TWI625572B - 光源模組 - Google Patents

Abstract

一種光源模組，其包括導光板、光源以及量子點層。導光板具有出光面、底面以及入光面，其中底面與出光面相對，且入光面連接底面與出光面。光源配置在入光面旁。量子點層配置在出光面以及底面的其中至少一者上。

Description

光源模組

本發明是有關於一種光源模組，且特別是有關於一種具有量子點層的光源模組。

量子點是一種具有良好吸光及發光特性的材料，其半高寬(Full Width at Half-maximum,FWHM)窄、發光效率高且具有相當寬的吸收頻譜，擁有很高的色彩純度與飽和度。因此，量子點元件近年來已逐漸被應用在顯示技術中，以使顯示裝置的影像畫面具有廣色域及高色彩飽和度。在習知技術中，量子點元件通常是藉由邊框固定機構固定在光源模組中。然而，這樣的做法除了增加組裝工序之外，還會增加光源模組整體的厚度。

本發明提供一種光源模組，其適於減少邊框固定機構設計、降低組裝工序以及減少光源模組整體的厚度。

本發明的一種光源模組，其包括導光板、光源以及量子點層。導光板具有出光面、底面以及入光面，其中底面與出光面 相對，且入光面連接底面與出光面。光源配置在入光面旁。量子點層配置在出光面以及底面的其中至少一者上。

在本發明的一實施例中，量子點層與出光面或底面直接接觸，且量子點層的折射率小於導光板的折射率。

在本發明的一實施例中，量子點層包括阻水氧的物質。

在本發明的一實施例中，量子點層形成有多個微結構。

在本發明的一實施例中，量子點層包括多個光散射粒子。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括光學匹配層。光學匹配層配置在量子點層與導光板之間，且光學匹配層的折射率小於導光板的折射率。

在本發明的一實施例中，光學匹配層的材質包括氟化鎂、聚四氟乙烯、光學膠或氧化金屬。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括隔離層，其中量子點層配置在隔離層與導光板之間。

在本發明的一實施例中，隔離層還包覆量子點層的側壁面。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括隔離框。隔離框包覆量子點層的側壁面。

在本發明的一實施例中，隔離層形成有多個微結構。

在本發明的一實施例中，隔離層包括多個光散射粒子。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括微結構層。微結構層配置在隔離層上。

在本發明的一實施例中，底面形成有多個微結構。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括反射片，其中底面位於出光面與反射片之間。

在本發明的一實施例中，光源模組更包括黏著層，其中反射片透過黏著層而與導光板接合，且黏著層的折射率小於導光板的折射率。

基於上述，在本發明實施例的光源模組中，量子點層配置在導光板上，因此光源模組可減少邊框固定機構設計並降低組裝工序，而光源模組整體的厚度亦得以減縮。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10、10A‧‧‧導光板

20‧‧‧光源

30、30A、30B‧‧‧量子點層

40‧‧‧反射片

50‧‧‧擴散片

60‧‧‧稜鏡片

70、70A‧‧‧光學匹配層

80、80A、80B、80C、80D‧‧‧隔離層

90‧‧‧隔離框

100‧‧‧微結構層

110‧‧‧黏著層

H70‧‧‧厚度

LM1、LM2、LM3、LM4、LM5、LM6、LM7、LM8、 LM9、LM10、LM11、LM12、LM13、LM14、LM15、LM16、LM17、LM18、LM19‧‧‧光源模組

MS1、MS2、MS3、MS4‧‧‧微結構

SB‧‧‧底面

SC‧‧‧光散射粒子

SE‧‧‧出光面

SI‧‧‧入光面

SS‧‧‧側壁面

ST‧‧‧上表面

圖1至圖19分別是依照本發明的實施例的光源模組的剖面示意圖。

圖1至圖19分別是依照本發明的實施例的光源模組的剖面示意圖。請先參照圖1，光源模組LM1包括導光板10、光源20以及量子點層30。導光板10適於傳遞來自光源20的光束，其材質可以是玻璃或塑膠。塑膠可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 或聚碳酸酯(PC)，但不以此為限。

導光板10具有出光面SE、底面SB以及入光面SI，其中底面SB與出光面SE相對，且入光面SI連接底面SB與出光面SE。導光板10可以是任一種型式的導光板。舉例而言，導光板10可以是圖1所繪示的平板導光板，其底面SB平行於出光面SE，且入光面SI垂直於底面SB與出光面SE，但不以此為限。在另一實施例中，導光板10也可以是楔形導光板，其底面SB傾斜於出光面SE，且入光面SI不垂直於底面SB。以下實施例的導光板10雖皆繪示為平板導光板，但亦可為其他型式的導光板(如楔形導光板)，於下便不再重述。

光源20配置在入光面SI旁，且適於朝入光面SI射出光束。光源20可以包括多個發光二極體，如發光二極體或雷射二極體，且這些發光二極體可以是單色發光二極體或多色發光二極體。也就是說，光束可以是光束或雷射光束，且光束可以是單色光束或多色光束。

來自光源20的光束經由入光面SI進入導光板10後，經由全內反射(Total Internal Reflection,TIR)而傳遞於導光板10中。導光板10的底面SB可設置多個微結構(如V形溝槽或網點，未繪示於圖1)，以破壞全內反射，使光束自出光面SE射出。藉由調變微結構的形狀以及分布可控制自出光面SE射出的光型。

光源模組LM1可進一步包括反射片40。反射片40設置在底面SB下方，且底面SB位於出光面SE與反射片40之間，以 將自底面SB射出的光束反射回導光板10中，進而提升光的利用率。

量子點層30設置於光束的傳遞路徑上，例如可設置在出光面SE以及底面SB的其中至少一者上，以藉由吸收上述光束的一部分而被激發另一種波長(顏色)的光束。激發光束的波長與量子點的粒徑相關。在本實施例中，量子點層30中的量子點可具有單一或多種粒徑。也就是說，量子點層30可被激發出單一或多種顏色的光束。舉例而言，光源20所輸出的光束可為藍光，而量子點層30可吸收部分的藍光並轉換成紅光以及綠光，但不以此為限。

除了量子點之外，量子點層30還可包括基質層，且量子點分布於基質層中。量子點層30可以塗佈或是噴印等方式直接形成在出光面SE上。也就是說，量子點層30與導光板10(出光面SE)可直接接觸，且量子點層30與導光板10之間沒有設置其他的膜層。在此架構下，量子點層30的折射率(如基質層的折射率)小於導光板10的折射率，以使光束能夠藉由全內反射而傳遞於導光板10中。然而，本發明不以此為限。在其他實施例中，量子點層30可配置在底面SB上。或者，量子點層30也可配置在出光面SE以及底面SB上。再者，量子點層30與導光板10之間可設置其他的膜層。舉例而言，量子點層30可預先形成在一薄膜上再貼附至導光板10，但不以此為限。

依據不同的需求，量子點層30可進一步包括其他材質。 舉例而言，為降低水氣及氧氣造成量子點變質，量子點層30可進一步包括阻水氧的物質，但不以此為限。

相較於藉由邊框固定機構來固定量子點元件，本實施例藉由將量子點層30配置在導光板10上，除了可減少邊框固定機構設計以及組裝工序之外，還可使光源模組LM1整體的厚度得以減縮。

依據不同的需求，光源模組LM1可進一步包括其他元件。舉例而言，光源模組LM1可進一步包括至少一擴散片50以及至少一稜鏡片60。擴散片50以及稜鏡片60依序堆疊於出光面SE上方。在其他實施例中，可省略擴散片50以及稜鏡片60的其中至少一者。以下實施例皆可同此改良，於下便不再重述。

以下藉由圖2至圖19說明光源模組的其他實施型態，其中相同或相似的元件以相同或相似的標號表示，於下便不再重述。

請參照圖2，光源模組LM2相似於圖1的光源模組LM1。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM2進一步包括光學匹配層70。光學匹配層70配置在量子點層30與導光板10之間。在此架構下，可以不用限制量子點層30的折射率，但光學匹配層70的折射率小於導光板10的折射率，以使光束能夠藉由全內反射而傳遞於導光板10中。具體地，光學匹配層70的折射率可介於1至1.4之間，且其厚度H70例如大於1微米。舉例而言，光學匹配層70的材質可包括氟化鎂(MgF₂)、聚四氟乙烯(Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene,PTFE)或光學膠。或者，光學匹配 層70的材質可以是其他高分子材質，其可塗佈於導光板10上，且其膜層中具有多個奈米孔洞。或者，光學匹配層70的材質可包括其他絕緣材質或氧化金屬，並可具有多個奈米狀空隙結構。

請參照圖3，光源模組LM3相似於圖1的光源模組LM1。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM3進一步包括隔離層80，其中量子點層30配置在隔離層80與導光板10之間。隔離層80適於保護量子點層30，其除了可提供防刮、耐磨等功能之外，還可進一步用以阻擋水氣及氧氣。如此，量子點層30不一定要包括阻水氧的物質。舉例而言，隔離層80的材質可包括高阻氣性的透光材料，如聚偏二氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVA)、金屬類薄膜(如鋁箔與蒸鍍膜)、氧化矽、氮化矽、氧化鋁蒸鍍膜或尼龍奈米複合材料等，但不以此為限。

請參照圖4，光源模組LM4相似於圖2的光源模組LM2。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM4進一步包括隔離層80。隔離層80的相關內容請參照圖3對應的描述，於此不再重述。

請參照圖5，光源模組LM5相似於圖3的光源模組LM3。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM3中，隔離層80覆蓋在量子點層30的上表面ST上且曝露出量子點層30的側壁面SS。在光源模組LM5中，隔離層80A不僅覆蓋在量子點層30的上表面ST上，還包覆量子點層30的側壁面SS。

請參照圖6，光源模組LM6相似於圖3的光源模組LM3。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM6進一步包括隔離框90。 隔離框90包覆量子點層30的側壁面SS，而隔離層80B覆蓋在量子點層30的上表面ST以及隔離框90上。具體地，可先以隔離材料製作隔離框90。再將量子點材料以塗佈或噴印等方式設置在隔離框90中，而形成量子點層30。然後再於量子點層30以及隔離框90上形成隔離層80B，其中隔離框90與隔離層80B可採用相同或不同的隔離材料。

請參照圖7，光源模組LM7相似於圖5的光源模組LM5。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM7進一步包括光學匹配層70。光學匹配層70的相關內容請參照圖2對應的描述，於此不再重述。

請參照圖8，光源模組LM8相似於圖6的光源模組LM6。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM8進一步包括光學匹配層70。光學匹配層70的相關內容請參照圖2對應的描述，於此不再重述。

請參照圖9，光源模組LM9相似於圖2的光源模組LM2。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM9中，量子點層30A形成有多個微結構MS1。微結構MS1例如可以黃光製程或壓印等方式製作。依據不同的設計需求，微結構MS1可具有不同的形狀以及排列間格，而不以圖9繪示者為限。在本實施例中，微結構MS1可用於散射自導光板10射出的光束，進而提升出光的均勻性。因此，光源模組LM9可以減少擴散片的片數，或者更進一步可以不用設置圖2中的擴散片50。另外，在本實施例的架構下，若量子 點層30A的折射率小於導光板10的折射率，亦可省略光學匹配層70。

請參照圖10，光源模組LM10相似於圖3的光源模組LM3。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM10中，隔離層80C形成有多個微結構MS2。微結構MS2例如可以黃光製程或壓印等方式製作。依據不同的設計需求，微結構MS2可具有不同的形狀以及排列間格，而不以圖10繪示者為限。在本實施例中，微結構MS2可用於散射自導光板10射出的光束，進而提升出光的均勻性。因此，光源模組LM10可以減少擴散片的片數，或者更進一步可以不用設置圖3中的擴散片50。

在本實施例中，隔離層80C覆蓋在量子點層30的上表面ST上且曝露出量子點層30的側壁面SS。然而，在另一實施例中，隔離層80C可進一步覆蓋量子點層30的側壁面SS。或者，光源模組LM10可進一步包括圖6所示的隔離框90，以包覆量子點層30的側壁面SS。

請參照圖11，光源模組LM11相似於圖4的光源模組LM4。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM11中，隔離層80C形成有多個微結構MS2。隔離層80C的相關內容請參照圖10對應的描述，於此不再重述。

請參照圖12，光源模組LM12相似於圖4的光源模組LM4。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM12進一步包括微結構層100。微結構層100配置在隔離層80上且包括多個微結構 MS3。微結構層100例如可以網印網點或是壓印微結構等方式製作。依據不同的設計需求，微結構MS3可具有不同的形狀以及排列間格，而不以圖12繪示者為限。在本實施例中，微結構MS3可用於散射自導光板10射出的光束，進而提升出光的均勻性。因此，光源模組LM12可以減少擴散片的片數，或者更進一步可以不用設置圖4中的擴散片50。

請參照圖13，光源模組LM13相似於圖2的光源模組LM2。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM13中，量子點層30B進一步包括多個光散射粒子SC。光散射粒子SC適於散射自導光板10射出的光束，進而提升出光的均勻性。因此，光源模組LM13可以減少擴散片的片數，或者更進一步可以不用設置圖2中的擴散片50。另外，在本實施例的架構下，若量子點層30B的折射率小於導光板10的折射率，亦可省略光學匹配層70。

請參照圖14，光源模組LM14相似於圖3的光源模組LM3。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM14中，隔離層80D進一步包括多個光散射粒子SC。光散射粒子SC適於散射自導光板10射出的光束，進而提升出光的均勻性。因此，光源模組LM14可以減少擴散片的片數，或者更進一步可以不用設置圖3中的擴散片50。

在本實施例中，隔離層80D覆蓋在量子點層30的上表面ST上且曝露出量子點層30的側壁面SS。然而，在另一實施例中，隔離層80D可進一步覆蓋量子點層30的側壁面SS。或者，光源 模組LM14可進一步包括圖6所示的隔離框90，以包覆量子點層30的側壁面SS。

請參照圖15，光源模組LM15相似於圖11的光源模組LM11。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM15中，導光板10A的底面SB形成有多個微結構MS4。依據不同的設計需求，微結構MS4可具有不同的形狀以及排列間格，而不以圖15繪示者為限。另應說明的是，其他實施例的導光板10的底面SB亦可選擇性地形成有微結構MS4，但不以此為限。

請參照圖16，光源模組LM16相似於圖15的光源模組LM15。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM16進一步包括黏著層110，其中反射片40透過黏著層110而與導光板10接合。在此架構下，黏著層110的折射率小於導光板10的折射率，以使光束能夠藉由全內反射而傳遞於導光板10中。另應說明的是，其他實施例的反射片40亦可透過黏著層110而與導光板10接合，但不以此為限。

請參照圖17，光源模組LM17相似於圖1的光源模組LM1。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM17中，量子點層30配置在導光板10的底面SB上，使得量子點層30位於導光板10與反射片40之間。圖2至圖15的實施例亦可同此改良。以圖4為例，光學匹配層70、量子點層30以及隔離層80可依序配置在底面SB上。此外，在反射片40透過黏著層110而與導光板10接合的情況下(參見圖16)，可先於底面SB上依序形成光學匹 配層(如果有的話)、量子點層以及隔離層(如果有的話)，再透過黏著層110將反射片40與導光板10接合。

請參照圖18，光源模組LM18相似於圖17的光源模組LM17。兩者的主要差異如下所述。在光源模組LM18中，導光板10A的底面SB形成有多個微結構MS4。量子點層30配置在導光板10的底面SB上。光源模組LM18進一步包括隔離層80。隔離層80配置在量子點層30上，且量子點層30位於導光板10A與隔離層80之間。隔離層80的相關內容請參照圖3對應的描述，於此不再重述。在本實施例中，隔離層80曝露出量子點層30的側壁面SS。然而，在另一實施例中，隔離層80可覆蓋量子點層30的側壁面SS。或者，光源模組LM18可進一步包括圖6所示的隔離框90，以包覆量子點層30的側壁面SS。

請參照圖19，光源模組LM19相似於圖18的光源模組LM18。兩者的主要差異如下所述。光源模組LM19進一步包括光學匹配層70A。光學匹配層70A配置在量子點層30與導光板10之間。光學匹配層70A的相關內容請參照圖2對應的描述，於此不再重述。在本實施例中，隔離層80曝露出量子點層30的側壁面SS。然而，在另一實施例中，隔離層80可覆蓋量子點層30的側壁面SS。或者，光源模組LM19可進一步包括圖6所示的隔離框90，以包覆量子點層30的側壁面SS。

綜上所述，在本發明實施例的光源模組中，量子點層配置在導光板上，因此光源模組可減少邊框固定機構設計並降低組 裝工序，而光源模組整體的厚度亦得以減縮。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (14)

1. 一種光源模組，包括：一導光板，具有一出光面、一底面以及一入光面，其中該底面與該出光面相對，且該入光面連接該底面與該出光面；一光源，配置在該入光面旁；以及一量子點層，配置在該出光面以及該底面的其中至少一者上，其中該量子點層與該出光面或該底面直接接觸，該量子點層的折射率小於該導光板的折射率，且該量子點層形成有多個微結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該量子點層包括阻水氧的物質。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該量子點層包括多個光散射粒子。
4. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，更包括：一光學匹配層，配置在該量子點層與該導光板之間，且該光學匹配層的折射率小於該導光板的折射率。
5. 如申請專利範圍第4項所述的光源模組，其中該光學匹配層的材質包括氟化鎂、聚四氟乙烯、光學膠或氧化金屬。
6. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，更包括：一隔離層，其中該量子點層配置在該隔離層與該導光板之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述的光源模組，其中該隔離層還包覆該量子點層的側壁面。
8. 如申請專利範圍第6項所述的光源模組，更包括：一隔離框，包覆該量子點層的側壁面。
9. 如申請專利範圍第6項所述的光源模組，其中該隔離層形成有多個微結構。
10. 如申請專利範圍第6項所述的光源模組，其中該隔離層包括多個光散射粒子。
11. 如申請專利範圍第6項所述的光源模組，更包括：一微結構層，配置在該隔離層上。
12. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，其中該底面形成有多個微結構。
13. 如申請專利範圍第1項所述的光源模組，更包括：一反射片，其中該底面位於該出光面與該反射片之間。
14. 如申請專利範圍第13項所述的光源模組，更包括：一黏著層，其中該反射片透過該黏著層而與該導光板接合，且該黏著層的折射率小於該導光板的折射率。