JP2018101464A - 波長変換部材、プロジェクタおよび照明装置 - Google Patents

波長変換部材、プロジェクタおよび照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】耐熱性に優れ且つ光取出し効率の高い波長変換部材を提供することを目的とする。【解決手段】波長変換部材１０は、基板１１上に反射層１３および蛍光体層１５がその順で形成されている。蛍光体層１５は、ガラス成分と樹脂成分とを複合化させてなるハイブリッド材料からなる封止層１５ａと、封止層１５ａの中に分散された蛍光体１５ｂとを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、波長変換部材、並びに、これを備えたプロジェクタおよび照明装置に関する。
従来から、プロジェクタや照明装置において、半導体レーザや発光ダイオードなどの固体光源から出射される励起光を、波長変換部材の蛍光体層により波長変換して、所望の色の光を得ることが行われている。
そのような蛍光体層としては、樹脂からなる封止層の中に、蛍光体を分散させたものが知られている。また、そのような波長変換部材において、基板と蛍光体層との間にＡｇ（銀）やＡｌ（アルミニウム）からなる反射層を形成し、波長変換部材の光取出し効率を向上させることが行われている。
特開２０１１−２５７６００号公報
ところで、樹脂からなる封止層を備えた蛍光体層は、ガラスからなる封止層を備えた蛍光体層よりも熱に弱い。したがって、耐熱性に優れた波長変換部材を得るためには、ガラスからなる封止層を備えた蛍光体層とすることが好ましい。
しかしながら、反射層が形成された基板上にガラスからなる封止層を備えた蛍光体層を形成するプロセスを行った場合、反射層が高温に晒されてしまう。そうすると、反射層の反射率が低下してしまう場合がある。例えば、Ａｇからなる反射層の場合、高温によりＡｇがマイグレーションを起こし、反射層の反射率が低下する。また、Ａｌからなる反射層の場合、基板と反射層との熱膨張率差により反射層が曲がってしまい、反射層の反射率が低下する。これらのようにして反射層の反射率が低下すると、波長変換部材の光取出し効率が低下してしまう。
本開示は、耐熱性に優れ且つ光取出し効率の高い波長変換部材を提供することを目的とする。また、本開示は、耐熱性に優れ且つ高光度のプロジェクタおよび照明装置を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る波長変換部材は、基板上に反射層および蛍光体層がその順で形成されている。蛍光体層は、ガラス成分と樹脂成分とを複合化させてなるハイブリッド材料からなる封止層と、封止層の中に分散された蛍光体とを備える。
本開示の一態様に係るプロジェクタは、上記波長変換部材を備える。
本開示の一態様に係る照明装置は、上記波長変換部材を備える。
本開示に係る波長変換部材は、ガラス成分を樹脂成分と複合化させてなるハイブリッド材料からなる封止層を備える。この構成により蛍光体層が熱に強いため、波長変換部材が耐熱性に優れている。また、その構成により蛍光体層を低温で形成することができるため、蛍光体層を形成するプロセスにおいて反射層の反射率が低下し難く、その結果、波長変換部材の光取出し効率が高い。
また、本開示に係るプロジェクタおよび照明装置は、上記波長変換部材を備えるため、耐熱性に優れ且つ高光度である。
実施の形態１に係る波長変換部材を示す斜視図 実施の形態１に係る波長変換部材を示す図１における２−２線断面図 実施の形態１に係るプロジェクタを示す構成図 実施の形態２に係る波長変換部材を示す斜視図 実施の形態２に係る照明装置を示す構成図
以下、本開示に係る波長変換部材、プロジェクタおよび照明装置の実施の形態を、図面に基づき説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべて例示であって、本開示に係る波長変換部材、プロジェクタおよび照明装置に制限を加える意図はない。
また、下記に開示される実施の形態では、必要以上の詳細な説明を省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項についての詳細な説明や、実質的に同一の構成についての重複する説明を、省略する場合がある。これは、説明が不必要に冗長になるのを避けることで、当業者の理解を容易にするためである。
［実施の形態１］
（波長変換部材）
図１は、実施の形態１に係る波長変換部材を示す斜視図である。図１に示す実施の形態１に係る波長変換部材１０は、プロジェクタ用の蛍光体ホイールであって、円板状の基板１１の一方の主面（上面）側に蛍光体層１５を備える。
基板１１には円弧状の開口１１ａが設けられている。この円弧状の開口１１ａと円弧状の蛍光体層１５とで円環状のシルエットを形成している。基板１１に開口１１ａが設けられているため、後述する固体光源１１１ａから波長変換部材１０へ向けて出射される励起光の一部が、開口１１ａを介して基板１１を通り抜ける。
図２は、実施の形態１に係る波長変換部材を示す図１における２−２線断面図である。図２に示すように、波長変換部材１０は、基板１１、接着層１２、反射層１３、増反射層１４、蛍光体層１５および反射防止層１６を備える。接着層１２、反射層１３、増反射層１４、蛍光体層１５および反射防止層１６は、基板１１上にその順で形成されている。
基板１１は、蛍光体層１５を支持する機能、および、蛍光体層１５で発生した熱を外部へ放散させる機能を有する。基板１１の材料としては、ガラス、石英、ＧａＮ（窒化ガリウム）、サファイア、シリコン、樹脂などが挙げられる。樹脂としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など挙げられる。
接着層１２は、反射層１３の基板１１への接着性を高める機能を有する。接着層１２は、例えばＴｉ（チタン）からなり、基板１１の上面の全体に亘って形成されている。なお、接着層１２は、本実施の形態において必須の層ではない。
反射層１３は、蛍光体層１５を透過した励起光や、蛍光体層１５から基板１１側（下側）へと発せられた蛍光を、基板１１とは反対側（上側）へ反射させる機能を有する。本実施の形態では、反射層１３はＡｇからなり、接着層１２の上面の全体に亘って形成されている。反射層１３は、Ａｇに限定されずＡｌなどの他の金属で形成されていてもよい。但し、ＡｇやＡｌは反射率が高いため特に好適である。
増反射層１４は、反射層１３と反射防止層１６との界面で生じる光の散乱ロスを低減する機能、および、入射光の角度依存性による反射率の低下を防止する機能を有する。増反射層１４は、反射層１３が形成された領域の全体、具体的には反射層１３の上面の全体に形成されている。なお、増反射層１４は、本実施の形態において必須の層ではない。
増反射層１４は、低屈折率層と高屈折率層とが交互に多層に積層された多層膜であって、本実施の形態では基板１１側から順に低屈折率層１４ａおよび高屈折率層１４ｂの２層で構成されている。なお、増反射層１４は、２層で構成されるものに限定されず、低屈折率層と高屈折率層とが交互に多層に積層された多層膜であれば、低屈折率層１４ａおよび高屈折率層１４ｂ以外の層が含まれていてもよい。
低屈折率層１４ａの材料としては、例えばＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）などの酸化物が挙げられる。また、低屈折率層１４ａの材料は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＡｌＩｎＮ（窒化アルミニウムインジウム）などの窒化物であってもよい。
高屈折率層１４ｂの材料としては、例えばＮｂ２Ｏ５（五酸化ニオブ）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）、Ｔｉ３Ｏ５（五酸化チタン）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＺｒＯ２（二酸化ジルコニウム）、Ｔａ２Ｏ５（五酸化タンタル）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）などの酸化物が挙げられる。また、高屈折率層１４ｂの材料は、ＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）、ＧａＮなどの窒化物であってもよい。
蛍光体層１５は、後述する固体光源１１１ａから波長変換部材へ向けて出射された励起光を蛍光に変換する機能を有する。蛍光体層１５は、透光性を有する封止層１５ａと、封止層１５ａの中に分散された粒子状の蛍光体１５ｂとを備える。
封止層１５ａは、ガラス成分と樹脂成分とを複合化させてなるハイブリッド材料からなる。このようなハイブリッド材料は、例えば、ガラス成分と樹脂成分とを多分散または分離させた状態にしておき、それら成分を化学的に複合化させることで得られる。このようなハイブリッド材料は、主鎖のシロキサン結合が示す無機の特性と、側鎖の有機性官能基が示す有機の特性とを兼ね備える。具体的には、１２０〜１８０℃の加熱で軟化する特性と、過冷却でガラス質が得られる特性とを有する。また、ガラスと樹脂の中間の耐熱性を有する。
ハイブリッド材料のガラス成分としては、例えば、Ｓｉ−Ｏ骨格を有するシリカガラスや、Ｐ−Ｏ結合を有するリンガラスなどがあり、単独でガラス化する成分としてはＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２、ＢｅＦ２、Ａｓ２Ｓ３、ＳｉＳｅ２、ＧｅＳ２などが挙げられる。
ハイブリッド材料の樹脂成分としては、例えば、Ｓｉ−Ｏ骨格を持つシリコーン樹脂が挙げられる。
蛍光体層１５は、封止層１５ａを構成するハイブリッド材料にガラス成分が含まれているため、封止層が樹脂からなる蛍光体層よりも熱に強い。例えば、バイブリッド材料からなる厚み５００μｍの層をオーブンにて２５０℃に加熱する耐熱試験を行ったが、１０００時間加熱してもその層における波長４５０ｎｍの光の透過率は低下しなかった。
また、封止層１５ａを構成するハイブリッド材料には樹脂成分も含まれている。そのため、蛍光体層１５を形成するプロセスにおける加熱温度は、ガラスからなる封止層を備えた蛍光体層を形成するプロセスにおける加熱温度よりも低い。具体的には、ガラスの溶融やシラノールの脱水縮合には５００℃以上の加熱が必要であるが、ハイブリッド材料を固化させるための加熱は２００℃以下（例えば１５０℃で３時間）でよい。したがって、Ａｇからなる反射層１３が熱でマイグレーションを起こしたり、Ａｌからなる反射層が熱で曲がってしまったりせず、それ故、反射層１３の反射率が低下しない。
ハイブリッド材料は、シリコンアルコキシドが加水分解されてなる化合物を残留物として含有する。シリコンアルコキシドが加水分解されてなる化合物とは、例えば、アルコキシ基を有する化合物であり、このような化合物は、ハイブリッド材料を加熱により固化させるプロセスにおいてアルコールの脱離反応で生成する。
ハイブリッド材料は、ガラス成分および樹脂成分だけで構成されていてもよい。また、ハイブリッド材料には、ガラス成分および樹脂成分の他に、ガラス転移点を持つ化合物が含まれていてもよい。具体的には、例えば、シランカップリング剤、シリカ、マイカなどの充填剤、顔料、帯電防止剤などが含まれていてもよい。さらに、ハイブリッド材料には、ガラス成分、樹脂成分およびガラス転移点を持つ化合物の他に、不純物レベルでそれら以外の化合物が含まれていてもよい。
なお、耐熱性に優れ且つ光取出し効率の高い波長変換部材を得るためには、ハイブリッド材料はガラス成分と樹脂成分の含有率の合計が９８ｗｔ％以上であることが好ましい。また、封止層１５ａの屈折率は、蛍光体層１５における光散乱を抑制するためには１．４以上であることが好ましく、１．７以上であることがより好ましい。
蛍光体１５ｂは、紫外光から青色光領域の励起光を吸収し励起光より長波長の蛍光を発する、少なくとも１種類の蛍光体で構成される。本実施の形態では、固体光源１１１ａは青色の励起光を出射する半導体レーザであり、蛍光体１５ｂは黄色蛍光体で構成されている。青色の励起光が照射された蛍光体１５ｂは、黄色の蛍光を発する。なお、蛍光体１５ｂを構成する蛍光体は黄色蛍光体に限定されず、赤色蛍光体または緑色蛍光体であってもよい。また、蛍光体１５ｂは、発光スペクトルの中心波長が異なる複数種類の蛍光体で構成されていてもよい。
黄色蛍光体としては、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ２＋などが挙げられる。赤色蛍光体としては、例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、ＫＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＫＴｉＦ６：Ｍｎ４＋などが挙げられる。緑色蛍光体としては、例えば、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ｇａ，Ａｌ）５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ２＋、（Ｙ，Ｌｕ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋などが挙げられる。
反射防止層１６は、蛍光体層１５へ入射する励起光の反射を低減させることで、励起光の蛍光体層１５への入射効率を向上させる機能を有する。また、反射防止層１６は、蛍光体１５ｂから発せられた蛍光が封止層１５ａの表面で反射されるのを低減し、これによって蛍光体層１５からの蛍光の取出し効率を向上させる機能を有する。なお、反射防止層１６は、本実施の形態において必須の層ではない。
反射防止層１６は、反射層１３が形成された領域の全体に形成されている。また、反射防止層１６は、基板１１上における蛍光体層１５が形成されていない領域において、増反射層１４と接触している。
反射防止層１６は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に多層に積層された多層膜である。本実施の形態では、反射防止層１６は、基板１１側から順に、第１低屈折率層１６ａ、高屈折率層１６ｂおよび第２低屈折率層１６ｃの３層で構成されている。なお、反射防止層１６は、３層で構成されるものに限定されず、高屈折率層と低屈折率層とが交互に３層以上で積層された多層膜であれば、第１低屈折率層１６ａ、高屈折率層１６ｂおよび第２低屈折率層１６ｃ以外の層が含まれていてもよい。
第１低屈折率層１６ａおよび第２低屈折率層１６ｃの材料としては、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物が挙げられる。また、第１低屈折率層１６ａおよび第２低屈折率層１６ｃの材料は、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどの窒化物でもよい。第１低屈折率層１６ａと第２低屈折率層１６ｃとは、同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。また、第１低屈折率層１６ａおよび第２低屈折率層１６ｃは、増反射層１４の低屈折率層１４ａと同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。
高屈折率層１６ｂの材料としては、例えばＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔｉ３Ｏ５、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２などの酸化物が挙げられる。また、高屈折率層１６ｂの材料は、ＡｌＯＮ、ＧａＮなどの窒化物でもよい。反射防止層１６の高屈折率層１６ｂは、増反射層１４の高屈折率層１４ｂと同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。
以上に説明した本実施の形態に係る波長変換部材１０は、封止層１５ａがガラス成分を含むハイブリッド材料からなる。そのため、蛍光体層１５が熱に強く、その結果、波長変換部材１０は耐熱性に優れている。
また、本実施の形態に係る波長変換部材１０は、封止層１５ａが樹脂成分を含むハイブリッド材料からなる。そのため、蛍光体層１５を低温で形成することができる。したがって、蛍光体層１５を形成するプロセスにおいて反射層１３の反射率が低下し難く、その結果、波長変換部材１０の光取出し効率が高い。
これらのことから、本実施の形態に係る波長変換部材１０は、耐熱性に優れ且つ光取出し効率が高い波長変換部材であるといえる。
（プロジェクタ）
次に、実施の形態１に係るプロジェクタとして、実施の形態１に係る波長変換部材１０を備えたプロジェクタについて説明する。
図３は、実施の形態１に係るプロジェクタを示す構成図である。図３に示すように、プロジェクタ１００は、発光装置１１０、光学ユニット１２０および制御部１３０を備える。
発光装置１１０は、プロジェクタ１００の光源として動作する装置である。発光装置１１０は、波長変換部材１０、照射部１１１、ダイクロイックミラー１１２、第１反射ミラー１１３、第２反射ミラー１１４および第３反射ミラー１１５を備える。
波長変換部材１０は、モータ１１６に取り付けられて回転される。モータ１１６は、制御部１３０からの駆動制御信号に基づいて駆動される。
照射部１１１は、蛍光体１５ｂを励起するための励起光を蛍光体層１５側から波長変換部材１０に照射する。照射部１１１は、より具体的には、複数の固体光源１１１ａと、固体光源１１１ａから出射した励起光をコリメートするコリメートレンズ１１１ｂと、ヒートシンク１１１ｃとを備える。
固体光源１１１ａは、例えば半導体レーザや発光ダイオードなどであり、駆動電流によって駆動されて所定の色（波長）の励起光を出射する。本実施の形態では、固体光源１１１ａとして、３６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の青色光を出射する半導体レーザが用いられる。固体光源１１１ａの発光制御は、制御部１３０によって行われる。なお、固体光源１１１ａは、複数個設けられているが、１個であってもよい。
ダイクロイックミラー１１２は、照射部１１１から出射される青色光（青色の励起光）を透過するとともに、この青色光よりも長い波長の光を反射する特性を有する。つまり、ダイクロイックミラー１１２は、波長変換部材１０からの黄色光（黄色の蛍光）を反射する。
光学ユニット１２０は、集光レンズ１２１、ロッドインテグレータ１２２、レンズ群１２３、投射レンズ１２４および表示素子１２５を備える。
集光レンズ１２１は、発光装置１１０からの光をロッドインテグレータ１２２の入射端面に集光させる。
ロッドインテグレータ１２２は、集光レンズ１２１によって集光された光を入射端面で受けて輝度分布を均一にして出射する。ロッドインテグレータ１２２は、例えば四角柱であり、ロッドインテグレータ１２２に入射した光は、媒体内で全反射を繰り返して均一な輝度分布となって出射される。
レンズ群１２３は、ロッドインテグレータ１２２から出射される光を表示素子１２５に入射させる。レンズ群１２３は、複数のレンズからなるレンズユニットであり、例えばコンデンサレンズおよびリレーレンズなどを備える。
投射レンズ１２４は、表示素子１２５から出力される光をプロジェクタ１００の外部に投射するレンズである。投射レンズ１２４は、１つ又は複数のレンズからなる投射レンズ群（投射ユニット）であり、例えば、両凸レンズ、絞りおよび平凹レンズなどによって構成される。
表示素子１２５は、レンズ群１２３から出射される光を制御して、映像として出力する。表示素子１２５は、具体的には、映像素子として用いられるＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）である。
制御部１３０は、発光装置１１０（照射部１１１およびモータ１１６）と、表示素子１２５とを制御する。制御部１３０は、具体的には、マイクロコンピュータ、プロセッサ、または専用回路などによって実現される。
以上のようなプロジェクタ１００において、照射部１１１から出射された青色光は、ダイクロイックミラー１１２を透過して波長変換部材１０に入射する。このとき、波長変換部材１０では、青色光の一部が開口１１ａを介して基板１１を通り抜け、青色光の他の一部が蛍光体層１５により黄色光に変換される。なお、このとき、波長変換部材１０は、モータ１１６により回転している。
蛍光体層１５から発せられた黄色光は、ダイクロイックミラー１１２で反射して光学ユニット１２０に導かれる。一方、開口１１ａを介して基板１１を通り抜けた青色光は、第１反射ミラー１１３、第２反射ミラー１１４および第３反射ミラー１１５で順次反射する。そして、第３反射ミラー１１５で反射した青色光は、ダイクロイックミラー１１２を透過して、光学ユニット１２０に導かれる。つまり、光学ユニット１２０には、青色光と黄色光とが混ざった白色光が入射される。
光学ユニット１２０に入射した白色光は、集光レンズ１２１、ロッドインテグレータ１２２およびレンズ群１２３を通って表示素子１２５に入射する。そして、制御部１３０からの映像信号に基づいて画像（映像光）に形成されて、表示素子１２５から出力される。表示素子１２５から出力された画像は、投射レンズ１２４からスクリーンなどの対象物に投射される。
以上で説明したように、本開示は、波長変換部材１０を備えたプロジェクタ１００として実現することができる。つまり、耐熱性に優れ且つ光取出し効率の高い波長変換部材１０を用いることによって、耐熱性に優れ且つ高光度のプロジェクタ１００を実現することができる。
なお、本実施の形態に係るプロジェクタ１００は、一例であり、波長変換部材１０に例示される本開示に係る波長変換部材は、既存の各種光学系を使用したプロジェクタに使用可能である。
［実施の形態２］
（波長変換部材）
図４は、実施の形態２に係る波長変換部材を示す斜視図である。図４に示す実施の形態２に係る波長変換部材２０は、照明装置の光源用であって、矩形板状の基板２１の一方の主面（上面）側に蛍光体層２５を備える。
図４に示す実施の形態２に係る波長変換部材２０は、照明装置用の波長変換部材である。波長変換部材２０は、基板２１、接着層（不図示）、反射層（不図示）、増反射層（不図示）、実施の形態２に係る蛍光体層２５、および、反射防止層（不図示）を備える。基板２１は、矩形板状であって、その一方の主面側に矩形の蛍光体層２５を備える。蛍光体層２５は、封止層および蛍光体で構成されている。
波長変換部材２０を構成する各構成要素は、実施の形態１に係る波長変換部材１０を構成する同名の各構成要素と、形状に関する事項を除いて略同様である。したがって、各構成要素の説明は省略する。なお、図４における２−２線断面図は、図１における２−２線断面図と同様になる。
実施の形態２に係る蛍光体層２５は、実施の形態１に係る蛍光体層１５と略同様の構成を有する。したがって、実施の形態２に係る波長変換部材２０は、実施の形態１に係る波長変換部材１０が奏する効果と同様の効果を全て奏する。
（照明装置）
図５は、実施の形態２に係る照明装置を示す構成図である。図５に示すように、照明装置２００は、実施の形態２に係る波長変換部材２０と、固体光源２１０と、光学系２２０とを備える。
固体光源２１０としては、例えば、紫外光から青色光領域の励起光を出射する半導体レーザや発光ダイオードなどが挙げられる。本実施の形態では、固体光源２１０は、ＧａＮ系の材料を用いた約４６０ｎｍの青色光を発光する半導体レーザである。
固体光源２１０から波長変換部材２０に向けて出射された青色光（青色の励起光）は、その一部が蛍光体層２５により黄色光（黄色の蛍光）に変換される。蛍光体層２５から発せられた黄色光と、蛍光体層２５で変換されなかった青色光とが混色し、波長変換部材２０からは白色光が出力される。この白色光が光学系２２０で発散され照明光となる。
以上で説明したように、本開示は、波長変換部材２０を備えた照明装置２００として実現することができる。つまり、波長変換効率の高い蛍光体層２５を備えた波長変換部材２０を用いることによって、高光度の照明装置２００を実現することができる。
［変形例］
以上、実施の形態１および実施の形態２に係る波長変換部材、プロジェクタおよび照明装置について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、プロジェクタ用および照明装置用の波長変換部材について説明したが、波長変換部材の用途はそれらに限定されない。例えば、本開示に係る波長変換部材は、ディスプレイなどのその他の用途に用いられてもよい。
また、上記実施の形態では、図２を用いて波長変換部材の積層構造を例示したが、本開示の積層構造は図２に示す積層構造に限定されない。例えば、図２に示す積層構造と同様の機能を実現できる範囲で、図２に示す積層構造の層間に別の層が設けられてもよい。
上記実施の形態では、積層構造の各層を構成する主たる材料について例示しているが、上記積層構造と同様の機能を実現できる範囲であれば、各層に他の材料が含まれていてもよい。
本開示に係る波長変換部材は、プロジェクタや照明装置などの波長変換された光を利用する装置に広く利用可能である。
１０，２０ 波長変換部材
１１，２１ 基板
１１ａ 開口
１２ 接着層
１３ 反射層
１４ 増反射層
１４ａ 低屈折率層
１４ｂ 高屈折率層
１５，２５ 蛍光体層
１５ａ 封止層
１５ｂ 蛍光体
１６ 反射防止層
１６ａ 第１低屈折率層
１６ｂ 高屈折率層
１６ｃ 第２低屈折率層
１００ プロジェクタ
１１０ 発光装置
１１１ 照射部
１１１ａ，２１０ 固体光源
１１１ｂ コリメートレンズ
１１１ｃ ヒートシンク
１１２ ダイクロイックミラー
１１３ 第１反射ミラー
１１４ 第２反射ミラー
１１５ 第３反射ミラー
１１６ モータ
１２０ 光学ユニット
１２１ 集光レンズ
１２２ ロッドインテグレータ
１２３ レンズ群
１２４ 投射レンズ
１２５ 表示素子
１３０ 制御部
２００ 照明装置
２２０ 光学系

Claims (7)

  1. 基板上に反射層および蛍光体層がその順で形成されており、
    前記蛍光体層が、ガラス成分と樹脂成分とを複合化させてなるハイブリッド材料からなる封止層と、前記封止層の中に分散された蛍光体とを備えることを特徴とする波長変換部材。
  2. 前記ハイブリッド材料は、前記ガラス成分と前記樹脂成分の含有率の合計が９８ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
  3. 前記ガラス成分は、Ｓｉ−Ｏ骨格を有するシリカガラス、または、Ｐ−Ｏ結合を有するリンガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換部材。
  4. 前記樹脂成分は、Ｓｉ−Ｏ骨格を持つシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の波長変換部材。
  5. 前記ハイブリッド材料は、シリコンアルコキシドが加水分解されてなる化合物を残留物として含有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の波長変換部材。
  6. 請求項１から５のいずれかに記載の波長変換部材を備えることを特徴とするプロジェクタ。
  7. 請求項１から５のいずれかに記載の波長変換部材を備えることを特徴とする照明装置。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7071042B2 (ja) * 2017-06-29 2022-05-18 マテリオン プレシジョン オプティクス （シャンハイ） リミテッド 蛍光体ホイール
CN110873319A (zh) * 2018-09-03 2020-03-10 深圳光峰科技股份有限公司 波长转换装置及光源系统
CN111752079B (zh) * 2019-03-28 2022-05-06 中强光电股份有限公司 波长转换装置及投影机
CN116009342A (zh) * 2021-10-21 2023-04-25 台达电子工业股份有限公司 光源模块

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013073181A1 (ja) * 2011-11-15 2013-05-23 パナソニック株式会社 発光モジュールおよびこれを用いたランプ
WO2015072319A1 (ja) * 2013-11-13 2015-05-21 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール及びプロジェクター用発光デバイス
JP2015121586A (ja) * 2013-12-20 2015-07-02 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール、その製造方法及びプロジェクター用発光デバイス
US20150316839A1 (en) * 2012-11-29 2015-11-05 Lg Electronics Inc. Light source unit, and image projection device including same
JP2016170359A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光体ホイール及びそれを用いた光源装置並びに投写型表示装置
JP2016213369A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 凸版印刷株式会社 波長変換シート用保護フィルム、波長変換シート及びバックライトユニット

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7494923B2 (en) * 2004-06-14 2009-02-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of wiring substrate and semiconductor device
KR101517644B1 (ko) * 2007-11-29 2015-05-04 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광장치 및 그 제조방법
US8684560B2 (en) * 2009-11-18 2014-04-01 Stanley Electric Co., Ltd. Semiconductor light source apparatus and lighting unit
JP2011257600A (ja) 2010-06-09 2011-12-22 Minebea Co Ltd カラーホイールの製造方法及びカラーホイール並びにプロジェクタ
EP2477240A1 (en) * 2011-01-18 2012-07-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device
GB2493135A (en) * 2011-07-14 2013-01-30 Barco Nv Orbiting wavelength conversion element
JP6323020B2 (ja) * 2014-01-20 2018-05-16 セイコーエプソン株式会社 光源装置およびプロジェクター

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013073181A1 (ja) * 2011-11-15 2013-05-23 パナソニック株式会社 発光モジュールおよびこれを用いたランプ
US20150316839A1 (en) * 2012-11-29 2015-11-05 Lg Electronics Inc. Light source unit, and image projection device including same
WO2015072319A1 (ja) * 2013-11-13 2015-05-21 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール及びプロジェクター用発光デバイス
JP2015121586A (ja) * 2013-12-20 2015-07-02 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール、その製造方法及びプロジェクター用発光デバイス
JP2016170359A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光体ホイール及びそれを用いた光源装置並びに投写型表示装置
JP2016213369A (ja) * 2015-05-12 2016-12-15 凸版印刷株式会社 波長変換シート用保護フィルム、波長変換シート及びバックライトユニット

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