TWI718748B - 螢光色輪及使用其的光源系統 - Google Patents

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Abstract

一種螢光色輪，包含基板以及致發光層。致發光層設置在基板上，並包含膠體層、多個散射粒子及多個第一光致發光粒子。散射粒子及第一光致發光粒子共同分佈於膠體層內，其中散射粒子中之至少一者位在基板與第一光致發光粒子中之至少一者之間，且第一光致發光粒子中之至少另一者位在基板與散射粒子之至少另一者之間。

Description

螢光色輪及使用其的光源系統
本揭露內容是有關於一種螢光色輪及使用其的光源系統。
近年來，光學投影機已經被應用於許多領域之中，且應用範圍也日漸擴大，例如從消費性產品拓展到高科技設備。各種的光學投影機也被廣泛應用於學校、家庭和商業場合，以將信號源所提供的顯示圖案放大，並顯示在投影屏幕上。
對於光學投影機的光源配置而言，其可以是藉由雷射光源驅使螢光材料發光，其中螢光材料的特性及其配置方式將會與光學投影機提供的色域有相關性。然而，當面對不同的色彩需求時，光學投影機所提供的色域也會要因應調整。因此，如何能有效地調整光學投影機所提供的色域，以使其能更符合色彩需求，已成為當前重要的研發課題之一。
有鑑於此，本揭露內容之一實施方式提供一種螢光色輪，包含基板以及致發光層。致發光層設置在基板上，並包含膠體層、多個散射粒子及多個第一光致發光粒子。散射粒子及第一光致發光粒子共同分佈於膠體層內，其中散射粒子中之至少一者位在基板與第一光致發光粒子中之至少一者之間，且第一光致發光粒子中之至少另一者位在基板與散射粒子之至少另一者之間。
於部分實施方式中，散射粒子各自的粒徑小於第一光致發光粒子各自的粒徑，且第一光致發光粒子各自的粒徑介於10微米至15微米之間。
於部分實施方式中，第一光致發光粒子於致發光層之中的重量百分濃度介於3%至35%之間。
於部分實施方式中，以波長介於430至460奈米之光束射入致發光層後，於對應致發光層發出之光束的發光頻譜中，在波長約450奈米處存在第一波峰，在波長介於490至540奈米處存在第二波峰，且第一波峰的峰值亮度對於第二波峰的峰值亮度之比值為介於2至36之間。
於部分實施方式中，螢光色輪更包含第一波長轉換層。第一波長轉換層設置在基板上或致發光層上，並包含多個第二光致發光粒子，其中第一波長轉換層於基板的垂直投影與致發光層於基板的垂直投影形成的重疊面積小於致發光層於基板的垂直投影面積。
於部分實施方式中，螢光色輪更包含第二波長轉換層。第二波長轉換層設置在致發光層上，並包含多個第三光致發光粒子，其中第一波長轉換層與第二波長轉換層分別位在致發光層之上表面的不同區域，且致發光層之上表面的至少一部份未被第一波長轉換層或第二波長轉換層覆蓋。
本揭露內容之一實施方式提供一種螢光色輪，包含基板以及致發光層。致發光層設置在基板上，並包含多個散射粒子及多個第一光致發光粒子。散射粒子各自相對基板的高度皆異於第一光致發光粒子各自相對基板的高度，而致發光層之第一區塊內的粒子濃度大於致發光層之第二區塊內的粒子濃度，且第一區塊位在基板與第二區塊之間。
於部分實施方式中，散射粒子各自相對基板的高度皆小於第一光致發光粒子各自相對基板的高度，且散射粒子位在第一區塊內，而第一光致發光粒子位在第二區塊內。
於部分實施方式中，散射粒子各自相對基板的高度皆大於第一光致發光粒子各自相對基板的高度，且第一光致發光粒子位在第一區塊內，而散射粒子位在第二區塊內。
於部分實施方式中，螢光色輪更包含第一波長轉換層。第一波長轉換層設置在基板上或致發光層上，並包含多個第二光致發光粒子，其中第一波長轉換層於基板的垂直投影與致發光層於基板的垂直投影形成的重疊面積小於致發光層於基板的垂直投影面積。
本揭露內容之一實施方式提供一種光源系統，包含螢光色輪、光發射器以及光反射器。光反射器光學耦合於該光發射器與該螢光色輪之間，並具有反射面，且反射面朝向螢光色輪。
本揭露內容之一實施方式提供一種螢光色輪，基板以及致發光層。致發光層設置在基板上，並包含膠體層、複數個散射粒子及複數個第一光致發光粒子。散射粒子及第一光致發光粒子共同分佈於膠體層內，其中致發光層配置以接收激發光而產生調制光。調制光之發光頻譜具有第一峰值亮度及第二峰值亮度。第一峰值亮度大於第二峰值亮度，且第一峰值亮度對於第二峰值亮度之比值介於2至36之間。
於部分實施方式中，第一光致發光粒子在接收激發光後產生之光線的峰值亮度所對應之波長，係不小於激發光的峰值亮度所對應之波長。
於部分實施方式中，第一光致發光粒子各自的粒徑介於10微米至15微米之間，且第一光致發光粒子於致發光層之中的重量百分濃度介於3%至35%之間。
於部分實施方式中，螢光色輪更包含第一波長轉換層。第一波長轉換層設置在基板上或致發光層上，並包含複數個第二光致發光粒子。第一波長轉換層於基板的垂直投影與致發光層於基板的垂直投影形成的重疊面積小於致發光層於基板的垂直投影面積。
於部分實施方式中，第二光致發光粒子在接收激發光後產生之光線的峰值亮度所對應之波長，係不小於第一光致發光粒子在接收激發光後產生之光線的峰值亮度所對應之波長。
以下將以圖式揭露本揭露內容之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露內容。也就是說，在本揭露內容部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層也可被稱為第二元件、組件、區域、層，而不脫離本揭露內容的本意。
本文使用的「約」或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」或「實質上」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。另外關於「均勻」之意涵意表達材料或是混合光線於手段上或製程上之混合，並非作為實際之物質結構或能量於定量或定性上之限定。
請先參照第1A圖，第1A圖為依據本揭露內容的第一實施方式繪示光源系統100的配置示意圖。本揭露內容的光源系統100可應用於光學投影機，以做為光學投影機的光源使用。光源系統100包含光發射器110、第一透鏡120、反射鏡130、光反射器140、透鏡組150、螢光色輪160、轉軸180、第二透鏡182以及光耦合器184。
光發射器110可用以發射光束L1。於部分實施方式中，光發射器110可以是雷射發射器，並可提供雷射光束。第一透鏡120、反射鏡130、光反射器140及透鏡組150可將光線光學耦合於光發射器110與螢光色輪160之間，從而將光發射器110提供的光束L1導引至螢光色輪160。具體來說，光發射器110提供的光束L1可先穿過第一透鏡120，其中第一透鏡120可以是匯聚透鏡，以提供光束L1聚焦效果。接著，光束L1的行進方向可經由反射鏡130及光反射器140轉向而朝著透鏡組150及螢光色輪160行進，其中光反射器140具有反射面142，且反射面142朝向螢光色輪160。
透鏡組150可包含至少一個匯聚透鏡、發散透鏡或其組合，藉以將轉向後的光束L1導引並聚焦在螢光色輪160上。當螢光色輪160接收到光束L1後，其可至少透過反射及光致發光機制，而提供朝著透鏡組150行進的光束L2。此外，螢光色輪160可連接轉軸180，於光發射器110提供光束L1的期間，連接至螢光色輪160的轉軸180可由馬達(未繪示)驅動，並帶動螢光色輪160發生轉動，藉以避免因受光束L1照射而累積過多熱能於螢光色輪160的固定位置上。於部分實施方式中，螢光色輪160可更包含散熱片(未繪示)，其可配置在螢光色輪160的下表面，其中螢光色輪160為反射式色輪。
第二透鏡182可將光線光學耦合於螢光色輪160與光耦合器184之間，並能用以將來自螢光色輪160的光束L2導引至光耦合器184。具體來說，螢光色輪160所提供的光束L2可先穿過透鏡組150，並由透鏡組150調製為平行光 (即平行透鏡組150的光軸)後，朝著第二透鏡182行進。接著，第二透鏡182可將光束L2導引至光耦合器184內，以使光源系統100能透過光耦合器184輸出光束。較佳地，光耦合器184為一均光柱，光反射器140為全頻譜反射鏡或二向色鏡。
本揭露內容中，可藉由調整螢光色輪160的層體配置來對應提升光源系統100所能輸出之光束的色域，以下將對此提供進一步的說明。請參照第1B圖及第1C圖，其中第1B圖為第1A圖的螢光色輪160的上視示意圖，第1C圖為沿著第1B圖的線段1C-1C’繪示螢光色輪160的剖面示意圖，而第1D圖為沿著第1B圖的線段1D-1D’繪示螢光色輪160的剖面示意圖。
螢光色輪160包含基板162、致發光層164以及第一波長轉換層166。基板162可以包含金屬材料或非金屬材料，且其可以是複合式結構。舉例來說，基板162的底部可以是金屬材料，而基板162的頂部可以是非金屬材料，其可透過貼合的方式結合，其中非金屬材料例如可以是藍寶石材料、玻璃材料、硼矽玻璃材料、浮法硼矽玻璃材料、熔凝石英材料或氟化鈣材料、陶瓷材料或其組合。
致發光層164可設置在基板162上，並包含膠體層168、多個散射粒子170及多個第一光致發光粒子172，且散射粒子170及第一光致發光粒子172為共同分佈於膠體層168內。於部分實施方式中，可先將散射粒子170及第一光致發光粒子172共同調配於膠體之中，並使其均勻分散在膠體之中。接著，可將帶有散射粒子170及第一光致發光粒子172的膠體塗佈在基板162上，並將膠體固化成膠體層168。
對此，在製程上將散射粒子170及第一光致發光粒子172均勻分散在膠體之中，則將膠體固化成膠體層168後，膠體層168內的散射粒子170及第一光致發光粒子172也會是均勻分散的。更進一步來說，散射粒子170中之至少一者(例如散射粒子170A)位在基板162與第一光致發光粒子172中之至少一者(例如第一光致發光粒子172A)之間，且第一光致發光粒子172中之至少另一者(例如第一光致發光粒子172B)位在基板162與散射粒子170之至少另一者(例如散射粒子170B)之間。換另一種方式來說，散射粒子170中之至少一者(例如散射粒子170A)至基板162的距離係小於第一光致發光粒子172中之至少一者(例如第一光致發光粒子172A)至基板162的距離，且第一光致發光粒子172中之至少另一者(例如第一光致發光粒子172B) 至基板162的距離係小於散射粒子170之至少另一者(例如散射粒子170B)至基板162的距離。
透過此配置，當有光束(例如第1A圖的光束L1)射入致發光層164時，致發光層164除了可藉由散射粒子170反射光束之外，第一光致發光粒子172可同時受到來自於光發射器110所發射之光束及/或散射粒子170所反射之光束的激發，而提供激發光。舉例來說，當第一光致發光粒子172的物理性質為可由藍光激發出綠光的情況下，光發射器110將藍光射入致發光層164將可使致發光層164發出藍光與綠光的混合光，或稱為調制藍光。如此一來，即可調整由致發光層164提供之光束的色域。在此，所述的「調整由致發光層164提供之光束的色域」包含調整光束於色彩空間的座標及其亮度。具體來說，透過將散射粒子170及第一光致發光粒子172配置為共同分佈於膠體層168內，在第一光致發光粒子172為可由藍光激發出綠光的情況下，除了可使致發光層164所提供之光束能具有更大的色域之外，尚可調制大部分現有光發射器110所發出偏向紫色的光束以避免致發光層164所提供之光束的顏色偏向紫色的問題，從而能使光源系統100的輸出光束能符合相關規範。
於部分實施方式中，散射粒子170可以是二氧化鈦(TiO 2)、氧化鋅(ZnO)、氮化硼(BN)、二氧化鋯(ZrO 2)、三氧化二鋁(Al 2O 3)或其組合。於部分實施方式中，第一光致發光粒子172可以是綠色螢光粉，其於色彩空間的座標可以是x>0.35且y>0.56。於部分實施方式中，第一光致發光粒子172可以是LuAG之石榴石(garnet)結構的螢光粉，或是SiAlON、硫化物或矽酸鹽(Silicate)材料。除此之外，可藉由調整第一光致發光粒子172的參數，而調整致發光層164發出之光束的光學性質，其中第一光致發光粒子172的參數包含像是其粒徑、其於致發光層164之中的重量百分濃度或其他參數。
散射粒子170各自的粒徑會小於第一光致發光粒子172各自的粒徑。於部分實施方式中，第一光致發光粒子172各自的粒徑可介於約5微米至約40微米之間或是可介於約10微米至約15微米之間。對此，第一光致發光粒子172的粒徑及其於致發光層164之中的重量百分濃度至少會與致發光層164因受藍光照射而發出之光束的亮度有相關性。
舉例來說，在散射粒子170的參數不變的情況下，使用粒徑約20微米的第一光致發光粒子172，且其於致發光層164之中的重量百分濃度為約20%時，致發光層164因受藍光照射而發出之光束的亮度記為亮度B；使用粒徑約12微米的第一光致發光粒子172，且其於致發光層164之中的重量百分濃度為約10%時，致發光層164因受藍光照射而發出之光束的亮度會是亮度B的1.03倍；使用粒徑約12微米的第一光致發光粒子172，且其於致發光層164之中的重量百分濃度約為20%時，致發光層164因受藍光照射而發出之光束的亮度會是亮度B的1.6倍。上述數據說明道，在相同重量百分濃度下，12微米的單位面積顆數為20微米的5至6倍，因此當第一光致發光粒子172愈接近散射粒子170的粒徑時會有較佳的亮度表現；而在同樣12微米的狀況下，較高的重量百分濃度也會有較佳的亮度表現，因此上述參數皆反應到亮度表現上。
另一方面，第一光致發光粒子172於致發光層164之中的重量百分濃度也會與致發光層164因受藍光照射而發出之光束的波形有相關。對此，請看到第1E圖，第1E圖為將藍光射入致發光層後，對應致發光層發出之光束所繪的發光頻譜，其中第1E圖所繪的發光頻譜為光發射器110以波長介於430至460奈米之光束射入致發光層164後所產生。此外，第1E圖中，橫軸為波長，且單位為奈米，而縱軸為光強度，其中縱軸的單位為任意單位(arb. Unit)，並以數值表示其相對大小關係。
如第1E圖所示，於致發光層的發光頻譜中，在波長約450奈米處會存在第一波峰P1，此第一波峰P1大致上係由光發射器110之激發光束的頻譜所體現；而在波長介於約490至約540奈米處存在第二波峰P2，該第二波峰P2的頻譜則是由第一光致發光粒子所被激發出來的受激光所體現，且第一波峰P1的峰值亮度會大於第二波峰P2的峰值亮度。對此，當調整第一光致發光粒子(例如第1C圖的第一光致發光粒子172)於致發光層(例如第1C圖的致發光層164)之中的重量百分濃度時，可連帶調整第一波峰P1的峰值亮度對於第二波峰P2的峰值亮度之比值。具體來說，「第一光致發光粒子於致發光層之中的重量百分濃度」與「第一波峰的峰值亮度對於第二波峰的峰值亮度之比值」之間的關係為呈現負相關，舉例來說將第一光致發光粒子於致發光層之中的重量百分濃度調整為介於3%至35%之間時，可使第一波峰P1的峰值亮度對於第二波峰P2的峰值亮度之比值調整為介於36至2之間，如此的比值將可使光源系統所輸出之光束能符合規範。於部分實施方式中，也可以是將第一波峰P1的峰值亮度對於第二波峰P2的峰值亮度之比值調整為4至6之間，此為應用於投影機中較佳顏色與亮度的出光表現。當第一光致發光粒子於致發光層之中的重量百分濃度小於3%或大於35%時，則所呈現的顏色就會偏紫或偏綠，不符投影機所需的顏色需求。
請回到第1B圖、第1C圖及第1D圖。第一波長轉換層166設置在致發光層164上，使得致發光層164會位在基板162與第一波長轉換層166之間。也就是說，致發光層164與光反射器(第1A圖的光反射器140)之間的距離會大於第一波長轉換層166與光反射器(第1A圖的光反射器140)之間的距離，間接地來說，第一波長轉換層166在光路上較致發光層164靠近光發射器110。
第一波長轉換層166可包含膠體層174及多個第二光致發光粒子176，其中第二光致發光粒子176分佈在膠體層174之中，且其與第一光致發光粒子172於受激發後會產生不同的色光。舉例來說，在第一光致發光粒子172為受藍光激發而發出綠光的情況下，第二光致發光粒子176可以是受藍光激發而發出紅光。於部分實施方式中，第二光致發光粒子176可以是黃色螢光粉、綠色螢光粉或紅色螢光粉等峰值亮度所對應之波長範圍為490～650奈米之間的波長轉換材料。
此外，第一波長轉換層166於基板162的垂直投影與致發光層164於基板162的垂直投影會互相重疊並形成重疊面積，且此重疊面積係小於致發光層164於基板162的垂直投影面積。亦即，致發光層164於上視視角的形狀會是一個完整的環狀，而第一波長轉換層166於上視視角的形狀則會是部分的環狀並帶有一個缺口，使得至少會有一部分的致發光層164是未被第一波長轉換層166覆蓋的。在其他的態樣上，當然也可以按需求設置多個缺口以在轉軸180的旋轉時，從一時序上獲得較多的調制藍光。
在此配置下，當螢光色輪160受到藍光照射時，未被第一波長轉換層166覆蓋的致發光層164將可提供藍光與綠光的混合光，而第一波長轉換層166將可提供紅光，其中受第一波長轉換層166覆蓋之致發光層164可做為第一波長轉換層166的反射基底。在其他的變化實施態樣上，當基板162的材質為具有足夠的反射能力或是特別的考量時，第一波長轉換層166也可以直接設置在基板162上(圖未示出)而不設置在致發光層164上，惟此態樣在製程上即相對繁複。
由於波長轉換的原理係由較短波長的光線透過材料轉換為較長波長的光線，因此以第1D圖的結構來說，第一波長轉換層166所產生的光線得以被致發光層164進行一定程度的反射，而即使光發射器110的光束透射過第一波長轉換層166而抵達致發光層164並產生調制藍光，這樣的調製藍光同樣可以激發第一波長轉換層166而產生紅光。因此，當調整致發光層164內的第一光致發光粒子172的參數時，第一波長轉換層166所產生之紅光的光學性質將不會受到過多影響。舉例來說，當將第一光致發光粒子172於致發光層164之中的重量百分濃度調整為0%時，第一波長轉換層166所提供之紅光於色彩空間的座標(x,y)會是(0.650,0.3424)；當將第一光致發光粒子172於致發光層164之中的重量百分濃度調整為10%時，第一波長轉換層166所提供之紅光於色彩空間的座標(x,y)會是(0.6496,0.3427)；當將第一光致發光粒子172於致發光層164之中的重量百分濃度調整為20%時，第一波長轉換層166所提供之紅光於色彩空間的座標(x,y)會是(0.6498,0.3425)。換言之，當透過調整致發光層164內的第一光致發光粒子172的參數來實現調整致發光層164發出之光束的光學特性時，將不會對第一波長轉換層166所提供之紅光的光學性質帶來過多的影響，從而利於簡化對第一光致發光粒子172的參數設計。
雖上述實施方式是以將藍光射入致發光層，並採用受激發後發出綠光的第一光致發光粒子為例來說明，然而本揭露內容不以此為限，致發光層的性質也可以因應實際需求而調整。於其他實施方式中，致發光層的第一光致發光粒子可以是受藍光激發後產生綠光以外的色光，或者第一光致發光粒子也可以是受藍光以外的色光激發，例如紫外光，以產生可見光波段內的色光。另外，第一波長轉換層的第二光致發光粒子也可以是受光線激發後而產生黃光、紅光或是等同於第一光致發光粒子的材料，材料的選用原則係使激發第二光致發光粒子所產生之光線的峰值亮度所對應之波長不小於第一光致發光粒子所產生之光線的峰值亮度所對應之波長，而激發第一光致發光粒子所產生之光線的峰值亮度所對應之波長也不小於光發射器所發出之光線的峰值亮度所對應之波長。
請再看到第2A圖、第2B圖及第2C圖，第2A圖為依據本揭露內容的第二實施方式繪示光源系統的螢光色輪160的上視示意圖，第2B圖為沿著第2A圖的線段2B-2B’繪示螢光色輪160的剖面示意圖，而第2C圖為沿著第2A圖的線段2C-2C’繪示螢光色輪160的剖面示意圖。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點在於，在本實施方式的致發光層164中，其散射粒子170各自相對基板162的高度皆異於其第一光致發光粒子172各自相對基板162的高度。
具體來說，本實施方式的致發光層164可包含層疊的膠體層168A及168B，且散射粒子170為分佈在膠體層168A之中，而第一光致發光粒子172則為分佈在膠體層168B之中。此配置方式可透過兩次的塗佈來實現，舉例來說，可先將散射粒子170及第一光致發光粒子172分別調配於不同的膠體中，接著將帶有散射粒子170的膠體及帶有第一光致發光粒子172的膠體依序塗佈在基板162上。由於散射粒子170及第一光致發光粒子172為依序塗佈在基板162上，故散射粒子170各自相對基板162的高度皆會小於第一光致發光粒子172各自相對基板162的高度。
除此之外，對於散射粒子170及第一光致發光粒子172而言，其中較靠近基板162的粒子會有較高的濃度。更進一步來說，可將膠體層168A及168B分別視為致發光層164的第一區塊及第二區塊，亦即第一區塊會位在基板162與第二區塊之間，其中散射粒子170位在第一區塊內，而第一光致發光粒子172位在第二區塊內。在此配置下，由於散射粒子170相對第一光致發光粒子172會是較靠近基板162的，故可將散射粒子170的粒子濃度調配為大於第一光致發光粒子172的粒子濃度，使得致發光層164之第一區塊內的粒子濃度會大於致發光層164之第二區塊內的粒子濃度。
如此配置的螢光色輪160亦可達到前述之使致發光層164所提供之光束能具有更大的色域以及調制光發射器110所發出之光束的功用，此外，由於可採不同的製程方式達到這些效果，故可提升螢光色輪160的製作彈性。此外，第一波長轉換層166同樣為設置在致發光層164上，且第一波長轉換層166於基板162的垂直投影與致發光層164於基板162的垂直投影仍會互相重疊，並形成重疊面積，且此重疊面積小於致發光層164於基板162的垂直投影面積。
請再看到第3A圖、第3B圖及第3C圖，第3A圖為依據本揭露內容的第三實施方式繪示光源系統的螢光色輪160的上視示意圖，第3B圖為沿著第3A圖的線段3B-3B’繪示螢光色輪160的剖面示意圖，而第3C圖為沿著第3A圖的線段3C-3C’繪示螢光色輪160的剖面示意圖。本實施方式與第二實施方式的至少一個差異點在於，在本實施方式的致發光層164中，散射粒子170為分佈在膠體層168B之中，而第一光致發光粒子172為分佈在膠體層168A之中，使得散射粒子170各自相對基板162的高度皆大於第一光致發光粒子172各自相對基板162的高度。
換言之，本實施方式中，第一光致發光粒子172會是位在第一區塊內，而散射粒子170會是位在第二區塊內。對此，第一光致發光粒子172的粒子濃度調配為大於散射粒子170的粒子濃度，使得致發光層164之第一區塊內的粒子濃度仍會大於致發光層164之第二區塊內的粒子濃度。同樣地，由於可採不同的製程方式達到這些效果，故可提升螢光色輪160的製作彈性。此外，第一波長轉換層166的配置方式可與前述實施方式雷同，在此不再贅述。
請再看到第4A圖、第4B圖、第4C圖及第4D圖，第4A圖為依據本揭露內容的第四實施方式繪示光源系統的螢光色輪160的上視示意圖，第4B圖為沿著第4A圖的線段4B-4B’繪示螢光色輪160的剖面示意圖，第4C圖為沿著第4A圖的線段4C-4C’繪示螢光色輪160的剖面示意圖，而第4D圖為沿著第4A圖的線段4D-4D’繪示螢光色輪160的剖面示意圖。本實施方式與第一實施方式的至少一個差異點在於，本實施方式的螢光色輪160更包含第二波長轉換層167，其設置在致發光層164上，且第一波長轉換層166與第二波長轉換層167分別位在致發光層164之上表面的不同區域。設置在基板162上的致發光層164於上視視角的形狀會是一個完整的環狀，而設置在基板162上的第一波長轉換層166及第二波長轉換層167於上視視角的形狀則會是部分的環狀，使得致發光層164之上表面的至少一部份係未被第一波長轉換層166或第二波長轉換層167覆蓋。
第二波長轉換層167包含膠體層177及多個第三光致發光粒子178。第三光致發光粒子178分佈在膠體層174之中，且其與第二光致發光粒子176於受激發後會產生不同的色光。舉例來說，於部分實施方式中，第二光致發光粒子176及第三光致發光粒子178於受激發後分別會產生紅光及綠光。
透過此配置，由於致發光層164之上表面的至少一部份係未被第一波長轉換層166或第二波長轉換層167覆蓋，故當對螢光色輪160照射藍光時，螢光色輪160仍能藉由致發光層164提供藍光與綠光的混合光，而以致發光層164做為反射基底的第一波長轉換層166及第二波長轉換層167則是分別提供紅光與綠光。如此一來，仍可實現前述之使致發光層164所提供之光束能具有更大的色域以及調制大部分現有光發射器110所發出之光束。此外，本實施例當然也可以按需求設置多個未被波長轉換層所覆蓋的區域，以在一時序上獲得較多的調制光線。
綜上所述，本揭露內容的螢光色輪包含基板、致發光層以及波長轉換層。致發光層設置在基板上，並包含膠體層、多個散射粒子及多個第一光致發光粒子。散射粒子及第一光致發光粒子可共同分佈於膠體層內，並做為螢光色輪的反射基底。波長轉換層可設置在致發光層上，並包含多個第二光致發光粒子，其中第一光致發光粒子與第二光致發光粒子受激發而產生的色光不相同。透過此配置，當對螢光色輪照射藍光時，螢光色輪能藉由致發光層提供藍光與其他色光的混合光，如此一來，可使致發光層所提供之光束能具有更大的色域以及避免致發光層所提供之光束的顏色過度偏向紫色。另一方面，以致發光層做為反射基底的波長轉換層則可提供藍光以外的色光，且藉由加入第一光致發光粒子來實現調整致發光層的光學特性之方式將不會對波長轉換層造成過多影響，從而利於簡化對第一光致發光粒子的參數設計。
雖然本揭露內容已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100  光源系統 110  光發射器 120  第一透鏡 130  反射鏡 140  光反射器 142  反射面 150  透鏡組 160  螢光色輪 162  基板 164  致發光層 166  第一波長轉換層 167  第二波長轉換層 168、168A、168B、 174、177  膠體層 170、170A、170B  散射粒子 172、172A、172B  第一光致發光粒子 176  第二光致發光粒子 178  第三光致發光粒子 180  轉軸 182  第二透鏡 184  光耦合器 1C-1C’、1D-1D’、2B-2B’、2C-2C’、3B-3B’、3C-3C’ 、4B-4B’、4C-4C’、4D-4D’  線段 L1、L2  光束 P1  第一波峰 P2  第二波峰
第1A圖為依據本揭露內容的第一實施方式繪示光源系統的配置示意圖。 第1B圖為第1A圖的螢光色輪的上視示意圖。 第1C圖為沿著第1B圖的線段1C-1C’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第1D圖為沿著第1B圖的線段1D-1D’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第1E圖為將藍光射入致發光層後，對應致發光層發出之光束所繪的發光頻譜。 第2A圖為依據本揭露內容的第二實施方式繪示光源系統的螢光色輪的上視示意圖。 第2B圖為沿著第2A圖的線段2B-2B’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第2C圖為沿著第2A圖的線段2C-2C’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第3A圖為依據本揭露內容的第三實施方式繪示光源系統的螢光色輪的上視示意圖。 第3B圖為沿著第3A圖的線段3B-3B’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第3C圖為沿著第3A圖的線段3C-3C’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第4A圖為依據本揭露內容的第四實施方式繪示光源系統的螢光色輪的上視示意圖。 第4B圖為沿著第4A圖的線段4B-4B’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第4C圖為沿著第4A圖的線段4C-4C’繪示螢光色輪的剖面示意圖。 第4D圖為沿著第4A圖的線段4D-4D’繪示螢光色輪的剖面示意圖。
162  基板 164  致發光層 168  膠體層 170、170A、170B  散射粒子 172、172A、172B  第一光致發光粒子

Claims (16)

  1. 一種螢光色輪，包含：一基板；一致發光層，設置在該基板上，並包含一膠體層、複數個散射粒子及複數個第一光致發光粒子，該些散射粒子及該些第一光致發光粒子共同分佈於該膠體層內，其中該些散射粒子中之至少一者位在該基板與該些第一光致發光粒子中之至少一者之間，且該些第一光致發光粒子中之至少另一者位在該基板與該些散射粒子之至少另一者之間；以及一第一波長轉換層，設置在該致發光層上，並包含複數個第二光致發光粒子。
  2. 如申請專利範圍第1項之螢光色輪，其中該些散射粒子各自的粒徑小於該些第一光致發光粒子各自的粒徑，且該些第一光致發光粒子各自的粒徑介於10微米至15微米之間。
  3. 如申請專利範圍第1項之螢光色輪，其中該些第一光致發光粒子於該致發光層之中的重量百分濃度介於3%至35%之間。
  4. 如申請專利範圍第1項之螢光色輪，其中以波長介於430至460奈米之光束射入該致發光層後，於對應該致發光層發出之光束的發光頻譜中，在波長約450奈米處存在一第一波峰，在波長介於490至540奈米處存在一第二 波峰，且該第一波峰的峰值亮度對於該第二波峰的峰值亮度之比值為介於2至36之間。
  5. 如申請專利範圍第1項之螢光色輪，其中該第一波長轉換層於該基板的垂直投影與該致發光層於該基板的垂直投影形成的重疊面積小於該致發光層於該基板的垂直投影面積。
  6. 如申請專利範圍第5項之螢光色輪，更包含：一第二波長轉換層，設置在該致發光層上，並包含複數個第三光致發光粒子，其中該第一波長轉換層與該第二波長轉換層分別位在該致發光層之一上表面的不同區域，且該致發光層之該上表面的至少一部份未被該第一波長轉換層或該第二波長轉換層覆蓋。
  7. 一種螢光色輪，包含：一基板；一致發光層，設置在該基板上，並包含複數個散射粒子及複數個第一光致發光粒子，其中該些散射粒子各自相對該基板的高度皆異於該些第一光致發光粒子各自相對該基板的高度，而該致發光層之一第一區塊內的粒子濃度大於該致發光層之一第二區塊內的粒子濃度，且該第一區塊位在該基板與該第二區塊之間；以及一第一波長轉換層，設置在該致發光層上，並包含複數個第二光致發光粒子。
  8. 如申請專利範圍第7項之螢光色輪，其中該些散射粒子各自相對該基板的高度皆小於該些第一光致發光粒子各自相對該基板的高度，且該些散射粒子位在該第一區塊內，而該些第一光致發光粒子位在該第二區塊內。
  9. 如申請專利範圍第7項之螢光色輪，其中該些散射粒子各自相對該基板的高度皆大於該些第一光致發光粒子各自相對該基板的高度，且該些第一光致發光粒子位在該第一區塊內，而該些散射粒子位在該第二區塊內。
  10. 如申請專利範圍第7項之螢光色輪，其中該第一波長轉換層於該基板的垂直投影與該致發光層於該基板的垂直投影形成的重疊面積小於該致發光層於該基板的垂直投影面積。
  11. 一種光源系統，包含：如請求項1至10之其中任一項的螢光色輪；一光發射器；以及一光反射器，光學耦合於該光發射器與該螢光色輪之間，並具有一反射面，且該反射面朝向該螢光色輪。
  12. 一種螢光色輪，包含：一基板； 一致發光層，設置在該基板上，並包含一膠體層、複數個散射粒子及複數個第一光致發光粒子，該些散射粒子及該些第一光致發光粒子共同分佈於該膠體層內，其中該致發光層配置以接收一激發光而產生一調制光，該調制光之發光頻譜具有一第一峰值亮度及一第二峰值亮度，其中該第一峰值亮度大於該第二峰值亮度，且該第一峰值亮度對於該第二峰值亮度之比值介於2至36之間；以及一第一波長轉換層，設置在該致發光層上，並包含複數個第二光致發光粒子。
  13. 如申請專利範圍第12項之螢光色輪，其中該些第一光致發光粒子在接收該激發光後產生之光線的峰值亮度所對應之波長，係不小於該激發光的峰值亮度所對應之波長。
  14. 如申請專利範圍第12項之螢光色輪，其中該些第一光致發光粒子各自的粒徑介於10微米至15微米之間，且該些第一光致發光粒子於該致發光層之中的重量百分濃度介於3%至35%之間。
  15. 如申請專利範圍第12項之螢光色輪，其中該第一波長轉換層於該基板的垂直投影與該致發光層於該基板的垂直投影形成的重疊面積小於該致發光層於該基板的垂直投影面積。
  16. 如申請專利範圍第15項之螢光色輪，其中該些第二光致發光粒子在接收該激發光後產生之光線的峰值亮度所對應之波長，係不小於該些第一光致發光粒子在接收該激發光後產生之光線的峰值亮度所對應之波長。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112864333B (zh) * 2021-01-26 2023-02-07 合肥维信诺科技有限公司 一种显示面板及显示装置
CN113671781B (zh) * 2021-08-31 2023-03-14 青岛海信激光显示股份有限公司 发光单元、光源系统和激光投影设备
CN113671776B (zh) * 2021-08-31 2023-03-07 青岛海信激光显示股份有限公司 发光单元、光源系统和激光投影设备
CN117795417A (zh) * 2021-08-31 2024-03-29 青岛海信激光显示股份有限公司 激光投影设备
CN113671780A (zh) * 2021-08-31 2021-11-19 青岛海信激光显示股份有限公司 发光单元、光源系统和激光投影设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201327015A (zh) * 2011-12-27 2013-07-01 Delta Electronics Inc 光源系統及其波長轉換裝置
CN104566229A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置的制造方法
TW201523115A (zh) * 2013-11-08 2015-06-16 Nippon Electric Glass Co 投影機用螢光輪及投影機用發光裝置
TW201833655A (zh) * 2017-03-02 2018-09-16 揚明光學股份有限公司 光源裝置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5491888B2 (ja) * 2010-02-05 2014-05-14 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 投写型表示装置
JP6314472B2 (ja) * 2013-12-20 2018-04-25 日本電気硝子株式会社 プロジェクター用蛍光ホイール、その製造方法及びプロジェクター用発光デバイス
CN106206904B (zh) * 2015-04-29 2019-05-03 深圳光峰科技股份有限公司 一种波长转换装置、荧光色轮及发光装置
JPWO2017169187A1 (ja) * 2016-03-31 2019-02-07 ソニー株式会社 光源装置および電子機器
JP2017215507A (ja) * 2016-06-01 2017-12-07 キヤノン株式会社 波長変換素子、光源装置および画像投射装置
WO2018225424A1 (ja) * 2017-06-06 2018-12-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 波長変換体及びその製造方法、並びに波長変換体を用いた発光装置
JP2019074677A (ja) * 2017-10-18 2019-05-16 セイコーエプソン株式会社 波長変換素子、波長変換装置、光源装置およびプロジェクター

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201327015A (zh) * 2011-12-27 2013-07-01 Delta Electronics Inc 光源系統及其波長轉換裝置
CN104566229A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置的制造方法
TW201523115A (zh) * 2013-11-08 2015-06-16 Nippon Electric Glass Co 投影機用螢光輪及投影機用發光裝置
TW201833655A (zh) * 2017-03-02 2018-09-16 揚明光學股份有限公司 光源裝置

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