JP2014229503A - Light-emitting device, method for manufacturing the same, and projector - Google Patents

Light-emitting device, method for manufacturing the same, and projector Download PDF

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貴史 猪狩
Takashi Igari
貴史 猪狩
茂昭 酒谷
Shigeaki Sakatani
茂昭 酒谷
前田 誠
Makoto Maeda
誠 前田
田中 真文
Masafumi Tanaka
真文 田中
北野 博史
Hiroshi Kitano
博史 北野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device including a fluorescent material film with a large thickness even when using silicon oxide as a binder, and a method for manufacturing the same, in order to solve the problem that the fluorescent material film using the silicon oxide as the binder has a small thickness and hence is liable to cause absorption saturation, and reabsorption occurs when the fluorescent material is too dense, thus reducing conversion efficiency.SOLUTION: A fluorescent material layer includes a fluorescent material, potassium silicate, sodium silicate, and silica particles or a glass frit. A proportion of potassium silicate to sodium silicate is adjusted to satisfy both of printability in manufacturing and waterproofness after heat treatment.

Description

本発明は、発光素子とその製造方法、およびプロジェクターに関するものである。   The present invention relates to a light emitting element, a manufacturing method thereof, and a projector.

従来、プロジェクターにおいては、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的であった。ところが、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、等の課題があった。そこで、放電ランプに代わる方式の光源を用いた投射型の画像表示装置が提案されている。   Conventionally, in a projector, a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp is generally used as a light source. However, this type of discharge lamp has problems such as relatively short life and difficulty in instantaneous lighting. In view of this, a projection-type image display apparatus using a light source instead of a discharge lamp has been proposed.

この種の光源として、蛍光発光を利用して白色光を生成する方式のものが知られている。例えば、発光ダイオード(LED)やレーザー光源からの光を蛍光体に照射することにより、蛍光としての白色光を取り出す光源装置が提案されている(特許文献1)。   As a light source of this type, a method of generating white light using fluorescent light emission is known. For example, a light source device that extracts white light as fluorescence by irradiating light from a light emitting diode (LED) or a laser light source to a phosphor has been proposed (Patent Document 1).

特許文献1記載の光源装置は、蛍光体を励起させる励起光(青色光)を射出する励起光源と、励起光を受けて励起光とは異なる波長帯域である赤色光および緑色光を発する蛍光体層を備えた蛍光体ホイールと、を有している。図4は、特許文献1に記載された従来の蛍光体層である緑色発光層の断面図である。   A light source device described in Patent Document 1 includes an excitation light source that emits excitation light (blue light) that excites a phosphor, and a phosphor that emits red light and green light in a wavelength band different from the excitation light upon receiving the excitation light. And a phosphor wheel provided with a layer. FIG. 4 is a cross-sectional view of a green light emitting layer which is a conventional phosphor layer described in Patent Document 1.

支持基材77上の支持面77aに、緑色発光層11Gが位置する。蛍光体粒子55の下部が結合材57にて、支持面77aに固定されている。蛍光体粒子55の上部は、結合材57で覆われなく、表面がでている。表面がでていることで、光取り出し効率を上げている。   The green light emitting layer 11G is positioned on the support surface 77a on the support base 77. The lower part of the phosphor particles 55 is fixed to the support surface 77a by a binder 57. The upper part of the phosphor particles 55 is not covered with the binding material 57 and has a surface. Since the surface is exposed, the light extraction efficiency is increased.

特開2012−185402号公報JP 2012-185402 A

しかしながら、前記従来の構成では、蛍光体粒子のバインダーが、蛍光体粒子に比べ粒子径が小さい珪酸化物で構成されており、蛍光体膜の膜厚を蛍光体粒子の粒子径以上の厚さにすることは困難である。膜厚の薄さゆえに、入射した光に比べ蛍光体粒子から発せられる蛍光の絶対量が少なく、結果として入射した光の一部がそのまま反射される現象が生じやすい。   However, in the conventional configuration, the binder of the phosphor particles is composed of silicate having a particle diameter smaller than that of the phosphor particles, and the thickness of the phosphor film is larger than the particle diameter of the phosphor particles. It is difficult to do. Due to the thin film thickness, the absolute amount of fluorescence emitted from the phosphor particles is smaller than the incident light, and as a result, a phenomenon in which a part of the incident light is reflected as it is is likely to occur.

また、蛍光体粒子間の距離が近く単位体積当たりの蛍光体粒子の密度が高くなると、蛍光体粒子から発せられた蛍光が隣接する蛍光体粒子に吸収されてしまう現象、すなわち再吸収が生じやすい。結果として、所望の変換効率が得られないという課題を有している。   In addition, when the distance between the phosphor particles is close and the density of the phosphor particles per unit volume becomes high, the phenomenon that the fluorescence emitted from the phosphor particles is absorbed by the adjacent phosphor particles, that is, reabsorption tends to occur. . As a result, there is a problem that a desired conversion efficiency cannot be obtained.

また、蛍光体粒子のバインダーがシリコーン樹脂などの手段も存在する。しかしながら、樹脂の耐熱性が低いこと、かつ、樹脂の熱伝導率が低いため放熱性が低く、一般的に蛍光材料温度上昇に伴って蛍光を発光する効率が低下する性質、いわゆる温度消光が発生してしまい、所望の変換効率が得られないという課題も有している。   There is also a means in which the binder of the phosphor particles is a silicone resin. However, the heat resistance of the resin is low and the heat conductivity of the resin is low, so the heat dissipation is low, and generally the property that the efficiency of emitting fluorescence decreases as the temperature of the fluorescent material increases, so-called temperature quenching occurs. Therefore, there is a problem that a desired conversion efficiency cannot be obtained.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる発光素子とその製造方法と、この発光素子を備えたプロジェクターを提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a light emitting element capable of suppressing a decrease in phosphor conversion efficiency, a method for manufacturing the light emitting element, and a projector including the light emitting element.

上記目的を達成するために、本発明の発光素子は、結合材によって結合された複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と、蛍光体層を支持する支持面を有する支持基材と、を備える。蛍光体層は、蛍光体と珪酸化物とシリカ粒子、もしくはガラスフリットにより構成されることを特徴とする。そして、珪酸化物は珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合溶液からなり、支持基材がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材である。   In order to achieve the above object, a light-emitting element of the present invention includes a phosphor layer including a plurality of phosphor particles bonded by a binder, and a support substrate having a support surface that supports the phosphor layer. . The phosphor layer is characterized by being composed of phosphor, silicate and silica particles, or glass frit. Silica oxide is a base material made of a mixed solution of sodium silicate and potassium silicate, and the supporting base material is covered with an oxide film made of aluminum, silver or an inorganic material.

本構成によって、入射した光の一部がそのまま反射してしまう現象の抑制が可能となる。また、蛍光体粒子から発せられた蛍光が隣接する蛍光体粒子に吸収されてしまう現象、すなわち再吸収の抑制も可能となる。また、熱伝導率もシリカ粒子ならびに珪酸化物は、樹脂の約5倍の熱伝導率をもっているため、放熱性に優れ、結果として温度消光の発生を抑制が可能となる。その結果、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる。   With this configuration, it is possible to suppress a phenomenon in which a part of incident light is reflected as it is. In addition, the phenomenon that the fluorescence emitted from the phosphor particles is absorbed by the adjacent phosphor particles, that is, reabsorption can be suppressed. Moreover, since the silica particles and the silicate have a thermal conductivity approximately five times that of the resin, the heat conductivity is excellent, and as a result, the occurrence of temperature quenching can be suppressed. As a result, a decrease in phosphor conversion efficiency can be suppressed.

本発明の発光素子の製造方法は、複数の蛍光体粒子と珪酸化物と珪酸化物の同程度の屈折率を持つシリカ粒子、もしくはガラスフリットとを含む液状物を支持基材の上に配置する工程と、液状物を乾燥させることにより、前記支持基材の支持面上に前記複数の蛍光体粒子と珪酸化物とシリカ粒子、もしくはガラスフリットとの間で脱水縮合反応による粒子どうしの接合が行われる工程と、100〜250℃程度の温度で熱をかける工程と、を備えたことを特徴とする。珪酸化物が珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合溶液からなり、支持基材がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材である。   The method for producing a light-emitting device of the present invention includes a step of disposing a liquid material containing a plurality of phosphor particles and silica particles having a similar refractive index of silicate and silicate or glass frit on a supporting substrate. By drying the liquid, the particles are bonded to each other by a dehydration condensation reaction between the plurality of phosphor particles and the silicate and silica particles or the glass frit on the support surface of the support substrate. And a step of applying heat at a temperature of about 100 to 250 ° C. The silicate is a mixed solution of sodium silicate and potassium silicate, and the supporting substrate is a substrate covered with an oxide film made of aluminum, silver or an inorganic material.

複数の蛍光体粒子と珪酸化物と珪酸化物の同程度の屈折率を持つシリカ粒子、もしくはガラスフリットとを含む液状物を支持基材の上に配置する手段として、スクリーンによる印刷工法、もしくはディスペンスによる塗布工法などがある。この製造方法によれば、複数の蛍光体粒子と珪酸化物とシリカ粒子、もしくはガラスフリットによる硬化物が支持基材上に容易に形成することができる。   As a means to place a liquid substance containing a plurality of phosphor particles and silica particles having the same refractive index of silicate and silicate, or glass frit on a support substrate, a printing method using a screen or by dispensing There are coating methods. According to this production method, a cured product of a plurality of phosphor particles, silicate and silica particles, or glass frit can be easily formed on the support substrate.

以上のように、本発明の発光素子およびその製造方法により、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる発光素子を実現できる。さらに、その製造方法と、この発光素子を備えたプロジェクターを実現することができる。   As described above, a light-emitting element capable of suppressing a decrease in phosphor conversion efficiency can be realized by the light-emitting element of the present invention and the manufacturing method thereof. Furthermore, the manufacturing method and a projector provided with the light emitting element can be realized.

実施の形態における光源装置およびプロジェクターの図Diagram of light source device and projector in embodiment 実施の形態における光源装置に備えられた蛍光体ホイールの斜視図The perspective view of the fluorescent substance wheel with which the light source device in embodiment was equipped (A)実施の形態における蛍光体ホイール10の断面図、(B)図3(A)の緑色発光層11Gにおける拡大図(A) Sectional view of phosphor wheel 10 in the embodiment, (B) Enlarged view of green light emitting layer 11G in FIG. 特許文献1に記載された従来の発光層を示す図The figure which shows the conventional light emitting layer described in patent document 1

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のプロジェクターは、光源から射出された光をDMD(デジタル・マイクロ・ミラー・デバイス)と呼ばれるマイクロミラー表示素子に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる、いわゆる1チップDLP(デジタル・ライト・プロセッシング)の事例である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The projector according to the present embodiment condenses light emitted from a light source on a micromirror display element called DMD (digital micro mirror device), and displays a color image on a screen, so-called one-chip DLP (digital・ This is an example of light processing.

図1は、本実施形態の光源装置およびプロジェクターを示す概略構成図である。図2は、本発明の実施の形態における光源装置に備えられた蛍光体ホイール(発光素子)の斜視図である。図3(A)は、蛍光体ホイールの断面図、図3(B)は、図3(A)の緑色発光層における拡大図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a light source device and a projector according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of a phosphor wheel (light emitting element) provided in the light source device according to the embodiment of the present invention. 3A is a cross-sectional view of the phosphor wheel, and FIG. 3B is an enlarged view of the green light emitting layer of FIG. 3A.

なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。   In the following drawings, in order to make each component easy to see, the scale of the size may be varied depending on the component.

本実施形態のプロジェクター100は、図1に示すように、光源装置120と、照明装置130とDMD141と投写レンズ110と、を備えている。本実施の形態のプロジェクター100において、光源装置120から射出された光は、照明装置130により集光され、DMD141に入射する。DMD141により反射された光は投写レンズ110によりスクリーンに拡大投写され、時分割に基準映像光を変調し、フルカラーの投写画像が表示される。
(プロジェクター100の各構成要素)
まず、プロジェクター100の各構成要素を説明する。本実施形態の光源装置120は、レーザー光源9、ヒートシンク70、蛍光体ホイール10、ダイクロイックミラー41、コリメーターレンズ20、ミラー60,61,62、レンズ21,22,23,24,25,26,27、モーター31、回転軸32を備えている。
As shown in FIG. 1, the projector 100 according to the present embodiment includes a light source device 120, a lighting device 130, a DMD 141, and a projection lens 110. In the projector 100 of the present embodiment, the light emitted from the light source device 120 is collected by the illumination device 130 and enters the DMD 141. The light reflected by the DMD 141 is enlarged and projected onto the screen by the projection lens 110, and the reference image light is modulated in a time-division manner to display a full-color projection image.
(Each component of the projector 100)
First, each component of the projector 100 will be described. The light source device 120 of this embodiment includes a laser light source 9, a heat sink 70, a phosphor wheel 10, a dichroic mirror 41, a collimator lens 20, mirrors 60, 61, 62, lenses 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, a motor 31, and a rotating shaft 32 are provided.

ダイクロイックミラー41は、青色光を反射させ、緑色光と赤色光を透過させる分光特性を有している。   The dichroic mirror 41 has a spectral characteristic that reflects blue light and transmits green light and red light.

レーザー光源9は、ヒートシンク70が備えられている。後述する蛍光体ホイール10が備える蛍光体を励起させる励起光として、例えば発光強度の中心波長が450nmの青色レーザー光を射出する。レーザー光源9から射出される青色レーザー光は偏光状態が一定の直線偏光である。本実施形態において、波長450nmは第1の波長領域に相当する。   The laser light source 9 is provided with a heat sink 70. For example, blue laser light having a central wavelength of emission intensity of 450 nm is emitted as excitation light that excites phosphors included in the phosphor wheel 10 described later. The blue laser light emitted from the laser light source 9 is linearly polarized light whose polarization state is constant. In the present embodiment, the wavelength 450 nm corresponds to the first wavelength region.

なお、レーザー光源9は、図1では1個のレーザー光源9を用いる例として示したが、例えば複数個のレーザー光源9を並置しても良い。また、後述する蛍光体を励起させることができる波長の光であれば、450nm以外の中心波長を有する色光を射出するレーザー光源9であっても構わない。本実施形態では、レーザー光源9を用いるが、固体光源として発光ダイオード(LED)を用いても良い。   The laser light source 9 is shown as an example in which one laser light source 9 is used in FIG. 1, but a plurality of laser light sources 9 may be juxtaposed, for example. Further, the laser light source 9 that emits colored light having a central wavelength other than 450 nm may be used as long as it has a wavelength that can excite a phosphor to be described later. In this embodiment, the laser light source 9 is used, but a light emitting diode (LED) may be used as the solid light source.

図2は本発明の実施の形態における光源装置に備えられた蛍光体ホイール10の斜視図である。蛍光体ホイール10は、緑色発光層11G、赤色発光層11R,青色光透過部12、支持基材77、増反射膜78により構成されている。支持基材77の増反射膜78上に、励起光で青色光透過部12と、赤色発光層11Rと、緑色発光層11G、とを円周方向で分割して設けられている。
(蛍光体ホイール10)
本実施形態の蛍光体ホイール10は、光を反射させる際に蛍光発光(波長変換)を生じさせる反射型の蛍光体ホイールである。したがって、本実施形態では、支持基材77
(図2)として光反射性を有する基板が用いられる。
FIG. 2 is a perspective view of phosphor wheel 10 provided in the light source device according to the embodiment of the present invention. The phosphor wheel 10 includes a green light emitting layer 11G, a red light emitting layer 11R, a blue light transmitting portion 12, a support base 77, and an increased reflection film 78. The blue light transmitting portion 12, the red light emitting layer 11R, and the green light emitting layer 11G are provided by being divided in the circumferential direction on the increased reflection film 78 of the support base 77 with excitation light.
(Phosphor wheel 10)
The phosphor wheel 10 of the present embodiment is a reflective phosphor wheel that generates fluorescence (wavelength conversion) when light is reflected. Therefore, in the present embodiment, the support base 77
A substrate having light reflectivity is used as (FIG. 2).

具体的には、光反射率が高く、放熱性に優れるという観点から、例えばアルミニウム、銀等の金属基板が好ましく用いられる。光反射率を高めるためには、金属基板の表面が鏡面研磨されていることが好ましい。あるいは、金属単体の基板に代えて、アルミニウム基板上に銀を成膜したもの等を用いても良い。   Specifically, for example, a metal substrate such as aluminum or silver is preferably used from the viewpoint of high light reflectivity and excellent heat dissipation. In order to increase the light reflectance, the surface of the metal substrate is preferably mirror-polished. Alternatively, instead of a single metal substrate, a silver film formed on an aluminum substrate may be used.

また、支持基材77の支持面(表面)上に、例えば酸化シリコン膜と酸化チタン膜との多層膜等、無機材料の酸化物からなる増反射膜78が設けられている。これにより、支持基材77の光反射率を高めることができる。   Further, on the support surface (front surface) of the support base 77, an increased reflection film 78 made of an oxide of an inorganic material such as a multilayer film of a silicon oxide film and a titanium oxide film is provided. Thereby, the light reflectance of the support base material 77 can be increased.

図1に示すように、蛍光体ホイール10の中心にモーター31が接続され、蛍光体ホイール10の中心を通る回転軸32を中心として回転可能に設けられている。   As shown in FIG. 1, a motor 31 is connected to the center of the phosphor wheel 10, and is provided to be rotatable around a rotation shaft 32 that passes through the center of the phosphor wheel 10.

モーター31は、蛍光体ホイール10を使用時において例えば7500rpmで回転させる。図2のように、円周方向に分割された青色光透過部12と、赤色発光層11Rと、緑色発光層11Gが、直径約45mmの環状に形成された蛍光体ホイール10に青色光LBが入射する場合、蛍光体ホイール10上の青色光LBが照射される領域(ビームスポット)は、円周方向に分割された青色光透過部12と、赤色発光層11Rと、緑色発光層11Gの表面上を約18m/秒で移動する。   The motor 31 rotates the phosphor wheel 10 at, for example, 7500 rpm when in use. As shown in FIG. 2, blue light LB is applied to the phosphor wheel 10 in which the blue light transmitting portion 12 divided in the circumferential direction, the red light emitting layer 11R, and the green light emitting layer 11G are formed in an annular shape having a diameter of about 45 mm. When incident, the region (beam spot) irradiated with the blue light LB on the phosphor wheel 10 is the surface of the blue light transmitting portion 12, the red light emitting layer 11R, and the green light emitting layer 11G divided in the circumferential direction. It moves about 18m / sec.

すなわち、モーター31は、蛍光体ホイール10上におけるビームスポットの位置を変位させる位置変位手段として機能する。これにより、励起光が蛍光体ホイール10上の同一の位置を照射し続けないため、照射位置の蛍光体粒子の熱劣化が防止され、装置を長寿命化することができる。   That is, the motor 31 functions as a position displacement unit that displaces the position of the beam spot on the phosphor wheel 10. Thereby, since excitation light does not continue irradiating the same position on the fluorescent substance wheel 10, the thermal deterioration of the fluorescent substance particle of an irradiation position is prevented, and lifetime of an apparatus can be extended.

図1で、レーザー光源9から射出される青色光LBの光路上に、コリメーターレンズ20とレンズ21が配置され、その先にダイクロイックミラー41の反射面が蛍光体ホイール10と45度の角度をなすように配置されている。ダイクロイックミラー41は、青色光を反射させ、赤色光と緑色光とを透過させる特性を有しているため、レーザー光源9から射出された青色光LBは、コリメーターレンズ20、レンズ21を透過して、ダイクロイックミラー41で反射して、レンズ27を透過して、複数の発光体を備えた蛍光体ホイール10に向かう。   In FIG. 1, the collimator lens 20 and the lens 21 are arranged on the optical path of the blue light LB emitted from the laser light source 9, and the reflective surface of the dichroic mirror 41 has an angle of 45 degrees with the phosphor wheel 10 beyond that. It is arranged to make. Since the dichroic mirror 41 has a characteristic of reflecting blue light and transmitting red light and green light, the blue light LB emitted from the laser light source 9 passes through the collimator lens 20 and the lens 21. Then, the light is reflected by the dichroic mirror 41, passes through the lens 27, and travels toward the phosphor wheel 10 having a plurality of light emitters.

蛍光体ホイール10にて、青色光透過部12を通過した青色光LBは、レンズ26とレンズ25を通り、ミラー62にて90度に反射する。その後同様に、レンズ24とミラー61、レンズ23とミラー60とレンズ22を介してダイクロイックミラー41にて90度反射し、照明装置130へ照射される。   The blue light LB that has passed through the blue light transmitting portion 12 by the phosphor wheel 10 passes through the lens 26 and the lens 25 and is reflected by the mirror 62 at 90 degrees. Thereafter, similarly, the light is reflected 90 degrees by the dichroic mirror 41 through the lens 24 and the mirror 61, the lens 23, the mirror 60 and the lens 22, and irradiated to the illumination device 130.

緑色発光層11Gに、入射した青色光LBは、緑色発光層11Gの蛍光体粒子を励起して、例えば発光強度の中心波長が530nmの光に波長変換され、緑色光LGが射出される。赤色発光層11Rに入射した青色光LBは、赤色発光層11Rの蛍光体粒子を励起して、例えば発光強度の中心波長が680nmの光に波長変換され、赤色光LRが射出される。緑色発光層11Gから、射出された緑色光LGと、赤色発光層11Rから射出された赤色光LRとは、ダイクロイックミラー41を透過し、照明装置130へ照射される。
照明装置130は、図1に示すように、レンズ131,レンズ132,レンズ133,ロッドインテグレータ134を備えている。
The blue light LB that has entered the green light emitting layer 11G excites the phosphor particles of the green light emitting layer 11G, and is wavelength-converted into light having a central wavelength of emission intensity of, for example, 530 nm, and the green light LG is emitted. The blue light LB incident on the red light emitting layer 11R excites the phosphor particles of the red light emitting layer 11R, and is converted into light having a central wavelength of emission intensity of, for example, 680 nm, and the red light LR is emitted. The green light LG emitted from the green light emitting layer 11G and the red light LR emitted from the red light emitting layer 11R pass through the dichroic mirror 41 and are irradiated to the illumination device 130.
As illustrated in FIG. 1, the illumination device 130 includes a lens 131, a lens 132, a lens 133, and a rod integrator 134.

照明装置130へ時分割されて入射された青色光LBと緑色光LGと赤色光LRは、レンズ131にて集光され、ロッドインテグレータ134に入射する。ロッドインテグレータ134によって均一性が高められた青色光と緑色光と赤色光は、レンズ132とレンズ133により集光され、時分割されながらDMD141へ入射する。DMD141により反射された青色光LBと緑色光LGと赤色光LRは投写レンズ110を通して、時分割されながらスクリーン上にカラー画像を生成する。
(実施例)
蛍光体ホイール10に関する実施例を示す。以下、蛍光体ホイール10の発光層の構成について、図3(A)(B)の緑色発光層11Gを、例にあげて説明する。ただし、赤色発光層11Rも、蛍光体粒子の種類が異なるだけであって、その構成は同様である。なお、増反射膜78の膜厚は1μm以下と極めて薄いため、増反射膜78が介在することにより支持基材77の放熱性が妨げられることはない。
The blue light LB, the green light LG, and the red light LR incident on the lighting device 130 in a time-sharing manner are collected by the lens 131 and enter the rod integrator 134. The blue light, the green light, and the red light whose uniformity is improved by the rod integrator 134 are collected by the lens 132 and the lens 133 and enter the DMD 141 while being time-divided. The blue light LB, the green light LG, and the red light LR reflected by the DMD 141 generate a color image on the screen while being time-divided through the projection lens 110.
(Example)
The Example regarding the phosphor wheel 10 is shown. Hereinafter, the structure of the light emitting layer of the phosphor wheel 10 will be described by taking the green light emitting layer 11G of FIGS. 3A and 3B as an example. However, the red light emitting layer 11R also has the same configuration except for the type of phosphor particles. In addition, since the film thickness of the reflective reflection film 78 is as very thin as 1 micrometer or less, the heat dissipation of the support base material 77 is not prevented by interposing the reflective reflection film 78.

本実施例の場合、緑色発光層11Gは、実際には支持基材77上に設けられた酸化シリコン膜と酸化チタン膜との多層膜等、無機材料の酸化物からなる増反射膜78上に設けられている。図3(A)は本発明の実施の形態における蛍光体ホイール10の断面図、図3(B)は、図3(A)の緑色発光層11Gにおける拡大断面図である。   In the case of the present embodiment, the green light emitting layer 11G is actually formed on the enhanced reflection film 78 made of an oxide of an inorganic material such as a multilayer film of a silicon oxide film and a titanium oxide film provided on the support base 77. Is provided. FIG. 3A is a cross-sectional view of the phosphor wheel 10 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of the green light emitting layer 11G in FIG.

蛍光体ホイール10は、支持基材77と緑色発光層11Gを備えている。緑色発光層11Gは,図3(A)、(B)に示すように、複数の蛍光体粒子55と透明材料56と結合材57とを含んでいる。   The phosphor wheel 10 includes a support base 77 and a green light emitting layer 11G. As shown in FIGS. 3A and 3B, the green light emitting layer 11G includes a plurality of phosphor particles 55, a transparent material 56, and a binder 57.

蛍光体粒子55は、レーザー光源9から射出される励起光を吸収して蛍光を発する粒子状の蛍光体である。例えば、蛍光体粒子55には、中心波長が450nmの青色光によって励起される蛍光を発する蛍光物質が含まれており、レーザー光源9が射出する励起光の一部の緑色の波長域を含む波長分布を有する光に変換して射出する。   The phosphor particles 55 are particulate phosphors that absorb the excitation light emitted from the laser light source 9 and emit fluorescence. For example, the phosphor particle 55 includes a fluorescent material that emits fluorescence excited by blue light having a center wavelength of 450 nm, and includes a part of the green wavelength region of the excitation light emitted from the laser light source 9. It is converted into light having a distribution and emitted.

この際、光照射範囲内において蛍光体粒子55の密度が小さい、入射した光に対して蛍光体粒子により変換される蛍光の絶対量が少なくなり、結果として入射した光の一部がそのまま反射される現象が生じやすい。よって、光照射範囲内において十分な蛍光体粒子55の密度が必要となる。   At this time, the density of the phosphor particles 55 is small within the light irradiation range, the absolute amount of fluorescence converted by the phosphor particles with respect to the incident light is reduced, and as a result, a part of the incident light is reflected as it is. This phenomenon is likely to occur. Therefore, a sufficient density of the phosphor particles 55 is required within the light irradiation range.

また、複数の蛍光体粒子55が、非常に密度が高い状態であると蛍光体粒子55から発せられた蛍光が近くの蛍光体粒子55に吸収されてしまう現象、すなわち再吸収が生じやすい。   Further, when the plurality of phosphor particles 55 are in a very high density state, a phenomenon in which the fluorescence emitted from the phosphor particles 55 is absorbed by the nearby phosphor particles 55, that is, reabsorption is likely to occur.

よって、光照射範囲内において蛍光体粒子の密度を適切な状態にするため、透明材料56を混合させている。この透明材料56は、シリカ粒子、またはガラスフリットが適当である。透明材料56は、蛍光体粒子55と同程度以下の粒子径であることが好ましく、もしくは、蛍光体粒子55と透明材料56との体積あたりの割合が光照射範囲内において適切な状態となるよう制御されることが望ましい。   Therefore, the transparent material 56 is mixed in order to obtain an appropriate density of the phosphor particles within the light irradiation range. The transparent material 56 is suitably silica particles or glass frit. The transparent material 56 preferably has a particle diameter equal to or less than that of the phosphor particles 55, or the ratio of the phosphor particles 55 and the transparent material 56 per volume is in an appropriate state within the light irradiation range. It is desirable to be controlled.

また、蛍光体粒子55と透明材料56との間のバインダーとなる成分として、結合材57を使用している。酸化物粒子である蛍光体粒子55と透明材料56との少なくともいずれか一つを触媒として、結合材57の脱水縮合反応を促進することにより、蛍光体粒子55と透明材料56と結合材57との硬化を行う。この反応により、蛍光体粒子55と透明材料56と脱水された結合材57とが図3(B)のように分散した状態で硬化する。   Further, a binder 57 is used as a component that becomes a binder between the phosphor particles 55 and the transparent material 56. By promoting the dehydration condensation reaction of the binder 57 using at least one of the phosphor particles 55 that are oxide particles and the transparent material 56 as a catalyst, Curing is performed. By this reaction, the phosphor particles 55, the transparent material 56, and the dehydrated binder 57 are cured in a dispersed state as shown in FIG.

結合材57として、珪酸ソーダだけでペーストを作成すると、硬化時間が早く、生産性を低下させる要因となる。また、結合材57として珪酸カリウムだけでペーストを作成すると、硬化後の耐水性を満たすことができない。よって、この結合材57は、珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合溶液が妥当である。   If a paste is made only with sodium silicate as the binding material 57, the curing time is fast, which causes a reduction in productivity. Moreover, if a paste is made only with potassium silicate as the binder 57, the water resistance after curing cannot be satisfied. Therefore, a suitable mixed material 57 is a mixed solution of sodium silicate and potassium silicate.

透明材料56と結合材57の屈折率を同じ程度のものにすると、透明材料56と結合材57の界面での散乱を抑制でき、透明性を増すことができる。
<組成と物性>
緑色発光層11Gの形成に用いる原料の望ましい組成および物性を調べるために試験を実施した。尚、以下で説明する試験では、緑色発光層11Gの原料のことを便宜上「ペースト」と呼んでいる。
[緑色発光層用ペーストの組成確認試験1]
緑色発光層11G用のペーストとして、表1の材料を含んだものを用いた。表1にそれらの組成と評価した結果を示す。
(1)蛍光体粒子55:平均粒子径 10〜20μm程度の(Y,Gd)3Al5O12:Ce で示される組成のYAG蛍光体
(2)透明材料56:シリカ粒子、平均粒子径2μmの真球状粒子
(3)結合材57:(A)珪酸ソーダ:二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比(SiO2/Na2O)が約2.5 である溶液、(B)珪酸カリウム:二酸化珪素と酸化カリウムのモル比(SiO2/K2O)が約2である水溶液
When the refractive index of the transparent material 56 and the binder 57 is set to the same level, scattering at the interface between the transparent material 56 and the binder 57 can be suppressed, and the transparency can be increased.
<Composition and physical properties>
A test was conducted to investigate the desirable composition and physical properties of the raw material used for forming the green light emitting layer 11G. In the test described below, the raw material of the green light emitting layer 11G is referred to as “paste” for convenience.
[Composition Confirmation Test 1 of Green Light-Emitting Layer Paste]
A paste containing the materials shown in Table 1 was used as a paste for the green light emitting layer 11G. Table 1 shows the composition and the evaluation results.
(1) Phosphor particles 55: YAG phosphor having a composition represented by (Y, Gd) 3Al5O12: Ce having an average particle size of about 10 to 20 μm (2) Transparent material 56: Silica particles, true spherical particles having an average particle size of 2 μm (3) Binder 57: (A) Sodium silicate: solution having a molar ratio of silicon dioxide to sodium oxide (SiO2 / Na2O) of about 2.5, (B) Potassium silicate: molar ratio of silicon dioxide to potassium oxide ( Aqueous solution whose SiO2 / K2O) is about 2

Figure 2014229503
Figure 2014229503

蛍光体粒子55に対して、透明材料56のシリカ粒子の平均粒子径は小さいと透明性が増する傾向にあるが、小さすぎるとペーストの粘度が上昇し印刷が困難になる。よって、透明材料56のシリカ粒子の平均粒子径は0.2μm〜10μm程度がよく、望ましくは2μm程度である。   If the average particle diameter of the silica particles of the transparent material 56 is small with respect to the phosphor particles 55, the transparency tends to increase, but if it is too small, the viscosity of the paste increases and printing becomes difficult. Therefore, the average particle diameter of the silica particles of the transparent material 56 is preferably about 0.2 μm to 10 μm, and preferably about 2 μm.

珪酸ソーダの二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比(SiO2/Na2O)は、印刷性に影響を及ぼすため、2〜4程度がよく、望ましくは2.5程度である。また、珪酸カリウムの二酸化珪素と酸化カリウムのモル比(SiO2/K2O)も同様に印刷性と耐水性に影響を及ぼすため、1〜4程度がよく、望ましくは約2である。   The molar ratio of silicon dioxide and sodium oxide (SiO2 / Na2O) of sodium silicate affects the printability, and is preferably about 2 to 4, and preferably about 2.5. Moreover, since the molar ratio (SiO2 / K2O) of silicon dioxide and potassium oxide of potassium silicate similarly affects the printability and water resistance, it is preferably about 1 to 4, preferably about 2.

ペーストの調整に際しては、自転・公転真空ミキサーにて1500回転、3分間の攪拌を2回おこなった。得られたペーストをスクリーン印刷にてアルミ基板上に印刷した。次いで、約12時間常温放置し、ペーストを凝固させた。最後に150℃の乾燥炉にて約1時間のベークを行った。それによって、約300μmの厚みを持つ緑色発光層11Gを完成させた。
(耐水性試験)
これら作成したペーストに対して生産性を評価した。また、作成した基板に対して耐水性試験を行った。
When adjusting the paste, stirring was performed twice at 1500 rpm for 3 minutes in a rotating / revolving vacuum mixer. The obtained paste was printed on an aluminum substrate by screen printing. Next, the paste was solidified by allowing to stand at room temperature for about 12 hours. Finally, baking was performed in a drying furnace at 150 ° C. for about 1 hour. Thereby, a green light emitting layer 11G having a thickness of about 300 μm was completed.
(Water resistance test)
Productivity was evaluated for these prepared pastes. Moreover, the water resistance test was done with respect to the produced board | substrate.

生産性の評価として、連続印刷性を実験した。連続印刷性とは、スクリーン上にペーストを塗布して通常に5枚以上連続で支持基材77へ印刷することができたら「○」とし、5枚未満を「×」とした。   As an evaluation of productivity, continuous printability was tested. The continuous printability is defined as “◯” when a paste is applied on a screen and normally 5 or more sheets can be continuously printed on the support substrate 77, and “×” is defined as less than 5 sheets.

耐水性試験とは、支持基材77上の緑色発光層11G上に水滴をたらして水で覆った状態で約1時間放置し、その後水分を取り除く際に緑色発光層11Gに変化がなければ「○」、緑色発光層11Gの水に対する溶出が見られたら「×」とした。
(生産性)
溶液成分として、珪酸カリウムを用いずに珪酸ソーダだけでペースト化をおこなった比較例1については、印刷中に硬化が始まり連続印刷を5枚以上行うことができなかった。これは、酸化物粒子であるYAG蛍光体と透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸ソーダの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。モル比が2.5である珪酸ソーダの分子式は、2Na2O・5SiO2aqで表され、脱水縮合反応を経て、下記の化1で表される架橋体が形成されたものと考えられる。
In the water resistance test, a water droplet is dropped on the green light emitting layer 11G on the support base 77 and left standing for about 1 hour in a state covered with water, and when the green light emitting layer 11G does not change when moisture is removed thereafter. When “o” and elution of the green light emitting layer 11G into water were observed, “x” was assigned.
(productivity)
In Comparative Example 1 in which paste was formed only with sodium silicate without using potassium silicate as a solution component, curing started during printing and 5 or more continuous printing could not be performed. This is thought to be due to the progress of the dehydration condensation reaction of sodium silicate using the YAG phosphor as oxide particles and the silica particles as transparent material as catalysts. The molecular formula of sodium silicate having a molar ratio of 2.5 is represented by 2Na2O.5SiO2aq, and it is considered that a crosslinked product represented by the following chemical formula 1 was formed through a dehydration condensation reaction.

Figure 2014229503
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150℃、1時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層11Gによる水への溶出は見られなかった。150℃、1時間の基板ベークを行う意味として、緑色発光層11G表面の水酸基をなくし、耐水性を向上させる目的を担っているが、水溶液成分として珪酸ソーダだけで硬化させた比較例1については、耐水性を向上させる効果は十分であった。   When a water resistance test was performed after substrate baking at 150 ° C. for 1 hour, no elution into water by the green light emitting layer 11G was observed. As the meaning of performing substrate baking at 150 ° C. for 1 hour, it has the purpose of eliminating the hydroxyl group on the surface of the green light emitting layer 11G and improving water resistance, but for Comparative Example 1 cured only with sodium silicate as an aqueous solution component The effect of improving the water resistance was sufficient.

珪酸ソーダの反応性をゆるやかにするため、水溶液成分として珪酸ソーダを用いずに珪酸カリウムだけでペースト化をおこなった比較例2については、連続印刷性は優れ、印刷後約12時間放置して凝固させることができた。これは、同様に酸化物粒子であるYAG蛍光体、もしくは透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸カリウムの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。   In order to moderate the reactivity of sodium silicate, Comparative Example 2 in which paste was formed only with potassium silicate without using sodium silicate as an aqueous solution component was excellent in continuous printability and allowed to stand for about 12 hours after printing to solidify. I was able to. It is thought that this is because the dehydration condensation reaction of potassium silicate progressed using the YAG phosphor as oxide particles or the silica particles as transparent material as a catalyst.

ただし、150℃、1時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層11Gによる水への溶出が見られた。比較例1と同様に、150℃、1時間の基板ベークを行う意味として、緑色発光層11G表面の水酸基をなくし耐水性を向上させる目的を担っているが、珪酸カリウムだけで硬化させた比較例2については、耐水性を向上させる効果が不十分であった。   However, when a water resistance test was performed after substrate baking at 150 ° C. for 1 hour, elution into water by the green light emitting layer 11G was observed. As in Comparative Example 1, the purpose of baking the substrate at 150 ° C. for 1 hour is to eliminate the hydroxyl group on the surface of the green light emitting layer 11G and to improve water resistance, but the comparative example was cured only with potassium silicate. About 2, the effect of improving water resistance was insufficient.

珪酸ソーダと珪酸カリウムとを同量の比率でペースト化を行った実施例1については、連続印刷性、および耐水性試験を満足するものであった。凝固については、同様に酸化物粒子であるYAG蛍光体と透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸カリウムの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。また、耐水性については、150℃1時間の基板ベークにより、緑色発光層11G表面の水酸基をなくし、もしくは減少させることができ、その結果、耐水性を向上させることができたと考えられる。   About Example 1 which paste-formed sodium silicate and potassium silicate by the ratio of the same quantity, continuous printability and the water resistance test were satisfied. The coagulation is thought to be due to the progress of the dehydration condensation reaction of potassium silicate using the YAG phosphor as oxide particles and the silica particles as transparent material as catalysts. Regarding water resistance, it is considered that the substrate baking at 150 ° C. for 1 hour can eliminate or reduce the hydroxyl groups on the surface of the green light emitting layer 11G, and as a result, the water resistance can be improved.

さらなる連続印刷性向上のため、珪酸ソーダと珪酸カリウムの重量比率を2:8にした実施例2を行った。実施例2については、連続印刷性、および耐水性試験を満足するものであった。凝固については、同様に酸化物粒子であるYAG蛍光体と透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸カリウムの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。連続印刷性については、実施例1より向上し、連続印刷を10枚以上行うことができた。また、耐水性については、150℃1時間の基板ベークにより、緑色発光層11G表面の水酸基をなくし、もしくは減少させることができ、その結果、耐水性を向上させることができたと考えられる。   In order to further improve the continuous printability, Example 2 was performed in which the weight ratio of sodium silicate to potassium silicate was 2: 8. In Example 2, the continuous printability and the water resistance test were satisfied. The coagulation is thought to be due to the progress of the dehydration condensation reaction of potassium silicate using the YAG phosphor as oxide particles and the silica particles as transparent material as catalysts. The continuous printability was improved from that in Example 1, and 10 or more continuous prints could be performed. Regarding water resistance, it is considered that the substrate baking at 150 ° C. for 1 hour can eliminate or reduce the hydroxyl groups on the surface of the green light emitting layer 11G, and as a result, the water resistance can be improved.

かかる構成によれば、蛍光体層は、蛍光体と珪酸ソーダと珪酸カリウムとシリカ粒子により構成され、支持基材77がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材であることにより、硬化後の耐水性およびペーストの連続印刷性を満たした蛍光体ホイールおよび製造方法が得られ、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる蛍光体ホイールとその製造をすることができる。このとき、溶液成分である珪酸ソーダと珪酸カリウムの比率は、珪酸ソーダが50%から20%(珪酸カリウムが50%から80%)のときに連続印刷性と耐水性を満たすことができる。また、珪酸カリウムのかわりに珪酸リチウムを用いても良い。
[緑色発光層用ペーストの組成確認試験2]
緑色発光層11G用のペーストとして、表2の材料を含んだものを用いた。緑色発光層用ペーストの組成確認試験1との差異は透明材料56において、組成確認試験1ではシリカ粒子であったが、組成確認試験2ではガラスフリットを用いたことである。表2にそれらの組成と評価した結果を示す。透明材料56としてガラスフリットを、結合材57として珪酸ソーダと珪酸カリウムを用いた。
According to this configuration, the phosphor layer is composed of phosphor, sodium silicate, potassium silicate, and silica particles, and the support substrate 77 is covered with an oxide film made of aluminum, silver, or an inorganic material. Thus, a phosphor wheel satisfying the water resistance after curing and the continuous printability of the paste and a production method thereof can be obtained, and a phosphor wheel capable of suppressing a decrease in phosphor conversion efficiency and its production can be produced. . At this time, the ratio of sodium silicate and potassium silicate, which are solution components, can satisfy continuous printability and water resistance when sodium silicate is 50% to 20% (potassium silicate is 50% to 80%). Further, lithium silicate may be used instead of potassium silicate.
[Composition confirmation test 2 of paste for green light emitting layer]
A paste containing the materials shown in Table 2 was used as a paste for the green light emitting layer 11G. The difference from the composition confirmation test 1 of the green light emitting layer paste is that the transparent material 56 was silica particles in the composition confirmation test 1, but a glass frit was used in the composition confirmation test 2. Table 2 shows the composition and results of evaluation. Glass frit was used as the transparent material 56, and sodium silicate and potassium silicate were used as the binder 57.

(1)蛍光体粒子55:平均粒子径 10〜20μm程度の(Y,Gd)3Al5O12:Ceで示される組成のYAG蛍光体
(2)透明材料56:ガラスフリット、平均粒子径8μmの不定形粒子
(3)結合材57:(1)珪酸ソーダ:二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比(SiO2/Na2O)が約2.5 である水溶液、(2)珪酸カリウム:二酸化珪素と酸化カリウムのモル比(SiO2/K2O)が約2 である水溶液
(1) Phosphor particles 55: YAG phosphor having a composition represented by (Y, Gd) 3Al5O12: Ce having an average particle size of about 10 to 20 μm (2) Transparent material 56: Glass frit, amorphous particles having an average particle size of 8 μm (3) Binder 57: (1) Sodium silicate: aqueous solution having a molar ratio of silicon dioxide to sodium oxide (SiO2 / Na2O) of about 2.5, (2) Potassium silicate: molar ratio of silicon dioxide to potassium oxide ( Aqueous solution in which SiO2 / K2O) is about 2

Figure 2014229503
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蛍光体粒子55に対して、透明材料56であるガラスフリットの粒子径は小さいと透明性が増す傾向にあるが、小さすぎるとペーストの粘度が上昇し印刷が困難になる。よって、透明材料56のシリカ粒子の粒子径は0.2μm〜10μm程度がよく、望ましくは2〜8μm程度である。また、ガラスフリットとは酸化物ガラスを粉砕したものである。   If the particle size of the glass frit, which is the transparent material 56, is small with respect to the phosphor particles 55, the transparency tends to increase, but if it is too small, the viscosity of the paste increases and printing becomes difficult. Therefore, the particle diameter of the silica particles of the transparent material 56 is preferably about 0.2 μm to 10 μm, and preferably about 2 to 8 μm. Glass frit is obtained by pulverizing oxide glass.

珪酸ソーダの二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比(SiO2/Na2O)は、印刷性に影響を及ぼすため、2〜4程度がよく、望ましくは2.5程度である。また、珪酸カリウムの二酸化珪素と酸化カリウムのモル比(SiO2/K2O)も同様に印刷性と耐水性に影響を及ぼすため、1〜4程度がよく、望ましくは約2である。
サンプルの作成については、組成確認試験1と同様の処理を施し、約300μmの厚みを持つ緑色発光層11Gを完成させた。
The molar ratio of silicon dioxide and sodium oxide (SiO2 / Na2O) of sodium silicate affects the printability, and is preferably about 2 to 4, and preferably about 2.5. Moreover, since the molar ratio (SiO2 / K2O) of silicon dioxide and potassium oxide of potassium silicate similarly affects the printability and water resistance, it is preferably about 1 to 4, preferably about 2.
For the preparation of the sample, the same processing as in the composition confirmation test 1 was performed, and the green light emitting layer 11G having a thickness of about 300 μm was completed.

これら作成したペーストに対して組成確認試験1と同様の生産性の評価、耐水性試験を行った。結果を表2にまとめた。   The productivity evaluation and water resistance test similar to the composition confirmation test 1 were performed on these pastes. The results are summarized in Table 2.

組成確認試験1の結果と同様に、溶液成分として珪酸カリウムを用いずに珪酸ソーダだけでペースト化をおこなった比較例1については、生産性の評価において、印刷中に硬化が始まり連続印刷を5枚以上行うことができなかった。150℃、1時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層11Gによる水への溶出は見られなかった。溶液成分として珪酸ソーダだけで硬化させた比較例1については、耐水性を向上させる効果は十分であった。   Similar to the results of Composition Confirmation Test 1, for Comparative Example 1 in which paste was formed only with sodium silicate without using potassium silicate as a solution component, in the evaluation of productivity, curing started during printing and continuous printing was performed. Could not do more than one. When a water resistance test was performed after substrate baking at 150 ° C. for 1 hour, no elution into water by the green light emitting layer 11G was observed. About the comparative example 1 hardened only with sodium silicate as a solution component, the effect of improving water resistance was sufficient.

珪酸ソーダの反応性をゆるやかにするため、溶液成分として珪酸ソーダを用いずに珪酸カリウムだけでペースト化をおこなった比較例2については、生産性の評価である連続印刷性は優れ、印刷後約12時間放置して凝固させることができたが、150℃、1時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層11Gによる水への溶出が見られた。組成確認試験1と同様であるが、珪酸カリウムだけで硬化させた比較例2については、耐水性を向上させる効果が不十分であった。   In order to moderate the reactivity of sodium silicate, Comparative Example 2 in which paste was formed only with potassium silicate without using sodium silicate as a solution component is excellent in continuous printability, which is an evaluation of productivity. Although it was allowed to solidify by standing for 12 hours, when a water resistance test was conducted after baking the substrate at 150 ° C. for 1 hour, elution into water by the green light emitting layer 11G was observed. Although it is the same as that of the composition confirmation test 1, about the comparative example 2 hardened only with potassium silicate, the effect which improves water resistance was inadequate.

珪酸ソーダと珪酸カリウムとを同量の比率でペースト化を行った実施例1については、生産性、および耐水性を満足するものであった。
さらなる生産性向上のため、珪酸ソーダと珪酸カリウムの重量比率を2:8にした実施例2を行った。実施例2については、生産性、および耐水性を満足するものであった。
About Example 1 which paste-formed sodium silicate and potassium silicate by the ratio of the same quantity, productivity and water resistance were satisfied.
In order to further improve productivity, Example 2 was performed in which the weight ratio of sodium silicate to potassium silicate was 2: 8. About Example 2, productivity and water resistance were satisfied.

かかる構成によれば、蛍光体層は、蛍光体と珪酸ソーダと珪酸カリウムとガラスフリットにより構成され、支持基材77がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材であることにより、硬化後の耐水性およびホイールの生産性を満たした蛍光体ホイールおよび製造方法が得られ、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる蛍光体ホイールとその製造をすることができる。   According to this configuration, the phosphor layer is composed of phosphor, sodium silicate, potassium silicate, and glass frit, and the support base 77 is covered with an oxide film made of aluminum, silver, or an inorganic material. Thus, a phosphor wheel satisfying the water resistance after curing and the productivity of the wheel and a production method can be obtained, and a phosphor wheel capable of suppressing a decrease in the conversion efficiency of the phosphor and its production can be produced.

このとき、溶液成分である珪酸ソーダと珪酸カリウムの比率は、珪酸ソーダが50%から20%(珪酸カリウムが50%から80%)のときに連続印刷性と耐水性を満たすことができる。また、珪酸カリウムのかわりに珪酸リチウムを用いても良い。   At this time, the ratio of sodium silicate and potassium silicate, which are solution components, can satisfy continuous printability and water resistance when sodium silicate is 50% to 20% (potassium silicate is 50% to 80%). Further, lithium silicate may be used instead of potassium silicate.

本発明の蛍光体ホイールおよび製造方法を通じて最終的に得られるプロジェクターは、良好な光利用効率が得られるので、商業用プロジェクターおよび一般家庭向けプロジェクターとして好適に用いることができる他、その他の各種表示デバイスとしても好適に用いることができる。   Since the projector finally obtained through the phosphor wheel and the manufacturing method of the present invention has good light utilization efficiency, it can be suitably used as a commercial projector and a projector for general homes, and other various display devices. Can also be suitably used.

また、本発明の製造方法はプロジェクターに限定されず、他の製品分野でも活用することができる。たとえば、LED照明の分野において、光学部品向けの透明封止材料といった用途にも適用可能である。   Further, the manufacturing method of the present invention is not limited to a projector, and can be used in other product fields. For example, in the field of LED lighting, it can also be applied to uses such as a transparent sealing material for optical components.

9 レーザー光源
10 蛍光体ホイール
11G 緑色発光層
11R 赤色発光層
12 青色光透過部
20 コリメーターレンズ
21〜27 レンズ
31 モーター
32 回転軸
41 ダイクロイックミラー
55 蛍光体粒子
56 透明材料
57 結合材
60〜62 ミラー
70 ヒートシンク
77 支持基材
77a 支持面
78 増反射膜
100 プロジェクター
110 投写レンズ
120 光源装置
130 照明装置
131〜133 レンズ
134 ロッドインテグレータ
141 DMD
LB 青色光
LG 緑色光
LR 赤色光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Laser light source 10 Phosphor wheel 11G Green light emitting layer 11R Red light emitting layer 12 Blue light transmission part 20 Collimator lens 21-27 Lens 31 Motor 32 Rotating shaft 41 Dichroic mirror 55 Phosphor particle 56 Transparent material 57 Binding material 60-62 Mirror 70 Heat Sink 77 Supporting Base 77a Supporting Surface 78 Increasing Reflective Film 100 Projector 110 Projection Lens 120 Light Source Device 130 Illumination Devices 131-133 Lens 134 Rod Integrator 141 DMD
LB Blue light LG Green light LR Red light

Claims (11)

支持基材と、
前記支持基材上に配置された複数の蛍光体粒子と、
前記複数の蛍光体粒子間に配置された透明粒子と、
前記蛍光体粒子と前記透明粒子とを接合する結合材と、を含む発光素子。
A support substrate;
A plurality of phosphor particles disposed on the support substrate;
Transparent particles disposed between the plurality of phosphor particles;
A light emitting device comprising: a binder that joins the phosphor particles and the transparent particles.
前記結合材は、珪酸化物である請求項1記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 1, wherein the binding material is a silicate. 前記透明粒子は、シリカ粒子、または、ガラスフリットである請求項1または2記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 1, wherein the transparent particles are silica particles or glass frit. 前記珪酸化物が珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合物からなることを特徴とする請求項2記載の発光素子。 3. The light emitting device according to claim 2, wherein the silicate is a mixture of sodium silicate and potassium silicate. 前記珪酸化物100重量%とした場合、前記珪酸ソーダが50重量%から20重量%、前記珪酸カリウムが50重量%から80重量%である請求項4記載の発光素子。 5. The light-emitting element according to claim 4, wherein the sodium silicate is 50 wt% to 20 wt% and the potassium silicate is 50 wt% to 80 wt% when the silicate is 100 wt%. 前記透明粒子の平均粒子径は、前記蛍光体粒子の平均粒子径より小さい請求項1から5のいずれか1項に記載の発光素子。 6. The light emitting device according to claim 1, wherein an average particle diameter of the transparent particles is smaller than an average particle diameter of the phosphor particles. 前記支持基材がアルミニウム、もしくは、酸化膜により被覆されている基材であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光素子。 The light-emitting element according to claim 1, wherein the support base is aluminum or a base coated with an oxide film. 第1の波長帯の光を出射する光源と前記光源により励起され他の波長の光を出射する励起光学素子である蛍光体デバイスとで構成された光源装置と、
前記光源装置からの光を光変調素子に導く照明装置と、
入力画像信号に応じて前記光変調素子で変調された画像光をスクリーンに投写する投写光学系と、を備え、
前記光源装置の前記蛍光体デバイスが、請求項1から7のいずれか1項に記載の発光素子であることを特徴とするプロジェクター。
A light source device composed of a light source that emits light of a first wavelength band and a phosphor device that is an excitation optical element that is excited by the light source and emits light of another wavelength;
A lighting device for guiding light from the light source device to a light modulation element;
A projection optical system that projects image light modulated by the light modulation element in accordance with an input image signal onto a screen,
The projector according to claim 1, wherein the phosphor device of the light source device is the light emitting element according to claim 1.
複数の蛍光体粒子と、珪酸化物と、シリカ粒子もしくはガラスフリットと、を含む液状物を支持基材の上に配置する工程と、
前記液状物を熱処理することにより、前記支持基材の支持面上に前記複数の蛍光体粒子と、珪酸化物と、シリカ粒子もしくはガラスフリット、との間で脱水反応による粒子どうしの接合が行われる工程と、を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法。
Disposing a liquid material containing a plurality of phosphor particles, siliceous oxide, silica particles or glass frit on a support substrate;
By heat-treating the liquid, the particles are bonded to each other by a dehydration reaction between the plurality of phosphor particles, the silicate, and the silica particles or the glass frit on the support surface of the support substrate. And a process for producing the light emitting device.
前記珪酸化物が珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合物からなることを特徴とする請求項9記載の発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a light emitting device according to claim 9, wherein the silicate is a mixture of sodium silicate and potassium silicate. 前記珪酸化物100重量%とした場合、前記珪酸ソーダが50重量%から20重量%、前記珪酸カリウムが50重量%から80重量%である請求項9記載の発光素子の製造方法。 10. The method of manufacturing a light emitting element according to claim 9, wherein when the silicate is 100 wt%, the sodium silicate is 50 wt% to 20 wt% and the potassium silicate is 50 wt% to 80 wt%.
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