TWI767602B

TWI767602B - 波長轉換裝置

Info

Publication number: TWI767602B
Application number: TW110108520A
Authority: TW
Inventors: 郭柏村; 周彥伊; 楊立誠
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2022-06-11
Also published as: TW202142896A; CN113625517B; CN113625517A; US11287730B2; US20210349380A1

Abstract

一種波長轉換裝置包括基板、光致發光層、光斑調節層以及反射層。光致發光層設置在基板上方，且配置以接收入射光並將入射光轉換為激發光。光斑調節層設置在基板與光致發光層之間，且配置以接收激發光及未經轉換的入射光，以調整激發光及未經轉換的入射光的光路，其中光致發光層的折射率相異於光斑調節層的折射率。反射層設置於光斑調節層與基板之間，且配置以反射入射光以及激發光。

Description

波長轉換裝置

本揭露內容是有關於一種波長轉換裝置。

近年來，光學投影機已被廣泛用於許多領域及各種場合，例如學校、家庭及企業中。

在一種類型的投影機中，激光源提供入射在螢光材料上的第一光線，進而發出第二光線。對此，螢光材料與反射材料被塗佈在螢光輪上，且螢光輪被馬達驅動以高速地旋轉，並最終由螢光輪反射的光形成圖像。隨著對光學投影機之亮度的要求的提高，如何使螢光材料及反射材料發揮更好的效果成為當前的重要課題。

根據本揭露一些實施方式，一種波長轉換裝置包括基板、光致發光層、光斑調節層以及反射層。光致發光層設置在基板上方，且配置以接收入射光並將入射光轉換為激發光。光斑調節層設置在基板與光致發光層之間，且配置以接收激發光以及未經轉換的入射光，以調整激發光及未經轉換的入射光的光路，其中光致發光層的折射率相異於光斑調節層的折射率。反射層設置於光斑調節層與基板之間，且配置以反射入射光以及激發光。

在本揭露一些實施方式中，光斑調節層的熱導率介於0.1W/m∙K至40W/m∙K之間。

在本揭露一些實施方式中，光斑調節層包括基質及複數個光擴散粒子，且基質的折射率相異於光擴散粒子的折射率。

在本揭露一些實施方式中，基質可以包括單晶體結構、多晶體結構，連續體結構或其組合。

在本揭露一些實施方式中，基質可以包括矽膠、玻璃、鑽石、藍寶石、氧化釔、燒結金屬氧化物或其組合。

在本揭露一些實施方式中，光擴散粒子可以包括氧化鋁、氧化鈦、氧化釔、二氧化矽、單晶石英、燒結金屬氧化物或其組合。

在本揭露一些實施方式中，當以光斑調節層的總重量計，光擴散粒子的濃度介於10wt%至70wt%之間。

在本揭露一些實施方式中，光擴散粒子的粒徑介於10nm至10μm之間。

在本揭露一些實施方式中，光擴散粒子的熱導率大於基質的熱導率。

在本揭露一些實施方式中，光斑調節層更包括複數個第一光致發光粒子，且第一光致發光粒子的折射率大於基質的折射率。

在本揭露一些實施方式中，光致發光層包括複數個第二光致發光粒子，且第一光致發光粒子在光斑調節層中的波長轉換效率低於第二光致發光粒子在光致發光層中的波長轉換效率。

在本揭露一些實施方式中，光斑調節層的波長轉換效率低於光致發光層的波長轉換效率的80%。

在本揭露一些實施方式中，光致發光層包括複數個第二光致發光粒子，且第一光致發光粒子的粒徑小於第二光致發光粒子的粒徑。

在本揭露一些實施方式中，第一光致發光粒子的粒徑介於1μm至20μm間，且第二光致發光粒子的粒徑介於20μm至35μm間。

在本揭露一些實施方式中，第一光致發光粒子的濃度介於40wt%至80wt%之間，且第二光致發光粒子的濃度介於70wt%至90wt%之間。

在本揭露一些實施方式中，光擴散粒子的濃度對第一致發光粒子的濃度的比值介於0.5至1.2之間。

在本揭露一些實施方式中，光斑調節層的厚度介於10μm至500μm之間，且光致發光層的厚度介於25μm至300μm之間。

根據本揭露上述實施方式，由於光斑調節層可以防止由激發光以及入射光產生的光斑在光致發光層中的過度地聚集，因此光斑可均勻地分佈在光致發光層中。如此一來，波長轉換裝置可以發揮更好的光學轉換效率，並提供更高的亮度和更大的發光面積。此外，光致發光層的厚度可減小，有利於光致發光層的散熱及提升波長轉換裝置的亮度。另外，光致發光層中由集中的光斑所產生的高能量的熱能可減少，並可相應地延長波長轉換裝置的使用壽命。

以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，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。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的，因此不應用以限制本揭露。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。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

另外，關於本文中所使用的「約」、「大約」、「大致上」或「實質上」一般是指數值的誤差或範圍於百分之二十以內，較佳是於百分之十以內，更佳是於百分之五以內。文中若無明確說明，所提及的數值皆視為近似值，亦即具有如「約」、「大約」、「大致上」或「實質上」所表示的誤差或範圍。

為了防止光斑在波長轉換裝置的光致發光層中過度集中(亦即光斑集中度過高)，本揭露提供了一種包括光斑調節層的波長轉換裝置。需要說明的是，當光束向物體照射時，在物體表面會產生「光斑」，而此處的「光斑集中度」是指單位面積的光斑功率，可以單位「W/cm² 」表示。換句話說，當光束的能量傳遞速率固定時，光斑的面積越大，每單位面積的光斑功率越低，也就是光斑的濃度(集中度)越低。透過調整光斑調節層及光斑調節層中之粒子的特性，可以良好地防止光斑在波長轉換裝置中過度地集中。基於上述，光斑可均勻地分佈在光致發光層中，代表光致發光層中的光致發光粒子(例如，螢光粉)可被有效地利用，故波長轉換裝置可發揮更好的光學轉換效率，並提供更高的亮度和更大的發光面積。此外，光致發光層的厚度可減小，有利於光致發光層的散熱及提升波長轉換裝置的亮度。另外，光致發光層中由集中的光斑所產生的高能量的熱能可減少，並可相應地延長波長轉換裝置的使用壽命。

第1圖繪示根據本揭露一些實施方式之波長轉換裝置100的立體示意圖。第2圖繪示根據本揭露一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置100沿線段a-a'截取的剖面示意圖。請同時參閱第1圖及第2圖。波長轉換裝置100包括基板110、反射層120、光斑調節層130以及光致發光層140。光斑調節層130具有第一表面131及相對於第一表面131的第二表面132。基板110位於光斑調節層130的第一表面131，且光致發光層140位於光斑調節層130的第二表面132。換句話說，基板110與光致發光層140是位於光斑調節層的相對兩側。此外，反射層120是設置於光斑調節層130與基板110之間。在一些實施方式中，波長轉換裝置100是反射型螢光色輪，其藉由吸收光束(例如，雷射光)來產生激發光。詳細而言，光束被光致發光層140吸收進而產生激發光，部分的激發光進一步進入光斑調節層130並在其中擴散，並接著被反射層120反射並發射出波長轉換裝置100，以進行成像。在一些實施方式中，波長轉換裝置100透過驅動軸連接至馬達，使得當馬達驅動驅動軸轉動時，波長轉換裝置100可隨之轉動。

在一些實施方式中，基板110可例如是藍寶石基板、玻璃基板、硼矽酸鹽玻璃基板、浮動硼矽酸鹽玻璃基板、熔融石英基板或氟化鈣基板、陶瓷基板、鋁基板或其組合。然而，基板100所包括的材料不限於此，且基板110所包括的材料可根據實際需要進行調整。

在一些實施方式中，反射層120可以是由包括金屬(例如，銀及/或鋁)的材料所製成，使得反射層120背對於基板110的表面可具有金屬反射表面121，以增強朝基板110照射之光束的反射，並進一步為波長轉換裝置100提供更好的光學轉換效率。在其他實施方式中，反射層120可包括散射粒子，例如氧化鈦及/或氧化鋯。在一些其他實施方式中，反射層120可以是包括諸如氧化鋁及/或氧化鈹之材料的金屬氧化物板。在替代的實施方式中，反射層120可包括由例如是氧化矽及氧化鋁之材料製成的多層介電膜。

在一些實施方式中，光斑調節層130可調節光致發光層140中的光斑的集中度。在一些實施方式中，光斑調節層130可調節由光致發光層140中的激發光所產生之光斑的集中度。詳細而言，當激發光由入射光轉換而來並穿透光致發光層140與光斑調節層130之間的界面時，由於光致發光層140與光斑調節層130之間具有折射率的差異，因此激發光可擴散至光斑調節層130及/或被光斑調節層130反射。接著，擴散至光斑調節層130中的激發光被反射層120進一步反射回光斑調節層130與光致發光層140中。基於上述，激發光藉由多種光路在波長轉換裝置100中傳遞，使得在波長轉換裝置100中傳遞的激發光的光路變長。如此一來，激發光可以低的分佈密度朝著光致發光層140擴散，以減小光致發光層140中之光斑的集中度。在一些實施方式中，光致發光層140的折射率相異於光斑調節層130的折射率，從而使光路可於光致發光層140與光斑調節層130之間的界面處良好地被調整。在較佳的實施方式中，光斑調節層130的折射率大於光致發光層140的折射率。

在一些其他實施方式中，光斑調節層130可調節由光致發光層140中未被轉換為激發光的入射光所產生之光斑的集中度。詳細而言，當入射光穿透光致發光層140以抵達光致發光層140與光斑調節層130間的界面時，由於光致發光層140與光斑調節層130之間具有折射率的差異，因此激發光可擴散至光斑調節層130及/或被光斑調節層130反射。接著，擴散至光斑調節層130中的入射光被反射層120進一步反射回光斑調節層130與光致發光層140中。基於上述，入射光藉由多種光路在波長轉換裝置100中傳遞，使得在波長轉換裝置100中傳遞的入射光的光路變長。如此一來，入射光可以低的分佈密度朝著光致發光層140擴散，以減小光致發光層140中之光斑的集中度。

由於光斑調節層130可以防止由激發光與入射光產生的光斑在光致發光層140中的過度地集中，因此光斑可均勻地分佈在光致發光層140中。基於上述，光致發光層140中的光致發光粒子142(例如，鈰螢光粉的螢光粉) 可以有效地被利用，故波長轉換裝置100可發揮更好的光學轉換效率，並且提供更高的亮度及更大的發光面積。此外，由於光致發光層140中的光致發光粒子142可以有效地被利用，故可以減小光致發光層140的厚度T1，有利於光致發光層140的散熱及提升波長轉換裝置的亮度。舉例而言，光致發光層140的厚度T1可介於25μm至300μm之間。另外，光致發光層140中由集中的光斑所產生的高能量的熱能可減少，並可相應地延長波長轉換裝置100的使用壽命。

在一些實施方式中，光斑調節層130的厚度T2可介於10μm至500μm之間，使得光(包括激發光以及入射光)可被良好地引導並且均勻地傳遞至光致發光層140中，並且使得波長轉換裝置100的總厚度可以保持在適當的範圍內。詳細而言，若光斑調節層130厚度T2小於10μm，光致發光層140中的光斑可能會過於集中，可能進一步對光學轉換效率、亮度以及散熱產生不良影響；若光斑調節層130的厚度T2大於500μm，則波長轉換裝置100的總厚度可能太大，不僅影響波長轉換裝置100的外觀，而且造成材料浪費。

在一些實施方式中，光斑調節層130可由包括單晶體結構、多晶體結構、連續體結構或其組合的材料所製成。光(包括激發光及入射光)可透過上述材料良好地擴散至光致發光層140，使得被反射的入射光有更多的機會遇到光致發光層140中的螢光粉而被轉換為激發光，並且可防止光致發光層140中的光斑過度集中。在一些實施方式中，光斑調節層130可由包括矽膠、玻璃、金剛石、藍寶石、氧化釔、燒結金屬氧化物或其組合的材料所製成。上述材料可以是透明的、實質上透明的(即可見光穿透率大於90%)或是半透明的(即可見光穿透率介於30%至90%之間)。上述材料可提供光斑調節層130介於0.1W/m∙K至40W/m∙K之間的熱導率。若光斑調節層130的熱導率小於0.1W/m∙K，光斑調節層130無法有效地傳導熱能，易使光致發光層140發生熱淬滅。此外，為達到較佳的散熱效果，光點調節層130的熱導率可大於10W/m∙K。

在一些實施方式中，光致發光層140中的前述光致發光粒子142可包括石榴石結構的矽酸鹽螢光粉、氮化物螢光粉、Y₃ Al₅ O₁₂ (YAG)、Tb₃ Al₅ O₁₂ (TAG)或Lu₃ Al₅ O₁₂ (LuAG)螢光粉或其組合，但並不用以限制本揭露。

第3圖繪示根據本揭露另一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置100沿線段a-a'截取的剖面示意圖(在下文中將稱其為波長轉換裝置100a)。請參閱第3圖，第3圖的波長轉換裝置100a與第2圖的波長轉換裝置100的至少一差異在於：波長轉換裝置100a的光斑調節層130a包括基質132a及分布在基質132a中的複數個光擴散粒子134a。光擴散粒子134a配置以調節光擴散的程度。詳細而言，光擴散粒子134a可調節光路，從而防止朝向光致發光層140a發射的光過度發散。因此，朝向光致發光層140a發射的光可被適當地會聚，有利於光的收集。在本實施方式中，不僅可避免光斑過度集中的問題，且來自波長轉換裝置100a的光可容易地被收集。

在一些實施方式中，基質132a的材料可參照前述波長轉換裝置100之光斑調節層130的材料。在一些實施方式中，光擴散粒子134a的材料可以包括氧化鋁、氧化鈦、氧化釔、二氧化矽、單晶石英、燒結金屬氧化物或其組合。在一些實施方式中，基質132a的折射率相異於光擴散粒子134a的折射率，使得基質132a與光擴散粒子134a之界面處的光路可以良好地被調節。在較佳的實施方式中，光擴散粒子134a的折射率大於基質132a的折射率。在一些實施方式中，當以光斑調節層130的總重量來計算，光擴散粒子134a的濃度介於10wt%至70wt%之間，從而較佳地調節光斑調節層130a中的光路。詳細而言，若光擴散粒子134a的濃度低於10wt%，光路可能無法被良好地調節，且朝向光致發光層140a發射的光可能會過度地發散，導致難以收集光；若光擴散粒子134a的濃度高於70wt%，可能無法良好地達到光的擴散效果，並且無法很好地實現上述優點(例如，防止光斑的過度集中並且避免光的過度發散)。

在一些實施方式中，光擴散粒子134a的粒徑(D50)介於10nm至10μm之間，以較佳地調整光斑調節層130a中光路。應瞭解到，此處地「粒徑(D50)」是指當光擴散粒子134a的粒徑分佈百分比達到50%時所具有的粒徑，亦即一半的光擴散粒子134a所具有的粒徑會大於粒徑(D50)，而一半的光擴散粒子134a所具有的粒徑會小於粒徑(D50)。詳細而言，若光擴散粒子134a的粒徑(D50)小於10nm，光斑調節層130a中的光可能不容易遇到光擴散粒子134a，造成光路無法被良好地調整，導致光線在收集上的困難；若光擴散粒子134a的粒徑(D50)大於10μm，光擴散粒子134a可能嚴重影響光斑調節層130a中的光的穿透，導致光的擴散過於複雜，且無法良好地實現上述優點(例如，防止光斑的過度集中並且避免光的過度發散)。在一些實施方式中，基質132a的熱導率可參照前述光斑調節層130的熱導率，使得光斑調節層130a可具有良好的熱導率以有效地傳導可能導致光致發光層140a中的螢光粉熱淬滅的熱能，並延長波長轉換裝置100a的使用壽命。在一些實施方式中，光擴散粒子134a的熱導率可大於1.5W/m∙K，以提供光斑調節層130a良好的熱導率。在一些實施方式中，光擴散粒子134a的熱導率可以大於基質132a的熱導率。

第4圖繪示根據本揭露另一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置100沿線段a-a'截取的剖面示意圖(在下文中將稱其為波長轉換裝置100b)。請參閱第4圖，第4圖的波長轉換裝置100b與第2圖的波長轉換裝置100的至少一差異在於：波長轉換裝置100b的光斑調節層130b包括基質132b以及分布於基質132b中的複數個光致發光粒子136b。為簡單與清楚起見，以下稱光斑調節層130b中的光致發光粒子136b為第一光致發光粒子136b，並稱光致發光層140b中的光致發光粒子142b為第二光致發光粒子142b。第一光致發光粒子136b配置以進一步將傳遞至光斑調節層130b的入射光轉換為激發光。藉此，可進一步提高波長轉換裝置100b的亮度。此外，第一光致發光粒子136b還配置以調節光擴散的程度，其執行與前述光擴散粒子134a相同的功能。如此一來，朝向光致發光層140b發射的光可被適當地會聚，有利於光的收集。在本實施方式中，相較於第3圖所示的波長轉換裝置100a，波長轉換裝置100b的亮度可進一步被提高。

在一些實施方式中，第一光致發光粒子136b的折射率大於基質132b的折射率，使得從光致發光層140b傳遞至光斑調節層130b的入射光具有更高的機會被反射回光致發光層140b中。基於上述，在光斑調節層130b中被轉換為激發光的光可被有效地朝波長轉換裝置100b的外部反射。

在一些實施方式中，光斑調節層130b中的第一光致發光粒子136b的濃度低於光致發光層140b中的第二光致發光粒子142b的濃度，且光斑調節層130b中之第一光致發光粒子136b的粒徑小於光致發光層140b中之第二光致發光粒子142b的粒徑。具體而言，光斑調節層130b中的第一光致發光粒子136b的濃度介於40wt%至80wt%之間，且光致發光層140b中的第二光致發光粒子142b的濃度介於70wt%至90wt%之間。此外，第一光致發光粒子136b的粒徑介於1μm至20μm之間，且第二光致發光粒子142b的粒徑介於20μm至35μm之間。基於上述，光斑調節層130b中的第一光致發光粒子136b的波長轉換效率(亦即，每單位體積的光通量)是低於光致發光層140b中的第二光致發光粒子142b的波長轉換效率。此外，光斑調節層130b的波長轉換效率低於光致發光層140b的波長轉換效率的80%。如此一來，大部分的光可以被光致發光層140b轉換成激發光，並且光斑調節層130b可以主要是起到調整光斑的濃度的作用。更具體而言，由於第一光致發光粒子136b在光斑調節層130b中的濃度相對較低，並且第一光致發光粒子136b的粒徑相對較小，因此傳遞至光斑調節層130b中的光相對難以遇到第一光致發光粒子136b，因此光具有較多的機會僅簡單地被光斑調節層130b中的基質132b散射，如此可良好地實現如第2圖所示之波長轉換裝置100的優點。在一些實施方式中，依據波長轉換裝置100b的實際需求，第一光致發光粒子136b的波長可被設計為相異於第二光致發光粒子142b的波長。

第5圖繪示根據本揭露另一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置100沿線段a-a'截取的剖面示意圖(在下文中將稱其為波長轉換裝置100c)。請參閱第5圖，第5圖的波長轉換裝置100c與第4圖的波長轉換裝置100b的至少一差異在於：波長轉換裝置100c的光斑調節層130c還包括複數個光擴散粒子134c。換句話說，波長轉換裝置100c的光斑調節層130c包括光擴散粒子134c以及第一光致發光粒子136c。在一些實施方式中，光擴散粒子134c的濃度以及第一光致發光粒子136c的濃度皆低於光致發光層140c中的第二光致發光粒子142c的濃度，從而具有上述優點(例如，在描述波長轉換裝置100b時提到的優點)。舉例而言，當以光斑調節層130c的總重量計，光擴散粒子134c的濃度及第一光致發光粒子136c的濃度分別介於20wt%至30wt%之間，且當以光致發光層140c的總重量計，第二光致發光粒子142c的濃度介於70wt%至90wt%之間。在一些實施方式中，光擴散粒子134c之濃度對第一光致發光粒子136c之濃度的比值介於0.5至1.2之間。如此一來，朝向光致發光層140c發射的光可被適當地會聚，有利於光的收集。

在一些實施方式中，在光斑調節層130c中之光擴散粒子134c的粒徑與第一光致發光粒子136c的粒徑皆小於在光致發光層140c中之第二光致發光粒子142c的粒徑，以良好地實現前述優點(例如，在描述波長轉換裝置100b時提到的優點)。在本實施方式中，光擴散粒子134c可包括具有高導熱率的材料，例如二氧化鈦(TiO₂ )。由於光擴散粒子134c的材料具有高的熱導率，因此可進一步有效地將可能導致螢光粉熱淬滅的熱能由光致發光層140c傳導至基板110c。在一些實施方式中，光擴散粒子134c的熱導率可介於0.1W/m∙K至40W/m∙K之間，以較佳地傳導導致螢光粉熱淬滅的熱能，並進一步防止光致發光層140c的熱衰退。

在以下敘述中，將參考一些比較例與本揭露的一些實施例的波長轉換裝置以更具體地描述本揭露的特徵。應瞭解到，在不超出本揭露內容之範圍的情況下，可適當地改變所使用的材料、質量以及比例、處理細節以及處理過程。因此，本揭露不應由以下描述的實施例的波長轉換裝置來限制性地解釋。比較例與實施例的波長轉換裝置及其輸出光強度如下表一所示，其中比較例是指不具有光斑調節層的波長轉換裝置，而實施例1、2及3分別是波長轉換裝置100、100a及100b。

表一

	輸出光強度 (比較例1的輸出光強度定義為100%)
輸出光 (波長)	比較例1	實施例1	實施例2	實施例3
黃光 (460-700 nm)	100%	102.8%	102.3%	105.8%
綠光 (460-590 nm)	100%	102.3%	101.5%	104.5%
紅光 (590-700 nm)	100%	103.6%	103.6%	108.0%

如表一所示，實施例1、2及3的輸出光強度皆高於比較例1的輸出光強度，顯示經由本揭露之光斑調節層的配置，光斑可以均勻地分佈於光致發光層中，代表光致發光層中幾乎每個光致發光粒子皆可被有效地利用，因此波長轉換裝置可以發揮更好的光轉換效率並提供更高的亮度(即，更高的輸出光強度)。此外，雖然實施例2的光強度略低於實施例1的光強度，但如前所述，實施例2的光擴散粒子可以調節光擴散的程度，從而良好地實現光的收集。另外，由於實施例3的光斑調節層還包括配置以將入射光轉換為激發光的光致發光粒子，因此在表一所示的實施例中，實施例3顯示具有最高的光強度。

第6圖繪示比較例1及實施例1之的波長轉換裝置的波長轉換效率對施加電流的示意圖。第7圖繪示比較例1及實施例2之的波長轉換裝置的波長轉換效率對施加電流的示意圖。第8圖繪示比較例1及實施例3之的波長轉換裝置的波長轉換效率對施加電流的示意圖。請同時參閱第6圖至第8圖。當施加電流為施加的總電流的20%至60%時，實施例1至3的波長轉換效率皆高於比較例1的波長轉換效率，顯示本揭露的光斑調節層可以防止光斑過度集中，使光斑可以均勻地分佈在光致發光層中，因此波長轉換裝置可以發揮較佳的光轉換效率。

根據本揭露上述實施方式，由於光斑調節層可以防止光斑過度地聚集，因此光斑可均勻地分佈在光致發光層中，即代表光致發光層中的光致發光粒子可以被有效地利用，故波長轉換裝置可發揮更好的光學轉換效率，並提供更高的亮度和更大的發光面積。此外，由於光致發光層中的幾乎所有的光致發光粒子可以被有效地利用，因此光致發光層的厚度可減小，有利於光致發光層的散熱及提升波長轉換裝置的亮度。另外，光致發光層中由集中的光斑所產生的高能量的熱能可減少，並可相應地延長波長轉換裝置的使用壽命。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100,100a,100b,100c:波長轉換裝置

110,110a,110b,110c:基板

111:表面

120,120a,120b,120c:反射層

121:表面

130,130a,130b,130c:光斑調節層

131:第一表面 132:第二表面 132a,132b,132c:基質 134a,134c:光擴散粒子 136b,136c:光致發光粒子 140,140a,140b,140c:光致發光層 142,142a,142b,142c:光致發光粒子 T1,T2:厚度 a-a':線段

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示根據本揭露一些實施方式之波長轉換裝置的立體示意圖；第2圖繪示根據本揭露一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置沿線段a-a'截取的剖面示意圖；第3圖繪示根據本揭露另一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置沿線段a-a'截取的剖面示意圖；第4圖繪示根據本揭露另一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置沿線段a-a'截取的剖面示意圖；第5圖繪示根據本揭露另一些實施方式之第1圖的波長轉換裝置沿線段a-a'截取的剖面示意圖；第6圖繪示比較例1及實施例1之的波長轉換裝置的波長轉換效率對施加電流的示意圖；第7圖繪示比較例1及實施例2之的波長轉換裝置的波長轉換效率對施加電流的示意圖；以及第8圖繪示比較例1及實施例3之的波長轉換裝置的波長轉換效率對施加電流的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:波長轉換裝置

110:基板

111:表面

120:反射層

121:表面

130:光斑調節層

131:第一表面

132:第二表面

140:光致發光層

142:光致發光粒子

T1,T2:厚度

Claims

一種波長轉換裝置，包括：一基板；一光致發光層，設置在該基板上方，且配置以接收一入射光並將該入射光轉換為一激發光；一光斑調節層，設置在該基板與該光致發光層之間，且配置以接收該激發光及未經轉換的該入射光，以調整該激發光及未經轉換的該入射光的光路，其中該光致發光層的一折射率相異於該光斑調節層的一折射率；以及一反射層，設置於該光斑調節層與該基板之間，且配置以反射該入射光及該激發光。
如請求項1所述的波長轉換裝置，其中該光斑調節層的一熱導率介於0.1W/m∙K至40W/m∙K之間。
如請求項1所述的波長轉換裝置，其中該光斑調節層包括一基質及複數個光擴散粒子，且該基質的一折射率相異於該些光擴散粒子的一折射率。
如請求項3所述的波長轉換裝置，其中該基質包括一單晶體結構、一多晶體結構，一連續體結構或其組合。
如請求項3所述的波長轉換裝置，其中該基質包括矽膠、玻璃、金剛石、藍寶石、氧化釔、燒結金屬氧化物或其組合。
如請求項3所述的波長轉換裝置，其中該光擴散粒子包括氧化鋁、氧化鈦、氧化釔、二氧化矽、單晶石英、燒結金屬氧化物或其組合。
如請求項3所述的波長轉換裝置，其中當以該光斑調節層的總重量計，該些光擴散粒子的一濃度介於10wt%至70wt%之間。
如請求項3所述的波長轉換裝置，其中該些光擴散粒子的一粒徑介於10nm至10μm之間。
如請求項3所述的波長轉換裝置，其中該些光擴散粒子的一熱導率大於該基質的一熱導率。
如請求項3所述的波長轉換裝置，其中該光斑調節層更包括複數個第一光致發光粒子，且該些第一光致發光粒子的一折射率大於該基質的一折射率。
如請求項10所述的波長轉換裝置，其中該光致發光層包括複數個第二光致發光粒子，且該些第一光致發光粒子在該光斑調節層中的一波長轉換效率低於該些第二光致發光粒子在該光致發光層中的一波長轉換效率。
如請求項11所述的波長轉換裝置，其中該光斑調節層的一波長轉換效率低於該光致發光層的一波長轉換效率的80%。
如請求項10所述的波長轉換裝置，其中該光致發光層包括複數個第二光致發光粒子，且該些第一光致發光粒子的一粒徑小於該些第二光致發光粒子的一粒徑。
如請求項13所述的波長轉換裝置，其中該些第一光致發光粒子的該粒徑介於1μm至20μm間，且該些第二光致發光粒子的該粒徑介於20μm至35μm間。
如請求項13所述的波長轉換裝置，其中該些第一光致發光粒子的一濃度介於40wt%至80wt%之間，且該些第二光致發光粒子的一濃度介於70wt%至90wt%之間。
如請求項10所述的波長轉換裝置，其中該些光擴散粒子的一濃度對該第一致發光粒子的一濃度的比值介於0.5至1.2之間。
如請求項1所述的波長轉換裝置，其中該光斑調節層的一厚度介於10μm至500μm之間，且該光致發光層的一厚度介於25μm至300μm之間。