CN101883948A - 照明装置、显示装置和制造照明装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够对由于视角和入射角的色度波动进行抑制的照明设备。用于显示设备的照明设备包括：蓝色发光二极管(10)，作为光源；含有荧光体的荧光体片(21)，通过对来自蓝色发光二极管(10)的蓝光的颜色进行转换而获得白光；扩散板(22、23)，分别与荧光体片(21)的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对而设置。与荧光体片(21)的光线出射侧表面相对的扩散板(22)抑制由于视角的白色色度的波动，与荧光体片(21)的光线入射侧表面相对的扩散板(23)抑制由于入射角的白色色度的波动。

Description

照明装置、显示装置和制造照明装置的方法
技术领域
本发明涉及如液晶显示器的显示设备中使用照明设备、使用该照明设备的显示设备，以及制造该照明设备的方法。
背景技术
液晶显示器被用作为平板显示装置。在液晶显示器中，使用从后方照射液晶面板的整个表面的背光，并且按照背光的结构可以将液晶显示器大致分为直接型和边缘光线型。在边缘光线型中，由于光线从光导板的侧表面进入以从光导板的上表面均匀地发射到液晶面板，因此存在的缺点是随着显示器变大而变得更难以高亮度均匀地照亮整个面板。因此，当前大尺寸显示器的背光具有多个荧光灯以获得理想的特性(例如参见专利文献1)  。
同时，近年来，以附加地降低大尺寸显示器的背光的厚度和重量、延长寿命及减小环境负担为目的、并且还以通过闪光控制提高移动图像特性为目的的使用发光二极管来作为光源正引起人们的注意。在这种使用发光二极管的背光中，如果发射白光以照亮液晶平板，则使用以下两种方法。
第一种方法中使用R、G和B三种颜色的发光二极管，并且包括了通过同时点亮R、G和B三种颜色的发光二极管将它们的光线结合从而获得白光。第二种方法如图20所示使用蓝色发光二极管芯片25作为发光装置。该方法包括用含荧光体树脂42覆盖蓝色发光二极管芯片25的周边从而将来自蓝色发光二极管芯片25的蓝光转换为白光。
此外，代替用含荧光体树脂覆盖蓝色发光二极管芯片的周边，还可以采用图21所示的结构，其中在将荧光体片21在与蓝色发光二极管10分离的同时设置在蓝色发光二极管10和液晶面板(未图示)之间。
此外，近年来，提出一种基于整个显示器屏幕的显示亮度信息来控制整个背光的发光亮度的方法。此外，还提出一种方法，将显示器屏幕分为与构成背光的光源相联系的多个区域(以下，每个区域将被称为“段”)，并且为部分地抑制每个段所必需的与显示亮度相联系的光源的发光亮度(例如，参见专利文献2)。
应注意，上述的“发光亮度”指的是光线从光源发射时的亮度，并且上述的“显示亮度”指的是从光源发射的光线传递通过显示部分(显示器屏幕)时的亮度。
图22概念性地示出了该控制方法的示例。例如，如果如图22(A)所示显示图像52，其中最亮的椭圆51大体上显示在中心部分处并且围绕椭圆51的区域是黑暗的，假设其上显示该图像52的液晶显示装置的背光如图22(B)所示沿纵向和横向被分为多个段11，那么在显示图22(A)所示的图像51时，与具有最低显示亮度的地点对应的段的发光亮度如图22(C)所示被抑制。这里，11-a、11-b和11-c是发光亮度不被抑制的段，而11-a、11-b和11-c以外的段是光亮度被抑制的段。通过在部分地抑制背光的发光亮度的同时如此显示图像，可以防止不经济地点亮背光，因此可以减小能量消耗。
专利文献1：日本专利申请公开No.2005-108635
专利文献2：日本专利申请公开No.2004-212503
发明内容
发明要解决的问题
基本上要求背光所位于的位置处的色度在任意角度或在任意驱动状态中具有恒定值。然而，当如图21采用荧光体片与蓝色发光二极管分离并接近液晶面板的结构时，出现的问题是白色色度可能按照视角发生波动或由于部分抑制光源的发光亮度时被驱动的段的数量和位置而波动。原理如下。
图23是示出进入荧光体片21的光线和从荧光体片21出射的光线的状态，图23(A)示出了从垂直于背光的光线出射侧表面的方向看该表面上的特定位置，图23(B)示出了从倾斜方向看的位置。来自蓝色发光二极管的蓝光在进入荧光体片21后通过荧光体片21的荧光体被部分地颜色转变。颜色转变后的光线和通过而未发生转变的蓝光都被输出到荧光体片21的光线出射侧。因为荧光体片21内部的光路长度L变长，并且随着从蓝色发光二极管发射的蓝光相对于荧光体片21的入射角增大，要被转换的激发光线的比率增大，当例如将黄色荧光体用作为荧光体时，输出光线变为微黄色。
鉴于这些提出本发明，从而本发明的目的是提供能够对由于视角和入射角的色度波动进行抑制的照明设备，使用该照明设备的显示设备，以及制造照明设备的方法。
解决问题的手段
为了实现以上目的，根据本发明，提供了一种照明设备，包括：光源；荧光体部分，由荧光体构成，所述荧光体由来自光源的光线获得白光；以及光扩散装置，其对应于所述荧光体部分的表面布置。
在本发明中，因为光扩散装置对应于所述荧光体部分的表面布置，所以可以对由于视角和入射角的色度波动进行抑制。
所述光扩散装置被设置为面对所述荧光体部分的光线入射表面。根据这样的结构，可以对由于入射角的色度波动进行抑制。
所述光扩散装置被设置为面对所述荧光体部分的光线出射表面。根据这样的结构，可以对由于视角的色度波动进行抑制。
此外，所述光扩散装置包括设置为面对所述荧光体部分的光线入射表面第一光扩散装置和设置为面对所述荧光体部分的光线出射表面第二光扩散装置。根据这样的结构，可以对由于视角和入射角的色度波动进行抑制。
所述第一光扩散装置和所述第二光扩散装置分别被设置为与所述荧光体部分的所述光线入射表面和所述光线出射表面紧密接触。根据这样的结构，可以使照明设备减薄。
当不需要减薄照明设备时，所述第一光扩散装置和所述第二光扩散装置分别被设置为与所述荧光体部分的所述光线入射表面和所述光线出射表面分离。
所述光源由二维布置的多个光源装置构成，并且所述荧光体部分的所述表面被分为多个区域，可以为所述多个区域的每个对所述多个光源装置的发光亮度进行单独地控制。根据本发明，在可以进行这样的控制的情况下，可以对由于部分驱动模式的色度波动进行抑制。
所述光源是蓝色发光二极管，并且所述荧光体部分包括受到作为激发光线的蓝光激励而发射黄光的荧光体。根据这样的结构，在发射白光的照明设备中，可以对由于视角和入射角的白色色度波动进行抑制。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示设备，包括：显示面板；以及设置在所述显示面板附近的照明设备，所述照明设备包括：光源；荧光体部分，由荧光体构成，所述荧光体由来自光源的光线获得白光；以及光扩散装置，其对应于所述荧光体部分的表面布置。
因为本发明中使用了包括所述光扩散装置的所述照明设备，所以可以对所述显示面板的表面上的由于视角和入射角的色度波动进行抑制。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造照明设备的方法，包括：混合并搅拌荧剂材料的颗粒、光扩散材料的颗粒和介质材料，并且将混合物注入模中；利用所述荧光体材料和所述光扩散材料之间由于比重差引起的在所述介质材料中的沉降速度差，分别形成作为主要成分含有荧光体材料的第一层和作为主要成分含有光扩散材料的第二层；并且固化所述介质材料。
根据本发明，可以有效地生产由光扩散层和荧光体层构成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片，以及其中在荧光体层的两侧设置光扩散层的三层结构的连接光扩散装置的荧光体片。此外，因为可以获得合成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片，所以后续过程中的连接光扩散装置的荧光体片的装配任务变得容易，结果是提高了生产力。
本发明的效果
如上所述，根据本发明，可以获得够对由于视角和入射角的色度波动进行抑制的照明设备，并且通过将该照明设备用在显示设备中，可以得到具有良好显示质量的显示设备。
附图说明
图1是构成根据本发明的第一实施例的照明设备的一部分的发光装置基底的示意性平面图和照明设备的示意性截面图。
图2是图1所示的照明设备的部分放大的截面图。
图3是示出仅在荧光体片的光线出射侧表面上布置作为扩散装置的扩散板的情况的视角相关性的视图。
图4是示出仅在荧光体片的光线入射侧表面上布置作为扩散装置的扩散板的情况的视角相关性的视图。
图5是示出仅在荧光体片的光线出射侧表面上布置作为扩散装置的扩散板的情况的入射角相关性的视图。
图6是示出仅在荧光体片的光线入射侧表面上布置作为扩散装置的扩散板的情况的入射角相关性的视图。
图7是示出部分驱动模式的示例的视图。
图8示出了实验中使用的一个扩散板的光谱漫反射和光谱漫透射特性。
图9是各自示出视角相关性的测量结果的视图。
图10是各自示出部分驱动模式相关性的测量结果的视图。
图11分别是通过汇编图9的视角相关性的测量结果和汇编图10的部分驱动模式相关性的测量结果而得到的图。
图12是示出图1所示的实施例的改进示例1的视图。
图13是示出图1所示的实施例的改进示例3的视图。
图14是具体地示出蓝色发光二极管的封装的截面图。
图15是示出蓝色发光二极管的封装的透镜体的形状的另一个示例的截面图。
图16是具体地示出蓝色发光二极管的另一种封装的截面图。
图17是示出本发明第二实施例侧发光型背光的结构的截面图。
图18是液晶电视的示意立体图。
图19是由液晶电视的外壳保持的部分的示意分解立体图。
图20是示出用于传统的背光的蓝色发光二极管的封装的结构的截面图。
图21是示出传统的背光的结构的截面图。
图22是示出背光的段的单元中发光亮度控制方法的视图。
图23是用于说明白色色度按照光路变化的原理的视图。
图24是示出用于可变地测量连接光扩散装置的荧光体片的扩散装置的扩散水平(总漫透射率)的测量环境的视图。
图25是列出图24的测量中使用的测量条件的视图。
图26是使用厚度为2mm且总漫透射率为37％的扩散板在图24的测量环境中的白色色度的视角相关性的测量结果汇编所得的图。
图27是使用具有不同厚度和总漫透射率的扩散板在0°至60°的入射角中测量色度波动Δu′v′和在0°至60°的视角中测量色度波动Δu′v′的结果汇编所得的图。
图28是列出图27的测量中使用的光扩散板的厚度和总漫透射率的图。
图29是连接光扩散装置的荧光体片的第二产生方法的流程图。
图30是示出生产三层结构的连接光扩散装置的荧光体片的方法视图。
图31是示出生产三层结构的连接光扩散装置的荧光体片的方法的改进示例2的视图。
图32是通过将第三连接光扩散装置的荧光体片中的色度波动的测量结果加到图27所示的结果所获得的图。
图33是示出通过改变与荧光体片的光线入射侧表面相对来设置的扩散板的总漫透射率而获得的背光亮度的测量结果的视图。
图34是示出亮度测量中使用的第一连接光扩散装置的荧光体片的样品的示例的视图。
附图标记说明
1照明设备
10蓝色发光二极管
11段
14发光装置基底
20连接光扩散装置的荧光体片
21荧光体片
22扩散板
23扩散板
100液晶电视
200液晶面板
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。在以下的实施例中，包括本发明的照明设备的显示设备应用于液晶电视。
应注意，本发明的显示设备的应用范围不限于液晶电视，只要包括该照明设备，显示设备广泛地应用于例如个人电脑和PDA(个人数字助理)。
图18是作为本发明的显示设备的液晶电视100的示意立体图，图19是示意性示出由液晶电视100的外壳300保持的部分的分解立体图。如图所示，液晶电视100包括作为显示面板的液晶面板200、照明设备1(101、201、301和401)、驱动液晶面板200的驱动电路420、保持液晶面板、照明设备1和驱动电路420的外壳300，以及保持外壳300的支架400。照明设备1从后方照亮液晶面板200的图像显示区域并发射白光。
以下，将描述作为本发明的实施例的照明设备。
(第一实施例)
图1(A)是构成照明设备1的一部分的发光装置基底14的示意性平面图，图1(B)是照明设备1的示意性截面图。图2是照明设备1的局部放大的截面图。
如图1所示，照明设备1包括平面形状为矩形的发光装置基底14、反射板13及平面形状为矩形的连接光扩散装置的荧光体片20。发光装置基底14和连接光扩散装置的荧光体片20分隔约20mm，并且之间的间隔由多个支撑柱12和反射板13支撑。反射板13设置为从四侧围绕由发光装置基底14和荧光体片20所限定的空间。通过设置反射板13，即使在被引导照明设备1的末端部分时，来自作为光源的发光二极管10的激发光线也被反射板13反射，结果是光线可以被再利用并且可以获得令人满意的光效率。照明设备1的设置有荧光体片20的一侧成为光线发射表面，并且在图19所示的液晶电视100的状态中，照明设备1被布置为使得要成为显示屏幕的液晶面板200布置在照明设备1的光线发射表面侧。该实施例的照明设备1用于大尺寸液晶电视中，例如46英寸并且尺寸为1020mmx570mm。
发光装置基底14由金属基底15、设置在基底15的一个表面上的绝缘层16及设置在绝缘层16的一个表面上的多个蓝色发光二极管10构成。作为蓝色发光二极管10，例如使用InGaN基的蓝色发光二极管。
在发光装置基底14中，在连接光扩散装置的荧光体片20的整个表面上，在例如12mm间距的规则间隔处二维地布置总计875个蓝色发光二极管10(35x25)。此外，蓝色发光二极管10被分成称为“段”的块，每个具有总计25(5x5)个二极管，作为被控制发光亮度的单元，该控制包括打开/关闭蓝色发光二极管10。
图14是具体地示出蓝色发光二极管10的封装的截面图。如图所示，通过导热粘接剂27将子安装基底26结合到绝缘层16的一个表面，子安装基底26的表面上安装蓝色发光二极管10的芯片25。设置在子安装基底26上的电极部分(未图示)由连结线18电连接到基底15一侧的电极部分17。蓝色发光二极管10的芯片25及其附近的延伸到由连结线18所连接的部分的区域被作为透镜体的透明树脂包28密封。作为密封树脂材料，可以使用具有良好的光阻性和热阻性的材料，例如硅树脂。
透镜体的形状不限于图14所示的半球，还可以是图基底15所示的炸弹形。此外，除了用树脂包28来密封蓝色发光二极管10的芯片25，还可以在沿光轴方向离开蓝色发光二极管10的芯片25的位置处设置由透镜支架19支撑的透镜体29。
图2(A)、2(B)和2(C)是照明设备1的截面图，具体示出了连接光扩散装置的荧光体片20。如图所示，连接光扩散装置的荧光体片20由作为荧光体部分的荧光体片21及与荧光体片21的至少一个表面(光线入射侧表面、光线出射侧表面或这两个表面)相对而设置的作为光扩散装置的扩散板22和23构成。具体地，图2(A)所示的照明设备1中的连接光扩散装置的荧光体片20由荧光体片21及与荧光体片21的光线入射侧表面相对设置的扩散板22构成。图2(B)所示的照明设备1中的连接光扩散装置的荧光体片20由荧光体片21及与荧光体片21的光线出射侧表面相对设置的扩散板23构成。图2(C)所示的照明设备1中的连接光扩散装置的荧光体片20由荧光体片21及分别与荧光体片21的光线入射侧表面和光线出射侧表面相对而设置的扩散板22和23构成。
荧光体片21在透明的塑料膜上包括两种荧光体，其中包括被具有蓝色波长的蓝光(即，从蓝色发光二极管10发射的)激励而发射具有绿色波长的绿光的绿色荧光体，还包括被该蓝光激励而发射具有红色波长的红光的红色荧光体。根据该结构，由荧光体片21进行了颜色转换的绿光和红光与从蓝色发光二极管10发射的作为激励光线的蓝光混合，结果是产生并发射出白光。此外，作为荧光体片21，可以使用这样的片，其在透明的塑料膜上包括黄色荧光体，其被具有蓝色波长的蓝光(即，从蓝色发光二极管10发射的)激励而发射具有黄色波长的黄光。在这种情况下，由荧光体片21进行了颜色转换的黄光与蓝光混合，结果是获得白光。
此外，尽管该实施例中使用蓝色发光二极管作为激励光源，但是本发明不限于此。例如，还可以使用紫色(接近紫外线)发光二极管代替蓝色发光二极管，并且使用以下的层作为荧光体层，其包括被具有紫色(接近紫外线)波长的紫色(接近紫外线)光线(即，从紫色(接近紫外线)发光二极管发射的)激励而发射具有红色波长的红光的红色荧光体，还包括被该紫色(接近紫外线)光线激励而发射具有绿色波长的绿光的绿色荧光体和被该紫色(接近紫外线)光线激励而发射具有蓝色波长的蓝光的蓝色荧光体。根据该结构，由荧光体层进行了颜色转换的红光、绿光和蓝光与紫色(接近紫外线)光线混合，结果获得白光。
黄色荧光体的材料的示例包括(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12:Ce3+(通常被认为是YAG:Ce3+)、α-SiAlON:Eu2+和(Ca，Sr，Ba)3SiO4:Eu2+。绿色荧光体的材料的示例包括(Ca，Sr，Ba)3SiO4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、β-SiAlON:Eu2+和Ca3Sc2Si3O12:Ce3+。红色荧光体的材料的示例包括(Ca，Sr，Ba)S:Eu2+、(Ca，Sr，Ba)2SiO5N8:Eu2+和CaAlSiN3:Eu2+。
接下来，将描述该实施例的照明设备1中的连接光扩散装置的荧光体片20的操作。
首先，为了说明设置在荧光体片21中的光扩散装置的操作，将描述仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22的情况和仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23情况的视角相关性。
图3是示出仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22的情况的视角相关性的视图，图3(A)示出了从前方观察(即，沿与光线出射表面垂直的方向)的荧光体片21的光线出射表面的特定位置，图3(B)示出了沿倾斜方向的荧光体片21的光线出射表面的特定位置。当如此仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22时，以不同角度传递通过荧光体片21的光线通过散射被随后的扩散板22平均。从而由于视角的白色色度波动被抑制。
图4是示出仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板22的情况的视角相关性的视图，图4(A)示出了从前方观察(即，沿与光线出射表面垂直的方向)的荧光体片21的光线出射表面的特定位置，图4(B)示出了沿倾斜方向的荧光体片21的光线出射表面的特定位置。尽管通过仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23不能得到抑制发射光线的白色色度的视角相关性的效果，然而如下所述可以获得抑制由于视角的白色色度波动的效果。
接下来，将描述仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22的情况和仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23情况的白色色度的入射角相关性。
图5是示出仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22的情况的入射角相关性的视图，图5(A)示出了来自蓝色发光二极管10的蓝光沿与光线出射表面垂直的方向进入的荧光体片21的情况，图5(B)示出了来自蓝色发光二极管10的蓝光沿相对于光线出射表面倾斜的方向进入的荧光体片21的情况。在图5(A)的情况中，由于从荧光体片21通过的大多数光线变为白光，从扩散板22发射的光线也变成白光。在图5(B)的情况中，由于从荧光体片21通过的大多数光线变为微黄的白光，即使扩散板22通过散射对光线进行平均时，从扩散板22发射的光线也变成微黄的白光。因此，根据该结构，尽管如上所述有抑制由于视角的白色色度波动的效果，却不能获得抑制由于入射角的白色色度波动的效果。
图6是示出仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板22的情况的入射角相关性的视图，图6(A)示出了来自蓝色发光二极管10的蓝光沿与光线入射表面垂直的方向进入的荧光体片21的情况，图6(B)示出了来自蓝色发光二极管10的蓝光沿相对于光线入射表面倾斜的方向进入的荧光体片21的情况。根据该结构，利用扩散板22通过散射对以不同角度进入的光线进行平均，可以使图5(A)和5(B)的情况之间的白色色度的差异变小。换言之，可以获得抑制由于入射角的白色色度波动的效果。
总结以上事实，可以得出：
1.当仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22时，如果不能获得抑制由于入射角的白色色度波动的效果，可以抑制由于视角的白色色度波动。
2.当仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23时，如果不能获得抑制由于视角的白色色度波动的效果，可以抑制由于入射角的白色色度波动。
因此，当分别与荧光体片21的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对来布置扩散板22和扩散板23时，可以同时抑制视角相关性和入射角相关性。
同时，如果蓝色发光二极管10在段单元中被部分地驱动，那么入射角相关性相当于部分驱动模式相关性。图7是示出部分驱动模式的示例的视图。如上所述，在该实施例的照明设备1中，二维地布置总计875个蓝色发光二极管10(35x25)，并且可以对分别与荧光体部的表面(即，液晶面板200的显示屏幕)所分成的多个区域对应的段11的每个单元执行包括打开/关闭蓝色发光二极管10在内的发光照明控制。在该实施例中，包括总计25(5x5)个蓝色发光二极管10的块作为一个段11。这里，段11的行用字母A至E表示，而段11的列用数字1至7表示。
图7(A)示出了仅行C列4中的段11被关闭时的部分驱动模式，图7(B)示出了仅行C列4中的段11被打开时的部分驱动模式。当将白色色度测量点31设定在行C列4中的段11的中心处时，其中行C列4中的段11被关闭的部分驱动的时刻与蓝光仅沿倾斜方向进入荧光体片21的光线入射表面的时刻相对应，并且其中仅行C列4中的段11被打开的部分驱动的时刻与蓝光仅沿垂直方向进入荧光体片21的光线入射表面的时刻相对应。换言之，通过设置扩散板23使其仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对，可以抑制白色色度的部分驱动模式相关性。
接下来，将描述仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22的情况、仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23情况、分别与荧光体片21的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对来布置扩散板22和23情况下，视角相关性和部分驱动模式相关性的通过实验的测量结果。
应注意在该实施例中，通过以下方式获得的片用作为荧光体片21：在厚度为100um的透明的塑料膜(Teijin DuPont膜)上，通过约15um膜厚的丝网印刷施加墨，该墨中混合了蓝色激发荧光体(Kasei Optonix，Ltd，YAG:Ce＝添加铈的钇铝石榴石)和纤维素基胶合物。此外，使用厚度2mm的丙烯酸蛋白石扩散板(Sumitomo Chemical Co.，Ltd)作为光扩散装置。图8示出了实验中使用的一个扩散板的光谱漫反射和光谱漫透射特性。
对于连接光扩散装置的荧光体片20，制备了三种片，包括：其中仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22的连接光扩散装置的荧光体片(以下称为“第一连接光扩散装置的荧光体片20-A”)，其中仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23的连接光扩散装置的荧光体片(以下称为“第二连接光扩散装置的荧光体片20-B”)，和其中分别与荧光体片21的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对来布置扩散板22和23的连接光扩散装置的荧光体片(以下称为“第三连接光扩散装置的荧光体片20-C”)。
具有主发射波长470nm的蓝色发光二极管(可以从STANLEYELECTRIC CO.，LTD获得)用作为光线发射装置，被用作为光源，并且在12-mm间距的规则间隔处二维地布置总计875个蓝色发光二极管(35x25)。此外，包括总计25(5x5)个蓝色发光二极管的块作为段，作为包括打开/关闭蓝色发光二极管10在内的发光亮度控制的单元。蓝色发光二极管10和连接光扩散装置的荧光体片20之间的距离设为20mm。应注意，在安装蓝色发光二极管10一侧的发光装置基底14的表面上，白色扩散反射板被置于没有设置蓝色发光二极管10的部分处。
接下来，将描述测量方法。使用光谱辐射计(Konica Minolta Holdings，Inc.，产品名称CS-1000A)，测量屏幕上测量点处的亮度、色度和发射光谱。测量点设为图7中屏幕的中心，即，行C列4的段的中心。以垂直于屏幕作为0°，在测量中使用0°和60°两个视角。测量中使用三个部分驱动模式：整个屏幕打开、仅行C列4的段关闭和仅行C列4的段打开。
接下来，将描述测量结果。图9是各自示出视角相关性的测量结果的视图。这里，仅示出了整个屏幕打开的模式的测量结果。图9(A)示出了使用第一连接光扩散装置的荧光体片20-A的情况的测量结果，图9(B)示出了使用第二连接光扩散装置的荧光体片20-B的情况的测量结果，图9(C)示出了使用第三连接光扩散装置的荧光体片20-C的情况的测量结果。从测量结果可以看出，证实使用第一连接光扩散装置的荧光体片20-A(其中仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22)的情况和使用第三连接光扩散装置的荧光体片20-C(其中分别与荧光体片21的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对来布置扩散板22和23)的情况下，由于视角的白色色度的波动小。
图10是各自示出部分驱动模式相关性的测量结果的视图。这里，仅示出了测量过程中视角为0°的测量结果。图10(A)示出了使用第一连接光扩散装置的荧光体片20-A的情况的测量结果，图10(B)示出了使用第二连接光扩散装置的荧光体片20-B的情况的测量结果，图10(C)示出了使用第三连接光扩散装置的荧光体片20-C的情况的测量结果。测量结果示出，使用第二连接光扩散装置的荧光体片20-B(其中仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23)的情况和使用第三连接光扩散装置的荧光体片20-C(其中分别与荧光体片21的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对来布置扩散板22和23)的情况下，色度的波动小并且获得抑制部分驱动模式相关性的很好的效果。
以上的测量结果在图11(A)和11(B)中示出。这里，图11(A)是通过汇编视角相关性的测量结果而得到的图，图11(B)是通过汇编部分驱动模式相关性的测量结果而得到的图。每个图中的纵轴表示u′值和v′值的乘积。从图11(A)和11(B)中可以看出，当使用第三连接光扩散装置的荧光体片20-C(其中分别与荧光体片21的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对来布置扩散板22和23)时，获得了其中得到视角相关性和部分驱动模式相关性都低的例外的结构。此外，在整个表面一直打开而非部分驱动的状态的使用情况中，例如，不仅使用第三连接光扩散装置的荧光体片20-C的结构有用，使用第二连接光扩散装置的荧光体片20-B(其中仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来布置扩散板23)的结构也有用。此外，当经常以前视使用时，不仅使用第三连接光扩散装置的荧光体片20-C的结构有用，使用第一连接光扩散装置的荧光体片20-A(其中仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22)的结构也有用。
接下来，将描述该实施例的改进示例。尽管在上述实施例中扩散板被用作为光扩散装置，还可以使用具有相同光扩散功能的膜代替扩散板。此外，取代蛋白石扩散板，具有图支撑柱12所示的透明的板状或膜状表面上形成的微小粗糙32引起的扩散特性的扩散板(改进示例1)可以用作为光扩散装置。此外，可以采用荧光体片和光扩散装置沿厚度方向集成的结构(改进示例2)。此外，荧光体片和光扩散装置不需要总是彼此靠近接触，而可以如图13所示设置间隙部分33(改进示例3)。同样在采用以上改进示例的情况中，可以获得与以上实施例相同的效果。
(第二实施例)
图17是示出本发明所应用于的侧发光型背光的结构的截面图。侧发光型背光2包括光导板41、用于从光导板41的一个端面照出发射光线的发光二极管10和相对光导板41的光线出射表面41a设置的连接光扩散装置的荧光体片20。尽管该示例中使用如下的片作为连接光扩散装置的荧光体片20的示例，该片仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置作为光扩散装置的扩散板22，但是也可以采用其中仅与荧光体片21的光线出射侧表面相对来布置扩散板22的片或采用其中分别与荧光体片21的光线出射侧表面和光线入射侧表面相对来布置扩散板22和23的片。在光线出射表面41a(与荧光体片20相对)的另一侧的表面上，光导板41包括散射装置42和反射装置43。
在侧发光型背光2中，来自发光二极管10的发射光线从一个端面进入光导板41。被引导到光导板41的光线在光导板41内部重复全反射的同时前进，并且通过散射装置42变得小于总反射角的成分从与荧光体片20相对的光导板41的光线出射表面41a发射。
同样在该侧发光型背光2中，通过使用连接光扩散装置的荧光体片20，可以抑制白色色度的视角相关性和入射角相关性。
接下来，将描述通过不定地测量连接光扩散装置的荧光体片20的扩散装置的扩散水平(总漫透射率)所获得的结果。
图24示出了测量环境。在该测量环境中，为了使光源入射角量子化，由准直透镜61对来自发光二极管10的光线进行校准所获得的光线被照射到连接光扩散装置的荧光体片20的一个表面上，并且用光谱辐射计62来测量另一个表面上的测量点。光线通过会聚透镜63和光学纤维64从蓝色发光二极管10传播到准直透镜61。图25列出了测量条件。如表中所示，对测量表面(扩散板侧或荧光体板侧)、入射角(0°或60°)和视角(0°或60°)的所有结合执行了测量。
图26是使用厚度为2mm且总漫透射率为37％的扩散板在上述测量环境中测量白色色度的视角相关性的结果汇编所得的图。图26(A)示出了将扩散板22侧作为测量表面的情况下的测量结果。图26(B)示出了将扩散板23侧作为测量表面的情况下的测量结果。从测量结果可以看出，证实当厚度为2mm且总漫透射率为37％的扩散板设置在荧光体片21的光线出射侧或光线入射侧时，都可以使由于视角的白色色度波动较小。
图27是使用图28所示的具有不同厚度和总漫透射率的9种扩散板在0°至60°的入射角中测量色度波动Δu′v′和在0°至60°的视角中测量色度波动Δu′v′的结果汇编所得的图。图27(A)示出了将扩散板22侧作为测量表面的情况下的测量结果。图27(B)示出了将扩散板23侧作为测量表面的情况下的测量结果。从图中可以看出，总漫透射率超过60％的点附近色度差显著增大。因此，得出应该使用总漫透射率小于约60％的扩散板。
(第三实施例)
接下来，将描述生产该实施例的照明设备1的方法。
如图2所示，该实施例的照明设备1包括连接光扩散装置的荧光体片20。连接光扩散装置的荧光体片20由作为荧光体部分的荧光体片21及与荧光体片21的至少一个表面(光线入射侧表面、光线出射侧表面或这两个表面)相对而设置的作为光扩散装置的扩散板22和23构成。为了有效地生产这样的连接光扩散装置的荧光体片20，可以采用以下方法。
首先，将描述材料。
作为荧光体材料，例如使用如无机荧光体的荧光体颗粒。如上所述，基于激发光线的波长选择黄色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体等。用于这些颜色的荧光体材料也与上述的那些相同。荧光体颗粒的适当的直径例如约几um至几十um，但是可以对应于荧光体层的尺寸和厚度以及其它条件而改变。
作为光扩散材料，使用无机材料或有机材料的颗粒。无机材料的示例包括氧化硅、碳酸钙、氧化钛和氧化铝。有机材料的示例包括有机玻璃、聚苯乙烯和聚硅醚(硅树脂)。在任意情况中，使用对可见光线吸收小的材料。此外，随着光扩散材料及其包覆介质材料之间的折射率差增大，光扩散效果变大，因此在将此考虑在内的同时来选择材料。从获得适当的光扩散的角度，光线发射材料颗粒的直径被设为约1至50um，但是可以根据各种其它条件而变化。从光扩散和光线损失之间平衡的角度，认为适于将光扩散材料颗粒相对于光扩散层中所有材料的浓度设为0.1至10wt％，但是也可以根据材料的质量、材料心服各种其它条件而改变。
作为介质材料，例如使用玻璃，或者从易于生产的角度使用树脂材料。树脂材料的示例包括聚碳酸酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯对苯二酸盐和聚乙烯(乙烯-2，6-萘)的聚脂树脂，聚乙烯树脂，丙烯-乙烯共聚物，聚苯乙烯树脂，以及其中苯乙烯基单体和甲基丙烯酸的共聚物具有氢化双键(具有芳香环)的具有脂环族结构的树脂。当然，聚碳酸酯树脂、聚脂树脂、芳香族乙烯单体和具有低烃基组的烃基(异丁烯)丙烯酸酯的共聚物、(异丁烯)丙烯酸树脂和具有脂环族结构的树脂是令人满意的。应注意，有许多种适于介质材料的其它类型的树脂材料。此外，介质材料可以是任意的热塑性材料、热固性材料和光固材料。
接下来，将描述产生连接光扩散装置的荧光体片20的方法。
(第一产生方法)
首先，通过不同的过程生产荧光体片和光扩散板。例如通过对荧光体材料与介质材料进行混合和搅拌，将混合物注入模中，并且通过加热或光线照射来固化介质材料，从而获得荧光体片。之后，荧光体片和光扩散板通过热压缩或粘着彼此结合。这里，通过将光扩散板结合到荧光体片的一个表面，可以获得图2(A)和2(B)所示的由荧光体层和光扩散层构成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片20。此外，通过将光扩散板结合到荧光体片的两个表面，可以获得图2(C)所示的在荧光体层的两侧设置光扩散层的三层结构的连接光扩散装置的荧光体片20。应注意，荧光体片和光扩散板不都需要通过热压缩或粘着来结合，只需要置于彼此上并且在其外围或其部分被保持的同时通过框架等固定。
(第二产生方法)
图29是连接光扩散装置的荧光体片20的第二产生方法的流程图。荧剂材料的颗粒、光扩散材料的颗粒和介质材料被混合并被搅拌(ST01)，并且被注入模中(ST02)。之后，通过利用介质材料中的材料间的不同的沉降速度(由于荧光体材料和光扩散材料之间比重的不同)，分别形成作为主要成分包含荧光体材料的层和作为主要成分包含光扩散材料的层(ST03)。到这里为止的过程，当使用热塑树脂作为介质材料时在高温下进行，而当使用热固树脂或光固树脂作为介质材料时在室温下进行。
通过采用与作用为介质材料的树脂具有相同比重的光扩散材料并且采用比重大于树脂的比重的材料作用为荧光体材料，可以令人满意地引起介质材料中的分层。例如，通过采用比重约1至1.5的树脂和光扩散材料并且采用比重约4至5的荧光体材料，例如YAG:Ce3+，大部分荧光体材料沉积在模的下部，结果是在模的下部形成作为主要成分包含荧光体材料的层。另一方面，由于光扩散材料在介质材料中几乎不移动并且大部分荧光体材料沉积在模的下部，因此在模的上部形成作为主要成分包含光扩散材料的层。尽管最终光扩散材料遗留在模的下部并且荧光体材料略遗留在模的上部，但是这些些残留引起的光学影响是可忽略的。
荧剂材料、光扩散材料和介质材料的比重之间的关系不限于以上所述。例如，即使当质材料、光扩散材料的比重和荧剂材料的比重之间的差小于或大于上述示例中的时，通过调节用于分层使材料静置的时间也可以实现令人满意的分层。此外，可以采用比重小于介质材料的材料作为光扩散材料。
回去参照对流程图的描述，当使用热固树脂作为介质材料时介质材料随后通过加热被固化，或当使用光固树脂作为介质材料时通过光线照射被固化(ST04)，并且从模中取出(ST05)。由此，获得由荧光体层和光扩散层构成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片20。
(第二生产方法的改进示例1)
以上描述了产生由荧光体层和光扩散层构成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片20的方法。接下来，将描述产生其中在荧光体层的两侧设置光扩散层的三层结构的连接光扩散装置的荧光体片20的方法。
图30是示出生产三层结构的连接光扩散装置的荧光体片20′的方法视图。
首先，在图30中，通过第二产生方法(利用材料之间的比重差)产生由荧光体层21和光扩散层22构成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片20，并且将另外产生的扩散板23通过热压缩或粘着结合到荧光体层21的暴露的表面侧。由此，获得三层结构的连接光扩散装置的荧光体片20′。应注意，两层结构的连接光扩散装置的荧光体片20和光扩散板23不都需要通过热压缩或粘着来结合，只需要置于彼此上并且在其外围或其部分被保持的同时通过框架等固定。
(第二生产方法的改进示例2)
图31是示出生产三层结构的连接光扩散装置的荧光体片20′的方法的改进示例2的视图。
首先，通过第二产生方法(利用材料之间的比重差)产生由荧光体层21和光扩散层22构成的各为两层结构的两个连接光扩散装置的荧光体片20，并且将各为两层结构的两个连接光扩散装置的荧光体片20的荧光体层21的暴露的表面通过热压缩或粘着彼此结合。由此，获得三层结构的连接光扩散装置的荧光体片20′。应注意各为两层结构的两个连接光扩散装置的荧光体片20的荧光体层21的暴露的表面不都需要通过热压缩或粘着来结合，只需要置于彼此上并且在其外围或其部分被保持的同时通过框架等固定。
(示例)
接下来，将描述第二产生方法的示例。
采用Kasei Optonix，Ltd的YAG:Ce(平均粒度尺寸为5um)作为荧光体材料。荧光体材料相对于荧光体层中的所有材料的浓度设为5wt％。采用Kojundo Chemical Laboratory Co.的氧化钛(平均粒度尺寸等于或小于1um)作为光扩散材料。光扩散材料相对于光扩散层中的所有材料的浓度设为3wt％。采用MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY，INC的热固树脂(产品名称：Lumiplus LP-1100)作为介质材料。
如上混合荧光体材料、光扩散材料和介质材料后，使用安装真空泵的搅拌器执行去泡沫搅拌。接下来，经过去泡沫搅拌的混合材料被注入深度为2mm的作为模的玻璃盘，加热1小时以从室温升高到80°，并且在80°静置3小时之后缓慢冷却到室温。通过在介质材料中如此分离荧光体材料和光扩散材料，分别形成作为主要材料含有荧光体材料的层和作为主要材料含有光扩散材料的层。最后，从玻璃盘中取出合成物，从而获得由荧光体层和光扩散层构成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片20。
通过第二生产方法，可以有效地生产其中在荧光体层的两侧设置光扩散层的三层结构的连接光扩散装置的荧光体片以及由荧光体层和光扩散层构成的两层结构的连接光扩散装置的荧光体片。此外，因为可以获得两层结构的合成的连接光扩散装置的荧光体片，后续过程中的连接光扩散装置的荧光体片的装配任务变得更容易，结果是提高了生产力。
(关于光扩散装置的漫透射率)
接下来，将描述光扩散装置的漫透射率、白色色度的视角相关性和入射角相关性(部分驱动模式相关性)之间的关系。
图32是通过将第三连接光扩散装置的荧光体片20-C中的色度波动的测量结果(C)加到图27所示的第一连接光扩散装置的荧光体片20-A和第二连接光扩散装置的荧光体片20-B中的色度波动的测量结果(A)和(B)所获得的图。在第三连接光扩散装置的荧光体片20-C(其中分别与荧光体片21的光线入射侧表面和光线出射侧表面相对而设置的扩散板22和23)中，由于视角和入射角的白色色度波动都可以被抑制。在图32(A)、32(B)和32(C)的所有的情况中，在0°至60°的入射角内的色度波动Δu′v′和在0°至60°的视角内的色度波动Δu′v′从总漫透射率超过60％的点显著增大。此外，当设置在荧光体片21的光线出射侧表面的扩散板22的总漫透射率降低到约60％以下时，在0°至60°的视角内的色度波动Δu′v′集中在0附近。另一方面，当设置在荧光体片21的光线入射侧表面的扩散板23的总漫透射率降低到约60％以下时，在0°至60°的入射角内的色度波动Δu′v′也集中在0附近。基于这些事实，优选地使用总漫透射率小于约60％的扩散板作为扩散板22和23，用于抑制由于视角和入射角的色度波动。
此外，因为色度波动Δu′v′从总漫透射率略超过60％的点附近呈指数增大，所以即使总漫透射率在一定范围超过60％时，也可以获得抑制由于视角和入射角的色度波动的效果。具体地，在图32所示的曲线中，以厚度为5mm且总漫透射率为66％的扩散板(图28)为目标，0°至60°的视角内的色度波动Δu′v′(图32(A)中71)小于未与荧光体片21的光线出射侧表面相对来设置的扩散板的结构(图32(B))中的0°至60°的视角内的色度波动Δu′v′的最小值。类似地，以扩散板(图28)为目标，0°至60°的入射角内的色度波动Δu′v′(图32(B)中72)小于未与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置的扩散板的结构(图32(A))中的0°至60°的视角内的色度波动Δu′v′的最小值。基于这些事实，作为扩散板22和23的总漫透射率的上限，大到66％是有效的。
接下来，将描述扩散板22和23的总漫透射率的下限。
扩散板22和23的总漫透射率的下限相对于亮度受到限制。尽管基于对由于视角和入射角的色度波动的抑制来确定扩散板的总漫透射率的上限，然而如果与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置的扩散板23的总漫透射率降低太多，那么亮度降低。另一方面，即使与荧光体片21的光线出射侧表面相对来设置的扩散板22的总漫透射率改变，亮度不会改变。
图33是示出通过改变与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置的扩散板23的总漫透射率而获得的背光亮度的测量结果的视图。图34中所示的样品1和2被用作为测量目标。样品1是其中仅与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置扩散板23的第一连接光扩散装置的荧光体片20-A。样品2是第三连接光扩散装置的荧光体片20-C，其中彼此叠置的扩散膜22a、22b和22c与第一连接光扩散装置的荧光体片20-A的荧光体片21的光线出射侧表面相对。这里，厚度等于或大于0.5mm的板状的扩散板23用作为样品1和2的每个，厚度等于或小于0.5mm的膜状的扩散膜用作为扩散膜22a、22b和22c的每个。分别对于扩散膜22a、22b和22c，从荧光体片21侧使用BS-712(KEIWA，Inc.)、RBEF(3M)和RBEF-400(3M)。
如图33中的曲线所示，在样品1和2两者的测量结果中，从与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置的扩散板23的总漫透射率降到50％以下的点附近，出现亮度的显著降低。基于该事实，希望与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置的扩散板23的总漫透射率等于或大于50％。
基于以上事实，希望与荧光体片21的光线出射侧表面相对来设置的扩散板22的总漫透射率等于或小于66％。具体地当总漫透射率降到66％以下时，可以有效地抑制由于视角的色度波动。与荧光体片21的光线出射侧表面相对来设置的扩散板22的总漫透射率的下限没有具体限制。另一方面，还希望与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置的扩散板23的总漫透射率等于或小于66％。具体地当总漫透射率降到66％以下时，可以有效地抑制由于入射角的色度波动。此外，希望与荧光体片21的光线入射侧表面相对来设置的扩散板23的总漫透射率等于或大于50％，用于抑制亮度降低。
本发明不限于上述实施例，只要不脱离本发明的要点，必然可以加入各种补充。
本发明包含于2007年12月7日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP2007-317495、于2008年4月24日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP2008-114393以及于2008年12月2日向日本专利局递交的日本在先专利申请JP2008-307985中揭示的相关主题，通过引用将其全部内容包含在本说明书中。

Claims (13)

1.一种照明设备，包括：
光源；
荧光体部分，其包括从来自所述光源的光获得白光的荧光体；以及
光扩散装置，其与所述荧光体部分的表面对应地设置。
2.根据权利要求1所述的照明设备，
其中，所述光扩散装置被设置为面对所述荧光体部分的光入射表面。
3.根据权利要求1所述的照明设备，
其中，所述光扩散装置被设置为面对所述荧光体部分的光出射表面。
4.根据权利要求1所述的照明设备，
其中，所述光扩散装置包括被设置为面对所述荧光体部分的光入射表面的第一光扩散装置和被设置为面对所述荧光体部分的光出射表面的第二光扩散装置。
5.根据权利要求4所述的照明设备，
其中，所述第一光扩散装置和所述第二光扩散装置被分别设置为与所述荧光体部分的所述光入射表面和所述光出射表面紧密接触。
6.根据权利要求4所述的照明设备，
其中，所述第一光扩散装置和所述第二光扩散装置被分别设置为与所述荧光体部分的所述光入射表面和所述光出射表面间隔开。
7.根据权利要求4所述的照明设备，
其中，所述光源包括二维地布置的多个光源装置，并且
其中，可以对于所述荧光体部分的表面被划分成的多个区域中的每个来独立地控制所述多个光源装置的发光亮度。
8.根据权利要求4所述的照明设备，
其中，所述光源是蓝色发光二极管，并且
其中，所述荧光体部分包括通过被作为激发光的蓝光激发而发射黄光的荧光体。
9.一种显示设备，包括：
显示面板；以及
设置在所述显示面板附近的照明设备，所述照明设备包括：
光源，
荧光体部分，其包括从来自所述光源的光获得白光的荧光体，以及
光扩散装置，其与所述荧光体部分的表面对应地设置。
10.根据权利要求1所述的照明设备，
其中，所述荧光体部分包括第一层，所述第一层包含作为主要成分的荧光体材料，并且所述光扩散装置包括第二层，所述第二层包含作为主要成分的光扩散材料，所述第一层和所述第二层通过介质材料一体化。
11.一种制造照明设备的方法，包括以下步骤：
将荧光体材料的颗粒、光扩散材料的颗粒以及介质材料混合并搅拌，并将混合物注入模具中；
利用所述荧光体材料与所述光扩散材料之间由于比重的差别引起的在所述介质材料中的沉降速度的差别，来分离地形成第一层和第二层，所述第一层包含作为主要成分的所述荧光体材料，所述第二层包含作为主要成分的光扩散材料；并且
使所述介质材料固化。
12.根据权利要求1所述的照明设备，
其中，所述光扩散装置的总漫透射率是66％或更低。
13.根据权利要求2所述的照明设备，
其中，所述光扩散装置的总漫透射率介于50％或更高与66％或更低之间。
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