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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024110139
(43)【公開日】2024-08-15
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
H01L 33/54 20100101AFI20240807BHJP
H01L 33/60 20100101ALI20240807BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20240807BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20240807BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20240807BHJP
【ＦＩ】
H01L33/54
H01L33/60
H01L33/50
H01L33/00 Z
G02B5/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023014536
(22)【出願日】2023-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】000002303
【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001025
【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】倉本 大
【テーマコード（参考）】
2H149
5F142
5F241
【Ｆターム（参考）】
2H149AA01
2H149AB11
2H149BA04
2H149BA23
5F142AA67
5F142CE04
5F142CE16
5F142CG06
5F142CG07
5F142CG14
5F142CG22
5F142CG26
5F142CG32
5F142DA14
5F142DA73
5F142DB15
5F241AA44
5F241CA40
5F241CB15
5F241CB36
(57)【要約】
【課題】構成部材の経時変化を抑制しつつ高い発光効率を有する発光装置を提供する。
【解決手段】
発光層を有する半導体構造層を含む発光素子と、発光素子上に形成された透光性を有する透光基板、透光基板上に形成され、透光基板よりも小さい屈折率を有する透光層、透光層の上面において各々が周期的に列をなして配された線状の複数の金属体からなるワイヤグリッド及びワイヤグリッドから露出している透光層の上面を覆いかつ透光層よりも大きい屈折率を有する透光性のカバー膜を含む透光部と、を有する。
【選択図】図２
【解決手段】
発光層を有する半導体構造層を含む発光素子と、発光素子上に形成された透光性を有する透光基板、透光基板上に形成され、透光基板よりも小さい屈折率を有する透光層、透光層の上面において各々が周期的に列をなして配された線状の複数の金属体からなるワイヤグリッド及びワイヤグリッドから露出している透光層の上面を覆いかつ透光層よりも大きい屈折率を有する透光性のカバー膜を含む透光部と、を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光層を有する半導体構造層を含む発光素子と、
前記発光素子上に形成された透光性を有する透光基板、前記透光基板上に形成され、前記透光基板よりも小さい屈折率を有する透光層、前記透光層の上面において各々が周期的に列をなして配された線状の複数の金属体からなるワイヤグリッド及び前記ワイヤグリッドから露出している前記透光層の上面を覆いかつ前記透光層よりも大きい屈折率を有する透光性のカバー膜を含む透光部と、
を有することを特徴とする発光装置。
前記発光素子上に形成された透光性を有する透光基板、前記透光基板上に形成され、前記透光基板よりも小さい屈折率を有する透光層、前記透光層の上面において各々が周期的に列をなして配された線状の複数の金属体からなるワイヤグリッド及び前記ワイヤグリッドから露出している前記透光層の上面を覆いかつ前記透光層よりも大きい屈折率を有する透光性のカバー膜を含む透光部と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項2】
前記カバー膜の厚みｔは、前記ワイヤグリッドの周期を周期Ｐ、前記複数の金属体の各々の幅を幅Ｗｍとしたとき、以下の関係式、
０．５≦ｔ≦Ｐ／３－Ｗｍ／２
又は、
０．５≦ｔ≦Ｗｍ／３
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
０．５≦ｔ≦Ｐ／３－Ｗｍ／２
又は、
０．５≦ｔ≦Ｗｍ／３
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項3】
前記発光素子は、前記半導体構造層上に設けられた透明基板を有し、
前記発光素子の上面には、前記発光層から放出される光を散乱させる光散乱材を含む光散乱体が形成され、
前記光散乱体の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも小さくかつ前記透光基板の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
前記発光素子の上面には、前記発光層から放出される光を散乱させる光散乱材を含む光散乱体が形成され、
前記光散乱体の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも小さくかつ前記透光基板の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項4】
前記カバー膜は、前記複数の金属体の各々の形状に沿って前記ワイヤグリッドの表面を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項5】
前記カバー膜は、前記透光層と前記カバー膜とを接着させるＳｉ、Ｔｉ又はＮｉからなる接着層を介して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項6】
前記透光基板は、上面において前記発光層から放出される光の波長よりも大きい周期で設けられた複数の凹部からなる凹凸構造を有し、
前記透光層は、前記複数の凹部の各々を埋めつつ前記透光基板の上面に亘って形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
前記透光層は、前記複数の凹部の各々を埋めつつ前記透光基板の上面に亘って形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項7】
前記透光層は、各々が前記透光基板の上面に垂直な方向に対して傾斜している複数の誘電体を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項8】
前記複数の金属体の各々の長手方向は、前記複数の誘電体の各々の傾斜方向と一致していることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項9】
前記発光素子の外側面、前記光散乱体の外側面、前記透光基板の外側面及び前記透光層の外側面を覆う光反射性を有する被覆部材を有することを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項10】
前記光散乱体は、前記光によって励起されて蛍光を発する蛍光体を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子を含む発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特定の光を透過させる偏光子が開示されている。例えば、特許文献１には、透明基板と当該透明基板の上面に形成され、透明基板よりも屈折率が低い多孔質材料からなる反射防止層と、当該反射防止層の上面に形成されたワイヤグリッドとからなるワイヤグリッド型偏光子が開示されている。また、特許文献１には、ワイヤグリッド型偏光子を備える発光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－０３８５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載のワイヤグリッド型偏光子を備える発光装置において、多孔質材料からなる反射防止層は外気に曝されているため、時間経過と共に空気中の水分を吸収していくことで本来得られるべき偏光が得られにくくなり、発光装置の発光効率が低下してしまうという問題点が挙げられる。
【0005】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、構成部材の経時変化を抑制しつつ高い発光効率を有する発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る発光装置は、発光層を有する半導体構造層を含む発光素子と、前記発光素子上に形成された透光性を有する透光基板、前記透光基板上に形成され、前記透光基板よりも小さい屈折率を有する透光層、前記透光層の上面において各々が周期的に列をなして配された線状の複数の金属体からなるワイヤグリッド及び前記ワイヤグリッドから露出している前記透光層の上面を覆いかつ前記透光層よりも大きい屈折率を有する透光性のカバー膜を含む透光部と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施例１に係る発光装置の上面図である。
【図2】実施例１に係る発光装置の断面図である。
【図3】透光層の有無による偏光の透過率を示すグラフである。
【図4】実施例１に係る発光装置における偏光の入射角度に対する透過率を示すグラフである。
【図5】実施例１に係る発光装置における偏光の入射角度に対する透過率を示すグラフである。
【図6】実施例１に係る発光装置における偏光の入射角度に対する透過率を示すグラフである。
【図7】実施例１に係る発光装置における偏光の入射角度に対する透過率を示すグラフである。
【図8】実施例１の変形例１に係る発光装置の断面図である。
【図9】実施例１の変形例２に係る発光装置の断面図である。
【図10】実施例１の変形例３に係る発光装置の断面図である。
【図11】実施例１の変形例４に係る発光装置における透光層の断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。
【実施例0009】
図１及び図２を参照しつつ、実施例１に係る発光装置１００の構成について説明する。図１は、実施例１に係る発光装置１００の上面図である。図２は、図１に示した発光装置１００の２－２線に沿った断面図である。なお、図１においては、図の煩雑化を避けるためにカバー膜２２を省略して示している。
【0010】
［発光装置の概要］
本実施例における発光装置１００は、発光素子１１と光散乱体１２と透光部１３と被覆部材１４とを含んで構成される。
本実施例における発光装置１００は、発光素子１１と光散乱体１２と透光部１３と被覆部材１４とを含んで構成される。
【0011】
［発光素子］
まず、発光素子１１の構成について説明する。発光素子１１は、上面形状が矩形の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emission Diode）である。発光素子１１は、半導体構造層１６と透明基板１７とを含んで構成される。
まず、発光素子１１の構成について説明する。発光素子１１は、上面形状が矩形の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emission Diode）である。発光素子１１は、半導体構造層１６と透明基板１７とを含んで構成される。
【0012】
半導体構造層１６は、各々が窒化ガリウム（ＧａＮ）を主材料とするｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層（いずれも図示せず）からなる半導体積層体である。発光装置１００の駆動時には、半導体構造層１６の発光層から４５０ｎｍをピーク波長とする青色光が放出される。
【0013】
透明基板１７は、半導体構造層１６上に設けられている平板状の基板である。透明基板１７は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）などの、半導体構造層１６の発光層から放出される青色光に対して透光性を有する材料からなる。また、透明基板１７は、上述した半導体構造層１６となる半導体結晶を成長させる成長基板でもある。
【0014】
［光散乱体］
次に、光散乱体１２の構成について説明する。光散乱体１２は、透明基板１７の上面に設けられている上面形状が矩形の板状体である。光散乱体１２は、光散乱体１２を上から見た平面視において透明基板１７と略同一形状を有している。
次に、光散乱体１２の構成について説明する。光散乱体１２は、透明基板１７の上面に設けられている上面形状が矩形の板状体である。光散乱体１２は、光散乱体１２を上から見た平面視において透明基板１７と略同一形状を有している。
【0015】
光散乱体１２は、透明基板１７の屈折率よりも屈折率が小さくなるような材料構成を有している。具体的には、光散乱体１２は、互いに屈折率が異なる２種の光散乱材と当該光散乱材を保持する母材とを含み、これらの材料を所定の比率で混合した際の平均屈折率が透明基板１７の屈折率よりも小さくなるように構成されている。
【0016】
例えば、上記した２種の光散乱材のうち相対的に屈折率が高い高屈折率散乱材としては、発光層から放出された青色光によって励起されて黄色蛍光を発する、セリウム（Ｃｅ）を賦活剤としたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）の蛍光体粒子が用いられる。
【0017】
また、上記した２種の光散乱材のうち相対的に屈折率が低い低屈折率散乱材としては、シリカ（ＳｉＯ２）粒子が用いられる。また、上述した低屈折率散乱材と高屈折率散乱材とを保持する母材としては、透明なシリコーン樹脂が用いられる。また、高屈折率散乱材は、屈折率が母材の屈折率より高い材料を選択することができ、低屈折率散乱材は、屈折率が母材の屈折率より低い材料を選択することができる。
【0018】
光散乱体１２は、例えば、低屈折率散乱材（ＳｉＯ２粒子）、高屈折率散乱材（ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体粒子）及び母材（シリコーン樹脂）を１：２０：３０の比率で混合することによって形成される。例えば、サファイアからなる透明基板１７の屈折率は１．７６であり、上記材料を上記比率で混合することで形成された光散乱体１２の屈折率は１．６である。
【0019】
光散乱体１２の上面からは、蛍光の発生に寄与せずに光散乱体１２を通過した青色光と、青色光により励起された高屈折率散乱材（蛍光体）から放出された黄色光とが出射される。これにより、発光装置１００からは青色光と黄色蛍光とが混じり合った白色光が取り出される。
【0020】
［透光部］
次に、透光部１３の構成について説明する。透光部１３は、透光基板１８と透光層１９とワイヤグリッド２１とカバー膜２２とを含んで構成される。
次に、透光部１３の構成について説明する。透光部１３は、透光基板１８と透光層１９とワイヤグリッド２１とカバー膜２２とを含んで構成される。
【0021】
透光基板１８は、光散乱体１２の上面に設けられている上面形状が矩形の基板である。透光基板１８は、透光基板１８を上から見た平面視において光散乱体１２と同一形状を有している。
【0022】
透光基板１８は、ガラスなどの、発光層から放出される青色光に対して透光性を有しかつ光散乱体１２よりも屈折率が小さい材料からなる。例えば、ガラスからなる透光基板１８の屈折率は１．５である。透光基板１８は、透光層１９およびワイヤグリッド２１を支持する機能を有する。
【0023】
透光層１９は、透光基板１８の上面に亘って形成されている光学層である。透光層１９は、例えば、シロキサンポリマーや中空シリカ、ポーラスシリカなどの、シリカを主材料としかつ発光層から放出される青色光に対して透光性を有する材料からなる。透光層１９は、このような材料構成により表面に多数の細孔を有する多孔質な層となっており、細孔内に空気を含むために屈折率が透光基板１８よりも小さくなっている。例えば、シロキサンポリマーからなる透光層１９の屈折率は１．０５である。
【0024】
ワイヤグリッド２１は、透光層１９の上面において各々が周期的に列をなして配されかつ線状を有する複数の金属体から構成される。ワイヤグリッド２１は、図１に示すように、金属体の各々が透光層１９の矩形状の上面の互いに対向する２辺の一方から他方まで伸張して構成される。例えば、ワイヤグリッド２１はアルミニウム（Ａｌ）からなり、複数の金属体の各々の幅Ｗｍは６０ｎｍであり、高さＨは１６５ｎｍである。
【0025】
ワイヤグリッド２１の周期Ｐは、発光層から放出される青色光の波長よりも十分短く設定される。例えば、周期Ｐは１５０ｎｍである。周期Ｐをこのように設定することにより、発光層から放出された青色光のうち、ワイヤグリッド２１の長手方向に直交する電場ベクトルを有する成分であるＴＭ偏光はワイヤグリッド２１を透過し、ワイヤグリッド２１の長手方向に平行な電場ベクトルを有する成分であるＴＥ偏光はワイヤグリッド２１によって反射される。すなわち、透光部１３は、特定の方向のみに振動する光だけを透過し、それ以外の方向に振動する光を反射する偏光子として機能する。
【0026】
カバー膜２２は、ワイヤグリッド２１から露出している透光層１９の上面に形成されかつ金属体の各々の形状に沿ってワイヤグリッド２１の表面を覆っている透明な薄膜である。カバー膜２２は、ＳｉＯ２や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などの、発光層から放出される青色光に対して透光性を有する材料からなる。
【0027】
カバー膜２２は、透光層１９よりも緻密性が高くなっており、結果として透光層１９よりも屈折率が大きくなっている。例えば、ＺｒＯ２からなるカバー膜２２の屈折率は２．０である。
【0028】
カバー膜２２は、透光層１９の上面及びワイヤグリッド２１の表面を一様な厚みｔで覆っている。ここで、ワイヤグリッド２１における金属体の幅と当該金属体を覆うカバー膜２２の厚みの和である全体幅Ｗｔは、以下の関係式１によって表される。
【0029】
【数1】
【0030】
このとき、全体幅Ｗｔは、ワイヤグリッド２１の周期Ｐを用いて、以下の関係式２を満たす。
【0031】
【数2】
【0032】
ここで、透光層１９の上面及びワイヤグリッド２１の表面を覆うことが可能なカバー膜２２の最小の厚みを０．５ｎｍとしたとき、カバー膜２２の厚みｔは、関係式１及び関係式２より、以下の関係式３又は関係式４を満たす。なお、本関係式を導出するに至ったカバー膜２２の厚みｔの具体的な検証については後述する。
【0033】
【数3】
【0034】
【数4】
【0035】
［被覆部材］
次に、被覆部材１４の構成について説明する。被覆部材１４は、発光素子１１の外側面、光散乱体１２の外側面、透光部１３の透光基板１８及び透光層１９の外側面を連続して覆っている樹脂部材である。
次に、被覆部材１４の構成について説明する。被覆部材１４は、発光素子１１の外側面、光散乱体１２の外側面、透光部１３の透光基板１８及び透光層１９の外側面を連続して覆っている樹脂部材である。
【0036】
被覆部材１４は、例えばマトリクス材としての透光性のシリコーン樹脂と、当該マトリクス材内に分散された光散乱性粒子である白色のＴｉＯ２粒子とを含んで構成される。被覆部材１４は、青色光や黄色光などの、被覆部材１４に入射する可視光帯域の光を反射させる。
【0037】
本実施例において、透光層１９の上面には、ワイヤグリッド２１と共にワイヤグリッド２１から露出している領域を覆うカバー膜２２が形成されている。また、透光層１９の側面は被覆部材１４によって覆われている。すなわち、透光層１９の表面はいずれも外部に露出されていない。
【0038】
透光層１９は、上述したように表面に多数の細孔を有する多孔質な層となっている。例えば、透光層１９の表面が外気に曝されるような環境下にある場合、空気中の水分が透光層１９の表面の細孔内に入り込んでいくと共に透光層１９中のシリカが当該水分を吸着する。それ故、透光層１９は高い吸湿性を有する。
【0039】
時間の経過と共に透光層１９の吸湿が進行していくと、透光層１９内に空気よりも屈折率が大きい水分を含むために、透光層１９の吸湿が進行する前と比べて層全体としての屈折率が大きくなっていく。
【0040】
透光層１９の屈折率が大きくなると、上述したＴＭ偏光のうち透光層１９の上面に垂直な方向に対して高角度で当該上面に入射する成分（以下、高角度成分とも称する）がワイヤグリッド２１を透過しにくくなる。言い換えれば、ＴＭ偏光の高角度成分が透光層１９とワイヤグリッド２１との界面で反射しやすくなる。
【0041】
これにより、透光部１３を介して透過するＴＭ偏光の透過率が低下してしまうために、発光装置１００の発光効率が低下し得る。また、透光層１９の吸湿が進行することにより、透光層１９の機械的強度も低下し得る。
【0042】
上述したように、カバー膜２２は透光層１９よりも緻密な膜であり、結果として透光層１９よりも高い屈折率を有する。本実施例においては、透光層１９よりも緻密なカバー膜２２が透光層１９の上面およびワイヤグリッド２１の表面を覆うことにより、透光層１９が直接外気に曝されることを抑制している。
【0043】
従って、カバー膜２２によって空気中の水分が透光層１９に吸収されることを防ぐことができ、吸湿による透光層１９の屈折率の増加を抑制することができる。よって、本実施例によれば、透光層１９の屈折率増加に伴うＴＭ偏光の透過率の低下を抑制することができ、発光装置における発光効率の低下を抑制することができる。また、透光層１９の機械的強度が低下することを防ぐことができる。
【0044】
また、本実施例において、カバー膜２２は、上述した関係式３及び関係式４を満たす厚みｔを有している。これにより、透光層１９の上面及びワイヤグリッド２１の表面がカバー膜２２に覆われている場合であっても、当該カバー膜２２を有しない場合と遜色のないＴＭ偏光の透過率を得ることができる。
【0045】
従って、本実施例の発光装置によれば、透光層１９の上面に所定の膜厚でカバー膜２２を設けることにより、透光層１９の経時変化を抑制すると共にＴＭ偏光の透過率を高く維持することができる。
【0046】
また、本実施例において、光散乱体１２、透明基板１７及び透光基板１８の各々の屈折率の関係は、光散乱体１２の屈折率（ｎ＝１．６）が透明基板１７の屈折率（ｎ＝１．７６）よりも小さくかつ透光基板１８の屈折率（ｎ＝１．５）よりも大きくなっている。本実施例においては、発光装置１００がこのような構成を有することにより、発光装置１００から出射される光の光束を向上させることができる。
【0047】
例えば、比較例として、本実施例における光散乱体１２に替えて屈折率が１．８のＹＡＧ蛍光体からなるセラミック蛍光体プレートを用いた発光装置を用いた場合、すなわちセラミック蛍光体プレートが透明基板１７の屈折率（ｎ＝１．７６）よりも大きい場合、本実施例における発光装置１００から得られる光束は比較例の発光装置から得られる光束よりも１．８倍大きくなる。
【0048】
従って、本実施例によれば、光散乱体１２の屈折率を透明基板１７の屈折率よりも小さくかつ透光基板１８の屈折率よりも大きくなるように調整することにより、高い光束を有する光を出射する発光装置１００を得ることができる。よって、本実施例によれば、構成部材の経時変化を抑制しつつ高い発光効率を有する発光装置１００を得ることができる。
【0049】
なお、光散乱体１２は、上述したように透明基板１７の屈折率よりも小さくかつ透光基板１８の屈折率よりも大きくなるような屈折率を有する材料構成であればよく、例えば互いに屈折率が異なる３種以上の光散乱材を含んでいてもよい。また、例えば、発光装置１００から単に青色光を出射させる場合には、蛍光体粒子に替えて他の光散乱材を用いてもよい。
【0050】
［透光部の作製方法］
以下に、発光装置１００における透光部１３の作製方法について説明する。まず、ガラスからなる透光基板１８の上面に、スピンコート及びベークによりシロキサンポリマーからなる透光層１９を形成する。
以下に、発光装置１００における透光部１３の作製方法について説明する。まず、ガラスからなる透光基板１８の上面に、スピンコート及びベークによりシロキサンポリマーからなる透光層１９を形成する。
【0051】
次に、イオンビーム蒸着により透光層１９の上面全体にＡｌからなる金属膜を１６５ｎｍの厚みで形成し、ワイヤグリッド２１となる金属膜の各々の上面にレジストマスクを形成する。その後、ドライエッチングによりワイヤグリッド２１となる領域以外の金属膜を除去する。これにより、透光層１９の上面にワイヤグリッド２１が形成される。
【0052】
次に、原子層堆積（ＡＬＤ: Atomic Layer Deposition）法によりワイヤグリッド２１から露出している透光層１９の上面及びワイヤグリッド２１の表面に対してＺｒＯ２からなるカバー膜２２を形成する。これにより、透光部１３を作製することができる。なお、カバー膜２２の形成に際してはＡＬＤ法に替えてスパッタ法やＣＶＤ法を用いてもよい。
【0053】
【0054】
まず、図３を用いて、発光装置１００における透光層１９の有無によるＴＭ偏光の透過率の変化について説明する。図３は、透光層１９の上面に入射するＴＭ偏光の入射角度とＴＭ偏光の透過率の関係を示すグラフである。
【0055】
図３においては、横軸が透光層１９の上面に垂直に入射するＴＭ偏光の角度を０°としたときのＴＭ偏光の入射角度を示しており、縦軸がＴＭ偏光の透過率を示している。また、図３においては、透光層１９がないときのＴＭ偏光の透過率を破線で示しており、透光層１９があるときのＴＭ偏光の透過率を実線で示している。
【0056】
図３より、透光層１９がないときに比べて、透光層１９があるときのＴＭ偏光の方がより高い角度範囲で透過させることが可能なことがわかる。一方、発光素子から出射される光は、ランバーシアン配光で、角度の低い成分から高い成分まで含んでいる。従って、本実施例における発光装置１００のように、透光基板１８上に透光層１９を設けることによってＴＭ偏光の透過率を向上させることができる。
【0057】
次に、図４～図６を用いて、発光装置１００におけるカバー膜２２の好ましい厚みの範囲について説明する。図４～図６においては、上述した周期Ｐが１５０ｎｍ、幅Ｗｍが６０ｎｍ、高さＨが１６５ｎｍであるＡｌからなるワイヤグリッド２１にＺｒＯ２からなるカバー膜２２が形成された透光部１３をモデルとして用いている。
【0058】
図４は、カバー膜２２の厚みｔを０ｎｍ（カバー膜なし）、５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ及び４０ｎｍとしたときのそれぞれの入射角度に対するＴＭ偏光の透過率の変化を示すグラフである。図４においても、図３と同様に、横軸が透光層１９の上面に垂直に入射するＴＭ偏光の角度を０°としたときのＴＭ偏光の入射角度を示しており、縦軸がＴＭ偏光の透過率を示している。
【0059】
図４より、ワイヤグリッド２１に形成されるカバー膜２２の厚みｔを４０ｎｍとした場合のＴＭ偏光の透過率は、当該厚みｔを０～２０ｎｍとした場合のＴＭ偏光の透過率よりも大きく低下していることがわかる。従って、上記条件においては、カバー膜２２の厚みｔを４０ｎｍよりも小さくすることが好ましく、特に２０ｎｍよりも小さくすることが好ましい。
【0060】
図５は、上述した関係式１によって示される全体幅Ｗｔのワイヤグリッド２１の周期Ｐに対する比率とＴＭ偏光の積分透過率との関係を示すグラフである。また、図６は、全体幅Ｗｔから金属体の幅Ｗｍを引いたカバー膜２２の厚み（２ｔ）の金属体の幅Ｗｍに対する比率とＴＭ偏光の積分透過率との関係を示すグラフである。図５及び図６においては、カバー膜２２を設けていない場合のＴＭ偏光の積分透過率を１としている。
【0061】
図５より、周期Ｐに対する全体幅Ｗｔの比率が６６％以下である場合には、ＴＭ偏光の透過率に大きな変化はなく、当該比率が６６％を超えると透過率が低下していくことがわかる。同様に、図６より、金属体の幅Ｗｍに対するカバー膜２２の厚み（２ｔ）の比率が６６％以下である場合には、ＴＭ偏光の透過率に大きな変化はなく、当該比率が６６％を超えると透過率が低下していくことがわかる。
【0062】
従って、図４～図６より、カバー膜２２の厚みｔは、透光層１９の上面及びワイヤグリッド２１の表面を覆うことが可能なカバー膜２２の最小の厚みを０．５ｎｍとしたとき、上述した関係式３又は関係式４で示される範囲の厚みを有することが好ましい。例えば、周期Ｐが１５０ｎｍ、金属体の幅Ｗｍが６０ｎｍである場合、カバー膜２２の厚みｔは０．５ｎｍ≦ｔ≦２０ｎｍの範囲であることが好ましい。
【0063】
最後に、図７を用いて、発光装置１００におけるカバー膜２２の材料依存性について説明する。図７は、透光層１９の上面に入射するＴＭ偏光の入射角度とＴＭ偏光の透過率の関係を示すグラフである。図７においては、カバー膜２２の材料をＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２とした際のＴＭ偏光の透過率を示しており、図中破線はカバー膜を設けていないときのＴＭ偏光の透過率を示している。
【0064】
図７においては、カバー膜２２の厚みｔを１０ｎｍ、ワイヤグリッド２１の周期Ｐに対する全体幅Ｗｔの比率を４７％、金属体の幅Ｗｍに対するカバー膜２２の厚み（２ｔ）の比率を１７％とした透光部１３をモデルとして用いている。
【0065】
図７より、カバー膜２２の材料にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２のいずれを用いた場合であっても、ＴＭ偏光の透過率は、カバー膜２２を設けていないときと同様の変化を示すことがわかる。
【0066】
従って、透光層１９の上面及びワイヤグリッド２１の表面を、上記材料からなりかつ上述した厚みｔの条件を満たすカバー膜２２で覆うことにより、透光層１９の経時変化を防ぐと共にＴＭ偏光の透過率が低下することを抑制することができる。
【0067】
［変形例１］
次に、図８を用いて、発光装置１００の変形例１について説明する。図８は、変形例１に係る発光装置１１０の断面図である。発光装置１１０は、透光部１３の構成が実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。
次に、図８を用いて、発光装置１００の変形例１について説明する。図８は、変形例１に係る発光装置１１０の断面図である。発光装置１１０は、透光部１３の構成が実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。
【0068】
発光装置１１０において、カバー膜２２は、ワイヤグリッド２１から露出している透光層１９の上面のみに形成されている。言い換えれば、カバー膜２２は、ワイヤグリッド２１の表面全体に亘っては形成されていない。
【0069】
本変形例によれば、このような構成においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。すなわち、カバー膜２２によって透光層１９が吸湿することを抑制することができ、発光装置１１０の発光効率の低下及び機械的強度の低下を防ぐことができる。また、カバー膜２２が上述した厚みｔの条件を満たすことにより、ＴＭ偏光の透過率が低下することを抑制することができる。
【0070】
本変形例に係る発光装置１１０の透光部１３の作製方法としては、まず、透光層１９の上面に亘ってカバー膜２２となるＺｒＯ２膜を成膜する。次に、ワイヤグリッド２１のマスクを用いてＺｒＯ２膜のうちカバー膜２２の形成領域以外をエッチングし、当該マスクを除去する。そして、実施例１に示した方法と同様の方法でワイヤグリッド２１を形成する。これにより、本構成の透光部１３を得ることができる。
【0071】
［変形例２］
次に、図９を用いて、発光装置１００の変形例２について説明する。図９は、変形例２に係る発光装置１２０の断面図である。発光装置１２０は、透光部１３の構成が実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。
次に、図９を用いて、発光装置１００の変形例２について説明する。図９は、変形例２に係る発光装置１２０の断面図である。発光装置１２０は、透光部１３の構成が実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。
【0072】
発光装置１２０において、透光層１９とカバー膜２２との間には、透光層１９とカバー膜２２とを接着する接着層２３が形成されている。接着層２３は、例えば、所定濃度以上を有するケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）などを含み、０．５ｎｍ～数ｎｍの厚みを有している。
【0073】
本変形例においては、カバー膜２２が接着層２３を介して透光層１９の上面に形成されていることにより、カバー膜２２と透光層１９との接着が強固となり、空気中の水分が透光層１９に進行することをより抑制することができる。従って、本変形例によれば、透光層１９の吸湿に伴う屈折率の変化による発光装置１２０の発光効率の低下を防ぐことができる。また、透光層１９の吸湿に伴う機械的強度の低下を防ぐことができる。
【0074】
［変形例３］
次に、図１０を用いて、発光装置１００の変形例３について説明する。図１０は、変形例３に係る発光装置１３０の断面図である。発光装置１３０は、透光部１３の構成が実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。
次に、図１０を用いて、発光装置１００の変形例３について説明する。図１０は、変形例３に係る発光装置１３０の断面図である。発光装置１３０は、透光部１３の構成が実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。
【0075】
発光装置１３０において、透光基板２４は、上面において発光層から放出される青色光の波長よりも大きい周期Ｐｓで設けられた複数の凹部からなる凹凸構造２４Ｕを有している。例えば、透光基板２４における凹部の周期Ｐｓは４５０～７８０ｎｍである。
【0076】
発光装置１３０において、透光層１９は、透光基板２４の凹凸構造２４Ｕにおける凹部の各々を埋めつつ透光基板２４の上面に亘って形成されている。
【0077】
上述したように、ワイヤグリッド２１の長手方向に平行な電場ベクトルを有する成分であるＴＥ偏光やＴＭ偏光の高角度成分は、ワイヤグリッド２１によって反射される。本変形例においては、透光基板２４が凹凸構造２４Ｕを有していることにより、ワイヤグリッド２１によって反射された上記偏光成分が、透光層１９と透光基板２４の凹凸構造２４Ｕとの界面で反射しやすくなる。
【0078】
このような構成により、透光層１９と透光基板２４の凹凸構造２４Ｕとの界面で反射された偏光成分は、例えば、当該反射を経て入射角度を変えて再びワイヤグリッド２１に進行する。偏光成分の入射角度が変化することにより、当該偏光成分はワイヤグリッド２１を透過することが可能となり得る。従って、本変形例によれば、ＴＭ偏光の取出し効率の向上が見込まれる。
【0079】
［変形例４］
次に、図１１を用いて、発光装置１００の変形例４について説明する。図１１は、透光層１９の構成の一部を模式的に示す断面図である。変形例４においては、透光層１９の構成のみが実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。なお、図１１においては、透光基板１８の上面に垂直な方向に沿った軸を軸ＶＡとして示している。
次に、図１１を用いて、発光装置１００の変形例４について説明する。図１１は、透光層１９の構成の一部を模式的に示す断面図である。変形例４においては、透光層１９の構成のみが実施例１と異なっており、それ以外の点は実施例１と同様である。なお、図１１においては、透光基板１８の上面に垂直な方向に沿った軸を軸ＶＡとして示している。
【0080】
本変形例において、透光層１９は、各々が軸ＶＡに対して傾斜している誘電体からなるナノサイズの複数の微小柱状体１９Ｄを含む第１の誘電体膜１９Ｌ１及び第１の誘電体膜１９Ｌ１上に形成された第２の誘電体膜１９Ｌ２によって構成されている。微小柱状体１９Ｄは、例えばＳｉＯ２からなる。
【0081】
透光層１９において、第２の誘電体膜１９Ｌ２における微小柱状体１９Ｄの軸ＶＡに対する傾きは、第１の誘電体膜１９Ｌ１における微小柱状体１９Ｄの軸ＶＡに対する傾きよりも大きくなっている。また、第２の誘電体膜１９Ｌ２における微小柱状体１９Ｄは、第１の誘電体膜１９Ｌ１における微小柱状体１９Ｄよりも数が少なく形成されている。
【0082】
これにより、第２の誘電体膜１９Ｌ２における微小柱状体１９Ｄ間の空隙ＡＧは、第１の誘電体膜１９Ｌ１における微小柱状体１９Ｄ間の空隙ＡＧよりも大きくなっている。従って、透光層１９の層全体としての屈折率は、下方から、すなわち透光基板１８の上面から上方に向かうほど小さくなっていく。
【0083】
本変形例においては、透光層１９の屈折率が透光基板１８の上面から上方に向かうほど小さくなることにより、透光層１９の材料として上述したシロキサンポリマーや中空シリカ、ポーラスシリカなどを用いる場合に比べて、直線偏光の取出し効率を向上させることができる。
【0084】
本変形例において、透光層１９における微小柱状体１９Ｄの各々の傾斜方向、すなわち図１１中左右方向と上述したワイヤグリッド２１における金属体の各々の長手方向は一致していることが好ましい。これにより、上述したシロキサンポリマーや中空シリカ、ポーラスシリカなどを用いる場合に比べて、直線偏光の取り出し効率を向上させることができる。
【0085】
本変形例における透光層１９は、例えば、斜め蒸着法によって透光基板１８の上面に対してＳｉＯ２の蒸着を行うことにより形成できる。具体的には、まず、真空蒸着器内において透光基板１８の設置角度又は軸ＶＡに対するソースビームが出る角度を設定して第１の誘電体膜１９Ｌ１を形成する。
【0086】
次に、第１の誘電体膜１９Ｌ１の形成にて設定した角度よりもさらに角度を付けた状態で第２の誘電体膜１９Ｌ２を形成する。このとき、第２の誘電体膜１９Ｌ２における微小柱状体１９Ｄの数は、第１の誘電体膜１９Ｌ１における微小柱状体１９Ｄの数よりも少なくなり、第２の誘電体膜１９Ｌ２における空隙ＡＧが第１の誘電体膜１９Ｌ１における空隙ＡＧよりも大きくなる。このような工程により、本変形例における透光層１９が得られる。
【0087】
なお、本変形例において説明した透光層１９の構成は例示であり、例えば、透光層１９は複数の微小柱状体１９Ｄからなる１層の誘電体膜によって構成されてもよく、また、３層以上の誘電体膜によって構成されてもよい。
【符号の説明】
【0088】
１００、１１０、１２０、１３０ 発光装置
１１ 発光素子
１２ 光散乱体
１３ 透光部
１４ 被覆部材
１６ 半導体構造層
１７ 透明基板
１８、２４ 透光基板
１９ 透光層
２１ ワイヤグリッド
２２ カバー膜
２３ 接着層
１１ 発光素子
１２ 光散乱体
１３ 透光部
１４ 被覆部材
１６ 半導体構造層
１７ 透明基板
１８、２４ 透光基板
１９ 透光層
２１ ワイヤグリッド
２２ カバー膜
２３ 接着層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】