CN1567056A

CN1567056A - 平面显示器的光源结构

Info

Publication number: CN1567056A
Application number: CN 03143064
Authority: CN
Inventors: 麦哲魁
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: CN100334490C

Abstract

本发明为一种平面显示器的光源结构，其至少包括：一背光模块，其具有一发光光源，用以产生一第一颜色光；以及一偏光板，其包括至少一荧光层，该荧光层受第一颜色光的激发，以产生白光或具有第二颜色的混合光。

Description

平面显示器的光源结构

技术领域

本发明涉及一种光源结构，特别是涉及一种适用于平面显示器的光源结构。

背景技术

随着信息时代的来临，平面显示器已成为各式电气设备的必要配备，例如广泛地使用于笔记型计算机、移动电话、信息家电(IA)及个人数字助理(PDA)等。轻、薄、省电是显示器的基本要求，但受限于视角、应答速度、亮度、画质等问题，相关技术已投入相当大的研发成本。在新一代的平面显示器技术中，液晶显示器由于具有亮度佳、画质清析、广视角、高应答速度、低耗电等特性，故深具发展浅力。

请参阅图1，其为传统穿透式液晶显示器的结构示意图。如图1所示，由于液晶分子本身不会发光，因此必须在液晶显示面板后方加上一组背光模块10，以提供所需的光线。背光模块10内部或两侧通常设置有发光光源101，例如灯管或发光二极管等，发光光源101所输出的白色光线11经背光模块10内的导光板、反射片与扩散片等作用，可将光线11均匀地由背光模块10表面输出且穿透下偏光板12(Polarizer)、玻璃基板13(GlassSubstrate)、液晶14(Liquid Crystal)、彩色滤光片15(Color Filter)、上偏光板16(Polarizer)等相关材料，以进入人的眼睛而形成影像。换言之，液晶显示器需先利用背光模块10投射出的白色光线11，使其经过下偏光板12，再经由玻璃基板13穿透至液晶14，此时液晶显示器可利用导电玻璃(ITO)17间电压的变化来改变液晶分子的排列状态，进而使射入的光线产生角度偏转的现象。这些光线接着还须经过前方的彩色滤光片15与上偏光板16。由于上偏光板16和下偏光板12间可极化的光线角度相差90度，原本会将所有的光线阻隔下来，但因为液晶14可以通过电压的变化使射入的光线产生偏转，因此只要改变液晶14间的电压值就可以控制最后输出的光线18强度与色彩，进而能在液晶显示器上出现不同深浅的颜色组合。

背光模块10与偏光板16，12为液晶显示器中相当重要的组件，以下分别就这些组件目前的技术背景作一简单说明：

请参阅图2，其为传统偏光板的结构示意图。如图2所示，传统的偏光板(polarizer)由表面保护层21(surface protective layer)、保护层22(protectivelayer)、偏光子层23(polarizing layer)、保护层24(protective layer)、黏着层25(adhesive layer)与离型层26(release film)所组成。其中偏光子层23所使用的材料为聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)，其延伸特性具有偏光的作用，因此普遍被当为偏光基质。由于聚乙烯醇(PVA)在经过延伸之后，通常机械性质会降低且变得容易碎裂，因此当聚乙烯醇延展成膜后，两侧通常会镀上一层保护层22，24，例如三醋酸纤维层(triacetyl-cellulose，TAC)，一方面可以保护，另一方面则可以防止聚乙烯醇(PVA)膜的回缩。另外，在保护层22，24的外层还可加上一层表面保护膜21及离型膜26，以做为偏光板保存及运送保护之用。

一般光源的光线为多方向性(非极化)，偏光板在液晶显示器内扮演的角色如同光线的过滤器，可以过滤掉非特定方向的光，只留下特定方向的光(即将非极化光变成极化光)。在液晶显示器内通常会配置上下两偏光板，上下两偏光板可极化的光线互成90度，故通过第一片偏光板的光，恰不能通过另一片偏光板，但若在两片偏光板中间加上经旋转方向配置的液晶，就可引导光极化方向转变90度，而极化光就可以通过第二片偏光板，但若通过电压让液晶方向与通过第一片偏光板的极化光方向一致，极化光就无法通过第二片偏光板。依此原理，通过电压调控液晶旋转的方向，就可以改变面板上光线明暗的变化。

背光模块10的主要组件包括发光光源、导光板(Light Guide)、反射片(reflection sheet)、扩散片(Diffusion Sheet)与增光片(Brightness Enhancementsheet)等。背光模块10的发光光源可以是灯管或发光二极管等，然而为配合液晶显示器轻薄化的趋势，生产薄化、重量轻的背光模块也为目前研究的主要方向。以发光二极管(LED)为发光光源由于具有亮度高、寿命长、可靠度好、成本低等多种优点，特别是近几年来，随着技术的发展，发光二极管(LED)已覆盖了红、橙、黄、黄绿、绿、蓝、白色等多种颜色，可作为中小型液晶显示器理想的发光光源，因而逐渐成为市场的主流。

请参阅图3a与图3b，其显示两种使用发光二极管为发光光源的背光模块结构示意图。如图3a与图3b所示，发光二极管31设置于导光板32的侧边，通过导光板32、反射片33、扩散片34或增光片35作用，发光二极管31所射出的光线可均匀地从背光模块表面射出。然而，在中小尺寸的薄膜晶体管液晶显示器中，大都运用产生白色光的发光二极管当作发光光源。而目前产生白色光的发光二极管主要做法是将发光芯片放置于电极支架凹槽中，并在发光芯片上涂上一层或多层荧光粉，以通过混光的方式达到产生白光的目的，例如：产生红色光的发光芯片，配合蓝与绿荧光粉层，则可发出白色光源；另外，产生蓝色光的发光芯片，配合黄色荧光粉层，则可发出白色光源。在考虑发光效率、寿命等等条件下，目前只能使用NICHIA公司所制的白色发光二极管，然而产生白色光的发光二极管无论在寿命与价格上都比产生红色光、绿色光和黄色光的发光二极管等差，如此将缩短液晶显示器的使用寿命，并增加生产成本。

因此，如何发展一种可避免上述缺点的光源结构，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种改进的平面显示器光源结构，以取代传统背光模块提供白色光的方式，由此可增加平面显示器的使用寿命与降低成本。

本发明的另一目的在于提供一种平面显示器的光源结构，其可利用非白光的发光二极管作为背光模块的发光光源，并利用荧光粉层的混光作用，以达到产生白光或其它特殊颜色混合光的目的。

为达上述目的，本发明提供一种平面显示器的光源结构，其至少包括：一背光模块，其具有一发光光源，用以产生一第一颜色光；以及一偏光板，其包括至少一荧光层，该荧光层受第一颜色光的激发，以产生白光或具有第二颜色的混合光。

根据本发明的构想，偏光板为平面显示器的上偏光板或下偏光板，且荧光层设置于上偏光板或下偏光板的偏光子层与表面保护层之间。另外，偏光板还可包括一保护层，用以保护荧光层。而背光模块的发光光源以发光二极管(LED)为佳，且平面显示器以低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器为较佳。

在一较佳实施例中，当第一颜色光为红色光时，偏光板可包括一蓝色荧光层及一绿色荧光层，这些荧光层受到红色光激发后，经由混光作用可产生白光或具第二颜色的混合光。当第一颜色光为绿色光时，偏光板可包括一红色荧光层及一蓝色荧光层，这些荧光层受绿色光的激发后，经混光作用可产生白光或具有第二颜色的混合光。当第一颜色光为蓝色光时，偏光板可包括一黄色荧光层，此黄色荧光层受蓝色光激发后，经混光作用可产生白光或具第二颜色的混合光。

为达上述目的，本发明另提供一种偏光板结构，其设置于一平面显示器的一背光模块上方，其特点在于：偏光板结构包括至少一荧光层，该荧光层受背光模块所提供的第一颜色光激发且经混光作用后，可产生白光或具第二颜色的混合光。

根据本发明的构想，其中偏光板结构还包括一黏着层、多个保护层、一偏光子层与一表面保护层。

附图说明

图1为穿透式液晶显示器的结构示意图；

图2为传统偏光板的结构示意图；

图3a为使用发光二极管为发光源的传统背光模块结构示意图；

图3b为使用发光二极管为发光源的另一传统背光模块结构示意图；

图4为本发明第一较佳实施例的平面显示器的光源结构示意图；

图5为本发明第二较佳实施例的平面显示器的光源结构示意图；

图6为本发明第三较佳实施例的平面显示器的光源结构示意图。

具体实施方式

请参阅图4，其为本案第一较佳实施例的平面显示器光源结构示意图。如图4所示，本发明的平面显示器光源结构包括一背光模块40以及一偏光板41，其中背光模块40除发光光源401为产生非白色光的发光二极管外，其余组件例如导光板、反射片、扩散片、增光片以及菱镜片等组件都与现有技术相同，在此不再赘述。另外，偏光板41除包括一层或多层荧光层外，其于材料层例如表面保护层411、保护层412、偏光子层413、保护层414以及黏着层415等都与现有技术相同，在此也不再赘述。

在此实施例中，背光模块40使用产生红色光的发光二极管401作为发光光源，根据国际照明委员会于1931年所导入的色度图(CIE 1931CHROMATICITY DIAGRAM)，红色光、绿色光与蓝色光混色可产生平面显示器所需的白光，因此偏光板41除表面表护层411、保护层412、偏光子层413、保护层414与黏着层415外，可增加一绿色荧光层421与一蓝色荧光层422，以作为混光作用的组件。当然，为保护绿色荧光层421与蓝色荧光层422，也可在蓝色保护层422上增加一保护层423。

此实施例的主要混色过程如下：首先，发光二极管401所产生的红色光42经由导光板、反射片、扩散片与菱镜片等作用，可均匀地由背光模块40的表面射出。然后，红色光42透过偏光板41的表面保护层411及保护层412后，进入绿色荧光层421与蓝色荧光层422并激发各层的荧光粉，使其发生混光作用而产生白光43。接着，白光43透过保护层423进入偏光子层413以进行偏光作用。最后，经偏光或极化后之白光44，透过保护层414与黏着层415输出，以供平面显示器使用。

请参阅图5，其为本案第二较佳实施例的平面显示器光源结构示意图。于此实施例中，背光模块40使用产生绿色光的发光二极管401作为发光光源，根据国际照明委员会于1931年所导入的色度图(CIE 1931CHROMATICITY DIAGRAM)，绿色光、红色光与蓝色光混色后可产生平面显示器所需之白光，因此偏光板41除表面表护层411、保护层412、偏光子层413、保护层414与黏着层415外，可增加一红色荧光层424与一蓝色荧光层425，以作为混光作用的组件。当然，为保护红色荧光层424与蓝色荧光层425也可在蓝色荧光层425上增加一保护层423。

此实施例的主要混色过程如下：首先，发光二极管401所产生的绿色光42经由导光板、反射片、扩散片与菱镜片等作用，可均匀地由背光模块40的表面射出。然后，绿色光42透过偏光板41的表面保护层411及保护层412后，进入红色荧光层424与蓝色荧光层425并激发各层的荧光粉，使其发生混光作用而产生白光43。接着，白光43透过保护层423进入偏光子层413进行偏光作用。最后，经偏光或极化后的白光44会透过保护层414与黏着层415输出，以供平面显示器使用。

请参阅图6，其为本案第三较佳实施例的平面显示器光源结构示意图。在此实施例中，背光模块40使用产生蓝色光42的发光二极管401作为发光光源，国际照明委员会于1931年所导入的色度图(CIE 1931CHROMATICITY DIAGRAM)，蓝色光与黄色光混色可产生平面显示器所需的白光，因此偏光板41除表面表护层411、保护层412、偏光子层413、保护层414与黏着层415外，可增加一黄色荧光层426，以作为混光作用的组件。当然，为保护黄色荧光层426也可在黄色保护层426上增加一保护层423。

此实施例的主要混色过程如下：首先，发光二极管401所产生的蓝色光42经由导光板、反射片、扩散片与菱镜片等作用，可均匀地由背光模块40的表面射出。然后，蓝色光42透过偏光板41的表面保护层411及保护层412后，进入黄色荧光层426并激发荧光粉，使其发生混光作用而产生白光43。接着，白光43透过保护层423进入偏光子层413进行偏光作用。最后，经偏光或极化后的白光44，透过保护层414与黏着层415输出，以供平面显示器使用。

以上所述的实施例虽以红色、蓝色及绿色发光二极管来举例说明，但是依据相同的原理及应用，对熟悉此技术人员而言，也可依发光二极管所产生的光线颜色，并参照国际照明委员会于1931年所导入的色度图(CIE1931 CHROMATICITY DIAGRAM)来决定其所需搭配的荧光层颜色，以改变偏光板的设计，并通过混光作用以产生所需的白光或特定颜色的混合光。另外，本发明的平面显示器光源结构，可应用在各式平面显示器中，且以中小尺寸的低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器为佳。至于偏光板40则不限于下偏光板而已，上偏光板或其它平面显示器中可运用的材料板，在此都可并入参考。

综上所述，本发明在平面显示器的偏光板中设置至少一荧光层，并利用非白色的发光二极管所产生的光源来激发荧光层，经由混色作用使其产生白光或具其它特定颜色的混合光，以供平面显示器使用。本发明的平面显示器光源结构只需配合非白光的发光二极管就可产生平面显示器所需的白光，因此能增加平面显示器的使用寿命，并节省生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都属于本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种平面显示器的光源结构，其至少包括：

一背光模块，其具有一发光光源，用以产生一第一颜色光；以及

一偏光板，其包括至少一荧光层，该荧光层受该第一颜色光的激发，以产生白光或具有第二颜色的混合光。

2.如权利要求1所述的平面显示器的光源结构，其中该偏光板为该平面显示器的上偏光板或下偏光板。

3.如权利要求2所述的平面显示器的光源结构，其中该荧光层设置于该上偏光板或下偏光板的偏光子层与表面保护层之间。

4.如权利要求1所述的平面显示器的光源结构，其中该偏光板还包括至少一保护层，用以保护该荧光层。

5.如权利要求1所述的平面显示器的光源结构，其中该背光模块的该发光光源为一发光二极管。

6.如权利要求5所述的平面显示器的光源结构，其中该第一颜色光为红色光，且该偏光板包括一绿色荧光层及一蓝色荧光层，该各荧光层受该红色光的激发，经混光以产生该白光或具第二颜色的混合光。

7.如权利要求5所述的平面显示器的光源结构，其中该第一颜色光为绿色光，且该偏光板包括一红色荧光层及一蓝色荧光层，该各荧光层受该绿色光的激发，经混光以产生该白光或具有第二颜色的混合光。

8.如权利要求5所述的平面显示器的光源结构，其中该第一颜色光为蓝色光，且该偏光板包括一黄色荧光层，该黄色荧光层受该蓝色光的激发，经混光以产生该白光或具第二颜色的混合光。

9.如权利要求1所述的平面显示器的光源结构，其中该平面显示器为一低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器。

10.一种偏光板结构，其设置于一平面显示器的一背光模块上方，其特征在于：该偏光板结构包括至少一荧光层，该荧光层受该背光模块所提供的第一颜色光激发，以产生白光或具有第二颜色的混合光。