CN114200755A - 波长转换组件、投影装置以及波长转换组件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种波长转换组件包括基板、第一元件、第一熔接结构及波长转换层。第一元件配置于基板的第一部分。第一熔接结构位于基板的第一部分与第一元件之间，且局部地将第一部分与第一元件连接为一体。波长转换层配置于基板的第二部分。基板的第二部分围绕基板的第一部分。此外，一种投影装置以及波长转换组件的制造方法亦被提出。第一熔接结构具有耐高温的特性，而使第一熔接结构在高温、高湿环境下不会发生污染其他元件的情形，进而提升波长转换组件的使用寿命。

Description

波长转换组件、投影装置以及波长转换组件的制造方法
技术领域
本发明是有关于一种光学组件、光学装置与光学组件的制造方法，且特别是有关于一种波长转换组件、投影装置以及波长转换组件的制造方法。
背景技术
近来以发光二极管(light-emitting diode,LED)和激光二极管(laser diode)等固态光源为主的投影装置渐渐在市场上占有一席之地。由于激光二极管具有高于约20％的发光效率，为了突破发光二极管的光源限制，因此渐渐发展了以激光光源激发荧光粉而产生投影机所需用的纯色光源。
一般而言，现有荧光粉轮具有涂布于基板上的波长转换层。荧光粉轮的基板会借由一马达驱动，进而以轴心为转轴旋转，并借此使荧光粉轮的不同区域切入激光光源所提供的光束的传递路径上，以形成受激光。
然而，现有荧光粉轮的组装固定方式，一般是以胶材粘合基板、马达等元件。但是，胶材却有不耐高温的特性与劣化等问题，因此当胶材长时间处于高温时，胶材无法耐高温而易导致劣化或烧损，将影响荧光粉轮中马达的运转平衡，并可能污染荧光粉轮的内部元件，使荧光粉轮无法适用于高功率的投影装置。此外，现有耐高温的胶材，因固化时间较长，需拉长整体制程的时间，而使产品生产成本提升。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种波长转换组件，具有良好的可靠度。
本发明提供一种投影装置，具有上述的波长转换组件。
本发明提供一种波长转换组件的制造方法，可制造出上述的波长转换组件。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种波长转换组件。波长转换组件包括基板、第一元件、第一熔接结构以及波长转换层。第一元件配置于基板的第一部分。第一熔接结构位于基板的第一部分与第一元件之间，且局部地将第一部分与第一元件连接为一体。波长转换层配置于基板的第二部分，基板的第二部分围绕基板的第一部分。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置。投影装置包括光源、波长转换组件、光阀以及投影镜头。光源用于发出照明光束。波长转换组件配置于照明光束的光路上，且用于将照明光束转换为转换光束。波长转换组件包括基板、第一元件、第一熔接结构以及波长转换层。第一元件配置于基板的第一部分。第一熔接结构位于基板的第一部分与第一元件之间，且局部地将第一部分与第一元件连接为一体。波长转换层配置于基板的第二部分，基板的第二部分围绕基板的第一部分。光阀配置于转换光束的光路上，且用于将转换光束调整为投影光束。投影镜头配置于投影光束的光路上，以投射投影光束。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种波长转换组件的制造方法，包括下列步骤。配置第一元件于基板的第一部分上。形成第一熔接结构于基板的第一部分与第一元件之间，其中第一熔接结构局部地将连接第一部分与第一元件连接为一体。配置波长转换层于基板的第二部分，基板的第二部分围绕基板的第一部分。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，投影装置的波长转换组件的第一熔接结构局部地连接基板与第一元件为一体，也就是说基板仅局部地接触第一元件，而具有良好的绝热效果。此外，相较于现有胶材，第一熔接结构具有耐高温的特性，而使第一熔接结构在高温、高湿环境下不会发生质量散失或污染其他元件的情形，进而提升波长转换组件的使用寿命。再者，相较于现有胶材，第一熔接结构所需的制程时间较短，能够使波长转换组件降低生产成本以及提升制程的弹性度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的一种投影装置的架构的示意图。
图2A是图1的投影装置的波长转换组件的侧视剖面示意图。
图2B是图2A的波长转换组件的部分区域的放大示意图。
图3是图2A的波长转换组件的立体示意图。
图4是本发明另一实施例的一种波长转换组件的立体示意图。
图5是本发明另一实施例的一种波长转换组件的立体示意图。
图6是本发明一实施例的一种波长转换组件的制造方法的流程示意图。
图7A至图7C是一种熔接方法的流程示意图。
图8A至图8C是另一种熔接方法的流程示意图。
图9A至图9C是又一种熔接方法的流程示意图。
图10A至图10C是又一种熔接方法的流程示意图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是本发明一实施例的一种投影装置的架构的示意图。请参照图1，本实施例的投影装置10包括光源12、波长转换组件100、光阀14以及投影镜头16。光源12用于发出照明光束L1。举例而言，光源12包括多个发光元件，发光元件由单个或多个的激光二极管(LaserDiode，LD)或发光二极管(LED)所组成，但本发明并不限于此。
波长转换组件100配置于照明光束L1的光路上，且用于将照明光束L1转换为转换光束L2。光阀14配置于转换光束L2的光路上，且用于将转换光束L2调整为投影光束L3。举例而言，光阀14例如是液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等反射式光调变器。于一些实施例中，光阀14也可以是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。本发明对光阀14的型态及其种类并不加以限制。
投影镜头16配置于投影光束L3的光路上，以投射投影光束L3至屏幕或墙面(未绘示)上。举例而言，投影镜头16例如包括具有屈光度的一个或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。于一实施例中，投影镜头16也可以包括平面光学镜片，以反射或穿透方式将来自光阀14的投影光束L3投射至投影目标。本发明对投影镜头16的型态及其种类并不加以限制。
图2A是图1的投影装置的波长转换组件的侧视剖面示意图。图2B是图2A的波长转换组件的部分区域的放大示意图。请参照图2A与图2B，在本实施例中，波长转换组件100包括基板110、第一元件120、第一熔接结构130、132以及波长转换层140。波长转换层140接收来自光源12的照明光束L1。基板110可分为第一部分112及第二部分114，第一部分112为基板110的中心部分，第二部分114为围绕基板110的第一部分112的周围部分。基板110的第二部分114围绕基板110的第一部分112。第一元件120配置于基板110的第一部分112。第一熔接结构130、132位于基板110的第一部分112与第一元件120之间，且局部地将连接第一部分112与第一元件120连接为一体。波长转换层140配置于基板110的第二部分114。于一实施例中，波长转换层140包含至少一波长转换区域，用以将照明光束L1转换为转换光束L2，波长转换区域的数量可根据实际状况而设计。于另一实施例中，波长转换层140包含多个波长转换区域。详细而言，如图2B所示，在本实施例中，基板110具有相对的第一面116及第二面118。第一元件120包括位于基板110的第一面116上的马达本体122及位于基板110的第二面118上的马达固定件124。第一元件120的马达本体122与基板110的第一面116借由第一熔接结构132局部地连接为一体。第一元件120的马达固定件124与基板110的第二面118借由第一熔接结构130局部地连接为一体。
图3是图2A的波长转换组件的立体示意图。具体而言，如图3所示，在本实施例中，波长转换组件100的第一熔接结构130包括多个点状图样，且均匀地配置于基板110的第一部分112。波长转换组件100的第一熔接结构130在基板110的第一部分112中所占面积小于第一部分112的面积的一半。
在一实施例中，波长转换组件100的第一熔接结构130在基板110的第一部分112中所占面积介于第一部分112的面积的3％至20％之间。上述数值范围可使得基板110与第一元件120之间的接触面积被控制在一定范围之内，进而使基板110以及第一元件120之间具有良好的连接强度与绝热效果。如此一来，波长转换组件100在运作时，基板110的热量较不会被传递至马达本体122，而使马达本体122过热。
图4是本发明另一实施例的一种波长转换组件的立体示意图。如图4所示，在本实施例中，波长转换组件100a的第一熔接结构130a包括至少一环状图样。要说明的是，第一熔接结构130a的形状可依使用需求变更图样，例如为线性图样、不规则图样等，图样的样式并不局限于此。
图5是本发明另一实施例的一种波长转换组件的立体示意图。要说明的是，图5的视角是图3与图4的背面的视角。如图5所示，在本实施例中，波长转换组件100b还包括散热结构150以及第二熔接结构160。散热结构150具有底板152以及鳍片154。散热结构150配置于基板110的第二部分114且位于第一面116。第二熔接结构160位于散热结构150的底板152的整个底面与基板110之间，以连接散热结构150与基板110。
进一步而言，如图5所示，散热结构150配置于基板110的第二部分114且位于第一面116，波长转换层140配置于基板110的第二部分114且位于第二面118。当激光光源照射波长转换层140时，波长转换层140形成受激光并产生热能，此时能够借由第二熔接结构160，将波长转换层140的热能传导至散热结构150。由于第二熔接结构160位于散热结构150的底板152的整个底面，波长转换层140的热能会经由基板110、第二熔接结构160传导至散热结构150，减少热能被传递至基板110的第一部分112的第一元件120的机率，而保护第一元件120的马达本体122。鳍片154可增加散热面积以帮助快速散热。
图6是本发明一实施例的一种波长转换组件的制造方法的流程示意图。此实施例的波长转换组件的制造方法至少适用于图3、图4与图5的波长转换组件100、100a与100b，然本发明不局限于此。以下将通过图6说明波长转换组件100、100a与100b的制造方法，包括步骤210至250。举例而言，波长转换组件100、100a的制造方法。
请参考图6，在步骤210，配置第一元件120于基板110的第一部分112上。接着，在步骤220，形成第一熔接结构130于基板110的第一部分112与第一元件120之间，第一熔接结构130局部地将连接第一部分112与第一元件120连接为一体。详细而言，步骤220可以包括步骤222。在步骤222中，熔融基板110与第一元件120而形成第一熔接结构130，其中第一熔接结构130对基板110的投影位于第一元件120对基板110的投影的范围内。
具体地说，图7A至图7C是一种熔接方法的流程示意图。请参阅图7A至7C，在本实施例中采用激光焊接，借由激光20照射第一元件120与基板110的第一部分112的重叠区域，在激光20照射路径上的第一元件120与基板110的第一部分112熔融而形成熔融部135，待熔融部135冷却后即形成由第一元件120与基板110的材料所组成的第一熔接结构130。在本实施例中，第一熔接结构130完全贯穿基板110与第一元件120而外露于基板110与第一元件120。此外，由于激光熔接精准度较高，用于应用在第一熔接结构130为特定图样(例如点状图样、线性图样等较高精密度的图样上，但不限于此)。
图8A至图8C是另一种熔接方法的流程示意图。如图8A至8C所示，在本实施例中采用阻抗焊接，借由电极30分别抵接并对位于第一元件120相对于基板110的表面上以及基板110相对于第一元件120的表面上，使电流通过第一元件120与基板110的第一部分112的重叠区域。在第一元件120与基板110的第一部分112的交界处，因电阻特性具有较高温度，可限制熔融部135熔融于第一元件120与基板110的第一部分112的交界处。关闭电流待熔融部135冷却后，形成由第一元件120与基板110的材料所组成的第一熔接结构130。在本实施例中，第一熔接结构130被基板110与第一元件120覆盖。
图9A至图9C是又一种熔接方法的流程示意图。如图9A至9C所示，在本实施例中采用震动焊接，将重叠的第一元件120与基板110置于相对设置的震动模具40、42中并且施予震动，其中震动模具40抵接于第一元件120相对于基板110的表面上，震动模具42抵接于基板110相对于第一元件120的表面上。提高第一元件120与基板110的第一部分112的交界处的温度，使第一元件120与基板110的第一部分112熔融而形成熔融部135，待熔融部135冷却后即形成由第一元件120与基板110的材料所组成的第一熔接结构130。在本实施例中，第一熔接结构130被基板110与第一元件120覆盖。
值得注意的是，如图7C、图8C与图9C所示，第一熔接结构130由基板110与第一元件120的材料熔融而成，第一熔接结构130对基板110的投影位于第一元件120对基板110的投影的范围内。此外，第一元件120与基板110同为金属，或是同为高分子材料。当然，第一元件120与基板110的材料并不以上述为限制。
另外，如图8C与图9C所示，由于第一熔接结构130形成于第一元件120与基板110的第一部分112的交界处，具有不损害第一元件120与基板110表面的特性。
请回到图6，步骤220还可以包括步骤224与步骤226。在步骤224，配置待熔融元件至基板110与第一元件120的边缘。接着，在步骤226，熔融待熔融元件以形成第一熔接结构130，其中第一熔接结构130的材料相异于基板110与第一元件120，且第一熔接结构130对基板110的投影位于第一元件120对基板110的投影的范围之外。
具体地说，图10A至图10C是又一种熔接方法的流程示意图。如图10A至10C所示，在本实施例中，熔融元件例如为焊料52。利用电焊枪50通电将焊料52加热熔融，并配置焊料52于基板110与第一元件120的边缘。关闭电焊枪50的电源，待焊料52冷却后即形成第一熔接结构130。然而，本发明不局限于此熔接方法。
值得一提的是，如图7A至图10C所示，由于第一熔接结构130是由基板110与第一元件120熔融形成或是由焊料52熔融形成，第一熔接结构130具有耐高温的特性例如是200℃以上，高于现有胶材的规格，且第一熔接结构130的制程所需时间例如是3至5分钟，低于现有胶材的制程所需时间。如此一来，相较于现有胶材，第一熔接结构130在高温、高湿的环境下，并不会发生劣化或是材料散失的情形，因此不会发生污染其他内部元件或是影响第一元件120运转平衡的问题。此外，借由此种制造方法不仅能够缩短制程时间，也可省略胶材的使用，而降低生产成本。
要说明的是，形成第一熔接结构130的熔接方法，可以包括激光熔接、电弧熔接、电阻熔接、电子束熔接、钎焊熔接、摩擦熔接或超声波熔接，来熔融基板110与第一元件120或是熔融焊料52，以形成第一熔接结构130。当然，熔融方式并不局限于此。
请回到图3、图4与图6，在图3与图4的实施例中，接着进行步骤250，配置波长转换层140于基板110的第二部分114，基板110的第二部分114围绕基板110的第一部分112，以完成波长转换组件100、100a的制作。
在例如是图5的实施例中，请参考图5与图6，则可在步骤250之前或是之后，进行步骤230与步骤240。步骤230包括配置散热结构150于基板110的第二部分114且位于第一面116。接着，步骤240包括形成第二熔接结构160于散热结构150的整个底面与基板110之间，以连接散热结构150与基板110。
在本实施例中，步骤240还包括步骤242。步骤242为熔融基板110与散热结构150而形成第二熔接结构160，熔融基板110与散热结构150的方式包括电弧熔接或电阻熔接。电弧熔接或电阻熔接的成本较低，用于进行整面的熔接。因此，整面配置的第二熔接结构160可选用电弧熔接或电阻熔接来进行熔接。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，投影装置的波长转换组件的第一熔接结构局部地连接基板与第一元件为一体，也就是说基板仅局部地接触第一元件，而具有良好的绝热效果。此外，相较于现有胶材，第一熔接结构具有耐高温的特性，而使第一熔接结构在高温、高湿环境下不会发生质量散失或污染其他元件的情形，进而提升波长转换组件的使用寿命。再者，相较于现有胶材，第一熔接结构所需的制程时间较短，能够使波长转换组件降低生产成本以及提升制程的弹性度。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记说明：
L1:照明光束
L2:转换光束
L3:投影光束
10:投影装置
12:光源
14:光阀
16:投影镜头
20:激光
30、32:电极
40、42:震动模具
50:电焊枪
52:焊料
100、100a、100b:波长转换组件
110:基板
112:第一部分
114:第二部分
116:第一面
118:第二面
120:第一元件
122:马达本体
124:马达固定件
130、132、130a:第一熔接结构
135:熔融部
140:波长转换层
150:散热结构
152:底板
154:鳍片
160:第二熔接结构
210、220、222、224、226、230、240、242、250:步骤。

Claims (20)

1.一种波长转换组件，其特征在于，所述波长转换组件包括基板、第一元件、第一熔接结构及波长转换层，其中：
所述第一元件配置于所述基板的第一部分；
所述第一熔接结构位于所述基板的所述第一部分与所述第一元件之间，且局部地将所述第一部分与所述第一元件连接为一体；以及
所述波长转换层配置于所述基板的第二部分，所述基板的所述第二部分围绕所述基板的所述第一部分。
2.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，所述第一熔接结构由所述基板与所述第一元件的材料熔融而成，所述第一熔接结构对所述基板的投影位于所述第一元件对所述基板的投影的范围内。
3.根据权利要求2所述的波长转换组件，其特征在于，所述第一熔接结构完全贯穿所述基板与所述第一元件而外露于所述基板与所述第一元件，或是所述第一熔接结构被所述基板与所述第一元件覆盖。
4.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，所述第一熔接结构的材料相异于所述基板与所述第一元件，且所述第一熔接结构对所述基板的投影位于所述第一元件对所述基板的投影的范围之外。
5.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，所述基板具有相对的第一面与第二面，且第一元件包括位于所述第一面上的马达本体或是位于所述第二面上的马达固定件。
6.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，所述第一熔接结构包括多个点状图样或至少一环状图样。
7.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，所述第一熔接结构均匀地配置于所述第一部分。
8.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，所述第一熔接结构在所述第一部分中所占面积小于所述第一部分的面积的一半。
9.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，所述第一熔接结构在所述第一部分中所占面积介于所述第一部分的面积的3％至20％之间。
10.根据权利要求1所述的波长转换组件，其特征在于，还包括：
散热结构，所述基板包括相对的第一面与第二面，所述波长转换层配置于所述基板的所述第二面，所述散热结构配置于所述基板的所述第二部分且位于所述第一面；以及
第二熔接结构，位于所述散热结构的整个底面与所述基板之间，以连接所述散热结构与所述基板。
11.一种投影装置，其特征在于，包括光源、波长转换组件、光阀以及投影镜头，其中：
所述光源用于发出照明光束；
所述波长转换组件配置于所述照明光束的光路上，且用于将所述照明光束转换为转换光束，所述波长转换组件包括基板、第一元件、第一熔接结构及波长转换层，其中：
所述第一元件配置于所述基板的第一部分；
所述第一熔接结构位于所述基板的所述第一部分与所述第一元件之间，且局部地将连接所述第一部分与所述第一元件连接为一体；以及
所述波长转换层配置于所述基板的第二部分，所述基板的所述第二部分围绕所述基板的所述第一部分；
所述光阀配置于所述转换光束的光路上，且用于将所述转换光束调整为投影光束；以及
所述投影镜头配置于所述投影光束的光路上，以投射所述投影光束。
12.一种波长转换组件的制造方法，其特征在于，包括：
配置第一元件于基板的第一部分上；
形成第一熔接结构于所述基板的所述第一部分与所述第一元件之间，其中所述第一熔接结构局部地将所述第一部分与所述第一元件连接为一体；以及
配置波长转换层于所述基板的第二部分，所述基板的所述第二部分围绕所述基板的所述第一部分。
13.根据权利要求12所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，在形成所述第一熔接结构的步骤中包括：
熔融所述基板与所述第一元件而形成所述第一熔接结构，其中所述第一熔接结构对所述基板的投影位于所述第一元件对所述基板的投影的范围内。
14.根据权利要求13所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，熔融所述基板与所述第一元件的方式包括激光熔接、电弧熔接、电阻熔接、电子束熔接、钎焊熔接、摩擦熔接或超声波熔接。
15.根据权利要求13所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，所述第一元件与所述基板同为金属，或是同为高分子材料。
16.根据权利要求12所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，在形成所述第一熔接结构的步骤中包括：
配置待熔融元件至所述基板与所述第一元件的边缘；以及
熔融所述待熔融元件以形成所述第一熔接结构，其中所述第一熔接结构的材料相异于所述基板与所述第一元件，且所述第一熔接结构对所述基板的投影位于所述第一元件对所述基板的投影的范围之外。
17.根据权利要求12所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，所述第一熔接结构包括多个点状图样或至少一环状图样。
18.根据权利要求12所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，所述第一熔接结构在所述第一部分中所占面积小于所述第一部分的面积的一半。
19.根据权利要求12所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，所述基板包括相对的第一面与第二面，所述波长转换层配置于所述基板的所述第二面，所述制造方法还包括：
配置散热结构于所述基板的所述第二部分且位于所述第一面；以及
形成第二熔接结构于所述散热结构的整个底面与所述基板之间，以连接所述散热结构与所述基板。
20.根据权利要求19所述的波长转换组件的制造方法，其特征在于，在形成所述第二熔接结构的步骤中包括：
熔融所述基板与所述散热结构而形成所述第二熔接结构，熔融所述基板与所述散热结构的方式包括电弧熔接或电阻熔接。
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