CN102361057B - 具有光栅的光学膜 - Google Patents

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Abstract

一种具有光栅的光学膜，包括基板，基板靠近LED光源的一面具有光栅，该基板的另一面涂有荧光膜，或基板1靠近LED光源的一侧涂有荧光膜，该荧光膜靠近LED光源的一侧具有荧光光栅。利用光栅的衍射使激发光的一部分能量转化为在荧光膜和基板组成的光学膜内传输的波导模，以此提高激发光转化黄光的效率，同时利用荧光光栅带有缺陷线条或者微腔，通过微腔的共振提高相应波长的转换效率，提高色纯度，满足显示或者照明的需要。

Description

具有光栅的光学膜
技术领域
本发明涉及固体照明和液晶显示技术领域，具体是涉及一种具有光栅的光学膜。
背景技术
白光照明技术是新一代的固体照明技术，具有发光效率高、无汞、寿命长、体积小等优点，在未来的倡导低碳节能的照明领域中势必会取代现有的白炽灯成为主流趋势。目前LED的白光照明实现的方法主要有：（1）三个单色红、绿、蓝LED合成白光；（2）UV LED加三色荧光；（3）蓝光LED加黄色荧光。第一种采用红、绿、蓝LED或三原色芯片封装实现白光方法，具有显色性高、色度稳定、可调色度调多的优点，但是采用三个LED成本高、LED驱动电路复杂、温度的影响很明显。第二种采用UV激发三色荧光，容易获得颜色一致的白光，但是红色荧光的转换效率很难获得，而且紫外线容易泄漏。第三中LED蓝光加黄色荧光合同白光是目前白光LED主要采用的方法。     传统的白光LED蓝光加黄色荧光的结构，在电驱动的作用下，蓝光LED芯片发光激发覆盖上面的黄色荧光，转换产生长波段的黄光，蓝光和黄光混合产生白光。蓝光LED芯片一般由III-V族化合物半导体GaN材料制成，黄色荧光一般采用YAG荧光。传统的LED荧光的涂覆方法是荧光与荧光胶混合，与芯片直接接触，这种涂覆方式有三个缺点：（1）随着LED工作时间的增长，结温度会增加，芯片的热量会聚集在荧光上，使光色不稳定；（2）荧光厚度的不均匀，会造成色度不均匀，影响白光质量；（3）荧光颗粒会对光散射，超过50%的光会被散射到LED内，降低LED的出光率。针对以上问题，同时为了提高蓝光和荧光膜的作用距离提高效率,很多专利从光学结构设计方面提出了解决方法，发明了各种荧光转换装置和光学元件，使荧光转换层远离LED芯片（例如，“Extracting phosphor-scattered photons to improve white LED efficiency”,N. Narendran, Y. Gu, J. P. Freyssinier-Nova, and Y. Zhu, p hys. stat. sol.）、荧光做成拱形(例如，US 2010/0123386 A1)或采用干涉滤波薄膜(例如，WO 2008/025723 A1、US 2008/0054803 A1)的反射来增加正面出光从而提高效率。但是干涉滤波层的方法，制作工艺复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有光栅结构的光学膜，该光学膜在提高LED蓝光转白光的转换效率同时降低荧光的使用，改善LED的显色性。
本发明的技术解决方案如下：
一种具有光栅的光学膜，特点在于其构成包括基板，该基板靠近LED光源的一面具有光栅，该基板的另一面涂有荧光膜。
所述荧光膜出光面还依次涂有扩散膜和棱镜膜或涂有保护膜。
所述荧光膜的出光面设有第二基板，该第二基板的出光面具有光栅。
所述荧光膜的出光面具有荧光光栅。
一种具有光栅的光学膜，特点在于其构成包括基板，该基板靠近LED光源的一侧涂有荧光膜，该荧光膜靠近LED光源的一侧具有荧光光栅。
所述基板的出光面还依次涂有扩散膜和棱镜膜。
所述的基板为透明塑料或玻璃。
所述的光学膜的端面为斜面，该斜面涂有反射膜。
所述光栅是由透明绝缘材料、金属制成，具有相同周期、不同周期或准周期的结构。
所述荧光光栅是由含荧光的材料制成，具有缺陷的线条或微腔嵌套的结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是提高LED蓝光转白光的转换效率，增加蓝光和荧光膜相互作用距离提高波长转换效率的功能，有效减少传统LED中蓝光损耗严重和发光偏黄的问题，同时通过微腔结构，使得绿光和红光的光谱变窄，提高中心波长亮度，从而提高显色指数。
附图说明
图1为本发明具有光栅的光学膜第一种实施方式。
图2为本发明具有光栅的光学膜第二种实施方式。
图3为本发明具有光栅的光学膜第三种实施方式。
图4为本发明具有光栅的光学膜第四种实施方式。
图5为本发明具有光栅的光学膜第五种实施方式。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请先参阅图1，图1为本发明具有光栅的光学膜第一种实施方式，也是一种由具有光栅的光学膜构成的白光LED。如图所示，LED芯片放置于四周具有反射膜的碗状支撑架中，在碗状的出口放置本发明具有光栅的光学膜，包括基板1，基板1为透明塑料或玻璃。该基板1靠近LED光源的一面具有光栅3，该基板1的另一面涂有荧光膜2。该荧光膜2出光面还保护膜5，保护膜上具有一些扩散结构。
图2为本发明具有光栅的光学膜第二种实施方式，也是一种由具有光栅的光学膜构成的白光照明背光系统。如图所示，一种具有光栅的光学膜，包括基板1，该基板1靠近LED光源的一面具有光栅3，该基板1的另一面涂有荧光膜2。所述荧光膜2出光面还依次涂有扩散膜6和棱镜膜7，分别消除亮点和提高正面亮度。在该光学膜的下方放置蓝光LED阵列。光学膜的端面做成一个斜面，并且涂有反射膜。光栅3是由透明绝缘材料、金属制成，可以具有相同周期、不同周期或准周期的结构。
图3为本发明具有光栅的光学膜第三种实施方式，如图所示，一种具有光栅的光学膜，包括基板1，该基板1靠近LED光源的一侧涂有荧光膜2，该荧光膜2靠近LED光源的一侧具有荧光光栅4，基板1的出光面还依次涂有扩散膜6和棱镜膜7，提高出光效率。
图4为本发明具有光栅的光学膜第四种实施方式，如图所示，一种具有光栅的光学膜，包括基板1，该基板1靠近LED光源的一面具有光栅3，该基板1的另一面涂有荧光膜2。所述荧光膜2的出光面设有第二基板8，该第二基板8的出光面具有光栅3。靠近LED光源的光栅起衍射耦合光的作用，而位于第二基板8出光面的光栅起到破坏全反射，提高出光的效果。
图5为本发明具有光栅的光学膜第五种实施方式，如图所示，一种具有光栅的光学膜，其构成包括基板1，该基板1靠近LED光源的一面具有光栅3，该基板1的另一面涂有荧光膜2。荧光膜2的出光面具有荧光光栅4。荧光光栅4由含荧光的材料制成。荧光光栅4中还具有点缀于其中的大小或者位置与荧光光栅4不一样的线条或者微腔结构，共振波长分别对应红光和绿光。这样可以使得荧光共振对应的红光和绿光效率提高,有利于提高显示的效率和色度。

Claims (6)

1.一种具有光栅的光学膜，特征在于其构成包括基板（1），该基板（1）靠近LED光源的一面具有光栅（3），该基板（1）的另一面涂有荧光膜（2），所述荧光膜（2）的出光面具有荧光光栅（4），所述荧光光栅（4）是由含荧光的材料制成，具有缺陷的线条或微腔嵌套的结构。
2.一种具有光栅的光学膜，特征在于其构成包括基板（1），该基板（1）靠近LED光源的一侧涂有荧光膜（2），该荧光膜（2）靠近LED光源的一侧具有荧光光栅（4），所述荧光光栅（4）是由含荧光的材料制成，具有缺陷的线条或微腔嵌套的结构。
3.如权利要求2所述的具有光栅的光学膜，其特征在于所述基板（1）的出光面还依次涂有扩散膜（6）和棱镜膜（7）。
4.如权利要求书1至3任一权利要求所述的具有光栅的光学膜，其特征在于所述的基板（1）为透明塑料或玻璃。
5.如权利要求书1至3任一权利要求所述的具有光栅的光学膜，其特征在于所述的光学膜的端面为斜面，该斜面涂有反射膜。
6.如权利要求书1至3任一所述的具有光栅的光学膜，其特征在于所述光栅（3）是由透明绝缘材料、金属制成，具有相同周期、不同周期或准周期的结构。
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