波长转换元件、光源装置和图像投影装置制造方法及图纸

[问题]为了抑制由于照射激励光引起的荧光体部分的温度梯度的出现。[解决手段]波长转换元件20具有荧光体粒子5分散于粘接剂4中的荧光体部分10。荧光体部分具有在厚度方向上位于彼此相反的侧的第一表面和第二表面。用激励光从第二表面侧照射荧光体部分。当荧光体部分沿厚度方向被二等分为第一表面侧的第一部分和第二表面侧的第二部分时，第一部分中的荧光体粒子的体积浓度高于第二部分中的体积浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】波长转换元件、光源装置和图像投影装置
本专利技术涉及通过波长转换激励光发射荧光的波长转换元件和使用波长转换元件的光源装置，更特别地，涉及适于图像投影装置的波长转换元件。
技术介绍
上述的光源装置以高的密度将诸如激光束的激励光会聚和照射到波长转换元件中的荧光层上，由此有效地发射荧光。荧光层包含粘接剂和分散于粘接剂中的荧光粒子。但是，由于以高密度会聚和照射的激励光，荧光层可能热，并且，劣化的荧光层以及荧光层中的荧光体的发光效率下降受到关注。专利文献1公开了荧光层的形成方法，在该荧光层中，荧光粒子分散于由无机材料制成的粘接剂中，使得荧光粒子可以接触金属基板以促进热辐射。在专利文献1中公开的方法有望提供荧光层中的基板附近的荧光体的热辐射促进效果，但是荧光粒子的其热辐射促进效果在照射激励光的入射表面附近是不清楚的。另外，由于照射的激励光的强度在入射表面侧较高，因此在荧光层中的入射表面侧部分与基板侧部分之间存在大的局部温差(温度梯度)，并且可能出现由因此发生的应力等导致的裂纹。现有技术文件专利文献专利文献1：日本专利公开No.2015-94777
技术实现思路
本专利技术要解决的问题问题在于，不可能抑制由激励光的照射导致的荧光层(或部分)的温度梯度。解决问题的手段根据本专利技术的一个方面的波长转换元件包括荧光粒子分散于粘接剂中的荧光部分，其中，荧光部分具有在厚度方向上彼此相反的第一表面和第二表面，并且，激励光从第二表面侧照射，并且其中，第一部分中的荧光粒子的体积浓度高于第二部分中的荧光粒子的体积浓度，其中，荧光部分在厚度方向上被划分成第一表面侧的第一部分和第二表面侧的第二部分这两个部分。包括被配置为发射激励光的光源和以上的波长转换元件的光源装置也构成本专利技术的另一方面。包括以上的光源装置和被配置为通过用光调制元件调制来自光源装置的光来投影图像的光学系统的图像投影装置也构成本专利技术的另一方面。根据本专利技术的另一方面的一种波长转换元件的制造方法，该波长转换元件包括荧光粒子分散于粘接剂中的荧光部分，其中，荧光部分具有在厚度方向上彼此相反的第一表面和第二表面，并且，激励光从第二表面侧照射，所述制造方法包括步骤：制备荧光粒子以第一体积浓度分散于粘接剂中的第一材料、以及荧光粒子以比第一体积浓度高的第二体积浓度分散于粘接剂中的第二材料；以及层叠第一材料和第二材料，使得第二材料位于第一表面侧。[本专利技术的效果]本专利技术可以提供控制荧光部分中的荧光粒子的浓度、抑制由激励光的照射导致的温度梯度并且防止由温度梯度导致的应力的波长转换元件。本专利技术可以提供能够稳定地产生荧光的光源装置和能够稳定地显示优异的投影图像的图像投影装置。附图说明图1示出根据本专利技术的例子1的光源装置的配置。图2示出作为比较例的光源装置的配置。图3示出根据例子1的光源装置中的、在荧光层中行进的激励光和荧光层中的温度分布。图4示出比较例中的、在荧光层中行进的激励光和荧光层中的温度分布。图5相互比较根据例子1和比较例的荧光层中的温度分布。图6示出例子1的变更例。图7示出根据本专利技术的例子2的图像投影装置的配置。具体实施方式现在将参照附图，描述根据本专利技术的实施例。例子1图1示出根据本专利技术的例子1的光源装置100的配置。光源装置100包括作为光源的发光元件(激光二极管)1、波长转换元件20和光源光学系统2。发光元件1发射作为激励光6的蓝色激光束(约450nm的波长)。波长转换元件20包含基板3和在基板3上形成并且由基板3支撑的荧光层(荧光部分)10。光源光学系统2将从发光元件1发射的激励光6引导到波长转换元件20(荧光层10)。荧光层10包含粘接剂4和分散于粘接剂4中的多个荧光粒子5。荧光粒子5吸收并且波长转换激励光6，并且发射具有比激励光6的波长长的波长(500nm～650nm)的光作为荧光7。另外，荧光层10以没有任何波长转换的方式扩散(反射或透射)激励光的一部分。光源装置100发射从荧光层10发射的荧光7和作为未转换的激励光的未示出的扩散成分的合成光(白光)。从发光元件1发射的激励光6通过光源光学系统2以高的密度会聚并且照射到荧光层10上与接触基板3的基板接触表面(第一表面)在层厚方向上相反的入射表面(第二表面)上的、具有预定面积的区域上。从入射表面进入荧光层10的激励光6在荧光层10中在扩散的同时行进。当激励光6被荧光粒子5吸收时，其能量的一部分变为荧光7并且从荧光粒子5被释放，并且剩余的能量作为热被释放基板3由涂覆有荧光波长的增强反射膜的、诸如金属(铝等)、蓝宝石和尖晶石的、具有高的反射率和高的热导率的材料制成。基板3用于向入射表面侧反射经由荧光层10到达基板3的激励光6和从荧光粒子5发射的荧光7。另外，基板3在其后侧(与荧光层10相反)被冷却并且促进从荧光层10的热辐射。荧光层10在层厚方向上被二等分时的基板接触表面侧的一半(或第一部分)将被称为基板侧部分10b，并且入射表面侧的另一半(或第二部分)将被称为入射表面侧部分10a。然后，如图1中的框中放大的那样，形成荧光层10，使得基板侧部分10b中的荧光粒子5的体积浓度高于入射表面侧部分10a的荧光粒子5的体积浓度。这里使用的荧光粒子5的体积浓度(vol％，以下称为“荧光体积浓度”)是荧光层10(粘接剂4和荧光粒子5)的单位体积中的被荧光粒子5占据的体积的比。例如，图1示出入射表面侧部分10a的荧光体积浓度为38％且基板侧部分10b的荧光体积浓度为58％的例子。因此，控制(设定)荧光层10中的荧光体积浓度可以调制荧光层10中的温度梯度或者使得温度分布均匀，从而抑制由应力导致的裂纹。图2示出根据比较例的波长转换元件20′，其中，荧光层10′中的荧光体积浓度在层厚方向上是均匀的。图3和图4示意性地在其下侧示出在图1和图2中的各荧光层10和10′中产生的热分布。在这些图中，浓的部分意味着大的热值(或高温)，淡的部分意味着小的热值(或低温)。当荧光粒子吸收激励光并且释放其一部分为热而不是荧光时，产生荧光层中的热的大部分。由此，每单位体积的热值依赖于入射的激励光的强度和荧光体积浓度。层厚方向(或从入射表面的深度方向)上的激励光的强度分布也依赖于荧光体积浓度。图3和图4在其上侧示出入射并且透过荧光层10和10′的激励光6。示出的箭头表示行进的激励光，并且箭头厚度表示其强度。当激励光在各荧光层中行进时，激励光在通过诸如荧光层内的荧光粒子和孔隙的扩散因子扩散时，其一部分被荧光粒子吸收并且转换成荧光。换句话说，激励光接收诸如内部扩散和通过荧光粒子的吸收的两种影响，并且，当激励光行进时，其强度在深度方向上衰减。根据图2所示的比较例的荧光体积浓度在深度方向上均匀的荧光层10′首先根据激励光的高强度在入射表面附近产生强的热。当激励光在深度方向上行进时，其强度衰减。因此，如图4所示，与基板3侧相比，在荧光层10′中的入射表面侧，热分布以非常高的热值出现。结果，如示出荧光层10′中的深度和温度之间的关系的图5所示，荧光层10′中的深度方向上的温度梯度变陡。另一方面，如图3所示，根据本实施例的荧光层10中的入射激励光6的强度与根据比较例的荧光层10′中的入射激励光的强度相同，但是入射表面侧部分10a的荧光体积浓度比基板侧部分10b的荧光体积浓度低，因此，入射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长转换元件，包括：荧光部分，在荧光部分中，荧光粒子分散于粘接剂中，其中，荧光部分具有在厚度方向上彼此相反的第一表面和第二表面，并且，激励光从第二表面侧照射，其中，第一部分中的荧光粒子的体积浓度高于第二部分中的荧光粒子的体积浓度，其中，荧光部分在厚度方向上被划分成第一表面侧的第一部分和第二表面侧的第二部分这两个部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.01 JP 2016-1099321.一种波长转换元件，包括：荧光部分，在荧光部分中，荧光粒子分散于粘接剂中，其中，荧光部分具有在厚度方向上彼此相反的第一表面和第二表面，并且，激励光从第二表面侧照射，其中，第一部分中的荧光粒子的体积浓度高于第二部分中的荧光粒子的体积浓度，其中，荧光部分在厚度方向上被划分成第一表面侧的第一部分和第二表面侧的第二部分这两个部分。2.根据权利要求1所述的波长转换元件，还包括被配置为支撑荧光部分的基板，其中，第一表面接触基板。3.根据权利要求2所述的波长转换元件，其中，基板由金属制成。4.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，满足以下条件：1.1≤ρ1/ρ0≤2.0这里，ρ1是第一部分的体积浓度，并且ρ0是第二部分的体积浓度。5.根据权利要求1所述的波长转换元件，其中，满足以下条件：25％≤ρ1≤70％15％≤ρ0≤50％这里，ρ1是第一部分的体积浓度，并且ρ0是第二部分的体积浓度。6.根据权利要求1所述的波...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口裕，阿部雅之，大古场稔，小川大辅，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP