一種波長轉(zhuǎn)換裝置、漫反射層、光源系統(tǒng)及投影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及照明及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種波長轉(zhuǎn)換裝置、漫反射層、光源 系統(tǒng)及投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，藍(lán)光激光激發(fā)高速旋轉(zhuǎn)的色輪能夠有效解決熒光粉的熱猝滅問題而使得高 效低成本的激光顯示成為現(xiàn)實(shí)，逐漸發(fā)展成為激光光源的主流技術(shù)之一，
[0003] 在該種方案中，光源包括激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換裝置，其中波長轉(zhuǎn)換裝置包括反射 基底和涂覆在反射基底上的熒光粉片，以及用于驅(qū)動(dòng)反射基底轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)，使得來自激發(fā) 光源的激發(fā)光在熒光粉片上形成的光斑按圓形路徑作用于該熒光粉片。
[0004] 目前激光光源的反射基底采用鏡面鋁，鏡面鋁中的高反射層采用高純鋁或者高純 銀，它與鋁基板的粘接用氧化鋁作為親和層。在高反射層表面鍍上介質(zhì)層例如MgF2、Si02 等，用以高純鋁/銀層的保護(hù)和增強(qiáng)反射作用。
[0005] 這種鏡面鋁基板存在的問題是：對(duì)于反射率更高的高反射銀層來說，在使用過程 中，銀原子很容易與大氣中的硫化氫，氧氣等發(fā)生硫化、氧化反應(yīng)而使反射率和熱穩(wěn)定性急 劇降低；對(duì)于高反射鋁層來說，鋁的穩(wěn)定性高于銀，但是反射率不高。
[0006] 因此，在目前工藝條件下，要兼顧鋁基板的反射率和熱穩(wěn)定性來說，必須尋找其他 更有效的方法，有研究者通過濺射或者等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法在高反射銀層鍍氧化 鋁或者氮化硅致密保護(hù)層來解決銀的硫化問題，但是，為了不影響反射層的反射率，保護(hù)層 的厚度一般在l〇nm以下，均一'丨生難以保證，工藝較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例主要解決的技術(shù)問題是提供了一種反射層厚度薄、反射率高同時(shí)還 具有良好熱穩(wěn)定性的波長轉(zhuǎn)換裝置、漫反射層、光源系統(tǒng)及投影系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種波長轉(zhuǎn)換裝置，包括含有熒光粉以實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換的熒光 層，還包括附著在所述熒光層的背光面上的漫反射層，所述漫反射層包括白色散射粒子和 粘接所述白色散射粒子的第一粘接劑，所述白色散射粒子的折射率與所述第一粘接劑的折 射率的比值大于1.2。
[0009] 進(jìn)一步地，所述白色散射粒子的折射率與所述第一粘接劑的折射率的比值不低于 1. 25。
[0010] 進(jìn)一步地，所述白色散射粒子的折射率大于1. 7。
[0011] 進(jìn)一步地，所述白色散射粒子包括氧化鋁粉末、氧化鎂粉末、氮化硼粉末、氧化釔 粉末、氧化鋅粉末、氧化鈦粉末、氧化鋯粉末中的至少一種。
[0012] 進(jìn)一步地，所述白色散射粒子的粒徑在0. 1?10微米之間。
[0013] 進(jìn)一步地，所述白色散射粒子的粒徑在0. 2?0. 5微米之間。
[0014] 進(jìn)一步地，所述白色散射粒子與所述第一粘接劑的體積比大于0.4。
[0015] 進(jìn)一步地，所述漫反射層的厚度小于0. 2毫米。
[0016] 進(jìn)一步地，所述第一粘接劑為有機(jī)粘接劑，所述有機(jī)粘接劑為硅膠、環(huán)氧樹脂中的 任一種或多種。
[0017] 進(jìn)一步地，所述第一粘接劑為無機(jī)粘接劑，所述無機(jī)粘接劑為玻璃、水玻璃、低溫 釉料中的任一種或多種。
[0018] 進(jìn)一步地，所述熒光層包括所述熒光粉以及粘接所述熒光粉的第二粘接劑。
[0019] 進(jìn)一步地，所述波長轉(zhuǎn)換裝置還包括導(dǎo)熱基板，所述熒光層和漫反射層均附著在 所述導(dǎo)熱基板一側(cè)表面上，且所述漫反射層位于所述導(dǎo)熱基板和所述熒光層之間。
[0020] 進(jìn)一步地，所述第一粘接劑和第二粘接劑均為玻璃，且所述第二粘接劑的熱膨脹 系數(shù)小于或等于所述第一粘接劑的熱膨脹系數(shù)。
[0021] 進(jìn)一步地，所述熒光層為含有熒光粉的熒光陶瓷。
[0022] 本發(fā)明還提供一種漫反射層，用于反射光波，包括白色散射粒子和粘接所述白色 散射粒子的第一粘接劑，所述白色散射粒子的折射率與所述第一粘接劑的折射率的比值大 于 1. 2。
[0023] 本發(fā)明還提供一種光源系統(tǒng)，包括光源和上述的波長轉(zhuǎn)換裝置，所述光源位于所 述波長轉(zhuǎn)換裝置的熒光層的迎光面一側(cè)，使得所述光源發(fā)出的激發(fā)光經(jīng)所述熒光層進(jìn)行波 長轉(zhuǎn)換，并被所述熒光層背光面上的漫反射層反射。
[0024] 本發(fā)明還提供一種投影系統(tǒng)，用于投影成像，具有如上所述的光源系統(tǒng)。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果：
[0026]1.漫反射層采用折射率滿足一定比值條件的白色散射粒子和第一粘接劑組成，對(duì) 可見光的具有較高的反射率，所以漫反射層可以在較薄的情況下實(shí)現(xiàn)高反射率，較薄的漫 反射層進(jìn)而有利于縮短發(fā)光層的熱量傳導(dǎo)路徑，從而提高了波長轉(zhuǎn)換裝置的熱穩(wěn)定性。
[0027] 2.由于漫反射層反射率較高，基板的反射率對(duì)其沒有影響，因此熱導(dǎo)率較高的任 何金屬或者陶瓷基板都可以滿足要求，一方面可以避免使用鍍銀鋁基板的銀的熱穩(wěn)定性問 題，另一方面，使用普通金屬基板可以降低成本。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換裝置的第一實(shí)施例的剖視圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換裝置的第二實(shí)施例的俯視圖；
[0030] 圖3為圖1所示波長轉(zhuǎn)換裝置的半剖主視圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明波長轉(zhuǎn)換裝置的第三實(shí)施例的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033] 請(qǐng)參閱圖1所示的波長轉(zhuǎn)換裝置的第一實(shí)施例。如圖1所示，波長轉(zhuǎn)換裝置包括 依次層疊設(shè)置并固定的熒光層3、漫反射層2、導(dǎo)熱基板1。
[0034] 熒光層3含有熒光粉。當(dāng)光源發(fā)出的具有特定波長范圍的激發(fā)光從熒光層3面向 光源的迎光面S2入射并照射到熒光粉上，熒光粉可以吸收激發(fā)光并受激產(chǎn)生不同于激發(fā) 光波長的光，實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換功能。本發(fā)明的熒光粉例如YAG(釔鋁石榴石)熒光粉，YAG熒光 粉可以吸收藍(lán)光、紫外光等而產(chǎn)生黃色受激光。此外，熒光粉還可以是紅光熒光粉、綠光熒 光粉等。
[0035] 漫反射層2附著在熒光層3的平行于迎光面S2的背光面S1上，并位于導(dǎo)熱基板 1和熒光層3之間，用于對(duì)入射光進(jìn)行反射。漫反射層2包括粒徑在0. 1?10微米之間的 白色散射粒子和用于將白色散射粒子粘接的第一粘接劑。白色散射粒子是指能夠反射大多 數(shù)顏色的可見光、從而表觀上為白色的粒子，一般為鹽類或者氧化物類粉末，例如氧化鋁粉 末、氧化鎂粉末、氮化硼粉末、氧化釔粉末、氧化鋅粉末、氧化鈦粉末、氧化鋯粉末等。這些白 色散射粒子基本上不會(huì)對(duì)光進(jìn)行吸收，并且性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)在高溫下氧化。考慮到漫反射層 需要較好的散熱效果，優(yōu)選地選擇導(dǎo)熱率較高的氧化鋁粉末。
[0036] 導(dǎo)熱基板1可以為金屬，也可以是導(dǎo)熱性能較好的陶瓷，從而將熒光層3和漫反 射層1接收激發(fā)光而產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)并散出。雖然金屬的導(dǎo)熱率很高，但是金屬在溫度高 于其熔點(diǎn)溫度的一半時(shí)，金屬就可能會(huì)受熱變形，例如鋁板、鋼板、銅板等。因此，導(dǎo)熱基板 1優(yōu)選采用導(dǎo)熱系數(shù)大于等于80W/mK、熔點(diǎn)在1500°C以上的陶瓷材料，在實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱的同時(shí)， 還可以耐受較高的溫度。這種導(dǎo)熱基板基本上都是致密結(jié)構(gòu)的陶瓷板，例如氮化鋁、氮化 硅、氮化硼、氧化鈹、碳化硅等。需要說明的是，如果本發(fā)明的熒光層3和漫反射層2是直接 制備到一具體應(yīng)用產(chǎn)品上的，也可以不具有導(dǎo)熱基板1，應(yīng)用產(chǎn)品例如發(fā)光二極管、燈具反 光板等。
[0037] 本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換裝置利用白色散射粒子構(gòu)成的漫反射層來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鏡面鋁 膜、銀膜或鏡面鋁板。通過白色散射粒子對(duì)入射光進(jìn)行散射，實(shí)現(xiàn)了對(duì)入射光的反射。而白 色散射粒子不會(huì)氧化而吸收入射光導(dǎo)致反射率降低，同時(shí)還可耐受較高溫度。
[0038] 對(duì)于上述鏡面金屬膜或金屬板等構(gòu)成的反射層來說，其表面比較光滑，當(dāng)熒光層 在鏡面金屬反射層的表面成型后，熒光層與反射層接觸的表面會(huì)收縮，而部分與反射層分 離，使得熒光層與反射層的接觸面積較小，因此二者之間的界面熱阻比較大。本實(shí)施例中， 由于陶瓷基板和漫反射層的表面都相對(duì)比較粗糙，因此，熒光層與漫反射層之間、漫反射層 與陶瓷導(dǎo)熱基板之間的接觸面積比較大，使得波長轉(zhuǎn)換裝置成型后的界面熱阻較小，從而 提_熱傳導(dǎo)效率。
[0039] 實(shí)際應(yīng)用中，為了成型漫反射層2,白色散射粒子需要用第一粘接劑粘接并固化成 一個(gè)整體的層結(jié)構(gòu)。為了不影響光的入射，第一粘接劑應(yīng)為透明材料，即透光率高于90%。 第一粘接劑可以是有機(jī)粘接劑，例如硅膠、環(huán)氧樹脂等中的一種或多種的配合，也可以是無 機(jī)粘接劑，例如玻璃、水玻璃、低溫釉料等中一種或多種的配合。
[0040] 較常使用的第一粘接劑為硅膠，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度。制備漫反射 層時(shí)，將白色散射粒子和硅膠按照一定的體積比配制并混合均勻，涂敷到導(dǎo)熱基板1表面， 加熱固化即可得到漫反射層2。
[0041] 由于硅膠可耐受的溫度較低，一般在250攝氏度至300攝氏度。因此在一些光源功 率大、對(duì)耐高溫性能有要求的應(yīng)用環(huán)境中，優(yōu)選粘接白色散射粒子的第一粘接劑為玻璃。制 備該漫反射層2時(shí)，先獲得該玻璃相應(yīng)的玻璃粉，玻璃粉是一種無定形顆粒狀的玻璃均質(zhì) 體，其透明度高且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，例如