光学元件以及利用了该光学元件的半导体发光装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103503178 A (43)申请公布日 2014.01.08 CN 103503178 A (21)申请号 201280021931.9 (22)申请日 2012.03.08 2011-153904 2011.07.12 JP H01L 33/50(2006.01) G02B 5/02(2006.01) H01L 33/58(2006.01) H01S 5/02(2006.01) (71)申请人 松下电器产业株式会社 地址 日本大阪府 (72)发明人 山中一彦 泷川信一 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 樊建中 (54) 发。

2、明名称 光学元件以及利用了该光学元件的半导体发 光装置 (57) 摘要 光学元件 (110) 具备 ： 荧光体层 (113)， 其包 含被第一波长的光所激励而辐射与第一波长不同 的第二波长的光的荧光体 ； 第一光学部件 (111)， 其形成于荧光体层 (113) 的第一面之上， 且使光 在荧光体层 (113) 进行聚光 ； 和第二光学部件 (112)， 其形成于荧光体层 (113) 的第一面或与第 一面相同侧或者相反侧的第二面之上， 且将从荧 光体层 (113) 所辐射的光变换为平行光。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.11.05 (86)PCT国际申请的申。

3、请数据 PCT/JP2012/001612 2012.03.08 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/008361 JA 2013.01.17 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 12 页 附图 16 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书12页 附图16页 (10)申请公布号 CN 103503178 A CN 103503178 A 1/2 页 2 1. 一种光学元件， 具备 ： 荧光体层， 其包含被第一波长的光所激励而辐射与所述第一波长不同的第二波长的光 的荧光体 ； 第一光学部件， 其形成于所述荧光体层的第一面。

4、之上， 且使光在所述荧光体层进行聚 光 ； 和 第二光学部件， 其形成于所述荧光体层的与所述第一面相反侧的第二面之上， 且将从 所述荧光体层所辐射的光变换为平行光。 2. 根据权利要求 1 所述的光学元件， 其中， 所述第一光学部件是具有聚光透镜的第一透明基板。 3. 根据权利要求 1 所述的光学元件， 其中， 所述第一光学部件是具有衍射光栅的第一透明基板。 4. 根据权利要求 1 3 中任一项所述的光学元件， 其中， 所述第二光学部件是形成于所述第二面之上且具有准直透镜的第二透明基板。 5. 一种光学元件， 具备 ： 荧光体层， 其包含被第一波长的光所激励而辐射与所述第一波长不同的第二波长的。

5、光 的荧光体 ； 和 第三光学部件， 其形成于所述荧光体层的第一面之上， 使光在所述荧光体层进行聚光 且将从所述荧光体层所辐射的光变换为平行光。 6. 根据权利要求 5 所述的光学元件， 其中， 所述第三光学部件是具有设于与所述荧光体层相反侧的面上的衍射光栅和设于与所 述荧光体层对置的面上的反射镜的第三透明基板。 7. 根据权利要求 5 所述的光学元件， 其中， 所述光学元件还具备 ： 反射层， 其形成于所述荧光体层的与第一面相反侧的第二面， 所述第三光学部件是凸透镜。 8. 根据权利要求 1 4 中任一项所述的光学元件， 其中， 所述光学元件还具备 ： 热传导层， 其形成于所述荧光体层与所述。

6、第一光学部件之间、 或 者所述荧光体层与所述第二光学部件之间， 且热传导率比所述荧光体层高。 9. 根据权利要求 5 7 中任一项所述的光学元件， 其中， 所述光学元件还具备 ： 热传导层， 其形成于所述荧光体层的与所述第一面相反侧的第 二面， 且热传导率比所述荧光体层高。 10. 根据权利要求 8 或 9 所述的光学元件， 其中， 所述热传导层由氧化锌、 氮化铝或者金刚石构成。 11. 根据权利要求 8 所述的光学元件， 其中， 所述热传导层是多层膜。 12. 根据权利要求 1 4 中任一项所述的光学元件， 其中， 所述荧光体层具有 ： 多个第一区域， 各自包含所述荧光体 ； 和 第二区域，。

7、 其包围所述多个第一区域， 且热传导率比所述第一区域高， 所述第一光学部件使光在多个所述第一区域的各区域进行聚光。 权 利 要 求 书 CN 103503178 A 2 2/2 页 3 13. 根据权利要求 5 7 中任一项所述的光学元件， 其中， 所述荧光体层具有 ： 多个第一区域， 各自包含所述荧光体 ； 和 第二区域， 其包围所述多个第一区域， 且热传导率比所述第一区域高， 所述第三光学部件使光在多个所述第一区域的各区域进行聚光。 14. 根据权利要求 12 或 13 所述的光学元件， 其中， 所述第二区域由氧化锌、 氮化铝或者金刚石构成。 15. 一种半导体发光装置， 具备 ： 权利要。

8、求 1 14 中任一项所述的光学元件 ； 和 发光元件， 其出射所述第一波长的光。 16. 根据权利要求 15 所述的半导体发光装置， 其中， 所述半导体发光装置还具备 ： 光分支部， 其将从所述发光元件出射的光分割为具有相 互平行的光轴的多个光路并入射至所述光学元件。 权 利 要 求 书 CN 103503178 A 3 1/12 页 4 光学元件以及利用了该光学元件的半导体发光装置 技术领域 0001 本发明涉及光学元件以及利用了该光学元件的半导体发光装置， 尤其涉及可获得 具有指向性的光的光学元件以及利用了该光学元件的半导体发光装置。 背景技术 0002 近年来， 利用了氮化镓系材料或者。

9、砷化镓系材料的高效率且高输出的发光二极管 (Light Emitting Diode ： LED) 等的半导体发光元件已实现了产品化。与此相伴， 也正在 进行利用了半导体发光元件的显示器装置用光源的产品化。作为利用了半导体发光元件 的显示器装置用光源， 将配置于画面侧面的 LED 的光利用配置于画面背面的导光板而导至 显示器装置的整个画面这样的侧光型光源受到人们关注。另外， 人们正在研讨通过利用与 LED 相比而在指向性上更优的半导体激光元件来进一步降低显示器装置用光源的能量损失 ( 例如， 参照专利文献 1)。 0003 在先技术文献 0004 专利文献 0005 专利文献 1 ： JP 特。

10、开 2009-158620 号公报 发明内容 0006 发明所要解决的课题 0007 但是， 关于上述现有的显示器装置用光源， 存在以下这样的问题。一般来说， 显示 器装置用光源将从激光元件等发光元件出射的光变换为不同波长的光来加以利用。 波长变 换例如通过使从发光元件出射的光入射至包含荧光体的反射板等来进行。 在使光入射至荧 光体时， 荧光体被激励， 发出波长与所入射的光不同的荧光。但是， 在利用荧光体进行波长 变换时， 光的指向性会消失。由此， 即便利用了激光元件等在指向性上优良的发光元件， 也 难以实现指向性优良的显示器装置用光源。 0008 本发明为了解决上述的问题， 目的在于可实现即。

11、便在进行了波长变换的情况下也 能获得具有指向性的光的光学元件以及利用了该光学元件的半导体发光装置。 0009 用于解决课题的手段 0010 为了达成上述目的， 本发明将光学元件设为使从荧光体层辐射的光变换为平行光 的构成。 0011 具体而言， 本发明所涉及的第一光学元件具备 ： 荧光体层， 其包含被第一波长的光 所激励而辐射与第一波长不同的第二波长的光的荧光体 ； 第一光学部件， 其形成于荧光体 层的第一面之上， 且使光在荧光体层进行聚光 ； 和第二光学部件， 其形成于荧光体层的与第 一面相反侧的第二面之上， 且将从荧光体层所辐射的光变换为平行光。 0012 第一光学元件具备形成于荧光体层的。

12、第一面之上且使光在荧光体层进行聚光的 第一光学部件和形成于第二面之上且将从荧光体层所辐射的光变换为平行光的第二光学 部件。由此， 能够在荧光体层中将第一波长的光变换为第二波长的光并且作为平行光而从 说 明 书 CN 103503178 A 4 2/12 页 5 光学元件进行出射。 0013 在第一光学元件中， 第一光学部件可以是具有聚光透镜的第一透明基板， 也可以 是具有衍射光栅的第一透明基板。 0014 在第一光学元件中， 第二光学部件也可以是形成于第二面之上且具有准直透镜的 第二透明基板。 0015 第二光学元件具备 ： 荧光体层， 其包含被第一波长的光所激励而辐射与第一波长 不同的第二波。

13、长的光的荧光体 ； 和第三光学部件， 其形成于荧光体层的第一面之上， 使光在 荧光体层进行聚光且将从荧光体层所辐射的光变换为平行光。 0016 第二光学元件具备形成于荧光体层的第一面之上， 使光在荧光体层进行聚光且将 从荧光体层所辐射的光变换为平行光的第三光学部件。由此， 能够在荧光体层中将第一波 长的光变换为第二波长的光， 并且能够作为平行光而从光学元件进行出射。 0017 在第二光学元件中， 第三光学部件可以是具有设于与荧光体层相反侧的面上的衍 射光栅和设于与荧光体层对置的面上的反射镜的第三透明基板。 0018 第二光学元件也可构成为， 还可具备形成于荧光体层的与第一面相反侧的第二面 的反。

14、射层， 第三光学部件是凸透镜。 0019 第一光学元件还可具备 ： 热传导层， 其形成于荧光体层与第一光学部件之间、 或者 荧光体层与第二光学部件之间， 且热传导率比荧光体层高。 0020 第二光学元件还可具备 ： 热传导层， 其形成于荧光体层的与第一面相反侧的第二 面， 且热传导率比荧光体层高。 0021 在这些的情况下， 热传导层可设为氧化锌、 氮化铝或者金刚石。另外， 热传导层也 可设为多层膜。 0022 在第一光学元件中也可构成为， 荧光体层具有 ： 多个第一区域， 各自包含荧光体 ； 和第二区域， 其包围多个第一区域， 且热传导率比第一区域高， 第一光学部件使光在多个第 一区域的各区。

15、域进行聚光。 0023 在第二光学元件中也可构成为， 荧光体层具有 ： 多个第一区域， 各自包含荧光体 ； 和第二区域， 其包围多个第一区域， 且热传导率比第一区域高， 第三光学部件使光在多个第 一区域的各区域进行聚光。 0024 在这些情况下， 第二区域可设为氧化锌、 氮化铝或者金刚石。 0025 本发明所涉及的半导体发光装置具备本发明的任一种光学元件和出射第一波长 的光的发光元件。 0026 本发明所涉及的半导体发光装置也可还具备 ： 光分支部， 其将从发光元件出射的 光分割为具有相互平行的光轴的多个光路并入射至光学元件。 0027 发明效果 0028 根据本发明所涉及的光学元件以及半导体。

16、发光装置， 能够实现即便在进行了波长 变换的情况下也能获得具有指向性的光的光学元件以及利用了该光学元件的半导体发光 装置。 附图说明 0029 图1(a)以及(b)表示第一实施方式所涉及的光学元件， 图1(a)是俯视图， 图1(b) 说 明 书 CN 103503178 A 5 3/12 页 6 是图 1(a) 的 Ib-Ib 线处的剖面图。 0030 图 2 是表示第一实施方式所涉及的光学元件的动作的剖面图。 0031 图 3 是针对第一实施方式所涉及的光学元件， 表示对荧光体层的温度分布进行了 模拟而得到的结果的图表。 0032 图4(a)以及(b)表示模拟中所利用的光学元件的构成， 图4。

17、(a)是俯视图， 图4(b) 是图 4(a) 的 IVb-IVb 线处的剖面图。 0033 图 5 是表示利用了第一实施方式所涉及的光学元件的图像显示装置的示例的示 意图。 0034 图 6 是表示利用了第一实施方式所涉及的光学装置的发光装置的剖面图。 0035 图 7(a) 以及 (b) 是表示图像显示装置的动作例的示意图。 0036 图 8(a) 以及 (b) 表示第一实施方式所涉及的光学元件的第一变形例， 图 8(a) 是 俯视图， 图 8(b) 是图 8(a) 的 VIIIb-VIIIb 线处的剖面图。 0037 图 9 是表示利用了第一变形例的光学元件的图像显示装置的示例的示意图。 。

18、0038 图 10 是针对第一变形例的光学元件， 表示对荧光体层的温度分布进行了模拟而 得到的结果的图表。 0039 图 11 是按工序顺序表示第一实施方式的光学元件的制造方法的剖面图。 0040 图 12 是按工序顺序表示第一实施方式的光学元件的制造方法的剖面图。 0041 图 13 是表示第一实施方式的光学元件的第二变形例的剖面图。 0042 图 14 是按工序顺序表示第二变形例的光学元件的制造方法的剖面图。 0043 图 15 是表示利用了第二变形例的光学元件的发光装置的剖面图。 0044 图 16 是表示第一实施方式所涉及的光学元件的第三变形例的剖面图。 0045 图 17 是表示第一。

19、实施方式所涉及的光学元件的第四变形例的剖面图。 0046 图 18 是表示第二实施方式所涉及的光学元件的剖面图。 0047 图 19 是表示利用了第二实施方式所涉及的光学元件的发光装置的示意图。 0048 图 20 是按工序顺序表示第二实施方式所涉及的光学元件的制造工序的剖面图。 具体实施方式 0049 在本发明中， 平行光不仅包含完全的平行光， 还包含具有几度十几度程度扩散 的大致平行光。 0050 ( 第一实施方式 ) 0051 如图 1(a) 以及 (b) 所示， 第一实施方式的光学元件 110 是对入射光的波长进行变 换后出射的荧光体光学元件。图 1 表示应用于液晶电视接收机等侧光型光。

20、源的棒状构成的 光学元件 110。如图 1 所示， 光学元件 110 具有 ： 荧光体层 113 ； 隔着热传导层 114 而设于荧 光体层 113 的第一面 113a 之上的第一光学部件 111 ； 和设于第二面 113b 之上的第二光学 部件 112。 0052 荧光体层 113 包含被第一波长的入射光所激励而发出第二波长的荧光的荧光体。 荧光体可以为任意， 例如可以是铈添加钇铝石榴石(YAG ： Ce3+)或-硅铝氧氮聚合材料等 的稀土类荧光体、 或者由硒化镉 (CdSe)、 硒化锌、 硫化锌或磷化铟等的化合物半导体所形成 的核 / 壳型的量子点荧光体等。 说 明 书 CN 103503。

21、178 A 6 4/12 页 7 0053 热传导层 114 只要是对光的吸收少且平均热传导率比荧光体层 113 高的层即可。 例如， 可以是由氧化锌 (ZnO) 膜、 氮化铝 (AlN) 膜或者金刚石构成的层。 0054 第一光学部件111具有第一透明基板111A、 和形成于第一透明基板111A的第一面 的微小透镜 111B。第一光学部件 111 将与第一面相反侧的第二面设为荧光体层 113 侧， 隔 着热传导层114而被固定在荧光体层113的第一面113a之上。 第二光学部件112具有第二 透明基板112A、 和形成于第二透明基板112A的第一面的微小透镜112B。 第二光学部件112 将。

22、与第一面相反侧的第二面设为荧光体层 113 侧， 被固定在荧光体层 113 的第二面 113b 之 上。第一透明基板 111A 以及第二透明基板 112A 可设为碱石灰、 硼硅酸冕玻璃 (BK7) 或者 合成石英等。通常， 第一光学部件 111 比第二光学部件 112 厚。另外， 第一光学部件 111 的 微小透镜 111B 比第二光学部件 112 的微小透镜 112B 的焦点距离长。 0055 图 2 表示本实施方式的光学元件 110 的动作。如图 2 所示， 使第一波长的光 121 入射至第一光学部件 111。第一波长的光 121 只要是利用半导体激光元件等发光元件 ( 未 图示 ) 和透。

23、镜等光学元件 ( 未图示 ) 而产生的平行光等即可。发光元件例如可设为利用了 氮化镓系的化合物半导体的发光波长为 430nm 480nm 程度的半导体激光元件等。此外， 发光波长为 430nm 480nm 意味着发光光的峰值波长处于 430nm 480nm 的范围。 0056 入射至第一光学部件111的平行光即第一波长的光121通过作为聚光透镜的微小 透镜 111B 而在荧光体层 113 的微小区域 113c 进行聚光。荧光体层 113 中所含的荧光体 吸收第一波长的光 121 而辐射第二波长的光 122。在第一波长为 430nm 480nm 程度的情 况下， 通过利用 YAG ： Ce3+ 。

24、或者 CdSe 系量子点荧光体， 从而能够将第二波长设为 480nm 700nm程度。 此外， 第二波长为480nm700nm意味着从荧光体发出的第二波长的光的峰值 波长处于 480nm 700nm 的范围， 第二波长的光的光谱分布处于 480nm 700nm。 0057 从荧光体辐射的第二波长的光 122 作为扩散光而从荧光体层 113 出射。第二波长 的光 122 之中朝向第二光学部件 112 侧的光， 通过准直透镜即微小透镜 112B 而作为平行光 向光学元件 110 的外部出射。虽然从荧光体层 113 出射的第二波长的光 122 是扩散光， 但 是由于从微小区域 113c 出射， 因此。

25、通过第二光学部件 112 的微小透镜 112B 能够效率良好 地形成平行光。另外， 第一波长的光 121 的一部分未被荧光体吸收而被散射， 朝向第二光学 部件 112 侧， 与第二波长的光同样地作为平行光而向光学元件 110 的外部出射。 0058 另一方面， 被荧光体吸收的第一波长的光 121 的一部分未变换为荧光而变换为 热。荧光体层 113 中产生的热， 通过与荧光体层 113 相接的热传导层 114， 效率良好地传达 至光学元件110的周缘部被进行放热。 热传导层114优选设为第二波长的1/4程度的厚度。 如此， 热传导层 114 相对于第二波长的光 122 作为反射膜而发挥作用。因此。

26、， 能够将从荧光 体层 113 出射的第二波长的光 122 效率良好地导至第二光学部件 112 侧。 0059 图 1 表示热传导层 114 形成于第一面 113a 之上的示例， 但也可以将热传导层 114 形成于第二面 113b 之上。在该情况下， 热传导层 114 优选设为相对于第一波长的光 121 作 为反射膜而发挥作用且相对于第二波长的光 122 难以作为反射膜而发挥作用的厚度。 0060 以下， 对热传导层 114 的效果进行说明。图 3 是表示通过对热传导层 114 设为 ZnO( 热传导率 5W/mK) 的情况和设为玻璃 ( 0.3W/mK) 的情况下的荧光体层的温 度部分布进行。

27、模拟而求取的结果。模拟中利用以下这样的模型， 即 ： 在图 4 所示那样的光 学元件中， 通过没有微小透镜的、 较薄的光学部件来夹持热传导层和荧光体层的简单构造 说 明 书 CN 103503178 A 7 5/12 页 8 的模型。另外， 关于光源 ( 未图示 )， 设为波长 450nm 的半导体激光元件， 荧光体设为 YAG ： Ce3+， 并设定适当的参数。关于光学元件的外形， 将长轴 L 设为 45mm， 将短轴 D 设为 5mm， 在长轴方向的侧面固定有放热板 130。此时， 光学元件与放热板 130 进行热连接， 其界面以 40进行了固定。另外， 第一光学部件 111 的厚度设为 。

28、0.5mm， 第二光学部件 112 的厚度设 为 0.2mm， 荧光体层 113 以及热传导层 114 的厚度均设为 0.1mm。第一光学部件 111 在长轴 方向具有 9 个聚光透镜， 使入射至各聚光透镜的激励光在荧光体层 113 上的 1.0mm 边长正 方形程度的区域进行聚光。第一光学部件 111 以及第二光学部件 112 设为玻璃， 荧光体层 113 设为热传导率与玻璃大致相同的树脂材料。 0061 在此， 配置光输出 5W 的光源 ( 未图示 )， 在分离元件 ( 未图示 ) 中进行了 9 分割后 的光(此时， 设产生10的能量损耗)将通过各个微小透镜111B而在荧光体层113的微小。

29、 区域 113c 进行聚光。在微小区域 113c 进行聚光的 0.5W 的光以 80的变换效率 (20的 损失 ) 变换为第二波长的光， 并设在被进行波长变换时产生 25的斯托克损耗。在该情况 下， 在微小区域 113c 中产生 0.2W 的焦耳热。在热传导层 114 由玻璃构成的情况下， 激励光 所聚光的微小区域的温度在光学元件中央部最大会超过 300。荧光体一般在超过 200 时由于变换效率显著降低， 因此在该情况下光学元件的功能大幅度下降。 另一方面， 在热传 导层 114 由 ZnO 构成的情况下， 激励光所聚光的微小区域的温度为 150程度， 从而能够大 幅度抑制光学元件功能下降。 。

30、这样， 通过将热传导层114设为ZnO， 从而能够提高放热性， 能 够抑制局部性的温度上升。由此， 能够提高基于荧光体的光的变换效率。 0062 表 1 0063 材料热传导率折射率 玻璃0.3W/mK1.5 塑料 ( 树脂 ) 0.3W/mK1.5 蓝宝石45W/mK1.7 ZnO 膜5W/mK2.0 AlN 膜230W/mK2.1 金刚石1500W/mK2.2 石墨烯1500W/mK- 0064 表 1 示出了各种材料的热传导率。玻璃以及树脂材料的热传导率为 0.3W/mK 程 度， 而 ZnO 的热传导率为 5W/mK 程度。因此， 只要热传导层 114 由热传导率比树脂材料构成 的荧光。

31、体层 113 高的材料来形成则能更有效果， 尤其是在利用热传导率高的 AlN 或者金刚 石等时能更有效果。另外， 也可将热传导层 114 设为由多个层构成的多层膜。通过将热传 导层 114 设为多层膜， 从而能容易设为第一波长的光难以反射且第二波长的光易于反射这 样的构成。如果设为易于反射第二波长的光， 则能够使从荧光体层 113 向热传导层 114 侧 说 明 书 CN 103503178 A 8 6/12 页 9 辐射的光效率良好地朝向第二光学部件 112 侧反射， 光的利用效率得以提高。在将热传导 层 114 设为多层膜的情况下， 全部的层不必由同一材料构成。在该情况下， 只要将热传导层。

32、 114的平均热传导率设为高于荧光体层113的热传导率即可。 在该情况下， 例如通过折射率 相互不同且热传导率高的蓝宝石和 AlN 膜来构成， 从而能够容易地形成上述的多层膜。此 外， 在荧光体层113由多个材料构成且热传导率不均一的情况下， 只要将热传导层114的热 传导率设为高于荧光体层 113 的平均热传导率即可。 0065 本实施方式的光学元件能用作图 5 所示那样的图像显示装置 200 用的光源。图像 显示装置 200 具有多个光源 210。光源 210 配置在导光板 212 的侧面， 以使从光源 210 出射 的光入射至导光板 212。导光板 212 配置在图像显示部 214 的背。

33、面。图 5 表示设有 5 个光 源 210 的示例， 但光源 210 的数量可根据图像显示部 214 的尺寸适宜地变更。 0066 成为光源 210 的半导体发光装置例如如图 6 所示， 具有本实施方式的光学元件 110、 半导体激光元件等发光元件 140、 以及使从发光元件 140 出射的光作为平行光而入射 至光学元件 110 的导光元件 150。发光元件 140 优选设为半导体激光元件等的能产生指向 性高的光的发光元件。发光元件 140 隔着次安装基台 (sub mount)141 而固定在基台 142 之上， 以使光向与基台 142 的主面平行的方向出射。 0067 导光元件 150 固。

34、定在基台 142 之上， 以使从发光元件 140 出射的光入射至导光元 件 150。导光元件 150 具有 ： 光分支部 151、 以及设置在发光元件 140 和光分支部 151 之间 的准直透镜152。 从发光元件140出射的光通过准直透镜152而成为平行光后， 入射至光分 支部 151。光分支部 151 层叠有多个使所入射的光的一部分反射并使残余部分透过的分离 镜。由此， 入射至光分支部 151 的光分支成光轴相互平行的多个光路。 0068 通过光分支部151而分支成多个光路的光分别入射至光学元件110中的第一光学 部件 111 所设的多个微小透镜 111B。使微小透镜 111B 的光轴与。

35、通过光分支部 151 分支后 的光的光轴相一致地， 配置光学元件 110 和导光元件 150。如之前所说明的那样， 入射至光 学元件 110 的光的波长发生变换， 通过第二光学部件 112 的微小透镜 112B 而作为平行光出 射。 0069 图像显示装置 200 因光源 210 出射平行光而具有以下优点。从光源 210 出射的 光入射至导光板 212， 在导光板 212 的内部进行反射并导波， 并且一部分被导至图像显示部 214。 在从光源210出射的光为平行光的情况下， 通过调整光源210的光量， 从而能够使图像 显示部 214 的明亮度沿着扫描方向而发生变化。例如， 图 7(a) 表示仅。

36、使配置于从上起第二 个位置的光源 210 发光的状态， 图 7(b) 表示仅使配置于从上起第四个位置的光源 210 发光 的状态。这样， 通过仅使多个光源 210 的一部分发光， 从而能够仅使输入到图像显示部 214 的信号当中必要部分作为图像进行显示。因此， 能够更精密控制图像显示装置。 0070 图 1 示出了将作为聚光透镜以及准直透镜的微小透镜呈一列地配置的示例， 但如 图 8(a) 以及 (b) 所示， 也可以设为将微小透镜 111B 以及 112B 呈矩阵状地配置得到的光学 元件 110A。通过利用将微小透镜呈矩阵状地配置得到的光学元件 110A， 从而能够实现如图 9 所示那样的图。

37、像显示装置 250。从发光元件 251 出射的光通过准直透镜 252 而成为平行 光后入射至光学元件 110A。入射至光学元件 110A 的光通过第一光学部件 111 的微小透镜 111B而分别在多个聚光区域的各个区域进行聚光。 各聚光区域中生成的荧光通过相应的微 小透镜 112B 而分别作为平行光进行出射。从光学元件 110A 出射的平行光入射至光调制元 说 明 书 CN 103503178 A 9 7/12 页 10 件 253。在光调制元件 253 中， 入射光被调制， 生成图像， 通过投影透镜 254 而使投影图像 255 进行投影。 0071 在将微小透镜呈矩阵状进行了配置的情况下，。

38、 来自荧光体层 113 中的光被聚集的 微小区域的放热较之单行式的情况变得更为重要。 图10表示通过对将热传导层114设为玻 璃 ( 0.3W/mK) 的情况、 设为 ZnO( 5W/mK) 的情况、 设为 AlN 膜 ( 230W/mK) 的 情况、 以及设为金刚石 ( 1500W/mK) 的情况下的荧光体层 113 的温度部分布进行模拟 而求取的结果。模拟中所利用的光学元件被设为 ： 光的入射区域为 45mm 边长正方形， 微小 透镜按照 99 的矩阵状进行配置， 各聚光透镜在 1mm 边长正方形的区域进行聚光。来自光 源的入射光为 40W， 被分为 81 个且在微小区域进行聚光时， 在各。

39、个微小区域内被聚集 0.5W 的光。此时所产生的发热与之前所述的情况同样地设为 0.2W， 光学元件的周围通过放热板 ( 未图示 ) 而被固定在 40， 设微小透镜面在热学上绝热时， 当热传导层 114 由玻璃构成的 情况下， 光学元件中央部的聚光区域的温度变得突出地高， 会上升至超过4000的处所。 但 是， 当热传导层114由AlN膜或金刚石构成的情况下， 聚光区域的温度较周围的温度只是略 变高， 故也能使温度为 150以下。 0072 如此， 即便在将微小透镜呈矩阵状地进行了配置的情况下， 通过设置热传导率高 的热传导层 114， 也能够提高放热性， 能够提高荧光体中的光的变换效率。图 。

40、8 表示了微小 透镜呈 99 的矩阵地配置的示例， 但也可设为任意尺寸的矩阵。 0073 本实施方式的光学元件如以下那样地形成即可。首先， 如图 11(a) 所示， 在成为第 一光学部件111的第一透明基板111A的第一面之上， 形成由抗蚀剂等构成的掩模图案161。 透明基板可设为诸如 BK7 等的玻璃。接下来， 如图 11(b) 所示， 通过氟酸等的蚀刻液， 对第 一透明基板111A的第一面进行选择性蚀刻。 由此， 获得具有作为聚光透镜的微小透镜111B 的第一光学部件111。 接下来， 如图11(c)所示， 在第一光学部件111的第二面之上， 形成由 ZnO或者金刚石等构成的热传导层114。

41、。 热传导层114通过溅射法或者化学气相沉积(CVD) 法等形成即可。接下来， 如图 11(d) 所示， 在热传导层 114 之上， 将成为荧光体层 113 的含 有荧光体的紫外线固化型的树脂 113A 涂敷在热传导层 114 之上。荧光体可根据入射光以 及出射光的波长来适宜选择， 例如可设为YAG ： Ce3+等。 紫外线固化型的树脂可设为硅酮树 脂或者环氧树脂等。 此外， 形成荧光体层的树脂并不限于紫外线固化型的树脂， 也可利用热 固化型的树脂等。另外， 也可利用荧光体粒子和低熔点玻璃等的透明无机材料来构成荧光 体层。 0074 其次， 如图 12(a) 所示， 将成为第二光学部件 112。

42、 的第二透明基板 112A 贴附到树 脂 113A 之上后， 通过对树脂 113A 照射紫外线而使其固化来形成荧光体层 113， 并且粘接第 二透明基板 112A。接下来， 如图 12(b) 所示， 在第二透明基板 112A 之上形成由抗蚀剂等构 成的掩模图案 162。掩模图案 162 相对于微小透镜 111B 进行位置对准。接下来， 通过氟酸 等的蚀刻液， 对第二透明基板 112A 进行选择性蚀刻。由此， 形成具有作为准直透镜的微小 透镜 112B 的第二光学部件 112。 0075 不论是微小透镜 111B 以及 112B 仅配置一列的情况还是呈矩阵状地配置的情况， 均能同样地形成。 00。

43、76 通过将第一透明基板 111A 的厚度相对较厚地设为 10mm 程度， 从而能容易地在第 一光学部件 111 之上形成热传导层 114、 荧光体层 113 以及第二光学部件 112。另外， 通过 说 明 书 CN 103503178 A 10 8/12 页 11 将第二透明基板 112A 相对较薄地设为 3mm 程度， 从而能够将微小透镜 112B 设为曲率相对 较大的准直透镜， 能够使从荧光体层 113 的微小区域全方位辐射的光效率更好地变为平行 光。 0077 此外， 虽已示出了通过蚀刻来形成微小透镜的方法， 但也可利用低温度软化透明 材料和模具来形成。 0078 在图 1 等中， 示。

44、出了与荧光体层单独地形成热传导层的示例。但是， 只要荧光体 仅存在于光进行聚光的区域即可。由此， 也可以设为如图 13 所示那样的构成的光学元件 110B。 光学元件110B具有荧光体层173， 该荧光体层173具有包含荧光体的第一区域173A、 和包围第一区域 173A 且热传导率比第一区域 173A 高的第二区域 173B。第一区域 173A 设 为包含 YAG ： Ce3+ 等荧光体的树脂层即可。第二区域 173B 设为 ZnO 或者金刚石等的热传导 率比第一区域 173A 高的层即可。 0079 光学元件 110B 如以下那样地形成即可。首先， 通过与图 11(a) 以及 (b) 所示。

45、的工 序相同的工序， 形成具有微小透镜 111B 的第一光学部件 111。接下来， 如图 14(a) 所示， 通 过溅射法或者 CVD 法， 在第一光学部件 111 的第二面之上形成成为第二区域 173B 的 ZnO 层 等。接下来， 使 ZnO 层等进行图案化， 形成第一光学部件 111 露出的多个开口部 173a。接下 来， 如图14(b)所示， 涂敷成为第一区域173A的含有荧光体的紫外线固化型树脂， 以填埋开 口部 173a。荧光体可根据入射光以及出射光的波长来适宜选择， 例如可设为 YAG ： Ce3+ 等。 紫外线固化型树脂可设为硅酮树脂或者环氧树脂等。其后， 通过与图 12(a)。

46、 (c) 的工序 相同的工序， 进行紫外线固化型树脂的固化以及第二光学部件 112 的形成等即可。 0080 此外， 形成荧光体层的树脂并不限于紫外线固化型的树脂， 也可以利用热固化型 的树脂等。 并且， 也可利用荧光体粒子和低熔点玻璃等的无机透明材料来构成荧光体层。 例 如， 通过利用旋涂玻璃等的无机透明材料， 从而能获得图案化等变得容易这样的优点。 0081 光学元件110B可设为如光学元件110那样将微小透镜呈一列地配置的构成， 也可 设为如光学元件 110A 那样将微小透镜呈矩阵状地配置的构成。光学元件 110B 能与光学元 件 110 以及光学元件 110A 相同地利用， 但如图 1。

47、5 所示， 也可与多个发光元件 261 进行组 合。从各发光元件 261 出射的光通过相应的准直透镜 262 而成为平行光后， 入射至光学元 件 110B。此外， 关于光学元件 110 以及光学元件 110A， 也能设为这样的构成。 0082 如图 16 所示， 也可设为利用具有第一透明基板 181A 和衍射光栅 181B 的第一光学 部件 181 而使光在荧光体层 173 的第一区域 173A 进行聚光的光学元件 110C。通过设为这 样的构成， 由于无需准直透镜262， 因此能减少部件件数。 此外， 也可取代与热传导层成为一 体的荧光体层 173， 单独形成荧光体层和热传导层。 0083 。

48、如图 17 所示， 也可设为取代微小透镜 112B 而通过反射镜 191C 将荧光变换为平行 光这样构成的光学元件 110D。光学元件 110D 具有 ： 第一透明基板 191A， 其在第一面上具有 衍射光栅 191B， 在第二面上具有反射镜 191C ； 第二透明基板 192 ； 以及荧光体层 193， 其隔 着热传导层 194 而形成在第二透明基板 192 之上。反射镜 191C 设为具有通过使抛物线围 绕其对称轴进行旋转而得到的抛物面的抛物面镜即可。从发光元件 261 辐射的光通过衍射 光栅 191B 而透过反射镜 191C， 在荧光体层 193 进行聚光。在荧光体层 193 进行聚光的。

49、光成 为规定波长的光， 入射至反射镜191C。 入射至反射镜191的光被反射且被校准， 透过第二透 明基板 192 而出射。由于入射至荧光体层 193 的光进行朗伯反射， 因此能够利用朗伯反射 说 明 书 CN 103503178 A 11 9/12 页 12 光， 从而具有能够进一步提高光的利用效率这样的优点。 0084 ( 第二实施方式 ) 0085 如图 18 所示， 第二实施方式的光学元件 310 具有 ： 第一基板 311、 隔着反射层 314 而形成在第一基板 311 之上的荧光体层 313、 和形成在荧光体层 313 之上的微小透镜 312。 0086 第一基板 311 可设为硅基板等。反射层 314 可设为银或者铝等可见光的反射率高 的金属材料。荧光体层 313 具有 ： 由荧光体粒子和粘合剂材料混。