TWI440801B - 光學構件及顯示裝置 - Google Patents

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Description

光學構件及顯示裝置
本發明係關於一種用在一液晶顯示器或類似物中的光學構件及一種顯示裝置。
一液晶顯示器(LCD)係用作一薄型顯示裝置。在一液晶顯示器中，使用一背光以從背面照亮一液晶面板之整個平面。取決於背光結構，液晶顯示器可大致上劃分為直射光類型與側射光類型。側射光類型使用一種光導板，於該光導板中之一側面安置一發光元件。從該光導板之該側面進入的光可在該光導板內傳播，並且從該光導板之頂面提取。另一方面，直射光類型藉由例如在一基板上安置複數個螢光燈管(諸如CCFL(冷陰極螢光燈))而執行平面發射(例如，見日本未審查專利申請公開案第2005-108635號(專利文件1))。
近幾年來，隨著液晶顯示器變大、變薄、變輕及使用壽命變長，從藉由消隱控制而改良運動圖像特性之觀點而言，業界正關注一種藉由在一基板上安置複數個發光二極體(LED)而執行平面發射的發光裝置。在此類發光裝置中，為提取白色，主要使用下列兩種方法。在第一種方法中，安置用於發射R、G及B三種色彩光的若干發光二極體並且同時開啟該等發光二極體，藉此合成三種色彩之光。在第二種方法中，例如，一發藍光二極體晶片係由執行色彩轉換之一磷光體層圍繞、藉由混合磷光體層中由轉換所獲得的彩色光與通過該磷光體層之未經轉換的藍光，可獲得白光。
最近，業界正關注一種藉由在一基板上安置複數個發藍光二極體晶片及在該等發藍光二極體晶片上設置一薄片狀磷光體層(磷光體薄片)而執行平面發射的方法，該方法係作為第三種方法。
如上所述之磷光體對氧氣及水分蒸氣通常是脆弱的，且當其暴露於氧氣、水分蒸氣或類似物時，該磷光體劣化。相應地，磷光體之色彩轉換效率降低，且背光之照度及色度劣化。磷光體之此劣化在高溫高濕環境下尤為顯著。
為解決劣化，提出一種改良一磷光體薄片自身之水分蒸氣穿透率及氣體滲透性的方法(見日本經審查專利申請公開案第H06-58440號(專利文件2))，及一種在一磷光體薄片之表面上塗覆用於保護之塗覆液體的方法(見日本未審查專利申請公開案第S59-42500號(專利文件3))。亦提出一種藉由兩個玻璃板夾住一磷光體薄片及密封該磷光體薄片之方法(見日本未審查專利申請公開案第2007-23267號(專利文件4))。此類磷光體薄片係藉由連同一漫射板、一漫射膜、一透鏡膜及類似物一起堆疊於一液晶面板與一發藍光二極體或類似物之一光源之間而使用。
然而，在根據專利文件2至4之方法於一液晶顯示器上安置一磷光體薄片的情況下，在光源與液晶面板之間的一層堆疊結構中，於該磷光體薄片與相鄰於該磷光體薄片之另一光學構件之間插入一空氣層。由於插入該空氣層，當光從該另一光學構件進入該磷光體薄片時或當光從該磷光體薄片進入該另一光學構件時折射率差異很大，且具有發生光損耗之缺點。
因此吾人期望提供一種可抑制在一執行色彩轉換之磷光體層與其自身(光學構件)之間發生光損耗的光學構件，及一種使用該光學構件之顯示裝置。
根據本發明之一實施例，提供一種光學構件，其包含：一基底構件，其具有兩個相對之表面；及一磷光體層，其係連同該基底構件之一表面設置為一體且含有將一彩色光轉換為另一彩色光之一磷光體。該磷光體層係直接設置於該基底構件之一表面上，或以該磷光體層係由一對保護層夾住的狀態黏著至該基底構件之一表面。
根據本發明之一實施例，提供一種顯示裝置，其包含：本發明之該實施例的光學構件；及一顯示面板，其藉由使用通過該光學構件之光來顯示一影像。
在本發明之實施例的該光學構件及該顯示裝置中，當一彩色光進入磷光體層時，由該磷光體層中含有之磷光體將入射光之一部分轉換為另一彩色光。因此，通過該磷光體層的未經色彩轉換之彩色光與該磷光體層中經受色彩轉換之彩色光得以混合。藉由混合，例如，可獲得白光。藉由將此類磷光體層連同基底材料設置為一體，即，將該磷光體層直接設置在該基底材料上或藉由一黏著層黏著該磷光體層，該磷光體層與該基底構件之間的折射率差異變得小於插入空氣層之情況下的折射率差異。
根據本發明之實施例的光學構件，該磷光體層係連同該基底材料設置為一體。因此，在光從該基底構件通過直至該磷光體層或從該磷光體層通過直至該基底構件的過程中，界面中之光反射相比於插入一空氣層之情況有所減少。因此，可抑制執行色彩轉換之磷光體層發生光損耗。因此，在本發明之該實施例的顯示裝置中，可抑制照度降低。
從下列描述中將更充分地瞭解本發明之其他及進一步目的、特徵及優點。
在下文中將參考圖式詳細描述本發明之實施例。將按下列順序進行描述。
(1)第一實施例：將一磷光體層直接設置於一漫射板之一發光表面上的實例
(2)修改方案1：將一磷光體層直接設置於該漫射板之一光入射表面上的實例
(3)修改方案2：將該磷光體層直接設置於一光導板之一發光表面上的實例
(4)修改方案3：將該磷光體層直接設置於該光導板之底部上的實例
(5)修改方案4：將該磷光體層直接設置於該光導板之一光入射表面(側面)上的實例
(6)第二實施例：將一磷光體薄片黏著於該漫射板之該發光表面上的實例
(7)修改方案5：將一磷光體薄片黏著於該漫射板之該光入射表面上的實例
(8)修改方案6：將一磷光體薄片黏著於該光導板之該發光表面上的實例
第一實施例 1.顯示裝置1之組態
圖1示意性圖解說明根據本發明之一第一實施例的一顯示裝置1之截面組態。舉例而言，該顯示裝置1係一液晶顯示器或類似物，且具有一顯示面板20及作為用於照亮該顯示面板20之背光的一光源12。在該顯示面板20與該光源12之間，從該光源12側起依序堆疊一漫射板13(基底構件)、一磷光體層14、一保護層15、一漫射膜16、一透鏡膜17及一反射型偏光膜18。在此類堆疊結構中，磷光體層14係直接設置於漫射板13之表面(發光表面)上，且保護層15係形成於該磷光體層14之表面上。
光源12係藉由在一基板11上安置複數個LED 12a而形成，且漫射板13係安置於光源12之發光側上。LED 12a係由例如一發藍光二極體或類似物建構。經整合之漫射板13與磷光體層14對應於本發明之光學構件的一實例。下文將描述漫射板13與磷光體層14之具體組態。
漫射板13使來自背面之入射光漫射以均勻化強度分佈。從透明度、可加工性、耐熱性等等之觀點而言，用於漫射板13之材料的實例包含例如熱塑性樹脂，諸如聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚苯乙烯(PS)、聚醚碸(PES)、非晶系環狀聚烯烴、多官能丙烯酸酯、多官能聚烯烴、不飽和聚酯、環氧樹脂及類似物。特定言之，由發藍光二極體或近紫外光發光二極體引起之劣化較小的材料係吾人所期望的。舉例而言，漫射板13之厚度為約(含)1毫米至(含)3毫米。
圖2圖解說明在2毫米厚之環烯樹脂(COP)、聚碳酸酯1、聚碳酸酯2及丙烯酸系樹脂中的水分蒸氣穿透速率(g/m2 /day；克/平方米/天)。在所有樹脂材料中，水分蒸氣穿透速率係10克/平方米/天或更小。應瞭解該厚度展現出充分之氣體障壁性質。即，在漫射板13中，由樹脂材料之厚度來展現氣體障壁性質，且因此漫射板13亦擔任磷光體層14之保護層的角色。
磷光體層14包含將入射彩色光轉換為具有較長波長帶之彩色光的磷光體。在使用發藍光二極體作為LED 12a的情況下，按適當之配比(compounding ratio)包含由藍光激發且產生綠光、紅光、黃光或類似物之磷光體。黃光轉換磷光體之實例包含(Y,Gd)3 (Al,Ga)5 O12 :Ce3+ (通常稱為YAG:Ce3+ )及α-SiAlON:Eu2+ 。黃光或綠光轉換磷光體之實例包含(Ca,Sr,Ba)2 SiO4 :Eu2+ 。綠光轉換磷光體之實例包含SrGa2 S4 :Eu2+ 及Ca3 Sc2 Si3 O12 :Ce3+ 。紅光轉換磷光體之實例包含(Ca,Sr,Ba)S:Eu2+ 、(Ca,Sr,Ba)2 Si5 N8 :Eu2+ 及CaAlSiN3 :Eu2+ 。藉由直接在漫射板13之表面上印刷或塗覆一材料(該材料係藉由將磷光體混合於一溶劑中而獲得)並乾燥而形成此類磷光體層14。
保護層15係由具有諸如水分蒸氣或氧氣之氣體障壁性質的材料製成。保護層15具有如下一結構：其中由氧化矽(SiOx)或氧化鋁(Al2 O3 )製成之無機層與另一樹脂層係堆疊於由例如聚對苯二甲酸乙二酯或類似物製成的樹脂膜上，且該保護層15具有例如(含)10微米至(含)1,000微米之厚度。
顯示面板20係藉由例如將一液晶層密封於一TFT基板與一相對基板之間而獲得，在該TFT基板上形成若干TFT(薄膜電晶體)、多種驅動電路、像素電極及類似物，在該相對基板上形成彩色濾光器、相對電極及類似物(圖中未繪示該等組件)。在顯示面板20之光入射側及發光側上，黏著若干偏光板(圖中未繪示)使得該等偏光板之偏光軸彼此正交。
漫射膜16使入射光漫射並均勻化強度分佈。透鏡膜17係藉由在同一平面內配置例如複數個稜柱狀(三角桿狀)凸部而獲得，且該透鏡膜17具有例如往前沿方向聚集入射光之功能。反射型偏光膜18係經設置以透射一偏振光並且向下反射另一偏振光(至光源12側)以便再使用。反射型偏光膜18係經設置以增加光使用效率。
2.顯示裝置1之作用及效果
在該實施例中，自LED 12a發射之藍光通過漫射板13並進入磷光體層14。在磷光體層14中，由磷光體層14中含有之磷光體將進入的藍光之一部分轉換為例如紅光、綠光或類似物。即，藉由混合未經色彩轉換但通過磷光體層14之藍光與磷光體層14中由色彩轉換所獲得之彩色光，所得光(例如)作為白光向磷光體層14之上方發射。
由磷光體層14發射之白光通過保護層15，且其後依序通過漫射膜16、透鏡膜17及反射型偏光膜18，並照亮顯示面板20。照明光係基於顯示面板20中之影像資料而調變，藉此顯示一影像。
參考圖3，現將描述根據該實施例之一比較實例的一顯示裝置100。從藉由在一基板101上配置複數個LED 102a所獲得的一光源102起，該顯示裝置100依序具有一漫射板103、一磷光體薄片104、一漫射膜107、一透鏡膜108、一反射型偏光膜109及一顯示面板110。該磷光體薄片104係藉由在一對膜106a與106b之間夾住用於執行色彩轉換之一磷光體層105而獲得。即，在光源102與顯示面板110之間，磷光體薄片104係作為不同於諸光學構件的一構件而安置於該漫射板103與該漫射膜107之間。因此，在顯示裝置100中，於磷光體薄片104與相鄰的另一光學構件(例如，漫射板103)之間插入一空氣層A。
因此，在根據該比較實例之顯示裝置100中，由於插入空氣層A，在自漫射板103至磷光體薄片104之一光學路徑內，漫射板103與空氣層A之間的折射率差異及空氣層A與磷光體薄片104之間的折射率差異變大。因此，在界面中很容易發生光反射，並且發生光損耗。例如，可量得顯示裝置100中向磷光體薄片104上方發射之光的照度效率為60%。
相反地，在該實施例中，磷光體層14係連同漫射板13設置為一體，具體而言，磷光體層14係直接設置於漫射板13之光出射面上，使得在磷光體層14與漫射板13之間未插入如上所述之空氣層A。即，磷光體層14與漫射板13之間的折射率差異小於插入空氣層A之情況下的折射率差異。
如上文所述，在該實施例中，磷光體層14係直接設置於漫射板13之光發射面上。因此，在光從漫射板13通過直至磷光體層14之過程中，界面中之光反射相比於插入空氣層A之情況有所減少。因此，可抑制執行色彩轉換之磷光體層14發生光損耗。例如，量測向保護層15上方發射之光的照度效率，且發現其相比於比較實例中之照度效率(60%)改良約15%。因此，在顯示裝置1，可抑制照度降低。
藉由將磷光體層14直接設置於具有足夠厚度之漫射板13上，可使漫射板13用作磷光體層14之一保護層。一般而言，如上文所述，磷光體對水分蒸氣、氧氣及類似物是脆弱的，且因此必須藉由如比較實例中的保護膜106a及106b或類似物來夾住該磷光體。關於這點，藉由使相鄰於磷光體層14之漫射板13如該實施例中的一樣厚，及使漫射板13展現氣體障壁性質，可抑制磷光體層14之劣化，且膜106a及膜106b之一者變得非必要。即，與比較實例相比，漫射板13與磷光體層14之間的零件數變少，且具有不同折射率之諸構件之間的界面減少。因此，在自漫射板13發射至入射於磷光體層14上的時期期間，可防止光被其他構件吸收及反射，並且可有效地抑制光損耗。
此外，用於保護磷光體層14之構件得以減少，並藉由直接在一液晶顯示器中常使用的一光學構件(在此情況下，為漫射板13)上印刷或類似方式而形成磷光體層14，因而簡化製程及降低成本。
實例1
接著，對磷光體層14之劣化執行一實驗，作為前述第一實施例之一實例(實例1)。具體而言，使用一發藍光二極體及漫射板13(在該漫射板13上並未直接形成磷光體層14)，量測漫射板13之照度效率相對於水分蒸氣穿透速率(克/平方米/天)的變化。圖4圖解說明結果。圖4圖解說明其中將用於紅光轉換之磷光體(該磷光體在高溫及高濕環境下劣化一般較大)用作磷光體層14之情況下的相對值，初始照度效率係設定為1，且該磷光體層留在85℃及90% RH之環境下達500小時。從圖4中應瞭解，漫射板13中之水分蒸氣穿透速率愈高，即，水分蒸氣障壁性質愈低，則磷光體之劣化愈大，且照度效率降得愈多。在此類實驗中，加速因子一般為70或更高，且對應於其中磷光體層14在實際環境中使用超過35,000小時之情況下的劣化程度。一般而言，在背光之壽命特性中，用於確保可靠性之一條件係照度降低一半所需之時間為30,000小時或更長。即，應瞭解當水分蒸氣穿透速率係2克/平方米/天或更低時，滿足該可靠性條件。
將描述第一實施例之若干修改方案(修改方案1至4)。在下文中，對類似於第一實施例之諸組件的組件標示相同元件符號，且不再重複描述該等組件。
修改方案1
圖5示意性圖解說明根據修改方案1之一顯示裝置的截面組態。在該顯示裝置中，在光源12與顯示面板20之間的一堆疊結構中，按照類似於第一實施例之方式，直接在漫射板13之光入射表面上設置磷光體層14，並且在該磷光體層14之表面上形成保護層15。在漫射板13之發光側上，安置漫射膜16、透鏡膜17及反射型偏光膜18。
在該修改方案中，由LED 12a發射之藍光通過保護層15，且其後在磷光體層14中部分經色彩轉換。結果，自磷光體層14產生白光，且該白光進入漫射板13而並未通過空氣層及其他構件。由漫射板13漫射之光依序通過漫射膜16、透鏡膜17及反射型偏光膜18，並照亮顯示面板，藉此顯示一影像。因此，獲得類似於第一實施例之效果的效果。即，漫射板13中形成磷光體層14之面可為光入射面。
修改方案2
圖6A示意性圖解說明根據修改方案2之使用一光導板31的一光學構件之截面結構。該光學構件係(例如)用作一液晶顯示器或類似物之背光，且係藉由(例如)在具有一平行板狀之光導板31的一側面上安置一LED 30而獲得。在該修改方案中，直接在光導板31之頂面(光出射面)上設置一磷光體層21。在該磷光體層21之表面上形成一保護層22。該磷光體層21含有將一彩色光轉換為具有較長波長帶之彩色光的磷光體。該磷光體層21使用類似於第一實施例中磷光體層14之磷光體的磷光體，且係藉由直接在光導板31之光出射表面上印刷或塗覆該磷光體而形成。保護層22係由類似於第一實施例之保護層15之材料的材料製成。LED 30為例如一發藍光二極體。形成為一體的光導板31及磷光體層21對應於本發明之光學構件的一實例。
光導板31之材料係類似於第一實施例之漫射板13之材料，且例如為熱塑性樹脂，諸如聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚醚碸、非晶系環狀聚烯烴或類似物、多官能丙烯酸酯、多官能聚烯烴、不飽和聚酯、環氧樹脂或類似物。舉例而言，光導板31之厚度係約(含)0.5毫米至(含)5毫米。類似於第一實施例之漫射板13，光導板31亦由其足夠厚度展現光學功能，且亦展現磷光體層21之保護層的功能。
在此類光導板31之底面(光出射面之相對面)上，例如，形成複數個槽紋31a作為用於光提取之工作物。藉由該等槽紋31a，在光導板31中傳播之光不滿足全反射條件(角度變為小於臨界角)，且光係從光導板31之頂部發射。
在該修改方案中，當由LED 30發射之藍光進入光導板31之內部時，藍光藉由全反射而在光導板31中傳播，且其後藉由槽紋31a而從光導板31之頂部發射。自光導板31發射之藍光進入磷光體層21，且藉由磷光體層21中含有之磷光體而部分經色彩轉換。結果，藉由混合通過磷光體層21之未經色彩轉換的藍光與經受磷光體之色彩轉換的彩色光，可獲得例如白光。因為在光導板31與磷光體層21之間未插入空氣層，故可抑制界面中之光反射。藉由使光導板31用作磷光體層21之保護層，可減少零件數及減少具有不同折射率之諸層之間的界面。因此，在其上形成磷光體層21之基底構件並不限於第一實施例中之漫射板13，而可為光導板31。在此類情況下，亦獲得等效於第一實施例之效果的效果。
光導板31中之光提取工作物並不限於槽紋31a。例如，如圖6B所圖解說明，可使用具有上面印刷複數個點32a之一底面的一光導板32。
修改方案3
圖7A示意性圖解說明根據修改方案3之使用光導板31的一光學構件之截面結構。在該光學構件中，以類似於修改方案2之方式，在光導板31之一側面上安置LED 30，且在底面(相對於光出射面之面)中形成複數個槽紋31a。在該修改方案中，直接在光導板31之底面上設置一磷光體層23。該磷光體層23含有將一彩色光轉換為具有較長波長帶之彩色光的磷光體。該磷光體層23使用類似於第一實施例中磷光體層14之磷光體的磷光體，且係藉由直接在光導板31之底面上印刷或塗覆該磷光體而形成。保護層24係由類似於第一實施例之保護層15之材料的材料製成。光導板31亦以類似於修改方案2之方式因厚度而具有作為磷光體層23之保護層的功能。
在該修改方案中，在光導板31中傳播之藍光之一部分通過磷光體層23，當藉由槽紋31a未滿足全反射條件時該部分藍光經色彩轉換，並且向光導板31上方發射。結果，藉由色彩混合而從光導板31之頂部提取白光。
磷光體層23可如上所述直接設置於光導板31之底面上。在此情況下，亦獲得等效於第一實施例之效果的效果。在該修改方案中，光提取工作物亦不限於槽紋31a，而可為如圖7B所圖解說明之印刷於光導板32之底面上的點32a。
修改方案4
圖8A示意性圖解說明根據修改方案4之使用光導板31的一光學構件之截面結構。在該光學構件中，以類似於修改方案2之方式，在光導板31之一側面上安置LED 30，且在底面中形成複數個槽紋31a。在該修改方案中，直接在光導板31之光入射面(LED 30沿其安置之側面)上設置一磷光體層27。該磷光體層27含有將一彩色光轉換為具有較長波長帶之彩色光的磷光體。該磷光體層27使用類似於第一實施例中磷光體層14之磷光體的磷光體，且係藉由直接在光導板31之側面上印刷或塗覆該磷光體而形成。保護層28係由類似於第一實施例之保護層15之材料的材料製成。在該修改方案中，光導板31亦具有磷光體層27之保護層的功能。
在該修改方案中，由LED 30發射之藍光之一部分在進入光導板31之前在磷光體層27中經色彩轉換。藉由色彩轉換獲得之彩色光與通過磷光體層27之未經色彩轉換的藍光在光導板31中傳播，並且從光導板31之頂部經提取作為白光。
以此方式，磷光體層27可設置於光導板31之光入射面上。在此情況下，亦獲得等效於第一實施例之效果的效果。在該修改方案中，光提取工作物亦不限於槽紋31a，而可為如圖8B所圖解說明之印刷於光導板32之底面上的點32a。
在修改方案2至4中，具有平行板狀之光導板31係已作為一實例來描述。光導板31之形狀並不限於平行板狀，而可為另一形狀，諸如楔形。
第二實施例 1.顯示裝置2之組態
圖9示意性圖解說明根據本發明之一第二實施例的一顯示裝置2之截面組態。舉例而言，該顯示裝置2係一液晶顯示器或類似物，且具有顯示面板20及作為用於照亮該顯示面板20之背光的光源12。在該顯示面板20與該光源12之間，從該光源12側起依序堆疊一漫射板33(基底構件)、一磷光體薄片35、漫射膜16、透鏡膜17及反射型偏光膜18。在此類堆疊結構中，磷光體薄片35係藉由一黏著層34而黏著至漫射板33之發光表面。藉由黏著層34而形成為一體的漫射板33及磷光體層36對應於本發明之光學構件的諸實例。在下文中，對類似於第一實施例之諸組件的組件標示相同元件符號，且不再重複描述該等組件。
以類似於第一實施例之漫射板13之方式，漫射板33使入射光漫射以均勻化強度分佈。漫射板33之材料及厚度亦類似於第一實施例之漫射板13的材料及厚度。
黏著層34係由平行於可見光之材料製成，諸如乙烯基乙酸酯樹脂、環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂或類似物；且該黏著層34之厚度係例如(含)1微米至(含)100微米。在形成該黏著層34時，使用含上述樹脂之黏著劑、黏著薄片、凝膠或類似物。
藉由用兩個膜37a與37b夾住含有一磷光體之磷光體層36而獲得磷光體薄片35，該磷光體將入射彩色光轉換為具有較長波長帶之彩色光。磷光體層36中所含有之磷光體係類似於第一實施例之磷光體層14所含有之磷光體。
膜37a與37b支撐磷光體層36，且亦用作磷光體層36之保護層。膜37a與37b之材料的實例包含例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯及類似物，及亦包含具有能夠控制諸如水分蒸氣及硫化氣體之穿透率的性質之材料。膜37a與37b之厚度係例如(含)10微米至(含)1000微米。藉由兩個膜37a與37b，可控制氣體至磷光體層36之滲透性，且可抑制磷光體層36之劣化。
例如，此類磷光體薄片35係按如下形成。即，首先在膜37a之一表面上印刷藉由在溶劑中混合磷光體而獲得之一材料，並乾燥該材料。其後，使用黏著劑或類似物將另一膜37b黏著至膜37a以便夾住磷光體層36。以此方式形成磷光體薄片35。
在將磷光體薄片35黏著至漫射板33時，例如，在漫射板33之一表面上形成由上述材料製成之黏著層34。其後，將磷光體薄片覆蓋於黏著層34上，並固化該黏著層34。結果，磷光體薄片35與漫射板33之間的間隙係以黏著層34而予以填充。
2.顯示裝置2之作用及效果
在該實施例中，自LED 12a發射之藍光通過漫射板33且其後經由黏著層34而進入磷光體薄片35。在磷光體薄片35中，入射之藍光通過膜37a，且該光之一部分係藉由磷光體層36中所包含之磷光體而經色彩轉換為例如紅光、綠光或類似物。即，藉由混合未經色彩轉換但通過磷光體層36之藍光與磷光體層36中由色彩轉換所獲得之彩色光，可在磷光體薄片35之上方提取所得光作為(例如)白光。由磷光體薄片35發射之白光依序通過漫射膜16、透鏡膜17及反射型偏光膜18，並照亮顯示面板20。照明光係基於顯示面板20中之影像資料而調變，藉此顯示一影像。
在根據圖3所圖解說明之比較實例的顯示裝置100中，在漫射板103與磷光體薄片104之間插入空氣層A，使得自漫射板103至磷光體薄片104之光學路徑內的折射率差異變大。結果，在界面中很容易發生光反射，並且發生光損耗。
相反地，在該實施例中，具有磷光體層36之磷光體薄片35係藉由黏著層34而黏著至漫射板33之光出射表面，使得磷光體薄片35與漫射板33之間的間隙係以黏著層34而予以填充。即，漫射板33與黏著層34之間的折射率差異及黏著層34與磷光體薄片35之間的折射率差異小於插入空氣層A之情況下的折射率差異。
如上文所述，在該實施例中，黏著層34係設置於磷光體薄片35與漫射板33之間。因此，在光從漫射板33通過直至磷光體薄片35之過程中，界面中之光反射及伴隨光反射之漫射相比於插入空氣層A之情況有所減少。因此，可抑制執行色彩轉換之磷光體薄片35發生光損耗。
例如，量測從磷光體薄片35之頂部發射之光的照度效率，且發現其相比於比較實例中之照度效率(60%)改良約15%。圖10圖解說明在漫射板33與磷光體薄片35之間設置黏著層34(「有黏著層」)之情況(作為一實例)與在漫射板103與磷光體薄片104之間插入空氣層A(「無黏著層」)之情況(作為一比較實例)下的發射光譜。光發射強度(%)係用激發光(藍光)之光譜峰值而予以正規化。
現將描述第二實施例之若干修改方案(修改方案5至6)。在下文中，對類似於第二實施例之諸組件的組件標示相同元件符號，且不再重複描述該等組件。
修改方案5
圖11示意性圖解說明根據修改方案5之一顯示裝置的截面組態。在該顯示裝置中，在光源12與顯示面板20之間的一堆疊結構中，經由黏著層34將磷光體薄片35設置於漫射板33之光入射表面。在漫射板33之發光側上，安置漫射膜16、透鏡膜17及反射型偏光膜18。
在該修改方案中，由LED 12a發射之藍光首先進入磷光體薄片35，在該磷光體薄片35中藍光之一部分經色彩轉換。結果，自磷光體薄片35產生白光，且該白光進入漫射板13而並未通過一空氣層。由漫射板33漫射之光依序通過漫射膜16、透鏡膜17及反射型偏光膜18，並照亮顯示面板，藉此顯示一影像。因此，獲得類似於第二實施例之效果的效果。即，漫射板33之在其上黏著磷光體薄片35之面可為光入射面。
在第二實施例及修改方案5中，已描述漫射板33作為在其上黏著磷光體薄片35之基底構件的一實例。然而，該基底構件並不限於漫射板33，而可為另一光學構件，例如，顯示裝置2中之漫射膜16、透鏡膜17及反射偏光膜18或類似物可用作基底構件。在將磷光體薄片35黏著至任一基底構件的情況下，如上文所述磷光體薄片35亦受膜37a與37b保護。因此，可抑制磷光體層36之劣化。即，相比於第一實施例及修改方案1至4，對於磷光體薄片35所黏著之基底構件的選擇性更高。在將磷光體薄片35黏著至透鏡膜17或反射偏光膜18之情況下，光學路徑可能受干擾。因此期望將磷光體薄片35黏著至漫射板33或漫射膜16。
修改方案6
圖12A及圖12B示意性圖解說明根據修改方案6之使用光導板31的一光學構件之截面結構。該光學構件係(例如)用作一液晶顯示器或類似物之背光。例如，LED 30係安置於具有一平行板狀之光導板31(基底構件)的一側面。在該修改方案中，將磷光體薄片35黏著至光導板31之頂面(光出射面)，其中在該兩者之間有一黏著層41。LED 30係例如一發藍光二極體。黏著層41係以類似於第二實施例之黏著層34之材料及厚度的一材料及一厚度形成。藉由黏著層41而形成為一體之光導板31與磷光體薄片35對應於本發明之一光學構件。
當由LED 30發射之藍光進入光導板31之內部時，藍光藉由全反射而在光導板31中傳播，並且向光導板31上方發射。自光導板31發射之藍光通過黏著層41，並進入磷光體薄片35。在該磷光體薄片35中，藍光之一部分係藉由磷光體層36中含有之磷光體而經色彩轉換。結果，從磷光體薄片35之頂部獲得白光。因為在光導板31與磷光體薄片35之間未插入空氣層，故可抑制界面之光反射。因此，磷光體薄片35所黏著之基底構件並不限於第二實施例中之漫射板33或類似物，而可為光導板31。在此類情況下，亦獲得類似於第二實施例之效果的效果。
光導板31中之光提取工作物並不限於上述槽紋31a。例如，如圖12B所圖解說明，可使用具有上面印刷複數個點32a之一底面的一光導板32。光導板31中黏著磷光體薄片35之表面並不限於光出射面，而可為一側面(光入射面)或底面(相對於光出射面之面)。
上文已描述本發明之若干實施例及若干修改方案。本發明並不限於該等實施例及類似物，而可經多種修改。例如，雖然已描述使用發藍光二極體作為LED之組態作為一實例，但是可使用發射具有相對短波長帶之彩色光的光源，諸如近紫外光發光二極體。在此情況下，作為用於綠光轉換或黃光轉換之磷光體，可使用(Ca,Sr,Ba)2 SiO4 :Eu2+ 、BAM:Eu2+ ,Mn2+ 、α-SiAlON: Eu2+ 或類似物。作為紅光轉換之磷光體，可使用Y2 O2 S:Eu3+ 、La2 O2 S:Eu3+ 、(Ca,Sr,Ba)2 Si5 N8 :Eu2+ 、CaAlSiN3 :Eu2+ 、LiEuW2 O8 、Ca(Eu,La)4 Si3 O13 、基於Eu2 W2 O9 之材料、(La,Eu)2 W3 O12 、(Ca,Sr,Ba)3 MgSi2 O8 :Eu2+ ,Mn2+ 、CaTiO3 :Pr3+ ,Bi3+ 或類似物。作為藍光轉換之磷光體，可使用BAM:Eu2+ 、(Ca,Sr,Ba)5 (PO4 )3 Cl:Eu2+ 或類似物。從照度效率及耐候性之觀點而言，較佳使用發藍光二極體。
此外，在該等實施例中，已描述使用液晶顯示器作為本發明之顯示裝置的組態作為一實例。然而，本發明並不限於液晶顯示器，而亦可應用於其他顯示裝置。
本申請案包含2009年1月26日向日本專利局申請之日本優先權專利申請案JP 2009-014628中揭示之相關標的，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
熟習此項技術者應瞭解取決於設計需求及其他因素可發生多種修改、組合、次組合及變更，只要其等在隨附申請專利範圍及其等效物之範圍內即可。
1．．．顯示裝置
2．．．顯示裝置
11．．．基板
12．．．光源
12a．．．LED(發光二極體)
13．．．漫射板
14．．．磷光體層
15．．．保護層
16．．．漫射膜
17．．．透鏡膜
18．．．反射型偏光膜
20．．．顯示面板
21．．．磷光體層
22．．．保護層
23．．．磷光體層
24．．．保護層
27．．．磷光體層
28．．．保護層
30．．．LED(發光二極體)
31．．．光導板
31a．．．槽紋
32．．．光導板
32a．．．點
33．．．漫射板
34．．．黏著層
35．．．磷光體薄片
36．．．磷光體層
37a．．．膜
37b．．．膜
41．．．黏著層
100．．．顯示裝置
101．．．基板
102．．．光源
102a．．．LED(發光二極體)
103．．．漫射板
104．．．磷光體薄片
105．．．磷光體層
106a．．．膜
106b．．．膜
107．．．漫射膜
108．．．透鏡膜
109．．．反射型偏光膜
110．．．顯示面板
A．．．空氣層
圖1係圖解說明根據本發明之一第一實施例的一顯示裝置之一截面組態的一示意圖。
圖2係圖解說明圖1中所圖解說明之一漫射板之材料的水分蒸氣穿透速率之一圖式。
圖3係圖解說明根據一比較實例的一顯示裝置之截面組態的一示意圖。
圖4係圖解說明根據實例1之照度效率相對於水分蒸氣穿透速率的一圖式。
圖5係圖解說明根據修改方案1之一顯示裝置的截面組態之一示意圖。
圖6A及圖6B係各自圖解說明根據修改方案2之一光學構件的截面組態之示意圖。
圖7A及圖7B係各自圖解說明根據修改方案3之一光學構件的截面組態之示意圖。
圖8A及圖8B係各自圖解說明根據修改方案4之一光學構件的截面組態之示意圖。
圖9係圖解說明根據本發明之一第二實施例的一顯示裝置之截面組態的一示意圖。
圖10係圖解說明該第二實施例及一比較實例中的發射光譜之一圖式。
圖11係圖解說明根據修改方案5之一顯示裝置的截面組態之一示意圖。
圖12A及圖12B係各自圖解說明根據修改方案6之一光學構件的截面組態之示意圖。
1．．．顯示裝置
11．．．基板
12．．．光源
12a．．．LED(發光二極體)
13．．．漫射板
14．．．磷光體層
15．．．保護層
16．．．漫射膜
17．．．透鏡膜
18．．．反射型偏光膜
20．．．顯示面板

Claims (10)

  1. 一種光學構件，其包括：一基底構件，其具有兩個相對之表面；一磷光體層，其係直接連同該基底構件之一表面設置為一體，且含有將一彩色光轉換為另一彩色光之一磷光體；及一保護層，其形成於該磷光體層之表面，用以防止該磷光體層曝露於氣體。
  2. 如請求項1之光學構件，其中該基底構件係一光漫射構件。
  3. 如請求項1之光學構件，其中該基底構件之厚度為1mm以上3mm以下。
  4. 一種光學構件，其包括：一基底構件，其具有兩個相對之表面；一磷光體層，其係連同該基底構件之一表面設置為一體，且含有將一彩色光轉換為另一彩色光之一磷光體；及一保護層，其形成於該磷光體層之表面，用以防止該磷光體層曝露於氣體；該基底構件係藉由使入射光傳播來執行表面發射之一光導構件。
  5. 如請求項4之光學構件，其進一步包括從一發光側與一光入射側夾住該磷光體層的一對保護層；其中該對保護層之一者係利用在該保護層與該基底構 件之間的一黏著層而黏著至該基底構件之一表面。
  6. 一種顯示裝置，其包括：一光源；一光學構件，其透射由該光源發射之光；及一顯示面板，其藉由使用通過該光學構件之光來顯示一影像；其中該光學構件具有一基底構件，其具有兩個相對之表面；一磷光體層，其係直接連同該基底構件之一表面設置為一體，且含有將由該光源發射之一彩色光轉換為另一彩色光的一磷光體；及一保護層，其形成於該磷光體層之表面，用以防止該磷光體層曝露於氣體。
  7. 如請求項6之顯示裝置，其中該基底構件係一光漫射構件。
  8. 如請求項6之顯示裝置，其中該基底構件之厚度為1mm以上3mm以下。
  9. 一種顯示裝置，其包括：一光源；一光學構件，其透射由該光源發射之光；及一顯示面板，其藉由使用通過該光學構件之光來顯示一影像；其中該光學構件具有一基底構件，其具有兩個相對之表面； 一磷光體層，其係連同該基底構件之一表面設置為一體，且含有將由該光源發射之一彩色光轉換為另一彩色光的一磷光體；及一保護層，其形成於該磷光體層之表面，用以防止該磷光體層曝露於氣體；該基底構件係藉由使入射光傳播來執行表面發射之一光導構件。
  10. 如請求項9之顯示裝置，其進一步包括從一發光側與一光入射側夾住該磷光體層的一對保護層；其中該對保護層之一者係利用在該保護層與該基底構件之間的一黏著層而黏著至該基底構件之一表面。
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