CN109557714A - 光源装置及显示装置 - Google Patents

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廖士福
蔡秉勋
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Abstract

本发明提供一种光源装置，其包括一基板以及设置于该基板的一表面上的多个发光单元，每个发光单元包括一光源晶片以及一光学材料层，该光学材料层覆盖该光源晶片，其中定义该光学材料层在该基板之该表面的垂直投影所对应的图案的相距最远的两点之间距离为最大宽度，该最大宽度的二分之一定义为第一宽度R，定义该光学材料层从该基板之该表面起到离该基板最远处的垂直距离为最大高度H，R与H的比值在5至1000之间。本发明还提供应用该光源装置的显示装置。

Description

光源装置及显示装置
技术领域
本发明涉及一种光源装置以及具有该光源装置的显示装置。
背景技术
现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括液晶面板及背光模组。背光模组为液晶显示装置的关键零组件之一，其功能为供应充足的亮度与分布均匀的发光单元，使液晶面板能显示影像。背光模组依照发光单元入射位置的不同分成侧入式背光模组与直下式背光模组两种。
直下式的背光模组具有较高的亮度，不需要设置导光板，此种直下式背光模组在大尺寸显示面板已广泛应用。然而，随着显示装置的技术发展，对整体结构薄形化的要求越来越高，从而也要求其背光模组薄型化，由此引出混光范围不足，造成均匀度不佳的问题。为了解决此问题，现有的技术需通过增加发光单元的密度才能改善，如此导致成本提高。因此要降低发光单元的密度并同时达到背光模组高均匀度为亟待解决的课题。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种可以解决上述问题的可作为背光模组的光源装置。
本揭露的目的之一是提供一种光源装置，其包括一基板以及设置于该基板的一表面上的多个发光单元，每个发光单元包括一光源晶片以及一光学材料层，该光学材料层覆盖该光源晶片，其中定义该光学材料层在该基板之该表面的垂直投影所对应的图案的相距最远的两点之间距离为最大宽度，该最大宽度的二分之一定义为第一宽度R，定义该光学材料层从该基板之该表面起到离该基板最远处的垂直距离为最大高度H，R与H的比值在5至1000之间。
一种显示装置，包括一光源装置，该光源装置包括一基板以及设置于该基板的一表面上的多个发光单元，其特征在于：每个发光单元包括一光源晶片以及一光学材料层，该光学材料层覆盖该光源晶片，其中定义该光学材料层在该基板之一表面的垂直投影所对应的图案的相距最远的两点之间距离为最大宽度，该最大宽度的二分之一定义为第一宽度R，定义该光学材料层从该基板之该表面起到离该基板最远处的垂直距离为最大高度H，R与H的比值在5至1000之间。
依据本发明一些实施例，光源装置通过调整设计光学材料层的形状以及R与H的比值在5至1000之间，起到改变发光单元发出的光的光型的目的，从而可使光源装置的出光更加均匀。
附图说明
图1是本发明实施方式的显示装置的剖面示意图。
图2是本发明实施方式的光源装置的立体示意图。
图3是本发明第一实施方式的光源装置的剖面示意图。
图4是图3所示的光源装置的发光单元的剖面示意图。
图5是普通发光单元和本发明发光单元的发出的光的光型的比较示意图。
图6是本发明第二实施方式的光源装置的剖面示意图。
图7是图6所示的光源装置的发光单元的剖面示意图。
图8是本发明第三实施方式的光源装置的基板的剖面示意图。
图9是本发明第三实施方式的显示装置的方块图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
实施例一
请参阅图1，本实施例的显示装置500，其包括层叠设置的显示面板510和为该显示面板510提供光源的光源装置100。本实施例中，显示面板510可为液晶面板，所述光源装置100可为背光模组，而构成的显示装置500可为液晶显示装置。
请一并参阅图2至图3，本发明第一实施例的光源装置100包括依次层叠设置的基板10、扩散片20、第一增亮膜30、和第二增亮膜40。
该基板10朝向该扩散片20的表面上排布有多个发光单元50。该基板10可为一般的基板，如玻璃基板或塑料(如聚酰亚胺)基板；该基板10也可为印刷电路板或具有薄膜晶体管(TFT)的TFT基板。当该基板10为不含TFT的普通基板时，可以通过基板外接IC控制各发光单元50的开启与发光亮度。
如图3所示，该基板10与该扩散片20为相对设置，二者之间存在一定间距，该间距被定义为混光距离H’。所述发光单元50与该扩散片20之间也存在间距。
该扩散片20为常规的扩散片，用于对来自发光单元50的光线进行扩散，使出光更加均匀。
该第一增亮膜30和该第二增亮膜40可为常规的增亮膜，用于将来自扩散片20的光集中，使其充分进入液晶显示面板510，因此具有提高液晶显示面板510正面的光线辉度作用。依光波的特性(包括水平分量波与垂直分量波)，该第一增亮膜30和该第二增亮膜40两张增亮膜搭配使用，保证最佳的增光效果。
如图2所示，本实施例中，该基板10的多个发光单元50分别独立设置，任意相邻的两个发光单元50之间保持一定间距。在本实施例中，多个发光单元50呈矩阵状排布，且整体覆盖液晶显示面板510的显示区域。图2中仅示例性的示出了4×3的矩阵，但实际产品中，发光单元50的数量很可能远远大于4×3的矩阵。可以视面板尺寸大小、LED晶片的尺寸及发光亮度的要求做适应性调整。发光单元50的排列分布也可以采用其他非矩阵形。
可以理解的，在其他实施例中，也可设置相邻的两个发光单元50之间的间距为零，且相邻的两个发光单元50相互不重叠。
请参阅图3，每一个发光单元50包括一个LED晶片51以及与该LED晶片51对应的光学材料层53。每一个LED晶片51形成在该基板10上，所述多个发光单元50的多个LED晶片51为相互间隔排布，即，每相邻的两个LED晶片51之间具有一定间距，且多个LED晶片51成矩阵排布，图3仅示例性的示出了4个发光单元50。每一个LED晶片51可为普通的LED晶片或微小尺寸的LED晶片(Micro-LED)。依据本发明一些实施例，Micro-LED是指尺寸为小于等于几个毫米(如几个毫米、几百微米或小于等于100微米)的LED。所述光学材料层53形成在该基板10上且完全包裹该LED晶片51未与该基板10接触的表面以使该LED晶片51不会裸露在外。该LED晶片51用于发出特定颜色对应波长的光束，例如蓝光、绿光等。不同发光单元50的LED晶片51可以发出相同波长的光束，例如都发蓝光。也可以发出不同颜色对应波长的光束，例如，一部分LED晶片51发出红光、另一部分LED晶片51发出绿光、剩余部分LED晶片51发出蓝光。从而在不同LED对应的不同显示区域提供不同颜色的背光。该光学材料层53用于对LED晶片51发出的光束并对其进行调整以使得提供到扩散片20的光束具有更优的光学性能。在本实施例中，光学材料层53可以增加光束的发散角度，以缩短相邻LED晶片51发出光束至少部分交叠所需的最短混光高度。为了改变光束的波长以改变光束的颜色，该光学材料层53为含有荧光材料或含有量子点材料的层。
该LED晶片51通电后，所有发光单元50的LED晶片51都发出相同特定波长的初始原色光，例如蓝光，该光学材料层53将LED晶片51发出的光转换为所需的另一预定颜色的光，如绿光、红光等；或者未被转换的初始原色光与转换后的光经过混光后得到某种颜色的光(如白光)。如当该LED晶片51发蓝色光时，该光学材料层53可用于使发光单元50发出白光；例如该光学材料层53可选用钇铝石榴石(YAG)荧光材料，该YAG荧光材料在被蓝色光激发时发出黄-绿色光，通过荧光材料未被转化的蓝色光和被转化得到的黄-绿色光组合产生白色光。可以以这种方式形成许多其它颜色，并且本发明不限于YAG荧光材料。
如图3和图4所示，该光学材料层53大致呈扁平状且中间朝该扩散片20的方向微凸，且该光学材料层53具有一朝扩散片20的方向凸起的轮廓。如图4(a)和图4(b)所示，定义该光学材料层53在该基板10表面的垂直投影所对应的图案的相距最远的两点之间距离为最大宽度，该最大宽度的二分之一定义为第一宽度R，定义该光学材料层53从基板10起到离该基板10最远处的垂直距离为最大高度，并定义该最大高度为H。本实施例中，R与H的比值在5至1000之间。例如，R与H的比值可在5至100之间，可在20至100之间，可在20至50之间。例如，R与H的比值可大于5，R与H的比值可大于20。本实施例中，光学材料层53在基板10表面的垂直投影所对应的图案为圆形，其最大宽度等于光学材料层53在基板10表面的投影的圆的直径。
此外，该R小于或等于相邻的两个LED晶片51的中心点的距离L的1/2，以使相邻的两个发光单元50的光学材料层53为相互独立不叠加在一起，即间隔排布。
如图4(a)所示，该光学材料层53的最大宽度位于该光学材料层53与该基板10接触的界面处。如图4(b)所示，该光学材料层53的最大宽度位于该光学材料层53与该基板10的接触界面之上。
该光学材料层53可采用本领域常规使用的各种封装方式形成在该LED晶片51上。本实施例中，该光学材料层53可通过点胶的方式形成在该LED晶片51上，具体为：将荧光材料或量子点材料与基质材料(透明树脂类型的胶)混合均匀成一混合物；再通过点胶的方式将该混合物点涂到该LED晶片51上；然后干燥该混合物使其固化形成所述光学材料层53。另外，可以理解的，可通过控制混合物的粘度、浓度参数、点胶速度等控制该光学材料层53的R与H的比值大于5：1。
本发明的发明人经过实验发现，所述R与H的比值关系，可影响发光单元50发出的光的光型。如图5(a)所示为LED裸晶(LED晶片，没有覆盖光学材料层)发出的光的光型图案，而图5(b)示出了相同LED晶片覆盖了的设定了R与H的比值大于5的光学材料层发出的光的光型图案，相对图5(a)，图5(b)的光发散角度更大且强度相对更加均匀。
表1
表1给出相同LED晶片在没有覆盖光学材料层(LED裸晶)和覆盖不同形状光学材料层时的出光的均匀程度。
其中设置R大于相邻的两个LED晶片的中心点的距离L的1/2，其效果相当于在所述多个LED晶片51上覆盖一整层的光学材料层53。
表1中的出光均匀度的值被定义(亮度最大值–亮度最小值)/[(亮度最大值+亮度最小值)/2]×100％；其中均匀度的值越小，说明亮度均匀性越好。
由表1可知，在多个LED晶片51上覆盖一整层的光学材料层53，其亮度均匀性最差，其亮度均匀性比LED裸晶更差；通过设定R/H为5至20之间，亮度均匀性较佳；且设定R/H大于20亮度均匀性达到更佳。
如此，当LED晶片51发光后，光学材料层53将其转换为预定颜色的光并调整出光的光型，使相邻发光单元50发出的光能更好的混合均匀；发光单元50的光经扩散片20扩散后再经第一增亮膜30和第二增亮膜40增亮后射出，最后到达液晶显示面板510。
实施例二
和图1类似的，本实施例的显示装置500，其包括层叠设置的显示面板510和为该显示面板510提供光源的光源装置200。本实施例中，显示面板510可为液晶面板，所述光源装置200可为背光模组，而构成的显示装置500可为液晶显示装置。
请参阅图6，本发明第二实施例的光源装置200包括依次层叠设置的基板10、扩散片20、第一增亮膜30、和第二增亮膜40。
本实施例中的基板10与实施例一中的基板10相同，其上排布有多个发光单元50，和实施例一相同的部分在此不再赘述。如图7所示，与实施例一中的发光单元50基本相同，本实施例中的每一个发光单元50也包括一个LED晶片51以及与该LED晶片51对应的光学材料层53，且本实施例中的每一个发光单元50包括了第一实施例中发光单元50所有的特征和要求，区别在于：本实施例中，所述光学材料层55中还进一步含有散射粒子60。所述散射粒子60可为本领域常规使用的散射颗粒，如高折射率的二氧化钛颗粒。如本实施例中使用纯度为2N-4N，粒径为500-800纳米(次微米级)的二氧化钛颗粒。LED晶片51发出的光经过散射粒子60散射后会改变光型，进一步达到均匀混光的效果。
该光学材料层55可采用本领域常规使用的各种封装方式形成在该LED晶片51上。本实施例中，该光学材料层55也可通过点胶的方式形成在该LED晶片51上，具体为：将荧光材料或量子点材料、散射粒子、与基质材料(透明树脂类型的胶)混合均匀成一混合物；再通过点胶的方式将该混合物点涂到该LED晶片51上；然后干燥该混合物使其固化形成所述光学材料层55。另外，可以理解的，可通过控制混合物的粘度、浓度参数、点胶速度等控制该光学材料层55的R与H的比值大于5：1。
可以理解的，如图3和图6所示，所述光源装置100，200还可分别包括一外框110，以将所述基板10、扩散片20、第一增亮膜30、和第二增亮膜40容置于外框110内。
可以理解的，增亮膜的设置数量和类型不限于本实施例所示包括层叠设置的二层增亮膜(第一增亮膜30和该第二增亮膜40)，也可设置为本领域常规设置的其他数量和类型的增亮膜。
可以理解的，实施例一和实施例二中具有发光单元50的基板10也可作为单独的光源装置使用。
实施例三
图8显示本发明第三实施例的光源装置300，其包括一基板10以及设置于该基板的一表面上的多个发光单元50。发光单元50的构造和设计，与实施例一类似，在此不再赘述。在此实施例中，基板10为TFT基板，基板10包括多个薄膜晶体管101。每一个发光单元50独立地与一薄膜晶体管101电性连接，以通过对应的TFT101控制其发光与否以及发光亮度。可以理解的，每一个TFT101包括栅极(图未示)、半导体层(图未示)、源极(图未示)和漏极(图未示)，图5仅简单示出了TFT101与发光单元50的电性连接关系。
图9显示本发明第三实施例的显示设备900的示意方块图。显示设备900包括显示面板920，显示面板920则包括上述的光源装置300。此实施例中，光源装置300不作为背光使用，而作为自发光显示面板的一部分。详细而言，当光源装置300中的发光单元50为有机发光二极管时，所构成的显示面板920为有机发光二极管面板，所构成的显示设备900为有机发光二极管装置。又例如，当光源装置300中的发光单元50为微发光二极管(micro LED)时，所构成的显示面板920为微发光二极管面板，所构成的显示设备900为微发光二极管装置。
依据本发明一些实施例，光源装置可在混光距离固定的情况下，通过调整设计光学材料层的形状以及R与H的适当比值，起到改变发光单元发出的光的光型的目的，从而可达到光源装置的出光更加均匀的效果。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照一些实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光源装置，其包括一基板以及设置于该基板的一表面上的多个发光单元，其特征在于：每个发光单元包括一光源晶片以及一光学材料层，该光学材料层覆盖该光源晶片，其中定义该光学材料层在该基板之该表面的垂直投影所对应的图案的相距最远的两点之间距离为最大宽度，该最大宽度的二分之一定义为第一宽度R，定义该光学材料层从该基板之该表面起到离该基板最远处的垂直距离为最大高度H，R与H的比值在5至1000之间。
2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该光学材料层具有朝远离该基板的方向凸起的轮廓。
3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该比值大于20。
4.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：相邻的两个光源晶片之间具有一间距，该第一宽度R小于或等于该间距的二分之一。
5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：所述光源晶片为Micro-LED晶片。
6.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于：该光学材料层为含有荧光材料或含有量子点材料的层。
7.如权利要求6所述的光源装置，其特征在于：所述光学材料层中含有散射粒子。
8.一种显示装置，包括一光源装置，该光源装置包括一基板以及设置于该基板的一表面上的多个发光单元，其特征在于：每个发光单元包括一光源晶片以及一光学材料层，该光学材料层覆盖该光源晶片，其中定义该光学材料层在该基板之一表面的垂直投影所对应的图案的相距最远的两点之间距离为最大宽度，该最大宽度的二分之一定义为第一宽度R，定义该光学材料层从该基板之该表面起到离该基板最远处的垂直距离为最大高度H，R与H的比值在5至1000之间。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于：该显示装置还包括一显示面板，其设置于该光源装置上。
10.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于：该基板包括多个薄膜晶体管，其中每一个发光单元独立地与一薄膜晶体管电性连接。
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