CN102606962A

CN102606962A - 背光模块

Info

Publication number: CN102606962A
Application number: CN2012100952246A
Authority: CN
Inventors: 赖康裕; 张庆龙
Original assignee: CPTF Visual Display Fuzhou Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: CPTF Visual Display Fuzhou Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及一种背光模块，其包括一光源以及一组可抽换式光学部材。光源发出一第一光线。可抽换式光学部材接收第一光线而激发出一背光光线，其中可抽换式光学部材包括一第一可抽换式光学部材以及一第二可抽换式光学部材。第一可抽换式光学部材具有一第一荧光体，且第一荧光体可被光激发出一第二光线。第二可抽换式光学部材具有一第二荧光体，且第二荧光体可被光激发出一第三光线。

Description

背光模块

技术领域

本发明是有关于一种背光模块，且特别是关于一种以多色光混成白光的背光模块。

背景技术

由于发光二极管(Light Emitting Diode, LED)具有低污染、低功率消耗、反应时间（response time）短、使用寿命长等优点，已广泛应用于显示器的背光模块的光源。目前，由于红、绿、蓝三色发光二极管混光成本过高，因此现阶段白光发光二极管的主流为蓝光发光二极管搭配黄色荧光粉混成白光。

图1为习知技术的光源的背光频谱分布图，其藉由蓝光发光二极管激发黄色荧光粉而混成白光。请参照图1，此背光频谱的红光波段(约600奈米至700奈米)及绿光波段(约500奈米至600奈米)是由黄色荧光粉经由蓝光激发所形成。因此，相较于蓝光波段(约400奈米至500奈米)，习知技术的背光频谱在红光波段及绿光波段的能量较低，且在红光波段及绿光波段不具有独立的波峰。

据此，当混成的白光穿过彩色滤光片时，因为没有可与红色滤光片及绿色滤光片对应的独立波峰，因此习知技术的色彩饱和度会较具有独立波峰的色域产品小很多。图2为习知技术的光源的色域图。请参照图2，虚线202所围的三角形面积为CIE 1931所订定的100% NTSC。而实线204所围的三角形面积为习知技术的光源的色域。由于习知技术的背光频谱无独立的波峰可对应于红色滤光片及绿色滤光片，使其所围成的纯色面积减缩，进一步影响色彩饱和度。

在实际运作上，不同规格的背光模块需要不同的荧光粉的混合比例以达到所需的色度。此种作法易延长产品的开发时程，也使得此种作法所制作的背光模块成为客制化的产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种背光模块，其具有高色彩饱和度。

本发明的一实施例提供一种背光模块，其包括一光源以及一组可抽换式光学部材。光源发出一第一光线。可抽换式光学部材接收第一光线而激发出一背光光线，其中可抽换式光学部材包括一第一可抽换式光学部材以及一第二可抽换式光学部材。第一可抽换式光学部材具有一第一荧光体，且第一荧光体可被光激发出一第二光线。第二可抽换式光学部材具有一第二荧光体，且第二荧光体可被光激发出一第三光线。

在本发明的一实施例中，前述的第一、第二可抽换式光学部材分别为导光板、扩散片或菱镜片。。

在本发明的一实施例中，前述的第一荧光体以掺杂的方式配置于第一可抽换式光学部材中，且第一荧光体的掺杂浓度关联于第二光线的光强度。

在本发明的一实施例中，前述的第一荧光体以涂布的方式配置于第一可抽换式光学部材上，且第一荧光体的厚度关联于第二光线的光强度。

在本发明的一实施例中，前述的第二荧光体以掺杂的方式配置于第二可抽换式光学部材中，且第二荧光体的掺杂浓度关联于第三光线的光强度。

在本发明的一实施例中，前述的第二荧光体以涂布的方式配置于第二可抽换式光学部材上，且第二荧光体的厚度关联于第三光线的光强度。

在本发明的一实施例中，前述的光源为至少一个蓝光发光二极管，而第一光线为蓝光。

在本发明的一实施例中，前述的第二光线为红光，而第三光线为绿光。

在本发明的一实施例中，前述的背光模块，更包括一第三可抽换式光学部材，其中第三可抽换式光学部材具有一第三荧光体，且第三荧光体可被光激发出一第四光线。

在本发明的一实施例中，前述的第三荧光体以掺杂的方式配置于第三可抽换式光学部材中，且第三荧光体的掺杂浓度关联于第四光线的光强度。

在本发明的一实施例中，前述的第三荧光体以涂布的方式配置于第三可抽换式光学部材上，且第三荧光体的厚度关联于第四光线的光强度。

在本发明的一实施例中，前述的光源为至少一个非可见光发光二极管，而第一光线为非可见光。

在本发明的一实施例中，前述的第二光线为红光，第三光线为绿光，而第四光线为蓝光。

在本发明的一实施例中，前述的背光模块，更包括不具有荧光体的至少一个可抽换式光学部材介于第一可抽换式光学部材与第二可抽换式光学部材之间。

基于上述，本发明实施例的背光模块可利用具有荧光体的可抽换式光学部材彼此堆栈，并藉由第一光线激发不同层的荧光体，以分别得到三色独立的背光频谱，例如是红、绿、蓝三色独立的背光频谱。因此，此背光模块的背光频谱具有独立的波峰可对应于面板的彩色滤光片的红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片，进而提升此背光模块的色彩饱和度。此外，由于各别可抽换式光学部材的荧光体为单一色的荧光体，亦即可以不为多色混合的荧光体，因此，除了可以不用考虑分布不均的问题外，亦可快速地将现有的可抽换式光学部材根据不同模块的色度需求进行调整，进而降低开发时程以及开发成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为习知技术的光源的背光频谱分布图。

图2为习知技术的光源的色域图。

图3为本发明的一实施例的背光模块的剖面示意图。

图4为本发明另一实施例的背光模块的剖面示意图。

图5为本发明又一实施例的背光模块的剖面示意图。

图6为本发明再一实施例的背光模块的剖面示意图。

图7为习知技术以及本发明实施例的光源的背光频谱分布图。

【主要组件符号说明】

300、400、500、600：背光模块

310、610：光源

320：可抽换式光学部材

322a、322b：第一可抽换式光学部材

324a、324b：第二可抽换式光学部材

326a：光学部材

326b：第三可抽换式光学部材

330：第一荧光体

340：第二荧光体

650：第三荧光体

350：反射片

L1、L1’：第一光线

L2：第二光线

L3：第三光线

L4：第四光线

L_B、L_B’：背光光线

L_322a、L_322b、L_322c、L_324a、L_324b、L_324c、L_326a：光线

D₃₃₀、D₃₄₀：厚度。

具体实施方式

图3为本发明的一实施例的背光模块的剖面示意图。

请参照图3，本实施例的背光模块300包括一光源310以及一组可抽换式光学部材320，其中光源310发出一第一光线L1，可抽换式光学部材320则接收第一光线L1而激发出一背光光线L_B。具体而言，可抽换式光学部材320包括一第一可抽换式光学部材322a以及一第二可抽换式光学部材324a，其中第一可抽换式光学部材322a具有一第一荧光体330，且第一荧光体330可被光激发出一第二光线L2。而第二可抽换式光学部材324a具有一第二荧光体340，且第二荧光体340可被光激发出一第三光线L3。此外，本实施例的背光模块300更可依据不同的需求而选择性地配置多个光学部材。在本实施例中，亦可选择性地配置一光学部材326a(例如是可以不具有荧光体的菱镜片)于第二可抽换式光学部材324a上。

第一荧光体330以及第二荧光体340可为荧光粉、光学胶带或是任何可被光激发出所欲波段范围的材料。在本实施例中，第一荧光体330例如是红色荧光粉或是其它可激发出红光的化学材料，而第二荧光体340例如是绿色荧光粉或是其它可激发出绿光的化学材料，但本发明不以此为限。在其它实施例中，第一荧光体亦可为绿色荧光粉或是其它可激发出绿光的化学材料，而第二荧光体亦可为红色荧光粉或是其它可激发出红光的化学材料。

要注明的是，不同的荧光体具有其可激发出的不同的波长范围。换言之，本实施例的背光模块300可针对不同光源或不同规格的彩色滤光片去调变可抽换式光学部材中的荧光体，藉此得到所欲的波段范围，进而达到所需的色度。

在本实施例中，光源310例如是蓝光发光二极管，而第一光线L1例如是蓝光，但本发明不以此为限。此外，第一可抽换式光学部材322a与光源310例如是平行配置以形成一侧发式(side light)光源，但本发明不以此为限。在其它实施例中，光源亦可与第一可抽换式光学部材垂直配置以形成一直下式光源。

第一可抽换式光学部材322a以及第二可抽换式光学部材324a分别可例如为导光板、扩散片、菱镜片或其它光学膜片。在本实施例中，第一可抽换式光学部材322a例如是导光板，用以引导光源310所发出的第一光线L1，并藉由光激发第一可抽换式光学部材322a的第一荧光体330产生一第二光线L2。

此外，为了增加从第一可抽换式光学部材322a底部反射的光线的比例，本实施例的背光模块300于导光板(在本实施例中，导光板即为第一可抽换式光学部材322a)下配置一反射片350，使得更多的光线有机会从第一可抽换式光学部材322a出射出去。此处，由第一可抽换式光学部材322a出射出去的光线L_322a的颜色为混成光，其包括光源310所发出的第一光线L1的蓝色与藉由光激发第一荧光体330所产生的第二光线L2的红色。因此，光线L_322a的颜色接近紫色。

在本实施例中，第二可抽换式光学部材324a例如是配置于第一可抽换式光学部材322a上的扩散片，用以发散从第一可抽换式光学部材322a出射的光线L_322a，使第一可抽换式光学部材322a内的光线L_322a从亮度集中的点光源扩散成为亮度均匀分布的面光源，并藉由光激发第二可抽换式光学部材324a的第二荧光体340产生第三光线L3，其中第三光线L3为绿色。因此，由第二可抽换式光学部材324a出射出去的光线L_324a的颜色藉由红色、蓝色、绿色混成为白色。具体而言，光线L_324a的颜色包括光源310所发出的第一光线L1的蓝色、藉由光激发第一荧光体330所产生的第二光线L2的红色以及藉由光激发第二荧光体340所产生的第三光线L3的绿色。

要注明的是，本实施例不用以限定本发明的多个可抽换式光学部材320的型态，而是要说明本实施例的背光模块300利用分别具有第一荧光体330以及第二荧光体340的第一可抽换式光学部材322a以及第二可抽换式光学部材324a彼此堆栈，并藉由光激发不同层的第一荧光体330以及第二荧光体340，得到红、绿、蓝三色独立的背光频谱。因此，本实施例的背光模块300的背光频谱可具有独立的波峰对应于面板的彩色滤光片的红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片，进而提升背光模块300的色彩饱和度，其所呈现的效果甚至于可超越CIE 1931订定的100% NTSC的面积(如图2中虚线206所围的三角型面积)。

在其它实施例中，第一可抽换式光学部材以及第二可抽换式光学部材可不限定为导光板或是扩散片，而是可以是任何熟的此技艺者所知悉配置于背光模块的任何一种部材(或光学膜片)。

另外，本实施例的光学部材326a例如是可以不具有荧光体的菱镜片，用以偏折从第二可抽换式光学部材324a出射的光线L_324a至显示器的正面视角方向，使得从光学部材326a出射的背光光线L_B具集光增亮的效果。在本实施例中，由于光学部材326a可以不具有荧光体，因此背光光线L_B的颜色与光线L_324a的颜色相似。

另外，在本实施例中，第一荧光体330以及第二荧光体340例如是以涂布(coating)的方式分别配置于第一可抽换式光学部材322a以及第二可抽换式光学部材324a的表面。此外，第一荧光体330的厚度D₃₃₀关联于第二光线L2的光强度，亦即改变L_322a的光强度。而第二荧光体340的厚度D₃₄₀关联于第三光线L3的光强度，亦即改变L_324a的光强度，进而改变从光学部材326a出射的背光光线L_B的光强度。换言之，藉由调变第一荧光体330的厚度D₃₃₀以及第二荧光体340的厚度D₃₄₀可改变本实施例的背光频谱中各波峰的光强度。

在实际运作上，由于第一荧光体330以及第二荧光体340分别位于不同的可抽换式光学部材中，因此本实施例的背光模块300除了可以不用考虑荧光体涂布不均的问题外，亦可快速地将现有的可抽换式光学部材根据不同模块的色度需求进行调整，进而降低开发时程以及开发成本。举例而言，例如是藉由建立具有不同涂布材料或掺杂浓度的荧光体的可抽换式光学部材素材库，来获得具有不同峰值或光强度的激发光线，以因应不同光源或不同规格的彩色滤光片的需求。

另外，荧光体除了可藉由涂布的方式配置于可抽换式光学部材上，亦可藉由掺杂(doping)的方式配置于可抽换式光学部材中。图4为本发明另一实施例的背光模块的剖面示意图。

请参照图4，本实施例的背光模块400与图3中的背光模块300具有相似的结构，且相似的符号代表相似的构件且具有相似的作用，故不再赘述。惟二者差异处在于本实施例的背光模块400的第一荧光体330以及第二荧光体340是以掺杂的方式分别配置于第一可抽换式光学部材322b以及第二可抽换式光学部材324b中，当然，本发明不以此为限。在本实施例中，第一荧光体于330的掺杂浓度关联于第二光线L2的光强度，而第二荧光体340的掺杂浓度关联于第三光线L3的光强度。

要注明的是，本实施例亦不用以限定本发明的第一可抽换式光学部材以及第二可抽换式光学部材的位置。详言之，第一可抽换式光学部材以及第二可抽换式光学部材可以是上下紧邻相迭，或是中间有其它不具有荧光体的光学部材。图5为本发明又一实施例的背光模块的剖面示意图。

请参照图5，本实施例的背光模块500与图4中的背光模块400具有相似的结构，且相似的符号代表相似的构件且具有相似的作用，故不再赘述。惟二者差异处在于本实施例的背光模块500具有可以不用包括荧光体的光学部材326a介于第一可抽换式光学部材322b与第二可抽换式光学部材324b之间。此时，由于光学部材326a不具有荧光体，因此从光学部材326a出射的光线L_326a的颜色与第一可抽换式光学部材322b出射的光线L_322a的颜色相似。

当然，本发明的背光模块的光源除了上述蓝光发光二极管外，亦可为其它种类的光源。图6为本发明再一实施例的背光模块的剖面示意图。

请参照图6，本实施例的背光模块600与图4中的背光模块400具有相似的结构，且相似的符号代表相似的构件且具有相似的作用，故不再赘述。惟二者差异处在于本实施例的背光模块600的光源610为至少一个非可见光发光二极管。此时，第一光线L1’为非可见光。

此外，本实施例的背光模块600更包括一第三可抽换式光学部材326b，其中第三可抽换式光学部材326b具有一第三荧光体650，且第三荧光体650可被光激发出一第四光线L4。在本实施例中，第三荧光体650例如是蓝色荧光粉、光学胶带或是其它可激发出蓝光的化学材料，而第四光线L4例如是蓝光。此外，第三荧光体650例如是以掺杂的方式配置于第三可抽换式光学部材326b中，其中第三荧光体650的掺杂浓度关联于第四光线L4的光强度。然而，本发明不以此为限，在其它实施例中，第三荧光体亦可以涂布的方式配置于第三可抽换式光学部材上，且第三荧光体的厚度关联于第四光线的光强度。

在本实施例中，光源610发出第一光线L1’，此第一光线L1’激发第一可抽换式光学部材322b中的第一荧光体330使出射于第一可抽换式光学部材322b的光线L_322c包括非可见光以及红光。接着，光线L_322c再激发第一可抽换式光学部材324b中的第二荧光体340使出射于第二可抽换式光学部材324b的光线L_324c包括非可见光、红光以及绿光。然后，光线L_324c再激发第三可抽换式光学部材326b中的第三荧光体650使出射于第三可抽换式光学部材326b的背光光线L_B’包括非可见光、红光、绿光以及蓝光，因而混成白光。

要说明的是，本实施例的背光模块600利用分别具有第一荧光体330、第二荧光体340以及第三荧光体650的第一可抽换式光学部材322b、第二可抽换式光学部材324b以及第三可抽换式光学部材326b彼此堆栈，并藉由光分别激发不同层的第一荧光体330、第二荧光体340以及第三荧光体650，得到红、绿、蓝三色独立的背光频谱。因此，本实施例的背光模块600的背光频谱可具有独立的波峰对应于红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片，进而提升背光模块600的色彩饱和度。

为清楚说明本发明的背光模块藉由分别具有单一荧光体的彼此堆栈的可抽换式光学部材来得到独立的波峰以及较高的色彩饱和度，以下将以图7搭配表1加以说明。在此假设背光模块搭配彩色滤光片的色度规格为W(x,y)=(0.313,0.329)。

图7为习知技术以及本发明实施例的光源的背光频谱分布图。在图7中，三条曲线分别是习知技术的背光频谱曲线以及两条本实施例在不同掺杂浓度(粒子数量/μm²)下的背光频谱曲线，其中实例1于第一与第二可抽换式光学部材中各别荧光体的掺杂浓度的比例为1.0X：1.0Y(其中X、Y为任意正实数)，而实例2为针对模块所需规格分别对第一与第二可抽换式光学部材中各别荧光体的掺杂浓度进行调整，掺杂浓度的比例为1.7X：1.5Y。其中荧光体的掺杂浓度的调整可藉由预制不同掺杂浓度的第一与第二可抽换式光学部材(例如预制掺杂浓度1.0X、1.1X、…、2.0X的第一可抽换式光学部材与掺杂浓度1.0Y、1.1Y、…、2.0Y的第二可抽换式光学部材)，再藉由抽换不同掺杂浓度的第一与第二可抽换式光学部材来调整荧光体的掺杂浓度。

请参照图7，习知技术的背光频谱由于为蓝光发光二极管激发黄色荧光粉而混成白光，因此在红光及绿光波段不具有独立的波峰。另一方面，实例1以及实例2是藉由蓝光发光二极管分别激发具有单一荧光体的彼此堆栈的两个可抽换式光学部材而混成白光，因此在蓝光、红光及/或绿光波段可具有独立的波峰。此外，在本实施例中，藉由调变荧光体的掺杂浓度可改变各波峰的光强度。如图7所示，由于实例2的第一荧光体以及第二荧光体的掺杂浓度大于实例1的第一荧光体以及第二荧光体的掺杂浓度，因此实例2的红光及绿光波段的波峰可高于实例1。

透过将上述三组背光搭配同一彩色滤光片，可分别计算出三组的穿透效果及其背光频谱穿透彩色滤光片后模块的红、绿、蓝各别的色坐标。藉由将三组于色域图中红、绿、蓝的色坐标各别所围的面积除上CIE 1931所订定的标准色坐标红(x,y)=(0.67,0.33)、绿(x,y)=(0.21,0.71)、蓝(x,y)=(0.14,0.08) 于色域图中所围的面积即可得到三组背光频谱的色彩饱和度。

如表1所示，本实施例的背光模块藉由蓝光发光二极管分别激发红色荧光体及绿色荧光体所混成的白光，可得到较高的色彩饱和度。具体而言，习知技术藉由蓝光发光二极管激发黄色荧光粉而混成白光的色彩饱和度为49.04%，而其白光落点W(x,y)=(0.2896,0.2924)。相较之下，本实施例的背光模块，如实例1以及实例2所示，具有较高的色彩饱和度。其中，使用掺杂浓度的比例为1.0X：1.0Y的第一可抽换式光学部材、第二可抽换式光学部材时(亦即实施例1)，白光落点W(x,y)=(0.2674,0.2923)，而色彩饱和度为69.36%。另外，将第一可抽换式光学部材和第二可抽换式光学部材抽换为掺杂浓度的比例为1.7X：1.5Y的第一可抽换式光学部材、第二可抽换式光学部材时(亦即实施例2)，白光落点W(x,y)= (0.313,0.3299)，而色彩饱和度为73.65%。如此藉由调变荧光体于各个可抽换式部材中的掺杂浓度，可使背光频谱的三色光的光强度更平均，进而提升色彩饱和度，例如是由实例1的69.36%提升至实例2的73.65%。

另一方面，本实施例的背光模块可较接近模块所需的色度，在此即为色域图(如图2)中的白光落点W(x,y)=(0.313,0.3299)。如表1所示，习知技术的背光模块所混成的白光稍微偏蓝光的冷色调。相较之下，由于本实施例的背光模块的背光频谱具有独立的红、绿、蓝波峰可对应至面板的彩色滤光片的红色滤光片、绿色滤光片与蓝色滤光片，因此藉由调变各荧光体于各个可抽换式部材中的掺杂浓度，可快速得到模块所需的色度规格。

表1

Figure 2012100952246100002DEST_PATH_IMAGE001

综上所述，本发明实施例的背光模块藉由分别激发具有荧光体的彼此堆栈的可抽换式光学部材而混成白光，因此在蓝光、红光及/或绿光波段可具有独立的波峰对应彩色滤光片，进而具有较广的色域或是较佳的色彩饱和度。此外，本发明可快速地将现有的可抽换式光学部材根据不同模块的色度需求进行调整，进而降低开发时程以及开发成本。另外，本发明实施例的背光模块可藉由改变荧光体的材质及荧光体于各个可抽换式光学部材的掺杂浓度去调变所欲激发出波段的波长范围以及光强度，藉此建立一素材库。如此一来，在不同光源或不同规格的彩色滤光片下，依据此素材库去抽换不同的可抽换式光学部材可简易且便利地达到所需的色度。

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，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故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。

Claims

1.一种背光模块，其特征在于，包括：

一光源，发出一第一光线；以及

一组可抽换式光学部材，接收该第一光线而激发出一背光光线，其中该组可抽换式光学部材包括：

一第一可抽换式光学部材，其中该第一可抽换式光学部材具有一第一荧光体，且该第一荧光体可被光激发出一第二光线；以及

一第二可抽换式光学部材，其中该第二可抽换式光学部材具有一第二荧光体，且该第二荧光体可被光激发出一第三光线。

2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：其中该第一、第二可抽换式光学部材分别为导光板、扩散片或菱镜片。

3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：其中该第一荧光体以掺杂的方式配置于该第一可抽换式光学部材中，且该第一荧光体的掺杂浓度关联于该第二光线的光强度。

4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：其中该第一荧光体以涂布的方式配置于该第一可抽换式光学部材上，且该第一荧光体的厚度关联于该第二光线的光强度。

5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：其中该第二荧光体以掺杂的方式配置于该第二可抽换式光学部材中，且该第二荧光体的掺杂浓度关联于该第三光线的光强度。

6.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：其中该第二荧光体以涂布的方式配置于该第二可抽换式光学部材上，且该第二荧光体的厚度关联于该第三光线的光强度。

7.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：其中该光源为至少一个蓝光发光二极管，而该第一光线为蓝光。

8.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于：其中该第二光线为红光，而该第三光线为绿光。

9.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于：更包括一第三可抽换式光学部材，其中该第三可抽换式光学部材具有一第三荧光体，且该第三荧光体可被光激发出一第四光线。

10.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于：其中该光源为至少一个非可见光发光二极管，而该第一光线为非可见光。

11.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于：其中该第三荧光体以掺杂的方式配置于该第三可抽换式光学部材中，且该第三荧光体的掺杂浓度关联于该第四光线的光强度。

12.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于：其中该第三荧光体以涂布的方式配置于该第三可抽换式光学部材上，且该第三荧光体的厚度关联于该第四光线的光强度。

13.根据权利要求9所述的背光模块，其特征在于：其中该第二光线为红光，该第三光线为绿光，而该第四光线为蓝光。