CN111722434A - 光源模块与显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种光源模块，包括基板、多个发光光源、多个光转换部、封装层以及多个反射元件。基板具有承载面，这些发光光源与这些光转换部配置于基板的承载面上，且每一光转换部围绕每一发光光源。每一光转换部面向承载面的表面与每一发光光源面向承载面的表面为共平面。封装层覆盖承载面、发光光源与光转换部，封装层具有远离承载面的出光面，且出光面具有多个分别与这些发光光源相对设置的反射槽。多个反射元件则分别配置于这些反射槽中。本发明也提出一种显示装置。上述光源模块具有高度的耐用性且使得显示装置具有稳定的显示品质。

Description

光源模块与显示装置
技术领域
本发明是有关于一种光源模块及显示装置，尤其是有关于一种直下式的光源模块以及具有直下式光源模块的显示装置。
背景技术
液晶显示器中主要包括有背光模块、显示面板、外框等组件。按照光源方向的不同，背光模块又可以分为侧光式背光模块与直下式背光模块。目前市售以发光二极管(LED)为背光模块光源的中大尺寸液晶显示器，为了具有可显示高动态范围(HDR)以及高对比度需求，多使用具备区域调光(local dimming)功能的直下式背光模块。发光二极管的特性是具有较强的正向光线，因此直下式背光模块的结构设计是将发光二极管的光线转化为均匀的面光源后再照射到显示面板。
目前应用于背光模块的光源的发光二极管多为发蓝光的氮化物发光二极管，可在发光二极管与显示面板之间设置波长转换层，以将部分的蓝光转换为其他颜色的光线，这些光线与未被波长转换的蓝光混合而成为面光源的光色，例如白色。
然而，发蓝光的发光二极管的主波长范围大约在445纳米(nm)～460纳米，具有很强的能量，波长转换层中的波长转换物质，例如荧光粉或量子点，长期被蓝光直射，再加上波长转换所产生的热能若未即时的散逸，易产生变质，从而降低转换效率，进而影响面光源的演色性，而影响显示装置的显示品质。
虽然把发光二极管与波长转换层的距离加大可改善波长转换物质变质的情形，然而如此一来将增加液晶显示器的厚度。
本「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」中所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。此外，在「背景技术」中所揭露的内容并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，也不代表在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种光源模块，具有高度的耐用性。
本发明提供一种显示装置，具有稳定的显示品质。
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，本发明所提供的光源模块包括基板、多个发光光源、多个光转换部、封装层以及多个反射元件。基板具有承载面以配置这些发光光源，这些光转换部也配置于基板的承载面上且分别围绕每一发光光源。每一光转换部面向承载面的表面与发光光源面向承载面的表面为共平面。封装层覆盖承载面、发光光源与光转换部，封装层具有远离承载面的出光面，且出光面具有多个分别与这些发光光源相对设置的反射槽。多个反射元件则分别配置于这些反射槽中。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的显示装置包括前述光源模块与相对于光源模块设置的显示面板。
本发明的实施例的光转换部与发光光源共平面地设置，发光光源所出射的大部分光线会先被反射槽中的反射元件反射或被出光面全反射后才会射向光转换部，光转换部未被发光光源发出的光线直射下，可延缓变质的速度，且波长转换的热能可透过封装层与基板散逸，使得本发明的实施例的光于模块具有高度的耐用性，而本发明的实施例的显示装置因具有高度耐用性的光源模块，而具备稳定的显示品质。此外，本发明的实施例的光源模块与显示装置因光转换部已设于基板上，无须如已知技术一般加大波长转换层与发光二极管间的间距，从而具有较低的厚度。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明一实施例的剖面示意图。
图1B是图1A的A区域的放大示意图。
图2是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。
图3是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。
图4是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。
图5是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。
图6是本发明另一实施例的光源模块的局部剖面示意图。
图7是本发明一实施例的显示装置的剖面示意图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之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剖面示意图，图1B是图1A的区域A的放大示意图。请参照图1A与图1B，本实施例光源模块100包括基板110、多个发光光源120、多个光转换部130、封装层140以及多个反射元件150。基板110具有承载面111以配置这些发光光源120，而这些光转换部130也配置于基板110的承载面111上且围绕每一发光光源120。每一光转换部130面向承载面111的表面131与发光光源120面向承载面111的表面121为共平面。进一步说明，每一光转换部130与发光光源120皆设置于基板110的承载面111上。封装层140覆盖承载面111、发光光源120与光转换部130，封装层140具有远离承载面111的出光面141，封装层140具有反射槽142，且出光面141具有多个分别与这些发光光源120相对设置的反射槽142。多个反射元件150则分别配置于这些反射槽142中。
在本实施例中，发光光源120可为直接自晶圆切割出且未经封装的发光二极管晶粒，具体而言，例如是主波长是发出蓝光的晶粒级氮化物发光二极管晶粒，但本发明不局限于此。多个发光光源120在承载面111上可呈阵列排列。
基板110的承载面111于每一发光光源120的周围包括配置区域1110，以配置光转换部130，于通过相对应的一对(邻近两个)发光光源120中心并垂直于出光面141的剖视图中，发光光源120与配置区域1110的边缘的距离为P，封装层140的出光面141与基板110的承载面111距离为De，发光光源120于承载面111的法线F的方向上的厚度为Dl，发光光源120所出射的具有最大发散角度的光线L1与承载面111的法线F的夹角为θ1，发光光源120与配置区域1110的边缘的距离P例如是满足以下关系式：P≦2×[(De-Dl)×tanθ1]。值得一提的是，本光源模块100为平面装置具有X方向与Y方向。发光光源120与配置区域1110的边缘的距离P可视为在X方向的Px以及在Y方向的Py，因此Px≦2×[(De-Dl)×tanθ1(x)]，Py≦2×[(De-Dl)×tanθ1(y)]。
配置区域1110可环绕在发光光源120周围，而这些发光光源120分别的配置区域1110可彼此相连或重叠，且多个光转换部130可相连成一体。光转换部130可不需完全填满配置区域1110，例如光转换部130与发光光源120之间可具有一个间隔G1。
于本实施例中，每一反射槽142于出光面141具有开口143，且这些发光光源120分别具有面向开口143的发光面122，开口143的面积大于发光面122的面积。每一反射槽142具有底面1421与环绕且连接且环绕底面1421的环绕侧面1422，开口143的面积亦大于底面1421的面积。于通过相对应的一对发光光源120中心与反射槽142中心并垂直于出光面141的剖视图中，开口的两端距离为D，发光面122的两端距离为L，发光面122与承载面111的距离为Dl，承载面111与出光面141的距离为De，反射槽142的深度为H，且H＜De-Dl，封装层140的折射率为Nm，空气的折射率为Na，由发光面122的一端发出朝向出光面的光线的全反射临界角θ＝Sin-1(Na/Nm)，开口的宽度D满足关系式：D≧2×[(De-Dl)×tan(Sin-1(Na/Nm))+L/2]。借此，发光光源120所出射具有较大的发散角而未射向反射槽142的光线皆会被出光面141全反射。值得一提的是，本光源模块100为平面装置具有X方向与Y方向。开口的宽度D在X方向为Dx以及在Y方向为Dy，因此Dx≧2×[(De-Dl)×tan(Sin-1(Na/Nm))+L/2]，Dy≧2×[(De-Dl)×tan(Sin-1(Na/Nm))+L/2]。
环绕侧面1422相对出光面141倾斜，且底面1421可为弧面(如图1B中的虚线)或平面(如图1B中的实线)，由于制造过程所产生的公差，而造成底面1421的形状具有些微差异，但本发明不加以限制底面1421的形状。每一发光光源120所发出大部分的光线L2会射向所对应的反射槽142的环绕侧面1422与底面1421而被反射，光线L2中的少部分则会由环绕侧面1422穿出封装层140。反射部150具有反射与散射的效果。反射部150并可反射与散射发光光源120所出射的光线L2中，与承载面111的法线F夹角较小的部分光线，以避免于光源模块100形成亮点。
在本实施例中，每一光转换部130可包括覆盖在承载面111上的胶层132以及分布于胶层132中的多个光转换粒子133。在本实施例中，光转换粒子133均匀分布于胶层132中，但并不仅限于此。胶层132的材料可包含硅胶、树脂或其他介电质，可例如以涂布方式配置在承载面111上，但并不仅限于此。光转换粒子133的材料可为荧光材料、磷光体等磷光性材料或量子点等纳米材料，但并不仅限于此。
在本实施例中，基板110可为电路板，而承载面111可为反射面且在部分区域配置有多个导电图案(图未示出)以电连接多个发光光源120，可在承载面111配置具有扩散反射特性的白漆反射片或涂料，或具有镜面反射特性的银漆反射片或涂料，以将承载面111配置为反射面。为反射面的承载面111也具有高导热性，可协助散逸光转换部130在波长转换过程中所产生的热能。
本实施例的光源模块100可还包括位于封装层140具有出光面141的一侧的光学膜160。光学膜160可包括扩散膜、增亮膜或其他膜片，本实施例绘示单片光学膜160作为示意，但并不仅限于此，可还包括其他的光学膜。
本实施例的光转换部130与发光光源120共平面地设置，发光光源120所出射的大部分光线L2会先被反射槽142中的反射元件150反射或被出光面141全反射后才会射向光转换部130，光转换部130未被发光光源发出的光线直射，且部分波长转换的热能可透过封装层140与基板110散逸，因此可延缓光转换粒子133变质的速度，使得本实施例的光源模块100具有高度耐用性。此外，本实施例的光源模块100因光转换部130已设于基板110上，无须如已知技术一般加大波长转换层与发光二极管间的间距，从而具有较低的厚度。
图2是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。请参照图2、图1A与图1B，本实施例的光源模块100a与图1A的光源模块100大致相同，不同处在于：本实施例的配置区域1110中，越靠近所对应的发光光源120，光转换部130a中的光转换粒子133具有越高的分布密度，以对应发光光源120所出射的光线被封装层140的反射槽142及/或出光面141反射后照射在承载面111上的能量分布。具体而言，配置区域1110可包括环绕发光光源120的第一环形区域1111与环绕第一环形区域1111的第二环形区域1112，且第一环形区域1111中的光转换粒子133的分布密度大于第二区域1112中的光转换粒子133的分布密度，但并不仅限于此。配置区域1110可还包括一个或多个环绕于第二环形区域1112外的环形区域，例如第三环形区域1113，且第二环形区域1112中的光转换粒子133的分布密度大于第三区域1113中的光转换粒子133的分布密度。
图3是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。请参照图3、图1A与图1B，本实施例的光源模块100b与图1A的光源模块100大致相同，不同处在于：本实施例的每一光转换部130b包括有多个均匀分布于承载面111上的图案。与光源模块100相同地，每一光转换部130b包括胶体132与位于胶体132中的多个光转换粒子133。
图4是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。请参照图4、图1A与图1B，本实施例的光源模块100c与图3的光源模块100b大致相同，不同处在于：于配置区域1110中，越靠近发光光源120，这些光转换部130c具有越高的分布密度。这些光转换部130c的分布密度的变化可为渐变，但并不仅限于此。
图5是本发明另一实施例的发光光源与光转换部的俯视示意图。请参照图5、图1A与图1B，本实施例的光源模块100d与图4的光源模块100c大致相同，不同处在于：配置区域1110包括环绕发光光源120的第一环形区域1111与环绕第一环形区域1111的第二环形区域1112，第一环形区域1111中的光转换部130d的分布密度大于第二环形区域1112中的光转换部130d的分布密度，但并不仅限于此。配置区域1110a可还包括一个或多个环绕于第二环形区域1112外的环形区域，例如第三环形区域1113，且第二环形区域1112中的光转换部130d的分布密度大于第三环形区域1113中的光转换部130d的分布密度。
图6是本发明另一实施例的光源模块的局部剖面示意图。请参照图6，本实施例可应用于图1A至图5的所有实施例，本实施例的光源模块100e的特征在于：反射元件150a包含覆盖反射槽142的底部的光扩散层151以及覆盖光扩散层151的反射层152，其中光扩散层151的折射率低于封装层140的折射率。在本实施例中，反射层151的材料可为具有扩散反射特性的白漆或具有镜面反射特性的银漆。由于光扩散层151的折射率低于封装层140，因此发光光源120所发出的光线L2由封装层140进入光扩散层151时会产生偏折，从而促进光线L2的扩散。
图7是本发明一实施例的显示装置的剖面示意图。请参照图7与图1A，本实施例的显示装置10包括显示面板11与相对于显示面板11设置的光源模块100，且光学膜160位于显示面板11与封装层140之间。显示面板11例如是透光液晶面板(Transparent LiquidCrystal Panel)。本实施例的显示装置10所包括的光源模块100仅为举例说明，而不仅限于此。本实施例的显示装置10亦可包括上述所有实施例的光源模块。本实施例的显示装置10因具有上述实施例的光源模块，从而也具有高度的耐用性，进而具有稳定的显示品质。
本发明的实施例的光转换部与发光光源共平面地设置，发光光源所出射的大部分光线会先被反射槽中的反射元件反射或被出光面全反射后才会射向光转换部，光转换部未被发光光源发出的光线直射下，可延缓变质的速度，且波长转换的热能可透过封装层与基板散逸，使得本发明的实施例的光于模块具有高度的耐用性，而本发明的实施例的显示装置因具有高度耐用性的光源模块，而具备稳定的显示品质。此外，本发明的实施例的光源模块与显示装置因光转换部已设于基板上，无须如已知技术一般加大波长转换层与发光二极管间的间距，从而具有较低的厚度。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。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之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的「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。
附图标记说明：
10：显示装置
100、100a、100b、100c、100d、100e：光源模块
11：显示面板
110：基板
111：承载面
1110：配置区域
1111：第一环形区域
1112：第二环形区域
1113：第三环形区域
120：发光光源
121、131：表面
122：发光面
130、130a、130b、130c、130d：光转换部
132：胶层
133：光转换粒子
140：封装层
141：出光面
142：反射槽
143：开口
1421：底面
1422：环绕侧面
150、150a：反射元件
151：光扩散层
152：反射层
160：光学膜
D：宽度
D1：厚度
De、L、P：距离
F：法线
G1：间隔
H：深度
L1、L2：光线
θ：全反射临界角
θ1：夹角。

Claims (18)

1.一种光源模块，其特征在于，所述光源模块包括基板、多个发光光源、多个光转换部、封装层以及多个反射元件，其中：
所述基板具有承载面；
所述多个发光光源配置于所述基板的所述承载面上；
所述多个光转换部配置于所述基板的所述承载面上，且分别围绕所述多个发光光源，所述多个光转换部面向所述承载面的表面与所述多个发光光源面向所述承载面的表面为共平面；
所述封装层覆盖所述承载面、所述多个发光光源与所述多个光转换部，所述封装层具有远离所述承载面的出光面，且所述出光面具有多个反射槽，所述多个反射槽分别与所述多个发光光源相对设置；以及
所述多个反射元件分别配置于所述多个反射槽中。
2.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述承载面于每一所述多个发光光源的周围包括配置区域，以配置每一所述多个光转换部，所述发光光源与所述配置区域的边缘的距离为P，所述封装层的所述出光面与所述基板的所述承载面距离为De，所述发光光源于所述承载面的法线的方向上的厚度为D1，所述发光光源所出射的具有最大发散角度的光线与所述承载面的法线的夹角为θ1，所述发光光源与所述配置区域的所述边缘的所述距离满足以下关系式：P≦2×[(De-Dl)×tanθ1]。
3.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，每一所述多个光转换部包括胶层以及位于所述胶层中的多个光转换粒子，所述胶层覆盖所述承载面并围绕对应的所述发光光源。
4.根据权利要求3所述的光源模块，其特征在于，于所述配置区域中，靠近所述发光光源，所述多个光转换粒子具有高的分布密度。
5.根据权利要求4所述的光源模块，其特征在于，所述配置区域包括环绕所述发光光源的第一环形区域与环绕所述第一环形区域的第二环形区域，所述第一环形区域中的所述多个光转换粒子的分布密度大于所述第二区域中的所述多个光转换粒子的分布密度。
6.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，每一所述多个光转换部包括有多个图案，其分布于所述承载面上，每一所述多个光转换部包括胶体与位于所述胶体中的多个光转换粒子。
7.根据权利要求6所述的光源模块，其特征在于，于所述配置区域中，靠近所述发光光源，所述多个光转换部具有高的分布密度。
8.根据权利要求7所述的光源模块，其特征在于，所述配置区域包括环绕所述发光光源的第一环形区域与环绕所述第一环形区域的第二环形区域，所述第一环形区域中的所述多个光转换部的分布密度大于所述第二环形区域中的所述多个光转换部的分布密度。
9.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述至少一光转换部包括胶层以及均匀分布于所述胶层中的多个光转换粒子。
10.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，每一所述多个光转换部包括有多个图案，其均匀分布于所述承载面上，每一所述多个光转换部包括胶体与位于所述胶体中的多个光转换粒子，所述多个光转换粒子分布于所述胶体中。
11.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，每一所述多个反射槽于所述出光面具有开口，且所述多个发光光源分别包含面向所述开口的发光面，所述开口的面积大于所述发光面的面积。
12.根据权利要求11所述的光源模块，其特征在于，所述开口的两端距离为D，所述发光面的两端距离为L，所述发光面与所述承载面的距离为D1，所述承载面与所述出光面的距离为De，所述反射槽的深度为H，且H＜De-D1，所述封装层的折射率为Nm，空气的折射率为Na，由所述发光面的一端发出朝向所述出光面的光线的全反射临界角θ＝Sin-1(Na/Nm)，所述开口的宽度D满足关系式：D≧2×[(De-Dl)×tan(Sin-1(Na/Nm))+L/2]。
13.根据权利要求11所述的光源模块，其特征在于，每一所述多个反射槽包含底面与环绕且连接所述底面的环绕侧面，且所述开口的面积大于所述底面的面积。
14.根据权利要求13所述的光源模块，其特征在于，所述底面包括弧面或平面。
15.根据权利要求13所述的光源模块，其特征在于，所述环绕侧面相对所述出光面倾斜。
16.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，每一所述多个反射元件包含：
光扩散层，其覆盖所述反射槽的底部，且所述光扩散层的折射率低于所述封装层的折射率；以及
反射层，其覆盖所述光扩散层。
17.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述光源模块还包括光学膜，其位于所述封装层具有所述出光面的一侧。
18.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括显示面板与光源模块，其中：
所述光源模块相对于所述显示面板设置，且所述光源模块包括基板、多个发光光源、多个光转换部、封装层、多个反射元件以及光学膜，其中：
所述基板具有承载面；
所述多个发光光源配置于所述基板的所述承载面上；
所述多个光转换部配置于所述基板的所述承载面上，且分别围绕所述多个发光光源，所述多个光转换部的面向所述承载面的表面与所述多个发光光源的面向所述承载面的表面为共平面；
所述封装层覆盖所述承载面、所述多个发光光源与所述多个光转换部，所述封装层具有远离所述承载面且朝向所述显示面板的出光面，且所述出光面具有多个反射槽，所述多个反射槽分别与所述多个发光光源相对设置；
所述多个反射元件分别配置于所述多个反射槽中；以及
所述光学膜位于所述封装层与所述显示面板之间。
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