TW202008065A - 波長轉換模組、波長轉換模組的形成方法以及投影裝置 - Google Patents

波長轉換模組、波長轉換模組的形成方法以及投影裝置 Download PDF

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Abstract

波長轉換模組包括一基板以及一波長轉換層。基板包括一軸心，軸心位於基板的中心。波長轉換層位於基板上，且包括兩第一波長轉換層以及一第二波長轉換層。各第一波長轉換層包括一波長轉換材料以及一第一結合材料。第二波長轉換層在自基板的軸心至基板的一邊緣的一徑向方向上位於兩第一波長轉換層之間，且第二波長轉換層包括波長轉換材料以及一第二結合材料。兩第一波長轉換層的第一結合材料與第二波長轉換層的第二結合材料不同。此外，一種投影裝置以及波長轉換模組的形成方法亦被提出。

Description

波長轉換模組、波長轉換模組的形成方法以及投影裝置
本發明是有關於一種光學模組、其形成方法以及包含上述光學構件的光學裝置，且特別是有關於一種波長轉換模組、波長轉換模組的形成方法以及投影裝置。
近來以發光二極體（light-emitting diode, LED）和雷射二極體（laser diode）等固態光源為主的投影裝置漸漸在市場上占有一席之地。由於雷射二極體具有高於約20%的發光效率，為了突破發光二極體的光源限制，因此漸漸發展了以雷射光源激發螢光粉而產生投影機所需用的純色光源。
然而，一般而言，現有螢光粉輪的製程是將螢光粉或反射材料混合矽膠(Silicone)塗佈於螢光粉輪的基板上而分別構成螢光粉輪的波長轉換層或反射層，但矽膠卻有不耐高溫的特性與劣化等問題，因此當雷射光長時間激發螢光粉輪時，矽膠無法耐高溫而易導致劣化或燒損，將影響此種螢光粉輪的發光效率以及可靠度。另一方面，有另一種螢光粉輪的製程是以無機膠合材料（其主成分例如為玻璃或金屬氧化物）取代矽膠混合螢光粉或反射材料而構成螢光粉輪的波長轉換層或反射層。以此製程形成的螢光粉輪具有較佳的導熱率及耐熱性，然而此種無機膠合材料的材質較為硬脆，而容易使螢光粉輪產生脆裂的情況，且其與導熱基板的附著性較矽膠為差。此外，無機膠合材料在固化後會於波長轉換層中產生較多的孔洞，而影響波長轉換層的轉換效率。
“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。
本發明提供一種波長轉換模組，具有良好的轉換效率以及可靠度。
本發明提供一種投影裝置，具有良好的光學品質以及可靠度。
本發明提供一種波長轉換模組的形成方法，能形成具有良好的轉換效率以及可靠度的波長轉換模組。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種波長轉換模組。波長轉換模組包括一基板以及一波長轉換層。基板包括一軸心，軸心位於基板的中心。波長轉換層位於基板上，且包括兩第一波長轉換層以及一第二波長轉換層。各第一波長轉換層包括一波長轉換材料以及一第一結合材料，且波長轉換材料散布於第一結合材料中。第二波長轉換層在自基板的軸心至基板的一邊緣的一徑向方向上位於兩第一波長轉換層之間，且第二波長轉換層包括波長轉換材料以及一第二結合材料，波長轉換材料散布於第二結合材料中，且兩第一波長轉換層的第一結合材料與第二波長轉換層的第二結合材料不同。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種投影裝置。投影裝置包括上述的波長轉換模組、一激發光源、一光閥以及一投影鏡頭。激發光源適於發出一激發光束，其中激發光束傳遞至波長轉換模組，並經由波長轉換模組轉換為一照明光束。光閥位於照明光束的傳遞路徑上且適於將照明光束轉換成一影像光束。投影鏡頭位於影像光束的傳遞路徑上且適於將影像光束轉換成一投影光束。
在本發明的一實施例中，上述的第一結合材料為有機結合材料，而第二結合材料為無機結合材料。
在本發明的一實施例中，上述的第二結合材料包含磷酸鹽、矽酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、金屬氧化物或其組合。
在本發明的一實施例中，上述的第二波長轉換層的厚度小於各第一波長轉換層的厚度。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換模組還包括一抗反射層，位於第二波長轉換層上。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換模組，還包括一膠合層，其中膠合層位於基板與第二波長轉換層之間。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換模組還包括一抗反射層，位於波長轉換層上。
在本發明的一實施例中，上述的波長轉換模組還包括一反射層，位於基板與波長轉換層之間，且反射層為漫反射層或高反射層。
在本發明的一實施例中，當上述的反射層為漫反射層時，反射層包括兩第一反射層以及一第二反射層。各第一反射層分別位於基板與各第一波長轉換層之間，且各第一反射層包括一散射材料與一第三結合材料，其中散射材料散布於第三結合材料中。第二反射層位於基板與第二波長轉換層之間，且第二反射層包括散射材料與一第四結合材料，其中散射材料散布於第四結合材料中，且第三結合材料與第四結合材料不同。
在本發明的一實施例中，上述的第三結合材料為有機結合材料，而第四結合材料為無機結合材料。
在本發明的一實施例中，當上述的激發光束被傳遞至波長轉換模組時，激發光束於波長轉換模組上形成一光斑，光斑的兩第一部分分別位於兩第一波長轉換層上，光斑的一第二部分位於第二波長轉換層上，且光斑的第二部分的能量密度大於光斑的兩第一部分的能量密度。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種波長轉換模組的形成方法，包括下列步驟。提供一基板，其中基板包括一軸心，軸心位於基板的中心。形成兩第一波長轉換層於基板上，其中各第一波長轉換層包括一波長轉換材料以及一第一結合材料，且波長轉換材料散布於第一結合材料中。形成一第二波長轉換層於基板上，其中第二波長轉換層在自基板的軸心至基板的一邊緣的一徑向方向上位於兩第一波長轉換層之間，且第二波長轉換層包括波長轉換材料以及一第二結合材料，波長轉換材料散布於第二結合材料中，且兩第一波長轉換層的第一結合材料與第二波長轉換層的第二結合材料不同。
在本發明的一實施例中，形成上述的兩第一波長轉換層的方法包括下列步驟。塗佈波長轉換材料與第一結合材料於基板上。固化波長轉換材料與第一結合材料。
在本發明的一實施例中，形成上述的第二波長轉換層的方法包括下列步驟。塗佈波長轉換材料與第二結合材料於基板上。固化波長轉換材料與第二結合材料。
在本發明的一實施例中，形成上述的第二波長轉換層的方法包括下列步驟。以一固化溫度固化波長轉換材料與第二結合材料，其中固化溫度大於300℃。藉由一膠合層將第二波長轉換層貼附於基板上。
在本發明的一實施例中，上述的兩第一波長轉換層與第二波長轉換層共同形成一波長轉換層，且在執行形成兩第一波長轉換層與第二波長轉換層的步驟之前，先形成一反射層於基板上，其中反射層位於基板與波長轉換層之間。
基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的實施例中，波長轉換模組藉由第二波長轉換層的配置以及其中第二結合材料的材質選擇，而可提升波長轉換模組的導熱率、耐熱性以及可靠度。並且，波長轉換模組亦可藉由兩第一波長轉換層的配置以及其中第一結合材料的材質選擇，而使波長轉換層保持良好的轉換效率以及對基板的良好附著性，而亦可提升波長轉換模組的可靠度。另一方面，在本發明的實施例中，投影裝置藉由使雷射光斑中具有高能量密度的區域位於具有高導熱率及耐熱性的第二波長轉換層上，而亦可因此兼顧良好的光學品質以及可靠度。此外，本發明的實施例的波長轉換模組的形成方法藉由形成波長轉換模組中位於兩第一波長轉換層之間的第二波長轉換層，而能使波長轉換模組能兼顧良好的可靠度以及轉換效率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖1是本發明一實施例的一種投影裝置的架構示意圖。圖2A是圖1的一種波長轉換模組的爆炸示意圖。圖2B是圖2A的波長轉換模組的上視圖。圖2C是圖2A的波長轉換模組的剖視圖。圖2D是圖2B的雷射光斑的能量密度與寬度的關係示意圖。請參照圖1至圖2C，投影裝置200包括一激發光源210、一分光單元220、一波長轉換模組100、一光閥250以及一投影鏡頭260。舉例而言，在本實施例中，光閥250例如為一數位微鏡元件（digital micro-mirror device, DMD）或是一矽基液晶面板（liquid-crystal-on-silicon panel, LCOS panel）。然而，在其他實施例中，光閥250亦可以是穿透式液晶面板或其他光束調變器。
舉例而言，如圖1所示，在本實施例中，激發光源210適於發出一激發光束50。在本實施例中，激發光源210為雷射光源，而激發光束50為藍光雷射光束。舉例而言，激發光源210可包括多個排成陣列的藍光雷射二極體（未繪示），但本發明不以此為限。
具體而言，如圖1所示，在本實施例中，分光單元220配置於激發光束50的傳遞路徑上，且位於激發光源210與波長轉換模組100之間。具體而言，分光單元220可以是部分穿透部分反射元件、分色元件、偏振分光元件或其他各種可將光束分離的元件。舉例而言，在本實施例中，分光單元220例如可讓藍色光束穿透，而對其他顏色（如紅色、綠色、黃色等）的光束提供反射作用。也就是說，分光單元220可讓藍色的激發光束50穿透，如此一來，激發光束50可穿透分光單元220並入射至波長轉換模組100。
如圖1所示，在本實施例中，波長轉換模組100位於激發光束50的傳遞路徑上，並且，如圖2A至圖2B所示，在本實施例中，波長轉換模組100包括至少一波長轉換區WR以及光通過區TR。舉例而言，如圖1至圖2B所示，波長轉換模組100的至少一波長轉換區WR適於將激發光束50轉換為至少一轉換光束60，波長轉換模組100的光通過區TR適於使激發光束50通過而傳遞至後續光學元件。
更具體而言，如圖2A至圖2C所示，波長轉換模組100包括一基板110以及一波長轉換層120。基板110包括一軸心O，軸心O位於基板110的中心。波長轉換層120位於基板110上，且對應至少一波長轉換區WR而設置，且包括兩第一波長轉換層121、123以及一第二波長轉換層122。各第一波長轉換層121、123包括一波長轉換材料WM以及一第一結合材料BM1，且波長轉換材料WM散布於第一結合材料BM1中。第二波長轉換層122在自基板110的軸心O至基板110的一邊緣E的一徑向方向R上位於兩第一波長轉換層121、123之間，且第二波長轉換層122包括波長轉換材料WM以及一第二結合材料BM2，波長轉換材料WM散布於第二結合材料BM2中，且兩第一波長轉換層121、123的第一結合材料BM1與第二波長轉換層122的第二結合材料BM2不同。
舉例而言，在本實施例中，波長轉換材料WM可為可激發出紅色光的螢光粉、可激發出黃色光的螢光粉或可激發出綠色光的螢光粉，並依不同的波長轉換區WR的需求，而對應選擇可激發出所需顏色光的螢光粉。另一方面，第一結合材料BM1為有機結合材料，而第二結合材料BM2為無機結合材料。第一結合材料BM1的材質可為矽膠，而對基板110具有良好附著的效果。另一方面，第二結合材料BM2的材質可包含磷酸鹽、矽酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、金屬氧化物等材料或其組合，而具有良好的導熱率。如此，藉此形成的第二波長轉換層122可具有良好的導熱率、耐熱性以及可靠度，而能承受較大的雷射能量。
然而，如圖2C所示，藉由此種第二結合材料BM2而形成第二波長轉換層122的過程時，較多的孔洞亦會隨之在第二波長轉換層122中產生，因此第二波長轉換層122的孔洞率會大於兩第一波長轉換層121、123的孔洞率。舉例而言，若定義各波長轉換層120的孔洞率為位於各波長轉換層120中的孔洞在波長轉換層120中所佔的體積比的話，第一波長轉換層121、123中的孔洞率約小於等於1%，而第二波長轉換層122中的孔洞率約為10~15%。由於這種較大的孔洞率將會影響波長轉換層120的轉換效率，因此須適度調整第二波長轉換層122在波長轉換層120中所佔的寬度比例，以使波長轉換層120在藉由第二波長轉換層122的配置而提升導熱率、耐熱性以及可靠度的同時，仍可保持良好的轉換效率以及對基板110的良好附著性。應注意的是，此處的數值範圍皆僅是作為例示說明之用，其並非用以限定本發明。
具體而言，如圖1與圖2B所示，在本實施例中，當激發光束50被傳遞至波長轉換模組100時，激發光束50會於波長轉換模組100上形成一光斑SP，光斑SP的兩第一部分SP1分別位於兩第一波長轉換層121、123上，光斑SP的一第二部分SP2位於第二波長轉換層122上，且光斑SP的第二部分SP2的能量密度大於光斑SP的兩第一部分SP1的能量密度。舉例而言，在本實施例中，第二波長轉換層122所能承受的雷射能量密度例如約為每毫米平方150至200瓦特（W/mm2 ），而第一波長轉換層121、123所能承受的雷射能量密度則例如約小於每毫米平方150瓦特（W/mm2 ）。換言之，如圖1及圖2D所示，在本實施例中，光斑SP中能量密度約介於每毫米平方150至200瓦特的區域即為光斑SP的第二部分SP2，而光斑SP中能量密度約小於每毫米平方150瓦特的區域即為光斑SP的第一部分SP1。
進一步而言，如圖1及圖2D所示，在本實施例中，在光斑SP的能量密度的峰值最高點約為每毫米平方200瓦特（W/mm2 ）時，依比例的對應，光斑SP的第一部分SP1的寬度約占光斑SP寬度的75%，而光斑SP的第二部分SP2的寬度約占光斑SP寬度的25%。如此，即可據此對應的比例來設計第一波長轉換層121、123與第二波長轉換層122的寬度比例，而使第一波長轉換層121、123的寬度仍占有波長轉換層120的寬度的大部分比例，進而使得波長轉換層120在藉由第二波長轉換層122的配置而提升導熱率、耐熱性以及可靠度的同時，仍可保持良好的轉換效率。應注意的是，雷射光斑的能量密度會隨光源種類或其他元件配置等變動而有所不同，因此此處的數值範圍皆僅是作為例示說明之用，其並非用以限定本發明。
如此一來，波長轉換模組100可依據入射的光斑SP的能量密度分佈來控制第一波長轉換層121、123與第二波長轉換層122在波長轉換層120中所佔的寬度比例，而可在提升波長轉換模組100的導熱率、耐熱性以及可靠度的同時，仍可保持良好的轉換效率以及對基板110的良好附著性。
另一方面，如圖2A至圖2B所示，在本實施例中，波長轉換模組100還包括一散光片130，對應光通過區TR而配置，且波長轉換模組100的基板110為透明材質，也不具有反射層的結構。也就是說，在本實施例中，波長轉換模組100為穿透式波長轉換模組，而光通過區TR適於使激發光束50穿透。
如此，請再次參照圖1以及圖2A至圖2B，在本實施例中，波長轉換模組100還包括一第一驅動裝置（未繪示），適於使光通過區TR與至少一波長轉換區WR在不同時間中進入激發光束50的照射範圍內，而選擇性地使該激發光束50通過或被轉換為至少一轉換光束60。如圖1所示，在本實施例中，當波長轉換模組100的光通過區TR進入激發光束50的照射範圍時，激發光束50會穿透波長轉換模組100，再經由光傳遞模組LT傳遞至濾光模組230上。另一方面，在本實施例中，當至少一波長轉換區進入激發光束50的照射範圍時，激發光束50被至少一波長轉換區轉換為至少一轉換光束60。之後，如圖1所示，來自波長轉換模組100的至少一轉換光束60則可被導引至分光單元220，而被反射至後續的濾光模組230上。
具體而言，如圖1所示，投影裝置200還包括上述濾光模組230，濾光模組230位於激發光束50與轉換光束60的傳遞路徑上，並具有濾光區（未繪示）與透光區（未繪示）。濾光模組230還包括一第二驅動裝置（未繪示），適於使濾光區（未繪示）在不同時間中對應地進入轉換光束60的照射範圍內，以例如分別形成紅色色光與綠色色光。另一方面，透光區（未繪示）在不同時間中亦會對應地進入被傳遞至濾光模組230的激發光束50的照射範圍內，以形成藍色色光。如此，即可使激發光束50與轉換光束60依時序地被轉換成具有多種不同顏色的照明光束70。
另一方面，如圖1所示，在本實施例中，投影裝置200還包括一光均勻化元件240，位於照明光束70的傳遞路徑上。在本實施例中，光均勻化元件240包括一積分柱，但本發明不以此為限。更詳細而言，如圖1所示，當照明光束70經由照明系統傳遞至光均勻化元件240時，光均勻化元件240可使照明光束70均勻化，並使其傳遞至光閥250。
接著，如圖1所示，光閥250位於照明光束70的傳遞路徑上，且適於將照明光束70轉換成一影像光束80。投影鏡頭260位於影像光束80的傳遞路徑上且適於將影像光束80轉換成一投影光束90，以將影像光束80投影至一屏幕（未繪示）上，以形成影像畫面。由於照明光束70會聚在光閥250上後，光閥250依序將照明光束70轉換成不同顏色的影像光束80傳遞至投影鏡頭260，因此，光閥250所轉換出的影像光束80所被投影出的影像畫面便能夠成為彩色畫面。
如此一來，投影裝置200藉由使雷射光斑SP中具有高能量密度的區域位於波長轉換模組100中具有高導熱率及耐熱性的第二波長轉換層122上，而可兼顧良好的光學品質以及可靠度。
圖3是本發明一實施例的一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。圖4A至圖4B是本發明一實施例的一種波長轉換模組的製作流程示意圖。請參照圖3，首先，執行步驟S110，提供一基板110。接著，執行步驟S120與步驟S130，形成一第二波長轉換層122於基板110上以及形成兩第一波長轉換層121、123於基板110上。
舉例而言，如圖4A所示，執行步驟S120，在本實施例中，形成一第二波長轉換層122於基板110上的方法可以是塗佈波長轉換材料WM與第二結合材料BM2於基板110上。舉例而言，可將波長轉換材料WM與第二結合材料BM2形成混合物後，再塗佈於基板110上。接著，再固化波長轉換材料WM與第二結合材料BM2。
另一方面，如圖4B所示，執行步驟S130，在本實施例中，形成兩第一波長轉換層121、123於基板110上的方法可以是將波長轉換材料WM與第一結合材料BM1塗佈於基板110上。舉例而言，可將波長轉換材料WM與第一結合材料BM1形成混合物後，再塗佈於基板110上。接著，再固化波長轉換材料WM與第一結合材料BM1。
具體而言，在本實施例中，由於第一結合材料BM1與第二結合材料BM2的固化溫度皆不大於300℃，因此可直接於基板110上進行。如此，即可形成圖2A至圖2C的波長轉換模組100的結構。
此外，在本實施例中，雖是以先執行圖3的步驟S120後再執行步驟S130為例示，即在執行形成一第二波長轉換層122的步驟之後，再形成兩第一波長轉換層121、123，但本發明不以此為限。在另一實施例中，亦可先執行圖3的步驟S130後再執行步驟S120，即在形成兩第一波長轉換層121、123的步驟之後，再形成一第二波長轉換層122。此技術領域中具有通常知識者當可依據產品良率以及實際需求來調整波長轉換模組100的製作流程順序，亦可形成類似的波長轉換模組100，在此就不予贅述。
圖5A至圖5C是本發明各實施例的一種波長轉換模組100的剖視示意圖。圖5A至圖5C的波長轉換模組500A、波長轉換模組500B以及波長轉換模組500C皆與圖2C的波長轉換模組100類似，並且波長轉換模組500A、波長轉換模組500B以及波長轉換模組500C亦皆可藉由圖3的波長轉換模組的形成方法來形成，而其與波長轉換模組100的差異如下所述。
在圖5A的實施例中，波長轉換模組100的第二波長轉換層122的厚度小於各第一波長轉換層121、123的厚度。在本實施例中，由於激發光束50所形成的光斑SP能量極大，而熱量亦會隨著波長轉換層120的厚度而累積，而會對波長轉換層120的轉換效率造成影響。因此，在本實施例中，可藉由在執行圖3的波長轉換模組的形成方法中的步驟S120時，適度調降第二波長轉換層122的厚度，而形成圖5A的波長轉換模組500A的結構。如此，可減少能量密度較高的光斑SP的第二部分SP2對第二波長轉換層122的轉換效率的影響，而可進一步保持波長轉換模組500A的良好轉換效率。
在圖5B的實施例中，波長轉換模組500B還包括一抗反射層540A，位於第二波長轉換層122上。舉例而言，在本實施例中，可在執行圖3的波長轉換模組的形成方法中的步驟S120後，再於第二波長轉換層122上形成一抗反射層540A。在本實施例中，抗反射層540A例如為一抗反射鍍膜(AR Coating)，而鍍於第二波長轉換層122上。如此，即可減少入射的激發光束50的反射比率，讓不同角度入射的激發光束50都能有效的進入第二波長轉換層122，進而提升轉換效率。
在圖5C的實施例中，波長轉換模組500C與圖5B的波長轉換模組500B類似，其差異如下所述。波長轉換模組500C也包括一抗反射層540B，但抗反射層540B是位於波長轉換層120上。舉例而言，在本實施例中，是在執行圖3的波長轉換模組的形成方法中的步驟S120與步驟S130後，再全面於波長轉換層120上形成抗反射層540B。如此，可讓不同角度入射的激發光束50都能有效的進入波長轉換層120，進而提升轉換效率。
但由於在本實施例中，第一波長轉換層121、123中的第一結合材料BM1為矽膠，其材質偏軟，因此較為不易鍍上抗反射層540B，進而影響波長轉換模組500C的可靠度。因此，此技術領域中具有通常知識者當可依據產品良率以及實際需求來選擇抗反射層在波長轉換模組的形成方法中的製作順序以及形成範圍，以兼顧波長轉換模組的轉換效率以及可靠度。
圖6是本發明一實施例的一種第二波長轉換層製程步驟的流程圖。圖7A至圖7B是本發明一實施例的一種波長轉換模組的製作流程示意圖。圖7A與圖7B的波長轉換模組700的製作流程與圖4A與圖4B的波長轉換模組100的製作流程類似，而差異如下所述。在本實施例中，第二結合材料BM2可選擇為陶瓷或二氧化矽等無機膠合材料，並與波長轉換材料WM混合後燒結而成。也就是說，第二波長轉換層122是藉由螢光玻璃體製程(Phosphor in Glass, PIG)或螢光陶瓷體製程(Phosphor in Ceramic, PIC)而形成。因此，波長轉換模組700若以圖3的波長轉換模組的形成方法製作時，其中的步驟S120時的固化溫度會大於300℃，故步驟S120的一部分需先於基板110外執行後，再將第二波長轉換層122貼附於基板110上。
舉例而言，如圖6所示，在本實施例中，圖3的波長轉換模組的形成方法中的步驟S120可包括下列步驟S621、S622、S623。首先，執行步驟S621，提供波長轉換材料WM與第二結合材料BM2。接著，執行步驟S622，以一固化溫度固化波長轉換材料WM與第二結合材料BM2，其中固化溫度大於300℃。接著，執行步驟S623，藉由一膠合層750將第二波長轉換層122貼附於基板110上。舉例而言，在本實施例中，膠合層750可為導熱膠層。如此，即可形成圖7B的波長轉換模組700的結構。如圖7B所示，在本實施例中，波長轉換模組700還包括一膠合層750，其中膠合層750位於基板110與第二波長轉換層122之間。
如此，在前述實施例中，由於圖5A至圖5C以及圖7B的波長轉換模組波長轉換模組500A、500B、500C、700與圖2C的波長轉換模組100相似，而能達到相同的功能，因此波長轉換模組500A、500B、500C、700能達到與前述的波長轉換模組100類似的效果與優點，在此就不再贅述。並且，當波長轉換模組500A、500B、500C、700應用至前述投影裝置200時，亦能使投影裝置200達到類似的效果與優點，在此就不再贅述。
圖8A至圖8D是本發明各實施例的一種波長轉換模組的剖視示意圖。圖8A與圖8B的波長轉換模組800A與波長轉換模組800B與圖2C的波長轉換模組100類似，而圖8C與圖8D的波長轉換模組800C與波長轉換模組800D分別與圖5A的波長轉換模組500A以及圖7B的波長轉換模組700類似，差異如下所述。波長轉換模組800A、800B、800C及800D各還分別包括反射層於基板110上，其中反射層分別位於基板110與波長轉換層120之間。舉例而言，在本實施例中，圖8A至圖8D的波長轉換模組800A、800B、800C及800D 可藉由圖9的波長轉換模組的形成方法來製作，以下將搭配圖9來進行進一步地解說。
圖9是本發明一實施例的一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。圖9的波長轉換模組的製作流程與圖3的波長轉換模組的製作流程類似，而差異如下所述。在本實施例中，兩第一波長轉換層121、123與第二波長轉換層122共同形成一波長轉換層120，且在執行形成兩第一波長轉換層121、123與第二波長轉換層122的步驟之前，會先執行步驟S910，而形成一反射層於基板110上，其中反射層位於基板110與波長轉換層120之間。
舉例而言，如圖8A所示，在本實施例中，反射層可為高反射層860A，而可為反射鍍膜或鏡反射層。在圖8A的實施例中，高反射層860A的製作方式可為在基板110的表面上鍍有具備保護層或介電質層的金屬層，該金屬層的材料可為銀、銀合金、鋁或鋁合金，或者高反射層860A的製作方式可為在基板110的表面上鍍有介電質。
或是，如圖8B所示，在本實施例中，反射層可為漫反射層860B，而可將散射材料RM混合第一結合材料BM1後，形成於基板110的表面上，其中散射材料RM可為白色散射粒子，而其材質可為二氧化鈦(TiO2 )、二氧化矽(SiO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氮化硼(BN)、二氧化鋯(ZrO2 )。此外，反射層860B亦可為將散射材料RM混合第二結合材料BM2後形成於基板110的表面上，但本發明不以此為限。
如此，即可形成圖8A至圖8B的波長轉換模組800A、800B的結構。此外，再配合相關實施例（如圖5A的實施例與圖7A至圖7B的實施例）的說明，亦可形成圖8C與圖8D的波長轉換模組800C、800D的結構，其中波長轉換模組800C、800D的反射層為反射層860，反射層860可為高反射層860A或漫反射層860B。相關細節可參照上述實施例的說明，在此不予贅述。
圖10A是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的剖視示意圖。圖10B是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。圖10A的波長轉換模組1000與圖8B的波長轉換模組800B類似，差異如下所述。如圖10A所示，在本實施例中，反射層為漫反射層1060，漫反射層1060可包括兩第一反射層1061、1063以及一第二反射層1062。各第一反射層1061、1063分別位於基板110與各第一波長轉換層121、123之間，且各第一反射層1061、1063包括一散射材料RM與一第三結合材料BM3，其中散射材料RM散布於第三結合材料BM3中。第二反射層1062位於基板110與第二波長轉換層122之間，且第二反射層1062包括散射材料RM與一第四結合材料BM4，其中散射材料RM散布於第四結合材料BM4中，且第三結合材料BM3與第四結合材料BM4不同。
舉例而言，在本實施例中，第三結合材料BM3可為有機結合材料，材質可為矽膠，而與第一結合材料BM1相同。另一方面，第四結合材料BM4可為無機結合材料，其材質可包含磷酸鹽、矽酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、金屬氧化物等材料或其組合，且可選擇與第二結合材料BM2相同或不同。但第四結合材料BM4與第二結合材料BM2的共通點是皆具有良好的導熱率與耐熱性。
舉例而言，在本實施例中，圖10A的波長轉換模組1000可藉由圖10B的波長轉換模組的形成方法來製作。舉例而言，請參照圖10B，首先，執行步驟S110，提供一基板110。接著，在執行步驟S120與步驟S130之前，先執行步驟S1020與步驟S1030，即分別先形成一第二反射層1062於基板110上與形成兩第一反射層1061、1063於基板110上。接著，再執行步驟S120與步驟S130，形成一第二波長轉換層122以及形成兩第一波長轉換層121、123於基板110上。如此，即可形成圖10A的波長轉換模組1000的結構。
此外，在本實施例中，雖是以先執行步驟S1020後再執行步驟S1030為例示，即在執行形成一第二反射層1062的步驟之後，再形成兩第一反射層1061、1063，但本發明不以此為限。在另一實施例中，亦可先執行圖10B的步驟S1030後再執行步驟S1020，即在形成兩第一反射層1061、1063的步驟之後，再形成一第二反射層1062。此技術領域中具有通常知識者當可依據產品良率以及實際需求來調整波長轉換模組1000的製作流程順序，亦可形成類似的波長轉換模組1000，在此就不予贅述。
圖11A是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的剖視示意圖。圖11B是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。圖11A的波長轉換模組1100與圖10A的波長轉換模組1000類似，差異如下所述。如圖10A所示，在本實施例中，第二波長轉換層122的第二結合材料BM2可選擇為陶瓷或二氧化矽等無機膠合材料，並與波長轉換材料WM混合後燒結而成。換言之，在本實施例中，形成第二波長轉換層122的步驟S120的方法與圖7A至圖7B的實施例的方法類似，是以大於300℃的固化溫度固化波長轉換材料WM與第二結合材料BM2形成第二波長轉換層122，相關細節可參照上述實施例的說明，在此不予贅述。接著，再執行步驟S1120，形成第二反射層1062於第二波長轉換層122上。之後，再執行步驟S623，藉由膠合層750將第二反射層1062與第二波長轉換層122貼附於基板110上。如此，即可形成圖11A的波長轉換模組1100的結構。
值得注意的是，圖8D的波長轉換模組800D與圖11A的波長轉換模組1100雖皆是以大於300℃的固化溫度固化波長轉換材料WM與第二結合材料BM2形成第二波長轉換層122，但由於形成漫反射層1060的製程順序的不同，因此膠合層750的位置也因此有所差異，而須依需求進行相關材質的選擇。舉例而言，在圖8D的實施例中，膠合層750位於第二波長轉換層122與反射層860之間，而在圖11A的實施例中，第二反射層1062位於第二波長轉換層122與膠合層750之間。如此，在圖8D的實施例中，膠合層750的材質需選擇為透明，否則光束無法進入反射層860，而在圖11A的實施例中，膠合層750的材質就無相關限制。
在前述的實施例中，由於圖8A至圖8D、圖10A以及圖11A的波長轉換模組800A、800B、800C、800D、1000、1100具有與圖2C的波長轉換模組100的波長轉換層120相似的結構，而能達到相同的功能，因此波長轉換模組800A、800B、800C、800D、1000、1100能達到與前述的波長轉換模組100類似的效果與優點，在此就不再贅述。
此外，圖8A至圖8D、圖10A以及圖11A的波長轉換模組800A、800B、800C、800D、1000、1100亦可再配合圖5B至圖5C的實施例的說明，在波長轉換模組800A、800B、800C、800D、1000、1100上選擇性地形成抗反射層540A或抗反射層540B，而可形成與圖5B與圖5C相似的波長轉換模組的結構。相關細節可參照上述實施例的說明，在此不予贅述。
另一方面，在圖1的實施例中，投影裝置200雖以包含波長轉換模組100為例示，但本發明不以此為限。在其他的實施例中，波長轉換模組500A、500B、500C、700、800A、800B、800C、800D、1000、1100亦可被應用至投影裝置200中，任何所屬領域中具有通常知識者在參照本發明之後，當可對其光路作適當的更動，而使投影裝置達到與前述投影裝置200類似的效果與優點，惟其仍應屬於本發明的範疇內。以下將另舉部分實施例作為說明。
圖12是本發明一實施例的另一種投影裝置的架構示意圖。請參照圖12，本實施例的投影裝置400與圖1的投影裝置200類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例中，投影裝置400採用的是波長轉換模組1200，波長轉換模組1200為反射式波長轉換模組，且波長轉換模組1200與波長轉換模組100、500A、500B、500C、700、800A、800B、800C、800D、1000及1100類似，差異僅在於，由於波長轉換模組1200適於反射激發光束50，因此，波長轉換模組1200不具有光通過區TR，而是在對應光通過區TR的位置設置反射區（未繪示）以反射激發光束50。
具體而言，如圖12所示，在本實施例中，當波長轉換模組1200的反射區進入激發光束50的照射範圍時，激發光束50會被波長轉換模組1200的反射區反射，接著來自波長轉換模組1200的激發光束50則可被導引至分光單元220，而被反射至後續的濾光模組230上。另一方面，在本實施例中，當至少一波長轉換區進入激發光束50的照射範圍時，激發光束50被至少一波長轉換區轉換為至少一轉換光束60。之後，如圖12所示，來自波長轉換模組1200的至少一轉換光束60則可被導引至分光單元220，而被反射至後續的濾光模組230上。之後，濾光模組230的濾光區（未繪示）在不同時間中對應地進入轉換光束60的照射範圍內，以例如分別形成紅色色光與綠色色光。另一方面，濾光模組230的透光區（未繪示）在不同時間中亦會對應地進入被傳遞至濾光模組230的激發光束50的照射範圍內，以形成藍色色光，並藉此形成之後的照明光束70與影像光束80。
如此一來，投影裝置200及投影裝置400藉由採用了具有良好的可靠度以及轉換效率的波長轉換模組500A、500B、500C、700、800A、800B、800C、800D、1000、1100及1200，亦可藉由使雷射光斑SP中具有高能量密度的區域位於波長轉換模組500A、500B、500C、700、800A、800B、800C、800D、1000、1100及1200中具有高導熱率及耐熱性的第二波長轉換層122上，而可兼顧良好的光學品質以及可靠度。
綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的實施例中，波長轉換模組藉由第二波長轉換層的配置以及其中第二結合材料的材質選擇，而可提升波長轉換模組的導熱率、耐熱性以及可靠度。並且，波長轉換模組亦可藉由兩第一波長轉換層的配置以及其中第一結合材料的材質選擇，而使波長轉換層保持良好的轉換效率以及對基板的良好附著性，而亦可提升波長轉換模組的可靠度。另一方面，在本發明的實施例中，投影裝置藉由使雷射光斑中具有高能量密度的區域位於具有高導熱率及耐熱性的第二波長轉換層上，而亦可因此兼顧良好的光學品質以及可靠度。此外，本發明的實施例的波長轉換模組的形成方法藉由形成波長轉換模組中位於兩第一波長轉換層之間的第二波長轉換層，而能使波長轉換模組能兼顧良好的可靠度以及轉換效率。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件（element）的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
50‧‧‧激發光束60‧‧‧波長轉換光束70‧‧‧照明光束80‧‧‧影像光束90‧‧‧投影光束100、500A、500B、500C、700、800A、800B、800C、800D、1000、1100、1200‧‧‧波長轉換模組110‧‧‧基板120‧‧‧波長轉換層121、123‧‧‧第一波長轉換層122‧‧‧第二波長轉換層130‧‧‧散光片200、400‧‧‧投影裝置210‧‧‧激發光源220‧‧‧分光單元230‧‧‧濾光模組240‧‧‧光均勻化元件250‧‧‧光閥260‧‧‧投影鏡頭540A、540B‧‧‧抗反射層750‧‧‧膠合層860‧‧‧反射層860A‧‧‧高反射層860B、1060‧‧‧漫反射層1061、1063‧‧‧第一反射層1062‧‧‧第二反射層BM1‧‧‧第一結合材料BM2‧‧‧第二結合材料BM3‧‧‧第三結合材料BM4‧‧‧第四結合材料E‧‧‧邊緣LT‧‧‧光傳遞模組O‧‧‧軸心R‧‧‧徑向方向RM‧‧‧散射材料SP‧‧‧光斑SP1‧‧‧第一部分SP2‧‧‧第二部分S110、S120、S130、S621、S622、S623、S910、S1020、S1030、S1120‧‧‧步驟TR‧‧‧光通過區WM‧‧‧波長轉換材料WR‧‧‧波長轉換區
圖1是本發明一實施例的一種投影裝置的架構示意圖。 圖2A是圖1的一種波長轉換模組的爆炸示意圖。 圖2B是圖2A的波長轉換模組的上視圖。 圖2C是圖2A的波長轉換模組的剖視圖。 圖2D是圖2B的雷射光斑的能量密度與寬度的關係示意圖。 圖3是本發明一實施例的一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。 圖4A至圖4B是本發明一實施例的一種波長轉換模組的製作流程示意圖。 圖5A至圖5C是本發明各實施例的一種波長轉換模組的剖視示意圖。 圖6是本發明一實施例的一種第二波長轉換層製程步驟的流程圖。 圖7A至圖7B是本發明一實施例的一種波長轉換模組的製作流程示意圖。 圖8A至圖8D是本發明各實施例的一種波長轉換模組的剖視示意圖。 圖9是本發明一實施例的一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。 圖10A是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的剖視示意圖。 圖10B是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。 圖11A是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的剖視示意圖。 圖11B是本發明一實施例的另一種波長轉換模組的形成方法的流程圖。 圖12是本發明一實施例的另一種投影裝置的架構示意圖。
100‧‧‧波長轉換模組
110‧‧‧基板
120‧‧‧波長轉換層
121、123‧‧‧第一波長轉換層
122‧‧‧第二波長轉換層
130‧‧‧散光片
E‧‧‧邊緣
O‧‧‧軸心
R‧‧‧徑向方向
SP‧‧‧光斑
SP1‧‧‧第一部分
SP2‧‧‧第二部分
TR‧‧‧光通過區
WR‧‧‧波長轉換區

Claims (20)

  1. 一種波長轉換模組，其特徵在於，包括： 一基板，包括一軸心，該軸心位於該基板的中心；以及 一波長轉換層，位於該基板上，且包括： 兩第一波長轉換層，其中各該第一波長轉換層包括一波長轉換材料以及一第一結合材料，且該波長轉換材料散布於該第一結合材料中；以及 一第二波長轉換層，其中該第二波長轉換層在自該基板的該軸心至該基板的一邊緣的一徑向方向上位於該兩第一波長轉換層之間，且該第二波長轉換層包括該波長轉換材料以及一第二結合材料，該波長轉換材料散布於該第二結合材料中，且該兩第一波長轉換層的該第一結合材料與該第二波長轉換層的該第二結合材料不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換模組，其中該第一結合材料為有機結合材料，而該第二結合材料為無機結合材料。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的波長轉換模組，其中該第二結合材料包含磷酸鹽、矽酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、金屬氧化物或其組合。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的波長轉換模組，其中該第二波長轉換層的厚度小於各該第一波長轉換層的厚度。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的波長轉換模組，其中該波長轉換模組還包括一抗反射層，位於該第二波長轉換層上。
  6. 如申請專利範圍第2項所述的波長轉換模組，還包括一膠合層，其中該膠合層位於該基板與該第二波長轉換層之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換模組，還包括一抗反射層，位於該波長轉換層上。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的波長轉換模組，還包括一反射層，位於該基板與該波長轉換層之間，且該反射層為漫反射層或高反射層。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的波長轉換模組，其中當該反射層為漫反射層時，該反射層包括： 兩第一反射層，各該第一反射層分別位於該基板與各該第一波長轉換層之間，且各該第一反射層包括一散射材料與一第三結合材料，其中該散射材料散布於該第三結合材料中；以及 一第二反射層，位於該基板與該第二波長轉換層之間，且該第二反射層包括該散射材料與一第四結合材料，其中該散射材料散布於該第四結合材料中，且該第三結合材料與該第四結合材料不同。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的波長轉換模組，其中該第三結合材料為有機結合材料，而該第四結合材料為無機結合材料。
  11. 一種波長轉換模組的形成方法，包括： 提供一基板，其中該基板包括一軸心，該軸心位於該基板的中心； 形成兩第一波長轉換層於該基板上，其中各該第一波長轉換層包括一波長轉換材料以及一第一結合材料，且該波長轉換材料散布於該第一結合材料中；以及 形成一第二波長轉換層於該基板上，其中該第二波長轉換層在自該基板的該軸心至該基板的一邊緣的一徑向方向上位於該兩第一波長轉換層之間，且該第二波長轉換層包括該波長轉換材料以及一第二結合材料，該波長轉換材料散布於該第二結合材料中，且該兩第一波長轉換層的該第一結合材料與該第二波長轉換層的該第二結合材料不同。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的波長轉換模組的形成方法，其中形成該兩第一波長轉換層的方法包括： 塗佈該波長轉換材料與該第一結合材料於該基板上；以及 固化該波長轉換材料與該第一結合材料。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的波長轉換模組的形成方法，其中形成該第二波長轉換層的方法包括： 塗佈該波長轉換材料與該第二結合材料於該基板上；以及 固化該波長轉換材料與該第二結合材料。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的波長轉換模組的形成方法，其中形成該第二波長轉換層的方法包括： 以一固化溫度固化該波長轉換材料與該第二結合材料，其中該固化溫度大於300℃；以及 藉由一膠合層將該第二波長轉換層貼附於該基板上。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的波長轉換模組的形成方法，其中該兩第一波長轉換層與該第二波長轉換層共同形成一波長轉換層，且在執行形成該兩第一波長轉換層與該第二波長轉換層的步驟之前，先形成一反射層於該基板上，其中該反射層位於該基板與該波長轉換層之間。
  16. 一種投影裝置，其特徵在於，包括： 一波長轉換模組，包括： 一基板，包括一軸心，該軸心位於該基板的中心；以及 一波長轉換層，位於該基板上，且包括： 兩第一波長轉換層，其中該兩第一波長轉換層包括一波長轉換材料以及一第一結合材料，且該波長轉換材料散布於該第一結合材料中；以及 一第二波長轉換層，其中該第二波長轉換層在自該基板的該軸心至該基板的一邊緣的一徑向方向上位於該兩第一波長轉換層之間，且該第二波長轉換層包括該波長轉換材料以及一第二結合材料，該波長轉換材料散布於該第二結合材料中，且該兩第一波長轉換層的該第一結合材料與該第二波長轉換層的該第二結合材料不同； 一激發光源，適於發出一激發光束，其中該激發光束傳遞至該波長轉換模組，並經由該波長轉換模組轉換為一照明光束； 一光閥，位於該照明光束的傳遞路徑上且適於將該照明光束轉換成一影像光束；以及 一投影鏡頭，位於該影像光束的傳遞路徑上且適於將該影像光束轉換成一投影光束。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的投影裝置，其中該第一結合材料為有機結合材料，而該第二結合材料為無機結合材料。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的投影裝置，當該激發光束被傳遞至該波長轉換模組時，該激發光束於該波長轉換模組上形成一光斑，該光斑的兩第一部分分別位於該兩第一波長轉換層上，該光斑的一第二部分位於該第二波長轉換層上，且該光斑的該第二部分的能量密度大於該光斑的該兩第一部分的能量密度。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的投影裝置，其中該第二波長轉換層的厚度小於各該第一波長轉換層的厚度。
  20. 如申請專利範圍第16項所述的投影裝置，其中該波長轉換模組還包括一反射層，位於該基板與該波長轉換層之間。
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