TW201531789A - 投影機用螢光輪、其製造方法及投影機用發光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種即便使螢光體層變薄亦不易破損之構造新穎之投影機用螢光輪、其製造方法及投影機用發光裝置。 該投影機用螢光輪之特徵在於包括：螢光體層11，其具有第1主面11a、及位於第1主面11a之相反側之第2主面11b，且藉由激發光之入射而激發從而出射螢光；第1玻璃層12，其設置於螢光體層11之第1主面11a上；及第2玻璃層13，其設置於螢光體層11之第2主面11b上。

Description

投影機用螢光輪、其製造方法及投影機用發光裝置
本發明係關於一種投影機用螢光輪、其製造方法及投影機用發光裝置。
近年來，為了使投影機小型化，提出有使用LED(Light Emitting Diode，發光二極體)與螢光體之發光裝置。例如，於專利文獻1中揭示有如下投影機，該投影機使用具備發出紫外光之光源、及將來自光源之紫外光轉換為可見光之螢光體層之發光裝置。於專利文獻1中，使用有藉由於環狀之可旋轉之透明基板上設置環狀之螢光體層製作而成之螢光輪。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-341105號公報
已知螢光體層中之螢光體濃度越高，越能提高發光效率。因此，於所使用之螢光體之量相同之情形時，分散介質之量越少、螢光體層越薄，越能提高發光效率。然而，若使螢光體層變薄，則存在螢光體層之機械強度下降而破損等問題。
本發明之目的在於提供一種即便使螢光體層變薄亦不易破損之構造新穎之投影機用螢光輪、其製造方法及投影機用發光裝置。
本發明之投影機用螢光輪之特徵在於包括：螢光體層，其具有第1主面、及位於第1主面之相反側之第2主面，且藉由激發光之入射而激發從而出射螢光；第1玻璃層，其設置於螢光體層之第1主面上；及第2玻璃層，其設置於螢光體層之第2主面上。
螢光體層之厚度較佳為30~200μm之範圍內。
第1玻璃層及第2玻璃層之厚度分別較佳為5~300μm之範圍內。
第1玻璃層及第2玻璃層之厚度分別更佳為10~150μm之範圍內。
螢光體層較佳為包含玻璃基質、及分散於玻璃基質中之螢光體。
構成第1玻璃層或第2玻璃層之玻璃之熱膨脹係數較佳為處於構成玻璃基質之玻璃之熱膨脹係數之值-50×10-7/℃至構成玻璃基質之玻璃之熱膨脹係數之值+50×10-7/℃之範圍內。
構成第1玻璃層或第2玻璃層之玻璃之軟化點較佳為高於構成玻璃基質之玻璃之軟化點。
第1玻璃層及/或第2玻璃層較佳為具有化學強化層。
螢光體層較佳為環狀。
亦可於第1玻璃層上，設置包含金屬膜或多層電介質膜之反射層。
亦可相對於螢光體層而於激發光之入射側設置第1波長選擇層。第1波長選擇層較佳為能使激發光透過，且反射螢光。
亦可相對於螢光體層而於螢光之出射側設置第2波長選擇層。第2波長選擇層較佳為能使螢光透過，且反射激發光。
亦可相對於螢光體層而於螢光之出射側設置抗反射膜。
本發明之製造方法之特徵在於：其係製造上述本發明之投影機 用螢光輪之方法，且包括如下步驟：製作積層體，該積層體係於成為第1玻璃層之第1胚片上積層成為螢光體層之第2胚片，且於第2胚片上積層成為第2玻璃層之第3胚片而成；及焙燒積層體，而將第1胚片、第2胚片及第3胚片分別製成第1玻璃層、螢光體層及第2玻璃層。
積層體亦可具有輪形狀。
本發明之製造方法亦可進而包括將焙燒後之積層體加工為輪形狀之步驟。
本發明之製造方法亦可進而包括對焙燒後之積層體之第1玻璃層及/或第2玻璃層進行化學強化之步驟。
本發明之投影機用發光裝置之特徵在於：具有上述本發明之投影機用螢光輪、及對螢光輪之螢光體層照射激發光之光源。
根據本發明，即便使螢光輪中之螢光體層變薄，亦不易破損。
1‧‧‧激發光
2‧‧‧螢光
10‧‧‧螢光輪
11‧‧‧螢光體層
11a‧‧‧第1主面
11b‧‧‧第2主面
12‧‧‧第1玻璃層
13‧‧‧第2玻璃層
12a‧‧‧主面
13b‧‧‧主面
14‧‧‧插入層
15‧‧‧螢光體
16‧‧‧玻璃基質
17‧‧‧反射層
20‧‧‧光源
21‧‧‧馬達
22‧‧‧旋轉軸
30‧‧‧投影機用發光裝置
31‧‧‧投影機用發光裝置
40‧‧‧積層體
41‧‧‧第1胚片
42‧‧‧第2胚片
43‧‧‧第3胚片
50‧‧‧陶瓷胚片
61‧‧‧第1波長選擇層
62‧‧‧抗反射膜
63‧‧‧第2波長選擇層
64‧‧‧玻璃基板
65‧‧‧散熱構件
圖1係表示本發明之第1實施形態之投影機用螢光輪之立體圖。
圖2係沿圖1所示之A-A線之剖視圖，且係表示本發明之第1實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖3係表示本發明之第2實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖4係表示本發明之第3實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖5係將本發明之第1~第3實施形態之投影機用螢光輪中之螢光體層之附近放大而表示之局部剖視圖。
圖6係表示使用本發明之第1~第3實施形態之螢光輪之投影機用發光裝置之模式性側視圖。
圖7係表示本發明之第4實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖8係將本發明之第4實施形態之投影機用螢光輪中之螢光體層放大而表示之局部剖視圖。
圖9係表示使用本發明之第4實施形態之螢光輪之投影機用發光裝置之模式性側視圖。
圖10係表示本發明之第5實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖11係表示本發明之第1波長選擇層之波長與透過率之關係之圖。
圖12係表示本發明之第6實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖13係表示本發明之抗反射膜之波長與反射率之關係之圖。
圖14係表示本發明之第7實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖15係表示本發明之第2波長選擇層之波長與透過率之關係之圖。
圖16係表示比較例之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖17係表示本發明之第1實施形態、第5~第7實施形態及比較例之波長與發光強度之關係之圖。
圖18係表示本發明之第8實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。
圖19係表示用以製造本發明之實施形態之投影機用螢光輪之積層體的立體圖。
圖20係表示於本發明之製造方法之實施形態中，焙燒積層體之方法之一例之剖視圖。
圖21係表示於本發明之製造方法之實施形態中，焙燒積層體之焙燒分佈之圖。
以下，對較佳之實施形態進行說明。然而，以下實施形態僅為例示，本發明並非限定於以下實施形態。又，於各圖式中，存在具有實質上相同功能之構件參照相同符號之情況。
(第1~第3實施形態)
圖1係表示本發明之第1實施形態之投影機用螢光輪之立體圖。 圖2係沿圖1所示之A-A線之剖視圖。如圖1及圖2所示，螢光輪10具有環形狀。螢光輪10包括：螢光體層11；第1玻璃層12，其設置於螢光體層11之第1主面11a上；及第2玻璃層13，其設置於螢光體層11之第2主面11b上。螢光體層11、第1玻璃層12及第2玻璃層13之任一者均具有環形狀。螢光輪10係以中心軸C為中心而旋轉地被使用。
如圖2所示，於本實施形態中，螢光體層11之環形狀之內徑大於第1玻璃層12及第2玻璃層13之環形狀之內徑。於螢光體層11之環形狀之內側，如圖2所示般，為了保持螢光輪10之厚度之均勻性，而配置有具有與螢光體層11大致相同厚度之插入層14。插入層14與螢光體層11同樣地位於第1玻璃層12與第2玻璃層13之間。
圖3係表示本發明之第2實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖，且係相當於圖2之剖視圖。如圖3所示，於本實施形態中，螢光體層11之環形狀之內徑被設定為與第1玻璃層12及第2玻璃層13之環形狀之內徑相同。因此，未設置插入層14。
圖4係表示本發明之第3實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖，且係相當於圖2之剖視圖。如圖4所示，於本實施形態中，與第1實施形態同樣地，使螢光體層11之環形狀之內徑大於第1玻璃層12及第2玻璃層13之環形狀之內徑。於本實施形態中，於螢光體層11之環形狀之內側之區域，第1玻璃層12與第2玻璃層13接觸。因此，螢光體層11之環形狀之內側之區域(不存在螢光體層11之區域)之螢光輪10之厚度薄於存在螢光體層11之區域之螢光輪10之厚度。
於本發明中，具有如下構造：於第1玻璃層12與第2玻璃層13之間設置有螢光體層11，且螢光體層11被第1玻璃層12及第2玻璃層13夾著。因此，即便使螢光體層11變薄，亦不易破損。例如，於僅在玻璃基板之一主面設置有螢光體層之情形時，有因玻璃基板與螢光體層之間之應力差而產生翹曲等不良情況之虞。為了抑制此種不良情況之產 生，而必須增大玻璃基板之厚度。另一方面，於本發明中，由於在螢光體層11之兩主面設置有第1玻璃層12及第2玻璃層13，故而可於螢光體層11之兩主面取得應力之平衡，從而可抑制螢光輪10產生翹曲等。因此，可使玻璃層12及玻璃層13變薄，從而亦易於謀求螢光輪10整體之薄型化。又，由於如上所述般於僅在玻璃基板之一主面設置有螢光體層之情形時，必須增大玻璃基板之厚度，因此，激發光或螢光於玻璃基板中傳播而易自玻璃基板端面漏出至外部。另一方面，由於在本發明中，易使玻璃層12及玻璃層13變薄，因此，可抑制激發光或螢光向外部漏出。
圖5係將本發明之第1~第3實施形態之投影機用螢光輪中之螢光體層之附近放大而表示之局部剖視圖。如圖5所示，螢光體層11包含玻璃基質16、及分散於玻璃基質16中之螢光體15。於本實施形態中，使用無機螢光體作為螢光體15。
玻璃基質16只要為可用作無機螢光體等螢光體15之分散介質者則無特別限定。例如可使用硼矽酸鹽系玻璃、磷酸鹽系玻璃等。玻璃基質之軟化點較佳為250℃~1000℃，更佳為300℃~850℃。
螢光體15只要為藉由激發光之入射而出射螢光者，則無特別限定。作為螢光體15之具體例，例如可列舉自氧化物螢光體、氮化物螢光體、氮氧化物螢光體、氯化物螢光體、氧氯化物螢光體、硫化物螢光體、氧硫化物螢光體、鹵化物螢光體、硫屬化物螢光體、鋁酸鹽螢光體、鹵磷酸鹽化物螢光體、石榴石系化合物螢光體中選擇之1種以上等。於使用藍色光作為激發光之情形時，例如可使用出射綠色光或黃色光作為螢光之螢光體。
螢光體層11中之螢光體15之含量較佳為5~80體積%之範圍內，更佳為10~75體積%之範圍內，進而較佳為20~70體積%之範圍內。
螢光體15之平均粒徑較佳為1μm~50μm，更佳為5μm~25 μm。若螢光體15之平均粒徑過小，則存在發光強度下降之情況。另一方面，若螢光體15之平均粒徑過大，則存在發光色變得不均勻之情況。
螢光體層11之厚度於能由螢光體確實地吸收激發光般之厚度範圍內越薄越佳。其原因在於，若螢光體層11過厚，則存在螢光體層11中之光之散射或吸收變得過大，而螢光之出射效率變低之情況。具體而言，螢光體層11之厚度較佳為30~200μm之範圍內，更佳為50~150μm之範圍內，進而較佳為60~100μm之範圍內。
第1玻璃層12及第2玻璃層13由玻璃構成。構成第1玻璃層12及第2玻璃層13之玻璃並無特別限定，可列舉例如SiO2-B2O3-RO(R為Mg、Ca、Sr或Ba)系玻璃、SiO2-B2O3-R'2O(R'為Li、Na或K)系玻璃、SiO2-B2O3-RO-R'2O系玻璃、SnO-P2O5系玻璃、TeO2系玻璃、Bi2O3系玻璃等。
第1玻璃層12及第2玻璃層13之厚度分別較佳為5~300μm之範圍內，更佳為10~200μm之範圍內，進而較佳為10~150μm之範圍內，尤佳為10~100μm之範圍內，最佳為10~50μm之範圍內。若第1玻璃層12及第2玻璃層13之厚度過薄，則存在螢光體輪10之機械強度變得不充分之情況。若第1玻璃層12及第2玻璃層13之厚度過厚，則自螢光體層11出射之螢光於玻璃層12內部傳播而易自玻璃層12之端面漏出至外部。
構成第1玻璃層12或第2玻璃層13之玻璃之熱膨脹係數較佳為處於構成玻璃基質16之玻璃之熱膨脹係數之值-50×10-7/℃至構成玻璃基質16之玻璃之熱膨脹係數之值+50×10-7/℃之範圍內，更佳為處於構成玻璃基質16之玻璃之熱膨脹係數之值-30×10-7/℃至構成玻璃基質16之玻璃之熱膨脹係數之值+30×10-7/℃之範圍內。其理由係能夠抑制在焙燒時，因第1玻璃層12或第2玻璃層13與螢光體層11之熱縮率之差而導 致螢光體輪10產生翹曲。再者，為了於焙燒之後賦予第1玻璃層12或第2玻璃層13壓縮應力，較佳為構成第1玻璃層12或第2玻璃層13之玻璃之熱膨脹係數等於或小於構成玻璃基質16之玻璃之熱膨脹係數之值。
構成第1玻璃層12或第2玻璃層13之玻璃之軟化點、及構成玻璃基質16之玻璃之軟化點只要為能充分地去除包含於第1~第3胚片之黏合劑或氣泡等之溫度以上，則無特別限定。然而，就以下觀點而言，較佳為構成第1玻璃層12或第2玻璃層13之玻璃之軟化點高於構成玻璃基質16之玻璃之軟化點。其原因在於，於將成為玻璃基質16之第2胚片夾於成為第1玻璃層12之第1胚片與成為第2玻璃層13之第3胚片之間進行焙燒之情形時，要在第1胚片與第3胚片之玻璃粉末燒結之前，充分地去除包含於第2胚片之黏合劑或氣泡等。構成第1玻璃層12或第2玻璃層13之玻璃之軟化點與構成玻璃基質16之玻璃之軟化點之差較佳為30~200℃，進而較佳為50~100℃。
構成圖2所示之第1實施形態之插入層14之材料並無特別限定，可使用例如與構成玻璃基質16之玻璃相同之材料。又，亦可使用與構成第1玻璃層12或第2玻璃層13之玻璃相同之材料。進而，並非限定於如玻璃之透明材料，亦可使用陶瓷等不透明材料。
第1玻璃層12及第2玻璃層13較佳為具有化學強化層。藉由具有化學強化層，可對螢光輪10賦予更高之機械強度。例如，作為構成第1玻璃層12及第2玻璃層13之玻璃，使用含有鈉之玻璃，且可藉由實施離子交換處理而以鉀等置換存在於第1玻璃層12及第2玻璃層13之表面之鈉，從而形成化學強化層。
圖6係表示使用本發明之第1~第3實施形態之螢光輪之投影機用發光裝置之模式性側視圖。投影機用發光裝置30包括螢光輪10、光源20、及用以使螢光輪10旋轉之馬達21。環狀螢光輪10係以將旋轉軸22 之中心軸C作為旋轉中心而沿圓周方向旋轉之方式被安裝於馬達21之旋轉軸22。
自光源20出射之激發光1通過螢光輪10之第1玻璃層12，入射至螢光體層11。入射至螢光體層11之激發光1激發螢光體15，而自螢光體15通過第2玻璃層13出射螢光2。作為光源20之具體例，可列舉LED光源或雷射光源等。
於將發出藍色光作為激發光之光源用作光源20之情形時，例如可使用被藍色光激發而發出黃色光或綠色光之螢光體作為螢光體層11之螢光體15。自螢光體層11出射之光視需要可藉由濾波器僅提取具有所需波長之光。亦可將環狀濾波器安裝於旋轉軸22，使濾波器與螢光輪10同步地旋轉，從而對出射光進行過濾。
於本實施形態中，螢光輪10沿圓周方向旋轉。因此，自光源20接收激發光1之區域始終移動，即便因接收激發光1而加熱，亦立即被散熱。因此，可抑制螢光輪10之溫度上升。
於本實施形態之螢光輪10中，遍及螢光體層11之整個面地含有相同種類之螢光體15。然而，本發明並不限定於此種態樣。亦可將螢光體層11沿圓周方向分割為複數個區域，且於各區域含有種類互不相同之螢光體15。再者，亦可將下述第5~第8實施形態之螢光輪用作本實施形態之螢光輪10。
(第4實施形態)
圖7係表示本發明之第4實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。又，圖8係將本發明之第4實施形態之投影機用螢光輪中之螢光體層放大而表示之局部剖視圖。於本實施形態中，如圖7及圖8所示般，於第1玻璃層12上設置有包含金屬膜之反射層17。藉由設置包含金屬膜之反射層17，可將於螢光體層11產生之熱通過反射層17而釋放至外部。因此，可抑制螢光體層11被加熱。因此，可防止因螢光體層11被加熱 而產生之螢光強度之下降等。
反射層17包含例如銀或鋁等之金屬膜，且可藉由蒸鍍法、濺鍍法、離子電鍍法、鍍敷等而形成。
作為反射層17，亦可使用由金屬或合金形成之金屬反射基板。此種金屬反射基板亦可被實施表面處理。作為金屬反射基板，較佳為反射率較高者，例如可列舉於表面形成有包含金屬氧化物等之增強反射膜之鋁基板。作為此種鋁基板，可列舉安鋁(Alanod)公司製造之Miro(註冊商標)及Miro-Silver(註冊商標)等。金屬反射基板係藉由接合材料而接合於第1玻璃層12。作為接合材料，可使用矽酮樹脂或透明聚醯亞胺樹脂等透明材料。
反射層17之厚度較佳為0.01~100μm之範圍內，更佳為0.03~50μm之範圍內，進而較佳為0.03~10μm之範圍內。若反射層17之厚度過薄，則自螢光體層出射之光會透過反射層，而難以獲得充分之反射特性。若反射層17之厚度過厚，則存在因反射膜17與玻璃層12之熱膨脹係數差而於形成反射膜時產生玻璃層12之破損或翹曲之情況。作為反射層17，除了包含金屬膜之反射層以外，亦可為包含多層介質反射膜之反射層。或者，作為反射膜17，可使用高反射陶瓷層或高反射樹脂層，亦可將高反射陶瓷層或高反射樹脂層與包含金屬之反射層組合而使用。作為高反射陶瓷層，可列舉於玻璃基質中分散包含Al、Nb、Ta、La、Zr、Ce、Ga、Mg、Si、Zn等之陶瓷粉末而形成之層。
於本實施形態中，表示了於圖2所示之第1實施形態中設置有反射層17之構造，但亦可為於圖3所示之第2實施形態及圖4所示之第3實施形態中分別設置有反射層17之構造。
圖9係表示使用本發明之第4實施形態之螢光輪之投影機用發光裝置之模式性側視圖。本實施形態之投影機用發光裝置31包括螢光輪10、光源20、及用以使螢光輪10旋轉之馬達21。環狀螢光輪10係以將 旋轉軸22之中心軸C作為旋轉中心而沿圓周方向旋轉之方式被安裝於馬達21之旋轉軸22。
自光源20出射之激發光1通過螢光輪10之第2玻璃層13而入射至螢光體層11。入射至螢光體層11之激發光1激發螢光體15，而自螢光體15出射螢光2。通過第1玻璃層12出射至反射層17側之螢光2被反射層17之表面反射，而通過第1玻璃層12、螢光體層11及第2玻璃層13出射。作為光源20之具體例，可列舉LED光源或雷射光源等。
於本實施形態中，於將發出藍色光作為激發光1之光源用作光源20之情形時，亦可使用例如被藍色光激發而發出黃色光或綠色光之螢光體作為螢光體層11之螢光體15。自螢光體層11出射之光視需要可藉由濾波器僅提取具有所需波長之光。亦可將環狀濾波器安裝於旋轉軸22，使濾波器與螢光輪10同步地旋轉，從而對出射光進行過濾。
於本實施形態中，螢光輪10沿圓周方向旋轉。如上所述般，自螢光體層11傳導至包含金屬膜之反射層17之熱自反射層17被釋放至外部。藉由使螢光輪10沿圓周方向旋轉，可進一步促進熱自反射層17向外部釋放。
(第5~第7實施形態)
圖10係表示本發明之第5實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。於本實施形態中，相對於螢光體層11而於激發光1之入射側設置有第1波長選擇層61。更具體而言，於第1玻璃層12之與螢光體層11側為相反側之主面12a上設置有第1波長選擇層61。本實施形態除了上述方面以外，具有與第1實施形態相同之構成。
於本實施形態中，激發光1之波長為400~520nm附近，螢光2之波長為約520nm以上。第1波長選擇層61係使激發光1透過且反射螢光2之帶通濾波器(band-pass filter)。如圖11所示，於第1波長選擇層61中，400~520nm附近之波長之光之透過率較高，約520nm以上之波 長之可見光之透過率非常低。第1波長選擇層61包含例如由高折射率之電介質膜與低折射率之電介質膜交替地積層而成之多層電介質膜。
於將本實施形態之螢光輪10用於投影機用發光裝置時，與圖6所示之投影機用發光裝置30同樣地，使激發光1自第1玻璃層12側入射。激發光1通過第1波長選擇層61及第1玻璃層12而入射至螢光體層11。藉由入射至螢光體層11之激發光1激發螢光體15，而自螢光體15出射螢光2。
此時，自螢光體15不僅向螢光體層11之第2主面11b側之方向出射螢光2，亦向第1主面11a側之方向出射螢光2。於本實施形態中，於第1玻璃層12之主面12a上設置有第1波長選擇層61。藉此，可藉由第1波長選擇層61反射向螢光體層11之第1主面11a側之方向出射之螢光2。經反射之螢光2自螢光體層11之第2主面11b側出射。自螢光體層11之第2主面11b側出射之螢光2通過第2玻璃層13，自螢光輪10出射。即，不僅可使自螢光體15向螢光體層11之第2主面11b側出射之螢光2自第2主面11b側出射而自螢光輪10出射，亦可使向第1主面11a側之方向出射之螢光2自第2主面11b側出射而自螢光輪10出射。因此，可有效地提高發光強度。
圖12係表示本發明之第6實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。於本實施形態中，相對於螢光體層11而於螢光2之出射側設置有抗反射膜62。更具體而言，於第2玻璃層13之與螢光體層11為相反側之主面13b上設置有抗反射膜62。本實施形態除了上述方面以外，具有與第5實施形態相同之構成。
於本實施形態中，亦與第5實施形態同樣地，使激發光之波長為400~520nm附近，螢光之波長為約520nm以上。如圖13所示般，抗反射膜62對400~700nm之光之反射率未達1%。抗反射膜62包含例如由折射率分別不同之複數層電介質膜積層而成之多層電介質膜。
自螢光體層11出射之螢光2入射至第2玻璃層13，而到達第2玻璃層13之主面13b。於未設置抗反射膜62之情形時，螢光2之一部分因於第2玻璃層13之主面13b被反射，而未自主面13b側出射。於本實施形態中，可藉由設置於第2玻璃層13之主面13b上之抗反射膜62，減小第2玻璃層13之主面13b之螢光2之反射率。因此，可更進一步提高發光強度。
圖14係表示本發明之第7實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。於本實施形態中，相對於螢光體層11而於螢光2之出射側設置有第2波長選擇層63。更具體而言，於第2玻璃層13之與螢光體層11側為相反側之主面13b上設置有第2波長選擇層63。本實施形態除了上述方面以外，具有與第5實施形態相同之構成。
於本實施形態中，亦與第5實施形態同樣地，使激發光之波長為400~520nm附近，螢光之波長為約520nm以上。第2波長選擇層63係反射激發光1且使螢光2透過之帶通濾波器。如圖15所示，於第2波長選擇層63中，約450nm以上之可見光之透過率較高，約450nm以下之可見光之透過率非常低。第2波長選擇層63包含例如由高折射率之電介質膜與低折射率之電介質膜交替地積層而成之多層電介質膜。
有入射至螢光體層11之激發光1之一部分未激發螢光體15而通過第2玻璃層13出射至外部之虞。於本實施形態中，於第2玻璃層13之與螢光體層11側為相反側之主面設置有第2波長選擇層63。因此，入射至第2玻璃層13之激發光1通過第2玻璃層13到達第2波長選擇層63而被反射。被反射之激發光1通過第2玻璃層13入射至螢光體層11，而激發螢光體15。如此，藉由利用第2波長選擇層63使激發光1反射並將其封閉，可更進一步激發螢光體15。因此，可更進一步有效地提高發光強度。
(發光強度之評估)
測定、評估了第1實施形態、第5~第7實施形態及比較例之投影機用螢光輪之發光強度。再者，如圖16所示，比較例之投影機用螢光輪係於第5實施形態中，不設置第2玻璃層，且使用玻璃基板64代替第1玻璃層。第1波長選擇層61設置於玻璃基板64上。
各投影機用螢光輪之各層及玻璃基板之厚度設為如下。第1實施形態及第5~第7實施形態之第1、第2玻璃層12、13之厚度分別設為20μm，螢光體層11之厚度設為80μm。比較例之玻璃基板64之厚度設為300μm，螢光體層11之厚度設為80μm。入射至各投影機用螢光輪之激發光1之波長均設為436nm。螢光體層11之螢光體15使用藉由藍色激發光而發出黃色光之YAG(Yttrium Aluminium Garnet，釔鋁石榴石)螢光體。藉由使用透鏡將自螢光輪出射之光聚光於受光器而測定發光強度。
圖17係表示本發明之第1實施形態、第5~第7實施形態及比較例之投影機用螢光輪之波長與發光強度之關係之圖。實線表示第7實施形態，週期較短之虛線表示第6實施形態，一點鏈線表示第5實施形態，二點鏈線表示第1實施形態，週期較長之虛線表示比較例。
如圖17所示，第1及第5~第7實施形態之發光強度高於比較例。於第1實施形態及第5~第7實施形態中，第1玻璃層12之厚度薄於比較例之玻璃基板64之厚度。因此，可使螢光2不易自第1玻璃層12之端面漏出至外部。因此，由於此種理由，故而可認為第1及第5~第7實施形態之發光強度被提高。
如圖17所示，第5~第7實施形態之發光強度高於第1實施形態。於第5~第7實施形態中，可藉由設置於第1玻璃層12之主面12a上之第1波長選擇層61，反射向第1玻璃層12側之方向出射之螢光2。因此，由於此種理由，故而可認為於第5~第7實施形態中，可較第1實施形態更加提高發光強度。
如圖17所示，第6實施形態之發光強度高於第5實施形態。於第6實施形態中，因於第2玻璃層13之主面13b上設置有抗反射膜62，而減小了第2玻璃層13之主面13b對螢光2之反射率，藉此，可更進一步提高發光強度。
如圖17所示，已知第7實施形態之發光強度最高。於第7實施形態中，藉由利用設置於第2玻璃層13之主面13b上之第2波長選擇層63反射激發光1而更進一步激發螢光體15，可更進一步提高發光強度。再者，波長436nm附近之波峰相當於自螢光體層11之第2主面11b側出射之激發光1之波峰。於波長436nm附近，第7實施形態之強度變為最低。其表示激發光1被第2波長選擇層63反射。
(第8實施形態)
圖18係表示本發明之第8實施形態之投影機用螢光輪之剖視圖。本實施形態與第1實施形態之不同點在於，在第1玻璃層12之與螢光體層11側為相反側之主面12a上設置有散熱構件65。本實施形態除了上述方面以外，具有與第1實施形態相同之構成。
散熱構件65為透明，且散熱構件65之熱導率高於第1玻璃層12之熱導率。散熱構件65包含例如藍寶石、尖晶石或氮化鋁等。於本實施形態中，可使於螢光體層11產生之熱通過散熱構件65釋放至外部。因此，可抑制螢光體層11被加熱。因此，可防止因螢光體層11被加熱而產生之螢光強度之下降等。
於使激發光1自第1玻璃層12入射之情形時，位於螢光體層11之第1玻璃層12側之螢光體15較位於螢光體層11之第2玻璃層13側之螢光體15更易被激發。即，於螢光體層11之第1玻璃層12側易發熱。於本實施形態中，散熱構件65被設置於更易發熱之第1玻璃層12側。因此，於使激發光1自第1玻璃層12側入射之情形時，可尤其有效地提高散熱性，而可防止螢光強度之下降等。
進而，於外部為空氣等之情形時，由於散熱構件65包含藍寶石、尖晶石或氮化鋁等，故而散熱構件65之折射率高於外部。因此，可降低於外部與散熱構件65之界面之反射損失，而可有效地提高發光強度。
再者，散熱構件65之折射率較佳為如藍寶石、尖晶石或氮化鋁等般高於構成第1玻璃層12之玻璃之折射率。藉此，可降低散熱構件65與玻璃層12之界面之反射損失。
散熱構件65可經由接合劑等接合於第1玻璃層12，亦可不經由接合劑接合於第1玻璃層12。作為接合劑，例如可與第4實施形態同樣地，使用矽酮樹脂或透明聚醯亞胺樹脂等透明材料。於不經由接合劑接合散熱構件65與第1玻璃層12之情形時，例如可於形成第1玻璃層12時進行接合。更具體而言，可如下述般，於將成為第1玻璃層12之第1胚片加熱至軟化點以上時，將散熱構件65接合於第1胚片。
散熱構件65亦可設置於第1波長選擇層61上。散熱構件65與第1波長選擇層61可藉由例如接合劑進行接合。於該情形時，亦可有效地提高散熱性，而可防止螢光強度之下降等。
(製造方法)
上述各實施形態之投影機用螢光輪可藉由例如製作積層胚片而成之積層體並焙燒該積層體而製造。即，該製造方法包括如下步驟：製作積層體，該積層體係於成為第1玻璃層12之第1胚片上積層成為螢光體層11之第2胚片，且於第2胚片上積層成為第2玻璃層13之第3胚片而成；及焙燒積層體，而由第1胚片、第2胚片及第3胚片分別形成第1玻璃層12、螢光體層11及第2玻璃層13。然而，本發明之投影機用螢光輪並不限定於藉由此種製造方法製造而成者。
圖19係表示用以製造上述各實施形態之投影機用螢光輪之積層體之立體圖。積層體40包括成為第1玻璃層12之第1胚片41、成為螢光 體層11之第2胚片42、及成為第2玻璃層13之第3胚片43，且藉由將第2胚片42積層於第1胚片41上，並將第3胚片43積層於第2胚片42上而構成。
圖19所示之積層體40已經具有輪形狀。此種積層體40例如可藉由如下操作而製造：積層矩形狀之各胚片，而製作矩形狀之積層體，並對該積層體進行沖切加工而製成輪形狀。又，亦可藉由積層預先形成為環狀之胚片而製造。
第2胚片42可藉由例如以下所述般而製造。可藉由將包含成為玻璃基質16之玻璃粒子、螢光體15、及黏合劑樹脂或溶劑等有機成分之漿料利用刮刀法等塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯等樹脂膜上，並進行加熱乾燥，而製造第2胚片42。
第1胚片41及第3胚片43可藉由例如以下所述般而製造。可藉由將包含構成第1玻璃層12或第2玻璃層13之玻璃粒子、及黏合劑樹脂或溶劑等有機成分之漿料利用刮刀法等塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯等樹脂膜上，並進行加熱乾燥，而分別製造第1胚片41及第3胚片43。
圖20係表示於本發明之製造方法之實施形態中，焙燒積層體之方法之一例之剖視圖。如圖20所示般，將包含氧化鋁等之陶瓷胚片50以夾著積層體40之方式配置於第1胚片41上及第3胚片43上。於該狀態下，藉由以使上下配置之陶瓷胚片50相互靠近之方式進行按壓，而一面對積層體40施加約束力一面進行焙燒，而進行無收縮焙燒。
圖21係表示於本發明之製造方法之實施形態中，焙燒積層體之焙燒分佈之圖。如圖21所示般，首先用時480分鐘使溫度自30℃上升至500℃。其次，將溫度維持於500℃，焙燒180分鐘。藉由以該溫度進行焙燒，而自積層體40整體去除黏合劑等。
其次，使溫度上升至660℃，並維持該溫度，焙燒60分鐘。該溫度為高於包含於第2胚片42之玻璃、即構成玻璃基質16之玻璃之軟化 點之溫度，且為低於包含於第1胚片41及第3胚片43之玻璃、即構成第1玻璃層12及第2玻璃層13之玻璃之軟化點之溫度。因此，可藉由以該溫度進行焙燒，而自成為螢光體層11之第2胚片42完全去除黏合劑等。
其次，使溫度上升至750℃，並維持該溫度，焙燒60分鐘。該溫度為高於構成第1玻璃層12及第2玻璃層13之玻璃之軟化點之溫度。因此，可藉由以該溫度進行焙燒，而自成為第1玻璃層12及第2玻璃層13之第1胚片41及第3胚片43完全去除黏合劑等。
可如以上所述般，焙燒積層體40。關於焙燒後之積層體40，視需要可對其表面進行鏡面研磨。又，視需要亦可於真空中進一步進行焙燒。又，藉由對焙燒後之積層體40進行離子交換而進行化學強化，可進一步提高螢光輪之機械強度。
於上述實施形態中係焙燒預先製成輪形狀之積層體，但亦可於焙燒後以成為輪形狀之方式實施切削等加工。
於上述實施形態中，使用胚片，形成螢光體層11、第1玻璃層12及第2玻璃層13，但本發明並非限定於此。例如，亦可藉由塗佈漿料或塗料等，並對塗膜進行熱處理而形成。可藉由以上所述般，製造第1~第4實施形態之投影機用螢光輪。
以下對製造第5~第7實施形態之投影機用螢光輪之方法進行說明。藉由與上述第1~第4實施形態之投影機用螢光輪之製造方法相同之方法，形成第1玻璃層12、螢光體層11及第2玻璃層13。接著，於第1玻璃層12之主面12a上，藉由例如真空蒸鍍法或濺鍍法等形成第1波長選擇層61。更具體而言，例如交替地積層高折射率之電介質膜與低折射率之電介質膜，而形成多層電介質膜之第1波長選擇層61。藉此，可製造第5實施形態之投影機用螢光輪。
於第6及第7實施形態中，接著，於第2玻璃層13之主面13b上， 藉由例如真空蒸鍍法或濺鍍法等形成多層電介質膜。於製造第6實施形態之投影機用螢光輪時，藉由例如積層折射率分別不同之複數個電介質膜，而形成多層電介質膜之抗反射膜62。於製造第7實施形態之投影機用螢光輪時，例如交替地積層高折射率之電介質膜與低折射率之電介質膜，而形成多層電介質膜之第2波長選擇層63。
以下對製造第8實施形態之投影機用螢光輪之方法進行說明。藉由與第1~第4實施形態之投影機用螢光輪之製造方法相同之方法，形成包含第1~第3胚片41~43之積層體40，並根據圖21之焙燒分佈焙燒積層體40。於以750℃焙燒積層體40，而將第1胚片41加熱至軟化點以上時，將散熱構件65接合於第1胚片41。此時，較佳為於自第1胚片41充分去除黏合劑等之後，將散熱構件65接合於第1胚片41。
或者，亦可於藉由與第1~第4實施形態之投影機用螢光輪之製造方法相同之方法，形成第1玻璃層12、螢光體層11及第2玻璃層13之後，將散熱構件65接合於第1玻璃層12。此時，例如，將散熱構件65經由接合劑接合於第1玻璃層12。
10‧‧‧螢光輪
11‧‧‧螢光體層
12‧‧‧第1玻璃層
13‧‧‧第2玻璃層

Claims (18)

  1. 一種投影機用螢光輪，其包括：螢光體層，其具有第1主面、及位於上述第1主面之相反側之第2主面，且藉由激發光之入射而激發從而出射螢光；第1玻璃層，其設置於上述螢光體層之上述第1主面上；及第2玻璃層，其設置於上述螢光體層之上述第2主面上。
  2. 如請求項1之投影機用螢光輪，其中上述螢光體層之厚度為30~200μm之範圍內。
  3. 如請求項1或2之投影機用螢光輪，其中上述第1玻璃層及上述第2玻璃層之厚度分別為5~300μm之範圍內。
  4. 如請求項1或2之投影機用螢光輪，其中上述第1玻璃層及上述第2玻璃層之厚度分別為10~150μm之範圍內。
  5. 如請求項1至4中任一項之投影機用螢光輪，其中上述螢光體層包含玻璃基質、及分散於上述玻璃基質中之螢光體。
  6. 如請求項5之投影機用螢光輪，其中構成上述第1玻璃層或上述第2玻璃層之玻璃之熱膨脹係數處於構成上述玻璃基質之玻璃之熱膨脹係數之值-50×10-7/℃至構成上述玻璃基質之玻璃之熱膨脹係數之值+50×10-7/℃之範圍內。
  7. 如請求項5或6之投影機用螢光輪，其中構成上述第1玻璃層或上述第2玻璃層之玻璃之軟化點高於構成上述玻璃基質之玻璃之軟化點。
  8. 如請求項1至7中任一項之投影機用螢光輪，其中上述第1玻璃層及/或上述第2玻璃層具有化學強化層。
  9. 如請求項1至8中任一項之投影機用螢光輪，其中上述螢光體層為環狀。
  10. 如請求項1至9中任一項之投影機用螢光輪，其中於上述第1玻璃層上，設置有包含金屬膜或多層電介質膜之反射層。
  11. 如請求項1至9中任一項之投影機用螢光輪，其中相對於上述螢光體層而於上述激發光之入射側設置有第1波長選擇層，且上述第1波長選擇層能使上述激發光透過，且反射上述螢光。
  12. 如請求項1至9或11中任一項之投影機用螢光輪，其中相對於上述螢光體層而於上述螢光之出射側設置有第2波長選擇層，且上述第2波長選擇層能使上述螢光透過，且反射上述激發光。
  13. 如請求項1至9或11中任一項之投影機用螢光輪，其中相對於上述螢光體層而於上述螢光之出射側設置有抗反射膜。
  14. 一種投影機用螢光輪之製造方法，其係製造如請求項1至13中任一項之投影機用螢光輪之方法，且包括如下步驟：製作積層體，該積層體係於成為上述第1玻璃層之第1胚片上積層成為上述螢光體層之第2胚片，且於上述第2胚片上積層成為上述第2玻璃層之第3胚片而成；及焙燒上述積層體，而將上述第1胚片、上述第2胚片及上述第3胚片分別製成上述第1玻璃層、上述螢光體層及上述第2玻璃層。
  15. 如請求項14之投影機用螢光輪之製造方法，其中上述積層體具有輪形狀。
  16. 如請求項14之投影機用螢光輪之製造方法，其進而包括將焙燒後之上述積層體加工為輪形狀之步驟。
  17. 如請求項14至16中任一項之投影機用螢光輪之製造方法，其進而包括對焙燒後之上述積層體進行化學強化之步驟。
  18. 一種投影機用發光裝置，其包括：如請求項1至13中任一項之投影機用螢光輪；及光源，其對上述螢光輪之上述螢光體層照射上述激發光。
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