波长转换元件及投影装置的制作方法

本实用新型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及具有此波长转换元件的投影装置。

背景技术：

投影装置所使用的光源种类随着市场对投影装置亮度、色彩饱和度、使用寿命、无毒环保等等要求，从超高压汞灯(uhplamp)、发光二极管(lightemittingdiode，led)进化到激光二极管(laserdiode，ld)光源。

因目前高亮度的红色激光二极管及绿色激光二极管的成本过高，为了降低成本，投影装置通常采用蓝色激光二极管作为光源。波长转换元件一般设置在光源提供的激发光束的传递路径上，以将激发光束(例如为蓝色激发光束)转换为构成投影画面所需的其他色光(例如为黄光与绿光)。

波长转换元件包括基板与多个波长转换层，且各波长转换层分别在基板上有对应的预设位置。在波长转换元件的组装过程中，各波长转换层必须精准地设置在预设位置上，才能让波长转换元件提供最佳的波长转换效率。然而，已知波长转换元件在组装过程中，波长转换层往往无法精确地设置在预设位置上，导致激发效率变差。

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括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实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本实用新型申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。

实用新型内容

本实用新型提供一种波长转换元件，以提升制作的精度与波长转换效率，减少波长转换元件的振动与噪音，且减少波长转换元件的结构复杂度与成本。

本实用新型提供一种投影装置，以具有影像品质良好的优点。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型所提供的波长转换元件包括基板以及波长转换层。基板具有承载面及第一定位部，第一定位部位于承载面上。波长转换层设置在承载面上，并具有与第一定位部配合的第二定位部，第二定位部用以与第一定位部卡合。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型所提供的投影装置包括照明系统、光阀及投影镜头。照明系统用于提供照明光束。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。上述之照明系统包括激发光源以及前述之波长转换元件。

本实用新型实施例的波长转换元件中，因基板具有第一定位部且波长转换层具有第二定位部，因此在将波长转换层组装于基板时，借由第一定位部与第二定位部互相卡合即可使波长转换层能精准地设置在基板上的预设位置。所以，本实用新型实施例的波长转换元件能具有良好的激发效率。因本实用新型的投影装置采用上述之波长转换元件，故具有影像品质良好的优点。

为让本实用新型之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1a是本实用新型一实施例的波长转换元件的分解示意图。

图1b是本实用新型一实施例的波长转换元件的示意图。

图2是本实用新型另一实施例的波长转换元件的示意图。

图3是本实用新型另一实施例的波长转换元件的示意图。

图4是本实用新型另一实施例的波长转换元件的示意图。

图5是本实用新型一实施例中基板上的波长转换层的外侧边缘的示意图。

图6是本实用新型一实施例的投影装置的方块示意图。

具体实施方式

有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之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实用新型。

图1a是本实用新型一实施例的波长转换元件的分解示意图。图1b是本实用新型一实施例的波长转换元件的示意图。请参考图1a与图1b，波长转换元件100包括基板110以及波长转换层120。基板110具有承载面111及第一定位部112，且第一定位部112位于承载面111上。波长转换层120设置在承载面111上，并具有与第一定位部112配合的第二定位部121。第二定位部121用以与第一定位部112卡合。本实施例的波长转换元件100具有光入射侧s，光入射侧s用于接收激发光束le。

基板110的材料可为金属，例如为铝、铜或银，并具有散热的功能，但不局限于此。基板110的承载面111上具有供波长转换层120设置的预设位置p。第一定位部112为基板110上的定位结构，并邻近或位于承载面111上欲配置波长转换层120的预设位置p。在本实施例中，具有第一定位部112的基板110可由电脑数值控制(computernumericalcontrol，cnc)工具机加工制程成型，或由金属冲压制程成型，但不局限于此。

波长转换层120可包括多个波长转换区块120a，多个波长转换区块120a在接受到激发光束后发出相异的波长。这些波长转换区块120a例如包括发光波长相异的荧光材料、磷光体等磷光性材料，或为量子点等纳米材料。举例来说，这多个波长转换区块120a可分别由黄色荧光粉和绿色荧光粉构成，但不局限于此。虽然图1a与图1b是以两个波长转换区块120a为例，但波长转换区块120a的数量也可以是一个或多于两个。此外，第二定位部121为波长转换层120上的定位结构，并且能与第一定位部112互相卡合。具体而言，这多个波长转换区块120a分别具有第二定位部121的部分。具有第二定位部121的波长转换层120例如由激光切割成型；或是在模具上涂布波长转换层胶材时，即涂布出具有第二定位部121的波长转换层120的形状，再经由固化步骤形成具有第二定位部121的波长转换层120，但不局限于此。

在本实施例中，波长转换层120在基板110的径向r上具有靠近基板110的中心c的内侧边缘122，与远离基板110的中心c的外侧边缘123。第二定位部121例如包括设置于内侧边缘122及外侧边缘123的多个第二定位结构1210。各波长转换区块120a例如都具有多个第二定位结构1210。第一定位结构1120用以与第二定位结构1210卡合。具体来说，请参考图1a与图1b，第二定位结构1210为凸出于内侧边缘122与外侧边缘123的凸部。第一定位结构1120凸出于承载面111，且第一定位结构1120的形状能与第二定位结构1210彼此卡合。举例来说，第二定位结构1210例如为半圆凸部，而第一定位结构1120例如为形状与所述半圆凸部互补的弧形侧壁。此外，第二定位结构1210也可以是凸出于内侧边缘122与外侧边缘123的方形、三角形、或椭圆形，而第一定位结构1120的形状则对应与第二定位结构1210的形状互补。值得一提的是，在垂直承载面111的方向上，第一定位部112的厚度(从承载面111起算)大体上等于波长转换层120的厚度。

相较于已知技术，本实施例之波长转换元件100采用具有第一定位部112的基板110与具有第二定位部121的波长转换层120，且第一定位部112与第二定位部121能互相卡合。因此，在组装过程中，波长转换层120能精准且牢固地设置在承载面111上的预设位置p，进而有效地提升波长转换元件100的激发效率与组装品质。

请参考图1a。在本实施例中，波长转换元件100例如是波长转换轮，其还可进一步包括马达130、胶层140、150和160、板体170、固定环180以及配重件190。

马达130具有转轴131，胶层140将基板110贴附在马达130上。固定环180套接于转轴131，并且被胶层160贴附在基板110的承载面111上，使基板110能固定在固定环180及马达110之间。换言之，固定环180及马达110夹持基板110。固定环180上可设置有配重件190。配重件190例如由金属或塑胶制成，但不局限于此。具体来说，配重件190能改善波长转换元件100的起始不平衡量(initialamountofunbalance)，使波长转换元件100能稳定地高速转动。

波长转换层120被胶层150贴附在基板110的承载面上，其中胶层150例如为导热胶，但不局限于此。详细来说，当胶层150为透明导热胶时，在胶层150与波长转换层120之间还可设置反射层(未绘示)。反射层的形状例如与胶层150相同，但不局限于此。

在本实施例中，基板110可具有用于设置板体170的光学区113。具体来说，板体170可为透光板，例如为玻璃基板，以供激发光束le通过。此外，所述的透光板上可设置光扩散层或光扩散微结构，以消除激发光束le所形成的激光光斑(laserspeckle)。板体170的形状可与光学区113相对，例如可嵌入光学区113中。本实用新型不限于此，光学区113本身即为开孔结构，因此光学区113能在不配置板体170或其他光学元件的情形下，作为光穿透区使用，以供激发光束le直接穿透。在一实施例中，板体170也可为反射板，而上述光学区113可不需设置成开孔结构。

图2是本实用新型另一实施例的波长转换元件的示意图。请参考图2，本实施例之波长转换元件100b与上述之波长转换元件100的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。在本实施例中，第二定位结构1211为内凹于内侧边缘122b及外侧边缘123b的多个内凹部。第一定位结构1121凸出于承载面111，且第一定位结构1121分别与所述的内凹部彼此卡合。举例来说，所述的内凹部例如为半圆内凹部，而第一定位结构1121例如为半圆内凸部可与所述半圆内凹部相互匹配以形成圆柱结构。此外，第一定位结构1121的形状也可为内凹于内侧边缘122b及外侧边缘123b的方形、三角形或椭圆形，而第二定位结构1211的形状则与第一定位结构1121互补。

在另一实施例中，上述各实施例的第一定位部112和112b的形状包括邻近于内侧边缘122和122b以及外侧边缘123和123b的多个凸出结构，该结构为s型凸凹结构，第二定位部121和121b则可包括位于内侧边缘122和122b以及外侧边缘123和123b的s型凹凸结构。所述之s型凹凸结构与s型凸凹结构具有互补的形状，以使第一定位部112和第二定位部121(或是第一定位部112b和第二定位部121b)能互相卡合。

图3是本实用新型另一实施例的波长转换元件的示意图。请先参考图3，波长转换元件100c与上述之波长转换元件100的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。波长转换层120c包含发光波长相异的两波长转换区块120g及120y，惟波长转换元件100c的特征不以波长转换区块的数量为限。在本实施例中，波长转换层120c具有多个径向宽度。以图3为例，波长转换层120c具有三种径向宽度w1、w2和w3，其中三者的大小顺序为w1＞w3＞w2，但本实用新型不局限于此。另一方面，波长转换层120c的径向宽度可沿着特定方向渐增或渐减。举例来说，波长转换区块120g及120y的径向宽度可在交界处最窄，并分别朝向远离交界处的一侧逐渐变宽，但不局限于此。

在图3的实施例中，第二定位部121c为波长转换区块120g及120y分别由内侧边缘122c向基板110c的中心c延伸的配重部121g和121y。第一定位部112c的第一定位结构1122凸出于承载面111，且第一定位结构1122分别与配重部121g和121y彼此卡合。详细来说，配重部121g和121y分别在与内侧边缘122c的连接处形成弯折结构，而第一定位结构1122例如为形状与所述之弯折结构互补的角柱结构，但不局限于此。

值得一提的是，配重部121g和121y除了具有定位的功效之外，另一功能为调整波长转换元件100c的起始不平衡量。详细来说，配重部121g和121y能与配重件190搭配设置，以调整波长转换元件100c的起始不平衡量。此外，波长转换元件100c也能不设置配重件190，并借由配重部121g和121y减少自身的起始不平衡量。在一实施例中，在波长转换区块120g和120y未设置配重部121g和121y时(即波长转换区块120g和120y的径向宽度皆为w1)，起始不平衡量约为317mg。在波长转换区块120g和120y分别设置配重部121g和121y之后，波长转换元件100c的起始不平衡量约为238mg，有效地减少了79mg的起始不平衡量。

另一方面，上述之重量不平衡的问题，也能借由改变波长转换层的厚度及/或密度改善。详见下文说明。

图4是本实用新型的另一实施例的波长转换元件的示意图。本实施例之波长转换元件100d与上述之波长转换元件100的结构与优点相似，以下仅针对其差异处进行说明。为能清楚说明本实施例与前述实施例的差异处，波长转换元件100d的波长转换层120d包含三种发光波长相异的波长转换区块122g、122y和122r，惟波长转换元件100d的特征不以波长转换层的数量为限。请参考图4，在垂直承载面111的方向上，波长转换区块122g、122y和122r的厚度可以相同或不同；或者，波长转换区块122g、122y和122r的密度可以相同或不同。

在下文中，将以表1与图4说明波长转换区块122g、122y和122r规格相异的四个应用例p、a、b及c。表1分别以tg、ty和tr表示波长转换区块122g、122y和122r的厚度，并分别以dg、dy和dr表示波长转换区块122g、122y和122r的密度。此外，应用例p的波长转换区块122g、122y和122r未设置配重部，而应用例a、b及c的波长转换区块122y和122r有设置配重部。在表1及图4中，配重部之面积是以径向宽度wy和wr与角度范围θy和θr呈现，详如下文。

表1

从表1能得知，与应用例p相比，应用例a、b及c的起始不平衡量都有明显地减少。简单来说，在应用例a、b及c中，波长转换区块122g的密度(dg)与波长转换区块122y和122r的密度(dy和dr)不同。此外，对应用例b而言，波长转换区块122g的厚度(tg)与波长转换区块122y和122r的厚度(ty和tr)不同。由以上可得知，借由调整各波长转换区块122g、122y和122r的密度及/或厚度，能减少波长转换元件100d的起始不平衡量，而波长转换元件100d在高速转动时的稳定度也能随之提升。

需说明的是，在图4中省略的上述的第一定位部与第二定位部的示意图案。然而，在图4的实施例中，基板110d的承载面111上例如可设置图1或图2的第一定位部112或112b，且波长转换区块122g亦可设置图1或图2的第二定位部121或121b，并使两者互相卡合。另一方面，由于波长转换区块122y和122r具有定位部，故基板110d的承载面111上亦可设置图3的第一定位部112c，并且能与波长转换区块122y和122r的定位部互相卡合。

图5本实用新型一实施例中基板上的波长转换层的外侧边缘的示意图。在本实施例中，在垂直承载面111的方向上，波长转换层120e的外侧边缘123e的厚度t沿着在基板110e的径向r上，远离基板的中心c方向递减。径向r及中心c与外侧边缘123e的相对位置同图1b所示的径向r、中心c和外侧边缘123。如图5所示，波长转换层120e在靠近外侧边缘123e的地方具有边缘结构124e，且边缘结构124e的厚度t是以朝向外侧边缘123e的方向递减。边缘结构124e例如为弧面结构或斜面结构，但本实用新型不局限于此。在本实施例中，边缘结构124e能有效地降低波长转换元件100e在高速转动时的空气阻力。因此，当波长转换元件100e配置在波长转换轮上时，能有效地降低波长转换轮因高速转动而产生的振动与噪音，进而提升波长转换轮在高速转动时的稳定性。须说明的是，图5的边缘结构124e能应用在前文中任一实施例的波长转换元件100、100b、100c或100d。

图6是本实用新型一实施例的投影装置的方块示意图。请参考图6，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用于提供照明光束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的传递路径上以投射影像光束l2。

照明系统210包括激发光源211以及前述任一实施例之波长转换元件100、100b、100c、100d或100e。图6绘示配置波长转换元件100的照明系统210，但不局限于此。具体来说，激发光源211能提供激发光束le。激发光源211例如是包括发光二极管或激光二极管(laserdiode，ld)的二极管模块，或者是由多个二极管模块所组成的矩阵，但本实用新型不局限于此。波长转换元件100配置于激发光束le的传递路径上，一时间区间中激发光束le被波长转换元件100的波长转换层120转换为转换光束lp，而另一时间区间中激发光束le则会通过波长转换元件100的光学区113(图6以光束lr示意)，激发光束lr与转换光束lp时序地形成照明光束l1。因波长转换元件100的特征已在前文中详细说明，故在此省略相关描述。

光阀220例如是数字微型反射镜元件(digitalmicromirrordevice，dmd)、硅基液晶(liquidcrystalonsilicon，lcos)或液晶显示面板(liquidcrystaldisplay，lcd)，但本实用新型并不局限于此。此外，本实用新型不限定光阀的数量。举例来说，本实施例之投影装置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，但本实用新型仍不局限于此。

投影镜头230例如包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。另一方面，投影镜头230也可以包括平面光学镜片。本实用新型对投影镜头230的型态及其种类并不加以限制。

较于已知技术，由于本实施例之投影装置200采用波长转换元件100，因此，投影装置200具有影像品质良好的优点。

综上所述，因本实用新型的波长转换元件采用具有第一定位部的基板与第二定位部的波长转换层，故在组装过程中，波长转换层在基板上有明确的定位点，进而使波长转换层能精准地设置在基板上的预设位置。因此，本实用新型的波长转换元件能提供良好的激发效率。此外，因本实用新型的投影装置采用上述之波长转换元件，故具有影像品质良好的优点。

惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外，本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文献检索之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。此外，本说明书或权利要求中提及的“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。

附图标记说明：

100、100b、100c、100d、100e：波长转换元件

110、110b、110c、110d、110e：基板

111：承载面

112、112b、112c：第一定位部

1120、1121、1122：第一定位结构

113：光学区

120、120b、120c、120d、120e：波长转换层

120a、120g、120y、122g、122r、122y：波长转换区块

121、121b、121c：第二定位部

1210、1211：第二定位结构

121g、121y：配重部

122、122b、122c：内侧边缘

123、123b、123c、123e：外侧边缘

124e：边缘结构

130：马达

131：转轴

140、150、160：胶层

170：板体

180：固定环

190：配重件

200：投影装置

210：照明系统

211：激发光源

220：光阀

230：投影镜头

c：中心

l1：照明光束

l2：影像光束

le：激发光束

lp：转换光束

lr：光束

p：预设位置

r：径向

s：光入射侧

w1、w2、w3、wg、wy、wr：径向宽度

θy、θr：角度范围。