(57)【要約】【課題】環境温度に影響されることなくほぼ一定の蛍光量を放射し得る照明装置および表示装置を提供する。【解決手段】照明装置は、誘導放出光を放射する半導体レーザ素子（１００）と、その誘導放出光を吸収して自然放出光を放射する半導体を含む層（１０２）と、その自然放出光を吸収して異なる波長の蛍光を放射するように母体結晶に発光中心が添加された蛍光体を含む層（１０３）とを備えている。【選択図】        図１
2004266030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導放出光を放射する半導体レーザ素子と、
前記誘導放出光を吸収して自然放出光を放射する半導体を含む層と、
前記自然放出光を吸収して異なる波長の蛍光を放射するように母体結晶に発光中心が添加された蛍光体を含む層とを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子はフレーム上に実装されており、前記半導体は前記半導体レーザ素子を覆う第１のキャップ材に含まれており、そして前記蛍光体は前記第１のキャップ材を覆う第２のキャップ材に含まれていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記誘導放出光を伝播させてその光の少なくとも１部を前記半導体に照射する導光体を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記半導体は粒子状または板状であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
誘導放出光を放射する半導体レーザ素子と、
前記誘導放出光を吸収して自然放出光を放射する半導体を含む層と、
前記自然放出光を吸収して異なる波長の蛍光を放射するようにマトリクス状に配置された母体結晶に発光中心が添加された蛍光体を含む層と、
前記自然放出光と前記蛍光の少なくとも１方の光強度を変調する光変調手段とを含むことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記誘導放出光を伝播させてその光の少なくとも１部を前記半導体に照射する導光体を含むことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記半導体は粒子状または板状であることを特徴とする請求項５または６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明装置および表示装置に関し、とくに半導体レーザ素子から放射される光の波長を変換して様々な色の蛍光を発光し得るように母体結晶に発光中心が添加された蛍光体を含む照明装置および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子から放射されるレーザ光を吸収して可視光を発光し得る蛍光体を利用した照明装置が、特許文献１の特開平７−２８２６０９号公報に開示されている。また、半導体レーザ素子に光学的に接続された光ファイバーのクラッド部の外側においてレーザ光を吸収して可視光を発光し得る蛍光体を用いた発光装置が、特許文献２の特開２００２−１４８４４２号公報に開示されている。
【０００３】
このように基礎光源として半導体レーザ素子を用いる場合には、発光ダイオードを用いる場合に比べて、（１）電力・光変換効率がよく、（２）高光出力化が可能で、（３）放射される光は強い指向性を有するので光径を細く絞ることができるという利点が得られる。すなわち、半導体レーザ素子は、蛍光体に向かう所定方向への励起光放射が望まれる特許文献１の照明装置や、特許文献２におけるように径が小さい光ファイバーなどの導光体に励起光を入射するための基礎光源として適している。
【０００４】
さらに、レーザ素子と蛍光体とを利用した表示装置の一例が、特許文献３の特開平７−２０８１８公報に開示されている。
【０００５】
以上の先行技術文献に示されているように、基礎光源としての半導体レーザ素子から放射されるレーザ光の波長を変換して様々な色の蛍光を発し得る蛍光体を利用する光学的構成は、照明装置および表示装置に好ましく適用することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８２６０９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１４８４４２号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平７−２０８１８公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上述のように半導体レーザ素子とそのレーザ光の波長を変換して様々な色の蛍光を発し得る蛍光体とを組み合わせて含む照明装置および表示装置において、これらの装置から放射される蛍光量の環境温度依存性が大きいことを見出した。
【００１０】
このような問題に鑑み、本発明は、環境温度に影響されることなくほぼ一定の蛍光量を放射し得る照明装置および表示装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様による照明装置は、誘導放出光を放射する半導体レーザ素子と、その誘導放出光を吸収して自然放出光を放射する半導体を含む層と、その自然放出光を吸収して異なる波長の蛍光を放射するように母体結晶に発光中心が添加された蛍光体を含む層とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
なお、半導体レーザ素子はフレーム上に実装することができ、自然放出光を放射する半導体は半導体レーザ素子を覆う第１のキャップ材に含ませることができ、そして蛍光体は第１のキャップ材を覆う第２のキャップ材に含ませることができる。また、照明装置は、誘導放出光を伝播させてその光の少なくとも１部を半導体に照射するための導光体をさらに含んでいてもよい。こうして、蛍光体からの蛍光量の環境温度依存性が少ない点状または面状の照明装置を得ることができる。
【００１３】
本発明の他の態様による表示装置は、誘導放出光を放射する半導体レーザ素子と、その誘導放出光を吸収して自然放出光を放射する半導体を含む層と、その自然放出光を吸収して異なる波長の蛍光を放射するようにマトリクス状に配置された母体結晶に発光中心が添加された蛍光体を含む層と、それら自然放出光と蛍光の少なくとも１方の光強度を変調する光変調手段とを含むことを特徴としている。
【００１４】
なお、表示装置は、誘導放出光を伝播させてその光の少なくとも１部を半導体に照射するための導光体をさらに含んでいてもよい。また、誘導放出光を吸収して自然放出光を放射する半導体は粒子状または板状であり得る。こうして、蛍光体からの光量の環境温度依存性が少ない表示装置を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の実施形態１による照明装置について、図１から図３を参照しつつ説明する。なお、本願の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表わしている。
【００１６】
図１の模式的な断面図に示された照明装置においては、一対のリードフレーム１０４のうちの左側のフレームの先端に凹部が形成されている。その凹部の底面に、波長４００ｎｍの光を発するＧａＮ系半導体レーザ素子１００が実装されている。このＧａＮ系半導体レーザ素子の上面と右側のリードフレームとの間には、配線１０５が接続されている。そして、この半導体レーザ素子１００は、そのレーザ光を吸収して自然放出光を放射するＩｎｘＧａ１−ｘＮ粒子１０２が分散された第１の透明アクリル樹脂１０１のドームによって覆われている。ここで、このＩｎｘＧａ１−ｘＮ粒子の混晶比ｘは、半導体レーザ素子から放射される波長４００ｎｍの誘導放出光を吸収しかつ蛍光体に対する励起光となる波長４３０ｎｍの自然放出光を放射するように設定されている。
【００１７】
さらに、この第１透明アクリル樹脂１０１のドームは、赤色（Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋）、緑色（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、および青色（（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋）の蛍光体が分散された第２の透明アクリル樹脂１０３のドームによって覆われている。そして、これらの蛍光体に励起光が照射されてそこから放射される蛍光の混色によって、砲弾型の白色照明装置を得ることができる。ここで、母体の結晶（Ｙ２Ｏ２Ｓ）中に発光中心（Ｅｕ３＋）として遷移金属などが添加された一般的な蛍光体に対する基礎光源として半導体レーザ素子を用いた場合に、その蛍光体から放射される蛍光量の環境温度依存性について、図２の模式的グラフを用いて説明する。
【００１８】
図２のグラフは、蛍光体の吸収スペクトルとその蛍光体を励起する半導体レーザ素子の発振スペクトルとの関係を示している。グラフの横軸は波長（ｎｍ）を示し、右の縦軸は半導体レーザ素子の光強度（ａｒｂ．：任意単位）を示し、そして左の縦軸は蛍光体の光吸収係数（％）を示している。またグラフ中の実線の曲線（ａ）は半導体レーザ素子の発振スペクトルを表わし、矢印（ｂ）はその発振スペクトルの変動幅を表わし、そして一点鎖線の曲線（ｃ）は蛍光体の吸収スペクトルを表わしている。
【００１９】
母体の結晶（Ｙ２Ｏ２）中に発光中心（Ｅｕ３＋）が添加された蛍光体では、発光中心の４ｆ電子軌道とその他の軌道との準位間で多数のバンド構造が形成される。そして、このようなバンド構造に起因して、蛍光体の吸収スペクトルは一点鎖線（ｃ）で示されているように波長に対してフラットな領域がほとんどない形状となり、またこの吸収スペクトルに温度依存性はほとんど存在しない。
【００２０】
他方、半導体レーザ素子の発振波長のスペクトル幅は、実線（ａ）で示すように通常は数ｎｍ程度である。そして、この半導体レーザ素子の発振波長は、０．３〜０．５ｎｍ／℃程度の温度依存性で変化する。したがって、一般的な使用状態での環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）において、その発振波長は３０〜４０ｎｍ程度変化し得る。
【００２１】
このような半導体レーザ素子の発振波長の変動により、励起光として蛍光体に吸収されるレーザ光量（蛍光体の吸収スペクトルと半導体レーザの発振スペクトルの重なりの積分量に相当）が２０％程度まで減少し得る。この結果、蛍光体から放射される蛍光量も、蛍光体に吸収される励起光量に応じて２０％程度まで減少してしまう。
【００２２】
他方、図３のグラフは図２に類似しているが、本実施形態１による照明装置における作用効果を図解している。すなわち、図３においても、横軸は波長（ｎｍ）を示し、右の縦軸は半導体レーザ素子の光強度（ａｒｂ．：任意単位）を示し、そして左の縦軸はと蛍光体の吸収係数（％）を示している。また、グラフ中の実線の曲線（ａ）は半導体レーザの発振スペクトル、一点鎖線の曲線（ｃ）は蛍光体の吸収スペクトル、二点鎖線の曲線（ｄ）は半導体から放射される自然放出光のスペクトル、そして矢印（ｅ）はその半導体から放射される自然放出光スペクトルの変動幅を表わしている。
【００２３】
このグラフから分かるように、半導体レーザ素子からのレーザ光（ａ）を吸収してＩｎｘＧａ１−ｘＮ粒子から放射される自然放出光（ｄ）のスペクトル幅（ｅ）は、そのレーザ光のスペクトル幅に比べて遥かに広くなっている。そして、この自然放出光（ｄ）のスペクトル幅は、蛍光体の吸収スペクトル（ｃ）の幅よりも広い。したがって、レーザ光を吸収する半導体からの自然放出光スペクトルのピーク波長が環境温度に依存して変化しても、蛍光体に吸収されるその光量は約１０％程度しか変化しないので、蛍光体から放射される蛍光量の変動を最大でも約１０％程度に抑制することができる。
【００２４】
すなわち、図２に図解された従来技術におけるようにレーザ光を蛍光体に直接吸収させる場合に比べて、図１に示された本実施形態１の照明装置においては、レーザ光を一旦半導体に吸収させてそこからの自然放出光を蛍光体に吸収させるので、図３に図解されているように蛍光体からの蛍光量変化の環境温度依存性を顕著に小さくすることができる。
【００２５】
なお、レーザ光を吸収して自然放出光を放射する半導体材料としてはＩｎｘＧａ１−ｘＮに限られず、蛍光体が励起光として吸収し得る光を放射するバンドギャップを有する半導体であればよく、ＺｎＭｇＳＳｅ系混晶などを用いることも可能である。また、照明装置の形態としては、図１の砲弾型の素子をアレイ状に多数並べた構成を有していてもよく、それによって面状照明装置が得られる。さらに、青、緑、および赤の蛍光を発する蛍光体を個別に含むことによってそれぞれの単色で発光する複数の素子をマトリクス状に配列するとともに、各素子の発光強度を制御する調光手段を備えることによって、表示装置を得ることもできる。
【００２６】
（実施形態２）
図４（ａ）の模式的な透視的斜視図とそれに対応する図４（ｂ）の模式的な断面図において、本発明の実施形態２による線状照明装置の一例が図解されている。この照明装置は、ポリメチルメタクリレートのコア４００、このコアを覆うフッ素系ポリマーのクラッド４０１、このクラッドを覆いかつＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３が分散されたフッ素系ポリマー層４０５、さらにこのポリマー層を覆いかつ赤、緑、および青の蛍光を放射する蛍光体が分散されたフッ素系ポリマー層４０２を含むプラスチックファイバー構造を備えている。
【００２７】
このプラスチックファイバーの一方端面には、半導体レーザ素子（図示せず）が光学的に結合されている。プラスチックファイバー内に入射されたレーザ光が図４（ａ）中の矢印で示されているようにコア４００内を伝播するにつれて、そのレーザ光の１部はコア４００内の１部に設けたアルミナなどの金属酸化粒子を含む光散乱構造４０４によって散乱される。この散乱光は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３で吸収されて自然放出光に変換された後に、蛍光体を含むポリマー層４０２に放射される。そして、各蛍光体から放射される蛍光の混色によって、図４（ｂ）中の矢印で示されているように、白色光がファイバー外に放射される。
【００２８】
このようなファイバー状の発光体を例えば室内の天井部に設置することによって、線状の室内照明装置を実現することができる。
【００２９】
図５（ａ）の模式的な透視的斜視図とそれに対応する図５（ｂ）の模式的な断面図においては、実施形態２による線状照明装置の他の例が図解されている。この照明装置は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３を含むポリメチルメタクリレートのコア４００、このコアを覆うフッ素系ポリマーのクラッド４０１、そのクラッドを覆いかつ赤、緑、および青の蛍光を発する蛍光体が分散されたフッ素系ポリマー層４０２を備えている。
【００３０】
この照明装置においても、プラスチックファイバーの一方端面には、半導体レーザ素子（図示せず）が光学的に結合されている。プラスチックファイバー内に入射されたレーザ光がコア４００中を伝播するにつれて、その光の１部はＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３によって吸収されかつ自然放出光に変換されて放射される。そして、この自然放出光が蛍光体含有ポリマー層４０２に照射され、各蛍光体から放射される蛍光の混色による白色光がファイバー外に放射される。
【００３１】
なお、図５におけるＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３は、それらの粒子から放射される自然放出光を散乱させる散乱構造の機能をも兼ね備えている。
【００３２】
図６の模式的な断面図は、実施形態２による線状照明装置のさらに他の例を図解している。この照明装置は、ポリメチルメタクリレートのコア４００、そのコアから伝播光の１部がしみ出している近接場光（エバネッセント光）領域（破線で図示）にＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３が分散されているフッ素系ポリマーのクラッド４０１、さらにそのクラッドを覆いかつ赤、緑、および青の蛍光を発する蛍光体を含むフッ素系ポリマー層４０２を備えている。
【００３３】
図６の場合は、プラスチックファイバーのコア４００内を伝播するレーザ光のうちでクラッド４０１内（破線で図示された領域内）にしみ出している比較的小さい光成分のみがＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子と相互作用する。したがって、コア４００内にＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３が分散されている図５のファイバーに比べて、図６のファイバーはレーザ光の伝播損失を低くし得るので、より長い線状の照明装置に適している。
【００３４】
本実施形態２におけるようなプラスチックファイバーを利用することによって、蛍光体から放射される蛍光量変動の環境温度依存性が少ない線状の照明装置を実現することができる。なお、ファイバーの種類としては、プラスチックファイバーに限られず、石英ファイバーなどを用いることもできる。
【００３５】
（実施形態３）
図７の模式的な斜視図は、本発明の実施形態３による面状照明装置の一例を図解している。この照明装置は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３が分散されかつテーパ状に厚さが変化しているアクリル樹脂板からなる導光体７０１と、この導光体の厚い方の側端面に接合された半導体レーザ素子７００と、導光体の底面においてレーザ光および半導体粒子からの自然放出光が放射されて損失になることを防止するアルミニウム反射膜７０２と、導光体７０１の上面上において実施形態１と同様の蛍光体が分散されたフッ素系ポリマー層４０２を備えている。
【００３６】
図７の照明装置においては、アクリル樹脂の導光体７０１内に入射されたレーザ光がその導光体中を伝播するにつれて、その光の１部は導光体中に分散されたＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３で吸収される。そして、このＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子からの自然放出光が蛍光体含有ポリマー層４０２に放射され、各蛍光体から放射される蛍光の混色による白色光が上方に放射される。なお、このＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３は、導光体７０１内を伝播するレーザ光やＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子からの自然放出光を散乱させる機能を兼ね備えている。
【００３７】
図８の模式的な斜視図は、本発明の実施形態３による面状照明装置の他の例を図解している。この照明装置は、曲面の底面を有していて厚さが連続的に変化するアクリル樹脂板からなる導光体７０１と、導光体内を伝播する光の１部を上方に散乱させかつ導光体からレーザ光が下方に放射されて損失となることを防止するように導光体の底面に設けられたアルミニウム反射膜７０２と、導光体の上面上に設けられたＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層８００と、このＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層上において実施形態１と同様の蛍光体が分散されたフッ素系ポリマー層４０２を備えている。そして、この導光体７０１の厚い方の側端面には、半導体レーザ素子７００が光学的に結合されている。
【００３８】
アクリル樹脂の導光体７０１内に入射されたレーザ光がその導光体中を伝播するにつれて、その光の１部がアルミニウム反射膜７０１により反射されてＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層８００に照射される。このレーザ光はＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層により吸収され、自然放出光に変換されて蛍光体含有ポリマー層４０２に照射される。その結果、各蛍光体から放射される蛍光の混色による白色光が、蛍光体含有ポリマー層４０２から上方に放射される。
【００３９】
本実施形態３におけるようにＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層を用いる場合でも、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子を用いる場合と同様に、蛍光体から放射される蛍光量変動の環境温度依存性が少ない面型の照明装置を得ることができる。
【００４０】
（実施形態４）
図９の模式的な斜視図は、本発明の実施形態４による面状照明装置を図解している。この照明装置は、エポキシ樹脂のコア層９０１と、このコア層を挟みかつコアと屈折率の異なるエポキシ樹脂のクラッド９００、９０２とからなる導波路構造を含む導光体を備えている。この導光体において、垂直方向の光成分は、コア層９０１とクラッド層９００、９０１とで形成される屈折率分布によってコア層内部に閉じ込められる。そして、下側のクラッド層９００の底面には、この導光体部からレーザ光が放射されて損失になることを防止するアルミニウム反射膜７０２が設けられている。導光体の上面上においては、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層７０３と、この上に実施形態１と同様の蛍光体が分散されたフッ素系ポリマー層４０２が設けられている。そして、この導光体の１端面において、半導体レーザ素子７００がコア層９０１へ光学的に結合されている。
【００４１】
エポキシ樹脂からなる導光体中のコア９０１内に入射されたレーザ光がそのコア内を伝播するにつれて、その光の１部はコア下面に設けられている凹凸形状による屈折率分布によってＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層７０３に照射される。そして、このレーザ光はＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層７０３に吸収され、自然放出光に変換されて放射される。この自然放出光が蛍光体含有ポリマー層４０２に照射されて、各蛍光体から放射される蛍光の混色による白色光が上方に放射される。
【００４２】
このような実施形態４においても、実施形態１と同様の理由により、蛍光体から放射される蛍光量変動の環境温度依存性が少ない面状の照明装置を得ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態４における導光体中に含まれる導波路構造は３層スラブ構造に限られず、様々な構造のものを用いることが可能である。また、コア内にＩｎＧａＮ粒子を分散させることによって、そのコア内を伝播するレーザ光がそのＩｎＧａＮ粒子に吸収されて自然放出光に変換されるような導波路構造を含む照明装置を作製することも可能である。
【００４４】
（実施形態５）
図１０と図１１は、本発明の実施形態５による表示装置を模式的に図解している。図１０（ａ）はその表示装置の断面図であり、図１０（ｂ）はそれに含まれる光ファイバの上面図であり、そして図１１はそのファイバの断面図を示している。この表示装置において、一端に半導体レーザ素子７００が接続されたプラスチックファイバー１０００はレーザ光が伝播するコア４００とそれを覆うクラッド４０１とを含み、伝播する光成分の内でクラッドに光がしみ出している領域（破線で図示）にはＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３が分散されている。そしてこのプラスチックファイバーが図１０（ａ）および図１０（ｂ）で示されるように配置され、台座１００３によって筐体部に固定されている。
【００４５】
このようなプラスチックファイバー１０００を伝播するレーザ光はこのＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３で吸収され、このＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子４０３からの自然放出光が蛍光体の励起光として放射される。そして、図１０（ａ）に示されているように、プラスチックファイバー１０００から放射される励起光の光強度が各画素に対応して制御されるように、偏光板に挟まれたアクティブマトリクス駆動型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む液晶光変調素子層１００１が設けられている。
【００４６】
さらに、この液晶光変調素子層１００１上には、実施形態１と同様の赤、緑、および青の蛍光を発する各々の蛍光体１００２が、各画素に対応してピクセル状に配置されている。このように赤、緑、および青の各蛍光体に照射される励起光の光強度が液晶光変調素子層１００１で制御されることによって、表示装置が動作させられる。そして、この実施形態５の構成によって、実施形態１と同様の理由で、蛍光体から放射される蛍光量変動の環境温度依存性が少ない表示装置を得ることができる。
【００４７】
（実施形態６）
図１２は本発明の実施形態６による表示装置の一例を模式的な斜視図で図解している。この表示装置は、実施形態３の図７で示された導光体と、この導光体上においてＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子から放射された励起光の光強度を各画素に対応して制御するように偏光板に挟まれたアクティブマトリクス駆動型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む液晶光変調素子層１００１とを備えている。さらに、この液晶光変調素子層１００１上には、実施形態１と同様の赤、緑、および青の蛍光を発する各々の蛍光体１００２が、各画素に対応してピクセル状に配置されている。そして半導体レーザ素子７００が、この導光体７０１の厚い方の側端面に光学的に結合されている。
【００４８】
図１３は本発明の実施形態６による表示装置の他の例を模式的な斜視図で図解している。この表示装置では、実施形態４の光導波路構造を含む導光体の上面上に設けられたＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層７０３と、このＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体膜からの自然放出光の強度を各画素に対応して制御するように偏光板に挟まれたアクティブマトリクス駆動型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む液晶光変調素子層１００１が設けられている。さらに、この液晶光変調素子層１００１上には、実施形態１と同様の赤、緑、および青の蛍光を発する各々の蛍光体１００２が、各画素に対応してピクセル状に配置されている。そして半導体レーザ素子７００が、この導光体の端面において、コア層９０１へ光学的に結合されている。
【００４９】
このように赤、緑、および青の各蛍光体に照射される励起光の光強度を液晶光変調素子層１００１で制御することによって、表示装置を動作させることができる。そして、実施形態６の構成によっても、実施形態１と同様の理由で、蛍光体からの蛍光量変動の環境温度依存性が少ない表示装置を得ることができる。
【００５０】
なお、この液晶光変調素子層１００１の光学的な配置箇所は本実施形態のようにＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層７０３と蛍光体層１００２の間に限られず、上方クラッド９０２とＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体層７０３との間や蛍光体層１００２上に設けられてもよい。
【００５１】
（実施形態７）
図１４は本発明の実施形態７による表示装置を模式的な断面図で図解している。この表示装置は、各画素に対応してピクセル状に配置された赤、緑、および青の蛍光を発する各々の蛍光体が個別的に分散されたアクリル樹脂層１００２と、これらの個々の蛍光体に対応した複数の半導体レーザ素子７００を備えている。さらに、蛍光体１００２と半導体レーザ素子７００との間には、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子が分散されたアクリル樹脂層７０３が配置されている。そして、これらの半導体レーザ素子７００の注入電流を変調するために、制御回路１４００が設けられている。
【００５２】
このように、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子に照射される半導体レーザ素子７００の光量を制御回路１４００によって直接制御して、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子から赤、緑、および青の各蛍光体に照射される励起光の光強度を制御することによって、表示装置を動作させることができる。また、実施形態７の構成により、実施形態１と同様の理由で、蛍光体からの蛍光量変動の環境温度依存性が少ない表示装置を得ることができる。
【００５３】
なお、半導体レーザ素子７００としては端面発光型や垂直共振器型のいずれをも用いることができるが、本実施形態７の表示装置においては垂直方向に光が放射される垂直共振型のレーザ素子がより好ましい。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、半導体レーザ素子と蛍光体を用いた照明装置および表示装置において、環境温度変動により生じる半導体レーザ素子の共振波長変動に起因する蛍光体からの蛍光量変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による照明装置を示す模式的な断面図である。
【図２】半導体レーザを基礎光源に用いた時の半導体レーザの発振スペクトルと蛍光体の吸収スペクトルとの関係を示す模式的グラフである。
【図３】半導体レーザからの誘導放出光をＩｎＧａＮに吸収させ、ＩｎＧａＮから放射する自然放出光を蛍光体の励起光源とした場合におけるＩｎＧａＮの放射光スペクトルと蛍光体の吸収スペクトルとの関係を示す模式的グラフである。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態２による照明装置の一例を示す模式的な斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に対応する模式的な断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施形態２による照明装置の他の例を示す模式的な斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に対応する模式的な断面図である。
【図６】本発明の実施形態２による照明装置のさらに他の例を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の実施形態３による照明装置の一例を示す模式的な斜視図である。
【図８】本発明の実施形態３による照明装置の他の例を示す模式的な斜視図である。
【図９】本発明の実施形態４による照明装置を示す模式的な斜視図である。
【図１０】（ａ）は本発明の実施形態５による照明装置を示す模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）に含まれるファイバーを示す模式的な平面図である。
【図１１】図１０（ｂ）中の光ファイバーの模式的な断面図である。
【図１２】本発明の実施形態６による表示装置の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態６による表示装置の他の例を示す模式的な斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態７による表示装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１００  半導体レーザ素子、１０１  アクリル樹脂、１０２  ＩｎｘＧａ１−ｘＮＮ粒子、１０３  蛍光体を含むアクリル樹脂、１０４  リードフレーム、１０５配線、４００  コア、４０１  クラッド、４０２  フッ素系ポリマー部、４０３  ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体粒子、４０４  光散乱構造、４０５  フッ素系ポリマー部、７００  半導体レーザ素子、７０１  導光体、７０２  アルミニウム反射膜、８００  ＩｎｘＧａ１−ｘＮ半導体膜、９００、９０２  クラッド、９０１  コア、１０００  プラスチックファイバー、１００１  液晶光変調素子、１００２
蛍光体が含有されたアクリル樹脂、１００３  台座、１４００  回路。
【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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