CN111208699A - 光波长转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光波长转换装置，包括发光层、基板、第一光学反射膜与第二光学反射膜。发光层是由包括多个光波长转换微粒与一黏合层所组成或该发光层是由光波长转换材料所组成，其中，这些光波长转换微粒是分布在该黏合层中，光波长转换微粒主要由光波长转换材料构成。第一光学反射膜设置于该发光层的其中一侧表面，第二光学反射膜则设置于该基板的其中一侧表面。其中，该第一光学反射膜与该第二光学反射膜彼此相对向。还公开了一种反射式投影机装置和一种穿透式投影机装置。本发明具有提高整体荧光色轮出光量与出光效率的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及光波长转换领域，更具体的说，本发明涉及一种光波长转换装置，特别是一种具有两层光学反射膜的光波长转换装置。
背景技术
近年，激光(Laser)搭配荧光粉(Phosphor)已成为投影机装置的新世代光源技术，该技术透过蓝光/UV激光(Blue/UV-LD)激发荧光色轮(Phosphor wheel)产生色光，然而该传统荧光色轮设计上仍有许多缺陷。请参考图1，图1所绘示为一传统荧光色轮结构剖面图，该传统荧光色轮结构100包括一基板110、一光学反射层120及一发光层130。其中，光学反射层120设置在基板 110的其中一侧，荧光胶层130是涂布在光学反射层120上，而荧光胶层130由荧光粉132与胶质层134组成。当激光照射荧光粉132后会激发荧光粉132出光，光学反射层120会将荧光粉132所产生的部分光线反射而使光线12能集中往其中一侧出光。
目前，一般光学反射层多采用反射率较高(99％)的分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)为主，此类光学反射层以多层氧化物介电层组成，利用高低折射率不同的介电层交互堆栈来反射入射光，但是这类由介电层组成的光学反射层对入射角度(Angle of Incidence)相依性甚高，随着入射角度越大其反射效率将会愈低，故在传统荧光色轮应用上往往使得大入射角度下的光线其出光效率不佳。此外，根据发明人所作的实验发现，在光学反射层上涂覆了荧光胶层130后，因荧光胶层130折射率比空气高，致使各波长的反射效率大幅衰减，其中在大角度入射光穿透率明显提升，导致反射层 120会漏光至基板110内并被基板110吸收，不但使荧光色轮出光效率下降且还有漏光之虞。因此，如何修正上述问题并制作出不管在任何角度下及出光环境折射率如何皆有良好反射效率，且无漏光之虞的荧光色轮，提高整体荧光色轮出光量与出光效率，是值得本领域具有通常知识者去思量得。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的目的在于提供光波长转换装置，该光波长转换装置比起传统荧光色轮其出光量更多且出光效率也更高。
本发明的光波长转换装置包括发光层、基板、第一光学反射膜与第二光学反射膜。发光层包括多个光波长转换微粒与一黏合层组成，这些光波长转换微粒是分布在该黏合层中，光波长转换微粒主要由光波长转换材料构成，或该发光层是由光波长转换材料所构成。第一光学反射膜设置于该发光层的其中一侧表面，第二光学反射膜则设置于该基板的其中一侧表面。其中，该第一光学反射膜与该第二光学反射膜彼此相对向。
在上述的光波长转换装置，其中该第一光学反射膜主要是金属材料搭配介电材料所组成或由介电材料所组成。
在上述的光波长转换装置，其中该第二光学反射膜的材料为介电材料组成或白胶。
在上述的光波长转换装置，其中该发光层的波长转换微粒为荧光粉，且该黏合层材料包括玻璃、石英或陶瓷。
在上述的光波长转换装置，还包括抗反射膜，该抗反射膜设置于该发光层相对于该第一光学反射膜的另一侧表面。
在上述的光波长转换装置，其中该基板的材料为金属材料、非金属材料或陶瓷材料。
在上述的光波长转换装置，其中该基板为蓝宝石基板、玻璃基板、硼硅玻璃基板、熔凝石英基板或氟化钙基板。
在上述的光波长转换装置，其中该基板与发光层是用有机材料或无机材料直接黏合。
在上述的光波长转换装置，包括非光斑区，其中该基板与发光层是在该非光斑区以有机材料或无机材料黏合。
在上述的光波长转换装置，其中该发光层的厚度为10纳米到1毫米之间，该第一光学反射膜的厚度为5纳米到1毫米之间，而该第二光学反射膜的厚度为5纳米到1毫米之间。
本发明的一种反射式投影机装置，包括如上述的光波长转换装置。
本发明的一种穿透式投影机装置，包括如上述的光波长转换装置。
附图说明
图1所绘示为传统荧光色轮结构剖面图。
图2所绘示为本实施例的光波长转换装置外观。
图3所绘示为本实施例的光波长转换装置剖面图。
图4所绘示为本发明的投影机装置其中一种实施例。
图5所绘示为本发明的投影机装置的另外一种实施例。
图6所绘示为本发明的投影机装置的另外一种实施例。
具体实施方式
在以下的说明中，将以荧光色轮作为光波长转换装置的实施例，但本领域具有通常知识者应可明白，本发明的光波长转换装置不仅限于荧光色轮，还可具有其他方式的应用。
请参阅图2，图2所绘示为本实施例的光波长转换装置外观。在本实施例中，光波长转换装置300例如为投影机装置中的荧光色轮，外观为圆盘，该光波长转换装置300会以支撑轴302为中心进行转动，其中该光波长转换装置300有部分区域会受到激光20照射，有受到激光照射的区域称为光斑区 306，而无激光照射到的区域称为非光斑区304。
请参阅图3，图3所绘示为本实施例的光波长转换装置剖面图，光波长转换装置300包括基板310、第二光学反射膜320、第一光学反射膜330及发光层340。其中，该发光层340例如包括至少一波长转换微粒342与一黏合层344，这些波长转换微粒342作用为接受激光后激发出光线，此外，这些波长转换微粒342是分布在黏合层344中。波长转换微粒342的材料例如为荧光粉，而黏合层344材料例如为玻璃、石英或陶瓷。另外，第一光学反射膜330是设置在发光层340的其中一侧表面，其中第一光学反射膜330例如为分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)，主要用以接受并反射由波长转换微粒342所发出的小入射角度光线，其光线反射路径例如为光线350 所绘示。在本实施例中，第一光学反射膜330材料例如为金属材料搭配介电材料。在其他的实施例中，第一光学反射膜330材料也可以是单纯的介电材料且可在发光层340的另一侧表面多设置抗反射膜(未绘示)提升反射效率。
此外，基板310的材料例如为蓝宝石基板、玻璃基板、硼硅玻璃基板、熔凝石英基板或氟化钙基板，且在该基板310的其中一侧表面设置第二光学反射膜320，第二光学反射膜320例如为分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)，其作用为反射第一光学反射膜330因发光层340所激发的光线入射角角度太大无法反射而漏光穿透致第二光学反射膜320的光线，其光线反射路径例如为光线352所绘示。因此，藉由第一光学反射膜330与第二光学反射膜320的反射，使得发光层340所激发的光线会朝没有设置光学反射膜的方向集中出光，其中该第二光学反射膜320材料例如为介电材料或白胶。请同时参阅图2和图3，其中设置有第一光学反射膜330的发光层340 与设置有第二光学反射膜320的基板310两者以有设置光学反射膜一侧相对向结合，结合方式可用有机或无机材料直接进行黏合或是单纯使用机械方式无任何黏合材料进行结合。而且，在某些实施例中，可只于非光斑区230处进行黏合而在光斑区220两者之间加入填充物，填充物例如为空气。须说明的是，本领域具有通常知识者应知晓光线350与光线352在进入折射率不同材质时，其折射角度会有改变，但这并非在此的重点，因此光线350与光线 352的路径在图中仅是示意。请参阅图4，图4所绘示为另一实施例的光波长转换装置200剖面图。光波长转换装置200与光波长转换装置300的差异在于：发光层340是由光波长转换材料210所组成的陶瓷荧光片，光波长转换材料210例如为荧光材料。
请同时参阅图2与图5，图5所绘示为本发明的投影机装置其中一种实施例，该投影机装置400为反射式投影机，其中包括激光发射源410、光波长转换装置300、多个半穿透半反射镜33～34与多个反射镜30～32。其中，激光发射源410发出激光430，该激光430经由反射镜30反射穿过半穿透半反射镜32后射向光波长转换装置300，激光在打中发光层340后，少部分激光穿透该光波长转换装置300的基板310。同一时间，发光层340内的波长转换微粒342在接受激光430后激发出光线，其光线被第一光学反射膜330与第二光学反射膜320反射后集中往一个方向出光，产生的光线440向着激光 430的入射方向的相反方向射出后被半穿透半反射镜33反射至半穿透半反射镜34，与经过反射镜31与反射镜32反射后的激光430交会，混合产生光线 450并射向出光口(未绘示)。另外，须说明的是，在投影机装置400内通常还会装设有多个透镜，但这些透镜并非在此讲述的重点，故不加以绘示与说明。
请同时参阅图2与图6，图6所绘示为本发明的投影机装置的另外一种实施例，投影机装置500为穿透式投影机，其中包括激光发射源510与光波长转换装置300。该激光发射源510发出激光530直接射向光波长转换装置300，在穿透其基板310与发光层340后直接射向出光口(未绘示)，而发光层340受激光530激发出光线，其激发出的光线在经过第一光学反射膜330 与第二光学反射膜320的反射后单向出光，顺着激光入射方向射出，同时与激光530混和形成光线540射向出光口(未绘示)。另外，须说明的是，在投影机装置500内通常还会装设有多个透镜，但这些透镜并非在此讲述的重点，故不加以绘示与说明。
综上所述，可知本发明的光波长转换装置比传统投影机装置中的荧光色轮的出光强度更强且出光效率更高，大幅改良投影机的出光效能。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (13)
1.一种光波长转换装置，包括：
发光层，其包括多个光波长转换微粒与一黏合层，所述光波长转换微粒是分布在所述黏合层中，所述光波长转换微粒主要由光波长转换材料构成；
基板；
第一光学反射膜，设置于所述发光层的其中一侧表面；及
第二光学反射膜，设置于所述基板的其中一侧表面；
其中，所述第一光学反射膜与所述第二光学反射膜彼此相对向。
2.一种光波长转换装置，包括：
发光层，所述发光层是由光波长转换材料所构成；
基板；
第一光学反射膜，设置于所述发光层的其中一侧表面；及
第二光学反射膜，设置于所述基板的其中一侧表面；
其中，所述第一光学反射膜与所述第二光学反射膜彼此相对向。
3.如权利要求1或2所述的光波长转换装置，其特征在于，所述第一光学反射膜主要是金属材料搭配介电材料所组成或由介电材料所组成。
4.如权利要求1或2所述的光波长转换装置，其特征在于，所述第二光学反射膜的材料为介电材料组成或白胶。
5.如权利要求1所述的光波长转换装置，其特征在于，所述发光层的光波长转换材料为荧光粉，且所述黏合层材料包括有机胶、玻璃、石英或陶瓷。
6.如权利要求2所述的光波长转换装置，其特征在于，所述发光层为光波长转换材料所组成的荧光陶瓷片。
7.如权利要求1或2所述的光波长转换装置，其特征在于，还包括抗反射膜，所述抗反射膜设置于所述发光层相对于所述第一光学反射膜的另一侧表面。
8.如权利要求1或2所述的光波长转换装置，其特征在于，所述基板的材料为金属材料、非金属材料或陶瓷材料。
9.如权利要求1或2所述的光波长转换装置，其特征在于，所述基板为蓝宝石基板、玻璃基板、硼硅玻璃基板、熔凝石英基板或氟化钙基板。
10.如权利要求1或2所述的光波长转换装置，其特征在于，还包括非光斑区，其中所述基板与所述发光层是在所述非光斑区结合。
11.如权利要求1或2所述的光波长转换装置，其特征在于，所述发光层的厚度为10纳米到1毫米之间，所述第一光学反射膜的厚度为5纳米到1毫米之间，而所述第二光学反射膜的厚度为5纳米到1毫米之间。
12.一种反射式投影机装置，包括如权利要求第1项至第10项中任一项所述的光波长转换装置。
13.一种穿透式投影机装置，包括如权利要求第1项至第10项中任一项所述的光波长转换装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20200529 |