波长转换器件、投影仪以及荧光体陶瓷部件的制作方法

1.本发明涉及波长转换器件、使用了该波长转换器件的投影仪以及荧光体陶瓷部件。


背景技术：

2.以往，已知有用于投影仪的波长转换器件。
3.例如，专利文献1公开了波长转换器件，其具备俯视圆形的基板及沿基板的周向设置的荧光体层(荧光体陶瓷部件)，并且可以通过与基板的中心连接的电机进行旋转。就专利文献1来说，该波长转换器件作为投影仪中的反射型的荧光体轮发挥功能，将该波长转换器件的荧光体层所放出的荧光用作投影仪放出的光(投射光)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2019-66880号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的问题
8.然而，就上述现有的波长转换器件、投影仪及荧光体陶瓷部件来说，存在光的利用效率低的问题。因此，本发明提供光的利用效率高的波长转换器件、投影仪及荧光体陶瓷部件。
9.用于解决问题的手段
10.本发明的一个方式的波长转换器件用于投影仪，接受激发光而放出包含荧光的反射光，其具备具有光反射面的基板和荧光体陶瓷层，上述荧光体陶瓷层位于上述光反射面的上方，并且包含具有石榴石结构的第一晶相，上述光反射面的可见光反射率为95％～100％，上述荧光体陶瓷层的密度为理论密度的97％～100％，上述荧光体陶瓷层的膜厚为50μm以上且小于120μm。
11.另外，本发明的一个方式的投影仪具备放出激发光的激发光源和接受上述激发光而放出包含荧光的反射光的上述波长转换器件。
12.此外，本发明的一个方式的荧光体陶瓷部件是用于投影仪的的荧光体陶瓷部件，其包含具有石榴石结构的第一晶相和具有除了石榴石结构以外的结构的第二晶相，上述荧光体陶瓷部件的密度为理论密度的97％～100％，上述荧光体陶瓷部件的膜厚为50μm以上且小于300μm。
13.发明的效果
14.根据本发明，能够提供光的利用效率高的波长转换器件、投影仪及荧光体陶瓷部件。
附图说明
15.图1是实施方式的波长转换器件的立体图。
16.图2是表示图1的ii-ii线处的波长转换器件的切断面的剖面图。
17.图3是表示实施方式的投影仪的外观的立体图。
18.图4是表示实施方式的投影仪的光学系统的示意图。
19.图5a是表示实施方式的波长转换器件和光圈部件的示意图。
20.图5b是表示实施方式的比较例的波长转换器件和光圈部件的示意图。
21.图6是表示实施方式的实施例及比较例的波长转换器件的评价结果的图。
22.图7是表示实施方式的实施例的波长转换器件的评价结果的图。
23.图8是变形例1的波长转换器件的立体图。
24.图9是表示图8的ix-ix线处的波长转换器件的切断面的剖面图。
25.图10是表示变形例1的实施例的荧光体陶瓷层的截面的sem图像。
26.图11是表示变形例1的实施例的波长转换器件的评价结果的图。
27.图12是变形例2的荧光体陶瓷部件的立体图。
28.符号说明
29.1波长转换器件
30.10基板
31.11基板主体
32.12光反射层
33.13光反射面
34.20荧光体陶瓷层
35.30防反射层
36.100投影仪
37.121光散射性颗粒
38.l1激发光
39.l2反射光
具体实施方式
40.以下，使用附图对本发明的实施方式的波长转换器件等进行详细说明。
41.此外，以下说明的实施方式均表示概括性的或具体的例子。在以下的实施方式示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式、制造工序、制造工序的顺序等是一个例子，不是限定本发明的主旨。另外，对于以下的实施方式中的构成要素之中没有记载于独立权利要求的构成要素，作为任选的构成要素进行说明。
42.另外，各图是示意图，并不是严格地进行了图示的图。因此，例如各图中比例尺等并不一定一致。另外，各图中对实质上相同的构成标记相同的符号，对重复的说明进行省略或简化。
43.本说明书中，表示平行或正交之类的要素间的关系性的术语及表示圆形或椭圆形之类的要素的形状的术语以及数值范围不是仅表示严格含义的表述，而是指也包含实质上等同的范围、例如数％左右的差异的表达。
44.另外，本说明书中，“俯视”是指沿基板所具有的光反射面的垂直方向观察波长转换器件的情况。
45.此外，本说明书中，波长转换器件的构成中的“上”及“下”这样的术语不是指绝对空间认识中的上方(铅直上方)及下方(铅直下方)，而是基于层叠结构中的层叠顺序根据相对位置关系而规定的术语。另外，“上方“及“下方”这样的术语不仅适用于两个构成要素相互隔开间隔地配置并在两个构成要素之间存在其它构成要素的情况，也适用于两个构成要素相互密合地配置而两个构成要素相接的情况。
46.另外，本说明书及附图中，x轴、y轴及z轴表示三维正交坐标系的三轴。就各实施方式来说，以与基板所具有的光反射面平行的两轴为x轴及y轴，以与光反射面正交的方向为z轴方向。另外，就以下进行说明的各实施方式来说，有时将z轴正方向记载为上方，将z轴负方向记载为下方。
47.(实施方式)
48.[波长转换器件的构成]
[0049]
首先，使用附图对本实施方式的波长转换器件1的构成进行说明。图1是本实施方式的波长转换器件1的立体图。图2是表示图1的ii-ii线处的波长转换器件1的切断面的剖面图。
[0050]
如图1及图2所示，波长转换器件1是具备具有光反射面13的基板10、荧光体陶瓷层20以及防反射层30的器件。
[0051]
就本实施方式来说，波长转换器件1是用于投影仪并接受激发光l1而放出包含荧光的反射光的荧光体轮。波长转换器件1具有圆盘形状，在俯视下于波长转换器件1的中央设置有进行旋转驱动的电机4。因此，波长转换器件1通过电机4使电机4沿轴向图1所示的箭头的方向进行旋转驱动。
[0052]
此外，图1中示出了设置有电机4的荧光体轮的构成，但波长转换器件1也可以不具备电机4。即，波长转换器件1可以是不进行进行旋转驱动的固定的器件。如果是这样的构成，则波长转换器件1变得小型，因此能够提供紧凑的投影仪。
[0053]
荧光体陶瓷层20是位于基板10所具有的光反射面13的上方的层。就本实施方式来说，波长转换器件1为荧光体轮，因此荧光体陶瓷层20为荧光体环。荧光体陶瓷层20以环状设置于与波长转换器件1的旋转中心部(即设置有电机4的位置)的距离相等的圆周上。即，荧光体陶瓷层20设置为在俯视下沿周向的带状。
[0054]
荧光体陶瓷层20包含具有石榴石结构的第一晶相。更具体来说，本实施方式中，荧光体陶瓷层20是仅由具有石榴石结构的第一晶相构成的。即，本实施方式的荧光体陶瓷层20不包含具有与石榴石结构不同的结构的晶相。石榴石结构是指由a3b2c3o
12
的通式表示的晶体结构。就元素a来说，适用ca、y、la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb及lu等稀土元素；就元素b来说，适用mg、al、si、ga及sc等元素；就元素c来说，适用al、si及ga等元素。作为这样的石榴石结构，可以列举出：yag(钇-铝-石榴石(yttrium aluminum garnet))、luag(镥-铝-石榴石(lutetium aluminum garnet))、lu2camg2si3o
12
(镥-钙-镁-硅-石榴石(lutetium calcium magnesium silicon garnet))及tag(铽-铝-石榴石(terbium aluminum garnet))等。就本实施方式来说，荧光体陶瓷层20是由以(y
1-x
ce
x
)3al2al3o
12
(即(y
1-x
ce
x
)3al5o
12
)表示的第一晶相即yag构成的，0.001≤x＜0.1。
[0055]
此外，构成荧光体陶瓷层20的第一晶相可以是化学组成不同的多个石榴石晶相的固溶体。作为这样的固溶体，可以列举出由(y
1-x
ce
x
)3al2al3o
12
表示的石榴石晶相与由(lu
1-d
ced)3al2al3o
12
(0.001≤d＜0.1)表示的石榴石晶相的固溶体((1-a)(y
1-x
ce
x
)3al5o
12-a(lu
1-d
ced)3al2al3o
12
(0＜a＜1))，(0.001≤x＜0.1)。另外，作为这样的固溶体，可以列举出由(y
1-x
ce
x
)3al2al3o
12
表示的石榴石晶相与由(lu
1-z
cez)2camg2si3o
12
表示的石榴石晶相的固溶体((1-b)(y
1-x
ce
x
)3al2al3o
12-b(lu
1-z
cez)2camg2si3o
12
(0＜b＜1))，(0.001≤x＜0.1)，(0.0015≤z＜0.15)等。通过使荧光体陶瓷层20由化学组成不同的多个石榴石晶相的固溶体构成，荧光体陶瓷层20所放出的荧光的荧光光谱更宽频带化，绿色的光成分和红色的光成分增加。因此，能够提供放出色域广的投射光的投影仪。
[0056]
另外，构成荧光体陶瓷层20的第一晶相也可以包含化学组成相对于上述的由通式a3b2c3o
12
表示的晶相偏离的晶相。作为这样的晶相，可以列举出相对于由(y
1-x
ce
x
)3al2al3o
12
表示的晶相富含al的(y
1-x
ce
x
)3al
2 δ
al3o
12
，(0.001≤x＜0.1)(δ为正数)。另外，作为这样的晶相，可以列举出相对于由(y
1-x
ce
x
)3al2al3o
12
表示的晶相富含y的(y
1-x
ce
x
)
3 ζ
al2al3o
12
，(0.001≤x＜0.1)(ζ为正数)等。这些晶相的化学组成相对于由通式a3b2c3o
12
表示的晶相偏离，但维持了石榴石结构。通过使荧光体陶瓷层20由化学组成偏离的晶相构成，在荧光体陶瓷层20中产生折射率不同的区域，因此激发光l1及荧光进一步散射，荧光体陶瓷层20的发光面积变得更小。因此，能够提供光学扩展量更小并且光的利用效率更高的波长转换器件1及投影仪。
[0057]
进而，荧光体陶瓷层20也可以包含第一晶相和具有除了石榴石结构以外的结构的异相。通过使荧光体陶瓷层20由这样的第一晶相及异相构成，在荧光体陶瓷层20中产生折射率不同的区域，因此激发光l1及荧光进一步散射，荧光体陶瓷层20的发光面积变得更小。因此，能够提供光学扩展量更小并且光的利用效率更高的波长转换器件1及投影仪。
[0058]
由yag构成的荧光体陶瓷层20接受由波长转换器件1的上方射入的光作为激发光l1而放出荧光。更具体来说，通过使由后述的激发光源射出的光作为激发光l1照射至荧光体陶瓷层20，由荧光体陶瓷层20放出荧光作为波长转换光。即，由荧光体陶瓷层20放出的波长转换光是波长比激发光l1的波长更长的光。
[0059]
就本实施方式来说，由荧光体陶瓷层20放出的波长转换光中包含作为黄色系光的荧光。荧光体陶瓷层20例如吸收波长为380nm～490nm的光，放出在波长为490nm～580nm的区域具有荧光峰值波长的作为黄色系光的荧光。通过使荧光体陶瓷层20由yag构成，能够容易地实现放出在波长为490nm～580nm的区域具有荧光峰值波长的荧光的荧光体陶瓷层20。
[0060]
由荧光体陶瓷层20放出的波长转换光的色度图的x坐标可以为0.415以下，更优选为0.410以下，进一步优选为0.408以下。如果由荧光体陶瓷层20放出的波长转换光的色度图的x坐标为上述数值，则荧光体陶瓷层20的温度猝灭变小，因此能够实现发光效率高的荧光体陶瓷层20。
[0061]
荧光体陶瓷层20的密度可以为理论密度的95％～100％，更优选为理论密度的97％～100％。在此，理论密度是指将层中的原子设定为理想地排列的情况下的密度。换言之，理论密度是指假定在荧光体陶瓷层20中没有空隙时的密度，其是使用晶体结构而计算出的值。例如，在荧光体陶瓷层20的密度为99％的情况下，剩余的1％相当于空隙。即，荧光体陶瓷层20的密度越高，则空隙越少。如果荧光体陶瓷层20的密度为上述范围，则荧光体陶
瓷层20所放出的总荧光量增加，因此能够提供所放射的光量更多的波长转换器件1及投影仪。
[0062]
另外，荧光体陶瓷层20的密度可以为4.32g/cm3～4.55g/cm3，更优选为4.41g/cm3～4.55g/cm3。如本实施方式所示，在荧光体陶瓷层20由yag构成的情况下，如果荧光体陶瓷层20的密度为上述范围，则荧光体陶瓷层20的密度成为各自的理论密度的95％～100％及97％～100％。通过使荧光体陶瓷层20的密度为上述范围，能够高效地将荧光体陶瓷层20所吸收的激发光l1转换成荧光。即，能够实现发光效率高的荧光体陶瓷层20。
[0063]
荧光体陶瓷层20的膜厚(z轴方向的长度)优选为50μm以上且小于150μm，更优选为50μm以上且小于120μm。另外，上述荧光体陶瓷层的膜厚进一步优选为70μm以上且小于120μm，更进一步优选为80μm以上且小于110μm。
[0064]
进而，防反射层30位于荧光体陶瓷层20的上方。
[0065]
防反射层30是防止更具体来说抑制激发光l1的反射的层。防反射层30降低波长转换器件1中的激发光l1的反射率，并增加到达荧光体陶瓷层20的激发光l1的量。其结果是，荧光体陶瓷层20可吸收的激发光l1的量也增加，因此荧光体陶瓷层20所放出的荧光的量也增加。即，通过设置防反射层30，荧光体陶瓷层20所放出的荧光的量增加。
[0066]
防反射层30例如可以由电介体膜或者比可见光区域的光的波长小的周期性微细的凹凸结构(所谓蛾眼结构)等构成。在防反射层30由电介体膜构成的情况下，防反射层30可以包含无机化合物。在该情况下，防反射层30包含选自sio2、tio2、al2o3、zno、nb2o5及mgf等中的一种以上的无机化合物。
[0067]
另外，图1及图2中示出了设置有防反射层30的构成，但波长转换器件1也可以不具备防反射层30。
[0068]
基板10是圆盘形状的板材，其是支撑荧光体陶瓷层20及防反射层30的基材。电机4设置于在俯视下基板10的中央。如图2所示，基板10具有基板主体11和光反射层12。
[0069]
基板主体11可以由导热率高的材料构成。例如，基板主体11可以由导热率比荧光体陶瓷层20高的材料构成，但不限于此。基板主体11例如可示例出：玻璃基板、石英基板、gan基板、蓝宝石基板、si基板、金属基板等。另外，基板主体11可以由pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)膜或pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜之类的树脂构成。进而，在基板主体11为金属基板的情况下，基板主体11是由al、fe及ti之类的金属材料构成的。
[0070]
就本实施方式来说，基板主体11是由al构成的金属基板。al的导热率高并且是轻质的，因此能够提高基板主体11的放热性并且减轻基板主体11的重量。基板主体11的厚度例如为1.5mm以下。
[0071]
另外，基板10具有光反射面13。光反射面13是荧光体陶瓷层20所在侧的基板10的一面。就本实施方式来说，光反射面13是由光反射层12所包含的一面构成的。
[0072]
光反射面13是反射荧光体陶瓷层20所放出的荧光的面。另外，光反射面13也反射荧光体陶瓷层20中未转换成荧光的激发光l1。光反射面13将荧光及未转换成荧光的激发光l1向上方反射。就本实施方式来说，荧光及激发光l1是可见光区域的光，因此光反射面13的可见光反射率越高，则光的损失越少。具体来说，光反射面13的可见光反射率可以为90％～100％，更优选为95％～100％。如果光反射面13的可见光反射率为上述范围，则荧光及激发光l1变得向更上方反射，因此能够抑制荧光及激发光l1向横向(即与光反射面13平行的方
向)的导波，发光面积变得更小。因此，能够提供光学扩展量更小并且光的利用效率更高的波长转换器件1及投影仪。另外，光反射面13的490nm～780nm的波长区域的光的反射率可以为90％～100％，更优选为95％～100％。如果光反射面13的490nm～780nm的波长区域的光的反射率为上述范围，则能够使荧光向更上方反射，因此能够抑制荧光向横向的导波，发光面积变得更小。因此，能够提供光学扩展量更小并且光的利用效率更高的波长转换器件1及投影仪。此外，就本实施方式来说，可见光区域是指波长为380nm～780nm的波长区域。
[0073]
光反射层12只要能够将荧光及未转换成荧光的激发光l1向上方反射，由哪种材料构成都行。就本实施方式来说，光反射层12是由光散射性颗粒121和分散有光散射性颗粒121的粘结剂122构成的复合层。即，光反射层12具有光扩散性(光散射性)，并且通过光扩散将荧光及未转换成荧光的激发光l1向上方反射。
[0074]
光反射层12通过光散射性颗粒121与粘结剂122的折射率差使光扩散。光散射性颗粒121例如为由无机化合物或树脂材料构成的填料或白色颗粒。更具体来说，光散射性颗粒121可以为sio2、tio2、al2o3、zno、nb2o5、zro2及caco3之类的无机化合物，也可以为苯乙烯系树脂及丙烯酸系树脂之类的树脂材料。另外，粘结剂122可以是由具有光透射性的丙烯酸系树脂及有机硅系树脂之类的树脂材料构成的。
[0075]
通过设置光反射层12，能够提高光反射面13的可见光反射率。进而，通过使光反射层12由包含光散射性颗粒121的复合层构成，能够进一步提高光反射面13的可见光反射率。即，能够进一步抑制波长转换器件1中的光的损失。
[0076]
此外，光反射层12可以是由具有光反射性的金属构成的金属层。例如，该金属是包含ag、al或它们中的任一者的合金。就光反射层12来说，可以通过对该金属进行干式工艺或湿式工艺来形成。就算在这样的情况下，也期待与光反射层12由包含光散射性颗粒121的复合层构成的情况相同的作用效果。
[0077]
另外，可以在光反射层12与荧光体陶瓷层20之间设置有接合层。通过设定为这样的构成，光反射层12与荧光体陶瓷层20进一步密合，因此能够介由光反射层12将在荧光体陶瓷层20产生的热更高效地传导至基板主体11。因此，能够提供荧光体陶瓷层20的温度猝灭少的高效的波长转换器件1。接合层可以是由有机硅系树脂或环氧系树脂之类的透明材料形成的。另外，接合层的厚度可以为1μm以上且小于100μm，优选为1μm以上且小于20μm。
[0078]
此外，图1及图2中示出了设置有光反射层12的构成，但波长转换器件1也可以不具备光反射层12。在该情况下，基板主体11的表面成为光反射面13。
[0079]
[投影仪的构成]
[0080]
如上所述地构成的波长转换器件1用于如图3及图4所示的投影仪100。图3是表示本实施方式的投影仪100的外观的立体图。图4是表示本实施方式的投影仪100的光学系统的示意图。以下，使用图3及图4对本实施方式的投影仪100的构成进行说明。
[0081]
如图3及图4所示，本实施方式的投影仪100具备光源3、分色镜5、波长转换器件1、显示元件6、投射光学部件7以及反射镜8。
[0082]
光源3例如为半导体激光光源或led(light emitting diode)光源，其被驱动电流驱动而放出规定的颜色(波长)的光。
[0083]
就本实施方式来说，光源3为半导体激光光源。此外，光源3所具备的半导体激光元件例如为由氮化物半导体材料构成的gan系半导体激光元件(激光芯片)。就本实施方式来
说，作为半导体激光光源的光源3是多芯片类型的发光装置。
[0084]
作为一个例子，光源3放出在波长为380nm～490nm具有峰值波长的近紫外至蓝色的范围内的激光。更具体来说，光源3放出峰值波长为445nm的蓝色光。本实施方式的光源3是激发光源的一个例子。光源3所放出的激光到达分色镜5。
[0085]
分色镜5相对于光源3的光轴以45度的角度配置。本实施方式的分色镜5是透射蓝色光的一部分而反射其它部分并透射黄色系荧光的分色镜。
[0086]
即，分色镜5具有反射及透射由光源3放出的激光的波长区域的光的特性。因此，由光源3放出的激光的一部分的行进方向不会变更而从分色镜5透射，该激光的其它部分被分色镜5反射，行进方向变更90
°
而朝向波长转换器件1。
[0087]
在此，由光源3放出的激光的其它部分作为激发光l1到达波长转换器件1。波长转换器件1接受激发光l1而放出包含荧光的反射光l2。更具体来说，反射光l2包含通过波长转换器件1所具备的荧光体陶瓷层20及光反射面13分别进行了波长转换及反射的光。更具体来说，反射光l2是包含产生于荧光体陶瓷层20的黄色系荧光和在荧光体陶瓷层20未被转换成荧光的作为蓝色光的激发光l1的光。然而，荧光在反射光l2中所占之比例高，因此反射光l2为黄色系光。
[0088]
行进方向不变更而从分色镜5透射的激光作为透射光l12到达反射镜8，被反射镜8镜面反射而朝向分色镜5的另一面。而且，该透射光l12被分色镜5的另一面反射，行进方向变更90
°
而朝向显示元件6。
[0089]
另外，反射光l2到达分色镜5。此时，分色镜5相对于反射光l2的光轴以45度的角度配置，并且透射黄色系荧光。因此，到达了分色镜5的反射光l2的行进方向不变化。
[0090]
由此，如图4所示，反射光l2的光轴与透射光l12的光轴一致地朝向显示元件6。此时，反射光l2为黄色系光，透射光l12为蓝色光，因此这些光复合而成的光为白色光。即，由分色镜5朝向显示元件6的光是白色光。
[0091]
作为反射光l2与透射光l12的混合光的白色光朝向显示元件6。在此，如果反射光l2为光学扩展量大的光，则与显示元件6的尺寸相比，向显示元件6照射的反射光l2的尺寸变得更大。因此，未向显示元件6照射的无效的(即不能利用的)光成分变多。
[0092]
显示元件6是控制从开口部2a通过的光(白色光)并将其以影象的形式输出的大致平面状的元件。换言之，显示元件6生成影象用的光。显示元件6具体来说是具有dmd(数字微镜器件；digital micromirror device)的dlp(数字光处理器；digital light processing)。另外，例如显示元件6可以是反射型液晶面板等。此外，可以在显示元件6与分色镜5之间具备蝇眼透镜、偏振光转换元件及镜杆等。
[0093]
由显示元件6生成的影象用的光通过投射光学部件7成为放大投射至屏幕的投射光。
[0094]
就投影仪100来说，仅利用照射至显示元件6的光作为投射光。即，反射光l2的光学扩展量越小，则可用作投影仪100的投射光的光越多。
[0095]
[波长转换器件中的光行为]
[0096]
在此，使用本实施方式和比较例对波长转换器件1中的光行为进行说明。
[0097]
图5a是表示本实施方式的波长转换器件1和光圈部件2的示意图。图5b是表示本实施方式的比较例的波长转换器件1x和光圈部件2的示意图。此外，在此，为了方便，使用光圈
部件2、波长转换器件1及1x、激发光l1以及反射光l2进行说明。
[0098]
在此，光圈部件2是用于评价反射光l2的光学扩展量的大小的部件。光圈部件2进行光吸收并且在光圈部件2的中央部设置有开口部2a。可以认为如果从光圈部件2的开口部2a通过的光成分之比例相对较多，则反射光l2的光学扩展量小。
[0099]
比较例的波长转换器件1x是除了荧光体陶瓷层20x的厚度比本实施方式的荧光体陶瓷层20厚(例如200μm)这一点以外与本实施方式的波长转换器件1相同的构成。
[0100]
荧光体陶瓷层20及20x的密度为4.41g/cm3～4.55g/cm3，密度高。即，就荧光体陶瓷层20及20x来说，空隙少并且不易引起光散射，因此光容易沿层的俯视方向(即x轴方向或y轴方向)前进，容易引起所谓导光。
[0101]
首先，使用图5a对本实施方式的波长转换器件1进行说明。
[0102]
如果如本实施方式的荧光体陶瓷层20那样厚度足够薄(为50μm～120μm)，则能够进一步缩短从激发光l1射入至反射光l2射出为止的层的俯视方向(在此为x轴方向)的距离d。换言之，就本实施方式来说，荧光体陶瓷层20的荧光的发光面积(发光光斑直径)足够小。因此，如图5a所示，被光反射面13反射而由荧光体陶瓷层20射出的反射光l2容易从光圈部件2的开口部2a通过。如上所述，从开口部2a通过的光可以介由显示元件6及投射光学部件7用作放大投射至屏幕的光。
[0103]
即，就本实施方式来说，波长转换器件1所具备的荧光体陶瓷层20的厚度足够薄，因此可以充分地减小荧光的发光面积。因此，从光圈部件2的开口部2a通过的光多，从而可用作投影仪100的投射光的光多。即，通过上述构成，能够实现光的利用效率高的波长转换器件1。进而，通过具备这样的波长转换器件1，能够实现光的利用效率高的投影仪100。
[0104]
接着，使用图5b对比较例的波长转换器件1x进行说明。
[0105]
如果如比较例的荧光体陶瓷层20x那样厚度充分厚(为200μm)，则从激发光l1射入至反射光l2x射出为止的层的俯视方向的距离dx变得更长。换言之，就比较例来说，荧光体陶瓷层20x的荧光的发光面积(发光光斑直径)变大。因此，如图5b所示，被光反射面13反射而由荧光体陶瓷层20x射出的反射光l2x容易被光圈部件2截止。因此，就比较例的波长转换器件1x来说，光的利用效率低。
[0106]
另外，如上所述，就本实施方式来说，通过设置光反射层12，进而通过使光反射层12由包含光散射性颗粒121的复合层构成，能够进一步提高光反射面13的可见光反射率。由此，能够进一步抑制波长转换器件1中的光的损失，因此能够实现光的利用效率高的波长转换器件1。
[0107]
实施例
[0108]
在此，在本实施方式的实施例1～3和比较例的波长转换器件中，对制造方法和光的利用效率进行说明。
[0109]
首先，记载荧光体陶瓷层的制造方法。
[0110]
实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层均是由以(y
0.9953
ce
0.0047
)3al5o
12
表示的第一晶相构成的。另外，实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层均由是由ce
3
激活荧光体构成的。
[0111]
实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层使用了以下的三种化合物粉末作为原料。具体来说，使用了y2o3(氧化钇，纯度为3n，日本钇株式会社)、al2o3(氧化铝，纯度为3n，住友化学株式会社)及ceo2(氧化铈，纯度为3n，日本钇株式会社)。
[0112]
首先，以成为化学计量的组成的化合物(y
0.9953
ce
0.0047
)3al5o
12
的方式称量了上述原料。接着，将所称量的原料和氧化铝制球(直径为10mm)投入了塑料制罐。氧化铝制球的量是填充塑料制罐的容积的1/3左右的程度的量。之后，将纯水投入塑料制罐，利用罐旋转装置(日陶化学株式会社制，ball mill anz-51s)使原料与纯水混合。该混合实施了12小时。这样地得到了浆料状的混合原料。
[0113]
使用干燥机对浆料状的混合原料进行了干燥。具体来说，以覆盖金属制桶的内壁的方式铺设naflon(注册商标)片，使混合原料在naflon(注册商标)片的上方流入。就金属制桶、naflon(注册商标)片和混合原料来说，以设定为150℃的干燥机对它们进行了8小时的处理并进行了干燥。之后，回收干燥后的混合原料，并利用喷雾干燥装置对混合原料进行了造粒。此外，造粒时，使用了聚乙烯醇作为粘合剂(粘结剂)。
[0114]
就造粒后的混合原料来说，利用电动油压压制机(理研精机株式会社制，emp-5)和圆筒型的模具(外径为58mm，内径为38mm，高度为130mm)，使其暂时成型为圆筒型。将成型时的压力设定为5mpa/cm2。接着，利用冷等静压加压装置对暂时成型后的成型体进行了主成型。主成型时的压力设定为300mpa。此外，就主成型后的成型体来说，以去除造粒时所使用的粘合剂(粘结剂)的目的，对其进行了加热处理(脱粘结剂处理)。加热处理的温度设定为500℃。另外，加热处理的时间设定为10小时。
[0115]
使用管状气氛炉对加热处理后的成型体进行了烧成。烧成温度设定为1675℃。另外，烧成时间设定为4小时。烧成气氛设定为氮与氢的混合气体气氛。此外，烧成后的烧成物的外径及内径分别为43mm及29mm。
[0116]
使用多线锯对烧成后的圆筒型的烧成物进行了切片。切片后的圆筒型的烧成物的厚度设定为约700μm。
[0117]
使用研磨装置对切片后的烧成物进行研磨而进行了烧成物的厚度的调整。通过进行该调整，烧成物成为荧光体陶瓷层。荧光体陶瓷层的厚度在实施例1中为53μm，在实施例2中为75μm，在实施例3中为106μm，在比较例中为206μm。
[0118]
此外，实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层的外径及内径分别为43mm及29mm。另外，实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层为深黄色。
[0119]
接着，对荧光体陶瓷层的评价进行说明。
[0120]
首先，使用阿基米德法对实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层的密度进行了评价。实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层的密度均为4.49g/cm3。另外，实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层的密度均为y3al5o
12
的理论密度(4.55g/cm3)的98.7％。即，实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层的密度均为y3al5o
12
的理论密度的97％～100％。
[0121]
接着，记载波长转换器件的制造方法。
[0122]
首先，准备al的圆盘形状的基板主体(直径为50mm，厚度为0.5mm)。接着，使用分配装置，以成为圆形(外径为46mm，内径为30mm)的方式在基板主体上涂布包含分散有tio2颗粒的有机硅系树脂的光反射层，。在此，光反射层所包含的有机硅系树脂也发挥作为使荧光体陶瓷层与基板主体贴合的粘接剂的功能。
[0123]
之后，荧光体陶瓷层以与涂布成圆形的光反射层重合的方式配置。在此，以光反射层的厚度成为约50μm的方式通过金属制的夹具固定荧光体陶瓷层。之后，使用干燥机进行加热处理，使光反射层固化。此时的加热处理的温度设定为150℃。此外，作为光反射层所包
含的一面的光反射面的可见光反射率为95％以上。
[0124]
这样地得到了具备上述的实施例1～3及比较例的荧光体陶瓷层中的各个荧光体陶瓷层和基板的实施例1～3及比较例的波长转换器件。
[0125]
进而，对波长转换器件的评价进行说明。
[0126]
使用与反射型激光激发方式波长转换器件相关的评价装置，对实施例1～3及比较例的波长转换器件进行了评价。具体来说，就该评价装置来说，向旋转的波长转换器件照射激发光(激光)，通过功率表对由波长转换器件所放出的荧光的荧光能量进行评价。激光的波长、输出及照射光斑直径(1/e2)设定为455nm、70w及1.2mm。此外，该激光为高斯光束。另外，波长转换器件的转速设定为7200rpm。该评价装置中设置了截止由波长转换器件放出的荧光的一部分的光圈部件。此时，例如波长转换器件与光圈部件的距离为3mm～100mm，光圈部件的开口部的开口直径为5mm～10mm的圆形的孔。
[0127]
图6是表示本实施方式的实施例1～3及比较例的波长转换器件的评价结果的图。具体来说，图6中示出了实施例1～3及比较例的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)、荧光能量相对值(从开口部通过前)及耦合效率。
[0128]
在此，荧光能量相对值(从开口部通过后)是指从光圈部件的开口部通过后的各个波长转换器件所放出的荧光的荧光能量的相对值。此外，将从开口部通过后的比较例的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量设定为100％。
[0129]
另外，荧光能量相对值(从开口部通过前)是指从光圈部件的开口部通过前的各个波长转换器件所放出的荧光的荧光能量的相对值。此外，从开口部通过后的比较例的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量设定为100％。
[0130]
另外，耦合效率是指荧光能量相对值(从开口部通过后)相对于荧光能量相对值(从开口部通过前)之比例。即，耦合效率是以荧光能量相对值(从开口部通过后)除以荧光能量相对值(从开口部通过前)而得到的值。
[0131]
就投影仪来说，将从开口部通过后的荧光用作投射光的一部分。即，可以认为荧光能量相对值(从开口部通过后)越大，则可以用作投影仪的投射光的荧光越多。
[0132]
如图6所示，实施例1、实施例2、实施例3及比较例的波长转换器件的耦合效率分别为85％、86％、84％及81％。即，实施例中的耦合效率均比比较例中的耦合效率高。耦合效率越高，则表示所产生的荧光之中从开口部通过的光越多，即如图5a及图5b所示，表示波长转换器件所放出的荧光的发光面积小。即，示出了实施例1～3的波长转换器件所放出的荧光的发光面积比比较例的波长转换器件所放出的荧光的发光面积小，实施例的波长转换器件的光的利用效率更高。
[0133]
另外，如图6所示，通过使实施例1～3的荧光体陶瓷层的厚度为50μm～120μm的范围，与比较例相比其成为足够高的耦合效率是显而易见的。即，通过使上述的本实施方式的荧光体陶瓷层20的厚度为50μm～120μm的范围，能够实现光的利用效率高的波长转换器件1。
[0134]
另外，实施例1、实施例2、实施例3及比较例的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)分别为103％、106％、105％及100％。即，实施例1～3中的任一者的荧光能量相对值(从开口部通过后)均比比较例中的荧光能量相对值(从开口部通过后)高。而且，就实施例1～3来说，荧光体陶瓷层的厚度为76μm的实施例2及荧光体陶瓷层的厚度为106μm的
实施例3的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)更高。
[0135]
另外，如图6所示，通过使实施例2及3的荧光体陶瓷层的厚度为70μm～120μm的范围，与比较例相比成为足够高的荧光能量相对值(从开口部通过后)是显而易见的。即，通过使上述的本实施方式的荧光体陶瓷层20的厚度为70μm～120μm的范围，能够实现光的利用效率更高的波长转换器件1。
[0136]
进而，实施例1、实施例2、实施例3及比较例的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过前)分别为121％、124％、125％及124％。荧光体陶瓷层的厚度为最薄的53μm的实施例1的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过前)比实施例2及3以及比较例的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过前)低。认为其理由是因为：就实施例1的波长转换器件来说，由于荧光体陶瓷层的厚度薄，因此荧光体陶瓷层不能充分吸收激光。
[0137]
在此，进而对本实施方式的实施例4的波长转换器件中制造方法和光的利用效率进行说明。
[0138]
首先，记载本实施方式的实施例4的波长转换器件所具备的荧光体陶瓷层的制造方法。
[0139]
实施例4的荧光体陶瓷层均是由以(y
0.997
ce
0.003
)3al5o
12
表示的第一晶相构成的。另外，实施例4的荧光体陶瓷层均是由ce
3
激活荧光体构成的。
[0140]
就实施例4来说，通过除了以成为化学计量的组成的化合物(y
0.997
ce
0.003
)3al5o
12
的方式称量了原料以外，与实施例1～3相同的步骤得到了烧成物。即，实施例1～3的荧光体陶瓷层与实施例4的荧光体陶瓷层的主要不同点是y与ce的组成比不同这一点。
[0141]
实施例4的荧光体陶瓷层的厚度为103μm。
[0142]
此外，实施例4的荧光体陶瓷层的外径及内径为41mm及27mm。另外，实施例4的荧光体陶瓷层为深黄色。
[0143]
接着，对荧光体陶瓷层的评价进行说明。
[0144]
首先，使用阿基米德法对实施例4的荧光体陶瓷层的密度进行了评价。实施例4的荧光体陶瓷层的密度为4.48g/cm3。另外，实施例4的荧光体陶瓷层的密度均为y3al5o
12
的理论密度(4.55g/cm3)的98.4％。即，实施例4的荧光体陶瓷层的密度为y3al5o
12
的理论密度的97％～100％。
[0145]
此外，如上所述，本实施方式的荧光体陶瓷层20由具有ce
3
及ce
4
的yag构成，即荧光体陶瓷层20包含ce
3
及ce
4
。因此，接下来利用硬x射线xafs装置，对实施例4的荧光体陶瓷层的ce
3
存在比及ce
4
存在比进行了评价。具体来说，利用硬x射线xafs装置，在5687ev～5777ev的范围取得了实施例4的荧光体陶瓷层的xafs光谱。通过对该所取得的xafs光谱进行ce
3
的参考光谱及ce
4
的参考光谱的拟合分析，对ce
3
存在比及ce
4
存在比进行了评价。此外，为了得到ce
3
的参考光谱及ce
4
的参考光谱，以相同的条件对ceo2及cef3进行了评价。
[0146]
表1是示出实施例4的荧光体陶瓷层的ce
3
存在比及ce
4
存在比的表。如表1所示，实施例4的荧光体陶瓷层的ce
3
存在比及ce
4
存在比分别为78.3％及21.7％。就实施例4的荧光体陶瓷层来说，其满足ce
3
×
100％/(ce
3
ce
4
)≥60％，即ce
3
存在比为60％以上。
[0147]
表1
[0148]
ce
3
的存在比ce
4
的存在比78.3％21.7％
[0149]
接着，记载实施例4的波长转换器件的制造方法。
[0150]
首先，作为光反射层，准备了被ag涂覆的al的圆盘形状的基板主体(直径为50mm，厚度为0.5mm)。此外，在该基板主体的中心部开设螺纹孔。接着，在该基板主体设置了荧光体陶瓷层。
[0151]
在荧光体陶瓷层的内侧设置在中心部开设了螺纹孔的al的圆盘形状的第一板部件(外径为26.5mm，厚度为100μm)。此外，荧光体陶瓷层为荧光体环，第一板部件设置于环状的内侧。而且，进而以与荧光体陶瓷层及第一板部件重合的方式设置在中心部开设有螺纹孔的al的圆盘形状的第二板部件(外径为29mm，厚度为200μm)。并且，对基板主体、第一板部件及第二板部件进行螺纹固定。这样地荧光体陶瓷层被固定，得到了波长转换器件。即，就实施例4的波长转换器件来说，荧光体陶瓷层被基板主体和第二板部件夹着而固定。
[0152]
这样，得到了实施例4的荧光体陶瓷层及波长转换器件。
[0153]
进而，对波长转换器件的评价进行说明。
[0154]
实施例4的波长转换器件以与实施例1～3相同的方法进行了评价。
[0155]
图7是表示本实施方式的实施例4的波长转换器件的评价结果的图。具体来说，图7中示出了实施例4的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)、荧光能量相对值(从开口部通过前)及耦合效率。此外，为了比较，图7中还示出了实施例1～3及比较例的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)、荧光能量相对值(从开口部通过前)及耦合效率。
[0156]
在此，荧光能量相对值(从开口部通过后)是指从光圈部件的开口部通过后的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量的相对值。此外，将从开口部通过后的比较例的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量设定为100％。
[0157]
另外，荧光能量相对值(从开口部通过前)是指从光圈部件的开口部通过前的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量的相对值。此外，将从开口部通过后的比较例的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量设定为100％。
[0158]
另外，耦合效率是指荧光能量相对值(从开口部通过后)与荧光能量相对值(从开口部通过前)之比例。即，耦合效率是将荧光能量相对值(从开口部通过后)除以荧光能量相对值(从开口部通过前)而得到的值。
[0159]
如图7所示，实施例4的波长转换器件的耦合效率为85％。另外，如上述所述，比较例的波长转换器件的耦合效率为81％。就耦合效率更高的实施例4的波长转换器件来说，在所产生的荧光之中从开口部通过的光更多，荧光的发光面积更小。例如，如图5a及图5b所示，就实施例4的波长转换器件来说，从光圈部件2的开口部2a通过的光多，因此可用作投影仪100的投射光的光多。即示出了实施例4的波长转换器件的光的利用效率高。
[0160]
进而，实施例4的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)及荧光能量相对值(从开口部通过前)分别为108％及128％。该值与实施例1～3的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)及荧光能量相对值(从开口部通过前)相比为更高的值。
[0161]
如上所述，就实施例4的荧光体陶瓷层来说，ce
3
存在比为60％以上，ce
4
的存在比小于40％，较少。因此，由ce
4
造成的非发光弛豫损耗减少，因此ce
3
存在比为60％以上的实施例4的荧光体陶瓷层的发光效率变高。因此，通过具备这样的荧光体陶瓷层，实施例4的波长转换器件能够提高光的利用效率。进而，在投影仪具备这样的波长转换器件1的情况下，
能够提高投影仪的光的利用效率。例如，能够实现低功耗的投影仪。
[0162]
另外，由于由ce
4
造成的非发光弛豫损耗减少，因此实施例4的荧光体陶瓷层的发热减少。因此，就具备这样的荧光体陶瓷层的投影仪来说，能够提高激发光l1的最大输入能量，即能够实现高输出的投影仪。
[0163]
(变形例1)
[0164]
实施方式的荧光体陶瓷层20仅由第一晶相构成，但不限于此。在此，对具备包含第一晶相和第二晶相的荧光体陶瓷层20a的波长转换器件1a进行说明。
[0165]
[波长转换器件的构成]
[0166]
首先，使用附图对本变形例的波长转换器件1a的构成进行说明。图8是本变形例的波长转换器件1a的立体图。图9是表示图8的ix-ix线处的波长转换器件1a的切断面的剖面图。
[0167]
本变形例的波长转换器件1a除了具备荧光体陶瓷层20a这一点以外，具有与实施方式的波长转换器件1相同的构成。即，如图8及图9所示，波长转换器件1a具备具有光反射面13的基板10、荧光体陶瓷层20a以及防反射层30。
[0168]
此外，就本变形例来说，波长转换器件1a也是用于投影仪并接受激发光l1而放出包含荧光的反射光的荧光体轮。
[0169]
荧光体陶瓷层20a包含第一晶相和第二晶相。更具体来说，就本变形例来说，荧光体陶瓷层20a是由第一晶相和第二晶相构成的。
[0170]
第一晶相具有如实施方式所述那样的构成。
[0171]
另外，第二晶相是具有与石榴石结构不同的结构的晶相。即，第二晶相具有与第一晶相所具有的结构不同的结构。因此，第一晶相的折射率与第二晶相的折射率互不相同。
[0172]
在对荧光体陶瓷层20a进行截面观察的情况下，将表示荧光体陶瓷层20a的图像的面积整体设定为100％时，表示第一晶相的面积例如为10％～99％。此外，表示第一晶相的面积不限于此，例如可以为75％～98％，也可以为85％～95％。即，本变形例的荧光体陶瓷层20a主要包含第一晶相。
[0173]
作为一个例子，本变形例的第二晶相是具有钙钛矿结构的晶相，但不限于此，也可以是具有与石榴石结构及钙钛矿结构不同的结构的晶相。
[0174]
钙钛矿结构是指由efo3的通式表示的晶体结构。元素e适用ca、y、la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、tb及lu等稀土元素，元素f适用mg、al、si、ga及sc等元素。作为这样的石榴石结构，可以列举出：yap(钇-铝-钙钛矿(yttrium aluminum perovskite))等。就本变形例来说，第二晶相是由(y
1-y
cey)alo3(0≤y＜0.1)即yap表示的。
[0175]
此外，第二晶相可以是化学组成不同的多个钙钛矿晶相的固溶体。
[0176]
另外，第二晶相可以包含化学组成偏离上述的由通式efo3表示的晶相的晶相。
[0177]
此外，本变形例的荧光体陶瓷层20a是仅由第一晶相及第二晶相构成的，即不包含具有与石榴石结构及钙钛矿结构不同的结构的晶相。
[0178]
就本变形例来说，作为一个例子，表示第二晶相的材料为yap，但不限于此。另外，只要以表示第二晶相的材料的折射率与表示具有石榴石结构的第一晶相的材料(在此为yag)的折射率之差为0.05～0.5的方式选择表示第二晶相的材料就行。由此，如上所述，第一晶相的折射率与第二晶相的折射率互不相同。此外，表示第二晶相的材料的折射率与表
示第一晶相的材料的折射率之差优选为0.06～0.3，进一步优选为0.07～0.15。
[0179]
另外，例如在本变形例的第二晶相为具有与石榴石结构及钙钛矿结构不同的结构的晶相的情况下，作为表示第二晶相的材料，可以是al2o3、y2o3、y4al2o9、lu2o3及lu4al2o9等。
[0180]
荧光体陶瓷层20a接受作为激发光l1的由波长转换器件1a的上方射入的光而放出荧光。更具体来说，通过使作为激发光l1的由后述的激发光源射出的光照射至荧光体陶瓷层20a，由荧光体陶瓷层20a放出作为波长转换光的荧光。即，由荧光体陶瓷层20a放出的波长转换光是波长比激发光l1的波长长的光。
[0181]
就本变形例来说，由荧光体陶瓷层20a发出的波长转换光中包含作为黄色系光的荧光。荧光体陶瓷层20a例如吸收波长为380nm～490nm的光并放出在波长为490nm～580nm的区域具有荧光峰值波长的作为黄色系光的荧光。通过使荧光体陶瓷层20a由yag及yap构成，容易实现放出在波长为490nm～580nm的区域具有荧光峰值波长的荧光的荧光体陶瓷层20a。
[0182]
由荧光体陶瓷层20a放出的波长转换光的色度图的x坐标可以为0.415以下，更优选为0.410以下，进一步优选为0.408以下。如果由荧光体陶瓷层20a放出的波长转换光的色度图的x坐标为上述数值，则荧光体陶瓷层20a的温度猝灭变小，因此能够实现发光效率高的荧光体陶瓷层20a。
[0183]
荧光体陶瓷层20a的密度可以为理论密度的95％～100％，更优选为理论密度的97％～100％。在此，理论密度是指使层中的原子理想地排列的情况下的密度。换言之，理论密度是指假定在荧光体陶瓷层20a中没有空隙时的密度，其是使用晶体结构而计算出的值。例如，在荧光体陶瓷层20a的密度为99％的情况下，剩余的1％相当于空隙。即，荧光体陶瓷层20a的密度越高，则空隙越少。如果荧光体陶瓷层20a的密度为上述范围，则荧光体陶瓷层20a所放出的总荧光量增加，因此能够提供放射的光量更多的波长转换器件1a及投影仪。
[0184]
此外，理论密度是指具有石榴石结构的第一晶相的理论密度。
[0185]
荧光体陶瓷层20a的密度可以为4.32g/cm3～4.55g/cm3，更优选为4.41g/cm3～4.55g/cm3。如本变形例所示，在荧光体陶瓷层20a由yag及yap构成的情况下，如果荧光体陶瓷层20a的密度为上述范围，则荧光体陶瓷层20a的密度成为各自的95％～100％及97％～100％。通过使荧光体陶瓷层20a的密度为上述范围，能够将荧光体陶瓷层20a所吸收的激发光l1高效地转换成荧光。即，实现发光效率高的荧光体陶瓷层20a。
[0186]
荧光体陶瓷层20a的膜厚(z轴方向的长度)优选为50μm以上且小于150μm，更优选为50μm以上且小于120μm。另外，上述荧光体陶瓷层的膜厚优选为70μm以上且小于120μm，更优选为80μm以上且小于110μm。
[0187]
[投影仪的构成]
[0188]
如以上那样地构成的波长转换器件1a与实施方式的波长转换器件1相同地用于投影仪。即，可以使用本变形例的波长转换器件1a来代替实施方式的波长转换器件1。
[0189]
[实施例]
[0190]
在此，在实施例5及6的波长转换器件中对制造方法和光的利用效率进行说明。此外，实施例5的波长转换器件具备与本变形例的波长转换器件1a相同的构成，实施例6的波长转换器件具备与实施方式的波长转换器件1相同的构成。
[0191]
首先，记载实施例5及6的波长转换器件所具备的荧光体陶瓷层的制造方法。
[0192]
实施例5的荧光体陶瓷层主要是由以(y
0.997
ce
0.003
)3al5o
12
表示的晶相(即第一晶相)构成的。此外，如上所述，实施例5的荧光体陶瓷层也包含第二晶相。实施例6的荧光体陶瓷层是由以(y
0.997
ce
0.003
)3al5o
12
表示的晶相(即第一晶相)构成的。另外，实施例5及6的荧光体陶瓷层均是由ce
3
激活荧光体构成的。
[0193]
实施例5及6的荧光体陶瓷层使用与实施例1～3中使用的原料相同的原料。
[0194]
首先，以成为化学计量的组成的化合物(y
0.9953
ce
0.0047
)3al5o
12
的方式称量了上述原料。接着，以与实施例1～3相同的步骤使上述原料混合，得到了浆料状的混合原料。
[0195]
接着，就实施例5来说，以不利用喷雾干燥装置的方法，得到了造粒后的混合原料。具体来说，将使用干燥机进行了干燥的混合原料100g投入了氧化铝制研钵。然后，将以0.5重量％之比率使聚乙烯醇溶解于水而得到的溶液作为聚乙烯醇溶液，将该聚乙烯醇溶液18ml进一步投入了氧化铝制研钵。之后，使用研棒使混合原料与聚乙烯醇溶液混合。接着，使用网眼为512μm的筛子对混合原料与聚乙烯醇溶液的混合物进行了筛分。其结果是，得到了颗粒尺寸成为512μm左右以下的混合原料与聚乙烯醇溶液的混合物。之后，以设定为105℃的干燥机对该混合物进行30分钟处理，去除了水分。这样，得到了在实施例5中使用的造粒后的混合原料。另外，就实施例6来说，以与实施例1～3相同的步骤对混合原料进行造粒，得到了造粒后的混合原料。
[0196]
以相同的方法使实施例5及6的荧光体陶瓷层暂时成型。具体来说，利用电动油压压制机(理研精机株式会社制，emp-5)和圆筒型的模具(外径为66mm，内径为46mm，高度为130mm)使造粒后的混合原料暂时成型为圆筒型。成型时的压力设定为5mpa。接着，利用冷等静压加压装置，对暂时成型后的成型体进行了主成型。主成型时的压力设定为300mpa。此外，以将造粒时所使用的粘合剂(粘结剂)去除的目的，对主成型后的成型体进行了加热处理(脱粘结剂处理)。加热处理的温度设定为500℃。另外，加热处理的时间设定为10小时。
[0197]
使用管状气氛炉对加热处理后的成型体进行了烧成。烧成温度设定为1675℃。另外，烧成时间设定为4小时。烧成气氛设定为氮与氢的混合气体气氛。此外，烧成后的烧成物的外径及内径分别为49mm及35mm。
[0198]
使用多线锯对烧成后的圆筒型的烧成物进行了切片。切片后的圆筒型的烧成物的厚度设定为约700μm。
[0199]
此外，就实施例5及6来说，以1000℃以上的温度对烧成后的烧成物进行了加热处理。
[0200]
使用研磨装置对切片后的烧成物进行研磨，进行了烧成物的厚度的调整。荧光体陶瓷层的厚度在实施例5中为118μm，在实施例6中为117μm。
[0201]
此外，实施例5及6的荧光体陶瓷层的外径及内径均为49mm及35mm。另外，实施例5及6的荧光体陶瓷层为深黄色。
[0202]
接着，对荧光体陶瓷层的评价进行说明。
[0203]
首先，使用阿基米德法对实施例5及6的荧光体陶瓷层的密度进行了评价。实施例5及6的荧光体陶瓷层的密度分别为4.48g/cm3及4.42g/cm3。另外，实施例5及6的荧光体陶瓷层的密度分别为y3al5o
12
的理论密度(4.55g/cm3)的98.4％及97.1％。即，实施例5及6的荧光体陶瓷层的密度为y3al5o
12
的理论密度的97％～100％。
[0204]
接着，使用扫描型电子显微镜(sem)对实施例5的荧光体陶瓷层的截面sem图像进
行了评价。
[0205]
图10是表示本变形例的实施例5的荧光体陶瓷层的截面的sem图像。图10(a)表示实施例5的荧光体陶瓷层的大范围的截面的sem图像。此外，图10(a)所示的sem图像相当于图9所示的剖面图中的被矩形虚线包围的区域的图像。图10(b)是图10(a)的被单点划线的矩形包围的区域放大而得到的sem图像。图10(c)是图10(a)的被双点划线的矩形包围的区域放大而得到的sem图像。
[0206]
在此，实施例5中的荧光体陶瓷层即本变形例的荧光体陶瓷层20a包含单相部和与该单相部分开的混合相部。图10(b)中示出了单相部，图10(c)中示出了混合相部。
[0207]
就本变形例来说，图10中的sem图像中，颜色更深的区域相当于具有石榴石结构的第一晶相，颜色更浅的区域相当于具有钙钛矿结构的第二晶相。另外，图10中的sem图像中，颜色最深的区域相当于空隙。
[0208]
单相部中仅设置有具有石榴石结构的第一晶相以及具有与石榴石结构不同的结构(在此为钙钛矿结构)的第二晶相中的第一晶相。此外，更具体来说，在此，单相部中仅设置有第一晶相，未设置具有与石榴石结构及钙钛矿结构不同的结构的其它晶相等。
[0209]
另外，混合相部中混合设置有第一晶相及第二晶相这两者。更具体来说，混合相部中仅混合设置有第一晶相及第二晶相这两者。此外，混合相部中可以混合设置有第一晶相及第二晶相这两者以及进而具有与石榴石结构及钙钛矿结构不同的结构的其它晶相。
[0210]
实施例5的混合相部是以随机互相缠绕的结构混合设置有第一晶相及第二晶相这两者，但不限于此，也可以以周期性排列的结构混合设置有第一晶相及第二晶相这两者。
[0211]
此外，实施例5中的荧光体陶瓷层包含多个混合相部。在图10(a)中以虚线包围的区域分别相当于混合相部。
[0212]
多个混合相部的各自的周围被单相部包围。也可以认为单相部及多个混合相部的形状是海岛形状。在该情况下，单相部相当于海，多个混合相部相当于岛。
[0213]
另外，只要在混合相部中设置有与第一晶相相比更多的第二晶相就行。例如，混合相部中的第一晶相与第二晶相之比率如下所述。在对实施例5的荧光体陶瓷层进行了截面观察的情况(例如图10)下，将表示混合相部的图像的面积整体设定为100％时，表示第二晶相的面积例如为10％～99％。此外，表示第二晶相的面积不限于此，例如可以为70％～95％，也可以为80％～90％。即，在本变形例的混合相部中主要设置有第二晶相。
[0214]
这样，在混合相部中混合设置有具有石榴石结构的第一晶相及具有钙钛矿结构的第二晶相这两者。如上所述，第一晶相的折射率与第二晶相的折射率互不相同。因此，仅设置有第一晶相的单相部的折射率与混合相部的折射率互不相同。就本变形例来说，yag的折射率为1.83，yap的折射率为1.91，因此单相部的折射率比混合相部的折射率低。
[0215]
进而，对混合相部的尺寸进行说明。此外，混合相部的尺寸表示如图10所示的sem图像中的混合相部的长度方向的长度。混合相部的尺寸是指例如以图10的双向箭头表示的长度。混合相部的尺寸优选为0.5μm以上且小于500μm，更优选为1μm以上且小于300μm，进一步优选为2μm以上且小于100μm。
[0216]
这样，实施例5的荧光体陶瓷层(荧光体陶瓷层20a)包含第一晶相及第二晶相，图10中示出了设置有单相部及混合相部的情况。另一方面，实施例6的荧光体陶瓷层是仅由第一晶相构成的。因此，确认了实施例6的荧光体陶瓷层中未设置混合相部。
[0217]
接着，记载实施例5及6的波长转换器件的制造方法。
[0218]
首先，作为光反射层，准备了涂覆了ag的al的圆盘形状的基板主体(直径为50mm，厚度为0.5mm)。此外，在该基板主体的中心部开设了螺纹孔。接着，在该基板主体设置荧光体陶瓷层。
[0219]
在荧光体陶瓷层的内侧设置在中心部开设有螺纹孔的al的圆盘形状的第三板部件(外径为34.5mm，厚度为100μm)。此外，荧光体陶瓷层为荧光体环，第三板部件设置于环状的内侧。而且，进而以与荧光体陶瓷层及第三板部件重合的方式设置在中心部开设有螺纹孔的al的圆盘形状的第四板部件(外径为39mm，厚度为200μm)。而且，对基板主体、第三板部件及第四板部件进行螺纹固定。这样，使荧光体陶瓷层固定，得到了波长转换器件。即，就实施例5及6的波长转换器件来说，荧光体陶瓷层是被基板主体和第四板部件夹着而固定的。
[0220]
进而，对波长转换器件的评价进行说明。
[0221]
以与实施例1～3相同的方法对实施例5及6的波长转换器件进行了评价。
[0222]
图11是表示本变形例的实施例5及6的波长转换器件的评价结果的图。具体来说，图11中示出了实施例5及6的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)、荧光能量相对值(从开口部通过前)及耦合效率。
[0223]
在此，荧光能量相对值(从开口部通过后)是指从光圈部件的开口部通过后的各个波长转换器件所放出的荧光的荧光能量的相对值。此外，从开口部通过后的实施例6的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量设定为100％。
[0224]
另外，荧光能量相对值(从开口部通过前)是指从光圈部件的开口部通过前的各个波长转换器件所放出的荧光的荧光能量的相对值。此外，从开口部通过后的实施例6的波长转换器件所放出的荧光的荧光能量设定为100％。
[0225]
此外，耦合效率是指荧光能量相对值(从开口部通过后)与荧光能量相对值(从开口部通过前)之比例。即，耦合效率是将荧光能量相对值(从开口部通过后)除以荧光能量相对值(从开口部通过前)而得到的值。
[0226]
如图11所示，实施例5及6的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过后)分别为101％及100％。此外，实施例5及6的波长转换器件的荧光能量相对值(从开口部通过前)分别为117％及122％。
[0227]
另外，相当于本变形例的波长转换器件1a的实施例5的波长转换器件的耦合效率为87％。相当于实施方式的波长转换器件1的实施例6的波长转换器件的耦合效率为82％。
[0228]
如上所述，实施例5的波长转换器件所具备的荧光体陶瓷层(荧光体陶瓷层20a)是由折射率互不相同的第一晶相和第二晶相构成的。
[0229]
由此，在荧光体陶瓷层20a中产生折射率不同的区域，因此激发光l1及荧光变得更容易散射。其结果是，抑制向实施方式的如图5a及图5b所示出的层的俯视方向(即x轴方向或y轴方向)导光，荧光体陶瓷层20a的发光面积变得更小。因此，实施例5的波长转换器件的耦合效率与实施例6的波长转换器件的耦合效率相比更高。即，实现光学扩展量更小并且光的利用效率更高的实施例5的波长转换器件(波长转换器件1a)。在投影仪具备这样的波长转换器件1a的情况下，能够进一步提高投影仪的光的利用效率。
[0230]
另外，荧光体陶瓷层20a包含单相部和与该单相部分开的混合相部。单相部中仅设置有第一晶相及第二晶相之中的第一晶相，混合相部中混合设置有第一晶相及第二晶相这
两者。这样的单相部的折射率及混合相部的折射率互不相同。
[0231]
由此，在荧光体陶瓷层20a中产生折射率不同的区域，因此激发光l1及荧光变得更容易散射。其结果是，荧光体陶瓷层20a的发光面积进一步减小。因此，实现光学扩展量更小并且光的利用效率更高的波长转换器件1a。
[0232]
另外，在混合相部的尺寸为上述范围的情况下，激发光l1及荧光变得更容易散射。
[0233]
此外，荧光体陶瓷层20a包含多个混合相部。多个混合相部的各自的周围被单相部包围。
[0234]
由此，激发光l1及荧光变得更容易散射。其结果是，荧光体陶瓷层20a的发光面积进一步减小。因此，实现光学扩展量更小并且光的利用效率更高的波长转换器件1a。
[0235]
以上的结果表明：不单由于因荧光体陶瓷层20a的膜厚薄引起的导光抑制效果，而且还由于荧光体陶瓷层20a自身的导光抑制效果，波长转换器件1a的耦合效率增高。即，表明：即使不控制荧光体陶瓷层20a的膜厚，波长转换器件1a的耦合效率也增高。
[0236]
另外，表示第二晶相的材料的折射率与表示第一晶相的材料的折射率之差为0.05～0.5。
[0237]
由此，激发光l1及荧光变得更容易散射。其结果是，荧光体陶瓷层20a的发光面积进一步变小。因此，实现光学扩展量更小并且光的利用效率更高的波长转换器件1a。
[0238]
另外，第二晶相是由(y
1-y
cey)alo3(0≤y＜0.1)表示的晶相。
[0239]
由此，容易将表示第二晶相的材料的折射率与表示第一晶相的材料的折射率之差设定为上述范围。
[0240]
(变形例2)
[0241]
进而，对与荧光体陶瓷层20及20a构成不同的荧光体陶瓷层20b进行说明。
[0242]
图12是本变形例的荧光体陶瓷部件的立体图。
[0243]
作为一个例子，本变形例的荧光体陶瓷部件为具有层状的形状的荧光体陶瓷层20b。
[0244]
荧光体陶瓷层20b与实施方式及变形例1所示的荧光体陶瓷层20及20a相同地是用于投影仪的部件。
[0245]
荧光体陶瓷层20b除了以下的一点以外具备与变形例1的荧光体陶瓷层20a相同的构成。具体来说，这一点是ce
3
存在比为60％以上。
[0246]
即，荧光体陶瓷层20b包含具有石榴石结构的第一晶相和具有除了石榴石结构以外的结构的第二晶相。第一晶相与第二晶相的折射率互不相同。此外，就本变形例来说，第一晶相及第二晶相分别是由yag及yap表示的晶相，荧光体陶瓷层20b也主要包含第一晶相。另外，荧光体陶瓷部件(荧光体陶瓷层20b)的密度可以为理论密度的95％～100％，更优选为理论密度的97％～100％。另外，荧光体陶瓷部件(荧光体陶瓷层20b)的膜厚可以不特别地设置限制，但在设置限制的情况下优选为50μm以上且小于500μm、更优选为50μm以上且小于300μm。另外，该膜厚进一步优选为50μm以上且小于120μm。
[0247]
荧光体陶瓷部件(荧光体陶瓷层20b)具备上述构成。因此，在将荧光体陶瓷层20b用于投影仪并被照射激发光的情况下，荧光体陶瓷层20b之中产生折射率不同的区域，因此激发光及荧光进一步散射。其结果是，抑制向实施方式的图5a及图5b所示的层的俯视方向(即x轴方向或y轴方向)导光，荧光体陶瓷层20b的发光面积变得更小。因此，成为光学扩展
量更小并且光的利用效率更高的荧光体陶瓷部件。在投影仪具备这样的荧光体陶瓷部件(荧光体陶瓷层20b)的情况下，能够进一步提高投影仪的光的利用效率。
[0248]
进而，荧光体陶瓷层20b是由具有ce
3
及ce
4
的yag及yap构成的，即，荧光体陶瓷层20b包含ce
3
及ce
4
。在此，就荧光体陶瓷层20b来说，其满足ce
3
×
100％/(ce
3
ce
4
)≥60％，即ce
3
存在比为60％以上。
[0249]
就ce
3
存在比为60％以上的荧光体陶瓷层20b来说，由ce
4
造成的非发光弛豫损失减少，因此发光效率变高。进而，就具备这样的荧光体陶瓷层20b的投影仪来说，能够提高光的利用效率。例如，能够实现低功耗的投影仪。
[0250]
另外，由ce
4
造成的非发光弛豫损失减少，因此荧光体陶瓷层20b的发热减少。因此，就具备这样的荧光体陶瓷层20b的投影仪来说，能够提高激发光的最大输入能量，即能够实现高输出的投影仪。
[0251]
(其它实施方式)
[0252]
以上，基于实施方式及变形例对本发明的波长转换器件等进行了说明，但本发明不限于这些实施方式及变形例。只要不脱离本发明的主旨，本发明的范围也包括对实施方式及变形例实施本领域技术人员可以想到的各种变形而得到的方式、将实施方式及变形例中的部分构成要素组合而构建的其它方式。
[0253]
此外，就实施方式来说，光源为半导体激光光源，但不限于此，也可以是led光源。
[0254]
另外，就上述的实施方式来说，可以在权利要求书或其等同范围内进行各种变更、替换、附加、省略等。