DE112017002755T5

DE112017002755T5 - Wellenlängenumwandlungselement, lichtquellenvorrichtung und bildprojektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017002755T5
Application number: DE112017002755.1T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Yamaguchi; Masayuki Abe; Minoru Ohkoba; Daisuke Ogawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2019-02-21
Also published as: US20210080815A1; GB2568171B; JPWO2017209152A1; GB201821316D0; US20190101814A1; PH12018502321A1; GB2568171A; CN109313294B; US11347139B2; JP2022025065A; US10884329B2; WO2017209152A1; CN109313294A; JP6957463B2

Abstract

[PROBLEME] Um einen Temperaturgradienten eines Fluoreszenzabschnitts zu unterdrücken, wenn Anregungslicht gestrahlt wird.[MITTEL ZUR LÖSUNG] Ein Wellenlängenumwandlungselement 20 weist einen Fluoreszenzabschnitt 10 auf, bei dem Fluoreszenzteilchen 5 in einem Bindemittel 4 dispergiert sind, und der Fluoreszenzabschnitt weist eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf, die in einer Dickenrichtung einander gegenüberliegen, und Anregungslicht wird von der zweiten Flächenseite gestrahlt. Eine Volumendichte der Fluoreszenzteilchen in einem ersten Abschnitt ist höher als diejenige im zweiten Abschnitt, wobei der Fluoreszerizabschnitt in der Dickenrichtung oder den ersten Abschnitt auf einer ersten Flächenseite und den zweiten Abschnitt auf der zweiten Flächenseite zweigeteilt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wellenlängenumwandlungselement, das Fluoreszenzlicht durch Wellenlängenumwandeln von Anregungslicht emittiert, und eine Lichtquellenvorrichtung, die das Wellenlängenumwandlungselement verwendet, und insbesondere ein Wellenlängenumwandlungselement, das für eine Bildprojektionsvorrichtung geeignet ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Lichtquellenvorrichtung, wie oben beschrieben, bündelt und bestrahlt das Anregungslicht, wie beispielsweise einen Laserstrahl, mit einer hohen Dichte auf eine Fluoreszenzschicht in dem Wellenlängenumwandlungselement, um dadurch das Fluoreszenzlicht effizient zu emittieren. Die Fluoreszenzschicht enthält ein Bindemittel und Fluoreszenzteilchen, die im Bindemittel dispergiert sind.
Aufgrund dessen, dass das Anregungslicht mit der hohen Dichte gebündelt und gestrahlt wird, ist die Fluoreszenzschicht jedoch wahrscheinlich heiß und die verschlechterte Fluoreszenzschicht und die abgesenkte Lichtausbeute eines Fluoreszenzkörpers in der Fluoreszenzschicht sind betroffen.
Patentliteratur 1 offenbart ein Verfahren zum Bilden einer Fluoreszenzschicht, bei der Fluoreszenzteilchen in einem aus einem anorganischen Material hergestellten Bindemittel dispergiert sind, so dass die Fluoreszenzteilchen ein Metallsubstrat kontaktieren können, um Wärmeabstrahlung zu fördern.
Es wird erwartet, dass das in Patentliteratur 1 offenbarte Verfahren die Wärmeabstrahlung-fördernde Wirkung des Fluoreszenzkörpers nahe dem Substrat in der Fluoreszenzschicht bereitstellt, wobei jedoch seine Wärmeabstrahlung-fördernde Wirkung der Fluoreszenzteilchen nahe der Auftrefffläche, auf die das Anregungslicht gestrahlt wird, unklar ist. Außerdem gibt es, da die Intensität des eingestrahlten Anregungslichts auf der Auftreffflächenseite höher ist, einen großen lokalen Temperaturunterschied (Temperaturgradienten) zwischen dem Auftreffflächenseitenabschnitt und dem Substratseitenabschnitt in der Fluoreszenzschicht, und durch den resultierenden Stress verursachte Risse usw. können auftreten.
Dokument des Standes der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches offengelegtes Patent Nr. 2015-94777
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Das Problem ist, dass es unmöglich ist, den Temperaturgradienten der Fluoreszenzschicht (oder Abschnitts) zu unterdrücken, der durch die Bestrahlung des Anregungslichts verursacht wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Wellenlängenumwandlungselement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Fluoreszenzabschnitt, bei dem Fluoreszenzteilchen in einem Bindemittel dispergiert sind, wobei der Fluoreszenzabschnitt eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, und Anregungslicht von einer zweiten Flächenseite gestrahlt wird, und wobei eine Volumendichte des Fluoreszenzteilchens in einem ersten Abschnitt höher ist als diejenige in einem zweiten Abschnitt, wobei der Fluoreszenzabschnitt in der Dickenrichtung in den ersten Abschnitt auf einer ersten Flächenseite und den zweiten Abschnitt auf der zweiten Flächenseite zweigeteilt wird.
Eine Lichtquellenvorrichtung, die eine Lichtquelle enthält, die konfiguriert ist, um Anregungslicht zu emittieren, und das obige Wellenlängenumwandlungselement bilden ebenfalls einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Eine Bildprojektionsvorrichtung, welche die obige Lichtquellenvorrichtung enthält, und eine Optik, die konfiguriert ist, um ein Bild durch Modulieren von Licht von der Lichtquellenvorrichtung mit einem Lichtmodulationselement zu projizieren, bildet ebenfalls einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Ein Herstellungsverfahren gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eines Wellenlängenumwandlungselements, das einen Fluoreszenzabschnitt umfasst, bei dem Fluoreszenzteilchen in einem Bindemittel dispergiert sind, wobei der Fluoreszenzabschnitt eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegend sind, und Anregungslicht von einer zweiten Flächenseite gestrahlt wird, enthält die Schritte eines Vorbereitens eines ersten Materials, bei dem die Fluoreszenzteilchen mit einer ersten Volumendichte im Bindemittel dispergiert sind, und eines zweiten Materials, bei dem die Fluoreszenzteilchen mit einer zweiten Volumendichte dispergiert sind, die höher als die erste Volumendichte im Bindemittel ist, und eines Laminierens des ersten Materials und des zweiten Materials, so dass das zweite Material auf einer ersten Flächenseite lokalisiert ist.
Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann ein Wellenlängenumwandlungselement bereitstellen, das die Dichte der Fluoreszenzteilchen im Fluoreszenzabschnitt steuert, einen Temperaturgradienten niederhält, der durch die Bestrahlung des Anregungslicht verursacht wird, und den Stress vermeidet, der durch den Temperaturgradienten verursacht wird. Die vorliegende Erfindung kann eine Lichtquellenvorrichtung bereitstellen, die imstande ist, das Fluoreszenzlicht stabil zu erzeugen, und eine Bildprojektionsvorrichtung bereitstellen, die imstande ist, ein ausgezeichnetes projiziertes Bild stabil anzuzeigen.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine Konfiguration einer Lichtquellenvorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
2 veranschaulicht eine Konfiguration einer Lichtquellenvorrichtung als ein Vergleichsbeispiel.
3 veranschaulicht Anregungslicht, das sich in einer Fluoreszenzschicht bewegt, und eine Temperaturverteilung in der Fluoreszenzschicht in der Lichtquellenvorrichtung gemäß dem Beispiel 1.
4 veranschaulicht Anregungslicht, das sich in einer Fluoreszenzschicht bewegt, und eine Temperaturverteilung in der Fluoreszenzschicht im Vergleichsbeispiel.
5 vergleicht die Temperaturverteilungen in den Fluoreszenzschichten gemäß dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel miteinander.
6 veranschaulicht eine Modifikation des Beispiels 1.
7 veranschaulicht eine Konfiguration einer Bildprojektionsvorrichtung gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend nun auf die begleitenden Zeichnungen wird eine Beschreibung von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
BEISPIEL 1
1 veranschaulicht eine Konfiguration einer Lichtquellenvorrichtung 100 gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Die Lichtquellenvorrichtung 100 enthält ein lichtemittierendes Element (Laserdiode) 1 als eine Lichtquelle, ein Wellenlängenumwandlungselement 20 und eine Lichtquellenoptik 2. Das lichtemittierende Element 1 emittiert einen blauen Laserstrahl (um eine Wellenlänge von 450 nm) als Anregungslicht 6. Das Wellenlängenumwandlungselement 20 enthält ein Substrat 3 und eine Fluoreszenzschicht (Fluoreszenzabschnitt) 10, die auf dem Substrat 3 gebildet und dadurch getragen wird. Die Lichtquellenoptik 2 führt das von dem lichtemittierenden Element 1 emittierte Anregungslicht 6 zu dem Wellenlängenumwandlungselement 20 (Fluoreszenzschicht 10).
Die Fluoreszenzschicht 10 enthält ein Bindemittel 4 und mehrere Fluoreszenzteilchen 5, die im Bindemittel 4 dispergiert sind. Die Fluoreszenzteilchen 5 absorbieren und Wellenlängen-konvergieren das Anregungslicht 6 und emittieren Licht mit einer Wellenlänge (500 nm bis 650 nm), die länger als diejenige des Anregungslichts 6 ist, als Fluoreszenzlicht 7. Außerdem diffundiert (reflektiert oder überträgt) die Fluoreszenzschicht 10 einen Teil des Anregungslichts ohne irgendwelche Wellenlängenumwandlungen. Die Lichtquellenvorrichtung 100 emittiert Kombinationslicht (weißes Licht) des von der Fluoreszenzschicht 10 emittierten Fluoreszenzlichts 7 und eine nicht veranschaulichte diffundierte Komponente als nicht umgewandeltes Anregungslicht.
Das Anregungslicht 6, das von dem lichtemittierenden Element 1 emittiert wird, wird bei einer hohen Dichte durch die Lichtquellenoptik 2 gebündelt und auf ein Gebiet mit einem vorbestimmten Bereich auf eine Auftrefffläche (zweite Fläche) entgegengesetzt zu einer Substratkontaktfläche (erste Fläche) gestrahlt, die ein Substrat 3 auf der Fluoreszenzschicht 10 in der Schichtdickenrichtung kontaktiert. Das Anregungslicht 6, das in die Fluoreszenzschicht 10 von der Auftrefffläche eingetreten ist, bewegt sich, während es in die Fluoreszenzschicht 10 diffundiert. Wenn das Anregungslicht 6 durch die Fluoreszenzteilchen 5 absorbiert wird, wird ein Teil seiner Energie zu dem Fluoreszenzlicht 7 und von den Fluoreszenzteilchen 5 freigesetzt, und die verbleibende Energie wird als Wärme freigesetzt.
Das Substrat 3 ist aus einem Material mit einem hohen Reflexionsgrad und einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt, wie beispielsweise Metall (Aluminium oder dergleichen), Saphir und Spinell, das mit einer verstärkten reflektierenden Folie für die Fluoreszenzwellenlänge beschichtet ist. Das Substrat 3 dient dazu, das Anregungslicht 6, welches das Substrat 3 über die Fluoreszenzschicht 10 erreicht hat, und das von den Fluoreszenzteilchen 5 emittierte Fluoreszenzlicht 7 in Richtung der Auftreffflächenseite zu reflektieren. Außerdem wird das Substrat 3 auf seiner Rückseite (entgegengesetzt der Fluoreszenzschicht 10) gekühlt und fördert die Wärmeabstrahlung von der Fluoreszenzschicht 10.
Eine Hälfte (oder ein erster Abschnitt) auf der Substratkontaktflächenseite wird, wenn die Fluoreszenzschicht 10 in zwei gleiche Teile in der Schichtdickenrichtung aufgeteilt wird, als ein Substratseitenabschnitt 10b bezeichnet, und die andere Hälfte (oder der zweite Abschnitt) auf der Auftreffflächenseite wird als ein Auftreffflächenseitenabschnitt 10a bezeichnet. Dann wird, wie in einem Rahmen in 1 vergrößert, die Fluoreszenzschicht 10 gebildet, so dass die Volumendichte der Fluoreszenzteilchen 5 im Substratseitenabschnitt 10b höher als diejenige des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a ist. Die Volumendichte der Fluoreszenzteilchen 5 (Volumen %: hier nachstehend als eine „Fluoreszenzvolumendichte“ bezeichnet), wie hier verwendet, ist ein Verhältnis des von den Fluoreszenzteilchen 5 in der Volumeneinheit der Fluoreszenzschicht 10 (dem Bindemittel 4 und den Fluoreszenzteilchen 5) eingenommenen Volumens. Beispielweise veranschaulicht 1 ein Beispiel, bei dem die Fluoreszenzvolumendichte des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a gleich 38% und die Fluoreszenzvolumendichte des Substratseitenabschnitts 10b gleich 58% ist. Somit kann ein Steuern (Einstellen) der Fluoreszenzvolumendichte in der Fluoreszenzschicht 10 den Temperaturgradienten in der Fluoreszenzschicht 10 moderieren oder die Temperaturverteilung gleichförmig machen, wobei Risse unterdrückt werden, die durch den Stress verursacht werden.
2 veranschaulicht das Wellenlängenumwandlungselement 20' gemäß einem Vergleichsbeispiel, bei dem die Fluoreszenzvolumendichte in der Fluoreszenzschicht 10' in der Schichtdickenrichtung gleichförmig ist. 3 und 4 veranschaulichen auf ihren unteren Seiten schematisch Wärmeverteilungen, die in den jeweiligen Fluoreszenzschichten 10 und 10' in 1 und 2 erzeugt werden. In diesen Figuren bedeutet ein dickes Teil einen großen Wärmewert (oder eine hohe Temperatur) und ein dünnes Teil bedeutet einen kleinen Wärmewert (oder eine niedrige Temperatur). Die meiste Wärme in der Fluoreszenzschicht wird erzeugt, wenn die Fluoreszenzteilchen das Anregungslicht absorbieren und einen Teil davon als Wärme und nicht als Fluoreszenz freisetzen. Folglich hängt der Wärmewert pro Volumeneinheit von der Intensität des auftreffenden Anregungslichts und der Fluoreszenzvolumendichte ab. Die Intensitätsverteilung des Anregungslichts in der Schichtdickenrichtung (oder einer Tiefenrichtung der Auftrefffläche) hängt ebenfalls von der Fluoreszenzvolumendichte ab.
3 und 4 veranschaulichen auf ihren oberen Seiten das Anregungslicht 6, das in die Fluoreszenzschichten 10 und 10' eingetreten ist und sich durch diese bewegt hat. Ein veranschaulichter Pfeil gibt das sich bewegende Anregungslicht an und die Pfeildicke gibt seine Intensität an. Wenn sich das Anregungslicht in jeder Fluoreszenzschicht bewegt, wird ein Teil des Anregungslichts, während es durch einen Diffusionsfaktor, wie beispielsweise Fluoreszenzteilchen und Poren innerhalb der Fluoreszenzschicht, diffundiert wird, von den Fluoreszenzteilchen absorbiert und in das Fluoreszenzlicht umgewandelt. Mit anderen Worten empfängt das Anregungslicht zwei Einflüsse, wie beispielsweise die interne Diffusion und Absorptionen durch die Fluoreszenzteilchen, und seine Intensität schwächt sich in der Tiefenrichtung ab, wenn sich das Anregungslicht bewegt.
Die Fluoreszenzschicht 10' gemäß dem in 2 veranschaulichten Vergleichsbeispiel, bei dem die Fluoreszenzvolumendichte in der Tiefenrichtung gleichförmig ist, erzeugt die intensive Wärme zuerst nahe der Auftrefffläche gemäß der hohen Intensität des Anregungslichts. Wenn sich das Anregungslicht in der Tiefenrichtung bewegt, schwächt sich seine Intensität ab. Daher tritt, wie in 4 veranschaulicht, die Wärmeverteilung mit einem sehr hohen Wärmewert auf der Auftreffflächenseite in der Fluoreszenzschicht 10' im Vergleich mit der Seite des Substrats 3 auf. Als Ergebnis wird der Temperaturgradient in der Tiefenrichtung in der Fluoreszenzschicht 10' steil, wie in 5 veranschaulicht, der eine Beziehung zwischen der Tiefe und der Temperatur in der Fluoreszenzschicht 10' veranschaulicht.
Andererseits ist die Intensität des auftreffenden Anregungslichts 6 in der Fluoreszenzschicht 10 gemäß dieser Ausführungsform die gleiche wie diejenige der Fluoreszenzschicht 10' gemäß dem Vergleichsbeispiel, wie in 3 veranschaulicht, wobei die Fluoreszenzvolumendichte des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a jedoch niedriger als diejenige des Substratseitenabschnitts 10b ist, und daher wird der Wärmewert des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a niedergehalten. Außerdem nimmt die Intensität des Anregungslichts in der Fluoreszenzschicht 10 im Vergleich mit derjenigen in 4 sanft ab, wenn das Anregungslicht die Substratseite erreicht, wobei die Fluoreszenzvolumendichte hoch ist und das Anregungslicht durch viele Fluoreszenzteilchen absorbiert wird. Als Ergebnis ist, wie in 5 veranschaulicht, ein Temperaturunterschied (Temperaturgradient in der Tiefenrichtung) zwischen dem Auftreffflächenseitenabschnitt und dem Substratseitenabschnitt der Fluoreszenzschicht 10 niedriger als derjenige der Fluoreszenzschicht 10' gemäß dem Vergleichsbeispiel und die Temperaturverteilung in der Fluoreszenzschicht 10 wird gleichförmiger als diejenige der Fluoreszenzschicht 10' gemäß dem Vergleichsbeispiel.
Außerdem kann, wenn das Substrat 3 als ein Metallsubstrat auf seiner Rückseite gekühlt wird, die Kühlwirkung der Fluoreszenzschicht 10 weiter verbessert werden. Dann wird erwartet, da eine höhere Kühlwirkung in der Fluoreszenzschicht 10 auf der Seite näher zu dem Substrat 3 erhalten werden kann, dass die Fluoreszenzschicht 10 gemäß diesem Beispiel, bei dem die Volumendichte der Fluoreszenzteilchen und die Intensität des Anregungslichts hoch sind, eine höhere Wärmeabstrahlungswirkung als diejenige des Vergleichsbeispiels aufweist.
Das somit konfigurierte Wellenlängenumwandlungselement 20 kann einen Temperaturgradienten in der Fluoreszenzschicht 10 moderieren und eine hohe Wärmeabstrahlungswirkung erhalten. Insbesondere ist es wirksam, wenn die Dichte des auf die Fluoreszenzschicht 10 gestrahlten Anregungslichts sehr hoch ist, das Wellenlängenumwandlungselement 20 gemäß dieser Ausführungsform zu verwenden. Genauer gesagt verbessert die maximale Intensität des Anregungslichts auf der Auftrefffläche der Fluoreszenzschicht 10 von 10 W/mm² oder höher die Wirkung, die durch das Wellenlängenumwandlungselement 20 gemäß dieser Ausführungsform erhalten wird. Besonders bevorzugt ist die maximale Intensität des Anregungslichts gleich 15 W/mm² oder höher (besonders wünschenswert 25 W/mm² oder höher) für die verbesserte Wirkung.
Die Fluoreszenzvolumendichte verändert sich abhängig von einem Prozess, wie beispielsweise einem Beschichtungsprozess der Fluoreszenzschicht 10 auf das Substrat 3 und einer Sinterbehandlung, wobei sie jedoch basierend auf einem Gewichtsverhältnis der Fluoreszenzteilchen und dem zu verwendenden Bindemittel, ein Mischverhältnis und dergleichen bestimmt wird. Ein weiteres praktisches Bewertungsverfahren erfasst eine Fläche SEM in einer Ebene parallel zu der Auftreffebene oder einen Abschnitt SEM in der Tiefenrichtung und schätzt grob basierend auf einem Bereichsverhältnis zwischen einem Gebiet der Fluoreszenzteilchen und einem Gebiet des Bindemittels oder einem anderen Gebiet. Ein Bewertungsgebiet beim Verwenden dieses Bewertungsverfahrens kann ausreichend breiter als der durchschnittliche Teilchendurchmesser σ der Fluoreszenzteilchen sein. Ein „Teilchendurchmesser“ ist ein Durchmesser, wenn in eine Kugel mit dem gleichen Volumen umgewandelt. Eine „durchschnittliche Teilchengröße“ ist ein Mittelwert des Teilchendurchmessers f aller Teilchen, wobei jedoch ein Mittelwert der Teilchendurchmesser aller Teilchen statistisch von dem Teilchendurchmesser eines Teils der Teilchen berechnet werden kann. Das Bewertungsgebiet, das ausreichend breiter als der durchschnittliche Teilchendurchmesser σ der Fluoreszenzteilchen ist, ist beispielweise ein Gebiet, bei dem jede Seite von etwa 2 bis 100 Mal so lang wie σ oder ein Bereich von 50σ² oder breiter ist. Des Weiteren verwendet eine Bewertung bevorzugt den Mittelwert in mehreren Bewertungsbereichen.
Der Einfachheit halber beschreibt 1 die Fluoreszenzschicht 10, die gleichermaßen in den Auftreffflächenseitenabschnitt 10a und den Substratseitenabschnitt 10b zweigeteilt ist, wobei die Fluoreszenzmaterialschicht 10 jedoch bevorzugt ausgebildet ist, so dass sich die Fluoreszenzvolumendichte in der Tiefenrichtung allmählich ändert. Beispielweise ändert sich im in 6(a) gezeigten Beispiel die Fluoreszenzvolumendichte allmählich (nimmt zu) in der Tiefenrichtung um 35%, 45% und 65% in dem Auftreffflächenseitenabschnitt 10a, dem Mittelabschnitt 10c und dem Substratseitenabschnitt 10b. Strenggenommen schwankt die Dichteverteilung der Fluoreszenzteilchen 5 jedoch abhängig von der Teilchengröße und der Teilchengrößenverteilung der Fluoreszenzteilchen und somit kann die Dichtestreuung im Bereich von etwa der durchschnittlichen Teilchengröße σ der Fluoreszenzteilchen ignoriert werden. Mit anderen Worten kann, wenn die Fluoreszenzschicht 10 gleichermaßen in der Tiefenrichtung zweigeteilt wird, wie in 1 veranschaulicht, die Fluoreszenzvolumendichte des Substratseitenabschnitts 10b höher als diejenige des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a sein.
Genauer gesagt ist die Fluoreszenzvolumendichte des Substratseitenabschnitts 10b bevorzugt höher als diejenige des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a und zwar um 10% oder höher, besonders bevorzugt 15% oder mehr. Wenn die Fluoreszenzvolumendichte des Substratseitenabschnitts 10b einen Wert überschreitet, der zweimal so hoch wie die Fluoreszenzvolumendichte des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a ist, senkt dieser Dichteunterschied die Stabilität als die Fluoreszenzschicht und verursacht unerwünschterweise Risse und Ablösungen.
Wenn die Fluoreszenzvolumendichte geringer als 15% ist, ist es für die Fluoreszenzschicht notwendig, die Dicke der gesamten Fluoreszenzschicht zu erhöhen, um eine ausreichende Luminanz zu erhalten. Wenn die Dicke zunimmt, wird das Lichtquellenbild, das durch das Licht von der Fluoreszenzschicht 10 gebildet wird, größer (relativ zu einer Optik in einem Projektor, der später beschrieben wird) und senkt unerwünschterweise den Lichtsammelwirkungsgrad der Optik. Wenn die Fluoreszenzvolumendichte andererseits 70% überschreitet, wird das Verhältnis der Fluoreszenzteilchen zu dem Bindemittel übermäßig hoch und senkt die Stabilität als die Fluoreszenzschicht (Film), was Risse und Ablösungen verursacht.
Von dem Vorhergehenden wird die folgende Bedingung bevorzugt erfüllt, wobei ρ0 eine Fluoreszenzvolumendichte (zweite Volumendichte) des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a und ρ1 eine Fluoreszenzvolumendichte (erste Volumendichte) des Substratseitenabschnitts 10b ist, $1,1 \leq ρ 1 / ρ 0 \leq 3,5.$
Zusätzlich zu oder anders als diese Bedingung werden die folgenden Bedingungen bevorzugt erfüllt: $25 % \leq ρ 1 \leq 70 %$
$15 % \leq ρ 0 \leq 50 % .$
Die obigen Konditionalausdrücke können mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllen.
1,3 (besonders bevorzugt 1,5) ≤ ρ1/ρ0 ≤ 3,0 (besonders bevorzugt 2,0) $45 % \leq ρ 1 \leq 70 %$
$15 % \leq ρ 0 \leq 40 % .$
Die Fluoreszenzteilchen können Ce-dotierte YAG (Yttrium-Aluminium-Granatmaterial)-basierte Fluoreszenzkörper verwenden. Außerdem kann ein anorganisches Material und Fluoreszenzmaterial, wie beispielsweise ein LuAG-Typ oder ein Sialon-Fluoreszenzkörper, der die ultraviolette Wellenlänge zu der blauen Wellenlänge absorbiert und sichtbares Licht vom grünen bis zum roten Gebiet emittiert, ausgewählt und ordnungsgemäß verwendet werden.
Verschiedene Verfahren können als ein Verfahren zur Herstellung des Wellenlängenumwandlungselements 20 (Fluoreszenzschicht 10) gemäß dieser Ausführungsform verwendet werden. Beispielweise dispergiert ein Verfahren die Fluoreszenzteilchen in einem anorganischen Bindemittel, das aus Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titanoxid-basiertem Sol-Gel-Material hergestellt ist, wendet sie an und trocknet sie. Ein anderes Verfahren dispergiert die Fluoreszenzteilchen in Glas oder Keramik durch Mischen von Glas, Keramik und Fluoreszenzteilchen miteinander und durch Sintern der Mischung. Die Verwendung einer hohen Sintertemperatur kann die Charakteristiken der Fluoreszenzteilchen verschlechtern, so dass es wünschenswert ist, ein Material, wie beispielsweise ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt usw., als das Bindemittel zu verwenden.
Um die Fluoreszenzschicht 10 mit einer unterschiedlichen Fluoreszenzvolumendichte in der Tiefenrichtung zu erhalten, kann beispielweise das folgende Herstellungsverfahren verwendet werden. Ein erstes Verfahren bereitet im Vorfeld zwei oder mehr Materialien vor, in denen Fluoreszenzteilchen in einem vorhärtenden Bindemittel mit unterschiedlichen Fluoreszenzsmaterial-Volumendichten dispergiert werden, wendet diese Materialien von der Seite (oder der nicht veranschaulichten Grundfläche) des Substrats 3 in absteigender Reihenfolge der Fluoreszenzvolumendichte an, und laminiert Schichten. Mit anderen Worten bereitet dieses Verfahren ein erstes Material, in dem Fluoreszenzteilchen bei einer ersten Volumendichte in einem Bindemittel dispergiert sind, und ein zweites Material vor, in dem Fluoreszenzteilchen in einem Bindemittel bei einer zweiten Volumendichte dispergiert sind, die höher als die erste Volumendichte ist. Dann kann das erste Material und das zweite Material laminiert werden, so dass das zweite Material auf der Substratseite lokalisiert ist. Wie in 6(a) veranschaulicht, wird, wenn es einen Mittelabschnitt 10c mit einer dritten Volumendichte zwischen den ersten und zweiten Volumendichten gibt, ein drittes Material vorbereitet, in dem die Fluoreszenzteilchen in dem Bindemittel mit der dritten Volumendichte dispergiert sind, und die ersten bis dritten Materialien können laminiert werden.
Diese Konfiguration kann eine Herstellung der Fluoreszenzschicht 10 mit einer Fluoreszenzvolumendichte des Substratseitenabschnitts 10b erleichtern, die höher als diejenige des Auftreffflächenseitenabschnitts 10a ist. Dann können, wie in 6(b) veranschaulicht, diejenigen mit unterschiedlichen Teilchengrößen als die Fluoreszenzteilchen 5 miteinander gemischt werden, um in einem Material in absteigender Reihenfolge der Fluoreszenzvolumendichte dispergiert zu werden. Ferner können, wie in 6(c) veranschaulicht, weitere Teilchen 8, die von den Fluoreszenzteilchen 5 unterschiedlich sind, mit jedem Material gemischt werden, und das Dichteverhältnis zwischen den Fluoreszenzteilchen 5 und den anderen Teilchen 8 kann in diesen Materialien unterschiedlich gemacht werden.
Ein zweites Verfahren besteht darin, die Fluoreszenzschicht 10 herzustellen, durch Ausfällen von Fluoreszenzteilchen in einem vorhärtenden Bindemittel oder Glas, um einen Unterschied in der Fluoreszenzvolumendichte in der Tiefenrichtung bereitzustellen. Im Allgemeinen verlagert eine Mischung von Materialien mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten die Dichte in der Schwerkraftrichtung. Folglich kann die Fluoreszenzmaterialschicht 10 gemäß dieser Ausführungsform durch Steuern der Beschichtungsbedingungen und der Sinter- und Kühlbedingungen, so dass die Dichte der Fluoreszenzteilchen 5 verlagert wird, und durch Anordnen der hohen Fluoreszenzvolumendichtenseite auf der Substratseite hergestellt werden. Die extrem hohe Dichte des Anregungslichts verschlechtert jedoch thermisch ein aus einem organischen Material hergestelltes Bindemittel und senkt die Stabilität und Lebensdauer des Wellenlängenumwandlungselements 20. Es ist daher wünschenswert, dass die Fluoreszenzschicht 10 nur aus einem anorganischen Material hergestellt wird. Genauer gesagt ist das Bindemittel bevorzugt aus Siliciumoxid oder einem Metalloxid oder Nitrid oder einer Mischung davon hergestellt.
Eine durchschnittliche Teilchengröße σ der Fluoreszenzteilchen 5 fällt bevorzugt in einen Bereich von etwa 1 bis 10 µm. Es ist bekannt, dass ein verringerter durchschnittlicher Teilchendurchmesser σ der Fluoreszenzteilchen bewirkt, dass die Lichtausbeute im Allgemeinen unter dem Einfluss des Flächenzustands der Fluoreszenzschicht niedriger wird. Bei der Verwendung der Fluoreszenzteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser σ von 1 µm oder weniger wird bevorzugt, sie nach einer Verbesserungsbehandlung zu verwenden, wie beispielsweise einer Flächenmödifikation, um zu verhindern, dass der Wirkungsgrad verschlechtert wird. Es ist unerwünscht, dass der durchschnittliche Teilchendurchmesser σ 10 µm überschreitet, weil die Steuerbarkeit der Filmdicke und die Streuung der Dichte in der Ebene im Mikrogebiet betroffen sein können.
Die Schichtdicke der Fluoreszenzschicht 10 fällt bevorzugt in einen Bereich von 0,02 mm oder mehr und 0,5 mm oder weniger. Wenn die Schichtdicke weniger als 0,02 mm ist, wird es schwierig, Anregungslicht hoher Dichte effizient in das Fluoreszenzlicht umzuwandeln. Andererseits wird, wenn die Schichtdicke 0,5 mm überschreitet, der Lichtsammelwirkungsgrad der Optik im Projektor abgesenkt und kann Risse der Fluoreszenzschicht 10 verursachen. Um einen Volumendichtegradienten in der Schichtdickenrichtung (Tiefenrichtung) bereitzustellen, weist die Fluoreszenzschicht 10 bevorzugt eine Schichtdicke auf, die mindestens 5 Mal so lang wie der durchschnittliche Teilchendurchmesser σ ist.
Wie in 6(c) veranschaulicht, können anorganische Teilchen wie die anderen Teilchen 8, die von den Fluoreszenzteilchen 5 unterschiedlich sind, in dem Bindemittel 4 gemischt werden. Dadurch wird erwartet, dass die Fluoreszenzschichten 10 mit unterschiedlichen Fluoreszenzvolumendichten ungleichen Stress mildern, der durch einen Unterschied in der linearen Ausdehnung zwischen den Fluoreszenzteilchen 5 und dem Bindemittel 4 oder Glas verursacht wird, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, die Diffusionsintensität des Anregungslichts zu steuern oder dergleichen. Die anorganischen Teilchen verwenden für diesen Zweck bevorzugt ein Material mit geringen Absorptionen in der Wellenlänge des Anregungslichts und einen Brechungsindex bei der Wellenlänge des Anregungslichts, der von dem des Bindemittels oder Glasmaterials unterschiedlich ist. Wenn dieser Brechungsindexunterschied übermäßig klein ist, nehmen der Grenzflächenreflexionsgrad der anorganischen Teilchen und die Diffusionswirkung von Anregungslicht ab. Genauer gesagt wird bevorzugt, anorganische Teilchen mit einem Brechungsindexunterschied von mindestens 0,05 (besonders bevorzugt 0,10 oder mehr) für die Wellenlänge des Anregungslichts oder der Fluoreszenzwellenlänge auszuwählen.
Bei der Verwendung der anorganischen Teilchen weist das Material der anorganischen Teilchen, um die lineare Ausdehnung zu mildern, beispielweise bevorzugt einen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als denjenigen des Materials der Fluoreszenzteilchen oder des Bindemittels auf. Die Verwendung eines Materials mit einem negativen linearen Ausdehnungskoeffizienten kann ferner den vorbelastenden Stress in der Fluoreszenzschicht unterdrücken. Somit kann ein geeignetes Material gemäß verschiedener Zwecke ausgewählt werden.
Während das Wellenlängenumwandlungselement 20 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben wurde, kann ein Wellenlängenumwandlungselement mit einer anderen Konfiguration verwendet werden. Beispielweise veranschaulicht 1 ein Wellenlängenumwandlungselement vom Reflexionstyp 20, bei dem die Fluoreszenzschicht 10 auf dem Metallsubstrat 3 ausgebildet ist, wobei das Substrat jedoch eine andere Lichttransmissionseigenschaft als Metall aufweist, und in diesem Fall kann ein Wellenlängenumwandlungselement vom Transmissionstyp verwendet werden. Beispielweise kann es ein dielektrisches Material (Saphir oder Spinell) mit einer hohen Wärmeabstrahlungseigenschaft und einem engen linearen Ausdehnungskoeffizienten sein.
Wenn die Fluoreszenzschicht 10 selbstunterstützend ist, kann das Substrat 3 weggelassen werden. Sogar diese Konfiguration kann eine Wirkung eines Moderierens des Temperaturgradienten bereitstellen, in dem die Fluoreszenzvolumendichten in der Fluoreszenzschicht 10 auf ähnliche Weise zu dieser Ausführungsform unterschiedlich gemacht werden.
Die Auftrefffläche und die Substratkontaktfläche der Fluoreszenzschicht 10 können eine Beschichtung und eine unebene Struktur aufweisen. Ein Reflexionsverstärkungsfilm, ein dichroitischer Spiegel und dergleichen kann voraussichtlich den Lichtverwendungswirkungsgrad und das schmale Band der verwendeten Wellenlänge verbessern. Eine feine unebene Struktur kann jedoch eine Form (eine Periode, einen Brechungsindex und ein Besetzungsverhältnis) abhängig von einer Temperaturänderung (oder einer linearen Ausdehnungsänderung) der Fläche der Fluoreszenzschicht ändern und die Wirkung der unebenen Struktur beeinflussen. Die in dieser Ausführungsform beschriebene Konfiguration kann den Stress der Fluoreszenzschicht mildern, den Riss und dergleichen und die Änderungen der unebenen Struktur auf der Fläche unterdrücken und die Lichtemissionscharakteristik der Fluoreszenzschicht stabiler machen.
Als die Kühleinrichtung für das Substrat 3 kann das Wellenlängenumwandlungselement 20 als ein allgemeiner rotierender Radkörper konfiguriert sein oder eine Mikroansteuerung mit einem piezoelektrischen Element und ein lokaler Kühlmechanismus durch ein Peltier-Element kann verwendet werden.
Diese Ausführungsform steuert die Dichte der Fluoreszenzteilchen in der Fluoreszenzschicht 10, moderiert einen Temperaturgradienten, der durch die Bestrahlung des Anregungslichts verursacht wird, und verhindert den Stress, der durch den Temperaturgradienten verursacht wird.
Es sei angenommen, dass die Fluoreszenzschicht 10 gemäß dieser Ausführungsform eine Dicke Th (mm) aufweist und diese ringförmige Fluoreszenzschicht eine Breite Wd (mm) in einer radialen Richtung, einen Innendurchmesser (Radius) Ri (mm) der Ringform und einen Außendurchmesser (Radius) Ro (mm) der Ringform aufweist. Außerdem sei angenommen, dass Aph (mm²) eine Fläche der Fluoreszenzschicht ist (die Fläche der ringförmigen Oberfläche oder die von der lichtauftreffenden Seite betrachtete Fläche) und Asu (mm²) eine Dicke des Substrat 3 ist, auf dem die Fluoreszenzschicht ausgebildet ist (von der lichtauftreffenden Seite betrachtete Fläche). Ferner sei angenommen, dass Li (Watt) die Lichtenergie ist, die in die Fluoreszenzschicht 10 eintritt.
Dann ist die Dicke Th (mm) der Fluoreszenzschicht bevorzugt 30 µm oder mehr und 200 µm oder weniger (besonders bevorzugt 35 µm oder mehr und 120 µm oder weniger und ganz besonders bevorzugt 50 µm oder mehr und 100 µm oder weniger). Außerdem weist die Fluoreszenzschicht eine Ringform auf und die Breite Wd der Ringform und die Dicke Th der Fluoreszenzschicht erfüllen bevorzugt die folgende Bedingung.
20 <Wd/Th < 1000 (besonders bevorzugt 50 < Wd/Th < 300, ganz besonders bevorzugt 120 oder mehr)
Diese Konfiguration kann die Wärme von der Fluoreszenzschicht effizient zu dem Substrat strahlen.
Hier ist die Breite Wd der Ringform der Fluoreszenzschicht bevorzugt 5 mm oder mehr und 20 mm oder weniger (besonders bevorzugt 5 mm oder mehr und 12 mm oder weniger und ganz besonders bevorzugt 8 mm oder weniger).
Des Weiteren kann die folgende Bedingung erfüllt werden, wobei die Ringform der Fluoreszenzschicht den Außendurchmesser Ro und den Innendurchmesser Ri aufweist:
1,05 <Ro/Ri < 2,00 (besonders bevorzugt 1,10 <Ro/Ri < 1,70, ganz besonders bevorzugt weniger als 1,40)
Das Erfüllen des oberen Grenzwerts kann einen vorbestimmten Bereich oder breiter für das Substrat in einem Gebiet innerhalb des Innendurchmessers sicherstellen und der Wärme ermöglichen, zu der Innenseite und der Außenseite des Substrats zu strahlen, und diese Konfiguration ist für die Wärmeableitung vorteilhaft. Das Erfüllen des unteren Grenzwerts kann die Fluoreszenzschicht daran hindern, sich in der radialen Richtung zur Wärmeabstrahlung zu vergrößern. Der Innendurchmesser der Fluoreszenzschicht ist bevorzugt 40 mm oder mehr und 100 mm oder weniger (besonders bevorzugt 40 mm oder mehr und 80 mm oder weniger, ganz besonders bevorzugt 70 mm oder weniger). Der Außendurchmesser der Fluoreszenzschicht ist bevorzugt 50 mm oder mehr und 130 mm oder weniger (besonders bevorzugt 50 mm oder mehr und 105 mm oder weniger und ganz besonders bevorzugt 85 mm oder weniger).
Als Nächstes kann die folgende Bedingung erfüllt werden, wobei Li (Watt) die Intensität des auf die Fluoreszenzschicht auftreffenden Lichts und Aph (mm²) eine Fläche der Fluoreszenzschicht ist:
5 <Aph/Li < 120 (mm²/W) (besonders bevorzugt 5 <A/Li < 60, ganz besonders bevorzugt 6 <A/Li < 40).
Hier ist die auf die Fluoreszenzschicht auftreffende Lichtintensität Li bevorzugt 50 W oder mehr und 500 W oder weniger, besonders bevorzugt 100 W oder mehr und 500 W oder weniger und ganz besonders bevorzugt 250 W oder mehr). Der Bereich Aph (mm²) der Fluoreszenzschicht ist bevorzugt 1000 oder mehr und 10000 oder weniger (besonders bevorzugt 1500 oder mehr und 6500 oder weniger, ganz besonders bevorzugt 3700 oder weniger).
Die Lichtintensität Li (Watt), die auf die Fluoreszenzschicht einfällt, und die Fläche Asu (mm²) des Substrats, auf dem die Fluoreszenzschicht gebildet wird, kann die folgende Bedingung erfüllen:
10 < Asu/Li < 500 (mm²/W) (besonders bevorzugt 20 <A/Li < 260, ganz besonders bevorzugt 30 <A/Li < 100).
Es wird bevorzugt, dass die Fläche Asu (mm²) des Substrats 5000 oder mehr und 100000 oder weniger ist (besonders bevorzugt 6000 oder mehr und 41000 oder weniger, besonders bevorzugt 10000 oder weniger).
Die Fläche Aph der Fluoreszenzschicht, die Dicke Th der Fluoreszenzschicht und die Fläche Asus des Substrats erfüllen bevorzugt die folgende Bedingung:
3000 (mm) < Aph/Th < 1000000 (mm) (besonders bevorzugt 8000 < Aph/Th < 200000, ganz besonders bevorzugt 10000 < Aph/Th < 58000) 1,50 < Asus / Aph < 8,00 (besonders bevorzugt 1,80 < Asus/Aph < 7,00, ganz besonders bevorzugt 2,00 <Asus/Aph < 4,00).

Tabelle 1 zeigt ausführlich die Werte der obigen Parameter. [Tabelle 1]

PARAMETER	EINHEIT	BEISPIEL 1	BEISPIEL 1A	BEISPIEL 1B	BEISPIEL 1C
Th	(mm)	0,100	0,110	0,120	0,150
Wd	(mm)	10,0	10,0	12,5	13,0
Ri	(mm)	75,0	78,0	84,0	95,0
Ro	(mm)	88,0	88,0	96,0	110,0
Aph	(mm²)	6653,7	5212,4	6782,4	9655,5
Asu	(mm²)	25434,0	25434,0	30156,6	40094,7
Li	(W)	110	120	140	200
Wd/Th	N/A	100,0	90,9	104,2	86,7
Ro/Ri	N/A	1,2	1,1	1,1	1,2
Aph/Li	mm²/W	60,5	43,4	48,4	48,3
Asu/Li	mm²/W	231,2	212,0	215,4	200,5
Aph/Th	(mm)	66536,6	47385,5	56520,0	64370,0
Asus/Aph	N/A	3,823	4,880	4,446	4,153

PARAMETER	EINHEIT	BEISPIEL 1D	BEISPIEL 1E	BEISPIEL 1F
Th	(mm)	0,060	0,080	0,050
Wd	(mm)	8,0	8,5	5,0
Ri	(mm)	50,0	60,0	40,0
Ro	(mm)	60,0	70,0	50,0
Aph	(mm²)	3454,0	4082,0	2826,0
Asu	(mm²)	12462,7	16277,8	8490,6
Li	(W)	150	360	480
Wd/Th	N/A	133,3	106,3	100,0
Ro/Ri	N/A	1,2	1,2	1,3
Aph/Li	mm²/W	23,0	11,3	5,9
Asu/Li	mm²/W	83,1	45,2	17,7
Aph/Th	(mm)	57566,7	51025,0	56520,0
Asus/Aph	N/A	3,608	3,988	3,004

BEISPIEL 2
Bezugnehmend nun auf 7 wird eine Beschreibung eines Projektors (Bildprojektionsvorrichtung) 200 gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung gegeben. Der Projektor 200 enthält die im Beispiel 1 beschriebene Lichtquellenvorrichtung 100. Weißes Licht 102 (rotes Licht 102r, grünes Licht 102g und blaues Licht 102b, veranschaulicht durch punktierte Linien), das von der Lichtquellenvorrichtung 100 emittiert wird, tritt in die nachstehend beschriebene Projektoroptik ein. Zuerst tritt das rote Licht 102r, das grüne Licht 102g und das blaue Licht 102b in ein Polarisationsumwandlungselement 103 ein und wird in rotes Beleuchtungslicht 104r, grünes Beleuchtungslicht 104g und blaues Beleuchtungslicht 104b (durch punktierte Linien veranschaulicht) jeweils als linear polarisiertes Licht mit einer gleichförmigen Polarisationsrichtung umgewandelt.
Diese Beleuchtungslichtstrahlen 104r, 104g und 104b werden in rotes Beleuchtungslicht 104r, blaues Beleuchtungslicht 104b und grünes Beleuchtungslicht 104g durch den dichroitischen Spiegel 105 getrennt. Das grüne Beleuchtungslicht 104g läuft durch den Polarisationsstrahlteiler (hier nachstehend als PBS („polarisation beam splitter“) bezeichnet) 108 und ein Phasenkompensationsplättchen 112 und erreicht ein Lichtmodulationselement 111g. Die roten und blauen Beleuchtungslichtstrahlen 104r und 104b laufen durch das Polarisationsplättchen 106 und treten in das farbselektive Phasenplättchen 107 ein. Das farbselektive Phasenplättchen 107 dreht die Polarisationsrichtung des blauen Beleuchtungslichts 104b um 90°, während die Polarisatiorisrichtung des roten Beleuchtungslicht 104r beibehalten wird. Das rote Beleuchtungslicht 104r, das von dem farbselektiven Phasenplättchen 107 emittiert wird, läuft durch den PBS 109 und das Phasenkompensationsplättchen 112r und erreicht das Lichtmodulationselement 111r. Das blaue Beleuchtungslicht 104b, das von dem farbselektiven Phasenplättchen 107 emittiert wird, wird durch den PBS 109 reflektiert, läuft durch das Phasenkompensationsplättchen 112b und erreicht das Lichtmodulationselement 111b. Jedes Lichtmodulationselement wird durch ein Flüssigkristallfeld vom Reflexionstyp oder einen Mikrospiegelaktor („digital micromirror device“) konfiguriert. Ein Flüssigkristallfeld vom Transmissionstyp kann ebenfalls für das Lichtmodulationselement verwendet werden.
Die Lichtmodulationselemente 111g, 111r und 111b modulieren die auftreffenden grünen, roten und blauen Beleuchtungslichtstrahlen 104g, 104r und 104b, um sie in grüne, rote und blaue Bildlichtstrahlen 115g, 115b und 115r umzuwandeln. Diese Bildlichtstrahlen 115g, 115b und 115r werden über die PBSs 108 und 109 und ein Kombinationsprisma 118 kombiniert und werden auf eine projizierte Fläche, wie beispielsweise einen Bildschirm, durch die Projektionslinse 120 projiziert. Dadurch wird ein Farbbild als ein Projektionsbild angezeigt.
Wie oben beschrieben, kann unter Verwendung der im Beispiel 1 beschriebenen Lichtquellenvorrichtung 100 der Projektor 200 verwirklicht werden, der imstande ist, ein helles Projektionsbild stabil anzuzeigen.
Jede der obigen Ausführungsformen ist lediglich ein repräsentatives Beispiel und verschiedene Änderungen und Modifikationen können an den jeweiligen Ausführungsformen bei der Implementierung der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201594777 [0006]

Claims

Wellenlängenumwandlungselement, umfassend: einen Fluoreszenzabschnitt, bei dem Fluoreszenzteilchen in einem Bindemittel dispergiert sind, wobei der Fluoreszenzabschnitt eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, und Anregungslicht von einer zweiten Flächenseite gestrahlt wird, und wobei eine Volumendichte der Fluoreszenzteilchen in einem ersten Abschnitt höher als diejenige in einem zweiten Abschnitt ist, wobei der Fluoreszenzabschnitt in der Dickenrichtung in den ersten Abschnitt auf einer ersten Flächenseite und den zweiten Abschnitt auf der zweiten Flächenseite zweigeteilt wird.
Wellenlängenumwandlungselement nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Substrat, das konfiguriert ist, um den Fluoreszenzabschnitt zu tragen, wobei die erste Fläche das Substrat kontaktiert.
Wellenlängenumwandlungselement nach Anspruch 2, wobei das Substrat aus Metall hergestellt ist.
Wellenlängenumwandlungselement nach Anspruch 1, wobei die folgende Bedingung erfüllt ist: $1,1 \leq ρ 1 / ρ 0 \leq 2,0$
wobei ρ1 die Volumendichte des ersten Abschnitts und ρ0 die Volumendichte des zweiten Abschnitts ist.
Wellenlängenumwandlungselement nach Anspruch 1, wobei die folgende Bedingung erfüllt ist: $25 % \leq ρ 1 \leq 70 %$
$15 % \leq ρ 0 \leq 50 %,$
wobei ρ1 die Volumendichte des ersten Abschnitts und ρ0 die Volumendichte des zweiten Abschnitts ist.
Wellenlängenumwandlungselement nach Anspruch 1, wobei eine Dicke des Fluoreszenzabschnitts mindestens 5 Mal so lang wie eine durchschnittliche Teilchengröße der Fluoreszenzteilchen ist.
Wellenlängenumwandlungselement nach Anspruch 1, wobei anorganische Teilchen, die von den Fluoreszenzteilchen unterschiedlich sind, im Bindemittel dispergiert sind, und ein Brechungsindexunterschied zwischen den anorganischen Teilchen und dem Bindemittel gleich 0,05 oder mehr ist.
Lichtquellenvorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle, die konfiguriert ist, um Anregungslicht zu emittieren, und ein Wellenlängenumwandlungselement nach Anspruch 1.
Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Intensität des Anregungslichts auf der zweiten Fläche des Fluoreszenzabschnitts gleich 10 W/mm² oder höher ist.
Bildprojektionsvorrichtung, umfassend: eine Lichtquellenvorrichtung nach Anspruch 8; und eine Optik, die konfiguriert ist, um ein Bild durch Modulieren von Licht von der Lichtquellenvorrichtung mit einem Lichtmodulationselement zu projizieren.
Herstellungsverfahren eines Wellenlängenumwandlungselements, das einen Fluoreszenzabschnitt enthält, in dem Fluoreszenzteilchen in einem Bindemittel dispergiert sind, wobei der Fluoreszenzabschnitt eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegen, und Anregungslicht von einer zweite Flächenseite gestrahlt wird, wobei das Herstellungsverfahren folgende Schritte umfasst: Vorbereiten eines ersten Materials, bei dem die Fluoreszenzteilchen mit einer ersten Volumendichte in dem Bindemittel dispergiert sind, und eines zweiten Materials, bei dem die Fluoreszenzteilchen mit einer zweiten Volumendichte, die höher als die erste Volumendichte ist, in dem Bindemittel dispergiert sind; und Laminieren des ersten Materials und des zweiten Materials, so dass das zweite Material auf einer ersten Flächenseite lokalisiert ist.