[发明专利]荧光剂装置及其所适用的光源系统及投影设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光剂装置，尤指一种通过涂布单一荧光剂以生成三原色光的荧光剂装置及其所适用的光源系统及投影设备。

背景技术

近年来，各式各样的投影设备，例如投影机(Projector)已被广泛地应用于家庭、学校或者各种商务场合中，以用于将一影像信号源所提供的影像信号放大显示于屏幕。为节省电力消耗以及缩小装置体积，目前的投影设备的光源系统(Illumination System)已使用固态发光元件，例如发光二极管或激光元件，来取代传统的高密度气体放电灯(HID Lamp)或高压汞灯。

投影设备的光源系统需能发出红光、绿光、蓝光(R、G、B)等三原色光，然而固态发光元件的发光效率一般而言为蓝光固态发光元件的发光效率最佳，因此目前的作法大多采用蓝光固态发光元件配合波长转换装置，以将蓝光的波长进行转换，例如配合荧光剂色轮(Phosphor Wheel)来激发出各种颜色的光，藉此取代红光固态发光元件或绿光固态发光元件直接发出红光或绿光的方式，以提升光源系统整体的发光效率并降低成本。

一般而言，传统的投影设备的光源系统大致可分为两种类型，其一采用单一蓝光固态发光元件配合具有多个区段的单一荧光剂色轮。请参阅图1A及图1B，其分别为传统投影设备的结构示意图以及第1A图所示具有多个区段的荧光剂色轮的结构示意图。如图1A及图1B所示，传统的投影设备1以固态发光元件11发出蓝光至包含第一区段121、第二区段122以及第三区段123的荧光剂色轮12。其中，第一区段121涂布绿色荧光剂，以将入射的蓝光激发为绿光后射出，第二区段122涂布红色荧光剂，以将入射的蓝光激发为红光后射出，以及第三区段123为透光材质，以使蓝光直接穿透并射出。换言之，固态发光元件11所发出的蓝光直接穿透荧光剂色轮12或透过荧光剂色轮12转换为绿光或红光，进而发出三原色光进行投影，且于此类型的投影设备1中，以三原色光依序通过中继模块13入射至显像装置14，例如数字微镜装置(Digital Micromirror Device,DMD)、液晶显示装置(Liquid Crystal Display,LCD)或液晶覆硅装置(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)等，再透过透镜组15进行影像的缩放及对焦后，将影像投影于屏幕16上。

另一种传统投影设备的光源系统采用多个蓝光固态发光元件配合多个涂布单一荧光剂的荧光剂色轮。请参阅图2A、图2B及图2C，其中图2A为另一传统投影设备的结构示意图，图2B为图2A所示涂布单一荧光剂的第一荧光剂色轮的结构示意图，以及图2C为图2A所示涂布单一荧光剂的第二荧光剂色轮的结构示意图。如图2A、图2B以及图2C所示，传统投影设备2的第一荧光剂色轮22的区段221涂布红色荧光剂，且第二荧光剂色轮24的区段241涂布绿色荧光剂，分别用以将入射光线激发而转换为红光及绿光。第一分色镜210反射绿光且可使红光穿透，且第二分色镜211反射蓝光且可使红光及绿光穿透。因此，第一固态发光元件21所发出的蓝光经由第一荧光剂色轮22激发为红光，并于穿透第一分色镜210及第二分色镜211后射向中继模块26。第二固态发光元件23所发出的蓝光经由第二荧光剂色轮24激发为绿光并受第一分色镜210反射而射向第二分色镜211，再于穿透第二分色镜211后射向中继模块26。至于第三固态发光元件25所发出的蓝光，直接受第二分色镜211反射而射向中继模块26。前述的三原色光依序或同时通过中继模块26而入射至显像装置27，再透过透镜组28进行影像的缩放及对焦后，将影像投影于屏幕29上。

传统的投影设备虽可通过上述方式而以蓝光固态发光元件取代红光或绿光固态发光元件，然而于一些常见的投影设备及其光源系统中，以绿色荧光剂激发转换而产生的绿光大部分都混有少许红光而略呈偏黄色，使得成像颜色不纯而降低影像质量。同时，由于目前常见的红色荧光剂对于蓝光激光激发的饱和度较低，故被激发转换为红光的总光量有限，因此红色荧光剂激发所产生的红光有着会随蓝光激光驱动电流上升而衰减较快的问题，不仅造成红光本身亮度及照度过低，更会连带使光源系统的整体光线明暗度无法有效整合，进而影响总光输出量度。

因此，如何发展一种可改善上述习知技术缺陷，并达到降低制造成本、简化工艺、缩小产品尺寸、提升整体亮度，且提高色彩纯度及影像质量等功效的光源系统及其所适用的投影设备，实为目前尚待解决的问题。

发明内容