(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面側に設けられ、前記基板と反対側の表面又は前記基板側から導入される励起光により励起される蛍光体粒子と、隣接する前記蛍光体粒子同士を固着又は接着し、前記蛍光体粒子から発する蛍光の一部が面内導波するバインダ層と、を含む波長変換体と、
前記基板と前記波長変換体との界面の少なくとも一部に設けられ、前記蛍光体粒子が放射する蛍光を反射する光反射膜と、を備え、
前記蛍光体粒子の屈折率は、前記バインダ層の屈折率よりも大きく、
前記バインダ層は、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、又はフッ化リチウムからなるナノ粒子と、隣接する前記ナノ粒子同士間に含浸しつつ前記ナノ粒子を被覆して複数個の前記ナノ粒子を結合する固着補助物質と、を含む複合硬化体からなり、
前記固着補助物質は、平均径３００ｎｍ以下の空洞であるナノ空隙を内包することを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
前記バインダ層は、内部に平均径３００ｎｍ以下の空隙であるナノ空隙を含むことを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項３】
前記バインダ層の屈折率は１．４３以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換部材。
【請求項４】
前記バインダ層は、無機物質からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項５】
前記励起光がレーザー光であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項６】
前記蛍光体粒子の平均粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項７】
前記バインダ層は、平均粒子径１００ｎｍ以下のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項８】
前記バインダ層は、ナノ粒子の固着体からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項９】
前記固着補助物質とナノ粒子とは、材質が同一であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１０】
前記バインダ層が平均径３００ｎｍを超える空隙であるマイクロ空隙を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１１】
前記固着補助物質は、ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラスを含むことを特徴とする請求項１〜７、９及び１０のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１２】
前記固着補助物質は、アルコキシシラン及びアルコキシシラン誘導体の少なくとも一方を前駆体とし、この前駆体の加水分解縮合で得られるシリカガラスを含むことを特徴とする請求項１〜７、９〜１１のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項１３】
前記基板は、金属基板であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトルミネッセンスを利用する波長変換部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトルミネッセンスを利用する波長変換体として、励起光の照射により発光する複数個の蛍光体粒子と、これら複数個の蛍光体粒子を保持するバインダ層と、から構成されるものが知られている。また、近年、波長変換体には、光出力の向上のために、パワー密度の高い励起光を照射されることが望まれている。例えば、励起光としてレーザー光源等のパワー密度の高い励起光が用いられるようになってきている。その中でも、波長変換体と基板の界面に光反射膜を設け、波長変換体で発生した蛍光や励起光の一部を反射させることで、波長変換体からの光取出し効率を向上させようとする形態が公知である。【０００３】
例えば、特許文献１に蛍光体プレートから成る波長変換体と基板の間に反射層を設ける方法が公開されている。また、特許文献２に酸化物前躯体を用いて蛍光体粒子をシリカで保持する方法が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１９０４６号公報
【特許文献２】特開２０１５−３８９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された波長変換体は、ＹＡＧ等の蛍光体を用いるため、波長変換体の屈折率が例えば１．８程度と大きい。また、特許文献２に開示された波長変換体は、シリカ等からなるバインダ層の屈折率が１．４５〜１．５０程度と大きい。ここで、特許文献１や特許文献２に開示された波長変換体のように、波長変換体そのものや蛍光体を包むバインダ層の屈折率が大きいと、面内導波光が増大し、出力光スポット径が大きくなり、波長変換体の変換効率が低くなる、という問題が生じる。面内導波光について、図２を参照して説明する。図２は、バインダ層１５０の屈折率が大きい従来の波長変換部材１００の模式的な断面図である。なお、図２に示す励起光６０Ａ及び６０Ｂは、便宜的に示したものであり、通常は、励起光６０Ａ及び６０Ｂの一方のみが波長変換体１３０内に入射されることが多い。【０００６】
図２に示すように、波長変換体１３０の内部へ進入した励起光６０の一部や、蛍光体粒子１４０から発する蛍光７０の一部は、バインダ層１５０内で光反射膜２０と空気界面との間を全反射しながら面内導波する面内導波光８２となる。ここで、光反射膜２０は、波長変換体１３０の出力や変換効率を高めるために、基板１０の表面のうちの波長変換体１３０側の表面に設けられる光反射膜である。
【０００７】
光反射膜２０としては、アルミニウム、銀等の金属膜や、ダイクロイックミラー等の誘電体多層膜、公知の光反射物質が用いられる。金属膜は、光の一部を吸収し、熱に変換する性質を有する。誘電体多層膜は、反射率に入射角度や波長依存性があるため、一部の光を反射せずに透過させる性質を有する。これらの性質をまとめて、本願では便宜上、光反射膜における光損失とよぶ。図２に示すように、面内導波光８２は、面内導波するにつれて、出力光８１の出射や光反射膜２０における光損失８３が生じることにより、強度が減衰する。図２に、出力光８１の集合体からなる出力光の径を概念的に出力光スポット径９０Ｂとして示す。【０００８】
なお、面内導波光８２は、励起光６０や蛍光７０を構成する成分のうち、バインダ層５０と空気界面の屈折率段差及びスネルの法則により決定される臨界角より大きな反射角を有する成分からなる。このため、通常、バインダ層１５０の屈折率が大きいほど、蛍光７０等から出力光８１の生じる割合が少なく、面内導波光８２の生じる割合が多くなる。
【０００９】
図２より、出力光８１に比較して面内導波光８２の割合が多い波長変換部材１００は、光反射膜２０における光損失８３の頻度が高いため、出力光８１の強度が低下し光の変換効率が低くなり、この結果、光取り出し効率が低くなることが分かる。また、図２より、出力光８１に比較して面内導波光８２の割合が多い波長変換部材１００は、バインダ層１５０内での面内導波光８２の反射の回数が多くなり、出力光スポット径９０Ｂが大きくなる。このため、出力光８１に比較して面内導波光８２の割合が多い波長変換部材１００は、出力光のパワー密度が低いことが分かる。したがって、出力光に比較して面内導波光の割合が多い波長変換部材１００では、光取り出し効率及び出力光のパワー密度が共に低いことが分かる。【００１０】
ところで、近年、波長変換体及び波長変換部材には、出力光のパワー密度の高い光源であることが望まれており、励起光にレーザー光等のハイパワーでスポット径の小さなものを用いた、出力光のパワー密度の高い光源が開発されている。しかしながら、特許文献２に開示された波長変換体を含む波長変換部材は、バインダ層の屈折率が大きくバインダ層内の面内導波光の割合が多い。このため、特許文献２に開示された波長変換体を含む波長変換部材は、光取り出し効率及び出力光のパワー密度が共に低いという問題があった。【００１１】
また、特許文献１及び特許文献２に開示された波長変換体には、上記のように、出力光スポット径が大きくなり、波長変換体の変換効率が低くなるため、出力光のパワー密度が低いという問題があった。【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明は、パワー密度の高い励起光が照射された場合でも光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の態様に係る波長変換部材は、基板と、前記基板の表面側に設けられ、前記基板と反対側の表面又は前記基板側から導入される励起光により励起される蛍光体粒子と、隣接する前記蛍光体粒子同士を固着又は接着し、前記蛍光体粒子から発する蛍光の一部が面内導波するバインダ層と、を含む波長変換体と、前記基板と前記波長変換体との界面の少なくとも一部に設けられ、前記蛍光体粒子が放射する蛍光を反射する光反射膜と、を備え、前記蛍光体粒子の屈折率は、前記バインダ層の屈折率よりも大きく、前記バインダ層は、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、又はフッ化リチウムからなるナノ粒子と、隣接する前記ナノ粒子同士間に含浸しつつ前記ナノ粒子を被覆して複数個の前記ナノ粒子を結合する固着補助物質と、を含む複合硬化体からなり、前記固着補助物質は、平均径３００ｎｍ以下の空洞であるナノ空隙を内包することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１及び第２の実施形態に係る、バインダ層の屈折率が小さい波長変換部材１Ａ及び１Ｂの模式的な断面図である。
【図２】従来の、バインダ層の屈折率が大きい波長変換部材１００の模式的な断面図である。
【図３】図１に示した波長変換体３０（３０Ａ及び３０Ｂ）を拡大して模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示した第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａの波長変換体３０Ａにおける部分Ａを拡大して模式的に示す断面図である。
【図５】図３に示した第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂの波長変換体３０Ｂにおける部分Ａを拡大して模式的に示す断面図である。
【図６】実施例３に係る波長変換部材を構成する波長変換体３０Ｂの破断面を示すＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図７】図６の部分Ｂを拡大して示すＳＥＭ写真である。
【図８】実施例及び参考例における、ナノ空隙の空隙径とｌｏｇ微分細孔容積分布との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本実施形態に係る波長変換部材について図面を参照して説明する。
【００１６】
［波長変換部材］
（第１の実施形態）
図１は、第１及び第２の実施形態に係る、バインダ層の屈折率が小さい波長変換部材１Ａ及び１Ｂの模式的な断面図である。なお、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂは、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａに比較して、バインダ層５０（５０Ａ、５０Ｂ）における微視的な構造が異なり、これ以外の構造は同じである。このため、図１には、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａに併せて第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂも示す。
【００１７】
なお、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａを構成するバインダ層５０Ａと、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂを構成するバインダ層５０Ｂと、の微視的な構造の差異の概要は、以下のとおりである。すなわち、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａを構成するバインダ層５０Ａは、バインダが固着した固着体５２からなり、隣接する蛍光体粒子４０、４０同士を固着するものである。具体的には、バインダ層５０Ａは、図４に示すように、ナノ粒子５１の固着体５２からなる。ここで、固着とは、後述のように、ナノ粒子等の固体同士が分子間力により固定されることを意味する。
【００１８】
一方、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂを構成するバインダ層５０Ｂは、バインダが接着した複合硬化体からなり、隣接する蛍光体粒子４０、４０同士を接着するものである。ここで、接着とは、後述のように、ナノ粒子等の固体同士が、分子間力以外の力、例えば、共有結合、イオン結合、水素結合等の化学結合により固定されることを意味する。具体的には、バインダ層５０Ｂは、図５に示すように、ナノ粒子５１と、隣接するナノ粒子５１、５１同士を結合する固着補助物質５５と、を含む複合硬化体からなるものである。
【００１９】
このように、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａを構成するバインダ層５０Ａと、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂを構成するバインダ層５０Ｂと、の間には、バインダが固着した固着体と、バインダが接着した複合硬化体という差異がある。しかし、バインダ層５０Ａとバインダ層５０Ｂとの微視的構造の差異は図１には現れないため、図１に波長変換部材１Ａと波長変換部材１Ｂとを、併せて示す。なお、バインダ層５０は、バインダ層５０Ａ及びバインダ層５０Ｂを包含する概念である。このため、バインダ層５０は、隣接する蛍光体粒子４０、４０同士を固着又は接着するバインダ層５０ということができる。第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂについては後述する。
【００２０】
図１に示すように、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａは、基板１０と、波長変換体３０Ａ（３０）と、光反射膜２０と、を備える。波長変換部材１Ａは、図示しない発光素子が放射する励起光により波長変換体３０Ａが蛍光を放射する部材である。発光素子としては、レーザー光を放射する発光素子等の公知の発光素子を用いることができる。発光素子は、励起光としてレーザー光を放射するものであると、パワー密度の高い励起光を波長変換部材１Ａに照射可能であることから、光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材１Ａを得やすいため好ましい。
【００２１】
光反射膜２０は、基板１０と波長変換体３０Ａとの界面の少なくとも一部に設けられ、波長変換体３０Ａ中に含まれる蛍光体粒子４０が放射する蛍光７０および励起光６０の一部を反射する膜である。ここで、「基板１０と波長変換体３０Ａとの界面の少なくとも一部」とは、「基板１０と波長変換体３０Ａとの界面の全面積の少なくとも一部の面積を有する界面」を意味する。すなわち、光反射膜２０は、基板１０と波長変換体３０Ａとの界面の全面積に相当する範囲に形成されていてもよいし、前記界面の面積の一部に相当する範囲に形成されていてもよい。
【００２２】
（基板）
基板１０は、表面に形成された波長変換体３０Ａを補強するとともに、材質及び厚みの選択により、波長変換体３０Ａに対して好適な光学的特性、熱的特性を付与するものである。基板１０と波長変換体３０Ａとの界面の少なくとも一部には、光反射膜２０が設けられる。
【００２３】
基板１０としては、例えば、ガラス及びサファイア等の透光性を有するものや、金属基板等の透光性を有しないものが用いられる。金属基板としては、例えば、アルミニウム、銅等からなる金属基板が用いられる。
【００２４】
基板１０が透光性を有する場合、基板１０を介して波長変換体３０Ａ中の蛍光体粒子４０に光を照射することが可能になる。ここで、透光性を有するとは、材質が可視光（波長３８０ｎｍ〜８００ｎｍ）に対して透明であることを意味する。また、透明とは、本実施形態において、材質における光の透過率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上であることを意味する。さらに、基板１０に用いられる材質による可視光の吸光係数が極力低いと、基板１０を介して波長変換体３０Ａ中の蛍光体粒子４０に十分に光を照射することが可能であるため好ましい。このように、基板１０が透光性を有する材質からなると、小型なシステムを構築しやすくなるため好ましい。
【００２５】
基板１０が透光性を有する場合、励起光６０は、励起光６０Ｂのように基板１０及び光反射膜２０を介して波長変換体３０Ａに照射される。ここで、励起光６０Ｂとは、励起光６０のうち、基板１０及び光反射膜２０を介して波長変換体３０Ａに照射される励起光６０を意味する。なお、後述の励起光６０Ａとは、励起光６０のうち、波長変換体３０Ａの表面のうち基板１０と反対側の表面から波長変換体３０Ａに照射される励起光６０を意味する。
【００２６】
光反射膜２０は、膜構造や膜厚を調整することにより、基板１０及び光反射膜２０を介して励起光６０Ｂが透過可能になるように形成される。また、光反射膜２０は、膜構造や膜厚を調整することにより、さらに一部透光性を有するようにしてもよい。ここで、一部透光性とは、後述のように、特定波長や入射角度、偏光方向の光を選択的に透過させる性質を意味する。
【００２７】
また、基板１０が金属基板であると、放熱性を高めやすいため好ましい。すなわち、基板１０は、熱伝導率が高いと、波長変換体３０Ａにおいて、励起光６０（６０Ａ）が蛍光７０に変換される過程等で生じる熱を効率的に除去可能となる。このため、基板１０の熱伝導率が高いと、蛍光体粒子４０の温度消光や、バインダ層５０Ａの劣化や焦げを抑制しやすいため好ましい。基板１０が金属基板である場合、励起光６０は、励起光６０Ａのように波長変換体３０Ａの表面のうち基板１０と反対側の表面から波長変換体３０Ａに照射される。
【００２８】
（波長変換体）
波長変換体３０Ａは、基板１０の表面側に設けられる。ここで、波長変換体３０Ａが基板１０の表面側に設けられるとは、波長変換体３０Ａが、基板１０の表面に間接的又は直接的に接触する形態で設けられることを意味する。なお、波長変換体３０Ａと基板１０との界面の少なくとも一部には光反射膜２０が設けられる。このため、波長変換体３０Ａの少なくとも一部は、通常、基板１０の表面と直接接触しない。
【００２９】
波長変換体３０Ａは、励起光６０により励起される蛍光体粒子４０と、隣接する前記蛍光体粒子４０同士を固着するバインダ層５０Ａと、を含む。波長変換体３０Ａは、通常、蛍光体粒子４０がバインダ層５０Ａにより固着された膜形状のものとなる。波長変換体３０Ａの膜厚は、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。
【００３０】
波長変換体３０Ａは、照射された励起光６０のエネルギの一部を蛍光体粒子４０が吸収し、蛍光体粒子４０が励起光６０とは別の波長の蛍光７０を発するものである。図１に示すように、励起光６０は、励起光６０Ｂのように基板１０及び光反射膜２０を介して波長変換体３０Ａに照射されてもよいし、励起光６０Ａのように波長変換体３０Ａの表面のうち基板１０と反対側の表面から波長変換体３０Ａに照射されてもよい。
【００３１】
なお、波長変換部材１において、波長変換体３０Ａの表面のうち基板１０と反対側の表面とは、波長変換体３０Ａの表面のうち空気と接する表面であり、いわゆる空気界面である。また、図１に示す励起光６０Ａ及び６０Ｂは、便宜的に示したものであり、通常は、励起光６０Ａ及び６０Ｂの一方のみが波長変換体３０Ａ内に入射されることが多い。
【００３２】
上記のように励起光６０Ｂが基板１０及び光反射膜２０を介して波長変換体３０Ａに照射される場合、通常、基板１０として透光性を有するものが用いられ、光反射膜２０として後述の誘電体多層膜等の一部透光性を有するものが用いられる。ここで、一部透光性とは、特定波長や入射角度、偏光方向の光を選択的に透過させる性質を意味する。一部透光性を有する光反射膜２０としては、例えば、励起光６０Ｂの波長帯域の光を透過させ、蛍光７０の波長帯域の光を反射させる特性をもつものを、好適に用いることができる。また、励起光６０Ａが波長変換体３０Ａの表面のうち基板１０と反対側の表面から波長変換体３０Ａに照射される場合、通常、基板１０として透光性を有しないものが用いられ、光反射膜２０として任意のものが用いられる。ここで、任意の光反射膜２０とは、後述の金属膜や、誘電体多層膜、拡散反射膜等が用いられる。
【００３３】
以下、波長変換体３０Ａを構成する蛍光体粒子４０及びバインダ層５０Ａについて説明する。
【００３４】
＜蛍光体粒子＞
蛍光体粒子４０は、フォトルミネッセンスが可能な粒子である。蛍光体粒子４０としては、フォトルミネッセンスが可能で、かつバインダ層５０Ａの屈折率よりも大きい屈折率を有する限り、その種類は特に限定されない。蛍光体粒子としては、例えば、ＹＡＧ、すなわちＹ３Ａｌ５Ｏ１２からなるガーネット構造の結晶の粒子や、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕからなる蛍光体粒子が用いられる。
【００３５】
蛍光体粒子の平均粒子径は、通常１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。蛍光体粒子の平均粒子径が上記範囲内にあると、蛍光体内部に全反射により閉じ込められる光の導波が粒子径の範囲に限定されることから、出力光スポット径９０Ａを小さくすることが可能であるため好ましい。また、蛍光体粒子の平均粒子径が上記範囲内にあると、波長変換部材１Ａの出力光の色ばらつきを低減しつつ、塗布法等の安価な製造プロセスで蛍光体粒子の製造が可能であるため好ましい。
【００３６】
蛍光体粒子の平均粒子径は、任意に前処理加工した波長変換体３０Ａを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等で観察し、統計的に十分有意な、例えば１００個の粒子の直径の平均値として求められる。
【００３７】
また、蛍光体粒子の組成は、エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＸ）やＸ線回折（ＸＲＤ）の分析等の公知の分析方法によって、判別が可能である。
【００３８】
蛍光体粒子は、同じ組成の蛍光体からなるものであってもよいし、２種以上の組成の蛍光体の粒子の混合体であってもよい。
【００３９】
蛍光体粒子４０の屈折率は、バインダ層５０Ａの屈折率よりも大きい。蛍光体粒子４０の屈折率がバインダ層５０Ａの屈折率よりも大きいと、全反射により光が蛍光体内部に閉じ込められる。このため、バインダ層５０Ａ内の面内導波光７２は蛍光体粒子４０の粒子径の範囲に限定される成分が多くなる。したがって、蛍光体粒子４０の屈折率がバインダ層５０Ａの屈折率よりも大きいと、出力光スポット径９０Ａを小さくしやすいため好ましい。
【００４０】
＜バインダ層＞
バインダ層５０Ａは、波長変換体３０Ａを構成し、バインダが固着した固着体からなり、隣接する蛍光体粒子４０同士を固着するものである。バインダ層５０Ａは、複数個の蛍光体粒子４０を固着させる物質である。ここで、固着とは、ナノ粒子等の固体同士が分子間力により固定されることを意味する。
【００４１】
バインダ層５０Ａは、屈折率が好ましくは１．４３以下、より好ましくは１．３８〜１．４０である。なお、屈折率１．４３以下が好ましい理由は、蛍光体粒子を分散させるマトリックスとして一般的に用いられるシリコーン樹脂の屈折率が１．４３であることから、バインダ層５０Ａにシリコーン樹脂以下の屈折率を付与することにある。バインダ層５０Ａの屈折率が１．４３以下であると、バインダ層５０Ａ内で面内導波光７２の生じる割合が少なく、波長変換部材１Ａの光取り出し効率が高くなり、出力光スポット径９０Ａを小さくすることが可能である。
【００４２】
バインダ層５０Ａについて図面を参照して説明する。図３は、図１に示した波長変換体３０（３０Ａ及び３０Ｂ）を拡大して模式的に示す断面図である。以下の説明では、図３を、図１に示した波長変換体３０Ａを参照するために用いる。図４は、図３に示した第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａの波長変換体３０Ａにおける部分Ａを拡大して模式的に示す断面図である。
【００４３】
図３及び図４に示すように、波長変換体３０Ａを構成するバインダ層５０Ａは、バインダが固着した固着体からなり、隣接する蛍光体粒子４０、４０同士を固着するものである。具体的には、バインダ層５０Ａは、図４に示すように、ナノ粒子５１の固着体からなる。
【００４４】
バインダ層５０Ａを形成するバインダの材質、具体的には、ナノ粒子５１の材質は、バインダ層５０Ａの屈折率が、蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなるように選択される。バインダ層５０Ａの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さいと、全反射により光が蛍光体内部に閉じ込められる。このため、バインダ層５０Ａ内の面内導波光７２は蛍光体粒子４０の粒子径の範囲内にある波長領域に限定される光成分を多く含むものとなる。したがって、バインダ層５０Ａの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さいと、出力光スポット径９０Ａを小さくしやすいため好ましい。また、バインダ層５０Ａの屈折率は、通常、空気の屈折率である１よりも大きい。
【００４５】
バインダ層５０Ａの材質、具体的には、ナノ粒子５１の材質としては、バインダ層５０Ａの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなるような、無機物質又は有機物質が好ましく用いられる。
【００４６】
ナノ粒子５１が、バインダ層５０Ａの屈折率が１．４３以下になる無機物質であると、レーザー光等のパワー密度が高い励起光を用いる場合に、バインダ層５０Ａに有機物質の発熱による焼け焦げが発生せず、バインダ層５０Ａの耐熱性が高くなるため、好ましい。すなわち、ナノ粒子５１が、バインダ層５０Ａの屈折率が１．４３以下になる無機物質であると、バインダ層５０Ａの耐熱性が高くなるため好ましい。一方、ナノ粒子５１が、バインダ層５０Ａの屈折率が１．４３以下になる有機物質であると、バインダ層５０Ａの成形や色ばらつきが少ない波長変換部材の作製が容易であるため好ましい。このような無機物質又は有機物質としては、例えば、屈折率が１．４３以下の無機物質、又は屈折率が１．４３以下の有機物質が好ましく用いられる。
【００４７】
屈折率が１．４３以下の無機物質としては、例えば、フッ化物、ＳｉＯ２等が用いられる。フッ化物としては、例えば、フッ化マグネシウム（屈折率１．３８）、フッ化カルシウム（屈折率１．３９９）、フッ化リチウム（屈折率１．３９２）等が用いられる。フッ化物のうち、フッ化マグネシウムは、安定な物質で信頼性が高く、かつ屈折率が低いため好ましい。
【００４８】
屈折率が１．４３以下の有機物質としては、例えば、フッ素を含む有機物が用いられる。フッ素を含む有機物としては、例えば、フッ素樹脂（屈折率１．３５）、フッ素ゴム（屈折率＝１．３８）等が用いられる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンが用いられる。フッ素を含む有機物のうち、フッ素樹脂は、屈折率が低いため好ましい。
【００４９】
ナノ粒子５１は、平均粒子径が、通常１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下である。ナノ粒子５１の平均粒子径が上記範囲内にあると、バインダ層５０Ａを構成するナノ粒子５１の固着体の固着強度が高いため好ましい。ナノ粒子５１の平均粒子径は、蛍光体粒子の平均粒子径と同様にして求めることができる。
【００５０】
また、ナノ粒子５１としては、中実構造及び中空構造のナノ粒子のいずれも用いることができる。ナノ粒子５１が中空構造であると、ナノ粒子５１の中空部の屈折率が大気の屈折率である１．０となるため、中空なナノ粒子の屈折率が、中実なナノ粒子の屈折率と大気の屈折率（１．０）との間の値になる。このため、ナノ粒子５１が中空構造であると、バインダ層５０Ａの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなったり、１．４３以下になったりしやすい。中空構造のナノ粒子としては、コア-シェル型、貫通孔型等の様々な形態のナノ粒子が公知である。本実施形態の波長変換部材１Ａではこれらのいずれも用いることができる。
【００５１】
バインダ層５０Ａがナノ粒子５１の固着体５２からなる場合、ナノ粒子５１の固着体５２の内部、例えば隣接するナノ粒子５１、５１の表面間に、平均径３００ｎｍ以下の空洞であるナノ空隙を１個以上含んでいてもよい。ここで、バインダ層５０Ａにおけるナノ空隙とは、隣接するナノ粒子５１、５１の表面同士が結合した固着体５２において、固着体５２の表面に開口せずに固着体５２内のナノ粒子５１、５１の表面間に形成される平均径３００ｎｍ以下の空洞である。図４には、ナノ空隙は図示しない。なお、ナノ粒子５１が中空構造である場合、ナノ粒子５１内の空隙は、ナノ空隙に該当しない。
【００５２】
このナノ空隙の屈折率は大気の屈折率である１．０となる。このため、たとえばバインダ層５０Ａのナノ粒子５１がＳｉＯ２である場合、ナノ空隙を含む、ＳｉＯ２ナノ粒子の固着体、すなわちバインダ層５０Ａの実効的な屈折率は、ＳｉＯ２ナノ粒子５１自体の屈折率よりも低下する。具体的には、ナノ粒子５１がＳｉＯ２であるバインダ層５０Ａの実効的な屈折率は、ナノ空隙の存在によりＳｉＯ２ナノ粒子５１自体の屈折率よりも低下して、通常、１．４３以下になる。このバインダ層５０Ａの実効的な屈折率は、バインダ層５０Ａの材料の屈折率及び空隙率を用いて、マクスウェル・ガーネットの式から求めることができる。また、ナノ空隙は厳密に真球の形状を成していなくてもよい。
【００５３】
このように、ナノ空隙をバインダ層５０Ａ内部に形成すると、ナノ粒子５１自体の材料の屈折率が１．４３より大きな場合でも、実効的な屈折率を１．４３以下にしやすくなる。このため、ナノ空隙をバインダ層５０Ａ内部に形成する手法を用いると、ナノ粒子５１の材料の選択肢が広がり、バインダ層５０Ａの設計自由度が向上する。
【００５４】
なお、ナノ空隙の平均径とは、ナノ空隙を同容積の真球と仮定した場合の平均直径を意味する。ナノ空隙の平均径は、例えば、ガス吸着法等の公知の分析手法で求められる。ナノ空隙は、平均径が３００ｎｍ以下であるため、バインダ層５０Ａの可視光領域の屈折率に影響を与える。
【００５５】
バインダ層５０Ａは、平均径が３００ｎｍを超える空隙、すなわちナノ空隙よりも平均径の大きい空隙であるマイクロ空隙や、平均径が３００ｎｍを超える不純物であるマイクロ不純物を含んでいてもよい。例えば、バインダ層５０Ａが平均径３００ｎｍを超える空隙であるマイクロ空隙を含んでいてもよい。ここで、バインダ層５０Ａにおけるマイクロ空隙とは、隣接するナノ粒子５１、５１の表面同士が結合した固着体５２において、固着体５２の表面に開口せずに固着体５２内のナノ粒子５１、５１の表面間に形成される平均径が３００ｎｍを超える空洞である。
【００５６】
マイクロ空隙やマイクロ不純物の平均径は、ナノ空隙の平均径と同様にして算出される。マイクロ空隙やマイクロ不純物は、平均径が３００ｎｍを超えることから光を散乱させる効果が顕著となるため、バインダ層５０Ａの可視光領域の屈折率に影響を与えない。このため、バインダ層５０Ａが、マイクロ空隙やマイクロ不純物を含んでいても、本実施形態の、パワー密度の高い励起光が照射された場合でも光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材が得られる、という効果は十分に得られる。
【００５７】
また、バインダ層５０Ａがマイクロ空隙やマイクロ不純物を適当量含むと、マイクロ空隙やマイクロ不純物が励起光６０や蛍光７０を散乱させてバインダ層５０Ａでの混色性が良好になる。このため、バインダ層５０Ａがマイクロ空隙やマイクロ不純物を適当量含むと、色ずれの少ない白色光を得やすいため好ましい。
【００５８】
バインダ層５０Ａ中におけるマイクロ空隙やマイクロ不純物の存在の有無やこれらの存在比率は、以下の方法により判別、測定が可能である。すなわち、電子顕微鏡やＣＴスキャン法による撮影画像データの解析、窒素吸着法等の公知の分析方法、又はこれらの分析方法の組み合わせ、周辺技術等により判別、測定が可能である。
【００５９】
バインダ層５０Ａ中におけるマイクロ空隙やマイクロ不純物の同定は、ＥＤＸ法、ＸＲＤ法等の公知の分析方法、又はこれらの分析方法の組み合わせ、周辺技術等により可能である。
【００６０】
バインダ層５０Ａは発光物質からなっていてもいいし非発光物質からなっていてもよい。ここで、発光物質とは、図示しない発光素子が放射する励起光で励起されることにより蛍光や燐光等の発光をする物質、又は発光素子が放射する励起光以外の光により発光する物質を意味する。非発光物質とは、発光物質以外の物質を意味する。
【００６１】
（光反射膜）
光反射膜２０は、基板１０と波長変換体３０Ａとの界面の少なくとも一部に設けられ、波長変換体３０Ａ中に含まれる蛍光体粒子４０が放射する蛍光７０および励起光６０の一部を反射する膜である。光反射膜２０は、通常、基板１０の表面のうち、波長変換体３０Ａ側の表面の少なくとも一部を被覆するように設けられる。波長変換部材１Ａは、光反射膜２０が波長変換体３０Ａ中の蛍光体粒子４０が放射する蛍光７０および励起光６０の一部を反射するため、光取り出し効率が高い。
【００６２】
光反射膜２０は、光の反射率が８０％以上１００％未満、好ましくは９０％以上１００％未満である。換言すれば、光反射膜２０は、光の吸収率が０％を超え２０％以下、好ましくは０％を超え１０％以下である。光反射膜２０としては、例えば、アルミニウム、銀等の金属膜や、誘電体多層膜が好適に用いられる。なお、アルミニウムは、基板１０でも用いられる材質である。基板１０がアルミニウムである場合、基板１０の表面の一部を光反射膜２０とみなすことができる。光反射膜２０において、誘電体多層膜とは、異なる屈折率を有する複数種の誘電体材料を用いた、光学薄膜の積層体を意味する。誘電体多層膜は、通常、一部透光性を有する。
【００６３】
光反射膜２０の膜厚は、目的とする反射率に応じて任意に設定することができる。例えば、光反射膜２０が金属膜である場合、光反射膜２０の膜厚は、通常０．１μｍ〜１μｍである。金属膜からなる光反射膜２０の膜厚が０．１μｍ〜１μｍであると、蒸着法やスパッタ法等で平坦性、均一性の高い光反射膜２０が得られるため好ましい。
【００６４】
また、光反射膜２０が拡散反射膜である場合、光反射膜２０の膜厚は、通常１μｍ〜１ｍｍである。拡散反射膜からなる光反射膜２０の膜厚が１μｍ〜１ｍｍであると、十分な反射率が得られるため好ましい。
【００６５】
なお、光反射膜２０と基板１０とは、場合により、同じ材質になることがある。例えば、基板１０をアルミニウム製とし、光反射膜２０をアルミニウム製とすることができる。この場合、アルミニウム製の基板１０とアルミニウム製の光反射膜２０とは、別途設けてもよいが、アルミニウム製の基板１０の表面の一部をアルミニウム製の光反射膜２０とみなしてもよい。基板１０の表面の一部を光反射膜２０とみなす場合、光反射膜２０の膜厚は、特に規定されない。
【００６６】
＜波長変換部材の作用＞
図１を参照して、波長変換部材１Ａの作用を説明する。図１に示すように、波長変換体３０Ａの内部へ進入した励起光６０の一部や、蛍光体粒子４０から発する蛍光７０の一部は、バインダ層５０Ａ内で光反射膜２０と空気界面との間を全反射しながら面内導波する面内導波光７２となる。面内導波光７２は、面内導波するにつれて、出力光７１の出射や光反射膜２０における光損失７３が生じることにより、強度が減衰する。具体的には、出力光７１（７１ａ、７１ｂ）及び光反射膜２０における光損失７３により、面内導波光７２の強度は、面内導波光７２ａ１、７２ａ２、７２ｂ１、７２ｂ２の順番で後者ほど減衰する。図１に、出力光７１（７１ａ、７１ｂ及び７１ｃ）の集合体からなる出力光の径を概念的に出力光スポット径９０Ａとして示す。
【００６７】
なお、面内導波光７２は、励起光６０や蛍光７０を構成する成分のうち、バインダ層５０Ａと空気界面の屈折率段差及びスネルの法則により決定される臨界角より大きな成分からなる。このため、通常、バインダ層５０Ａの屈折率が小さいほど、蛍光７０等から面内導波光７２が生じる割合が少なくなる。本実施形態の波長変換部材１Ａは、蛍光体粒子４０の屈折率がバインダ層５０Ａの屈折率よりも大きい。すなわち、波長変換部材１Ａは、バインダ層５０Ａの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さい。また、バインダ層５０Ａの屈折率は、好ましくは、１．４３以下である。このため、本実施形態の波長変換部材１Ａによれば、蛍光７０等から面内導波光７２が生じる割合が少なくなる。
【００６８】
このように、本実施形態の波長変換部材１Ａは、バインダ層５０Ａ内で面内導波光７２の生じる割合が少なくなることから光反射膜２０における光損失７３の発生頻度が小さくなる。このため、本実施形態の波長変換部材１Ａによれば、光取り出し効率が高くなる。また、波長変換部材１Ａは、面内導波光７２の生じる割合が少ないことから上記のように出力光スポット径９０Ａが小さくなる。このため、本実施形態の波長変換部材１Ａによれば、出力光のパワー密度が高い。したがって、本実施形態の波長変換部材１Ａによれば、光取り出し効率が高く、かつ出力光のパワー密度が高い波長変換部材１Ａが得られる。
【００６９】
ところで、波長変換体３０Ａから取り出される蛍光７０及び波長変換体３０Ａにより吸収されなかった励起光６０や出力光７１の合計のエネルギ量を、照射された励起光６０のエネルギ量、で除した割合を変換効率という。変換効率が高いことは、より少ないエネルギ量で出力の大きな光が得られることを示す。近年、照明装置やプロジェクタ装置等では、光取り出し効率の高いことが望まれている。本実施形態の波長変換部材１Ａは、上記のように光取り出し効率が高いため、照明装置やプロジェクタ装置等の光学機器に好適である。
【００７０】
また、波長変換部材１Ａでは、通常、波長変換体３０Ａを構成するバインダ層５０Ａの屈折率が空気の屈折率よりも大きい。このため、波長変換部材１Ａでは、波長変換体３０Ａと外部（空気）との界面、すなわち空気界面において全反射が発生する。このため、波長変換部材１Ａの波長変換体３０Ａ内部の励起光６０及び蛍光７０の一部は、上記のように、全反射と光反射膜２０での反射を繰り返しながら、波長変換体３０Ａ内部を面内導波する面内導波光となる。
【００７１】
なお、図２に示すように、バインダ層１５０の屈折率が大きい従来の波長変換部材１００は、面内導波光８２が多く、出力光スポット径９０Ｂが大きくなる。このため、従来の波長変換部材１００では、出力光のスポット径が広がることで、そのパワー密度が低下する。これに対し、本実施形態の波長変換部材１Ａは、バインダ層５０Ａ及び蛍光体粒子４０の屈折率が所定の関係にあるため、図１に示すように面内導波光７２が少なく、出力光スポット径９０Ａが小さく、パワー密度が高い。このように本実施形態の波長変換部材１Ａは、出力光のパワー密度が高いため、照明装置やプロジェクタ装置等の光学機器に好適である。
【００７２】
本実施形態の波長変換部材１Ａでは、面内導波光７２の生じる割合が少なくなる一方で、蛍光体粒子４０とバインダ層５０Ａとの屈折率の差が大きくなる。このため、一見すると、波長変換部材１Ａは、蛍光体粒子４０からの光取り出し効率が低下することにより、従来例と比較して波長変換部材１Ａの光取り出し効率が向上しないようにも思われる。
【００７３】
しかし、波長変換部材１Ａにおいて蛍光体粒子４０内部で全反射を繰り返しながらバインダ層５０Ａに取り出される蛍光７０は、光反射膜２０の存在に由来する光損失７３等の光減衰作用をほとんど受けない。すなわち、一旦蛍光体粒子４０とバインダ層５０Ａとの界面での反射により蛍光体粒子４０内部から取り出されなかった光は、バインダ層５０Ａとの界面で角度を変えながら蛍光体粒子４０内部で反射を繰り返す。そして、この蛍光体粒子４０内部で反射を繰り返した光は、最終的にはほとんど減衰することなくバインダ層５０Ａ側に取り出される。
【００７４】
なお、上記の蛍光体粒子４０内部で反射を繰り返す光の空間的な伝搬範囲は、必然的に蛍光体粒子４０の粒径範囲に限定される。このため、波長変換部材１Ａでは、蛍光体粒子４０の粒径を制御することにより、出力光のスポット径の拡大を抑制しやすい。従って、本実施形態の波長変換部材１Ａは、光損失７３を抑制しつつその空間的な伝搬範囲を小さくすることができるため、従来例よりも高い光取り出し効率と従来例よりも高い出力光のパワー密度が得られる。
【００７５】
＜波長変換部材の製造方法＞
波長変換部材１Ａは、例えば、光反射膜２０上に波長変換体３０Ａを形成することにより製造される。波長変換体３０Ａは、塗布法等のウェットプロセス等の、公知かつ任意の方法で作製することができる。塗布法等のウェットプロセスは、生産コストが低いため好ましい。
【００７６】
（波長変換部材の効果）
第１の実施形態に係る波長変換部材によれば、パワー密度の高い励起光が照射された場合でも光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材が得られる。
【００７７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図１は、第１及び第２の実施形態に係る、バインダ層の屈折率が小さい波長変換部材１Ａ及び１Ｂの模式的な断面図である。なお、図１には、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂに併せて第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａも示されている。以下の説明では、図１を、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂを参照するために用いる。
【００７８】
図１に示すように、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂは、基板１０と、波長変換体３０Ｂ（３０）と、光反射膜２０と、を備える。第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂは、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａに比較して、バインダ層５０Ａに代えてバインダ層５０Ｂを用いる点で異なり、他の構造は同じである。このため、以下の第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂの説明では、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａと同じ部材に同じ符号を付して、構成及び作用の説明を適宜省略する。すなわち、以下の説明は、主にバインダ層５０Ｂに関して行う。
【００７９】
＜バインダ層＞
バインダ層５０Ｂは、波長変換体３０Ｂを構成し、バインダが接着した複合硬化体からなり、隣接する蛍光体粒子４０、４０同士を接着するものである。バインダ層５０Ｂは、複数個の蛍光体粒子４０を接着させる物質である。ここで、接着とは、ナノ粒子等の固体同士が、分子間力以外の力、例えば、共有結合、イオン結合、水素結合等の化学結合により固定されることを意味する。
【００８０】
バインダ層５０Ｂについて図面を参照して説明する。図３は、図１に示した波長変換体３０（３０Ａ及び３０Ｂ）を拡大して模式的に示す断面図である。以下の説明では、図３を、図１に示した波長変換体３０Ｂを参照するために用いる。図５は、図３に示した第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂの波長変換体３０Ｂにおける部分Ａを拡大して模式的に示す断面図である。
【００８１】
図３及び図５に示すように、波長変換体３０Ｂを構成するバインダ層５０Ｂは、バインダが接着した複合硬化体からなり、隣接する蛍光体粒子４０、４０同士を接着するものである。
【００８２】
具体的には、バインダ層５０Ｂは、図５に示すように、ナノ粒子５１と、隣接するナノ粒子５１、５１同士を結合する固着補助物質５５と、を含む複合硬化体からなる。より具体的には、複合硬化体からなるバインダ層５０Ｂは、ナノ粒子５１と、隣接するナノ粒子５１、５１同士間に含浸しつつナノ粒子５１を被覆して複数個のナノ粒子５１を結合する固着補助物質５５と、を含む。バインダ層５０Ｂでは、固着補助物質５５は、全てのナノ粒子５１を被覆して複合硬化体を形成している。
【００８３】
また、固着補助物質５５は、平均径３００ｎｍ以下の空洞であるナノ空隙５８を内包している。ここで、バインダ層５０Ｂにおけるナノ空隙５８とは、固着補助物質５５の表面に開口せずに固着補助物質５５内に形成される平均径３００ｎｍ以下の空洞である。なお、ナノ粒子５１が中空構造である場合、ナノ粒子５１内の空隙は、ナノ空隙に該当しない。
【００８４】
バインダ層５０Ｂは、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａのナノ粒子５１の固着体からなるバインダ層５０Ａにおいて、隣接するナノ粒子５１、５１間に固着補助物質５５の原料を含浸させ硬化させたものに相当するものである。
【００８５】
バインダ層５０Ｂは、ナノ粒子５１と固着補助物質５５と、を含む複合硬化体からなるため、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａのナノ粒子５１の固着体５２からなるバインダ層５０Ａに比較して、バインダ層５０Ｂの機械的強度が高い。このため、バインダ層５０Ｂを含む波長変換体３０Ｂは、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａのバインダ層５０Ａを含む波長変換体３０Ａに比較して、機械的強度及び光反射膜２０に対する剥離強度が高い。例えば、バインダ層５０Ａはナノ粒子５１の固着体５２の結合力が小さいため固着体５２の崩壊により光反射膜２０からナノ粒子５１が剥離するおそれがあるが、バインダ層５０Ｂは複合硬化体の結合力が大きいため光反射膜２０から剥離するおそれが小さい。
【００８６】
バインダ層５０Ｂは、屈折率が好ましくは１．４３以下、より好ましくは１．３８〜１．４０である。バインダ層５０Ｂの屈折率が１．４３以下であると、バインダ層５０Ｂ内で面内導波光７２の生じる割合が少なく、波長変換部材１Ｂの光取り出し効率が高くなり、出力光スポット径９０Ａを小さくすることが可能である。
【００８７】
［固着補助物質］
固着補助物質５５とは、ナノ粒子５１とともに充填されることにより、バインダ層５０Ｂ自体の密着性や、蛍光体粒子や基板に対するバインダ層５０Ｂの密着性を高めるものである。固着補助物質５５は、波長変換体３０Ｂの機械的強度、例えば引っ掻きに対する波長変換体３０Ｂの耐性や、バインダ層５０Ｂと基板１０との密着性である基板密着性を向上させる。また、固着補助物質５５は、バインダ層５０Ｂがナノ粒子５１に加えて銀等の硫化性の高い物質を含む場合に、この物質を硫化から保護するガスバリアとしての機能も発現しうる。
【００８８】
固着補助物質５５の材質としては特に限定されないが、例えば無機物や有機物が用いられる。固着補助物質５５の材質が無機物であると、耐熱性を高めることが可能であるため好ましい。固着補助物質５５の材質が有機物であると、波長変換体３０Ｂの製造ばらつきを抑制しやすいため好ましい。この製造ばらつきの抑制は、塗布法等のウェットプロセスによって波長変換体３０Ｂを形成する際に、固着補助物質５５を含む原料塗液中の蛍光体粒子の沈降速度が抑制されることや、原料塗液の粘度が安定することによるものである。
【００８９】
無機物としては、例えば、ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラス（ＳｉＯ２）や、アルコキシシラン及びアルコキシシラン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラスを含む物質が用いられる。
【００９０】
ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラスは、前駆体の加水分解で得られる。ここで、ポリシラザンとは、Ｓｉ−Ｎ結合が１個以上連続した環状又は直鎖状のＳｉ−Ｎ骨格構造を有し、かつＳｉ及びＮの側鎖が全てＨである構造のポリマーを意味する。また、ポリシラザン誘導体とは、ポリシラザンを構成する側鎖又は末端基の１個以上がＨ以外の基、例えば炭化水素基で置換された構造のポリマーを意味する。ポリシラザン及びポリシラザン誘導体の少なくとも一方が加水分解されるとシリカガラスが得られる。例えば、ポリシラザンが分子中に（−ＳｉＨ２ＮＨ−）の構造を有する場合、加水分解反応により（−ＳｉＨ２ＮＨ−）からシリカガラスＳｉＯ２が生成される。
【００９１】
アルコキシシラン及びアルコキシシラン誘導体の少なくとも一方を前駆体とするシリカガラスは、前駆体の加水分解縮合で得られる。ここで、アルコキシシランとは、Ｓｉにアルコキシ基のＯが結合している物質を意味する。また、アルコキシシラン誘導体とは、アルコキシシランを構成するＨの１個以上がＨ以外の基で置換された構造の物質を意味する。
【００９２】
また、加水分解縮合とは、加水分解反応と縮合反応とが生じる反応を意味する。例えば、アルコキシシランがＳｉ５Ｏ４（ＯＣ２Ｈ５）１２である場合、Ｓｉ５Ｏ４（ＯＣ２Ｈ５）１２は加水分解反応によりシラノールＳｉ５Ｏ４（ＯＨ）１２を生成する。また、シラノールＳｉ５Ｏ４（ＯＨ）１２は、縮合反応によりシリカガラスＳｉＯ２を生成する。
【００９３】
ポリシラザン、ポリシラザン誘導体、アルコキシシラン及びアルコキシシラン誘導体を前駆体とするシリカガラスの製造は、ウェットプロセスである。このため、ポリシラザン、ポリシラザン誘導体、アルコキシシラン及びアルコキシシラン誘導体を前駆体とするシリカガラスの製造は、従来のゾルゲル法による薄膜形成よりも成膜性が高いため好ましい。また、ポリシラザン、ポリシラザン誘導体、アルコキシシラン及びアルコキシシラン誘導体を前駆体とするシリカガラス（ＳｉＯ２）は、無機金属酸化物のうちでも比較的屈折率が低いため、光取り出し効率や出力スポット径の点で好ましい。
【００９４】
固着補助物質５５の材質である有機物は一部に無機成分を含む材質であってもよい。一部に無機成分を含む有機物は、純粋な有機物よりも耐熱性を高めやすいため好ましい。
【００９５】
また、固着補助物質５５とナノ粒子５１とは材質が同一であってもよい。固着補助物質５５とナノ粒子５１との材質が同一であると、固着補助物質５５とナノ粒子５１との界面においてフォノン散乱が抑制されることから、波長変換体３０Ｂの熱伝導率を高めやすいため好ましい。
【００９６】
固着補助物質５５がナノ粒子５１の表面を被覆する場合、固着補助物質５５の厚さは、通常１〜１００ｎｍである。ここで、固着補助物質５５の厚さとは、複合硬化体の表面に位置するナノ粒子５１の表面を被覆する固着補助物質５５の厚さを意味する。隣接するナノ粒子５１、５１間に存在する固着補助物質５５の厚さは、特に限定されないが、例えば１〜１００ｎｍである。
【００９７】
固着補助物質５５の厚さが上記のように小さいため、固着補助物質５５には光を散乱させる効果はほとんどない。このため、バインダ層５０Ｂに対する固着補助物質５５の光学的影響は、通常、固着補助物質５５内部のナノ空隙５８による、バインダ層５０Ｂの実効的な屈折率のみである。
【００９８】
なお、図５に示すバインダ層５０Ｂでは、固着補助物質５５は、全てのナノ粒子５１を被覆して複合硬化体を形成している。しかし、図５に示す実施形態の変形例として、固着補助物質５５がナノ粒子５１を部分的に被覆する複合硬化体を形成していてもよい。ここで、「固着補助物質５５がナノ粒子５１を部分的に被覆する」とは、バインダ層５０を構成するナノ粒子５１の全個数のうちの一部の個数が、固着補助物質５５で被覆されない、という意味である。
【００９９】
バインダ層５０Ｂの固着補助物質５５は、平均径３００ｎｍ以下の空洞であるナノ空隙５８を内包する。このナノ空隙５８の屈折率は大気の屈折率である１．０となる。このため、たとえばバインダ層５０Ｂのナノ粒子５１がＳｉＯ２である場合、ＳｉＯ２ナノ粒子５１と、ナノ空隙５８を含む固着補助物質５５とを含む複合硬化体、すなわちバインダ層５０Ｂの実効的な屈折率はＳｉＯ２ナノ粒子５１自体の屈折率よりも低下する。具体的には、ナノ粒子５１がＳｉＯ２であるバインダ層５０Ｂの実効的な屈折率は、ナノ空隙５８の存在によりＳｉＯ２ナノ粒子５１自体の屈折率よりも低下して、通常、１．４３以下になる。このバインダ層５０Ｂの実効的な屈折率は、バインダ層５０Ｂの材料の屈折率及び空隙率を用いて、マクスウェル・ガーネットの式から求めることができる。また、ナノ空隙５８は厳密に真球の形状を成していなくてもよい。したがって、ナノ粒子５１と、ナノ空隙５８を含む固着補助物質５５とを含む複合硬化体からなるバインダ層５０Ｂによれば、バインダ層５０Ｂの実効的な屈折率を小さくしつつ、波長変換体３０Ｂの機械的強度を高めやすい。
【０１００】
バインダ層５０Ｂを形成するバインダの材質のうち、ナノ粒子５１の材質としては、バインダ層５０Ｂの屈折率が、蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなるような、無機物質又は有機物質が好ましく用いられる。
【０１０１】
また、ナノ粒子５１の材質としては、固着補助物質５５と併用してバインダ層５０Ｂを構成することにより、バインダ層５０Ｂの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなるような、無機物質又は有機物質が好ましく用いられる。バインダ層５０Ｂを構成するナノ粒子５１の材質は、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａのバインダ層５０Ａを構成するナノ粒子５１の材質と同じものを用いることができる。このため、バインダ層５０Ｂを構成するナノ粒子５１の材質についての説明を省略する。
【０１０２】
バインダ層５０Ｂを形成するバインダの材質のうち、固着補助物質５５の材質は、バインダ層５０Ｂの屈折率が、蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなるような、無機物質が好ましく用いられる。
【０１０３】
バインダ層５０Ｂの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さいと、全反射により光が蛍光体粒子４０内部に閉じ込められ、閉じ込められた光はその粒子径の範囲内に限定される光成分を多く含むものとなる。したがって、バインダ層５０Ｂの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さいと、出力光スポット径９０Ａを小さくしやすいため好ましい。また、バインダ層５０Ｂの屈折率は、通常、空気の屈折率である１よりも大きい。
【０１０４】
また、バインダ層５０Ｂの材質のうち、固着補助物質５５の材質としては、ナノ粒子５１と併用してバインダ層５０Ｂを構成することにより、バインダ層５０Ｂの屈折率が蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなるような、無機物質が好ましく用いられる。固着補助物質５５を構成する無機物質としては、例えば、シリカ等のＳｉＯ２骨格構造を有する珪素化合物が用いられる。
【０１０５】
なお、固着補助物質５５がＳｉＯ２骨格構造を有する珪素化合物である場合、ＳｉＯ２自体の屈折率は１．４４〜１．５０程度である。しかし、バインダ層５０Ｂは、図５に示すように、通常、固着補助物質５５の内部に平均径３００ｎｍ以下の空隙であるナノ空隙５８を含む。このナノ空隙５８の屈折率は大気の屈折率である１．０となる。このため、ナノ空隙５８を含む固着補助物質５５の実効的な屈折率は、ＳｉＯ２自体の屈折率よりも低下して、通常、１．４３以下になる。また、ナノ空隙５８を含む固着補助物質５５とナノ粒子５１とを含むバインダ層５０Ｂの実効的な屈折率も、ナノ粒子５１の材質の屈折率が１．４３以下である場合、通常、１．４３以下になる。バインダ層５０Ｂの実効的な屈折率は、ナノ粒子５１、ナノ空隙５８及び固着補助物質５５の、それぞれの屈折率と存在比率とを用いて、マクスウェル・ガーネットの式などから求めることができる。また、ナノ空隙５８及びナノ粒子５１は厳密に真球の形状を成していなくてもよい。
【０１０６】
バインダ層５０Ｂ中におけるナノ粒子５１、ナノ空隙５８や固着補助物質５５の有無やこれらの存在比率は、以下の方法により判別、測定が可能である。すなわち、電子顕微鏡やＣＴスキャン法による撮影画像データの解析、窒素吸着法等の公知の分析方法、又はこれらの分析方法の組み合わせ、周辺技術等により判別、測定が可能である。
【０１０７】
バインダ層５０Ｂ中におけるナノ粒子５１と固着補助物質５５の同定は、ＥＤＸ法、ＸＲＤ法等の公知の分析方法、又はこれらの分析方法の組み合わせ、周辺技術等により可能である。
【０１０８】
なお、ナノ空隙５８の平均径とは、ナノ空隙５８を同容積の真球と仮定した場合の平均直径を意味する。ナノ空隙５８の平均径は、例えば、ガス吸着法等の公知の分析手法で求められる。ナノ空隙５８は、平均径が３００ｎｍ以下であることから光を散乱させる効果がほとんどなくなるため、バインダ層５０Ｂの可視光領域の屈折率に影響を与える。
【０１０９】
バインダ層５０Ｂは、平均径が３００ｎｍを超える空隙、すなわちナノ空隙５８よりも平均径の大きい空隙であるマイクロ空隙や、平均径が３００ｎｍを超える不純物であるマイクロ不純物を含んでいてもよい。例えば、バインダ層５０Ｂが平均径３００ｎｍを超える空隙であるマイクロ空隙を含んでいてもよい。ここで、バインダ層５０Ｂにおけるマイクロ空隙とは、固着補助物質５５の表面に開口せずに固着補助物質５５内に形成される平均径が３００ｎｍを超える空洞である。
【０１１０】
マイクロ空隙やマイクロ不純物の平均径は、ナノ空隙５８の平均径と同様にして算出される。マイクロ空隙やマイクロ不純物は、平均径が３００ｎｍを超えることから光を散乱させる効果が顕著となるため、バインダ層５０Ｂの可視光領域の屈折率に影響を与えない。このため、バインダ層５０Ｂが、マイクロ空隙やマイクロ不純物を含んでいても、本実施形態の、パワー密度の高い励起光が照射された場合でも光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材が得られる、という効果は十分に得られる。
【０１１１】
また、バインダ層５０Ｂがマイクロ空隙やマイクロ不純物を適当量含むと、マイクロ空隙やマイクロ不純物が励起光６０や蛍光７０を散乱させてバインダ層５０Ｂでの混色性が良好になる。このため、バインダ層５０Ｂがマイクロ空隙やマイクロ不純物を適当量含むと、色ずれの少ない白色光を得やすいため好ましい。
【０１１２】
バインダ層５０Ｂ中におけるマイクロ空隙やマイクロ不純物の存在の有無やその存在比率の測定は、バインダ層５０Ａ中におけるマイクロ空隙やマイクロ不純物の存在の有無やその存在比率の測定と同様である。
【０１１３】
バインダ層５０Ｂ中におけるマイクロ空隙やマイクロ不純物の同定は、バインダ層５０Ａ中におけるマイクロ空隙やマイクロ不純物の同定と同様である。
【０１１４】
バインダ層５０Ｂは発光物質からなっていてもいいし非発光物質からなっていてもよい。ここで、発光物質及び非発光物質とは、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａを構成するバインダ層５０Ａで説明した発光物質及び非発光物質と同じ物質を意味する。
【０１１５】
また、バインダ層５０Ｂ中に内包されるナノ空隙５８は、バインダ層５０Ｂの屈折率が、蛍光体粒子４０の屈折率よりも小さくなる含有量になるようにバインダ層５０Ｂに設けられる。
【０１１６】
なお、従来の波長変換部材においてバインダ層と基板の熱膨張係数の差が大きい場合は、熱衝撃等で波長変換体が基板から剥離するおそれが生じる。これに対し、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂによれば、固着補助物質５５がバインダ層５０Ｂの熱膨張係数を調整するため、上記剥離のおそれを改善することが可能である。例えばバインダ層５０Ｂを比較的熱膨張係数の低い無機物で構成し、基板１０を比較的熱膨張係数の大きい金属で構成した場合に、上記剥離のおそれを有効に改善することができる。
【０１１７】
ナノ粒子５１と固着補助物質５５とを併用した複合硬化体からなるバインダ層５０Ｂは、特許文献２等のようにバインダ層として無機前躯体を用いる場合に比較して、蛍光体粒子４０間に充填されるバインダ層５０Ｂの体積を大きくしやすい。このため、バインダ層５０Ｂによれば、蛍光体粒子４０間の距離を大きくしやすくなり、この結果、波長変換体３０Ｂの単位体積あたりの蛍光体粒子数を少なくしやすくなる。この単位体積あたりの蛍光体粒子数が少ない波長変換体３０Ｂは、励起光としてレーザー光等の比較的スポット径の小さなものを用いる場合等のように、波長変換体３０Ｂが照射位置依存性が高く色ずれが大きくなりやすい場合に、好適である。なぜならば、上記の単位体積あたりの蛍光体粒子数が少ない波長変換体３０Ｂは、励起光の照射位置による、出力光の色度ずれを緩和しやすくなるからである。したがって、バインダ層５０Ｂを備えた波長変換部材１Ｂは、励起光としてレーザー光等の比較的スポット径の小さなものを用いることにより波長変換体３０Ｂの照射位置依存性が高く色ずれが大きくなりやすい発光装置に好適である。
【０１１８】
＜波長変換部材の作用＞
第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂの作用は、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａの作用と同様であるため説明を省略する。
【０１１９】
＜波長変換部材の製造方法＞
波長変換部材１Ｂは、例えば、光反射膜２０上に波長変換体３０Ｂを形成することにより製造される。波長変換体３０Ｂは、例えば、蛍光体粒子４０とナノ粒子５１と固着補助物質の原料とを用い、ゾルゲル法で固着補助物質の原料を硬化させることにより作製することができる。
【０１２０】
（波長変換部材の効果）
第２の実施形態に係る波長変換部材によれば、第１の実施形態に係る波長変換部材と同様に、パワー密度の高い励起光が照射された場合でも光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材が得られる。
【０１２１】
また、第２の実施形態に係る波長変換部材のバインダ層５０Ｂは、第１の実施形態に係る波長変換部材のバインダ層５０Ａに比較して、機械的強度及び剥離強度が高い。このため、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂによれば、第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａに比較して、バインダ層５０Ｂを含む波長変換体３０Ｂの機械的強度及び光反射膜２０に対する剥離強度が高い。
【０１２２】
（第１及び第２の実施形態のバインダ層）
上記第１の実施形態に係る波長変換部材１Ａのバインダ層５０Ａ及び第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂのバインダ層５０Ｂより、バインダ層５０は、隣接する蛍光体粒子４０、４０同士を固着又は接着するものであるといえる。
【０１２３】
（第２の実施形態の変形例）
上記第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂでは、バインダ層５０Ｂは、ナノ粒子５１と、隣接するナノ粒子５１、５１同士を結合する固着補助物質５５と、を含む複合硬化体からなる。これに対し、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂの変形例として、バインダ層５０を、ナノ粒子５１を含まない固着補助物質５５のみからなる複合硬化体とすることができる。また、バインダ層５０を構成する固着補助物質５５のみからなる複合硬化体は、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂと同様にナノ空隙５８を内包することができる。
【０１２４】
＜波長変換部材の作用＞
第２の実施形態の変形例に係る波長変換部材の作用は、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ｂの作用と同様であるため説明を省略する。
【０１２５】
＜波長変換部材の製造方法＞
第２の実施形態の変形例に係る波長変換部材の波長変換体は、塗布法等のウェットプロセス等の、公知かつ任意の方法で作製することができる。塗布法等のウェットプロセスは、生産コストが低いため好ましい。
【０１２６】
（波長変換部材の効果）
第２の実施形態の変形例に係る波長変換部材によれば、パワー密度の高い励起光が照射された場合でも光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材が得られる。
【実施例】
【０１２７】
以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。【０１２８】
［実施例１］
(波長変換部材の作製)
気相法により作製された平均粒子径４０ｎｍのフッ化マグネシウムナノ粒子（屈折率１．３８）の粉体を、イオン交換水と混合し、超音波により分散させ、１５質量％のフッ化マグネシウム分散液Ｄ１を得た。
また、黄緑色蛍光体として平均粒子径１９μｍのＹＡＧ粒子（株式会社ネモト・ルミマテリアル製ＹＡＧ３７４Ａ１６５、屈折率１．８）と、赤色蛍光体として平均粒径１０μｍのＳＣＡＳＮ粒子（三菱化学株式会社製ＢＲ−１０２、屈折率＞１．８）とを用意した。ＳＣＡＳＮ粒子は、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ蛍光体である。フッ化マグネシウム分散液Ｄ１、ＹＡＧ粒子、ＳＣＡＳＮ粒子をそれぞれ１：２．１：０．１８の重量比で混合して、蛍光液Ｐ１を得た。
次に、反射率が９５％のアルミニウム基板の表面の一部に光反射膜としてのＡｇ膜を厚み１２０ｎｍで成膜して、アルミニウム基板とＡｇ膜とからなる基板部材を作製した。基板部材において、Ａｇ膜の面積が、アルミニウム基板の表面の面積よりも小さくなるように製膜した。そして、金属製バーを具備したアプリケータを用い、金属製バーを４ｍｍ/ｓの速度で駆動させることで、基板部材のＡｇ膜上に蛍光液Ｐ１を塗布した。これを常温で乾燥させたところ、基板部材上に波長変換体（波長変換体Ｎｏ．１）が形成された波長変換部材（波長変換部材Ｎｏ．１）が得られた。波長変換体Ｎｏ．１は、ＹＡＧ粒子及びＳＣＡＳＮ粒子がバインダ層で固着されたものになっており、バインダ層は、フッ化マグネシウムナノ粒子同士が固着した固着体になっていた。バインダ層の屈折率は約１．３８以下であった。波長変換部材Ｎｏ．１は、アルミニウム基板の表面の一部に形成された光反射膜上に波長変換体Ｎｏ．１が形成されたものである。
なお、蛍光液Ｐ１の塗布の際、基板部材はアプリケータのステージ上に、厚さ１００μｍの固定用テープにより貼付けて固定させた。また、蛍光液Ｐ１の塗布の際、蛍光液Ｐ１は、固定用テープと基板部材の表面とで囲まれた部分に適当量滴下された後、金属製バーを転がして滴下された塗布物を基板部材上に押し付けることにより塗布した。【０１２９】
(波長変換部材の変換効率の評価) 
波長変換部材Ｎｏ．１を、基板が金属製のヒートシンクに接するように貼付けた。次に、中心波長４５０ｎｍ、パワー密度約４．５Ｗ/ｍｍ２のレーザー光を励起光として波長変換体Ｎｏ．１の表面へ照射したところ、励起光の青色光と黄緑色光と赤色光とからなる混合色が得られた。
この混合色につき、積分球、分光光度計及び照度計を用いて、波長スペクトル、照度を計測し、混合色のエネルギ量を得た。混合色のエネルギ量は、波長３８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の領域のエネルギを積分することにより算出した。
次に、混合色のエネルギ量を励起光のエネルギ量で除して変換効率を算出した。この変換効率は後述の実施例２でも本実施例と同様にして算出した。そして、本実施例（実施例１）の変換効率を、実施例２の変換効率で除して変換効率比を算出した。変換効率比を表１に示す。なお、変換効率及び変換効率比は、数値が高いほど波長変換部材の光取り出し効率が高いことを示す指標である。【０１３０】
【表１】
0006731651.tif 000002
【０１３１】
［実施例２］
(波長変換部材の作製)
ポリシラザン（メルク株式会社、ＮＬ１２０Ａ）と、実施例１と同様のＹＡＧ粒子と、実施例１と同様のＳＣＡＳＮ粒子とを用意した。ポリシラザン、ＹＡＧ粒子、ＳＣＡＳＮ粒子を１：２．１：０．１８の重量比で混合して、蛍光液Ｐ５１を得た。ポリシラザンとしては、メルクパフォーマンスマテリアル株式会社製アクアミカ（登録商標）ＮＬ１２０Ａを用いた。アクアミカＮＬ１２０Ａは、シリカ転化を促進するパラジウム系触媒を含み、溶媒がジブチルエーテル及びアニソールの混合溶媒であった。
そして、蛍光液Ｐ１に代えて蛍光液Ｐ５１を用いる以外は実施例１と同様にして、基板上に波長変換体（波長変換体Ｎｏ．５１）が形成された波長変換部材（波長変換部材Ｎｏ．５１）を得た。波長変換体Ｎｏ．５１は、ＹＡＧ粒子及びＳＣＡＳＮ粒子がバインダ層で接着されたものになっていた。バインダ層は、シリカからなる固着補助物質になっており、屈折率は１．３８以上１．５０未満で、平均値が１．４５であった。波長変換部材Ｎｏ．５１は、アルミニウム基板の表面の一部に形成された光反射膜上に波長変換体Ｎｏ．５１が形成されたものである。【０１３２】
(波長変換部材の変換効率の評価) 
実施例１と同様にして変換効率及び変換効率比を算出した。変換効率比を表１に示す。【０１３３】
（実施例１及び実施例２の評価の比較）
＜変換効率比の比較＞
表１より、実施例１の変換効率比は、実施例２の変換効率比よりも高いことが分かった。すなわち、実施例１の光取り出し効率は、実施例２の光取り出し効率に比較して高いことが分かった。【０１３４】
＜変換効率とバインダ層の屈折率との関係について＞
実施例１と実施例２との主な差異はバインダ層の組成にある。実施例１及び実施例２の変換効率比の比較より、実施例２に対する実施例１の変換効率の向上は、バインダ層の組成の違いによるものと考えられる。具体的には、実施例２のバインダ層はポリシラザン由来のシリカ（屈折率１．４５）であり、実施例１のバインダ層はフッ化マグネシウム固着体とナノ空隙（屈折率約１．２）である。このため、実施例１はバインダ層の低屈折率化により変換効率が向上したものと考えられる。【０１３５】
［実施例３］
(波長変換部材の作製)
気相法により作製された平均粒子径４０ｎｍのフッ化マグネシウムナノ粒子（屈折率１．３８）の粉体１質量部と、ポリシラザン９質量部と、と混合し、超音波により分散させ、フッ化マグネシウム分散液Ｄ２を得た。ポリシラザンとして、メルクパフォーマンスマテリアル株式会社製アクアミカ（登録商標）ＮＬ１２０Ａを用いた。アクアミカＮＬ１２０Ａは、シリカ転化を促進するパラジウム系触媒を含み、溶媒がジブチルエーテル及びアニソールの混合溶媒であった。
また、実施例１と同じ黄緑色蛍光体であるＹＡＧ粒子及び赤色蛍光体であるＳＣＡＳＮ粒子を用意した。フッ化マグネシウム分散液Ｄ２、ＹＡＧ粒子、ＳＣＡＳＮ粒子をそれぞれ１：２．１：０．１８の重量比で混合して、蛍光液Ｐ２を得た。
蛍光液Ｐ１に代えて蛍光液Ｐ２を用いる以外は、実施例１と同様にして、基板上に波長変換体（波長変換体Ｎｏ．２）が形成された波長変換部材（波長変換部材Ｎｏ．２）を得た。波長変換部材Ｎｏ．２は複数個作製した。波長変換体Ｎｏ．２は、後述の観察結果のとおり、ＹＡＧ粒子及びＳＣＡＳＮ粒子がバインダ層で接着されたものになっていた。バインダ層の屈折率は１．３８以上１．５０未満で、平均値が１．４２であった。波長変換部材Ｎｏ．２は、アルミニウム基板の表面の一部に形成された光反射膜上に波長変換体Ｎｏ．２が形成されたものである。【０１３６】
(波長変換体の観察)
得られた波長変換部材Ｎｏ．２について、基板上の波長変換体Ｎｏ．２を破断した。この波長変換体Ｎｏ．２の破断面についてＦＥ−ＳＥＭを用いてＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を撮影した。結果を図６及び図７に示す。図６は、実施例３に係る波長変換部材Ｎｏ．２を構成する波長変換体Ｎｏ．２の破断面を示すＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。図７は、図６の部分Ｂを拡大して示すＳＥＭ写真である。
図６に示すように、波長変換体Ｎｏ．２（図６中、３０Ｂと表示する）は、ＹＡＧ粒子及びＳＣＡＳＮ粒子からなる蛍光体粒子４０が、バインダ層５０Ｂで接着されたものになっていた。また、図７に示すように、バインダ層５０Ｂは、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）からなるナノ粒子５１と、隣接するナノ粒子５１、５１同士を結合しシリカからなる固着補助物質５５と、を含む複合硬化体からなることが分かった。また、固着補助物質５５は、ナノ空隙５８を内包することが分かった。【０１３７】
(ナノ空隙の評価)
実施例１及び実施例３の波長変換部材（波長変換部材Ｎｏ．１及びＮｏ．２）について、以下のようにして、各バインダ層中に含まれる空隙の空隙径（ｎｍ）とｌｏｇ微分細孔容積分布とを測定した。
はじめに、実施例１及び実施例３の波長変換部材（波長変換部材Ｎｏ．１及びＮｏ．２）の各波長変換体（波長変換体Ｎｏ．１及びＮｏ．２）を少量破砕して粉末試料を作製した。実施例１の粉末試料は、ＹＡＧ粒子及びＳＣＡＳＮ粒子からなる蛍光体粒子と、バインダ層を構成するナノ粒子とを含んでいた。実施例３の粉末試料は、ＹＡＧ粒子及びＳＣＡＳＮ粒子からなる蛍光体粒子と、バインダ層を構成するナノ粒子及び固着補助物質とを含んでいた。
また、参考例１として、実施例１及び実施例３で用いられるＹＡＧ粒子及びＳＣＡＳＮ粒子を実施例１及び実施例３と同じ配合比率で配合した粉末試料を作製した。この粉末試料は、蛍光体粒子のみからなり、バインダ層を構成する材質を含まないものである。参考例１は、実施例１及び実施例３に対するブランク試料に相当する。
次に、窒素吸着法により、実施例１及び実施例３、並びに参考例１の粉末試料中の空隙の空隙径（ｎｍ）とｌｏｇ微分細孔容積分布とを測定した。結果を図８に示す。【０１３８】
図８に示すように、実施例１の粉末試料は、空隙径の最頻値が約５０（ｎｍ）であり、平均径３００ｎｍ以下の空隙であるナノ空隙を含むことが分かった。また、実施例１の粉末試料は、ｌｏｇ微分細孔容積が非常に大きいため、ナノ空隙を非常に多く含むことが分かった。
実施例３の粉末試料は、空隙径の最頻値が約２０（ｎｍ）であり、平均径３００ｎｍ以下の空隙であるナノ空隙を含むことが分かった。また、実施例３の粉末試料は、ｌｏｇ微分細孔容積がやや大きいため、ナノ空隙をやや多く含むことが分かった。
参考例１の粉末試料は、空隙径の最頻値が約５０（ｎｍ）であり、平均径３００ｎｍ以下の空隙であるナノ空隙を含むことが分かった。ただし、これは測定上のノイズか、粉末試料に含まれる意図しないダスト等の物質に起因するものであり、参考例１の粉末試料は、ｌｏｇ微分細孔容積が非常に小さいため、ナノ空隙を実質的に含まないことが分かった。【０１３９】
図８の実施例１の測定結果と参考例１の測定結果との差分をとると、実施例１のバインダ層のみについての、空隙の空隙径（ｎｍ）とｌｏｇ微分細孔容積分布とを評価することができる。また、同様にして、実施例３の測定結果と参考例１の測定結果との差分をとると、実施例３のバインダ層のみについての、空隙の空隙径（ｎｍ）とｌｏｇ微分細孔容積分布とを評価することができる。
図８の実施例１と参考例１との測定結果の差分より、実施例１のバインダ層は、平均径３００ｎｍ以下の空隙であるナノ空隙を非常に多く含むことが分かった。
また、図８の実施例３と参考例１との測定結果の差分より、実施例３のバインダ層は、平均径３００ｎｍ以下の空隙であるナノ空隙をやや多く含むことが分かった。【０１４０】
（波長変換体の剥離強度の評価）
実施例１及び実施例３の波長変換部材（波長変換部材Ｎｏ．１及びＮｏ．２）について、波長変換体の剥離強度の評価を行った。具体的には、波長変換部材の波長変換体の表面に、ポリイミドテープ（スリーエム株式会社製）を貼付した後、貼付したテープの端をつまみ、それを引き剥がした。これにより、基板から波長変換体が剥離するか否かを観察した。
実施例１の波長変換部材Ｎｏ．１は、テープを剥離した波長変換体の全面積中の一部において波長変換体が剥離していた。実施例３の波長変換部材Ｎｏ．２は、テープを剥離した波長変換体の全面積において波長変換体の剥離がなかった。【０１４１】
（実施例１及び実施例３の評価の比較）
上記実施例１及び実施例３の評価結果より、実施例３の波長変換部材のバインダ層は、実施例１の波長変換部材のバインダ層に比較して、ナノ空隙を多く含むことが分かった。
また、実施例３の波長変換部材は、実施例１の波長変換部材に比較して、波長変換体の機械的強度及び基板に対する剥離強度が高いことが分かった。【０１４２】
特願２０１７−０３４９６８号（出願日：２０１７年２月２７日）及び特願２０１７−１２６１６９号（出願日：２０１７年６月２８日）の全内容は、ここに援用される。【０１４３】
以上、実施例に沿って本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明の波長変換部材によれば、パワー密度の高い励起光が照射された場合でも光取り出し効率及び出力光のパワー密度の高い波長変換部材が得られる。
【符号の説明】
【０１４５】
１、１Ａ、１Ｂ、１００  波長変換部材
１０  基板
２０  光反射膜
３０、３０Ａ、３０Ｂ、１３０  波長変換体
４０、１４０  蛍光体粒子
５０、５０Ａ、５０Ｂ、１５０  バインダ層
５１  ナノ粒子
５２  ナノ粒子の固着体
５５  固着補助物質
５８  ナノ空隙
６０、６０Ａ、６０Ｂ  励起光
７０  蛍光
７１、８１  出力光
７２、８２  面内導波光
７３、８３  光反射膜２０における光損失
９０Ａ、９０Ｂ  出力光スポット径
【図１】
0006731651.tif 000003
【図２】
0006731651.tif 000004
【図３】
0006731651.tif 000005
【図４】
0006731651.tif 000006
【図５】
0006731651.tif 000007
【図６】
0006731651.tif 000008
【図７】
0006731651.tif 000009
【図８】
0006731651.tif 000010