CN209327769U - 波长转换装置及投影装置 - Google Patents

Abstract

一种波长转换装置，包括基板、波长转换层以及填补层。波长转换层配置于基板上。波长转换层远离基板的一表面具有多个孔隙。填补层配置于波长转换层的表面上以填补孔隙，其中填补层为可透光结构，其中填补层对可见光的透射率大于等于85％。一种具有上述波长转换装置的投影装置亦被提出。本实用新型的波长转换装置及投影装置可简化制程以节省成本，且良率及光学效果相对提高。

Description

波长转换装置及投影装置

技术领域

本实用新型是有关于一种光学装置，且特别是有关于一种波长转换装置及投影装置。

背景技术

投影装置为一种用以产生大尺寸画面的显示装置，随着科技技术的演进与创新，一直不断的在进步。投影装置的成像原理是将照明系统所产生的照明光束借由光阀转换成影像光束，再将影像光束通过投影镜头投射到投射目标物(例如：屏幕或墙面上)，以形成投影画面。

此外，照明系统也随着市场对投影装置亮度、色彩饱和度、使用寿命、无毒环保等等要求，一路从超高效能灯泡(Ultra-high-performance lamp，UHP lamp)、发光二极管(Light-emitting diode，LED)，一直进化到目前最先进的激光二极管(laser diode，LD)光源。但在照明系统中，目前产生红绿光较符合成本的做法为，使用蓝光激光二极管发出激发光束至荧光色轮，并利用激发光束激发荧光色轮的荧光粉来产生黄绿光。接着，再经由滤光元件将所需的红光或绿光滤出以使用。

一般而言，无论荧光色轮中的荧光材料是使用高温荧光粉混合玻璃或陶瓷烧结，烧结后的荧光粉颗粒间容易具有孔隙，这将导致光学效果下降。然而，在目前的技术中，若额外再烧结一层玻璃或陶瓷层，虽可解决荧光粉颗粒间距有孔隙的问题，但会使制程繁琐且成本较高，并会使制作而成的荧光片产生翘曲。若使用醇溶性或水溶性低温无机接着剂，则必须直接接着在散热基板上，但由于散热基板无法承受太高的高温，故将无法进一步进行高温烧结，因此也无法使用。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，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本领域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实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

实用新型内容

本实用新型提供一种波长转换装置及投影装置，可简化制程以节省成本，且良率及光学效果相对提高。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型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，本实用新型的一实施例提出一种波长转换装置，包括一基板、一波长转换层以及一填补层。波长转换层配置于基板上。波长转换层远离基板的一表面具有多个孔隙。填补层配置于波长转换层的表面上以填补孔隙，其中填补层为可透光结构，其中填补层对可见光的透射率大于等于85％。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的另一实施例提出一种投影装置，包括一照明系统、一光机模块以及一投影镜头。照明系统用于提供一照明光束。照明系统包括至少一激发光源以及一波长转换装置。至少一激发光源用于提供至少一激发光束。波长转换装置配置于至少一激发光束的传递路径上，包括一基板、一波长转换层以及一填补层。波长转换层配置于基板上。波长转换层远离基板的一表面具有多个孔隙。填补层配置于波长转换层的表面上以填补孔隙，其中填补层为可透光结构，其中填补层对可见光的透射率大于等于85％。光机模块配置于照明光束的传递路径上，用于使照明光束形成一影像光束。投影镜头位于影像光束的传递路径上且用于投射影像光束。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实施例的波长转换装置及投影装置中，填补层配置于波长转换层上用以填补波长转换层远离基板的表面上的多个孔隙。使得激发光束传递至波长转换装置时，不易在高透光的填补层中累积热能量，且能提升波长转换层的光学效果。此外，填补层可不需经过高温制程即可达到填补孔隙的作用，因此相较于已知技术具有较简化的制程以节省成本，且良率相对提高。

为让本实用新型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为本实用新型一实施例的投影装置的示意图。

图2为图1的波长转换装置的示意图。

图3为图2的波长转换装置的部分放大示意图。

图4为另一实施例的波长转换装置的部分放大示意图。

图5为另一实施例的波长转换装置的示意图。

图6为另一实施例的波长转换装置的示意图。

具体实施方式

有关本实用新型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实用新型。

图1为本实用新型一实施例的投影装置的示意图。请参考图1。在本实施例中，投影装置50用于提供一投影光束LP。具体而言，投影装置50包括一照明系统10、一光机模块20以及一投影镜头30，且照明系统10用于提供一照明光束LB。光机模块20配置于照明光束LB的传递路径上，用于将照明光束LB转换成至少一影像光束LI。所谓照明光束LB是指照明系统10在任意时间提供至光机模块20的光束。投影镜头30配置于影像光束LI的传递路径上，且用于投射影像光束LI以形成投影光束LP。

详细而言，在本实施例中，光机模块20例如为至少一光阀及光积分柱的组合。光阀例如是液晶覆硅板(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，光阀也可以是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-OpticalModulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-OpticModulator，AOM)等穿透式光调变器。本实用新型对光阀的型态及其种类并不加以限制。光阀将照明光束LB转换为影像光束LI的方法，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

投影镜头30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30也可以包括平面光学镜片，以反射或穿透方式将来自光阀的影像光束LI投射至投影目标。本实用新型对投影镜头30的型态及其种类并不加以限制。

此外，在一些实施例中，投影装置50还可选择性地包括聚光、折射或反射功能的光学元件，用以将照明系统10发出的照明光束LB引导至光机模块20，以及，用以将光机模块20发出的影像光束LI引导至投影镜头30，进而产生投影光束LP，但本实用新型不限于此。

照明系统10包括至少一激发光源12以及一波长转换装置100，其中激发光源12用于提供激发光束L1，而波长转换装置100配置于至少一激发光束L1的传递路径上，用以将激发光束L1转换为受激发光束L2，进而提供作为照明光束LB的一部分。未转换为受激发光束L2的激发光束L1则提供作为照明光束LB的另一部分。激发光源12为可发出蓝色激光的激光二极管(Laser Diode，LD)。具体而言，在本实施例中，激发光源12的数量为两个，且照明系统10还包括一些光学元件，例如是分光元件14，但在其他实施例中，激发光源12的数量可以为单个或大于两个，光学元件可以是反射镜过其他具导引功能的光学元件，光学元件的数量也可以为单个或多个，本实施例上述配置及数量仅举例说明，本实用新型并不限于此。

图2为图1的波长转换装置的示意图。图3为图2的波长转换装置的部分放大示意图。请参考图2及图3。在本实施例中，波长转换装置100包括一基板110、一波长转换层120、一填补层130。具体而言，本实施例的波长转换装置100还包括一反射层140。基板110例如为材质选用铝、铝合金、铜、铜合金、氮化铝或碳化硅所制成的散热基板。反射层140配置于基板110与波长转换层120之间，用以反射光束。

波长转换层120配置于基板110上，且波长转换层120远离基板110的一表面S1具有多个孔隙H。具体而言，波长转换层120具有粒径大小不一的荧光粒子P，因此相邻的荧光粒子P间将产生大小不一的多个孔隙H。详细而言，本实施例的波长转换层120例如包含无机荧光材料，无机荧光材料是由玻璃混合荧光粉进行高温烧结、陶瓷混合荧光粉进行高温烧结、醇溶性无机接着剂混合荧光粉进行低温烧结或水性无机接着剂混合荧光粉进行低温烧结形成于基板110上。其中，醇溶性无机接着剂的主要成分包括硅氧烷(siloxane)与金属氧化物的组合。水性无机接着剂的主要成分则包括含有氧化硅(Silica)的硅溶胶、硅酸盐(Silicate)或磷酸盐(Phosphate)的其中至少一者。

在本实施例中，激发光源12用于提供激发光束L1，而波长转换装置100的填补层130配置于激发光束L1的传递路径上。激发光束L1先穿透填补层13并传递至波长转换层120，借由波长转换层120的作用，将激发光束L1转换为受激发光束L2，再借由反射层140反射受激发光束L2穿透填补层130而传递至分光元件14。

填补层130配置于波长转换层120的上述表面S1上以填补这些孔隙H，其中填补层130为可透光结构，且填补层130的材料为有机材料，或者，填补层130的材料为有机材料及无机材料的组合。详细而言，在本实施例中，填补层130对可见光的透射率大于等于70％，且在较佳的实施例中，填补层130对可见光的透射率大于等于85％。填补层130的折射率大于等于空气的折射率，且小于等于波长转换层120的折射率，且在较佳的实施例中，填补层130的折射率大于等于1.35且小于等于1.65。如此一来，填补层130的配置可提升可见光的穿透率，而可使波长转换装置100产生较佳的光学效果。

此外，在本实施例中，填补层130远离波长转换层120的表面S2为非平面，如图3所绘示。详细而言，在本实施例中，若填补层130的成分为有机材料时，填补层130的成分包括硅胶(Silicone)或环氧树脂(Epoxy)。反之，若填补层130的成分为有机材料及无机材料的组合时，则填补层130的成分包括硅胶(Silicone)及氧化硅(Silica)。举例而言，在本实施例中，填补层130可透过溶胶凝胶技术(Sol-gel process)将无机的氧化硅(Silica)混合于硅胶(Silicone)中制作而成，以使得填补层130具有更耐高温的特性，但本实用新型并不限于此。填补层130的厚度大于等于5微米。如此一来，可填补在波长转换层120的表面S1上所产生的孔隙H，进而使激发光束传递至波长转换装置100时，不易在高透光的填补层130中累积热能量，且能提升波长转换层120的光学效果。此外，本实施例的填补层130可不需经过高温制程即可达到填补孔隙H的作用，因此相较于已知技术具有较简化的制程以节省成本，且良率相对提高。

图4为另一实施例的波长转换装置的部分放大示意图。请参考图4。本实施例的波长转换装置100A类似于图3的波长转换装置100。两者不同之处在于，在本实施例中，波长转换装置100A的填补层130A的厚度D1大于等于0.5倍的波长转换层120中荧光粒子P的粒径D2且小于等于3倍的波长转换层120中荧光粒子P的粒径D2。此外，在本实施例中，填补层130A远离波长转换层120的表面S3为平面，如图4所绘示。如此一来，可填补在波长转换层120的表面S1上所产生的孔隙H，且使填补层130A远离波长转换层120的表面S3平整，进而使激发光束传递至波长转换装置100A时，不易在高透光的填补层130A中累积热能量，且能提升波长转换层120的光学效果。此外，本实施例的填补层130A可不需经过高温制程即可达到填补孔隙H的作用，因此相较于已知技术具有较简化的制程以节省成本，且良率相对提高。

图5为另一实施例的波长转换装置的示意图。请参考图5。本实施例的波长转换装置100B类似于图2的波长转换装置100。两者不同之处在于，在本实施例中，基板110’为透光基板。因此可进一步省略配置反射层140，以节省成本而形成为透射型的波长转换装置100B，但本实用新型并不限于此。

图6为另一实施例的波长转换装置的示意图。请参考图6。本实施例的波长转换装置100C类似于图2的波长转换装置100。两者不同之处在于，在本实施例中，波长转换装置100C还包括一抗反射层150，配置于填补层130上，填补层130位于波长转换层120与抗反射层150之间。由于填补层130填补了波长转换层120的表面S1上所产生的孔隙H，可避免抗反射层150的镀料渗入孔隙H中而无法形成抗反射层150。在本实施例中，运用配置了抗反射层150的波长转换装置100C的投影装置50的发光亮度相较于运用未配置抗反射层150的波长转换装置100的投影装置50的发光亮度可提高约2％至3％。然而在已知技术中，运用配置了抗反射层150而不具有填补层130的波长转换装置的投影装置的发光亮度相较于运用未配置抗反射层150及填补层130的波长转换装置的投影装置的发光亮度将会降低1％至2％。因此，本实施例的波长转换装置100C可进一步提高投影装置50的发光亮度。此外，在另一实施例中，在图6的波长转换装置100C架构下，亦可使用图4波长转换装置100A的填补层130A来替代填补层130，由于填补层130A远离波长转换层120的表面S3为平面，使得抗反射层150的镀料在附着于表面S3时，可更降低荧光粒子P所产生的散射或漫射，进而使运用波长转换装置100C的投影装置50的发光亮度可再提高。

综上所述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实施例的波长转换装置及投影装置中，填补层配置于波长转换层上用以填补波长转换层远离基板的表面上的多个孔隙。使得激发光束传递至波长转换装置时，不易在高透光的填补层中累积热能量，且能提升波长转换层的光学效果。此外，填补层可不需经过高温制程即可达到填补孔隙的作用，因此相较于已知技术具有较简化的制程以节省成本，且良率相对提高。再者，当填补层上再配置抗反射层时，可进一步使运用配置了填补层及抗反射层的波长转换装置的投影装置的发光强度提升。

惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即所有依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。

附图标记说明：

10：照明系统

12：激发光源

14：分光元件

20：光机模块

30：投影镜头

50：投影装置

100、100A、100B、100C：波长转换装置

110、110’：基板

120：波长转换层

130、130A：填补层

140：反射层

150：抗反射层

D1：厚度

D2：粒径

H：孔隙

L1：激发光束

L2：受激发光束

LB：照明光束

LI：影像光束

LP：投影光束

P：荧光粒子

S1、S2、S3：表面。

Claims (18)

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括基板、波长转换层以及填补层，其中：

所述波长转换层配置于所述基板上，所述波长转换层远离所述基板的一表面具有多个孔隙；以及

所述填补层配置于所述波长转换层的所述表面上以填补所述多个孔隙，其中所述填补层为可透光结构，其中所述填补层对可见光的透射率大于等于85％。

2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述填补层的折射率大于等于空气的折射率，且小于等于所述波长转换层的折射率。

3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述填补层的折射率大于等于1.35且小于等于1.65。

4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述填补层远离所述波长转换层的表面为非平面。

5.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述填补层远离所述波长转换层的表面为平面。

6.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述填补层的厚度大于等于5微米。

7.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换层具有荧光粒子，且所述填补层的厚度大于等于0.5倍的所述波长转换层中荧光粒子的粒径且小于等于3倍的所述波长转换层中荧光粒子的粒径。

8.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括：

反射层，配置于所述基板与所述波长转换层之间。

9.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括：

抗反射层，配置于所述填补层上，所述填补层位于所述波长转换层与所述抗反射层之间。

10.一种投影装置，其特征在于，包括照明系统、光机模块以及投影镜头，其中：

所述照明系统用于提供照明光束，所述照明系统包括至少一激发光源以及波长转换装置，其中：

所述至少一激发光源用于提供至少一激发光束；以及

所述波长转换装置配置于至少一激发光束的传递路径上，所述波长转换装置包括基板、波长转换层以及填补层，其中：

所述波长转换层配置于所述基板上，所述波长转换层远离所述基板的一表面具有多个孔隙；以及

所述填补层配置于所述波长转换层的所述表面上以填补所述多个孔隙，其中所述填补层为可透光结构，其中所述填补层对可见光的透射率大于等于85％；以及

所述光机模块配置于所述照明光束的传递路径上，用于使所述照明光束形成影像光束；以及

所述投影镜头位于所述影像光束的传递路径上且用于投射所述影像光束。

11.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述填补层的折射率大于等于空气的折射率，且小于等于所述波长转换层的折射率。

12.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述填补层的折射率大于等于1.35且小于等于1.65。

13.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述填补层远离所述波长转换层的表面为非平面。

14.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述填补层远离所述波长转换层的表面为平面。

15.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述填补层的厚度大于等于5微米。

16.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换层具有荧光粒子，且所述填补层的厚度大于等于0.5倍的所述波长转换层中荧光粒子的粒径且小于等于3倍的所述波长转换层中荧光粒子的粒径。

17.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括反射层，配置于所述基板与所述波长转换层之间。

18.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括抗反射层，配置于所述填补层上，所述填补层位于所述波长转换层与所述抗反射层之间。