JP5765619B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関する。
電極が上面および下面に設けられた表面発光型の発光素子は、放出光の一部が上面または下面の電極により遮光される。また、熱伝導による放熱も下面に限られるため、放熱性が悪く、電流密度の増大には限界がある。このために、高輝度にするには大面積チップとすることが必要になる。
また、表面発光型の発光素子は、Lambertian放射パターンを有しており、その半値全角は、例えば１２０度のように広くなる。このため、放出光を絞り込むことが困難である。
これに対して、端面放射型の半導体レーザ(Semiconductor Laser、 Diode Laser、 Laser Diode :ＬＤ)は、微小な側面の点(導波路端)から鋭い指向性の光ビームを放出できる。この特性を活かして、CD/DVD/Blue-Rayなどの光ディスク装置、高速動作による光ファイバ通信機器、などに応用される。 この場合、光ビームを単一横モードの微小スポットに光学的に絞り、微小スポットの読み出しや光ファイバへの結合を行うので、基本的に高価な光学系を用いることになる。
このような鋭い指向性の光ビームを有するＬＤは、線状光源に応用可能である。線状光源では、例えば、ＬＤからの光ビームが、導光体の一方の端面側から入射され、下面で反射されつつ上面方向に出射される。この出射光ビームを吸収した発光体は可視光を放出できる。このような線状光源は、自動車用フォグランプ、表示装置のバックライト光源、などに用いることができる。また、ＬＤはスキャン型光源としても応用可能である。例えば、光ビームをスキャンするプロジェクション型ディスプレイ装置に用いることができる。線状光源やスキャン型光源の場合、ＬＤはマルチ横モード動作でも良い。したがって、その光学系はそれほど微小である必要はない。
このような線状光源やプロジェクション型ディスプレイ装置の用途には、小型、放熱性および実装性に優れ、かつ量産性に富むパッケージを用いた発光装置が必要である。
特許文献１では、発光特性が劣化せず、生産性のよいＬＥＤが開示されている。この例では、ＬＥＤ（Light Emitting Diode)チップは、１対のリード部より挟持されている。また、ガラス材がＬＥＤチップに対して非接触となるようにその周囲を包囲して設けられている。
特開２００５−３３３０１４号公報
放熱性が改善され、照明装置などへの実装が容易な発光装置を提供する。
本発明の一態様によれば、第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する第１のプレート電極と、第３主面と、前記第３主面とは反対側の第４主面と、を有する第２のプレート電極と、前記第１主面と前記第３主面との間に配置された発光素子であって、前記第１主面と対向し前記第１主面よりも小さい第５主面と前記第３主面と対向し前記第３主面よりも小さい第６主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第５主面に設けられた第１電極と、前記第６主面に設けられた第２電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第５主面と前記第６主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、前記第１のプレート電極と前記第２のプレート電極とに接触して設けられた絶縁体と、を備え、前記光ビームは、前記光軸に沿って前記第１主面と前記第３主面との間から外方に放出可能とされ、前記第１のプレート電極および前記第２のプレート電極は、それぞれ円盤形状を有し、前記第１主面に対して垂直な方向からみて前記第１のプレート電極の中心と、前記第２のプレート電極の中心と、は、一致することを特徴とする発光装置が提供される。
本発明の他の一態様によれば、第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する第１のプレート電極と、第３主面と、前記第３主面とは反対側の第４主面と、を有する第２のプレート電極と、前記第１主面と前記第３主面との間に配置された発光素子であって、前記第１主面と対向し前記第１主面よりも小さい第５主面と前記第３主面と対向し前記第３主面よりも小さい第６主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第５主面に設けられた第１電極と、前記第６主面に設けられた第２電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第５主面と前記第６主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、前記第１のプレート電極と前記第２のプレート電極とに接触して設けられ、前記光軸上に形成された窓部を有する絶縁体と、を備え、前記光ビームは、前記窓部を通過し外方に放出可能とされ、前記絶縁体はガラスからなり、
前記窓部は、透光性を有し、かつ表面が平坦であり、前記絶縁体のうち、前記窓部を除く部分は、遮光性を有するか、または前記光ビームを散乱することを特徴とする発光装置が提供される。
放熱性が改善され、照明装置などへの実装が容易な発光装置が提供される。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１（ｂ）は発光素子の模式斜視図、である。 図２（ａ）〜（ｄ）は、発光装置の組立工程を説明する模式図である。 図３（ａ）および（ｂ）は、プレート電極と絶縁体との密着構造を示す模式断面図である。 図４（ａ）および（ｂ）は、光ビームの出射方向を示す模式断面図である。 第２の実施形態にかかる発光装置及びその変形例の模式断面図である。 図６（ａ）は第３の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図６（ｂ）は模式断面図、である。 図７（ａ）は第４の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図７（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は、第５の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図である。 図９（ａ）〜（ｅ）は、第６の実施形態にかかる発光装置の模式図である。 図１０（ａ）〜（ｆ）は、第７の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図である。 本実施形態にかかる発光装置を用いた線状光源の模式断面図である。 図１２（ａ）は第８の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１２（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、図１２（ｃ）は第１変形例の模式断面図、図１２（ｄ）は第２変形例の模式断面図、である。 図１３（ａ）は第９の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１３（ｂ）はその変形例の模式斜視図、である。 図１４（ａ）は第１０の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１４（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、図１４（ｃ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、図１４（ｄ）は第１変形例の模式断面図、図１４（ｅ）はＣ−Ｃに沿った第１変形例の模式断面図、図１４（ｆ）は第２変形例の模式断面図、図１４（ｇ）はＣ−Ｃ線に沿った第２変形例の模式断面図、である。 図１５（ａ）は第８の実施形態の発光装置を用いた線状発光照明装置の模式断面図、図１５（ｂ）は第１変形例の発光装置を用いた線状発光照明装置の模式断面図、図１５（ｃ）は第１０の実施形態の発光装置を用いた線状発光照明装置の模式断面図、である。 図１６（ａ）は第１１の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１６（ｂ）は線状発光照明装置の模式斜視図、である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１（ｂ）はこれに用いる発光素子の模式斜視図、である。
発光装置５は、第１のプレート電極１０、第２のプレート電極２０、第１のプレート電極１０と第２のプレート電極２０とに挟持された発光素子３０、および第１のプレート電極１０および第２のプレート電極２０にそれぞれ接触した絶縁体４０、を有している。
金属からなる第１のプレート電極１０は、第１主面１０ａと、第１主面１０ａとは反対側の第２主面１０ｂと、を有する。また、金属からなる第２のプレート電極２０は、第３主面２０ａと、第３主面２０ａとは反対側の第４主面２０ｂと、を有する。
発光素子３０は、発光層３６を有する半導体積層体３１、第１電極３２、および第２電極３４、を有している。第１電極３２は、第１のプレート電極１０の第１主面１０ａと対向し第１主面１０ａよりも小さい半導体積層体３１の第５主面３１ａに設けられている。また、第２電極３４は、第２のプレート電極２０の第３主面２０ａと対向し第３主面２０ａよりも小さい半導体積層体３１の第６主面３１ｂに設けられている。すなわち、発光素子３０は、第１のプレート電極１０の第１主面１０ａと、第２のプレート電極２０の第３主面２０ａとの間に挟持されており、第１のプレート電極１０の第２主面１０ｂと、第２のプレート電極２０の第４主面２０ｂと、の間に順方向電圧を印加することにより発光可能である。
また、発光素子３０は、第５主面３１ａと、第６主面３１ｂと、の間に４つの側面を有している。発光層３６の端部３６ａは半導体積層体３１の側面のうちの１つの側面３１ｃの一部を構成する。また、発光層３６は、側面３１ｃに対して垂直方向に光軸３７を有する。発光素子３０を、端面発光型のＬＤやＬＥＤとすると、その放出光（光ビーム）の強度は、光軸３７の上で最大となるが、光軸３７から離間した半導体積層体３１の第５主面３１ａおよび第６主面３１ｂの側では極めて低くなる。なお、端面発光型のＬＤまたはＬＥＤは、対向する２つの端面が光共振器を構成する。この場合、例えば、光出射面とする前面の光反射率を２０％以下、光反射面とする後面の光反射率を９０％以上とすると、光出射面側において、より高い光出力を得ることができる。
絶縁体４０は、第１のプレート電極１０と第２のプレート電極２０とに接触して設けられている。具体的には、絶縁体４０は、第１主面１０ａおよび第２主面１０ｂ、または第１のプレート電極１０の外縁１０ｃおよび第２のプレート電極２０の外縁２０ｃ、に接触して設けられる。光ビーム３９は、外縁１０ｃ、２０ｃの外方に向かって放出可能とされる。つまり、光ビーム３９は、第１主面１０ａと第３主面２０ａとの間から外方に放出される。絶縁体４０としては、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３系からなる低融点ガラス、樹脂、セラミックなどとすることができる。絶縁体４０を第１のプレート電極１０の外縁１０ｃおよび第２のプレート電極２０の外縁２０ｃにそれぞれ接触して設け、絶縁体４０をガラスや透明樹脂層などとすると、光ビーム３９は絶縁体４０の内部を通過し外側に向かって放出される。もし絶縁体４０が遮光部を含む場合は、光ビーム３９に沿って窓部を設ければよい。さらに、絶縁体４０を第１主面１０ａおよび第２主面２０ａにそれぞれ接触して設ける場合でも、光ビーム３９は絶縁体４０に遮られずに外側に向かって出射可能である。
発光素子３０のｐｎ接合の順方向に電圧が印加され、発光層３６にホールと電子が注入されると、発光再結合を生じる。ｐｎ接合において発生した熱は、第１および第２のプレート電極１０、２０から放熱される。第１および第２のプレート電極１０、２０は、発光素子３０の第５および第６の主面３１ａ、３１ｂよりも大きいので、外部の放熱板までの熱抵抗を低減することが容易である。
第１および第２のプレート電極１０、２０の形状は、円盤、矩形、多角形、などの形状とすることができる。この場合、上方からみてそれぞれの中心の位置を一致させると、組立工程が簡素である。また、例えば、中心の位置が一致し、直径が同一の円盤形状のプレート電極とすると、プレート電極の中心を軸として発光装置を回転することにより光ビーム３９の出射方向を調整することが容易となる。さらに、発光装置の組立工程、照明装置への実装工程、などが容易になる。
一般に、光ディスク駆動装置用のＬＤには、例えば直径が５．６ｍｍのＣＡＮ型パッケージが用いられる。ＣＡＮ型パッケージでは、接続端子が、例えば直径０．４５ｍｍの金属リードとされる。このために、ｐｎ接合で発生した熱が細いリードから主として放熱されることなり、ｐｎ接合の温度上昇が大きくなる。また、実装基板への取り付けや光出射方向の調整が容易ではない。さらに、ＣＡＮ型発光装置の製造工程の量産性は十分とは言えず、価格の低減が困難である。これに対して、本実施形態は、パッケージ構造が簡素であり、放熱性が改善され、基板への実装が容易である。また、ＣＡＮ型発光装置の製造工程の量産性を高めることができ、結果として価格の低減が容易である。
発光素子３０は、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＡｌＡｓ系、などの材料からなり、端面発光型のＬＤまたはＬＥＤとする。
なお、本明細書において、ＩｎＧａＡｌＮ系とは、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。また、Ｉｎｘ（ＡｌｙＧａ１−ｙ）１−ｘＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーとなる元素を含んでもよいものとする。さらに、ＡｌＧａＡｓ系とは、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）なる組成式で表され、アクセプタやドナーを含んでもよいものとする。
図２（ａ）〜（ｄ）は、発光装置の組立工程を説明する模式斜視図である。
図２（ａ）のように、第２のプレート電極２０の第３主面２０ａに、半田ボールやＡｕボールからなる金属バンプ５０を形成する。なお、Ａｕボンディングワイヤの先端に放電などで形成されるボールでもよい。金属バンプ５０を用いることにより、ワイヤボンディング工程のような高い精度を必要としないので組立工程が容易となる。また、発光素子３０と、第１または第２のプレート電極１０、２０との間の機械的応力を緩和することが容易となる。なお、第１および第２のプレート電極１０、２０は、例えば銅、ＦｅＮｉ系コバール金属、ジュメット線（銅被覆ニッケル鋼線）などとすることができる。
他方、図２（ｂ）のように、第１のプレート電極１０の第１主面１０ａに、接着剤や半田材などを用い、サブマント３８を介して発光素子３０を接着する。この場合、発光素子３０をまずサブマウント３８に接着してもよいし、第１のプレート電極１０に接着されたサブマント３８上に発光素子３０を接着してもよい。なお、サブマント３８を介さずに発光素子３０を第１のプレート電極１０に接着することもできる。しかし、ＡｌＮやＡｌ２Ｏ３などのセラミックからなるサブマウント３８を用いると、第１のプレート電極１０や第２のプレート電極２０の熱膨張率と、発光素子３０との熱膨張率と、の差により生じる応力を低減でき、信頼性が改善される。
続いて、図２（ｃ）のように、第２のプレート電極２０と、ガラスやセラミックなどからなる絶縁体４０と、を接着する。この場合、例えば、レーザー封着工程を用いると、第２のプレート電極２０の外縁２０ｃと、絶縁体４０の内縁４０ａと、密着して封止することが容易となる。
さらに、図２（ｄ）のように、金属バンプ５０が発光素子３０の第２電極３４と確実に接触するまで、絶縁体４０を第１のプレート電極１０に近接させる。第１のプレート電極１０と、第２のプレート電極２０と、が所定の位置を保った状態で、第１のプレート電極１０の外縁１０ｃと、絶縁体４０の内縁４０ａと、をレーザ封着工程などを用いて密着して封止する。
なお、発光素子３０からの光ビーム３９の波長が紫外光〜青紫光の波長範囲である場合、フォトンエネルギーが高く、樹脂などの有機物を分解し発光端面に付着させる現象を生じやすい。ガラスなどの絶縁体４０を用いて封止し、内部に不活性ガス、乾燥窒素、あるいは乾燥空気など、を充填すると、外部からの有機物による汚染を抑制し発光素子３０の劣化を抑制できる。このため、長期信頼性を改善することができる。
また、第１のプレート電極１０の第１主面１０ａに切り欠き状に溝部１０ｄを設けると、第１主面１０ａによる光ビーム３９の「ケラレ」を低減することができる。同様に、第２のプレート電極２０の第３主面２０ａに、溝部２０ｄを設けると。第３主面２０ａによるケラレを低減できる。なお、「ケラレ」とは、光ビーム３９が第１または第２のプレート電極１０、２０を照射し、反射により所望の方向へ進行しないことを意味するものとする。
図３（ａ）および（ｂ）は、プレート電極と絶縁体との密着構造の模式断面図である。
図３（ａ）では、第１および第２のプレート電極１０、２０には、切り欠き状の溝部が設けられ、ガラスなどからなる絶縁体４０と接着されている。また、図３（ｂ）では、第１および第２のプレート電極１０、２０は、ガラスの端面を覆うように接着されている。このようにして、プレート電極とガラスとの間で、密着強度を高めることができる。
図４（ａ）および（ｂ）は光ビームの出射方向を示す模式断面図である。
端面発光型のＬＤやＬＥＤの光ビーム３９の広がり角は面発光型発光素子よりも狭くすることが容易である。しかし、例えばＬＤの場合、第５および第６の主面３１ａ、３１ｂに垂直な方向へのビーム広がり角（半値全角）は、例えば２０〜５０度の範囲である。図４（ａ）のように、例えば第２のプレート電極２０の第３主面２０ａを斜めにカットすると（２０ｅ）、第１または第２のプレート電極１０、２０による光ビーム３９のケラレを低減できる。なお、絶縁体４０が遮光性材料であっても、光ビーム３９が通過可能な透明材料からなる窓部４２を光軸３７に沿って設ければよい。絶縁体４０がガラスのような透明材料であれば、光軸に沿った領域が窓部として機能する。
また、図４（ｂ）のように、発光素子３０を第１のプレート電極１０の第１主面１０ａおよび第２のプレート電極２０の第３主面２０ａの上で外縁１０ｃ、２０ｃ側に偏在させても、第１および第２のプレート電極１０、２０による光ビーム３９のケラレを低減できる。
図５（ａ）は第２の実施形態にかかる発光装置の模式断面図、図５（ｂ）及び（ｃ）はその変形例の模式断面図、である。
図５（ａ）のように、発光素子３０を偏在させてできたスペースに、第１および第２のプレート電極１０、２０に接触するように第２の絶縁体４４を設ける。すなわち、第１および第２のプレート電極１０、２０は、第２の絶縁体４４にそれぞれ接触するように設けられる。この場合、第２の絶縁体４４の高さを、発光素子３０の高さよりも大きくし、発光素子３０の第１電極３２と第１のプレート電極１０との間、発光素子３０の第２電極３４と第２のプレート電極２０との間、の少なくともいずれかの間隙に、半田ボールや金ボールのような金属バンプ５０を設けてもよい。なお、絶縁体４４を円環状とし、その内部に発光素子３０を設けてもよい。このようにすると、熱的および機械的応力を緩和しつつ確実な電気的接続を保ち、かつ熱伝導を改善できる。なお、第１のプレート電極１０の外縁１０ｃおよび第２のプレート電極２０の外縁２０ｃと絶縁体４０の内縁４０ａとを接着し封止すると、発光装置の信頼性をさらに高めることができる。
図５（ｂ）の変形例では、絶縁体４４と第２のプレート電極２０との間に段差を有する金属体４５が配置される。段差が設けられた面と発光素子３０の電極とをボンディングワイヤ４６で接続可能である。また、金属体４５の代わりに、絶縁体からなり、その表面にメッキなどにより導電層を設けたものを用いることができる。図５（ｃ）の変形例では、絶縁体４４と第２のプレート電極２０との間に導電プレート４７を挟む。導電プレート４７が有する曲げバネ性により発光素子３０を圧接しつつ電気的接続を保つことができる。
図６（ａ）は第３の実施形態にかかる発光装置の模式図、図６（ｂ）は模式断面図、である。
図６（ａ）では、第１のプレート電極１０は第２主面１０ｂに凸部１１を有している。また、第２のプレート電極２０は第４の主面２０ｂに凸部２１を有している。凸部１１、２１は、取り付け側に凹部をそれぞれ設けると確実に固定、接触することができる。図６（ｂ）では、第２主面１０ｂに凹部、第４主面２０ｂに凸部２１、をそれぞれ設け、凹部と凸部とを嵌合する。このようにして、３つの発光装置５を直列接続している。直列接続の数は３つに限定されず、数を増やすとより高出力の光ビーム３９を得ることが容易となる。なお、凸部及び凹部を円形とすると、嵌合状態で回転させて、光ビームの放射方向を変化させることができる。また、凸部及び凹部を多角形とすると、光ビームの放射方向を固定することが容易となる。
図７（ａ）は第４の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図７（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った模式断面図、である。
絶縁体４０、４１は、光ビーム３９の出射側にレンズ６０を有してもよい。例えば、レンズ６０を凸レンズとすると、光ビーム３９を集光し、微小スポットとすることができる。このようなレンズは、ガラスまたは透明樹脂などからなる絶縁体４０、４１により一体成型可能である。さらに、絶縁体４０、４１の間に無反射コート層６２を設けると、光ビーム３９の光取り出し効率をより高めることができる。
図８（ａ）および図８（ｂ）は、第５の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図である。
図８では、発光素子３０は、４５度間隔で８つ第１のプレート電極１０の外周に沿って配置されている。他方、金属バンプ５０は、４５度間隔で８つ第２のプレート電極２０の第３主面の外周に沿って配置されている。さらに、第２のプレート電極２０の外縁２０ｃと絶縁体４０の内縁４０ａとが密着して接着される。
続いて、図８（ｂ）のように、８つの発光素子３０と、８つの金属バンプ５０と、を均等に接触させつつ、第１のプレート電極１０の外縁１０ｃと、絶縁体４０の内縁４０ａとが密着して接着される。このようにして、光ビーム３９を水平面内で放射状に出射可能な発光装置とすることができる。
図９（ａ）〜（ｅ）は、第６の実施形態にかかる発光装置の模式図である。
絶縁体４０の窓部４２の内部、窓部４２の隣接部のいずれかに蛍光体７０を分散して配置する。図９（ａ）は、組立前の模式斜視図である。蛍光体７０は、発光素子３０からの光ビームを吸収し、光ビームの波長よりも長い波長の光を放出する。例えば光ビームの波長を紫外光〜青色光の範囲とし、蛍光体７０として赤色蛍光体、緑色蛍光体、及び青色蛍光体（励起光ビームが紫外光の場合）を含むものとすると、混合光として白色光を放出可能となる。
蛍光体７０は、図９（ｂ）では絶縁体４０に設けられた窓部４２の外側、図９（ｃ）では絶縁体４０の内部、図９（ｄ）では絶縁体４０の内側、にそれぞれ接触して設けられる。つまり、図９（ｂ）及び図９（ｄ）に表した具体例においては、蛍光体７０は、窓部４２に隣接して設けられている。このようにすると、光ビームにより照射された蛍光体７０からの放出光は、光の広がりが抑制されるので小さい光学系でも集光が容易である。図９（ｂ）〜（ｄ）に示す発光装置を、例えば導光板の側面に配列すると、画像表示装置のバックライト光源とすることができる。この場合、発光装置を回転することにより光ビームの出射方向を容易に変化させることができる。
また、図９（ｅ）のように、窓部４２を小さくすると生成された混合光が、小さな窓部４２から内部に戻ることを抑制でき、光取り出し効率を高めることができる。なお、励起光が紫外光の場合、絶縁体４０の窓部４２以外の側面に紫外光反射膜や紫外光吸収膜を設けると、外部に出射する紫外光を抑制でき、眼を保護できる。
図１０（ａ）〜（ｆ）は、第７の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図である。 図１０（ａ）〜（ｃ）において、プレート電極８０、８４は、円柱を縦方向に切断した形状とする。図１０（ａ）のように、第１のプレート電極８０に発光素子３０を接着する。この場合、サブマウント３８を用いても良い。第１及び第２のプレート電極８０、８４の間に、発光素子３０の３つの側面を囲み、他の１つの側面からの光ビーム３９を遮光しないよう開口部を設けた絶縁体８２を配置する。さらに、発光素子３０の一方の電極と、第２のプレート電極８４との間に金属バンプ５０を配置する。図１０（ｃ）のように、第１及び第２のプレート電極８０、８４の外縁と、絶縁体（ガラスキャップ）４０と、をそれぞれ接着する。このようにすると、光ビーム３９は、第１及び第２のプレート電極８０、８４の間から、ガラスキャップの上面方向に向かって放出される。
また、図１０（ｄ）から（ｆ）において、プレート電極８０、８４は、円柱を縦方向に切断し形状とする。第１及び第２のプレート電極８０、８４の間に、発光素子３０の３つの側面を囲み、他の１つの側面からの光ビーム３９を遮光しないよう開口部を設けた絶縁体８３を配置する。第１及び第２のプレート電極８０、８４の外縁と、絶縁体（ガラスキャップ）４０と、をそれぞれ接着する。このようにすると、光ビーム３９は、第１及び第２のプレート電極８０、８４の間から、ガラスキャップの側面方向に向かって放出される。なお、ガラスキャップは窓部を含み、窓部の内部、窓部の隣接部、の少なくともいずれかに蛍光体を設けてもよい。
第１〜第７の実施形態にかかる発光装置は、放熱性が改善されるので高輝度化が容易となる。また、照明装置や表示装置への実装が容易である。さらに、その製造方法は量産性に富み、結果として価格を低減できる。
図１１は、本実施形態にかかる発光装置を用いた線状光源の模式断面図である。発光装置５は、線状光源を構成する導光板９０の側面へ光を入射する。導光板９０の下面には反射板９２が設けられ、導光板９０の上面には光拡散板９４が設けられている。半値全角が狭い光ビームは導光板９０の内部を進みつつ、光拡散板９４の上方へ向かって放出光Ｇとして出射可能とされ、線状光源として用いることができる。
この場合、発光装置５が白色光を放出すれば線状光源をそのまま画像表示装置のバックライト光源として用いることができる。また、発光装置５からの光ビームを励起光として用い、蛍光体を導光板９０の上方に設けても、白色光を得ることができる。このように、線状光源はバックライト光源や自動車用フォグランプなどに使用することができる。
本実施形態において、発光装置５の第１のプレート電極１０は金属ブロック９５に取り付け可能である。また、第２のプレート電極２０は金属ブロック９６に取り付け可能である。すなわち、発光素子３０での発生熱は上方および下方へ向かう放熱路ＨＦを経由して放熱可能である。他方、ＣＡＮ型パッケージでは細いリードが放熱路となるので、放熱が十分ではなく高輝度とすることが困難である。本実施形態にかかる発光装置を用いた照明装置や表示装置では、放熱性の改善により高電流動作が容易であり、信頼性を保ちつつ、高輝度を得ることができる。
図１２（ａ）は第８の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１２（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、図１２（ｃ）は第１変形例の模式断面図、図１２（ｄ）は第２変形例の模式断面図、である。
図１２（ａ）は、第２のプレート電極２０の一部を切断した模式斜視図である。絶縁体４０は、窓部４３と、窓部以外の部分４０ａと、が一体化されている。窓部以外の部分４０ａの厚さは、例えば、Ｔ１やＴ２などとするが、一定の厚さ（Ｔ１＝Ｔ２など）であってもよい。窓部４３の厚さＴ３は、窓部以外の部分４０ａの厚さＴ１、Ｔ２よりも大きくする。また、絶縁体４０は、第１のプレート電極１０の第１主面１０ａと、第２のプレート電極２０の第３主面２０ａと、に接触しつつ挟持される。また、窓部４３は光軸３７方向に沿って外側に延在している。
ＬＤからの光ビームは、水平方向に約１５度、垂直方向に約３０度の半値全角となるGaussian beamで近似される。ＬＤの端面と、窓部４３の外側面４３ｂとの距離は、例えば０．０５ｍｍとする。また、窓部４３は、光ビーム３９の光軸３７に沿った厚さＴ３が４ｍｍとする。この場合、光ビーム３９の半値全角は、窓部４３のの外側面４３ｂにおいて、垂直方向に約２．４ｍｍ、水平方向に１．２ｍｍ、にそれぞれ広がる。このため、光ビーム３９の光密度は、窓部４３の内側面４３ａよりも窓部４３の外側面４３ｂにおいて小さくできる。なお、絶縁体４０を、低融点ガラスとすると、光ビームによる劣化（変色など）を抑制することが容易である。
この場合、絶縁体４０の窓部以外の部分４０ａが光ビーム３９を散乱または遮光すると、外部への不要なレーザ光放出を抑制できる。すなわち、窓部以外の部分４０ａに、レーザ光を散乱するための光拡散剤や蛍光体粒子を配置するか、外側面に遮光膜を設けるか、表面にフロスト面を設けるか、などとすることによりレーザ光阻止層７０として機能させればよい。また、図１２（ｃ）の第１変形例および図１２（ｄ）の第２変形例のように、第１のプレート電極１０の外縁または第２のプレート電極２０の外縁が、絶縁体４０の一部よりも外側に位置してもよい。
図１３（ａ）は第９の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１３（ｂ）はその変形例にかかる発光装置の模式斜視図、である。
図１３（ａ）において、窓部４３は、光ビーム３９をコリメート可能なレンズとすることができる。光ビーム３９は垂直方向の広がり角が水平方向の広がり角よりも大きいので、例えばシリンドリカルレンズのように、外方に向かって凸となる垂直断面を有する柱状のレンズとすると光ビーム３９をコリメートすることが容易となり、発光照明装置などの小型化が可能である。また、非球面レンズでもよい。
また、図１３（ｂ）のように、窓部４２の外側面４２ｃにフレネルレンズパターン４２ａを設けても、光ビームをコリメートすることができる。
図１４（ａ）は第１０の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１４（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った模式断面図、図１４（ｃ）はＣ−Ｃ線に沿った模式断面図、図１４（ｄ）はその第１変形例の模式断面図、図１４（ｅ）はＣ−Ｃ線に沿った第１変形例の模式断面図、図１４（ｆ）は第２変形例の模式断面図、図１４（ｇ）はＣ−Ｃ線に沿った第２変形例の模式断面図、である。絶縁体４０は、窓部４３と、窓部以外の部分４０ａと、が一体化されている。また、絶縁体４０は、第１のプレート電極１０の第１主面１０ａと、第２のプレート電極２０の第３主面２０ａと、に接触しつつ挟持される。窓部４３の側面は、外方に向かって断面積を狭くするようなテーパー部を有する。このようにすると、光ビーム３９の光密度が、窓部４３の内側面４３ａよりも窓部４３のテーパー部の外側面４３ｂにおいて小さくできる。また、図１４（ｄ）、（ｅ）の第１変形例および図１４（ｆ）、（ｇ）の第２変形例のように、第１のプレート電極１０の外縁および第２のプレート電極２０の外縁が絶縁体４０の一部よりも外側に位置してもよい。
図１５（ａ）は第８の実施形態にかかる発光装置を用いた線状発光照明装置の模式断面図、図１５（ｂ）は第８の実施形態の第１変形例にかかる発光装置を用いた線状発光照明装置の模式断面図、図１５（ｃ）は第１０の実施形態にかかる発光装置を用いた線状発光照明装置の模式断面図、である。
図１５（ａ）の発光装置５は、図１２（ａ）、（ｂ）の第８実施形態の発光装置である。また、図１５（ｂ）の発光装置５は、図１４（ａ）、（ｂ）の第１０実施形態の発光装置である。窓部４３は、矩形断面を有し、導光体９１に設けられた凹部と嵌合される。窓部４３と凹部とが密着している場合、窓部４３の上面、下面、および両側面、から、導光体９１へ光密度が低減された光が入射される。
また、図１５（ｃ）の発光装置５は、図１４（ｂ）の第１０実施形態の発光装置である。この場合、テーパー部が設けられているので、窓部４３と導光体９１に設けられた凹部の表面との間に空気などの隙間を生じても、テーパー部の表面から光密度が低減された光が、より確実に導光体９１へ入射する。 この場合、光ビーム３９の光密度は十分に低下するので、たとえ導光体９１が樹脂であっても変色などの劣化が抑制可能である。また、十分な光結合効率を確保し、かつ発光照明装置のコスト低減が容易である。
図１６（ａ）は第１１の実施形態にかかる発光装置の模式斜視図、図１６（ｂ）は線状発光照明装置の模式斜視図、である。
絶縁体４０は、窓部４２と、窓部以外の部分４０ａ、とが一体化されている。絶縁体４０の窓部以外の部分４０ａは、光ビームを遮光または散乱可能であり、不要な輻射を低減し安全性を高めることができる。この場合、側面をすべて透明にするよりも、窓部４２の表面４２ｔのみを透明にする方が製造工程が簡単である。図１６ （ｂ）では、発光装置５の絶縁体４０の窓部以外の部分４０ａの内面または外面蛍光体粒子などを含むレーザ光阻止層７０を設ける。このようにすると、発光装置５のパッケージの表面も発光可能な線状発光照明装置とすることができる。この場合、絶縁体４０のレーザ光阻止層７０は、光ビームを遮光または散乱可能であるので、安全を確保するのが容易である。
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限定されない。本発明を構成するプレート電極、発光素子、絶縁体、蛍光体、金属バンプなどの材質、形状、サイズ、配置などに関して、当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り、本発明の範囲に包含される。
５ 発光装置、１０、８０ 第１のプレート電極、２０、８４ 第２のプレート電極、３０ 発光素子、３１ 半導体積層体、３２ 第１電極、３４ 第２電極、３６ 発光層、３７ 光軸、３９ 光ビーム、４０、４４ 絶縁体、４２、４３ 窓部、５０ 金属バンプ、７０ 蛍光体

Claims (9)

  1. 第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する第１のプレート電極と、
    第３主面と、前記第３主面とは反対側の第４主面と、を有する第２のプレート電極と、
    前記第１主面と前記第３主面との間に配置された発光素子であって、前記第１主面と対向し前記第１主面よりも小さい第５主面と前記第３主面と対向し前記第３主面よりも小さい第６主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第５主面に設けられた第１電極と、前記第６主面に設けられた第２電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第５主面と前記第６主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、
    前記第１のプレート電極と前記第２のプレート電極とに接触して設けられた絶縁体と、
    を備え、
    前記光ビームは、前記光軸に沿って前記第１主面と前記第３主面との間から外方に放出可能とされ、
    前記第１のプレート電極および前記第２のプレート電極は、それぞれ円盤形状を有し、
    前記第１主面に対して垂直な方向からみて前記第１のプレート電極の中心と、前記第２のプレート電極の中心と、は、一致することを特徴とする発光装置。
  2. 第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する第１のプレート電極と、
    第３主面と、前記第３主面とは反対側の第４主面と、を有する第２のプレート電極と、
    前記第１主面と前記第３主面との間に配置された発光素子であって、前記第１主面と対向し前記第１主面よりも小さい第５主面と前記第３主面と対向し前記第３主面よりも小さい第６主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第５主面に設けられた第１電極と、前記第６主面に設けられた第２電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第５主面と前記第６主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、
    前記第１のプレート電極と前記第２のプレート電極とに接触して設けられた絶縁体と、
    を備え、
    前記光ビームは、前記光軸に沿って前記第１主面と前記第３主面との間から外方に放出可能とされ、
    前記第１のプレート電極の前記第２主面及び前記第２のプレート電極の前記第４主面の少なくともいずれかには、凹部または凸部が設けられたことを特徴とする発光装置。
  3. 第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面と、を有する第１のプレート電極と、
    第３主面と、前記第３主面とは反対側の第４主面と、を有する第２のプレート電極と、
    前記第１主面と前記第３主面との間に配置された発光素子であって、前記第１主面と対向し前記第１主面よりも小さい第５主面と前記第３主面と対向し前記第３主面よりも小さい第６主面とを有し発光層を含む半導体積層体と、前記第５主面に設けられた第１電極と、前記第６主面に設けられた第２電極と、を有し、前記発光層から放出される光ビームの光軸が前記第５主面と前記第６主面との間の前記半導体積層体の側面に対して垂直とされた発光素子と、
    前記第１のプレート電極と前記第２のプレート電極とに接触して設けられ、前記光軸上に形成された窓部を有する絶縁体と、
    を備え、
    前記光ビームは、前記窓部を通過し外方に放出可能とされ、
    前記絶縁体はガラスからなり、
    前記窓部は、透光性を有し、かつ表面が平坦であり、
    前記絶縁体のうち、前記窓部を除く部分は、遮光性を有するか、または前記光ビームを散乱することを特徴とする発光装置。
  4. 前記絶縁体は、前記第１主面と、前記第３主面と、の間に挟持され、
    前記光軸に沿った前記窓部の厚さは、前記窓部以外の前記絶縁体の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項３記載の発光装置。
  5. 前記光ビームの光密度は、前記窓部の内側面よりも前記窓部の外側面において小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の発光装置。
  6. 前記窓部の外側面には、フレネルレンズが設けられたことを特徴とする請求項３記載の発光装置。
  7. 前記窓部の内部及び前記窓部の隣接部の少なくともいずれかに設けられ、前記発光素子からの前記光ビームを吸収して前記光ビームの波長よりも長い波長を有する光を放出可能な蛍光体をさらに備え、
    前記蛍光体からの放出光は、前記窓部を通過して外方に放出可能とされたことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
  8. 前記発光素子の第１電極と前記第１のプレート電極との間、及び前記発光素子の第２電極と前記第２のプレート電極との間、の少なくともいずれかに設けられた金属バンプをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
  9. 前記発光素子は、前記絶縁体と、前記第１のプレート電極と、前記第２のプレート電極と、により封止されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光装置。
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