【手続補正書】
【提出日】平成27年4月23日(2015.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の少なくとも上面に設けられ、前記半導体発光素子が発光する第１の波長の光を吸収し、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光する無機材料からなる波長変換部材の粒子を含有する無機粒子層と、を有し、
前記無機粒子層は、
前記粒子が、当該粒子同士又は前記半導体発光素子と接触することで連続的に繋がった凝集体と、
前記半導体発光素子の表面及び前記粒子の表面を連続的に被覆する無機材料からなる被覆層と、
前記被覆層で被覆された前記粒子、又は、前記被覆層で被覆された前記粒子及び前記被覆層で被覆された前記半導体発光素子によって取り囲まれた空隙と、
を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記無機粒子層における前記空隙は、空隙率が１〜５０％であ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】
前記波長変換部材の粒子の平均粒径は、０．１〜１００μｍであり、
前記被覆層の平均厚さが１０ｎｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記無機粒子層の表面は、前記波長変換部材の粒子の粒径に起因する凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記被覆層は、原子層堆積法により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記被覆層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、及びＮｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＮ、及びＡｌＮから構成される群から選択される少なくとも一種の化合物を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記波長変換部材は、硫化物系蛍光体、ハロゲンケイ酸塩系蛍光体、窒化物蛍光体、及び酸窒化物蛍光体から構成される群から選択される少なくとも一種の化合物を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記波長変換部材は、フッ化物蛍光体を、少なくとも含有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記波長変換部材の粒子は、当該粒子同士及び前記半導体発光素子と無機結着材により結着していることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】発光装置  
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、粒状の無機蛍光体を含有する無機材料からなる波長変換用成形体を備えた発光装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明はかかる問題に鑑み、厚さ、形状及び用いる無機蛍光体の制約が少ない波長変換用成形体を備えた発光装置を提供することを課題とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は前記した課題を解決するために創案されたものであり、第１の発明に係る発光装置は、半導体発光素子と、無機材料からなる波長変換部材の粒子を含有する無機粒子層と、を有し、前記無機粒子層は、凝集体と、被覆層と、空隙と、を有して構成した。
なお、本発明における「発光装置」とは、半導体発光素子に波長変換部材が装着されており、電気的な接続により目的とする発光波長を出すものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
かかる構成によれば、半導体発光素子が発光し、無機粒子層に入射した第１の波長の光は、波長変換部材により吸収され、第１の波長とは異なる第２の波長の光に波長変換されて発光する。このとき、無機粒子層への入射光は、無機粒子層内に存在する空隙によって散乱され、無機粒子層内の波長変換部材に効率的に照射される。これによって、入射光は波長変換部材の粒子に効率的に吸収され、第２の波長の光に波長変換される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
なお、波長変換部材は、第１の波長の光を吸収し、第１の波長とは異なる第２の波長の光を発光するものであり、例えば、窒化物蛍光体やフッ化物蛍光体などの無機蛍光体である。また、無機粒子層において、波長変換部材の粒子は、当該粒子同士又は半導体発光素子と接触することで連続的に繋がった凝集体となる。そして、半導体発光素子の表面及び波長変換部材の粒子の表面は、無機材料からなる被覆層によって連続的に被覆される。すなわち、波長変換を行う層である無機粒子層の厚さや形状は、波長変換部材の粒子の凝集体の厚さや形状によって定められる。また、無機粒子層の内部には、被覆層で被覆された粒子、又は、被覆層で被覆された粒子及び被覆層で被覆された半導体発光素子によって取り囲まれた空隙が形成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
かかる構成によれば、発光装置は、この範囲の空隙率の空隙によって、高い含有率で波長変換部材を含有すると共に、入射光を良好に散乱して無機粒子層内の波長変換部材を照射し、効率的に入射光を波長変換する。また、この範囲の空隙率の空隙によって、発光装置は、発光装置の線膨張率と無機粒子層の線膨張率との間に差がある場合でも、発熱時の熱膨張による歪を吸収してクラックの発生を防止する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
第３の発明に係る発光装置は、前記波長変換部材の粒子の平均粒径が、０．１〜１００μｍであり、前記被覆層の平均厚さが１０ｎｍ〜５０μｍとすることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この範囲の平均粒径の波長変換部材を用いることで、厚さの薄い波長変換用無機変換部材とすることができる。また、被覆層の平均厚さをこの範囲とすることで、波長変換部材の粒子を良好に被覆することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
第４の発明に係る発光装置は、前記無機粒子層の表面に、前記波長変換部材の粒子の粒径に起因する凹凸形状が形成されていることが好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
かかる構成によれば、発光装置は、好適な材料からなる被覆層で、波長変換部材の粒子を良好に被覆する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
第７の発明に係る発光装置は、前記波長変換部材が、硫化物系蛍光体、ハロゲンケイ酸塩系蛍光体、窒化物蛍光体、及び酸窒化物蛍光体から構成される群から選択される少なくとも一種の化合物を含有することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
かかる構成によれば、発光装置は、熱により失活しやすいこれらの無機蛍光体を用いて、波長変換を行うことができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
第８の発明に係る発光装置は、前記波長変換部材が、フッ化物蛍光体を、少なくとも含有することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
かかる構成によれば、発光装置は、水分により劣化しやすいフッ化物蛍光体を用いて、波長変換を行うことができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
第９の発明に係る発光装置は、前記波長変換部材の粒子が、当該粒子同士及び前記半導体発光素子と無機結着材により結着していることが好ましい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
かかる構成によれば、発光装置の無機粒子層は、無機結着材により波長変換部材の粒子の凝集体が散逸することなく形成される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
第１の発明によれば、波長変換を行う層である無機粒子層の厚さや形状は、波長変換部材の粒子の凝集体を被覆層で被覆して、内部に空隙を設けた状態で厚さや形状を定められるため、厚さや形状を自由に定めることができる。また、このように構成することで、無機粒子層は、無機粒子層における波長変換部材の含有率を高くすることができると共に、内部に設けられた空隙の光散乱効果により、高い波長変換効率を得ることができるため、一定の波長変換率を得るための無機粒子層の厚さを薄くすることができる。また、無機粒子層は、樹脂などの有機材料を用いることなく、無機材料で構成されるため、高輝度の光の照射や高温に晒される場合でも、経時劣化の少ない発光装置とすることができる。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
第２の発明によれば、適度な空隙率の空隙を設けることで、良好な波長変換効率が得られるため、無機粒子層の厚さを薄くすることができる。また、クラックの発生を防止することができるため、製造時の歩留まりと、使用時の信頼性とを向上することができる。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
第３の発明によれば、適度な平均粒径の波長変換部材と、適度な厚さの被覆層で構成することにより、無機粒子層の厚さを薄くすることができる。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
第５の発明によれば、原子層堆積法による緻密で均一な被覆層によって波長変換部材が被覆されるため、水分などの雰囲気により劣化しやすい蛍光体を用いても、信頼性の高い発光装置とすることができる。また、原子層堆積法により、比較的低温で被覆層が形成されるため、熱により劣化しやすい蛍光体を用いた発光装置を形成することができる。更に、無機粒子層の粒子間の隙間に良好に空隙が形成されるため、波長変換効率を向上することができる。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
第６の発明によれば、好適な材料を用いた被覆層により波長変換部材が雰囲気から保護されるため、信頼性が向上する。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
第７の発明又は第８の発明によれば、波長変換部材として、熱や雰囲気により失活しやすい蛍光体を用いることができるため、様々な波長、例えば、赤色に波長変換する波長変換用無機蛍光体を構成することができる。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
第９の発明によれば、無機結着材により波長変換部材の粒子の凝集体が散逸することなく発光装置が形成されるため、無機粒子層の形状が安定する。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
＜発光装置＞
［発光装置の構成］
本発明の実施形態に係る発光装置の構造を、図１を参照して説明する。
図１（ａ）に示すように、第１実施形態に係る発光装置１は、半導体発光素子２の側面及び、半導体発光素子２の上面に、蛍光体層（無機粒子層）３が設けられている。また、蛍光体層３は、粒状の無機蛍光体（波長変換部材）３１と、無機蛍光体３１を被覆する被覆層３２とから形成されている。更に詳細には、図１（ｂ）に示すように、蛍光体層３の内部には、空隙３３が形成されている。
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
（無機蛍光体（波長変換部材））
無機蛍光体３１は、蛍光体層３に入射した光を吸収し、入射光の色とは異なる色の光を発光する無機材料からなる蛍光体である。
無機蛍光体３１として使用される蛍光体材料は、励起光である入射光を吸収して、異なる色（波長）の光に色変換（波長変換）するものであればよい。特に、無機蛍光体３１が、紫外光ないし青色光を吸収して、青色光ないし赤色光を放出する材料であることが好ましい。
【手続補正５３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
（蛍光体層形成工程（無機粒子層形成工程））
蛍光体層形成工程Ｓ１４は、半導体発光素子２の表面に、半導体発光素子２が発光する第１の色の光を吸収し、第１の色とは異なる第２の色の光を発光する無機材料からなる波長変換部材（無機蛍光体３１）の粒子を含有する凝集体（粒子層３４）を形成する工程である。
蛍光体層形成工程Ｓ１４において、図５（ｃ）に示すように、導電体層６を一方の電極として、電気沈着（電着）法又は静電塗装法により、半導体発光素子２の表面（上面及び側面）に、導電体層６を介して無機蛍光体３１の粒子層３４を形成する。
なお、半導体発光素子２が絶縁体であっても、導電体である金属を導電体層６として用いることで、導電体層６を電極として、電気沈着法や静電塗装法により無機蛍光体３１の粒子層３４を形成することができる。
【手続補正５４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５０】
（被覆層形成工程）
被覆層形成工程Ｓ１６は、半導体発光素子２の表面及び波長変換部材（無機蛍光体３１）の粒子の表面を連続的に被覆する無機材料からなる被覆層３２を形成する工程である。
被覆層形成工程Ｓ１６において、図５（ｅ）に示すように、蛍光体層形成工程Ｓ１４で形成した無機蛍光体３１の粒子層３４を被覆し、粒子同士を固着させる被覆層３２を形成する。被覆層形成工程Ｓ１６において、被覆層３２は、ＡＬＤ法やＭＯＣＶＤ法などによって形成することができる。無機蛍光体３１の粒子は被覆層３２によって被覆されると共に、無機蛍光体３１の粒子及び透光性層５、並びに無機蛍光体３１の粒子同士が固着して、一体化した発光装置が得られる。
【手続補正５５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９５】
次に、この保護層７を形成する保護層形成工程について説明する。
保護層形成工程は、被覆層形成工程の後、最終個片化工程の前に、半導体発光素子２の表面及び波長変換部材（無機蛍光体３１）の粒子の表面を連続的に被覆する無機材料からなる被覆層３２の上部に酸化膜からなる保護層７を形成する工程である。
【手続補正５６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  発光装置
２  半導体発光素子
３      蛍光体層（無機粒子層）
３１    無機蛍光体（波長変換部材）
３２    被覆層
３３    空隙
３４    粒子層（凝集体）
５      透光性層
６      導電体層
７      保護層
８      フィラー粒子
１５    パッケージ
１５ａ  凹部