專利名稱：帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)及投影光學(xué)引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及單色光源的封裝結(jié)構(gòu)及投影顯示技術(shù)，尤其涉及一種帶熒光粉激 發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)及使用其的投影光學(xué)引擎。
背景技術(shù)：
光源是液晶投影機(jī)重要的部件之一，其亮度、光利用率和發(fā)熱量直接影響到投影 圖像的質(zhì)量、投影機(jī)的功耗、投影機(jī)使用和維護(hù)成本等問(wèn)題。在過(guò)去，大多數(shù)投影機(jī)均采用 超高壓汞燈(UHP)或金鹵燈作為光源，這類光源雖然亮度能滿足要求，但是其耗能高壽命 短，光轉(zhuǎn)換效率較低，發(fā)熱量大，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此不是很適合用作投影光源。如 今，越來(lái)越多的液晶投影機(jī)都開(kāi)始使用環(huán)保、轉(zhuǎn)換效率高的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)作為光源。作為顯示和照明領(lǐng)域的LED光源，現(xiàn)有的低成本LED光源通常采用熒光轉(zhuǎn)換，即， 利用預(yù)定波長(zhǎng)的發(fā)射光來(lái)激發(fā)熒光粉，產(chǎn)生白光。例如日本日亞(Nichia)公司的白光專 利，就是利用藍(lán)光LED來(lái)激發(fā)黃色YAG熒光粉來(lái)產(chǎn)生白光。然而，如果利用這種熒光轉(zhuǎn)換方 式來(lái)獲得單色光，由于部分未被熒光粉吸收利用的泵浦光會(huì)直接射往光源出射面，使這些 泵浦光得不到充分利用，降低轉(zhuǎn)換效率，局限了光源的輸出亮度；同時(shí)，這部分光與熒光粉 受激發(fā)射出來(lái)的熒光混合輸出，降低光輸出純度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種轉(zhuǎn)換效率高、光源輸出亮度及純度高的 帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)。另外，還需提供一種成本較低、投影顯示效果好的投影光學(xué)引擎。本實(shí)用新型的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的—種帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，包括出射泵浦光的至少一個(gè)發(fā)光芯 片，包覆所述發(fā)光芯片的透明封裝膠體，所述透明封裝膠體上還設(shè)置有與其粘結(jié)的濾光片， 所述濾光片上還設(shè)置有熒光粉層及光學(xué)透鏡。其中，熒光粉層用于吸收泵浦光，并激發(fā)出波 長(zhǎng)不同與該泵浦光的熒光。所述光學(xué)透鏡朝向熒光粉層的表面鍍有第一薄膜，用于透射熒 光，反射泵浦光。所述濾光片朝向熒光粉層的表面鍍有第二薄膜，用于透射泵浦光，反射熒 光。一種投影光學(xué)引擎，包括微顯示面板，投影鏡頭以及照明裝置。其中，微顯示面板 對(duì)入射光進(jìn)行調(diào)制，并調(diào)制出攜有圖像信息的圖像光。投影鏡頭用于將所述微顯示面板上 的圖像信息投影成像到屏幕上。照明裝置照射所述微顯示面板。該照明裝置包括至少一個(gè) 上述所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)。一種投影光學(xué)引擎，包括照明裝置，數(shù)字微鏡器件，全內(nèi)反射棱鏡以及投影鏡頭。 其中，照明裝置用于提供入射光線，其包括至少一個(gè)上述所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光 源封裝結(jié)構(gòu)。數(shù)字微鏡器件選擇性的反射所述入射光線以產(chǎn)生影像光線。全內(nèi)反射棱鏡設(shè)置于所述照明裝置與數(shù)字微鏡器件之間，將入射光線導(dǎo)入所述數(shù)字微鏡器件并反射所述數(shù) 字微鏡器件出射的影像光線。投影鏡頭用于接收該數(shù)字微鏡器件所出射的影像光線，并將 該影像光線投影成影像畫(huà)面。本實(shí)用新型的封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)熒光粉層吸收泵浦光激發(fā)出熒光，獲得單色的輸出 光，其利用濾光片、光學(xué)透鏡上設(shè)置的波通特性相反的兩種薄膜，形成激發(fā)腔，使熒光粉層 充分吸收泵浦光，激發(fā)出更多的熒光，提高轉(zhuǎn)換效率，從而增加熒光的出射亮度，與傳統(tǒng)的 大芯片相比，成本低；同時(shí)，使得向發(fā)光芯片散射的熒光得到利用，由光源的出射面出射，進(jìn) 一步提高光源的輸出亮度；另外，還避免了射到熒光粉層上未被吸收利用的泵浦光由光源 的出射面出射，提高光輸出純度。而使用這種封裝結(jié)構(gòu)的投影光學(xué)引擎，轉(zhuǎn)換效率高、光源 輸出亮度及純度高的光源封裝結(jié)構(gòu)出射的光照射微顯示面板/數(shù)字微鏡器件，之后，由微 顯示面板/數(shù)字微鏡器件調(diào)制出圖像光，從投影鏡頭輸出到外部屏幕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，亮度高， 生產(chǎn)成本較低，投影顯示效果好。

為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的較佳實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述。圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)平面結(jié) 構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)平面結(jié) 構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式投影光學(xué)引擎的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型第二實(shí)施方式投影光學(xué)引擎的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1所示為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)的 平面結(jié)構(gòu)示意圖。帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)發(fā)光芯片10，包覆發(fā) 光芯片10的透明封裝膠體20，與透明封裝膠體20粘結(jié)的濾光片30，設(shè)置在濾光片30上的 熒光粉層40和光學(xué)透鏡50。發(fā)光芯片10出射泵浦光。本實(shí)用新型實(shí)施方式中，為發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)芯片，用于發(fā)出180°的光(泵浦光)。該LED芯片的數(shù)量可以為一個(gè)，也可以 為以陣列方式排列的多個(gè)。采用多個(gè)LED芯片以陣列方式的排列，有利于提高整個(gè)光源的 光通量，進(jìn)而增加光亮度。
具體實(shí)施方式
中，該LED芯片的數(shù)量為2個(gè)，可以是藍(lán)光芯片，發(fā) 出藍(lán)色泵浦光，或者是UV芯片，發(fā)出UV泵浦光。透明封裝膠體20包覆發(fā)光芯片10，為發(fā)光芯片提供可靠的保護(hù)，且，該透明封裝 膠體與濾光片30粘結(jié)。此外，發(fā)光芯片10還焊接有金線(圖中未示出)，透明封裝膠體20 同時(shí)包覆發(fā)光芯片10以及金線，進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，提高光源封裝的可靠性。本實(shí)用新型實(shí)施 方式中，封裝膠體20為硅膠。濾光片30、熒光粉層40、光學(xué)透鏡50順序設(shè)置透明封裝膠體20上。S卩，熒光粉層 40設(shè)置在濾光片30與光學(xué)透鏡50之間，用于吸收泵浦光，激發(fā)出波長(zhǎng)不同與該泵浦光的熒 光。本實(shí)用新型實(shí)施方式中，熒光為單色的輸出光，其波長(zhǎng)范圍為490nm 680nm。熒光粉層40為紅、黃、綠、藍(lán)單色熒光粉中的一種或者其結(jié)合。又，光學(xué)透鏡50朝向熒光粉層的表面鍍有第一薄膜501，用于透射熒光，反射泵浦 光。濾光片30朝向熒光粉層的表面鍍有第二薄膜301，用于透射泵浦光，反射熒光。因此， 本實(shí)用新型中，熒光粉層40與發(fā)光芯片10分離，利用第二薄膜301對(duì)熒光的反射，第一薄 膜501對(duì)熒光的透射，使得向泵浦光源散射的熒光得到利用，由單色光源的出射面出射；另 外，利用第一薄膜501對(duì)泵浦光的反射，第二薄膜301對(duì)泵浦光的透射，避免了射到熒光粉 層40上未被吸收利用的泵浦光由單色光源的出射面出射，提高光輸出純度。本實(shí)用新型實(shí)施方式中，光學(xué)透鏡50為平凸透鏡，會(huì)聚出射的熒光；濾光片30為 平板濾光片。熒光粉層40是均勻的涂覆在光學(xué)透鏡50與濾光片30之間。因此，本實(shí)用新型的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)熒光粉層吸收泵浦光激發(fā)出熒光，獲 得單色的輸出光，其利用濾光片、光學(xué)透鏡上設(shè)置的波通特性相反的兩種薄膜，形成激發(fā) 腔，使熒光粉層充分吸收泵浦光，激發(fā)出更多的熒光，提高轉(zhuǎn)換效率，從而增加熒光的出射 亮度，與傳統(tǒng)的大芯片相比，成本低；同時(shí)，使得向發(fā)光芯片散射的熒光得到利用，由光源的 出射面出射，進(jìn)一步提高光源的輸出亮度；另外，還避免了射到熒光粉層上未被吸收利用的 泵浦光由光源的出射面出射，提高光輸出純度。圖2所示為本實(shí)用新型第二實(shí)施方式帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)平面 結(jié)構(gòu)示意圖，該光源封裝結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的光源封裝結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于圖2所 示的光學(xué)透鏡50’為彎月透鏡，采用這種結(jié)構(gòu)，避免鍍膜引起的大角度出射光的透過(guò)率低。 此時(shí)，濾光片30’為平凸濾光片，當(dāng)然，該濾光片30’還可以為彎月濾光片或者平板濾光片。圖3所示為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式投影光學(xué)引擎的平面結(jié)構(gòu)示意圖。投影光學(xué) 引擎包括照明裝置60，偏振分光器70，微顯示面板80以及投影鏡頭90。其中，照明裝置60 照射微顯示面板80，其包括至少一個(gè)上述任一實(shí)施方式的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝 結(jié)構(gòu)以及對(duì)出射光進(jìn)行整形的各種整形鏡組(圖中未示出)。偏振分光器70設(shè)置于照明裝置60的輸出光路上，本實(shí)用新型實(shí)施方式中，偏振分 光器70為棱鏡式偏振分光器，由二個(gè)三角棱鏡膠合成立方體形狀，在其中間接觸面上鍍有 偏振分光膜層，由該偏振分光膜層形成一個(gè)偏振分光面，該偏振分光面可以將非偏振光轉(zhuǎn) 換為偏振光并分離出S偏振光和P偏振光。當(dāng)然，偏振分光器70也可以由其它棱鏡膠合成 其它形狀，只要滿足入射的非偏振光被轉(zhuǎn)化為偏振光出射即可。本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，該偏振分光器70也可以由平板式偏振分光器來(lái)代替。微顯示面板80的數(shù)量為一個(gè)，設(shè)置于偏振分光器70與照明裝置的非相鄰的一側(cè)， 用于對(duì)所接收到的入射光進(jìn)行調(diào)制，并調(diào)制出攜有圖像信息的圖像光。本實(shí)用新型實(shí)施方 式中，微顯示面板80為反射式硅基液晶面板(Liquid Crystal on Silicon，LC0S)，當(dāng)微顯 示面板80接收到的光為S偏振光時(shí)，經(jīng)過(guò)微顯示面板80的調(diào)制后，則反射出攜有圖像信息 的另一偏振光P偏振光，經(jīng)由偏振分光器70折疊光路后，將該P(yáng)偏振光透射至投影鏡頭90 上。本實(shí)用新型的實(shí)施方式中的投影鏡頭90與微顯示面板80相對(duì)平行設(shè)置，用于將微顯 示面板80上的圖像信息投影成像到屏幕上。本實(shí)用新型其它實(shí)施方式中，微顯示面板80’ (圖3的虛線所示)所接收到的偏振 光也可以為P偏振光，經(jīng)過(guò)微顯示面板80’的調(diào)制后，轉(zhuǎn)換為攜有圖像信息的S偏振光，且將其反射回偏振分光器70上，由偏振分光器70將該S偏振光反射至投影鏡頭90上。換句 話說(shuō)，投影鏡頭90與微顯示面板80’相鄰設(shè)置于偏振分光器70的一側(cè)，即，投影鏡頭90與 微顯示面板80’分別設(shè)置于偏振分光器70的相鄰兩側(cè)面上。此時(shí)，投影鏡頭90是用于接 收并投射攜有圖像信息的S偏振光。因此，本實(shí)施方式的投影光學(xué)引擎，光源封裝結(jié)構(gòu)出射的轉(zhuǎn)換效率高、光源輸出亮 度及純度高的光通過(guò)整形鏡組的整形，偏振分光器的偏振分離，照射微顯示面板，之后，微 顯示面板調(diào)制出圖像光再次進(jìn)入偏振分光器，由偏振分光器從投影鏡頭輸出到外部屏幕， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，亮度高，生產(chǎn)成本較低，投影顯示效果好。圖4所示為實(shí)用新型第二實(shí)施方式投影光學(xué)引擎的平面結(jié)構(gòu)示意圖。該投影光學(xué) 引擎包括照明裝置61，全內(nèi)反射棱鏡71，數(shù)字微鏡器件(Digital Micro mirror Device, DMD)81以及投影鏡頭91。其中，照明裝置61用于提供入射光線，其包括至少一個(gè)上述任一 實(shí)施方式的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)以及對(duì)出射光進(jìn)行整形的各種整形鏡組 (圖中未示出)。數(shù)字微鏡器件81設(shè)置于該入射光線的傳遞路徑上，用于選擇性的反射入射光線 以產(chǎn)生影像光線(圖像光)，即，用于接收并調(diào)變?cè)撊肷涔饩€，反射出影像光線。全內(nèi)反射棱 鏡71設(shè)置于照明裝置61與數(shù)字微鏡器件81之間，將入射光線導(dǎo)入數(shù)字微鏡器件81并反 射數(shù)字微鏡器件81出射的影像光線。即，將入射的入射光線和出射的影像光線相分離。投 影鏡頭91用于接收該數(shù)字微鏡器件81所出射的影像光線，并將該影像光線投影成影像畫(huà)因此，本實(shí)施方式的投影光學(xué)引擎，轉(zhuǎn)換效率高、光源輸出亮度及純度高的光源封 裝結(jié)構(gòu)出射的光通過(guò)整形鏡組的整形，全內(nèi)反射棱鏡的反射，進(jìn)入數(shù)字微鏡器件進(jìn)行調(diào)變， 之后，數(shù)字微鏡器件調(diào)制出影像光線(圖像光)從投影鏡頭輸出到外部屏幕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，亮 度高，生產(chǎn)成本較低，投影顯示效果好。以上所述之具體實(shí)施方式
為實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本實(shí)用新型 的具體實(shí)施范圍，本實(shí)用新型的范圍包括并不限于本具體實(shí)施方式
，例如，發(fā)光芯片為一個(gè) 或者以陣列方式排列的多個(gè)LD芯片。或者微顯示面板為透射式液晶面板(Liquid Crystal Display, IXD)，此時(shí)，省略偏振分光器，透射式液晶面板設(shè)置于照明裝置的出射光路上，對(duì) 入射光進(jìn)行調(diào)制，并透射出攜有圖像信息的光。凡依照本實(shí)用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效 變化均包含本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，包括出射泵浦光的至少一個(gè)發(fā)光芯片及包覆所述發(fā)光芯片的透明封裝膠體，其特征在于，所述透明封裝膠體上還設(shè)置有與其粘結(jié)的濾光片，所述濾光片上還設(shè)置有熒光粉層及光學(xué)透鏡；其中，熒光粉層用于吸收泵浦光，并激發(fā)出波長(zhǎng)不同與該泵浦光的熒光；所述光學(xué)透鏡朝向熒光粉層的表面鍍有第一薄膜，用于透射熒光，反射泵浦光；所述濾光片朝向熒光粉層的表面鍍有第二薄膜，用于透射泵浦光，反射熒光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā) 光芯片為L(zhǎng)ED芯片或者LD芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā) 光芯片為藍(lán)光芯片或者UV芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述發(fā) 光芯片還焊接有金線，所述封裝膠體包覆所述金線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熒 光粉層為紅、黃、綠、藍(lán)單色熒光粉中的一種或者其結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光 學(xué)透鏡為平凸透鏡或者彎月透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述濾 光片為平板濾光片或者平凸濾光片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封 裝膠體為硅膠。
9.一種投影光學(xué)引擎，包括微顯示面板，對(duì)入射光進(jìn)行調(diào)制，并調(diào)制出攜有圖像信息的圖像光；投影鏡頭，用于將所述微顯示面板上的圖像信息投影成像到屏幕上；以及照明裝置，照射所述微顯示面板，其特征在于，所述照明裝置包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要 求1至8中任意一項(xiàng)所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影光學(xué)引擎，其特征在于，所述微顯示面板為L(zhǎng)C0S，其入 射光路上還設(shè)置有偏振分光器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影光學(xué)引擎，其特征在于，所述微顯示面板為L(zhǎng)CD。
12.一種投影光學(xué)引擎，包括照明裝置，用于提供入射光線，其特征在于，所述照明裝置包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求 1至8中任意一項(xiàng)所述的帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)；數(shù)字微鏡器件，選擇性的反射所述入射光線以產(chǎn)生影像光線；全內(nèi)反射棱鏡，設(shè)置于所述照明裝置與數(shù)字微鏡器件之間，將入射光線導(dǎo)入所述數(shù)字 微鏡器件并反射所述數(shù)字微鏡器件出射的影像光線；及投影鏡頭，用于接收該數(shù)字微鏡器件所出射的影像光線，并將該影像光線投影成影像 畫(huà)面。
專利摘要一種帶熒光粉激發(fā)腔的單色光源封裝結(jié)構(gòu)，包括出射泵浦光的至少一個(gè)發(fā)光芯片，包覆發(fā)光芯片的透明封裝膠體，與透明封裝膠體粘結(jié)的濾光片，設(shè)置在濾光片上的熒光粉層及光學(xué)透鏡。其中，熒光粉層用于吸收泵浦光，并激發(fā)出波長(zhǎng)不同與該泵浦光的熒光。光學(xué)透鏡朝向熒光粉層的表面鍍有第一薄膜，用于透射熒光，反射泵浦光。濾光片朝向熒光粉層的表面鍍有第二薄膜，用于透射泵浦光，反射熒光。本實(shí)用新型的封裝結(jié)構(gòu)，利用濾光片、光學(xué)透鏡上設(shè)置的波通特性相反的兩種薄膜，形成激發(fā)腔，提高熒光粉的轉(zhuǎn)換效率，從而增加熒光的出射亮度和光輸出純度，同時(shí)，與傳統(tǒng)的大芯片相比，成本低。另外，還提供一種使用該光源封裝結(jié)構(gòu)的投影光學(xué)引擎。
文檔編號(hào)H01L33/50GK201717287SQ20102025731
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者廖深財(cái), 曲魯杰, 黃鵬 申請(qǐng)人:紅蝶科技(深圳)有限公司