TWI723690B

TWI723690B - 背光模組及其應用

Info

Publication number: TWI723690B
Application number: TW108146631A
Authority: TW
Inventors: 蘇志杰
Original assignee: 佳世達科技股份有限公司
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-04-01
Also published as: TW202125065A

Abstract

一種背光模組，包括：透光殼體、第一發光元件、第一光轉換層以及導光板。透光殼體包括第一頂板以及第一立壁，第一立壁與第一頂板連接，並夾非180°角，且共同定義出第一混光空間。第一發光元件，位於第一混光空間中，以提供第一色光。第一光轉換層，位於第一頂板上，用以將第一色光轉換成第二色光。導光板具有入光面與出光面，該第一頂板位於入光面與第一發光元件之間，第二色光由入光面進入再由出光面射出。

Description

背光模組及其應用

本揭露書是有關於一種顯示裝置及其應用，特別是一種背光模組及其應用。

隨著光電產業的蓬勃發展，液晶顯示器(liquid crystal display；簡稱LCD)被廣泛的應用在電視(Television；TV)、螢幕(monitor)、筆記型電腦(notebook；NB)、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)以及行動電話(cell phone)等可攜式電子裝置中。由於，液晶顯示器為一種非自發光之平面顯示器，需要靠外加之背光源或是側光源來提供照明。例如，採用背光模組來提供高亮度與高均勻性的照明，使得液晶顯示器能夠有效率的顯示出高畫質的畫面。

典型的背光模組，多採用螢光粉(phosphor)搭配發光二極體(White LED，WLED)作為背光源形成白光，再經過彩色濾光片(color filter)來產生紅/綠/藍(RGB)三種顏色的色光，以提供液晶顯示面板進行呈像。而為了降低背光模組的亮度損失、提高背光利用率以及防止彩色濾光片之色彩串擾(cross talk)。目前已有技術採用光致發光量子點(Photo-emissive quantum dot)結構來取代習知的螢光粉，利用半導體奈米晶體或其他材料的奈米粒子所提供的量子局限效應(Quantum confinement effect)，將電子與電洞被局限在奈米材料內形成自組的穩定態，進行波長轉換，獲得所希望的色光。相較於傳統以螢光粉搭配發光二極體和彩色濾光片的顯色方式，具有更好的光利用效率及色彩飽和度的發光特性，進而提升顯示影像的色域空間(color gamut)。

然而，傳統的作法是採用印刷、蝕刻或噴塗的方式，將光致發光量子點結構整片形成在光學膜片(例如，量子點增強膜(Quantum dot enhancement film,QDEF)之上，再搭配發光二極體背光源進行組裝。這種作法，加工面積較大，耗費的材料較多，導致製造成本居高不下。為了藉決此一問題，目前已根據發光二極體背光源的位置，將量子點直接印刷在導光板(Light Guide Plate，LGP)表面。此一作法，雖然能減少光學膜片的厚度堆疊，達到薄型化效果，但仍會發生量子點分佈不均勻的問題。而且，導光板表面溫度較高，量子點所受到的光能量更為強烈，易受到光能和熱能以及水氣影響，反而對量子點的使用壽命與其可靠度形成更加嚴苛的考驗。

因此，有需要提供一種先進的背光模組及其應用，來解決習知技術所面臨的問題。

本說明書的一實施例揭露一種背光模組，此背光模組包括：透光殼體、第一發光元件、第一光轉換層以及導光板。透光殼體包括第一頂板以及第一立壁，第一立壁與第一頂板連接，並夾非180°角，且共同定義出第一混光空間。第一發光元件，位於第一混光空間中，以提供第一色光。第一光轉換層，位於第一頂板上，用以將第一色光轉換成第二色光。導光板具有入光面與出光面，該第一頂板位於入光面與第一發光元件之間，第二色光由入光面進入再由出光面射出。

本說明書的另一實施例揭露一種顯示裝置，包括如前所述的背光模組以及一顯示介質。此一顯示介鄰接於背光模組的導光板的出光面。

本說明書的另一實施例揭露一種背光模組，包括：透光殼體、第一發光元件、第二發光元件、第一光轉換層以及導光板。透光殼體，包括連接片、第一蓋體以及第二蓋體，連接板連接第一蓋體與第二蓋體的底部，第一蓋體具有第一混光空間，第二蓋體具有第二混光空間。第一發光元件位於第一混光空間中，以提供第一色光；第二發光元件位於第二混光空間中，以提供第一色光，第一發光元件與第二發光元件固定於基板上，透光殼體覆蓋基板。第一光轉換層位於第一蓋體與第二蓋體上，用以將第一色光轉換成第二色光。導光板位於第一蓋體與第二蓋體上方，導光板具有入光面與出光面，第二色光由入光面進入導光板，再由出光面射出。

根據上述實施例，本說明書的實施例是在提供一種背光模組及其應用。此背光模組係提供一種由塑化板材預鑄成型的透光殼體。其中，透光殼體具有由一個頂板和至少一個與頂板連接的立壁所構成的蓋體；頂板和立壁之間夾一個非180°角，以共同定義出一個可容納發光元件的混光空間。並將包含有量子點的可透光材質，塗佈於此蓋體的頂板上，形成與發光元件元件自對準的圖案化光轉換層。

由於，蓋體係套設在發光元件外側，且蓋體的頂板直接鄰接於導光板入光面。因此，可以有效縮短發光元件、透光殼體和導光板之間的距離，有助於背光模組的薄型化。又因為採用自對準的圖案化光轉換層，而非全面塗佈量子點的量子點增強膜，故而可達到減少加工面積和製程步驟，節省材料耗費而大幅降低製造成本的目的。另外，藉由透光殼體的實質阻隔，以及透光殼體和發光元件之間的空氣間隙，可以緩和發光元件所發射的光能和熱能造成光轉換層老化、劣化的不利影響。有效提高背光模的使用壽命和操作可靠度。

10、20、30:顯示裝置

100、200、300:背光模組

100a、200a、300a:背光模組的出光側

110、210、310:顯示介質

101、201、301:背板

101a、201a、301a:背板的凹室開口

101b、201b、301b:背板的凹室底部

102、202、302:透光殼體

102T、202T、302T:第一頂板

102S、202S、302S:第一立壁

102A、202A、302A:第一蓋體

102A1、202A1、302A1:第一蓋體的內表面

102A2、202A2、302A2:第一蓋體的外表面

102C:延伸部

103、203、303:第一發光元件

103a、223、323:基板

103b、203a、213a、303a、313a:發光二極體晶粒

104、204、304:第一光轉換層

105、205、305:導光板

105a、205a、305a:導光板入光面

105b、205b、305b:導光板出光面

106、206、306:第一混光空間

107:空氣間隙

114、214:第二光轉換層

202D、302D:連接板

202T1:第一頂板的第一表面

202T2:第一頂板的第二表面

212T1:第二頂板的第三表面

212T2:第二頂板的第四表面

213、313:第二發光元件

212T、312T:第二頂板

212S、312S:第二立壁

212A、312A:第二蓋體

212A1、312A1:第二蓋體的內表面

212A2、312A2:第二蓋體的外表面

G:間隔

D:導光板厚度方向

θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6:非180°角

L1、L1’:第一色光

L11:往第一頂板和第二頂板發射的第一色光

L12:直接投射至第二光轉換層的第一色光

L13:穿過第一頂板和第二頂板的第一色光

L1r:被反射的第一色光

L2、L2’、L21、L22:第二色光

為了對本說明書之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉數個實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：第1圖係根據本說明書的一實施例所繪示的一種顯示裝置的部分結構剖面示意圖；第2A圖係根據本說明書的另一實施例所繪示的一種顯示裝置的部分結構透視圖；第2B圖係根據第2A圖所繪示的顯示裝置部分結構剖面示意圖；以及第3圖係根據本說明書的又一實施例所繪示的一種顯示裝置的部分結構剖面示意圖。

本說明書是提供一種背光模組及其應用，用以降低背光模組的製造成本，同時提高其使用壽命與可靠度。為了對本說明書之上述實施例及其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉複數個較佳實施例，並配合所附圖式作詳細說明。

但必須注意的是，這些特定的實施案例與方法，並非用以限定本發明。本發明仍可採用其他特徵、元件、方法及參數來加以實施。較佳實施例的提出，僅係用以例示本發明的技術特徵，並非用以限定本發明的申請專利範圍。該技術領域中具有通常知識者，將可根據以下說明書的描述，在不脫離本發明的精神範圍內，作均等的修飾與變化。在不同實施例與圖式之中，相同的元件，將以相同的元件符號加以表示。

請參照第1圖，第1圖係根據本說明書的一實施例所繪示的一種顯示裝置10的部分結構剖面示意圖。顯示裝置10包括一個背光模組100和一個鄰接於背光模組100出光側100a的顯示介質 110。在本說明書的一些實施例中，顯示介質110可以是液晶顯示面板(Liquid Crystal Display，LCD)、電子紙顯示面板(Electronic Paper Display，EPD)或電子墨水(E-Ink)顯示面板其中之一者。

背光模組100可以包括一個背板101、一個透光殼體102、至少一個第一發光元件103、一個第一光轉換層104以及一個導光板105。在本說明書的一些實施例之中，背板101可以是一種殼體結構，具有一個凹室，可將透光殼體102、第一發光元件103、第一光轉換層104以及導光板105容設於其中。

導光板105設置於背板101的凹室底部101b，並且具有一個入光面105a與一個出光面105b。在本實施例中，出光面105b面對的背板101的凹室開口101a，亦即是垂直導光板105厚度方向D的一個側面；入光面105a與出光面105b連接，且二者夾一個非180°角θ1。在本說明書的一些實施例中，入光面105a為平行導光板105之厚度方向D的側面(非180°角θ1等於90°)；構成導光板105的材質可以是，玻璃、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)或其他可能的透光材料(但不以此為限)。

另外，導光板105的出光面105b面上具有規則或不規則排列的微結構，例如突出部(protrusions)、凸條、溝槽、開口或凹室(未繪示)，可用來破壞導光板105的全反射效應，使進入導光板105中的光線，能藉由反射(reflection)或散射(scattering)由出光面105b向外出射，以提供顯示介質110進行呈像。

透光殼體102，位於導光板105的一側。在本說明書的一些實施例之中，透光殼體102可以是一種立體光學板材，包括一個第一頂板102T以及至少一個第一立壁102S，並藉由二者共同定義出一個第一混光空間106。詳言之，第一頂板102T鄰接於導光板105的入光面105a；第一立壁102S圍繞並連接第一頂板102T的邊緣，且第一立壁102S和第一頂板102T二者夾一個非180°角θ2，用以形成一個第一蓋體102A。其中，第一蓋體102A具有一個內表面102A1以及一個外表面102A2，第一混光空間106及係由第一蓋體102A的內表面102A1來加以定義。

在本實施例中，透光殼體102可以是一種透明的塑化板材。藉由真空吸塑成型的方式，加熱軟化塑化材料(例如，聚酰亞胺(Polyimide；PI)、聚丙烯(Polypropylene，PP)和/或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET))，並藉助塑化板材兩面的氣壓差或機械壓力，使使片材拉伸變形後覆貼在特定的模具輪廓面上，經過冷卻定型，並切邊修整，形成具有至少一個第一混光空間106的殼體結構。然而，透光殼體102的材料與製作方法並不以此為限，任何可以預鑄成型的透光材料與行程方式，都未脫離本說明書所述的發明範圍。

第一發光元件103位於導光板105之一側，且透光殼體102覆蓋於第一發光元件103上，使第一發光元件103容設於第一混光空間106中。在本說明書的一些實施例中，第一發光元件103可以是一種發光二極體元件(但並不以此為限)，其包括一個基板103a以及至少一個發光二極體晶粒103b。例如，第一發光元件103可以是一種由藍光發光二極體晶粒所構成的藍光發光二極體模組，或是一種由紅/綠/藍(R/G/B)三色發光二極體晶粒所組成的白光發光模組。

在本實施例中，發光二極體晶粒103b設置於基板103a上方，並且面對導光板105的入光面105a。由透光殼體102的第一立壁102S和第一頂板102T所形成的第一蓋體102A(內部即為第一混光空間106)，則套設在發光二極體晶粒103b外側，使第一頂板102T位於發光二極體晶粒103b與導光板105的入光面105a之間。其中，發光二極體晶粒103b與透光殼體102的第一頂板102T之間，存在一個空氣間隙107。另外，由透光殼體102除了由第一立壁102S和第一頂板102T所形成的第一蓋體102A之外，還包括一個延伸部102C，與第一蓋體102A的第一立壁102S連接，並套設在基板103a的外側。

第一光轉換層104設置於第一頂板102T上方，鄰接於導光板105入光面105a的一側。在本說明書的一些實例中，第一光轉換層104可以是一種由螢光粉(例如，釔鋁石榴石(Y3A15O12：Ce))與各種可透光材質(例如，環氧樹脂、矽利康樹脂(silicone resin)、玻璃、熱塑性塑膠等)混合形成的單層波長轉換材料層，或是以積層方式配置的複數層波長轉換材料層。

在本說明書的另一些實例中，第一光轉換層104可以是一種由半導體或其他材料的奈米晶體粒子(例如，鈣鈦礦結晶粒子、CsPbI₃結晶粒子和/或CsPbBr₃結晶粒子)所組成的量子點與各種可透光材質(例如，環氧樹脂、矽利康樹脂(silicone resin)、玻璃、熱塑性塑膠等)混合形成的單層波長轉換材料層，或是以積層方式配置的複數層波長轉換材料層。

由發光二極體晶粒103b所發出的第一色光L1，可以是波長範圍藉於200nm至500nm之間的藍色色光(但不以此為限)。當藍色色光穿過空氣間隙107和透光殼體102的第一頂板102T到達第一光轉換層104時；利用第一光轉換層104中的量子點所提供的量子局限效應，對第一色光L1進行波長轉換，獲得與第一色光L1不同的第二色光L2，例如白色色光(但不以此為限)，穿過第一光轉換層104之後，由入光面105a入射進入導光板105之中。

在本說明書的一些實施例中，背光模組還包括一個第二光轉換層114設置於基板103a面對導光板105入光面105a的一側。其中，由發光二極體晶粒103b所發出的第一色光L1，只有一部份穿過該第一光轉換層104形成第二色光L2，有一部份的第一色光L1’被透光殼體102的第一頂板102T反射至第二光轉換層114，再被位於第二光轉換層114中的量子點轉換，形成第二色光L2’，並藉由反射穿過空氣間隙107、第一頂板102T和第一光轉換層104之後，由入光面105a入射進入導光板105之中。

藉由將塑化板材預鑄成型形成具有第一蓋體102A的透光殼體102，套設在第一發光元件103外側，可以有效縮短第一發光元件103、透光殼體102和導光板105之間的距離，有助於背光模組100的薄型化。另外，採用包含有量子點(未繪示)的可透光材質，塗佈於第一蓋體102A鄰接於導光板105入光面的第一頂板102T之上，來形成具有圖案的第一光轉換層104，而不採用傳統全面塗佈量子點的量子點增強膜，可使第一光轉換層104自對準於第一發光元件103，達到減少加工面積較和製程步驟及節省材料耗費的目的，大幅降低第一光轉換層104製造成本。再者，由於透光殼體102和第一發光元件103二者之間保留部分空氣間隙107，再搭配透光殼體102的實質阻隔，可以緩和第一發光元件103發射的第一色光L1的光能和熱能導致第一光轉換層104老化、劣化的不利影響。有效提高背光模組100的使用壽命和操作可靠度。

請參照第2A圖和第2B圖，第2A圖係根據本說明書的另一實施例所繪示的一種顯示裝置20的部分結構透視圖。第2B圖係根據第2A圖所繪示的顯示裝置20部分結構剖面示意圖。顯示裝置20包括一個背光模組200和一個鄰接於背光模組200出光側200a的顯示介質210。在本說明書的一些實施例中，顯示介質210可以是液晶顯示面板、電子紙顯示面板、或電子墨水顯示面板其中之一者。

其中，背光模組200可以包括一個背板201、一個透光殼體202、至少一個第一發光元件203、一個第二發光元件 213、一個第一光轉換層204、一個第二光轉換層214以及一個導光板205。在本說明書的一些實施例之中，背板201可以是一種殼體結構，具有一個凹室，可將透光殼體202、第一發光元件203、第二發光元件213、第一光轉換層204、第二光轉換層214以及導光板205容設於其中。

導光板205設置於背板201的凹室開口201a與背板201的凹室底部201b之間，並且具有一個入光面205a與一個出光面205b。在本實施例中，出光面205b面對凹室的開口201a；入光面205a與入光面205a相對，且二者平行，分別為垂直導光板205之厚度方向D的上下兩個側面。在本說明書的一些實施例中，構成導光板205的材質可以是，玻璃、聚酸甲酯或其他可能的透光材料(但不以此為限)。另外，導光板205的出光面205b面上具有規則或不規則排列的微結構(未繪示)，可用來破壞導光板205的全反射效應，使進入導光板205中的光線，能藉由反射或散射由出光面205b向外出射，以提供顯示介質210顯示影像。

透光殼體202，位於導光板205的入光面205a與背板201的凹室底部201b之間。在本說明書的一些實施例之中，透光殼體202可以是一種立體光學板材，包括一個第一頂板202T、一個第二頂板212T、一個第一立壁202S、一個第二立壁212S以及一個連接板202D。第一立壁202S和第一頂板202T二者共同形成一個第一蓋體202A，並定義出一個第一混光空間206；第二立壁212S和第二頂板212T二者共同形成一個第二蓋體212A，並定義出一個第二混光空間216。連接板202D連接第一蓋體202A和第二蓋體212A。

詳言之，第一頂板202T鄰接於導光板205的入光面205a；第一立壁202S圍繞並連接第一頂板202T的邊緣，且第一立壁202S和第一頂板202T二者夾一個非180°角θ3，用以形成第一蓋體202A。第二頂板212T鄰接於導光板205的入光面205a；第二立壁212S圍繞並連接第二頂板212T的邊緣，且第二立壁212S和第二頂板212T二者夾一個非180°角θ4，用以形成第二蓋體212A。

其中，第一蓋體202A具有一個內表面202A1以及一個外表面202A2，第一混光空間206係由第一蓋體202A的內表面202A1來加以定義。第二蓋體212A具有一個內表面212A1以及一個外表面212A2，第二混光空間216係由第一第二蓋體212A的內表面212A1來加以定義。連接板202D連接第一立壁202S與第二立壁212S的底部，將第一蓋體202A和第二蓋體202A連接在一起，使位於第一蓋體202A中的第一混光空間206與位於第二蓋體212A中的第二混光空間216之間具有一個間隔(gap)G。

在本實施例中，透光殼體202可以是一種可部分透光的塑化板材。藉由真空吸塑成型的方式，加熱軟化塑化材料(例如，聚酰亞胺、聚丙烯和/或聚對苯二甲酸乙二酯)，並藉助塑化板材兩面的氣壓差或機械壓力，使片材拉伸變形後覆貼在特定的模具輪廓面上，經過冷卻定型，並切邊修整所形成。

第一發光元件203和第二發光件213分別設置在一個基板223上。基板223位於導光板205和凹室底部201b之間，且透光殼體202覆蓋於第一發光元件203、第二發光元件213和基板223上，使第一發光元件203和第二發光元件213分別容設於第一混光空間206和第二混光空間216之中。在本說明書的一些實施例中，第一發光元件203和第二發光元件213，可以是一種由藍光發光二極體晶粒所構成的藍光發光二極體模組，或是一種由紅/綠/藍(R/G/B)三色發光二極體晶粒所組成的白光發光模組。

詳言之，第一發光元件203和第二發光元件213分別包括至少一個設置於基板223上方的發光二極體晶粒203a和213a。透光殼體202中，第一蓋體202A的第一頂板202T具有一個第一表面202T1與一個第二表面202T2；第二蓋體212A的第二頂板212T具有一個第三表面212T1與一個第四表面212T2。第一表面202T1面對第一發光元件203的發光二極體晶粒203a；第三表面212T1面對第二該發光元件213的發光二極體晶粒213a；且發光二極體晶粒203a和213a皆面對導光板205的入光面205a。

由透光殼體202的第一立壁202S和第一頂板202T所形成的第一蓋體202A(內部即為第一混光空間206)，則套設在發光二極體晶粒203a外側，使第一頂板202T位於發光二極體晶粒203a與導光板205的入光面205a之間。由透光殼體 202的第二立壁212S和第二頂板212T所形成的第二蓋體212A(內部即為第二混光空間216)，則套設在發光二極體晶粒213a外側，使第二頂板212T位於發光二極體晶粒213a與導光板205的入光面205a之間。

第一蓋體202A的第一頂板202T的第二表面202T2與第二蓋體212A的第二頂板212T的第四表面212T2分別為一反射面。第一蓋體202A的第一立壁202S以及第二蓋體212A的第二立壁212S皆為透明。一部分的第一光轉換層204設置於第一蓋體202A的第一頂板202T的第一表面202T1上，且面對第一發光元件203；一部分的第一光轉換層204設置於第二蓋體212A的第二頂板212T的第三表面212T1上，且面對第二發光元件213。第二光轉換層214設置於連接板202D上，面對導光板205的入光面205a的一側。

在本說明書的一些實例中，第一光轉換層204和第二光轉換層214是一種由半導體或其他材料的奈米晶體粒子(例如，鈣鈦礦結晶粒子、CsPbI₃結晶粒子和/或CsPbBr₃結晶粒子)所組成的量子點與各種可透光材質(例如，環氧樹脂、矽利康樹脂、玻璃、熱塑性塑膠等)混合形成的單層波長轉換材料層，或是以積層方式配置的複數層波長轉換材料層。第一發光元件203和第二發光元件203所發出的，皆為波長範圍相同的第一色光L11(或L12)。

在本實施例中，直接由第一發光元件203和第二發光元件213所提供，分別往第一頂板202T和第二頂板212T發射的第一色光L11，分別投射至位於第一表面202T1以及位於第三表面212T1上的一部分第一光轉換層204上，利用第一光轉換層204中的量子點，對其進行波長轉換，獲得一部分的第二色光L21。經反射之後，分別穿過第一立壁202S和第二立壁212S，投射至位於連接板202D上的第二光轉換層214。

由第一發光元件203和第二發光元件213所提供，分別往第一頂板202T和第二頂板212T發射的第一色光L11，並未完全被轉換成第二色光L21。有一部份的第一色光L1r分別被第一表面202T1和第三表面212T1反射，並穿過第一立壁202S和第二立壁212S，投射至第二光轉換層214。之後，再利用第二光轉換層214中的量子點對其進行波長轉換，獲得另一部分的第二色光L22。

直接由第一發光元件203和第二發光元件213所發射的另一部分第一色光L12，直接投射至第二光轉換層214。利用第二光轉換層214中的量子點對其進行波長轉換，獲得又一部分的第二色光L23。經過第二光轉換層214轉換的第二色光L22和L23，可以與被反射至第二光轉換層214的一部分第二色光L21充分混光後，形成混合的第二色光L2，再藉由反射穿過第一混光空間206和第二混光空間216之間的間隔G，向導光板205的入光面205a投射。

在本說明書的一些實施例中，第一蓋體202A和第二蓋體212A中，用來作為反射面的第二表面202T2和第四表面 212T2，可以分別具有至少一個開口215，以容許一部份的第一色光L13，直接穿過第一光轉換層204、第一頂板202T和第二頂板212T，向導光板205的入光面205a投射；並與混合的第二色光L2再進行一次混光，以調變由背光模組200出光側200a所出射的光線色光。開口215的位置、尺寸與數量，可以根據顯示裝置20的實際需求來進行調整。

藉由塑化板材預鑄成型來提供具有至少一個第一蓋體202A和一個第二蓋體212A的透光殼體202，並將其分別套設在第一發光元件203和第二發光元件213的外側，可以有效縮短第一發光元件203和第二發光元件213與透光殼體202以及導光板205之間的距離，有助於背光模組200的薄型化。

另外，採用包含有量子點(未繪示)的可透光材質，塗佈於第一蓋體202A和第二蓋體212A的第一頂板202T和第二頂板212T之上，來形成具有圖案的第一光轉換層204；而不採用傳統全面塗佈量子點的量子點增強膜，則可使第一光轉換層204自對準於第一發光元件203和第二發光元件213，達到減少加工面積較和製程步驟的效果，並節省材料耗費，大幅降低第一光轉換層204製造成本。

再者，由於透光殼體202與第一發光元件203和第二發光元件213之間的第一混光空間206和第二混光空間216仍保留部分空氣間隙，搭配透光殼體202的實質阻隔，可以緩和由第一發光元件203和第二發光元件213發射的第一色光L11的光能和熱能導致第一光轉換層204老化、劣化的不利影響。有效提高背光模組200的使用壽命和操作可靠度。

另外，藉由透光殼體202的配置，可以在連接第一蓋體202A和第二蓋體212A的連接板202D上提供第二光轉換層214，用來將由第一發光元件203和第二發光元件213所直接發射的一部分第一色光L12轉換成第二色光L22；以及將由第一頂板202T和第二頂板212T反射的另一部份第一色光L1r轉換成第二色光L23。並將這些第二色光L21、L22和L23充分混光，獲得色彩飽和度更高的混合第二色光L2，大幅提高顯示裝置20的顯示品質。

請參照第3圖，第3圖係根據本說明書的又一實施例所繪示的一種顯示裝置30的部分結構剖面示意圖。顯示裝置30包括一個背光模組300和一個鄰接於背光模組300出光側300a的顯示介質310。在本說明書的一些實施例中，顯示介質310可以是液晶顯示面板、電子紙顯示面板、或電子墨水顯示面板其中之一者。

其中，背光模組300可以包括一個背板301、一個透光殼體302、至少一個第一發光元件303、一個第二發光元件313、一個第一光轉換層304以及一個導光板305。在本說明書的一些實施例之中，背板301可以是一種殼體結構，具有一個凹室，可將透光殼體302、第一發光元件303、第二發光元件313、第一光轉換層304以及導光板305容設於其中。

導光板305設置於背板301的凹室開口301a與背板301的凹室底部301b之間，並且具有一個入光面305a與一個出光面305b。在本實施例中，出光面305b面對凹室的開口301a；入光面305a與入光面305a相對，且二者平行，分別為垂直導光板305厚度方向D的上下兩個側面。在本說明書的一些實施例中，構成導光板305的材質可以是，玻璃、聚酸甲酯或其他可能的透光材料(但不以此為限)。另外，導光板305的出光面305b面上具有規則或不規則排列的微結構(未繪示)，可用來破壞導光板305的全反射效應，使進入導光板305中的光線，能藉由反射或散射由出光面305b向外出射，以提供顯示介質310進行呈像。

透光殼體302，位於導光板305的入光面305a與背板301的凹室底部301b之間。在本說明書的一些實施例之中，透光殼體302可以是一種立體光學板材，包括一個第一頂板302T、一個第二頂板312T、一個第一立壁302S、一個第二立壁312S以及一個連接板302D。第一立壁302S和第一頂板302T二者共同形成一個第一蓋體302A，並定義出一個第一混光空間306；第二立壁312S和第二頂板312T二者共同形成一個第二蓋體312A，並定義出一個第二混光空間316。連接板302D連接第一蓋體302A和第二蓋體312A。

詳言之，第一頂板302T鄰接於導光板305的入光面305a；第一立壁302S圍繞並連接第一頂板302T的邊緣，且第一立壁302S和第一頂板302T二者夾一個非180°角θ5，用以形成第一蓋體302A。第二頂板312T鄰接於導光板305的入光面305a；第二立壁312S圍繞並連接第二頂板312T的邊緣，且第二立壁312S和第二頂板312T二者夾一個非180°角θ6，用以形成第二蓋體312A。

其中，第一蓋體302A具有一個內表面302A1以及一個外表面302A2，第一混光空間306係由第一蓋體302A的內表面302A1來加以定義。第二蓋體312A具有一個內表面312A1以及一個外表面312A2，第二混光空間316係由第一第二蓋體312A的內表面312A1來加以定義。連接板302D連接第一立壁302S與第二立壁312S的底部，將第一蓋體302A和第二蓋體302A連接在一起，使位於第一蓋體302A中的第一混光空間306與位於第二蓋體312A中的第二混光空間316之間具有一個間隔G。

在本實施例中，透光殼體302可以是一種可部分透光的塑化板材。藉由真空吸塑成型的方式，加熱軟化塑化材料(例如，聚酰亞胺、聚丙烯和/或聚對苯二甲酸乙二酯)，並藉助塑化板材兩面的氣壓差或機械壓力，使使片材拉伸變形後覆貼在特定的模具輪廓面上，經過冷卻定型，並切邊修整所形成。

第一發光元件303和第二發光件313分別設置在一個基板323上。基板323位於導光板305和凹室底部301b之間，且透光殼體302覆蓋於第一發光元件303、第二發光件313和基板323上，使第一發光元件303和第二發光件313分別容設於第一混光空間306和第二混光空間316之中。在本說明書的一些實施例中，第一發光元件303和第二發光件313，可以是一種由藍光發光二極體晶粒所構成的藍光發光二極體模組，或是一種由紅/綠/藍(R/G/B)三色發光二極體晶粒所組成的白光發光模組。

詳言之，第一發光元件303和第二發光元件313分別包括至少一個至少一個設置於基板323上方的發光二極體晶粒303a和313a。由透光殼體302的第一立壁302S和第一頂板302T所形成的第一蓋體302A(內部即為第一混光空間306)，則套設在發光二極體晶粒303a外側，使第一頂板302T位於發光二極體晶粒303a與導光板305的入光面305a之間。由透光殼體302的第二立壁312S和第二頂板312T所形成的第二蓋體312A(內部即為第二混光空間316)，則套設在發光二極體晶粒313a外側，使第二頂板312T位於發光二極體晶粒313a與導光板305的入光面305a之間。

第一光轉換層304設置於透光殼體302與導光板305入光面305a之間。在本實施例中，一部分的第一光轉換層304設置於第一蓋體302A的第一頂板302T面對導光板305入光面305a的一側；一部分的第一光轉換層304設置於第二蓋體312A的第二頂板312T面對導光板305入光面305a的一側。第一光轉換層304是一種由半導體或其他材料的奈米晶體粒子(例如，鈣鈦礦結晶粒子、CsPbI₃結晶粒子和/或CsPbBr₃結晶粒子)所組成的量子點與各種可透光材質(例如，環氧樹脂、矽利康樹脂、玻璃、熱塑性塑膠等)混合形成的單層波長轉換材料層，或是以積層方式配置的複數層波長轉換材料層。

由第一發光元件303和第二發光元件313所發出的第一色光L1，一部份穿過第一光轉換層304形成第二色光L2，另一部分的第一色光L1則直接穿過第一立壁302S和第二立壁312S向導光板305的入光面305a投射。在本說明書的一些實施例中，第一光轉換層304中可以包括至少一個孔洞304a，使一部份的第一色光L1穿過第一蓋體302A的第一頂板302T和第二蓋體312A的第二頂板312T之後，經由孔洞304a向導光板305的入光面305a投射。穿過透光殼體302的一部份第一色光L1，在進入導光板305前，可先與第二色光L2進行混光，藉以調變由背光模組300出光側300a所出射的光線色光。其中，孔洞304a的位置、尺寸與數量，可以根據顯示裝置30的實際需求來進行調整。

藉由塑化板材預鑄成型來提供具有至少一個第一蓋體302A和一個第二蓋體312A的透光殼體302，並將其分別套設在第一發光元件303和第二發光元件313的外側，可以有效縮短第一發光元件303和第二發光元件313與透光殼體302和導光板305之間的距離，有助於背光模組300的薄型化。

另外，採用包含有量子點(未繪示)的可透光材質，塗佈於第一蓋體302A和第二蓋體312A的第一頂板302T和第二頂板312T之上，用來形成具有圖案的第一光轉換層304；而不採用傳統全面塗佈量子點的量子點增強膜，可使第一光轉換層304自對準於第一發光元件303和第二發光元件313，達到減少加工面積較和製程步驟及節省材料耗費的目的，大幅降低第一光轉換層204製造成本。

再者，由於透光殼體302與第一發光元件303和第二發光元件313之間的第一混光空間306和第二混光空間316仍保留部分空氣間隙，搭配透光殼體302的實質組閣，可以緩和第一發光元件303和第二發光元件313所發射的第一色光L1的光能和熱能導致第一光轉換層304老化、劣化的不利影響。有效提高背光模組300的使用壽命和操作可靠度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何該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，當可作些許之更動與潤飾，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。

10:顯示裝置

100:背光模組

100a:背光模組的出光側

110:顯示介質

101:背板

101a:背板的凹室開口

101b:背板的凹室底部

102:透光殼體

102T:第一頂板

102S:第一立壁

102A:第一蓋體

102A1:第一蓋體的內表面

102A2:第一蓋體的外表面

102C:延伸部

103:第一發光元件

103a:基板

103b:發光二極體晶粒

104:第一光轉換層

105導光板

105a:導光板入光面

105b:導光板出光面

106:第一混光空間

107:空氣間隙

114:第二光轉換層

L1、L1’:第一色光

θ1、θ2:非180°角

L2、L2’:第二色光

D:導光板厚度方向

Claims

一種背光模組，包括：一透光殼體，包括一第一頂板以及一第一立壁，該第一立壁與該第一頂板連接，並夾一非180°角，且共同定義出一第一混光空間；一第一發光元件，位於該第一混光空間中，以提供一第一色光；一第一光轉換層，位於該第一頂板上，用以將該第一色光轉換成一第二色光；以及一導光板具有一入光面與一出光面，該第一頂板位於該入光面與該第一發光元件之間，該第二色光由該入光面進入再由該出光面射出；其中，該第一立壁圍繞該第一發光元件；該第一頂板具有一內表面，面對該第一發光件，用以反射一部份該第一色光至該第一混光空間。
如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該第一立壁圍繞連接該第一頂板的邊緣形成一第一蓋體；該第一蓋體罩住該第一發光件；該第一蓋體具有位於該內表面相反一側的一外表面，該內表面用來定義該第一混光空間。
如申請專利範圍第2項所述之背光模組，其中該入光面與該出光面連接，並夾一非180°角；該第一光轉換層位於該外表面上，該第一光轉換層位於該第一蓋體與該入光面之間。
如申請專利範圍第3項所述之背光模組，其中該第一發光元件設置於一基板上，該基板設置一第二光轉換層，其中一部份該第一色光穿過該第一光轉換層形成該第二色光，該第一頂板反射另一部分該第一色光，投射至該第二光轉換層，反射形成該第二色光。
如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該第一立壁圍繞連接該第一頂板的邊緣形成一第一蓋體，該第一蓋體罩住該第一發光件，該第一蓋體具有一內表面以及一外表面，該內表面用來定義該第一混光空間，該第一光轉換層位於該內表面上。
如申請專利範圍第2項所述之背光模組，其中該入光面與該出光面平行，該背光模組更包括一第二發光件，該透光殼體，更包括一連接板、一第二立壁與一第二頂板，該第二立壁圍繞連接該第二頂板的邊緣形成一第二蓋體，該第二蓋體的內表面定義出一第二混光空間，一第二發光件位於該第二混光空間之中以提供該第一色光，該連接板連接該第一立壁與該第二立壁的底部，一部份的該第一光轉換層設置於該第二頂板上。
如申請專利範圍第6項所述之背光模組，其中該第一頂板具有一第一表面與一第二表面，該第二頂板具有一第三表面與一第四表面，該第一表面面對該第一發光元件與該第三表面面對該第二該發光元件，該第一光轉換層設置於該第一表面與該第三表面上，一部份的該第一色光被該第一光轉換層反射之後形成一部分的該第二色光。
一種背光模組，包括：一透光殼體，包括一連接片、一第一蓋體以及一第二蓋體，該連接板連接該第一蓋體與該第二蓋體的底部，該第一蓋體具有一第一混光空間，該第二蓋體具有一第二混光空間；一第一發光元件，位於該第一混光空間中，以提供一第一色光；一第二發光元件，位於該第二混光空間中，以提供該第一色光，該第一發光元件與該第二發光元件固定於一基板上，該透光殼體覆蓋該基板；一第一光轉換層，位於該第一蓋體與該第二蓋體上，用以將該第一色光轉換成一第二色光；以及一導光板，位於該第一蓋體與該第二蓋體上方，該導光板具有一入光面與一出光面，該第二色光由該入光面進入該導光板，再由該出光面射出；其中，該第一蓋體包括一第一頂板以及一第一立壁；該第一立壁與該第一頂板連接，並圍繞該第一發光元件；該第一頂板具有一內面，面對該第一發光元件，用以反射一部份該第一色光至該第一混光空間。
如申請專利範圍第8項所述之背光模組，其中該第一蓋體具有一第一表面與一第二表面，該第二蓋體具有一第三表面與一第四表面，該第一表面面對該第一發光元件，該第三表面面對該第二該發光元件，該第二表面和該第四表面面對該入光面，該第一光轉換層設置於該第一表面與該第三表面，一部份的該第一色光由該第一光轉換層反射形成一部份的該第二色光。
如申請專利範圍第8項所述之背光模組，更包括一第二光轉換層，設置於該連接板上，且面對該入光面；其中由該第一發光元件和該第二發光元件直接投射至該第二光轉換層的一部份該第一色光，以及由該第一表面與該第三表面反射至該第二光轉換層的一部份該第一色光，被該第二光轉換層反射後形成另一部分的該第二色光。