(57)【要約】【課題】アップコンバージョン発光材料と発光素子との組合せにより紫外線発光素子を構成することができる光電子デバイスを提供する。【解決手段】光電子デバイス１は、発光素子３と、有機光増感分子と有機発光分子とを含み発光素子３の発光光をアップコンバージョンするアップコンバージョン発光材料４ａ，４ｂとを備える。発光素子３は、３６５〜５００ｎｍの波長の光線を放射する。アップコンバージョン発光材料４ａ，４ｂは、発光素子３の発光光を２００〜３８０ｎｍの波長の光線に変換する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を印加することにより発光する発光素子と、有機光増感分子と有機発光分子とを含み三重項−三重項消滅過程により該発光素子の発光光の少なくとも一部をアップコンバージョンするアップコンバージョン発光材料とを備える光電子デバイスであって、
該発光素子は３６５〜５００ｎｍの範囲の波長の光線を放射すると共に、該アップコンバージョン発光材料は、該発光素子の発光光の少なくとも一部を２００〜３８０ｎｍの範囲の波長の光線に変換することを特徴とする光電子デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の光電子デバイスにおいて、前記発光素子はＬＥＤ又はＬＤであることを特徴とする光電子デバイス
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光電子デバイスにおいて、前記アップコンバージョン発光材料は、イオン液体に溶解又は分散されていることを特徴とする光電子デバイス。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の光電子デバイスにおいて、前記アップコンバージョン発光材料は、透光性材料に封止されていることを特徴とする光電子デバイス。
【請求項５】
請求項４記載の光電子デバイスにおいて、前記透光性材料は入射光を散乱させることができる構成を備えることを特徴とする光電子デバイス。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の光電子デバイスにおいて、前記アップコンバージョン発光材料は、入射光を散乱させることができる材料を含むことを特徴とする光電子デバイス。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の光電子デバイスにおいて、リフレクター部材、レンズ部材、フィルター部材、ディフューザー部材からなる群から選択される少なくとも１つの部材を備えることを特徴とする光電子デバイス。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の光電子デバイスにおいて、前記発光素子と前記アップコンバージョン発光材料との間に、入射光をその波長により選択的に透過又は反射することができる光学多層膜を備えることを特徴とする光電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線は、各種蛍光体との組合せによる白色光源、光触媒を利用した空気中又は水中の環境破壊物質の清浄化、医療又は生化学技術への応用等の各種用途に用いられている。前記紫外線の光源としては、水銀ランプ、キセノンランプ等の放電ランプ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、エキシマレーザ等の固体レーザが知られている。しかし、前記紫外線の光源は、消費電力が大きく、重量があり大型で、高コストに加えて寿命が短いという問題があり、半導体素子で置き換えることが望まれる。
【０００３】
一方、III−V族化合物半導体に代表される発光ダイオード（ＬＥＤ）は、発光波長が４００ｎｍ以下の紫外領域になると、外部量子効率が急激に低下するという問題がある。また、レーザダイオード（ＬＤ）にも、前記ＬＥＤと同様の問題がある。
【０００４】
そこで、長波長の光を吸収して短波長の光を放出することができるアップコンバージョン発光材料が検討されている。前記アップコンバージョン発光材料として、例えば、有機光増感成分と有機発光成分とからなり、三重項−三重項消滅過程によりアップコンバージョンを行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
前記アップコンバージョン発光材料は、媒体中で有機分子同士がエネルギーのやり取りをするために、拡散運動又は相互衝突を行うことが必要とされる。そこで、前記媒体として、トルエン、ベンゼン等の揮発性有機溶媒を用いることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、近年、前記媒体として、前記揮発性有機溶媒に代えて、常温溶融塩からなるイオン液体を用いることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１１−５０５４７９号公報
【特許文献２】特開２００５−４９８２４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／０５０１３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記アップコンバージョン発光材料と、ＬＥＤ、ＬＤ等の発光素子との組み合わせになる紫外線発光素子等の光電子デバイスについては知られていない。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑み、前記アップコンバージョン発光材料と発光素子との組合せにより紫外線発光素子を構成することができる光電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明は、電流を印加することにより発光する発光素子と、有機光増感分子と有機発光分子とを含み三重項−三重項消滅過程により該発光素子の発光光の少なくとも一部をアップコンバージョンするアップコンバージョン発光材料とを備える光電子デバイスであって、該発光素子は３６５〜５００ｎｍの範囲の波長の光線を放射すると共に、該アップコンバージョン発光材料は、該発光素子の発光光の少なくとも一部を２００〜３８０ｎｍの範囲の波長の光線に変換することを特徴とする。
【００１１】
本発明の光電子デバイスでは、前記発光素子により放射される３６５〜５００ｎｍの範囲の波長の青色の光線の少なくとも一部が前記アップコンバージョン発光材料により、２００〜３８０ｎｍの範囲の波長の紫外線に変換される。従って、本発明の光電子デバイスによれば、前記発光素子と前記アップコンバージョン発光材料との組合せにより紫外線発光素子を構成することができる。
【００１２】
本発明の光電子デバイスにおいて、前記発光素子としてはＬＥＤ又はＬＤを用いることができる。
【００１３】
また、本発明の光電子デバイスにおいて、前記アップコンバージョン発光材料は、イオン液体に溶解又は分散されていることが好ましい。前記イオン液体は、常温における蒸気圧が極めて低いのでその揮発により環境に悪影響を及ぼすことがなく、不燃性であるので安全性に優れている上、前記アップコンバージョン発光材料の媒体として十分な流動性を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の光電子デバイスにおいて、前記アップコンバージョン発光材料は、透光性材料に封止されていることが好ましい。前記アップコンバージョン発光材料は、透光性材料に封止されていることにより取り扱いを容易とすることができる。
【００１５】
また、本発明の光電子デバイスにおいて、前記透光性材料は入射光を散乱させることができる構成を備えることが好ましい。本発明の光電子デバイスによれば、前記透光性材料が入射光を散乱させることができる構成を備えることにより、前記発光素子から該透光性材料に入射する光線が拡散されて、前記アップコンバージョン材料に均一に照射されることになる。従って、前記アップコンバージョン発光材料から外部に放射される紫外線の強度の分布をより均一にすることができる。
【００１６】
また、本発明の光電子デバイスでは、前記透光性材料が入射光を散乱させることができる構成を備えることに代えて、前記アップコンバージョン発光材料が入射光を散乱させることができる材料を含むようにしてもよく、同一の作用効果を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の光電子デバイスにおいて、リフレクター部材、レンズ部材、フィルター部材、ディフューザー部材からなる群から選択される少なくとも１つの部材を備えることが好ましい。本発明の光電子デバイスは、前記リフレクター部材を備えることにより、前記発光素子又は前記アップコンバージョン発光材料からの発光を反射して、外部への放射光の指向角を狭めることができ、或いは放射光強度を高めることができる。
【００１８】
また、本発明の光電子デバイスは、前記レンズ部材を備えることにより、前記アップコンバージョン発光材料からの発光が外部に放射される際に指向角を制御することができ、或いは該アップコンバージョン発光材料からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、本発明の光電子デバイスは、前記フィルター部材を備えることにより、前記アップコンバージョン発光材料からの発光が外部に放射される際に、放射光の波長制御又は偏光制御を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の光電子デバイスは、前記ディフューザー部材を備えることにより、前記発光素子又は前記アップコンバージョン発光材料からの発光を拡散させることができる。この結果、本発明の光電子デバイスは、前記ディフューザー部材を備えることにより、前記アップコンバージョン発光材料からの発光が外部に放射される際に、指向角度に対する放射光の強度又は放射スペクトルの均一性を向上させることができる。また、前記ディフューザー部材を介して本発明の光電子デバイスを見たときに、発光面における発光の面内分布の均一性を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の光電子デバイスは、前記発光素子と前記アップコンバージョン発光材料との間に、入射光をその波長により選択的に透過又は反射することができる光学多層膜を備えることが好ましい。前記光学多層膜は、例えば、３６５〜５００ｎｍの範囲の波長の青色の光線を透過することができる一方、２００〜３８０ｎｍの範囲の波長の紫外線を反射する構成とすることができる。
【００２１】
この場合、本発明の光電子デバイスは、前記発光素子の発光光のうち、前記青色の光線のみを透過して前記アップコンバージョン発光材料に入射させることができる一方、該アップコンバージョン発光材料により変換された紫外線を反射して該発光素子側への透過を阻止することができる。従って、前記アップコンバージョン発光材料から外部に放射される紫外線の強度を向上させることができると共に、前記発光素子及び該発光素子周辺の部材が該紫外線により損傷を受けることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光電子デバイスの構成例を示す斜視図。
【図２】発光ダイオードの発光波長と外部量子効率との関係を示すグラフ。
【図３】本発明の第１の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態の変形例を示す説明的断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図１０】本発明の第６の実施形態の変形例を示す説明的断面図。
【図１１】本発明の第７の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図１２】本発明の第８の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図１３】本発明の第９の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図１４】図１３に示す光化学多層膜の一構成例を示す説明的断面図。
【図１５】図１４に示す光化学多層膜における光の波長と透過率との関係を示すグラフ。
【図１６】本発明の第１０の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図１７】本発明の第１１の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図１８】本発明の第１２の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図１９】本発明の第１３の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図２０】本発明の第１４の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図２１】本発明の第１５の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図２２】本発明の第１６の実施形態における光電子デバイスの構成を示す説明的断面図。
【図２３】本発明の各実施形態における透光性材料の変形例の構成を示す説明的断面図。
【図２４】本発明の各実施形態におけるアップコンバージョン発光材料の変形例の構成を示す説明的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の光電子デバイス１は、円形基材２ａ上に設けられた発光素子３と、発光素子３を取り囲む円筒状のアップコンバージョン発光材料４ａと、発光素子３に電力を供給する通電用電極５とを備えている。基材２ａは、セラミックス、合成樹脂等の材料からなり、表面に発光素子３に給電するための配線パターン（図示せず）を備えている。発光素子３は、金属ワイヤー、導電性接合材等からなる接合部材６により基材２ａ上に設けられた前記配線パターンに接続され、さらに該配線パターンを介して通電用電極５と電気的に接続されている。
【００２５】
本実施形態の光電子デバイス１は、また、図１（ｂ）に示すように、矩形基材２ｂ上に設けられた発光素子３と、発光素子３を取り囲む四角柱状のアップコンバージョン発光材料４ｂとを備えるものであってもよい。
【００２６】
発光素子３としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）を用いることができる。ここで、前記発光ダイオードとしては、図２に示すように、２００〜６５０ｎｍの範囲の波長の光線を放射するものが知られている。特に、ＡｌＧａＮ系の窒化物半導体からなるＬＥＤによれば、紫外〜緑色領域に及ぶ広い範囲の波長の光線を放射することができる。しかし、発光光の波長が４００ｎｍより短くなると、外部量子効率が急激に低下する。
【００２７】
そこで、本実施形態の光電子デバイス１は、発光素子３として発光光の波長が３６５〜５００ｎｍの範囲であるＬＥＤ又はＬＤを用いる。そして、光電子デバイス１は、発光素子３の発光光の少なくとも一部をアップコンバージョン発光材料４ａ，４ｂにより、２００〜３８０ｎｍの範囲の波長の光線（紫外線）に変換し、外部に放射する。従って、光電子デバイス１によれば、外部量子効率が小さな紫外線発光ＬＥＤを用いることなく、外部量子効率の大きなＬＥＤを用いて、紫外線を放射することができる。
【００２８】
また、ＬＥＤを点灯させるための駆動電圧は、例えば発光波長３００ｎｍの紫外ＬＥＤの場合では４．５Ｖ程度、発光波長が２６０ｎｍ程度になると５．５Ｖ程度になる。これに対し、例えば発光波長４４０ｎｍ程度の青色ＬＥＤではおよそ３．０Ｖ程度で駆動させることができる。従って、光電子デバイス１によれば、従来の紫外ＬＥＤに対して、より低い電圧にて紫外線を得ることが可能になる。
【００２９】
前記発光光の波長が３６５〜５００ｎｍの範囲であるＬＥＤとして、例えば、ＡｌＧａＮ等の窒化物系化合物半導体や、ＺｎＳｅ系のII−VI族化合物半導体からなるＬＥＤを挙げることができる。又、前記発光光の波長が３６５〜５００ｎｍの範囲であるＬＤとして、例えば、ＡｌＧａＮ等の窒化物系化合物半導体からなるＬＤを挙げることができる。
【００３０】
アップコンバージョン発光材料４ａ，４ｂ、有機光増感分子と有機発光分子とがイオン液体に分散又は溶解されている。ここで、アップコンバージョン発光材料４ａ，４ｂが、前記３６５〜５００ｎｍの範囲の光線をアップコンバージョンして、２００〜３８０ｎｍの範囲の波長の光線に変換するための前記有機光増感分子としては、例えば、２，３−ブタンジオン、ポルフィリン類、金属ポルフィリン類、スチリル色素、ポリフルオレン、ポリパラフェニレン類、フタロシアニン類、キサンテン類等の有機化合物を挙げることができる。また、アップコンバージョン発光材料４ａ，４ｂが、前記３６５〜５００ｎｍの範囲の光線をアップコンバージョンして、２００〜３８０ｎｍの範囲の波長の光線に変換するための前記有機発光分子としては、例えば、２，５−ジフェニルオキサゾール、Poly[(methylmethacrylate-co-(7-(4-trifluoromethyl)coumarin acrylamide)]（ＰＣＡ）、金属フタロシアニン類、フタロシアニン類、ポリフルオレン類、オリゴフルオレン類、ポリシラン類等の有機化合物を挙げることができる。また、前記イオン液体としては、1-ethyl-3-methylimidazoliumBis(trifluoromethylsulfonyl)imide、1-ethyl-2,3-dimethylimidazoliumBis(trifluoromethylsulfonyl)imide等を挙げることができる。
【００３１】
次に、図３を用いて、本発明の第１の実施形態の光電子デバイス１について説明する。尚、以下の実施形態はいずれも図１（ａ）に示す光電子デバイス１を例に説明しているが、図１（ｂ）に示す光電子デバイス１にも同様に適用することができる。
【００３２】
第１の実施形態の光電子デバイス１は、基材２ａ上に発光素子３を備え、発光素子３の周囲にアップコンバージョン発光材料４ａが配設されている。アップコンバージョン発光材料４ａは、発光素子３に物理的かつ空間的に接触している。
【００３３】
また、アップコンバージョン発光材料４ａは、前記有機光増感分子及び前記有機発光分子が前記イオン液体に分散又は溶解されており流動性を有するので、透光性材料７により基材２ａ上に封止されている。透光性材料７は、透光性を備える材料であれば、ガラス、透明合成樹脂等、どのような材料からなるものであってもよい。
【００３４】
次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第２の実施形態の光電子デバイス１は、アップコンバージョン発光材料４ａが透光性材料７に封止された断面視コ字状の箱部材８ａを備え、箱部材８ａにより発光素子３が囲繞された構成を備えている。アップコンバージョン発光材料４ａは、透光性材料７に封止されて箱部材８ａとすることにより取り扱いが容易になり、基材２ａ上に容易に配置することができる。
【００３５】
尚、第２の実施形態の光電子デバイス１において、アップコンバージョン発光材料４ａは、発光素子３に物理的かつ空間的に離間して配設されている。
【００３６】
次に、図５を用いて、本発明の第３の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第３の実施形態の光電子デバイス１は、アップコンバージョン発光材料４ａが透光性材料７に封止された直方体状の箱部材８ｂと、基材２ａ上に発光素子３を囲繞して形成された支持部材９ａとを備えている。そして、箱部材８ｂは支持部材９ａに載置されて発光素子３の上方を閉塞している。支持部材９ａは、基材２ａと同一材料により一体的に設けられていてもよく、別体に構成して基材２ａ上に配設されていてもよい。
【００３７】
投入電力に対する発光効率向上の観点から、基材２ａ及び支持部材９ａの表面は、発光素子３及びアップコンバージョン発光材料４ａからの発光光を効率よく反射することができる構成を備えていることが好ましい。前記発光光を効率よく反射することができる構成として、基材２ａ及び支持部材９ａはその表面に酸化チタン等の散乱部材を備えていてもよく、銀等の光沢を有する金属が蒸着されていてもよい。
【００３８】
次に、図６を用いて、本発明の第４の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第４の実施形態の光電子デバイス１は、アップコンバージョン発光材料４ａが透光性材料７に封止された直方体状の箱部材８ｂ，８ｃを備えている。そして、箱部材８は基材２ａ上に発光素子３を囲繞して配置され、箱部材８ｂは箱部材８ｃに載置されて発光素子３の上方を閉塞している。
【００３９】
透光性材料７として無機系ガラス等の曲げ加工が難しい材料を用いる場合、図４に示す断面視コ字状の箱部材８ａを形成することが難しいことがある。このような場合、箱部材８ａを箱部材８ｂ，８ｃに分割すれば、同等の形状を容易に形成することができるので有利である。この場合、箱部材８ｃは、さらに複数に分割してもよい。
【００４０】
また、箱部材８ｂ，８ｃに収容されるアップコンバージョン発光材料４ａは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。アップコンバージョン発光材料４ａが互いに異なる場合、前記有機光増感分子と有機発光分子との濃度を変えるようにしたり、それぞれ所望の波長の発光が得られるように調整したりすることができる。
【００４１】
次に、図７を用いて、本発明の第５の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第５の実施形態の光電子デバイス１は、合成樹脂、無機系バインダー等の透光性を備える材料からなるドーム状の支持部材９ｂを備え、支持部材９ｂは発光素子３に物理的かつ空間的に接触している。また、支持部材９ｂは発光素子３の上方に平面部を備え、該平面部に箱部材８ｂが載置されている。
【００４２】
一般に、半導体からなる発光素子３は、それ自体の屈折率が空気より大きいので、空気に覆われているよりは、空気より屈折率の大きな材料に覆われている方が、効率よく光を取り出すことができ、有利である。そこで、光電子デバイス１は、支持部材９ｂを備えることにより、発光素子３の発光光を効率よくアップコンバージョン発光材料４ａに入射させることができる。
【００４３】
支持部材９ｂは、発光素子３の発光光を均一に分散させる散乱材、熱伝導率を向上するための熱伝導材等を含んでいてもよい。前記散乱材としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ等の粒体を挙げることができる。また、前記熱伝導材としては、金属やセラミックス等の粉末を挙げることができる。
【００４４】
また、発明の第５の実施形態の光電子デバイス１は、図８に示すように、支持部材９ｂの表面を被覆する光反射性材料層１０を備えていてもよい。光反射性材料層１０は、光を反射する機能を備える材料であれば、合成樹脂等の軟質材料からなるものであってもよく、セラミックスや金属等の硬質材料からなるものであってもよい。
【００４５】
光電子デバイス１は、光反射性材料層１０により、発光素子３の発光光を反射して効率よくアップコンバージョン発光材料４ａに入射させることができ、或いはアップコンバージョン発光材料４ａの発光光を反射して外部への放射光の強度を向上させることができる。
【００４６】
次に、図９を用いて、本発明の第６の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第６の実施形態の光電子デバイス１は、合成樹脂、無機系バインダー等の透光性を備える材料からなり、ドーム状の下部が上部より小径となっているアンダーカット部１１を備える支持部材９ｃを備え、支持部材９ｃは発光素子３に物理的かつ空間的に接触している。また、支持部材９ｃは発光素子３の上方に平面部を備え、該平面部に箱部材８ｂが載置されている。
【００４７】
支持部材９ｃによれば、図７に示す支持部材９ｂと同一の作用効果を得ることできる上、アンダーカット部１１において支持部材９ｃと空気との界面で発光素子の発光光を反射することができる。従って、光電子デバイス１は、発光素子３の発光光を効率よくアップコンバージョン発光材料４ａに入射させることができ、外部への放射光の強度を向上させることができる。
【００４８】
また、発明の第６の実施形態の光電子デバイス１は、図１０に示すように、支持部材９ｃの表面を被覆する光反射性材料層１０を備えていてもよい。光反射性材料層１０は、光を反射する機能を備える材料であれば、合成樹脂等の軟質材料からなるものであってもよく、セラミックスや金属等の硬質材料からなるものであってもよい。また、光反射性材料層１０は、アンダーカット部１１に充填されて、支持部材９ｃと共にドーム形状に形成されていてもよい。
【００４９】
光電子デバイス１は、光反射性材料層１０により、発光素子３の発光光をさらに効率よく反射して、さらに効率よくアップコンバージョン発光材料４ａに入射させることができる、或いはアップコンバージョン発光材料４ａの発光光を反射することができる。従って、図１０に示す光電子デバイス１によれば、図８〜９に示す光電子デバイス１に比較して、外部への放射光の強度をさらに向上させることができる。
【００５０】
次に、図１１を用いて、本発明の第７の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第７の実施形態の光電子デバイス１は、箱部材８ｂの上面を凸レンズ状とした箱部材８ｄを備えている以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。光電子デバイス１は、箱部材８ｄを備えることにより、例えば、出射光を集光したり、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００５１】
箱部材８ｂは、その上下面、側面等の面を箱部材８ｄのように凸レンズ状とする他、非均一な凹凸形状、均一な凹凸形状、回折格子のようなストライプ形状、凹レンズ形状、レンズアレイ形状等の種々の形状とするようにしてもよい。
【００５２】
箱部材８ｂは、非均一な凹凸形状からなる面を備えることにより、その面において、光の取り出し効率を向上させたり、拡散により発光を均一化させたりすることができる。また、箱部材８ｂは、均一な凹凸形状からなる面又は、回折格子のようなストライプ形状からなる面を備えることにより、その面において、光の出射方向を変えたり、光の取り出し効率を向上させたりすることができる。また、箱部材８ｂは、凹レンズ形状からなる面を備えることにより、その面において、出射光を広げることができる。また、箱部材８ｂは、レンズアレイ形状からなる面を備えることにより、その面において、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００５３】
尚、箱部材８ｂの上下面、側面等の面の形状は前記各形状に限定されることなく、さらに種々の形状とすることが可能である。また、光学的な機能が付加されない場合であっても、箱部材８ｂの上下面、側面等の面の形状を変更することにより、製作工程の簡易化、コストの低減等の効果を得ることができることがある。
【００５４】
次に、図１２を用いて、本発明の第８の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第８の実施形態の光電子デバイス１は、発光素子３が金バンプ１２により前記配線パターンにフリップチップ実装されている以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。第８の実施形態の光電子デバイス１によれば、金属ワイヤー等の接合部材６を必要としないので、発光素子３の発光光が接合部材６に遮られることがなく、アップコンバージョン発光材料４ａに効率よく入射させることができる。
【００５５】
次に、図１３を用いて、本発明の第９の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第９の実施形態の光電子デバイス１は、箱部材８ｂの下面に入射光をその波長により選択的に透過又は反射することができる光学多層膜１３を備える以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。
【００５６】
光学多層膜１３は、例えば、図１４に示すように、ガラス基板２１上に、第１のＴａ２Ｏ５層２２、第１のＳｉＯ２層２３、第２のＴａ２Ｏ５層２４、第２のＳｉＯ２層２５がこの順に積層された構成を備えている。ここで、第１のＴａ２Ｏ５層２２は１４．０ｎｍ、第１のＳｉＯ２層２３は３２．９ｎｍ、第２のＴａ２Ｏ５層２４は１２５．１ｎｍ、第２のＳｉＯ２層２５は８６．６ｎｍの厚さに形成されている。
【００５７】
図１４に示す光学多層膜１３を備えるガラスにおける入射光の波長と透過率との関係を図１５に示す。図１５から、通常のガラスは入射光の波長に関わらず透過率が略一定であるのに比較して、光学多層膜１３を備えるガラスによれば、青色領域の光を透過する一方、紫外領域の光を反射又は吸収することが明らかである。
【００５８】
箱部材８ｂの下面に光学多層膜１３を備える光電子デバイス１によれば、発光素子３の発光光のうち、紫外領域の光は光学多層膜１３に反射又は吸収され、青色領域の光のみが選択的に光学多層膜１３を透過してアップコンバージョン発光材料４ａに入射する。従って、アップコンバージョン発光材料４ａにおける変換効率を向上させることができる。
【００５９】
また、箱部材８ｂの下面に光学多層膜１３を備える光電子デバイス１によれば、アップコンバージョン発光材料４ａから発光される紫外光は光学多層膜１３に反射又は吸収され、発光素子３側に透過することがない。従って、基材２ａ、発光素子３、支持部材９ａ等が紫外光により劣化することを防止することができる。
【００６０】
次に、図１６を用いて、本発明の第１０の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第１０の実施形態の光電子デバイス１は、箱部材８ｂの側面及び下面の一部を被覆するリフレクター部材１４を備える以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。リフレクター部材１４は、例えば、セラミックス、金属、反射性能を有するフィラーを含有する樹脂等により形成することができる。
【００６１】
第１０の実施形態の光電子デバイス１によれば、発光素子３又はアップコンバージョン発光材料４ａの発光光をリフレクター部材１４により反射することができるので、外部への放射光の指向角を狭めたり、該放射光の強度を向上させたりすることができる。
【００６２】
次に、図１７を用いて、本発明の第１１の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第１１の実施形態の光電子デバイス１は、基材２ａ上に配置されたレンズ部材１５により被覆されている以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。レンズ部材１５は、例えば、ガラス、合成樹脂等により形成することができる。
【００６３】
第１１の実施形態の光電子デバイス１によれば、レンズ部材１５によりアップコンバージョン発光材料４ａの発光光が外部に放射される際の指向角を所望の値に制御したり、光の取り出し効率を向上させたりすることができる。また、レンズ部材１５により、発光素子３、箱部材８ｂ等を保護する効果も得ることができる。
【００６４】
また、レンズ部材１５は、内部にアルミナ粉末等の光を拡散する作用を備える微粒子を含有させてもよく、放射光の均一性を向上させる効果を得ることができる。
【００６５】
次に、図１８を用いて、本発明の第１２の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第１２の実施形態の光電子デバイス１は、箱部材８ｂの側面及び上面を被覆する光学フィルター部材１６を備える以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。第１２の実施形態の光電子デバイス１によれば、光学フィルター部材１６を備えることにより、外部に放射される光の波長や偏光を制御することができる。
【００６６】
次に、図１９を用いて、本発明の第１３の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第１３の実施形態の光電子デバイス１は、光学フィルター機能を備える透光性材料１７により箱部材８ｂが形成されていること以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。第１３の実施形態の光電子デバイス１によれば、透光性材料１７自体が光学フィルター機能を備えることにより、第１２の実施形態の光電子デバイス１と同一の作用効果を得ることができる。
【００６７】
次に、図２０を用いて、本発明の第１４の実施形態の光電子デバイス１について説明する。第１４の実施形態の光電子デバイス１は、箱部材８ｂの側面及び上面を被覆するディフューザー部材１８を備える以外は、図５に示す光電子デバイス１と全く同一の構成を備えている。第１４の実施形態の光電子デバイス１では、アップコンバージョン発光材料４ａの発光光をディフューザー部材１８により拡散して外部に放射することができる。従って、第１４の実施形態の光電子デバイス１によれば、指向角度に対して放射光の強度又は放射スペクトルの均一性を向上させることができ、又は光電子デバイス１を上方から見た際の発光面の面内分布をより均一にすることができる。
【００６８】
本発明の光電子デバイス１は、第１０〜第１４の各実施形態の構成を相互に組み合わせた構成とすることもできる。例えば、図２１に示す第１５の実施形態の光電子デバイス１は、図１６に示す第１０の実施形態の光電子デバイス１において、箱部材８ｂの下面に光学フィルター部材１６を備える構成となっている。
【００６９】
第１５の実施形態の光電子デバイス１によれば、光学フィルター部材１６として青色領域の光は透過し、紫外領域の光は吸収する機能を備えるものを用いることにより、発光素子３の発光光のうち青色領域の光のみを選択的にアップコンバージョン発光材料４ａに入射させることができると共に、アップコンバージョン発光材料４ａから発光される紫外光が発光素子３側に透過することを防止することができる。
【００７０】
従って、第１５の実施形態の光電子デバイス１によれば、第１０の実施形態の光電子デバイス１のリフレクター部材１４による作用効果に加え、アップコンバージョン発光材料４ａにおける変換効率を向上させ、基材２ａ、発光素子３、支持部材９ａ等の紫外光による劣化を防止することができるという作用効果を得ることができる。
【００７１】
また、図２２に示す第１６の実施形態の光電子デバイス１は、図２１に示す第１５の実施形態の光電子デバイス１において、箱部材８ｂの上面にディフューザー部材１８を備える構成となっている。第１６の実施形態の光電子デバイス１によれば、第１５の実施形態の光電子デバイス１の前記作用効果に加え、ディフューザー部材１８による、指向角度に対して放射光の強度又は放射スペクトルの均一性を向上させることができ、又は光電子デバイス１を上方から見た際の発光面の面内分布をより均一にすることができるという作用効果を得ることができる。
【００７２】
また、本発明の光電子デバイス１は、図２３に示すように、透光性材料７の内面に凹凸１９を備える箱部材８ｅを備えるものであってもよい。箱部材８ｅは、透光性材料７の内面に形成された凹凸１９により、入射光を散乱させることができる。
【００７３】
従って、箱部材８ｅを備える光電子デバイス１によれば、入射光をアップコンバージョン発光材料４ａに均一に照射させることができ、アップコンバージョン発光材料４ａから外部に放射される紫外線の強度の分布を均一にすることができる。
【００７４】
また、本発明の光電子デバイス１は、図２４に示すように、箱部材８ｂに封止されているアップコンバージョン発光材料４ａが、入射光を散乱させることができる材料２０を含むものであってもよい。前記材料２０として、例えば、アルミナ粉末、ＴｉＯ２粉末等を挙げることができる。
【００７５】
アップコンバージョン発光材料４ａが、入射光を散乱させることができる材料２０を含む光電子デバイス１によれば、発光素子３の発光光をアップコンバージョン発光材料４ａ内で散乱させて均一にすることがでる。従って、アップコンバージョン発光材料４ａから外部に放射される紫外線の強度の分布を均一にすることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１…光電子デバイス、  ３…発光素子、  ４ａ，４ｂ…アップコンバージョン発光材料、  ７…透光性材料、  １３…光学多層膜、  １４…リフレクター部材、  １５…レンズ部材、  １６…光学フィルター部材、  １７…ディフューザー部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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