(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を含む積層構造を有する端面発光型の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の光出射面に受光端面が対向して配置された導光部材とを備え、
前記導光部材における前記受光端面に沿う方向の断面が長手方向を有し、
前記半導体レーザ素子は、前記積層構造の積層方向が前記長手方向に沿うように配置されている、面発光装置。
【請求項２】
前記発光層は、前記光出射面に、レーザ光が出射する発光部を有し、
前記積層方向と直交する幅方向における前記発光部の寸法を、前記積層方向における前記発光部の寸法で割った比の値が、５０以上である、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記導光部材から光が出射する前記導光部材の出射面と反対側に、光を反射して前記出射面側に導く、光反射部材が設けられている、請求項１または請求項２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記光反射部材には、前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、前記レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体が含まれている、請求項３に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記受光端面と、前記受光端面と反対側の前記導光部材の端面との、少なくとも一方に、前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、前記レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体層が設けられている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の面発光装置。
【請求項６】
前記受光端面は、前記導光部材の角部に設けられており、
前記角部を形成する端面を除く前記導光部材の端面に、前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、前記レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体層が設けられている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の面発光装置。
【請求項７】
前記導光部材は、透明な材料からなる、請求項５または請求項６に記載の面発光装置。
【請求項８】
前記導光部材から光が出射する前記導光部材の出射面に、前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、前記レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体層が設けられている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の面発光装置。
【請求項９】
前記受光端面に、前記レーザ光を透過し、前記レーザ光と異なる波長の光を反射し得る、光学膜が形成されている、請求項４から請求項８のいずれかに記載の面発光装置。
【請求項１０】
前記受光端面以外の前記導光部材の端面の少なくとも一部に、光を反射する端面光反射部が設けられている、請求項１から請求項９のいずれかに記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面発光装置に関し、特に、エッジライト方式の面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置のバックライトなどに好適に用いられる面発光装置として、透明な平行平板や断面楔形平板などからなる導光板の側端面から光を入射させ、その光を面状に発光させる、いわゆるエッジライト方式の面発光装置が広く普及している。
【０００３】
ところで、導光板内を進む光は多くの反射と屈折を繰り返す。理想的な金属面を利用した反射の場合であっても一回の反射につき通常１０〜１５％程度のエネルギーロスを伴うので、通常は数回の反射を繰り返しただけで光のエネルギーは半分以下となってしまう。しかしながら、エッジライト方式の面発光装置では、導光板内外の屈折率の差（屈折率界面）に起因する全反射を利用しているので、反射に伴うエネルギーロスがない。すなわち、一旦導光板内に入射した光は、途中での吸収がなければ、入射端の反対側まで減衰することなく到達することができる。これが導光板を用いた面発光装置が実用に即した理由である。
【０００４】
このような導光板を用いた面発光装置の光源としては、従来ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp、冷陰極管）が多用されてきた。それに加えて、近年では複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード素子）を入射面に配列するような形態も現れてきた（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
ＣＣＦＬは、直径数ｍｍ程度の非常に細い蛍光管であり、導光板の発展とともに近年急速に発展した。冷陰極管の発光原理は普通の蛍光管（熱陰極管）と基本的に変わりはないが、電極にフィラメントがないので構造が簡単で細径化に適している。またＣＣＦＬは、線状に発光する。そのため、ＣＣＦＬを導光板の側端面の長手方向に沿って配置すれば、ＣＣＦＬが出射した光を当該側端面からより多く導光板に入射することができるので、ＣＣＦＬはエッジライト方式の面発光装置の光源として適している。ただし、電極を加熱せず、電界放出を用いるために放電電圧は熱陰極管に比べて非常に高電圧（３００〜７００Ｖ）となる。また水銀を使用しているというデメリットがある。
【０００６】
一方、近年採用が増えているＬＥＤは、冷陰極管のように水銀を使用せず、また動作電圧が大幅に低い（すなわち低電圧で発光する）などのメリットがある。反面、ＬＥＤ１素子あたりの光量が小さいために複数の素子を必要とし、現状では高コストである。また大型化したときに消費電力が冷陰極管よりも大きくなる。このように、両者には一長一短が見られる。
【特許文献１】特開２００６−２９４５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＣＣＦＬとＬＥＤには、導光板に対して光を入射させる際の光の利用効率が悪いという共通する課題がある。つまり、ＣＣＦＬの場合、無指向性光源であるから、エネルギーロスを生じさせずにＣＣＦＬから発した光を全て導光板に入射させることができない。導光板に向かわない一部の光について、金属反射鏡などでその向きを変えて再度導光板に向かわせるとしても、反射時にエネルギーロスが発生する。また、ＬＥＤの場合、たとえば砲弾型の形状に樹脂でモールドし光を集中させることによりある程度指向性を有する光を出射させることが可能であるが、ＬＥＤからあらゆる方向へ放射される光の全てを漏れなく集光することは困難である。また、ＬＥＤは点光源であり、光が円状に放射されて拡散するために、ＬＥＤから発した光を、特に導光板の厚み方向に、全て入射させることができない場合がある。
【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、光の利用効率を向上させることのできる面発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る面発光装置は、発光層を含む積層構造を有する端面発光型の半導体レーザ素子を備える。また、半導体レーザ素子の光出射面に受光端面が対向して配置された導光部材を備える。また、導光部材における受光端面に沿う方向の断面形状が長手方向を有し、半導体レーザ素子は、積層構造の積層方向が上記長手方向に沿うように配置されている。
【００１０】
ここで受光端面とは、導光部材の側端面（板状体の小口面）であって、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入射する面である。レーザ光は、導光部材の側端面のうち一つの面へ入射してもよく、複数の面へ入射してもよい。すなわち、受光端面は一面でも複数面でもよい。また受光端面は平面に限られず、曲面、凹凸を有する面、鋸歯状のぎざぎざを有する面など、任意の形状であってもよい。受光端面に沿う方向の断面とは、すなわち、レーザ光の光軸に対し略直交する（たとえばレーザ光の光軸に対し８０°以上１００°以下の角度を形成する）、導光部材の断面をいう。半導体レーザ素子から出射されたレーザ光は、後述するように帯状の広がりを有するが、広がり角が０°となるレーザ光の経路を、レーザ光の光軸という。
【００１１】
また、受光端面に沿う方向の導光部材の断面内で２次元直交座標系（Ｘ−Ｙ座標系）を考えた場合に、当該断面の径（差し渡しの長さ）のＸ方向における最大値がＹ方向における最大値よりも大きいとき、Ｘ方向が長手方向となる。つまり、導光部材の断面内において、一の方向の断面の径が、当該一の方向に直交する方向の断面の径に対してより大きくなる場合、当該一の方向を長手方向という。
【００１２】
上記面発光装置において好ましくは、発光層は、光出射面に、レーザ光が出射する発光部を有する。積層方向と直交する幅方向における発光部の寸法を、積層方向における発光部の寸法で割った比の値が、５０以上である。ここで、発光層は半導体レーザ素子における活性層のことであって、発光部とは活性層のうち、レーザ光が発振され、出射される部分のことである。
【００１３】
また好ましくは、導光部材から光が出射する導光部材の出射面と反対側に、光を反射して出射面側に導く、光反射部材が設けられている。
【００１４】
また好ましくは、光反射部材には、半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体が含まれている。
【００１５】
また好ましくは、受光端面と、受光端面と反対側の導光部材の端面との、少なくとも一方に、半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体層が設けられている。
【００１６】
また好ましくは、受光端面は、導光部材の角部に設けられている。角部を形成する端面を除く導光部材の端面に、半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体層が設けられている。
【００１７】
また好ましくは、導光部材は、透明な材料からなる。
また好ましくは、導光部材から光が出射する導光部材の出射面に、半導体レーザ素子が出射するレーザ光を吸収して、レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体層が設けられている。
【００１８】
また好ましくは、受光端面に、レーザ光を透過し、レーザ光と異なる波長の光を反射し得る、光学膜が形成されている。
【００１９】
また好ましくは、受光端面以外の導光部材の端面の少なくとも一部に、光を反射する端面光反射部が設けられている。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の面発光装置では、半導体レーザ素子の積層構造の積層方向が、導光部材における受光端面に沿う方向の断面の長手方向に沿うように、半導体レーザ素子および導光部材が配置されている。そのため、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が帯状に広がる光の長手方向を、導光部材の断面形状の長手方向に揃えることができる。よって、帯状に広がるレーザ光のほぼ全てを、半導体レーザ素子の光出射面に対向して配置された導光部材の受光端面に入射させることができる。半導体レーザ素子から出射されたレーザ光のほぼ全てを導光部材に入射させることができるので、光源から発した光の利用効率を向上させ、光度を向上させた面発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の面発光装置の分解斜視図である。図２は、面発光装置を組み立てた状態における、図１に示すＩＩ−ＩＩ線による断面図である。図１および図２に示すように、面発光装置１は、導光部材としての導光板２を備える。導光板２は、たとえばアクリル樹脂などの透明な材料からなるのが好ましいが、透光性を有する材料であればどのような材料を用いてもよい。
【００２３】
導光板２は、平面形状矩形の板状の形状に形成されている。面発光装置１の光源である半導体レーザ素子１０１は、矩形板状の導光板２の側端面の一つである端面２ｃに対向するように、配置される。実施の形態１における導光板２の端面２ｃは、半導体レーザ素子１０１の光出射面に対向する、受光端面である。導光板２の端面２ｃ側には、半導体レーザ素子１０１が出射するレーザ光を吸収して、レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体層３が設けられている。
【００２４】
矩形板状の導光板２の、側端面でない広い面である表面２ａは、導光板２から光が出射する出射面である。導光板２の表面２ａ側には、導光板２から出射する光を拡散する樹脂がコーティングされ、光を拡散させてより均一な面光源とするための、拡散部材としての拡散シート５が形成されている。また、表面２ａと反対側の面である導光板２の裏面２ｂ側には、出射面とは反対方向に出された光を反射させ、出射面側に導くことで光のロスを減らし輝度を向上させる、光反射部材としての反射シート４が設けられている。
【００２５】
導光板２、蛍光体層３、反射シート４、拡散シート５および半導体レーザ素子１０１は、ケース６に収納される。ケース６は、たとえば樹脂成型によって、上面が開口した偏平な略箱型形状に形成されている。ケース６にカバー７を被せることにより、ケース６に収納された導光板２などが固定保持される。カバー７には、拡散シート５を介在させて出射面である表面２ａを外部へ露出するための、矩形の開口部７ａが形成されている。ケース６およびカバー７は、面発光装置の周囲の枠（額縁部）である、ベゼルを構成する。
【００２６】
図３および図４は、半導体レーザ素子が出射するレーザ光に対する導光板の配置を示す模式図である。図３と図４とは、半導体レーザ素子１０１からレーザ光１３０が出射されて、蛍光体層３を通って、レーザ光１３０が受光端面である導光板２の端面２ｃへ入射している状態を示し、図３では斜投影法、図４では等角投影法を用いて、同一の状態を異なった角度から図示している。なお図４では、図３に示されている反射シート４および拡散シート５は省略されている。図３および図４を参照して、半導体レーザ素子１０１が出射するレーザ光１３０の、導光板２内部における挙動について説明する。
【００２７】
図３および図４に示すように、半導体レーザ素子１０１から発振したレーザ光１３０は、帯状に広がる放射特性を有する。レーザ光１３０は、導光板２の端面２ｃにおいて、帯状の広がりの長手方向が端面２ｃの矩形形状の長辺方向に沿い、帯状の広がりの短手方向が端面２ｃの矩形形状の短辺方向に沿うように、蛍光体層３を通って導光板２に入射する。
【００２８】
ここで、導光板２の屈折率がｎ、導光板２の周囲が空気（屈折率＝１）である場合に、導光板２の表面２ａまたは裏面２ｂにおける光の臨界角（全反射が起きる時の、最小入射角）θｃは、θｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）の関係を満たす。すなわち、θｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）を満たす角度以下を反射角として導光板２の表面２ａまたは裏面２ｂで反射する光は、全反射する。
【００２９】
導光板２が矩形板であって、受光端面と表面２ａおよび裏面２ｂが成す角度がいずれも直角である場合、受光端面における光の入射角をαとすると、スネルの法則より、以下の関係式が成立する。
【００３０】
ｓｉｎα＝ｎ・ｓｉｎ（π／２−θｃ）＝ｎ・ｃｏｓθｃ
上式にθｃ＝ｓｉｎ−１（１／ｎ）を代入すると、
ｓｉｎα＝√（ｎ２−１）
上式が成立するのは、１＜ｎ≦√２を満たす場合であって、ｎの値がこの範囲内であるときは、α＜ｓｉｎ−１（√（ｎ２−１））を満たす入射角で導光板２に入射する光は、表面２ａおよび裏面２ｂにおいて全反射する。またｎ＞√２の場合には、入射角αに関わらず、導光板２に入射した光は、表面２ａおよび裏面２ｂにおいて全反射する。つまり、導光板２の屈折率ｎとして、ｎ＞√２を満たすような材質を用いて上述のような導光板を形成すると、一旦導光板２に入射した光を全て全反射させることができる。
【００３１】
上記の入射角αに係る条件を満たして導光板２に入射したレーザ光は、導光板２の表面２ａおよび裏面２ｂで全反射しながら、導光板２の内部を伝播する。導光板２の出射面が、受光端面と反対側の側端面である端面２ｄである場合には、導光板２内外の屈折率の差によって、導光板２に入射したレーザ光は導光板２の内部を全反射して出射面に至る。しかし、たとえば導光板２の出射面が導光板２の側端面でない表面２ａである場合には、導光板２内部でレーザ光が全反射するために、光が出射面から出射しない。
【００３２】
そのような場合には、導光板２から光が出射する出射面である表面２ａと反対側の裏面２ｂに、光を反射して出射面側へ導く、光反射部材としての反射シート４を設ける。反射シート４を設けることによって、導光板２の裏面側に向かう光は反射されて、表面２ａ側に導かれる。たとえば、反射シート４に光散乱用の突起を形成したり、密度勾配を設けたりすることによって、導光板２の裏面２ｂ側におけるレーザ光の反射角を変えて、表面２ａ側にレーザ光を反射させることができる。
【００３３】
レーザ光は、導光板２から光が出射する出射面である表面２ａから、矢印ＶＬに示すように、外部に出射される。導光板２の外部の表面２ａ側には、図示しない表示パネルが配置されて、導光板２の表面２ａから出射される光が、バックライトとして上記表示パネルに入射されるようになっている。このようにして、面発光装置１は、たとえば液晶ディスプレイのエッジライト方式バックライトとして、用いることができる。
【００３４】
図２〜図４に示すように、面発光装置１では、受光端面である導光板２の端面２ｃ側に、蛍光体層３が設けられている。レーザ光１３０は蛍光体層３を通って導光板２へ入射する。蛍光体層３には、半導体レーザ素子１０１が出射するレーザ光１３０を吸収して、レーザ光１３０の波長とは異なる波長の光を放出する、蛍光体が含まれている。レーザ光１３０を受けて所定の色の光を発する蛍光体によって、任意の色の光を導光板２から出射させることができる。
【００３５】
たとえば、半導体レーザ素子１０１が出射する単一波長のレーザ光１３０を受けて、赤色、緑色、青色の光を発する３種類の蛍光体を、蛍光体層３に含ませることができる。たとえばレーザ光１３０の波長が４０５ｎｍである場合、赤色蛍光体としてＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、緑色蛍光体としてβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋、青色蛍光体としてＬａＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ３＋が、蛍光体層３に含まれるものとすることができる。これらの蛍光体を半導体レーザ素子１０１で励起することで、演色性のよい（つまり、太陽光線で見たときとの色の見え方の差が小さい）白色光を発する、面発光装置１を実現することができる。蛍光体層３が表面積の小さい端面２ｃ側に設けられているために、蛍光体の必要量を低減することができる。
【００３６】
次に、半導体レーザ素子１０１の構造、およびレーザ光の放射特性に基づいた半導体レーザ素子１０１の配置について説明する。半導体レーザ素子１０１は、発光層を含む積層構造を有する、端面発光型である。図５は、導光板の受光端面と反対側の端面側から見た半導体レーザ素子を示す模式図である。図５から分かるように、半導体レーザ素子１０１を構成する半導体層の積層方向が、矩形板形状の導光板２の断面の長手方向に沿うように、半導体レーザ素子１０１が設置されている。
【００３７】
この半導体レーザ素子１０１では、ＧａＮ基板上にＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ系の半導体層をエピタキシャル成長させて製造された半導体レーザチップ１０３が、サブマウント１０４を介在させてステム１０５に実装されている。半導体レーザ素子１０１からレーザ光が発振する波長は、発光層などの半導体層の組成および厚みを適宜調整することによって、任意に調整することができる。たとえば、波長４４５ｎｍで発振する青色の半導体レーザ素子１０１とすることができる。
【００３８】
図６は、半導体レーザ素子のチップ部分を示す模式図である。図６に示すように、半導体レーザチップ１０３は金属ワイヤ１０６、１０７、およびターミナル１０８、１０９を介在させて、ステム１０５の電極ピン（不図示）に接続されている。また、半導体レーザチップ１０３は、光源として高出力の光を取り出すために、１チップに６本のストライプ（共振器）を備えている。１本のストライプ幅は１０μｍ、共振器長は４００μｍである。
【００３９】
図７は、半導体レーザ素子を構成するストライプ１本部分の斜視図であって、図６に示す領域ＶＩＩの拡大図である。図７に示すように、半導体レーザチップ１０３は、ｎ型ＧａＮからなる基板１１０、ｎ型ＧａＮからなるバッファ層１１１、ｎ型ＡｌＧａＮからなる下クラッド層１１２、ＩｎＧａＮの多重量子井戸からなる活性層１１３、ｐ型ＡｌＧａＮからなる上クラッド層１１４、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１１５によって構成される。また半導体レーザチップ１０３は、Ｐｄからなるｐ側電極１１６、Ｈｆ／Ａｌからなるｎ側電極１１７、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１１８、Ａｕからなる引き出し電極１１９、Ａｕからなるパッド電極１２０、溶断金属膜層１２１、各ストライプを電気的に分離する溝部１２２を有する。ステム１０５の電極ピンを通してこの半導体レーザ素子１０１に直流電流を流すと、閾値電流０．９Ａにて波長４４５ｎｍでレーザ発振を開始する。たとえば、駆動電流３Ａのとき、光出力３Ｗを得ることができる。
【００４０】
図８は、半導体レーザ素子から出射される光の放射特性を示す模式図である。積層構造をなす半導体層の積層方向を、両矢印ＬＤで示す。図８に示すように、半導体レーザ素子１０１の光出射面においてレーザ光１３０が出射する発光部１３１は、横長に形成されている。積層方向と直交する幅方向における発光部１３１の寸法を、積層方向における発光部１３１の寸法で割った比の値が、５０以上となるように形成することができる。ここで、積層方向における発光部１３１の寸法とは、半導体レーザ素子１０１の活性層１１３の厚みのことである。たとえば、発光部１３１の厚み５０ｎｍ、幅２．５μｍとすれば、上記比の値は５０である。また、たとえば発光部１３１の厚み５０ｎｍ、幅５μｍとして、上記比の値を１００としてもよい。発光部１３１の、積層方向の寸法に対する幅方向の寸法の比が５０以上である（つまり、ストライプ状の発光部１３１を有する）半導体レーザ素子１０１は、いわゆるブロードエリア（ＢＡ）型の半導体レーザを構成する。
【００４１】
半導体レーザ素子１０１が発する光は、指向性が極めて高い。つまり、半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光１３０は、一定の方向に直進する性質を有する。レーザ光１３０の放射特性は、光出射面から数ｃｍ以上離れた位置で計測されるレーザ光１３０の形状とその強度分布を示すＦＦＰ（Far Field Pattern、遠視野像）によって示される。
【００４２】
ＢＡ型の半導体レーザ素子１０１では、発光部１３１が横長になっており、縦方向のスペースが狭いため、発光部１３１から出た光は回折作用によって回り込むような形で拡がる。そのため、出射されたレーザ光１３０の広がりは、出口（発光部１３１）が狭い縦方向（半導体層の積層方向）の方が出口の広い横方向（幅方向）に比べて大きくなる。上記光の回折効果によって、ＢＡ型の半導体レーザ素子１０１から出射されるレーザ光１３０の放射特性は、半導体レーザの積層方向におけるレーザ光１３０の拡がり角度が大きく、積層方向に直交する幅方向の拡がり角度が小さい、帯状になる。たとえば駆動電流３Ａのときのレーザ光１３０の半値角は、半導体層の積層方向に２０°、幅方向に７°である。
【００４３】
つまり、端面発光型の半導体レーザ素子１０１から出射されるレーザ光１３０の放射特性は、半導体層の積層構造の積層方向に長い、帯状になる。半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光１３０は、半導体層の積層方向に相対的に大きく、幅方向に相対的に小さく広がる特性を有している。そのため、半導体レーザ素子１０１の光出射面に平行な面において、半導体層の積層方向におけるレーザ光１３０の寸法を幅方向におけるレーザ光１３０の寸法で割った比の値は、光線が半導体レーザ素子１０１から離れるにつれて大きくなる。
【００４４】
そこで、このような帯状のレーザ光１３０を出射する半導体レーザ素子１０１を、図５に示すように、導光板２の端面２ｃの長手方向に対して半導体レーザチップ１０３の半導体層の積層方向が沿うように設置する。つまり、半導体レーザ素子１０１の積層構造の積層方向が、矩形板形状の導光板２における受光端面（端面２ｃ）に沿う方向の断面の長手方向に沿うように、半導体レーザ素子１０１および導光板２を配置する。これにより、導光板２に照射されるレーザ光１３０は、導光板２の断面に沿った形となる。
【００４５】
換言すると、実施の形態１では導光板２は平面形状矩形の平板形状であり、受光端面である端面２ｃは導光板２の矩形板形状の短辺側の側端面であるから、端面２ｃは矩形をなすように形成されている。導光板２の、端面２ｃに沿った断面形状もまた、矩形となる。よって、実施の形態１では、端面２ｃに沿った導光板２の断面形状が矩形であるから、矩形の長辺が長手方向となる。この長手方向に、積層構造の半導体層の積層方向が沿うように、半導体レーザ素子１０１と導光板２との配置が調整される。
【００４６】
このように、ＢＡ型の半導体レーザ素子１０１の配置を揃えることにより、半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光１３０が帯状に広がる光の長手方向を、導光板２の断面形状の長手方向に揃えることができる。よって、帯状に広がるレーザ光１３０のほぼ全てを、半導体レーザ素子１０１の光出射面に対向して配置された、導光板２の受光端面に入射させることができる。半導体レーザ素子１０１を光源とする面発光装置１では、半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光１３０のほぼ全てを導光板２に入射させることができるので、等方的に光が放射される冷陰極管やＬＥＤに対して、光の利用効率を向上させ、光度を向上させた面発光装置１を得ることができる。
【００４７】
導光板２の断面に沿った形となるレーザ光１３０が導光板２に照射されるので、レーザ光１３０は、導光板２の断面の長手方向に広がるように、導光板２の内部を伝播する。そして、反射シート４の作用によって、レーザ光は出射面である表面２ａ側に反射される。反射シート４により反射されて、外部へ出射し得る入射角で表面２ａに至った光は、拡散シート５によって拡散する。よって、出射面である表面２ａの全面から均一に光が出射できる、均一な面光源を提供することができる。
【００４８】
ここで、帯状に広がるレーザ光１３０の広がりの角度と、半導体レーザ素子１０１から導光板２までの距離とを調整することにより、レーザ光１３０を受光端面である端面２ｃのより広い範囲に広げて、導光板２に入射することが望ましい。このようにすれば、導光板２の出射面の全面から、より均一な光を出射させることができる。たとえば板形状の導光部材の、側端面でない広い面である表面２ａが出射面である場合に、受光端面（端面２ｃ）においてレーザ光１３０が入射していない面積が大きければ、導光板２から面発光する光が不均一となりやすいためである。なお、半導体レーザ素子１３０を導光板２から離して配置すると面発光装置１の大型化につながるため、半導体層の厚みやリッジ幅を調整することによって、レーザ光１３０の広がりの角度を調整することがより望ましい。
【００４９】
レーザ光１３０の半値角の２倍以内の範囲に含まれるレーザ光１３０の光量は、全出射光の９８％以上である。そのため、レーザ光１３０の半値角の２倍以内となる範囲が受光端面に含まれるように調整すれば、光の利用効率をより向上することができる。レーザ光１３０は半導体層の積層方向（つまり、受光端面における導光板２の厚み方向に直交する方向）における広がりが大きいため、上記積層方向に対するレーザ光１３０の半値角を調整することによって、レーザ光１３０を受光端面のより広い範囲に広げることができる。なお半値角とは、光の指向性を示すパラメータであり、光の放射強度がピーク値に対して半分になる点の光軸からのずれ角度で定義される。
【００５０】
レーザ光１３０の半値角、および半導体レーザ素子１０１と導光板２との間の距離によって、受光端面においてレーザ光１３０が照射される面積は自ずと決定されることになる。一方、導光板２の厚み方向の寸法はｍｍオーダーであり、半導体レーザ素子１０１の発光層の厚みは最大でも０．１μｍ程度であって、また導光板２の厚み方向へのレーザ光１３０の広がり角度は５°程度であるから、導光板２の厚み方向へはレーザ光１３０のほぼ全てを受光端面に入射させることが可能と考えられる。
【００５１】
また、半導体レーザ素子１０１をＢＡ型として、発光部１３１の面積をより大きくすることにより、発光部１３１の電流密度および光密度を低減することができる。発光部１３１の面積が小さい場合、大電流を流すと、過大な電流密度のために半導体レーザ素子１０１が破壊される可能性がある。ＢＡ型とすることで発光部１３１の電流密度が低減し、半導体レーザにより大きな電流を流すことができるので、面発光装置１の光源としての半導体レーザの高出力化を達成することができる。
【００５２】
なお、ＢＡ型の半導体レーザ素子１０１では、発光部１３１の幅方向の寸法（リッジ幅）を大きくすることにより、出射されるレーザ光１３０が単一モードでなくなり、高次（２次以上）のモードのレーザ光１３０が発振され、光強度の大きくなる点が複数生じる可能性がある。通信や信号読み取りなどに使用される場合には、高次のモードのレーザ光１３０が発振されると、光強度の高い点が不安定となり、かつ損失が大きくなるため、問題となる場合がある。しかし、面発光装置１では、導光板２の表面２ａ側に配置され光を拡散する拡散部材としての拡散シート５と、出射面でない裏面２ｂ側に配置される光反射部材としての反射シート４と、の設計によって、光を均一に出射させる対応が可能である。そのために、ＢＡ型の半導体レーザ素子１０１から高次のモードのレーザ光１３０が発振されても、問題とはならないと考えられる。
【００５３】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２の面発光装置の構成を示す模式図である。実施の形態２の面発光装置と、上述した実施の形態１の面発光装置とは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施の形態２では、蛍光体層３の設置位置が図９に示すような位置となっている点で実施の形態１とは異なっている。具体的には、図９に示すように、蛍光体層３は、導光板２から光が出射する出射面である導光板２の表面２ａに設けられている。
【００５４】
蛍光体は入射した光を受けてあらゆる方向に光を放出する。実施の形態１では蛍光体層３を受光端面である端面２ｃに設けたが、蛍光体層を導光板２の受光端面に設けると、蛍光体から半導体レーザ素子側に放出された光がエネルギーロスとなり、その結果、光の利用効率が低下する場合がある。そこで、図９に示すように、蛍光体層３を出射面である導光板２の表面２ａに配置する構成とすれば、蛍光体が放出する光の一部はそのまま外部へ放出される。また導光板２側へ放出された一部の光は、導光板２の裏面２ｂまたは反射シート４（図３参照）によって反射されて、表面２ａ側へ導かれ、外部へ放出される。よって、蛍光体層３から放出される光を効率よく外部へ出射することができるので、光の利用効率をより向上させることができる。
【００５５】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３の面発光装置の構成を示す模式図である。実施の形態３の面発光装置と、上述した実施の形態１の面発光装置とは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施の形態３では、蛍光体層３の設置位置が図１０に示すような位置となっている点で実施の形態１とは異なっている。具体的には、図１０に示すように、蛍光体層３は、受光端面である導光板２の端面２ｃと反対側の端面２ｄ側に設けられている。
【００５６】
実施の形態１と同様に、蛍光体層３が導光板２の側端面である端面２ｄ側に設けられているために、蛍光体層３が設けられる導光板２の表面の面積が小さくなり、蛍光体の必要量を低減することができる。また、蛍光体層３が導光板２の端面に設けられている実施の形態１および３の構成では、導光板２を透明な材料とし、導光板の裏面２ｂ側に反射シート４を配置することにより、外光の反射によって液晶を照らすことが可能な構成を実現することができる。導光板２を形成する透明な材料としては、石英などの無機ガラスや、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系樹脂などを用いることができる。
【００５７】
たとえば日中の屋外などの十分明るい環境において、外光の反射によって液晶を照らすことができれば、携帯機器の液晶のバックライトを常時点灯させる必要はない。つまり、暗い場所でのみバックライトを点灯させれば、省電力化およびバックライトの長寿命化を達成することができる。
【００５８】
図１０に示す、蛍光体層３が導光板２の端面２ｄにのみ設けられている構成では、受光端面である端面２ｃから入射したレーザ光が端面２ｄへ到達する経路において、導光板２の裏面側に設けられた反射部材によって、表面２ａへ導かれる場合が考えられる。つまり、レーザ光の単色光が表面２ａから出射する可能性がある。これを防止するためには、たとえば表面２ａ側に、レーザ光の波長をカットするフィルタを設けることができる。またたとえば、蛍光体層３の配置を、端面２ｃおよび端面２ｄの組合せ、または表面２ａおよび端面２ｄの組合せとすることができる。蛍光体層３を組み合わせて使用する場合、蛍光体濃度に分布をつけることができる。たとえば、端面２ｃ側の蛍光体濃度を小さくし、端面２ｄ側の蛍光体濃度をより大きくすることができる。この場合、蛍光体濃度の小さい端面２ｃ側の蛍光体層３では一部のレーザ光のみが白色光化される。しかし、端面２ｃ側の蛍光体層３で白色光化されなかったレーザ光は、端面２ｄ側の蛍光体層３で完全に白色光化することができる。したがって、レーザ光の単色光から効率よく白色光を得ることができる。
【００５９】
（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４の面発光装置の構成を示す模式図である。実施の形態４では、半導体レーザ素子１０１が図１１に示す配置となっている点で、上述した実施の形態２と異なっている。具体的には、図１１に示すように、半導体レーザ素子１０１は、矩形板形状の辺部を構成する導光板２の側端面に対向する配置ではなく、矩形板形状の導光板２の角部に配置されている。矩形板形状の角部の一部が切り欠かれることにより、受光端面である端面２ｃが形成されている。
【００６０】
導光板２の出射面から均一な光を出射させるためには、導光板２に入射するレーザ光が、導光板２の内部のすべての領域に伝播することが好ましい。よって、半導体レーザ素子が矩形板形状の辺部に対向するように配置される場合、導光板２の出射面から均一な光を出射させるためには、レーザ光は導光板２に入射する以前に導光板２の外部において帯状に広がり、受光端面の広い領域からレーザ光が入射される必要があった。しかしながら、半導体レーザ素子１０１が導光板２の角部に配置された場合、半導体レーザ素子１０１から出射するレーザ光は、角部から導光板２に入射するために、導光板２の内部でレーザ光が端面２ｅにまで達するように広がり得る。このようにすれば、レーザ光は導光板２の内部の全ての領域に伝播するため、出射面から均一な光を出射できることになる。よって、半導体レーザ素子１０１を、より導光板２に近接させて配置することができる。
【００６１】
たとえば図３を用いて説明した実施の形態１の構成では、半導体レーザ素子１０１を導光板２に接触するほどに近接させて配置させた場合、受光端面である端面２ｃのより広範囲に光を広げるためには、ほぼ±９０°の半値角でレーザ光１３０が広がる必要がある。一方、半導体レーザ素子１０１が導光板２の角部に配置されている場合、導光板２の外部においてレーザ光が大きく広がる必要はないことになる。たとえば、図１１に示す構成では、半導体レーザ素子１０１は、矩形板形状の導光板２の直角をなす角部に配置される。この場合、端面２ｃに沿った導光板２の断面形状の長手方向（つまり、当該断面における導光板２の厚み方向に対して直交する方向）への、レーザ光の広がりは、半値角±４５°でよいことになる。
【００６２】
半値角が小さいほど、半導体層の厚みやリッジ幅などの、半導体レーザ素子１０１作製時のパラメータの調整が容易となる。そのため、角部に半導体レーザ素子が配置される構成は、導光部材の辺部に半導体レーザ素子が対向するように配置される構成に対し、製造時の歩留りをより向上させることが可能となる。なおリッジ幅とは、発光部の幅方向の寸法と概略等しく、図７に示す幅Ｗである。半導体レーザ素子１０１を導光板２の角部に配置する構成は、導光板２の平面形状が正方形またはそれに近い矩形（すなわちアスペクト比（長辺／短辺比）が略１である）場合には、より出射面から出射される光の照度ムラを低減できるため好適である。一方、導光板２の平面形状が矩形である場合には、当該矩形の短辺を形成する導光板２の側端面に対向するように半導体レーザ素子１０１を配置する構成が、光の照度ムラをより低減できるため適当である。
【００６３】
また、実施の形態１と比較して、導光板２の角部に受光端面である端面２ｃが形成され、半導体レーザ素子１０１は導光板２により近接して配置されているために、面発光装置のベゼル（周囲の枠（額縁部））を小さくできる、狭額化が可能となる。そのため、面発光装置の表面積に対する、出射面である導光板２の表面２ａの面積の比をより大きくすることができる。また、面発光装置の小型化を達成することができる。そのため、導光板２の角部に半導体レーザ素子１０１を配置した面発光装置は、携帯機器の液晶ディスプレイのバックライトなどに、好適に用いることができる。
【００６４】
（実施の形態５）
図１２は、実施の形態５の面発光装置の構成を示す模式図である。実施の形態５では、蛍光体層３が図１２に示す配置となっている点で、上述した実施の形態４と異なっている。具体的には、図１２に示すように、蛍光体層３は、受光端面である端面２ｃと反対側の導光板２の端面である、端面２ｄ側に配置されている。つまり、矩形板形状の導光板２において、半導体レーザ素子１０１が配置されている角部を形成する２つの側端面を除く導光板２の側端面である、端面２ｄに、蛍光体層３が設けられている。
【００６５】
実施の形態４の、表面２ａ側に蛍光体層３を設ける構成に対し、蛍光体層３が表面積の小さい端面２ｄ側に設けられているために、蛍光体の必要量を低減することができる。また、実施の形態３で説明した通り、レーザ光の単色光が表面２ａから出射する点については、表面２ａ側にレーザ光の波長をカットするフィルタを設ける、蛍光体層３の配置を表面２ａおよび端面２ｄの組合せとする、などの対応が可能である。
【００６６】
実施の形態４および５では、導光板２の角部に配置された半導体レーザ素子１０１は、受光端面である端面２ｃに対向するように配置されている例について説明した。半導体レーザ素子１０１が出射するレーザ光の全てが、導光板２の角部に形成された端面２ｃから入射される必要はない。つまり、レーザ光は、端面２ｃだけでなく、端面２ｃを挟むような導光板２の２面の側端面からも、導光板２に入射できる。
【００６７】
また、半導体レーザ素子１０１は、角部に埋め込まれるように配置されてもよい。たとえば、角部の端面２ｃにザグリ部を形成し、当該ザグリ部に半導体レーザチップ１０３、サブマウント１０４およびステム１０５をはめ込む構造とすることができる。半導体レーザ素子１０１を角部に埋め込むことによって、面発光装置のベゼルをさらに小さくすることができるので、面発光装置の一層の小型化を達成することができる。
【００６８】
（実施の形態６）
図１３は、実施の形態６の面発光装置の構成を示す模式図である。図１４は、図１３に示す面発光装置の側面図である。実施の形態６では、蛍光体層３に加えて光学膜８が設けられている点で、上述した実施の形態１と異なっている。具体的には、図１３および図１４に示すように、導光板２の端面２ｃ側に蛍光体層３が設けられており、蛍光体層３のさらに光源側に、光学膜８が形成されている。光学膜８は、レーザ光を透過し、レーザ光の波長とは異なる波長の光を反射し得る特性を有するものとする。
【００６９】
本実施の形態では、光源である半導体レーザ素子１０１は、波長４０５ｎｍで発振するものとする。蛍光体層３には、波長４０５ｎｍの光を受けて赤色と青緑色の光をそれぞれ発する２種類の蛍光体材料（それぞれ赤色がＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、青緑色がＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ３＋）が含まれている。光学膜８は、波長４０５ｎｍのレーザ光を透過し、レーザ光と異なる波長の光を反射できるように、半導体レーザ素子１０１側から順にＡｌＮ薄膜とＡｌ２Ｏ３薄膜とを蒸着により積層形成されている。
【００７０】
なお、光学膜８は、レーザ光の波長である４０５ｎｍの波長近傍のみを透過させる特性を有することが好ましい。しかし、４０５ｎｍ付近の波長（たとえばレーザ光の波長に対し±１５ｎｍの範囲である、３９０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下）の波長を透過する特性を有するものであれば、本実施の形態の光学膜８に含まれるものとする。
【００７１】
このように、蛍光体層３の光源側表面に光学膜８を形成することで、レーザ光の波長を選択的に透過させることができるので、蛍光体層３中で発生した光が、光源である半導体レーザ素子側へ出射されることを防止することができる。したがって、より光の取り出し効率が向上した面発光装置を実現することができる。
【００７２】
（実施の形態７）
図１５は、実施の形態７の面発光装置の構成を示す模式図である。実施の形態７では、導光板２の側端面に端面光反射部９が設けられている点で、上述した実施の形態３と異なっている。具体的には、図１５に示すように、受光端面である端面２ｃと反対側の、受光端面でない導光板２の側端面である端面２ｄには蛍光体層３が設けられており、蛍光体層３の導光板２と対向しない面側に、光を反射する端面光反射部９が設けられている。また、導光板２のその他の側端面である端面２ｅ側にも、端面光反射部９が設けられている。端面光反射部９は、たとえば反射率の高い金属であるＡｇやＡｌを蒸着させることによって、形成することができる。
【００７３】
導光板２から光が出射する出射面は、表面２ａである。つまり、受光端面と反対側の端面２ｄは、出射面ではない。この場合、端面２ｄに端面光反射部９を設けることによって、導光板２内部を全反射して端面２ｄに至った光は、端面光反射部９によって反射されるので、端面２ｄから光が外部へ出射されることを防止することができる。端面２ｄの、蛍光体層３が設けられているさらに外側に端面光反射部９が設けられているので、たとえば白色光などの任意の色の光を蛍光体層３において発光させて、出射面である表面２ａから出射させることができる。また、端面２ｅにも端面光反射部９が設けられており、また表面２ａと反対側の裏面２ｂに反射シート４を配置する（図３参照）ことにより、端面２ｅおよび裏面２ｂから光が外部へ出射することをも防止することができる。したがって、所定の出射面からのみ光を外部へ出射させることのできる、光の利用効率が一層向上した面発光装置を実現することができる。図１５では、端面２ｄ、２ｅの全面に端面光反射部９が設けられている構成を示しているが、端面光反射部９を導光板２の受光端面以外の側端面の少なくとも一部に設ける構成であれば、端面光反射部９によって光を反射し、光の利用効率を向上できる効果を、同様に得ることができる。
【００７４】
実施の形態１〜７では、導光板２の表面２ａから光が出射される面発光装置について説明した。端面でない広い面である表面２ａから光が出射されるので、このような面発光装置は、携帯機器用のエッジライト型バックライトに、特に有利に適用され得る。ただし、この発明の面発光装置は表面２ａを出射面とした構成に限られるものではない。たとえば導光板２の側端面のうち一面または複数面を出射面としてもよい。また、導光板の表面および側端面の両方から光が出射する面発光装置としてもよい。
【００７５】
（実施の形態８）
これまでの実施の形態では、バックライトとして好適に用いられる面発光装置の例について説明したが、以下では、面発光装置が室内照明として用いられる例について説明する。図１６は、実施の形態８の面発光装置の構成を示す模式図であって、室内照明として面発光装置が用いられる例について示す模式図である。図１６に示すように、面発光装置１１では、２枚の導光板２がＶ字型に組み合わされている。面発光装置１１の光源である半導体レーザ素子１０１は、矩形板状の導光板２の端面２ｃに対向するように、配置される。半導体レーザ素子１０１は、図示しない適切な支持体上に載置されている。導光板２の端面２ｃ側には、蛍光体層３が設けられている。
【００７６】
２枚の導光板２が形成するＶ字型に架け渡されるように、貼着部材１２が配置されており、導光板２および貼着部材１２は中空の三角柱形状を形成している。貼着部材１２の貼着面１２ａにおいて、面発光装置１１は天井や壁面に貼着固定される。導光板２および貼着部材１２の内側に形成される空間１３内には、半導体レーザ素子１０１を駆動するための電源部１４が配置されている。半導体レーザ素子１０１と電源部１４とは、金属ワイヤ１５によって接続されている。
【００７７】
半導体レーザ素子１０１から発振するレーザ光は、帯状に広がる放射特性を有する。レーザ光が端面２ｃにおいて、帯状の広がりの長手方向が端面２ｃの矩形形状の長辺方向に沿い、帯状の広がりの短手方向が端面２ｃの矩形形状の短辺方向に沿うように、半導体レーザ素子１０１は配置される。
【００７８】
導光板の表面２ａと反対側の面には、図示しない反射シートが貼付されている。また、導光板の表面２ａおよび端面２ｅには、図示しないが、拡散シートが貼付されている。導光板２に入射したレーザ光は、反射シートにより表面２ａ側に反射され、表面２ａおよび端面２ｅから、矢印ＶＬに示すように外部へ出射される。つまり、導光板２から光が出射する出射面は、表面２ａおよび端面２ｅである。レーザ光は蛍光体層３を通って導光板２へ入射するので、適切な蛍光体を蛍光体層３に含ませることによって、導光板２から出射する光の色を任意に調整可能である。
【００７９】
このように、面発光装置１１は、室内の天井や壁面に固定されて用いられる室内照明として、特に有利に適用され得る。面発光装置１１では、半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光のほぼ全てを導光板２に入射させることができるので、光の利用効率を向上させることができる。よって、矩形板状の導光板２が２枚組み合わされて形成された面発光装置１１は、光の利用効率が高いために、出射面から光を効率よく出射することにより、広範囲を照射することができる。
【００８０】
（実施の形態９）
図１７は、実施の形態９の面発光装置の構成を示す模式図であって、室内照明として面発光装置が用いられる他の例について示す模式図である。図１７に示すように、実施の形態９の導光板２は、矩形板形状ではない。導光板２は、受光端面である端面２ｃに沿った断面形状において、矩形の一方の長辺が弓状に盛り上がった、蒲鉾型形状に形成されている。
【００８１】
半導体レーザ素子１０１から発振した帯状の放射特性を有するレーザ光は、導光板２の端面２ｃに入射する。蒲鉾型形状の導光板２の、弓状に盛り上がった曲面である表面２ａと反対側の面には、反射シート４が貼付される。反射シート４により表面２ａ側に反射された光は、表面２ａから外部へ出射する。つまり、表面２ａは出射面である。蛍光体層３は、導光板２の表面２ａ側に設けられている。外部に出射される光が蛍光体層３を通るために、蛍光体層３から放出される光を効率よく外部へ出射することができ、光の利用効率を向上させることができる。実施の形態９の面発光装置では、蒲鉾型形状の曲面である表面２ａが出射面であるために、１つの半導体レーザ素子１０１で広範囲に光を照射することができる。
【００８２】
以上のように、導光板２の形状は矩形板形状に限られるものではない。半導体レーザ素子１０１から出射されたレーザ光が帯状に広がる方向を、導光板２の受光端面に沿った断面形状の長手方向に揃えることのできるような、略板状の形状であれば、導光板２はどのような形状でもよい。たとえば導光板２は、蒲鉾型形状のほか、断面楔形平板、平面形状が三角形の板状などの形状であってもよい。
【００８３】
（実施の形態１０）
図１８は、実施の形態１０の面発光装置の構成を示す模式図であって、室内照明として面発光装置が用いられるさらに他の例について示す模式図である。実施の形態１０の面発光装置と、上述した実施の形態９の面発光装置とは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施の形態１０では、図１８に示すように、出射面である導光板２の表面２ａに蛍光体層３が設けられておらず、反射シート４に替えて反射板１６が設けられている点で、実施の形態９とは異なっている。
【００８４】
実施の形態１０では、半導体レーザ素子１０１が出射するレーザ光を吸収して、レーザ光の波長とは異なる波長の光を放出する蛍光体は、光を反射して出射面側に導く光反射部材である、反射板１６に含まれている。具体的には、反射板１６の導光板２と対向する側の面には、蛍光体を含むドット（突起）が形成されている。ドットは、半導体レーザ素子１０１に近接する側が疎であって（すなわち、隣接するドットの間隔がより大きい）、光源から離れるに従って密となる（すなわち、隣接するドットの間隔がより小さくなる）ように、形成されている。このような構成とすることによって、当該ドットにレーザ光が当たった場合、蛍光体から放出される光の一部は全反射せず、出射面から導光板２の外部へ放出されることになる。
【００８５】
実施の形態９で示した出射面に蛍光体層３が設けられている構成では、たとえば出射面に埃が堆積して汚れた場合などに出射面を拭き取り清掃するとき、蛍光体が一部剥離するなど、蛍光体層を傷める可能性がある。蛍光体に傷がついたりすると光の照度ムラが発生し均一な光を出射できない。そのため、蛍光体を損傷させないように面発光装置のメンテナンス（清掃）を行なうことが求められる。これに対し、実施の形態１０の反射板１６に蛍光体が含まれている構成によれば、蛍光体が出射面に設けられていないため、出射面を清掃するときに蛍光体層が破損することを防止することができ、面発光装置のメンテナンス（清掃）が容易となる。
【００８６】
また、導光板２の出射面から均一な光を出射するには、蛍光体から発せられた光を十分混合するために、蛍光体と、光を拡散させる拡散部材との間には、距離が必要と考えられる。出射面である表面２ａに蛍光体層３を設ける構成では、蛍光体層３と拡散シートとの間に隙間を形成するように、拡散シートを配置する必要があり、面発光装置の厚みが大きくなる。これに対し、反射板１６に蛍光体が含まれている構成では、蛍光体と拡散部材との間に導光板２が配置されており、隙間を形成しなくても蛍光体と拡散部材との間の距離を確保することができるので、面発光装置の小型化が可能である。
【００８７】
これまでの説明においては、半導体レーザ素子１０１が発振したレーザ光は直接（または、蛍光体層３のみを通って）導光板２に入射される例について説明したが、半導体レーザ素子１０１と導光板２との間のレーザ光の経路内に、光学部材を配置し、導光板２に入射するレーザ光の放射特性をさらに最適化する構成としてもよい。上記光学部材としては、たとえば円筒型レンズや、凹レンズと凸レンズとの組合せなどが考えられる。たとえば受光端面が大面積であって、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の放射特性によっては受光端面の一部にのみレーザ光を照射できるに留まるような場合にも、上記のように光学部材を配置することによって、１つの光源によって受光端面のより広範囲にレーザ光を照射することができるので、面発光装置から出射する光の照度ムラの小さい面発光装置を提供することができる。
【００８８】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】実施の形態１の面発光装置の分解斜視図である。
【図２】面発光装置を組み立てた状態における、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】レーザ光に対する導光板の配置を示す模式図である。
【図４】レーザ光に対する導光板の配置を示す他の模式図である。
【図５】導光板の受光端面と反対側の端面側から見た半導体レーザ素子を示す模式図である。
【図６】半導体レーザ素子のチップ部分を示す模式図である。
【図７】半導体レーザ素子を構成するストライプ１本部分の斜視図である。
【図８】半導体レーザ素子から出射される光の放射特性を示す模式図である。
【図９】実施の形態２の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１０】実施の形態３の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１１】実施の形態４の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１２】実施の形態５の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１３】実施の形態６の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１４】図１３に示す面発光装置の側面図である。
【図１５】実施の形態７の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１６】実施の形態８の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１７】実施の形態９の面発光装置の構成を示す模式図である。
【図１８】実施の形態１０の面発光装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  面発光装置、２  導光板、２ａ  表面、２ｂ  裏面、２ｃ，２ｄ，２ｅ  端面、３  蛍光体層、４  反射シート、５  拡散シート、６  ケース、７  カバー、７ａ  開口部、８  光学膜、９  端面光反射部、１１  面発光装置、１２  貼着部材、１２ａ  貼着面、１３  空間、１４  電源部、１５  金属ワイヤ、１６  反射板、１０１  半導体レーザ素子、１０３  半導体レーザチップ、１０４  サブマウント、１０５  ステム、１０６  金属ワイヤ、１０８  ターミナル、１１０  基板、１１１  バッファ層、１１２  下クラッド層、１１３  活性層、１１４  上クラッド層、１１５  コンタクト層、１１６  側電極、１１７  側電極、１１８  絶縁膜、１１９  電極、１２０  パッド電極、１２１  溶断金属膜層、１２２  溝部、１３０  レーザ光、１３１  発光部、ＶＬ  矢印、Ｗ  幅。
【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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