JP6065567B2 - Color wheel for projector and light emitting device for projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクタ用カラーホイール及びそれを備えるプロジェクタ用発光デバイスに関する。 The present invention relates to a projector color wheel and a projector light emitting device including the same.
近年、プロジェクタを小型化するため、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と蛍光体とを用いた発光デバイスを用いることが提案されている。例えば、特許文献１には、紫外光を発光する固体光源と、固体光源からの紫外光を可視光に変換するカラーホイールとを備えるプロジェクタが記載されている。特許文献１に記載のプロジェクタでは、カラーホイールは、透明基板と、リング状に設けられた波長変換層とを有する。波長変換層は、透明基板の上に設けられている。波長変換層には、赤色領域、青色領域及び緑色領域が設けられている。赤色領域は、固体光源からの紫外光を吸収し、赤色光を出射する領域である。青色領域は、固体光源からの紫外光を吸収し、青色光を出射する領域である。緑色領域は、固体光源からの紫外光を吸収し、緑色光を出射する領域である。これら赤色領域、青色領域及び緑色領域が、周方向に沿って順番に設けられている。
In recent years, in order to reduce the size of a projector, it has been proposed to use a light emitting device using an LED (Light Emitting Diode) and a phosphor. For example,
特許文献１に記載のプロジェクタでは、カラーホイールが回転することにより、固体光源からの紫外光が入射する領域が順に変化する。これにより、赤色光、青色光、緑色光が順番に出射される。
In the projector described in
プロジェクタの輝度を高めるために、カラーホイールから出射される光の強度を高めたいという要望がある。 There is a desire to increase the intensity of light emitted from the color wheel in order to increase the brightness of the projector.
本発明は、プロジェクタの輝度を高めることを主な目的とする。 The main object of the present invention is to increase the brightness of a projector.
本発明に係るプロジェクタ用カラーホイールは、筒状の波長変換部材と、反射部材とを備える。波長変換部材は、蛍光体を含む。反射部材は、波長変換部材の内周面及び外周面のうちの少なくとも一方の上に設けられている。 A color wheel for a projector according to the present invention includes a cylindrical wavelength conversion member and a reflection member. The wavelength conversion member includes a phosphor. The reflection member is provided on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the wavelength conversion member.
反射部材は、波長変換部材の内周面及び外周面の両方の上に設けられていることが好ましい。 It is preferable that the reflecting member is provided on both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the wavelength conversion member.
本発明に係るプロジェクタ用カラーホイールは、光入射面と、光出射面とを有していてもよい。その場合、波長変換部材が光入射面から光出射面にわたって設けられていることが好ましい。 The projector color wheel according to the present invention may have a light incident surface and a light exit surface. In that case, it is preferable that the wavelength conversion member is provided from the light incident surface to the light emission surface.
反射部材は、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散しており、ガラスマトリクスとは異なる屈折率を有する結晶とを含むことが好ましい。 The reflecting member preferably includes a glass matrix and a crystal dispersed in the glass matrix and having a refractive index different from that of the glass matrix.
反射部材における結晶の含有率が、３体積％〜８０体積％であることが好ましい。 The crystal content in the reflecting member is preferably 3% by volume to 80% by volume.
結晶が、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことが好ましい。 It is preferable that the crystal contains at least one oxide or nitride selected from the group consisting of Ti, Al, Nb, Ta, La, Zr, Ce, Ga, Mg, Si, and Zn.
反射部材に含まれるガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）と、反射部材に含まれる結晶の屈折率（ｎｄ）との差が、０．０３以上であることが好ましい。 The difference between the refractive index (nd) of the glass matrix contained in the reflective member and the refractive index (nd) of the crystal contained in the reflective member is preferably 0.03 or more.
波長変換部材は、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散した蛍光体とを含むことが好ましい。その場合、反射部材のガラスマトリクスの軟化点と、波長変換部材のガラスマトリクスの軟化点との差が、２００℃以下であることが好ましい。 The wavelength conversion member preferably includes a glass matrix and a phosphor dispersed in the glass matrix. In that case, it is preferable that the difference between the softening point of the glass matrix of the reflecting member and the softening point of the glass matrix of the wavelength conversion member is 200 ° C. or less.
反射部材と波長変換部材とが融着していることが好ましい。 It is preferable that the reflection member and the wavelength conversion member are fused.
反射部材の熱膨張係数と、波長変換部材の熱膨張係数との差が、１００×１０−７／℃以下であることが好ましい。 The difference between the thermal expansion coefficient of the reflecting member and the thermal expansion coefficient of the wavelength conversion member is preferably 100 × 10 −7 / ° C. or less.
反射部材の可視波長域における全光線反射率が５０％以上であることが好ましい。 It is preferable that the total light reflectance in the visible wavelength region of the reflecting member is 50% or more.
波長変換部材は、周方向に沿って配列されており、蛍光体の種類が互いに異なる複数の波長変換部を有することが好ましい。 It is preferable that the wavelength conversion member has a plurality of wavelength conversion units arranged in the circumferential direction and having different phosphor types.
本発明に係るプロジェクタ用発光デバイスは、上記プロジェクタ用カラーホイールと、光源とを備える。光源は、波長変換部材に蛍光体の励起波長の光を照射する。 A projector light emitting device according to the present invention includes the projector color wheel and a light source. The light source irradiates the wavelength conversion member with light having an excitation wavelength of the phosphor.
本発明によれば、プロジェクタの輝度を高めることができる。 According to the present invention, the brightness of the projector can be increased.
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。 Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described, and the ratio of the dimensions of the objects drawn in the drawings may be different from the ratio of the dimensions of the actual objects. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.
図１は、本実施形態におけるプロジェクタ用カラーホイール１の略図的斜視図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。図１及び図２に示されるように、プロジェクタ用カラーホイール１は、中心軸Ｃを有する円板状に設けられている。プロジェクタ用カラーホイール１の第１の主面が光入射面１ａを構成しており、第２の主面が光出射面１ｂを構成している。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a
プロジェクタ用カラーホイール１は、波長変換部材１０と、反射部材２１，２２とを備える。波長変換部材１０は、励起光が入射した際に、蛍光を出射する部材である。波長変換部材１０は、筒状に設けられている。波長変換部材１０は、光入射面１ａから光出射面１ｂにわたって設けられている。すなわち、波長変換部材１０の一方の主面が光入射面１ａを構成しており、他方の主面が光出射面１ｂを構成している。
The
波長変換部材１０は、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散した無機蛍光体とを含む。具体的には、波長変換部材１０は、ガラス粉末と無機蛍光体の粉末とを含む混合粉末の焼結体からなる。波長変換部材１０を構成しているガラスマトリクスと無機蛍光体との両方が無機材料である。従って、波長変換部材１０は、優れた耐熱性を有する。
The
無機蛍光体は、励起光が入射した際に、蛍光を出射する。無機蛍光体は、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体から選ばれた１種以上からなるものとすることができる。 The inorganic phosphor emits fluorescence when excitation light enters. Inorganic phosphors include, for example, oxide phosphors, nitride phosphors, oxynitride phosphors, chloride phosphors, acid chloride phosphors, sulfide phosphors, oxysulfide phosphors, halide phosphors, It may be composed of one or more selected from chalcogenide phosphors, aluminate phosphors, halophosphate phosphors, and garnet compound phosphors.
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の発光を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋などが挙げられる。 Specific examples of inorganic phosphors that emit blue light when irradiated with ultraviolet to near-ultraviolet excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include, for example, Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ , (Sr, Ba) MgAl 10. Examples include O 17 : Eu 2+ .
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。 Specific examples of the inorganic phosphor that emits green fluorescence (fluorescence having a wavelength of 500 nm to 540 nm) when irradiated with ultraviolet to near ultraviolet excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include, for example, SrAl 2 O 4 : Eu 2+ , SrGa 2. S 4 : Eu 2+ and the like.
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。 Specific examples of the inorganic phosphor that emits green fluorescence (fluorescence having a wavelength of 500 nm to 540 nm) when irradiated with blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm include, for example, SrAl 2 O 4 : Eu 2+ , SrGa 2 S 4 : Eu 2+ and the like can be mentioned.
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無蛍光体の具体例としては、例えば、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋などが挙げられる。 Specific examples of the non-fluorescent material that emits yellow fluorescence (fluorescence having a wavelength of 540 nm to 595 nm) when irradiated with ultraviolet to near ultraviolet excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include, for example, ZnS: Eu 2+ .
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋などが挙げられる。 As a specific example of an inorganic phosphor that emits yellow fluorescence (fluorescence having a wavelength of 540 nm to 595 nm) when irradiated with blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm, for example, Y 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 2+ Etc.
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｇｄ３Ｇａ４Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋などが挙げられる。 Specific examples of the inorganic phosphor that emits red fluorescence (fluorescence having a wavelength of 600 nm to 700 nm) when irradiated with excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include, for example, Gd 3 Ga 4 O 12 : Cr 3+ , CaGa 2 S 4: such as Mn 2+, and the like.
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋などが挙げられる。 Specific examples of the inorganic phosphor that emits red fluorescence (fluorescence having a wavelength of 600 nm to 700 nm) when irradiated with blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm include, for example, Mg 2 TiO 4 : Mn 4+ , K 2 SiF 6 : And Mn 4+ .
無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ５０）は、特に限定されない。無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、１μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましく、５μｍ〜２５μｍ程度であることがより好ましい。無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ５０）が大きすぎると、発光色が不均一になる場合がある。一方、無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ５０）が小さすぎると、発光強度が低下する場合がある。 The average particle diameter (D 50 ) of the inorganic phosphor is not particularly limited. The average particle diameter (D 50 ) of the inorganic phosphor is, for example, preferably about 1 μm to 50 μm, and more preferably about 5 μm to 25 μm. If the average particle diameter (D 50 ) of the inorganic phosphor is too large, the emission color may be non-uniform. On the other hand, if the average particle size (D 50 ) of the inorganic phosphor is too small, the emission intensity may be reduced.
波長変換部材１０における無機蛍光体の含有量は、特に限定されない。波長変換部材１０における無機蛍光体の含有量は、得ようとする蛍光の強度等に応じて適宜設定することができる。波長変換部材１０における無機蛍光体の含有量は、例えば、１０体積％〜８０体積％であることが好ましく、２０体積％〜７５％であることがより好ましく、３０体積％〜７０体積％であることがさらに好ましい。波長変換部材１０における無機蛍光体の含有量が少なすぎると、得られる蛍光の光強度が低くなってしまう場合がある。波長変換部材１０における無機蛍光体の含有量が多すぎると、波長変換部材１０の機械的強度が低くなる場合がある。また、波長変換部材１０において励起光や蛍光が散乱しやすくなりすぎるため、蛍光の出射効率が低くなる場合がある。
The content of the inorganic phosphor in the
波長変換部材１０のガラスマトリクスは、無機蛍光体の分散媒として好適なものである限りにおいて特に限定されない。波長変換部材１０のガラスマトリクスは、例えば、硼珪酸塩系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスなどのリン酸塩系ガラスなどにより構成されていてもよい。
The glass matrix of the
波長変換部材１０のガラスマトリクスの軟化点は、２５０℃〜１０００℃であることが好ましく、３００℃〜８５０℃であることがより好ましい。
The softening point of the glass matrix of the
波長変換部材１０のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）は、１．４５〜２．００であることが好ましく、１．５〜１．８５であることがより好ましい。
The refractive index (nd) of the glass matrix of the
波長変換部材１０の厚みは、励起光が確実に無機蛍光体に吸収されるような厚みである範囲において、薄い方が好ましい。波長変換部材１０が厚すぎると、波長変換部材１０における光の散乱や吸収が大きくなりすぎ、蛍光の出射効率が低くなってしまう場合があるためである。具体的には、波長変換部材１０の厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。波長変換部材１０の厚みの下限値は、通常、０．０３ｍｍ程度である。
The thickness of the
図１に示されるように、波長変換部材１０は、複数の波長変換部１０Ｒ１，１０Ｒ２、１０Ｇ１，１０Ｇ２、１０Ｂ１，１０Ｂ２を有する。波長変換部１０Ｒ１，１０Ｒ２と、波長変換部１０Ｇ１，１０Ｇ２と、波長変換部１０Ｂ１，１０Ｂ２とでは、蛍光体の種類が互いに異なる。具体的には、波長変換部１０Ｒ１，１０Ｒ２に含まれる蛍光体と、波長変換部１０Ｇ１，１０Ｇ２に含まれる蛍光体と、波長変換部１０Ｂ１，１０Ｂ２に含まれる蛍光体とでは、励起光の波長は共通しているものの、蛍光の波長が互いに異なる。より具体的には、波長変換部１０Ｒ１，１０Ｒ２に含まれる蛍光体は、赤色の蛍光を出射する。波長変換部１０Ｇ１，１０Ｇ２に含まれる蛍光体は、緑色の蛍光を出射する。波長変換部１０Ｂ１，１０Ｂ２に含まれる蛍光体は、青色の蛍光を出射する。これら赤色の蛍光を出射する波長変換部、緑色の蛍光を出射する波長変換部及び青色の蛍光を出射する波長変換部が、この順番で周方向に沿って配列されている。具体的には、波長変換部１０Ｒ１、波長変換部１０Ｇ１、波長変換部１０Ｂ１、波長変換部１０Ｒ２、波長変換部１０Ｇ２及び波長変換部１０Ｂ２がこの順番で配列されている。
As shown in FIG. 1, the
もっとも、本発明において波長変換部の種類、波長変換部の種類の数、波長変換部の配列順番等は特に限定されない。 However, in the present invention, the types of wavelength conversion units, the number of types of wavelength conversion units, the order of arrangement of wavelength conversion units, etc. are not particularly limited.
図２に示されるように、波長変換部材１０の内周面１０ａ及び外周面１０ｂのうちの少なくとも一方の上には、反射部材が設けられている。具体的には、波長変換部材１０の内周面１０ａの上に反射部材２１が設けられていると共に、外周面１０ｂの上に反射部材２２が設けられている。すなわち、プロジェクタ用カラーホイール１では、反射部材１０の内周面１０ａと外周面１０ｂの両方の上に反射部材２１，２２が設けられている。もっとも、本発明において、反射部材の内周面と外周面との一方のみの上に反射部材が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 2, a reflective member is provided on at least one of the inner
反射部材２１は、筒状に設けられている。反射部材２１の外周面が波長変換部材１０の内周面１０ａと接している。反射部材２１の外周面と波長変換部材１０の内周面１０ａとは融着していることが好ましい。
The
反射部材２２は、筒状に設けられている。反射部材２２の内周面が波長変換部材１０の外周面１０ｂと接している。反射部材２２の内周面と波長変換部材１０の外周面１０ｂとは融着していることが好ましい。
The
反射部材２１，２２は、波長変換部材１０の励起光と蛍光とのうちの少なくとも一方を反射させる。反射部材２１，２２は、波長変換部材１０の励起光と蛍光との両方を反射させるものであることが好ましい。
The
反射部材２１，２２は、波長変換部材１０の励起光や蛍光を好適に反射できるものである限りにおいて特に限定されない。反射部材２１，２２は、それぞれ、例えば金属により構成されていてもよいが、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散しており、ガラスマトリクスとは異なる屈折率を有する結晶とを含むことが好ましい。具体的には、本実施形態では、反射部材２１，２２は、それぞれ、ガラス粉末と結晶の粉末との混合粉末の焼結体からなる。反射部材２１，２２を構成しているガラスマトリクスと結晶との両方が無機材料である。従って、反射部材２１，２２は、優れた耐熱性を有する。
The reflecting
なお、反射部材２１，２２は、結晶を含む結晶化ガラスにより構成されていてもよい。結晶は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。
The reflecting
反射部材２１，２２のガラスマトリクスは、特に限定されないが、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｌａ，Ｇｄ，Ｔａ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも一種を含むものであることが好ましい。反射部材２１，２２のガラスマトリクスは、例えば、硼珪酸塩系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスなどのリン酸塩系ガラスなどにより構成されていてもよい。
The glass matrix of the reflecting
反射部材２１，２２のガラスマトリクスの軟化点は、２５０℃〜１０００℃であることが好ましく、３００℃〜８００℃であることがより好ましい。
The softening point of the glass matrix of the reflecting
反射部材２１，２２のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）は、１．４５〜２．０であることが好ましく、１．４７〜１．８５であることがより好ましい。
The refractive index (nd) of the glass matrix of the reflecting
結晶は、反射部材２１，２２のガラスマトリクスとは異なる屈折率を有する。即ち、結晶の屈折率は、反射部材２１，２２のガラスマトリクスの屈折率よりも高いか、反射部材２１，２２のガラスマトリクスの屈折率よりも低い。このため、反射部材２１，２２は、高い光反射率を有する。従って、反射部材２１，２２は、反射材として機能する。
The crystal has a refractive index different from that of the glass matrix of the reflecting
結晶は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましく、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことがより好ましい。 The crystal preferably contains, for example, at least one selected from the group consisting of Ti, Al, Nb, Ta, La, Zr, Ce, Ga, Mg, Si, and Zn, and Ti, Al, Nb, Ta More preferably, it contains at least one oxide or nitride selected from the group consisting of La, Zr, Ce, Ga, Mg, Si and Zn.
例えば、結晶の屈折率を前記反射部材２１，２２のガラスマトリクスの屈折率よりも高くする場合は、結晶は、例えば、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｇ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましく、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｇ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことがより好ましい。具体的には、結晶は、例えば、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化マグネシウムまたは酸化亜鉛からなるものであることが好ましい。
For example, when the refractive index of the crystal is higher than the refractive index of the glass matrix of the reflecting
一方、例えば、結晶の屈折率を前記反射部材２１，２２のガラスマトリクスの屈折率よりも低くする場合は、結晶は、例えば、Ａｌ，Ｇａ及びＳｉからなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましく、Ａｌ，Ｇａ及びＳｉからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことがより好ましい。具体的には、結晶は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ガリウムまたは酸化ケイ素からなるものであることが好ましい。
On the other hand, for example, when the refractive index of the crystal is made lower than the refractive index of the glass matrix of the reflecting
なお、反射部材２１，２２は、１種類の結晶を含んでいてもよいし、複数種類の結晶を含んでいてもよい。その場合、反射部材２１，２２は、反射部材２１，２２のガラスマトリクスよりも高い屈折率を有する少なくとも一種の結晶と、反射部材２１，２２のガラスマトリクスよりも低い屈折率を有する少なくとも一種の結晶とを含んでいてもよい。
The reflecting
結晶の平均粒子径（Ｄ５０）は、１μｍ〜７０μｍ程度であることが好ましく、２μｍ〜５０μｍ程度であることがより好ましい。結晶の平均粒子径が小さすぎると、結晶が凝集する場合がある。一方、結晶の平均粒子径が大きすぎると、反射部材２１，２２の機械的強度が弱くなる場合がある。
The average particle diameter (D 50 ) of the crystal is preferably about 1 μm to 70 μm, and more preferably about 2 μm to 50 μm. If the average particle size of the crystals is too small, the crystals may aggregate. On the other hand, if the average particle diameter of the crystals is too large, the mechanical strength of the reflecting
反射部材２１，２２における結晶の含有率は、３体積％〜８０体積％であることが好ましく、５体積％〜７０体積％であることがより好ましい。結晶の含有率が少なすぎると、十分な光反射率が得られない場合がある。一方、結晶の含有率が多すぎると、反射部材２１，２２の機械的強度に劣る場合がある。
The crystal content in the reflecting
図３は、本実施形態におけるプロジェクタ用発光デバイス２の模式図である。図３に示されるように、プロジェクタ用発光デバイス２は、上述のプロジェクタ用カラーホイール１を備えている。プロジェクタ用カラーホイール１は、ホイールモータ４０に取り付けられている。ホイールモータ４０は、プロジェクタ用カラーホイール１を中心軸Ｃを中心として回転させる。プロジェクタ用発光デバイス２では、ホイールモータ４０によってプロジェクタ用カラーホイール１が回転している状態において、光源３０から、光入射面１ａの波長変換部材１０が位置している部分に対して励起光が出射される。励起光は、波長変換部１０Ｒ１、波長変換部１０Ｇ１、波長変換部１０Ｂ１、波長変換部１０Ｒ２、波長変換部１０Ｇ２及び波長変換部１０Ｂ２に、この順番で入射する。従って、プロジェクタ用発光デバイス２の光出射面１ｂの波長変換部材１０が位置している部分からは赤色光、緑色光、青色光が順番に出射される。
FIG. 3 is a schematic diagram of the projector
なお、光源３０は、例えばレーザー光源等により構成することができる。
The
以上説明したように、本実施形態では、波長変換部材１０の内周面１０ａ及び外周面１０ｂの少なくとも一方の上に反射部材２１，２２が設けられている。このため、波長変換部材１０の内周面１０ａ及び外周面１０ｂの少なくとも一方から、励起光が漏洩することを抑制することができる。よって、励起光の利用効率を向上することができるため、蛍光の発生量を多くすることができる。また、波長変換部材１０の内周面１０ａ及び外周面１０ｂの少なくとも一方から、蛍光が漏洩することを抑制することができる。このため、蛍光の光出射面１ｂからの出射効率を向上することができる。従って、プロジェクタ用カラーホイール１を備えるプロジェクタ用発光デバイス２を用いることによって、プロジェクタ用カラーホイール１から出射される蛍光の強度を高めることができる。その結果、プロジェクタの高輝度化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the reflecting
プロジェクタをさらに高輝度化する観点からは、波長変換部材１０の内周面１０ａ及び外周面１０ｂの両方の上に反射部材２１，２２が設けられていることが好ましい。
From the viewpoint of further increasing the brightness of the projector, it is preferable that the reflecting
また、反射部材２１，２２の可視波長域における全光線反射率が５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。このような可視波長域における全光線反射率が高い反射部材２１，２２を得るためには、反射部材２１，２２のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）と、反射部材２１，２２に含まれる結晶の屈折率（ｎｄ）との差が０．０３以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましく、０．０７以上であることがさらに好ましい。
Further, the total light reflectance in the visible wavelength region of the reflecting
なお、本発明において、「可視波長域」とは、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのことをいう。 In the present invention, the “visible wavelength range” means 380 nm to 780 nm.
プロジェクタ用カラーホイール１から出射される蛍光の強度を高める観点からは、レーザー光源などの高出力の光源３０を用いることが好ましい。しかしながら、高出力の光源３０を用いた場合は、プロジェクタ用カラーホイール１の温度が上昇しやすい。従って、プロジェクタ用カラーホイール１は、熱的耐久性が高いものであることが好ましい。この観点からは、波長変換部材１０と反射部材２１，２２とが融着していることが好ましい。また、反射部材２１，２２のガラスマトリクスの軟化点と、波長変換部材１０のガラスマトリクスの軟化点との差が、２００℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましく、１００℃以下であることがさらに好ましい。反射部材２１，２２の熱膨張係数と、波長変換部材１０の熱膨張係数との差が、１００×１０−７／℃以下であることが好ましく、８０×１０−７／℃以下であることがより好ましく、６０×１０−７／℃以下であることがさらに好ましく、４０×１０−７／℃以下であることがなお好ましい。
From the viewpoint of increasing the intensity of fluorescence emitted from the
なお、プロジェクタ用カラーホイール１の製造方法は、特に限定されない。プロジェクタ用カラーホイール１は、例えば、以下の要領で製造することができる。
In addition, the manufacturing method of the
反射部材２１，２２を作製するための第１のグリーンシートを作製する。
A first green sheet for producing the reflecting
具体的には、反射部材２１，２２のガラスマトリクスを構成するためのガラス粉末に、ガラス粉末とは異なる屈折率を有する結晶の粉末と、結合剤、可塑剤、溶剤等を添加して第１のスラリーを調整する。
Specifically, the first powder is prepared by adding a crystal powder having a refractive index different from that of the glass powder, a binder, a plasticizer, a solvent, and the like to the glass powder for constituting the glass matrix of the reflecting
ガラス粉末と結晶粉末の合量における結晶粉末の含有量は、３体積％〜８０体積％であることが好ましく、５体積％〜７０体積％であることがより好ましい。 The content of the crystal powder in the total amount of the glass powder and the crystal powder is preferably 3% by volume to 80% by volume, and more preferably 5% by volume to 70% by volume.
第１のスラリーにおいて、結合剤は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分である。第１のスラリーにおける結合材の含有量は、０．１質量％〜３０質量％程度が一般的である。結合剤としては、ポリブチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等が挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。 In the first slurry, the binder is a component that increases the film strength after drying and imparts flexibility. The content of the binder in the first slurry is generally about 0.1% by mass to 30% by mass. Examples of the binder include polybutyl methacrylate, polyvinyl butyral, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, ethyl cellulose, nitrocellulose and the like, and these can be used alone or in combination.
第１のスラリーにおいて、溶剤は、材料をペースト化するために用いられる成分である。第１のスラリーにおける溶剤の含有量は、１質量％〜４０質量％程度が一般的である。溶剤としては、テルピネオール、酢酸イソアミル、トルエン、メチルエチルケトン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３ペンタジオールモノイソブチレート等が挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。 In the first slurry, the solvent is a component used to paste the material. The content of the solvent in the first slurry is generally about 1% by mass to 40% by mass. Examples of the solvent include terpineol, isoamyl acetate, toluene, methyl ethyl ketone, diethylene glycol monobutyl ether acetate, 2,2,4-trimethyl-1,3 pentadiol monoisobutyrate, and these may be used alone or in combination. Can do.
第１のスラリーにおいて、可塑剤は、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥させた膜に柔軟性を与える成分である。第１のスラリーにおける可塑剤の含有量は、０質量％〜１０質量％程度が一般的である。可塑剤としは、フタル酸ジブチル、ブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。 In the first slurry, the plasticizer is a component that controls the drying speed and imparts flexibility to the dried film. The content of the plasticizer in the first slurry is generally about 0% by mass to 10% by mass. Examples of the plasticizer include dibutyl phthalate, butyl benzyl phthalate, dioctyl phthalate, diisooctyl phthalate, dicapryl phthalate, and dibutyl phthalate, and these can be used alone or in combination.
次に、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂シート等の上に第１のスラリーを塗布し、乾燥させることにより、第１のグリーンシートを完成させる。第１のスラリーの塗布方法は特に限定されない。第１のスラリーは、例えば、ドクターブレード法、スクリーン印刷法やロールコータ−法等の各種印刷法を用いて塗布することができる。 Next, for example, a first slurry is applied on a polyethylene terephthalate resin sheet or the like and dried to complete the first green sheet. The method for applying the first slurry is not particularly limited. The first slurry can be applied using various printing methods such as a doctor blade method, a screen printing method, and a roll coater method.
波長変換部材１０を作製するための第２のグリーンシートを作製する。
A second green sheet for producing the
具体的には、波長変換部材１０のガラスマトリクスを構成するためのガラス粉末に、無機蛍光体の粉末と、結合剤、可塑剤、溶剤等を添加して第２のスラリーを調整する。結合剤、可塑剤、溶剤については、第１のグリーンシートで使用したものと同様のものを使用することができる。
Specifically, the second slurry is prepared by adding an inorganic phosphor powder, a binder, a plasticizer, a solvent, and the like to the glass powder for constituting the glass matrix of the
ガラス粉末と無機蛍光体粉末の合量における無機蛍光体粉末の含有量は、１０体積％〜８０体積％であることが好ましく、２０体積％〜７５体積％であることがより好ましく、３０体積％〜７０体積％であることがさらに好ましい。 The content of the inorganic phosphor powder in the total amount of the glass powder and the inorganic phosphor powder is preferably 10% by volume to 80% by volume, more preferably 20% by volume to 75% by volume, and 30% by volume. More preferably, it is -70 volume%.
第２のスラリーを、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂シート等の上に塗布し、乾燥させることによって、有機系溶剤等を除去することにより第２のグリーンシートを完成させることができる。第２のスラリーの塗布方法としては、第１のスラリーの塗布方法で例示した方法を用いることができる。 The second green sheet can be completed by removing the organic solvent or the like by applying the second slurry onto, for example, a polyethylene terephthalate resin sheet and drying it. As the method for applying the second slurry, the method exemplified in the method for applying the first slurry can be used.
次に、少なくとも一枚の第１のグリーンシートと、少なくとも一枚の第２のグリーンシートと、少なくとも一枚の第１のグリーンシートとをこの順番で、心棒に巻き付けることにより、筒状体を得る。 Next, by winding at least one first green sheet, at least one second green sheet, and at least one first green sheet in this order around a mandrel, obtain.
次に、筒状体を焼成させた後、芯棒を抜き取り、必要に応じて所望の厚みとなるように切断することにより、反射部材２１，２２と波長変換部材１０とが融着したプロジェクタ用カラーホイール１を完成させることができる。なお、反射部材２１は、第２のグリーンシートの内側に位置していた第１のグリーンシートにより構成される。波長変換部材１０は、第２のグリーンシートにより構成される。反射部材２２は、第２のグリーンシートの外側に位置していた第１のグリーンシートにより構成される。なお、筒状体を焼成する前に、筒状体に含まれる有機物を除去する脱脂工程をさらに行ってもよい。
Next, after the cylindrical body is fired, the core rod is taken out and cut to a desired thickness as necessary, whereby the reflecting
焼成により反射部材２１，２２と波長変換部材１０とを好適に融着させる観点からは、第１のグリーンシートに含まれるガラス粉末の軟化点と、第２のグリーンシートに含まれるガラス粉末の軟化点との差が２００℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましく、１００℃以下であることがさらに好ましい。焼成時における両ガラス粉末の粘度の差を小さくできるためである。
From the viewpoint of suitably fusing the reflecting
なお、本実施形態では、第１及び第２のグリーンシートの焼成を同時に行う例について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、第１及び第２のグリーンシートを別個に焼成し、反射部材２１，２２と波長変換部材１０とを作製した後に、反射部材２１，２２と波長変換部材１０とを加熱して融着させることによりプロジェクタ用カラーホイール１を作製してもよい。その場合、反射部材２１，２２は、例えば結晶性ガラスからなる部材を結晶化させることにより作製することも可能である。また、反射部材２１，２２と波長変換部材１０とを作製した後に、反射部材２１，２２と波長変換部材１０とを接着剤等を用いて貼付してもよい。
In the present embodiment, the example in which the first and second green sheets are fired at the same time has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, after the first and second green sheets are separately fired to produce the
また、グリーンシートを用いずに成形型に粉体を詰め込み、プレスすることにより筒状体を作製してもよい。 Alternatively, the cylindrical body may be produced by packing powder into a mold without using a green sheet and pressing it.
また、得られた焼成体を延伸加工した後に延伸方向に対して垂直に複数に切断することにより、半径の小さなプロジェクタ用カラーホイールを得てもよい。 Further, the obtained fired body may be stretched and then cut into a plurality of pieces perpendicular to the stretching direction to obtain a projector color wheel having a small radius.
（変形例）
図４は、第１の変形例におけるプロジェクタ用カラーホイールの略図的断面図である。図５は、第２の変形例におけるプロジェクタ用カラーホイールの略図的断面図である。図６は、第３の変形例におけるプロジェクタ用カラーホイールの略図的断面図である。
(Modification)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a projector color wheel according to a first modification. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a projector color wheel according to a second modification. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a projector color wheel according to a third modification.
上記実施形態では、波長変換部材１０の径方向における幅が、中心軸Ｃの延びる方向において実質的に変化しない例について説明した。但し、本発明において、波長変換部材は、波長変換部材の径方向における幅が波長変換部材の中心軸の延びる方向において変化するように設けられていてもよい。
In the above embodiment, the example in which the width in the radial direction of the
例えば、図４に示されるように、波長変換部材１０の径方向における幅が、中心軸Ｃの延びる方向において、光入射面１ａ側から光出射面１ｂ側に向かって狭くなっていてもよい。また、波長変換部材１０の径方向における幅が、中心軸Ｃの延びる方向において、光入射面１ａ側から光出射面１ｂ側に向かって広くなっていてもよい。
For example, as shown in FIG. 4, the width in the radial direction of the
図５に示されるように、波長変換部材１０の径方向における幅が、中心軸Ｃの延びる方向において、光入射面１ａ側から光出射面１ｂ側に向かって、一旦狭くなった後に広くなっていてもよい。
As shown in FIG. 5, the width of the
図６に示されるように、波長変換部材１０の径方向における幅が、中心軸Ｃの延びる方向において、光入射面１ａ側から光出射面１ｂ側に向かって、一旦広くなった後に狭くなっていてもよい。
As shown in FIG. 6, the width in the radial direction of the
１…プロジェクタ用カラーホイール
１ａ…光入射面
１ｂ…光出射面
２…プロジェクタ用発光デバイス
１０…波長変換部材
１０Ｂ１，１０Ｂ２…波長変換部
１０Ｇ１，１０Ｇ２…波長変換部
１０Ｒ１，１０Ｒ２…波長変換部
１０ａ…内周面
１０ｂ…外周面
２１，２２…反射部材
３０…光源
４０…ホイールモータ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記波長変換部材の内周面に融着することにより設けられた第１の反射部材と、
前記波長変換部材の外周面に融着することにより設けられた第２の反射部材と、
を備え、
前記波長変換部材は、前記内周面及び前記外周面のそれぞれに接続され、互いに対向する一対の主面を有し、
前記波長変換部材の一方の主面から励起光が入射し、他方の主面から蛍光が出射するように構成されている、プロジェクタ用カラーホイール。 A cylindrical wavelength conversion member containing a phosphor;
A first reflecting member provided by fusing to the inner peripheral surface of the wavelength conversion member;
A second reflecting member provided by fusing to the outer peripheral surface of the wavelength converting member;
With
The wavelength conversion member is connected to each of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, and has a pair of main surfaces facing each other.
A color wheel for a projector configured such that excitation light is incident from one main surface of the wavelength conversion member and fluorescence is emitted from the other main surface.
前記第１及び第２の反射部材のガラスマトリクスの軟化点と、前記波長変換部材のガラスマトリクスの軟化点との差が、２００℃以下である、請求項２〜５のいずれか一項に記載のプロジェクタ用カラーホイール。 The wavelength conversion member includes a glass matrix and the phosphor dispersed in the glass matrix,
The difference between the softening point of the glass matrix of the first and second reflecting members and the softening point of the glass matrix of the wavelength conversion member is 200 ° C or less, according to any one of claims 2 to 5. Color wheel for projectors.
前記波長変換部材に前記蛍光体の励起波長の光を照射する光源と、
を備える、プロジェクタ用発光デバイス。 A color wheel for a projector according to any one of claims 1 to 9,
A light source for irradiating the wavelength conversion member with light having an excitation wavelength of the phosphor;
A projector light emitting device comprising:
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