CN112987393B - 背光模块及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种背光模块，包括：透光壳体、第一发光组件、第一光转换层以及导光板。透光壳体包括第一顶板以及第一立壁，第一立壁与第一顶板连接，并夹非180°角，且共同定义出第一混光空间。第一发光组件，位于第一混光空间中，以提供第一色光。第一光转换层，位于第一顶板上，用以将第一色光转换成第二色光。导光板具有入光面与出光面，该第一顶板位于入光面与第一发光组件之间，第二色光由入光面进入再由出光面射出。

Description

背光模块及显示设备
技术领域
本发明涉及一种显示设备，特别是涉及一种背光模块。
背景技术
随着光电产业的蓬勃发展，液晶显示器(liquid crystal display；简称LCD)被广泛的应用在电视(Television；TV)、屏幕(monitor)、笔记本电脑(notebook；NB)、个人数字助理(personal digital assistant；PDA)以及移动电话(cell phone)等可携式电子装置中。由于，液晶显示器为一种非自发光的平面显示器，需要靠外加的背光源或是侧光源来提供照明。例如，采用背光模块来提供高亮度与高均匀性的照明，使得液晶显示器能够有效率的显示出高画质的画面。
典型的背光模块，多采用荧光粉(phosphor)搭配发光二极管(White LED，WLED)作为背光源形成白光，再经过彩色滤光片(color filter)来产生红/绿/蓝(RGB)三种颜色的色光，以提供液晶显示面板进行成像。而为了降低背光模块的亮度损失、提高背光利用率以及防止彩色滤光片的色彩串扰(cross talk)。目前已有技术采用光致发光量子点(Photo-emissive quantum dot)结构来取代习知的荧光粉，利用半导体奈米晶体或其他材料的奈米粒子所提供的量子局限效应(Quantum confinement effect)，将电子与电洞被局限在奈米材料内形成自组的稳定态，进行波长转换，获得所希望的色光。相较于传统以荧光粉搭配发光二极管和彩色滤光片的显色方式，具有更好的光利用效率及色彩饱和度的发光特性，进而提升显示影像的色域空间(color gamut)。
然而，传统的作法是采用印刷、蚀刻或喷涂的方式，将光致发光量子点结构整片形成在光学膜片 (例如，量子点增强膜(Quantum dot enhancement film, QDEF)之上，再搭配发光二极管背光源进行组装。这种作法，加工面积较大，耗费的材料较多，导致制造成本居高不下。为了解决此问题，目前已根据发光二极管背光源的位置，将量子点直接印刷在导光板(Light Guide Plate，LGP)表面。此一作法，虽然能减少光学膜片的厚度堆栈，达到薄型化效果，但仍会发生量子点分布不均匀的问题。而且，导光板表面温度较高，量子点所受到的光能量更为强烈，易受到光能和热能以及水气影响，反而对量子点的使用寿命与其可靠度形成更加严苛的考验。
因此，有需要提供一种先进的背光模块及其应用，来解决习知技术所面临的问题。
发明内容
本发明的目的在于如何解决上述问题。
本发明提出一种背光模块，其包括：
透光壳体，包括第一顶板以及第一立壁，该第一立壁与该第一顶板连接，并夹一个非180°角，且该第一立壁与该第一顶板共同定义出第一混光空间；
第一发光组件，位于该第一混光空间中，以提供第一色光；
第一光转换层，位于该第一顶板上，用以将该第一色光转换成第二色光；以及
导光板具有入光面与出光面，该第一顶板位于该入光面与该第一发光组件之间，该第二色光由该入光面进入再由该出光面射出。
较佳的，该第一立壁围绕连接该第一顶板的边缘形成第一盖体；该第一盖体罩住该第一发光组件；该第一盖体具有内表面以及外表面，该内表面用来定义该第一混光空间。
较佳的，该入光面与该出光面连接，并夹一个非180°角；该第一光转换层位于该外表面上，该第一光转换层位于该第一盖体与该入光面之间。
较佳的，该第一发光组件设置于基板上，该基板设置第二光转换层，其中一部分该第一色光穿过该第一光转换层形成该第二色光，另一部分该第一色光经该第一顶板反射后，投射至该第二光转换层，并反射形成该第二色光。
较佳的，该第一立壁围绕连接该第一顶板的边缘，该第一立壁和该第一顶板形成第一盖体，该第一盖体罩住该第一发光组件，该第一盖体具有内表面以及外表面，该内表面用来定义该第一混光空间，该第一光转换层位于该内表面上。
较佳的，该第一光转换层为荧光层或量子点膜。
较佳的，该第一色光具有介于200nm至500 nm的波长；该一第二色光为白光。
较佳的，该入光面与该出光面平行，该背光模块还包括第二发光组件；该透光壳体，还包括连接板、第二立壁与第二顶板，该第二立壁围绕连接该第二顶板的边缘，该第二立壁与该第二顶板形成第二盖体，该第二盖体的内表面定义出第二混光空间，第二发光组件位于该第二混光空间之中以提供该第一色光，该连接板连接该第一立壁与该第二立壁的底部，一部分的该第一光转换层设置于该第二顶板上。
较佳的，该第一光转换层设置于该透光壳体与该入光面之间，该第一色光穿过该第一光转换层转换成该第二色光。
较佳的，该第一光转换层具有多个孔洞，一部分该第一色光穿过该透光壳体与该多个孔洞，入射至该入光面。
较佳的，该第一顶板具有第一表面与第二表面，该第二顶板具有第三表面与第四表面，该第一表面面对该第一发光组件，该第三表面面对该第二该发光组件，该第一光转换层设置于该第一表面与该第三表面上，一部分的该第一色光被该第一光转换层反射之后形成一部分的该第二色光。
较佳的，还包括第二光转换层设置于该连接板上面对该入光面；其中，由该第一发光组件和该第二发光组件直接投射至该第二光转换层的一部分该第一色光，以及由该第一表面与该第三表面反射至该第二光转换层的一部分该第一色光，被该第二光转换层反射后形成另一部分的该第二色光。
较佳的，该第二表面与该第四表面分别为反射面。
较佳的，该第一立壁和该第二立壁为可透光；该反射面具有开口；且该第一混光空间与该第二混光空间之间具有间隔。
本发明还提出一种显示设备，其包括：如上任一所述的背光模块；以及
显示介质，邻接该出光面。
本发明还提出一种背光模块，其包括：
透光壳体，包括连接板、第一盖体以及第二盖体，该连接板连接该第一盖体与该第二盖体的底部，该第一盖体具有第一混光空间，该第二盖体具有第二混光空间；
第一发光组件，位于该第一混光空间中，以提供第一色光；
第二发光组件，位于该第二混光空间中，以提供该第一色光，该第一发光组件与该第二发光组件固定于基板上，该透光壳体覆盖该基板；
第一光转换层，位于该第一盖体与该第二盖体上，用以将该第一色光转换成第二色光；以及
导光板，位于该第一盖体与该第二盖体的上方，该导光板具有入光面与出光面，该第二色光由该入光面进入该导光板，再由该出光面射出。
较佳的，该第一盖体具有第一表面与第二表面，该第二盖体具有第三表面与第四表面，该第一表面面对该第一发光组件，该第三表面面对该第二该发光组件，该第二表面和该第四表面面对该入光面，该第一光转换层设置于该第一表面与该第三表面，一部分的该第一色光由该第一光转换层反射形成一部分的该第二色光。
较佳的，还包括第二光转换层，设置于该连接板上，且面对该入光面；其中，由该第一发光组件和该第二发光组件直接投射至该第二光转换层的一部分该第一色光，以及由该第一表面与该第三表面反射至该第二光转换层的另一部分该第一色光，被该第二光转换层反射后形成该第二色光。
较佳的，该第一盖体具有第一顶板以及第一立壁，该第一立壁与该第一顶板连接，并夹一个非180°角，其中，该第一立壁为透明。
由于盖体套设在发光组件外侧，且盖体的顶板直接邻接于导光板入光面，因此，可以有效缩短发光组件、透光壳体和导光板之间的距离，有助于背光模块的薄型化。又因为采用量子点涂布于盖体顶板形成与发光组件自对准的图案化光转换层，而非全面涂布量子点的量子点增强膜，故而可达到减少加工面积和制程步骤，节省材料耗费而大幅降低制造成本的目的。另外，藉由透光壳体的实质阻隔，以及透光壳体和发光组件之间的空气间隙，可以缓和发光组件所发射的光能和热能造成光转换层老化、劣化的不利影响。有效提高背光模的使用寿命和操作可靠度。
附图说明
图1为根据本说明书的一实施例所绘示的一种显示设备的部分结构剖面示意图；
图2A为根据本说明书的另一实施例所绘示的一种显示设备的部分结构透视图；
图2B为根据图2A所绘示的显示设备部分结构剖面示意图；以及
图3为根据本说明书的又一实施例所绘示的一种显示设备的部分结构剖面示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
本说明书是提供一种背光模块及其应用，用以降低背光模块的制造成本，同时提高其使用寿命与可靠度。为了对本说明书之上述实施例及其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举多个较佳实施例，并配合所附图式作详细说明。
但必须注意的是，这些特定的实施案例与方法，并非用以限定本发明。本发明仍可采用其他特征、组件、方法及参数来加以实施。较佳实施例的提出，仅为用以例示本发明的技术特征，并非用以限定本发明的申请专利范围。该技术领域中具有通常知识者，将可根据以下说明书的描述，在不脱离本发明的精神范围内，作均等的修饰与变化。在不同实施例与图式之中，相同的组件，将以相同的组件符号加以表示。
请参照图1，图1为根据本说明书的一实施例所绘示的一种显示设备10的部分结构剖面示意图。显示设备10包括一个背光模块100和一个邻接于背光模块100出光侧100a的显示介质110。在本说明书的一些实施例中，显示介质110可以是液晶显示面板(LiquidCrystal Display，LCD)、电子纸显示面板(Electronic Paper Display，EPD)或电子墨水(E-Ink)显示面板的其中之一。
背光模块 100可以包括一个背板101、一个透光壳体102、至少一个第一发光组件103、一个第一光转换层104以及一个导光板105。在本说明书的一些实施例之中，背板101可以是一种壳体结构，具有一个凹室，可将透光壳体102、第一发光组件103、第一光转换层104以及导光板105容设于其中。
导光板105设置于背板101的凹室底部101b，并且具有一个入光面105a与一个出光面105b。在本实施例中，出光面105b面对的背板101的凹室开口101a，亦即是垂直导光板105厚度方向D的一个侧面；入光面105a与出光面105b连接，且二者夹一个非180°角Θ1。在本说明书的一些实施例中，入光面105a为平行导光板105的厚度方向D的侧面(非180°角Θ1等于90°)；构成导光板105的材质可以是，玻璃、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)或其他可能的透光材料(但不以此为限)。
另外，导光板105的出光面105b面上具有规则或不规则排列的微结构，例如突出部(protrusions)、凸条、沟槽、开口或凹室(未绘示)，可用来破坏导光板105的全反射效应，使进入导光板105中的光线，能藉由反射(reflection)或散射(scattering) 由出光面105b向外出射，以提供显示介质110进行成像。
光壳体102，位于导光板105的一侧。在本说明书的一些实施例之中，透光壳体102可以是一种立体光学板材，包括一个第一顶板102T以及至少一个第一立壁102S，并藉由二者共同定义出一个第一混光空间106。详言之，第一顶板102T邻接于导光板105的入光面105a；第一立壁102S围绕并连接第一顶板102T的边缘，且第一立壁102S和第一顶板102T二者夹一个非180°角Θ2，用以形成一个第一盖体102A。其中，第一盖体102A具有一个内表面102A1以及一个外表面102A2，第一混光空间106及为由第一盖体102A的内表面102A1来加以定义。
在本实施例中，透光壳体102可以是一种透明的塑化板材。藉由真空吸塑成型的方式，加热软化塑化材料(例如，聚酰亚胺(Polyimide；PI)、聚丙烯(Polypropylene，PP)和/或聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET))，并藉助塑化板材两面的气压差或机械压力，使使片材拉伸变形后覆贴在特定的模具轮廓面上，经过冷却定型，并切边修整，形成具有至少一个第一混光空间106的壳体结构。然而，透光壳体102的材料与制作方法并不以此为限，任何可以预铸成型的透光材料与行程方式，都未脱离本说明书所述的发明范围。
第一发光组件103位于导光板105的一侧，且透光壳体102覆盖于第一发光组件103上，使第一发光组件103容设于第一混光空间106中。在本说明书的一些实施例中，第一发光组件103可以是一种发光二极管组件(但并不以此为限)，其包括一个基板103a以及至少一个发光二极管晶粒103b。例如，第一发光组件103可以是一种由蓝光发光二极管晶粒所构成的蓝光发光二极管模块，或是一种由红/绿/蓝(R/G/B)三色发光二极管晶粒所组成的白光发光模块。
在本实施例中，发光二极管晶粒103b设置于基板103a上方，并且面对导光板105的入光面105a。由透光壳体102的第一立壁102S和第一顶板102T所形成的第一盖体102A(内部即为第一混光空间106)，则套设在发光二极管晶粒103b外侧，使第一顶板102T位于发光二极管晶粒103b与导光板105的入光面105a之间。其中，发光二极管晶粒103b与透光壳体102的第一顶板102T之间，存在一个空气间隙107。另外，由透光壳体102除了由第一立壁102S和第一顶板102T所形成的第一盖体102A之外，还包括一个延伸部102C，与第一盖体102A的第一立壁102S连接，并套设在基板103a的外侧。
第一光转换层104设置于第一顶板102T上方，邻接于导光板105入光面105a的一侧。在本说明书的一些实例中，第一光转换层104可以是一种由荧光粉(例如，钇铝石榴石(Y3Al5O12:Ce))与各种可透光材质(例如，环氧树脂、硅利康树脂(siliconeresin)、玻璃、热塑性塑料等)混合形成的单层波长转换材料层，或是以积层方式配置的多层波长转换材料层。
在本说明书的另一些实例中，第一光转换层104可以是一种由半导体或其他材料的奈米晶体粒子(例如，钙钛矿结晶粒子、CsPbI3结晶粒子和/或CsPbBr3结晶粒子)所组成的量子点与各种可透光材质(例如，环氧树脂、硅利康树脂(siliconeresin)、玻璃、热塑性塑料等)混合形成的单层波长转换材料层，或是以积层方式配置的多层波长转换材料层。
由发光二极管晶粒103b所发出的第一色光L1，可以是波长范围藉于200nm至500nm之间的蓝色色光(但不以此为限)。当蓝色色光穿过空气间隙107和透光壳体102的第一顶板102T到达第一光转换层104时；利用第一光转换层104中的量子点所提供的量子局限效应，对第一色光L1进行波长转换，获得与第一色光L1不同的第二色光L2，例如白色色光(但不以此为限)，穿过第一光转换层104之后，由入光面105a入射进入导光板105之中。
在本说明书的一些实施例中，背光模块还包括一个第二光转换层114设置于基板103a面对导光板105入光面105a的一侧。其中，由发光二极管晶粒103b所发出的第一色光L1，只有一部分穿过该第一光转换层104形成第二色光L2，有一部分的第一色光L1’被透光壳体102的第一顶板102T反射至第二光转换层114，再被位于第二光转换层114中的量子点转换，形成第二色光L2’，并藉由反射穿过空气间隙107、第一顶板102T和第一光转换层104之后，由入光面105a入射进入导光板105之中。
藉由将塑化板材预铸成型形成具有第一盖体102A的透光壳体102，套设在第一发光组件103外侧，可以有效缩短第一发光组件103、透光壳体102和导光板105之间的距离，有助于背光模块100的薄型化。另外，采用包含有量子点(未绘示)的可透光材质，涂布于第一盖体102A邻接于导光板105入光面的第一顶板102T之上，来形成具有图案的第一光转换层104，而不采用传统全面涂布量子点的量子点增强膜，可使第一光转换层104自对准于第一发光组件103，达到减少加工面积较和制程步骤及节省材料耗费的目的，大幅降低第一光转换层104制造成本。再者，由于透光壳体102和第一发光组件103二者之间保留部分空气间隙107，再搭配透光壳体102的实质阻隔，可以缓和第一发光组件103发射的第一色光L1的光能和热能导致第一光转换层104老化、劣化的不利影响。有效提高背光模块100的使用寿命和操作可靠度。
请参照图2A和图2B，图2A为根据本说明书的另一实施例所绘示的一种显示设备20的部分结构透视图。图2B为根据图2A所绘示的显示设备20部分结构剖面示意图。显示设备20包括一个背光模块200和一个邻接于背光模块200出光侧200a的显示介质210。在本说明书的一些实施例中，显示介质210可以是液晶显示面板、电子纸显示面板、或电子墨水显示面板的其中之一。
其中，背光模块200可以包括一个背板201、一个透光壳体202、至少一个第一发光组件203、一个第二发光组件213、一个第一光转换层204、一个第二光转换层214以及一个导光板205。在本说明书的一些实施例之中，背板201可以是一种壳体结构，具有一个凹室，可将透光壳体202、第一发光组件203、第二发光组件213、第一光转换层204、第二光转换层214以及导光板205容设于其中。
导光板205设置于背板201的凹室开口201a与背板201的凹室底部201b之间，并且具有一个入光面205a与一个出光面205b。在本实施例中，出光面205b面对凹室的开口201a；入光面205a与入光面205a相对，且二者平行，分别为垂直导光板205的厚度方向D的上下两个侧面。在本说明书的一些实施例中，构成导光板205的材质可以是，玻璃、聚酸甲酯或其他可能的透光材料(但不以此为限)。另外，导光板205的出光面205b面上具有规则或不规则排列的微结构(未绘示)，可用来破坏导光板205的全反射效应，使进入导光板205中的光线，能藉由反射或散射由出光面205b向外出射，以提供显示介质210显示影像。
透光壳体202，位于导光板205的入光面205a与背板201的凹室底部201b之间。在本说明书的一些实施例之中，透光壳体202可以是一种立体光学板材，包括一个第一顶板202T、一个第二顶板212T、一个第一立壁202S、一个第二立壁212S以及一个连接板202D。第一立壁202S和第一顶板202T二者共同形成一个第一盖体202A，并定义出一个第一混光空间206；第二立壁212S和第二顶板212T二者共同形成一个第二盖体212A，并定义出一个第二混光空间216。连接板202D连接第一盖体202A和第二盖体212A。
详言之，第一顶板202T邻接于导光板205的入光面205a；第一立壁202S围绕并连接第一顶板202T的边缘，且第一立壁202S和第一顶板202T二者夹一个非180°角Θ3，用以形成第一盖体202A。第二顶板212T邻接于导光板205的入光面205a；第二立壁212S围绕并连接第二顶板212T的边缘，且第二立壁212S和第二顶板212T二者夹一个非180°角Θ4，用以形成第二盖体212A。
其中，第一盖体202A具有一个内表面202A1以及一个外表面202A2，第一混光空间206由第一盖体202A的内表面202A1来加以定义。第二盖体212A具有一个内表面212A1以及一个外表面212A2，第二混光空间216由第一第二盖体212A的内表面212A1来加以定义。连接板202D连接第一立壁202S与第二立壁212S的底部，将第一盖体202A和第二盖体202A连接在一起，使位于第一盖体202A中的第一混光空间206与位于第二盖体212A中的第二混光空间216之间具有一个间隔(gap)G。
在本实施例中，透光壳体202可以是一种可部分透光的塑化板材。藉由真空吸塑成型的方式，加热软化塑化材料(例如，聚酰亚胺、聚丙烯和/或聚对苯二甲酸乙二酯)，并藉助塑化板材两面的气压差或机械压力，使片材拉伸变形后覆贴在特定的模具轮廓面上，经过冷却定型，并切边修整所形成。
第一发光组件203和第二发光组件213分别设置在一个基板223上。基板223位于导光板205和凹室底部201b之间，且透光壳体202覆盖于第一发光组件203、第二发光组件213和基板223上，使第一发光组件203和第二发光组件213分别容设于第一混光空间206和第二混光空间216之中。在本说明书的一些实施例中，第一发光组件203和第二发光组件213，可以是一种由蓝光发光二极管晶粒所构成的蓝光发光二极管模块，或是一种由红/绿/蓝(R/G/B)三色发光二极管晶粒所组成的白光发光模块。
详言之，第一发光组件203和第二发光组件213分别包括至少一个设置于基板223上方的发光二极管晶粒203a和213a。透光壳体202中，第一盖体202A的第一顶板202T具有一个第一表面202T1与一个第二表面202T2；第二盖体212A的第二顶板212T具有一个第三表面212T1与一个第四表面212T2。第一表面202T1面对第一发光组件203的发光二极管晶粒203a；第三表面212T1面对第二该发光组件213的发光二极管晶粒213a；且发光二极管晶粒203a和213a皆面对导光板205的入光面205a。
由透光壳体202的第一立壁202S和第一顶板202T所形成的第一盖体202A(内部即为第一混光空间206)，则套设在发光二极管晶粒203a外侧，使第一顶板202T位于发光二极管晶粒203a与导光板205的入光面205a之间。由透光壳体202的第二立壁212S和第二顶板212T所形成的第二盖体212A(内部即为第二混光空间216)，则套设在发光二极管晶粒213a外侧，使第二顶板212T位于发光二极管晶粒213a与导光板205的入光面205a之间。
第一盖体202A的第一顶板202T的第二表面202T2与第二盖体212A的第二顶板212T的第四表面212T2分别为一反射面。第一盖体202A的第一立壁202S以及第二盖体212A的第二立壁212S皆为透明。一部分的第一光转换层204设置于第一盖体202A的第一顶板202T的第一表面202T1上，且面对第一发光组件203；一部分的第一光转换层204设置于第二盖体212A的第二顶板212T的第三表面212T1上，且面对第二发光组件213。第二光转换层214设置于连接板202D上，面对导光板205的入光面205a的一侧。
在本说明书的一些实例中，第一光转换层204和第二光转换层214是一种由半导体或其他材料的奈米晶体粒子(例如，钙钛矿结晶粒子、CsPbI3结晶粒子和/或CsPbBr3结晶粒子)所组成的量子点与各种可透光材质(例如，环氧树脂、硅利康树脂、玻璃、热塑性塑料等)混合形成的单层波长转换材料层，或是以积层方式配置的多层波长转换材料层。第一发光组件203和第二发光组件203所发出的，皆为波长范围相同的第一色光L11(或L12)。
在本实施例中，直接由第一发光组件203和第二发光组件213所提供，分别往第一顶板202T和第二顶板212T发射的第一色光L11，分别投射至位于第一表面202T1以及位于第三表面212T1上的一部分第一光转换层204上，利用第一光转换层204中的量子点，对其进行波长转换，获得一部分的第二色光L21。经反射之后，分别穿过第一立壁202S和第二立壁212S，投射至位于连接板202D上的第二光转换层214。
由第一发光组件203和第二发光组件213所提供，分别往第一顶板202T和第二顶板212T发射的第一色光L11，并未完全被转换成第二色光L21。有一部分的第一色光L1r分别被第一表面202T1和第三表面212T1反射，并穿过第一立壁202S和第二立壁212S，投射至第二光转换层214。之后，再利用第二光转换层214中的量子点对其进行波长转换，获得另一部分的第二色光L22。
直接由第一发光组件203和第二发光组件213所发射的另一部分第一色光L12，直接投射至第二光转换层214。利用第二光转换层214中的量子点对其进行波长转换，获得又一部分的第二色光L23。经过第二光转换层214转换的第二色光L22和L23，可以与被反射至第二光转换层214的一部分第二色光L21充分混光后，形成混合的第二色光L2，再藉由反射穿过第一混光空间206和第二混光空间216之间的间隔G，向导光板205的入光面205a投射。
在本说明书的一些实施例中，第一盖体202A和第二盖体212A中，用来作为反射面的第二表面202T2和第四表面212T2，可以分别具有至少一个开口215，以容许一部分的第一色光L13，直接穿过第一光转换层204、第一顶板202T和第二顶板212T，向导光板205的入光面205a投射；并与混合的第二色光L2再进行一次混光，以调变由背光模块200出光侧200a所出射的光线色光。开口215的位置、尺寸与数量，可以根据显示设备20的实际需求来进行调整。
藉由塑化板材预铸成型来提供具有至少一个第一盖体202A和一个第二盖体212A的透光壳体202，并将其分别套设在第一发光组件203和第二发光组件213的外侧，可以有效缩短第一发光组件203和第二发光组件213与透光壳体202以及导光板205之间的距离，有助于背光模块200的薄型化。
另外，采用包含有量子点(未绘示)的可透光材质，涂布于第一盖体202A和第二盖体212A的第一顶板202T和第二顶板212T之上，来形成具有图案的第一光转换层204；而不采用传统全面涂布量子点的量子点增强膜，则可使第一光转换层204自对准于第一发光组件203和第二发光组件213，达到减少加工面积较和制程步骤的效果，并节省材料耗费，大幅降低第一光转换层204制造成本。
再者，由于透光壳体202与第一发光组件203和第二发光组件213之间的第一混光空间206和第二混光空间216仍保留部分空气间隙，搭配透光壳体202的实质阻隔，可以缓和由第一发光组件203和第二发光组件213发射的第一色光L11的光能和热能导致第一光转换层204老化、劣化的不利影响。有效提高背光模块200的使用寿命和操作可靠度。
另外，藉由透光壳体202的配置，可以在连接第一盖体202A和第二盖体212A的连接板202D上提供第二光转换层214，用来将由第一发光组件203和第二发光组件213所直接发射的一部分第一色光L12转换成第二色光L22；以及将由第一顶板202T和第二顶板212T反射的另一部分第一色光L1r转换成第二色光L23。并将这些第二色光L21、L22和L23充分混光，获得色彩饱和度更高的混合第二色光L2，大幅提高显示设备20的显示质量。
请参照图3，图3为根据本说明书的又一实施例所绘示的一种显示设备30的部分结构剖面示意图。显示设备30包括一个背光模块300和一个邻接于背光模块300出光侧300a的显示介质310。在本说明书的一些实施例中，显示介质310可以是液晶显示面板、电子纸显示面板、或电子墨水显示面板的其中之一。
其中，背光模块300可以包括一个背板301、一个透光壳体302、至少一个第一发光组件303、一个第二发光组件313、一个第一光转换层304以及一个导光板305。在本说明书的一些实施例之中，背板301可以是一种壳体结构，具有一个凹室，可将透光壳体302、第一发光组件303、第二发光组件313、第一光转换层304以及导光板305容设于其中。
导光板305设置于背板301的凹室开口301a与背板301的凹室底部301b之间，并且具有一个入光面305a与一个出光面305b。在本实施例中，出光面305b面对凹室的开口301a；入光面305a与入光面305a相对，且二者平行，分别为垂直导光板305厚度方向D的上下两个侧面。在本说明书的一些实施例中，构成导光板305的材质可以是，玻璃、聚酸甲酯或其他可能的透光材料(但不以此为限)。另外，导光板305的出光面305b面上具有规则或不规则排列的微结构(未绘示)，可用来破坏导光板305的全反射效应，使进入导光板305中的光线，能藉由反射或散射由出光面305b向外出射，以提供显示介质310进行像。
透光壳体302，位于导光板305的入光面305a与背板301的凹室底部301b之间。在本说明书的一些实施例之中，透光壳体302可以是一种立体光学板材，包括一个第一顶板302T、一个第二顶板312T、一个第一立壁302S、一个第二立壁312S以及一个连接板302D。第一立壁302S和第一顶板302T二者共同形成一个第一盖体302A，并定义出一个第一混光空间306；第二立壁312S和第二顶板312T二者共同形成一个第二盖体312A，并定义出一个第二混光空间316。连接板302D连接第一盖体302A和第二盖体312A。
详言之，第一顶板302T邻接于导光板305的入光面305a；第一立壁302S围绕并连接第一顶板302T的边缘，且第一立壁302S和第一顶板302T二者夹一个非180°角Θ5，用以形成第一盖体302A。第二顶板312T邻接于导光板305的入光面305a；第二立壁312S围绕并连接第二顶板312T的边缘，且第二立壁312S和第二顶板312T二者夹一个非180°角Θ6，用以形成第二盖体312A。
其中，第一盖体302A具有一个内表面302A1以及一个外表面302A2，第一混光空间306由第一盖体302A的内表面302A1来加以定义。第二盖体312A具有一个内表面312A1以及一个外表面312A2，第二混光空间316由第一第二盖体312A的内表面312A1来加以定义。连接板302D连接第一立壁302S与第二立壁312S的底部，将第一盖体302A和第二盖体302A连接在一起，使位于第一盖体302A中的第一混光空间306与位于第二盖体312A中的第二混光空间316之间具有一个间隔G。
在本实施例中，透光壳体302可以是一种可部分透光的塑化板材。藉由真空吸塑成型的方式，加热软化塑化材料(例如，聚酰亚胺、聚丙烯和/或聚对苯二甲酸乙二酯)，并藉助塑化板材两面的气压差或机械压力，使使片材拉伸变形后覆贴在特定的模具轮廓面上，经过冷却定型，并切边修整所形成。
第一发光组件303和第二发光组件313分别设置在一个基板323上。基板323位于导光板305和凹室底部301b之间，且透光壳体302覆盖于第一发光组件303、第二发光组件313和基板323上，使第一发光组件303和第二发光组件313分别容设于第一混光空间306和第二混光空间316之中。在本说明书的一些实施例中，第一发光组件303和第二发光组件313，可以是一种由蓝光发光二极管晶粒所构成的蓝光发光二极管模块，或是一种由红/绿/蓝(R/G/B)三色发光二极管晶粒所组成的白光发光模块。
详言之，第一发光组件303和第二发光组件313分别包括至少一个至少一个设置于基板323上方的发光二极管晶粒303a和313a。由透光壳体302的第一立壁302S和第一顶板302T所形成的第一盖体302A(内部即为第一混光空间306)，则套设在发光二极管晶粒303a外侧，使第一顶板302T位于发光二极管晶粒303a与导光板305的入光面305a之间。由透光壳体302的第二立壁312S和第二顶板312T所形成的第二盖体312A(内部即为第二混光空间316)，则套设在发光二极管晶粒313a外侧，使第二顶板312T位于发光二极管晶粒313a与导光板305的入光面305a之间。
第一光转换层304设置于透光壳体302与导光板305入光面305a之间。在本实施例中，一部分的第一光转换层304设置于第一盖体302A的第一顶板302T面对导光板305入光面305a的一侧；一部分的第一光转换层304设置于第二盖体312A的第二顶板312T面对导光板305入光面305a的一侧。第一光转换层304是一种由半导体或其他材料的奈米晶体粒子(例如，钙钛矿结晶粒子、CsPbI3结晶粒子和/或CsPbBr3结晶粒子)所组成的量子点与各种可透光材质(例如，环氧树脂、硅利康树脂、玻璃、热塑性塑料等)混合形成的单层波长转换材料层，或是以积层方式配置的多层波长转换材料层。
由第一发光组件303和第二发光组件313所发出的第一色光L1，一部分穿过第一光转换层304形成第二色光L2，另一部分的第一色光L1则直接穿过第一立壁302S和第二立壁312S向导光板305的入光面305a投射。在本说明书的一些实施例中，第一光转换层304中可以包括至少一个孔洞304a，使一部分的第一色光L1穿过第一盖体302A的第一顶板302T和第二盖体312A的第二顶板312T之后，经由孔洞304a向导光板305的入光面305a投射。穿过透光壳体302的一部分第一色光L1，在进入导光板305前，可先与第二色光L2进行混光，藉以调变由背光模块300出光侧300a所出射的光线色光。其中，孔洞304a的位置、尺寸与数量，可以根据显示设备30的实际需求来进行调整。
藉由塑化板材预铸成型来提供具有至少一个第一盖体302A和一个第二盖体312A的透光壳体302，并将其分别套设在第一发光组件303和第二发光组件313的外侧，可以有效缩短第一发光组件303和第二发光组件313与透光壳体302和导光板305之间的距离，有助于背光模块300的薄型化。
另外，采用包含有量子点(未绘示)的可透光材质，涂布于第一盖体302A和第二盖体312A的第一顶板302T和第二顶板312T之上，用来形成具有图案的第一光转换层304；而不采用传统全面涂布量子点的量子点增强膜，可使第一光转换层304自对准于第一发光组件303和第二发光组件313，达到减少加工面积较和制程步骤及节省材料耗费的目的，大幅降低第一光转换层204制造成本。
再者，由于透光壳体302与第一发光组件303和第二发光组件313之间的第一混光空间306和第二混光空间316仍保留部分空气间隙，搭配透光壳体302的实质组阁，可以缓和第一发光组件303和第二发光组件313所发射的第一色光L1的光能和热能导致第一光转换层304老化、劣化的不利影响。有效提高背光模块300的使用寿命和操作可靠度。
根据上述实施例，本说明书的实施例是在提供一种背光模块及其应用。此背光模块提供一种由塑化板材预铸成型的透光壳体。其中，透光壳体具有由一个顶板和至少一个与顶板连接的立壁所构成的盖体；顶板和立壁之间夹一个非180°角，以共同定义出一个可容纳发光组件的混光空间。并将包含有量子点的可透光材质，涂布于此盖体的顶板上，形成与发光组件组件自对准的图案化光转换层。
由于，盖体套设在发光组件外侧，且盖体的顶板直接邻接于导光板入光面。因此，可以有效缩短发光组件、透光壳体和导光板之间的距离，有助于背光模块的薄型化。又因为采用自对准的图案化光转换层，而非全面涂布量子点的量子点增强膜，故而可达到减少加工面积和制程步骤，节省材料耗费而大幅降低制造成本的目的。另外，藉由透光壳体的实质阻隔，以及透光壳体和发光组件之间的空气间隙，可以缓和发光组件所发射的光能和热能造成光转换层老化、劣化的不利影响。有效提高背光模的使用寿命和操作可靠度。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (18)

1.一种背光模块，其特征在于，包括：
透光壳体，包括第一顶板以及第一立壁，该第一立壁与该第一顶板连接，并夹一个非180°角，且该第一立壁与该第一顶板共同定义出第一混光空间；
第一发光组件，位于该第一混光空间中，以提供第一色光；
第一光转换层，位于该第一顶板上，用以将该第一色光转换成第二色光；以及
导光板具有入光面与出光面，该第一顶板位于该入光面与该第一发光组件之间，该第二色光由该入光面进入再由该出光面射出；
其中，该第一光转换层具有多个孔洞，一部分该第一色光穿过该透光壳体与该多个孔洞，入射至该入光面。
2.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一立壁围绕连接该第一顶板的边缘形成第一盖体；该第一盖体罩住该第一发光组件；该第一盖体具有内表面以及外表面，该内表面用来定义该第一混光空间。
3.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该入光面与该出光面连接，并夹一个非180°角；该第一光转换层位于该外表面上，该第一光转换层位于该第一盖体与该入光面之间。
4.如权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该第一发光组件设置于基板上，该基板设置第二光转换层，其中一部分该第一色光穿过该第一光转换层形成该第二色光，另一部分该第一色光经该第一顶板反射后，投射至该第二光转换层，并反射形成该第二色光。
5.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一立壁围绕连接该第一顶板的边缘，该第一立壁和该第一顶板形成第一盖体，该第一盖体罩住该第一发光组件，该第一盖体具有内表面以及外表面，该内表面用来定义该第一混光空间，该第一光转换层位于该内表面上。
6.如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一光转换层为荧光层或量子点膜。
7. 如权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一色光具有介于200nm至500 nm的波长；该一第二色光为白光。
8.如权利要求2所述的背光模块，其特征在于，该入光面与该出光面平行，该背光模块还包括第二发光组件；该透光壳体，还包括连接板、第二立壁与第二顶板，该第二立壁围绕连接该第二顶板的边缘，该第二立壁与该第二顶板形成第二盖体，该第二盖体的内表面定义出第二混光空间，第二发光组件位于该第二混光空间之中以提供该第一色光，该连接板连接该第一立壁与该第二立壁的底部，一部分的该第一光转换层设置于该第二顶板上。
9.如权利要求8所述的背光模块，其特征在于，该第一光转换层设置于该透光壳体与该入光面之间，该第一色光穿过该第一光转换层转换成该第二色光。
10.如权利要求8所述的背光模块，其特征在于，该第一顶板具有第一表面与第二表面，该第二顶板具有第三表面与第四表面，该第一表面面对该第一发光组件，该第三表面面对该第二发光组件，该第一光转换层设置于该第一表面与该第三表面上，一部分的该第一色光被该第一光转换层反射之后形成一部分的该第二色光。
11.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，还包括第二光转换层设置于该连接板上面对该入光面；其中，由该第一发光组件和该第二发光组件直接投射至该第二光转换层的一部分该第一色光，以及由该第一表面与该第三表面反射至该第二光转换层的一部分该第一色光，被该第二光转换层反射后形成另一部分的该第二色光。
12.如权利要求10所述的背光模块，其特征在于，该第二表面与该第四表面分别为反射面。
13.如权利要求12所述的背光模块，其特征在于，该第一立壁和该第二立壁为可透光；该反射面具有开口；且该第一混光空间与该第二混光空间之间具有间隔。
14. 一种显示设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至10其中任一所述的背光模块；以及
显示介质，邻接该出光面。
15.一种背光模块，其特征在于，包括：
透光壳体，包括连接板、第一盖体以及第二盖体，该连接板连接该第一盖体与该第二盖体的底部，该第一盖体具有第一混光空间，该第二盖体具有第二混光空间；
第一发光组件，位于该第一混光空间中，以提供第一色光；
第二发光组件，位于该第二混光空间中，以提供该第一色光，该第一发光组件与该第二发光组件固定于基板上，该透光壳体覆盖该基板；
第一光转换层，位于该第一盖体与该第二盖体上，用以将该第一色光转换成第二色光；以及
导光板，位于该第一盖体与该第二盖体的上方，该导光板具有入光面与出光面，该第二色光由该入光面进入该导光板，再由该出光面射出；
第一光转换层中包括至少一个孔洞，使一部分的第一色光穿过第一盖体和第二盖体之后，经由孔洞向导光板的入光面投射。
16.如权利要求15所述的背光模块，其特征在于，该第一盖体具有第一表面与第二表面，该第二盖体具有第三表面与第四表面，该第一表面面对该第一发光组件，该第三表面面对该第二发光组件，该第二表面和该第四表面面对该入光面，该第一光转换层设置于该第一表面与该第三表面，一部分的该第一色光由该第一光转换层反射形成一部分的该第二色光。
17.如权利要求16所述的背光模块，其特征在于，还包括第二光转换层，设置于该连接板上，且面对该入光面；其中，由该第一发光组件和该第二发光组件直接投射至该第二光转换层的一部分该第一色光，以及由该第一表面与该第三表面反射至该第二光转换层的另一部分该第一色光，被该第二光转换层反射后形成该第二色光。
18.如权利要求15所述的背光模块，其特征在于，该第一盖体具有第一顶板以及第一立壁，该第一立壁与该第一顶板连接，并夹一个非180°角，其中，该第一立壁为透明。
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