発光装置
【課題】蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供する。
【解決手段】実施の形態の発光装置は、第１の波長の励起光を放射する発光素子と、励起光が入射され、励起光を第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、発光素子と第１の蛍光体層との間に設けられ、励起光が入射され第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に設けられ、励起光および第２の変換光を透過し、第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、を備える。
【解決手段】実施の形態の発光装置は、第１の波長の励起光を放射する発光素子と、励起光が入射され、励起光を第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、発光素子と第１の蛍光体層との間に設けられ、励起光が入射され第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に設けられ、励起光および第２の変換光を透過し、第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）にＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体を組合せ、単一のチップで白色光を発する、いわゆる白色ＬＥＤに注目が集まっている。従来、ＬＥＤは赤色、緑色、青色と単色で発光するものであり、白色または中間色を発するためには、単色の波長を発する複数のＬＥＤを用いてそれぞれ駆動しなければならなかった。しかし、現在では、発光ダイオードと、蛍光体とを組合せることにより、上述の煩わしさを排し、簡便な構造によって白色光を得ることができるようになっている。
【０００３】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には、青色の励起光と青色で励起され緑色の発光を示す蛍光体および青色で励起され赤色の発光を示す蛍光体を組み合わせた白色光源が望ましい。
【０００４】
ここで、複数の蛍光体を用いる場合、蛍光体間の再吸収により発光効率が低下するという問題がある。特に、一つのＬＥＤチップ上に、複数の蛍光体を組み合わせることで白色光を得ようとする場合、蛍光体間の距離が近接することでこの問題が顕在化する。
【０００５】
この問題を解決するために、誘電体多層膜で形成されるフィルタ層を一方の蛍光体と他方の蛍光体との間に設けて、蛍光体間の再吸収を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４２２６８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「フォトニック結晶技術とその応用」、シーエムシー出版、ｐ．１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
誘電体多層膜は、膜厚を制御した誘電体膜を透過または反射する光の干渉によって、反射率、透過率の波長依存性を得るという原理に基づき構成される。したがって、その性質上、光がフィルタ層に入射する角度によって透過率、反射率が異なることが知られている。
【０００９】
このため、誘電体多層膜を用いたフィルタ層では、かならずしも十分な再吸収抑制効果が得られないおそれがある。特に、発光素子のチップサイズが大型化した場合、フィルタ層に対する光の入射する角度の範囲（レンジ）が広がるため、再吸収抑制効果が十分得られないことが懸念される。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施の形態の発光装置は、第１の波長の励起光を放射する発光素子と、励起光が入射され、励起光を第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、発光素子と第１の蛍光体層との間に設けられ、励起光が入射され第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に設けられ、励起光および第２の変換光を透過し、第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【図２】第１の実施の形態のフォトニック結晶の構造の一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の発光装置の作用を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態の発光装置の作用を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図６】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図７】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図８】第２の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。なお、図面中、同一または類似の箇所には、同一または類似の符号を付している。
【００１４】
なお、本明細書中、「近紫外光」とは、波長２５０ｎｍ〜４１０ｎｍの光を意味するものとする。また、「青色光」とは、波長４１０ｎｍ〜５００ｎｍの光を意味するものとする。また、「緑色光」とは、波長５００ｎｍ〜５８０ｎｍの光を意味するものとする。また、「赤色光」とは、波長５９５ｎｍ〜７００ｎｍの光を意味するものとする。
【００１５】
そして、「赤色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、橙色から赤色にわたる領域の発光、すなわち波長５９５ｎｍ〜７００ｎｍの間に主発光ピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１６】
また、本明細書中、「緑色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、青緑色から黄緑色にわたる領域の発光、すなわち波長４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの間に主発光ピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１７】
そして、本明細書中、「フォトニック結晶」とは、「屈折率（誘電率）の周期構造」を意味する（非特許文献１）。誘電率が光の波長程度の周期で周期的に変化する構造を人工的に作成することにより、該構造内の光伝搬を制御することが可能となる。
【００１８】
また、本明細書中「フィルタ層が光を透過する」とは、フィルタ層に対する光の透過率が反射率よりも大きいことを意味する。そして、本明細書中「フィルタ層が光を反射する」とは、フィルタ層に対する光の反射率が透過率よりも大きいことを意味する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の波長の励起光を放射する発光素子と、励起光が入射され、励起光を第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、発光素子と第１の蛍光体層との間に設けられ、励起光が入射され第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に設けられ、励起光および第２の変換光を透過し、第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、を備える。
【００２０】
本実施の形態の発光装置は、上記構成を備えることにより、緑色蛍光体から発せられる緑色光のうち、赤色蛍光体へと向かう光をフィルタ層によって反射する。これにより、赤色蛍光体による緑色光の再吸収を抑制する。したがって、優れた発光効率を実現する発光装置を実現することが可能となる。
【００２１】
図１は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００２２】
本実施の形態の発光装置１０は、基板１９と、基板１９に実装される励起光源用の発光素子１２を備えている。励起光源用の発光素子１２は、例えば、ピーク波長が４５０ｎｍの青色光（第１の波長の励起光）を放射する青色ＬＥＤチップである。青色ＬＥＤチップは、例えば、一辺３００〜６００μｍ程度の矩形、例えば正方形の上面を有している。
【００２３】
発光素子１２の上面には、例えば、透明媒質層１４が形成されている。透明媒質層１４は、例えば、発光素子１２の形成時に用いられるサファイア基板である。
【００２４】
青色ＬＥＤは、例えば、図１の上側からみて、サファイア基板１４に接して形成される、バッファ層１２ａ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂ、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、およびｐ型ＧａＮ層１２ｆが、この順序で積層された積層構造を有している。そして、ｐ型ＧａＮ層１２ｆに接してｐ側電極１２ｇが設けられている。
【００２５】
また、ｐ型ＧａＮ層１２ｆ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、およびｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂの積層構造の一部をエッチングにより除去した領域の、ｎ型ＧａＮ層１２ｂに接してｎ側電極１２ｉが設けられる構成となっている。
【００２６】
この青色ＬＥＤチップは、ｐ側電極１２ｇおよびｎ側電極１２ｉを、例えばＡｕ（金）からなるバンプ１６を介して、表面に金属からなる配線層１８ａ、１８ｂが形成されたメタライズ実装基板１９上に載置したフリップチップ型の構成を有している。
【００２７】
また、本実施の形態の発光装置１０は、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４と、発光素子１２と緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４との間に設けられる赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２と、を備えている。さらに、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４と赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２との間にフィルタ層３０が設けられている。すなわち、サファイア基板１４上に、赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２、フィルタ層３０、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４がこの順に積層されている。
【００２８】
ここで、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４は、励起光として青色光が入射され、青色光よりも長い波長の緑色光（第１の変換光）に変換する緑色蛍光体（第１の蛍光体）を含有する。例えば、緑色蛍光体の粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。
【００２９】
また、赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２は、励起光として青色光が入射され、青色光よりも長い波長の赤色光（第２の変換光）に変換する赤色蛍光体（第２の蛍光体）を含有する。例えば、赤色蛍光体の粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。
【００３０】
フィルタ層３０は、２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成される。フィルタ層３０は、励起光である青色光（励起光）および赤色光（第２の変換光）を透過し、緑色光（第１の変換光）を反射する機能を備える。
【００３１】
例えば、フィルタ層３０は、波長４５０ｎｍ未満または波長５８０ｎｍを超える光を透過し、波長４５０ｎｍ〜５８０ｎｍの光を反射する。すなわち、４５０ｎｍ〜５８０ｎｍのバンドギャップを備える。なお、ここでバンドギャップとは、フィルタ層（フォトニック結晶）が透過しない（または反射する）光の波長範囲である。
【００３２】
そして、フィルタ層３０は光に対する透過率や反射率について等方性を備えている。すなわち、フィルタ層に入射する光の入射角が変化しても、その光に対する透過率や反射率がほぼ一定である。
【００３３】
ここで、発光効率を向上させる観点から、緑色光（第１の変換光）の反射率が９０％以上であり、青色光（励起光）および赤色光（第２の変換光）の透過率が９０％以上であることが望ましい。
【００３４】
図２は、本実施の形態のフォトニック結晶の構造の一例を示す図である。図のフォトニック結晶は、複数のストライプ３２からなる層が、１層毎に９０度回転して積層されるウッドパイル構造を備えている。ストライプは例えばシリコン（Ｓｉ）である。
【００３５】
例えば、１本のシリコンのストライプ幅を０．６μｍ、厚さを１．１μｍ、としてストライプの周期を２．４μｍとする。そして、このストライプの層を１０層積層してフォトニック結晶を形成する。例えば、このフォトニック結晶を１辺が２８５μｍの正方形に切断したものをフィルタ層３０として用いる。上記構造により、フィルタ層３０は４７０ｎｍ〜５５０ｎｍのバンドギャップを備える。
【００３６】
光に対する透過率や反射率についての等方性に優れている点から、２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶が、ウッドパイル構造、ヤプロノバイト構造または面心立方格子構造を備えることが望ましい。
【００３７】
図３、図４は、本実施の形態の発光装置の作用を説明する図である。図３に示す様に、励起光である青色光は、赤色蛍光体層２２に入射し、赤色蛍光体２２ｂによって赤色光に変換される。また、青色光は、緑色蛍光体層２４に入射し、緑色蛍光体２４ｂによって緑色光に変換される。これらの青色光、赤色光および緑色光が混合され白色光となる。
【００３８】
このとき、緑色蛍光体２４ｂが発する緑色光のうち、赤色蛍光体層２２側に向かう緑色光が生ずる。この緑色光が赤色蛍光体層２２中の赤色蛍光体２２ｂによって再吸収されると、発光装置の発光効率が低下することになる。
【００３９】
本実施の形態においては、例えば、誘電体多層膜に比較して、透過率や反射率の等方性に優れている２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶をフィルタ層３０に用いている。したがって、赤色蛍光体層２２側に向かう緑色光が異なる角度で入射しても、効果的に反射することで、緑色光が赤色蛍光体層２２に入射することを抑制する。よっって、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することが可能となる。
【００４０】
特に、高出力化を図るために、発光素子１２のチップサイズが大きくなるような場合に本実施の形態の発光装置は有効である。なぜなら、チップサイズが大きくなると、必然的に、緑色蛍光体層２４から赤色蛍光体層２２へと向かう緑色光の、フィルタ層３０への入射角のレンジ（図４中のα）が大きくなるからである。
【００４１】
本実施の形態では、赤色蛍光体および緑色蛍光体として、いわゆるサイアロン系の蛍光体を適用する。サイアロン系の蛍光体は、高温での発光効率の低下、いわゆる温度消光が小さいため、色ずれも少なく、高密度実装や高出力の発光装置の実現に適している。
【００４２】
本実施の形態の赤色蛍光体は、例えば、下記（式１）の組成を有する。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式１）
（上記（式１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【００４３】
ＭがＳｒ（ストロンチウム）であるときには特に緑色光の吸収強度が高いため、本実施の形態が効果的であり望ましい。しかしながら、赤色蛍光体はこれに限定されるものではなく、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕや、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕでもよい。
【００４４】
本実施の形態の緑色蛍光体は、例えば、下記（式２）の組成を有する。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式２）
（上記式（式２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【００４５】
Ｍ’はＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。しかしながら、緑色蛍光体はこれに限定されるものではなく、例えばβサイアロン蛍光体、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体でもよい。
【００４６】
図５〜７は、本実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【００４７】
発光素子１２をサファイア基板１４に形成する。ここで、発効素子のチップサイズを３００μｍ□とする。
【００４８】
次に、メタルマスク４２を、サファイア基板１４にかぶせ、メタルマスク４２の上から赤色蛍光体を分散させた樹脂５２を塗布する（図５）。この時、メタルマスク４２の開口部サイズを、チップサイズの３００μｍ□に対し、２９０μｍ□とし、かつ、樹脂の粘性を調整することにより、樹脂を塗布することが可能となる。
【００４９】
この後、メタルマスク４２を外し、例えば、１５０℃の環境に３０分おくことで、樹脂を硬化させる。このようにして、サファイア基板１４上に、例えば、厚さ５０μｍの赤色蛍光体層２２が形成される。
【００５０】
その後、２次元または３次元のフォトニック結晶で形成されるフィルタ層３０を赤色蛍光体層２２に密着するよう設置する（図６）。フィルタ層３０のフォトニック結晶は例えば、先に図２を用いて説明したウッドパイル構造を備える２８５μｍ□のフォトニック結晶である。このようなウッドパイル構造のフォトニック結晶は、いわゆるウェハ融着法を用いて形成することが可能である。
【００５１】
次に、メタルマスク４２を、サファイア基板１４に再度かぶせ、メタルマスク４２の上から緑色蛍光体を分散させた樹脂５４を塗布する（図７）。この時、メタルマスク４２の開口部サイズを、チップサイズの３００μｍ□に対し、２９０μｍ□とし、かつ、樹脂の粘性を調整することにより、樹脂を塗布することが可能となる。
【００５２】
この後、メタルマスク４２を外し、例えば、１５０℃の環境に３０分おくことで、樹脂を硬化させる。このようにして、フィルタ層３０に、例えば、厚さ５０μｍの緑色蛍光体層２４が形成される。
【００５３】
以上のようにして、図１に示す発光装置が製造される。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、発光素子が近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップである点、青色蛍光体層を有する点で、第１の実施の形態と異なっている。以下、第１の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
【００５５】
図８は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００５６】
本実施の形態の発光装置２０は、励起光源用の発光素子１２として、例えば、ピーク波長が４０５ｎｍの近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップを備えている。
【００５７】
発光装置２０には、緑色蛍光体層２２上に、青色蛍光体が含有される青色蛍光体層２６が形成されている。青色蛍光体層２６は、例えば、青色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。青色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを用いることが望ましい。しかしながらこれに限定されるものではなく、例えばＢａ２ＳｉＳ４：ＣｅやＳｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ，（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ：Ｅｕでもよい。
【００５８】
発光装置２０では、近紫外ＬＥＤチップから発せられる近紫外光を励起光として、赤色蛍光体層２２からは赤色光が、緑色蛍光体層２４からは緑色光が、青色蛍光体層２６からは青色光が発せられる。これらの赤色光、緑色光、青色光が混合されることで発光装置２０から白色光が発せられる。
【００５９】
発光装置２０においても、２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層３０を設けることで、赤色蛍光体層２２での緑色光の再吸収が抑制される。よって、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することが可能となる。
【００６０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【００６１】
また、実施の形態においては、赤色蛍光体および緑色蛍光体にサイアロン系蛍光体を適用する場合を例に説明した。温度消光を抑制する観点からはサイアロン系蛍光体、特に上記（式１）、（式２）で表される蛍光体を適用することが望ましいが、上記に挙げたその他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００６２】
また、青色蛍光体にＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを適用する場合を例に説明した。効率向上の観点からはこれを適用することが望ましいが、上記に挙げたその他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００６３】
また、透明媒質層として、サファイアを例に説明したが、透明媒質層の材料については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、無機材料、樹脂等その種類を問わず用いることができる。
【００６４】
また、蛍光体層に用いられる樹脂については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、その種類を問わず用いることができる。一般的なものとしては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはエポキシ基を有するポリジメチルシロキサン誘導体、またはオキセタン樹脂、またはアクリル樹脂、またはシクロオレフィン樹脂、またはユリア樹脂、またはフッ素樹脂、またはポリイミド樹脂などが考えられる。
【００６５】
また、実施の形態においては、蛍光体層やフィルタ層が平板形状のものついて説明した。しかしながら、平板形状に限らず、ドーム形状や曲板形状を備える蛍光体層やフィルタ層についても本発明は有効である。
【００６６】
また、発光素子側に戻る赤色光等を反射する反射層等を別途設けてもかまわない。また、例えば、反射層に放熱フィラーを分散させれば、放熱性を向上させることも可能である。
【００６７】
また、例えば、緑色蛍光体層にかえて黄色蛍光体層を第１の蛍光体層として設けても構わない。また、例えば、フィルタ層と緑色蛍光体層との間に、黄色蛍光体層をさらに設けてもかまわない。また、赤色蛍光層や緑色蛍光体層に、赤色または緑色以外の色を発する黄色蛍光体を加えてもかまわない。
【００６８】
そして、実施の形態の説明においては、発光装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる発光装置に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００６９】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての発光装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 発光装置
１２ 発光素子
１４ 透明媒質層（サファイア基板）
２０ 発光装置
２２ 赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）
２２ａ 赤色蛍光体
２４ 緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）
２４ａ 緑色蛍光体
２６ 青色蛍光体層
３０ フィルタ層
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）にＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体を組合せ、単一のチップで白色光を発する、いわゆる白色ＬＥＤに注目が集まっている。従来、ＬＥＤは赤色、緑色、青色と単色で発光するものであり、白色または中間色を発するためには、単色の波長を発する複数のＬＥＤを用いてそれぞれ駆動しなければならなかった。しかし、現在では、発光ダイオードと、蛍光体とを組合せることにより、上述の煩わしさを排し、簡便な構造によって白色光を得ることができるようになっている。
【０００３】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には、青色の励起光と青色で励起され緑色の発光を示す蛍光体および青色で励起され赤色の発光を示す蛍光体を組み合わせた白色光源が望ましい。
【０００４】
ここで、複数の蛍光体を用いる場合、蛍光体間の再吸収により発光効率が低下するという問題がある。特に、一つのＬＥＤチップ上に、複数の蛍光体を組み合わせることで白色光を得ようとする場合、蛍光体間の距離が近接することでこの問題が顕在化する。
【０００５】
この問題を解決するために、誘電体多層膜で形成されるフィルタ層を一方の蛍光体と他方の蛍光体との間に設けて、蛍光体間の再吸収を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４２２６８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「フォトニック結晶技術とその応用」、シーエムシー出版、ｐ．１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
誘電体多層膜は、膜厚を制御した誘電体膜を透過または反射する光の干渉によって、反射率、透過率の波長依存性を得るという原理に基づき構成される。したがって、その性質上、光がフィルタ層に入射する角度によって透過率、反射率が異なることが知られている。
【０００９】
このため、誘電体多層膜を用いたフィルタ層では、かならずしも十分な再吸収抑制効果が得られないおそれがある。特に、発光素子のチップサイズが大型化した場合、フィルタ層に対する光の入射する角度の範囲（レンジ）が広がるため、再吸収抑制効果が十分得られないことが懸念される。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施の形態の発光装置は、第１の波長の励起光を放射する発光素子と、励起光が入射され、励起光を第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、発光素子と第１の蛍光体層との間に設けられ、励起光が入射され第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に設けられ、励起光および第２の変換光を透過し、第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【図２】第１の実施の形態のフォトニック結晶の構造の一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の発光装置の作用を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態の発光装置の作用を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図６】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図７】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図８】第２の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。なお、図面中、同一または類似の箇所には、同一または類似の符号を付している。
【００１４】
なお、本明細書中、「近紫外光」とは、波長２５０ｎｍ〜４１０ｎｍの光を意味するものとする。また、「青色光」とは、波長４１０ｎｍ〜５００ｎｍの光を意味するものとする。また、「緑色光」とは、波長５００ｎｍ〜５８０ｎｍの光を意味するものとする。また、「赤色光」とは、波長５９５ｎｍ〜７００ｎｍの光を意味するものとする。
【００１５】
そして、「赤色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、橙色から赤色にわたる領域の発光、すなわち波長５９５ｎｍ〜７００ｎｍの間に主発光ピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１６】
また、本明細書中、「緑色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、青緑色から黄緑色にわたる領域の発光、すなわち波長４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの間に主発光ピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１７】
そして、本明細書中、「フォトニック結晶」とは、「屈折率（誘電率）の周期構造」を意味する（非特許文献１）。誘電率が光の波長程度の周期で周期的に変化する構造を人工的に作成することにより、該構造内の光伝搬を制御することが可能となる。
【００１８】
また、本明細書中「フィルタ層が光を透過する」とは、フィルタ層に対する光の透過率が反射率よりも大きいことを意味する。そして、本明細書中「フィルタ層が光を反射する」とは、フィルタ層に対する光の反射率が透過率よりも大きいことを意味する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の波長の励起光を放射する発光素子と、励起光が入射され、励起光を第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、発光素子と第１の蛍光体層との間に設けられ、励起光が入射され第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、第１の蛍光体層と第２の蛍光体層との間に設けられ、励起光および第２の変換光を透過し、第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、を備える。
【００２０】
本実施の形態の発光装置は、上記構成を備えることにより、緑色蛍光体から発せられる緑色光のうち、赤色蛍光体へと向かう光をフィルタ層によって反射する。これにより、赤色蛍光体による緑色光の再吸収を抑制する。したがって、優れた発光効率を実現する発光装置を実現することが可能となる。
【００２１】
図１は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００２２】
本実施の形態の発光装置１０は、基板１９と、基板１９に実装される励起光源用の発光素子１２を備えている。励起光源用の発光素子１２は、例えば、ピーク波長が４５０ｎｍの青色光（第１の波長の励起光）を放射する青色ＬＥＤチップである。青色ＬＥＤチップは、例えば、一辺３００〜６００μｍ程度の矩形、例えば正方形の上面を有している。
【００２３】
発光素子１２の上面には、例えば、透明媒質層１４が形成されている。透明媒質層１４は、例えば、発光素子１２の形成時に用いられるサファイア基板である。
【００２４】
青色ＬＥＤは、例えば、図１の上側からみて、サファイア基板１４に接して形成される、バッファ層１２ａ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂ、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、およびｐ型ＧａＮ層１２ｆが、この順序で積層された積層構造を有している。そして、ｐ型ＧａＮ層１２ｆに接してｐ側電極１２ｇが設けられている。
【００２５】
また、ｐ型ＧａＮ層１２ｆ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、およびｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂの積層構造の一部をエッチングにより除去した領域の、ｎ型ＧａＮ層１２ｂに接してｎ側電極１２ｉが設けられる構成となっている。
【００２６】
この青色ＬＥＤチップは、ｐ側電極１２ｇおよびｎ側電極１２ｉを、例えばＡｕ（金）からなるバンプ１６を介して、表面に金属からなる配線層１８ａ、１８ｂが形成されたメタライズ実装基板１９上に載置したフリップチップ型の構成を有している。
【００２７】
また、本実施の形態の発光装置１０は、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４と、発光素子１２と緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４との間に設けられる赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２と、を備えている。さらに、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４と赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２との間にフィルタ層３０が設けられている。すなわち、サファイア基板１４上に、赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２、フィルタ層３０、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４がこの順に積層されている。
【００２８】
ここで、緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）２４は、励起光として青色光が入射され、青色光よりも長い波長の緑色光（第１の変換光）に変換する緑色蛍光体（第１の蛍光体）を含有する。例えば、緑色蛍光体の粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。
【００２９】
また、赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）２２は、励起光として青色光が入射され、青色光よりも長い波長の赤色光（第２の変換光）に変換する赤色蛍光体（第２の蛍光体）を含有する。例えば、赤色蛍光体の粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。
【００３０】
フィルタ層３０は、２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成される。フィルタ層３０は、励起光である青色光（励起光）および赤色光（第２の変換光）を透過し、緑色光（第１の変換光）を反射する機能を備える。
【００３１】
例えば、フィルタ層３０は、波長４５０ｎｍ未満または波長５８０ｎｍを超える光を透過し、波長４５０ｎｍ〜５８０ｎｍの光を反射する。すなわち、４５０ｎｍ〜５８０ｎｍのバンドギャップを備える。なお、ここでバンドギャップとは、フィルタ層（フォトニック結晶）が透過しない（または反射する）光の波長範囲である。
【００３２】
そして、フィルタ層３０は光に対する透過率や反射率について等方性を備えている。すなわち、フィルタ層に入射する光の入射角が変化しても、その光に対する透過率や反射率がほぼ一定である。
【００３３】
ここで、発光効率を向上させる観点から、緑色光（第１の変換光）の反射率が９０％以上であり、青色光（励起光）および赤色光（第２の変換光）の透過率が９０％以上であることが望ましい。
【００３４】
図２は、本実施の形態のフォトニック結晶の構造の一例を示す図である。図のフォトニック結晶は、複数のストライプ３２からなる層が、１層毎に９０度回転して積層されるウッドパイル構造を備えている。ストライプは例えばシリコン（Ｓｉ）である。
【００３５】
例えば、１本のシリコンのストライプ幅を０．６μｍ、厚さを１．１μｍ、としてストライプの周期を２．４μｍとする。そして、このストライプの層を１０層積層してフォトニック結晶を形成する。例えば、このフォトニック結晶を１辺が２８５μｍの正方形に切断したものをフィルタ層３０として用いる。上記構造により、フィルタ層３０は４７０ｎｍ〜５５０ｎｍのバンドギャップを備える。
【００３６】
光に対する透過率や反射率についての等方性に優れている点から、２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶が、ウッドパイル構造、ヤプロノバイト構造または面心立方格子構造を備えることが望ましい。
【００３７】
図３、図４は、本実施の形態の発光装置の作用を説明する図である。図３に示す様に、励起光である青色光は、赤色蛍光体層２２に入射し、赤色蛍光体２２ｂによって赤色光に変換される。また、青色光は、緑色蛍光体層２４に入射し、緑色蛍光体２４ｂによって緑色光に変換される。これらの青色光、赤色光および緑色光が混合され白色光となる。
【００３８】
このとき、緑色蛍光体２４ｂが発する緑色光のうち、赤色蛍光体層２２側に向かう緑色光が生ずる。この緑色光が赤色蛍光体層２２中の赤色蛍光体２２ｂによって再吸収されると、発光装置の発光効率が低下することになる。
【００３９】
本実施の形態においては、例えば、誘電体多層膜に比較して、透過率や反射率の等方性に優れている２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶をフィルタ層３０に用いている。したがって、赤色蛍光体層２２側に向かう緑色光が異なる角度で入射しても、効果的に反射することで、緑色光が赤色蛍光体層２２に入射することを抑制する。よっって、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することが可能となる。
【００４０】
特に、高出力化を図るために、発光素子１２のチップサイズが大きくなるような場合に本実施の形態の発光装置は有効である。なぜなら、チップサイズが大きくなると、必然的に、緑色蛍光体層２４から赤色蛍光体層２２へと向かう緑色光の、フィルタ層３０への入射角のレンジ（図４中のα）が大きくなるからである。
【００４１】
本実施の形態では、赤色蛍光体および緑色蛍光体として、いわゆるサイアロン系の蛍光体を適用する。サイアロン系の蛍光体は、高温での発光効率の低下、いわゆる温度消光が小さいため、色ずれも少なく、高密度実装や高出力の発光装置の実現に適している。
【００４２】
本実施の形態の赤色蛍光体は、例えば、下記（式１）の組成を有する。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式１）
（上記（式１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【００４３】
ＭがＳｒ（ストロンチウム）であるときには特に緑色光の吸収強度が高いため、本実施の形態が効果的であり望ましい。しかしながら、赤色蛍光体はこれに限定されるものではなく、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕや、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕでもよい。
【００４４】
本実施の形態の緑色蛍光体は、例えば、下記（式２）の組成を有する。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式２）
（上記式（式２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【００４５】
Ｍ’はＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。しかしながら、緑色蛍光体はこれに限定されるものではなく、例えばβサイアロン蛍光体、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体でもよい。
【００４６】
図５〜７は、本実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【００４７】
発光素子１２をサファイア基板１４に形成する。ここで、発効素子のチップサイズを３００μｍ□とする。
【００４８】
次に、メタルマスク４２を、サファイア基板１４にかぶせ、メタルマスク４２の上から赤色蛍光体を分散させた樹脂５２を塗布する（図５）。この時、メタルマスク４２の開口部サイズを、チップサイズの３００μｍ□に対し、２９０μｍ□とし、かつ、樹脂の粘性を調整することにより、樹脂を塗布することが可能となる。
【００４９】
この後、メタルマスク４２を外し、例えば、１５０℃の環境に３０分おくことで、樹脂を硬化させる。このようにして、サファイア基板１４上に、例えば、厚さ５０μｍの赤色蛍光体層２２が形成される。
【００５０】
その後、２次元または３次元のフォトニック結晶で形成されるフィルタ層３０を赤色蛍光体層２２に密着するよう設置する（図６）。フィルタ層３０のフォトニック結晶は例えば、先に図２を用いて説明したウッドパイル構造を備える２８５μｍ□のフォトニック結晶である。このようなウッドパイル構造のフォトニック結晶は、いわゆるウェハ融着法を用いて形成することが可能である。
【００５１】
次に、メタルマスク４２を、サファイア基板１４に再度かぶせ、メタルマスク４２の上から緑色蛍光体を分散させた樹脂５４を塗布する（図７）。この時、メタルマスク４２の開口部サイズを、チップサイズの３００μｍ□に対し、２９０μｍ□とし、かつ、樹脂の粘性を調整することにより、樹脂を塗布することが可能となる。
【００５２】
この後、メタルマスク４２を外し、例えば、１５０℃の環境に３０分おくことで、樹脂を硬化させる。このようにして、フィルタ層３０に、例えば、厚さ５０μｍの緑色蛍光体層２４が形成される。
【００５３】
以上のようにして、図１に示す発光装置が製造される。
【００５４】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、発光素子が近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップである点、青色蛍光体層を有する点で、第１の実施の形態と異なっている。以下、第１の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
【００５５】
図８は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００５６】
本実施の形態の発光装置２０は、励起光源用の発光素子１２として、例えば、ピーク波長が４０５ｎｍの近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップを備えている。
【００５７】
発光装置２０には、緑色蛍光体層２２上に、青色蛍光体が含有される青色蛍光体層２６が形成されている。青色蛍光体層２６は、例えば、青色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。青色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを用いることが望ましい。しかしながらこれに限定されるものではなく、例えばＢａ２ＳｉＳ４：ＣｅやＳｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＺｎＳ：Ａｇ，（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ：Ｅｕでもよい。
【００５８】
発光装置２０では、近紫外ＬＥＤチップから発せられる近紫外光を励起光として、赤色蛍光体層２２からは赤色光が、緑色蛍光体層２４からは緑色光が、青色蛍光体層２６からは青色光が発せられる。これらの赤色光、緑色光、青色光が混合されることで発光装置２０から白色光が発せられる。
【００５９】
発光装置２０においても、２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層３０を設けることで、赤色蛍光体層２２での緑色光の再吸収が抑制される。よって、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することが可能となる。
【００６０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【００６１】
また、実施の形態においては、赤色蛍光体および緑色蛍光体にサイアロン系蛍光体を適用する場合を例に説明した。温度消光を抑制する観点からはサイアロン系蛍光体、特に上記（式１）、（式２）で表される蛍光体を適用することが望ましいが、上記に挙げたその他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００６２】
また、青色蛍光体にＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを適用する場合を例に説明した。効率向上の観点からはこれを適用することが望ましいが、上記に挙げたその他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００６３】
また、透明媒質層として、サファイアを例に説明したが、透明媒質層の材料については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、無機材料、樹脂等その種類を問わず用いることができる。
【００６４】
また、蛍光体層に用いられる樹脂については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、その種類を問わず用いることができる。一般的なものとしては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはエポキシ基を有するポリジメチルシロキサン誘導体、またはオキセタン樹脂、またはアクリル樹脂、またはシクロオレフィン樹脂、またはユリア樹脂、またはフッ素樹脂、またはポリイミド樹脂などが考えられる。
【００６５】
また、実施の形態においては、蛍光体層やフィルタ層が平板形状のものついて説明した。しかしながら、平板形状に限らず、ドーム形状や曲板形状を備える蛍光体層やフィルタ層についても本発明は有効である。
【００６６】
また、発光素子側に戻る赤色光等を反射する反射層等を別途設けてもかまわない。また、例えば、反射層に放熱フィラーを分散させれば、放熱性を向上させることも可能である。
【００６７】
また、例えば、緑色蛍光体層にかえて黄色蛍光体層を第１の蛍光体層として設けても構わない。また、例えば、フィルタ層と緑色蛍光体層との間に、黄色蛍光体層をさらに設けてもかまわない。また、赤色蛍光層や緑色蛍光体層に、赤色または緑色以外の色を発する黄色蛍光体を加えてもかまわない。
【００６８】
そして、実施の形態の説明においては、発光装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる発光装置に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００６９】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての発光装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 発光装置
１２ 発光素子
１４ 透明媒質層（サファイア基板）
２０ 発光装置
２２ 赤色蛍光体層（第２の蛍光体層）
２２ａ 赤色蛍光体
２４ 緑色蛍光体層（第１の蛍光体層）
２４ａ 緑色蛍光体
２６ 青色蛍光体層
３０ フィルタ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長の励起光を放射する発光素子と、
前記励起光が入射され、前記励起光を前記第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、
前記発光素子と前記第１の蛍光体層との間に設けられ、前記励起光が入射され前記第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、
前記第１の蛍光体層と前記第２の蛍光体層との間に設けられ、前記励起光および前記第２の変換光を透過し、前記第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記励起光が青色または近紫外光であり、前記第１の変換光が黄色光または緑色光であり、前記第２の変換光が赤色光であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記２次元フォトニック結晶または前記３次元フォトニック結晶が、ウッドパイル構造、ヤプロノバイト構造または面心立方格子構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２の蛍光体が、下記（式１）の組成を有する赤色蛍光体であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式１）
（上記（式１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【請求項５】
前記第１の蛍光体が、下記（式２）の組成を有する緑色蛍光体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式２）
（上記式（式２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【請求項１】
第１の波長の励起光を放射する発光素子と、
前記励起光が入射され、前記励起光を前記第１の波長より長い第２の波長の第１の変換光に変換する第１の蛍光体を含有する第１の蛍光体層と、
前記発光素子と前記第１の蛍光体層との間に設けられ、前記励起光が入射され前記第２の波長より長い第３の波長の第２の変換光に変換する第２の蛍光体を含有する第２の蛍光体層と、
前記第１の蛍光体層と前記第２の蛍光体層との間に設けられ、前記励起光および前記第２の変換光を透過し、前記第１の変換光を反射する２次元フォトニック結晶または３次元フォトニック結晶で形成されるフィルタ層と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記励起光が青色または近紫外光であり、前記第１の変換光が黄色光または緑色光であり、前記第２の変換光が赤色光であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記２次元フォトニック結晶または前記３次元フォトニック結晶が、ウッドパイル構造、ヤプロノバイト構造または面心立方格子構造を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２の蛍光体が、下記（式１）の組成を有する赤色蛍光体であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式１）
（上記（式１）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【請求項５】
前記第１の蛍光体が、下記（式２）の組成を有する緑色蛍光体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式２）
（上記式（式２）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８６４１４（Ｐ２０１２−１８６４１４Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５００１２（Ｐ２０１１−５００１２）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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