JP2013515366A - 発光ダイオードアセンブリ、バックライト装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

第１の発光ダイオードチップ（２）と、第２の発光ダイオードチップ（３）と、発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）とを有する発光ダイオードアセンブリ（１）が記載される。前記第１の発光ダイオードチップ（２）は青色光を放射するように構成されている。前記第２の発光ダイオードチップ（３）は、緑色光を放射するように構成された半導体層列を含む。前記発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）は、前記第１の発光ダイオードチップ（２）から放射された青色光の一部を赤色光に変換するように構成されている。前記発光ダイオードアセンブリ（１）は、混合光を放射するように構成されており、該混合光は、前記第１の発光ダイオードチップ（２）の青色光と、前記第２の発光ダイオードチップ（３）の緑色光と、前記発光変換素子（４）の赤色光とを含む。さらにバックライト装置（１０）と表示装置が記載される。

Description

本発明は、発光ダイオードアセンブリ、バックライト装置および表示装置に関する。

本発明の課題は、表示装置のバックライト装置用の発光ダイオードアセンブリを、安価に提供し、範囲の広い表示装置を達成することである。

少なくとも１つの側面によれば、第１の発光ダイオードチップと、第２の発光ダイオードチップと、発光変換素子とを有する発光ダイオードアセンブリが提供される。この関連で「発光ダイオードチップ」とは、光形成のために設けられた半導体層列を有する光電半導体チップ、例えば発光ダイオードチップまたはレーザダイオードチップであると理解される。

少なくとも１つの別の側面によれば、発光ダイオードアセンブリを有するバックライト装置が提供され、このバックライト装置はとりわけ表示装置の背景照明のために構成されている。バックライト装置はとりわけ複数の発光ダイオードアセンブリを含む。バックライト装置に含まれる発光ダイオードアセンブリはとりわけ同じ構造である。

少なくとも１つの別の側面によれば、バックライト装置を有する表示装置が提供される。表示装置は、液晶テレビジョンのような液晶表示装置（ＬＣＤ）とすることができる。たとえばバックライト装置は、ＬＣＤのライトバルブ装置の背景証明用に構成されている。

少なくとも１つの構成では、第１の発光ダイオードチップが青色光を放射するように構成されている。第２の発光ダイオードチップはとりわけ緑色光を放射するように構成されている。好ましくは第２の発光ダイオードチップは、緑色光を放射するように構成された半導体層列を含む。発光変換素子は、第１の発光ダイオードチップから放射された青色光の一部を赤色光に変換するように構成されている。好ましくは第１の発光ダイオードチップは発光ダイオードアセンブリの動作時に青色光を、第２の発光ダイオードチップは発光ダイオードアセンブリの動作時に緑色光を、発光変換素子は発光ダイオードアセンブリの動作時に赤色光を放射する。

この関連で第１の発光ダイオードチップが青色光を放射するとは、第１の発光ダイオードチップから動作時に放射される電磁光線が境界も含めて青色スペクトル領域、とりわけ４２０ｎｍから４９０ｎｍの間、好ましくは４３０ｎｍから４８０ｎｍの間に優勢波長を有することを意味する。１つの構成で、優勢波長は境界を含めて４３５ｎｍから４４５ｎｍの間であり、例えば優勢波長は４４０ｎｍの値を有する。別の構成で、優勢波長は境界を含めて４４５ｎｍから４５５ｎｍの間であり、たとえば優勢波長は４５０ｎｍの値を有する。

この関連で第２の発光ダイオードチップが緑色光を放射するとは、第２の発光ダイオードチップから動作時に放射される電磁光線が境界も含めて緑スペクトル領域、とりわけ４９０ｎｍから５７５ｎｍの間、好ましくは５００ｎｍから５５０ｎｍの間に優勢波長を有することを意味する。たとえば優勢波長は境界も含めて５２０ｎｍから５３０ｎｍの間であり、例えば優勢波長は５２５ｎｍの値を有する。

この関連で「優勢波長」とは、第１または第２の発光ダイオードチップから放射される光と同じ色印象を喚起するスペクトル色の波長であると理解される。

この関連で発光変換素子が青色光を赤色光に変換するとは、発光変換素子が青スペクトル領域の波長の一次光線を吸収し、境界も含めて赤スペクトル領域、とりわけ６２０ｎｍから７５０ｎｍの間、好ましくは６３０ｎｍから７００ｎｍの間の波長に最大強度を有する電磁的二次光線を放射することを意味する。たとえば二次光線は、境界も含めて６５０ｎｍから７５０ｎｍの間、好ましくは６１０ｎｍから６４０ｎｍの間の波長に最大強度を有する。

発光ダイオードアセンブリは、少なくとも１つの構成で混合光を放射するように構成されており、第１の発光ダイオードチップの青色光、第２の発光ダイオードチップの緑色光、および発光変換素子の赤色光を含む。とりわけ混合光は、第１の発光ダイオードチップの青色光、第２の発光ダイオードチップの緑色光、および発光変換素子の赤色光からなる。

好ましくは混合光は、白色の色印象を喚起する。その他、混合光は、好ましくはＣＩＥ標準色テーブル白色領域の色位置を表現する。ＣＩＥ色度図とも称されるＣＩＥ標準色テーブルは、国際照明委員会（ＣＩＥ）により１９３１年に開発された標準色座標のｘ、ｙ座標を表すのに用いられ、当業者には基本的に公知である。

第１の発光ダイオードチップの青色光を赤色光に変換するために発光変換素子は少なくとも１つの発光物質、たとえば窒化アルミニウム発光物質のような無機発光物質を含有する。発光変換素子は発光物質からなるか、または発光物質が埋め込まれたマトリクス材料を有することができる。

たとえば発光変換素子はセラミック材料を有し、このセラミック材料は１つまたは複数の発光物質からなるか、または少なくとも１つの発光物質を含む。発光変換素子は、１つまた複数の発光物質を備え、たとえば電気泳動法で析出されたパウダー層を含むこともできる。その代わりに、少なくとも１つの発光物質の粒子をマトリクス材料、たとえばエポキシ樹脂またはシリコン材料に埋め込むこともできる。

少なくとも１つの構成では、発光ダイオードアセンブリにより動作時に放射される混合光が緑色光スペクトル領域に最大強度を有する。発光ダイオードアセンブリはこの構成では好ましくは、緑色光スペクトル領域に最大強度のある発光物質を含まない。とりわけこの構成では、発光変換素子が、発光ダイオードアセンブリの動作時に緑色光スペクトル領域に最大強度のある二次光線を放射する発光物質を含まない。

このようにして温度変動および老化に対してとくに不感な混合光の放射スペクトルを達成することができる。いわゆる「Ｌ５０／Ｂ５０」閾値を下回るまでの発光ダイオードアセンブリの寿命はたとえば２０００動作時間以上である。発光ダイオードアセンブリから放射される混合光の色位置が温度変化または発光ダイオードアセンブリの運転時間のために変動する危険性は、緑色光を放射する発光物質を含む発光変換素子と比較して小さい。

概念「Ｌ５０／Ｂ５０」は当業者には基本的に公知である。２０００動作時間以上の「Ｌ５０／Ｂ５０」閾値とは、多数の同種の発光ダイオードアセンブリのうちの５０％の発光ダイオードアセンブリが少なくとも２００００動作時間の寿命を有し、この時点でゼロ動作時間で送出される光の光強度および／または光密度の少なくとも５０％を有することを意味する。別の構成では、発光ダイオードアセンブリの７０％が初期光強度および／または初期光密度の７０％を有しているいわゆる「Ｌ７０／Ｂ３０」閾値が５０００動作時間以上の値を有している。

第２の発光ダイオードチップから放射される緑色光はＣＩＥ標準色テーブルで座標［ｘＧ、ｙＧ］の色位置を有し、ｘＧ≦０．１５とｙＧ≧０．７が当てはまる。好ましくは座標［ｘＧ、ｙＧ］：０≦ｘＧ≦０．１５かつ０．７≦ｙＧ≦０．９である。

このような色位置は、ＣＩＥ標準色テーブルで好ましくは、緑色スペクトル領域のスペクトル色に割り当てられた色位置に比較的近い。これに対して緑色光を放射する発光物質、たとえば正ケイ酸塩はＣＩＥ標準色テーブルで、緑色スペクトル領域のスペクトル色の色位置から離れた色位置を有する。好ましくは緑色光を形成するための発光物質を含む発光ダイオードアセンブリに対して、本発明の発光ダイオードアセンブリは範囲の広い表示装置を達成することができる。

この関連で「範囲」とは、表示装置が表示することのできるすべての色の量を表す。この範囲はＣＩＥ色度図では、たとえば三角形面の境界面に相当する。表示装置は、この面内にある色刺激だけを再現することができる。

表示装置では、バックライト装置の１つまたは複数の発光ダイオードアセンブリから混合光が放射される構成において、ＣＩＥ標準色テーブルで再現する場合の面積が、ＮＴＳＣ色空間の面積の少なくとも１００％、好ましくは少なくとも１１０％、とくに有利には少なくとも１２０％である範囲が達成される。ここでＮＴＳＣ色空間とは、ＣＩＥ色度図で座標［０．６７；０．３３］、［０．２１；０．７１］および［０．１４；０．０８］を有する三角形により制限される色位置領域であると理解すべきである。

少なくとも１つの構成では、発光ダイオードアセンブリが混合光を前側から放射するために設けられている。別の構成では、第１の発光ダイオードチップが前側への平面図で見て、少なくとも部分的に発光変換素子により覆われている。第２の発光ダイオードチップは発光変換素子により覆わないこともできる。または少なくとも部分的に発光変換素子により覆うこともできる。発光ダイオードアセンブリは、すべての発光ダイオードチップが発光変換素子により覆われている場合にとくに簡単に製造することができる。

たとえば第２の発光ダイオードチップが少なくとも部分的に発光変換素子により覆われている構成では、発光変換素子が付加的に、第２の発光ダイオードチップから放射される電磁光線の一部、とりわけ半導体層列から放射される緑色光の一部を赤色光に変換するように構成されている。

少なくとも１つの構成では、発光変換素子がとりわけ別の発光物質により、第１の発光ダイオードチップの青色光および／または第２の発光ダイオードチップの緑色光を黄色光に変換するように構成されている。このようにして発光ダイオードアセンブリのとくに高い全体効率が達成される。

少なくとも１つの構成では、発光変換素子が別個に作製された変換プレートとして構成されており、この変換プレートを第１の発光ダイオードチップ上に形成するか、または第１の発光ダイオードチップ上に取り付けることができる。とりわけ変換プレートは第１の発光ダイオードチップの前側主面に取り付けられるか、または形成されている。この場合、変換材料は、発光ダイオードチップが鋳込まれた注形コンパウンドには取り付けられない。

少なくとも１つの構成では、発光変換素子が別個に作製されたキャップとして構成されており、このキャップは第１の発光ダイオードチップの前側主面に加えて、この第１の発光ダイオードチップの側面も部分的に覆うことができる。すなわちこの場合、発光ダイオードチップの側面にも発光変換素子が後置されている。発光変換素子がキャップとして構成されている場合、発光ダイオードチップと発光変換素子との間にギャップを形成して、このギャップにたとえば空気を満たすことができる。この場合、発光変換素子は、発光ダイオードチップに直接接触する発光変換素子を使用する場合よりも動作時にさほど強く加熱されない。発光変換素子の老化をこのようにして緩慢にすることができる。

少なくとも１つの構成では、発光ダイオードアセンブリのすべての発光ダイオードチップ、とりわけバックライト装置のすべての発光ダイオードチップが、赤色スペクトル領域外に優勢波長を有する可視光および／または紫外線光を放射するように構成されている。とりわけ発光ダイオードアセンブリまたはバックライト装置のすべての発光ダイオードチップは、赤色スペクトル領域外の波長、とりわけ青色および／または緑色スペクトル領域内の波長に最大強度を有する可視光を放射する。別の構成では、発光ダイオードアセンブリのすべての発光ダイオードチップ、とりわけバックライト装置のすべて発光ダイオードアセンブリが、同じ半導体材料、とりわけＡｌＧａＩｎＮのような窒化化合物半導体材料をベースにする。

この関連で「窒化化合物半導体材料をベースにする」とは、発光ダイオードチップまたはその一部、とりわけ有利には少なくとも１つの活性ゾーンおよび／または成長基板が、有利にはＡｌＧａＩｎＮである窒化化合物半導体材料、すなわちＡｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｎ、０≦ｎ≦１．０、０≦ｍ≦１かつｎ＋ｍ≦１を有するかまたはそれからなることを意味する。ここでこの材料は、必ずしも上記式による数学的に正確な組成を有する必要はない。むしろ１つまたは複数のドープ物質ならびに付加的な構成成分を有することができる。しかし簡単にするため上記式は、結晶格子（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）の主要な構成成分しか含んでおらず、これらの構成成分は部分的にわずかな量の別の物質により置換および／または補充することができる。

このようにして有利には、異なる発光ダイオードチップに異なる電圧領域を給電するドライブ回路を省略することができる。たとえば本発明の発光ダイオードアセンブリは赤色を放射する発光ダイオードチップを含んでいない。このような発光ダイオードチップは、化合物半導体材料ＡｌＩｎＧａＮをベースにする青色または緑色を放射する発光ダイオードチップとは別の動作電圧領域で駆動しなければならない。このようにして発光ダイオードアセンブリをより簡単に、安価な制御ユニットにより駆動することができる。

少なくとも１つの構成では、発光ダイオードアセンブリおよび／またはバックライト装置が制御ユニットを有し、この制御ユニットは、第１の発光ダイオードチップおよび第２の発光ダイオードチップを互いに別個に制御するよう構成されている。たとえば制御ユニットは色センサおよび／または温度センサを有する。

たとえば制御ユニットは、第１の発光ダイオードチップから放射される青色光と第１の発光ダイオードチップから放射される緑色光との強度比を、色センサまたは温度センサの測定値に依存して制御するよう構成されている。このようにして有利には、発光ダイオードアセンブリから放射される混合光の放射スペクトルが温度に依存してまたは動作時間に依存して変化するのを十分に低減し、または完全に補償することができる。

１つの構成では、発光ダイオードアセンブリが光電構成部材を有し、この光電構成部材は第１の発光ダイオードチップ、第２の発光ダイオードチップおよび発光変換素子を含む。光電構成部材はたとえば少なくとも２つの外部電気端子を、第１および第２の発光ダイオードチップに電気接触するために有する。とりわけ光電構成部材はチップ支持体および／または構成部材ハウジングを有する。第１の発光ダイオードチップ、第２の発光ダイオードチップおよび発光変換素子は、好ましくはチップ支持体上および／または構成部材ハウジング内に配置されている。改善形態では、構成部材が構成部材カバーを有し、この構成部材カバーにより第１および第２の発光ダイオードチップがチップ支持体上におよび／または構成部材ハウジング内に好ましくはカプセル化されている。

構成部材カバーはたとえば光線透過性の注形コンパウンドを含む。改善形態では、光線透過性の注形コンパウンドが発光変換素子もカプセル化する。別の改善形態では、光線透過性の注形コンパウンドがマトリクス材料であり、この中に発光変換素子の発光物質が埋め込まれている。

択一的な構成では、発光ダイオードアセンブリが第１の光電構成部材を有し、この第１の光電構成部材が第１の発光ダイオードチップを含む。加えて発光ダイオードアセンブリは、別個の第２の光電構成部材を有し、この第２の光電構成部材が第２の発光ダイオードチップを含む。

この構成ではとりわけ、発光変換素子が第１の光電構成部材に含まれるか、または発光変換素子の第１の部分が第１の光電構成部材に含まれ、発光変換素子の第２の部分が第２の光電構成部材に含まれる。たとえば第１の発光ダイオードチップと発光変換素子または発光変換素子の第１の部分が第１の光電構成部材の反射器ウェルに配置されており、この反射器ウェルはたとえば第１の光電構成部材の構成部材ハウジングの切欠部によって形成される。第２の発光ダイオードチップと場合により発光変換素子の第２の部分は、第２の光電構成部材の反射器ウェルに配置されており、この反射器ウェルはたとえば第２の光電構成部材の構成部材ハウジングの切欠部によって形成される。

発光ダイオードアセンブリ、バックライト装置および表示装置のさらなる利点および有利な構成と改善形態は、図面に関連して示された以下の例示的実施形態から明らかである。

第１の実施例による発光ダイオードアセンブリの概略的平面図である。 図１Ａの発光ダイオードアセンブリの概略的断面図である。 第２の実施例による発光ダイオードアセンブリの概略的平面図である。 第３の実施例による発光ダイオードアセンブリの概略的平面図である。 図３Ａの発光ダイオードアセンブリの概略的断面図である。 第４の実施例による発光ダイオードアセンブリの一部の概略的平面図である。 図４Ａの発光ダイオードアセンブリの概略的断面図である。 第５の実施例による発光ダイオードアセンブリの一部の概略的平面図である。 図５Ａの発光ダイオードアセンブリの概略的断面図である。 第６の実施例による発光ダイオードアセンブリの一部の概略的平面図である。 第７の実施例による発光ダイオードアセンブリの一部の概略的平面図である。 実施例によるバックライト装置の一部の概略的平面図である。 実施例による表示装置の概略的断面図である。 種々の色空間ならびに第１の実施例による発光ダイオードアセンブリの赤色光と緑色光の色位置を示すＣＩＥ色度図である。 第１の実施例による発光ダイオードアセンブリから放射される混合光のスペクトル強度分布を示す図である。 図９の実施例による表示装置により形成可能な色空間を示すＣＩＥ色度図である。

実施例および図面中、同じ素子または同じように作用する素子には同じ参照符合が付してある。図面および図面に示された素子の大きさの関係は縮尺通りとみなすべきではなく、目立つような縮尺で図示されている。縮尺が示されていない場合、個々の素子は、見やすさおよび／または分かりやすくするために過度に大きく図示されている場合もある。

図１Ａと１Ｂは、第１の実施例による発光ダイオードアセンブリを示す。図１Ａは、発光ダイオードアセンブリの前側１００の概略的平面図である。図１Ｂは、発光ダイオードアセンブリの概略的断面図である。

発光ダイオードアセンブリ１は、第１の発光ダイオードチップ２と第２の発光ダイオードチップ３を含む。第１と第２の発光ダイオードチップ２、３は、共通の構成部材ハウジング５の切欠部内に配置されている。切欠部５０はチップウェルと称することもできる。切欠部は、たとえば反射器ウェルおよび／またはコンパウンドウェルであってもよい。

第１の発光ダイオードチップ２と第２の発光ダイオードチップ３は、第１の実施例による発光ダイオードアセンブリ１では両方とも化合物半導体材料ＡｌＩｎＧａＮ、とりわけ半導体材料ＩｎＧａＮをベースにする。たとえば発光ダイオードチップ２、３は、主面からそれぞれ光線を放射するために設けられた発光ダイオードチップである。

第１の発光ダイオードチップ２は、青色光を放射するために設けられたエピタキシャル半導体層列を有する。発光ダイオードアセンブリの動作時にとりわけ第１の発光ダイオードチップ２の半導体層列から放射される電磁光線は、青色スペクトル領域、たとえば境界も含めて４３０ｎｍから４８０ｎｍの間の波長に優勢波長を有する。本実施例で波長は４４５から４５５ｎｍの間、たとえば４５０ｎｍである。変形実施例で波長は４３５から４４５ｎｍの間、たとえば４４０ｎｍである。

第２の発光ダイオードチップ２は、緑色光を放射するように構成されたエピタキシャル半導体層列を有し、とりわけ４９０ｎｍから５７５ｎｍの間、好ましくは５００ｎｍから５５０ｎｍの間に優勢波長を有する。第２の発光ダイオードチップ３から放射される緑色光の優勢波長は５２５ｎｍの値を有する。

さらに発光ダイオードアセンブリは発光変換素子４を有する。第１の実施例による発光ダイオードアセンブリでは、発光変換素子４が第１の発光ダイオードチップ２上に取り付けられている。たとえば発光変換素子４は、第１の発光ダイオードチップ２上に形成された、またはこれに取り付けられた変換プレートである。とりわけ変換プレートは第１の発光ダイオードチップ２の前側主面上に取り付けられるか、または形成されている。発光変換素子４はキャップとして構成することができ、第１の発光ダイオードチップ２の前側主面に加えてその側面も少なくとも部分的に覆う。発光変換素子４を有する第１の発光ダイオードチップ２と第２の発光ダイオードチップ３は、この構成では光透過性のとりわけ透明な注形コンパウンドにより包囲されており、この注形コンパウンドが切欠部５０に充填されている。

発光変換素子４は、第１の実施例では注形コンパウンドとは別であり、発光ダイオードチップ２、３をカプセル化するために構成部材カバーとして切欠部５０内に配置されている。発光変換素子４は第１の発光ダイオードチップ２と集積されて形成されており、第１の発光ダイオードチップ２のエピタキシャル半導体層列とともに構成部材ハウジング５の切欠部５０内に取り付けられる。好ましくは第１の実施例の発光ダイオードアセンブリ１で切欠部５０の表面は発光変換素子４に接していない。または発光変換素子４の裏側にある第１の発光ダイオードチップ２を周回するとりわけ細い縁部領域だけが構成部材ハウジング５に接する。

たとえば発光変換素子４は少なくとも１つの発光物質を含むか、または少なくとも１つの発光物質からなる。この構成で少なくとも１つの発光物質はセラミック材料に含まれている。または発光変換素子４は、たとえば窒化アルミニウムを含む発光物質セラミックからなる。別の構成では発光変換素子が発光物質の粒子を含み、この粒子がマトリクス材料、たとえば熱硬化性材料または熱可塑性材料に埋め込まれている。１つの構成で発光物質粒子はエポキシ樹脂マトリクスまたはシリコン材料製のマトリクスに埋め込まれている。

発光変換素子４は、発光物質または少なくとも１つの発光物質によって、第１の発光ダイオードチップ２から放射される青色光の一部を赤色光に変換するよう構成されている。とりわけ発光変換素子４は、青色スペクトル領域からの電磁一次光線を吸収し、赤色スペクトル領域の二次光線を放射する。とりわけ最大強度が境界も含めて６００ｎｍから７５０ｎｍ、とりわけ６５０ｎｍから７００ｎｍの間の波長にある光を放射する。たとえば二次光線は、境界も含めて６５０ｎｍから７５０ｎｍの間、好ましくは６１０ｎｍから６４０ｎｍの間の波長に最大強度を有する。

たとえば発光変換素子４は、窒化アルミニウムベースの発光物質を含み、この発光物質は青色スペクトル領域からの一次光線を吸収、赤色スペクトル領域の二次光線を放射するように構成されている。ここでこの発光物質は、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｏｎ社の製品番号ＢＲ１（ＭＣＣ−ＡｌＮ）またはＢＲ１０１Ｄで入手可能な発光物質である。

この実施例の変形では、発光変換素子が別の発光物質、とりわけＹＡＧ：Ｃｅのようなガーネット発光物質を含んであり、この発光物資は黄色スペクトル領域の二次光線を放射するように構成されている。とりわけ別の発光物質の二次光線は、境界も含めて５５０ｎｍから６００ｎｍの間、たとえば５６５ｎｍから５８５ｎｍの間の波長を有する。しかし発光変換素子４は、最大強度が緑色スペクトル領域にある二次光線を放射する発光物質は含まない。

図１０は、赤色二次光線を放射する第１の実施例による発光ダイオードアセンブリ１の第２の発光ダイオードチップ３の半導体層列と発光物質の色位置をＣＩＥ色度図に示す。

たとえば赤色スペクトル領域の二次光線を放射するように構成された発光物質は、ＣＩＥ色度図で座標［ｘ_Ｒ、ｙ_Ｒ］の色位置を有し、ｘ_Ｒ≧０．６かつｙ_Ｒ≧０．２５である。とりわけ座標ｘ_Ｒとｙ_Ｒは、０．６≦ｘ_Ｒ≦０．７５と０．２５≦ｙ_Ｒ≦０．４５により制限されるＣＩＥ色度図の領域内にある。好ましくは赤色光の色位置は領域Ｐ_Ｒ内にあり、この領域はＮＴＳＣ色空間の赤コーナー（座標ｘ＝０．６７、ｙ＝０．３３）と、ｘ座標とｙ座標が０．１またはそれ以下でこの値から異なる色位置を含む。

第２の発光ダイオードチップ３の半導体層列から放射される緑色光は、ＣＩＥ標準色テーブル内に色位置を有し、この色位置は色位置領域Ｐ_Ｇ内にある。この色位置領域Ｐ_Ｇは、波長５２０ｎｍに割り当てられたスペクトル色線Ｓ上の色位置と、この色位置からの距離がｙ方向では０．１より小さく、ｙ方向では０．１５より小さい色位置も含む。

それに対して、最大強度が緑色スペクトル領域にある二次光線を放射する発光物質、たとえば正ケイ酸塩発光物質により、通常は色位置Ｐ_ｃｏｎｖだけが達成可能であり、この色位置はスペクトル色線Ｓ上で緑スペクトル色の色位置から大きく離れている（図１０参照）。このような緑放射性発光物質により達成可能な色領域Ｐ_ｃｏｎｖは、ＣＩＥ色度図で座標［０．６７；０．３３］、［０．２１；０．７１］および［０．１４；０．０８］を有する三角形ＮＴＳＣにより制限されるいわゆるＮＴＳＣ色空間内に完全に含まれる。図１０に示された別の色空間はいわゆるｓＲＧＢ色空間であり、これはＣＩＥ色度図では座標［０．６４；０．３３］、［０．３０；０．６０］および［０．１５；０．０６］の三角形ｓＲＧＢにより制限される
発光ダイオードアセンブリ１は、第１の実施例で混合光を放射するように構成されており、第１の発光ダイオードチップ２の青色光、第２の発光ダイオードチップ３の緑色光、および発光変換素子４の赤色光を含む。ＣＩＥ色度図でこの混合光はたとえば座標ｘ_Ｗ＝０．２７、ｙ_Ｗ＝０．２４の色位置を有する（図１２参照）。

図１１は、第１の実施例による発光ダイオードアセンブリから放射される混合光の放射スペクトルを示す。図１１には任意の単位の混合光の強度Ｉが放射波長λに依存してプロットされている。

混合光は、約４１０ｎｍから４８０ｎｍまでに及ぶ第１の放射ピークと、青色スペクトル領域に最大放射Ｉ_Ｂを有する。この最大放射は、４５０ｎｍのときに有する第１の発光ダイオードチップ２の優勢波長に相当する。第２のピークは約４９０ｎｍから５７０ｎｍ、および緑色スペクトル領域の５２５ｎｍに最大強度Ｉ_Ｇを有する。この第２のピークは、第２の発光ダイオードチップ３の半導体層列の優勢波長に相当する。混合光の強度スペクトルの第３のピークは、約５８０ｎｍから少なくとも７５０ｎｍ、とりわけ約７８０ｎｍまでに伸長しており、約６４０ｎｍの波長で赤色スペクトル領域に最大強度Ｉ_Ｒを有する。

３つのピークの最大強度の比は、混合光が白色の色印象を引き起こすように選択されている。第１、第２および第３の最大強度は、約１０：４：２の比を有する。

図２は、第２の実施例による発光ダイオードアセンブリ１の前側１００の概略的平面図である。

第２の実施例による発光ダイオードアセンブリ１は、第２の発光ダイオードチップ３にも発光変換素子４が設けられている点で第１の実施例とは異なる。たとえば発光変換素子の第１の部分４Ａが第１の発光ダイオードチップの半導体層列上に取り付けられており、発光変換素子の第２の部分４Ｂが第２の発光ダイオードチップ３の半導体層列上に取り付けられている。

発光変換素子の第１の部分４Ａおよび／第２の部分４Ｂは、第１の実施例と関連して説明した発光変換素子４の構成と同じように形成することができる。とりわけ第１の部分４Ａおよび／または第２の部分４Ｂはそれぞれ変換プレート、またはそれぞれの半導体層列を少なくとも部分的に包囲するキャップである。

図３Ａと３Ｂは、第３の実施例による発光ダイオードアセンブリ１を、前側１００の概略的平面図（図３Ａ）と概略的断面図（図３Ｂ）に示す。

第１および第２の実施例とは異なり第３の実施例では発光変換素子４が、第１または第１と第２の発光ダイオードチップ２、３の上に取り付けられてた層としては構成されていない。その代わりに発光変換素子４は、発光ダイオードチップをカプセル化する構成部材カバーにより集積化されて形成されている。構成部材カバーはここでは注形コンパウンドを含み、この注形コンパウンドは好ましくはエポキシ樹脂および／またはシリコン材料を有する。

有利には第１と第２の発光ダイオードチップ２、３はこの実施例では、発光変換素子４により構成部材ハウジング５の切欠部５０内でカプセル化されている。好ましくは発光変換素子４は切欠部５０を部分的にまたは完全に満たし、とりわけ底部面および／または切欠部５０の少なくとも１つの側面に接している。とりわけ前側の平面で見ると発光変換素子４は切欠部５０の底部面全体を覆っている。

とりわけ第２の発光ダイオードチップ３が発光変換素子４または４Ｂにより覆われていないこの構成では、第２の発光ダイオードチップ３から放射される緑色光の一部が赤色光および／または黄色光に変換されるように発光変換素子を構成することができる。ここで第２の発光ダイオードチップ２の緑色光から赤色光への変換は、第１の発光ダイオードチップ２の青色光から赤色光への変換よりも低い効率で行うことができる。

図４Ａと４Ｂは、第４の実施例による発光ダイオードアセンブル１を、前側１００の概略的平面図（図４Ａ）と概略的断面図（図４Ｂ）に示す。

第４の実施例による発光ダイオードアセンブリ１は第１の実施例とは、第１の発光ダイオードチップが第１の構成部材ハウジング５Ａの反射器ウェル５０内に配置されており、第２の発光ダイオードチップ３が、第１とは異なる第２の構成部材ハウジング５Ｂの反射器ウェル５０内に配置されている点で異なる。構成部材ハウジング５Ａ、５Ｂはたとえば共通の構成部材支持体６の上に取り付けることができる。発光変換素子４は第１の実施例と同じように発光変換層として第１の発光ダイオードチップ２上に取り付けられている。第２の構成部材ハウジングの反射器ウェル５０内にはたとえば発光変換素子を含むことができる。

図５Ａと５Ｂは、第５の実施例による発光ダイオードアセンブル１を、前側１００の概略的平面図（図５Ａ）と概略的断面図（図５Ｂ）に示す。

第５の実施例による発光ダイオードアセンブリ５は実質的に第４の実施例に対応するが、発光変換素子が層として第１の発光ダイオードチップ２上に取り付けられていない点で異なる。その代わりに第３の実施例と同じように発光変換素子４は、第１の発光ダイオードチップ２をカプセル化する注形コンパウンドとともに集積化されて形成されている。とりわけ発光変換素子４は第１の構成部材ハウジング５Ａの反射器ウェル５０に充填されている。

第２の構成部材ハウジング５Ｂの反射器ウェル５０内には注形コンパウンドが存在しないか、または透光性または透明の注形コンパウンドを部分的にまたは完全に満たすことができ、透光性または透明の注形コンパウンドはとりわけ発光物質を含まない。

図６は、発光ダイオードアセンブリ１の第６の実施例を前側１００の平面図で示す。

第２の実施例と同じように、第１の発光ダイオードチップ２には発光変換素子の第１の部分４Ａが設けられており、第２の発光ダイオードチップ３には発光変換素子の第２の部分４Ｂが設けられている。第２の実施例との相違点は、第１と第２の発光ダイオードチップ２、３が別個の構成部材ハウジング５Ａ、５Ｂ内に配置されていることである。とりわけ第１の発光ダイオードチップ２と発光変換素子の第１の部分４Ａは第１の構成部材ハウジング５Ａの反射器ウェル５０内に配置されており、第２の発光ダイオードチップ３と発光変換素子の第２の部分４Ｂは第２の構成部材ハウジング５Ｂの反射器ウェル５０内に配置されている。

図７は、発光ダイオードアセンブリ１の第７の実施例を前側１００の平面図で示す。

この実施例は第７の実施例とは、発光変換素子の第１の部分４Ａと第２の部分４Ｂとが、それぞれの構成部材ハウジング５Ａまたは５Ｂの反射器ウェル５０内にそれぞれ発光ダイオードチップ２または３をカプセル化する注形コンパウンドとして構成されている点で異なる。

図８は、バックライト装置１０の実施例を概略的平面図に示す。

バックライト装置１０は複数の発光ダイオードアセンブリ１を含み、これらの発光ダイオードアセンブリは第１の実施例にしたがって構成することができる。別の実施例の発光ダイオードアセンブリ１もバックライト装置１０に適する。

発光ダイオードアセンブリ１は、たとえば共通の構成部材支持体７の上に配置することができる。この構成では発光ダイオードアセンブリが行と列に配置されている。

図９は、図８の実施例によるバックライト装置１０を有する表示装置を概略的断面図に示す。図９の実施例による表示装置はとりわけＬＣＤであり、バックライト装置１０はとりわけ複数の液晶セルを含むライトバルブ装置８を背景照明とする。

図１２は、バックライト装置１０によって達成可能な、図９の実施例による表示装置の範囲９をＣＩＥ標準色テーブルに示す。

表示装置の範囲９は、ＣＩＥ標準色テーブルの図示ではｓＲＧＢ色空間（図１２にｓＲＧＢにより示された三角形）よりも格段に大きい面積を有する。とりわけ範囲９の面積は、図１０に示したＮＴＳＣ色空間の面積の約１１０％である。

変形実施例では表示装置がバックライト装置１０を有し、このバックライト装置では発光ダイオードアセンブリ１の第１の発光ダイオードチップ２が、第１の実施例のように４５０ｎｍではなく４４０ｎｍの優勢波長を有する。この変形実施例では、表示装置の範囲９が、ＮＴＳＣ色空間の面積より１２０％以上大きな面積を有する。

本発明は、実施例に基づく説明によってこれに限定されるものではない。むしろ本発明は、特徴またはそれらの組合せが特許請求の範囲または実施例に明示的に記載されていなくても各新規の特徴ならびに当該特徴の組合せを含むものである。

本特許願は、ドイツ特許出願第１０２０１００１２４２３．０およびドイツ特許出願１０２００９０５９８８９．８の優先権を主張するものであり、その開示内容はここに参照として取り入れる。

とりわけ第２の発光ダイオードチップ３が発光変換素子４または４Ｂにより覆われているこの構成では、第２の発光ダイオードチップ３から放射される緑色光の一部が赤色光および／または黄色光に変換されるように発光変換素子を構成することができる。ここで第２の発光ダイオードチップ３の緑色光から赤色光への変換は、第１の発光ダイオードチップ２の青色光から赤色光への変換よりも低い効率で行うことができる。

Claims (15)

1. 第１の発光ダイオードチップ（２）と、第２の発光ダイオードチップ（３）と、発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）とを有する発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   ・前記第１の発光ダイオードチップ（２）は青色光を放射するように構成されており、
   ・前記第２の発光ダイオードチップ（３）は、緑色光を放射するように構成された半導体層列を含み、
   ・前記発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）は、前記第１の発光ダイオードチップ（２）から放射された青色光の一部を赤色光に変換するように構成されており、
   ・前記第１の発光ダイオードチップ（２）の青色光と、前記第２の発光ダイオードチップ（３）の緑色光と、前記発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）の赤色光とを含む混合光を放射するように構成された、発光ダイオードアセンブリ。
2. 請求項１に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   前記混合光は、白色の色印象を喚起する発光ダイオードアセンブリ。
3. 請求項１または２に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   前記第２の発光ダイオードチップ（３）から放射される緑色光はＣＩＥ標準色テーブルで座標［ｘＧ、ｙＧ］の色位置（Ｐ_Ｇ）を有し、ｘＧ≦０．１５とｙＧ≧０．７が当てはまる発光ダイオードアセンブリ。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   当該発光ダイオードアセンブリは混合光を前側（１００）から放射するために設けられており、
   該前側（１００）への平面で見て、前記第１の発光ダイオードチップ（２）は少なくとも部分的に前記発光変換素子（４、４Ａ）によって覆われており、前記第２の発光ダイオードチップ（３）は前記発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）によって覆われていない発光ダイオードアセンブリ。
5. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   前記発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）は、前記第２の発光ダイオードチップ（３）から放射された緑色光の一部を赤色光に変換するように構成されている発光ダイオードアセンブリ。
6. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   当該発光ダイオードアセンブリは、混合光を前側（１００）から放射するように設けられており、
   該前側（１００）への平面で見て、前記第１の発光ダイオードチップ（２）と前記第２の発光ダイオードチップ（３）とは少なくとも部分的に前記発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）によって覆われている発光ダイオードアセンブリ。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   前記発光変換素子（４、４Ａ、４Ｂ）は付加的に、前記第１の発光ダイオードチップ（２）の青色光および／または前記第２の発光ダイオードチップ（３）の緑色光を黄色光に変換するように構成されている発光ダイオードアセンブリ。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   当該発光ダイオードアセンブリ（１）のすべての発光ダイオードチップ（２、３）は同じ半導体材料、とりわけ化合半導体材料ＡｌＩｎＧａＮをベースにする発光ダイオードアセンブリ。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
   発光ダイオードアセンブリ（１）のすべての発光ダイオードチップ（２、３）は半導体層列を含んでおり、該半導体層列は光、とりわけ優勢波長を赤色スペクトル領域外に有する可視光を放射するように構成されている発光ダイオードアセンブリ。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
    混合光は緑色スペクトル領域に最大強度（Ｉ_Ｇ）を有し、当該発光ダイオードアセンブリ（１）は緑色スペクトル領域に優勢波長のある発光物質を含まない発光ダイオードアセンブリ。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
    前記第１の発光ダイオードチップ（２）と前記第２の発光ダイオードチップ（３）とを別個に制御する制御ユニットを有する発光ダイオードアセンブリ。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
    前記第１の発光ダイオードチップ（２）と、前記第２の発光ダイオードチップ（３）と、前記発光変換素子（４）とをとりわけ共通の反射器ウェル（５０）内に含む光電構成部材（５）を有する発光ダイオードアセンブリ。
13. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）であって、
    前記第１の発光ダイオードチップ（２）を含む第１の光電構成部材（５Ａ）と、前記第２の発光ダイオードチップ（３）を含む第２の光電構成部材（５Ｂ）とを有し、
    前記発光変換素子（４）は前記第１の光電構成部材（５Ａ）に含まれるか、または前記発光変換素子の第１の部分（４Ａ）が前記第１の光電構成部材（５Ａ）に含まれ、前記発光変換素子の第２の部分（４Ｂ）が前記第２の光電構成部材（５Ｂ）に含まれる発光ダイオードアセンブリ。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項に記載の発光ダイオードアセンブリ（１）を複数有する表示装置のためのバックライト装置（１０）。
15. 請求項１４記載のバックライト装置（１０）を有する表示装置、とりわけ液晶表示装置であって、
    前記バックライト装置（１０）から放射された混合光によって、ＣＩＥ標準色テーブルに表示された場合の面積がＮＴＳＣ色空間（ＮＴＳＣ）の面積の少なくとも１１０％である範囲（９）が達成される表示装置。

Images