CN105280103B - 发光模块及照明模块 - Google Patents
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Abstract
一种发光模块，包括：(a)液晶模块，包括：一对透明基板，及液晶层，位于该对透明基板之间；(b)第一组发光二极管元件，配置于液晶模块的第一侧；(c)第一透明外板，覆盖于第一组发光二极管元件上，使第一组发光二极管元件夹于液晶模块及第一透明外板之间；以及(d)控制电路，用以控制液晶模块的开关频率及第一组发光二极管元件的发光频率，使液晶模块同步遮蔽第一组发光二极管元件所发出的光线，且第一组发光二极管元件所发出的光线自相反于液晶模块的一侧透出。本发明的发光模块及照明模块使得室内人员不但不会受到LED光线影响，还可因视觉暂留作用持续看见窗外风景。
Description
技术领域
本发明是涉及发光模块及照明模块，特别是涉及包括液晶模块及二极管发光元件的发光模块及照明模块。
背景技术
发光二极管(light-emitting diodes,LEDs)属半导体元件的一种，由于发光二极管具有轻薄短小、自发光、反应时间短、寿命长及耗电量低等优点，带动LED的蓬勃发展。在成功量产高亮度蓝光二极管后，LED已具备红、绿、蓝三元色而得以合成白光及彩色，大幅增加LED的应用范围。
目前，LED已普遍应用于日常生活中，例如：信息、通信、消费性电子产品的指示器与显示装置。而白光LED的推出，更开启LED发展作为光源或照明产品的新纪元，也可说是LED最大最具发展潜力的市场。因此，开发更多能被消费者接受的产品，拓展LED的日常照明应用已成为业界首要的设计目标。
发明内容
因此，为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种发光模块及照明模块。
本发明提供一种发光模块，包括：(a)液晶模块，包括：一对透明基板，及液晶层，位于该对透明基板之间；(b)第一组发光二极管元件，配置于液晶模块的第一侧；(c)第一透明外板，覆盖于第一组发光二极管元件上，使第一组发光二极管元件是夹于液晶模块及第一透明外板之间；以及(d)控制电路，用以控制液晶模块的开关频率及第一组发光二极管元件的发光频率，使液晶模块同步遮蔽第一组发光二极管元件所发出的光线，且第一组发光二极管元件所发出的光线自相反于液晶模块的一侧透出。
本发明另提供一种照明模块，包括：(a)透明液晶模块，包括：一对透明基板，及液晶层，位于该对透明基板之间；(b)发光二极管照明元件；以及(c)控制电路，用以控制液晶模块的开关频率及发光二极管照明元件的发光频率，使液晶模块同步遮蔽发光二极管照明元件所发出的光线，且透明液晶模块及发光二极管照明元件是彼此分离。
本发明的发光模块及照明模块使得室内人员不但不会受到LED光线影响，还可因视觉暂留作用持续看见窗外风景。
附图说明
图1示出本发明一实施例的发光模块的剖面图。
图2示出本发明一实施例的液晶模块的剖面图。
图3示出本发明另一实施例的发光模块的剖面图。
图4示出本发明一实施例的部分发光模块的剖面图。
图5示出本发明一实施例的照明模块的剖面图。
图6示出本发明另一实施例的照明模块的剖面图。
图7示出本发明一实施例的发光模块的剖面图，其包括分布布拉格反射器。
图8示出本发明一实施例的发光模块的剖面图，其包括反射镀层。
上述附图中的附图标记说明如下：
100～发光模块；
101、102～观察者；
110～液晶模块；
111、112～透明基板；
113、117～电极层；
114、116～配向膜；
115～液晶层；
120～发光二极管元件；
130～透明外板；
140～控制电路；
300～发光模块；
301、302～观察者；
320～发光二极管元件；
330～透明外板；
410～线路层；
420～粘着层；
500～照明模块；
501、502～观察者；
510～液晶模块；
520～发光二极管照明元件；
540～控制电路；
601、602～观察者；
610～物体；
620～发光二极管照明元件；
630～隔板；
700～发光模块；
701、702～观察者；
710～透明基板；
720～发光二极管元件；
730～分布布拉格反射器；
740～透明外板；
800～发光模块；
801、802～观察者；
810～透明基板；
820～发光二极管元件；
830～反射镀层；
840～透明外板；
F～荧光粉材料；
L～光线；
P、P1、P2、M、B、T～观察者所见的图像。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能更清楚易懂，下文特举出优选实施例并配合所附附图，对本发明的应用方式作详细说明。然而应注意的是，本发明提供许多可供应用的发明概念，其可以多种特定类型实施。文中所举例讨论的特定实施例仅用于说明制造与使用本发明的特定方式，而非用以限制本发明的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的附图标记或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。
本发明中特定的元件及安排是为了简化，而不以此为限。举例而言，当述及第一元件形成于第二元件上时，可包括第一元件与第二元件直接接触的情形，也包括具有额外的元件形成在第一元件与第二元件之间，使得第一元件与第二元件并未直接接触的情形。
根据常规的作法，附图中各种特征并未依比例示出。相反地，为简化或是方便标示，各种特征的尺寸可能任意扩张或缩小。再者，图中未示出或描述的元件，可为本领域技术人员所知的形式。
近年来，LED已普遍应用于广告或指示看板中，但常见的广告或指示看板多属不透明装置，配置于窗户或落地窗时会遮蔽视线，使室内人员无法看到窗户或落地窗外的景象。即使制备出透明的LED广告或指示看板，也会产生各种问题，例如：(1)在广告或指示看板后方看见的内容为左右相反，而无法达到广告或指示的功效、(2)配置于窗户或落地窗时，LED所发出的光线会影响室内人员，且室内人员也无法看到窗户或落地窗外的景象。
为解决上述问题，本发明提供一种结合液晶模块及发光二极管元件所构成的发光模块及照明模块。其中，发光二极管元件可发出光线或显示图案以作为广告、指示或照明之用，而液晶模块则用以同步遮蔽发光二极管元件所发出的光线，则室内人员不但不会受到LED光线影响，还可因视觉暂留作用持续看见窗外风景。
本文中所述液晶模块的“开”或“关”是指液晶模块因施加电压与否而表现遮蔽或不遮蔽光线的效果。例如：在未施加电压形成电场时，光线行进方向可受液晶分子的影响产生偏转，而顺利地穿透液晶模块由另一侧射出(此时称液晶模块为“开”的状态)；而在施加电压形成电场时，液晶分子将受电场驱动而改变排列方向，于是光线便无法穿透液晶模块，进而遮蔽光源(此时称液晶模块为“关”的状态)。再者，本文中所述液晶模块的“开关频率”是指液晶模块表现遮蔽或不遮蔽光线的切换频率。
本文中所述发光二极管元件的“发光频率”是指发光二极管元件的发光/不发光(亮/暗)转换频率。一般而言，发光二极管元件为达省电功效多以某一定频率进行发光/不发光(亮/暗)转换，而非持续发光。当此频率大于每秒15次时，观察者将因视觉暂留而无法分辨此发光/不发光(亮/暗)变化，并认为发光二极管元件是持续发光。
本文中所述“同步遮蔽”是指液晶模块的开关状态对应于发光二极管元件的发光情形以遮蔽所发出的光线，例如：当发光二极管元件发光(亮)时，液晶模块表现“关”的状态以遮蔽发光二极管元件所发出的光线；当发光二极管元件不发光(暗)时，液晶模块则表现“开”的状态，可允许光线穿过，此时位于液晶模块一侧的观察者可观察到对侧景物。
本文中所述以液晶模块“遮蔽”光线是指光线大抵无法穿过液晶模块，故位于液晶模块的一侧的观察者大抵不会看到被遮蔽的光线。
图1示出本发明一实施例的发光模块100的剖面图。本实施例的发光模块100包括：液晶模块110、发光二极管元件120、透明外板130及控制电路140，其中控制电路140可调控液晶模块110的开关频率及发光二极管元件120的发光频率，使液晶模块110同步遮蔽发光二极管元件120所发出的光线。因此，在发光模块100运行过程中，靠近发光二极管元件120的一侧的观察者101可看到发光二极管元件120所发出的光线L或其显示的图案P，而靠近液晶模块110的一侧(即相反于靠近发光二极管元件120的一侧)的观察者102则不会看到发光二极管元件120所发出的光线L或其显示的图案P，并可不受其影响地持续看见液晶模块110后方的景物M。
详细而言，当发光二极管元件120发光时，靠近发光二极管元件120的一侧的观察者101可直接看到发光二极管元件120所发出的光线L或其显示的图案P；而此时液晶模块110表现“关”的状态以遮蔽发光二极管元件120所发出的光线，故观察者102不会看到发光二极管元件120所发出的光线L或其显示的图案P；当发光二极管元件120不发光时，液晶模块110表现“开”的状态且光线大致上可穿透。再者，发光二极管元件120体积很小又绝大部分为透明结构(半导体层为透明结构，仅电极为不透明结构)，故在此情况下，整个液晶模块110大致上可视为透明板或透明模片，靠近液晶模块110的一侧的观察者102可看穿液晶模块110，并看见液晶模块110后方的景物M。若发光二极管元件120的发光频率/液晶模块的开关频率大于每秒15次，则观察者将产生视觉暂留效果，使其无法感知发光二极管元件120的亮暗变化或液晶模块的开关变化，故观察者101将持续地看见发光二极管元件120所发出的光线L或其显示的图案P；而观察者102则可不受发光二极管元件120的影响，持续地看见液晶模块110后方的景物M。
如上所述，液晶模块110的功能为于某一方向上同步遮蔽发光二极管元件120所发出的光线。本领域普通技术人员当可了解，液晶模块110可为任何具有同步遮蔽发光二极管元件120所发出的光线的液晶模块，以下仅配合图2示例一典型的液晶模块110作为说明。如图2所示，液晶模块110包括：一对透明基板111/112及液晶层115，且液晶层115是位于透明基板111及透明基板112之间。
透明基板111/112可独立地为软板或是硬板。透明基板111/112可为相同或不同的材质，其材质包括：玻璃、高分子材料、或其他适宜的材料，其中高分子材料例如为：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅胶(silicone)、环氧树脂(epoxy)。
液晶层115的液晶种类可包括：向列型液晶(nematic liquid crystal)、层列型液晶(smectic liquid crystal)、胆固醇型液晶(cholesteric liquid crystal)、或其他适宜的液晶种类。于优选实施例中，液晶层115的液晶种类可为对外加电场的反应较灵敏的向列型液晶。
可经由任何适宜的方式控制液晶模块110的开关状态，例如：可经由电压、温度变化等改变液晶层115中液晶分子的排列情形，进而控制液模块110的开关状态。在一些实施例中，可通过施加外部电压形成电场，使液晶层115的液晶分子转动，并通过外部电压控制来改变液晶分子的排列情形，使液晶模块110达到遮蔽或不遮蔽光线的效果(即液晶模块的开关状态)。
液晶模块110可为有源式驱动或无源式驱动。在一些实施例中，液晶模块110可包括一组电极层113/117，分别配置于透明基板111/112与液晶层115之间。电极层113/117可耦合至控制电路140以控制液晶模块110的开关状态。电极层113/117的材料可包括透明电极材料，例如：铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)、铟锌氧化物(indium zinc,IZO)、氧化锌(ZnO)是导电材料、导电性高分子(PEDOT)、纳米碳管(CNT)、或其他透明导电材料。
在一些实施例中，液晶模块110可包括一组配向膜114/116，分别配置于液晶层115与电极层113/117之间。配向膜114/116可为任何公知的配向膜，其主要功能为使液晶分子排列的方向整齐一致及提供液晶预倾角，使液晶材料达成良好旋转效果。配向膜表面可具有一定方向排列的沟槽，使液晶材料因分子间作用力达到定向效果，产生配向(align)作用，进而控制液晶分子依特定的方向与预定的倾斜角度排列。
在一些实施例中，液晶模块110还包括一对偏光片(polarizer)(未示出)，配置于透明基板111/112的外侧表面上。偏光片可将不具偏极性的自然光转化成偏极光，以协助液晶模块110控制光线通过与否。
再回到图1，发光二极管元件120是配置于液晶模块110的第一侧。在一些实施例中，发光二极管元件120是配置于透明基板112(图2)上。在一些实施例中，发光二极管元件120是先配置于其他基板后，再将此基板组装至液晶模块110的第一侧，例如：此具有发光二极管元件120的基板可与透明基板112贴合；或者此具有发光二极管元件120的基板与透明基板112间具有真空或非真空的空隙，其可避免发光二极管元件120产生的热传至液晶模块110。
发光二极管元件120可包括已封装的发光二极管芯片、未封装的发光二极管芯片、或其他适宜的发光二极管结构(可参见申请人的先申请案，台湾专利申请号：101109796)。
透明外板130是覆盖于发光二极管元件120上，使发光二极管元件120夹于液晶模块110及透明外板130之间，例如：发光二极管元件120是夹于透明基板112及透明外板130之间。透明外板130可为软板或是硬板。透明外板130的材质包括：玻璃、高分子材料、或其他适宜的材料，其中高分子材料例如为：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅胶(silicone)、环氧树脂(epoxy)。
控制电路140是耦合至液晶模块110及发光二极管元件120，以控制液晶模块110的开关频率及发光二极管元件120的发光频率，使液晶模块110得以同步遮蔽发光二极管元件120所发出的光线，而观察者只能由相反于液晶模块110的一侧观察到发光二极管元件120所发出的光线。也即，发光二极管元件120所发出的光线是自相反于液晶模块110的一侧透出，只有靠近发光二极管元件120一侧的观察者101可观察到发光二极管元件120所发出的光线L，靠近液晶模块110一侧的观察者102则因液晶模块110的遮蔽效果而不会看到发光二极管元件120所发出的光线L。
在一些实施例中，液晶模块110的开关频率可相同于发光二极管元件120的发光频率。在一些实施例中，液晶模块110的开关频率可不同于发光二极管元件120的发光频率，惟液晶模块110仍需同步遮蔽发光二极管元件120所发出的光线。举例而言，当发光二极管元件120发光时，液晶模块110表现“关”的状态以遮蔽发光二极管元件所发出的光线，且液晶模块110表现“关”的状态的时间长度可大于发光二极管元件120发光时间长度。于一实施例中，液晶模块110的开关频率及发光二极管元件120的发光频率至少为每秒16次。
发光模块100可作为窗户、落地窗、展示窗或外墙或者贴附至窗户、落地窗、展示窗或外墙。举例而言，发光模块100可作为窗户或者贴附至窗户，其中发光二极管元件120的一侧朝向室外，而液晶模块110的一侧朝向室内。如此一来，室外可看见发光二极管元件120所发出的光线或其显示的图案，具有广告或指示效果；而室内则因液晶模块110的同步遮蔽效果，不会看见发光二极管元件120所发出的光线，故室内人员不会受其干扰，更可持续地看见窗外的景物。
图3示出本发明另一实施例的发光模块300的剖面图。发光模块300包括：液晶模块110、发光二极管元件120、透明外板130及控制电路140，且发光模块300还包括发光二极管元件320及透明外板330。同上述所解释的视觉暂留原理，当液晶模块110分别同步遮蔽发光二极管元件120/320所发出的光线时，则在发光模块300运行过程中，位于发光模块300两侧的观察者可分别看到发光二极管元件120/320所发出的光线L1/L2或其显示的图案P1/P2，且彼此不互相干扰。
发光二极管元件320大致上相同于发光二极管元件120。发光二极管元件320是配置于液晶模块110相反于发光二极管元件120的另一侧。在一些实施例中，发光二极管元件320是配置于透明基板111(图2)上。在一些实施例中，发光二极管元件320是先配置于其他基板后，再将此基板组装至液晶模块110相反于发光二极管元件120的另一侧。透明外板330大致上相同于透明外板130。透明外板330是覆盖于发光二极管元件320上，使发光二极管元件320夹于液晶模块110及透明外板330之间，例如：发光二极管元件320是夹于透明基板111及透明外板330之间。于此实施例中，控制电路140除耦合至液晶模块110及发光二极管元件120外，更耦合至发光二极管元件320，以控制液晶模块110的开关频率及发光二极管元件120/320的发光频率，使液晶模块110得以同步遮蔽发光二极管元件120及320所发出的光线，而观察者只能分别由相反于液晶模块的一侧观察到发光二极管元件120及320所发出的光线。也即，发光二极管元件120/320所发出的光线L1/L2是分别自相反于液晶模块110的一侧透出，靠近发光二极管元件120一侧的观察者301可观察到发光二极管元件120所发出的光线L1或其显示的图案P1，而不会看到发光二极管元件320所发出的光线L2；相反地，靠近发光二极管元件320一侧的观察者302可看到发光二极管元件320所发出的光线L2或其显示的图案P2，而不会看到发光二极管元件120所发出的光线L1。也即，因液晶模块110的同步遮蔽效果，发光二极管元件120及320所发出的光线或其显示的图案不会互相影响。
在一些实施例中，发光二极管元件120及320可独立地显示相同或不同的图案。在一些实施例中，发光二极管元件120及320可独立地具有相同或不同的发光频率，惟液晶模块110仍需同步遮蔽发光二极管元件120及320所发出的光线。
在一些实施例中，发光二极管元件120及320之间可仅有一组发光二极管元件发光或显示图案。当二侧发光二极管元件之间仅有一组发光二极管元件发光或显示图案时，发光模块的运行情形大致相同于上述仅于液晶模块一侧配置发光二极管元件的实施例。举例而言，若发光二极管元件120及320之间仅有发光二极管元件120发光显示图案，此时靠近发光二极管元件120一侧的观察者301可观察到发光二极管元件120所发出的光线L1或其显示的图案P1；相反地，因液晶模块110的同步遮蔽效果，靠近发光二极管元件320一侧的观察者302不会看到发光二极管元件120所发出的光线L1，并可而不受发光二极管元件120的影响，持续地看见液晶模块110后方的景物。在此实施例中，液晶模块110的开关频率及发光显示图案的发光二极管元件(120或320)的发光频率至少为每秒16次。
发光模块300可作为招牌、窗户、落地窗、展示窗或外墙或者贴附至窗户、落地窗、展示窗或外墙。举例而言，发光模块300可作为外墙，则位于两侧的观察者可分别看到发光二极管元件120/320所发出的光线或其显示的图案，且彼此不互相干扰，达到加倍的广告或指示效果。
值得注意的是，于优选实施例中，发光二极管元件120/320是采用未经封装的发光二极管芯片(厚度约为100-300微米)作为光源。相较于公知的发光二极管封装结构(厚度约大于1厘米)，未经封装的发光二极管芯片具有成本低且厚度小的特点，故可大幅降低发光二极管元件120/320的制作成本，且厚度小的发光二极管芯片更适于夹在液晶模块110(透明基板112)/透明外板130及液晶模块110(透明基板111)/透明外板330之间。
在一些实施例中，当发光二极管元件120/320采用未经封装的发光二极管芯片作为光源时，可选择性地在发光二极管元件120/320与液晶模块110之间形成线路层(可参见申请人的先申请案，台湾专利申请号：101109796)。举例而言，如图4所示，线路层410是配置于发光二极管元件120与液晶模块110间的透明基板上(例如：透明基板112上)，且发光二极管元件120电性连接线路层。线路层410的材质包括：金属材料或是透明导电材料，其中透明导电材料例如：铟锡氧化物(indium tin oxide,ITO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide,IZO)、氧化锌(ZnO)是导电材料、导电性高分子(PEDOT)、纳米碳管(CNT)、或其他透明导电材料。
当发光二极管元件120/320采用未经封装的发光二极管芯片作为光源时，可选择性地在发光二极管元件120/320与液晶模块110之间形成粘着层420(可参见申请人的先申请案，台湾专利申请号：101109796)。举例而言，如图4所示，粘着层420是配置于发光二极管元件120与液晶模块110间的透明基板上(例如：透明基板112上)以将发光二极管元件120/320固着于透明基板上。粘着层420的材质例如为透明绝缘胶[例如：硅胶或环氧树脂(epoxy)]。在一实施例中，如图4所示，透明绝缘胶可掺杂有荧光粉材料F，以使发光模块100/300可发出特定颜色的光线。
图5示出本发明一实施例的照明模块500的剖面图。照明模块500具有液晶模块510、发光二极管照明元件520以及控制电路540。其中，照明模块500中发光二极管照明元件520与液晶模块510是彼此分离，而控制电路540则分别耦合至液晶模块510与发光二极管照明元件520，以控制液晶模块510的开关频率及发光二极管照明元件520的发光频率，使液晶模块510得以同步遮蔽发光二极管照明元件520所发出的光线。
液晶模块510结构的特征或材料大致同于液晶模块110，于此不再赘述。发光二极管照明元件520可包括任何适宜的发光二极管照明结构，例如：LED灯泡、LED灯管、LED照明板或其他适宜的LED灯具。
同上述所解释的视觉暂留原理，当液晶模块510同步遮蔽发光二极管照明元件520所发出的光线时，位于发光二极管照明元件520的一侧的观察者501可享有发光二极管照明元件520的照明效果，并可看穿液晶模块510而持续地看见液晶模块510后方的景物M；而位于液晶模块510的另一侧的观察者502则不会看到发光二极管照明元件520所发出的光线，仅觉液晶模块510后方为一片漆黑B。
于一实施例中，液晶模块510的开关频率及发光二极管照明元件520的发光频率至少为每秒16次。
照明模块500的发光二极管照明元件520可设置于任何需要照明光源之处，而液晶模块510可设置于任何不欲发光二极管照明元件520所发出的光线穿透之处，例如：液晶模块510可作为窗户、落地窗、展示窗或外墙，或者贴附至窗户、落地窗、展示窗或外墙。
举例而言，发光二极管照明元件520可设置于室内作为照明光源，而液晶模块510可单独作为窗户、落地窗或者贴附至窗户、落地窗。如此一来，室内可看穿液晶模块510而看见室外的景物，并可享有发光二极管照明元件520的照明光源，而室外则因液晶模块510的同步遮蔽效果，无法通过窗户看见室内发光二极管照明元件520的光源，感觉像是未开灯的房子，具有防止偷窥的效果。
图6示出本发明一实施例的照明模块600的剖面图。照明模块600包括：液晶模块510、发光二极管照明元件520及控制电路540，且照明模块600还包括发光二极管照明元件620及隔板630。其中，照明模块600中发光二极管照明元件520/620与液晶模块510是彼此分离，而控制电路540则分别耦合至液晶模块510与发光二极管照明元件520/620，以控制液晶模块510的开关频率及发光二极管照明元件520/620的发光频率，使液晶模块510得以同步遮蔽发光二极管照明元件520/620所发出的光线。
发光二极管照明元件620大致上相同于发光二极管照明元件520。发光二极管照明元件620是配置于液晶模块510相反于发光二极管照明元件520的另一侧。
在一些实施例中，发光二极管照明元件520及620可独立地具有相同或不同的发光频率，惟液晶模块510仍需同步遮蔽发光二极管照明元件520及620所发出的光线。于一实施例中，液晶模块510的开关频率及发光二极管照明元件520/620的发光频率至少为每秒16次。
照明模块600的发光二极管照明元件520/620可设置于任何需要照明光源之处，例如：发光二极管照明元件520可作为室内光源而发光二极管照明元件620可作为展示窗光源；液晶模块510可设置于任何不欲发光二极管照明元件520/620所发出的光线穿透之处，例如：液晶模块510可作为窗户、落地窗、展示窗或外墙，或者贴附至窗户、落地窗、展示窗或外墙。
隔板630可为软板或是硬板。隔板630的材质包括：玻璃、高分子材料、或其他适宜的材料，其中高分子材料例如为：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅胶(silicone)、环氧树脂(epoxy)。隔板630与发光二极管照明元件620是配置于液晶模块510的同一侧，也即隔板630是配置于液晶模块510相反于发光二极管照明元件520的另一侧。在一些实施例中，发光二极管照明元件620是位于隔板630及液晶模块510之间。
同上述所解释的视觉暂留原理，当液晶模块510同步遮蔽发光二极管照明元件520/620所发出的光线时，位于发光二极管照明元件520的一侧的观察者601可享有发光二极管照明元件520的照明效果，且由于观察者601不会看见发光二极管照明元件620的光线而无法看见物体610[若存在其他光源(例如：太阳光)，则观察者601仍可能通过其他光源看见物体610]，观察者601可直接看穿液晶模块510/隔板630而持续地看见液晶模块510/隔板630后方的景物M；而位于液晶模块510的另一侧的观察者602可看见发光二极管照明元件620的光线及物体610(T)，但不会看到发光二极管照明元件520所发出的光线，仅觉液晶模块510后方为一片漆黑。
举例而言，发光二极管照明元件520可设置于室内作为照明光源，液晶模块510可作为或贴附至室内与展示窗间的窗户；而发光二极管照明元件620可为展示窗中的照明光源，隔板630则为展示窗与观察者的间隔。如此一来，室内观察者可享有发光二极管照明元件520的照明光源，且因液晶模块510同步遮蔽的效果，不会看见发光二极管照明元件620所发出的光线及展示物体610，而能看穿液晶模块510/隔板630并看见室外的景物；而室外观察者可看见发光二极管照明元件620所发出的光线及展示物体610，但因液晶模块510的同步遮蔽效果，而无法看见发光二极管照明元件520的光源，也无法看见室内情况。
须特别强调的是，本发明所述包括液晶模块及发光二极管元件的发光模块及照明模块是完全不同于发光二极管背光液晶显示器(LED-backlight LCD)。发光二极管背光液晶显示器是以LED作为背光光源，此光源穿过LCD，并由LCD决定其穿透的比例以进一步形成我们所看到的图像。因此，发光二极管背光液晶显示器中，光线是由LED背光源朝向LCD的一侧发出，且LCD仅遮蔽/过滤部分光源，以使穿透LCD的光线于LCD相反于LED背光源的一侧达成显示图像的目的。
相较之下，本发明的发光模块及照明模块，是使用发光二极管元件作为广告、指示或照明光源，而以液晶模块遮蔽发光二极管元件所发出的光线，以保护不欲接收此光源之处不受此光线的影响。是以，本发明的液晶模块可大抵完全遮蔽发光二极管元件所发出的光线(即液晶模块相反于发光二极管元件的一侧大抵没有光线穿透)，使发光二极管元件仅于相反于液晶模块的一侧产生照明或显示图像的功能。
图7示出本发明又一实施例的发光模块的剖面图，其包括分布布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)。发光模块700包括：透明基板710、发光二极管元件720、分布布拉格反射器730及透明外板740，其中分布布拉格反射器730可遮蔽发光二极管元件720所发出的光线。因此，在发光模块700运行过程中，靠近发光二极管元件720一侧的观察者701可看到发光二极管元件720所发出的光线L或其显示的图案P，而靠近分布布拉格反射器730(即相反于靠近发光二极管元件720的一侧)一侧的观察者702则不会看到发光二极管元件720所发出的光线L或其显示的图案P，并可不受其影响地持续看见发光模块700后方的景物M。
透明基板710大致相同于透明基板111/112。透明基板710可为软板或是硬板，其材质包括：玻璃、高分子材料、或其他适宜的材料，其中高分子材料例如为：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅胶(silicone)、环氧树脂(epoxy)。
发光二极管元件720是配置于透明基板710上。发光二极管元件720大致相同于发光二极管元件120/320。发光二极管元件720可包括已封装的发光二极管芯片、未封装的发光二极管芯片、或其他适宜的发光二极管结构(可参见申请人的先申请案，台湾专利申请号：101109796)。
分布布拉格反射器730是利用折射率周期性的变化，让入射光可以在入射处形成建设性干涉，产生很高的反射率。在一些实施例中，分布布拉格反射器730可包括两种具有不同折射率(refractive index)的材料层交替排列组合而成的周期性结构，或有效折射率具有周期性变化特性的电介质波导(dielectric waveguide)。
如图7所示，分布布拉格反射器730是设置于发光二极管元件720与透明基板710之间。在一些实施例中，可设置整层的分布布拉格反射器730于透明基板710上。在一些实施例中，可局部设置分布布拉格反射器730于透明基板710上。由于LED视角不大，只要DBR面积范围大于LED元件约2-3倍即可达成全反射的效果。在一些实施例中，分布布拉格反射器730是局部设置于发光二极管元件720与透明基板710之间，且分布布拉格反射器730的面积至少为发光二极管元件720的1倍。
一般而言，每一分布式布拉格反射层的厚度为中心反射波长的1/4，其对于波长接近4倍分布式布拉格反射层的波具有良好的反射能力。因此，可设定LED主波长DBR的中心反射波长，并依此调整每一分布式布拉格反射层的厚度。在一些实施例中，分布式布拉格反射器730可为阻绝红光、绿光、蓝光或其组合的DBR。在一些实施例中，分布式布拉格反射器730可为由阻绝红光、绿光、蓝光的DBR所组成的三层结构。
由于LED发光半高宽大多为10-30nm，故若分布式布拉格反射器仅需阻绝此范围的光线即可有效阻挡LED所发出的光线。在一些实施例中，分布式布拉格反射器730只阻绝半高宽为40nm以下的光线。
在一些实施例中，分布布拉格反射器730可包括第一分布式布拉格反射材料(未示出)及第二分布式布拉格反射材料(未示出)，两者交错排列形成分布布拉格反射堆迭(即任一分布布拉格反射堆迭包括一层第一分布式布拉格反射材料及一层第二分布式布拉格反射材料)。举例而言，第一分布式布拉格反射材料可包括二氧化硅(SiO2)，且第二分布式布拉格反射材料可包括氮化硅(Si3N4)。
在一些实施例中，分布布拉格反射堆迭的数量可为3以上、5以上或10以上。在一些实施例中，分布布拉格反射堆迭的数量介于5到10之间。在一些实施例中，分布式布拉格反射器730可具有80％以上的光学反射。
透明外板740覆盖于发光二极管元件720上，使发光二极管元件720夹于透明基板710及透明外板740之间。透明外板740大致相同于透明外板130/130/330。透明外板740可为软板或是硬板。透明外板740的材质包括：玻璃、高分子材料、或其他适宜的材料，其中高分子材料例如为：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅胶(silicone)、环氧树脂(epoxy)。
图8示出本发明再一实施例的发光模块的剖面图，其包括反射镀层。发光模块800的结构大致相同于发光模块700，其包括：透明基板810、发光二极管元件820及透明外板840，惟发光模块800以反射镀层830取代分布布拉格反射器730以遮蔽发光二极管元件820所发出的光线，而其他相似结构于此不再赘述。因此，在发光模块800运行过程中，靠近发光二极管元件820的一侧的观察者801可看到发光二极管元件820所发出的光线L或其显示的图案P，而靠近反射镀层830(即相反于靠近发光二极管元件820的一侧)的一侧的观察者802则不会看到发光二极管元件120所发出的光线L或其显示的图案P，并可在没有反射镀层830之处不受其影响地持续看见发光模块800后方的景物M。
反射镀层830可包括任何可达成反射发光二极管元件820所发出光线的镀层。在一些实施例中，反射镀层830是局部设置于发光二极管元件820与透明基板810之间，且反射镀层830的面积至少为发光二极管元件820的2倍。在一些实施例中，反射镀层830可包括金属镀层，金属镀层的材料可包括金属、合金、金属氧化物或金属氮化物等。举例而言，金属镀层的材料包括：铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、铜(Cu)…等及其合金；金属氧化物例如：氧化锌、氧化锡、氧化铌；或金属氮化物例如：氮化钛、氮化铬、钛钨氮化物(TixWyNz)。
本发明虽以优选实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明之范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
Claims (22)
1.一种发光模块，包括：
一液晶模块，包括：
一对透明基板，及
一液晶层，位于该对透明基板之间；
一第一组发光二极管元件，配置于该液晶模块的一第一侧；
一第一透明外板，覆盖于该第一组发光二极管元件上，使该第一组发光二极管元件是夹于该液晶模块及该第一透明外板之间；以及
一控制电路，用以控制该液晶模块的一开关频率及该第一组发光二极管元件的一第一发光频率，使该液晶模块同步遮蔽该第一组发光二极管元件所发出的光线，且当该液晶模块表现”开”的状态且该第一组发光二极管元件不发光时，一光线可穿过该发光模块，使位于该液晶模块相反于该第一侧的第二侧的一观察者可透过 该液晶模块观察到位于该第一侧的景物。
2.如权利要求1所述的发光模块，还包括：
一第二组发光二极管元件，配置于该液晶模块相反于该第一侧的一第二侧上；以及
一第二透明外板，覆盖于该第二组发光二极管元件上，使该第二组发光二极管元件夹于该液晶模块及该第二透明外板之间；
且其中该控制电路更控制该第二组发光二极管元件的一第二发光频率，使该液晶模块同步遮蔽该第一组及该第二组发光二极管元件所发出的光线。
3.如权利要求2所述的发光模块，其中该第一及该第二组发光二极管元件是独立地显示相同或不同的图案。
4.如权利要求2所述的发光模块，其中该第一组及该第二组发光二极管元件所发出的光线分别自相反于该液晶模块的一侧透出。
5.如权利要求1所述的发光模块，其中该开关频率、该第一发光频率至少为每秒16次。
6.如权利要求1-2任一项所述的发光模块，还包括：
一组电极层，配置于该对透明基板与该液晶层之间；以及
一组配向膜，配置于该液晶层与该组电极层之间。
7.如权利要求1-2任一项所述的发光模块，还包括：
一组偏光片，配置于该对透明基板的外侧表面上。
8.如权利要求1所述的发光模块，其中该第一组发光二极管元件是由已封装的发光二极管芯片所组成。
9.如权利要求2所述的发光模块，其中该第一组发光二极管元件及该第二组发光二极管元件中的至少一者是由已封装的发光二极管芯片所组成。
10.如权利要求1所述的发光模块，其中该第一组发光二极管元件是由未经封装的发光二极管芯片所组成。
11.如权利要求2所述的发光模块，其中该第一组发光二极管元件及该第二组发光二极管元件中的至少一者是由未经封装之发光二极管芯片所组成。
12.如权利要求10所述的发光模块，还包括：
至少一线路层，配置于该对透明基板及该第一组发光二极管元件之间；以及
至少一粘着层，配置该对透明基板及该第一组发光二极管元件之间，以使所述组发光二极管元件固着于该对透明基板上。
13.如权利要求11项所述的发光模块，还包括：
至少一线路层，配置于该对透明基板及该第一组发光二极管元件之间或该对透明基板及该第二组发光二极管元件之间；以及
至少一粘 着层，配置该对透明基板及该第一组发光二极管元件之间或该对透明基板及该第二组发光二极管元件之间，以使该些组发光二极管元件固着于该对透明基板上。
14.如权利要求12-13任一项所述的发光模块，还包括：
一荧光粉材料，掺杂于该粘着层中。
15.一种照明模块，包括：
一透明液晶模块，包括：
一对透明基板，及
一液晶层，位于该对透明基板之间；
一第一发光二极管照明元件位于该液晶模块的一第一侧；以及
一控制电路，用以控制该液晶模块的一开关频率及该第一发光二极管照明元件的一第一发光频率，使该液晶模块同步遮蔽该第一发光二极管照明元件所发出的光线，且使位于空间 中的一观察者可透过 该液晶模块观察到位于该液晶模块相反于该第一侧的第二侧的景物。
16.如权利要求15所述的照明模块，还包括：
一第二发光二极管照明元件位于该液晶模块相反于该第一侧的一第二侧；
其中该透明液晶模块及该第二发光二极管照明元件是彼此分离，且该控制电路更控制该第二发光二极管照明元件的一第二发光频率，使该液晶模块同步遮蔽该第一及该第二发光二极管照明元件所发出的光线。
17.如权利要求16所述的照明模块，还包括：
一隔板，位于相同于该第二发光二极管照明元件的该第二侧，且该第二发光二极管照明元件是介于该隔板及该液晶模块之间。
18.如权利要求15所述的照明模块，其中该开关频率、该第一发光频率至少为每秒16次。
19.如权利要求16所述的照明模块，其中该开关频率、该第一发光频率及该第二发光频率至少为每秒16次。
20.如权利要求15-16任一项所述的照明模块，还包括：
一组电极层，配置于该对透明基板与该液晶层之间；以及
一组配向膜，配置于该液晶层与该组电极层之间。
21.如权利要求15-16任一项所述的照明模块，还包括：
一组偏光片，配置于该对透明基板的外侧表面上。
22.如权利要求15所述的照明模块，其中该透明液晶模块是作为或贴附至窗户或外墙。
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