JP2009540617A - 再発光半導体構造体及び反射体を有するｌｅｄ装置 - Google Patents

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Abstract

簡単には、本開示は、ａ）第１波長の光を放射可能なＬＥＤと、ｂ）ｐｎ接合内に位置しないポテンシャル井戸を備える再発光半導体構造体と、ｃ）前記ＬＥＤから放射される光を反射するため再発光半導体構造体へ反射するように位置決めされた反射体と、を含む装置を提供する。代わりに、前記装置は、ａ）第１波長の光を放射可能なＬＥＤと、ｂ）第２波長の光を放射可能であり、ｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つのポテンシャル井戸を備える再発光半導体構造体と、ｃ）前記第１波長の光を透過し、前記第２波長の光の少なくとも一部を反射する反射体と、を含む。もう１つの方法として、前記装置は、第１波長の光を放射可能なＬＥＤを含むｐｎ接合内に位置する第１ポテンシャル井戸と、再発光半導体構造体を含むｐｎ接合内に位置しない第２ポテンシャル井戸と、を備える半導体ユニットを含む。

Description

（関連出願の相互参照）
この申請は米国特許仮出願番号６０／８０４５３８（２００６年６月１２日申請）の利益を請求し、その開示はその全体を参照として本明細書に組み込む。
（発明の分野）
本発明は、光源に関する。特に、本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）から放射される光が再発光半導体構造体に衝突し、再発光半導体構造体を励起し、発光光の一部をより長い波長にダウンコンバートする光源に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ’ｓ）は、固体半導体装置であり、電流がアノードとカソードとの間を通過するときに発光する。従来のＬＥＤ’ｓは、単一ｐｎ接合を包含する。ｐｎ接合は、中間無ドープ領域を含んでもよく、この種のｐｎ接合は、ピン接合と呼ばれる場合もある。非発光半導体ダイオード同様に、従来のＬＥＤ’ｓは、１つの方向、すなわち電子がｎ−領域からｐ−領域に移動している方向に電流をさらに容易に通過させる。電流がＬＥＤを「正」方向に通過するとき、ｎ−領域からの電子は、ｐ−領域からの正孔と再結合し、光の光子を生成する。従来のＬＥＤにより放射される光は、外観が単色であり、すなわち、それは、波長の単一狭周波数帯で生成される。放射される光の波長は、電子−正孔対の再結合に関連するエネルギーに相当する。最も簡単な場合、そのエネルギーは、おおむね再結合が発生する半導体のバンドギャップエネルギーである。
従来のＬＥＤ’ｓは、ｐｎ接合で電子と正孔の両方を高濃度で捕獲する１つ以上の量子井戸をさらに包含することができ、それにより光生成再結合を強化する。それぞれの研究者らが、白色光又は人間の目の３色知覚に対して白色を放つ光を放射するＬＥＤ装置を製造することを試みている。
ある研究者らは、ｐｎ接合内に多数の量子井戸を有するＬＥＤ’ｓの意図的設計又は製造を報告しており、そこでは、多数の量子井戸が異なる波長の光を放射することを意図している。以下の参照、すなわち米国特許番号第５，８５１，９０５号；米国特許番号第６，３０３，４０４号；米国特許番号第６，５０４，１７１号；米国特許番号第６，７３４，４６７号；ダミラノ（Damilano）ら、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多量子井戸に基づくモノリシック白色光発光ダイオード（Monolithic White Light Emitting Diodes Based on InGaN/GaN Multiple-Quantum Wells）、日本、応用物理学会誌（J. Appl. Phys.）４０巻（２００１年）Ｌ９１８〜Ｌ９２０頁；ヤマダ（Yamada）ら、ＩｎＧａＮ多量子井戸からなる再発光半導体構造体単独高光源効率白色発光ダイオード（Re-emitting semiconductor construction Free High-Luminous-Efficiency White Light-Emitting Diodes Composed of InGaN Multi-Quantum Well）、日本、応用物理学会誌（J. Appl. Phys.）４１巻（２００２年）Ｌ２４６〜Ｌ２４８頁；ダルマソ（Dalmasso）ら、再発光半導体構造体単独ＧａＮ系白色発光ダイオードのエレクトロルミネッセンススペクトルの注入依存性（Injection Dependence of the Electroluminescence Spectra of Re-emitting semiconductor construction Free GaN-Based White Light Emitting Diodes）、ｐｈｙｓ．ｓｔａｔ．ｓｏｌ．（ａ）１９２、Ｎｏ．１、１３９〜１４３頁（２００３年）は、おそらくそのような技術に関連する。
ある研究者らは、異なる波長で独立に発光することを意図した２つの従来のＬＥＤ’ｓを単一装置で結合するＬＥＤ装置の意図的設計又は製造を報告している。下記の参照：米国特許番号第５，８５１，９０５号；米国特許番号第６，７３４，４６７号；米国特許出願番号２００２／００４１１４８ Ａ１；米国特許出願番号２００２／０１３４９８９ Ａ１；及びルオ（Luo）ら、一体化フルカラー及び白色光エミッタのパターン化３色ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＣｄＭｇＳｅ量子井戸構造体（Patterned three-color ZnCdSe/ZnCdMgSe quantum-well structures for integrated full-color and white light emitters）Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、７７巻、Ｎｏ．２６、４２５９〜４２６１頁（２０００年）は、おそらくそのような技術に関連する。
ある研究者らは、従来のＬＥＤ要素をＬＥＤ要素により放射される光の一部を吸収し、より長い波長の光を再放射するよう意図されたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）などの化学再発光半導体構造体と結合するＬＥＤ装置の意図的設計又は製造を報告している。米国特許番号第５，９９８，９２５号及び米国特許番号第６，７３４，４６７号は、おそらくそのような技術に関連する。
ある研究者らは、ＬＥＤ要素により放射される光の一部を吸収し、より長い波長の光を再放射するよう意図された基材内に蛍光中心をもたらすようにＩ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｇａ又はＩｎを用いてｎ−ドープＺｎＳｅ基材上で成長させたＬＥＤ’ｓの意図的設計又は製造を報告している。米国特許番号第６，３３７，５３６号及び日本公開特許番号２００４−０７２０４７は、おそらくそのような技術に関連する。
簡潔には、本開示は、ａ）第１波長の光を放射可能なＬＥＤと、ｂ）ｐｎ接合内に位置しないポテンシャル井戸を備える再発光半導体構造体と、ｃ）ＬＥＤから放射される光を反射するため再発光半導体構造体へ位置決めされる反射体とを含む装置を提供する。再発光半導体構造体は、ポテンシャル井戸の近くに隣接又は直に隣接する吸収層をさらに含んでもよい。ポテンシャル井戸は、量子井戸であってもよい。１つの実施形態では、再発光半導体構造体は、第２波長の光を放射可能であり、反射体は、前記第１波長の光を反射し、前記第２波長の光を透過する。反射体は、多層反射体、非平面の可撓性多層反射体、又は反射偏光子層であってもよい。
他の態様では、本開示は、ａ）第１波長の光を放射可能なＬＥＤと、ｂ）第２波長の光を放射可能であり、ｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つのポテンシャル井戸を備える再発光半導体構造体と、ｃ）前記第１波長の光を透過し、前記第２波長の光の少なくとも一部を反射する反射体とを含む装置を提供する。再発光半導体構造体は、ポテンシャル井戸の近くに隣接又は直に隣接する吸収層をさらに含んでもよい。ポテンシャル井戸は、量子井戸であってもよい。反射体は、ＬＥＤと再発光半導体構造体との間に位置決めされてもよい。反射体は、多層反射体又は非平面の可撓性多層反射体であってもよい。
他の態様では、本開示は、ａ）半導体ユニットであって、ｉ）ｐｎ接合内に位置し、第１波長の光を放射可能なＬＥＤを備える第１ポテンシャル井戸、及びｉｉ）ｐｎ接合内に位置せず、再発光半導体構造体を備える第２ポテンシャル井戸を包含する半導体ユニットと、ｂ）前記ＬＥＤから放射される光を前記再発光半導体構造体へ反射するように位置決めされた反射体と、を含む装置を提供する。再発光半導体構造体は、ポテンシャル井戸の近くに隣接又は直に隣接する吸収層をさらに含んでもよい。ポテンシャル井戸は、量子井戸であってもよい。１つの実施形態では、再発光半導体構造体は、第２波長の光を放射可能であり、反射体は、前記第１波長の光を反射し、前記第２波長の光を透過する。反射体は、多層反射体、非平面の可撓性多層反射体又は反射偏光子層であってもよい。
他の態様では、本発明は、本発明によるＬＥＤ装置を含むグラフィック表示装置を提供する。
他の態様では、本発明は、本発明によるＬＥＤ装置を含む照明装置を提供する。
この出願では、
半導体装置の層の積み重ね体に関して、「直に隣接した」は、層を介在しない順序での隣を意味し、「近くに隣接した」は、１つ又は２〜３の介在層を有する順序での隣を意味し及び「周囲の」は、順序での前と後の両方を意味し；
「ポテンシャル井戸」は、周囲の層よりも低い伝導帯エネルギー、周囲の層よりも高い価電子帯エネルギー又は両方を有する半導体装置の半導体の層を意味し；
「量子井戸」は、量子化効果が、井戸内の電子−正孔対遷移エネルギーを上げるのに十分に薄い、典型的に１００ｎｍ以下の厚さを有するポテンシャル井戸を意味し；
「遷移エネルギー」は、電子−正孔再結合エネルギーを意味し；
「格子適合した」は、基材上のエピタキシャル膜などの２つの結晶性材料について説明すると、隔離された各材料が格子定数を有し、これらの格子定数が実質的に等しい、典型的に互いと０．２％以下異なる、より典型的には互いと０．１％以下異なる、及び最も典型的には互いと０．０１％以下異なることを意味し；及び
「疑似格子整合」は、エピタキシャル膜及び基材などの所定の厚さの第１結晶性層と第２結晶性層について説明すると、隔離されてとられた各層が格子定数を有し、これらの格子定数が十分に類似し、そのため所定の厚さの第１層が実質的に不整合欠陥がない層の平面で第２層の格子間隔に適応できることを意味する。
本明細書に記載した本発明の全ての実施形態は、ｎ−ドープ及びｐ−ドープ半導体領域を含むと理解されるべきであり、ｎドーピングはｐドーピングと交換され、逆もまた同様である更なる実施形態は、本明細書に開示されたように理解されるべきである。
「ポテンシャル井戸」、「第１ポテンシャル井戸」、「第２ポテンシャル井戸」及び「第３ポテンシャル井戸」の各々が本明細書で引用される場合、単一のポテンシャル井戸が提供されてもよく、又は典型的に同様の特性を共有する複数のポテンシャル井戸が提供されてもよいと理解されるべきである。同様に、「量子井戸」、「第１量子井戸」、「第２量子井戸」及び「第３量子井戸」の各々が本明細書で引用される場合、単一の量子井戸が提供されてもよく、又は典型的に同様の特性を共有する複数の量子井戸が提供されてもよいと理解されるべきである。
本発明は、ＬＥＤと、再発光半導体構造体と、ＬＥＤから放射される光を反射するため再発光半導体構造体へ位置決めされる反射体と、を含む装置を提供する。通常、ＬＥＤは、第１波長の光を放射することができ、再発光半導体構造体は、その第１波長で光を吸収し、第２波長で光を再発光することができる。再発光半導体構造体は、ｐｎ接合内に位置しないポテンシャル井戸を含む。再発光半導体構造体のポテンシャル井戸は、通常は量子井戸であるが、必ずしも量子井戸とは限らない。
他の実施形態では、装置は、第１波長の光を透過し、第２波長の光の少なくとも一部を反射する反射体を含む。この反射体は、ＬＥＤと再発光半導体構造体との間に位置決めされてもよい。
典型的な操作では、ＬＥＤは、電流に応答して光子を放射し、再発光半導体構造体は、ＬＥＤから放射された光子の一部の吸収に応答して光子を放射する。１つの実施形態では、再発光半導体構造体は、ポテンシャル井戸の近くに又は直に隣接した吸収層をさらに含む。吸収層は、典型的にバンドギャップエネルギーを有し、それはＬＥＤにより放射される光子のエネルギー以下であり、再発光半導体構造体のポテンシャル井戸の遷移エネルギーを超える。典型的な操作では、吸収層は、ＬＥＤから放射される光子の吸収を手伝う。１つの実施形態では、再発光半導体構造体は、第１ポテンシャル井戸の遷移エネルギーと等しくない第２遷移エネルギーを有するｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つの第２ポテンシャル井戸をさらに含む。１つの実施形態では、ＬＥＤは、ＵＶ ＬＥＤである。１つのそのような実施形態では、再発光半導体構造体は、青色波長光に相当する第１遷移エネルギーを有するｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つの第１ポテンシャル井戸、緑色波長光に相当する第２遷移エネルギーを有するｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つの第２ポテンシャル井戸、及び赤色波長光に相当する第３遷移エネルギーを有するｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つの第３ポテンシャル井戸を含む。１つの実施形態では、ＬＥＤは、可視光線ＬＥＤ、典型的に緑色、青色又は紫色ＬＥＤ、より典型的には緑色又は青色ＬＥＤ、最も典型的には青色ＬＥＤである。１つのそのような実施形態では、再発光半導体構造体は、黄色又は緑色波長光、より典型的には緑色波長光に相当する第１遷移エネルギーを有するｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つの第１ポテンシャル井戸、及び橙色又は赤色波長光、より典型的には赤色波長光に相当する第２遷移エネルギーを有するｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つの第２ポテンシャル井戸を含む。再発光半導体構造体は、追加のポテンシャル井戸と追加の吸収層を含んでもよい。
全ての好適なＬＥＤが、本発明の実施に使用できる。ＬＥＤ及び再発光半導体構造体を含む本発明による装置の要素は、Ｓｉ又はＧｅ（発光層内ではない）などのＩＶ族元素、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＰ，ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＳｂ、ＧａＳｂ及びそれらの合金類などのＩＩＩ−Ｖ化合物、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＢｅＳｅ、ＭｇＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＢｅＳ、ＭｇＳ及びそれらの合金類などのＩＩ−ＶＩ化合物、又は上記のずれかの合金類を含む任意の好適な半導体から構成されてもよい。必要に応じて、半導体は、任意の好適な方法又は任意の好適なドーパントの包含によりｎ−ドープ又はｐ−ドープされてもよい。１つの典型的な実施形態では、ＬＥＤは、ＩＩＩ−Ｖ半導体装置であり、再発光半導体構造体は、ＩＩ−ＶＩ半導体装置である。
本発明の１つの実施形態では、ＬＥＤ又は再発光半導体構造体などの装置の構成要素の各種層の組成は、下記考察の見地から選択される。各層は、典型的に基材に適合したその層又は格子に与えられた厚さで基材に対して疑似格子整合となる。もう１つの方法として、各層は、直に隣接した層に適合する擬似格子整合又は格子であってもよい。ポテンシャル井戸層材料及び厚さは、典型的に量子井戸から放射される光の波長に相当する所望の遷移エネルギーをもたらすように選択される。例えば、図２の４６０ｎｍ、５４０ｎｍ及び６３０ｎｍで標識付けされた点は、ＩｎＰ基材（５．８６８７オングストローム又は０．５８６８７ｎｍ）のものに近接した格子定数並びに４６０ｎｍ（青色）、５４０ｎｍ（緑色）及び６３０ｎｍ（赤色）の波長に相当するバンドギャップエネルギーを有するＣｄ（Ｍｇ）ＺｎＳｅ合金を表わす。ポテンシャル井戸層が十分に薄く、量子化が井戸のバルクバンドギャップエネルギーを超えて遷移エネルギーを上昇させる場合、ポテンシャル井戸は、量子井戸と見なしてもよい。各量子井戸層の厚さは、量子井戸の量子化エネルギー量を決定し、それがバルクバンドギャップエネルギーに加えられ、量子井戸の遷移エネルギーを決定する。従って、各量子井戸に関連する波長は、量子井戸層の厚さの調節により調整することができる。典型的に、量子井戸層の厚さは、１ｎｍ〜ｎｍ１００、より典型的には２ｎｍ〜３５ｎｍである。典型的に、量子化エネルギーは、バンドギャップエネルギーだけに基づいて予想されるものに対して２０〜５０ｎｍの波長減少ということになる。擬似格子整合層間の格子定数の不完全な適合から生じるひずみを含む発光層のひずみが、ポテンシャル井戸と量子井戸の遷移エネルギーを変えることもできる。
ひずみを与えられた又はひずみを与えられていないポテンシャル井戸又は量子井戸の遷移エネルギーを計算する技術は、例えば、ハーバート・クローマー（Herbert Kroemer）、工学、材料科学及び応用物理の量子力学（Quantum Mechanics for Engineering, Materials Science and Applied Physics）（プレンティスホール（Prentice Hall）、ニュージャージー州イングルウッドクリフス（Englewood Cliffs）、１９９４年）５４〜６３頁及びゾリー（Zory）、編著、量子井戸レーザ（Quantum Well Lasers）（アカデミックプレス（Academic Press）、カリフォルニア州サンディエゴ（San Diego）、１９９３年）７２〜７９頁で当該技術分野において既知であり、両方を参照として本明細書に組み込む。
赤外線、可視及び紫外線帯域のものを含む任意の好適な発光波長を選択することができる。本発明の１つの実施形態では、発光波長は、装置により放射される光の組み合わされた出力が白色又は白色に近い色、パステル色、マゼンタ、シアン及びその類を含む２つ、３つ又はそれ上の単色光源の組合せにより生成することができる任意の色の外観をもたらすように選択される。他の実施形態では、本発明による装置は、装置が作動している表示として不可視の赤外線又は紫外線波長及び可視波長の光を放射する。典型的に、ＬＥＤは、最も短い波長の光子を放射する、従って、ＬＥＤから放射された光子は十分なエネルギーを有し、再発光半導体構造体内のポテンシャル井戸を駆動する。１つの典型的な実施形態では、ＬＥＤは、青色発光ＧａＮ系ＬＥＤなどのＩＩＩ−Ｖ半導体装置であり、再発光半導体構造体は、ＩＩ−ＶＩ半導体装置である。
図１は、本発明の１つの実施形態による再発光半導体構造体の半導体の伝導及び価電子帯を示すバンドダイアグラムである。層の厚さは、縮尺で表わしていない。表Ｉには、この実施形態の層１〜９の組成とその組成のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）を示す。この構造体は、ＩｎＰ基材上で成長できる。
Figure 2009540617
層３は、約１０ｎｍの厚さを有する赤色発光量子井戸である単一ポテンシャル井戸を表わす。層７は、約１０ｎｍの厚さを有する緑色発光量子井戸である単一ポテンシャル井戸を表わす。層２、４、６及び８は、吸収層を表わし、それぞれ約１０００ｎｍの厚さを有する。層１、５及び９は、支持層を表わす。支持層は、典型的に量子井戸３及び７並びに短波長ＬＥＤ２０から放射される光に対して実質的に透明であるように選択される。代わりに、装置は、吸収層及び／又は支持層により分離された複数の赤色若しくは緑色発光ポテンシャル井戸又は量子井戸を含んでもよい。
理論に束縛されるものではないが、図１により示される本発明の実施形態は、以下の原理により作動すると考えられる、すなわち、ＬＥＤにより放射され再発光半導体構造体に反射される青色波長光子は、緑色波長光子として緑色発光量子井戸７から又は赤色波長光子として再発光量子井戸３から吸収及び再発光されてもよい。短波長光子の吸収は、電子−正孔対を生成し、それは、その後光子を放射した状態で量子井戸で再結合してもよい。装置から放射される青色、緑色及び赤色波長光の多染性の組合せは、色が白色又は近白色で現れてもよい。装置から放射される青色、緑色及び赤色波長光の強度は、種類毎の量子井戸数の操作、フィルタ又は反射層の使用、並びに吸収層の厚さ及び組成の操作を含む任意の好適な方法でバランスがとられてもよい。図３は、本発明による装置の１つの実施形態から放射する光のスペクトルを示す。
再び、図１により示された実施形態について説明すると、吸収層２、４、５及び８は、ＬＥＤから放射される光子のエネルギーと量子井戸３及び７の遷移エネルギーとの中間体である吸収層のバンドギャップエネルギーを選択することによりＬＥＤから放射される光子を吸収するように適応されてもよい。吸収層２、４、６及び８の光子の吸収により生成された電子−正孔対は、典型的に光子の付随的放射による再結合前に量子井戸３及び７により捕獲される。吸収層は、電子及び／又は正孔をポテンシャル井戸に向けて注ぎ込む又は誘導するように、それらの厚さ全体又は一部にわたる組成の勾配を有する。
本発明のいくつかの実施形態では、ＬＥＤ及び再発光半導体構造体は、単一半導体ユニットに設けられる。この半導体ユニットは、通常ｐｎ接合内に位置する第１ポテンシャル井戸とｐｎ接合内に位置しない第２ポテンシャル井戸を包含する。ポテンシャル井戸は、典型的に量子井戸である。ユニットは、２つの波長の光を放射することができ、第１は、第１ポテンシャル井戸の遷移エネルギーに相当し、第２は、第２ポテンシャル井戸の遷移エネルギーに相当する。典型的な操作では、第１ポテンシャル井戸は、ｐｎ接合を通過する電流に応答して光子を放射し、第２ポテンシャル井戸は、第１ポテンシャル井戸から放射された光子の一部の吸収に応答して光子を放射する。半導体ユニットは、第２ポテンシャル井戸を取り巻く又は近くに又は直に隣接する１つ以上の吸収層をさらに含んでもよい。吸収層は、典型的にバンドギャップエネルギーを有し、それは、第１ポテンシャル井戸の遷移エネルギー以下であり、第２ポテンシャル井戸のそれを超える。典型的な操作では、吸収層は、第１ポテンシャル井戸から放射される光子の吸収を手伝う。半導体ユニットは、ｐｎ接合内に位置し又はｐｎ接合内に位置しない追加のポテンシャル井戸と追加の吸収層を含んでもよい。
図４は、本発明の１つの実施形態によるそのような半導体ユニットでの半導体の伝導及び価電子帯を示すバンドダイアグラムである。層の厚さは、縮尺で表わしていない。表ＩＩは、この実施形態の層１〜１４の組成とその組成のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）を示す。
Figure 2009540617
層１０、１１、１２、１３及び１４は、中間無ドープ（「固有の」ドーピング）層１１、１２及び１３は、ｎ−ドープ層１０とｐ−ドープ層１４との間に挟まれるため、ｐｎ接合又はより具体的にはピン接合を示す。層１２は、約１０ｎｍの厚さを有する量子井戸であるｐｎ接合内の単一ポテンシャル井戸を示す。代わりに、装置は、ｐｎ接合内に複数のポテンシャル又は量子井戸を含んでもよい。層４及び８は、ｐｎ接合内にない第２及び第３ポテンシャル井戸を表わし、それぞれが、約１０ｎｍの厚さを有する量子井戸である。もう１つの方法として、装置は、ｐｎ接合内にない追加のポテンシャル又は量子井戸を含んでもよい。さらに別の方法では、装置はｐｎ接合内にない単一ポテンシャル又は量子井戸を含んでもよい。層３、５、７及び９は、吸収層を表わし、それぞれが約１０００ｎｍの厚さを有する。電気接点（不図示）は、電流をｐｎ接合に供給する経路を提供する。電気接点は、電気を通し、典型的に導電性金属から構成される。正電気接点は、中間構造体を介して直接又は間接的に層１４に電気的に接続される。負電気接点は、中間構造体を介して直接又は間接的に層１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の１つ以上に電気的に接続される。
理論に束縛されるものではないが、本発明のこの実施形態は、下記の原理により作動すると考えられる：電流が層１４から層１０に伝わるときに、青色波長光子がｐｎ接合の量子井戸（１２）から放射される。層１４の方向に進行する光子は、装置から出てもよい。反対方向に進行する光子は、第２量子井戸（８）から緑色波長光子として若しくは第３量子井戸（４）から赤色波長光子として吸収及び再発光されてもよい。青色波長光子の吸収は、電子−正孔対を生成し、その後光子放射状態で第２又は第３量子井戸で再結合してもよい。層１４の方向に進行した緑色又は赤色波長光子は、装置を去ってもよい。装置から放射された青色、緑色及び赤色波長光の多染性結合は、カラーが白色又は白色に近い色で現れてもよい。装置から放射される青色、緑色及び赤色波長光の強度は、種類毎の量子井戸数の操作及びフィルタ又は反射層の使用を含む任意の好適な方法でバランスがとられてもよい。図３は、本発明による装置の１つの実施形態から放射する光のスペクトルを示す。
再び、図４により示される実施形態について説明すると、吸収層３、５、７及び９は、第１量子井戸（１２）から放射される光子を吸収するのに特に好適であることができ、それらは、第１量子井戸（１２）の遷移エネルギーと第２及び第３量子井戸（８及び４）のそれらとの中間体であるバンドギャップエネルギーを有するためである。吸収層３、５、７及び９で光子の吸収により生成される電子−正孔対は、光子の付随的放射による再結合前に典型的に第２又は第３量子井戸８及び４により捕獲される。吸収層は、所望によりこの実施形態ではｎドーピングとなる典型的な周囲層と同じようにドープされてもよい。吸収層は、電子及び／又は正孔をポテンシャル井戸に向けて注ぎ込む又は誘導するように、所望によりそれらの厚さ全体又は一部にわたる組成の勾配を有してもよい。
ＬＥＤが可視波長ＬＥＤの場合、再発光半導体構造体の層は、ＬＥＤから放射される光に対して部分的に透明であってもよい。代わりに、ＬＥＤがＵＶ波長ＬＥＤである場合などでは、装置から放射された光の大部分又は実質的に若しくは完全に全てが再発光半導体構造体から再発光されるように、再発光半導体構造体の層の１つ以上が、ＬＥＤから放射された光の大部分又は実質的に若しくは完全に全てを遮断してもよい。ＬＥＤがＵＶ波長ＬＥＤの場合、再発光半導体構造体１０は、赤色、緑色及び青色発光量子井戸を包含してもよい。
本発明による装置は、導電、半導電又は非導電材料の追加の層を含んでもよい。電気的接続層が加えられ、ＬＥＤに電流を供給する経路を備えてもよい。光フィルタ層が加えられ、適応型ＬＥＤにより放射される光の光波長のバランスを変更又は補正してもよい。
１つの実施形態では、本発明による装置は、青色、緑色、黄色及び赤色帯域の４つの主な波長の光を放射することにより白色又は近白色光を生成する。１つの実施形態では、本発明による装置は、青色及び黄色帯域の２つの主な波長の光を放射することにより白色又は近白色光を生成する。
本発明による装置は、レジスタ、ダイオード、ゼナーダイオード、コンデンサ、トランジスタ、バイポラートランジスタ、ＦＥＴトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、絶縁ゲートバイポラートランジスタ、フォトトランジスタ、光検出器、ＳＣＲ’ｓ、サイリスタ、トライアック、電圧調整器及びその他の回路要素などの能動的又は受動的構成要素を含む追加の半導体要素を含んでもよい。本発明による装置は、集積回路を含んでもよい。本発明による装置は、表示パネル又は照明パネルを含んでもよい。
本発明による装置を構成するＬＥＤ及び再発光半導体構造体は、任意の好適な方法で製造でき、それには、分子線エピタクシー（ＭＢＥ）、化学気相成長法、液相エピタクシー及び蒸気相エピタクシーが挙げられる。本発明による装置の要素としては、基材を挙げることができる。任意の好適な基材が、本発明の実施に使用できる。典型的な基材材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、サファイア、ＳｉＣ及びＺｎＳｅが挙げられる。基材は、ｎ−ドープ、ｐ−ドープ又は半絶縁であってもよく、それは、任意の好適な方法又は任意の好適なドーパントの包含により達成できる。もう１つの方法として、本発明による装置の要素は、基材がなくてもよい。１つの実施形態では、本発明による装置の要素は、基材上に形成され、その後基材から分離されてもよい。本発明による装置の要素は、接着剤若しくは溶接材料、圧力、熱又はそれらの組合せの使用を含む任意の好適な方法により共に接合されてもよい。典型的に、もたらされる固着は、透明である。固着方法としては、界面又は縁部固着を挙げることができる。所望により、屈折率適合層又は格子間空間が含まれてもよい。
任意の好適な反射体が、本発明の装置に使用できる。多層反射体が通常使用され、それは、非平面の可撓性多層反射体であってもよい。多層反射体としては、ポリマー多層光学フィルム、すなわち少なくとも第１及び第２ポリマー材料の数十、数百又は数千の交互層を有するフィルムが挙げられ、その厚さ及び屈折率は、ＵＶ波長に限定された反射帯域又は可視波長に限定された反射帯域などのスペクトルの所望の部分で所望の反射率を達成するように選択される。例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（ジョンザ（Jonza）ら）を参照のこと。これらのフィルムによりもたらされる反射帯域は、また無機等方性材料の積み重ね体に関連する青色シフトと類似の入射角を有する青色シフトも受けるが、ポリマー多層光学フィルムは、隣接した層の対がフィルムと垂直のｚ軸線に対応する適合した若しくはほぼ適合した、又はことさらに不適合な屈折率を有するように処理することができる、そのため、隣接した層の各境界面のｐ−偏光に対する反射率は、入射角と共に減少し、実質的に入射角から独立し、法線から隔たる入射角と共に増加する。従って、そのようなポリマー多層光学フィルムは、非常に傾斜した入射角でさえｐ−偏光に対して高反射率水準を維持し、従来の無機等方性積み重ね反射体に比べて反射被膜により透過されるｐ−偏光の量を減少させることができる。これらの特性を達成するため、ポリマー材料及び処理条件は、隣接した光学層の対毎にｚ軸線（フィルムの厚さに平行）に沿った屈折率の差が、ｘ又はｙ（面内）軸線に沿った屈折率差の何分の１である、分数が０．５、０．２５又はさらに０．１であるように選択される。あるいは、ｚ軸線に沿った屈折率差が、面内屈折率差に対して符号が逆であってもよい。
ポリマー多層光学フィルムの使用は、それらが上記で示した屈折率関係を有していようがいまいがそのようなフィルムの可撓性と成形性のため様々な新規実施形態及び構成方法を可能にする。例えば、ポリマー多層光学フィルムは、エンボス加工、熱成形又は他の既知の手段により恒久的に変形され、放物面の一部、球体又は楕円体のような三次元形状を有することができる。一般的に米国特許出願２００２／０１５４４０６（メリル（Merrill）ら）を参照のこと。追加のポリマー多層フィルム実施形態については米国特許第５，５４０，９７８号（シュレンク（Schrenk））も参照のこと。一般に剛性で脆性の基材に層毎に気相成長する従来の無機等方性積み重ね体と違って、ポリマー多層光学フィルムは、高容量ロール形態に作製でき、他のフィルムに積層でき、コーティングでき、ダイカットでき、ないしは別の方法で以下にさらに説明するように光学システムに容易に組み込める小さい片に細分することができる。ポリマー多層光学フィルムを細分する好適な方法が、係争中の米国特許出願通し番号１０／２６８１１８（２００２年１０月１０日申請）に開示されている。
広範囲のポリマー材料が、ＬＥＤ含有装置の多層光学フィルムに使用されて好適である。しかし、特に装置がＵＶ ＬＥＤ励起源と連動する白色光再発光半導体構造体を含む場合、ポリマー多層光学フィルムは、紫外線に暴露されたときに劣化反応に耐える材料からなる交互ポリマー層を含むことが好ましい。この件に関して、特に好ましいポリマーの組は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／コポリメチルメタクリレート（ｃｏ−ＰＭＭＡ）である。またポリマー反射体のＵＶ安定性を、ヒンダードアミン系光安定剤（ＨＡＬＳ）などの非ＵＶ吸収光安定剤の混和により増加させることができる。場合によっては、ポリマー多層光学フィルムは、透明な金属又は金属酸化物層も含むことができる。例えば、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ９７／０１７７８（オウダーカーク（Ouderkirk）ら）を参照のこと。頑強なポリマー材料の組合せさえも容認できないほど劣化させることになる特に高強度紫外線を使用する用途では、無機材料を使用し、多層積み重ね体を形成することが利益になる場合がある。無機材料層は、等方性であることができ、又はＰＣＴ国際公開特許ＷＯ０１／７５４９０（ウェバー（Weber））に記載されたように形状複屈折を示すように作製できる、それにより上に記述したような強化ｐ−偏光反射率をもたらす有益な屈折率関係を有する。しかし、ほとんどの場合、多層光学フィルムが、実質的に完全に無機材料のないポリマーであることが最も便利でコスト効果がある。
図５及び６は、再発光半導体構造体２２が長域通過（ＬＰ）反射体２４と短域通過（ＳＰ）反射体２６（両方が示される）の一方又は両方と組み合わされ、一体化反射体−再エミッタ構造体１６を形成することができる１つの実施形態を図示する。散乱プロセスに基づくＬＰミラー又はフィルタは、入射角の関数として比較的一定の性能を達成することができる。無機誘電材料積み重ね体から構成されるＬＰ及びＳＰは、入射角の狭い範囲にわたり良好なスペクトル選択性を有することができる。装置１０は、マウント１４にＬＥＤ１２をさらに含み、凸面２０を有するカプセル１８を含んでもよい。
ＬＥＤ及び再発光半導体構造体が単一の半導体ユニットを含む場合、長域通過（ＬＰ）反射体２４のみがおそらく必要とされることがある。
図７〜９は、凹形状多層光学フィルムＬＰ反射体４６及び５６を利用した装置４０、５０及び６０の別の構造体を図示する。再発光半導体構造体４２、５２から隔ててＬＰ反射体４６、５６を配置し、それを湾曲させ、凹状表面を再発光半導体構造体４２、５２並びにＬＥＤ１２に提示することで、ＬＰ反射体４６及び５６に衝突する励起光の入射角の範囲を小さくする助けをし、それによりその青色シフト効果に起因するＬＰ反射体４６、５６を通るＬＥＤ光の漏れを減少させる。多層光学フィルムは、エンボス加工又は他の好適な方法で透明媒質１８に浸漬する前に好適な形状の凹状表面に恒久的に変形させるのが好ましい。ＬＰ又はＳＰのいずれにしろ多層光学フィルムは、それらのそれぞれの反射帯域内で鏡面反射体である。多層光学フィルムからの拡散反射は、通常無視してよい。
図７では、装置４０は、ポリマー多層光学フィルムからなる任意のＳＰ反射体４４に配置される比較的小さい面積の再発光半導体構造体層４２を含む。ＬＰ反射体４６は、凹形状を取得するためエンボス加工し、再発光半導体構造体−反射体組立体の他の構成要素（４２、４４）の隣に位置決めした。ＬＥＤ１２及び放熱板１４は、ＬＥＤにより放射された励起光を再発光半導体構造体層４２の中心部分に向け誘導するように配置する。好ましくは、励起光は、再発光半導体構造体層４２の中心又は近くにその最高フルエンスを有する。再発光半導体構造体層４２のその初期通過時に吸収されなかった励起光は、ＬＰ反射体４６によって再発光半導体構造体層に後方反射される前にＬＰ反射体４６と再発光半導体構造体層４２との間の領域４８を通過する。領域４８は、透明なポッティング材料１８、あるいは別の高分子材料、空気（若しくは他のガス）又はガラスから構成されることができる。ＬＰ反射体４６は、再発光半導体構造体に後方反射される励起光量を最大にするように成形されるのが好ましい。
図８は、再発光半導体構造体層５２、ＳＰ反射体５４及びＬＰ反射体５６の寸法が大きくなったこと以外は装置４０とほぼ同じ装置５０を示す。ＬＥＤ１２から再発光半導体構造体層までが一定の距離、及び放熱板１４が同じ形状の場合、より大きいＬＰ反射体５６は、再発光半導体構造体層の中心でより高濃度の光を発生させる。再発光半導体成体層の中心発光領域が小さくなるほど、ＬＰ反射体の表面に対する再発光の入射角範囲は小さくなり、全体的な装置効率を改善する。前記と同じように、領域５８は、透明なポッティング材料１８、別の高分子材料、空気（若しくは他のガス）又はガラスから構成されることができる。
図９に示す装置６０は、ＬＰ反射体６６がここでは光源の外側表面を形成する以外は装置５０とほぼ同等である。領域６８は、ポッティング材料１８又は他の透明な媒質で満たすことができる。
図７〜９の再発光半導体構造体層は、連続的又はパターン化され、再発光半導体構造体をそれが最も効果的である箇所に限定することができる。さらに、図５及び図７〜９の実施形態並びに再発光半導体構造体−反射体組立体がＬＥＤ上に配置及びＬＥＤから離れて配置される他の実施形態では、装置は２等分で製造でき、一方は、放熱板を有するＬＥＤを包含し、他方は、再発光半導体構造体層と多層反射体（単数又は複数）を包含する。２等分は、別々に作製され、その後、接合ないしは別の方法で一緒に固定することができる。この構成技術が、製造を簡素化し、全体的な収率を増加させるのを助けることができる。
図１０は、本明細書の他の実施形態に有益に適用することができるという概念、すなわちＬＥＤと再発光半導体構造体層との間にエアギャップを設け及び／又はエアギャップを再発光半導体構造体−反射体組立体の１つ以上の要素の近くに設けることを示す。説明を簡単にするため、装置のいくつかの要素だけが図に示されている。エアギャップ７０は、多層光学フィルムＳＰ反射体７４に隣接してＬＥＤ１２と再発光半導体構造体層７２との間に示す。エアギャップは、包含される比較的小さい角度のため再発光半導体構造体層に到達するＬＥＤからの励起光に不利益な影響をほとんど及ぼさない。だが、エアギャップは、ＳＰ反射体７４、再発光半導体構造体層７２及びＬＰ反射体内に進行する光などの高入射角で進行する光の全内部反射（ＴＩＲ）を可能にする。図１０の実施形態では、ＳＰ反射体７４の効率は、反射体７４の下部表面でＴＩＲを可能にすることにより強化される。別の方法としては、ＳＰ反射体７４が取り除かれてもよく、エアギャップが直接再発光半導体構造体層７２の下に形成されてもよい。エアギャップが、再発光半導体構造体層７２の上部側、又はその上部又は下部表面でＬＰ反射体に隣接して形成されてもよい。エアギャップを設ける１つの方法は、既知のミクロ構造フィルムの使用を含む。そのようなフィルムは、ミクロ構造表面とは対照的に実質的に平らな表面を有する。微細構造表面は一組の直線ｖ形状溝又は角柱、極小角錐のアレイを規定する複数の交差する組のｖ形状溝、一組又は複数組の狭い突起部等により特徴付けることができる。そのようなフィルムのミクロ構造表面を別の平らな表面に対して定置すると、エアギャップがミクロ構造表面の一番上の部分の間に形成される。
再発光半導体構造体が、一方の波長（励起波長）の光を他方の波長（放射された波長）の光に変換するとき、熱が生成されることがある。再発光半導体構造体の近くのエアギャップの存在は、再発光半導体構造体から周囲の材料への熱伝送を有意に減少させることができる。熱移動の減少は、再発光半導体構造体の近くに熱を側面から除去できるガラス又は透明なセラミックの層を設けることによるなどの他の方法で補償することができる。
本開示による装置の効率を改善するさらに他の方法は、ＬＥＤからの励起光の少なくともいくらかが励起光の全てを再発光半導体構造体層の底部表面に誘導するより、むしろＬＰ反射体により再発光半導体構造体層の上部（可視）表面に直接反射されるように、ＬＥＤ、再発光半導体構造体層、及びＬＰ反射体を構成することである。図１１は、そのような装置８０を示す。放熱板１４’は、ＬＥＤ１２及び再発光半導体構造体層８２をおおむね同一平面上に実装することができるように上記実施形態から改善されている。ＳＰ反射体８４は、再発光半導体構造体層の下に示されているが、多くの場合必要ないであろう。このことは、凹状楕円体又は類似の形状の形態にエンボス加工されているＬＰ反射体８６が、ＵＶ励起光を直接ＬＥＤからその表面が装置８０の前側に面する再発光半導体構造体層８２の上部表面に誘導するためである。ＬＥＤ及び再発光半導体構造体層は、楕円体の中心に配置されるのが好ましい。再発光半導体構造体層により放射された可視光線は、ＬＰ反射体８６により透過され、装置体の丸い前側末端部により収集され、所望のパターン又は可視（好ましくは白色）光を形成する。
励起光を再発光半導体構造体層の前側表面に直接誘導することは多くの利益がある。励起光が最も強い再発光半導体構造体層の最も明るい部分はここでは、再発光半導体構造体層の厚さで暗くされるよりもむしろ装置の前側で暴露される。再発光半導体構造体層は、実質的により厚くすることができる、その結果、それは、上で説明した厚さ／輝度トレードオフの懸念無しに、ＵＶ励起光の全てを実質的に吸収する。再発光半導体構造体は、銀又は強化アルミニウムを含む広帯域金属ミラーに実装することができる。
図１２は、ＬＥＤ光が再発光半導体構造体層の前側表面に衝突するが、ＬＥＤ光のいくらかが後側表面にも衝突する他の実施形態を略図で示す。この実施形態では、ＬＥＤ１２により放射されたいくらかの光が、再発光半導体構造体層９２の後側表面に衝突するが、いくらかのＬＥＤ光も凹形状ＬＰ反射体９６で反射し、再発光半導体構造体を伝播することなく再発光半導体構造体層９２の前側表面に当たる。再発光半導体構造体層９２により放射された可視光線は、次にビューア又は照明される対象に向かってＬＰ反射体９６を通過する。ＬＥＤ、再発光半導体構造体層、及びＬＰ反射体は、全て前記実施形態に示したように透明なポッティング媒質に浸漬又は固着することができる。
図１３は、非画像形成コンセントレータの組合せが配置され多層光学フィルムの動作を強化する他の実施形態を略図で示す。具体的には、コンセントレータ要素１００ａ、１００ｂ及び１００ｃは、ＬＥＤ１２、ＳＰ反射体１０４、再発光半導体構造体層１０２、及びＬＰ反射体１０６の間に示されるように設けられる。コンセントレータ要素は、多層反射体に衝突する光の角拡散を減少させ、それにより図７〜９に関連して上で検討した反射帯域の青色シフトを減少させる効果を有する。コンセントレータ要素は、平らな側壁を有する簡単な円錘形の断面の形態であってもよく、又は側壁は、光の進行の方向に依存する集束又は集光作用を強化することで周知のようなより複雑な湾曲した形状になることができる。いずれにせよ、コンセントレータ要素の側壁は反射性であり、２つの末端部（一方が小さく、一方が大きい）は反射性ではない。図１３では、ＬＥＤ１２は、コンセントレータ１００ａの小さい末端部に配置される。コンセントレータ要素１００ａはＬＥＤにより放射される光の広い角範囲を収集し、その範囲はそのような光がＳＰ反射体１０４が実装されるコンセントレータ要素１００ａの大きい末端部に進行したときに減少する。ＳＰ反射体は、ＵＶ励起光をコンセントレータ要素１００ｂに透過し、そのような光を再発光半導体構造体層１０２に（光の角拡散を増加させながら）集中する。再発光半導体構造体層１０２により下向きに放射される広角範囲可視光線は、コンセントレータ要素１００ｂによりＳＰ反射体１０４でより狭い角範囲に変換され、再発光半導体構造体層１０２に向かって上に後方反射される。その一方で、再発光半導体構造体層１０２を介して漏れる励起光、及び再発光半導体構造体層１０２により上方に放射される可視光線は、当初広角拡散を有するが、コンセントレータ要素１００ｃによりより小さい角拡散に変換され、その結果、ＬＰ反射体１０６は再発光半導体構造体により放射される可視光線をより良く透過し、励起光を再発光半導体構造体層に向かって逆に反射する。
できるだけ多くのＬＥＤ励起光を捕獲するため、コンセントレータ要素１００ａの小さい末端部は、図１４に示すように、ＬＥＤの側部により放射される少なくともいくらかの光を捕獲するように空洞を有することができる。
更なる検討
本明細書に記載した干渉反射体は、有機、無機、又は有機と無機材料の組合せから形成される反射体を含む。干渉反射体は多層干渉反射体であってもよい。干渉反射体は可撓性干渉反射体であってもよい。可撓性干渉反射体はポリマー、非ポリマー材料、又はポリマー及び非ポリマー材料で形成することができる。ポリマー及び非ポリマー材料を含む代表的なフィルムが、米国特許第６，０１０，７５１号、米国特許第６，１７２，８１０号及び欧州特許７３３，９１９Ａ２に開示されており、全てを参照として本明細書に組み込む。
本明細書に記載した干渉反射体は可撓性、塑性又は変形可能な材料から形成でき、それ自体が可撓性、塑性又は変形可能であることができる。これらの干渉反射体は、従来のＬＥＤｓで使用可能な半径、すなわち０．５〜５ｍｍに曲げる又は湾曲させることができる。これらの可撓性反射体は、曲げる又は湾曲させることができ、依然としてその曲げる前の光学特性を維持する。
コレステリック反射偏光子及び特定のブロックコポリマーなどの、既知の自己組織化周期的構造体は、この出願の目的上多層干渉反射体であると考えられる。左及び右回りカイラルピッチ要素の組合せを用いてコレステリックミラーを作製することができる。
例示の実施形態では、青色光の全ての波長を部分的に透過する長域通過フィルタは、再発光半導体構造体を第１通過後ＬＥＤからのいくらかの青色光を再発光半導体構造体層に誘導するために薄黄色再発光半導体構造体層と組合せて使用することができる。
紫外線の反射をもたらすことに加え、多層光学フィルムの機能は、紫外線の透過をブロックし、人間の目の損傷の防止に加え、ＬＥＤ包装の内部又は外部のそれに続く要素の劣化を防止することができる。いくつかの実施形態では、ＵＶ吸収体をＬＥＤから最も離れたＵＶ反射体の側部に組み込むことが有益な場合がある。このＵＶ吸収体は多層光学フィルム内、フィルム上、又はフィルムに隣接し得る。
干渉フィルタを製造する種々の方法が当該技術分野において既知であるが、全てのポリマー構造体がいくつかの製造及びコスト利益を提供することができる。高光学透過及び大きい屈折率差を有する高温ポリマーを干渉フィルタに利用する場合、薄く非常に可撓性の両方である環境的に安定なフィルタが製造され、短域通過（ＳＰ）及び長域通過（ＬＰ）フィルタの光学的なニーズに適合できる。特に、米国特許第６，５３１，２３０号（ウェバー（Weber）ら）に教示されているような共押出多層干渉フィルタは、正確な波長選択、並びに広範囲でコスト効果の高い製造をもたらすことができる。高屈折率差を有するポリマー組の使用は、自立型、すなわち基材を有しないが、なお容易に加工される、非常に薄く、高度に反射性のミラーの構成を可能にする。そのような干渉構造体は、熱成形されるか又は１ｍｍと同じ程度の曲率半径に曲げられるかのいずれにおいても、ひびが入ったり、砕けたり、或いは劣化したりすることはない。
全てのポリマーフィルタは、例えば半球形ドーム（以下に記載するような）などの各種３Ｄ形状に熱変形できる。しかし所望の角性能を生じるためにドームの表面全体にわたって正しい量に薄肉化を制御するように注意を払わなければならない。簡単な二次元曲率を有するフィルタは、化合物形状フィルタを製作するのが３Ｄよりも容易である。特に、全ての薄い可撓性のフィルタは、例えば円筒の一部などの２Ｄ形状に曲げることができ、この場合、全てのポリマーフィルタを必要としない。薄いポリマー基材上の多層無機フィルタは、このように成形することができ、厚さが２００ミクロン未満であるガラス基材上に無機多層を成形することができる。低応力の恒久的形状を得るために後者をガラス転移点付近の温度に加熱しなければならない場合もある。
長域及び短域通過フィルタの最適な帯域端は、フィルタが作動するよう設計されるシステムのＬＥＤと再発光半導体構造体との両方の発光スペクトルに依存することになる。例示の実施形態では、短域通過フィルタについては、ＬＥＤ発光の実質的に全てがフィルタを通過し、再発光半導体構造体を励起し、再発光半導体構造体の発光の実質的に全てがフィルタにより反射され、その結果、それらは、それらが吸収され得るＬＥＤ又はそのベース構造体に入らない。このため、帯域端を画定する短域通過は、ＬＥＤの平均発光波長と再発光半導体構造体の平均発光波長との間の区域に定置される。例示の実施形態では、フィルタは、ＬＥＤと再発光半導体構造体との間に定置される。しかし、フィルタが平面である場合、典型的なＬＥＤからの発光は、様々な角度でフィルタに当たることになり、いくつかの入射角ではフィルタによって反射され、再発光半導体構造体に到達しない。ほぼ一定の入射角を維持するためフィルタが湾曲されていない限り、全体的なシステム性能を最適化するため、設計帯域端は再発光半導体構造体とＬＥＤ発光曲線の中心点よりもより大きい波長に定置するのが望ましい場合もある。特に、再発光半導体構造体の非常に少ない発光は、包含される立体角が非常に小さいためゼロ度入射角に近いフィルタに誘導される。
他の例示の実施形態では、長域通過反射フィルタは、システム効率を改善するためＬＥＤ励起光を再発光半導体構造体に戻して再利用するようにＬＥＤから再発光半導体構造体層に対向して定置される。例示の実施形態では、ＬＥＤ発光が可視スペクトル内にあり、再発光半導体構造体カラー出力のバランスをとるため多量に必要な場合、長域通過反射フィルタは省略されてもよい。しかし、例えば青色光のように部分的に短波光を透過する長域通過フィルタは、法線入射よりより大きい角度で青色光をより多く通過することになるスペクトルの角度シフトによる青色−ＬＥＤ／黄色再発光半導体構造体システムの角性能を最適化するために使用することができる。
更なる例示の実施形態では、ＬＥＤ発光された光のほぼ一定の入射角をフィルタに対して維持するためＬＰフィルタが湾曲される。この実施形態では、再発光半導体構造体とＬＥＤの両方がＬＰフィルタの１つの側部に面する。高入射角では、ＬＰフィルタは、短波光を反射しないであろう。このため、再発光半導体構造体のできるだけわずかな発光をブロックしながら、ＬＰフィルタの長波帯域端はできるだけ長い波長に定置できる。またバンド端設定を変更することにより全体のシステム効率を最適化することができる。
用語「隣接した」は、本明細書において、互いに近接している２つの物品の相対的位置を示すことを定義する。隣接した項目は、接触することができ、又は隣接した項目間に配置される１つ以上の材料により互いから離れて隔置されることもできる。
ＬＥＤ励起光は、ＬＥＤ源が発光することのできる任意の光であることができる。ＬＥＤ励起光は、ＵＶ又は青色光であってもよい。青色光は紫色及び藍色光も含む。ＬＥＤｓとしては、自然発光装置、並びに半導体レーザ、及び垂直空洞表面発光半導体レーザを含む刺激又は超放射発光を使用した装置が挙げられる。
本明細書に記載した再発光半導体構造体の層は、連続的又は不連続的な層であってもよい。再発光半導体構造体材料の層は、均一又は不均一パターンであってもよい。再発光半導体構造体材料の層は、小さい領域を有する複数の区域であってもよい。例示の実施形態では、複数の区域は、それぞれ再発光半導体構造体から形成されてもよく、例えば赤色を発光する区域、青色を発光する区域、及び緑色を発光する区域などの１つ以上の異なる波長で可視光線を放射する。複数個の波長で可視光線を発光する区域は、所望の任意の均一な又は不均一な方法で配置及び構成することができる。例えば、再発光半導体構造体材料の層は、表面又は領域に沿った不均一密度勾配を有する複数個の区域であってもよい。前記区域は、任意の規則的又は不規則形状を有することができる。
構造化再発光半導体構造体層は、いくつかの方法で構成されることができ、以下に記載するような性能の利益をもたらす。複数の種類の再発光半導体構造体が、より広い又はより完全なスペクトル出力をもたらすために使用される場合、短波長再発光半導体構造体からの光は、他の再発光半導体構造体により再吸収されることができる。それぞれの種類の再発光半導体構造体の分離線又は分離区域を含むパターンは、再吸収の量を減少させる。このことは、非吸収ポンプ光が再発光半導体構造体パターンに反射されて戻る空洞型構造体に特に効果的である。
実施形態が本明細書に開示され、そこでは、再発光半導体構造体／反射体組立体を含む第１光学構成要素は、ＬＥＤベースに後で取り付けることができ、放熱板は、所望により再発光半導体構造体層と干渉フィルタが取り付けられてもよい透明放熱板を包含することができる。透明放熱板は、再発光半導体構造体層／干渉フィルタとＬＥＤベースとの間に配置されるサファイア層であってもよい。ほとんどのガラスは、ポリマーよりも高い熱伝導率を有し、この機能においても有用であることがある。多くの他の結晶性材料の熱伝導率は、ほとんどのガラスよりも高く、ここでも使用することができる。サファイア層は、縁部で金属放熱板により接触されてもよい。
ＳＰ又はＬＰフィルタの寿命は、同じシステムのＬＥＤの寿命以上であることが好ましい。ポリマー干渉フィルタの劣化は過熱による場合があり、それは材料クリープをもたらし、それは層の厚さ値、及びそれゆえにフィルタが反射する波長を変化させる場合がある。最悪の場合、過熱はポリマー材料を融解させ、材料の急速な流れを生じ、波長選択を変え、フィルタの不均一性をを引き起こす。
ポリマー材料の劣化は、ポリマー材料によるが青色、紫色又は紫外線放射などの短波長（化学線）放射によっても引き起こされる。劣化率は化学光束及びポリマーの温度の両方に依存する。温度と光束の両方が一般にＬＥＤからの距離が増加するのに伴い減少することになる。従って、高輝度ＬＥＤ、特にＵＶＬＥＤｓの場合、ポリマーフィルタは、設計が許す限りＬＥＤから遠くに定置することが有利である。上に記載したように透明放熱板へのポリマーフィルタの装着は、フィルタの寿命も改善することができる。ドーム形のフィルタの場合、化学線放射の光束は、ＬＥＤからの距離の二乗で減少する。例えば、１ｃｍの半径を有し、曲率中心に一方向１ワットＬＥＤを定置した半球形ＭＯＦ反射体は、１／（２π）ワット／ｃｍ２（ドームの表面積＝２πｃｍ２）の平均強度を受けることになる。０．５ｃｍ半径では、ドームの平均強度は、その値の４倍又は２／（２π）ワット／ｃｍ２となる。ＬＥＤ、再発光半導体構造体、及び多層光学フィルムのシステムは、考慮されている光束及び温度制御で設計することができる。
反射偏光子は、多層反射体に隣接して及び／又は再発光半導体構造体材料に隣接して配置することができる。反射偏光子は、好ましい偏光の光を放射させ、同時に他の偏光を反射する。当該技術分野において既知の再発光半導体構造体層、及び他のフィルム構成要素は、反射偏光子及び再発光半導体構造体層の反射、又は多層反射体と組み合わされた再発光半導体構造体層のいずれかによって反射された偏光を非偏光することができ、光は再利用され固体光装置（ＬＥＤ）の偏光輝度を増加させることができる。好適な反射偏光子としては、例えばコレステリック反射偏光子、１／４波位相差板を有するコレステリック反射偏光子、３Ｍ社（3M Company）から入手可能なＤＢＥＦ反射偏光子又は３Ｍ社（3M Company）から入手可能なＤＲＰＦ反射偏光子も挙げられる。反射偏光子は、再発光半導体構造体により放射される波長及び角度の実質的な範囲にわたり光を偏光するのが好ましく、ＬＥＤが青色光を放射する場合、ＬＥＤ発光波長範囲も反射してよい。
好適な多層反射体フィルムは、複屈折多層光学フィルムであり、２つの隣接した層の厚さ方向の屈折率は、実質的に適合され、非常に大きい又は実在しないブルースター角（ｐ−偏光の反射率がゼロとなる角度）を有する。これは、ｐ−偏光の反射率が入射角とともにゆっくり減少し、入射角から独立し又は法線から隔たる入射角とともに増加する多層ミラー及び偏光子の構成を可能にする。その結果、広い帯域幅にわたって高反射率を有する多層フィルム（ミラーの場合任意の入射方向と、偏光子の場合選択された方向の偏光の両平面）が達成できる。これらのポリマー多層反射体は、第１及び第２熱可塑性ポリマーの交互層を含む。交互層は、層に平行に伸張する互いに直交するｘ−及びｙ−軸線と、ｘ−及びｙ−軸線と直交するｚ−軸線を有する局所座標系を画定し、層の少なくともいくつかは複屈折である。第１と第２層との屈折率の差の絶対値は、第１、第２及び第３の互いに直交する軸線に沿って偏光した光に対して、それぞれΔｘ、Δｙ及びΔｚである。第３軸線は、フィルムの平面と直交し、Δｘは約０．０５を超え、Δｚは約０．０５未満である。これらのィルムが、例えば米国特許第５，８８２，７７４号に記載されており、参照として本明細書に組み込む。
図１５は、本開示、装置２１０の別の実施形態の概略断面図である。非平面の多層反射体２２４が、再発光半導体構造体２２２に隣接して示されているが、非平面の多層反射体２２４は、光が再発光半導体構造体２２２と多層反射体２２４との間を進行できるようにのみ位置決めされる必要がある。非平面の多層反射体２２４は、例えばＵＶ又は青色光などのＬＥＤ励起光を反射し、可視光線を透過する。この非平面の多層反射体２２４は、上に記述したように長域通過（ＬＰ）反射体と呼ばれてもよい。上記配列は、光学透明材料２２２内に配置されてもよい。
非平面の多層反射体２２４は、本明細書で検討したようにＬＥＤ１２からの光を受容するように位置決めすることができる。非平面の多層反射体２２４は、任意の使用可能な厚さであることができる。非平面の多層反射体２２４は、５〜２００マイクロメートルの厚さ又は１０〜１００マイクロメートルの厚さであることができる。非平面の多層反射体２２４は、所望により実質的に無機材料を含まなくてもよい。
非平面の多層反射体２２４は、本明細書で検討したようなＵＶ、青色又は紫色光に暴露されたとき劣化に耐える材料から形成することができる。本明細書で検討した多層反射体は、高強度照明下長時間安定であることができる。高強度照明は、一般に１〜１００ワット／ｃｍ２の光束量として定義することができる。干渉反射体の動作温度は、１００℃以下、又は６５℃以下であることができる。好適な例示の高分子材料としては、例えばアクリル材料、ＰＥＴ材料、ＰＭＭＡ材料、ポリスチレン材料、ポリカーボネート材料、３Ｍ（ミネソタ州セントポール（St. Paul））から入手可能なＴＨＶ材料、及びそれらの組合せから形成される耐ＵＶ材料を挙げることができる。これらの材料及びＰＥＮ材料は、青色励起光に使用できる。
非平面の多層反射体２２４は、不均一な厚さ又はその長さ、幅又は両方に沿った厚さ勾配を有することができる。非平面の多層反射体２２４は、非平面の多層反射体２２４の内側区域２２３に第１の厚さ、非平面の多層反射体２２４の外側区域２２５に第２の厚さを有することができる。反射体の表面全体にわたる厚さの差は、薄い領域が厚い領域に対して青色シフトしている状態でスペクトル反射率の相当する差又はシフトに対応付けられる。厚さ勾配をもたらすことができる種々の方法がある。例えば、厚さ勾配は、いくつかを挙げると熱成形、エンボス加工、レーザエンボス加工、又は押出成形により形成することができる。
図１５に示すように、内側区域２２３の厚さは、外側区域２２５の厚さを超えていてもよい。内側区域２２３の厚さを増加させることで「ハロ効果」として既知の望ましくない効果を減少させることができる。「ハロ効果」は、産業界で周知の問題であり、青色励起光と黄色変換光のバランスがＬＥＤの視野角の関数として変化する。ここでは、軸線の青色透過を減少させるように内側区域２２３の厚さは、外側区域２２５の厚さを超えてもよい。
図１６に示すように、外側区域３２５の厚さは、内側区域３２３の厚さを超えることができる。上記配列は、光学透明材料３２０内に配置されてもよい。
非平面の多層反射体は、本明細書に記載したようにＬＥＤを有する任意の使用可能な配置に位置決めすることができる。例示の実施形態では、非平面の多層反射体は、再発光半導体構造体とＬＥＤとの間に位置決めされる（例えば、図１７を参照）。他の例示の実施形態では、再発光半導体構造体は、非平面の多層反射体とＬＥＤとの間に位置決めされる（例えば、図１５及び１６を参照）。
非平面の多層反射体２２４／３２４は、ＵＶ又は青色光を反射し、緑色、黄色又は赤色光などの可視光線スペクトルの少なくとも一部を透過するように構成することができる。他の例示の実施形態では、非平面の多層反射体２２４／３２４は、ＵＶ、青色又は緑色光を反射し、黄色又は赤色光などの可視光線スペクトルの少なくとも一部を透過するように構成することができる。
再発光半導体構造体２２２／３２２は、ＬＥＤ２１２／３１２から放射される励起光で照明する場合可視光線を放射することができる。再発光半導体構造体材料は、任意の使用可能な厚さにすることができる。
図１７は、本装置４１０の別の実施形態の概略断面図である。非平面の多層反射体４２６が、再発光半導体構造体４２２に隣接して示されているが、非平面の多層反射体４２６は、光が再発光半導体構造体４２２と非平面の多層反射体４２６との間を進行できるようにのみ位置決めされる必要がある。非平面の多層反射体４２６は、可視光線を反射し、例えばＵＶ又は青色光などのＬＥＤ励起光を透過する。この非平面の多層反射体４２６は、上に記述したように短域通過（ＳＰ）反射体と呼ばれてもよい。上記配列は、光学透明材料４２０内に配置されてもよい。
非平面の多層反射体４２６は、上記と同じ材料を含んでもよく、非平面の多層反射体４２４と類似の方法で形成されてもよい再発光半導体構造体層４２２も上に記述されている。
非平面の多層反射体４２６は、本明細書に記載したようにＬＥＤ ４１２を有する任意の使用可能な配置に位置決めすることができる。図１７のような例示の実施形態では、非平面の多層反射体４２６は、再発光半導体構造体４２２とＬＥＤ ４１２との間に位置決めされる。他の例示の実施形態では、再発光半導体構造体４２２は、非平面の多層反射体４２６とＬＥＤ ４１２との間に位置決めされる。他の例示の実施形態では、非平面の多層反射体４２６は、ＬＥＤ ４１２に向かって面する半球形凹形状である。そのような設計は、ＬＥＤ ４１２により放射された光が入射角の法線又は法線の近くで非平面の多層反射体４２６に当たるのを可能にする。多層反射体４２６の非平面の形状は、実質的に全ての短波光が、それがＬＥＤ ４１２からどちらの側又は方向に延びようとも、非平面の多層反射体４２６を通過することができる。
図１８は、本装置５１０の別の実施形態の概略断面図である。第１非平面の多層反射体５２４は、再発光半導体構造体５２２から離れて設置されて示されているが、第１非平面の多層反射体５２４は、光が再発光半導体構造体５２２と非平面の多層反射体５２４との間を進行できるようにのみ位置決めされる必要がある。第１非平面の多層反射体５２４は、例えばＵＶ又は青色光などのＬＥＤ励起光を反射し、可視光線を透過する。この第１非平面の多層反射体５２４は、上に記述したように長域通過（ＬＰ）反射体と呼ばれてもよい。上記配列は、光学透明材料５２０内に配置されてもよい。
第２非平面の多層反射体５２６は、再発光半導体構造体材料２２に隣接して示されているが、第２非平面の多層反射体５２６は、光が再発光半導体構造体材料５２２と第２非平面の多層反射体５２６との間を進行できるようにのみ位置決めされる必要がある。第２非平面の多層反射体５２６は、可視光線を反射し、例えばＵＶ又は青色光などのＬＥＤ励起光を透過する。この第２非平面の多層反射体５２６は、上に記述したように短域通過（ＳＰ）反射体と呼ばれてもよい。
再発光半導体構造体５２２は、第１非平面の多層反射体５２４と第２非平面の多層反射体５２６との間に配置されて示されている。再発光半導体構造体５２２は、上に記述されている。
図１９は、本装置６１０の別実施形態の概略断面図である。第１非平面の多層反射体６２４は、再発光半導体構造体材料６２２に隣接して示されているが、第１非平面の多層反射体６２４は、光が再発光半導体構造体材料６２２と第１非平面の多層反射体６２４との間を進行できるようにのみ位置決めされる必要がある。第１非平面の多層反射体６２４は、例えばＵＶ、又は青色光などのＬＥＤ励起光を反射し、可視光線を透過する。この第１非平面の多層反射体６２４は、上に記述したように長域通過（ＬＰ）反射体と呼ばれてもよい。上記配列は、光学透明材料６２０内に配置されてもよい。
第２非平面の多層反射体６２６は、再発光半導体構造体材料６２２に隣接して示されているが、第２非平面の多層反射体６２６は、光が再発光半導体構造体材料６２２と第２非平面の多層反射体６２６との間を進行できるようにのみ位置決めされる必要がある。第２非平面の多層反射体６２６は、可視光線を反射し、例えばＵＶ又は青色光などのＬＥＤ励起光を透過する。この第２非平面の多層反射体６２６は、上に記述したように短域通過（ＳＰ）反射体と呼ぶことができる。
再発光半導体構造体層６２２は、第１非平面の多層反射体６２４と第２非平面の多層反射体６２６との間に配置されて示されている。再発光半導体構造体６２２は、上に記述されている。
本発明による装置は、大型又は小型画面映像モニタ、コンピュータモニタ又はディスプレイ、テレビ、電話装置又は電話装置ディスプレイ、携帯端末又は携帯端末ディスプレイ、ポケットベル又はポケットベルディスプレイ、計算器又は計算器ディスプレイ、ゲーム又はゲームディスプレイ、玩具又は玩具ディスプレイ、大型若しくは小型電気器具又は大型若しくは小型電気器具ディスプレイ、自動車ダッシュボード又は自動車ダッシュボードディスプレイ、自動車インテリア又は自動車インテリアディスプレイ、海洋ダッシュボード又は海洋ダッシュボードディスプレイ、海洋インテリア又は海洋インテリアディスプレイ、航空ダッシュボード又は航空ダッシュボードディスプレイ、航空インテリア又は航空インテリアディスプレイ、交通制御装置又は交通制御装置ディスプレイ、広告ディスプレイ、広告看板等などのグラフィック表示装置の構成要素又は重要な構成要素であってもよい。
本発明による装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はそのディスプレイのバックライトとしての同様のディスプレイの構成要素又は重要な構成要素であってもよい。１つの実施形態では、本発明による半導体装置は、本発明による半導体装置により発光された色をＬＣＤディスプレイのカラーフィルタに適合させることにより特に液晶ディスプレイのバックライトの使用に適応させる。
本発明による装置は、自立型若しくは埋込型照明器具又はランプ、造園又は建築照明器具、手持ち式又は車両実装ランプ、自動車のヘッドライト又はテールランプ、自動車のインテリア照明器具、自動車又は非自動車の信号装置、道路照明装置、交通制御信号装置、海洋ランプ若しくは信号装置又はインテリア照明器具、航空ランプ若しくは信号装置又はインテリア照明器具、大型若しくは小型電気器具又は大型若しくは小型電気器具ランプ等、或いは赤外線、可視線又は紫外線源として使用される全ての装置又は構成要素などの照明装置の構成要素又は重要な構成要素であってもよい。
本発明の様々な修正及び変更が、本発明の範囲及び原理から逸脱することなく当業者には明白であり、また本発明は、上で説明した例示的な実施形態に過度に限定されないことは、理解されるべきである。
本発明の１つの実施形態による構造体の半導体の伝導及び価電子帯のフラットバンドダイアグラム。層の厚さは、縮尺で表わしていない。 種々のＩＩ−ＶＩ二元化合物及びそれらの合金の格子定数及びバンドギャップエネルギーを示すグラフ。 本発明の１つの実施形態による装置から放射する光のスペクトルを示すグラフ。 本発明の１つの実施形態による構造体の半導体の伝導及び価電子帯のフラットバンドバンドダイアグラム。層の厚さは、縮尺で表わしていない。 本開示による装置の概略断面図。 図４の装置に使用された再発光半導体構造体と反射体の組立体の断面図。 本開示による別の装置の概略断面図。 本開示による別の装置の概略断面図。 本開示による別の装置の概略断面図。 本開示によるさらに別の装置の一部を図示。 本開示によるさらに別の装置の概略断面図。 図１０の実施形態で行うような前側表面照明を利用する別の装置の概略側面図。 非画像形成コンセントレータの配列を使用する装置の概略側面図。 図１２の一部の詳細図。 本開示の他の実施形態の概略断面図。 本開示の他の実施形態の概略断面図。 本開示の他の実施形態の概略断面図。 本開示の他の実施形態の概略断面図。 本開示の他の実施形態の概略断面図。

Claims (28)

  1. ａ）第１波長の光を放射可能なＬＥＤと、
    ｂ）ｐｎ接合内に位置しないポテンシャル井戸を備える再発光半導体構造体と、
    ｃ）前記ＬＥＤから放射される光を前記再発光半導体構造体へ反射するように位置決めされた反射体と、を含む装置。
  2. 前記再発光半導体構造体が、前記少なくとも１つのポテンシャル井戸の少なくとも１つの近くに隣接又は直に隣接する吸収層をさらに含む請求項１に記載の装置。
  3. 少なくとも１つのポテンシャル井戸が、量子井戸を含む請求項１に記載の装置。
  4. 前記反射体が、多層反射体である請求項１に記載の装置。
  5. 前記反射体が、非平面の可撓性多層反射体である請求項１に記載の装置。
  6. 前記反射体が、反射偏光子層である請求項１に記載の装置。
  7. 請求項１に記載の装置を含むグラフィック表示装置。
  8. 請求項１に記載の装置を含む照明装置。
  9. 前記再発光半導体構造体が第２波長の光を放射可能であり、前記反射体が前記第１波長の光を反射し、前記第２波長の光を透過する請求項１に記載の装置。
  10. 前記反射体が前記再発光半導体構造体の近くに隣接して位置決めされた干渉反射体であり、
    前記装置が前記再発光半導体構造体に直に隣接するＴＩＲ促進層をさらに含み、前記ＴＩＲ促進層が、前記第１波長で第１屈折率、及び前記第２波長で前記第１屈折率より小さい第２屈折率を有する請求項９に記載の装置。
  11. ａ）第１波長の光を放射可能なＬＥＤと、
    ｂ）第２波長の光を放射可能であり、ｐｎ接合内に位置しない少なくとも１つのポテンシャル井戸を備える再発光半導体構造体と、
    ｃ）前記第１波長の光を透過し、前記第２波長の光の少なくとも一部を反射する反射体と、を含む装置。
  12. 前記再発光半導体構造体が、前記少なくとも１つのポテンシャル井戸の少なくとも１つの近くに隣接又は直に隣接する吸収層をさらに含む請求項１１に記載の装置。
  13. 前記少なくとも１つのポテンシャル井戸が、量子井戸を含む請求項１１に記載の装置。
  14. 前記反射体が、前記ＬＥＤと前記再発光半導体構造体との間に位置決めされる請求項１１に記載の装置。
  15. 前記反射体が、多層反射体である請求項１１に記載の装置。
  16. 前記反射体が、非平面の可撓性多層反射体である請求項１１に記載の装置。
  17. 請求項１１に記載の装置を含むグラフィック表示装置。
  18. 請求項１１に記載の装置を含む照明装置。
  19. ａ）半導体ユニットであって、
    ｉ）ｐｎ接合内に位置し、第１波長の光を放射可能なＬＥＤを備える第１ポテンシャル井戸、及び
    ｉｉ）ｐｎ接合内に位置せず、再発光半導体構造体を備える第２ポテンシャル井戸を含む、半導体ユニットと、
    ｂ）前記ＬＥＤから放射される光を前記再発光半導体構造体へ反射するように位置決めされた反射体と、を含む装置。
  20. 前記再発光半導体構造体が、前記少なくとも１つのポテンシャル井戸の少なくとも１つの近くに隣接又は直に隣接する吸収層をさらに含む請求項１９に記載の装置。
  21. 少なくとも１つのポテンシャル井戸が、量子井戸を含む請求項１９に記載の装置。
  22. 前記再発光半導体構造体が第２波長の光を放射可能であり、前記反射体が前記第１波長の光を反射し、前記第２波長の光を透過する請求項１９に記載の装置。
  23. 前記反射体が前記再発光半導体構造体の近くに隣接して位置決めされた干渉反射体であり、前記装置が前記再発光半導体構造体に直に隣接するＴＩＲ促進層をさらに含み、前記ＴＩＲ促進層が、前記第１波長で第１屈折率、及び前記第２波長で前記第１屈折率より小さい第２屈折率を有する請求項２２に記載の装置。
  24. 前記反射体が、多層反射体である請求項１９に記載の装置。
  25. 前記反射体が、非平面の可撓性多層反射体である請求項１９に記載の装置。
  26. 前記反射体が、反射偏光子層である請求項１９に記載の装置。
  27. 請求項１９に記載の装置を含むグラフィック表示装置。
  28. 請求項１９に記載の装置を含む照明装置。
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