帶亮度增強膜的光波長轉換輪組件和光源的製作方法

2023-06-12 01:18:41 3

專利名稱：帶亮度增強膜的光波長轉換輪組件和光源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用來控制光的顏色或方向的光學裝置。
背景技術：
液晶本身不發光卻可受控改變光的穿透特性，從而在顯示領域不斷得以應用。與液晶顯示板相配套用來提供投射光的背光源則在市場的驅動下，不斷往薄、亮的方向發展。圖1示意了一種典型的液晶背光源結構光導板14底部具有反射面19，由側光源18發出的光經光導板14導射往液晶屏20 ；亮度增強膜10覆蓋在光導板14的光出射面上，可以將大角度出射光(如光線Rl)轉換成小角度光進行出射，並將小角度光(如光線 R4)返回通過反射或散射改變出射角度後再利用，從而提高液晶屏正視方向的光亮度。所述亮度增強膜(BEF，brightness enhancement film) 10最早公開於美國3M公司的美國專利US4，906，070。該專利明確指出亮度增強膜的結構，如圖1包括一接觸光出射面的平滑側及位於另一側的由稜鏡線形平行排列而成的陣列。專利號分別為98804889和 97192045的中國專利則公開了上述亮度增強膜10的改進結構，一個是在原結構上增加了散光層，一個是調整了原結構中的稜鏡的角度。隨著LED (發光二極體)技術及光源技術的發展，在傳統背光源的基礎上增加光波長轉換材料，例如但不限於螢光粉，基於光波長轉換來產生具有預定顏色的出射光的背光源因其成本低、性能高效而更受市場的青睞。所述亮度增強膜10同樣可用來對此類背光源進行增亮，具體結構如圖2所示來自激發光源的激發光穿過濾光片1照射到螢光粉2上， 來自螢光粉2的大角度受激發光(如Rl)經亮度增強膜10轉換成小角度光進行出射，小角度受激發光(如R4)則被亮度增強膜10反射再經螢光粉散射成大角度出射光穿過亮度增強膜10，進而提高了螢光粉受激發光在小角度的出射光總量。濾光片1最好選擇對受激發光具有反射作用，從而反射背向亮度增強膜10的受激發光以進一步提高光源的光出射亮度。上述現有技術的不足之處在於由於稜鏡的線形排列，所述亮度增強膜10隻能在垂直於單個稜鏡的伸展方向進行增亮，而沿著稜鏡的伸展方向則無法提供增亮效果。而隨著光源技術往大功率方向的不斷發展，為了延長使用壽命，現有基於光波長轉換的光源往往使光波長轉換材料相對於激發光束進行轉動，例如但不限於美國專利US7，547, 114公開的照明裝置所採用的方案，以避免因光波長轉換材料長時間光照而失效導致的光源性能變劣。對此類基於相對運動的新型光源來說，所述亮度增強膜10並不適用，具體分析可參考圖3a及圖北，用多條橫線來示意平行排列的各個稜鏡或稜鏡組，黑長方塊來表示激發光的光斑，則假設帶螢光粉的色輪上帶有如圖3所示的亮度增強膜時，當色輪攜帶亮度增強膜轉動到如圖3a所示的位置(稜鏡走向與參照線A垂直)時，按照上述增亮原則，受激發光的分布應該沿水平方向(光斑長邊方向)180度全形發光，沿豎直方向(光斑短邊方向)增亮，發散全形小於180度；而當色輪攜帶亮度增強膜轉動到如圖北所示的位置(稜鏡走向與參照線A平行)時，受激發光的分布則剛好與圖3a情形相反。因此，隨著色輪轉動，光源出射光的光分布將處於不斷變化中。對於一特定的投影機系統或液晶顯示裝置而言，是無法使用這種光分布處於不斷變化中的光源的。發明內容本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足之處，而提出一種帶亮度增強膜的光波長轉換輪組件和光源，使可適用於基於光波長轉換的大功率光源的穩定增亮。為解決上述技術問題而提出的技術方案之一是，提供一種光波長轉換輪組件，包括承載有一種或一種以上光波長轉換材料的光波長轉換輪，驅動該光波長轉換輪轉動的馬達，及固定馬達的支架；還包括亮度增強膜，尤其是，該亮度增強膜被固定在所述支架上，該亮度增強膜的平滑面緊鄰所述光波長轉換輪並與光波長轉換材料相貼近。上述方案中，所述亮度增強膜完全覆蓋投射在該光波長轉換輪組件上的激發光斑，面積遠小於所述光波長轉換材料的分布面積。所述支架包括通過緊固裝置緊固在一起的第一支架和第二支架，分別用來固定所述亮度增強膜和馬達。所述第二支架上還設有用來固定激發光源的孔位、槽位或定位架。上述方案中，所述亮度增強膜與光波長轉換輪的距離小於0. 6毫米。為解決上述技術問題而提出的技術方案之二是，提供一種光源，包括激發光源和光波長轉換輪組件；所述光波長轉換輪組件包括承載有一種或一種以上光波長轉換材料的光波長轉換輪和驅動該光波長轉換輪轉動的馬達；還包括亮度增強膜，尤其是，所述激發光源產生用於激發光波長轉換材料的激發光；所述亮度增強膜的平滑面緊鄰所述光波長轉換輪並與光波長轉換材料相貼近；激發光源的投射光與所述亮度增強膜隔著光波長轉換輪相對；光源的外罩或固定架同時固定所述激發光源、光波長轉換輪組件和亮度增強膜，使得光源發光時，所述光波長轉換輪在馬達的驅動下處於相對於所述亮度增強膜和激發光源的轉動中。上述方案中，在所述亮度增強膜的平滑面上鍍有濾光膜層，用來反射激發光及透射受激發光。採用上述各技術方案，具有易於實現、低成本及其所帶來的性價比高之優點。


圖1示意了現有亮度增強膜在液晶顯示裝置上的應用結構；圖2示意了現有亮度增強膜在基於光波長轉換的光源上的應用；圖3示意了現有亮度增強膜隨轉輪轉動後的使用效果，其中圖3a和圖北分別代表了兩種位置上的情形；圖4外觀圖示意了本實用新型光波長轉換輪組件的結構；圖5為圖4結構的後部及底視示意圖；圖6為圖4結構的剖視圖。
具體實施方式
下面，結合附圖所示之最佳實施例進一步闡述本實用新型。如圖4所示，本實用新型光波長轉換輪組件包括承載有一種或一種以上光波長轉換材料的光波長轉換輪3，連接並驅動該光波長轉換輪3轉動的馬達6，及固定馬達6的支架5 ；還包括亮度增強膜4，該亮度增強膜4被固定在所述支架5上，該亮度增強膜5的平滑面緊鄰所述光波長轉換輪3並與光波長轉換材料相貼近。如背景技術中描述的，亮度增強膜若與光波長轉換輪貼附連接在一起並隨之轉動，最終得到的光斑的發光角度將是隨著光波長轉換輪的轉動而不斷變化的，這使得亮度增強膜的效果無法發揮。圖4實施例把亮度增強膜與光波長轉換輪在空間上分離，亮度增強膜並不隨著光波長轉換輪轉動，這樣隨著光波長轉換輪的轉動亮度增強膜後最終得到的光斑的發光角度不會發生變化，亮度增強的效果得以體現。[0021]所述光波長轉換材料包括螢光粉、納米材料或發光染料，可以通過一種或一種以上的透明材料來結合在一起，以便光源具有穩定的出光特性。以但不限於螢光粉為例，透明材料可以是透明膠體或透明玻璃材料，與螢光粉混合或溶合成型；也可以是透明塑料薄膜材料，將螢光粉熱壓在該透明塑料薄膜材料上。對具有防潮要求的螢光粉而言，還可以用上述提及的任何透明材料來夾持所述螢光粉，及可進一步進行密封。為便於光波長轉換材料散熱，光波長轉換材料最好呈片狀以層分布。另外，為提高光波長轉換材料對光的吸收率， 還可以在光波長轉換材料中混入散射顆粒，例如但不限於氧化鈦顆粒或氧化鋁顆粒。為了提高激發光的利用率，本實用新型採用的光波長轉換輪3最好包括用來透射激發光及反射受激發光的分光濾光片，因其為現有技術，不在此贅述。為節省材料，光波長轉換材料在光波長轉換輪3上一般呈環形分布。所述亮度增強膜4的面積與投射在該光波長轉換輪組件上的激發光斑的面積相當，遠小於光波長轉換材料的分布面積，最好使亮度增強膜4完全覆蓋該激發光斑。為了利於最大化的發揮亮度增強膜的作用以提高光源光出射亮度，所述亮度增強膜4與光波長轉換輪3的距離控制為小於0. 6毫米。進一步地，本實用新型還可以包括設置在所述光波長轉換材料和亮度增強膜4之間的濾光片，用來反射激發光及透射受激發光，來提高光源出射光的色純度，同時將透射過光波長轉換材料而未被吸收的激發光再反射回光波長轉換材料進行再次利用來提高光轉換效率。該濾光片可以平貼光波長轉換材料而固定在所述光波長轉換輪3上；但為了節省材料成本起見，該濾光片最好平貼亮度增強膜4而固定在所述支架5上，或者採用在該亮度增強膜的平滑面上鍍濾光膜層。更進一步地，在由激發光源投射的激發光與所述光波長轉換輪3之間設置一用來透射激發光及反射受激發光的第二濾光片，用於反射向入射的激發光方向發射的受激發光至相反方向，將更有利於提高光源的光出射亮度。可以將該第二濾光片與所述亮度增強膜4隔著光波長轉換輪3固定在一起，同時通過縮小第二濾光片的面積與亮度增強膜4大體一致來節省成本。圖5和圖6更詳細地示意了本實用新型光波長轉換輪組件最佳實施例的結構。通過圖5及圖6的剖視圖，可以更清楚顯示所述支架5包括通過緊固裝置緊固在一起的第一支架51和第二支架52。其中第一支架51用來固定亮度增強膜4，第二支架52用來固定馬達6，例如但不限於用螺釘63。第一支架51和第二支架52例如但不限於通過緊固螺釘53 來固定。為便於激發光的投射，所述第二支架52上與所述亮度增強膜4隔著光波長轉換輪 3相對的位置處應至少有一通孔，圖4和圖6則示意了第二支架52的中空結構來等同替換所述通孔。為便於使用，本實用新型光波長轉換輪組件還可以在所述第二支架52上設用來固定激發光源的孔位、槽位或定位架，該孔位、槽位或定位架的位置或形式依激發光源的種類、大小而定，圖示的任何孔位並非唯一限定。遵循本實用新型的思想，本實用新型還單獨提出一種光源，包括用來產生用於激發光波長轉換材料的激發光的激發光源和光波長轉換輪組件；所述光波長轉換輪組件包括承載有一種或一種以上光波長轉換材料的光波長轉換輪3和驅動該光波長轉換輪轉動的馬達6 ；還包括亮度增強膜，該亮度增強膜的平滑面緊鄰所述光波長轉換輪3並與光波長轉換材料相貼近；激發光源的投射光與所述亮度增強膜隔著光波長轉換輪相對；光源的外罩或固定架同時固定所述激發光源、光波長轉換輪組件和亮度增強膜，使得光源發光時，所述光波長轉換輪在馬達6的驅動下處於相對於所述亮度增強膜和激發光源的轉動中。若所述光源的外罩或固定架完全以本實用新型的光波長轉換輪組件中的支架5來實現，即把激發光源也固定在支架5的適當位置上，則本實用新型光源與本實用新型光波長轉換輪組件的結構基本一致。本實用新型光源的意義在於可以使用現有光波長轉換輪組件而無需訂做新的光波長轉換輪組件。 在本實用新型光源中，所述亮度增強膜的面積也可以與所述激發光源的投射光的光斑面積相當，遠小於所述光波長轉換材料的分布面積，最好完全覆蓋所述投射光的光斑。 所述亮度增強膜與光波長轉換輪3的距離小於0. 6毫米。也可在所述亮度增強膜的平滑面上鍍濾光膜層，用來反射激發光及透射受激發光。所述激發光源可以是固態發光器件，例如但不限於發UV光的LED或雷射器件。
權利要求1.一種光波長轉換輪組件，包括承載有一種或一種以上光波長轉換材料的光波長轉換輪(3)，驅動該光波長轉換輪C3)轉動的馬達(6)，及固定馬達(6)的支架(5)；還包括亮度增強膜G)，其特徵在於該亮度增強膜(4)被固定在所述支架( 上，該亮度增強膜(5)的平滑面緊鄰所述光波長轉換輪( 並與光波長轉換材料相貼近。
2.根據權利要求1所述的光波長轉換輪組件，其特徵在於所述亮度增強膜(4)完全覆蓋投射在該光波長轉換輪組件上的激發光斑，面積遠小於所述光波長轉換材料的分布面積。
3.根據權利要求1所述的光波長轉換輪組件，其特徵在於所述支架( 包括通過緊固裝置緊固在一起的第一支架(51)和第二支架(52)，分別用來固定所述亮度增強膜(4)和馬達(6)。
4.根據權利要求3所述的光波長轉換輪組件，其特徵在於所述第二支架(5 上還設有用來固定激發光源的孔位、槽位或定位架。
5.根據權利要求1所述的光波長轉換輪組件，其特徵在於所述亮度增強膜⑷與光波長轉換輪⑶的距離小於0.6毫米。
6.根據權利要求1所述的光波長轉換輪組件，其特徵在於還包括設置在所述光波長轉換材料和亮度增強膜(4)之間的濾光片，該濾光片或者平貼光波長轉換材料而固定在所述光波長轉換輪C3)上，或者平貼亮度增強膜(4)而固定在所述支架( 上，或者直接加工形成於所述亮度增強膜的光滑面上。
7.一種光源，包括激發光源和光波長轉換輪組件；所述光波長轉換輪組件包括承載有一種或一種以上光波長轉換材料的光波長轉換輪C3)和驅動該光波長轉換輪轉動的馬達 (6)；還包括亮度增強膜，其特徵在於所述激發光源產生用於激發光波長轉換材料的激發光；所述亮度增強膜的平滑面緊鄰所述光波長轉換輪C3)並與光波長轉換材料相貼近；激發光源的投射光與所述亮度增強膜隔著光波長轉換輪( 相對；光源的外罩或固定架同時固定所述激發光源、光波長轉換輪組件和亮度增強膜，使得光源發光時，所述光波長轉換輪C3)在馬達(6)的驅動下處於相對於所述亮度增強膜和激發光源的轉動中。
8.根據權利要求7所述的光源，其特徵在於所述亮度增強膜完全覆蓋所述激發光源在所述光波長轉換材輪上的投射光斑，並遠小於所述光波長轉換材料的分布面積。
9.根據權利要求7所述的光源，其特徵在於所述亮度增強膜與光波長轉換輪(3)的距離小於0.6毫米。
10.根據權利要求7所述的光源，其特徵在於在所述亮度增強膜的平滑面上鍍有濾光膜層，用來反射激發光及透射受激發光。
11.根據權利要求7所述的光源，其特徵在於還包括一設置在由激發光源投射的激發光與所述光波長轉換輪C3)之間的第二濾光片，用來透射激發光及反射受激發光。
專利摘要一種帶亮度增強膜的光波長轉換輪組件，包括承載有一種或一種以上光波長轉換材料的光波長轉換輪(3)，驅動該光波長轉換輪(3)轉動的馬達(6)，及固定馬達(6)的支架(5)；還包括亮度增強膜(4)，尤其是，該亮度增強膜(4)被固定在所述支架(5)上，該亮度增強膜(5)的平滑面緊鄰所述光波長轉換輪(3)並與光波長轉換材料相貼近。採用本實用新型光波長轉換輪組件的光源或採用現有光波長轉換輪組件但將激發光源、光波長轉換輪組件和亮度增強膜同時依類似結構進行固定的光源均可以低成本地實現增亮。
文檔編號F21V9/10GK202065917SQ20112012228
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者李屹, 楊毅 申請人:繹立銳光科技開發(深圳)有限公司