CN106558576A - 白光光源模组及背光模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白光光源模组及背光模组，该白光光源模组包括发光单元以及透镜。发光单元发出第一色光。透镜覆盖发光单元且掺杂有量子点材料。量子点材料吸收部分第一色光并激发出第二色光，且另一部分第一色光及第二色光混光以形成白光。第一色光频谱的波峰所在的波长值小于第二色光频谱的波峰所在的波长值。量子点材料包含多个纳米单元，且这些纳米单元具有大体相同的尺寸。

Description

白光光源模组及背光模组

技术领域

本发明涉及一种光源模组及背光模组，且特别涉及一种白光光源模组及背光模组。

背景技术

目前而言，将量子点应用于发光二极管(Light Emitting Diode)光源的相关技术逐渐受到重视。三维(长宽高)皆在100纳米以下的材料一般被称之为量子点(quantum dot,QD)。若是将材料制作成量子点的大小，则其电子容易受到激发而改变能阶。受到激发而改变能阶的电子与电洞结合后会放出光。目前整合量子点至背光模组中有二种方式。第一种是以量子点材料取代荧光粉(phosphor)，将其直接和蓝光发光二极管光封装在一起(On-Chip)。第二种就是直接作出一片含有量子点材料的薄膜，放置于目前背光模组里的光源上方。然而在第一种方式中，当量子点材料与蓝光发光二极管芯片一起封装时，量子点材料容易发生剥落现象。另外，以蓝光激发量子点材料而产生绿光与红光时，容易发生红光被绿光量子点材料吸收，而致使整体光激发效率低的情形，且容易发生色偏的问题。除此之外，在第二种方式中，必须制作出含有二种量子点材料的薄膜。然而，用于激发绿光以及激发红光的量子点材料直径不同。在量子点薄膜的制造过程中，难以将直径不同的量子点材料均匀混合。因此量子点薄膜制作不易，且亦容易发生色偏的问题。因此，如何以低成本的方式改善色偏问题以及提高发光效率，实为本领域相关人员值得关注的重点之一。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中普通技术人员所知道的公知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种白光光源模组，其光激发效率高，且不易发生色偏。

本发明提供一种背光模组，其发光效率高，不易发生色偏，且成本较低。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种白光光源模组。白光光源模组包括发光单元以及透镜。发光单元发出第一色光。透镜覆盖发光单元。透镜掺杂量子点材料。量子点材料吸收部分第一色光并激发出第二色光，且另一部分第一色光及第二色光混光以形成白光。第一色光频谱的波峰所在的波长值小于第二色光频谱的波峰所在的波长值。量子点材料包含多个纳米单元，且这些纳米单元具有大体相同的尺寸。

在本发明的一实施例中，上述的发光单元包括第一发光芯片以及波长转换物质。波长转换物质覆盖第一发光芯片上。第一发光芯片发出第三色光，而波长转换物质吸收部分第三色光并激发出第四色光，另一部分第三色光以及第四色光混光以形成第一色光。第三色光频谱的波峰所在的波长值小于第四色光频谱的波峰所在的波长值。

在本发明的一实施例中，上述的第一发光芯片为蓝光发光芯片，且波长转换物质为产生绿光荧光材料。量子点材料为产生红光量子点材料。

在本发明的一实施例中，上述的发光单元包括第一发光芯片以及第二发光芯片。第一发光芯片发出第三色光，第二发光芯片发出第四色光，且第三色光以及第四色光混光以形成第一色光。第三色光频谱的波峰所在的波长值与第四色光频谱的波峰所在的波长值小于第二色光频谱的波峰所在的波长值。

在本发明的一实施例中，上述的第一发光芯片为蓝光发光芯片，且第二发光芯片为绿光发光芯片。量子点材料为发红光量子点材料。

在本发明的一实施例中，上述的发光单元包括第一发光芯片，且第一发光芯片发出第一色光。

在本发明的一实施例中，上述的第一发光芯片为蓝绿光发光芯片，且量子点材料为发红光量子点材料。

在本发明的一实施例中，上述的量子点材料为发红光量子点材料且第二色光为红光。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种背光模组。背光模组包括至少一白光光源模组以及光学调整件。白光光源模组包括发光单元以及透镜。发光单元发出第一色光。透镜覆盖发光单元。透镜掺杂量子点材料。量子点材料吸收部分第一色光并激发出第二色光，且另一部分第一色光及第二色光混光以形成白光。光学调整件用以调整白光光源模组发光的光学性质。第一色光频谱的波峰所在的波长值小于第二色光频谱的波峰所在的波长值。量子点材料包含多个纳米单元，且这些纳米单元具有大体相同的尺寸。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明实施例的白光光源模组与背光模组的透镜掺杂量子点材料。量子点材料将部分第一色光转换成第二色光，且另一部分第一色光及第二色光混光以形成白光。第一色光频谱的波峰所在的波长值小于第二色光频谱的波峰所在的波长值。因此，白光光源模组光激发效率高，且不易发生色偏，且成本较低。

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，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是本发明一实施例的背光模组的侧视示意图。

图1B是具有不同粒径大小的量子点材料受到蓝光激发的激发光频谱图。

图1C是图1A的白光光源模组的发光示意图。

图2A是本发明另一实施例的背光模组的侧视示意图。

图2B是图2A的白光光源模组的发光示意图。

图3A是本发明又一实施例的背光模组的侧视示意图。

图3B是图3A的白光光源模组的发光示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A是本发明一实施例的背光模组的侧视示意图，请参考图1A。在本实施例中，背光模组100包括白光光源模组110。白光光源模组110包括发光单元120以及透镜130。其中，透镜130覆盖发光单元120，且透镜130中掺杂量子点材料132。于本实施例中，发光单元120包括第一发光芯片122以及第二发光芯片124。此外，本实施的背光模组100包括二个白光光源模组110，且白光光源模组110用以发出白光WL。然而在一些实施例中，背光模组可以包括二个以上的白光光源模组110，或者是仅一个白光光源模组110，本发明并不对白光光源模组110的数量加以限制。在本实施例中，发光单元120例如是具有发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)芯片、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)芯片或是其他类型发光芯片的电激发光元件(electro-luminescence device)。在一些实施例中，发光单元120亦可以依据不同的需求而采用其他类型的发光元件，本发明并不限于此。

在本实施例中，背光模组100还包括光学调整件150，用以调整白光光源模组110发光的光学性质。具体而言，当背光模组100为直下式背光模组，则光学调整件150包括扩散片152以及反射片154。扩散片152配置于白光光源模组110上方，用以将白光光源模组110发出的白光WL散射，而形成由面光源所发出的白光WL’。另外，本实施例的白光光源模组110配置于反射片154上，而反射片154与扩散片152面对面而设立，二者之间具有距离D。具体而言，反射片154用以将来自白光光源模组110并朝向远离扩散片152方向的光反射，而使这些白光WL往扩散片152的方向照射，进而增加背光模组100的出光效率。在一些实施例中，光学调整件150可依据光学调整的需求而增设其他光学膜片，本发明并不限于此。另外，在一些实施例中，背光模组亦可以是侧入式背光模组，而光学调整件亦可以包括导光板。在这些实施例中，白光光源模组设置于导光板的入光面旁，此时白光光源模组所发出的白光可藉由导光板的引导，并且藉由扩散片的散射调整而出光，本发明并不限于此。

在本实施例中，量子点材料132包含多个半导体材料制成的纳米单元134，且这些纳米单元134具有大体相同的尺寸。具体而言，纳米单元134可以是大体粒径相等的纳米粒子(nanoparticles,NPs)。在一些实施例中，纳米单元134也可以是大体长度相等的纳米柱(nanorods,NRs)、纳米线(nanowires,NWs)或是其他的纳米结构(nanostructure)，本发明并不限于此。在本实施例中，纳米单元134的尺寸，例如是纳米粒子的粒径大小，落在数纳米至数十纳米的范围内，因此这些纳米单元1342的电子容易受到激发而改变能阶。这些纳米单元134中受到激发而改变能阶的电子与电洞结合后就会放出光。

图1B是具有不同粒径大小的量子点材料受到蓝光激发的激发光频谱图，请同时参考图1A以及图1B。具体而言，这些纳米单元134可以藉由蓝光的激发而放出其他颜色的光，例如是红光或是绿光。在图1B中，横轴表示波长，其单位为纳米。图1B纵轴表示荧光(fluorescence)强度，其表示一相对的比例。标示粒径2纳米(nm)的纳米单元以及其箭头指向的曲线表示粒径2纳米的纳米单元以蓝光激发下的激发光频谱。其他标示粒径2、2.5、3、5以及6纳米的纳米单元以及其箭头所指向的曲线，表示这些纳米单元134以蓝光激发下的激发光频谱。

在本实施例中，这些激发光频谱波峰所在的波长值不相同。具体而言，激发光频谱波峰所在的波长值和量子点材料132的纳米单元134的粒径大小成正比。也就是说，量子点材料132中的纳米单元134尺寸越小时，当其受到蓝光激发下的激发光能量就越高，其波长也就越短。另外，量子点材料132中的纳米单元134尺寸越大时，当其受到蓝光激发下的激发光能量就越低，其波长也就越长。举例而言，以蓝光激发粒径6纳米的纳米单元可以产生频谱波峰所在波长值介于600纳米至650纳米之间的红色激发光。在本实施例中，量子点材料132的材料可以是氧化锌(zinc oxide,ZnO)或是硒化镉(cadmium selenide,CdSe)。而在一些实施例中，量子点材料132的材料亦可以根据不同的激发光波长需求而采用适合的量子点材料，本发明并不限于此。需注意的是，图1B所列的资料并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员在参照本发明之后，当可应用本发明的原则对其参数或设定作适当的更动，以致使其设定的数据改变，但仍应属于本发明的范畴内。

图1C是图1A的白光光源模组的发光示意图，请同时参考图1A至1C。在本实施例中，发光单元120发出第一色光CL_1。当发光单元120发出的第一色光CL_1通过透镜130时，透镜130中掺杂的量子点材料132吸收部分第一色光CL_1并激发出第二色光CL_2，其中第一色光CL_1频谱的波峰所在的波长值小于第二色光CL_2频谱的波峰所在的波长值。在本实施例中，发光单元120包括第一发光芯片122与第二发光芯片124，其中第一发光芯片122用以发出第三色光CL_3。第二发光芯片124用以发出第四色光CL_4。第三色光CL_3频谱的波峰所在的波长值与第四色光CL_4频谱的波峰所在的波长值要小于第二色光CL_2频谱的波峰所在的波长值。具体而言，于本实施例中，第一发光芯片122例如是蓝光发光二极管芯片，而第三色光CL_3例如是蓝光。第二发光芯片124例如是绿光发光二极管芯片，而第四色光CL_4例如是绿光。

在本实施例中，第三色光CL_3以及第四色光CL_4会混光以形成第一色光CL_1。透镜130中掺杂的量子点材料132吸收部分第一色光CL_1并激发出第二色光CL_2，且另一部分第一色光CL_1及第二色光CL_2形成白光WL。具体而言，量子点材料132为产生红光的量子点材料，而纳米单元134具有相对应的尺寸，且这些纳米单元134具有大体相同的尺寸。这些纳米单元134在被激发下得以产生频谱波峰所在的波长值落在红光波长范围内的激发光。在本实施例中，量子点材料132吸收部分的第一色光CL_1(由第三色光CL_3以及第四色光CL_4所混合)并激发出第二色光CL_2，而第二色光CL_2由透镜130射出。另外，另一部分的第一色光CL_1(由第三色光CL_3以及第四色光CL_4所混合)亦由透镜130射出。具体而言，由透镜130射出的第二色光CL_2为红光、另一部分第一色光CL_1中的第三色光CL_3为蓝光，且第四色光CL_4为绿光。在本实施例中，由透镜130射出的第二色光CL_2、另一部分第一色光CL_1之中的第三色光CL_3以及第四色光CL_4共同形成白光WL。此外，在其他实施例中，可根据白光光源模组出光的需求调整红光、蓝光以及绿光的比例，本发明并不限于此。

在本实施例中，由于量子点材料132掺杂于透镜130中，而不是与第一发光芯片122和第二发光芯片124一起封装，因此不会发生量子点材料132剥落的情形。同时，本实施例的量子点材料132的多个纳米单元134具有大体相同的尺寸，因此会激发出相同颜色的激发光，因此，在本实施例中，于透镜130激发而产生的第二色光CL_2的光能量不会被不同尺寸的纳米单元吸收，而得以有效率地从透镜130发出。除此之外，由于背光模组100不必透过同时含有二种不同激发光频谱的量子点材料的薄膜来转换其色光，因此背光模组100可以避免粒径不同的量子点材料混合不均匀而导致的色偏问题，也可以至少节省一张光学薄膜材料。因此，本实施例的背光模组100发光效率高，不易发生色偏，且成本较低。

图2A是本发明另一实施例的背光模组的侧视示意图，图2B是图2A的白光光源模组的发光示意图，请参考图2A以及图2B。在本实施例中，背光模组200类似于图1A实施例的背光模组100。背光模组200的构件与相关叙述可参考背光模组100的相关叙述，在此便不再赘述。背光模组200与背光模组100的差异在于，本实施例中的发光单元220包括第一发光芯片222以及波长转换物质226。波长转换物质226覆盖第一发光芯片222上。在本实施例中，第一发光芯片222发出一第三色光CL_3’。波长转换物质226为荧光材料，吸收部分第三色光CL_3’并激发出第四色光CL_4’。第三色光CL_3’频谱的波峰所在的波长值小于第四色光CL_4’频谱的波峰所在的波长值。具体而言，于本实施例中，第一发光芯片222例如是蓝光发光二极管芯片，而第三色光CL_3’例如是蓝光。波长转换物质226例如是绿色荧光粉(phosphor)，而第四色光CL_4’例如是绿光。

在本实施例中，未被波长转换物质226吸收的另一部分第三色光以及第四色光会混光而形成第一色光CL_1’。透镜230中掺杂的量子点材料232吸收部分第一色光CL_1’并激发出第二色光CL_2’，且另一部分第一色光CL_1’以及第二色光CL_2’形成白光WL。具体而言，量子点材料232为产生红光量子点材料，而纳米单元234具有相对应的尺寸，且这些纳米单元234具有大体相同的尺寸。这些纳米单元234在被激发下得以产生频谱波峰所在的波长值落在红光波长范围内的激发光。在本实施例中，量子点材料232吸收部分的第一色光CL_1’(由第三色光以及第四色光所混合)并激发出第二色光CL_2’，而第二色光CL_2’由透镜230射出。另外，另一部分第一色光CL_1’之中的第三色光CL_3’以及第四色光CL_4’由透镜230射出。具体而言，由透镜230射出的第二色光CL_2’为红光，另一部分第一色光CL_1’之中的第三色光CL_3’为蓝光，且第四色光CL_4’为绿光，三者共同形成白光WL。

在其他实施例中，量子点材料亦可以还包括其他不同尺寸的纳米单元，可根据白光光源模组出光的需求调整红光、蓝光以及绿光的比例，本发明并不限于此。

在本实施例中，由于量子点材料232掺杂于透镜230中，而不是与发光芯片一起封装，因此不会发生量子点材料232剥落的情形。同时，透镜230中量子点材料232具有相同尺寸的纳米单元234用以产生相同颜色的激发光，例如是红色激发光，因此透镜230中纳米单元234被激发而产生的第二色光CL_2’的光不会被其他不同尺寸的纳米单元234吸收，而得以有效率地从透镜230发出。除此之外，由于背光模组200不必透过同时含有二种不同激发光频谱的量子点的薄膜来转换其色光，本实施例的背光模组200亦可获致如图1A实施例背光模组100不易发生色偏、成本较低且发光效率高，在此便不再赘述。

图3A是本发明又一实施例的背光模组的侧视示意图，图3B是图3A的白光光源模组的发光示意图，请参考图3A以及图3B。在本实施例中，背光模组300类似于图1A实施例的背光模组100。背光模组300的构件与相关叙述可参考背光模组100的相关叙述，在此便不再赘述。背光模组300与背光模组100的差异在于，本实施例中的发光单元320包括第一发光芯片322。在本实施例中，第一发光芯片322发出一第一色光CL_1”。具体而言，于本实施例中，第一发光芯片322例如是蓝绿光发光二极管芯片，其中蓝绿光发光二极管芯片材料例如为GaN(氮化镓)、InGaN(氮化銦鎵)、AlGaN(氮化鋁鎵)等及其组合，而第一色光CL_1”例如是蓝绿光。

在本实施例中，透镜330中掺杂的量子点材料332吸收部分第一色光CL_1”并激发出第二色光CL_2”，且另一部分第一色光CL_1”以及第二色光CL_2”形成白光WL。具体而言，量子点材料332为产生红光量子点材料，而纳米单元334具有相对应的尺寸，且这些纳米单元334具有大体相同的尺寸。这些纳米单元334在蓝绿光激发下得以产生频谱波峰所在的波长值落在红光波长范围内的激发光。在本实施例中，量子点材料332吸收部分的第一色光CL_1”并激发出第二色光CL_2”，而第二色光CL_2”由透镜330射出。另外，另一部分的第一色光CL_1”亦由透镜330射出。具体而言，由透镜330射出的第二色光CL_2”为红光，而另一部分的第一色光CL_1”为蓝绿光，二者共同形成白光WL。在一些实施例中，量子点材料亦可以还包括其他不同尺寸的纳米单元，而根据白光光源模组出光的需求调整红光、蓝光以及绿光的比例，本发明并不限于此。

在本实施例中，量子点材料332掺杂于透镜330中，而不是与发光芯片一起封装，同时，透镜330中相同尺寸的纳米单元334用以产生相同颜色的激发光，例如是红色激发光。另外，背光模组300不必透过同时含有二种不同激发光频谱的量子点的薄膜来转换其色光。因此，本实施例的背光模组300如图1A实施例背光模组100不易发生色偏、成本较低且发光效率高，在此便不再赘述。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明实施例的白光光源模组与背光模组的透镜中掺杂一量子点材料。量子点材料将部分第一色光转换成一第二色光，且另一部分第一色光及第二色光形成白光。第一色光频谱的波峰所在的波长值小于第二色光频谱的波峰所在的波长值。因此，白光光源模组光激发效率高，且不易发生色偏，且成本较低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

【符号说明】

100、200、300：背光模组

110、210、310：白光光源模组

120、220、320：发光单元

122、222、322：第一发光芯片

124：第二发光芯片

226：波长转换物质

130、230、330：透镜

132、232、332：量子点材料

134、234、334：纳米单元

150：光学调整件

152：扩散片

154：反射片

CL_1、CL_1’、CL_1”：第一色光

CL_2、CL_2’、CL_2”：第二色光

CL_3、CL_3’：第三色光

CL_4、CL_4’：第四色光

D：距离

WL、WL’：白光

Claims (9)

1.一种白光光源模组，包括：

一发光单元，该发光单元发出一第一色光；以及

一透镜，覆盖该发光单元，该透镜掺杂一量子点材料，该量子点材料吸收部分该第一色光并激发出一第二色光，且另一部分该第一色光与该第二色光混光以形成一白光，

其中该第一色光频谱的波峰所在的波长值小于该第二色光频谱的波峰所在的波长值，且该量子点材料包含多个纳米单元，且这些纳米单元具有大体相同的尺寸。

2.如权利要求1所述的白光光源模组，其特征在于，该发光单元包括一第一发光芯片以及一波长转换物质，该波长转换物质覆盖该第一发光芯片上，该第一发光芯片发出一第三色光，该波长转换物质吸收部分该第三色光并激发出一第四色光，其中另一部分该第三色光以及该第四色光混光以形成该第一色光，其中该第三色光频谱的波峰所在的波长值小于该第四色光频谱的波峰所在的波长值。

3.如权利要求2所述的白光光源模组，其特征在于，该第一发光芯片为蓝光发光芯片，且该波长转换物质为产生绿光荧光材料，该量子点材料为产生红光量子点材料。

4.如权利要求1所述的白光光源模组，其特征在于，该发光单元包括一第一发光芯片以及一第二发光芯片，该第一发光芯片发出一第三色光，该第二发光芯片发出一第四色光，且该第三色光以及该第四色光混光以形成该第一色光，其中该第三色光频谱的波峰所在的波长值与该第四色光频谱的波峰所在的波长值小于该第二色光频谱的波峰所在的波长值。

5.如权利要求4所述的白光光源模组，其特征在于，该第一发光芯片为蓝光发光芯片，且该第二发光芯片为绿光发光芯片，该量子点材料为发红光量子点材料。

6.如权利要求1所述的白光光源模组，其特征在于，该发光单元包括一第一发光芯片，且该第一发光芯片发出该第一色光。

7.如权利要求6所述的白光光源模组，其特征在于，该第一发光芯片为蓝绿光发光芯片，且该量子点材料为发红光量子点材料。

8.如权利要求1所述的白光光源模组，其特征在于，该量子点材料为发红光量子点材料且该第二色光为红光。

9.一种背光模组，包括至少一白光光源模组和一光学调整件，其中，

该白光光源模组包括：

一发光单元，该发光单元发出一第一色光；以及

一透镜，覆盖该发光单元，该透镜掺杂一量子点材料，该量子点材料吸收部分该第一色光并激发出一第二色光，且另一部分该第一色光及该第二色光混光以形成一白光，

该光学调整件用以调整该白光光源模组发光的光学性质，

其中该第一色光频谱的波峰所在的波长值小于该第二色光频谱的波峰所在的波长值，且该量子点材料包含多个纳米单元，且这些纳米单元具有大体相同的尺寸。