CN107305313A - 荧光剂装置 - Google Patents

Abstract

本案涉及一种荧光剂装置，适用于发出第一波段光且设置有光路径的光源系统，荧光剂装置包括第一区段及第一荧光剂。第一荧光剂涂布于第一区段。其中，第一荧光剂接收第一波段光，并将第一波段光转换为第二波段光，再发出第二波段光至光路径，其中第二波段光的光谱范围包括至少第一色光及第二色光，以使第二波段光于光路径中分色得到第一色光或第二色光。藉此，可依实际需求分色并选用第一色光或第二色光，使得荧光剂装置的设计增添多样性，且可降低制造成本、缩小产品尺寸并提升色彩纯度。

Description

荧光剂装置

技术领域

本案涉及一种荧光剂装置，特别涉及一种适用于光源系统的荧光剂装置。

背景技术

近年来，各式各样的投影设备，例如投影机(Projector)已被广泛地应用于家庭、学校或者各种商务场合中，以用于将一影像讯号源所提供的影像讯号放大显示于屏幕。为节省电力消耗以及缩小装置体积，目前的投影设备的光源系统(Illumination System)已使用固态发光元件，例如发光二极管或激光元件，来取代传统的高密度气体放电灯(HIDLamp)或高压汞灯。

投影设备的光源系统需能发出红光、绿光、蓝光(R、G、B)等三原色光，然而固态发光元件的发光效率一般而言为蓝光固态发光元件的发光效率最佳，因此目前的作法大多采用蓝光固态发光元件配合波长转换装置，以将蓝光的波长进行转换，例如配合荧光剂色轮(Phosphor Wheel)来激发出各种颜色的光，藉此取代红光固态发光元件或绿光固态发光元件直接发出红光或绿光的方式，以提升光源系统整体的发光效率并降低成本。

一般而言，传统的投影设备的光源系统大致可分为二种类型，其一是采用单一蓝光固态发光元件配合具有多个区段的单一荧光剂色轮。请参阅图1A及图1B，其分别为传统投影设备的结构示意图以及图1A所示具有多个区段的荧光剂色轮的结构示意图。如图1A及图1B所示，传统的投影设备1是以固态发光元件11发出蓝光至包含第一区段121、第二区段122以及第三区段123的荧光剂色轮12。其中，第一区段121涂布绿色荧光剂，以将入射的蓝光激发为绿光后射出，第二区段122涂布红色荧光剂，以将入射的蓝光激发为红光后射出，以及第三区段123为透光材质，以使蓝光直接穿透并射出。换言之，固态发光元件11所发出的蓝光直接穿透荧光剂色轮12或通过荧光剂色轮12转换为绿光或红光，进而发出三原色光进行投影，且于此类型的投影设备1中，以三原色光依序通过中继模块13入射至显像装置14，例如数字微镜装置(Digital Micromirror Device,DMD)、液晶显示装置(LiquidCrystal Display,LCD)或液晶覆硅装置(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)等，再通过透镜组15进行影像的缩放及对焦后，将影像投影于荧幕16上。

另一种传统投影设备的光源系统是采用多个蓝光固态发光元件配合多个涂布单一荧光剂的荧光剂色轮。请参阅图2A、图2B及图2C，其中图2A显示另一传统投影设备的结构示意图，图2B显示图2A所示涂布单一荧光剂的第一荧光剂色轮的结构示意图，以及图2C显示图2A所示涂布单一荧光剂的第二荧光剂色轮的结构示意图。如图2A、图2B以及图2C所示，传统投影设备2的第一荧光剂色轮22的区段221涂布红色荧光剂，且第二荧光剂色轮24的区段241涂布绿色荧光剂，分别用以将入射光线激发而转换为红光及绿光。第一分色镜210反射绿光且可使红光穿透，且第二分色镜211反射蓝光且可使红光及绿光穿透。因此，第一固态发光元件21所发出的蓝光经由第一荧光剂色轮22激发为红光，并于穿透第一分色镜210及第二分色镜211后射向中继模块26。第二固态发光元件23所发出的蓝光经由第二荧光剂色轮24激发为绿光并受第一分色镜210反射而射向第二分色镜211，再于穿透第二分色镜211后射向中继模块26。至于第三固态发光元件25所发出的蓝光，直接受第二分色镜211反射而射向中继模块26。前述的三原色光依序或同时通过中继模块26而入射至显像装置27，再通过透镜组28进行影像的缩放及对焦后，将影像投影于荧幕29上。

传统的投影设备虽可通过上述方式而以蓝光固态发光元件取代红光或绿光固态发光元件，然而于一些常见的投影设备及其光源系统中，以绿色荧光剂激发转换而产生的绿光大部分都混有少许红光而略呈偏黄色，使得成像颜色不纯而降低影像品质。同时，由于目前常见的红色荧光剂对于蓝光激光激发的饱和度较低，故被激发转换为红光的总光量有限，是以红色荧光剂激发所产生的红光有着会随蓝光激光驱动电流上升而衰减较快的问题，不仅造成红光本身亮度及照度过低，更会连带使光源系统的整体光线明暗度无法有效整合，进而影响总光输出量度。

此外，在反射式的荧光剂色轮中，其反射率及反射频谱决定其性能效率的关键，一般常用的反射镀膜为囊括所有可见光范围，大多采用银或铝作为材料。请参阅图3，其显示银及铝对应于波长400至700纳米的可见光的反射率以及绿光、黄光及红光的发光频谱。由于银的化学稳定较低，当激光瓦数或操作温度提高时，银原子会有聚集及硫化的现象发生，导致反射率大幅下降，故应用于高能量的荧光剂色轮多采用铝作为反射镀膜；而铝虽有较佳的稳定性，其本身却有反射率偏低的特性，尤以对红光区段，亦即波长600至700纳米的可见光，的反射率为最低，进而导致红光输出比例不足，使出光效率下降的问题。简言之，不论以银或铝制成反射镀膜，皆存在反射率表现不佳的情形。

因此，如何发展一种可改善上述公知技术缺失，且有效提供各波段色光最大输出的荧光剂装置，实为目前尚待解决的问题。

发明内容

本案的主要目的为提供一种荧光剂装置，以解决前述公知技术的至少一个缺点。

本案的另一目的为提供一种荧光剂装置，通过第一荧光剂将第一波段光转换为具有较广波段的第二波段光至光路径，再使第二波段光于光路径中分色得到第一色光或第二色光，可依实际需求分色并选用第一色光或第二色光，使得荧光剂装置的设计增添多样性，且可降低制造成本、缩小产品尺寸并提升色彩纯度。

本案的另一目的为提供一种荧光剂装置，通过具有至少二种以上反射频谱的反射式基板，可针对特定色光特化反射频谱，以提供全波段的反射率皆高于铝的反射率的荧光剂装置，进而达到提供各波段色光最大输出的功效。

为达上述目的，本案的一较佳实施方式为提供一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置包括：一第一区段；以及一第一荧光剂，涂布于该第一区段；其中，该第一荧光剂接收该第一波段光，并将该第一波段光转换为一第二波段光，再发出该第二波段光至该光路径，其中该第二波段光的光谱范围包括至少一第一色光及一第二色光，以使该第二波段光于该光路径中分色得到该第一色光或该第二色光。

为达上述目的，本案的另一较佳实施方式为提供一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置包括：一反射式基板，包括一第一区段；以及一第一荧光层，包括：一第一荧光剂，形成于该第一区段，以将该第一波段光转换为一第二波段光，再发出该第二波段光至该光路径，其中该第二波段光的光谱范围包括至少一第一色光及一第二色光，以使该第二波段光于该光路径中分色得到该第二色光；以及一第四荧光剂，分布于该第一荧光剂之间，以转换该第一波段光为该第二色光，以增加该第二色光的出光强度。

为达上述目的，本案的另一较佳实施方式为提供一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置包括：一反射式基板，包括一第一区段、一第二区段及一第三区段，其中该第一区段具有针对一第一色光的反射率大于铝对于该第一色光的反射率的反射频谱，该第二区段具有针对一第二色光的反射率大于铝对于该第二色光的反射率的反射频谱，且该第三区段直接反射该第一波段光；一第一荧光剂，涂布于该第一区段，用以将该第一波段光转换为一第二波段光，其中该第二波段光的光谱范围至少包括该第一色光；以及一第二荧光剂，涂布于该第二区段，用以将该第一波段光转换为一第三波段光，其中该第三波段光的光谱范围至少包括该第二色光。

附图说明

图1A显示传统投影设备的结构示意图。

图1B显示图1A所示具有多个区段的荧光剂色轮的结构示意图。

图2A显示另一传统投影设备的结构示意图。

图2B显示图2A所示涂布单一荧光剂的第一荧光剂色轮的结构示意图。

图2C显示图2A所示涂布单一荧光剂的第二荧光剂色轮的结构示意图。

图3显示银及铝对应于波长400至700纳米的可见光的反射率以及绿光、黄光及红光的发光频谱。

图4显示本案一较佳实施例的荧光剂装置及其适用的光源系统的结构示意图。

图5A显示本案另一较佳实施例的荧光剂及其所适用的光源系统的结构示意图。

图5B显示图5A所示的滤光色轮细部结构图。

图6A显示本案一较佳实施例的光源系统及其所适用的投影设备的结构示意图。

图6B显示本案另一较佳实施例的光源系统及其所适用的投影设备的结构示意图。

图7A显示本案较佳实施例的荧光剂装置结构示意图。

图7B显示本案另一实施例的荧光剂装置结构示意图。

图7C显示本案又一实施例的荧光剂装置结构示意图。

图8A显示本案较佳实施例的显像模块的结构示意图。

图8B显示本案另一较佳实施例的显像模块的结构示意图。

图9A显示本案较佳实施例的显像模块的结构示意图。

图9B显示本案另一较佳实施例的显像模块的结构示意图。

图10A显示本案一实施例的包括一反射式基板的一荧光剂装置的结构示意图。

图10B显示图10A所示的荧光剂装置进一步包括一第二荧光层的结构示意图。

图11A显示本案一较佳实施例的荧光剂装置的结构示意图。

图11B显示图11A所示的第一区段及第二区段以及铝的反射频谱。

图12A显示本案另一较佳实施例的荧光剂装置的结构示意图。

图12B显示本案又一较佳实施例的荧光剂装置的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2：投影设备

11：固态发光元件

12：荧光剂色轮

121：第一区段

122：第二区段

123：第三区段

13、26：中继模块

14、27：显像装置

15、28：透镜组

16、29：荧幕

21：第一固态发光元件

210：第一分色镜

211：第二分色镜

22：第一荧光剂色轮

221：区段

23：第二固态发光元件

24：第二荧光剂色轮

241：区段

25：第三固态发光元件

3：投影设备

4：光源系统

40：荧光剂装置

401：第一区段

402、Y：第一荧光剂

403：第一滤光片

404：第二区段

405：第二荧光剂

406：第二滤光片

407：第三区段

408：第四区段

409：第三荧光剂

400：反射式基板

4001：第一荧光层

4002：第二荧光层

4003：反射层

41：第一固态发光元件

42：第二固态发光元件

43：分光元件

45：滤光色轮

451：第一滤光段

452：第二滤光段

453：透明区段

5：影像处理装置

51：中继模块

52：显像模块

5201：第一分色镜

5202：第二分色镜

5203：第一反射镜

5204：第一液晶显示单元

5205：第二液晶显示单元

5206：第三液晶显示单元

5207：第二反射镜

5208：第三反射镜

5209：双色棱镜

521：第一棱镜

522：第二棱镜

523：第三棱镜

524：第一数字微镜

525：第二数字微镜

526：第三数字微镜

527、528：界面

6：透镜组

7：荧幕

C1：第一色光

C2：第二色光

L1：第一波段光

L1’：第一波段光

L2：第二波段光

L3：第三波段光

P：光路径

R：第四荧光剂

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用于限制本案。

请参阅图4，其为本案一较佳实施例的荧光剂装置及其所适用的光源系统的结构示意图。如图4所示，本案的荧光剂装置40适用于发出第一波段光L1且设置有光路径P的光源系统，且荧光剂装置40包括第一区段401及第一荧光剂402，其中第一荧光剂402涂布于第一区段401(如图7A所示)。于此实施例中，第一荧光剂402接收第一波段光L1，并将第一波段光L1激发转换为第二波段光L2，再发出第二波段光L2至光路径P中，以使第二波段光L2进入光路径后端并入射通过影像处理装置5，而由影像处理装置5将第二波段光L2进行分色，以得到二种色光，例如第一色光C1以及第二色光C2，但不以此为限。

于一些实施例中，影像处理装置5较佳包括一分色元件，同时本案可依实际需求选用分色元件而仅得到第一色光C1或第二色光C2，藉此可依实际需求分色并选用第一色光或第二色光，使得荧光剂装置的设计增添多样性，且可降低制造成本、缩小产品尺寸并提升色彩纯度。

此外，在一些实施例中，第二波段光L2的光谱范围至少包括第一色光C1，第三波段光L3的光谱范围至少包括第二色光C2。

请参阅图5A及图5B并配合图4，其中图5A及图5B分别为本案另一较佳实施例的荧光剂及其所适用的光源系统的结构示意图以及图5A所示的滤光色轮细部结构图。如图4、图5A及图5B所示，本案荧光剂装置可具有不同的实施方式，于本实施例中为荧光剂装置45。荧光剂装置45除包括第一区段451外，还包括透明区段452，其中透明区段452所对应的圆心角角度小于第一区段451所对应的圆心角角度，惟荧光剂装置45亦包括涂布于第一区段451的第一荧光剂，其与前述实施例相同，故此省略绘出。其中，光源系统所发出的第一波段光L1部分穿透荧光剂装置45的透明区段452而直接进入光路径后端，且第一波段光L1的其余部分被荧光剂装置45的第一荧光剂所接收，并激发转换为第二波段光L2，再由荧光剂装置45发出第二波段光L2至光路径后端，即通过影像处理装置5进行分色，以得到至少二种色光，且该二种色光与第一波段光L1的整体波段光光谱范围包括红光、绿光及蓝光光谱为较佳。换言之，荧光剂装置45的出射光，即第一波段光L1及第二波段光L2的整合，包含三原色光(可视为等效白光)，经由影像处理装置5进行分色或分时，以使该三原色光投影成像。

于一些实施例中，第一波段光L1为蓝光或紫外光，第二波段光L2为黄光、绿光或黄绿光，且波长较佳为450纳米至710纳米，第一色光为绿光、第二色光为红光，涂布于第一区段451的第一荧光剂为绿色荧光剂、黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。举例而言，光源系统发出第一波段光L1(即蓝光B)，与第二波段光L2(即黄光、绿光或黄绿光)自荧光剂装置45射向影像处理装置5，其中第二波段光L2，即黄光、绿光或黄绿光，因其光谱范围包括绿光及红光，故经影像处理装置5分色得到绿光G及红光R，以与第一波段光L1，即蓝光B，以分时或分色的方式投影成像。

请参阅图6A、图6B及图7A，其中图6A显示本案一较佳实施例的光源系统及其所适用的投影设备的结构示意图，图6B显示本案另一较佳实施例的光源系统及其所适用的投影设备的结构示意图，以及图7A显示本案较佳实施例的荧光剂装置结构示意图。如图6A、图6B及图7A所示，本案的投影设备3包括光源系统4、影像处理装置5以及透镜组6，光源系统4包括荧光剂装置40、第一固态发光元件41以及第二固态发光元件42，影像处理装置5及透镜组6设置于一光路径上，且影像处理装置5至少包括一分色元件，以及透镜组6包括一片以上的透镜，该光路径先经过影像处理装置5的中继模块51后，入射至显像模块52，再通过透镜组6进行影像的聚焦及缩放后，将影像投射于荧幕7上，以完成投影动作。所述中继模块51可依实际光路径的需求而设置有中继透镜(relay lens,图未示)、均光器或反射镜等。

荧光剂装置40可为包括但不限于荧光剂色轮及荧光剂色板，具有第一区段401且包括第一荧光剂402，第一荧光剂402涂布于第一区段401，且可为例如但不限于黄色荧光剂、绿色荧光剂或黄绿色荧光剂。第一固态发光元件41构造为发出第一波段光L1至荧光剂装置40，第二固态发光元件42构造为发出第一波段光L1’至前述的光路径，且第一固态发光元件41及第二固态发光元件42可为例如蓝光固态发光元件或蓝光激光二极管等，用以发出蓝光，亦即第一波段光L1为光谱介于蓝光波段的光，但不以此为限，在其他实施方式中亦可为UV光，且第一波段光L1及第一波段光L1’的光谱可为相同或不同。荧光剂装置40将第一固态发光元件41所发出的第一波段光L1激发转换为第二波段光L2，而第二波段光L2为介于绿光及红光波段而略呈黄绿色的光束。须说明的是，由于以绿色荧光剂激发转换而产生的绿光光谱(或其波长)范围多介于450至710纳米(nanometer,nm)之间，因此在本实施例的应用上，即将利用该光谱范围以作为后端光路径对于三原色光的应用，而详细应用方式将于后文显像模块52时再进行描述。

承上，本实施例是将介于蓝光波段的第一波段光L1激发转换为介于绿光及红光波段而略呈黄绿色的第二波段光L2，并发出第二波段光L2至该光路径，以使第二波段光L2经影像处理装置5的分色元件分色而得到至少二种色光，以与第一波段光L1’以分时或分色的方式投影成像。换言之，于荧光剂装置40发出第二波段光L2至光路径，且影像处理装置5接收第一波段光L1’及第二波段光L2并将第二波段光L2分色为至少二种色光后，影像处理装置5遂将第一波段光L1’及分色后的第二波段光L2中所包含的三原色光以分时或分色的方式投影成像，以进行投影动作。本案的光源系统4及其所适用的投影设备3通过单一荧光剂装置40的设置，可达到有效缩小产品尺寸，同时简化工艺及降低制造成本，并提高色彩纯度及影像品质等功效，且通过荧光剂装置40将第一波段光L1转换为具有较广波段的第二波段光L2，可有效避免现有的投影设备红光随蓝光驱动电流上升而衰减的现象，以提高投影设备3整体的亮度与照度，进而达到提升色彩表现的功效。

根据本案的构想，光源系统4还包括分光元件43，例如但不限于分光镜，设置于光路径的前端，用以辅助第一波段光L1’及第二波段光L2进入光路径，以使本案构想的荧光剂装置40、第一固态发光元件41以及第二固态发光元件42可应用于穿透式光源系统以及反射式光源系统之中。

请再参阅图6A，如图6A所示，本案的光源系统4可为穿透式光源系统，分光元件43因应穿透式光源系统的需求而具有反射第一波段光L1’且使第二波段光L2穿透的特性。荧光剂装置40及第一固态发光元件41设置于分光元件43的一侧，且荧光剂装置40于光路径上位于第一固态发光元件41及分光元件43之间，以将第一固态发光元件41发出的第一波段光L1激发转换为第二波段光L2，而后穿透分光元件43后进入光路径后端的影像处理装置5及透镜组6，亦即第一波段光L1的入射方向与第二波段光L2的出射方向相同。至于第二固态发光元件42，设置于分光元件43的另一侧，以将第一波段光L1’直接投射至分光元件43进行反射而进入光路径后端的影像处理装置5及透镜组6。须说明的是在其他变化的实作方式上，分光元件43也可以设计为反射第二波段光L2且使第一波段光L1’穿透的方式，此时光路径后端的影像处理装置5以及透镜组6则对应分光元件43的出光方向对应设置。

请再参阅图6B，如图6B所示，本案的光源系统4可为反射式光源系统，于此实施例中，分光元件43因应反射式光源系统的需求而具有反射第二波段光L2且使第一波段光L1’穿透的特性。第一固态发光元件41及第二固态发光元件42皆设置于分光元件43的一侧，且荧光剂装置40设置于分光元件43的另一侧。藉此，第一固态发光元件41所发出的第一波段光L1可直接穿透分光元件43而投射至荧光剂装置40，且第二固态发光元件42所发出的第一波段光L1’，于直接投射穿透分光元件43后进入光路径后端的影像处理装置5及透镜组6。同时，荧光剂装置40于接收第一固态发光元件41所发出的第一波段光L1后，将第一波段光L1激发转换为第二波段光L2，并沿入射方向的反向发出该第二波段光L2，以投射至分光元件43进行反射而进入光路径后端的影像处理装置5及透镜组6，亦即第一波段光L1的入射方向与第二波段光L2的出射方向相反。

如上所述，当第一荧光剂402为黄色荧光剂、绿色荧光剂或黄绿色荧光剂时，第一波段光L1经激发转换后生成的第二波段光L2光谱范围介于450至710纳米(nanometer,nm)之间的黄绿色的光束，在应用上是将上述光谱范围内的第二波段光L2通过影像处理装置5的分色元件将其中的绿光及红光分离，再将分离出的红光及绿光与第一波段光L1’的蓝光以分时或分色的方式投影成像。由于人眼对绿光较为敏感而对红光较不敏感的特性，本案光源系统4的荧光剂装置40可依需求设计而具有多个区段，并配合滤光片调整绿光或红光的照度及亮度。

此外，第一区段401较佳构造为一反射式基板，且第一区段401具有针对第一色光C1的反射率大于铝对于第一色光C1的反射率的反射频谱，或具有针对第二色光C2的反射率大于铝对于第二色光C2的反射率的反射频谱。于此情况下，第一区段401可配合荧光剂装置40的实际需求，提高对于第一色光C1或第二色光C2的反射率。

请参阅图7B及图7C并配合图6A，其中图7B及图7C分别为本案另一实施例的荧光剂装置结构示意图以及本案又一实施例的荧光剂装置结构示意图。如图6A、图7B及图7C所示，本案的荧光剂装置40可进一步具有第一区段401及第二区段404，且包括第一荧光剂402及第二荧光剂405，其中第一荧光剂402涂布于第一区段401，第二荧光剂405涂布于第二区段404。于一些实施例中，第一荧光剂402及第二荧光剂405可为例如但不限于绿色荧光剂、黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且第一荧光剂402及第二荧光剂405的成分可为相同或不同。当第一荧光剂402及第二荧光剂405的成分为相同时，以构造为将第一波段光L1激发转换为一种第二波段光L2，例如将介于蓝光波段的第一波段光L1激发转换为介于绿光及红光波段的第二波段光L2；当第一荧光剂402及第二荧光剂405的成分为类似或不同时，以构造为将第一波段光L1分别激发转换为二种第二波段光(未图示)，而该两种第二波段光则以时序性地进入系统后端供使用。

在荧光剂装置40的其他实施上的变化方式上，荧光剂装置40于发出该第二波段光L2的一侧更可包括第一滤光片403及第二滤光片406，分别邻设于荧光剂装置40的第一区段401及第二区段404。于另一些实施例中，第一滤光片403用以过滤第二波段光L2中的第一光束，以使第二波段光L2的第二光束穿透并投射至光路径之中；第二滤光片406用以过滤第二波段光L2中的第二光束，以使第二波段光L2的第一光束穿透并投射至光路径之中。

举例而言，当第二波段光L2介于绿光及红光波段时(即绿黄光或黄光)，第二波段光L2的第一光束为绿光且第二光束为红光，故第一滤光片403过滤绿光而使红光穿透并投射至光路径之中，第二滤光片406则过滤红光而使绿光穿透并投射至光路径之中。换言之，第一滤光片403实质上为红光滤光片，且第二滤光片406实质上为绿光滤光片，然不以此为限。当然，第一滤光片403及第二滤光片406亦可依需求互换而改变荧光剂装置40投射的第一光束或第二光束的亮度及照度等光学性质，或者第二区段404为不包含荧光剂色的透光区亦为本案所教示的内容。

请参阅图8A并配合图6A，其中图8A是显示本案较佳实施例的显像模块的结构示意图。如图6A及图8A所示，本案投影设备3的影像处理装置5的显像模块52适用于三片式液晶显示投影机(3-chips LCD projector)，以接收来自中继模块51的第一波段光及第二波段光，即入射光I，并通过分色元件，例如分色镜(dichroic filter)，将色光分离，本实施例即利用第一分色镜5201及第二分色镜5202将三原色光分离，其中第一分色镜5201具有反射蓝光且使绿光及红光穿透的特性，第二分色镜5202具有反射绿光且使红光穿透的特性。因此，入射光I中的蓝光部分受第一分色镜5201反射而投射至第一反射镜5203，并经第一反射镜5203反射而投射至第一液晶显示单元5204；入射光I中的绿光部分于穿透第一分色镜5201后，受第二分色镜5202反射而投射至第二液晶显示单元5205；至于入射光I中的红光部分，则于穿透第一分色镜5201及第二分色镜5202后，经第二反射镜5207及第三反射镜5208依序反射而投射至第三液晶显示单元5206。最后，经由显像模块52的双色棱镜5209(X-Cube)将影像再行送至后端光路径之中，亦即向透镜组6的方向发出影像。

请参阅图8B，其为本案另一较佳实施例的显像模块的结构示意图。如图8B所示，于此实施例中，本案的显像模块52为二片式液晶显示投影机，与前述实施例包括相同之第一液晶显示单元5204、第二液晶显示单元5205以及双色棱镜5209，其入射光穿透及反射的传播方式乃至于蓝光部分皆与图8A所示的实施例概念相同，故于此不多行赘述。惟本实施例较佳地可配合前述具有多个区段的荧光装置以产生多束第二波段光，且以时序性地进入显像模块52使用，详细而言即第二液晶显示单元5205同时接收入射光中的绿光及红光部分，并通过分时的方式将绿光或红光依时序投射至双色棱镜5209中，双色棱镜5209遂将第一液晶显示单元5204及第二液晶显示单元5205所送出的影像重合而送至后端光路径之中。

请参阅图9A并配合图6A，其中图9A显示本案另一较佳实施例的显像模块的结构示意图。如图6A及图9A所示，本案投影设备3的影像处理装置5的显像模块52为适用于三片式数字光线处理投影机(3-chips DLP projector)的显像模块，包括第一棱镜521、第二棱镜522及第三棱镜523。第一棱镜521与第二棱镜522的界面527用以反射第一数字微镜524所发出的蓝光，且第二棱镜522与第三棱镜523的界面528用以反射第二数字微镜525所发出的红光，以使蓝光及红光于反射之后，与第三数字微镜526所发出的绿光进行影像重合，而送至后端光路径之中。

请参阅图9B，其为本案另一较佳实施例的显像模块的结构示意图。如图9B所示，于此实施例中，本案的显像模块52为适用于二片式数字光线处理投影机的显像模块，与前述实施例包括相同的第一棱镜521、第三棱镜523、第一数字微镜524、第三数字微镜526以及第一棱镜521与第三棱镜523的界面527，其光线穿透及反射的传播方式与图9A所示的实施例概念相同，故于此不多行赘述。惟第三数字微镜526接收绿光及红光，并配合绿光及红光的时序将绿光及红光影像反射至第三棱镜523中，遂与第一数字微镜524所反射的蓝光影像经第一棱镜521重合而送至后端光路径之中。

至此，荧光剂装置及光源系统的基本运作方式已完整地叙述。以下将以数个实施例说明增加反射式光源系统的荧光剂装置的出光强度。

请参阅图7A及图10A，其中图10A显示本案一实施例的包括一反射式基板的一荧光剂装置的结构示意图。如图7A及图10A所示，本案的荧光剂装置40包括反射式基板400及第一荧光层4001，且反射式基板400具有第一区段401。第一荧光层4001包括第一荧光剂及第四荧光剂，其中第一荧光剂与前述实施例的第一荧光剂相同，然为清楚标示于图10A及图10B中，第一荧光剂以元件符号Y示出，且第四荧光剂以元件符号R示出。

请同时参阅图4、图7A及图10A。第一荧光剂Y形成于第一区段401，以将第一波段光L1转换为第二波段光L2，再发出第二波段光L2至光路径P，其中第二波段光L2的光谱范围包括至少第一色光C1及第二色光C2，以使第二波段光L2于光路径P中分色得到第二色光C2。第四荧光剂R分布于第一荧光剂Y之间，以转换第一波段光L1为第二色光C2，以增加第二色光C2的出光强度。此外，第一区段401具有针对第二色光C2的反射率大于铝对于第二色光C2的反射率的反射频谱。

请参阅图10B，其中图10B显示图10A所示的荧光剂装置进一步包括一第二荧光层的结构示意图。于一些实施例中，本案的荧光剂装置40还包括第二荧光层4002，其中第二荧光层4002设置于第一荧光层4001，且第二荧光层4002包括第一荧光剂Y，以转换第一波段光L1为第二波段光L2以及降低第一波段光L1的能量，但不以此为限。

根据本案的构想，第一波段光L1为蓝光或紫外光，第二波段光L2的波长介于450纳米至710纳米之间，第一色光C1为绿光，第二色光C2为红光，第一荧光剂Y为绿色荧光剂、黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且第四荧光剂R为红色荧光剂。其中，第二波段光L2的第二色光C2光谱范围与由第四荧光剂R所转换的第二色光C2的光谱范围至少部分地重叠。此外，第四荧光剂R可以通过一混合方法与第一荧光剂Y混合为一混合物。

在另一些实施例中，本案提供一种荧光剂装置，其包括具有至少二种以上反射频谱的反射式基板，可针对特定色光特化反射频谱，以提供全波段的反射率皆高于铝的反射率的荧光剂装置，进而达到提供各波段色光最大输出的功效。请参阅图11A及图11B并配合图4，其中图11A显示本案一较佳实施例的荧光剂装置的结构示意图，以及图11B显示图11A所示的第一区段及第二区段以及铝的反射频谱。如图4、图11A及图11B所示，荧光剂装置40包括第一区段401、第一荧光剂402、第二区段404及第二荧光剂405。第一区段401及第二区段404拼接为一反射式基板，其中该反射式基板为一玻璃基板、一硼硅玻璃基板、一石英基板、一蓝宝石基板、一氟化钙基板、一硅基板、一碳化硅基板、一石墨烯导热基板、一氧化铝基板或一氮化硼基板，或包含至少一金属材料的基板，其中该金属材料为铝、镁、铜、银或镍，但不以此为限。第一荧光剂402涂布于第一区段401，第二荧光剂405涂布于第二区段404，且第一区段401及第二区段404的一者具有针对第一色光C1的反射率大于铝对于第一色光C1的反射率的反射频谱，另一者具有针对第二色光C2的反射率大于铝对于第二色光C2的反射率的反射频谱。具体而言，其以一金属反射层形成于该反射式基板的第一区段401及第二区段404，再以一第一介电膜层及一第二介电膜层分别镀覆于对应第一区段401及第二区段404的金属反射层之上，以调整该金属反射层的反射频谱。

参照图11B，其显示第一介电膜层具有对绿光范围较第二介电膜层佳的反射率频谱，而第二介电膜层则具有对红光范围较第一介电膜层佳的反射率频谱。同时当第一色光C1为绿光且第二色光C2为红光时，显然地第一区段401对绿光的反射率及第二区段404对红光的反射率表现，皆会优于当第一区段401及第二区段404仅使用铝金属反射层的反射率表现。

更进一步地，以209瓦特的高能量激光功率激发为例，若第一荧光剂402及第二荧光剂405皆为黄色荧光剂，相较于公知仅使用铝金属反射层的出光效率，本案的荧光剂装置40的第一区段401对绿光的出光效率及第二区段404对红光的出光效率分别提升10.5％及1.7％。另一方面，若第一荧光剂402为绿色荧光剂且第二荧光剂405为黄色荧光剂，相较于公知仅使用铝金属反射层的出光效率，本案的荧光剂装置40的第一区段401对绿光的出光效率及第二区段404对红光的出光效率分别提升9.3％及2.9％。

请参阅图12A、图12B并配合图4，其中图12A显示本案另一较佳实施例的荧光剂装置的结构示意图，以及图12B显示本案又一较佳实施例的荧光剂装置的结构示意图。如图4、图12A及图12B所示，本案的荧光剂装置40，除包括前述的第一区段401、第一荧光剂402、第二区段404及第二荧光剂405外，更进一步包括第三区段407，且第三区段407为一反射区段或透光区段，用以直接反射或透射第一波段光L1。其中，透光区段例如为镂空结构或为一玻片涂布有使第一波段光L1可通过的光学膜。在一些实施例中，第一荧光剂402及第二荧光剂405的成分相同或不同，第一荧光剂402为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且第二荧光剂405为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。进一步地，本案的荧光剂装置40可包括第四区段408及第三荧光剂409，其中第三荧光剂409涂布于第四区段408。在一些实施例中，第一荧光剂402、第二荧光剂405及第三荧光剂408中的任二者的成分可彼此相同，亦可彼此不同，第一荧光剂402为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，第二荧光剂405为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且第三荧光剂408为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。

在另一些实施例中，第一荧光剂402为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且第二荧光剂405为红色荧光剂或绿色荧光剂，但不以此为限。进一步地，本案的荧光剂装置40可包括第四区段408及第三荧光剂409，其中第三荧光剂409涂布于第四区段408，第一荧光剂402及第三荧光剂409的成分相同或不同，且第三荧光剂409为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。

换言之，本案的荧光剂装置40可视为包括反射式基板、第一荧光剂402及第二荧光剂405，且反射式基板的第一区段401具有针对第一色光C1的反射率大于铝对于第一色光C1的反射率的反射频谱，第二区段404具有针对第二色光C2的反射率大于铝对于第二色光C2的反射率的反射频谱，且第三区段407直接反射或透射第一波段光L1，其中第一区段401的反射频谱、第二区段404的反射频谱及第三区段407的反射频谱彼此相异。

此外，第一荧光剂402涂布于第一区段401，用以将第一波段光L1转换为第二波段光L2，其中第二波段光L2的光谱范围至少包括第一色光C1。第二荧光剂405涂布于第二区段404，用以将第一波段光L1转换为第三波段光L3，其中第三波段光L3的光谱范围至少包括第二色光C2。一金属反射层同时形成于第一区段401、第二区段404及第三区段407，该金属反射层为铝反射层或银反射层，第一区段401包括至少一第一介电膜层，第二区段404包括至少一第二介电膜层，且该第一介电膜层及该第二介电膜层镀覆于该金属反射层之上，用以调整金属反射层的反射频谱。

于一些实施例中，第一色光C1为绿光，第二色光C2为红光，第一波段光L1为蓝光或紫外光，第二波段光L2为绿光或黄光，第三波段光L3为红光或黄光，第一荧光剂402为绿色荧光剂、黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且第二荧光剂405为红色荧光剂、黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。

根据本案的构想，本案的荧光剂装置40还包括第三荧光剂409，且反射式基板还包括第四区段408，其中第三荧光剂409涂布于第四区段408，用以将第一波段光L1转换为第四波段光L4，其中第四波段光L4的光谱范围至少包括第一色光C1及第二色光C2。具体而言，第四波段光L4为黄光，第三荧光剂409为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，第四区段408具有针对黄光的反射率大于铝对于黄光的反射率的反射频谱，且第一区段401的反射频谱、第二区段404的反射频谱、第三区段407的反射频谱及第四区段408的反射频谱彼此相异。

综上所述，本案提供一种荧光剂装置，通过第一荧光剂将第一波段光转换为具有较广波段的第二波段光至光路径，再使第二波段光于光路径中分色得到第一色光或第二色光，可依实际需求分色并选用第一色光或第二色光，使得荧光剂装置的设计增添多样性，且可降低制造成本、缩小产品尺寸并提升色彩纯度。同时，通过具有至少二种以上反射频谱的反射式基板，可针对特定色光特化反射频谱，以提供全波段的反射率皆高于铝的反射率的荧光剂装置，进而达到提供各波段色光最大输出的功效。

纵使本发明已由上述的实施例详细叙述而可由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (25)

1.一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置包括：

一第一区段；以及

一第一荧光剂，涂布于该第一区段；

其中，该第一荧光剂接收该第一波段光，并将该第一波段光转换为一第二波段光，再发出该第二波段光至该光路径，其中该第二波段光的光谱范围包括至少一第一色光及一第二色光，以使该第二波段光于该光路径中分色得到该第一色光或该第二色光。

2.如权利要求1所述的荧光剂装置，其中该第一区段为一反射式基板，且该第一区段具有针对该第一色光的反射率大于铝对于该第一色光的反射率的反射频谱，或具有针对该第二色光的反射率大于铝对于该第二色光的反射率的反射频谱。

3.如权利要求1所述的荧光剂装置，还包括一第二区段及一第二荧光剂，其中该第二荧光剂涂布于该第二区段，至少该第一区段及该第二区段拼接为一反射式基板，且该第一区段及该第二区段的一者具有针对该第一色光的反射率大于铝对于该第一色光的反射率的反射频谱，另一者具有针对该第二色光的反射率大于铝对于该第二色光的反射率的反射频谱。

4.如权利要求3所述的荧光剂装置，还包括一第三区段，且该第三区段为一反射区段或透射区段，用以直接反射或透射该第一波段光。

5.如权利要求4所述的荧光剂装置，其中该第一荧光剂及该第二荧光剂的成分相同或不同，该第一荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且该第二荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。

6.如权利要求5所述的荧光剂装置，还包括一第四区段及一第三荧光剂，其中该第三荧光剂涂布于该第四区段，该第一荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，该第二荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且该第三荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。

7.如权利要求4所述的荧光剂装置，其中该第一荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且该第二荧光剂为红色荧光剂或绿色荧光剂。

8.如权利要求7所述的荧光剂装置，还包括一第四区段及一第三荧光剂，其中该第三荧光剂涂布于该第四区段，该第一荧光剂及该第三荧光剂的成分相同或不同，且该第三荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。

9.一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光和一第二波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置至少包括：

一第一区段，具有一介电膜层；以及

一第一荧光剂，涂布于该第一区段；

其中，该第一荧光剂为黄色、绿色或为黄绿色荧光剂，该第一荧光剂接收该第一波段光，并将该第一波段光转换为一第三波段光，该第三波段光的光谱范围包括绿光及红光，再发出该第三波段光至该光路径，以使该第三波段光于该光路径中分色得到至少两种色光且其中一种色光为红光；

其中，该介电膜层具有针对该红光光谱范围的反射频谱，且该荧光剂装置还包括一分光元件，该分光元件设置于该光路径的前端，该分光元件反射该第二波段光并使该第三波段光穿透或者反射该第三波段光并使该第二波段光穿透。

10.一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置包括：

一反射式基板，包括一第一区段；以及

一第一荧光层，包括：

一第一荧光剂，形成于该第一区段，以将该第一波段光转换为一第二波段光，再发出该第二波段光至该光路径，其中该第二波段光的光谱范围包括至少一第一色光及一第二色光，以使该第二波段光于该光路径中分色得到该第二色光；以及

一第四荧光剂，分布于该第一荧光剂之间，以转换该第一波段光为该第二色光，以增加该第二色光的出光强度。

11.如权利要求10所述的荧光剂装置，还包括一第二荧光层，其中该第二荧光层设置于该第一荧光层，且该第二荧光层包括该第一荧光剂，以转换该第一波段光为该第二波段光以及降低该第一波段光的能量。

12.如权利要求10所述的荧光剂装置，其中该第一波段光为蓝光或紫外光，该第二波段光的波长介于450纳米至710纳米之间，该第一色光为绿光，该第二色光为红光，该第一荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且该第四荧光剂为红色荧光剂。

13.如权利要求10所述的荧光剂装置，其中该第一区段具有针对该第二色光的反射率大于铝对于该第二色光的反射率的反射频谱。

14.一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置包括：

一反射式基板，包括一第一区段、一第二区段及一第三区段，其中该第一区段具有针对一第一色光的反射率大于铝对于该第一色光的反射率的反射频谱，该第二区段具有针对一第二色光的反射率大于铝对于该第二色光的反射率的反射频谱，且该第三区段直接反射该第一波段光；

一第一荧光剂，涂布于该第一区段，用以将该第一波段光转换为一第二波段光，其中该第二波段光的光谱范围至少包括该第一色光；以及

一第二荧光剂，涂布于该第二区段，用以将该第一波段光转换为一第三波段光，其中该第三波段光的光谱范围至少包括该第二色光。

15.如权利要求14所述的荧光剂装置，其中该第一区段的反射频谱、该第二区段的反射频谱及该第三区段的反射频谱彼此相异。

16.如权利要求14所述的荧光剂装置，其中该第一色光为绿光，该第二色光为红光，该第一波段光为蓝光或紫外光，该第二波段光为绿光或黄光，该第三波段光为红光或黄光，该第一荧光剂为绿色荧光剂、黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，且该第二荧光剂为红色荧光剂、黄色荧光剂或黄绿色荧光剂。

17.如权利要求14所述的荧光剂装置，还包括一第三荧光剂，且该反射式基板还包括一第四区段，其中该第三荧光剂涂布于该第四区段，用以将该第一波段光转换为一第四波段光，其中该第四波段光的光谱范围至少包括该第一色光及该第二色光。

18.如权利要求17所述的荧光剂装置，其中该第四波段光为黄光，该第三荧光剂为黄色荧光剂或黄绿色荧光剂，该第四区段具有针对黄光的反射率大于铝对于黄光的反射率的反射频谱，且该第一区段的反射频谱、该第二区段的反射频谱、该第三区段的反射频谱及该第四区段的反射频谱彼此相异。

19.如权利要求14所述的荧光剂装置，其中该反射式基板为玻璃基板、硼硅玻璃基板、石英基板、蓝宝石基板、氟化钙基板、硅基板、碳化硅基板、石墨烯导热基板、氧化铝基板、氮化硼基板，或包含至少一金属材料的基板，其中该金属材料为铝、镁、铜、银或镍，且一金属反射层形成于该反射式基板的该第一区段、该第二区段及该第三区段。

20.如权利要求19所述的荧光剂装置，其中该第一区段包括至少一第一介电膜层，该第二区段包括至少一第二介电膜层，且该第一介电膜层及该第二介电膜层镀覆于该金属反射层之上，用以调整该金属反射层的反射频谱。

21.一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置包括：

一反射式基板，包括一第一区段及一第二区段；

一第一荧光剂，涂布于该第一区段，用以将该第一波段光转换为一第二波段光，其中该第二波段光的光谱范围至少包括一第一色光；以及

一第二荧光剂，涂布于该第二区段，用以将该第一波段光转换为一第三波段光，其中该第三波段光的光谱范围至少包括一第二色光；

其中，该第二波段光的光谱范围与该第三波段光的光谱范围至少部分地重叠。

22.如权利要求21所述的荧光剂装置，其中，该第一区段具有针对该第一色光的反射率大于对该第二色光的反射率的反射频谱。

23.如权利要求22所述的荧光剂装置，其中该第一区段包括至少一第一介电膜层，该第二区段包括至少一第二介电膜层，该等介电膜层的反射频谱彼此相异。

24.一种荧光剂装置，适用于发出一第一波段光且设置有一光路径的一光源系统，该荧光剂装置至少包括：

一反射式基板，包括一第一区段及一第二区段一第一区段；

一第一荧光剂，涂布于该第一区段；以及

一第二荧光剂，涂布于该第二区段；

其中，该第一荧光剂和该第二荧光剂为黄色、绿色或为黄绿色荧光剂，该第一荧光剂和该第二荧光剂接收该第一波段光，并将该第一波段光分别转换为第二波段光，该第二波段光的光谱范围少部分地重叠且包括绿光及红光；

其中，该第一荧光剂及该第二荧光剂的成分不同，以构造为将该第一波段光分别转换为两种该第二波段光并以时序性地进入至该光路径，且分色得到至少两种色光而其中一种色光为红光。

25.如权利要求24所述的荧光剂装置，其中该第一区段与该第二区段具有不同的反射频谱，且该第一区段具有对该红光范围较该第二区段佳的反射率频谱。