JP7478362B2 - 波長変換部材、プロジェクタ - Google Patents
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Description
Siを含む窒化物蛍光体材料からなる蛍光体粒と、多結晶体の酸化物材料からなるバインダとを含んでなり、少なくとも一つの主面において、前記蛍光体粒の一部が露出している蛍光層と、
前記蛍光層の前記蛍光体粒の一部が露出した主面上に設けられた、特定の金属酸化膜からなる第一接合層と、
前記蛍光層に前記第一接合層を介して接合された、凹凸形状を呈するモスアイ構造体とを備え、
前記第一接合層の屈折率が、前記バインダの屈折率よりも大きく、前記モスアイ構造体の屈折率が、前記第一接合層の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
前記蛍光層は、気孔が含まれており、前記蛍光層の前記蛍光体粒の周辺部に存在する気孔の総量が、前記蛍光層に含まれる気孔の総量の50%以上であっても構わない。
前記蛍光層は、気孔が含まれており、前記蛍光層の体積に対する全ての気孔の体積の合計値の比率が0.5%以上10%未満であっても構わない。
前記蛍光層に含有される前記蛍光体粒の含有率が40質量%以下であっても構わない。
前記第一接合層を構成する材料が、HfO2であっても構わない。
前記バインダは、材料にAl2O3、MgOのうちの一つ、又は二つを含むものであっても構わない。
前記蛍光層には、前記第一接合層が設けられた主面と対向する側の主面上に、主成分が金属酸化物から成る第二接合層が形成されており、
前記蛍光層に、前記第二接合層を介して接合され、前記蛍光体粒から出射されて前記第二接合層側に向かって進行する光を、前記第一接合層側に向かうように反射させる反射層が設けられていても構わない。
励起光を発する励起光源と、
前記励起光が入射される、請求項1~7のいずれか一項に記載の波長変換部材と、
前記波長変換部材から出射される蛍光が入射される光学系とを備えることを特徴とする。
図1は、波長変換部材1の一実施形態の断面を模式的に示す図面である。図1に示すように、波長変換部材1は、蛍光体粒10aとバインダ10bからなる蛍光層10と、第一接合層11と、モスアイ構造体12と、基台13と、金属接合層14と、反射層15と、第二接合層16とを備える。なお、図1において、蛍光体粒10aは、模式的に全て六角形で図示しているが、断面が六角形に限られるものではない。
上述した構成を備える波長変換部材1の製造方法の一例を説明する。LSN蛍光体の粒子と、バインダ10bの材料であるMgO粒子(酸化マグネシウム粒子)とが混合される。混合する方法としては、ボールミル、Vブレンダーなどの乾式混合法を用いる方法や、酸化マグネシウム粒子と蛍光体の粒子に所定の溶媒を加えてスラリー状態にした後、ボールミル、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、二軸混練機などを用いた湿式混合法を用いて混合させた後、得られたスラリーを所定の温度で溶媒を揮発させる方法を採用することができる。このとき、蛍光体の粒子の含有率が20質量%~25質量%となるように各粒子の量が調整される。
第一接合層11の材料による密着性の効果の違いと、蛍光層10における蛍光体粒10aの含有率の密着性に対する影響を確認する検証実験を行った。
上述の作製方法で作製された波長変換部材1のサンプルを実施例1とした。
第一接合層11の材料がZrO2であることを除けば、実施例1と同じ構成のサンプルを比較例1とした。
本実験は、ステージ上に載置された波長変換部材1に対して、カッターナイフで格子状の切込み入れ、切込みを入れた領域にテープを貼り付けて引き剥がす、という方法で行った。実験における条件の詳細は、JIS K 5600-5-6「付着性(クロスカット法)」に基づいて行った。
以下、表1は、それぞれの実験結果である。
蛍光層10の強度及び熱伝導率に関し、蛍光層10に含まれる気孔10cの量による影響を確認する検証実験を行った。
蛍光層10の強度評価は、蛍光層10の焼結工程後、0.1mmまで研磨した後に割れや破損が発生しているか否かを確認した。
以下、表2は、それぞれの実験結果である。
蛍光層10とモスアイ構造体12の密着強度に関し、蛍光層10に含まれる気孔10cの量による影響を確認する検証実験を行った。
本検証は、検証1と同様の方法で行った。
本検証では、蛍光層10の体積に対する全ての気孔10cの体積の合計値の比率が0.5%、10%、20%のいずれにおいても「A」であった。したがって、実際に採用され得る気孔量の範囲内では、信頼性の問題となるようなモスアイ構造体12の剥離が生じないことが確認された。
本発明の波長変換部材1は、例えば、プロジェクタに利用できる。以下、プロジェクタの一実施例につき、波長変換部材1が搭載される光源部の構成を中心に説明する。
10 : 蛍光層
10a : 蛍光体粒
10b : バインダ
10c : 気孔
10p,10q : 主面
10r : 被撮影面
11 : 第一接合層
12 : モスアイ構造体
13 : 基台
14 : 金属接合層
15 : 反射層
16 : 第二接合層
20 : 酸化膜
40 : プロジェクタ
41 : 励起光源
42 : 位相差板
43 : 偏光ビームスプリッタ
44 : 色分解合成光学系
45 : 投影光学系
100 : 波長変換部材
101 : 蛍光層
101a : 蛍光体粒
101b : バインダ
101p,101q : 主面
101s : 側面
102 : モスアイ構造体
103 : 反射層
Claims (8)
- Siを含む窒化物蛍光体材料からなる蛍光体粒と、多結晶体の酸化物材料からなるバインダとを含んでなり、少なくとも一つの主面において、前記蛍光体粒の一部が露出している蛍光層と、
前記蛍光層の前記蛍光体粒の一部が露出した主面上に設けられた、特定の金属酸化膜からなる第一接合層と、
前記蛍光層に前記第一接合層を介して接合された、凹凸形状を呈するモスアイ構造体とを備え、
前記第一接合層の屈折率が、前記バインダの屈折率よりも大きく、前記モスアイ構造体の屈折率が、前記第一接合層の屈折率よりも大きいことを特徴とする波長変換部材。 - 前記蛍光層は、気孔が含まれており、前記蛍光層の前記蛍光体粒の周辺部に存在する気孔の総量が、前記蛍光層に含まれる気孔の総量の50%以上であることを特徴とする請求項1に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光層は、気孔が含まれており、前記蛍光層の体積に対する全ての気孔の体積の合計値の比率が0.5%以上10%未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光層に含有される前記蛍光体粒の含有率が40質量%以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記第一接合層を構成する材料が、HfO2であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記バインダは、材料にAl2O3、MgOのうちの一つ、又は二つを含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の波長変換部材。
- 前記蛍光層には、前記第一接合層が設けられた主面と対向する側の主面上に、主成分が金属酸化物から成る第二接合層が形成されており、
前記蛍光層に、前記第二接合層を介して接合され、前記蛍光体粒から出射されて前記第二接合層側に向かって進行する光を、前記第一接合層側に向かうように反射させる反射層が設けられていることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の波長変換部材。 - 励起光を発する励起光源と、
前記励起光が入射される、請求項1~7のいずれか一項に記載の波長変換部材と、
前記波長変換部材から出射される蛍光が入射される光学系とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
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