投影机及波长转换元件制造技术

本发明专利技术公开一种投影机及波长转换元件。投影机包括照明系统、光阀及镜头。照明系统包括光源及波长转换元件。光源提供激发光束，波长转换元件位于激发光束的传递路径上。波长转换元件包括基板、光学膜层及荧光膜层。基板具有中央区及环绕部分的中央区的波长转换区。光学膜层设置于基板的波长转换区中。荧光膜层覆盖光学膜层，且将一部分的激发光束转换为转换光束。转换光束与另一部分的激发光束构成照明光束。荧光膜层具有颗粒尺寸不同的荧光粉，其中颗粒尺寸较大的荧光粉分布于颗粒尺寸较小的荧光粉之间或上方。光阀位于照明光束的传递路径上，将照明光束转换成影像光束。镜头位于影像光束的传递路径上。本发明专利技术可提升波长转换效率。

Projector and Wavelength Conversion Element

The invention discloses a projector and a wavelength conversion element. The projector includes lighting system, light valve and lens. The illumination system includes light source and wavelength conversion elements. The light source provides the excitation beam, and the wavelength conversion element is located on the transmission path of the excitation beam. The wavelength conversion element includes a substrate, an optical film and a fluorescent film. The substrate has a wavelength conversion region in the central region and the central region around the part. The optical film is arranged in the wavelength conversion region of the substrate. The fluorescent film covers the optical film and converts part of the excitation beam to the conversion beam. The conversion beam and the excitation beam of another part constitute the illumination beam. The fluorescent film has phosphors with different particle sizes, in which the larger particle size phosphors are distributed between or above the smaller particle size phosphors. The light valve is located on the transmission path of the illumination beam, which converts the illumination beam into image beam. The lens is located on the transmission path of the image beam. The invention can improve the wavelength conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
投影机及波长转换元件
本专利技术关于一种投影机及波长转换元件，且特别是关于一种波长转换效率提升的投影机及波长转换元件。
技术介绍
利用激光或者发光二极管(LED)等光源激发荧光粉以获得预定色光，是一种广泛应用于照明光源、投影显示等领域的技术方案。在习知的波长转换元件中，荧光粉的颗粒通常是单一规格的，这会造成由荧光粉构成的波长转换层并无法搭配激光光束的能量(PowerDensity)的分布而对应不同的平均颗粒分布。而为了提升激光光束的转换效率，通常会将荧光粉的浓度提高，但是这样影响荧光粉层的结着性，导致荧光粉与载板的粘着力变差。此外，若荧光粉的浓度过高，也会导致光转换效率下降。另外一种方式，是使波长转换元件搭配具有镜面反射效果的载板来增加整体的反射效率。然而，镜面反射载板的表面粗糙度低使得荧光粉层与载板的接着能力变差，影响产品可靠度。
技术实现思路
本专利技术提供一种照明效果获得提升的投影机。本专利技术提供一种波长转换效率及可靠度获得提升的波长转换元件。本专利技术的一种投影机包括照明系统、光阀以及镜头。照明系统包括光源以及波长转换元件，其中光源用于提供激发光束，而波长转换元件位于激发光束的传递路径上，且波长转换元件包括基板、光学膜层以及荧光膜层。基板具有中央区以及波长转换区，其中波长转换区环绕至少部分的中央区。光学膜层设置于基板的波长转换区中。荧光膜层设置于基板的波长转换区中，并覆盖光学膜层，且用于将一部分的激发光束转换为转换光束，其中转换光束与另一部分的激发光束构成照明光束。荧光膜层具有多种颗粒尺寸的多个荧光粉，多种颗粒尺寸包括第一颗粒尺寸以及第二颗粒尺寸，且第一颗粒尺寸大于第二颗粒尺寸，其中第一颗粒尺寸的荧光粉分布于第二颗粒尺寸的荧光粉之间或上方。前述的光阀位于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换成影像光束。镜头位于影像光束的传递路径上，其中影像光束穿过(passthrough)镜头之后用于成为(become)投影光束。本专利技术的一种波长转换元件包括基板、光学膜层以及荧光膜层。基板具有中央区以及波长转换区，其中波长转换区环绕至少部分的中央区。光学膜层设置于基板的波长转换区中。荧光膜层设置于基板的波长转换区中，并覆盖光学膜层。荧光膜层具有多种颗粒尺寸的多个荧光粉，多种颗粒尺寸包括第一颗粒尺寸以及第二颗粒尺寸，其中第一颗粒尺寸大于第二颗粒尺寸，且第一颗粒尺寸的荧光粉分布于第二颗粒尺寸的荧光粉之间或上方。基于上述，本专利技术的实施例的投影机中所使用的波长转换元件的荧光膜层是利用不同颗粒尺寸的荧光粉形成，其中对应激发光束的能量分布而选择对应的颗粒尺寸的荧光粉，有效提升波长转换元件及使用此波长转换元件的投影机的波长转换效率。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术一实施例之投影机的示意图。图2A为本专利技术一实施例之照明系统中的波长转换元件的分解示意图。图2B为本专利技术一实施例之照明系统中的波长转换元件的组合图。图3A为沿图2B所示的C1-C1线段的局部剖示图。图3B为激发光束的能量分布示意图。图4为波长转换元件的另一实施例的局部剖示图。图5为波长转换元件的基板具有粗糙表面的示意图。图6为本专利技术另一实施例之照明系统中的波长转换元件的示意图。具体实施方式图1为本专利技术一实施例之投影机的示意图，且图2A为本专利技术一实施例之照明系统中的波长转换元件的分解示意图。请参考图1及图2A，本实施例的一种投影机1000包括照明系统300、光阀400以及镜头500。照明系统300包括光源200以及波长转换元件100，其中光源200例如为蓝色激光二极管或发光二极管，但本专利技术不以此为限。光源200用于提供激发光束L1，而波长转换元件100位于激发光束L1的传递路径上。波长转换元件100包括基板110、光学膜层120以及荧光膜层130。基板110具有中央区110a以及波长转换区110b，其中波长转换区110b环绕至少部分的中央区110a。光学膜层120以及荧光膜层130皆设置于基板110的波长转换区110b中，其中荧光膜层130覆盖光学膜层120。荧光膜层130用于将一部分的激发光束L1a转换为转换光束L2，且转换光束L2与另一部分的激发光束L1b构成照明光束L3后传递至光阀400。光阀400位在照明光束L3的传递路径上，而光阀400用于将照明光束L3转换成影像光束L4。镜头500位在影像光束L4的传递路径上，影像光束L4穿过(passthrough)镜头500之后用于成为(become)投影光束L5。在本实施例中，光阀400可以是数字微型反射镜元件(DigitalMicromirrorDevice,DMD)、硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon,LCoS)或液晶显示(LiquidCrystalDisplay,LCD)面板，但本专利技术并不局限于此。在本实施例中，波长转换元件100为反射式荧光轮(phosphorwheel)，因此基板110的波长转换区110b的两末端之间(between)具有光反射区110d，其中光反射区110d包括金属、陶瓷及具有反射式镀膜的玻璃的至少其中之一，用以反射未被激发的蓝光，但本专利技术不以此为限。在另一个未绘示的实施例中，前述的光反射区110d可以用光穿透区取代，即光穿透区位于波长转换区110b的两末端之间，其中光穿透区包括开口及抗反射镀膜玻璃的至少其中之一，而由光源200所提供的未被激发的蓝光可穿透此光穿透区。承上述，波长转换元件100还包括环形结构110e，其中环形结构110e配置于基板110的中央区110a，且环形结构110e为自基板110的表面突起的结构，但本专利技术不以此为限。另外，波长转换元件100还可包括配重体110f，此配重体110f配置于环形结构110e内，但本专利技术不以此为限。在本实施例中，前述的波长转换元件100的基板110可以是由具有高导热性的金属、陶瓷、耐高温材料及高导热系数材料中选择至少其中一种而形成。简单地说，即是基板110可以是由前述材料中选择单一材料制作而成，或者也可以依照需求而将前述的材料混用以制作基板110。在其他实施例中，基板110也可以是由玻璃及高光穿透率材料中的至少其中之一制作而成。光学膜层120可以是藉由涂布或镀膜的方式先形成在基板110的波长转换区110b中，而后荧光膜层130可以是藉由涂布的方式再形成在具有光学膜层120的波长转换区110b中，其中光学膜层120可以是从具有高反射率的散射材料、反射材料及漫射材料中选择至少其中一种材料形成。举例而言，光学膜层120可以是由二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铝(AlO3)、氧化锆、钛铝合金及各类氧化物中选用至少其中一种而形成。在本实施例中，荧光膜层130形成在基板110的波长转换区110b中且覆盖在光学膜层120上，前述的荧光膜层130是由具有多种颗粒尺寸(例如两种)的荧光粉形成的，其中此处所记载的荧光粉是指荧光粉颗粒。在本实施例中，上述的荧光膜层130包括绿波长转换区段130a、红波长转换区段(未绘示)以及黄波长转换区段130b中的至少其中一种，且绿波长转换区段130a、红波长转换区段(未绘示)或黄波长转换区段130b是依照需求而选择适当的荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种投影机，其特征在于，包括照明系统、光阀以及镜头，所述照明系统包括光源以及波长转换元件，所述光源用于提供激发光束；所述波长转换元件位于所述激发光束的传递路径上，所述波长转换元件包括基板、光学膜层以及荧光膜层，所述基板具有中央区以及波长转换区，其中所述波长转换区环绕至少部分的所述中央区；所述光学膜层设置于所述基板的所述波长转换区中；所述荧光膜层设置于所述基板的所述波长转换区中，并覆盖所述光学膜层，且用于将一部分的所述激发光束转换为转换光束，其中所述转换光束与另一部分的所述激发光束构成照明光束，所述荧光膜层具有多种颗粒尺寸的多个荧光粉，所述多种颗粒尺寸包括第一颗粒尺寸以及第二颗粒尺寸，所述第一颗粒尺寸大于所述第二颗粒尺寸，其中所述第一颗粒尺寸的所述多个荧光粉分布于所述第二颗粒尺寸的所述多个荧光粉之间或上方；所述光阀位于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换成影像光束；所述镜头位于所述影像光束的传递路径上，其中所述影像光束穿过所述镜头之后用于成为投影光束。

【技术特征摘要】
1.一种投影机，其特征在于，包括照明系统、光阀以及镜头，所述照明系统包括光源以及波长转换元件，所述光源用于提供激发光束；所述波长转换元件位于所述激发光束的传递路径上，所述波长转换元件包括基板、光学膜层以及荧光膜层，所述基板具有中央区以及波长转换区，其中所述波长转换区环绕至少部分的所述中央区；所述光学膜层设置于所述基板的所述波长转换区中；所述荧光膜层设置于所述基板的所述波长转换区中，并覆盖所述光学膜层，且用于将一部分的所述激发光束转换为转换光束，其中所述转换光束与另一部分的所述激发光束构成照明光束，所述荧光膜层具有多种颗粒尺寸的多个荧光粉，所述多种颗粒尺寸包括第一颗粒尺寸以及第二颗粒尺寸，所述第一颗粒尺寸大于所述第二颗粒尺寸，其中所述第一颗粒尺寸的所述多个荧光粉分布于所述第二颗粒尺寸的所述多个荧光粉之间或上方；所述光阀位于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换成影像光束；所述镜头位于所述影像光束的传递路径上，其中所述影像光束穿过所述镜头之后用于成为投影光束。2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述第一颗粒尺寸的每一所述荧光粉分布于所述第二颗粒尺寸的所述多个荧光粉之间，或所述第一颗粒尺寸的每一所述荧光粉分布于所述第二颗粒尺寸的所述多个荧光粉上方。3.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述光学膜层由散射材料、反射材料及漫射材料中的至少其中之一形成。4.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述光学膜层由二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锆及钛铝合金中的至少其中之一形成。5.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述荧光膜层还具有连接物质，且所述多个荧光粉与所述连接物质混合。6.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述荧光膜层包括绿波长转换区段、红波长转换区段以及黄波长转换区段中的至少其中之一。7.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述基板具有粗糙表面，所述光学膜层连接于所述粗糙表面与所述荧光膜层之间。8.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述基板由金属、陶瓷、耐高温材料及高导热系数材料中的至少其中之一形成。9.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述基板还具有光穿透区，所述光穿透区位于所述波长转换区的两末端之间，所述光穿透区包括开口及抗反射镀膜玻璃的至少其中之一。10.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢启堂，蔡佳伦，徐若涵，
申请(专利权)人：中强光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71