TW201834269A - 波長轉換構件、發光裝置及波長轉換構件之製造方法 - Google Patents

波長轉換構件、發光裝置及波長轉換構件之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種可對各種角度之入射/出射光表現出抗反射功能而可提高發光效率之波長轉換構件。本發明之波長轉換構件10之特徵在於具備：螢光體層1，其包含玻璃基質3及分散於玻璃基質3中之螢光體粒子4；及低折射率層2，其設置於螢光體層1之表面，且具有螢光體粒子4之折射率以下之折射率；且低折射率層2具有凹凸結構，該凹凸結構之起伏曲線之均方根斜率WΔq為0.1～1。

Description

波長轉換構件、發光裝置及波長轉換構件之製造方法
本發明係關於一種投影機等發光裝置所使用之波長轉換構件。
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)或LD(Lazer Diode，雷射二極體)等光源與螢光體之發光裝置。例如，於專利文獻1中揭示有使用如下發光裝置之投影機，該發光裝置具備：光源，其發出紫外線光；及波長轉換構件，其將來自光源之紫外線光轉換成可見光。於專利文獻1中，使用藉由於環狀之可旋轉之透明基板之上設置環狀之螢光體層而製作之波長轉換構件(螢光輪)。為了提高波長轉換構件之發光效率，提高激發光之入射效率或螢光之出射效率較為有效。因此，存在於波長轉換構件在入射面或出射面設置抗反射功能層之情形。例如，於專利文獻1中揭示有於螢光體層之表面形成低折射率層而成之波長轉換構件。又，於專利文獻2中揭示有於螢光體層之表面設置基於介電膜之抗反射膜而成之波長轉換構件。[先前技術文獻][專利文獻][專利文獻1]日本專利特開2014-31488號公報[專利文獻2]日本專利特開2013-130605號公報
[發明所欲解決之問題]例如用於雷射投影機之雷射光源係藉由利用準直透鏡或聚光透鏡等使自多個雷射元件發出之光聚光並集中成1～2 mm之光點大小而使用。如此，由於使自多個雷射元件發出之光聚光，故而有對波長轉換構件之激發光之入射角增大之傾向。又，於波長轉換構件內自激發光轉換成螢光之光向所有角度放射，故而亦存在對波長轉換構件表面之出射角增大之情形。於此種情形時，於專利文獻1所記載之波長轉換構件中之低折射率層中，有因超過臨界角引起之全反射而導致激發光之入射效率或螢光之出射效率降低之虞。另一方面，專利文獻2所記載之波長轉換構件中之介電膜利用光之干涉所形成之抵消原理而表現出抗反射功能。由於介電膜之抗反射功能依賴膜厚，故而當光之入射/出射角度成為設計角度以上時，存在因表觀之膜厚增大而導致不易表現出抗反射功能之問題。鑒於以上，本發明之目的在於提供一種可對各種角度之入射/出射光表現出抗反射功能而提高發光效率之波長轉換構件。[解決問題之技術手段]本發明者等進行了努力研究，結果發現，藉由於螢光體層之表面設置有具有特定之凹凸結構之低折射率層之波長轉換構件而消除上述問題。即，本發明之波長轉換構件之特徵在於具備：螢光體層，其包含玻璃基質及分散於玻璃基質中之螢光體粒子；及低折射率層，其設置於螢光體層之表面，且具有螢光體粒子之折射率以下之折射率；低折射率層具有凹凸結構，該凹凸結構所形成之起伏曲線之均方根斜率WΔq為0.1～1。本發明之波長轉換構件較佳為，藉由沿著自螢光體層之玻璃基質表面突出之螢光體粒子設置低折射率層而使低折射率層形成凹凸結構。本發明之波長轉換構件較佳為，低折射率層之算術平均粗糙度為3 μm以下。藉此，可抑制低折射率層表面之光散射所引起之發光效率之降低。本發明之波長轉換構件較佳為，低折射率層係藉由玻璃而構成。本發明之波長轉換構件較佳為，低折射率層表面之螢光體粒子之露出面積比率為15%以下。藉此，容易發揮低折射率層所帶來之抗反射功能。本發明之波長轉換構件較佳為，螢光體粒子之平均粒徑為10 μm以上。藉此，容易獲得具有所需之凹凸結構之低折射率層。本發明之波長轉換構件較佳為，低折射率層之厚度為0.1 mm以下。藉此，容易獲得具有所需之凹凸結構之低折射率層。本發明之波長轉換構件較佳為，螢光體層中之螢光體粒子之含量為40～80體積%。本發明之波長轉換構件較佳為，螢光體層與低折射率層之熱膨脹係數差為60×10-7 /℃以下。藉此，可提高螢光體層與低折射率層之密接強度。本發明之波長轉換構件亦可為，於螢光體層之兩面設置有低折射率層。 本發明之波長轉換構件較佳為，自螢光體層之表面起深度為20 μm之範圍內之空隙率為20%以下。藉此，螢光體層表層中之光散射減少，光入射/出射效率提高，而可進一步提高波長轉換構件之發光效率。 本發明之波長轉換構件較佳為，於低折射率層之表面設置有介電膜。藉此，抗反射功能進而提高，而可進一步提高波長轉換構件之發光效率。本發明之波長轉換構件適合作為投影機用。本發明之發光裝置之特徵在於具備上述波長轉換構件、及對波長轉換構件照射螢光體粒子之激發波長之光之光源。本發明之波長轉換構件之製造方法之特徵在於：其係用以製造上述波長轉換構件之方法，並且包括如下步驟：準備包含玻璃粉末與螢光體粒子之螢光體層用坯片；準備包含玻璃粉末之低折射率層用坯片；及於在螢光體層用坯片之上積層有低折射率層用坯片之狀態下焙燒；於焙燒步驟中，以使用於低折射率層用坯片之玻璃粉末之黏度成為107 dPa・s以下之溫度進行加熱。[發明之效果]根據本發明，可提供一種能夠對各種角度之入射/出射光表現出抗反射功能而可提高發光效率之波長轉換構件。
以下，使用圖式對本發明之波長轉換構件之實施形態進行說明。(1)第1實施形態之波長轉換構件圖1係表示本發明之第1實施形態之波長轉換構件之模式性剖視圖。波長轉換構件10具備螢光體層1及設置於螢光體層1之主面1a而成之低折射率層2。螢光體層1包含玻璃基質3、及分散於玻璃基質3中之螢光體粒子4。於螢光體層1之主面1a，螢光體粒子4自玻璃基質3表面突出，沿著突出之螢光體粒子4設置具有大致均勻厚度之低折射率層2，藉此使低折射率層2形成凹凸結構。以下，對各構成要素分別詳細地進行說明。(螢光體層1)玻璃基質3只要為適合作為螢光體粒子4之分散介質者，則並無特別限定。玻璃基質3例如可藉由硼矽酸鹽系玻璃或SnO-P2 O5 系玻璃等磷酸鹽系玻璃等構成。作為硼矽酸鹽系玻璃，可列舉以質量%計含有30～85%之SiO2 、0～30%之Al2 O3 、0～50%之B2 O3 、0～10%之Li2 O＋Na2 O＋K2 O、及0～50%之MgO＋CaO＋SrO＋BaO者。玻璃基質3之軟化點較佳為250℃～1000℃，更佳為300℃～850℃。若玻璃基質3之軟化點過低，則螢光體層之機械強度或化學耐久性容易降低。又，由於玻璃基質本身之耐熱性較低，故而有因自螢光體粒子4產生之熱而導致軟化變形之虞。另一方面，若玻璃基質3之軟化點過高，則有於製造時之焙燒步驟中螢光體粒子4劣化而導致波長轉換構件10之發光強度降低之虞。玻璃基質3之折射率並無特別限定，通常為1.40～1.90，尤其是1.45～1.85。再者，於本說明書中，只要未特別說明，則所謂折射率係指對d射線(波長587.6 nm之光)之折射率(nd)。螢光體粒子4例如可設為包含選自氧化物螢光體、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、硫族元素化物螢光體、鋁酸鹽螢光體、鹵磷酸氯化物螢光體、石榴石系化合物螢光體中之1種以上之無機螢光體者。以下表示螢光體粒子4之具體例。作為當照射波長300 nm～440 nm之紫外～近紫外之激發光時發出藍色之螢光之螢光體粒子，可列舉Sr5 (PO4 )3 Cl：Eu2+ 、(Sr, Ba)MgAl10 O17 ：Eu2+ 等。作為當照射波長300 nm～440 nm之紫外～近紫外之激發光時發出綠色之螢光(波長為500 nm～540 nm之螢光)之螢光體粒子，可列舉SrAl2 O4 ：Eu2+ 、SrGa2 S4 ：Eu2+ 等。作為當照射波長440 nm～480 nm之藍色之激發光時發出綠色之螢光(波長為500 nm～540 nm之螢光)之螢光體粒子，可列舉SrAl2 O4 ：Eu2+ 、SrGa2 S4 ：Eu2+ 等。作為當照射波長300 nm～440 nm之紫外～近紫外之激發光時發出黃色之螢光(波長為540 nm～595 nm之螢光)之螢光體粒子，可列舉ZnS：Eu2+ 等。作為當照射波長440 nm～480 nm之藍色之激發光時發出黃色之螢光(波長為540 nm～595 nm之螢光)之螢光體粒子，可列舉Y3 (Al, Gd)5 O12 ：Ce2+ 、Lu3 Al5 O12 ：Ce2+ 、Tb3 Al5 O12 ：Ce2+ 、La3 Si6 N11 ：Ce, Ca(Si, Al)12 (O, N)16 ：Eu2+ 、(Si, Al)3 (O,N)4 ：Eu2+ 、(Sr, Ba)2 SiO4 ：Eu2+ 等。作為當照射波長300 nm～440 nm之紫外～近紫外之激發光時發出紅色之螢光(波長為600 nm～700 nm之螢光)之螢光體粒子，可列舉Gd3 Ga4 O12 ：Cr3+ 、CaGa2 S4 ：Mn2+ 等。作為當照射波長440 nm～480 nm之藍色之激發光時發出紅色之螢光(波長為600 nm～700 nm之螢光)之螢光體粒子，可列舉Mg2 TiO4 ：Mn4+ 、K2 SiF6 ：Mn4+ 、(Ca, Sr)2 Si5 N8 ：Eu2+ 、CaAlSiN3 ：Eu2+ 、(Sr, Ba)2 SiO4 ：Eu2+ 、(Sr, Ca, Ba)2 SiO4 ：Eu2+ 等。若螢光體粒子4之平均粒徑過小，則存在螢光體層1之玻璃基質3表面之螢光體粒子4之突出高度(或者露出量)減小，於形成低折射率層2時不會形成所需之凹凸結構之情形。因此，螢光體粒子4之平均粒徑較佳為10 μm以上，尤佳為15 μm以上。但是，若螢光體粒子4之平均粒徑過大，則存在螢光體粒子4自低折射率層2表面露出之比率增高之情形，而不易發揮低折射率層2之抗反射功能。因此，螢光體粒子4之平均粒徑較佳為50 μm以下，尤佳為30 μm以下。再者，螢光體層1之玻璃基質3表面之螢光體粒子4之突出高度較佳為1～40 μm、3～30 μm、5～25 μm，尤佳為10～20 μm。若螢光體粒子4之突出高度過小，則存在於形成低折射率層2時不會形成所需之凹凸結構之情形。另一方面，若螢光體粒子4之突出高度過大，則存在螢光體粒子4自低折射率層2表面露出之比率增高之情形，而不易發揮低折射率層2之抗反射功能。再者，於本說明書中，平均粒徑係指於利用雷射繞射法進行測定時之體積基準之累積粒度分佈曲線中，其累計量自粒子較小者起累積而為50%之粒徑(D50 )。螢光體粒子4之折射率通常為1.45～1.95，進而為1.55～1.90。螢光體粒子4之一部分亦可於低折射率層2之表面露出。但是，就獲得更高強度之螢光之觀點而言，低折射率層2表面之螢光體粒子4之露出面積比率較佳為15%以下、10%以下，尤佳為8%以下。若該露出面積比率過高，則不易發揮低折射率層2所帶來之抗反射功能。又，如下所述，於在低折射率層2之表面形成介電膜之情形時，亦不易充分地發揮該介電膜所帶來之抗反射功能。螢光體層1中之螢光體粒子4之含量較佳為0體積%以上，尤佳為45體積%以上。若螢光體粒子4之含量過少，則螢光體粒子4埋入玻璃基質3中而螢光體粒子4不會自玻璃基質3表面充分地突出。其結果為，存在於形成低折射率層2時不會形成所需之凹凸結構之情形。而且，不易獲得所需之螢光強度。另一方面，螢光體層1中之螢光體粒子4之含量較佳為80體積%以下，尤佳為75體積%以下。若螢光體粒子4之含量過多，則有螢光體層1之內部產生大量空隙，低折射率層2之成分容易浸透至螢光體層1之內部，而低折射率層2表面之螢光體粒子1之露出面積比率增高之傾向。又，螢光體層1之機械強度容易降低。再者，只要低折射率層2之成分不過度地浸透至螢光體層1之內部，則並無特別問題。倒不如說，只要低折射率層2之成分適度地浸透至螢光體層1之內部，則螢光體層1之表層中之空隙率減小，因此螢光體層1之表層中之光散射減少。其結果為，存在向波長轉換構件10之光入射/出射效率提高，而可提高波長轉換構件10之發光效率之情形。自螢光體層1之表面(螢光體層1與低折射率層2之界面)起深度為20 μm之範圍內之空隙率較佳為20%以下、15%以下，尤佳為10%以下。螢光體層1之厚度必須為激發光會確實地被螢光體粒子4吸收般之厚度，較佳為儘可能較薄。原因在於，若螢光體層1過厚，則存在螢光體層1中之光之散射或吸收變得過大，而螢光之出射效率有時為之降低之情形。具體而言，螢光體層1之厚度較佳為0.5 mm以下、0.3 mm以下，尤佳為0.2 mm以下。但是，若螢光體層1之厚度過小，則螢光體粒子4之含量減少而不易獲得所需之螢光強度。又，存在螢光體層1之機械強度降低之情形。因此，螢光體層1之厚度較佳為0.03 mm以上。螢光體層1之形狀可根據用途適當設定。螢光體層1之形狀例如為矩形板狀、圓盤狀、輪板狀、扇形板狀。(低折射率層2)低折射率層2例如係藉由玻璃或樹脂等構成。作為玻璃，可使用與針對螢光體層1中之玻璃基質3而例示者相同之玻璃。低折射率層2具有螢光體粒子4之折射率以下之折射率，藉此發揮作為抗反射功能層之作用。低折射率層2之折射率例如較佳為1.45～1.95、1.40～1.90，尤佳為1.45～1.85。又，螢光體層1中之玻璃基質3與低折射率層2之折射率差較佳為0.1以下、0.08以下，尤佳為0.05以下。若該折射率差增大，則螢光體層1中之玻璃基質3與低折射率層2之界面上之反射增大，發光效率容易降低。低折射率層2較佳為實質上不包含螢光體粒子或折射率高於玻璃基質3之添加材等。即，低折射率層2較佳為實質上僅由玻璃(或僅由樹脂)構成。藉此，容易發揮所需之抗反射功能。若低折射率層2之厚度較大，則不易獲得具有所需之凹凸結構之低折射率層。又，激發光或螢光容易被吸收，或占波長轉換構件10之整體之螢光體粒子4之含量相對減少。其結果為，波長轉換構件10之發光效率容易降低。因此，低折射率層2之厚度較佳為0.1 mm以下、0.05 mm以下、0.03 mm以下，尤佳為0.02 mm以下。若低折射率層2之厚度過小，則有低折射率層2表面之螢光體粒子4之露出面積比率增大之傾向，故而較佳為0.003 mm以上，尤佳為0.01 mm以上。再者，低折射率層2之厚度係指凹凸結構之頂部與螢光體粒子4之距離T。就於低折射率層2中激發光或螢光不易被吸收之觀點而言，可見光範圍(波長400～800 nm)中之低折射率層2之總光線透過率較佳為50%以上、65%以上，尤佳為80%以上。低折射率層2較佳為與螢光體層1融合。藉此，可抑制螢光體層1與低折射率層2之界面中之光之反射或散射，從而可提高發光效率。就提高螢光體層1與低折射率層2之密接強度之觀點而言，兩者之熱膨脹係數差較佳為60×10-7 /℃以下、50×10-7 /℃以下、40×10-7 /℃以下，尤佳為30×10-7 /℃以下。低折射率層2所形成之凹凸結構之起伏曲線(輪廓曲線)之均方根斜率WΔq較佳為0.1～1、0.2～0.8，尤佳為0.3～0.7。起伏曲線之均方根斜率WΔq係對特定範圍內之起伏曲線之斜率進行平均化而求出之參數，可依據JIS-B0601-2001而求出。具體而言，起伏曲線之均方根斜率WΔq係由以下之式表示(參照圖2；於圖2中，實線之曲線表示低折射率層，虛線之曲線表示其起伏曲線；「dz(x)/dx」表示起伏曲線之斜率)。[數1]上述均方根斜率WΔq成為低折射率層2所形成之凹凸結構之傾斜角度之指標。若上述均方根斜率WΔq之值為上述範圍內，則可對各種角度之入射/出射光表現出抗反射功能。再者，起伏曲線之均方根斜率WΔq＝0.1相當於起伏面之平均傾斜為5°之情形，起伏曲線之均方根斜率WΔq＝1相當於起伏面之平均傾斜為45°之情形。若上述均方根斜率WΔq之值過小，則低折射率層2所形成之凹凸結構之傾斜角度(相對於螢光體層1之主面1a之傾斜角度)減小。其結果為，入射至低折射率層2之激發光或自螢光體層1向低折射率層2出射之螢光中入射/出射角較大之成分之光容易於低折射率層2之表面反射，而發光效率容易降低。另一方面，若上述均方根斜率WΔq之值過大，則低折射率層2所形成之凹凸結構之傾斜角度增大。其結果為，入射至低折射率層2之激發光或自螢光體層1向低折射率層2出射之螢光中入射/出射角度較小之成分之光容易於低折射率層2之表面反射，而發光效率容易降低。低折射率層2之算術平均粗糙度(Ra)較佳為3 μm以下、2 μm以下、1 μm以下，尤佳為0.5 μm以下。若低折射率層2之算術平均粗糙度過大，則低折射率層2表面之光散射增大，而波長轉換構件10之發光效率容易降低。又，不易於低折射率層2之表面形成下述介電膜。再者，低折射率層2亦可設置於螢光體層1之主面1a與主面1b之兩者之上。藉此，於將波長轉換構件10用作透過型之波長轉換構件之情形時，可提高激發光向螢光體層1之入射效率，並且可提高螢光自螢光體層1之出射效率。或者，亦可藉由於螢光體層1之主面1b設置反射構件(未圖示)而用作反射型之波長轉換構件。於該情形時，激發光自螢光體層1之主面1a入射，自螢光體粒子4發出之螢光藉由反射構件而被反射，並自螢光體層1之主面1a出射。(2)第2實施形態之波長轉換構件圖3係表示本發明之第2實施形態之波長轉換構件之模式性剖視圖。本實施形態之波長轉換構件20係於低折射率層2之表面形成有具有作為抗反射功能層之作用之介電膜5。其他構成與第1實施形態之波長轉換構件10相同。藉由於低折射率層2之表面形成介電膜5，抗反射功能進而提高，而可進一步提高波長轉換構件10之發光效率。再者，介電膜5並未直接形成於螢光體層1之表面，而是隔著低折射率層2形成，藉此容易發揮所需之抗反射功能。其理由如以下所說明。於螢光體層1中，通常玻璃基質3具有低於螢光體粒子4之折射率。因此，於未設置低折射率層2之情形時，於螢光體層10之主面1a存在折射率較低之區域與折射率較高之區域。介電膜必須進行與膜形成之對象構件之折射率配合之光學設計。於形成有進行了與低折射率區域配合之光學設計之介電膜之情形時，該介電膜不易對高折射率區域表現出所需之抗反射功能。相反，於形成有進行了與高折射率區域配合之光學設計之介電膜之情形時，該介電膜不易對低折射率區域表現出所需之抗反射功能。因此，若於螢光體層1之表面形成低折射率層2，則膜形成之對象構件之折射率被均勻化，故而藉由配合低折射率層2之折射率進行介電膜之光學設計，可表現出所需之抗反射功能。再者，如已經說明所述，若光之入射/出射角增大，則介電膜不易表現出所需之抗反射功能。另一方面，於本實施形態中，沿著具有凹凸結構之低折射率層2之表面形成介電膜5。即，介電膜5具有凹凸結構。因此，即便為對螢光體層1之表面之入射/出射角較大之光，由於介電膜5局部具有特定之傾斜面，故而亦可減小對介電膜5之入射/出射角。結果為可表現出介電膜5之抗反射功能。介電膜5係以於可見光範圍降低反射率之方式設計膜材質或膜層數、膜厚。介電膜5之材質可列舉SiO2 、Al2 O3 、TiO2 、Nb2 O5 、Ta2 O5 等。介電膜5可為單層膜，亦可為多層膜。(3)波長轉換構件之製造方法以下，對第1實施形態之波長轉換構件10之製造方法之一例進行說明。首先，準備包含用以構成玻璃基質3之玻璃粉末及螢光體粒子4之螢光體層1用坯片。具體而言，藉由刮刀法等將包含玻璃粉末、螢光體粒子4、黏合劑樹脂、溶劑、塑化劑等有機成分之漿料塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯等樹脂膜上，並進行加熱乾燥，藉此製作螢光體層1用坯片。又，以相同之方法準備包含玻璃粉末之低折射率層2用坯片。繼而，於螢光體層1用坯片之上積層低折射率層2用坯片，並視需要進行加壓壓接後進行焙燒。焙燒溫度加熱至低折射率層2用坯片所使用之玻璃粉末之黏度成為107 dPa・s以下、較佳為106.5 Pa・s以下、更佳為106 Pa・s以下之溫度為止。藉此，玻璃粉末之流動被促進，容易以沿著於螢光體層1之玻璃基質3表面突出之螢光體粒子3之方式形成具有所需之凹凸結構之低折射率層2。又，低折射率層2之表面變得平滑，可降低算術平均粗糙度。但是，若焙燒溫度過高，則存在玻璃粉末過度流動，而低折射率層2表面之螢光體粒子4之露出面積比率變得過大之情形。因此，焙燒溫度較佳為低折射率層2用坯片所使用之玻璃粉末之黏度成為104 Pa・s以上、尤其是105 Pa・s以上之溫度。除上述方法以外，亦可首先僅對螢光體層1用坯片進行焙燒而製作螢光體層1後，於螢光體層1之表面積層低折射率層2用坯片並進行熱壓接、焙燒，藉此製作波長轉換構件1。或，亦可使用溶膠凝膠法於螢光體層1之表面形成低折射率層2。或者，亦可準備用以形成低折射率層2之薄板玻璃，於其表面積層螢光體層1用坯片，並進行熱壓接、焙燒而形成螢光體層1，藉此製作波長轉換構件1。再者，可藉由於低折射率層2之表面形成介電體層5而製作第2實施形態之波長轉換構件20。介電體層5可藉由真空蒸鍍法、離子鍍敷法、離子輔助法、濺鍍法等公知之方法形成。(4)發光裝置於圖4中示出使用波長轉換構件10之發光裝置100之模式圖。發光裝置100具有光源6與波長轉換構件10。光源6照射螢光體層1所包含之螢光體粒子4之激發波長之光L1。當光L1入射至螢光體層1時，螢光體粒子4吸收光L1，並出射螢光L2。於波長轉換構件10之與光源6為相反側設置有反射構件7，故而螢光L2朝向光源6側出射。螢光L2藉由配置於光源6與波長轉換構件10之間之分光鏡8反射，且自發光裝置100被提取至外部。[實施例]以下，基於具體之實施例對本發明進而詳細地進行說明，但本發明並不受以下之實施例任何限定，可於不變更其主旨之範圍內適當變更而實施。表1表示實施例1～4及比較例1、2。 [表1] (實施例1)(a)螢光體層坯片之製作以按質量%計成為SiO2 ：71%、Al2 O3 ：6%、B2 O3 ：13%、K2 O：1%、Na2 O：7%、CaO：1%、BaO：1%之方式調製原料，並藉由熔融急冷法製作膜狀玻璃。使用球磨機將所獲得之膜狀玻璃濕式粉碎，獲得平均粒徑為2 μm之玻璃粉末(軟化點775℃)。使用振動混合機將所獲得之玻璃粉末與平均粒徑為23 μm之YAG螢光體粒子(YAG螢光體粉末)(Yttrium Aluminum Garnet，釔-鋁-石榴石；Y3 Al5 O12 )以玻璃粉末：YAG螢光體粒子＝30體積%：70體積%之方式進行混合。向所獲得之混合粉末50 g中添加適量結合劑、塑化劑、溶劑等有機成分，並利用球磨機混練12小時而獲得漿料。使用刮刀法將該漿料塗佈於PET(聚對苯二甲酸乙二酯)膜上並使之乾燥，藉此獲得厚度0.15 mm之螢光體層用坯片。(b)低折射率層用坯片之製作使用(a)中所獲得之玻璃粉末50 g，以與上述相同之方式獲得漿料。使用刮刀法將該漿料塗佈於PET膜上並使之乾燥，藉此獲得厚度0.025 mm之低折射率層用坯片。(c)波長轉換構件之製作將上述中所製作之各坯片切斷成30 mm×30 mm之大小，並於重合之狀態下使用熱壓接機於90℃下施加15 kPa之壓力1分鐘，藉此製作積層體。將積層體切斷成f 25 mm之圓形後，於大氣中於600℃下進行1小時脫脂處理，然後於800℃下焙燒1小時，藉此製作波長轉換構件。所獲得之波長轉換構件之螢光體層之厚度為0.12 mm，低折射率層(玻璃層)之厚度為0.01 mm。再者，各特性係以如下方式進行測定。軟化點係使用示差熱分析裝置(RIGAKU公司製造之TAS-200)進行測定。熱膨脹係數係使用熱膨脹測定裝置(MAC Science公司製造之DILATO)於25～250℃之範圍內進行測定。低折射率層中之凹凸結構之起伏曲線之均方根斜率WΔq及低折射率層之算術平均粗糙度係使用基恩士公司製造之形狀分析雷射顯微鏡VK-X進行測定。低折射率層表面之螢光體粒子之露出面積比率係基於SEM(掃描型電子顯微鏡)平面圖像而算出。又，自螢光體層之表面起深度為20 μm之範圍內之空隙率係基於SEM剖面圖像而算出。低折射率層用坯片所使用之玻璃粉末之焙燒時之黏度係藉由纖維伸長法而求出。(實施例2)(a)螢光體層用坯片之製作使用與實施例1相同之坯片。(b)低折射率層用坯片之製作以按質量%計成為SiO2 ：78%、Al2 O3 ：1%B2 O3 ：19%、K2 O：1%、MgO：1%之方式調製原料，並藉由熔融急冷法製作膜狀玻璃。藉由球磨機將所獲得之膜狀玻璃濕式粉碎，獲得平均粒徑為2 μm之玻璃粉末(軟化點825℃)。使用所獲得之玻璃粉末50 g並以與實施例1相同之方式獲得漿料。使用刮刀法將該漿料塗佈於PET膜上並使之乾燥，藉此製作厚度0.06 mm之低折射率層用坯片。(c)波長轉換構件之製作將焙燒溫度設為850℃，除此以外，以與實施例1相同之方式製作波長轉換構件。所獲得之波長轉換構件之螢光體層之厚度為0.12 mm，低折射率層(玻璃層)之厚度為0.03 mm。(實施例3)藉由利用濺鍍法於實施例1中所製作之波長轉換構件之低折射率層之表面形成介電體多層膜(膜構成：SiO2 、Al2 O3 、Ta2 O5 、SiO4 之4層結構，膜總厚度：500 nm)，而獲得波長轉換構件。(實施例4)藉由利用濺鍍法於實施例2中所製作之波長轉換構件之低折射率層之表面形成與實施例3相同之介電體多層膜，而獲得波長轉換構件。(比較例1)(a)螢光體層用坯片之製作使用與實施例1相同之坯片。(b)低折射率層用坯片之製作使用(a)中所獲得之玻璃粉末50 g並以與上述相同之方式獲得漿料。使用刮刀法將該漿料塗佈於PET膜上並使之乾燥，藉此製作厚度0.3 mm之低折射率層用坯片。(c)以與實施例1相同之方式製作波長轉換構件。所獲得之波長轉換構件之螢光體層之厚度為0.12 m，低折射率層(玻璃層)之厚度為0.15 mm。(比較例2)利用氧化鋁研磨粒對比較例1中所獲得之波長轉換構件之低折射率層進行精研研磨後，進而利用氧化鈰研磨粒進行鏡面研磨，藉此獲得波長轉換構件。 (比較例3) 於實施例1中，僅對螢光體層用坯片進行焙燒，獲得波長轉換構件。 (評價)(a)螢光強度之評價於鋁反射基板(Materialhouse公司製造之MIRO-SILVER，30 mm×30 mm)之中央部，以上述所製作之各波長轉換構件之螢光體層側與反射基板對向之方式，使用接著劑(信越化學工業公司製造之聚矽氧樹脂)進行貼附，而製作反射型之測定樣品。準備可利用聚光透鏡使來自整齊排列有30個1 W之藍色雷射元件(波長440 nm)之雷射單元之出射光聚光成f 1 mm之光點大小之激發光源。由該光源發出之激發光對測定樣品表面之最大入射角度(將測定樣品表面之法線設為0°之情形時之角度)為60°。將測定樣品之中心固定於馬達之軸，一面以7000 RPM之轉數使之旋轉，一面將激發光照射至測定樣品表面。使反射光通過光纖並利用小型分光器(Ocean Optics公司製造之USB-4000)接收光，獲得發光光譜。根據發光光譜求出螢光強度。將結果示於表1。如表1所示，實施例1～4之波長轉換構件之低折射率層表面之起伏曲線之均方根斜率WΔq為0.15～0.38，螢光強度為100～110 a.u.。另一方面，比較例1、2之波長轉換構件之低折射率層表面之起伏曲線之均方根斜率WΔq為0～0.08，螢光強度為72～92 a.u.。又，未設置低折射率層之比較例3之波長轉換構件之螢光強度為59 a.u.。如此，實施例之波長轉換構件之螢光強度高於比較例之波長轉換構件。(b)抗反射功能層之角相依性之評價針對實施例1及3，製作與(a)相同之測定樣品。將測定樣品固定於馬達之軸，一面以7000 RPM之轉數使之旋轉，一面照射激發光。光源僅使用1個上述藍色雷射元件，使入射角度於0～70°之範圍內每次變化10°。使反射光通過光纖並利用小型分光器(Ocean Optics公司製造之USB-4000)接收光，獲得發光光譜。根據發光光譜求出螢光強度與反射激發光強度。將結果示於圖5、6。如圖5、6所示，可知實施例1、3之波長轉換構件對入射角大致為0°～50°之寬範圍之激發光發揮良好之抗反射功能。又，可知藉由於低折射率層之表面進而設置介電體多層膜而抗反射功能提高。再者，於上述各評價中，光強度之值係由任意單位(a.u.＝arbitrary unit)表示，並非表示絕對值。[產業上之可利用性]本發明之波長轉換構件適合投影機用途。又，除投影機以外，亦可用作頭燈等車輛用照明用途或其他照明用途。
1‧‧‧螢光體層
1a‧‧‧螢光體層1之主面
1b‧‧‧螢光體層1之主面
2‧‧‧低折射率層
3‧‧‧玻璃基質
4‧‧‧螢光體粒子
5‧‧‧介電體多層膜
6‧‧‧光源
7‧‧‧反射構件
8‧‧‧分光鏡
10‧‧‧波長轉換構件
20‧‧‧波長轉換構件
100‧‧‧發光裝置
L1‧‧‧光
L2‧‧‧螢光
T‧‧‧距離
圖1係表示本發明之第1實施形態之波長轉換構件之剖視圖。圖2係表示低折射率層所形成之凹凸結構與其起伏曲線之模式性概念圖。圖3係表示本發明之第2實施形態之波長轉換構件之模式性剖視圖。圖4係表示使用本發明之第1實施形態之波長轉換構件之發光裝置之剖視圖。圖5係表示針對實施例1、3之波長轉換構件使激發光入射角變化之情形時之螢光強度之曲線圖。圖6係表示針對實施例1、3之波長轉換構件使激發光入射角變化之情形時之反射激發光強度之曲線圖。

Claims (15)

  1. 一種波長轉換構件，其特徵在於具備：螢光體層，其包含玻璃基質、及分散於玻璃基質中之螢光體粒子；及低折射率層，其設置於螢光體層之表面，且具有螢光體粒子之折射率以下之折射率；且低折射率層具有凹凸結構，該凹凸結構之起伏曲線之均方根斜率WΔq為0.1～1。
  2. 如請求項1之波長轉換構件，其係藉由沿著自螢光體層之玻璃基質表面突出之螢光體粒子設置低折射率層，而使低折射率層形成凹凸結構。
  3. 如請求項1或2之波長轉換構件，其中低折射率層之算術平均粗糙度為3 μm以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之波長轉換構件，其中低折射率層係藉由玻璃而構成。
  5. 如請求項1至4中任一項之波長轉換構件，其中低折射率層表面之螢光體粒子之露出面積比率為15%以下。
  6. 如請求項1至5中任一項之波長轉換構件，其中螢光體粒子之平均粒徑為10 μm以上。
  7. 如請求項1至6中任一項之波長轉換構件，其中低折射率層之厚度為0.1 mm以下。
  8. 如請求項1至7中任一項之波長轉換構件，其中螢光體層中之螢光體粒子之含量為40～80體積%。
  9. 如請求項1至8中任一項之波長轉換構件，其中螢光體層與低折射率層之熱膨脹係數差為60×10-7 /℃以下。
  10. 如請求項1至9中任一項之波長轉換構件，其於螢光體層之兩面設置有低折射率層。
  11. 如請求項1至10中任一項之波長轉換構件，其中自螢光體層之表面起深度為20 μm之範圍內之空隙率為20%以下。
  12. 如請求項1至11中任一項之波長轉換構件，其於低折射率層之表面設置有介電膜。
  13. 如請求項1至12中任一項之波長轉換構件，其用於投影機。
  14. 一種發光裝置，其特徵在於具備：如請求項1至13中任一項之波長轉換構件；及光源，其對波長轉換構件照射螢光體粒子之激發波長之光。
  15. 一種波長轉換構件之製造方法，其特徵在於：其係用以製造如請求項1至13中任一項之波長轉換構件之方法，並且包括如下步驟：準備包含玻璃粉末與螢光體粒子之螢光體層用坯片；準備包含玻璃粉末之低折射率層用坯片；及於在螢光體層用坯片之上積層有低折射率層用坯片之狀態下焙燒；且於焙燒步驟中，以使用於低折射率層用坯片之玻璃粉末之黏度成為107 dPa・s以下之溫度進行加熱。
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