KR102665902B1 - 형광판, 파장 변환 부재, 및, 광원 장치 - Google Patents
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Abstract
형광판은, 여기광에 의해 형광을 발하는 형광상과, 복수의 공극을 구비하고, 공극의 단면을 포함하는 형광판의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극의 원상당경의 표준 편차는, 1.5 이하이다.
Description
본 발명은 형광판, 파장 변환 부재, 및, 광원 장치에 관한 것이다.
종래부터, 광을 조사하면 형광을 발하는 형광판이 알려져 있다. 최근의 형광판은, 광이 조사되면 조사된 광의 파장과는 상이한 파장의 광을 발하는 형광상을 구비하는 등, 고기능화시키고 있는 것이 많이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 형광판의 내부에 있어서, 형광상에서 광을 반사시키는 공극을 형성하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행 기술에 의해서도, 형광판에 있어서, 광의 취출 효율을 향상시키기 위해서는, 여전히 개선의 여지가 있었다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 형광판은, 3 ㎛ 보다 작은 공극부터 12 ㎛ 보다 큰 공극까지, 내경의 분포가 비교적 넓은 복수의 공극을 구비하고 있다. 이와 같이 공극의 내경에 편차가 있으면, 공극에 있어서 산란되는 광의 산란 방향도 편차가 커지기 때문에, 형광판에 있어서의 광의 취출 효율이 저하될 우려가 있었다.
본 발명은, 형광판에 있어서, 광의 취출 효율을 향상시키는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 서술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.
(1) 본 발명의 일 형태에 의하면, 형광판이 제공된다. 이 형광판은, 여기광에 의해 형광을 발하는 형광상과, 복수의 공극을 구비하고, 상기 공극의 단면 (斷面) 을 포함하는 상기 형광판의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극의 원상당경의 표준 편차는, 1.5 이하이다.
이 구성에 의하면, 형광판이 구비하는 공극은, 공극의 단면을 포함하는 형광판의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극의 원상당경의 표준 편차가, 1.5 이하로 되어 있다. 즉, 형광판에 있어서 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극은, 원상당경의 편차가 비교적 작아져 있어, 형광판에는, 동일한 크기의 공극이 있게 된다. 이에 따라, 공극에 있어서의 형광상에서의 광의 반사의 편차가 작아지기 때문에, 공극의 원상당경에 큰 편차가 있는 경우에 비해, 공극에 의한 반사율을 높일 수 있다. 따라서, 형광판에 있어서, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
(2) 상기 형태의 형광판에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 중, 원상당경이 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만이 되는 공극의 개수의 비율은, 90 ％ 이상이어도 된다. 이 구성에 의하면, 형광판에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 중, 원상당경이 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만이 되는 공극은, 개수의 비율로 90 ％ 이상으로 되어 있다. 이에 따라, 공극에 있어서의 형광상에서의 광의 반사의 편차가 더욱 작아지기 때문에, 공극에 의한 반사율을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 형광판에 있어서, 광의 취출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
(3) 상기 형태의 형광판에 있어서, 상기 공극의 단면을 포함하는 상기 형광판의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극이 차지하는 면적의 비율은, 3 ％ 이상 15 ％ 이하여도 된다. 이 구성에 의하면, 형광판에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극은, 형광판의 단면에 있어서의 면적의 비율이 3 ％ 이상 15 ％ 이하로 되어 있다. 형광판의 단면에 있어서의 면적의 비율이 작은 경우, 반사 횟수가 적어지기 때문에 반사율이 저하된다. 또, 형광판의 단면에 있어서의 면적의 비율이 큰 경우, 서로 이웃하는 공극의 사이의 거리가 짧아지기 때문에, 반사가 반복되어 광이 감쇠하기 쉬워진다. 상기 형태의 형광판에서는, 이들 폐해가 발생하는 것을 억제함으로써, 형광판의 외부에 대한 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
(4) 상기 형태의 형광판은, 또한, 상기 여기광을 투과하는 투광상을 구비하고, 상기 공극의 단면을 포함하는 상기 형광판의 단면에 있어서, 상기 형광판에서 차지하는 상기 형광상과 상기 투광상의 합계에 대한 상기 형광상의 면적비는, 95 ％ 이하여도 된다. 형광판을 제조할 때, 소결에 의해 형성되는 공극이 많아지면, 공극은 찌그러진 형상이 되기 때문에, 원상당경의 표준 편차가 나빠지기 쉽다. 상기 서술한 구성에 의하면, 형광판에서 차지하는 형광상과 투광상의 합계에 대한 형광상의 면적비는, 95 ％ 이하이기 때문에, 소결이 진행되기 쉬워져, 공극이 형성되기 어려워진다. 이에 따라, 공극이 찌그러진 형상이 되기 어렵기 때문에, 원상당경의 표준 편차의 악화를 억제할 수 있다. 따라서, 형광판의 외부에 대한 광의 취출 효율의 저하를 억제할 수 있다.
(5) 본 발명의 다른 형태에 의하면, 파장 변환 부재가 제공된다. 이 파장 변환 부재는, 상기 서술한 형광판과, 상기 형광판에 배치되어, 상기 여기광과 상기 형광을 반사하는 반사 부재를 구비한다. 이 구성에 의하면, 파장 변환 부재는, 형광판으로부터 방사되는 형광과 여기광을 반사하는 반사 부재를 구비하고 있다. 이에 따라, 형광판에 있어서 광을 조사해야 할 소정의 방향과는 상이한 방향으로 방사되는 광은, 반사판에 의해 소정의 방향으로 반사되기 때문에, 파장 변환 부재로부터 방사되는 광량을 증가할 수 있다.
(6) 상기 형태의 파장 변환 부재는, 또한, 상기 형광판의 열을 외부에 방출하는 방열 부재를 구비해도 된다. 이 구성에 의하면, 파장 변환 부재는, 형광판의 열을 외부에 방출하는 방열 부재를 구비한다. 이에 따라, 형광판에 있어서, 여기광에 의해 형광을 발할 때에 발생하는 열을 효율적으로 외부에 방출할 수 있기 때문에, 형광판의 온도 상승에 의한 소광을 억제할 수 있다. 따라서, 파장 변환 부재로부터 방사되는 광량의 저감을 억제할 수 있다.
(7) 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 광원 장치가 제공된다. 이 광원 장치는, 상기 서술한 파장 변환 부재와, 상기 형광판에 상기 여기광을 조사하는 광원을 구비해도 된다. 이 구성에 의하면, 광원 장치는, 형광판에 여기광을 조사하는 광원을 구비하고 있다. 광원이 형광판에 여기광을 조사하면, 형광판에서는, 여기광에 의해 형광이 발해진다. 발해진 형광을 포함하는 광은, 공극에 있어서 비교적 많이 노출되어 있는 형광상에서 반사되기 때문에, 형광판의 외부에 방사되는 광량이 증가한다. 이에 따라, 광원 장치의 발광 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 여러 가지 양태로 실현하는 것이 가능하며, 예를 들어, 형광판의 제조 방법, 파장 변환 부재의 제조 방법, 광원 장치의 제조 방법, 광원 장치를 포함하는 시스템, 광원 장치의 제어 방법, 광원 장치를 제조 장치에 제조시키기 위한 컴퓨터 프로그램 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시형태의 형광판을 구비하는 광원 장치의 모식도이다.
도 2 는, 형광판의 확대 단면도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태의 형광판의 평가 시험의 제 1 결과를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 제 1 실시형태의 형광판의 평가 시험의 제 2 결과를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 제 1 실시형태의 형광판의 평가 시험의 제 3 결과를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 형광판의 확대 단면도이다.
도 3 은, 제 1 실시형태의 형광판의 평가 시험의 제 1 결과를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 제 1 실시형태의 형광판의 평가 시험의 제 2 결과를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 제 1 실시형태의 형광판의 평가 시험의 제 3 결과를 나타내는 도면이다.
＜제 1 실시형태＞
도 1 은, 제 1 실시형태의 형광판 (1) 을 구비하는 광원 장치 (3) 의 모식도이다. 본 실시형태의 형광판 (1) 은, 광원 장치 (3) 가 구비하는 발광 다이오드 (LED : Light Emitting Diode) 나 반도체 레이저 (LD : Laser Diode) 등의 광원 (9) 이 발하는 광 (L1) 이 조사되면, 광 (L1) 과는 상이한 파장의 광을 형광으로서 발한다. 형광판 (1) 이 발하는 형광은, 형광판 (1) 에서의 형광의 발생에 기여하지 않았던 광과 함께, 광 (L2) 으로서, 소정의 방향으로 방사된다. 본 실시형태의 광원 장치 (3) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 반사형의 광원 장치로서, 헤드 램프, 조명, 프로젝터 등의 각종 광학 기기에 있어서 사용된다. 광원 장치 (3) 는, 상기 서술한 광원 (9) 과, 파장 변환 부재 (2) 를 구비한다. 파장 변환 부재 (2) 는, 형광판 (1) 과, 반사 부재 (6) 와, 방열 부재 (7) 와, 접합층 (8) 을 구비한다. 또한, 설명의 편의상, 도 1 에 있어서의 각 부재의 각각의 크기의 관계는, 실제 관계와는 상이하도록 도시되어 있다.
형광판 (1) 은, 세라믹 소결체로 형성되어 있는 평판 부재이다. 형광판 (1) 에는, 광 (L1) 이 입사하는 입사면 (1a) 과, 입사면 (1a) 의 반대측에 위치하는 이면 (1b) 이 형성되어 있다. 형광판 (1) 은, 입사면 (1a) 으로부터 입사하는 광 (L1) 을 여기광으로서, 형광을 발한다. 형광판 (1) 은, 형광을 발할 때에 발열한다. 형광판 (1) 의 상세한 구성은, 후술한다.
반사 부재 (6) 는, 은 (Ag) 을 주성분으로 하는 박막으로서, 형광판 (1) 의 이면 (1b) 에 형성되어 있다. 반사 부재 (6) 는, 광원 (9) 이 발하는 광 (L1) 중 형광판 (1) 을 투과한 광과, 형광판 (1) 이 발한 형광 중 이면 (1b) 의 방향을 향하는 형광을 입사면 (1a) 의 방향으로 반사한다. 또한, 반사 부재 (6) 는, 은 합금이나 알루미늄 (Al) 등 반사율이 높은 재료로 형성되어 있어도 된다.
방열 부재 (7) 는, 예를 들어, 구리, 구리 몰리브덴 합금, 구리 텅스텐 합금, 알루미늄, 질화알루미늄 등, 형광판 (1) 보다 높은 열전도성을 갖는 재료로 형성되어 있는 평판 부재이다. 방열 부재 (7) 는, 접합층 (8) 을 통해 전달되는 형광판 (1) 의 열을 외부에 방열한다. 또한, 방열 부재 (7) 는, 상기 서술한 재료로 이루어지는 단층 구조의 부재여도 되고, 동종 또는 상이한 재료로 형성되어 있는 다층 구조의 부재여도 된다. 또, 방열 부재 (7) 의 형광판 (1) 측의 면 (7a) 에는 접합층 (8) 과의 밀착성을 높이는 금속막이 배치되어 있어도 된다.
접합층 (8) 은, 반사 부재 (6) 와 방열 부재 (7) 의 사이에 배치되고, 금 (Au) 과 주석 (Sn) 으로 형성되어 있다. 접합층 (8) 은, 형광판 (1) 과 방열 부재 (7) 를 접합함과 함께, 형광판 (1) 에서 발생하는 열을 방열 부재 (7) 에 전달한다. 또한, 접합층 (8) 은, 금과 주석으로 형성되는 것 외에, 다른 재료로 형성되는 땜납이어도 되고, 은이나 구리 (Cu) 등의 미세 분말을 소결한 것이어도 된다.
도 2 는, 형광판 (1) 의 확대 단면도이다. 다음으로, 본 실시형태의 형광판 (1) 의 특징에 대해서 설명한다. 형광판 (1) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 형광상 (10) 과, 투광상 (20) 과, 공극 (30) 을 갖는다.
형광상 (10) 은, 복수의 형광성 결정립자로 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 형광성 결정립자는, 화학식 A3B5O12 : Ce 로 나타내는 조성 (이른바, 가닛 구조) 을 갖고 있다. 여기서, 「A3B5O12 : Ce」 란, A3B5O12 중에 Ce 가 고용하고, 원소 A 의 일부가 Ce 로 치환되어 있는 것을 나타낸다. 화학식 A3B5O12 : Ce 중의 원소 A 및 원소 B 는, 각각 하기의 원소군에서 선택되는 적어도 1 종류의 원소로 구성되어 있다.
원소 A : Sc, Y, Ce 를 제외한 란타노이드 (단, 원소 A 로서 추가로 Gd 를 포함하고 있어도 된다)
원소 B : Al (단, 원소 B 로서 추가로 Ga 를 포함하고 있어도 된다)
또한, 형광상 (10) 을 구성하는 형광성 결정립자의 조성 및 원소의 종류는, 상기 서술한 조성 및 원소의 종류에 한정되지 않고, 1 개의 형광상 (10) 이 복수 종의 형광성 결정립자로 구성되어 있어도 된다.
투광상 (20) 은, 복수의 투광성 결정립자로 구성되어 있다. 이 투광성 결정립자는, 화학식 Al2O3 으로 나타내는 조성을 갖는다. 투광상 (20) 은, 형광판 (1) 의 내부에 있어서 광을 투과함과 함께, 형광상 (10) 이 형광을 발할 때에 발생하는 열을 방열 부재 (7) 에 효율적으로 전달하는 전열 경로로도 된다. 투광상 (20) 의 굴절률은, 형광상 (10) 의 굴절률보다 작다.
공극 (30) 은, 형광상 (10) 과 투광상 (20) 에 둘러싸여 형성된다. 형광판 (1) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 공극 (30) 을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 공극 (30) 의 단면을 포함하는 형광판 (1) 의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 의 원상당경의 표준 편차는, 1.5 이하로 되어 있다. 또, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 중, 원상당경이 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만이 되는 공극 (30) 의 개수의 비율은, 90 ％ 이상으로 되어 있다. 이것은, 형광판 (1) 이 구비하는 복수의 공극 (30) 은, 원상당경의 편차가 작은 것을 나타내고 있다. 이것은, 후술하는 형광판 (1) 의 제조 방법에 있어서, 원료가 되는 조공재 (造孔材) 의 입경이 가지런해져 있는 것과, 조공재가 원료 내에서 충분히 분산되어 있는 것에서 기인한다. 본 실시형태에서는, 공극 (30) 의 원상당경의 평균은, 1 ㎛ 에서 10 ㎛ 까지의 사이로 되어 있으며, 원상당경의 평균이 이 범위에 있으면, 공극에 의한 가시광의 반사율을 높이기에는 보다 바람직하다. 공극 (30) 의 굴절률은, 투광상 (20) 의 굴절률보다 작다. 즉, 공극 (30) 의 굴절률은, 형광상 (10) 의 굴절률보다 작다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같은 공극 (30) 의 단면을 포함하는 형광판 (1) 의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 이 차지하는 면적의 비율은, 3 ％ 이상 15 ％ 이하로 되어 있다. 바꿔 말하면, 형광판 (1) 에서는, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 은, 체적비에 있어서, 3 ％ 이상 15 ％ 이하로 형광판 (1) 의 내부에 존재하고 있다고도 할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는, 공극 (30) 의 단면을 포함하는 형광판 (1) 의 단면에 있어서, 형광판 (1) 에서 차지하는 형광상 (10) 과 투광상 (20) 의 합계에 대한 형광상 (10) 의 면적비는, 60 ％ 로 되어 있다. 바꿔 말하면, 형광판 (1) 에 있어서의 공극 (30) 을 제외한 부분은, 체적비에 있어서, 60 ％ 의 형광상 (10) 과, 40 ％ 의 투광상 (20) 에 의해 구성되어 있다. 형광상 (10) 의 면적비는, 소결이 진행되기 쉬워지고, 공극이 형성되기 어려워지도록, 95 ％ 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 형광판 (1) 의 제조 방법에 대해서 설명한다. 형광판 (1) 의 제조 방법에서는, 최초로, 칭량한 Al2O3 과, Y2O3 과, CeO2 를, 순수와 함께 볼 밀 중에 투입하고, 분쇄 혼합을 16 시간 행한다. 이 분쇄 혼합에 의해 얻어진 슬러리를 건조시키고, 건조시킨 슬러리를 사용하여 스프레이 드라이어로 조립 (造粒) 을 실시하였다. 다음으로, 조립된 입자에, 소정량의 조공재와 소정량의 바인더를 혼합하고, 스크루식의 혼련기를 사용하여 높은 전단력을 가하면서 혼련을 실시하여, 배토를 제조하였다. 높은 전단력을 가하면서 혼련함으로써, 조공재가 균일하게 분산되어 응집하기 어려워지기 때문에, 조공재의 응집에 의한 원상당경의 표준 편차를 낮게 할 수 있다. 제조한 배토를 압출 성형기를 사용하여 시트 형상으로 성형하고, 대기 분위기 중에 있어서 1700 ℃ 에서 소성하고, 소결시킴으로써, 형광판 (1) 이 제조된다.
또한, 형광판 (1) 을 구비하는 파장 변환 부재 (2) 를 제조하는 경우, 형광판 (1) 의 이면 (1b) 에 은을 증착 또는 스퍼터링하고, 반사 부재 (6) 를 제막한다. 다음으로, 형광판 (1) 에 성막된 반사 부재 (6) 와 방열 부재 (7) 의 사이에, 금 주석 땜납 박을 끼워 넣은 상태로, 질소 분위기 중 또는 수소 분위기 중의 리플로 노에 있어서 가열한다. 이에 따라, 형광판 (1) 과 방열 부재 (7) 가 접합되어, 파장 변환 부재 (2) 가 제조된다. 또한, 금 주석 땜납 박을 사용하는 대신에, 금 주석 땜납 페이스트를 도포하여 형광판 (1) 과 방열 부재 (7) 를 접합해도 된다.
또한, 파장 변환 부재 (2) 를 구비하는 광원 장치 (3) 를 제조하는 경우, 파장 변환 부재 (2) 가 구비하는 형광판 (1) 의 입사면 (1a) 에 광이 조사되도록, 광원 (9) 을 세트하고, 파장 변환 부재 (2) 와 광원 (9) 을 패키지한다. 이에 따라, 광원 장치 (3) 가 제조된다.
다음으로, 본 실시형태의 형광판 (1) 에 대한 평가 시험의 내용 및 그 결과를 설명한다. 본 평가 시험에서는, 복수의 형광판의 샘플을 제조하고, 각각의 샘플에 광을 조사했을 때의 샘플의 휘도를 측정함으로써, 그 샘플의 광의 취출 효율을 평가하였다. 본 평가 시험에서는, (i) 공극의 원상당경의 표준 편차, (ii) 공극의 원상당경, (iii) 형광판의 단면에 있어서의 공극의 면적비의 3 개의 항목에 주목하여 평가 시험을 실시하였다.
본 평가 시험에서는, 샘플 특성에 대해서, 이하의 방법을 사용하여 측정을 실시하였다.
·공극의 원상당경
샘플을 절단하고, 경면 가공된 절단면을 FE-SEM 에 의해 관찰하였다. WinRoof 를 사용하는 화상 해석에서는, 임의의 5 개 지점의 점에서 단면 화상을 취득하고, 인터셉트법에 사용하여 공극의 원상당경을 측정하였다.
·분산성
상기 서술한 인터셉트법을 사용하여, 측정한 공극의 원상당경의 분포 (세로축 : 빈도, 가로축 : 원상당경) 를 계산하였다. 이 때, 최대 빈도를 나타내는 원상당경으로부터 빈도가 전체의 5 ％ 가 되는 원상당경의 차를 계산하고, 분산성으로 하였다.
·표준 편차
상기 서술한 인터셉트법을 사용하여 측정한 공극의 원상당경으로부터 표준 편차를 산출하였다.
·공극의 면적비
화상 처리에 의해 2 치화한 샘플의 단면 화상에 있어서, 복수의 공극의 합계 면적과, 공극 이외의 부분의 면적을 산출하고, 단면 화상 전체의 면적에 대한 복수의 공극의 합계 면적의 비율을 산출하였다.
·휘도
샘플의 두께가 200 ㎛ 가 되도록 연마하고, 표면을 경면 가공함으로써 휘도 계측용 샘플을 제조하였다. 이 휘도 계측용 샘플에, 파장 450 ㎚ 의 레이저 (레이저 지름 : 0.4 ㎜, 레이저 출력 : 5 W) 를 조사하고, 반사 방향의 광을 휘도계로 측정하였다.
도 3 은, 제 1 실시형태의 형광판 (1) 의 평가 시험의 제 1 결과를 나타내는 도면이다. 도 4 는, 제 1 실시형태의 형광판 (1) 의 평가 시험의 제 2 결과를 나타내는 도면이다. 도 5 는, 제 1 실시형태의 형광판 (1) 의 평가 시험의 제 3 결과를 나타내는 도면이다. 다음으로, 상기 서술한 3 개의 항목의 각각에 대한 평가 시험의 결과를 설명한다.
(i) 공극의 원상당경의 표준 편차
평가 시험용 샘플은, 상기 서술한 형광판 (1) 의 제조 방법에 준한 방법에 있어서, 1 개의 샘플에 있어서의 형광상의 비율이, 체적비로 60 ％ 가 되도록, Al2O3 과, Y2O3 과, CeO2 를 칭량함과 함께, 조립된 입자에 혼합시키는 조공재의 입도 분포를 변화시킴으로써, 샘플 1, 샘플 2, 및, 샘플 4 의 배토를 제조하였다. 또, 샘플 3 은, 조공재를 첨가하지 않고 배토를 제조하였다. 공극의 원상당경의 표준 편차에 대한 시험 결과를 도 3 에 나타낸다. 도 3 의 표 중에 나타내는 샘플 1 은, 본 실시형태의 형광판 (1) 을 모의한 샘플이며, 이번 평가 시험에 있어서의 기준 샘플로 한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 표준 편차가 1.5 이하인 경우, 휘도가 500 cd/㎟ 이상으로 되는 것이 분명해졌다. 한편, 공극이 없는 샘플 3, 및, 표준 편차가 7.4 인 샘플 4 에서는, 휘도가 350 cd/㎟ 이하로 되는 것이 분명해졌다.
(ii) 공극의 원상당경
평가 시험용 샘플은, 상기 서술한 형광판 (1) 의 제조 방법에 준한 방법에 있어서, 조공재의 입도 분포를 변화시킴으로써, 샘플 5 ∼ 8 을 제조하였다. 공극의 원상당경에 대한 시험 결과를 도 4 에 나타낸다. 도 4 의 표 중에 나타내는 샘플 1 은, 도 3 에도 나타낸 기준 샘플이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 공극의 원상당경이, 1.0 ㎛ 가 되는 경우와 10 ㎛ 가 되는 경우, 휘도는 비교적 낮은 값 (1.0 ㎛ : 450 cd/㎟, 10.0 ㎛ : 360 cd/㎟) 이 되는 것이 분명해졌다. 한편, 공극의 원상당경이, 1.0 ㎛ 보다 크고 10 ㎛ 보다 작은 (3.5 ㎛, 4.2 ㎛, 5.4 ㎛) 경우, 휘도는, 600 cd/㎟ 이상이 되어, 비교적 높은 값이 되는 것이 분명해졌다.
(iii) 형광판의 단면에 있어서의 공극의 면적비
평가 시험용 샘플은, 상기 서술한 형광판 (1) 의 제조 방법에 준한 방법에 있어서, 조공재의 첨가량을 변화시킴으로써, 샘플 9 ∼ 12 를 제조하였다. 형광판의 단면에 있어서의 공극의 면적비에 대한 시험 결과를 도 5 에 나타낸다. 도 5 의 표 중에 나타내는 샘플 1 은, 도 3 에도 나타낸 기준 샘플이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 공극의 면적비가, 1 ％ 가 되는 경우와 30 ％ 가 되는 경우, 휘도는, 비교적 낮은 값 (1 ％ : 330 cd/㎟, 30 ％ :280 cd/㎟) 이 되는 것이 분명해졌다. 한편, 공극의 면적비가, 3 ％ 이상 15 ％ 이하 (3 ％, 8 ％, 15 ％) 경우, 휘도는, 670 cd/㎟ 이상이 되어, 비교적 높은 값이 되는 것이 분명해졌다.
이상 설명한, 본 실시형태의 형광판 (1) 에 의하면, 형광판 (1) 이 구비하는 공극 (30) 은, 공극 (30) 의 단면을 포함하는 형광판 (1) 의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 의 원상당경의 표준 편차가, 1.5 이하로 되어 있다. 즉, 형광판 (1) 에 있어서 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 은, 원상당경의 편차가 비교적 작아져 있어, 형광판 (1) 에는, 동일한 크기의 공극 (30) 이 있게 된다. 이에 따라, 공극 (30) 에 있어서의 형광상 (10) 에서의 광의 반사의 편차가 작아지기 때문에, 공극 (30) 의 원상당경에 큰 편차가 있는 경우에 비해, 공극 (30) 에 의한 반사율을 높일 수 있다. 따라서, 형광판 (1) 에 있어서, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 형광판 (1) 에 의하면, 형광판 (1) 에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 중, 원상당경이 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만이 되는 공극 (30) 은, 개수의 비율로 90 ％ 이상으로 되어 있다. 이에 따라, 공극 (30) 에 있어서의 형광상 (10) 에서의 광의 반사의 편차가 더욱 작아지기 때문에, 공극 (30) 에 의한 반사율을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 형광판 (1) 에 있어서, 광의 취출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 형광판 (1) 에 의하면, 형광판 (1) 에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 은, 형광판 (1) 의 단면에 있어서의 면적의 비율이 3 ％ 이상 15 ％ 이하로 되어 있다. 형광판의 단면에 있어서의 면적의 비율이 작은 경우, 반사 횟수가 적어지기 때문에 반사율이 저하된다. 또, 형광판의 단면에 있어서의 면적의 비율이 큰 경우, 서로 이웃하는 공극의 사이의 거리가 짧아지기 때문에, 반사가 반복되어 광이 감쇠하기 쉬워진다. 본 실시형태의 형광판 (1) 에서는, 이들 폐해가 발생하는 것을 억제함으로써, 형광판 (1) 의 외부에 대한 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 형광판을 제조할 때, 소결에 의해 형성되는 공극이 많아지면, 공극은 찌그러진 형상이 되기 때문에, 원상당경의 표준 편차가 나빠지기 쉽다. 본 실시형태의 형광판 (1) 에 의하면, 공극 (30) 의 단면을 포함하는 형광판 (1) 의 단면에 있어서, 형광판 (1) 에서 차지하는 형광상 (10) 과 투광상 (20) 의 합계에 대한 형광상 (10) 의 면적비는, 60 ％ 가 되어 있다. 이에 따라, 본 실시형태의 형광판 (1) 에서는, 소결이 진행되기 쉬워지고, 공극이 형성되기 어려워지기 때문에, 공극이 찌그러진 형상이 되기 어렵고, 원상당경의 표준 편차의 악화를 억제할 수 있다. 따라서, 형광판 (1) 의 외부에 대한 광의 취출 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 파장 변환 부재 (2) 에 의하면, 파장 변환 부재 (2) 는, 형광판 (1) 으로부터 방사되는 형광과 여기광을 반사하는 반사 부재 (6) 를 구비하고 있다. 이에 따라, 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 형광판 (1) 에 있어서 광 (L2) 이 방사되는 방향과는 상이한 방향으로 방사되는 광은, 반사 부재 (6) 에 의해 소정의 방향으로 반사되기 때문에, 파장 변환 부재 (2) 로부터 방사되는 광량을 증가할 수 있다.
또, 본 실시형태의 파장 변환 부재 (2) 에 의하면, 파장 변환 부재 (2) 는, 형광판 (1) 의 열을 외부에 방출하는 방열 부재 (7) 를 구비한다. 이에 따라, 형광판 (1) 에 있어서, 여기광에 의해 형광을 발할 때에 발생하는 열을 효율적으로 외부에 방출할 수 있기 때문에, 형광판 (1) 의 온도 상승에 의한 소광을 억제할 수 있다. 따라서, 파장 변환 부재 (2) 로부터 방사되는 광량의 저감을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 광원 장치 (3) 에 의하면, 광원 장치 (3) 는, 형광판 (1) 에 광 (L1) 을 조사하는 광원 (9) 을 구비하고 있다. 광원 (9) 이 형광판 (1) 에 광 (L1) 을 조사하면, 형광판 (1) 은, 광 (L1) 의 일부의 광에 의해 형광을 발한다. 형광판 (1) 이 발하는 형광은, 공극 (30) 에 있어서 비교적 많이 노출되어 있는 형광상 (10) 으로 반사되기 때문에, 형광판 (1) 의 외부에 방사되는 광량이 증가한다. 이에 따라, 광원 장치 (3) 의 발광 강도를 향상시킬 수 있다.
＜본 실시형태의 변형예＞
본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 양태에 있어서 실시하는 것이 가능하며, 예를 들어 다음과 같은 변형도 가능하다.
[변형예 1]
상기 서술한 실시형태에서는, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 중, 90 ％ 이상의 공극 (30) 의 원상당경은, 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만인 것으로 하였다. 그러나, 원상당경이 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만이 되는 공극 (30) 의 비율이, 이것에 한정되지 않는다. 90 ％ 미만이어도 되고, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극의 원상당경의 표준 편차는, 1.5 이하이면 된다.
[변형예 2]
상기 서술한 실시형태에서는, 공극 (30) 의 단면을 포함하는 형광판 (1) 의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 이 차지하는 면적의 비율은, 3 ％ 이상 15 ％ 이하로 되어 있는 것으로 하였다. 그러나, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 (30) 이 차지하는 면적의 비율은 이것에 한정되지 않는다. 3 ％ 보다 작아도 되고 15 ％ 보다 커도 되지만, 공극이 지나치게 적으면 공극에서의 반사에 의한 효과는 작고, 공극이 지나치게 많으면 반사 횟수가 증가함으로써 광이 감쇠하여 반사율이 저하되기 때문에, 3 ％ 이상 15 ％ 이하가 바람직하다.
[변형예 3]
상기 서술한 실시형태에서는, 공극 (30) 의 단면을 포함하는 형광판 (1) 의 단면에 있어서, 형광판 (1) 에서 차지하는 형광상 (10) 과 투광상 (20) 의 합계에 대한 형광상 (10) 의 면적비는, 60 ％ 가 되어 있는 것으로 하였다. 형광상 (10) 의 면적비가 10 ％ 미만 또는 95 ％ 보다 큰 경우, 소결체 자체의 소결성이 오르지 않기 때문에, 의도해서 첨가한 조공재에 의한 공극 이외에 공극이 생성되기 쉬워진다. 이와 같은 의도하지 않은 공극이 많아지면, 찌그러진 형상의 공극이 생기기 쉬워지기 때문에, 공극의 원상당경의 표준 편차가 악화될 우려가 있다. 따라서, 형광상 (10) 의 면적비는, 형광판 (1) 의 소결 시에, 가능한 한 의도하지 않는 공극이 형성되지 않도록, 10 ％ 이상 95 ％ 이하인 것이 바람직하다.
[변형예 4]
상기 서술한 실시형태에서는, 광원 장치 (3) 는, 반사형의 광원 장치인 것으로 하였다. 그러나, 형광판 (1) 은, 투과형의 광원 장치에 적용되어도 된다.
이상, 실시형태, 변형예에 기초하여 본 태양에 대해서 설명해 왔지만, 상기한 양태의 실시형태는, 본 태양의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 태양을 한정하는 것은 아니다. 본 태양은, 그 취지 그리고 특허 청구의 범위를 일탈하는 일 없이, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 태양에는 그 등가물이 포함된다. 또, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제할 수 있다.
1 : 형광판
2 : 파장 변환 부재
3 : 광원 장치
6 : 반사 부재
7 : 방열 부재
8 : 접합층
9 : 광원
10 : 형광상
20 : 투광상
30 : 공극
2 : 파장 변환 부재
3 : 광원 장치
6 : 반사 부재
7 : 방열 부재
8 : 접합층
9 : 광원
10 : 형광상
20 : 투광상
30 : 공극
Claims (15)
- 형광판으로서,
여기광에 의해 형광을 발하는 형광상과,
복수의 공극을 구비하고,
상기 공극의 단면을 포함하는 상기 형광판의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극의 원상당경의 표준 편차는, 1.5 이하인,
것을 특징으로 하는 형광판. - 제 1 항에 있어서,
원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극 중, 원상당경이 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만이 되는 공극의 개수의 비율은, 90 ％ 이상인,
것을 특징으로 하는 형광판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공극의 단면을 포함하는 상기 형광판의 단면에 있어서, 원상당경이 0.4 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 되는 공극이 차지하는 면적의 비율은, 3 ％ 이상 15 ％ 이하인,
것을 특징으로 하는 형광판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
또한, 상기 여기광을 투과하는 투광상을 구비하고,
상기 공극의 단면을 포함하는 상기 형광판의 단면에 있어서, 상기 형광판에서 차지하는 상기 형광상과 상기 투광상의 합계에 대한 상기 형광상의 면적비는, 95 ％ 이하인,
것을 특징으로 하는 형광판. - 제 3 항에 있어서,
또한, 상기 여기광을 투과하는 투광상을 구비하고,
상기 공극의 단면을 포함하는 상기 형광판의 단면에 있어서, 상기 형광판에서 차지하는 상기 형광상과 상기 투광상의 합계에 대한 상기 형광상의 면적비는, 95 ％ 이하인,
것을 특징으로 하는 형광판. - 파장 변환 부재로서,
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 형광판과,
상기 형광판에 배치되어, 상기 여기광과 상기 형광을 반사하는 반사 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 파장 변환 부재로서,
제 3 항에 기재된 형광판과,
상기 형광판에 배치되어, 상기 여기광과 상기 형광을 반사하는 반사 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 파장 변환 부재로서,
제 4 항에 기재된 형광판과,
상기 형광판에 배치되어, 상기 여기광과 상기 형광을 반사하는 반사 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 파장 변환 부재로서,
제 5 항에 기재된 형광판과,
상기 형광판에 배치되어, 상기 여기광과 상기 형광을 반사하는 반사 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 제 6 항에 있어서,
또한, 상기 형광판의 열을 외부에 방출하는 방열 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 제 7 항에 있어서,
또한, 상기 형광판의 열을 외부에 방출하는 방열 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 제 8 항에 있어서,
또한, 상기 형광판의 열을 외부에 방출하는 방열 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 제 9 항에 있어서,
또한, 상기 형광판의 열을 외부에 방출하는 방열 부재를 구비하는,
것을 특징으로 하는 파장 변환 부재. - 광원 장치로서,
제 6 항에 기재된 파장 변환 부재와,
상기 형광판을 향해서 광을 방출하는 광원을 구비하는,
광원 장치. - 광원 장치로서,
제 10 항에 기재된 파장 변환 부재와,
상기 형광판을 향해서 광을 방출하는 광원을 구비하는,
광원 장치.
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