TWI666495B

TWI666495B - 背光模組

Info

Publication number: TWI666495B
Application number: TW107107480A
Authority: TW
Inventors: 張譯文
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-07-21
Also published as: TW201939130A

Abstract

本發明提供一種背光模組包含基板、多個光源晶片及擴散板；其中光源晶片設置於基板上。每一光源晶片包含有發光頂面及發光側面，並分別自發光頂面及發光側面發出光線。擴散板設置於基板上，並覆蓋光源晶片，擴散板中包含有多個擴散粒子。擴散板具有底面朝向基板，且底面上形成有複數個容置腔分別容納光源晶片。每一個容置腔均包含有腔頂面及腔側壁；腔頂面與該發光頂面相對，而腔側壁則與發光側面相對。腔頂面連接於腔側壁之頂緣以形成一折邊，至少部分的擴散粒子分佈於相鄰二容置腔之腔側壁之間。

Description

背光模組

本發明係關於一種直下式背光模組；具體而言，本發明係關於一種擴散板上形成有光源容置槽之直下式背光模組。

平面及曲面顯示裝置已被廣泛地應用於各式的電子裝置之中，例如行動電話、個人穿戴裝置、電視、交通工具用主機、個人電腦、數位相機、掌上型電玩等。然而隨著解析度、窄邊框、薄型化等規格要求的不斷提高，顯示裝置內的光學設計也隨之受到考驗。

以液晶顯示裝置為例，其光學表現通常與設置於顯示面板後方的背光模組息息相關。以傳統的直下式背光模組為例，為了在有限的厚度範圍達到較佳的光均勻效果，會在光源上方加設擴散板，以改變光線行進的方向並在光行進的過程中產生混光，以達到使光均勻分佈的效果。然而隨著對背光模組厚度減少的要求日漸嚴格，因此在光源及顯示面板間的空間也受到壓縮。此一狀況將使光的行進路程變短而無法充分混光，進而使均勻度受到影響，可能產生部分亮區或暗區而影響影像顯示的品質。另外，隨著節能的趨勢，也希望提高光線能量利用效率。

本發明之目的之一在於提供一種背光模組，可增加光線分佈的均勻度。

本發明之目的之一在於提供一種背光模組，可提高光線能量的使用效率。

背光模組包含基板、多個光源晶片及擴散板；其中光源晶片排列設置於基板上。每一光源晶片包含有發光頂面及發光側面，並分別自發光頂面及發光側面發出光線。擴散板設置於基板上，並覆蓋光源晶片，擴散板中包含有多個擴散粒子。擴散板具有底面朝向基板，且底面上形成有複數個容置腔分別容納光源晶片。每一個容置腔均包含有腔頂面及腔側壁；腔頂面與該發光頂面相對，而腔側壁則與發光側面相對。腔頂面連接於腔側壁之頂緣以形成一折邊，且至少部分的擴散粒子分佈於相鄰二容置腔之腔側壁之間。

當光線自發光頂面及發光側面發出後，光線即會抵達腔頂面及腔側壁，並進入擴散板內。接著光線即會經由分佈於擴散板內的擴散粒子改變行進方向，以產生擴散的效果。分佈於相鄰腔側壁間的擴散粒子則可改變經由腔側壁進入的光線之行進方向，而提升整體光線分佈的均勻性及能量使用效率。

100‧‧‧基板

200‧‧‧夾層

250‧‧‧透光填料

300‧‧‧光源晶片

310‧‧‧發光頂面

330‧‧‧發光側面

400‧‧‧光波長轉換材質

410‧‧‧第一光波長轉換材質

420‧‧‧第二光波長轉換材質

500‧‧‧擴散板

510‧‧‧底面

530‧‧‧容置腔

531‧‧‧腔頂面

533‧‧‧腔側壁

540‧‧‧折邊

550‧‧‧擴散粒子

570‧‧‧出光頂面

600‧‧‧投影平面

700‧‧‧光學膜片

圖1為背光模組之實施例元件爆炸圖；圖2A為背光模組之實施例剖視爆炸圖；圖2B為背光模組之實施例剖視圖；圖3為背光模組之實施例俯視圖；圖4為背光模組之實施例剖視圖；圖5為背光模組之另一實施例剖視圖；圖6為背光模組之又一實施例剖視圖；圖7為背光模組之再一實施例剖視圖。

本發明提供一種背光模組，其較佳可應用於顯示裝置上。顯示裝置較佳包含液晶顯示面板或電泳顯示面板等非自發性顯示面板；且較佳可應用於電腦顯示器、電視、監視器、車用主機上。此外，顯示裝置亦可運用於其他電子裝置上，例如作為手機、數位相機、掌上型遊樂器等的顯示屏幕。

圖1為背光模組之實施例元件爆炸圖，圖2A為背光模組之實施例剖視爆炸圖，與圖2B為背光模組之實施例剖視圖。如圖1及圖2A所示，背光模組包含基板100、多個光源晶片300及擴散板500。多個光源晶片300分別設置於基板100上。於一實施例中，基板100例如為電路板，以供承載光源晶片300。光源晶片300可為點光源晶片，例如發光二極體晶片，但不以此為限。光源晶片300例如可係呈行列矩陣排列設置於基板100上以在不同方向上形成數行及數列。然而在不同實施例中，光源晶片300亦可以其他方式排列設置。每一光源晶片300包含有發光頂面310及發光側面330，並分別自發光頂面310及發光側面330發出光線。發光頂面310位於光源晶片300相反於基板100之一側，而發光側面330則圍繞著發光頂面310設置。

如圖1、圖2A與圖2B所示，擴散板500設置於基板100上，並覆蓋光源晶片300。擴散板500具有底面510朝向基板100，且底面510上形成有複數個容置腔530分別容納光源晶片300。每一個容置腔530均包含有腔頂面531及腔側壁533；腔頂面531與該發光頂面310相對，而腔側壁533則與發光側面330相對。腔頂面531連接於腔側壁533之頂緣以形成一折邊540；換言之，腔頂面531與腔側壁533之連接處夾成鈍角、直角或銳角。腔頂面531較佳為平面，且腔側壁533較佳與腔頂面531垂直而形成為立面。如圖2B所示，於一實施例中，腔頂面531與發光頂面310之間及腔側壁533與發光側面330之間均間隔有夾層200，但不以此為限。

如圖2A及圖2B所示，擴散板500中包含有複數擴散粒子550，且至少部分的擴散粒子550分佈於相鄰二容置腔530之腔側壁533之間。當發光頂面310及發光側面330發出光線後，光線即會抵達腔頂面531及腔側壁533，並進入擴散板500內。接著光線即會經由分佈於擴散板500內的擴散粒子550改變行進方向，以產生擴散的效果。分佈於相鄰腔側壁533間的擴散粒子550則可改變經由腔側壁533進入的光線之行進方向，而提升整體光線分佈的均勻性，並提高整體光線能量的使用效率。

圖3為背光模組之實施例俯視圖。於一實施例中，如圖3所示，在平行發光頂面310的投影平面600上，發光頂面310及腔頂面531分別具有各自的投影範圍。在平行發光頂面310的投影平面600上，發光頂面310之投影範圍可完全落入腔頂面531之投影範圍內。上述之投影平面係為一虛擬之平面，而可以為平行於發光頂面310之任意平面。在此實施例中，發光頂面310之投影範圍例如為矩形，而腔頂面531之投影範圍例如為橢圓形，且矩形的範圍完全被橢圓形的範圍所覆蓋。如圖3所示，形成為矩形的發光頂面310可具有長邊X及短邊Y；形成為橢圓形的腔頂面531可具有長軸A及短軸B。於一實施例中，長邊X與長軸A平行，短邊Y與短軸B平行。在一實施例中，長邊X與短邊Y之長度比例相同於長軸A與短軸B之長度比例，以使得光線在各方向上的均勻性及光線能量使用效率皆得以提升。

上述之實施例係以橢圓形的腔頂面531與矩形的發光頂面310搭配。然而在不同實施例中，亦可以圓形的腔頂面531與矩形的發光頂面310搭配、以圓形的腔頂面531與圓形的發光頂面310搭配、以矩形的腔頂面531與矩形的發光頂面310搭配或其他不同的形狀搭配方式。矩形例如可包括正方形或長方形。

圖4為背光模組之實施例剖視圖。於一實施例中，如圖4所示，擴散板500可具有出光頂面570與底面510相對，且兩者大致為平行。出光頂面570與底面510間具有第一厚度T₁，出光頂面570與腔頂面531間具有第二厚度T₂，且第二厚度T₂係可不小於第一厚度T₁之1/2，以確保能達到較佳的混光效果。上述的厚度係指在垂直於出光頂面570方向上的厚度。於一實施例中，光源晶片300具有一高度H，第一厚度T₁可不小於高度H的2倍。上述高度H量測方向與上述的厚度量測方向大致平行。藉由上述的設計，可進一步使自擴散板500出光時位於光源晶片300正上方的光線及其他位置的光線得以更為均勻。

圖5為背光模組之另一實施例剖視圖。於一實施例中，如圖5所示，夾層200(示於圖2B)內可填充有透光填料250。透光填料250例如可係由光硬化材料製成，且其折射率與擴散板500較佳為接近或相同。例如，透光填料250之折射率與擴散板500折射率之差距較佳小於擴散板500之折射率與空氣折射率之差距。此外，透光填料250中可包含有光波長轉換材質400。於一實施例中，光波長轉換材質400例如為YAG之單一螢光粉、經混合的多種螢光粉、量子點或上述的組合，而光源晶片300則可產生藍色的光線。當光線通過透光填料250時，光波長轉換材質400即可受激發而產生如黃色、綠色、紅色等不同色光，並可與光源晶片300原本產生的藍光進行混光。

圖6為背光模組之又一實施例剖視圖。於一實施例中，如圖6所示，擴散板500的出光頂面570上另設置有光學膜片700。光學膜片700中包含有第一光波長轉換材質410。第一光波長轉換材質410例如可為YAG之單一螢光粉、經混合的多種螢光粉、量子點或上述的組合，而光源晶片300可產生藍色的光線。當光線通過光學膜片700時，第一光波長轉換材質410即可受激發而產生如黃色、綠色、紅色等不同色光，並可與光源晶片300原本產生的藍光進行混光。光波長轉換材質配置於光學膜片中係較容易製備。

圖7為背光模組之再一實施例剖視圖。於一實施例中，如圖7所示，除了光學膜片700內包含有第一光波長轉換材質410外，擴散板500中另包含有第二光波長轉換材質420。第二光波長轉換材質420例如為YAG之單一螢光粉、經混合的多種螢光粉、量子點或上述的組合，但其受光激發而產生的色光可與第一光波長轉換材質410不同。例如第一光波長轉換材質410受激發後可產生紅光，而第二光波長轉換材質420受激發後可產生綠光，再與光源晶片300原本產生的藍光進行混光，即可調配出所需的背光顏色。因為第一光波長轉換材質410位於光學膜片700內，第二光波長轉換材質420位於擴散板500內，第一光波長轉換材質410與第二光波長轉換材質 420分屬不同層，可避免位於同層的兩種光波長轉換材質顆粒差異太大導致的材料聚合缺陷。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

Claims

一種背光模組，包含：一基板；複數個光源晶片，分別設置於該基板上；其中，每一該光源晶片包含一發光頂面及一發光側面，並分別自該發光頂面及該發光側面發出光線；以及一擴散板，設置於該基板上，並覆蓋該些光源晶片；其中該擴散板中包含有複數個擴散粒子；其中，該擴散板具有一底面朝向該基板，該底面上形成有複數個容置腔分別容納該些光源晶片，每一該容置腔包含一腔頂面及一腔側壁分別與該發光頂面及該發光側面相對，該腔頂面連接於該腔側壁之頂緣以形成一折邊，至少部分該些擴散粒子分佈於相鄰二該容置腔之該些腔側壁之間；以及在平行該發光頂面的一投影平面上，該發光頂面之投影範圍為一矩形，該腔頂面之投影範圍為一橢圓形。
如請求項1所述之背光模組，其中在平行該發光頂面的該投影平面上，該發光頂面之投影範圍完全落入該腔頂面之投影範圍內。
如請求項1所述之背光模組，其中該發光頂面具有一長邊及一短邊；該腔頂面具有一長軸及一短軸，該長邊與該長軸平行，該短邊與該短軸平行。
如請求項3所述之背光模組，其中該長邊與該短邊之比例相同於該長軸與該短軸之比例。
如請求項1所述之背光模組，其中該擴散板具有一出光頂面與該底面相對，該出光頂面與該底面間具有一第一厚度，該出光頂面與該腔頂面間具有一第二厚度，該第二厚度不小於該第一厚度之1/2。
如請求項1所述之背光模組，其中該擴散板具有一出光頂面與該底面相對，該出光頂面與該底面間具有一第一厚度，該光源晶片具有一高度，該第一厚度不小於該高度的2倍。
如請求項1所述之背光模組，其中該腔頂面與該發光頂面間及該腔側壁與該發光側面間夾有一夾層。
如請求項7所述之背光模組，進一步包含一透光填料填充於該夾層，其中該透光填料中包含有一光波長轉換材質。
如請求項1所述之背光模組，進一步包含一光學膜片，其中該擴散板具有一出光頂面與該底面相對，該光學膜片配置於該出光頂面上，該光學膜片中包含有一第一光波長轉換材質。
如請求項9所述之背光模組，其中該擴散板中包含有一第二光波長轉換材質。