【手続補正書】
【提出日】平成27年5月26日(2015.5.26)
【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】
光を吸収し、吸収した光の波長とは異なる波長の光を発光する第１無機材料からなる波長変換部材を含有する透光性の基体と、
前記基体上に設けられた、光を吸収し、吸収した光の波長とは異なる波長の光を発光する第２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基体と接触することで連続的に繋がった凝集体と、
前記基体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基体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波長変換用無機成形体。
【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に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項３】
前記無機粒子層に含有される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に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項４】
前記無機粒子層の表面は、前記無機粒子層に含有される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波長変換用無機成形体。
【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波長変換用無機成形体。
【請求項６】
前記被覆層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、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波長変換用無機成形体。
【請求項７】
前記無機粒子層に含有される波長変換部材は、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波長変換用無機成形体。
【請求項８】
前記無機粒子層に含有される波長変換部材は、フッ化物蛍光体を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波長変換用無機成形体。
【請求項９】
前記無機粒子層に含有される波長変換部材の粒子は、当該粒子同士及び前記基体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波長変換用無機成形体。
【請求項１０】
前記基体は、無機材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項１１】
前記基体の熱伝導度が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項１２】
前記基体と前記無機粒子層との間に、透光性を有する透光性層を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項１３】
前記透光性層と前記被覆層とが同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項１４】
前記基体が、導電性を有する材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項１５】
第１無機材料と第２無機材料とが異なる種類のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の波長変換用無機成形体。
【請求項１６】
光源と、請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載の波長変換用無機成形体とを備えた発光装置。
【請求項１７】
前記光源が発光する光の一部と、前記波長変換用無機成形体が発光する光とを混色させた光を出力することを特徴とする請求項１６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】波長変換用無機成形体及び発光装置
【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、粒子状の無機材料を含有する波長変換用無機成形体及び波長変換用無機成形体を用い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】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明はかかる問題に鑑み、成形体の形状及び用いる無機蛍光体の制約が少なく、波長変換効率に優れ、コンパクトな構造を有した波長変換用無機成形体及び波長変換用無機成形体を用い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】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
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の発明に係る波長変換用無機成形体は、光を吸収し、吸収した光の波長とは異なる波長の光を発光する第１無機材料からなる波長変換部材を含有する透光性の基体と、前記基体上に設けられた、光を吸収し、吸収した光の波長とは異なる波長の光を発光する第２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、から構成されている。
【手続補正６】
【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】
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体に入射した光の一部は、基体中に含有される第１無機材料からなる波長変換部材に吸収され、入射した光とは異なる波長の光に波長変換されて出射される。一方、波長変換用無機成形体に入射した光の他の一部は、無機粒子層に含有される第２無機材料からなる波長変換部材に吸収され、入射した光とは異なる波長の光に波長変換されて出射される。
このとき、波長変換用無機成形体への入射光は、無機粒子層内に存在する空隙によって散乱され、基体内あるいは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に効率的に吸収され、入射した光とは異なる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】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
無機粒子層に含有される第２無機材料からなる波長変換部材は、光を吸収し、吸収した光の波長とは異なる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、当該粒子同士又は基体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、基板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、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基体によって取り囲まれた空隙が形成されている。
【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】
第２の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記無機粒子層における前記空隙は、空隙率が１〜５０％であることが好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、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に照射させ、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、波長変換用無機成形体は、基体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あっても、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の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記無機粒子層に含有される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を１０ｎｍ〜５０μｍとすることが好ましい。
この範囲の平均粒径の波長変換部材を用いることで、厚さの薄い無機粒子層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】
第４の発明に係る波長変換用無機成形体では、前記無機粒子層の表面は、前記無機粒子層に含有される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。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、無機粒子層内を伝搬する光の界面での全反射を低減させ、凹凸形状が形成された表面から効率的に外部に取り出すことができる。
【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５の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記被覆層が、原子層堆積法により形成されたことが好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、原子層堆積法によって形成された均一で緻密な被覆層により、無機粒子層に含有される粒子が被覆されると共に、粒子間の隙間に空隙が良好に形成される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
第６の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記被覆層が、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、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が好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、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】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第７の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記無機粒子層に含有される波長変換部材が、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。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、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１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第８の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記無機粒子層に含有される波長変換部材が、フッ化物蛍光体を含有することができる。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、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１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
第９の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記無機粒子層に含有される波長変換部材の粒子が、当該粒子同士及び前記基体と無機結着材により結着していることが好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体の無機粒子層は、無機結着材により波長変換部材の粒子の凝集体が散逸されることなく形成される。
【手続補正１６】
【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】
第１０の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記基体が、無機材料からなることが好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、基体を無機材料で構成するため、使用時に基体が高輝度の光に照射され、また高温に晒されても、樹脂などの有機物と異なり、基体の変色などの劣化が防止される。
【手続補正１７】
【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１１の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記基体の熱伝導度が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、無機粒子層で波長変換の際に生じる熱を、熱伝導度の高い基体を介して放熱することができる。
【手続補正１８】
【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】
第１２の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記基体と前記無機粒子層との間に、透光性を有する透光性層を設けることができる。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、入射光又は／及び波長変換された光が透光性層と基体とを透過する波長変換用無機成形体として用いることができる。また、波長変換用無機成形体は、波長変換部材の粒子が透光性層と被覆層とによって、連続的に被覆される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
第１３の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記透光性層と前記被覆層とが同じ材料で形成されていることが好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、無機粒子層に含有される波長変換部材の粒子が、同じ材料からなる透光性層と被覆層とによって、連続的に被覆される。
【手続補正２０】
【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】
第１４の発明に係る波長変換用無機成形体は、前記基体が、導電性を有する材料からなるようにすることができる。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、基体に導電体層を設けることなく、基体を一方の電極とした電気沈着法又は静電塗装法を用いて、基体上に直接に無機粒子層を形成することができる。
【手続補正２１】
【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１５の発明に係る波長変換用無機成形体は、第１無機材料と第２無機材料とが異なる種類のものであることが好ましい。
かかる構成によれば、波長変換用無機成形体は、複数の種類の無機材料からなる波長変換部材を含有することとなり、入射光を入射光とは異なる２種以上の波長の光に波長変換させて、混色させて出射することが可能である。
【手続補正２２】
【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】
第１６の発明に係る発光装置は、光源と、前記の波長変換用無機成形体とを備えている。
かかる構成によれば、発光装置は、光源が発光する光を吸収して、波長変換用無機成形体によって吸収した光の波長とは異なる波長の光を出力光として出力する。これによって、発光装置は、光源の光の波長を波長変換した出力光を出力する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
第１７の発明に係る発光装置は、前記光源が発光する光の一部と、前記波長変換用無機成形体が発光する光、とを混色させた光を出力するように構成することができる。
かかる構成によれば、発光装置は、光源が発光する光の一部と、波長変換用無機成形体が発光する光であって、波長変換用無機成形体が光源の光を吸収して発光する光源の光の波長とは異なる波長の光、とを混色させた色の光を出力する。例えば、光源の色を青色、基体から発光する光の色を緑色および無機粒子層から発光する光の色を赤色として、これらを混色して白色光として出力することができる。
【手続補正２４】
【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２５】
【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２６】
【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２７】
【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２８】
【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２９】
【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３０】
【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３１】
【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３２】
【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３３】
【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３４】
【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３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
本発明の波長変換用無機成形体は、無機粒子層が波長変換部材の粒子の凝集体を被覆層で被覆した構造であるため、波長変換部材の含有率を高くすることができ、さらに空隙の光散乱効果によって、高い波長変換効率を得ることができる。また、本発明の波長変換用無機成形体は、成形体の形状や用いる波長変換部材の種類の制約が少ない。
さらに、本発明の波長変換用無機成形体は、第１無機材料と第２無機材料とからなる複数の種類の波長変換部材を、基体と無機粒子層に含有しているため、コンパクトな構造でありながら、入射光とは異なる複数の波長の光を混色させて出射することができる。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
本発明の発光装置は、波長変換効率が高く、入射光とは異なる複数の波長の光を混色して出射することができる。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
＜第１実施形態＞
［無機成形体の構成］
本発明の第１実施形態に係る無機成形体の構造を、図１を参照して説明する。
図１（ａ）に示すように、第１実施形態に係る無機成形体１は、透光性の基板２の上面に透光性層５を有し、透光性層５を介して基板２の上面に蛍光体層（無機粒子層）３が設けられている。透光性の基板２は、第１無機材料からなる無機蛍光体（波長変換部材）４を含有している（不図示）。また、蛍光体層３は、第２無機材料からなる粒状の無機蛍光体（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３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
（無機蛍光体（波長変換部材））
基板２が含有する無機蛍光体４（不図示）および蛍光体層３が含有する無機蛍光体３１は、それぞれ、光を吸収し、吸収した光の色とは異なる色の光を発光する第１無機材料あるいは第２無機材料からなる色変換部材である。
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。
基板２が含有する無機蛍光体４と蛍光体層３が含有する無機蛍光体３１とは、同一の種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。
無機蛍光体が同一の種類の場合、無機成形体１は、基板２と蛍光体層３のいずれにも同一の種類の無機蛍光体を有することとなる。そのため、光源等から無機成形体１に入射した光は、基板２あるいは蛍光体層３のいずれかで無機蛍光体に照射される確率が高くなり、当該同一の種類の無機蛍光体による光の色の変換効率を高めることが可能となる。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
（空隙）
空隙３３は、基板２上に積層された無機蛍光体３１の粒子間の隙間として形成されるものである。すなわち、空隙３３は、被覆層３２で被覆された粒子、又は、被覆層３２で被覆された粒子及び被覆層３２で被覆された基板２によって取り囲まれた空間である。なお、蛍光体層３に、無機フィラーや導電性粒子などの、無機蛍光体３１以外の粒子が含まれる場合は、空隙３３は、無機蛍光体３１を含めたこれらの粒子間の隙間として形成される。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８７】
（色変換用成形部材（波長変換用無機成形体））
色変換用成形部材１２は、サブマウント１５の凹部１５ａの開口部を塞ぐように設けられ、下面から入射される光源１１からの入射光Ｌ１を、入射光Ｌ１とは異なる色の光に色変換した透過光Ｌ２を上面から出射する透過型の色変換用成形部材である。本実施形態では、図１に示した第１実施形態に係る無機成形体１を用いるものである。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２２】
１、１Ａ１、１Ａ２、１Ａ３、１Ｂ、１Ｃ  無機成形体（波長変換用無機成形体）
２、２Ｂ、２Ｃ  基板（基体）
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      反射層
１０    発光装置
１１    光源
１２    色変換用成形部材（波長変換用無機成形体）
１５    サブマウント
１５ａ  凹部
２０    マスキング部材