专利名称：：背光模块与液晶显示器的制作方法背光模块与液晶显示器
技术领域：
：本发明是有关于一种背光模块与液晶显示器，特别是有关于一种可提升光子利用率的背光模块与液晶显示器。
背景技术：
：液晶显示器(LiquidCrystalDisplay;LCD)是目前应用最广泛的显示技术之一。组成液晶显示器的组件中包含有许多光学组件，例如偏光板(Polarizer)及彩色滤光片(Colorfilter)等。一般而言，偏光板会造成约50%的入光量损耗，而彩色滤光片会再造成约60%的入光量损耗。因此，当光线通过这些组件后，只剩下约20%的入光量，故会造成背光模块或液晶显示器亮度的损失。由于环保意识的抬头，白光发光二极管(Light-EmiUingDiode;LED)拥有体积小、辉度高、无水银等优点，已逐渐被应用在液晶显示器的背光模块上。白光发光二极管利用蓝光发光二极管晶粒，加上含有绿色和红色荧光粉的封装胶体；其中，此封装胶体将蓝光发光二极管晶粒封装于一反射基座中。当蓝光发光二极管晶粒发出蓝光时，蓝光会激发封装胶体中的绿色和红色荧光粉，而产生红光和绿光；其中，一部分的红光和绿光，会直接反射到蓝光发光二极管晶粒，或先反射到反射基座后，再反射到蓝光发光二极管晶粒，而被蓝光发光二极管晶粒吸收掉；而另一部分的红光和绿光，则会与穿透过封装胶体的蓝光，一起通过偏光板并混合成白光。如上所述，此偏光板也会损耗约50%的光量。如表一所示，假设由蓝光发光二极管晶粒初始发出的蓝光光子数为100，经过绿色和红色荧光粉后，蓝光光子数减为50，但激发出的红光或绿光光子数为40，被耗损或吸收的蓝光光子数则为10;再经过偏光板后，蓝光光子数减为25，红光或绿光光子数减为20。因此，应用现有的背光模块或液晶显示器时，白光发光二极管经过偏光板后的光子的利用率大约只会剩下45%。光子数蓝光红光或绿光初始100N/A经过荧光粉后5040经过偏光板后2520表一
发明内容有鉴于以白光发光二极管为背光源的背光模块或液晶显示器的光子利用率低落，因此，本发明提供一种背光模块与液晶显示器，其可增加背光源的光子利用率，以提升液晶显示器的整体亮度。依照本发明的一实施例，本发明的背光模块包含一反射基座、一荧光材料层、多个发光二极管组件以及一光学膜片。荧光材料层设置在反射基座上，而发光二极管组件设置在反射基座与荧光材料层的上方，并发射出第一光束，且发光二极管组件包含一蓝光发光二极管。光学膜片设置在反射基座、荧光材料层与发光二极管组件的上方，用以让第一光束的P偏极化光穿透，并反射第一光束的S偏极化光至荧光材料层，以激发荧光材料层产生一第二光束，第二光束与第一光束不同波长，且第二光束经反射基座反射至光学膜片后，可穿透光学膜片，而与第一光束的P偏极化光混合产生白光。依照本发明的另一实施例，第一光束包含波长范围介于420纳米(mn)与500纳米(nm)之间的光，且光学膜片对S偏极化光的反射率的范围介于80%与99%之间，且光学膜片对P偏极化光的穿透率的范围介于60。/。与99y。之间。依照本发明的另一实施例，荧光材料层为一黄色荧光材料层，S偏极化光的波长范围介于420纳米(nm)与500纳米(nm)之间。依照本发明的另一实施例，发光二极管组件另包含一绿光发光二极管，且荧光材料层为一红色荧光材料层。依照本发明的另一实施例，发光二极管组件另包含绿色荧光粉，且荧光材料层为一红色荧光材料层。依照本发明的另一实施例，荧光材料层包含有红色荧光材料与绿色荧光材料。依照本发明的另一实施例，光学膜片包含一基材、一微菱镜结构、一光学材料层。基材具有朝向反射基座的第一表面、及与第一表面相对的第二表面。微菱镜结构设置于第一表面上，光学材料层形成于第二表面上，光学材料层由多个第一介电材料层和多个第二介电材料层交错叠置而成，且第一介电材料层的光学折射系数大于第二介电材料层的光学折射系数。依照本发明的另一实施例，光学膜片包含一基材；以及一光学材料层。光学材料层形成于基材背向反射基座的表面上；其中，光学材料层由多个第一材料层和多个第二材料层交错叠置而成，第一材料层例如由聚2，6萘二甲酸乙二醇酯所制成，且第二材料层例如由对苯二酸酯所制成。依照本发明的一实施例，本发明的液晶显示器包含前述的背光模块、一偏光板及一液晶面板。偏光板位于背光模块的出光方向上，用以让第一光束的P偏极化光穿透，液晶面板则配置于偏光板上。应用上述的背光模块与液晶显示器，可有效地增加背光源的光子利用，因而大幅地提升液晶显示器的整体亮度。为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所图式的详细说明如下图1A为根据本发明背光模块的第一实施例的结构示意图。图1B和图1C为根据本发明第一实施例的光学膜片的特性示意图。图2A为根据本发明背光模块的第二实施例的结构示意图。图2B和图2C为根据本发明第二实施例的光学膜片的特性示意图。图3为根据本发明背光模块的第三实施例的结构示意图。图4A为根据本发明液晶显示器的一实施例的结构示意图。图4B为根据本发明液晶显示器的另一实施例的结构示意图。图5A为根据本发明光学膜片的一实施例的结构示意图。图5B为根据本发明光学膜片的另一实施例的结构示意图。主要组件符号说明60a第一表面61光学材料层64第二材料层70光学材料层74第二介电材料层82光学膜片86发光二极管组件86b发光二极管组件60b第二表面62第一材料层66微菱镜结构72第一介电材料层80背光模块84荧光材料层86a发光二极管组件90液晶面板D间距L2第二光束L21第二光束L22第二光束第一光束的P偏极化光第一光束的P偏极化反射光P)t第一光束的P偏极化穿透光Si第一光束的S偏极化光e倾斜角具体实施方式本发明的背光模块的设计是将一可反射蓝光波段的S偏极化光的光学膜片(例如反射型偏光增光片)，置放在包含蓝光发光二极管的发光二极管组件上方，以反射或部分反射由发光二极管组件所发出的蓝光的S偏极化光，再通过此反射光去激发置放在反射基座上的荧光粉，以产生红光和/或绿光，而红光和/或绿光再与穿透过光学膜片的蓝光混合成白光。以下说明本发明的各种实施态样。第一实施例请参照图1A，其绘示根据本发明背光模块的第一实施例的结构示意图。本实施例的背光模块包含反射基座10、红色荧光材料层20、多个发光二极管组件30和光学膜片40。红色荧光材料层20设置在反射基座10的底部表面或侧边的表面上，发光二极管组件30设置在反射基座10与红色荧光材料层20的上方，并可发射出第一光束P!+S,;其中，发光二极管组件30由蓝光发光二极管和绿光发光二极管所组成，或蓝光发光二极管和绿色荧光粉所组成，藉以产生蓝光和绿光，第一光束P,+S,的波长范围介于420纳米(nm)与580纳米(nm)之间。光学膜片40设置在反射基座10、红色荧光材料层20与发光二极管组件30的上方。发光二极管组件30与红色荧光材料层20相距有一间距D，且间距D的范围介于0.01毫米(mm)与3毫米(mm)之间，以使红色荧光材料层20可有效地接收被光学膜片40反射的第一光束P,+S,中的S偏极化光S,，甚至是少部分未穿透光学膜片40的第一光束P,+S,中的P偏极化光Pla请参照图IB和图1C，其绘示根据本发明第一实施例的光学膜片40的特性示意图。如图1B所示，横轴表示发光二极管组件30所发射的S偏极化光的波长，单位为纳米(nm)，纵轴则为此S偏极化光的穿透强度，其系为无因次相对值。光学膜片40可反射波长范围介于420纳米(nm)与580纳米(nm)之间的S偏极化光S"但可让其余的波长范围的S偏极化光通过；如图1C所示，横轴表示发光二极管组件30所发射的P偏极化光的波长，单位为纳米(nm)，纵轴则为此P偏极化光的穿透强度，其为一无因次相对值。光学膜片40几乎可以让所有波长范围的P偏极化光穿透。针对波长范围介于420纳米(nm)与580纳米(nm)之间的第一光束Pi+S"光学膜片40对第一光束Pi+Si的S偏极化光S,的反射率的范围介于80%与99%之间，且光学膜片40对第一光束P,+S,的P偏极化光P,的穿透率的范围介于60%与99%之间。因此，如图1A所示，光学膜片40可让第一光束P卄S,的部分或全部的P偏极化光P,穿透，并反射第一光束P!+S,的部分或全部的S偏极化光S,至红色荧光材料层20，以激发红色荧光材料层20产生一第二光束(红光)U，第二光束(红光)L2与第一光束(蓝光和绿光)P,+S,的波长不同。当第二光束(红光)L2部分由红色荧光材料层20发射至光学膜片40、或部分再经反射基座10反射至光学膜片40后，可穿透光学膜片40，而与第一光束(蓝光和绿光)的P偏极化光Pt混合产生白光。10第二实施例请参照图2A，其绘示根据本发明背光模块的第二实施例的结构示意图。本实施例的背光模块包含反射基座10、包含有红色荧光材料与绿色荧光材料的荧光材料层22、多个发光二极管组件32和光学膜片42。荧光材料层22设置在反射基座10的底部表面或是侧边的表面上，发光二极管组件32设置在反射基座10与荧光材料层22的上方，并可发射出第一光束P,+S,;其中，发光二极管组件32由蓝光发光二极管所组成，第一光束P卄S,的波长范围介于420纳米(nm)与500纳米(nm)之间。光学膜片42设置在反射基座10、荧光材料层22与发光二极管组件32的上方。发光二极管组件32与荧光材料层22相距有一间距D，且间距D的范围介于0.01毫米(mm)与3毫米(mm)之间，以使荧光材料层22可有效地接收被光学膜片42反射的第一光束P卄Si中的S偏极化光Sn甚至是少部分未穿透光学膜片42的第一光束P卄Si中的P偏极化光Pi。请参照图2B和图2C，其绘示根据本发明第二实施例的光学膜片42的特性示意图。如图2B所示，横轴表示发光二极管组件32所发射的S偏极化光的波长，单位为纳米(nm)，纵轴则为此S偏极化光的穿透强度，其为无因次相对值。光学膜片42可反射波长范围介于420纳米(nm)与500纳米(nm)之间的S偏极化光Si，但可让其余的波长范围的S偏极化光通过；如图2C所示，横轴表示发光二极管组件32所发射的P偏极化光的波长，单位为纳米，纵轴则为此P偏极化光的穿透强度，其为一无因次相对值。光学膜片42几乎可以让所有波长范围的P偏极化光穿透。针对波长范围介于420纳米(mn)与500纳米(nm)之间的第一光束P一S,，光学膜片42对第一光束P,+S,的S偏极化光S,的反射率的范围介于80%与99%之间，且光学膜片42对第一光束P,+Si的P偏极化光P,的穿透率的范围介于60。/。与99%之间。因此，如图2A所示，光学膜片42可让第一光束P^Si的部分或全部的P偏极化光Pi穿透，并反射第一光束P卄St的部分或全部的s偏极化光s,至荧光材料层22，以激发荧光材料层(红色与绿色荧光材料)22产生一第二光束(红光和绿光)L2，第二光束(红光和绿光)L2与第一光束(蓝光)P1+S,的波长不同。当第二光束(红光和绿光)L2部分由荧光材料层22发射至光学膜片42、或部分再经反射基座10反射至光学膜片42后，可穿透光学膜片42，而与第一光束(蓝光)的P偏极化光Pi混合产生白光。第三实施例请参照图3，其绘示根据本发明背光模块的第三实施例的结构示意图。本实施例以黄色荧光材料层24来取代本发明第二实施例的荧光材料层(红色与绿色荧光材料)22，所反射的S偏极化光S,的波长范围，亦介于420纳米(nm)与500纳米(nm)之间，而其它组件的排列与特性与第二实施例相同，则请参考本发明第二实施例，不再赘述。本发明的第一、第二和第三实施例的第一光束P!+S,均包含有蓝光，其强度最强的波长范围介于440纳米(nm)与490纳米(nm)之间。以下说明本发明各实施例，其调整或达成液晶显示器的白平衡或白平衡规格的技术手段。方法一请参照图4A，其绘示根据本发明液晶显示器的一实施例的结构示意图。本实施例的液晶显示器包含背光模块80、偏光板50和液晶面板90;其中，组成背光模块80的荧光材料层84、发光二极管组件86和光学膜片82可为前述的第一实施例、第二实施例和第三实施例的任一实施例。液晶面板90配置于偏光板50上，而偏光板50位于背光模块80的出光方向上，偏光板50可让大部分穿透过光学膜片82的第一光束Pi+S,的P偏极化光P,中的P偏极化穿透光Pu通过，其穿透损失率小于5%。偏光板50亦可让部分第二光束(红光、红光和绿光或黄光)U和U通过，其穿透损失率为约50%。第二光束L21由第一光束Pi+Si的P偏极化光Pi中的少量P偏极化反射光P^激发荧光材料层84而产生，而P偏极化反射光Ph则为被光学膜片82反射的第一光束Prt^的部分的少量P偏极化光。第二光束L22由第一光束PrfS,的S偏极化光51激发荧光材料层84所产生，而S偏极化光Si则为被光学膜片82反射的第一光束P卄S:的S偏极化光。为达成液晶显示器的白平衡，本实施例通过控制P偏极化光被光学膜片82反射的比例，即P^/(P"Pu)，来调整激发荧光材料层84所产生的第二光束U和U的强度。例如若是Pk/(Pk+Pu)较低，显示P偏极化穿透光Pu通过的比例较高，以致于颜色偏蓝、色温较高。方法二请参照图4B，其绘示根据本发明液晶显示器的另一实施例的结构示意图。方法一的发光二极管组件86的出光面全部朝向光学膜片82，而本实施例的部分的发光二极管组件86a的出光面朝向光学膜片82，另一部分的发光二极管组件86b的出光面则朝向荧光材料层84。在本实施例中，当发光二极管组件86b的数目愈多，可直接激发荧光材料层84的第一光束Ll便愈强，因而产生较强的第二光束(红光、红光和绿光或黄光)U和L22。因此，本方法可通过调整发光二极管组件82a与发光二极管组件82b的数目比例，来达成液晶显示器的白平衡。本实施例的发光二极管组件82a与发光二极管组件82b的数目比例范围较佳是介于2:1与99:1之间。其中，若发光二极管组件82的总数为300，比例2:1的发光二极管组件82b的数目为100，比例99:1的发光二极管组件82b的数目为3，故前者所产生的第二光束U和U较强，以致于前者的颜色偏红或偏绿、色温较低。以下说明本发明各实施例的功效。如表二所示，表二为本发明的第二和第三实施例只反射第一光束PASi的S偏极化光Si的结果。假设由发光二极管组件32初始发出的蓝光光子数13为100，经过光学膜片后，穿过光学膜片42的蓝光光子数为47，被光学膜片42反射的蓝光光子数为47;被光学膜片42反射的蓝光激发荧光材料层22、24后，所产生的红光和绿光(或黄光)光子数加总为40;若再经过偏光板，蓝光光子数却只会略减为45，而红光和绿光(或黄光)总光子数减为20。因此，应用本发明各实施例时，经过偏光板后的光子的利用率可达65%。光子数蓝光红光和绿光初始100N/A经过光学膜片后47(穿过);47(反射)N/A经过荧光粉后4740经过偏光板后4520表二如表三所示，表三为本发明的第二和第三实施例并反射25%的第一光束P卄S,的P偏极化光P,(即应用方法一)，来调整白平衡的结果。假设由发光二极管组件32初始发出的蓝光光子数为100，经过光学膜片42后，穿过光学膜片42的蓝光光子数为35，被光学膜片42反射的蓝光光子数为59;被光学膜片42反射的蓝光激发荧光材料层22、24后所产生的红光和绿光(或黄光)光子数为52;再经过偏光板50后，蓝光光子数只会略减为33，而红光和绿光(或黄光)总光子数则减为26。因此，应用本发明的实施例时，经过偏光板50后的光子的利用率可达59%。光子数蓝光红光和绿光初始100N/A经过光学膜片后35(穿过);59(反射)N/A<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表三以下说明本发明各实施例的光学膜片40、42的制作方式。请参照图5A，其绘示根据本发明光学膜片40、42、82的一实施例的结构示意图。本实施例的光学膜片40、42、82由基材60、微菱镜结构66和光学材料层70所组成。基材60具有朝向反射基座10的第一表面60a、以及与第一表面60a相对的第二表面60b。微菱镜结构66设置于第一表面60a上，其棱镜高度范围介于0.01毫米(mm)与3毫米(mm)之间，并具有倾斜角9，其范围介于10°与65°之间，用以控制光入射至光学膜片40、42、82的角度。光学材料层70形成于第二表面60b上，且是由多个第一介电材料层72和多个第二介电材料层74交错叠置而成，本发明并不限制第一介电材料层72与第二介电材料层74的堆栈顺序；其中，第一介电材料层72的光学折射系数大于该第二介电材料层的光学折射系数。第一介电材料层72可由例如氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氮化硅(SiN》、氮氧化硅(SiON》、氧化钛(Ti02)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、氧化钽(TaOx)、氧化铝(A1A)、氧化碲(TeOx)、铟锡氧化物(ITO)或其组合物所制成，其厚度范围介于5纳米(nm)与90纳米(nm)之间。第二介电材料层74可由例如氧化硅(Si203)、氟化镁(MgF2)、氧化硅(Si02)、氧化铝(A1A)、氧化碲(TeOx)、氟化锂(LiF)、氮氧化硅(SiONj或其组合物所制成，其厚度范围介于10纳米(nm)与130纳米(nm)之间。本实施例的光学膜片40、42、82利用入射光的入射角度在布鲁斯特角(Brewsterangle)附近，会有将S偏极化光反射、P偏极化光穿透的特性，15来达到分离两偏极化光的目的；并利用调整两介电材料层72、74的层数以及微棱镜结构66的倾斜角，来控制S偏极化光和P偏极化光各自的穿透和反射比例；且利用调整两高低光学折射系数的介电材料层72、74的厚度来调整偏极化的波段。请参照图5B，其绘示根据本发明光学膜片40、42、82的另一实施例的结构示意图。本实施例的光学膜片40、42、82由基材60和光学材料层61所组成。光学材料层61形成于基材60背向反射基座10的第二表面60b上。光学材料层61由多个第一材料层62和多个第二材料层64交错叠置而成，本发明并不限制第一材料层62与第二材料层64的堆栈顺序。第一材料层62例如由聚2，6萘二甲酸乙二醇酯(PEN;2，6-polyethylenenaphthalate)所制成，其厚度范围介于10纳米(nm)与130纳米(咖)之间。第二材料层64例如由对苯二酸酯(co-PEN)所制成，其厚度范围介于5纳米(nm)与110纳米(mn)之间。由于对苯二酸酯是一种会因为应力拉伸，而改变拉伸方向上的光学折射系数的材料，其改变的量也会随着拉伸的程度而变化，因此可通过两个垂直方向的拉伸量，来改变光学折射系数，进而调整两偏极化光的反射量。另外，调整两光学材料层62、64的厚度亦可调整反射的波段。由上述本发明的实施例可知，应用本发明的优点为可增加背光源的光子利用率，因而大幅地提升液晶显示器的整体亮度。虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。权利要求1.一种背光模块，包含一反射基座；一荧光材料层，设置在该反射基座上；多个发光二极管组件，设置在该反射基座与该荧光材料层的上方，并发射出一第一光束，且每一所述发光二极管组件包含一蓝光发光二极管；以及一光学膜片，设置在该反射基座、该荧光材料层与所述发光二极管组件的上方，用以让该第一光束的P偏极化光穿透，并反射该第一光束的S偏极化光；其中，该荧光材料层被该第一光束激发而产生一第二光束，该第二光束与该第一光束不同波长，以与该第一光束混合产生白光，且该第一光束中强度最强的波长范围介于440纳米与490纳米之间。2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该荧光材料层为一黄色荧光材料层，且该S偏极化光的波长范围介于420纳米与500纳米之间。3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，每一所述发光二极管组件另包含一绿光发光二极管，该荧光材料层为一红色荧光材料层，且该S偏极化光的波长范围介于420纳米与580纳米之间。4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，每一所述发光二极管组件另包含绿色荧光粉，该荧光材料层为一红色荧光材料层，且该S偏极化光的波长范围介于420纳米与580纳米之间。5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该荧光材料层包含有红色荧光材料与绿色荧光材料，且该S偏极化光的波长范围介于420纳米与500纳米之间。6.根据权利要求l所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片包含-一基材，具有朝向该反射基座的一第一表面、及与该第一表面相对的一第二表面；一微菱镜结构，设置于该第一表面上；以及一光学材料层，形成于该第二表面上，该光学材料层由至少一第一介电材料层和至少一第二介电材料层交错叠置而成，且该第一介电材料层的光学折射系数大于该第二介电材料层的光学折射系数。7.根据权利要求6所述的背光模块，其特征在于，该第一介电材料层选自由氧化镁、氧化锌、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、硒化锌、硫化锌、氧化钽、氧化铝、氧化碲、铟锡氧化物及其组合所组成的一族群，且该第二介电材料层选自由氧化硅、氟化镁、氧化硅、氧化铝、氧化碲、氟化锂、氮氧化硅及其组合所组成的族群，该第一介电材料层的厚度范围介于5纳米与90纳米之间，且该第二介电材料层的厚度范围介于IO纳米与130纳米之间。8.根据权利要求l所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片包含.-一基材；以及一光学材料层，形成于该基材背向该反射基座的一表面上，其中光学材料层由至少一第一材料层和至少一第二材料层交错叠置而成，该第一材料层由聚2，6萘二甲酸乙二醇酯所制成，且该第二材料层由对苯二酸酯所制成，该第一材料层的厚度范围介于IO纳米与130纳米之间，且该第二材料层的厚度范围介于5纳米与IIO纳米之间。9.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光学膜片为一反射型偏光增光片。10.根据权利要求l所述的背光模块，其特征在于，部分的所述发光二极管组件的出光面朝向该光学膜片，另一部分的所述发光二极管组件的出光面则朝向该荧光材料层。11.根据权利要求l所述的背光模块，其特征在于，所述发光二极管组件与该荧光材料层相距有一间距，且该间距的范围介于0.01毫米与3毫米之间。12.—种液晶显示器，包含一根据权利要求1所述的背光模块；一偏光板，位于该背光模块的出光方向上；以及一液晶面板，配置于该偏光板上。全文摘要一种背光模块与包含此背光模块的液晶显示器。此背光模块具有反射基座，荧光材料层设置在反射基座上，而多个蓝光发光二极管组件设置在反射基座与荧光材料层的上方，并发射出第一光束。光学膜片设置在反射基座、荧光材料层与蓝光发光二极管组件的上方，用以让第一光束的P偏极化光穿透，并反射第一光束的S偏极化光至荧光材料层，以激发荧光材料层产生与第一光束不同波长的第二光束。当第二光束经反射基座反射至光学膜片后，可穿透光学膜片，而与第一光束混合产生白光。文档编号F21S8/00GK101476684SQ20091000408公开日2009年7月8日申请日期2009年2月9日优先权日2009年2月9日发明者廖烝贤,徐雅玲,林俊良,王俊杰,王英力申请人:友达光电股份有限公司