專利名稱:發(fā)光二極管面光源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種物理光學(xué)領(lǐng)域用于控制光的面光源裝置,特別是涉及一種發(fā)光二極管面光源裝置。
在現(xiàn)有的面光源裝置中,面光源為一種平面發(fā)光源,主要用途為液晶顯示器(LCD)的背光源,其依形態(tài)種類分別有一、小型熒光燈管(CCFL),其直徑約2mm,必須配合導(dǎo)光板及反射層使光均勻分散發(fā)光,壽命約1萬小時,其缺點為必須高壓、高頻驅(qū)動。
二、冷光片(E、L),其優(yōu)點為很薄,缺點為壽命短,大約僅為3000小時,且必須高壓驅(qū)動。
三、發(fā)光二極管,以下均簡稱為LED,其壽命為5萬小時以上,以不須高壓驅(qū)動為其優(yōu)點,其缺點為發(fā)光源不強,必須有許多顆相組合后才可以使用,通常只用小面積的單色光源作為黑白液晶顯示器(LCD)的背光源使用。
近來日本日亞化學(xué)公司更發(fā)表了LED白光背光板(面光源),如日本專利08007614A號(詳見附件一)所示,其結(jié)構(gòu)特征為將藍(lán)色光LED置于面光源的側(cè)面,利用導(dǎo)光板技術(shù)使光從側(cè)面進(jìn)入而從正面發(fā)光,而在導(dǎo)光板的上面安裝一層涂有黃色熒光粉(YAG)的面板,當(dāng)藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉時使其發(fā)黃色,并由藍(lán)色光與黃色光相混合而獲得白色光(二波長)。
日亞化學(xué)公司的LED白光背光板結(jié)構(gòu)與一般LED面光源并沒有什么不同,請參閱
圖1、圖2所示,其主要結(jié)構(gòu)是上層為擴散片20,中間層為導(dǎo)光板10,下層為反射層30與基座,其結(jié)構(gòu)特征為光源采用藍(lán)色光LED,而在上層擴散片20的內(nèi)表面上涂上一層黃色熒光粉體,利用藍(lán)色光與黃色光中和,如此即可產(chǎn)生白色光。
日亞化學(xué)公司的這項產(chǎn)品存在有下述的缺點該面光源上面的熒光粉層會阻礙光的亮度,以及該熒光粉層的均勻性不容易控制,而容易造成光色不均勻的現(xiàn)象,就熒光粉體而言,激發(fā)光源從熒光粉體背面激發(fā)而使熒光從正面出來,此種發(fā)光效率并非最好,如現(xiàn)今的電視機、日光燈都是采用這種結(jié)構(gòu)方式,而最理想的結(jié)構(gòu)方式為激發(fā)光源由熒光粉體的正面激發(fā),使熒光從正面出來,這種方式發(fā)光效率高,且光色均勻,不會受熒光粉層厚薄的影響而造成面光源不均勻,因為被激發(fā)光源所激發(fā)的熒光粉層只在表面層發(fā)生作用,光無法穿透內(nèi)層。由于此種結(jié)構(gòu)方式亮度均勻且比較亮,光不受熒光粉阻擋,故本實用新型即為采用此種技術(shù)結(jié)構(gòu)的概念而形成。
由此可見,上述現(xiàn)有的面光源裝置仍存在有諸多的問題,而丞待加以改進(jìn)。有鑒于上述現(xiàn)有的面光源裝置存在的缺陷,本設(shè)計人基于豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識,經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計,并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后,終于創(chuàng)設(shè)出本實用新型。
本實用新型的主要目的在于,克服現(xiàn)有的面光源裝置存在的缺陷,而提供一種新型結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管面光源裝置,使其主要由擴散片、導(dǎo)光板、可變換波長材料的熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒所組成,利用發(fā)光晶粒產(chǎn)生的藍(lán)光或紫外光從導(dǎo)光板的側(cè)面射入,經(jīng)導(dǎo)光板面的均光處理及反射層的光反射,使其產(chǎn)生平面光源,并激發(fā)熒光粉層,使入射光與激發(fā)熒光混合,可以形成白光或特定波長的面光源,并借由擴散片使面光源更均勻,使得此結(jié)構(gòu)設(shè)計可應(yīng)用于液晶(LCD)顯示器的背光源。
本實用新型的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。依據(jù)本實用新型提出的發(fā)光二極管面光源裝置其主要由擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒所組成,其中該導(dǎo)光板,其為一可透光的材質(zhì),該導(dǎo)光板的底表面刻設(shè)有許多小凹狀或凸?fàn)畹募y路作為發(fā)光點,使光能由導(dǎo)光板的側(cè)面進(jìn)入而從項面出來,并能得到均勻的面光;該擴散片,其為疊置于導(dǎo)光板之上,具有均光作用;該反光層,其為覆蓋于導(dǎo)光板的四周及導(dǎo)光板的底表面,以將穿透過導(dǎo)光板的光反射回來;該熒光粉層,其為可改變波長的材料,置設(shè)于導(dǎo)光板與反光層之間;該發(fā)光晶粒,設(shè)置于反光層的一側(cè),借由該發(fā)光晶粒產(chǎn)生光源,激發(fā)熒光粉層,使熒光粉產(chǎn)生另一種波長的光源,且該發(fā)光晶粒置設(shè)于導(dǎo)光板的一側(cè)。借由上述結(jié)構(gòu)相組合,利用發(fā)光晶體設(shè)置于導(dǎo)光板的側(cè)面,使光能從側(cè)面射入,經(jīng)導(dǎo)光板面的凹凸點或波浪紋路處理,及反光層周圍的反射,并激發(fā)熒光粉層使其發(fā)熒光,借由入射光及激發(fā)熒光混合,可以形成白色光或特定顏色光,再借由表面擴散片的作用,可以得到均勻的平面光源。
本實用新型的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實現(xiàn)。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的發(fā)光晶粒為藍(lán)色光或紫外光,采用紫外光晶粒時其結(jié)構(gòu)為在導(dǎo)光板上面加設(shè)一層將紫外光過濾掉使可見光通過的過濾片。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒各組成構(gòu)件其結(jié)構(gòu)為由上而下的疊層結(jié)構(gòu),該疊層結(jié)構(gòu)組成依序為擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層的結(jié)構(gòu)順序,由上而下層層疊置設(shè)置成一體。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的發(fā)光晶粒為藍(lán)色光發(fā)光晶粒,所述的熒光粉層為黃色熒光粉。由該藍(lán)光激發(fā)該黃色熒光粉產(chǎn)生黃色光,再與藍(lán)光混合而得到白色光,并經(jīng)過表面一層半透明的擴散片的均勻作用,而可得到均勻白色光面光源的裝置。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的熒光粉的黃色熒光粉其型號為Y3A15012:Ce系列熒光粉。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒各組成構(gòu)件其結(jié)構(gòu)是在導(dǎo)光板的上面加設(shè)一層過濾層,其整體結(jié)構(gòu)為由上而下的疊層結(jié)構(gòu),該疊層結(jié)構(gòu)組成依序為擴散片、過濾層、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層(基座)、發(fā)光晶粒的結(jié)構(gòu)順序,由上而下層層疊置設(shè)置成一體。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的發(fā)光晶粒為紫外光晶粒。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的發(fā)光晶粒的紫外光晶粒為采用CaN材料制成,而制作成紫外光波長從360-380nm的紫外光晶粒;其熒光粉采用為紅、綠、藍(lán)色三種顏色相混合得到三波長白色光的熒光粉,或選用個別顏色的熒光粉層。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的熒光粉層為采用壽命大為延長的氧化物熒光粉體。
前述的發(fā)光二極管面光源裝置,其中所述的發(fā)光晶粒為可激發(fā)熒光粉層的熒光粉使其發(fā)光的發(fā)光晶粒,其可設(shè)計為一顆或數(shù)顆結(jié)合為一體;該發(fā)光晶粒設(shè)置于反光層一側(cè)的凹槽內(nèi)。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和積極效果。由以上技術(shù)方案及后述的實施例可知,本實用新型主要由擴散片、導(dǎo)光板、可變換波長材料的熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒所組成,利用發(fā)光晶粒產(chǎn)生的藍(lán)光或紫外光從導(dǎo)光板的側(cè)面射入,經(jīng)導(dǎo)光板面的均光處理及反射層的光反射,使其產(chǎn)生平面光源,并激發(fā)熒光粉層,使入射光與激發(fā)熒光混合,可以形成白光或特定波長的面光源,并借由擴散片使面光源更均勻,使得此種結(jié)構(gòu)設(shè)計可以廣泛地應(yīng)用于液晶(LCD)顯示器的背光源。另外,現(xiàn)今高亮度藍(lán)光其亮度都在1cd以上,因此可用于側(cè)面導(dǎo)光光源,本實用新型僅以幾顆LED晶粒利用導(dǎo)光板側(cè)面導(dǎo)光,并在導(dǎo)光板底表面適當(dāng)位置設(shè)計有與光發(fā)射方向互相垂直的漸層紋路或具有凹槽點狀作為發(fā)光點,并在導(dǎo)光板四周及底面加以反射處理,使光能夠從底面反射回來,本實用新型所使用的導(dǎo)光板均須為上述的處理,不能用網(wǎng)印油墨形成反光點,與日亞化學(xué)公司有所不同,并且在技術(shù)上結(jié)構(gòu)上均有改進(jìn),更加適于實用。
綜上所述,本實用新型以巧思的結(jié)構(gòu)設(shè)計,利用導(dǎo)光板底部的發(fā)光點紋路的結(jié)構(gòu)設(shè)計,將熒光粉層置于導(dǎo)光板下方,利用光學(xué)反射原理,配合藍(lán)光或紫外光來激發(fā)熒光體表面,可產(chǎn)生高亮度呈均勻的混合白色面光源,與現(xiàn)有技術(shù)有所不同,不論在結(jié)構(gòu)上或功能上皆有較大改進(jìn),并產(chǎn)生了好用及實用的效果,確實具有增進(jìn)的功效,誠為一新穎、進(jìn)步及實用的新設(shè)計。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實施例及其附圖詳細(xì)給出。
圖1是現(xiàn)有一般面光源裝置的分解立體圖。
圖2是現(xiàn)有一般面光源裝置的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3是本實用新型發(fā)光二極管面光源裝置第一實施例的分解立體圖。
圖4是本實用新型發(fā)光二極管面光源裝置第一實施例的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖5是本實用新型發(fā)光二極管面光源裝置第二實施例的分解立體圖。
圖6是本實用新型發(fā)光二極管面光源裝置第二實施例的結(jié)構(gòu)剖面圖。
以下結(jié)合附圖及較佳實施例,對依據(jù)本實用新型提出的新型結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管面光源裝置其具體結(jié)構(gòu)、特征及其功效,詳細(xì)說明如后。
請參閱圖3所示,為本實用新型發(fā)光二極管(LED)面光源裝置的第一實施例,其主要由擴散片20、導(dǎo)光板10、可改變波長材料的熒光粉層50及反光層30所組成,其中導(dǎo)光板10,其為一可透光的材質(zhì),該導(dǎo)光板10的底表面12刻設(shè)有許多小凹狀或凸?fàn)畹募y路作為發(fā)光點,使光能由導(dǎo)光板10的側(cè)面進(jìn)入而從頂面出來,并能得到均勻的面光;
擴散片20,其為疊置于導(dǎo)光板10之上,具有均光作用;反光層30,其為覆蓋于導(dǎo)光板10的四周及導(dǎo)光板10的底表面12,以將穿透過導(dǎo)光板10的光反射回來;熒光粉層50,其為可改變波長的材料,置設(shè)于導(dǎo)光板10與反光層30之間;一發(fā)光晶粒40設(shè)置于反光層30一側(cè),借由該發(fā)光晶粒40產(chǎn)生光源,激發(fā)熒光粉層50,使熒光粉產(chǎn)生另一種波長的光源,該發(fā)光晶粒40,其置設(shè)于導(dǎo)光板10的一側(cè),本實施例中該發(fā)光晶粒40設(shè)置于反光層30一側(cè)的凹槽內(nèi),其可以為一顆或數(shù)顆結(jié)合為一體,發(fā)光晶粒40所發(fā)出的光須為可激發(fā)熒光粉層50的熒光粉使其發(fā)光。
請結(jié)合參閱圖4所示,為本實用新型第一實施例的剖面圖,將上述本實用新型的各組成構(gòu)件依序按擴散片20、導(dǎo)光板10、熒光粉層50、反光層30的順序,由上而下層層疊置設(shè)置成一體。如此的結(jié)構(gòu)設(shè)計,可使發(fā)光晶粒40采用藍(lán)光LED,其所發(fā)出光經(jīng)由導(dǎo)光板10的底表面12的具有凸?fàn)罨虬紶畹募y路,產(chǎn)生均勻的光點后,再照射到熒光粉層50。本實施例中該熒光粉層50為黃色熒光粉,由藍(lán)光激發(fā)該黃色熒光粉產(chǎn)生黃色光,再與藍(lán)光混合而得到白色光,并經(jīng)表面一層半透明的擴散片20的均勻作用,而可得到均勻白色光面光源的裝置。
請參閱圖5、圖6所示,為本實用新型第二實施例的結(jié)構(gòu)圖,其結(jié)構(gòu)為由上而下的疊層結(jié)構(gòu),該疊層結(jié)構(gòu)組成依序為擴散片20、過濾層60、導(dǎo)光板10、熒光粉層50、反光層(基座)30及發(fā)光晶粒40。該發(fā)光晶粒40從導(dǎo)光板10的側(cè)面射入,而使光均勻的從表面出來,其原理與前述實施例一的原理一樣,故此不再贅述。但在第二實施例中,所使用的發(fā)光晶粒40為紫外光晶粒,因此其結(jié)構(gòu)上與實施例一有點不同,即在導(dǎo)光板10的上面加設(shè)了一層過濾層60,主要目的是使紫外光被過濾除掉,而讓可見光可通過,此結(jié)構(gòu)為本實用新型的結(jié)構(gòu)特點之一。
以下說明本實用新型熒光粉層的具體結(jié)構(gòu)。在上述第一實施例中所采用的發(fā)光晶粒40為藍(lán)色光,熒光粉為黃色熒光粉,如型號為Y3A15012:Ce系列熒光粉;本實用新型第二實施例中所使用的發(fā)光晶粒40為紫外光晶粒,采用CaN材料,可制作紫外光波長從360-380nm的紫外光晶粒,目前已制作出來樣品,請參考本設(shè)計人臺灣申請申請?zhí)枮?5220218號及86211164號新白光LED,其所采用的熒光粉可為紅、綠、藍(lán)色(R、G、B)三種顏色混合,而可得到三波長白色光,或選用個別顏色的熒光粉層,另如三波長白色光面光源裝置可適用于彩色LCD的背光板使用,其應(yīng)用范圍較廣。本實用新型熒光粉層50采用氧化物熒光粉體,其壽命在一般環(huán)境下使用5萬小時毫無問題,使得其使用壽命大為延長。
本實用新型與日本日亞化學(xué)公司的日本專利公告08007614A(詳見附件一)與07176794A號(詳見附件二)有所不同,茲具體說明如下第一、結(jié)構(gòu)不同本實用新型熒光粉層置于導(dǎo)光板的下方,而日亞化學(xué)公司的專利08007614A號則是將熒光層還在導(dǎo)光板的上方,且本實用新型的亮度較亮且均勻。
第二、所使用的導(dǎo)光板制作方式不同本實用新型采用射出成型或直接在導(dǎo)光板的表面以激光、化學(xué)蝕刻加工成凹狀紋路發(fā)光點,如本設(shè)計人申請的專利第85216575號,名稱為新型LCD發(fā)光板;本實用新型所使用的導(dǎo)光板均須為上述的處理,不能用網(wǎng)印油墨形成反光點,此點與日亞化學(xué)公司有所不同。有關(guān)導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)設(shè)計,請參閱本設(shè)計人申請的臺灣專利第85216575號新型LCD背光板,此不再贅述。而日亞化學(xué)公司的專利08007614A號使用的是網(wǎng)印式油墨形成網(wǎng)點,由于使用此種方式,所以熒光粉層必須置于導(dǎo)光板的上方。另如日亞化學(xué)公司日本專利07176794A號,其直接網(wǎng)印熒光粉于導(dǎo)光板上,亦為同樣的效果。
第三、本實用新型發(fā)光源可使用藍(lán)光或紫外光晶粒,若為紫外光晶粒,則可在導(dǎo)光板上方加一層過濾層,以濾除掉紫外光,而日亞化學(xué)公司則無此裝置,且僅使用藍(lán)色光。
綜上所述,本實用新型以巧思的結(jié)構(gòu)設(shè)計,利用導(dǎo)光板底部的發(fā)光點紋路設(shè)計,將熒光粉層置于導(dǎo)光板下方,利用光學(xué)反射原理,配合藍(lán)光或紫外光來激發(fā)熒光體表面,使其可產(chǎn)生高亮度呈均勻的混合白色面光源,并與現(xiàn)有技術(shù)有所不同,而具有新穎性與進(jìn)步性。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于其主要是由擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒所組成,其中該導(dǎo)光板,其為一可透光的材質(zhì),該導(dǎo)光板的底表面刻設(shè)有許多小凹狀或凸?fàn)畹募y路作為發(fā)光點;該擴散片,其為疊置于導(dǎo)光板之上;該反光層,其為覆蓋于導(dǎo)光板的四周及導(dǎo)光板的底表面;該熒光粉層,其為可改變波長的材料,置設(shè)于導(dǎo)光板與反光層之間;該發(fā)光晶粒,設(shè)置于反光層的一側(cè),且該發(fā)光晶粒置設(shè)于導(dǎo)光板的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的發(fā)光晶粒為藍(lán)色光或紫外光,采用紫外光晶粒時其結(jié)構(gòu)為在導(dǎo)光板上面加設(shè)一層將紫外光過濾掉使可見光通過的過濾片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒各組成構(gòu)件其結(jié)構(gòu)為由上而下的疊層結(jié)構(gòu),該疊層結(jié)構(gòu)組成依序為擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層的結(jié)構(gòu)順序,由上而下層層疊置設(shè)置成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的發(fā)光晶粒為藍(lán)色光發(fā)光晶粒,所述的熒光粉層為黃色熒光粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的熒光粉的黃色熒光粉其型號為Y3A15012:Ce系列熒光粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒各組成構(gòu)件其結(jié)構(gòu)是在導(dǎo)光板上面加設(shè)一層過濾層,其整體結(jié)構(gòu)為由上而下的疊層結(jié)構(gòu),該疊層結(jié)構(gòu)組成依序為擴散片、過濾層、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層(基座)、發(fā)光晶粒的結(jié)構(gòu)順序,由上而下層層疊置設(shè)置成一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的發(fā)光晶粒為紫外光晶粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的發(fā)光晶粒的紫外光晶粒為采用CaN材料制成,而制作成紫外光波長從360-380nm的紫外光晶粒;其熒光粉采用為紅、綠、藍(lán)色三種顏色相混合得到三波長白色光的熒光粉,或選用個別顏色的熒光粉層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的熒光粉層為采用壽命大為延長的氧化物熒光粉體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光二極管面光源裝置,其特征在于所述的發(fā)光晶粒為可激發(fā)熒光粉層的熒光粉使其發(fā)光的發(fā)光晶粒,其可設(shè)計為一顆或數(shù)顆結(jié)合為一體;該發(fā)光晶粒設(shè)置于反光層一側(cè)的凹槽內(nèi)。
專利摘要一種發(fā)光二極管面光源裝置,由擴散片、導(dǎo)光板、熒光粉層、反光層及發(fā)光晶粒組成,導(dǎo)光板為透光材質(zhì),底面設(shè)有凹凸紋路為發(fā)光點;擴散片置于導(dǎo)光板上;反光層覆蓋導(dǎo)光板四周及底面;熒光粉層為改變波長材料,設(shè)于導(dǎo)光板與反光層間;發(fā)光晶粒設(shè)于反光層及導(dǎo)光板一側(cè)。發(fā)光晶粒產(chǎn)生籃光或紫外光從導(dǎo)光板側(cè)面射入,經(jīng)導(dǎo)光板均光及反射層光反射產(chǎn)生平面光源并激發(fā)熒光粉層,使入射光與激發(fā)熒光混合形成白光面光源,借擴散片使面光源更均勻。其可應(yīng)用于液晶顯示器的背光源。
文檔編號G02F1/1335GK2310926SQ9722769
公開日1999年3月17日 申請日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月26日
發(fā)明者陳興 申請人:陳興