CN113207302A - 波长转换构件、光学装置、投影器及波长转换构件的制造方法 - Google Patents

波长转换构件、光学装置、投影器及波长转换构件的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种波长转换构件，其具备：包含无机材料的基体；埋入基体中的荧光体；和埋入基体中并且包含树脂材料的多个填料粒子。该波长转换构件能够抑制荧光体的脱落。

Description

波长转换构件、光学装置、投影器及波长转换构件的制造方法
技术领域
本申请涉及波长转换构件、光学装置、投影器及波长转换构件的制造方法。
背景技术
近年来，开发了具备激发光源及波长转换构件的光学装置。波长转换构件具有埋入基体中的荧光体。激发光源的光作为激发光被照射至荧光体，波长长于激发光的波长的荧光的光从荧光体被放射。在该类型的光学装置中，进行了用于提高光的亮度及输出功率的尝试。
专利文献1公开了使用氧化锌(ZnO)作为基体材料的波长转换元件。ZnO是具有接近大多荧光体的折射率的折射率的无机材料，并且具有优异的透光性及导热性。根据专利文献1的波长转换元件，在荧光体与ZnO基体的界面处的光散射得以抑制，可达成高的光输出功率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5672622号公报
发明内容
波长转换构件具备：包含无机材料的基体；埋入基体中的荧光体；和埋入基体中并且包含树脂材料的多个填料粒子。
该波长转换构件能够抑制荧光体的脱落。
附图说明
图1是本申请的实施方式1的波长转换构件的概略截面图。
图2是图1中所示的波长转换构件的填料粒子的截面图。
图3A是实施方式1的波长转换构件的制造方法中使用的基板的截面图。
图3B是表示在图3A中所示的基板上形成有荧光体部的前驱体的状态的图。
图4是本申请的实施方式2的波长转换构件的概略截面图。
图5是本申请的实施方式3的波长转换构件的概略截面图。
图6是本申请的实施方式4的波长转换构件的概略截面图。
图7是本申请的实施方式5的波长转换构件的概略截面图。
图8是使用了本申请的波长转换构件的反射型光学装置的概略截面图。
图9是使用了本申请的波长转换构件的透射型光学装置的概略截面图。
图10是本申请的变形例的光学装置的概略构成图。
图11是图10中所示的光学装置所具备的波长转换构件的立体图。
图12是使用了本申请的光学装置的投影器的概略构成图。
图13是图12中所示的投影器的立体图。
图14是使用了本申请的光学装置的照明装置的概略构成图。
图15A是表示实施振动试验之前的实施例2的荧光体部的前驱体的显微镜图像的图。
图15B是表示实施振动试验之后的实施例2的荧光体部的前驱体的显微镜图像的图。
图16A是表示实施振动试验之前的实施例3的荧光体部的前驱体的显微镜图像的图。
图16B是表示实施振动试验之后的实施例3的荧光体部的前驱体的显微镜图像的图。
图17A是表示实施例2的波长转换构件的截面的扫描型电子显微镜(SEM)图像的图。
图17B是图17A中所示的填料粒子的放大图。
图18A是表示实施例3的波长转换构件的截面的SEM图像的图。
图18B是图18A中所示的波长转换构件的填料粒子的放大图。
图18C是图18A中所示的波长转换构件的其它填料粒子的放大图。
具体实施方式
(成为本申请的基础的见解)
波长转换构件例如可以通过在基板上配置荧光体后形成基体来制作。但是，如果在基板上配置有荧光体的状态下基板进行振动，则有可能荧光体从基板脱落。在通过溶液生长法来形成无机晶体的基体的情况下，在将基板浸渍于晶体生长用的溶液中时，荧光体也有可能从基板脱落。特别是在荧光体的尺寸大的情况、荧光体被高高地堆积的情况、或配置荧光体的范围广的情况下，荧光体容易从基板脱落。
就专利文献1中公开的波长转换元件而言，在制作波长转换元件时荧光体有发生脱落。
以下，对于本申请的实施方式，在参照附图的同时进行说明。本申请并不限于以下的实施方式。
(实施方式1)
图1是实施方式1的波长转换构件100的概略截面图。如图1中所示的那样，波长转换构件100具备荧光体部20。荧光体部20具有基体21、荧光体22及多个填料粒子23。荧光体22例如包含多个粒子122。荧光体22的粒子122及多个填料粒子23被埋入基体21中。换言之，荧光体22的粒子122及多个填料粒子23被分散于基体21中。荧光体22的粒子122及多个填料粒子23被基体21包围。
荧光体部20的形状例如为层状。荧光体部20的厚度例如为20μm～200μm。荧光体部20的厚度也可以大于50μm。在荧光体部20的形状为层状时，俯视时的荧光体部20的面积例如为0.5mm2～1500mm2。
波长转换构件100也可以进一步具备基板10。基板10支撑着荧光体部20。荧光体部20被配置于基板10上。
在具有第1波长频带的激发光被照射至波长转换构件100时，波长转换构件100将激发光的一部分转换成具有第2波长频带的光并放射。波长转换构件100放射出波长长于激发光的波长的光。第2波长频带为与第1波长频带不同的频带。但是，第2波长频带的一部分也可以与第1波长频带重叠。对于从波长转换构件100放射的光，不仅包含从荧光体22放射的光，而且也可以包含激发光本身。
基板10例如具有基板本体11及薄膜12。基板10的厚度例如大于荧光体部20的厚度。基板本体11由选自下述材料中的1种材料制作：不锈钢、铝与碳化硅的复合材料(Al-SiC)、铝与硅的复合材料(Al-Si)、铝与碳的复合材料(Al-C)、铜(Cu)、蓝宝石(Al2O3)、氧化铝、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、硅(Si)、铝(Al)、玻璃、石英(SiO2)、碳化硅(SiC)及氧化锌。包含铜(Cu)的基板本体11也可以进一步包含钨(W)、钼(Mo)等其他的元素。在基板本体11包含选自不锈钢、铝与碳化硅的复合材料(Al-SiC)、铝与硅的复合材料(Al-Si)、铝与碳的复合材料(Al-C)及铜(Cu)中的至少1种时，基板本体11具有小的热膨胀系数。包含选自不锈钢、铝与碳化硅的复合材料(Al-SiC)、铝与硅的复合材料(Al-Si)、铝与碳的复合材料(Al-C)及铜(Cu)中的至少1种的基板10适合于投影器的用途。基板本体11例如具有使激发光及从荧光体22放射的光透射的透光性。这种情况下，波长转换构件100可适宜用于透射型光学装置。在基板10不具有透光性的情况下，波长转换构件100可用于反射型光学装置。基板本体11也可以具有经镜面研磨的表面。
基板本体11的表面也可以被防反射膜、二向色镜、金属反射膜、增反膜、保护膜等覆盖。防反射膜是用于防止激发光的反射的膜。二向色镜可通过电介质多层膜来构成。金属反射膜为用于使光反射的膜，由银、铝等金属材料制作。增反膜可通过电介质多层膜来构成。保护膜可以是用于物理或化学性地保护这些膜的膜。
薄膜12作为用于形成荧光体部20的基底层发挥功能。在荧光体部20的基体21为结晶质时，薄膜12作为基体21的晶体生长过程中的籽晶发挥功能。即，薄膜12为单晶薄膜或多晶薄膜。在基体21是由ZnO单晶或ZnO多晶来构成时，薄膜12可以为ZnO单晶薄膜或ZnO多晶薄膜。也可以在薄膜12中添加Zn以外的其他元素。在薄膜12中添加Ga、Al、B等元素时，薄膜12具有低电阻。薄膜12也可以包含无定型的Zn化合物或无定型的ZnO。薄膜12的厚度可以为5nm～2000nm，也可以为5nm～200nm。薄膜12越薄，则荧光体部20与基板10之间的距离越短，因此可得到优异的导热性。但是，在基板本体11能够发挥籽晶的功能的情况下，薄膜12也可以被省略从而荧光体部20与基板本体11直接抵接。例如，在基板本体11是由结晶质的GaN或结晶质的ZnO来构成时，可以将由结晶质的ZnO构成的基体21直接形成于基板本体11上。在基体21不为结晶质时，薄膜12也可以被省略从而荧光体部20与基板本体11直接抵接。
在荧光体部20中，荧光体22的粒子122被分散于基体21中。在图1中，荧光体22的粒子122彼此分离。但是，荧光体22的粒子122也可以彼此相接触。填料粒子23可以位于荧光体22的两个粒子122之间，也可以位于荧光体22的粒子122与基板10之间。填料粒子23例如与荧光体22的粒子122相接触。详细而言，填料粒子23与荧光体22的粒子122粘接。本申请中，“粘接(adhesion)”是指两个物体彼此互相粘在一起的状态。本申请中，“粘接”作为包含“粘合”、“密合”、“附着”等的术语来使用。波长转换构件100例如满足选自下述必要条件中的至少一个必要条件：(i)一个填料粒子23与荧光体22的两个粒子122这两者粘接；(ii)一个填料粒子23与荧光体22的粒子122及基板10这两者粘接；及(iii)一个填料粒子23与荧光体22的粒子122及基体21这两者粘接。多个填料粒子23可以彼此分离，也可以彼此相接触。也可以通过多个填料粒子23彼此粘接，从而使多个填料粒子23具有块状的形状。填料粒子23也可以通过与荧光体22的粒子122粘接从而将荧光体22的粒子122的表面部分地覆盖。荧光体22的粒子122及填料粒子23也可以像石墙那样堆积。
荧光体22的材料没有特别限定。各种荧光物质可以作为荧光体22的材料来使用。具体而言，可以使用Y3Al5O12：Ce(YAG)、Y3(Al，Ga)5O12：Ce(GYAG)、Lu3Al5O12：Ce(LuAG)、(Si，Al)6(O，N)8：Eu(β-SiAlON)、(La，Y)3Si6N11：Ce(LYSN)、Lu2CaMg2Si3O12：Ce(LCMS)等荧光物质。荧光体22也可以进一步包含荧光物质以外的其他材料。作为其他材料，例如可列举出具有透光性的材料。作为具有透光性的材料，例如可列举出玻璃、SiO2、Al2O3等。荧光体22也可以包含具有彼此不同的组成的多个种类的荧光体。荧光体22的材料可根据应该从波长转换构件100放射的光的色度来选择。
荧光体22的粒子122的平均粒径例如在0.1μm～50μm的范围内。荧光体22的粒子122的平均粒径也可以大于10μm。荧光体22的粒子122的平均粒径例如可以通过以下的方法来确定。首先，用扫描电子显微镜观察波长转换构件100的截面。在所得到的电子显微镜图像中，通过图像处理来算出确定的荧光体22的粒子122的面积。将具有与所算出的面积相同的面积的圆的直径视为该确定的荧光体22的粒子122的粒径(粒子的直径)。分别算出任意个数(例如50个)的荧光体22的粒子122的粒径，将算出值的平均值视为荧光体22的粒子122的平均粒径。本申请中，荧光体22的粒子122的形状没有限定。荧光体22的粒子122的形状可以为球状，也可以为椭圆体状，也可以为鳞片状，还可以为纤维状。本申请中，平均粒径的测定方法并不限于上述的方法。
在荧光体部20中，填料粒子23被分散于基体21中。填料粒子23包含树脂材料。填料粒子23也可以包含树脂材料作为主要成分。所谓“主要成分”是指在填料粒子23中以重量比计包含最多的成分。填料粒子23例如实质上由树脂材料形成。“实质上由～形成”是指将变更所提及的材料的本质特征的其他成分排除。但是，填料粒子23除了包含树脂材料以外还可以包含杂质。树脂材料可以包含热塑性树脂，也可以包含热固化性树脂。热塑性树脂例如包含选自聚苯乙烯(PS)、甲基丙烯酸树脂及聚碳酸酯(PC)中的至少1种。甲基丙烯酸树脂例如包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在填料粒子23包含热塑性树脂时，波长转换构件100的强度提高。热塑性树脂也可以包含热塑性弹性体。作为热塑性弹性体，例如可列举出苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、氯乙烯系弹性体、氨基甲酸酯系弹性体、酯系弹性体及酰胺系弹性体。所谓弹性体(elastomer)是指具有橡胶弹性的材料。
热固化性树脂例如包含选自有机硅树脂及环氧树脂中的至少1种。有机硅树脂例如为具有硅氧烷键的高分子化合物。有机硅树脂例如在主骨架中具有硅氧烷键。作为有机硅树脂，例如可列举出二甲基聚硅氧烷及聚有机倍半硅氧烷等。聚有机倍半硅氧烷例如具有通过硅氧烷键以三维网眼状交联而成的结构。该结构例如以通式(RSiO3/2)n表示。在该通式中，R例如为烷基。
热固化性树脂也可以包含热固化性弹性体。作为热固化性弹性体，例如可列举出氨基甲酸酯橡胶、有机硅橡胶及氟橡胶等。有机硅橡胶为具有橡胶弹性的有机硅树脂。有机硅橡胶例如具有将二甲基聚硅氧烷交联而成的结构。
作为包含有机硅树脂或有机硅橡胶的填料粒子，例如由信越化学工业公司市售有KMP系列、KSP系列、X-52系列等，由Dow Corning Toray公司市售有EP系列、TREFIL系列、30-424Additive等。在树脂材料包含具有硅氧烷键的高分子化合物时，填料粒子23具有优异的耐热性。
填料粒子23也可以具有经官能团修饰的表面24。此时，填料粒子23具有优异的分散性。即，通过经官能团修饰的表面24，能够抑制填料粒子23凝聚。作为修饰表面24的官能团，例如可列举出环氧基、(甲基)丙烯酰基、甲基等。
填料粒子23的平均粒径可以为0.1μm～20μm，也可以为1.0μm～10μm。填料粒子23的平均粒径例如也可以小于荧光体22的粒子122的平均粒径。填料粒子23的平均粒径D2相对于荧光体22的粒子122的平均粒径D1的比率(D2/D1)例如为0.01～0.90。填料粒子23的平均粒径可通过与荧光体22的粒子122的平均粒径相同的方法来测定。由荧光体22的粒子122的合计体积V1和填料粒子23的合计体积V2定义的V2/(V1+V2)的值可以为0.01～0.70，也可以为0.05～0.16。填料粒子23的比重例如为0.5g/cm3～1.5g/cm3。荧光体22的粒子122的合计体积V1为荧光体22的整体的体积。
本申请中，填料粒子23的形状没有特别限定。填料粒子23的形状可以为球状，也可以为椭圆体状，也可以为鳞片状，还可以为纤维状。图2示出了填料粒子23的截面的一个例子。如图2中所示的那样，填料粒子23也可以具有核30和覆盖核30的壳31。壳31可以将核30的表面整体覆盖，也可以将核30的表面部分地覆盖。壳31例如与核30相接触。核30的组成例如与壳31的组成不同。作为一个例子，核30由有机硅橡胶形成，壳31由有机硅橡胶以外的其他有机硅树脂形成。核30的形状例如为球状。图2中，壳31由多个粒子构成。但是，壳31的形状也可以为层状。构成壳31的粒子的平均粒径例如为1nm～1μm。在填料粒子23具有壳31时，填料粒子23具有优异的分散性。即，通过壳31，能够抑制填料粒子23凝聚。
在树脂材料包含热塑性弹性体或热固化性弹性体时，填料粒子23具有橡胶弹性。填料粒子23的橡胶硬度可以为10～90，也可以为30～75。填料粒子23的橡胶硬度例如可以通过依据JIS(日本工业标准)K6253-3：2012的方法，如下述那样进行测定。首先，准备具有与填料粒子23相同组成的试验片。试验片的形状在JIS K6253-3：2012中有规定。例如，通过使用了JIS K6253-3：2012中规定的类型A杜罗回跳式硬度计的方法，从而测定试验片的橡胶硬度。可以将所得到的试验片的橡胶硬度视为填料粒子23的橡胶硬度。但是，本申请中，橡胶硬度的测定方法并不限于上述的方法。
填料粒子23的玻璃化转变温度Tg没有特别限定。在填料粒子23包含热塑性树脂时，填料粒子23的玻璃化转变温度Tg例如也可以为50℃～300℃。在填料粒子23包含热固化性弹性体时，填料粒子23的玻璃化转变温度Tg可以为30℃以下，也可以为0℃以下。作为一个例子，有机硅橡胶的玻璃化转变温度Tg为-125℃。填料粒子23的玻璃化转变温度Tg的下限值例如为-273℃。在填料粒子23的玻璃化转变温度Tg低于室温时，填料粒子23在室温下具有优异的粘接性。本申请中，室温是指25℃～30℃。填料粒子23的玻璃化转变温度Tg例如可以使用差示扫描量热计(DSC)，通过依据JIS K7121：1987的方法来测定。关于包含有机硅橡胶等、并且具有0℃以下的玻璃化转变温度Tg的填料粒子23，在确定填料粒子23的具体的玻璃化转变温度Tg的情况下，使用即使是0℃以下的温度也能够测定玻璃化转变温度Tg的DSC。但是，本申请中，玻璃化转变温度Tg的测定方法并不限于上述的方法。
在对填料粒子23照射激发光时，填料粒子23不放射荧光的光或仅放射可以忽视的强度的荧光的光。填料粒子23的光的吸收率没有特别限定。填料粒子23对于550nm的波长的光的吸收率优选为25％以下，更优选为10％以下，进一步优选为1％以下。填料粒子23也可以实质上不吸收550nm的波长的光。填料粒子23对于450nm的波长的光的吸收率优选为25％以下，更优选为10％以下，进一步优选为1％以下。填料粒子23也可以实质上不吸收450nm的波长的光。
填料粒子23的光的吸收率例如可以使用市售的绝对PL量子产率测定装置来进行测定。绝对PL量子产率测定装置是通过光致发光(PL)法来测定发光二极管(LED)用荧光材料等样品的发光量子产率的绝对值的装置。样品的发光量子产率可以使用计测用的样品保持器及粉体计测用的培养皿通过下述的方法来测定。首先，在培养皿的内部配置样品。接着，将该培养皿配置于积分球的内部。将从氙光源被分光、具有特定的波长的激发光照射至样品。此时，通过对从样品放射的光进行测定，可以测定样品的发光量子产率。填料粒子23的光的吸收率例如可以通过下述的方法来测定。首先，将未配置有样品的空的培养皿配置于积分球的内部。对空的培养皿进行发光量子产率的测定。由此，可以测定未配置有样品的状态下的激发光的光子数。接着，将配置有作为样品的填料粒子23的培养皿配置于积分球的内部。对填料粒子23进行发光量子产率的测定。由此，可以测定配置有填料粒子23的状态下的激发光的光子数。由这些测定结果，可以算出被填料粒子23吸收的光子数相对于照射至填料粒子23的激发光的光子数的比率。可以将该比率视为填料粒子23的光的吸收率。培养皿例如由测定波长范围内的光的吸收少的合成石英形成。培养皿的底面例如在俯视时具有圆的形状。俯视时的培养皿的底面的直径例如为约17mm。培养皿的厚度例如为约5mm。培养皿例如具备盖。
在填料粒子23在周围温度为200℃下被加热24小时的情况下，填料粒子23对于550nm的波长的光的吸收率优选为25％以下，更优选为10％以下，进一步优选为1％以下。在填料粒子23在周围温度为240℃下被加热24小时的情况下，填料粒子23对于550nm的波长的光的吸收率优选为25％以下，更优选为10％以下，进一步优选为1％以下。
基体21包含无机材料。无机材料也可以包含无机晶体。无机材料例如包含选自ZnO、SiO2、Al2O3、SnO2、TiO2、PbO、B2O3、P2O5、TeO2、V2O5、Bi2O3、Ag2O、Tl2O及BaO中的至少1种。基体21也可以包含玻璃作为无机材料。
基体21例如包含氧化锌(ZnO)。从透明性及导热性的观点出发，ZnO适合于基体21的材料。ZnO具有高的导热性。因此，在使用ZnO作为基体21的材料时，能够容易地将荧光体部20的热释放到外部(主要是基板10)。由此，能够抑制荧光体22的温度的上升。基体21也可以包含ZnO作为主要成分。基体21例如实质上由ZnO形成。但是，基体21除了ZnO以外还可以包含杂质。
作为基体21的材料的ZnO详细而言为ZnO的单晶或ZnO的多晶。ZnO具有纤锌矿型的晶体结构。在通过晶体生长来形成基体21时，基体21例如具有与薄膜12的晶体结构相应的晶体结构。即，在使用沿c轴取向的ZnO的多晶作为薄膜12时，基体21具有沿c轴取向的ZnO的多晶。所谓“沿c轴取向的ZnO”是指与基板10的主表面平行的面为c面。所谓“主表面”是指基板10的具有最广的面积的面。在基体21包含沿c轴取向的ZnO多晶时，在荧光体部20的内部光散射得以抑制，能够达成高的光输出功率。
沿c轴取向的ZnO多晶包含沿c轴取向的多个柱状的晶粒。在沿c轴取向的ZnO多晶中，c轴方向的晶界少。所谓“柱状的晶粒沿c轴取向”是指c轴方向的ZnO的生长比a轴方向的ZnO的生长快，在基板10上形成有竖长的ZnO晶粒。ZnO晶粒的c轴与基板10的法线方向平行。换言之，ZnO晶粒的c轴与接受荧光体部20的激发光的表面的法线方向平行。ZnO是否为c轴取向的晶体可以通过X射线衍射(XRD)测定(2θ/ω扫描)来确认。在由XRD测定结果得到的ZnO的衍射峰中，在起因于ZnO的c面的衍射峰具有大于起因于ZnO的c面以外的衍射峰的强度的情况下，可以判断ZnO为c轴取向的晶体。国际公开第2013/172025号详细公开了由沿c轴取向的ZnO多晶构成的基体。
波长转换构件100的发光效率优选为85％以上，更优选为90％以上。本申请中，所谓波长转换构件100的发光效率是指：从波长转换构件100放射的荧光的光的光子数相对于在照射至波长转换构件100的激发光之中的被波长转换构件100吸收的激发光的光子数的比率。波长转换构件100的发光效率例如可以通过多通道分光器来测定。波长转换构件100的发光效率例如是将具有2W/mm2的能量密度的激发光照射至波长转换构件100时的值。
进而，在波长转换构件100在周围温度为240℃下被加热24小时的情况下，波长转换构件100的发光效率优选为85％以上，更优选为90％以上。
接下来，对波长转换构件100的制造方法进行说明。
首先，对制作基板10的方法进行说明。图3A示出了波长转换构件100的制造方法中使用的基板10的截面。例如，在基板本体11上形成结晶性的ZnO薄膜作为薄膜12。作为形成ZnO薄膜的方法，使用蒸镀法、电子束蒸镀法、反应性等离子体蒸镀法、离子辅助蒸镀法、溅射法、脉冲激光积蓄法等气相成膜法。薄膜12也可以通过下述的方法来形成。首先，制备包含醇锌等的前驱体的溶胶。通过印刷法，将溶胶涂布于基板本体11，形成涂膜。接着，通过对涂膜进行加热处理而获得薄膜12。薄膜12可以为ZnO单晶薄膜或ZnO多晶薄膜。
接着，对在基板10上(薄膜12上)制作荧光体部20的前驱体25的方法进行说明。图3B是表示在图3A中所示的基板上形成有荧光体部20的前驱体25的状态的图。首先，在基板10上配置荧光体22的粒子122及填料粒子23。例如，制备包含荧光体22的粒子122及填料粒子23的分散液。将基板10配置于分散液中，使用电泳法使荧光体22的粒子122及填料粒子23沉积于基板10上。由此，可以在基板10上配置荧光体22的粒子122及填料粒子23。或者，也可以通过将基板10配置于分散液中，使荧光体22的粒子122及填料粒子23沉降而在基板10上配置荧光体22的粒子122及填料粒子23。或者，也可以通过使用包含荧光体22的粒子122及填料粒子23的涂布液，通过印刷法等厚膜形成方法将荧光体22的粒子122及填料粒子23配置于基板10上。
接着，利用填料粒子23将荧光体22的粒子122固定于基板10上。例如，如果对填料粒子23加热，则填料粒子23中所含的树脂软化。由此，填料粒子23与荧光体22的粒子122及基板10这两者粘接，可以将荧光体22的粒子122固定于基板10上。在填料粒子23具有橡胶弹性时，填料粒子23与荧光体22的粒子的接触面积广。此时，填料粒子23可以将荧光体22的粒子122牢固地固定。填料粒子23也可以不与基板10直接粘接，而与固定于基板10上的荧光体22的粒子122及其他的荧光体22的粒子122这两者粘接。在填料粒子23在室温下具有粘接性时，填料粒子23的加热处理也可以省略。通过利用填料粒子23将荧光体22的粒子122固定于基板10上，可得到前驱体25。前驱体25具有由填料粒子23及荧光体22的粒子122构成的多孔质结构。换言之，与前驱体25相对向的薄膜12的表面具有被填料粒子23覆盖的区域和未被填料粒子23覆盖的区域这两者。
对填料粒子23加热的条件没有特别限定。对填料粒子23加热时的周围温度可以为50℃～400℃，也可以为100℃～300℃。填料粒子23的加热时间也可以为5分钟～5小时。
接着，按照填料粒子23及荧光体22的粒子122各自被埋入基体21中的方式形成基体21。由此，可以制作荧光体部20。在基体21包含玻璃的情况下，可以通过下述的方法来制作荧光体部20。首先，制备包含醇硅的溶胶。将溶胶涂布于前驱体25上。由此，可以在前驱体25的多孔质结构中填充溶胶。使溶胶凝胶化，进行烧成。由此，得到荧光体部20。在基体21包含玻璃以外的其他无机材料的情况下，也可以与上述的方法同样地使用包含醇盐的溶胶来形成荧光体部20。进而，也可以通过将包含无机材料的低熔点的玻璃填充于前驱体25的内部来形成荧光体部20。
在基体21包含氧化锌的情况下，作为形成基体21的方法，可以利用使用了含有Zn离子的溶液的溶液生长法。对于溶液生长法，可使用在大气压下进行的化学浴沉积法(chemical bath deposition)、在大气压以上的压力下进行的水热合成法(hydrothermalsynthesis)、施加电压或电流的电解析出法(electrochemical deposition)等。作为晶体生长用的溶液，例如可使用含有六亚甲基四胺(Hexamethylenetetramine：C6H12N4)的硝酸锌(Zinc nitrate：Zn(NO3)2)的水溶液。硝酸锌的水溶液的pH例如为5～7。通过溶液生长法，基体21在薄膜12之上进行晶体生长。基体21在前驱体25的多孔质结构的内部也进行晶体生长。由此，可得到荧光体部20。溶液生长法的详细情况例如被公开于日本特开2004-315342号公报中。
本实施方式的制造方法也可以进一步包含在形成基体21后、从波长转换构件100中除去基板10。例如，也可以通过将基板本体11加热，从而将基板本体11与薄膜12分离。由此，可以从波长转换构件100中除去基板10。也可以通过使激光聚光于基板本体11与薄膜12的界面，从而将基板本体11与波长转换构件100分离。
在前驱体25中，荧光体22的粒子122通过填料粒子23被固定于基板10上。因此，直至形成基体21为止，可以抑制荧光体22的粒子122从基板10脱落。即，在本实施方式的波长转换构件100中，荧光体22的粒子122的脱落得以抑制。由此，能够提高波长转换构件100的成品率。由于荧光体22的粒子122的脱落得以抑制，因此波长转换构件100的荧光体部20包含实用上充分的量的荧光体22的粒子122。
(实施方式2)
图4是实施方式2的波长转换构件110的概略截面图。如图4中所示的那样，波长转换构件110的荧光体22具有块222的形状。荧光体部20中所含的多个荧光体22中的一部分荧光体22从荧光体部20部分地露出。除了以上事项以外，波长转换构件110的结构与实施方式1的波长转换构件100的结构相同。因此，对在实施方式1的波长转换构件100和本实施方式的波长转换构件110中共同的要素标注相同的参考符号，有时会省略它们的说明。即，关于以下的各实施方式的说明只要在技术上不矛盾，则可相互适用。进而，只要在技术上不矛盾，则各实施方式也可以相互组合。
荧光体22的块222例如具有多面体的形状。荧光体22的形状可以为长方体状，也可以为立方体状。荧光体22的形状也可以为块状。块状的荧光体22的块222例如可以通过将板状的荧光体破碎来制作。荧光体22的块222的尺寸也可以大于荧光体的粒子122的尺寸。
在波长转换构件110中，多个荧光体22中的一部分荧光体22从荧光体部20的侧面部分地露出。荧光体22也可以从荧光体部20的上表面露出。即，荧光体22可以部分地埋入基体21中，可以未完全埋入。
(实施方式3)
在实施方式2的波长转换构件110中，多个荧光体22也可以规则地排列。图5是实施方式3的波长转换构件120的概略截面图。如图5中所示的那样，在波长转换构件120中，多个荧光体22沿与荧光体部20的厚度方向正交的方向以等间隔排列。荧光体22的上表面及下表面也可以沿与荧光体部20的厚度方向正交的方向延伸。荧光体22的上表面及下表面也可以互相平行。荧光体22的侧面也可以沿荧光体部20的厚度方向延伸。荧光体22的侧面也可以互相平行。
填料粒子23例如与荧光体22的下表面及基板10这两者粘接。填料粒子23也可以与荧光体22的侧面及其他的荧光体22的侧面这两者粘接。
在波长转换构件120中，多个荧光体22中的一部分荧光体22也可以从荧光体部20露出。荧光体22也可以从荧光体部20的上表面露出。即，荧光体22可以部分地埋入基体21中，可以未完全埋入。
(实施方式4)
图6是实施方式4的波长转换构件130的概略截面图。如图6中所示的那样，波长转换构件130的荧光体部20具有一个荧光体22。荧光体22的形状例如为板状。板状的荧光体22的尺寸也可以大于荧光体的粒子122的尺寸。除了以上事项以外，波长转换构件130的结构与实施方式1的波长转换构件100的结构相同。
荧光体22也可以具有多个孔22a。多个孔22a例如为沿厚度方向贯通荧光体22的贯通孔。在多个孔22a各自中例如填充有基体21。图6中，为了说明，省略了基体21的影线。
多个孔22a例如可以通过对板状的荧光体22照射激光或离子束来形成。多个孔22a例如也可以通过对板状的荧光体22进行蚀刻来形成。
填料粒子23例如与荧光体22的下表面及基板10这两者粘接。荧光体部20也可以包含多个板状的荧光体22。在荧光体部20中，多个板状的荧光体22也可以沿荧光体部20的厚度方向排列。此时，填料粒子23也可以与荧光体22的上表面及其他荧光体22的下表面各自粘接。
在波长转换构件130中，板状的荧光体22的上表面也可以从荧光体部20露出。板状的荧光体22的侧面也可以从荧光体部20露出。即，板状的荧光体22可以部分地埋入基体21中，可以未完全埋入。
(实施方式5)
在实施方式4的波长转换构件130中，多个孔22a也可以不是贯通孔。图7是实施方式5的波长转换构件140的概略截面图。如图7中所示的那样，在波长转换构件140中，多个孔22a各自在仅荧光体22的下表面开口，未在上表面开口。多个孔22a也可以在仅荧光体22的上表面开口，在下表面开口。
在波长转换构件140中，板状的荧光体22的上表面也可以从荧光体部20露出。板状的荧光体22的侧面也可以从荧光体部20露出。即，板状的荧光体22可以部分地埋入基体21中，可以未完全埋入。
(光学装置的实施方式)
图8是实施方式的光学装置200的概略截面图。如图8中所示的那样，光学装置200具备波长转换构件100及激发光源40。激发光源40放射出激发光。波长转换构件100被配置于从激发光源40放射的激发光所行进的光路上。波长转换构件100的荧光体部20位于激发光源40与波长转换构件100的基板10之间。光学装置200为反射型光学装置。也可以代替波长转换构件100而使用参照图4说明的波长转换构件110、参照图5说明的波长转换构件120、参照图6说明的波长转换构件130及参照图7说明的波长转换构件140。也可以将波长转换构件100、110、120、130、140的组合用于光学装置200。
激发光源40典型而言为半导体发光元件。半导体发光元件例如为发光二极管(LED)、高亮度发光二极管(SLD)或激光二极管(LD)。
激发光源40可以由一个LD构成，也可以由多个LD构成。多个LD也可以光学地结合。激发光源40例如放射出蓝色光。本申请中，蓝色光为具有420nm～470nm的峰波长的光。
光学装置200进一步具备光学系统50。光学系统50也可以位于从激发光源40放射的激发光的光路上。光学系统50包含透镜、镜子、光纤等光学部件。
(光学装置的变形例)
荧光体部20也可以不位于激发光源40与波长转换构件100的基板10之间。图9是变形例的光学装置210的概略截面图。在图9的光学装置210中，激发光源40与波长转换构件100的基板10相对。在光学装置210中，基板10对于激发光具有透光性。激发光透过基板10而到达至荧光体部20。光学装置210为透射型光学装置。
(光学装置的其他变形例)
图10是其他变形例的光学装置220的概略截面图。如图10中所示的那样，本实施方式的光学装置220具备多个激发光源40及波长转换构件100。图10中，波长转换构件100的荧光体部20位于多个激发光源40各自与波长转换构件100的基板10之间。多个激发光源40与波长转换构件100的荧光体部20相对。光学装置220适合于投影器的用途。
图11是光学装置220所具备的波长转换构件100的立体图。如图11中所示的那样，光学装置220的波长转换构件100具有轮子的形状。详细而言，光学装置220的波长转换构件100的基板10具有圆板的形状。基板10具有贯通孔13及透光部14。贯通孔13沿基板10的厚度方向延伸。贯通孔13例如位于由基板10的外周面规定的假想圆的中心。使光透射的透光部14具有圆弧的形状即圆环扇形状。透光部14也可以与荧光体部20相接触。透光部14例如为贯通孔。透光部14也可以由透明树脂或玻璃形成。透光部14也可以由蓝宝石、石英等具有透光性的材料形成。
荧光体部20具有圆弧的形状即圆环扇形状。荧光体部20和透光部14沿着由荧光体部20的外周面规定的假想圆排列。荧光体部20将基板10的主表面部分地覆盖。在光学装置220中，波长转换构件100也可以包含多个荧光体部20。多个荧光体部20也可以沿着由确定的荧光体部20的外周面规定的假想圆排列。多个荧光体部20中所含的荧光体22也可以分别具有彼此不同的组成。
如图10中所示的那样，光学装置220进一步具备马达60。波长转换构件100配置于马达60上。详细而言，马达60的轴被插入基板10的贯通孔13中。波长转换构件100例如通过螺钉等固定构件被固定于马达60上。波长转换构件100通过马达60进行旋转，从多个激发光源40放射的激发光被照射至波长转换构件100。由此，能够防止激发光被局部地照射至荧光体部20。因此，能够抑制荧光体部20的温度因激发光及荧光的光而上升。
光学装置220进一步具备准直透镜51、二向色镜52、透镜53及54、以及反射镜子55、56、57。准直透镜51、二向色镜52及透镜53位于多个激发光源40各自与波长转换构件100之间。准直透镜51、二向色镜52及透镜53依次排列于从多个激发光源40放射的激发光所行进的光路上。透镜54、反射镜子55、56、57和二向色镜52依次排列于透过波长转换构件100后的激发光所行进的光路上。
准直透镜51将从多个激发光源40放射的激发光进行聚光。通过准直透镜51，得到平行光。二向色镜52能够使激发光透射、并且将从波长转换构件100放射的光有效地反射。透镜53将激发光及从波长转换构件100放射的光进行聚光。透镜54将透过波长转换构件100后的激发光进行聚光。通过透镜54，得到平行光。反射镜子55、56、57各自将激发光反射。
光学装置220进一步具备散热器41。散热器41与多个激发光源40相接触。通过散热器41能够将多个激发光源40的热容易地释放到外部。由此，能够抑制多个激发光源40的温度上升，因此能够抑制多个激发光源40中的能量的转换效率的降低。
接下来，对光学装置220的动作进行说明。
首先，多个激发光源40放射出激发光。激发光被准直透镜51聚光，被转换成平行光。接着，激发光透过二向色镜52，被透镜53进一步聚光。通过透镜53可以调节应该入射至荧光体部20的激发光的光斑直径。接着，激发光入射至波长转换构件100。波长转换构件100通过马达60进行旋转。因此，对于光学装置220的动作，存在激发光入射至荧光体部20的期间和激发光透过透光部14的期间。在激发光入射至荧光体部20的期间，波长转换构件100放射出波长长于激发光的波长的光。在激发光透过透光部14的期间，激发光入射至透镜54。从波长转换构件100放射的光被透镜53聚光，被转换成平行光。从波长转换构件100放射的光被二向色镜52反射，向光学装置220的外部送出。
在激发光透过透光部14时，激发光被透镜54聚光，被转换成平行光。通过透镜54后的激发光被反射镜子55、56、57反射。接着，激发光透过二向色镜52。由此，激发光向光学装置220的外部送出。此时，激发光与从波长转换构件100放射的光混合。
(投影器的实施方式)
图12是本实施方式的投影器500的概略构成图。如图12中所示的那样，投影器500具备光学装置220、光学单元300及控制部400。光学单元300将从光学装置220放射的光进行转换，向投影器500的外部的对象物投射图像或映像。作为对象物，例如可列举出屏幕。光学单元300具备聚光透镜70、棒状积分器71、透镜单元72、显示元件73及投射透镜74。
聚光透镜70使从光学装置220放射的光聚光。由此，从光学装置220放射的光聚光于棒状积分器71的入射端面。
棒状积分器71例如具有四角柱的形状。入射至棒状积分器71的入射端面的光在棒状积分器71内反复进行全反射，从棒状积分器71的出射端面射出。从棒状积分器71射出的光具有均匀的亮度分布。
透镜单元72具有多个透镜。作为透镜单元72所具有的多个透镜，例如可列举出聚光透镜及转像透镜。透镜单元72将从棒状积分器71射出的光引导至显示元件73。
显示元件73将通过透镜单元72后的光进行转换。由此，得到应该投射至投影器500的外部的对象物的图像或映像。显示元件73例如为数字微镜器件(DMD)。
投射透镜74将被显示元件73转换的光投射至投影器500的外部。由此，能够将被显示元件73转换的光投射至对象物。投射透镜74具有1个或2个以上的透镜。作为投射透镜74所具有的透镜，例如可列举出双凸透镜及平凹透镜。
控制部400控制光学装置220及光学单元300的各部。控制部400例如为微型计算机或处理器。
图13为投影器500的立体图。如图13中所示的那样，投影器500进一步具备框体510。框体510容纳有光学装置220、光学单元300及控制部400。光学单元300的投射透镜74的一部分露出到框体510的外部。
(照明装置的实施方式)
图14是本实施方式的照明装置600的概略构成图。如图14中所示的那样，照明装置600具备光学装置200及光学部件80。也可以代替光学装置200而使用参照图9说明的光学装置210。光学部件80为用于将从光学装置200放射的光引导向前方的部件，具体而言为反射器。光学部件80例如具有Al、Ag等金属膜或在表面形成有电介质层的Al膜。也可以在光学装置200的前方设置滤光器81。滤光器81使蓝色光吸收或散射，以使来自光学装置200的激发光源的相干的蓝色光不会直接放出到外部。照明装置600可以是所谓的反射器类型，也可以是投影器类型。照明装置600例如为车辆用前照灯。
实施例
基于实施例对本申请进行具体说明。但是，本申请并不受以下的实施例的任何限定。
[填料粒子]
(样品1～5)
准备了样品1～5的填料粒子。样品1的填料粒子由氧化铝形成。样品2的填料粒子由聚苯乙烯形成。样品3的填料粒子由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。样品4的填料粒子是以由有机硅橡胶形成的核及由有机硅橡胶以外的其他有机硅树脂形成的壳构成的有机硅复合粒子。样品5的填料粒子由有机硅橡胶形成。
[填料粒子的粘接性]
对于样品1～5的填料粒子各自进行了粘接性试验。粘接性试验通过下述方式进行：对于每个样品，在培养皿中配置多个填料粒子，将培养皿加热。加热是使用干燥器来进行的。多个填料粒子的加热是在周围温度为200℃下进行了24小时。将粘接性试验的结果示于表1中。在将多个填料粒子加热后多个填料粒子互相粘接而成为块状的情况下，评价为粘接性良好(以“G”表示)。在多个填料粒子未互相粘接的情况下，评价为粘接性不良(以“NG”表示)。多个填料粒子的加热也以周围温度为240℃下加热24小时的条件来进行。
[表1]
Figure BDA0003111627370000191
如由表1获知的那样，包含树脂材料的样品2～5的填料粒子具有粘接性。
[填料粒子的光的吸收率]
对于样品1～5的填料粒子各自测定了对于450nm的波长的光的吸收率及对于550nm的波长的光的吸收率。对于吸收率的测定，使用了绝对PL量子产率测定装置(Hamamatsu Photonics公司制的C9920-02G)。对于吸收率的测定，使用了由合成石英形成的培养皿。培养皿的底面在俯视时具有圆形状。俯视时的培养皿的底面的直径为约17mm。培养皿的厚度为约5mm。培养皿具备盖。将测定的结果示于表2中。
表2中，关于对于550nm的波长的光的吸收率为10％以下的填料粒子，评价为耐热性良好(以“G”表示)。关于对于550nm的波长的光的吸收率大于10％且为25％以下的填料粒子，评价为耐热性稍微良好(以“F”表示)。关于对于550nm的波长的光的吸收率大于25％的填料粒子，评价为耐热性不良(以“NG”表示)。
[填料粒子的200℃下的耐热性]
将样品1～5的填料粒子各自在周围温度为200℃下加热24小时。对于加热后的填料粒子，通过与上述同样的方法，测定对于450nm的波长的光的吸收率及对于550nm的波长的光的吸收率。将措定的结果示于表2中。
表2中，关于对于550nm的波长的光的吸收率为10％以下的填料粒子，评价为200℃下的耐热性良好(以“G”表示)。关于对于550nm的波长的光的吸收率大于10％且为25％以下的填料粒子，评价为200℃下的耐热性稍微良好(以“F”表示)。关于对于550nm的波长的光的吸收率大于25％的填料粒子，评价为200℃下的耐热性不良(以“NG”表示)。
[填料粒子的240℃下的耐热性]
将样品1～5的填料粒子各自在周围温度为240℃下加热24小时。对于加热后的填料粒子，通过与上述同样的方法，测定对于450nm的波长的光的吸收率及对于550nm的波长的光的吸收率。将测定的结果示于表2中。
表2中，关于对于550nm的波长的光的吸收率为10％以下的填料粒子，评价为240℃下的耐热性良好(以“G”表示)。关于对于550nm的波长的光的吸收率大于10％且为25％以下的填料粒子，评价为240℃下的耐热性稍微良好(以“F”表示)。关于对于550nm的波长的光的吸收率大于25％的填料粒子，评价为240℃下的耐热性不良(以“NG”表示)。
[表2]
Figure BDA0003111627370000211
如由表2获知的那样，包含有机硅橡胶或有机硅树脂的样品4、5的填料粒子不仅具有优异的粘接性，而且具有优异的耐热性。
[荧光体部的前驱体]
(比较例1)
通过下述的方法，制作了比较例1的荧光体部的前驱体。首先，在基板本体上形成结晶性的ZnO薄膜。作为基板本体，使用了具备反射层的硅基板。基板本体在俯视时具有正方形的形状。俯视时的基板本体的一边的长度为5mm。在ZnO薄膜上配置了荧光体的粒子。接着，对荧光体的粒子进行了加热处理。加热处理是在周围温度为200℃下进行了10分钟后、在周围温度为250℃下进行了30分钟。由此，得到了形成于基板上的比较例1的荧光体部的前驱体。荧光体由Y3Al5O12：Ce(YAG)形成。荧光体的粒子的平均粒径为16μm。前驱体的厚度为80μm。前驱体在俯视时具有圆的形状。俯视时的前驱体的直径为3mm。
(比较例2)
除了与荧光体的粒子一起将样品1的填料粒子配置于ZnO薄膜上以外，通过与比较例1相同的方法得到了比较例2的荧光体部的前驱体。在比较例2的荧光体部的前驱体中，由荧光体的粒子的合计体积V1(荧光体的整体的体积)和填料粒子的合计体积V2定义的V2/(V1+V2)的值为0.05。
(实施例1)
除了将样品1的填料粒子变更为样品2的填料粒子以外，通过与比较例2相同的方法得到了实施例1的荧光体部的前驱体。
(实施例2)
除了将样品1的填料粒子变更为样品3的填料粒子以外，通过与比较例2相同的方法得到了实施例2的荧光体部的前驱体。
(实施例3)
除了将样品1的填料粒子变更为样品4的填料粒子及将V2/(V1+V2)的值调节为0.16以外，通过与比较例2相同的方法得到了实施例3的荧光体部的前驱体。
(实施例4)
除了将样品1的填料粒子变更为样品5的填料粒子以外，通过与比较例2相同的方法得到了实施例4的荧光体部的前驱体。
(实施例5)
除了将V2/(V1+V2)的值调节为0.16以外，通过与实施例4相同的方法得到了实施例5的荧光体部的前驱体。
[荧光体部的前驱体的振动试验]
对于比较例1、2及实施例1～5的荧光体部的前驱体各自进行了振动试验。首先，将荧光体部的前驱体与基板一起设置于晶片托盒(chip case)(大日商事社制的CT100-066)中。晶片托盒在俯视时具有正方形的形状的袋子。俯视时的袋子的一边的长度为6.6mm。袋子的深度为2.54mm。接着，将晶片托盒设置于振动试验机上。通过振动试验机使晶片托盒振动。此时，晶片托盒的振幅为4.5mm。在振动试验机中，将马达的旋转转换为振动。对于振动的强度，将马达的转速为200rpm下的振动的强度的值定义为1，将马达的转速为2500rpm下的振动的强度的值定义为10。振动试验从1的强度开始。之后，每经过20秒使强度的值增加1。在振动的强度达到值10后经过20秒后结束振动试验。将振动试验的结果示于表3中。
在表3中，振动试验的数值表示荧光体的粒子从荧光体部的前驱体脱落时的振动的强度。但是，在表3中，就实施例5的荧光体部的前驱体而言，即使是强度为10的振动，荧光体的粒子也未脱落。
进而，在实施振动试验的前后，对荧光体部的前驱体的表面通过显微镜以50倍的倍率进行了观察。作为显微镜，使用了KEYENCE公司制的数码显微镜VH-5000。图15A示出了实施振动试验之前的实施例2的荧光体部的前驱体的显微镜图像。图15B示出了实施振动试验之后的实施例2的荧光体部的前驱体的显微镜图像。由图15A及图15B获知，通过大的振动，荧光体从荧光体部的前驱体脱落。进而，图16A示出了实施振动试验之前的实施例3的荧光体部的前驱体的显微镜图像。图16B示出了实施振动试验之后的实施例3的荧光体部的前驱体的显微镜图像。由图16A及图16B也获知，通过大的振动，荧光体从荧光体部的前驱体脱落。
[荧光体部的前驱体的浸渍试验]
对于比较例1、2及实施例1～5的荧光体部的前驱体各自进行了浸渍试验。首先，分别各准备了10个比较例1、2及实施例1～5的荧光体部的前驱体。这些前驱体分别被基板支撑。接着，将支撑荧光体部的前驱体的基板用夹具固定。将基板设置于试验用的容器的内部。在容器内加入ZnO的晶体生长用的溶液。作为晶体生长用的溶液，使用了硝酸锌及六亚甲基四胺的水溶液。将基板从晶体生长用的溶液中取出。在浸渍试验后，对荧光体部的前驱体发生了脱落的基板的个数进行计数。将浸清试验的结果示于表3中。在因浸渍试验而使荧光体部的前驱体发生了脱落的基板的个数为0个～3个时，评价为浸渍试验的结果良好(以“G”表示)。在该个数为4个～10个时，评价为浸渍试验的结果不良(以“NG”表示)。
[表3]
Figure BDA0003111627370000241
如由表3获知的那样，就具备包含树脂材料的填料粒子的实施例1～5的荧光体部的前驱体而言，与比较例1、2的荧光体部的前驱体相比，充分抑制了荧光体从基板脱落。
[波长转换构件]
接着，使用实施例2、3、5的荧光体部的前驱体各自制作了波长转换构件。详细而言，通过溶液生长法，在ZnO薄膜上制作了结晶质的ZnO基体。作为晶体生长用的溶液，使用了硝酸锌及六亚甲基四胺的水溶液。由此，得到了实施例2、3、5的波长转换构件。
接着，将实施例2的波长转换构件切断，对其切断面通过扫描型电子显微镜(SEM)进行观察。作为SEM，使用了Hitachi High-Technologies Corporation制的S-4300。图17A示出了实施例2的波长转换构件的截面的SEM图像。图17B是图17A中所示的填料粒子的放大图。如由图17A获知的那样，在波长转换构件中，填料粒子与荧光体粘接。如由图17B获知的那样，波长转换构件中所含的多个填料粒子中的一部分填料粒子互相粘接。彼此粘接的多个填料粒子分别维持了粒子的形状。
与实施例2的波长转换构件同样地，将实施例3的波长转换构件切断，对该切断面通过SEM进行观察。作为SEM，使用了Hitachi High-Technologies Corporation制的台式显微镜Miniscope TM4000Plus。图18A示出了实施例3的波长转换构件的截面的SEM图像。图18B是图18A中所示的填料粒子的放大图。图18C是图18A中所示的其它填料粒子的放大图。如由图18A获知的那样，在波长转换构件中，填料粒子与荧光体粘接。如由图18B获知的那样，波长转换构件中所含的多个填料粒子中的一部分填料粒子与荧光体的两个粒子各自粘接。如由图18C获知的那样，波长转换构件中所含的多个填料粒子中的一部分填料粒子与荧光体的粒子及基板各自粘接。
[波长转换构件的发光效率]
对于实施例2、3、5的波长转换构件各自测定了发光效率。发光效率的测定使用多通道分光器(大塚电子社制的MCPD-9800)及Labsphere公司制的积分球来进行。所使用的LD的激发光的波长为445nm。激发光的能量密度为2W/mm2。将测定的结果示于表4中。
接着，对实施例2、3、5的波长转换构件各自进行了加热。波长转换构件的加热在周围温度为240℃下进行了24小时。对于加热后的波长转换构件，通过上述的方法测定发光效率。将测定的结果示于表4中。
[表4]
Figure BDA0003111627370000261
如由表4获知的那样，实施例2、3、5的波长转换构件都具有良好的发光效率。特别是，实施例3、5的波长转换构件即使是在加热处理之后，也维持了良好的发光效率。
本申请的波长转换构件100(110、120、130、140)具备：包含无机材料的基体21；埋入基体21中的荧光体22；和埋入基体21中并且包含树脂材料的填料粒子23。
填料粒子23由于包含树脂材料，因此填料粒子23能够与荧光体22粘接。同样地，填料粒子23能够与制造波长转换构件时使用的基板10粘接。因此，填料粒子23能够将荧光体22固定于基板10上。由此，直至形成基体21为止，能够抑制荧光体22从基板10脱落。即，在波长转换构件中，荧光体22的脱落得以抑制。
波长转换构件进一步具备支撑基体21的基板10，填料粒子23也可以位于荧光体22与基板10之间。由此，在波长转换构件中，荧光体22的脱落得以抑制。
在波长转换构件中，基板10也可以包含选自不锈钢、铝与碳化硅的复合材料、铝与硅的复合材料、铝与碳的复合材料及铜中的至少1种。由此，基板10的热膨胀系数小。因此，即使因波长转换构件的使用而使基板10的温度上升，波长转换构件也具有高的可靠性。
在波长转换构件中，基体21也可以包含无机晶体。由此，基体21具有优异的散热性。
在波长转换构件中，上述无机晶体也可以包含氧化锌。由此，基体21具有更优异的散热性。
在波长转换构件中，上述氧化锌也可以沿c轴进行取向。由此，基体21具有更优异的散热性。
在波长转换构件中，上述树脂材料也可以包含热塑性树脂。由此，在波长转换构件中，荧光体22的脱落得以抑制。
在波长转换构件中，上述树脂材料也可以包含热固化性树脂。由此，在波长转换构件中，荧光体22的脱落得以抑制。
在波长转换构件中，填料粒子23也可以具有橡胶弹性。由此，填料粒子23与荧光体22的接触面积广。因此，填料粒子23能够将荧光体22充分固定。由此，在波长转换构件中，荧光体22的脱落更加得以抑制。
在波长转换构件中，上述树脂材料也可以包含具有硅氧烷键的高分子化合物。由此，填料粒子23具有优异的耐热性。
在波长转换构件中，填料粒子23也可以具有核30和覆盖核30的壳31。由此，填料粒子23具有优异的分散性。
在波长转换构件中，填料粒子23也可以具有经官能团修饰的表面。由此，填料粒子23具有优异的分散性。
在波长转换构件中，填料粒子23对于550nm的波长的光的吸收率优选为25％以下。由此，波长转换构件具有高的发光效率。
在波长转换构件中，由荧光体22的体积V1和填料粒子23的合计体积V2定义的V2/(V1+V2)的值也可以为0.05～0.16。由此，在波长转换构件中，荧光体22的脱落更加得以抑制。
光学装置200(210、220)具备波长转换构件100(110、120、130、140)和对波长转换构件照射激发光的激发光源40。由此，在光学装置所具备的波长转换构件中，荧光体22的脱落得以抑制。
投影器500具备上述波长转换构件。由此，在投影器500所具备的波长转换构件中，荧光体22的脱落得以抑制。
在基板10上配置荧光体22和包含树脂材料的填料粒子23。通过填料粒子23将荧光体22固定于基板10上。按照填料粒子23及荧光体22各自被埋入基体21中的方式形成包含无机材料的基体21。由此能够制造波长转换构件。
由此，荧光体22通过填料粒子23被固定于基板10上。因此，直至形成基体21为止能够抑制荧光体22从基板10脱落。
在该制造方法中，也可以通过使填料粒子23与荧光体22及基板10各自粘接，从而将荧光体22固定于基板10上。由此，能够容易地将荧光体22固定于基板10上。
在该制造方法中，使填料粒子23与荧光体22及基板10各自粘接也可以通过对填料粒子23加热来进行。由此，能够容易地将荧光体22固定于基板10上。
产业上的可利用性
本申请的波长转换构件例如可以用于下述设备等中的光源：吊灯等一般照明装置；聚光灯、体育场用照明、摄影室用照明等特殊照明装置；前照灯等车辆用照明装置；投影器、抬头显示器(head up display)等投影装置；医疗用或工业用的内窥镜用灯；数码相机、手机、智能手机等摄像装置；个人电脑(PC)用显示器、笔记本型个人电脑、电视机、便携式信息终端(PDX)、智能手机、平板PC、手机等液晶显示器装置。
符号的说明
10 基板
11 基板本体
12 薄膜
20 荧光体部
21 基体
22 荧光体
23 填料粒子
30 核
31 壳
40 激发光源
100、110、120、130、140 波长转换构件
200、210、220 光学装置
500 投影器
600 照明装置

Claims (19)

1.一种波长转换构件，其具备：
包含无机材料的基体；
埋入所述基体中的荧光体；和
埋入所述基体中并且包含树脂材料的多个填料粒子。
2.根据权利要求1所述的波长转换构件，其进一步具备支撑所述基体的基板，
所述多个填料粒子位于所述荧光体与所述基板之间。
3.根据权利要求2所述的波长转换构件，其中，所述基板包含选自不锈钢、铝与碳化硅的复合材料、铝与硅的复合材料、铝与碳的复合材料及铜中的至少1种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的波长转换构件，其中，所述基体包含无机晶体。
5.根据权利要求4所述的波长转换构件，其中，所述无机晶体包含氧化锌。
6.根据权利要求5所述的波长转换构件，其中，所述氧化锌沿c轴进行取向。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的波长转换构件，其中，所述树脂材料包含热塑性树脂。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的波长转换构件，其中，所述树脂材料包含热固化性树脂。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的波长转换构件，其中，所述多个填料粒子具有橡胶弹性。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的波长转换构件，其中，所述树脂材料包含具有硅氧烷键的高分子化合物。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的波长转换构件，其中，所述多个填料粒子具有核和覆盖所述核的壳。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的波长转换构件，其中，所述多个填料粒子具有经官能团修饰的表面。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的波长转换构件，其中，所述多个填料粒子对于550nm的波长的光的吸收率为25％以下。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的波长转换构件，其中，由所述荧光体的体积V1和所述多个填料粒子的合计体积V2定义的V2/(V1+V2)的值为0.05～0.16。
15.一种光学装置，其具备：
权利要求1～14中任一项所述的波长转换构件；和
对所述波长转换构件照射激发光的激发光源。
16.一种投影器，其具备权利要求1～14中任一项所述的波长转换构件。
17.一种波长转换构件的制造方法，其包括：
通过包含树脂材料的多个填料粒子将荧光体固定于基板上；和
按照所述多个填料粒子和所述荧光体被埋入包含无机材料的基体中的方式形成所述基体。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其中，将所述荧光体固定于所述基板上这一步骤包含：使所述多个填料粒子与所述荧光体和所述基板粘接。
19.根据权利要求18所述的制造方法，其中，使所述多个填料粒子与所述荧光体和所述基板粘接这一步骤包含：通过对所述多个填料粒子加热而使所述多个填料粒子与所述荧光体和所述基板粘接。
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