CN113156752A - 波长转换元件及其制造方法、光源装置和投影仪 - Google Patents

波长转换元件及其制造方法、光源装置和投影仪 Download PDF

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Abstract

提供波长转换元件及其制造方法、光源装置和投影仪，能够抑制反射部件的可靠性的降低。另外，提供具备该波长转换元件的光源装置。另外，提供具备该光源装置的投影仪。本发明的波长转换元件包括：波长转换层，其具有多个气孔，被第1波段的光激励而生成与第1波段的光不同的第2波段的光；第1接合层，其形成于波长转换层的第1面；第2接合层，其与第1接合层接合；以及反射部件，其形成于第2接合层，反射第1波段的光或第2波段的光，波长转换层的第1面具有凹部，第1接合层的一部分形成于凹部，第2接合层以覆盖凹部的方式形成，第1接合层及第2接合层为等离子体聚合膜。

Description

波长转换元件及其制造方法、光源装置和投影仪
技术领域
本发明涉及波长转换元件、波长转换元件的制造方法、光源装置和投影仪。
背景技术
例如，在下述专利文献1、2中公开了利用荧光的照明装置。
在下述专利文献1的照明装置中，采用如下的波长转换元件：通过使荧光体和对荧光体进行支承的支承部件进行化学结合，使从荧光体向支承部件的热传导性提高而抑制了荧光体的温度上升。在下述专利文献2的照明装置中，采用在荧光体与支承基板之间设置反射部件，使由荧光体生成的荧光通过反射部件进行反射而射出到外部的反射型的波长转换元件。
专利文献1：日本特开2018-136511号公报
专利文献2：日本特开2011-129354号公报
由于难以对专利文献2所公开的反射型的波长转换元件应用专利文献1所公开的化学结合，所以反射部件与荧光体的紧贴性降低，反射部件有可能从荧光体剥离。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的第1方式，提供一种波长转换元件，其特征在于，具备：波长转换层，其具有多个气孔，被第1波段的光激励而生成与所述第1波段的光不同的第2波段的光；第1接合层，其形成于所述波长转换层的第1面；第2接合层，其与所述第1接合层接合；以及反射部件，其形成于所述第2接合层，反射所述第1波段的光或所述第2波段的光，所述波长转换层的第1面具有凹部，所述第1接合层的一部分形成在所述凹部中，所述第2接合层以覆盖所述凹部的方式形成，所述第1接合层和所述第2接合层是等离子体聚合膜。
根据本发明的第2方式，提供一种波长转换元件的制造方法，其特征在于，具备：准备工序，准备波长转换层，该波长转换层具有多个气孔、第1面和设置于第1面的凹部，所述波长转换层被第1波段的光激励而生成与所述第1波段不同的第2波段的光；第1工序，在所述波长转换层的所述第1面形成第1接合层；第2工序，在基板的第2面形成反射部件；第3工序，在所述反射部件处形成第2接合层；第4工序，分别向所述第1接合层和所述第2接合层提供能量；第5工序，对所述第1接合层和所述第2接合层加压，以使所述凹部被所述第2接合层覆盖的方式将所述第1接合层和所述第2接合层接合；以及第6工序，将所述反射部件和所述基板分离，在所述第1工序中，所述第1接合层的一部分形成在所述凹部内。
根据本发明的第3方式，提供一种光源装置，其具备上述第1方式的波长转换元件以及向所述波长转换元件射出所述第1波段的光的光源。
根据本发明的第4方式，提供一种投影仪，其具备：上述第3方式的光源装置；光调制装置，其通过根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制而形成图像光；以及投射光学系统，其对所述图像光进行投射。
附图说明
图1是表示投影仪的概要的图。
图2是表示照明装置的概要的图。
图3是表示波长转换元件的主要部分结构的剖面图。
图4是表示波长转换元件的主要部分结构的剖面图。
图5A是表示波长转换元件的制造工序的图。
图5B是表示波长转换元件的制造工序的图。
图5C是表示波长转换元件的制造工序的图。
图5D是表示波长转换元件的制造工序的图。
图6A是表示波长转换元件的制造工序的图。
图6B是表示波长转换元件的制造工序的图。
图6C是表示波长转换元件的制造工序的图。
图7A是表示波长转换元件的制造工序的图。
图7B是表示波长转换元件的制造工序的图。
图7C是表示波长转换元件的制造工序的图。
标号说明
1：投影仪；4：波长转换元件；10：基材(支承基板)；11：波长转换层；12：反射部件；13：固定部件(第3接合层)；21：气孔；21a：凹部；23a：第1接合层；23b：第2接合层；31：光源部(光源)；40：转印用基板(基板)；44：接合体；100A：光源装置；400B、400G、400R：光调制装置；600：投射光学系统。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
另外，在以下的说明中使用的附图中，为了容易理解特征，有时为了方便而将作为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等不一定与实际相同。
对本实施方式的投影仪的一例进行说明。
图1是表示本实施方式所涉及的投影仪的构成的示意图。
如图1所示，本实施方式的投影仪1是在屏幕SCR上显示彩色影像的投射型图像显示装置。
投影仪1具备照明装置100、颜色分离导光光学系统200、光调制装置400R、400G、400B、十字分色棱镜500及投射光学系统600。
在本实施方式中，照明装置100朝向颜色分离导光光学系统200射出白色的照明光WL。
颜色分离导光光学系统200具备分色镜210、220、反射镜230、240、250及中继透镜260、270。颜色分离导光光学系统200将来自照明装置100的照明光WL分离为红色光LR、绿色光LG及蓝色光LB，将红色光LR、绿色光LG及蓝色光LB导光到分别对应的光调制装置400R、400G、400B。
在颜色分离导光光学系统200与光调制装置400R、400G、400B之间配置有场透镜300R、300G、300B。
分色镜210是使红色光成分通过并反射绿色光成分和蓝色光成分的分色镜。
分色镜220是使绿色光成分反射、使蓝色光成分通过的分色镜。
反射镜230是使红色光成分反射的反射镜。
反射镜240、250是使蓝色光成分反射的反射镜。
通过了分色镜210的红色光LR被反射镜230反射，通过场透镜300B而入射到红色光用的光调制装置400R的图像形成区域。
由分色镜210反射的绿色光LG由分色镜220进一步反射，通过场透镜300G入射到绿色光用的光调制装置400G的图像形成区域。
由分色镜210反射的蓝色光LB透过分色镜220，经由中继透镜260、反射镜240、中继透镜270、反射镜250、场透镜300B入射到蓝色光用的光调制装置400B的图像形成区域。
光调制装置400R、400G、400B根据图像信息对所入射的色光进行调制而形成对应于各色光的彩色图像。此外，虽然省略了图示，但是在各场透镜300R、300G、300B和各光调制装置400R、400G、400B之间分别配置入射侧偏振板，在各光调制装置400R、400G、400B和十字分色棱镜500之间分别配置射出侧偏振板。
十字分色棱镜500是将从各光调制装置400R、400G、400B射出的各图像光合成而形成彩色图像的光学元件。
该十字分色棱镜500呈贴合了4个直角棱镜的俯视大致正方形，在贴合各直角棱镜的大致X字状的界面形成有电介质多层膜。
从十字分色棱镜500射出的彩色图像被投射光学系统600放大投射，在屏幕SCR上形成图像。
图2是表示照明装置100的结构的概要图。
如上所述，照明装置100向颜色分离导光光学系统200射出照明光WL。如图2所示，照明装置100具备光源装置100A、积分器光学系统17、偏振转换元件18及重叠透镜19。光源装置100A具备光源部(光源)31、远焦光学系统32、均束光学系统33、光分离合成装置14、相位差板15、拾取光学系统16及波长转换元件4。另外，光源部31具备阵列光源31A以及准直光学系统31B。
光源部31的阵列光源31A由多个半导体激光器111构成。
具体而言，阵列光源31A通过在与从该阵列光源31A射出的光束的照明光轴Ax1正交的一个平面内以阵列状排列多个半导体激光器111而形成。另外，详细内容如后所述，在将由波长转换元件4反射的光束的照明光轴设为Ax2时，照明光轴Ax1和照明光轴Ax2相互正交。在照明光轴Ax1上，光源部31、远焦光学系统32、均束光学系统33、光分离合成装置14按该顺序排列配置。
另一方面，在照明光轴Ax2上，波长转换元件4、拾取光学系统16、相位差板15、光分离合成装置14、积分器光学系统17、偏振转换元件18和重叠透镜19在后述的荧光YL的行进方向上按该顺序排列配置。
构成阵列光源31A的半导体激光器111例如射出在440nm～480nm的波段具有峰值波长的蓝色光BL。另外，从半导体激光器111射出的蓝色光BL是相干的线偏振光，朝向光分离合成装置14与照明光轴Ax1平行地射出。在本实施方式中，蓝色光BL相当于“第1波段的光”。
另外，阵列光源31A使各半导体激光器111射出的蓝色光BL的偏振方向与被光分离合成装置14的光分离合成层143反射的偏振成分(例如S偏振成分)的偏振方向一致。从阵列光源31A射出的蓝色光BL入射到准直光学系统31B。
准直光学系统31B将从阵列光源31A射出的蓝色光BL转换为平行光。准直光学系统31B例如具备与各半导体激光器111对应地配置成阵列状的多个准直透镜27。通过该准直光学系统31B而转换为平行光的蓝色光BL入射到远焦光学系统32。
远焦光学系统32调整从准直光学系统31B入射的蓝色光BL的光束直径。该远焦光学系统32具有透镜121和透镜122。通过该远焦光学系统32而调整了光束直径的蓝色光BL入射到均束光学系统33。
均束光学系统33与后述的拾取光学系统16协作使蓝色光BL的照度分布均匀。该均束光学系统33包括一对多透镜阵列131、132。从该均束光学系统33射出的蓝色光BL入射到光分离合成装置14。
光分离合成装置14是所谓的棱镜型偏振分束器，使P偏振光以及S偏振光中的一方的偏振光通过，使另一方的偏振光反射。该光分离合成装置14具备棱镜141、142及光分离合成层143。这些棱镜141、142形成为大致三角柱形状，分别具有相对于照明光轴Ax1呈45°的角度的倾斜面，并且相对于照明光轴Ax2呈45°的角度。
光分离合成层143设置在上述倾斜表面上，并且具有将入射到该光分离合成层143的第1波段的蓝色光BL分成S偏振光成分和P偏振光成分的偏振分离功能。该光分离合成层143使蓝色光BL的S偏振光成分反射，使蓝色光BL的P偏振光成分透过。
此外，光分离合成层143具有如下功能：对于入射到光分离合成层143的光中的不同于第1波段(蓝色光BL的波段)的第2波段(绿色光LG和红色光LR)的光，无论其偏振状态如何均使其透过。另外，光分离合成装置14不限于棱镜型，也可以使用板型的偏振分离装置。
在本实施方式中，入射到光分离合成层143的蓝色光BL因其偏振方向与S偏振成分一致，所以作为S偏振的蓝色光(以下，称为蓝色光BLs)朝向波长转换元件4反射。
相位差板15是配置在光分离合成层143和波长转换元件4之间的光路中的1/4波长板。入射到该相差板15的作为S偏振光的蓝色光BLs被转换成圆偏振光的蓝色光BLc，然后进入拾取光学系统16。另外，相位差板15也可以是1/2波长板。
拾取光学系统16将蓝色光BLc朝向波长转换元件4会聚。该拾取光学系统16包括透镜161和透镜162。具体地，拾取光学系统16使所入射的多条光束(蓝色光BLc)朝向后述的波长转换元件4进行聚光，并使该多条光束(蓝色光BLc)在该波长转换元件4上互相重叠。
来自拾取光学系统16的蓝色光BLc入射到波长转换元件4。波长转换元件4通过被蓝色光BLc的一部分激励而生成包含红色光及绿色光的荧光YL。荧光YL例如在500nm～700nm的波段内具有峰值波长。此外，关于波长转换元件4的构成，将在后面叙述。蓝色光BLc的一部分如后述那样被波长转换元件4反射。在本实施方式中，荧光YL相当于“第2波段的光”。另外，荧光YL的一部分也被波长转换元件4反射。
然后，从波长转换元件4射出的荧光YL及由波长转换元件4反射的蓝色光BLc通过拾取光学系统16、相位差板15而入射到光分离合成装置14。在此，蓝色光BLc再次通过相位差板15，由此成为P偏振的蓝色光BLp。蓝色光BLp透过光分离合成层143。另外，荧光YL透过光分离合成层143。荧光YL和蓝色光BLp(p偏振的蓝色光)被合成而产生白色的照明光WL。照明光WL入射至积分器光学系统17。
积分器光学系统17与后述的重叠透镜19协作，使被照明区域中的照度分布均匀化。积分器光学系统17具备一对透镜阵列171、172。这一对透镜阵列171、172由多个透镜排列成阵列状而成。从积分器光学系统17射出的照明光WL入射到偏振转换元件18。
偏振转换元件18由偏振分离膜和相位差板构成，将照明光WL转换为线偏振光。从偏振转换元件18射出的照明光WL入射到重叠透镜19。重叠透镜19通过使照明光WL重叠于作为被照明区域的各光调制装置400R、400G、400B的像素形成区域上，使被照明区域的照度分布均匀化。
以下，关于波长转换元件4的结构进行说明。
如图2所示，波长转换元件4具备：基材(支承基板)10、波长转换层11、反射部件12、固定部件13、接合部件23和散热部件26。
基材10具有成为拾取光学系统16侧的表面10a和朝向与表面10a相反的背面10b。基材10在表面10a侧设有波长转换层11，在背面10b侧设有散热部件26。
在本实施方式中，作为基材10的材料，优选使用热传导性高且散热性优异的材料，例如可以举出铝、铜等金属、氮化铝、氧化铝、蓝宝石、金刚石等陶瓷。
波长转换层11将入射的光的一部分转换为荧光YL后射出并且将另一部分不转换为荧光YL而射出。在本实施例中，波长转换层11由通过烧结荧光体粒子而成的荧光体形成。作为构成波长转换层11的荧光体粒子，使用含有Ce离子的YAG(Yttrium Aluminum Garnet)荧光体。另外，荧光体粒子的形成材料可以是一种，也可以使用混合了使用两种以上的材料形成的粒子而成的材料。作为构成波长转换层11的荧光体，优选使用在氧化铝等无机粘合剂中分散有荧光体粒子的荧光体、通过对作为无机材料的玻璃粘合剂和荧光体粒子进行烧结而形成的荧光体等。
散热部件26例如由散热器构成，由具有多个散热片的结构构成。散热部件26例如通过基于金属钎焊的接合(金属接合)固定在基材10的背面10b。波长转换元件4因为能够通过散热部件26对波长转换层11进行散热，所以能够防止波长转换层11的热劣化。
反射部件12设置在基材10的表面10a与波长转换层11之间。反射部件12使从波长转换层11入射的光向拾取光学系统16反射。
本实施方式的反射部件12由层叠了多个膜的多层膜构成。
图3是表示波长转换元件4的主要部分结构的剖面图。具体而言，图3是表示反射部件12的剖面的图。
如图3所示，波长转换层11具有光射出面11A和底面(第1面)11B。光射出面11A是在图2中使蓝色光BLc入射并且射出荧光YL的面。底面11B是与基材10对置的面。
反射部件12设置在波长转换层11的底面11B侧。在本实施方式的波长转换元件4中，波长转换层11和反射部件12通过接合部件23接合。关于接合部件23的结构在后面叙述。
在本实施方式的波长转换元件4中，反射部件12经由固定部件13(第3接合层)保持于基材10的表面10a。作为利用固定部件13的接合方法，例如可以使用利用银焊料等金属焊料的接合(金属接合)。由此，可以提高反射部件12和基材10之间的热传导性。作为固定部件13，也可以使用采用了纳米Ag粒子的烧结型接合材料。
本实施方式的反射部件12包括从基材10的表面10a侧向波长转换层11的底面11B侧依次层叠的接合辅助层55、第1紧贴层54、第1保护层53、反射层52、第2保护层51、多层膜50以及第2紧贴层49。
接合辅助层55提高对固定部件13的接合可靠性。作为接合辅助层55，例如如果使用Ag层，则可以提高反射部件12和基材10之间的热传导性。
第1紧贴层54是提高接合辅助层55和第1保护层53的紧贴性的膜，例如由Ni层构成。第1紧贴层54防止在形成保护反射层52的第1保护层53时接合辅助层55被氧化。第1紧贴层54设置在接合辅助层55和第1保护层53之间。另外，由于由Ni层构成的第1紧贴层54和由Ag层构成的接合辅助层55共用自由电子，因此能够得到较强的紧贴力。
第1保护层53具有保护反射层52的功能。第1保护层53例如由SnO2构成。第1保护层53设置在第1紧贴层54和反射层52之间。另外，由SnO2层构成的第1保护层53和由Ni层构成的第1紧贴层54具有较强的紧贴性。
反射层52是使入射到反射部件12的蓝色光BLc或荧光YL反射的层。作为反射层52的材料，例如使用Ag或Al。在本实施方式中，使用得到更高的反射率的Ag层形成反射层52。反射层52设置在第1保护层53和第2保护层51之间。另外，由Ag层构成的反射层52和由SnO2层构成的第1保护层53具有较强的紧贴性。
第2保护层51与第1保护层53同样，是具有反射层52的保护功能的层。第1保护层53和第2保护层51例如由SnO2构成。第2保护层51设置在反射层52与后述的多层膜50的增反射层50d之间。第2保护层51的膜厚比第1保护层53薄。因此，在形成第2保护层51时，反射层52难以被氧化，因此在反射层52和第2保护层51之间不需要设置第1紧贴层54那样的Ni层。另外，由SnO2层构成的第2保护层51和由Ag层构成的反射层52具有强的紧贴性。
多层膜50是含有无机氧化物的层，包含增反射层50a、50b、50c、50d。增反射层50a、50b、50c、50d起到增反射效果，提高荧光YL的取出效率。在本实施方式中，作为增反射层50a、50b、50c、50d的形成材料，例如分别使用Nb2O5、SiO2、Nb2O5、Al2O3。
由Al2O3层构成的增反射层50d设置在第2保护层51与增反射层50c之间。由Nb2O5层构成的增反射层50c设置在增反射层50d与增反射层50b之间。由SiO2层构成的增反射层50b设置在增反射层50c与增反射层50a之间。由Nb2O5层构成的增反射层50a设置在增反射层50b和由SiO2层构成的第2紧贴层49之间。另外，由Al2O3层构成的增反射层50d和由SnO2层构成的第2保护层51共用氧原子，因此可获得较强的紧贴力。由Nb2O5层构成的增反射层50c与由Al2O3层构成的增反射层50d共用氧原子，因此可获得较强的紧贴力。由SiO2层构成的增反射层50b与由Nb2O5层构成的增反射层50c共用氧原子，因此可获得较强的紧贴力。由Nb2O5层构成的增反射层50a与由SiO2层构成的增反射层50b共用氧原子，因此可获得较强的紧贴力。
第2紧贴层49是用于提高后述的接合部件23与多层膜50的接合性、紧贴性的无机氧化物层，例如由SiO2层构成。
第2紧贴层49设置在后述的接合部件23与由Nb2O5层构成的增反射层50a之间。另外，由SiO2层构成的第2紧贴层49和由Nb2O5层构成的增反射层50a共用氧原子，因此能够得到强的紧贴力。
图4是示出波长转换层11的主要部分结构的剖面图。在图4中，将反射部件12简化而表示为单层的部件。
如图4所示，在本实施方式中，波长转换层11具有设置在内部的多个气孔21。由此，波长转换层11通过多个气孔21而具有光散射特性。多个气孔21例如由平均直径为60μm左右的气孔构成。
多个气孔21的一部分在波长转换层11的底面11B露出。波长转换层11具有设置在底面11B的凹部21a。凹部21a由在底面11B露出的气孔21的一部分构成。本实施方式的波长转换元件4具有设置在底面11B的接合部件23。接合部件23是接合波长转换层11和反射部件12的部件。
接合部件23包括第1接合层23a和与第1接合层23a接合的第2接合层23b。在本实施方式中，第1接合层23a及第2接合层23b由等离子体聚合膜构成。作为第1接合层23a及第2接合层23b的构成材料，可以举出含有硅氧烷键、具有Si骨架和由与Si骨架键合的有机基团构成的离去基团的材料，例如，如聚有机硅氧烷那样的含有硅氧烷键的聚合物等。另外，第1接合层23a及第2接合层23b只要包含硅氧烷键即可，既可以由相同材料构成，也可以由不同材料构成。在本实施方式中，接合部件23中与波长转换层11对置的第1接合层23a的折射率比波长转换层11的折射率低。
由等离子体聚合膜构成的第1接合层23a及第2接合层23b具有例如通过等离子体照射等被赋予能量时被活化而显现粘接性的特性。因此，接合部件23通过利用由能量照射而表现出的粘接性，能够不使用粘接剂等而将第1接合层23a及第2接合层23b化学接合。接合部件23具有在第1接合层23a第2接合层23b之间化学接合的接合界面23c。另外，由于第1接合层23a及第2接合层23b在活化过程中硅氧烷键的甲基被切断，所以接合界面23c含有的甲基相对于第1接合层23a及第2接合层23b含有的甲基，含量相对变少。经由接合界面23c的第1接合层23a与第2接合层23b的紧贴性非常强。因此，第1接合层23a与第2接合层23b的接合力非常强，波长转换层11与反射部件12通过接合部件23牢固地接合。
本实施方式的波长转换层11包括设置在底面11B的紧贴辅助膜8。紧贴辅助膜8是用于提高波长转换层11对接合部件23的紧贴性的膜，例如，由烧结聚硅氮烷的SiO2膜构成。紧贴辅助膜8以进入凹部21a的方式形成在底面11B。
第1接合层23a隔着紧贴辅助膜8形成在波长转换层11的底面11B。另外，根据需要也可以省略紧贴辅助膜8。在省略紧贴辅助膜8的情况下，第1接合层23a直接形成在底面11B。
第1接合层23a的一部分形成在凹部21a中。由于第1接合层23a进入凹部21a内而形成，所以通过锚定效应提高了对波长转换层11的紧贴性。因此，第1接合层23a难以从波长转换层11剥离。另外，第1接合层23a通过由SiO2膜构成的紧贴辅助膜8，进一步提高了对波长转换层11的紧贴性。
第2接合层23b以覆盖凹部21a的方式与第1接合层23a结合，从而构成包括第1接合层23a和第2接合层23b的接合部件23。反射部件12形成在第2接合层23b的与第1接合层23a相反的一侧。
在本实施方式的接合部件23中，由于构成与波长转换层11的接合部分的第1接合层23a难以从波长转换层11剥离，所以接合部件23相对于波长转换层11具有优异的紧贴性。另外，第2接合层23b通过由SiO2层构成的第2紧密附着层49，提高了对多层膜50的紧贴性。因此，通过接合部件23与波长转换层11接合的反射部件12难以从波长转换层11剥离，反射部件12成为与波长转换层11良好地紧贴的状态。
本实施方式的波长转换元件4例如通过以下所示的制造方法制造。
首先，准备波长转换层11(准备工序)。
首先，调整含有构成波长转换层11的荧光体粒子等的混合物，在规定的温度下烧结该混合物。通过烧结，如图5A所示，形成包含多个气孔21的由荧光体构成的荧光体基材9。另外，气孔21的大小或数量可以通过烧结温度或添加到混合物中的物质的材质等进行调整。
接着，通过研磨荧光体基材9的两面，如图5B所示，形成具有光射出面11A和底面11B的波长转换层11。通过研磨使气孔21的一部分露出到外部，在波长转换层11的底面11B形成凹部21a。然后，在底面11B上例如使用蒸镀、CVD等干式工艺形成构成紧贴辅助膜8的SiO2膜。在本实施方式中，使用CVD形成紧贴辅助膜8。另外，也可以使用湿法工艺形成SiO2膜。
接着，如图5C所示，以第1接合层23a的一部分形成在凹部21a内的方式在波长转换层11的底面11B形成第1接合层23a(第1工序)。在第1工序中，以使第1接合层23a的一部分进入凹部21a的方式形成第1接合层23a。
在本实施方式中，使用折射率比波长转换层11低的材料形成第1接合层23a。具体而言，使用等离子体聚合法，使含有硅氧烷键且具有Si骨架和键合于Si骨架的由有机基团构成的离去基团的材料、例如聚有机硅氧烷成膜，由此形成第1接合层23a。利用等离子体聚合法形成的第1接合层23a以一部分进入凹部21a内的状态成膜。
在本实施方式中，由于波长转换层11具有设置在底面11B的紧贴辅助膜8，所以第1接合层23a和波长转换层11的接合性和紧贴性变高。另外，由于第1接合层23a进入凹部21a内而形成，所以通过锚定效应提高了对波长转换层11的紧贴性。根据本实施方式，由于第1接合层23a使用折射率比波长转换层11低的材料形成，因此能够在波长转换层11与第1接合层23a的界面进行全反射。
随后，如图6A所示，在转印用基板(基板)40的表面(第2表面)40a形成反射部件12(第2工序)。
具体地，使用蓝宝石基板作为转印用基板40。转印用基板40的表面40a是镜面。
在转印用基板40的表面40a，通过蒸镀或溅射等依次形成图3所示的反射部件12的各层，从而形成反射部件12。即，在转印用基板40的表面40a依次形成接合辅助层55、第1紧贴层54、第1保护层53、反射层52、第2保护层51、多层膜50的增反射层50d、多层膜50的增反射层50c、多层膜50的增反射层50b、多层膜50的增反射层50a及第2紧贴层49，从而形成反射部件12。反射部件12在作为镜面的转印用基板40的表面40a上均匀地成膜。根据本实施方式的波长转换元件4的制造方法，可以均匀地形成反射部件12。
接着，如图6B所示，在反射部件12上形成第2接合层23b(第3工序)。具体而言，使用等离子体聚合法，通过使含有硅氧烷键且具有Si骨架和与Si骨架键合的由有机基团构成的离去基团的材料、例如聚有机硅氧烷成膜，来形成第2接合层23b。由于第2接合层23b成膜在均匀性高的反射部件12上，所以第2接合层23b自身也成为均匀性高的膜。
随后，如图5D所示，向第1接合层23a的表面23a1施加能量(第4工序)。此外，如图6C所示，向第2接合层23b的表面23b1施加能量(第4工序)。
具体地，通过施加基于等离子体照射的能量，分别使第1接合层23a和第2接合层23b的表面23a1、23b1活化(第4工序)。
随后，如图7A所示，使第1接合层23a和第2接合层23b彼此相对并接触，然后进一步加压，从而以使凹部21a被第2接合层23b覆盖的方式将第1接合层23a和第2接合层23b接合(第5工序)。
在第5工序中，通过对第1接合层23a及第2接合层23b加压使各表面23a1、23b1紧贴。由于第1接合层23a和第2接合层23b的表面23a1、23b1在被活化的过程中硅氧烷键的甲基被切断而表现出粘接性，因此第1接合层23a和第2接合层23b被化学结合。这样，形成了在第1接合层23a与第2接合层23b之间具有接合界面23c的接合部件23(参见图7A)。另外，由于第1接合层23a及第2接合层23b在活化过程中硅氧烷键的甲基被切断，所以在第1接合层23a及第2接合层23b的接合部分形成甲基相对较少的接合界面23c。
随后，如图7B所示，将反射部件12与转印用基板40分离(第6工序)。
在本实施例中，转印用基板40的表面40a是镜面。转印用基板40的表面40a及反射部件12与接合辅助层55的紧贴力与反射部件12的各层间的紧贴力以及接合部件23的接合界面23c的紧贴力相比最小。即，由Ag层构成的接合辅助层55与由蓝宝石构成的转印用基板40的紧贴力与反射部件12的各层间的紧贴力及接合部件23的接合界面23c的紧贴力相比最小。因此，当剥离转印用基板40时，在具有最小紧贴力的反射部件12的接合辅助层55和转印用基板40之间的界面处发生剥离，可以将反射部件12转印到波长转换层11侧。通过剥离转印用基板40，形成接合体44，该接合体44包括由第1接合层23a和第2接合层23b接合起来的波长转换层11和反射部件12。
此外，剥离转印用基板40的方法没有特别限定。例如，可以使用力学剥离方法、通过产生热应力来剥离的方法、通过在反射部件12和转印用基板40之间形成包含潮解物质的层来进行剥离的方法。
接着，如图7C所示，将接合体44与基材10的表面10a经由固定部件13(第3接合层)接合(第7工序)。最后，通过在基材10的背面10b固定散热部件26来制造出本实施方式的波长转换元件4。
(实施方式的效果)
根据本实施方式的波长转换元件4，起到以下的效果。
本实施例的波长转换元件4包括：波长转换层11，其具有多个气孔21，被蓝色光BLc激励而生成荧光YL；第1接合层23a，其形成于波长转换层11的底面11B；第2接合层23b，其与第1接合层23a接合；以及反射部件12，其形成于第2接合层23b，反射蓝色光BLc和荧光YL，波长转换层11的底面11B具有凹部21a，第1接合层23a的一部分形成于凹部21a，第2接合层23b以覆盖凹部21a的方式形成，第1接合层23a和第2接合层23b是等离子体聚合膜。
根据本实施方式的波长转换元件4，由于第1接合层23a的一部分进入凹部21a而形成，所以能够利用锚定效应提高第1接合层23a相对于波长转换层11的紧贴性。因此，由于第1接合层23a难以从波长转换层11剥离，所以经由第2接合层23b与第1接合层23a接合的反射部件12难以从波长转换层11剥离。因此，根据本实施方式的波长转换元件4，可以抑制反射部件12从波长转换层11的剥离，可以提高反射部件12的可靠性。
另外，本实施方式的波长转换元件4由于具备以覆盖凹部21a的方式形成的第2接合层23b，所以可以采用对形成于波长转换层11的底面11B的第1接合层23a，接合以不同工序制造的具有反射部件12的第2接合层23b的制造工序。反射部件12通过成膜多层而构成。这里，由于具有凹部21a的底面11B的平坦度较低，所以在假设在波长转换层11的底面11B直接形成反射部件12的情况下，难以使构成反射部件12的各层良好地成膜，反射部件12的平坦性降低。如果反射部件12的平坦性降低，则无法高效地反射荧光YL，使荧光YL的取出效率降低。
与此相对，本实施方式的波长转换元件4具有通过第2接合层23b将在不同工序中制造的平坦性高的反射部件12与第1接合层23a接合的结构，因此能够高效地反射荧光YL，提高荧光YL的取出效率。
另外，在本实施方式的波长转换元件4中，因为由等离子体聚合膜构成的第1接合层23a及第2接合层23b可以不使用粘接剂地接合，所以与使用粘接剂等的情况相比接合部分的耐光性提高。因此，可以提供波长转换层11和反射部件12的接合可靠性优异的波长转换元件。
另外，本实施方式的波长转换元件4具备基材10和将基材10与反射部件12接合的固定部件13。
根据该结构，可以经由固定部件13从反射部件12向基材10散热。因此，由于反射部件12和基材10之间的热传导性提高，所以可以经由反射部件12从波长转换层11散热。因此，可以防止波长转换层11的热劣化。
另外，在本实施方式的波长转换元件4中，第1接合层23a的折射率比波长转换层11的折射率低。
根据该结构，能够在波长转换层11与第1接合层23a的界面处利用全反射。因此，能够提高光的利用效率。
本实施例的波长转换元件4的制造方法包括：准备波长转换层11的准备工序，所述波长转换层11具有多个气孔21、底面11B和设置在底面11B的凹部21a，被蓝色光BLc激励而产生荧光YL；在波长转换层11的底面11B形成第1接合层23a的第1工序；在转印用基板40的表面40a形成反射部件12的第2工序；在反射部件12形成第2接合层23b的第3工序；对第1接合层23a和第2接合层23b分别赋予能量的第4工序；对第1接合层23a和第2接合层23b进行加压，以使第2接合层23b覆盖凹部21a的方式接合第1接合层23a和第2接合层23b的第5工序；分离反射部件12和转印用基板40的第6工序，在第1工序中，第1接合层23a的一部分形成在凹部21a内。
根据本实施方式的波长转换元件4的制造方法，通过第1工序，第1接合层23a的一部分进入凹部21a而形成，所以第1接合层23a通过锚定效应提高了对于波长转换层11的紧贴性。因此，由于第1接合层23a难以从波长转换层11剥离，所以经由第2接合层23b与第1接合层23a接合的反射部件12难以从波长转换层11剥离。因此，根据本实施方式的波长转换元件4的制造方法，可以提供抑制反射部件12从波长转换层11的剥离，提高反射部件12的可靠性的波长转换元件。
在此，由于具有凹部21a的底面11B的平坦度较低，所以假设在波长转换层11的底面11B直接形成反射部件12的情况下，反射部件12的平坦性降低，无法高效地反射荧光YL，使荧光YL的取出效率降低。
与此相对，在本实施方式的波长转换元件4的制造方法中，能够以覆盖凹部21a的方式将第2接合层23b接合于第1接合层23a而将反射部件12转印于波长转换层11。即，在本实施方式的波长转换元件4的制造方法中，因为在没有凹部21a的转印用基板40的表面40a形成反射部件12之后，与波长转换层11接合，所以能够抑制在反射部件12上产生由凹部21a引起的缺陷。因此，通过提高反射部件12的平坦性，可以抑制反射部件12的反射率下降，高效地反射荧光YL，提高荧光YL的取出效率。
另外，在本实施方式的波长转换元件4的制造方法中，第1接合层23a及第2接合层23b可以不使用粘接剂而通过分子间接合来接合，所以与使用粘接剂等的情况相比接合部分的耐光性提高。因此，可以提供波长转换层11和反射部件12的接合可靠性优异的波长转换元件4。
另外，在本实施方式的波长转换元件4的制造方法中，在第6工序之后，具备借助固定部件13将通过第1接合层23a及第2接合层23b接合了波长转换层11及反射部件12而成的接合体44与基材10接合的第7工序。
根据该结构，可以得到经由固定部件13从反射部件12向基材10散热的结构。由此，反射部件12和基材10之间的热传导性提高，所以可以经由反射部件12放出波长转换层11的热。因此，通过抑制波长转换层11的热劣化，能够提供可靠性高的波长转换元件4。
另外，在本实施方式的波长转换元件4的制造方法中，在第1工序中，使用折射率比波长转换层11低的材料形成第1接合层23a。
根据该结构，能够制造在波长转换层11与第1接合层23a的界面处利用全反射的波长转换元件4。因此，可以提供光的利用效率高的波长转换元件4。本实施方式的光源装置100A的特征在于，具备上述的波长转换元件和向所述波长转换元件射出所述第1波段的光的光源。
根据本实施方式的光源装置100A，因为具备抑制了反射部件12的剥离的上述波长转换元件4，所以能够提供可靠性高的光源装置。
本实施方式的投影仪1具备上述的光源装置100A、通过根据图像信息对来自光源装置100A的光进行调制而形成图像光的光调制装置400R、400G、400B、以及对图像光进行投射的投射光学系统600。
根据本实施方式的投影仪1，由于具备使用了上述光源装置100A的照明装置100，所以该投影仪1的可靠性也优异。
另外，本发明不限于上述实施方式的内容，能够在不脱离发明主旨的范围内进行适当变更。
例如，在上述实施方式中，作为波长转换元件4列举了固定型的元件，但本发明的波长转换元件也可以应用于旋转飞轮型。通过应用于旋转飞轮型，波长转换层的散热性提高，荧光发光效率提高，从而能够提高从波长转换元件4射出的光量。
并且，在上述实施方式中，作为光调制装置采用了透过型液晶光阀，但是作为光调制装置，也能够采用反射型液晶光阀。另外，作为光调制装置，也可以使用利用了微镜的器件，例如利用了DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜器件)等的器件等液晶以外的光调制装置。进而，作为照明装置的光源，不限于半导体激光二极管，也能够使用LED(LightEmitting Diode：发光二极管)。
另外，在上述实施方式中，示出了将本发明的光源装置搭载于投影仪用照明装置的例子，但不限于此。本发明的光源装置也能够适用于照明器具或汽车的前照灯等。
另外，在上述实施方式中，也可以在第2保护层51与反射层52之间设置Ni层。当形成第2保护层51时，Ni层可以防止反射层52被氧化。
另外，在上述实施方式中，也可以在反射层52和第1保护层53之间设置Ni层。该Ni层能够防止反射层52劣化。
本公开的一个实施方式的波长转换元件包括：波长转换层，其具有多个气孔，被第1波段的光激励而产生与所述第1波段的光不同的第2波段的光；第1接合层，其形成在所述波长转换层的第1面；第2接合层，其接合于所述第1接合层；反射部件，其形成于所述第2接合层，反射所述第1波段的光或所述第2波段的光，所述波长转换层的第1面具有凹部，所述第1接合层的一部分形成于所述凹部，所述第2接合层以覆盖所述凹部的方式形成，所述第1接合层及所述第2接合层是等离子体聚合膜。
另外，在上述方式的波长转换元件中，也可以构成为具备支承基板以及将所述支承基板和所述反射部件接合的第3接合层。
另外，在所述方式所涉及的波长转换元件中，也可以构成为所述第1接合层的折射率比所述波长转换层的折射率低。
本公开的一个方式的波长转换元件的制造方法的特征在于，包括：准备波长转换层的准备工序，所述波长转换层具有多个气孔、第1面和设置在所述第1面的凹部，所述波长转换层被第1波段的光激励而产生与所述第1波段不同的第2波段的光；在所述波长转换层的所述第1面形成第1接合层的第1工序；在基板的第2面形成反射部件的第2工序；第3工序，在所述反射部件形成第2接合层；第4工序，分别向所述第1接合层和所述第2接合层提供能量；第5工序，对所述第1接合层和所述第2接合层加压，以使所述凹部被所述第2接合层覆盖的方式接合所述第1接合层和所述第2接合层；第6工序，将所述反射部件与所述基板分离，在所述第1工序中，所述第1接合层的一部分形成在所述凹部内。
并且，在所述方式的波长转换元件的制造方法中，也可以为下述制造方法：在所述第6工序之后，具备第7工序，该第7工序将通过所述第1接合层及所述第2接合层接合波长转换层及反射部件而成的接合体与支承基板通过第3接合层进行接合。
并且，在所述方式的波长转换元件的制造方法中，也可以为下述制造方法：在所述第1工序中，采用折射率比所述波长转换层低的材料形成所述第1接合层。
本公开的一个方式的光源装置的特征在于，具备上述方式的波长转换元件以及向所述波长转换元件射出所述第1波段的光的光源。
本公开的一个方式的投影仪的特征在于，具备：上述方式的光源装置；光调制装置，其通过根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制而形成图像光；以及对所述图像光进行投射的投射光学系统。

Claims (8)

1.一种波长转换元件，其特征在于，具备：
波长转换层，其具有多个气孔，被第1波段的光激励而生成与所述第1波段的光不同的第2波段的光；
第1接合层，其形成于所述波长转换层的第1面；
第2接合层，其与所述第1接合层接合；以及
反射部件，其形成于所述第2接合层，反射所述第1波段的光或所述第2波段的光，
所述波长转换层的第1面具有凹部，
所述第1接合层的一部分形成在所述凹部中，
所述第2接合层以覆盖所述凹部的方式形成，
所述第1接合层和所述第2接合层是等离子体聚合膜。
2.根据权利要求1所述的波长转换元件，其特征在于，
所述波长转换元件具备支承基板以及第3接合层，该第3接合层将所述支承基板和所述反射部件接合。
3.根据权利要求1或2所述的波长转换元件，其特征在于，
所述第1接合层的折射率低于所述波长转换层的折射率。
4.一种波长转换元件的制造方法，其特征在于，具备：
准备工序，准备波长转换层，该波长转换层具有多个气孔、第1面和设置于第1面的凹部，所述波长转换层被第1波段的光激励而生成与所述第1波段不同的第2波段的光；
第1工序，在所述波长转换层的所述第1面形成第1接合层；
第2工序，在基板的第2面形成反射部件；
第3工序，在所述反射部件处形成第2接合层；
第4工序，分别向所述第1接合层和所述第2接合层提供能量；
第5工序，对所述第1接合层和所述第2接合层进行加压，以使所述凹部被所述第2接合层覆盖的方式将所述第1接合层和所述第2接合层接合；以及
第6工序，将所述反射部件和所述基板分离，
在所述第1工序中，所述第1接合层的一部分形成在所述凹部内。
5.根据权利要求4所述的波长转换元件的制造方法，其特征在于，
在所述第6工序之后具备第7工序，在该第7工序中，经由第3接合层将接合体与支承基板接合，该接合体是通过所述第1接合层和所述第2接合层将波长转换层和反射部件接合起来而成的。
6.根据权利要求4或5所述的波长转换元件的制造方法，其特征在于，
在所述第1工序中，使用折射率比所述波长转换层的折射率低的材料形成所述第1接合层。
7.一种光源装置，其特征在于，具备：
权利要求1～权利要求3中的任一项所述的波长转换元件；以及
光源，其向所述波长转换元件射出所述第1波段的光。
8.一种投影仪，其特征在于，具备：
权利要求7所述的光源装置；
光调制装置，其根据图像信息对来自所述光源装置的光进行调制而形成图像光；以及
投射光学系统，其对所述图像光进行投射。
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