特許 7161330 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-18

(45)【発行日】2022-10-26

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/56 20100101AFI20221019BHJP

   H01L 23/28 20060101ALI20221019BHJP

【ＦＩ】

H01L33/56

H01L23/28 D

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2018136515

(22)【出願日】2018-07-20

(65)【公開番号】P2020013944

(43)【公開日】2020-01-23

【審査請求日】2021-06-15

(73)【特許権者】

【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】下田 陽一

(72)【発明者】

【氏名】大野 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】山下 裕介

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０８０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２８１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００２８３６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－２２４０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０４０６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６６７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１９３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０４３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５１４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６９４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５３９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５７６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７９８７４８１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２３／２８ － ２３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に配置された発光素子と、
前記発光素子上に配置された光透過部材と、
前記基板上において前記光透過部材を取り囲むように配置された枠体と、
前記基板上に配置され、前記光透過部材の側面及び前記枠体の上面を覆い、かつ外部に露出する上面を有する被覆体と、を有し、
前記被覆体は、前記被覆体内に分散された複数の粒子からなる粒子群を有し、
前記粒子群の粒子は、前記被覆体の前記上面の近傍においてのみ分散され、各粒子内において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分を有する複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子を含むことを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子のうち、前記枠体の前記上面上に領域に分散された前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子は、前記基板上の前記光透過部材及び前記枠体間の領域に分散された前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子よりも低い密度で、各粒子内において前記他の部分よりもバンドギャップが小さい部分を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記粒子群における前記複数の粒子は、前記被覆体内において均一な密度で分散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4】

前記粒子群における前記複数の粒子は、前記被覆体内において前記上面から前記基板に向かって徐々に密度が高くなるように分散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5】

前記粒子群の前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子は、前記被覆体の前記上面から前記基板に向かって、前記各粒子内における前記他の部分よりもバンドギャップが小さい部分の密度が低くなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項6】

前記被覆体は、前記複数の粒子が分散されかつ一体的に形成された樹脂媒質を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項7】

前記粒子群は、最も前記上面側に設けられ、前記他の部分よりもバンドギャップが小さい部分を最も高い密度で有する複数の第１の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子と、前記複数の第１の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子よりも前記基板側に設けられ、前記複数の第１の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子よりも低い密度で前記他の部分よりもバンドギャップが小さい部分を有する複数の第２の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子と、を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項8】

前記粒子群内の前記複数の粒子は、前記被覆体内において、５～７０ｗｔ％の範囲内で分散されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項9】

前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子は、粒子本体と、前記粒子本体を被覆する被覆膜と、を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項10】

前記複数の第１の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子は、前記被覆体の前記上面から２０μｍ以下の深さの範囲内の領域に分散され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11】

前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子は、前記光透過部材の前記側面から所定の距離だけ離間して前記光透過部材の前記側面を取り囲むように前記被覆体内に分散されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項12】

前記所定の距離は、前記光透過部材の前記側面から、前記光透過部材からの出射光の最大強度の１／１００以上の光が出射される前記被覆体の前記上面の領域内の位置までの距離であることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。

【請求項13】

前記被覆体は、前記上面に複数の凹凸を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項14】

前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子は、前記発光素子からの放出光における前記被覆体内の波長に対応する平均粒径を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項15】

基板と、
前記基板上に配置された発光素子と、
前記基板上において前記発光素子を取り囲むように配置された枠体と、
前記基板上に配置され、前記発光素子の側面及び前記枠体の上面を覆い、かつ外部に露出する上面を有する被覆体と、を有し、
前記被覆体は、前記被覆体内に分散された複数の粒子からなる粒子群を有し、
前記粒子群の粒子は、前記被覆体の前記上面の近傍においてのみ分散され、各粒子内において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分を有する複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子を含むことを特徴とする発光装置。

【請求項16】

前記粒子群の前記複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子は、前記被覆体の前記上面から前記基板に向かって、前記各粒子内における前記他の部分よりもバンドギャップが小さい部分の密度が低くなることを特徴とする請求項１５に記載の発光装置。

【請求項17】

前記被覆体は、前記複数の粒子が分散されかつ一体的に形成された樹脂媒質を有することを特徴とする請求項１５又は１６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、発光ダイオードなどの発光素子を含む発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、所定の波長（発光色）を有する光を放出する発光素子と、当該光源からの光の波長を変換する波長変換体とを組み合わせた発光装置が知られている（例えば特許文献１など）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2010-219324号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発光装置には、高い強度の光が出射されること（すなわち高出力であること）のみならず、明暗の境界が明確であること（すなわち高コントラストであること）が求められる場合がある。この場合、発光装置は、特定の領域から高出力の光を出射するように、かつ、その他の領域からは光を出射しないように構成されていることが求められる。

【0005】

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、単純な構成で高出力かつ高コントラストな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】

本発明による発光装置は、基板と、基板上に配置された発光素子と、発光素子上に配置された光透過部材と、基板上において光透過部材を取り囲むように配置された枠体と、基板上に配置され、光透過部材の側面及び枠体の上面を覆い、かつ外部に露出する上面を有する被覆体と、を有し、被覆体は、被覆体内に分散された複数の粒子からなる粒子群を有し、粒子群の粒子は、被覆体の上面の近傍において分散され、各粒子内において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分を有する複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子を含むことを特徴としている。

【0007】

また、本発明による発光装置は、基板と、基板上に配置された発光素子と、基板上において発光素子を取り囲むように配置された枠体と、基板上に配置され、発光素子の側面及び枠体の上面を覆い、かつ外部に露出する上面を有する被覆体と、を有し、被覆体は、被覆体内に分散された複数の粒子からなる粒子群を有し、粒子群の粒子は、被覆体の上面の近傍において分散され、各粒子内において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分を有する複数の酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子を含むことを特徴としている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】実施例１に係る発光装置の断面図である。

【図1B】実施例１に係る発光装置の上面図である。

【図1C】実施例１に係る発光装置の拡大断面図である。

【図1D】実施例１に係る発光装置における被覆体内の粒子の断面図である。

【図2A】実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。

【図2B】実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。

【図2C】実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。

【図3】実施例１に係る発光装置内の光の進路を模式的に示す図である。

【図4A】実施例１の変形例１に係る発光装置の断面図である。

【図4B】実施例１の変形例２に係る発光装置の断面図である。

【図4C】実施例１の変形例３に係る発光装置の断面図である。

【図4D】実施例１の変形例４に係る発光装置の断面図である。

【図4E】実施例１の変形例５に係る発光装置の断面図である。

【図5A】実施例２に係る発光装置の断面図である。

【図5B】実施例２に係る発光装置の上面図である。

【図5C】実施例２に係る発光装置の拡大断面図である。

【図6】実施例２に係る発光装置からの光出力を示す図である。

【図7A】実施例３に係る発光装置の断面図である。

【図7B】実施例３に係る発光装置の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

【実施例1】

【0010】

図１Ａは、実施例１に係る発光装置１０の断面図である。図１Ｂは、発光装置１０の模式的な上面図である。図１Ａは、図１ＢのＶ－Ｖ線に沿った断面図である。また、図１Ｃは、図１Ａの破線で囲まれた部分Ａを拡大して示す拡大断面図である。図１Ａ乃至図１Ｃを用いて、発光装置１０の構成について説明する。

【0011】

発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に載置された発光素子１２と、発光素子１２上に配置された透光部材１３と、透光部材１３上に配置された光透過部材１４とを有する。また、発光装置１０は、発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４の各々から離間して発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４の各々を取り囲むように基板１１上に配置された枠体１５を有する。

【0012】

発光素子１２は、その底面が基板１１の上面上に配置されている。また、透光部材１３は、その底面が発光素子１２の上面上に配置されている。また、光透過部材１４は、その底面が透光部材１３の上面上に配置されている。また、枠体１５は、その底面が基板１１の上面上に配置されている。

【0013】

また、発光装置１０は、基板１１上に形成され、発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４の各々の側面、並びに枠体１５の上面を覆う被覆体１６を有する。また、被覆体１６は、外部に露出する上面Ｓ１を有する。

【0014】

本実施例においては、基板１１は、発光素子１２への給電用の配線を有する実装基板である。基板１１は、発光素子１２の載置面を有し、当該載置面に形成され、互いに電気的に絶縁された第１の配線及び第２の配線を有する。また、基板１１は、当該載置面とは反対側の面（裏面）に形成され、第１の配線及び第２の配線にそれぞれ電気的に接続された第１の外部電極及び第２の外部電極を有する。発光素子１２は基板１１に実装され、基板１１上の配線に接続されている。

【0015】

発光素子１２は、例えば、発光ダイオードなどの半導体発光素子である。本実施例においては、発光素子１２は、窒化物系半導体からなる半導体層（図示せず）を有する。発光素子１２は、例えば、青色領域（４２０～４７０ｎｍの波長）の光（以下、青色光と称する場合がある）を放出する。

【0016】

本実施例においては、発光素子１２は、支持基板（例えばシリコン基板）、当該支持基板の第１の主面に接合された半導体層、当該支持基板の第１の主面上に形成された第１の電極、及び当該支持基板の第１の主面に対向する第２の主面上に形成されかつ第１の電極とは極性が異なる第２の電極を有する。なお、当該第１の電極は、当該支持基板の当該第１の主面に接合された半導体層上に形成されていてもよい。

【0017】

また、発光素子１２の第２の電極は、導電性の接合部材を介して、基板１１の第２の配線に電気的に接続されている。また、発光素子１２の第１の電極は、金ワイヤを介して、基板１１の第１の配線に電気的に接続されている。

【0018】

なお、基板１１上における発光素子１２の構成はこれに限定されない。例えば、他の構成を有する発光素子１２としては、成長基板、当該成長基板上に成長された半導体層、当該半導体層上に形成された第１の電極及び第２の電極を有する発光素子（以下、発光素子１２Ａと称する）が挙げられる。

【0019】

発光素子１２Ａは、例えば、接合部材によって、成長基板における半導体層とは反対側の表面と基板１１の載置面とを接合することで、基板１１に接合することができる。また、発光素子１２の第１の電極及び第２の電極は、それぞれ、基板１１の第１の配線及び第２の配線に、金ワイヤを介して接合することができる。基板１１に発光素子１２Ａを載置した場合、基板１１上には成長基板が配置され、成長基板上に半導体層が配置されることとなる。

【0020】

また、発光素子１２の他の構成としては、発光素子１２Ａの半導体層が基板１１の載置面に接合される場合（フリップチップ接合、以下、発光素子１２Ｂと称する）が挙げられる。この場合、発光素子１２Ｂの第１の配線及び第２の電極は、基板１１の第１の配線及び第２の配線に、導電性の接合部材によって接合されることができる。発光素子１２Ｂを基板１１に載置した場合、基板１１上には半導体層が配置され、半導体層上には成長基板が配置されることとなる。

【0021】

また、本実施例においては、発光素子１２は、基板１１における発光素子１２の実装面に垂直な方向から見たときに矩形（本実施例においては正方形）の上面形状を有する場合について説明する。しかし、発光素子１２の上面形状は、矩形に限定されず、例えば円形状、楕円形状及び長方形状など、種々の形状であってもよい。本実施例においては、発光素子１２の上面は、発光素子１２の光取り出し面として機能する。

【0022】

透光部材１３は、発光素子１２から放出された光を透過させる部材であり、例えば少なくとも可視光を透過させる部材からなる。例えば、透光部材１３としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、低融点ガラスなどを用いることができる。

【0023】

また、透光部材１３は、発光素子１２から放出された光の波長を変換する波長変換体、例えば蛍光体を含んでいてもよい。例えば、当該蛍光体としては、青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体、青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体などを用いることができる。

【0024】

なお、透光部材１３の構成はこれに限定されない。例えば、透光部材１３は、発光素子１２から放出された光、及び蛍光体によって変換された光を透過させる金属酸化物のナノ粒子焼結体から構成されていてもよい。また、発光装置１０は、透光部材１３を有していなくてもよい。

【0025】

光透過部材１４は、透光部材１３の上面上に配置されている。光透過部材１４は、発光素子１２から放出された光、及び／又は波長変換体によって変換された光を透過する部材であり、例えば少なくとも可視光を透過させる部材からなる。例えば、光透過部材１４としては、ガラスプレート、サファイアプレート、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）プレートなどが用いられることができる。

【0026】

また、光透過部材１４は、発光素子１２から放出された光の波長を変換する波長変換体、例えば蛍光体を含んでいてもよい。例えば、当該蛍光体としては、青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体、青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体、青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体などを用いることができる。

【0027】

なお、光透過部材１４の構成はこれに限定されない。例えば、光透過部材１４は、発光素子１２から放出された光、及び波長変換体によって変換された光を透過させるアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、又は金属酸化物のナノ粒子焼結体から構成されていてもよい。

【0028】

光透過部材１４の上面は、発光装置１０の光取り出し面として機能する。本実施例においては、光透過部材１４の上面は、発光素子１２の上面と同様の形状、例えば矩形の形状を有する。しかし、光透過部材１４の上面形状は、矩形に限定されず、また、発光素子１２の上面形状とは異なる形状であってもよい。また、例えば、光透過部材１４の側面は、階段状に形成されていてもよいし、上面に対して傾斜していてもよい。

【0029】

枠体１５は、発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４の各々から離間して発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４の各々を取り囲むように基板１１上に配置されている。なお、枠体１５は、基板１１の外周を囲むように配置されていてもよい。また、本実施例においては、枠体１５は、基板１１と一体的に形成され、基板１１とともに、発光素子１２を収容する凹部を有するランプハウスを形成する。枠体１５は、例えばアルミナ成形体からなる。

【0030】

被覆体１６は、基板１１上における発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４の外側の領域でありかつ枠体１５に囲まれた領域に形成されている。また、被覆体１６は、その一部が枠体１５の上面を覆うように形成されている。なお、被覆体１６は、枠体１５の上面の一部の領域を覆っていてもよいし、また枠体１５の全体を覆っていてもよい（枠体１５を埋設していてもよい）。

【0031】

以下、被覆体１６について詳細に説明する。被覆体１６は、外部に露出する上面Ｓ１を有する。具体的には、被覆体１６は、基板１１上において、光透過部材１４の上面（すなわち光取り出し面）の端部から、枠体１５の上面（基板１１とは反対側の表面）に亘って連続的に配置されている。また、被覆体１６は、光透過部材１４の側面を取り囲むように環状に設けられている。

【0032】

被覆体１６は、基板１１に接する内周底面と、光透過部材１４の側面に接する内周側面と、枠体１５の内側表面に接する外周側面と、枠体１５の上面に接する外周底面と、当該内周底面及び外周底面の反対側に設けられて外部に露出する上面Ｓ１と、を有する。

【0033】

なお、本実施例においては、被覆体１６が光透過部材１４の側面全体に接する場合について説明する。しかし、被覆体１６は、光透過部材１４の側面の一部のみに接していてもよい。例えば、被覆体１６は、光透過部材１４の上面（光取り出し面）の端部から、光透過部材１４の底面（発光素子１２及び透光部材１３からの光が入射する面）に向かって、光透過部材１４の側面の途中まで（すなわち光透過部材１４の側面の上方の領域）のみを覆っていてもよい。

【0034】

また、本実施例においては、被覆体１６が枠体１５の内側表面の全体に接する場合について説明する。しかし、被覆体１６は、枠体１５の内側表面の一部のみに接していてもよい。例えば、被覆体１６は、枠体１５の内側表面の上端から下端に向かう一部の領域（すなわち枠体１５の内側表面の上方の領域）のみを覆っていてもよい。

【0035】

また、本実施例においては、枠体１５の上面は、光透過部材１４の上面よりも、基板１１からの位置が高くなるように構成されている。従って被覆体１６は、内周側面よりも外周側面の方が高い位置に配置されている。また、本実施例においては、被覆体１６は、後述するように熱硬化性樹脂を含む。従って、被覆体１６の上面Ｓ１は、硬化後の熱収縮によって、わずかに基板１１側に窪んだ形状を有する。なお、枠体１５の上面は、光透過部材１４の上面と同一平面をなすような位置に配置されていてもよい。また、被覆体１６が枠体１５の上面を覆い易いように、枠体１５の上面が光透過部材１４の上面より低い位置に配置されていてもよい。

【0036】

次に、図１Ｃ及び図１Ｄを用いて、被覆体１６の内部構造について説明する。まず、図１Ｃに示すように、被覆体１６は、被覆体１６内に分散された複数の酸化チタン粒子（図１Ｃには第１、第２及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を示した）を含む粒子群ＰＴを有する。

【0037】

本実施例においては、被覆体１６は、粒子群ＰＴを分散させる媒質（マトリックス）を含む。媒質としては、例えば熱硬化性のシリコーン樹脂及びエポキシ樹脂などが挙げられる。すなわち、被覆体１６は、粒子を含有する樹脂体からなる。また、本実施例においては、当該媒質としての樹脂体は、可視光を透過させる特性を有する。

【0038】

また、本実施例においては、被覆体１６は、基板１１上における発光素子１２及び他の機能素子（発光素子１２への印加電圧を安定化させるツェナーダイオードなど）及び配線等を封止する封止体として機能する。

【0039】

また、図１Ｄに示すように、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々は、粒子本体Ｐ１０、Ｐ２０及びＰ３０と、粒子本体Ｐ１０、Ｐ２０及びＰ３０をそれぞれ被覆する被覆膜Ｐ１１、Ｐ２１及びＰ３１と、を有している。

【0040】

具体的には、本実施例においては、第１の酸化チタン粒子Ｐ１は、粒子本体Ｐ１０（酸化チタンからなる部分）と、粒子本体Ｐ１０の表面を被覆して粒子本体Ｐ１０を保護する被覆膜Ｐ１１と、を有する。被覆膜Ｐ１１は、例えば、アルミナ、シリカ、ポリオールなどの有機物からなる膜である。同様に、第２及び第３の酸化チタン粒子Ｐ２及びＰ３の各々は、粒子本体Ｐ２０及びＰ３０と、粒子本体Ｐ２０及びＰ３０の表面を被覆する被覆膜Ｐ２１及びＰ３１と、を有する。

【0041】

次に、図１Ｄに示すように、粒子群ＰＴのうち、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３の各々は、各粒子内（各粒子本体Ｐ１０及びＰ３０内）において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分ＮＢを有する。

【0042】

また、図１Ｃに示すように、本実施例においては、粒子群ＰＴは、被覆体１６の上面Ｓ１から基板１１に向かって、各粒子内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が低くなるように分散された第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３を含む。なお、図の明確さのため、図１Ｃにおいては、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３にハッチングを施している。本実施例においては、酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々は、ルチル型の結晶構造を有する二酸化チタン（ＴｉＯ₂）からなる。

【0043】

なお、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢの密度とは、例えば、各粒子内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢが占める割合であり、例えば、各粒子本体Ｐ１０～Ｐ３０の表面における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢの占有面積である。

【0044】

本実施例においては、粒子群ＰＴのうち、最も上面Ｓ１側の領域に分散された第１の酸化チタン粒子Ｐ１においては、第１の酸化チタン粒子Ｐ１内における他の部分よりもバンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が最も高い（第１の密度で当該バンドギャップの小さい部分ＮＢを有する）。

【0045】

例えば、第１の酸化チタン粒子Ｐ１の当該バンドギャップが小さい部分ＮＢは、可視光のエネルギー（詳細には可視光の波長のエネルギー）よりも小さなバンドギャップエネルギーを有する。例えば、第１の酸化チタン粒子Ｐ１における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢは、発光素子１２からの放出光（本実施例においては青色光）及び透光部材１３からの出射光（本実施例においては青色光及び黄色光）のエネルギーよりも小さなバンドギャップエネルギー（例えば約１．５ｅＶ）を有する。

【0046】

また、粒子群ＰＴのうち、最も基板１１側の領域に分散された第２の酸化チタン粒子Ｐ２においては、第２の酸化チタン粒子Ｐ２内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が最も低い（第２の密度で当該バンドギャップの小さい部分ＮＢを有する）。

【0047】

例えば、第２の酸化チタン粒子Ｐ２は、図１Ｄに示すように、当該バンドギャップが小さい部分ＮＢをほとんど有さない。従って、例えば、第２の酸化チタン粒子Ｐ２は、いずれの部分においても（ほぼ全体において）、発光素子１２からの放出光のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する。

【0048】

例えば、第２の酸化チタン粒子Ｐ２がルチル型の結晶構造を有する場合、第２の酸化チタン粒子Ｐ２は、３．０ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。なお、第２の酸化チタン粒子Ｐ２がアナターゼ型の結晶構造を有する場合、第２の酸化チタン粒子Ｐ２は、３．２ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。

【0049】

また、粒子群ＰＴのうち、第１及び第２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２間に分散された第３の酸化チタン粒子Ｐ３においては、第３の酸化チタン粒子Ｐ３内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢ（例えば１．５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する部分）は、第１の酸化チタン粒子Ｐ１と第２の酸化チタン粒子Ｐ２との間の密度（第３の密度（第１の密度と第２の密度との間の密度））で、設けられている。

【0050】

なお、酸化チタンの結晶は、酸素欠損によってバンドギャップが小さくなると解されている。より詳細には、酸素欠損によって、酸化チタンの価電子帯と導電帯との間に中間準位が形成される。ここでいうバンドギャップとは、この中間準位と価電子帯又は導電帯との間のエネルギーギャップである。従って、例えば、第１又は第３の酸化チタン粒子Ｐ１又はＰ３におけるバンドギャップが小さい部分ＮＢは、酸化チタンの結晶における酸素欠損の発生している部分であると解される。

【0051】

ここで、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３におけるバンドギャップ（各粒子内における局部的なバンドギャップ）について説明する。バンドギャップを有する結晶は、そのバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギーの波長の光を吸収し、これよりも小さなエネルギーの波長の光を透過させる光学特性を有する。

【0052】

本実施例においては、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３の各々における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢは、可視光の波長に相当するバンドギャップエネルギーよりも小さなバンドギャップエネルギーを有する。従って、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３の各々は、当該バンドギャップが小さい部分ＮＢによって、可視光を吸収する。従って、本実施例においては、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３は、白色の可視光を用いた観察下では、可視光が吸収されるために、黒色又は灰色を呈している。

【0053】

なお、本実施例においては、第２の酸化チタン粒子Ｐ２の各々は当該バンドギャップが小さい部分ＮＢを有さない（ほとんど有さない）ため、可視光を透過及び散乱させる。従って、本実施例においては、第２の酸化チタン粒子Ｐ２の各々は、白色の可視光を用いた観察下では、白色を呈している。

【0054】

また、本実施例においては、被覆体１６における第１、第２及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の各々が分散された領域をそれぞれ第１、第２及び第３の分散領域（又は第１、第２及び第３の粒子層）１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｃとした場合、第１及び第３の分散領域１６Ａ及び１６Ｃは、可視光を吸収する可視光吸収領域（以下、単に吸収領域と称する）ＡＢとして機能する。一方、第２の分散領域１６Ｂは、可視光を散乱及び反射させる可視光散乱反射領域（以下、単に散乱反射領域と称する）ＳＣとして機能する。

【0055】

また、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３は、被覆体１６の上面Ｓ１の近傍の領域のみに分散されている。例えば、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３は、上面Ｓ１から２０μｍ以下の深さの範囲内の領域のみに分散されている。従って、被覆体１６は、上面Ｓ１の近傍では吸収領域ＡＢとして機能し、その内部では散乱反射領域ＳＣとして機能する。

【0056】

また、本実施例においては、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３は、被覆体１６内（媒質内）において、全体として均一な分散密度で分散されている。しかし、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３は、被覆体１６の上面Ｓ１から基板１１に向かって分散密度（含有量）が徐々に高くなるように、分散されていてもよい。例えば、第２の酸化チタン粒子Ｐ２の第２の分散領域１６Ｂ内における分散密度は、第１の酸化チタン粒子Ｐ１の第１の分散領域１６Ａ内における分散密度より高くてもよい。

【0057】

第１、第２及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、それぞれ被覆膜Ｐ１１、Ｐ２１及びＰ３１を有することによって、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３は、紫外線による黄変への耐性（耐黄変性）や、耐候性を有する。

【0058】

なお、紫外線による黄変への耐性や耐候性を必要としない場合、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３は被覆膜Ｐ１１～Ｐ３１を有していなくてもよい。例えば、被覆体１６の上面Ｓ１の近傍に吸収領域ＡＢを形成する場合、吸収領域ＡＢによって紫外線を吸収することができる。従って、この場合、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々は、被覆膜Ｐ１１～Ｐ３１を有していなくてもよい。

【0059】

図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃの各々は、発光装置１０の製造方法の各工程を示す図である。図２Ａ乃至図２Ｃの各々は、各工程中における図１Ａと同様の断面図である。図２Ａ乃至図２Ｃを用いて、発光装置１０の製造方法について説明する。

【0060】

まず、図２Ａは、発光素子１２、透光部材１３、光透過部材１４、枠体１５及び粒子含有樹脂１６Ｐが形成された基板１１を示す図である。本実施例においては、まず、基板１１に枠体１５が接合されたランプハウスを準備する（工程１）。次に、基板１１上に発光素子１２を配置して接合する（工程２）。次に、発光素子１２上に黄色蛍光体を含む透光部材１３を介して、光透過部材１４（ガラスプレート）を接着する（工程３）。

【0061】

続いて、基板１１上における光透過部材１４及び枠体１５間の領域並びに枠体１５の上面に、粒子含有樹脂１６Ｐとして、第３の酸化チタン粒子Ｐ３と同様の酸化チタン粒子Ｐ０を含有するシリコーン樹脂を充填する（工程４）。そして、粒子含有樹脂１６Ｐを加熱して硬化させる（工程５）。本実施例においては、酸化チタン粒子Ｐ０として、平均粒径が２５０ｎｍ、バンドギャップエネルギーが３．０ｅＶのルチル型の二酸化チタンを用いた。また、粒子含有樹脂１６Ｐの樹脂媒質としては、シリコーン樹脂を用いた。そして、粒子含有樹脂１６Ｐにおける酸化チタン粒子Ｐ０の濃度は１６ｗｔ％とした。

【0062】

図２Ｂは、粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０にレーザ光の照射を行っている際の粒子含有樹脂１６Ｐの上面を示す図である。粒子含有樹脂１６Ｐを硬化させた後、粒子含有樹脂１６Ｐにおける発光素子１２及び枠体１５内において外部に露出した上面Ｓ０にレーザ光ＬＢを照射する（工程６）。

【0063】

本実施例においては、３５５ｎｍの波長のレーザ光ＬＢを出射するレーザ光源ＬＳを準備した。そして、φ４５μｍのビーム径及び５０ｋＷ／ｃｍ²の出力のレーザ光ＬＢを、１０００ｍｍ／ｓｅｃの速度で走査しつつ、粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０にレーザ光ＬＢを照射した。なお、３５５ｎｍの波長の光のエネルギーは約３．５ｅＶであり、ルチル型の二酸化チタンのバンドギャップエネルギーは３．０ｅＶである。従って、レーザ光ＬＢのエネルギーは酸化チタン粒子Ｐ０のバンドギャップエネルギーよりも大きい。従って、レーザ光ＬＢは、酸化チタン粒子Ｐ０に吸収される。

【0064】

これによって、レーザ光ＬＢに照射された酸化チタン粒子Ｐ０から酸素原子が脱離する。また、レーザ光ＬＢの照射強度、照射時間及び焦点位置などを調節することで、レーザ光ＬＢは上面Ｓ０の近傍の酸化チタン粒子Ｐ０のみに照射される。従って、粒子含有樹脂１６Ｐにおける上面Ｓ０の近傍で最も酸素欠損の多い酸化チタン粒子が生成され、上面Ｓ０から離れるに従ってその酸化チタン粒子Ｐ０の変質（酸素欠損）の程度が小さくなる。

【0065】

これによって、粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０の近傍に存在する酸素欠損の多い酸化チタン粒子Ｐ０は、高密度でバンドギャップが小さい部分ＮＢを有する第１の酸化チタン粒子Ｐ１となる。そして、粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０からの離れた酸化チタン粒子Ｐ０は、バンドギャップの小さい部分ＮＢが比較的少ない第３の酸化チタン粒子Ｐ３となる。

【0066】

また、上面Ｓ０から所定の距離（レーザ光ＬＢが酸化チタン粒子によって遮光される距離）以上離れると、レーザ照射の影響を受けず、酸化チタン粒子Ｐ０はその特性を維持する。従って、基板１１の近傍に存在する酸化チタン粒子Ｐ０は、バンドギャップが小さい部分ＮＢをほとんど有しない第２の酸化チタン粒子Ｐ２となる。このようにして、レーザ照射によって、各粒子内における他の部分よりもバンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が徐々に低くなるように分散された複数の酸化チタン粒子（粒子群ＰＴ）を含む被覆体１６及びこれを含む発光装置１０を製造することができる（図２Ｃ）。

【0067】

なお、レーザ光ＬＢの照射工程（工程６）においては、他の材料、例えば被覆体１６の媒質（例えばシリコーン樹脂）、透光部材１３及び光透過部材１４などを変質させないようにレーザ光源ＬＳ及びレーザ光ＬＢの調節を行うことが好ましい。例えば上記した条件でレーザ光ＬＢを照射することで、他の材料の変質を抑制しつつ、酸化チタン粒子Ｐ０のみを変質させることができる。

【0068】

本願の発明者らは、当該条件（及び２５～７５ｋＷ／ｃｍ²の範囲内の出力）のレーザ光ＬＢが被覆体１６の媒質としてのシリコーン樹脂、透光部材１３及び透光部材１３内の蛍光体、並びに光透過部材１４としてのガラスプレートを変質させないことを確認している。なお、本実施例においては、被覆体１６の媒質として、３５５ｎｍの波長の光に対して６０％以上の透過率を有するシリコーン樹脂を用いた。

【0069】

なお、発光装置１０の製造方法はこれに限定されない。例えば、粒子含有樹脂１６Ｐを塗布し、所定時間静置した後、粒子含有樹脂１６Ｐを加熱することによって酸化チタン粒子Ｐ０を沈降させる。これによって、上面Ｓ１側の酸化チタン粒子Ｐ０の分散密度を低くした被覆体１６を形成することもできる。

【0070】

図３は、発光装置１０内における光の進路を模式的に示す図である。まず、発光素子１２から放出された光のうち、大部分の光は、光Ｌ１のように、透光部材１３及び光透過部材１４を通過して光透過部材１４の上面（光取り出し面）から外部に取り出される。

【0071】

次に、光透過部材１４の側面から被覆体１６の散乱反射領域ＳＣに進入する光（光Ｌ２のような光）は、散乱反射領域ＳＣによって反射されて光透過部材１４に戻って来る。そそして、光Ｌ２のような光は、光透過部材１４の上面から外部に取り出される。

【0072】

一方、光透過部材１４の側面から被覆体１６の吸収領域ＡＢに進入した光（光Ｌ３のような光）は、吸収領域ＡＢによって吸収される。また、光Ｌ３のような光は、吸収領域ＡＢにおいて完全に吸収されなかった場合でも、十分に減衰される。従って、被覆体１６の上面Ｓ１から取り出される光はほとんど存在しない。

【0073】

また、光Ｌ１及びＬ２のように光透過部材１４から外部に取り出された場合でも、その一部が発光装置１０に戻って来る場合がある。具体的には、例えば、発光装置１０が照明用途に用いられる場合、発光装置１０は、その全体が照明装置の筐体内に収容される。また、発光装置１０から取り出された光は、レンズなどの種々の光学系を介して当該照明装置から照明対象の領域（空間）に向けて投光される。従って、発光装置１０から取り出された光の一部が当該筐体及び光学系によって反射又は散乱し、発光装置１０に戻って来ることが想定される。

【0074】

これに対し、発光装置１０においては、被覆体１６が枠体１５の上面に設けられ、また被覆体１６が枠体１５の上面上にも吸収領域ＡＢを有する。従って、光透過部材１４の上面である光取り出し面を除いて、基板１１上のほぼ全面が吸収領域ＡＢとなる。従って、図３に光Ｌ４として示すように、発光装置１０の外部から枠体１５に向かって戻って来る光であっても、被覆体１６の吸収領域ＡＢによって吸収又は十分に減衰される。

【0075】

なお、枠体１５の上面上の領域においては、光Ｌ４のような外部から発光装置１０に入射する光を吸収することを優先して考慮すればよい。すなわち、枠体１５の上面上の領域においては、光Ｌ３のような光を吸収することをあまり考慮する必要がない。従って、枠体１５の上面上の領域においては、被覆体１６は、基板１１上の領域（光透過部材１４と枠体１５との間の基板１１上の領域）よりも低い吸収率を有していてもよい。

【0076】

従って、例えば、被覆体１６内における上面Ｓ１の近傍の領域において分散された酸化チタン粒子のうち、枠体１５の上面上の領域に分散された酸化チタン粒子は、基板１１上の光透過部材１４及び枠体１５間の領域に分散された酸化チタン粒子よりも低い密度で、当該バンドギャップが小さい部分ＮＢを有していてもよい。

【0077】

より具体的には、例えば、粒子群ＰＴは、枠体１５の上面上の領域においては、第１の酸化チタン粒子Ｐ１（第１の分散領域１６Ａ）を有していなくてもよい。すなわち、被覆体１６の上面Ｓ１における枠体１５上の領域においては、第２及び第３の酸化チタン粒子Ｐ２及びＰ３のみが分散され、第３の酸化チタン粒子Ｐ３が上面Ｓ１の近傍に配置されていてもよい。また、例えば、枠体１５の上面上の領域においては、第３の酸化チタン粒子Ｐ３（第３の分散領域１６Ｃ）のみが設けられていてもよい。

【0078】

例えば、第１の酸化チタン粒子Ｐ１を形成しない場合、吸収領域ＡＢを形成する際の工程６において、枠体１５上の領域においてはレーザ光ＬＢの走査速度を速くすることやレーザ光ＬＢのビーム径を大きくするなどの調節を行えばよい。また、このように工程６の条件を工夫することで、粒子含有樹脂１６Ｐの加工時間を短縮することができる。

【0079】

上記したように、被覆体１６を有することで、発光装置１０の光取り出し面を見たとき、光透過部材１４の上面以外の領域からはほとんど光が取り出されない。よって、光透過部材１４の領域とそれ以外の領域との間で明暗が明確に分かれるため、高いコントラストの出射光を得ることができる。換言すれば、発光装置１０を照明装置に用いた際の迷光を低減することができる。

【0080】

また、被覆体１６は、発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４側から被覆体１６に入射した光のほとんどに対しては高い反射性を有し、外部から被覆体１６に入射した光に対しては吸収性を有する。従って、発光装置１０は、光の出力低下を犠牲にすることなく、高いコントラストの光を出射することができる。

【0081】

また、被覆体１６の吸収領域ＡＢは、レーザ光ＬＢの照射工程（工程６）を加えるだけで、容易に形成することができる。従って、容易に、高出力かつ高コントラストな発光装置１０を提供することが可能となる。

【0082】

なお、本実施例においては、粒子群ＰＴの分散媒質である樹脂体は、一体的に形成されている。すなわち、例えば、被覆体１６における第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々は同一の媒質内に分散されている。また、第１～第３の分散領域１６Ａ～１６Ｃ間の各々には媒質の境界が存在しない。従って、吸収領域ＡＢを設けた場合でも被覆体１６の機械的強度が維持され、また上記したように光学機能も安定する。従って、高品質及び高寿命な被覆体１６及び発光装置１０となる。

【0083】

また、本実施例においては、粒子群ＰＴは、被覆体１６内において、全体として均一な分散密度を有する。従って、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々は、互いに同程度の範囲内の密度で被覆体１６内に分散されている。従って、吸収領域ＡＢを設けた場合でも被覆体１６の全体としての熱膨張係数が均一化され、これによって、被覆体１６の機械的強度が維持される。従って、高品質及び高寿命な被覆体１６及び発光装置１０となる。

【0084】

なお、上記したように、酸化チタン粒子の被覆体１６内の分散密度は基板１１に向かって徐々に低くなっていてもよい。例えば、密度基板１１側における第２の酸化チタン粒子Ｐ２の分散密度を高くし、上面Ｓ１側における第１の酸化チタン粒子Ｐ１の分散密度を低くした場合には、被覆体１６の上面Ｓ１の樹脂割れを抑制することができる。

【0085】

より具体的には、例えば、上記した工程４における酸化チタン粒子Ｐ０の含有量を１６ｗｔ％から３２ｗｔ％に変更した粒子含有樹脂１６Ｐを用いて、静置工程（酸化チタン粒子Ｐ０を沈降させる工程）を経て被覆体１６を形成した場合、被覆体１６における吸収領域ＡＢを構成する酸化チタン粒子（例えば第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３）の含有量を１６ｗｔ％程度とすることができる。この場合、吸収領域ＡＢの吸収率を維持しつつ散乱反射領域ＳＣにおける反射率を向上させることができ、さらに樹脂割れを防止することが可能となる。

【0086】

また、本実施例においては、被覆体１６は、樹脂媒質として、１．４～１．５５の範囲内の屈折率を有する熱硬化性のエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を有する。また、粒子群ＰＴは、例えば、約２．５の屈折率を有するアナターゼ型の酸化チタン粒子、又は約２．７の屈折率を有するルチル型の酸化チタン粒子を含む。このように、被覆体１６内で光を散乱させることを考慮すると、粒子群ＰＴ（特に第２の酸化チタン粒子Ｐ２）は、樹脂媒質よりも高い屈折率を有していることが好ましい。

【0087】

また、被覆体１６の粒子群ＰＴにおける第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々の粒径（平均粒径）は、良好な拡散反射を得ることを考慮すると、１５０～３５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、被覆体１６内に進入した光（可視光）の波長（例えばシリコーン樹脂の媒質内の波長）に対し、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の平均粒径を１～１／４程度の範囲内とすることで、後方散乱割合が高いミー散乱を生じさせ、極めて良好な拡散反射を得ることができる。これらを考慮して粒子群ＰＴ内の粒子の平均粒径を調節することで、散乱反射領域ＳＣでの反射率を高めることができる。また、吸収領域ＡＢにおいても、光が散乱することで光が高確率で粒子に取り込まれて吸収されるため、吸収率を高めることができる。

【0088】

また、被覆体１６における粒子群ＰＴの濃度は、所望の光反射性及び光吸収性を得ることを考慮すると、５～７０ｗｔ％の範囲内であることが好ましく、製造の容易さ（粒子含有樹脂１６Ｐの塗布の容易さ）や製造コストを考慮すると、８～３０ｗｔ％の範囲内であることがさらに好ましい。なお、被覆体１６における上記した粒子群ＰＴ及び媒質の構成は一例に過ぎない。

【0089】

また、図１Ｄに示したように、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々が被覆膜Ｐ１１～Ｐ３１を有すること（すなわち各粒子の形成用に用いる酸化チタン粒子Ｐ０が被覆膜を有すること）で、発光装置１０の製造時におけるレーザ光ＬＢの照射工程（工程６）において、３５５ｎｍの波長の高出力レーザを用いて、効果的にかつ安定して各粒子本体Ｐ１０～Ｐ３０の表面に酸素欠損を生じさせることができる。特に、各粒子に耐黄変性（紫外線への耐性）を持たせる目的で被覆膜を設ける場合、被覆体１６の上面Ｓ１から数μｍの薄い領域のみに安定して吸収領域ＡＢを形成することができる。

【0090】

また、レーザ光ＬＢの粒子含有樹脂１６Ｐ内での波長に対して、酸化チタン粒子Ｐ０の粒径が略等しい場合は、粒子含有樹脂１６Ｐ内の領域では酸化チタン粒子Ｐ０によって後方散乱割合の大きいミー散乱が生ずる。これによって、レーザ光ＬＢは粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０近傍で散乱反射されるため、その結果、被覆体１６の上面Ｓ１の近傍の数μｍ～２０μｍの薄い領域のみに吸収領域ＡＢを形成することができる。

【0091】

また、レーザ光ＬＢとして、粒子含有樹脂１６Ｐ内の酸化チタン粒子Ｐ０のバンドギャップエネルギーよりも大きなエネルギーの波長の光を用いることで、レーザ光ＬＢを酸化チタン粒子Ｐ０に吸収させることができる。従って、被覆体１６の上面Ｓ１の近傍の数μｍ～２０μｍの薄い領域のみに吸収領域ＡＢを形成することができる。

【0092】

図４Ａは、実施例１の変形例１に係る発光装置１０Ａの断面図である。発光装置１０Ａは、透光部材１３Ａの構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本変形例においては、透光部材１３Ａは、発光素子１２の側面の一部を覆っている。すなわち、透光部材１３Ａは、発光素子１２の上面及び側面上に形成されている。本変形例においては、被覆体１６は、発光素子１２の側面の下方領域においては発光素子１２に接し、その上方領域においては透光部材１３Ａを介して発光素子１２を覆っている。

【0093】

発光装置１０Ａにおいては、被覆体１６が発光素子１２の側面の上方において発光素子１２の側面に接しない部分を有する。このように被覆体１６が構成されている場合、発光素子１２の側面から放出された光を、透光部材１３Ａによって導光させ、光透過部材１４の外縁部に入射させることができる。従って、光透過部材１４の外縁部から取り出される光を増大させることができる。従って、高コントラストな発光装置１０Ａとなる。

【0094】

図４Ｂは、実施例１の変形例２に係る発光装置１０Ａの断面図である。発光装置１０Ｂは、透光部材１３Ｂの構成を除いては、発光装置１０及び１０Ａと同様の構成を有する。本変形例においては、透光部材１３Ｂは、発光素子１２の側面の全体を覆っている。すなわち、透光部材１３Ｂは、発光素子１２の上面及び側面の全体に接している。本変形例においては、被覆体１６は、透光部材１３Ｂを介して発光素子１２の側面を覆っている。

【0095】

発光装置１０Ｂにおいては、被覆体１６が発光素子１２の側面に完全に接しない。このように被覆体１６が構成されている場合、発光素子１２の側面から放出された光のほぼ全てを、透光部材１３Ｂによって光透過部材１４の外縁部に入射させることができる。従って、光透過部材１４の外縁部から取り出される光を増大させることができる。従って、高コントラストな発光装置１０Ｂとなる。

【0096】

図４Ｃは、実施例１の変形例３に係る発光装置１０Ｃの断面図である。発光装置１０Ｃは、透光部材１３Ｃ及び光透過部材１４Ａの構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本変形例においては、光透過部材１４Ａが発光素子１２の上面よりも大きな上面を有する。また、透光部材１３Ｃは、発光素子１２の側面から光透過部材１４Ａの底面に亘って形成されている。

【0097】

本変形例においては、発光素子１２から放出された光は、透光部材１３Ｃを介して光透過部材１４Ａの底面全体に入射した後、光透過部材１４Ａの上面から外部に取り出される。また、被覆体１６は、透光部材１３Ｃの側面及び光透過部材１４Ａの側面を覆っている。従って、例えば、発光素子１２の側面から放出された光を透光部材１３Ｃによって光透過部材１４Ａの外縁部に入射させることができる。従って、例えば、発光素子１２のサイズを変えることなく光取り出し面のサイズを拡大し、かつコントラストの低下が抑制された発光装置１０Ｃを提供することができる。

【0098】

図４Ｄは、実施例１の変形例４に係る発光装置１０Ｄの断面図である。発光装置１０Ｄは、透光部材１３Ｄ及び光透過部材１４Ｂの構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本変形例においては、光透過部材１４Ｂは、発光素子１２の上面よりも小さな上面を有する。また、透光部材１３Ｄは、発光素子１２の上面から光透過部材１４Ｂの側面に亘って形成されている。

【0099】

本変形例においては、発光素子１２から放出された光は、透光部材１３Ｄを介して光透過部材１４Ｂの底面及び側面に入射した後、光透過部材１４Ｂの上面から外部に取り出される。また、被覆体１６は、発光素子１２及び透光部材１３Ｄの側面と、光透過部材１４Ｂの側面の上方部分を覆っている。従って、例えば、発光素子１２のサイズを変えることなく光取り出し面のサイズを縮小し、高出力かつ高コントラストな発光装置１０Ｄを提供することができる。

【0100】

図４Ｅは、実施例１の変形例５に係る発光装置１０Ｅの断面図である。発光装置１０Ｅは、透光部材１３及び光透過部材１４を有さない点を除いては発光装置１０と同様の構成を有する。発光装置１０Ｅは、基板１１と、基板１１上に配置された発光素子１２と、発光素子１２の側面を覆う被覆体１７とを有する。また、本変形例においては、発光装置１０Ｅは、発光素子１２の高さ（厚さ）に合わせた高さの枠体１５Ａを有する。被覆体１７は、基板１１上における枠体１５Ａと発光素子１２との間の領域並びに枠体１５Ａの上面上に設けられている。

【0101】

被覆体１７は、発光素子１２の側面を覆う点を除いては、被覆体１６と同様の構成を有する。被覆体１７は、発光素子１２の側面及び枠体１５Ａの上面を覆い、外部に露出する上面Ｓ１を有する。また、被覆体１７は、被覆体１６と同様に、上面Ｓ１から基板１１に向かって各粒子内における他の部分よりもバンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が低くなるように層状に分散された複数の酸化チタン粒子（例えば第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３）を含む粒子群ＰＴを有する。

【0102】

本変形例においては、発光素子１２の上面が外部に露出している。この場合、発光素子１２からの放出光は、他の媒体を介さずに直接外部に取り出される。発光装置１０Ｅにおいても、被覆体１７が粒子群ＰＴを含むことで、高出力かつ高コントラストな発光装置となる。

【0103】

なお、本実施例においては、被覆体１６が可視光に対する吸収領域ＡＢ及び散乱反射領域ＳＣを有する場合について説明した。しかし、被覆体１６の構成はこれに限定されない。例えば、発光素子１２は、可視光以外の帯域の光を放出する構成を有していてもよい。この場合、被覆体１６の吸収領域ＡＢ及び散乱反射領域ＳＣは、当該他の波長帯域の光及び／又は波長変換体によってさらに他の波長に変換された光に対し、それぞれ吸収性及び反射性を有していればよい。

【0104】

換言すれば、例えば、発光素子１２からの放出光、並びに透光部材１３又は光透過部材１４に含まれる波長変換体からの出射光の波長に応じた光吸収性及び光反射性を有する領域を有するように被覆体１６内の粒子及びそのバンドギャップ構成、並びに媒質が調節されていればよい。

【0105】

また、この場合、被覆体１６内において効果的に吸収領域ＡＢ及び散乱反射領域ＳＣを設けることを考慮すると、例えば、粒子群ＰＴにおける酸化チタン粒子は、発光素子１２からの放出光及び／又は透光部材１３若しくは光透過部材１４に含まれる波長変換体からの出射光の被覆体１６内の波長に対応する平均粒径を有していることが好ましい。

【0106】

また、被覆体１６は、機械的強度を維持させること考慮すると、粒子群ＰＴの複数の酸化チタン粒子を分散させる一体的に形成された樹脂媒質（例えばシリコーン樹脂）を有していることが好ましい。

【0107】

また、本実施例においては、粒子群ＰＴが第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３を有する場合について説明したが、粒子群ＰＴの構成はこれに限定されない。例えば、粒子群ＰＴは、例えば２種類の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２のみから構成されていてもよい。

【0108】

この場合、例えば、被覆体１６は、最も上面Ｓ１に近い位置に配置され、発光素子１２からの放出光のエネルギーよりも小さいバンドギャップを有する部分（部分ＮＢ）を高密度で有する複数の第１の酸化チタン粒子Ｐ１と、第１の酸化チタン粒子Ｐ１よりも基板１１側に配置され、発光素子１２からの放出光のエネルギーよりも小さいバンドギャップを有する部分（部分ＮＢ）を低密度で有する複数の第２の酸化チタン粒子Ｐ２と、を含んでいればよい。

【0109】

また、例えば、粒子群ＰＴは、少なくとも第１の酸化チタン粒子Ｐ１を含んでいればよい。すなわち、粒子群ＰＴは、被覆体１６の上面Ｓ１の近傍において分散され、各粒子内において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分ＮＢを有する複数の酸化チタン粒子（第１の酸化チタン粒子Ｐ１）を有していればよい。

【0110】

また、粒子群ＰＴにおいて吸収領域ＡＢ及び散乱反射領域ＳＣを構成する粒子は、酸化チタン粒子に限定されない。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、酸化チタンと同様の性質を有する。例えば、酸化亜鉛のバンドギャップエネルギーは３．３７ｅＶであり、可視光を透過する。また、酸化亜鉛は、波長３５５ｎｍの紫外線（例えばレーザ光ＬＢ）を吸収する性質を有する。さらに、酸化亜鉛の屈折率は２．０であり、シリコーン樹脂の屈折率（１．４～１．５５）より大きい。そして、酸化亜鉛は、酸素欠損によって、深いドナー順位を形成してバンドギャップが小さくなり（バンドギャップが小さい部分ＮＢに対応する部分が形成され）、可視光を吸収する性質を有する。

【0111】

従って、粒子群ＰＴには、例えば酸化チタン粒子及び酸化亜鉛粒子など、酸素欠損がない結晶状態において可視光を透過し、酸素欠損によって可視光を吸収する性質を有する金属酸化物結晶を用いることができる。例えば、このような性質を有する金属酸化物の粒子は、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３に置き換えられてもよいし、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３に加えて粒子群ＰＴに含有されていてもよい。

【0112】

また、粒子群ＰＴには、酸化チタン粒子又は酸化亜鉛粒子の他に、発光素子１２からの放出光及び／又は透光部材１３若しくは光透過部材１４に含まれる波長変換体からの出射光を散乱する粒子が添加されていてもよい。当該粒子としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ２Ｎ３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの金属炭化物、また、金属酸化物、金属窒化物などの粒子が挙げられる。

【0113】

すなわち、粒子群ＰＴは、被覆体１６内に分散された複数の粒子を有していればよい。粒子群ＰＴが酸化チタン粒子及び酸化亜鉛粒子以外の粒子を含む複数の粒子を含んでいる場合、当該複数の粒子が被覆体１６内で均一な密度で分散されているか、又は上面Ｓ１から基板１１に向かって徐々に密度が高くなるように分散されていればよい。また、例えば、粒子群ＰＴに含まれる粒子の全体が上記した濃度で分散されていればよい。

【0114】

また、本実施例においては、発光装置１０が１つの発光素子１２を有する場合について説明した。しかし、発光装置１０は、複数の発光素子１２を有していてもよい。この場合についても、例えば、粒子群ＰＴを有する被覆体１６が光透過部材１４の側面及び枠体１５の上面を覆っていればよい。

【0115】

このように、例えば、発光装置１０は、基板１１と、基板１１上に配置された発光素子１２と、発光素子１２上に配置された光透過部材１４と、基板１１上において光透過部材１４を取り囲むように配置された枠体１５と、基板１１上において光透過部材１４の側面及び枠体１５の上面を覆い、かつ外部に露出する上面Ｓ１を有する被覆体１６と、を有する。

【0116】

また、被覆体１６は、被覆体１６内に分散された複数の粒子からなる粒子群ＰＴを有する。また、粒子群ＰＴの粒子は、被覆体１６の上面Ｓ１の近傍において分散され、各粒子内において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分ＮＢを有する複数の酸化チタン粒子（第１の酸化チタン粒子Ｐ１）又は酸化亜鉛粒子を有する。従って、単純な構成で高出力かつ高コントラストな発光装置１０を提供することができる。

【0117】

また、例えば、発光装置１０Ｅは、基板１１と、基板１１上に配置された発光素子１２と、基板１１上において発光素子１２を取り囲むように配置された枠体１５Ａと、基板１１上において発光素子１２の側面及び枠体１５Ａの上面を覆い、かつ外部に露出する上面Ｓ１を有する被覆体１７と、を有する。

【0118】

また、被覆体１７は、被覆体１７内に分散された複数の粒子からなる粒子群ＰＴを有する。また、粒子群ＰＴの粒子は、被覆体１７の上面Ｓ１の近傍において分散され、各粒子内において他の部分よりもバンドギャップが小さい部分ＮＢを有する複数の酸化チタン粒子（第１の酸化チタン粒子Ｐ１）又は酸化亜鉛粒子を有する。従って、単純な構成で高出力かつ高コントラストな発光装置１０Ｅを提供することができる。

【実施例2】

【0119】

図５Ａは、実施例２に係る発光装置２０の断面図である。図５Ｂは、発光装置２０の上面図である。図５Ａは、図５ＢにおけるＷ－Ｗ線に沿った断面図である。また、図５Ｃは、図５Ａの破線で囲まれた部分Ｂを拡大して示す拡大断面図である。

【0120】

発光装置２０は、被覆体２１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。発光装置２０においては、被覆体２１は、被覆体１６と同様に、光透過部材１４の側面を覆い、外部に露出する上面Ｓ１を有する。

【0121】

本実施例においては、被覆体２１は、上面Ｓ１の一部の領域から基板１１に向かって各粒子内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が低くなるように分散された複数の酸化チタン粒子（第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）を含む粒子群ＰＴ１を有する。図５Ｃにおいては、酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３にハッチングを施している。

【0122】

換言すれば、粒子群ＰＴ１のうち、吸収領域ＡＢをなす第１の酸化チタン粒子Ｐ１は、被覆体２１の上面Ｓ１の一部に分散されている。すなわち、被覆体２１は、上面Ｓ１の一部のみに第１の分散領域２１Ａを有する。また、被覆体２１は、上面Ｓ１の他の領域においては、第２の酸化チタン粒子Ｐ２のみが基板１１に向かって一様に分散された領域である第２の分散領域２１Ｂを有する。被覆体２１は、例えば、レーザ光ＬＢを粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０の一部のみに照射することによって、形成することができる。

【0123】

本実施例においては、第１の酸化チタン粒子Ｐ１は、光透過部材１４の側面から所定の距離（距離Ｄ）だけ離間して光透過部材１４を取り囲むように被覆体２１内に分散されている。従って、被覆体２１は、光透過部材１４の側面から被覆体２１に進入する光（図３における光Ｌ３のような光）を部分的に反射及び散乱させる。発光装置２０は、例えば、高コントラスト化と高出力化のうち、高出力化を優先する場合に好適な構成となる。

【0124】

なお、取り出される光の出力とコントラストとのバランスは、被覆体２１における光透過部材１４の側面から吸収領域ＡＢまでの距離Ｄ（図５Ｃ）、すなわち光透過部材１４の側面に接する散乱反射領域ＳＣの吸収領域ＡＢまでの厚さを調節することで、調節することができる。

【0125】

図６は、発光装置２０からの光出力の分布を示す図である。図６の横軸は図５ＢのＷ－Ｗ線に沿った発光装置２０の位置を示し、縦軸は光出力（輝度を最大値で規格化した値）を示している。

【0126】

なお、図６においては、比較例に係る発光装置１００として、被覆体２１に代えて第２の酸化チタン粒子Ｐ２のみが分散された被覆体を有する発光装置を準備し、発光装置１００からの出力の測定結果を発光装置２０の測定結果と重ねて破線で示している。

【0127】

また、測定に際し、発光装置２０及び１００の各々を収容し、発光装置２０及び１００における光透過部材１４の上方の領域に基板１１の上面とほぼ同様の形状及びサイズの開口部を有する遮光性の筐体（試験用筐体）を準備した。そして、当該筐体の開口部における発光装置２０及び１００から出力される光を測定し、図６に示す結果を得た。

【0128】

具体的には、発光装置は、当該発光装置を収容する遮光性の筐体内に搭載されることが想定される。この場合、筐体の一部には例えばレンズなどの光学系が配置された光取り出し口が設けられ、発光装置から出射された光は当該光取り出し口から当該筐体の外部に取り出されることとなる。

【0129】

当該試験用筐体の開口部は、実際に発光装置２０が収容されることが想定される筐体の仮想の光取り出し口である。すなわち、当該試験用筐体の開口部における光出力の測定結果である図６のグラフは、実際の使用環境に近い環境での発光装置２０の評価結果といえる。

【0130】

図６に示すように、発光装置２０においては、発光装置１００に比べ、発光素子１２（光透過部材１４）の領域以外からの出力が大きく抑えられ、発光素子１２の領域からは高い出力の光が出射されていることがわかる。また、発光装置２０及び１００の最大出力値はほぼ同一であった。すなわち、発光装置２０は、出力を低下させることなく、高コントラストな発光装置であることがわかる。

【0131】

ここで、被覆体２１における枠体１５上の吸収領域ＡＢ（実施例１における被覆体１６についても同様である）について説明する。図６に示すように、発光装置１００において測定された枠体１５の近傍の光が発光装置２０では大きく抑制されていることがわかる。これは、被覆体２１が枠体１５の上面を被覆しており、また被覆体２１が当該枠体１５の上面上にも吸収領域ＡＢを有することに起因する。

【0132】

具体的には、図６に示すように、発光装置１００における枠体１５の近傍の領域では、光取り出し面である光透過部材１４（及び散乱反射領域ＳＣ）から離れているにも関わらず、わずかな光が測定されている。これは、例えば図３に示した光Ｌ４のような光（例えば当該試験用筐体内で反射を繰り返し、枠体１５の上面に向かって進む迷光）が測定された結果である。

【0133】

一方、発光装置２０においては、光透過部材１４から離れるに従って単調にかつ急激に光出力が低下しており、枠体１５の近傍においてはほとんど光が測定されていない。これは、当該試験用筐体において枠体１５に向かって進む迷光が被覆体２１における枠体１５の近傍の吸収領域ＡＢによって吸収されていることに起因する。従って、発光装置２０（及び発光装置１０）は、被覆体２１（及び被覆体１６）を有することで、実際に使用される環境で動作場合でも、高いコントラストを維持することができる。

【0134】

次に、高いコントラストを維持することを考慮すると、図６に示すように、光透過部材１４の側面から、光透過部材１４の上面の光強度の１／１００以上の強度となる距離Ｄまで散乱反射領域ＳＣを設けることが好ましい。これは、１／１００未満の強度の光は、コントラストを悪化させない程度の強度の光だからである。本実施例においては、この距離Ｄの上限は、約０．２ｍｍであった。

【0135】

なお、この距離Ｄは、被覆体２１（散乱反射領域ＳＣ）における光の進入可能距離に対応する。また、距離Ｄは、酸化チタン粒子の分散密度によって異なる。従って、例えば上記したように、光透過部材１４及びその周囲の被覆体２１からの出力を測定し、その出力が光透過部材１４の上面の１／１００となる位置よりも光透過部材１４の側面に近い位置まで散乱反射領域ＳＣを設けることが好ましい。

【0136】

すなわち、距離Ｄは、光透過部材１４の側面から、光透過部材１４からの出射光の最大強度の１／１００以上の光が出射される被覆体２１の上面Ｓ１の領域内の位置までの距離であることが好ましい。また、被覆体２１は、光透過部材１４からの光出力の１／１００の強度の光が出射される位置（光透過部材１４の側面から距離Ｄだけ離れた位置）の外側の領域において、各粒子内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が低くなるように分散された複数の酸化チタン粒子（例えば第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）を有することが好ましい。

【0137】

なお、本実施例においても、発光装置２０は透光部材１３及び光透過部材１４を有していてなくてもよい。また、被覆体２１は、発光素子１２の側面近傍の全周に亘って散乱反射領域ＳＣを有していなくてもよい。例えば、被覆体２１は、上面Ｓ１の一部から基板１１に向かって各粒子内における当該バンドギャップが小さい部分ＮＢの密度が低くなるように層状に分散された複数の酸化チタン（第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）を含む粒子群ＰＴ１を有していればよい。

【0138】

このように、本実施例においては、例えば、被覆体２１の第１の酸化チタン粒子Ｐ１（最も上面Ｓ１に近い位置に配置され、発光素子１２からの放出光のエネルギーよりもバンドギャップが小さい部分（部分ＮＢ）を他の粒子より高い密度で有する酸化チタン粒子）は、光透過部材１４の側面から所定の距離Ｄだけ離間して光透過部材１４の側面を取り囲むように被覆体２１内に分散されている。従って、高出力かつ高コントラストな発光装置２０を提供することができる。

【0139】

また、被覆体２１は、第１の酸化チタン粒子Ｐ１の内側の領域（上面Ｓ１における発光素子１２の側面に接する領域）に発光素子１２からの放出光のエネルギーよりもバンドギャップが小さい部分（部分ＮＢ）を第１の酸化チタン粒子Ｐ１よりも低い密度で有する複数の第２の酸化チタン粒子Ｐ２を有する。従って、高コントラストな光を出射可能であり、かつ高出力な発光装置２０となる。

【実施例3】

【0140】

図７Ａは、実施例３に係る発光装置３０の断面図である。また、図７Ｂは、発光装置３０の上面図である。図７Ａは図７ＢのＸ－Ｘ線に沿った断面図である。発光装置３０は、被覆体３１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。

【0141】

被覆体３１は、上面Ｓ１に複数の凹部３１Ｒを有する。本実施例においては、図７Ｂに示すように、被覆体３１の凹部３１Ｒの各々は、発光素子１２、透光部材１３及び光透過部材１４の周囲を取り囲むように溝状に形成されている。また、凹部３１Ｒの各々は、円柱状（うろこ状）の内壁を有する。

【0142】

被覆体３１は、例えば、粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０にレーザ光ＬＢ（紫外領域の波長の光）を重畳して（複数回に亘って）照射することで形成することができる。具体的には、３５５ｎｍの波長で２５ｋＷ／ｃｍ²以上の出力のレーザ光ＬＢを特定のパターンで照射し、これを再度同じパターンで照射することで、シリコーン樹脂が表面から順次昇華除去され、その表面にレーザ光ＬＢの照射痕が残存する。これによって、粒子含有樹脂１６Ｐの上面Ｓ０には、レーザ光ＬＢのビーム径及びその移動方向に応じた溝が形成される。このレーザ痕は、被覆体３１の凹部３１Ｒとなる。

【0143】

なお、被覆体３１の凹部３１Ｒは、レーザ光ＬＢを複数回に亘って照射する場合のみならず、例えば、レーザ光ＬＢの出力、走査速度などを調節することによっても、形成することができる。また、凹部３１Ｒの形状は、図示した形状に限定されない。例えば、被覆体３１の上面には、凸部が形成されていてもよいし、波状の連続した凹凸が形成されていてもよい。被覆体３１は、種々の凹凸を有する上面Ｓ１を有していればよい。

【0144】

本実施例においても、被覆体３１は、被覆体１６と同様に、上面Ｓ１の近傍に可視光のエネルギーよりもバンドギャップが小さい部分（部分ＮＢ）を有する酸化チタン粒子（第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３）を有する粒子群ＰＴを有する。

【0145】

本実施例においては、被覆体３１の上面Ｓ１は、例えば繰り返し設けられた凹部３１Ｒを有することによって、例えば平坦な面（例えば被覆体１６の上面Ｓ１）に比べて外部に露出する面の面積が増大する。これによって、被覆体３１に設けられた吸収領域ＡＢの表面積が増大する。従って、被覆体３１は、光透過部材１４の側面から被覆体３１に進入する光（図３における光Ｌ３のような光）を高効率で吸収する。従って、発光装置３０は、例えば、コントラストと出力のうち、コントラストを優先する場合に好適な構成となる。

【0146】

なお、本実施例においては、被覆体３１の上面Ｓ１の全体に凹部３１Ｒが形成されている場合について説明した。しかし、凹部３１Ｒは、被覆体３１の上面Ｓ１の一部のみに形成されていてもよい。また、凹部３１Ｒの形状についても、図７Ａ及び図７Ｂに示した場合に限定されない。被覆体３１は、上面Ｓ１上に凹部３１Ｒを有していればよい。

【符号の説明】

【0147】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、２０、３０ 発光装置
１１ 基板
１２ 発光素子
１３ 透光部材
１４ 光透過部材
１５、１５Ａ 枠体
１６、１７、２１、３１ 被覆体
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 酸化チタン粒子
ＰＴ、ＰＴ１ 粒子群

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7A】

【図7B】