CN100485485C - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发光装置，包括：一发光组件，发出第一可见光与第三可见光，第一可见光的波长大体上不大于480nm，第三可见光的波长大体上不小于600nm、波长转换材料，可经第一可见光照射后产生第二可见光、第一过滤区，允许第二可见光通过、第二过滤区，允许第三可见光通过、以及第三过滤区，允许第一可见光通过。

Description

发光装置
技术领域
本发明关于一种发光装置，特别是关于一种使蓝光通过荧光材料与绿色滤光片以产生绿光的滤光器以及采用此滤光器的平面显示器。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(TFT Liquid Crystal Display)已广泛运用于手持式装置、笔记型计算机、计算机监视器、以及平面电视机等，与传统的阴极射线管相较，具有轻量、薄型化、及低耗能等优点。
薄膜晶体管液晶显示器主要包括背光模块、第一偏光板、第一玻璃基板、液晶层、滤光层、第二玻璃基板、及第二偏光板，其中，液晶层位于第一玻璃基板与第二玻璃基板间，且第一偏光板与第二偏光板的偏振方向彼此相差90度。背光模块中包括发光体与多片光学膜片，有些种类的背光模块还包括导光板。发光体如冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；CCFL)或发光二极管(Light Emitting Diode；LED)等。光学膜片如棱镜片(PrismSheet)或扩散板(Diffuser)等。背光模块通常可以由冷阴极荧光灯管、蓝色发光二极与钇铝石榴石(YAG)荧光材料的组合、或由红绿蓝色发光二极管的组合提供白光予液晶层。
光线自背光模块发出，穿过第一偏光板后，被调变为偏振光，进入液晶层。偏振光于液晶层中，会随着呈扭转状态的液晶分子扭转，而逐渐改变至第二偏光板的偏振方向。然而，当施加电场于液晶层时，液晶层中的液晶分子将解除扭转而不会改变行经其中的偏振光的偏振方向，因此，偏振光将无法通过第二偏光板。借由切换施加于液晶层的电场能够改变液晶层中液晶分子的扭转角度，进而能够改变液晶显示器的明暗。此外，背光模块发出的光线，通常仅约半数可以通过第一偏光板。
偏振光射入第二偏光板前，会先通过一滤光层。滤光层中包括红绿蓝三色的像素(Pixel)，各个像素仅允许对应的色光通过。亦即，红色像素仅允许红光通过，绿色像素仅允许绿光通过，蓝色像素仅允许蓝光通过。理论上，仅有1/3的光线可以通过滤光层，其余2/3的光线都将被滤除。因此，滤光层显然是造成发光效率低落的原因之一。
发明内容
本发明的发光装置包括：一发光组件，发出第一可见光与第三可见光，第一可见光的波长大体上不大于480nm，第三波长光的波长大体上不小于600nm、波长转换材料，可经第一可见光照射后产生第二可见光、第一过滤区，允许第二可见光通过、第二过滤区，允许第三可见光通过、第三过滤区，允许第一可见光通过、液晶层，其中发光组件位于液晶层的一侧，第一过滤区、第二过滤区、第三过滤区、及波长转换材料系位于液晶层的另一侧、以及多个光学层，包括一偏光板(Polarizer)。
附图说明
图1显示一依据本发明的实施例的示意图。
组件代表符号简单说明
10～发光装置；11～发光组件；1101～红光发光体；1102～蓝光发光体；12～混合光；13～液晶层；1401～红色滤光区；1402～蓝色滤光区；1403波长转换材料；1404～绿色滤光区。
具体实施方式
详细说明
图1显示依据本发明一实施例的发光装置的示意图。
发光装置10包括一发光组件11及一液晶层13。发光组件11于液晶显示器中称为背光模块。背光模块通常可以区分为直下型与侧光型。直下型背光模块将光源设置于液晶层下方，并使用多片光学膜片，如扩散板及/或棱镜片等，分散来自于光源的光线。此多片光学膜片通常平行于液晶层。侧光型背光模块除光源与光学膜片外，还包括一导光板，光源设置于导光板的端部，导光板可以将光线自光源导引至液晶层13。
本发明的光源包括红光发光体1101与蓝光发光体1102。红光发光体1101与蓝光发光体1102可以设置于液晶层13的下方、导光板的端部、或其它可以借由一光导管(Light Pipe)将光线导引至液晶层13的位置。红光发光体1101发出红光的波长不小于600nm，优选地介于610nm～710nm。蓝光发光体1102发出蓝光的波长不大于480nm，优选地介于440nm～470nm。发光体1101、1102如发光二极管、白炽灯泡、与荧光灯管等。红光发光体1101与蓝光发光体1102的数量取决于个别发光体的效能与发光装置10所需的光学特性。发光体的排列方式可以为直线式、曲线式或丛聚式。直线式指发光体呈直线状排列，曲线式指发光体呈曲线状排列，丛聚式指发光体排列为放射状、圆形、星形、或方形等。
红光发光体1101与蓝光发光体1102所发出的光线于发光组件11中形成混合光12，接着经第一偏光板(未显示)使其偏振化后，射向液晶层13。光线通过液晶层13与否取决于液晶层13中液晶分子的扭转角度，而液晶分子的扭转角度可以利用施加于液晶层13的电场加以控制。
通过液晶层的部分光线射向红色滤光区1401与蓝色滤光区1402，另一部份光线通过波长转换材料1403与绿色滤光区1404。红色滤光区1401允许红光发光体1101发出的红光通过，并将蓝光滤除。蓝色滤光区1402允许蓝光发光体1102所发出的蓝光通过，并将红光滤除。波长转换材料1403则被蓝光激发而产生绿光。绿色滤光区1404允许波长转换材料1403所产生的绿光通过，并滤除非绿色光，特别为通过波长转换材料1403的非绿色光。借由波长转换材料1403与绿色滤光区1404的组合可以产生较纯的绿光。理论上，使用上述设计，红光发光体1101与蓝光发光体1102所产生的光线有约5/9可以被利用，而有约4/9的光线会被滤除或吸收。因此，依据本发明的发光装置10的光使用效率优于传统的液晶显示器的光使用效率。
红色滤光区1401与蓝色滤光区1402可以分别为滤光层中的红色像素与蓝色像素。滤光层中的绿色像素可以包括波长转换材料1403与绿色滤光区1404。
波长转换材料1403可与树脂材料混合后，再设置于所需的位置，或沉积至所需的位置。波长转换材料1403可以为一荧光体，其材料如(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、Y2SiO5:Tb、CeMgAl11O19:Tb、Zn2SiO4:Mn、LaPo4:Ce，Tb、Y3Al5O12:Tb、Y2O2S:Tb，Dy、BaMgAl11O17:Eu，Mn、GdMgZnB5O10:Ce，Tb、Gd2O2S:Tb，Dy等。商业化产品系如美商Intematix公司所生产的G450系列荧光粉。
红光布拉格反射层(DBR)可以设置于发光组件11及蓝色滤光区1402与/或波长转换材料1403之间，用以反射红光；蓝光布拉格反射层(DBR)可以设置于发光组件11及红色滤光区1401之间，用以反射蓝光。借由布拉格反射层的设置，可以避免蓝色滤光区1402与波长转换材料1403吸收或滤除红光，并避免红色滤光区1401吸收或滤除蓝光。因而能够更有效地利用发光体1101、1102所产生的光线。
虽然本发明已借各实施例说明如上，然其并非用以限制本发明的范围。对于本发明所作的各种修饰与变更，皆不脱本发明的精神与范围。

Claims (14)

1.一种发光装置，包括：
一波长转换材料，可以被一第一可见光激发以产生一第二可见光，该第一可见光不同于该第二可见光；
第一过滤区，允许该波长转换材料所产生的该第二可见光通过，
一发光组件，能够发出该第一可见光与一第三可见光，该第一可见光的波长大体上不大于480nm，该第三可见光的波长大体上不小于600nm；以及
一第二过滤区，允许该第三可见光通过。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中该第一可见光发射自一蓝光半导体组件。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中该波长转换材料邻接至该第一过滤区。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中该波长转换材料为一荧光体。
5.根据权利要求1所述的滤光器，其特征在于，其中该波长转换材料为硅酸盐类荧光体、硼酸盐类荧光体、或氧化物荧光体。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中该波长转换材料包括(Sr，Ba)2SiO4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、Y2SiO5:Tb、CeMgAl11O19:Tb、Zn2SiO4:Mn、LaPo4:Ce，Tb、Y3Al5O12:Tb、Y2O2S:Tb，Dy、BaMgAl11O17:Eu，Mn、GdMgZnB5O10:Ce，Tb、或Gd2O2S:Tb，Dy。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括：
一第三过滤区，允许该第一可见光通过。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，其中该第一过滤区、该第二过滤区、与该第三过滤区分别允许绿色光、红色光、与蓝色光通过。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中该发光组件包括一个或多个发光二极管。
10.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中该第三可见光发射自一红光半导体组件。
11.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，还包括：
一布拉格反射层，设置于该波长转换材料、该第一过滤区、该第二过滤区、或该第三过滤区与该发光组件之间。
12.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，其中该发光组件包括多个发光体，该些发光体的排列方式为丛聚式、曲线式或直线式。
13.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，还包括：
一液晶层，其中该发光组件位于该液晶层的一侧，该第一过滤区、该第二过滤区、该第三过滤区、与该波长转换材料位于该液晶层的另一侧。
14.根据权利要求13所述的发光装置，其特征在于，还包括：
多光学层，包括一偏光板，大体上平行于该液晶层。
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