(57)【要約】  個々の側部発光ＬＥＤは、導波路内に別個に位置決めされている、又は可撓性のマウント上に一緒に取り付けられ、次いで導波路内に一緒に位置決めされている。結果として、各ＬＥＤと前記導波路との間の間隙は小さいものであり得て、前記ＬＥＤから前記導波路内への光の結合導入を改善することができる。前記ＬＥＤが前記導波路に別個に接続されている、又は可撓性のマウントに取り付けられているので、前記導波路の形の変化から生じる個々のＬＥＤに対する応力が、減少される。
2010537399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光装置であって、
−  ｎ型領域とｐ型領域との間に配されている発光層を有する半導体構造と、
−  ｎ型領域に電気的に接続されている第１の接触部と、
−  ｐ型領域に電気的に接続されている第２の接触部であって、前記半導体構造がフリップチップであるように、前記第１の接触部及び前記第２の接触部が前記半導体構造の第１の側部に形成されている、第２の接触部と、
−  前記発光装置を出る大部分の光が、前記発光装置の側部表面を通って出るように、前記発光層の主要面に実質的に平行な、前記半導体構造の第２の側部上に配されているリフレクタと、
を有する半導体発光装置と、
少なくとも前記発光装置の一部が内部に配置されている少なくとも１つの開口を備える第１の透明部材であって、これにより、少なくとも、前記発光装置の側部を出る光の一部が、前記第１の透明部材内に光学的に結合導入される、第１の透明部材と、
少なくとも、前記第１の透明部材の一部が内部に配されている、少なくとも１つの開口を備えている、第２の透明部材と、
を有する構造。
【請求項２】
前記半導体発光装置は、前記リフレクタと前記半導体構造との間に配された波長変換材料を更に有しており、前記波長変換材料は、前記発光層によって発される波長の光を吸収して、より長い波長の光を発する、請求項１に記載の構造。
【請求項３】
前記第１の透明部材内の前記開口が、前記第１の透明部材の厚さの全体にわたって延在しているわけではない、請求項１に記載の構造。
【請求項４】
前記第１の透明部材の縁上に配されている位置合わせフィーチャと、
前記第２の透明部材の前記開口の縁上に配されている相補的な位置合わせフィーチャと、
を更に有する請求項１に記載の構造。
【請求項５】
前記第１の透明部材と前記第２の透明部材との間に配された接着剤を更に有する、請求項１に記載の構造。
【請求項６】
前記第２の透明部材の前記開口が、前記第２の透明部材の縁におけるスロットである、請求項１に記載の構造。
【請求項７】
前記第１の透明部材の縁が湾曲されている、請求項１に記載の構造。
【請求項８】
前記半導体発光装置がマウントに取り付けられている、請求項１に記載の構造。
【請求項９】
前記マウントが、前記第１の透明部材に隣接して配されている、請求項８に記載の構造。
【請求項１０】
前記マウントが、前記第１の透明部材内に形成されている溝内に位置決めされている、請求項８に記載の構造。
【請求項１１】
前記第１の透明部材の前記開口は、側壁を有しており、少なくとも１つの側壁は、前記側壁に沿って光の屈折を変化させる前記側壁の長さに沿って様々な角度を有する、請求項１に記載の構造。
【請求項１２】
半導体発光装置であって、
−  ｎ型領域とｐ型領域との間の発光層を有する半導体構造と、
−  前記ｎ型領域に電気的に接続されている第１の電気的接続部と、
−  前記ｐ型領域に電気的に接続されている第２の電気的接続部であって、前記半導体構造がフリップチップであるように、前記第１の接続部及び前記第２の接続部が前記半導体構造の第１の側部上に形成されている、第２の電気的接続部と、
−  前記発光装置を出ている大部分の光が、前記発光装置の側部表面を通って出るように、前記発光層の主要面に実質的に平行な、前記半導体構造の第２の側部上に配されているリフレクタと、
−  前記半導体発光装置が取り付けられているマウントと、
−  少なくとも前記発光装置の一部が内部に位置決めされている開口と、
−  少なくとも一部の前記マウントが配されている溝と、
を有する半導体発光装置であって、少なくとも前記発光装置の側部を出る光の一部が透明部材内に光学的に結合導入されており、前記マウントは前記マウントと前記溝との間への圧入によって前記透明部材に接続されている、半導体装置を有する構造。
【請求項１３】
前記透明部材の前記開口は、側壁を有しており、少なくとも１つの前記側壁は、前記側壁に沿って光の屈折を変化させるように前記側壁の長さに沿って変化する角度を有している、請求項１２に記載の構造。
【請求項１４】
前記開口の深さが前記溝の深さよりも大きい、請求項１２に記載の構造。
【請求項１５】
前記開口の縁と前記発光装置の側部との間の間隙を更に有する、請求項１２に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側部発光ＬＥＤを使用している照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、半導体発光装置は、現在利用可能な最も効率的な光源の一つである。可視スペクトルにわたる動作をすることができる高輝度ＬＥＤの製造における興味に関する材料システムが、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特に、ガリウム、アルミニウム、インジウム及び窒素の二元、三元及び四元合金（ＩＩＩ族窒化物材料とも称する）と、ガリウム、アルミニウム、インジウム、ヒ素及び蛍光体の二元、三元及び四元合金とを含んでいる。しばしば、ＩＩＩ族窒化物装置はサファイア上でエピタキシャル成長され、又はＩＩＩ族窒化物基板及びＩＩＩ族隣化物装置は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又は他のエピタキシャル技法によってガリウム砒化物上でエピタキシャル成長される。しばしば、ｎ型領域が前記基板上に堆積され、発光又は活性領域が前記ｎ型領域上に堆積され、次いで、ｐ型領域が活性領域上に堆積される。これらの層の順は、前記ｐ型領域が前記基板上に近接するように、逆にされることもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体発光装置の１つの有望な使用は、液晶表示器（ＬＣＤ）内のバックライトのためのものである。ＬＣＤは、携帯電話、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、携帯型音楽プレーヤ、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用途において使用されている。本発明の一実施例は、有色又は白黒の、バックライトを必要とする透過性ＬＣＤであって、前記バックライトは、白色又は有色光を発する１つ以上のＬＥＤを使用することができる、透過性ＬＣＤを取り扱うものである。前記ＬＥＤは、前記ＬＥＤがインコヒーレント光を発する点で、レーザダイオードから区別されている。
【０００４】
多くの表示器、特に、携帯電話のためのような、多くの表示器において、前記表示器及びバックライトが薄いことが重要である。更に、このような表示器は、典型的にはバッテリ動作されており、ＬＥＤからの光が前記ＬＣＤの背面に効率的に指向されていることが重要である。前記ＬＥＤからの光が、前記ＬＣＤによって表示される画像のブライトネスを歪めないように、前記バックライトによってほぼ均一に発されることが重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例によれば、個々の側部発光ＬＥＤは、導波路内に別個に位置決めされている、又は可撓性のマウント上に一緒に位置決めされ、次いで、導波路内に一緒に位置決めされている。結果として、各ＬＥＤと導波路との間の間隙は小さいものであることができ、このことは、前記ＬＥＤからの光の前記導波路内への結合導入を改善することができる。前記ＬＥＤは、前記導波路に別個に接続され又は可撓性のマウント上に取り付けられるので、製造公差による又は使用の間の導波路の形状の変化から生じる個々のＬＥＤへの応力が、減少される。
【０００６】
幾つかの実施例において、側部発光装置が、第１の透明な要素内の開口内に位置決めされている。前記第１の透明な要素は、第２の透明な要素内の開口内に位置決めされている。前記第２の透明な要素内の開口は、前記第２の透明な要素の縁上のスロットであり得る。前記第１の透明な要素は、前記第１の透明な要素の縁上の位置合わせフィーチャを、前記第２の透明な要素内のスロットの縁上の相補的な（complimentary）位置合わせフィーチャと位置合わせすることによって前記第２の透明な要素内に配されている。
【０００７】
幾つかの実施例において、側部発光装置は、マウントに取り付けられている。発光装置は、透明な要素内の開口内に位置決めされており、前記マウントは、前記透明な要素内の溝内に圧入されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ロープロファイルの、本発明の実施例による側部発光ＬＥＤの断面図である。
【図２】導波路セクション内に位置決めされている側部発光ダイオードを示している。
【図３】導波路セクション内に位置決めされている側部発光ダイオードの断面図である。
【図４】複数の導波路セクションに関して、スロットを備える導波路の平面図である。
【図５】導波路内に位置決めされている導波路セクションの斜視図である。
【図６Ａ】導波路セクションをレーザ導波路に位置合わせする代替的な位置合わせフィーチャの断面図である。
【図６Ｂ】導波路セクションをレーザ導波路に位置合わせする代替的な位置合わせフィーチャの断面図である。
【図７】導波路内に位置決めされている湾曲されている縁を有する導波路セクションの斜視図である。
【図８】基準表面を含む導波路セクションを示している。
【図９】レーザ導波路内に挿入されている図８の導波路セクションを示している。
【図１０】可撓性回路基板上に取り付けられていると共に、導波路に光学的に接続されているＬＥＤの平面図である。
【図１１】ＬＥＤの導波路内への圧入の斜視図である。
【図１２】図１１に示されている装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例は、均一なバックライトを供給する薄い導波路の設計と共にロープロファイルの側部発光ＬＥＤを含んでいる。本発明のための、典型的な用途は、ＬＣＤ内の薄いバックライトである。
【００１０】
図１は、薄い、側部発光ＬＥＤ１０の一実施例の断面図である。後述される実施例において使用され得る、薄い、側部発光ＬＥＤの他の適切な実施例は、本譲受人に譲渡されており、参照により本明細書に組み込まれる、Oleg Shchekinらによる２００６年６月９日出願の米国特許出願第11/423,419号の「ロープロファイル側部発光ＬＥＤ」において見られることができる。
【００１１】
一例におけるＬＥＤ１０の活性層は、青色光を生成する。ＬＥＤ１０は、サファイア、ＳｉＣ又はＧａＮのような、開始成長基板上に形成されている。一般に、ｎ層１２は、活性層１４によって後続されて成長され、ｐ層１６が後続する。ｐ層１６が、下に横たわっているｎ層１４の一部を晒すようにエッチングされる。次いで、反射性の金属電極１８（例えば、銀、アルミニウム又は合金）が、前記ｎ型及びｐ型の層と接触するように前記ＬＥＤの表面にわたって形成される。前記ダイオードが、順方向バイアスにされている場合、活性層１４は、波長がＩＩＩ族窒化物活性層の組成によって決定される光を発する。このようなＬＥＤの形成は、よく知られており、更に詳細に記載される必要はない。ＬＥＤの形成の更なる詳細は、Steigerwaldらに付与されている米国特許第6,828,596号、Bhatらに付与されている米国特許第6,876,008号に記載されており、いずれも本譲受人に譲渡されており、参照により本明細書に組み込まれている。
【００１２】
半導体ＬＥＤは、次いで、フリップチップとしてマウント２２上に取り付けられている。マウント２２は、相互接続部２６を介して前記ＬＥＤ上の金属１８にはんだ付けされている又は超音波溶接される金属電極２４を含んでおり、これは、例えば、金又は銀であっても良い。前記電極自体が、例えば、超音波溶接又は他の適切な連結によって接続されることができる場合、相互接続部２６は、省かれることができる。
【００１３】
マウント電極２４は、ビアによって前記マウントの下部におけるパッドに電気的に接続されており、こうして、前記マウントがプリント回路基板２８上の金属パッドに取り付けられている表面であることができる。回路基板２８上の金属線は、前記パッドを電源に電気的に結合している。前記マウント２２は、セラミック、シリコン、アルミニウム等のような、何らかの適切な金属から形成されることができる。前記マウント材料は導電性のものであり、絶縁層が前記基板材料上に形成され、前記金属電極パターンは、前記絶縁層上に形成される。マウント２２は、機械的支持体として働き、前記ＬＥＤチップ上の精密なｎ及びｐ電極と電源との間の電気的境界面を提供し、ヒートシンクも提供している。適切なマウントは、よく知られているものである。
【００１４】
ＬＥＤ１０の厚さを減少すると共に、光が前記成長基板によって吸収されるのを防止するために、前記成長基板は、エッチング、化学機械研磨又はレーザ溶融（レーザは、ＩＩＩ族窒化物構造と成長基板との境界面を加熱し、ＩＩＩ族窒化物構造の一部を溶融し、前記半導体構造から基板を外す）のような、当該基板に適した方法によって取り除かれる。一実施例において、ＬＥＤのアレイが、前記ＬＥＤ／サブマウントが（例えば、切断によって）単離される（singulated）前にサブマウントウェハ上に取り付けられた後に、前記成長基板の取り除きが実施される。
【００１５】
成長基板が取り除かれた後、幾つかの実施例において、残りのＩＩＩ族窒化物構造が、例えば、フォトニック結晶によって、薄くされ及び／又は粗くされ若しくはパターン化される。ほぼ平坦な蛍光体層３０は、活性層１４から発される青色光を波長変換するために前記ＬＥＤの上部にわたって位置決めされている。蛍光体層３０は、セラミックシートとして実施され、前記ＬＥＤに付され、又は蛍光体粒子が、例えば、電気泳動によって、薄膜堆積される。
【００１６】
青色光と混合された場合、蛍光物質層３０によって発された光は、白色又は他の所望の色の光を作る。例えば、青色発光ＬＥＤは、１つの、黄色発光蛍光体と組み合わされ、又は赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体と組み合わされることができる。ＵＶ発光ＬＥＤが使用される場合、青色発光蛍光体が付加されることができる。他の色の光を発している蛍光体が、混合された、白色光の所望の色点を達成するために付加されることができる。
【００１７】
発光性セラミック層内に形成されることができ得る蛍光体の例は、一般式
（Ｌｕ１―ｘ―ｙ―ａ―ｂＹｘＧｄｙ）３（Ａｌ１―ｚＧａｚ）５Ｏ１２：ＣｅａＰｒｂ（ここで、０＜ｘ＜１、０＜y＜１、０＜ｚ≦０．１、０＜ａ≦０．２、及び０＜ｂ≦０．１）であって、例えば、黄緑色の領域において光を発するＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋及びＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋；及び
（Ｓｒ１―ｘ―ｙＢａｘＣａｙ）２―ｚＳｉ５―ａＡｌａＮ８―ａＯａ：Ｅｕｚ２＋（ここで、０≦ａ＜５、０＜ｘ≦１、０≦y≦１、及び０＜ｚ≦０．１）であって、例えば、赤色領域において光を発するＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋；
によるアルミニウムガーネット蛍光体を含んでいる。適切なＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋セラミック厚板は、シャーロット Ｎ．Ｃ．のＢａｉｋｏｗｓｋｉインターナショナル社から購入されることができる。他の緑、黄及び赤色を発光蛍光体も、適切であり得て、
（Ｓｒ１―ａ―ｂＣａｂＢａｃ）ＳｉｘＮｙＯｚ：Ｅｕａ２＋（ここで、ａ＝０．００２―０．２、ｂ＝０．０―０．２５、ｃ＝０．０―０．２５、ｘ＝１．５―２．５、ｙ＝１．５―２．５、ｚ＝１．５―２．５）であって、例えば、ＳｒＳｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕ２＋を含むもの；及び
（Ｓｒ１―ｕ―ｖ―ｘＭｇｕＣａｖＢａｘ）（Ｇａ２―ｙ―ｚＡｌｙＩｎｚＳ４）：Ｅｕ２＋であって、例えば、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋を含むもの；
Ｓｒ１―ｘＢａｘＳｉＯ４：Ｅｕ２＋；及び
（Ｃａ１−ｘＳｒｘ）Ｓ：Ｅｕ２＋（ここで、０≦ｘ≦１）であって、例えば、ＣａＳ：Ｅｕ２＋及びＳｒＳ：Ｅｕ２＋を含むもの；
を含んでいる。
【００１８】
発光性セラミックは、前記蛍光体粒子の前記表面が、粒子の剛性凝集物を形成するために一緒に焼結し始めるまで、高圧において粉蛍光体を加熱することによって形成されることができる。光学不連続性のない、単一の大きい蛍光体粒子として光学的に振舞う薄膜と異なり、発光性セラミックは、緻密に圧縮された個々の蛍光体粒子として振舞い、この結果、小さい光学不連続性が、異なる蛍光体粒子間の境界面にある。従って、発光性セラミックは、光学的にほぼ同じであり、前記発光性セラミックを形成している前記蛍光体材料と同じ屈折率を有する。等角蛍光体層、又は、樹脂のような、透明な材料内に配されている蛍光体層と異なり、
発光性セラミックは、一般に、前記蛍光体自体以外の（有機樹脂又はエポキシのような）結合剤材料も必要とせず、この結果、個々の蛍光体粒子間の異なる屈折率の空間又は材料は、ほとんどない。結果として、発光性セラミックは、等角蛍光体層とは異なり、透明又は半透明である。本発明と共に使用され得る発光性セラミックに関する更なる情報は、参照によって本明細書によって組み込まれる米国特許第２００５／０２６９５８２号を参照されたい。
【００１９】
一実施例において、前記発光性セラミックは、ｅＣＡＳであり、これは、５．４３６ｇのＣａ３Ｎ２（＞９８％の純度）、４．０９９ｇのＡｌＮ（９９％）、４．７３２ｇのＳｉ３Ｎ４（＞９８％の純度）及び０．１７６ｇのＥｕ２Ｏ３（９９．９９％の純度）から合成されるＣａ０．９９ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ０．０１である、ｅＣＡＳである。前記粉は、遊星ボールミルによって混合され、Ｈ２／Ｎ２（５／９５％）雰囲気中で１５００℃において４時間にわたって加熱された。粒状化された粉は、５ｋＮでペレット内に一軸的に押圧され、３２００バールに冷平衡押圧（cold isostatically pressed）された。前記ペレットは、４時間にわたって、Ｈ２／Ｎ２（５／９５％）雰囲気において１６００℃において焼結される。前記結果として生じるペレットは、閉じられた多孔性を示し、その後、理論的密度の９８％よりも大きい密度のセラミックを得るように、２０００バール及び１７００℃において平衡押圧される。
【００２０】
一実施例において、前記発光性セラミックはＢＳＳＮＥであり、Ｂａ２―ｘ―ｚＭｘＳｉ５―ｙＡｌｙＮ８―ｙＯｙ：Ｅｕｚ（ここで、Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５）である。まず、Ｂａ２―ｘ―ｚＭｘＳｉ５―ｙＡｌｙＮ８―ｙＯｙ：Ｅｕｚ（ここで、Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５）は、例えば、炭素熱還元（carbothermal reduction）による粉の形態において準備され、分散剤として２―プロパノールを使用して遊星ボールミルによって６０ｇのＢａｃＯ３、１１．２２１ｇのＳｒＣＯ３、及び１．６７２ｇのＥｕ２Ｏ３（全ての９９。９９％の純度）を混合することを含んでいる。乾燥させた後、この混合物は、４時間にわたって１０００の℃においてフォーミング雰囲気において加熱され、こうして得られた１０ｇのＢａ０．８Ｓｒ０．２Ｏ：Ｅｕ（２％）が、５．８４６ｇのＳｉ３Ｎ４（９８％よりも大きい純度）、０．０５６ｇのＡｌＮ（９９％の純度）及び１．０６０ｇの黒鉛（微結晶等級）と混合される。この粉は、Ｂａ２―ｘ―ｚＭｘＳｉ５―ｙＡｌｙＮ８―ｙＯｙ：Ｅｕｚ（ここで、Ｍ＝Ｓｒ、Ｃａ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦４、０．０００５≦ｚ≦０．０５）の前駆体粉を得るために、２０分間の遊星ボールミルによって入念に混合され、フォーミングガス雰囲気中で１４５０℃おいて４時間にわたって加熱される。この粉は、ＨＣＩによって洗浄され、再びミルされた。得られた前記前駆体粉は、次いで、１５５０℃及び８０ＭＰａにおいて熱加圧され、密度の高いセラミック体を生じる。これらは、所望の形状及び光学表面特性を得るために、スライスされ、研磨され及び小立方体にされる。必要に応じて、前記セラミックは、欠陥を取り除くために、窒素中で、１３００℃においてアニールされることができる。
【００２１】
一実施例において、前記発光性セラミックは、ＳＳＯＮＥであり、８０．３６ｇのＳｒＣＯ３（９９．９９％の純度）、２０．０ｇのＳｉＮ４／３（＞９８％の純度）及び２．２８ｇのＥｕ２Ｏ３（９９．９９％の純度）の混合、及びＮ２／Ｈ２（９３／７）雰囲気中での４時間にわたる１２００℃における加熱によって製造される。洗浄後、前記前駆体粉は、１０ｋＮにおいて一軸的に押圧され、この後、３２００バールにおいて冷平衡押圧される。焼結は、典型的には、Ｈ２／Ｎ２（５／９５）又は純粋な窒素雰囲気中で１５５０℃と１５８０℃＜Ｃとの間の温度においてなされる。
【００２２】
図１に戻り、反射薄膜３２は、蛍光物質層３０にわたって形成される。反射薄膜３２は、鏡のようなものであっても良く又は拡散性のものであっても良い。鏡面反射体は、有機又は無機層から形成される分散ブラッグ反射積層部（ＤＢＲ）であり得る。前記鏡面反射体は、更にアルミニウム又は他の反射性金属の層、又はＤＢＲ及び金属の組合せであっても良い。拡散リフレクタは、粗くされた表面又は拡散材料（例えば、適切な白い塗料）上に堆積される金属から形成されることもできる。蛍光物質層３０は、光抽出効率を改良するために前記光を拡散するのに役立つ。
【００２３】
一実施例において、マウント２２は、約３８０ミクロンの厚さを有し、前記半導体層は約５ミクロンの組み合わせられた厚さを有し、蛍光体層３０は約２００ミクロンの厚さを有し、反射薄膜３２は約１５０ミクロンの厚さを有し、この結果、前記ＬＥＤ及びマウントは１ｍｍ未満の厚さである。もちろん、ＬＥＤ１０は、より厚くされることができる。前記ＬＥＤの各側の長さは、典型的には、１ｍｍ未満である。この例に示されているＬＥＤは四角いが、これらは、如何なる形状でもあっても良い。
【００２４】
前記ＬＥＤが非常に薄いものである必要がない場合、前記側部放出の効率は、ｎ層１２上への透明波ガイド層、反射粒子若しくは粗くされた／プリズム表面を組み込んでいる蛍光物質層上への散乱層、及びダイクロイックミラー又は蛍光体層３０よりも下の一方向ミラーを付加することによって増大されることができ、この結果、反射薄膜３２によって下方へ反射される光は、前記半導体層によって吸収されない。
【００２５】
側部発光フリップチップＬＥＤは、照明システムで使用される場合、複数の有利な点を提供する。バックライトにおいて、側部発光フリップチップＬＥＤは、導波路内への光のより良好な結合により、細い導波管、より少ないＬＥＤ及びより良好な照明の均一性及びより高い効率の利用を可能にする。側部発光ＬＥＤに関する１つの問題点は、最良の結果を得るには、前記ＬＥＤが、好ましくは導波路内に位置されることである。各ＬＥＤと前記導波路との間の如何なる間隙も、好ましくは、損失を回避するためにできるだけ小さくされる。幾つかのＬＥＤが剛性の板上に取り付けられ、前記導波路の開口内に位置合わせされ配されている場合、一般の製造許容範囲を考えると、小さく十分な間隙を達成することは困難である。更に、小さく十分な間隙が達成される場合、前記導波路の形状に対する変更（例えば熱循環又は携帯装置の機械的な撓曲）は、前記ＬＥＤに対する応力を作用させ、このことは、故障を生じ得る。
【００２６】
本発明の実施例によれば、個々のＬＥＤは、導波路内に別個に置かれるか、又は、この場合、導波路内に一緒に位置決めされるフレキシブルマウント上に一緒に取り付けられる。結果として、各ＬＥＤと前記導波路との間の間隙は、小さいものとなることができる。前記ＬＥＤが前記導波路に別個に接続されている、フレキシブルマウント上に取り付けられる、前記導波路の形状における変化から生じている個々のＬＥＤに対する応力が、減少される。
【００２７】
図２において、側部発光ＬＥＤ１０（マウント２２に取り付けられる）は、固体の、透明な導波路材料３６の一部における開口内に位置決めされる。導波路部３６は、例えば、アクリル（例えば、ＰＭＭＡ）、固いシリコーン、成形プラスチック、ポリカーボネート又は他の何らかの適切な材料であっても良い。ミラー薄膜（図示略）が、導波路３６の底を覆っても良い。前記薄膜は、例えば、３Ｍ会社から入手可能な強調された鏡面反射体（ＥＳＲ）薄膜であっても良い。
【００２８】
図３は、図２に示されている構造の断面図である。図３に示されている装置において、開口３４は導波路部３６の全ての厚さにわたって延在しているわけではないが、他の実施例において、導波路部３６の全ての厚さにわたって延在していても良い。ＬＥＤ１０は、図１に示されている半導体構造、蛍光体層及びリフレクタ層を少なくとも含んでおり、導波路部３６内に配されている。マウント２２は、導波路部３６の底よりも下方に延在している。シリコーン又はエポキシのような接着剤は、導波路セグメント３６とマウント２２との間に配されても良い。
【００２９】
導波路部３６は小さく、幾つかの実施例において、側部におけるミリメータのオーダである。例えば、図２及び３に示されている前記導波路部は、３ｍｍ×３ｍｍの面積であり、１ｍｍ未満の厚さである。ＬＥＤ１０は、図２及び３に示されているように、導波路部３６内に中心を合わせられているが、このことは、導波路部３６内に中心を合わせられている必要はない。
【００３０】
導波路部３６は、図４に示されているように、より大きい導波路内のスロットに嵌合されるように設計されている。例えば、図４に示されているように、導波路４０は、９インチの対角線を有するスクリーンに対して十分に大きいものであっても良い。幾つかのスロット４２は、導波路４０の縁に配されている。図２及び３に示されているように、各スロット４２は、導波路部３６を収容することができる。６つのスロット４２が図４に示されているが、もちろん、より多くの又はより少ないスロットが、必要とされるＬＥＤの数に依存して使用されることもでき、照明されるべきスクリーンの大きさと、必要なブライトネスの大きさとに依存する。導波路４０の実際の全体の厚さは、３００―８００ミクロン間にあり得る。反射薄膜（図示せず）は、導波路４０の底部に配されていても良い。
【００３１】
図５は、より大きい導波路４０のスロット４２内に位置決めされる導波路部３６を示している。導波路部３６及び導波路４０は、同じ材料から形成されていても良いが、同じ材料から形成されていなくても良い。異なる材料が使用されている場合、導波路部３６及び導波路４０を形成する材料は、好ましくは、かなり近い屈折率を有するように選択される。各導波路部３６は、導波路４０に別個に接続されることができ、導波路４０の形状に対する変化（例えば、機械式的な撓曲又は熱循環）は、個々のＬＥＤに応力を与えない。
【００３２】
導波路部３６がスロット４２の側部がスロット４２と自己位置合わせがなされるように、導波路部３６の側部が位置合わせフィーチャを備えて成形されており、スロット４２の側部は、相補的な位置合わせフィーチャを備えて成形されている。図５において、前記位置合わせフィーチャは、導波路部３６の側部のＶ字形の縁である。図６Ａ及び６Ｂは、異なる位置合わせフィーチャを示している。図６Ａに示されている装置において、前記位置合わせフィーチャは、半円形の縁である。図６Ｂに示されている装置において、タブは、導波路４０内のスロットの縁に形成される補完的な切欠きに勘合する導波路部３６の縁に形成される。如何なる適切な配置フィーチャが、使用されても良く、図５、６Ａ及び６Ｂは、単に例を図示するだけで良い。光は、ＬＥＤ１０から導波路部３６内に、次いで導波路４０内に発される。
【００３３】
幾つかの実施例において、シリコーン又はエポキシのような、接着剤は、導波路部３６とより大きい導波路４０との間に配される。接着剤の特性に加えて、前記接着剤は、導波路部３６から導波路４０内への光の結合導入を改良するために、導波路部３６及び導波路４０に対する近い屈折率整合を与えるように選択されても良い。幾つかの実施例において、導波路部３６とより大きい導波路４０とは、空気の間隙がこれら２つのものの間に存在しないように、一緒に適合している。
【００３４】
図２及び５に示されている導波路部は、四角い。図７に示されている装置において、導波路部３６は、導波路４０のスロット４２内に勘合する湾曲されている縁５０を有している。導波路部３６は、更に、前記導波路の縁を形成する縁４８上で湾曲されていても良い。湾曲されている縁５０は、導波路部３６から導波路４０内への光の抽出を改善することができる。湾曲されている縁４８は、空気との境界面において全内部反射を生じることができ、縁４８において導波路部３６から失われる光の量を減少する。
【００３５】
図８は、導波路部の代替的な実施例を示している。図８に示されている装置において、ＬＥＤ１０は、基準表面５２上に又は基準表面５２内に取り付けられている。基準表面５２はマウント２２に取って替わっても良く、又はマウント２２が基準表面５２上に取り付けられることができる。基準表面５２は、好ましくは、ＬＥＤ１０から外方に熱を指向するために、反射性及び熱伝導性のものである。ＬＥＤ１０を収容するための開口を備える導波路部５４が、基準表面５２上に位置されている。図８に示されているように、基準表面５２は、導波路部５４より大きい側方限界を有している。基準表面５２は、例えば、銅又は高度温度耐性プラスチックのような、熱伝導性金属であっても良い。基準表面５２は、アルミニウム又は銀のような、反射性材料によって被覆されていても良い。図８に示されている前記導波路部は、円形である。
【００３６】
図９は、より大きい導波路４０の開口４２内に位置されている図８の導波路部を示している。開口４２は、導波路部５４より僅かに小さいものであり得て、この結果、基準表面５２は、導波路部５４が開口４２内に配された場合、導波路４０に対して押し当たる。導波路部５４は、導波路４０と嵌合して応力によって導波路４０に取り付けられており、又は接着剤は、導波路部５４と導波路４０との間に又は導波路４０と基準表面５２との間に配されることができる。
【００３７】
図１０に示される装置において、図５及び９のような導波路４０に個々に接続されている各ＬＥＤよりも、ＬＥＤ１０は可撓性の回路基板５６に接続されており、この場合、導波路４０内の開口内に位置決めされている。回路基板５６が可撓性であるので、導波路４０の形状が変化する場合、回路基板５６は撓曲することができ、従って、個々のＬＥＤ１０に対する如何なる応力も、硬い基板上に取り付けられているＬＥＤと比較して減少される。
【００３８】
図１１及び１２は、導波路内に圧入されているＬＥＤを示している。開口４２が、ＬＥＤ１０を収容するために導波路４０内に形成されている。図１１に示されているように、開口６２は、異なる角度でＬＥＤ１０によって発される光を屈折させる及び反射するための変動する角度を有する壁を有し得て、この結果、当該光は、一様な放出を作るように混合される。前記壁の扇形（scallop）の形状は、前記壁に対する多くの適切な形状のうちの１つのみであり、各壁に沿った扇形の数は、臨界的ではない。
【００３９】
導波路４０内の溝６０は、上部にＬＥＤ１０が取り付けられているマウント６４を収容している。マウント６４は、図１に示されているような、マウント２２に取って替わっても良く、又はマウント２２は、マウント６４上に取り付けられることができる。幾つかの実施例において、図１１に示されているように、マウント６４は、ＬＥＤ１０の縁に対して近接して鋸で切られる（close-sawn）。マウント６４は、溝６０内に圧入されることもでき、この結果、如何なる接着剤も必要とされず、又は溝６０内に接着されない。所与の導波路の厚さに関して、ＬＥＤ１０は、図５及び９内に示されている実施例におけるものよりも、導波路４０の上部に近くＬＥＤ１０から導波路４０内への光の結合導入を改善することができる。
【００４０】
幾つかの実施例において、様々な図に示されているフィーチャが、組み合わせられることができる。例として、ＬＥＤは、例えば、図５に示されているような、より大きい導波路内のスロット内に置かれている導波路部内へと、図１１及び１２にて示されたように圧入されることもできる。
【００４１】
上述の実施例は、液晶ディスプレイのためのバックライトとして使用されることができる。仕上げられている表示器において、薄い拡散薄膜が、光を拡散するように導波路４０の上面にわたって付されることができる。輝度強調フィルム（ＢＥＦ）が、通常の見る方向において前記ブライトネスを増大させる導波路４０の直前に、比較的小さい角度内で光を再指向する拡散薄膜上に配されることもできる。この場合、通常の色又はモノクロＬＣＤは、導波路４０にわたって配されている。前記ＬＣＤは、ピクセルシャッタ（例えば、ＴＦＴアレイと組み合わせられた液晶層）、偏光子及びＲＧＢフィルタを使用して、色画像を生成することができる。このようなＬＣＤは、よく知られている。
【００４２】
本発明を詳細に記載したが、当業者であれば明らかなように、本開示を前提として、本願明細書において記載されている本発明の概念の精神を逸脱しない範囲で、本発明に対する変形がなされることもできる。従って、本発明の範囲は、示されて記載されている特定の実施例に限定されるものと意味しているわけではない。
【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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【国際調査報告】
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