有机荧光材料以及光源模组的制作方法

本发明大体上关于一种荧光材料，特别是含有有机化合物的h聚集体或j聚集体的荧光材料，其放光频谱具有较窄的半峰全宽(fwhm)，能提供色纯度较高的光源。

背景技术：

近年来，透过发光二极管等光源发光再经由液晶面板的控制来产生影像的液晶显示器已被成熟开发并获得广泛实用。液晶显示器设计成其背光模组发出的光线会具有一段广波长范围的白光放光频谱，再经过各像素单元中的彩色滤光片将白光过滤成r/g/b三原色光，并配合液晶组件来个别控制每个像素单元的出光强度，以显示影像。

现今液晶显示面板发光源的主流是使用蓝光发光二极管(led)搭配钇铝石榴石(yttriumaluminumgarnet，yag)黄色荧光粉来发出白光源，然而，这样的白光源其放光频谱的半峰全宽(fullwidthathalfmaximum,fwhm)较宽，其中会含有较多的中间色光。故此，使用白光led的液晶显示器会具有较差的色调表现，其色纯度有待改进。

技术实现要素：

为了提升现今液晶显示器的放光色纯度，本发明提出了一种光源模组，其特征在于使用有机化合物的h聚集体或j聚集体来作为荧光材料，其具有较窄的半峰全宽(fwhm)，能提供色纯度较高的光源。

本发明的目的之一在于提出一种光源模组，其特征在于包含一发光组件，用来提供一第一色光、以及一荧光材料，包括至少一有机化合物的h聚集体或j聚集体，当所述第一色光照射至所述荧光材料时，所述有机化合物的h聚集体或j聚集体能将所述第一色光转换成一第二色光。

本发明的另一目的在于提出一种荧光材料，其特征在于包括至少一有机化合物的h聚集体或j聚集体，所述有机化合物的h聚集体或j聚集体的放光频谱的半峰全宽的范围介于25-50纳米之间。

本发明的又一目的在于提出一种显示面板，其特征在于包括一第一基板、一第二基板，与所述第一基板相对设置、一显示介质层，设置在所述第一基板与所述第二基板之间、一开关组件层，设置在所述第二基板的第一表面，位于所述第二基板与所述显示介质层之间、以及前述的光源模组，设置在所述第二基板的第二表面。

无疑地，本发明的这类目的与其它目的在阅者读过下文以多种图示与绘图来描述的较佳实施例细节说明后将变得更为显见。

附图说明

图1绘示出本发明第一实施例光源模组的截面示意图；

图2绘示出本发明第一实施例一红荧烯材料的放光频谱；

图3绘示出本发明第二实施例光源模组的截面示意图；

图4绘示出本发明第二实施例的变化实施例的光源模组的截面示意图；

图5绘示出本发明第三实施例光源模组的截面示意图；

图6绘示出本发明显示面板的截面图；

图7绘示出本发明另一实施例显示面板的截面图；以及

图8绘示出本发明另一实施例一彩色滤光层的截面图。

其中，附图标记说明如下：

20光源模组203光调整膜

21导线架204导光管

22封装壳体300显示面板

23发光组件301第一基板

24荧光材料302第二基板

25透明材料303显示介质层

26导线304开关组件层

200导光板305彩色滤光层

201入光面306子画素

202出光面e1第一电极

e2第二电极

具体实施方式

在下文的细节描述中，组件符号会标示在随附的附图中成为其中的一部份，并且以可实行实施例的特例描述方式来表示。这类实施例会说明足够的细节，使得本发明所属技术领域的一般技术人员得具以实施。阅者须了解到本发明中也可利用其它的实施例或是在不悖离所述实施例的前提下做出结构性、逻辑性、及电性上的改变。因此，下文的细节描述将不被视为是一种限定，相反的，其中所包含的实施例将由权利要求书来加以界定。

本发明文中所用的半峰全宽(fullwidthathalfmaximum，fwhm，又称“半高宽”)一词，是指例如一个吸收频谱的波形波峰最大值的一半的两点之间的频谱全宽，此值可以透过使用紫外线/可见光光谱仪来量测得知，其可反映出最终放光频谱的各色调的色纯度。在本发明中，改进色调的说法可以代表或包含选择性地吸收会影响原色光之外的中间色光的作法，如滤除靠近中间色黄光的波长的光线来改善红光色纯度的表现。

首先请参照图1，其绘示出根据本发明第一实施例的光源模组的截面示意图，在本实施例中，光源模组20为一有机发光二极管(led)封装结构，包含有一导线架21、一封装壳体22、一发光组件23、一导线26以及一透光材料25，其中导线架21具有彼此分隔设置之一第一电极e1及一第二电极e2，而封装壳体22具有杯状结构，设置在导线架21上方。发光组件23举例为一紫外线/蓝光发光二极管(uv/blue-led)芯片，设置在封装壳体22的杯状结构的容置空间中。导线架21透过导线26将发光组件23与第一电极e1电连接到第二电极e2。在通电的状态下，发光组件23会受激发发出一第一色光，本实施例的第一色光为蓝光，但不以此为限。封装壳体22中填充有透明材料25，其较佳为抗uv光/蓝光的环氧树脂，如环脂肪族环氧树脂(cycloaliphaticepoxy)，其中混有荧光材料24，本实施例的荧光材料24会吸收发光组件23发出的第一色光并将其转换成一第二色光，例如将蓝光转换成黄光，以使第一色光与第二色光可混合为白光。因此，在本实施例中，荧光材料24的密度需要高到足以确保特定部分的第一色光够被转换成第二色光，再与第一色光混合，使得由光源模组20发出的光线为白光。

传统的白光led封装体会使用蓝光led作为光源中，并搭配钇铝石榴石(yttriumaluminumgarnet，yag)黄色荧光粉来发出白光源，然而，如背景技术中所言，其放光频谱的半峰全宽(fullwidthathalfmaximum,fwhm)较宽，会含有较多偏向中间色的杂光。相对的，根据本发明，将某些荧光材料制作成j聚集体(j-aggregate)形态或h聚集体(h-aggregate)形态时，其放光频谱的半峰全宽会大幅变窄，有助于改善光源的色纯度。j聚集体是一种一维结构，多个染料分子以垂直其跃迁矩的方向(头尾方向)聚集在一起，其分子间的偏角很小。h聚集体则是属于面对面的堆栈。j聚集体与h聚集体染料的特性在于其可见光频段会往较小的波长偏移，其偏移量可介于30-60纳米，且相较于单分子来说具有较小的半峰全宽，如低于50纳米。

在本发明实施例中，荧光材料较佳是包含选自具有下列通式(1)结构的化学族群的j聚集体或h聚集体，但不以此为限。

通式(1)为红荧烯(5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene,rubrene)分子，是一种红色的多环芳烃材料，其本身具有高荧光量子效率，可发出强荧光。红荧烯发出的光为黄色至橙色区域的光，适合与蓝光led搭配来发出白光。因此，本实施例的光源模组为可以发出白光的白光led封装结构。

请参照图2，其绘示出本发明第一实施例所使用的荧光材料红荧烯材料的放光频谱。以j聚集体(j-aggregate)为例，如附图所示，单体形态下的红荧烯材料的半峰全宽(fwhm)w1为约100纳米，而当将红荧烯分子制作成j聚集体(j-aggregate)形态时，其半峰全宽(fwhm)w2降到约40纳米，波峰的范围落在介于535-585纳米之间(从半峰的最小波长至最大波长的范围)。此即代表j聚集体形态的红荧烯分子受光激发后发出的光纯度较高，混在其中的中间色杂光较少。同样地，h聚集体(h-aggregate)亦有相同的特性，其放光频谱的半峰全宽较单体形态会大幅变窄，有助于改善光源的色纯度。因此，根据本发明，适用于荧光材料24的有机化合物的h聚集体或j聚集体的放光频谱的半峰全宽的范围较佳介于25-50纳米之间。

除了图1所示的led封装结构，本发明的荧光材料也可应用在显示面板的背光模组中。请参照图3，其绘示出根据本发明第二实施例的光源模组的截面示意图。在此实施例中，光源模组20为显示面板(例如液晶显示面板)的背光模组，包括多个发光组件23和一导光板(lightguideplate)200，其中导光板200利用全反射原理使发光源发出来的光更均匀的分布。导光板200包括互相平行相对设置的一入光面201与一出光面202，发光组件23设置在导光板200的入光面201处，荧光材料24则设置在导光板200中，如此发光组件23发出来的部分第一色光经过导光板200时可被荧光材料24转换成第二色光，而第一色光与第二色光在导光板200中可以经由扩散而充分混光，因此由出光面202射出的光线为第一色光与第二色光的混合光。根据本实施例，第一色光与第二色光较佳可混合为白光，因此由导光板200射出的光线为白光。在变化实施例中，导光板200的出光面202与入光面201的相互位置有不同设计，例如入光面201位于侧边而与出光面202相接，两者互相垂直，因此发光组件23较佳设置在导光板200的侧边，接近入光面201设置。此外，在其他实施例中，荧光材料24也可设计成集中分布在导光板200的出光面202附近，而不是均匀分布在整个导光板200中。此外，光源模组20还可包含其他光学膜片设置在导光板200的入光面201或出光面202，例如增光片或导光片，也可包括反光片设置在发光组件23相反于导光板200的一侧。

在第二实施例的另一变化实施例中，如图4所示，光源模组20还可包括一光调整膜203，设置在出光面202上，荧光材料24则设置在光调整膜203中而非分布在导光板200中，如此发光组件23发出来的部分第一光是在经过导光板200均匀扩散并射出出光面202，在进入光调整膜203后才被光调整膜203中的荧光材料24转换成第二色光，因此由光调整膜203射出的光线可同时包含混合的第一色光与第二色光，形成白光。光调整膜203中的荧光材料24的厚度较佳为小于300纳米，以避免蓝光被完全转换为黄光，而无法混成白光。本变化实施例的好处是可以直接使用现有背光模组中的一般导光板200，再另外在导光板200上设置具有本发明特定荧光材料24的光调整膜203，即可使背光模组产生高纯度的白光。

如图5所示，本发明光源模组的第三实施例与第二实施例的不同处在于，除了导光板200之外，光源模组20还包括一或多个导光管204，设置在导光板200的入光面201处，其中导光管204设置在发光组件23与导光板200之间，且荧光材料24分散设置在导光管204之中。根据本实施例，导光管204为长条圆筒形状，且发光组件23设置在导光管204中，被导光管204所包覆。因此，当发光组件23所发出的第一色光接触到导光管204中的荧光材料24时，荧光材料24会将第一色光转换成第二色光，所以由导光管204射出的光线包含了由第一色光与第二色光所混合成的白光。如此设置，光源在进入导光板200之前就会先被转换成白光，之后再由导光板200均匀分散。

本发明的光源模组还适合用在多种类型的影像显示器中，如应用在液晶显示(lcd)面板中，藉以提供高色纯度、宽色域的彩光。请参照图6，其绘示出使用本发明光源模组的显示面板300的截面图。如图所示，显示面板300的结构包含一第一基板301、一第二基板302、一显示介质层303、一开关组件层304、以及一光源模组20。其中，第二基板302与第一基板301相对设置、显示介质层303设置在第一基板301与第二基板302之间，开关组件层304设置在第二基板302表面，并位于第二基板302与显示介质层303之间。本实施例还可包括一彩色滤光层305设置在第一基板301的表面，并位于第一基板301与显示介质层303之间。另外，本实施例的光源模组20，设置在第二基板302的表面，举例为前述第二实施例至第三实施例或变化实施例中所提及的光源模组或是包含前述实施例的背光模组。或者，在其他实施例中，如图7所示，彩色滤光层305可设置在所述开关组件层304与所述显示介质层303之间。此外，在其他实施例中，如图8所示，本发明的荧光材料24也可以直接用在彩色滤光层305的子画素306中，视背光颜色而定，个别子画素选用的荧光材料也会不同。例如，在使用蓝光背光源的情况下，在红、绿子画素(r,g)中各自使用放红光及放绿光的荧光材料24，在蓝子画素(b)则不用荧光材料24。如此，在红绿子画素中的荧光材料24可以将蓝光背光源转换为红光或绿光，相较于使用彩色滤光片材料，可避免背光源被吸收而消耗，此外为避免蓝光背光源与荧光材料24转换成的红光或绿光混色的情况，荧光材料24在彩色滤光层305的子画素306厚度较佳为大于300纳米，此时荧光材料24会将蓝光背光源完全转换为红光或绿光。

此外，在本实施例中，光源模组20也可以是其他型态的背光组件，并不限于图中所示的平板型态。显示面板其他的细部特征为本领域的公知技术，文中不再多予赘述。

由于本发明利用有机化合物的h聚集体或j聚集体当作光源模组中的荧光材料，其放光频谱的半峰全宽的范围介于25-50纳米之间，因此当发光组件所发出的第一色光被荧光材料转换成第二色光时，第二色光的波长范围较集中，具有较好的色纯度。根据此设计，所转换成的第二色光与第一色光混合后所产生的白光也可以有较良好的色纯度。所以，当本发明光源模组应用在显示面板中作为背光源时，显示面板的整体色纯度也可以被提升，进而改善影像的整体色彩表现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。