JP2021028352A - 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置 - Google Patents
蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021028352A JP2021028352A JP2017233422A JP2017233422A JP2021028352A JP 2021028352 A JP2021028352 A JP 2021028352A JP 2017233422 A JP2017233422 A JP 2017233422A JP 2017233422 A JP2017233422 A JP 2017233422A JP 2021028352 A JP2021028352 A JP 2021028352A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- light
- group
- phosphor
- source device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 188
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 96
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 70
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 51
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 19
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 1H-imidazole Chemical group C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N Morpholine Chemical group C1COCCN1 YNAVUWVOSKDBBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N Piperidine Chemical group C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical group C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N Pyrrolidine Chemical group C1CCNC1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000005496 phosphonium group Chemical group 0.000 claims description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O sulfonium group Chemical group [SH3+] RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 17
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 abstract description 8
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 12
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 9
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 9
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 7
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- KLFDZFIZKMEUGI-UHFFFAOYSA-M 1-methyl-3-prop-2-enylimidazol-1-ium;bromide Chemical compound [Br-].C[N+]=1C=CN(CC=C)C=1 KLFDZFIZKMEUGI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N AIBN Substances N#CC(C)(C)\N=N\C(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical compound [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical compound O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- XBJJRSFLZVLCSE-UHFFFAOYSA-N barium(2+);diborate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[Ba+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] XBJJRSFLZVLCSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N tricalcium;diborate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NFMWFGXCDDYTEG-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;diborate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] NFMWFGXCDDYTEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
- F21V7/24—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material
- F21V7/26—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material the material comprising photoluminescent substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
- F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
【課題】蛍光体層の放熱性を向上でき、光取り出し効率を高める蛍光体層組成物を提供する。【解決手段】励起光を吸収して所定の波長領域光を発光する無機蛍光体粒子と、前記無機蛍光体粒子の周囲に充填され、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成されるマトリックスと、を備える蛍光体層組成物。これにより、イオン性液体は無機蛍光体表面に対するぬれ性が高いので、無機蛍光体粒子同士の接触面積を増大させることができ、蛍光体層の放熱性を向上できる。また、マトリックスが薄くなり、表面粗さが粗くなるので、光取り出し効率が高まる。【選択図】図２
Description
本発明は、蛍光体層の放熱性が向上され、光取り出し効率を高めることができる蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置に関する。
プロジェクタなどの投影装置で表示させた像は外光の影響を受けやすく、良質な表示を得るためには高照度が必要となる。高照度で投影するために、光源の光量を大きくする必要があり、レーザー光などの高エネルギー密度励起光と蛍光体とを組み合わせた光源が使用され始めている。
しかしながら、光源装置や投影装置でレーザー光などの高エネルギー密度励起光を用いて蛍光体を発光させるだけでは、所望の蛍光発光強度（明るさ）を得ることができないことがある。これは、蛍光体の温度が高くなると温度消光と呼ばれる現象が生じるためであり、蛍光体に高密度励起光が照射されたときのほうが、低密度励起光が照射されたときよりも温度が高くなりやすいためである。
一般的に、シリコーン樹脂をバインダとして用いた蛍光体層の形成は、シリコーン樹脂等に蛍光体を混合して塗布する方式が使われているが、この場合、蛍光体同士の間にはシリコーン樹脂が介在することになり、シリコーン樹脂は蛍光体よりも熱伝導率が低いため、励起光照射による発熱を放散することを妨げていた。
特許文献１では、基材１１と、基材１１上に形成された蛍光体層１２と、を備え、蛍光体層１２は、蛍光体粒子１４と、蛍光体粒子１４の平均粒径の１／１０以下の粒径である微粒子１９と、蛍光体粒子１４及び微粒子１９を保持するバインダ材料１５と、を有する蛍光体ホイール１０が記載されている。蛍光体粒子１４同士の隙間を微粒子１９で埋めることで、蛍光体粒子１４で発生した熱が、他の蛍光体粒子１４を介して基材１１に伝わり易くする技術が開示されている。
特許文献２では、重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂と、樹脂中に、クラスター状の集合体を形成して分散された、半導体ナノ粒子蛍光体とを備える、波長変換部材および発光装置の技術が開示されている。
図１は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の温度に対する発光効率を示すグラフである。図１に示すグラフは、Ｃｅ濃度がイットリウムサイトに対して０．００５ｍｏｌ％である時のグラフであるが、Ｃｅ濃度０．００４〜０．０１５において、同様の傾向を示す。このような蛍光体を用いて、より強い蛍光発光強度を得るために励起光強度を増加させた場合、発熱による発光強度低下（温度消光）の問題がある。図１に示すように、高密度、高強度の励起光照射によって照射スポットの蛍光体温度が例えば２００℃を超える場合、発光効率が低下する。また、図１はＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の温度に対する発光効率を示すグラフであるが、その他の一般的な蛍光体でも同様に温度消光が起こる。
しかしながら、特許文献１記載の技術では、蛍光体粒子１４の空隙に微粒子１９を接触させることで、熱伝導を高めようとしているが、珪酸塩を含む無機・有機材料から成るバインダ１５とともに混錬しているため、微粒子は凝集しやすく、バインダ中に分散しにくいため、熱伝導の向上の効果が限定的になる場合がある。また、特許文献２記載の技術は、外部からの空気や水分などの影響から半導体ナノ粒子蛍光体を保護すること、および、半導体ナノ粒子蛍光体を高濃度化させたとしても半導体ナノ粒子蛍光体が凝集せず、当該凝集による発光効率の低下が起こらないことを目的としているので、蛍光体層の熱伝導性は考慮されていない。
また、沈降塗布と呼ばれる方式で蛍光体層を形成することで、蛍光体同士や蛍光体と基材とを直接または微粒子を介して接触させて熱伝導のよい蛍光体層を形成することができるが、空隙に空気が存在しており、蛍光体と空気との界面での反射や屈折により、励起光吸収および光取り出し効率が下がることがあった。しかし、これを低減するために、空隙に従来のシリコーンの様な粘度がある材料を含浸させて、空気層を無くすことは困難だった。
本発明の一実施形態は、このような事情に鑑みてなされたものであり、蛍光体層の放熱性が向上され、光取り出し効率を高めることができる蛍光体層組成物を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態は、以下のような手段を講じた。即ち、本発明の一実施形態の蛍光体層組成物は、励起光を吸収して所定の波長領域光を発光する無機蛍光体粒子と、前記無機蛍光体粒子の周囲に充填され、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成されるマトリックスと、を備える。
本発明の一実施形態によれば、イオン性液体は無機蛍光体表面に対するぬれ性が高いので、無機蛍光体粒子同士の接触面積を増大させることができ、蛍光体層の放熱性を向上できる。また、マトリックスが薄くなり、表面粗さが粗くなるので、光取り出し効率が高まる。
本発明者らは、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成されるマトリックスを無機蛍光体粒子の周囲に充填することで、蛍光体層の放熱性を向上でき、また、光取り出し効率が高まることを見出し、本発明に至った。
これにより、本発明者らは、レーザー光などの高エネルギー密度励起光を用いて蛍光体を発光させたときに、温度消光が起こりにくく、所望の蛍光発光強度（明るさ）を得ることを可能とした。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
［第１の実施形態］
（蛍光部材および蛍光体層組成物の構成）
図２は、本実施形態に係る蛍光部材１０を示す断面図である。蛍光部材１０は、基材２０および蛍光体層３０を備えており、板状に形成されている。蛍光部材１０は、蛍光ホイールに用いられるときは、励起光スポットの移動が容易な円板状が好ましい。基材２０は、反射型であれば光を反射するアルミニウム等の材料、透過型であれば光を透過するガラスやサファイア等の材料で形成される。反射型の基材２０は、光を透過する材料の表面に例えば銀などの反射する材料からなる反射膜を設けたものでもよい。また、基材２０は、反射型であっても透過型であっても、蛍光体の温度消光を抑制するため、熱伝導率が高いことが好ましい。そのため、基材２０は、アルミニウム、サファイアで形成することが好ましい。
（蛍光部材および蛍光体層組成物の構成）
図２は、本実施形態に係る蛍光部材１０を示す断面図である。蛍光部材１０は、基材２０および蛍光体層３０を備えており、板状に形成されている。蛍光部材１０は、蛍光ホイールに用いられるときは、励起光スポットの移動が容易な円板状が好ましい。基材２０は、反射型であれば光を反射するアルミニウム等の材料、透過型であれば光を透過するガラスやサファイア等の材料で形成される。反射型の基材２０は、光を透過する材料の表面に例えば銀などの反射する材料からなる反射膜を設けたものでもよい。また、基材２０は、反射型であっても透過型であっても、蛍光体の温度消光を抑制するため、熱伝導率が高いことが好ましい。そのため、基材２０は、アルミニウム、サファイアで形成することが好ましい。
蛍光体層３０は、基材２０の表面に設けられている。蛍光体層３０は、後述の蛍光体層組成物で形成されているため、蛍光部材１０の励起光による温度上昇の影響を抑止しつつ光取り出し効率を向上できる。
図２に示すように、本実施形態に係る蛍光体層組成物は、無機蛍光体粒子４０とマトリックス５０とを備えており、無機蛍光体粒子４０の周囲にマトリックス５０が充填されている。マトリックス５０は、無機蛍光体粒子４０同士および無機蛍光体粒子４０と基材２０とを固定している。マトリックス５０は、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成される。
イオン性液体は、カチオン基を有し、無機蛍光体表面水酸基に吸着するため、無機蛍光体表面に対するぬれ性が高く、シリコーン樹脂のバインダと比較して、無機蛍光体粒子４０同士および無機蛍光体粒子４０と基材２０との接触面積を増大させることができる。なお、本明細書で、接触面積とは、熱の伝導が可能な接触面の面積のことである。また、イオン性液体は、無機蛍光体表面に対するぬれ性が高いことから、シリコーン樹脂バインダに比べてバインダ層が薄くなり、表面粗さがシリコーン樹脂バインダ層より粗くなるので、光取り出し効率が高まる。
マトリックス５０は、重合性官能基を有するイオン性液体由来の高分子により形成されてもよい。これにより、重合性官能基を有するイオン性液体をそのまま重合させることでマトリックス５０を形成できるので、蛍光体層３０をより簡易に形成でき、また、蛍光体層３０が安定化する。なお、重合性官能基を有さないイオン性液体を用いてマトリックス５０を形成するときは、イオン性液体にゲル化剤を添加することでゲル化し、形成することができる。
マトリックス５０を形成するイオン性液体の有するカチオン基は、アンモニウム基、ホスホニウム基、イミダゾリウム基、モルホリニウム基、ピリジニウム基、ピロリジニウム基、ピペリジニウム基、またはスルホニウム基からなる群より選ばれる少なくとも１つのカチオン基であることが好ましい。このようなカチオン基を有するイオン性液体を用いてマトリックス５０を形成することで、蛍光体層の放熱性を向上できる。マトリックス５０を形成するイオン性液体は、２種類以上の異なる種類のイオン性液体を混合したものでもよい。
マトリックス５０の屈折率は、１．４より大きく１．８以下であることが好ましい。マトリックス５０の屈折率をこのような範囲にすることで、無機蛍光体粒子４０の屈折率との差を小さくできる。無機蛍光体粒子４０の屈折率との差が小さいマトリックス５０を用いることで、無機蛍光体粒子４０とマトリックス５０との界面での屈折や反射を抑制し、無機蛍光体粒子４０の励起光吸収および光取り出し効率を向上できる。このとき、無機蛍光体粒子４０の屈折率とマトリックス５０の屈折率との差が、０．３以下であれば好ましく、０．２以下であればさらに好ましい。このような屈折率を有するマトリックス５０を形成するために、イオン性液体を２種類以上混合してもよい。
無機蛍光体粒子４０は、アルミナを母材とするガーネット系材料で構成されることが好ましい。ガーネット系材料としては、ＹＡＧ：Ｃｅ（黄色発光蛍光体）、ＬｕＡＧ：Ｃｅ（緑色発光蛍光体）等が用いられる。このような材料の屈折率ｎは約１．８である。また、無機蛍光体粒子４０は、一般式（ＲＥ１−ｘＣｅｘ）３Ａｌ５Ｏ１２で示される物質で構成され、ＲＥは希土類元素群より選ばれる少なくとも一つの元素を含んでいることが好ましい。また、無機蛍光体粒子４０は、その他に、ＣＡＳＮ、ＳＣＡＳＮ、α−Ｓｉａｌｏｎ、またはβ−Ｓｉａｌｏｎからなる群より選ばれることが好ましい。なお、上記は一例であり、本発明の蛍光体層組成物に用いられる無機蛍光体粒子４０は、上記の例に限られない。
無機蛍光体粒子４０の平均粒径は、１μｍ以上であることが好ましい。このような平均粒径の無機蛍光体粒子４０を用いることで、励起光や蛍光の散乱が低減され、発光強度の大きい光を取り出せる。また、このような平均粒径の無機蛍光体粒子４０を用いることで、イオン性液体で被覆されても、光を透過するほど分散させることなく、蛍光体層が形成できる。なお、平均粒径は、レーザー回折・散乱法で計測することができる。
（蛍光部材の製造方法）
次に、本実施形態に係る蛍光部材の製造方法について説明する。まず、基材、所定の平均粒径の無機蛍光体粒子およびイオン性液体を準備する。基材は、一つの材料で一体として形成されたものでもよいし、複数の材料を組み合わせて形成されたものでもよい。また、イオン性液体は、所定のカチオン基を有するものを準備する。イオン性液体は、２種類以上の異なる種類のイオン性液体を混合したものでもよい。次に、準備したイオン性液体と無機蛍光体粒子とを混合し、分散させた蛍光体ペーストを作製する。
次に、本実施形態に係る蛍光部材の製造方法について説明する。まず、基材、所定の平均粒径の無機蛍光体粒子およびイオン性液体を準備する。基材は、一つの材料で一体として形成されたものでもよいし、複数の材料を組み合わせて形成されたものでもよい。また、イオン性液体は、所定のカチオン基を有するものを準備する。イオン性液体は、２種類以上の異なる種類のイオン性液体を混合したものでもよい。次に、準備したイオン性液体と無機蛍光体粒子とを混合し、分散させた蛍光体ペーストを作製する。
次に、蛍光体ペーストに開始剤またはゲル化剤を加え、混合する。このとき、使用するイオン性液体が重合官能基を有する場合は、開始剤を添加し、重合性官能基を有しない場合は、ゲル化剤を添加する。なお、イオン性液体と無機蛍光体粒子との混合と、開始剤またはゲル化剤の添加は、逆の順序で行なってもよい。
次に、開始剤またはゲル化剤を加えた蛍光体ペーストを、基材の励起光が照射される部分に塗布する。蛍光体ペーストの塗布は、どのような方法を用いてもよいが、例えば、液体定量吐出装置（ディスペンサー）による描画法、スクリーン印刷法、スプレー法、インクジェット法等を用いることができる。
そして、蛍光体ペーストを塗布した基材を加熱し、イオン性液体を固定化することで蛍光体層を作製する。このようにして、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成されるマトリックスが無機蛍光体粒子の周囲に充填された蛍光部材を製造することができる。
［第２の実施形態］
（蛍光部材および蛍光体層組成物の構成）
図３は、本実施形態に係る蛍光部材１０を示す断面図である。蛍光部材１０の構成は、第１の実施形態と同様であり、蛍光部材１０は、基材２０および蛍光体層３０を備えており、板状に形成されている。
（蛍光部材および蛍光体層組成物の構成）
図３は、本実施形態に係る蛍光部材１０を示す断面図である。蛍光部材１０の構成は、第１の実施形態と同様であり、蛍光部材１０は、基材２０および蛍光体層３０を備えており、板状に形成されている。
図３に示すように、本実施形態に係る蛍光体層組成物は、無機蛍光体粒子４０とマトリックス５０と接着微粒子６０とを備えており、無機蛍光体粒子４０および接着微粒子６０の周囲にマトリックス５０が充填されている。無機蛍光体粒子４０およびマトリックス５０の構成は、第１の実施形態と同様である。
接着微粒子６０は、シリカ、アルミナ 、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、ホウ酸カルシウム、ホウ酸バリウム、ホウ酸マグネシウム等で形成され、無機蛍光体粒子４０同士および無機蛍光体粒子４０と基材２０とを接着している。このように、無機蛍光体粒子４０同士や無機蛍光体粒子４０と基材２０とを直接または接着微粒子６０を介して接触させることができ、接着微粒子６０は、シリコーン樹脂のバインダと比較して熱伝導率が高いため、熱伝導率の高い蛍光体層３０を形成することができる。
マトリックス５０は、無機蛍光体粒子４０および接着微粒子６０の周囲に充填される。上記のように接着微粒子６０が無機蛍光体粒子４０同士および無機蛍光体粒子４０と基材２０とを接着している蛍光体層３０の無機蛍光体粒子４０および接着微粒子６０の周囲にマトリックス５０が充填されることで、マトリックス５０は空気より熱伝導率が高いため、マトリックス５０がない蛍光体層３０と比べて、熱伝導率をさらに高めることができる。また、空気層を低減することで、無機蛍光体粒子４０の界面での屈折や反射を低減し、励起光吸収および光取り出し効率を高めることができる。
（蛍光部材の製造方法）
次に、本実施形態に係る蛍光部材の製造方法について説明する。まず、基材と所定の平均粒径の無機蛍光体粒子を準備する。基材は、一つの材料で一体として形成されたものでもよいし、複数の材料を組み合わせて形成されたものでもよい。次に、水ガラスと酢酸バリウムとを混合した混合溶液に、無機蛍光体粒子と水を注入し、容器底部に設置した基板上に、沈降塗布する。その後、一昼夜室温にて乾燥する。硬化処理として、１２０〜３００℃で３０分〜２時間程度乾燥してもよい。３０分より少ないと、硬化処が十分に行なわれず剥がれやすくなる場合がある。２時間より長いと所望の表面状態が得られない場合がある。このようにして、無機蛍光体粒子同士および無機蛍光体粒子と基材とが接着微粒子により固定された熱伝導率の高い蛍光体層を有する中間部材を作製できる。
次に、本実施形態に係る蛍光部材の製造方法について説明する。まず、基材と所定の平均粒径の無機蛍光体粒子を準備する。基材は、一つの材料で一体として形成されたものでもよいし、複数の材料を組み合わせて形成されたものでもよい。次に、水ガラスと酢酸バリウムとを混合した混合溶液に、無機蛍光体粒子と水を注入し、容器底部に設置した基板上に、沈降塗布する。その後、一昼夜室温にて乾燥する。硬化処理として、１２０〜３００℃で３０分〜２時間程度乾燥してもよい。３０分より少ないと、硬化処が十分に行なわれず剥がれやすくなる場合がある。２時間より長いと所望の表面状態が得られない場合がある。このようにして、無機蛍光体粒子同士および無機蛍光体粒子と基材とが接着微粒子により固定された熱伝導率の高い蛍光体層を有する中間部材を作製できる。
これとは別に、所定のカチオン基を有するイオン性液体を準備する。イオン性液体は、２種類以上の異なる種類のイオン性液体を混合したものでもよい。次に、準備したイオン性液体に開始剤またはゲル化剤を加え、混合する。
次に、開始剤またはゲル化剤を加えたイオン性液体を、中間部材の無機蛍光体粒子が沈降塗布された側の基材上に塗布する。イオン性液体の塗布は、どのような方法を用いてもよいが、例えば、液体定量吐出装置による描画法、スクリーン印刷法、スプレー法、インクジェット法等を用いることができる。このとき、イオン性液体はシリコーン樹脂等と比較して粘度が低いため、沈降塗布された無機蛍光体粒子同士や無機蛍光体粒子と基材との間隙の空気層に容易に含浸する。
そして、イオン性液体を塗布した基材を加熱し、イオン性液体を固定化することで蛍光体層を作製する。このようにして、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成されるマトリックスが無機蛍光体粒子および接着微粒子の周囲に充填された蛍光部材を製造することができる。
［実施例および比較例］
以下の実施例および比較例に使用した無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）の平均粒径は、いずれも１１μｍである。なお、平均粒径は、ＨＯＲＩＢＡ社製Partica mini LA-350 を用いて、レーザー回折・散乱法で計測した。
以下の実施例および比較例に使用した無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）の平均粒径は、いずれも１１μｍである。なお、平均粒径は、ＨＯＲＩＢＡ社製Partica mini LA-350 を用いて、レーザー回折・散乱法で計測した。
（実施例１）
（１）アルドリッチ社製イミダゾリウム系イオン性液体（1-Allyl-3-methylimidazolium Bromide）（屈折率１．５８）と無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）を混合した。
（２）開始剤（ＡＩＢＮ）を加え、基材（アルミニウム基板にＡｇコートしたもの）に塗布した。（（１）と（２）は前後してもよい。）
（３）８５℃で１０時間加熱し、固定化した。
（１）アルドリッチ社製イミダゾリウム系イオン性液体（1-Allyl-3-methylimidazolium Bromide）（屈折率１．５８）と無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）を混合した。
（２）開始剤（ＡＩＢＮ）を加え、基材（アルミニウム基板にＡｇコートしたもの）に塗布した。（（１）と（２）は前後してもよい。）
（３）８５℃で１０時間加熱し、固定化した。
（実施例２）
（１）水ガラス（ケイ酸ナトリウム水溶液）と酢酸バリウムの混合溶液に、無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）と水を、注入し、容器底部に設置した、基材（アルミニウム基板にＡｇコートしたもの）に、沈降塗布した。その後、一昼夜室温にて乾燥した。
（２）アルドリッチ社製イミダゾリウム系イオン性液体（1-Allyl-3-methylimidazolium Bromide）（屈折率１．５８）と開始剤（ＡＩＢＮ）を混合し、蛍光体粒子基板上に塗布した。
（３）８５℃で１０時間加熱し、固定化した。
（１）水ガラス（ケイ酸ナトリウム水溶液）と酢酸バリウムの混合溶液に、無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）と水を、注入し、容器底部に設置した、基材（アルミニウム基板にＡｇコートしたもの）に、沈降塗布した。その後、一昼夜室温にて乾燥した。
（２）アルドリッチ社製イミダゾリウム系イオン性液体（1-Allyl-3-methylimidazolium Bromide）（屈折率１．５８）と開始剤（ＡＩＢＮ）を混合し、蛍光体粒子基板上に塗布した。
（３）８５℃で１０時間加熱し、固定化した。
（実施例３）
（１）アルドリッチ社製イミダゾリウム系イオン性液体（1-Allyl-3-methylimidazolium Bromide）（屈折率１．５８）と、公栄化学製アンモニウム系イオン性液体（IL-A1）（屈折率１．４４）と、無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）とを重量比１：２の割合で混合した。
（２）開始剤（ＡＩＢＮ）を加え、基材（アルミニウム基板にＡｇコートしたもの）に塗布した。（（１）と（２）は前後してもよい。）
（３）８５℃で１０時間加熱し、固定化した。
（１）アルドリッチ社製イミダゾリウム系イオン性液体（1-Allyl-3-methylimidazolium Bromide）（屈折率１．５８）と、公栄化学製アンモニウム系イオン性液体（IL-A1）（屈折率１．４４）と、無機蛍光体粒子（ＹＡＧ：Ｃｅ）とを重量比１：２の割合で混合した。
（２）開始剤（ＡＩＢＮ）を加え、基材（アルミニウム基板にＡｇコートしたもの）に塗布した。（（１）と（２）は前後してもよい。）
（３）８５℃で１０時間加熱し、固定化した。
［第３の実施形態］
（蛍光ホイールの構成）
本実施形態は、第１または第２の実施形態に係る蛍光体層組成物により蛍光体層が形成された蛍光ホイールを用いた光源装置の実施形態である。図４は、本実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００の一例の模式図である。図４に示すように、蛍光ホイール１００は、ホイール基板１１０、および蛍光体層１３０を備える。
（蛍光ホイールの構成）
本実施形態は、第１または第２の実施形態に係る蛍光体層組成物により蛍光体層が形成された蛍光ホイールを用いた光源装置の実施形態である。図４は、本実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００の一例の模式図である。図４に示すように、蛍光ホイール１００は、ホイール基板１１０、および蛍光体層１３０を備える。
ホイール基板１１０は、円板状に形成され、表面に蛍光体層１３０を有する。ホイール基板１１０は、これを用いる光源装置２００の設計に応じて、反射型とするときは、アルミニウム、銅、鉄などの金属により形成することができる。また、このときは、ホイール基板１１０の表面に銀などの高反射膜がコーティングされていることが好ましい。また、ホイール基板１１０を励起光および蛍光の反射を考慮しない材料により形成し、励起光が照射される表面のみを反射材料で形成してもよい。
ホイール基板１１０は、透過型とするときは、励起光を透過するサファイア、ガラスなどの無機材料により形成することができる。また、蛍光体が発する蛍光はあらゆる方向に放射されるため、透過型とするときは、励起光を透過しつつ蛍光を反射することが好ましい。また、ホイール基板１１０は、反射型であっても透過型であっても、蛍光体の温度消光を抑制するため、熱伝導率が高いことが好ましい。そのため、ホイール基板１１０は、アルミニウム、サファイアで形成することが好ましい。また、ホイール基板１１０は、反射型と透過型を組み合わせたものとしてもよい。
蛍光体層１３０は、第１または第２の実施形態に係る蛍光体層組成物により形成されている。これにより、蛍光体層１３０の放熱性が向上し、また、光取り出し効率が高まるので、高密度励起光を用いて光強度の大きい光を得ることができる。
（光源装置の構成）
図５は、蛍光ホイール１００を駆動装置２２０の回転シャフト２２５に固定した状態の断面を示す模式図である。また、図６は、本実施形態に係る光源装置２００を表す概念図である。本実施形態に係る光源装置２００は、励起光源２１０、蛍光ホイール１００、および駆動装置２２０を備える。図６には、上記以外にレンズおよびミラーを備えているが、これは光源装置２００の設計に応じて備えなくてもよい。また、レンズおよびミラーは、投影装置３００の導光光学系３１０（後述）と一体となっていてもよい。
図５は、蛍光ホイール１００を駆動装置２２０の回転シャフト２２５に固定した状態の断面を示す模式図である。また、図６は、本実施形態に係る光源装置２００を表す概念図である。本実施形態に係る光源装置２００は、励起光源２１０、蛍光ホイール１００、および駆動装置２２０を備える。図６には、上記以外にレンズおよびミラーを備えているが、これは光源装置２００の設計に応じて備えなくてもよい。また、レンズおよびミラーは、投影装置３００の導光光学系３１０（後述）と一体となっていてもよい。
励起光源２１０は、所定の波長帯域光（励起光）を蛍光ホイール１００に照射する。励起光源２１０が照射する励起光の波長帯域は、光源装置２００の設計に応じて様々な範囲を用いることができる。例えば、ＹＡＧ、ＬｕＡＧ等の蛍光体粒子を励起する励起光源としては、青色光源を用いることができ、青色レーザダイオード（ＬＤ）であることが好ましい。
蛍光ホイール１００は、上述の蛍光ホイール１００である。蛍光ホイール１００は、励起光源２１０から照射された励起光を吸収して、所定の波長帯域光を放射し、または励起光をそのまま射出する。
駆動装置（ホイールモータ）２２０は、電気信号により制御され、駆動装置２２０の回転シャフト２２５を通じて蛍光ホイール１００を回転移動（回転および停止）させる。これにより、蛍光ホイール１００の蛍光体層１３０の励起光に照射される位置が変化し、蛍光体層１３０が過度に加熱されることを防ぎ、蛍光体の温度消光を抑制できる。
ホイール固定具２３０は、蛍光ホイール１００を駆動装置２２０の回転シャフト２２５に固定する。ホイール固定具２３０は、蛍光ホイール１００の孔側周縁を厚み方向に挟んで固定している。回転シャフト２２５は、駆動装置２２０の駆動力により中心軸回りに回転し蛍光ホイール１００を回転させる。ホイール固定具２３０は、金属製であることが好ましい。蛍光ホイール１００を回転シャフト２２５に固定する方法は、どのようなものであってもよい。また、本実施形態では、図５に示すように、ホイール固定具２３０を用いて蛍光ホイール１００を回転シャフト２２５に固定しているが、蛍光ホイール１００を接着剤等により回転シャフト２２５に固定して、ホイール固定具２３０を用いない構成としてもよい。
［第４の実施形態］
（蛍光ホイールの構成）
図７は、本実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００の一例の模式図である。第３の実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００は、ホイール基板１１０の円周方向全体に蛍光体層１３０を備えた構成であるが、本実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００は、ホイール基板１１０が複数のセグメント領域を有し、セグメント領域のそれぞれからは、同一の励起光を受けたとき波長の異なる光を取り出せる構成である。このとき、複数のセグメント領域のうち、少なくとも１つに、第１または第２の実施形態に係る蛍光体層組成物により形成された蛍光体層１３０を有する。ホイール基板１１０の材質等は、第３の実施形態と同様である。
（蛍光ホイールの構成）
図７は、本実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００の一例の模式図である。第３の実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００は、ホイール基板１１０の円周方向全体に蛍光体層１３０を備えた構成であるが、本実施形態に係る光源装置２００に用いられる蛍光ホイール１００は、ホイール基板１１０が複数のセグメント領域を有し、セグメント領域のそれぞれからは、同一の励起光を受けたとき波長の異なる光を取り出せる構成である。このとき、複数のセグメント領域のうち、少なくとも１つに、第１または第２の実施形態に係る蛍光体層組成物により形成された蛍光体層１３０を有する。ホイール基板１１０の材質等は、第３の実施形態と同様である。
また、複数のセグメント領域のうちの１つ以上を、蛍光体層１３０が設けられておらず、励起光を透過または反射する領域としてもよい。これにより、励起光をそのまま使用することができ、例えば、青色の励起光をそのまま青色の光として取り出すことができる。
図７に示す蛍光ホイール１００は、蛍光体層１３０および蛍光体層１４０を有し、蛍光体層１３０および蛍光体層１４０は同一の励起光を受けたとき異なる波長帯域光を発光する蛍光体をそれぞれ含む。これにより、同一の励起光を用いて波長の異なる光を取り出せる。同一の励起光を用いて波長の異なる光を取り出せる蛍光体層は、３種類以上あってもよい。また、複数の蛍光体層を有する場合、第１または第２の実施形態に係る蛍光体層組成物により形成された蛍光体層は、１つ以上あればよい。少なくともその蛍光体層は、放熱性が向上し、また、光取り出し効率が高まるからである。透過部１６０は、励起光を透過するため、励起光をそのまま使用することができる。
（光源装置の構成）
図８は、本実施形態に係る光源装置２００の一例を表す概念図である。本実施形態に係る光源装置２００は、蛍光ホイール１００が異なる以外は、第３の実施形態と同様の構成である。蛍光ホイール１００が、同じ励起光を受けたとき異なる光を放射する蛍光体層１３０や透過部１６０を備えるため、異なる色を取り出すことができる。
図８は、本実施形態に係る光源装置２００の一例を表す概念図である。本実施形態に係る光源装置２００は、蛍光ホイール１００が異なる以外は、第３の実施形態と同様の構成である。蛍光ホイール１００が、同じ励起光を受けたとき異なる光を放射する蛍光体層１３０や透過部１６０を備えるため、異なる色を取り出すことができる。
［第５の実施形態］
（投影装置の構成）
図９は、本実施形態に係る投影装置３００の一例を表す概念図である。本実施形態に係る投影装置３００は、光源装置２００、導光光学系３１０、表示素子３２０、投影光学系３３０、入力部３４０、および制御部３５０を備える。光源装置２００は、第３または第４の実施形態に係る光源装置２００である。
（投影装置の構成）
図９は、本実施形態に係る投影装置３００の一例を表す概念図である。本実施形態に係る投影装置３００は、光源装置２００、導光光学系３１０、表示素子３２０、投影光学系３３０、入力部３４０、および制御部３５０を備える。光源装置２００は、第３または第４の実施形態に係る光源装置２００である。
導光光学系３１０は、光源装置２００から放出された光を表示素子３２０に導光する。導光光学系３１０は、複数のミラー３１１またはダイクロイックミラー３１２、および図９に記載しない複数のレンズにより構成される。なお、図９では、ダイクロイックミラー３１２は光源装置２００を構成する要素にもなっている。
表示素子３２０は、導光光学系３１０により導かれた光を用いて表示を行なう。表示素子３２０は、制御部３５０により制御され、入力部３４０が受け付けたデータに基づいた像の表示を行なう。表示素子３２０は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、液晶ライトバルブなどを用いることができる。
投影光学系３３０は、表示素子３２０の表示を投影装置３００の外部へ投射する。投影光学系３３０は、複数のレンズ（記載せず）により構成される。投影光学系３３０は、レンズの一部がモータ等により可動であり、制御部３５０により制御されることで、ズームやフォーカス等の調整が行なわれる。なお、図９の投影装置３００を表す概念図は一例であり、導光光学系３１０も投影光学系３３０も、蛍光ホイール１００、光源装置２００、投影装置３００の設計に応じて様々な形態に変更される。
入力部３４０は、投影する像のデータの入力を受け付け、入力されたデータを制御部３５０に引き渡す。入力部３４０は、投影装置３００とは別の機器からのデータを受け付けてもよい。また、入力部３４０は、インターネット等に接続し、通信によってデータを受け付けてもよい。また、入力部３４０は、ユーザによる操作を受け付け、入力された操作データを制御部３５０に引き渡す。
制御部３５０は、入力部３４０が受け付けたデータに基づいて像を投影するために、光源装置２００、表示素子３２０、および投影光学系３３０を制御する。導光光学系３１０は、固定されていてもよいが、制御部３５０に制御される構成としてもよい。
本実施形態に係る投影装置は、光強度の大きい光源装置を用いて投影照度を高く維持することが可能となり、外光のある環境においても良好な投影像を得ることができる。
［第６の実施形態］
（投影装置の構成）
図１０は、本実施形態に係る投影装置３００の一例を表す概念図である。本実施形態に係る投影装置３００は、光源装置２００、導光光学系３１０、表示素子３２０、投影光学系３３０、センサ３６０、入力部３４０、および制御部３５０を備える。
（投影装置の構成）
図１０は、本実施形態に係る投影装置３００の一例を表す概念図である。本実施形態に係る投影装置３００は、光源装置２００、導光光学系３１０、表示素子３２０、投影光学系３３０、センサ３６０、入力部３４０、および制御部３５０を備える。
光源装置２００は、励起光源２１０、蛍光ホイール１００、および駆動装置２２０を備える。光源装置２００は、第４の実施形態に係る光源装置２００である。
導光光学系３１０、表示素子３２０、投影光学系３３０、および入力部３４０の構成は、第５の実施形態と同様である。
センサ３６０は、光源装置２００の蛍光ホイール１００の回転位置の情報を取得する。センサ３６０は、取得した位置情報を、制御部３５０に通知する。
制御部３５０は、入力部３４０が受け付けたデータに基づいて像を投影するために、光源装置２００、表示素子３２０、導光光学系３１０および投影光学系３３０を制御する。また、制御部３５０は、出力する投影像の色や明るさの階調と、センサ３６０により取得した蛍光ホイール１００の位置情報に従い、励起光源２１０の出力を制御する。
本実施形態に係る投影装置は、色や明るさの階調に合わせて励起光の出力を制御することで、励起光源や蛍光ホイールの劣化を抑制することができる。また、不要な光を減衰させる必要が無いため、投影装置内部の発熱を抑制することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本発明の一実施形態は、以下のような構成を採ることができる。即ち（１）本発明の一実施形態の蛍光体層組成物は、励起光を吸収して所定の波長領域光を発光する無機蛍光体粒子と、前記無機蛍光体粒子の周囲に充填され、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成されるマトリックスと、を備える。
これにより、イオン性液体は無機蛍光体表面に対するぬれ性が高いので、無機蛍光体粒子同士の接触面積を増大させることができ、蛍光体層の放熱性を向上できる。また、マトリックスが薄くなり、表面粗さが粗くなるので、光取り出し効率が高まる。
（２）また、本発明の一実施形態の蛍光体層組成物において、前記マトリックスは、重合性官能基を有するイオン性液体由来の高分子により形成される。
これにより、重合性官能基を有するイオン性液体をそのまま重合させることでマトリックスを形成できるので、蛍光体層をより簡易に形成でき、また、蛍光体層が安定化する。
（３）また、本発明の一実施形態の蛍光体層組成物は、前記無機蛍光体粒子同士を接着する接着微粒子をさらに備える。
これにより、無機蛍光体粒子同士や無機蛍光体粒子と蛍光体層を備える基材とを接触させて、蛍光体層の放熱性をさらに向上できる。
（４）また、本発明の一実施形態の蛍光体層組成物において、前記カチオン基は、アンモニウム基、ホスホニウム基、イミダゾリウム基、モルホリニウム基、ピリジニウム基、ピロリジニウム基、ピペリジニウム基、またはスルホニウム基からなる群より選ばれる少なくとも１つのカチオン基である。
これにより、蛍光体層の放熱性を向上できるマトリックスを具体的に形成できる。
（５）また、本発明の一実施形態の蛍光体層組成物において、前記無機蛍光体粒子は、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＬｕＡＧ：Ｃｅ、ＣＡＳＮ、ＳＣＡＳＮ、α−Ｓｉａｌｏｎ、またはβ−Ｓｉａｌｏｎからなる群より選ばれる少なくとも１つの無機蛍光体粒子である。
これにより、カチオン基を有するマトリックスとの親和性が高い、さまざまな色の発光ができる蛍光体層を形成できる。
（６）また、本発明の一実施形態の蛍光体層組成物において、前記無機蛍光体粒子の平均粒径は、１μｍ以上である。
これにより、励起光や蛍光の散乱が低減され、発光強度の大きい光を取り出せる。
（７）また、本発明の一実施形態の蛍光体層組成物において、前記マトリックスの屈折率は、１．４より大きく１．８以下である。
これにより、無機蛍光体粒子とマトリックスとの屈折率の差が小さいので、無機蛍光体粒子とマトリックスとの界面の反射を抑制し、無機蛍光体粒子の励起光吸収および光取り出し効率を向上できる。
（８）また、本発明の一実施形態の蛍光部材は、上記（１）から（７）のいずれかに記載の蛍光体層組成物で形成される蛍光体層と、表面に前記蛍光体層が設けられた基材と、を備える。
これにより、蛍光体層の放熱性が向上し、光取り出し効率が高まるので、高密度励起光を用いて光強度の大きい光を得ることができる。
（９）また、本発明の一実施形態の光源装置は、励起光または前記励起光による発光を放出する光源装置であって、前記励起光を照射する励起光源と、円板状に形成されたホイール基板上に上記（１）から（７）のいずれかに記載の蛍光体層組成物で形成される蛍光体層が円周方向に設けられた蛍光ホイールと、前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、を備える。
これにより、蛍光体層の放熱性がさらに向上し、光取り出し効率が高まるので、高密度励起光を用いて光強度の大きい光を得ることができる。
（１０）また、本発明の一実施形態の光源装置において、前記ホイール基板は、円周方向に配置された複数のセグメント領域を有し、前記セグメント領域の少なくとも１つに前記蛍光体層が設けられ、前記セグメント領域のそれぞれからは、同一の励起光を受けたとき異なる光を取り出せる。
これにより、１つの蛍光ホイールで異なる色の発光ができる。
（１１）また、本発明の一実施形態の投影装置は、上記（９）または（１０）記載の光源装置と、前記光源装置から放出された光を導光する導光光学系と、前記導光光学系により導かれた光を用いて表示を行なう表示素子と、前記表示を外部へ投射する投影光学系と、前記光源装置、前記表示素子および前記各光学系を制御する制御部と、を備える。
これにより、光強度の大きい光源装置を用いて投影照度を高く維持することが可能となり、外光のある環境においても良好な投影像を得ることができる。
（１２）また、本発明の一実施形態の投影装置は、上記（１０）記載の光源装置と、前記光源装置から放出された光を導光する導光光学系と、前記導光光学系により導かれた光を用いて表示を行なう表示素子と、前記表示を外部へ投射する投影光学系と、前記光源装置、前記表示素子および前記各光学系を制御する制御部と、前記蛍光ホイールの回転位置を取得するセンサと、前記励起光源の出力を制御する出力制御部を備え、前記出力制御部は、出力する投影像の色や明るさの階調と、前記センサにより取得した前記蛍光ホイールの位置情報に従い、前記励起光源の出力を制御する。
これにより、色や明るさの階調に合わせて励起光の出力を制御することで、励起光源や蛍光ホイールの劣化を抑制することができる。また、不要な光を減衰させる必要が無いため、投影装置内部の発熱を抑制することができる。
１０ 蛍光部材
２０ 基材
３０ 蛍光体層
４０ 無機蛍光体粒子
５０ マトリックス
６０ 接着微粒子
１００ 蛍光ホイール
１１０ ホイール基板
１３０、１４０ 蛍光体層
１６０ 透過部
２００ 光源装置
２１０ 励起光源
２２０ 駆動装置
２２５ 回転シャフト
２３０ ホイール固定具
３００ 投影装置
３１０ 導光光学系
３１１ ミラー
３１２ ダイクロイックミラー
３２０ 表示素子
３３０ 投影光学系
３４０ 入力部
３５０ 制御部
３６０ センサ
２０ 基材
３０ 蛍光体層
４０ 無機蛍光体粒子
５０ マトリックス
６０ 接着微粒子
１００ 蛍光ホイール
１１０ ホイール基板
１３０、１４０ 蛍光体層
１６０ 透過部
２００ 光源装置
２１０ 励起光源
２２０ 駆動装置
２２５ 回転シャフト
２３０ ホイール固定具
３００ 投影装置
３１０ 導光光学系
３１１ ミラー
３１２ ダイクロイックミラー
３２０ 表示素子
３３０ 投影光学系
３４０ 入力部
３５０ 制御部
３６０ センサ
Claims (12)
- 励起光を吸収して所定の波長領域光を発光する無機蛍光体粒子と、
前記無機蛍光体粒子の周囲に充填され、イオン性液体由来のカチオン基を有する高分子により形成されるマトリックスと、を備える蛍光体層組成物。 - 前記マトリックスは、重合性官能基を有するイオン性液体由来の高分子により形成される請求項１記載の蛍光体層組成物。
- 前記無機蛍光体粒子同士を接着する接着微粒子をさらに備える請求項１または請求項２記載の蛍光体層組成物。
- 前記カチオン基は、アンモニウム基、ホスホニウム基、イミダゾリウム基、モルホリニウム基、ピリジニウム基、ピロリジニウム基、ピペリジニウム基、またはスルホニウム基からなる群より選ばれる少なくとも１つのカチオン基である請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光体層組成物。
- 前記無機蛍光体粒子は、ＹＡＧ：Ｃｅ、ＬｕＡＧ：Ｃｅ、ＣＡＳＮ、ＳＣＡＳＮ、α−Ｓｉａｌｏｎ、またはβ−Ｓｉａｌｏｎからなる群より選ばれる少なくとも１つの無機蛍光体粒子である請求項１から請求項４のいずれかに記載の蛍光体層組成物。
- 前記無機蛍光体粒子の平均粒径は、１μｍ以上である請求項１から請求項５のいずれかに記載の蛍光体層組成物。
- 前記マトリックスの屈折率は、１．４より大きく１．８以下である請求項１から請求項５のいずれかに記載の蛍光体層組成物。
- 請求項１から請求項７のいずれかに記載の蛍光体層組成物で形成される蛍光体層と、
表面に前記蛍光体層が設けられた基材と、を備える蛍光部材。 - 励起光または前記励起光による発光を放出する光源装置であって、
前記励起光を照射する励起光源と、
円板状に形成されたホイール基板上に請求項１から請求項７のいずれかに記載の蛍光体層組成物で形成される蛍光体層が円周方向に設けられた蛍光ホイールと、
前記蛍光ホイールを回転させる駆動装置と、を備える光源装置。 - 前記ホイール基板は、円周方向に配置された複数のセグメント領域を有し、
前記セグメント領域の少なくとも１つに前記蛍光体層が設けられ、
前記セグメント領域のそれぞれからは、同一の励起光を受けたとき異なる光を取り出せる請求項９記載の光源装置。 - 請求項９または請求項１０記載の光源装置と、
前記光源装置から放出された光を導光する導光光学系と、
前記導光光学系により導かれた光を用いて表示を行なう表示素子と、
前記表示を外部へ投射する投影光学系と、
前記光源装置、前記表示素子および前記各光学系を制御する制御部と、を備える投影装置。 - 請求項１０記載の光源装置と、
前記光源装置から放出された光を導光する導光光学系と、
前記導光光学系により導かれた光を用いて表示を行なう表示素子と、
前記表示を外部へ投射する投影光学系と、
前記光源装置、前記表示素子および前記各光学系を制御する制御部と、
前記蛍光ホイールの回転位置を取得するセンサと、
前記励起光源の出力を制御する出力制御部を備え、
前記出力制御部は、出力する投影像の色や明るさの階調と、前記センサにより取得した前記蛍光ホイールの位置情報に従い、前記励起光源の出力を制御する投影装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017233422A JP2021028352A (ja) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置 |
| PCT/JP2018/043185 WO2019111726A1 (ja) | 2017-12-05 | 2018-11-22 | 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017233422A JP2021028352A (ja) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021028352A true JP2021028352A (ja) | 2021-02-25 |
Family
ID=66749915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017233422A Pending JP2021028352A (ja) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021028352A (ja) |
| WO (1) | WO2019111726A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102665901B1 (ko) * | 2020-06-08 | 2024-05-13 | 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 | 형광판, 파장 변환 부재, 및, 광원 장치 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006054402A1 (ja) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | National University Corporation NARA Institute of Science and Technology | 半導体超微粒子を含有する組成物及びその製造方法 |
| US20080311380A1 (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-18 | Ajjer Llc | High refractive index materials and composites thereof |
| JP2015149217A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | ウシオ電機株式会社 | 蛍光光源装置 |
| JP2016058172A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 一般財団法人電力中央研究所 | 発光素子および電子機器 |
| JP6489404B2 (ja) * | 2014-09-18 | 2019-03-27 | 一般財団法人電力中央研究所 | イオン性素子および電子機器 |
| JP6428193B2 (ja) * | 2014-11-21 | 2018-11-28 | 日亜化学工業株式会社 | 波長変換部材および該波長変換部材を備えたプロジェクタ |
| JP5988335B1 (ja) * | 2015-07-31 | 2016-09-07 | シャープ株式会社 | 波長変換部材および発光装置 |
| WO2017047412A1 (ja) * | 2015-09-15 | 2017-03-23 | 日本電気硝子株式会社 | 波長変換部材及び発光デバイス |
| JP6158905B2 (ja) * | 2015-12-15 | 2017-07-05 | シャープ株式会社 | 発光装置または発光装置用蛍光体含有シート |
| KR102530756B1 (ko) * | 2016-01-13 | 2023-05-10 | 삼성전자주식회사 | 불화물계 형광체, 불화물계 형광체 제조방법 및 발광장치 |
-
2017
- 2017-12-05 JP JP2017233422A patent/JP2021028352A/ja active Pending
-
2018
- 2018-11-22 WO PCT/JP2018/043185 patent/WO2019111726A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019111726A1 (ja) | 2019-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017038164A1 (ja) | 発光装置 | |
| JP6544677B2 (ja) | 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 | |
| US10877362B2 (en) | Wavelength conversion element, light source device, and projector | |
| JP2013228598A (ja) | 光源装置及び該光源装置を備える投写型表示装置 | |
| JP6158905B2 (ja) | 発光装置または発光装置用蛍光体含有シート | |
| JP2013250481A (ja) | 光源装置及び該光源装置を備える投写型表示装置 | |
| US20180301869A1 (en) | Light-emitting body, light-emitting device, illuminator, and method for producing light-emitting body | |
| JP2014229503A (ja) | 発光素子とその製造方法、およびプロジェクター | |
| CN110579933A (zh) | 波长转换元件、投影装置及波长转换元件的制作方法 | |
| CN111948890A (zh) | 荧光色轮及使用其的光源系统 | |
| US20210210660A1 (en) | Wavelength conversion element and light source device | |
| WO2019111726A1 (ja) | 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置、および投影装置 | |
| US11506360B2 (en) | Optical element and optical device | |
| JP6865823B2 (ja) | 蛍光体層組成物、蛍光部材、光源装置および投影装置 | |
| WO2019230935A1 (ja) | 波長変換素子、光源装置、車両用前照灯具、表示装置、光源モジュール、投影装置 | |
| JPWO2020162357A1 (ja) | 波長変換素子、光源装置、車両用前照灯具、透過型照明装置、表示装置及び照明装置 | |
| JP2018036457A (ja) | 波長変換素子、光源装置、およびプロジェクター | |
| JP6926515B2 (ja) | 光波長変換組成物、光波長変換部材、発光装置、バックライト装置、および画像表示装置 | |
| JP6818149B2 (ja) | 蛍光ホイール、光源装置、および投影装置 | |
| WO2021111724A1 (ja) | 波長変換素子、波長変換装置および発光システム | |
| US11822052B2 (en) | Colour wheel assembly, light source system, and projection device | |
| WO2020090663A1 (ja) | 光学素子、蛍光ホイール、光源装置、車両用前照灯具、および投影装置 | |
| WO2020189405A1 (ja) | 光学素子、車両用前照灯具、光源装置、および投影装置 | |
| WO2022075292A1 (ja) | 波長変換素子および発光システム | |
| JP7017434B2 (ja) | 光変換導光ユニット、光源装置、及び表示装置 |