CN102437153B - 发光光源及其显示面板 - Google Patents

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Abstract

一种发光光源，包括蓝光二极管芯片、红光二极管芯片以及波长转换材料。蓝光二极管芯片发出第一光线，红光二极管芯片发出第二光线，其中第二光线的峰值强度与第一光线的峰值强度之比值落在0.36～0.56。波长转换材料配置于蓝光二极管芯片或红光二极管芯片的周边，其中波长转换材料可发出第三光线，且第三光线的波长介于第一光线的波长以及第二光线的波长之间。

Description

发光光源及其显示面板
技术领域
本发明是有关于一种发光光源以及具有此发光光源的显示器。
背景技术
在色度学上常以白光作为分解颜色与重现颜色的参考。在彩色电视系统中，摄影端和显像端都应选择一个基准白光，以作为传输彩色影像的参考白光。若是显示器所显示的白光不等于基准白光，则显示器所显示的影像容易产生色偏的问题。现行的彩色电视广播标准(Colour Television Broadcast Standard)和彩色电视接收机白场色温及其宽容度标准(Colour TV receiver-ColourTemperature of White Point-Reference White and it’s Tolerance)中，规定D65白场色温作为分解、传送与重现彩色电视讯号的基准白光。D65的色座标CIEx为0.313，且CIEy为0.329。就非自行发光的显示器而言，选择适当的白光作为背光模组，可以增加显示器的色彩表现度以符合美国国家电视系统委员会(National Television System Committee，NTSC)所订定之的标准(以下简称NTSC标准)。
随着半导体科技的进步，现今的发光二极管已具备了高亮度的输出，加上发光二极管具有省电、体积小、低电压驱动以及不含汞等优点，因此发光二极管已广泛地应用在显示器方面的领域。一般常见的白光发光二极管装置，包括了蓝光发光二极管以及不同颜色及比例的萤光材料，其中萤光材料被部分蓝光激发后而放射出不同于蓝光的色光。萤光材料放射出的非蓝光色光和剩余蓝光混光后可以达到白光，而成为目前最常应用于白光的技术。针对白光发光二极管装置，目前已经有发展出多种萤光材料来与特定波长的单一种发光二极管搭配。然而，以现行的单种发光二极管芯片搭双色萤光粉的技术而言，其色彩表现不够理想。
发明内容
本发明提供一种发光光源以及具有此发光光源的显示面板，其可发出适当的基准白色光源以提供良好的色彩表现。
本发明提出一种发光光源，包括蓝光二极管芯片、红光二极管芯片以及波长转换材料。蓝光二极管芯片发出第一光线，红光二极管芯片发出第二光线，其中第二光线的峰值强度与第一光线的峰值强度之比值落在0.36～0.56。波长转换材料配置于蓝光二极管芯片或红光二极管芯片的周边，其中波长转换材料可发出第三光线，且第三光线的波长介于第一光线的波长以及第二光线的波长之间。
在本发明一实施例中，上述发光光源更包括驱动源。驱动源输出电气讯号以驱动蓝光二极管芯片以及红光二极管芯片。
在本发明一实施例中，上述第一光线、第二光线以及第三光线合成白光光线。
在本发明一实施例中，上述蓝光二极管芯片的发光面积大于红光二极管芯片的发光面积。
在本发明一实施例中，上述波长转换材料为绿光萤光粉、黄光萤光粉或上述之组合。
在本发明一实施例中，上述波长转换材料的材质包括硅酸盐萤光材料、β-SiAlON、氮氧化物萤光材料、钇铝石榴石萤光材料、氮化物萤光材料、硫化物萤光材料、CaSc2O4或上述之组合。
在本发明一实施例中，上述白光光线的NTSC色饱合度大于90％。
在本发明一实施例中，上述发光光源更包括封装胶体，覆盖住蓝光二极管芯片以及红光二极管芯片。
在本发明一实施例中，上述波长转换材料掺杂于封装胶体中。
在本发明一实施例中，上述波长转换材料涂布于蓝光二极管芯片的周边。
在本发明一实施例中，上述波长转换材料涂布于蓝光二极管芯片的发光面。
在本发明一实施例中，上述红光二极管芯片与蓝光二极管芯片系串联在一起或是并联在一起。
在本发明一实施例中，上述第二光线的峰值强度与该第一光线的峰值强度之比值落在0.46～0.56。
在本发明一实施例中，上述第二光线的峰值强度与该第一光线的峰值强度之比值落在0.36～0.44。
本发明再提出一种显示器，包括显示面板以及光源。显示面板具有彩色滤光层。光源提供显示面板显示光线。光源包括蓝光二极管芯片、红光二极管芯片以及波长转换材料。蓝光二极管芯片发出第一光线。红光二极管芯片发出第二光线，其中第二光线的峰值强度与第一光线的峰值强度之比值落在0.36～0.56。波长转换材料配置于蓝光二极管芯片或红光二极管芯片的周边，且波长转换材料可被激发而发出第三光线，其中第一光线、第二光线以及第三光线合成显示光线，而显示光线经过彩色滤光层之后，于CIE 1931色座标上的x座标数值以及y座标数值分别为CIEx以及CIEy，其中CIEx落在0.265～0.328，且CIEy落在0.273～0.344。
在本发明一实施例中，上述显示光线经过彩色滤光层之后，于CIE 1931色座标上的x座标数值以及y座标数值分别为CIEx以及CIEy，其中CIEx落在0.298～0.328，且CIEy落在0.314～0.344。
在本发明一实施例中，上述显示光线经过彩色滤光层之后，于CIE 1931色座标上的x座标数值以及y座标数值分别为CIEx以及CIEy，其中CIEx落在0.265～0.295，且CIEy落在0.273～0.303。
在本发明一实施例中，上述发光光源之第二光线的峰值强度与第一光线的峰值强度之比值落在0.46～0.56。
在本发明一实施例中，上述发光光源之第二光线的峰值强度与第一光线的峰值强度之比值落在0.36～0.44。
基于上述，本发明之发光光源之蓝光二极管芯片以及红光二极管芯片仅需一组驱动源即可以同时被驱动，而使驱动电路的设计简化。本发明之发光光源中蓝光二极管芯片以及红光二极管芯片的发光峰值强度更具有适当比值，使得具有此发光光源的显示面板能够发出适当的白光光源。
为让本发明之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1A是根据本发明一实施例之发光光源之示意图。
图1B是根据本发明另一实施例之发光光源的示意图。
图1C是根据本发明另一实施例之发光光源的示意图。
图2是根据本发明另一实施例之发光光源的示意图。
图3是根据本发明一实施例之发光光源之峰值强度与波长的关系图。
图4是根据本发明之显示器的结构示意图。
图5是根据本发明之显示光源的色座标示意图。
附图标记说明
100、100a、100b、100c、100d：发光光源
200：显示器
120：主体
110a：第一极导电结构
110b：第二极导电结构
110：承载器
120：模塑结构
120S：容纳空间
130：蓝光二极管芯片
140：红光二极管芯片
150：波长转换材料
160：焊线
170：封装胶体
180：驱动源
200a、200b：范围
L1：第一光线
L2：第二光线
L3：第三光线
W：白光光线
D：显示光线
102：显示面板
103：彩色滤光层
104：背光模组
B1：蓝光二极管芯片的第一极
B2：蓝光二极管芯片的第二极
R1：红光二极管芯片的第一极
R2：红光二极管芯片的第二极
具体实施方式
图1A绘示为本发明一实施例之发光光源，其中上图是根据本发明一实施例之发光光源之剖面示意图，而下图则是根据本发明一实施例之发光光源之上视示意图。请参照图1A，本实施例之发光光源100a包括蓝光二极管芯片130、红光二极管芯片140以及波长转换材料150。根据本实施例，发光光源100a更包括承载器110以及模塑结构(molding structure)120。蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140是设置在承载器110上。在此，承载器110更包括第一极导电结构110a以及第二极导电极结构110b。蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140是设置在第二极导电结构110b上，但本发明不以此为限。必须一提的是为了清楚地表示芯片与导电结构的配置关系，图1A下图省略波长转换材料150的绘示。
根据本实施例，承载器110例如是导线架，其由第一极导电结构110a以及第二极导电结构110b所构成。在其他实施例中，承载器110可以是任何已知形式之承载器，例如电路板或是其他基板结构。设置在承载器110上之蓝光二极管芯片130是与承载器110中的导电结构(例如电极接垫或是导电层)电性连接。在本实施例中，蓝光二极管芯片130是以打焊线之形式与承载器110中的导电结构电性连接。然，本发明不限于此。根据其他实施例，蓝光二极管芯片130也可以利用其他种电性连接方式(例如是导电凸块)来与承载器110中的导电结构电性连接。
根据本实施例，模塑结构120包覆住承载器110。模塑结构120可以藉由射出成型的方式来制作。特别是，模塑结构120中具有容纳空间120S，且上述之蓝光二极管光源芯片130是设置在模塑结构120的容纳空间120S内。然，根据另一实施例，也可以不设置有模塑结构120，也就是蓝光二极管芯片130是单纯地设置在承载器110上。另外，模塑结构120在本实施例是以杯状的外型为例，在其他实施例中模塑结构120可以具有其他的形态。
根据本实施例，发光光源100a更包括封装胶体170。封装胶体170覆盖住蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140。所述之封装胶体170可包括硅胶(silicone)、环氧树脂(epoxy)或是其他的透明胶体材料。在本实施例中，封装胶体170是填于模塑结构120的容纳空间120S内，以覆盖蓝光二极管芯片130。根据本实施例，封装胶体170之上表面与模塑结构120的上表面共平面。然，本发明不限于此。根据其他实施例，封装胶体170之上表面可以凸出模塑结构120的上表面或是相对模塑结构120的上表面凹入。根据另一实施例，若是省略模塑结构120之设置，则可以直接将封装胶体170以点胶的方式形成在蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140上。
波长转换材料150配置于蓝光二极管芯片130或红光二极管芯片140的周边。本实施例中，波长转换材料150为可发出光线的材料，即受到激发后能产生光线，且其光线的波长介于红光与蓝光之间。举例而言，波长转换材料150例如是绿光萤光粉，其材质包括硅酸盐萤光材料、β-SiAlON、氮氧化物萤光材料、钇铝石榴石萤光材料、氮化物萤光材料、硫化物萤光材料、CaSc2O4或上述之组合。于另一实施例中，波长转换材料150亦可为多种颜色萤光粉的混合。举例而言，波长转换材料150可为绿光萤光粉与黄光萤光粉之混合。换言之，波长转换材料150不限定为于单一种类或单一颜色的材料。在本实施例中，波长转换材料150是掺杂于封装胶体170中。亦即，波长转换材料150例如是先与构成封装胶体170之胶体溶液混合之后，才将上述混合溶液填入模塑结构120之容纳空间120S内。因此，本实施例之波长转换材料150可以为均匀分散于封装胶体170中，如图1A所示。换言之，波长转换材料150设置于蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140的周边。然而，本发明不受限于此。
举例而言，图1B是本发明另一实施例之发光光源100b的剖面示意图与上视示意图。请参考图1B，根据此实施例，分布于封装胶体170内之波长转换材料150可以为靠近芯片表面地分布(conformal coating)于封装胶体170中。换言之，波长转换材料150主要吸收的是蓝光二极管芯片130所发出的光线，且波长转换材料150可以减少吸收红光二极管芯片140所发出之光线的机率。然而，波长转换材料150亦可完全被蓝光二极管芯片130照射。如此一来，本实施例之发光光源100b可以发出均匀的色光。于图1B之实施例中，选用可被蓝光激发的波长转换材料150时，波长转换材料150设置于蓝光二极管芯片130的表面。然，本发明不限于此。举例而言，当波长转换材料150可被红光激发时，则可将其设置于红光二极管芯片140的表面。
图1C是本发明另一实施例之发光光源100c的剖面示意图与上视示意图。请参考图1C，分布于封装胶体170内之波长转换材料150可以为远离芯片地分布于封装胶体170中(remote phosphor)。也就是说，波长转换材料150是涂布于蓝光二极管芯片130的发光面上方，而不接触于蓝光发光二极管芯片130。如此一来，本实施例之发光光源100c可具有好的发光效率。于图1C之实施例中，波长转换材料150设置于发光光源100c之发光面上，且为全面地分布。然而，于其他实施例中，波长转换材料150可局部地设置于发光面。举例而言，选用可被蓝光激发的波长转换材料150时，波长转换材料150可仅设置于对应于蓝光发光二极管芯片130上方之发光面。亦即波长转换材料仅与蓝光发光二极管芯片于垂直投影方向具有重迭面积，而不与红光二极管芯片140于垂直投影方向具有重迭面积。
请再参考图1A，根据本实施例，发光光源100a更包括驱动源180。驱动源180与承载器110上的导电结构电性连接，且蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140也都电性连接于导电结构。因此，驱动源180输出电气讯号可藉由承载器110上的导电结构来传递以驱动蓝光二极管芯片130以及红光二极管芯片140并发出光线。
在本实例中，蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140是以串联方式连接。具体而言，承载器110上的第一极导电结构110a以焊线160与蓝光二极管芯片130的第一极B1连接，而蓝光二极管芯片130的第二极B2以焊线160与红光二极管芯片140的第一极R1连接，且红光二极管芯片140的第二极R2与承载器110上的第二极导电结构110b连接以形成串联连接。因此，仅需以一组驱动源180就可以同时驱动蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140。如此一来，不需要多组驱动源就可以同时驱动蓝光二极管芯片130与红光二极管芯片140，更可以减少发光光源装置所耗费的成本。此外，串联的连接方式适于应用在低电流高电压的驱动电路中。
然而，本发明不受限于此，图2为本发明另一实施例之发光光源100d的剖面示意图以及上视示意图。其构件与上述实施例相似，因此相同的元件采用相同或相似的标号，其他有关材料以及详细的组成方式请参考前述实施例，在此不加赘述。请参考图2，在本实施例中，其他有关发光光源的构件以及组成方式与前述实施例相同，惟其不同之处在于蓝光二极管芯片130、红光二极管芯片140以及承载器110之导电结构的电性连接方式是并联的方式连接。具体而言，承载器110上的第一极导电结构110a与蓝光二极管芯片130的第一极B1连接，蓝光二极管芯片130的第二极B2与红光二极管芯片140的第二极R2连接，蓝光二极管芯片130的第一极B1与红光二极管芯片140的第一极R1连接，且红光二极管芯片140的第二极R2与承载器110上的第二极导电结构110b连接以形成并联连接。此外，并联的连接方式适于应用在高电流低电压的驱动电路中。另外，本实施例之发光光源100d亦可使用同一组驱动源180来驱动蓝光二极管芯片130以及红光二极管芯片140。
图3为根据本发明一实施例之发光光源100a之峰值强度与波长的关系图。请同时参考图1A与图3，蓝光二极管芯片130可以发出第一光线L1，且第一光线L1的发光波长为440～470nm，此波长范围即属于蓝色可见光之范围。红光二极管芯片140可以发出第二光线L2，且第二光线L2的发光波长为620～660nm，此波长范围即属于红色可见光之范围。由图3可知，第二光线L2的峰值强度与第一光线L1的峰值强度之比值落在0.36～0.56之间。换言之，第一光线L1的峰值强度大于第二光线L2的峰值强度。
当波长转换材料150配置于蓝光二极管芯片130的周边，其会吸收蓝光二极管芯片130所发出的第一光线L1的部分，并将部分的第一光线L1转换成第三光线L3。以本实施例而言，第三光线L3的波长介于第一光线L1的波长以及第二光线L2的波长之间。换言之，当第一光线L1射入波长转换材料150时，波长转换材料150可以吸收第一光线L1的部分能量并释放出不同波长的第三光线L3。
在本实施例中，第一光线L1未被吸收的另一部分、第二光线L2以及第三光线L3可以混合成一白光光线W，此白光光线W即为本发明之发光光源100a所提供之射出光线。值得一提的是，在本实施例中，因为第一光线L1有一部分被波长转换材料150吸收以转换成第三光线L3，且第一光线L1的另一部分会与第二光线L2以及第三光线L3合并以形成白光光源W，所以为了供应足够的发光能量，第一光线L1发光强度须大于第二光线L2的发光强度，其中第二光线L2的峰值强度与第一光线L1的峰值强度之比值例如须落在0.36～0.56之间。此外，为了供应足够的第一光线L1，蓝光二极管芯片130的发光面积可选择性地大于红光二极管芯片140的发光面积。
藉由上述的第一光线L1、第二光线L2以及第三光线L3合并所射出的白光光线W即可作为发光光源100所提供之射出光线，而且白光光线W所呈现的NTSC色饱和度可以大于90％，因此发光光源100a其具有较佳的色彩表现。本发明之发光光源100a可以进一步应用在背光模组中以供应显示器的显示光线。值得一提的是，前述实施例中所提的发光光源100b、100c以及100d也都可以具有发光光源100a的发光特性，而符合NTSC色饱和度大于90％的条件且具有理想的色彩表现。
图4是根据本发明之显示器200的结构示意图。请参考图4，本实施例之显示器200包括显示面板102以及背光模组104。显示面板102具有彩色滤光层103。背光模组104包括发光光源100，其例如是前述实施例所述之发光光源100a～100d中任一者或是多者所构成的，以提供显示面板102进行显示时所需要的白光光线W。由背光模组104射出的白光光线W经过彩色滤光层103的作用之后即为构成显示画面的显示光线D。本发明之显示器200的显示光线D的NTSC色饱和度可以大于90％，其具有较佳的色彩表现以具有较好的显示品质。
图5是根据本发明之显示器200所呈现之显示光线D在CIE1931色座标中的示意图。请参考图5，一般而言，现行的显示器(例如笔记型电脑)所要求的基准白光为色度D65，其色座标CIEx以及CIEy为(0.313，0.329)±0.015，例如落在图5所绘示之范围200a内。然而，由于早期的彩色电视有高辉度的需求，必需使用高色温的颜色作为补偿，所以彩色电视的惯用规范是要求基准白光的色座标CIEx以及CIEy为(0.280，0.288)±0.015，例如落在图5所绘示之范围200b内。
以本实施例而言，显示器200所呈现之显示光线D于CIE1931色座标上的x座标数值以及y座标数值分别为CIEx以及CIEy，其中CIEx落在0.265～0.328，而CIEy落在0.273～0.344。也就是说，显示器200所呈现之显示光线D可以符合显示器的要求以及彩色电视的惯用规范。
详言之，显示器200所呈现的显示光线D可以透过发光光源100的设计与调整而具有不同的特性。举例而言，发光光源100为前述实施例之发光光源100～100d任一者时，可以藉由选用适当的发光芯片使得第一光线L1的峰值强度与第二光线L2的峰值强度的比值是落在0.46～0.56之间。此时，白光光线W在经过彩色滤光层104后呈现出来的显示光线D于CIE1931色座标上的CIEx落在0.298～0.328之间，而CIEy落在0.314～0.344之间(也就是范围200a内)，则此显示光线D1适合用在现行的显示器中。
另外，发光光源100还可以藉由选用适当的发光芯片使得第一光线L1的峰值强度与第二光线L2的峰值强度的比值是落在0.36～0.44之间。如此一来，本实施例之发光光源100的白光光线W在经过彩色滤光层104后可呈现出显示光线D，其于CIE1931色座标上的CIEx落在0.265～0.295之间，而CIEy落在0.273～0.303之间(也就是范围200b内)，则此显示光线D适合用在彩色电视中。
然而，在此所述有关峰值强度的比值以及色座标的范围的说明，是为了让此领域中具有通常知识者能具以实施，而并非用以限定本发明。
综上所述，本发明之发光光源之蓝光二极管芯片以及红光二极管芯片可以串联的方式连接且以同一电气讯号驱动，因此，本发明之发光光源仅需一组驱动源即可以驱动上述的发光光源，如此一来，可以减少发光光源的制作成本。此外，本发明之发光光源之蓝光二极管芯片以及红光二极管芯片具有一适当的峰值强度比值，使得具有此发光光源的显示面板能够发出适当的白光光源以作为显示光线的基准白光并具有良好的NTSC色饱合度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。

Claims (5)

1.一种显示器，包括：
一显示面板，具有一彩色滤光层；以及
一发光光源，提供该显示面板一显示光线，该发光光源包括：
一蓝光二极管芯片，发出一第一光线；
一红光二极管芯片，发出一第二光线，其中该第二光线的峰值强度与该第一光线的峰值强度之比值落在0.36～0.56；以及
一波长转换材料，配置于该蓝光二极管芯片或该红光二极管芯片的周边，该波长转换材料可被激发而发出一第三光线，其中该第一光线、该第二光线以及该第三光线合成该显示光线，而该显示光线经过该彩色滤光层之后，于CIE1931色座标上的x座标数值以及y座标数值分别为CIEx以及CIEy，其中CIEx落在0.265～0.328，且CIEy落在0.273～0.344。
2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该显示光线经过该彩色滤光层之后，于CIE1931色座标上的x座标数值以及y座标数值分别为CIEx以及CIEy，其中CIEx落在0.298～0.328，且CIEy落在0.314～0.344。
3.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该显示光线经过该彩色滤光层之后，于CIE1931色座标上的x座标数值以及y座标数值分别为CIEx以及CIEy，其中CIEx落在0.265～0.295，且CIEy落在0.273～0.303。
4.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该发光光源之该第一光线的峰值强度与该第二光线的峰值强度之比值落在0.46～0.56。
5.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，该发光光源之该第一光线的峰值强度与该第二光线的峰值强度之比值落在0.36～0.44。
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