CN207542274U - 波长转换部件和发光器件 - Google Patents

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Abstract

提供一种对于各种角度的出入射光均能够表现出防反射功能，能够提高发光效率的波长转换部件。波长转换部件(10)的特征在于，包括荧光体层(1)和低折射率层(2)，其中荧光体层(1)包括玻璃基体(3)和分散在玻璃基体(3)中的荧光体颗粒(4)，低折射率层(2)设置于荧光体层(1)的表面，且折射率为荧光体颗粒(4)的折射率以下，低折射率层(2)具有凹凸结构，该凹凸结构的波纹度曲线的均方根斜率WΔq为0.1～1。

Description

波长转换部件和发光器件
技术领域
本实用新型涉及在投影仪等的发光器件中使用的波长转换部件。
背景技术
近年来，为了实现投影仪的小型化，人们提出使用了LED(Light Emitting Diode，发光二极管)、LD(Lazer Diode，激光二极管)等光源和荧光体的发光器件。例如，专利文献1公开了一种投影仪，其使用的发光器件包括发射紫外光的光源和将来自光源的紫外光转换为可见光的波长转换部件。在专利文献1中，所使用的波长转换部件(荧光轮)是通过在环状的可旋转的透明基板之上设置环状的荧光体层而制得的。
为了提高波长转换部件的发光效率，提高激发光的入射效率和荧光的出射效率是较为有效的。为此，有时会在波长转换部件的入射面或出射面设置防反射功能层。例如，专利文献1公开了在荧光体层的表面形成有低折射率层的波长转换部件。而专利文献2公开了在荧光体层的表面设置有基于电介质膜的防反射膜的波长转换部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-31488号公报
专利文献2：日本特开2013-130605号公报
发明内容
发明要解决的课题
例如，激光投影仪所使用的激光光源是这样使用的，即，利用准直透镜和聚光透镜等使从大量的激光元件发出的光会聚，聚束成1～2mm的光斑尺寸。像这样，由于使从大量的激光元件发出的光会聚，所以激发光对波长转换部件的入射角有增大的趋势。另外，波长转换部件内从激发光转换成荧光的光向所有角度辐射，所以也存在该光在波长转换部件表面的出射角增大的情况。
在这样的情况下，在专利文献1记载的波长转换部件的低折射率层中，由于因超过临界角而发生的全反射，激发光的入射效率和荧光的出射效率可能会降低。
另一方面，专利文献2记载的波长转换部件的电介质膜利用光的干涉所带来的相互抵消的原理来表现出防反射功能。电介质膜的防反射功能依赖于膜厚，所以若光的出入射角度为设计角度以上，则由于表观上的膜厚增大，存在难以表现出防反射功能的问题。
鉴于以上状况，本实用新型的目的在于提供一种对于各种角度的出入射光均能够表现出防反射功能，能够提高发光效率的波长转换部件。
用于解决问题的技术方案
发明人等经过积极的研究发现，利用在荧光体层的表面设置了具有特定凹凸结构的低折射率层的波长转换部件，能够解决上述问题。即，本实用新型的波长转换部件的特征在于，包括荧光体层和低折射率层，其中荧光体层包括玻璃基体和分散在玻璃基体中的荧光体颗粒，低折射率层设置在荧光体层的表面，且折射率为荧光体颗粒的折射率以下，低折射率层具有凹凸结构，该凹凸结构所形成的波纹度曲线的均方根斜率WΔq为0.1～1。
本实用新型的波长转换部件中，优选沿着荧光体层的从玻璃基体表面凸出的荧光体颗粒设置低折射率层，从而将低折射率层形成为凹凸结构。
本实用新型的波长转换部件中，优选低折射率层的算术平均粗糙度为3μm以下。这样，能够抑制因低折射率层表面的光散射引起的发光效率的降低。
本实用新型的波长转换部件中，优选低折射率层由玻璃构成。
本实用新型的波长转换部件中，优选低折射率层表面的露出有荧光体颗粒的面积的比率为15％以下。这样，低折射率层的防反射功能将变得容易发挥。
本实用新型的波长转换部件中，优选荧光体颗粒的平均粒径为10μm以上。这样，将容易获得具有期望的凹凸结构的低折射率层。
本实用新型的波长转换部件中，优选低折射率层的厚度为0.1mm以下。这样，将容易获得具有期望的凹凸结构的低折射率层。
本实用新型的波长转换部件中，优选荧光体层中的荧光体颗粒的含量为40～80体积％。
本实用新型的波长转换部件中，优选荧光体层与低折射率层的热膨胀系数差为60×10-7/℃以下。这样，能够提高荧光体层与低折射率层的密接强度。
本实用新型的波长转换部件可以在荧光体层的两面设置有低折射率层。
本实用新型的波长转换部件中，优选荧光体层的从表面起到深度20μm为止的范围内的空隙率为20％以下。这样，荧光体层表层中的光散射得到降低，光出入射效率得到提高，能够进一步提高波长转换部件的发光效率。
本实用新型的波长转换部件中，优选在低折射率层的表面设置有电介质膜。这样，防反射功能进一步得到提高，能够进一步提高波长转换部件的发光效率。
本实用新型的波长转换部件适宜应用于投影仪。
本实用新型的发光器件的特征在于，包括上述波长转换部件和对波长转换部件照射具有激发荧光体颗粒的激发波长的光的光源。
本实用新型的波长转换部件的制造方法用于制造上述波长转换部件，其特征在于，包括：准备包含玻璃粉末和荧光体颗粒的荧光体层用生片的工序；准备包含玻璃粉末的低折射率层用生片的工序；和在荧光体层用生片之上层叠低折射率层用生片并在层叠后的状态下进行烧制的工序，在烧制工序中，以使低折射率层用生片所使用的玻璃粉末的粘度达到107dPa·s以下的温度进行加热。
发明效果
根据本实用新型，能够提供一种对于各种角度的出入射光均能够表现出防反射功能，能够提高发光效率的波长转换部件。
附图说明
图1是表示本实用新型第一实施方式的波长转换部件的截面图。
图2是表示低折射率层所形成的凹凸结构及其波纹度曲线的示意性概念图。
图3是表示本实用新型第二实施方式的波长转换部件的示意性截面图。
图4是表示使用了本实用新型第一实施方式的波长转换部件的发光器件的截面图。
图5是针对实施例1、3的波长转换部件表示使激发光入射角变化的情况下的荧光强度的图表。
图6是针对实施例1、3的波长转换部件表示使激发光入射角变化的情况下的反射激发光强度的图表。
具体实施方式
以下使用附图对本实用新型的波长转换部件的实施方式进行说明。
(1)第一实施方式的波长转换部件
图1是表示本实用新型第一实施方式的波长转换部件的示意性截面图。波长转换部件10包括荧光体层1和设置于荧光体层1的主面1a的低折射率层2。荧光体层1包括玻璃基体3和分散在玻璃基体3中的荧光体颗粒4。在荧光体层1的主面1a，荧光体颗粒4从玻璃基体3表面凸出，通过沿着凸出的荧光体颗粒4设置具有大致均匀的厚度的低折射率层2，将低折射率层2形成为凹凸结构。
以下按各结构要素详细进行说明。
(荧光体层1)
玻璃基体3并不特别限定，只要适宜作为荧光体颗粒4的分散介质即可。玻璃基体3能够利用例如硼硅酸盐类玻璃，或SnO-P2O5类玻璃等磷酸盐类玻璃等构成。作为硼硅酸盐类玻璃，能够列举以质量％计含有30～85％的SiO2、0～30％的Al2O3、0～50％的B2O3、0～10％的Li2O+Na2O+K2O以及0～50％的MgO+CaO+SrO+BaO的结构。
玻璃基体3的软化点优选为250℃～1000℃，更加优选300℃～850℃。若玻璃基体3的软化点过低，则荧光体层的机械强度和化学耐久性容易降低。并且，由于玻璃基体自身的耐热性较低，所以可能会因从荧光体颗粒4产生的热而发生软化变形。另一方面，若玻璃基体3的软化点过高，则在制造时的烧制工序中荧光体颗粒4可能会发生劣化，导致波长转换部件10的发光强度降低。
玻璃基体3的折射率并不特别限定，但通常为1.40～1.90，尤其是1.45～1.85。另外，在本说明书中，在没有特别说明的情况下，折射率指的是对于d线(波长587.6nm的光)的折射率(nd)。
荧光体颗粒4例如能够包含选自氧化物荧光体、氮化物荧光体、氮氧化物荧光体、氯化物荧光体、酰氯化物荧光体、硫化物荧光体、氧硫化物荧光体、卤化物荧光体、硫族元素化物荧光体、铝酸盐荧光体、卤磷酸盐化物荧光体、石榴石类化合物荧光体中的一种以上的无机荧光体。以下给出荧光体颗粒4的具体例。
作为照射波长300nm～440nm的紫外～近紫外激发光时发出蓝色荧光的荧光体颗粒，可列举Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ba)MgAl10O17:Eu2+等。
作为照射波长300nm～440nm的紫外～近紫外激发光时发出绿色荧光(波長500nm～540nm的荧光)的荧光体颗粒，可列举SrAl2O4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+等。
作为照射波长440nm～480nm的蓝色激发光时发出绿色荧光(波長500nm～540nm的荧光)的荧光体颗粒，可列举SrAl2O4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+等。
作为照射波长300nm～440nm的紫外～近紫外激发光时发出黄色荧光(波長540nm～595nm的荧光)的荧光体颗粒，可列举ZnS:Eu2+等。
作为照射波长440nm～480nm的蓝色激发光时发出黄色荧光(波長540nm～595nm的荧光)的荧光体颗粒，可列举Y3(Al,Gd)5O12:Ce2+、Lu3Al5O12:Ce2+、Tb3Al5O12:Ce2+、La3Si6N11:Ce、Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+、(Si,Al)3(O,N)4:Eu2+、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+等。
作为照射波长300nm～440nm的紫外～近紫外激发光时发出红色荧光(波長600nm～700nm的荧光)的荧光体颗粒，可列举Gd3Ga4O12:Cr3+、CaGa2S4:Mn2+等。
作为照射波长440nm～480nm的蓝色激发光时发出红色荧光(波長600nm～700nm的荧光)的荧光体颗粒，可列举Mg2TiO4:Mn4+、K2SiF6:Mn4+、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu2+等。
若荧光体颗粒4的平均粒径过小，则荧光体层1的玻璃基体3表面的荧光体颗粒4的凸出高度(或露出量)减小，在形成低折射率层2时可能不会形成期望的凹凸结构。因而，荧光体颗粒4的平均粒径优选为10μm以上，尤其优选是15μm以上。不过，若荧光体颗粒4的平均粒径过大，则荧光体颗粒4从低折射率层2表面露出的比率可能会升高，低折射率层2的防反射功能将难以发挥。因而，荧光体颗粒4的平均粒径优选为50μm以下，尤其优选是30μm以下。
另外，荧光体层1的玻璃基体3表面的荧光体颗粒4的凸出高度优选为1～40μm、3～30μm、5～25μm，尤其是10～20μm。若荧光体颗粒4的凸出高度过小，则在形成低折射率层2时可能不会形成期望的凹凸结构。另一方面，若荧光体颗粒4的凸出高度过大，则荧光体颗粒4从低折射率层2表面露出的比率可能会升高，低折射率层2的防反射功能将难以发挥。
此外，本说明书中的平均粒径指的是，在利用激光衍射法进行测定时的体积基准的累积粒度分布曲线中，其累积量从小的颗粒起累计达到50％时的粒径(D50)。
荧光体颗粒4的折射率通常为1.45～1.95，进一步为1.55～1.90。
荧光体颗粒4的一部分也可以露出低折射率层2的表面。不过，从获得更高强度的荧光的观点出发，低折射率层2表面的露出有荧光体颗粒4的面积的比率(露出面积比)优选为15％以下、10％以下，尤其是8％以下。若该露出面积比过高，则低折射率层2的防反射功能将难以发挥。另外，在如后文所述地，在低折射率层2的表面形成电介质膜的情况下，该电介质膜的防反射功能也将难以充分发挥。
荧光体层1中的荧光体颗粒4的含量优选为40体积％以上，尤其是45体积％以上。若荧光体颗粒4的含量过小，则荧光体颗粒4会被埋在玻璃基体3中，荧光体颗粒4将不会从玻璃基体3表面充分凸出。其结果，在形成低折射率层2时可能不会形成期望的凹凸结构。并且将难以获得期望的荧光强度。另一方面，荧光体层1中的荧光体颗粒4的含量优选为80体积％以下，尤其是75体积％以下。若荧光体颗粒4的含量过大，在荧光体层1的内部将形成较多空隙，低折射率层2的成分容易渗透到荧光体层1的内部，低折射率层2表面的荧光体颗粒4的露出面积比存在升高的趋势。并且荧光体层1的机械强度容易降低。不过，只要低折射率层2的成分不过量地渗透到荧光体层1的内部，就不会有特别的问题。甚至于，若低折射率层2的成分适度地渗透到荧光体层1的内部，由于荧光体层1的表层中的空隙率减小，所以荧光体层1的表层中的光散射得到降低。其结果，波长转换部件10中的光出入射效率得到提高，能够提高波长转换部件10的发光效率。荧光体层1的从表面(荧光体层1与低折射率层2的分界面)起到深度20μm为止的范围内的空隙率优选20％以下、15％以下，尤其是10％以下。
荧光体层1的厚度需要为能够可靠地使激发光被荧光体颗粒4吸收的厚度，但优选越薄越好。这是因为，若荧光体层1过厚，则荧光体层1中的光的散射和吸收会变得过大，荧光的出射效率可能会降低。具体而言，荧光体层1的厚度优选为0.5mm以下、0.3mm以下，尤其是0.2mm以下。不过，若荧光体层1的厚度过小，则荧光体颗粒4的含量减小，将难以获得期望的荧光强度。并且荧光体层1的机械强度可能会降低。因而，荧光体层1的厚度优选为0.03mm以上。
荧光体层1的形状能够根据用途而适宜地设定。荧光体层1的形状例如为矩形板状、圆盘状、轮板状、扇形板状。
(低折射率层2)
低折射率层2例如由玻璃或树脂等构成。作为玻璃能够使用与针对荧光体层1中的玻璃基体3给出的示例同样的玻璃。
低折射率层2的折射率为荧光体颗粒4的折射率以下，由此实现作为防反射功能层的作用。低折射率层2的折射率例如优选为1.45～1.95、1.40～1.90，尤其是1.45～1.85。
此外，荧光体层1的玻璃基体3与低折射率层2之间的折射率差优选为0.1以下、0.08以下，尤其是0.05以下。若该折射率差增大，则荧光体层1的玻璃基体3与低折射率层2的分界面处的反射增大，发光效率容易降低。
低折射率层2优选实质上不包含折射率比荧光体颗粒和玻璃基体3高的添加剂等。即，低折射率层2优选实质上仅由玻璃(或者树脂)构成。这样，期望的防反射功能将变得容易发挥。
若低折射率层2的厚度较大，将难以获得具有期望的凹凸结构的低折射率层。并且，激发光和荧光会变得容易被吸收，荧光体颗粒4占整个波长转换部件10的含量会相对变小。其结果，波长转换部件10的发光效率将容易降低。因此，低折射率层2的厚度优选为0.1mm以下、0.05mm以下，0.03mm以下，尤其是0.02mm以下。若低折射率层2的厚度过小，则低折射率层2表面的荧光体颗粒4的露出面积比存在增大的趋势，因此优选为0.003mm以上，尤其是0.01mm以上。其中，低折射率层2的厚度指的是凹凸结构的顶部与荧光体颗粒4的距离T。
从使激发光和荧光不易在低折射率层2被吸收的观点出发，优选可见光波段(波长400～800nm)的低折射率层2的全光线透射率为50％以上、65％以上，尤其是80％以上。
低折射率层2优选与荧光体层1熔接。这样，能够抑制荧光体层1与低折射率层2的分界面处的光的反射和散射，能够提高发光效率。
从提高荧光体层1与低折射率层2的密接强度的观点出发，二者的热膨胀系数差优选为60×10-7/℃以下、50×10-7/℃以下、40×10-7/℃以下，尤其是30×10-7/℃以下。
低折射率层2所形成的凹凸结构的波纹度曲线(轮廓曲线)的均方根斜率WΔq优选为0.1～1、0.2～0.8，尤其是0.3～0.7。波纹度曲线的均方根斜率WΔq是对特定范围内的波纹度曲线的斜率求平均而得的参数，能够按照JIS-B0601-2001来求取。具体而言，波纹度曲线的均方根斜率WΔq由下式表示(参考图2。在图2中，实线的曲线表示低折射率层，虚线的曲线表示其波纹度曲线。[dz(x)/dx]表示波纹度曲线的斜率。)
[式1]
上述均方根斜率WΔq是低折射率层2所形成的凹凸结构的倾斜角度的指标。当上述均方根斜率WΔq的值处于上述范围内时，能够对各种角度的出入射光表现出防反射功能。其中，波纹度曲线的均方根斜率WΔq＝0.1相当于波纹面的平均倾斜度为5°的情况，波纹度曲线的均方根斜率WΔq＝1相当于波纹面的平均倾斜度为45°的情况。
若上述均方根斜率WΔq的值过小，则低折射率层2所形成的凹凸结构的倾斜角度(相对于荧光体层1的主面1a的倾斜角度)减小。其结果，入射到低折射率层2的激发光和从荧光体层1向低折射率层2出射的荧光中的、出入射角较大的成分的光变得容易在低折射率层2的表面反射，发光效率容易降低。
另一方面，若上述均方根斜率WΔq的值过大，则低折射率层2所形成的凹凸结构的倾斜角度增大。其结果，入射到低折射率层2的激发光和从荧光体层1向低折射率层2出射的荧光中的出入射角度较小的成分的光变得容易在低折射率层2的表面反射，发光效率容易降低。
低折射率层2的算术平均粗糙度(Ra)优选为3μm以下、2μm以下、1μm以下，尤其是0.5μm以下。若低折射率层2的算术平均粗糙度过大，则低折射率层2表面的光散射增大，波长转换部件10的发光效率容易降低。并且，在低折射率层2的表面难以形成后述的电介质膜。
另外，低折射率层2也可以设置在荧光体层1的主面1a和主面1b的两者上。这样，在将波长转换部件10作为透射型波长转换部件使用的情况下，能够提高激发光对荧光体层1的入射效率，并且能够提高来自荧光体层1的荧光的出射效率。
或者，通过在荧光体层1的主面1b设置反射部件(未图示)，也能够作为反射型的波长转换部件使用。此时，激发光从荧光体层1的主面1a入射，荧光体颗粒4发出的荧光被反射部件反射而从荧光体层1的主面1a出射。
(2)第二实施方式的波长转换部件
图3是表示本实用新型第二实施方式的波长转换部件的示意性截面图。本实施方式的波长转换部件20中，在低折射率层2的表面形成有具有作为防反射功能层的功能的电介质膜5。其它结构与第一实施方式的波长转换部件10相同。通过在低折射率层2的表面形成电介质膜5，防反射功能进一步得到提高，能够进一步提高波长转换部件10的发光效率。另外，由于电介质膜5不是直接形成在荧光体层1的表面而是隔着低折射率层2形成，所以容易发挥期望的防反射功能。其理由说明如下。
在荧光体层1中，一般来说玻璃基体3具有比荧光体颗粒4低的折射率。因此，在不设置低折射率层2的情况下，在荧光体层1的主面1a，存在折射率低的区域和折射率高的区域。电介质膜需要进行与形成膜的对象部件的折射率匹配的光学设计。在所形成的电介质膜采用了与低折射率区域匹配的光学设计时，对于高折射率区域，该电介质膜难以表现出期望的防反射功能。反过来，在所形成的电介质膜采用了与高折射率区域匹配的光学设计时，对于低折射率区域，该电介质膜难以表现出期望的防反射功能。因此，若在荧光体层1的表面形成了低折射率层2，则形成膜的对象部件的折射率变得均匀，通过按照与低折射率层2的折射率匹配的方式进行电介质膜的光学设计，能够表现出期望的防反射功能。
另外，如上述已叙述的那样，光的出入射角越大，电介质膜越难以表现出期望的防反射功能。而在本实施方式中，电介质膜5是沿着具有凹凸结构的低折射率层2的表面形成的。即电介质膜5具有凹凸结构。因此，即使是对于荧光体层1的表面而言出入射角较大的光，由于电介质膜5局部地具有规定的倾斜面，所以能够减小相对于电介质膜5的出入射角。其结果，能够表现出电介质膜5的防反射功能。
电介质膜5的膜材料、膜层数、膜厚经过设计以在可见光波段减小反射率。电介质膜5的材料可列举SiO2、Al2O3、TiO2、Nb2O5、Ta2O5等。电介质膜5可以是单层膜也可以是多层膜。
(3)波长转换部件的制造方法
以下对第一实施方式的波长转换部件10的制造方法之一例进行说明。
首先，准备好荧光体层1用生片(green sheet)，其包括用于构成玻璃基体3的玻璃粉末和荧光体颗粒4。具体而言，将包含玻璃粉末、荧光体颗粒4以及粘结剂树脂、溶剂、塑化剂等有机成分的浆料，利用刮片法等涂敷在聚对苯二甲酸乙二醇酯等的树脂膜上，并进行加热干燥，由此制备荧光体层1用生片。并且，利用同样的方法准备好包含玻璃粉末的低折射率层2用生片。
接着，在荧光体层1用生片之上层叠低折射率层2用生片，并在根据需要进行加压压接之后，进行烧制。就烧制温度而言，加热至这样的温度，在该温度下低折射率层2用生片所使用的玻璃粉末的粘度达到107dPa·s以下，优选为106.5Pa·s以下，更加优选为106Pa·s以下。这样，玻璃粉末的流动得到促进，容易以沿着在荧光体层1的玻璃基体3表面凸出的荧光体颗粒4的方式形成具有期望的凹凸结构的低折射率层2。并且，低折射率层2的表面变得平滑，能够降低算术平均粗糙度。不过，若烧制温度过高，则玻璃粉末会过度地流动，低折射率层2表面的荧光体颗粒4的露出面积比可能会变得过大。因此，烧制温度优选为使得低折射率层2用生片所使用的玻璃粉末的粘度达到104Pa·s以上，尤其是105Pa·s以上的温度。
除了上述方法以外，也可以采用这样的方法进行制备，即，首先通过仅对荧光体层1用生片进行烧制来制备荧光体层1，之后在荧光体层1的表面层叠低折射率层2用生片并在热压接后进行烧制，由此制备波长转换部件10。或者，也可以使用溶胶凝胶法在荧光体层1的表面形成低折射率层2。
或者，准备好用于形成低折射率层2的薄板玻璃，在其表面层叠荧光体层1用生片，在热压接后进行烧制来形成荧光体层1，由此制备波长转换部件10。
此外，通过在低折射率层2的表面形成电介质层5，能够制备第二实施方式的波长转换部件20。电介质层5能够利用真空蒸镀法、离子电镀法、离子辅助法、溅射法等公知的方法来形成。
(4)发光器件
图4表示使用了波长转换部件10的发光器件100的示意图。发光器件100包括光源6和波长转换部件10。光源6照射荧光体层1所含的荧光体颗粒4的激发波长的光L1。当光L1入射到荧光体层1时，荧光体颗粒4吸收光L1而出射荧光L2。在波长转换部件10的与光源6相反的一侧设置有反射部件7，所以荧光L2向着光源6侧出射。荧光L2被配置在光源6与波长转换部件10之间的分束器8反射，从发光器件100导出到外部。
[实施例]
以下基于具体实施例对本实用新型详细进行说明，但本实用新型并不由以下实施例作任何的限定，在不改变其主旨的范围内能够适宜地变更而实施。
表1表示实施例1～4和比较例1、2。
[表1]
(实施例1)
(a)荧光体层生片的制备
以质量％计SiO2：71％、Al2O3：6％、B2O3：13％、K2O：1％、Na2O：7％、CaO：1％、BaO：1％来调配原料，利用熔融淬冷法制备薄膜状玻璃。使用球磨机对得到的薄膜状玻璃进行湿式粉碎，获得平均粒径为2μm的玻璃粉末(软化点775℃)。
将得到的玻璃粉末与平均粒径为23μm的YAG荧光体颗粒(YAG荧光体粉末)(Yttrium Aluminum Garnet；Y3Al5O12)按照玻璃粉末：YAG荧光体颗粒＝30体积％：70体积％的方式使用振动混合机进行混合。在得到的混合粉末50g中添加适量的结合剂、塑化剂、溶剂等有机成分，经球磨机混揉12小时而获得浆料。使用刮片法将该浆料涂布在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜上并使其干燥，由此获得厚度0.15mm的荧光体层用生片。
(b)低折射率层用生片的制备
使用(a)中得到的玻璃粉末50g，以与上述同样的方式获得浆料。使用刮片法将该浆料涂布在PET薄膜上并使其干燥，由此制备厚度0.025mm的低折射率层用生片。
(c)波长转换部件的制备
将上述制备的各生片裁切成30mm×30mm的大小并使之重叠，在该状态下使用热压接机以90℃施加1分钟的15kPa的压力，由此制备层叠体。在将层叠体裁切成φ25mm的圆形后，在大气中以600℃进行1小时的脱脂处理，然后以800℃进行1小时的烧制，由此制备波长转换部件。所得到的波长转换部件中，荧光体层的厚度为0.12mm，低折射率层(玻璃层)的厚度为0.01mm。
其中，各特性按以下方式测定。
软化点使用差热分析装置(Rigaku公司制TAS-200)进行测定。
热膨胀系数使用热膨胀测定装置(MacScience公司制DILATO)在25～250℃的范围内测定。
低折射率层中的凹凸结构的波纹度曲线的均方根斜率WΔq和低折射率层的算术平均粗糙度使用Keyence公司制形状测量激光显微镜VK-X进行测定。
低折射率层表面的荧光体颗粒的露出面积比基于SEM(扫描电子显微镜)平面图像进行计算。另外，荧光体层的从表面起到深度20μm为止的范围内的空隙率基于SEM截面图像进行计算。
低折射率层用生片所使用的玻璃粉末的烧制时的粘度通过纤维伸长法求得。
(实施例2)
(a)荧光体层用生片的制备
使用与实施例1相同的生片。
(b)低折射率层用生片的制备
以质量％计SiO2：78％、Al2O3：1％、B2O3：19％、K2O：1％、MgO：1％来调配原料，利用熔融淬冷法制备薄膜状玻璃。使用球磨机对得到的薄膜状玻璃进行湿式粉碎，获得平均粒径为2μm的玻璃粉末(软化点825℃)。
使用得到的玻璃粉末50g，以与实施例1同样的方式获得浆料。使用刮片法将该浆料涂布在PET薄膜上并使其干燥，由此制备厚度0.06mm的低折射率层用生片。
(c)波长转换部件的制备
除了烧制温度采用850℃以外，与实施例1同样地制备波长转换部件。所得到的波长转换部件中，荧光体层的厚度为0.12mm，低折射率层(玻璃层)的厚度为0.03mm。
(实施例3)
在实施例1制备的波长转换部件的低折射率层的表面利用溅射法形成电介质多层膜(膜结构：SiO2、Al2O3、Ta2O5、SiO4的4层结构，膜总厚度：500nm)，由此获得波长转换部件。
(实施例4)
在实施例2制备的波长转换部件的低折射率层的表面利用溅射法形成与实施例3相同的电介质多层膜，由此获得波长转换部件。
(比较例1)
(a)荧光体层用生片的制备
使用与实施例1相同的生片。
(b)低折射率层用生片的制备
使用(a)中得到的玻璃粉末50g，以与上述同样的方式获得浆料。使用刮片法将该浆料涂布在PET薄膜上并使其干燥，由此制备厚度0.3mm的低折射率层用生片。
(c)与实施例1同样地制备波长转换部件。所得到的波长转换部件中，荧光体层的厚度为0.12mm，低折射率层(玻璃层)的厚度为0.15mm。
(比较例2)
对比较例1得到的波长转换部件的低折射率层使用铝磨料进行研磨(lapping)，之后再利用氧化铈磨料进行镜面抛光，由此获得波长转换部件。
(比较例3)
在实施例1中仅对荧光体层用生片进行烧制来获得波长转换部件。
(评价)
(a)荧光强度的评价
在铝反射基板(Material House公司制MIRO-SILVER，30mm×30mm)的中央部，使用粘接剂(Shin-Etsu Chemical公司制硅酮树脂)将上述制备的各波长转换部件以荧光体层侧与反射基板相对的方式粘贴在反射基板上，制备反射型的测定样品。
准备好激发光源，该激发光源能够使用会聚透镜将来自激光单元的出射光会聚成φ1mm的光斑尺寸，该激光单元由30个1W的蓝色激光元件(波长440nm)排列而成。从该光源发出的激发光对测定样品表面的最大入射角度(以测定样品表面的法线为0°时的角度)为60°。
将测定样品的中心固定于电动机的轴，一边使其以7000RPM的转速旋转，一边对测定样品表面照射激发光。通过光纤由小型分光器(Ocean Optics公司制USB-4000)接收反射光，获得发光光谱。根据发光光谱求取荧光强度。结果表示在表1中。
如表1所述，实施例1～4的波长转换部件中，低折射率层表面的波纹度曲线的均方根斜率WΔq为0.15～0.38，荧光强度为100～110a.u.。而比较例1、2的波长转换部件中，低折射率层表面的波纹度曲线的均方根斜率WΔq为0～0.08，荧光强度为72～92a.u.。另外，没有设置低折射率层的比较例3的波长转换部件的荧光强度为59a.u.。于是，实施例的波长转换部件的荧光强度高于比较例的波长转换部件。
(b)防反射功能层的角度依赖性的评价
对于实施例1和3制备与(a)相同的测定样品。将测定样品固定于电动机的轴，一边使其以7000RPM的转速旋转，一边照射激发光。光源仅使用1个上述的蓝色激光元件，并使入射角度在0～70°的范围内以10°的步长(间隔)变化。通过光纤由小型分光器(Ocean Optics公司制USB-4000)接收反射光，获得发光光谱。根据发光光谱求取荧光强度和反射激发光强度。结果表示在图5、6中。
如图5、6所示可知，实施例1、3的波长转换部件对于入射角大致为0°～50°的宽范围的激发光能够发挥良好的防反射功能。另外可知，通过在低折射率层的表面进一步设置电介质多层膜，能够提高防反射功能。
此外，在上述各评价中，光强度的值由任意单位(a.u.＝arbitrary unit)表示，并非表示绝对值。
工业利用性
本实用新型的波长转换部件适宜应用于投影仪。另外，除投影仪之外，也能够用于车前灯等车载用照明用途或其它的照明用途。
附图标记说明
1 荧光体层
2 低折射率层
3 玻璃基体
4 荧光体颗粒
5 电介质多层膜
6 光源
7 反射部件
8 分束器
10、20 波长转换部件
100 发光器件。

Claims (14)

1.一种波长转换部件，其包括：
荧光体层，其包括玻璃基体和分散在玻璃基体中的荧光体颗粒；和
低折射率层，其设置在所述荧光体层的表面，且折射率为所述荧光体颗粒的折射率以下，
所述波长转换部件的特征在于：
所述低折射率层具有凹凸结构，该凹凸结构的波纹度曲线的均方根斜率WΔq为0.1～1。
2.如权利要求1所述的波长转换部件，其特征在于：
通过沿着所述荧光体层的从所述玻璃基体表面凸出的所述荧光体颗粒设置所述低折射率层，将所述低折射率层形成为凹凸结构。
3.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述低折射率层的算术平均粗糙度为3μm以下。
4.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述低折射率层由玻璃构成。
5.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述低折射率层表面的露出有所述荧光体颗粒的面积的比率为15％以下。
6.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述荧光体颗粒的平均粒径为10μm以上。
7.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述低折射率层的厚度为0.1mm以下。
8.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述荧光体层中的所述荧光体颗粒的含量为40～80体积％。
9.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述荧光体层与所述低折射率层的热膨胀系数差为60×10-7/℃以下。
10.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
在所述荧光体层的两面设置有所述低折射率层。
11.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
所述荧光体层的从表面起到深度20μm为止的范围内的空隙率为20％以下。
12.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
在所述低折射率层的表面设置有电介质膜。
13.如权利要求1或2所述的波长转换部件，其特征在于：
供投影仪使用。
14.一种发光器件，其特征在于，包括：
权利要求1～13中任一项所述的波长转换部件；和
对所述波长转换部件照射具有激发所述荧光体颗粒的激发波长的光的光源。
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