JP2009529716A - Ｌｅｄを含む液晶ディスプレイ・システム - Google Patents

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Abstract

光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む液晶ディスプレイ・システム（ＬＣＤ）等のディスプレイ・システム。一実施形態において、高輝度ＬＥＤが、熱管理システムおよび他の構成部分と組み合わされて、ディスプレイ・システムを照明するために使用されている。同システムは、照明のためのより少ない数のＬＥＤを使用するように設計され、同様のサイズの特定の現在のディスプレイ・システムと同等か、またはそれを超える輝度を達成する。

Description

本発明は、液晶ディスプレイ・システム（ＬＣＤ）などの照明システムおよび／またはディスプレイ・システム、ならびに、関連した構成部分、システム、および、方法の全般に関する。より詳細には、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むディスプレイ・システムが提供される。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）システムは、その軽量性、高輝度、および、サイズによって、近年、人気および利用可能性が高まっている。同様に、ＬＣＤ技術の開発に伴って、現在の技術では、ＬＣＤシステムは一般にＬＥＤの１つまたは複数のアレイによって共通に後方照明（ｂａｃｋｌｉｔ）されるものとなっている。
一般に、ディスプレイのサイズが増大するに従い、ディスプレイを照明するためにより多数のＬＥＤが必要となる。しかし、ディスプレイ内の多数のＬＥＤは、システムの複雑さ、エネルギー消費、および／またはそのようなシステムを製造し、かつ動作させる費用を増大させ得る。したがって、比較的少数のＬＥＤを有しながらも、高輝度を有し、高い視聴性能を有し、および／または製造および動作にさほど費用がかからないＬＣＤシステムを有することが望ましい。
本発明は、液晶ディスプレイなどの照明システムおよび／またはディスプレイ・システム、ならびに、これらに伴う関連構成部分、システム、および方法を提供する。
１つの態様において、一連のシステムが提供される。１つの実施形態において、液晶ディスプレイ・システムは、照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤとを含み、照明領域の１ｍ２当りのＬＥＤの数は１００未満である。
他の実施形態において、液晶ディスプレイ・システムは、０．０１ｍ２〜０．１６ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により液晶ディスプレイ・パネルを照明する単一のＬＥＤとを含む。
他の実施形態において、液晶ディスプレイ・システムは、０．０６ｍ２〜０．１６ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤとを含み、ＬＥＤの総数は２０未満である。
他の実施形態において、液晶ディスプレイ・システムは、０．１６ｍ２〜０．６ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤとを含み、ＬＥＤの総数は２〜５０の間である。
他の実施形態において、液晶ディスプレイ・システムは、０．６ｍ２〜１．０ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤとを含み、ＬＥＤの総数は１０〜１００の間である。
他の実施形態において、モニタは、ディスプレイ・パネルと、ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光によりディスプレイ・パネルを照明する単一のＬＥＤとを含む。
他の実施形態において、モニタは、０．０６ｍ２〜０．３０ｍ２との間の照明領域を有するディスプレイ・パネルと、ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光によりディスプレイ・パネルを照明する２０未満のＬＥＤとを含む。
他の実施形態において、モニタは、０．４５ｍ２よりも大きな照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤとを含み、ＬＥＤの総数は１００未満である。
本発明の他の態様、実施形態、および、特徴は、本発明の以下の詳細な説明から、添付の図面とともに検討することによって明らかになる。添付の図面は概略であり、必ずしも縮尺に従って描かれていない。図面において、各図に描かれている同一の、または実質的に同様な構成部分は、単一の番号または記号によって表されている。
光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む液晶ディスプレイシステム（ＬＣＤ）などのディスプレイ・システムが説明されている。以下の説明は、同様のサイズの特定の従来のディスプレイ・システムと比較して照明領域当りのより少ない数のＬＥＤを使用しているいくつかのディスプレイ・システムを含んでいる。いくつかの実施形態において、これらのディスプレイ・システムは、本明細書において説明されている熱管理システムおよび他の構成部分と組み合わせられてディスプレイを照明するための高輝度ＬＥＤを使用している。ディスプレイ・システムにおけるＬＥＤの数を削減することによって、システムの設計を簡略化することができ、このことは、システムの信頼性を高めることができ、および／または、製造の費用の低減をもたらし得る。このようなシステムは、大面積ディスプレイに特に適している。加えて、以下にさらに説明されるように、このシステムは、照明のためにより少数のＬＥＤを使用するように設計される一方、同様のサイズの特定の現在のディスプレイ・システムと同等の、またはこれを超える輝度を達成している。さらに、市販のディスプレイは、一般には、そのようなディスプレイにおいて使用されているＬＥＤの低輝度のために後方照明（ｂａｃｋ−ｌｉｔ）されるものであるが、本発明のディスプレイは、高輝度ＬＥＤおよび関連する構成部分を使用することで、エッジ照明（ｅｄｇｅ−ｌｉｔ）またはコーナー照明（ｃｏｒｎｅｒ−ｌｉｔ）されるものとすることもできる。
本明細書において使用される「ＬＥＤ」は、１個のＬＥＤダイ、２個以上の連結されたＬＥＤダイ、部分的にパッケージされたＬＥＤダイ、または完全にパッケージされたＬＥＤダイであってよい。互いに連結された２個以上のＬＥＤダイを含むＬＥＤの例は、緑色発光ＬＥＤダイと連結されるとともに、青色発光ＬＥＤダイとも連結された赤色発光ＬＥＤダイである。２個以上の連結されたＬＥＤダイは、単一のＬＥＤを形成するために共通の基板（例えば、共通のパッケージ）上に搭載されてよい。２個以上のＬＥＤダイは、それらのそれぞれの発光が、所望のスペクトル発光を生成するために組み合わされるように連結されてよい。これらの２個以上のＬＥＤダイは、互いに電気的に連結（例えば、共通のアースに接続）されてもよい。
特定のディスプレイ（例えば、ＬＣＤ）システムのためのＬＥＤの総数は以下に提供されている。計数の目的のために、以下のそれぞれ、１個のＬＥＤダイ、２個以上の連結されたＬＥＤダイ、部分的にパッケージされたＬＥＤダイ（１個又は複数）、または、完全にパッケージされたＬＥＤダイ（１個又は複数）は、１個のＬＥＤとして計数される。例えば、１個のＬＥＤは、緑色発光ＬＥＤダイと連結され、かつ青色発光ＬＥＤダイと連結された赤色発光ＬＥＤダイを含んでよい。
いくつかの実施形態において、１個のＬＥＤは、単一の色の光を発する単色ＬＥＤである。例えば、このＬＥＤは、ＲＬＥＤ（すなわち、赤色ＬＥＤ）、ＧＬＥＤ（すなわち、緑色ＬＥＤ）、ＢＬＥＤ（すなわち、青色ＬＥＤ）、ＹＬＥＤ（すなわち、黄色ＬＥＤ）、または、ＣＬＥＤ（すなわち、シアン色ＬＥＤ）であってよい。他の実施形態において、ＬＥＤは、１つのスペクトルの波長を有する光を発する多色ＬＥＤである。例えば、このＬＥＤは、ＲＧＢＬＥＤ（すなわち、赤／緑／青ＬＥＤ）である。他の実施形態において、ＬＥＤは、ＲＧＢＹＬＥＤ（すなわち、赤／緑／青／黄ＬＥＤ）である。さらなる他の実施形態において、ＬＥＤは、ＲＧＢＣＬＥＤ（すなわち、赤／緑／青／シアンＬＥＤ）である。さらなる他の実施形態において、ＬＥＤは、ＲＧＢＣＹＬＥＤ（すなわち、赤／緑／青／シアン／黄ＬＥＤ）である。ＬＣＤシステムは、上記に説明されたものなどのＬＥＤタイプの組合せも含むことができる。当然、異なった色のＬＥＤも、本発明の実施形態において使用可能である。
図１は、１つまたは複数のＬＥＤと、ヒート・パイプを含む熱管理システムとの組立体を含むＬＣＤシステムの側面図である。ＬＥＤおよびヒート・パイプ組立体は、ＬＣＤシステムなどのディスプレイ・システムに組み込まれる。これらの実施形態において、１つまたは複数のＬＥＤは、ＬＣＤシステムのための光源として使用される。図１は、１つまたは複数のＬＥＤ１１およびヒート・パイプ１２１の組立体を含むＬＣＤシステム２００の側面断面図を示している。例示的な実施形態において、１つまたは複数のＬＥＤは照明パネル２２０のエッジ照明のために使用されている。いくつかの実施形態においては、照明パネル２２０はディスプレイ・パネルである。ＬＥＤの上面２０５は、光が混合領域２１０内に放出されるように配向されている。いくつかの場合には、発光デバイスは、例えば連続的なカプセルを介して、混合領域に直接に装着されてもよい。混合領域は、ＬＥＤから発せられた放出光を混合または均一化し、照明パネル２２０に向けて実質的に均一な光出力を発生する。照明パネル２２０は、その長さ、幅に沿って、および／またはパネル全体にわたって、ＬＣＤ層２３０内に実質的に均一に光を出力する散乱中心を含んでよい。ＬＣＤ層２３０は、ユーザが閲覧可能な画像を作成するために、光をピクセル化するとともに各色に分離する。他の実施形態において、ＬＣＤ層２３０はなくてもよく、発光パネル組立体は、全般的な照明または何らかの他の適した目的のための照明システムとして使用されてもよい。
適したＬＣＤシステムは、本願明細書に援用する２００５年４月２３日に出願された「液晶ディスプレイ用光放出装置（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ）」と題された米国特許出願公報第２００６／００４３３９１号明細書、２００５年１２月３０日に出願された米国特許出願第１１／３２３，１７６号明細書、および２００６年４月２８日に出願された「ＬＣＤ温度管理方法及びシステム（ＬＣＤ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ）」と題された米国特許出願に説明されている。いくつかの実施形態において、高輝度ＬＥＤおよび関連した熱管理システムは、超薄型ＬＣＤシステムとの組合せで使用可能である。本明細書に提示されているＬＣＤシステムは、３０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、４ｍｍ未満、２ｍｍ未満、または１ｍｍ未満である厚さを典型的に有する。本明細書に説明されている組立体が、ディスプレイ・システムおよび照明システム以外の様々な光学システムにおいて使用可能であることが理解し得る。
図２Ａ〜２Ｅは、ディスプレイ・パネルと連結されたＬＥＤの様々な配列（例えば、フォトニック格子ＬＥＤ）を示している。図２Ａに示された実施形態において、ＬＣＤシステム１は、長さａ、高さｂ、および対角線ｃによって規定された照明領域を有するＬＣＤパネル５を含んでいる。このＬＣＤは、パネルの１つまたは複数のエッジ上に位置決めされたＬＥＤを使用してエッジ照明が可能である。例えばＬＥＤは、側面エッジ、底部エッジ、頂部エッジ、またはそれらの組合せにおいて位置決めされる。図２Ａに示された実施形態に示されたように、ＬＥＤ６はパネルの左右両側面上に位置決めされている。以下にさらに詳細に説明するように、パネルに連結されたＬＥＤの数、ならびにＬＥＤがパネルの１つまたは複数のエッジにどのように位置決めされているかは、照明領域のサイズ（例えば、面積）に依存する。
以下の説明はＬＣＤを対象としているが、以下に提供される数量および寸法は、照明システムなどの他の光学システムにも関連していることを理解し得る。
図２Ｂはエッジ照明されたディスプレイ・システムの他の例を示し、同図において、ＬＥＤ６はディスプレイ・パネルの底部エッジ上に位置決めされている。他の実施形態において、ＬＥＤはディスプレイ・パネルの頂部エッジ上、または、ディスプレイ・パネルの頂部エッジおよび底部エッジの双方の上に位置決め可能である。以下にさらに詳細に説明するように、例えばパネルのサイズおよび／または寸法によっては、エッジ照明システムにおけるディスプレイ・パネルのエッジ上に異なった数のＬＥＤが位置決め可能である。
図２Ｃに示された実施形態において、ＬＣＤシステム３は、このＬＣＤの背後に位置決めされたＬＥＤ６を含んでいる。このような後方照明されたシステムにおいて、ＬＥＤはＬＣＤの背面からディスプレイの照明領域を照明する。以下にさらに詳細に説明するように、例えばパネルのサイズおよび／または寸法によっては、後方照明システムにおけるディスプレイ・パネルの背後に異なった数のＬＥＤが位置決め可能である。
他の実施形態において、ＬＥＤ６は、例えば図２Ｄおよび２Ｅに示されたように、ディスプレイ・パネルのコーナー上またはコーナーの近くに位置決め可能である。図２Ｄに示された実施形態において、ＬＥＤ６は、ディスプレイ・パネルの照明領域の外部に位置決めされている。図２Ｅに示された実施形態において、ＬＥＤ６は、ディスプレイ・パネルの照明領域の内部のコーナーに位置決めされている。図示されたように、ディスプレイ・パネルのフレーム７は照明領域の一部を覆うことができる。以下にさらに詳細に説明されるように、例えばパネルのサイズおよび／または寸法によっては、コーナー照明システムにおけるディスプレイ・パネルのコーナー上またはコーナーの近くに異なった数のＬＥＤが位置決め可能である。いくつかの実施形態においては、単一のＬＥＤが、照明領域の各コーナーに位置決めされている。
上述のように、システムは、特定の現在の市販のディスプレイよりも少ない数のＬＥＤを使用するように設計されてよい。システムは、本明細書に説明されている熱管理システムおよび他の構成部分との組合せで、本明細書に説明されている高輝度ＬＥＤを利用してよい。例えば、いくつかの実施形態において、ＬＣＤパネルを照明するＬＥＤの数は、ディスプレイ・パネルの単位面積当りで、より少なくてよい。例えば、ＬＥＤの数は、照明領域の１平方メートル当り３００個未満であってよい。他の実施形態において、ＬＣＤパネルを照明するＬＥＤの数は、照明領域の１平方メートル当り２００個未満、または、１平方メートル当り１００個未満である。例えば、照明領域の１平方メートル当りのＬＥＤの数は、５〜１００の間、２５〜１００の間、または、５０〜１００の間であってよい。照明領域の１平方メートル当りのＬＥＤの数は、照明領域および／または照明領域の寸法などの要因に依存する。ＬＥＤのこのような配列は、後方照明、エッジ照明、および、コーナー照明の各ディスプレイ・システムに適用可能である。
いくつかの実施形態において、単一の高輝度ＬＥＤはＬＣＤパネルの照明領域全体を照明することができる。ＬＣＤパネルは、０．０１ｍ２〜０．１６ｍ２の間の照明領域を有することができ、このＬＣＤパネルと連結された単一のＬＥＤは、例えば７〜２４インチの間の対角線を有するディスプレイを照明する。例えば、単一のＬＥＤは、７インチのパネル、１５インチのパネル、１７インチのパネル、１９インチのパネル、または、２４インチのパネルを照明する。
本明細書において使用されているように、特定の対角線の長さｃを有するディスプレイ・パネルを含んだＬＣＤシステムは「ｃインチ・ディスプレイ」と呼ばれ、このディスプレイ・パネルは「ｃインチ・パネル」と呼ばれる。当業者は、特定の対角線を有するディスプレイ・パネルが、パネルの寸法によっては異なった面積を有し得ることを理解する。例えば、ディスプレイは、１６：９および４：３の比などの長さ対幅の異なった比を有してよい。他の比も可能である。したがって、７インチの対角線を有するディスプレイ・パネルは、１６：９の比に対しては０．０１ｍ２の照明領域を、または、４：３の比に対しては０．０１５ｍ２の照明領域を有する。１５インチのディスプレイは、１６：９の比に対応して０．０６２ｍ２の照明領域を、または、４：３の比に対応する０．０７０ｍ２の照明領域を有する。当業者は、ディスプレイの寸法および／または対角線、ならびに、ディスプレイの長さ対幅の比から、ディスプレイの照明領域を算出することができる。
他の実施形態は、０．０６ｍ２〜０．１６ｍ２の間の照明領域を有するＬＣＤパネルと、このＬＣＤパネルに連結され、その放出光によりＬＣＤパネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤとを有するＬＣＤシステムを説明している。このようなシステムを照明するために必要なＬＥＤの数は、いくつかの実施形態において、特定の従来システムにおける数未満の大きさのオーダであってよい。いくつかの実施形態において、このようなシステムにおけるＬＥＤの総数は、５０個未満、４０個未満、３０個未満、または、２０個未満である。例えば、ＬＥＤの総数は、５〜５０個の間、２５〜５０個の間、または、５〜２５個の間であってよい。ＬＣＤは１５〜２４インチの間の対角線を有してよく、例えば、ＬＣＤは、１５インチ・ディスプレイ、１７インチ・ディスプレイ、１９インチ・ディスプレイ、または、２４インチ・ディスプレイであってよい。
他の実施形態は、０．１６ｍ２〜０．６ｍ２の間の照明領域を有するＬＣＤパネルと、このＬＣＤパネルに連結され、その放出光によりＬＣＤパネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤとを有するＬＣＤシステムを説明している。いくつかの実施形態において、このようなシステムにおけるＬＥＤの総数は、１００個未満、７５個未満、５０個未満、または、２０個未満である。例えば、ＬＥＤの総数は、５〜１００個の間、２５〜１００個の間、５０〜１００個の間、７５〜１００個の間、２〜５０個の間、または、２〜２５個の間であってよい。ＬＣＤは２４〜４６インチの間の対角線を有してよく、例えば、ＬＣＤは、２４インチ・ディスプレイ、３２インチ・ディスプレイ、４２インチ・ディスプレイ、または、４６インチ・ディスプレイであってよい。
他の実施形態において、大面積ディスプレイの照明が説明されている。高輝度ＬＥＤは、大面積ディスプレイに特に適している。なぜなら、これらのＬＥＤは、より少ない数のＬＥＤでそのようなシステムを照明することを可能にし、それによって、システムの設計を簡略化し、システムを動作するために必要なエネルギーを低減するからである。大面積ディスプレイの照明領域は、例えば０．６ｍ２〜１．０ｍ２の間であってよい。ＬＣＤシステムは、４６〜６０インチの間の対角線を有してよく、例えば、ＬＣＤは、４６インチ・ディスプレイ、５０インチ・ディスプレイ、５４インチ・ディスプレイ、または、６０インチ・ディスプレイであってよい。いくつかの実施形態において、このようなディスプレイに連結されたＬＥＤの総数は、３００個未満、２００個未満、または、１００個未満である。例えば、このようなディスプレイにおけるＬＥＤの総数は、８０〜１００個の間、６０〜１００個の間、４０〜１００個の間、２０〜１００個の間、または、１０〜１００個の間であってよい。他の実施形態において、０．５ｍ２よりも大きい照明領域を有するＬＣＤパネルは、３００個未満、２００個未満、または、１００個未満のＬＥＤによって照明されてよい。例えば、このようなディスプレイにおけるＬＥＤの総数は、８０〜１００個の間、６０〜１００個の間、４０〜１００個の間、もしくは、２０〜１００個の間、または、１０〜１００個の間であってよい。
上述の、および、本明細書において説明された全てのディスプレイ・システムについて、ディスプレイは、後方照明、エッジ照明、コーナー照明、または、それらの組合せによるものであってよいことを理解し得る。
当業者は、上述のものを含めたＬＣＤシステムが、コンピュータ、ラップトップ、および、テレビ受像機用モニタなどのモニタにおいて使用可能であることを理解し得る。
高輝度ＬＥＤを使用することは、照明のためにより少ない数のＬＥＤの使用を可能にし得る一方、同様のサイズの特定の既存のディスプレイ・システムと同等の、または、これを超える輝度を達成する。したがって、特定の実施形態においては、ディスプレイが少なくとも３，０００ニット、少なくとも５，０００ニット、少なくとも１０，０００ニット、少なくとも１５，０００ニット、少なくとも２０，０００ニット、または、少なくとも２５，０００ニットの輝度を有してよい。いくつかの実施形態において、以下にさらに詳細に説明されるように、高輝度を達成するためにフォトニック格子を有するＬＥＤが使用可能である。
特定の実施形態において、ＬＥＤは、高パワーを有する光を発してよい。以下にさらに詳細に説明されるように、発せられた光の高パワーは、ＬＥＤの光抽出効率に影響を及ぼすパターンの結果であってよい。例えば、ＬＥＤによって発せられた光は、０．５Ｗよりも大きな（例えば、１Ｗよりも大きな、５Ｗよりも大きな、または、１０Ｗよりも大きな）総パワーを有する。いくつかの実施形態において、発生された光は、１００Ｗ未満の総パワーを有するが、これは、全ての実施形態を限定するものとして理解すべきではない。ＬＥＤから発せられた光の総パワーは、分光計が装備された積分球、例えばスフィアオプティクスラブシステムズ社（Ｓｐｈｅｒｅ Ｏｐｔｉｃｓ Ｌａｂ Ｓｙｓｔｅｍｓ）からのＳＬＭ１２を使用することによって測定可能である。所望されるパワーは、内部でＬＥＤが利用されている光学系に部分的に依存する。例えば、ディスプレイ・システム（例えば、ＬＣＤシステム）は、そのディスプレイ・システムを照明するために使用されているＬＥＤの総数を削減できる高輝度ＬＥＤの組み込みから恩恵を受ける。
ＬＥＤによって発生された光は、高い総パワー光束も有してよい。本明細書において使用されているように、用語「総パワー光束」は、発光面積によって除された総パワーを指す。いくつかの実施形態において、総パワー光束は、０．０３Ｗ／ｍｍ２よりも大きく、０．０５Ｗ／ｍｍ２よりも大きく、０．１Ｗ／ｍｍ２よりも大きく、または、０．２Ｗ／ｍｍ２よりも大きい。しかし、本明細書において提示されているシステムおよび方法において使用されているＬＥＤは、上述のパワーおよびパワー光束の値に限定されない。
図３はパッケージ化されたＬＥＤの発光構成部分であるＬＥＤダイを示している。本明細書に提示されている様々な実施形態は、レーザ・ダイオードなどの他の発光デバイスにも適用可能である。図３に示されたＬＥＤ１１は、（図示されていない）サブマウント上に配置される多層積層体１１１を含んでいる。多層積層体１１１は、ｎ型ドープ層（または複数の層）１１５とｐ型ドープ層（または複数の層）１１３との間に形成された活性領域１１４を含む。この積層体は、ｐ側コンタクトとして機能するとともに光学的反射層としても機能する電気的伝導層１１２も含む。ｎ側コンタクト・パッド１１６は、層１１５上に配置されている。図３に示された構成にＬＥＤが限定されないことを理解されたい。例えば、コンタクト・パッド１６に接触しているｐ型ドープ領域および層１１２に接触しているｎ型ドープ領域を有するＬＥＤを形成するために、ｎ型ドープ側とｐ型ドープ側が相互交換されてよい。以下にさらに説明されるように、電位がコンタクト・パッドに印加されてよく、これが、活性領域１１４内の光の発生、および、発光表面１１８を介して発生された光のうちの少なくともいくらかの発光をもたらし得る。以下にさらに説明されるように、開口部１１９が、光抽出および／または光コリメーションなどの発光特性に影響を及ぼし得るパターンを形成するように、光が透過し得るＬＥＤの界面（例えば、発光表面１１８）内に画成される。なお、図示された代表的なＬＥＤ構造に対して他の変形を行ってもよく、実施形態がこの点について限定されていないことを理解されたい。
ＬＥＤの活性領域は、バリヤ層によって取り囲まれた１つまたは複数の量子井戸を含むことができる。この量子井戸構造体は、バリヤ層に比較して小さなバンド・ギャップを伴う（例えば、単一の量子井戸内の）１つの半導体材料層、または、（例えば、多数の量子井戸内の）２つ以上の半導体材料層によって規定される。この量子井戸構造体のための適した半導体材料層としては、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＧａＮ、および、これらの層の組合せ（例えば、交番するＩｎＧａＮ／ＧａＮ層であって、この場合、ＧａＮ層はバリヤ層として機能する）を含むことができる。一般に、ＬＥＤは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体（例えば、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＰ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＡｌＧａＮ、および、それらの組合せと合金）、ＩＩ−ＶＩ族半導体（例えば、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＴｅＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ、および、それらの組合せと合金）、および／または、他の半導体を含む１つまたは複数の半導体材料を含む活性領域を含むことができる。
ｎ型ドープ層（または複数の層）１１５は、（例えば、約３００ｎｍの厚さの厚さを有する）シリコン・ドープＧａＮ層を含み、および／または、ｐ型ドープ層１１３は、（例えば、約４０ｎｍの厚さの厚さを有する）マグネシウム・ドープＧａＮ層を含んでいる。電気的伝導層１１２は（例えば、約１００ｎｍの厚さを有する）銀層であってよく、（例えば、活性領域１１４によって発生されたいかなる下方に向かって伝播する光も上向きに反射する）反射層として機能する。さらに、図示されていないが、他の層がＬＥＤに含まれてよく、例えば、活性領域１１４とｐ型ドープ層（または複数の層）１１３との間にＡｌＧａＮ層が配置されてもよい。本明細書において説明されているもの以外の組成もＬＥＤの各層に適していてよいことを理解し得る。
開口部１１９の結果として、ＬＥＤは、ＬＥＤによって発せられた光の引き出し効率およびコリメーションに影響を及ぼし得るパターンに従って空間的に変化する誘電体の機能を有することができる。例示的なＬＥＤ１１において、パターンは開口部から形成されている。しかし、界面での誘電体機能の変化が必ずしも開口部からもたらされる必要はないことを理解し得る。パターンに従った誘電体機能の変化を生成するいずれの適した方法も使用されてよい。例えば、パターンは、層１１５および／または発光表面１１８の組成を変化させることによって形成されてよい。パターンは、（例えば、単純な反復セルを有するか、または、複雑な反復スーパーセルを有して）周期的、離調を伴う周期的、または、非周期的なものであってよい。本明細書において言及されているように、複雑な周期的パターンは、周期的な形で反復する各単位セルにおける２つ以上の特徴を有するパターンである。複雑な周期的パターンの例は、蜂の巣パターン、蜂の巣型のパターン、（２×２）系パターン、輪状パターン、および、アルキメデスパターンを含む。いくつかの実施形態において、複雑な周期的パターンは、１つの直径を持つ特定の開口部、および、それよりも小さな直径を持つ他の開口部を有することができる。本明細書において言及されているように、非周期的パターンは、活性領域１１４によって発生された光のピーク波長の少なくとも５０倍である長さを有する単位セルにわたり並進対称を有さないパターンである。非周期的パターンの例は、無周期性パターン、準結晶性パターン、ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）パターン、および、アンマン（Ａｍｍａｎ）パターンを含む。
特定の実施形態において、発光デバイスの界面は、フォトニック格子を形成できる開口部でパターン形成されている。空間的に変化する誘電体機能を有する適したＬＥＤ（例えば、フォトニック格子）は、例えば、全体が本願明細書に援用されている２００３年１１月２６日に出願された「抽出効率を向上した光放出装置（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）」と題された米国特許第６，８３１，３０２ Ｂ２号明細書に説明されている。ＬＥＤの高い抽出効率は、放出光の高いパワー、すなわち様々な光学系において望ましい高輝度を示唆する。
図４は空間的に変化する誘電体機能を有する代表的なＬＥＤ発光表面１１８’を示している。この実施例において、誘電体機能の空間的変化は、ＬＥＤの発光表面１１８’における開口部の結果である。発光表面１１８’は平坦ではないが、むしろ開口部１１９’の修正された三角形パターンからなる。一般に、開口部１１９’の深さ、開口部１１９’の直径、および／または、開口部１１９’の最も近い隣同士の間の間隔に対しては、様々な値が選択可能である。パターンの最も近い隣同士が（ａ−Δａ）と（ａ＋Δａ）との間の値を持つ中心間距離を有するように、開口部の三角形パターンは離調される。ここで、「ａ」は理想的な三角形パターンのための格子定数であり、「Δａ」は長さの次元を持つ離調パラメータであり、ここでは、離調が無作為の方向に発生可能である。いくつかの実施形態において、ＬＥＤからの光の引き出しを強化するために、離調パラメータΔａは、一般に、理想的な格子定数ａの少なくとも約１％（例えば、少なくとも約２％、少なくとも約３％、少なくとも約４％、少なくとも約５％）、および／または、理想的な格子定数ａの多くとも約２５％（例えば、多くとも約２０％、多くとも約１５％、多くとも約１０％）である。いくつかの実施形態において、最も近い隣同士の間隔は、開口部のパターンが、実質的に無作為に離調されるように、（ａ−Δａ）と（ａ＋Δａ）との間で実質的に無作為に変化している。開口部１１９’の修正された三角形パターンについては、非ゼロ離調パラメータがＬＥＤの抽出効率を高めている。ＬＥＤの界面（例えば、発光表面）に対しては多数の他の変形例が可能であり、空間的に変化する誘電体機能をそれでも達成していることを理解されたい。
角変位変換を含むがこれに限定されない数学の関数に従った前駆型パターンの変換によるパターンを含めて、他のパターンも可能であることも理解されたい。パターンは、角変位変換に従ったパターンを含むがこれに限定されない変換済みパターンの一部も含んでよい。パターンは、回転によって互いに関連付けられる各パターンを有する領域も含むことができる。様々なそのようなパターンが、全体が本願明細書に援用されている２００６年３月７日に出願された「パターン化装置及びその方法（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」と題された米国特許出願第１１／３７０，２２０号明細書に開示されている。
以下のように、光は図３におけるＬＥＤ１１によって発生される。ｐ側コンタクト層１１２は、ｎ側コンタクト・パッド１１６を基準として正の電位に保持可能であり、これがＬＥＤに電流を注入させる。電流が活性領域を通過する間に、ｎ型ドープ層（または複数の層）１１５からの電子が活性領域においてｐ型ドープ層（または複数の層）１１３からの正孔と結合し、これが活性領域に光を発生させる。活性領域は、活性領域が形成された材料に特徴的なあるスペクトルの波長を持つ光を発生する多数の点双極子放射源を含むことができる。ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸については、光発生領域によって発生されたあるスペクトルの波長の光が、約４４５ナノメートル（ｎｍ）のピーク波長および約３０ｎｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）を有することができ、これは、人間の目には青い光として感知される。（矢印１４によって示された）ＬＥＤによって発せられた光は、光が通過するいずれかのパターン化界面（例えば、発光表面１１８）によって影響を受け、それによって、パターンは、光の引き出しおよびコリメーションに影響を及ぼすように配列可能である。
他の実施形態において、活性領域は（例えば、約３７０〜３９０ｎｍのピーク波長を有する）紫外光、（例えば、約３９０〜４３０ｎｍのピーク波長を有する）紫色光、（例えば、約４３０〜４８０ｎｍのピーク波長を有する）青色光、（例えば、約４８０〜５００ｎｍのピーク波長を有する）シアン色光、（例えば、約５００〜５５０ｎｍのピーク波長を有する）緑色光、（例えば、約５５０〜５７５ｎｍのピーク波長を有する）黄緑色光、（例えば、約５７５〜５９５ｎｍのピーク波長を有する）黄色光、（例えば、約５９５〜６０５ｎｍのピーク波長を有する）琥珀色光、（例えば、約６０５〜６２０ｎｍのピーク波長を有する）オレンジ色光、（例えば、約６２０〜７００ｎｍのピーク波長を有する）赤色光、および／または、（例えば、約７００〜１、２００ｎｍのピーク波長を有する）赤外光に対応するピーク波長を有する光を発生する。上述のように、ディスプレイ・システムは、上述の範囲の１つまたは複数に対応してＬＥＤによって照明される。
いくつかの実施形態において、ＬＥＤは（図示されていない）波長変換領域と連結される。波長変換領域は、例えば、蛍光物質領域であってよい。波長変換領域はＬＥＤの光発生領域によって発せられた光を吸収し、吸収された光の波長とは異なった波長を有する光を発する。このようにして、ＬＥＤは、波長変換領域を含んでいないＬＥＤから直ちには取得可能でない可能性のある波長（または複数の波長）（したがって、色）の光を発し得る。
本発明は、ＬＥＤによって生成された熱の伝導および放散を促進するための適した熱管理システムも提供する。図１に戻り、この例示的実施形態において、ヒート・パイプ１２１はＬＣＤシステムの背面表面にわたり延在している。いくつかの実施形態において、（図示されていない）支持構造体が、ヒート・パイプと照明パネル２３０および／または混合領域との間に位置決めされる。とは言え、他の実施形態においては、独立した支持構造体が必ずしも存在していなくてよいことを理解されたい。或る雰囲気を使用した熱の除去を促進するために、ヒート・パイプは照明パネルまたは（存在する時は）支持体に装着されるか、または、照明パネルまたは支持体から離して間隔を空けて設けられる。なお、実施形態は、ヒート・パイプが光パネルの背面の周囲を包む構成に限定されない。１つの実施形態において、ヒート・パイプは、パネルのエッジ部の周囲に組み込まれる、および／または、パネルのエッジ部を収容するフレームに一体化される。ヒート・パイプは、上述のように熱交換において支援するために、突出部と熱的に接触する。発光デバイス当りで１つまたは複数のヒート・パイプが使用されてよいことを理解し得る。
支持体（例えば、背面板）は、それが存在する時、ヒート・パイプと熱的に接触し、ＬＥＤのためのヒート・シンクとしても付加的に機能する。そのため、支持体は、ディスプレイ内からの熱の除去においてさらに支援する。支持体は、パネル２２０内を伝播する光を発光表面に向けて（例えば、ＬＣＤ層２３０に向けて）誘導する上で役立つための反射層も含んでいてよい。支持体を形成する典型的な材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄鋼、または、それらの組合せが挙げられる。
いくつかの実施形態において、既に説明されたように、ＬＥＤから熱を除去する能力は、高いパワー・レベルでの動作を可能にできる（例えば、０．５Ｗよりも大きな総出力パワーを有する発光デバイス）。いくつかの実施形態において、熱管理システムは、少なくとも５Ｗ、少なくとも１０Ｗ、少なくとも２０Ｗを効果的に放散する。ＬＥＤからの高出力パワー発光（すなわち、高輝度）のための潜在能力によって、照明パネルの単位長さ当りに使用されている発光デバイスの数を、削減することができる。１つの実施形態において、高輝度発光デバイスは、約２インチまたはそれ以上（例えば、４インチよりも大きな、６インチよりも大きな）の照明パネルの長さをエッジ照明するために使用可能である。いくつかのそのような実施形態において、高輝度ＬＥＤ（または複数のＬＥＤ）は約０．５Ｗよりも大きな発光パワーを有し、例えば、赤色発光ダイ、青色発光ダイ、および、緑色発光ダイなどの異なった色の発光を有する複数のＬＥＤを含む。
図５は、熱管理システムが連結された光学系の他の実施例を示している。図５は熱管理システム１２によって支持されたＬＥＤ１１を含む光学系１００を示し、図中、ＬＥＤ１１は光学構成部分１３に光学的に結合されている。いくつかの実施形態において、光学系１００は、ＬＣＤシステムなどのディスプレイ・システムであってよい。他の実施形態において、光学系１００は照明パネルなどの照明システムであってよい。
熱管理システム１２は受動的な、および／または、能動的な熱交換機構を含んでいてよい。いくつかの実施形態において、熱管理システム１２は、１つまたは複数のヒート・パイプ、ヒート・シンク、熱電冷却機、送風機、および／または、循環ポンプを含むことができる。いくつかの実施形態において、熱管理システム１２は、破線１５によって概略が描かれているように、光学構成部分１３内で発生された熱の伝導および放散を促進する。このような冷却は、光学構成部分１３と熱管理システムとの間の熱的連絡（例えば、熱的接触）を介して達成される。
以下にさらに詳細に説明されるように、図５の光学構成部分１３は、内部を透過する光の一部または全体を透過、拡散、均一化、および／または、放出する材料（または複数の材料）からなる１つまたは複数の構成部分を含む。光学構成部分１３は、ＬＥＤから発せられた光の少なくとも一部１４が光学構成部分１３に進入するように配列される。いくつかの実施形態において、光が光学構成部分１３の長さの一部または全体に沿って外出するように、光学構成部分１３は、内部を透過する光の一部または全体を拡散、散乱、均一化、および／または、放出する散乱中心を含む。以下にさらに説明されるように、光学構成部分はＬＣＤパネルである。
図６Ａ〜６Ｄは、１つまたは複数のヒート・パイプを含む熱管理システムの実施形態を示している。全般に、熱管理システムは、光学系のデバイスおよび構成部分の内部に発生される可能性のある熱を伝導および放散するのに適したシステムを含む。既に説明されたように、熱を発生するデバイスは、ＬＥＤ、特に高輝度ＬＥＤ、および、光学系の構成部分を含んでいてよい。ディスプレイ・システムの１つの実施形態において、熱を発生および／または放散する可能性のある光学構成部分は、（図示されていない）液晶光学フィルムなどのディスプレイ層の下に配置される照明パネルである。いくつかの実施形態において、熱管理システムは、５，０００Ｗ／ｍＫよりも大きい、１０，０００Ｗ／ｍＫよりも大きい、および／または、２０，０００Ｗ／ｍＫよりも大きい熱伝導率により特徴付けられる１つまたは複数の構成部分により特徴付けられる。いくつかの実施形態において、熱伝導率は、１０，０００Ｗ／ｍＫ〜５０，０００Ｗ／ｍＫの範囲にある（例えば、１０，０００Ｗ／ｍＫ〜２０，０００Ｗ／ｍＫの間、２０，０００Ｗ／ｍＫ〜３０，０００Ｗ／ｍＫの間、３０，０００Ｗ／ｍＫ〜４０，０００Ｗ／ｍＫの間、４０，０００Ｗ／ｍＫ〜５０，０００Ｗ／ｍＫの間）。
いくつかの実施形態において、熱管理システムは受動的な、および／または、能動的な熱交換機構を含む。受動的な熱管理システムは、構造体内の温度差の結果として熱を急速に伝導する１つまたは複数の材料から形成された構造体を含む。熱管理システムは、周囲の雰囲気との表面接触面積を増加させ、それにより雰囲気との熱交換を容易にする１つまたは複数の突出部も含む。いくつかの実施形態において、突出部は、大きな表面積を有してよいヒレ状構造体を含む。
さらなる実施形態において、熱管理システムは、熱の引き出しおよび伝達において支援するために、流体（例えば、液体および／または気体）が流れる流路を含む。例えば、熱管理システムは熱の除去を促進するためのヒート・パイプを含んでいてよい。当業者には様々なヒート・パイプがよく知られており、本明細書に提示されている実施形態が単にヒート・パイプのそのような例に限定されないことを理解し得る。ヒート・パイプは、いずれの適した形状も有するように設計可能であり、必ずしも円筒形状にのみ限定されない。ヒート・パイプの他の形状としては、いずれの所望の寸法も有してよい長方形の形状が挙げられる。
いくつかの実施形態において、１つまたは複数のヒート・パイプは、その第１の端部が光学系における１つまたは複数のＬＥＤに近接するなどのように高温に曝されている光学系の領域に所在するように配列される。ヒート・パイプの第２の端部（例えば、冷却端部）は雰囲気に露出される。ヒート・パイプは、増大された表面積を提供することによって雰囲気との熱交換において支援するための突出部と熱的に接触していてよい。ヒート・パイプが多くの金属（例えば、銅）の熱伝導率よりも何倍も大きな（例えば、５倍大きな、１０倍大きな）熱伝導率を有してよいために、熱の伝導は、ディスプレイ・システムおよび照明システムなどの光学系内へのヒート・パイプの組み込みを介して改善されてよい。
能動的な熱管理システムは、熱の引き出しおよび伝達においてさらに支援できる１つまたは複数の適した手段を含んでいてよい。このような能動的熱管理システムは、熱の交換を促進するための機械式、電気的、化学的、および／または、いずれかの他の適した手段を含むことができる。１つの実施形態において、能動的熱管理システムは、空気を循環させ、したがって、冷却をもたらすために使用される送風機を含む。他の実施形態において、熱管理システム内の流路の内部で流体（例えば、液体、気体）を循環させるために、ポンプが使用される。さらなる実施形態において、熱管理システムは、熱の引き出しをさらに促進する可能性のある熱電クーラーを含む。
図６Ａは、ディスプレイ・システムまたは照明システムなどの光学系の一部であってよいヒート・パイプ１２１を含む熱管理システムを示している。このヒート・パイプは１つまたは複数のＬＥＤと熱的に接触し、そのため、ＬＥＤ内で発生された熱はヒート・パイプに沿って直ちに伝達される。ヒート・パイプに沿って伝達された熱は、周囲の雰囲気に転送され、および／または、周囲の熱交換構成部分に転送される。熱交換要素の例は、以下にさらに説明されるように、表面積を増大させることによって周囲の雰囲気への熱の転送を支援する突出部を含むことができる。ヒート・パイプ１２１が電気的に伝導性を持ってよく、ヒート・パイプによって支持された１つまたは複数のＬＥＤはヒート・パイプに電気的に接続されていてよい。ＬＥＤ伝導層１１２が電気伝導性の装着材料を介してヒート・パイプ１２１に電気的に接続されるように、図３に示されたＬＥＤダイがヒート・パイプ１２１に搭載されてもよい。いくつかの実施形態において、１つまたは複数のＬＥＤは、熱伝導性エポキシなどの熱伝導性装着材料でヒート・パイプに搭載されている。
図６Ｂは、挿入体構成部分１２２と熱的に接触しているヒート・パイプ１２１を含む他の熱管理システムを示している。挿入体構成部分１２２は、銅などの高熱伝導率を持つ材料から形成される。以下にさらに説明されるように、いくつかの実施形態において、挿入体構成部分は１つまたは複数のＬＥＤを支持する。挿入体構成部分１２２が電気的に伝導性であってよく、ＬＥＤの１つまたは複数が、挿入体構成部分１２２に電気的に接続されていてよい。ＬＥＤ伝導層１１２が挿入体構成部分１２２に電気的に接続されるように、図３に示されたＬＥＤダイが挿入体構成部分に搭載されてもよい。いくつかの実施形態において、１つまたは複数のＬＥＤは、熱伝導性エポキシなどの熱伝導性装着材料で挿入体構成部分に搭載されている。
図６Ｃは、複数のヒート・パイプを含む他の熱管理システムを示している。いくつかの実施形態において、ヒート・パイプの少なくともいくつかは、異なった熱コンダクタンスを有する。異なった熱コンダクタンスは、ヒート・パイプのサイズおよび／または内部組成を変化させることによって達成される。図６Ｃにおいて、ヒート・パイプ１２１はアレイを形成するように配列されており、これは、ヒート・パイプが実質的に平行となるようなものであってよい。他のアレイにおいては、ヒート・パイプがどのような相対的向きを有していてもよく、かつ、必ずしも平行ではないことを理解されたい。いくつかの実施形態において、複数のヒート・パイプは、光学系の光学構成部分に平行に配列される。いくつかの実施形態において、光学構成部分がディスプレイ・システムまたは照明システムの照明パネルなどの照明構成部分を含む場合、複数のヒート・パイプは、その照明パネルの一部または実質的に全体の下に配置されるように配列される。例えば、ヒート・パイプのアレイは、照明パネルの面積の少なくとも５０％（例えば、少なくとも７５％、少なくとも９０％）の下に配置されてよい。このような配列は、ディスプレイ・システムを形成しているＬＥＤおよび／または他の構成部分によって発生された熱を引き出し、および、放散できる熱管理システムを有するディスプレイ・システムにおいて望ましいことがある。いくつかの実施形態において、図６Ｃに示されたように、挿入体構成部分１２２は複数のヒート・パイプと熱的に接触していてよい。さらに、図６Ｂに関連して説明されたように、ＬＥＤは挿入体構成部分１２２によって支持されていてよい。
図６Ｄは、ヒート・パイプの２つ以上が互いに部分的に重なるように、さらに配列されたヒート・パイプのアレイを含む他の熱管理システムを示している。図６Ｃに示された実施形態におけるように、複数のヒート・パイプ１２１は、所望の構成、例えば、実質的に平行の構成に配列される。さらに、１つまたは複数のヒート・パイプ１２３が、ヒート・パイプ１２１の一部または全体が少なくとも部分的に重なるように配列される。互いに重なっているヒート・パイプは、交差箇所でいずれの所望の角度も有するように配列されてよく、例えば、互いに重なっているヒート・パイプは実質的に直交、平行であってもよいし、または、他の角度でもよい。ヒート・パイプ１２３および１２４は、ヒート・パイプ１２１の一部または全体と熱的に接触する。例えば熱的接触は、互いに重なっているヒート・パイプ間の装着材料を介して達成される。装着材料は、ハンダなどの適した熱伝導性装着材料であってよい。このような配列は、熱管理システムにわたり配置された光学構成部分が、他の領域よりも高い動作温度を有してよい領域を持っている際に望ましいことがある。例えば、（ディスプレイ・システムまたは照明システムにおける）照明パネル構成部分内の、または、照明パネルに光学的に結合されている混合領域は、照明パネルの他の領域よりも高い動作温度にあってよい。そのため、（ヒート・パイプ１２３および／または１２４などの）ヒート・パイプは、照明パネルの混合領域の実質的に下に横たわるように配列されてよく、したがって、照明パネルのそれらのより高い温度の領域からの熱の引き出しを促進する。
図７Ａ〜７Ｃは、少なくとも１つの突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムの実施形態を示している。いくつかの実施形態において、ヒート・パイプは、少なくとも１つの突出部と直接、または熱的に連結される。１つまたは複数のヒート・パイプが、ヒート・シンクを形成する複数の突出部と直接に熱的に連結されていてもよい。突出部は、いずれの所望の形状も有することができ、かつ、ヒート・パイプ自体によるものと比較して、周囲の雰囲気との増大された表面接触面積を有する適した構造を含む。したがって、増大された表面積の結果として、突出部は雰囲気との熱交換を容易にする。いくつかの実施形態では、突出部は、大きな表面積を有するヒレ状構造体を含む。ヒレ状構造体は、銅および／またはアルミニウムなどの適した高熱伝導率を有する熱伝導性材料から形成される。図７Ａは、複数のヒート・パイプ１２１がヒレ１２５ａと熱的に接触している熱管理システムの実施形態を示している。この例示的な実施形態において、ヒレ１２５ａは波状の形状を有し、かつ、様々な異なった断面サイズ（例えば、異なった直径）を有するヒート・パイプを直ちに収容する。
１つまたは複数のヒート・パイプは、ハンダ（例えば、金、ゲルマニウム、錫、インジウム、鉛、銀、モリブデン、パラジウム、アンチモン、亜鉛などの２つ以上の金属間の合金）、金属充填エポキシ、（ディエマット社（Ｄｉｅｍａｔ，Ｉｎｃ．）［米国マサチューセッツ州バイフィールド（Ｂｙｆｉｅｌｄ）所在］により提供されているものなどの）熱伝導性接着剤、金属テープ、熱グリース、および／または、カーボン・ナノチューブに基づく泡もしくは薄膜を含む適した装着材料で、１つまたは複数の突出部（例えば、ヒレ）に固定される。熱伝導性装着材料は、適した高熱伝導性を有し、それゆえ単位接触面積当りの低熱抵抗を典型的に有している。
増大された表面積を有する様々なヒレ状構造体が可能であり、実施形態が図７Ａに示された波状ヒレ状構造体には限定されないことを理解し得る。図７Ｂは、内部にヒート・パイプ１２１を配置可能な長方形区画を有するヒレ状構造体１２５ｂを示している。ヒート・パイプは長方形区画の１つまたは複数の側面と熱的に接触する。示された実施形態において、ヒート・パイプは、長方形区画の全ての側面と接触しているが、他の実施形態は必ずしもこの点では限定されない。
いくつかの実施形態において、突出部、例えば、ヒレは、その表面の一部または全体に模様が付けられている。表面模様は、くぼみ、溝、波形パターン、および／または、ピン状の延長部を含む。模様付きの表面は、雰囲気との接触面積を増大させることによって周囲の雰囲気への熱の転送を改善する。同様に、くぼみ付きの表面などのいくつかの模様付き表面は、その表面にわたる空気の流れの間に小さなエア・ポケットを作り出すことによって、その表面の空気抵抗を低減する。加えて、また、代案として、突出部（例えば、ヒレ）は、表面の空気抵抗を低減し、それによって、空気が表面にわたり自由に流れ、対流によって表面から熱を除去する表面コーティングを含んでよい。図７Ｃは、波形パターン１２６を含む模様付き表面を有するヒレ１２５ｃの実施形態を示している。
図８Ａ〜８Ｆは、複数の突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムの実施形態を示している。ヒレなどの突出部は、多数の層を形成するように積み重ねられていてよい。いくつかの実施形態において、ヒレはいずれの所望の構成にも曲げることが可能である。（例えば、図８Ａ、８Ｂ、および、８Ｃに示されたように）光学系からの熱の除去を増加させるための２つ以上のヒレの間に多数のヒート・パイプが定置可能である。ヒレは、ヒート・パイプの輪郭に容易に整形可能な材料から形成される。図８Ａに示されたように、２つのヒレ１２５は、ヒート・パイプ１２１の周囲に部分的に整形されているが、これらのヒレは必ずしも互いに接触している必要はない。同様に、図８Ｂに示されたように、２つのヒレはいくつかの領域に接触していてよく、および／または、他の領域には接触していなくてよい。さらに、図８Ｃに示されたように、ヒレは実質的に真っ直ぐであってもよく、必ずしもヒート・パイプの輪郭に整形される必要はない。同様に、図８Ｄに示されたように、ヒレは、ヒート・パイプがヒレの角の付いた部分内に容易に定置されてよいように角の付いたエッジを有するように整形されていてもよい。
いくつかの実施形態において、図８Ｅおよび８Ｆに示されたように、多数のヒート・パイプを収容するように多層のヒレが配列されていてよい。図８Ｅは、多層のヒレが各層にヒート・パイプを収納する実施形態を示している。いくつかの実施形態において、図８Ｆに示されたように、多層のヒレは蜂の巣形状の構成に整形されていてよい。このような構成は、ヒレの表面積を増大させることができ、それによって、周囲の雰囲気への転送の有効性を高めている。いくつかの実施形態において、ディスプレイ・システムの照明パネルの背面にわたりヒート・パイプを戦略的に定置することにより、熱の均一な分布を提供でき、ディスプレイ・システムの動作を改善できる。ヒート・パイプおよび／または突出部は、（例えば、ディスプレイ・システムおよび／または照明システム内の）照明パネルの背面などの光学構成部分の１つの側面にわたり、かつ、これを横切って延在していてよい。
既に説明されたように、光学系は熱管理システムによって支持されたＬＥＤを含み、ここで、熱管理システムはヒート・パイプを含んでいてよい。他の実施形態において、複数のＬＥＤがヒート・パイプによって支持されていてもよい。図９Ａは、ヒート・パイプによって支持された複数のＬＥＤを含む組立体の上面図を示している。１つの実施形態によれば、組立体１０はヒート・パイプ１２１によって支持されたＬＥＤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを含んでいる。いくつかの実施形態において、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂ、および、１１ｃのそれぞれは、緑色発光ＬＥＤダイおよび青色発光ＬＥＤダイと連結された赤色発光ＬＥＤダイを含んでいる。ＬＥＤ１１ａ、１１ｂ，１１ｃがこの実施形態において示されてはいるが、他の例においては、実施形態１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれはＬＥＤダイであってよいこと、ならびに、それらの実施形態がこの点では限定されないことを理解し得る。
図示されたように、ＬＥＤは、ＬＥＤの搭載を促進し、および／または、ヒート・パイプとＬＥＤとの間の表面積を増大する平坦化領域１２９を含むヒート・パイプの第１の端部１２８において支持されている。しかし、ＬＥＤが、ヒート・パイプの長さに沿った位置を含めてヒート・パイプ上のいずれの位置にも位置決めされてよいことを理解し得る。ヒート・パイプによって支持された複数のＬＥＤを含んでいる組立体の側面図である図９Ｂに示されたように、ヒート・パイプの第１の端部１２８に空洞が形成されてよく、この内部にＬＥＤが埋め込まれるか、または、収容されてよい。このような構成においては、ヒート・パイプは、ＬＥＤのためのサブマウントとして機能する。ＬＥＤへの電気的な接続は、様々な構成を介して達成されてよい。いくつかの実施形態において、図９Ａおよび９Ｂに示されたように、１つまたは複数の電気的コンタクト１３１ａおよび１３１ｂがＬＥＤに隣接して配置されるとともに、ヒート・パイプによって支持されている。電気的コンタクト１３１とヒート・パイプとの間には電気絶縁層１３２が配置される。電気的コンタクト１３１は（図示されていない）外部電源に接続される。いくつかの実施形態においては、電気的コンタクト１３１ａおよび１３１ｂが同じ電源に接続されているのに対して、他の実施形態においては、電気的コンタクト１３１ａおよび１３１ｂが異なった電源に接続されており、それによって、個々のＬＥＤに供給される電力の制御を可能にしている。このような配列において、１つまたは複数のＬＥＤは異なった電源によって駆動され、ここで、駆動電圧は、組立体内の各ＬＥＤに対する所望の光出力パワーに基づく。組立体および／または組立体によって照明される光学構成部分（例えば、照明パネル）の温度を表す測定値を提供するために、組立体内に温度センサが組み込まれてよい。（図示されていない）制御システムが温度センサの測定値を表す入力信号を受信し、かつ、ＬＥＤからの光の放出を制御する信号を、例えば各ＬＥＤに供給されている駆動電圧の調整を介して出力することができる。
ＬＥＤに駆動電圧を供給するために、ワイヤ・コネクタ１３３によって電気的コンタクト１３１がＬＥＤ上の（図示されていない）コンタクト・パッドに電気的に接続される。例えば、このＬＥＤが図３に示された代表的なＬＥＤに類似している際は、ワイヤ・コネクタ１３３がコンタクト・パッド１１６（例えば、ｎ側コンタクト・パッド）に接続される。このような構成において、ＬＥＤの背面では、図３に示されたように、例えばＬＥＤの伝導層１１２がヒート・パイプと電気的に接触する。ヒート・パイプが電気伝導性であってよいため、ヒート・パイプ自体は、電気的コンタクト１３１とは逆の極性を有するＬＥＤへの電気的コンタクトとして機能する。例えば、電気的コンタクト１３１はｎ側コンタクトとして機能してよく、ヒート・パイプはｐ側コンタクトとして機能してよい。好適には、１つまたは複数のＬＥＤを支持するヒート・パイプが、ＬＥＤへの電気的接続、ならびに、熱をＬＥＤから転送するための手段の双方を提供するように設計される。
ＬＥＤの背面とヒート・パイプとの間の適した電気的接続は、電気伝導性装着材料を使用して形成される。電気伝導性装着材料としてはハンダが挙げられる。いくつかの実施形態において、装着材料は熱伝導性であり、かつ、典型的に適して高い熱伝導性を有する。
図９Ｃは、ヒート・パイプとＬＥＤ１１との間に電気絶縁性層１３４が位置決めされた他の実施形態を示している。いくつかの実施形態において、電気絶縁性層１３４は実質的に熱伝導性を有する。例えば、電気絶縁性層１３４は、窒化アルミニウムおよび／または熱伝導性エポキシを含む。しかし、他の電気絶縁性材料も適していてよいことを理解し得る。図９Ｃの例示的な実施形態において、電気的コンタクト１３１ａはＬＥＤのｎ側コンタクト・パッドに電気的に接続され、電気的コンタクト１３１ｂはＬＥＤのｐ側コンタクト・パッドに電気的に接続される。いくつかの実施形態においては、ＬＥＤが、頂部面ワイヤ・ボンドを介して容易に電気的に接続可能となるように、露出されたｎ側およびｐ側のコンタクト・パッドを有することが望ましい。
一般に、ヒート・パイプ１２１の構成は限定されない。例えば、ヒート・パイプは、（ヒート・パイプの少なくともいくつかの部分においてチューブ状であってよい）外壁、または、（図示されていない）芯としても知られているコアを取り囲むように構成された筐体を含むことができる。ヒート・パイプは、ＬＥＤからの熱の転移を支援する水などの熱転送流体も収容することができる。流体を組み込んだヒート・パイプは、凝縮および蒸発のサイクルを行うことによって、ＬＥＤから熱を迅速に転送し去る水によって、高効率的な熱交換器となる。
いくつかの実施形態において、１つまたは複数のＬＥＤを支持するヒート・パイプは２つの区間を含むことができる。第１の区間は、ＬＥＤを支持する第１の端部１２８を含み、第２の区間はヒート・パイプのチューブ状部分を含む。第１の部分はヒート・パイプのチューブ状部分に連通するように結合される。しかし、第１の部分がいずれの他の適した方法でチューブ状部分に結合されてもよいことを理解し得る。
他の実施形態において、挿入体構成部分がＬＥＤとヒート・パイプとの間に配置される。図６Ｃ〜６Ｄに示されたように、挿入体構成部分は他のヒート・パイプを接続可能にすることもできる。挿入体構成部分を介して多数のヒート・パイプをまとめて接続することにより、ヒート・パイプ／熱交換ネットワークを作成し、これによって均一な熱分配ネットワークを形成する。１個のＬＥＤが、ネットワーク上の他の場所における他のＬＥＤよりも多くの熱を放出していれば、このようなネットワークは有利となり得る。ネットワークは、過剰な熱がネットワーク全体にわたり均一に分配されることを可能にする。このようなネットワークにおいては、既に説明されたように、ヒート・パイプは、ＬＥＤの近くかまたはヒート・パイプの反対側に配置された挿入体構成部分と相互接続される。
図１０Ａおよび１０Ｂは、ヒート・パイプによって支持された複数のＬＥＤを含む他の組立体を示し、ここで、ＬＥＤからの発光は、ヒート・パイプの長さに実質的に平行である。このような構成において、ＬＥＤ（例えば、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ）は、ＬＥＤからの発光がヒート・パイプの長さに実質的に平行となるように、少なくとも１つのヒート・パイプ１２１によって支持されている。このような構成は、ディスプレイ・システムまたは照明パネルなどの光学系内に、少なくとも１つのヒート・パイプを含む熱管理システムを有するＬＥＤを組み込む際に、望ましいことがある。図１０Ａは、ヒート・パイプ１２１に接続された挿入体構成部分１２２上に搭載されたＬＥＤを示している。図１０Ｂは、実質的に平坦化された端部１２８を有するヒート・パイプ１２１上に搭載されたＬＥＤを示している。ヒート・パイプの平坦化端部１２８は、平坦化端部に垂直な表面がヒート・パイプのチューブ状部分の長さに実質的に平行となっている。
図１１Ａ〜１１Ｃは、ヒート・パイプ、ＬＥＤ、および、エッジ照明された照明パネルを含むエッジ照明型ＬＣＤシステムの上面図を示している。このようなエッジ照明型ＬＣＤシステムは、例えばＬＣＤテレビ受像機のためのバックライト組立体として使用される。しかし、同様のシステムが、例えば照明パネルとしての全体照明のためにも使用されてよいことを理解し得る。いくつかの実施形態において、ＬＣＤの（例えば、ヒート・パイプを含む）熱管理システムは照明パネルに実質的に平行であってよく、および／または、照明パネルの下に配置されてよく、それによって、コンパクトＬＣＤシステムの設計を促進する。
図１１Ａは、ヒート・パイプによって支持されたＬＥＤを含むエッジ照明ＬＣＤシステム２０１の上面図の例を示している。この例示的な実施形態において、多数のＬＥＤダイ１１ｈ、１１ｉ、１１ｊは、単一のＬＥＤを形成するために互いに連結され、ヒート・パイプ１２１によって支持されている。ＬＥＤダイは、ＬＥＤダイ１１ｅ、１１ｆ、１１ｇから（矢印２５５によって表された）発せられた光の方向がヒート・パイプ１２１に実質的に平行となるように配列される。この実施形態においてはＬＥＤダイが示されているが、他の例においては、実施形態１１ｈ、１１ｉ、１１ｊはＬＥＤであってよく、かつ、ＬＥＤのそれぞれがこれに連結された１つまたは複数のＬＥＤダイを有してよいことを理解し得る。いくつかの実施形態において、ヒート・パイプによって支持されたＬＥＤまたはＬＥＤダイの組立体は、既に本明細書に説明されたものと同様の組立体であってよい。ＬＥＤまたはＬＥＤダイは、ヒート・パイプ上に、既に説明されたように挿入体構成部分上に、または、後にヒート・パイプまたは挿入体構成部分上に直接に搭載されるパッケージ上に直接に搭載される。既に説明されたように、ヒート・パイプは適した装着材料で搭載され、この材料は熱伝導性もしくは熱絶縁性、および／または、電気伝導性もしくは電気絶縁性を有する。示された実施形態において、図１１Ａ〜１１Ｃのヒート・パイプ１２１のドットによる輪郭によって示されているように、ヒート・パイプは照明パネル１２２０および混合領域２１０の下に配置されている。さらに、ヒート・パイプの長さは照明パネルに実質的に平行である。
示された実施形態においては３個のＬＥＤダイがヒート・パイプによって支持されていても、１つもしくは複数のＬＥＤダイ（または、１つもしくは複数のＬＥＤ）が支持されてよいことを理解されたい。所望の色の光（例えば、白色光）の発生を可能にするために、複数のＬＥＤダイ１１ｈ、１１ｉ、１１ｊは異なった波長の光を発生するＬＥＤダイであってよい。例えば、第１のＬＥＤダイは赤色光を放出可能であり、第２のＬＥＤダイは緑色光を放出可能であり、かつ、第３のＬＥＤダイは青色光を放出可能である。他の実施形態において、第１のＬＥＤダイは赤色光を放出可能であり、第２のＬＥＤダイは緑色光を放出可能であり、第３のＬＥＤダイは青色光を放出可能であり、かつ、第４のＬＥＤダイはシアン色光を放出可能である。いくつかの実施形態において、ＬＥＤダイは単一のＬＥＤを形成するために互いに連結されている。
上述のように、他の実施形態においては、第１のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は赤色光を放出可能であり、第２のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は緑色光を放出可能であり、第３のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は青色光を放出可能であり、かつ、第４のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は黄色光を放出可能である。さらに他の実施形態において、第１のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は赤色光を放出可能であり、第２のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は緑色光を放出可能であり、第３のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は青色光を放出可能であり、かつ、第４のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）は黄色光を放出可能であり、ならびに、第５のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）はシアン色光を放出可能である。いくつかの実施形態において、ＬＥＤダイは、単一のＬＥＤを形成するために互いに連結されている。
ＬＥＤダイ１１ｈ、１１ｉ、１１ｊによって放出された異なった色の光（例えば、赤、緑、青）は、ＬＥＤに隣接した混合領域２１０において混合または均一化されてよい。ＬＥＤダイ（または、他の実施形態においてはＬＥＤ）によって放出された光は、混合領域２１０のエッジを介して進入し、混合領域の内部で混合または均一化された光は、混合領域２１０に隣接して配置された照明パネル２２０に進入する。照明パネル２２０は、照明パネルの（目視領域とも呼ばれる）頂部面から放出された光によって照明され、同パネル２２０にわたり配置された（図示されていない）ＬＣＤ層を有する。
図１１ＢはＬＥＤおよび多数のヒート・パイプを含むエッジ照明ＬＣＤシステム２０２の上面図を示している。ＬＣＤシステム２０２は、それぞれが１つまたは複数のＬＥＤを支持している複数のヒート・パイプをシステム２０２が含んでいることを除き、既に説明されたシステム２０１と同様である。示された実施形態において、ヒート・パイプ１２１ａおよび１２１ｂは、照明パネル２２０の側面に対して互いに平行に配列されている。ヒート・パイプ１２１ａはＬＥＤダイ１１ａａ、１１ｂａ、１１ｃａを支持し、ヒート・パイプ１２１ｂはＬＥＤダイ１１ａｂ、１１ｂｂ、１１ｃｂを支持している。他の例において、実施形態１１ａａ、１１ｂａ、１１ｃａは、各自に連結された１つまたは複数のＬＥＤダイを有するＬＥＤである（例えば、実施形態１１ａａ、１１ｂａ、１１ｃａはそれぞれがＲＧＢＬＥＤであってよい）。エッジ照明ＬＣＤシステム２０２の動作は、混合領域２１０が双方のヒート・パイプ１２１ａおよび１２１ｂ上のＬＥＤまたはＬＥＤダイによって放出された光を受光し、それによって、照明パネル内に透過される光の量を増加させていることを除き、システム２０１の動作に類似している。ヒート・パイプ１２１ａおよび１２１ｂが、例えば図６Ｃおよび６Ｄの熱管理システムの実施形態において説明されたものと同様の方法で、熱的に接続されてよいことを理解し得る。
いくつかの実施形態において、エッジ照明ＬＣＤシステムは、所望の目視面積を有するＬＣＤシステムを形成するために、横に並べて配列可能である複数のモジュラ・パネル部材を含むことができる。一連の隣接したモジュラ部材から形成されたＬＣＤの配列は、設計全体の拡張性を増強することができ、かつ、いずれの所望のサイズのＬＣＤディスプレイの形成も可能にできる。
図１１Ｃは、複数のモジュラ・パネル部材２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃを含む照明パネルを含むエッジ照明ＬＣＤシステムの上面図を示している。各モジュラ・パネル部材は、上に支持された１つまたは複数のＬＥＤ（または、ＬＥＤダイ）を有する熱管理システム（例えば、１つまたは複数のヒート・パイプ１２１）にわたり配置される。さらに、各モジュラ・パネル部材２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、ＬＥＤ（ＬＥＤダイ）と各モジュラ・パネル部材との間に配置された混合領域２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃとそれぞれ連結される。図１１Ｃに示された実施形態において、エッジ照明ＬＣＤは、それぞれが１つまたは複数のＬＥＤを支持する複数のヒート・パイプをそれぞれが含む一連の隣接したモジュラ組立体２０２、２０３、２０４を含む。この特定の例示的な実施形態において、説明されるモジュラ組立体は、図１１Ｂに示されたエッジ照明パネル組立体である。しかし、エッジ照明ＬＣＤシステムを構築するためには、いずれの他の組立体も使用されてよいことを理解し得る。例えば、１つまたは複数のヒート・パイプにわたり複数のモジュラ・パネル部材が配置されてよい（例えば、１本のヒート・パイプ、２本のヒート・パイプ、３本のヒート・パイプ、４本のヒート・パイプ）。
この例示的な実施形態において、ヒレ状構造体１２５はヒート・パイプ１２１と熱的に接触しており、かつ、ヒート・シンクとして機能する。ヒレ状構造体１２５はモジュラ・パネル部材および混合領域の下に配置され、かつＬＣＤシステムの（図示されていない）トレイの一部として組み込み可能である。ヒレ状構造体は、例えばアルミニウムおよび／または銅などの実質的に熱伝導性の材料から作成され、図７Ａ〜７Ｃまたは図８Ａ〜８Ｆのヒレ状構造体において説明されたものと同様の構造および配列を有する。
図１１Ａ〜１１Ｃの示された実施形態は特定の配列になったヒート・パイプを含む熱管理システムを示しているが、代案として、または、加えて、いずれの他のタイプの熱管理システムも、他の能動的および／または受動的な熱管理システムを含めて使用されてよいことを理解し得る。ヒート・パイプを含むいくつかの他の考えられる熱管理システムの実施例は、図６Ａ〜６Ｄに示された実施形態に関連して既に説明したとおりである。
ＬＣＤシステムが説明された特徴の１つまたは複数を含んでいてよく、ディスプレイ・システムの所望のサイズおよび／または性能によっては特徴の様々な組合せが望ましいとしてよいことを理解し得る。１つの実施形態において、ＬＣＤディスプレイ・システムは、熱管理システム、および、その熱管理システムに支持された少なくとも１つのＬＥＤを含んでいる。ＬＥＤおよび熱管理システムは、熱管理システムに平行な方向にＬＥＤが光を発するように配列されている。ＬＣＤディスプレイは、ＬＥＤから発せられた光が照明パネルに進入するように、ＬＥＤと連結された照明パネルをさらに含むことができる。照明パネルは熱管理システムと実質的に平行にでき、ＬＣＤ層は照明パネルにわたり配置されていてよい。
本明細書に説明されているＬＣＤシステムは、上記に述べた範囲（例えば、１０ｍｍ未満、４ｍｍ未満、２ｍｍ未満、さらには１ｍｍ未満）内の厚さを有する超薄いものであってよい。他の長所の中でも、ヒート・パイプ組立体によって提供される効率的な熱管理は、熱の発生に関する問題なしに、上述のように高いパワーおよび／または輝度のＬＥＤの使用を可能にしてよい。システム内で使用されているＬＥＤの総数は、それらの高いパワーおよび／または輝度のために低減されてもよい。さらに、熱管理システム（例えば、ヒート・パイプ組立体）の組み込みは、ＬＣＤシステムの動作中に、実質的に均一な温度プロファイルがＬＣＤシステムの照明パネルの目視領域にわたり達成されていることを確実にすることができる。均一な温度プロファイルは、ＬＣＤシステムの目視領域にわたり同様な輝度および／または色を有する光の発生において支援することができる。
図１２Ａ〜１２Ｄは、図５に示された光学系などの光学系の一部である光学構成部分の実施形態を示している。光学系には、１つまたは複数の光学構成部分が含まれていてよい。光学構成部分はいずれの所望の形状も有してよく、例えば、光学構成部分は、パネル、シリンダ、または、いずれの他の所望の形状であってもよい。図１２Ａは、パネル１３ａの形状になった光学構成部分を示しており、図中、パネルの寸法は、長さ１３２および／または幅１３２が厚さ１３３より実質的に大きくなるものであってよい。いくつかの実施形態において、パネルの厚さは３ｃｍ未満（例えば、２ｃｍ未満、１ｃｍ未満、０．５ｃｍ未満）である。１つの実施形態において、パネルの長さおよび／または幅は、１００ｃｍ未満（例えば、５０ｃｍ未満、３０ｃｍ未満）である。いくつかの実施形態において、パネルの長さおよび／または幅は、パネルの厚さよりも少なくとも１０倍大きい（例えば、２０倍大きい、５０倍大きい、１００倍大きい）。図１２Ｂはシリンダ１３ｂの形状になった光学構成部分を示している。このシリンダはいずれの所望の寸法も有してよく、例えば、寸法は、異なったタイプの蛍光灯の灯具または蛍光灯管の寸法と同様であってよい。図１２Ｃは電球１３ｃの形状になった光学構成部分を示している。この電球はいずれの所望の寸法も有してよく、例えば、寸法は異なったタイプの白熱電球の寸法と同様であってよい。図１２Ｄはプリズム１３ｄの形状になった光学構成部分を示している。ディスプレイ・システムなどの光学システムの一部であってよい光学構成部分のいくつかの実施例は、くさび光学系、混合領域、および、照明パネルを含む。
光学構成部分は、半透明および／または半不透明である材料を含めて１つまたは複数の材料から形成されてよい。光学構成部分を形成するために使用されてよい材料の実施例は、ポリカーボネートおよびＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を含む。いくつかの実施形態において、光学構成部分は、内部を透過される光の一部または全体を透過、拡散、散乱、均一化、および／または、放出できる材料（または複数の材料）から形成されてよい。光学構成部分は、少なくとも１つのＬＥＤから発せられた光が光学構成部分に進入するように光学系内に配列されていてよい。例えば、いくつかの配列において、少なくとも１つのＬＥＤからの光はエッジを介して光学構成部分に進入してよい。他の実施形態において、複数のＬＥＤは光学構成部分内に光を発するように配列されていてよい。さらに、ＬＥＤは光学構成部分の異なったエッジおよび／またはコーナーに光を発するように配列されていてもよい。図１２Ａに示されたパネルの実施形態において、ＬＥＤからの光は、パネルのエッジ１３４ａを介して、および／または、パネルのコーナーのいずれか１つを介して進入する。図１２Ｂに示されたシリンダ状の実施形態において、ＬＥＤからの光はシリンダのエッジ１３４ｂを介して進入する。図１２Ｃに示された電球の実施形態において、ＬＥＤからの光は電球のエッジ１３４ｃを介して進入する。図１２Ｄに示されたプリズムの実施形態において、ＬＥＤからの光はプリズムのエッジ１３４ｄおよび／またはいずれかの他の適したエッジを介して進入する。図１２Ａ〜１２Ｄの例示的な実施形態におけるエッジは平坦な表面である。しかし、エッジは必ずしも平坦な表面を持っている必要がないことを理解し得る。例えば、エッジは湾曲した表面、くぼんだ表面、および／または、膨らんだ表面を含めて、いずれの適した形状も有してよい。
いくつかの実施形態において、光学構成部分は、１つまたは複数のＬＥＤを収容できるとしてよい１つまたは複数の空洞および／またはくぼみを含んでいてよい。空洞および／またはくぼみは光学構成部分の表面上に形成されてよく、かつ、光学構成部分および光学構成部分内に光を放出する１つまたは複数のＬＥＤを含むことができる光学系の組み立てを促進するために使用可能である。他の実施形態において、１つまたは複数のＬＥＤは光学構成部分に埋め込まれていてよい。例えば、１つまたは複数のＬＥＤは、光学構成部分の形成中に光学構成部分内に埋め込まれてよい。光学構成部分が（例えば、成形射出工程を使用して）成形材料で形成されている時は、１つまたは複数のＬＥＤが成形工程中に光学構成部分内に埋め込まれてよい。光学構成部分が多数の部品を接合することによって形成されている時は、１つまたは複数のＬＥＤが多数の部品間に埋め込まれてよい。１つまたは複数のＬＥＤが、光学構成部分に結合されてよく、および／または、その内部に埋め込まれてよい方法のいくつかの実施例のみがあり、様々な改変が可能であることを理解し得る。
本発明のいくつかの実施形態を本明細書において説明し例示したが、当業者は、本明細書に説明された機能を実行するための、および／または、結果および／または１つまたは複数の利点を得るための、様々な他の手段および／または構造を容易に構想することができ、そのような変更例および／または変形例はそれぞれ、本発明の範囲内にあると考えられる。より一般的には、当業者は、本明細書において説明された全てのパターン、寸法、材料、および、構成が例示的なものであると意味されていること、および、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または、構成が、本発明の教示が使用される特定の適用例に左右されることを理解し得る。当業者は、本明細書に説明された本発明の特定の実施形態に対する多くの均等物を、定例的な実験以上のものは使用せずに認識するか、または確かめることができる。したがって、前述の実施形態が実施例のみの方法によって提示されていること、および、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内であれば、本発明が特に説明され、かつ、請求された以外で実施されてよいことを理解し得る。
本発明の１つの実施形態による１つまたは複数のＬＥＤの組立体と、ヒート・パイプと、を含むＬＣＤシステムを示す図。 本発明の他の実施形態によるディスプレイ・パネルに連結されたＬＥＤの配列を示す図。 本発明の他の実施形態によるディスプレイ・パネルに連結されたＬＥＤの配列を示す図。 本発明の他の実施形態によるディスプレイ・パネルに連結されたＬＥＤの配列を示す図。 本発明の他の実施形態によるディスプレイ・パネルに連結されたＬＥＤの配列を示す図。 本発明の他の実施形態によるディスプレイ・パネルに連結されたＬＥＤの配列を示す図。 本発明の他の実施形態によるＬＥＤのダイを示す図。 本発明の他の実施形態による空間的に変化する誘電体機能を有する代表的なＬＥＤ表面を示す図。 本発明の他の実施形態による熱管理システムにより支持され、かつ、光学構成部分に光学的に結合されたＬＥＤを含む光学系を示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよいヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよいヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよいヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよいヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による少なくとも１つの突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による少なくとも１つの突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による少なくとも１つの突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による複数の突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による複数の突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による複数の突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による複数の突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による複数の突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態による複数の突出部と熱的に接触しているヒート・パイプを含む熱管理システムを示す図。 本発明の他の実施形態によるヒート・パイプにより支持されたＬＥＤ（または複数のＬＥＤ）を含む組立体を示す図。 本発明の他の実施形態によるヒート・パイプにより支持されたＬＥＤ（または複数のＬＥＤ）を含む組立体を示す図。 本発明の他の実施形態によるヒート・パイプにより支持されたＬＥＤ（または複数のＬＥＤ）を含む組立体を示す図。 本発明の他の実施形態によるヒート・パイプにより支持された複数のＬＥＤを含み得る組立体を示す図。 本発明の他の実施形態によるヒート・パイプにより支持された複数のＬＥＤを含み得る組立体を示す図。 本発明の他の実施形態によるＬＥＤと、ヒート・パイプ組立体と、を含むエッジ照明されたＬＣＤシステムを示す図。 本発明の他の実施形態によるＬＥＤと、複数のヒート・パイプ組立体と、を含むエッジ照明されたＬＣＤシステムを示す図。 本発明の他の実施形態による複数のモジュラ・パネル部材を含むエッジ照明されたＬＣＤシステムを示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよい光学構成部分を示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよい光学構成部分を示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよい光学構成部分を示す図。 本発明の他の実施形態による光学系の一部としてよい光学構成部分を示す図。

Claims (65)

  1. 液晶ディスプレイ・システムであって、
    照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
    前記液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤと、
    を備え、前記照明領域の１ｍ２当りの前記ＬＥＤの数が１００未満である、液晶ディスプレイ・システム。
  2. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  3. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  4. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  5. 前記液晶ディスプレイ・パネルが少なくとも５，０００ニットの輝度を有する、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  6. 前記液晶ディスプレイ・パネルが少なくとも１０，０００ニットの輝度を有する、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  7. 前記液晶ディスプレイ・パネルが少なくとも１５，０００ニットの輝度を有する、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  8. 前記ＬＥＤは赤／緑／青ＬＥＤである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  9. 前記ＬＥＤは赤／緑／青／黄ＬＥＤである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  10. 前記ＬＥＤは赤／緑／青／シアン／黄ＬＥＤである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  11. 前記ＬＥＤは単色ＬＥＤである、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  12. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項１に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  13. 液晶ディスプレイ・システムであって、
    ０．０１ｍ２〜０．１６ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
    前記液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記液晶ディスプレイ・パネルを照明する単一のＬＥＤと、
    を備える液晶ディスプレイ・システム。
  14. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  15. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  16. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  17. 前記液晶ディスプレイ・パネルが少なくとも５，０００ニットの輝度を有する、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  18. 前記液晶ディスプレイ・パネルが少なくとも１０，０００ニットの輝度を有する、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  19. 前記液晶ディスプレイ・パネルが少なくとも１５，０００ニットの輝度を有する、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  20. 前記ＬＥＤは赤／緑／青ＬＥＤである、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  21. 前記ＬＥＤは赤／緑／青／黄ＬＥＤである、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  22. 前記ＬＥＤは赤／緑／青／黄／シアンＬＥＤである、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  23. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項１３に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  24. 液晶ディスプレイ・システムであって、
    ０．０６ｍ２〜０．１６ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
    前記液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤと、
    を備え、前記ＬＥＤの総数が２０未満である、液晶ディスプレイ・システム。
  25. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項２４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  26. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項２４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  27. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項２４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  28. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項２４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  29. 液晶ディスプレイ・システムであって、
    ０．１６ｍ２〜０．６ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
    前記液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤと、
    を備え、前記ＬＥＤの総数が２〜５０の間である、液晶ディスプレイ・システム。
  30. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項２９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  31. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項２９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  32. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項２９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  33. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項２９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  34. 液晶ディスプレイ・システムであって、
    ０．６ｍ２〜１．０ｍ２の間の照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
    前記液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤと、
    を備え、前記ＬＥＤの総数が１０〜１００の間である、液晶ディスプレイ・システム。
  35. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項３４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  36. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項３４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  37. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項３４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  38. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項３４に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  39. 液晶ディスプレイ・システムであって、
    ０．４５ｍ２より大きい照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
    前記液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤと、
    を備え、前記ＬＥＤの総数が１００未満である、液晶ディスプレイ・システム。
  40. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項３９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  41. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項３９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  42. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項３９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  43. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項３９に記載の液晶ディスプレイ・システム。
  44. モニタであって、
    ディスプレイ・パネルと、
    前記ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記ディスプレイ・パネルを照明する単一のＬＥＤと、
    を備えるモニタ。
  45. 前記ディスプレイ・パネルは７インチのパネルである、請求項４４に記載のモニタ。
  46. 前記ディスプレイ・パネルは１５インチのパネルである、請求項４４に記載のモニタ。
  47. 前記ディスプレイ・パネルは１７インチのパネルである、請求項４４に記載のモニタ。
  48. 前記ディスプレイ・パネルは１９インチのパネルである、請求項４４に記載のモニタ。
  49. 前記ディスプレイ・パネルは２４インチのパネルである、請求項４４に記載のモニタ。
  50. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項４４に記載のモニタ。
  51. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項４４に記載のモニタ。
  52. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項４４に記載のモニタ。
  53. 前記モニタはコンピュータ用モニタである、請求項４４に記載のモニタ。
  54. 前記モニタはラップトップ用モニタである、請求項４４に記載のモニタ。
  55. 前記モニタはテレビ受像機用モニタである、請求項４４に記載のモニタ。
  56. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項４４に記載のモニタ。
  57. モニタであって、
    ０．０６ｍ２〜０．３０ｍ２の間の照明領域を有するディスプレイ・パネルと、
    前記ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記ディスプレイ・パネルを照明する２０未満のＬＥＤと、
    を備えるモニタ。
  58. モニタであって、
    ０．４５ｍ２より大きな照明領域を有する液晶ディスプレイ・パネルと、
    前記液晶ディスプレイ・パネルに連結され、その放出光により前記液晶ディスプレイ・パネルを照明する少なくとも１つのＬＥＤと、
    を備え、前記ＬＥＤの総数が１００未満である、モニタ。
  59. 前記液晶ディスプレイ・パネルは後方照明されるものである、請求項５８に記載のモニタ。
  60. 前記液晶ディスプレイ・パネルはエッジ照明されるものである、請求項５８に記載のモニタ。
  61. 前記液晶ディスプレイ・パネルはコーナー照明されるものである、請求項５８に記載のモニタ。
  62. 前記モニタはコンピュータ用モニタである、請求項５８に記載のモニタ。
  63. 前記モニタはラップトップ用モニタである、請求項５８に記載のモニタ。
  64. 前記モニタはテレビ受像機用モニタである、請求項５８に記載のモニタ。
  65. 前記ＬＥＤはフォトニック格子を含む、請求項５８に記載のモニタ。
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