特開 2024-64973 光波長変換構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064973

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】光波長変換構造

(51)【国際特許分類】

   F21V 9/30 20180101AFI20240507BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20240507BHJP

【ＦＩ】

F21V9/30

F21Y115:30

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097180

(22)【出願日】2023-06-13

(31)【優先権主張番号】63/381,292

(32)【優先日】2022-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】202310054454.6

(32)【優先日】2023-02-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】596039187

【氏名又は名称】台達電子工業股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＤＥＬＴＡ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(72)【発明者】

【氏名】郭 柏村

(72)【発明者】

【氏名】周 彦伊

(57)【要約】

【課題】光波長変換構造を提供する。
【解決手段】光波長変換構造は、基板、反射層、酸化物スタック層、及び波長変換層を含む。反射層は、基板に設けられる。酸化物スタック層は、反射層に設けられる。酸化物スタック層は、約３００～１０００のガスバリア指数を有し、且つガスバリア指数が
【数１】

と定義され、ただし、Ｌが厚さであり、ｄが密度であり、ｎが層数である。波長変換層は、酸化物スタック層に設けられる。

【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に設けられる反射層と、
前記反射層に設けられ、約３００～１０００のガスバリア指数を有し、且つ前記ガスバリア指数が

【数1】

と定義され、ただし、Ｌが厚さであり、ｄが密度であり、ｎが層数である酸化物スタック層と、
前記酸化物スタック層に設けられる波長変換層と、
を含む光波長変換構造。

【請求項2】

前記基板は上面を有し、前記反射層は前記上面に設けられ、且つ前記上面は、平均表面粗さが５０ナノメートル未満である請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項3】

前記反射層は、純銀反射層であるか、又は前記反射層は、少なくとも５０ｗｔ％の銀を含む請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項4】

前記酸化物スタック層は、前記反射層を完全に覆う請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項5】

前記酸化物スタック層は、前記反射層をコンフォーマルに覆い、前記酸化物スタック層の一部は、前記基板に延伸して接触するか、又は前記酸化物スタック層は、前記反射層の複数の側壁を覆う請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項6】

前記波長変換層の前記基板に対する正投影面積は、前記反射層の前記基板に対する正投影面積と実質的に重なるか、又は前記波長変換層の前記基板に対する正投影面積は、前記反射層の前記基板に対する正投影面積より実質的に大きい請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項7】

前記反射層の厚さと前記酸化物スタック層の厚さとの和は、第１の厚さであり、前記波長変換層は、前記基板に対するセクションの正投影が前記反射層の前記基板に対する正投影と重なるセクションを有し、前記セクションは、前記第１の厚さの１０倍より大きく、且つ前記第１の厚さの５００倍より小さい第２の厚さを有する請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項8】

前記波長変換層は、前記酸化物スタック層を完全に覆うか、又は前記波長変換層の一部は、前記基板に延伸して接触する請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項9】

前記波長変換層は、波長変換パッチであり、前記波長変換パッチは、パッチ本体及び前記パッチ本体内に分布する複数の蛍光体粉末を含み、前記波長変換パッチは、前記酸化物スタック層にコンフォーマルに貼り付けられる請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項10】

前記波長変換層の前記基板に対する正投影面積は、実質的に前記反射層の前記基板に対する正投影面積以上であり、且つ前記酸化物スタック層の前記基板に対する正投影面積は、実質的に前記反射層の前記基板に対する正投影面積以上である請求項１又は６に記載の光波長変換構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光波長変換構造に関し、特に信頼性が高く、且つ反射率の安定性を維持する光波長変換構造に関する。

【背景技術】

【0002】

光波長変換構造は、主に一種以上の光波長を変換して特定の可視光波長を光源として生成するための光学エネルギー変換構造であり、通常、スポットライト、ヘッドライト、ディスプレイ光源、又はプロジェクタ現像等の特殊照明に適用される。

【0003】

一般的には、従来の光波長変換構造は、主に蛍光体輪に適用され、レーザ光源に合わせてレーザ光を異なる波長の色光に変換し、且つモータで蛍光体輪を駆動して各色光源を時系列差分で投射させることを目的とする。高出力動作で、蛍光体輪の光波長変換効率がプロジェクタの光電変換及びルーメン出力を大幅に向上させることができるため、近年、新世代の投影技術の重要な光源となっている。

【0004】

高ルーメンプロジェクターの需要に応じて、蛍光体粉末と組み合わせたレーザの高い光出力は、従来の透過型の光波長変換構造の基板を過熱させる場合が多く、それによって蛍光体粉末の波長変換効率が低下し、さらに全体の発光に影響を与えるため、現在の市場では、従来の反射型の光波長変換構造が主流である。

【0005】

しかしながら、従来の反射型の光波長変換構造における基板上の反射層の材料活性が高く、長時間のレーザ動作や高温での使用により、この高活性材料は、外部汚染源（例えば、硫黄、酸素等の元素）と反応して化合物を形成しやすく、ひいてはそれ自体が移動して凝集離脱し、一定の期間使用した後に元の反射層の品質が劣化する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

これに鑑み、どのように光波長変換構造における反射層の信頼性を向上させ、その反射率の安定性を維持するかは、現在の重要な研究開発課題の１つとなっている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、基板と、基板に設けられる反射層と、反射層に設けられ、約３００～１０００のガスバリア指数を有し、且つガスバリア指数が

【数1】

と定義され、ただし、Ｌが厚さであり、ｄが密度であり、ｎが層数である酸化物スタック層と、酸化物スタック層に設けられる波長変換層と、を含む光波長変換構造を提供する。

【0008】

本発明の幾つかの実施例によれば、基板は上面を有し、反射層は上面に設けられ、且つ前記上面は、平均表面粗さが５０ナノメートル未満である。

【0009】

本発明の幾つかの実施例によれば、反射層は、少なくとも５０ｗｔ％の銀を含む。

【0010】

本発明の幾つかの実施例によれば、反射層は、純銀反射層である。

【0011】

本発明の幾つかの実施例によれば、酸化物スタック層は、分布ブラッグ反射層である。

【0012】

本発明の幾つかの実施例によれば、基板は、アルミニウム基板である。

【0013】

本発明の幾つかの実施例によれば、酸化物スタック層は、反射層を完全に覆う。

【0014】

本発明の幾つかの実施例によれば、酸化物スタック層は、反射層をコンフォーマルに覆う。

【0015】

本発明の幾つかの実施例によれば、酸化物スタック層の一部は、延伸して基板に接触する。

【0016】

本発明の幾つかの実施例によれば、酸化物スタック層は、反射層の複数の側壁を覆う。

【0017】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層の基板に対する正投影面積は、反射層の基板に対する正投影面積と実質的に重なる。

【0018】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層の基板に対する正投影面積は、反射層の基板に対する正投影面積より実質的に大きい。

【0019】

本発明の幾つかの実施例によれば、反射層の厚さと酸化物スタック層の厚さの和は、第１の厚さであり、波長変換層は、基板に対する正投影が反射層の基板に対する正投影と重なるセクションを有し、前記セクションは、第１の厚さの１０倍より大きく、且つ第１の厚さの５００倍より小さい第２の厚さを有する。

【0020】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層は、酸化物スタック層を完全に覆う。

【0021】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層の一部は、延伸して基板に接触する。

【0022】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層は、波長変換パッチであり、波長変換パッチは、パッチ本体及び前記パッチ本体内に分布する複数の蛍光体粉末を含む。

【0023】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換パッチは、酸化物スタック層にコンフォーマルに貼り付けられる。

【0024】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層の基板に対する正投影面積は、反射層の基板に対する正投影面積と実質的に等しく、且つ酸化物スタック層の基板に対する正投影面積は、反射層の基板に対する正投影面積と実質的に等しい。

【0025】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層の基板に対する正投影面積は、反射層の基板に対する正投影面積と実質的に等しく、且つ酸化物スタック層の基板に対する正投影面積は、反射層の基板に対する正投影面積より実質的に大きい。

【0026】

本発明の幾つかの実施例によれば、波長変換層の基板に対する正投影面積は、酸化物スタック層の基板に対する正投影面積より実質的に大きく、且つ酸化物スタック層の基板に対する正投影面積は、反射層の基板に対する正投影面積より実質的に大きい。

【図面の簡単な説明】

【0027】

本発明は、添付図面と共に読む場合に、以下の詳細な説明から十分に理解される。注意すべきなのは、業界の標準仕様では、様々な特性が比例して描画されず、説明のみを目的としていることである。実際に、明らかに説明するために、特性のサイズを任意に増減してよい。

【図1】本発明の一実施例による光波長変換構造の断面概略図を示す。

【図2】本発明の一実施例による光波長変換構造の断面概略図を示す。

【図3】本発明の一実施例による光波長変換構造の断面概略図を示す。

【図4】本発明の一実施例による光波長変換構造の断面概略図を示す。

【図5】本発明の一実施例による光波長変換構造の断面概略図を示す。

【図6A】本発明の実施例１のＸ線反射法の分析結果を示す図である。

【図6B】本発明の実施例２のＸ線反射法の分析結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下の発明内容は、本発明の異なる特性を実施するための様々な実施例又は例を提供する。以下、本発明の内容を簡略化するために、構成要素及び配列の具体例を説明する。勿論、これらは、例に過ぎず、制限的なものではない。例えば、以下の説明において、第１の特性が第２の特性の上方又は上に形成されることは、第１の特性と第２の特性が直接接触する実施例を含んでよく、第１の特性と第２の特性が直接接触しない実施例を含んでもよい。

【0029】

なお、本発明は、様々な例では、符号及び／又は文字を繰り返すことができる。この重複は、簡略化を目的とし、議論される様々な実施例及び／又は配置の間の関係を示すものではない。更に、本発明において、以下の特性が他の特性に接続及び／又は結合されることは、特性が直接接触する実施例を含んでよく、特性が直接接触しないように、他の特性が挿入されて形成された特性の実施例を含んでもよい。更に、説明の便宜上、本明細書では、空間相対用語（「の下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及び類似のもの）を使用して、図中に示す１つの部品又は特性と別の部品（又は複数の部品）又は特性（又は複数の特性）との関係を説明することができる。空間相対用語は、部品の使用又は動作における様々向きを含むことを意図する。

【0030】

前述のように、従来の反射型の光波長変換構造における基板上の反射層は通常、物理的反射コーティング及び化学的散乱粒子コーティング（例えば、ナノ二酸化チタンコーティング）の二種類の製品設計に分けられる。レーザ出力が大幅に向上するため、一部の高輝度レーザプロジェクタの蛍光体輪は、ナノ二酸化チタンコーティングの高い熱抵抗に制限されるため、物理的反射コーティングを主とした蛍光体輪として設計される。現在、物理的反射コーティングは、補強型金属反射膜の全方向性反射器（Ｏｍｎｉ－Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ；ＯＤＲ）構造を採用する場合が多く、そのうちの最適な反射率及び高熱伝導性を備える金属銀が、反射コーティングとして最も広く採用されている。しかしながら、銀原子の活性が高いため、外部の水分や酸素と反応したり硫化したりしやすく、信頼性が低下する。例えば、青色光レーザで蛍光層を励起して一定の時間操作した後、基板表面にコーディングされた銀は、酸化反応が発生し、銀の酸化と凝集により、表面に黒化現象が発生し、且つ反射率が低下し、更に蛍光体輪の輝度が大幅に減衰し、ひいては銀層が脱落するという問題が発生する。

【0031】

したがって、本発明は、銀原子の変異を防止できるだけでなく、蛍光体輪の反射率の安定性も維持することができる光波長変換構造の設計を提供する。図１は、本発明の一実施例による光波長変換構造１０の断面概略図を示す。図１に示すように、光波長変換構造１０は、基板１１０、反射層１２０、酸化物スタック層１３０、及び波長変換層１４０を含む。

【0032】

平面視方向から見ると、基板１１０は、円形基板である。幾つかの実施例において、基板１１０は、対向する両面を有し、それぞれ上面１１２及びそれに対向する下面１１４である。注意すべきなのは、基板１１０の上面１１２の平均表面粗さが反射層１２０の反射効率に影響を与えないように、５０ｎｍ未満でなければならないことであり、これから詳しく説明する。複数の実施例において、基板１１０は、ガラス基板、ホウケイ酸ガラス基板、シリコン基板、石英基板、アルミナ基板、サファイア基板、フッ化カルシウム基板、炭化ケイ素基板、グラフェン熱伝導基板、窒化ホウ素基板、又は少なくとも１つの金属材料を含む基板であってよく、また、前記金属材料は、アルミニウム、マグネシウム、銅、銀、又はニッケルであるが、これらに限定されない。一実施例において、基板１１０は、アルミニウム基板である。基板１１０がアルミニウム基板である実施例において、アルミニウム基板の熱伝導効果が高く、熱を効率的に放出することができる。

【0033】

引き続き図１を参照し、反射層１２０は、基板１１０に設けられる。幾つかの実施例において、反射層１２０は、基板１１０の上面１１２に設けられる。反射層１２０は、基板１１０の上面１１２を覆い、基板１１０の上面１１２の平均表面粗さが５０ナノメートルより大きい場合、基板１１０の上面１１２に形成された反射層１２０も上面１１２の起伏に伴って起伏し、光が反射層１２０の粗面にぶつかって拡散現象が発生し、反射効率に影響を与える。幾つかの実施例において、反射層１２０は、例えば６０ｗｔ％、７０ｗｔ％、８０ｗｔ％、９０ｗｔ％、又は１００ｗｔ％等、少なくとも５０ｗｔ％の銀を含む。換言すれば、反射層１２０は、銀の活性を制限するための他の金属（例えば白金）又は非金属（例えばシリコン）を更に含んでよい。一実施例において、反射層１２０は、純銀反射層であり、即ち、反射層１２０は、１００ｗｔ％の銀を含む。平面視方向から見ると、反射層１２０は、円形のパターンとなる。

【0034】

幾つかの実施例において、光波長変換構造１０は、基板１１０と反射層１２０との間に設けられる粘着層（図示せず）を更に含む。この粘着層は、基板１１０と反射層１２０との間の結合力を高めるために用いられる。

【0035】

引き続き図１を参照し、酸化物スタック層１３０は、反射層１２０に設けられる。具体的には、酸化物スタック層１３０は、約３００～１０００のガスバリア指数（Ｇａｓｓ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｉｎｄｅｘ；ＧＢＩ）を有し、且つ前述のガスバリア指数が

【数2】

と定義され、ただし、Ｌが厚さであり、ｄが密度であり、ｎが層数であり、以下、詳しく説明する。例えば、酸化物スタック層１３０のＧＢＩは、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、又は９５０であってよい。より詳しくは、酸化物スタック層１３０は主に、外部ガスが拡散によって反射層１２０に浸透し、銀と化学反応し、銀元素が酸化して質的変化することを防止するために用いられる。

【0036】

幾つかの実施例において、酸化物スタック層１３０は、複数層の酸化物誘電体膜を積層することによって形成される。幾つかの実施例において、酸化物スタック層１３０は、分布ブラッグ反射層（Ｄｉａｍｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ；ＤＢＲ）である。具体的には、分布ブラッグ反射層は、異なる屈折率を有する少なくとも二種類の同質又は異質材料の薄膜を互いに積層することによって構成されてよい。幾つかの実施例において、酸化物スタック層１３０の層数は、実際の需要に応じて選択してよい。例えば、酸化物スタック層１３０は、二組又はそれ以上の分布ブラッグ反射層を含む。

【0037】

幾つかの実施例において、酸化物スタック層１３０は、主に金属酸化物で構成される。酸素が、酸化物スタック層１３０に吸着され、且つ酸素原子に分解されると、金属酸化物内部の溶存酸素濃度勾配を変化させ、且つ継続的に深く浸透するため、ガス透過モデルを用いて酸化物スタック層１３０の保護能力を説明してよい。本発明は、以下の式（１）に示すように、フィックの拡散（Ｆｉｃｋｉａｎ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）のシーベルト（Ｓｉｅｖｅｒｔ）モデルに基づいて、ガスの吸着溶解透過理論を説明する。腐食性ガスは、まず薄膜表面に（解離）吸着され、そして溶解透過率（Ｆ）で各薄膜層（Ｌ）の間に位置され、そのガス原子透過率は、濃度勾配及び溶解率（Ｓ）と拡散係数（Ｄ）との積で表してよい。

【数3】

ただしＦは溶解透過率であり、Ｄは拡散係数であり、Ｓは溶解率であり、Ｃはガス濃度であり、且つＬは層数である。ガスの透過は、実際には質量伝導の一種であり、定常状態になると、各層の酸化物誘電体膜の透過率Ｆ_ｉは同じである。ガス透過率と各層間の濃度勾配に関連する透過係数は、ガス伝導係数

【数4】

であり、したがって、各層の誘電体層のガス伝導係数の逆数は、「ガス抵抗」と同様であり、酸化物スタック層１３０全体のガス抵抗は、各層の誘電体酸化層のガス抵抗の総和で、式（２）で表される。

【数5】

酸化物スタック層１３０全体の保護力は、酸化物スタック層１３０の厚さによって厚いほど高く、各層の拡散率（Ｄ）と溶解率（Ｓ）によって高いほど低い。

【0038】

理解できるように、拡散率（Ｄ）は、アレニウス（Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ）モデル

【数6】

に基づくものであり、このモデルは、温度変化と拡散率との関係を説明する。一般的には、腐食性ガス環境の濃度が高くないため、ヘンリーの法則（Ｈｅｎｒｙ’ｓ Ｌａｗ）に基づいて、式（２）における溶解率（Ｓ）を低濃度のヘンリー溶解定数（Ｋ）で置き換えてよい。したがって、式（２）を式（３）に書き換えてよい。

【数7】

ただし、Ｋ’は、腐食性ガス原子の溶解平衡定数である。同じ単位面積で、誘電体層材料の、分子量又は密度が大きい材質は、少ないガス吸着サイト（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｉｔｅ）がある。腐食性ガス原子の溶解平衡定数（Ｋ’）は、誘電体層材料の分子量（ＭＷ）又は密度（ｄ）のｍ乗に反比例し、ただし、ｍは、ガス解離指数である。例えば、二原子ガス分子のガス解離指数は、０．５であり、且つ単原子ガス分子のガス解離指数は１である。式（３）を、酸化物スタック層の分子量又は密度に関連する関係式の式（４）に書き換えてよい。

【数8】

大気中には、二原子ガス（例えば、酸素ガス）が最も多く含まれ、誘電体層を最も容易に浸透し、且つ反射層を腐食する。したがって、ｍに０．５を代入すると、本発明で定義されるガスバリア指数（ＧＢＩ）が得られる。即ち、

【数9】

である。

【0039】

引き続き図１を参照し、幾つかの実施例において、酸化物スタック層１３０は、反射層１２０を覆うが、反射層１２０の複数の側壁を覆わない。平面視方向から見ると、酸化物スタック層１３０は、円形のパターンとなる。幾つかの実施例において、酸化物スタック層１３０の基板１１０に対する正投影面積は、反射層１２０の基板１１０に対する正投影面積と実質的に等しい。

【0040】

引き続き図１を参照し、波長変換層１４０は、酸化物スタック層１３０に設けられる。図１に示すように、波長変換層１４０は、コロイド１４４及びコロイド１４４内に分散された複数の蛍光体粉末１４２を含む。幾つかの実施例において、コロイド１４４は、有機材料又は無機材料を含んでよい。例えば、有機材料は、シリカゲル、エポキシ樹脂等を含み、無機材料は、アルミナ又は窒化アルミニウム等を含むが、これらに限定されない。幾つかの実施例において、蛍光体粉末１４２は、アルミン酸塩（例えばＹＡＧ）、ケイ酸塩、窒化物、又は量子ドットを含んでよいが、これらに限定されない。

【0041】

平面視方向から見ると、波長変換層１４０は、円形のパターンとなる。幾つかの実施例において、波長変換層１４０の基板１１０に対する正投影面積は、反射層１２０の基板１１０に対する正投影面積と実質的に重なる。幾つかの実施例において、波長変換層１４０の基板１１０に対する正投影面積は、反射層１２０の基板１１０に対する正投影面積に実質的に等しい。幾つかの実施例において、反射層１２０の厚さと酸化物スタック層１３０の厚さとの和は、第１の厚さＨ１であり、波長変換層１４０において、基板１１０に対する正投影が反射層１２０の基板１１０に対する正投影と重なるセクション１４０Ａ１を有し、セクション１４０Ａ１は、第１の厚さＨ１の１０倍より大きく、且つ第１の厚さＨ１の５００倍より小さい第２の厚さ１４０Ｈ１を有する。波長変換層１４０の厚さが、反射層１２０と酸化物スタック層１３０の厚さの和よりはるかに大きいため、外気の大部分はまず波長変換層１４０に遮断され、これによって反射層１２０の質的変化から保護する効果を達成する。

【0042】

図２は、本発明の一実施例による光波長変換構造２０の断面概略図を示す。上記各実施形態との相違点を容易に比較し、説明を簡略化するために、以下の各実施例において同じ符号で同じ部品を表記し、且つ主に各実施形態の相違点について説明し、重複部分について説明を省略する。

【0043】

光波長変換構造２０と光波長変換構造１０との相違点は、反射層２２０が基板１１０の一部のみを覆い、酸化物スタック層２３０が反射層２２０を完全に覆い、且つ酸化物スタック層２３０の一部が延伸して基板１１０に接触することである。より詳しくは、酸化物スタック層２３０は、反射層２２０をコンフォーマルに覆う。酸化物スタック層２３０は、反射層２２０の上面だけでなく、その複数の側面も覆う。反射層２２０の複数の側面が酸化物スタック層２３０に覆われるため、外部ガスの反射層２２０に対する腐食確率は更に低くなる。

【0044】

幾つかの実施例において、波長変換層１４０の基板１１０に対する正投影面積は、反射層２２０の基板１１０に対する正投影面積より実質的に大きく、且つ酸化物スタック層２３０の基板１１０に対する正投影面積は、反射層２２０の基板１１０に対する正投影面積より実質的に大きい。幾つかの実施例において、反射層２２０の厚さと酸化物スタック層２３０の厚さとの和は、第１の厚さＨ２であり、波長変換層１４０は、基板１１０に対する正投影が反射層２２０の基板１１０に対する正投影と重なるセクション１４０Ａ２を有し、セクション１４０Ａ２は、第１の厚さＨ２の１０倍より大きく、且つ第１の厚さＨ２の５００倍より小さい第２の厚さ１４０Ｈ２を有する。

【0045】

図３は、本発明の一実施例による光波長変換構造３０の断面概略図を示す。上記各実施形態との相違点を容易に比較し、説明を簡略化するために、以下の各実施例において同じ符号で同じ部品を表記し、且つ主に各実施形態の相違点について説明し、重複部分について説明を省略する。

【0046】

光波長変換構造３０と光波長変換構造２０との相違点は、波長変換層３４０が波長変換パッチであることである。具体的には、波長変換パッチは、パッチ本体１４６及びパッチ本体１４６内に分布する複数の蛍光体粉末１４２を含む。幾つかの実施例において、パッチ本体１４６は、有機材料又は無機材料を含んでよい。例えば、有機材料は、シリカゲル、エポキシ樹脂等を含み、無機材料は、アルミナ又は窒化アルミニウム等を含むが、これらに限定されない。幾つかの実施例において、波長変換パッチは、酸化物スタック層２３０に貼り付けられる。例えば、シリカゲル３５０で波長変換パッチを酸化物スタック層２３０に貼り付けてよい。理解できるように、シリカゲル３５０は、酸化物スタック層２３０の表面の段差を埋めることができる。幾つかの実施例において、反射層２２０の厚さと酸化物スタック層２３０の厚さとの和は、第１の厚さＨ３であり、波長変換層３４０は、基板１１０に対する正投影が反射層２２０の基板１１０に対する正投影と重なるセクション３４０Ａ３を有し、セクション３４０Ａ３は、第１の厚さＨ３の１０倍より大きく、且つ第１の厚さＨ３の５００倍より小さい第２の厚さ３４０Ｈ３を有する。

【0047】

図４は、本発明の一実施例による光波長変換構造４０の断面概略図を示す。上記各実施形態との相違点を容易に比較し、説明を簡略化するために、以下の各実施例において同じ符号で同じ部品を表記し、且つ主に各実施形態の相違点について説明し、重複部分について説明を省略する。

【0048】

光波長変換構造４０と光波長変換構造２０との相違点は、酸化物スタック層４３０が反射層２２０を完全に覆い、且つ基板１１０の一部を覆い、波長変換層１４０が酸化物スタック層４３０を完全に覆い、且つ基板１１０に延伸して接触することである。幾つかの実施例において、波長変換層１４０の基板１１０に対する正投影面積は、酸化物スタック層４３０の基板１１０に対する正投影面積より実質的に大きく、且つ酸化物スタック層４３０の基板１１０に対する正投影面積は、反射層２２０の基板１１０に対する正投影面積より実質的に大きい。幾つかの実施例において、反射層２２０の厚さと酸化物スタック層４３０の厚さとの和は、第１の厚さＨ４であり、波長変換層１４０は、基板１１０に対する正投影が反射層２２０の基板１１０に対する正投影と重なるセクション１４０Ａ４を有し、セクション１４０Ａ４は、第１の厚さＨ４の１０倍より大きく、且つ第１の厚さＨ４の５００倍より小さい第２の厚さ１４０Ｈ４を有する。

【0049】

図５は、本発明の一実施例による光波長変換構造５０の断面概略図を示す。上記各実施形態との相違点を容易に比較し、説明を簡略化するために、以下の各実施例において同じ符号で同じ部品を表記し、且つ主に各実施形態の相違点について説明し、重複部分について説明を省略する。

【0050】

光波長変換構造５０と光波長変換構造４０との相違点は、波長変換層３４０が波長変換パッチであることである。例えば、シリカゲル３５０で波長変換パッチを酸化物スタック層４３０に貼り付けてよい。理解できるように、シリカゲル３５０は、酸化物スタック層４３０の表面の段差を埋めることができる。波長変換パッチに関する詳細な内容については前述したとおりである。幾つかの実施例において、反射層２２０の厚さと酸化物スタック層４３０の厚さとの和は、第１の厚さＨ５であり、波長変換層３４０は、基板１１０に対する正投影が反射層２２０の基板１１０に対する正投影と重なるセクション３４０Ａ５を有し、セクション３４０Ａ５は、第１の厚さＨ５の１０倍より大きく、且つ第１の厚さＨ５の５００倍より小さい第２の厚さ３４０Ｈ５を有する。

【0051】

以下の実施例は、本発明の特定の態様を詳しく説明し、且つ本発明の属する技術分野における当業者が本発明を実施するためのものである。しかしながら、以下の実施例は、本発明を限定するためのものではない。以下、複数の比較例と実施例を挙げて本発明の効果を検証する。

【0052】

本発明は、比較例１、実施例１、及び実施例２の光波長変換構造を用いて、酸化物スタック層のＧＢＩ範囲の反射層に対する保護についての検証を行う。比較例１、実施例１、及び実施例２では、いずれも図１に示す構造でテストを行う。比較例１、実施例１、及び実施例２の相違点について、三者はそれぞれ、異なる酸化物スタック層を有し、それぞれの酸化物スタック層の材料及び層数は、以下の表１に示され、ここで酸化物スタック層における各層は、ガス浸透の順序にしたがって上から下へ配列される。

【表1】

【0053】

実験例１：エロージョン試験

【0054】

本実験例において、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－６０：１９９９、ＪＩＳ Ｈ８５０２：１９９９（１８倍厳しい）、及びＪＩＳ Ｈ８５０２：１９９９（１０００倍厳しい）試験基準に基づいて、比較例１、実施例１、及び実施例２に金属コーディングのエロージョン試験を行い、その結果は以下の表２に示される。

【表2】

【0055】

表２から分かるように、比較例１（ＧＢＩが１８２．０６である）の試験結果はいずれも失敗であり、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－６０：１９９９の条件で試験した結果、その反射率が１０％以上減少し、ＪＩＳ Ｈ８５０２：１９９９の条件で試験した結果、その反射層が離脱して使用不可能になった。実施例１（ＧＢＩが４７２．７８である）では、ＪＩＳ Ｃ６００６８－２－６０：１９９９の条件で試験した結果、その反射率が１％未満減少し、ＪＩＳ Ｈ８５０２：１９９９（１８倍厳しい）の条件で試験した結果、その反射率が３％減少した。しかしながら、実施例１では、ＪＩＳ Ｈ８５０２：１９９９（１０００倍厳しい）の条件で試験した結果、同様に反射層が離脱して使用不可能になったという状況が発生した。実施例１の酸化物スタック層の一部の材料を密度／分子量が大きい材料に置き換えたら、実施例２（ＧＢＩが７３９．３７である）のように、全てのエロージョン試験を行った結果は、いずれも成功であり、その反射率がいずれも１％未満減少した。この結果は、酸化物スタック層のＧＢＩが実際に反射層の耐食性と一定の相関関係を持つことを示す。具体的には、酸化物スタック層のＧＢＩが高いほど、反射層に対する耐食性効果が高い。

【0056】

実験例２：酸化物スタック層の密度分析

【0057】

図６Ａは、本発明の実施例１のＸ線反射法の分析結果を示す図である。図６Ｂは、本発明の実施例２のＸ線反射法の分析結果を示す図である。本実験例では、Ｘ線反射率法（Ｘ－Ｒａｙ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ；ＸＲＲ）を用いて酸化物スタック層全体の緻密度を分析する。具体的には、ＸＲＲは、Ｘ線光源表面の反射量の測定であり、大きい角度の掃引角度（入射角が大きいか又は２θが小さい時）で照射する時、Ｘ線は大気中に全反射し、入射角が小さくなるにつれて、Ｘ線が材料表面に垂直入射し始めると、全反射量が減少し始め、２θの反射信号も減少し始め、ここで前述の２θの反射信号の大きさは、表面膜層の緻密度を意味し、緻密であればあるほど、保護性の高い表面特性を有する。Ｘ線光子に対して反射が高いほど、２θは高くなる。図６Ａ及び図６Ｂから分かるように、実施例２では、確かに２θ反射角値（約０．６５）が高く、それは誘電体層が多い実施例１の２θ反射角値（約０．４５）より高い。また、実施例２の曲線の下面積が実施例１の曲線の下面積より大きいという事実から、実施例１に比べて、実施例２の酸化物スタック層が緻密であり、ガス透過に抵抗する能力も高いことが分かる。

【0058】

実験例３：光波長変換構造の高温及び経年劣化試験

【0059】

本実験例において、実施例２の光波長変換構造を常圧高温で酸素に富む高温環境に暴露して高温試験を行った結果、実施例２では、高温３００℃の環境で２５００時間焼成した後、その反射率の変化はわずか約６．５％であった。また、実施例２の光波長変換構造をレーザプロジェクタの経年劣化試験に適用した結果、実施例２の輝度減衰傾向は、非銀コーディングの光波長変換構造の輝度減衰傾向と一致した。しかしながら、経年劣化試験を５０００時間～８０００時間行った後、実施例２の輝度減衰率は、非銀コーディングの光波長変換構造の輝度減衰率より明らかに小さい。これにより、ＧＢＩが高い酸化物スタック層を有する光波長変換構造は、レーザプロジェクタに適用される場合に安定で信頼性があることが示された。

【0060】

上記は、当業者が本発明の各態様をより良く理解できるように、幾つかの実施例又は例の特性を概説した。当業者は、本明細書で紹介される実施例を実施する同一の目的及び／又は同一の利点を達成するように、他のプロセス及び構造を設計又は修正する基礎として、本発明を容易に使用できることは理解すべきである。当業者であれば、このような等価構造は本発明の精神及び範囲から逸脱するものではなく、また、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書で様々な変化、置換、及び変更を行うことができることも認識すべきである。

【符号の説明】

【0061】

１０ 光波長変換構造
１１０ 基板
１１２ 上面
１１４ 下面
１２０ 反射層
１３０ 酸化物スタック層
１４０ 波長変換層
１４０Ａ１ セクション
１４０Ａ２ セクション
１４０Ａ５ セクション
１４０Ｈ１ 厚さ
１４０Ｈ２ 厚さ
１４０Ｈ４ 厚さ
１４２ 蛍光体粉末
１４４ コロイド
１４６ パッチ本体
２０ 光波長変換構造
２２０ 反射層
２３０ 酸化物スタック層
３０ 光波長変換構造
３４０ 波長変換層
３４０Ａ３ セクション
３４０Ａ５ セクション
３４０Ｈ３ 厚さ
３４０Ｈ５ 厚さ
３５０ シリカゲル
４０ 光波長変換構造
４３０ 酸化物スタック層
５０ 光波長変換構造
Ｈ１ 厚さ
Ｈ２ 厚さ
Ｈ３ 厚さ
Ｈ４ 厚さ
Ｈ５ 厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-22

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に設けられる反射層と、
前記反射層に設けられ、３００～１０００のガスバリア指数を有し、且つ前記ガスバリア指数が

【数1】

と定義され、ただし、Ｌが厚さであり、ｄが密度であり、ｎが層数である酸化物スタック層と、
前記酸化物スタック層に設けられる波長変換層と、
を含む光波長変換構造。

【請求項2】

前記基板は上面を有し、前記反射層は前記上面に設けられ、且つ前記上面は、平均表面粗さが５０ナノメートル未満である請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項3】

前記反射層は、純銀反射層であるか、又は前記反射層は、少なくとも５０ｗｔ％の銀を含む請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項4】

前記酸化物スタック層は、前記反射層を完全に覆う請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項5】

前記酸化物スタック層は、前記反射層をコンフォーマルに覆い、前記酸化物スタック層の一部は、前記基板に延伸して接触するか、又は前記酸化物スタック層は、前記反射層の複数の側壁を覆う請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項6】

前記波長変換層の前記基板に対する正投影面積は、前記反射層の前記基板に対する正投影面積と実質的に重なるか、又は前記波長変換層の前記基板に対する正投影面積は、前記反射層の前記基板に対する正投影面積より実質的に大きい請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項7】

前記反射層の厚さと前記酸化物スタック層の厚さとの和は、第１の厚さであり、前記波長変換層は、前記基板に対するセクションの正投影が前記反射層の前記基板に対する正投影と重なるセクションを有し、前記セクションは、前記第１の厚さの１０倍より大きく、且つ前記第１の厚さの５００倍より小さい第２の厚さを有する請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項8】

前記波長変換層は、前記酸化物スタック層を完全に覆うか、又は前記波長変換層の一部は、前記基板に延伸して接触する請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項9】

前記波長変換層は、波長変換パッチであり、前記波長変換パッチは、パッチ本体及び前記パッチ本体内に分布する複数の蛍光体粉末を含み、前記波長変換パッチは、前記酸化物スタック層にコンフォーマルに貼り付けられる請求項１に記載の光波長変換構造。

【請求項10】

前記波長変換層の前記基板に対する正投影面積は、実質的に前記反射層の前記基板に対する正投影面積以上であり、且つ前記酸化物スタック層の前記基板に対する正投影面積は、実質的に前記反射層の前記基板に対する正投影面積以上である請求項１又は６に記載の光波長変換構造。