TWI689769B

TWI689769B - 發光裝置

Info

Publication number: TWI689769B
Application number: TW107144608A
Authority: TW
Inventors: 何懋騰; 張譯文; 傅嘉恩
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-04-01
Also published as: TW202022459A

Abstract

發光裝置包括光源元件、波長轉換層、第一液晶層、及第二液晶層。第一液晶層包括平面狀態(planar state)的膽固醇液晶。第二液晶層包括焦點圓錐狀態(focal-conic state)的膽固醇液晶。第一液晶層位在光源元件及波長轉換層之間，並位在光源元件及第二液晶層之間。

Description

發光裝置

本發明是有關於一種發光裝置，尤其是有關於一種使用液晶層的發光裝置。

由於發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)具有壽命長、體積小、低振動、散熱低、能源消耗低等優點，發光二極體已廣泛應用於指示燈或居家光源等裝置中。近年來，隨著多色域及高亮度的發展，發光二極體已應用在各種顯示裝置、照射裝置等。裝置的發光性質會影響產品的顯示效能。

本發明提供一種發光裝置。

根據本發明之一實施例，提出一種發光裝置，其包括光源元件、波長轉換層、第一液晶層、及第二液晶層。第一液晶層包括平面狀態(planar state)的膽固醇液晶。第二液晶層包括焦點圓錐狀態(focal-conic state)的膽固醇液晶。第一液晶層位在光源元件及波長轉換層之間，並位在光源元件及第二液晶層之間。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件”上”或”連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為”直接在另一元件上”或”直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，”連接”可以指物理及/或電性連接。再者，”電性連接”或”耦合”係可為二元件間存在其它元件。

應當理解，儘管術語”第一”、”第二”、”第三”等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的”第一元件”、”部件”、”區域”、”層”或”部分”可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。

這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式”一”、”一個”和”該”旨在包括複數形式，包括”至少一個”。”或”表示”及/或”。如本文所使用的，術語”及/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語”包括”及/或”包括”指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一個或多個其它特徵、區域整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

此外，諸如”下”或”底部”和”上”或”頂部”的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的”下”側的元件將被定向在其他元件的”上”側。因此，示例性術語”下”可以包括”下”和”上”的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件”下方”或”下方”的元件將被定向為在其它元件”上方”。因此，示例性術語”下面”或”下面”可以包括上方和下方的取向。

除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制權利要求的範圍。

請參照第1圖，其為根據一實施例之發光裝置102的示意圖。發光裝置102可包括第一液晶層LC1、第二液晶層LC2、波長轉換層104、第一基板106、第二基板108、第三基板110、光源元件112、及光學元件114。第一液晶層LC1夾置在第一基板106及第三基板110之間。第二液晶層LC2夾置在第一基板106及第三基板110之間。第一基板106配置在第一液晶層LC1及第二液晶層LC2之間。第一液晶層LC1位在光源元件112及波長轉換層104之間，並位在光源元件112及第二液晶層LC2之間。第二液晶層LC2位在第一液晶層LC1及波長轉換層104之間。一實施例中，光源元件112、第二基板108、第一液晶層LC1、第一基板106、第二液晶層LC2、第三基板110、波長轉換層104及光學元件114可在一方向上依序配置。例如，光源元件112的發光單元118可鄰接第二基板108。但本發明不限於此。第一基板106、第二液晶層LC2與第三基板110可包括透光材料的基板，例如包括玻璃基板等等，其允許光線穿過其中。

光源元件112可包括電路板116及發光單元118。發光單元118可陣列排列在電路板116上，並電性連接電路板116，可透過電路板116控制發光。發光單元118可包括點光源及/或線光源，例如包括發光二極體晶片，發光二極體晶片可包括迷你發光二極體（Mini LED）、微發光二極體（Micro LED）等等。但本發明不限於此。發光單元118發出的光線具有第一波長，且是往第一液晶層LC1的方向射入。

第一液晶層LC1包括平面狀態(planar state)的膽固醇液晶，其可藉由控制膽固醇液晶週期距離調整反射波長特定位置以及選擇反射頻寬大小。包括平面狀態的膽固醇液晶的第一液晶層LC1能對一特定波長範圍的光線產生穿透的效果，並對另一特定波長範圍的光線產生反射的效果。因此，第一液晶層LC1能用以限制只允許特定波長範圍的光線穿過其中，而對其它波長範圍的光線進行反射。一實施例中，第一液晶層LC1可對於藍光及紅光波長範圍的光線具有較高的穿透率，並對於綠光波長範圍的光線具有較低的穿透率。也就是說，第一液晶層LC1可對於藍光及紅光波長範圍的光線具有較低的反射率，並對於綠光波長範圍的光線具有較高的反射率。

第二液晶層LC2包括焦點圓錐狀態(focal-conic state)的膽固醇液晶，具有對入射光產生漫射(或散射、擴散)之效果，可將整體光分佈均勻化。因此，由發光單元118發出的點光源光線或線光源光線可經由第二液晶層LC2進行擴散，分佈成均勻的面光源，不會產生光斑。故發光裝置102可應用至零混光距離的產品裝置。因此，一實施例中，應用發光裝置102作為背光源的液晶顯示裝置可具有優良的顯示效果。

膽固醇液晶為雙穩態液晶，可透過聚合製程中控制外加電場決定膽固醇液晶的型態為平面狀態/焦點圓錐狀態，且在聚合製程之後，在無外加電場的情況下，膽固醇液晶會穩定地處在平面狀態/焦點圓錐狀態。

波長轉換層104是用以將射入的光線轉換為具有第二波長之光線射出。一實施例中，第二波長是不同於發光單元118發出光線的第一波長。波長轉換層104可包括螢光粉。

一實施例中，發光裝置102是用以提供白光的面光源。光源元件112的發光單元118為藍光LED，亦即發出之光線的第一波長為藍光波段的波長。波長轉換層104能用以將射入的光線轉換為黃光，亦即經轉換射出之光線的第二波長為黃光波段的波長。第一液晶層LC1用以穿透藍光波長範圍的光線，並反射非藍光波長範圍的光線，因此從發光單元118發出的藍光可穿過第一液晶層LC1而至第二液晶層LC2進行擴散作用之後，進入波長轉換層104的部分藍光轉換為黃光，且經轉換形成的黃光與剩餘的藍光進行混光之後形成白光成為白光面光源。其中，經波長轉換層104轉換形成的一部分黃光會散射朝往第一液晶層LC1，第一液晶層LC1會將黃光反射回第二液晶層LC2/波長轉換層104的方向，因此黃光並不會射至光源元件112而被電路板116吸收損失，且黃光能有效率地利用作為光源。發光裝置102的白光流明（lumen）值會隨著黃光的使用效率提高而提升，因此發光裝置102具有優良的發光性質。

另一實施例中，發光裝置102是用以提供彩色光的面光源。一實施例中，光源元件112的發光單元118所發出具有第一波長的光線為為UV光，且波長轉換層104能用以轉換發出具有第二波長的光線為紅光、綠光、或藍光。

發光裝置102亦可設計符合薄型化的需求。此實施例中，第一液晶層LC1及第二液晶層LC2共用第一基板106，因此可減少發光裝置102的厚度。一實施利中，第一基板106與第二基板108定義出的液晶層間隙(cell gap)d1可小於2um。第一基板106與第三基板110定義出的液晶層間隙d2可小於2um。

光學元件114可任選配置在波長轉換層104上。光學元件114可包括光學膜120及光學膜122。光學膜120位在波長轉換層104及波長轉換層104之間。一實施例中，光學膜120可包括增亮膜片。光學膜122可包括擴散(diffuser)膜片。但本發明不限於此，亦可視實際需求改變光學元件114的種類及配置方式。

請參照第2圖，其為根據另一實施例之發光裝置202的示意圖。此實施例中，發光裝置202更包括第四基板124。第二液晶層LC2夾設在第三基板110及第四基板124之間。波長轉換層104位在第一液晶層LC1及第二液晶層LC2之間。一實施例中，第三基板110與第四基板124定義出的液晶層間隙d3可小於2um。波長轉換層104可黏貼在第一基板106與第四基板124之間。光學元件114可任選配置在第三基板110上。

一實施例中，發光裝置202是用以提供白光的面光源。光源元件112的發光單元118為藍光LED。波長轉換層104能用以將射入的光線轉換為黃光。第一液晶層LC1用以穿透藍光波長範圍的光線，並反射非藍光波長範圍的光線，因此從發光單元118發出的藍光可穿過第一液晶層LC1而至波長轉換層104進行轉換作用，從波長轉換層104射出的藍光及黃光可進入第二液晶層LC2進行擴散作用，並經過混光後形成白光成為白光面光源。其中，一部分黃光會散射朝往第一液晶層LC1，第一液晶層LC1會將黃光反射回第二液晶層LC2/波長轉換層104的方向，黃光並不會射至光源元件112而被電路板116吸收損失，且黃光能有效率地利用作為光源。因此發光裝置202具有優良的發光性質。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

102、202:發光裝置 104:波長轉換層 106:第一基板 108:第二基板 110:第三基板 112:光源元件 114:光學元件 116:電路板 118:發光單元 120、122:光學膜 124:第四基板 d1、d2、d3:液晶層間隙 LC1:第一液晶層 LC2:第二液晶層

第1圖為根據一實施例之發光裝置的示意圖。第2圖為根據另一實施例之發光裝置的示意圖。

102:發光裝置

104:波長轉換層

106:第一基板

108:第二基板

110:第三基板

112:光源元件

114:光學元件

116:電路板

118:發光單元

120、122:光學膜

d1、d2:液晶層間隙

LC1:第一液晶層

LC2:第二液晶層

Claims

一種發光裝置，包括：一光源元件；一波長轉換層；一第一液晶層，包括平面狀態(planar state)的膽固醇液晶；及一第二液晶層，包括焦點圓錐狀態(focal-conic state)的膽固醇液晶，其中該第一液晶層位在該光源元件及該波長轉換層之間，並位在該光源元件及該第二液晶層之間。
如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二液晶層位在該第一液晶層及該波長轉換層之間。
如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該波長轉換層位在該第一液晶層及該第二液晶層之間。
如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括一第一基板，配置在該第一液晶層及該第二液晶層之間。
如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該第一液晶層及該第二液晶層共用該第一基板。
如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，更包括一第二基板及一第三基板，其中該第一液晶層設置在該第一基板及該第三基板之間，該第二液晶層設置在該第一基板及該第三基板之間。
如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，更包括一第二基板、一第三基板、及一第四基板，其中該第一液晶層夾設在該第一基板及該第三基板之間，該第二液晶層夾設在該第三基板及該第四基板之間。
如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該光源元件是用以發出具有一第一波長的光線，該波長轉換層是用以將射入的光線轉換為具有一第二波長之光線射出，該第一波長不同於該第二波長。
如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中具有該第一波長的光線為藍光，且具有該第二波長的光線為黃光。
如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中具有該第一波長的光線為UV光，且具有該第二波長的光線為紅光、綠光、或藍光。