CN100559066C - 磷光体薄膜,使用其的照明装置及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实现了一种磷光体薄膜，该磷光体薄膜具有在防潮方面表现极好的荧光特性；此外还利用所述磷光体薄膜来提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置具有极好的防潮性能以及令人满意的色度特性和色混合特性。在粘合剂中混合有磷光体微粒，该磷光体微粒被入射光线激发并发射具有不同于入射光线的波长的光线。所述混合有磷光体微粒的粘合剂作为磷光体层介于半透明薄膜和防水层之间以形成磷光体薄膜。该磷光体薄膜至少位于照明装置的光源和光导之间、光导的光照射表面上以及光导和反射板之间这三个位置中的一个位置内。此外，所述磷光体微粒具有这样的特性，即：被显示元件的滤色镜吸收的波长被设定为激发波长，并且发光波长处于被滤色镜传送的区域内。采用这样的磷光体薄膜，可以实现具有非常高的发光效率和色重现能力的显示装置。

Description

磷光体薄膜，使用其的照明装置及显示装置

技术领域

本发明涉及用于照明便携式信息装置、便携式电话等中使用的显示元件的照明装置以及使用该照明装置的显示装置，尤其涉及该照明装置中使用的磷光体薄膜。

背景技术

近年来，在便携式电话、移动计算机等中采用了利用小的能耗来获得高清晰度彩色图像的液晶显示装置作为显示器。由于所述液晶显示装置是不发光的非自发光显示装置，因此，其需要有照明装置。在照明装置中经常将超光(superluminescent)白发光二极管用作光源。

尤其是，在便携式电话中将会使用反射型液晶显示装置或是双面可视型液晶显示装置，其中反射型液晶显示装置具有大而且亮的开窗(opening)，双面可视型液晶显示装置能在其前后两面显示图像信息。经常采用使用超光(superluminescent)白发光二极管的照明装置来对液晶显示装置中的液晶元件进行照明。通常，在所述白发光二极管中，在作为光源的蓝色LED元件的光发射表面上设置有分散在树脂中的绿色或黄色磷光体。由绿色磷光体或黄色磷光体得到的绿光或黄光与蓝色LED元件的蓝光混合以获得白光(参见JP10-107325A)。已知，在具有该结构的白LED中，由于照射在磷光体上的光强度高，因此，为了避免磷光体的光恶化，在光导的后表面以预定的构成密度来涂敷磷光体(参见JP7-176794A)。此外，为了用较小区域内的磷光体执行波长转换，可在蓝LED元件和光导的光入射表面之间设置叠层波长转换部件(参见JP10-269822A)。

液晶显示装置使用液晶板上的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)滤色镜从白LED发出的光线中选择必需的颜色，此外，该液晶显示装置还选择液晶元件的开关功能并显示所述颜色。

图21是一个色度图，其用于说明在使用将蓝光转化为黄光的黄色磷光体微粒的情况下的发光颜色。用色度45来表示由蓝光(图中的色度44)激发的黄光。因此，可以通过改变蓝光的强度或通过调节黄色磷光体微粒的浓度从而调节蓝光强度与黄光强度之间的比率来获得色度44和色度45之间的连线上的任意色度的发光颜色。在这样的情况下，严格来讲，由于通过转换蓝光而获得的光线中包含有除了黄光之外的成分，因此，可以表示具有色度44和色度45之间的宽度的线上的色度。然而，因为连接色度44和色度45的线不够宽，所以，通过仅使用蓝光和黄色磷光体而再生的颜色不能表示图21中由RGB所指示的大的彩色三角形103的整个范围。

为了解决这个问题，优选的是将磷光体微粒混合在粘合剂中使用，通过以预定比率混合绿色磷光体微粒和红色磷光体微粒来获得所述磷光体微粒，该绿色磷光体微粒将蓝光转换为绿光，该红色磷光体微粒将蓝光转换为红光。所谓的硫族化合物复合磷光体微粒，例如S化合物、Se化合物、或掺杂稀土元素的Te化合物均适合作为所述磷光体微粒。图20中示出了这种情况的色度图。在图20中，由具有色度41的蓝光激发的绿色磷光体微粒将发射具有色度42的绿光。由具有色度41的蓝光激发的红色磷光体微粒将发射具有色度43的红光。绿光和红光的发光强度依赖于波长转换效率和绿色磷光体微粒与红色磷光体微粒的混合浓度以及作为激发光线的蓝光的强度。因此，可以通过调节绿色磷光体微粒和红色磷光体微粒的混合比率和混合浓度并改变蓝光强度来获得与连接色度41、42和43的三角形中的所有颜色相关的光线。可以看出，由于该三角形占据了用RGB表示的彩色三角形103的绝大部分，所以显示颜色的范围得以增加。

然而，当硫族化合物复合磷光体微粒吸收水分时，其特性将会变坏。因此，有规律地使用所述硫族化合物复合磷光体微粒是比较困难的。

这样，在根据相加混色彩色刺激(additive mixture colorstimuli)使用具有磷光体的薄膜对来自于光源的光线进行波长转换以获得白光的传统方法的情况下，尤其是，当使用通过在S化合物、Se化合物、Te化合物或类似具有高光线转换效率的材料中掺杂稀土元素而得到的所谓的硫族化合物磷光体时，所述磷光体会被环境中存在的水分恶化。因此，在经过一长段时间之后将不可能再进行有效的色彩混合。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷光体薄膜，即使当采用硫族化合物磷光体时，该薄膜也具有长的使用寿命；此外，本发明还要提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置通过使用所述磷光体薄膜将不会明显受光导的结构影响并且具有一个有效的宽的色重现范围。

因为白LED发射的光是通过将蓝色光和绿色光混合而得到的混合色的白光，所以液晶显示装置的照明装置中使用的传统的白LED的波长分布将较宽地覆盖在450nm和580nm处的波峰。另一方面，液晶显示装置中使用的滤色镜或类似物所选择的波长的峰值对于蓝色来说是450nm，对于绿色来说是530nm，对于红色来说是600nm。换句话说，在白光源发出的光线中，480nm到510nm以及570nm到590nm的波长将被滤除，并且具有被滤除的波长的光线被滤色镜吸收。因此，本发明的另一个目的是提供一种照明装置，其可有效地利用被滤色镜滤除的部分的波长，此外其可实现高效照明，并具有非常高的色重现能力。

在本发明的磷光体薄膜中，在半透明薄膜基底材料上形成具有混合在粘合剂中的磷光体微粒的磷光体层，所述磷光体层的表面覆盖有防水层，所述防水层由不渗水的材料构成，其防止所述磷光体层接触水分。

根据本发明的照明装置包括磷光体薄膜，在该磷光体薄膜中，在半透明基底材料上形成具有混合在粘合剂中的磷光体微粒的磷光体层。在所述磷光体微粒中，激发波长(excitation wavelength)将被滤色镜吸收。所述磷光体微粒的发光波长在由滤色镜传送的波长的区域内。

当所述半透明薄膜较薄时，可以通过用防水材料来形成所述半透明薄膜或在所述半透明薄膜上形成第二防水层，在该第二防水层上施加磷光体层，继而用第一防水层来覆盖所述磷光体层以将所述磷光体层与环境中的水分隔离。结果是，可以在很长一段时间内保持磷光体微粒的特性。

根据本发明的照明装置包括：光源；磷光体微粒，其被所述光源发出的光激发，并发出具有与所述光源发出的光的波长不同的波长的光；光导，其传导来自于所述光源的光，并将光以平面的形状照射；磷光体层，其通过在粘合剂中混合磷光体微粒来形成，其中所述磷光体层夹在半透明薄膜和防水层中间。

此外，在光导的发射表面侧上设有一光学元件，所述磷光体微粒被一区域内的光线激发，该光线不穿透所述光学元件，该区域为光源发出的光线的波长区域；此外所述磷光体微粒发射具有穿透所述光学元件的波长的光线。

在这种情况下，所述磷光体层介于所述光源和所述光导之间或者是位于所述光导的发射表面之上。此外，在所述光导的后侧设置一个反射板，所述磷光体层介于所述光导和所述反射板之间。

此外，所述光源是蓝光源，所述磷光体微粒包括将蓝光转换为绿光的绿色磷光体微粒以及将蓝光转换为红光的红色磷光体微粒。作为选择，所述光源包括紫外光源和蓝光源，所使用的磷光体微粒包括将紫外线转换为绿光的绿色磷光体微粒和将紫外线转换为红光的红色磷光体微粒。

另外，所述磷光体层包括：第一磷光体层，其包括第一磷光体微粒，该第一磷光体微粒被光源发出的光激发并发射处于第一波长范围内的光；以及第二磷光体层，其包括第二磷光体微粒，该第二磷光体微粒被光源发出的光激发并发射处于第二波长范围内的光。

此处，在所述光源侧配置第一磷光体层和第二磷光体层之中发射具有较短波长的光线的那一个。作为选择，所述第一磷光体层和第二磷光体层被配置在一个平面内以避免其间发生重叠。

此外，当所述磷光体层位于所述光源和光导之间时，所述磷光体微粒的混合浓度被设置为越靠近光源的区域内的浓度越大。

此外，光导管位于光源和光导之间以传导来自于光源的光线，并且其还使光线以线性形状入射到光导上。在所述光导管中形成磷光体层，并设置一个用于覆盖所述光导管的整个表面的防水层。所述第二磷光体微粒可以设置在光导管和光导的光线入射表面之间。

根据本发明的显示装置包括从发射表面发射光线的光导，该光线从光源入射；此外还包括在光导的发射表面侧上设置的显示元件。在光源和显示元件之间的光路上设置介于半透明薄膜和防水层之间的磷光体层。在所述磷光体层中，磷光体微粒被散布在粘合剂中，该磷光体微粒被光源发出的光激发并发射出具有不同于光源发出的光的波长的波长的光。所述磷光体微粒具有这样的特性，即：该磷光体微粒被一区域内的光线激发，该光线可被显示元件中设置的滤色镜滤除，该区域为从光源发出的光线的波长区域；此外，该磷光体微粒还发射具有可穿透滤色镜的波长的光线。

当使用发射在可见光区域内包括两个波峰的伪白光的光源时，并且当显示元件具有由红色滤色镜、绿色滤色镜和蓝色滤色镜形成的滤色镜时，将采用可被480nm到490nm的光激发并发射600hm的光线的磷光体微粒。

可选择地，当使用发射在可见光区域内包括两个波峰的伪白光的光源时，还可采用这样的磷光体微粒，该微粒被处于其中一个峰值的波长区域内的光线激发，并发射处于除所述两个峰值之外的波长区域内的光线。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的磷光体薄膜的结构的截面图；

图2示出了根据本发明的照明装置的结构的截面图；

图3示出了根据本发明的照明装置的结构的截面图；

图4示出了根据本发明的显示装置的结构的截面图；

图5示出了根据本发明的照明装置的结构的截面图；

图6示出了彩色液晶面板的滤色镜的波长和透射率；

图7示出了白LED的波长和亮度之间的相互关系；

图8示出了本发明中使用的磷光体薄膜的波长转换特性图表；

图9示出了当将磷光体薄膜与白LED组合时的波长-亮度特性；

图10示出了根据本发明的磷光体薄膜的结构的截面图；

图11示出了根据本发明的照明装置的结构的示意图；

图12示出了根据本发明的照明装置的结构的示意图；

图13示出了根据本发明的照明装置的结构的示意图；

图14示出了根据本发明的照明装置的结构的示意图；

图15示出了根据本发明的照明装置的结构的透视图；

图16示出了根据本发明的照明装置的结构的透视图；

图17示出了根据本发明的照明装置中使用的磷光体层的示意图；

图18示出了根据本发明的照明装置中使用的磷光体层的示意图；

图19示出了根据本发明的照明装置中使用的磷光体层的示意图；

图20示出了根据本发明的照明装置的色度特性的色度图；

图21示出了传统的照明装置的色度特性的色度图；

图22示出了根据本发明的液晶显示装置的结构的截面图。

具体实施方式

根据本发明的磷光体薄膜包括磷光体微粒，其被入射到其上的光线激发，并发射具有不同于所述光线的波长的光线；此外还包括磷光体层，其通过将磷光体微粒混合到粘合剂中形成。所述磷光体层夹在半透明薄膜和防水层之间。图1中示出了该结构。如图中所示，在半透明薄膜1上设置有具有散布在其中的磷光体微粒的粘合剂。包含有粘合剂2和磷光体微粒4的层被称为磷光体层。防水层3覆盖在磷光体层上以保护磷光体微粒4不接触水分。根据具有该结构的磷光体薄膜，即使将硫族化合物磷光体材料用作磷光体微粒，也可以保证磷光体微粒的特性在一长段时间内不会被环境中的水分影响。因此，由于即使采用具有高色彩转换效率的硫族化合物磷光体材料也可以达到高的防潮性能，所以，可以将根据本发明的磷光体薄膜用作波长转换薄膜。因此，在许多应用中可以采用磷光体薄膜来对光源发出的光进行波长转换，从而可以促使减少功率损耗、减小尺寸并减小彩色光源的厚度。

根据本发明的照明装置包括光源，磷光体微粒，其被光源发出的光激发并发出具有不同于光源发出的光的波长的光线；光导，其传导来自于光源的光线并以平面形状发射光线；此外还包括磷光体层，其通过在粘合剂中混合磷光体微粒来形成。所述磷光体层介于半透明薄膜及防水层之间。由于该结构可提高防潮性能，因此可以获得具有长的寿命、大的色度区域及高的光利用效率的照明装置，此外还可获得令人满意的用于照亮平面的彩色照明装置。

此外，根据本发明的照明装置包括：光源；光导，其使光源发出的光线入射到其上，并从发射表面发出光线；具有半透明薄膜的磷光体薄膜，该半透明薄膜的表面具有磷光体层，该磷光体层包含具有散布在其中的磷光体的粘合剂；在光导的发射表面侧上具有光学元件。所述磷光体具有这样的特性——即所述磷光体被一区域内的光线激发，该光线不穿透所述光学元件，该光学元件在光源发出的光线的波长区域内；此外所述磷光体发射具有穿透所述光学元件的波长的光线。

所述磷光体薄膜必须介于光源和光导之间或是位于光导的发射表面之上或之下。在所述磷光体薄膜中可设置防水层以覆盖所述磷光体层。

根据本发明的显示装置包括光源；从发射表面发射光线的光导，该光线从光源入射到光导上；具有半透明薄膜的磷光体薄膜，该半透明薄膜的表面具有磷光体层，该磷光体层包含具有散布在其中的磷光体的粘合剂；在光导的发射表面侧上设置有显示元件。所述磷光体具有这样的特性——即所述磷光体被一区域内的光线激发，该光线可被显示元件中设置的滤色镜滤除，该区域为从光源发出的光线的波长区域；此外，该磷光体还发射具有可穿透滤色镜的波长的光线。通过采用该结构，所述元件的色度特性会得到改善，并且可以获得高清晰彩色液晶显示装置。

此外，光源发射在可见光区域内包括两个波峰的伪白光，所述滤色镜由红色滤色镜、绿色滤色镜和蓝色滤色镜构成；所述磷光体可被480nm到490nm的光激发并发射600nm的光线。

可选择地，光源发射在可见光区域内包括两个波峰的伪白光，所述磷光体被处于其中一个波峰的波长区域内的光线激发，并发射处于除所述两个波峰之外的波长区域内的光线。

所述磷光体由第一磷光体和第二磷光体构成，该第一磷光体被光源发出的光激发并发射处于第一波长区域内的光；该第二磷光体被光源发出的光激发并发射处于第二波长区域内的光。在这种情况下，在所述光源侧上设置发射具有短波长的光线的磷光体。可选择地，所述第一磷光体和第二磷光体被设置为不在一个平面上彼此交叠。

所述磷光体介于光源和光导之间以将磷光体微粒的混合浓度设置为越靠近光源的区域内的浓度越大。

可选择地，可以通过根据磷光体中的位置改变磷光体微粒的混合浓度来调节从光导发出的光线的强度。例如，磷光体微粒的混合浓度被设定为与光源的发光强度分布成反比例。

根据本发明的照明装置具有光导，其传导来自于光源的光以及通过激发磷光体微粒而获得的波形转换光，并以平面形状照射光。所述照明装置采用磷光体薄膜，在该磷光体薄膜中，通过将磷光体微粒混合散布在粘合剂中形成磷光体层，该磷光体层被第一防水层覆盖并在半透明薄膜中形成。所述磷光体层可被第一防水层和第二防水层覆盖。蓝光源将被用作光源。将蓝光转换为绿光的绿色磷光体和将蓝光转换为红光的红色磷光体以彼此空间分离的方式设置。在较为靠近所述光源侧的位置设置两种磷光体中发射具有较短波长的光线的磷光体。通过采用该结构，可以在不改变光导的传导特性的情况下利用均匀的磷光体分布来实现高效率的波长转换。由于磷光体层以彼此空间分离的形式设置，因此可以将具有较低波长转换效率的磷光体层设置在光源附近。结果是，可以使每个颜色的色转换效率最大化。此外，由于磷光体微粒不受环境中的水分影响，因此可以延长照明装置自身的使用寿命。

也可以将紫外光源和蓝光源用作光源。将紫外线转换为绿光的绿色磷光体层以及将紫外线转换为红光的红色磷光体层被用作磷光体层。因此，可以实现具有高照明效率的绿光发射和红光发射，也可以通过将绿光和红光与蓝光进行混合来获得具有大的色重现范围的液晶显示装置。

当将紫外光源用作光源时，磷光体层介于光源和光导的入射表面之间，紫外线吸收膜介于磷光体层和光导的入射表面之间。通过采用该结构，可以避免例如光导这样的聚合部件被紫外线恶化，并延长所述照明装置的使用寿命。

可以通过在聚合粘合剂中混合磷光体微粒并以预定的形状印刷或施加在半透明薄膜上来形成磷光体层。在磷光体层上形成防水层。在所述磷光体层中，第一磷光体层和第二磷光体层在一个平面上不互相交叠，在所述第一磷光体层中，第一磷光体微粒被散布在聚合粘合剂中；在所述第二磷光体层中，第二磷光体微粒被散布在聚合粘合剂中。通过采用该结构，可用磷光体层将波长转换为多种色彩。由于磷光体不互相交叠，所以可以减少磷光体的光线被其他磷光体吸收的情况的发生，并充分地提高了波长转换效率。在这种情况下，可通过充分地减小不同磷光体层形成的区域的尺寸以及将各区域互相靠近以使可以在不产生色彩不匀的情况下执行波长转换来改善色混合特性。这样，可以通过用第一防水层或第二防水层覆盖所述磷光体层来延长磷光体的特征寿命。

所散布的磷光体微粒的表面密度被设定为与必需的激发光的强度成比例。这样就可以获得具有均匀的色混合比率的液晶显示装置。

光导管介于光源和光导之间以传导来自于光源的光线以使其线性地入射到光导上，在光导管中形成有磷光体层，用防水层来覆盖所述光导管的整个表面。

作为选择，第一磷光体微粒和第二磷光体微粒可以预定的比率散布在光导管中以在光导管中同时进行波长转换和色混合。所述光导管的表面覆盖有防水层。由于所述磷光体被散布在所述光导管中，因此可以在均匀的和高的光线强度下执行波长转换，并可以提高波长转换效率。在所述光导管中，由于来自光源的光重复多路反射，所以也可以提高光线的色混合特性。由于光导管被防水层所覆盖，所以可以保护磷光体不接触环境中的水分并可延长磷光体的使用寿命。

作为选择，还可以将第一磷光体微粒置于光导管中，用防水层覆盖光导管的整个表面，将第二磷光体介于光导管和光导的光入射表面之间。通过采用该结构，可以均匀地将所述磷光体混合散布在所述光导管中并可以实现更均匀的色转换。由于照射在磷光体层上的光线的强度也是均匀的，因此，可以均匀地在所述磷光体薄膜上施加磷光体。这使得所述磷光体薄膜易于制造。

所述磷光体薄膜，照明装置以及显示装置将在后面用附图来详细说明。

[第一实施例]

下面将结合附图1来说明根据本发明第一实施例的磷光体薄膜的结构。如图中所示，在磷光体薄膜9中，磷光体微粒4被混合在粘合剂2中并被施加在半透明薄膜1上。包含粘合剂2和磷光体微粒4的层被称为磷光体层。防水层3覆盖在磷光体层上以保护磷光体微粒不接触水分。

根据所要使用的激发光波长以及目标发光波长来适当地选择磷光体微粒4的材料。例如，当通常在液晶显示装置的照明装置中使用的白LED发出的光线用作激发光线时，由所述照明装置发出的光被称为是伪白光。图7中示出了伪白光的波长亮度特性。如图中所示，所述伪白光具有两个波峰。在这种情况下，被480nm到490nm的光激发并发射600nm的光线的磷光体被用作磷光体微粒4。图8中示出了波长的关系。换句话说，将采用一种磷光体，其被在480nm到490nm(曲线15)处具有波峰的光激发并发射在600nm(曲线16)处具有波峰的光线。图9中示出了通过采用具有图7所示的特性的伪白光以及图8所示的磷光体而获得的照明光的波长-亮度特性。当选择在625nm处具有发光波长的波峰的磷光体时，可以实现包括较长波长的光的波长分布，并可以获得具有高的色重现能力的照明装置，其中在625nm处，从所述白LED发射的光的比率较低。

所述磷光体微粒4由基底、活化剂和溶剂构成。所述基底选自于无机磷——例如氧化物、诸如锌、镉、镁、硅、钇、硅酸盐等稀土元素的硫化物，及钒酸，或选自于有机磷——例如荧光素、曙红和油(矿物油)。所述活化剂选自于银、铜、锰、铬、铕、锌、铝、铅、磷、砷和金。所述溶剂选自于氯化钠、氯化钾、碳酸镁及氯化钡。所述半透明薄膜由厚度大约为25μm到500μm的半透明聚合材料形成。可以使用一般的树脂例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、丙烯酸(类)树脂及TAC(triacetyle-纤维素)作为所述半透明聚合材料。可以采用半透明粘合剂例如丙烯酸粘合剂或环氧粘合剂作为粘合剂2。这些粘合剂可以是淬火粘合剂、紫外线固化粘合剂或常温自硬粘合剂。

[实施例2]

图2中示出了根据本发明的第二实施例的照明装置的结构。根据该实施例的照明装置是一个所谓的侧光型照明装置，其中光源在光导的侧面。如图中所示，磷光体薄膜9置于光源6和光导7之间。从光源6发出的光穿过所述磷光体薄膜9以被转换为预期波长的光。光导7引导被转换的光以使其被反射板8和棱镜薄片5从照明装置的发射表面射出。与第一实施例相同，在所述磷光体薄膜9中，在半透明薄膜上，通过在粘合剂中混合磷光体微粒而形成磷光体层。所述半透明薄膜必须位于光源和照明装置的发射表面之间的某处。图3示出了在光导7上设置有磷光体薄膜9的结构。在这种情况下，从光源6发出的光被导入光导7中，并被反射板8从所述光导7向上发射。所述光穿过所述磷光体薄膜9以被转换为具有预期波长的光。转换后的光穿过棱镜薄片5以变为照明光。

[第三实施例]

图4中示出了根据本发明的第三实施例的显示装置的结构。在该实施例中，图2中所示的侧光型照明装置被用作显示装置的背光。将液晶显示元件用作显示元件。如图中所示，磷光体薄膜9置于光源6和光导7之间。从光源6发出的光穿过所述磷光体薄膜9以被转换为具有预期的波长的光。由光导7、反射板8及棱镜薄片5将转换后的光导入液晶显示元件10的方向；并且由液晶显示元件10中的滤色镜对该转换后的光进行采样以发出显示颜色的光。

图6中示出了液晶显示元件的滤色镜的透射特性。滤色镜中的蓝色滤色镜的透射特性由曲线11来表示，绿色滤色镜的透射特性由曲线12来表示，红色滤色镜的透射特性由曲线13来表示。曲线11和曲线12重叠的区域以及曲线12和曲线13重叠的区域为滤除(cut)区域。图7中示出了白LED的波长特性。参照图6和7可以发现，尽管作为光源的白LED的波长的第二波峰在大约570nm处，由于该第二波峰处于所述滤色镜的滤除波长区域之内，因此能量效率非常低。

图8中示出了根据本发明的磷光体薄膜的波长转换特性的示例。曲线15表示所述磷光体薄膜的激发波长。该激发波长在480nm处具有波峰。同样，从图6中可以发现，该波长的绝大部分位于被滤色镜滤除的区域之内。换句话说，具有磷光体薄膜的激发波长的光的绝大部分最初要被滤色镜吸收。另一方面，由磷光体薄膜发射的光的波长(曲线16)位于红色滤色镜的透射波长的区域之内。换句话说，具有被激发显示红色和白色的波长的光可被有效地利用，而不会被滤色镜吸收。

在选择磷光体薄膜的磷光体的过程中，可以选择在580nm处具有波峰的激发波长。发光波长的波峰必须要避开480nm到510nm以及570nm到590nm。换句话说，在所述磷光体薄膜中使用的磷光体的激发波长必须要处于被滤色镜吸收的波长区域内，而发光波长必须要避开滤色镜吸收量大的区域。根据本发明，可以有效利用从光源发出的光。

当磷光体的发光波长在600nm或更多处具有波峰时，可以补偿从白LED发出的光的比率低的波长区域。这样，就可以提高色重现能力。

图5中示出了具有在光导7的上表面上设置有磷光体薄膜的结构的显示装置。当所述磷光体薄膜9位于光导7和反射板8之间时可以取得同样的效果。换句话说，如果将磷光体薄膜9设置在从光源6发出并到达液晶显示元件10的光线的任何一个光路上，可以达到本发明的效果。可以在光导7的上表面上放置漫射器和多个棱镜薄片。光导7的上表面上设置的元件的组合将根据必要的照明和视角特性发生改变。

在上述说明中，白LED被用作光源6。然而，也可以使用CCFL(冷阴极荧光灯)。在特殊情况下，蓝LED也可以用作光源6，并且在光导7上设置具有用于发射黄光的磷光体的薄膜以获取白光。即使在这样的情况下，本发明仍然是有效的。然而，在光线变白之后，必须在光路上设置磷光体薄膜9。

在本发明中，因为采用了所述将被滤色镜吸收的光转换为穿透滤色镜的光的磷光体薄膜，所以可以获得具有高发光效率的照明装置。因为选择了这样的磷光体，该磷光体具有在作为发光波长的白光源中较少地包含的波长，所以可以获得具有非常高的色重现能力的照明装置。换句话说，具有这样的效果，即：在许多应用中可以采用对光源发出的光进行波长转换的磷光体薄膜，并且可以促使降低彩色光源的功率损耗，改善色重现能力。

由于根据上述实施例的液晶显示装置的照明装置可抵抗环境中的潮气，因此，该照明装置适用于在高温高湿环境下使用的液晶显示装置，例如夏天里车辆上安置的液晶显示装置。可以通过将根据本实施例的照明装置用于一般房间或类似物中使用的平淡照明装置来获得具有低的功率损耗的壁挂照明装置。其效果是：改善了一般的照明环境并可以节约资源。

[第四实施例]

形成图1中所示的防水层3的材料可以是硅树脂，环烯树脂，氟化物树脂，及类似物。还可以采用无机防水材料，例如：玻璃溶胶及二氧化硅。尽管防水层3越厚越好，防水层3在大约5μm或更大的厚度处起作用。尤其是，当使用聚合防水层时，厚度必须等于或大于20μm，优选地，等于或大于50μm。

半透明薄膜1由具有大约25μm到500μm的厚度的半透明聚合材料构成。该半透明聚合材料可以是一般的树脂，例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PC(聚碳酸酯)，丙烯酸类树脂，或TAC(triacetyle-纤维素)。可以将丙烯酸粘合剂，环氧树脂粘合剂或类似物用作粘合剂2。这些粘合剂可以是淬火粘合剂、紫外线固化粘合剂或常温自硬粘合剂。用作半透明薄膜1的普通树脂具有高的透水性。因此，尤其是，当半透明薄膜1的厚度小到25μm到100μm时，优选地将使用硅树脂，环烯树脂，或氟化物树脂作为防水层。

根据要使用的激发光波长和目标发光波长来适当地选择磷光体微粒的材料。例如，如果用蓝光作为激发光并且用将蓝光转换为黄光的黄色磷作为磷光体微粒4来调节作为激发光的蓝光的强度，那么，可以通过将激发光和波长转换后的光的颜色进行迭加混合来获得具有预期色度的光。

(第一特定实施例)

具有200μm的厚度的PET薄膜被用作半透明薄膜。在所述PET薄膜上设置磷光体，该磷光体是通过将S基绿色磷光体微粒和S基红色磷光体微粒以1∶1的比例混合在环氧树脂中以使具有40％的关于环氧树脂的总(按重量计的)浓缩倍数来获得的。该磷光体层覆盖有厚度为100μm的硅树脂。在90％和60℃的环境中，当测量色度时，将检查薄膜传输光线的色度的变化，该光线是通过将来自于蓝LED的蓝光照射在本样品(sample)上来获得的。然后，在1000小时内都没有发现本样品中产生恶化，但是在24小时内，其中未设置防水层的同样的样品发生了恶化。

(第二特定实施例)

将厚度为200μm的环烯树脂(Zeonor：由zeon公司制造的产品的名称)用作半透明薄膜以形成与第一特定实施例相同的磷光体层。该磷光体层覆盖有厚度为100μm的PTFE(四氟乙烯树脂)瓷釉。当用与第一特定实施例相同的方式检测该样品时，在1000小时内未发现恶化。

[第五实施例]

图10中示出了根据本发明第五实施例的磷光体薄膜的剖面结构。该实施例与第一实施例的不同之处在于在半透明薄膜1上设置有第二防水层。可以将与防水层3相同的材料用作第二防水层17。由于按照这样的方式形成该第二防水层17，所以即使将普通的半透明薄膜材料例如PC用作半透明薄膜1也可以获得令人满意的防水效果。

(第三特定实施例)

为了具有50μm的厚度而在PET薄膜上形成具有5μm厚度的二氧化硅溶胶，并且，在所述二氧化硅溶胶上形成具有100μm厚度的与第一特定实施例相同的磷光体层。在所述磷光体层上施加包含氟的环氧树脂粘合剂，并将其硬化以形成具有120μm厚度的防水层3。当以与第一特定实施例和第二特定实施例相同的方式观察本样品的发光颜色的变化时，经过1000多小时仍未发现恶化。

(第四特定实施例)

在厚度为100μm的PFA(四氟乙烯全氟代乙烯基醚共聚物)薄膜上以与第三特定实施例相同的方式形成厚度为2μm的二氧化硅溶胶。在所述二氧化硅溶胶上形成厚度为200μm的磷光体层和含氟硅树脂。当评价发光颜色的色度时，经过1000多小时仍未发现恶化。

[第六实施例]

图11是显示根据本发明第六实施例的照明装置的结构的剖面视图。如图11所示，第一磷光体薄膜9位于光源6和光导7之间。第二磷光体薄膜位于反射板8和光导7之间。

光导7由半透明聚合体例如丙烯酸(类)树脂，聚碳酸酯树脂或环烯树脂构成。所述光导7将来自于光源6的光线从光入射表面引入光导7中并传导该光线。通常来讲，在光导7的光发射表面或背面上会设置好的棱镜组和散射结构。光导7从光发射表面将均匀光线照射在一个平面上。光源6是蓝LED。通常，在光导的光入射表面上设置有两个或更多的光源。在图11中示出的实施例中，在光导7的背面上形成有好的棱镜组。传导到光导7中的光被以预定的比率提取(extract)到所述背面。从背面发出的光被反射板8反射，并被再次经过光导7传输，然后从光导7的光发射表面射出。可以采用下述反射板作为反射板8，即：在该反射板中，在PET或类似物的聚合基板、与具有高反射系数的白色颜料混合的半透明聚合基板或类似物上形成有用Al和Ag或Ag和Pd的合金或类似物沉淀而得的反射层。

在第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜18上施加有使用不同的磷光体微粒的磷光体层。所述磷光体层覆盖有防水层。所述第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜18是在第一实施例和第五实施例中所描述的磷光体薄膜。尤其是，在本实施例中，在第一磷光体薄膜9中，在半透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上具有用于将蓝光波长转换为红光的红色磷光体层，其具有第二防水层，并将半透明硅树脂粘合剂或环氧树脂粘合剂作为粘合剂。在红色磷光体层的表面上具有第一防水层。在第二磷光体薄膜18中，在半透明PET薄膜上具有用于将蓝光波长转换为绿光的滤色磷光体层，其具有第二防水层17，并将半透明硅树脂粘合剂作为基底材料。在所述滤色磷光体层的表面上具有第一防水层3。

由于照射在第二磷光体薄膜18上的光线具有均匀的强度，所以可以在第二磷光体薄膜18上以均匀的厚度设置磷光体层。在第一磷光体薄膜9上设置的磷光体层必须被至少设置在一个区域内，在该区域中，来自于光源6的光被照射。

另一方面，通常来讲，当具有短波长的光被波长转换时，当由波长转换获得的光的波长增加时，波长转换效率下降。因此，当企图获得具有相同光强度的转换光时，在转换后波长增加的情况下必须增加照射光强度。因此，可以通过将红色磷光体放置在光源6附近来有效地将蓝光转换为红光。形成光导7的半透明聚合材料的红光吸收系数与绿光的和蓝光的相比要高。这样，即使转换之后的光路较长也可以减少直到照射的红光的损耗。

另一方面，用于将蓝光波长转换为绿光的绿色磷光体比红色磷光体的波长转换效率要高。因此，在第二磷光体薄膜18中设置绿色磷光体来执行均匀波长转换。

通过该结构，可以获得具有大的色度范围和极好的防潮性能的照明装置。

[第七实施例]

图12中示出了根据本发明第七实施例的照明装置的结构。在该实施例中，在光导7的背面上设置有第一磷光体薄膜9，在光导7的前表面上设置有第二磷光体薄膜18。具有460nm的发光波长的蓝LED被用作光源。红色磷光体被用于第一磷光体薄膜9，绿色磷光体被用于第二磷光体薄膜18。通过该结构，可以获得具有极好的防潮性能和大的色度范围的照明装置。

穿过第一磷光体薄膜9的蓝光被两次用作来自于光导7侧的照射光以及来自于反射板8侧的反射光。这样，与对蓝光仅进行一次波长转换的情况相比，可以减半包含在第一磷光体薄膜9中的磷光体的浓度。

在本实施例中，在光导7中传导的光实质上仅仅是蓝光。这样，可以使得更易于设计用于从光发射表面照射光的光导的结构，从而可以提高照明效率并减少设计交付时间。因此，在光导7的光发射表面或背面上除了使用好的棱镜组或好的散射结构以外还可以有效地使用全息图来作为把光导2中传输的光提取到外部并发射光线的装置。可以通过利用平版印刷术转换由两束干涉条纹获得的图形或利用平版印刷术形成例如李普曼全息图的计算机全息图来很容易地制造所述全息图。

在本实施例中，也可以直接在反射板的反射表面上形成磷光体层。如图17所示，在反射板8的表面上形成有磷光体层20。

[第八实施例]

图13是显示根据本发明第八实施例的照明装置的结构的剖面图。本实施例与第七实施例的不同之处在于第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜18均在光导7的光发射表面侧上形成。从光导7发出的光的光线强度分布的均匀度高于70％。因此，通过这样的设置，可以由第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜18来均匀化由波长转换产生的激发光强度并改善色彩混合特性。此外，可以通过采用红色磷光体作为第一磷光体薄膜9及采用绿色磷光体作为第二磷光体薄膜18来提高波长转换效率。

与使用未覆盖有防水层的一般磷光体薄膜的情况相比，可以通过采用根据本发明的磷光体薄膜来获得具有极好的防潮性能的照明装置。

[第九实施例]

图14中示出了根据本发明第九实施例的照明装置的剖面结构图。在本实施例中，第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜18介于光源6和光导7的光入射表面之间。在这样的情况下，象第八实施例那样，可以通过采用红色磷光体作为第一磷光体薄膜9及采用绿色磷光体作为第二磷光体薄膜18来提高波长转换效率。

在本实施例中，因为第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜18靠近光源6，所以在这些磷光体层上照射的光的光线强度分布较大。因为在这些磷光体层中被波长转换并发射的光的光线强度在激发光强度高的那部分内较高，所以，在磷光体层上施加的磷光体的厚度在激发光的光照射强度高的那部分内被减小，而在激发光的光照射强度低的那部分内被增加，从而获得实质上固定的激发光和通过波长转换获得的发射光的比率。

可以采用这样的光源作为光源6，在该光源中，发射近紫外线的紫外LED和发射蓝光的蓝LED被互相靠近地设置。所述紫外LED具有例如365nm的发光波长。因为施加给磷光体的激发能量较大，所以可以执行高效的波长转换。然而，照明装置的成分例如形成光导7的聚合材料将大量吸收紫外线。因此，在光导中传输紫外线并且在大区域内均匀激发磷光体是困难的。所以，如图14中所示，如果在紫外LED和光导7之间的空间内设置磷光体层，且在光导中传输转换后的可见光，则可以提高效率。

图18显示出了在三个光源平行设置的情况下在第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜10上设置的磷光体的浓度分布平面图。在图18中，磷光体微粒的浓度按照区域28，29和30的顺序增加。与光源的发光中心相应的区域28具有最高的照射光强度。在离发光中心较远的部分所述照射光强度降低。通常，当照射光增加时，磷光体将具有更高的波长转换效率及更大数量的转换光成分。因此，通过增加离光源的发光中心较远的部分内的磷光体的浓度可以获得具有均匀的色分布的照明光。在图中，每个光源的区域被分为三个区域28，29和30。然而，当所述区域被分为更多数目的区域的时候将可能改善色分布。

可以通过使用与各个区域相应的印刷板利用丝网印刷或胶印来顺序地印刷具有不同的磷光体浓度的磷光体层以获得这样的区域。在所述磷光体薄膜9中，在以这种方式形成的磷光体层上面形成防水层以避免环境中的水分影响磷光体微粒。

通过这种方式，在图14中提供了形成第一磷光体薄膜9和第二磷光体薄膜18的磷光体的浓度分布。其使得可以获得具有极好的防潮性能和令人满意的高色度特性及令人满意的色混合的照明装置。

[第五特定实施例]

在图14中，三种光源6并列设置，其中紫外LED和蓝LED彼此接近设置并被封装在一个组件中。紫外LED的发光波长被设置为365nm，蓝LED的发光波长被设置为460nm。在浓度的五个阶段在半透明薄膜上丝网印刷红色磷光体微粒并将其硬化，该红色磷光体微粒具有图18中所示的分布并被混合在粘合剂中。在所述红色磷光体微粒上进一步施加含氟的环氧树脂，该含氟的环氧树脂被硬化以形成第一磷光体薄膜9。以与第一磷光体薄膜9相同的方式通过印刷并硬化绿色磷光体并用含氟的环氧树脂覆盖所述绿色磷光体而获得的磷光体薄膜用作第二磷光体薄膜。

通过这种方式，红色磷光体和绿色磷光体被紫外LED激发，来自于磷光体的光与来自于蓝LED的蓝光混合。因此，能够获得具有大的色重现范围和令人满意的色混合特性的照明装置。尤其是，用作激发光的紫外线不会影响色重现。必须要考虑到被激发的红光和绿光与来自于蓝光源的蓝光的混合。这样，能够获得这样的照明装置，在该照明装置中容易进行色调节。

紫外线促使光导7的聚合材料产生恶化，该光导7时照明装置的一个部件。当与紫外线混合的光照射到液晶装置上时，液晶会被恶化。此外也会对观察者的眼睛产生不利影响。这样，尽管图14种并未清楚显示，在该特定实施例中，在第二磷光体薄膜18和光导7的光入射表面之间插入了紫外线吸收膜。

[第十实施例]

图15示出了根据本发明的第十实施例的照明装置的结构的透视图。在本实施例中，在光导管19的两端末上设置有两个蓝光源6a和6。从这些蓝光源发出的光束被通过光导管19传导并被均匀化，且被与光导7相对的光导管19的表面上或该表面的相对表面上设置的棱镜反射，并被均匀地照射在光导7的光入射表面上，然后被导向光导7的内部。在根据本实施例的照明装置中，在光导管19中混合有红色磷光体。因此，在光导管19中蓝光被波长转换为红光，且可以实现均匀的波长转换和色混合。除了在光导管19中被重复反射之外，蓝光还具有高的光强度。其使得可以执行高效的波长转换。在光导管19的整个表面上形成防水层(未示出)以避免红管19中的红色磷光体微粒被环境中的水分恶化。

另一方面，在光导7的背面上设置有第一实施例或第五实施例中所述的第二磷光体薄膜18。在所述第二磷光体薄膜18的表面上均匀地形成有绿色磷光体层。此外，该绿色磷光体层的表面覆盖有防水层。通过这样的结构，可以获得具有极好的防潮性能和令人满意的色度特性及色混合特性的照明装置。

[第十一实施例]

图16示出了根据本发明的第十一实施例的照明装置的结构的透视图。该实施例与第七实施例的区别在于第二磷光体薄膜18被插入光导管19和光导7的光入射表面之间。如在第七实施例中所述的那样，在光导管19中混合的红色磷光体利用光导管19中的均匀的、强烈的蓝光将蓝光有效地波长转换位红光。可以在光导管的内部充分地、均匀地混合蓝光和红光。此外，由于从光导管19照射到光导7的光入射表面侧的光线是均匀的，所以在第二磷光体层18上设置的磷光体层也只能是均匀的。与第七实施例相比，由于照射在第二磷光体薄膜18上的光的强度较高，因此具有一个优点，即：可以有效地将蓝光转换为绿光。因为与第七实施例相比可以减小第二磷光体薄膜18的面积，所以可以减少要使用的磷光体的数量并降低照明装置的制造成本。

通过这种方式，在本实施例中，如上实施例中所述，可以使用较少数量的磷光体来获得具有极好的防潮性能和令人满意的色度特性及色混合特性的照明装置。

[第十二实施例]

图16所示的第十一实施例中，在第二磷光体薄膜18的表面上设置的磷光体必须是均匀的。在这样的情况下，例如，当用红色磷光体将蓝光波长转换为红光时，由于波长转换所必须的能量被吸收，因此蓝光的强度减弱。将具有较低强度的蓝光照射到绿色磷光体上以将蓝光波长转换为绿光是低效的。这样，在本实施例中，在薄膜表面上划分红色磷光体和绿色磷光体的区域，并将其选择性地印刷在第二磷光体薄膜18上以避免其彼此重叠。这样就使得可以有效地利用激发光线。图19中示出了红色磷光体区域和绿色磷光体区域的特定设置方式。如图19所示，在半透明薄膜1上彼此空间分离地印刷红色磷光体施加区域22和绿色磷光体施加区域23。使用图19中所示的图形的丝网来印刷具有散布在不同区域里的红色磷光体或绿色磷光体的粘合剂。该粘合剂进一步覆盖有防水层。通过这样的结构，无需将磷光体混合分散在光导管19中，而仅使用一个磷光体薄膜就可以有效地对来自于一个光源的两个波长进行波长转换。不同的磷光体能够用满意的强度的激发光线来执行波长转换，而不会吸收激发光线从而减弱彼此的强度。

在图19中，要被划分的区域的形状并不必须是矩形的，也可以是点形的或多边形的。可以通过调节所划分的区域的表面密度来容易地调节要被波长转换的光的强度。要被印刷的磷光体层的厚度和散布在粘合剂中的磷光体微粒的浓度也是可以改变的。

为了执行充分的色混合，印刷区域最好尽可能地小。可以通过使用丝网印刷、胶印或喷墨印刷方法来将印刷区域的尺寸调节到50μm至200μm的范围内的任意尺寸并执行充分色混合。可以通过改变印刷区域的尺寸以及不同区域的磷光体微粒浓度来容易地实现磷光体层的构造，该磷光体层实质上具有图18中所示的磷光体浓度分布。

显然，即使当磷光体层不被设置在光源和光导的光入射表面之间时，也可以分散形成磷光体构造区域。

如上所述，可以获得根据本发明的照明装置，该照明装置具有极好的防潮性能和令人满意的色度特性及色混合特性。通过在高清晰液晶显示装置中使用该照明装置，不仅可以改善液晶显示装置的色度特性和防潮性能，还可以实现亮度的增加。

显然，不仅可以将根据本发明的磷光体薄膜和照明装置用作液晶显示装置的照明装置，还可以用作一般的平淡照明光源及一般的照明装置。

[第十三实施例]

图22中示出了根据本发明的第十三实施例的显示装置的结构。具有上述实施例中所记载的结构的照明装置用于照明液晶显示元件。在光导7上方设置有散射体26，在散射体26上方设置有液晶显示元件25。在光导7下方设置有反射板8。这些部件被壳体27保护并支撑着。在线路基板24上安装的光源6被设置在光导7的一个端面处。该光源6与光导7正对。尽管图22中未示出，不用说，磷光体薄膜会被用与上述实施例相同的方式设置在光导7周围的某个位置处。

Claims (3)

1.一种显示装置，包括：

照明装置；

具有滤色镜的显示元件，其由照明装置照射；

磷光体层，其中磷光体微粒被散布在粘合剂中；以及

用于夹住所述磷光体层的半透明薄膜和防水层；

其中所述磷光体微粒具有激发波长和发光波长，所述激发波长处于被所述滤色镜吸收的波长区域内，而所述发光波长穿过所述滤色镜的区域。

2.根据权利要求1的显示装置，其中：

所述滤色镜由红色、绿色和蓝色滤色镜构成；并且

所述激发波长在480nm至490nm具有波峰，所述发光波长在600nm具有波峰。

3.根据权利要求1的显示装置，其中：

所述照明装置发出在可见光区域内包含两个波峰的光；并且

所述磷光体微粒被在该光的所述两个波峰的任何一个波峰的波长区域内的光激发，并发出除所述两个波峰之外的波长区域内的光。

Images