CN114442409A - 波长转换模块以及投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种波长转换模块以及一种投影装置，所述波长转换模块包括基板以及波长转换层。波长转换层设置于基板上，且包括导热材料、波长转换材料以及孔洞。导热材料在波长转换层中占的体积百分比为5％～40％，且孔洞在波长转换层中占的体积百分比为0.5％～10％。当激光光源发射激发光束至波长转换层时可经孔洞散射，借此增加波长转换材料被激发的比例，进而可提升波长转换层的光转换效率。

Description

波长转换模块以及投影装置
技术领域
本发明是有关于一种光学装置，且特别是有关于一种波长转换模块以及一种投影装置。
背景技术
已知的波长转换层例如是利用硅胶等有机胶与荧光粉混合烧结后而形成。然而，有机胶的导热系数与荧光粉的导热系数相比来得低，当具有高功率的激发光束照射至波长转换层时，由于有机胶的热导率差，热能将会快速地累积于波长转换层中并引起淬熄效应，近而使得波长转换层的光转换效率下降。
“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的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
本发明提供一种具有高热导率以及高光转换效率的波长转换模块，且提供一种包括此波长转换模块的投影装置。
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模块，其包括基板以及波长转换层。波长转换层设置于基板上，且包括导热材料、波长转换材料以及孔洞。导热材料在波长转换层中占的体积百分比为5％～40％，且孔洞在波长转换层中占的体积百分比为0.5％～10％。
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，其包括光源模块、波长转换模块、光阀以及投影镜头。光源模块用以提供激发光束。波长转换模块设置于激发光束的传递路径上，且包括基板以及波长转换层。波长转换层设置于基板上，且包括导热材料、波长转换材料以及孔洞，其中入射至波长转换层的激发光束被波长转换材料转换成转换光束。光阀设置于激发光束及转换光束的传递路径上，用以将激发光束及转换光束转换为影像光束。投影镜头设置于影像光束的传递路径上且用以将影像光束转换成投影光束。
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。相较于先前技术，本发明的波长转换模块包括材料为氧化铝且在波长转换层中占的体积百分比为5％～40％的导热材料，其使得波长转换模块可具有经提升的热导率。再者，本发明的波长转换模块具有在波长转换层中占的体积百分比为0.5％～10％的孔洞，其可提升波长转换层的光转换效率。
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是本发明的一实施例的波长转换模块的剖面示意图。
图2是本发明的一实施例的投影装置的示意图。
具体实施方式
将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。本发明也可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。附图中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的参考号码表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。另外，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是本发明的一实施例的波长转换模块的剖面示意图。
请参照图1，本实施例的波长转换模块100包括基板110以及波长转换层120。
基板110的材料可例如为铝、铝合金、铜、铜合金、氮化铝、碳化硅或其组合，以具有良好的热导率与耐热性。
波长转换层120例如设置于基板110上，且用以转换激光光源(未示出)发出的激发光束的波长。在一些实施例中，波长转换层120包括导热材料122、波长转换材料124以及孔洞126。
导热材料122在波长转换层120中占的体积百分比，例如为5％～40％。在较佳的实施例中，导热材料122在波长转换层120中占的体积百分比为10％～25％。另外，导热材料122包括氧化铝，其具有约30W/m·K的导热系数。在一些实施例中，导热材料122包括镁铝氧化物或硅铝氧化物。
波长转换材料124在波长转换层120中占的体积百分比例如为50％～94.5％。在一些实施例中，波长转换材料124包括无机荧光材料。举例而言，波长转换材料124可包括经蓝光激发后可发出黄光或绿光的荧光粉，其例如是掺杂有铈的钆铝石榴石、钇铝石榴石、铽铝石榴石或镏铝石榴石，且具有约0.8W/m·K的导热系数。举例而言，波长转换材料124可包括经激发后发出黄光的钇铝石榴石荧光体Y3AL5O12:Ce或经激发后发出绿光的镏铝石榴石荧光体Lu3AL5O12:Ce，本发明并无特别限制。上述的材料为石榴石结构的波长转换材料124可与材料为氧化铝的导热材料122形成共晶相，以形成均匀的混合物。
由于本实施例的波长转换模块100包括材料为氧化铝且在波长转换层120中占的体积百分比为5％～40％的导热材料122，其具有较高的热导率，使得将导热材料122与波长转换材料124混合烧结后而得的波长转换层120可具有经提升的热导率。然而，若导热材料122在波长转换层120中占的体积百分比超过40％时，其会降低波长转换材料124在波长转换层120中所占的比例，使得波长转换层120的光转换效率降低。因此，导热材料122在波长转换层120中占的体积百分比较佳为5％～40％。
孔洞126在波长转换层120中占的体积百分比例如为0.5％～10％。孔洞126可例如是于波长转换层120的制造过程中其中的溶剂经热处理后挥发而形成，本发明并无特别限制。在一些实施例中，孔洞的孔径为0.5微米～5微米。
由于本实施例的波长转换模块100具有在波长转换层120中占的体积百分比为0.5％～10％的孔洞126，当激光光源发射激发光束至波长转换层120时可经孔洞126散射，借此增加波长转换材料124被激发的比例，进而可提升波长转换层120的光转换效率。然而，若孔洞126在波长转换层120中占的体积百分比超过10％时，其会使上述的激发光束的散射角度过大，使得波长转换材料124被激发的比例降低而影响波长转换层120的光转换效率。因此，孔洞126在波长转换层120中占的体积百分比较佳为0.5％～10％。再者，本实施例的波长转换模块100具有的孔洞126在波长转换层120经受外界环境影响而产生细微裂纹时可抑制其延展，且亦可作为缓冲的用途，使得波长转换层120具有极佳的韧性。
在一些实施例中，波长转换层120可还包括结合材料(未示出)，其可例如使波长转换材料124聚集并黏附于基板110上。结合材料可例如是无机材料。在一些实施例中，结合材料可包括玻璃、陶瓷或其组合。
基于上述，本实施例的波长转换模块包括材料为氧化铝且在波长转换层中占的体积百分比为5％～40％的导热材料，其使得本实施例的波长转换模块可具有经提升的热导率。再者，本实施例的波长转换模块具有在波长转换层中占的体积百分比为0.5％～10％的孔洞，当激光光源发射激发光束至波长转换层时可经孔洞散射，借此增加波长转换材料被激发的比例，进而可提升波长转换层的光转换效率。
图2是本发明的一实施例的投影装置的示意图。
请参照图2，本实施例的投影装置10包括光源模块光源模块12、波长转换模块100、光阀14以及投影镜头16。
光源模块12例如用以提供激发光束L1。在本实施例中，光源模块12包括激光光源(laser light source)，而其所发出的激发光束L1包括蓝光光束。举例而言，光源模块12可包括发出蓝光的激光二极管阵列(未示出)，但本发明不局限于此。
波长转换模块100例如是荧光轮(phosphor wheel)。波长转换模块100例如设置于激发光束L1的传递路径上，且波长转换模块100用以时序性地将激发光束L1转换为转换光束以及让激发光束L1通过。举例而言，波长转换模块100包括的驱动元件(未示出)使光通过区(未示出)、波长转换层120在不同时间中进入激发光束L1的照射范围内。波长转换模块100包括的构件的相对位置及其功能可参照上述实施例，于此不再赘述。
在一些实施例中，投影装置10可还包括设置于光源模块12与波长转换模块100之间的分光单元(未示出)。换句话说，分光单元例如配置于激发光束L1的传递路径上。分光单元包括可将光束分离的元件。举例而言，分光单元例如可让蓝光光束穿透，而对其他颜色的光束提供反射的效果。在本实施例中，分光单元可使蓝色的激发光束L1穿透，如此一来，激发光束L1可穿透分光单元并入射至波长转换模块100。其中由波长转换模块100离开的照明光束L1’包括依时序性产生的激发光束L1以及转换光束。
光阀14例如设置于照明光束L1’的传递路径上且用以将照明光束L1’转变成影像光束L2。在一些实施例中，光阀14例如是液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel；LCoS panel)或数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device；DMD)等反射式光调变器。在另一些实施例中，光阀14例如是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)、电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)或声光调变器(Acousto-Optic Modulator；AOM)等穿透式光调变器，本发明不局限于此。
投影镜头16例如设置于影像光束L2的传递路径上且用以将影像光束L2投射出投影装置10。在一些实施例中，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。在另一些实施例中，投影镜头16亦可包括平面光学镜片，本发明不局限于此。基于此，投影镜头16可以反射或穿透的方式将来自光阀14的影像光束L2转换成投影光束L3并投射出投影装置10。
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。相较于先前技术，本发明的波长转换模块包括材料为氧化铝且在波长转换层中占的体积百分比为5％～40％的导热材料，其使得本实施例的波长转换模块可具有经提升的热导率。再者，本实施例的波长转换模块具有在波长转换层中占的体积百分比为0.5％～10％的孔洞，当激光光源发射激发光束至波长转换层时可经孔洞散射，借此增加波长转换材料被激发的比例，进而可提升波长转换层的光转换效率。
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：
10:投影装置
12:激发光源装置
14:光阀
16:投影镜头
100:波长转换模块
110:基板
120:波长转换层
122:导热材料
124:波长转换材料
126:孔洞
L1:激发光束
L1’:照明光束
L2:影像光束
L3:投影光束。

Claims (8)

1.一种波长转换模块，其特征在于，所述波长转换模块包括基板以及波长转换层，其中：
所述波长转换层设置于所述基板上，其中所述波长转换层包括导热材料、波长转换材料以及孔洞，
其中所述导热材料在所述波长转换层中占的体积百分比为5％～40％，
其中所述孔洞在所述波长转换层中占的体积百分比为0.5％～10％。
2.根据权利要求1所述的波长转换模块，其特征在于，所述导热材料在所述波长转换层中占的体积百分比为10％～25％。
3.根据权利要求1所述的波长转换模块，其特征在于，所述导热材料包括氧化铝。
4.根据权利要求3所述的波长转换模块，其特征在于，所述导热材料包括镁铝氧化物或硅铝氧化物。
5.根据权利要求1所述的波长转换模块，其特征在于，所述波长转换材料在所述波长转换层中占的体积百分比为50％～94.5％。
6.根据权利要求1所述的波长转换模块，其特征在于，所述波长转换材料包括掺杂有铈的钆铝石榴石、钇铝石榴石、铽铝石榴石或镏铝石榴石。
7.根据权利要求1所述的波长转换模块，其特征在于，所述孔洞的孔径为0.5微米～5微米。
8.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括光源模块、波长转换模块、光阀以及投影镜头，其中：
所述光源模块用以提供激发光束；
所述波长转换模块设置于所述激发光束的传递路径上，其中所述波长转换模块包括基板以及波长转换层，其中：
所述波长转换层，设置于所述基板上，其中所述波长转换层包括导热材料、波长转换材料以及孔洞，且入射至所述波长转换层的所述激发光束被所述波长转换材料转换成转换光束，
其中所述导热材料在所述波长转换层中占的体积百分比为5％～40％，
其中所述孔洞在所述波长转换层中占的体积百分比为0.5％～10％，
所述光阀设置于所述激发光束及所述转换光束的传递路径上，用以将所述激发光束及所述转换光束转换为影像光束；以及
所述投影镜头设置于所述影像光束的传递路径上且用以将所述影像光束转换成投影光束。
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