TW201915522A

TW201915522A - 提升光源的光譜純度之方法與裝置

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Publication number: TW201915522A
Application number: TW106132427A
Authority: TW
Inventors: 大衛懷亞特
Original assignee: 美商畫素顯示器公司
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2019-04-16

Abstract

一種用以提升色彩純度之反射性濾光片，其係作為構成發出複數個原色波長之一光源的多帶通濾光片。反射/重複循環組件的添加可增強及重複循環未由該多帶通濾光片傳導的光，成為一想要光譜，然後由該多帶通濾光片傳導；或將未由該多帶通傳導的光轉換成電能以供系統使用。該反射性濾光片係單獨、或連同該重複循環組件可被置於一習知光源鄰近處。或者，該多帶通濾光片與重複循環組件可被置於一改良光源中，或沿著光發射路徑而置於一光學疊層中。準直結構可包括在內，使光以想要入射角引導向反射性濾光片，以提升該組件中之反射元件的效率。

Description

提升光源的光譜純度之方法與裝置

本發明通常關於光源，且更具體是關於提升光源的光譜分量的純度。

許多燈具、可攜式光源與顯示面板都使用白色發光二極體(LED)作為光源。白色LED可從各種半導體材料的接面建構成，以產生光的不同顏色光譜峰值(明顯發光的波長譜帶)。更有效率(以瓦特/流明數為基礎)的白色LED係已遵循中村書濱先生發明，並由日本日亞化學公司率先推出的路徑。這些白光LED是基於氮化銦鎵(InGaN)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)及類似的氮化鎵(GaN)接面，其特徵為在LED組件內建構一藍色光子泵浦與一相伴的磷光體、或位於遠端但在光子泵浦的光路徑內。發射的藍光(在430~465nm(奈米)範圍中)被磷光體粒子(例如包含稀土金屬釔、與鋁、氧磷光體Y₃Al₅O₁₂之YAG磷光體)部分吸收，並以較低的寬波長範圍(集中於大約黃色552nm(奈米))再發光(例如，呈現斯托克斯位移(Stoke shift)，將較高能量的藍光光子降轉為較長波長的光子)。藉由利用互補的藍與黃色(例如第二圖右上方所示之寬譜)，藍光與寬域黃光之再發光的結合係產生對一般人眼呈現為白光。

藍光+YAG LED的一挑戰是從這些名義上為「白色」LED仍可感覺藍色的色調。當YAG所產生的黃色比例降低、或衰減，或是當主要光譜峰隨時間而偏移，這種色調將隨著時間而加劇。導致感知偏離白光的另一變化可以是來自光子泵浦的藍光發射在波長或強度上的波動，例如供應順向電壓/電流、溫度及/或脈衝寬度調變之工作週期。透過任何方式，產生特定藍色與黃色主要光譜波長或振幅比例的不平衡可改變產生需要之白色色調所需的色彩比例(術語稱為「白點」)。一般而言，白點表示為CIE標準參考光源D點(例如D65、或D50)，或以卡爾文(Kelvin)為單位之「色溫」(例如D65=色溫為6504K)。

形成高性能白色LED的另一挑戰是，仰賴於地理上稀疏的稀土金屬(例如：釔)，造成對於單一地區的重度依賴。另一種基於紅色矽氮化物(根據GE公司的「KSF」螢光體)與綠色矽氮化鋁(根據藤倉公司的α和β-SiAlON螢光體)的組合之替代螢光體配置已納入空間中，透過更強、更窄的紅色和綠色的主要原色而產生更充足的白色。新的螢光體伴隨有其他挑戰，即發光特性不均勻，以獨立的老化速度更快速衰減。期望的是可以使用現有的或更容易獲得的螢光體材料，透過選擇性原色以產生選定的白光色溫的解決方案。

基於有機材料(取代在LED接面中所使用之無機材料)發光之有機LED(OLED)也越來越普及，同時因強度(每平方毫米及每瓦特之亮度)的提升而能作為與另一可行光源的LED相競爭。使用OLED作為光源的挑戰係類似於LED，且有機的電致發光或電磷光材料會因氧化和濕度的作用而更快老化(例如，在不到1,000小時內即降低10%)。此外，用於原色色彩的材料具有不同的效率和老化速率，特別是，藍色老化比綠色快兩倍，綠色有比紅色更快衰減10%，每一者都會影響色彩的平衡，因原色衰減差異之故。所期望的解決方案是，透過調節的原色發光即可產生更穩定之選定的白光色溫。

電子液晶顯示器(LCD)之習知發光策略係以下述三種方式之一者提供顯示照明：直接背光、前照亮和邊緣照亮。直接背光係以直接位於顯示器面板(一般為玻璃面板)後方的光源(例如LED、OLED或電致發光(EL)層)配製而成，使得光源的照明透射通過面板。對於前照亮系統而言，光源係實質置於觀看平面的前方，通常是在沿著內部邊緣的前面板中。來自前方光的光通過進入顯示平面、通過光學疊層、反射離開背反射器、然後再次通過像素。邊緣照亮背光係將光源置於裝置的一或多個的邊緣，且經設計以節省厚度、空間、與裝置所消耗的功率。典型的邊緣照亮背光具有如第一圖所示之結構，其說明一邊緣照亮背光與顯示器的示意概略圖和截面圖。顯示器與邊緣照亮背光20係以截面A-A示出。光源22(例如，LED、OLED、CCFL、雷射或EL)係置於沿著顯示器的邊緣，並且可收容在殼體24內。光源22係放置而使得所發出的光被引導向顯示器的光學疊層26，光學疊層26通常包括數層。光導28構成將光源22的亮光引導於顯示器的整個寬度上。從光導所引導出的光通過光學疊層26的層體，其可包括，例如一擴散層30、一增亮層32(例如增亮膜(BEF))、一第一偏光膜34、一液晶薄膜36、與一第二偏光膜38。

一般而言，光源22包括在沿著顯示器邊緣配置的背光模組燈條(例如沿著PCB的一串LED)中的LED。LED可以沿著顯示器的一、兩、或全部四個邊緣而配置。當來自LED的光被引導到光導28(其通常呈楔形) 中時，沿著光導28的出射面的一系列微凹陷將導致光散射，將一些光引導向前通過偏光膜34和38、以及液晶薄膜36(偏光膜34和38、以及液晶薄膜36的組合可被稱為「LC疊層」)。通常光導28包括一反射表面(例如ESR)以將來自光導楔形體背側的光反射向顯示器的照明側。雖然邊緣或直接背光可用於任何LCD顯示器，但直接背光之解決方案不需要光導，且在通過光學疊層將光能引導至觀看者時會更有效率。然而，直接背光之解決方案會較厚且較重，因此這些型態通常僅使用於顯示器厚度並不如此關鍵的電視或電腦監視器。邊緣照亮型態通常用於行動裝置、平板與筆記型電腦，其中整體顯示器的重量與降低之厚度是更重要的，且通常沒有充足的空間用於直接發光之解決方案。

液晶顯示器之工作原理是以光學疊層中包括兩線性偏光板與一偏光控制液晶之孔徑來採光。在一LCD具體實施例中，僅有一層係與顯示器中所顯現之色彩有關，即彩色濾光片。亦即，在LCD上所顯示的色彩和色彩範圍(例如，色域)是由光源的純度與存在的濾光片所決定。在其他的LCD實施例中，例如使用場色序法顯示器之類，則不具彩色濾光片，LC層仍以孔徑方式運作，然而光源係選擇性被調整成以重複的順序來顯示每一原色，與該原色中的訊框像素顯示時刻同步。藉由這兩方式，光源因而在決定LCD顯示器上所見影像的色彩與品質上是重要因素。

第二圖說明一習知背光中使用白色光源的LCD之紅色、綠色及藍色原色的一例示調配。示出的光源為一白色LED，其為一現代顯示器中的基本光源。在LCD顯示面板中，此寬譜白色光在顯示器中由彩色濾光片以選定的中心波長予以濾光，通常對應於紅色、綠色與藍色波長(例如， 640、532及467nm(奈米))。來自光源的入射光主宰每一彩色濾光片的特性，在於所需入射光的吸收量、與彩色濾光片的寬度(針對通過的波長)兩者。經彩色濾光片濾光之來自光源的光形成在感知上有明顯強度的顯示原色，以顯示白光的目標色溫(基於在黑體發射體的給定溫度下之光譜發射特性來表示白色的色相與色度)，當同時使用、但具有以所需波長為中心的寬譜時。

這種光源在用於習知顯示器背光時會導致在顯示器的所需原色波長處有相對不良的色彩飽和度與強度。原因是原色的波長展開度過寬，而且不能在所需波長光譜下充分集中以產生明確定義之三軸點來呈現出色域的顏色。顯示器中所包含的習知彩色濾光片藉由吸收不具所需光譜範圍的光能，將光源的光譜分解成顯示器上的分離顏色(例如，紅色、綠色和藍色的子像素分量)，其通常以熱來消耗所吸收的能量。改善顯示器色彩的習知努力係藉由增加作為戴通濾光片之濾光片的厚度、或藉由使用具有更強吸收特性的濾光材料，而增加濾光片的作用。雖然這可能使集中於所需波長周圍的波長範圍變窄(從通帶的觀點)，但因為濾光片是一吸收濾光片，故需要較厚的濾光片來產生更窄的帶通，這進一步減少透射通過濾光片、以及最後通過顯示器的光量。此外，對於厚度還有一物理限制，即在彩色濾光片超過光學組件的塗佈區域中的可用空間之前，在LCD彩色濾光片中可增加一習知彩色濾光片。例如，為了實現用於色域的數位影院聯盟DCI-P3標準，習知背光中所需的濾光片厚度會導致來自光源的透射光額外減少50~75%，並因此可能需要2倍~3.5倍的背光功率增量來產生與窄色域顯示相當的亮度。此外，更高的亮度需要更多的LED、需要更寬的邊框來容納更多的LED、需要更高的功率、更多的冷卻、與更大的電池以為可攜式系統保持相當的產品運作時間，所有這些都導致較高的系統成本、較大重量，並降低產品的使用者友善性。期望解決以更高效率產生更寬色域的挑戰，而不是僅僅增加亮度和背光功率。

在LED陣列顯示面板中，各個像素是由LED群組建構成。例如，每一像素都包含有子像素的每一原色的一LED，這種LED顯示器通常是用於需要亮度與尺寸的壁面顯示器或戶外街道廣告。在一些具體實施例中，每一像素原色LED都含有螢光體，其由二極體接面光子泵浦激發以發出所需原色光譜的光。在一些配置中，原色是是透過微調接面材料、與光子泵浦的設計以直接發射所需光譜範圍而實現。這種LED具體實施例的色彩光譜輸出會因為設計與工作因子而隨LED的壽命變化，例如施加於二極體接面的電壓。或者，在具有螢光體元件的LEDs中，螢光體的溫度升高會引起淬火反應，其將減少相對輸出，從而降低光子泵浦與螢光體之間的色彩平衡。相較於其他原色，一原色LED的百分率工作週期可調整每一像素群組的相對色彩輸出，導致白平衡和色彩重現之偏移。無論老化和使用特性為何，調整LED原色的工作光譜發射範圍以限制於特定的需要波長的能力都是高度需要的。

在一型態的OLED顯示面板中，各個像素是由每個原色(例如，紅色、綠色、藍色)的有機螢光體子像素產生，其中每個子像素之色彩發射是來自由顯示器背板中產生之電位所激發的有機螢光體。在一第二型態的OLED顯示面板中，像素包括一或多個有機螢光體元件，其於每一子像素處產生白光發射，白光發射接著由一彩色濾光層予以過濾，彩色濾光層被配置成使每一子像素之所需原色的波長通過，其作用類似於LCD中的彩色濾光片。在這兩者型態中，隨著各個子像素元件的老化(特別是次成分有機螢光體之老化差異)，即產生OLED的關鍵挑戰，例如藍色螢光體會比紅色或綠色更快劣化。此外，每個子像素的相對使用會根據相對使用量而不成比例地加速發射光譜的偏移。因此，色彩的不均勻性、甚至「影像殘留」都是常見的問題，因而隨著時間的推移，色彩發射劣化對於一般人眼而言會變得明顯可見。無論老化和使用特性為何，調整LED原色的工作光譜發射範圍並將發射限制於特定的需要波長的能力都是被高度需要的。在第二的OLED型態中，白色子像素OLED的光譜輸出再次受限於吸收性彩色濾光層的吸收特性。色域係與經此過濾的原色、以及彩色濾光層所吸收的能量(被有效耗損、以熱的形式耗失)有關。目前的OLED顯示器已經達到大約NTSC的90~100%之限制，且目前尚無法呈現出更寬廣的色域，例如DCI-P3或BT.2020所需者，這已經透過使用量子點粒子的競爭性LCD技術實現。OLED顯示器比LCD具有更深的黑色與更好的對比度，且傾向於在行動應用裝置中具有更低的功率。這對於要實現OLED顯示器之相當寬廣的色域而言是有利的。

本內容係以簡要形式簡單說明在下述詳細說明內容將進一步說明的概念選擇。本內容並非為了要識別要求保護主題之關鍵特徵或基本特徵，也不是要用於限制要求保護主題的範疇。

本發明之態樣係提供一種可經由一反射性多帶通濾光片以提升發光之透射色彩純度的方法與裝置，例如用於提升顯示器背光光源的色彩純度，且從而提升顯示面板上之色域，視情況同時可經由未使用之反射光波長的中間重複循環而提升顯示面板亮度。光源可被使用作為一背光，其照亮例如液晶顯示面板中之成像層；或作為一前光源，其反射例如一電子油墨顯示器中之成像層。光可為用於涵蓋顯示器的區段或區域的複數光之一。光可為如LED陣列顯示器或OLED顯示裝置中的個別像素。此外，光源可為一獨立光源，例如可見於房間或路燈之光源。

為求方便，用於顯示器之照明的上下文中說明本發明之態樣。發明所屬領域技藝之人士將理解，本說明書所述之具體實施例僅為例示性，而且其他具體實施例亦與本發明之精神與範疇一致。例如，雖然本說明書中關於顯示面板的照明之說明是針對LED光源，但根據本發明的具體實施例也可針對包括OLED、EL、冷陰極螢光燈(CCFL)、陰極射線螢光幕(CRT)、白熾燈、雷射或任何其他光源之顯示器模式。同樣地，雖本說明書說明為求方便係針對一邊緣照亮背光顯示器，但本發明之具體實施例也可調適成與直接背光和前照亮顯示器相容，以及調適成架空照明與投射燈之應用。

此外，本發明並不限於顯示器之光源。在一基本程度下，根據本發明之具體實施例可調適成優先構成一般光源的輸出照明，其係藉由通過一選擇之單譜帶或多譜帶的接收光源波長，並藉由透過反射而拒絕在所接收譜帶外部的波長。一些具體實施例包括能量重複循環功能，其中最初在帶外的波長被轉換成帶內波長，其可由選擇濾光片傳遞。在這種方式中，可想而知任何光源輸出都可以被修改，例如室內照明或街燈。考量例如具有一第一本質輸出光譜的光源之街燈。藉由過濾及/或重複循環街燈的輸出照明，即可提升最終輸出光譜(例如表觀顏色光譜)與街燈能量效率中之一或兩者。這允許具有不期望的本質光譜、但具有有效率(或較不昂貴)操作之光源，其中根據本發明之裝置可將該不期望的本質光譜調整為較佳的表觀顏色光譜，例如相對於藍色光譜發射而提升黃-橘色光譜發射；或相反地，向下偏移或減少光譜藍色輸出範圍。這會是需要的，例如降低由非自然大量藍色成分的夜光所引起對植物、動物、人類與其他生物體上的最自然狀態擾亂。

本發明之一具體實施例包括一反射性濾光片，其作為光源照明之多帶通濾光片，用以增進顯示器之背光中的色彩原色。反射/重複循環組件的添加增強及重複循環未由該多帶通濾光片傳通的光至一所需光譜，其接著由該多帶通濾光片傳遞。該反射性濾光片係單獨、或連同重複循環組件被置相鄰於一習知光源。或者，該多帶通濾光片與重複循環組件可被置於一改良光源內部，或置於一背光或前光組件之一光學疊層中。在一具體實施例中，可包含使光以所需入射角進至反射性濾光片的準直結構，例如用以提升由分色濾光層構成之反射元件的效率。

更具體而言，本發明之一態樣提供一種用於提升顯示器的透射光的光譜純度之光重複循環組件，其包括一第一分色濾光片，設置在一光源的一光路徑中、且操作上經由一第一通帶波長透射光，並反射非該第一通帶的波長。該光重複循環組件包括一轉換元件，包括至少一轉換粒子，該轉換元件配置成接收來自該第一分色濾光片之反射光，且操作上吸收一第一轉換波長的光並發射該第一通帶波長的光。

在一具體實施例中，該光重複循環組件包括一反射元件，其配置成接收該轉換元件所發出的光及該第一分色濾光片的反射波長，且操作上將反射光引導向該第一分色濾光片。在一具體實施例中，該光重複循環組件包括一顯示色彩濾光片，該顯示色彩濾光片整合該第一分色濾光片。在一具體實施例中，該光重複循環組件包括一光伏打轉換元件，其包括一粒子，該粒子操作上吸收一轉換波長譜帶的光、並將至少一部分的轉換波長光轉換成電能。在一具體實施例中，該光源包括一光子泵浦，其操作上發射光子泵浦波長；而且該反射元件包括一第二分色濾光片，該第二分色濾光片操作上透射包含該光子泵浦波長之一第二通帶波長、並反射非該第二通帶之波長。在一具體實施例中，該轉換元件包括：一第一粒子，該第一粒子調適成吸收至少一部分的光子泵浦波長、並以不同於該光子泵浦波長之轉換波長發射光；及一第二粒子，其調適成吸收該轉換波長的光、並發出該第一通帶波長的光。在一具體實施例中，第一分色濾光片、轉換元件、與第二分色濾光片形成操作上將光引導在一光路徑中之配置，該光路徑包括：一第一部分，其中光源的光係入射於該第二分色濾光片；一第二部分，其中透射的第二通帶的光係入射於該第一分色濾光片；一第三部分，其中該第一通帶光被該第一分色濾光片透射向一顯示面板的一照明側；一第四部分，其中來自該第一分色濾光片的反射光係入射於該轉換元件；及一第五部分，其中來自該轉換元件的發射光係入射於該第二分色濾光片。在一具體實施例中，該第一分色濾光片、該轉換元件、與該反射元件係實質共平面，且形成相鄰於該光源的配置。在一具體實施例中，該第一分色濾光片、該轉換元件、與該反射元件係配置為一光學疊層組態，其包括平行於顯示面板照明側、且在光導相對於光源之遠端的實質共平面層體。在一具體實施例中，該光源係設置在一殼體中，且該殼體包括該反射元件。

根據本發明之另一態樣，一種用於提升顯示器的透射光光譜純度之光重複循環的方法包括：由設置在一光源的一光路徑中之一第一分色濾光片經由一第一通帶波長透射光；由該第一分色濾光片反射非該第一通帶波長；由一轉換元件接收來自該第一分色濾光片的反射光，該轉換元件包括至少一轉換粒子；吸收一第一轉換波長的光；及發出該第一通帶波長的光。

在一具體實施例中，該方法更包括：由一反射元件將反射光引導向該第一分色濾光片，該反射元件配置成接收該轉換元件的發射光與該第一分色濾光片的反射波長。在一具體實施例中，該第一分色濾光片形成一顯示色彩濾光片的一部分。在一具體實施例中，該方法更包括由一光伏打轉換元件吸收一光伏打轉換波長的光，並將至少一部分的光伏打轉換波長光轉換成電能。在一具體實施例中，光源包括一光子泵浦，其以光子泵浦波長發光；且反射元件包括一第二分色濾光片，該第二分色濾光片係透射包括光子泵浦波長之一第二通帶波長，並反射非該第二通帶之波長。在一具體實施例中，轉換元件包括：一第一粒子，其吸收至少一部分的光子泵浦波長、並發出不同於該光子泵浦波長的轉換波長之光；及一第二粒子，其吸收轉換波長的光、並發出第一通帶波長的光。在一具體實施例中，第一分色濾光片、轉換元件、與第二分色濾光片形成將光引導在一光路徑中的配置，該光路徑包括：一第一部分，其中光源的光係入射於該第二分色濾光片；一第二部分，其中透射的第二通帶的光係入射於該第一分色濾光片；一第三部分，其中該第一通帶光被該第一分色濾光片透射向一顯示面板的一照明側；一第四部分，其中來自該第一分色濾光片的反射光係入射於該轉換元件；及一第五部分，其中來自該轉換元件的發射光係入射於該第二分色濾光片。在一具體實施例中，第一分色濾光片、轉換元件、與反射元件係實質共平面，且形成相鄰於該光源的配置。在一具體實施例中，該第一分色濾光片、該轉換元件、與該反射元件係配置成一光學疊層組態，其包括平行於顯示面板照明側、且在光導相對於光源之遠端的實質共平面層體。在一具體實施例中，光源係設置於一殼體中，此外，該殼體包括反射元件。

根據本發明之另一態樣，一種用於提升顯示器的透射光光譜純度之組件包括：一光源，具有一輸出表面，其操作上輸出光；一光導，調適成於一第一表面處接收來自該光源的入射光，並於一第二表面處發射光；及一分色濾光片，係插置在該光源與一顯示器的一照明表面之間，該分色濾光片操作上使透射光的一多譜帶波長通過，並反射非該多譜帶的波長。

在一具體實施例中，該分色濾光片係設置相鄰於該光源輸出表面，且在該光源與該光導之間。在一具體實施例中，該分色濾光片係設置於該光導與該顯示器的照明表面之間的一光學疊層內。在一具體實施例中，該組件更包括一準直結構，係插置在該白色光源和該分色濾光片之間，且調適成在入射於該分色濾光片之前將該輸出光準直。在一具體實施例中，該裝置包括一光伏打轉換元件，其包括一粒子，該粒子操作上吸收一轉換波長譜帶的光，並將至少一部分的轉換波長光轉換成電能。在一具體實施例中，該多譜帶波長係對應於可見光譜。該分色濾光片本質上由一單固定本體組成。

根據本發明之另一態樣，一顯示器系統包括一顯示面板，其具有一照明表面與一光發射透射表面；及一背光，包括：一光源，操作上照射該顯示面板的該照明表面；一第一分色濾光片，設置成相鄰於該光源，且操作上經由一通帶波長透射光源的光並反射非該通帶波長；一第二分色濾光片，操作上接收透射的通帶光並透射該通帶的至少一選擇波長，並反射其他波長；及一重複循環元件，包括一粒子，該粒子配置成接收反射照明，且操作上吸收至少一第一波長並發出該通帶的至少一選擇波長。該第一分色濾光片、該第二分色濾光片、與該重複循環元件係形成設置在該光源與該顯示面板照明側之間的一配置。

在一具體實施例中，該重複循環元件包括：一第一粒子，調適成吸收光源波長，並發出非該通帶波長之波長的重複循環光；及一第二粒子，調適成吸收重複循環光並發出該通帶波長的光。在一具體實施例中，重複循環光具有比光源波長更短的波長。在一具體實施例中，重複循環光具有比光源波長更長的波長。在一具體實施例中，光源波長為可見波長且該第一粒子係調適成發出非可見波長的光，且其中該第二粒子係調適成吸收非可見波長的光。在一具體實施例中，第一粒子與第二粒子係設置於相鄰的沉積層體中，且其中該第一分色濾光片與該第二分色濾光片係實質共平面且該平面具有設置其間的相鄰沉積層體。在一具體實施例中，第一分色濾光片、第二分色濾光片、與重複循環元件係形成定義光源照明之一光路徑的一配置，該光路徑包括：一第一部分，其中光源的光係入射於該第一分色濾光片；一第二部分，其中透射的通帶光係入射於該第二分色濾光片；一第三部分，其中該至少一選擇波長是由該第二分色濾光片透射向該顯示面板的該照明側；一第四部分，其中來自該第二分色濾光片的反射光係入射於該重複循環元件；及一第五部分，其中來自該重複循環元件的發射光是入射於該第一分色濾光片上。在一具體實施例中，該通帶包括可見光譜中的波長。在一具體實施例中，該第二分色濾光片在操作上反射紅外(IR)波長。在一具體實施例中，該系統更包括一光源轉換層，設置在第一與第二分色濾光片之間，其中該光源包括一光子泵浦，且其中該光源轉換層操作上將光子泵浦波長轉換成可見波長。在一具體實施例中，一光伏打轉換元件包括一粒子，其操作上吸收一轉換波長譜帶的光並將至少一部分的轉換波長光轉換成電能。

根據本發明之另一態樣，一種顯示發光組件包括一光源，該光源操作上照射一顯示面板的一照明側；一分色濾光片，設置在該光源的一光路徑中，且操作上經由一第一通帶波長透射光，並反射非該第一通帶波長；一重複循環元件，包括至少一粒子，該粒子配置成接收來自該分色濾光片的反射光，且操作上吸收一第一波長的光並發出一第二波長的光；及一反射元件，配置成接收該重複循環元件的發射光與該分色濾光片的反射波長，並將反射光引導向該分色濾光片。

在一具體實施例中，該組件更包括一顯示色彩濾光片，該顯示色彩濾光片整合該分色濾光片。在一具體實施例中，光源包括一光子泵浦，且反射元件包括一第一分色濾光片，該第一分色濾光片操作上透射包括光子泵浦波長之一第一透射通帶波長，並反射非該第一透射通帶之波長，且其中一第二分色濾光片操作上透射與該第一通帶波長相對應的一第二通帶，並反射非第二通帶的光。在一具體實施例中，該重複循環元件包括：一第一轉換粒子，其調適成吸收來自第一與第二分色濾光片的反射光，並發出一第三波長的光；及一第二轉換粒子，其調適成吸收該第三波長的光，並發出該第一通帶波長之至少一波長的光。在一具體實施例中，該第一分色濾光片、該重複循環元件、與該第二分色濾光片形成操作上在一光路徑中引導光的配置，該光路徑包括：一第一部分，其中光源的光係入射於該第一分色濾光片上；一第二部分，其中透射的第二通帶光係入射於該第二分色濾光片上；一第三部分，其中該第一通帶光係由該第二分色濾光片透射向該顯示面板的發光側；一第四部分，其中來自該第二分色濾光片的反射光係入射於該重複循環元件：及一第五部分，其中來自該重複循環元件的發射光係入射於該第一分色鏡。在一具體實施例中，該組件更包括一光伏打轉換元件，其包括一粒子，該粒子操作上吸收一轉換波長譜帶的光，並將至少一部分的轉換波長光轉換成電能。在一具體實施例中，該組件更包括整合該分色濾光片之一色彩濾光片。

根據本發明之另一態樣，一種用於提升透射光光譜純度的裝置包括：一殼體；一光源，係設置在該殼體中，具有一固定光譜與一輸出表面，該輸出表面操作上輸出光；及一分色濾光片，係設置在相鄰該輸出表面的該殼體中，且操作上通過一第一多譜帶波長的透射光，並反射非該第一多譜帶之波長。

在一具體實施例中，該第一多譜帶波長包括可見波長。在一具體實施例中，該光源係調適成經由一寬發射光譜發光。在一具體實施例中，第一多譜帶通帶之通帶寬度係根據該第一多譜帶波長的一預定色度(chrominance)或色相比(hue ratio)而選擇。在一具體實施例中，該第一多譜帶的通帶之通帶振幅(amplitude)是根據該第一多譜帶波長的一預定亮度比而選擇。在一具體實施例中，該第一多譜帶波長的一預定亮度比是根據該分色濾光片的非該第一多譜帶的波長之特定波長反射常數所產生。在一具體實施例中，該殼體包括一能量重複循環元件，該能量重複循環元件包括至少一轉換材料，該至少一轉換材料配置成接收來自該分色濾光片的反射光，且操作上吸收一第一波長的光並轉換成電能。在一具體實施例中，該殼體包括一重複循環元件，該重複循環元件包括至少一轉換材料，該至少一轉換材料配置成接收來自該分色濾光片的反射光，且操作上吸收一第一波長的光並以一第二波長發出重複循環光。在一具體實施例中，該殼體包括一反射元件，該反射元件配置成接收該分色濾光片的反射波長及該重複循環光。在一具體實施例中，該反射元件配置成將光引導向該重複循環元件。在一具體實施例中，該反射元件配置成將光引導向該分色濾光片的一輸出表面。在一具體實施例中，該裝置更包括一第二分色濾光片，該第二分色濾光片係置於該重複循環元件之後，其中該第二分色濾光片係調適成允許該第一多譜帶的波長通過，其中該第一多譜帶係對應於可見波長。在一具體實施例中，該轉換材料包括至少一粒子，該粒子呈現斯托克斯效應與反斯托克斯效應之一，該重複循環元件係調適成吸收非該第一多譜帶波長的光，並將至少一部分的吸收光轉換成該第一多譜帶波長之一波長。在一具體實施例中，該轉換材料包括下列其一：磷光體、螢光體、發光體(luminophores)、發色體(chromaphores)、與量子點粒子。在一具體實施例中，該分色濾光片係沉積於該殼體的一內部表面上。在一具體實施例中，該光源包括複數個點光源，其配置成一顯示面板的像素陣列。在一具體實施例中，該等複數個點光源共用一共同殼體，且其中該分色濾光片係設置於該等複數個點光源與該殼體之間。在一具體實施例中，一第二多譜帶的波長被允許通過該分色濾光片。在一具體實施例中，該光源係選自LED、OLED、電致發光、冷陰極螢光、雷射、白熾燈、與螢光燈之一者。在一具體實施例中，該裝置更包括一光伏打轉換元件，該光伏打轉換元件包括一粒子，係操作上吸收一轉換波長譜帶的光並將至少一部分的轉換波長光轉換成電能。

在顯示器背光的具體實施例中，光源包括一紫外光(UV)光子泵浦，且該反射元件包括一第一分色濾光片，其操作上透射包括UV之一第一通帶波長，並反射非該第一帶通的波長。一第二分色濾光片係操作上反射UV波長，並允許透射包括所需光譜波長譜帶之一第二通帶。在一具體實施例中，從第一分色濾光片透射的光抵達下列之至少一者：磷光體、螢光體、發光體、發色體、與量子點粒子，其構成吸收UV波長，並在光譜範圍內發射，包括透過第二分色濾光片在第二通帶中發射的所需波長。

在具體實施例中，波長係對應於集中在該組紅色、黃色、綠色、青色、藍色和紫色光光譜範圍中的至少一者的發射峰。然而，應當理解，關於發射峰的波帶或波長並無限制，亦不限於特定色彩。例如，在一具體實施例中，可使用三原色以接近於D65白色：630nm(奈米)(紅色)、535nm(奈米)(綠色)和467nm(奈米)(藍色)；在另一具體實施例中，可使用630nm(奈米)(紅色)和495nm(奈米)(綠-青色)來接近於相同的白色點。

在具體實施例中，背光更包括設置在第一和第二分色濾光片之間的光源轉換層，其中光源包括紫外光(UV)光子泵浦，且其中該光源轉換層操作上將UV轉換成一所需分量光譜範圍中之需要的相對發射強度。在一具體實施例中，所需之光譜範圍包括一組紅色、黃色、綠色、青色、藍色和紫色之至少兩者，其一起形成所需光譜純度的複合光。在一具體實施例中，光譜範圍包括紅色、綠色和藍色，其係依照比例而一起形成所需色溫的白光。

22‧‧‧光源

24‧‧‧殼體

26‧‧‧光學疊層

28‧‧‧光導

30‧‧‧擴散層

32‧‧‧增亮層

34‧‧‧第一偏光膜

36‧‧‧液晶薄膜

38‧‧‧第二偏光膜

50‧‧‧光源

52‧‧‧粒子

54‧‧‧基板

56‧‧‧多帶通濾光片

58‧‧‧反射層

60‧‧‧反射性濾光片

62‧‧‧轉換材料

64‧‧‧轉換材料

現將參考附圖之各圖式中的例示而非限制的方式來說明本發明的具體實施例，圖式中的相同元件編號代表類似的元件。

第一圖為根據先前技術之一邊緣照亮背光與顯示器的示意概略圖與截面圖。

第二圖為說明根據先前技術之從背光中的白色光源調配顯示器之紅色、綠色及藍色原色的圖式。

第三圖為說明根據本發明之一具體實施例之從背光中的白色光源、反射性濾光片、與彩色濾光片調配顯示器之紅色、綠色、與藍色原色的圖式。

第四圖為說明根據本發明之一具體實施例之一例示光源的示意圖，其包括一相鄰濾光裝置以輸出窄帶發射。

第五圖為說明根據本發明之一具體實施例之一例示光源的示意圖，其包括一用於過濾及重複循環來自光源之照明的配置(例如，一相鄰薄膜)。

第六A圖至第六G圖為說明根據本發明之具體實施例之一例示光源的示意圖，其包括一用於過濾及重複循環來自光源之照明的配置(例如一獨立操作桿)，其中重複循環發生於沿著不同於透射照明光的光路徑。

第七A圖至第七F圖為說明根據本發明之具體實施例之一例示光源的示意圖，其包括一薄膜，該薄膜具有收容在光源的殼體內的一相鄰反射性濾光片與一或多個重複循環層。

第八圖為以截面圖說明根據本發明之一具體實施例之一例示光源的示意圖，其具有一反射性濾光片作為一在光學疊層內的現有層體之一添加層(例如，相鄰於LC偏光片疊層的偏光層)。

第九圖為說明根據本發明之一具體實施例的示意圖之包括一相鄰薄膜以過濾及重複循環來自光源的照明之一例示光源。

第十圖為說明根據本發明之一具體實施例的示意圖之包括五個原色色彩的光源之色域、以及一多帶通反射性濾光片的通帶。

現將詳細參考本發明的各個具體實施例，其示例係描述於附圖中。雖是結合這些具體實施例來說明，仍應理解，其並不是要將本發明限制於這些具體實施例。相反地，本發明係欲涵蓋包含在文後申請專利範圍所定義之本發明的精神與範疇內之替代例、修飾例與等效例。此外，在下述本發明的詳細說明內容中，提出多種特定細節以提供對本發明之通盤理解。然而，應知本發明亦可在不具這些特定細節下實施。在其他例子中，即不再詳細說明習知的方法、程序、構件與電路，以避免不必要混淆本發明之態樣。

在說明中，術語「粒子」是指具任何材料狀態的材料，包括液體、固體、等離子體與氣體，無論是單原子或結合的分子形式，並且包括但不限於作為固體顆粒層、薄膜、塗層、或懸浮物的任何具體實施例。在一具體實施例中，重複循環元件含有至少一分子化合物或量子能階限制結構之粒子，其構成自一光譜波長譜帶吸收，並以較低的波長譜帶發射光子而呈現斯托克斯偏移(Stokes shift)。或者，藉由反斯托克斯(Anti-Stokes)效應的動作，粒子可吸收兩或多個光子，並發出一較高能量較高波長的光子。在一具體實施例中，重複循環元件含有至少一量子點粒子，其構成藉由一典型包含但不限於量子激發-侷限效應之作用的過程，自一光譜波長譜帶吸收，並以另一光譜範圍發射。在一具體實施例中，重複循環粒子含有至少一螢光體化合物，其構成吸收自一光譜波長譜帶的電磁輻射，並以另一較低波長譜帶發射，呈現斯托克斯偏移。在一具體實施例中，重複循環粒子為一發光體，其含有至少一發光分子，構成吸收自一光譜波長譜帶的電磁輻射，並以另一較低波長譜帶發射，呈現斯托克斯偏移。在一具體實施例中，重複循環粒子為一發色體，其含有至少一分子，構成吸收自一光譜波長譜帶的電磁輻射，並以另一較低波長譜帶發射。

如在本發明中所使用，術語「多譜帶」或「多通帶」是指具有集中於至少兩中心波長附近之能量的電磁光譜之一部分。如一非限制實例，多譜帶的譜帶可分別集中於大約紅色(640nm(奈米))、綠色(532nm(奈米))和藍色(467nm(奈米))附近。較大或較小的譜帶也是可行的，縱然是其他通帶波長。例如，基於FWHM(半高寬)量測，譜帶的寬度可窄至2nm(奈米)、或寬達35nm(奈米)。

提高亮度之原色飽和

請即參考第三圖，概略圖說明使用根據本發明之一具體實施例之反射性多帶通濾光片之紅色、綠色與藍色原色的調配。在左上方處，圖I描述白色光源的光譜。白色光源可為白光LED，其可以由一藍色發光元件與一螢光體材料形成而作為白色光源。或者，也可使用以藍色、綠色與紅色發光元件形成之RGB-LED；或者，可使用該領域中技術人士所習知的其他光源。此外，其他具體實施例可以使用紅色、綠色和藍色以外的不同三原色之集合(例如黃色、青色與紫色)，並可使用三個以上的原色(例如由紅色、黃色、綠色、青色、藍色和紫色之集合之至少三者)。

第三N圖說明多帶通濾光片的透射特性。根據本發明之具體實施例，多帶通濾光片是一反射性濾光片，其具有通帶波長之高透射性(例如，>75%，較佳為>90%之透射率)、與強烈反射非通帶波長(例如，>90%之阻擋率)。多帶通濾光片可為(但非限制性示例)分色濾光片(例如分色鏡)。分色濾光片可沉積於一玻璃基板上，其中該分色濾光片具有之厚度大致為10-20微米，且其中玻璃厚度約為100微米。如前述，例示多帶通濾光片包括三個通帶，其分別集中於大約紅色(640nm(奈米))、綠色(532nm(奈米))、與藍色(467nm(奈米))。較大或較小的通帶也是可行的，例如其他通帶波長。例如，基於FWHM(半高寬)量測，通帶的寬度可窄至2nm(奈米)、或寬達35nm(奈米)。濾光片帶通的特性是由設計者經由成本、材料沉積厚度、沉積層數及用於沉積層之材料的折衷選擇所決定。

多帶通濾光片對光源發光的影響是，透射集中於通帶處的波長，同時強烈阻擋(反射)非通帶之波長。這產生如第三II圖所示之窄多譜帶光譜，其在通帶中心處具有峰值(例如在640、532、467nm(奈米)處)。此光譜表示光通過多帶通濾光片並進入背光裝置。在由一組彩色濾光片加以修改時(如第三M圖所示)，窄譜帶發射會產生如第三III圖所示之光譜。第三III圖表示由根據本發明之具體實施例之帶有背光的顯示器所產生的原色色彩(例如紅色、綠色與藍色)，其中該顯示器係處理超寬色域。

多帶通濾光片(例如分色濾光片)在背光內的配置與位置可採數個替代例之其中一者。如同本說明書進一步說明，多帶通濾光片的可能位置的非詳盡無遺列舉包括：作為在光源與光導之間的附加薄膜(例如，相鄰於均勻薄膜)；作為光源與光導之間的獨立條狀排列；作為光學疊層內的現有層體之附加層體(例如，相鄰於LC偏光疊層的偏光片)；直接位於彩色濾光片下方或與其整合，且在光通過濾光片之前，作為包含在光源殼體內的一或多層；及直接在殼體內的光源表面上方(例如塗覆OLED的接面材料)。

根據本發明之具體實施例，光源可包括用於過濾來自光源之照明光的配置(例如，一相鄰薄膜)。或者，該相鄰薄膜可包括用於重複循環光源照明光的一或多個成分，其是表示將照明光從外部較佳光譜的一或多個譜帶轉換成該較佳譜帶。

請即參考第四圖，示意圖說明一例示光源50，其具有一相鄰薄膜(或桿)，係包括一多帶通濾光片56。光源50可為一LED，例如如上所述之一白色LED。光源包括一光子泵浦，其於第四圖所示係發出藍色波長。為求簡潔，第四圖之說明是以藍色波長光子泵浦進行，但應知具有其他發射波長的光子泵浦也是可行的(例如兩或多個光子泵浦，例如一藍色晶粒接面與一綠色晶粒接面)。光源50的殼體內包含有一粒子52，粒子52係用於在受激發時將來自藍色光子泵浦的藍色光子轉換成其他波長，例如紅色與綠色波長，其可一起傳達紅色、綠色與藍色原色之所需混合。在粒子52中可存在有化合物組合，且粒子的組成物係經設計以從光源50的發射波長的輸入，輸出經選定的波長。在多數光子泵浦(例如以不同波長發射的兩或多個晶粒接面)的情況中，粒子52中所存在之元素或化合物的組合可被提供以將發射波長組合轉換成一選定輸出。如一示例，對於具有綠色和藍色光子泵浦以及紅色、綠色、藍色、青色和黃色(RGBCY)之一選定輸出的光源而言，粒子52可包含將綠色波長與藍色波長轉換成紅色、青色與黃色波長之元素或化合物，從而產生選定的RBGCY輸出。此外，例如當光源50的發射波長的一部分是較佳激發波長時，粒子52是有選擇性的。

根據本發明之具體實施例，該相鄰薄膜包括一基板54(例如玻璃或塑膠面板)，其保持在與LED相鄰位置，且該多帶通濾光片56可保持在與與相鄰該基板54相鄰位置。例如，該多帶通濾光片56可為一分色濾光片，其可被沉積於基板54上。根據一些具體實施例，該相鄰薄膜包括一濾光片60，其為經選定用以使部分光源波長通過並拒絕其他波長之一帶通濾光片。例如，濾光片60為用於藍色波長光源之藍色濾光片，其拒絕比藍光長的波長(例如，為了選擇性讓大約467nm(奈米)、寬度為20nm(奈米)FWHM的光通過，需要濾光片在467+10=477nm(奈米)處截止)，隨後是調適用以拒絕比藍色短之波長的另一濾光片沉積層(選擇性讓大約467nm(奈米)、寬度為20nm(奈米)FWHM的光通過，需要濾光片在467-10=457nm(奈米)處截止)。濾光片60的一例示使用是IR反射鏡，由此IR照明被保持在光源殼體內，並減少了超過光源50的熱傳遞。在一些具體實施例中，濾光裝置是被用於背光內，背光包括數個分散的光源，其每一者設置在一殼體內。在一些具體實施例中，光源之殼體包括一反射層58(例如ESR)，其用以將照明光反射出殼體。

操作上，光源50是以第一波長發射光子(例如藍光或紫外光)，這些光子是被粒子組成物52吸收，並以一或多個較長波長再發射，以形成所需原色的波長譜帶中的光發射峰。結合之發光係入射於多帶通濾光片56，其傳遞選定的波長譜帶並反射譜帶外波長。如第四圖所示，多帶通濾光片56傳遞集中於467、532、630nm(奈米)之窄帶發光，其對應於三原色(例如RGB)，每一發射峰之帶寬小於20nm(奈米)FWHM。如此，更飽和、強烈的原色可被傳播例如至背光裝置(例如，到背光光學疊層的其餘部分)，並傳播到顯示面板的照明側上。

經由帶外波長的上下轉換的重複循環照明光

相較於吸收性濾光片，高反射性多帶通濾光片的使用意指非通帶(例如未集中於紅色、綠色與藍色附近)之光源照明波長的能量不會損失，而是被反射回光源。因此，存在可捕獲一些這種能量、並將其轉換成有用光的機會，例如，將通帶外的光源照明光轉換成由多帶通濾光片傳輸的一或多個波長。在本說明書中，此過程稱為「重複循環」或「重複循環照明光」，並且可經由應用斯托克斯偏移、反斯托克斯偏移、與其組合而產生，如下文所說明。如技術中的習知，斯托克斯偏移是一過程，其中材料吸收第一波長的光子，一些激發能被消耗以增加粒子分子的振動，然後在較低的量子能態下，材料再發射出第二波長的光子，其中第二波長的能量較低於初始激發能量，且此大於第一波長(即是，發射的光子已經歷紅偏移到更長的波長)。相反地，反斯托克斯偏移係呈現，其中材料以第一波長吸收兩光子、並以小於第一波長的第二波長發射一光子(例如，以每一光子為準，發射光子的能量係多於吸收光子的能量)。

執行這種變化的一方式是經由使用呈現斯托克斯及/或反斯托克斯效應的一螢光體或多個螢光體。改變、精細化、消除、集中或調整光譜譜帶的其他構件也符合本發明之精神與範疇，且粒子52可為一或多個粒子或化合物，包括：呈現例如量子井激子(excitron)侷限(如用於量子點)的效果；在激發下呈現螢光(且在某些情況下，在激發停止後仍將繼續發射數毫秒至數小時)的螢光體；呈現發光的發光體，特別是在激發時吸收光子並以另一波長再次發射的光致發光材料；在激發下呈現磷光發射之螢光團，其通常來自較高能量波長的電子弛豫(持續時間通常比磷光更短，持續數奈秒時間)；及吸收特定波長、同時透射或反射其他波長之發色體。具有這些特性的材料為該領域中技術人士所習知，且所吸收及發射的特定波長可以基於在本說明書中稱為粒子之應用中所使用的材料(或材料的組合)的選擇加以選擇。

根據本發明之具體實施例，呈現斯托克斯效應的材料、以及呈現反斯托克斯效應的材料或除了其以外可以與光源的反射帶外波長組合使用，以重複循環照明光並從光源捕獲更多可用的能量。總而言之，以此方式操作的背光包括具有由反射濾光片濾波的照明之光源、以及接收反射(即帶外)照明並將一些反射照明轉換成一或多個波長之一或多個材料，該等一或多個波長隨後由反射濾光片透射(亦即，將帶外照明轉換成通帶照明)。例如，吸收寬藍色波長譜帶、並以綠色波長發射的螢光體可調適於重複循環、吸收，及由非第一所需窄藍色波長譜帶的反射光所激發，並並重新發射此在所需綠色波長譜帶附近的能量。同樣地，調適於吸收來自寬綠色波長譜帶的未使用的反射光、並重新發射在所需紅色波長附近的粒子可用於重複循環非該第一藍色窄譜帶、以及非該第二綠色窄譜帶的反射光，並且以所需的窄紅色波長重新使用此能量。本領域技術人士都應理解，此方法並不限於只有三個原色窄波長譜帶，而且也可以重複循環由複數個原色譜帶所用的光，其係利用經訂製而可由任何未使用範圍內的反射光所激發、並以其他所需波長重新發射的複數個粒子。

此外，在具體實施例中，由可見光所激發、且具有在紅外光或近紅外光光譜之發射範圍的粒子係調適用於受任何未重複循環之可見光激發並以紅外光光譜發射。例如，調適用於由近紅外光與紅外光激發的螢光體粒子，例如Y₂O₂S：Yb,Tm(在900~980nm(奈米)中激發、以460~480nm(奈米)藍光發射)、螢光體如YF₃：Er,Yb(在900~1000nm(奈米)中激發、以540~560nm(奈米)綠光發射)、與螢光體如YbOCl：Er(於900~980nm(奈米)中激發、以640~680nm(奈米)紅光發射)等，將透過反斯托克斯效應而重新發射出所需的可見波長。

或者，在其他具體實施例中，由較長波長(例如紅光至近紅外光)可見光所激發、且透過反斯托克斯效應而具有所需可見波長的發射範圍之發光體，係可調適用於任何未重複循環之可見光的激發，並透過反斯托克斯效應發射到所需的可見波長。

根據一具體實施例，重複循環可包括由一轉換材料(例如經由一光伏打元件)將光子能量轉換成電能。轉換材料可建構成吸收非通帶(例如在透射多譜帶外)的發射波長，例如，轉換材料可吸收UV及/或IR波長，並將至少一部分的吸收波長轉換成電能。應理解，可以使用合適的材料實現此種電能擷取，且如本說明書所述的粒子52即可包括此功能。

請即參考第五圖，根據本發明之一具體實施例包括一光源50，其包括用於過濾及重複循環來自該光源之照明光之配置(例如一相鄰薄膜)。相鄰光源50是兩基板層54與一粒子52。一反射性濾光片56係置於最外面基板54的遠端側(相對於光源)。反射性濾光片56可為例如具分色架構之一多帶通濾光片。基板54的內側塗佈有一或多個材料，其可調制吸收光的波長(例如呈現斯托克斯偏移、反斯托克斯偏移、或其組合之材料)，以將光在不同波長之間轉換。內側也可塗佈轉換發色體材料，以吸收一波長的光子並將其轉換成另一波長重新發射。內側也可塗佈有一光子吸收材料，以將光轉換成電能。如圖所示，內基板54係塗佈有一第一下轉換材料62(例如，一第一粒子組成物)，而外基板54則塗佈有一第二上轉換材料64(例如，一第二粒子組成物)。材料62、64可由與本說明書中關於粒子52之所述相同材料組成。光源50可置於一殼體中，其可塗佈有反射塗層58。如圖所示，粒子52係存在作為基板上54之一塗層，亦即遠離光源50。或者，粒子52可存在於光源50的殼體內，如該領域中所習知、及關於第四圖的說明。

操作上，來自光源的光係通過基板54與轉換材料62、64透射，且入射於反射性濾光片56。反射性濾光片56傳遞該等一或多個通帶的波長，並反射其他波長。濾光片56的傳遞波長可被作為例如顯示器的原色 (例如邊緣照亮式、背照亮式、或前照亮式顯示器)，或是作為一照明光源的最終表觀顏色(例如辦公室燈光或街燈)。反射的波長可被引導回到基板54與轉換材料62、64。若轉換材料係針對斯托克斯效應而選擇，則有些反射光將被吸收並以較長的波長重新發射(例如以可見光譜吸收並發射的UV)。若轉換材料是針對反斯托克斯效應而選擇，則部分的反射光將被吸收、並以較短波長重新發射(例如以可見光譜吸收並發射的IR)。所使用之特定轉換材料可基於光源的光譜、反射性濾光片56的通帶、與所需要的重複循環光特性而加以選擇。

如第五圖所示之配置可包括一反射性濾光片60。反射性濾光片60可直接相鄰於光源，並可作為光源照明之一第一濾光片、以及來自反射性濾光片56之反射照明的選定波長之一鏡面。反射性濾光片60可為一通帶濾光片，例如可使短於UV的所有波長都通過(例如，拒絕較長於UV波長的波長)。如此，較短於UV的所有波長都會傳播到反射性濾光片56，而且具有較長波長的任何重新發射之波長(從轉換材料62及/或64所發射)將被反射於反射性濾光片56與反射性濾光片60之間的空間內。如此，即可形成一重複循環腔，其係由反射性濾光片56、60之間的空間所定義且包括轉換材料62、64。拒絕較長於UV波長的波長導致限制或移除光源中的IR波長，並可降低顯示器中產生的熱量，同時使其他波長可用於被反射性濾光片56的反射。在另一具體實施例中，藍光波長之光源50與濾光片60係作為一陷波通帶(notch passband)，其拒絕藍光以外的可見光與非可見光(包括UV和IR波長)。所需通帶與拒絕波長係僅為例示，並可根據最終要被傳輸照亮顯示器的需要波長來選擇任何特定的通帶與拒絕波長。

根據本發明之具體實施例，轉換材料62操作上將反射光轉換成IR波長，其接著被兩反射性濾光片56、60反射。轉換材料64操作上將IR波長轉換成一或多個通帶波長，其將通過反射性濾光片56透射。在一具體實施例中，轉換材料64的重新發射波長係對應於光源本質產生之最小強度原色(例如第三圖所示光譜的紅色部分)。如此，光源的光譜中具有較低強度的部分可以透過重複循環照明來加強，從而產生更均勻強度之光譜。可以存在更多數量的轉換材料，其每一轉換材料都可用於將IR波長轉換成選定通帶波長(例如，紅色、綠色和藍色之一者)。

或者，波長轉換的方向可以相反，亦即轉換材料可將反射光轉換成UV波長，其可被反射性濾光片56、60反射，而另一種轉換材料可將UV波長轉換成一或多個通帶波長。相較於反斯托克斯偏移，下轉換的優點是較高的斯托克斯偏移效率(反斯托克斯偏移效率最小是斯托克斯偏移效率的一半)，反斯托克斯偏移係需要兩光子來產生一者，但在目前的螢光體中通常僅有低於10%的效率。

雖然第四圖與第五圖說明用於下轉換與上轉換來自光源50之發射波長的兩元件62、64，應知在某些具體實施例中，僅有一轉換方向僅能由下轉換粒子62(或者，僅有上轉換粒子64)進行。利用具相同類型的多個轉換層(例如下轉換層62)可從光源50產生多種轉換波長。根據本發明之具體實施例，光源50發射波長轉換成一或多個通帶之波長係由串列的轉換粒子(亦即一系列的粒子52)所進行，其各吸收及發射不同波長，係可與光源50與反射性濾光片56結合作用以將光源50波長轉換成選定的通帶波長。藉由通過串列的一系列粒子來簡單地重複循環光源50的照明光、組織成重疊的激發和發射範圍(或是轉換、吸收或反射材料的其他組合)，也可以不使用反斯托克斯效應。

例如，類似於第四圖和第五圖所述的一具體實施例(但不含上轉換元件64)可包括光源50作為一360~400nm(奈米)之近UV光子泵浦，其照明光係入射於一第一濾光片60(例如一分色UV帶通，其中將反射所有其他波長)。一第一轉換材料62(例如一第一下轉換螢光體)係由UV波長所激發，並發出藍色波長。此藍光係入射於多帶通濾光片56(例如一分色濾光片)，例如對應於藍光467nm(奈米)、綠光532nm(奈米)、紅光630nm(奈米)之通帶，係具有+/-20nm(奈米)之FWHM窄帶通。非467+/-20nm(奈米)之反射藍光係入射於一第二轉換材料62(例如一第二下轉換螢光體)，其受UV/藍色波長激發、並且具有綠光之發射。此一發射綠光係入射於多帶通濾光片56，而非532+/-20nm(奈米)之反射綠光(以及非467+/-20nm(奈米)之反射藍光)係入射於一第三轉換材料62(例如一第三下轉換螢光體)，其受UV/藍色波長激發、且具有紅光之發射。紅光係入射於多帶通濾光片56。

可進一步根據下述調整紅色光。非630+/-20nm(奈米)之反射紅光可入射於一第四轉換材料62(例如一第四下轉換螢光體)，其受紅色/綠色波長激發並以IR發射。IR發射接著入射於多帶通濾光片56。在一些具體實施例中，多帶通濾光片56被訂製為使發射的未重複循環廢光(例如非可見的紅外光)通過，且在產生極少熱量的範圍中通過，因此此光不被該組件重複循環。

或者，非630+/-20nm(奈米)之反射紅光可入射於一第四轉換材料(例如一第四螢光體)上，其受紅色/綠色波長激發並以IR發射，而且該組件更包括一光伏打元件，其調適成吸收IR輻射並產生電功率。

雖前面描述UV光源50之具體實施例，但亦可使用藍色光源50(或實質上其他光源50波長)來實施類似方式。轉換材料52、第一濾光片60與多帶通濾光片56可被調整以重複循環通帶外的照明光。藍色光源較佳的一理由為，藍色光源比UV光源產生每瓦特有較多光子。此外，從藍色波長轉換之目前螢光體是已更佳了解。鑑於目前的藍色光源都傾向於有較寬的發射帶寬、且藍色光源的性能會基於溫度和電壓而改變之事實，UV光源會優於藍色光源。根據本發明之背光的具體實施例包括反射性濾光片與重複循環元件的配置，其可避免光源的輸入光衰減。衰減會因重複循環元件(例如螢光體)不僅重複循環反射光、同時也吸收光源入射之部分所需光而發生。因此，本發明之結構包括將重複循環元件置於傳輸光路徑外，產生一重複循環光路徑回路。

請即參考第六A圖，重複循環元件置於相鄰一光源50。光源選擇性包括一反射表面58(未示)。一第一反射性濾光片56、一第二反射性濾光片60、遠端轉換粒子52與轉換材料(例如螢光體)62、64全部都是設置在基板54(例如玻璃基板)上，其係配置為三角形。三角形配置形成了光路徑，使得照明光的上與下轉換並不在沿著傳輸光路徑上發生(例如顯示器的光路徑)。雖然所示配置為三角形，但將反射照明光的上與下轉換置於傳輸路徑外的其他配置亦屬可行。一或多個基板54可包括一反射材料58。

操作上，如第六B圖所示，來自光源50的照明光係入射於第二反射性濾光片60，其使在一通帶內之波長通過、並且反射其他波長。如第六C圖和第六D圖所示，透射的波長係入射於遠端粒子52，其將入射照明光轉換成所需的原色波長(例如紅色、黃色、綠色、青色、藍色與紫色波長之至少三者)。原色傳播至第一反射性濾光片56，其使反射性濾光片56的通帶波長(例如對應於窄帶原色波長之多譜帶)通過，並反射其他波長。如第六E圖與第六F圖所示，來自反射性濾光片56的反射波長被引導向一重複循環元件，其包含轉換材料62、64，其作用將部分反射照明光上及下轉換成反射性濾光片56的通帶。重複循環的照明光接著從反射性濾光片60反射，而在反射性濾光片56的通帶內之波長會透射通過背光。一般而言，在重複循環元件內之粒子比例(例如轉換材料62、64的比例)可與光源發射光譜一起調整，使得最後透射之波長具有需要的原色比例。

重複循環照明轉換材料62、64也可位於一光源的殼體內(例如在一修改之LED殼體內)。第七A圖至第七F圖說明根據本發明之具體實施例之於光源殼體內具有重複循環元件之光源。請即參考第七A圖，一光源50係位於殼體中，其包括粒子52，用於將光源50發射轉換成寬光譜發射(例如從藍色波長轉換成紅色與綠色)。殼體更包括下與上轉換粒子62、64(例如呈現斯托克斯和反斯托克斯效應之螢光體)。反射性多譜帶濾光片56(且(或者)，帶通濾光片60)位於相鄰光源，例如在一基板薄膜或桿54上。操作上，如第七B圖所示，粒子52吸收光源50發射並從吸收輻射中產生至少一光譜發射。如第七圖所示，發射係傳播至多帶通濾光片56，其透射窄原色通帶(例如467、532與630nm(奈米))，同時於殼體內反射帶外波長。如圖所示，該裝置包括帶通濾光片60，其用以使比IR短的波長通過(例如作為IR鏡)，然而濾光片60的存在是選用的。第七D圖說明下轉換材料62之可見光波長的吸收和激發，其以IR光譜再次發射輻射。重新發射的IR傳播於光源50的殼體間，其具有反射表面58與濾光片60，幫助將IR輻射保留在殼體內。第七E圖說明上轉換材料64的IR波長之吸收與激發，其以可見光譜再次發射輻射(例如467nm(奈米))。如第七F圖所示，重新發射的可見波長傳播於光源50的殼體間，使粒子52進行吸收與寬譜帶重新發射。此寬譜帶發射係由多帶通濾光片56進行過濾，以產生窄帶發射，而且循環持續重複。

如數個前述具體實施例中的說明，反射性濾光片與重複循環元件兩者都可位於一照明系統(例如顯示器的背光)內的不同位置處。請即參考第八圖，其說明的具體實施例包括在背光之光學疊層內設置多帶通濾光與重複循環層。如圖所示，光源50是相鄰於一光導，其具有置於其間的一均勻薄膜。與光導相鄰、朝向反射器(例如ESR反射器)的是一薄膜層，其含有下與上轉換材料62、64。這些材料可以是，例如沉積在光學疊層的玻璃或塑膠面板上。在朝向背光之LC疊層的方向中，是含有多帶通濾光片56(例如紅色、綠色與藍色波長之窄發射帶通)一層。操作上，從光源50發出的寬帶光傳播通過均勻薄膜並進入光導，其實質均勻分佈於光學疊層的表面間。入射於濾光片56上之寬帶照明光係經過濾，使得窄帶發射可通過、而其他波長會被反射回去。這些反射波長在入射轉換材料62、64時，會被上及下轉換而以所需原色發射波長譜帶重新發射，如已在本說明書的說明。這些重新發射的原色發射被反射向第二濾光片56，其使所接收之窄帶原色發射通過並反射帶外波長，並循環重複。如此，窄帶濾光片與來自光源50的未使用波長的重複循環兩者利用系統的光學疊層(例如顯示器的背光)進行。

在一具體實施例中，光伏打層(未示)係被引入重複循環元件中，使得從原色發射帶通濾光片所反射之未使用的光能可被轉換成電能，這可以其他方式在系統內重新使用。反射的波長可被光伏打層吸收並轉換成電能，其可於電氣系統內重複循環，例如用以輔助驅動背光。

或者，在光傳播到光導之前，可以使來自光源的未使用波長之窄帶濾波與重複循環發生相鄰於光源。請即參考第九圖，本發明之一具體實施例包括一薄膜層，其包括設置相鄰於一光源之過濾及重複循環元件。薄膜層可包括一玻璃基板54，其具有沉積於基板54之一第一側部上的轉換材料62、64，以及沉積於一第二側部上之多帶通濾光片56。根據一具體實施例，基板54係直接設置相鄰於光源50的一輸出表面。該薄膜層可結合習知均勻薄膜使用，其用來在介面處使從光源更均勻地分佈至一光導。光源50可為一寬光譜光源、或一窄光譜光源。若光源50為窄光譜光源而以寬光譜照明為較佳時，可連同轉換材料62、64一起包含一層粒子52。轉換材料62與64以及濾光片56係以本說明書中數個具體實施例中所述方式操作以根據濾光片56的通帶而通過窄帶發射，並重複循環其他波長。

或者，在一具體實施例中，最終LCD色彩濾光片元件本身可使用一分色反射性濾光片。不同於原色子像素元件(例如，紅色、綠色、藍色)的典型濾色之吸收濾光元件，一使用反射性分色濾光片的新穎彩色濾光片將反射非所需原色窄波帶的光，通過LC元件而進入光學疊層。這可具有藉由整合分色塗佈層而降低顯示器厚度的優點。

在某些OLED顯示器具體實施例中，像素是由OLED所產生的點光源所組成，每一原色(例如紅色、綠色、藍色)有一發射子像素，且在某些具體實施例中也包括白色，形成RGBW像素矩陣。或者，在其他OLED顯示器具體實施例中，子像素為寬光譜白色點光源，每一白色子像素上方置放一彩色濾光片，以為每一子像素元件產生所需要的RGBW波長帶通。在一些具體實施例中，第一分色濾光片係位於OLED像素頂部，形成比原始發光元件更窄發射帶寬的帶通。在其他具體實施例中，最終彩色濾光片本身為一分色濾光片，由每一原色之獨立的窄帶通濾光片所形成。此外，位於OLED子像素處之粒子52可輔助反射光的重複循環，而由白色OLED子像素元件構成之OLED顯示器係另外包括粒子，其調適成吸收未使用波長的光及以所需子像素原色波長重新發射。

當光以一已知角度進入時，分色濾光片具有提升的性能。在分色濾光片中的層體係以一假設的入射光角度所建構，且在光以此角度進入時會最有效率，例如垂直於濾光片的表面。因此，本發明之具體實施例包括在接近光源處添加準直結構，其可用以加強分色濾光片上之一特定入射角度。當準直結構置放於光源頂部且具有使入射光入射到一選擇輸出角度的反射側(例如ESR)時，準直結構達到注入(funnel)光的作用。以選擇之輸出角度傳播的照明係將光準直到分色濾光片上。另一優點為，使來自光源的光照亮顯示器之更多受限區域，這促進區域背光的能力。在其他具體實施例中，分色濾光片係以光以銳角入射角進入濾光片之假設(基於光源與重複循環組件中元件的反射性態樣架構)建構成。在這類具體實施例中，分色濾光片係被設計為使得分色濾光片、與裝置中其他反射元件的反射角度會被用於將光以最佳入射角或接近最佳入射角引導到最終分色濾光片(例如，在額定最佳入射角的+/-15度內)。一般而言，分色濾光片架構可經最佳化成於不同的入射角範圍中都具效率。

在其他具體實施例中，光學疊層中逆稜鏡(inverse prismatic)元件的使用(例如包括習知為背光增強薄膜(BEF)、雙重增亮膜(DBEF)之層體，例如3M公司所供應之BEF、DBEF等薄膜)係配置在背光和顯示器照明表面之間與後方，連同背光光導後方的其他反射層(例如3M公司供應之ESR薄膜塗層)，形成一重複循環組件，並調適成將非較佳入射角度的光折射及反射至顯示器照明表面。BEF/DBEF和ESR之目的是要將非想要入射角的光反射及重複循環至顯示器照明表面，並在符合一般觀看者位置的似圓錐形區域中強化來自顯示面板之光輸出。在這種具體實施例中，光射線在稜鏡反射組件內被重複循環，直到以實質所需的入射角發射為止，其實質與顯示器照明表面正交。在一具體實施例中，分色濾光片係置於增強薄膜之後，以使已經以對準顯示器輸出表面的相對於濾光片表面的最佳入射角度進入分色濾光片的光能到達。

在一具體實施例中，分色濾光片的層體被建構成在分色濾光片平面法線處沿著一選擇入射角反射及折射選定的波長。在其他具體實施例中，該等層體被建構成以不同於分色濾光片平面法線之角度，但實質上沿著一預定入射角度反射及折射設計的波長。這是分色濾光層被塗佈在光導組件表面上的一示例，光導組件被設計成接收與傳輸路徑呈一定角度的光，並將其引導向所選擇的路徑。

在其他具體實施例中，分色濾光片係層疊在反射元件的頂部，以將不是所選波長的光折射為背光反射器(ESR)與增強層(BEF/DBEF)內之一更陡入射角，提升在ESR、DBEF/BEF與光波長轉換材料之間非選擇通帶的光之重複循環。在其他具體實施例中，分色濾光片與光波長轉換材料係層疊在反射元件的頂部，以吸收、轉換及重新發射非所選波長的光，同時將所選波長的光反射向顯示發射的角度。

雖然如此描述的具體實施例主要在具有三原色的顯示器的上下文中描述，但較大(或更少)數量的原色是可行的，且與本發明一致。請即參考第十圖，一多帶通濾光片的具體實施例包括以467、495、532、573和630nm(奈米)為中心的五個主波長的窄通帶(例如，紅色、綠色、藍色、青色和黃色原色)。增加原色數量的好處是顯示器的顏色展現色域更寬廣。如第十圖所示的濾光片係與前述具體實施例一致。

基於說明目的，前述說明內容係已參照特定具體實施例而描述。然而，以上所述內容並不是傾向耗盡、或是將本發明限制於所揭露之精確形式，鑑於前述教示，許多修飾例及變化例都是可行的並可考慮，包括沒有明確提出的具體實施例之組合。具體實施例係經選擇及描述，以說明本發明之原理及其實際應用，以使本領域中其他技術人士可利用本發明和具有適合於預期特定用途的各種修飾例的各種實施例。

因此描述根據本發明的實施例。雖已經以特定具體實施例來描述本發明，但應理解，本發明不應被解釋為受這些具體實施例所限制，而是應根據下述申請專利範圍請求項來解釋。

Claims

一種光重複循環組件，用於提升一顯示器的透射光的光譜純度，包括：一第一分色濾光片，設置在一光源的一光路徑中，且操作上經由一第一通帶的波長透射光，並反射非該第一通帶的波長；及一轉換元件，包括至少一轉換粒子該轉換元件設置成接收來自該第一分色濾光片的反射光，且操作上在一第一轉換波長吸收光，並發出該第一通帶的波長之光。
如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包括一反射元件，配置成接收該轉換元件的發射光與該第一分色濾光片的反射波長，且操作上將反射光引導向該第一分色濾光片。
如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包括一顯示器彩色濾光片，該顯示器彩色濾光片整合該第一分色濾光片。
如申請專利範圍第1項所述之裝置，其更包括一光伏打轉換元件，包括一粒子，該粒子操作上吸收一轉換波長帶的光並將至少一部分之該轉換波長光轉換成電能。
如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該光源包括一光子泵浦，其操作上發出光子泵浦波長，且其中該反射元件包括一第二分色濾光片，該第二分色濾光片操作上透射一第二通帶的波長並反射非該第二通帶的波長，該第二通帶的波長包括光子泵浦波長。
如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該轉換元件包括：一第一粒子，該第一粒子調適成吸收至少一部分之該光子泵浦波長，並發出不同於該光子泵浦波長的轉換波長之光；及一第二粒子，其調適成吸收該轉換波長的光，並發出該第一通帶波長之光。
如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該第一分色濾光片、該轉換元件、與該第二分色濾光片係形成操作上在一光路徑中引導光的配置，該光路徑包括：一第一部分，其中光源的光係入射於該第二分色濾光片；一第二部分，其中透射的第二通帶光係入射於該第一分色濾光片；一第三部分，其中該第一通帶光是由第一分色濾光片透射向一顯示面板的一照明側；一第四部分，其中來自該第一分色濾光片的反射光係入射於該轉換元件；及一第五部分，其中來自該轉換元件的發射光係入射於該第二分色濾光片。
如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該第一分色濾光片、該轉換元件、與該反射元件係實質共平面，且形成相鄰於該光源之配置。
如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該第一分色濾光片、該轉換元件、與該反射元件是排列為一種光學疊層組態，包括與該顯示面板的該照明側平行之實質共平面層體，且在相對於該光源之一光導的遠端。
如申請專利範圍第7項所述之裝置，其中該光源是設置在一殼體中，且進一步，其中該殼體包括該反射元件。
一種用於提升顯示器之透射光的光譜純度之重複循環光的方法，其包括：由設置在一光源的一光路徑中之一第一分色濾光片經由一第一通帶波長透射光；由該第一分色濾光片反射非該第一通帶波長；由一轉換元件接收來自該第一分色濾光片的反射光，該轉換元件包括至少一轉換粒子；吸收一第一轉換波長之光；及發射該第一通帶波長之光。
如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括：由一反射元件引導反射光向該第一分色濾光片，該反射元件配置成接收該轉換元件的發射光及該第一分色濾光片的反射波長。
如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一分色濾光片形成一顯示器彩色濾光片之一部分。
如申請專利範圍第11項所述之方法，其更包括：吸收一光伏打轉換波長之光；及由一光伏打轉換元件將至少一部分之該光伏打轉換波長光轉換成電能。
如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該光源包括一光子泵浦，以光子泵浦波長發光，且其中該反射元件包括一第二分色濾光片，該第二分色濾光片透射一第二通帶波長，並反射非該第二通帶波長，其中該第二通帶波長包括光子泵浦波長。
如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該轉換元件包括：一第一粒子，吸收至少一部分之該光子泵浦波長並發出不同於該光子泵浦波長的轉換波長之光；及一第二粒子，吸收該轉換波長的光並發出該第一通帶波長之光。
如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該第一分色濾光片、該轉換元件、與該第二分色濾光片形成在一光路徑中引導光的配置，該光路徑包括：一第一部分，其中光源的光係入射於該第二分光濾光片；一第二部分，其中透射的第二通帶光係入射於該第一分色濾光片；一第三部分，其中該第一通帶光是由該第一分色濾光片透射向一顯示面板的一照明側；一第四部分，其中來自該第一分色濾光片的反射光係入射於該轉換元件；及一第五部分，其中來自該轉換元件的發射光係入射於該第二分色濾光片。
如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一分色濾光片、該轉換元件、與該反射元件係實質共平面且形成相鄰於該光源的配置。
如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一分色濾光片、該轉換元件、與該反射元件係配置為一光學疊層組態，包括與該顯示面板的該照明側平行之實質共平面層體，且在相對於該光源的一光導之遠端。
如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該光源係設置於一殼體中，且進一步，其中該殼體包括該反射元件。
一種用於提升一顯示器的透射光的光譜純度之組件，其包括：一光源，具有操作上輸出光之一輸出表面；一光導，調適成於一第一表面處接收來自該光源之入射光，並於一第二表面處發射光；及一分色濾光片，其插置在該光源與一顯示器的一照明表面之間，該分色濾光片操作上傳導透射光的一多譜帶之波長，並反射非該多譜帶之波長。
如申請專利範圍第21項所述之組件，其中該分色濾光片係設置相鄰於該光源輸出表面，並在該光源與該光導之間。
如申請專利範圍第21項所述之組件，其中該分色濾光片是設置在該光導與該顯示器的該照明側之間的一光學疊層內。
如申請專利範圍第21項所述之組件，其更包括一準直結構，其係插置在該白色光源與該分色濾光片之間，並調適成在入射於該分色濾光片前準直輸出光。
如申請專利範圍第21項所述之組件，包括一光伏打轉換元件，其包括一粒子，該粒子操作上吸收一轉換波長譜帶的光，並將至少一部分之該轉換波長光轉換成電能。
如申請專利範圍第21項所述之組件，其中該多譜帶波長與可見光光譜中的波長相對應。
如申請專利範圍第26項所述之組件，其中該分色濾光片本質上是由一單固定本體所組成。
一種顯示器系統，包括：一顯示面板，其具有一照明側與一光發射透射表面；及一背光，包括：一光源，操作上照射該顯示面板的該照明側；一第一分色濾光片，設置成鄰近於該光源，且操作上經由一通帶波長透射光源的光，並反射非該通帶波長；一第二分色濾光片，操作上接收該透射的通帶光，並透射該通帶的至少一選擇波長，並反射其他波長；及一重複循環元件，包括一粒子，該粒子配置成接收反射的照明且操作上吸收一第一波長並發出該通帶的該至少一選擇波長；其中該第一分色濾光片、該第二分色濾光片、與該重複循環元件形成設置在該光源與該顯示面板的該照明側之間的一配置。
如申請專利範圍第28項所述之系統，其中該重複循環元件包括：一第一粒子，調適成吸收光源波長並發出非該通帶波長的波長的重複循環光；及一第二粒子，調適成吸收重複循環光並發出該通帶的波長之光。
如申請專利範圍第29項所述之系統，其中相較於該光源波長，該重複循環光具有一較短波長。
如申請專利範圍第29項所述之系統，其中相較於該光源波長，該重複循環光具有一較長波長。
如申請專利範圍第29項所述之系統，其中該光源波長為可見波長，且該第一粒子係調適成發出非可見波長的光，且其中該第二粒子係調適成吸收非可見波長的光。
如申請專利範圍第29項所述之系統，其中該第一粒子與該第二粒子係設置於相鄰的沉積層中，且其中該第一分色濾光片與該第二分色濾光片係實質共平面，該平面具有設置其間的該等相鄰沉積層。
如申請專利範圍第28項所述之系統，其中該第一分色濾光片、該第二分色濾光片、與該重複循環組件係形成定義光源照明的一光路徑之一配置，該光路徑包括：一第一部分，其中該光源照明係入射於該第一分色濾光片；一第二部分，其中透射的通帶照明係入射於該第二分色濾光片；一第三部分，其中該至少一選擇波長是由該第二分色濾光片透射向該顯示面板的該照明側；一第四部分，其中來自該第二分色濾光片的反射光係入射於該重複循環元件；及一第五部分，其中來自該重複循環元件的發射光係入射於該第一分色濾光片。
如申請專利範圍第28項所述之系統，其中該通帶包括該可見光譜中的波長。
如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該第二分色濾光片操作上反射紅外波長。
如申請專利範圍第28項所述之系統，更包括一光源轉換層，設置在該等第一與第二分色濾光片之間，其中該光源包括一光子泵浦，且其中該光源轉換層操作上將光子泵浦波長轉換成可見波長。
如申請專利範圍第28項所述之系統，更包括一光伏打轉換元件，其包括一粒子，該粒子操作上吸收轉換波長譜帶的光並將至少一部分之該轉換波長光轉換成電能。
一種顯示器發光組件，其包括：一光源，操作上照射一顯示面板的一照明側；一分色濾光片，設置於該光源的一光路徑中，且操作上經由一第一通帶波長透射光，並反射非該第一通帶波長；一重複循環元件，包括至少一粒子，該粒子設置成接收來自該分色濾光片的反射光，且操作上吸收一第一波長的光並發出一第二波長的光；及一反射元件，配置成接收該重複循環元件的發射光與該分色濾光片的反射波長，並將反射光引導向該分色濾光片。
如申請專利範圍第39項所述之組件，其更包括一顯示器彩色濾光片，該顯示器彩色濾光片整合該分色濾光片。
如申請專利範圍第39項所述之組件，其中該光源包括一光子泵浦，且其中該反射元件包括一第一分色濾光片，該第一分色濾光片操作上透射一第一透射通帶波長且該第一透射通帶波長包括光子泵浦波長，並反射非該第一透射通帶波長，且其中一第二分色濾光片操作上透射對應於該第一通帶波長之一第二通帶，並反射非該第二通帶的光。
如申請專利範圍第41項所述之組件，其中該重複循環元件包括：一第一轉換粒子，其調適成吸收來自該等第一與第二分色濾光片之反射光並且發出一第三波長的光；及一第二轉換粒子，其調適成吸收該第三波長的光，並發出該第一通帶波長的至少一波長的光。
如申請專利範圍第41項所述之組件，其中該第一分色濾光片、該重複循環元件、與該第二分色濾光片係形操作上在一光路徑中引導光之一配置，該光路徑包括：一第一部分，其中光源的光係入射於該第一分色濾光片；一第二部分，其中透射的第二通帶光係入射於該第二分色濾光片；一第三部分，其中該第一通帶光係由該第二分色濾光片透射向該顯示面板的發光側；一第四部分，其中來自該第二分色濾光片的反射光係入射於該重複循環元件：以及一第五部分，其中來自該重複循環元件的發射光係入射於該第一分色鏡。
如申請專利範圍第39項所述之組件，更包括一光伏打轉換元件，包含一粒子，該粒子操作上吸收一轉換波長譜帶的光並將至少一部分之該轉換波長光轉換成電能。
如申請專利範圍第39項所述之組件，更包括一彩色濾光片，其整合該分色濾光片。
一種用於提升透射光的光譜純度的裝置，包括：一殼體；一光源，設置在該殼體中，具有一固定光譜及一輸出表面，該輸出表面操作上係輸出光；及一分色濾光片，設置在相鄰於該輸出表面的該殼體中，且操作上傳導透射光之一第一多譜帶的波長，並反射非該第一多譜帶的波長。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該第一多譜帶的波長包括可見波長。
如申請專利範圍第47項所述之裝置，其中該光源調適成經由一寬發射光譜發光。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該第一多譜帶的通帶之通帶寬度係根據該第一多譜帶波長的一預定色度或色相比而選擇。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該第一多譜帶的通帶之通帶振幅是根據該第一多譜帶波長的一預定亮度比而選擇。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該第一多譜帶波長的一預定亮度比是根據該分色濾光片的非該第一多譜帶的波長之特定波長反射常數所產生。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該殼體包括一能量重複循環元件，該能量重複循環元件包括至少一轉換材料，該至少一轉換材料配置成接收來自該分色濾光片的反射光，且操作上吸收一第一波長的光並轉換成電能。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該殼體包括一重複循環元件，該重複循環元件包括至少一轉換材料，該至少一轉換材料配置成接收來自該分色濾光片的反射光，且操作上吸收一第一波長的光並發出一第二波長的重複循環光。
如申請專利範圍第53項所述之裝置，其中該殼體包括一反射元件，該反射元件配置成接收該分色濾光片的反射波長與該重複循環光。
如申請專利範圍第54項所述之裝置，其中該反射元件設置成將光引導向該重複循環元件。
如申請專利範圍第54項所述之裝置，其中該反射元件配置成將光引導向該分色濾光片的一輸出表面。
如申請專利範圍第53項所述之裝置，更包括一第二分色濾光片，該第二分色濾光片置於該重複循環元件之後，其中該第二分色濾光片調適成允許該第一多譜帶的波長通過，其中該第一多譜帶係對應於可見波長。
如申請專利範圍第53項所述之裝置，其中該轉換材料包括至少一粒子，該粒子呈現斯托克斯效應與反斯托克斯效應之一者，該重複循環元件調適成吸收非該第一多譜帶波長的光，並將至少一部分之該吸收光轉換成該第一多譜帶波長之一波長。
如申請專利範圍第58項所述之裝置，其中該轉換材料包括下列一者：磷光體、螢光體、發光體、發色體、與量子點粒子。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該分色濾光片係沉積於該殼體的內部表面上。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該光源包括複數個點光源，其是以一顯示面板的像素陣列配置。
如申請專利範圍第61項所述之裝置，其中該等複數個點光源共用一共同殼體，且其中該分色濾光片係設置於該等複數個點光源與該殼體之間。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中一第二多譜帶的波長被允許通過該分色濾光片。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，其中該光源係選自LED、OLED、電致發光、冷陰極螢光、雷射、白熾燈、與螢光燈之一者。
如申請專利範圍第46項所述之裝置，更包括一光伏打轉換元件，該光伏打轉換元件包括一粒子，該粒子操作上吸收一轉換波長譜帶的光並將至少一部分之該轉換波長光轉換成電能。