JP7142205B2 - 蛍光板、光源装置、及び投写型映像表示装置 - Google Patents
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Description
以下、実施の形態1に係る蛍光板、光源装置、及び、投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、実施の形態1である蛍光板10を備える蛍光体ホイールアセンブリ18の構成を示す図である。図1の(a)は励起光の入射側である+z方向から見た蛍光体ホイールアセンブリ18の正面図、図1の(b)は、図1の(a)に示す1b-1b面における+x方向から見た断面を説明するための模式図である。
図5は、実施の形態1に係る投写型映像表示装置100の光学構成を示す図である。
光源装置20は、光源30を備える。この光源30はレーザ光源である半導体レーザ31とコリメータレンズ32とによって構成される。ここで、半導体レーザ31は、固体光源の一例であり、光源30は、励起光源の一例である。
光源装置20を出射した白色光Wは、レンズアレイ41a、レンズアレイ41b、偏光変換素子42、コンデンサーレンズ43により、LCD50を均一に照明する。ここで、コンデンサーレンズ43を出射した白色光Wは、ダイクロイックミラー44Cで赤色基準光Lrと、緑色基準光Lg及び青色基準光Lbのシアン合成光Lcに分光される。シアン合成光Lcは、ダイクロイックミラー45Gで緑色基準光Lgと、青色基準光Lbに分光される。ここで、レンズアレイ41a、レンズアレイ41b、偏光変換素子42、コンデンサーレンズ43、及びダイクロイックミラー44C,45Gは照明光学系を構成する。
図6を参照して、蛍光体層14に入射する励起光Eは、蛍光体層14中を透過する過程において、蛍光体層14に含まれる蛍光体に吸収されて、蛍光発光する。ここで、蛍光体で発光する蛍光は全方向に発光することから、光取り出し面側である励起光Eの入射面側に進む成分である蛍光F1と同時に、励起光Eの入射方向である反射層13側に進む成分である蛍光F2がある。蛍光F2は、蛍光体層14を透過して反射層13に入射し、反射層13で反射して励起光Eの入射面側に進む成分である蛍光F3と、反射層13を透過する成分である蛍光F4となり、更に蛍光F4は、反射層13を透過して反射膜12で反射して励起光Eの入射面側に進む。一方、励起光Eのうち、蛍光体層14で吸収されない励起光E1は、蛍光体層14を透過し、反射層13で反射される励起光成分である励起光E2と、反射層13を透過して反射膜12で反射される成分である励起光E3となる。励起光E2、及び、励起光E3によっても蛍光体層14の蛍光体は発光し、蛍光F5となる。励起光E2と励起光E3のうち、蛍光体層14で吸収されない成分は、励起光E4として蛍光体層14を出射する。
本実施の形態では、蛍光板10は、平板支持基材11の表面に設けられた反射膜12と、反射膜12上に設けられた反射層13と、反射層13上に設けられた蛍光体層14と、を備えることで、励起光Eに対する蛍光Fの発光効率を改善し、光源装置の高輝度化を実現する。また、反射膜12を備えることで、反射層13の厚みを薄くしても十分な反射率を実現でき、蛍光体層14の熱を適切に平板支持基材11に排熱し、蛍光体層14の温度を下げることが可能となる。
図7は、本開示の実施の形態2に係る蛍光板アセンブリの構成を示す図である。以下において、図1と同一の構成部分には同一の符号を付して実施の形態1との相違点について、主に説明する。
図7は、実施の形態2である蛍光板101を備える蛍光板アセンブリ181の構成を示す図である。図7は、+x方向から見た側面図である。
実施の形態2に係る蛍光板アセンブリ181は、実施の形態1の図5に示す投写型映像表示装置において、蛍光体ホイールアセンブリ18に置き換えて使用することが可能となる。蛍光体ホイールアセンブリ18と同様に、蛍光板アセンブリ181は黄色の蛍光を発光し、青色レーザ光と合成することで、光源装置を構成して、投写型映像表示装置を実現可能となる。
図8は、本開示の実施の形態3である光源装置、及び投写型映像表示装置の構成を示す図である。以下において、図5と同一の構成部分には同一の符号を付して、実施の形態1との相違点について、主に説明する。
図8は、実施の形態3に係る投写型映像表示装置200の光学構成を示す図である。
光源装置120は、光源30を備える。光源30を出射した青色レーザ光は、集光レンズ34によって集光されながら重畳し、また凹レンズ35によって光束を小さくしつつ略平行光化されて拡散板136で拡散されて、ダイクロイックミラー137に入射する。ダイクロイックミラー137は、青色レーザ光を反射して、その他波長帯の光を透過する。
照明装置140は、カラーフィルタホイール170と、ロッドインテグレータ142と、レンズ143、レンズ144、レンズ145から構成される。ロッドインテグレータ142から出射された光は、レンズ143、レンズ144、レンズ145によってリレーされて、照明装置140からの出射光として、映像装置150に入射する。
図9を用いて、蛍光体ホイールアセンブリ118の構成を説明する。図9の(a)は図9の+z方向から見た蛍光板110の正面図であり、図9の(b)は図9の(a)の9b-9b面における+x方向から見た断面を説明するための模式図である。図9において、図1と同一部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
本構成に示す低屈折率層を設けることで、励起光の取り込み効率を改善でき、また、蛍光の取り出し効率を改善できることから、光源装置の高輝度化とともに、取出されない蛍光による発熱を軽減する冷却効率改善を実現することができる。
11 平板支持基材
12 反射膜
13 反射層
13b 透明バインダー
13r 金属酸化物
14 蛍光体層
14b 透明バインダー
14p 蛍光体
15 モータ
16 バランスプレート
17 ビス
18 蛍光体ホイールアセンブリ
20 光源装置
21、22 レンズ
30 光源
31 半導体レーザ
32 コリメータレンズ
34 集光レンズ
35 凹レンズ
36a 拡散板
36b λ/2波長板
37 ダイクロイックミラー
38 レンズ
39a λ/4波長板
39b 反射ミラー
40 照明装置
41a、41b レンズアレイ
42 偏光変換素子
43 コンデンサーレンズ
44C、45G ダイクロイックミラー
45R ミラー
45Ba ミラー
45Bb レンズ
45Bc ミラー
46R、46G、46B レンズ
47R、47G、47B 入射側偏光板
48R、48G、48B 出射側偏光板
49 色合成プリズム
50 LCD
50R 赤色LCD
50G 緑色LCD
50B 青色LCD
60 投写レンズ
100、200 投写型映像表示装置
101、110 蛍光板
111 平板支持基材
112 反射膜
113 反射層
114 蛍光体層
114b 切り欠き領域
114g、114y 蛍光体層
118 蛍光体ホイールアセンブリ
119 低屈折率層
120 光源装置
121、122、125 レンズ
123、124、126 ミラー
131 反射層
131b 透明バインダー
131r 金属酸化物
136 拡散板
137 ダイクロイックミラー
138 レンズ
140 照明装置
141 蛍光体層
141b 透明バインダー
141p 蛍光体
142 ロッドインテグレータ
143、144、145 レンズ
150 映像装置
151 平板冷却基材
152 全反射プリズム
152a 面
153 DMD
160 投写レンズ
170 カラーフィルタホイール
171 透明基板
174 ダイクロイック膜
174b 透過領域
174g、174y、174r カラーフィルタ
181 蛍光板アセンブリ
191 冷却ファン
Claims (11)
- 平板支持基材と、
前記平板支持基材の表面に設けられた反射膜と、
前記反射膜の上に設けられ、金属酸化物と透明バインダーとで構成された反射層と、
前記反射層の上に設けられた蛍光体層と、を備え、
前記反射層は、
拡散反射率が90%以上であり、
厚みが10μm以上90μm以下であり、
前記金属酸化物の体積濃度が15~40vol%である、蛍光板。 - 前記蛍光体層の厚みLpと、前記反射層の厚みLrは、Lp>Lrの関係を有する、請求項1に記載の蛍光板。
- 前記反射層の厚みは、前記金属酸化物の体積濃度が30vol%のとき、30±20μmの範囲である、請求項1に記載の蛍光板。
- 前記反射層の前記金属酸化物は、粒径が0.15~0.4μmの酸化チタンで構成される、請求項1に記載の蛍光板。
- 前記反射膜は、金属、又は、誘電体多層膜で構成される、請求項1に記載の蛍光板。
- 前記蛍光体層は、蛍光体の粉末と、前記透明バインダーとで構 成される、請求項1に記載の蛍光板。
- 前記蛍光体層の上に、前記蛍光体層よりも低い屈折率を有する低屈折率層を、さらに備える、請求項1に記載の蛍光板。
- 前記低屈折率層は、前記透明バインダーよりも屈折率の低い粒子が90vol%以上で含まれる、厚さ50~200nmの塗膜である、請求項7に記載の蛍光板。
- 前記低屈折率層は、誘電体多層膜である反射防止膜である、請求項7に記載の蛍光板。
- 請求項1~9のいずれかに記載の蛍光板の前記蛍光体層に対して励起光 が入射するように配置される励起光源と、
前記励起光源の前記励起光を集光し、かつ、前記励起光で励起された前記蛍光体層の蛍光を集光する集光光学系と、を備える、光源装置。 - 請求項10に記載の光源装置と、
前記光源装置からの出射光を映像変調素子に導く照明光学系と、
外部より入力される映像信号に基づいて前記映像変調素子で入射光を変調する映像生成部と、
前記映像生成部で変調された光を拡大して投写する投写光学系と、を備える、投写型映像表示装置。
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