CN101451673B - 照明装置、颜色转换元件以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了照明装置、颜色转换元件以及显示装置。该照明装置包括透明基板、荧光体层、光波长选择滤光层以及发光元件。所述透明基板具有彼此相反的第一表面和第二表面。所述荧光体层布置在所述透明基板的第一表面侧上。所述光波长选择滤光层布置在所述透明基板的第二表面侧上，且透射第一波长的光并反射第二波长的光，所述第二波长的光是通过被所述第一波长的光激励而从所述荧光体层发出的。所述发光元件从所述透明基板的所述光波长选择滤光层这一侧朝着所述光波长选择滤光层发射所述第一波长的光。由于设置了光波长选择滤光层，可得到具有较少光损失并能提高亮度的照明装置，并且通过使用该照明装置，可得到具有极好显示质量的显示装置。

Description

照明装置、颜色转换元件以及显示装置
相关申请的交叉参考
本发明包含与2007年12月7日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-317455相关的主题，在此将该日本专利申请的全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及在例如液晶显示器等显示装置中使用的照明装置、在该照明装置中使用的颜色转换元件以及使用该照明装置的显示装置。
背景技术
作为在液晶显示器等显示装置中使用的照明装置的光源，可使用例如电致发光(EL)以及冷阴极管(冷阴极荧光灯(CCFL))等，并且这些照明装置的发光颜色大部分为白色。
此外，目前正在开始将发光二极管用作照明装置的光源。例如，作为使用发光二极管作为光源的照明装置，存在着一种使用蓝光发光二极管作为光源的照明装置，并且在导光板的一个表面上设置有散射层而在该导光板的另一表面上设置有由荧光体构成的荧光体层(例如参见日本专利公报No.3116727(第[0006]～第[0018]段)，图2)。在该照明装置中，从蓝光发光二极管发出的光通过散射层在导光板内部散射以使导光板的表面亮度均衡，并且从蓝光发光二极管发出的光的发光颜色与从荧光体发出的光的发光颜色进行合成，因而射出白光。
在上述照明装置中，在从导光板射出的光中，已经通过荧光体层进行了颜色转换的光从各个方向射出。因此，存在的问题是，还有大量的光沿导光板方向返回，因而使得光的利用率很低。
发明内容
鉴于上述问题，就需要能使从发光元件发出的光具有较少损失并能提高亮度的照明装置、用于该照明装置中的颜色转换元件以及使用该照明装置的显示装置。
根据本发明的实施例，提供了一种照明装置，其包括透明基板、荧光体层、光波长选择滤光层以及发光元件。所述透明基板具有彼此相反的第一表面和第二表面；所述荧光体层被布置在所述透明基板的第一表面侧上；所述光波长选择滤光层被布置在所述透明基板的第二表面侧上，并且被设置为透射第一波长的可见光并反射第二波长的可见光，所述第二波长的可见光是通过被所述第一波长的可见光激励而从所述荧光体层发出的；所述发光元件被设置为从所述照明装置的所述光波长选择滤光层这一侧朝着所述光波长选择滤光层发射所述第一波长的可见光。其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，所述照明装置还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
在本发明的实施例中，由于设置了所述光波长选择滤光层，因而可把来自所述发光元件的激励光低损失地引入到所述荧光体层中，并且在已经通过所述荧光体层进行了颜色转换的光中，未从所述照明装置的出射表面射出去的光被所述光波长选择滤光层反射以便再使用。因此，可得到具有高的光效率并能提高亮度的照明装置。
此外，在本发明实施例的照明装置中，所述发光元件为蓝光发光二极管，并且所述荧光体层包括被激励光即蓝光激励而发出绿光的荧光体以及被激励光激励而发出红光的荧光体。
因此，可得到射出白光的照明装置。
此外，在本发明实施例的照明装置中，所述发光元件为蓝光发光二极管，并且所述荧光体层包括被激励光即蓝光激励而发出黄光的荧光体。
因此，可得到射出白光的照明装置。
此外，在本发明实施例的照明装置中，所述发光元件为紫(近紫外)光发光二极管，并且所述荧光体层包括被激励光即紫(近紫外)光激励而发出红光的荧光体、被激励光激励而发出绿光的荧光体以及被激励光激励而发出蓝光的荧光体。
因此，可得到射出白光的照明装置。
此外，在本发明实施例的照明装置中，所述光波长选择滤光层由通过层压具有不同折射率的多个膜而得到的层压层构成。
通过如此层压具有不同折射率的多个膜，可以得到能透射第一波长的光并反射第二波长的光的膜。
此外，在本发明实施例的照明装置中，构成所述光波长选择滤光层的所述层压层是通过层压Nb2O5膜及SiO2膜而得到的。
因而，可将Nb2O5膜及SiO2膜用作所述具有不同折射率的多个膜。
此外，在本发明实施例的照明装置中，对应于所述透明基板的整个表面设置有一个以上的所述发光元件。
因而，可在整个表面上布置有多个发光元件。
此外，本发明实施例的照明装置还包括导光板，所述导光板在所述发光元件与所述光波长选择滤光层之间被布置在从所述发光元件发出的光的光路上。
因而，可设置有导光板。
此外，在本发明实施例的照明装置中，多个所述发光元件沿所述导光板的端部布置着。
通过使用所述导光板并将所述发光元件沿所述导光板的端部布置，与发光元件被布置在整个表面上的情况相比可减少发光元件的数量。
此外，本发明实施例的照明装置还包括具有防潮功能的保护膜，所述保护膜被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上。
由于设置了具有防潮功能的保护膜，因此可抑制由于从外面进入荧光体层的湿气而引起的该荧光体层的劣化。因此，可得到具有更宽的荧光体材料选择范围及高可靠性的照明装置。
此外，本发明实施例的照明装置还包括防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上。
如上所述设置的防止反射层可额外地提高照明装置的亮度。具体地，因为有光在荧光体层与空气之间的界面处被反射并因此未从照明装置的出射表面射出去，即因为在未设置防止反射层的情况下会有光损失，所以通过设置防止反射层就可抑制由于上述在荧光体层与空气之间的界面处的光反射而产生的光损失，从而提高照明装置的亮度。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种照明装置，其包括导光板、多个发光元件、荧光体层以及光波长选择滤光层。所述多个发光元件沿所述导光板的端部布置着，并且各个所述发光元件被设置为发出第一波长的可见光。所述光波长选择滤光层被设置为透射所述第一波长的可见光并反射第二波长的可见光，所述第二波长的可见光是通过被所述第一波长的可见光激励而从所述荧光体层发出的。所述荧光体层和所述光波长选择滤光层从所述导光板一侧按上述顺序布置在所述导光板与所述多个发光元件之间。其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，所述照明装置还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
在本发明的实施例中，由于设置了光波长选择滤光层，因此可把来自发光元件的激励光低损失地引入所述荧光体层中，并且在已经通过荧光体层进行了颜色转换的光中，未从照明装置的出射表面射出去的光被所述光波长选择滤光层反射以便再使用。因而，可得到具有高的光效率并能提高亮度的照明装置。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种颜色转换元件，其包括透明基板、荧光体层以及光波长选择滤光层。所述透明基板具有彼此相反的第一表面和第二表面；所述荧光体层被布置在所述透明基板的第一表面侧上；所述光波长选择滤光层被布置在所述透明基板的第二表面侧上，并且被设置为透射第一波长的可见光并反射第二波长的可见光。其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，所述颜色转换元件还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
通过将本发明实施例的这种颜色转换元件结合到使用能发出第一波长的光且作为光源的发光元件的照明装置中，就可把来自所述发光元件的激励光低损失地引入所述荧光体层中，并且在已经通过所述荧光体层进行了颜色转换的光中，未从所述照明装置的出射表面射出去的光被所述光波长选择滤光层反射以便再使用。因而，可得到具有高的光效率并能提高亮度的照明装置。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种显示装置，其包括显示面板以及被设置为与所述显示面板相邻的照明装置。所述照明装置包括透明基板、荧光体层、光波长选择滤光层以及发光元件。所述透明基板具有彼此相反的第一表面和第二表面。所述荧光体层被布置在所述透明基板的第一表面侧上。所述光波长选择滤光层被布置在所述透明基板的第二表面侧上，并且被设置为透射第一波长的可见光并反射第二波长的可见光，所述第二波长的可见光是通过被所述第一波长的可见光激励而从所述荧光体层发出的。所述发光元件被设置为从所述照明装置的所述光波长选择滤光层这一侧朝着所述光波长选择滤光层发射所述第一波长的可见光。其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，所述照明装置还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
在本发明的实施例中，由于使用了包括光波长选择滤光层的照明装置，因而可得到能提高亮度并具有极好显示质量的显示装置。
如上所述，根据本发明的实施例，可得到具有较少光损失并能提高亮度的照明装置，并且通过使用这种照明装置，可得到具有极好显示质量的显示装置。
根据下面对附图所示的本发明最佳实施例的详细说明，本发明的这些及其他目的、特征和优点将更加明显。
附图说明
图1A是部分地构成本发明实施例照明装置的发光元件基板的示意性平面图，图1B是该照明装置的示意性截面图；
图2是照明装置的局部放大截面图；
图3是示出了通过照明装置得到的白光光学特性的视图；
图4是板状颜色转换元件的局部放大截面图；
图5是示出了在未设置光波长选择滤光层的情况下，板状颜色转换元件的光路的视图；
图6是示出了在设置有光波长选择滤光层的情况下，板状颜色转换元件的光路的视图；
图7是示出了板状颜色转换元件的光学特性的视图；
图8是示出了板状颜色转换元件的光学特性的视图；
图9是本发明另一个实施例的板状颜色转换元件的局部放大截面图；
图10是本发明另一个实施例的包括防止反射层的板状颜色转换元件的局部放大截面图；
图11是示出了图10所示板状颜色转换元件的光学特性的视图；
图12是示出了包括防止反射层的板状颜色转换元件的一个变型例的局部放大截面图；
图13是示出了包括防止反射层的板状颜色转换元件的另一变型例的局部放大截面图；
图14是示出了图13所示板状颜色转换元件的结构体的高度与折射率之间关系的视图；
图15是本发明另一个实施例的照明装置的示意性截面图；
图16是示出了图15所示照明装置的一个变型例的示意性截面图；
图17是本发明另一个实施例的照明装置的示意性截面图；
图18是示出了图17所示照明装置的一个变型例的示意性截面图；
图19是液晶电视的示意性立体图；以及
图20是示意性地示出了由液晶电视的壳体所保持的部分的分解立体图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。在下面的实施例中，把本发明的包括照明装置的显示装置应用到液晶电视上。
应注意的是，本发明的显示装置的应用范围不限于液晶电视。该显示装置只需是一种包括照明装置的显示装置，并因此能广泛应用到例如个人计算机和个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)上。
图19是作为本发明显示装置的液晶电视100的示意性立体图。图20是示意性地示出了由液晶电视100的壳体300所保持的部分的分解立体图。如图所示，液晶电视100包括：作为显示面板的液晶面板200；照明装置1(101，201，301，401)；用于驱动液晶面板200的驱动电路420；用于固持液晶面板200、照明装置1和驱动电路420的壳体300；以及用于固持壳体300的座架400。照明装置1从背面照亮液晶面板200的图像显示区并射出白光。
第一实施例
以下，参照图1～图7说明本发明第一实施例的照明装置。
图1A是部分地构成照明装置1的发光元件基板14的示意性平面图，图1B是照明装置1的示意性截面图。图2是照明装置1的局部放大截面图。图3是示出了板状颜色转换元件的光学特性的视图。图4是部分地构成照明装置1的板状颜色转换元件20的局部放大截面图。图5是示出了在未设置光波长选择滤光层的情况下的光路的视图，图6是示出了在设置有光波长选择滤光层的情况下的光路的视图。图7和图8均是示出了图4所示的板状颜色转换元件20的光学特性的视图，其中图7示出了波长与反射率之间的关系，而图8示出了波长与透射率之间的关系。
如图1A和图1B所示，照明装置1包括：平面形状为矩形的发光元件基板14、反射板13、平面形状为矩形的板状颜色转换元件20以及平面形状为矩形的扩散板30。发光元件基板14与板状颜色转换元件20彼此相隔约20mm(图1B中由a所示的距离)，并且发光元件基板14与板状颜色转换元件20之间的间隙15通过多个支柱12和反射板13来保持。反射板13被布置为，在全部四个侧边上包围住在发光元件基板14与板状颜色转换元件20之间形成的空间。由于设置有反射板13，来自作为发光元件的蓝光发光二极管10的激励光即使被导向照明装置1的端部时，也会被反射板13反射回来，因此使得光可以再使用，这样可得到良好的光效率。扩散板30被布置在板状颜色转换元件20的上面。布置有扩散板30的照明装置1的那一侧是光出射表面1a，并且在液晶电视100的例子中，照明装置1被布置为使其光出射表面1a这一侧位于作为显示屏的液晶面板200一侧上。例如，本实施例的照明装置1可用于大的46英寸液晶电视中，并且尺寸为570mm长、1020mm宽。
发光元件基板14包括由环氧玻璃板(FR-4)构成的基板11以及按12mm的规则间隔布置在基板11上的总共3200个(40×80)蓝光发光二极管10，在所述环氧玻璃板中，将环氧树脂渗透到通过将玻璃纤维编织成布的形式而得到的玻璃纤维布中。上述多个蓝光发光二极管10与板状颜色转换元件20的透明基板23的整个表面对应地布置着。使用了InGa基蓝光发光二极管10。
如图2所示，板状颜色转换元件20包括：具有彼此相反的第一表面23a和第二表面23b且由聚对苯二甲酸乙二酯(PET，polyethyleneterephthalate)等形成的透明基板23；布置在透明基板23的第一表面23a上且作为颜色转换层的荧光体层22；以及布置在第二表面23b上的光波长选择滤光层24。
透明基板23的折射率n为1.6，膜厚为100μm。
荧光体层22具有彼此相反的第一表面22a和第二表面22b，并且扩散板30布置在荧光体层22的第一表面22a侧上，而透明基板23布置在荧光体层22的第二表面22b侧上。
荧光体层22含有两种类型的荧光体，即绿色荧光体和红色荧光体，所述绿色荧光体通过被从蓝光发光二极管10发出的作为第一波长的蓝色波长的蓝光激励，而发出作为第二波长的绿色波长的绿光，所述红色荧光体通过被该蓝光激励而发出作为第二波长的红色波长的红光。因此，已经通过荧光体层22进行了颜色转换的绿光和红光与来自蓝光发光二极管10的作为激励光的蓝光混合，因此产生了白光，并且该白光被扩散板30扩散然后从光出射表面1a射出去。
通过本实施例的照明装置1得到的白光的光波长特性用图3中的实线表示为类型1。三个峰分别表示作为激励光的蓝光、从绿色荧光体发出的绿光以及从红色荧光体发出的红光。该曲线示出了蓝光的主发光峰位于约450nm，绿光的主发光峰位于约530nm，以及红光的主发光峰位于约650nm。
应注意的是，获取白光的方法不限于上述方法。例如，也可使用含有黄色荧光体的荧光体层，所述黄色荧光体通过被从蓝光发光二极管10发出的作为第一波长的蓝色波长的蓝光激励，而发出作为第二波长的黄色波长的黄光。因此，已经通过荧光体层进行了颜色转换的黄光与上述蓝光混合因而产生白光。此情况下的白光的光波长特性用图3中的虚线表示为类型2。两个峰分别表示蓝光和从黄色荧光体得到的黄光。该曲线示出了蓝光的主发光峰位于约450nm，黄光的主发光峰位于约540～560nm。
此外，尽管在本例中使用了蓝光发光二极管作为发光元件，但本发明不限于此。例如，当用紫(近紫外)光发光二极管代替蓝光发光二极管时，也可使用含有红色荧光体、绿色荧光体以及蓝色荧光体的荧光体层，所述红色荧光体通过被从紫(近紫外)光发光二极管发出的作为第一波长的紫色(近紫外)波长的紫(近紫外)光激励，而发出作为第二波长的红色波长的红光，所述绿色荧光体通过被该紫(近紫外)光激励而发出作为第二波长的绿色波长的绿光，所述蓝色荧光体通过被该紫(近紫外)光激励而发出作为第二波长的蓝色波长的蓝光。因此，已经通过荧光体层进行了颜色转换的红光、绿光以及蓝光与上述紫(近紫外)光混合，从而得到白光。
此外，虽然在本实施例中得到了白光，但为了获得所需颜色的光并作为从照明装置射出去的光，也可适当地选择发光元件的类型和荧光体的类型。
作为荧光体层22，使用了如下一种荧光体层：在该荧光体层中，把作为绿色荧光体的SrGa2S4:Eu2+以及作为红色荧光体的(Ca，Sr，Ba)S:Eu2+散布在例如由聚乙烯醇缩丁醛树脂构成的粘合剂中。在对荧光体材料的说明中，“:”的前面部分代表母体，后面部分代表激活剂。
如图4所示，光波长选择滤光层24由层压膜构成，该层压膜是通过从透明基板23一侧将第一五氧化二铌(Nb2O5)膜24a、第一二氧化硅(SiO2)膜24b、第二五氧化二铌膜24c、第二二氧化硅膜24d以及第三五氧化二铌膜24e按上述顺序进行层压而得到的。第一五氧化二铌膜24a、第一二氧化硅膜24b、第二五氧化二铌膜24c、第二二氧化硅膜24d以及第三五氧化二铌膜24e的膜厚分别为78nm、108nm、62nm、93nm以及80nm。各层五氧化二铌膜的折射率n为2.3，并且各层二氧化硅膜的折射率n为1.46。通过如此层压具有不同折射率的各膜，可得到具有能透射第一波长(在本例中为蓝色波长)的光并反射第二波长(在本例中为红色波长和绿色波长)的光的功能的光波长选择滤光层24。
光波长选择滤光层24是这样一种层，它透射作为激励光的蓝光并反射已经通过荧光体层22进行了颜色转换的光中进入到透明基板23这一侧的光。参照图5和图6，将会给出关于设置有光波长选择滤光层24的情况与未设置光波长选择滤光层24的情况之间的光路差异的说明。图5示出了未设置光波长选择滤光层24的情况，而图6示出了设置有光波长选择滤光层24的情况。
在图5所示的未设置光波长选择滤光层24的情况下，来自蓝光发光二极管10的激励光40部分地被透明基板23反射因而产生光41，余下的光进入透明基板23中。已进入透明基板23中的光从透明基板23中透射过去并进入荧光体层22中，由此，荧光体受到激励从而发出红光和绿光。光50是已经进行了颜色转换的光中除了从光出射表面1a射出去的光之外的光，光50进入透明基板23中，它的大部分从透明基板23中透射因而产生光52，而小部分被反射因而产生光51。光52射出到外面，而光51是被透明基板23反射回去的。
与之对照地，在图6所示的设置有光波长选择滤光层24的情况下，来自蓝光发光二极管10的大部分激励光40进入透明基板23中。已进入透明基板23中的光从透明基板23中透射过去并进入荧光体层22中，由此，荧光体层22中的荧光体受到激励而发出红光和绿光。光50是已经进行了颜色转换的光中除了从光出射表面1a射出去的光之外的光，光50沿着去往透明基板23的光路，但光50的大部分(光51)被光波长选择滤光层24反射回去。反射光51再次进入荧光体层22中，然后它的一部分从光出射表面1a射出去，同时余下的部分沿着去往透明基板23的光路但再次被光波长选择滤光层24反射回去，从而再进入荧光体层22中。通过重复该过程，即使已经被荧光体层22进行了颜色转换的光沿着去往透明基板23的光路，也会被光波长选择滤光层24反射回去，这样就能再使用光，因而抑制了光损失。
因此，通过将光波长选择滤光层24布置在激励光进入板状颜色转换元件20中的那一侧上，就能把来自蓝光发光二极管10的激励光低损失地引入荧光体层22中，并能再使用已经通过荧光体层22进行了颜色转换的光中被光波长选择滤光层24反射的光。因而，可得到具有良好的光效率、能提高相对于光出射表面的光提取效率并能提高亮度的照明装置1。
表1示出了在各个波长处，设置有光波长选择滤光层24的情况与未设置光波长选择滤光层24的情况之间的反射率差异，图7示出了包括光波长选择滤光层24的板状颜色转换元件20的反射率与波长之间的关系。此外，表2示出了设置有光波长选择滤光层24的情况与未设置光波长选择滤光层24的情况之间的蓝光(450nm)透射率差异，图8示出了包括光波长选择滤光层24的板状颜色转换元件20的透射率与波长之间的关系。在表1和表2中，设置有光波长选择滤光层24的结构具有布置在透明基板23一个表面上的荧光体层22以及布置在透明基板23另一表面上的光波长选择滤光层24，而未设置光波长选择滤光层24的结构仅具有布置在透明基板23一个表面上的荧光体层22。在这两种情况下，蓝光发光二极管10都被布置在与布置有荧光体层22的透明基板表面相反的那一表面侧上。在表1和图7中，反射率表示已经通过荧光体层22进行了颜色转换的光的反射率，入射角表示光从荧光体层22射出时的角度。在表2和图8中，透射率表示激励光进入透明基板23的比率，入射角表示激励光进入光波长选择滤光层或透明基板时的角度。
表1
表2
Figure GSB00000569718700122
如表1所示，可以看出，设置光波长选择滤光层24能够使红光和绿光的反射率提高。因此，由于包括光波长选择滤光层24的照明装置可以再使用反射光，因而提高了光效率以及亮度。此外，如表2所示，由于从蓝光发光二极管发出的激励光的透射率也提高了，因而提高了照明装置1的亮度。
如上所述，通过层压在可见光区域为透明的并具有不同折射率的两种类型的膜，使光波长选择滤光层24具有透射蓝光并反射已经通过荧光体层22进行了颜色转换的红光和绿光的功能。对于如上所述具有不同折射率的各膜来说，优选的是，其中一种膜材料的折射率在2.0以上例如在2.0～2.5范围内，另一种膜材料的折射率在1.5以下例如在1.2～1.5范围内。在本实施例中，五氧化二铌膜和二氧化硅膜分别作为具有高折射率的膜和具有低折射率的膜的示例。然而，作为具有高折射率的膜，例如可使用折射率均为2.0以上的HfO2、Nd2O5、ZrO2、Si3N4、AlN、Ta2O5、TiO2、CeO2、ZnS及Sb2O3。此外，作为具有低折射率的膜，例如可使用折射率均为1.5以下的CaF2、MgF2、LiF及SiO2。
在本实施例中，以如下方式来确定构成光波长选择滤光层24的膜24a～24e的膜厚。在交替层压高折射率膜和低折射率膜的情况下，通过设定d＝λo/(4n)，抵消要在膜之间的边界处被反射的光波，从而降低透射率。这里，d代表膜厚，λo代表要被反射的光的波长。在本实施例中，由于红光和绿光被反射，因而下面使用位于红色波长与绿色波长之间的波长600nm作为反射峰来进行计算。
在五氧化二铌(n＝2.3)的情况下：
d＝600/9.2≈65(nm)
在二氧化硅(n＝1.46)的情况下：
d＝600/5.84≈100(nm)
首先，设计五氧化二铌(65nm)/二氧化硅(100nm)/五氧化二铌(65nm)/二氧化硅(100nm)/五氧化二铌(65nm)的层压膜，并微调上述各膜的膜厚以降低在波长450nm附近的蓝光的反射率，从而最终设计出由具有上述膜厚的层压膜构成的并具有如图7和图8所示光学特性的光波长选择滤光层24。
第二实施例
在第一实施例的板状颜色转换元件20中，尽管荧光体层22含有两种类型的荧光体，即绿色荧光体和红色荧光体，但也可为每种荧光体单独地布置荧光体层。
以下，将参照图9给出说明。图9是本发明第二实施例的板状颜色转换元件120的局部放大截面图。与上述实施例相同的结构用相同的附图标记表示，这里省略这些结构的说明。
如图9所示，板状颜色转换元件120包括：具有彼此相反的第一表面23a和第二表面23b的透明基板23；从第一表面23a侧按下列顺序布置在透明基板23的第一表面23a上的第一荧光体层122、第二光波长选择滤光层224和第二荧光体层222；以及布置在第二表面23b上的第一光波长选择滤光层124。
第一荧光体层122含有红色荧光体，所述红色荧光体通过被从蓝光发光二极管发出的蓝光激励而发出红光。第二荧光体层222含有绿色荧光体，所述绿色荧光体通过被从蓝光发光二极管发出的蓝光激励而发出绿光。
第一光波长选择滤光层124可与第一实施例中所使用的光波长选择滤光层24相同，或者可以是透射蓝光并仅反射红光的滤光器。第二光波长选择滤光层224是透射蓝光和红光并仅反射绿光的滤光器。
应注意的是，第一荧光体层122可含有绿色荧光体，并且第二荧光体层222可含有红色荧光体。在此情况下，仅需使用与第一实施例所示的光波长选择滤光层24相同的滤光器或者使用能透射蓝光并仅反射绿光的滤光器来作为第一光波长选择滤光层124。此外，仅需使用能透射蓝光和绿光并仅反射红光的滤光器来作为第二光波长选择滤光层224。
甚至用这样的结构，也可得到具有较少光损失和良好发光效率并提高亮度的照明装置。
第三实施例
图10是本发明第三实施例的板状颜色转换元件的局部放大截面图。图10中应注意的是，省略了光波长选择滤光层24的图示。图11示出了本实施例的板状颜色转换元件的光学特性。
如图10所示，本实施例的板状颜色转换元件除了包括第一实施例的板状颜色转换元件20的结构外，还包括在荧光体层22的第一表面22a侧的防止反射层60。应注意的是，当针对第二实施例的板状颜色转换元件120的情况时，仅需要将防止反射层布置在第二荧光体层222的第一表面222a侧上。
防止反射层60被设置用于提高来自荧光体层22的光的光提取效率，并被设计为能够透射已经经过荧光体层22的蓝光、红光以及绿光，并且与未设置防止反射层的情况相比能够减少从光出射表面射出的蓝光、红光以及绿光的损失。因此，可额外地提高照明装置的亮度。
像光波长选择滤光层24那样，防止反射层60由通过层压具有不同折射率的多个膜而得到的层压膜构成，并且优选的是，该层压膜由折射率在1.5以下例如在1.2～1.5范围内的材料以及折射率在2.0以上例如在2.0～2.5范围内的材料的结合形成。本实施例的防止反射层60由如下的层压膜构成，该层压膜是通过从荧光体层22一侧将第一五氧化二铌(14nm)膜60a、第一二氧化硅(48nm)膜60b、第二五氧化二铌(22nm)膜60c以及第二二氧化硅(108nm)膜60d按上述顺序进行层压而得到的。
如图11所示，防止反射层60在可见光区域(400～700nm)中的反射率降低。表3示出了在设置有防止反射层60以及未设置防止反射层60这两种情况下，在可见光区域(400～700nm)中的反射率。
表3
如表3所示，设置防止反射层60使照明装置的光提取效率和亮度得以提高。具体地，在未设置防止反射层60的情况下，由于光在荧光体层与空气之间的界面处被反射并由此使得一些光未从光出射表面射出去，因而产生了光损失；通过设置防止反射层60，可抑制由于上述在荧光体层与空气之间的界面处的光反射而产生的光损失，因而提高了照明装置的亮度。
本实施例使用通过层压具有不同折射率的多个膜而得到的层压层作为防止反射层60。然而，作为防止反射层60的变型例，可提供如图12所示由渐变折射率膜构成的防止反射层160，在该渐变折射率膜中，折射率从荧光体层22这一侧向光出射表面1a逐渐减小。在此情况下，优选的是，在具有较大折射率这一侧上的防止反射层160的折射率等于与防止反射层160接触的膜(在本情况中为荧光体层22)的折射率。应注意的是，例如在两个透明基板之间设置有荧光体层22的结构中，由于其中一个透明基板与防止反射层接触，因此在这个透明基板一侧上的防止反射层的折射率仅需要与该透明基板的折射率相同即可。另一方面，优选的是，在光出射表面一侧上的防止反射层160的折射率尽可能地接近空气的折射率(即1.0)。
例如可通过使用硅作为靶材的溅射方法，来沉积如上所述在膜厚方向上具有不同折射率的防止反射层160。在此情况下，在沉积的初始阶段，使用Ar和N2混合气体作为溅射气体以沉积氮化硅膜。然后，在沉积过程中逐渐用O2气体代替N2气体以便降低该膜的折射率，并且最终使用Ar和O2混合气体来进行溅射沉积。因此，可得到折射率从约2.0到1.46呈倾斜变化的膜。
此外，如图13所示，作为另一个变型例，还可提供通过在光出射表面一侧上以阵列方式形成诸如三棱锥和四棱锥等棱锥或者弹壳状结构体260而得到的防止反射层。图13是示意性地示出了板状颜色转换元件的局部放大截面图。图14是示出了结构体260的高度与其折射率之间的关系的视图。从图14中可以看出，随着结构体260与荧光体层22的距离的增加，结构体260的折射率逐渐降低。也由于这样的结构体260，因而可得到如上述渐变折射率膜情况的防止反射功能。在此变型例中，作为各个结构体260，例如形成了高度为0.7μm及底面侧边为0.2μm的四棱锥。
棱锥或者弹壳状结构体260可通过例如纳米压印(nanoimprint)方法来形成，所述纳米压印方法包括：将热固化或光固化树脂涂敷到荧光体层22的第一表面22a上，按压能够使所需结构体倒置于其中的模子以便将模子的结构转印到所涂敷的树脂上，并且利用加热或紫外线来固化该树脂。
此外，优选的是，防止反射层可作为具有防潮功能的保护膜。相应地，由于抑制了从外界进入的潮气所引起的荧光体的劣化，因此可得到具有更宽的荧光体材料选择范围和高可靠性的板状颜色转换元件。应注意的是，代替防止反射的目的，也可形成具有防潮功能的保护膜以覆盖荧光体层。相应地，由于可抑制从外界进入的潮气所引起的荧光体的劣化，因此可得到具有更宽的荧光体材料选择范围和高可靠性的板状颜色转换元件。作为具有这种防潮功能的膜材料，可使用氧化铝、氮化硅和氮化铝等。
第四实施例
在上述实施例中，蓝光发光二极管被布置为对应于照明装置的整个表面。然而，如图15所示，可设置有导光板70，并且多个蓝光发光二极管110可布置在导光板70的端部处，从而可减少蓝光发光二极管的数量。图15是本实施例的照明装置101的示意性截面图。应注意的是，与上述各实施例相同的结构用相同的附图标记表示，并省略这些结构的说明。
如图15所示，照明装置101包括：板状颜色转换元件20、光立起板(light-raising sheet)71、导光板70以及蓝光发光二极管110。板状颜色转换元件20包括：具有彼此相反的第一表面23a和第二表面23b的透明基板23、布置在第一表面23a侧上的荧光体层22以及布置在第二表面23b侧上的光波长选择滤光层24。多个蓝光发光二极管110沿导光板70的端部布置着。导光板70在蓝光发光二极管110与透明基板23之间被布置在从蓝光发光二极管110发出的光的光路上。光立起板71是用于使来自导光板70的光在垂直方向上立起的光学板，并具有能使从导光板射出的光的面内亮度分布均匀化从而提高正面亮度的功能。
如上所述，板状颜色转换元件20也可用在使用了导光板70并具有布置在导光板70端部处的蓝光发光二极管110的照明装置中，从而可得到具有较少光损失并能提高亮度的照明装置101。
尽管在本情况中设置了光立起板71，但如图16中所示的照明装置201那样，也可使用具有散射导光板170而没有光立起板71的结构来代替。在与布置有板状颜色转换元件20的光出射表面170a相反的散射导光板170那一表面上设置有反射板(图未示)，并且该反射板使从光出射表面射出的光的面内亮度分布均匀。
第五实施例
在第四实施例中，板状颜色转换元件20以与照明装置的光出射表面对应的形状而布置着。然而，如图17所示，板状颜色转换元件320可设置在导光板271的端部处。图17是本实施例的照明装置301的示意性截面图。与上述各实施例相同的结构用相同的附图标记表示，并省略这些结构的说明。
如图17所示，照明装置301包括板状颜色转换元件附加导光板270、蓝光发光二极管110以及光立起板71，在板状颜色转换元件附加导光板270中，板状颜色转换元件320布置在导光板271的端部处；蓝光发光二极管110被布置为对应于布置有板状颜色转换元件320的板状颜色转换元件附加导光板270的端部，并且光立起板71布置在板状颜色转换元件附加导光板270的光出射表面侧上。板状颜色转换元件320夹在蓝光发光二极管110与导光板271之间。
板状颜色转换元件320包括由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等形成的并具有第一表面323a和第二表面323b的透明基板323、布置在透明基板323的第一表面323a上的荧光体层322以及布置在透明基板323的第二表面323b上的光波长选择滤光层324。
作为荧光体层322，与如上述各实施例中的荧光体层22相同，使用了如下一种荧光体层：在该荧光体层中，把作为绿色荧光体的SrGa2S4:Eu2+以及作为红色荧光体的(Ca，Sr，Ba)S:Eu2+散布在由例如聚乙烯醇缩丁醛树脂构成的粘合剂中。
与上述各实施例的光波长选择滤光层24相似，光波长选择滤光层324是能透射从蓝光发光二极管110发出的蓝光并反射已经通过荧光体层322进行了颜色转换的红光及绿光的层，其中所述蓝光即为激励光，所述蓝光具有作为第一波长的蓝色波长，所述红光具有作为第二波长的红色波长，所述绿光作为具有第二波长的绿色波长。光波长选择滤光层324由层压膜构成，该层压膜是通过从透明基板323一侧将第一五氧化二铌(Nb2O5)膜、第一二氧化硅(SiO2)膜、第二五氧化二铌膜、第二二氧化硅膜以及第三五氧化二铌膜按上述顺序进行层压而得到的。第一五氧化二铌膜、第一二氧化硅膜、第二五氧化二铌膜、第二二氧化硅膜以及第三五氧化二铌膜的膜厚分别为78nm、108nm、62nm、93nm以及80nm。各层五氧化二铌膜的折射率为2.3，并且各层二氧化硅膜的折射率为1.46。通过如此层压具有不同折射率的各膜，可得到具有透射第一波长(在本例中为蓝光)的光并反射第二波长(在本例中为红光和绿光)的光的功能的光波长选择滤光层324。
因而，可将板状颜色转换元件布置在导光板的端部处。因此，可得到具有较低光损失并能提高亮度的照明装置301。
尽管在本例中设置了光立起板71，但如图18所示，也可使用具有散射导光板371而没有光立起板71的结构来代替。在此情况下，照明装置401包括板状颜色转换元件附加导光板370以及蓝光发光二极管110。在板状颜色转换元件附加导光板370中，板状颜色转换元件320布置在导光板371的端部处，并且蓝光发光二极管110被布置为对应于布置有板状颜色转换元件320的板状颜色转换元件附加导光板370的端部。在与光出射表面371a相反的散射导光板371那一表面上设置有反射板(图未示)，并且该反射板使从所述光出射表面射出的光散射，因而使面内亮度分布均匀。
本领域技术人员应当理解，依据不同的设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。

Claims (14)

1.一种照明装置，其包括：
具有彼此相反的第一表面和第二表面的透明基板；
布置在所述透明基板的第一表面侧上的荧光体层；
布置在所述透明基板的第二表面侧上的光波长选择滤光层，所述光波长选择滤光层被设置为透射第一波长的可见光并反射第二波长的可见光，所述第二波长的可见光是通过被所述第一波长的可见光激励而从所述荧光体层发出的；以及
发光元件，其被设置为从所述照明装置的所述光波长选择滤光层这一侧朝着所述光波长选择滤光层发射所述第一波长的可见光，
其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，
所述照明装置还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
2.根据权利要求1所述的照明装置，
其中，所述发光元件为蓝光发光二极管，并且
所述荧光体层包括被蓝光激励光激励而发出绿光的荧光体以及被该激励光激励而发出红光的荧光体。
3.根据权利要求1所述的照明装置，
其中，所述发光元件为蓝光发光二极管，并且
所述荧光体层包括被蓝光激励光激励而发出黄光的荧光体。
4.根据权利要求1所述的照明装置，
其中，所述发光元件为紫光发光二极管，并且
所述荧光体层包括被紫光激励光激励而发出红光的荧光体、被该激励光激励而发出绿光的荧光体以及被该激励光激励而发出蓝光的荧光体。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其中，所述光波长选择滤光层由通过层压具有不同折射率的多个膜而得到的层压层构成。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其中，构成所述光波长选择滤光层的所述层压层是通过层压Nb2O5膜和SiO2膜而得到的。
7.根据权利要求1所述的照明装置，其中，对应于所述透明基板的整个表面设置有一个以上的所述发光元件。
8.根据权利要求1所述的照明装置，还包括导光板，所述导光板被布置在所述发光元件与所述光波长选择滤光层之间且位于从所述发光元件发出的光的光路中。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其中，沿所述导光板的端部布置有一个以上的所述发光元件。
10.根据权利要求1所述的照明装置，还包括具有防潮功能的保护膜，所述保护膜被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上。
11.根据权利要求1所述的照明装置，还包括防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上。
12.一种照明装置，其包括：
导光板；
沿所述导光板的端部布置的多个发光元件，各个所述发光元件被设置为发出第一波长的可见光；
荧光体层；以及
光波长选择滤光层，其被设置为透射所述第一波长的可见光并反射第二波长的可见光，所述第二波长的可见光是通过被所述第一波长的可见光激励而从所述荧光体层发出的，
所述荧光体层和所述光波长选择滤光层从所述导光板一侧按上述顺序布置在所述导光板与所述多个发光元件之间，
其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，
所述照明装置还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
13.一种颜色转换元件，其包括：
具有彼此相反的第一表面和第二表面的透明基板；
布置在所述透明基板的第一表面侧上的荧光体层；以及
布置在所述透明基板的第二表面侧上的光波长选择滤光层，所述光波长选择滤光层被设置为透射第一波长的可见光并反射第二波长的可见光，
其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，
所述颜色转换元件还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
14.一种显示装置，其包括显示面板以及与所述显示面板相邻设置的照明装置，所述照明装置包括：
具有彼此相反的第一表面和第二表面的透明基板，
布置在所述透明基板的第一表面侧上的荧光体层，
布置在所述透明基板的第二表面侧上的光波长选择滤光层，所述光波长选择滤光层被设置为透射第一波长的可见光并反射第二波长的可见光，所述第二波长的可见光是通过被所述第一波长的可见光激励而从所述荧光体层发出的，以及
发光元件，其被设置为从所述照明装置的所述光波长选择滤光层这一侧朝着所述光波长选择滤光层发射所述第一波长的可见光，
其中，第一波长的可见光通过荧光体层后与第二波长的可见光合成，
所述照明装置还包括具有防潮功能的防止反射层，所述防止反射层被布置在与所述透明基板的第一表面侧上的所述荧光体层表面相反的所述荧光体层那一表面上，并且所述防止反射层由渐变折射率膜构成，或者所述防止反射层由阵列方式形成的棱锥或弹壳状结构体得到。
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