CN100480842C - 高耐热积分柱及其制法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用于高温操作的空心积分柱的制法，其镜片的组装步骤包括(a)先利用一光固型胶材(如UV胶)使一组镜片暂时固定成一空心积分柱；(b)然后利用一无机接着剂将该组镜片作永久固定；其中镜片可为全介电质膜的高反射镜，或为在金属膜表面镀上介电质膜作为增强反射和保护膜作用的反射镜；对于全介电质膜，由于镀层数多，为了防止膜应力的翘曲变形，可预先在镜片的背面镀上数层氧化硅(SiOx)质的薄膜以平衡其翘曲。
Description
技术领域
本发明提供一种有关数字投影机的空心积分柱的结构及组装方法，所述的组装是指分两步以不同胶剂粘合镜片的制法，亦是空心积分柱的镜片含有介电质膜，并在镜片背后外加镀层平衡其翘曲的方法。
背景技术
数字投影机利用高功率的灯泡作为光源，其所产生的高温照明光束再通过透镜聚焦在积分柱的入口，形成高温、明亮且均匀的光束，透过色轮及数字微镜组件(Digital Micro-mirror Device，DMD)，投射到屏幕上使画面更为清晰、明亮。
积分器依结构型态可分为空心积分柱(hollow integration rod)及实心积分柱(solid integration rod)两种。其中空心积分柱较实心积分柱的聚热问题少，然而久经高温灯泡的照射，高流明投影机使用250W以上的高瓦特数灯泡，温度极高，所以空心积分器的镜片便产生翘曲变形的应力。
由于目前空心积分柱主要使用Epoxy系列的粘胶粘合其镜片，而Epoxy系列的粘胶耐热温度约仅100℃～150℃，并且易受投影机内部UV光照射而劣化，因此在使用寿命上存在问题。
当散热不及，数字投影机内部的工作温度就会一直升高，胶剂的粘性也随之大大衰减，一旦无法继续维持空心积分柱的构造强度时，势将造成空心积分柱的崩塌、变形。
此外，一般业界所生产的空心积分柱，其中空处表面四周是利用事先镀于镜片上的金属膜以达到光反射的效果，但金属膜长时间暴露在空气中会产生硫化现象，而且金属膜在高温时会产生性能的改变，以致偏离原本设计的要求。
发明内容
为克服上述现有技术中空心积分柱存在的问题，本发明设计改良了镜片的组装步骤，使其能利用耐高温的胶剂粘合，减少高温所引发的翘曲应力。
本发明的目的在于提供一种高耐热积分柱的制法，藉由改良其镜片的组装步骤，使其镜片的结构得以优化，达到减少高温所引发的翘曲应力的效果。
本发明提供了一种高耐热积分柱的制法，其利用一组镜片组装成一空心积分柱，该组装步骤包括：
暂时性的固定步骤，利用一光固型胶材使该组镜片暂时固定成一空心积分柱；
永久性的固定步骤，利用一耐热性无机接着剂将该组镜片作永久固定。
本发明藉由增加其耐高温的胶剂粘合的步骤，改良了镜片的组装工艺，达到了减少高温所引发的翘曲应力的效果。
上述本发明的高耐热积分柱的制法，其中所述的暂时性的固定步骤中UV胶为光固型胶材；所述的永久性的固定步骤中的陶瓷胶为耐热性无机接着剂；该永久性的固定步骤是指以陶瓷胶涂附于镜片接缝，接着放置于室温环境，再加热使其硬化，其中该陶瓷胶是指含水份10～30％的陶瓷胶，于室温放置24小时后，以90℃加热1小时脱水，150℃加热1小时使充份脱水硬化，然后自然冷却。
本发明还提供了一种高耐热积分柱，其为利用一组镜片组装成一空心积分柱，其中该镜片为一全介电质膜的高反射镜，包括：
玻璃基板；
复数层介电质膜层，镀于该玻璃基板的正面；
SiOx质的薄膜，镀于该玻璃基板的背面，用以平衡该镜片的翘曲；
无机接着剂，涂附于该组镜片的接缝处。
本发明还提供了一种高耐热积分柱，利用一组镜片组装成一空心积分柱，其中该镜片为一全介电质膜的高反射镜，包括：
玻璃基板；
金属膜，镀于该玻璃基板的正面；
保护膜，镀于该金属膜的表面；
SiOx质的薄膜，镀于该玻璃基板的背面；
无机无机接着剂，涂附于该组镜片的接缝处。
上述高耐热积分柱，其中的复数层介电质膜层的膜为：[HL]8[1.2H1.2L]8[1.4H1.4L]8[1.6H1.6L]8；所述复数层介电质膜层是利用离子助镀工艺所完成的镀层；SiOx质的薄膜是指SiO2的镀层；无机接着剂为陶瓷胶，优选为Aron Ceramic Type D陶瓷胶；上述的保护膜是指在该金属膜表面镀上的介电质薄膜SiO2-TiO2。
依据本发明，空心积分柱的镜片的组装步骤包括(a)先利用一光固型胶材(如UV胶)使镜片得暂时固定成一空心积分柱；(b)然后利用一无机接着剂将该组镜片作永久固定。
依据本发明，组成空心积分柱的镜片可为全介电质膜的高反射镜，或为在金属膜表面镀上介电质膜作为保护膜的反射镜，其是预先在镜片的背面镀上数层SiOx质的薄膜，以平衡介电质膜应力所可能导致的翘曲。
全介电质膜的高反射镜，因为介电质膜(dielectric Film)的反射率较一般金属膜较高，且其薄膜厚度可受控制，故能控制镜片的翘曲。
附图说明
图1：已知空心积分柱的镜片结构示意图；
图2：本发明第一实施例的镜片结构示意图；
图3：本发明第二实施例的镜片结构示意图；
图4：依据本发明所实施的空心积分柱外观；
图5：本发明的实施步骤示意图。
附图标号：
10 镜片 11 玻璃基板
12 金属膜
20 镜片 21 玻璃基板
22 金属膜 23 保护层
24 二氧化硅(SiO2)质的薄膜
30 镜片 31 玻璃基板
32 介电质镀膜 33 二氧化硅(SiO2)质的薄膜
40 光固型胶材
50 无机接着剂
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围。
如图1所示，一般用于空心积分柱的镜片10，在玻璃基板11上镀上金属膜12作为反光镜，其背面没有镀层可平衡镜片的翘曲。
如图2所示，一依据本发明所实施的空心积分柱的镜片20，可在玻璃基板21的金属膜22表面镀上介电质薄膜SiO2-TiO2，或镀上SiO2-TiO2-SiO2-TiO2，使形成保护层23并增加反射率。本发明于此实施例还可在玻璃基板21的背面镀上一或数层二氧化硅(SiO2)质的薄膜24，用以平衡介电质薄膜的膜应力可能引起的翘曲。
如图3所示，依据本发明所实施的空心积分柱的镜片30，在玻璃基板31加上介电质镀膜32的高反射镜，其介电质镀膜32的膜结构可以为：[HL]8[1.2H1.2L]8[1.4H1.4L]8[1.6H1.6L]8(也可以表示为8[HL]8[1.2H1.2L]8[1.4H1.4L]8[1.6H1.6L])为其起始设计(注：同目前一般薄膜光学书籍以四分之一波长的膜厚表示方式，其中“H”指膜折射率大于基板的膜材，“L”指膜折射率小于基板的膜材)。并利用优化方式降低其膜层数，以达到大角度(50°～80°)入射、宽波域(400～700nm)皆有高反射率。要使介电质镀膜32能耐高温，可利用已知的离子助镀(IonAssisted Deposition，IAD)工艺来帮助介电质膜结构更为致密，使其膜层更耐高温、耐恶劣的环境。同样的，为平衡镜片的翘曲，可在玻璃基板的背面镀上一或数层二氧化硅(SiO2)质的薄膜33。
鉴于一般业界使用的环氧树脂胶材(Epoxy)耐热温度约为100℃～150℃，且易受投影机内部UV光的照射而产生劣化现象，因此有使用寿命上的问题。在本设计中，我们采用无机接着剂来克服此一难题，该胶剂具有不受UV照射劣化、强度不受高温(100℃～350℃)影响及使用寿命长的特性。
如图4及图5所示，是依据本发明方法所实施的空心积分柱外观。其粘合镜片的步骤包括(a)先利用一光固型胶材40(如UV胶)，使镜片30得以暂时固定成一空心积分柱；(b)然后利用一耐热性无机接着剂50将该组镜片30作永久固定。
本发明首次选用耐热性无机接着剂50作为组装空心积分柱的镜片组的粘着剂，具有不受UV照射劣化、强度不受高温(100℃～350℃)影响及使用寿命长的特性。前述耐热性无机接着剂，可为陶瓷胶(例如Tex Year IndustriesInc.生产的Aron Ceramic Type C、D、E或F)。该胶材可承受1000℃以上的温度且不受UV光照射而产生劣化，完全能适用于投影机内部工作环境。该胶材可添加水分降低粘度以利涂附动作的进行(水分添加比率可为5％～50％)；经发明人测试，发现Aron Ceramic Type D添加10～30％水分能达到不错的性能，尤其以15％～20％为最佳。
如图5所示，其实施步骤包括：(a)先利用UV胶将镜片30先暂时固定；(b)随后再以陶瓷胶(含水份20～30％的Aron Ceramic Type D)涂附于镜片接缝(如本实施例，陶瓷胶并不需涂满全部的接缝，稍微留下一段不涂亦可)，然后于室温放置12小时以上，再以90℃加热2小时脱水，150℃加热2小时使充份脱水硬化，令之自然冷却即可。
以上实施例，仅为方便说明本发明而提出，但应不以此为限。凡应用上述步骤所组装者，皆属本发明的申请专利范围。
Claims (10)
1.一种高耐热积分柱的制法，利用一组镜片组装成一空心积分柱，该组装步骤包括：
暂时性的固定步骤，利用一光固型胶材使该组镜片暂时固定成一空心积分柱；
永久性的固定步骤，利用一耐热性无机接着剂将该组镜片作永久固定；
该永久性的固定步骤包括
(1)涂附陶瓷胶于该组镜片的接缝处；
(2)将该陶瓷胶和该组镜于室温放置24小时；及
(3)90℃加热1小时使该陶瓷胶脱水，150℃加热1小时使充份脱水硬化，然后自然冷却。
2.如权利要求1所述高耐热积分柱的制法，该暂时性的固定步骤是指以UV胶为所述光固型胶材进行固定的步骤。
3.如权利要求1所述高耐热积分柱的制法，该陶瓷胶为含水份10～30％的Aron Ceramic Type D陶瓷胶。
4.一种高耐热积分柱，其为利用一组镜片组装成的空心积分柱，其中该镜片为一全介电质膜的高反射镜，包括：
玻璃基板；
复数层结构为[HL]8[1.2H1.2L]8[1.4H1.4L]8[1.6H1.6L]8的介电质膜层，镀于该玻璃基板的第一面；
SiO2质的薄膜，镀于该玻璃基板的第二面；
无机接着剂，涂附于该组镜片的接缝处。
5.如权利要求4所述高耐热积分柱，其中该复数层介电质膜层是利用离子助镀工艺所完成的镀层。
6.如权利要求4所述高耐热积分柱，其中该无机接着剂为陶瓷胶。
7.如权利要求4所述高耐热积分柱，其中该无机接着剂为Aron CeramicType D陶瓷胶。
8.一种高耐热积分柱，其为利用一组镜片组装成一空心积分柱，其中该镜片为一全介电质膜的高反射镜，包括：
玻璃基板；
金属膜，镀于该玻璃基板的第一面；
保护膜，镀于该金属膜的表面，该保护膜为含有SiO2-TiO2或SiO2-TiO2-SiO2-TiO2的介电质薄膜；
SiO2质的薄膜，镀于该玻璃基板的第二面；
无机接着剂，涂附于该组镜片的接缝处。
9.如权利要求8所述高耐热积分柱，其中该无机接着剂为Aron CeramicType D陶瓷胶。
10.如权利要求8所述高耐热积分柱，其中该介电质薄膜的结构为SiO2-TiO2-SiO2-TiO2。
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