発光装置
【課題】複数の発光素子から生じた光を１つの発光素子から取り出すことができる発光装置を提供する。
【解決手段】基体と、前記基体上に設けられた端面発光型素子と、前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、を備え、前記端面発光型素子が前記発光ダイオード素子の側方に設けられた発光装置である。
【解決手段】基体と、前記基体上に設けられた端面発光型素子と、前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、を備え、前記端面発光型素子が前記発光ダイオード素子の側方に設けられた発光装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光素子を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤色、緑色、青色の三つの発光素子を内蔵し、該三つの発光素子の少なくとも赤色の発光素子を半導体レーザ素子とする発明が提案された（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６４１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の発明では、複数の発光素子から生じた光が、その複数の発光素子からそれぞれ取り出されるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の発光素子から生じた光を１つの発光素子から取り出すことができる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】
【０００６】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。
【０００７】
本発明は、基体と、前記基体上に設けられた端面発光型素子と、前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、を備え、前記端面発光型素子が前記発光ダイオード素子の側方に設けられた、ことを特徴とする発光装置である。
【０００８】
また、本発明は、前記端面発光型素子の発光波長は、前記発光ダイオード素子の発光ピーク波長より長い、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【０００９】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子は、その平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状であって、該長方形状の短辺側の側面が前記端面発光型素子の光出射端面と対向するように配置される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１０】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子は、その平面形状が多角形状であって、該多角形状の角が前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように配置される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記端面発光型素子を複数備えた、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１２】
また、本発明は、前記複数の端面発光型素子が異なる方向から前記発光ダイオード素子に光を出射する、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１３】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子は、基板と、素子構造を構成する半導体層と、を備え、該発光ダイオード素子の上面、前記基板における前記半導体層側の面、前記基板内部のいずれかに、光学構造を備える、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１４】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子と前記端面発光型素子とは、前記発光ダイオード素子の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１５】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子の上面には、該上面の周縁に沿って遮光部材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１６】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子の上面には、該発光ダイオード素子の光により励起される蛍光体を含む波長変換部材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の発光素子から生じた光を１つの発光素子から取り出すことができる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の概略概念図である。
【図２】発光ダイオード素子の配置例（その２）を説明する平面図である。
【図３】光学構造の一例を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る発光装置に遮光部材を設けた様子を示す図である。
【図５】複数の端面発光型素子が異なる方向から発光ダイオード素子に光を出射するように配置された様子の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係る発光装置の組立方法を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る発光装置を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る発光装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明の対象でない部材については、図示を適宜省略することがある。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の概略概念図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図１（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置は 基体１１と、基体１１上に設けられた、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とを備えている。発光ダイオード素子１２は、端面発光型素子１３の光出射端面に略垂直な軸と交わるように設けられる。この軸は、端面発光型素子１３の光出射端面内、より好ましくは、端面発光型素子１３の光出射端面内の発光領域（端面発光型素子１３の光導波路の端面に相当する領域）内を起点とする。なお、以降、この軸を、端面発光型素子１３の光軸とも記す。
【００２２】
本発明の実施形態に係る発光装置では、基体１１上における発光ダイオード素子１２の側方に端面発光型素子１３が設けられ、端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２の側面に入射し発光ダイオード素子１２から取り出される。
【００２３】
したがって、本発明の実施形態に係る発光装置によれば、複数の発光素子（発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３）から生じた光を１つの発光素子（発光ダイオード素子１２）から取り出すことができる。このため、複数の発光素子から生じた光を１つの発光素子に相当する微小領域から取り出すことができる。
【００２４】
複数の発光素子から生じた光を複数の発光素子からそれぞれ取り出す形態の場合、光学系（レンズ）を通すと色むらが生じてしまい、照明装置や液晶バックライトなどのシステムの光学性能を低下させる原因となる。しかしながら、本発明の実施形態に係る発光装置によれば、このような色むらを効果的に抑制することが可能となる。また、略同色発光の発光素子を複数用いる形態の場合、輝度むらを効果的に抑制することもできる。
【００２５】
なお、本発明の実施形態に係る発光装置では、発光ダイオード素子１２の上面を発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光を取り出す主光取出し面とする。このようにすれば、複数の発光素子の光を発光ダイオード素子１２全体から取り出す場合よりも、光が取り出される領域をより限定することができる。
【００２６】
以下、詳細に説明する。
【００２７】
［基体］
基体１１としては、例えば、配線が設けられた実装用基板を用いることができる。また、キャビティが形成され、リードフレームと、これを一体的に保持する成形体と、を備えるパッケージでもよい。基体１１上には、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とが設けられる。なお、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とは、基体１１の上面に載置することにより基体１１上に直接的に設けることもできるし、基体１１の上面に載置されたサブマウントなどに載置することにより基体１１上に間接的に設けることもできる。
【００２８】
［発光ダイオード素子］
（発光ダイオード素子の一例）
発光ダイオード素子１２としては、例えば、基板と、素子構造を構成する半導体層と、を備えたものを用いることができる。半導体層の厚みは通常数μｍ程度であり、半導体層に加えて基板を備えていれば、発光ダイオード素子１２全体の厚みが増すため、端面発光型素子１３から出射した光が発光ダイオード素子１２に入射しやすくなる。
【００２９】
＜半導体層＞
半導体層としては、例えば、窒化物半導体層を用いることができる。窒化物半導体は、その組成により、バンドギャップエネルギーを紫外域〜可視・赤外域に相当する範囲で変えることができる。特に、窒化物半導体は、紫外光や青色光など短波長の光を効率良く出射可能な半導体層を構成することができる。このような短波長の光を効率良く出射可能な窒化物半導体層は、緑・赤色光など、それより長波長の光を吸収しにくい。このため、発光ダイオード素子１２の半導体層に窒化物半導体層を用いることで、端面発光型素子１３の光の吸収による損失を抑えやすく、端面発光型素子１３の光を効率良く取り出しやすくすることができる。
【００３０】
＜基板＞
基板としては、透光性基板を用いることが好ましい。また、基板の厚みは、例えば、５０μｍ〜２００μｍとする。なお、基板は、半導体層を成長させるために用いる成長用基板であってもよいし、半導体層に貼り付けられた基板であってもよい。半導体層に基板を貼り付ける場合は、例えば、リフトオフなどにより半導体層から成長用基板を剥離する。その後、透光性の接着剤を介して、又は熱圧着や表面活性化接合などで直接的に、半導体層に基板を貼り付ければ、光を効率良く取り出しやすい。成長用基板は、例えば、サファイア基板やＧａＮ基板などを用いることができる。半導体層に貼り付けられる基板は、これらに加え、ガラス基板などを用いることができ、蛍光体を含有するものでもよい。
【００３１】
（発光ダイオード素子の配置）
発光ダイオード素子１２は、様々に配置することができるが、例えば、下記の配置例（その１）や配置例（その２）のように配置すれば、端面発光型素子１３から入射される光を発光ダイオード素子１２の上面全体から取り出しやすくすることができる。
【００３２】
＜配置例（その１）＞
配置例（その１）は、図１（ａ）に示した配置である。配置例（その１）では、発光ダイオード素子１２の平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状とされ、この長方形状の短辺側の側面が端面発光型素子１３の光出射端面と対向するように発光ダイオード素子１２が配置される。
【００３３】
このようにすれば、発光ダイオード素子１２が端面発光型素子１３の光軸に平行な方向に長いため、発光ダイオード素子内の広い範囲に端面発光型素子１３の光が導光されやすく、発光ダイオード素子１２の上面における端面発光型素子１３の光強度の均一性を向上させることができる。
【００３４】
＜配置例（その２）＞
図２は、発光ダイオード素子の配置例（その２）を説明する平面図である。図２に示すように、配置例（その２）では、発光ダイオード素子１２の平面形状が長方形状等の多角形状とされ、この多角形状の角が端面発光型素子１３の光軸と交わるように発光ダイオード素子１２が配置される。
【００３５】
このようにすれば、端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２の２つの側面に入射し、１つの側面に入射する場合に比べて、発光ダイオード素子内を進行する光の角度成分が多くなるため、発光ダイオード素子１２の上面における端面発光型素子１３の光強度の均一性を向上させることができる。
【００３６】
（発光ダイオード素子の形状）
なお、発光ダイオード素子１２の側面の少なくとも１つは、その上面に対して傾斜していてもよい。これにより、端面発光型素子１３の光が、発光ダイオード素子１２の側面で垂直反射されることを抑制し、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくすることができる。特に、発光ダイオード素子１２の側面と上面がなす角度（発光ダイオード素子１２を含むほうの角度）が鋭角であることが好ましい。このようにすれば、光が発光ダイオード素子１２の上面に向かって効率良く反射するため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。なお、発光ダイオード素子１２の傾斜している側面は、端面発光型素子１３に対向する側とは反対側の側面であることが好ましく、すべての側面であることがより好ましい。
【００３７】
（発光ダイオード素子の実装）
発光ダイオード素子１２は、例えば、正電極と負電極とを同一面側に設け、金バンプなどを用いて基体１１にフリップチップ実装することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２の上面側の電極やワイヤが不要となるため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００３８】
この場合、発光ダイオード素子１２の電極としては、例えば、銀、アルミニウム等の高反射性導電材料を用いることができる。このようにすれば、光が電極にて効率良く反射し発光ダイオード素子１２の上面に向かうため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００３９】
また、発光ダイオード素子１２の電極の下方（例えば電極と実装用基板との間）には、絶縁性光反射材を充填させることができる。このようにすれば、光が絶縁性光反射材にて効率良く反射し発光ダイオード素子１２の上面に向かうため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。この場合、発光ダイオード素子１２の電極は、ＩＴＯ等の透光性導電材料を用いて透光型電極としてもよい。
【００４０】
絶縁性光反射材は、ドットパターン状に設けてもよい。このようにすれば、絶縁性光反射材でそのパターンに応じて光が反射することにより、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００４１】
なお、発光ダイオード素子１２が基板と半導体層を備える場合は、例えば、正電極と負電極とを同一面側に設けたり、正電極と負電極とを反対の面に各々設けたりし、半導体層が上面側となるように実装することもできる。この場合、発光ダイオード素子１２の上面側の電極は、ＩＴＯ等の透光性導電材料を用いて透光型電極とすることが好ましい。なお、上面側の電極は、ワイヤにより基体１１の配線やリードフレームに接続される。
【００４２】
（発光ダイオード素子の側面における絶縁性光反射材）
発光ダイオード素子１２の側面における少なくとも一部領域には、絶縁性光反射材を設けることができる。特に、発光ダイオード素子１２の側面のうち、端面発光型素子１３に対向する側とは反対側の側面であることが好ましく、端面発光型素子１３に対向する側面以外のすべての側面に絶縁性光反射材を設けることがより好ましい。
【００４３】
このようにすれば、発光ダイオード素子１２に入射した端面発光型素子１３の光が絶縁性光反射材で反射して発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなるため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。また、絶縁性光反射材で反射した光が散乱されるため、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００４４】
絶縁性光反射材は、透光性部材に配合して接着したり電気泳動電着したりすることにより、発光ダイオード素子１２の側面における少なくとも一部領域に固着させる。
【００４５】
（発光ダイオード素子の側面における波長選択性材）
発光ダイオード素子１２の側面における少なくとも一部領域には、端面発光型素子１３の光を透過しその他の光を反射する波長選択性材（例えば誘電体多層膜）を設けることができる。特に、発光ダイオード素子１２の側面のうち、端面発光型素子１３に対向する側面に波長選択性材を設けることが好ましい。
【００４６】
このようにすれば、端面発光型素子１３の光が波長選択性材を透過して発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなり、発光ダイオード素子１２の光などが波長選択性材で反射して発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００４７】
（光学構造）
＜発光ダイオード素子の上面＞
発光ダイオード素子１２の上面には光学構造を形成することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２の上面で進行方向を変え、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００４８】
基板と半導体層を備えた発光ダイオード素子１２を用いて、基板を上面側とする場合は、基板をエッチングやレーザ加工、ブラスト加工で直接加工する方法や、透光性部材を基板に印刷成形する方法などにより、上記の光学構造を形成することができる。
【００４９】
また、基板と半導体層を備えた発光ダイオード素子１２を用いて、半導体層を上面側とする場合は、発光ダイオード素子１２の半導体層や電極をエッチング等で直接加工する方法や、透光性部材を半導体層や電極に印刷成形する方法などにより、上記の光学構造を形成することができる。
【００５０】
＜発光ダイオード素子の基板における半導体層側の面＞
発光ダイオード素子１２が基板と半導体層を備える場合には、発光ダイオード素子１２の基板における半導体層側の面にも光学構造を形成することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光が基板の半導体層側の面で進行方向を変え、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００５１】
＜発光ダイオード素子の基板内部＞
発光ダイオード素子１２が基板と半導体層を備える場合には、発光ダイオード素子１２の基板内部にも光学構造を形成することができる。このようにすれば、基板内部で光が進行方向を変え、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。この場合の光学構造は、フェムト秒レーザなどを用いて形成することができる。
【００５２】
＜光学構造の一例＞
図３は、光学構造の一例を説明する図である。光学構造としては、例えば、凸及び／又は凹を好ましく用いることができる。凸や凹は、規則的に形成することができるほか、不規則に形成することもできる。規則的に形成される凸や凹としては、例えば、図３（ａ）に示すレンズや図３（ｂ）に示すプリズムなどの単一の凸や凹から構成されるもののほか、回折格子など、複数の凸や凹がパターンを以て構成されるものを一例として挙げることができる。この複数の凸や凹は各々、上記レンズやプリズムであってもよいし、図３（ｃ）に示す断面視台形状の多面体（側面は傾斜又は湾曲していることが好ましい）のようなものでもよい。また、不規則に形成される凸や凹としては、例えば、粗面化処理された面上の凹凸（図３（ｄ））などを一例として挙げることができる。
【００５３】
なお、本発明の実施形態では、複数の凸や凹を構成するパターンとして、様々なパターンを採用することができるが、どのようなパターンを採用するかにより、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を制御することができる。一例を挙げると、本発明の実施形態では、端面発光型素子１３から離れるに従って凹や凸の数が減少するパターンを採用することができる一方、増加するパターンも採用することができるが、後者の構成によれば、前者の構成よりも、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性をより向上させることができる。
【００５４】
［端面発光型素子］
（端面発光型素子と指向性）
端面発光型素子１３は、指向性のある光を端面から出射する発光素子であり、素子構造を構成する半導体層内に、光出射端面に略垂直な方向に延伸する光導波路を有する。具体的な端面発光型素子１３としては、例えば、半導体レーザ素子やスーパールミネッセンス・ダイオードなどの発光素子を用いることができる。これらを用いれば、端面発光型素子１３の光を発光ダイオード素子１２の側面に効率良く入射させることが可能となる。
【００５５】
（端面発光型素子から出射する光の波長）
端面発光型素子１３の発光波長は、発光ダイオード素子１２の発光ピーク波長より長い、ことが好ましい。発光ダイオード素子は、通常、発光ピーク波長より短波長域において、光を極端に吸収しやすくなる。したがって、このようにすれば、端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２に吸収されにくいため、端面発光型素子１３の光を発光ダイオード素子１２から取り出しやすくなり、端面発光型素子１３の光利用効率が向上する。
【００５６】
［発光ダイオード素子と端面発光型素子との間］
（透光性部材）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３は、透光性部材で接続することができる。このようにすれば、透光性部材が光導波路として作用するため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００５７】
透光性部材は、例えば、ディスペンサーなどにより発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間に設ける。
【００５８】
透光性部材には、絶縁性光散乱材を含めることができる。このようにすれば、端面発光型素子１３の光を絶縁性光散乱材で散乱させて発光ダイオード素子１２に入射させることができるため、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００５９】
（光反射材）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間の基体１１の上面には、光反射材を設けることができる。このようにすれば、端面発光型素子１３から下方に出射された光が光反射材により反射され、発光ダイオード素子１２に入射するため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００６０】
（光学部品）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間には、光学部品を設けることができる。このようにすれば、端面発光型素子１３から出射された光の向きを調整できるため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。光学部品としては、例えば、ロッドレンズや光導波路などを用いることができる。
【００６１】
また、光学部品の上面には、光反射材を設けることが好ましい。このようにすれば、光学部品の上方への光の漏れが抑制されるため、発光ダイオード素子１２の側面に光を効率良く入射させることができる。
【００６２】
［見切り］
（封止材）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３は、発光ダイオード素子１２の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止することが好ましい。このようにすれば、封止材を見切りとして、発光ダイオード素子１２の上面を発光領域として明確に特定することができる。また、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３の光を、封止材で反射させ、発光ダイオード素子１２の上面に効率良く導光することができる。
【００６３】
なお、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３を透光性部材で接続すると、封止材に含まれてもよい絶縁性光反射材が、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３の間に浸入するのを抑制することができるので、発光装置の組み立てが容易となる。また、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間に設けられる上記した光学部品を発光ダイオード素子１２と接触または発光ダイオード素子１２から１０μｍ未満の距離に配置したり、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とを接触または１０μｍ未満の間隔で配置したりしても、封止材に含まれてもよい絶縁性光反射材が発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間に浸入するのを抑制することができ、発光装置の組み立てが容易となる。
【００６４】
（遮光部材）
図４は、本発明の実施形態に係る発光装置に遮光部材を設けた様子を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図４（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。
【００６５】
図４に示すように、発光ダイオード素子１２の上面には、該上面の周縁に沿って遮光部材１４を設けることもできる。このようにすれば、遮光部材１４を見切りとして、発光ダイオード素子１２の上面を発光領域として明確に特定することができる。なお、遮光部材１４は、銀やアルミニウム等を枠状にスパッタしたり、絶縁性光反射材から成る枠状の部材を実装したり、することなどにより設けることができる。また、遮光部材１４は、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３を封止材で封止する際、発光ダイオード素子１２の上面に封止材が流れてくることを抑制することもできる。
【００６６】
［複数の端面発光型素子］
端面発光型素子１３は、複数設けることができる。このようにすれば、それぞれの端面発光型素子１３として異なる波長の光を出射する素子を用いることで、容易に多波長化することができる。また、電力を複数の端面発光型素子１３に分けて投入することが可能となるため、熱源（端面発光型素子１３）を分散することができる。
【００６７】
なお、発光波長が緑と赤である２つの端面発光型素子１３と、発光波長が青である１つの発光ダイオード素子１２とを設ければ、白色光源を容易に得ることができる。
【００６８】
図５は、複数の端面発光型素子が異なる方向から発光ダイオード素子に光を出射するように配置された様子の一例を示す平面図である。
【００６９】
図５に示すように、複数の端面発光型素子１３は、異なる方向から発光ダイオード素子１２に光を出射するように配置することができる。このようにすれば、より熱源が分散できると共に、多波長化が容易になる。特に、上面視において、複数の端面発光型素子１３の光軸が発光ダイオード素子１２内で交差するように配置することが好ましい。これにより、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させやすい。
【００７０】
また、このとき、発光ダイオード素子１２の１つの側面に対して１つの端面発光型素子１３を対応させて配置してもよい。このようにすれば、熱源を分散しやすく、また各端面発光型素子１３の発光波長が異なる場合、波長選択性材を設けやすく光の利用効率を向上させやすい。
【００７１】
一方、発光ダイオード素子１２の１つの側面に対して複数の端面発光型素子１３を対応させて配置してもよい。このようにすれば、複数の端面発光型素子１３の光を一括して発光ダイオード素子１２に導光することができ、発光装置の小型化を図ることができる。
【００７２】
［蛍光体を含む波長変換部材］
発光ダイオード素子１２の上面には、蛍光体を含む波長変換部材を設けることができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２や端面発光型素子１３の光を波長変換することができるため、多波長化が容易になる。
【００７３】
蛍光体は、例えば、透光性部材に配合して接着したり電気泳動電着したりすることにより、発光ダイオード素子１２の上面に固着させる。蛍光体は、発光ダイオード素子１２の光により励起されるものであればよい。
【００７４】
また、発光波長が青である１つの発光ダイオード素子１２と、発光波長が赤である１つの端面発光型素子１３と、発光波長が黄である蛍光体と、を設ければ、発光ダイオード素子１２と蛍光体から得られる白色光に赤味を追加できるようになり、演色性のより高い発光が可能となる。
【００７５】
［各種部材］
以上本発明の実施形態に係る発光装置について説明したが、上記で説明した絶縁性光反射材、光反射材、透光性部材、絶縁性光散乱材、及び蛍光体としては、例えば、次のものを用いることができる。
【００７６】
（絶縁性光反射材）
絶縁性光反射材としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウムの無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
【００７７】
（光反射材）
光反射材としては、前述の絶縁性光反射材に加えて、例えば、アルミニウムや銀の金属系反射材を用いることできる。
【００７８】
（透光性部材）
透光性部材としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ガラス前駆体、またはそれらの混合物を用いることができる。
【００７９】
（絶縁性光散乱材）
絶縁性光散乱材としては、例えば、シリコーンやアクリルの樹脂製微粒子、若しくは中空ガラスビーズ、若しくは二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸鉛、硫酸バリウム、硫化亜鉛の無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
【００８０】
（蛍光体）
蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ、ＴＡＧ、シリケート系の蛍光体を用いることができる。
【実施例１】
【００８１】
図６は、本発明の実施例１に係る発光装置の組立方法を示す図である。なお、一部の図については、平面図に加えて、断面図（発光装置を平面図中の破線で切断した場合の断面）も記載している。
【００８２】
まず、図６（ａ）に示すように、配線１０１付きの実装用基板１０２に半導体レーザ素子１０３を金錫半田にて実装し、半導体レーザ素子１０３の上面電極と配線１０１とをワイヤ１０４により接続する。
【００８３】
次に、図６（ｂ）に示すように、発光ダイオード素子１０５を、導電接着剤、半田ペースト、または超音波接合にて、実装用基板１０２にフリップチップ実装する。この際、発光ダイオード素子１０５の両電極と配線１０１との間にはバンプ（図示せず）が存在する。なお、発光ダイオード素子１０５は、平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状であり、この長方形状の短辺側の側面が半導体レーザ素子１０３の光出射端面と対向するように配置される。
【００８４】
次に、図６（ｃ）に示すように、透光性部材１０６を半導体レーザ素子１０３と発光ダイオード素子１０５の間に塗布する。なお、透光性部材１０６にはシリコーン樹脂を用いる。
【００８５】
次に、図６（ｄ）に示すように、実装用基板１０２上に樹脂を枠状に塗布したり枠状の部材を実装したりしてダム材１０７を設け、キャビティ１０８を形成する。
【００８６】
次に、図６（ｅ）に示すように、キャビティ１０８に絶縁性光反射材を含む封止材１０９を充填する。封止材１０９としてはシリコーン樹脂を用い、絶縁性光反射材には二酸化チタンを用いる。封止材１０９は、少なくとも発光ダイオード素子１０５の側面の途中まで、好ましくは側面の略全てを覆うようにする。このようにすれば、発光ダイオード素子１０５の上面を発光領域として明確に特定しやすくすることができる。なお、封止材１０９の表面は、略平坦若しくは窪んだり実装用基板１０２側に傾斜したりしていることが好ましい。このようにすれば、発光ダイオード素子１０５の上面が、封止材１０９の表面に対して突出する又は封止材１０９の表面と略同一面となるので、封止材１０９による出射光の遮光を抑制することができる。また、半導体レーザ素子１０３のワイヤ１０４は封止材１０９の中に埋めることが好ましい。
【００８７】
このようにして組み立てた本発明の実施例１に係る発光装置は、たとえば、次表に示す１〜３のように構成することができる。なお、表１中、ＬＤは半導体レーザ素子１０３であり、ＬＥＤは発光ダイオード素子１０５である。なお、ＬＤとＬＥＤは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表１中の構成（３）において、ＬＤの発光波長は、青色域において、ＬＥＤの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表１】
【００８８】
なお、本発明の実施例１に係る発光装置では、図６（ｆ）に示すように、半導体レーザ素子１０３を発光ダイオード素子１０５に接触するように、もしくは１０μｍ未満の距離に配置することもできる。このようにすれば、より効率良く半導体レーザ素子１０３の光を利用することができ、また、透光性部材１０６の塗布を省略して封止材１０９を充填しても、半導体レーザ素子１０３の光を発光ダイオード素子１０５に結合させやすい。
【００８９】
また、本発明の実施例１に係る発光装置は、実装用基板１０２に半導体レーザ素子１０３と発光ダイオード素子１０５を実装した後（図６（ｂ）参照）、図６（ｇ）に示すように、窓ガラス１１０付のキャップ１１１を被せて用いることもできる。
【実施例２】
【００９０】
図７は、本発明の実施例２に係る発光装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図７（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。
【００９１】
本発明の実施例２に係る発光装置は、波長変換部材１１２が発光ダイオード素子１０５の上面に設けられたものである点で、本発明の実施例１に係る発光装置と相違する。波長変換部材１１２は、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷したものである。
【００９２】
このようにして組み立てた本発明の実施例２に係る発光装置は、たとえば、次表に示す１、２のように構成することができる。なお、表２中、ＬＤは半導体レーザ素子１０３であり、ＬＥＤは発光ダイオード素子１０５である。なお、表２中の構成（１）において、ＬＤとＬＥＤは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。同時に発光させて、発光波長が赤のＬＤの光強度だけを変化させることで、演色性を変えることができる。また、表２中の構成（２）において、ＬＤの発光波長は、青色域において、ＬＥＤの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表２】
【００９３】
なお、波長変換部材１１２としては、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷するほか、蛍光体を配合した固形体（シリコーン樹脂やガラス材料）などを実装することもできる。
【００９４】
また、上記では、波長変換部材１１２の上面と側面が露出する形態について説明したが、波長変換部材１１２を発光ダイオード素子１０５上に載せた後、絶縁性光反射材を含む封止材で封止することにより、波長変換部材１１２の側面も封止材で覆われるようにしてもよい。このとき、波長変換部材１１２の上面は封止材から露出されている。
【実施例３】
【００９５】
図８は、本発明の実施例３に係る発光装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図８（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。なお、図８（ａ）の平面図において、半導体レーザ素子１０３と透光性部材１０６とは破線により透過的に描いている。
【００９６】
本発明の実施例３に係る発光装置は、３つの半導体レーザ素子１０３を備える点で、本発明の実施例１に係る発光装置と相違する。
【００９７】
このようにして組み立てた本発明の実施例３に係る発光装置は、たとえば、次表に示す１、２のように構成することができる。なお、表３中、ＬＤは半導体レーザ素子１０３であり、ＬＥＤは発光ダイオード素子１０５である。なお、各ＬＤとＬＥＤは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表３中の構成（２）において、各ＬＤの発光波長は、青色域において、ＬＥＤの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表３】
【００９８】
以上説明した本発明の実施例１〜実施例３に係る発光装置は、複数の素子から出射する光の波長を適宜選択することにより、様々な用途に用いることができる。例えば、複数の素子から赤、緑、青の光を出射させる場合は、照明装置、液晶のバックライト、携帯ストロボ、ＣＩＳ式スキャナ、アミューズメント（パチンコ等の光装飾）、自発光ディスプレイ、投射型ディスプレイ（ピコプロジェクタ、プロジェクタ他）、網膜走査ディスプレイ等に用いることができる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１００】
１１ 基体
１２ 発光ダイオード素子
１３ 端面発光型素子
１４ 遮光部材
１０１ 配線
１０２ 実装用基板
１０３ 半導体レーザ素子
１０４ ワイヤ
１０５ 発光ダイオード素子
１０６ 透光性部材
１０７ ダム材
１０８ キャビティ
１０９ 封止材
１１０ 窓ガラス
１１１ キャップ
１１２ 波長変換部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光素子を備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤色、緑色、青色の三つの発光素子を内蔵し、該三つの発光素子の少なくとも赤色の発光素子を半導体レーザ素子とする発明が提案された（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６４１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の発明では、複数の発光素子から生じた光が、その複数の発光素子からそれぞれ取り出されるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の発光素子から生じた光を１つの発光素子から取り出すことができる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】
【０００６】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。
【０００７】
本発明は、基体と、前記基体上に設けられた端面発光型素子と、前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、を備え、前記端面発光型素子が前記発光ダイオード素子の側方に設けられた、ことを特徴とする発光装置である。
【０００８】
また、本発明は、前記端面発光型素子の発光波長は、前記発光ダイオード素子の発光ピーク波長より長い、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【０００９】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子は、その平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状であって、該長方形状の短辺側の側面が前記端面発光型素子の光出射端面と対向するように配置される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１０】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子は、その平面形状が多角形状であって、該多角形状の角が前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように配置される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記端面発光型素子を複数備えた、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１２】
また、本発明は、前記複数の端面発光型素子が異なる方向から前記発光ダイオード素子に光を出射する、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１３】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子は、基板と、素子構造を構成する半導体層と、を備え、該発光ダイオード素子の上面、前記基板における前記半導体層側の面、前記基板内部のいずれかに、光学構造を備える、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１４】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子と前記端面発光型素子とは、前記発光ダイオード素子の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止される、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１５】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子の上面には、該上面の周縁に沿って遮光部材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【００１６】
また、本発明は、前記発光ダイオード素子の上面には、該発光ダイオード素子の光により励起される蛍光体を含む波長変換部材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の発光素子から生じた光を１つの発光素子から取り出すことができる発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の概略概念図である。
【図２】発光ダイオード素子の配置例（その２）を説明する平面図である。
【図３】光学構造の一例を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る発光装置に遮光部材を設けた様子を示す図である。
【図５】複数の端面発光型素子が異なる方向から発光ダイオード素子に光を出射するように配置された様子の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係る発光装置の組立方法を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る発光装置を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る発光装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明の対象でない部材については、図示を適宜省略することがある。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の概略概念図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図１（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置は 基体１１と、基体１１上に設けられた、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とを備えている。発光ダイオード素子１２は、端面発光型素子１３の光出射端面に略垂直な軸と交わるように設けられる。この軸は、端面発光型素子１３の光出射端面内、より好ましくは、端面発光型素子１３の光出射端面内の発光領域（端面発光型素子１３の光導波路の端面に相当する領域）内を起点とする。なお、以降、この軸を、端面発光型素子１３の光軸とも記す。
【００２２】
本発明の実施形態に係る発光装置では、基体１１上における発光ダイオード素子１２の側方に端面発光型素子１３が設けられ、端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２の側面に入射し発光ダイオード素子１２から取り出される。
【００２３】
したがって、本発明の実施形態に係る発光装置によれば、複数の発光素子（発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３）から生じた光を１つの発光素子（発光ダイオード素子１２）から取り出すことができる。このため、複数の発光素子から生じた光を１つの発光素子に相当する微小領域から取り出すことができる。
【００２４】
複数の発光素子から生じた光を複数の発光素子からそれぞれ取り出す形態の場合、光学系（レンズ）を通すと色むらが生じてしまい、照明装置や液晶バックライトなどのシステムの光学性能を低下させる原因となる。しかしながら、本発明の実施形態に係る発光装置によれば、このような色むらを効果的に抑制することが可能となる。また、略同色発光の発光素子を複数用いる形態の場合、輝度むらを効果的に抑制することもできる。
【００２５】
なお、本発明の実施形態に係る発光装置では、発光ダイオード素子１２の上面を発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光を取り出す主光取出し面とする。このようにすれば、複数の発光素子の光を発光ダイオード素子１２全体から取り出す場合よりも、光が取り出される領域をより限定することができる。
【００２６】
以下、詳細に説明する。
【００２７】
［基体］
基体１１としては、例えば、配線が設けられた実装用基板を用いることができる。また、キャビティが形成され、リードフレームと、これを一体的に保持する成形体と、を備えるパッケージでもよい。基体１１上には、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とが設けられる。なお、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とは、基体１１の上面に載置することにより基体１１上に直接的に設けることもできるし、基体１１の上面に載置されたサブマウントなどに載置することにより基体１１上に間接的に設けることもできる。
【００２８】
［発光ダイオード素子］
（発光ダイオード素子の一例）
発光ダイオード素子１２としては、例えば、基板と、素子構造を構成する半導体層と、を備えたものを用いることができる。半導体層の厚みは通常数μｍ程度であり、半導体層に加えて基板を備えていれば、発光ダイオード素子１２全体の厚みが増すため、端面発光型素子１３から出射した光が発光ダイオード素子１２に入射しやすくなる。
【００２９】
＜半導体層＞
半導体層としては、例えば、窒化物半導体層を用いることができる。窒化物半導体は、その組成により、バンドギャップエネルギーを紫外域〜可視・赤外域に相当する範囲で変えることができる。特に、窒化物半導体は、紫外光や青色光など短波長の光を効率良く出射可能な半導体層を構成することができる。このような短波長の光を効率良く出射可能な窒化物半導体層は、緑・赤色光など、それより長波長の光を吸収しにくい。このため、発光ダイオード素子１２の半導体層に窒化物半導体層を用いることで、端面発光型素子１３の光の吸収による損失を抑えやすく、端面発光型素子１３の光を効率良く取り出しやすくすることができる。
【００３０】
＜基板＞
基板としては、透光性基板を用いることが好ましい。また、基板の厚みは、例えば、５０μｍ〜２００μｍとする。なお、基板は、半導体層を成長させるために用いる成長用基板であってもよいし、半導体層に貼り付けられた基板であってもよい。半導体層に基板を貼り付ける場合は、例えば、リフトオフなどにより半導体層から成長用基板を剥離する。その後、透光性の接着剤を介して、又は熱圧着や表面活性化接合などで直接的に、半導体層に基板を貼り付ければ、光を効率良く取り出しやすい。成長用基板は、例えば、サファイア基板やＧａＮ基板などを用いることができる。半導体層に貼り付けられる基板は、これらに加え、ガラス基板などを用いることができ、蛍光体を含有するものでもよい。
【００３１】
（発光ダイオード素子の配置）
発光ダイオード素子１２は、様々に配置することができるが、例えば、下記の配置例（その１）や配置例（その２）のように配置すれば、端面発光型素子１３から入射される光を発光ダイオード素子１２の上面全体から取り出しやすくすることができる。
【００３２】
＜配置例（その１）＞
配置例（その１）は、図１（ａ）に示した配置である。配置例（その１）では、発光ダイオード素子１２の平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状とされ、この長方形状の短辺側の側面が端面発光型素子１３の光出射端面と対向するように発光ダイオード素子１２が配置される。
【００３３】
このようにすれば、発光ダイオード素子１２が端面発光型素子１３の光軸に平行な方向に長いため、発光ダイオード素子内の広い範囲に端面発光型素子１３の光が導光されやすく、発光ダイオード素子１２の上面における端面発光型素子１３の光強度の均一性を向上させることができる。
【００３４】
＜配置例（その２）＞
図２は、発光ダイオード素子の配置例（その２）を説明する平面図である。図２に示すように、配置例（その２）では、発光ダイオード素子１２の平面形状が長方形状等の多角形状とされ、この多角形状の角が端面発光型素子１３の光軸と交わるように発光ダイオード素子１２が配置される。
【００３５】
このようにすれば、端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２の２つの側面に入射し、１つの側面に入射する場合に比べて、発光ダイオード素子内を進行する光の角度成分が多くなるため、発光ダイオード素子１２の上面における端面発光型素子１３の光強度の均一性を向上させることができる。
【００３６】
（発光ダイオード素子の形状）
なお、発光ダイオード素子１２の側面の少なくとも１つは、その上面に対して傾斜していてもよい。これにより、端面発光型素子１３の光が、発光ダイオード素子１２の側面で垂直反射されることを抑制し、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくすることができる。特に、発光ダイオード素子１２の側面と上面がなす角度（発光ダイオード素子１２を含むほうの角度）が鋭角であることが好ましい。このようにすれば、光が発光ダイオード素子１２の上面に向かって効率良く反射するため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。なお、発光ダイオード素子１２の傾斜している側面は、端面発光型素子１３に対向する側とは反対側の側面であることが好ましく、すべての側面であることがより好ましい。
【００３７】
（発光ダイオード素子の実装）
発光ダイオード素子１２は、例えば、正電極と負電極とを同一面側に設け、金バンプなどを用いて基体１１にフリップチップ実装することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２の上面側の電極やワイヤが不要となるため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００３８】
この場合、発光ダイオード素子１２の電極としては、例えば、銀、アルミニウム等の高反射性導電材料を用いることができる。このようにすれば、光が電極にて効率良く反射し発光ダイオード素子１２の上面に向かうため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００３９】
また、発光ダイオード素子１２の電極の下方（例えば電極と実装用基板との間）には、絶縁性光反射材を充填させることができる。このようにすれば、光が絶縁性光反射材にて効率良く反射し発光ダイオード素子１２の上面に向かうため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。この場合、発光ダイオード素子１２の電極は、ＩＴＯ等の透光性導電材料を用いて透光型電極としてもよい。
【００４０】
絶縁性光反射材は、ドットパターン状に設けてもよい。このようにすれば、絶縁性光反射材でそのパターンに応じて光が反射することにより、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００４１】
なお、発光ダイオード素子１２が基板と半導体層を備える場合は、例えば、正電極と負電極とを同一面側に設けたり、正電極と負電極とを反対の面に各々設けたりし、半導体層が上面側となるように実装することもできる。この場合、発光ダイオード素子１２の上面側の電極は、ＩＴＯ等の透光性導電材料を用いて透光型電極とすることが好ましい。なお、上面側の電極は、ワイヤにより基体１１の配線やリードフレームに接続される。
【００４２】
（発光ダイオード素子の側面における絶縁性光反射材）
発光ダイオード素子１２の側面における少なくとも一部領域には、絶縁性光反射材を設けることができる。特に、発光ダイオード素子１２の側面のうち、端面発光型素子１３に対向する側とは反対側の側面であることが好ましく、端面発光型素子１３に対向する側面以外のすべての側面に絶縁性光反射材を設けることがより好ましい。
【００４３】
このようにすれば、発光ダイオード素子１２に入射した端面発光型素子１３の光が絶縁性光反射材で反射して発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなるため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。また、絶縁性光反射材で反射した光が散乱されるため、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００４４】
絶縁性光反射材は、透光性部材に配合して接着したり電気泳動電着したりすることにより、発光ダイオード素子１２の側面における少なくとも一部領域に固着させる。
【００４５】
（発光ダイオード素子の側面における波長選択性材）
発光ダイオード素子１２の側面における少なくとも一部領域には、端面発光型素子１３の光を透過しその他の光を反射する波長選択性材（例えば誘電体多層膜）を設けることができる。特に、発光ダイオード素子１２の側面のうち、端面発光型素子１３に対向する側面に波長選択性材を設けることが好ましい。
【００４６】
このようにすれば、端面発光型素子１３の光が波長選択性材を透過して発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなり、発光ダイオード素子１２の光などが波長選択性材で反射して発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００４７】
（光学構造）
＜発光ダイオード素子の上面＞
発光ダイオード素子１２の上面には光学構造を形成することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２の上面で進行方向を変え、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００４８】
基板と半導体層を備えた発光ダイオード素子１２を用いて、基板を上面側とする場合は、基板をエッチングやレーザ加工、ブラスト加工で直接加工する方法や、透光性部材を基板に印刷成形する方法などにより、上記の光学構造を形成することができる。
【００４９】
また、基板と半導体層を備えた発光ダイオード素子１２を用いて、半導体層を上面側とする場合は、発光ダイオード素子１２の半導体層や電極をエッチング等で直接加工する方法や、透光性部材を半導体層や電極に印刷成形する方法などにより、上記の光学構造を形成することができる。
【００５０】
＜発光ダイオード素子の基板における半導体層側の面＞
発光ダイオード素子１２が基板と半導体層を備える場合には、発光ダイオード素子１２の基板における半導体層側の面にも光学構造を形成することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３の光が基板の半導体層側の面で進行方向を変え、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００５１】
＜発光ダイオード素子の基板内部＞
発光ダイオード素子１２が基板と半導体層を備える場合には、発光ダイオード素子１２の基板内部にも光学構造を形成することができる。このようにすれば、基板内部で光が進行方向を変え、発光ダイオード素子１２の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。この場合の光学構造は、フェムト秒レーザなどを用いて形成することができる。
【００５２】
＜光学構造の一例＞
図３は、光学構造の一例を説明する図である。光学構造としては、例えば、凸及び／又は凹を好ましく用いることができる。凸や凹は、規則的に形成することができるほか、不規則に形成することもできる。規則的に形成される凸や凹としては、例えば、図３（ａ）に示すレンズや図３（ｂ）に示すプリズムなどの単一の凸や凹から構成されるもののほか、回折格子など、複数の凸や凹がパターンを以て構成されるものを一例として挙げることができる。この複数の凸や凹は各々、上記レンズやプリズムであってもよいし、図３（ｃ）に示す断面視台形状の多面体（側面は傾斜又は湾曲していることが好ましい）のようなものでもよい。また、不規則に形成される凸や凹としては、例えば、粗面化処理された面上の凹凸（図３（ｄ））などを一例として挙げることができる。
【００５３】
なお、本発明の実施形態では、複数の凸や凹を構成するパターンとして、様々なパターンを採用することができるが、どのようなパターンを採用するかにより、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を制御することができる。一例を挙げると、本発明の実施形態では、端面発光型素子１３から離れるに従って凹や凸の数が減少するパターンを採用することができる一方、増加するパターンも採用することができるが、後者の構成によれば、前者の構成よりも、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性をより向上させることができる。
【００５４】
［端面発光型素子］
（端面発光型素子と指向性）
端面発光型素子１３は、指向性のある光を端面から出射する発光素子であり、素子構造を構成する半導体層内に、光出射端面に略垂直な方向に延伸する光導波路を有する。具体的な端面発光型素子１３としては、例えば、半導体レーザ素子やスーパールミネッセンス・ダイオードなどの発光素子を用いることができる。これらを用いれば、端面発光型素子１３の光を発光ダイオード素子１２の側面に効率良く入射させることが可能となる。
【００５５】
（端面発光型素子から出射する光の波長）
端面発光型素子１３の発光波長は、発光ダイオード素子１２の発光ピーク波長より長い、ことが好ましい。発光ダイオード素子は、通常、発光ピーク波長より短波長域において、光を極端に吸収しやすくなる。したがって、このようにすれば、端面発光型素子１３の光が発光ダイオード素子１２に吸収されにくいため、端面発光型素子１３の光を発光ダイオード素子１２から取り出しやすくなり、端面発光型素子１３の光利用効率が向上する。
【００５６】
［発光ダイオード素子と端面発光型素子との間］
（透光性部材）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３は、透光性部材で接続することができる。このようにすれば、透光性部材が光導波路として作用するため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００５７】
透光性部材は、例えば、ディスペンサーなどにより発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間に設ける。
【００５８】
透光性部材には、絶縁性光散乱材を含めることができる。このようにすれば、端面発光型素子１３の光を絶縁性光散乱材で散乱させて発光ダイオード素子１２に入射させることができるため、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
【００５９】
（光反射材）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間の基体１１の上面には、光反射材を設けることができる。このようにすれば、端面発光型素子１３から下方に出射された光が光反射材により反射され、発光ダイオード素子１２に入射するため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。
【００６０】
（光学部品）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間には、光学部品を設けることができる。このようにすれば、端面発光型素子１３から出射された光の向きを調整できるため、端面発光型素子１３の光利用効率を向上させることができる。光学部品としては、例えば、ロッドレンズや光導波路などを用いることができる。
【００６１】
また、光学部品の上面には、光反射材を設けることが好ましい。このようにすれば、光学部品の上方への光の漏れが抑制されるため、発光ダイオード素子１２の側面に光を効率良く入射させることができる。
【００６２】
［見切り］
（封止材）
発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３は、発光ダイオード素子１２の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止することが好ましい。このようにすれば、封止材を見切りとして、発光ダイオード素子１２の上面を発光領域として明確に特定することができる。また、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３の光を、封止材で反射させ、発光ダイオード素子１２の上面に効率良く導光することができる。
【００６３】
なお、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３を透光性部材で接続すると、封止材に含まれてもよい絶縁性光反射材が、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３の間に浸入するのを抑制することができるので、発光装置の組み立てが容易となる。また、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間に設けられる上記した光学部品を発光ダイオード素子１２と接触または発光ダイオード素子１２から１０μｍ未満の距離に配置したり、発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３とを接触または１０μｍ未満の間隔で配置したりしても、封止材に含まれてもよい絶縁性光反射材が発光ダイオード素子１２と端面発光型素子１３との間に浸入するのを抑制することができ、発光装置の組み立てが容易となる。
【００６４】
（遮光部材）
図４は、本発明の実施形態に係る発光装置に遮光部材を設けた様子を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図４（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。
【００６５】
図４に示すように、発光ダイオード素子１２の上面には、該上面の周縁に沿って遮光部材１４を設けることもできる。このようにすれば、遮光部材１４を見切りとして、発光ダイオード素子１２の上面を発光領域として明確に特定することができる。なお、遮光部材１４は、銀やアルミニウム等を枠状にスパッタしたり、絶縁性光反射材から成る枠状の部材を実装したり、することなどにより設けることができる。また、遮光部材１４は、発光ダイオード素子１２及び端面発光型素子１３を封止材で封止する際、発光ダイオード素子１２の上面に封止材が流れてくることを抑制することもできる。
【００６６】
［複数の端面発光型素子］
端面発光型素子１３は、複数設けることができる。このようにすれば、それぞれの端面発光型素子１３として異なる波長の光を出射する素子を用いることで、容易に多波長化することができる。また、電力を複数の端面発光型素子１３に分けて投入することが可能となるため、熱源（端面発光型素子１３）を分散することができる。
【００６７】
なお、発光波長が緑と赤である２つの端面発光型素子１３と、発光波長が青である１つの発光ダイオード素子１２とを設ければ、白色光源を容易に得ることができる。
【００６８】
図５は、複数の端面発光型素子が異なる方向から発光ダイオード素子に光を出射するように配置された様子の一例を示す平面図である。
【００６９】
図５に示すように、複数の端面発光型素子１３は、異なる方向から発光ダイオード素子１２に光を出射するように配置することができる。このようにすれば、より熱源が分散できると共に、多波長化が容易になる。特に、上面視において、複数の端面発光型素子１３の光軸が発光ダイオード素子１２内で交差するように配置することが好ましい。これにより、発光ダイオード素子１２の上面における光強度の均一性を向上させやすい。
【００７０】
また、このとき、発光ダイオード素子１２の１つの側面に対して１つの端面発光型素子１３を対応させて配置してもよい。このようにすれば、熱源を分散しやすく、また各端面発光型素子１３の発光波長が異なる場合、波長選択性材を設けやすく光の利用効率を向上させやすい。
【００７１】
一方、発光ダイオード素子１２の１つの側面に対して複数の端面発光型素子１３を対応させて配置してもよい。このようにすれば、複数の端面発光型素子１３の光を一括して発光ダイオード素子１２に導光することができ、発光装置の小型化を図ることができる。
【００７２】
［蛍光体を含む波長変換部材］
発光ダイオード素子１２の上面には、蛍光体を含む波長変換部材を設けることができる。このようにすれば、発光ダイオード素子１２や端面発光型素子１３の光を波長変換することができるため、多波長化が容易になる。
【００７３】
蛍光体は、例えば、透光性部材に配合して接着したり電気泳動電着したりすることにより、発光ダイオード素子１２の上面に固着させる。蛍光体は、発光ダイオード素子１２の光により励起されるものであればよい。
【００７４】
また、発光波長が青である１つの発光ダイオード素子１２と、発光波長が赤である１つの端面発光型素子１３と、発光波長が黄である蛍光体と、を設ければ、発光ダイオード素子１２と蛍光体から得られる白色光に赤味を追加できるようになり、演色性のより高い発光が可能となる。
【００７５】
［各種部材］
以上本発明の実施形態に係る発光装置について説明したが、上記で説明した絶縁性光反射材、光反射材、透光性部材、絶縁性光散乱材、及び蛍光体としては、例えば、次のものを用いることができる。
【００７６】
（絶縁性光反射材）
絶縁性光反射材としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウムの無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
【００７７】
（光反射材）
光反射材としては、前述の絶縁性光反射材に加えて、例えば、アルミニウムや銀の金属系反射材を用いることできる。
【００７８】
（透光性部材）
透光性部材としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ガラス前駆体、またはそれらの混合物を用いることができる。
【００７９】
（絶縁性光散乱材）
絶縁性光散乱材としては、例えば、シリコーンやアクリルの樹脂製微粒子、若しくは中空ガラスビーズ、若しくは二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸鉛、硫酸バリウム、硫化亜鉛の無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
【００８０】
（蛍光体）
蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ、ＴＡＧ、シリケート系の蛍光体を用いることができる。
【実施例１】
【００８１】
図６は、本発明の実施例１に係る発光装置の組立方法を示す図である。なお、一部の図については、平面図に加えて、断面図（発光装置を平面図中の破線で切断した場合の断面）も記載している。
【００８２】
まず、図６（ａ）に示すように、配線１０１付きの実装用基板１０２に半導体レーザ素子１０３を金錫半田にて実装し、半導体レーザ素子１０３の上面電極と配線１０１とをワイヤ１０４により接続する。
【００８３】
次に、図６（ｂ）に示すように、発光ダイオード素子１０５を、導電接着剤、半田ペースト、または超音波接合にて、実装用基板１０２にフリップチップ実装する。この際、発光ダイオード素子１０５の両電極と配線１０１との間にはバンプ（図示せず）が存在する。なお、発光ダイオード素子１０５は、平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状であり、この長方形状の短辺側の側面が半導体レーザ素子１０３の光出射端面と対向するように配置される。
【００８４】
次に、図６（ｃ）に示すように、透光性部材１０６を半導体レーザ素子１０３と発光ダイオード素子１０５の間に塗布する。なお、透光性部材１０６にはシリコーン樹脂を用いる。
【００８５】
次に、図６（ｄ）に示すように、実装用基板１０２上に樹脂を枠状に塗布したり枠状の部材を実装したりしてダム材１０７を設け、キャビティ１０８を形成する。
【００８６】
次に、図６（ｅ）に示すように、キャビティ１０８に絶縁性光反射材を含む封止材１０９を充填する。封止材１０９としてはシリコーン樹脂を用い、絶縁性光反射材には二酸化チタンを用いる。封止材１０９は、少なくとも発光ダイオード素子１０５の側面の途中まで、好ましくは側面の略全てを覆うようにする。このようにすれば、発光ダイオード素子１０５の上面を発光領域として明確に特定しやすくすることができる。なお、封止材１０９の表面は、略平坦若しくは窪んだり実装用基板１０２側に傾斜したりしていることが好ましい。このようにすれば、発光ダイオード素子１０５の上面が、封止材１０９の表面に対して突出する又は封止材１０９の表面と略同一面となるので、封止材１０９による出射光の遮光を抑制することができる。また、半導体レーザ素子１０３のワイヤ１０４は封止材１０９の中に埋めることが好ましい。
【００８７】
このようにして組み立てた本発明の実施例１に係る発光装置は、たとえば、次表に示す１〜３のように構成することができる。なお、表１中、ＬＤは半導体レーザ素子１０３であり、ＬＥＤは発光ダイオード素子１０５である。なお、ＬＤとＬＥＤは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表１中の構成（３）において、ＬＤの発光波長は、青色域において、ＬＥＤの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表１】
【００８８】
なお、本発明の実施例１に係る発光装置では、図６（ｆ）に示すように、半導体レーザ素子１０３を発光ダイオード素子１０５に接触するように、もしくは１０μｍ未満の距離に配置することもできる。このようにすれば、より効率良く半導体レーザ素子１０３の光を利用することができ、また、透光性部材１０６の塗布を省略して封止材１０９を充填しても、半導体レーザ素子１０３の光を発光ダイオード素子１０５に結合させやすい。
【００８９】
また、本発明の実施例１に係る発光装置は、実装用基板１０２に半導体レーザ素子１０３と発光ダイオード素子１０５を実装した後（図６（ｂ）参照）、図６（ｇ）に示すように、窓ガラス１１０付のキャップ１１１を被せて用いることもできる。
【実施例２】
【００９０】
図７は、本発明の実施例２に係る発光装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図７（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。
【００９１】
本発明の実施例２に係る発光装置は、波長変換部材１１２が発光ダイオード素子１０５の上面に設けられたものである点で、本発明の実施例１に係る発光装置と相違する。波長変換部材１１２は、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷したものである。
【００９２】
このようにして組み立てた本発明の実施例２に係る発光装置は、たとえば、次表に示す１、２のように構成することができる。なお、表２中、ＬＤは半導体レーザ素子１０３であり、ＬＥＤは発光ダイオード素子１０５である。なお、表２中の構成（１）において、ＬＤとＬＥＤは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。同時に発光させて、発光波長が赤のＬＤの光強度だけを変化させることで、演色性を変えることができる。また、表２中の構成（２）において、ＬＤの発光波長は、青色域において、ＬＥＤの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表２】
【００９３】
なお、波長変換部材１１２としては、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷するほか、蛍光体を配合した固形体（シリコーン樹脂やガラス材料）などを実装することもできる。
【００９４】
また、上記では、波長変換部材１１２の上面と側面が露出する形態について説明したが、波長変換部材１１２を発光ダイオード素子１０５上に載せた後、絶縁性光反射材を含む封止材で封止することにより、波長変換部材１１２の側面も封止材で覆われるようにしてもよい。このとき、波長変換部材１１２の上面は封止材から露出されている。
【実施例３】
【００９５】
図８は、本発明の実施例３に係る発光装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図（発光装置を図８（ａ）中の破線で切断した場合の断面）である。なお、図８（ａ）の平面図において、半導体レーザ素子１０３と透光性部材１０６とは破線により透過的に描いている。
【００９６】
本発明の実施例３に係る発光装置は、３つの半導体レーザ素子１０３を備える点で、本発明の実施例１に係る発光装置と相違する。
【００９７】
このようにして組み立てた本発明の実施例３に係る発光装置は、たとえば、次表に示す１、２のように構成することができる。なお、表３中、ＬＤは半導体レーザ素子１０３であり、ＬＥＤは発光ダイオード素子１０５である。なお、各ＬＤとＬＥＤは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表３中の構成（２）において、各ＬＤの発光波長は、青色域において、ＬＥＤの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
【表３】
【００９８】
以上説明した本発明の実施例１〜実施例３に係る発光装置は、複数の素子から出射する光の波長を適宜選択することにより、様々な用途に用いることができる。例えば、複数の素子から赤、緑、青の光を出射させる場合は、照明装置、液晶のバックライト、携帯ストロボ、ＣＩＳ式スキャナ、アミューズメント（パチンコ等の光装飾）、自発光ディスプレイ、投射型ディスプレイ（ピコプロジェクタ、プロジェクタ他）、網膜走査ディスプレイ等に用いることができる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１００】
１１ 基体
１２ 発光ダイオード素子
１３ 端面発光型素子
１４ 遮光部材
１０１ 配線
１０２ 実装用基板
１０３ 半導体レーザ素子
１０４ ワイヤ
１０５ 発光ダイオード素子
１０６ 透光性部材
１０７ ダム材
１０８ キャビティ
１０９ 封止材
１１０ 窓ガラス
１１１ キャップ
１１２ 波長変換部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体上に設けられた端面発光型素子と、
前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、
を備え、
前記端面発光型素子が前記発光ダイオード素子の側方に設けられた、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記端面発光型素子の発光波長は、前記発光ダイオード素子の発光ピーク波長より長い、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光ダイオード素子は、その平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状であって、該長方形状の短辺側の側面が前記端面発光型素子の光出射端面と対向するように配置される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光ダイオード素子は、その平面形状が多角形状であって、該多角形状の角が前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように配置される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記端面発光型素子を複数備えた、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の端面発光型素子が異なる方向から前記発光ダイオード素子に光を出射する、ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記発光ダイオード素子は、基板と、素子構造を構成する半導体層と、を備え、
該発光ダイオード素子の上面、前記基板における前記半導体層側の面、前記基板内部のいずれかに、光学構造を備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光ダイオード素子と前記端面発光型素子とは、前記発光ダイオード素子の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止される、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光ダイオード素子の上面には、該上面の周縁に沿って遮光部材が設けられる、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記発光ダイオード素子の上面には、該発光ダイオード素子の光により励起される蛍光体を含む波長変換部材が設けられる、ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１】
基体と、
前記基体上に設けられた端面発光型素子と、
前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、
を備え、
前記端面発光型素子が前記発光ダイオード素子の側方に設けられた、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記端面発光型素子の発光波長は、前記発光ダイオード素子の発光ピーク波長より長い、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光ダイオード素子は、その平面形状が長辺と短辺とを有する長方形状であって、該長方形状の短辺側の側面が前記端面発光型素子の光出射端面と対向するように配置される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光ダイオード素子は、その平面形状が多角形状であって、該多角形状の角が前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように配置される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記端面発光型素子を複数備えた、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の端面発光型素子が異なる方向から前記発光ダイオード素子に光を出射する、ことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記発光ダイオード素子は、基板と、素子構造を構成する半導体層と、を備え、
該発光ダイオード素子の上面、前記基板における前記半導体層側の面、前記基板内部のいずれかに、光学構造を備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光ダイオード素子と前記端面発光型素子とは、前記発光ダイオード素子の上面を露出させつつ、絶縁性光反射材を含む封止材で封止される、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光ダイオード素子の上面には、該上面の周縁に沿って遮光部材が設けられる、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記発光ダイオード素子の上面には、該発光ダイオード素子の光により励起される蛍光体を含む波長変換部材が設けられる、ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１６５６４（Ｐ２０１３−１６５６４Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６９０５（Ｐ２０１１−１４６９０５）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【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２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００２２６０５７）日亜化学工業株式会社 (993)
【Ｆターム（参考）】
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