JP7190889B2 - 発光装置及び発光装置モジュール - Google Patents

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Description

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及び複数の発光装置を含むモジュールに関する。
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）。
特開2010-219324号公報
発光装置には、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。
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側面からの迷光の出射が抑制された発光装置及び発光装置モジュールを提供することを目的としている。
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透光部材と、基板上において透光部材を取り囲むように配置され、透光部材の側面を覆う被覆体と、を有し、被覆体は、被覆体内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、粒子群における被覆体の側面の近傍に分散された金属酸化物粒子は、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ことを特徴としている。
また、本発明による発光装置モジュールは、モジュール基板及びモジュール基板上に並置された複数の発光装置を含み、複数の発光装置の各々は、個別基板と、個別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透光部材と、個別基板上において透光部材を取り囲むように配置され、透光部材の側面を覆う被覆体と、を有し、被覆体は、光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、粒子群における被覆体の側面の近傍に分散された金属酸化物粒子は、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ことを特徴としている。
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、発光素子の側面を覆う被覆体と、を有し、被覆体は、被覆体内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、粒子群における被覆体の側面の近傍に分散された金属酸化物粒子は、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ことを特徴としている。
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、発光素子の側面を覆う被覆体と、を有し、被覆体は、被覆体内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、被覆体は、被覆体の側面にレーザ光が照射された領域を有することを特徴としている。
実施例１に係る発光装置の断面図である。 実施例１に係る発光装置の上面図である。 実施例１に係る発光装置の拡大断面図である。 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。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施例１に係る発光装置の製造方法を示す図である。 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。 実施例１に係る発光装置からの光出力を示す図である。 実施例１の変形例１に係る発光装置の断面図である。 実施例１の変形例２に係る発光装置の断面図である。 実施例１の変形例３に係る発光装置の断面図である。 実施例１の変形例４に係る発光装置の断面図である。 実施例１の変形例５に係る発光装置の断面図である。 実施例２に係る発光装置モジュールの上面図である。 実施例２に係る発光装置モジュールの断面図である。 実施例２に係る発光装置における被覆体の斜視図である。
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
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１Ａ－１Ａ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。
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、接合部材１３を介して発光素子１２に接合された透光部材１４とを有する。本実施例においては、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、接合部材１３は、発光素子１２の上面に接している。また、透光部材１４は、その底面が接合部材１３の上面に接している。
また、発光装置１０は、基板１１上に形成され、発光素子１２、接合部材１３及び透光部材１４の各々の側面を覆う被覆体１５を有する。被覆体１５は、外部に露出する露出面として、端部において透光部材１４に接する上面Ｓ１と、端部において基板１１に接する側面（外側側面）Ｓ２を有する。
本実施例においては、被覆体１５は、透光部材１４を取り囲むように環状にかつ筒状に形成されている。被覆体１５の上面Ｓ１は、透光部材１４の上面に接する上端面である。また、被覆体１５の側面Ｓ２は、被覆体１５における基板１１から基板１１に垂直な方向に沿って延びる外周面である。
以下、発光装置１０の詳細な構成について説明する。まず、本実施例においては、基板１１は、発光素子１２の載置面を有し、発光素子１２を実装する実装基板である。また、基板１１は、当該載置面に形成されかつ発光素子１２に接続された第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の接続電極及び第２の接続電極を有する。
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、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。
発光素子１２は、例えば、発光層を含む半導体層と、当該半導体層を支持する支持基板とを有する。支持基板は、例えばシリコン基板からなる。また、発光素子１２は、基板１１の当該第１及び第２の配線にそれぞれ接続された第１及び第２の電極を有する。
例えば、発光素子１２は、支持基板、当該支持基板の第１の主面上に形成された半導体層、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当該第１の主面とは反対側の第２の主面上に形成された第２の電極を有する。この場合、発光素子１２は、当該第２の主面から基板１１の載置面に載置される。また、当該第２の電極は、導電性接着材（導電性接合部材とも称される）を介して基板１１の第２の配線に接続されている。また、当該第１の電極は、金ワイヤを介して基板１１の第１の配線に接続されている。
なお、発光素子１２の構成はこれに限定されない。例えば、発光素子１２としては、半導体層の結晶成長に用いられる成長基板を有していてもよい。この場合、例えば、発光素子１２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。また、この場合、発光素子１２は、成長基板が基板１１に接着（接合）される。発光素子１２の第１及び第２の電極は、金ワイヤを介して基板１１の第１及び第２の配線に接続される。
また、発光素子１２の他の構成としては、半導体層が基板１１の載置面に載置されていてもよい。この場合、発光素子１２は、支持基板（又は成長基板、以下同様）、当該支持基板上に形成された半導体層、及び当該半導体層上に形成された第１及び第２の電極を有する。また、発光素子１２の第１及び第２の電極は、導電性接着材（又は導電性接合部材）を介して基板１１に接合される（フリップチップ接合ともいう）。この場合、基板１１上には半導体層が配置され、半導体層上に支持基板が配置されることとなる。
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（例えば半導体層又は支持基板における基板１１とは反対側の表面）は、発光素子１２の光取り出し面として機能する。
接合部材１３は、発光素子１２から放出された光を透過させる特性を有する。接合部材１３は、例えば少なくとも可視光を透過させる。例えば、接合部材１３としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、低融点ガラスなどが用いられることができる。本実施例においては、接合部材１３はシリコーン樹脂からなる。
接合部材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が用いられることができる。
なお、接合部材１３の構成はこれに限定されない。例えば、接合部材１３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。
透光部材１４は、接合部材１３の上面上に配置されている。例えば、透光部材１４は、板状の形状を有する。また、透光部材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させる特性、例えば少なくとも可視光を透過させる特性を有する。例えば、透光部材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）プレートなどを用いることができる。
また、透光部材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。本実施例においては、透光部材１４は、蛍光体を含んだＹＡＧプレート（ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を含む）からなる。
なお、透光部材１４の構成はこれに限定されない。例えば、透光部材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。
透光部材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、透光部材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、透光部材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、透光部材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。
なお、透光部材１４の上面には、透光性の有機被膜（図示せず）が設けられていてもよい。当該有機被膜としては、例えば、フッ素樹脂を用いた樹脂膜が挙げられる。フッ素樹脂によって透光部材１４の上面を被覆することで、光取り出し面への汚れの付着を抑制することができる。従って、発光装置１０からの光取り出し効率の低下を抑制することができる。
また、本実施例においては、被覆体１６は、発光素子１２の側面、接合部材１３の側面及び透光部材１４の側面の各々を覆いつつ、基板１１上に形成されている。また、被覆体１５は、外部に露出する露出面として、上面Ｓ１及び側面Ｓ２を有する。
具体的には、本実施例においては、被覆体１５の上面Ｓ１は、透光部材１４の上面（すなわち光取り出し面）の端部から、基板１１における発光素子１２の載置面に平行な方向に沿って延びる被覆体１５の表面部分である。また、被覆体１５の外側面Ｓ２は、基板１１における発光素子１２の載置面から、当該載置面に垂直な方向に沿って延びる被覆体１５の表面部分である。
また、被覆体１５は、基板１１における発光素子１２の載置面に接する底面と、発光素子１２の側面、接合部材１３の側面及び透光部材１４の側面の各々に接する側面（内側側面）と、を有する。
なお、本実施例においては、被覆体１５が透光部材１４の側面の全体に接する場合について説明する。しかし、被覆体１５は、透光部材１４の側面の一部のみに接していてもよい。例えば、被覆体１５は、透光部材１４の側面のうち、透光部材１４の上面（光取り出し面）に接する端部を含む一部の領域まで（すなわち透光部材１４の側面の上方の領域のみ）を覆っていてもよい。
次に、図１Ｃ及び図１Ｄを用いて、被覆体１５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１５は、被覆体１５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１５ＰＴを有する。
本実施例においては、被覆体１５は、粒子群１５ＰＴを分散させる媒質（マトリックス）を含む。当該媒質としては、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１５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、紫外光及び可視光を透過させる特性を有する。なお、本実施例においては、被覆体１５は、発光素子１２及び基板１１上の配線等を封止する封止体として機能する。
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。
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。また、本実施例においては、被覆膜Ｐ１１～Ｐ３１は、粒子本体Ｐ１０～Ｐ３０を紫外線による変質から保護する。
次に、図１Ｄに示すように、粒子群１５ＰＴ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Ｐ００を有する。当該部分Ｐ００は、酸化チタンにおける酸素が欠損した部分である。以下においては、部分Ｐ００を酸素欠損部と称する。
また、図１Ｃに示すように、本実施例においては、粒子群１５ＰＴは、被覆体１５の側面Ｓ２から透光部材１４に向かって、各粒子内における酸素欠損部Ｐ００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。
なお、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々内における酸素欠損部Ｐ００の密度とは、例えば、各粒子内における酸素欠損部Ｐ００が占める割合であり、例えば、各粒子本体Ｐ１０～Ｐ３０の表面における酸素欠損部Ｐ００の占有面積である。
本実施例においては、粒子群１５ＰＴのうち、最も側面Ｓ２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内における酸素欠損部Ｐ００の密度が最も高い（第１の密度で酸素欠損部Ｐ００を有する）。
例えば、第１の酸化チタン粒子Ｐ１の酸素欠損部Ｐ００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における酸素欠損部Ｐ００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。
また、粒子群１５ＰＴのうち、被覆体１５内における最も発光素子１２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内における酸素欠損部Ｐ００の密度が最も低い（第２の密度で酸素欠損部Ｐ００を有する）。
例えば、第２の酸化チタン粒子Ｐ２は、図１Ｄに示すように、酸素欠損部Ｐ００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。
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。
また、粒子群１５ＰＴ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内における酸素欠損部Ｐ００（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。
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。
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。
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の各々における酸素欠損部Ｐ００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、酸素欠損部Ｐ００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。
なお、本実施例においては、第２の酸化チタン粒子Ｐ２の各々は酸素欠損部Ｐ００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。
例えば、４５０ｎｍの波長の光、（青色光、大気中）の光のエネルギーは約２．７６ｅＶであり、６３０ｎｍの波長の光（赤色光、大気中）の光のエネルギーは約１．６７ｅＶである。従って、１．５ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する酸素欠損部Ｐ００を含む第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３は、可視光を吸収する粒子として機能する。一方、酸素欠損部Ｐ００を含まない第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ため、可視光を吸収しない散乱反射粒子として機能する。
また、本実施例においては、被覆体１５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の領域（又は第１、第２及び第３の粒子層）１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃとした場合、第１及び第３の領域１５Ａ及び１５Ｃ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）１５ＡＢとして機能する。一方、第２の領域１５Ｂ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）１５ＳＣとして機能する。
また、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３は、被覆体１５の側面Ｓ２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、側面Ｓ２から２０μｍ以下の厚さ（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１５は、側面Ｓ２の近傍では吸収領域１５ＡＢとして機能し、その内部では散乱反射領域１５ＳＣとして機能する。
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１５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１５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、粒子群１５ＰＴは、被覆体１５における基板１１に近い領域（下部領域）においては、上面Ｓ１に近い領域（上部領域）よりも高い密度で分散されていてもよい。
なお、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。これによって、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３に、紫外線による黄変への耐性（耐黄変性）や、耐候性を持たせることができる。しかし、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。
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。
まず、図２Ａは、発光素子１２、接合部材１３、透光部材１４及び粒子含有樹脂１５Ｐが形成された基板１１Ｐを示す図である。本実施例においては、まず、配線を有する基板１１Ｐ上に複数の発光素子１２を配置して接合する（工程１）。次に、発光素子１２上に接合部材１３としてシリコーン樹脂を塗布する（工程２）。また、接合部材１３上に透光部材１４として蛍光体を含むＹＡＧプレートを配置し、接着する（工程３）。
続いて、基板１１Ｐ上における透光部材１４間の領域に、粒子含有樹脂１５Ｐとして、第２の酸化チタン粒子Ｐ２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１５Ｐ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。そして、粒子含有樹脂１５Ｐにおける酸化チタン粒子Ｐ０の濃度は１６ｗｔ％とした。
図２Ｂは、粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２にレーザ光の照射を行っている際の粒子含有樹脂１５Ｐの基板１１を示す図である。まず、粒子含有樹脂１５Ｐを硬化させた後、基板１１Ｐを発光素子１２毎、すなわち透光部材１４毎に切断して個片化する（工程６）。本実施例においては、個片化された粒子含有樹脂１５Ｐには、基板１１に垂直に延びる切断面が形成される。この切断面は、粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２となる。
そして、基板１１を支持しつつ、粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２に対し、レーザ光ＬＢを照射する（工程７）。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ＬＺを準備した。また、レーザ光ＬＢを走査しつつ粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２に照射する。
本実施例においては、φ４５μｍのビーム径及び５０ｋＷ／ｃｍ2の出力のレーザ光ＬＢを、１０００ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させつつ、粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２に照射した。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。
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が変質し、粒子内の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は側面Ｓ２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１５Ｐにおける側面Ｓ２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、側面Ｓ２から離れるに従ってその酸素欠損の程度が小さい酸化チタン粒子が生成される。
これによって、粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２の近傍におけるレーザ光ＬＢが比較的強く照射された酸化チタン粒子Ｐ０は、高密度で酸素欠損部Ｐ００を有する酸化チタン粒子、すなわち第１の酸化チタン粒子Ｐ１となる。そして、粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２から少し離れた酸化チタン粒子Ｐ０は、酸素欠損部Ｐ００が比較的少ない第３の酸化チタン粒子Ｐ３となる。
また、側面Ｓ２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は変質しない。従って、例えば発光素子１２及び透光部材１４の近傍に存在する酸化チタン粒子Ｐ０は、酸素欠損部Ｐ００をほとんど有しない酸化チタン粒子、すなわち第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、酸素欠損部Ｐ００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１５ＰＴ）を含む被覆体１５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）。
なお、レーザ光ＬＢの照射工程（工程７）においては、他の材料、例えば被覆体１５の媒質（例えばシリコーン樹脂）、接合部材１３及び透光部材１４などを変質させないようにレーザ光源ＬＺの出力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。
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１５の媒質としてのシリコーン樹脂、接合部材１３、及び透光部材１４としてのＹＡＧ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１５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。
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１５Ｐを塗布し、所定時間静置した後、粒子含有樹脂１５Ｐ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１５を形成することもできる。
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、接合部材１３及び透光部材１４を通過して透光部材１４の上面（光取り出し面）から外部に取り出される。
次に、透光部材１４の側面から被覆体１５の散乱反射領域１５ＳＣに進入する光（光Ｌ２のような光）は、散乱反射領域１５ＳＣによって反射されて透光部材１４に戻って来る。そして、光Ｌ２のような光は、透光部材１４の上面から外部に取り出される。
一方、透光部材１４の側面から被覆体１５に入射した光の一部は、光Ｌ３のように、被覆体１５内を伝搬し、被覆体１５の側面Ｓ２に至る場合がある。このような光は、吸収領域１５ＡＢに進入し、吸収領域１５ＡＢによって吸収される。また、光Ｌ３のような光は、吸収領域１５ＡＢ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１５の側面Ｓ２から取り出される光はほとんど存在しない。
従って、外部に取り出される光の強度の低下を抑制しつつ側面Ｓ２からの迷光の出射を抑制し、高いコントラストの光を得ることができる。例えば、被覆体１５の側面Ｓ２に吸収領域１５ＡＢが設けられない場合、被覆体１５の側面Ｓ２から光Ｌ３のような光が取り出されることとなる。この場合、光Ｌ３が迷光となり、外部に取り出される光にノイズが重畳される要因となる。
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、光Ｌ３のような光は、当該光学系に対して意図しない方向から入射することが想定される。
従って、例えば、光Ｌ３は、設計上の光取り出し面から取り出される光（例えば光Ｌ１及びＬ２）に対して意図しない強度変化及び強度分布を与える場合がある。これに対し、被覆体１５が側面Ｓ２の近傍に吸収領域１５ＡＢを有することで、光Ｌ３のような光が発光装置１０から取り出されることが抑制される。
図４は、発光装置１０からの光出力の分布を示す図である。図４の横軸は図１Ｂの１Ａ－１Ａ線に沿った発光装置１０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。
なお、図４においては、比較例に係る発光装置１００として、被覆体１５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１０の測定結果と重ねて破線で示している。また、発光装置１０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１０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。
また、本実施例においては、被覆体１５の上面Ｓ１においては吸収領域１５ＡＢが設けられていない。従って、発光装置１０から取り出される光の強度の低下を抑制することができる。例えば、筐体内において反射を繰り返したのち、被覆体１５の上面Ｓ１に入射した光は、光Ｌ１及びＬ２と同様に外部に取り出されることができる。従って、被覆体１５の上面Ｓ１、例えば被覆体１５の全体に吸収領域１５ＡＢを設ける場合に比べ、外部に取り出される光の強度の低下が抑制される。
次に、吸収領域１５ＡＢを形成する際のレーザ光ＬＢの強度（密度）と側面Ｓ２から出射される光の強度の関係について説明する。表１は、異なる強度のレーザ光ＬＢによって吸収領域１５ＡＢを形成した際の発光装置１０（実施例１）の側面Ｓ２からの出射光の強度の測定結果と、発光装置１００（比較例、すなわち吸収領域１５ＡＢが設けられていない発光装置）の側面Ｓ２からの出射光の強度の測定結果と、を示す。
Figure 0007190889000001
より具体的には、表１は、測定用のサンプルの各々における、被覆体１５の厚み（側面Ｓ２から透光部材１４までの距離）、レーザ光源ＬＺの出力、側面Ｓ２における光強度、及び当該側面Ｓ２の光強度の比較例に対する比強度を示す。実施例１－１は、レーザ出力を２５ｋＷ／ｃｍ2に設定して作製した発光装置１０のサンプルである。同様に、実施例１－２及び１－３は、それぞれレーザ出力を５０及び７５ｋＷ／ｃｍ2に設定して作製した発光装置１０のサンプルである。
なお、表１に示す側面Ｓ２の光強度の数値は、透光部材１４から出射された光の単位面積当たりの強度を１００に規格化した場合の強度値である。また、比強度の数値は、比較例の発光装置１００の側面Ｓ２の光強度（本実施例では８．０）を１とした場合の各発光装置１０のサンプルの側面Ｓ２の強度値である。
表１に示すように側面Ｓ２の光強度は、レーザ出力を高くするに従って、２．４、２．０、１．７と、弱くなる。同様に、比強度も０．３、０．２５、０．２２となる。従って、レーザ出力を高くすることで、第１及び第３の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３における酸素欠損部Ｐ００の密度が増加し、吸収領域１５ＡＢにおける光の吸収量が増加することがわかる。また、吸収領域１５ＡＢによって側面Ｓ２の光強度が約１／４に減少していることがわかる。
このように、被覆体１５は、発光素子１２、接合部材１３及び透光部材１４から被覆体１５に入射した光のほとんどに対しては高い反射性を有し、わずかに存在する被覆体１５の側面Ｓ２に伝搬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、高い出力の光を出射することができる。
また、被覆体１５の吸収領域１５ＡＢは、レーザ光ＬＢの照射工程（工程７）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。
なお、本実施例においては、粒子群１５ＰＴ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１５は、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々を担持し、可視光及び紫外光を透過させる１つの樹脂マトリクスを有する。また、第１～第３の領域１５Ａ～１５Ｃ間の各々には媒質の境界が存在しない。従って、吸収領域１５ＡＢを設けた場合でも被覆体１５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１５及び発光装置１０となる。
また、本実施例においては、粒子群１５ＰＴは、被覆体１５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１５内に分散されている。従って、吸収領域１５ＡＢを設けた場合でも被覆体１５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１５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１５及び発光装置１０となる。
なお、上記したように、粒子群１５ＰＴにおける被覆体１５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、基板１１側における第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の分散密度を高くし、上面Ｓ１側における第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の分散密度を低くした場合には、被覆体１５の上面Ｓ１の樹脂割れを抑制することができる。
より具体的には、例えば、上記した工程４を実行する際に、酸化チタン粒子Ｐ０の含有量を３２ｗｔ％とした粒子含有樹脂１５Ｐ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１５を形成する。この場合、被覆体１５における上面Ｓ１の近傍の酸化チタン粒子（第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３）の含有量を１６ｗｔ％程度とすることができる。この場合、上面Ｓ１の近傍における吸収領域１５ＡＢでの光吸収特性及び散乱反射領域１５ＳＣでの光散乱特性を維持することができ、さらに被覆体１５の樹脂割れを防止することが可能となる。
なお、被覆体１５における基板１１の近傍の部分では、粒子群１５ＰＴの密度が高い部分が露出されることとなる。しかし、当該被覆体１５の側面Ｓ２における基板１１の近傍の部分は、基板１１に接しているため、樹脂割れが生じにくい。
また、本実施例においては、被覆体１５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１５ＰＴ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１５内で光を散乱させることを考慮すると、粒子群１５ＰＴ（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。
また、被覆体１５の粒子群１５ＰＴ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１５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１５ＰＴ内の粒子の平均粒径を調節することで、散乱反射領域１５ＳＣでの反射率を高めることができる。また、吸収領域１５ＡＢ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。
また、被覆体１５における粒子群１５ＰＴ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１５Ｐ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１５における上記した粒子群１５ＰＴ及び媒質の構成は一例に過ぎない。
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７）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。従って、被覆体１５の側面Ｓ２から数μｍ～２０μｍの薄い領域のみに安定して吸収領域１５ＡＢを形成することができる。
また、レーザ光ＬＢの粒子含有樹脂１５Ｐ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１５Ｐ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１５Ｐの側面Ｓ２の近傍で散乱反射される。その結果、被覆体１５の側面Ｓ２の近傍（側面Ｓ２から数μｍ～２０μｍの薄い領域）のみに均一にレーザ光ＬＢを照射することができ、安定して吸収領域１５ＡＢを形成することができる。
また、レーザ光ＬＢとして、粒子含有樹脂１５Ｐ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１５の側面Ｓ２から離れた位置へのレーザ光ＬＢの照射が抑制される。従って、被覆体１５の側面Ｓ２の近傍のみに安定して吸収領域１５ＡＢを形成することができる。
図５Ａ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、接合部材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、接合部材１３Ａは、発光素子１２の側面の一部を覆っている。すなわち、接合部材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１５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接合部材１３Ａを介して発光素子１２を覆っている。
発光装置１０Ａにおいては、被覆体１５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１５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、接合部材１３Ａによって導光させ、透光部材１４の外縁部に入射させることができる。従って、透光部材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。また、発光装置１０Ａにおいても、被覆体１５によって側面Ｓ２からの迷光の出射を抑制することができる。
図５Ｂ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、接合部材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、接合部材１３Ｂは、発光素子１２の側面の全体を覆っている。すなわち、接合部材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１５は、接合部材１３Ｂを介して発光素子１２の側面を覆っている。
発光装置１０Ｂにおいては、被覆体１５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１５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、接合部材１３Ｂによって透光部材１４の外縁部に入射させることができる。従って、透光部材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。また、発光装置１０Ｂにおいても、被覆体１５によって側面Ｓ２からの迷光の出射を抑制することができる。
図５Ｃ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、接合部材１３Ｃ及び透光部材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、透光部材１４Ａが発光素子１２の上面よりも大きな上面を有する。また、接合部材１３Ｃは、発光素子１２の側面から透光部材１４Ａの底面に亘って形成されている。
本変形例においては、発光素子１２から放出された光は、接合部材１３Ｃを介して透光部材１４Ａの底面全体に入射した後、透光部材１４Ａの上面から外部に取り出される。また、被覆体１５は、接合部材１３Ｃの側面及び透光部材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接合部材１３Ｃによって透光部材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。また、発光装置１０Ｃにおいても、被覆体１５によって側面Ｓ２からの迷光の出射を抑制することができる。
図５Ｄ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、接合部材１３Ｄ及び透光部材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、透光部材１４Ｂは、発光素子１２の上面よりも小さな上面を有する。また、接合部材１３Ｄは、発光素子１２の上面から透光部材１４Ｂの側面に亘って形成されている。
本変形例においては、発光素子１２から放出された光は、接合部材１３Ｄを介して透光部材１４Ｂの底面及び側面に入射した後、透光部材１４Ｂの上面から外部に取り出される。また、被覆体１５は、発光素子１２及び接合部材１３Ｄの側面と、透光部材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。また、発光装置１０Ｄにおいても、被覆体１５によって側面Ｓ２からの迷光の出射を抑制することができる。
図５Ｅ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１６とを有する。
被覆体１６は、発光素子１２の側面を覆う点を除いては、被覆体１５と同様の構成を有する。被覆体１６は、発光素子１２の側面を覆い、外部に露出する露出面として上面Ｓ１及び側面Ｓ２を有する。また、被覆体１６は、被覆体１５と同様に、側面Ｓ２から発光素子１２に向かって各粒子内における酸素欠損部Ｐ００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１６ＰＴを有する。
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１６が粒子群１６ＰＴ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。また、発光装置１０Ｅにおいても、被覆体１６によって側面Ｓ２からの迷光の出射を抑制することができる。
なお、本実施例においては、被覆体１５が可視光に対する吸収性を有する吸収領域１５ＡＢ及び可視光に対して反射性を有する散乱反射領域１５ＳＣを有する場合について説明した。しかし、被覆体１５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１５の吸収領域１５ＡＢ及び散乱反射領域１５ＳＣ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。
換言すれば、例えば、発光素子１２からの放出光、並びに接合部材１３又は透光部材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１５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。
また、この場合、被覆体１５内において効果的に吸収領域１５ＡＢ及び散乱反射領域１５ＳＣを設けることを考慮すると、例えば、粒子群１５ＰＴ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／又は接合部材１３若しくは透光部材１４に含まれる波長変換体からの出射光の被覆体１５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。
また、被覆体１５は、機械的強度を維持させること考慮すると、粒子群１５ＰＴ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。
また、本実施例においては、粒子群１５ＰＴ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１５ＰＴの構成はこれに限定されない。例えば、粒子群１５ＰＴ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。
この場合、例えば、被覆体１５内における被覆体１５の側面Ｓ２の近傍の第１の領域１５Ａに分散された第１の酸化チタン粒子Ｐ１における酸素欠損部Ｐ００の平均密度は、被覆体１５の第１の領域１５Ａの内側の第２の領域１５Ｂに分散された第２の酸化チタン粒子Ｐ２における酸素欠損部Ｐ００の平均密度よりも大きければよい。また、例えば、第１の領域１５Ａに分散された第１の酸化チタン粒子Ｐ１における可視光の吸収率は、第２の領域１６Ｂに分散された第２の酸化チタン粒子Ｐ２における可視光の吸収率よりも大きければよい。
また、例えば、被覆体１５は、最も側面Ｓ２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（酸素欠損部Ｐ００）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よりも透光部材１４側（又は発光素子１２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（酸素欠損部Ｐ００）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。
また、例えば、粒子群１５ＰＴ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１５ＰＴにおける被覆体１５の側面Ｓ２の近傍において分散された第１の酸化チタン粒子Ｐ１は、酸素欠損部Ｐ００を有していればよい。
また、粒子群１５ＰＴにおいて吸収領域１５ＡＢ及び散乱反射領域１５ＳＣ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Ｐ００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。
従って、粒子群１５ＰＴ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などの所定の波長の光を散乱又は反射させ、酸素欠損によって当該波長の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１５ＰＴに含有されていてもよい。
また、粒子群１５ＰＴ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／又は接合部材１３若しくは透光部材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。
すなわち、被覆体１５は、少なくとも、被覆体１５内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群１５ＰＴを有していればよい。例えば、粒子群１５ＰＴ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１５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１５ＰＴ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。
また、本実施例においては、被覆体１５の上面Ｓ１には吸収領域１５ＡＢが設けられない場合について説明した。しかし、吸収領域１５ＡＢは、被覆体１５の上面Ｓ１に設けられていてもよい。例えば、出力及びコントラストのうち、コントラストを優先する場合、被覆体１５が上面Ｓ１の近傍に吸収領域１５ＡＢを有していてもよい。
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上に配置された透光部材１４と、基板１１上において透光部材１４を取り囲むように配置され、透光部材１４の側面を覆う被覆体１５と、を有する。
また、被覆体１５は、被覆体１５内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群１５ＰＴを有する。また、粒子群１５ＰＴにおける被覆体１５の側面Ｓ２の近傍において分散された金属酸化物粒子（例えば第１の酸化チタン粒子Ｐ１）は、酸素が欠損した部分（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）Ｐ００を有する。従って、単純な構成で高出力かつ側面Ｓ２からの迷光の出射が抑制された発光装置１０を提供することができる。
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、発光素子１２の側面を覆う被覆体１６と、を有する。また、被覆体１６は、被覆体１６内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群１６ＰＴを有する。また、粒子群１６ＰＴにおける被覆体１６の側面Ｓ２の近傍において分散された金属酸化物粒子（例えば第１の酸化チタン粒子Ｐ１）は、酸素が欠損した部分Ｐ００を有する。従って、単純な構成で高出力かつ側面Ｓ２からの迷光の出射が抑制された発光装置１０Ｅを提供することができる。
また、例えば、この酸素欠損部Ｐ００は、レーザ光ＬＢの照射によって金属酸化物粒子の酸素が欠損した部分である。すなわち、被覆体１５又は１６は、被覆体１５又は１６の側面Ｓ２にレーザ光ＬＢが照射された領域を有する。これによって、被覆体１５又は１６の側面Ｓ２に側面Ｓ２からの迷光の出射を抑制する吸収領域１５ＡＢ又は１６ＡＢを形成することができる。従って、容易に製造することが可能であり、単純な構成で高出力かつ側面Ｓ２からの迷光の出射が抑制された発光装置１０を提供することができる。
図６Ａは、実施例２に係る発光装置モジュール２０の上面図である。また、図６Ｂは、発光装置モジュール２０の断面図である。図６Ｂは図６Ａの６Ｂ－６Ｂ線に沿った断面図である。また、図６Ｃは、発光装置モジュール２０内の発光装置１０Ｆの斜視図である。発光装置モジュール２０は、複数の発光装置１０Ｆを有する。
本実施例においては、発光装置モジュール２０は、モジュール基板２１上に並置された複数の発光装置１０Ｆを有する。本実施例においては、モジュール基板２１上において２行２列でマトリクス状に配置された４つの発光装置１０Ｆを有する。また、発光装置１０Ｆの各々は、発光素子１２の各々上に接合部材１３を介して配置された透光部材１４を有する。
また、発光装置１０Ｆの各々は、基板（個別基板）１１上において透光部材１４を取り囲むように配置され、透光部材１４の側面を覆う被覆体１７を有する。
また、本実施例においては、被覆体１７は、側面Ｓ２に複数の凹部１７Ｒを有する。また、本実施例においては、図６Ｃに示すように、被覆体１７の凹部１７Ｒの各々は、被覆体１７の上面Ｓ１と基板１１との間において溝状に延びている。また、図示していないが、凹部１７Ｒの各々は、うろこ状の内壁を有する。
被覆体１７は、例えば、粒子含有樹脂１５Ｐの側面Ｓ２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１５Ｐの側面Ｓ２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１７の凹部１７Ｒとなる。
なお、被覆体１７の凹部１７Ｒ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１７Ｒの形状は、図示した形状に限定されない。例えば、被覆体１７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１７は、種々の凹凸を有する側面Ｓ２を有していればよい。
また、凹部１７Ｒの溝の延びる方向は、基板１１と上面Ｓ１と平行な方向、基板１１に対して角度を有する斜め方向などにすることも可能である。また、凹部１７Ｒとしての溝は、線状以外の形状、例えば波状の形状を有していても良い。
また、本実施例においても、被覆体１７の各々は、被覆体１５と同様に、被覆体１７内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子（例えば酸化チタン粒子）を含む粒子群１５ＰＴを有する。また、粒子群１５ＰＴにおける被覆体１７の側面Ｓ２の近傍において分散された金属酸化物粒子（例えば第１の酸化チタン粒子Ｐ１）は、酸素が欠損した部分（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）Ｐ００を有する。
本実施例においては、被覆体１７の各々の側面Ｓ２は、例えば図６Ｃのように繰り返し設けられた凹部１７Ｒを有することによって、例えば平坦な面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１７に設けられた吸収領域１７ＡＢの表面積が増大する。従って、被覆体１７は、透光部材１４の側面から被覆体１７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１０Ｆ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。
また、本実施例においては、隣接する発光装置１０Ｆ間における光のクロストークを抑制することができる。例えば、本実施例においては、発光装置モジュール２０は、発光装置１０Ｆの各々を独立して駆動するように構成されている。すなわち、発光装置１０Ｆの各々は、互いに無関係に点消灯を行う。例えば、このような構成は、照射領域（例えば配光領域）を変化させることが好ましい用途、例えば車両の前照灯などの照明用途に用いられることができる。
この場合、照射領域毎のコントラストが高いことが求められるのみならず、１の照射領域に対応する光が他の照射領域に向けて出射されないことが求められる。本実施例においては、発光装置モジュール２０は、このような用途に好適な構成を有する。
また、例えば、上記したような照明用途に用いられる場合、隣接する発光装置１０Ｆの間の領域に対応する光の暗部が設けられないことが好ましい。従って、発光装置１０Ｆはできるだけ近づけて配置されることが好ましい。発光装置モジュール２０は、このような要求に対しても十分に対応することができる。
具体的には、被覆体１７の側面Ｓ２に吸収領域１７ＡＢを設けれることで、確実に発光装置１０Ｆの側面間での光のクロストークを抑制することができる。従って、クロストークを防止するために光反射部材又は吸収部材などの他の部材を設けなくてもよい。また、例えば被覆体１７が隣接する他の被覆体１７に接するまで近づけた場合でも、確実にクロストークが抑制される。また、隣接する発光装置１０Ｆ間及び透光部材１４間には、２つの吸収領域１７ＡＢが設けられることとなる。従って、確実に発光装置１０Ｆ間のクロストークが抑制される。
例えば、モジュール基板２１に発光装置１０Ｆを格子状に隣接して配置（例えば６行２４列の矩形）した発光装置モジュール２０の場合、１行目に配置された２４個の発光装置１０Ｆの発光素子１２から、２行目に配置された２４個の発光装置１０Ｆに向かって出射された光Ｌ３のような光は、当該発光素子１２の側面の被覆体１７の散乱反射領域１７ＳＣで反射されることで減衰され、次に吸収領域１７ＡＢで吸収されることで減衰されて出射する。
さらに、１行目の発光装置１０Ｆにおける被覆体１７の側面Ｓ２から出射されたわずかな光は、２行目の発光装置１０Ｆの各々における被覆体１７の側面Ｓ２から被覆体１７に入射し、吸収領域１５ＡＢで吸収されて減衰され、散乱反射領域で反射されて減衰される。従って、わずかな残存光のみが２行目の発光装置１０Ｆに到達することとなる。すなわち、発光装置１０Ｆの各々が被覆体１７を有することで、光Ｌ３のような光は、確実に減衰される。
例えば、表１に示す実施例１－２の発光装置１０を用いる場合、吸収領域１７ＡＢの比強度は０．２５（１／４）であるため、１行目の発光素子１２から２つの吸収領域１７ＡＢを経て２行目の発光素子１２に到達する光は、比較例の発光装置１００と比較して１／１６（＝１／４×１／４）にまで桁違いに減衰される。従って、クロストークはほぼ確実に防止できる。
なお、本実施例においては、被覆体１７の側面Ｓ２の全体に凹部１７Ｒが形成されている場合について説明した。しかし、凹部１７Ｒは、被覆体１７の側面Ｓ２の一部のみに形成されていてもよい。また、凹部１７Ｒの形状についても、図６Ａ及び図６Ｃに示した場合に限定されない。
また、凹部１７Ｒは設けられていなくてもよい。被覆体１７は、側面Ｓ２に吸収領域１５ＡＢを形成するような粒子群１５ＰＴを有していればよい。これによって、発光素子１２及び透光部材１４間の光のクロストークを抑制することができる。
また、モジュール基板２１上には、発光装置１０Ｆ以外の電子部品、例えば、抵抗、コンデンサ、ＩＣチップ、コイル、コネクタなどが配置されていても良い。この場合、発光装置１０Ｆは、側面Ｓ２から発光装置１０Ｆの外側に向かう光の洩れを防止した構造となっているため、発光装置１０Ｆ以外の他の電子部品による反射光が迷光となって生ずるクロストークも抑制できる。
また、発光装置モジュール２０の発光装置１０Ｆは、その上面Ｓ１及び透光部材１４以外の面が、耐候性の固着剤で覆われていても良い。これによって、例えば、発光装置１０Ｆの吸収領域１５ＡＢに対してリン、硫黄、塩素、過酸化物などを含む腐食性ガスが浸透して、酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ３を変質させることを防ぐことができる。
また、モジュール基板２１上には、複数の発光装置１０Ｆが互いに接するように配置されていてもよい。この場合においても、発光装置１０Ｆの側面Ｓ２に設けた凹部１７Ｒによって、固着剤を発光装置１０Ｆ間へ浸透させることができる。なお、固着剤に遮光性（光吸収性、光反射性）の顔料（粒子）又は染料を添加すれば、より一層クロストークを防止できる。
このように、発光装置モジュール２０は、モジュール基板２１と、モジュール基板２１上に並置された複数の発光装置１０Ｆと、を有する。また、発光装置１０Ｆの各々は、個別基板１１と、個別基板１１上に配置された発光素子１２と、発光素子１２上に配置された透光部材１４と、個別基板１１上において透光部材１４を取り囲むように配置され、透光部材１４の各々の側面を覆う被覆体１７と、を有する。
また、被覆体１７の各々は、被覆体１７の各々内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子からなる粒子群１５ＰＴを有する。また、粒子群１５ＰＴにおける被覆体１７の側面Ｓ２の近傍において分散された金属酸化物粒子は、酸素が欠損した部分（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）Ｐ００を有する。従って、単純な構成で高出力かつ発光装置１０Ｆ間のクロストークが抑制された発光装置モジュール２０を提供することができる。
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ 発光装置
２０ 発光装置モジュール
１１ 基板
１２ 発光素子
１４ 透光部材
１５、１６、１７ 被覆体
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 酸化チタン粒子
１５ＰＴ、１６ＰＴ 粒子群

Claims (15)

  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透光部材と、
    前記基板上において前記透光部材を取り囲むように配置され、前記透光部材の側面を覆う被覆体と、を有し、
    前記被覆体は、前記被覆体内に分散された光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、
    前記複数の金属酸化物粒子は、酸素欠損によってバンドギャップが低下する性質を有し、
    前記粒子群における前記被覆体の側面の近傍に分散された前記複数の金属酸化物粒子は、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ことを特徴とする発光装置。
  2. 前記被覆体は、前記複数の金属酸化物粒子を担持し、可視光及び紫外光を透過させる１つの樹脂マトリクスを有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記複数の金属酸化物粒子は、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。
  4. 前記複数の金属酸化物粒子は、前記被覆体内において前記被覆体の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。
  5. 前記被覆体内における前記被覆体の側面の近傍の第１の領域に分散された前記複数の金属酸化物粒子における可視光の吸収率は、前記被覆体の前記第１の領域よりも内側の第２の領域に分散された前記複数の金属酸化物粒子における可視光の吸収率よりも大きい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。
  6. 前記被覆体の前記第１の領域における前記複数の金属酸化物粒子を担持する樹脂マトリクスと、前記被覆体の前記第２の領域における前記複数の金属酸化物粒子を担持する樹脂マトリクスとが、連続して形成されている事を特徴とする請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記複数の金属酸化物粒子は、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請求項１乃至６のいずれか１つに記載の発光装置。
  8. 前記複数の金属酸化物粒子は、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。
  9. 前記粒子群は、前記複数の金属酸化物粒子と、前記複数の金属酸化物粒子を紫外線による変質から保護する被覆膜と、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。
  10. 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前記複数の金属酸化物粒子は、前記被覆体の側面から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。
  11. モジュール基板及び前記モジュール基板上に並置された複数の発光装置を含み、
    前記複数の発光装置の各々は、
    個別基板と、
    前記個別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透光部材と、
    前記個別基板上において前記透光部材を取り囲むように配置され、前記透光部材の側面を覆う被覆体と、を有し、
    前記被覆体は、光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、
    前記複数の金属酸化物粒子は、酸素欠損によってバンドギャップが低下する性質を有し、
    前記粒子群における前記被覆体の側面の近傍に分散された前記複数の金属酸化物粒子は、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ことを特徴とする発光装置モジュール。
  12. 前記被覆体は、側面に複数の凹凸を有することを特徴とする請求項１１に記載の発光装置モジュール。
  13. 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、前記発光素子の側面を覆う被覆体と、を有し、
    前記被覆体は、光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、
    前記複数の金属酸化物粒子は、酸素欠損によってバンドギャップが低下する性質を有し、
    前記粒子群における前記被覆体の側面の近傍に分散された前記複数の金属酸化物粒子は、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ことを特徴とする発光装置。
  14. 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割合は、前記被覆体の側面の近傍に近づくにつれて増加する請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の発光装置。
  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、前記発光素子の側面を覆う被覆体と、を有し、
    前記被覆体は、光散乱性の複数の金属酸化物粒子を含む粒子群を有し、
    前記複数の金属酸化物粒子は、酸素欠損によってバンドギャップが低下する性質を有し、
    前記被覆体は、前記被覆体の側面に、前記複数の金属酸化物粒子に酸素欠損が生じるようにレーザ光が照射された領域を有することを特徴とする発光装置。
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