專利名稱：光學(xué)部件和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在液晶顯示器等中的光學(xué)部件以及顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)作為薄型顯示裝置而使用。在液晶顯示器中，使用了用于從背 面照明整個(gè)液晶面板平面的背光。根據(jù)背光的結(jié)構(gòu)，液晶顯示器粗略地分為直接發(fā)光型和 邊緣發(fā)光型兩種。邊緣發(fā)光型使用發(fā)光元件設(shè)置在側(cè)面的導(dǎo)光板。從導(dǎo)光板的側(cè)面進(jìn)入的 光被允許在導(dǎo)光板中傳播，并且從導(dǎo)光板的頂面發(fā)出。另一方面，直接發(fā)光型通過例如將多 個(gè)熒光管狀燈(諸如CCFL(冷陰極熒光燈))設(shè)置在襯底上來執(zhí)行平面發(fā)射(例如，參見日 本未審查專利申請(qǐng)公報(bào)No. 2005-108635 (專利文獻(xiàn)1))。 近年來，隨著液晶顯示器變得更大、更薄、更亮以及更長(zhǎng)壽命，從通過閃爍控制來 改善動(dòng)態(tài)圖像特性的觀點(diǎn)來看，已經(jīng)將注意力集中在通過將多個(gè)發(fā)光二極管設(shè)置在襯底上 來執(zhí)行平面發(fā)射的發(fā)光裝置。在這種發(fā)光裝置中，為了提取出白光，主要使用以下兩種方 法。在第一種方法中，設(shè)置并且同時(shí)打開用于發(fā)出R、G和B三色光的發(fā)光二極管，由此將三 種顏色的光合成。在第二方法中，例如，由執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換的熒光體層環(huán)繞藍(lán)色發(fā)光二極管芯 片。通過把在熒光體層中轉(zhuǎn)換而獲得的色光以及透過熒光體層而沒有被轉(zhuǎn)換的藍(lán)光混合， 獲得了白光。 最近，注意力集中到作為第三個(gè)方法的通過將多個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管設(shè)置在襯底 上、并在藍(lán)色發(fā)光二極管芯片上設(shè)置片狀熒光體層(熒光體片)來執(zhí)行平面發(fā)射的方法。
上述熒光體通常對(duì)于氧氣和水蒸汽來說較為脆弱，并且當(dāng)暴露在氧氣、水蒸汽中 等時(shí)，熒光體劣化。因此，熒光體的顏色轉(zhuǎn)換效率降低，并且背光的亮度和色度劣化。熒光 體的這種劣化在高溫高濕度環(huán)境下非常顯著。 為了解決劣化，提出了改善熒光體片自身的水蒸汽透過性和氣體滲透性的方法 (見日本經(jīng)審查專利申請(qǐng)公報(bào)No. H06-58440 (專利文獻(xiàn)2))以及將用于保護(hù)的液體施加到 熒光體片的表面的方法(見日本未審查專利申請(qǐng)公報(bào)No.S59-42500(專利文獻(xiàn)3))。也提 出了通過由兩個(gè)玻璃板將熒光體片夾在中間并且密封熒光體片的方法(見日本未審查專 利申請(qǐng)公報(bào)No. 2007-23267 (專利文獻(xiàn)4))。通過將這種熒光體片與擴(kuò)散板、擴(kuò)散膜、透鏡膜 等一起堆疊在液晶面板與藍(lán)色發(fā)光二極管等光源之間，來使用這種熒光體片。
發(fā)明內(nèi)容
然而，在根據(jù)專利文獻(xiàn)2到4的方法將熒光體片設(shè)置在液晶顯示器上時(shí)，在光源與
液晶面板之間的層堆疊結(jié)構(gòu)中，空氣層置于熒光體片與和熒光體片相鄰的另一個(gè)光學(xué)部件
之間。由于空氣層的插入，當(dāng)光從所述另一個(gè)光學(xué)部件進(jìn)入熒光體片時(shí)或者當(dāng)光從熒光體
片進(jìn)入所述另一個(gè)光學(xué)部件時(shí)的折射率差較大，存在發(fā)生光損失的缺點(diǎn)。 因此期望提供一種光學(xué)部件以及使用該光學(xué)部件的顯示裝置，該光學(xué)部件能夠抑
制執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換的熒光體層與該光學(xué)部件自身之間發(fā)生的光損失。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種光學(xué)部件，包括具有兩個(gè)相反的表面的基底部 件，以及與所述基底部件的一個(gè)表面一體地設(shè)置并且包含將一種色光轉(zhuǎn)換為另一種色光的 熒光體的熒光體層。在將熒光體層夾在一對(duì)保護(hù)層之間的狀態(tài)下，將熒光體層直接設(shè)置在 基底部件的一個(gè)表面上或者粘附到基底部件的一個(gè)表面上。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種顯示裝置，包括本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)部件； 以及通過使用經(jīng)過光學(xué)部件的光來顯示圖像的顯示面板。 在本實(shí)施例的光學(xué)部件和顯示裝置中，當(dāng)一種色光進(jìn)入熒光體層時(shí)，入射光的一 部分通過熒光體層中含有的熒光體轉(zhuǎn)換為另一種色光。因此，穿過熒光體層并且沒有受到 顏色轉(zhuǎn)換的色光與在熒光體層中受到顏色轉(zhuǎn)換的色光混合。通過混合，獲得了例如白光。通 過將這種熒光體層與基底部件一體地設(shè)置，即，將熒光體層直接設(shè)置在基底部件上或者通 過粘合劑層粘附熒光體層，使得熒光體層與基底部件之間的折射率差變得比空氣層被插入 的情況下更小。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)部件，熒光體層與基底部件一體地設(shè)置。因此，在光穿 過基底部件到達(dá)熒光體層或者從熒光體層到基底部件的過程中，相比于空氣層被插入的情 況，減小了界面中的光反射。因此，抑制了執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換的熒光體層發(fā)生的光損失。因此， 在本發(fā)明的實(shí)施例的顯示裝置中，抑制了亮度的減小。 本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將要通過以下描述變得更加清楚。
圖1為圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的顯示裝置的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖2為圖示了圖1中圖示的擴(kuò)散板的材料的水蒸氣透過率的圖表。 圖3為圖示了根據(jù)比較示例的顯示裝置的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖4為圖示了根據(jù)示例1的亮度效率相對(duì)于水蒸氣透過率的圖表。 圖5為圖示了根據(jù)修改例1的顯示裝置的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖6A和圖6B為圖示了根據(jù)修改例2的光學(xué)部件的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖7A和圖7B為圖示了根據(jù)修改例3的光學(xué)部件的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖8A和圖8B為圖示了根據(jù)修改例4的光學(xué)部件的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖9為圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的顯示裝置的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖10為圖示了第二實(shí)施例和比較示例中的發(fā)射光譜的圖表。 圖11為圖示了根據(jù)修改例5的顯示裝置的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。 圖12A和圖12B為分別圖示了根據(jù)修改例6的光學(xué)部件的截面構(gòu)造的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
以下將要參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。以以下順序進(jìn)行描述。 (1)第一實(shí)施例在擴(kuò)散板的光出射表面上直接設(shè)置熒光體層的示例 (2)修改例1 :在擴(kuò)散板的光入射面上直接設(shè)置熒光體層的示例 (3)修改例2 :在導(dǎo)光板的光出射面上直接設(shè)置熒光體層的示例 (4)修改例3 :在導(dǎo)光板的底部上直接設(shè)置熒光體層的示例 (5)修改例4 :在導(dǎo)光板的光入射面(側(cè)面)上直接設(shè)置熒光體層的示例
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(6)第二實(shí)施例將熒光體板粘附到擴(kuò)散板的光出射面上的示例
(7)修改例5 :將熒光體板粘附到擴(kuò)散板的光入射面上的示例
(8)修改例6 :將熒光體板粘附到導(dǎo)光板的光出射面上的示例
第一實(shí)施例
1.顯示裝置1的構(gòu)造 圖1簡(jiǎn)要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的顯示裝置1的截面構(gòu)造。例如，顯 示裝置1為液晶顯示器等，并且具有顯示面板20和作為照明顯示面板20的背光的光源12。 在顯示面板20與光源12之間，擴(kuò)散板13(基底部件)、熒光體層14、保護(hù)層15、擴(kuò)散膜16、 透鏡膜17以及反射型偏振膜18按順序從光源12側(cè)堆疊。在這種堆疊結(jié)構(gòu)中，熒光體層14 直接設(shè)置在擴(kuò)散板13的表面(光出射表面)上，并且保護(hù)層15形成在熒光體層14的表面 上。 通過將多個(gè)LED 12設(shè)置在襯底11上來形成光源12，并且擴(kuò)散板13設(shè)置在光源 12的光出射側(cè)。舉例來說，LED 12由藍(lán)色發(fā)光二極管等構(gòu)成。 一體化的擴(kuò)散板13和熒光 體層14對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光學(xué)部件的示例。以下描述擴(kuò)散板13和熒光體層14的具體構(gòu)造。
擴(kuò)散板13使來自背面的入射光擴(kuò)散，以使得強(qiáng)度分布均勻化。舉例來說，從透明 度、可加工性、耐熱性等角度考慮，用于擴(kuò)散板13的材料的示例包括熱塑性樹脂，諸如聚碳 酸酯(PC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二酸乙二醇酯(PEN)、聚苯乙烯(PS)、聚醚砜 (PES)、環(huán)狀無定形聚烯烴、多官能團(tuán)丙烯酸、多官能團(tuán)聚烯烴、不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂等。具 體地，由藍(lán)色發(fā)光二極管或近紫外發(fā)光二極管而引起的劣化比較輕微的材料是理想的。擴(kuò) 散板13的厚度例如約為lmm到3mm(包括這兩個(gè)端點(diǎn))。 圖2圖示了在2mm厚的環(huán)烯樹脂(COP)、聚碳酸酯1和2以及丙烯酸樹脂中的水蒸 氣透過率(g/m7day)。在所有的樹脂材料中，水蒸氣透過率為10g/m7day或更小。可以理 解，通過該厚度而表現(xiàn)出足夠的氣體屏障特性。即，在擴(kuò)散板13中，由樹脂材料的厚度而表 現(xiàn)出氣體屏障特性，因此，擴(kuò)散板13也擔(dān)任熒光體層14的保護(hù)層的角色。
熒光體層14包括將入射色光轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)波段的色光的熒光體。在使用藍(lán)色 發(fā)光二極管作為L(zhǎng)ED 12a的情況下，以適當(dāng)比率包含由藍(lán)光激發(fā)并產(chǎn)生綠光、紅光或黃光 等的熒光體。黃色轉(zhuǎn)換熒光體的示例包括(Y，Gd)3(Al，Ga)&:Ce3+(通常稱作YAG:Ce3+)以 及a-SiA10N:Eu2+。黃色或綠色轉(zhuǎn)換熒光體的示例包括(Ca， Sr， Ba)2Si04:Eu2+。綠色轉(zhuǎn)換 熒光體的示例包括SrGa2S4:Eu2+和Ca3Sc2Si3012: Ce3+。紅色轉(zhuǎn)換熒光體的示例包括(Ca， Sr， Ba)S:Eu2+、 (Ca， Sr， Ba)2Si5N8:Eu2+和CaAlSiN3:Eu2+。通過將在溶液中混合熒光體而獲得的 材料直接印刷或者施加到擴(kuò)散板13的表面上并且干燥而形成這種熒光體層14。
保護(hù)層15由具有氣體(諸如水蒸氣或氧氣)屏障特性的材料制成。保護(hù)層15具 有以下結(jié)構(gòu)并且具有例如約10iim至lj 1000iim(包括這兩個(gè)端點(diǎn))的厚度，在該結(jié)構(gòu)中由氧 化硅(SiOx)或氧化鋁(A1203)制成的無機(jī)層以及另一個(gè)樹脂層堆疊在由例如聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯等制成的樹脂膜上。 例如，通過將液晶層密封在TFT襯底與相對(duì)的襯底之間而獲得顯示面板20，其中 在TFT襯底上形成TFT (薄膜晶體管)、各種驅(qū)動(dòng)電路、像素電極等并且在相對(duì)的襯底上形成 彩色濾光片、相對(duì)的電極等(這些組件未示出)。在顯示面板4的光入射側(cè)與光出射側(cè)粘附 有偏振板(未示出)，使得它們的偏振軸彼此正交。
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擴(kuò)散膜16將入射光擴(kuò)散并使得強(qiáng)度分布均勻化。舉例來說，透鏡膜17通過將多 個(gè)棱鏡形(三棱柱形)突起部布置在相同的平面中而獲得，并且具有例如沿正向?qū)θ肷涔?進(jìn)行會(huì)聚的功能。設(shè)置反射型偏振膜18，以使得一種偏振光透過而另一種偏振光向下反射 (朝向光源12側(cè))以使其被重新使用。設(shè)置反射型偏振膜18以增加光使用效率。
2.顯示裝置1的作用和效果 在實(shí)施例中，從LED 12a發(fā)出的藍(lán)光穿過擴(kuò)散板13并進(jìn)入熒光體層14。在熒光體
層14中，進(jìn)入的藍(lán)光的一部分由包括在熒光體層14內(nèi)的熒光體轉(zhuǎn)換為例如紅光、綠光等。
即，通過混合沒有經(jīng)過顏色轉(zhuǎn)換而穿過熒光體層14的藍(lán)光以及通過熒光體層14中的顏色
轉(zhuǎn)換而獲得的色光，所產(chǎn)生的光例如作為白光而從熒光體層14向上發(fā)射。 從熒光體層14發(fā)射的白光穿過保護(hù)層15，并且之后按順序通過擴(kuò)散膜16、透鏡膜
17以及反射型偏振膜18，并且照明顯示面板20。根據(jù)顯示面板20中的圖像數(shù)據(jù)調(diào)制照明
光，由此顯示圖像。 參照?qǐng)D3，現(xiàn)在將要描述根據(jù)實(shí)施例的對(duì)比示例的顯示裝置100。從通過將多個(gè) LED 102a布置在襯底101上而獲得的光源102開始，顯示裝置100依次具有擴(kuò)散板103、 熒光體片104、擴(kuò)散膜107、透鏡膜108、反射型偏振膜109以及顯示面板110。通過將用于 執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換的熒光體層105夾在一對(duì)膜106a和106b中間，獲得熒光體片104。 S卩，在光 源102與顯示面板110之間，熒光體片104作為與這些光學(xué)部件不同的部件，設(shè)置在擴(kuò)散板 103與擴(kuò)散膜107之間。因此，在顯示裝置100中，空氣層A置于熒光體片104與相鄰的另 一個(gè)光學(xué)部件(例如擴(kuò)散板103)之間。 因此，在根據(jù)對(duì)比示例的顯示裝置100中，由于空氣層A的插入，在從擴(kuò)散板103 到熒光體片104的光路中，擴(kuò)散板103與空氣層A之間的折射率差以及空氣層A與熒光體 片104之間的折射率差變大。因此，容易在界面中發(fā)生光反射并且產(chǎn)生光損失。例如，在顯 示裝置100中從熒光體片104向上的光亮度效率經(jīng)測(cè)量為60%。 相反，在實(shí)施例中，熒光體層14與擴(kuò)散板13 —體地設(shè)置，具體地，直接設(shè)置在擴(kuò)散 板13的出光面上，使得上述的空氣層A沒有插入熒光體層14與擴(kuò)散板13之間。S卩，熒光 體層14與擴(kuò)散板13之間的折射率差比空氣層A插入的情況更小。 如上所述，在實(shí)施例中，熒光體層14直接設(shè)置在擴(kuò)散板13的光發(fā)射面上。因此， 在光穿過擴(kuò)散板13到達(dá)熒光體層14的過程中，相比于空氣層A插入的情況減小了在界面 中的光反射。因此，抑制了執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換的熒光體層14的光損失的發(fā)生。例如，從保護(hù)層 15向上的光的亮度效率經(jīng)過測(cè)量并且發(fā)現(xiàn)相比于對(duì)比示例中的亮度效率(60% )改善了約 15%。因此，在顯示裝置1中，抑制了亮度的減小。 通過將熒光體層14直接設(shè)置在具有足夠厚度的擴(kuò)散板13上，使擴(kuò)散板13具有熒 光體層14的保護(hù)層的功能。 一般地，如上所述，熒光體對(duì)于水蒸氣、氧氣等較為脆弱，因此 如對(duì)比示例等中所示，必須被夾在保護(hù)膜106a和106b中間。對(duì)于這一點(diǎn)，通過使得與熒光 體層14緊鄰的擴(kuò)散板13與本實(shí)施例中的一樣厚并且使得擴(kuò)散板13表現(xiàn)出空氣屏障特性， 可以抑制熒光體層14中的劣化，并且膜106a和106b中的一者變得不再需要了。 S卩，相比 于對(duì)比示例，擴(kuò)散板13與熒光體層14之間的零件數(shù)目變得更少，并且具有不同折射率的部 件之間的界面減少了。因此，防止光在從擴(kuò)散板13發(fā)射到入射到熒光體層14上的過程中 被其他部件吸收并反射，有效地抑制了光損失。
此外，減少了用于保護(hù)熒光體層14的部件，并且通過印刷等將熒光體層14直接形
成在通常用在液晶顯示器中的光學(xué)部件(在這種情況下，擴(kuò)散板13)上，使得工藝簡(jiǎn)化并且
成本被降低。
示例1 之后，作為上述第一實(shí)施例的示例(示例l)，進(jìn)行了熒光體層14中劣化的實(shí)驗(yàn)。 具體地，使用藍(lán)色發(fā)光二極管和不直接形成熒光體層14的擴(kuò)散板13，測(cè)量亮度效率相對(duì)于 擴(kuò)散板13的水蒸氣透過率(g/m7day)的改變。圖4圖示了結(jié)果。圖示了在將用于紅色轉(zhuǎn) 換的熒光體用作熒光體層14、初始照明效率設(shè)定為1并且熒光體層在85t:并且90% RH的 環(huán)境下停留500小時(shí)的情況下的相對(duì)值，其中用于紅色轉(zhuǎn)換的熒光體在高溫和高濕度環(huán)境 下的劣化通常較大。從圖4可以認(rèn)識(shí)到，擴(kuò)散板13中的水蒸氣透過率越高，即，水蒸氣屏障 特性越低，熒光體的劣化越顯著并且亮度效率降低越多。在這種實(shí)驗(yàn)中加速系數(shù)一般為70 或更大，并且對(duì)應(yīng)于在熒光體層14在實(shí)際環(huán)境中使用超過35000小時(shí)的情況下的劣化程 度。 一般，在背光的壽命特性中，確?？煽啃缘臈l件是亮度減小一半所需要的時(shí)間為30000 小時(shí)或更長(zhǎng)。即，可以理解當(dāng)水蒸氣透過率為2g/m7day或更小時(shí)，滿足可靠性條件。
將要描述第一實(shí)施例的修改例(修改例1到4)。在下文中，相同的附圖標(biāo)記用來
表示與第一實(shí)施例中的組件類似的組件，并且不再重復(fù)對(duì)它們的說明。
修改例1 圖5簡(jiǎn)要地示出了根據(jù)修改例1的顯示裝置的截面構(gòu)造。在該顯示裝置中，在光 源12與顯示面板20之間的堆疊結(jié)構(gòu)中，熒光體層14直接設(shè)置在擴(kuò)散板13的光入射表面 上，并且保護(hù)層15以與第一實(shí)施例類似的方式形成在熒光體層14的表面上。在擴(kuò)散板13 的光發(fā)射側(cè)，設(shè)置擴(kuò)散膜16、透鏡膜17以及反射型偏振膜18。 在修改例中，從LED 12發(fā)出的藍(lán)光穿過保護(hù)層15，其后，在熒光體層14中被部分 地顏色轉(zhuǎn)換。因此，白光從熒光體層14產(chǎn)生并且進(jìn)入擴(kuò)散板13，而不用穿過空氣層和其他 部件。由擴(kuò)散板13擴(kuò)散的光依次穿過擴(kuò)散膜16、透鏡膜17以及反射型偏振膜18，并且照 明顯示面板，由此顯示圖像。因此，可以獲得類似于第一實(shí)施例的效果。即，在擴(kuò)散板13中 的形成有熒光體層14的面可以為光入射面。
修改例2 圖6A簡(jiǎn)要地示出了根據(jù)修改例2的使用導(dǎo)光板31的光學(xué)部件的截面構(gòu)造。舉例 來說，光學(xué)部件用作液晶顯示器等的背光并且通過例如將LED30設(shè)置在具有平板形狀的導(dǎo) 光板31的側(cè)面上而獲得。在修改例中，熒光體層21直接設(shè)置在導(dǎo)光板31的頂面(出光面) 上。保護(hù)層22形成在熒光體層21的表面上。熒光體層21含有將一種色光轉(zhuǎn)換為具有更 長(zhǎng)波段的色光的熒光體。熒光體層21使用與第一實(shí)施例中的熒光體層14的熒光體類似的 熒光體，并且通過將熒光體直接印刷或施加到導(dǎo)光板31的出光面上而形成。保護(hù)層22由 與第一實(shí)施例的保護(hù)層15的材料類似的材料制成。例如，LED 30是藍(lán)色發(fā)光二極管。一 體地形成的導(dǎo)光板31和熒光體層21對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光學(xué)部件的示例。
導(dǎo)光板31的材料與第一實(shí)施例的擴(kuò)散板13的材料類似，例如是熱塑性樹脂(諸 如聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚醚砜、環(huán)狀無定形聚 烯烴等)、多官能團(tuán)丙烯酸、多官能團(tuán)聚烯烴、不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂等。導(dǎo)光板31的厚度例 如約為0. 5mm到5mm(包括兩端點(diǎn))。與第一實(shí)施例的擴(kuò)散板13類似，導(dǎo)光板31也通過其
7足夠的厚度表現(xiàn)出光學(xué)功能以及熒光體層21的保護(hù)層的功能。 在這種導(dǎo)光板31的底面(與光出射面相反的面)上，例如，多個(gè)凹槽31a形成為 光提取工件。通過凹槽31a，使得在導(dǎo)光板31中傳播的光的全反射條件得不到滿足(角度 小于臨界角)并且光從導(dǎo)光板31的頂部發(fā)射。 在該修改例中，當(dāng)從LED 30發(fā)出的藍(lán)光進(jìn)入導(dǎo)光板31的內(nèi)部時(shí)，藍(lán)光在導(dǎo)光板31 中經(jīng)全反射傳播，并且之后由凹槽31a從導(dǎo)光板31的頂部發(fā)射。從導(dǎo)光板31發(fā)射的藍(lán)光 進(jìn)入熒光體層21并且通過包含在熒光體層21中的熒光體部分地顏色轉(zhuǎn)換。因此，通過混 合沒有經(jīng)過顏色轉(zhuǎn)換而穿過熒光體層21的藍(lán)光以及受到熒光體的顏色轉(zhuǎn)換的色光，獲得 了諸如白光。因?yàn)闆]有空氣層插入導(dǎo)光板31與熒光體層21之間，所以抑制了在界面的光 反射。通過使導(dǎo)光板31具有熒光體層21的保護(hù)層的功能，減少了零件數(shù)目并減少了具有 不同的折射率的層之間的界面。因此，形成有熒光體層21的基底部件不限于第一實(shí)施例中 的擴(kuò)散板13，而可以是導(dǎo)光板31。在這種情況下，可以獲得與第一實(shí)施例的效果相等的效 果。 導(dǎo)光板31中的光提取工件不限于凹槽31a。例如，如圖6B所示，可以使用具有印 刷了多個(gè)點(diǎn)32a的底面的導(dǎo)光板32。
修改例3 圖7A簡(jiǎn)要地圖示了根據(jù)修改例3的使用導(dǎo)光板31的光學(xué)部件的截面結(jié)構(gòu)。在光 學(xué)部件中，以類似于修改例2的方式，將LED 30設(shè)置在導(dǎo)光板31的側(cè)面上，并且多個(gè)凹槽 31a形成在底面(與光出射面相反的面)中。在該修改例中，熒光體層23直接設(shè)置在導(dǎo)光 板31的底面上。熒光體層23含有將色光轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)波段的色光的熒光體。熒光體層 23使用與第一實(shí)施例中的熒光體層14的熒光體類似的熒光體，并且通過將熒光體直接印 刷或施加到導(dǎo)光板31的底面上而形成。保護(hù)層24由與第一實(shí)施例的保護(hù)層15的材料類 似的材料制成。以與修改例2類似的方式，通過厚度使導(dǎo)光板31也具有熒光體層23的保 護(hù)層的功能。 在該修改例中，在導(dǎo)光板31中傳播的藍(lán)光的一部分穿過熒光體層23，在因凹槽 31a而不滿足全反射條件時(shí)受到顏色轉(zhuǎn)換，并從導(dǎo)光板31向上發(fā)射。因此，從導(dǎo)光板31的 頂部，通過顏色混合提取出白光。 熒光體層23可以直接設(shè)置在上述導(dǎo)光板31的底面上。同樣在這種情況下，獲得 與第一實(shí)施例的效果相等的效果。同樣在修改例中，光提取工件不限于凹槽31a，而可以是 印刷到如圖7B所示的導(dǎo)光板32的底面上的點(diǎn)32a。
修改例4 圖8A簡(jiǎn)要地圖示了根據(jù)修改例4的使用導(dǎo)光板31的光學(xué)部件的截面結(jié)構(gòu)。在光 學(xué)部件中，以類似于修改例2的方式，將LED 30設(shè)置在導(dǎo)光板31的側(cè)面上，并且將多個(gè)凹 槽31a形成在底面中。在該修改例中，熒光體層27直接設(shè)置在導(dǎo)光板31的光入射面(LED 30布置所沿的側(cè)面)上。熒光體層27含有將色光轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)波段的色光的熒光體。 熒光體層27使用與第一實(shí)施例中的熒光體層14的熒光體類似的熒光體，并且通過將熒光 體直接印刷或施加到導(dǎo)光板31的側(cè)面上而形成。保護(hù)層28由與第一實(shí)施例的保護(hù)層15 的材料類似的材料制成。同樣在修改例中，導(dǎo)光板31也具有熒光體層27的保護(hù)層的功能。
在該修改例中，從LED 30發(fā)射的藍(lán)光的一部分，在其進(jìn)入導(dǎo)光板31之前，在熒光
8體層27中顏色轉(zhuǎn)換。由顏色轉(zhuǎn)換而獲得的色光，以及透過熒光體層27而沒有受到顏色轉(zhuǎn) 換的藍(lán)光在導(dǎo)光板31中傳播，并且作為白光從導(dǎo)光板31的頂部發(fā)出。
以此方式，熒光體層27可以設(shè)置在導(dǎo)光板31的光入射面上。同樣在這種情況下， 獲得與第一實(shí)施例的效果相等的效果。同樣在修改例中，光提取工件不限于凹槽31a，也可 以是印刷到如圖8B所示的導(dǎo)光板32的底面上的點(diǎn)32a。 在修改例2到4中，已經(jīng)作為示例描述了具有平板形狀的導(dǎo)光板31。導(dǎo)光板31的
形狀不限于平板形狀，而可以是諸如楔形的其他形狀。 第二實(shí)施例 1.顯示裝置2的構(gòu)造 圖9簡(jiǎn)要地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的顯示裝置2的截面構(gòu)造。舉例來說， 顯示裝置2為液晶顯示器等，并且具有顯示面板20和作為照明顯示面板20的背光的光源 12。在顯示面板20與光源12之間，擴(kuò)散板33 (基底部件)、熒光體層35、擴(kuò)散膜16、透鏡 膜17以及反射型偏振膜18按順序從光源12側(cè)堆疊。在這種堆疊結(jié)構(gòu)中，熒光體片35通 過粘合劑層34粘附到擴(kuò)散板33的光發(fā)射表面。通過粘合劑層34 —體地形成的擴(kuò)散板33 和熒光體層36對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光學(xué)部件的示例。在下文中，相同的附圖標(biāo)記表示與第一實(shí) 施例的組件類似的組件，并且對(duì)它們的描述不再重復(fù)。 以與第一實(shí)施例的擴(kuò)散板13相類似的方式，擴(kuò)散板33將入射光擴(kuò)散，以使強(qiáng)度分 布均勻化。擴(kuò)散板33的材料和厚度也與第一實(shí)施例相似。 粘合劑層34由對(duì)于可見光透明的材料(諸如，乙酸乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹 脂、丙烯酸樹脂等)制成，并且其厚度例如為1 P m到100 y m(包括兩端點(diǎn))。在形成粘合劑 層34的時(shí)候，使用了含有上述樹脂的粘合劑、粘合劑片、凝膠等。 通過將熒光體層36夾在兩個(gè)膜37a和37b之間獲得熒光片35，熒光體層36含有 將入射彩色光轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)波段的彩色光的熒光體。包含在熒光體層36中的熒光體與 第一實(shí)施例的熒光體層14中包含的熒光體類似。 膜37a和37b支持熒光體層36，并且也具有熒光體層36的保護(hù)層的功能。舉例 來說，膜37a和37b的材料的示例包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯等，以及 具有能夠控制諸如水蒸氣和硫化氣體的透過性的特性的材料。膜37a和37b的厚度例如為 10 ii m到100 y m(包括兩端點(diǎn))。通過兩個(gè)膜37a和37b，控制了氣體到熒光體層36的滲透 性，并抑制了熒光體層36中的劣化。 例如，以以下方式形成這種熒光體片35。 S卩，首先，將通過在溶劑中混合熒光體而
獲得的材料印刷到膜37a的一個(gè)表面上并干燥。之后，使用粘合劑等，將另一個(gè)膜37b粘附
到膜37a，以將熒光體層36夾在它們之間。以這種方式，形成熒光體片35。 在將熒光體片35粘附到擴(kuò)散板33的時(shí)候，例如，由上述材料制成的粘合劑層34
形成在擴(kuò)散板33的一個(gè)表面上。之后，熒光體片覆蓋在粘合劑層34上，并且粘合劑層34
被固化。因此，熒光體片35與擴(kuò)散板33之間的間隙被粘合劑層34填充。 2.顯示裝置2的作用和效果 在該實(shí)施例中，從LED 12a發(fā)出的藍(lán)光穿過擴(kuò)散板33，之后通過粘合劑層34進(jìn)入 熒光體片35。在熒光體片35中，入射的藍(lán)光穿過膜37a，并且部分光由包括在熒光體層36 中的熒光體進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換成為例如紅光、綠光等。即，通過把沒有經(jīng)過顏色轉(zhuǎn)換而穿過熒光體層36的藍(lán)光以及通過熒光體層36中的顏色轉(zhuǎn)換而獲得的色光混合，所產(chǎn)生的光例如作 為白光而從熒光體片35向上提取。從熒光體片35發(fā)射的白光依次穿過擴(kuò)散膜16、透鏡膜 17以及反射型偏振膜18，并且照明顯示面板20。根據(jù)顯示面板20中的圖像數(shù)據(jù)調(diào)制照明 光，由此顯示圖像。 在根據(jù)圖3中圖示的比較示例的顯示裝置100中，空氣層A置于擴(kuò)散板103與熒 光體片104之間，使得在從擴(kuò)散板103到熒光體片104的光路中的折射率差變大。因此，容 易發(fā)生在界面中的光反射，并且發(fā)生光損失。 相反，在該實(shí)施例中，具有熒光體層36的熒光體片35通過粘合劑層34粘附到擴(kuò) 散板33的光出射面，使得熒光體片35與擴(kuò)散板33之間的間隙由粘合劑層34填充。S卩，擴(kuò) 散板33與粘合劑層34之間的折射率差以及粘合劑層34與熒光體片35之間的折射率差比 在插入空氣層A的情況下的折射率差更小。 如上所述，在實(shí)施例中，粘合劑層34設(shè)置在熒光體片35與擴(kuò)散板33之間。因此， 在光穿過擴(kuò)散板33到達(dá)熒光體片35的過程中，相比于插入空氣層A的情況，減小了在界面 中的光反射和伴隨光反射的擴(kuò)散。因此，抑制了執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換的熒光體片35發(fā)生光損失。
例如，從熒光體片35的頂部發(fā)出的光的亮度效率經(jīng)過測(cè)量并且發(fā)現(xiàn)相比于對(duì)比 示例中的亮度效率(60% )改善了約25%。圖10圖示了以下兩種情況下的發(fā)射光譜粘合 劑層34設(shè)置在擴(kuò)散板33與熒光體層35之間("具有粘合劑層")作為示例的情況；空氣層 A置于擴(kuò)散板103與熒光體片104之間("不具有粘合劑層")作為比較示例的情況。以激 發(fā)光(藍(lán)光)的光譜峰值將光發(fā)射強(qiáng)度(％ )歸一化。 將要描述第二實(shí)施例的修改例(修改例5和修改例6)。在下文中，相同的附圖標(biāo)
記表示與第二實(shí)施例中的組件類似的組件，并且它們的描述將不會(huì)重復(fù)。 修改例5 圖11簡(jiǎn)要地示出了根據(jù)修改例5的顯示裝置的截面構(gòu)造。在顯示裝置中，在光源 12與顯示面板20之間的堆疊結(jié)構(gòu)中，通過粘合劑層34來為擴(kuò)散板33的光入射表面設(shè)置熒 光體片35。在擴(kuò)散板33的光發(fā)射側(cè)上，設(shè)置擴(kuò)散膜16、透鏡膜17以及反射型偏振膜18。
在修改例中，從LED 12a發(fā)出的藍(lán)光首先進(jìn)入熒光體片35，藍(lán)光的一部分在該熒 光體片35中受到顏色轉(zhuǎn)換。因此，白光從熒光體片35產(chǎn)生并且進(jìn)入擴(kuò)散板33，而不用穿過 空氣層。由擴(kuò)散板33擴(kuò)散的光依次穿過擴(kuò)散膜16、透鏡膜17以及反射型偏振膜18，并且 照明顯示面板，由此顯示圖像。因此，可以獲得類似于第二實(shí)施例的效果。即，擴(kuò)散板33的 粘附了熒光體片35的面可以是光入射面。 在第二實(shí)施例和修改例5中，已經(jīng)將擴(kuò)散板33描述為粘附有熒光體片35的基底 部件的示例。但是，基底部件不限于擴(kuò)散板33，而可以是其他的光學(xué)部件。例如，在顯示裝 置2中的擴(kuò)散膜16、透鏡膜17或反射偏振膜18等可以被用作基底部件。同樣在將熒光體 片35粘附到任何一個(gè)基底部件的情況下，通過上述膜37a和37b保護(hù)熒光體片35。因此， 抑制了熒光體層36中的劣化。S卩，相比于第一實(shí)施例和修改例1到4，熒光體片35粘附到 的基底部件的選擇性更高。在將熒光體片35粘附到透鏡膜17或反射偏振膜18的情況下， 存在光路受到擾亂的可能性。因此期望將熒光體片35粘附到擴(kuò)散板33或擴(kuò)散膜16。
修改例6 圖12A和圖12B簡(jiǎn)要地圖示了使用根據(jù)修改例6的導(dǎo)光板31的光學(xué)部件的截面
10構(gòu)造。舉例來說，該光學(xué)部件用作液晶顯示器等的背光。例如，LED 30設(shè)置在具有平板形狀 的導(dǎo)光板31(基底部件)的側(cè)面。在修改例中，熒光體片35粘附到導(dǎo)光板31的頂面(光 出射面)，粘合劑層41在二者之間。例如，LED 30是藍(lán)色發(fā)光二極管。以與第二實(shí)施例的 粘合劑層34相似的材料和厚度形成粘合劑層41 。通過粘合劑層41而一體地形成的導(dǎo)光板 31和熒光體片35對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的光學(xué)部件。 當(dāng)從LED 30發(fā)射的藍(lán)光進(jìn)入導(dǎo)光板31的內(nèi)部時(shí)，藍(lán)光在導(dǎo)光板31中通過全反射 傳播，并且從導(dǎo)光板31向上發(fā)射。從導(dǎo)光板31發(fā)出的藍(lán)光穿過粘合劑層41并進(jìn)入熒光體 片35。在熒光體片35中，藍(lán)光的一部分由包含在熒光體層36中的熒光體進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換。 因此，從熒光體片35的頂面獲得白光。因?yàn)闆]有空氣層置于導(dǎo)光板31與熒光體片35之間， 抑制了由界面引起的光反射。因此，粘附熒光體片35的基底部件不限于第二實(shí)施例中的擴(kuò) 散板33等，而可以是導(dǎo)光板31。同樣在這種情況下，獲得了與第二實(shí)施例的效果類似的效 果。 導(dǎo)光板31中的光提取工件不限于上述凹槽31a。例如，如圖12B所示，可以使用具 有印刷有多個(gè)點(diǎn)32a的底面的導(dǎo)光板32。導(dǎo)光板31中的粘附了熒光體片35的表面不限于 光出射面，而可以是側(cè)面(光入射面)或底面(與光出射面相反的面)。
上文中已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例和修改例。本發(fā)明不限于這些實(shí)施例等，而可 以進(jìn)行各種修改。例如，雖然已經(jīng)將使用藍(lán)色發(fā)光二極管作為L(zhǎng)ED的構(gòu)造作為示例進(jìn)行描 述，但是可以使用發(fā)出具有相對(duì)短的波段的光的光源(諸如，近紫外線發(fā)光二極管)。在 這種情況下，作為用于綠光轉(zhuǎn)換或黃光轉(zhuǎn)換的熒光體，可以使用(Ca， Sr， Ba)2Si04:EU2+、 BAM:Eu2+、 Mn2+、 a -SiA10N:Eu2+等。作為紅光轉(zhuǎn)換的熒光體，可以使用Y202S:Eu3+、 La202S:Eu3+、 (Ca， Sr， Ba) 2Si5N8:Eu2+、 CaAlSiN3:Eu2+、 LiEuW208、 Ca (Eu， La) 4513013、基于Eu2W209 的材料、(La，Eu)2W3012、 (Ca， Sr，Ba)3MgSi20s:Eu2+、Mn2+、CaTi03:Pr3+、Bi3+等。作為藍(lán)色轉(zhuǎn)換 的熒光體，可以使用BAM:Eu"、 (Ca， Sr， Ba)5(P04)3C1 :Eu2+等。從亮度效率和氣候耐性的觀 點(diǎn)來說，優(yōu)選地使用藍(lán)色發(fā)光二極管。 此外，在實(shí)施例中，已經(jīng)將使用液晶顯示器作為本發(fā)明的顯示裝置的構(gòu)造作為示 例進(jìn)行描述。但是，本發(fā)明不限于液晶顯示器，也可以應(yīng)用到其他顯示裝置。
本申請(qǐng)包括的主題涉及2009年1月26日遞交于日本專利局的日本優(yōu)先權(quán)專利申 請(qǐng)JP 2009-014628中公開的內(nèi)容，其全部?jī)?nèi)容通過引用結(jié)合在這里。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素出現(xiàn)各種修改、結(jié) 合、子結(jié)合以及替換，只要它們?cè)跈?quán)利要求及其等價(jià)范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種光學(xué)部件，包括基底部件，其具有兩個(gè)相反的表面；以及熒光體層，其與所述基底部件的一個(gè)表面一體地設(shè)置，并且包含將一種色光轉(zhuǎn)換為另一種色光的熒光體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，其中，所述熒光體層直接設(shè)置在所述基底部件的一個(gè)表面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)部件，其中，所述基底部件為光擴(kuò)散部件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)部件，其中，所述基底部件為通過進(jìn)行入射光傳播來執(zhí)行表面發(fā)射的導(dǎo)光部件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)部件，還在所述熒光體層的與所述基底部件相反那側(cè)包括保護(hù)層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件，還包括一對(duì)保護(hù)層，其從光發(fā)射側(cè)和光入射側(cè)將所述熒光體層夾在中間，其中，所述一對(duì)保護(hù)層中的一者經(jīng)由粘合劑層而粘附到所述基底部件的一個(gè)表面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)部件，其中，所述基底部件為光擴(kuò)散部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)部件，其中，所述基底部件為通過進(jìn)行入射光傳播來執(zhí)行表面發(fā)射的導(dǎo)光部件。
9. 一種顯示裝置，包括光源；光學(xué)部件，其使從所述光源發(fā)出的光透射；以及顯示面板，其通過使用經(jīng)過所述光學(xué)部件的光來顯示圖像，其中，所述光學(xué)部件包括基底部件，其具有兩個(gè)相反的表面；以及熒光體層，其與所述基底部件的一個(gè)表面一體地設(shè)置，并且包含將從所述光源發(fā)出的一種色光轉(zhuǎn)換為另一種色光的熒光體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其中，所述熒光體層直接設(shè)置在所述基底部件的一個(gè)表面上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的顯示裝置，其中，所述基底部件為光擴(kuò)散部件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示裝置，其中，所述基底部件為通過進(jìn)行入射光傳播來執(zhí)行表面發(fā)射的導(dǎo)光部件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的顯示裝置，還在所述熒光體層的與所述基底部件相反那側(cè)包括保護(hù)層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，還包括一對(duì)保護(hù)層，其從光發(fā)射側(cè)和光入射側(cè)將所述熒光體層夾在中間，其中，所述一對(duì)保護(hù)層中的一者經(jīng)由粘合劑層而粘附到所述基底部件的一個(gè)表面上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其中，所述基底部件為光擴(kuò)散部件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其中，所述基底部件為通過進(jìn)行入射光傳播來執(zhí)行表面發(fā)射的導(dǎo)光部件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學(xué)部件和顯示裝置。該光學(xué)部件能夠抑制執(zhí)行顏色轉(zhuǎn)換的熒光體層與該光學(xué)部件自身之間發(fā)生的光損失。光學(xué)部件包括具有兩個(gè)相反的表面的基底部件，以及與所述基底部件的一個(gè)表面一體地設(shè)置并且包含將一種色光轉(zhuǎn)換為另一種色光的熒光體的熒光體層。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101788132SQ201010103960
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月26日
發(fā)明者伊藤靖, 加瀨川亮, 名田直司, 塚原翼 申請(qǐng)人:索尼公司