JP4929345B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体レーザダイオードを光源とする発光装置に関する。

半導体発光素子と蛍光物質を組み合わせた種々の発光装置が提案されている。このような発光装置は、蛍光物質が半導体発光素子からの励起光を吸収し、励起光と異なる波長の光を放出するものである。

特許文献１には、半導体レーザダイオードから出射されるレーザ光を反射板で反射させ、蛍光物質を含有する蛍光層に入射させる発光装置が記載されている。また、特許文献２には、半導体レーザダイオードから出射されるレーザ光を、曲面を有する反射板で反射し、蛍光層に入射させる発光装置が記載されている。

特開２００５−１９１４８３号公報 特開２００８−２５１６８５号公報

もっとも、例えば液晶ディスプレイのバックライトに用いられるような線形状の可視光を、効率よく得るためには、上記技術では必ずしも十分ではない。

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、半導体レーザダイオードを光源とし、線形状の可視光を効率よく得られる発光装置を提供することにある。

本発明の一態様の発光装置は、レーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、前記レーザ光の中心軸に沿って配置され、互いに対向する第１および第２の側面部と、前記第１および第２の側面部間に、前記レーザ光の入射面を有し、前記入射面が前記中心軸に交差するよう傾斜して設けられ、前記レーザ光を吸収し前記入射面側に可視光を発する蛍光層と、前記蛍光層の前記入射面側に設けられ、長手方向と短手方向を有し、前記中心軸の方向に沿って前記長手方向が配置されている、前記可視光を取り出すスリット部と、前記半導体レーザダイオードの前記スリット部側に、前記中心軸と交差しないよう設けられ、前記レーザ光の一部を前記蛍光層に向けて反射する反射体とを有し、前記半導体レーザダイオードの前記レーザ光の出射部と、前記反射体の前記半導体レーザダイオードと反対側の端部を結ぶ線分が、前記入射面と交差することを特徴とする。

本発明によれば、半導体レーザダイオードを光源とし、線形状の可視光を効率よく得られる発光装置を提供することが可能となる。

第１の実施の形態の発光装置の概略斜視図である。 図１のＡ方向から見た概略断面図である。 半導体レーザダイオードの第１の具体例の断面図である。 半導体レーザダイオードの第２の具体例の断面図である。 半導体レーザダイオードの第３の具体例の断面図である。 半導体レーザダイオードが出射するレーザ光の強度分布の説明図である。 第１の実施の形態の発光装置の作用および効果を説明する図である。 第２の実施の形態の発光装置の概略断面図である。 第２の実施の形態の発光装置の効果を示す図である。 第３の実施の形態の発光装置の概略断面図である。 第４の実施の形態の発光装置の概略断面図である。 第５の実施の形態の発光装置の概略断面図である。

以下、図面を用いて実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。なお、便宜上、本明細書中、発光装置の「上方」「上側」とは可視光が取り出される方向を意味し、「下方」「下側」とはその逆方向を意味するものとする。

（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、レーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、レーザ光の中心軸に沿って配置され、互いに対向する第１および第２の側面部と、第１および第２の側面部間に、レーザ光の入射面を有し、この入射面が中心軸に傾斜して設けられ、レーザ光を吸収し入射面側に可視光を発する蛍光層と、蛍光層の入射面側に設けられ、長手方向と短手方向を有し、中心軸の方向に沿って長手方向が配置されている、可視光を取り出すスリット部と、半導体レーザダイオードのスリット部側に、中心軸と交差しないよう設けられ、レーザ光の一部を前記蛍光層に向けて反射する反射体と、を有する。この発光装置は、例えば液晶ディスプレイのバックライトに用いられる。

本実施の形態の発光装置は、反射体を設けることで、蛍光層と、可視光が取り出されるスリット部の間の距離を短くすることができる。したがって、可視光が蛍光層からスリット部に至る経路で生じる光量損失を抑え、高効率な発光装置が実現できる。

図１は、本実施の形態の発光装置の概略斜視図である。図２は、図１のＡ方向から見た概略断面図である。

発光装置１０は、レーザ光を出射する半導体レーザダイオード１２を備えている。そして、このレーザ光の中心軸Ｌａに沿って、略平行に配置され、互いに略平行に対向する第１の側面部１４ａ、および、第２の側面部１４ｂを備えている。

そして、第１の側面部１４ａ、および、第２の側面部１４ｂの間に中心軸Ｌａに傾斜して蛍光層１６が設けられている。蛍光層１６は、台座１８上に形成される。そして、蛍光層１６の上側の表面がレーザ光の入射面となっている。そして、この入射面がレーザ光の中心軸Ｌａに対して傾斜している。蛍光層１６は、レーザ光を吸収し、レーザ光の入射面側に図２中白矢印で示される可視光を発する。

さらに、発光装置１０は、上部に可視光を取り出すスリット部２０を備えている。スリット部は、長手方向と短手方向を有し、中心軸の方向に沿ってその長手方向が配置されている。そして、半導体レーザダイオード１２のスリット部２０側、図２では半導体レーザダイオード１２の上側に、反射体２２が設けられている。

この反射体２２は、スリット部２０の半導体レーザダイオード１２側の端部に、中心軸Ｌａと交差しないように配置されている。本実施の形態では、反射体２２の下面と中心軸Ｌａとが略平行になるよう配置されている。反射体２２は、半導体レーザダイオード１２のスリット部２０側、図２では半導体レーザダイオード１２の上側に、出射されるレーザ光の一部（図２中のＬ_１）を蛍光層１６に向けて反射する。

半導体レーザダイオード１２としては、４３０ｎｍ以下の波長領域の青から紫外の発光ピーク波長を有するものを用いるのが望ましい。例えば、ＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードを用いることが可能である。

図３は、半導体レーザダイオードの第１の具体例の断面図である。この半導体レーザダイオードは、発光層としてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧａＩｎＮを用いる端面発光型のＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードである。

この半導体レーザダイオードは、ｎ型ＧａＮ基板３０上に、ｎ型ＧａＮバッファ層３１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３３、ＧａＩｎＮ発光層３４、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３６、ｐ型ＧａＮコンタクト層３７をそれぞれ順次積層した構造を有する。ｐ型ＧａＮコンタクト層３７のリッジ側面及びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３６の表面には、絶縁膜３８が設けられている。また、ｐ側電極３９が、ｐ型ＧａＮコンタクト層３７及び絶縁膜３８の表面に、ｎ側電極４０が、ｎ型ＧａＮ基板３０の裏面に、それぞれ設けられている。ｐ側電極３９とｎ側電極４０との間に動作電圧を印加することで、ＧａＩｎＮ発光層３４からレーザ光が出射される。

図４は、半導体レーザダイオードの第２の具体例の断面図である。この半導体レーザダイオードは、発光層としてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＭｇＺｎＯを用いる端面発光型のＭｇＺｎＯレーザダイオードである。

この半導体レーザダイオードは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板１３０上に、金属反射層１３１、ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層１３２、ｉ型ＭｇＺｎＯ発光層１３３、ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層１３４、ｎ型ＭｇＺｎＯコンタクト層１３５をそれぞれ順次積層した構造を有する。ｎ型コンタクト層１３５には、ｎ側電極１３６が設けられる。また、基板１３０にはｐ側電極１３７が設けられる。

図５は、半導体レーザダイオードの第３の具体例の断面図である。この半導体レーザダイオードも、発光層としてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＭｇＺｎＯを用いる端面発光型のＭｇＺｎＯレーザダイオードである。

この半導体レーザダイオードは、Ｓｉ基板１４０上に、ＺｎＯバッファ層１４１、ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層１４２、ＭｇＺｎＯ発光層１４３、ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層１４４をそれぞれ順次積層した構造を有する。ｎ型クラッド層１４４には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極層１４５を介してｎ側電極１４６が設けられる。また、ｐ型クラッド層１４２にはＩＴＯ電極層１４７を介してｐ側電極１４８が設けられる。

図６は、半導体レーザダイオードが出射するレーザ光の強度分布の説明図である。半導体レーザダイオード１２の端面から出射されるレーザ光は、図６に示すように、そのレーザ光の最大強度の方向である中心軸Ｌａを中心に、例えば６０度の広がり角θを上下方向に有する。また、レーザ光の強度分布は、図６に示すように中心軸の強度を平均値とするガウス分布を示す。

蛍光層１６は、透明基材中に蛍光体粒子が分散される構造を有する。蛍光層１６に入射した励起光となるレーザ光は蛍光体粒子に吸収され、励起光とは異なる波長の可視光に変換される。蛍光層１６中の蛍光体粒子の含有量は、レーザ光から可視光への変換が効率良く行われるよう調整される。

蛍光層１６表面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角は、発光装置の発光形状の長手方向の長さおよび可視光の発光強度等を考慮して決定される。

蛍光体粒子としては、例えば、青色発光体である（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕと、黄色発光体である３（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_２Ｓｉ_２Ｏ_４：Ｅｕを用いる。また、透明基材としては、例えば、シリコーン樹脂を用いる。そして、上記、２種の蛍光体粒子を混合し、シリコーン樹脂中に分散させ蛍光層１６を形成する。

蛍光体粒子としては、粒径５〜２５μｍのものが望ましく、特に、発光強度並びに発光効率の高い、粒径約２０ｎｍ以上の大粒径粒子を含むものを使用することが望ましい。蛍光体粒子の粒径が５μｍ未満の場合には、蛍光体の吸収率が低く、また蛍光体が劣化しやすいため使用に適さない。２５μｍを超える場合には、蛍光層１６の成形が難しくなり、色むらなどが生じやすい。

本実施の形態において、蛍光層１６は、例えばアルミニウムを材料とし、スロープ形状を有する台座１８上に形成されている。蛍光層１６の成型が容易になるため、台座上に形成されることが望ましいが、必ずしも、台座上に形成される必要はない。

第１の側面部１４ａ、および、第２の側面部１４ｂは、例えば、アルミニウムを材料とする平板である。第１の側面部１４ａ、および、第２の側面部１４ｂを設けることで、可視光の幅が規定され、発光装置の発光形状が線形状になる。

第１の側面部１４ａ、および、第２の側面部１４ｂは、レーザ光や可視光の反射率が高くなるように、内面側が鏡面加工されていることが望ましい。レーザ光や可視光の反射率が高くなることで、効率の良い発光装置が実現できる。

スリット部２０は、蛍光層１６のレーザ光の入射面側、すなわち、蛍光層１６の上方に設けられる。スリット部２０の長手方向は、レーザ光の中心軸Ｌａの方向と略一致している。そして、長手方向の長さは、本実施の形態では、反射体２２の端部と、蛍光層１６の半導体レーザダイオード１２より遠い側の端部で規定される。また、スリット部２０の短手方向の幅は、第１の側面部１４ａと第２の側面部１４ｂの間隔で規定されている。

蛍光層１６で発せられる可視光は、直接または、第１の側面部１４ａ、および、第２の側面部１４ｂの内面で反射されることにより、スリット部２０から発光装置１０外へ取り出される。このスリット部２０の形状にあわせて、発光装置１０の発光形状が線形状となる。

反射体２２は、例えば、アルミニウムを材料とする平板である。出射されるレーザ光のうち、中心軸Ｌａから、半導体レーザダイオード１２の上側に外れたレーザ光のうちの一部を蛍光層１６に向けて反射する（図２参照）。レーザ光の反射率が高くなるように、下面側が鏡面加工されていることが望ましい。レーザ光の反射率が高くなることで、より効率の良い発光装置が実現できる。

図７は、本実施の形態の発光装置の作用および効果を説明する図である。図７（ａ）が反射板を設けない発光装置、図７（ｂ）が本実施の形態の反射板を設ける発光装置である。

一般に、励起光となるレーザ光は、人体に対する悪影響を懸念して発光装置外には射出されないよう発光装置は設計される。このため、図７（ａ）に示すように、広がり角θを上下方向に有するレーザ光を用いる場合、蛍光層１６の半導体レーザダイオード１２から離れた方の端部の位置が、レーザ光の分布の最上部（図中Ｌ_２）よりも上方にあることが要請される。

この場合、特に、レーザ光の分布の最下部（図中Ｌ_３）近傍のレーザ光が照射される蛍光層１６の位置から、可視光が取り出されるスリット部２０の間の距離（図７中の両矢印ｄ）が長くなる。言い換えれば、半導体レーザダイオード１２に近い側の蛍光層１６の、スリット部２０から見た深さが深くなる。このため、側面部（図示せず）で可視光が反射する際に生ずる光量損失が増大することが問題となる。

図７（ｂ）に示す発光装置では、半導体レーザダイオード１２近傍のスリット部２０側、すなわち、半導体レーザダイオード１２近傍の上方に反射板２２を設ける。この場合、レーザ光の分布の最上部（図中Ｌ_２）近傍のレーザ光は、反射板２２によって、蛍光層１６に向けて反射される。

したがって、レーザ光が発光装置１０外には射出しないようにした状態で、蛍光層１６の位置から、可視光が取り出されるスリット部２０の間の距離（図７中の両矢印ｄ）を、反射体２２がない場合に比較して短くすることができる。言い換えれば、半導体レーザダイオード１２に近い側の蛍光層１６の、スリット部２０から見た深さを浅くすることができる。このため、反射体２２がない場合に比較して、側面部（図示せず）で可視光が反射する際に生ずる光量損失を低減することが可能となる。

また、蛍光層１６の、スリット部２０から見た深さを浅くすることで、発光装置の高さを低くすることができる。このため、発光装置の小型化も実現される。そして、反射体２２がない場合には、特に半導体レーザダイオード１２に近い側の蛍光層１６の、スリット部２０から見た深さが深くなるため、この部分から取り出される可視光の光量が他の部分に比べ低下し、スリット部の長手方向の光量均一性が悪化する。本実施の形態においては、この部分での光量損失が低減するため、スリット部の長手方向の光量均一性も向上する。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、蛍光層表面であるレーザ光の入射面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角が一定であるのに対し、本実施の形態の発光装置はこの傾斜角が一定ではない。そして、入射面が中心軸と交差する位置よりも半導体レーザダイオードから遠い位置に、この傾斜角が、入射面が中心軸と交差する位置の傾斜角より大きい領域を有している。

本実施の形態の発光装置は、半導体レーザダイオードから遠い位置の蛍光層表面の傾斜角を大きくすることで、この部分から取り出される可視光の光量を増大させ、スリット部の長手方向の光量均一性を一層向上させることが可能となる。

図８は、本実施の形態の発光装置の概略断面図である。図８（ａ）は、発光装置の概略断面図、図８（ｂ）は、傾斜角の定義の説明図である。蛍光層１６の上側表面である入射面の中心軸に対する傾斜角とは、入射面と中心軸の方向がなす角度であり、図８（ｂ）でαで示す角度を意味する。図８（ａ）に示すように発光装置６０の蛍光層１６は、入射面のレーザ光の中心軸Ｌａに対する傾斜角が小さい領域１６ａと、大きい領域１６ｂを備えている。

領域１６ｂは、領域１６ａよりも半導体レーザダイオード１２から遠い位置に存在している。このため、半導体レーザダイオード１２から中心軸Ｌａより上方に出射するレーザ光の一部Ｌ_４が、傾斜角の大きな領域１６ｂに照射される。

図６で示すように、半導体レーザダイオード１２から出射されるレーザ光の強度はガウス分布を有する。このため、中心軸Ｌａより上方に出射するレーザ光Ｌ_４の強度は、中心軸Ｌａ近傍の強度より弱い。また、蛍光層１６表面と中心軸Ｌａは傾斜していることから、蛍光層１６表面の単位面積当たりに照射されるレーザ光の光量も、半導体レーザダイオード１２から遠ざかるにつれ減少する傾向にある。結果として、スリット部２０から取り出される可視光の強度は、半導体レーザダイオード１２から遠ざかるにつれ減少し、スリット部の長手方向の光量均一性が劣化する。

発光装置６０では、領域１６ｂの傾斜角を大きくすることで、蛍光層１６表面の単位面積当たりに照射されるレーザ光の光量を増大し、領域１６ｂでの単位面積あたりの可視光発光量を大きくする。さらに、スリット部２０側から見た見かけ上の可視光強度も大きくする。したがって、領域１６ｂからの可視光発光強度が増大し、スリット部の長手方向の光量均一性を一層向上させることが可能となる。

図９は、第２の実施の形態の発光装置の効果を示す図である。図９（ａ）が第１の実施の形態のように蛍光層表面の傾斜が一定の場合、図９（ｂ）が本実施の形態の場合である。横軸はスリット部の長手方向の位置で、図の左側が半導体レーザダイオード側である。縦軸はスリット部から取り出される可視光強度の実測値であり、最大強度を１０００とする任意単位で記載されている。測定値は実線で表され、フィッティングをした結果を点線で示す。実測値のばらつきは、例えば塗布むらによる蛍光層の不均一な形成に起因すると推察される。

図９（ａ）の場合は半導体レーザダイオード側から遠い位置で可視光強度が弱まり、可視光強度の均一性が劣化している。これに対し、図９（ｂ）では、半導体レーザダイオード側から遠い位置で可視光強度が強まることで、可視光強度の均一性が向上していることがわかる。

上述のように、レーザ光の強度は中心軸部で最大となる。したがって、取り出される可視光強度の均一性を向上させる観点からは、本実施の形態のように、蛍光層の上側表面である入射面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角が、入射面が中心軸と交差する位置で最小になっていることが望ましい。

（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、蛍光層表面であるレーザ光の入射面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角が一定であるのに対し、本実施の形態の発光装置は、この傾斜角が一定でない。そして、第２の実施の形態とは異なり、入射面が中心軸と交差する位置よりも半導体レーザダイオードに近い位置に、この傾斜角が、入射面が中心軸と交差する位置の傾斜角より大きい領域を有している。

本実施の形態の発光装置は、半導体レーザダイオードに近い位置の蛍光層表面の傾斜角を大きくすることで、この部分から取り出される可視光の光量を増大させ、スリット部の長手方向の光量均一性を一層向上させることが可能となる。

図１０は、本実施の形態の発光装置の概略断面図である。図に示すように発光装置６０の蛍光層１６は、蛍光層１６の上側表面である入射面のレーザ光の中心軸Ｌａに対する傾斜角が小さい領域１６ａと、大きい領域１６ｃを備えている。

領域１６ｃは、領域１６ａよりも半導体レーザダイオード１２に近い位置に存在している。このため、半導体レーザダイオード１２から中心軸Ｌａより下方に出射するレーザ光の一部Ｌ_５が、傾斜角の大きな領域１６ｃに照射される。

図６で示すように、半導体レーザダイオード１２から出射されるレーザ光の強度はガウス分布を有する。このため、中心軸Ｌａより下方に出射するレーザ光Ｌ_５の強度は、中心軸Ｌａ近傍の強度より弱い。また、反射体２２を設けることで緩和されてはいるが、蛍光層１６と、可視光が取り出されるスリット部の間の距離は、領域１６ｃでは他の領域よりも長い。したがって、可視光が蛍光層１６からスリット部２０に至る経路で生じる光量損失も他の領域に比べ大きい。結果として、スリット部２０から取り出される可視光の強度は、半導体レーザダイオード１２に近づくにつれ減少し、スリット部の長手方向の光量均一性が劣化する。

発光装置６０では、領域１６ｃの傾斜角を大きくすることで、蛍光層１６表面の単位面積当たりに照射されるレーザ光の光量を増大し、領域１６ｃでの単位面積あたりの可視光発光量を大きくする。さらに、スリット部２０側から見た見かけ上の可視光強度も大きくする。したがって、領域１６ｃからの可視光発光強度が増大し、スリット部の長手方向の光量均一性を一層向上させることが可能となる。

本実施の形態においても、第２の実施の形態同様、蛍光層の上側表面である入射面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角が、入射面が中心軸と交差する位置で最小になっていることが望ましい。

（第４の実施の形態）
第１の実施の形態では、蛍光層表面であるレーザ光の入射面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角が一定であるのに対し、本実施の形態の発光装置は、この傾斜角が一定でない。そして、入射面が中心軸と交差する位置よりも半導体レーザダイオードから遠い位置、および、入射面が中心軸と交差する位置よりも半導体レーザダイオードに近い位置に、この傾斜角が、入射面が中心軸と交差する位置の傾斜角より大きい領域を有している。すなわち、第２の実施の形態と、第３の実施の形態とを組み合わせた形態である。

図１１は、本実施の形態の発光装置の概略断面図である。図に示すように発光装置７０の蛍光層１６は、蛍光層１６表面のレーザ光の中心軸Ｌａに対する傾斜角が小さい領域１６ａと、大きい領域１６ｂ、１６ｃを備えている。

本実施の形態の発光装置は、半導体レーザダイオードから遠い位置、および、半導体レーザダイオードに近い位置の蛍光層表面の傾斜角を大きくすることで、これらの部分から取り出される可視光の光量を増大させ、スリット部の長手方向の光量均一性を一層向上させることが可能となる。

本実施の形態においても、第２および第３の実施の形態同様、蛍光層の上側表面である入射面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角が、入射面が中心軸と交差する位置で最小になっていることが望ましい。

（第５の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第４の実施の形態では、蛍光層表面である入射面が平面であるのに対し、入射面が連続する曲面である。

図１２は、本実施の形態の発光装置の概略断面図である。図に示すように発光装置８０の蛍光層１６は、蛍光層１６の上側表面である入射面のレーザ光の中心軸Ｌａに対する傾斜角が小さい領域１６ａと、大きい領域１６ｂ、１６ｃを備えている。そして、蛍光層１６表面が連続する曲面となっている。すなわち、蛍光層１６表面が台座１８側を下側として、半導体レーザダイオード１２側から上に凸な曲面と、それに続く下に凸な曲面とで形成される。

なお、蛍光層１６表面または入射面が曲面の場合の、レーザ光の中心軸Ｌａに対する傾斜角とは、曲面の接平面とレーザ光の中心軸Ｌａとのなす角度を意味するものとする。

本実施の形態の発光装置は、蛍光層１６表面が連続する曲面となっているため、蛍光層１６表面各位置から取り出される可視光強度が連続的に補正されることになる。したがって、第４の実施の形態の発光装置より、さらに、スリット部の長手方向の光量均一性を向上させることが可能となる。

本実施の形態においても、第２ないし第４の実施の形態同様、蛍光層表面であるレーザ光の入射面のレーザ光の中心軸に対する傾斜角が、入射面が中心軸と交差する位置で最小になっていることが望ましい。

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、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。

例えば、実施の形態においては、発光層をＧａＩｎＮとするＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードを用いる場合を例に説明した。発光層（活性層）として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、あるいはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎＯ）等を用いた半導体レーザダイオードを用いることが出来る。例えば、発光層として用いるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む窒化物半導体である。この窒化物半導体は、具体的には、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦（ｘ＋ｙ）≦１）と表わされるものである。このような窒化物半導体には、ＡｌＮ、ＧａＮ、及びＩｎＮの２元系、Ａｌ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ｎ（０＜ｘ＜１）、Ａｌ_ｘＩｎ_{（１−ｘ）}Ｎ（０＜ｘ＜１）、及びＧａ_ｙＩｎ_{（１−ｙ）}Ｎ（０＜ｙ＜１）の３元系、更にすべてを含む４元系のいずれもが含まれる。Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎの組成ｘ、ｙ、（１−ｘ−ｙ）に基づいて、紫外から青までの範囲の発光ピーク波長が決定される。また、ＩＩＩ族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等に置換することができる。更に、Ｖ族元素のＮの一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等に置換することができる。

同様に、発光層として用いるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、Ｍｇ及びＺｎの少なくとも１種を含む酸化物半導体することができる。具体的には、Ｍｇ_ｚＺｎ_{（１−ｚ）}Ｏ（０≦ｚ≦１）と表されるものがあり、Ｍｇ及びＺｎの組成ｚ、（１−ｚ）に基いて、紫外領域の発光ピーク波長が決定される。

また、蛍光層の透明基材としては、シリコーン樹脂を例に説明したが、励起光の透過性が高く、かつ耐熱性の高い任意の材料を用いることができる。そのような材料として、例えば、シリコーン樹脂の他に、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が使用可能である。特に、入手し易く、取り扱いやすく、しかも安価であることから、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が好適に使用される。また、樹脂以外でも、ガラス、焼結体、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）とアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を組み合わせたセラミックス構造体等を用いることもできる。

また、蛍光体粒子としては、紫外から青色までの波長領域の光を吸収して可視光を放射する材料で形成されるものが用いられる。例えば、珪酸塩系蛍光体材料、アルミン酸塩蛍光体材料、窒化物系蛍光体材料、硫化物系蛍光体材料、酸硫化物系蛍光体材料、ＹＡＧ系蛍光体材料、硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩系蛍光体、及びハロリン酸塩系蛍光体材料等の蛍光体材料を使用することができる。各蛍光体材料の組成を下記に示す。

（１）珪酸塩系蛍光体材料：（Ｓｒ_{（１−ｘ−ｙ−ｚ）}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_２Ｓｉ_ｗＯ_{（２＋２ｗ）}（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．０５≦ｚ≦０．２、０．９０≦ｗ≦１．１０） 上記式により表される珪酸塩系蛍光体材料の中では、ｘ＝０．１９、ｙ＝０、ｚ＝０．０５、ｗ＝１．０の組成が望ましい。なお、結晶構造を安定化したり、発光強度を高めるたりするために、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、及びカルシウム（Ｃａ）の一部をＭｇ及びＺｎの少なくともいずれか一方に置き換えてもよい。他の組成比の珪酸塩系蛍光体材料としては、ＭＳｉＯ_３、ＭＳｉＯ_４、Ｍ_２ＳｉＯ_３、Ｍ_２ＳｉＯ_５、及びＭ_４Ｓｉ_２Ｏ_８（ＭはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、及びＹからなる群から選択される少なくとも１つの元素）が使用可能である。なお、発光色を制御するために、Ｓｉの一部をゲルマニウム（Ｇｅ）に置き換えてもよい（例えば、（Ｓｒ_{（１−ｘ−ｙ−ｚ）}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_２（Ｓｉ_{２（１−ｕ）}）Ｇｅ_ｕ）Ｏ_４）。また、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ａｓ、Ａｌ、Ｐｒ、Ｔｂ、及びＣｅからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素を賦活剤として含有してもよい。

（２）アルミン酸塩系蛍光体材料：Ｍ_２Ａｌ_１０Ｏ_１７（但し、Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＣａからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素） 賦活剤として、Ｅｕ及びＭｎの少なくとも１つを含む。他の組成比のアルミン酸塩系蛍光体材料としては、ＭＡｌ_２Ｏ_４、ＭＡｌ_４Ｏ_１７、ＭＡｌ_８Ｏ_１３、ＭＡｌ_１２Ｏ_１９、Ｍ_２Ａｌ_１９Ｏ_１７、Ｍ_２Ａｌ_１１Ｏ_１９、Ｍ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｍ_３Ａｌ_１６Ｏ_２７、及びＭ_４Ａｌ_５Ｏ_１２（ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂｅ及びＺｎからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素）が使用可能である。また、Ｍｎ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｎｄ、及びＣｅからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素を賦活剤として含有していてもよい。

（３）窒化物系蛍光体材料（主にシリコンナイトライド系蛍光体材料）：Ｌ_ｘＳｉ_ｙＮ_{（２ｘ／３＋４ｙ／３）}：Ｅｕ、又はＬ_ｘＳｉ_ｙＯ_ｚＮ_{（２ｘ／３＋４ｙ／３−２ｚ／３）}：Ｅｕ（ＬはＳｒ、Ｃａ、Ｓｒ及びＣａからなる群からなる群から選択される少なくとも１つの元素） 上記組成において、ｘ＝２かつｙ＝５、又はｘ＝１かつｙ＝７であることが望ましいが、ｘ及びｙは、任意の値とすることができる。上記式により表される窒化物系蛍光体材料として、Ｍｎが賦活剤として添加された（Ｓｒ_ｘＣａ_{（１−ｘ）}）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ、Ｓｒ_ｘＣａ_{（１−ｘ）}Ｓｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、ＳｒＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ、ＣａＳｉ_７Ｎ_１０：Ｅｕ等の蛍光体材料を使用することが望ましい。これらの蛍光体材料には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素が含有されてもよい。また、Ｃｅ，Ｐｒ、Ｔｂ、Ｎｄ、及びＬａからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を、賦活剤として含有してもよい。

（４）硫化物系蛍光体材料：(Ｚｎ_{（１−ｘ）}Ｃｄ_ｘ)Ｓ：Ｍ（Ｍは、Ｃｕ、Ｃｌ、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値） なお、Ｓを、Ｓｅ及びＴｅの少なくともいずれかに置き換えてもよい。

（５）酸硫化物蛍光体材料：（Ｌｎ_{（１−ｘ）}Ｅｕ_ｘ）Ｏ_２Ｓ（ＬｎはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値） なお、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｇａ、Ｓｍ、及びＴｍからなる群から選ばれる少なくとも１種を、賦活剤として含有してもよい。

（６）ＹＡＧ系蛍光体材料：（Ｙ_{（１−ｘ−ｙ−ｚ）}Ｇｄ_ｘＬａ_ｙＳｍ_ｚ）_３（Ａｌ_{（１−ｖ）}Ｇａ_ｖ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ，Ｅｕ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１．０≦ｖ≦１） なお、ＣｒおよびＴｂの少なくとも一種を、賦活剤として含有してもよい。

（７）硼酸塩系蛍光体材料：ＭＢＯ_３：Ｅｕ（ＭはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、及びＩｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素） なお、賦活剤として、Ｔｂを含有してもよい。他の組成比の硼酸塩系蛍光体材料として、Ｃｄ_２Ｂ_２Ｏ５_５：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｇｄ，Ｔｂ）ＭｇＢ_５Ｏ_１０：Ｍｎ、ＧｄＭｇＢ_５Ｏ_１０：Ｃｅ，Ｔｂなどが使用可能である。

（８）燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料：２（Ｍ_{（１−ｘ）}Ｍ’_ｘ）Ｏ・ａＰ_２Ｏ_５・ｂＢ_２Ｏ_３（ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、Ｍ’はＥｕ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、及びＣｒからなる群から選択される少なくとも１つの元素、ｘ、ａ、ｂは０．００１≦ｘ≦０．５、０≦ａ≦２、０≦ｂ≦３、０．３＜（ａ＋ｂ）を満足する数値）

（９）燐酸塩系蛍光体：（Ｓｒ_{（１−ｘ）}Ｂａ_ｘ）_３（ＰＯ_４）_２：Ｅｕ、又は（Ｓｒ_{（１−ｘ）}Ｂａ_ｘ）_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ、Ｓｎ なお、Ｔｉ及びＣｕのいずれか一方を、賦活剤として含有してもよい。

（１０）ハロリン酸塩系蛍光体材料：（Ｍ_{（１−ｘ）}Ｅｕ_ｘ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２、又は（Ｍ_{（１−ｘ）}Ｅｕ_ｘ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ（ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＣｄからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値） なお、Ｃｌの少なくとも一部を、フッ素（Ｆ）に置き換えてもよい。また、Ｓｂ及びＭｎの少なくとも１つを、賦活剤として含有してもよい。

上記の蛍光体材料を適宜選択して、青色発光体、黄色発光体、緑色発光体、赤色発光体、白色発光体として使用することができる。また、蛍光体材料を複数種組み合わせることで、中間色を発光する発光体を形成することができる。白色発光体を形成する場合には、光の三原色の赤緑青（ＲＧＢ）のそれぞれに対応する色の蛍光体材料を組み合わせるか、もしくは青と黄色のような補色関係にある色の組み合わせを用いればよい。

また、蛍光体粒子を組み合わせる場合、実施の形態のように、複数の蛍光体粒子を混合した蛍光層を用いる場合に限らず、蛍光体粒子１種を１層とした積層構造にしても良い。例えば、ＲＧＢのそれぞれに対応する色の蛍光体粒子の層を、蛍光層内でＲＧＢそれぞれに対応する層として積層して形成する。このとき、より短波長の発光を示す層を半導体レーザダイオードに近い上方の層に配置することによって、効率よく白色光を放射する発光装置が得られる。また、ＲＧＢの蛍光体粒子を同一の透明基材中に混合しても、蛍光層が白色光を放射する発光装置が得られる。

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。

１０ 発光装置
１２ 半導体レーザダイオード
１４ａ 第１の側面部
１４ｂ 第２の側面部
１６ 蛍光層
２０ スリット部
２２ 反射体
Ｌａ 中心軸

Claims (5)

1. レーザ光を出射する半導体レーザダイオードと、
   前記レーザ光の中心軸に沿って配置され、互いに対向する第１および第２の側面部と、
   前記第１および第２の側面部間に、前記レーザ光の入射面を有し、前記入射面が前記中心軸に交差するよう傾斜して設けられ、前記レーザ光を吸収し前記入射面側に可視光を発する蛍光層と、
   前記蛍光層の前記入射面側に設けられ、長手方向と短手方向を有し、前記中心軸の方向に沿って前記長手方向が配置されている、前記可視光を取り出すスリット部と、
   前記半導体レーザダイオードの前記スリット部側に、前記中心軸と交差しないよう設けられ、前記レーザ光の一部を前記蛍光層に向けて反射する反射体とを有し、
   前記半導体レーザダイオードの前記レーザ光の出射部と、前記反射体の前記半導体レーザダイオードと反対側の端部を結ぶ線分が、前記入射面と交差することを特徴とする発光装置。
2. 前記入射面と前記中心軸との間の傾斜角が一定でなく、前記入射面は、前記入射面が前記中心軸と交差する位置よりも前記半導体レーザダイオードから遠い位置に、前記傾斜角が、前記入射面が前記中心軸と交差する位置の前記傾斜角より大きい領域を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記入射面と前記中心軸との間の傾斜角が一定でなく、前記入射面は、前記入射面が前記中心軸と交差する位置よりも前記半導体レーザダイオードに近い位置に、前記傾斜角が、前記入射面が前記中心軸と交差する位置の前記傾斜角よりも大きい領域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。
4. 前記入射面が連続する曲面であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の発光装置。
5. 前記傾斜角が、前記入射面が前記中心軸と交差する位置で最小であることを特徴とする請求項２ないし請求項４いずれか一項記載の発光装置。
   

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