[发明专利]荧光粉层、器件及相应光源和投影系统、及相应制作方法

说明书

本发明为申请号为201110175052.9、申请日为2011年6月27日、发明名称为“荧光粉层、器件及相应光源和投影系统、及相应制作方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及受激发光领域，更具体地说，涉及一种荧光粉层、器件及相应光源和投影系统、及相应制作方法。

背景技术

美国专利US7547114提出一种产生高亮度时序色光的方法，该方法将激发光源收集并聚焦于一个荧光粉转盘上激发荧光粉材料发光，并随着转盘的转动产生周期性时序的色光序列。在该方法中，荧光粉转盘是核心部件，直接影响到光源的发光亮度。在该专利中提到，荧光粉层是依附于一个透明衬底的，该透明衬底同时还可能是一个二相滤光片，用于透射激发光反射受激发光，提高光源的亮度。中国公开专利200810065895中对荧光粉转盘结构做的进一步的研究表明，荧光粉层与其衬底之间应存在一层低折射率介质，空气是最理想的材质，也就是说，荧光粉层与其衬底之间存在一层空气隙，且专利中对空气隙的厚度做出了限制。研究显示，空气隙的厚度越薄，光源的亮度越高。

为了产生空气隙并使得空气隙尽量的小，通常只能使用一个三明治结构来实现：请参见图1，在图1中，包括两个衬底(1、2)以及被设置在上述两个衬底之间的荧光粉层3。如图1示的三明治三层结构中，荧光粉层3被两侧的衬底(1、2)(至少一层是透明衬底)夹在中间，只要荧光粉层3与衬底之间接触但是不粘附，夹缝中就会存在微小的空气隙，也就实现了技术要求。

然而，该荧光粉材料层的制作却存在困难。一般来说，荧光材料是粉状的形态，即一般所说的荧光粉，颗粒与颗粒之间没有粘附力，或者粘附力很弱不能用来形成层状，所以需要使用粘结剂来形成片层。在荧光灯中荧光粉依靠金属氧化物，如氧化铝颗粒来粘附在荧光灯管的内壁上并形成薄层；应用这种技术可以实现在平板玻璃的表面形成荧光粉层，但是荧光粉层难以剥离下来，即必须依靠玻璃衬底才能应用，这显然不符合前述的荧光粉层不与衬底粘附(与衬底间存在空气隙)的要求。

要形成无需衬底的荧光粉层，必须要某种有一定强度的粘合剂粘接荧光粉颗粒并成片。从粘合剂性质分类可以分成有机粘合剂和无机粘合剂。有机粘合剂可以是硅胶、环氧树脂等易于操作的材料，无机粘合剂则可以使用金属氧化物作为粘合剂，与荧光粉混合在一起后在高温高压下制成陶瓷。后者的工艺复杂，成本高昂，至今只有少数几家公司可以制作，同时对荧光粉的种类也有限制。因此，有机粘合剂就成为荧光粉层制作的首选。先将荧光粉与有机粘合剂混合在一起，再使用印刷、挤压成型等手段在一个衬底上成片，再将其从衬底上揭下来，这是已经成熟的工业加工方法，无需赘述。

选择有机粘合剂首先需要满足可靠性的要求。由于长期处于高强度激发光的照射和荧光粉发热的高温中，环氧树脂的可靠性一般难以满足要求，而硅胶由于其硅-氧键比较稳定而成为可能的选择。而为了满足前述的荧光粉层不与衬底粘附的要求，所选用的有机粘合剂必须具有足够的硬度，如高于肖氏D 40。然而由于需要从衬底上揭下来，又要求这种材料具有相当大的弹性，不能太脆，也就是说材料的硬度又不能太硬，如低于肖氏D 85。通过选择，可以选择得到硬度适合的材料，该材料与荧光粉混合成片固化后，放置于三明治结构中可以与两侧的夹持衬底不粘附。

然而，如图2所示，在实际使用中，随着激发光的照射和荧光粉的发热，荧光粉层3会发生膨胀，膨胀会产生使荧光粉层3受到向一侧(如衬底1)拱起的应力，使得荧光粉层3与衬底1之间的压强加大；同时在高温下有机粘合剂会发生软化，硬度降低，在这两者的共同作用下，荧光粉层3将会和受拱起应力这一侧的衬底1粘附在一起，导致光源严重地降低亮度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够避免在高温下与衬底粘接的荧光粉层、器件及相应光源和投影系统、及相应制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种荧光粉层，包括由荧光粉和粘接剂粘接形成的荧光片，所述荧光片包括正面和反面，所述荧光粉层还包括至少一个颗粒，固定连接在所述荧光片的正面或/和反面。

在本发明所述的荧光粉层中，所述颗粒的硬度大于等于肖氏D75。

在本发明所述的荧光粉层中，所述颗粒为金属氧化物颗粒、混合晶体颗粒或荧光粉颗粒。

在本发明所述的荧光粉层中，所述颗粒的厚度小于所述荧光片的厚度。

在本发明所述的荧光粉层中，所述颗粒的厚度大于等于0.1um且小于等于50um。

在本发明所述的荧光粉层中，所述颗粒粘接在所述荧光片的正面或/和反面。