JP7387417B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

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に関する。

従来から、所定の波長を有する光、すなわち所定の色の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）。

特開2010-219324号公報

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。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、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。

本発明による発光装置は、発光素子と、前記発光素子上に設けられ、前記発光素子の上面と対向する下面を有する柱状の第１の部分と、前記第１の部分の上に形成され、前記第１の部分の側面と連続的な側面を有し、かつ上方に向かって窄んだ形状を有する第２の部分と、前記第２の部分の上に形成され、前記第２の部分の側面と連続的な側面を有する柱状の第３の部分とを有する透光性部材と、前記透光性部材の側面を覆い、上面に前記透光性部材の第３の部分の上面を露出する開口を有し、かつ光反射性を有する酸化物粒子が内部に分散されている反射部材と、を有し、前記反射部材の上面に沿った表面領域には、内部においてバンドギャップが他の領域よりも狭い狭ギャップ領域が形成されている酸化物粒子である狭ギャップ粒子が配されていることを特徴とする。

本発明の実施例１に係る発光装置の構成を示す斜視図である。 実施例１に係る発光装置の上面図である。 実施例１に係る発光装置の断面図である。 図３の一部拡大図である断面図である。 酸化チタン粒子の概念的な断面図であるである。 透光性部材の製造の一工程の断面図である。 透光性部材の製造の一工程の断面図である。 光吸収領域の形成方法を示す断面図である。 実施例２に係る発光装置の上面図である。 実施例３に係る発光装置の上面図である。 実施例１に係る発光装置及び変形例に係る発光装置の光取り出し面を含む上面における輝度の変化を表すグラフである。

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。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。

図１は、本発明の実施例１に係る半導体発光装置（以下、単に発光装置とも称する）１０の構成を示す斜視図である。図１に示すように、半導体発光装置１０は、実装基板１１上に実装された２つの発光素子２０を含んで構成されている。

実装基板１１は、実装面１１Ｓを有し、実装面１１Ｓに垂直な方向から見た平面形状が長方形の平板状の基板である。実装基板１１には、例えば、ＡｌＮ、アルミナ等の絶縁性の基板が用いられる。

ｎ側給電パッド１３は、実装面１１Ｓ上に形成された平面形状が矩形の金属の配線電極パターンである。ｎ側給電パッド１３は、実装面１１Ｓ上に、実装面１１Ｓの１の辺に沿った方向において２つ並置されておりかつ互いに離隔している。すなわち、２つのｎ側給電パッド１３は、実装面１１Ｓの１の辺に沿った方向に配列されている。本実施例においてｎ側給電パッド１３の各々は、ｎ側給電パッド１３の各辺が実装面１１Ｓの各辺と平行となるように配向されている。ｎ側給電パッド１３は、例えば実装基板１１を貫通するスルーホール（図示せず）を介して、実装基板１１の下面を経由して外部の電源に接続可能に形成されている。

２つの発光素子２０は、実装基板１１の実装面１１Ｓ上に設けられている。２つの発光素子２０の各々は、ｎ側給電パッド１３の各々の上に配されている。

発光素子２０各々の支持基板１５は、平面形状が矩形の平板状の基板である。支持基板１５は、Ｓｉ基板等の導電性を有する基板である。例えば、平面基板１５の平面形状は、ｎ側給電パッド１３の平面形状とほぼ同一である。支持基板１５の各々は、実装面１１Ｓと対向する下面に、当該下面を覆うように形成された金属膜である裏面電極１７を有している。裏面電極１７がｎ側給電パッド１３と導電性の接合材（図示せず）を介して接合されることで、支持基板１５が実装基板１１と接合されている。

給電電極１９は、支持基板１５の各々の、裏面電極１７が形成されている面の反対側の面、すなわち上面に設けられた金属の電極である。給電電極１９は、支持基板１５の上面において、ｎ側給電パッド１３の配列方向、すなわち発光素子２０の配列方向に沿った１つの辺に沿って伸張している。具体的には、例えば、給電電極１９は、ｎ側給電パッド１３の配列方向に沿って伸張した長方形の平面形状を有している。例えば、給電電極１９の各々は、支持基板１５の上面に形成された絶縁層（図示せず）によって支持基板１５と絶縁されている。

半導体積層体２１は、青色光を出射する活性層を含む複数の半導体層からなる積層構造体である。半導体積層体２１は、支持基板１５の各々の上面に設けられている。半導体積層体２１は、支持基板１５上において給電電極１９と離隔して形成されている。例えば、半導体積層体２１は矩形の平面形状を有し、当該矩形の各辺が支持基板１５の上面の各辺に平行となるように配置されている。

半導体積層体２１は、金属の接合層（図示せず）を介して支持基板１５に貼り合わせられている。例えば、当該金属の接合層は、支持基板１５の上面において互いに離隔しておりかつ電気的に絶縁されている２つの層からなっている。２つの層の一方は支持基板１５と電気的に接続されており、他方は給電電極１９に電気的に接続され、支持基板１５とは、例えば、支持基板１５の上面に形成された絶縁層によって電気的に絶縁されている。

より詳細には、半導体積層体２１は、支持基板１５側から、ｐ型半導体層、活性層及びｎ型半導体層がこの順に積層されて構成されている。活性層から出射される出射光の波長は、半導体積層体２１の材料及び組成に応じた波長となる。半導体積層体２１の上面が光出射面となる。

例えば、ｐ型半導体層は、ＭｇドープＧａＮ層である。活性層（発光層）は、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層とＧａＮ障壁層からなる多重量子井戸構造を有する半導体層である。ｎ型半導体層は、例えばＳｉドープＧａＮ層である。例えば、当該活性層からは、約４５０ｎｍの波長の青色光が出射される。

半導体積層体２１のｐ型半導体層は、上記した接合層のうち支持基板１５と絶縁されている接合層とのみ電気的に接続され、給電電極１９と電気的に接続されている。半導体積層体２１のｎ型半導体層は、例えば、活性層及びｐ型半導体層を貫通するように形成された電極を介して、支持基板１５と電気的に接続されている接合層とのみ電気的に接続されている。すなわち、半導体積層体２１には、支持基板１５の裏面と給電電極１９とを介して電力が供給される。

以下、発光素子２０は、上述した支持基板１５、裏面電極１７、給電電極１９、及び半導体積層体２１を含んで構成されるものとする。半導体積層体２１は、例えば、成長基板（図示せず）上に成長された活性層を含む複数の半導体層を接合層を介して支持基板１５に接合し、レーザーリフトオフ等により成長基板を除去して形成されたものであってもよい。つまり、発光素子２０は、いわゆるシンフィルム（Thin-film）型の貼り合わせ構造を有する上面発光タイプの素子であってもよい。半導体積層体２１の上面が、発光素子２０の光出射面となる。

ｐ側給電パッド２３は、実装面１１Ｓ上に形成された平面形状が長方形の金属の配線電極パターンである。ｐ側給電パッド２３は、実装基板１１の実装面１１Ｓ上において、給電電極１９の各々に沿うように２つ形成されている。すなわち、ｐ側給電パッド２３は、実装面１１Ｓ上において、ｎ側給電パッド１３の配列方向と同じ方向において２つ並置されておりかつ互いに離隔している。ｐ側給電パッド１３は、例えば実装基板１１を貫通するスルーホール（図示せず）を介して外部の電源に接続可能に形成されている。

ｐ側給電パッド２３の各々と給電電極１９の各々とは、ボンディングワイヤ２４を介して接続されている。すなわち、発光装置１０は、ｎ側給電パッド１３及びｐ側給電パッド２３を介して、半導体積層体２１に発光装置１０の外部からの電力が供給されるように構成されている。

透光性部材２５は、２つの発光素子２０上に亘って、２つの発光素子２０の配列方向に沿って延在している部材である。透光性部材２５は、発光素子２０から出射される光に対して透過性を有する透光性の材料からなっている。透光性部材２５は、透光性の接着材（図示せず）によって、発光素子２０上の半導体積層体２１の上面に接着されている。

透光性部材２５は、半導体積層体２１の上面に対向する下面を有する直方体形状の第１の部分２５Ａ、下面が第１の部分２５Ａの上面と共通になっており上方に窄んだ台状の第２の部分２５Ｂ及び下面が第２の部分の上面と共通になっている直方体形状の第３の部分２５Ｃを有している。

具体的には、例えば、透光性部材２５は、直方体形状の第１の部分２５Ａ、底面が第１の部分と相似形でありかつ底面面積が第１の部分よりも小さい直方体形状の第３の部分２５Ｃ、及び第１の部分２５Ａ及び第２の部分２５Ｃとの間に挟まれた角錐台形状の第２の部分２５Ｂを含んでいる。

言い換えれば、透光性部材２５は、発光素子２０の上面と対向する下面を有する柱状の第１の部分２５Ａと、第１の部分２５Ａの上に形成され、第１の部分の側面と連続的な側面を有し、かつ上方に向かって窄んだ形状を有する第２の部分２５Ｂと、第２の部分２５Ｂの上に形成され、第２の部分２５Ｂの側面と連続的な側面を有する柱状の第３の部分２５Ｃとを有する
図１に示すように、第３の部分２５Ｃの上面２５Ｔが、透光性部材２５の上面である。また、当該上面２５Ｔは、半導体発光装置１０の光取り出し面となる。以下、上面２５Ｔを光取り出し面２５Ｔとも称する。

透光性部材２５は、少なくとも一部に、発光素子２０からの出射光を吸収して蛍光を発する蛍光体等の波長変換材を含んでいてもよい。透光性部材２５は、例えば、蛍光材料を焼結したセラミックプレートである。本実施例において、例えば、蛍光体粒子が透光性部材２５中に均一に含まれている。

本実施例において、例えば、透光性部材２５は、アルミナとＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）蛍光体を高温焼成して作製されたセラミックプレートである。なお、透光性部材２５は、例えばＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体等の蛍光体粒子を含有する樹脂層であってもよい。あるいは、透光性部材２５は、ガラス製の支持体の表面に蛍光体を含む薄膜が形成されたものから構成されていてもよい。また、透光性部材２５は、ガラス製の基材内に数ミクロン～十数ミクロンの蛍光体粒子を分散させて形成されたものから構成されていてもよい。

上記のような蛍光体粒子は、例えば、青色の光によって励起されて黄色蛍光を発する。例えば、発光素子２０の光出射面から出射された青色光が蛍光体粒子を含む透光性部材２５に導入されると、当該青色光と蛍光体粒子からの蛍光との混色によって、半導体発光装置１０の光取り出し面２５Ｔから、白色光が取り出される。

なお、例えば、透光性部材２５が波長変換材を含まない場合、発光素子２０から出射された波長の光が光取り出し面２５Ｔから取り出される。例えば、発光素子２０から青色光が出射される場合に、波長変換されていない青色光を光取り出し面２５Ｔから取り出すことができる。

周壁体２７は、実装基板１１の実装面１１Ｓ上に配されている枠体である。周壁体２５は、実装基板１１の実装面１１Ｓの周縁に沿って形成され、実装面１１Ｓ上において２つの発光素子２０及び透光性部材２５を囲んでいる。周壁体は例えば、ＡｌＮ、アルミナ等の基板を枠型加工したり、ＡｌＮ、アルミナを枠型に成型したりして形成される。本実施例においては、周壁体２７の実装面１１Ｓからの高さを、実装面１１Ｓから光取り出し面２５Ｔまでの高さと同一にした。

反射材としての被覆体２９は、実装面１１Ｓ上において周壁体２７の内側に充填されている。言い換えれば、被覆体２９は、基板１１上において、発光素子２０及び透光性部材２５の外側の領域でありかつ枠体１５に囲まれた領域に配されている。被覆体２９は、発光素子２０及び透光性部材２５の側面を覆うように形成されている。また、被覆体２９は、光取り出し面２５Ｔを露出する開口２９ＯＰを有するように形成されている。

被覆体２９は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛またはアルミナ等の光反射性を有する酸化物の粒子（以下、被覆体粒子とも称する）がシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂内に分散している材料によって形成される。

以下、被覆体２９がシリコーン樹脂に被覆体粒子が分散されたものである場合を例にして主に説明する。

被覆体２９は、その上層部すなわち上面に沿った領域において、他の領域よりも光吸収性が高い領域を有している。例えば、被覆体２９は、その上層部すなわち上面に沿った領域において、他の領域よりも光吸収性が高い被覆体粒子が配されている。具体的には、例えば、被覆体２９の上層部に配されている被覆体粒子は、他の領域に配されている被覆体粒子よりも酸素の欠損が多く発生しておりバンドギャップが狭くなっていることで光吸収性が高くなっている。

すなわち、発光装置１０においては、発光素子２０及び透光性部材２５の側面が被覆体２９の比較的反射性の高い部分に覆われている。また、光取り出し面２５Ｔの周囲を囲んでいる被覆体２９の表面に沿った領域が、比較的反射性が低く光吸収性のある部分となっている。

例えば、被覆体２９は、光反射性を有する粒子を含む熱硬化性樹脂を周壁体２７内に、光取り出し面２５Ｔ上に熱硬化性樹脂が達しない程度の量だけ充填し、その後、樹脂を熱硬化することで形成され得る。

発光装置１０においては、透光性部材２５の上面２５Ｔの外縁と開口部２９ＯＰの縁とが一致していることが好ましい。本実施例において、被覆体２９の上面の開口部２９ＯＰ及び透光性部材２５の上面２５Ｔによって、半導体発光装置１０の光取出し面が画定されている。

また、被覆体２９によって、発光素子２０、ｐ側給電パッド１３及びボンディングワイヤ２４が、実装基板１１上において埋設されている。従って、被覆体２９は、半導体発光装置１０の封止材としても機能し得る。

図２は、半導体発光装置１０の上面図である。図２に示すように、実装基板１１は、上面視において長方形の形状を有している。上述したように、実装基板１１の上には矩形枠状の周壁体２７が設けられている。実装基板１１の実装面１１Ｓ上には、周壁体２７に囲まれて、矩形形状の支持基板１５を有する２つの発光素子２０が実装基板１１の長手方向に沿って配列されて実装されている。

図２に示すように、本実施例において、透光性部材２５は、上面視において、透光性部材２５の輪郭、すなわち透光性部材２５の下面２５Ｕの輪郭が、２つの発光素子２０の半導体積層体２１（図中一点鎖線で示す）の輪郭に沿うように形成されている。言い換えれば、透光性部材２５の下面２５Ｕは、上面視において半導体積層体２１の各々の輪郭に沿っている。さらに言い換えれば、透光性部材２５の下面２５Ｕの輪郭は、２つの半導体積層体２１が配置されている領域の輪郭とほぼ一致しているかやや大きくなっている。

上述したように、透光性部材２５の上面２５Ｔは、矩形状形状を有し、その輪郭が開口部２９ＯＰの輪郭と一致している。また、透光性部材２５の上面２５Ｔの輪郭は、２つの半導体積層体２１が配置されている領域の輪郭よりも小さくなっている。

図３は、図２の半導体発光装置１０を３－３線に沿って切断した断面図である。上述したように、実装基板１１の実装面１１Ｓ上に、支持基板１５が裏面電極１７及びｎ側給電パッド１３を介して配置されている。上述したように、半導体積層体２１は、支持基板１５の上面に、導電性の接合層（図示せず）を介して接合されている。

接着層３１は、半導体積層体２１の上面及び側面を覆うように形成されている。接着層３１は、発光素子２０から出射される光に対して透過性を有する透光性の接着材からなる。また、接着層３１は、透光性部材２５の下面２５Ｕを覆っている。すなわち、透光性部材２５は、接着層２９を介して半導体積層体２１の上面に接着されている。

ｐ側下面電極３２は、実装基板１１の下面の、ｐ側給電パッド２３が形成されている領域と対抗する領域に形成されている金属電極である。ｐ側下面電極３２は、実装基板１１を貫通するスルーホール３３を介して互いに電気的に接続されている。

ｎ側下面電極３４は、実装基板１１の下面の、ｎ側給電パッド１３が形成されている領域と対抗する領域に形成されている金属電極である。ｎ側下面電極３４は、実装基板１１を貫通するスルーホール３５を介して互いに電気的に接続されている。

図３に示すように、被覆体２９は、周壁体２７の内側面全体及び透光性部材２５側面全体を覆っている。すなわち、被覆体２９の上面２９Ｓは、周壁体２７の内側面の上端から透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの端部に亘って形成されている。また、被覆体２９の上面２９Ｓは、わずかに実装基板１１の実装面１１Ｓ側に窪んだ形状を有する。この凹んだ形状は、樹脂を熱硬化して被覆体２９を形成する際に樹脂が収縮する故の形状である。また、被覆体２９の上面２９Ｓの近傍の領域には、他の領域よりも光反射性が低く光吸収性が高い光吸収領域Ｒ１が形成されている。

このように、発光装置１０においては、半導体積層体２１及び透光性部材２５の側面の多くを被覆体２９の光反射性が高い部分が覆っている。これにより、半導体積層体２１から透光性部材２５に導入されて透光性部材２５内の側面に達した光は、被覆体２９に反射されて透光性部材２５に戻り、光取り出し面２５Ｔから出射される。このため、光取り出し効率を高く維持することが可能である。

また、上述のように、発光装置１０において、透光性部材２５は、最下部に直方体状の第１の部分２５Ａを有している。このように、透光性部材２５の下面２５Ｕの近傍に、２つの半導体積層体２１の配置領域と同様の形状及びサイズである第１の部分２５Ａが設けられていることにより、半導体積層体２１から出射された光を高効率で透光性部材２５に導入することができる。

また、透光性部材２５は、角錐台状の第２の部分２５Ｂ及び平面形状が第１の部分２５Ａより小さい直方体状の第３の部分２５Ｃを有している。このことにより、第１の部分２５Ａから到来した光が、第２の部分２５Ｂで光取り出し面２５Ｔの面内方向に集光されつつ、透光性部材２５の下面２５Ｕより小さい光取り出し面２５Ｔから出射させられる。

言い換えれば、下面２５Ｕから透光性部材２５に入った光は、集光されつつ透光性部材２５の下面２５Ｕのサイズ、すなわち半導体積層体２１の配置領域よりも小さいサイズの光取り出し面２５Ｔから出射される。従って、発光装置１０によれば、発光素子２０のサイズを小さくすることなく光出射面のサイズを小さくすることができ、かつ高輝度化及び光出力の高密度化を実現することができる。

また、発光装置１０においては、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの周囲の被覆体２９の表面に沿った領域に光吸収性が高い部分が形成されている。これにより、被覆体２９を介して被覆体２９の上面２９Ｓから漏れ出る光を低減させることが可能である。すなわち、発光装置１０においては、光取り出し面２５Ｔの周囲からの漏れ光を押さえることによって、発光領域を光取り出し面２５Ｔ以外からの光滲みを低減させる。

このことにより、発光装置１０においては、上面の光取り出しをする領域を、光取り出し面２５Ｔによって精確に画定することが可能となる。

以下に、被覆体２９の光吸収領域Ｒ１について詳細に説明する。

図４は、図３の一点鎖線部分Ａの拡大図である。図４に示すように、被覆体２９は、被覆体２９内に分散された複数の酸化チタン粒子を含んでいる。被覆体２９においては、上面２９Ｓに沿った層状の領域Ｌ１に光吸収性が最も高い第１状態の酸化チタン粒子（以下、単に第１の酸化チタン粒子と称する）Ｐ１が分散している。

また、層状の領域Ｌ１の下の層状の領域Ｌ２に第１の酸化チタン粒子よりも比較的光吸収性の低い第２状態の酸化チタン粒子（以下、単に第２の酸化チタン粒子と称する）Ｐ２が分散している。

また、層状の領域Ｌ２の下の層状の領域Ｌ３に第２の酸化チタン粒子よりも比較的光吸収性の低い第３状態の酸化チタン粒子（以下、単に第３の酸化チタン粒子と称する）Ｐ３が分散している。

本実施例において、第１及び第２の酸化チタン粒子は、第３の酸化チタン粒子が変質させられたものである。また、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（ＴｉＯ_２）からなる。

本実施例においては、被覆体２９は、酸化チタン粒子を分散させる媒質（マトリックス）を含む。上述のように、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２９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。

図４に示すように、酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３は、透光性部材２５の側面から離れるほど下方に向かうように配されている。これは、酸化チタン粒子と共に移動する被覆体２９の前駆体に含まれる樹脂の流動抵抗が透光性部材２５の側面において最も高く、当該側面から離れるにつれて低くなるからである。言い換えれば、被覆体２９の前駆体に含まれる樹脂の流動性が透光性部材２５の側面から離れるほど高まるためである。

具体的には、樹脂硬化前の酸化チタン粒子の沈降は樹脂の流動を伴うため、樹脂の流動性の高い透光性部材２５の側面近傍では酸化チタン粒子は比較的高い位置で留まり、当該側面から離れて行くにつれて下方に沈降する傾向が高まるためである。

この傾向は、透光性部材２５の角錐台状の第２の部分２５Ｂがあることによってさらに高まる。具体的には、角錐台状の第２の部分２５Ｂが下方に向かって拡がる形状を有している、すなわち側面が下方に向かって外側に傾斜しているので、側面が垂直であるよりも酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の降下が抑制される。従って、透光性部材２５の側面近傍において、被覆体２９の表面２９Ｓ近傍に光吸収性の酸化チタン粒子Ｐ１が多く留まる。

このように、透光性部材２５の側面の一部を下方に向かって外側に傾斜させることによって、光取り出し面２５Ｔの近傍に光吸収性の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２を多く配置することができる。これにより、光取り出し面２５Ｔの周囲の被覆体２９の表面領域の光吸収性を高めることができ、光取り出し面２５Ｔの周囲からの滲み光を効果的に抑制することが可能である。

図５に第１の酸化チタン粒子Ｐ１、第２の酸化チタン粒子Ｐ２及び第３の酸化チタン粒子Ｐ３の模式的な断面図を示す。図５に示すように、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。

第３の酸化チタン粒子Ｐ３よりも光吸収性の高い第１及び第２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２の各々は、各粒子内（各粒子本体Ｐ１０及びＰ２０内）において他の部分よりもバンドギャップが狭い部分である狭ギャップ領域としての狭バンドギャップ部ＮＢを有する。狭バンドギャップ部ＮＢの密度は、第１の酸化チタン粒子Ｐ１の方が第２の酸化チタン粒子Ｐ２よりも大きい。狭バンドギャップ部ＮＢを比較的多く有する第１の酸化チタン粒子Ｐ１及び第２の酸化チタン粒子Ｐ２を、狭ギャップ粒子とも称する。

なお、第１～第３の酸化チタン粒子Ｐ１～Ｐ３の各々内における当該狭バンドギャップ部ＮＢの密度とは、例えば、各粒子内における当該狭バンドギャップ部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狭バンドギャップ部ＮＢの占有面積である。

ここで、バンドギャップと光吸収性について説明する。例えば、第１の酸化チタン粒子Ｐ１及び第２の酸化チタン粒子Ｐ２の狭バンドギャップ部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、狭バンドギャップ部ＮＢは、発光素子２０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。

第３の酸化チタン粒子Ｐ３においては、狭バンドギャップ部ＮＢが存在していないか、第１の酸化チタン粒子Ｐ１からみれば狭バンドギャップ部ＮＢがほとんど存在していないに等しい。従って、例えば、第３の酸化チタン粒子Ｐ３は、いずれの部分においても（ほぼ全体において）、発光素子２０の半導体積層体２１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３の酸化チタン粒子Ｐ３がルチル型の結晶構造を有する場合、第３の酸化チタン粒子Ｐ３は、３．０ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。なお、第３の酸化チタン粒子Ｐ３がアナターゼ型の結晶構造を有する場合、第３の酸化チタン粒子Ｐ３は、３．２ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する。

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狭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２の酸化チタン粒子Ｐ１又はＰ２における狭バンドギャップ部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。

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２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２の各々における当該狭バンドギャップ部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２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２の各々は、当該狭バンドギャップ部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２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２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３の酸化チタン粒子Ｐ３の各々は当該狭バンドギャップ部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３の酸化チタン粒子Ｐ３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。

また、本実施例においては、上述した被覆体２９における第１及び第２酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２の各々が分散された領域Ｌ１、Ｌ２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）として機能する。一方、領域Ｌ３及び被覆体２９のそれよりも下方の領域は、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）として機能する。

また、第１及び第２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２は、被覆体２９の上面２９Ｓの近傍の領域のみに分散されている。例えば、第１及び第２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２は、上面２９Ｓ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２９は、上面２９Ｓの近傍では発光素子２０からの光を吸収し、その他の領域では発光素子２０からの光を反射または散乱する。

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２９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２９の上面２９Ｓから実装基板１１の実装面１１Ｓ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３の酸化チタン粒子Ｐ３の領域Ｌ３内における分散密度は、第１の酸化チタン粒子Ｐ１の領域Ｌ１内における分散密度より高くてもよい。

また、図４に示すように、本実施例においては、粒子群ＰＴは、被覆体２９の上面２９Ｓから基板１１に向かって、各粒子内における当該狭バンドギャップ部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４においては、第１及び第２の酸化チタン粒子Ｐ１及びＰ２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（ＴｉＯ_２）からなる。

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。

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２９の上面２９Ｓの近傍に光吸収領域Ｒ１を形成する場合、光吸収領域Ｒ１内の光急性のある酸化チタン粒子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。

上述のように、本発明の発光装置１０は、複数の発光素子２０の上方に、直方体状の第１の部分２５Ａ、角錐台状の第２の部分２５Ｂ及び第１の部分２５Ａよりも平面形状が小さい直方体状の第２の部分２５Ｃを有する透光性部材２５が設けられている。この構成により、半導体積層体２１から出射された光が高効率で透光性部材２５に導入され、透光性部材２５内で集光され、半導体積層体２１の配置領域よりも小さいサイズの光取り出し面２５Ｔから出射される。従って、発光装置１０によれば、発光素子２０のサイズを小さくすることなく光出射面のサイズを小さくすることができ、かつ高輝度化及び光出力の高密度化を実現することができる。

また、上述のように、発光装置１０においては、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの周囲の被覆体２９の表面に沿った領域に光吸収性が高い部分が形成されている。これにより、被覆体２９を介して被覆体２９の上面２９Ｓから漏れ出る光を低減させることが可能である。すなわち、発光装置１０においては、光取り出し面２５Ｔの周囲からの漏れ光を押さえることによって、発光領域を光取り出し面２５Ｔ以外からの光滲みを低減させ、発光装置１０の上面の光が出射する領域を、光取り出し面２５Ｔによってしっかりと画定することが可能となる。すなわち、発光装置の光取り出し面２５Ｔとそれ以外の領域との光出力の高コントラスト化が達成可能である。

なお、このように光取り出し面２５Ｔの周囲からの漏れ光を押さえることで、発光装置１０を光源として用いる照明装置、例えば自動車等の移動体のヘッドライト内における上記漏れ光由来の迷光の発生を抑制し、照明装置のグレアを低減させることが可能となる。

また、発光装置１０においては、被覆体２９に含まれる光反射性粒子を、被覆体２９の上面近傍の領域において変質させることによって光吸収を行う部分を形成している。すなわち、１つの部材によって光反射性が高い部分と光吸収性が高い部分を形成している。従って、例えば、光反射性の部材の表面に遮光性を有する他の部材を設ける場合に発生する部材間の剥離等による装置の破壊または劣化を防止することが可能である。

［透光性部材の製造方法］
図６Ａ及び図６Ｂを参照しつつ、透光性部材２５の製造方法の一例について説明する。図６Ａは、ダイシングテープ４１上に配置された蛍光体セラミックプレート４３及び蛍光体セラミックプレート４３を加工するために用いられる第１のブレード４５の先端部分の近傍を示す断面図である。図６Ａは、第１のブレード４５の先端が蛍光体セラミックプレート４３の上面から挿入されている状態を示している。

図６Ａに示すように、第１のブレード４５は、互いに平行な側面４７Ｆを有し、先端に向かって窄んでいる先端部分において傾斜面４７Ｓを有している。傾斜面４７Ｓは、透光性部材２５の第２の部分２５の側面である側面２５Ｓの傾斜角度に対応する加工が可能であるように調整されている。第１のブレード４５の先端部分の頂部は、側面３７Ｆに対して垂直な部分３７Ｅを有している。

図６Ａの工程において、ダイシングテープ４１上に蛍光体セラミックプレート４３を配置し、第１のブレード４５を用いて、蛍光体セラミックプレート４３の上面に互いに直交する方向に沿った溝を複数形成する。

例えば、当該溝は、蛍光体セラミックプレート４３の上面において、ブレードを順次挿入することで形成する。なお、ブレードがその伸長方向と垂直な方向に複数配列されたブレードの集合体を用いて溝を形成してもよい。ブレードによって形成される互いに直交な溝同士によって囲まれた部分の大きさが、所定の面積となるようにブレードの挿入間隔またはブレードの配置間隔を設定する。例えば、隣接する溝同士の間隔は、透光性部材２５の上面、すなわち第３の部分２５Ｃの上面２５Ｔの設計寸法に合わせて設定される。

図６Ａに示すように、第１のブレード４５の側面４５Ｆが垂直となるように挿入した際に４５Ｆによって成形される部分は、透光性部材２５の第３の部分２５Ｃの側面となる。また、第１のブレード４５の傾斜面４５Ｓによって成形される部分は、透光性部材２５の第２の部分２５Ｂの側面となる。

図６Ｂは、図６Ａの工程で溝が形成された蛍光体セラミックプレート４３の上面と下面とを反転させ、第２のブレード４７を第１ブレード４５と反対側から挿入した際の断面図である。

図６Ｂに示すように、第２のブレード４７は、互いに平行な側面４７Ｆを有している。図６Ｂの工程においては、ダイシングテープ４１上に蛍光体セラミックプレート４３を、第１のブレード４５によって加工されていない未加工面を上にして配置する。そして、第２のブレード４７を用いて、蛍光体セラミックプレート４３の上記未加工面に溝を形成する。例えば、図６Ｂの工程における溝の形成は、蛍光体セラミックプレート４３の未加工面に溝４３Ｖの上方から第２のブレードを挿入して行う。

図６Ｂに示すように、第２のブレード４７の側面４７Ｆによって成形される部分は、透光性部材２５の第１の部分２５Ａの側面となる。また、図６Ｂの工程において、溝４５Ｖに至るまで溝が形成されることで、蛍光体セラミックプレート４３が切断されて個片化される。このようにして、透光性部材２５が製造される。

なお、上述した例のように、ブレードによる切削加工により透光性部材２５を作製する場合には、蛍光体セラミックプレート４３の加工された面は、加工されていない透光性部材２５の上面２５Ｔや下面よりも粗くなり得る。

上述のように、個片化された透光性部材２５は、各々が発光素子２０の半導体積層体２１の上に接着層３１を介して配される。その後、発光素子２０及び透光性部材２５の側面と、枠体（図示せず）との間に反射部材２１を充填することで、図１に示したような半導体発光装置１０を作製することができる。

上述したように、第１のブレード４５によって、第３の部分２５Ｃの形が成形され、第３の部分２５Ｃの形は、第１のブレード４５の側面４５Ｆによって成形される。第３の部分の上面２５Ｔの寸法及び形状は、隣り合う第１のブレード４５の側面４７Ｆの間隔によって画定される。

図６Ａに示したように、第１のブレード４５が蛍光体セラミックプレート４３に対して垂直に挿入される場合、隣り合う第１のブレード４５の側面４７Ｆはいずれも挿入方向に沿っている。従って、第１のブレード４５の挿入深さが変動しても、第３の部分２５Ｃの上面２５Ｔの寸法は変動しない。言い換えれば、第３の部分２５Ｃが発光素子の上面に垂直な側面を有していることで、上面２５Ｔの寸法及び形状は、第１のブレード４５が蛍光体セラミックプレートに挿入される挿入深さの影響を受け難い。

例えば、第１のブレード４５の挿入深さに設計値からの誤差や個体差が生じても、上面２５Ｔの寸法及び形状に当該誤差や個体差は発生し難い。従って、透光性部材２５の上面であり光取り出し面である上面２５Ｔの設計通りの寸法及び形状に加工することができる。

また、第３の部分２５Ｃの形状によって、被覆体２９の材料となる流動性のある樹脂を充填する際に、第３の部分２５Ｃの側面を伝って上面２５Ｔまで当該樹脂が這い上がり難くなっている。具体的には、上面２５Ｔの周縁が垂直な側面によって囲まれているので、第３の部分２５Ｃの側面を伝って上面２５Ｔまで樹脂が這い上がりにくくなっている。従って、被覆体２９が上面２５Ｔを覆ってしまうことによって上面２５Ｔからの光出射の妨げられる可能性を低減することができる。

［光吸収領域Ｒ１の形成方法］
図７は、被覆体２９に光吸収領域Ｒ１を形成している際の発光装置１０の断面図である。発光装置１０の製造においては、まず、実装基板１１に周壁体２７が接合されたランプハウスを準備する。次に、実装基板１１上に発光素子２０を配置して接合する。次に、発光素子２０上に透光部材２５を接着する。

続いて、実装基板１１の実装面１１Ｓの周壁体２７に囲まれた領域に、例えば、上述の酸化チタン粒子を含有したシリコーン樹脂を充填する。そして、シリコーン樹脂が加熱して硬化させられて被覆体２９となり、図７に示す状態となる。

本実施例の発光装置１０の製造においては、酸化チタン粒子として、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、粒子含有樹脂における酸化チタン粒子の濃度は１６ｗｔ％とした。

図７に示すように、シリコーン樹脂の硬化後、被覆体２９の上面２９Ｓにレーザ光ＬＢを照射する。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、被覆体２９の上面２９Ｓ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のエネルギーは上述した酸化チタン粒子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、酸化チタン粒子に吸収される。

これによって、レーザ光ＬＢが照射された酸化チタン粒子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は被覆体２９の上面２９Ｓの近傍光吸収領域Ｒ１となる領域のみに照射される。従って、被覆体２９の上面２９Ｓ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２９Ｓから離れるに従ってその酸化チタン粒子の変質（酸素欠損）の程度が小さくなる。

これによって、被覆体２９の上面２９Ｓの近傍に存在する酸素欠損の多い酸化チタン粒子は、高密度でバンドギャップが狭い部分ＮＢを有する第１の酸化チタン粒子Ｐ１（図４及び図５参照）となる。そして、被覆体２９の上面２９Ｓからの離れた酸化チタン粒子は、バンドギャップの狭い部分ＮＢが比較的少ない第２の酸化チタン粒子Ｐ２（図４及び図５参照）となる。

また、上面２９Ｓ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、酸化チタン粒子は元の特性を維持する。従って、基板１１の近傍に存在する酸化チタン粒子は、バンドギャップが狭い部分ＮＢをほとんど有しない第３の酸化チタン粒子Ｐ３（図４及び図５参照）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狭い部分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を含む被覆体２９及びこれを含む発光装置１０を製造することができる。

なお、レーザ光ＬＢの照射工程においては、他の材料、例えば被覆体２９の媒質（例えばシリコーン樹脂）または透光性部材２５を変質させないようにレーザ光ＬＢを調節することが好ましい。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２９の媒質としてのシリコーン樹脂、透光性部材２５及び透光部材２５内の蛍光体を変質させないことを確認している。なお、本実施例における被覆体２９の媒質であるシリコーン樹脂には、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、上記被覆体２９の形成において、酸化チタン粒子を含むシリコーン樹脂を実装面１１Ｓ上に注入し、所定時間静置することによって酸化チタン粒子を沈降させた後に当該シリコーン樹脂を加熱してもよい。これによって、被覆体２９において、上面２９Ｓ側の酸化チタン粒子の分散密度を低くした被覆体２９を形成することもできる。

このように、被覆体２９の上面２９Ｓ近傍における酸化チタン粒子の分散密度を小さくした場合には、被覆体２９の上面２９における樹脂割れを抑制することができる。

上記被覆体２９の形成においては、被覆体２９を形成する樹脂材料は、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であるのが好ましい。

また、酸化チタン粒子は、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であるのが好ましい。被覆体２９によって光を散乱させることを考慮すると、酸化チタン粒子（特に、上述の第３の酸化チタン粒子Ｐ３）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２９内の第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２９内に進入した光（例えば、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。これらを考慮して酸化チタン粒子の平均粒径を調節することで、被覆体２９の光吸収領域Ｒ１以外の領域における反射率を高めることができる。また、光吸収領域Ｒ１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２９を形成する際の樹脂内の酸化チタン粒子の濃度は、良好な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２９または被覆体２９を形成するための樹脂材における上記した酸化チタン粒子及び媒質の構成は一例に過ぎない。

また、図５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が被覆膜を有すること）で、光吸収領域Ｒ１の形成時におけるレーザ光ＬＢの照射において、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２９の上面２９Ｓから数μｍの薄い領域のみに安定して光吸収領域Ｒ１を形成することができる。

また、被覆体２９を形成する樹脂材料内のレーザ光ＬＢの波長と酸化チタン粒子の粒径とが略等しい場合は、樹脂材料内では酸化チタン粒子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は樹脂材料のレーザ入射面近傍で散乱反射されるため、その結果、被覆体２９の上面２９Ｓの近傍の数μｍ～２０μｍの薄い領域のみに光吸収領域Ｒ１を形成することができる。

また、レーザ光ＬＢとして、被覆体２９の酸化チタン粒子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と、レーザ光ＬＢが酸化チタン粒子に吸収され易くなる。このため、レーザ光ＬＢが被覆体２９の上面２９Ｓ近傍で吸収されて内部に至らず、被覆体２９の上面２０Ｓの近傍の数μｍ～２０μｍの薄い領域のみに光吸収領域Ｒ１を形成することができる。

［発光装置１０の評価］
以下に、実施例１の発光装置１０による漏れ光または迷光低減の評価について説明する。本評価においては、発光装置１０に対応するサンプルとして、上記構成の発光素子１０の被覆体２９の媒質をシリコーン樹脂とし、当該シリコーン樹脂に含まれる二酸化チタン粒子の濃度を１６．６ｗｔ％としたサンプル１を用意した。サンプル１には、上述の通り被覆体２９の表面にＵＶレーザ処理を施すことで光吸収領域Ｒ１を形成している。比較とする基準サンプルとしては、上記サンプル１とは、被覆体２９の表面にＵＶレーザ処理を施していないもの、すなわち光吸収領域Ｒ１を形成しないものを用意した。

評価の方法としては、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの周囲の被覆体２９の表面２９Ｓから漏れ出る迷光の輝度を測定することで行った。迷光の輝度の測定点は、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの端から０．２ｍｍ離れた被覆体２９の表面２９Ｓとした。各サンプルの被覆体２９の樹脂材の媒質、被覆体２９内の酸化チタンの濃度、被覆体２９のレーザ処理前の樹脂性状の観察結果、ＵＶレーザ処理の有無、被覆体２９の上面２９Ｓの表面性状の観察結果、迷光測定部の輝度（規格化輝度（任意単位））の測定結果を示す。

上記表の通り、基準サンプルの被覆体２９の樹脂性状は白色で、表面性状も白色であった。また、サンプル１の被覆体２９の樹脂性状は白色で、表面性状はレーザ処理の故に黒色となっていた。

迷光の輝度をみると、基準サンプルに比べてサンプル１は、迷光が４０％程度減少していた。すなわち、光取り出し面２５Ｔ以外の発光装置１０の上面、言い換えれば被覆体２９の表面２９Ｓからの出射光が大きく減少していた。なお、基準サンプルとサンプル１との間で透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔからの出射光の輝度に有意な差は無かった。

この評価結果から、本実施例の発光装置１０によれば、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔからの出射光の輝度を落とすことなく、すなわち必要な出射光の輝度を落とすことなく、迷光を減少させることができることがわかった。すなわち、本実施例の発光装置１０によれば、発光装置の光取り出し面２５Ｔとそれ以外の上面領域、すなわち被覆体２９の表面２９Ｓとの光出力の高コントラスト化が達成可能であることがわかった。

以下に、実施例２の発光装置５０について説明する。実施例２の発光装置５０は、被覆体２９の光吸収領域Ｒ１において、光吸収率が異なる部分が形成されている点において、実施例１の発光装置１０と異なる。具体的には、発光装置５０においては、光吸収領域Ｒ１のうち、開口部２９ＯＰ近傍において、他の領域よりも光吸収性の高い高吸収領域が設けられている。

図８は、発光装置５０の上面図である。図８において、半導体積層体２１は省略している。図８に示すように、発光装置５０には、光吸収領域Ｒ１内の開口部２９ＯＰの周囲、すなわち透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの周囲に光吸収性が他の領域よりも高い高吸収領域Ｒ２（図中一点鎖線に囲まれた斜線部分）が形成されている。

言い換えれば、発光装置５０においては、被覆体２９の表面に沿った領域のうちの被覆体２９の開口２９ＯＰの周縁の領域には、当該表面に沿った領域の他の領域の酸化物粒子よりも狭バンドギャップ部ＮＢが多い粒子が配されている。

このように、開口部２９ＯＰの周囲に高吸収領域Ｒ２を設けることで、開口部２９ＯＰの周囲における光の漏れ出し、すなわち光の滲みをさらに抑制し、発光装置１０の上面の光が出射する領域を、光取り出し面２５Ｔによってさらに厳密に画定することが可能となる。

この場合、被覆体２９の形成において、開口部２９ＯＰの周辺の高吸収領域Ｒ２に、その外側の領域よりも長い時間レーザ光ＬＢを照射するか、または当該外側の領域よりも出力の高いレーザ光ＬＢを照射すれば良い。

なお、本実施例において高吸収領域Ｒ２とした領域のみを光吸収領域としてもよい。すなわち、高吸収領域Ｒ２にのみ、狭バンドギャップ部ＮＢを有する酸化チタン粒子Ｐ１、Ｐ２を配し、その外側の領域には、狭バンドギャップ部ＮＢを有さない酸化チタン粒子Ｐ３を配することとしてもよい。言い換えれば、被覆体２９の、高吸収領域Ｒ２以外の領域は、光反射性または光散乱性の領域であってもよい。

この場合、被覆体２９の形成において、開口部２９ＯＰの周辺の高吸収領域Ｒ２にのみレーザ光ＬＢを照射すれば良い。

以下に、実施例３の発光装置６０について説明する。実施例３の発光装置６０は、被覆体２９の光吸収領域Ｒ１が被覆体２９の上面全体に亘って形成されていない点において、実施例１の発光装置１０と異なる。具体的には、発光装置６０においては、被覆体２９の上面近傍の領域のうち開口部２９ＯＰ近傍の領域以外に光吸収領域が設けられている。

図９は、発光装置６０の上面図である。図９において、半導体積層体２１は省略している。図９に示すように、発光装置６０には、光吸収領域Ｒ１内の開口部２９ＯＰの周囲、すなわち透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの周囲の領域の外側に光吸収領域Ｒ１（図中一点鎖線の外側の斜線部分）が形成されている。言い換えれば、被覆体２９内の上面２９Ｓの近傍の領域において、図中斜線領域のみが光吸収領域Ｒ１となっている。

さらに言い換えれば、
このように、開口部２９ＯＰから離間して光吸収領域Ｒ１を設けることで開口部２９ＯＰの周縁の領域においても光取り出しがなされる。従って、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。

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、開口部２９ＯＰの縁から光吸収領域Ｒ１までの距離を変化させることで、調節することができる。
［変形例］
上記実施例においては、被覆体２９がシリコーン樹脂等の樹脂バインダーと酸化チタン粒子等の光散乱性酸化物粒子とで形成されている場合を例に説明したが、被覆体２９またはこれを形成するための樹脂材に樹脂及び光散乱性酸化物粒子以外のものが混ぜ合わされていてもよい。

例えば、被覆体２９または被覆体を形成するための樹脂材にカーボンブラック等の遮光性の粒子が添加されていてもよい。被覆体２９にカーボンブラック粉が含まれていることにより、光吸収領域Ｒ１において、上記実施例１乃至３における光吸収性を有する酸化物粒子Ｐ１及びＰ２に加えてカーボンブラック粉によって光が吸収される。従って、被覆体２９にカーボンブラック粉を加えることによって、光取り出し面２５Ｔの周囲からの漏れ光をさらに抑えることができ、光取り出し面２５Ｔの高コントラスト化を実現可能である。なお、被覆体２９に添加するカーボンブラック粉は、粒径が数ｎｍ～数十ｎｍであるのが好ましい。

［変形例の発光装置の評価］
以下に、上述の実施例１の発光装置１０の被覆体２９にカーボンブラック粉を添加した変形例（以下、ＣＢ添加変形例と称する）の発光装置による光取り出し面２５Ｔにおける輝度の維持及び漏れ光または迷光低減の評価について説明する。本評価においては、ＣＢ添加変形例の発光装置に対応するサンプルとして、上記構成の発光素子１０の被覆体２９の媒質をシリコーン樹脂とし、当該シリコーン樹脂に含まれる二酸化チタン粒子の濃度を１６．６ｗｔ％とし、当該シリコーン樹脂に含まれるカーボンブラック粉の濃度を０．４ｗｔ％としたサンプル２を用意した。

サンプル１は、上記実施例１の説明における評価で用意したサンプル１と同様である。すなわち、サンプル１とサンプル２とは被覆体２９へのカーボンブラック粉の添加の有無のみが異なるものである。

評価の方法としては、上記実施例１における評価と同様、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの周囲の被覆体２９の表面２９Ｓから漏れ出る迷光の輝度を測定することで行った。迷光の輝度の測定点は、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔの端から０．２ｍｍ離れた被覆体２９の表面２９Ｓとした。各サンプルの被覆体２９の樹脂材の媒質、被覆体２９内の酸化チタンの濃度、カーボンブラック粉の濃度、被覆体２９のレーザ処理前の樹脂性状の観察結果、ＵＶレーザ処理の有無、被覆体２９の上面２９Ｓの表面性状の観察結果、迷光測定部の輝度（規格化輝度（任意単位））の測定結果を示す。

上記表の通り、サンプル１の被覆体２９の樹脂性状は白色で、表面性状はレーザ処理の故に黒色となっていた。また、サンプル２の被覆体２９の樹脂性状はカーボンブラック粉の添加の故に灰色で、表面性状はレーザ処理の故に黒色となっていた。

迷光の輝度をみると、サンプル１に比べてサンプル２は、迷光が４０％程度減少していた。すなわち、光取り出し面２５Ｔ以外の発光装置１０の上面、言い換えれば被覆体２９の表面２９Ｓからの出射光が大きく減少していた。

図１０に、サンプル１とサンプル２の発光装置の上面における輝度、すなわち光取り出し面２５Ｔ及び被覆体２９の表面２９Ｓにおける輝度の変化グラフを示す。輝度は、一方の発光素子２０の上を通過する直線ＭＬ（図９において一点鎖線で示す）上に並んだ点において測定した。また、当該直線に沿ったサンプル１及びサンプル２の光取り出し面２５Ｔの幅は１ｍｍである。グラフにおいては、破線がサンプル１の輝度、実線がサンプル２の輝度として示されている。

図１０に示すように、サンプル１とサンプル２との間で透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔからの出射光の輝度に有意な差は無かった。また、図１０のグラフ中の一点鎖線で囲まれている部分、すなわち光取り出し面２５Ｔのすぐ脇の領域において、サンプル２の輝度の減衰はサンプル１の輝度の減衰より顕著であった。

この評価結果から、ＣＢ添加比較例の発光装置によれば、透光性部材２５の光取り出し面２５Ｔからの出射光の輝度を落とすことなく、すなわち必要な出射光の輝度を落とすことなく、実施例１の発光装置１０よりもさらに迷光を減少させることができることがわかった。すなわち、ＣＢ添加比較例の発光装置によれば、発光装置の光取り出し面２５Ｔとそれ以外の上面領域、すなわち被覆体２９の表面２９Ｓとの光出力のさらなる高コントラスト化が達成可能であることがわかった。

なお、上記の実施例において、２つの発光素子２０が実装基板１１に実装されている例について説明したが、実装基板１１に実装される発光素子２０の数はこれに限られない。１つ又は３つ以上の発光素子２０が実装基板１１に実装されていてもよい。

透光性部材は、１つの発光素子２０上に設けられる場合、透光性部材の下面の大きさ及び形状が当該１つの発光素子２０上の光出射面の外縁を覆う大きさ及び形状で設けられていればよい。透光性部材の下面は、当該光出射面の外縁と同等の大きさ及び形状であることが好ましい。

また、透光性部材は、複数の発光素子２０上に設けられる場合、例えば、当該透光性部材に割り当てられた複数の発光素子２０の全ての光出射面を覆う大きさ及び形状の下面を有するように設けられていればよい。例えば、透光性部材の下面は、当該複数の光出射面の配列の外縁と同等の大きさ及び形状であることが好ましい。

上記の実施例において、発光素子２０及び透光性部材の各部の上面及び下面の平面形状が矩形である場合について説明したが、これに限られない。

上記実施例において、透光性部材２５は、直方体状の第１の部分２５Ａ、角錐台状の第２の部分２５Ｂ及び直方体状の第３の部分２５Ｃを含むとしたが、各部分の形状はこれに限られない。例えば、第１の部分２５Ａは柱状であれば足り、第２の部分２５Ｂは錐台状であれば足り、第３の部分２５Ｃは柱状であれば足りる。具体的には例えば、第１の部分２５Ａを円柱状、第２の部分２５Ｂを円錐台状、第３の部分２５Ｃを円柱状としてもよい。また、例えば、第１の部分２５Ａを多角柱状、第２の部分２５Ｂを多角錐台状、第３の部分２５Ｃを多角柱状としてもよい。

上述した実施例及び製造方法における構成は例示に過ぎず、用途等に応じて適宜変更可能である。

１０、５０、６０ 発光装置
１１ 実装基板
１１Ｓ 実装面
１３ ｎ側給電パッド
１５ 支持基板
１７ 裏面電極
１９ 給電電極
２０ 発光素子
２１ 半導体積層体
２３ ｐ側給電パッド
２５ 透光性部材
２５Ｔ 光取り出し面
２７ 周壁体
２９ 被覆体
３１ 接着層
Ｒ１ 光吸収領域
Ｒ２ 高吸収領域

Claims (10)

1. 発光素子と、
   前記発光素子上に設けられ、前記発光素子の上面と対向する下面を有する柱状の第１の部分と、前記第１の部分の上に形成され、前記第１の部分の側面と連続的な側面を有し、かつ上方に向かって窄んだ形状を有する第２の部分と、前記第２の部分の上に形成され、前記第２の部分の側面と連続的な側面を有する柱状の第３の部分とを有する透光性部材と、
   前記透光性部材の側面を覆い、上面に前記透光性部材の第３の部分の上面を露出する開口を有し、かつ光反射性を有する酸化物粒子が内部に分散されている被覆体と、を有し、
   前記被覆体の上面に沿った表面領域には、内部においてバンドギャップが他の領域よりも狭い狭ギャップ領域が形成されている酸化物粒子である狭ギャップ粒子が配されていることを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記表面領域のうちの前記被覆体の前記開口の周縁の領域には、前記表面領域の他の領域の前記狭ギャップ粒子よりも狭ギャップ領域が多い粒子が配されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記酸化物粒子は、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または２に記載の半導体発光装置。
4. 前記酸化物粒子は、前記被覆体内において前記上面から前記被覆体の下面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に記載の半導体発光装置。
5. 前記酸化物粒子の各粒子内の狭ギャップ領域は、前記被覆体の前記上面から前記被覆体の下面に向かうにつれて小さくなっていくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
6. 前記被覆体は、前記酸化物粒子が分散し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４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
7. 前記酸化物粒子は、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６のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
8. 前記酸化物粒子は、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７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
9. 前記狭ギャップ粒子は、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１乃至８のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
10. 前記狭ギャップ粒子は、前記開口から所定の距離だけ離間して前記透光性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に記載の半導体発光装置。

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