[發(fā)明專利]具有定位在波導(dǎo)的底表面附近的光源的照明設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080032004.8
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN102472863A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S.J.比爾休曾
• 申請（專利權(quán)）人: 飛利浦拉米爾德斯照明設(shè)備有限責(zé)任公司;皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;H01L33/48;H01L33/60;G02F1/13357
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 謝建云;劉鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管的照明設(shè)備。

背景技術(shù)

諸如發(fā)光二極管（LED）的半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備屬于目前可獲得的最高效的光源。在制造能夠跨過可見光譜操作的高亮度LED中當(dāng)前感興趣的材料系統(tǒng)包括III-V族半導(dǎo)體，特別是鎵、鋁、銦和氮的二元、三元和四元合金，也稱為III族氮化物材料；以及鎵、鋁、銦、砷和磷的二元、三元和四元合金。通過金屬有機物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）、分子束外延（MBE）或者其它外延技術(shù)，III族氮化物設(shè)備經(jīng)常外延生長在藍寶石、碳化硅或III族氮化物襯底上，并且III族磷化物設(shè)備外延生長在砷化鎵上。通常，n型區(qū)域沉積在襯底上，隨后發(fā)光區(qū)域或有源區(qū)域沉積在n型區(qū)域上，隨后p型區(qū)域沉積在有源區(qū)域上。各層的順序可以倒過來，使得p型區(qū)域毗鄰襯底。

半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備的一種有希望的用途是用于通用照明和顯示設(shè)備（諸如液晶顯示器(LCD)）的背光裝置。彩色或單色透射LCD通常在蜂窩電話、個人數(shù)字助理、便攜式音樂播放器、膝上型計算機、桌面型監(jiān)視器以及電視應(yīng)用中使用。

在圖5中說明如美國專利7,052,152中描述的，其中由各LED提供光的背光裝置的一個示例。LED?43的陣列安置在背光裝置45的后面板上。背光裝置45的背平面48和側(cè)壁46用高反射材料覆蓋。顏色轉(zhuǎn)換磷光體層47布置在背光裝置45的蓋板40上。LCD面板44安置在背光裝置45前方。LCD面板44可以是傳統(tǒng)LCD，其具有第一偏振過濾器、用于跨過液晶層的選定區(qū)域發(fā)展電場的薄膜晶體管陣列、液晶層、RGB濾色器陣列以及第二偏振過濾器。濾色器陣列具有紅色、綠色和藍色子像素。在LCD面板44和背光裝置45之間經(jīng)常使用附加的膜，諸如亮度增強膜（BEF）或偏振恢復(fù)膜（DBEF）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是形成一種具有布置在實心透明波導(dǎo)的底表面上的光源的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明各實施例的設(shè)備包括波導(dǎo)，該波導(dǎo)典型地由第一節(jié)段的透明材料形成。光源鄰近波導(dǎo)的底表面布置。光源包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管以及布置在半導(dǎo)體發(fā)光二極管和波導(dǎo)之間的第二節(jié)段的透明材料。第二節(jié)段的透明材料的側(cè)壁是反射的。待照射表面鄰近波導(dǎo)的頂表面布置。在一些實施例中，波導(dǎo)的邊緣是彎曲的。

根據(jù)本發(fā)明各實施例的照明設(shè)備可以比傳統(tǒng)設(shè)備薄，具有充分的照明、混合和均勻性。

附圖說明

圖1說明根據(jù)本發(fā)明各實施例的照明系統(tǒng)。

圖2和3說明連接到波導(dǎo)的底部的半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備。

圖4為波導(dǎo)的一部分的俯視圖。

圖5為背光裝置和LCD的截面圖。

具體實施方式

圖5中說明的波導(dǎo)由背板48、側(cè)壁46和蓋板40形成，該波導(dǎo)必須是厚的，從而使入射在LCD?44上的光被充分地混合且是均勻的。替代如圖5所說明的開放的盒狀波導(dǎo)，在本發(fā)明各實施例中，使用實心波導(dǎo)。光源毗鄰波導(dǎo)的底表面定位。根據(jù)本發(fā)明各實施例的照明設(shè)備可以比圖5中說明的設(shè)備薄。

圖1說明根據(jù)本發(fā)明各實施例的照明設(shè)備。若干光源8耦合到波導(dǎo)6的底表面。波導(dǎo)6可以是例如一個節(jié)段的透明材料，該一個節(jié)段的透明材料混合由若干光源提供的光。波導(dǎo)6可以是例如丙烯酸樹脂（例如PMMA）、硬硅樹脂、模壓塑料、聚碳酸酯或者任何其它合適材料。來自波導(dǎo)6的光被引導(dǎo)朝向待照射表面。盡管下面的實施例使用液晶顯示器（LCD）面板4作為待照射表面的示例，本發(fā)明不限于LCD顯示器。待照射表面可以是任何表面，在通用照明應(yīng)用的情況下該表面包括簡單透明蓋件。

待照射表面可以是傳統(tǒng)LCD?4，其具有第一偏振過濾器、用于跨過液晶層的選定區(qū)域發(fā)展電場的薄膜晶體管陣列、液晶層、RGB濾色器陣列以及第二偏振過濾器。濾色器陣列具有紅色、綠色和藍色子像素。在LCD面板4和波導(dǎo)6之間可以使用附加的公知的膜，諸如亮度增強膜或偏振恢復(fù)膜，以及使用漫射器元件以提高均勻性。

圖2說明耦合到波導(dǎo)6的底表面的光源8的第一示例。半導(dǎo)體LED，諸如發(fā)射藍光或發(fā)射UV的III族氮化物L(fēng)ED?12通過互連14連接到底座10。LED?12可以是例如薄膜倒裝芯片設(shè)備。

通過首先在諸如藍寶石、SiC或GaN的生長襯底上生長n型區(qū)域、發(fā)光區(qū)域或有源區(qū)域以及p型區(qū)域，可以形成薄膜倒裝芯片III族氮化物設(shè)備。部分的p型區(qū)域和發(fā)光區(qū)域被蝕刻以暴露部分的底下n型區(qū)域。金屬電極可以是反射的（例如銀、鋁或合金），該金屬電極隨后形成于暴露的n和p型區(qū)域上。當(dāng)二極管正向偏置時，發(fā)光區(qū)域在由III族氮化物有源層的組成確定的波長發(fā)射光。形成這種LED是公知的。