(57)【要約】【課題】珪酸化物をバインダーとした蛍光体の膜は、膜厚が薄いため吸収飽和が生じやすく、また蛍光体が密集しすぎると再吸収が生じ変換効率が低下する。よって、珪酸化物をバインダーとしながらも膜厚を厚くした発光素子とその製造方法を提供する。【解決手段】蛍光体層は、蛍光体と珪酸カリウムと珪酸ナトリウムとシリカ粒子、もしくはガラスフリットと、を備え、珪酸カリウムと珪酸ナトリウムの比率を調整することにより、製造時の印刷性と熱処理後の耐水性を両立する。【選択図】図３
2014229503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基材と、
前記支持基材上に配置された複数の蛍光体粒子と、
前記複数の蛍光体粒子間に配置された透明粒子と、
前記蛍光体粒子と前記透明粒子とを接合する結合材と、を含む発光素子。
【請求項２】
前記結合材は、珪酸化物である請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記透明粒子は、シリカ粒子、または、ガラスフリットである請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
前記珪酸化物が珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合物からなることを特徴とする請求項２記載の発光素子。
【請求項５】
前記珪酸化物１００重量％とした場合、前記珪酸ソーダが５０重量％から２０重量％、前記珪酸カリウムが５０重量％から８０重量％である請求項４記載の発光素子。
【請求項６】
前記透明粒子の平均粒子径は、前記蛍光体粒子の平均粒子径より小さい請求項１から５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記支持基材がアルミニウム、もしくは、酸化膜により被覆されている基材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
第１の波長帯の光を出射する光源と前記光源により励起され他の波長の光を出射する励起光学素子である蛍光体デバイスとで構成された光源装置と、
前記光源装置からの光を光変調素子に導く照明装置と、
入力画像信号に応じて前記光変調素子で変調された画像光をスクリーンに投写する投写光学系と、を備え、
前記光源装置の前記蛍光体デバイスが、請求項１から７のいずれか１項に記載の発光素子であることを特徴とするプロジェクター。
【請求項９】
複数の蛍光体粒子と、珪酸化物と、シリカ粒子もしくはガラスフリットと、を含む液状物を支持基材の上に配置する工程と、
前記液状物を熱処理することにより、前記支持基材の支持面上に前記複数の蛍光体粒子と、珪酸化物と、シリカ粒子もしくはガラスフリット、との間で脱水反応による粒子どうしの接合が行われる工程と、を備えたことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記珪酸化物が珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合物からなることを特徴とする請求項９記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記珪酸化物１００重量％とした場合、前記珪酸ソーダが５０重量％から２０重量％、前記珪酸カリウムが５０重量％から８０重量％である請求項９記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子とその製造方法、およびプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターにおいては、光源として超高圧水銀ランプなどの放電ランプが用いられるのが一般的であった。ところが、この種の放電ランプは、寿命が比較的短い、瞬時点灯が難しい、等の課題があった。そこで、放電ランプに代わる方式の光源を用いた投射型の画像表示装置が提案されている。
【０００３】
この種の光源として、蛍光発光を利用して白色光を生成する方式のものが知られている。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザー光源からの光を蛍光体に照射することにより、蛍光としての白色光を取り出す光源装置が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１記載の光源装置は、蛍光体を励起させる励起光（青色光）を射出する励起光源と、励起光を受けて励起光とは異なる波長帯域である赤色光および緑色光を発する蛍光体層を備えた蛍光体ホイールと、を有している。図４は、特許文献１に記載された従来の蛍光体層である緑色発光層の断面図である。
【０００５】
支持基材７７上の支持面７７ａに、緑色発光層１１Ｇが位置する。蛍光体粒子５５の下部が結合材５７にて、支持面７７ａに固定されている。蛍光体粒子５５の上部は、結合材５７で覆われなく、表面がでている。表面がでていることで、光取り出し効率を上げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８５４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、蛍光体粒子のバインダーが、蛍光体粒子に比べ粒子径が小さい珪酸化物で構成されており、蛍光体膜の膜厚を蛍光体粒子の粒子径以上の厚さにすることは困難である。膜厚の薄さゆえに、入射した光に比べ蛍光体粒子から発せられる蛍光の絶対量が少なく、結果として入射した光の一部がそのまま反射される現象が生じやすい。
【０００８】
また、蛍光体粒子間の距離が近く単位体積当たりの蛍光体粒子の密度が高くなると、蛍光体粒子から発せられた蛍光が隣接する蛍光体粒子に吸収されてしまう現象、すなわち再吸収が生じやすい。結果として、所望の変換効率が得られないという課題を有している。
【０００９】
また、蛍光体粒子のバインダーがシリコーン樹脂などの手段も存在する。しかしながら、樹脂の耐熱性が低いこと、かつ、樹脂の熱伝導率が低いため放熱性が低く、一般的に蛍光材料温度上昇に伴って蛍光を発光する効率が低下する性質、いわゆる温度消光が発生してしまい、所望の変換効率が得られないという課題も有している。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる発光素子とその製造方法と、この発光素子を備えたプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の発光素子は、結合材によって結合された複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と、蛍光体層を支持する支持面を有する支持基材と、を備える。蛍光体層は、蛍光体と珪酸化物とシリカ粒子、もしくはガラスフリットにより構成されることを特徴とする。そして、珪酸化物は珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合溶液からなり、支持基材がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材である。
【００１２】
本構成によって、入射した光の一部がそのまま反射してしまう現象の抑制が可能となる。また、蛍光体粒子から発せられた蛍光が隣接する蛍光体粒子に吸収されてしまう現象、すなわち再吸収の抑制も可能となる。また、熱伝導率もシリカ粒子ならびに珪酸化物は、樹脂の約５倍の熱伝導率をもっているため、放熱性に優れ、結果として温度消光の発生を抑制が可能となる。その結果、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる。
【００１３】
本発明の発光素子の製造方法は、複数の蛍光体粒子と珪酸化物と珪酸化物の同程度の屈折率を持つシリカ粒子、もしくはガラスフリットとを含む液状物を支持基材の上に配置する工程と、液状物を乾燥させることにより、前記支持基材の支持面上に前記複数の蛍光体粒子と珪酸化物とシリカ粒子、もしくはガラスフリットとの間で脱水縮合反応による粒子どうしの接合が行われる工程と、１００〜２５０℃程度の温度で熱をかける工程と、を備えたことを特徴とする。珪酸化物が珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合溶液からなり、支持基材がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材である。
【００１４】
複数の蛍光体粒子と珪酸化物と珪酸化物の同程度の屈折率を持つシリカ粒子、もしくはガラスフリットとを含む液状物を支持基材の上に配置する手段として、スクリーンによる印刷工法、もしくはディスペンスによる塗布工法などがある。この製造方法によれば、複数の蛍光体粒子と珪酸化物とシリカ粒子、もしくはガラスフリットによる硬化物が支持基材上に容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明の発光素子およびその製造方法により、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる発光素子を実現できる。さらに、その製造方法と、この発光素子を備えたプロジェクターを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態における光源装置およびプロジェクターの図
【図２】実施の形態における光源装置に備えられた蛍光体ホイールの斜視図
【図３】（Ａ）実施の形態における蛍光体ホイール１０の断面図、（Ｂ）図３（Ａ）の緑色発光層１１Ｇにおける拡大図
【図４】特許文献１に記載された従来の発光層を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のプロジェクターは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロ・ミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる、いわゆる１チップＤＬＰ（デジタル・ライト・プロセッシング）の事例である。
【００１８】
図１は、本実施形態の光源装置およびプロジェクターを示す概略構成図である。図２は、本発明の実施の形態における光源装置に備えられた蛍光体ホイール（発光素子）の斜視図である。図３（Ａ）は、蛍光体ホイールの断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の緑色発光層における拡大図である。
【００１９】
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２０】
本実施形態のプロジェクター１００は、図１に示すように、光源装置１２０と、照明装置１３０とＤＭＤ１４１と投写レンズ１１０と、を備えている。本実施の形態のプロジェクター１００において、光源装置１２０から射出された光は、照明装置１３０により集光され、ＤＭＤ１４１に入射する。ＤＭＤ１４１により反射された光は投写レンズ１１０によりスクリーンに拡大投写され、時分割に基準映像光を変調し、フルカラーの投写画像が表示される。
（プロジェクター１００の各構成要素）
まず、プロジェクター１００の各構成要素を説明する。本実施形態の光源装置１２０は、レーザー光源９、ヒートシンク７０、蛍光体ホイール１０、ダイクロイックミラー４１、コリメーターレンズ２０、ミラー６０，６１，６２、レンズ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７、モーター３１、回転軸３２を備えている。
【００２１】
ダイクロイックミラー４１は、青色光を反射させ、緑色光と赤色光を透過させる分光特性を有している。
【００２２】
レーザー光源９は、ヒートシンク７０が備えられている。後述する蛍光体ホイール１０が備える蛍光体を励起させる励起光として、例えば発光強度の中心波長が４５０ｎｍの青色レーザー光を射出する。レーザー光源９から射出される青色レーザー光は偏光状態が一定の直線偏光である。本実施形態において、波長４５０ｎｍは第１の波長領域に相当する。
【００２３】
なお、レーザー光源９は、図１では１個のレーザー光源９を用いる例として示したが、例えば複数個のレーザー光源９を並置しても良い。また、後述する蛍光体を励起させることができる波長の光であれば、４５０ｎｍ以外の中心波長を有する色光を射出するレーザー光源９であっても構わない。本実施形態では、レーザー光源９を用いるが、固体光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いても良い。
【００２４】
図２は本発明の実施の形態における光源装置に備えられた蛍光体ホイール１０の斜視図である。蛍光体ホイール１０は、緑色発光層１１Ｇ、赤色発光層１１Ｒ，青色光透過部１２、支持基材７７、増反射膜７８により構成されている。支持基材７７の増反射膜７８上に、励起光で青色光透過部１２と、赤色発光層１１Ｒと、緑色発光層１１Ｇ、とを円周方向で分割して設けられている。
（蛍光体ホイール１０）
本実施形態の蛍光体ホイール１０は、光を反射させる際に蛍光発光（波長変換）を生じさせる反射型の蛍光体ホイールである。したがって、本実施形態では、支持基材７７
（図２）として光反射性を有する基板が用いられる。
【００２５】
具体的には、光反射率が高く、放熱性に優れるという観点から、例えばアルミニウム、銀等の金属基板が好ましく用いられる。光反射率を高めるためには、金属基板の表面が鏡面研磨されていることが好ましい。あるいは、金属単体の基板に代えて、アルミニウム基板上に銀を成膜したもの等を用いても良い。
【００２６】
また、支持基材７７の支持面（表面）上に、例えば酸化シリコン膜と酸化チタン膜との多層膜等、無機材料の酸化物からなる増反射膜７８が設けられている。これにより、支持基材７７の光反射率を高めることができる。
【００２７】
図１に示すように、蛍光体ホイール１０の中心にモーター３１が接続され、蛍光体ホイール１０の中心を通る回転軸３２を中心として回転可能に設けられている。
【００２８】
モーター３１は、蛍光体ホイール１０を使用時において例えば７５００ｒｐｍで回転させる。図２のように、円周方向に分割された青色光透過部１２と、赤色発光層１１Ｒと、緑色発光層１１Ｇが、直径約４５ｍｍの環状に形成された蛍光体ホイール１０に青色光ＬＢが入射する場合、蛍光体ホイール１０上の青色光ＬＢが照射される領域（ビームスポット）は、円周方向に分割された青色光透過部１２と、赤色発光層１１Ｒと、緑色発光層１１Ｇの表面上を約１８ｍ／秒で移動する。
【００２９】
すなわち、モーター３１は、蛍光体ホイール１０上におけるビームスポットの位置を変位させる位置変位手段として機能する。これにより、励起光が蛍光体ホイール１０上の同一の位置を照射し続けないため、照射位置の蛍光体粒子の熱劣化が防止され、装置を長寿命化することができる。
【００３０】
図１で、レーザー光源９から射出される青色光ＬＢの光路上に、コリメーターレンズ２０とレンズ２１が配置され、その先にダイクロイックミラー４１の反射面が蛍光体ホイール１０と４５度の角度をなすように配置されている。ダイクロイックミラー４１は、青色光を反射させ、赤色光と緑色光とを透過させる特性を有しているため、レーザー光源９から射出された青色光ＬＢは、コリメーターレンズ２０、レンズ２１を透過して、ダイクロイックミラー４１で反射して、レンズ２７を透過して、複数の発光体を備えた蛍光体ホイール１０に向かう。
【００３１】
蛍光体ホイール１０にて、青色光透過部１２を通過した青色光ＬＢは、レンズ２６とレンズ２５を通り、ミラー６２にて９０度に反射する。その後同様に、レンズ２４とミラー６１、レンズ２３とミラー６０とレンズ２２を介してダイクロイックミラー４１にて９０度反射し、照明装置１３０へ照射される。
【００３２】
緑色発光層１１Ｇに、入射した青色光ＬＢは、緑色発光層１１Ｇの蛍光体粒子を励起して、例えば発光強度の中心波長が５３０ｎｍの光に波長変換され、緑色光ＬＧが射出される。赤色発光層１１Ｒに入射した青色光ＬＢは、赤色発光層１１Ｒの蛍光体粒子を励起して、例えば発光強度の中心波長が６８０ｎｍの光に波長変換され、赤色光ＬＲが射出される。緑色発光層１１Ｇから、射出された緑色光ＬＧと、赤色発光層１１Ｒから射出された赤色光ＬＲとは、ダイクロイックミラー４１を透過し、照明装置１３０へ照射される。
照明装置１３０は、図１に示すように、レンズ１３１，レンズ１３２，レンズ１３３，ロッドインテグレータ１３４を備えている。
【００３３】
照明装置１３０へ時分割されて入射された青色光ＬＢと緑色光ＬＧと赤色光ＬＲは、レンズ１３１にて集光され、ロッドインテグレータ１３４に入射する。ロッドインテグレータ１３４によって均一性が高められた青色光と緑色光と赤色光は、レンズ１３２とレンズ１３３により集光され、時分割されながらＤＭＤ１４１へ入射する。ＤＭＤ１４１により反射された青色光ＬＢと緑色光ＬＧと赤色光ＬＲは投写レンズ１１０を通して、時分割されながらスクリーン上にカラー画像を生成する。
（実施例）
蛍光体ホイール１０に関する実施例を示す。以下、蛍光体ホイール１０の発光層の構成について、図３（Ａ）（Ｂ）の緑色発光層１１Ｇを、例にあげて説明する。ただし、赤色発光層１１Ｒも、蛍光体粒子の種類が異なるだけであって、その構成は同様である。なお、増反射膜７８の膜厚は１μｍ以下と極めて薄いため、増反射膜７８が介在することにより支持基材７７の放熱性が妨げられることはない。
【００３４】
本実施例の場合、緑色発光層１１Ｇは、実際には支持基材７７上に設けられた酸化シリコン膜と酸化チタン膜との多層膜等、無機材料の酸化物からなる増反射膜７８上に設けられている。図３（Ａ）は本発明の実施の形態における蛍光体ホイール１０の断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の緑色発光層１１Ｇにおける拡大断面図である。
【００３５】
蛍光体ホイール１０は、支持基材７７と緑色発光層１１Ｇを備えている。緑色発光層１１Ｇは，図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数の蛍光体粒子５５と透明材料５６と結合材５７とを含んでいる。
【００３６】
蛍光体粒子５５は、レーザー光源９から射出される励起光を吸収して蛍光を発する粒子状の蛍光体である。例えば、蛍光体粒子５５には、中心波長が４５０ｎｍの青色光によって励起される蛍光を発する蛍光物質が含まれており、レーザー光源９が射出する励起光の一部の緑色の波長域を含む波長分布を有する光に変換して射出する。
【００３７】
この際、光照射範囲内において蛍光体粒子５５の密度が小さい、入射した光に対して蛍光体粒子により変換される蛍光の絶対量が少なくなり、結果として入射した光の一部がそのまま反射される現象が生じやすい。よって、光照射範囲内において十分な蛍光体粒子５５の密度が必要となる。
【００３８】
また、複数の蛍光体粒子５５が、非常に密度が高い状態であると蛍光体粒子５５から発せられた蛍光が近くの蛍光体粒子５５に吸収されてしまう現象、すなわち再吸収が生じやすい。
【００３９】
よって、光照射範囲内において蛍光体粒子の密度を適切な状態にするため、透明材料５６を混合させている。この透明材料５６は、シリカ粒子、またはガラスフリットが適当である。透明材料５６は、蛍光体粒子５５と同程度以下の粒子径であることが好ましく、もしくは、蛍光体粒子５５と透明材料５６との体積あたりの割合が光照射範囲内において適切な状態となるよう制御されることが望ましい。
【００４０】
また、蛍光体粒子５５と透明材料５６との間のバインダーとなる成分として、結合材５７を使用している。酸化物粒子である蛍光体粒子５５と透明材料５６との少なくともいずれか一つを触媒として、結合材５７の脱水縮合反応を促進することにより、蛍光体粒子５５と透明材料５６と結合材５７との硬化を行う。この反応により、蛍光体粒子５５と透明材料５６と脱水された結合材５７とが図３（Ｂ）のように分散した状態で硬化する。
【００４１】
結合材５７として、珪酸ソーダだけでペーストを作成すると、硬化時間が早く、生産性を低下させる要因となる。また、結合材５７として珪酸カリウムだけでペーストを作成すると、硬化後の耐水性を満たすことができない。よって、この結合材５７は、珪酸ソーダと珪酸カリウムの混合溶液が妥当である。
【００４２】
透明材料５６と結合材５７の屈折率を同じ程度のものにすると、透明材料５６と結合材５７の界面での散乱を抑制でき、透明性を増すことができる。
＜組成と物性＞
緑色発光層１１Ｇの形成に用いる原料の望ましい組成および物性を調べるために試験を実施した。尚、以下で説明する試験では、緑色発光層１１Ｇの原料のことを便宜上「ペースト」と呼んでいる。
［緑色発光層用ペーストの組成確認試験１］
緑色発光層１１Ｇ用のペーストとして、表１の材料を含んだものを用いた。表１にそれらの組成と評価した結果を示す。
（１）蛍光体粒子５５：平均粒子径  １０〜２０μｍ程度の（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ  で示される組成のＹＡＧ蛍光体
（２）透明材料５６：シリカ粒子、平均粒子径２μｍの真球状粒子
（３）結合材５７：（Ａ）珪酸ソーダ：二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が約２．５  である溶液、（Ｂ）珪酸カリウム：二酸化珪素と酸化カリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｋ２Ｏ）が約２である水溶液
【００４３】
【表１】
2014229503.tif 000003
【００４４】
蛍光体粒子５５に対して、透明材料５６のシリカ粒子の平均粒子径は小さいと透明性が増する傾向にあるが、小さすぎるとペーストの粘度が上昇し印刷が困難になる。よって、透明材料５６のシリカ粒子の平均粒子径は０．２μｍ〜１０μｍ程度がよく、望ましくは２μｍ程度である。
【００４５】
珪酸ソーダの二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）は、印刷性に影響を及ぼすため、２〜４程度がよく、望ましくは２．５程度である。また、珪酸カリウムの二酸化珪素と酸化カリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｋ２Ｏ）も同様に印刷性と耐水性に影響を及ぼすため、１〜４程度がよく、望ましくは約２である。
【００４６】
ペーストの調整に際しては、自転・公転真空ミキサーにて１５００回転、３分間の攪拌を２回おこなった。得られたペーストをスクリーン印刷にてアルミ基板上に印刷した。次いで、約１２時間常温放置し、ペーストを凝固させた。最後に１５０℃の乾燥炉にて約１時間のベークを行った。それによって、約３００μｍの厚みを持つ緑色発光層１１Ｇを完成させた。
（耐水性試験）
これら作成したペーストに対して生産性を評価した。また、作成した基板に対して耐水性試験を行った。
【００４７】
生産性の評価として、連続印刷性を実験した。連続印刷性とは、スクリーン上にペーストを塗布して通常に５枚以上連続で支持基材７７へ印刷することができたら「○」とし、５枚未満を「×」とした。
【００４８】
耐水性試験とは、支持基材７７上の緑色発光層１１Ｇ上に水滴をたらして水で覆った状態で約１時間放置し、その後水分を取り除く際に緑色発光層１１Ｇに変化がなければ「○」、緑色発光層１１Ｇの水に対する溶出が見られたら「×」とした。
（生産性）
溶液成分として、珪酸カリウムを用いずに珪酸ソーダだけでペースト化をおこなった比較例１については、印刷中に硬化が始まり連続印刷を５枚以上行うことができなかった。これは、酸化物粒子であるＹＡＧ蛍光体と透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸ソーダの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。モル比が２．５である珪酸ソーダの分子式は、２Ｎａ２Ｏ・５ＳｉＯ２ａｑで表され、脱水縮合反応を経て、下記の化１で表される架橋体が形成されたものと考えられる。
【００４９】
【化１】
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【００５０】
１５０℃、１時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層１１Ｇによる水への溶出は見られなかった。１５０℃、１時間の基板ベークを行う意味として、緑色発光層１１Ｇ表面の水酸基をなくし、耐水性を向上させる目的を担っているが、水溶液成分として珪酸ソーダだけで硬化させた比較例１については、耐水性を向上させる効果は十分であった。
【００５１】
珪酸ソーダの反応性をゆるやかにするため、水溶液成分として珪酸ソーダを用いずに珪酸カリウムだけでペースト化をおこなった比較例２については、連続印刷性は優れ、印刷後約１２時間放置して凝固させることができた。これは、同様に酸化物粒子であるＹＡＧ蛍光体、もしくは透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸カリウムの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。
【００５２】
ただし、１５０℃、１時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層１１Ｇによる水への溶出が見られた。比較例１と同様に、１５０℃、１時間の基板ベークを行う意味として、緑色発光層１１Ｇ表面の水酸基をなくし耐水性を向上させる目的を担っているが、珪酸カリウムだけで硬化させた比較例２については、耐水性を向上させる効果が不十分であった。
【００５３】
珪酸ソーダと珪酸カリウムとを同量の比率でペースト化を行った実施例１については、連続印刷性、および耐水性試験を満足するものであった。凝固については、同様に酸化物粒子であるＹＡＧ蛍光体と透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸カリウムの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。また、耐水性については、１５０℃１時間の基板ベークにより、緑色発光層１１Ｇ表面の水酸基をなくし、もしくは減少させることができ、その結果、耐水性を向上させることができたと考えられる。
【００５４】
さらなる連続印刷性向上のため、珪酸ソーダと珪酸カリウムの重量比率を２：８にした実施例２を行った。実施例２については、連続印刷性、および耐水性試験を満足するものであった。凝固については、同様に酸化物粒子であるＹＡＧ蛍光体と透明材料であるシリカ粒子を触媒として、珪酸カリウムの脱水縮合反応が進んだためだと考えられる。連続印刷性については、実施例１より向上し、連続印刷を１０枚以上行うことができた。また、耐水性については、１５０℃１時間の基板ベークにより、緑色発光層１１Ｇ表面の水酸基をなくし、もしくは減少させることができ、その結果、耐水性を向上させることができたと考えられる。
【００５５】
かかる構成によれば、蛍光体層は、蛍光体と珪酸ソーダと珪酸カリウムとシリカ粒子により構成され、支持基材７７がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材であることにより、硬化後の耐水性およびペーストの連続印刷性を満たした蛍光体ホイールおよび製造方法が得られ、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる蛍光体ホイールとその製造をすることができる。このとき、溶液成分である珪酸ソーダと珪酸カリウムの比率は、珪酸ソーダが５０％から２０％（珪酸カリウムが５０％から８０％）のときに連続印刷性と耐水性を満たすことができる。また、珪酸カリウムのかわりに珪酸リチウムを用いても良い。
［緑色発光層用ペーストの組成確認試験２］
緑色発光層１１Ｇ用のペーストとして、表２の材料を含んだものを用いた。緑色発光層用ペーストの組成確認試験１との差異は透明材料５６において、組成確認試験１ではシリカ粒子であったが、組成確認試験２ではガラスフリットを用いたことである。表２にそれらの組成と評価した結果を示す。透明材料５６としてガラスフリットを、結合材５７として珪酸ソーダと珪酸カリウムを用いた。
【００５６】
（１）蛍光体粒子５５：平均粒子径  １０〜２０μｍ程度の（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅで示される組成のＹＡＧ蛍光体
（２）透明材料５６：ガラスフリット、平均粒子径８μｍの不定形粒子
（３）結合材５７：（１）珪酸ソーダ：二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）が約２．５  である水溶液、（２）珪酸カリウム：二酸化珪素と酸化カリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｋ２Ｏ）が約２  である水溶液
【００５７】
【表２】
2014229503.tif 000005
【００５８】
蛍光体粒子５５に対して、透明材料５６であるガラスフリットの粒子径は小さいと透明性が増す傾向にあるが、小さすぎるとペーストの粘度が上昇し印刷が困難になる。よって、透明材料５６のシリカ粒子の粒子径は０．２μｍ〜１０μｍ程度がよく、望ましくは２〜８μｍ程度である。また、ガラスフリットとは酸化物ガラスを粉砕したものである。
【００５９】
珪酸ソーダの二酸化珪素と酸化ナトリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ）は、印刷性に影響を及ぼすため、２〜４程度がよく、望ましくは２．５程度である。また、珪酸カリウムの二酸化珪素と酸化カリウムのモル比（ＳｉＯ２／Ｋ２Ｏ）も同様に印刷性と耐水性に影響を及ぼすため、１〜４程度がよく、望ましくは約２である。
サンプルの作成については、組成確認試験１と同様の処理を施し、約３００μｍの厚みを持つ緑色発光層１１Ｇを完成させた。
【００６０】
これら作成したペーストに対して組成確認試験１と同様の生産性の評価、耐水性試験を行った。結果を表２にまとめた。
【００６１】
組成確認試験１の結果と同様に、溶液成分として珪酸カリウムを用いずに珪酸ソーダだけでペースト化をおこなった比較例１については、生産性の評価において、印刷中に硬化が始まり連続印刷を５枚以上行うことができなかった。１５０℃、１時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層１１Ｇによる水への溶出は見られなかった。溶液成分として珪酸ソーダだけで硬化させた比較例１については、耐水性を向上させる効果は十分であった。
【００６２】
珪酸ソーダの反応性をゆるやかにするため、溶液成分として珪酸ソーダを用いずに珪酸カリウムだけでペースト化をおこなった比較例２については、生産性の評価である連続印刷性は優れ、印刷後約１２時間放置して凝固させることができたが、１５０℃、１時間の基板ベーク後にて耐水性試験を行ったところ、緑色発光層１１Ｇによる水への溶出が見られた。組成確認試験１と同様であるが、珪酸カリウムだけで硬化させた比較例２については、耐水性を向上させる効果が不十分であった。
【００６３】
珪酸ソーダと珪酸カリウムとを同量の比率でペースト化を行った実施例１については、生産性、および耐水性を満足するものであった。
さらなる生産性向上のため、珪酸ソーダと珪酸カリウムの重量比率を２：８にした実施例２を行った。実施例２については、生産性、および耐水性を満足するものであった。
【００６４】
かかる構成によれば、蛍光体層は、蛍光体と珪酸ソーダと珪酸カリウムとガラスフリットにより構成され、支持基材７７がアルミニウム、もしくは、銀や無機材料からなる酸化膜により被覆されている基材であることにより、硬化後の耐水性およびホイールの生産性を満たした蛍光体ホイールおよび製造方法が得られ、蛍光体の変換効率の低下を抑制できる蛍光体ホイールとその製造をすることができる。
【００６５】
このとき、溶液成分である珪酸ソーダと珪酸カリウムの比率は、珪酸ソーダが５０％から２０％（珪酸カリウムが５０％から８０％）のときに連続印刷性と耐水性を満たすことができる。また、珪酸カリウムのかわりに珪酸リチウムを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の蛍光体ホイールおよび製造方法を通じて最終的に得られるプロジェクターは、良好な光利用効率が得られるので、商業用プロジェクターおよび一般家庭向けプロジェクターとして好適に用いることができる他、その他の各種表示デバイスとしても好適に用いることができる。
【００６７】
また、本発明の製造方法はプロジェクターに限定されず、他の製品分野でも活用することができる。たとえば、ＬＥＤ照明の分野において、光学部品向けの透明封止材料といった用途にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
９  レーザー光源
１０  蛍光体ホイール
１１Ｇ  緑色発光層
１１Ｒ  赤色発光層
１２  青色光透過部
２０  コリメーターレンズ
２１〜２７  レンズ
３１  モーター
３２  回転軸
４１  ダイクロイックミラー
５５  蛍光体粒子
５６  透明材料
５７  結合材
６０〜６２  ミラー
７０  ヒートシンク
７７  支持基材
７７ａ  支持面
７８  増反射膜
１００  プロジェクター
１１０  投写レンズ
１２０  光源装置
１３０  照明装置
１３１〜１３３  レンズ
１３４  ロッドインテグレータ
１４１  ＤＭＤ
ＬＢ  青色光
ＬＧ  緑色光
ＬＲ  赤色光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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