專利名稱：光學系統(tǒng)及其液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種光學系統(tǒng)及其液晶顯示裝置，特別是關于一種具有較佳 光線均勻度的光學系統(tǒng)及其液晶顯示裝置。
背景技術：
在現(xiàn)代社會中，光源是不可或缺的要件之一，從室內照明、車用照明顯 示設備等應用領域，皆需要使用光源提供光線。其中，顯示設備例如投影機 或液晶電視更是需要光源提供均勻的光線，以使得該等設備具有較佳的色彩 表現(xiàn)。
一般而言，應用于顯示設備的白光光源可包括一熱陰極焚光燈、 一冷陰 極熒光燈或一發(fā)光二極管。以發(fā)光二極管為例說明，目前有多種的材料搭配
使用以使其產生白光，例如以發(fā)出藍光的發(fā)光二極管管芯(die)搭配發(fā)黃光 的熒光粉，利用藍光來激發(fā)熒光粉使其發(fā)出黃光，而在藍光與黃光混合后即 可產生白光。另外例如以發(fā)出紫光或紫外光的發(fā)光二極管管芯搭配特殊單色 焚光粉，而使其產生白光。又例如將氮化銦鎵(GalnN)管芯搭配焚光粉設 置于一透鏡(lens)中，而使其產生白光。
請參照圖l所示，以發(fā)出藍光的發(fā)光二極管管芯搭配發(fā)黃光的熒光粉所 產生的白光為例，其所分析而得的頻鐠分布約在450nm以及585nm之處分
別具有一峰值P(H、 PG2,而峰值P(n、 P。2分別對應到一相對強度，在此分析
所得的數(shù)據(jù)，其中450nm的峰值P(H對應到相對強度約95y。，而峰值P。2對 應到相對強度約42%。由此可知，藍光相對于黃光具有較強的發(fā)光強度，導 致所混合而成的白光較不純，而會產生白光偏藍的現(xiàn)象，若是應用于顯示設 備中，將會影響其色彩表現(xiàn)的純度不夠。
當然，除了白光光源之外，其它藉由光線混合的技術皆會因為相對強度 的差異，而產生相同的問題。因此，本發(fā)明要解決的問題是提供一種光學系 統(tǒng)及液晶顯示裝置，以使其能產生高純度的紅、綠與藍色頻寬所組成的白光， 藉以增加色彩的鮮艷度。
發(fā)明內容
有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種能夠產生高純度的紅、綠與 藍三元色的光學系統(tǒng)及其液晶顯示裝置。
因此，為達上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種光學系統(tǒng)包括一光源以及一電 介質光學膜。光源產生至少一第一光線，其具有一第一頻譜分布，且第一頻
譜分布具有多個水平不同的第一波峰；電介質光學膜設置于第一光線的光學 路徑，并將第一光線轉換為一第二光線，且第二光線具有一第二頻譜分布， 其中第二頻語分布具有多個水平相似的第二波峰。
為達上述目的，依據(jù)本發(fā)明的另一種光學系統(tǒng)包括一發(fā)光二極管以及一 電介質光學膜。發(fā)光二極管產生至少一第一光線，且第一光線具有一第一頻 譜分布，其中第一頻譜分布具有多個水平不同的第一波峰；電介質光學膜設 置于第一光線的光學路徑，并將第一光線轉換為一第二光線，且第二光線具 有一第二頻語分布，其中第二頻譜分布具有多個水平相似的第二波峰。
為達上述目的，依據(jù)本發(fā)明的一種液晶顯示裝置包括一背光模塊、 一液 晶顯示面板以及一電介質光學膜。背光模塊至少具有一光源，其產生至少一 第一光線，且第一光線具有一第一頻語分布，其中第一頻譜分布具有多個水 平不同的第一波峰；液晶顯示面板具有一出光面；電介質光學膜設置于光源 與出光面之間，電介質光學膜將第一光線轉換為一第二光線，且第二光線具 有一第二頻鐠分布，其中第二頻譜分布具有多個水平相似的第二波峰。
上述的光源可為一發(fā)光二極管、 一冷陰極熒光燈、 一熱陰極熒光燈或其 它可產生光線的光源。而電介質光學膜具有多個光學層，用以將一色純度不 平衡的第 一光線調整為具高純度色頻譜的第二光線。
承上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種光學系統(tǒng)及液晶顯示裝置藉由電介質光 學膜以將原本具有不同水平的第 一光線轉換為具有相似水平的第二光線。藉 此，第二光線即具有較高純度的色彩表現(xiàn)，意即，當?shù)诙饩€為白光時，其 可位于CIE-1931模型上較純粹的白光的坐標上，以使其具有較高純度的色 彩表現(xiàn)。
圖1為一種現(xiàn)有的白光頻鐠分布的示意圖2為依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種光源系統(tǒng)的示意圖； 圖3為依據(jù)圖2中的光源所產生的第一光線的第一頻語分布示意圖； 圖4為依據(jù)圖2中經由電介質光學膜轉換而得的第二光線的第二頻鐠分 布示意圖5A及圖5B為圖2中的第一光線及第二光線的發(fā)射角的示意圖；以
及
圖6為依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種液晶顯示裝置的示意圖。
組件符號說明
1:發(fā)光系統(tǒng)
11:光源
111:基板
112:發(fā)光二極管管芯 113:透鏡 12:電介質光學膜 2:液晶顯示裝置 21:背光模塊 211:殼體 212:光源 213:擴散板 214:導光板 215:增亮膜 22:液晶顯示面柘^ 221:下偏光斧反 222:像素數(shù)組基板 223:彩色濾光片 224:液晶層 225:上偏光板 23:電介質光學膜 Loi: 第一光線 Lo2: 第二光線 L。ut: 出光面
P(h、 P。2:峰值 Ph、 P12:第一波峰 P21:第二波峰
具體實施例方式
以下將參照相關圖式，說明依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的一種光學系統(tǒng)及液 晶顯示裝置。
請參照圖2所示，其為本發(fā)明較佳實施例的一種光學系統(tǒng)1的示意圖， 其中光學系統(tǒng)1應用于一顯示設備，例如是(但不限定于)液晶顯示裝置或投 影機。如圖2所示，光學系統(tǒng)1包括一光源11以及一電介質光學膜12。其 中光源11可包括一發(fā)光二極管(Light Emitting diodes, LED)、 一冷陰極焚光 燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)、 一熱陰極焚光燈(Hot Cathode Fluorescent Lamp, HCFL)或其它會產生光線的電子裝置，在本實施例中，光 源11以發(fā)光二極管為例，而發(fā)光二極管可包括一基板111、 一管芯(die) 112及一透鏡(lens)113。管芯112設置于基板111上，透鏡113的材質可為 樹脂，其設置于基板111上并包覆管芯112。
光源11產生至少一第一光線L(h，其具有一第一頻譜分布，且第一頻謙 分布具有多個水平不同的第一波峰，其中水平為一光相對強度。在本實施例
中，光源ll為一白光光源，意即第一光線L(h為白光，當然，光源亦可為其
它顏色的光源，在此并不加以限定。而如圖3所示，第一頻譜分布具有二個 第一波峰Pu、 P12，其分別介于400nm至500nm及500nm至700nm之間， 意即其分別位于藍光波長及黃光的波長范圍。
請再參照圖2所示，電介質光學膜12設置于第一光線L(h的光學路徑上， 而第一光線L(h在進入電介質光學膜12后，轉換為一第二光線Lo2而射出電 介質光學膜12。其中第二光線Lo2具有一第二頻譜分布，且第二頻譜分布具 有多個水平相似的第二波峰P21，較佳者為第二頻譜分布的第二波峰P21的水 平皆相同。在此，水平亦可為光相對強度。
在本實施例中，電介質光學膜12由多個光學層所組成，其包括至少一 低折射率膜材與至少一 高折射率膜材互相搭配。低折射率膜材例如是二氧化 硅(Si02)、氟化鎂(MgF2)等，而高折射率膜材例如是氮化鋁(A1N)、氧化鉭 (Ta205)、氧化鈦(T102)、氧化鋯(Zr02)及氧化鈮(Nb205)等等。這些光學
層可例如以蒸鍍的方式形成于一透明基板上、形成于發(fā)光二極管的透鏡上或
是形成于發(fā)光二極管的二次光學組件上(圖未示)。而如圖4所示，第二頻 譜分布具有三個第二波峰Pu、 P12、 P13，其分別介于430nrn至490nm、 490nm 至560nm及570nm至650nm之間，意即其分別位于藍光、綠光及紅光的波 長范圍。
如圖5A所示，在本實施例中，第一光線L(h的發(fā)散角約為80度，再如 圖5B所示，因電介質光學膜12本身的光學特性，電介質光學膜12對角度 較為敏感， 一旦角度過大則其光頻將偏移太多而導致效果不佳。故較佳地可 使光源發(fā)射的光線較為集中，亦即，使第二光線的發(fā)散角為小于15度?；?者，將電介質光學膜12置于系統(tǒng)中發(fā)散角較小的位置。承上所述，電介質 光學膜12除可將三元色頻寬分布不平衡的第 一光線L(h轉換為分布平衡的第
二光線L()2之外，以增加色彩表現(xiàn)。
接著，請參照圖6所示，其為本發(fā)明較佳實施例的一種液晶顯示裝置2 的示意圖。如圖6所示，本發(fā)明較佳實施例的液晶顯示裝置2包括一背光模 塊21、 一液晶顯示面板22以及一電介質光學膜23。
背光模塊21可為一直下式(direct type)背光模塊或為一側光式 (side-edge type )背光模塊，在本實施例中以側光式背光模塊為例。背光模 塊21具有一殼體211及至少一光源212,其中光源212設置于殼體211之上， 且光源212產生至少一第一光線，其具有一第一頻語分布，其中第一頻語分 布具有多個水平不同的第一波峰。
液晶顯示面板22與背光模塊21相對而設，且液晶顯示面板22具有一 出光面L0UT。電介質光學膜23設置于背光模塊21的光源212與液晶顯示面 板22的出光面LouT之間。電介質光學膜23將第一光線轉換為一第二光線 并射至出光面L0UT，且第二光線具有一第二頻譜分布，其中第二頻譜分布具 有多個水平相似的第二波峰。
在本實施例中，背光模塊21的光源212及電介質光學膜23與圖2所述 的實施例的光源11及電介質光學膜12具有相同的變化、構造及功能，于此 不再加以贅述。
以下請再參照圖6，以說明液晶顯示裝置2的各構件。如圖6所示，由 于本實施例以一側光式背光模塊為例，因此背光模塊21還包括一擴散板 213、 一導光板214及一增亮膜215。擴散板213設置于殼體211與液晶顯示
面板22之間；導光板214設置于殼體211與擴散板213之間；增亮膜215 設置于擴散板213與液晶顯示面板22之間。
液晶顯示面板22還包括一下偏光板221、 一像素數(shù)組基板222、 一彩色 濾光片223、 一液晶層224及一上偏光板225。像素數(shù)組基板222設置于下 偏光板221之上；彩色濾光片223與像素數(shù)組基板222相對而設；液晶層224 設置于像素數(shù)組基板222與彩色濾光片223之間；上偏光板225設置于彩色 濾光片之上。在本實施例中，出光面Lout位于上偏光板225。
承上所述，電介質光學膜23可設置或形成于擴散板213、導光板214、 增亮膜215、下偏光板221、像素數(shù)組基板222、彩色濾光片223或上偏光板 225上或其之間的任一位置。在本實施例中，以電介質光學膜23設置于增亮 膜215與下偏光板221之間為例。
綜上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種光學系統(tǒng)及液晶顯示裝置，其藉由電介 質光學膜將不色帶頻寬分布不平衡的第一光線轉換為色帶頻寬分布平衡的 第二光線而輸出，意即，其將具有不同光相對強度的第一光線轉換為具有相 似光相對強度的第二光線。藉此，第二光線即具有高純度的色彩表現(xiàn)，而當 第二光線為白光時，其可位于CIE-1931模型上較純粹的白光坐標上，以使 其應用設備具有較佳的色彩表現(xiàn)。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇， 而對其進行的等效修改或變更，均應包含于后附的權利要求中。
權利要求
1、一種光學系統(tǒng)，包括光源，產生至少第一光線，該第一光線具有第一頻譜分布，且該第一頻譜分布具有多個水平不同的第一波峰；以及電介質光學膜，設置于該第一光線的光學路徑上，并將該第一光線轉換為第二光線，該第二光線具有第二頻譜分布，且該第二頻譜分布具有多個水平相似的第二波峰。
2、 如權利要求1所述的光學系統(tǒng)，其中該光源包括發(fā)光二極管、熱陰 極焚光燈或冷陰極焚光燈。
3、 一種光學系統(tǒng)，包括發(fā)光二極管，產生至少第一光線，該第一光線具有第一頻語分布，且該 第一頻語分布具有多個水平不同的第一波峰；以及電介質光學膜，設置于該第一光線的光學路徑，并將該第一光線轉換為 第二光線，該第二光線具有第二頻譜分布，且該第二頻語分布具有多個水平 相似的第二波峰。
4、 如權利要求1或3所述的光學系統(tǒng)，其中該水平為光相對強度。
5、 如權利要求1或3所述的光學系統(tǒng)，其中該第一頻鐠分布具有二個 第一波峰，且該些第一波峰介于400nm至500nm或500nm至700nm之間。
6、 如權利要求1或3所述的光學系統(tǒng)，其中該第二頻譜分布具有三個 第二波峰，且所述第二波峰介于430nm至490nm、 490nm至560nm或570nm 至650nm之間。
7、 如權利要求1或3所述的光學系統(tǒng)，其中該電介質光學膜具有多個 光學層，且所述光學層包括至少一低折射率膜材與至少一高折射率膜材。
8、 如權利要求7所述的光學系統(tǒng)，其中所述折射率膜材包括二氧化硅 或氟化鎂。
9、 如權利要求7所述的光學系統(tǒng)，其中該高折射率膜材包括氮化鋁、 氧化鉭、氧化鈦、氧化鋯或氧化鈮。
10、 如權利要求l或3所述的光學系統(tǒng)，其中該第二光線的發(fā)散角可依 照該電介質光學膜的一光學特性而設計。
11、 如權利要求IO所述的光學系統(tǒng)，其中該第二光線的發(fā)散角小于15度。
12、 如權利要求2或3所述的光學系統(tǒng)，其中該發(fā)光二極管包括管芯及 透鏡，且該電介質光學膜形成于該透鏡上。
13、 如權利要求2或3所述的光學系統(tǒng)，其中該發(fā)光二極管還包括二次 光學組件，其包覆該透鏡及該管芯，且該電介質光學膜形成于該二次光學組件上。
14、 一種液晶顯示裝置，包括背光模塊，具有殼體及至少一光源，該光源設置于該殼體之上，且該光 源產生至少第一光線，該第一光線具有第一頻鐠分布，且該第一頻譜分布具 有多個水平不同的第一波峰；液晶顯示面板，與該背光模塊相對而設，該液晶顯示面板具有出光面；以及電介質光學膜，設置于該光源與該出光面之間，該電介質光學膜將該第 一光線轉換為第二光線并發(fā)射至該出光面，該第二光線具有第二頻譜分布， 且該第二頻i普分布具有多個水平相似的第二波峰。
15、 如權利要求14所述的液晶顯示裝置，其中該水平為光相對強度， 而該光源為白光光源。
16、 如權利要求14所述的液晶顯示裝置，其中該電介質光學膜具有多 個光學層，且該些光學層包括至少一低折射率膜材與至少一高折射率膜材。
17、 如權利要求14所述的液晶顯示裝置，其中該背光模塊還包括擴散 板，其設置于該殼體與該液晶顯示面板之間，且該電介質光學膜設置或形成 于該擴散板上。
18、 如權利要求17所述的液晶顯示裝置，其中該背光模塊還包括導光 板，其設置于該殼體與該擴散板之間，且該電介質光學膜設置或形成于該導 光板上。
19、 如權利要求17所述的液晶顯示裝置，其中該背光模塊還包括增亮 膜，其設置于該擴散板與該液晶顯示面板之間，且該電介質光學膜設置或形 成于該增亮膜上。
20、 如權利要求14所述的液晶顯示裝置，其中該液晶顯示面板還包括 下偏光板；像素數(shù)組基板，設置于下偏光板之上；彩色濾光片，與該像素數(shù)組相對而設；液晶層；設置于該像素數(shù)組基板與該彩色濾光片之間；以及 上偏光板，設置于該彩色濾光片之上；其中該電介質光學膜設置或形成于該下偏光板、該像素數(shù)組基板、該彩 色濾光片或該上偏光板上或其之間的任一位置。
全文摘要
一種光學系統(tǒng)，包括光源以及電介質光學膜。光源產生至少第一光線，其具有第一頻譜分布，且第一頻譜分布具有多個水平不同的第一波峰；電介質光學膜設置于第一光線的光學路徑上，并將第一光線轉換為第二光線，其中第二光線具有第二頻譜分布，且第二頻譜分布具有多個水平相似的第二波峰。另外，本發(fā)明還揭露一種液晶顯示裝置。
文檔編號G02F1/1335GK101191948SQ200610162798
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月23日 優(yōu)先權日2006年11月23日
發(fā)明者張紹雄, 賀方涓, 陳央嶙 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司