発光装置
【課題】 色むらの極めて少ない、フルカラーが実現可能な発光装置を提供すること。
【解決手段】 青色光を放出するレーザーダイオード１０１及び赤色光を放出するレーザーダイオード１０２とを持つ光源１００と、光源１００からの光を伝達する導光板２００と、光源１００と導光板２００との間に設けられ光源からの光を拡散するシリンドリカルレンズ３００と、導光板２００の光取り出し面に塗布されたＹＡＧ蛍光体４００と、を有する白色系が発光可能な発光装置に関する。
【解決手段】 青色光を放出するレーザーダイオード１０１及び赤色光を放出するレーザーダイオード１０２とを持つ光源１００と、光源１００からの光を伝達する導光板２００と、光源１００と導光板２００との間に設けられ光源からの光を拡散するシリンドリカルレンズ３００と、導光板２００の光取り出し面に塗布されたＹＡＧ蛍光体４００と、を有する白色系が発光可能な発光装置に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具、ディスプレイ、液晶のバックライトなどに用いられる発光素子及び蛍光物質を用いた発光装置に関する。特に、レーザーダイオード及び蛍光物質を用いた白色系に発光する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、該発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。
【０００３】
従来、バックライトに関して青色発光ダイオードに蛍光体を塗布したものを用いて白色発光スペクトルを得ていた。しかし、発光ダイオードの光出力はレーザーダイオードと比較して原理的に自然放出光を利用したものであるので、十分な光出力を得るには不十分であった。また、レーザーダイオードを用いる場合、レーザーダイオードから出力されるレーザ光は人間の目に対する危険性から使用することが困難であった。
【０００４】
これらの問題を解決すべく、従来、半導体レーザ及び拡散板を用いた分散光源装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。図１５に示すように、この分散光源装置は、半導体レーザ７００から出射された光は、シリンドリカルレンズ７１０で拡散板７２０の厚み方向に収束され、拡散板７２０の横から拡散板内部に導入される。拡散板７２０の側面と底面には、導入された光が外部に散乱しないようにミラー７４０を形成している。半導体レーザ７００から拡散板７２０に導入された光は、ミラー７４０により反射し、あるいは、直接拡散面７３０に達して、分散光に変換される。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０７１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の発光装置にあっては、発光ダイオードと比較して高出力光が得られるレーザーダイオードを用いることで光出力の高い発光装置を得ることができる点で有用であるものの、一方で、発光ダイオードと異なり半導体レーザ７００から出射された光は直進性が極めて強く、拡散板７２０内部で光が均一に分散しておらず、拡散面７３０から外部に出射される光には色むらが生じるという問題がある。また、半導体レーザ７００からの光を拡散板７２０及び拡散面を通して外部に放出するため、半導体レーザ７００の光と異なる色調にすることはできず、種々の色味を有する発光装置を提供することはできないという問題がある。さらに、レーザーダイオードから出力されるレーザ光が、直接人間の網膜に入らないようにしなければならないという問題もある。
【０００７】
以上のことから、本発明は、高輝度で、色むらの極めて少ない、フルカラーが実現可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
【０００９】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、を有する発光装置であって、前記光源は第１の発光素子と、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ第２の発光素子と、を有し、前記導光板は、前記第１の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、少なくとも前記第２の発光素子からの光及び前記蛍光物質からの光が混合されて外部に放出される発光装置に関する。ここで「蛍光物質を有し」とは、蛍光物質を導光板に含有させることの他、蛍光物質を含有する被膜を導光板に被着させること、接着剤等を介して蛍光物質を導光板に被着させることなどをいう。
【００１０】
前記発光装置は、さらに前記第１の発光素子からの光が混合されて外部に放出されるものでもよい。
【００１１】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子のいずれかは、レーザーダイオードであることが好ましい。
【００１２】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。
【００１３】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。
【００１４】
前記蛍光物質は、蛍光体の他、量子ドットを使用することができる。
【００１５】
前記第１の発光素子は、可視光であるものも使用することができる。
【００１６】
前記第１の発光素子は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。本明細書では、３８０ｎｍ以上の光を可視光としている。
【００１７】
前記第１の発光素子は、紫外光であるものも使用することができる。例えば、前記紫外光は３００ｎｍから３８０ｎｍ未満の間に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。本明細書では、３８０ｎｍ未満の光を紫外光としている。
【００１８】
前記光源は、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が複数個配置されていてもよい。複数個は、第１の発光素子と第２の発光素子とを組み合わせたものを複数個セットで配置することのほか、第１の発光素子を３個配置してその間に第２の発光素子を２個配置する、第１の発光素子を複数個配置して両端に第２の発光素子を２個配置するなど、種々の組合せを用いることができる。
【００１９】
前記導光板は、前記蛍光物質が含有されているものも使用することができる。
【００２０】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、前記光源と前記導光板との間に設けられる光拡散部材と、を有する発光装置であって、前記光源はレーザーダイオードを有し、前記導光板は、前記レーザーダイオードからの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、前記レーザーダイオードからの光及び前記蛍光物質からの光の少なくともいずれかの光が外部に放出される発光装置に関する。
【００２１】
前記導光板は、拡散材が含有されているものも使用することができる。
【００２２】
前記導光板は、光を取り出す面の表面に前記蛍光物質を塗布することが好ましい。
【００２３】
前記導光板は、光を取り出す面側に前記蛍光物質を配置することが好ましい。
【００２４】
前記導光板は、光を取り出す面と異なる面付近の少なくとも一部に前記蛍光物質を配置してもよい。
【００２５】
前記導光板は、光を取り出す面の内側若しくは外側付近に紫外線吸収材を配置することが好ましい。
【００２６】
前記導光板は、前記拡散材をほぼ均一に分散することが好ましい。
【００２７】
前記発光装置は、前記光源と前記導光板との間に光拡散部材を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２９】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、を有する発光装置であって、前記光源は第１の発光素子と、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ第２の発光素子と、を有し、前記導光板は、前記第１の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、少なくとも前記第２の発光素子からの光及び前記蛍光物質からの光が混合されて外部に放出される発光装置に関する。一般に第１の発光素子への投入電力量を増加すると、第１の発光素子から放出される光は短波長側にシフトする傾向がある。このとき第１の発光素子からの光と第２の発光素子からの光とを混合した場合、色ずれを生じる。これに対し、本発明は第１の発光素子からの光により蛍光物質を励起すると、ほぼ一定の色度の光が得られる。この蛍光物質から放出される一定の色度の光と、第２の発光素子からの光とが混合することにより色ずれの小さい発光装置を提供することができる。特に第１の発光素子は紫外線領域に発光ピーク波長を有するものが好ましい。これにより第１の発光素子の色ずれを視感しにくくなり、色ずれの小さい発光装置を提供することができる。
【００３０】
前記発光装置は、さらに前記第１の発光素子からの光が混合されて外部に放出されるものでもよい。これにより発光装置から放出される光の色調範囲を拡大することができる。
【００３１】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子のいずれかは、レーザーダイオードであることが好ましい。これにより発光ダイオードを用いた場合より発光強度の高い発光装置を提供することができる。
【００３２】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。これによりエネルギー変換効率の高い発光装置を提供することができる。
【００３３】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。例えば青色に発光する第１の発光素子と、緑色に発光する蛍光物質と、赤色に発光する第２の発光素子とを組み合わせることにより、白色に発光する３波長の発光装置を提供することができる。また、紫外線を発する第１の発光素子と、青緑色に発光する蛍光物質と、赤色に発光する第２の発光素子とを組み合わせることにより、白色に発光する発光装置を提供することができる。これにより、波長変換効率の良い蛍光物質を組み合わせることができるため、発光強度が高く色調範囲の広い発光装置を提供することができる。
【００３４】
前記蛍光物質は、量子ドットを使用することができる。量子ドット（ナノ粒子）は、同一物質であるにもかかわらず、粒子の大きさから、入射波長により発光波長が異なるという性質を有するものである。よって、粒子サイズを変えることによってのみ色調を変換できるため、極めて有用である。
【００３５】
前記第１の発光素子は、可視光であるものも使用することができる。第１の発光素子から放出される光は視認できるため、第１の発光素子からの光を有効に利用することができる。
【００３６】
前記第１の発光素子は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。第１の発光素子からの光により蛍光物質を励起するため、エネルギーの高いものであることが好ましく、また、可視光であることから発光色に寄与することができるからである。
【００３７】
前記第１の発光素子は、紫外光であるものも使用することができる。発光素子は投入電力量を増加すると短波長側にシフトする傾向があるため、発光素子から放出される光が可視光であると、発光装置から放出される光に色ズレが生じる場合がある。そのため、視認できない紫外光を用いることにより色ズレの小さい発光装置を提供することができる。例えば、ピーク波長が３７０ｎｍ、３７５ｎｍ近傍のものを使用することもできる。
【００３８】
前記光源は、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が複数個配置されていてもよい。視感度特性から、比較的視感度の低い領域の発光強度を高めることにより色調バラツキを低減することができる。また、同一面における色むらを低減することができる。
【００３９】
前記導光板は、前記蛍光物質が含有されているものも使用することができる。これにより蛍光物質を導光板に被着する工程を省くことができる。また、蛍光物質を含む膜が導光板より剥がれることを防止することができる。また、導光板に蛍光物質を均一に含有することができるため、色むらを防止することができる。
【００４０】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持ち、前記導光板に前記蛍光物質を含有する構成にすることもできる。これにより、第２の発光素子から放出される光が蛍光物質に照射されると、大部分が反射される。これにより蛍光物質が光拡散材として機能することとなり、光拡散効果が増強される。よって導光板に蛍光物質を均一に分散させることにより、均一に発光する発光装置を提供することができる。
【００４１】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、前記光源と前記導光板との間に設けられる光拡散部材と、を有する発光装置であって、前記光源はレーザーダイオードを有し、前記導光板は、前記レーザーダイオードからの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、前記レーザーダイオードからの光及び前記蛍光物質からの光の少なくともいずれかの光が外部に放出される発光装置に関する。発光装置を照明光として用いる場合、レーザーダイオードは集光性が高いため、レーザー光が直接目に入ると非常に危険であるため、分散光とする必要がある。そのため、レーザーダイオードと導光板との間に光拡散部材を配置して、レーザー光を分散させている。また、レーザー光を分散させることにより導光板から放出される光を均一にすることができる。
【００４２】
前記導光板は、拡散材が含有されているものも使用することができる。これにより導光板から放出される光を均一にすることができる。
【００４３】
前記導光板は、光を取り出す面の表面に前記蛍光物質が塗布されていることが好ましい。これにより導光板を成型した後に蛍光物質を塗布するため製造工程が容易となる。また、導光板中に蛍光物質を混入させないため、導光板の成型において熱を加えることができ、より強固な導光板を成型することができる。
【００４４】
前記導光板は、光を取り出す面側に前記蛍光物質を配置することが好ましい。これにより蛍光物質で波長変換する部分と波長変換を行わない部分とを分けることができる。
【００４５】
前記導光板は、光を取り出す面と異なる面付近の少なくとも一部に前記蛍光物質を配置することもできる。導光板内部に拡散材を混入させておくと、蛍光物質から放出される光を導光板内部で拡散することができ、第２の発光素子からの光と蛍光物質からの光との混合を均一に行うことができる。また、異なる面に反射板を設けておくことにより第１の発光素子からの光の拡散効果を高め、蛍光物質からの光を反射板で反射させることにより、さらに均一に発光する発光装置を提供することができる。
【００４６】
前記導光板は、光を取り出す面の内側若しくは外側付近に紫外線吸収材を配置することが好ましい。紫外線は人体に有害な場合もあるため、紫外線を吸収する部材を配置することにより紫外線の発光が少ない発光装置を提供することができる。
【００４７】
前記導光板は、前記拡散材をほぼ均一に分散してもよい。これにより光源からの光を分散することができ、光を取り出す面から均一に光を取り出すことができる。
【００４８】
前記発光装置は、前記光源と前記導光板との間に光拡散部材を設けることが好ましい。これにより光源からの光が導光板内部に入射する前に光を分散させると共に、導光板内部に配置された蛍光物質でも光を分散させることができるので、導光板から均一に光を取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
【００５０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。図２は、図１のＩ−Ｉで切断した際の概略断面図である。
【００５１】
＜発光装置＞
第１の実施の形態に係る発光装置は、光源１００と、光源１００からの光を伝達する導光板２００と、光源１００と導光板２００との間に設けられる光拡散部材３００と、を有する。光源１００は第１の発光素子１０１と、第２の発光素子１０２とを持つ。第２の発光素子１０２は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持っている。導光板２００は、第１の発光素子１０１からの光の一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質４００を光取り出し面２００ａに有している。ここでは蛍光物質４００を含む被膜を導光板２００の光取り出し面２００ａに被着している。導光板２００内部は透光性の部材から成っており、底面２００ｂ及び側面２００ｃは反射部材を設けている。導光板２００の光取り出し面２００ａは、導光板２００内部で反射・散乱された光を外部に放出するように構成されている。光拡散部材３００は、光源１００からの光を拡散すると共に、集光レンズとして働き導光板２００内部に効率よく光を導くものである。蛍光物質４００は、第１の発光素子１０１からの光の一部を吸収して異なる波長の光を発する。これに対し、蛍光物質４００は、第２の発光素子１０２の持つ発光ピーク波長よりも短波長側に発光ピーク波長を持つため、第２の発光素子１０２からの光では、蛍光物質４００は、ほとんど波長変換されない。よって第２の発光素子１０２からの光は、蛍光物質４００で波長変換されることなく、光取り出し面２００ａから外部に放出される。
【００５２】
発光装置は、以下のような作用で発光する。
【００５３】
第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２とを持つ光源１００からの光は、光拡散部材３００を通り、導光板２００の側面部位から内部に入射される。このとき光源から放出された光は光拡散作用により拡がるが、その光が光拡散部材３００に入射されると光拡散部材３００の集光レンズにより集光され、光源からの光が効率よく導光板２００の側面部位に入射される。導光板２００内部に入射された光は、導光板２００の底面２００ｂ及び側面２００ｃにて反射され、光取り出し面２００ａから外部に放出される。導光板２００の光取り出し面２００ａには、蛍光物質４００を含有する被膜を被着しており、第１の発光素子１０１からの光を波長変換して異なる波長の光を外部に放出している。このとき光取り出し面２００ａから放出される光は、蛍光物質４００からの光と、第２の発光素子１０２からの光との混色光となる。例えば、第１の発光素子１０１が紫外光の場合は、蛍光物質４００からの光（例えば、青緑色光）と、第２の発光素子１０２からの光（例えば、赤色光）との混色光（白色光）が導光板２００の光取り出し面２００ａから放出される。これに対し、第１の発光素子１０１が可視光（例えば、青色光）の場合は、蛍光物質４００からの光（例えば、緑色光）と、第２の発光素子１０２からの光（例えば、赤色光）との混色光（白色光）が導光板２００の光取り出し面２００ａから放出される。これは第１の発光素子１０１からの光の全てが蛍光物質４００に吸収されるものではなく、第１の発光素子１０１からの光の一部が蛍光物質４００に吸収されず導光板２００等中を透過して外部に放出されるものである。
【００５４】
以下、各構成部材について、詳しく説明する。
【００５５】
＜光源＞
光源１００は、第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２とを持つ。この第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）を用いることができる。特に、高出力の発光装置を製造するにあたっては、発光ダイオードよりも高出力のレーザーダイオードを用いる方が好ましい。レーザーダイオードは光の集光性が発光ダイオードよりも高く、直進性が強いため導光板２００に入射しやすい。その一方、高出力の光が導光板２００に入射すると、入射部位が損傷する場合もあるため、光拡散部材３００を用いてレーザー光を拡散して導光板２００の損傷を抑制している。
【００５６】
光源１００は、第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２が複数個配置されていてもよい。複数個は、第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２とを組み合わせたものを複数個セットで配置することのほか、第１の発光素子１０１を３個配置してその間に第２の発光素子１０２を２個配置する、第１の発光素子１０１を複数個配置して両端に第２の発光素子１０２を２個配置するなど、種々の組合せを用いることができる。これにより視感度の低い部分の光を補うようにしている。
【００５７】
第１の発光素子は、主として紫外線発光、青紫色発光、青色発光のレーザーダイオードを使用する。蛍光物質４００をより効率よく波長変換するためである。第２の発光素子は主として黄赤色発光、赤色発光のレーザーダイオードを使用する。蛍光物質４００の発光色と補色の関係にあるものを使用することが好ましい。ただし、緑色発光、黄緑色発光のレーザーダイオード等が開発された場合は、それとの組合せを用いることができる。
【００５８】
光源１００における第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２とを導光板２００の平面に対して上下方向に設けることが好ましい。これにより導光板２００内部で第１の発光素子１０１により波長変換された蛍光物質４００からの光と、第２の発光素子１０２からの光とが混合して、均一に面発光するからである。
【００５９】
光源１００は導光板２００の平面に沿って複数個左右に設けることが好ましい。この場合、上記のように第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２とは上下方向に設けているものを１組として複数組左右に設ける方が好ましい。レーザーダイオードは直進性が強く導光板２００の発光面全体を均一に発光させることが困難であるため、複数個の光源１００を所定の間隔離して設けることが好ましい。使用する発光素子の個数は特に限定しない。
【００６０】
＜発光素子＞
上述のように、光源１００に用いる発光素子１０１、１０２は発光ダイオード若しくはレーザーダイオードである。高出力の光を放出することができることからレーザーダイオードが好ましい。第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２は、ともにレーザーダイオードであることが好ましいが、第１の発光素子１０１にレーザーダイオード、第２の発光素子１０２に発光ダイオードを用いる組合せも可能である。これにより高出力かつ高演色性の発光装置を提供することができる。さらに第１の発光素子１０１に発光ダイオード、第２の発光素子１０２にレーザーダイオードを用いることも可能である。
【００６１】
第１の発光素子１０１は、可視光であるものも使用することができる。これにより第１の発光素子１０１からの光も有効に利用できるからである。特に第１の発光素子１０１は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。可視光の波長のうち短波長側に発光ピーク波長を持つものは長波長側に発光ピーク波長を持つものよりもエネルギーが高いため、より効率よく蛍光物質４００を光らせることが可能である。なお、本明細書では、３８０ｎｍ以上の光を可視光と定義する。
【００６２】
第１の発光素子１０１は、紫外光であるものも使用することができる。一般に発光素子は投入電流の増加に伴い短波長側に発光ピーク波長がシフトするため、可視光の発光素子を用いると色ズレが生じる場合がある。しかし、紫外線発光の発光素子を用いた場合は発光素子への投入電流の増加に伴う発光ピーク波長のズレは、発光色に影響を及ぼさないため、色ズレを低減することができるからである。なお、紫外光は３００ｎｍから３８０ｎｍ未満の間に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。本明細書では、３８０ｎｍ未満の光を紫外光としている。
【００６３】
第２の発光素子１０２は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ。蛍光物質４００からの光と第２の発光素子１０２からの光とを組み合わせることにより色ズレの少ない高出力の発光装置を提供することができるからである。
【００６４】
（発光ダイオード）
発光ダイオード１０１、１０２は、蛍光物質４００を効率よく励起可能な発光スペクトルを持った半導体発光ダイオード（すなわち、蛍光物質を効率よく励起可能な発光スペクトルの光を発光する発光層を有する半導体発光ダイオード）が好ましい。このような半導体発光ダイオードの材料として、ＢＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅやＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ、ＢＩｎＡｌＧａＮなど種々の半導体を挙げることができる。また、これらの元素に不純物元素としてＳｉやＺｎなどを含有させ発光中心とすることもできる。蛍光物質４００を効率良く励起できる紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光可能な発光層の材料として特に、窒化物半導体（例えば、ＡｌやＧａを含む窒化物半導体、ＩｎやＧａを含む窒化物半導体としてＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、Ｘ＋Ｙ≦１）がより好適に挙げられる。
【００６５】
また、半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることでより出力を向上させることもできる。
【００６６】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を利用することが好ましい。このサファイア基板上にＨＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡＩＮ等の低温で成長させ非単結晶となるバッファ層を形成しその上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００６７】
この窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する紫外領域を効率よく発光可能な発光ダイオード例は以下のようなものである。
【００６８】
まず、バッファ層上に、サファイア基板のオリフラ面と略垂直にＳｉＯ２をストライプ状に形成する。ストライプ上にＨＶＰＥ法を用いてＧａＮをＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Grows GaN）成長させる。続いて、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・アルミニウム・ガリウムの井戸層と窒化アルミニウム・ガリウムの障壁層を複数積層させた多重量子井戸構造とされる活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層する。
【００６９】
また、ＥＬＯＧ成長を用いることなく以下のようにしてもよい。
【００７０】
例えば、サファイア基板１上にＧａＮバッファ層を介して、Ｓｉがアンドープのｎ型ＧａＮ層、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層、アンドープＧａＮ層、多重量子井戸構造の発光層（ＧａＮ障壁層／ＩｎＧａＮ井戸層の量子井戸構造）、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型ＧａＮからなるｐクラッド層、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を順次積層する。そして電極を以下のように形成する。
【００７１】
ｐオーミック電極は、ｐ型コンタクト層上のほぼ全面に形成され、そのｐオーミック電極上の一部にｐパッド電極が形成される。
【００７２】
また、ｎ電極は、エッチングによりｐ型コンタクト層からアンドープＧａＮ層を除去してｎ型コンタクト層の一部を露出させ、その露出された部分に形成される。
【００７３】
なお、本実施の形態では、多重量子井戸構造の発光層を用いたが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、ＩｎＧａＮを利用した単一量子井戸構造としても良いし、Ｓｉ、Ｚｎ等のｎ型、ｐ型不純物がドープされたＧａＮを利用しても良い。
【００７４】
また、発光ダイオード１０１、１０２の発光層は、Ｉｎの含有量を変化させることにより、４２０ｎｍから４９０ｎｍの範囲において主発光ピークを変更することができる。また、発光波長は、上記範囲に限定されるものではなく、３６０〜５５０ｎｍに発光波長を有しているものを使用することができる。
【００７５】
このようにして、基板上にダブルへテロ構造の半導体発光ダイオードが構成される。また、本発明では、活性層をリッジストライプ形状としガイド層で挟むと共に共振器端面を設けてなる半導体レーザーダイオードを用いてもよい。
【００７６】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせることが好ましい。窒化物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。サファイア基板をとらない場合は、第１のコンタクト層の表面までｐ型側からエンチングさせ各コンタクト層を露出させる。各コンタクト層上にそれぞれ電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光ダイオードを形成させることができる。
【００７７】
発光装置において、量産性よく形成させるためには透光性封止部材を利用して形成させることが好ましい。特に、蛍光物質１１を混合して封止することため、透光性の樹脂が好ましい。この場合蛍光体からの発光波長と透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光ダイオードは紫外域に発光スペクトルを有し、その主発光波長は３６０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のものや、４５０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下のものも使用することができる。
【００７８】
ここで、半導体発光ダイオードにおいては、不純物濃度１０１７〜１０２０／ｃｍ３で形成されるｎ型コンタクト層のシート抵抗と、透光性ｐ電極のシート抵抗とが、Ｒｐ≧Ｒｎの関係となるように調節されていることが好ましい。ｎ型コンタクト層は、例えば膜厚３〜１０μｍ、より好ましくは４〜６μｍに形成されると好ましく、そのシート抵抗は１０〜１５Ω／□と見積もられることから、このときのＲｐは前記シート抵抗値以上のシート抵抗値を有するように薄膜に形成するとよい。また、透光性ｐ電極は、膜厚が１５０μｍ以下の薄膜で形成されていてもよい。また、ｐ電極は金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯも使用することができる。ここで透光性ｐ電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。
【００７９】
また、透光性ｐ電極が、金および白金族元素の群から選択された１種と、少なくとも１種の他の元素とから成る多層膜または合金で形成される場合には、含有されている金または白金族元素の含有量により透光性ｐ電極のシート抵抗の調整をすると安定性および再現性が向上される。金または金属元素は、本発明に使用する半導体発光ダイオードの波長領域における吸収係数が高いので、透光性ｐ電極に含まれる金又は白金族元素の量は少ないほど透過性がよくなる。従来の半導体発光ダイオードはシート抵抗の関係がＲｐ≦Ｒｎであったが、本発明ではＲｐ≧Ｒｎであるので、透光性ｐ電極は従来のものと比較して薄膜に形成されることとなるが、このとき金または白金族元素の含有量を減らすことで薄膜化が容易に実現できる。
【００８０】
上述のように、半導体発光ダイオードは、ｎ型コンタクト層のシート抵抗ＲｎΩ／□と、透光性ｐ電極のシート抵抗ＲｐΩ／□とが、Ｒｐ≧Ｒｎの関係を成していることが好ましい。半導体発光ダイオードとして形成した後にＲｎを測定するのは難しく、ＲｐとＲｎとの関係を知るのは実質上不可能であるが、発光時の光強度分布の状態からどのようなＲｐとＲｎとの関係になっているのかを知ることは可能である。
【００８１】
また、発光ダイオードにおいて、透光性ｐ電極とｎ型コンタクト層とがＲｐ≧Ｒｎの関係であるとき、前記透光性ｐ電極上に接して延長伝導部を有するｐ側台座電極を設けると、さらなる外部量子効率の向上を図ることができる。延長伝導部の形状及び方向に制限はなく、延長伝導部が衛線上である場合、光を遮る面積が減るので好ましいが、メッシュ状でもよい。また形状は、直線状以外に、曲線状、格子状、枝状、鉤状でもよい。このときｐ側台座電極の総面積に比例して遮光効果が増大するため、遮光効果が発光増強効果を上回らないように延長導電部の線幅及び長さを設計することが好ましい。
【００８２】
（レーザーダイオード）
発光素子１０１、１０２に用いる窒化物半導体としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、もしくはＩｎＮ、又はこれらの混晶である窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）がある。その他に前記窒化ガリウム系化合物半導体の一部を、Ｂ、Ｐで置換している。
【００８３】
窒化物半導体レーザーは、ＧａＮ基板上において、ＩｎｘＧａ1-ｘＮ（０≦ｘ＜１）から成る活性層が、ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ＜１）層（各層毎にｙの値は異なる）と、ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＮ（０≦ｚ＜１）層（各層毎にｚの値は異なる）によって挟まれており、いわゆるダブルへテロ構造が形成されている。
【００８４】
活性層は、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ1-ｘ１−ｙ１Ｎ井戸層（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）とＩｎｘ２Ａｌｙ２Ｇａ1-ｘ２−ｙ２Ｎ障壁層（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１、ｘ１＞ｘ２）が、障壁層-井戸層-障壁層の順に適当な回数だけ交互に繰り返し積層されたＭＱＷ構造を有しており、活性層の両端はいずれも障壁層となっている。井戸層はアンドープで形成されている。一方、ｐ型電子閉じ込め層に隣接した最終障壁層を除いて、全ての障壁層にはＳｉ、Ｓｎ等のｎ型不純物がドープされており、最終障壁層はアンドープで成長されている。また、最終障壁層には、隣接するｐ型窒化物半導体層からＭｇ等のｐ型不純物が拡散している。
【００８５】
最終障壁層を除く障壁層にｎ型不純物がドープされていることにより、活性層中の初期電子濃度が大きくなって井戸層への電子注入効率が高くなり、レーザーの発光効率が向上する。一方、最終障壁層は、最もｐ型層側にあるため井戸層への電子注入には寄与しない。そこで、最終障壁層にｎ型不純物をドープせず、むしろｐ型不純物をｐ型層からの拡散によって実質的にドープすることにより、井戸層へのホール注入効率を高めることができる。また、最終障壁層にｎ型不純物をドープしないことにより、障壁層中に異なる型の不純物が混在してキャリアの移動度が低下することを防止できる。
【００８６】
以下、窒化物半導体レーザーについて、構造の詳細について説明する。基板としては、ＧａＮを用いることが好ましいが、窒化物半導体と異なる異種基板を用いても良い。異種基板としては、例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で従来から知られており、窒化物半導体と異なる基板材料を用いることができる。好ましい異種基板としては、サファイア、スピネルが挙げられる。また、異種基板は、オフアングルしていてもよく、この場合ステップ状にオフアングルしたものを用いると窒化ガリウムからなる下地層が結晶性よく成長するため好ましい。更に、異種基板を用いる場合には、異種基板上に素子構造形成前の下地層となる窒化物半導体を成長させた後、異種基板を研磨などの方法により除去して、窒化物半導体の単体基板として素子構造を形成してもよく、また、素子構造形成後に、異種基板を除去する方法でも良い。
【００８７】
異種基板を用いる場合には、バッファ層（低温成長層）、窒化物半導体（好ましくはＧａＮ）からなる下地層を介して、素子構造を形成すると、窒化物半導体の成長が良好なものとなる。また、異種基板上に設ける下地層（成長基板）として、その他に、ＥＬＯＧ(Epitaxially Laterally Overgrowth)成長させた窒化物半導体を用いると結晶性が良好な成長基板が得られる。ELOG成長層の具体例としては、異種基板上に、窒化物半導体層を成長させ、その表面に窒化物半導体の成長が困難な保護膜を設けるなどして形成したマスク領域と、窒化物半導体を成長させる非マスク領域を、ストライプ状に設け、その非マスク領域から窒化物半導体を成長させることで、膜厚方向への成長に加えて、横方向への成長が成されることにより、マスク領域にも窒化物半導体が成長して成膜された層などがある。その他の形態では、異種基板上に成長させた窒化物半導体層に開口部を設け、その開口部側面から横方向への成長がなされて、成膜される層でもよい。
【００８８】
基板上には、バッファ層を介して、ｎ型窒化物半導体層であるｎ型コンタクト層、クラック防止層、ｎ型クラッド層、及びｎ型光ガイド層が形成されている。ｎ型クラッド層を除く他の層は、素子によっては省略することもできる。ｎ型窒化物半導体層は、少なくとも活性層と接する部分において活性層よりも広いバンドギャップを有することが必要であり、そのためにＡｌを含む組成であることが好ましい。また、各層は、ｎ型不純物をドープしながら成長させてｎ型としても良いし、アンドープで成長させてｎ型としても良い。
【００８９】
ｎ型窒化物半導体層の上には、活性層が形成されている。活性層は、前述の通り、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ1-ｘ１−ｙ１Ｎ井戸層（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）とＩｎｘ２Ａｌｙ２Ｇａ1-ｘ２−ｙ２Ｎ障壁層（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１、ｘ１＞ｘ２）が適当な回数だけ交互に繰り返し積層されたＭＱＷ構造を有しており、活性層の両端はいずれも障壁層となっている。井戸層は、アンドープで形成されており、最終障壁層を除く全ての障壁層はＳｉ、Ｓｎ等のｎ型不純物が好ましくは１×１０１７〜１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープして形成されている。
【００９０】
最終障壁層は、アンドープで形成されており、次に成長させるｐ型電子閉じ込め層からの拡散によってＭｇ等のｐ型不純物を１×１０１６〜１×１０１９ｃｍ−３含んでいる。尚、最終障壁層を成長させるときに、Ｍｇ等のｐ型不純物を１×１０１９ｃｍ−３以下の濃度でドープしながら成長させても良い。また、最終障壁層は、次にｐ型電子閉じ込め層を成長させるときのガスエッチングによる分解の影響を抑制するために、他の障壁層よりも厚く形成されている。最終障壁層の好適な厚みは、ｐ型電子閉じ込め層の成長条件によって適宜変化するが、例えば、他の障壁層の好ましくは１．１〜１０倍、より好ましくは１．１〜５倍の厚みに成長させる。これにより、最終障壁層は、Ｉｎを含む活性層の分解を防止する保護膜としての役割を果たす。
【００９１】
最終障壁層の上には、ｐ型窒化物半導体層として、ｐ型電子閉じ込め層、ｐ型光ガイド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が形成されている。ｐ型クラッド層を除く他の層は、素子によっては省略することもできる。ｐ型窒化物半導体層は、少なくとも活性層と接する部分において活性層よりも広いバンドギャップを有することが必要であり、そのためにＡｌを含む組成であることが好ましい。また、各層は、ｐ型不純物をドープしながら成長させてｐ型としても良いし、隣接する他の層からｐ型不純物を拡散させてｐ型としても良い。
【００９２】
ｐ型電子閉じ込め層は、ｐ型クラッド層よりも高いＡｌ混晶比を持つｐ型窒化物半導体から成り、好ましくはＡｌｘＧａ1-ｘＮ（０．１＜ｘ＜０．５）なる組成を有する。また、Ｍｇ等のｐ型不純物が高濃度で、好ましくは５×１０１７〜１×１０１９ｃｍ-３の濃度でドープされている。これにより、ｐ型電子閉じ込め層は、電子を活性層中に有効に閉じ込めることができ、レーザーの閾値を低下させる。また、ｐ型電子閉じ込め層は、３０〜２００Å程度の薄膜で成長させれば良く、薄膜であればｐ型光ガイド層やｐ型光クラッド層よりも低温で成長させることができる。したがって、ｐ型電子閉じ込め層を形成することにより、ｐ型光ガイド層等を活性層の上に直接形成する場合に比べて、Ｉｎを含む活性層の分解を抑制することができる。
【００９３】
また、ｐ型電子閉じ込め層は、アンドープで成長させた最終障壁層にｐ型不純物を拡散によって供給する役割を果たしており、両者は協働して、活性層を分解から保護すると共に、活性層へのホール注入効率を高める役割を果たす。即ち、ＭＱＷ活性層の最終層としてアンドープＩｎｘ２Ｇａ1-ｘ２Ｎ層（０≦ｘ２＜１）を他の障壁層よりも厚く形成し、その上にＭｇ等のｐ型不純物を高濃度にドープしたｐ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮ（０．１＜ｘ＜０．５）から成る薄膜を低温で成長させることにより、Ｉｎを含む活性層が分解から保護されると共に、ｐ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮ層からアンドープＩｎｘ２Ｇａ1-ｘ２Ｎ層にＭｇ等のｐ型不純物が拡散して活性層へのホール注入効率を向上することができる。
【００９４】
ｐ型窒化物半導体層のうち、ｐ型光ガイド層の途中までリッジストライプが形成され、さらに、保護膜、ｐ型電極、ｎ型電極、ｐパット電極、及びｎパット電極が形成されて半導体レーザーが構成されている。
【００９５】
第１の発光素子１０１に用いられるレーザー光は、３５０ｎｍから５００ｎｍに発光ピーク波長を有することが好ましい。この範囲のレーザー光を用いることにより波長変換効率の良好な蛍光物質４００を使用することができる。また、この範囲にすることにより蛍光物質４００を混合した樹脂の劣化を抑制することができる。第２の発光素子１０２に用いられるレーザー光は、５７３ｎｍから７８０ｎｍに発光ピーク波長を有するものを使用できる。
【００９６】
＜導光板＞
導光板２００は、点光源１００である第１の発光素子１０１、第２の発光素子１０２からの光を外部に導き、分散光源とするためのものである。
【００９７】
導光板２００の光取り出し面２００ａは、略矩形の他、略正方形、略多角形、略円形、略楕円形など種々の形状をとることができる。導光板２００は、略直方体とすることできる他、光源１００の入射側側面２００ｂを広く、反対側の側面２００ｂを狭くするように設けることが好ましい。これにより入射された光を光取り出し面２００ａ側に効率よく取り出すためである。
【００９８】
導光板２００の側面２００ｃは、一側面のみから光源を入射させるだけでなく、対面の二面、隣り合う二面、隣り合う三面などから光源を入射させることもできる。光取り出し面２００ａから高出力かつ均一に光を取り出すためである。
【００９９】
導光板２００の材料として、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ガラスなどを用いることができる。これらの導光板２００の材料はそれぞれ屈折率が異なるが、導光板の入射端面に形成する切り欠きプリズムの角度や数等を選定することによって、光の拡散を制御することができるので、屈折率により制約を受けることはない。導光板２００は、上記材料を金型に射出成形することで形成される。金型は平面のものだけでなく、スリット（切り欠き）を設けたり、傾斜を設けたりすることもでき、用途に応じて任意の形状とすることができる。加工方法としては、ブラスト加工法やエッチング加工法等があるが、放電加工が最も好ましい。放電加工で金型にパターン形状を形成するには以下の条件を適宜調整させる。放電加工の条件はパルス幅を１μｓｅｃ〜２００μｓｅｃとし、電流値を０．１Ａ〜２０Ａの範囲で変化させる。その他の放電加工の条件として電極と金型との距離を０．５μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍの範囲とする。電極と金型との距離を上記範囲で徐々に近づけ、また、徐々に離すといった操作を行うことで上記出射面や反射面の梨子地面をグラデーション形状とすることができる。これにより連続的に梨地面を形成した導光板を提供することができる。
【０１００】
導光板２００は、第１の発光素子１０１からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質４００を有する。ここで「蛍光物質を有し」とは、蛍光物質を導光板に含有させることの他、蛍光物質を含有する被膜を導光板に被着させること、接着剤等を介して蛍光物質を導光板に被着させることなどをいう。第１の実施の形態では、蛍光物質４００を含有した被膜を導光板２００に被着させている。これにより導光板２００の製造が容易で、かつ、光劣化に強い樹脂を製造することができる。また、加熱して成型する導光板も使用することができる。その一方、導光板２００は、光取り出し面の表面に蛍光物質４００を塗布することもできる。また、導光板２００内部に蛍光物質４００を混入して成型することもできる。このとき導光板２００内部に均一に蛍光物質４００を配置する他、蛍光物質４００を沈降させて光取り出し面２００ａ若しくは底面２００ｂに蛍光物質４００を配置することもできる。
【０１０１】
導光板２００の底面２００ｂ及び側面２００ｃには、反射部材を設けることが好ましい。光源１００から入射された光を光取り出し面２００ａに効率よく導くためである。また、導光板２００の光取り出し面２００ａには、紫外線吸収部材若しくは紫外線反射部材を設けることが好ましい。紫外線は視覚や人体に影響を及ぼすため、導光板２００から外部に放出されるのを極力低減することが好ましいからである。反射部材として可視光の光を効率よく反射するＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ等が好ましい。
【０１０２】
＜光拡散部材＞
発光装置は、光源１００と導光板２００との間に光拡散部材３００を設けることが好ましい。光源１００と導光板２００との間とは、光源１００から出射された光が導光板２００に入射する経路の間の意味であり、光源１００から出射された光が導光板２００に直接入射する場合の間だけでなく、光源１００から出射された光が間接部材を介して導光板２００に入射する場合の間も含む。また、光拡散部材３００は、導光板２００と別部品として構成されていることが好ましいが、一体の部品として構成されていてもよい。光拡散部材３００は、光源１００から出射された光を拡散するための部材の意味である。例えば、光源１００にレーザーダイオードを用いた場合、レーザー光の直進性が強いため、導光板２００に入射した際、光の拡散が生じ難く光取り出し面２００ａから均一に光を取り出し難いからである。さらに光拡散部材３００はレーザー光の形を変えることができる場合もある。
【０１０３】
光拡散部材３００として、一般的に使用されているシリンドリカルレンズ、ロッドレンズを使用することができる。光拡散部材３００の材料としてアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ガラスなどを用いる。光拡散部材３００には無機ガラスなどの無機物質の微細な粒を混入しておくこともできる。
【０１０４】
＜蛍光物質＞
蛍光物質４００は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。これにより効率よく発光させることができる。
【０１０５】
また、蛍光物質４００は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長と第２の発光素子１０２が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。これにより第１の発光素子１０１からの光によって主として蛍光物質４００の光を調整することができるため、蛍光物質４００からの光と第２の発光素子１０２との光の混色を容易に調整することができる。また、蛍光物質４００の光の吸収は、第２の発光素子の発光ピーク波長よりも短波長側にあり、ほとんど波長変換されず反射されるため、蛍光物質４００が光拡散作用を持つと考えられる。
【０１０６】
蛍光物質４００は、導光板２００内部に混入させて導光板２００を形成してもよい。蛍光物質４００は導光板２００中に均一に分散されている構成を採ることができるほか、蛍光物質４００の粒子の比重により導光板２００中に沈降若しくは浮上させ光取り出し面２００ａ若しくは底面２００ｂ側に配置させる構成を採ることもできる。このほか、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの被膜中に蛍光物質４００を混入させ、平板上のシートを形成させ、このシート状の被膜を導光板２００に被着させてもよい。さらに、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの被膜中に蛍光物質４００を混入させ、印刷手段、インクジェット噴霧手段などを用いて導光板２００の表面に塗布、接着させてもよい。蛍光物質４００は、１種類のみである必要はなく２種類以上のものを混合等して用いてもよい。
【０１０７】
蛍光物質４００は、例えば以下のものを使用することができる。蛍光物質４００として、青色に発光する蛍光体、緑色に発光する蛍光体、黄色に発光する蛍光体、赤色に発光する蛍光体等を使用することができる。例えばＥｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系若しくはＭｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、又は、Ｅｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
【０１０８】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕのほかＭＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、Ｍ１．８Ｓｉ５Ｏ０．２Ｎ８：Ｅｕ、Ｍ０．９Ｓｉ７Ｏ０．１Ｎ１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
【０１０９】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
【０１１０】
Ｅｕ等のランタノイド系若しくはＭｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ５（ＰＯ４）３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【０１１１】
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ２Ｂ５Ｏ９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【０１１２】
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。
【０１１３】
Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。
【０１１４】
アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
ここで、好ましくは、ａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きい。
【０１１５】
アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。
【０１１６】
Ｍｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ２Ｏ３：ｘＥｕ，ｙＭｎ（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、Ｍｅは、Ｂａおよび／またはＳｒおよび／またはＣａを示す。）
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｒ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒ、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【０１１７】
その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ、ＭＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＭＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、Ｍ１．８Ｓｉ５Ｏ０．２Ｎ８：Ｅｕ、Ｍ０．９Ｓｉ７Ｏ０．１Ｎ１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
【０１１８】
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。
【０１１９】
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
【０１２０】
これらの蛍光体は、光源１００からの励起光により、黄色、赤色、緑色、青色、またはこれらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光する。これらの蛍光体を適宜組み合わせることにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
【０１２１】
蛍光物質として蛍光顔料、蛍光染料なども使用することができる。
【０１２２】
そのほか、蛍光物質として量子ドット（ナノ粒子）を使用することもできる。量子ドット（ナノ粒子）は、粒子サイズによって発光色が異なるナノサイズの粒子である。例えば、ナノサイズのセレン化カドミウム粒子（ＣｄＳｅ）などの粒子ドットを用いることもできる。これは粒径が大きくなるに従って長波長側の光を放出するものである。例えば、平均粒径２．４ｎｍでは青色、２．８ｎｍでは緑色、３．４ｎｍでは黄色、３．８ｎｍでは橙色、４．２ｎｍでは赤色である。
【０１２３】
＜拡散材＞
更に、導光板２００中に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。これによって光源１００から入射された光が分散して、光取り出し面２００ａから均一な光が放出される。
【０１２４】
＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明に係る発光装置を示す概略平面図である。図４は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。図４は、図３のＩＩ−ＩＩで切断した際の概略断面図である。第１の実施の形態とほぼ同様の部分については説明を省略する。
【０１２５】
第２の実施の形態に係る発光装置は、光源１１０と、光源１１０からの光を伝達する導光板２１０と、光源１１０と導光板２１０との間に設けられる光拡散部材３１０と、を有する。光拡散部材３１０は、導光板２１０の側面に装着されている。これにより集積効率を向上することができる。導光板２１０は平板状の形状を成しており、その隣り合う側面２１０ｃ二面に光拡散部材３１０が装着されており、残る側面２１０ｃ二面及び底面２１０ｂには反射部材が設けられている。導光板２１０の隣り合う側面２１０ｃに対してほぼ平行となるように二つの光源１１０を配置する。光源１１０は第１の発光素子と、第２の発光素子とを持ち、第１の発光素子は４００ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つレーザーダイオードであり、第２の発光素子は赤色領域に発光ピーク波長を持つレーザーダイオードである。蛍光物質４１０は第１の発光素子からの光により青緑色に発光ピーク波長を持つもの、例えば、酸窒化物蛍光体である。これにより蛍光物質からの青緑色光と第２の発光素子からの赤色光によって白色に発光する発光装置を提供することができる。導光板２１０は、蛍光物質４１０を含有する被膜を光取り出し面２１０ａに被着させている。被膜は光取り出し面２００ａのみならず光拡散部材３１０まで被着されており光拡散部材３１０からの光の漏れを低減している。この被膜は、蛍光物質４１０が極めて密に詰まっており光源１１０からの光をほとんど外部に漏らさないように構成されている。導光板２１０は透光性のガラス部材を用いている。導光板２１０の光取り出し面２１０ａは、導光板２１０内部で反射・散乱された光を外部に放出するように構成されている。光拡散部材３１０は、光源１１０からの光を拡散する。第１の実施の形態と異なり光拡散部材３１０は導光板２１０に装着されているため、集光レンズ形状を採ることを要さず、また、光拡散部材３００と導光板２１０との間の反射等による光の損失が少ないため、効率よく導光板２００内部に導くことができる。導光板２１０は、拡散材５１０が含有されており、ほぼ均一に光が分散される。
【０１２６】
＜第３の実施の形態＞
以下の実施の形態は、上述及び後述の発光装置の一部に置換可能である。第３の実施の形態及び第４の実施の形態は、光源に関するものである。
【０１２７】
第３の実施の形態として、例えば、光源１２０を種々変更したものがある。図５は、光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【０１２８】
光源１２０は、導光板の側面方向に沿うように横長の楕円形状の出射口と成っている。これは、点光源を平板状の導光板の側面に効率よく入射するためである。この光源１２０の個数も導光板の大きさに応じて適宜変更する。また、光源１２０は、第１の発光素子を二個配置し、その間に第２の発光素子を配置する構成としてもよい。
【０１２９】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態として、第１の発光素子１３１と第２の発光素子１３２とを一組として複数組並べたものも使用することができる。図６は、光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【０１３０】
第３の実施の形態と異なり、第４の実施の形態は導光板の側面方向に沿うように円形の出射口を２個配置している。この２個の出射口は第１の発光素子１３１と第２の発光素子１３２とを一組としている。これにより一組の発光素子から出射される光は均一に混じりあう。
【０１３１】
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態乃至第９の実施の形態は導光板に関するものである。
【０１３２】
第５の実施の形態は底面に傾斜を設けた導光板２２０に関する。図７は、導光板を示す概略断面図である。
【０１３３】
導光板２２０の側面から入射された光を光取り出し面２００ａに導くため、導光板２２０の底面に傾斜を設けている。傾斜角αは０°より大きく１５°程度が好ましいが、１°〜３°程度が最も好ましい。光は直進性を有するため、光取り出し面２００ａに対して平行に入射される光源からの光は、何らかの部材に照射しない限り、向きを変えることがない。そのため、この平行光を導光板２２０の底面に照射及び反射させて光取り出し面２００ａ側に導くようにしたものである。導光板２２０は、蛍光物質４２０がほぼ均一に混合されて成形されている。
【０１３４】
＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態は蛍光物質４３０を導光板２３０に固着させたものである。図８は、導光板を示す概略断面図である。
【０１３５】
導光板２３０の光取り出し面側に蛍光物質４３０をインクジェット噴霧手段若しくはメッキ手段、印刷手段等を用いて固着させる。蛍光物質４３０に固着性がない場合は、エポキシ樹脂等の接着剤を蛍光物質４３０の表面にコーティングしたものを用いて固着させる。光取り出し面に蛍光物質４３０を密に充填して光源からの光を効率よく波長変換させる。
【０１３６】
＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態は導光板２４０の内部の光取り出し面側に蛍光物質４４０を配置させたものである。図９は、導光板を示す概略断面図である。
【０１３７】
導光板２４０の内部には蛍光物質４４０と拡散材５２０とが混入されている。蛍光物質４４０は導光板２４０の光取り出し面側にほぼ均一に配置されている。拡散剤５２０は、導光板２４０の内部に均一に拡散されている。導光板２４０の側面及び底面には反射部材が設けられている。また、導光板２４０の底面は傾斜が設けられている。これにより導光板２４０の側面から入射された光は、拡散剤５２０に照射して光が拡散される。この拡散された光は底面及び側面に照射して反射され光取り出し面側に配置されている蛍光物質４４０に照射される。この蛍光物質４４０で吸収、波長変換された光は光取り出し面から外部に放出される。一方、底面及び側面に照射されず直接蛍光物質４４０に照射することもあり得る。
【０１３８】
導光板２４０の光取り出し面には、凹凸が形成されている。これにより光取り出し効率を向上させたり、レーザーダイオードの持つコヒーレント性を打ち消したりすることができる。
【０１３９】
導光板２４０は、導光板２４０の材質の比重とほぼ同じ程度の拡散剤５２０と、導光板２４０の材質の比重よりも重い蛍光物質４４０とをよく混ぜ合わせる。その後、光取り出し面側を下向きにして、所定時間放置する。これにより比重の重い蛍光物質４４０が沈降して硬化する。その後、反射部材を導光板２４０の所定の側面及び底面に固着する。
【０１４０】
これにより第１の発光素子の紫外光を導光板２４０から漏らさなくすることができる。
【０１４１】
＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態は、第７の実施の形態と蛍光物質４５０の配置が異なる以外ほぼ同じである。図１０は、導光板を示す概略断面図である。
【０１４２】
導光板２５０の内部に蛍光物質４５０と拡散剤５３０とが配置されている。蛍光物質４５０は導光板２５０の底面に配置する。場合により側面にも配置する。この場合も、蛍光物質４５０と導光板２５０の材料との比重差を利用して配置するものである。これにより光源から入射された光は底面及び側面に配置された蛍光物質４５０に照射され光取り出し面側に放出される。蛍光物質４５０により波長変換された光は、拡散剤５４０で拡散される。これにより第２の発光素子からの光がより光取り出し面から放出されることとなり、蛍光物質５４０の光とより均一に混色する。
【０１４３】
＜第９の実施の形態＞
第９の実施の形態は、導光板２６０内部に拡散剤５４０と蛍光物質４６０とを均一に拡散させている。図１１は、導光板を示す概略断面図である。
【０１４４】
導光板２６０の内部に拡散剤５４０と蛍光物質４６０とを均一に拡散させている。これにより第２の発光素子からの光は蛍光物質４６０に吸収されず反射されるため、蛍光物質４６０が拡散剤として作用している。これにより均一に混色させることができる。
【０１４５】
＜第１０の実施の形態＞
第１０の実施の形態は、導光板２７０の表面にフィルム６００が固着されている。図１２は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【０１４６】
導光板２７０の光取り出し面には蛍光物質４７０が配置されている。この導光板２７０の光取り出し面表面にフィルム６００が吸着されている。このフィルム６００は、紫外線を透過させず、可視光のみを透過するものである。光源１２０からの光は光拡散部材３２０を透過して導光板２７０の側面に入射する。光拡散部材３２０の入射面側及び導光板２７０の入射面側の側面には無反射コーティングが施されている。これにより入射損失を低減することができる。光拡散部材３２０は集光レンズ形状をなしており光源１２０からの光を集光させて導光板２７０の側面に入射させている。
【０１４７】
＜第１１の実施の形態＞
第１１の実施の形態は、導光板２８０の中央部を盛り上げるように傾斜を設けている。図１３は、導光板を示す概略断面図である。
【０１４８】
導光板２８０の底面２８０ｂは、傾斜が設けられている。この傾斜は中央部を導光板２の内側方向に凹ませている。これにより一側面から入射した光が対面の側面へと光が抜けるのを防止している。また、導光板２８０の底面に凹凸を設け、光散乱効果を高めることもできる。
【０１４９】
＜第１２の実施の形態＞
第１２の実施の形態は、導光板２９０と光拡散部材とを一体成型している。図１４は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【０１５０】
導光板２９０は側面に丸みを持たせ、光源１４０からの光を入射し易くし拡散するように形成されている。導光板２９０の光取り出し面には蛍光物質４９０を混入した被膜を被着させている。
【実施例】
【０１５１】
＜実施例１＞
実施例１は、光源１００と導光板２００と光拡散部材３００とを有する。図１は、本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。上述の第１の実施の形態も参照する。
【０１５２】
光源１００の第１の発光素子１０１にＧａＮ系のレーザーダイオードを用いる。第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２のレーザーダイオードを導光板２００に対して縦方向に並べて配置している。第１の発光素子１０１は、青色領域に発光ピーク波長を持つものを使用する。第２の発光素子１０２は、赤色領域に発光ピーク波長を持つものを使用する。
【０１５３】
導光板２００は、レーザー光源に対して透明な母体であるガラス材料を用いる。導光板２００は、厚さ約１ｍｍの平板である。この導光板２００の光取り出し面２００ａに蛍光物質４００を塗布している。蛍光物質４００は、ＹＡＧ蛍光体を使用する。導光板２００の底面２００ｂ及び側面２００ｃ（光源側を除く）には、Ａｇをコーティングしている。導光板２００の側面２００ｃ（光源側）には、無反射コーティングを施している。
【０１５４】
光拡散部材３００にシリンドリカルレンズを用いる。シリンドリカルレンズはアクリル材料を用い、焦点距離３ｍｍのものを用いる。シリンドリカルレンズの光入射面及び光出力面には無反射コーティングを施しており、入射損失を５％以下としている。これにより導光板２００における入射面でのビーム幅は短方で約０．５ｍｍとなり全光出力の８０％以上をガラス内に注入することができる。
【０１５５】
一般に透明な母体に入射された光は、導光板２００内部で反射・散乱を繰り返し最終的に蛍光物質４００に照射されることになる。また、裏面に入射された光は定在波として散乱し、蛍光物質４００に照射され白色光に変換される。この光学配置を用いることで、人間の目に直接レーザーダイオードのコヒーレンス性の高いレーザー光が入射することがなくなる。
【０１５６】
これにより、第１の発光素子１０１からの青色光により、ＹＡＧ蛍光体が励起され黄色に発光し、導光板２００からは混色光である白色系の光が放出する。さらに色調を変えるため、第２の発光素子１０２を導光板２００に入射させ、やや赤味を帯びた白色にすることもできる。第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２からの光は、シリンドリカルレンズ及び導光板２００で拡散・反射・散乱を繰り返し、導光板２００の光取り出し面２００ａからは均一な光が放出される。
【０１５７】
＜実施例２＞
実施例２は、光源１１０と導光板２１０と光拡散部材３１０とを有する。図３は、本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。図４は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。図５光源の光取り出し面を示す概略平面図である。上述の第２の実施の形態も参照する。
【０１５８】
実施例１のように、導光板２００の一側面のみからレーザー光を照射するのみでも十分な輝度が得られるが、さらに高い輝度を得るために、一側面のみならず二以上の側面からレーザー光を照射することも可能である。複数のレーザー光を照射させることで数倍の輝度を得ることが可能である。
【０１５９】
導光板２１０の二側面から光を入射させるため、光源１１０は二組使用する。一組の光源には第１の発光素子を二個使用して、その間に第２の発光素子を一つ使用する。第１の発光素子はＧａＮ系の４０５ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つレーザーダイオードを使用する。第２の発光素子は赤色領域に発光ピーク波長を持つものを使用する。
【０１６０】
導光板２１０は透光性のガラスを使用して、光源１１０からの光が入射される部分及び光取り出し面２１０ａ以外はＡｇのコーティングを施す。導光板２１０には光拡散部材３００であるシリンドリカルレンズを装着している。導光板２１０の光取り出し面２１０ａには蛍光物質４１０を混入した被膜を被着させている。蛍光物質４１０は、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（Ｃｌ，Ｂｒ）２：Ｅｕで表されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、及びＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕで表される酸窒化物蛍光体を使用する。
【０１６１】
第１の発光素子はアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体及び酸窒化物蛍光体を励起して、この蛍光体からの光と第２の発光素子からの光との混色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明の発光装置は、照明器具、ディスプレイ、液晶のバックライトなどに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る発光装置を示す概略平面図である。
【図４】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図５】光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【図６】光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【図７】導光板を示す概略断面図である。
【図８】導光板を示す概略断面図である。
【図９】導光板を示す概略断面図である。
【図１０】導光板を示す概略断面図である。
【図１１】導光板を示す概略断面図である。
【図１２】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図１３】導光板を示す概略断面図である。
【図１４】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図１５】従来の分散光源装置を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１００、１１０、１２０、１３０、１４０ 光源
１０１ 第１の発光素子
１０２ 第２の発光素子
２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０ 導光板
２００ａ、２１０ａ、２８０ａ 光取り出し面
２００ｂ、２１０ｂ、２８０ｂ 底面
２００ｃ、２１０ｃ、２８０ｃ 側面
３００、３１０、３２０ 光拡散部材
４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、２９０ 蛍光物質
５１０、５２０、５３０、５４０ 拡散材
６００ フィルム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具、ディスプレイ、液晶のバックライトなどに用いられる発光素子及び蛍光物質を用いた発光装置に関する。特に、レーザーダイオード及び蛍光物質を用いた白色系に発光する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子を用いた発光装置は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、該発光素子は半導体素子であるため球切れなどの心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いる発光装置は、各種の光源として利用されている。
【０００３】
従来、バックライトに関して青色発光ダイオードに蛍光体を塗布したものを用いて白色発光スペクトルを得ていた。しかし、発光ダイオードの光出力はレーザーダイオードと比較して原理的に自然放出光を利用したものであるので、十分な光出力を得るには不十分であった。また、レーザーダイオードを用いる場合、レーザーダイオードから出力されるレーザ光は人間の目に対する危険性から使用することが困難であった。
【０００４】
これらの問題を解決すべく、従来、半導体レーザ及び拡散板を用いた分散光源装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。図１５に示すように、この分散光源装置は、半導体レーザ７００から出射された光は、シリンドリカルレンズ７１０で拡散板７２０の厚み方向に収束され、拡散板７２０の横から拡散板内部に導入される。拡散板７２０の側面と底面には、導入された光が外部に散乱しないようにミラー７４０を形成している。半導体レーザ７００から拡散板７２０に導入された光は、ミラー７４０により反射し、あるいは、直接拡散面７３０に達して、分散光に変換される。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０７１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の発光装置にあっては、発光ダイオードと比較して高出力光が得られるレーザーダイオードを用いることで光出力の高い発光装置を得ることができる点で有用であるものの、一方で、発光ダイオードと異なり半導体レーザ７００から出射された光は直進性が極めて強く、拡散板７２０内部で光が均一に分散しておらず、拡散面７３０から外部に出射される光には色むらが生じるという問題がある。また、半導体レーザ７００からの光を拡散板７２０及び拡散面を通して外部に放出するため、半導体レーザ７００の光と異なる色調にすることはできず、種々の色味を有する発光装置を提供することはできないという問題がある。さらに、レーザーダイオードから出力されるレーザ光が、直接人間の網膜に入らないようにしなければならないという問題もある。
【０００７】
以上のことから、本発明は、高輝度で、色むらの極めて少ない、フルカラーが実現可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点を解決すべく、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに到った。
【０００９】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、を有する発光装置であって、前記光源は第１の発光素子と、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ第２の発光素子と、を有し、前記導光板は、前記第１の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、少なくとも前記第２の発光素子からの光及び前記蛍光物質からの光が混合されて外部に放出される発光装置に関する。ここで「蛍光物質を有し」とは、蛍光物質を導光板に含有させることの他、蛍光物質を含有する被膜を導光板に被着させること、接着剤等を介して蛍光物質を導光板に被着させることなどをいう。
【００１０】
前記発光装置は、さらに前記第１の発光素子からの光が混合されて外部に放出されるものでもよい。
【００１１】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子のいずれかは、レーザーダイオードであることが好ましい。
【００１２】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。
【００１３】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。
【００１４】
前記蛍光物質は、蛍光体の他、量子ドットを使用することができる。
【００１５】
前記第１の発光素子は、可視光であるものも使用することができる。
【００１６】
前記第１の発光素子は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。本明細書では、３８０ｎｍ以上の光を可視光としている。
【００１７】
前記第１の発光素子は、紫外光であるものも使用することができる。例えば、前記紫外光は３００ｎｍから３８０ｎｍ未満の間に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。本明細書では、３８０ｎｍ未満の光を紫外光としている。
【００１８】
前記光源は、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が複数個配置されていてもよい。複数個は、第１の発光素子と第２の発光素子とを組み合わせたものを複数個セットで配置することのほか、第１の発光素子を３個配置してその間に第２の発光素子を２個配置する、第１の発光素子を複数個配置して両端に第２の発光素子を２個配置するなど、種々の組合せを用いることができる。
【００１９】
前記導光板は、前記蛍光物質が含有されているものも使用することができる。
【００２０】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、前記光源と前記導光板との間に設けられる光拡散部材と、を有する発光装置であって、前記光源はレーザーダイオードを有し、前記導光板は、前記レーザーダイオードからの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、前記レーザーダイオードからの光及び前記蛍光物質からの光の少なくともいずれかの光が外部に放出される発光装置に関する。
【００２１】
前記導光板は、拡散材が含有されているものも使用することができる。
【００２２】
前記導光板は、光を取り出す面の表面に前記蛍光物質を塗布することが好ましい。
【００２３】
前記導光板は、光を取り出す面側に前記蛍光物質を配置することが好ましい。
【００２４】
前記導光板は、光を取り出す面と異なる面付近の少なくとも一部に前記蛍光物質を配置してもよい。
【００２５】
前記導光板は、光を取り出す面の内側若しくは外側付近に紫外線吸収材を配置することが好ましい。
【００２６】
前記導光板は、前記拡散材をほぼ均一に分散することが好ましい。
【００２７】
前記発光装置は、前記光源と前記導光板との間に光拡散部材を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２９】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、を有する発光装置であって、前記光源は第１の発光素子と、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ第２の発光素子と、を有し、前記導光板は、前記第１の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、少なくとも前記第２の発光素子からの光及び前記蛍光物質からの光が混合されて外部に放出される発光装置に関する。一般に第１の発光素子への投入電力量を増加すると、第１の発光素子から放出される光は短波長側にシフトする傾向がある。このとき第１の発光素子からの光と第２の発光素子からの光とを混合した場合、色ずれを生じる。これに対し、本発明は第１の発光素子からの光により蛍光物質を励起すると、ほぼ一定の色度の光が得られる。この蛍光物質から放出される一定の色度の光と、第２の発光素子からの光とが混合することにより色ずれの小さい発光装置を提供することができる。特に第１の発光素子は紫外線領域に発光ピーク波長を有するものが好ましい。これにより第１の発光素子の色ずれを視感しにくくなり、色ずれの小さい発光装置を提供することができる。
【００３０】
前記発光装置は、さらに前記第１の発光素子からの光が混合されて外部に放出されるものでもよい。これにより発光装置から放出される光の色調範囲を拡大することができる。
【００３１】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子のいずれかは、レーザーダイオードであることが好ましい。これにより発光ダイオードを用いた場合より発光強度の高い発光装置を提供することができる。
【００３２】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。これによりエネルギー変換効率の高い発光装置を提供することができる。
【００３３】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。例えば青色に発光する第１の発光素子と、緑色に発光する蛍光物質と、赤色に発光する第２の発光素子とを組み合わせることにより、白色に発光する３波長の発光装置を提供することができる。また、紫外線を発する第１の発光素子と、青緑色に発光する蛍光物質と、赤色に発光する第２の発光素子とを組み合わせることにより、白色に発光する発光装置を提供することができる。これにより、波長変換効率の良い蛍光物質を組み合わせることができるため、発光強度が高く色調範囲の広い発光装置を提供することができる。
【００３４】
前記蛍光物質は、量子ドットを使用することができる。量子ドット（ナノ粒子）は、同一物質であるにもかかわらず、粒子の大きさから、入射波長により発光波長が異なるという性質を有するものである。よって、粒子サイズを変えることによってのみ色調を変換できるため、極めて有用である。
【００３５】
前記第１の発光素子は、可視光であるものも使用することができる。第１の発光素子から放出される光は視認できるため、第１の発光素子からの光を有効に利用することができる。
【００３６】
前記第１の発光素子は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。第１の発光素子からの光により蛍光物質を励起するため、エネルギーの高いものであることが好ましく、また、可視光であることから発光色に寄与することができるからである。
【００３７】
前記第１の発光素子は、紫外光であるものも使用することができる。発光素子は投入電力量を増加すると短波長側にシフトする傾向があるため、発光素子から放出される光が可視光であると、発光装置から放出される光に色ズレが生じる場合がある。そのため、視認できない紫外光を用いることにより色ズレの小さい発光装置を提供することができる。例えば、ピーク波長が３７０ｎｍ、３７５ｎｍ近傍のものを使用することもできる。
【００３８】
前記光源は、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が複数個配置されていてもよい。視感度特性から、比較的視感度の低い領域の発光強度を高めることにより色調バラツキを低減することができる。また、同一面における色むらを低減することができる。
【００３９】
前記導光板は、前記蛍光物質が含有されているものも使用することができる。これにより蛍光物質を導光板に被着する工程を省くことができる。また、蛍光物質を含む膜が導光板より剥がれることを防止することができる。また、導光板に蛍光物質を均一に含有することができるため、色むらを防止することができる。
【００４０】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持ち、前記導光板に前記蛍光物質を含有する構成にすることもできる。これにより、第２の発光素子から放出される光が蛍光物質に照射されると、大部分が反射される。これにより蛍光物質が光拡散材として機能することとなり、光拡散効果が増強される。よって導光板に蛍光物質を均一に分散させることにより、均一に発光する発光装置を提供することができる。
【００４１】
本発明は、光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、前記光源と前記導光板との間に設けられる光拡散部材と、を有する発光装置であって、前記光源はレーザーダイオードを有し、前記導光板は、前記レーザーダイオードからの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、前記レーザーダイオードからの光及び前記蛍光物質からの光の少なくともいずれかの光が外部に放出される発光装置に関する。発光装置を照明光として用いる場合、レーザーダイオードは集光性が高いため、レーザー光が直接目に入ると非常に危険であるため、分散光とする必要がある。そのため、レーザーダイオードと導光板との間に光拡散部材を配置して、レーザー光を分散させている。また、レーザー光を分散させることにより導光板から放出される光を均一にすることができる。
【００４２】
前記導光板は、拡散材が含有されているものも使用することができる。これにより導光板から放出される光を均一にすることができる。
【００４３】
前記導光板は、光を取り出す面の表面に前記蛍光物質が塗布されていることが好ましい。これにより導光板を成型した後に蛍光物質を塗布するため製造工程が容易となる。また、導光板中に蛍光物質を混入させないため、導光板の成型において熱を加えることができ、より強固な導光板を成型することができる。
【００４４】
前記導光板は、光を取り出す面側に前記蛍光物質を配置することが好ましい。これにより蛍光物質で波長変換する部分と波長変換を行わない部分とを分けることができる。
【００４５】
前記導光板は、光を取り出す面と異なる面付近の少なくとも一部に前記蛍光物質を配置することもできる。導光板内部に拡散材を混入させておくと、蛍光物質から放出される光を導光板内部で拡散することができ、第２の発光素子からの光と蛍光物質からの光との混合を均一に行うことができる。また、異なる面に反射板を設けておくことにより第１の発光素子からの光の拡散効果を高め、蛍光物質からの光を反射板で反射させることにより、さらに均一に発光する発光装置を提供することができる。
【００４６】
前記導光板は、光を取り出す面の内側若しくは外側付近に紫外線吸収材を配置することが好ましい。紫外線は人体に有害な場合もあるため、紫外線を吸収する部材を配置することにより紫外線の発光が少ない発光装置を提供することができる。
【００４７】
前記導光板は、前記拡散材をほぼ均一に分散してもよい。これにより光源からの光を分散することができ、光を取り出す面から均一に光を取り出すことができる。
【００４８】
前記発光装置は、前記光源と前記導光板との間に光拡散部材を設けることが好ましい。これにより光源からの光が導光板内部に入射する前に光を分散させると共に、導光板内部に配置された蛍光物質でも光を分散させることができるので、導光板から均一に光を取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法を、実施の形態及び実施例を用いて説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
【００５０】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。図２は、図１のＩ−Ｉで切断した際の概略断面図である。
【００５１】
＜発光装置＞
第１の実施の形態に係る発光装置は、光源１００と、光源１００からの光を伝達する導光板２００と、光源１００と導光板２００との間に設けられる光拡散部材３００と、を有する。光源１００は第１の発光素子１０１と、第２の発光素子１０２とを持つ。第２の発光素子１０２は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持っている。導光板２００は、第１の発光素子１０１からの光の一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質４００を光取り出し面２００ａに有している。ここでは蛍光物質４００を含む被膜を導光板２００の光取り出し面２００ａに被着している。導光板２００内部は透光性の部材から成っており、底面２００ｂ及び側面２００ｃは反射部材を設けている。導光板２００の光取り出し面２００ａは、導光板２００内部で反射・散乱された光を外部に放出するように構成されている。光拡散部材３００は、光源１００からの光を拡散すると共に、集光レンズとして働き導光板２００内部に効率よく光を導くものである。蛍光物質４００は、第１の発光素子１０１からの光の一部を吸収して異なる波長の光を発する。これに対し、蛍光物質４００は、第２の発光素子１０２の持つ発光ピーク波長よりも短波長側に発光ピーク波長を持つため、第２の発光素子１０２からの光では、蛍光物質４００は、ほとんど波長変換されない。よって第２の発光素子１０２からの光は、蛍光物質４００で波長変換されることなく、光取り出し面２００ａから外部に放出される。
【００５２】
発光装置は、以下のような作用で発光する。
【００５３】
第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２とを持つ光源１００からの光は、光拡散部材３００を通り、導光板２００の側面部位から内部に入射される。このとき光源から放出された光は光拡散作用により拡がるが、その光が光拡散部材３００に入射されると光拡散部材３００の集光レンズにより集光され、光源からの光が効率よく導光板２００の側面部位に入射される。導光板２００内部に入射された光は、導光板２００の底面２００ｂ及び側面２００ｃにて反射され、光取り出し面２００ａから外部に放出される。導光板２００の光取り出し面２００ａには、蛍光物質４００を含有する被膜を被着しており、第１の発光素子１０１からの光を波長変換して異なる波長の光を外部に放出している。このとき光取り出し面２００ａから放出される光は、蛍光物質４００からの光と、第２の発光素子１０２からの光との混色光となる。例えば、第１の発光素子１０１が紫外光の場合は、蛍光物質４００からの光（例えば、青緑色光）と、第２の発光素子１０２からの光（例えば、赤色光）との混色光（白色光）が導光板２００の光取り出し面２００ａから放出される。これに対し、第１の発光素子１０１が可視光（例えば、青色光）の場合は、蛍光物質４００からの光（例えば、緑色光）と、第２の発光素子１０２からの光（例えば、赤色光）との混色光（白色光）が導光板２００の光取り出し面２００ａから放出される。これは第１の発光素子１０１からの光の全てが蛍光物質４００に吸収されるものではなく、第１の発光素子１０１からの光の一部が蛍光物質４００に吸収されず導光板２００等中を透過して外部に放出されるものである。
【００５４】
以下、各構成部材について、詳しく説明する。
【００５５】
＜光源＞
光源１００は、第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２とを持つ。この第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）を用いることができる。特に、高出力の発光装置を製造するにあたっては、発光ダイオードよりも高出力のレーザーダイオードを用いる方が好ましい。レーザーダイオードは光の集光性が発光ダイオードよりも高く、直進性が強いため導光板２００に入射しやすい。その一方、高出力の光が導光板２００に入射すると、入射部位が損傷する場合もあるため、光拡散部材３００を用いてレーザー光を拡散して導光板２００の損傷を抑制している。
【００５６】
光源１００は、第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２が複数個配置されていてもよい。複数個は、第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２とを組み合わせたものを複数個セットで配置することのほか、第１の発光素子１０１を３個配置してその間に第２の発光素子１０２を２個配置する、第１の発光素子１０１を複数個配置して両端に第２の発光素子１０２を２個配置するなど、種々の組合せを用いることができる。これにより視感度の低い部分の光を補うようにしている。
【００５７】
第１の発光素子は、主として紫外線発光、青紫色発光、青色発光のレーザーダイオードを使用する。蛍光物質４００をより効率よく波長変換するためである。第２の発光素子は主として黄赤色発光、赤色発光のレーザーダイオードを使用する。蛍光物質４００の発光色と補色の関係にあるものを使用することが好ましい。ただし、緑色発光、黄緑色発光のレーザーダイオード等が開発された場合は、それとの組合せを用いることができる。
【００５８】
光源１００における第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２とを導光板２００の平面に対して上下方向に設けることが好ましい。これにより導光板２００内部で第１の発光素子１０１により波長変換された蛍光物質４００からの光と、第２の発光素子１０２からの光とが混合して、均一に面発光するからである。
【００５９】
光源１００は導光板２００の平面に沿って複数個左右に設けることが好ましい。この場合、上記のように第１の発光素子１０１と第２の発光素子１０２とは上下方向に設けているものを１組として複数組左右に設ける方が好ましい。レーザーダイオードは直進性が強く導光板２００の発光面全体を均一に発光させることが困難であるため、複数個の光源１００を所定の間隔離して設けることが好ましい。使用する発光素子の個数は特に限定しない。
【００６０】
＜発光素子＞
上述のように、光源１００に用いる発光素子１０１、１０２は発光ダイオード若しくはレーザーダイオードである。高出力の光を放出することができることからレーザーダイオードが好ましい。第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２は、ともにレーザーダイオードであることが好ましいが、第１の発光素子１０１にレーザーダイオード、第２の発光素子１０２に発光ダイオードを用いる組合せも可能である。これにより高出力かつ高演色性の発光装置を提供することができる。さらに第１の発光素子１０１に発光ダイオード、第２の発光素子１０２にレーザーダイオードを用いることも可能である。
【００６１】
第１の発光素子１０１は、可視光であるものも使用することができる。これにより第１の発光素子１０１からの光も有効に利用できるからである。特に第１の発光素子１０１は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。可視光の波長のうち短波長側に発光ピーク波長を持つものは長波長側に発光ピーク波長を持つものよりもエネルギーが高いため、より効率よく蛍光物質４００を光らせることが可能である。なお、本明細書では、３８０ｎｍ以上の光を可視光と定義する。
【００６２】
第１の発光素子１０１は、紫外光であるものも使用することができる。一般に発光素子は投入電流の増加に伴い短波長側に発光ピーク波長がシフトするため、可視光の発光素子を用いると色ズレが生じる場合がある。しかし、紫外線発光の発光素子を用いた場合は発光素子への投入電流の増加に伴う発光ピーク波長のズレは、発光色に影響を及ぼさないため、色ズレを低減することができるからである。なお、紫外光は３００ｎｍから３８０ｎｍ未満の間に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。本明細書では、３８０ｎｍ未満の光を紫外光としている。
【００６３】
第２の発光素子１０２は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ。蛍光物質４００からの光と第２の発光素子１０２からの光とを組み合わせることにより色ズレの少ない高出力の発光装置を提供することができるからである。
【００６４】
（発光ダイオード）
発光ダイオード１０１、１０２は、蛍光物質４００を効率よく励起可能な発光スペクトルを持った半導体発光ダイオード（すなわち、蛍光物質を効率よく励起可能な発光スペクトルの光を発光する発光層を有する半導体発光ダイオード）が好ましい。このような半導体発光ダイオードの材料として、ＢＮ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅやＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＡｌＧａＮ、ＢＩｎＡｌＧａＮなど種々の半導体を挙げることができる。また、これらの元素に不純物元素としてＳｉやＺｎなどを含有させ発光中心とすることもできる。蛍光物質４００を効率良く励起できる紫外領域から可視光の短波長を効率よく発光可能な発光層の材料として特に、窒化物半導体（例えば、ＡｌやＧａを含む窒化物半導体、ＩｎやＧａを含む窒化物半導体としてＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜１、Ｘ＋Ｙ≦１）がより好適に挙げられる。
【００６５】
また、半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることでより出力を向上させることもできる。
【００６６】
窒化物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の材料が好適に用いられる。結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成させるためにはサファイア基板を利用することが好ましい。このサファイア基板上にＨＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法などを用いて窒化物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡＩＮ等の低温で成長させ非単結晶となるバッファ層を形成しその上にｐｎ接合を有する窒化物半導体を形成させる。
【００６７】
この窒化物半導体を使用したｐｎ接合を有する紫外領域を効率よく発光可能な発光ダイオード例は以下のようなものである。
【００６８】
まず、バッファ層上に、サファイア基板のオリフラ面と略垂直にＳｉＯ２をストライプ状に形成する。ストライプ上にＨＶＰＥ法を用いてＧａＮをＥＬＯＧ（Epitaxial Lateral Over Grows GaN）成長させる。続いて、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型窒化ガリウムで形成した第１のコンタクト層、ｎ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第１のクラッド層、窒化インジウム・アルミニウム・ガリウムの井戸層と窒化アルミニウム・ガリウムの障壁層を複数積層させた多重量子井戸構造とされる活性層、ｐ型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第２のクラッド層、ｐ型窒化ガリウムで形成した第２のコンタクト層を順に積層する。
【００６９】
また、ＥＬＯＧ成長を用いることなく以下のようにしてもよい。
【００７０】
例えば、サファイア基板１上にＧａＮバッファ層を介して、Ｓｉがアンドープのｎ型ＧａＮ層、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層、アンドープＧａＮ層、多重量子井戸構造の発光層（ＧａＮ障壁層／ＩｎＧａＮ井戸層の量子井戸構造）、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型ＧａＮからなるｐクラッド層、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を順次積層する。そして電極を以下のように形成する。
【００７１】
ｐオーミック電極は、ｐ型コンタクト層上のほぼ全面に形成され、そのｐオーミック電極上の一部にｐパッド電極が形成される。
【００７２】
また、ｎ電極は、エッチングによりｐ型コンタクト層からアンドープＧａＮ層を除去してｎ型コンタクト層の一部を露出させ、その露出された部分に形成される。
【００７３】
なお、本実施の形態では、多重量子井戸構造の発光層を用いたが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、ＩｎＧａＮを利用した単一量子井戸構造としても良いし、Ｓｉ、Ｚｎ等のｎ型、ｐ型不純物がドープされたＧａＮを利用しても良い。
【００７４】
また、発光ダイオード１０１、１０２の発光層は、Ｉｎの含有量を変化させることにより、４２０ｎｍから４９０ｎｍの範囲において主発光ピークを変更することができる。また、発光波長は、上記範囲に限定されるものではなく、３６０〜５５０ｎｍに発光波長を有しているものを使用することができる。
【００７５】
このようにして、基板上にダブルへテロ構造の半導体発光ダイオードが構成される。また、本発明では、活性層をリッジストライプ形状としガイド層で挟むと共に共振器端面を設けてなる半導体レーザーダイオードを用いてもよい。
【００７６】
窒化物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化物半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせることが好ましい。窒化物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により低抵抗化させることが好ましい。サファイア基板をとらない場合は、第１のコンタクト層の表面までｐ型側からエンチングさせ各コンタクト層を露出させる。各コンタクト層上にそれぞれ電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化物半導体からなる発光ダイオードを形成させることができる。
【００７７】
発光装置において、量産性よく形成させるためには透光性封止部材を利用して形成させることが好ましい。特に、蛍光物質１１を混合して封止することため、透光性の樹脂が好ましい。この場合蛍光体からの発光波長と透光性樹脂の劣化等を考慮して、発光ダイオードは紫外域に発光スペクトルを有し、その主発光波長は３６０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のものや、４５０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下のものも使用することができる。
【００７８】
ここで、半導体発光ダイオードにおいては、不純物濃度１０１７〜１０２０／ｃｍ３で形成されるｎ型コンタクト層のシート抵抗と、透光性ｐ電極のシート抵抗とが、Ｒｐ≧Ｒｎの関係となるように調節されていることが好ましい。ｎ型コンタクト層は、例えば膜厚３〜１０μｍ、より好ましくは４〜６μｍに形成されると好ましく、そのシート抵抗は１０〜１５Ω／□と見積もられることから、このときのＲｐは前記シート抵抗値以上のシート抵抗値を有するように薄膜に形成するとよい。また、透光性ｐ電極は、膜厚が１５０μｍ以下の薄膜で形成されていてもよい。また、ｐ電極は金属以外のＩＴＯ、ＺｎＯも使用することができる。ここで透光性ｐ電極の代わりに、メッシュ状電極などの複数の光取り出し用開口部を備えた電極形態としてもよい。
【００７９】
また、透光性ｐ電極が、金および白金族元素の群から選択された１種と、少なくとも１種の他の元素とから成る多層膜または合金で形成される場合には、含有されている金または白金族元素の含有量により透光性ｐ電極のシート抵抗の調整をすると安定性および再現性が向上される。金または金属元素は、本発明に使用する半導体発光ダイオードの波長領域における吸収係数が高いので、透光性ｐ電極に含まれる金又は白金族元素の量は少ないほど透過性がよくなる。従来の半導体発光ダイオードはシート抵抗の関係がＲｐ≦Ｒｎであったが、本発明ではＲｐ≧Ｒｎであるので、透光性ｐ電極は従来のものと比較して薄膜に形成されることとなるが、このとき金または白金族元素の含有量を減らすことで薄膜化が容易に実現できる。
【００８０】
上述のように、半導体発光ダイオードは、ｎ型コンタクト層のシート抵抗ＲｎΩ／□と、透光性ｐ電極のシート抵抗ＲｐΩ／□とが、Ｒｐ≧Ｒｎの関係を成していることが好ましい。半導体発光ダイオードとして形成した後にＲｎを測定するのは難しく、ＲｐとＲｎとの関係を知るのは実質上不可能であるが、発光時の光強度分布の状態からどのようなＲｐとＲｎとの関係になっているのかを知ることは可能である。
【００８１】
また、発光ダイオードにおいて、透光性ｐ電極とｎ型コンタクト層とがＲｐ≧Ｒｎの関係であるとき、前記透光性ｐ電極上に接して延長伝導部を有するｐ側台座電極を設けると、さらなる外部量子効率の向上を図ることができる。延長伝導部の形状及び方向に制限はなく、延長伝導部が衛線上である場合、光を遮る面積が減るので好ましいが、メッシュ状でもよい。また形状は、直線状以外に、曲線状、格子状、枝状、鉤状でもよい。このときｐ側台座電極の総面積に比例して遮光効果が増大するため、遮光効果が発光増強効果を上回らないように延長導電部の線幅及び長さを設計することが好ましい。
【００８２】
（レーザーダイオード）
発光素子１０１、１０２に用いる窒化物半導体としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、もしくはＩｎＮ、又はこれらの混晶である窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）がある。その他に前記窒化ガリウム系化合物半導体の一部を、Ｂ、Ｐで置換している。
【００８３】
窒化物半導体レーザーは、ＧａＮ基板上において、ＩｎｘＧａ1-ｘＮ（０≦ｘ＜１）から成る活性層が、ｎ型ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ＜１）層（各層毎にｙの値は異なる）と、ｐ型ＡｌｚＧａ１−ｚＮ（０≦ｚ＜１）層（各層毎にｚの値は異なる）によって挟まれており、いわゆるダブルへテロ構造が形成されている。
【００８４】
活性層は、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ1-ｘ１−ｙ１Ｎ井戸層（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）とＩｎｘ２Ａｌｙ２Ｇａ1-ｘ２−ｙ２Ｎ障壁層（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１、ｘ１＞ｘ２）が、障壁層-井戸層-障壁層の順に適当な回数だけ交互に繰り返し積層されたＭＱＷ構造を有しており、活性層の両端はいずれも障壁層となっている。井戸層はアンドープで形成されている。一方、ｐ型電子閉じ込め層に隣接した最終障壁層を除いて、全ての障壁層にはＳｉ、Ｓｎ等のｎ型不純物がドープされており、最終障壁層はアンドープで成長されている。また、最終障壁層には、隣接するｐ型窒化物半導体層からＭｇ等のｐ型不純物が拡散している。
【００８５】
最終障壁層を除く障壁層にｎ型不純物がドープされていることにより、活性層中の初期電子濃度が大きくなって井戸層への電子注入効率が高くなり、レーザーの発光効率が向上する。一方、最終障壁層は、最もｐ型層側にあるため井戸層への電子注入には寄与しない。そこで、最終障壁層にｎ型不純物をドープせず、むしろｐ型不純物をｐ型層からの拡散によって実質的にドープすることにより、井戸層へのホール注入効率を高めることができる。また、最終障壁層にｎ型不純物をドープしないことにより、障壁層中に異なる型の不純物が混在してキャリアの移動度が低下することを防止できる。
【００８６】
以下、窒化物半導体レーザーについて、構造の詳細について説明する。基板としては、ＧａＮを用いることが好ましいが、窒化物半導体と異なる異種基板を用いても良い。異種基板としては、例えば、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイア、スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4のような絶縁性基板、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で従来から知られており、窒化物半導体と異なる基板材料を用いることができる。好ましい異種基板としては、サファイア、スピネルが挙げられる。また、異種基板は、オフアングルしていてもよく、この場合ステップ状にオフアングルしたものを用いると窒化ガリウムからなる下地層が結晶性よく成長するため好ましい。更に、異種基板を用いる場合には、異種基板上に素子構造形成前の下地層となる窒化物半導体を成長させた後、異種基板を研磨などの方法により除去して、窒化物半導体の単体基板として素子構造を形成してもよく、また、素子構造形成後に、異種基板を除去する方法でも良い。
【００８７】
異種基板を用いる場合には、バッファ層（低温成長層）、窒化物半導体（好ましくはＧａＮ）からなる下地層を介して、素子構造を形成すると、窒化物半導体の成長が良好なものとなる。また、異種基板上に設ける下地層（成長基板）として、その他に、ＥＬＯＧ(Epitaxially Laterally Overgrowth)成長させた窒化物半導体を用いると結晶性が良好な成長基板が得られる。ELOG成長層の具体例としては、異種基板上に、窒化物半導体層を成長させ、その表面に窒化物半導体の成長が困難な保護膜を設けるなどして形成したマスク領域と、窒化物半導体を成長させる非マスク領域を、ストライプ状に設け、その非マスク領域から窒化物半導体を成長させることで、膜厚方向への成長に加えて、横方向への成長が成されることにより、マスク領域にも窒化物半導体が成長して成膜された層などがある。その他の形態では、異種基板上に成長させた窒化物半導体層に開口部を設け、その開口部側面から横方向への成長がなされて、成膜される層でもよい。
【００８８】
基板上には、バッファ層を介して、ｎ型窒化物半導体層であるｎ型コンタクト層、クラック防止層、ｎ型クラッド層、及びｎ型光ガイド層が形成されている。ｎ型クラッド層を除く他の層は、素子によっては省略することもできる。ｎ型窒化物半導体層は、少なくとも活性層と接する部分において活性層よりも広いバンドギャップを有することが必要であり、そのためにＡｌを含む組成であることが好ましい。また、各層は、ｎ型不純物をドープしながら成長させてｎ型としても良いし、アンドープで成長させてｎ型としても良い。
【００８９】
ｎ型窒化物半導体層の上には、活性層が形成されている。活性層は、前述の通り、Ｉｎｘ１Ａｌｙ１Ｇａ1-ｘ１−ｙ１Ｎ井戸層（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１）とＩｎｘ２Ａｌｙ２Ｇａ1-ｘ２−ｙ２Ｎ障壁層（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｘ１＋ｙ１≦１、ｘ１＞ｘ２）が適当な回数だけ交互に繰り返し積層されたＭＱＷ構造を有しており、活性層の両端はいずれも障壁層となっている。井戸層は、アンドープで形成されており、最終障壁層を除く全ての障壁層はＳｉ、Ｓｎ等のｎ型不純物が好ましくは１×１０１７〜１×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープして形成されている。
【００９０】
最終障壁層は、アンドープで形成されており、次に成長させるｐ型電子閉じ込め層からの拡散によってＭｇ等のｐ型不純物を１×１０１６〜１×１０１９ｃｍ−３含んでいる。尚、最終障壁層を成長させるときに、Ｍｇ等のｐ型不純物を１×１０１９ｃｍ−３以下の濃度でドープしながら成長させても良い。また、最終障壁層は、次にｐ型電子閉じ込め層を成長させるときのガスエッチングによる分解の影響を抑制するために、他の障壁層よりも厚く形成されている。最終障壁層の好適な厚みは、ｐ型電子閉じ込め層の成長条件によって適宜変化するが、例えば、他の障壁層の好ましくは１．１〜１０倍、より好ましくは１．１〜５倍の厚みに成長させる。これにより、最終障壁層は、Ｉｎを含む活性層の分解を防止する保護膜としての役割を果たす。
【００９１】
最終障壁層の上には、ｐ型窒化物半導体層として、ｐ型電子閉じ込め層、ｐ型光ガイド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が形成されている。ｐ型クラッド層を除く他の層は、素子によっては省略することもできる。ｐ型窒化物半導体層は、少なくとも活性層と接する部分において活性層よりも広いバンドギャップを有することが必要であり、そのためにＡｌを含む組成であることが好ましい。また、各層は、ｐ型不純物をドープしながら成長させてｐ型としても良いし、隣接する他の層からｐ型不純物を拡散させてｐ型としても良い。
【００９２】
ｐ型電子閉じ込め層は、ｐ型クラッド層よりも高いＡｌ混晶比を持つｐ型窒化物半導体から成り、好ましくはＡｌｘＧａ1-ｘＮ（０．１＜ｘ＜０．５）なる組成を有する。また、Ｍｇ等のｐ型不純物が高濃度で、好ましくは５×１０１７〜１×１０１９ｃｍ-３の濃度でドープされている。これにより、ｐ型電子閉じ込め層は、電子を活性層中に有効に閉じ込めることができ、レーザーの閾値を低下させる。また、ｐ型電子閉じ込め層は、３０〜２００Å程度の薄膜で成長させれば良く、薄膜であればｐ型光ガイド層やｐ型光クラッド層よりも低温で成長させることができる。したがって、ｐ型電子閉じ込め層を形成することにより、ｐ型光ガイド層等を活性層の上に直接形成する場合に比べて、Ｉｎを含む活性層の分解を抑制することができる。
【００９３】
また、ｐ型電子閉じ込め層は、アンドープで成長させた最終障壁層にｐ型不純物を拡散によって供給する役割を果たしており、両者は協働して、活性層を分解から保護すると共に、活性層へのホール注入効率を高める役割を果たす。即ち、ＭＱＷ活性層の最終層としてアンドープＩｎｘ２Ｇａ1-ｘ２Ｎ層（０≦ｘ２＜１）を他の障壁層よりも厚く形成し、その上にＭｇ等のｐ型不純物を高濃度にドープしたｐ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮ（０．１＜ｘ＜０．５）から成る薄膜を低温で成長させることにより、Ｉｎを含む活性層が分解から保護されると共に、ｐ型ＡｌｘＧａ1-ｘＮ層からアンドープＩｎｘ２Ｇａ1-ｘ２Ｎ層にＭｇ等のｐ型不純物が拡散して活性層へのホール注入効率を向上することができる。
【００９４】
ｐ型窒化物半導体層のうち、ｐ型光ガイド層の途中までリッジストライプが形成され、さらに、保護膜、ｐ型電極、ｎ型電極、ｐパット電極、及びｎパット電極が形成されて半導体レーザーが構成されている。
【００９５】
第１の発光素子１０１に用いられるレーザー光は、３５０ｎｍから５００ｎｍに発光ピーク波長を有することが好ましい。この範囲のレーザー光を用いることにより波長変換効率の良好な蛍光物質４００を使用することができる。また、この範囲にすることにより蛍光物質４００を混合した樹脂の劣化を抑制することができる。第２の発光素子１０２に用いられるレーザー光は、５７３ｎｍから７８０ｎｍに発光ピーク波長を有するものを使用できる。
【００９６】
＜導光板＞
導光板２００は、点光源１００である第１の発光素子１０１、第２の発光素子１０２からの光を外部に導き、分散光源とするためのものである。
【００９７】
導光板２００の光取り出し面２００ａは、略矩形の他、略正方形、略多角形、略円形、略楕円形など種々の形状をとることができる。導光板２００は、略直方体とすることできる他、光源１００の入射側側面２００ｂを広く、反対側の側面２００ｂを狭くするように設けることが好ましい。これにより入射された光を光取り出し面２００ａ側に効率よく取り出すためである。
【００９８】
導光板２００の側面２００ｃは、一側面のみから光源を入射させるだけでなく、対面の二面、隣り合う二面、隣り合う三面などから光源を入射させることもできる。光取り出し面２００ａから高出力かつ均一に光を取り出すためである。
【００９９】
導光板２００の材料として、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ガラスなどを用いることができる。これらの導光板２００の材料はそれぞれ屈折率が異なるが、導光板の入射端面に形成する切り欠きプリズムの角度や数等を選定することによって、光の拡散を制御することができるので、屈折率により制約を受けることはない。導光板２００は、上記材料を金型に射出成形することで形成される。金型は平面のものだけでなく、スリット（切り欠き）を設けたり、傾斜を設けたりすることもでき、用途に応じて任意の形状とすることができる。加工方法としては、ブラスト加工法やエッチング加工法等があるが、放電加工が最も好ましい。放電加工で金型にパターン形状を形成するには以下の条件を適宜調整させる。放電加工の条件はパルス幅を１μｓｅｃ〜２００μｓｅｃとし、電流値を０．１Ａ〜２０Ａの範囲で変化させる。その他の放電加工の条件として電極と金型との距離を０．５μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍの範囲とする。電極と金型との距離を上記範囲で徐々に近づけ、また、徐々に離すといった操作を行うことで上記出射面や反射面の梨子地面をグラデーション形状とすることができる。これにより連続的に梨地面を形成した導光板を提供することができる。
【０１００】
導光板２００は、第１の発光素子１０１からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質４００を有する。ここで「蛍光物質を有し」とは、蛍光物質を導光板に含有させることの他、蛍光物質を含有する被膜を導光板に被着させること、接着剤等を介して蛍光物質を導光板に被着させることなどをいう。第１の実施の形態では、蛍光物質４００を含有した被膜を導光板２００に被着させている。これにより導光板２００の製造が容易で、かつ、光劣化に強い樹脂を製造することができる。また、加熱して成型する導光板も使用することができる。その一方、導光板２００は、光取り出し面の表面に蛍光物質４００を塗布することもできる。また、導光板２００内部に蛍光物質４００を混入して成型することもできる。このとき導光板２００内部に均一に蛍光物質４００を配置する他、蛍光物質４００を沈降させて光取り出し面２００ａ若しくは底面２００ｂに蛍光物質４００を配置することもできる。
【０１０１】
導光板２００の底面２００ｂ及び側面２００ｃには、反射部材を設けることが好ましい。光源１００から入射された光を光取り出し面２００ａに効率よく導くためである。また、導光板２００の光取り出し面２００ａには、紫外線吸収部材若しくは紫外線反射部材を設けることが好ましい。紫外線は視覚や人体に影響を及ぼすため、導光板２００から外部に放出されるのを極力低減することが好ましいからである。反射部材として可視光の光を効率よく反射するＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ等が好ましい。
【０１０２】
＜光拡散部材＞
発光装置は、光源１００と導光板２００との間に光拡散部材３００を設けることが好ましい。光源１００と導光板２００との間とは、光源１００から出射された光が導光板２００に入射する経路の間の意味であり、光源１００から出射された光が導光板２００に直接入射する場合の間だけでなく、光源１００から出射された光が間接部材を介して導光板２００に入射する場合の間も含む。また、光拡散部材３００は、導光板２００と別部品として構成されていることが好ましいが、一体の部品として構成されていてもよい。光拡散部材３００は、光源１００から出射された光を拡散するための部材の意味である。例えば、光源１００にレーザーダイオードを用いた場合、レーザー光の直進性が強いため、導光板２００に入射した際、光の拡散が生じ難く光取り出し面２００ａから均一に光を取り出し難いからである。さらに光拡散部材３００はレーザー光の形を変えることができる場合もある。
【０１０３】
光拡散部材３００として、一般的に使用されているシリンドリカルレンズ、ロッドレンズを使用することができる。光拡散部材３００の材料としてアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ガラスなどを用いる。光拡散部材３００には無機ガラスなどの無機物質の微細な粒を混入しておくこともできる。
【０１０４】
＜蛍光物質＞
蛍光物質４００は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つものを使用することができる。これにより効率よく発光させることができる。
【０１０５】
また、蛍光物質４００は、第１の発光素子１０１が持つ発光ピーク波長と第２の発光素子１０２が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つものも使用することができる。これにより第１の発光素子１０１からの光によって主として蛍光物質４００の光を調整することができるため、蛍光物質４００からの光と第２の発光素子１０２との光の混色を容易に調整することができる。また、蛍光物質４００の光の吸収は、第２の発光素子の発光ピーク波長よりも短波長側にあり、ほとんど波長変換されず反射されるため、蛍光物質４００が光拡散作用を持つと考えられる。
【０１０６】
蛍光物質４００は、導光板２００内部に混入させて導光板２００を形成してもよい。蛍光物質４００は導光板２００中に均一に分散されている構成を採ることができるほか、蛍光物質４００の粒子の比重により導光板２００中に沈降若しくは浮上させ光取り出し面２００ａ若しくは底面２００ｂ側に配置させる構成を採ることもできる。このほか、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの被膜中に蛍光物質４００を混入させ、平板上のシートを形成させ、このシート状の被膜を導光板２００に被着させてもよい。さらに、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの被膜中に蛍光物質４００を混入させ、印刷手段、インクジェット噴霧手段などを用いて導光板２００の表面に塗布、接着させてもよい。蛍光物質４００は、１種類のみである必要はなく２種類以上のものを混合等して用いてもよい。
【０１０７】
蛍光物質４００は、例えば以下のものを使用することができる。蛍光物質４００として、青色に発光する蛍光体、緑色に発光する蛍光体、黄色に発光する蛍光体、赤色に発光する蛍光体等を使用することができる。例えばＥｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系若しくはＭｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、又は、Ｅｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか１以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。
【０１０８】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：ＥｕのほかＭＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、Ｍ１．８Ｓｉ５Ｏ０．２Ｎ８：Ｅｕ、Ｍ０．９Ｓｉ７Ｏ０．１Ｎ１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
【０１０９】
Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、ＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。
【０１１０】
Ｅｕ等のランタノイド系若しくはＭｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、Ｍ５（ＰＯ４）３Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【０１１１】
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、Ｍ２Ｂ５Ｏ９Ｘ：Ｒ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【０１１２】
アルカリ土類硫化物蛍光体には、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。
【０１１３】
Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ０．８Ｇｄ０．２）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ０．８Ｇａ０．２）５Ｏ１２：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体などがある。
【０１１４】
アルカリ土類金属珪酸塩は、以下のような一般式で表されるアルカリ土類金属オルト珪酸塩が好ましい。
（２−ｘ−ｙ）ＳｒＯ・ｘ（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
（２−ｘ−ｙ）ＢａＯ・ｘ（Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ・（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）ＳｉＯ２・ａＰ２Ｏ５ｂＡｌ２Ｏ３ｃＢ２Ｏ３ｄＧｅＯ２：ｙＥｕ２＋（式中、０．０１＜ｘ＜１．６、０．００５＜ｙ＜０．５、０＜ａ、ｂ、ｃ、ｄ＜０．５である。）
ここで、好ましくは、ａ、ｂ、ｃおよびｄの値のうち、少なくとも一つが０．０１より大きい。
【０１１５】
アルカリ土類金属塩からなる蛍光体として、上述したアルカリ土類金属珪酸塩の他、ユウロピウムおよび／またはマンガンで付活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩やＹ（Ｖ，Ｐ，Ｓｉ）Ｏ４：Ｅｕ、または次式で示されるアルカリ土類金属−マグネシウム−二珪酸塩を有することもできる。
【０１１６】
Ｍｅ（３−ｘ−ｙ）ＭｇＳｉ２Ｏ３：ｘＥｕ，ｙＭｎ（式中、０．００５＜ｘ＜０．５、０．００５＜ｙ＜０．５、Ｍｅは、Ｂａおよび／またはＳｒおよび／またはＣａを示す。）
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｒ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｒ、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｒ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ１２：Ｒ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｒ（Ｒは、Ｅｕ、Ｍｎ、ＥｕとＭｎ、のいずれか１以上である。）などがある。
【０１１７】
その他の蛍光体には、ＺｎＳ：Ｅｕ、Ｚｎ２ＧｅＯ４：Ｍｎ、ＭＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉから選ばれる少なくとも１種以上である。）などがある。また、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＭＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、Ｍ１．８Ｓｉ５Ｏ０．２Ｎ８：Ｅｕ、Ｍ０．９Ｓｉ７Ｏ０．１Ｎ１０：Ｅｕ（Ｍは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）などもある。
【０１１８】
上述の蛍光体は、所望に応じてＥｕに代えて、又は、Ｅｕに加えてＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉから選択される１種以上を含有させることもできる。
【０１１９】
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
【０１２０】
これらの蛍光体は、光源１００からの励起光により、黄色、赤色、緑色、青色、またはこれらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光する。これらの蛍光体を適宜組み合わせることにより、種々の発光色を有する発光装置を製造することができる。
【０１２１】
蛍光物質として蛍光顔料、蛍光染料なども使用することができる。
【０１２２】
そのほか、蛍光物質として量子ドット（ナノ粒子）を使用することもできる。量子ドット（ナノ粒子）は、粒子サイズによって発光色が異なるナノサイズの粒子である。例えば、ナノサイズのセレン化カドミウム粒子（ＣｄＳｅ）などの粒子ドットを用いることもできる。これは粒径が大きくなるに従って長波長側の光を放出するものである。例えば、平均粒径２．４ｎｍでは青色、２．８ｎｍでは緑色、３．４ｎｍでは黄色、３．８ｎｍでは橙色、４．２ｎｍでは赤色である。
【０１２３】
＜拡散材＞
更に、導光板２００中に拡散剤を含有させても良い。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。これによって光源１００から入射された光が分散して、光取り出し面２００ａから均一な光が放出される。
【０１２４】
＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明に係る発光装置を示す概略平面図である。図４は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。図４は、図３のＩＩ−ＩＩで切断した際の概略断面図である。第１の実施の形態とほぼ同様の部分については説明を省略する。
【０１２５】
第２の実施の形態に係る発光装置は、光源１１０と、光源１１０からの光を伝達する導光板２１０と、光源１１０と導光板２１０との間に設けられる光拡散部材３１０と、を有する。光拡散部材３１０は、導光板２１０の側面に装着されている。これにより集積効率を向上することができる。導光板２１０は平板状の形状を成しており、その隣り合う側面２１０ｃ二面に光拡散部材３１０が装着されており、残る側面２１０ｃ二面及び底面２１０ｂには反射部材が設けられている。導光板２１０の隣り合う側面２１０ｃに対してほぼ平行となるように二つの光源１１０を配置する。光源１１０は第１の発光素子と、第２の発光素子とを持ち、第１の発光素子は４００ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つレーザーダイオードであり、第２の発光素子は赤色領域に発光ピーク波長を持つレーザーダイオードである。蛍光物質４１０は第１の発光素子からの光により青緑色に発光ピーク波長を持つもの、例えば、酸窒化物蛍光体である。これにより蛍光物質からの青緑色光と第２の発光素子からの赤色光によって白色に発光する発光装置を提供することができる。導光板２１０は、蛍光物質４１０を含有する被膜を光取り出し面２１０ａに被着させている。被膜は光取り出し面２００ａのみならず光拡散部材３１０まで被着されており光拡散部材３１０からの光の漏れを低減している。この被膜は、蛍光物質４１０が極めて密に詰まっており光源１１０からの光をほとんど外部に漏らさないように構成されている。導光板２１０は透光性のガラス部材を用いている。導光板２１０の光取り出し面２１０ａは、導光板２１０内部で反射・散乱された光を外部に放出するように構成されている。光拡散部材３１０は、光源１１０からの光を拡散する。第１の実施の形態と異なり光拡散部材３１０は導光板２１０に装着されているため、集光レンズ形状を採ることを要さず、また、光拡散部材３００と導光板２１０との間の反射等による光の損失が少ないため、効率よく導光板２００内部に導くことができる。導光板２１０は、拡散材５１０が含有されており、ほぼ均一に光が分散される。
【０１２６】
＜第３の実施の形態＞
以下の実施の形態は、上述及び後述の発光装置の一部に置換可能である。第３の実施の形態及び第４の実施の形態は、光源に関するものである。
【０１２７】
第３の実施の形態として、例えば、光源１２０を種々変更したものがある。図５は、光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【０１２８】
光源１２０は、導光板の側面方向に沿うように横長の楕円形状の出射口と成っている。これは、点光源を平板状の導光板の側面に効率よく入射するためである。この光源１２０の個数も導光板の大きさに応じて適宜変更する。また、光源１２０は、第１の発光素子を二個配置し、その間に第２の発光素子を配置する構成としてもよい。
【０１２９】
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態として、第１の発光素子１３１と第２の発光素子１３２とを一組として複数組並べたものも使用することができる。図６は、光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【０１３０】
第３の実施の形態と異なり、第４の実施の形態は導光板の側面方向に沿うように円形の出射口を２個配置している。この２個の出射口は第１の発光素子１３１と第２の発光素子１３２とを一組としている。これにより一組の発光素子から出射される光は均一に混じりあう。
【０１３１】
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態乃至第９の実施の形態は導光板に関するものである。
【０１３２】
第５の実施の形態は底面に傾斜を設けた導光板２２０に関する。図７は、導光板を示す概略断面図である。
【０１３３】
導光板２２０の側面から入射された光を光取り出し面２００ａに導くため、導光板２２０の底面に傾斜を設けている。傾斜角αは０°より大きく１５°程度が好ましいが、１°〜３°程度が最も好ましい。光は直進性を有するため、光取り出し面２００ａに対して平行に入射される光源からの光は、何らかの部材に照射しない限り、向きを変えることがない。そのため、この平行光を導光板２２０の底面に照射及び反射させて光取り出し面２００ａ側に導くようにしたものである。導光板２２０は、蛍光物質４２０がほぼ均一に混合されて成形されている。
【０１３４】
＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態は蛍光物質４３０を導光板２３０に固着させたものである。図８は、導光板を示す概略断面図である。
【０１３５】
導光板２３０の光取り出し面側に蛍光物質４３０をインクジェット噴霧手段若しくはメッキ手段、印刷手段等を用いて固着させる。蛍光物質４３０に固着性がない場合は、エポキシ樹脂等の接着剤を蛍光物質４３０の表面にコーティングしたものを用いて固着させる。光取り出し面に蛍光物質４３０を密に充填して光源からの光を効率よく波長変換させる。
【０１３６】
＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態は導光板２４０の内部の光取り出し面側に蛍光物質４４０を配置させたものである。図９は、導光板を示す概略断面図である。
【０１３７】
導光板２４０の内部には蛍光物質４４０と拡散材５２０とが混入されている。蛍光物質４４０は導光板２４０の光取り出し面側にほぼ均一に配置されている。拡散剤５２０は、導光板２４０の内部に均一に拡散されている。導光板２４０の側面及び底面には反射部材が設けられている。また、導光板２４０の底面は傾斜が設けられている。これにより導光板２４０の側面から入射された光は、拡散剤５２０に照射して光が拡散される。この拡散された光は底面及び側面に照射して反射され光取り出し面側に配置されている蛍光物質４４０に照射される。この蛍光物質４４０で吸収、波長変換された光は光取り出し面から外部に放出される。一方、底面及び側面に照射されず直接蛍光物質４４０に照射することもあり得る。
【０１３８】
導光板２４０の光取り出し面には、凹凸が形成されている。これにより光取り出し効率を向上させたり、レーザーダイオードの持つコヒーレント性を打ち消したりすることができる。
【０１３９】
導光板２４０は、導光板２４０の材質の比重とほぼ同じ程度の拡散剤５２０と、導光板２４０の材質の比重よりも重い蛍光物質４４０とをよく混ぜ合わせる。その後、光取り出し面側を下向きにして、所定時間放置する。これにより比重の重い蛍光物質４４０が沈降して硬化する。その後、反射部材を導光板２４０の所定の側面及び底面に固着する。
【０１４０】
これにより第１の発光素子の紫外光を導光板２４０から漏らさなくすることができる。
【０１４１】
＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態は、第７の実施の形態と蛍光物質４５０の配置が異なる以外ほぼ同じである。図１０は、導光板を示す概略断面図である。
【０１４２】
導光板２５０の内部に蛍光物質４５０と拡散剤５３０とが配置されている。蛍光物質４５０は導光板２５０の底面に配置する。場合により側面にも配置する。この場合も、蛍光物質４５０と導光板２５０の材料との比重差を利用して配置するものである。これにより光源から入射された光は底面及び側面に配置された蛍光物質４５０に照射され光取り出し面側に放出される。蛍光物質４５０により波長変換された光は、拡散剤５４０で拡散される。これにより第２の発光素子からの光がより光取り出し面から放出されることとなり、蛍光物質５４０の光とより均一に混色する。
【０１４３】
＜第９の実施の形態＞
第９の実施の形態は、導光板２６０内部に拡散剤５４０と蛍光物質４６０とを均一に拡散させている。図１１は、導光板を示す概略断面図である。
【０１４４】
導光板２６０の内部に拡散剤５４０と蛍光物質４６０とを均一に拡散させている。これにより第２の発光素子からの光は蛍光物質４６０に吸収されず反射されるため、蛍光物質４６０が拡散剤として作用している。これにより均一に混色させることができる。
【０１４５】
＜第１０の実施の形態＞
第１０の実施の形態は、導光板２７０の表面にフィルム６００が固着されている。図１２は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【０１４６】
導光板２７０の光取り出し面には蛍光物質４７０が配置されている。この導光板２７０の光取り出し面表面にフィルム６００が吸着されている。このフィルム６００は、紫外線を透過させず、可視光のみを透過するものである。光源１２０からの光は光拡散部材３２０を透過して導光板２７０の側面に入射する。光拡散部材３２０の入射面側及び導光板２７０の入射面側の側面には無反射コーティングが施されている。これにより入射損失を低減することができる。光拡散部材３２０は集光レンズ形状をなしており光源１２０からの光を集光させて導光板２７０の側面に入射させている。
【０１４７】
＜第１１の実施の形態＞
第１１の実施の形態は、導光板２８０の中央部を盛り上げるように傾斜を設けている。図１３は、導光板を示す概略断面図である。
【０１４８】
導光板２８０の底面２８０ｂは、傾斜が設けられている。この傾斜は中央部を導光板２の内側方向に凹ませている。これにより一側面から入射した光が対面の側面へと光が抜けるのを防止している。また、導光板２８０の底面に凹凸を設け、光散乱効果を高めることもできる。
【０１４９】
＜第１２の実施の形態＞
第１２の実施の形態は、導光板２９０と光拡散部材とを一体成型している。図１４は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【０１５０】
導光板２９０は側面に丸みを持たせ、光源１４０からの光を入射し易くし拡散するように形成されている。導光板２９０の光取り出し面には蛍光物質４９０を混入した被膜を被着させている。
【実施例】
【０１５１】
＜実施例１＞
実施例１は、光源１００と導光板２００と光拡散部材３００とを有する。図１は、本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。上述の第１の実施の形態も参照する。
【０１５２】
光源１００の第１の発光素子１０１にＧａＮ系のレーザーダイオードを用いる。第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２のレーザーダイオードを導光板２００に対して縦方向に並べて配置している。第１の発光素子１０１は、青色領域に発光ピーク波長を持つものを使用する。第２の発光素子１０２は、赤色領域に発光ピーク波長を持つものを使用する。
【０１５３】
導光板２００は、レーザー光源に対して透明な母体であるガラス材料を用いる。導光板２００は、厚さ約１ｍｍの平板である。この導光板２００の光取り出し面２００ａに蛍光物質４００を塗布している。蛍光物質４００は、ＹＡＧ蛍光体を使用する。導光板２００の底面２００ｂ及び側面２００ｃ（光源側を除く）には、Ａｇをコーティングしている。導光板２００の側面２００ｃ（光源側）には、無反射コーティングを施している。
【０１５４】
光拡散部材３００にシリンドリカルレンズを用いる。シリンドリカルレンズはアクリル材料を用い、焦点距離３ｍｍのものを用いる。シリンドリカルレンズの光入射面及び光出力面には無反射コーティングを施しており、入射損失を５％以下としている。これにより導光板２００における入射面でのビーム幅は短方で約０．５ｍｍとなり全光出力の８０％以上をガラス内に注入することができる。
【０１５５】
一般に透明な母体に入射された光は、導光板２００内部で反射・散乱を繰り返し最終的に蛍光物質４００に照射されることになる。また、裏面に入射された光は定在波として散乱し、蛍光物質４００に照射され白色光に変換される。この光学配置を用いることで、人間の目に直接レーザーダイオードのコヒーレンス性の高いレーザー光が入射することがなくなる。
【０１５６】
これにより、第１の発光素子１０１からの青色光により、ＹＡＧ蛍光体が励起され黄色に発光し、導光板２００からは混色光である白色系の光が放出する。さらに色調を変えるため、第２の発光素子１０２を導光板２００に入射させ、やや赤味を帯びた白色にすることもできる。第１の発光素子１０１及び第２の発光素子１０２からの光は、シリンドリカルレンズ及び導光板２００で拡散・反射・散乱を繰り返し、導光板２００の光取り出し面２００ａからは均一な光が放出される。
【０１５７】
＜実施例２＞
実施例２は、光源１１０と導光板２１０と光拡散部材３１０とを有する。図３は、本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。図４は、本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。図５光源の光取り出し面を示す概略平面図である。上述の第２の実施の形態も参照する。
【０１５８】
実施例１のように、導光板２００の一側面のみからレーザー光を照射するのみでも十分な輝度が得られるが、さらに高い輝度を得るために、一側面のみならず二以上の側面からレーザー光を照射することも可能である。複数のレーザー光を照射させることで数倍の輝度を得ることが可能である。
【０１５９】
導光板２１０の二側面から光を入射させるため、光源１１０は二組使用する。一組の光源には第１の発光素子を二個使用して、その間に第２の発光素子を一つ使用する。第１の発光素子はＧａＮ系の４０５ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つレーザーダイオードを使用する。第２の発光素子は赤色領域に発光ピーク波長を持つものを使用する。
【０１６０】
導光板２１０は透光性のガラスを使用して、光源１１０からの光が入射される部分及び光取り出し面２１０ａ以外はＡｇのコーティングを施す。導光板２１０には光拡散部材３００であるシリンドリカルレンズを装着している。導光板２１０の光取り出し面２１０ａには蛍光物質４１０を混入した被膜を被着させている。蛍光物質４１０は、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（Ｃｌ，Ｂｒ）２：Ｅｕで表されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、及びＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕで表される酸窒化物蛍光体を使用する。
【０１６１】
第１の発光素子はアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体及び酸窒化物蛍光体を励起して、この蛍光体からの光と第２の発光素子からの光との混色により白色に発光する発光装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明の発光装置は、照明器具、ディスプレイ、液晶のバックライトなどに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明に係る発光装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る発光装置を示す概略平面図である。
【図４】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図５】光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【図６】光源の光取り出し面を示す概略平面図である。
【図７】導光板を示す概略断面図である。
【図８】導光板を示す概略断面図である。
【図９】導光板を示す概略断面図である。
【図１０】導光板を示す概略断面図である。
【図１１】導光板を示す概略断面図である。
【図１２】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図１３】導光板を示す概略断面図である。
【図１４】本発明に係る発光装置を示す概略断面図である。
【図１５】従来の分散光源装置を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１００、１１０、１２０、１３０、１４０ 光源
１０１ 第１の発光素子
１０２ 第２の発光素子
２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０ 導光板
２００ａ、２１０ａ、２８０ａ 光取り出し面
２００ｂ、２１０ｂ、２８０ｂ 底面
２００ｃ、２１０ｃ、２８０ｃ 側面
３００、３１０、３２０ 光拡散部材
４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、２９０ 蛍光物質
５１０、５２０、５３０、５４０ 拡散材
６００ フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、を有する発光装置であって、
前記光源は第１の発光素子と、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ第２の発光素子と、を有し、
前記導光板は、前記第１の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、
少なくとも前記第２の発光素子からの光及び前記蛍光物質からの光が混合されて外部に放出されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光装置は、さらに前記第１の発光素子からの光が混合されて外部に放出されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子のいずれかは、レーザーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光物質は、量子ドットであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第１の発光素子は、可視光であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の発光素子は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１の発光素子は、紫外光であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記光源は、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が複数個配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項１１】
光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、前記光源と前記導光板との間に設けられる光拡散部材と、を有する発光装置であって、
前記光源はレーザーダイオードを有し、
前記導光板は、前記レーザーダイオードからの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、
前記レーザーダイオードからの光及び前記蛍光物質からの光の少なくともいずれかの光が外部に放出されることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
前記導光板は、拡散材が含有されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記導光板は、光を取り出す面の表面に前記蛍光物質が塗布されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記導光板は、光を取り出す面側に前記蛍光物質が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記導光板は、光を取り出す面と異なる面付近の少なくとも一部に前記蛍光物質が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記導光板は、光を取り出す面の内側若しくは外側付近に紫外線吸収材が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記導光板は、前記拡散材がほぼ均一に分散されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記発光装置は、前記光源と前記導光板との間に光拡散部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、を有する発光装置であって、
前記光源は第１の発光素子と、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つ第２の発光素子と、を有し、
前記導光板は、前記第１の発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、
少なくとも前記第２の発光素子からの光及び前記蛍光物質からの光が混合されて外部に放出されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光装置は、さらに前記第１の発光素子からの光が混合されて外部に放出されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子のいずれかは、レーザーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長よりも長波長側に発光ピーク波長を持つことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光物質は、前記第１の発光素子が持つ発光ピーク波長と前記第２の発光素子が持つ発光ピーク波長との間に発光ピーク波長を持つことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光物質は、量子ドットであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第１の発光素子は、可視光であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の発光素子は、３８０ｎｍから４９５ｎｍの間に発光ピーク波長を持つことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１の発光素子は、紫外光であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記光源は、前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子が複数個配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項１１】
光源と、前記光源からの光を伝達する導光板と、前記光源と前記導光板との間に設けられる光拡散部材と、を有する発光装置であって、
前記光源はレーザーダイオードを有し、
前記導光板は、前記レーザーダイオードからの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長の光を発する蛍光物質を有し、
前記レーザーダイオードからの光及び前記蛍光物質からの光の少なくともいずれかの光が外部に放出されることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
前記導光板は、拡散材が含有されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記導光板は、光を取り出す面の表面に前記蛍光物質が塗布されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記導光板は、光を取り出す面側に前記蛍光物質が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記導光板は、光を取り出す面と異なる面付近の少なくとも一部に前記蛍光物質が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記導光板は、光を取り出す面の内側若しくは外側付近に紫外線吸収材が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記導光板は、前記拡散材がほぼ均一に分散されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記発光装置は、前記光源と前記導光板との間に光拡散部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−７３２０２（Ｐ２００６−７３２０２Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５１２１１（Ｐ２００４−２５１２１１）
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３１日（２００４．８．３１）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]