TWI468810B - 背光模組 - Google Patents

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Description

背光模組
本發明係有關於一種背光模組，且特別係有關於一種具有發光二極體(LED)之背光模組。
請參閱第1圖所示之國際照明協會(CIE)制定的CIE 1931色度圖，圖上所示之區域A為CIE協會所制定之色域範圍。在此色域座標上由R、G、B三原色所圍成的三角形區域為液晶顯示器所能呈現之顏色變化範圍，也就是表示該液晶顯示器之色域。另外，在顯示器領域中亦常會以一顯示器三原色之色點圍出的面積與NTSC制定三原色之色點所圍出面積之比值(定義為CIE 1931色度圖上顯示器三色點圍出的面積相對於NTSC規範區域面積之比例)作為色域之參考標準，通常以可圍出NTSC 80%以上面積者稱為高色域。
目前而言，以傳統的藍色發光晶粒配上紅色、綠色螢光層之混光型LED(B+RG)作為背光源之顯示器，由於其具有綠色與紅色色光無法獨立分開之問題，因此不易達到顯示器之高色域要求。
本發明提供一種背光模組，能夠使其混光型LED產生之色光可被獨立分出，進而可滿足更高色域顯示器之要求。
本發明之一實施例提供一種背光模組，包括一第一發 光元件，第一發光元件包括一第一藍光晶粒以及一第一顏色發光層，且第一顏色發光層具有一第一顏色發光頻譜，該第一顏色發光頻譜具有一第一顏色發光頻譜面積，其中至少70%的第一顏色發光頻譜面積係介於500nm至580nm之間；以及一第二發光元件，包括一第二藍光晶粒以及一第二顏色發光層，且第二顏色發光層具有一第二顏色發光頻譜，該第二顏色發光頻譜具有一第二顏色發光頻譜面積，其中至少60%的第二顏色發光頻譜面積係介於600nm至680nm之間，其中第一顏色發光頻譜中超出590nm之區域具有一第一面積，且第一面積小於等於第二顏色發光頻譜面積的10%。
本發明之另一實施例提供一種背光模組，包括一第一發光元件，第一發光元件包括一第一藍光晶粒以及一第一顏色發光層，且第一顏色發光層具有一第一顏色發光頻譜，該第一顏色發光頻譜具有一第一顏色發光頻譜面積，其中至少70%的第一顏色發光頻譜面積係介於500nm至580nm之間；以及一第二發光元件，包括一第二藍光晶粒以及一第二顏色發光層，且第二顏色發光層具有一第二顏色發光頻譜，該第二顏色發光頻譜具有一第二顏色發光頻譜面積，其中至少60%的第二顏色發光頻譜面積係介於600nm至680nm之間，其中第二顏色發光頻譜中低於590nm之區域具有一第二面積，且第二面積小於等於第一顏色發光頻譜面積的5%。
於一實施例中，前述第一顏色發光頻譜所表現之顏色為綠色，且第二顏色發光頻譜所表現之顏色為紅色。
於一實施例中，前述背光模組更包括複數個封裝體，且第一顏色發光層與第二顏色發光層係設置於相同之該些封裝體中。
於一實施例中，前述封裝體分別具有兩個凹槽，且第一顏色發光層與第二顏色發光層係分別設置於該些凹槽中。
於一實施例中，前述背光模組更包括複數個封裝體，且第一顏色發光層與第二顏色發光層係分別設置於不同之該些封裝體中。
為使本發明之上述目的、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做詳細說明。
第2圖係表示本發明一實施例之背光模組剖面示意圖，如圖中所示，此背光模組包括複數個第一發光元件100、複數個第二發光元件200、複數個封裝體P以及一載板300。封裝體P係設置於載板300之上，且每一封裝體P包括兩個具有碗杯型結構之凹槽E1與E2，用以分別容置一第一發光元件100以及一第二發光元件200。其中，第一發光元件100包括一第一藍光晶粒101以及一第一顏色發光層102，且第一顏色發光層102係至少部分覆蓋在第一藍光晶粒101上方；同理，第二發光元件200包括一第二藍光晶粒201以及一第二顏色發光層202，且第二顏色發光層202係至少部分覆蓋在第二藍光晶粒201上方。應了解的是，在本實施例中，第一顏色發光層102為具有綠 色螢光粉之螢光層，且第二顏色發光層202為具有紅色螢光粉之螢光層。
需要說明的是，前述凹槽E1與凹槽E2的內緣壁面可具有反射光線之結構，以加強出光效率。且凹槽E1與凹槽E2可設計為相同也可設計為不同的形狀，例如凹槽E1為方形，凹槽E2為圓形。凹槽E1與E2可為相同大小，亦可設計為不同大小，視所需光源特性而設計。凹槽E1與E2可分別獨立控制是否發光。第一顏色發光層102與第二顏色發光層202可填充不同的份量，端視設計之需求。
請參閱第3A圖，前述第一發光元件100具有一第一發光頻譜S1，該第一發光頻譜S1係由一第一藍光頻譜101a及一第一顏色發光頻譜102a所組成，其中第一藍光頻譜101a主要係由第一藍光晶粒101所產生，而第一顏色發光頻譜102a則是由第一顏色發光層102在受到第一藍光晶粒101之藍光激發後所產生，第一顏色發光頻譜102a於可見光波長範圍(380nm~780nm)具有一第一顏色發光頻譜面積AG，其中至少70%的第一顏色發光頻譜面積AG係介於500nm至580nm之間；同理，請參閱第3B圖，前述第二發光元件200具有一第二發光頻譜S2，且該第二發光頻譜S2係由一第二藍光頻譜201a及一第二顏色發光頻譜202a所組成，其中第二藍光頻譜201a主要係由第二藍光晶粒201所產生，而第二顏色發光頻譜202a則是由第二顏色發光層202在受到第二藍光晶粒201之藍光激發後所產生，第二顏色發光頻譜202a於可見光波長範圍(380nm~780nm)具有一第二顏色發光頻譜面積AR，其中至少60%的第二顏 色發光頻譜面積係AR介於600nm至680nm之間。
請參閱第3C圖所示之頻譜圖，大致可以波長590nm區分第一顏色發光頻譜102a與第二顏色發光頻譜202a之顏色交界。當第一顏色發光頻譜面積AG集中於590nm以下之短波範圍且該第一顏色發光頻譜102a中超出590nm以上之長波範圍的面積越小時，其與第二顏色發光頻譜202a交疊混色的比例越小，也就是第二顏色受到影響的比例越低。而當第二顏色發光頻譜面積AR集中於波長590nm以上的長波範圍且該第二顏色發光頻譜202a中低於590nm以下之短波範圍的面積越小時，其與第一顏色發光頻譜102a交疊混色的比例越小，也就是第一顏色受到影響的比例越低。當第一顏色與第二顏色相互影響的比例越低時，表示第一顏色與第二顏色所能表現出的色純度越高，可達NTSC 90%以上，越接近NTSC三角形之邊界越好，也就可以符合高色域之要求。
在本實施例中，第一發光元件100與第二發光元件200可分別控制並個別發光，且第一發光元件100與第二發光元件200亦可同時發光。透過疊加第一發光頻譜S1與第二發光頻譜S2可得混色發光頻譜S(如第3C圖所示)，本實施例之背光模組能夠涵蓋可見光波長範圍(380nm~780nm)，且於混色發光頻譜S中所定義之最大發光強度值為1.0。應了解的是，前述第一發光頻譜S1之第一顏色發光頻譜102a所表現之顏色為綠色，而第二發光頻譜S2之第二顏色發光頻譜202a所表現之顏色為紅色。
請同時參閱第3A~3C圖，當第一發光元件100啟動點 亮時，前述第一顏色發光頻譜102a中超出590nm之區域具有一第一面積A1。為符合高色域設計需求時，該第一面積A1與第二顏色發光頻譜面積AR重疊混光的比例係越小越好，較佳的條件為第一面積A1可小於或等於第二顏色發光頻譜面積AR的10%；當第二發光元件200啟動點亮時，前述第二顏色發光頻譜202a中低於590nm之區域具有一第二面積A2。為符合高色域設計需求時，該第二面積A2與第一顏色發光頻譜面積AG重疊混光的比例要越小越好，較佳的條件為第二面積A2可小於或等於第一顏色發光頻譜面積AR的5%。上述條件可分別成立，也可同時成立，並不限定。而不論上述條件同時成立或分別成立時，均可達NTSC 90%以上。
在本發明一具體實施例中，例如第一顏色發光頻譜102a表現為綠色時，可採用氮化物類或硫化物類或矽酸鹽類之螢光粉作為第一顏色發光層102，其中以選用硫化物類之表現較佳。藉由調整硫化物類中之Ca、Sr、Ba等離子成分，或是調整矽酸鹽類中之Ca、Sr、Ba等離子成分，例如增加Ba或者降低Ca或Sr的比例，可使得第一顏色發光頻譜102a往短波範圍移動(如第4A圖所示之102a’波形)。此時第一顏色發光頻譜102a’中超出590nm區域之第一面積A1會相對較小，且第一面積A1相對於第二顏色發光頻譜面積AR之比例可小於或等於10%。
在本發明另一具體實施例中，例如第二顏色發光頻譜202a表現為紅色時，可採用氮化物類或硫化物類之螢光粉作為第二顏色發光層202，其中以選用硫化物類之表現較 佳。藉由調整氮化物類中之N離子成分例如增加N的比例，或是調整硫化物類中之Ca、Sr、Ba等離子成分例如降低Ba或者增加Ca或Sr的比例，可使得第二顏色發光頻譜202a往長波範圍移動(如第4B圖所示之202a’波形)。此時第二顏色發光頻譜202a’中低於590nm區域之第二面積A2會相對較小，且第二面積A2相對於第一顏色發光頻譜面積AG之比例可小於或等於5%。
請再參閱到第5圖，本發明之另一實施例亦可以將第一發光元件100及第二發光元件200分別設置於不同之封裝體P中，並且呈彼此交錯之型式排列於載板300上。應了解的是，本發明中所提供之背光模組均可以側邊式或者直下式入光之型式應用於一液晶顯示器。
綜合所述，本發明提供一種背光模組，其包括一第一發光元件，該第一發光元件包括一第一藍光晶粒以及一第一顏色發光層，且第一顏色發光層具有一第一顏色發光頻譜，其中第一顏色發光頻譜於可見光波長範圍(380nm~780nm)具有一第一顏色發光頻譜面積，且至少70%的第一顏色發光頻譜面積係介於500nm至580nm之間；以及一第二發光元件，包括一第二藍光晶粒以及一第二顏色發光層，且第二顏色發光層具有一第二顏色發光頻譜，其中第二顏色發光頻譜於可見光波長範圍(380nm~780nm)具有一第二顏色發光頻譜面積，且至少60%的第二顏色發光頻譜面積係介於600nm至680nm之間，藉由設計第一顏色發光頻譜中超出590nm之區域具有一第一面積，且第一面積小於等於第二顏色發光頻譜面積的10%；抑或是設計第 二顏色發光頻譜中低於590nm之區域具有一第二面積，且第二面積小於等於第一顏色發光頻譜面積的5%，使得本發明之LED型背光模組可解決傳統混光型LED之色光頻譜相互影響之問題，並進而提供顯示器之高色彩飽和度之表現。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧第一發光元件
101‧‧‧第一藍光晶粒
102‧‧‧第一顏色發光層
101a‧‧‧第一藍光頻譜
102a、102a’‧‧‧第一顏色發光頻譜
200‧‧‧第二發光元件
201‧‧‧第二藍光晶粒
202‧‧‧第二顏色發光層
201a‧‧‧第二藍光頻譜
202a、202a’‧‧‧第二顏色發光頻譜
300‧‧‧載板
A1‧‧‧第一面積
A2‧‧‧第二面積
AG‧‧‧第一顏色發光頻譜面積
AR‧‧‧第二顏色發光頻譜面積
E1、E2‧‧‧凹槽
P‧‧‧封裝體
S‧‧‧混色發光頻譜
S1‧‧‧第一發光頻譜
S2‧‧‧第二發光頻譜
第1圖係繪示CIE 1931色度圖以及傳統B+RG LED之色域表現；第2圖表示本發明一實施例之背光模組剖視圖；第3A圖表示第2圖中第一發光元件之發光頻譜示意圖；第3B圖表示第2圖中第二發光元件之發光頻譜示意圖；第3C圖表示由第3A、3B圖組成之混色發光頻譜示意圖；第4A圖表示第一顏色發光頻譜往短波範圍移動之示意圖；第4B圖表示第二顏色發光頻譜往長波範圍移動之示意圖；以及第5圖表示本發明另一實施例之背光模組剖視圖。
102a‧‧‧第一顏色發光頻譜
202a‧‧‧第二顏色發光頻譜
A1‧‧‧第一面積
A2‧‧‧第二面積
AG‧‧‧第一顏色發光頻譜面積
AR‧‧‧第二顏色發光頻譜面積
S‧‧‧混色發光頻譜

Claims (10)

  1. 一種背光模組，包括：一第一發光元件，包括一第一藍光晶粒以及一第一顏色發光層，該第一顏色發光層具有一第一顏色發光頻譜，該第一顏色發光頻譜具有一第一顏色發光頻譜面積，其中至少70%的該第一顏色發光頻譜面積係介於500nm至580nm之間；以及一第二發光元件，包括一第二藍光晶粒以及一第二顏色發光層，該第二顏色發光層具有一第二顏色發光頻譜，該第二顏色發光頻譜具有一第二顏色發光頻譜面積，其中至少60%的該第二顏色發光頻譜面積係介於600nm至680nm之間，其中該第一顏色發光頻譜中超出590nm之區域具有一第一面積，且該第一面積小於等於該第二顏色發光頻譜面積的10%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該第一顏色發光頻譜所表現之顏色為綠色，且該第二顏色發光頻譜所表現之顏色為紅色。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該背光模組更包括複數個封裝體，且該第一顏色發光層與該第二顏色發光層係設置於相同之該些封裝體中。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中該些封裝體分別具有兩個凹槽，且該第一顏色發光層與該第二顏色發光層係分別設置於該些凹槽中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該背光模組更包括複數個封裝體，且該第一顏色發光層與該第二 顏色發光層係分別設置於不同之該些封裝體中。
  6. 一種背光模組，包括：一第一發光元件，包括一第一藍光晶粒以及一第一顏色發光層，該第一顏色發光層具有一第一顏色發光頻譜，該第一顏色發光頻譜具有一第一顏色發光頻譜面積，其中至少70%的該第一顏色發光頻譜面積係介於500nm至580nm之間；以及一第二發光元件，包括一第二藍光晶粒以及一第二顏色發光層，該第二顏色發光層具有一第二顏色發光頻譜，該第二顏色發光頻譜具有一第二顏色發光頻譜面積，其中至少60%的該第二顏色發光頻譜面積係介於600nm至680nm之間，其中該第二顏色發光頻譜中低於590nm之區域具有一第二面積，且該第二面積小於等於該第一顏色發光頻譜面積的5%。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，其中該第一顏色發光頻譜所表現之顏色為綠色，且該第二顏色發光頻譜所表現之顏色為紅色。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，其中該背光模組更包括複數個封裝體，且該第一顏色發光層與該第二顏色發光層係設置於相同之該些封裝體中。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之背光模組，其中該些封裝體分別具有兩個凹槽，且該第一顏色發光層與該第二顏色發光層係分別設置於該些凹槽中。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之背光模組，其中該背光模組更包括複數個封裝體，且該第一顏色發光層與該第 二顏色發光層係分別設置於不同之該些封裝體中。
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