JPWO2019098057A1 - 波長変換体 - Google Patents

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Abstract

波長変換体１は、基材部１０と、光学変換無機粒子４０と無機バインダー部５０とを含む光学変換層３０と、を備え、無機バインダー部５０は、平均粒子径が光学変換無機粒子４０よりも小さい粒子状のバインダー微粒子５１と、不定形バインダー５２とを含み、基材側部分３１中の光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率を基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと規定し、かつ反基材側部分３２中の光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率を反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯと規定したとき、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳが、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯよりも大きい。

Description

本開示は、フォトルミネッセンスを利用する波長変換体に関する。
従来、フォトルミネッセンスを利用する光学変換層として、励起光の照射により発光する複数個の光学変換無機粒子と、これら複数個の光学変換無機粒子を保持するバインダー層と、から構成されるものが知られている。基材部の表面に光学変換層が形成されると、基材部と光学変換層とからなる波長変換体が得られる。基材部と光学変換層とは密着強度が高いことが好ましい。
例えば、特許文献１には、石英ガラス基材と、前記石英ガラス基材の表面に形成され且つ蛍光体粒子を含有する波長変換石英ガラス層と、を含む波長変換体が開示されている。また、特許文献１の波長変換体は、波長変換石英ガラス層の蛍光体濃度が、ガラス基材側から波長変換石英ガラス層の表面側に向かって、高濃度から低濃度に分布している。
図４は、特許文献１に係る波長変換体の模式的な断面図である。図４に示すように、特許文献１に係る波長変換体１００Ｃは、ガラスからなる基材部１０と、光学変換層としての波長変換石英ガラス層１３０Ｃとを有する。波長変換石英ガラス層１３０Ｃでは、光学変換無機粒子４０が無機バインダー部１５０Ｃで保持されている。無機バインダー部１５０Ｃは、不定形バインダーからなる石英ガラス層５２になっている。波長変換体１００Ｃでは、波長変換石英ガラス層１３０Ｃ中の光学変換無機粒子４０の濃度が、基材部１０側から波長変換石英ガラス層１３０Ｃの表面側に向かって、高濃度から低濃度に分布している。
特開２０１６−３４８９１号公報
しかしながら、特許文献１に開示された波長変換体は、製造の際に５５０℃程度の加熱が必要である。このため、基材部で光を反射させるために基材部をアルミニウム等の金属製にした場合は、基材部の金属や光学変換無機粒子が上記加熱により劣化するおそれがある。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものである。本開示は、基材部や光学変換無機粒子を加熱で劣化させずに基材部と光学変換層との密着性が高い波長変換体を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示の態様に係る波長変換体は、基材部と、光学変換無機粒子と、前記光学変換無機粒子同士を保持する無機バインダー部とを含み、前記基材部上に形成された光学変換層と、を備え、前記無機バインダー部は、平均粒子径が前記光学変換無機粒子よりも小さい粒子状のバインダー微粒子と、不定形バインダーとを含み、前記光学変換層のうち、前記光学変換層の厚み方向の中間面から前記基材部側に存在する部分を基材側部分、前記中間面から前記基材部と反対側に存在する部分を反基材側部分、と規定した場合において、前記基材側部分中の前記光学変換無機粒子の平均体積濃度に対する前記基材側部分中の前記バインダー微粒子の平均体積濃度の比率を、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと規定し、かつ前記反基材側部分中の前記光学変換無機粒子の平均体積濃度に対する前記反基材側部分中の前記バインダー微粒子の平均体積濃度の比率を、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯと規定したとき、前記基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳが、前記反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯよりも大きい。
実施形態及び実施例１に係る波長変換体の模式的な断面図である。 比較例１に係る波長変換体の模式的な断面図である。 比較例２に係る波長変換体の模式的な断面図である。 特許文献１に係る波長変換体の模式的な断面図である。
以下、本実施形態に係る波長変換体について図面を参照して説明する。
［波長変換体］
図１は、実施形態に係る波長変換体の模式的な断面図である。図１に示すように、波長変換体１Ａ（１）は、基材部１０と、基材部１０上に形成された光学変換層３０Ａ（３０）と、を備える。波長変換体１Ａは、図示しない励起光源から出射される励起光を光学変換層３０Ａ中の光学変換無機粒子４０が受光すると、光学変換無機粒子４０が光学変換した光を外部に放射する。
（基材部）
基材部１０は、基材部１０の表面に形成された光学変換層３０Ａを補強するとともに、材質及び厚みの選択により、光学変換層３０Ａに対して好適な光学的特性、熱的特性を付与する機能を有する部材である。
基材部１０の材質としては、例えば、透光性を有しない金属や、ガラス及びサファイア等の透光性を有するセラミックスが用いられる。金属としては、例えば、アルミニウム、銅等が用いられる。金属からなる基材部１０は光反射性に優れるため好ましい。また、セラミックスからなる基材部１０は透光性に優れるため好ましい。セラミックスとしては、窒化珪素、アルミナ等が用いられる。アルミニウムの熱膨張係数は２３×１０−６〜２４×１０−６／Ｋ、銅の熱膨張係数は１６×１０−６〜１７×１０−６／Ｋである。窒化珪素の熱膨張係数は２×１０−６〜４×１０−６／Ｋ、アルミナの熱膨張係数は５×１０−６〜８×１０−６／Ｋである。
基材部１０の材質が金属である場合は、放熱性を高めやすいため好ましい。すなわち、基材部１０が金属からなると、基材部１０の熱伝導率が高くなるため、光学変換層３０Ａにおいて、励起光が蛍光７０に変換される過程等で生じる熱を効率的に除去可能となる。このため、基材部１０が金属からなると、光学変換無機粒子４０の温度消光や、無機バインダー部５０Ａの劣化や焦げを抑制しやすいため好ましい。
一方、基材部１０の材質が透光性を有するセラミックス等の透光性を有するものである場合、基材部１０を介して光学変換層３０Ａ中の光学変換無機粒子４０に光を照射することが可能になる。ここで、透光性を有するとは、材質が可視光（波長３８０ｎｍ〜８００ｎｍ）に対して透明であることを意味する。また、透明とは、本実施形態において、材質における光の透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上であることを意味する。また、基材部１０に用いられる材質による可視光の吸光係数が極力低い場合は、基材部１０を介して光学変換層３０Ａ中の光学変換無機粒子４０に十分に光を照射することが可能であるため好ましい。このように、基材部１０が透光性を有する材質からなる場合は、小型のシステムを構築しやすくなるため好ましい。すなわち、基材部１０が透光性を有すると、小型のシステムを構築しやすくなるため好ましい。
ところで、上記金属は、通常、上記セラミックスに比較して耐熱性が低い。このため、基材部１０が金属からなる場合は、表面に光学変換層３０Ａが設けられる際に、高温で加熱されないことが好ましい。波長変換体１Ａの光学変換層３０Ａは、後述のように比較的低温で形成可能である。このため、波長変換体１Ａによれば、基材部１０が金属からなる場合に好ましい。
基材部１０は、光学変換層３０Ａ側の表面の反射率が９０％以上であると、光学変換層３０Ａの表面からの光の取り出し効率が高くなるため、好ましい。基材部１０の光学変換層３０Ａ側の表面の反射率を９０％以上にする方法として、例えば、表面の反射率が９０％以上の金属からなる基材部１０を用いる方法が挙げられる。
また、基材部１０の光学変換層３０Ａ側の表面の反射率を９０％以上にする他の方法として、基材部１０を基材本体と、基材本体の表面に形成し、表面の反射率が９０％以上の反射膜と、を含む２層構造にする方法が挙げられる。この２層構造の場合、基材本体の材質としては、特に限定されず、例えば、アルミニウム等の金属や、透過性を有するセラミックスを用いることができる。
また、基材部１０を、上記２層構造とする場合、反射膜の表面に、反射膜を保護する保護膜をさらに形成して３層構造にすることができる。例えば、反射膜がアルミニウムの薄膜である場合、反射膜の表面にアルミニウムの酸化を抑制する保護膜を形成して、３層構造にすることができる。
（光学変換層）
光学変換層３０Ａ（３０）は、光学変換無機粒子４０と、光学変換無機粒子４０同士を保持する無機バインダー部５０Ａ（５０）とを含み、基材部１０上に形成される。光学変換層３０Ａの膜厚は、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。光学変換層３０Ａの膜厚が上記範囲内にあると得られる波長変換体が、熱伝導性及び光取り出し効率が高く、光散乱が大きいものになるため好ましい。
＜光学変換無機粒子＞
光学変換無機粒子４０は、フォトルミネッセンスが可能な無機化合物である光学変換材料からなる粒子である。光学変換無機粒子４０としては、フォトルミネッセンスが可能である限り、その種類は特に限定されない。光学変換無機粒子としては、例えば、Ｅｕ２＋で賦活された窒化物系の光学変換材料を含む粒子、ＹＡＧ、すなわちＹ３Ａｌ５Ｏ１２からなるガーネット構造の結晶の粒子が用いられる。光学変換無機粒子のうち、Ｅｕ２＋で賦活された窒化物系の光学変換材料を含む粒子は、励起光が長波長側の波長へ変換されるため好ましい。また、Ｅｕ２＋で賦活された窒化物系の光学変換材料を含む粒子としては、例えば、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４：Ｅｕ、ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕを含む光学変換無機粒子が用いられる。
粒径の大きな光学変換無機粒子４０の平均粒子径は、通常１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。光学変換無機粒子４０の平均粒子径が上記範囲内にあると、光学変換無機粒子４０内部に全反射により閉じ込められる光の導波が粒子径の範囲に限定されることから、波長変換体１Ａからの出力光のスポット径を小さくすることが可能であるため好ましい。また、光学変換無機粒子４０の平均粒子径が上記範囲内にあると、波長変換体１Ａの出力光の色のばらつきを低減しつつ、塗布法等の安価な製造プロセスで光学変換無機粒子４０の製造が可能であるため好ましい。
粒径の大きな光学変換無機粒子４０の平均粒子径は、任意に前処理加工した光学変換層３０Ａを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察し、統計的に十分有意な個数、例えば１００個、の粒子の直径の平均値として求められる。
また、光学変換無機粒子４０の組成は、エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＸ）やＸ線回折（ＸＲＤ）の分析等の公知の分析方法によって、判別が可能である。
光学変換無機粒子４０は、同じ組成の蛍光体からなるものであってもよいし、２種以上の組成の蛍光体の粒子の混合体であってもよい。
光学変換無機粒子４０の屈折率は、無機バインダー部５０Ａの屈折率よりも大きいことが好ましい。光学変換無機粒子４０の屈折率が無機バインダー部５０Ａの屈折率よりも大きいと、全反射により光が蛍光体内部に閉じ込められる。このため、無機バインダー部５０Ａ内の面内導波光は光学変換無機粒子４０の粒子径の範囲に限定される成分が多くなる。したがって、光学変換無機粒子４０の屈折率が無機バインダー部５０Ａの屈折率よりも大きいと、波長変換体１Ａからの出力光のスポット径を小さくしやすいため好ましい。
光学変換無機粒子４０がＹＡＧ粒子である場合、光学変換無機粒子４０の屈折率は、１．８〜１．９である。
＜無機バインダー部＞
無機バインダー部５０Ａ（５０）は、光学変換層３０Ａを構成し、光学変換無機粒子４０同士を保持する部材である。図１に示すように、無機バインダー部５０Ａは、平均粒子径が光学変換無機粒子４０よりも小さい粒子状のバインダー微粒子５１と、不定形バインダー５２とを含む。基材部１０と光学変換層３０Ａ中の無機バインダー部５０Ａとはその界面において接着している。
［バインダー微粒子］
バインダー微粒子５１は、無機バインダー部５０Ａを構成する一成分であり、平均粒子径が光学変換無機粒子４０よりも小さい粒子状の無機化合物からなる。バインダー微粒子５１は、通常、多数個のバインダー微粒子５１が固着したバインダー微粒子の固着体５５を形成することにより、光学変換無機粒子４０同士を保持する。ここで、固着とは、バインダー微粒子５１等の固体同士が分子間力により固定されることを意味する。バインダー微粒子５１がバインダー微粒子の固着体５５を形成する場合、バインダー微粒子の固着体５５のみで、又はバインダー微粒子の固着体５５と不定形バインダー５２とが協働することにより、光学変換無機粒子４０同士を保持する。
なお、光学変換層３０Ａでは、不定形バインダー５２を含むため、バインダー微粒子５１が、必ずしもバインダー微粒子の固着体５５を形成する必要はない。この場合、バインダー微粒子５１は、バインダー微粒子５１と不定形バインダー５２とが協働することにより、光学変換無機粒子４０同士を保持する。
バインダー微粒子の固着体５５が形成される場合、バインダー微粒子の固着体５５を構成する個々のバインダー微粒子５１の形状が維持される。このため、バインダー微粒子の固着体５５中の隣接するバインダー微粒子５１同士の間には空隙が形成される。バインダー微粒子の固着体５５と不定形バインダー５２とが協働して光学変換無機粒子４０同士を保持する場合、不定形バインダー５２は、バインダー微粒子の固着体５５の周囲に密着したり、バインダー微粒子５１同士の間に形成される空隙に含浸したりする。すなわち、不定形バインダー５２は、バインダー微粒子の固着体５５の周囲に密着したり、バインダー微粒子５１同士の間に形成される空隙に含浸したりすることにより、バインダー微粒子の固着体５５と協働して光学変換無機粒子４０同士を保持する。
一方、バインダー微粒子の固着体５５が形成されない場合、光学変換無機粒子４０同士は、主に不定形バインダー５２により保持され、バインダー微粒子５１は不定形バインダー５２による光学変換無機粒子４０同士の保持を、補助的に行う。
後述のように、光学変換層３０Ａ中におけるバインダー微粒子５１の平均体積濃度は一様でなく、光学変換層３０Ａ中の場所により異なる。通常、光学変換層３０Ａ中の反基材側部分３２では、基材側部分３１に比較して、バインダー微粒子の平均体積濃度が低くなる。このため、反基材側部分３２等のバインダー微粒子５１の平均体積濃度が相対的に低い部分においては、バインダー微粒子の固着体５５が形成されないことがある。例えば、光学変換層３０Ａのうち、基材部１０と反対側に位置する後述の反基材側部分３２では、バインダー微粒子５１の平均体積濃度が相対的に低いために、通常、バインダー微粒子の固着体５５は形成されない。また、バインダー微粒子の固着体５５は、通常、光学変換層３０Ａの製造の際に、光学変換無機粒子４０とバインダー微粒子５１との混合物を乾燥することで生成される。このため、このような工程を経ないで製造された光学変換層３０Ａには、通常、バインダー微粒子の固着体５５は形成されない。
バインダー微粒子５１の材質は、例えば、金属酸化物又はフッ素化合物である。金属酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等が用いられる。このうち、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛は、熱伝導率が高いため好ましい。酸化ジルコニウムは熱膨張係数が比較的大きく、アルミなどの金属基板を用いた場合、熱膨張係数の差による剥離が抑制されるため好ましい。フッ化物としては、例えば、フッ化マグネシウム（屈折率１．３８）、フッ化カルシウム（屈折率１．３９９）、フッ化リチウム（屈折率１．３９２）等が用いられる。フッ化物のうち、フッ化マグネシウムは、安定な物質で信頼性が高く、かつ屈折率が低いため好ましい。バインダー微粒子５１の屈折率が低いと、無機バインダー部５０Ａ内で面内導波光の生じる割合が少なく、波長変換体１Ａの光取り出し効率が高くなり、出力光スポット径を小さくすることが可能であるため好ましい。
バインダー微粒子５１は、屈折率が、好ましくは１．４３以下、より好ましくは１．４０未満である。バインダー微粒子５１の屈折率が上記範囲内にあると、無機バインダー部５０Ａ内で面内導波光の生じる割合が少なく、波長変換体１Ａの光取り出し効率が高くなり、出力光スポット径を小さくすることが可能であるため好ましい。通常、バインダー微粒子５１の屈折率は、光学変換無機粒子４０の屈折率よりも小さい。バインダー微粒子５１の屈折率が１．４３以下であると、光学変換無機粒子４０の屈折率との差がより大きくなり、無機バインダー部５０Ａ内で面内導波光の生じる割合が少なくなる。このため、バインダー微粒子５１の屈折率が１．４３以下であると、波長変換体１Ａの光取り出し効率が高くなり、出力光スポット径を小さくしやすいため好ましい。
バインダー微粒子５１は、平均粒子径が、通常１０〜１００ｎｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍ、より好ましくは１５〜２５ｎｍである。バインダー微粒子５１の平均粒子径が上記範囲内にあると、バインダー微粒子の固着体５５の固着強度が高いため好ましい。バインダー微粒子５１の平均粒子径は、光学変換無機粒子４０の平均粒子径と同様にして求めることができる。
バインダー微粒子５１は、中空粒子又はメソポーラス粒子とすることができる。ここで、メソポーラス粒子とは、１ｎｍから数十ｎｍの大きさの孔を多数持つ多孔性粒子を意味する。バインダー微粒子５１が中空粒子又はメソポーラス粒子であると、バインダー微粒子５１の実効的な屈折率は、バインダー微粒子５１の材質の屈折率と空気の屈折率（１．０）との間の値になり、バインダー微粒子５１の材質の屈折率よりも低くなる。このため、バインダー微粒子５１が中空粒子又はメソポーラス粒子であると、バインダー微粒子５１及びこれを含む無機バインダー部５０Ａからの光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換体１Ａが得られる。
バインダー微粒子５１は、熱膨張係数が、通常１×１０−６／Ｋ以上、好ましくは１×１０−６〜５０×１０−６／Ｋである。バインダー微粒子５１の熱膨張係数が上記範囲内にあると、基材部１０と無機バインダー部５０中のバインダー微粒子５１との剥離が抑制されやすいため好ましい。
［不定形バインダー］
不定形バインダー５２は、無機バインダー部５０Ａを構成する一成分であり、不定形の無機化合物からなる。不定形バインダー５２は、不定形バインダー５２のみで、又は不定形バインダー５２とバインダー微粒子の固着体５５とが協働することにより、光学変換無機粒子４０同士を保持する。
後述のように、光学変換層３０Ａ中における不定形バインダー５２の平均体積濃度は一様でなく、光学変換層３０Ａ中の場所により異なる。通常、光学変換層３０Ａ中の基材側部分３１では、反基材側部分３２に比較して、不定形バインダー５２の平均体積濃度が低くなる。しかし、不定形バインダー５２の生成前の原料である前駆体は流動性が高いため、不定形バインダー５２はバインダー微粒子５１同士の間に形成される空隙に含浸される。
不定形バインダー５２の材質は、例えば、ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラス（屈折率１．４４〜１．５０）である。不定形バインダー５２の材質が、ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラスであると、前駆体の流動性が優れるため好ましい。すなわち、不定形バインダー５２の材質が、上記シリカガラスであると、バインダー微粒子５１の固着体５５の空隙に流動性に優れる前駆体が含浸されることから、緻密な無機バインダー部５０Ａが得られるため好ましい。
ここで、ポリシラザンとは、Ｓｉ−Ｎ結合が１個以上連続した環状又は直鎖状のＳｉ−Ｎ骨格構造を有し、かつＳｉ及びＮの側鎖が全てＨである構造のポリマーである。また、ポリシラザン誘導体とは、ポリシラザンを構成する側鎖又は末端基の１個以上がＨ以外の基、例えば炭化水素基で置換された構造のポリマーである。ここで、炭化水素基としては、例えば、アルキル基、フェニル基等が挙げられる。ポリシラザンとしては、例えば、パーヒドロポリシラザンが用いられる。なお、前駆体とは、生成物であるシリカガラスの硬化前の、流動性を有する物質を意味する。
上記ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方は、下記式（１）のシリカ転化反応により、Ｓｉ−Ｎ骨格構造の少なくとも一部がＳｉＯ４四面体の三次元網目構造に変化するシリカ転化によりシリカガラスを形成する。
［化１］
（−ＳｉＨ２ＮＨ−）＋２Ｈ２Ｏ→（−ＳｉＯ２−）＋ＮＨ３＋２Ｈ２ （１）
なお、上記式（１）において、（−ＳｉＨ２ＮＨ−）は、ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の構造中に存在する一部分を示すものである。ポリシラザン及びポリシラザン誘導体は１個以上の（−ＳｉＨ２ＮＨ−）を含む。また、上記式（１）において、（−ＳｉＯ２−）は、シリカ転化反応後のシリカガラスの構造中に存在する一部分を示す。シリカガラスは１個以上の（−ＳｉＯ２−）を含む。
ここで、シリカガラスとは、ＳｉＯ４四面体が頂点の酸素を共有する三次元網目構造であって、必要によりＳｉＯ４四面体のＯの一部がＮで置換され、かつＮの含有量が前駆体であるポリシラザン又はポリシラザン誘導体よりも減少した物質を意味する。ここで、ＳｉＯ４四面体のＯの一部がＮで置換された四面体を置換四面体と称する。シリカガラスは、ＳｉＯ４四面体のみからなる三次元網目構造、ＳｉＯ４四面体と置換四面体とからなる三次元網目構造、又は置換四面体のみからなる三次元網目構造を有する。
光学変換層３０Ａは、上記のように、光学変換無機粒子４０と無機バインダー部５０Ａとを含み、無機バインダー部５０Ａは、バインダー微粒子５１と不定形バインダー５２とを含む。すなわち、光学変換層３０Ａは、光学変換無機粒子４０とバインダー微粒子５１と不定形バインダー５２とを含む。ただし、光学変換層３０Ａでは、上記物質の平均体積濃度が一様でなく、光学変換層３０Ａのうちの光学変換層３０Ａの厚み方向における基材部１０側の部分と、基材部１０と反対側の部分とで上記物質の平均体積濃度が異なる。以下、光学変換層３０Ａ中の物質の平均体積濃度と、物質間の平均体積濃度の比率について説明する。
＜基材側部分と反基材側部分＞
はじめに、便宜上、光学変換層３０Ａを、光学変換層３０Ａの厚み方向における基材部１０側の部分と、基材部１０と反対側の部分とに区分する。具体的には、光学変換層３０Ａのうち、光学変換層の厚み方向の中間面３５から基材部１０側に存在する部分を基材側部分３１、中間面３５から基材部１０と反対側に存在する部分を反基材側部分３２と規定する。ここで、中間面３５とは、光学変換層３０Ａの厚みが１／２になる点の集合からなると仮定した面である。図１に、中間面３５を示す。図１の光学変換層３０Ａは、厚みが一様であるため、中間面３５は基材部１０の表面に平行な平面になっている。このため、図１では、中間面３５を線として示した。光学変換層３０Ａは、基材側部分３１と反基材側部分３２との和に等しくなる。
＜バインダー微粒子濃度比率ＲＦ＞
光学変換層３０Ａでは、基材側部分３１と反基材側部分３２とで、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率、すなわち基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦが異なる。以下、基材側部分３１の基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと反基材側部分３２の反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯとについて説明する。
はじめに、基材側部分３１中の光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＳ（ｖｏｌ％）に対する基材側部分３１中のバインダー微粒子５１の平均体積濃度ＣＦＳ（ｖｏｌ％）の比率を、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと規定する。ここで、バインダー微粒子５１には、バインダー微粒子の固着体５５を構成するバインダー微粒子５１も含まれる。なお、上記光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＳやバインダー微粒子５１の平均体積濃度ＣＦＳは、基材側部分３１における平均値である。このため、基材側部分３１は、光学変換無機粒子４０の体積濃度やバインダー微粒子５１の体積濃度において一様である必要はない。具体的には、基材側部分３１は、光学変換無機粒子４０の体積濃度が光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＳと異なる部分や、バインダー微粒子５１の体積濃度がバインダー微粒子５１の平均体積濃度ＣＦＳと異なる部分を有していてもよい。
一方、反基材側部分３２中の光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＯ（ｖｏｌ％）に対する反基材側部分３２中のバインダー微粒子５１の平均体積濃度ＣＦＯ（ｖｏｌ％）の比率を、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯと規定する。ここで、バインダー微粒子５１には、バインダー微粒子の固着体５５を構成するバインダー微粒子５１も含まれる。なお、上記光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＯやバインダー微粒子５１の平均体積濃度ＣＦＯは、反基材側部分３２における平均値である。このため、反基材側部分３２は、光学変換無機粒子４０の体積濃度やバインダー微粒子５１の体積濃度において一様である必要はない。具体的には、反基材側部分３２は、光学変換無機粒子４０の体積濃度が光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＯと異なる部分や、バインダー微粒子５１の体積濃度がバインダー微粒子５１の平均体積濃度ＣＦＯと異なる部分を有していてもよい。
光学変換層３０Ａでは、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳが、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯよりも大きい。すなわち、光学変換層３０Ａでは、反基材側部分３２中よりも基材側部分３１中のほうが、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率が大きい。
このため、光学変換層３０Ａでは、反基材側部分３２中よりも基材側部分３１中のほうが、光学変換無機粒子４０に対するバインダー微粒子５１の比率が大きいことから、基材側部分３１中において光学変換無機粒子４０がバインダー微粒子５１で強固に保持される。また、通常、バインダー微粒子５１の屈折率は、光学変換無機粒子４０や不定形バインダー５２の屈折率よりも小さいことから、バインダー微粒子５１から光学変換無機粒子４０に向けて光がスムーズに進行する。光学変換層３０Ａでは、反基材側部分３２中よりも基材側部分３１中のほうが、バインダー微粒子５１の濃度が高いため、基材側部分３１中においてバインダー微粒子５１から光学変換無機粒子４０に向けて光がスムーズに進行し、光取り出し効率が高い。
＜不定形バインダー濃度比率ＲＡ＞
また、光学変換層３０Ａでは、基材側部分３１と反基材側部分３２とで、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対する不定形バインダー５２の平均体積濃度の比率、すなわち不定形バインダー濃度比率ＲＡが異なることが好ましい。以下、基材側部分３１の基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＳと反基材側部分３２の反基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＯとについて説明する。
はじめに、基材側部分３１中の光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＳ（ｖｏｌ％）に対する基材側部分３１中の不定形バインダー５２の平均体積濃度ＣＡＳ（ｖｏｌ％）の比率を、基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＳと規定する。なお、上記光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＳや不定形バインダー５２の平均体積濃度ＣＡＳは、基材側部分３１における平均値である。このため、基材側部分３１は、光学変換無機粒子４０の体積濃度や不定形バインダー５２の体積濃度において一様である必要はない。具体的には、基材側部分３１は、光学変換無機粒子４０の体積濃度が光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＳと異なる部分や、不定形バインダー５２の体積濃度が不定形バインダー５２の平均体積濃度ＣＡＳと異なる部分を有していてもよい。
一方、反基材側部分３２中の光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＯ（ｖｏｌ％）に対する反基材側部分３２中の不定形バインダー５２の平均体積濃度ＣＡＯ（ｖｏｌ％）の比率を、反基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＯと規定する。なお、上記光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＯや不定形バインダー５２の平均体積濃度ＣＡＯは、反基材側部分３２における平均値である。このため、反基材側部分３２は、光学変換無機粒子４０の体積濃度や不定形バインダー５２の体積濃度において一様である必要はない。具体的には、反基材側部分３２は、光学変換無機粒子４０の体積濃度が光学変換無機粒子４０の平均体積濃度ＣＯＯと異なる部分や、不定形バインダー５２の体積濃度が不定形バインダー５２の平均体積濃度ＣＡＯと異なる部分を有していてもよい。
光学変換層３０Ａでは、反基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＯが、基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＳよりも大きいことが好ましい。すなわち、光学変換層３０Ａでは、基材側部分３１中よりも反基材側部分３２中のほうが、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対する不定形バインダー５２の平均体積濃度の比率が大きいことが好ましい。
このため、光学変換層３０Ａでは、基材側部分３１中よりも反基材側部分３２中のほうが、光学変換無機粒子４０に対する不定形バインダー５２の比率が大きいことから、励起光が不定形バインダー５２を介して効率よく光学変換無機粒子４０に供給される。すなわち、光学変換層３０Ａでは、反基材側部分３２の表面側から入射された励起光が反基材側部分３２及び基材側部分３１に十分に供給されるため、光学変換層３０Ａ全体の発光効率が高くなる。
（波長変換体の製造方法）
波長変換体１Ａは、例えば、以下の製造方法で製造される。
はじめに、基材側部分３１を作製するための蛍光体分散液Ａと反基材側部分３２を作製するための蛍光体分散液Ｂとを用意する。例えば、蛍光体分散液Ａとして、光学変換無機粒子４０とバインダー微粒子５１とを水に分散させた分散液を調製する。一方、蛍光体分散液Ｂとして、光学変換無機粒子４０とバインダー微粒子５１と不定形バインダー５２の流動性原料と混合して分散液を調製する。
次に、基材部１０の表面に蛍光体分散液Ａを塗布、常温下で乾燥させて、基材部１０の表面にバインダー微粒子５１の固着体５５を形成する。さらに、バインダー微粒子５１の固着体５５の表面に蛍光体分散液Ｂを塗布し、蛍光体分散液Ｂの一部をバインダー微粒子５１の固着体５５内に含浸させた後、常温下で乾燥させる。バインダー微粒子５１の固着体５５内に蛍光体分散液Ｂの一部を含浸させ、乾燥させると、バインダー微粒子５１の固着体５５内に不定形バインダー５２が含浸した基材側部分３１が形成される。また、基材側部分３１の表面に塗布した蛍光体分散液Ｂを常温下で乾燥させると、基材側部分３１の表面に反基材側部分３２が形成される。
上記波長変換体の製造方法によれば、常温下で波長変換体１Ａを製造することができる。このため、上記波長変換体の製造方法によれば、基材部１０や光学変換無機粒子４０を加熱で劣化させずに基材部１０と光学変換層３０との密着性が高い波長変換体１を提供することができる。
（波長変換体の作用）
はじめに、図１に示す波長変換体１Ａに対し、図示しない励起光源から、光学変換層３０Ａの表面に励起光が照射される。励起光は、光学変換層３０Ａ内を反基材側部分３２、基材側部分３１の順番で進行する。ここで、反基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＯが、基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＳよりも大きい場合は、励起光は、反基材側部分３２内部を容易に進行する。光学変換無機粒子４０に対する不定形バインダー５２の濃度の比率が反基材側部分３２で大きく、基材側部分３１で小さいと、励起光が不定形バインダー５２中を容易に進行するためである。
光学変換層３０Ａ内を反基材側部分３２、基材側部分３１の順番で進行する励起光は、基材側部分３１内において、濃度の増加したバインダー微粒子５１中を進行する。屈折率は、一般的に、不定形バインダー５２、バインダー微粒子５１、及び光学変換無機粒子４０の順番で、後者ほど高い。このため、励起光は、不定形バインダー５２、バインダー微粒子５１及び光学変換無機粒子４０の順番に、又は、不定形バインダー５２及び光学変換無機粒子４０の順番にスムーズに進行する。
励起光が光学変換無機粒子４０に照射されると、光学変換無機粒子４０は蛍光を放射する。放射された蛍光は、そのまま光学変換層３０Ａ内を進行して、又は基材部１０の表面で反射された後、光学変換層３０Ａ内を進行して、光学変換層３０Ａの表面から出射光として放射される。
（波長変換体の効果）
波長変換体１Ａによれば、基材部１０や光学変換無機粒子４０を加熱で劣化させずに基材部１０と光学変換層３０Ａとの密着性が高い波長変換体が得られる。また、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳが、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯよりも大きいため、基材との密着性が高い。
また、波長変換体１Ａによれば、常温下で製造することができるため、基材部１０や光学変換無機粒子４０を加熱で劣化させずに基材部１０と光学変換層３０との密着性が高い波長変換体１Ａを提供することができる。
以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
(蛍光体分散液Ｐ１の調製)
気相法により作製された平均粒子径４０ｎｍのフッ化マグネシウムナノ粒子（屈折率１．３８）の粉体を、イオン交換水と混合し、超音波により分散させ、１５質量％のフッ化マグネシウム分散液Ｄ１を得た。また、蛍光体（光学変換無機粒子）として平均粒子径２０μｍのＹＡＧ粒子を用意した。フッ化マグネシウム分散液Ｄ１とＹＡＧ粒子とを１：２の重量比で混合して、蛍光体分散液Ｐ１を調製した。
(蛍光体分散液Ｐ２の調製)
不定形バインダーの原料であるポリシラザンとして、メルク株式会社製パーヒドロポリシラザン アクアミカ（登録商標）ＮＬ１２０Ａを用意した。ポリシラザンと上記ＹＡＧ粒子とフッ化マグネシウム分散液Ｄ１とを１：２：０．０１の重量比で混合して、蛍光体分散液Ｐ２を調製した。
(波長変換体の作製)
アルミニウム板からなる基材部の表面に、バーコータを具備したアプリケータを用いて、蛍光体分散液Ｐ１を塗布し、２５℃で放置して乾燥させた。乾燥後、基材部の表面に厚み５０μｍの乾燥塗膜Ｍ１が形成された。乾燥塗膜Ｍ１は、図１に示すように、バインダー微粒子５１であるフッ化マグネシウムナノ粒子の固着体５５が光学変換無機粒子であるＹＡＧ粒子４０同士を保持する構造を有していることが分かった。
次に、基材部上の乾燥塗膜Ｍ１の表面に、上記アプリケータを用いて、蛍光体分散液Ｐ２を塗布し、２５℃で放置して乾燥させた。乾燥後、乾燥塗膜Ｍ１の表面に厚み５０μｍの乾燥塗膜Ｍ２が形成された。
これにより、アルミニウム板からなる基材部と、光学変換層と、を備える波長変換体が得られた。光学変換層は、乾燥塗膜Ｍ１に由来する厚み５０μｍの部分と、蛍光体分散液Ｐ２の塗布により形成された厚み５０μｍの部分とがこの順番に基材部上に積層されていた。
実施例１に係る波長変換体の構造を調べたところ、図１に示す波長変換体１Ａと同様の構造をしていることが分かった。このため、図１に、実施例１に係る波長変換体を波長変換体１Ａとして示し、光学変換層を光学変換層３０Ａとして示す。
なお、実施例１に係る波長変換体１Ａの光学変換層３０Ａは、乾燥塗膜Ｍ１に由来する部分と、蛍光体分散液Ｐ２の塗布により形成された部分とを有するが、両者の厚みは同じである。このため、これらの部分の境界に中間面３５が位置することから、乾燥塗膜Ｍ１に由来する部分は基材側部分３１Ａ、蛍光体分散液Ｐ２の塗布により形成された部分は反基材側部分３２Ａ、にそれぞれ相当する。
実施例１の光学変換層３０Ａのうち、基材側部分３１Ａでは、ＹＡＧ粒子４０同士を保持するフッ化マグネシウムナノ粒子５１の固着体５５の空隙に含浸したポリシラザンが硬化して不定形バインダーとしてのシリカガラス５２になっていることが分かった。また、基材側部分３１Ａでは、ＹＡＧ粒子４０同士は、フッ化マグネシウムナノ粒子５１の固着体５５と、シリカガラス５２とで保持されていることが分かった。
一方、実施例１の光学変換層３０Ａのうち、反基材側部分３２Ａでは、ポリシラザンが硬化してなる不定形バインダーとしてのシリカガラス５２中に、ＹＡＧ粒子４０とフッ化マグネシウムナノ粒子５１とが分散していることが分かった。また、反基材側部分３２Ａでは、ＹＡＧ粒子４０同士は、主に、シリカガラス５２で保持されていることが分かった。
(基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯとの比較)
実施例１の光学変換層３０Ａの基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯとについて検討する。
バインダー微粒子濃度比率ＲＦは、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率である。
また、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳは、基材側部分３１Ａにおける、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率である。
さらに、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯは、反基材側部分３２Ａにおける、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率である。
図１及び上記試験条件から分かるように、光学変換無機粒子４０の平均体積濃度に対するバインダー微粒子５１の平均体積濃度の比率（バインダー微粒子濃度比率ＲＦ）は、基材側部分３１Ａの値のほうが反基材側部分３２Ａの値よりも大きい。
このように、実施例１では、基材側部分３１Ａのバインダー微粒子濃度比率ＲＦである基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳが、反基材側部分３２Ａのバインダー微粒子濃度比率ＲＦである反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯよりも大きくなっていた。
［比較例１］
(蛍光体分散液Ｐ１の調製)
実施例１と同様にして、蛍光体分散液Ｐ１を調製した。
(波長変換体の作製)
アルミニウム板からなる基材部の表面に、バーコータを具備したアプリケータを用いて、蛍光体分散液Ｐ１を塗布し、２５℃で放置して乾燥させた。乾燥後、基材部の表面に厚み１００μｍの乾燥塗膜Ｍ２が形成された。
これにより、アルミニウム板からなる基材部と、厚み１００μｍの乾燥塗膜Ｍ２からなる光学変換層と、を備える波長変換体１００Ａが得られた。
比較例１に係る波長変換体１００Ａの構造を調べたところ、乾燥塗膜Ｍ２からなる光学変換層は、フッ化マグネシウムナノ粒子５１の固着体５５がＹＡＧ粒子４０同士を保持する構造になっていることが分かった。
結果を、図２に示す。図２は、比較例１に係る波長変換体１００Ａの模式的な断面図である。
図２に示すように、比較例１に係る波長変換体１００Ａ（１００）は、アルミニウム板からなる基材部１０と、基材部１０上に形成された光学変換層１３０Ａ（１３０）と、を備えていた。光学変換層１３０Ａは、光学変換無機粒子としてのＹＡＧ粒子４０と、ＹＡＧ粒子４０同士を保持する無機バインダー部１５０Ａとを含むものであった。無機バインダー部１５０Ａは、多数個のフッ化マグネシウムナノ粒子５１の固着体５５を形成しており、光学変換無機粒子４０同士は、フッ化マグネシウムナノ粒子５１の固着体５５により保持されていることが分かった。
なお、図２では、便宜上、光学変換層１３０Ａのうち、光学変換層１３０Ａの厚み方向の中間面３５から基材部１０側に存在する部分を基材側部分１３１Ａ、中間面３５から基材部１０と反対側に存在する部分を反基材側部分１３２Ａと表示している。
しかし、比較例１に係る波長変換体１００Ａの光学変換層１３０Ａは、その厚み方向において、光学変換無機粒子４０やフッ化マグネシウムナノ粒子５１の濃度勾配は実質的にない。このため、図２に示す光学変換層１３０Ａでは、基材側部分１３１Ａと反基材側部分１３２Ａとは、実質的に同じ構造になっている。したがって、比較例１に係る波長変換体１００Ａでは、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯとは同一である。
［比較例２］
(蛍光体分散液Ｐ２の調製)
実施例１と同様にして、蛍光体分散液Ｐ２を調製した。
(波長変換体の作製)
アルミニウム板からなる基材部の表面に、バーコータを具備したアプリケータを用いて、蛍光体分散液Ｐ２を塗布し、２５℃で放置して乾燥させた。乾燥後、基材部の表面に厚み１００μｍの乾燥塗膜Ｍ３が形成された。
これにより、アルミニウム板からなる基材部と、厚み１００μｍの乾燥塗膜Ｍ３からなる光学変換層と、を備える波長変換体１００Ａが得られた。
比較例２に係る波長変換体１００Ｂの構造を調べたところ、乾燥塗膜Ｍ３からなる光学変換層では、ポリシラザンが硬化してなる不定形バインダーとしてのシリカガラス５２中に、ＹＡＧ粒子４０とフッ化マグネシウムナノ粒子５１とが分散していることが分かった。
結果を、図３に示す。図３は、比較例２に係る波長変換体１００Ｂの模式的な断面図である。
図３に示すように、比較例２に係る波長変換体１００Ｂ（１００）は、アルミニウム板からなる基材部１０と、基材部１０上に形成された光学変換層１３０Ｂ（１３０）と、を備えていた。光学変換層１３０Ｂは、光学変換無機粒子としてのＹＡＧ粒子４０と、ＹＡＧ粒子４０同士を保持する無機バインダー部１５０Ｂとを含むものであった。無機バインダー部１５０Ｂは、ポリシラザンが硬化してなる不定形バインダーとしてのシリカガラス５２中に、フッ化マグネシウムナノ粒子５１が分散したものであることが分かった。
なお、図３では、便宜上、光学変換層１３０Ｂのうち、光学変換層１３０Ｂの厚み方向の中間面３５から基材部１０側に存在する部分を基材側部分１３１Ｂ、中間面３５から基材部１０と反対側に存在する部分を反基材側部分１３２Ｂと表示している。
しかし、比較例２に係る波長変換体１００Ｂの光学変換層１３０Ｂは、その厚み方向において、光学変換無機粒子４０、フッ化マグネシウムナノ粒子５１やシリカガラス５２の濃度勾配は実質的にない。このため、図３に示す光学変換層１３０Ｂでは、基材側部分１３１Ｂと反基材側部分３２Ｂとは、実質的に同じ構造になっている。したがって、比較例２に係る波長変換体１００Ａでは、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯとは同一である。
(波長変換体の膜密着強度の評価)
実施例１、並びに比較例１及び２に係る波長変換体について基材部１０と、光学変換層との膜密着強度を測定した。
具体的には、波長変換体の光学変換層の表面にニチバン製セロテープ（登録商標）を貼付した後、一定の力で引き剥がすことにより、セロテープを引き剥がした部分の光学変換層の崩壊の程度を目視で確認した。
この結果、比較例１では、光学変換層１３０Ａの表面の一部、具体的には光学変換層１３０Ａの表面の面積の３０％以上の部分、において表層が剥離する様子が観察された。これは、セロテープでの引き剥がしの際に、光学変換層１３０Ａ中のフッ化マグネシウムナノ粒子５１の固着体５５の表層部分が崩壊しフッ化マグネシウムナノ粒子５１が剥離したためであると推測される。
具体的には、上記剥離は、基材部１０と光学変換層１３０Ａとの接着強度よりも、光学変換層１３０Ａ内部のフッ化マグネシウムナノ粒子５１の固着体５５の固着強度のほうが低いために生じたと推測される。
また、比較例２では、基材部１０から光学変換層１３０Ｂの全体に渡って（光学変換層１３０Ｂの表面の面積の８０％以上）剥離する様子が観察された。これは、基材部１０と光学変換層１３０Ｂとの接着力が低いため、セロテープでの引き剥がしの際に、光学変換層１３０Ｂの全体が剥離したものと推測される。
具体的には、上記剥離は、基材部１０と光学変換層１３０Ｂとの接着強度が、光学変換層１３０Ｂ内部のシリカガラス５２等による接着強度よりも低いために生じたと推測される。光学変換層１３０Ｂ内部のシリカガラス５２等による接着強度が高い理由は、光学変換層１３０Ｂの組成が光学変換層１３０Ｂ内でほぼ均一であるためと推測される。
これに対し、実施例１では、基材部１０から光学変換層３０Ａの一部、具体的には光学変換層１３０Ａの表面の面積の５％以下の部分、が剥離する様子が観察された。しかし、剥離する面積は、比較例１及び２に比較して格段に少なかった。
特願２０１７−２２１０９５号（出願日：２０１７年１１月１６日）の全内容は、ここに援用される。
以上、実施例に沿って本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
本開示によれば、基材部や光学変換無機粒子を加熱で劣化させずに基材部と光学変換層との密着性が高い波長変換体を提供することができる。
１、１Ａ、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ 波長変換体
１０ 基材部
３０、３０Ａ、１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ 光学変換層
１３０Ｃ 波長変換石英ガラス層
３１、１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ 基材側部分
３２、１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ 反基材側部分
３５ 中間面
４０ 光学変換無機粒子（蛍光体粒子、ＹＡＧ粒子）
５０、５０Ａ、１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ 無機バインダー部
５１ バインダー微粒子（フッ化マグネシウムナノ粒子）
５２ 不定形バインダー（石英ガラス層、シリカガラス）
５５ バインダー微粒子の固着体（フッ化マグネシウムナノ粒子の固着体）
なお、図３では、便宜上、光学変換層１３０Ｂのうち、光学変換層１３０Ｂの厚み方向の中間面３５から基材部１０側に存在する部分を基材側部分１３１Ｂ、中間面３５から基材部１０と反対側に存在する部分を反基材側部分１３２Ｂと表示している。
しかし、比較例２に係る波長変換体１００Ｂの光学変換層１３０Ｂは、その厚み方向において、光学変換無機粒子４０、フッ化マグネシウムナノ粒子５１やシリカガラス５２の濃度勾配は実質的にない。このため、図３に示す光学変換層１３０Ｂでは、基材側部分１３１Ｂと反基材側部分１３２Ｂとは、実質的に同じ構造になっている。したがって、比較例２に係る波長変換体１００Ｂでは、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯとは同一である。

Claims (10)

  1. 基材部と、
    光学変換無機粒子と、前記光学変換無機粒子同士を保持する無機バインダー部とを含み、前記基材部上に形成された光学変換層と、
    を備え、
    前記無機バインダー部は、平均粒子径が前記光学変換無機粒子よりも小さい粒子状のバインダー微粒子と、不定形バインダーとを含み、
    前記光学変換層のうち、前記光学変換層の厚み方向の中間面から前記基材部側に存在する部分を基材側部分、前記中間面から前記基材部と反対側に存在する部分を反基材側部分、と規定した場合において、
    前記基材側部分中の前記光学変換無機粒子の平均体積濃度に対する前記基材側部分中の前記バインダー微粒子の平均体積濃度の比率を、基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳと規定し、かつ
    前記反基材側部分中の前記光学変換無機粒子の平均体積濃度に対する前記反基材側部分中の前記バインダー微粒子の平均体積濃度の比率を、反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯと規定したとき、
    前記基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＳが、前記反基材側バインダー微粒子濃度比率ＲＦＯよりも大きい、波長変換体。
  2. 前記光学変換無機粒子の平均粒子径が１〜１００μｍであり、前記バインダー微粒子の平均粒子径が１０〜１００ｎｍである、請求項１に記載の波長変換体。
  3. 前記基材側部分中の前記光学変換無機粒子の平均体積濃度に対する前記基材側部分中の前記不定形バインダーの平均体積濃度の比率を、基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＳと規定し、かつ
    前記反基材側部分３２中の前記光学変換無機粒子の平均体積濃度に対する前記反基材側部分中の前記不定形バインダーの平均体積濃度の比率を、反基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＯと規定したとき、
    前記反基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＯが、前記基材側不定形バインダー濃度比率ＲＡＳよりも大きい、請求項１又は２に記載の波長変換体。
  4. 前記不定形バインダーの熱膨張係数が、前記バインダー微粒子の熱膨張係数よりも小さい、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換体。
  5. 前記バインダー微粒子が、中空粒子又はメソポーラス粒子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長変換体。
  6. 前記バインダー微粒子の材質が、金属酸化物又はフッ素化合物である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長変換体。
  7. 前記不定形バインダーの材質が、ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラスである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長変換体。
  8. 前記バインダー微粒子の熱膨張係数が１×１０−６／Ｋ以上である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換体。
  9. 前記バインダー微粒子の屈折率が１．４３以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換体。
  10. 前記基材部が金属からなる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の波長変換体。
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