JP2013239673A - Light emitting device and lamp for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏光を高効率で出射する発光装置、およびその発光装置を含む車両用灯具に関する。 The present invention relates to a light emitting device that emits polarized light with high efficiency, and a vehicular lamp including the light emitting device.
発光素子（たとえば発光ダイオード，ＬＥＤ）から発光する光の一部を直接出射面から出射し、また、その一部を波長変換して出射面から出射する発光装置が、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている発光装置は、主に、発光素子上に蛍光体粒子が分散した波長変換層が配置された構成である。発光素子は、電力が供給されることにより、たとえば青色光を発光する。波長変換層に分散する蛍光体粒子は、発光素子からの光を受けて、たとえば黄色光を発光する。青色光と黄色光とが合成されることにより、出射面から白色光が出射される。この際、波長変換層の厚み、ないし蛍光体粒子濃度を調整して、青色光と黄色光とのバランスを調整することにより、所望の色度の白色光を得ることができる。 For example, Patent Document 1 discloses a light-emitting device that emits part of light emitted from a light-emitting element (for example, a light-emitting diode or LED) directly from an emission surface and converts the wavelength of the light from the emission surface and emits the light from the emission surface. ing. The light emitting device disclosed in Patent Document 1 has a configuration in which a wavelength conversion layer in which phosphor particles are dispersed is mainly disposed on a light emitting element. The light emitting element emits blue light, for example, when power is supplied. The phosphor particles dispersed in the wavelength conversion layer receive light from the light emitting element and emit, for example, yellow light. By combining the blue light and the yellow light, white light is emitted from the emission surface. At this time, white light having a desired chromaticity can be obtained by adjusting the thickness of the wavelength conversion layer or the phosphor particle concentration to adjust the balance between blue light and yellow light.
このような発光装置は、たとえば車両用ヘッドライトなどに応用することができる（たとえば特許文献２，３）。ヘッドライトから出射される光は、電気ベクトルが路面に対する入射面内で振動する光（ｐ偏光）であることが安全上望ましい。なぜなら、路面上の水たまりなどに反射する光を低減することができ、対向車にとって眩しくない照明光を実現することができるからである。 Such a light emitting device can be applied to, for example, a vehicle headlight (for example, Patent Documents 2 and 3). It is desirable for safety that the light emitted from the headlight is light (p-polarized light) whose electric vector oscillates in the incident plane with respect to the road surface. This is because light reflected on a puddle on the road surface can be reduced, and illumination light that is not dazzling for oncoming vehicles can be realized.
ｐ偏光を含む偏光を出射する発光装置は、たとえばその出射面に別途偏光フィルムを配置することにより構成される。一般的な偏光フィルムの透過率は、４０％〜４５％程度である。したがって、発光装置から出射される光は、偏光フィルムにより４０％〜４５％程度低減されて出射されることになる。 A light-emitting device that emits polarized light including p-polarized light is configured, for example, by separately arranging a polarizing film on the exit surface. The transmittance of a general polarizing film is about 40% to 45%. Therefore, the light emitted from the light emitting device is emitted after being reduced by about 40% to 45% by the polarizing film.
本発明の目的は、偏光を高効率で出射する発光装置および車両用灯具を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light emitting device and a vehicular lamp that emit polarized light with high efficiency.
本発明の第１の観点によれば、基板に実装される発光素子と、前記発光素子に対向して配置され、透光性を有する板状部材の表面に多数の金属ワイヤがストライプ状に形成されるワイヤグリッド偏光板と、前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間に配置され、前記発光素子から放出される光を吸収して蛍光を発する波長変換層と、を含む発光装置、が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a large number of metal wires are formed in stripes on the surface of a light-emitting element mounted on a substrate and a light-transmitting plate-like member disposed facing the light-emitting element. A light emitting device comprising: a wire grid polarizing plate; and a wavelength conversion layer that is disposed between the light emitting element and the wire grid polarizing plate and absorbs light emitted from the light emitting element to emit fluorescence. Provided.
本発明の第２の観点によれば、基板に実装される発光素子と、前記発光素子に対向して配置され、透光性を有する板状部材の表面に多数の金属ワイヤがストライプ状に形成されるワイヤグリッド偏光板と、前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間に配置され、前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間隔を保持するスペーサと、前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間に配置され、前記発光素子から放出される光を吸収して蛍光を発する、前記スペーサよりも小さい粒径を有する蛍光体が、マトリクス部材中に分散する波長変換層と、を含む発光装置、が提供される。 According to the second aspect of the present invention, a large number of metal wires are formed in stripes on the surface of a light-emitting element mounted on a substrate and a light-transmitting plate-like member disposed opposite the light-emitting element. A wire grid polarizer, a spacer disposed between the light emitting element and the wire grid polarizer, and maintaining a distance between the light emitting element and the wire grid polarizer, the light emitting element and the wire grid polarization A wavelength conversion layer that is disposed between the substrate and absorbs light emitted from the light emitting element and emits fluorescence, and a phosphor having a particle size smaller than that of the spacer is dispersed in the matrix member. A light emitting device is provided.
本発明の第３の観点によれば、上述のいずれかの発光装置と、前記発光装置が出射する光の光路上に配置される光学系と、を含む車両用灯具、が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicular lamp including any one of the above-described light emitting devices and an optical system disposed on an optical path of light emitted from the light emitting devices.
偏光を高効率で出射する発光装置および車両用灯具が提供される。 Provided are a light-emitting device and a vehicular lamp that emit polarized light with high efficiency.
最初に、第１の実施例による発光装置の構成例について説明する。 First, a configuration example of the light emitting device according to the first embodiment will be described.
図１Ａは、第１の実施例による発光装置を示す断面図である。この発光装置１１は、主に、発光素子３０、波長変換層５０、およびワイヤグリッド偏光板６０を含む構成である。なお、便宜的に、図中に示すＸＹＺ直交座標系を定義する。 FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to a first embodiment. The light emitting device 11 mainly includes a light emitting element 30, a wavelength conversion layer 50, and a wire grid polarizing plate 60. For convenience, an XYZ orthogonal coordinate system shown in the figure is defined.
発光素子３０は、サブマウント基板２０上に、複数のバンプ２１を介して、実装される。発光素子３０は、たとえば紫外光ないし青色光を放出する窒化物系半導体を含む構成である。サブマウント基板２０の表面には、複数のバンプ２１を介して発光素子３０に電力を供給することができる配線パターンが形成されている。 The light emitting element 30 is mounted on the submount substrate 20 via a plurality of bumps 21. The light emitting element 30 includes, for example, a nitride semiconductor that emits ultraviolet light or blue light. On the surface of the submount substrate 20, a wiring pattern capable of supplying power to the light emitting element 30 through the plurality of bumps 21 is formed.
波長変換層５０は、発光素子３０上に配置される。波長変換層５０は、粒子状のスペーサ５１および蛍光体５２がマトリクス部材５３中に分散した構成である。マトリクス部材５３には、透光性樹脂部材が用いられる。 The wavelength conversion layer 50 is disposed on the light emitting element 30. The wavelength conversion layer 50 has a configuration in which particulate spacers 51 and phosphors 52 are dispersed in a matrix member 53. A translucent resin member is used for the matrix member 53.
スペーサ５１は、発光素子３０とワイヤグリッド偏光板６０とに狭持されており、発光素子３０とワイヤグリッド偏光板６０との間隔（波長変換層５０の層厚）を規定する。粒径が揃っており粒径分布が小さいスペーサ５１を用いることにより、波長変換層５０の層厚のバラつきを、たとえば１０％以下に、抑制することができる。粒径が揃っており粒径分布が小さいスペーサ５１を実現できる材料としては、たとえばシリカ粒子などが挙げられる。 The spacer 51 is sandwiched between the light emitting element 30 and the wire grid polarizing plate 60, and defines the distance between the light emitting element 30 and the wire grid polarizing plate 60 (the layer thickness of the wavelength conversion layer 50). By using the spacer 51 having a uniform particle size and a small particle size distribution, the thickness variation of the wavelength conversion layer 50 can be suppressed to, for example, 10% or less. Examples of a material that can realize the spacer 51 having a uniform particle size and a small particle size distribution include silica particles.
蛍光体５２は、発光素子３０から放出される光を吸収して、その光の波長よりも長い波長の光を放出する。発光素子３０に青色光を放出する窒化物系半導体を用いた場合、蛍光体５２には青色光を吸収して黄色光を放出するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）粒子を用いることができる。なお、蛍光体５２は、スペーサ５１の粒径よりも小さい粒径を有する。 The phosphor 52 absorbs light emitted from the light emitting element 30 and emits light having a wavelength longer than the wavelength of the light. When a nitride-based semiconductor that emits blue light is used for the light emitting element 30, YAG (yttrium, aluminum, garnet) particles that absorb blue light and emit yellow light can be used for the phosphor 52. The phosphor 52 has a particle size smaller than the particle size of the spacer 51.
ワイヤグリッド偏光板６０は、波長変換層５０上に配置される。ワイヤグリッド偏光板６０は、透光性を有する板状部材６１の内側（波長変換層５０側）の表面に、多数の金属ワイヤ６２が配列する構成である。板状部材６１にはたとえばガラス基板が用いられ、多数の金属ワイヤ６２にはたとえばモリブデンが用いられる。 The wire grid polarizer 60 is disposed on the wavelength conversion layer 50. The wire grid polarizing plate 60 has a configuration in which a large number of metal wires 62 are arranged on the inner surface (on the wavelength conversion layer 50 side) of the light transmitting plate-like member 61. For example, a glass substrate is used for the plate-like member 61, and molybdenum is used for the many metal wires 62, for example.
図１Ｂおよび図１Ｃは、第１の実施例による発光装置を示す平面図である。なお、図１Ｂおよび図１Ｃにおいて、板状部材６１の内側表面に形成される多数の金属ワイヤ６２は、破線によって示されている。図１Ｂに示すように、多数の金属ワイヤ６２は、ｘ方向に延在し、ピッチＰ・間隔Ｄ（幅Ｗ＝ピッチＰ−間隔Ｄ）でｙ方向に配列して形成されている。なお、多数の金属ワイヤ６２は、図１Ｃに示すように、それら金属ワイヤの両端各々が相互に連結するように形成されていてもかまわない。金属ワイヤ６２のピッチＰは、発光素子３０および蛍光体５２から放出される光（可視光）の波長よりも小さく、例えば５００ｎｍ以下である。 1B and 1C are plan views showing the light emitting device according to the first embodiment. 1B and 1C, a large number of metal wires 62 formed on the inner surface of the plate-like member 61 are indicated by broken lines. As shown in FIG. 1B, a large number of metal wires 62 extend in the x direction and are arranged in the y direction with a pitch P · interval D (width W = pitch P−interval D). Note that the multiple metal wires 62 may be formed such that both ends of the metal wires are connected to each other as shown in FIG. 1C. The pitch P of the metal wires 62 is smaller than the wavelength of light (visible light) emitted from the light emitting element 30 and the phosphor 52, and is, for example, 500 nm or less.
ワイヤグリッド偏光板６０において、一般に、金属ワイヤ６２が延在する方向（ｘ方向）は反射軸と呼ばれ、金属ワイヤ６２が延在する方向と直交する方向（ｙ方向）は透過軸と呼ばれる。ワイヤグリッド偏光板６０に非偏光（自然光）を入射すると、その光のｘ方向（ワイヤグリッド偏光板６０の反射軸）に沿う偏光成分が主に反射され、ｙ方向（ワイヤグリッド偏光板６０の透過軸）に沿う偏光成分が主に透過する。 In the wire grid polarizer 60, generally, the direction (x direction) in which the metal wire 62 extends is called a reflection axis, and the direction (y direction) orthogonal to the direction in which the metal wire 62 extends is called a transmission axis. When non-polarized light (natural light) is incident on the wire grid polarizing plate 60, the polarization component along the x direction (reflection axis of the wire grid polarizing plate 60) of the light is mainly reflected and transmitted in the y direction (transmission of the wire grid polarizing plate 60). The polarization component along the axis) is mainly transmitted.
発光素子３０に電力を供給すると、発光素子３０は、たとえば青色の非偏光を放出する。ここで、発光素子３０から放出される光を第１の光と呼ぶこととする。第１の光において、その光の一部は蛍光体５２に吸収され、一部はワイヤグリッド偏光板６０に到達する。 When power is supplied to the light emitting element 30, the light emitting element 30 emits, for example, blue non-polarized light. Here, the light emitted from the light emitting element 30 is referred to as first light. In the first light, a part of the light is absorbed by the phosphor 52 and a part reaches the wire grid polarizer 60.
蛍光体５２が第１の光を吸収すると、蛍光体５２は、たとえば黄色の非偏光を放出する。ここで、蛍光体５２から放出される光を第２の光と呼ぶこととする。第２の光において、その光の一部は直接ワイヤグリッド偏光板６０に到達し、一部は発光素子３０表面等に反射した後にワイヤグリッド偏光板６０に到達する。 When the phosphor 52 absorbs the first light, the phosphor 52 emits, for example, yellow non-polarized light. Here, the light emitted from the phosphor 52 is referred to as second light. In the second light, a part of the light reaches the wire grid polarizing plate 60 directly, and a part of the light reaches the wire grid polarizing plate 60 after being reflected on the surface of the light emitting element 30 or the like.
ワイヤグリッド偏光板６０に到達する第１および第２の光において、それらの光のｘ方向に沿う偏光成分はワイヤグリッド偏光板６０により反射され、ｙ方向に沿う偏光成分はワイヤグリッド偏光板６０を透過する。ワイヤグリッド偏光板６０により反射される第１の光は、ワイヤグリッド偏光板６０と発光素子３０等との間で多重反射し、その都度蛍光体５２の発光に寄与する。多重反射する第１の光を吸収した蛍光体５２は、再び非偏光を放出し、その光のｙ方向に沿う偏光成分はワイヤグリッド偏光板６０を透過する。 In the first and second lights reaching the wire grid polarizing plate 60, the polarized components along the x direction of the light are reflected by the wire grid polarizing plate 60, and the polarized components along the y direction pass through the wire grid polarizing plate 60. To Penetrate. The first light reflected by the wire grid polarizer 60 is reflected multiple times between the wire grid polarizer 60 and the light emitting element 30 and the like, and contributes to the light emission of the phosphor 52 each time. The phosphor 52 that has absorbed the first light that has been multiply reflected again emits non-polarized light, and the polarized component along the y direction of the light is transmitted through the wire grid polarizer 60.
このように、発光装置１１（板状部材６１の外側表面）からは、発光素子３０および蛍光体５２から放出される光におけるワイヤグリッド偏光板６０の透過軸（ｙ方向）に沿う偏光成分が出射される。 Thus, from the light emitting device 11 (the outer surface of the plate-like member 61), a polarized component along the transmission axis (y direction) of the wire grid polarizer 60 in the light emitted from the light emitting element 30 and the phosphor 52 is emitted. Is done.
ここで、ワイヤグリッド偏光板６０が板状部材のみ、たとえばガラス基板のみで構成される従来の発光装置を想定する。このような発光装置から偏光を出射しようとする場合、板状部材の外側に、別途ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）等により構成される偏光フィルムを配置する必要がある。このような偏光フィルムの透過率は、一般的に、４０％〜４５％程度である。つまり、発光装置から出射される光強度は、偏光フィルムにより４０％〜４５％程度低減されることになる。 Here, a conventional light emitting device is assumed in which the wire grid polarizer 60 is composed only of a plate-like member, for example, only a glass substrate. When it is going to emit polarized light from such a light-emitting device, it is necessary to arrange | position the polarizing film comprised by PVA (polyvinyl alcohol) etc. separately on the outer side of a plate-shaped member. The transmittance of such a polarizing film is generally about 40% to 45%. That is, the light intensity emitted from the light emitting device is reduced by about 40% to 45% by the polarizing film.
発光装置１１は、ワイヤグリッド偏光板６０および発光素子３０等により多重反射する光、特に発光素子３０から放出される光を、蛍光体５２の発光に再利用することができるため、従来の発光装置よりも光出射効率が向上すると考えられる。また、第１の実施例による発光装置１１では、偏光フィルムの機能を果たす金属ワイヤ６２が板状部材６１に一体的に形成されるため、別途偏光フィルムを配置する必要がある従来の発光装置よりも小型化・薄型化することができると考えられる。 Since the light emitting device 11 can reuse the light that is multiple-reflected by the wire grid polarizing plate 60, the light emitting element 30, and the like, particularly the light emitted from the light emitting element 30, for the light emission of the phosphor 52, the conventional light emitting device. It is considered that the light emission efficiency is improved. Further, in the light emitting device 11 according to the first embodiment, the metal wire 62 that functions as a polarizing film is formed integrally with the plate-like member 61, so that the conventional light emitting device that requires a separate polarizing film is provided. It is thought that the size and thickness can be reduced.
次に、第１の実施例による発光装置の製造方法について説明する。まずは、ワイヤグリッド偏光板の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment will be described. First, the manufacturing method of a wire grid polarizing plate is demonstrated.
図２Ａ〜図２Ｃは、ワイヤグリッド偏光板を製造する様子を示す断面図である。 2A to 2C are cross-sectional views showing a state of manufacturing a wire grid polarizer.
図２Ａを参照する。最初に、洗浄した板厚約０．７ｍｍｔのガラス基板６１上に、スパッタ法により、たとえばモリブデンからなる膜厚約１５０ｎｍの金属膜６２を形成する。金属膜６２の膜厚は、薄すぎると光抜けが生じ、厚すぎるとパターニング精度が低下するため、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度が好ましい。また、金属膜６２は、モリブデンに限らず、クロム，アルミニウム，チタン，および銀からなる群より選択した少なくとも１つの材料を用いることができる。 Refer to FIG. 2A. First, a metal film 62 made of, for example, molybdenum and having a thickness of about 150 nm is formed on the cleaned glass substrate 61 having a thickness of about 0.7 mm by sputtering. If the film thickness of the metal film 62 is too thin, light leakage occurs, and if it is too thick, the patterning accuracy is lowered. The metal film 62 is not limited to molybdenum, but can be made of at least one material selected from the group consisting of chromium, aluminum, titanium, and silver.
続けて、金属膜６２上に、スピンコート法により膜厚約１μｍ程度のフォトレジスト６５を塗布する。フォトレジスト６５には、一般的に市販されている材料を用いることができる。なお、フォトレジスト６５の塗布には、スリットコート法、ロールコート法などを用いてもよい。 Subsequently, a photoresist 65 having a thickness of about 1 μm is applied on the metal film 62 by spin coating. For the photoresist 65, a generally commercially available material can be used. Note that a slit coating method, a roll coating method, or the like may be used for applying the photoresist 65.
図２Ｂを参照する。次に、所定パターンのフォトマスクを用いてフォトレジスト６５を露光し、続けて、現像する。フォトマスクは、一般的な電子線マスク描画装置を用いて作製することができる。フォトマスクのパターンは、たとえば図１Ｂに示す金属ワイヤ６２に対応するパターン、つまりピッチＰおよび間隔Ｄのストライプ状のパターンである。 Refer to FIG. 2B. Next, the photoresist 65 is exposed using a photomask having a predetermined pattern, and subsequently developed. The photomask can be manufactured using a general electron beam mask drawing apparatus. The pattern of the photomask is, for example, a pattern corresponding to the metal wire 62 shown in FIG. 1B, that is, a stripe pattern with a pitch P and a spacing D.
図２Ｃを参照する。次に、露光・現像されたフォトレジストをマスクとして、金属膜６２をエッチングする。実施例では、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用い、エッチング条件は、反応ガスＳＦ６（硫黄・フッ素），反応ガス流量約１００ＳＣＣＭ，反応容器内圧力約３０ｍＴｏｒｒ，入力ＲＦパワー約２００Ｗとした。なお、反応ガスには塩素系ガス等を用いることもできる。続けて、ＲＩＥ法により、反応ガスに酸素を用いて、フォトレジストを除去する。以上により、板状部材６１表面に、ストライプ状にパターニングされた金属膜、つまり多数の金属ワイヤ６２が形成される。 Refer to FIG. 2C. Next, the metal film 62 is etched using the exposed and developed photoresist as a mask. In the examples, a reactive ion etching (RIE) method was used, and the etching conditions were a reaction gas SF 6 (sulfur / fluorine), a reaction gas flow rate of about 100 SCCM, a reaction vessel internal pressure of about 30 mTorr, and an input RF power of about 200 W. In addition, chlorine-type gas etc. can also be used for reaction gas. Subsequently, the photoresist is removed by RIE using oxygen as a reaction gas. As described above, the metal film patterned in a stripe shape, that is, a large number of metal wires 62 is formed on the surface of the plate-like member 61.
最後に、板状部材６１の金属ワイヤ６２が形成されていない側の表面を研磨し、板状部材６１の板厚を薄くする。板状部材６１の板厚は、たとえば０．３ｍｍ以下が好ましく、実施例では約０．１ｍｍとした。なお、板状部材６１の金属ワイヤ６２が形成されていない側の表面は、必ずしも平面である必要はなく、集光・配光を目的とした形状、例えば凹状・凸状に成形してもかまわない。以上により、板状部材６１の表面に多数の金属ワイヤ６２がストライプ状に形成されたワイヤグリッド偏光板６０が完成する。 Finally, the surface of the plate member 61 on the side where the metal wire 62 is not formed is polished to reduce the plate thickness of the plate member 61. The plate thickness of the plate-like member 61 is preferably 0.3 mm or less, for example, and about 0.1 mm in the example. Note that the surface of the plate-like member 61 on which the metal wire 62 is not formed is not necessarily a flat surface, and may be formed into a shape for condensing and distributing light, for example, a concave shape or a convex shape. Absent. Thus, the wire grid polarizing plate 60 in which a large number of metal wires 62 are formed in a stripe shape on the surface of the plate-like member 61 is completed.
図２Ｄは、金属ワイヤのピッチＰが約１６０ｎｍ、間隔Ｄが約２０ｎｍであるワイヤグリッド偏光板の電子顕微鏡観察写真である。この顕微鏡写真から、図中上下方向（図２Ａ〜図２Ｃにおけるｘ方向）に延在する複数の金属ワイヤが、図中左右方向（図２Ａ〜図２Ｃにおけるｙ方向）に配列して形成されている様子がわかる FIG. 2D is an electron microscopic photograph of a wire grid polarizer with a metal wire pitch P of about 160 nm and a spacing D of about 20 nm. From this micrograph, a plurality of metal wires extending in the vertical direction in the figure (x direction in FIGS. 2A to 2C) are arranged in the horizontal direction in the figure (y direction in FIGS. 2A to 2C). You can see
本発明者らは、金属ワイヤのピッチＰが約１６０ｎｍであって、間隔Ｄが約２０ｎｍであるワイヤグリッド偏光板（サンプルＰ１），間隔Ｄが約６０ｎｍであるワイヤグリッド偏光板（サンプルＰ２），間隔Ｄが約８０ｎｍであるワイヤグリッド偏光板（サンプルＰ３）を作製し、各サンプルの透過率および反射率を測定した。 The inventors have a wire grid polarizing plate (sample P1) in which the pitch P of the metal wires is about 160 nm and the interval D is about 20 nm, a wire grid polarizing plate (sample P2) in which the interval D is about 60 nm, A wire grid polarizing plate (sample P3) having an interval D of about 80 nm was prepared, and the transmittance and reflectance of each sample were measured.
図３Ａは、サンプルＰ１〜Ｐ３に入射する非偏光の波長（ｎｍ）に対する透過率（％）を示すグラフである。ここでは、各サンプルへの入射光強度を基準（透過率１００％）としている。このグラフから、可視光領域におけるサンプルＰ１〜Ｐ３の透過率は、５０％弱、約３５％〜４５％程度であることがわかる。ワイヤグリッド偏光板６０に入射される非偏光に対して、ワイヤグリッド偏光板６０の透過軸方向の偏光成分が主に透過していると考えられる。 FIG. 3A is a graph showing the transmittance (%) with respect to the wavelength (nm) of non-polarized light entering the samples P1 to P3. Here, the incident light intensity to each sample is used as a reference (transmittance 100%). From this graph, it can be seen that the transmittances of the samples P1 to P3 in the visible light region are about 50% and about 35% to 45%. It is considered that the polarization component in the transmission axis direction of the wire grid polarizing plate 60 is mainly transmitted with respect to the non-polarized light incident on the wire grid polarizing plate 60.
図３Ｂは、サンプルＰ１〜Ｐ３に入射する非偏光の波長（ｎｍ）に対する反射率（％）を示すグラフである。ここでは、アルミニウムからなるミラーの反射光強度を基準（反射率１００％）としている。このグラフから、可視光領域におけるサンプルＰ１〜Ｐ３の反射率は、５０％前後、約４５％〜５５％程度であることがわかる。ワイヤグリッド偏光板６０に入射される非偏光に対して、ワイヤグリッド偏光板６０の反射軸方向の偏光成分が主に反射していると考えられる。 FIG. 3B is a graph showing the reflectance (%) with respect to the non-polarized wavelength (nm) incident on the samples P1 to P3. Here, the reflected light intensity of the mirror made of aluminum is used as a reference (reflectance 100%). From this graph, it can be seen that the reflectance of the samples P1 to P3 in the visible light region is around 50% and about 45% to 55%. It is considered that the polarization component in the reflection axis direction of the wire grid polarizing plate 60 is mainly reflected with respect to the non-polarized light incident on the wire grid polarizing plate 60.
図３Ａおよび図３Ｂから、サンプルＰ１からサンプルＰ３に向かって、つまり、金属ワイヤのピッチＰに対する間隔Ｄの割合が大きくなる（ピッチＰに対する幅Ｗの割合が小さくなる）にしたがって、透過率が増加し、反射率が低減していることがわかる。 From FIG. 3A and FIG. 3B, the transmittance increases from the sample P1 toward the sample P3, that is, as the ratio of the distance D to the pitch P of the metal wire increases (the ratio of the width W to the pitch P decreases). It can be seen that the reflectance is reduced.
ワイヤグリッド偏光板６０に入射される光は、ワイヤグリッド偏光板６０の透過軸に沿う偏光成分であっても、少なからず金属ワイヤ６２によって反射されると考えられる。このため、金属ワイヤ６２のピッチＰに対する間隔Ｄの割合が小さくなる（金属ワイヤ６２のピッチＰに対する幅Ｗの割合が大きくなる）にしたがって、ワイヤグリッド偏光板６０に入射される光に対する、金属ワイヤ６２によって反射される光の割合は、増加すると考えられる。つまり、ワイヤグリッド偏光板６０の反射率は増加し、透過率は低減すると考えられる。 It is considered that the light incident on the wire grid polarizing plate 60 is reflected by the metal wire 62 even if it is a polarized light component along the transmission axis of the wire grid polarizing plate 60. For this reason, as the ratio of the distance D to the pitch P of the metal wire 62 decreases (the ratio of the width W to the pitch P of the metal wire 62 increases), the metal wire with respect to the light incident on the wire grid polarizer 60 is increased. The percentage of light reflected by 62 is believed to increase. That is, it is considered that the reflectance of the wire grid polarizer 60 increases and the transmittance decreases.
これらの測定結果より、ワイヤグリッド偏光板６０の透過率を向上させて、発光装置の光出射効率を向上させるためには、金属ワイヤ６２のピッチＰに対する間隔Ｄの割合は、より小さいことが好ましいと推察される。たとえば、金属ワイヤ６２の間隔Ｄは、ピッチＰの１／４未満であることが好ましいであろう。また、金属ワイヤ６２のピッチＰに対する幅Ｗの割合は、より大きいことが好ましいと推察される。たとえば、金属ワイヤ６２の幅Ｗは、ピッチＰの１／４以上であることが好ましいであろう。 From these measurement results, in order to improve the transmittance of the wire grid polarizer 60 and improve the light emission efficiency of the light emitting device, the ratio of the distance D to the pitch P of the metal wires 62 is preferably smaller. It is guessed. For example, it may be preferable that the distance D between the metal wires 62 is less than ¼ of the pitch P. Further, it is presumed that the ratio of the width W to the pitch P of the metal wires 62 is preferably larger. For example, it may be preferable that the width W of the metal wire 62 is 1/4 or more of the pitch P.
次に、以上により作製されるワイヤグリッド偏光板を含む第１の実施例による発光装置の製造方法について説明する。 Next, a manufacturing method of the light emitting device according to the first embodiment including the wire grid polarizing plate manufactured as described above will be described.
図４Ａ〜図４Ｃは、第１の実施例による発光装置を製造する様子を示す断面図である。 4A to 4C are cross-sectional views illustrating how the light emitting device according to the first embodiment is manufactured.
図４Ａを参照する。まず、表面に配線パターンが形成されたサブマウント基板２０を用意する。サブマウント基板２０には、たとえばＡｌＮ（アルミニウム・窒素）セラミックス基板が用いられ、配線パターンには、たとえばＡｕ（金）が用いられる。次に、サブマウント基板２０上に、複数のバンプ２１を介して、フリップチップタイプの発光素子３０を実装する。バンプ２１には、たとえばＡｕが用いられる。 Reference is made to FIG. 4A. First, the submount substrate 20 having a wiring pattern formed on the surface is prepared. For example, an AlN (aluminum / nitrogen) ceramic substrate is used for the submount substrate 20, and Au (gold) is used for the wiring pattern, for example. Next, a flip-chip type light emitting element 30 is mounted on the submount substrate 20 via a plurality of bumps 21. For example, Au is used for the bump 21.
発光素子３０は、たとえばＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（アルミニウム・インジウム・ガリウム・窒素、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表される窒化物系半導体を含む構成である。窒化物系半導体は、少なくともｐ型半導体層、発光のための活性層、および、ｎ型半導体層が積層する構造を有する。ｐ型半導体層にはｐ型ＧａＮが用いられ、ｐ型ドーパントとしてたとえばマグネシウムが添加される。また、ｎ型半導体層にはｎ型ＧａＮが用いられ、ｎ型ドーパントとしてたとえばシリコンが添加される。なお、窒化物系半導体の構成は、上記３種類の積層構造に限らず、発光効率を向上させるためにクラッド層や光反射電極層などを任意に挿入することも可能である。また、活性層には、たとえば多重量子井戸構造を採用することができる。 The light emitting element 30 includes a nitride-based semiconductor represented by, for example, Al x In y Ga 1-xy N (aluminum, indium, gallium, nitrogen, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). is there. A nitride semiconductor has a structure in which at least a p-type semiconductor layer, an active layer for light emission, and an n-type semiconductor layer are stacked. For the p-type semiconductor layer, p-type GaN is used, and for example, magnesium is added as a p-type dopant. Further, n-type GaN is used for the n-type semiconductor layer, and for example, silicon is added as an n-type dopant. The structure of the nitride-based semiconductor is not limited to the above three types of stacked structures, and a cladding layer, a light reflecting electrode layer, and the like can be arbitrarily inserted in order to improve the light emission efficiency. Further, for example, a multiple quantum well structure can be adopted for the active layer.
図４Ｂを参照する。次に、粒子状のスペーサ５１および蛍光体５２をマトリクス部材５３に混練したペースト状の波長変換層５０を、発光素子３０上に滴下、ないし塗布する。マトリクス部材５３には、透光性を有し、粘性が高い熱硬化部材、たとえばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。 Refer to FIG. 4B. Next, a pasty wavelength conversion layer 50 in which particulate spacers 51 and phosphors 52 are kneaded in a matrix member 53 is dropped or applied onto the light emitting element 30. The matrix member 53 is made of a thermosetting member having translucency and high viscosity, such as a silicone resin or an epoxy resin.
スペーサ５１には、透光性を有し、粒径が揃っており粒径分布が小さい、たとえばシリカ粒子などが用いられる。なお、粒子状のスペーサ５１の形状は、球体であっても柱状体を含む多面体であってもよい。また、スペーサ５１は、たとえば蛍光体５２と同種の蛍光体が分散している構成でもよい。スペーサ５１は、最終的に作製される発光装置において、発光素子３０とワイヤグリッド偏光板６０とが平行して対向するように、３つ以上配置されていることが望ましいであろう。 The spacer 51 is made of, for example, silica particles that have translucency, have a uniform particle size, and a small particle size distribution. The shape of the particulate spacer 51 may be a sphere or a polyhedron including a columnar body. The spacer 51 may have a configuration in which the same type of phosphor as the phosphor 52 is dispersed, for example. It is desirable that three or more spacers 51 are arranged in the finally manufactured light emitting device so that the light emitting element 30 and the wire grid polarizer 60 face each other in parallel.
蛍光体５２には、たとえばＹＡＧ粒子などが用いられる。蛍光体５２は、スペーサ５１の粒径よりも小さい粒径を有し、たとえばスペーサ５１の粒径の９０％以下であることが好ましい。 For example, YAG particles are used for the phosphor 52. The phosphor 52 has a particle size smaller than the particle size of the spacer 51, and is preferably 90% or less of the particle size of the spacer 51, for example.
発光素子３０に窒化物系半導体を用い、蛍光体５２にＹＡＧ粒子を用いる場合、マトリクス部材５３に混練する蛍光体５２の濃度は、たとえば１３ｗｔ％〜９０ｗｔ％程度にすることができる。色度バランスが優れた白色光を得るためには、蛍光体５２の濃度が１３ｗｔ％程度である場合、波長変換層の層厚が１００μｍ程度になるように、スペーサ５１の粒径を調整することが好ましい。また、蛍光体５２の濃度が９０ｗｔ％程度である場合、波長変換層の層厚が１５μｍ程度になるように、スペーサ５１の粒径を調整することが好ましい。なお、発光装置の小型化・薄型化の観点から、波長変換層の層厚はより薄いことが好ましい。発光装置を小型化・薄型化し、また、色度バランスが優れた白色光を得るためには、蛍光体の濃度は、より高いことが好ましく、たとえば５０ｗｔ％以上であることが望ましい。 When a nitride-based semiconductor is used for the light emitting element 30 and YAG particles are used for the phosphor 52, the concentration of the phosphor 52 kneaded in the matrix member 53 can be, for example, about 13 wt% to 90 wt%. In order to obtain white light with excellent chromaticity balance, when the concentration of the phosphor 52 is about 13 wt%, the particle size of the spacer 51 is adjusted so that the layer thickness of the wavelength conversion layer is about 100 μm. Is preferred. Further, when the concentration of the phosphor 52 is about 90 wt%, it is preferable to adjust the particle diameter of the spacer 51 so that the layer thickness of the wavelength conversion layer is about 15 μm. In addition, it is preferable that the layer thickness of a wavelength conversion layer is thinner from a viewpoint of size reduction and thickness reduction of a light-emitting device. In order to reduce the size and thickness of the light emitting device and to obtain white light with excellent chromaticity balance, the concentration of the phosphor is preferably higher, for example, 50 wt% or more.
次に、先に作製したワイヤグリッド偏光板６０を、金属ワイヤ６２が形成された表面が発光素子３０と対向するように配置する。このとき、ワイヤグリッド偏光板６０は、平面視において発光素子３０を包含するように配置する。なお、ワイヤグリッド偏光板６０は、金属ワイヤ６２が形成されていない表面が発光素子３０と対向するように配置されていてもかまわない。ただし、発光装置の光出射効率向上の観点から、ワイヤグリッド偏光板６０は、金属ワイヤ６２が形成された表面が発光素子３０と対向するように配置されていることが好ましい。 Next, the wire grid polarizing plate 60 produced previously is disposed so that the surface on which the metal wires 62 are formed faces the light emitting element 30. At this time, the wire grid polarizing plate 60 is disposed so as to include the light emitting element 30 in a plan view. Note that the wire grid polarizer 60 may be disposed so that the surface on which the metal wires 62 are not formed faces the light emitting element 30. However, from the viewpoint of improving the light emission efficiency of the light emitting device, the wire grid polarizing plate 60 is preferably arranged so that the surface on which the metal wires 62 are formed faces the light emitting element 30.
図４Ｃを参照する。次に、ワイヤグリッド偏光板６０をペースト状の波長変換層５０上に載置し、波長変換層５０を加熱して硬化させる。このとき、ワイヤグリッド偏光板６０は、波長変換層５０上に固定される。波長変換層５０のスペーサ５１は、発光素子３０とワイヤグリッド偏光板６０とに狭持されており、発光素子３０とワイヤグリッド偏光板６０との間隔（波長変換層５０の層厚）を規定する。なお、発光素子３０上に塗布されるペースト状の波長変換層５０の分量が比較的に多い場合には、波長変換層５０が発光素子３０上から溢れてサブマウント基板２０と接触するような構造になるが、発光装置がこのような構造を有していてもかまわない。 Reference is made to FIG. 4C. Next, the wire grid polarizing plate 60 is placed on the paste-like wavelength conversion layer 50, and the wavelength conversion layer 50 is heated and cured. At this time, the wire grid polarizer 60 is fixed on the wavelength conversion layer 50. The spacer 51 of the wavelength conversion layer 50 is sandwiched between the light emitting element 30 and the wire grid polarizing plate 60, and defines the distance between the light emitting element 30 and the wire grid polarizing plate 60 (layer thickness of the wavelength conversion layer 50). . When the amount of the paste-like wavelength conversion layer 50 applied on the light emitting element 30 is relatively large, the wavelength conversion layer 50 overflows from the light emitting element 30 and comes into contact with the submount substrate 20. However, the light emitting device may have such a structure.
以上により、第１の実施例による発光装置が完成する。 Thus, the light emitting device according to the first embodiment is completed.
図４Ｄは、第１の実施例による発光装置の変形例を示す断面図である。波長変換層のスペーサの形状は、球状に限らず柱状であってもかまわない。この場合、たとえば蛍光体５２をマトリクス部材５３に混練したペースト状の波長変換層５０ａを、発光素子３０上に塗布し、柱状スペーサ５１ａが表面に予め形成されたワイヤグリッド偏光板６０を、その波長変換層５０ａに載置して、発光装置を作製してもよい。柱状スペーサ５１ａは、球状のスペーサと同様に、発光素子３０とワイヤグリッド偏光板６０との間隔を保持する。なお、柱状スペーサ５１ａには、たとえば一般的な液晶表示素子に用いられる有機樹脂材料、エポキシ樹脂やアクリル変性樹脂等、を適用することができる。 FIG. 4D is a cross-sectional view illustrating a modification of the light emitting device according to the first embodiment. The shape of the spacer of the wavelength conversion layer is not limited to a spherical shape, and may be a columnar shape. In this case, for example, a paste-like wavelength conversion layer 50a in which the phosphor 52 is kneaded with the matrix member 53 is applied on the light emitting element 30, and the wire grid polarizing plate 60 in which the columnar spacer 51a is formed on the surface in advance has the wavelength. A light emitting device may be manufactured by placing it on the conversion layer 50a. The columnar spacer 51 a keeps the distance between the light emitting element 30 and the wire grid polarizer 60 in the same manner as the spherical spacer. For example, an organic resin material used in a general liquid crystal display element, an epoxy resin, an acrylic-modified resin, or the like can be applied to the columnar spacer 51a.
次に、第２の実施例による発光装置の構成例および製造方法について説明する。 Next, a configuration example and a manufacturing method of the light emitting device according to the second embodiment will be described.
図５Ａおよび図５Ｂは、第２の実施例による発光装置１２を製造する様子を示す断面図である。なお、サブマウント基板上に、発光素子、波長変換層およびワイヤグリッド偏光板を形成するまでの工程は、第１の実施例による発光装置の製造工程と同様である。以下では、便宜的に、発光素子、波長変換層およびワイヤグリッド偏光板を含む構造体を、発光構造体３１と呼ぶこととする。 5A and 5B are cross-sectional views showing a state of manufacturing the light emitting device 12 according to the second embodiment. The steps until the light emitting element, the wavelength conversion layer, and the wire grid polarizer are formed on the submount substrate are the same as the manufacturing steps of the light emitting device according to the first embodiment. Hereinafter, for convenience, a structure including a light emitting element, a wavelength conversion layer, and a wire grid polarizer is referred to as a light emitting structure 31.
図５Ａを参照する。サブマウント基板２０上に、発光構造体３１の周辺を囲むように、仕切り部材７１を配置する。仕切り部材７１は、適当な樹脂やセラミックなどにより構成され、サブマウント基板２０上にシリコーン樹脂などを介して接着される。サブマウント基板２０と仕切り部材７１とを接着するシリコーン樹脂を加熱して硬化させることにより、仕切り部材７１をサブマウント基板２０上に固定する。 Refer to FIG. 5A. A partition member 71 is disposed on the submount substrate 20 so as to surround the periphery of the light emitting structure 31. The partition member 71 is made of a suitable resin, ceramic, or the like, and is bonded to the submount substrate 20 via a silicone resin or the like. The partition member 71 is fixed on the submount substrate 20 by heating and curing the silicone resin that bonds the submount substrate 20 and the partition member 71.
図５Ｂを参照する。仕切り部材７１により画定された領域内にペースト状の光反射部材７２を充填する。ペースト状の光反射部材７２は、バンプ２１の間を生めるように、発光素子３０の底面とサブマウント基板２０の上面との間の空間にも充填される。ペースト状の光反射部材７２は、たとえば酸化チタンや酸化亜鉛などの高反射率部材をシリコーン樹脂等に混練した構成である。仕切り部材７１により画定された領域内にペースト状の光反射部材７２を充填した後、光反射部材７２を加熱して硬化させる。このようにして、発光構造体３１の周辺を囲むように光反射部材７２を形成する。 Refer to FIG. 5B. An area defined by the partition member 71 is filled with a paste-like light reflecting member 72. The paste-like light reflecting member 72 is also filled in the space between the bottom surface of the light emitting element 30 and the top surface of the submount substrate 20 so that the space between the bumps 21 is formed. The paste-like light reflecting member 72 has a configuration in which a high reflectance member such as titanium oxide or zinc oxide is kneaded with a silicone resin or the like. After filling the paste-like light reflecting member 72 into the area defined by the partition member 71, the light reflecting member 72 is heated and cured. In this way, the light reflecting member 72 is formed so as to surround the periphery of the light emitting structure 31.
このような光反射部材を形成することにより、発光素子より放出された光（主にワイヤグリッド偏光板の反射軸に沿う偏光成分）は、ワイヤグリッド偏光板と発光素子と、さらに光反射部材との間で多重反射し、蛍光体の発光により効率的に寄与する。これにより、発光装置の光出射効率がより向上すると考えられる。 By forming such a light reflecting member, the light emitted from the light emitting element (mainly the polarization component along the reflection axis of the wire grid polarizing plate) is reflected by the wire grid polarizing plate, the light emitting element, and the light reflecting member. Multiple reflections between them, and contributes efficiently by the light emission of the phosphor. Thereby, it is thought that the light emission efficiency of a light-emitting device improves more.
本発明者らは、上述したサンプルＰ１（金属ワイヤのピッチＰが１６０ｎｍ，間隔Ｄが２０ｎｍであるワイヤグリッド偏光板）を用いた第２の実施例による発光装置（サンプルＡ１），サンプルＰ２（金属ワイヤのピッチＰが１６０ｎｍ，間隔Ｄが６０ｎｍであるワイヤグリッド偏光板）を用いた第２の実施例による発光装置（サンプルＡ２），サンプルＰ３（金属ワイヤのピッチＰが１６０ｎｍ，間隔Ｄが８０ｎｍであるワイヤグリッド偏光板）を用いた第２の実施例による発光装置（サンプルＡ３）を作製した。そして、本発明者らは、サンプルＡ１〜Ａ３の出射光強度を測定した。 The inventors of the present invention used a light-emitting device (sample A1) and a sample P2 (metal) according to the second embodiment using the above-described sample P1 (wire grid polarizing plate having a metal wire pitch P of 160 nm and a distance D of 20 nm). Light emitting device (sample A2) according to the second embodiment using a wire grid polarizing plate with a wire pitch P of 160 nm and a spacing D of 60 nm, sample P3 (a metal wire pitch P of 160 nm and a spacing D of 80 nm) A light emitting device (sample A3) according to the second example using a certain wire grid polarizing plate was produced. And the present inventors measured the emitted light intensity of sample A1-A3.
図５Ｃは、サンプルＡ１〜Ａ３が出射する光の波長（ｎｍ）に対する出射光強度比（％）を示すグラフである。ここで、出射光強度比とは、ワイヤグリッド偏光板が板状部材のみで構成される従来の発光装置（レファレンスＲｅｆ．）の出射光強度に対する、サンプルＡ１〜Ａ３の出射光強度の比率として定義される。可視光領域におけるサンプルＡ１〜Ａ３の出射光強度比は、おおよそ８０％〜９０％程度であることがわかる。サンプルＡ１〜Ａ３の出射光強度は、従来の発光装置の出射光強度よりも低いことがわかる。 FIG. 5C is a graph showing the intensity ratio (%) of the emitted light with respect to the wavelength (nm) of the light emitted from the samples A1 to A3. Here, the output light intensity ratio is defined as the ratio of the output light intensity of the samples A1 to A3 to the output light intensity of the conventional light emitting device (reference Ref.) In which the wire grid polarizer is composed only of a plate member. Is done. It can be seen that the output light intensity ratio of the samples A1 to A3 in the visible light region is approximately 80% to 90%. It can be seen that the emitted light intensity of samples A1 to A3 is lower than the emitted light intensity of the conventional light emitting device.
しかしながら、上述したように、従来の発光装置から偏光を出射しようとする場合、その出射面に別途透過率４０％〜４５％程度の偏光フィルムを配置する必要がある。そのため、従来の発光装置に偏光フィルムを組み合わせた発光装置の出射光強度は、従来の発光装置のみの出射光強度のおよそ４０％〜４５％程度になるものと考えられる。サンプルＡ１〜Ａ３の出射光強度（８０％〜９０％程度）は、従来の発光装置に偏光フィルムを組み合わせた発光装置の出射光強度（４０％〜４５％程度）と比べると著しく向上していることがわかる。これは、サンプルＡ１〜Ａ３において、発光素子から放出される光（主にワイヤグリッド偏光板の反射軸に沿う偏光成分）が、ワイヤグリッド偏光板６０と発光素子３０と、さらに光反射部材７２との間で多重反射し、蛍光体５２の発光に再利用されているためだと考えられる。 However, as described above, when the polarized light is emitted from the conventional light emitting device, it is necessary to separately arrange a polarizing film having a transmittance of about 40% to 45% on the emission surface. Therefore, it is considered that the emitted light intensity of the light emitting device in which the polarizing film is combined with the conventional light emitting device is about 40% to 45% of the emitted light intensity of only the conventional light emitting device. The output light intensity (about 80% to 90%) of samples A1 to A3 is significantly improved compared to the output light intensity (about 40% to 45%) of a light emitting device in which a polarizing film is combined with a conventional light emitting device. I understand that. In Samples A1 to A3, the light emitted from the light emitting element (mainly the polarization component along the reflection axis of the wire grid polarizing plate) is converted into the wire grid polarizing plate 60, the light emitting device 30, and the light reflecting member 72. This is considered to be due to multiple reflections between them and being reused for light emission of the phosphor 52.
なお、図５Ｃ示すグラフから、サンプルＡ１からサンプルＡ３に向かって、出射光強度が低下する傾向があることもわかる。これは、サンプルＡ１〜Ａ３にそれぞれ用いたワイヤグリッド偏光板（サンプルＰ１〜Ｐ３）の反射率に起因するものと考えられる（図３Ａおよび図３Ｂ参照）。 Note that it can also be seen from the graph shown in FIG. 5C that the emitted light intensity tends to decrease from sample A1 to sample A3. This is considered to be caused by the reflectance of the wire grid polarizing plates (samples P1 to P3) used for the samples A1 to A3, respectively (see FIGS. 3A and 3B).
次に、第３の実施例による発光装置の構成例について説明する。 Next, a configuration example of the light emitting device according to the third embodiment will be described.
図６Ａは、第３の実施例による発光装置１３を示す断面図である。この発光装置１３は、基本的に第２の実施例による発光装置１２の構成と同等であるが、発光装置１２において単一であった発光素子３０が複数設けられた構成になっている。たとえば、図６Ａでは、サブマウント基板２０上に、５つの発光素子３０が、ワイヤグリッド偏光板６０の反射軸方向（ｘ方向）に配列して実装されている構成を示す。複数の発光素子３０を設けることにより、出射光強度が、単一の発光素子により構成される第２の実施例による発光装置１２よりもさらに高くなると考えられる。なお、第３の実施例による発光装置１３は、光反射部材７２が形成されていなくてもかまわない。 FIG. 6A is a cross-sectional view showing a light emitting device 13 according to the third embodiment. The light emitting device 13 is basically the same as the configuration of the light emitting device 12 according to the second embodiment, but has a configuration in which a plurality of light emitting elements 30 that are single in the light emitting device 12 are provided. For example, FIG. 6A shows a configuration in which five light emitting elements 30 are arranged and mounted on the submount substrate 20 in the reflection axis direction (x direction) of the wire grid polarizer 60. By providing a plurality of light emitting elements 30, it is considered that the emitted light intensity becomes higher than that of the light emitting device 12 according to the second embodiment configured by a single light emitting element. In the light emitting device 13 according to the third embodiment, the light reflecting member 72 may not be formed.
複数の発光素子３０を設け、出射光強度が向上すると、波長変換層５０などの著しい温度上昇が懸念される。このような場合には、ワイヤグリッド偏光板６０の金属ワイヤに放熱機構７３を熱的に接続すればよい。一般的に、金属は熱伝導性が高い。そのため、ワイヤグリッド偏光板６０の金属ワイヤに放熱機構７３を熱的に接続することにより、波長変換層５０などに蓄積されうる熱を、金属ワイヤを介して効率的に放熱することができると考えられる。なお、このような放熱機構７３は、第１および第２の実施例による発光装置に設けてもかまわない。 If a plurality of light emitting elements 30 are provided and the emitted light intensity is improved, there is a concern that the temperature of the wavelength conversion layer 50 and the like will increase significantly. In such a case, the heat dissipation mechanism 73 may be thermally connected to the metal wire of the wire grid polarizer 60. In general, metals have high thermal conductivity. Therefore, it is considered that the heat that can be accumulated in the wavelength conversion layer 50 and the like can be efficiently radiated through the metal wire by thermally connecting the heat dissipation mechanism 73 to the metal wire of the wire grid polarizing plate 60. It is done. Such a heat dissipation mechanism 73 may be provided in the light emitting devices according to the first and second embodiments.
第１〜第３の実施例による発光装置は、たとえば車両用灯具や液晶表示装置に応用することが可能である。以下では、第３の実施例による発光装置１３を例にして、車両用灯具および液晶表示装置への応用例について説明する。 The light emitting devices according to the first to third embodiments can be applied to, for example, vehicle lamps and liquid crystal display devices. Below, the light emitting device 13 according to the third embodiment is taken as an example, and application examples to a vehicle lamp and a liquid crystal display device will be described.
図６Ｂは、発光装置１３を含む車両用灯具の構成を示す概念図である。図６Ｂに示す車両用灯具において、たとえば２つの発光装置１３ａ，１３ｂが出射する光（偏光）の光路上には、それぞれレンズ等を含む光学系８１ａ，８１ｂが配置されている。光学系８１ａ，８１ｂは、発光装置１３ａ，１３ｂが出射する光（偏光）を所定の光束に整形する。光学系８１ａ，８１ｂは、たとえば発光装置１３ａ，１３ｂから出射される光（偏光）が、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（照射面）８２上に重なり合うように設定される。ここで、発光装置１３ａ，１３ｂから出射される偏光は、ｐ偏光（電気ベクトルが路面に対する入射面内で振動する光）になるよう設定されることが望ましいであろう。なお、発光装置１３は、特許文献２に記載される車両用灯具の「ＬＥＤ光源」の代替品として用いることもできる。また、特許文献３に記載される車両用灯具の「ＬＥＤランプなどの光源」の代替品として用いることもできる。 FIG. 6B is a conceptual diagram illustrating a configuration of a vehicular lamp including the light emitting device 13. In the vehicle lamp shown in FIG. 6B, for example, optical systems 81a and 81b including lenses and the like are disposed on the optical paths of light (polarized light) emitted from the two light emitting devices 13a and 13b. The optical systems 81a and 81b shape the light (polarized light) emitted from the light emitting devices 13a and 13b into a predetermined light flux. The optical systems 81a and 81b are set so that, for example, light (polarized light) emitted from the light emitting devices 13a and 13b overlaps on a virtual vertical screen (irradiation surface) 82 facing the front end of the vehicle. Here, it is desirable that the polarized light emitted from the light emitting devices 13a and 13b is set to be p-polarized light (light whose electric vector oscillates in the incident plane with respect to the road surface). The light emitting device 13 can also be used as an alternative to the “LED light source” of the vehicular lamp described in Patent Document 2. Moreover, it can also be used as an alternative to the “light source such as an LED lamp” of the vehicular lamp described in Patent Document 3.
図６Ｃは、発光装置１３を含む液晶表示装置の構成を示す概念図である。図６Ｃに示す液晶表示装置において、発光装置１３が出射する光（偏光）の光路上には、発光装置１３側から順に、液晶セル８３および検光子（偏光フィルム）８４が配置されている。たとえば液晶セル８３が垂直配向型である場合には、発光装置１３におけるワイヤグリッド偏光板の透過軸と変更フィルム８４の透過軸とが直交するように、発光装置１３および偏光フィルム８４が配置される（クロスニコル配置）。発光装置１３のワイヤグリッド偏光板が液晶表示装置の偏光子の役割を果たすため、別途偏光フィルム（偏光子）が配置される従来の液晶表示装置よりも薄型化することができるであろう。 FIG. 6C is a conceptual diagram illustrating a configuration of a liquid crystal display device including the light emitting device 13. In the liquid crystal display device shown in FIG. 6C, a liquid crystal cell 83 and an analyzer (polarizing film) 84 are arranged in this order from the light emitting device 13 side on the optical path of light (polarized light) emitted from the light emitting device 13. For example, when the liquid crystal cell 83 is a vertical alignment type, the light emitting device 13 and the polarizing film 84 are arranged so that the transmission axis of the wire grid polarizing plate in the light emitting device 13 and the transmission axis of the change film 84 are orthogonal to each other. (Cross Nicol arrangement). Since the wire grid polarizing plate of the light emitting device 13 serves as a polarizer of the liquid crystal display device, it can be made thinner than a conventional liquid crystal display device in which a polarizing film (polarizer) is separately provided.
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not restrict | limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
１１ 発光装置（第１の実施例）、
１２ 発光装置（第２の実施例）、
１３ 発光装置（第３の実施例）、
２０ サブマウント基板、
２１ バンプ、
３０ 発光素子、
３１ 発光構造体、
５０ 波長変換層、
５１ スペーサ、
５２ 蛍光体、
５３ 基盤部材、
６０ ワイヤグリッド偏光板、
６１ 板状部材、
６２ 金属ワイヤ、
６５ フォトレジスト、
７１ 仕切り部材、
７２ 光反射部材、
７３ 放熱機構、
８１ 光学系、
８２ スクリーン、
８３ 液晶セル、
８４ 検光子（偏光フィルム）。
11 Light emitting device (first embodiment),
12 light emitting device (second embodiment),
13 Light emitting device (third embodiment),
20 Submount substrate,
21 Bump,
30 light emitting element,
31 light emitting structure,
50 wavelength conversion layer,
51 spacer,
52 phosphor,
53 base material,
60 wire grid polarizer,
61 plate-like member,
62 metal wire,
65 photoresist,
71 partition members,
72 light reflecting member,
73 heat dissipation mechanism,
81 optical system,
82 screens,
83 liquid crystal cell,
84 Analyzer (polarizing film).
Claims (7)
前記発光素子に対向して配置され、透光性を有する板状部材の表面に多数の金属ワイヤがストライプ状に形成されるワイヤグリッド偏光板と、
前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間に配置され、前記発光素子から放出される光を吸収して蛍光を発する波長変換層と、
を含む発光装置。 A light emitting device mounted on a substrate;
A wire grid polarizing plate that is arranged facing the light emitting element and has a plurality of metal wires formed in a stripe shape on the surface of a plate-like member having translucency,
A wavelength conversion layer that is disposed between the light emitting element and the wire grid polarizing plate and absorbs light emitted from the light emitting element to emit fluorescence;
A light emitting device comprising:
前記発光素子に対向して配置され、透光性を有する板状部材の表面に多数の金属ワイヤがストライプ状に形成されるワイヤグリッド偏光板と、
前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間に配置され、前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間隔を保持するスペーサと、
前記発光素子と前記ワイヤグリッド偏光板との間に配置され、前記発光素子から放出される光を吸収して蛍光を発する、前記スペーサよりも小さい粒径を有する蛍光体が、マトリクス部材中に分散する波長変換層と、
を含む発光装置。 A light emitting device mounted on a substrate;
A wire grid polarizing plate that is arranged facing the light emitting element and has a plurality of metal wires formed in a stripe shape on the surface of a plate-like member having translucency,
A spacer that is disposed between the light emitting element and the wire grid polarizer, and maintains a distance between the light emitting element and the wire grid polarizer;
A phosphor that is disposed between the light emitting element and the wire grid polarizing plate and absorbs light emitted from the light emitting element and emits fluorescence. The phosphor having a particle size smaller than the spacer is dispersed in the matrix member. A wavelength conversion layer to be
A light emitting device comprising:
前記発光装置が出射する光の光路上に配置される光学系と、
を含む車両用灯具。 A light emitting device according to any one of claims 1 to 6,
An optical system disposed on an optical path of light emitted from the light emitting device;
Vehicle lamps including
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