波长转换元件及投影装置的制作方法

1.本发明是有关一种波长转换元件，尤其是一种适用于投影装置的波长转换元件，以及具有此波长转换元件的投影装置。


背景技术：

2.已知的激光投影机所配置的荧光轮(phosphor wheel)运作时的转速大约在7200rpm以上，在这种高速运转下，些微的不平衡即可能造成大幅度的震动，动平衡的品质对于马达寿命具有明显的影响。
3.可采用加重法改善动平衡。具体来说，可在荧光轮上设置配重块。且配重块可借由胶材(例如为光固化胶)固定在荧光轮上。然而，由于胶材的耐温性不佳，随着投影机的功率规格提高，胶材容易过热并且劣化、失去黏性，造成配重块无法牢固地贴附在荧光轮上。再者，当胶材长时间位于高温的环境时，部分的胶材会气化成气体并附着到其他的元件上，不但使其他的元件被污染，胶材的质量也会因气化而逐渐减少，最终导致动平衡失衡。此外，配重块通常设置在接近荧光轮中心的位置，以远离荧光轮外缘的高温区，导致配重块的旋转半径较小，故单位重量(unit weight)的配重块的平衡效益低。换言之，为了达到动平衡，需使用较重的配重块，用以固定配重块的胶材使用量也会随之增加，而且也增加了马达的负重。
4.本「背景技术」段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在「背景技术」中所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。此外，在「背景技术」中所揭露的内容并不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
5.本发明提供一种波长转换元件，具有较佳的可靠度。
6.本发明提供一种投影装置，以具有良好的可靠度。
7.本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
8.为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的波长转换元件基板、配重件以及波长转换层。基板具有彼此相对的第一表面及第二表面。配重件熔接于第一表面，并凸出于第一表面。波长转换层设置于第一表面或第二表面上。
9.为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的投影装置包括照明系统、光阀及投影镜头。照明系统适于提供照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。照明系统包括激发光源以及波长转换元件。激发光源适于提供激发光束。波长转换元件配置于激发光束的传递路径上。
10.本发明因采用配重件熔接于基板的波长转换元件，因此不须使用耐温性不佳的胶材固定配重件，如此可使本发明的波长转换元件具有较佳的可靠度。另一方面，因本发明的
投影装置采用上述的波长转换元件，因此能具有良好的可靠度。
11.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
12.图1a是本发明一实施例的波长转换元件的俯视示意图。
13.图1b是图1a沿a-a线段的剖面示意图。
14.图2是本发明一实施例的波长转换元件的局部示意图。
15.图3是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。
16.图4是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。
17.图5是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。
18.图6是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。
19.图7是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。
20.图8是本发明一实施例的投影装置的方块示意图。
具体实施方式
21.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
22.图1a是本发明一实施例的波长转换元件的俯视示意图。图1b是图1a沿a-a线段的剖面示意图。请参考图1a及图1b，波长转换元件100a包括基板110、配重件120以及波长转换层130。基板110具有彼此相对的第一表面111及第二表面112。配重件120熔接于第一表面111，并凸出于第一表面111。波长转换层130设置于第一表面111或第二表面112上，本实施例以设置于第一表面111为例。
23.在一些实施例中，波长转换元件100a还可进一步包括马达140及固定件150。基板110套设于马达140的转轴141。固定件150套设于转轴141并抵压基板110。波长转换层130环绕转轴141。配重件120设置于固定件150与基板110的外缘113之间。本实施例的配重件120例如不接触固定件150或波长转换层130，但在另一实施例中，配重件120可与固定件150接触，且配重件120可熔接于固定件150及基板110。此外，配重件120也可与波长转换层130接触。本实施例不限制配重件120在基板110上的位置。
24.在一些实施例中，基板110的材料可包括金属(例如铝、铜、银)或是其他耐高温且导热系数高的材料(例如陶瓷)，但不局限于此。在本实施例中，基板110的形状可为环形，但本发明不局限于此。
25.在一些实施例中，波长转换层130用以将激发光束转换成转换光束。波长转换层130可包括至少一种波长转换材料，举例来说，波长转换层130可包括用以发出黄色或绿色光束的波长转换材料，但不局限于此。此外，波长转换材料例如为荧光材料、磷光性材料(例如为磷光体)或是纳米材料(例如为量子点)，但不局限于此。
26.在一些实施例中，配重件120的材料可包括金属或塑胶，其中所述金属例如是铜，
但不局限于此。此外，本实施例的配重件120例如是直接与基板110熔接。在其他实施例中，配重件120也可借由其他材料与基板110熔接，而熔接配重件120与基板110的材料可与配重件120的材料彼此相同或彼此不同。举例来说，熔接配重件120与基板110的材料可包括金属、陶瓷、玻璃或塑胶等，本发明不局限于此。
27.在一些实施例中，配重件120与基板110局部熔融后形成熔接结构w。如图1b所示，熔接结构w从配重件120与基板110的连接处延伸至第二表面112及配重件120的远离基板110的表面121的至少其中之一。熔接结构w可进一步凸出于配重件120的远离基板110的表面121及/或第二表面112。如图1b所示，熔接结构w的相对两端是分别凸出于基板110的第二表面112及配重件120的表面121。在另一实施例中，熔接结构w的相对两端也可只凸出于基板110的第二表面112或配重件120的表面121。或者，熔接结构w的相对两端例如延伸至但不凸出于基板110的第二表面112或配重件120的表面121。
28.在一些实施例中，为了配合配重件120的形状及确保配重件120能稳固地熔接于基板110上，可采用单点熔接、多点熔接、线状熔接或面状熔接，但不局限于此。此外，熔接方式可以是激光焊接(laser welding)、电弧焊接(electric arc welding)、电阻焊接(resistance welding)、电子束焊接、钎焊、摩擦焊接、超声波焊接等，但不局限于此。本实施例例如是采用激光焊接的方式，以激光照射配重件120与基板110的局部以产生熔融现象，并待熔融的局部冷却后形成熔接结构w。因此，熔接结构w会从配重件120与基板110的连接处延伸至第二表面112及配重件120的表面121的至少其中之一。举例来说，若激光是从配重块120的表面121侧照射于配重块120，则熔接结构w则至少会延伸至配重件120的表面121，但也有可能进一步延伸至基板110的第二表面112。
29.相较于已知技术，由于本实施例的配重件120以熔接的方式固定在基板110上，而非使用耐温性较差的胶材，因此可确保配重件120能稳固地固定于基板110上，进而提升波长转换元件100a的可靠度。此外，采用熔接的固定方式具有耐温性较佳的优点，即使基板110外缘113的温度较基板110中心的温度高，配重件120仍可设置于接近基板110的外缘113。如此，配重件120能具有更大的旋转半径，因此能提升单位重量的配重件120的平衡效益，进而能减少配重件120的重量以降低成本，并能减轻马达140的负重。需说明的是，本发明其他实施例中，配重件120也可熔接于固定件150上，不限于熔接于基板110上。
30.图2是本发明另一实施例的波长转换元件的示意图。本实施例的波长转换元件100b与上述的波长转换元件100a的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。请参考图2，本实施例的配重件120与波长转换层130位于基板110的相异两侧，且配重件120位于固定件150与基板110的外缘113之间。在图1a及图1b所示的实施例中，第一表面111例如是面向光源(图未示)，且波长转换层130是位于第一表面111，以接收光源提供的激发光束，配重件120亦配置于第一表面。在图2所示的实施例中，基板110b的第二表面112b面向光源，波长转换层130位于第二表面112b，配重件120位于基板110b的背向光源的第一表面111b。
31.在一些实施例中，由于配重件120与波长转换层130位于基板110b的相异两侧，亦即配重件120可位于波长转换层130的下方。换言之，波长转换层130在第一表面111的正投影可重叠于配重件120。本实施例的配重件120能具有更大的旋转半径，可进一步提升单位重量的配重件120的平衡效益。
32.图3是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。本实施例的波长转换元
件100c与上述波长转换元件100a的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。请参考图3，配重件120c与基板110c局部熔融后形成熔接结构wc。熔接结构wc位于配重件120c与基板110c的内部，且分别与配重件120c的表面121c及基板110c的第二表面112c相隔一距离。具体而言，本实施例的熔接结构wc例如以电阻焊接的方式形成。在熔接结构wc形成之前，可在基板110c的第二表面112c以及配重件120c的表面121c施加电压，使电流在基板110c以及配重件120c之间流动。因基板110c及配重件120c的交界处具有较大电阻，故电流在通过交界处时产生高温，使得交界处发生熔融现象。在交界处发生熔融现象后，可停止施加电压，让基板110c及配重件120c熔融的局部冷却、固化以形成熔接结构wc。与图1a和图1b的实施例不同的是，由于本实施例是在基板110c及配重件120c的交界处开始发生熔融现象，因此熔接结构wc并未延伸到基板110c的第二表面112c以及配重件120c的表面121c，而是与基板110c的第二表面112c相隔一距离d1，并且与配重件120c的表面121c相隔一距离d2。
33.图4是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。本实施例的波长转换元件100d与上述波长转换元件100a的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。为加强熔接的牢固度，本实施例的波长转换元件100d还包括辅助熔接部160d。辅助熔接部160d位于配重件120d的周围及第一表面111d上，并熔接于基板110d与配重件120d，其中辅助熔接部160d、基板110d与配重件120d局部熔融后形成至少一熔接结构wd。熔接结构wd位于辅助熔接部160d及配重件120d之间，且可延伸到基板110d的第二表面112d。辅助熔接部160d例如可为熔点与配重件120d及基板110d具有明显差异的材料。举例来说，基板110d的材料可选用铝，配重件120d的材料可为铜，辅助熔接部160d的材料可选用锡，但不局限于此。熔接结构wd可借由前文中任一种焊接的方式形成。以激光焊接为例，在熔接结构wd形成之前，先以激光照射辅助熔接部160d及配重件120d的交界处，使辅助熔接部160d、配重件120d及基板110d的局部发生熔融现象，并待熔融的局部冷却、固化后，形成熔接结构wd。在一些实施例中，辅助熔接部160d的材料可包含磷青铜合金、银合金、黄金、钯合金、铝合金、铜合金及镍合金。
34.图5是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。请参考图5，本实施例的辅助熔接部160e例如是夹设在配重件120e与第一表面111e之间，并熔接于基板110e与配重件120e。辅助熔接部160e、基板110e与配重件120e局部熔融后形成熔接结构we。熔接结构we贯穿配重件120e、辅助熔接部160e及基板110e。本实施例的熔接结构we可借由前文中任一种焊接的方式形成，在此不再赘述。
35.图6是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。本实施例的波长转换元件100f与上述的波长转换元件100a的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。如图6所示，波长转换元件100f还包括熔接部170f。熔接部170f熔融后连接于配重件120f与第一表面111f之间。换言之，本实施例的波长转换元件100f以熔融后的熔接部170f连接配重件120f与基板110f，在熔接的过程中，不使配重件120f与基板110f熔融。此外，图6是绘示熔接部170f连接配重件120f的侧面s与基板110f的第一表面111f，但熔接部170f也可被夹设在配重件120f与基板110f的第一表面111f(与基板110f的第二表面112f相对)之间。在本实施例中，熔接部170f例如为焊锡(solder)，且例如以电弧焊接的方式对熔接部170f进行熔融，使熔融后的熔接部170f连接于基板110f及配重件120f之间，待熔接部170f固化后即可
将配重件120f固定于基板110f上。
36.图7是本发明另一实施例的波长转换元件的局部示意图。与前述各实施例不同的是，在本实施例的波长转换元件100g中，配重件120g是熔融后连接于第一表面111g(与基板110g的第二表面112g相对)。举例来说，配重件120g的材料可包括焊锡，所述的焊锡例如以高温熔融的方式设置在基板110g的第一表面111g上。待熔融的焊锡冷却、固化后，便形成配重件120g。上述的高温熔融的方式例如为电弧焊接，但不局限于此。
37.图8是本发明一实施例的投影装置的方块示意图。请参考图8，投影装置200包括照明系统210、光阀220及投影镜头230。照明系统210适于提供照明光束l1。光阀220配置于照明光束l1的传递路径上，以将照明光束l1转换成影像光束l2。投影镜头230配置于影像光束l2的传递路径上。照明系统210包括激发光源211以及波长转换元件100a。激发光源211适于提供激发光束le。波长转换元件100a配置于激发光束le的传递路径上。因波长转换元件100a的特征已在前文中详细说明，故相关描述将在此省略。
38.在一些实施例中，照明系统210包括激发光源211以及波长转换元件100a。激发光源211例如包括发光二极管(light emitting diode，led)或激光二极管(laser diode，ld)，其中所述的发光二极管或激光二极管的数量可以是一个或多个。举例来说，当发光二极管(或激光二极管)的数量是多个时，发光二极管(或激光二极管)可排列成矩阵，但本发明不局限于此。波长转换元件100a配置于激发光束le的传递路径上，以将一部分的激发光束le转换成转换光束lp。此外，另一部分的激发光束le没有被波长转换元件100a转换成转换光束(图8以光束lr示意)，并且光束lr与转换光束lp形成照明光束l1。此外，波长转换元件100a的波长转换层130接收来自激发光源211的激发光束le。
39.在一些实施例中，光阀220例如是数字微型反射镜元件(digital micromirror device，dmd)、硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)或液晶显示面板(liquid crystal display，lcd)，但本发明并不局限于此。此外，本发明不限定光阀的数量。举例来说，本实施例的投影装置200可采用单片式液晶显示面板或是三片式液晶显示面板的架构，但本发明仍不局限于此。
40.在一些实施例中，投影镜头230例如包括一个或多个光学镜片，而所述的光学镜片的屈光度可彼此相同或相异。例如，所述的光学镜片可包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等各种非平面镜片，或是包括上述各非平面镜片的任意组合。另一方面，投影镜头230也可以包括平面光学镜片。本发明对投影镜头230的型态及其种类并不加以限制。
41.在一些实施例中，投影装置200因采用的长转换元件100a，因此具有良好的可靠度。此外，波长转换元件100a亦可替换成上述其他实施例的波长转换元件100b、100c、100d、100e、100f或100g。
42.综上所述，本发明因采用配重件熔接于基板的波长转换元件，因此不须使用耐温性不佳的胶材固定配重件，如此可使本发明的波长转换元件具有较佳的可靠度。另一方面，因本发明的投影装置采用上述的波长转换元件，因此能具有良好的可靠度。
43.惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目
的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的「第一」、「第二」等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
44.附图标记说明：
45.100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g：波长转换元件
46.110、110c、110d、110e、110f、110g：基板
47.111、111d、111e、111f、111g：第一表面
48.112、112c、112d、112e、112f、112g：第二表面
49.113：外缘
50.120、120c、120d、120e、120f、120g：配重件
51.121、121c、121e：表面
52.130：波长转换层
53.140：马达
54.141：转轴
55.150：固定件
56.160d、160e：辅助熔接部
57.170f：熔接部
58.200：投影装置
59.210：照明系统
60.211：激发光源
61.220：光阀
62.230：投影镜头
63.d1、d2：距离
64.l1：照明光束
65.l2：影像光束
66.le：激发光束
67.lp：转换光束
68.lr：光束
69.r1、r2：旋转半径
70.s：侧面
71.w、wc、wd、we：熔接结构。