリマー充填剤によって異方性散乱を実現することができる。
【００２４】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、放射変換要素は、変換体が埋め込まれたマトリックス材料を含む。マトリックス材料は特に、ポリマー材料を含む。
【００２５】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、放射変換要素は、半導体チップに直接的に隣接している。例えば、放射変換要素は、半導体チップの包囲部を成している。具体的には、放射変換要素は、包囲部の形態で本導体チップの側面を被覆していてもよい。
【００２６】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、拡散体がマトリックス材料に埋め込まれている。拡散体は、好ましい偏光を有しない放射が拡散体において散乱された後にオプトエレクトロニクス装置から外に出ることができる蓋然性を高める。拡散体は好ましくは、異方性散乱をもたらす。
【００２７】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、反射性偏光要素は、異方性屈折率を有する複数の層を有する。したがって、反射性偏光要素を、容易にかつ高い信頼性で小型に製造することができる。
【００２８】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、反射性偏光要素の、半導体チップによって出射された放射の反射率は、放射変換要素によって出射された二次放射の反射率より高い。二次放射が変換体によって部分的に偏光されて発生するため、また、二次放射のスペクトル領域における反射性が低下することによってオプトエレクトロニクス装置内部の吸収損失をさらに減少することができるため、オプトエレクトロニクス装置の高効率化できることが分かった。
【００２９】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、反射性偏光要素は、放射変換要素に隣接しているか、または放射変換要素から２００μｍ以下離間している。特に、放射変換要素と反射性偏光要素とを、機械的に安定するように互いに固定することができる。特に、反射性偏光要素と放射変換要素との間にはライトガイドが存在しない。
【００３０】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、反射性偏光要素が伸長する主平面と、活性領域が伸長する主平面とは、互いに平行に伸長している。
【００３１】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス装置は、表面実装型の半導体デバイスである。したがって、本オプトエレクトロニクス装置は、容易に実装することができ、偏光されたまたは少なくとも部分的に偏光された放射を特徴とする半導体デバイスである。代替として、本オプトエレクトロニクス装置の構成を、接続キャリア（例えば、回路基板）の上の１つの半導体チップの構成とすることも、複数の半導体の構成とすることもできる。
【００３２】
本オプトエレクトロニクス装置の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス装置は、液晶ディスプレイの背面照明のために提供される。
【００３３】
これにより、特に高いエネルギー効率で背面照明を行なうことができ、この背面照明によって、長寿命化が可能となる。本オプトエレクトロニクス装置は特に、横方向においてライトガイドに結合されるために、または液晶ディスプレイの直接的な背面照明のために提供されることができる。
【００３４】
少なくとも一実施形態に係る放射変換要素の製造方法では、対称軸をそれぞれが有する変換体を含む液状の基材が設けられる。この基材は、型の中に充填される。変換体の対称軸は、好ましい方向に少なくともある程度配向される。基材は、硬化される。
【００３５】
これにより、変換体がマトリックス材料内で配向されて存在する放射変換要素が実現される。本明細書に記載の方法によって、一次放射によって励起された場合に少なくとも部分的に偏光された二次放射を出射する放射変換要素を容易に製造することができる。
【００３６】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、変換体は、電界によって配向される。特に、電界は少なくとも、電界を切った後に変換体がそれら変換体の好ましい方向に沿った配向を少なくとも部分的に維持するまでの間、硬化プロセス中も印加される。
【００３７】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、型は、少なくとも１つの半導体チップが配置されるキャビティである。キャビティは例えば、特にオプトエレクトロニクス半導体部品のために事前に作製されるハウジングに形成されている。
【００３８】
上記形態とは異なり、型は、例えばプレートまたはフィルムの形態の自立型の変換要素を形成するように設けられていてもよい。この場合、型を、硬化するステップの後で除去することができる。
【００３９】
さらに、液晶ポリマーを使用することができる。そのようなポリマーによって配向プロセスを容易化することができる。
【００４０】
図と併せて説明される以下の例示的実施形態から、さらなる実施形態および発展形態が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】オプトエレクトロニクス装置の例示的実施形態の概略平面図である。
【図１Ｂ】オプトエレクトロニクス装置の例示的実施形態の図１Ｃと関連する断面図である。
【図１Ｃ】オプトエレクトロニクス装置の例示的実施形態の図１Ｂと関連する断面図である。
【図１Ｄ】オプトエレクトロニクス装置を有するディスプレイ装置の例示的実施形態である。
【図２Ａ】放射変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップによって概略的に示す平面図である。
【図２Ｂ】放射変換要素の製造方法の例示的実施形態を中間ステップによって概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
同様、同一、または等価の要素が各図で同じ参照番号で示されている。各図、および各図に示される各要素の大きさの関係は、正しい縮尺ではないものと理解されたい。むしろ、個々の要素、特に層の厚さは、より良い例示および／またはより良い理解のために誇張した大きさで例示され得る。
【００４３】
図１Ａは平面図によって、図１Ｂおよび図１Ｃは互いに直交する向きの断面図によってオプトエレクトロニクス装置１の例示的実施形態を例示する。
【００４４】
オプトエレクトロニクス装置１は、放射を発生させるために設けられた半導体チップ２を備える。半導体チップは例えば、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）等の窒化物化合物半導体材料をベースにした活性領域であって、青色スペクトル領域または紫外スペクトル領域の放射を発生させるために設けられた活性領域を含む。半導体チップによって出射された放射は特に、非偏光である。
【００４５】
さらに、オプトエレクトロニクス装置１は、出射方向２１において半導体チップ２の下流側に配置された放射変換要素３を備える。したがって、放射変換要素３は、オプトエレクトロニクス装置の一部を成している。したがって、半導体チップ２のオプトエレクトロニクス装置１の動作時に発生する一次放射がオプトエレクトロニクス装置１の放射出射面１０から外に出る前に、この放射は、放射変換要素３を通過しなければならない。
【００４６】
放射変換要素３は、複数の変換体４を含む。変換体４は、それぞれ、対称軸４０を有する。図示の例示的実施形態では、変換体は、長手伸長軸が対称軸を成す細長い変換体（例えば、無機量子ロッド）である。長手伸長軸に沿った長手方向の大きさ４１は、長手伸長方向に直交する横断方向の最大の大きさ４２より大きい。
【００４７】
放射変換要素３は、放射変換要素３の変換体４が埋め込まれたマトリックス材料３５を含む。マトリックス材料は特に、ポリマー材料および／または無機酸化物を含む。例えば、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、アクリレート、エポキシ樹脂、シリコーン、または少なくとも１種類のエポキシ樹脂もしくはシリコーンを有する有機・無機ポリマー（例えば、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２が連結されたケイ素）がマトリックス材料と考えられうる。
【００４８】
変換体４が一次放射８１によって光学的に励起される場合に、変換体は二次放射８２を出射する。
【００４９】
個々の変換体４は放射変換要素３の中で、変換体４の対称軸４０が好ましい方向４５を有するように配向されている。上記好ましい方向は特に、出射方向２１に直交し、かつ活性領域２０に平行である。図示の例示的実施形態では、対称軸４０はすべて、上記好ましい方向に平行である。理想的には、変換体４によって放射変換要素３において発生する二次放射は、完全に偏光されている。ここで、放射変換要素によって出射される放射の好ましい偏光４８は、好ましい方向４５に直交する平面に広がる。しかしながら、個々の変換体４が、好ましい方向４５とは異なる配向の対称軸４０を有することもあり、したがって二次放射８２は部分的に偏光されている。
【００５０】
例えば、細長い変換体４の長手方向の大きさの、横断方向の最大の大きさに対する比は、１．５：１以上でありかつ４０：１以下である。
【００５１】
変換体４は例えば、蛍光体粒子または蛍光体分子でありうる。変換体はさらに、有機材料および／または無機材料を含みうる。特に、本明細書の概説部分に記載された無機材料および有機材料が変換体に適している。
【００５２】
説明した例示的実施形態とは異なり、変換体は、必ずしも細長く形成されなくてもよい。例えば、横断方向の大きさが対称軸方向の大きさに等しいかまたはほぼ等しい有機分子を使用することもできる。
【００５３】
さらに、オプトエレクトロニクス装置１は、反射性偏光要素５を備える。反射性偏光要素５は、出射方向２１において放射変換要素３の下流側に配置されている。反射性偏光要素５は、好ましい偏光４８を有する放射を大部分通過させ、好ましい偏光に直交して偏光された放射を大部分反射する。図示の例示的実施形態では、反射性偏光要素５は、オプトエレクトロニクス装置１の放射出力面１０を成している。
【００５４】
反射性偏光要素５は好ましくは、好ましい偏光４８を有する放射の少なくとも８０％を通過させる。さらに、反射性偏光要素５は、好ましい偏光４８に直交して偏光された放射成分を大部分反射する。したがって、偏光が好ましい偏光４８に一致しない放射は、少なくとも大部分が、反射性偏光要素における吸収によって失われずに反射され、それにより放射変換要素３内に戻る。上記放射成分の反射率は好ましくは、少なくとも６０％であり、特に好ましくは少なくとも８０％である。
【００５５】
反射性偏光要素５は例えば、事前に作製されるフィルムとして形成されており、これは、放射変換要素３に固定される。放射出力面１０の平面視において、反射性偏光要素５は、放射変換要素３を完全に被覆している。図示の例示的実施形態では、反射性偏光要素５は、放射変換要素３に隣接している。上記形態とは異なり、これら要素は、例えば最大で２００μｍの距離だけ互いに離間していてもよい。
【００５６】
図示の例示的実施形態では、反射性偏光要素５は、異方性屈折率を有する複数の層５１を備える。その結果、偏光依存性透過率と、透過しなかった放射成分の高反射性とを同時に、容易にかつ高い信頼性で実現することができる。この反射性および／または透過率を波長選択性とすることもでき、例えば、一次放射の反射率および／または透過率を二次放射のものよりも高くすることも、低くすることもできる。
【００５７】
好ましくは、反射性偏光要素５の、活性領域２０において偏光されずに発生した一次放射の反射率は、二次放射の反射率よりも高い。それにより、高反射率によって、不適当な偏光を有する放射成分を反射することができる。対照的に、二次放射は、既に部分的に偏光されて発生するため、低反射率によって、オプトエレクトロニクス装置内部での吸収損失を低減することができる。
【００５８】
オプトエレクトロニクス装置１はさらに、一次放射および二次放射を拡散反射するように形成された反射体７を備える。反射体の反射率は好ましくは、少なくとも８０％である。反射率が高いほど、オプトエレクトロニクス装置内部での吸収損失を小さくすることができる。図示の例示的実施形態では、反射体７は、ハウジング本体２５のキャビティ２５０の壁部２６によって形成されている。半導体チップ２は、キャビティ２５０に配置されており、横方向において、すなわち活性領域２０が伸長する主平面に平行な方向において反射体に取り囲まれている。反射性偏光要素から外に出ることができる適切な偏光を有しない放射は、この偏光要素において反射されることができる。放射の偏光状態は、オプトエレクトロニクス装置１内部での、例えば反射体７における特定の拡散反射ごとに不規則に変化する。そのため、放射の少なくとも一部が、後に反射性偏光要素５に突き当たる際にオプトエレクトロニクス装置１から外に出ることができる。任意選択的に、拡散体７５が光取出しの可能性を高めるためにマトリックス材料３５に埋め込まれ得る。
【００５９】
オプトエレクトロニクス装置１によって発生し、オプトエレクトロニクス装置１の放射出力面１０を通して外に出る放射は、偏光されているかまたは少なくとも部分的に偏光されている。したがって、オプトエレクトロニクス装置１自体が偏光された放射または少なくとも部分的に偏光された放射を提供する。その結果、液晶ディスプレイの背面照明時に、液晶ディスプレイの放射入力側に配置された偏光フィルタでの損失が減少する。さらに、放射変換要素３における二次放射は、配向された変換体を用いた発生メカニズムによって好ましい偏光を既に有するように発生しており、オプトエレクトロニクス装置１は、高効率化されている。
【００６０】
図示の例示的実施形態では、図示のオプトエレクトロニクス装置１は、表面実装型の半導体デバイスである。ハウジング本体２５の外側において放射出力面１０とは反対側から半導体チップ２に電気的に接触可能にする接続導体は、明確にするために図示されていない。
【００６１】
図示の例示的実施形態では、放射変換要素３は、半導体チップ２に隣接しており、半導体チップ２の包囲部２２を形成している。しかしながら、放射変換要素３は、半導体チップ２に固定される、事前に作製される要素であってもよい。さらに、放射変換要素３は、半導体チップ２から離間していることもでき、具体的には放射変換要素３を包囲部に追加的に設けることもできる。
【００６２】
さらに、放射変換要素３は、様々なピーク波長を有する二次放射成分を発生させる変換体４を含みうる。
【００６３】
例えば、第１の変換体が赤色スペクトル領域の放射を発生させ、第２の変換体が緑色スペクトル領域の放射を発生させる。
【００６４】
オプトエレクトロニクス装置１は当然、放射を発生させるために設けられる２つ以上の半導体チップ２を備えていてもよく、これら半導体チップ２のそれぞれを１つのハウジング内に配置することもでき、複数の半導体チップ２を１つのハウジング内に配置することもできる。さらに、代替として、複数の半導体チップ２を１つのハウジング内に配置することも、ハウジングを設けずに回路基板等の接続キャリアに配置することもでき、かつこれら複数の半導体チップ２に電気的に接触することができる。半導体チップ２用のハウジングの種類は、ある程度まで自由に選択可能である。例えば、ハウジング本体２５は、半導体チップ２に合わせて成形される材料であって、特に反射体７を形成する材料によっても形成され得る。
【００６５】
さらに、オプトエレクトロニクス装置１は、光学要素６を備える。光学要素６は、放射変換要素３によって出射された放射を偏向するために、および、反射性偏光要素を通過して外に出る放射を、偏光を維持して偏向するために設けられている。この目的のために、光学要素は例示的に、複数の長手方向プリズム６１を備えており、長手方向６１０は、好ましい方向４５に平行である。具体的には、プリズムによって、放射を使用可能な角度範囲内にコリメートすることができる。例えば光学要素６を、反射性偏光要素５の上に配置されるフィルムとして形成することができる。このフィルムは特に、いわゆる輝度上昇フィルム（brightness enhancement film；ＢＥＦ）として形成されうる。光学要素６および反射性偏光要素５を、フィルムにおいて一体的に形成することもできる。さらに、光学要素は、省略されうる。
【００６６】
本明細書に記載のオプトエレクトロニクス装置１を有するディスプレイ装置９の例示的な一実施形態を図１Ｄに概略的に示す。ディスプレイ装置９は、オプトエレクトロニクス装置１によって出射された放射が横方向において結合されるライトガイド９１を備える。オプトエレクトロニクス装置１は、回路基板等の接続キャリア９５に配置されている。半導体チップ２において発生し、出射方向２１に出射された放射は、ライトガイド９１内に結合される前に反射性偏光要素５を通過する。したがって、ライトガイド９１内に結合された放射は、偏光されているかまたは少なくとも部分的に偏光されている。有利なことに、ライトガイド９１は、偏光を維持するように形成されている。ライトガイド９１の主面９１０から外に出る放射は、液晶ディスプレイ９２を照らす。液晶ディスプレイの入力偏光フィルタ９２０における吸収損失は、オプトエレクトロニクス装置１の少なくとも部分的に偏光された出射によって最小化されている。具体的には、例えば、不適当な偏光によって背面照明に使用不可能な放射成分は、使用可能な放射の増大に有利にオプトエレクトロニクス装置１において放射を発生させるときに既に低減されている。
【００６７】
図示の例示的実施形態とは異なり、オプトエレクトロニクス装置１は、ディスプレイ装置の直接的な背面照明のために設けられていてもよい。
【００６８】
放射変換要素の製造方法が、２つの中間ステップによって図２Ａおよび図２Ｂの概略図で示される。図１Ａ〜図１Ｃと併せて説明された放射変換要素について例示的に説明する。
【００６９】
対称軸をそれぞれが有する細長い変換体４が散在した液状の基材３０が、放射変換要素を形成するために設けられる。基材は例えば、成形法、射出成形法、またはトランスファー成形法によって型３２に充填される。図示の例示的実施形態では、ハウジング本体２５のキャビティ２５０が型として使用されている。図２Ａに示されるように、対称軸４０は最初、不規則に配向されており、好ましい方向を向いていない。
【００７０】
次いで、変換体の対称軸は、図２Ｂに示されるように、好ましい方向４５に少なくともある程度配向される。これは例えば、電界を印加することによって実現されうる。その後、基材３０が硬化されるが、ここで電界は、少なくとも基材が十分に凝固することによって変換体４の配向が電界を切った後にも維持されるまでの間、適宜印加される。
【００７１】
したがって、一次放射によって励起される場合に少なくとも部分的に偏光された二次放射を出射する放射変換要素３を容易に生成することができる。
【００７２】
説明した例示的実施形態とは異なり、例えばプレートの形態の自立型の変換要素を本方法で形成することができる。その目的のために、硬化するステップ後に型を除去することができる。
【００７３】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１５１０１２１６．２号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本明細書に援用される。
【００７４】
本発明は、上記例示的実施形態の説明によってこれら実施形態に限定されない。むしろ、本発明は、新規な特徴および特徴の組合せ（特に請求項中の特徴の任意の組合せを含む）のそれぞれを、当該特徴または特徴の当該組合せ自体が請求項または例示的実施形態に明示的に特定されていないとしても包含するものである。
【図１Ａ】
0006506847.tif 000002
【図１Ｂ】
0006506847.tif 000003
【図１Ｃ】
0006506847.tif 000004
【図１Ｄ】
0006506847.tif 000005
【図２Ａ】
0006506847.tif 000006
【図２Ｂ】
0006506847.tif 000007