TW202036058A

TW202036058A - 光源模組與顯示裝置

Info

Publication number: TW202036058A
Application number: TW108115261A
Authority: TW
Inventors: 楊文勛; 黃于銨
Original assignee: 中強光電股份有限公司
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-05-02
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN111722433A

Abstract

一種光源模組包括反射片、透光基板、多個發光光源以及封裝層。透光基板具有相對的第一表面與第二表面，第一表面面向反射片。這些發光光源配置於透光基板的第一表面或第二表面上。封裝層具備透光性且覆蓋這些發光光源與配置這些發光光源的第一表面或第二表面。本發明亦提出一種顯示裝置。

Description

光源模組與顯示裝置

本發明是有關於一種光源模組及顯示裝置，尤其是有關於一種直下式的光源模組以及具有直下式光源模組的顯示裝置。

液晶顯示器中主要包括有背光模組、顯示面板、外框等組件。按照光源方向的不同，背光模組又可以分為側光式背光模組與直下式背光模組。目前市售以發光二極體(LED)為背光模組光源的中大尺寸液晶顯示器，為了具有可顯示高動態範圍(HDR)以及高對比度需求，多使用具備區域調光 (local dimming)功能的直下式背光模組。發光二極體的特性是具有較強的正向光線，因此直下式背光模組的結構設計是將發光二極體的光線轉化為均勻的面光源後再照射到顯示面板。

液晶顯示器的背光模組具有一個背光腔室。多個發光二極體可位於背光腔室底部，且背光腔室上方可配置擴散板。在背光腔室的厚度足夠下，發光二極體的光線可在背光腔室中充分擴散，而若要縮減整體背光模組的厚度而減少背光腔室的厚度，則必須將更多的發光二極體配置在背光腔室底部，以縮小發光二極體之間的間距，提升面光源的均勻性，但也造成了成本的提高。

除了在背光腔室配置更多的發光二極體以外，另一種可縮減背光腔室厚度以及保持甚至提高光均勻擴散效果的方法是在背光腔室中先擴散發光二極體的光線。可於配置發光二極體的基板上覆蓋一層封裝膠體，發光二極體所出射的光線可在封裝膠體中全反射，以達光擴散的效果。

然而，配置發光二極體的基板上通常會預先設置一層反射層，以使發光二極體所出射的部分光線可在封裝膠體中傳遞得更遠，以利形成均勻的面光源。反射層通常為金屬層，而封裝膠體需在高溫的條件下覆蓋於基板，高溫的環境容易導致反射層變質，使得反射層的反射率下降，進而影響面光源的均勻性，而令液晶顯示器的顯示品質下降。

本「先前技術」段落只是用來幫助瞭解本發明內容，因此在「先前技術」中所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。此外，在「先前技術」中所揭露的內容並不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，也不代表在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明提供一種光源模組，具有均勻的面光源。

本發明提供一種顯示裝置，具有良好的顯示品質。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明所提供的光源模組，包括反射片、透光基板、多個發光光源以及封裝層。透光基板具有相對的第一表面與第二表面，第一表面面向反射片。這些發光光源配置於透光基板的第一表面或第二表面上。封裝層具備透光性且覆蓋這些發光光源與配置這些發光光源的第一表面或第二表面。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明所提供的顯示裝置包括前述光源模組與相對於光源模組設置的顯示面板。

於本發明的一實施例中，發光光源配置於第一表面，反射片連接於封裝層或與封裝層以間隔相對設置。

於本發明的一實施例中，這些發光光源配置於第二表面，反射片連接於第一表面或與第一表面以間隔相對設置。

於本發明的一實施例中，封裝層具有相對的出光面與連接於第一表面或第二表面的連接面，出光面與連接面至少其中之一具有多個微結構。

於本發明的一實施例中，第一表面與第二表面至少其中之一具有多個微結構。

於本發明的一實施例中，透光基板為透光電路板。

於本發明的一實施例中，封裝層的折射率與透光基板的折射率的差值的絕對值介於0～0.5。

於本發明的一實施例中，封裝層具有遠離透光基板的出光面，且出光面具有多個反射槽，這些反射槽分別與多個發光光源相對設置，這些反射槽並分別具有相對出光面傾斜的環繞側面，且光源模組更包括多個分別配置於這些反射槽中的反射圖案。

於本發明的一實施例中，每一反射槽於出光面具有開口，且這些發光光源分別具有面向開口的發光面，開口的面積大於發光面的面積。

於本發明的一實施例中，於通過相對應的一對發光光源中心與反射槽中心並垂直於出光面的剖視圖中，開口的兩端距離為D，發光面的兩端距離為L，發光面與第一表面或第二表面的距離為Dl，第一表面或第二表面與出光面的距離為De，反射槽的深度為H，且H＜De-Dl，封裝層的折射率為Nm，空氣的折射率為Na，由發光面的一端發出朝向出光面的光線的全反射臨界角θ= Sin-1(Na/Nm)，開口的寬度D滿足關係式：D≧2×[(De-Dl)×tan(Sin-1(Na/Nm))+L/2]。

於本發明的一實施例中，每一反射槽具有底面，環繞側面的底部連接於底面的邊緣，且開口的面積大於底面的面積。

於本發明的一實施例中，底面包括弧面或平面。

於本發明的一實施例中，每一反射圖案包括覆蓋反射槽的底部的光擴散層以及覆蓋光擴散層的反射層。光擴散層的折射率低於封裝層的折射率。

於本發明的一實施例中，每一反射圖案包括覆蓋反射槽的底部的波長轉換層以及覆蓋波長轉換層的反射層。

於本發明的一實施例中，包括光學膜，透光基板及封裝層位於光學膜與反射片之間。

本發明的實施例中的反射片並未參與封裝層結合於基板的高溫製程，因此不會發生變質，反射片可保持原有的反射率來反射發光光源的光線，進而使光源模組具有均勻的面光源。本發明的實施例的顯示裝置因包括具有均勻的面光源的光源模組，而具有良好的顯示品質。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1為本發明一實施例的光源模組的剖面示意圖。請參照圖1，本實施例光源模組100包括反射片110、透光基板120、多個發光光源130以及封裝層140。透光基板120具有相對的第一表面121與第二表面122，第一表面121面向反射片110。這些發光光源130配置於透光基板120的第一表面121。封裝層140具備透光性且覆蓋這些發光光源130與配置這些發光光源130的第一表面121。

在本實施例中，透光基板120具有可透光性，材料可包括聚醯亞胺（Polyimide, PI）或玻璃。透光基板120可為透光電路板，在第一表面121上設有多條電路（未繪示）以對多個發光光源130電性連接，而這些電路的材料可包括導電高分子材料（PEDOT）的導電油墨或氧化銦錫（ITO）等兼具透光性與導電性的結構，或這些電路的材料也可包括金屬，例如銀。透光基板120可與封裝層140具有相同的折射率，或透光基板120與封裝層140的折射率的差值的絕對值介於0～0.5。

在本實施例中，發光光源130可為直接自晶圓切割出且未經封裝的發光二極體晶粒，具體而言，例如是主波長發出藍光的晶粒級氮化物發光二極體晶粒。多個發光光源130在第一表面121上可呈陣列排列。

在本實施例中，反射片110與封裝層140以間隔G1相對設置。封裝層140可為矽膠或樹脂，適於在高溫的工作環境下覆蓋於透光基板120的第一表面121。反射片110因分離於封裝層140與透光基板120，因此不會參與上述高溫的封裝製程。反射片110可為具有擴散反射特性的白漆反射片或具有鏡面反射特性的銀漆反射片。

在本實施例中，封裝層140具有遠離透光基板的出光面141，且出光面141上可包括多個微結構142。這些微結構142可由封裝層140所對應的模仁（未繪示）壓製而成，或藉由蝕刻製程而形成。由於透光基板120與封裝層140皆具有透光性且具有彼此相同或相近的折射率，因此這些發光光源130所出射的光線L1會在出光面141與第二表面122之間進行全反射，此時在出光面141上的微結構142可將光線L1分散為多個角度的光束，這些光束的一部份持續在出光面141與第二表面122之間反射，一部分則穿過出光面141而被反射片110所反射。然而，於其他實施例，依據光源模組100的面光源的設計需求，透光基板120的第二表面122也可直接設置有微結構（未繪示），其與製作於出光面141上的微結構142作用大致相同，因此不再加以贅述。

本實施例的光源模組100可更包括相對透光基板120與封裝層140設置的光學膜150，透光基板120與封裝層140位於光學膜150與反射片110之間。在本實施例中，光學膜150朝向透光基板120的第二表面122設置，但並不僅限於此。光學膜150可包括擴散膜、增亮膜、波長轉換膜或其他膜片，本實施例繪示單片光學膜150做為示意，但並不僅限於此，可更包括其他的光學膜。

本實施例中的反射片110分離於封裝層140與透光基板120，因而不會因參與封裝層的高溫製程而發生變質，反射片可保持原有的反射率來反射發光光源130的光線，進而使光源模組100具有均勻的面光源。

圖2是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖。請參照圖2，本實施例的光源模組100a與圖1的光源模組100大致相同，不同處在於本實施例的發光光源130配置在透光基板120的第二表面122，且封裝層140覆蓋這些發光光源130與配置這些發光光源130的第二表面122，反射片110與第一表面121則以間隔G1相對設置。於此實施例中，透光基板120的第一表面121可包括多個微結構123，但並不僅限於此，於其他實施例，這些微結構123也可如圖1一般設置於封裝層120的出光面141。

圖3是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖。請參照圖3，本實施例的光源模組100b與圖1的光源模組100或圖2的光源模組100a大致相同，不同處在於封裝層140與透光基板120之間包括多個微結構144。封裝層140可包括相對出光面141且連接於透光基板120的連接面143，於此實施例，連接面143可包括這些微結構144，但並不僅限於此。透光基板120也可包括這些微結構144，例如當連接面143連接於透光基板120的第一表面121時，第一表面121可包括微結構144，但也不僅限於此，於其他實施例，連接面143與第一表面121也可分別包括微結構144。本實施例亦可應用於圖2的實施例，圖2中的連接面143連接於第二表面122，此時，連接面143與第二表面122至少其中之一也可包括微結構144。

圖4是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖。請參照圖4，本實施例的光源模組100c與圖1的光源模組100、圖2的光源模組100a或圖3的光源模組100b大致相同，不同處在於本實施例的反射片110c連接於封裝層140或透光基板120。當封裝層140與透光基板120的高溫封裝製程完成且降溫後，反射片110c可視其在光源模組100c中的疊構位置而連接於封裝層140的出光面141（如繪示為實線的反射片110c）或連接於透光基板120（如繪示為虛線的反射片110c）。要說明的是，圖4中所示實線的反射片110c與虛線的反射片110c並非同時存在，僅用於表示反射片110c分別在不同設計中所存在的位置。雖然圖4的發光光源130繪示為配置在透光基板120的第一表面121上，使得反射片110c連接於透光基板120的第二表面122，然而並不僅限於此，於其他實施例，當發光光源130配置於第二表面122上，反射片110c連接於透光基板120的第一表面121。

與前述所有實施例相同地，本實施例的封裝層140的出光面141、連接面、透光基板120的第一表面121、第二表面122可包括微結構（未繪示）。

圖5A是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖，圖5B是圖5A中A區域的放大示意圖。請參照圖5A與圖5B，本實施例的光源模組100d可應用於前述所有實施例，本實施例的封裝層140d的出光面141d可包括多個分別與多個發光光源130相對設置的反射槽145、以及配置在每一反射槽145中的反射圖案160。

於本實施例中，每一反射槽145於出光面141d具有開口146，且這些發光光源130分別具有面向開口146的發光面131，開口146的面積大於發光面131的面積。每一反射槽145具有底面1451與環繞且底部連接底面1451的邊緣的環繞側面1452，且開口146的面積大於底面1451的面積。環繞側面1452相對出光面141d傾斜，且底面1451可為弧面（如圖5B的虛線所示）或平面（如圖5B的實線所示）。於通過相對應的一對發光光源130中心與反射槽145中心並垂直於出光面141d的剖視圖中，開口146的兩端距離為D，發光面131的兩端距離為L，發光面131與配置發光光源130的第一表面121的距離為Dl，第一表面121與出光面141d的距離為De，反射槽145的深度為H，且H＜De-Dl，封裝層140d的折射率為Nm，空氣的折射率為Na，由發光面131的一端發出朝向出光面141d的光線L1的全反射臨界角θ=Sin^-1 (Na/Nm)，開口的寬度D滿足關係式：D≧2×[(De-Dl)×tan(Sin^-1 (Na/Nm))+L/2]。

藉由以上的關係式，每一發光光源130所發出大部分的光線L1會射向所對應的反射槽145的環繞側面1452與底面1451，並以多種角度被反射至透光基板120或出光面141a，具有多種角度的光線L1會在出光面141d與第二表面122之間全反射，並且也以多種不同的角度由封裝層140d出光。在本實施例中，光學膜150朝向透光基板120設置，而反射片110朝向封裝層140d的出光面141d設置，在反射槽145的作用下，大量的光線L1射向透光基板120，再搭配反射片110反射穿出出光面141d的光線L1，可將光線L1轉化為由透光基板120的第二表面122出光的均勻的光線L2。而光學膜150可將光線L2進一步的轉化為面光源。然而，於另一未繪示的實施例中，發光光源130也可配置在第二表面122上，而光線L2可由出光面141d往光學膜150出射。

圖6是本發明另一實施例的光源模組的局部剖面示意圖。請參照圖6，本實施例的光源模組100e與圖5A的光源模組100d大致相同，不同處在於：本實施例的反射圖案160e包含覆蓋反射槽145的底部的光擴散層161以及覆蓋光擴散層161的反射層162，其中光擴散層161的折射率低於封裝層140d的折射率。在本實施例中，反射層162的材料可為具有擴散反射特性的白漆或具有鏡面反射特性的銀漆。由於光擴散層161的折射率低於封裝層140d，因此發光光源130所發出的光線L1由封裝層140d進入光擴散層161時會產生偏折，從而促進光線L1的擴散。

圖7是本發明另一實施例的光源模組的局部剖面示意圖。請參照圖7，本實施例的光源模組100f與圖5A的光源模組100d大致相同，不同處在於：本實施例的反射圖案160f包括覆蓋反射槽145的底部的波長轉換層163以及覆蓋波長轉換層163的反射層162。波長轉換層163可包含波長轉換層粒子164。波長轉換粒子164的材料可包含量子點（Quantum Dot）或螢光粉。當反射槽145中配置有波長轉換層163時，圖5A中光學膜150可不需具有波長轉換的功能。

圖8是本發明一實施例的顯示裝置的剖面示意圖。請參照圖8與圖1，本實施例的顯示裝置10包括顯示面板11與相對於顯示面板11設置的光源模組100，且透光基板120及封裝層140位於顯示面板11與反射片110之間且。本實施例的顯示裝置10所包括的光源模組100僅為舉例說明，而不僅限於此。本實施例的顯示裝置10亦可包括上述所有實施例的光源模組。本實施例的顯示裝置10因包括具有均勻的面光源的光源模組，而具有良好的顯示品質。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10:顯示裝置 100、100a、100b、100c、100d、100e、100f:光源模組 11:顯示面板 110、110c:反射片 120:透光基板 121:第一表面 122:第二表面 130:發光光源 131:發光面 140、140d:封裝層 141、141d:出光面 123、142、144:微結構 143:連接面 145:反射槽 1451:底面 1452:環繞側面 150:光學膜 160、160e、160f:反射圖案 161:光擴散層 162:反射層 163:波長轉換層 164:波長轉換粒子 D:寬度 D1:厚度 De:距離 G1:間隔 H:深度 L1、L2:光線 θ:全反射臨界角

圖1為本發明一實施例的光源模組的剖面示意圖。圖2是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖。圖3是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖。圖4是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖。圖5A是本發明另一實施例的光源模組的剖面示意圖。圖5B是圖5A中A區域的放大示意圖。圖6是本發明另一實施例的光源模組的局部剖面示意圖。圖7是本發明另一實施例的光源模組的局部剖面示意圖。圖8是本發明一實施例的顯示裝置的剖面示意圖。

100:光源模組

110:反射片

120:基板

121:第一表面

122:第二表面

130:發光光源

140:封裝層

141:出光面

142:微結構

150:光學膜

L1:光線

G1:間隔

Claims

一種光源模組，包括：一反射片；一透光基板，具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面面向該反射片；多個發光光源，配置於該透光基板的該第一表面或該第二表面上；以及一封裝層，具備透光性且覆蓋該些發光光源與配置該些發光光源的該第一表面或該第二表面。
如請求項1所述的光源模組，其中該些發光光源配置於該第一表面，該反射片連接於該封裝層或與該封裝層以一間隔相對設置。
如請求項1所述的光源模組，其中該些發光光源配置於該第二表面，該反射片連接於該第一表面或與該第一表面以一間隔相對設置。
如請求項1所述的光源模組，其中該封裝層具有相對的一出光面與一連接於該第一表面或該第二表面的連接面，該出光面與該連接面至少其中之一具有多個微結構。
如請求項1所述的光源模組，其中該第一表面與該第二表面至少其中之一具有多個微結構。
如請求項1所述的光源模組，其中於該透光基板為一透光電路板。
如請求項1所述的光源模組，其中該封裝層的折射率與該透光基板的折射率的差值的絕對值介於0～0.5。
如請求項1所述的光源模組，其中該封裝層具有遠離該透光基板的一出光面，且該出光面具有多個反射槽，該些反射槽分別與該些發光光源相對設置，該些反射槽並分別具有一相對該出光面傾斜的環繞側面，且該光源模組更包括多個分別配置於該些反射槽中的反射圖案。
如請求項8所述的光源模組，其中每一該些反射槽於該出光面具有一開口，且該些發光光源分別具有一面向該開口的發光面，該開口的面積大於該發光面的面積。
如請求項9所述的光源模組，其中於通過相對應的一對該發光光源中心與該反射槽中心並垂直於該出光面的一剖視圖中，該開口的兩端距離為D，該發光面的兩端距離為L，該發光面與該第一表面或該第二表面的距離為Dl，該第一表面或該第二表面與該出光面的距離為De，該反射槽的深度為H，且H＜De-Dl，該封裝層的折射率為Nm，空氣的折射率為Na，由該發光面的一端發出朝向該出光面的光線的全反射臨界角θ= Sin^-1 (Na/Nm)，該開口的寬度D滿足關係式：D≧2×[(De-Dl)×tan(Sin^-1 (Na/Nm))+L/2]。
如請求項9所述的光源模組，其中各該反射槽具有一底面，該環繞側面的底部連接於該底面的邊緣，且該開口的面積大於該底面的面積。
如請求項11所述的光源模組，其中該底面包括一弧面或一平面。
如請求項8所述的光源模組，其中各該反射圖案包括：一光擴散層，覆蓋該反射槽的底部，且該光擴散層的折射率低於該封裝層的折射率；以及一反射層，覆蓋該光擴散層。
如請求項8所述的光源模組，其中各該反射圖案包括：一波長轉換層，覆蓋該反射槽的底部；以及一反射層，覆蓋該波長轉換層。
如請求項1所述的光源模組，更包括一光學膜，該透光基板及該封裝層位於該光學膜與該反射片之間。
一種顯示裝置，包括一顯示面板與一光源模組，該光源模組相對於該顯示面板設置且包括：一反射片；一透光基板，具有相對的一第一表面與一第二表面，該第一表面面向該反射片；多個發光光源，配置於該透光基板的該第一表面或該第二表面上；以及一封裝層，具備透光性且覆蓋該些發光光源與配置該些發光光源的該第一表面或該第二表面，其中該透光基板及該封裝層位於該顯示面板與該反射片之間。