CN109962059A - 显示设备及其光源模块 - Google Patents

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CN109962059A CN201810004498.7A CN201810004498A CN109962059A CN 109962059 A CN109962059 A CN 109962059A CN 201810004498 A CN201810004498 A CN 201810004498A CN 109962059 A CN109962059 A CN 109962059A
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Abstract

本发明公开一种显示设备及其光源模块，光源模块包括一发光结构、一光扩散层、一光波长转换层以及一盖板，其中发光结构所包括的发光元件都为蓝光发光元件，光扩散层、光波长转换层与盖板依序设置于发光结构上。借此，本发明能克服亮度衰减速度不一致所造成的缺陷，并能提高光的颜色转换效率。

Description

显示设备及其光源模块
技术领域
本发明涉及一种光源模块，特别是涉及一种使用蓝光发光元件色彩化的光源模块及应用此光源模块的显示设备。
背景技术
发光二极管(light emitting diode，LED)具备体积小、发光效率高及低耗能等优势，在显示设备朝超薄化、高效化发展的趋势下，现有的显示设备开始采用LED作为替代光源。
现有的显示设备中的LED光源一般是将红、绿、蓝三颗LED芯片封装在一起，通过混合红、绿、蓝光来产生白光。然而，这类的LED光源中，多种LED芯片因为老化衰减不一致，亮度衰减速度不同，所以长期工作会导致色温偏移。此外，这类的LED光源需要分别对多种芯片供电(三种或三种以上)，因而在驱动电路的设计上较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种光源模块及应用此光源模块的显示设备。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是：一种光源模块，其包括一发光结构、一光扩散层、一光波长转换层、一盖板以及一蓝光反射层。所述发光结构包括一基板以及至少三个蓝光发光元件，所述基板定义有一第一区域、一与所述第一区域相邻的第二区域以及一与所述第二区域相邻的第三区域，且至少三个所述蓝光发光元件分别设置在所述第一区域、所述第二区域与所述第三区域内；所述光扩散层设置于所述发光结构上；所述光波长转换层设置于所述光扩散层上，其中所述光波长转换层包括一设置于所述第一区域内的第一转换层、一设置于所述第二区域内的第二转换层以及一设置于所述第三区域内的透明层，所述蓝光发光元件从所述第一区域所产生的蓝光通过所述第一转换层以转换为红光，所述蓝光发光元件从所述第二区域所产生的蓝光通过所述第二转换层以转换为绿光；所述盖板设置于所述光波长转换层上；所述蓝光反射层设置于所述盖板上，且覆盖所述第一转换层与所述第二转换层。
在本发明的一实施例中，所述光扩散层的材质为硅氧树脂，且所述光扩散层中具有光扩散粒子。
在本发明的一实施例中，所述光扩散粒子的含量占所述光扩散层的总重量的5％至25％，其中，所述光扩散粒子的材质为二氧化钛，且所述光扩散粒子的粒径介于20纳米至70纳米之间。
在本发明的一实施例中，所述第一转换层中具有红色荧光粉，所述第二转换层中具有绿色荧光粉，所述透明层的材质为硅氧树脂。
在本发明的一实施例中，所述盖板为一玻璃盖板。
在本发明的一实施例中，所述玻璃盖板具有一靠近所述光波长转换层的第一表面以及一相对于所述第一表面的第二表面，且所述蓝光反射层形成于所述第一表面上。
在本发明的一实施例中，所述玻璃盖板具有一靠近所述光波长转换层的第一表面以及一相对于所述第一表面的第二表面，且所述蓝光反射层形成于所述第二表面上。
在本发明的一实施例中，所述蓝光发光元件为发光波长介于360纳米及450纳米之间的蓝光发光二极管芯片。
在本发明的一实施例中，所述光波长转换层还包括一第一遮光层以及一第二遮光层，所述第一遮光层设置于所述第一转换层与所述第二转换层之间，所述所述第二遮光层设置于所述第二转换层与所述透明层之间，且所述第一遮光层与所述第二遮光层构成一黑色矩阵。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是：一种显示设备，其包括多个前述的光源模块。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的显示设备及其光源模块，其能通过“发光结构所包括的发光元件都为蓝光发光元件”以及“光扩散层与光波长转换层按序设置于所述光扩散层上”的技术方案，以达到降低成本与驱动电路的复杂度、避免因亮度衰减幅度不一致所造成的缺陷以及提高颜色转换效率等技术效果。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明第一实施例的光源模块的一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明第一实施例的光源模块中的光扩散层的光效果示意图。
图3为本发明第一实施例的光源模块的另一种实施方式的结构示意图。
图4为本发明第二实施例的光源模块的一种实施方式的结构示意图。
图5为本发明第二实施例的光源模块的另一种实施方式的结构示意图。
图6为本发明第二实施例的光源模块中的蓝光反射层的光效果示意图。
图7为本发明第三实施例的光源模块的结构示意图。
图8为根据本发明的显示设备的示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“显示设备及其光源模块”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
第一实施例
请参阅图1至图3，本发明第一实施例提供一种光源模块Z1，其主要包括：一发光结构1、一光扩散层2、一光波长转换层3及一盖板4。
如图1所示，发光结构1包括一基板11及多个蓝光发光元件12a～12c。基板11上设有驱动电路(图中未显示)，用以施加电力信号于蓝光发光元件12a～12c。蓝光发光元件12a～12c设置于基板11上，并电性连接至驱动电路，当蓝光发光元件12a～12c接收到电力信号时即发出蓝光。在本实施例中，基板11定义有一第一区域111、一与第一区域111相邻的第二区域112及一与第二区域112相邻的第三区域113，分别作为红光区域、绿光区域及蓝光区域，其中第一区域111与第二区域112之间具有一预定距离，第二区域112与第三区域113之间同样具有一预定距离。
于实务上，基板11可为印刷电路板(PCB)、金属芯印刷电路板(MCPCB)、金属印刷电路板(MPCB)或柔性印刷电路板(FPC)等，但并不限制于此。蓝光发光元件12a～12c可为发光波长介于360纳米及450纳米之间的蓝光发光二极管芯片，且可利用COB(Chip on Board)方式直接安装于基板11上，但并不限制于此。虽然在本实施例中，发光结构1所包括的蓝光发光元件12a～12c的数量为三个，但是在其他实施例中，发光结构1所包括的蓝光发光元件12a～12c的数量也可为三个以上，举例来说，为了满足不同的亮度需求，可以在基板11的第一、第二和第三区域111、112、113内分别设置两个蓝光发光元件12a～12c。
值得一提的是，由于发光结构1所包括的发光元件均采用市场上常见且价格相对较便宜的蓝光发光二极管芯片，因此能降低成本与驱动电路的复杂度，且不会有亮度衰减幅度及驱动电压不一致所造成的缺陷。
如图1及图2所示，光扩散层2堆栈于发光结构1上，用以将从蓝光发光元件12a～12c发射出的光线均匀分散。光扩散层2的组成包括一透明树脂21及散布于透明树脂21中的光扩散粒子22，具体来说，光扩散层2是通过将光扩散粒子22混入透明树脂21而形成。虽然在本实施例中，光扩散层2是紧邻于蓝光发光元件12a～12c，但是在其他实施例中，如图3所示，也可将光扩散层2设置于发光结构1的上方，且位于蓝光发光元件12a～12c的出光路径上，以使光扩散层2与蓝光发光元件12a～12c之间具有一预定光学距离L。
透明树脂21的材料没有特别限制，例如可举出：环氧树脂(epoxy)、硅氧树脂(silicone)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(methacrylate-styrenecopolymer，MS)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚对苯二甲酸二乙酯(polethyleneterephthalate，PET)等。光扩散粒子22可为有机粒子、无机粒子或其组合，前述有机粒子没有特别限制，例如可举出：聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅氧树脂、聚对苯二甲酸二乙酯、聚酰胺(polyamide，PA)等，前述无机粒子没有特别限制，例如可举出：氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)、硫化锌(ZnS)、硫酸钡(BaSO4)。然而，本发明不以上述所举的例子为限。
在本实施例中，光扩散层2的厚度的优选范围在0.1毫米至0.6毫米之间，且光扩散层2所含透明树脂21的材质优选为硅氧树脂。光扩散粒子22的含量优选为占光扩散层2总重量的5％至25％，光扩散粒子22的材质优选为二氧化钛，且光扩散粒子22的粒径的优选范围在20纳米至70纳米之间。然而，本发明对于光扩散粒子22的形状没有特别限制。
光波长转换层3堆栈于光扩散层2上，光波长转换层3包括一第一转换层31、一第二转换层32及一透明层33，其中第一转换层31设置于第一区域111内，用以将蓝光发光元件12a发出的蓝光转换为红光，第二转换层32设置于第二区域112内，用以将蓝光发光元件12b发出的蓝光转换为绿光，透明层33设置于第三区域113内，用以透射蓝光发光元件12c发出的蓝光。据此，能于第一、第二和第三区域111、112、113分别产生红色、绿色和蓝色分量而输出白光。
在本实施例中，第一转换层31中具有红色荧光粉，第二转换层32中具有绿色荧光粉，透明层33的材质为硅氧树脂，但并不限制于此。例如，第一转换层31中可具有能受蓝光激发而产生红光的量子点、磷光体或其他波长转换材料，第二转换层32中可具有能受蓝光激发而产生绿光的量子点、磷光体或其他波长转换材料，透明层33的材质可为其他前面所提到的透明树脂。
值得一提的是，由于从蓝光发光元件12a～12c发射出的光线在进入到光波长转换层3之前，先通过光扩散层2均匀散射而使得光能量密度降低，因此，能减少波长转换材料(如：红色荧光粉、绿色荧光粉等)的用量比例，并能提高颜色转换效率。
如图1所示，盖板4堆栈于光波长转换层3上，用以保护内侧的发光结构1、光扩散层2与光波长转换层3，避免这些组件受到挤压损坏，并将所得的白光均匀向外出射。在本实施例中，盖板4为一玻璃盖板，且其厚度介于0.1微米至2微米之间，但是在其他实施例中，盖板4也可为一高度透光性的塑料盖板，且其厚度可根据实际需要而改变。前述高度透光性的塑料盖板的材料没有特别限制，例如可举出：聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸二乙酯等。
第二实施例
请参阅图4至图6，本发明第二实施例提供一种光源模块Z2，其主要包括：一发光结构1、一光扩散层2、一光波长转换层3、一盖板4及一蓝光反射层5。关于发光结构1、光扩散层2、光波长转换层3与盖板4的技术细节与具体实施方式，可以参考第一实施例所述的内容，于此不再详细赘述。
在本实施例中，盖板4上可进一步形成有一蓝光反射层5，且蓝光反射层5相对于发光结构1的涵盖范围包括第一和第二区域111、112，用以将从第一区域111入射的蓝光全部反射而只让红光通过，并将从第二区域112入射的蓝光全部反射而只让绿光通过，同时导引第一和第二区域111、112内经反射的蓝光从第三区域113出射，以提高红光、绿光和蓝光的色采纯净度与颜色转换效率。更进一步来说，如图4及图5所示，盖板4具有一靠近光波长转换层3的第一表面41及一相对于第一表面41的第二表面42，蓝光反射层5可以设置于第一表面41或第二表面42上，且覆盖第一转换层31与第二转换层32。
蓝光反射层5可为一布拉格反射镜层(Distributed Bragg Reflector，DBR)，举例来说，蓝光反射层5可由多个第一氧化物层与多个第二氧化物层相互堆栈而形成，其中第一氧化物层与第二氧化物层具有不同的折射率。前述第一氧化物层的材料没有特别限制，例如可以是二氧化硅，前述第二氧化物层的材料没有特别限制，例如可以是二氧化钛或五氧化二铌(Nb2O5)。
第三实施例
请参阅图7，本发明第三实施例提供一种光源模块Z3，其构成要件与第二实施例所述大致相同，主要的差异在于：光波长转换层还包括一第一遮光层34及一第二遮光层35，且第一遮光层34与第二遮光层35构成一黑色矩阵。其中，第一遮光层34设置于第一转换层31与第二转换层32之间，用以防止通过第一转换层31产生的红光与通过第二转换层32产生的绿光发生非预期的混光。第二遮光层35设置于第二转换层32与透明层33之间，用以防止通过第二转换层32产生的绿光与穿过透明层33的蓝光发生非预期的混光。
请参阅图8，前述所提供的光源模块Z1～Z3均可以应用在一显示设备D(如：LED显示设备)中。举例来说，显示设备D可包括一定数量的光源模块Z1，且这些光源模块Z1可以排成矩形数组，但并不限制于此。
实施例的有益效果
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的光源模块，其能通过“发光结构所包括的发光元件都为蓝光发光元件”以及“光扩散层与光波长转换层按序设置于所述光扩散层上”的技术方案，以达到降低成本与驱动电路的复杂度、避免因亮度衰减幅度不一致所造成的缺陷以及提高颜色转换效率等技术效果。
更进一步来说，光源模块的盖板上可进一步形成有一蓝光反射层，且蓝光反射层覆盖光波长转换层中的第一和第二转换层，以提高红光、绿光和蓝光的色采纯净度与颜色转换效率。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光源模块，其特征在于，所述光源模块包括：
一发光结构，所述发光结构包括一基板以及至少三个蓝光发光元件，所述基板定义有一第一区域、一与所述第一区域相邻的第二区域以及一与所述第二区域相邻的第三区域，且至少三个所述蓝光发光元件分别设置在所述第一区域、所述第二区域与所述第三区域内；
一光扩散层，所述光扩散层设置于所述发光结构上；
一光波长转换层，所述光波长转换层设置于所述光扩散层上，其中所述光波长转换层包括一设置于所述第一区域内的第一转换层、一设置于所述第二区域内的第二转换层以及一设置于所述第三区域内的透明层，所述蓝光发光元件从所述第一区域所产生的蓝光通过所述第一转换层以转换为红光，所述蓝光发光元件从所述第二区域所产生的蓝光通过所述第二转换层以转换为绿光；
一盖板，所述盖板设置于所述光波长转换层上；以及
一蓝光反射层，所述蓝光反射层设置于所述盖板上，且覆盖所述第一转换层与所述第二转换层。
2.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述光扩散层的材质为硅氧树脂，且所述光扩散层中具有光扩散粒子。
3.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述光扩散粒子的含量占所述光扩散层的总重量的5％至25％，其中，所述光扩散粒子的材质为二氧化钛，且所述光扩散粒子的粒径介于20纳米至70纳米之间。
4.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述第一转换层中具有红色荧光粉，所述第二转换层中具有绿色荧光粉，所述透明层的材质为硅氧树脂。
5.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述盖板为一玻璃盖板。
6.根据权利要求5所述的光源模块，其特征在于，所述玻璃盖板具有一靠近所述光波长转换层的第一表面以及一相对于所述第一表面的第二表面，且所述蓝光反射层形成于所述第一表面上。
7.根据权利要求5所述的光源模块，其特征在于，所述玻璃盖板具有一靠近所述光波长转换层的第一表面以及一相对于所述第一表面的第二表面，且所述蓝光反射层形成于所述第二表面上。
8.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述蓝光发光元件为发光波长介于360纳米及450纳米之间的蓝光发光二极管芯片。
9.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述光波长转换层还包括一第一遮光层以及一第二遮光层，所述第一遮光层设置于所述第一转换层与所述第二转换层之间，所述所述第二遮光层设置于所述第二转换层与所述透明层之间，且所述第一遮光层与所述第二遮光层构成一黑色矩阵。
10.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括包括多个根据权利要求1至9中的任一项所述的光源模块。
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