熒光體光學(xué)元件以及利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件，其具備：在對于來自激勵光源的入射光的波長為透明的透明基材(10)上所順次形成的、基底部件(20)、和由包含熒光體微粒子(32)的透明部件(31)構(gòu)成的含熒光體部件(30)、以及罩部件(40)，熒光體微粒子(32)的粒子徑為入射光的波長以下，在含熒光體部件(30)的在與透明基材(10)的主面垂直的方向上的由任意的截面線而成的截面中、在與透明基材(10)的主面垂直的方向上的含熒光體部件(30)的厚度，為入射光的波長以下。
【專利說明】熒光體光學(xué)元件以及利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熒光體光學(xué)元件以及利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置，尤其涉及作為投影儀用光源以及液晶顯示裝置的背光燈用光源所利用的發(fā)光裝置中的熒光體光學(xué)元件。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，薄型電視機以及投影儀等的顯示裝置的市場急速進展。這樣的顯示裝置內(nèi)具備液晶面板。在液晶面板的背面具備放射白色的光的發(fā)光裝置以作為白色光源裝置。就液晶面板而言，作為透射型的光調(diào)制元件而加以利用，對從發(fā)光裝置所照射的光的透射率進行控制，從而形成圖像。就這樣的發(fā)光裝置而言，以往，利用冷陰極熒光燈(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)以及超高壓水銀(UHP:Ultra High Performance)燈，但近幾年，在節(jié)能化以及從環(huán)境方面的無汞化的潮流中，對于這樣的的光源，使LED(LightEmitting Diode)等的半導(dǎo)體發(fā)光元件、和將來自半導(dǎo)體發(fā)光元件的光由突光體轉(zhuǎn)換來提取熒光的熒光體光學(xué)元件加以組合而成的發(fā)光裝置的開發(fā)正在進展。
[0003]發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)，具有:在同一封裝體上配置半導(dǎo)體發(fā)光元件和熒光體光學(xué)元件的熒光體一體型的結(jié)構(gòu)、以及將半導(dǎo)體發(fā)光元件和熒光體光學(xué)元件配置在顯示裝置內(nèi)的離開的位置的熒光體分離型的結(jié)構(gòu)。
[0004]在任一發(fā)光裝置中都具有:由于在熒光體光學(xué)元件中來自熒光體的發(fā)光即熒光向全方位方向放射，因此要使熒光高效率地提取的光學(xué)系統(tǒng)以及熒光指向性的提高的問題。
[0005]就現(xiàn)有技術(shù)而言，例如，在專利文獻I中公開了以下技術(shù)，即，在含有熒光體的樹脂和LED元件之間配置雙向分色鏡，對全方位放射的熒光之中的向LED元件側(cè)的光進行反射，而使熒光的利用效率得以改善的技術(shù)。以下，利用圖14說明以往的發(fā)光裝置1000。
[0006]如圖14示出，以往的發(fā)光裝置1000具備:具有開口部1042的凹型的殼體1004、在作為殼體1004的凹部底面的元件搭載面1040上所安裝的作為熒光體激勵用光源的LED元件1002、以及在LED元件1002的上部所設(shè)置的雙向分色鏡1003。并且，在LED元件1002的上方經(jīng)由硅樹脂1007而形成:粒子徑為10至20 μ m左右的YAG =Ce等的稀土族賦活熒光體被包含在娃樹脂中的含突光體娃樹脂1008。殼體1004的凹部側(cè)面,是按照相對于LED元件1002的光出射方向而傾斜的方式所形成的傾斜面1041，且具有以下的功能，S卩，使來自LED元件1002的光與從含熒光體硅樹脂1008放射的熒光一起、向發(fā)光裝置1000的前方向反射。
[0007]在這樣的結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置1000中，從LED元件1002放射的光，透射硅樹脂1007，入射到含熒光體硅樹脂1008。就入射到含熒光體硅樹脂1008的光而言，其一部分的光反射，其他的一部分的光由熒光體吸收而作為熒光被放射。基于含熒光體硅樹脂1008的熒光，向全方位放射，且由傾斜面1041以及雙向分色鏡1003等多重反射，并從開口部1042全面放射到發(fā)光裝置1000的外部。
[0008]并且，在專利文獻2中公開了一種發(fā)光裝置，其向使雙向分色鏡和熒光體組合而成的熒光體發(fā)光元件入射激勵光源的光，將得到的熒光作為投影儀的光源來利用。[0009](現(xiàn)有技術(shù)文獻)
[0010](專利文獻)
[0011]專利文獻1:日本特開2006-186022號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2010-198805號公報
[0013]然而，以往的熒光體光學(xué)元件中，難以將得到的熒光以所希望的發(fā)光面積向規(guī)定的方向有效地放射的問題存在。具體而言，通過含有熒光體的部件(熒光體含有部件)和雙向分色鏡的組合，能夠使熒光向規(guī)定的方向出射，但是，在含熒光體部件的層的平面方向熒光能夠自由傳播，因此，從含熒光體部件的全面放射熒光，而使熒光的發(fā)光面積變大的問題存在。在此情況下，在利用透鏡等將從熒光體光學(xué)元件出射的熒光轉(zhuǎn)換為平行光的情況下，傾斜光成分增加，成為后級的光學(xué)系統(tǒng)中的損失，導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的效率降低。針對這樣的問題，可以考慮例如將含熒光體部件的面積減小，但是，在此情況下，需要提高含熒光體部件和發(fā)光元件的對位精度，就導(dǎo)致熒光體光學(xué)元件的成本提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為了解決所述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種熒光體光學(xué)元件以及發(fā)光裝置，能夠在含熒光體部件的面積不減小下容易地將熒光的發(fā)光面積減小。
[0015]針對上述的問題，本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件的實施方案之一的特征為，具備:在對于從激勵光源放射的入射光的波長為透明的透明基材上所順次形成的基底部件、含熒光體部件、及罩部件，該含熒光體部件由包含熒光體微粒子的透明部件構(gòu)成，所述熒光體微粒子的粒子徑是所述入射光的波長以下，在所述含熒光體部件的在與所述透明基材的主面垂直的方向上的由任意的截面線而成的截面圖中、在與所述透明基材的主面垂直的方向以及水平的方向的至少一個方向上的所述含熒光體部件的厚度，是所述入射光的波長以下。
[0016]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使熒光體微粒子所生成的熒光的一部分在與透明基材的主面平行的方向上的傳播減少。因此，能夠?qū)晒獾陌l(fā)光面積設(shè)為與從激勵光源放射的入射光的入射面積相同程度。
[0017]并且，在本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件的實施方案之一中，所述基底部件以及所述罩部件的至少一方，采用由在與所述透明基材垂直的方向上層疊的多層膜構(gòu)成的結(jié)構(gòu)也可。在此情況下，作為優(yōu)選，所述多層膜是電介質(zhì)多層膜。
[0018]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使熒光體微粒子所生成的熒光的一部分在與透明基材的主面平行的方向的傳播減少，能夠?qū)晒庖龑?dǎo)到規(guī)定的出射方向。
[0019]并且，在本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件的實施方案之一中，作為優(yōu)選，所述基底部件使所述入射光透射、且將從所述含熒光體部件放射的熒光進行反射。
[0020]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使熒光體微粒子所生成的熒光的一部分在與透明基材的主面平行的方向上的傳播減少，能夠?qū)晒夤璉導(dǎo)到規(guī)定的出射方向。
[0021]并且，在本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件的實施方案之一中，按照所述含熒光體部件，在作為與所述透明基材的主面的平行的方向的二維平面方向上，具有基于二維周期結(jié)構(gòu)的折射率分布的方式構(gòu)成也可。在此情況下，所述二維周期結(jié)構(gòu)能夠由光子晶體構(gòu)成。
[0022]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使熒光體微粒子所生成的熒光的一部分在與透明基材的主面平行的方向上的傳播減少，能夠?qū)晒夤璉導(dǎo)到規(guī)定的出射方向。[0023]并且，在本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件的實施方案之一中，所述含熒光體部件由折射率不同的兩種透明材料構(gòu)成，所述熒光體微粒子被包含在所述折射率不同的兩種透明材料的至少一方中也可。
[0024]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使熒光體微粒子所生成的熒光的一部分在與透明基材的主面平行的方向上的傳播減少，能夠?qū)晒夤璉導(dǎo)到規(guī)定的出射方向。
[0025]并且，在本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件的實施方案之一中，所述折射率不同的兩種透明材料的至少一方由ZnO構(gòu)成也可。
[0026]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠容易構(gòu)成熒光體光學(xué)元件，其能夠使熒光體微粒子所生成的熒光的一部分在與透明基材的主面平行的方向上的傳播減少，能夠?qū)晒庖龑?dǎo)到規(guī)定的出射方向。
[0027]并且，在本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件的實施方案之一中，所述基底部件的最上層由ZnO膜構(gòu)成也可。
[0028]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠容易地構(gòu)成熒光體光學(xué)元件，其能夠使熒光體微粒子所生成的熒光的一部分在與透明基材的主面平行的方向上的傳播減少，能夠?qū)晒庖龑?dǎo)到規(guī)定的出射方向。
[0029]并且，本發(fā)明涉及的發(fā)光裝置的實施方案之一的特征為，具備:所述熒光體光學(xué)元件、以及作為激勵光源的發(fā)光元件，并且所述發(fā)光元件的光軸，相對于所述熒光體光學(xué)元件的所述透明基材的表面是垂直的。
[0030]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)l(fā)光元件出射的光的波長由簡單的結(jié)構(gòu)容易地變換，并且，能夠維持光的傳播方向。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，能夠在含熒光體部件的面積不減小下容易地將熒光的發(fā)光面積減小。據(jù)此，經(jīng)由后級的光學(xué)系統(tǒng)等能夠自由控制光的行進方向。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是示出本發(fā)明的實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0033]圖2是用于說明本發(fā)明的實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件的工作的圖。
[0034]圖3A是示出用于說明本發(fā)明的實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件的功能的計算參數(shù)的圖。
[0035]圖3B是示出基于圖3A的計算參數(shù)求出的本發(fā)明的實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件的基底部件以及罩部件的透射率的圖。
[0036]圖3C是示出本發(fā)明的實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件的激勵光及熒光的光強度的圖。
[0037]圖4是用于說明本發(fā)明的實施例1涉及的利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)以及工作的圖。
[0038]圖5是示出本發(fā)明的實施例1的變形例涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0039]圖6A是示出本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0040]圖6B是示出圖6A的A-A線上的本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0041]圖7是用于說明本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件的工作的圖。[0042]圖8A是用于說明本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件的功能的計算參數(shù)的說明圖。
[0043]圖SB是示出基于圖8A的計算參數(shù)求出的本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件的含熒光體層的透射率的圖。
[0044]圖SC是示出本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件的激勵光及熒光的光強度的圖。
[0045]圖9是用于說明本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件的制造方法的各工序的截面圖。
[0046]圖10是示出本發(fā)明的實施例2的變形例I涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0047]圖11是示出本發(fā)明的實施例2的變形例2涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0048]圖12A是示出本發(fā)明的實施例2的變形例3涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0049]圖12B是示出圖12A的A-A線上的本發(fā)明的實施例2的變形例3涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0050]圖13是用于說明本發(fā)明的實施例2涉及的利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)以及工作的圖。
[0051]圖14是示出現(xiàn)有例中的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
【具體實施方式】
[0052]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。而且，以下說明的實施例，都示出本發(fā)明的優(yōu)選的一個具體例，以下的實施例所示的數(shù)值、形狀、材料、構(gòu)成要素、構(gòu)成要素的配置位置以及連接形態(tài)、步驟、步驟的順序等，是一個例子，而不是限定本發(fā)明的宗旨。本發(fā)明，根據(jù)權(quán)利要求書的記載確定。因此，對于以下的實施例的構(gòu)成要素中的、本發(fā)明的示出最上位概念的獨立權(quán)利要求中沒有記載的構(gòu)成要素，為了實現(xiàn)本發(fā)明的問題而并不一定需要，但是，被說明為構(gòu)成更優(yōu)選的形態(tài)的要素。并且，在附圖中，對于表示實質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)、工作、以及效果的要素，附上相同的符號。
[0053](實施例1)
[0054]以下，說明本發(fā)明的實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件以及發(fā)光裝置。首先，對于本發(fā)明的實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件，利用圖1進行說明。圖1是示出本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0055]如圖1示出，本實施例的熒光體光學(xué)元件1，是借助來自激勵光源的入射光而發(fā)出熒光的發(fā)光元件，其具備:透明基材10 ;由在透明基材10上所順次形成的基底部件20、含熒光體部件30及罩部件40構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)體。
[0056]就透明基材10而言，其由對于來自激勵光源的入射光的波長為透明的材料構(gòu)成，且能夠利用例如玻璃以及透明樹脂薄膜等的透明基板。
[0057]就基底部件20而言，其是由第一基底層21 (第一層)、和例如包括SiO2的第二基底層22 (第二層)所形成的電介質(zhì)多層膜，該第一基底層21的結(jié)構(gòu)中使例如包括TiO2的第二折射率層21b由包括ZnO的第一折射率層21a夾持，且將各層在相對于透明基材10的主面(表面)為垂直的方向上層疊。基底部件20是將第一基底層21和第二基底層22交替層疊的、且使多個第一基底層21和多個第二基底層22層疊例如5層以上的多層膜。本實施例的基底部件20，由4層的第一基底層21和3層的第二基底層22這樣的7層構(gòu)成。而且，基底部件20的最下層和最上層均為包括ZnO膜的第一基底層21。
[0058]并且，就基底部件20而言，其對于來自激勵光源的入射光(激勵光)的波長為透明，并且其對于從含熒光體部件30放射的熒光的波長的光而為反射鏡。也就是說，基底部件20作為使激勵光透射且對來自含熒光體部件30的熒光進行反射的第一雙向分色鏡發(fā)揮功能。
[0059]就含熒光體部件30而言，其是在基底部件20上所層疊的含熒光體層，且由透明材料的透明部件31、和包含在透明部件31中的經(jīng)由來自激勵光源的入射光(激勵光)而發(fā)出熒光的熒光體微粒子32構(gòu)成。就熒光體微粒子32而言，能夠利用例如InP/ZnS的核殼型量子點熒光體那樣的粒子直徑為IOOnm以下的半導(dǎo)體微粒子。就量子點熒光體而言，根據(jù)量子尺寸效應(yīng)，即使是同一材料的微粒子，通過對粒徑進行控制，從而也能夠得到可見光區(qū)域的所希望的波長域的熒光譜。并且，就透明部件31而言，例如，能夠利用折射率為1.4的硅樹脂等的透明樹脂材料。
[0060]就罩部件40而言，其是在含熒光體部件30上所形成的、由第一罩層41 (第三層)和例如包括SiO2的第二罩層42 (第四層)構(gòu)成的電介質(zhì)多層膜，該第一罩層41的結(jié)構(gòu)中使例如包括TiO2的第四折射率層41b由包括ZnO的第三折射率層41a夾持，且將各層在相對于透明基材10的主面(表面)為垂直的方向上交替層疊。罩部件40是將第一罩層41和第二罩層42交替層疊的、且使多個第一罩層41和多個第二罩層層疊例如5層以上的多層膜。本實施例的罩部件40，由4層的第一罩層41和4層的第二罩層42的這樣的8層構(gòu)成。
[0061]并且，就罩部件40而言，其與基底部件20相反，對于來自激勵光源的入射光(激勵光)的波長的光而為反射鏡，并且對于從含熒光體部件30放射的熒光的波長為透明。也就是說，罩部件40作為對激勵光進行反射且使來自含熒光體部件30的熒光透射的第二雙向分色鏡發(fā)揮功能。
[0062]在如此構(gòu)成的熒光體光學(xué)元件I中，按照含熒光體部件30的熒光體微粒子32的粒子徑成為來自激勵光源的入射光的波長以下的方式構(gòu)成。并且，在含熒光體部件30的在與透明基材10的主面垂直的方向上的由任意的截面線而成的截面中、在與透明基材10的主面垂直的方向(層疊方向)上的含熒光體部件30的厚度即含熒光體部件30的膜厚，成為來自激勵光源的入射光的波長以下。
[0063]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如，含熒光體部件30的熒光體微粒子32，將波長405nm的激勵光(入射光)進行長波長轉(zhuǎn)換，由此發(fā)出例如峰值波長為540nm、光譜的半峰全寬為50nm的熒光。在此情況下，含熒光體部件30的所述截面的厚度，設(shè)為激勵光的波長以下、即405nm以下。更具體地說，含熒光體部件30的在所述截面的厚度，設(shè)為將例如熒光的峰值波長(540nm)除以透明部件31的折射率(1.4)而成的約390nm以下。
[0064]接著，對于如此構(gòu)成的本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件I的工作，利用圖2進行說明。圖2是用于說明本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的工作的圖。
[0065]如圖2示出，從透明基材10側(cè)入射的來自激勵光源的入射光63，透射透明基材10以及基底部件20，入射到含熒光體部件30。入射到含熒光體部件30的入射光63的一部分，由熒光體微粒子32轉(zhuǎn)換為熒光65并被放射，另一方面，未被熒光體微粒子32吸收的入射光63的其他的一部分，通過含熒光體部件30。通過含熒光體部件30的入射光63，由罩部件40反射后再次入射到含熒光體部件30。再次入射到含熒光體部件30的光，由熒光體微粒子32轉(zhuǎn)換為熒光65。如此，通過含熒光體部件30的光，由罩部件40反射后再次入射到含熒光體部件30，因此，能夠有效地將入射光63轉(zhuǎn)換為熒光65。
[0066]在含熒光體部件30中所生成的熒光65，向全方位放射。其中，入射到罩部件40的突光65,通過罩部件40向規(guī)定的出射方向放射。另一方面，向基底部件20行進的突光65,由基底部件20反射，通過含熒光體部件30以及罩部件40向規(guī)定的出射方向放射。
[0067]在此情況下，在本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件I中，如上所述按照含熒光體部件30的膜厚成為入射光63 (激勵光)的波長以下的方式構(gòu)成，因此，含熒光體部件30的膜厚相對于熒光65而充分薄。據(jù)此，熒光65，在含熒光體部件30的平面方向、即與透明基材10的主面平行的二維方向(層疊方向的垂直的方向)幾乎不傳播。因此，能夠?qū)晒?5的發(fā)光面積形成得與入射光63 (激勵光)的入射面積相同程度，因此，能夠在含熒光體部件30的面積不減小下容易地將熒光65的發(fā)光面積減小。其結(jié)果為，經(jīng)由在熒光體光學(xué)元件I的后級所配置的光學(xué)系統(tǒng)等就能夠自由控制光的行進方向。
[0068]接著，對于圖2的本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件I的工作，根據(jù)圖3A、圖3B及圖3C的計算結(jié)果進行說明。圖3A是示出用于說明本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的功能的計算參數(shù)的圖。圖3B是示出基于圖3A的計算參數(shù)求出的本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的基底部件及罩部件的透射率的圖。圖3C是示出本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的激勵光及突光的光強度的圖。
[0069]在此,如圖3C不出，激勵光(入射光63)的波長設(shè)為405nm,本實施例的激勵光設(shè)為激光。將熒光65設(shè)為:峰值波長為540nm的、且來自由量子點熒光體構(gòu)成的熒光體微粒子32的光。
[0070]如圖3B示出，根據(jù)基于圖3A的計算參數(shù)求出的基底部件20以及罩部件40的透射率可知，就基底部件20而言，使波長405nm的入射光63透射，另一方面，對中心波長540nm的熒光65的大部分進行反射；就罩部件40而言，對波長405nm的入射光63進行反射，另一方面，使中心波長540nm的熒光65透射。
[0071]如此，在本實施例中，含熒光體部件30由基底部件20及罩部件40而成的雙向分色鏡夾持，因此，如圖2中說明，入射光63就透射基底部件20且由罩部件40反射，從而在含熒光體部件30中能夠有效地生成熒光65。并且，含熒光體部件30中生成的熒光65，透射罩部件40且由墓底部件20反射，由此能夠?qū)⒌玫降臒晒?5有效地出射到熒光體光學(xué)元件I的外部。并且，在本實施例中，按照含熒光體部件30的厚度成為入射光63 (激勵光)的波長以下的方式構(gòu)成，因此，熒光65在含熒光體部件30的平面方向幾乎不傳播。因此，能夠在含熒光體部件30的面積不減小下將熒光65的發(fā)光面積減小。
[0072]接著，對于利用圖1示出的熒光體光學(xué)元件I的發(fā)光裝置99的結(jié)構(gòu)以及工作，利用圖4進行說明。圖4是用于說明本實施例涉及的利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)以及工作的圖。
[0073]如圖4示出，本實施例的發(fā)光裝置99具備:熒光體光學(xué)元件1、以及由多個半導(dǎo)體激光器(半導(dǎo)體發(fā)光元件)構(gòu)成的作為激勵光源的發(fā)光元件50，發(fā)光元件50的光軸相對于熒光體光學(xué)元件I的透明基材10的表面是垂直的。并且，發(fā)光裝置99具備:多個準直透鏡52，其被配置在多個發(fā)光元件50各自的光出射位置；多個反射鏡54，其按照與各個準直透鏡52對應(yīng)的方式，被配置在各個準直透鏡52的前方(光行進方向)；以及一個聚光透鏡56，其按照對由多個反射鏡54反射的所有的光進行聚光的方式，被配置在由反射鏡54的反射光的光路。熒光體光學(xué)元件I按照熒光體光學(xué)元件I的含熒光體部件30被定位在聚光透鏡56的聚光位置的方式配置。也就是說，熒光體光學(xué)元件I的含熒光體部件30，被配置在聚光透鏡56的焦點。而且,在突光體光學(xué)兀件I的光出射側(cè)，在與突光體光學(xué)兀件I相對的位置配置準直透鏡58。
[0074]接著，說明發(fā)光裝置99的工作。首先，從多個發(fā)光元件50出射的各個出射光60 (激勵光)，經(jīng)由對應(yīng)的準直透鏡52而成為平行光61，進而，經(jīng)由反射鏡54而成為光傳播面積被整形的平行光62。平行光62經(jīng)由聚光透鏡56而成為聚光光，作為入射光63入射到熒光體光學(xué)元件1，且聚光于含熒光體部件30。在含熒光體部件30中，入射光63經(jīng)由半導(dǎo)體微粒子而被轉(zhuǎn)換為熒光65，從熒光體光學(xué)元件I出射。從熒光體光學(xué)元件I出射的熒光65，由準直透鏡58轉(zhuǎn)換為平行光67。
[0075]根據(jù)本實施例涉及的發(fā)光裝置99，經(jīng)由熒光體光學(xué)元件I能夠?qū)晒?5的發(fā)光面積減小，因此，能夠?qū)臒晒怏w光學(xué)元件I出射的光，經(jīng)由準直透鏡58容易地轉(zhuǎn)換為平行光。如此，根據(jù)發(fā)光裝置99,能夠?qū)⒂赏还怏w光學(xué)兀件I生成的突光65的發(fā)光面積減小，因此，經(jīng)由在熒光體光學(xué)元件I的后級所配置的光學(xué)系統(tǒng)等能夠自由控制光的行進方向。
[0076]接著，對于本發(fā)明的實施例1的變形例涉及的熒光體光學(xué)元件1A，利用圖5進行說明。圖5是示出本實施例的變形例涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。而且，本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件IA的結(jié)構(gòu)，與實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件I的結(jié)構(gòu)幾乎相同，因此，在本變形例中，以與實施例1不同的部分為中心進行說明。而且，在圖5中，對于與圖1的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附上相同的符號。
[0077]如圖5示出，本變形例涉及的突光體光學(xué)元件1A,與圖1示出的實施例1涉及的突光體光學(xué)元件I相比，含熒光體部件的結(jié)構(gòu)不同，本變形例的含熒光體部件30A，由包括透明材料的多個層構(gòu)成。
[0078]具體而言，在本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件IA中，含熒光體部件30A，具有第一含熒光體部件30a以及第二含熒光體部件30b的兩個含熒光體部件，還具有在第一含熒光體部件30a與第二含熒光體部件30b之間所形成的透明部件35。
[0079]第一含熒光體部件30a及第二含熒光體部件30b，分別與圖1的含熒光體部件30同樣，由透明部件31和包含在透明部件31中的熒光體微粒子32構(gòu)成。在此，優(yōu)選的是，第一含熒光體部件30a及第二含熒光體部件30b的透明部件31、和透明部件35，由折射率不同的透明材料構(gòu)成。并且，透明部件35僅由透明材料形成、且不包含熒光體微粒子。
[0080]在本變形例中，就多個含熒光體部件的各自、即第一含熒光體部件30a以及第二含熒光體部件30b而言，也與實施例1同樣，將各個含熒光體部件的厚度設(shè)定為熒光以及入射光的波長以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在增加各含熒光體部件的厚度、增加有效的熒光體微粒子的量的情況下，因為各含熒光體部件的厚度設(shè)為熒光以及入射光的波長以下，因此也能夠抑制熒光的水平方向的傳播，也能夠?qū)晒獾陌l(fā)光面積減小。[0081 ] 而且，在本變形例中，第一含熒光體部件30a及第二含熒光體部件30b都含有熒光體微粒子32，但是，熒光體微粒子32也可以僅包含在任一方中。
[0082]以上，說明實施例1涉及的熒光體光學(xué)元件以及發(fā)光裝置，但是，本發(fā)明，不僅限于所述的實施例以及變形例。
[0083]例如，在圖4示出的本實施例涉及的發(fā)光裝置99中，作為發(fā)光元件50利用半導(dǎo)體激光器，但是，也可以利用超輻射發(fā)光二極管作為形成有光波導(dǎo)的端面出射型的發(fā)光元件。并且，將作為激勵光源的半導(dǎo)體激光器的發(fā)光波長設(shè)為405nm，但是，例如，也可以是出射420nm至490nm的波長的光的半導(dǎo)體激光器。
[0084]并且，在本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件I中，含熒光體部件30的熒光體微粒子32，是InP/ZnS的核殼型的量子點熒光體，但是，不限于此。作為量子點熒光體的材料，也可以利用例如從作為I1-V族化合物半導(dǎo)體的、InN, InP, InAs, InSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb,AIN、A1P、AlAs, AlSb以及BN中選擇的至少一個，從作為I1-VI族化合物半導(dǎo)體的、HgS,HgSe、HgTe、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe以及ZnTe中選擇的至少一個，或者從由這些混晶結(jié)晶而成的群中選擇的至少一個。
[0085]并且，在本實施例中，就熒光體微粒子32而言，利用無摻雜型的量子點熒光體，但是，也可以利用摻雜型的量子點熒光體。就摻雜型的量子點熒光體的構(gòu)成材料而言，例如，可以利用ZnS:Mn2+、CdS =Mn2+以及YVO4 =Eu3+的至少一個。進而，就熒光體微粒子32而言，更廣義地說，是熒光體的大小為熒光的波長以下、且基于表面缺陷的非輻射復(fù)合損失降低的熒光體微粒子即可，例如，可以利用YAG:Ce的納米粒子。
[0086]并且，在本實施例中，透明部件31的樹脂材料為硅樹脂，但是，不限于此。就透明部件31的樹脂材料而言，除了硅樹脂以外，還可以利用丙烯酸樹脂以及環(huán)氧樹脂那樣的透明的樹脂材料。并且，對于透明部件31，并不需要由樹脂材料構(gòu)成，也可以由例如低熔點玻璃那樣的無機透明材料構(gòu)成。在此情況下，能夠通過在無機透明材料中混合熒光的波長以下的粒子徑的熒光體微粒子32來構(gòu)成含熒光體部件30。
[0087]并且，在本實施例中，第一基底層21、第二基底層22、第一罩層41以及第二罩層42，是由ZnO、TiO2以及SiO2的組合所形成的多層膜，但是，不限于此。就基底部件20以及罩部件40而言，優(yōu)選的是低折射率材料和高折射率材料的電介質(zhì)多層膜，作為折射率低的材料，可以利用例如 Bi203、Ta205、La203、A1203、SiOx (X ( I)、LaF3'La2O3 以及 Al2O3 的復(fù)合氧化物、以及Pr2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物的任一個，或者由這些兩種以上的材料構(gòu)成的復(fù)合氧化物，或者CaF2、MgF2, LiF等的氟化物等的電介質(zhì)材料。并且，作為折射率高的材料，可以利用例如Ti02、Nb2O5Ja2O5的任一個，或者以Ti02、Nb2O5Ja2O5的任一個為主成分的復(fù)合氧化物等。
[0088](實施例2)
[0089]接著，對于本發(fā)明的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件，利用圖6A及圖6B進行說明。圖6A是示出本實施例涉及的突光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖6B是示出圖6A的A-A線上的本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。而且，在圖6A中，對于與圖1的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附上相同的符號，省略或簡化其說明。
[0090]如圖6A以及圖6B示出，本實施例的熒光體光學(xué)元件100，其是經(jīng)由來自激勵光源的入射光而發(fā)出熒光的發(fā)光元件，且其具備:由例如玻璃以及透明樹脂薄膜等構(gòu)成的透明基材?ο ;以及由在透明基材10上順次所形成的基底部件120和含熒光體層130及罩部件240構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)體。
[0091]就基底部件120而言，其是由第一基底層121、和例如包括SiO2的第二基底層122所形成的電介質(zhì)多層膜，該第一基底層121的結(jié)構(gòu)中使例如包括TiO2的第二折射率層121b由包括ZnO的第一折射率層121a夾持，且將各層在相對于透明基材10的主面(表面)為垂直的方向上層疊?；撞考?20是將第一基底層121和第二基底層122交替層疊的、且使多個第一基底層121和多個第二基底層122層疊例如5層以上的多層膜。本實施例的基底部件120，由4層的第一基底層121和3層的第二基底層122這樣的7層構(gòu)成。而且，基底部件120的最下層和最上層均為包括ZnO膜的第一基底層21。
[0092]并且，就基底部件120而言，其對于來自激勵光源的入射光(激勵光)的波長為透明，并且其對于從含突光體部件130放射的突光的波長的光而為反射鏡。也就是說,基底部件120作為使激勵光透射且對來自含熒光體部件130的熒光進行反射的第一雙向分色鏡發(fā)揮功能。
[0093]就含熒光體層130而言，其被形成在基底部件120上，且由含熒光體部件133和透明部件135構(gòu)成。含熒光體部件133由包括透明材料的透明部件131、和包含在透明部件131中的經(jīng)由來自激勵光源的入射光(激勵光)而發(fā)出熒光的熒光體微粒子132構(gòu)成。就熒光體微粒子132而言，可以利用例如InP量子點熒光體那樣的粒子直徑為IOOnm以下的半導(dǎo)體微粒子。透明部件131是第一透明部件，例如，可以利用折射率為1.4的硅樹脂等的透明材料。
[0094]就透明部件135而言，其是由包括透明材料的多個圓柱狀的桿構(gòu)成的第二透明部件，如圖6B示出，以相互成為三角格子的位置關(guān)系的方式被豎立設(shè)置在基底部件120上。在本實施例中，透明部件135僅由透明材料構(gòu)成。并且，如該圖示出，含熒光體層130中的含熒光體部件133，以填充被豎立設(shè)置的柱狀的透明部件135之間的方式形成。作為透明部件135的透明材料，優(yōu)選利用與含熒光體部件133中的透明部件131的透明材料不同的折射率的材料，例如可以利用折射率為2.0的ZnO。
[0095]如此，在本實施例中，含熒光體層130按照在作為相對于透明基材10的主面為平面的方向的二維平面方向上將含熒光體部件133和透明部件135交替地配置、且具有基于二維周期結(jié)構(gòu)的折射率分布的方式構(gòu)成。這樣的二維周期結(jié)構(gòu)，也可以由例如作為折射率周期變化的納米結(jié)構(gòu)體的光子晶體構(gòu)成。
[0096]罩部件240是由玻璃等的透明材料構(gòu)成的透明基板，且被形成在含熒光體層130上。本實施例的罩部件240由一張玻璃基板構(gòu)成。
[0097]在如此構(gòu)成的熒光體光學(xué)元件100中，按照含熒光體部件133中的熒光體微粒子132的粒子徑成為來自激勵光源的入射光的波長以下的方式構(gòu)成。并且，在含熒光體層130的在與透明基材10的主面垂直的方向上的由任意的截面線而成的截面中、在與透明基材10的主面水平的方向上的含熒光體部件133的厚度即含熒光體層130的水平方向的厚度中的除了透明部件135的厚度以外的厚度也成為來自激勵光源的入射光的波長以下。
[0098]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如，含熒光體部件133的熒光體微粒子132，將波長450nm的激勵光(入射光)進行長波長轉(zhuǎn)換，由此發(fā)出例如峰值波長為540nm的熒光。在此情況下，將含熒光體部件133的所述截面的厚度、即以三角格子狀所形成的透明部件135的間距，設(shè)為激勵光的波長即450nm以下。更具體地說，將含熒光體部件133的在所述截面的厚度，設(shè)為將例如熒光的峰值波長(540nm)除以透明部件31的折射率(1.4)而成的約380nm以下。
[0099]接著，對于如此構(gòu)成的本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件100的工作，利用圖7進行說明。圖7是用于說明本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的工作的圖。
[0100]如圖7示出，從透明基材10側(cè)入射的來自激勵光源的入射光163，透射透明基材10以及基底部件120，入射到含熒光體層130。入射到含熒光體層130的入射光163的一部分，經(jīng)由熒光體微粒子132而轉(zhuǎn)換為熒光165，未被熒光體微粒子132吸收的入射光163的其他的一部分，通過含熒光體層130。通過含熒光體層130的入射光163的一部分，由罩部件240反射，再次入射到含熒光體層130。再次入射到含熒光體層130的光的一部分，經(jīng)由熒光體微粒子132而轉(zhuǎn)換為熒光165。
[0101]在含熒光體層130中被轉(zhuǎn)換的熒光165以及由熒光體微粒子132反射的入射光163，向全方位放射。其中，入射到罩部件240的熒光165，通過罩部件240向規(guī)定的出射方向放射。另一方面，向基底部件120行進的熒光165，由基底部件120反射，再次通過含熒光體層130以及罩部件240而向規(guī)定的出射方向放射。
[0102]在此情況下，本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件100，如上所述，按照含熒光體部件133的厚度成為入射光163(激勵光)的波長以下的方式,在含突光體層130形成有:相對于突光165在平面方向突光165難以傳播的周期結(jié)構(gòu)，因此,突光165在含突光體層130的平面方向、即與透明基材10的主面平行的二維方向上幾乎不傳播。因此，能夠?qū)晒?65的發(fā)光面積形成為與入射光163 (激勵光)的入射面積相同程度，因此，能夠在含熒光體層130的面積不減小下容易地將熒光165的發(fā)光面積減小。其結(jié)果為，能夠通過在熒光體光學(xué)元件100的后級所配置的光學(xué)系統(tǒng)等來自由地控制光的行進方向。
[0103]接著，對于圖7的本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件100的工作，根據(jù)圖8A、圖8B以及圖8C的計算結(jié)果進行說明。圖8A是用于說明本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的功能的計算參數(shù)的說明圖。具體而言，圖8A的左側(cè)圖是與圖6B同樣地從截面方向看含熒光體層130的圖，將透明部件135間距定義為P，將直徑定義為D。并且，假設(shè):在任意的點入射光163被轉(zhuǎn)換為熒光165，該熒光165以角度Θ入射到三角格子狀的透明部件135，傳播了距離L。此時，根據(jù)圖8A的右側(cè)圖的計算參數(shù)，在圖SB示出本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件100的含熒光體層130的透射率。而且，圖8B中示出角度Θ為O度時和15度時的透射率。并且，圖SC是用于說明含熒光體層130的透射率的特性的效果的示出入射光163和熒光165的光譜的圖。
[0104]在此,將激勵光(入射光163)的波長設(shè)為450nm,將本實施例的激勵光設(shè)為激光。將熒光165設(shè)為峰值波長為540nm的、且來自由量子點熒光體構(gòu)成的熒光體微粒子132的光。
[0105]如圖SB示出，根據(jù)基于圖8A的計算參數(shù)求出的含熒光體層130的透射率可知，就含突光體層130而言,相對于平面方向，波長520nm至波長580nm的光在傳播距離3 μ m以下的范圍內(nèi)幾乎不傳播。這些的光未被含熒光體層130吸收、且也不能向基底部件120的方向傳播，因此，向突光體光學(xué)兀件100的上方、即罩部件240的方向行進。如此,能夠在不使突光165的發(fā)光面積增大下使突光165從突光體光學(xué)兀件100向同一方向放射。也就是說，能夠在含熒光體層130的面積不減小下將熒光165的發(fā)光面積減小。[0106]而且，波長450nm的入射光163，雖然由熒光體微粒子132散射后向橫方向傳播，但由入射位置的近旁的熒光體微粒子132吸收后被轉(zhuǎn)換為熒光，因此，發(fā)光面積不會增大。
[0107]接著，利用圖9，說明本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件100的制造方法。圖9是用于說明本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件的制造方法的各工序的截面圖。
[0108]首先，如圖9的(a)示出，在由例如玻璃以及透明樹脂薄膜等的透明的基材構(gòu)成的透明基材10上，將例如由以ZnO夾持TiO2的膜構(gòu)成的第一基底層121和例如由SiO2構(gòu)成的第二基底層122交替地層疊例如9層來形成基底部件120。此時，按照使基底部件120的最表面成為由ZnO構(gòu)成的第一基底層121的方式形成。
[0109]接著，如圖9的(b)示出，在基底部件120(第一基底層121)上，形成按照與含熒光體層130的透明部件135的三角格子狀的配置對應(yīng)的方式所圖案化的保護膜136。而且，在本實施例中，在保護膜136，形成有俯視形狀為圓形的多個開口。
[0110]接著，將在基底部件120上形成有保護膜136的狀態(tài)的透明基材10，在加熱為70°C的由六水合硝酸鋅以及六次甲基四胺構(gòu)成的氧化鋅結(jié)晶成膜用的水溶液中大致浸潰5個小時，從而形成如圖9的(c)示出的、由ZnO構(gòu)成的柱狀的透明部件135。
[0111]具體而言,將0.1M的六水合硝酸鋅(和光純藥工業(yè)株式會社制,和光特級)、以及
0.1M的六次甲基四胺(和光純藥工業(yè)株式會社制，試藥特級)在純水中溶解而調(diào)整，從而準備氧化鋅結(jié)晶成膜用的水溶液，將該調(diào)整后的水溶液的溶液溫度設(shè)為70°C，將所述的透明基材10浸潰在該水溶液中。據(jù)此，在從所圖案化的保護膜136的開口部露出的基底部件120 (第一基底層121)，生長例如500nm的ZnO結(jié)晶。然后，從水溶液中取出透明基材10，進行純水洗滌以及干燥。
[0112]接著，如圖9的(d)示出，除去保護膜136。據(jù)此，能夠形成在基底部件120上以三角格子狀豎立的圓柱狀的多個透明部件135。
[0113]接著，如圖9的(e)示出，將例如作為由InP/ZnS構(gòu)成的核殼型的量子點熒光體的熒光體微粒子132被包含在例如由硅樹脂構(gòu)成的透明部件131中的含熒光體樹脂材料，從以三角格子狀所配置的透明部件135的上部滴下。然后，放置在真空中，從而包含熒光體微粒子132的含熒光體樹脂材料被填充在透明部件135之間。
[0114]接著，如圖9的(f)示出，例如從透明部件135的上部一邊加壓一邊壓住由玻璃構(gòu)成的罩部件240，從而能夠形成由包括含有熒光體微粒子132的透明部件131的含熒光體部件133、和透明部件135構(gòu)成的含熒光體層130。據(jù)此，能夠容易制造本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件100。
[0115]接著，對于本發(fā)明的實施例2的變形例I涉及的熒光體光學(xué)元件100A，利用圖10進行說明。圖10是示出本發(fā)明的實施例2的變形例I涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。而且，本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100A的結(jié)構(gòu)，與實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件100的結(jié)構(gòu)幾乎相同，因此，在本變形例中，以與實施例2不同的部分為中心進行說明。而且，在圖10中，對于與圖6A的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附上相同的符號。
[0116]如圖10示出，本變形例涉及的突光體光學(xué)元件100A,與圖6A示出的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件100相比，罩部件的結(jié)構(gòu)不同。
[0117]也就是說，本變形例的罩部件140是由第一罩層141、和例如包括SiO2的第二罩層142構(gòu)成的電介質(zhì)多層膜，該第一罩層141按照例如包括TiO2的第四折射率層141b由包括ZnO的第三折射率層141a夾持的方式由例如Zn0/Ti02/Zn0構(gòu)成。而且，將第一罩層141和第二罩層142在相對于透明墓材10的主而為垂直的方向上交替地層疊。
[0118]并且，就罩部件140而言，其與基底部件120相反，對于來自激勵光源的入射光(激勵光)的波長的光而為反射鏡，并且，對于從含熒光體部件130放射的熒光的波長為透明。也就是說，罩部件140作為對激勵光進行反射且使來自含熒光體部件130的熒光透射的第二雙向分色鏡發(fā)揮功能。
[0119]根據(jù)本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100A，能夠得到含熒光體層130的二維周期結(jié)構(gòu)的效果，并且，能夠得到:如實施例1中說明的，由電介質(zhì)多層膜的基底部件120及罩部件140的雙向分色鏡夾持熒光體層130的效果。也就是說，本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100A，與實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件100相比，入射光透射基底部件120且由罩部件140反射，因此，在含熒光體層130中能夠有效地生成熒光，并且，含熒光體層130中所生成的熒光，透射罩部件140且由基底部件120反射，因此，能夠?qū)⑺傻臒晒庥行У爻錾涞綗晒怏w光學(xué)元件100A的外部。
[0120]接著，對于本發(fā)明的實施例2的變形例2涉及的熒光體光學(xué)元件100B，利用圖11進行說明。圖11是示出本發(fā)明的實施例2的變形例2涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。而且，本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100B的結(jié)構(gòu)，與實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件100的結(jié)構(gòu)幾乎相同，因此，在本變形例中，以與實施例2不同的部分為中心進行說明。而且，在圖11中，對于與圖6A的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附上相同的符號。
[0121]如圖11示出，本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100B，與圖6A示出的實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件100相比，柱狀的透明部件的結(jié)構(gòu)不同。
[0122]也就是說，本變形例的透明部件135B被構(gòu)成為圓錐臺形狀，以具有從透明基材10側(cè)(基底部件120側(cè))向作為光出射側(cè)的表面?zhèn)?罩部件140側(cè))而截面積的大小逐漸變小的錐形構(gòu)造。
[0123]本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100B，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使含熒光體層130中所占的含熒光體部件133的比率，相對于入射光的行進方向而傾斜。據(jù)此，能夠提高熒光體微粒子132中的熒光轉(zhuǎn)換效率，并且，能夠?qū)臒晒怏w微粒子132放射的熒光、由透明部件135B的側(cè)面反射后引導(dǎo)到熒光體光學(xué)元件100B的出射側(cè)。因此，能夠?qū)⒑瑹晒怏w層130中所生成的熒光、有效地出射到熒光體光學(xué)元件100B的外部。
[0124]接著，對于本發(fā)明的實施例2的變形例3涉及的熒光體光學(xué)元件100C，利用圖12A以及圖12B進行說明。圖12A是示出本發(fā)明的實施例2的變形例3涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。圖12B是示出圖12A的A-A線上的本發(fā)明的實施例2的變形例3涉及的熒光體光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。而且，在圖12A以及圖12B中，對于與圖6A以及圖6B的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附上相同的符號。
[0125]如圖12A以及圖12B示出，本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100C采用的結(jié)構(gòu)為:將圖6A以及圖6B示出的熒光體光學(xué)元件100的含熒光體層130的含熒光體部件133和透明部件135反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
[0126]也就是說，在本變形例的含熒光體層130C中，含熒光體部件133由多個圓柱狀的桿構(gòu)成，相互配置為三角格子狀。并且，按照填充含熒光體部件133之間的方式形成透明部件 135。[0127]根據(jù)本變形例涉及的熒光體光學(xué)元件100C的結(jié)構(gòu)，也能夠得到與實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件100同樣的效果。也就是說，按照二維周期結(jié)構(gòu)的設(shè)計，能夠自由地變更含熒光體部件133以及透明部件135的結(jié)構(gòu)。
[0128]接著，利用圖13，說明本實施例涉及的利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置199的結(jié)構(gòu)以及工作。圖13是用于說明本發(fā)明的實施例2涉及的利用熒光體光學(xué)元件的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)以及工作的圖。
[0129]如圖13示出，本實施例的發(fā)光裝置199具備:具有凹部的封裝體151、在凹部的底面所安裝的發(fā)光元件150、以及在封裝體151的上部所形成的熒光體光學(xué)元件100，發(fā)光元件150的光軸，相對于熒光體光學(xué)元件100的透明基材10的表面是垂直的。以下，說明發(fā)光裝置199的各結(jié)構(gòu)。
[0130]對于封裝體151，例如，由白色樹脂構(gòu)成，凹部的內(nèi)側(cè)面為傾斜的反射面，以使發(fā)光元件150發(fā)出的光反射到光提取方向(熒光體光學(xué)元件100側(cè))。而且，在封裝體151的凹部內(nèi)，可以填充分散有散射材料的透明樹脂。
[0131]就發(fā)光元件150而言，其是對熒光體光學(xué)元件100的激勵光源，是例如放射發(fā)光波長為350至500nm的紫外光至藍光的發(fā)光二極管(LED)等的半導(dǎo)體發(fā)光元件。本實施例的發(fā)光元件150，利用發(fā)光波長為450nm的LED芯片。而且，在封裝體151的凹部的底面所安裝的發(fā)光元件150，與在封裝體151的凹部底面所埋入的引線框架(不圖示)電連接。
[0132]就熒光體光學(xué)元件100而言，在封裝體151的上面，按照與發(fā)光元件150隔開規(guī)定的距離的方式配置。在本實施例中，熒光體光學(xué)元件100按照覆蓋封裝體151的凹部的開口的方式形成。而且，在發(fā)光裝置199的光出射側(cè)，配置有準直透鏡158。
[0133]根據(jù)如此構(gòu)成的發(fā)光裝置199，從發(fā)光元件150出射的入射光163 (激勵光)，入射到突光體光學(xué)兀件100,被轉(zhuǎn)換為突光165。該突光165,以比從發(fā)光兀件150出射的規(guī)定的朗伯分布的入射光163窄的配光角度，從熒光體光學(xué)元件100放射，由準直透鏡158轉(zhuǎn)換為平行光167。此時，熒光165，從與發(fā)光元件150相同程度的面積小的發(fā)光面積放射，因此，由準直透鏡158能夠得到斜光成分小的良好的平行光。
[0134]以上，說明實施例2涉及的熒光體光學(xué)元件以及發(fā)光裝置，但是，本發(fā)明，不限于所述的實施例以及變形例。
[0135]例如，在本實施例涉及的發(fā)光裝置199中，作為發(fā)光元件150，利用發(fā)光二極管，但是，也可以利用作為形成有光波導(dǎo)的端面出射型的發(fā)光元件的半導(dǎo)體激光器以及超輻射發(fā)光二極管。在此情況下，發(fā)光元件的出射光，以與凹部底面平行地出射，因此，優(yōu)選的是，將該出射光在利用封裝體側(cè)面的傾斜面下得以垂直上升。并且，發(fā)光元件150的發(fā)光波長為450nm，但是，也可以利用例如出射波長380nm至440nm的波長的光的半導(dǎo)體激光器等。
[0136]并且，在本實施例涉及的熒光體光學(xué)元件100、100A、100B、100C中，含熒光體部件133的熒光體微粒子132，是InP/ZnS的核殼型的量子點熒光體，但是，不限于此。作為量子點熒光體的材料，也可以利用例如從作為I1-V族化合物半導(dǎo)體的、InN、InP、InAs, InSb、GaN、GaP, GaAs, GaSb, AIN、A1P、AlAs、AlSb 及 BN 中選擇的至少一個，從作為 I1-VI 族化合物半導(dǎo)體的、HgS、HgSe, HgTe, CdS、CdSe, CdTe、ZnS、ZnSe以及ZnTe中選擇的至少一個，或者從由這些混晶結(jié)晶而成的群中選擇的至少一個。
[0137]并且，在本實施例中，就熒光體微粒子132而言，利用無摻雜型的量子點熒光體，但是，也可以利用摻雜型的量子點熒光體。作為摻雜型的量子點熒光體的構(gòu)成材料，例如，可以利用ZnS:Mn2\CdS =Mn2+以及YVO4 =Eu3+的至少一個。進而，就熒光體微粒子132而言，更廣義地說，是熒光體的大小為熒光的波長以下、且基于表面缺陷的非輻射復(fù)合損失降低的熒光體微粒子即可，例如，可以是YAG =Ce的納米粒子。
[0138]并且，在本實施例中，透明部件131的樹脂材料為硅樹脂，但是，不限于此。作為透明部件131的樹脂材料，除了硅樹脂以外，還可以利用丙烯酸樹脂以及環(huán)氧樹脂那樣的透明的樹脂材料。并且，對于透明部件131，并不需要由樹脂材料構(gòu)成，也可以由例如低熔點玻璃那樣的無機透明材料構(gòu)成。在此情況下，能夠通過在無機透明材料中混合熒光的波長以下的粒子徑的熒光體微粒子132來構(gòu)成含熒光體部件133。
[0139]并且，在本實施例中，第一基底層121、第二基底層122、第一罩層141以及第二罩層142，是由Ti02、ZnO以及SiO2的組合所形成的多層膜，但是，不限于此。就基底部件120以及罩部件140而言，優(yōu)選的是低折射率材料和高折射率材料的電介質(zhì)多層膜，作為折射率低的材料，可以利用例如 Bi203、Ta205、La203、Al203、Si0x(x ( I)、LaF3'La2O3 以及 Al2O3 的復(fù)合氧化物、以及Pr2O3和Al2O3的復(fù)合氧化物的任一個，或者由這些兩種以上的材料構(gòu)成的復(fù)合氧化物，或者CaF2、MgF2、LiF等的氟化物等的電介質(zhì)材料。并且，作為折射率高的材料，可以利用例如Ti02、Nb2O5Ja2O5的任一個，或者以Ti02、Nb2O5Ja2O5的任一個為主成分的復(fù)合氧化物等。
[0140]以上，根據(jù)實施例以及變形例說明了本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件以及發(fā)光裝置，但是，本發(fā)明不限于所述實施例以及變形例，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)進行了本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的各種變形的形態(tài)也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。并且，在不脫離發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，能夠任意組合多個實施例中的各個構(gòu)成要素。
[0141]本發(fā)明涉及的熒光體光學(xué)元件以及發(fā)光裝置，作為液晶電視機及液晶監(jiān)視器等中的背光燈的光源、或者投影儀等的投影型顯示器的光源有用。
[0142]符號說明
[0143]1、1A、100、100A、100B、100C 熒光體光學(xué)元件
[0144]10透明基材
[0145]20、120基底部件
[0146]21、121 第一基底層
[0147]21a、121a第一折射率層
[0148]21b、121b第二折射率層
[0149]22、122 第二基底層
[0150]30、30A、133含熒光體部件
[0151]30a第一含熒光體部件
[0152]30b第二含熒光體部件
[0153]31、35、131、135、135B 透明部件
[0154]32、132熒光體微粒子
[0155]40、140、240 罩部件
[0156]41,141 第一罩層
[0157]41a、141a第三折射率層[0158]41b、141b第四折射率層
[0159]42、142 第二罩層
[0160]50、150發(fā)光元件
[0161]52、58、158 準直透鏡
[0162]54反射鏡
[0163]56聚光透鏡
[0164]60出射光
[0165]61、62、67、167 平行光
[0166]63、163 入射光
[0167]65、165 突光
[0168]99、199發(fā)光裝置
[0169]130U30C含熒光體層
[0170]136保護膜
[0171]151封裝體
【權(quán)利要求】
1.一種突光體光學(xué)兀件，其中， 具備:在對于來自激勵光源的入射光的波長為透明的透明基材上所順次形成的基底部件、含熒光體部件、及罩部件,所述含熒光體部件由包含熒光體微粒子的透明部件構(gòu)成，所述熒光體微粒子的粒子徑是所述入射光的波長以下， 在所述含熒光體部件的在與所述透明基材的主面垂直的方向上的由任意的截面線而成的截面中、在與所述透明基材的主面垂直的方向及水平的方向上的至少一個方向上的所述含熒光體部件的厚度，是所述入射光的波長以下。
2.如權(quán)利要求1所述的熒光體光學(xué)元件，其中， 所述基底部件及所述罩部件的至少一方，由在與所述透明基材垂直的方向上所層疊的多層膜構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的熒光體光學(xué)元件，其中， 所述多層膜是電介質(zhì)多層膜。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項所述的熒光體光學(xué)元件，其中， 所述基底部件使所述入射光透射、且將從所述含熒光體部件放射的熒光進行反射。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的熒光體光學(xué)元件，其中， 所述含熒光體部件，在作為相對于所述透明基材的主面為平面的方向的二維平面方向上，具有基于二維周期結(jié)構(gòu)的折射率分布。
6.如權(quán)利要求5所述的突光體光學(xué)兀件,其中， 所述二維周期結(jié)構(gòu)由光子晶體構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至5的任一項所述的熒光體光學(xué)元件，其中， 所述含熒光體部件由折射率不同的兩種透明材料構(gòu)成， 所述熒光體微粒子被包含在所述折射率不同的兩種透明材料的至少一方中。
8.如權(quán)利要求7所述的熒光體光學(xué)元件，其中， 所述折射率不同的兩種透明材料的至少一方包含ZnO。
9.如權(quán)利要求8所述的熒光體光學(xué)元件，其中， 所述基底部件的最上層為ZnO膜。
10.一種發(fā)光裝置，其中， 具備:權(quán)利要求1至9的任一項所述的熒光體光學(xué)元件、以及作為激勵光源的發(fā)光元件， 所述發(fā)光元件的光軸，相對于所述熒光體光學(xué)元件的所述透明基材的表面是垂直的。
【文檔編號】F21V9/08GK103717963SQ201280039237
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月15日
【發(fā)明者】山中一彥, 池戶教夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社