CN112147813A - 光源模块以及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光源模块，其包括光源、色转换层以及二向分色层。光源提供第一光束。色转换层设置在第一光束的传递路径上且用于将第一光束转换成第二光束。二向分色层设置在色转换层的入光面上，使得二向分色层比色转换层更早接收到来自光源的第一光束，其中二向分色层让第一光束穿透并将第二光束反射。本发明另提供一种包含上述光源模块的显示装置。本发明的光源模块及显示装置具有提升出光效率的功效。

Description

光源模块以及显示装置
技术领域
本发明关于一种光电模块以及光电装置，且特别是关于一种光源模块以及显示装置。
背景技术
显示装置中的光源模块有多种产品类型，其中一种是采用发光元件搭配色转换层来提供照明光束。由于色转换层所产生的光束是发散的，且部分光束在朝光源模块的外部传递的过程中可能因介面反射而回到光源模块的内部。由于光耗损随着光路径的增加而增加，因此目前采用发光元件搭配色转换层来提供照明光束的显示装置存在光回收率低以及出光效率低等问题。
“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”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的背景技术。在“背景技术”段落所公开的内容，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，也不代表在本发明申请前已被本领域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，其有助于提升光回收率低以及出光效率。
本发明还提供一种显示装置，其具有良好的显示品质。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种光源模块，其包括光源、色转换层以及二向分色层。光源提供第一光束。色转换层设置在第一光束的传递路径上且用于将第一光束转换成第二光束。二向分色层设置在色转换层的入光面上，使得二向分色层比色转换层更早接收到来自光源的第一光束，其中二向分色层让第一光束穿透并将第二光束反射。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种显示装置，其包括显示面板以及上述的光源模块。光源模块重叠设置于显示面板。
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。在本发明实施例的光源模块中，利用二向分色层将朝光源模块的内部传递的第二光束(转换光束)反射，使更多的第二光束能够输出至光源模块的外部。因此，本发明实施例的光源模块有助于提升光回收率以及出光效率，且本发明实施例的显示装置应用上述的光源模块，而可具有良好的显示品质。
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1是依照本发明的第一实施例的显示装置的剖面示意图。
图2A是图1中色转换层的仰视示意图。
图2B是图1中二向分色层的仰视示意图。
图3是二向分色层的另一实施例的仰视示意图。
图4是可应用于图1的显示装置中的光学膜片的剖面示意图。
图5是依照本发明的第二实施例的显示装置的剖面示意图。
图6是图5中光源、色转换层以及二向分色层的仰视示意图。
附图标记列表
1、2：显示装置
10：显示面板
12、22：光源模块
120：光源
1200：发光元件
121：色转换层
122、222：二向分色层
1220：中心区域分色层
1222、2222：周边区域分色层
123：扩散片
124：反射片
125：增亮膜
1250：第一增亮膜
1252：第二增亮膜
126：双重增亮膜
220：导光板
2222A：第一部分
2222：第二部分
2222C：第三部分
B1、B1’、B2、B2A、B2A’、B2B、B2B’：光束
D1：第一方向
D2：第二方向
DT：距离
F：光学膜片
I：照明光束
IE、E1222、E2222：内缘
OE、E122、E222：边缘
R1：中心区域
R2：周边区域
S1：入光面
S2：出光面
SB：底面
SS：侧面
ST：顶面
T1：三角柱状棱镜
T2：三角柱状棱镜
U：二向分色单元。
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，在以下配合参考附图的一优选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1是依照本发明的第一实施例的显示装置1的剖面示意图。请参照图1，显示装置1包括显示面板10以及光源模块12。显示面板10用于提供影像画面。举例来说，显示面板10可以是液晶显示面板或其他非自发光的显示面板。
光源模块12重叠设置于显示面板10并用于提供照明光束I。举例来说，光源模块12可设置在显示面板10的下方，以作为显示装置1的背光模块。
光源模块12可以是直下式光源模块或侧入式光源模块。图1示意性绘示出直下式光源模块的一种实施态样，但直下式光源模块的实施态样不局限于此，且本发明的光源模块也可以是侧入式光源模块。
光源模块12包括光源120、色转换层121以及二向分色层122。光源120用于提供第一光束(光束B1)。举例来说，光源120可包括一个或多个发光元件1200。发光元件1200可以是发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，但不局限于此。
色转换层121设置在光束B1的传递路径上。在直下式光源模块中，色转换层121设置在光源120的上方，且色转换层121的入光面S1位于光源120与色转换层121的出光面S2之间。入光面S1为色转换层121接收来自光源120的光束B1的表面。换句话说，光束B1经由入光面S1进入色转换层121。出光面S2为与入光面S1相对的表面，且出光面S2位于入光面S1与显示面板10之间。
色转换层121用于将光源120提供的光束B1转换成第二光束(光束B2)。具体地，传递至色转换层121的光束B1的一部分会被色转换层121转换成光束B2，而传递至色转换层121的光束B1的另一部分会穿过色转换层121，即光束B1’。照明光束I至少包括被色转换层121转换的光束B2与穿过色转换层121的光束B1’。
举例来说，色转换层121可包括荧光粉、量子点或上述两种材料的组合。荧光粉以及量子点等材料用于吸收短波长的光束并放出长波长的光束，因此光束B2的波长比光束B1的波长还长。
在一实施例中，发光元件1200可为蓝色发光二极管，而色转换层121可包括黄色色转换材料。对应地，光束B1及光束B1’为蓝色光束，且光束B2可包括黄色光束。照明光束I为蓝色光束与黄色光束混合形成的白色光束。在另一实施例中，色转换层121可包括红色色转换材料及绿色色转换材料，且光束B2可包括红色光束及绿色光束。如此一来，照明光束I为红色光束、绿色光束及蓝色光束混合形成的白色光束。然而，发光元件1200以及色转换层的颜色种类(或光束B1以及光束B2的颜色)不以上述为限。
二向分色层122设置在色转换层121的入光面S1上，使得二向分色层122比色转换层121更早接收到来自光源120的光束B1。此处，二向分色层122设置在色转换层121的入光面S1上，可以是二向分色层122直接设置在入光面S1上，也可以是二向分色层122间接设置在入光面S1上。举例来说，形成二向分色层122与色转换层121的方法可包括在薄膜或基板，(以下简写成薄膜/基板)的表面上依序形成色转换层121以及二向分色层122、在具有色转换层121(或二向分色层122)的薄膜/基板上形成二向分色层122(或色转换层121)或将具有色转换层121的薄膜/基板与具有二向分色层122的薄膜/基板接合在一起。
二向分色层122用于让光束B1穿透，使得色转换层121能够接收到光束B1。此外，二向分色层122还用于将光束B2反射。举例来说，设置在色转换层121的入光面S1上的二向分色层122可将被其他光学元件反射或介面反射而朝远离显示面板10的方向传递的光束B2(如光束B2A及B2B)反射，使原本朝远离显示面板10的方向传递的光束B2A及B2B转而朝显示面板10传递，即光束B2A’及光束B2B’。如此一来，更多的光束B2(如光束B2、光束B2A’及光束B2B’)能够输出至光源模块12的外部，据此提升光回收率以及出光效率。
在本实施例中，依据不同的需求，光源模块12可进一步包括其他元件及/或膜层。举例来说，光源模块12可进一步包括扩散片123、反射片124、增亮膜125以及双重增亮膜126。
扩散片123设置在光束B1的传递路径上，以将光束B1均匀化。举例来说，扩散片123可设置在二向分色层122的下方，且二向分色层122位于色转换层121与扩散片123之间。
反射片124设置在二向分色层122的下方，且二向分色层122位于色转换层121与反射片124之间。在设置有扩散片123的架构下，扩散片123可位于二向分色层122与反射片124之间。来自光源120的光束B1可能因为介面反射而转向并朝远离显示面板10的方向传递，反射片124可将朝远离显示面板10的方向传递的光束(未示出)反射，使光束(未示出)转向并朝显示面板10传递。在本实施例中，光源120设置在反射片124上，反射片124可以是形成有外部反射层的线路基板，但不局限于此。
色转换层121位于反射片124与增亮膜125之间。增亮膜125位于色转换层121与双重增亮膜126之间。增亮膜125与双重增亮膜126用于将光束集中而达到增亮的效果。举例来说，增亮膜125可包括第一增亮膜1250以及第二增亮膜1252，其中第一增亮膜1250位于第二增亮膜1252与色转换层121之间。第一增亮膜1250可包括多个三角柱状棱镜T1。这些三角柱状棱镜T1分别沿第一方向D1延伸且沿第二方向D2排列。第一方向D1与第二方向D2例如彼此垂直。第二增亮膜1252可包括多个三角柱状棱镜T2。这些三角柱状棱镜T2分别沿第二方向D2延伸且沿第一方向D1排列。
在本发明中的二向分色层122的图案设计及二向分色层122在色转换层121的入光面S1上的布置，除了可对应色转换层121的整个入光面S1而设置二向分色层122，更可依不同的设计需求改变。例如在传统的显示装置中，光源模块可能因为组装、设计、边缘漏光或光的干涉等因素而导致光源模块的局部区域存在色偏问题。一般来说，色偏问题主要出现在距离光源模块的边缘30毫米(milimeter，mm)内。为了满足窄边框的需求，显示装置的边框越做越窄，边缘的色偏问题因边缘区域无法被边框有效遮蔽或边框无法有效遮蔽非预期的光线而渐渐浮现。在显示装置1中，可借由二向分色层122的图案设计及二向分色层122在色转换层121的入光面S1上的布置来控制光束B1及/或光束B2在光源模块12的中心区域及/或周边区域的输出比例，借此改善传统显示装置的色偏问题。
图2A是图1中色转换层的仰视示意图。图2B是图1中二向分色层的仰视示意图。。然而，二向分色层122的图案设计及二向分色层122在色转换层121的入光面S1上的布置不以图2所显示的为限。
请参照图2A及图2B，色转换层121可具有中心区域R1以及位于中心区域R1的外围的周边区域R2，二向分色层122可具有中心区域分色层1220以及位于中心区域分色层1220的外围的周边区域分色层1222，其中色转换层121重叠于中心区域分色层1220以及周边区域分色层1222。具体地，色转换层121例如为连续薄膜，其中色转换层121的入光面S1具有中心区域R1以及位于中心区域R1的外围的周边区域R2。色转换层121的中心区域R1与中心区域分色层1220重叠，且色转换层121的周边区域R2与周边区域分色层1222重叠。应说明的是，色转换层121的中心区域R1以及周边区域R2的形状及/或尺寸可依设计需求改变，而不以图2所显示的为限。
周边区域R2的内缘IE与入光面S1的边缘OE之间的距离DT小于或等于30毫米。对应地，周边区域分色层1222的内缘E1222与二向分色层122的边缘E122之间的距离(等于距离DT)可小于或等于30毫米。中心区域分色层1220以及周边区域分色层1222可具有不同的穿透率或不同的反射率，以改善色偏问题。需说明的是，在图2A及图2B中所绘示的周边区域R2及周边区域分色层1222各边的宽度均为相同(例如距离DT)，但本发明不局限于此，在其他实施例中，周边区域R2及周边区域分色层1222各边的宽度可依不同的需求而具有不同的宽度或形状。
图2B示意性绘示出二向分色层122的中心区域分色层1220及周边区域分色层1222因材料不同造成穿透率(或反射率)差异的一种实施态样。请参照图2B，中心区域分色层1220包括被周边区域分色层1222环绕的四边形图案。此四边形图案的面积例如等于中心区域R1的面积。在图2B中，中心区域分色层1220与周边区域分色层1222可具有相同的覆盖率(皆为100％)，但中心区域分色层1220与周边区域分色层1222由不同的材料制成。借由材料的选择，可独立地控制中心区域分色层1220及周边区域分色层1222各自的穿透率及反射率。
举例来说，中心区域分色层1220对于光束B1可具有第一穿透率，且周边区域分色层1222对于光束B1可具有第二穿透率，其中周边区域分色层1222在不同位置处具有相同的穿透率以及相同的反射率。第一穿透率可大于第二穿透率，以增加中心区域R1输出的光束B1。相反地，第一穿透率可小于第二穿透率，以增加周边区域R2输出的光束B1。另一方面，中心区域分色层1220对于光束B2可具有第一反射率，且周边区域分色层1222对于光束B2可具有第二反射率。第一反射率可小于第二反射率，以增加周边区域R2输出的光束B2。相反地，第一穿透率可大于第二穿透率，以增加中心区域R1输出的光束B2。借此调整各区域对光束B1及光束B2的穿透率及反射率，以改善色偏问题。
请参照图3，图3是二向分色层的另一实施例的仰视示意图。在本实施例中，中心区域分色层1220A包括多个二向分色单元U。这些二向分色单元U沿着第一方向D1以及第二方向D2间隔排列成棋盘图案。另一方面，周边区域分色层1222包括与外围的多个二向分色单元U连接的框形图案。特别说明的是，此处的穿透率(或反射率)是以区域平均的方式计算。例如，中心区域分色层1220A的穿透率(或反射率)为对应图2A中心区域R1中多个二向分色单元U所在区域的穿透率(或反射率)以及中心区域R1中多个二向分色单元U以外的区域的穿透率(或反射率)的总和取平均。
图3示意性绘示出因覆盖率不同造成穿透率(或反射率)的不同的一种实施态样。在图3中，中心区域分色层1220A与周边区域分色层1222可由相同的材料制成，但中心区域分色层1220A与周边区域分色层1222可具有不同的覆盖率。中心区域分色层1220A的覆盖率定义为中心区域R1被多个二向分色单元U覆盖的比例，而周边区域分色层1222的覆盖率定义为周边区域R2被二向分色材料覆盖的比例。在本实施例中，中心区域分色层1220A与周边区域分色层1222的覆盖率分别为50％以及100％。借此，可提升中心区域R1输出的光束B1，亦即降低中心区域R1输出的光束B2，如此调整各区域对光束B1及光束B2的输出量，以改变各区域照明光束I的光束比例而改善色偏问题。在另一实施例中，多个二向分色单元U的材料与周边区域分色层1222的材料，亦可为不同的材料。
图4是可应用于图1的显示装置1中的光学膜片F的剖面示意图。图1中的色转换层121、二向分色层122以及扩散片123可整合成光学膜片F，以便于组装，但不局限于此。
图5是本发明的第二实施例的显示装置2的剖面示意图。请参照图5，显示装置2与显示装置1的主要差异如下所述。在显示装置2中，光源模块22为侧入式光源模块。进一步而言，光源模块22可进一步包括导光板220。光源120设置在导光板220旁，且光源120输出的光束B1经由导光板220的侧面SS进入导光板220中。进入导光板220的光束B1经由全内反射(Total Internal Reflection，TIR)从邻近光源120的一侧传递至远离光源120的一侧。导光板220的底面SB可形成有多个微结构(未示出)以破坏全内反射，使光束B1自导光板220的顶面ST射出。在侧入式光源模块的架构下，光源模块22可包括或不包括图1中的扩散片123。当光源模块22包括图1中的扩散片123时，色转换层121、二向分色层222以及扩散片123可整合成图4所示的光学膜片F，但不局限于此。
图5中的二向分色层222的图案设计及二向分色层222在色转换层121的入光面S1上的布置可依不同的设计需求改变。图6是图5中光源120、色转换层121以及二向分色层222的仰视示意图。请参照图2A及图6，二向分色层222与图2B中的二向分色层122的主要差异如下所述。在图6中，二向分色层222具有与周边区域R2重叠的周边区域分色层2222，但不具有图2B的中心区域分色层1220。本发明不局限于此，在另一实施例中，图6中与中心区域R1重叠的区域亦可依需求而设置中心区域分色层1220，以达到调整色偏的功能。
周边区域分色层2222的内缘E2222与二向分色层222的边缘E222之间的距离(等于距离DT)也小于或等于30毫米。另外，周边区域分色层2222在不同位置处具有不同的穿透率或不同的反射率。进一步而言，周边区域分色层2222可具有第一部分2222A、两个第二部分2222B以及第三部分2222C，其中第一部分2222A与第三部分2222C相对，且第一部分2222A比第三部分2222C更邻近光源120。两个第二部分2222B彼此相对且各自连接第一部分2222A与第三部分2222C。第一部分2222A、两个第二部分2222B以及第三部分2222C可具有不同的穿透率或不同的反射率。
就传统的光源模块而言，光源模块的近光源侧所输出的光束B1的光强度会高于光源模块的远光源侧所输出的光束B1的光强度。此外，光源模块连接近光源侧与远光源侧的相对两侧所输出的光束B1的光强度会低于近光源侧所输出的光束B1的光强度，但高于远光源侧所输出的光束B1的光强度。为改善上述色偏问题，第三部分2222C对于光束B1的穿透率可大于第二部分2222B的每一个对于光束B1的穿透率，且第二部分2222B的每一个对于光束B1的穿透率可大于第一部分2222A对于光束B1的穿透率，以提升光束B1出光的均匀性。然而，周边区域分色层2222的每一部分的数量、分布、各自的穿透率或反射率可依需求改变(例如依光源的布置方式改变)，而不局限于此。本实施例不限应用于侧入式光源，在其他光源型态(例如直下式光源)亦可应用上述周边区域分色层在不同位置处具有不同的穿透率或不同的反射率的实施方式。
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。在本发明实施例的光源模块中，利用二向分色层将朝光源模块的内部传递的第二光束反射，使更多的第二光束能够输出至光源模块的外部。因此，本发明实施例的光源模块有助于提升光回收率以及出光效率。此外，二向分色层可因应光源模块中不同区域的色偏问题进行布置，使光源模块中不同区域输出的光束的颜色较为一致。因此，本发明实施例的光源模块还有助于改善光源模块边缘的色偏问题，且本发明实施例的显示装置应用上述的光源模块，而可具有良好的显示品质。
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，即凡是依照本发明权利要求书及说明书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到本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书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的权利范围。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。

Claims (12)

1.一种光源模块，其特征在于，包括光源、色转换层以及二向分色层，其中，
所述光源提供第一光束；
所述色转换层设置在所述第一光束的传递路径上，所述色转换层用于将所述第一光束转换成第二光束；
所述二向分色层设置在所述色转换层的一入光面上，使得所述二向分色层比所述色转换层更早接收到来自所述光源的所述第一光束，其中所述二向分色层让所述第一光束穿透并将所述第二光束反射。
2.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述二向分色层具有中心区域分色层以及位于所述中心区域分色层的外围的周边区域分色层，所述色转换层重叠于所述中心区域分色层以及所述周边区域分色层，且所述中心区域分色层以及所述周边区域分色层具有不同的穿透率或不同的反射率。
3.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述中心区域分色层与所述周边区域分色层具有不同的覆盖率。
4.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述中心区域分色层对于所述第一光束具有第一穿透率，所述周边区域分色层对于所述第一光束具有第二穿透率，其中所述第一穿透率大于所述第二穿透率。
5.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述周边区域分色层在不同位置处具有相同的穿透率以及相同的反射率。
6.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述入光面具有中心区域以及位于所述中心区域的外围的周边区域，所述二向分色层具有与所述周边区域重叠的周边区域分色层。
7.根据权利要求6所述的光源模块，其特征在于，所述周边区域分色层在不同位置处具有不同的穿透率或不同的反射率。
8.根据权利要求6所述的光源模块，其特征在于，所述周边区域分色层的内缘与所述二向分色层的边缘之间的距离小于或等于30毫米。
9.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：
扩散片，其中所述二向分色层位于所述色转换层与所述扩散片之间。
10.根据权利要求9所述的光源模块，其特征在于，所述色转换层、所述二向分色层以及所述扩散片整合成光学膜片。
11.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反射片、增亮膜以及双重增亮膜，其中，
其中所述二向分色层位于所述色转换层与所述反射片之间；
其中所述色转换层位于所述反射片与所述增亮膜之间；
其中所述增亮膜位于所述色转换层与所述双重增亮膜之间。
12.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板以及光源模块，其中，所述光源模块重叠设置于所述显示面板且包括光源、色转换层以及二向分色层，其中，
所述光源提供第一光束；
所述色转换层设置在所述第一光束的传递路径上，所述色转换层用于将所述第一光束转换成第二光束；
所述二向分色层设置在所述色转换层的入光面上，使得所述二向分色层比所述色转换层更早接收到来自所述光源的所述第一光束，其中所述二向分色层让所述第一光束穿透并将所述第二光束反射。
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