CN111380037A - 波长转换装置及其制造方法 - Google Patents

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金明富
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Abstract

本发明提供一种波长转换装置的制造方法，其包括以下步骤：制作波长转换层；以波长转换层作为载体，在所述波长转换层的表面上涂布反射层浆料；将所述反射层浆料固化，以在所述波长转换层上形成一固态的反射层。本发明还提供一种应用上述制造方法制造的波长转换装置。本发明可以解决波长转换层与反射层连接时易出现空隙和孔洞的问题。

Description

波长转换装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及波长转换领域，尤其涉及一种波长转换装置及其制造方法。
背景技术
近年来，激光光源应用于显示领域的技术越来越成熟，激光光源激发荧光材料产生色彩光序列，具有转换效率高、无效率骤降、亮度高、体积小以及可控性好等优势。而荧光材料的选型及加工工艺，反射涂层的选材和加工工艺都对光源出光效率有着至关重要的影响。
目前行业内采用的工艺主要是应用粉体形式的荧光材料和反射材料，制作成合适的浆料。然后利用所述浆料在具有良好散热性的基板上以特定的工艺进行波长转换层和反射层的制作，最后再一同进行固化或共烧。然而以现有工艺所制作的波长转换层和反射层，存在波长转换层和反射层之间容易出现空隙和孔洞的问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种波长转换装置的制造方法，以解决现有工艺中波长转换层和反射层之间易出现空隙和孔洞的问题。
本发明提一种波长转换装置的制造方法，包括以下步骤：
制作波长转换层；
以波长转换层作为载体，在所述波长转换层的表面上涂布反射层浆料；
将所述反射层浆料固化，以在所述波长转换层上形成一固态的反射层。
本发明还提供一种波长转换装置，其包括：
波长转换层；
反射层，设置于所述波长转换层上；
所述反射层为在所述波长转换层上涂布反射层浆料并将所述反射层浆料固化所形成的固态的反射层。
本发明通过独立预先制作波长转换层，并将其作为基板。在波长转换层上涂布反射层浆料，并将反射层浆料固化，以在波长转换层上形成固体状态的反射层。在反射层以及波长转换层之间形成一个自然过渡的界面，以解决现有工艺制作波长转换层与反射层，易出现空隙和孔洞的问题，且缓冲层的设置可减缓工作时出现的间隙热应力引起的收缩，避免了反射层、波长转换层等连接层因长期高频热震引起的开裂的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例/方式技术方案，下面将对实施例/方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例/方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的波长转换装置制造方法的流程图。
图2为第一实施例的波长转换装置的剖面示意图。
图3为第二实施例的波长转换装置的剖面示意图。
图4为第三实施例的波长转换装置的剖面示意图。
图5为第四实施例的波长转换装置的剖面示意图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001925421180000021
Figure BDA0001925421180000031
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请一并参阅图1及图2。本发明一实施例的波长转换装置的制造方法，包括以下步骤。
步骤S1：独立制作波长转换层。
本实施例中，采用荧光粉、玻璃粉(二氧化硅、氧化铅、二氧化钛等电子级原料混匀后，并高温进行固相反应，形成无序结构的玻璃均质体)和有机载体混合烧结形成固态板状的波长转换层101。其它实施例中，也可以采用陶瓷粉替代所述玻璃粉来烧结波长转换层101。
步骤S2：在所述波长转换层上涂布反射层浆料。
具体地，以波长转换层101作为载体，在波长转换层101的表面涂布反射层浆料。本实施例中的反射层浆料可通过将粉末状的无机反射材料分散在液相的有机粘结剂中形成,所述有机粘结剂可为硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂、乙基纤维素等中的一种或者几种的组合,所述无机反射材料可以为氧化铝、氧化镁、硫酸钡、氧化钛等中的一种或者几种的组合。
步骤S3：将所述反射层浆料固化，以在所述波长转换层上形成一固态的反射层。
本实施例中，通过低温固化上述反射层浆料，以在波长转换层101上形成一固态的反射层102。其中低温固化的温度为120℃～250℃，固化时长为0.5～6小时。在所述低温固化过程中，所述有机粘结剂交联固化将所述无机反射材料固定在有机粘结剂中。所述反射层主要成分为交联固化的所述有机粘结剂及分散在所述固化的有机粘结剂中的所述无机反射材料。
步骤S4：贴合散热基体。
具体地，如图2所示，在反射层102远离波长转换层101一侧设置一散热基体104，并通过在反射层102与散热基体104之间设置粘结层103，以固定反射层102与散热基体104。粘结层103为有机粘结剂，例如有机硅胶。
在另一实施例中，步骤S2中，所述反射层浆料通过将无机固体粉末分散在有机载体中形成，并将反射层浆料涂布在波长转换层101上。其中无机固体粉末包括无机粘结剂和无机反射材料,其中所述无机粘结剂可为玻璃粉(主要成分为二氧化硅、氧化铅和二氧化钛),所述无机反射材料可为氧化铝、氧化镁、硫酸钡、氧化钛等中的一种或者多种，而有机物载体则可为松油醇等有机材料。则在步骤S4中需通过将所述反射层浆料与波长转换层101一同烧结固化，以使所述反射材料在波长转换层101上形成一固体的、无机的反射层102。在所述烧结固化过程中，所述有机物载体溢出并燃烧分解。例如可通过将波长转换层101和涂布在波长转换层101上的反射层浆料一同放置于马弗炉中且设置温度为600℃以上，以使反射层浆料完全固化并在波长转换层101上形成一固态的、无机的反射层102。当反射层10的粘结剂为无机粘结剂时(例如玻璃粉)，无机粘结剂在高温下进行固相反应，并将反射材料固定在波长转换层101上以形成一固态的反射层102。此时，所述反射层102的主要成分为无机粘结剂和无机反射材料,其中所述无机粘结剂为玻璃粉,所述无机反射材料为氧化铝、氧化镁、硫酸钡及氧化钛中的一种或几种的组合。
请一并参阅图3，为了缓冲平衡反射层102与散热基体104之间的热膨胀系数，减少二者之间的应力，所述波长转换装置的制造方法还进一步包括：在步骤S4之前在反射层102远离波长转换层101一侧预先设置一缓冲层107，并通过在反射层102与缓冲层107之间设置粘结层103，以固定反射层102与缓冲层107；然后在缓冲层107远离反射层102一侧设置一散热基体104，并通过在缓冲层107与散热基体104之间增设粘结层108，以固定缓冲层107与散热基体104。且其中粘结层103、粘结层108可为有机粘结剂。缓冲层107由热膨胀系数介于散热基体104和反射层102的高导热率无机材料形成，所述高导热率无机材料可为碳化硅、氮化铝、氧化铝等。缓冲层107可缓解波长转换装置工作时的间隙热应力引起的波长转换装置的收缩。
通过在固态的波长转换层101上涂布反射层浆料，并固化反射层浆料，以在波长转换层101上形成固态的反射层102。在解决现有工艺制作波长转换层101与反射层102中易出现空隙和孔洞的问题的同时，简化了制作流程。
以下结合具体实施例对波长转换装置进行说明。
本发明第一实施例提供一种波长转换装置，本实施例中的波长转换装置为一色轮。
请参阅图2，该色轮100包括：波长转换层101、设置在波长转换层101上的反射层102、设置在反射层102远离波长转换层101一侧的散热基体104。反射层102与散热基体104通过设置粘结层103进行贴合。即反射层102与散热基体104之间设有粘结层103。散热基体104远离粘结层103一侧，设有散热鳍片105。散热基体104的中心位置与马达106连结。即马达106设置于散热基体104远离反射层102的一侧。
如图2所示，波长转换层101为高发光效率、高热导率的荧光陶瓷或荧光玻璃，且独立预先制作成型。本实施例中，以波长转换层101作为基板，并以反射层浆料在波长转换层101上制作涂层。且将反射层浆料与波长转换层101一同低温固化，以在波长转换层101上形成固态的反射层102。反射层102与波长转换层101紧密结合。粘结层103设置于反射层102与散热基体104之间，以使反射层102和波长转换层101能够牢固地贴合。本实施例中的反射层浆料可由硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂、乙基纤维素等有机粘结剂和氧化铝、氧化镁、硫酸钡、氧化钛等无机反射材料混合分散形成。
散热基体104为整个装置提供支撑和传动作用，同时提供动平衡调节位置，且起到散热作用。散热基体104的中心位置与马达106连接，马达106用以驱动散热基体104旋转。马达106设置于散热基体104远离反射层102一侧。在散热基体104远离粘结层108的一侧，设有散热鳍片105，扩增了色轮100表面的散热面积，以便于色轮100高速旋转时，提升了荧光轮的散热效率。
本发明第二实施例提供另一种波长转换装置，本实施例中的波长转换装置为一色轮的变更施例。
请参阅图3，本实施例的色轮300与第一实施例的色轮100的结构基本相同，二者主要区别在于：本实例的反射层102至少含有二氧化硅、氧化铅、二氧化钛中的一种，且在粘结层103与散热基体104之间还增设有缓冲层107、粘结层108；如图2所示，第一实施例的色轮100的反射层102为有机反射材料，粘结层103与散热基体104直接接触且层叠设置。如图3所示，即在本实施例的色轮300中，缓冲层107设置于粘结层103远离反射层102的一侧，散热基体104设置与缓冲层107远离粘结层103的一侧。缓冲层107与散热基体104之间设有粘结层108。通过有机载体对无机固体粉末进行分散，以形成反射层浆料，并将反射层浆料涂布在波长转换层101上，并固化所述反射层浆料以在波长转换层101上形成一固态的波长转换层102。此时，所述反射层102的主要成分为无机粘结剂和无机反射材料,其中所述无机粘结剂为玻璃粉,所述无机反射材料为氧化铝、氧化镁、硫酸钡及氧化钛中的一种或几种的组合。
缓冲层107由热膨胀系数介于散热基体104和反射层102的高导热率无机材料所制作。故缓冲层107可缓解色轮300工作时的间隙热应力引起的收缩，避免了因长期高频热震引起的反射层102与散热基体104的连接界面开裂的问题，提高色轮可靠性。
缓冲层107与散热基体104之间设有一粘结层108。粘结层108与散热基体104和缓冲层107均能够牢固地粘接。
本发明第三实施例提供一种波长转换装置，本实施例中的波长转换装置为一固定荧光片。
请参阅图4，该固定荧光片200包括散热基体204、设置在散热基体204上的反射层202、设置在反射层202远离散热基体204一侧的波长转换层201。散热基体204与反射层202之间设有粘结层203，以固定反射层202与散热基体204的位置。
其中波长转换层201为以荧光陶瓷或荧光玻璃为材料独立预先成型。反射层202为在波长转换层201上涂布反射层浆料，并经一同低温固化后，在波长转换层201形成一固态的反射层202。本实施例中的反射层浆料与第一实施例中的反射层浆料一致，粘结层203为有机粘结剂。
本发明第四实施例提供另一种波长转换装置，本实施例中的波长转换装置为一固定荧光片的变更施例。
请参阅图5，本实施例的固定荧光片400与第三实施例的固定荧光片200基本相同，二者的主要区别在于：第四实施例的反射层20中以玻璃粉作为粘结剂，且在粘结层203与散热基体204之间还增设有缓冲层207、粘结层208。粘结层203与散热基体204直接接触且层叠设置。如图5所示，即在本实施例的固定荧光片400中，缓冲层207设置于粘结层203远离反射层202的一侧，散热基体204设置与缓冲层207远离粘结层203的一侧。缓冲层207与散热基体204之间设有粘结层208。
本实施例中，反射层102为以反射层浆料涂布在波长转换层101上，并共同烧结而形成。且本实施例中的反射层浆料与第二实施例中的色轮300的反射层浆料的主要成分一致。而粘结层203、粘结层208可为有机粘结剂。
缓冲层207由热膨胀系数介于散热基体204和反射层202的高导热率无机材料所制作。故缓冲层207可缓解固定荧光片400间隙热应力引起的收缩，避免了因长期工作引起的连接层开裂的问题，提高色轮可靠性。而缓冲层207可主要成分为碳化硅、氮化铝、氧化铝等。
缓冲层207与散热基体204之间设有一粘结层208。粘结层208与散热基体204和缓冲层207均能够牢固地粘接。
本发明中的波长转换装置以固态的波长转换层为基板，在其上面制作反射层，液态浆料和固态板材之间通过共烧或低温固化可以形成自然过渡的界面，实现无缝连接，界面应力小，使波长转换层和反射层之间较少或不出现空隙和孔洞。且该方法避免了采用固态形式的反射层与固态的波长转换层直接连接需要在其界面处增加单独的过渡层的步骤，使工艺变得更简单。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，图示中出现的上、下、左及右方向仅为了方便理解，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种波长转换装置的制造方法，包括以下步骤：
制作波长转换层；
以波长转换层作为载体，在所述波长转换层的表面上涂布反射层浆料；
将所述反射层浆料固化，以在所述波长转换层上形成一固态的反射层。
2.如权利要求1所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于，所述反射层浆料通过将粉末状的无机反射材料分散在液相的有机粘结剂中形成，将所述反射层浆料固化的步骤包括将所述反射层浆料与所述波长转换层一同低温固化。
3.如权利要求2所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于，所述方法还包括在所述反射层远离所述波长转换层的一侧设置一散热基体。
4.如权利要求2所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于，所述有机粘结剂为硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂、乙基纤维素中的一种或几种的组合，所述无机反射材料为氧化铝，氧化镁，硫酸钡、氧化钛中的一种或几种的组合。
5.如权利要求1所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于，所述反射层浆料通过将无机固体粉末分散在有机载体中形成，将所述反射层浆料固化的步骤包括将所述反射层浆料与波长转换层共同烧结固化。
6.如权利要求5所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于，所述方法还包括在所述反射层远离所述波长转换层一侧设置一缓冲层以及在所述缓冲层远离所述反射层一侧设置一散热基体，且所述缓冲层的热膨胀系数介于所述反射层与散热基体的热膨胀系数之间。
7.如权利要求5所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于，所述有机载体为松油醇；所述无机固体粉末包括无机粘结剂和无机反射材料,其中所述无机粘结剂为玻璃粉,所述无机反射材料为氧化铝、氧化镁、硫酸钡及氧化钛中的一种或几种的组合。
8.如权利要求1所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于，制作所述波长转换层的步骤包括采用玻璃粉或陶瓷粉、荧光粉和有机载体混合烧结形成固态板状的波长转换层。
9.一种波长转换装置，其包括：
波长转换层；
反射层，设置于所述波长转换层上；
其特征在于：所述反射层为在所述波长转换层上涂布反射层浆料并将所述反射层浆料固化所形成的固态的反射层。
10.如权利要求9所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射层远离所述波长转换层的一侧设有一散热基体。
11.如权利要求10所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射层与所述散热基体之间设有一缓冲层。
12.如权利要求11所述的波长转换装置，其特征在于，所述缓冲层的热膨胀系数介于所述散热基体与所述反射层的热膨胀系数之间。
13.如权利要求9所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换层的材质为荧光陶瓷或荧光玻璃。
14.如权利要求9所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射层的主要成分为交联固化的有机粘结剂及分散在固化的有机粘结剂中的无机反射材料。
15.如权利要求9所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射层的主要成分为无机粘结剂和无机反射材料,其中所述无机粘结剂为玻璃粉,所述无机反射材料为氧化铝、氧化镁、硫酸钡及氧化钛中的一种或几种的组合。
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