TW202036935A

TW202036935A - 光源模組與顯示裝置

Info

Publication number: TW202036935A
Application number: TW108115256A
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: CN111722434A

Abstract

一種光源模組，包括基板、多個發光光源、多個光轉換部、封裝層以及多個反射元件。基板具有承載面，這些發光光源與這些光轉換部配置於基板的承載面上，且每一光轉換部圍繞每一發光光源。每一光轉換部面向承載面的表面與每一發光光源面向承載面的表面為共平面。封裝層覆蓋承載面、發光光源與光轉換部，封裝層具有遠離承載面的出光面，且出光面具有多個分別與這些發光光源相對設置的反射槽。多個反射元件則分別配置於這些反射槽中。本發明也提出一種顯示裝置。

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。

目前應用於背光模組的光源的發光二極體多為發藍光的氮化物發光二極體，可在發光二極體與顯示面板之間設置波長轉換層，以將部分的藍光轉換為其他顏色的光線，這些光線與未被波長轉換的藍光混合而成為面光源的光色，例如白色。

然而，發藍光的發光二極體的主波長範圍大約在445奈米(nm)~460奈米，具有很強的能量，波長轉換層中的波長轉換物質，例如螢光粉或量子點，長期被藍光直射，再加上波長轉換所產生的熱能若未即時的散逸，易產生變質，從而降低轉換效率，進而影響面光源的演色性，而影響顯示裝置的顯示品質。

雖然把發光二極體與波長轉換層的距離加大可改善波長轉換物質變質的情形，然而如此一來將增加液晶顯示器的厚度。

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，具有高度的耐用性。

本發明提供一種顯示裝置，具有穩定的顯示品質。

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基板、多個發光光源、多個光轉換部、封裝層以及多個反射元件。基板具有承載面以配置這些發光光源，這些光轉換部也配置於基板的承載面上且分別圍繞每一發光光源。每一光轉換部面向承載面的表面與發光光源面向承載面的表面為共平面。封裝層覆蓋承載面、發光光源與光轉換部，封裝層具有遠離承載面的出光面，且出光面具有多個分別與這些發光光源相對設置的反射槽。多個反射元件則分別配置於這些反射槽中。

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，承載面於每一發光光源的周圍包括配置區域，以配置每一光轉換部，於通過相對應的一對發光光源中心並垂直於出光面的剖視圖中，發光光源與配置區域的邊緣的距離為P，封裝層的該出光面與基板的該承載面距離為De，發光光源於承載面的法線的方向上的厚度為Dl，發光光源所出射具有最大發散角度的光線與承載面的法線的夾角為θ1，發光光源與配置區域的邊緣的距離滿足以下關係式：P≦2×[(De-Dl)×tanθ1]。

於本發明的一實施例中，每一光轉換部包括膠層以及位於膠層中的多個光轉換粒子，膠層覆蓋承載面並圍繞對應的發光光源。

於本發明的一實施例中，於配置區域中，越靠近發光光源，這些光轉換粒子具有越高的分布密度。

於本發明的一實施例中，配置區域包括環繞發光光源的第一環形區域與環繞第一環形區域的第二環形區域，第一環形區域中的光轉換粒子的分布密度大於第二區域中的光轉換粒子的分布密度。

於本發明的一實施例中，每一光轉換部包括有多個圖案，分布於承載面上，每一光轉換部包括膠體與位於膠體中的多個光轉換粒子。

於本發明的一實施例中，於配置區域中，越靠近發光光源，這些光轉換部具有越高的分布密度。

於本發明的一實施例中，配置區域包括環繞發光光源的第一環形區域與環繞第一環形區域的第二環形區域，第一環形區域中的光轉換部的分布密度大於第二環形區域中的光轉換部的分布密度。

於本發明的一實施例中，每一光轉換部包括膠層以及均勻分布於膠層中的多個光轉換粒子。

於本發明的一實施例中，每一光轉換部包括有多個圖案，均勻分布於承載面上，每一光轉換部包括一膠體與位於膠體中的多個光轉換粒子，這些光轉換粒子分布於膠體中。

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包含面向開口的發光面，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一剖視圖中，開口的兩端距離為D，發光面的兩端距離為L，發光面與該承載面的距離為Dl，承載面111與出光面141的距離為De，反射槽的深度為H，且H＜De-Dl，封裝層140的折射率為Nm，空氣的折射率為Na，由發光面122的一端發出朝向出光面141的光線L3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，每一反射槽包含底面與環繞且連接底面的環繞側面，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，環繞側面相對出光面傾斜。

於本發明的一實施例中，每一反射元件包含光擴散層以及覆蓋光擴散層的反射層。光擴散層覆蓋反射槽的底部，且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，更包括位於封裝層具有出光面的一側的光學膜。

本發明的實施例的光轉換部與發光光源共平面地設置，發光光源所出射的大部分光線會先被反射槽中的反射元件反射或被出光面全反射後才會射向光轉換部，光轉換部未被發光光源發出的光線直射下，可延緩變質的速度，且波長轉換的熱能可透過封裝層與基板散逸，使得本發明的實施例的光於模組具有高度的耐用性，而本發明的實施例的顯示裝置因具有高度耐用性的光源模組，而具備穩定的顯示品質。此外，本發明的實施例的光源模組與顯示裝置因光轉換部已設於基板上，無須如習知技術一般加大波長轉換層與發光二極體間的間距，從而具有較低的厚度。

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1A是本發明一實施例的剖面示意圖，圖1B是圖1A的區域A的放大示意圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例光源模組100包括基板110、多個發光光源120、多個光轉換部130、封裝層140以及多個反射元件150。基板110具有承載面111以配置這些發光光源120，而這些光轉換部130也配置於基板110的承載面111上且圍繞每一發光光源120。每一光轉換部130面向承載面111的表面131與發光光源120面向承載面111的表面121為共平面。進一步說明，每一光轉換部130與發光光源120皆設置於基板110的承載面111上。封裝層140覆蓋承載面111、發光光源120與光轉換部130，封裝層140具有遠離承載面111的出光面141，封裝層140具有反射槽142，且出光面141具有多個分別與這些發光光源120相對設置的反射槽142。多個反射元件150則分別配置於這些反射槽142中。

在本實施例中，發光光源120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，例如是主波長是發出藍光的晶粒級氮化物發光二極體晶粒，但本發明不以此為限制。多個發光光源120在承載面111上可呈陣列排列。

基板110的承載面111於每一發光光源120的周圍包括配置區域1110，以配置光轉換部130，於通過相對應的一對(鄰近兩個)發光光源120中心並垂直於出光面141的剖視圖中，發光光源120與配置區域1110的邊緣的距離為P，封裝層140的出光面141與基板110的承載面111距離為De，發光光源120於承載面111的法線F的方向上的厚度為Dl，發光光源120所出射具有最大發散角度的光線L1與承載面111的法線F的夾角為θ1，發光光源120與配置區域1110的邊緣的距離P例如是滿足以下關係式：P≦2×[(De-Dl)×tanθ1]。值得一提的是，本光源模組100為平面裝置具有X方向與Y方向。發光光源120與配置區域1110的邊緣的距離P可視為在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)]。

配置區域1110可環繞在發光光源120周圍，而這些發光光源120分別的配置區域1110可彼此相連或重疊，且多個光轉換部130可相連成一體。光轉換部130可不需完全填滿配置區域1110，例如光轉換部130與發光光源120之間可具有一個間隔G1。

於本實施例中，每一反射槽142於出光面141具有開口143，且這些發光光源120分別具有面向開口143的發光面122，開口143的面積大於發光面122的面積。每一反射槽142具有底面1421與環繞且連接且環繞底面1421的環繞側面1422，開口143的面積亦大於底面1421的面積。於通過相對應的一對發光光源120中心與反射槽142中心並垂直於出光面141的剖視圖中，開口的兩端距離為D，發光面122的兩端距離為L，發光面122與承載面111的距離為Dl，承載面111與出光面141的距離為De，反射槽142的深度為H，且H＜De-Dl，封裝層140的折射率為Nm，空氣的折射率為Na，由發光面122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]。藉此，發光光源120所出射具有較大的發散角而未射向反射槽142的光線皆會被出光面141全反射。值得一提的是，本光源模組100為平面裝置具有X方向與Y方向。開口的寬度D在X方向為Dx以及在Y方向為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]。

環繞側面1422相對出光面141傾斜，且底面1421可為弧面（如圖1B中的虛線）或平面（如圖1B中的實線），由於製造過程所產生的公差，而造成底面1421的形狀具有些微差異，但本發明不加以限制底面1421的形狀。每一發光光源120所發出大部分的光線L2會射向所對應的反射槽142的環繞側面1422與底面1421而被反射，光線L2中的少部分則會由環繞側面1422穿出封裝層140。反射部150具有反射與散射的效果。反射部150並可反射與散射發光光源120所出射的光線Ｌ2中，與承載面111的法線Ｆ夾角較小的部分光線，以避免於光源模組100形成亮點。

在本實施例中，每一光轉換部130可包括覆蓋在承載面111上的膠層132以及分布於膠層132中的多個光轉換粒子133。在本實施例中，光轉換粒子133均勻分布於膠層132中，但並不僅限於此。膠層132的材料可包含矽膠、樹脂或其他介電質，可例如以塗佈方式配置在承載面111上，但並不僅限於此。光轉換粒子133的材料可為螢光材料、磷光體等磷光性材料或量子點等奈米材料，但並不僅限於此。

在本實施例中，基板110可為電路板，而承載面111可為反射面且在部分區域配置有多個導電圖案(圖未示出)以電連接多個發光光源120，可在承載面111配置具有擴散反射特性的白漆反射片或塗料，或具有鏡面反射特性的銀漆反射片或塗料，以將承載面111配置為反射面。為反射面的承載面111也具有高導熱性，可協助散逸光轉換部130在波長轉換過程中所產生的熱能。

本實施例的光源模組100可更包括位於封裝層140具有出光面141的一側的光學膜160。光學膜160可包括擴散膜、增亮膜或其他膜片，本實施例繪示單片光學膜160做為示意，但並不僅限於此，可更包括其他的光學膜。

本實施例的光轉換部130與發光光源120共平面地設置，發光光源120所出射的大部分光線L2會先被反射槽142中的反射元件150反射或被出光面141全反射後才會射向光轉換部130，光轉換部130未被發光光源發出的光線直射，且部分波長轉換的熱能可透過封裝層140與基板110散逸，因此可延緩光轉換粒子133變質的速度，使得本實施例的光源模組100具有高度耐用性。此外，本實施例的光源模組100因光轉換部130已設於基板110上，無須如習知技術一般加大波長轉換層與發光二極體間的間距，從而具有較低的厚度。

圖2是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。請參照圖2、圖1A與圖1B，本實施例的光源模組100a與圖1A的光源模組100大致相同，不同處在於：本實施例的配置區域1110中，越靠近所對應的發光光源120，光轉換部130a中的光轉換粒子133具有越高的分布密度，以對應發光光源120所出射的光線被封裝層140的反射槽142及/或出光面141反射後照射在承載面111上的能量分布。具體而言，配置區域1110可包括環繞發光光源120的第一環形區域1111與環繞第一環形區域1111的第二環形區域1112，且第一環形區域1111中的光轉換粒子133的分布密度大於第二區域1112中的光轉換粒子133的分布密度，但並不僅限於此。配置區域1110可更包括一個或多個環繞於第二環形區域1112外的環形區域，例如第三環形區域1113，且第二環形區域1112中的光轉換粒子133的分布密度大於第三區域1113中的光轉換粒子133的分布密度。

圖3是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。請參照圖3、圖1A與圖1B，本實施例的光源模組100b與圖1A的光源模組100大致相同，不同處在於：本實施例的每一光轉換部130b包括有多個均勻分布於承載面111上的圖案。與光源模組100相同地，每一光轉換部130b包括膠體132與位於膠體132中的多個光轉換粒子133。

圖4是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。請參照圖4、圖1A與圖1B，本實施例的光源模組100c與圖3的光源模組100b大致相同，不同處在於：於配置區域1110中，越靠近發光光源120，這些光轉換部130c具有越高的分布密度。這些光轉換部130c的分布密度的變化可為漸變，但並不僅限於此。

圖5是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。請參照圖5、圖1A與圖1B，本實施例的光源模組100d與圖4的光源模組100c大致相同，不同處在於：配置區域1110包括環繞發光光源120的第一環形區域1111與環繞第一環形區域1111的第二環形區域1112，第一環形區域1111中的光轉換部130d的分布密度大於第二環形區域1112中的光轉換部130d的分布密度，但並不僅限於此。配置區域1110a可更包括一個或多個環繞於第二環形區域1112外的環形區域，例如第三環形區域1113，且第二環形區域1112中的光轉換部130d的分布密度大於第三環形區域1113中的光轉換部130d的分布密度。

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，本實施例可應用於圖1A至圖5的所有實施例，本實施例的光源模組100e的特徵在於：反射元件150a包含覆蓋反射槽142的底部的光擴散層151以及覆蓋光擴散層151的反射層152，其中光擴散層151的折射率低於封裝層140的折射率。在本實施例中，反射層151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151的折射率低於封裝層140，因此發光光源120所發出的光線L2由封裝層140進入光擴散層151時會產生偏折，從而促進光線L2的擴散。

圖7是本發明一實施例的顯示裝置的剖面示意圖。請參照圖7與圖1A，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，且光學膜160位於顯示面板11與封裝層140之間。顯示面板11例如是透光液晶面板（Transparent Liquid Crystal Panel）。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因具有上述實施例的光源模組，從而也具有高度的耐用性，進而具有穩定的顯示品質。

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:光源模組 11:顯示面板 110:基板 111:承載面 1110:配置區域 1111:第一環形區域 1112:第二環形區域 1113:第三環形區域 120:發光光源 121、131:表面 122:發光面 130、130a、130b、130c、130d:光轉換部 132:膠層 133:光轉換粒子 140:封裝層 141:出光面 142:反射槽 143:開口 1421:底面 1422:環繞側面 150、150a:反射元件 151:光擴散層 152:反射層 160:光學膜 D:寬度 D1:厚度 De、L、P:距離 F:法線 G1:間隔 H:深度 L1、L2:光線 θ:全反射臨界角 θ1:夾角

圖1A為本發明一實施例的剖面示意圖。圖1B是圖1A的A區域的放大示意圖。圖2是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。圖3是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。圖4是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。圖5是本發明另一實施例的發光光源與光轉換部的上視示意圖。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是本發明一實施例的顯示裝置的剖面示意圖。

100:光源模組

110:基板

111:承載面

120:發光光源

121、131:表面

130:光轉換部

140:封裝層

141:出光面

142:反射槽

1421:底面

1422:環繞側面

150:反射元件

160:光學膜

Claims

一種光源模組，包括：一基板，具有一承載面；多個發光光源，配置於該基板的該承載面上；多個光轉換部，配置於該基板的該承載面上，且分別圍繞該些發光光源，該些光轉換部面向該承載面的表面與該些發光光源面向該承載面的表面為共平面；以及一封裝層，覆蓋該承載面、該些發光光源與該些光轉換部，該封裝層具有遠離該承載面的一出光面，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；以及多個反射元件，分別配置於該些反射槽中。
如請求項1所述的光源模組，其中該承載面於每一該些發光光源的周圍包括一配置區域，以配置每一該些光轉換部，該發光光源與該配置區域的邊緣的距離為P，該封裝層的該出光面與該基板的該承載面距離為De，該發光光源於該承載面的法線的方向上的厚度為Dl，該發光光源所出射具有最大發散角度的光線與該承載面的法線的夾角為θ1，該發光光源與該配置區域的該邊緣的該距離滿足以下關係式：P≦2×[(De-Dl)×tanθ1]。
如請求項2所述的光源模組，其中每一該些光轉換部包括一膠層以及位於該膠層中的多個光轉換粒子，該膠層覆蓋該承載面並圍繞對應的該發光光源。
如請求項3所述的光源模組，其中於該配置區域中，越靠近該發光光源，該些光轉換粒子具有越高的分布密度。
如請求項4所述的光源模組，其中該配置區域包括環繞該發光光源的一第一環形區域與環繞該第一環形區域的一第二環形區域，該第一環形區域中的該些光轉換粒子的分布密度大於該第二區域中的該些光轉換粒子的分布密度。
如請求項2所述的光源模組，其中每一該些光轉換部包括有多個圖案，分布於該承載面上，每一該些光轉換部包括一膠體與位於該膠體中的多個光轉換粒子。
如請求項6所述的光源模組，其中於該配置區域中，越靠近該發光光源，該些光轉換部具有越高的分布密度。
如請求項7所述的光源模組，其中該配置區域包括環繞該發光光源的一第一環形區域與環繞該第一環形區域的一第二環形區域，該第一環形區域中的該些光轉換部的分布密度大於該第二環形區域中的該些光轉換部的分布密度。
如請求項1所述的光源模組，其中該至少一光轉換部包括一膠層以及均勻分布於該膠層中的多個光轉換粒子。
如請求項1所述的光源模組，其中每一該些光轉換部包括有多個圖案，均勻分布於該承載面上，每一該些光轉換部包括一膠體與位於該膠體中的多個光轉換粒子，該些光轉換粒子分布於該膠體中。
如請求項1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包含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11所述的光源模組，其中該開口的兩端距離為D，該發光面的兩端距離為L，該發光面與該承載面的距離為Dl，該承載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11所述的光源模組，其中每一該些反射槽包含一底面與環繞且連接該底面的一環繞側面，且該開口的面積大於該底面的面積。
如請求項13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13所述的光源模組，其中該環繞側面相對該出光面傾斜。
如請求項1所述的光源模組，其中每一該些反射元件包含：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1所述的光源模組，更包括一光學膜，位於該封裝層具有該出光面的一側。
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，且該光源模組包括：一基板，具有一承載面；多個發光光源，配置於該基板的該承載面上；多個光轉換部，配置於該基板的該承載面上，且分別圍繞該些發光光源，該些光轉換部的面向該承載面的表面與該些發光光源的面向該承載面的表面為共平面；一封裝層，覆蓋該承載面、該些發光光源與該些光轉換部，該封裝層具有遠離該承載面且朝向該顯示面板的一出光面，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；多個反射元件，分別配置於該些反射槽中；以及一光學膜，位於該封裝層與該顯示面板之間。