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JP2022121492A - 光源装置及び発光装置 - Google Patents

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剛史 小野
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浩由 東坂
Hiroyoshi Tosaka
俊雄 幡
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Abstract

【課題】光源装置の光取り出し効率、及び発光の均一性を向上させ、光源装置の全体的なサイズを小さくすることができる光源装置等を提供する。【解決手段】光源装置は、駆動回路と、前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、少なくとも２個以上であり、III族窒化物半導体からなる複数の発光素子と、前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を赤色の光の波長に変換する赤色変換層と、前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を緑色の光の波長に変換する緑色変換層と、前記赤色変換層上に配置され、前記赤色の光のみを透過する赤色カラーフィルタ層と、前記緑色変換層上に配置され、前記緑色の光のみを透過する緑色カラーフィルタ層とを備え、前記光出射面は、III族窒化物半導体からなる。【選択図】図７

Description

本発明は、光源装置及び発光装置に関する。
特許文献１には、基板上に発光素子のピクセル化されたアレイが形成され、発光素子の上に金属レイヤを介して蛍光体が配置された混合色発光素子装置が開示されている。また、特許文献２には、基体上に発光素子が配置され、発光素子の上面には、蛍光体を含む透光性部材が設けられている発光装置が開示されている。特許文献２に開示されている発光装置では、発光素子と透光性部材とは、圧着、焼結、または接着剤による接着等の公知の方法により接続される。
日本国公開特許公報「特開２００６－０５４４７０号公報（２００６年２月２３日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１５－１２６２０９号公報（２０１５年７月６日公開）」
特許文献１に開示されている混合色発光素子装置では、発光素子と蛍光体との間に金属レイヤがあるので、光取り出し効率が下がり、装置全体のサイズが大きくなるという問題がある。また、金属レイヤの存在している部分の蛍光体の厚みと、金属レイヤの存在していない部分の蛍光体の厚みとが異なるので、発光素子の面で色ムラが発生する。
また、特許文献２に開示されている発光装置では、発光素子と透光性部材とが、圧着、焼結、または接着剤による接着等の公知の方法により接続されるので、発光素子と透光性部材との間に接着層ができる。このため、光取り出し効率が下がり、装置全体のサイズが大きくなるという問題がある。
本発明の一態様は、光源装置の光取り出し効率、及び発光の均一性を向上させ、光源装置の全体的なサイズを小さくすることを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光源装置は、駆動回路と、前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、III族窒化物半導体からなる発光素子と、前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を変換する色変換層とを備え、前記光出射面は、III族窒化物半導体からなる。
また、本発明の一態様に係る光源装置は、駆動回路と、前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、III族窒化物半導体からなる発光素子と、前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を変換する蛍光体層と、前記蛍光体層上に配置されたカラーフィルタ層とを備え、前記光出射面は、III族窒化物半導体からなる。
さらに、本発明の一態様に係る光源装置は、駆動回路と、前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、III族窒化物半導体からなる複数の発光素子と、前記複数の発光素子の各々と一対一に対応し、かつ、対応する前記発光素子の前記光出射面と接触し、対応する前記発光素子の前記光出射面から出射される光の波長を変換する、複数の色変換層と、前記色変換層の間に配置された光吸収層または光反射層とを備え、前記光出射面は、III族窒化物半導体からなる。
本発明の一態様によれば、光源装置の光取り出し効率、及び発光の均一性を向上させ、光源装置の全体的なサイズを小さくすることができるという効果を奏する。
本発明の実施形態１に係る光源装置の色変換層の形状、及び光源装置の構造を示す図である。（ａ）は色変換層の形状が直方体である場合を示す図であり、（ｂ）は光源装置の上面視を示す図である。（ｃ）は光源装置の側面図であり、（ｄ）は色変換層の上面の面積より色変換層の下面の面積の方が大きい場合を示す図であり、（ｅ）は色変換層の形状が上面に角がなく丸みを帯びた形状である場合を示す図である。 本発明の実施形態１に係る光源装置の断面及び上面視を示す図である。（ａ）は光源装置が色変換層を備える場合を示す図であり、（ｂ）は光源装置が樹脂を備える場合を示す図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す光源装置の上面視を示す図である。（ｄ）は（ｃ）に示す光源装置の側面図であり、（ｅ）は光源装置が固定樹脂を備える場合を示す図であり、（ｆ）は光源装置が３種類の色変換層を備える場合を示す図である。 図２に示す光源装置の製造方法を示す図である。 図２に示す光源装置の変形例１である光源装置の断面図である。（ａ）は光源装置が透光性樹脂を備える場合を示す図であり、（ｂ）は透光性樹脂が色変換層の側面及び上面を覆っている場合を示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示す光源装置から透光性樹脂を除いた光源装置を示す図である。 図２に示す光源装置の変形例１である光源装置の断面及び上面視を示す図である。（ａ）は光源装置の各色変換層の厚さが異なる場合を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光源装置の上面視を示す図である。（ｃ）は（ｂ）に示す光源装置の側面図であり、（ｄ）は光源装置の各色変換層の幅が異なる場合を示す図である。 図２に示す光源装置の変形例２である光源装置の断面図である。 本発明の実施形態２に係る光源装置の断面図である。（ａ）は光源装置がカラーフィルタ層を備える場合を示す図であり、（ｂ）はカラーフィルタ層の厚さが異なる場合を示す図である。（ｃ）はカラーフィルタ層が色変換層を覆っている場合を示す図であり、（ｄ）は色変換層の厚さが異なる場合を示す図である。 本発明の実施形態３に係る光源装置の断面及び上面視を示す図である。（ａ）は１つの黄色変換層が３つの青色発光素子を覆っている場合を示す図であり、（ｂ）は各カラーフィルタ層の厚さ及び幅が異なっている場合を示す図であり、（ｃ）は各カラーフィルタ層の厚さが異なっている場合を示す図である。（ｄ）は（ｃ）に示す光源装置の上面視を示す図であり、（ｅ）は（ｄ）に示す光源装置の側面図であり、（ｆ）は（ｃ）に示す光源装置から色変換層を変更した場合を示す図である。 本発明の実施形態４に係る光源装置の断面図である。
〔実施形態１〕
本発明の実施の形態について、図１～図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１は、本発明の実施形態１に係る光源装置１の色変換層４０～４２の形状、及び光源装置１の構造を示す図である。図２は、本発明の実施形態１に係る光源装置１～１ｃの断面及び上面視を示す図である。
光源装置１は、図１の（ａ）に示すように、基板１０、電極２０、青色発光素子３０、及び色変換層４０を備えている。また、光源装置１は、図１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、個々の青色発光素子３０が、基板１０上にｍ×ｎ（ｍ、ｎは自然数）の格子状に配置されたアレイ（構造体）であってもよい。アレイには、青色発光素子３０が等間隔（等ピッチ）に配置されてもよい。具体的には、例えば、隣接する青色発光素子３０間の距離が統一されていてもよい。
基板１０は、少なくともその表面が青色発光素子３０と接続できるよう、配線を形成したものが利用できる。基板１０は、例えばシリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、またはＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系からなってもよい。また、基板１０は単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。基板１０は、駆動回路１１を含んでおり、例えば、基板１０の上面に駆動回路１１が設けられていてもよい。駆動回路１１は、青色発光素子３０のＯＮ／ＯＦＦを制御する。基板１０に青色発光素子３０が複数配置されている場合、駆動回路１１は、青色発光素子３０を個別に制御してもよい。基板１０の上面には、電極２０を介して青色発光素子３０が接続されている。駆動回路１１は、青色発光素子３０の直下に配置されることにより、光源装置１の上面視の面積を小さくすることができ、より小型の光源装置１（後述する発光装置）を実現することができる。また、青色発光素子３０の直下に駆動回路１１を配置することにより、青色発光素子３０と駆動回路１１との間の配線容量及び抵抗を小さくすることができ、遅延の少ない光源装置１（発光装置）を製造することができる。
また、図２～図９では、説明の便宜上、光源装置１に複数配置された青色発光素子３０のうち、近接する３つの青色発光素子３０に着目している。図２の（ａ）に示すように、光源装置１では、基板１０の上面に、電極２０を介して３つの青色発光素子３０が接続されていてもよい。電極２０については後述する。光源装置１では、３つの青色発光素子３０の光出射面（上面）が、略同一平面上にある。これにより、青色発光素子３０の光出射面に色変換層４０を容易に塗布することができる。
基板１０は、青色発光素子３０を駆動するための回路を有している。基板１０上で電極２０と青色発光素子３０の電極とが接合することにより、基板１０と青色発光素子３０とが電気的に接合される。
青色発光素子３０の一例としては、公知のもの、具体的には半導体発光素子、例えば、III-V族化合物半導体を利用できる。中でも、III族窒化物半導体であるＧａＮ系半導体は、蛍光物質を効率良く励起できる短波長の光を発光することが可能であるため、青色発光素子３０として好ましい。青色発光素子３０は、III族窒化物半導体からなっていてもよく、例えば、ＧａＮ系材料及びＩｎＧａＮ系材料からなっていてもよい。青色発光素子３０は、例えば、ｐ型ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、及び基板１０側とは反対側にある光出射面を有するｎ型ＧａＮ層が、この順に配置された青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。また、青色発光素子３０は、青色レーザーであってもよい。青色発光素子３０は、フリップチップ型である。フリップチップ型の青色発光素子３０を用いることにより、大きな電流を印加することが可能となり、高輝度の光源装置１を実現することができる。つまり、青色発光素子３０の光出射面には電極が設けられておらず、青色発光素子３０の光出射面は、III族窒化物半導体（例えば、ＧａＮ系材料）からなっていてもよい。
青色発光素子３０は、後述する成長基板１８をサファイア基板として、そのサファイア基板を剥離して形成されたものが利用できる。また、成長基板１８は、シリコン、ＧａＮ、ＡｌＮ、またはＡｌＧａＮなどからなっていてもよい。青色発光素子３０の発光ピーク波長は、３８０～４９０ｎｍ、より好ましくは４４０～４７０ｎｍである。青色発光素子３０は発光チップであり、発光面の面積が１５００μｍ２以下（例えば、発光面のサイズが２０μｍ×６０μｍのチップまたは１５μｍ×４５μｍのチップ）、好ましくは４５０μｍ２以下（例えば、発光面のサイズが１２μｍ×３６μｍのチップまたは８μｍ×２４μｍのチップ）、より好ましくは１００μｍ２以下（例えば、発光面のサイズが５μｍ×１５μｍのチップまたは２μｍ×６μｍのチップ）である。青色発光素子３０のサイズが小さいほど、小型かつ高精細な光源装置１を製造することができる。また、青色発光素子３０間の距離は、２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下である。青色発光素子３０のサイズ、及び青色発光素子３０間の距離は、後述する発光装置に求められる装置のサイズ、及び表示画像の解像度により決定される。
色変換層４０は、青色発光素子３０の光出射面と直接接触し、青色発光素子３０の光出射面から出射される光の波長を変換する。具体的には、例えば、色変換層４０は、青色発光素子３０の光出射面と接触し、色変換層４０の直下に配置される青色発光素子３０からの発光の波長を変換し、黄色光を出射してもよい。つまり、色変換層４０は、色変換材料である、黄色蛍光体及び／または光吸収材料を含有する黄色変換層であってもよい。光吸収材料は、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタ、またはイメージセンサー用のカラーレジストに用いられるような色素などの材料であってもよい。色変換層４０に、蛍光体に加えて、光吸収材料を含有させることで、より細やかな光スペクトルの制御を行うことができる。色変換層４０は、例えば、黄色蛍光体としてＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋を含有する。また、図２の（ａ）に示すように、青色発光素子３０が３つある場合、色変換層４０は、３つの青色発光素子３０のそれぞれの光出射面に配置される。色変換層４０は、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、及びアクリル系の樹脂に蛍光体を混錬させて形成されてもよい。上記樹脂は、色変換層４０中に蛍光体を保持するためのものである。色変換層４０に含有される蛍光体の材料は、例えば、以下に示す（１）～（４）であってもよい。
（１） （MI）３－ｘ１Ｃｅｘ１（MII）５Ｏ１２（MIはＹ、Ｌｕ、Ｇｄ、及びＬａのうちの少なくとも１つを示し、ＭIIはＡｌ及びＧａのうちの少なくとも１つを示し、ｘ１は０．００５≦ｘ１≦０．２０を満たす。）で表される３価のセリウムを賦活した酸化物蛍光体。
（２） （MIII）２－ｘ２Ｅｕｘ２ＳｉＯ４（MIIIはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１つを示し、ｘ２は０．０３≦ｘ２≦０．２０を満たす。）で表される２価のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体。
（３） （MIV）３－ｘ３Ｃｅｘ３Ｓｉ６Ｎ１１（MIVはＬｕ、Ｙ、Ｌａ、及びＧｄのうちの少なくとも１つを示す。ｘ３は０．０１＜ｘ３≦０．２を満たす。）で表される３価のセリウムを賦活した窒化物蛍光体。
（４） ［Ｅｕｘ４（MV）１－ｘ４］ａ１Ｓｉｂ１Ａｌｃ１Ｏｄ１Ｎｅ１（ａ１は０．１５≦ａ１≦１．５を満たし、ｘ４は０≦ｘ４≦１を満たし、ｂ１及びｃ１はｂ１＋ｃ１＝１２を満たし、ｄ１及びｅ１はｄ１＋ｅ１＝１６を満たす。MVはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、及びＧｄのうちの少なくとも１つを示す。）で表されるα型ＳｉＡｌＯＮである２価のユーロピウムを賦活した酸窒化物蛍光体。
また、色変換層４０は、黄色光とは異なる色の光を出射する色変換層であってもよい。色変換層４０は、緑色蛍光体または赤色蛍光体を含有した色変換層であってもよく、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合した色変換層であってもよい。なお、後述の実施形態においては、発光素子として、青色発光素子３０ではなく、紫色発光素子３０ａを用いる場合があるが、その場合においてもこれらの黄色蛍光体を単独で用いて、または別の蛍光体と同時に用いて、色変換層を構成してもよい。また、色変換層に蛍光体だけでなく色吸収材料を含有させて、各々の色変換層を構成することもできる。
色変換層４０に含有される蛍光体及び光吸収材料などの色変換材料のサイズは、メディアン径で２μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以下である。色変換層４０に含有される蛍光体及び光吸収材料のサイズは、青色発光素子３０の発光面よりも小さい。また、色変換層４０に含有される蛍光体及び光吸収材料のサイズは、基板１０上に配置される青色発光素子３０間の距離よりも小さい。色変換層４０に含有される蛍光体及び光吸収材料のサイズが、メディアン径で０．５μｍ以下であると、重力運動よりもブラウン運動が大きくなるので、色変換層４０に含有される蛍光体及び光吸収材料の自然沈降を抑制することができる。また、色変換層４０に含有される蛍光体及び光吸収材料のサイズが、メディアン径で０．２μｍ以下であると、色変換層４０内に密に蛍光体または光吸収材料を充填することができ、色変換層４０の厚さを薄くすることができる。厚さとは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向に沿った厚さである。色変換層４０の厚さは、３０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは４μｍ以下である。色変換層４０の厚さが薄いほど、その色変換層４０の隣の色変換層４０の下方に位置する青色発光素子３０からの発光の影響が小さくなる。色変換層４０の幅は、青色発光素子３０の幅と同一である、または青色発光素子３０の幅より大きい。幅とは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向と直交する方向に沿った幅である。
色変換層４０の形状は、図１の（ａ）に示すように、直方体の形状であってもよい。また、図１の（ｄ）に示すように、青色発光素子３０の光出射面には、色変換層４０に代えて、色変換層４１が配置されてもよい。色変換層４１は色変換層４０と比べて形状が異なる。色変換層４１の形状は、色変換層４１の上面の面積より色変換層４１の下面の面積の方が大きい。さらに、図１の（ｅ）に示すように、青色発光素子３０の光出射面には、色変換層４０に代えて、色変換層４２が配置されてもよい。色変換層４２は色変換層４０と比べて形状が異なる。色変換層４２の形状は、色変換層４２の上面に角がなく丸みを帯びた形状である。青色発光素子３０の光出射面には、色変換層４０に代えて、色変換層４１または色変換層４２など、円柱、多角柱、円錐台、多角錐台、及び半球の形状の色変換層を配置してもよい。また、青色発光素子３０の光出射面には、円柱、多角柱、円錐台、多角錐台、及び半球の形状が並んだ凹凸形状の色変換層を配置してもよい。これにより、青色発光素子３０の直上方向に出射される光の成分を多くすることができる。また、光取出し効率を向上させたり、光配向特性を制御したりするために、各々の青色発光素子３０に、複数の種類の形状の色変換層を配置してもよい。
色変換層４０の蛍光体及び光吸収材料の濃度は、１０ｗｔ％以上、好ましくは２５ｗｔ％以上である。色変換層４０の蛍光体及び光吸収材料の濃度を高くすることができれば、色変換層４０の厚さを薄くすることができる。色変換層４０の厚さが薄くなることで、隣の色変換層４０へ出射される光の成分が少なくなるので、別々の色変換層４０から出射される光が混合することを低減することができる。また、色変換層４０内では蛍光体及び光吸収材料の濃度勾配が存在する場合があり、色変換層４０の下面側の蛍光体及び光吸収材料の濃度が高いとき、青色発光素子３０への放熱経路が短くなる。よって、色変換に伴う、蛍光体及び光吸収材料から発せられる熱の放熱性が向上するため、蛍光体及び光吸収材料の色変換性能を高くすることができる。また、色変換層にアルミナやシリカ、チタニアのフィラーを混錬させたりすることで、光配向特性を制御したり、光取出し効率を向上させたりすることができる。
また、光源装置１ａは、図２の（ｂ）～（ｄ）に示すように、光源装置１と比べて樹脂５０（光遮蔽層）を備える点が異なる。樹脂５０は、青色発光素子３０及び電極２０を基板１０に固定させる。樹脂５０は、青色発光素子３０の側面から出射される光、及び色変換層４０から出射される光を遮蔽する光遮蔽機能を有しており、光を吸収または反射する材料からなってもよい。樹脂５０の光遮蔽率は５０％以上であることが好ましい。樹脂５０が光を吸収するような材料であれば、樹脂５０の色は黒色に近く、樹脂５０が光を反射するような材料であれば、樹脂５０は白色に近い。樹脂５０は、アンダーフィルとも呼ばれ、一例として液状である樹脂を硬化させて形成することが可能である。樹脂５０は、光源装置１ａにおける、基板１０の上部と、青色発光素子３０の側面と、電極２０の側面とを少なくとも含めた領域に埋め込まれている。また、３つの青色発光素子３０の光出射面と、樹脂５０の上面とは、略同一平面上にある。
光源装置１ａに樹脂５０が設けられることにより、以下に説明する効果が得られる。具体的には、各青色発光素子３０の光が、各青色発光素子３０上の色変換層により色変換されるとき、青色発光素子３０が、その青色発光素子３０の隣の青色発光素子３０の上方に位置する色変換層により色変換される確率が減る。これにより、鮮明な画像を得ることができる。また、青色発光素子３０の保持強度が上がり、光源装置１ａの寿命を長くすることができる。さらに、青色発光素子３０の光出射面と、光遮蔽層の上面とが略同一平面上にあるので、色変換層の形成を容易に行うことができる。
さらに、光源装置１ｂは、図２の（ｅ）に示すように、光源装置１ａと比べて固定樹脂６０を備えている点が異なる。固定樹脂６０は、色変換層４０を青色発光素子３０及び樹脂５０に固定させる。固定樹脂６０は、色変換層４０の側面及び上面、並びに樹脂５０の上面を覆っている。光取出し効率の向上を優先させる場合、固定樹脂６０の透過率は、青色発光素子３０及び色変換層４０から出射される光の波長に対して高いことが望ましい。また、光配向特性を変更する、または硬さを変更する場合、アルミナ、シリカ、及び／またはチタニアのフィラーを混錬することもでき、凹凸形状にするなどのように表面形状を変更することで光取り出し効率及び光配向特性を変化させることもできる。
光源装置１ｃは、図２の（ｆ）に示すように、光源装置１ａと比べて３つの青色発光素子３０が３つの紫色発光素子３０ａに変更されている点が異なる。また、光源装置１ｃは、光源装置１ａと比べて３つの色変換層４０がそれぞれ、青色変換層４０ａ、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃに変更されている点が異なる。光源装置１では、１種類の色変換層を用いていたが、光源装置１ｃでは、３種類の色変換層を用いている。例えば、青色変換層４０ａは、青色蛍光体としてＳｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋を含有し、緑色変換層４０ｂは、緑色蛍光体として（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有し、赤色変換層４０ｃは、赤色蛍光体としてＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有する。本発明の一態様に係る光源装置では、変換後の光の波長が異なるように、２種類以上の色変換層を用いてもよい。これにより、様々な光を発光させることができる。また、青色変換層４０ａ、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃはそれぞれ、色変換材料（蛍光体、または色素など光吸収材料）の濃度が異なっていてもよい。色変換層の色変換材料の濃度が、色変換層の種類ごとに異なることにより、例えば、色ごとに適切な色変換材料の濃度に設定し、最適な光を出射することができる。
さらに、１つの色変換層に複数の種類の蛍光体及び／または光吸収材料が含まれてもよい。例えば、光取り出し効率と発光色とのバランスをとるために、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋とＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋とを組み合わせて赤色変換層４０ｃを形成してもよい。Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋は、半値幅１０ｎｍ以下である６３０ｎｍ前後の発光ピーク波長を有し、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋は、半値幅９０～１０５ｎｍ程度の範囲である６５０ｎｍ前後の発光ピーク波長を有する。このように、色変換層が、複数の種類の蛍光体及び／または光吸収材料を含有していることにより、色変換層から出射される光のスペクトルを形成することが可能である。
紫色発光素子３０ａの一例としては、青色発光素子３０と同様に、公知のもの、具体的には半導体発光素子を利用できる。中でも、III族窒化物半導体であるＧａＮ系半導体は、蛍光物質を効率良く励起できる短波長の光を発光することが可能であるため、紫色発光素子３０ａとして好ましい。紫色発光素子３０ａは、III族窒化物半導体からなっていてもよく、例えば、ＧａＮ系材料及びＩｎＧａＮ系材料からなっていてもよい。つまり、紫色発光素子３０ａの光出射面には電極が設けられておらず、紫色発光素子３０ａの光出射面は、III族窒化物半導体（例えば、ＧａＮ系材料）からなっていてもよい。紫色発光素子３０ａは、例えば、ｐ型ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、及び基板１０側とは反対側にある光出射面を有するｎ型ＧａＮ層が、この順に配置された紫色ＬＥＤであってもよい。紫色発光素子３０ａの発光ピーク波長は３６５～４２０ｎｍ、好ましくは３９０～４２０ｎｍである。
青色変換層４０ａは、３つのうち１つの紫色発光素子３０ａの光出射面（上面）に配置されており、青色変換層４０ａの直下に配置される紫色発光素子３０ａからの発光の波長を変換し、青色光を出射する。青色変換層４０ａに含有される蛍光体の材料は、例えば、以下に示す（５）～（７）であってもよい。
（５） （MVI）５－ｘ５Ｅｕｘ５（ＰＯ４）３（MVII）（MVIはＣａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。MVIIはＦ、Ｃｌ、及びＢｒのうちの少なくとも１つを示す。ｘ５は０．１≦ｘ５≦１．５を満たす。）で表される２価のユーロピウムを賦活したリン酸化物蛍光体。
（６） （MVIII）１－ｘ６Ｅｕｘ６ＭｇＡｌ１０Ｏ１７（MVIIIはＳｒ及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。ｘ６は０．００５≦ｘ６≦０．２を満たす。）で表される２価のユーロピウムを賦活したアルミ酸化物蛍光体。
（７） （MIX）１－ｘ７Ｃｅｘ７Ｓｉ３Ｎ５（MIXはＬｕ、Ｙ、Ｌａ、及びＧｄのうちの少なくとも１つを示す。ｘ７は０．００５≦ｘ７≦０．２を満たす。）で表される３価のセリウムを賦活した窒化物蛍光体。
緑色変換層４０ｂは、３つのうち１つの紫色発光素子３０ａの光出射面に配置されており、緑色変換層４０ｂの直下に配置される紫色発光素子３０ａからの発光の波長を変換し、緑色光を出射する。緑色変換層４０ｂに含有される蛍光体の材料は、以下の（８）～（１５）であってもよい。
（８） Ｅｕｘ８ＳｉｆＡｌｇＯｈＮｉ（０．００１≦ｘ８≦０．２）で表されるβ型ＳｉＡｌＯＮである２価のユーロピウムを賦活した酸窒化物蛍光体。
（９） （MX）３－ｘ９Ｃｅｘ９（MXI）５Ｏ１２（MXはＬｕ、Ｙ、Ｌａ、及びＧｄのうちの少なくとも１つを示す。MXIはＡｌ及びＧａのうちの少なくとも１つを示す。ｘ９は０．００５≦ｘ９≦０．３を満たす。）で表されるガーネット型結晶構造を有する３価のセリウムを賦活した酸化物蛍光体。
（１０） （MXII）２－ｘ１０Ｅｕｘ１０ＳｉＯ４（MXIIはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。ｘ１０は０．００５≦ｘ１０≦０．４を満たす。）で表される蛍光体（２価のユーロピウムを賦活した珪酸塩蛍光体）。
（１１） （MXIII）３－ｘ１１Ｃｅｘ１１（MXIV）２Ｓｉ３Ｏ１２（MXIIIはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。MXIVはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕのうちの少なくとも１つを示す。ｘ１１は０．００５≦ｘ１１≦０．３を満たす。）で表される３価のセリウムを賦活した珪酸塩蛍光体。
（１２） （MXV）３－ｘ１２Ｃｅｘ１２Ｓｉ６Ｎ１１（MXVはＬｕ、Ｙ、Ｌａ、及びＧｄのうちの少なくとも１つを示す。ｘ１２は０．００５≦ｘ１２≦０．２を満たす。）で表される３価のセリウムを賦活した窒化物蛍光体。
（１３） （MXVI）１－ｙ１Ｅｕｙ１Ｍｇ１－ｘ１３Ａｌ１０－ｘ１３Ｍｎｘ１３＋ｙ１Ｏ１７（MXVIはＳｒ及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。ｙ１は０．００５≦ｙ１≦０．２を満たし、ｘ１３及びｙ１は０．００５≦ｘ１３＋ｙ１≦０．２を満たす。）で表される２価のユーロピウムと２価のマンガンとを賦活したアルミン酸塩蛍光体。
（１４） （MXVII）３－ｘ１４Ｅｕｘ１４Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２（MXVIIはＳｒ及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。ｘ１４は０．００５≦ｘ１４≦０．２を満たす。）で表される２価のユーロピウムと２価のマンガンとを賦活した珪酸塩蛍光体。
（１５） （MXVIII）２－ｘ１５Ｅｕｘ１５ＳｉＯ４（MXVIIIはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１つを示し、ｘ１５は０．０３≦ｘ１５≦０．１０を満たす。）で表される２価のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体。
赤色変換層４０ｃは、３つのうち１つの紫色発光素子３０ａの光出射面に配置されており、赤色変換層４０ｃの直下に配置される紫色発光素子３０ａからの発光の波長を変換し、赤色光を出射する。赤色変換層４０ｃに含有される蛍光体の材料は、以下の（１６）～（２１）であってもよい。
（１６） （MXIX）１－ｘ１６Ｅｕｘ１６（MXX）ＳｉＮ３（MXIXはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。MXXはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、及びＬｕのうちの少なくとも１つを示す。ｘ１６は０．００５≦ｘ１６≦０．２を満たす。）で表される２価のユーロピウムを賦活した窒化物蛍光体。
（１７） （MXXI）２－ｘ１７Ｅｕｘ１７Ｓｉ５Ｎ８（MXXIはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａのうちの少なくとも１つを示す。ｘ１７は０．００５≦ｘ１７≦０．２を満たす。）で表される２価のユーロピウムを賦活した窒化物蛍光体。
（１８） ［Ｅｕｘ１８（MXXII）１－ｘ１８］ａ２Ｓｉｂ２Ａｌｃ２Ｏｄ２Ｎｅ２（ａ２は０．１５≦ａ２≦１．５を満たし、ｘ１８は０≦ｘ１８≦１を満たし、ｂ２及びｃ２はｂ２＋ｃ２＝１２を満たし、ｄ２及びｅ２はｄ２＋ｅ２＝１６を満たす。MXXIIはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、及びＧｄのうちの少なくとも１つを示す。）で表されるα型ＳｉＡｌＯＮである２価のユーロピウムを賦活した酸窒化物蛍光体。
（１９） （MXXIII）２（（MXXIV）１－ｘ１９Ｍｎｘ１９）Ｆ６（MXXIIIはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓのうちの少なくとも１つを示す。MXXIVはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、及びＺｒのうちの少なくとも１つを示す。ｘ１９は０．００５≦ｘ１９≦０．３を満たす。）で表される４価のマンガンを賦活したフッ化金属塩蛍光体。
（２０） （MXXV）２－ｘ２０Ｅｕｘ２０Ｏ３－ｙ２Ｓｙ２（MXXVはＹ、Ｌａ、及びＧｄのうちの少なくとも１つを示す。ｘ２０は０．００５≦ｘ２０≦０．４を満たし、ｙ２は０．０≦ｙ２≦２．０を満たす。）で表される３価のユーロピウムを賦活した硫酸化物蛍光体。
（２１） Ｃａ２－ｘ２１Ｅｕｘ２１ＳｉＯ４（ｘ２１は０．５≦ｘ２１≦１．５を満たす。）で表される２価のユーロピウムを賦活した酸化物蛍光体。
また、後述の実施形態においては、発光素子として、紫色発光素子３０ａではなく、青色発光素子３０を用いる場合があるが、その場合においてもここに示した緑色蛍光体または赤色蛍光体を用いることができる。色変換層に含まれる蛍光体は上記に限らないし、発光色に限らず複数の蛍光体を含有させて各々の色変換層を構成することができる。さらに、色変換層に蛍光体だけでなく色吸収材料を含有させて、各々の色変換層を構成することもできる。また、色変換層にアルミナ、シリカ、及び／またはチタニアのフィラーを混錬させたり、色変換層の表面形状を変更したりすることで、色変換層の光配向特性を制御したり、光取出し効率を向上させたりすることができる。なお、色変換層の表面形状は、円錐形状、多角錐形状、円錐台形状、多角錐台形状、または半球形状であってもよい。また、円錐形状、多角錐形状、円錐台形状、多角錐台形状、または半球形状が並んだ凹凸を持つ形状であってもよい。色変換層の光取出し効率を向上させたり、光配向特性を制御したりするために、各々の青色発光素子３０に、複数の種類の形状の色変換層を配置してもよい。
（光源装置１の製造方法）
次に、光源装置１の製造方法について図３に基づいて説明する。図３は、光源装置１の製造方法を示す図である。光源装置１の製造方法について説明する前に、電極２０及び金属配線１２について説明する。
電極２０は、例えば金（Ａｕ）またはＡｕ－Ｓｎ（表面はＡｕ）からなる電極であり、基板１０と青色発光素子３０とを電気的に接続するためのものである。具体的には、電極２０は、金属配線１２と青色発光素子３０の表面に設けられた金属端子（図示せず）とを電気的に接続するパッド電極として機能するもので、バンプとも呼ばれる。
金属配線１２は、青色発光素子３０に制御電圧を供給する制御回路を少なくとも含む配線である。電極２０における金属配線１２に接続される第１部分は基板側電極２０１であり、電極２０における、青色発光素子３０の表面に設けられた金属端子（図示せず）に接続される第２部分は、発光素子側電極２０２である。
（青色発光素子３０の形成工程）
まず、図３の（ａ）に示すように、成長基板１８に青色発光素子３０を設ける。成長基板１８は、青色発光素子３０の半導体層をエピタキシャル成長させる基板である。III-V族化合物半導体及びIII族窒化物半導体における基板としては、公知のものを利用できる。また、III-V族化合物半導体及びIII族窒化物半導体としては、公知のものを利用できる。
（発光素子側電極２０２の形成工程）
青色発光素子３０の形成後、図３の（ｂ）に示すように、青色発光素子３０の上に複数の発光素子側電極２０２を形成する。この形成には、周知の一般的な電極形成技術が使用される。発光素子側電極２０２の代表的な材料は、例えば金（Ａｕ）である。
（分離溝１９の形成工程）
発光素子側電極２０２の形成後、図３の（ｃ）に示すように、青色発光素子３０に複数の分離溝１９を形成する。この形成には、標準的な半導体選択エッチングプロセスが使用される。図３では、隣り合う発光素子側電極２０２の間に、分離溝１９を形成する。形成される分離溝１９は、成長基板１８の表面にまで達する。分離溝１９が形成されることによって、一枚の青色発光素子３０が、成長基板１８の表面において複数の個別の青色発光素子３０に分割される。
（２つの基板の位置合わせ工程）
分離溝１９の形成後、図３の（ｄ）に示すように、金属配線１２、絶縁層１３、及び基板側電極２０１が予め形成され、駆動回路１１を有する基板１０を用意する。絶縁層１３は、酸化膜、樹脂膜、及び樹脂層によって構成される絶縁性の層である。絶縁層１３は、基板１０と電極２０とが直接接触することを防ぐ。基板１０に対する基板側電極２０１の形成には、周知の一般的な電極形成技術が使用される。基板側電極２０１の代表的な材料は、例えば金（Ａｕ）である。基板１０の用意と並行して、図３の（ｄ）に示すように、成長基板１８を反転させる。反転後、各基板側電極２０１と各発光素子側電極２０２とが対向するように、基板１０と成長基板１８とを位置合わせする。
（基板１０の貼り合わせ工程）
位置合わせの完了後、図３の（ｅ）に示すように、基板１０と成長基板１８とを貼り合わせる。その際、既存の貼り合わせ技術を使用して、対応する基板側電極２０１及び発光素子側電極２０２が接合するように、基板１０及び成長基板１８を加圧によって上下から抑える。加えて、基板１０の貼り合わせ工程中に基板１０を加熱する処理により基板側電極２０１及び発光素子側電極２０２の反応性を向上させたり、基板１０の貼り合わせ前のプラズマ処理などにより、電極２０の清浄表面を露出させたりすることができる。基板１０を加熱する処理及びプラズマ処理により、対応する基板側電極２０１及び発光素子側電極２０２をより強固に接合することができる。このように、対応する基板側電極２０１及び発光素子側電極２０２が一体化され、電極２０を構成する。
（樹脂５０の形成工程）
貼り合わせ工程の完了後、基板１０と成長基板１８との間にできた空隙内に、液状樹脂５０ａを充填する。充填後の状態を図３の（ｆ）に示す。この際、例えば、液状樹脂５０ａで満たされた容器内に、貼り合わせ後の状態で浸せばよい。液状樹脂５０ａの主材料は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂である。なお、液状樹脂５０ａの注入方法は上記以外に注射針、特に基板１０と青色発光素子３０との間にできた空隙のサイズに合ったマイクロニードルで液状樹脂５０ａを注入する方法でもよい。この場合の注射針の材料としては金属製、またはプラスチック製などが用いられる。
充填工程では、液状樹脂５０ａを５０℃～２００℃の温度範囲内の温度下で充填することが好ましい。これにより、液状樹脂５０ａを空隙内に正常に充填しやすくなる。さらに、温度範囲は、８０℃～１７０℃であることがより好ましい。これにより、樹脂５０の特性（硬化プロセス後の密着性、放熱性など）を損なう恐れを減少させることができる。また、温度範囲は、１００℃～１５０℃であることがなお一層好ましい。これにより、前記空隙に発生する気泡などを少なくすることができ、対流などが発生することなくほぼ完全に充填することができ、光源装置１を製造し易くなる。
特に、個々の青色発光素子３０の大きさを、例えば縦幅及び横幅が２０μｍ以下、より好ましくは数μｍ～１０数μｍ、青色発光素子３０の厚さを１０μｍ前後（２μｍ～１５μｍ）程度の微小サイズとした場合を考える。この場合、基板剥離及び剥離後の工程において液状樹脂５０ａは固着力向上のための補強部材としてより有用に機能する。これにより、樹脂５０の製品間の特性のバラツキをより小さくできるため、光源装置１を製造し易くできる。上記製品とは、個々の青色発光素子３０の大きさが、上面視において、縦幅及び横幅が２０μｍ以下、より好ましくは数μｍ～１０数μｍの製品である。
空隙内に充填された液状樹脂５０ａは、図３の（ｆ）に示すように、空隙内に完全に埋め込まれる。これにより、青色発光素子３０の側面、電極２０の側面及び段差面、並びに基板１０の上部に、液状樹脂５０ａが埋め込まれる。液状樹脂５０ａの充填完了後、液状樹脂５０ａを硬化させる。なお、液状樹脂５０ａを硬化させる方法については特に限定されないが、例えば、液状樹脂５０ａを加熱する、または、液状樹脂５０ａに紫外線を照射する、ことにより液状樹脂５０ａを硬化させてもよい。
（成長基板１８の剥離工程）
充填工程の完了後、図３の（ｇ）に示すように、成長基板１８を剥離させる。この工程には、既存の剥離技術が使用される。既存の剥離手段の一例として、レーザー光の照射を利用した剥離技術を利用することができる。例えば、青色発光素子３０の成長基板にサファイアなどの透明基板を用い、発光素子層としてIII族窒化物半導体を結晶成長した場合、透明基板側からレーザー光を一定条件で照射することにより結晶成長層に与えるダメージを軽減することが可能である。なお、その他の手段としては湿式エッチング法、研削、または研磨法などを用いた成長基板１８の剥離も可能である。
樹脂５０が電極２０及び青色発光素子３０を基板１０に密着固定しているので、成長基板１８を剥離する際、青色発光素子３０及び電極２０が一緒に剥離されることを防止できる。成長基板１８の剥離後、青色発光素子３０の光出射面及び樹脂５０の上面が露出される。また、成長基板１８の剥離後、青色発光素子３０の光出射面と、樹脂５０の上面とは、略同一平面上にある。
レーザー光の照射による影響は、青色発光素子３０における成長基板１８側の数ｎｍ～数十ｎｍの部分に及ぶだけであり、その影響は十分に小さい。
また、成長基板１８の剥離後に、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）及び／または湿式エッチングを用いて、剥離後の青色発光素子３０の光出射面を含む面の平滑性を向上させることができる。また、剥離後残渣を取り除くこともできる。平滑性の向上、及び剥離後残渣を取り除くことにより、次の工程である色変換層４０の形成がより容易になり、青色発光素子３０から出射される光の光取出し効率を向上させることができる。
ＧａＮ材料及びＩｎＧａＮ系材料からなる青色発光素子３０を用いた場合、本剥離工程にて成長基板１８が剥離されることで、ＧａＮ系材料からなる光射出面が形成されることになる。なお、成長基板１８の剥離後の青色発光素子３０の光出射面はＧａとＮとから構成されることが一般的である。ただし、青色発光素子３０の製造条件及び剥離条件によっては、青色発光素子３０の光出射面がＧａのみから構成される場合、及び、Ｎのみから構成される場合もあり得る。本実施形態においては、光出射面がＧａのみから構成される場合、及び、光出射面がＮのみから構成される場合を含めて、青色発光素子３０の光出射面をＧａＮ系材料からなる面としている。
（色変換層４０の形成工程）
剥離工程の完了後、以下の（２２）～（２４）のうちの１つの工程により、色変換層４０を形成することができる。以下の（２２）～（２４）の工程は、色変換層４０を形成する工程の一例である。
（２２）蛍光体物質を感光性硬化樹脂（フォトレジスト）に混錬して、混錬したものを青色発光素子３０の光出射面及び樹脂５０の上面に塗布する。一般的なフォトリソグラフィ工程により、必要な蛍光体が入ったレジストを残すことにより蛍光体パターンを形成する。
（２３）蛍光体パターンを残さない位置に一般的なフォトプロセスを用いてリフトオフ用のフォトレジストパターンを形成する。このフォトレジストパターンの上に蛍光体が入った樹脂の塗布を行った後、フォトレジストパターンをリフトオフすることで蛍光体が入った樹脂パターン（色変換層４０）が形成される。蛍光体が入った樹脂の塗布は、スプレーにて行ってもよい。
（２４）蛍光体が入ったインクを一般的な印刷技術を利用して直接形成する。このとき、インクには、蛍光体と共に色素を入れることが可能である。
（固定樹脂６０の形成工程）
青色発光素子３０の光出射面と同じ面積である面を有する色変換層４０（板状の色変換層）を作成し、その色変換層４０を青色発光素子３０の上に配置する。色変換層４０の側面及び上面、並びに樹脂５０の上面を樹脂（固定樹脂６０が固体になる前の液体状態の樹脂）で覆うことにより、色変換層４０を青色発光素子３０及び樹脂５０に固定させる。固定樹脂６０の形成工程が完了後、光源装置１の製造が完了する。ここで説明した固定樹脂６０の形成工程は、一例である。
以上により、光源装置１の製造では、成長基板１８（サファイア基板）を剥離させているので、成長基板１８を含む光源装置と比べて、成長基板１８の厚さ（通常１００μｍ程度）の分だけ薄い光源装置１を製造することができる。これにより、光源装置１において、色変換層４０は、青色発光素子３０の光出射面と直接接触することになる。つまり、青色発光素子３０に対する色変換層４０の接触面全てが、青色発光素子３０の光出射面と直接接触する。
色変換層４０と青色発光素子３０との間には成長基板１８がなく、色変換層４０と青色発光素子３０の光出射面とが直接接触することにより、色変換層の発熱を放熱する経路が短くなり、放熱性を向上させることができる。成長基板１８による光の散乱を低減することができるので、光取り出し効率、及び発光の均一性を向上させることができる。よって、色変換層４０から高輝度の光を出射することができる。また、成長基板１８を取り除いているので、光源装置１の全体的なサイズが小さくなる。
本発明の一態様においては、青色発光素子３０の基板側電極２０１は、アノード及びカソードがそれぞれ同一の面に形成されており、基板側電極２０１の基板１０側の面にアノード及びカソードが存在する。また、青色発光素子３０の基板１０側とは反対側の面には、青色発光素子３０の構成元素であるＩｎ、Ｇａ、及びＮの元素のうち、１つないし複数の元素のみが存在する。
本発明の一態様においては、青色発光素子３０から出射される光は、青色発光素子３０の基板１０側とは反対側の面から取り出され、青色発光素子３０の光出射面には電極が存在しない。このため、青色発光素子３０から出射される光が、青色発光素子３０の光出射面で反射されることがなく、光取り出し効率を高くすることが可能となる。
また、色変換層４０と青色発光素子３０の光出射面、つまり電極などの金属膜を含まない面とが直接接触する。これにより、青色発光素子３０から出射される光は電極などの金属膜による反射の影響が極めて小さく、色変換層４０へ効率よく入光される。
色変換層４０が青色発光素子３０上に直接形成されることで、青色発光素子３０と色変換層４０との間の境界で、青色発光素子３０と色変換層４０との間の屈折率の差を小さくすることができる。
青色発光素子３０と色変換層４０との間に空気または部分的に別の材料から構成される領域もしくは別の材料から構成される層が存在する場合、青色発光素子３０の光の反射及び散乱などが生じる可能性がある。上記別の材料とは、青色発光素子３０及び色変換層４０とは異なる材料である。しかし、上記場合であっても、本発明の一態様では光の反射及び散乱などが生じることはなく、光取り出し効率を高くすることが可能となる。
なお、上記場合であっても、別の構成と青色発光素子３０または色変換層４０との間の境界で、適切な界面形状または適切な屈折率を有する界面を形成することで、光取り出し効率が高くなる可能性もある。上記別の構成とは、空気または部分的に別の材料から構成される領域もしくは別の材料から構成される層である。
一方、例えば、接着剤などを介して色変換層４０が青色発光素子３０上に形成される場合、色変換層４０と接着剤の層との間の境界、及び色変換層４０と接着剤の層との間の境界で異なる屈折率を有するものが互いに接触することになる。これにより、青色発光素子３０から出射される光がそれらの境界で屈折または反射されることで、色変換層４０への入光の効率が低下することがある。
また、青色発光素子３０が、青色発光素子３０の一方の面とその面に対向する面との両方に電極を有する上下電極構造からなる場合、青色発光素子３０の光出射面側に電極、つまり金属膜が存在することになる。これにより、青色発光素子３０から出射される光が色変換層４０に入光されることを妨げる。
ここでは、青色発光素子３０上に色変換層４０が直接形成されることによる効果を記載している。この効果以外にも、青色発光素子３０上に色変換層４０が直接形成されることで放熱性を向上させ、機械的な特性を改善することができる可能性がある。
上述した製造方法は、あくまで、光源装置１を製造可能とする方法の一例に過ぎない。ここに説明された各工程は、光源装置１を製造し易くするためのものであり、光源装置１の製造方法を構成する工程は、これらに限定されるものではない。
本発明の一態様においては、青色発光素子３０と基板１０との間に樹脂５０が形成される。樹脂５０は、基板側電極２０１のうち基板１０側の面及び発光素子側電極２０２側の面を除いた部分を覆っている。また、樹脂５０は、発光素子側電極２０２のうち青色発光素子３０側の面及び基板側電極２０１側の面を除いた部分を覆っている。樹脂５０により、青色発光素子３０と基板１０との接着力が強くなるため、青色発光素子３０と基板１０とが剥離しにくくなり、青色発光素子３０が基板１０上に安定的に保持される。
例えば、成長基板１８の剥離工程または色変換層４０の形成工程において、青色発光素子３０が外力を受ける場合を考える。この場合、基板側電極２０１と発光素子側電極２０２とが剥離し、青色発光素子３０を電気的に駆動できなくなり、青色発光素子３０を発光させられなくなることがある。一方、樹脂５０が青色発光素子３０と基板１０との間に存在することで、青色発光素子３０が外力を受ける場合であっても、青色発光素子３０と基板１０とが剥離する可能性が小さくなり、青色発光素子３０が基板１０に接着された状態を安定的に保持する。
色変換層４０は単層であってもよいし、吸収率または発光スペクトルが互いに異なる複数の色変換層を組み合わせたものであってもよい。色変換層４０が単層である場合、色変換層４０は単層で設計されるため、加工プロセスを簡易にすることができる。
また、色変換層４０を複数の層を重ねて形成することで、本発明の一態様が利用される各々の発光装置の利用状況に合致する色変換層４０の特性をより自由度高く実現することが可能となる。例えば、発光装置を屋外で使用する場合、発光装置の輝度がより重要になるため、視感度の高い発光スペクトルが重要になる。一方、映画などの映像鑑賞が主目的となる場合、色の鮮やかさが重要になるため、吸収率または発光スペクトルが互いに異なる複数の色変換層を組み合わせた発光装置が好ましい。この場合、色の再現範囲を大きくすることが可能な発光スペクトルを実現することが可能である。さらに、青色発光素子３０から出射される青色の光を完全に色変換することでより純粋な発光色を所望する場合を考える。この場合、主に色変換の機能を有する層、及び色変換しきれなかった青色の光を吸収する機能を有する層などからなる複数の層として光変換層を形成することが好ましい。このように、特定の目的または複数の目的に対して同時に合致するように複数の層から色変換層４０を構成してもよい。
（変形例１）
次に、光源装置１の変形例１である光源装置２～２ｄについて図４及び図５に基づいて説明する。図４は、光源装置１の変形例１である光源装置２～２ｂの断面図である。図５は、光源装置１の変形例１である光源装置２ｃ、２ｄの断面及び上面視を示す図である。
光源装置２は、図４の（ａ）に示すように、光源装置１ａと比べて、３つの色変換層４０がそれぞれ、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃに変更されている点が異なる。図４の（ａ）に示す光源装置２においては、例えば、緑色変換層４０ｂは、緑色蛍光体として（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有し、赤色変換層４０ｃは、赤色蛍光体としてＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有する。光源装置２では、光源装置２における青色の光を発光させる部分の青色発光素子３０の光出射面に、透光性樹脂ｃ１を配置する。また、緑色変換層４０ｂの蛍光体濃度は、赤色変換層４０ｃの蛍光体濃度よりも高い。これは、ストークスシフトが小さいほど光の吸収に不利なことが多いため、色変換層の色が青色と近いほど、その色変換層の蛍光体濃度が高い方がよいからである。このように、本発明の一態様に係る光源装置では、複数の青色発光素子３０のうち、少なくとも１個の青色発光素子３０上に透光性樹脂ｃ１が形成されていてもよい。これにより、青色発光素子３０上に色変換層を必ずしも配置しなくてもよい場合、青色発光素子３０に塵等が付着することを防ぐことができる。
透光性樹脂ｃ１は、３つのうち１つの青色発光素子３０の光出射面に配置されており、透光性樹脂ｃ１の直下に配置される青色発光素子３０からの光を透過し、その光を出射する。透光性樹脂ｃ１は、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、及びアクリル系の樹脂等であることが好ましい。また、透光性樹脂ｃ１に感光性を付与することで、フォトプロセスを利用した透光性樹脂ｃ１の形成が可能となる。
光源装置２ａは、図４の（ｂ）に示すように、光源装置１ｃと比べて、透光性樹脂ｃ２を備えている点、３つのうち１つの青色発光素子３０の光出射面には色変換層が設けられていない点、及び紫色発光素子３０ａが青色発光素子３０に変更されている点が異なる。図４の（ｂ）に示す光源装置２ａにおいては、例えば、緑色変換層４０ｂは、緑色蛍光体として（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有し、赤色変換層４０ｃは、赤色蛍光体としてＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有する。光源装置２ａでは、３つの色変換層の直下にそれぞれ青色発光素子３０が配置されているので、青色・緑色・赤色の３色の色変換層のうち、青色の色変換層を不要としている。
透光性樹脂ｃ２は、緑色変換層４０ｂ及び赤色変換層４０ｃを、青色発光素子３０及び樹脂５０に固定させる。透光性樹脂ｃ２は、緑色変換層４０ｂの側面及び上面、並びに赤色変換層４０ｃの側面及び上面を覆っている。また、透光性樹脂ｃ２は、樹脂５０の上面を覆っている。これにより、青色発光素子３０の光出射面、緑色変換層４０ｂ、赤色変換層４０ｃ、及び樹脂５０の上面を透光性樹脂ｃ２により保護することができる。透光性樹脂ｃ２は、緑色変換層４０ｂからの光、赤色変換層４０ｃからの光、及び透光性樹脂ｃ２の直下に配置される青色発光素子３０からの光を透過し、それらの光を出射する。透光性樹脂ｃ２は、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、及びアクリル系の樹脂であることが好ましい。また、透光性樹脂ｃ２にアルミナ、シリカ、及び／またはチタニアのフィラーを混錬させたり、透光性樹脂ｃ２の表面形状を変更したりすることもできる。これにより、透光性樹脂ｃ２の光配向特性を制御したり、透光性樹脂ｃ２の光取出し効率を向上させたりすることができる。
光源装置２ｂは、図４の（ｃ）に示すように、光源装置１ｃと比べて、３つのうち１つの青色発光素子３０の光出射面には色変換層が設けられていない点、及び紫色発光素子３０ａが青色発光素子３０に変更されている点が異なる。図４の（ｃ）に示す光源装置２ｂにおいては、例えば、緑色変換層４０ｂは、緑色蛍光体として（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有し、赤色変換層４０ｃは、赤色蛍光体としてＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を含有する。光源装置２ｂでは、発光素子として、青色発光素子３０を用いているので、青色・緑色・赤色の３色の色変換層のうち、青色の色変換層を不要としている。つまり、複数の青色発光素子３０のうち、少なくとも１個の青色発光素子３０の光出射面は露出している。これにより、青色発光素子３０上に色変換層を必ずしも配置しなくてもよい場合、青色発光素子３０から出射される光を外部に直接出射することができる。また、製造工程を簡素なものとすることができる。
光源装置２ｃは、図５の（ａ）～（ｃ）に示すように、光源装置２において、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃの厚さを変更したものである。厚さとは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向に沿った厚さである。例えば、透光性樹脂ｃ１の厚さは、緑色変換層４０ｂの厚さより大きくてもよい。また、緑色変換層４０ｂの厚さは、赤色変換層４０ｃの厚さより大きくてもよい。このように、色変換層の種類によって、色変換層の厚さが異なってもよい。これにより、ピクセルごとに必要な色の光を発光させることができる。
光源装置２ｄは、図５の（ｄ）に示すように、光源装置２において、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃの幅を変更したものである。幅とは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向と直交する方向に沿った幅である。例えば、緑色変換層４０ｂの幅は、赤色変換層４０ｃの幅より大きくてもよい。また、赤色変換層４０ｃの幅は、透光性樹脂ｃ１の幅より大きくてもよい。このように、色変換層の種類によって、色変換層の幅が異なってもよい。例えば、青色発光素子３０を用いた場合を考える。この場合、青色光を担う青色発光素子３０上には透光性樹脂ｃ１が塗布されていることになるが、青色発光素子３０からは青色光を取り出すため、色変換層による色変換は不要である。つまり、色変換層に相当する透光性樹脂ｃ１の幅が小さいことは、大きな問題にはならない。一方、緑色光を担う青色発光素子３０上には、緑色蛍光体を含有する緑色変換層４０ｂが塗布されているが、緑色変換層４０ｂには、青色光の欠如による色再現範囲の低下を抑制することが求められる。このため、緑色変換層４０ｂの幅は大きい方が有利である。
前述したように、色変換層４０の厚さは、各青色発光素子３０上に形成された色変換層４０ごとに異なっていてもよい。一般的に、緑色蛍光体における青色光の吸収強度は、赤色蛍光体における青色光の吸収強度よりも低い。このため、緑色蛍光体を含む色変換層の厚さは、赤色蛍光体を含む色変換層の厚さより大きいことが好ましい。
また、青色発光素子３０の各々に輝度のバラツキまたは発光波長のバラツキがある場合、そのバラツキに応じて、各青色発光素子３０上に形成する色変換層４０の厚さをそれぞれ変更する。これにより、色変換層４０を青色発光素子３０上に形成した後の状態で、輝度及び色度にバラツキのない光を出射することを実現することができる。
さらに、フォトプロセスを用いて色変換層４０を形成する場合、色変換層４０の色ごとで色変換層４０の厚さが異なるように、発光装置を設計することが好ましい。
例えば、緑色変換層４０ｂと赤色変換層４０ｃとを形成する場合を考える。この場合、スピンコートまたはスキージにて赤色蛍光体を含むフォトレジストを青色発光素子３０上に塗布した後、フォトマスク等を用いて赤色に発光させる青色発光素子３０上のみにフォトレジストを硬化させるための光照射を行う。これにより、赤色変換層４０ｃを形成する。
次に、スピンコートまたはスキージにて緑色蛍光体を含むフォトレジストを青色発光素子３０上に塗布する。このとき、緑色蛍光体を含むフォトレジストの厚さが、赤色変換層４０ｃの厚さよりも大きくなるようにする。これにより、緑色蛍光体を含むフォトレジストの厚さが赤色変換層４０ｃの厚さよりも大きく、かつ、緑色蛍光体を含むフォトレジストの厚さが均一となるように、緑色蛍光体を含むフォトレジストを塗布することができる。一方、赤色変換層４０ｃを形成した後に緑色変換層４０ｂを形成しようとすると、緑色蛍光体を含むフォトレジストの厚さが赤色変換層４０ｃの厚さよりも小さくなる必要があるため、緑色変換層４０ｂを均一に塗布することは難しい。その後、フォトマスク等を用いて緑色に発光させる青色発光素子３０上のみにフォトレジスト硬化させるための光照射を行う。これにより、緑色変換層４０ｂを形成する。
（変形例２）
光源装置１の変形例２である光源装置３について図６に基づいて説明する。図６は、光源装置１の変形例２である光源装置３の断面図である。光源装置３は、図６に示すように、光源装置２ｃと比べて、青色発光素子３０の光出射面が凹凸面ａ１になっている点が異なる。
凹凸面ａ１は、凹凸のピッチが一定のピッチになっている面であり、ＰＳＳ（Patterned Sapphire Substrate：パターン化サファイア基板）が残留した部分である。つまり、青色発光素子３０の光出射面にはＰＳＳ（２μｍ程度のピッチ、１μｍ程度の深さの凹部）がある。表面研磨またはエッチングによりＰＳＳを削ることもできるし、ＰＳＳのない成長基板１８を使って青色発光素子３０を形成することもできる。また、ＰＳＳのない成長基板１８を使って青色発光素子３０を形成した後、湿式エッチング及び／またはドライエッチングなどにより青色発光素子３０の光射出面側に凹凸を形成することも可能である。このように、青色発光素子３０の光出射面には、凹凸が形成されている。これにより、青色発光素子３０から効率的に光を出射することができ、光取り出し効率を向上させることができる。また、凹凸により、青色発光素子３０と色変換層（または透光性樹脂ｃ１）との接着面積が大きくなるため、接着強度を向上させることができる。凹凸は、光出射面の最上部から凹んでいる形状が好ましく、凹みは円錐形状がさらに好ましい。円錐の頂点の角度は３０°から１２０°が好ましく、５０°から１１０°がより好ましく、７０°から１００°がさらに好ましい。また、凹凸により、青色発光素子３０と色変換層（または透光性樹脂ｃ１）との接着面積が大きくなるので、青色発光素子３０と色変換層（または透光性樹脂ｃ１）との接着強度を向上させることができる。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図７は、本発明の実施形態２に係る光源装置４～４ｃの断面図である。
光源装置４は、図７の（ａ）に示すように、光源装置１と比べて、青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｃを備えている点が異なる。また、光源装置４は、光源装置１と比べて、色変換層４０が黄色変換層４５（蛍光体層）に変更されている点が異なる。黄色変換層４５は、黄色蛍光体、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋を含有する。また、黄色変換層４５は、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含有するなどのように、黄色変換層４５に異なる種類の蛍光体を複数含有させることにより、青色発光素子３０から出射される光を黄色光に変換するものであってもよい。
青色カラーフィルタ層７０ａは、黄色変換層４５の上面と接触し、光吸収材料を含有し、黄色変換層４５から出射される光のうち、青色光のみを透過させる。具体的には、青色カラーフィルタ層７０ａは、黄色変換層４５上に配置され、青色カラーフィルタ層７０ａの直下に配置される黄色変換層４５から出射される光のうち、特定の波長の光のみを透過させ、青色光を出射する。青色カラーフィルタ層７０ａの幅は、青色カラーフィルタ層７０ａの直下に配置される黄色変換層４５の幅と同一である。幅とは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向と直交する方向に沿った幅である。
緑色カラーフィルタ層７０ｂは、黄色変換層４５の上面と接触し、光吸収材料を含有し、黄色変換層４５から出射される光のうち、緑色光のみを透過させる。具体的には、緑色カラーフィルタ層７０ｂは、黄色変換層４５上に配置され、緑色カラーフィルタ層７０ｂの直下に配置される黄色変換層４５から出射される光のうち、特定の波長の光のみを透過させ、緑色光を出射する。緑色カラーフィルタ層７０ｂの幅は、緑色カラーフィルタ層７０ｂの直下に配置される黄色変換層４５の幅と同一である。
赤色カラーフィルタ層７０ｃは、黄色変換層４５の上面と接触し、光吸収材料を含有し、黄色変換層４５から出射される光のうち、赤色光のみを透過させる。具体的には、赤色カラーフィルタ層７０ｃは、黄色変換層４５上に配置され、赤色カラーフィルタ層７０ｃの直下に配置される黄色変換層４５から出射される光のうち、特定の波長の光のみを透過させ、赤色光を出射する。赤色カラーフィルタ層７０ｃの幅は、赤色カラーフィルタ層７０ｃの直下に配置される黄色変換層４５の幅と同一である。
以上により、光源装置４では、黄色変換層４５上にカラーフィルタ層を配置する。これにより、カラーフィルタ層の種類を選択することにより、必要な色の光を出射させることができる。
（カラーフィルタ層の形成方法）
ここでは、カラーフィルタ層の形成方法について説明する。以下の（４）～（８）の処理によって、カラーフィルタ層を形成することができる。以下の（４）～（８）の処理は、図７の（ａ）に示す構成を実現するための処理の一例である。
（４）赤色カラーフィルタレジストを黄色変換層４５の上面に塗布する。
（５）フォトマスクを用いて、赤色カラーフィルタレジストの、青色発光素子３０上にある部分のみに紫外線を照射し、赤色カラーフィルタレジストを硬化させる。
（６）赤色カラーフィルタレジストの、硬化していない部分を除去する。
（７）緑色カラーフィルタレジストを黄色変換層４５の上面に塗布する。赤色カラーフィルタレジストに対して行った（５）及び（６）の処理を、緑色カラーフィルタレジストに対しても行う。
（８）青色カラーフィルタレジストを黄色変換層４５の上面に塗布する。赤色カラーフィルタレジストに対して行った（５）及び（６）の処理を、青色カラーフィルタレジストに対しても行う。
光源装置４ａは、図７の（ｂ）に示すように、光源装置４と比べて、青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｃそれぞれの厚さが異なる。厚さとは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向に沿った厚さである。例えば、青色カラーフィルタ層７０ａの厚さは、緑色カラーフィルタ層７０ｂの厚さより大きくてもよい。また、緑色カラーフィルタ層７０ｂの厚さは、赤色カラーフィルタ層７０ｃの厚さより大きくてもよい。このように、カラーフィルタ層の種類によって、カラーフィルタ層の厚さが異なってもよい。これにより、ピクセルごとに必要な色の光を発光させることができる。
なお、光源装置４ａ、つまり、図７の（ｂ）に示す構成では、前述した（７）の処理にて、緑色カラーフィルタレジストを、赤色カラーフィルタレジストより分厚く塗布する処理を行う。また、光源装置４ａ、つまり、図７の（ｂ）に示す構成では、前述した（８）の処理にて、青色カラーフィルタレジストを、緑色カラーフィルタレジストより分厚く塗布する処理を行う。光源装置４ａでは、薄いカラーフィルタ層から順に形成されるように処理が行われる。これらの処理は一例である。
光源装置４ｂは、図７の（ｃ）に示すように、光源装置４と比べて、以下の２点が異なる。１つ目は、青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｃがそれぞれ、青色カラーフィルタ層７０ｄ、緑色カラーフィルタ層７０ｅ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｆに変更されている点である。２つ目は、３つの黄色変換層４５がそれぞれ、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃに変更されている点である。なお、透光性樹脂ｃ１の幅は、透光性樹脂ｃ１の直下に配置される青色発光素子３０の幅より大きくてもよく、緑色変換層４０ｂの幅は、緑色変換層４０ｂの直下に配置される青色発光素子３０の幅より大きくてもよい。また、赤色変換層４０ｃの幅は、赤色変換層４０ｃの直下に配置される青色発光素子３０の幅より大きくてもよい。これにより、青色発光素子３０から出射される光が、色変換層を通らないことを低減することができる。幅とは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向と直交する方向に沿った幅である。
青色カラーフィルタ層７０ｄは、透光性樹脂ｃ１の上面と接触し、光吸収材料を含有し、透光性樹脂ｃ１から出射される光のうち、青色光のみを透過させる。具体的には、青色カラーフィルタ層７０ｄは、青色カラーフィルタ層７０ｄ内に配置される透光性樹脂ｃ１から出射される光のうち、特定の波長の光のみを透過させ、青色光を出射する。青色カラーフィルタ層７０ｄの幅は、青色カラーフィルタ層７０ｄ内に配置される透光性樹脂ｃ１の幅より大きい。なお、青色カラーフィルタ層７０ｄは、透光性樹脂ｃ１を覆っていてもよい。
緑色カラーフィルタ層７０ｅは、緑色変換層４０ｂの上面と接触し、光吸収材料を含有し、緑色変換層４０ｂから出射される光のうち、緑色光のみを透過させる。具体的には、緑色カラーフィルタ層７０ｅは、緑色カラーフィルタ層７０ｅ内に配置される緑色変換層４０ｂから出射される光のうち、特定の波長の光のみを透過させ、緑色光を出射する。緑色カラーフィルタ層７０ｅの幅は、緑色カラーフィルタ層７０ｅ内に配置される緑色変換層４０ｂの幅より大きい。なお、緑色カラーフィルタ層７０ｅは、緑色変換層４０ｂを覆っていてもよい。
赤色カラーフィルタ層７０ｆは、赤色変換層４０ｃの上面と接触し、光吸収材料を含有し、赤色変換層４０ｃから出射される光うち、赤色光のみを透過させる。具体的には、赤色カラーフィルタ層７０ｆは、赤色カラーフィルタ層７０ｆ内に配置される赤色変換層４０ｃから出射される光のうち、特定の波長の光のみを透過させ、赤色光を出射する。赤色カラーフィルタ層７０ｆの幅は、赤色カラーフィルタ層７０ｆ内に配置される赤色変換層４０ｃの幅より大きい。なお、赤色カラーフィルタ層７０ｆは、赤色変換層４０ｃを覆っていてもよい。
このように、カラーフィルタ層の幅が色変換層の幅より大きくてもよい。これにより、色変換層から出射される光が、カラーフィルタ層を通らないことを低減することができる。また、カラーフィルタ層にアルミナ、シリカ、及び／またはチタニアのフィラーを混錬させたり、カラーフィルタ層の表面形状を変更したりすることで、カラーフィルタ層の光配向特性を制御したり、光取出し効率を向上させたりすることもできる。
光源装置４ｃは、図７の（ｄ）に示すように、光源装置４と比べて、以下の３点が異なる。１つ目は、透光性樹脂ｃ１の上面にはカラーフィルタ層が設けられていない点である。２つ目は、３つの黄色変換層４５がそれぞれ、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃに変更されている点である。３つ目は、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃの厚さがそれぞれ異なる点である。
光源装置４ｃでは、発光素子として、青色発光素子３０を用いており、青色発光素子３０の光出射面には透光性樹脂ｃ１が配置されている。このため、青色・緑色・赤色の３色のカラーフィルタ層のうち、青色のカラーフィルタ層を不要としている。
実施形態２において、青色発光素子３０の代わりに紫色発光素子３０ａを用いてもよい。紫色発光素子３０ａを用いた場合、色変換層に青色蛍光体及び黄色蛍光体の２つを同時に含有させたり、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の３つを同時に含有させたりするなどのように、より多くの蛍光体を組み合わせて色変換層を構成してもよい。
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図８は、本発明の実施形態３に係る光源装置５～５ｃの断面及び上面視を示す図である。
光源装置５は、図８の（ａ）に示すように、光源装置４と比べて、黄色変換層４５が黄色変換層８０（蛍光体層）に変更されている点が異なる。１つの黄色変換層８０は、青色発光素子３０の光出射面、及び樹脂５０の上面に配置されている。つまり、１つの黄色変換層８０は、３つの青色発光素子３０の光出射面と接触する。なお、３つの青色発光素子３０の光出射面と、樹脂５０の上面とは略同一平面上である。
黄色変換層８０は、３つの青色発光素子３０の光出射面から出射される光の波長を変換する。黄色変換層８０に用いられる樹脂は、黄色変換層４５に用いられる樹脂と同一の材料である。また、黄色変換層８０に含有される蛍光体は、黄色変換層４５に含有される蛍光体と同一の材料で形成されている。１つの黄色変換層８０の上面には、青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｃが配置されている。
青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｃそれぞれは、３つの青色発光素子３０と一対一に対応している。光源装置５を、青色発光素子３０の光出射面側から見たとき、青色カラーフィルタ層７０ａの下面は、対応する青色発光素子３０の光出射面と一致し、緑色カラーフィルタ層７０ｂの下面は、対応する青色発光素子３０の光出射面と一致する。また、光源装置５を、青色発光素子３０の光出射面側から見たとき、赤色カラーフィルタ層７０ｃの下面は、対応する青色発光素子３０の光出射面と一致する。
以上により、光源装置５では、黄色変換層８０を複数の青色発光素子３０の各光出射面と接触させるので、黄色変換層８０の形成が容易になる。また、黄色変換層８０を一度に形成することできるので、均一な光を得ることができる。
光源装置５ａは、図８の（ｂ）に示すように、光源装置５において、青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｃの厚さ及び幅を変更したものである。厚さとは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向に沿った厚さであり、幅とは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向と直交する方向に沿った幅である。
例えば、青色カラーフィルタ層７０ａの厚さは、緑色カラーフィルタ層７０ｂの厚さより大きくてもよい。また、緑色カラーフィルタ層７０ｂの厚さは、赤色カラーフィルタ層７０ｃの厚さより大きくてもよい。
さらに、例えば、緑色カラーフィルタ層７０ｂの幅は、赤色カラーフィルタ層７０ｃの幅より大きくてもよい。また、赤色カラーフィルタ層７０ｃの幅は、青色カラーフィルタ層７０ａの幅より大きくてもよい。
このように、カラーフィルタ層の種類によって、カラーフィルタ層の厚さ及び幅が異なってもよい。これにより、ピクセルごとに必要な色の光を発光させることができる。なお、ここでは、各カラーフィルタ層の厚さ及び幅が異なっているが、各カラーフィルタ層の幅のみが異なっていてもよい。
光源装置５ｂは、図８の（ｃ）～（ｅ）に示すように、光源装置５において、青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、及び赤色カラーフィルタ層７０ｃの厚さを変更したものである。厚さとは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向に沿った厚さである。
例えば、青色カラーフィルタ層７０ａの厚さは、緑色カラーフィルタ層７０ｂの厚さより大きくてもよい。また、緑色カラーフィルタ層７０ｂの厚さは、赤色カラーフィルタ層７０ｃの厚さより大きくてもよい。このように、カラーフィルタ層の種類によって、カラーフィルタ層の厚さが異なってもよい。これにより、ピクセルごとに必要な色の光を発光させることができる。
光源装置５ｃは、図８の（ｆ）に示すように、光源装置５ｂと比べて、黄色変換層８０が色変換層８０ａに変更されている点が異なる。色変換層８０ａは、黄色変換層８０と形状が同一である。色変換層８０ａには、赤色蛍光体及び緑色蛍光体が含有されている。このように、色変換層に複数の種類の蛍光体を含有させてもよい。これにより、ピクセルから発せられる光スペクトルをより細やかに制御することができる。
実施形態３において、青色発光素子３０の代わりに紫色発光素子３０ａを用いてもよい。紫色発光素子３０ａを用いた場合、色変換層に青色蛍光体及び黄色蛍光体の２つを同時に含有させたり、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の３つを同時に含有させたりするなどのように、より多くの蛍光体を組み合わせて色変換層を構成してもよい。
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図９は、本発明の実施形態４に係る光源装置６の断面図である。
光源装置６は、図９に示すように、光源装置２と比べて、光吸収層９０を備えている点が異なる。光吸収層９０は、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃそれぞれの間に配置されている。光吸収層９０は、樹脂、例えば、白色樹脂からなる。光吸収層９０の厚さは、色変換層の厚みの約半分から約２倍であることが好ましく、光吸収層９０の光吸収率は５０％以上であることが好ましい。光吸収層９０の上面は、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃの上面と略同一平面上である。つまり、光吸収層９０の厚さは、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃの厚さと同一である。厚さとは、基板１０から青色発光素子３０に向かう方向に沿った厚さである。
また、光源装置６は、光吸収層９０に代えて、光反射層を備えていてもよい。光反射層は、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃそれぞれの間に配置されている。光反射層は、樹脂、例えば、白色樹脂からなる。光反射層の厚さは、色変換層の厚みの約半分から約２倍以下であることが好ましく、光反射層の光反射率は５０％以上であることが好ましい。光反射層の上面は、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃの上面と略同一平面上である。つまり、光反射層の厚さは、透光性樹脂ｃ１、緑色変換層４０ｂ、及び赤色変換層４０ｃの厚さと同一である。
以上により、透光性樹脂ｃ１から緑色変換層４０ｂに向かう光の成分が少なくなり、緑色変換層４０ｂから、透光性樹脂ｃ１及び赤色変換層４０ｃに向かう光の成分が少なくなる。また、赤色変換層４０ｃから緑色変換層４０ｂに向かう光の成分が少なくなる。よって、透光性樹脂ｃ１から出射される光、緑色変換層４０ｂから出射される光、及び赤色変換層４０ｃから出射される光が混合することを低減することができる。
（光吸収層９０の形成方法）
ここでは、光吸収層９０の形成方法について説明する。以下の（９）～（１１）の処理によって、光吸収層９０を形成することができる。以下の（９）～（１１）の処理は、光吸収層９０を形成する処理の一例である。なお、光反射層も以下の（９）～（１１）の処理と同様の処理によって形成することができる。
（９）基板１０に、電極２０を介して青色発光素子３０を接合した後、アンダーフィルを、基板１０の上面及び青色発光素子３０を覆うように塗布する。
（１０）アンダーフィルの、青色発光素子３０上にある部分を除去する。つまり、アンダーフィルの壁に囲まれて形成される凹部を形成する。
（１１）その凹部に色変換層を充填する。
〔発光素子及び色変換層について〕
青色発光素子、紫色発光素子、色変換層、及びカラーフィルタ層は、それらの形状が直方体に限らず、円柱、多角柱、円錐台、多角錐台、及び半球の形状であってもよい。また、異なるサイズの青色発光素子及び紫色発光素子が、１つの光源装置の中に含まれていてもよい。また、色変換層の種類ごとの数の比は、図２の（ｆ）に示すように、青色：緑色：赤色が１：１：１でなくてもよく、例えば、青色：緑色：赤色が１：２：１であってもよい。
〔光源装置について〕
本発明の一態様に係る光源装置は、前述したように、個々の発光素子が、基板上にｍ×ｎ（ｍ、ｎは自然数）の格子状に配置されたアレイ（構造体）であってもよい。または、個々の発光素子は、千鳥格子状、または他のパターンで配置されていてもよい。光源装置は、ヘッドマウントディスプレイまたはメガネ型デバイス向けのディスプレイなどの発光装置に用いられる。発光装置には、１つのアレイを搭載してもよく、複数のアレイを搭載してもよい。発光装置の表示画面のピクセルに該当する、光源装置の各々の発光素子のＯＮ／ＯＦＦが、駆動回路１１によって個別に制御されることにより、コントラストを向上させることができる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光源装置（１）は、駆動回路（１１）と、前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、III族窒化物半導体からなる発光素子（青色発光素子３０）と、前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を変換する色変換層（色変換層４０）とを備え、前記光出射面は、III族窒化物半導体からなる。
上記構成によれば、色変換層と発光素子の光出射面とが直接接触することにより、光取り出し効率、及び発光の均一性を向上させることができる。また、色変換層と発光素子の光出射面とが直接接触するので、光源装置１の全体的なサイズが小さくなる。さらに、熱の影響及び色ムラを抑制することができる。
本発明の態様２に係る光源装置（１）は、上記態様１において、前記発光素子（青色発光素子３０）は、少なくとも２個以上であり、複数の前記発光素子の前記光出射面は略同一平面上にあってもよい。
上記構成によれば、複数の発光素子の光出射面は略同一平面上にあるので、発光素子の光出射面に色変換層を容易に塗布することができる。
本発明の態様３に係る光源装置（１ｃ）は、上記態様２において、前記色変換層（青色変換層４０ａ、緑色変換層４０ｂ、赤色変換層４０ｃ）は、変換後の光の波長が異なるように、少なくとも２種類以上であってもよい。
上記構成によれば、色変換層の種類は、変換後の光の波長が異なるように、２種類以上であるので、様々な光を発光させることができる。
本発明の態様４に係る光源装置（２）は、上記態様２において、前記発光素子（青色発光素子３０）のうち、少なくとも１個の前記発光素子上に透光性樹脂ｃ１が形成されていてもよい。
上記構成によれば、少なくとも１個の発光素子上に透光性樹脂ｃ１が形成されている。これにより、発光素子上に色変換層を必ずしも配置しなくてもよい場合、発光素子に塵等が付着することを防ぐことができる。
本発明の態様５に係る光源装置（２ｂ）は、上記態様２において、前記発光素子（青色発光素子３０）のうち、少なくとも１個の前記発光素子の前記光出射面は露出していてもよい。
上記構成によれば、複数の発光素子のうち、少なくとも１個の発光素子の光出射面は露出している。これにより、発光素子上に色変換層を必ずしも配置しなくてもよい場合、発光素子から出射される光を外部に直接出射することができる。
本発明の態様６に係る光源装置（２ｃ）は、上記態様２において、前記色変換層（緑色変換層４０ｂ、赤色変換層４０ｃ）の、前記駆動回路（１１）から前記発光素子（青色発光素子３０）に向かう方向に沿った厚さは、前記色変換層の種類ごとに異なってもよい。
上記構成によれば、色変換層の、駆動回路から発光素子に向かう方向に沿った厚さは、色変換層の種類ごとに異なる。これにより、例えば、ピクセルごとに必要な色の光を発光させることができる。
本発明の態様７に係る光源装置（２ｄ）は、上記態様２において、前記色変換層（緑色変換層４０ｂ、赤色変換層４０ｃ）の、前記駆動回路（１１）から前記発光素子（青色発光素子３０）に向かう方向と直交する方向に沿った幅は、前記色変換層の種類ごとに異なってもよい。
本発明の態様８に係る光源装置（１ｃ）は、上記態様２において、前記色変換層（青色変換層４０ａ、緑色変換層４０ｂ、赤色変換層４０ｃ）に含まれる色変換材料の濃度は、前記色変換層の種類ごとに異なってもよい。
上記構成によれば、色変換層に含まれる色変換材料の濃度は、色変換層の種類ごとに異なる。これにより、例えば、色ごとに適切な、色変換材料の濃度に設定し、最適な光を出射することができる。
本発明の態様９に係る光源装置（３）は、上記態様１において、前記光出射面には、凹凸が形成されていてもよい。
上記構成によれば、発光素子の光出射面には、凹凸が形成されている。これにより、発光素子から効率的に光を出射することができ、光取り出し効率を向上させることができる。
本発明の態様１０に係る光源装置（１ａ）は、上記態様２において、互いに隣接する前記発光素子（青色発光素子３０）の間に配置された光遮蔽層をさらに備え、前記光遮蔽層の、前記駆動回路（１１）側とは反対側の面と、前記光出射面とが、略同一平面上にあってもよい。
上記構成によれば、各発光素子の光が、各発光素子上の色変換層を励起発光するとき、発光素子が、その発光素子の隣の発光素子の上方に位置する色変換層を励起発光する確率が減る。これにより、鮮明な画像を得ることができる。また、発光素子の保持強度が上がり、光源装置の寿命を長くすることができる。さらに、発光素子の光出射面と、光遮蔽層の、基板側とは反対側の面とが略同一平面上にあるので、色変換層の形成を容易に行うことができる。
本発明の態様１１に係る光源装置（４）は、駆動回路（１１）と、前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、III族窒化物半導体からなる発光素子（青色発光素子３０）と、前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を変換する蛍光体層（黄色変換層４５）と、前記蛍光体層上に配置されたカラーフィルタ層（青色カラーフィルタ層７０ａ、緑色カラーフィルタ層７０ｂ、赤色カラーフィルタ層７０ｃ）とを備え、前記光出射面は、III族窒化物半導体からなる。
上記構成によれば、カラーフィルタ層が蛍光体層上に配置される。これにより、カラーフィルタ層の種類を選択することにより、必要な色の光を出射させることができる。
本発明の態様１２に係る光源装置（５）は、上記態様１１において、前記発光素子（青色発光素子３０）は、少なくとも２個以上であり、前記蛍光体層（黄色変換層８０）は、前記発光素子の各光出射面と接触していてもよい。
上記構成によれば、蛍光体層は、複数の発光素子の各光出射面と接触する。色変換層を複数の発光素子の各光出射面と接触させるので、色変換層の形成が容易になる。
本発明の態様１３に係る光源装置（６）は、駆動回路（１１）と、前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、III族窒化物半導体からなる複数の発光素子（青色発光素子３０）と、前記複数の発光素子の各々と一対一に対応し、かつ、対応する前記発光素子の前記光出射面と接触し、対応する前記発光素子の前記光出射面から出射される光の波長を変換する、複数の色変換層（緑色変換層４０ｂ、赤色変換層４０ｃ）と、前記色変換層の間に配置された光吸収層（９０）または光反射層とを備え、前記光出射面は、III族窒化物半導体からなる。
上記構成によれば、色変換層から、その隣の色変換層に向かう光の成分が少なくなる。これにより、色変換層から出射される光と、その隣の色変換層から出射される光とが混合することを低減することができる。
本発明の態様１４に係る発光装置は、上記態様１、１１、１３のいずれかにおいて、前記光源装置を備えている。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

Claims (15)

  1. 駆動回路と、
    前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、少なくとも２個以上であり、III族窒化物半導体からなる複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を赤色の光の波長に変換する赤色変換層と、
    前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を緑色の光の波長に変換する緑色変換層と、
    前記赤色変換層上に配置され、前記赤色の光のみを透過する赤色カラーフィルタ層と、
    前記緑色変換層上に配置され、前記緑色の光のみを透過する緑色カラーフィルタ層とを備え、
    前記光出射面は、III族窒化物半導体からなることを特徴とする光源装置。
  2. 前記駆動回路は前記複数の発光素子のそれぞれに印加される電流を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記赤色変換層と前記緑色変換層の間に配置された光吸収層または光反射層とを備え、
    前記赤色変換層の下面または前記緑色変換層の下面は、前記光吸収層の下面または前記光反射層の下面と略同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  4. 前記複数の発光素子の前記光出射面は略同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  5. 前記複数の発光素子のうち、少なくとも１個の上に透光性樹脂が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  6. 前記複数の発光素子のうち、少なくとも１個の前記光出射面は露出していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  7. 前記赤色変換層と前記緑色変換層は、前記駆動回路から前記複数の発光素子に向かう方向に沿った厚さが異なることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  8. 前記赤色変換層と前記緑色変換層とは、前記駆動回路から前記複数の発光素子に向かう方向と直交する方向に沿った幅が異なることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  9. 前記赤色変換層に含まれる色変換材料の濃度と、前記緑色変換層に含まれる色変換材料の濃度とは、異なることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  10. 前記光出射面には、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  11. 前記複数の発光素子の間に配置された光遮蔽層をさらに備え、
    前記光遮蔽層の、前記駆動回路側とは反対側の面と、前記光出射面とが、略同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  12. 駆動回路と、
    前記駆動回路側とは反対側にある光出射面を有し、前記駆動回路上に配置され、前記駆動回路と電気的に接続された、少なくとも２個以上であり、III族窒化物半導体からなる複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を赤色の波長の光に変換する蛍光体材料からなる赤色蛍光体層と、
    前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の前記光出射面と接触し、前記光出射面から出射される光の波長を緑色の波長の光に変換する蛍光体材料からなる緑色蛍光体層と、
    前記赤色蛍光体層上に配置された、前記赤色の光のみを透過する赤色カラーフィルタ層と、
    前記緑色蛍光体層上に配置され、前記緑色の光のみを透過する緑色カラーフィルタ層とを備え、
    前記光出射面は、III族窒化物半導体からなることを特徴とする光源装置。
  13. 前記赤色蛍光体層は、前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の各光出射面と接触し、
    前記緑色蛍光体層は、前記複数の発光素子の内、少なくとも１個の各光出射面と接触していることを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
  14. 前記赤色変換層と前記緑色変換層の間に配置された光吸収層または光反射層とを備え
    ることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  15. 請求項１、１２、１４のいずれか１項に記載の光源装置を備えていることを特徴とする発光装置。
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