TWI777350B - 背光模組 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種背光模組，包含基板、複數發光元件、保護層以及複數第一網點。發光元件設置於基板上。保護層設置於基板與發光元件上，且保護層具有上表面以及相對於上表面的下表面，其中上表面為平面。第一網點，設置於保護層上且分別覆蓋發光元件，各第一網點於基板的垂直投影面積大於各發光元件於基板的垂直投影面積，以達成背光模組厚度減薄及減少網點對位工序。

Description

背光模組
本揭露是有關於一種背光模組。
一般而言，直下式背光模組的發光元件多為發光二極體(light emission diode, LED)。由於LED正上方的光強最強，目前是在擴散板上印刷網點，減弱LED正上方的光強以達成畫面亮度均勻。
隨著產品輕薄化的需求，各部件的厚度都希望盡量減薄。由於目前的網點需要印刷在擴散板上，因此使得背光模組厚度居高不下。再者，印刷有網點的擴散板於組裝時必須精確地對準LED，才能發揮遮蔽LED正上方光強的功能，只要對位稍有偏差容易發生亮暗不均的問題。此外，覆蓋LED上的保護膠因產品輕薄化的需求，被要求不斷的減薄，然而保護膠越薄越難控制厚度的一致性，導致燈板出光亮暗分布不均。因此，現有技術實有待改善的必要。
本揭露為解決上述背光模組厚度過厚、網點對位工序繁瑣問題，提出將網點直接印刷於燈板保護層上的技術方案。間接地，藉由省略印刷網點的擴散板，進而保留保護膠應有的厚度，避免為了減薄保護膠導致膠厚不一致，也改善畫面出光亮暗分布不均的問題。
本揭露之一實施方式提供了一種背光模組，包含基板、複數發光元件、保護層以及複數第一網點。發光元件設置於基板上。保護層設置於基板與發光元件上，且保護層具有上表面以及相對於上表面的下表面，其中上表面為平面。第一網點設置於保護層的上表面且分別覆蓋發光元件，各第一網點於基板的垂直投影面積大於各發光元件於基板的垂直投影面積。
在一些實施方式中，發光元件為形成於晶圓之微發光二極體，並透過轉置(mass transfer)方式將發光元件植入基板上。
在一些實施方式中，發光元件為藍光發光二極體。
在一些實施方式中，第一網點為白色。
在一些實施方式中，背光模組更包含複數第二網點設置於保護層上，第二網點的尺寸小於第一網點。
在一些實施方式中，相鄰的兩個第一網點之間，第二網點沿著遠離相鄰的第一網點的方向由大到小排列。
在一些實施方式中，第二網點的尺寸一致。
在一些實施方式中，第二網點為白色。
在一些實施方式中，基板定義出顯示區以及周邊區，周邊區圍繞顯示區；發光元件為藍色發光二極體；以及背光模組更包含複數第三網點，第三網點位於顯示區，且第三網點的材料為白色反光材料摻雜黃色螢光粉。
在一些實施方式中，背光模組更包含藍光穿透膜，設置於保護層與第一網點上；以及色彩轉換膜，設置於藍光穿透膜上。
在一些實施方式中，背光模組更包含擴散板，設置於色彩轉換膜上；以及增亮光學膜，設置於擴散板上。
在一些實施方式中，保護層為透明膠體。
在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」或「耦合」係可為二元件間存在其它元件。
本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30%、±20%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
請參照第1圖，第1圖繪示本揭露之一實施方式之顯示器10的剖面圖。顯示器10包含背光模組100、顯示面板200以及框體300所組成，其中顯示面板200位於背光模組100上方，且背光模組100與顯示面板200皆固定於框體300中。
在一些實施例中，顯示面板200可為液晶顯示面板包含如：穿透型面板、半穿透型面板、反射型面板、雙面顯示型面板、垂直配向型面板(VA)、水平切換型面板(IPS)、多域垂直配向型面板(MVA)、扭曲向列型面板(TN)、超扭曲向列型面板(STN)、圖案垂直配向型面板(PVA)、超級圖案垂直配向型面板(S-PVA)、先進大視角型面板(ASV)、邊緣電場切換型面板(FFS)、連續焰火狀排列型面板(CPA)、軸對稱排列微胞面板(ASM)、光學補償彎曲排列型面板(OCB)、超級水平切換型面板(S-IPS)、先進超級水平切換型面板(AS-IPS)、極端邊緣電場切換型面板(UFFS)、高分子穩定配向型面板(PSA)、雙視角型面板(dual-view)、三視角型面板 (triple-view)、或其它型面板。在一些實施例中，顯示面板200與背光模組100之間可藉由光學膠黏合。
於一些實施例中，框體300的材料包含塑膠(如：熱固性材料、熱塑性材料、或上述之組合)、金屬(如：鋁、鎂、銅、鐵、錫、鋅、或其它)、金屬合金(如：鋁、鎂、銅、鐵、錫、鋅、氧化物、氮化物、氮氧化物、或其它、或上述之組合)、或上述之組合。框體300中具有容置空間以容置背光模組100，框體300上具有膠框310，顯示面板200為放置在膠框310上。
本揭露之一實施方式提供一種背光模組100，包含基板110、複數發光元件120、保護層130、複數第一網點140以及複數第二網點150。
基板110可以包含任何合適的基板。在一些實施例中，基板110可以為具有訊號傳遞功能的電路板。在一些實施例中，基板110可以為軟性基板。因此，發光元件120可以應用於高曲面背光形式的背光模組100。在其他實施例中，基板110可以為剛性基板。例如，基板110可以為印刷電路板，但不限於此。
發光元件120設置於基板110上。在一些實施例中，發光元件120為可以發出任何波長的光之發光二極體晶片。舉例來說，發光元件120可為發出藍光的發光二極體晶片或發出紫外光的發光二極體晶片。此外，發光元件120可以是任何尺寸的發光二極體晶片。例如，在一些實施例中，發光元件120可以為發光二極體晶片，包括次毫米發光二極體晶片(Mini LED chip)或微發光二極體晶片(Micro LED chip)，但不以此為限。所述「次毫米發光二極體晶片」的邊長尺寸可為約50至約800微米，例如100微米、200微米、400微米、600微米或者此等值中任意兩者之間的任何值。另外，在一些實施例中，發光元件120可以為發光二極體封裝件(LED package)或晶片級封裝LED (Chip Scale Package LED，簡稱CSP LED)。具體而言，發光元件120為次毫米發光二極體晶片直接封裝於基板110 (Chip On board，簡稱COB)上，形成燈板結構，屬於直下式背光模組。
保護層130設置於基板110與發光元件120上，且保護層130具有上表面132以及相對於上表面132的下表面134，其中上表面132為平面。在一些實施例中，保護層130為透明膠體。例如，保護層130包括，但不限於矽膠(silicone)、環氧樹脂(epoxy)或其組合。在一些實施例中，保護層130的上表面132為反射面及/或折射面。保護層130的上表面132可以反射及/或折射發光元件120發出的光線。在一些實施例中，保護層130的厚度約200微米至約800微米，例如300微米、400微米、500微米、600微米、700微米或者此等值中任意兩者之間的任何值。
複數第一網點140設置於保護層130的上表面132上。具體而言，請同時參閱第2圖及第3圖，第2-3圖繪示本揭露之一實施方式之以網框X製備網點於保護層130上的各製程階段的剖面示意圖。在一些實施例中，發光元件120至保護層130的上表面132的厚度d1約100微米至約400微米，例如150微米、200微米、250微米、300微米、350微米或者此等值中任意兩者之間的任何值。用於印刷網點的網框X具有複數個穿孔Y，形成特定的網版(pattern)。將所述網框X置於燈板(具有基板110、發光元件120與保護層130)上，藉由穿孔Y對位發光元件120後，將第一網點140透過穿孔Y印刷於保護層130上，使第一網點140覆蓋發光元件120。在一些實施例中，第一網點140為白色，其材質包括，但不限於二氧化矽(SiO 2)、二氧化鈦(TiO 2)、氧化鋁(Al 2O 3)、碳酸鈣(CaCO 3)、硫酸鋇(BaSo 4)或其組合，以使發光元件120發出的光可被反射或折射。在一些實施例中，第一網點140的反射率範圍70%至95%。在一些實施例中，第一網點140的厚度d2範圍約5微米至約40微米，例如約10微米、約15微米、約20微米、約25微米、約30微米、約35微米或者此等值中任意兩者之間的任何值。
請同時參閱第3圖與第4圖，第4圖繪示本揭露之一實施方式之第一網點140與發光元件120的俯視示意圖。各第一網點140於基板110的垂直投影面積大於各發光元件120於基板110的垂直投影面積。在一些實施例中，第一網點140的形狀包括，但不限於圓形或多邊形。在一些實施例中，發光元件120具有長度L、寬度W，第一網點140的形狀為圓形具有直徑D，其直徑D的最大值Dmax滿足下式：
Figure 02_image001
其直徑D的最小值Dmin滿足下式：
Figure 02_image003
其中，max (L,W)是指取長度L或寬度W二者中的最大數值者，d1為發光元件120至保護層130的上表面132的厚度d1。在一些實施例中，第一網點140的直徑D約200微米至約2000微米。
請參閱第5圖，第5圖繪示本揭露之另一實施方式之背光模組的局部剖面示意圖。第二網點150設置於保護層130上，且配置在相鄰的兩個第一網點140之間。在一些實施例中，部分第二網點150配置以圍繞第一網點140。在一些實施例中，第二網點150於基板110的垂直投影與發光元件120於基板110的垂直投影不重疊。在一些實施例中，第二網點150與第一網點140共平面。在一些實施例中，第二網點150為白色，其材質包括，但不限於二氧化矽(SiO 2)、二氧化鈦(TiO 2)、氧化鋁(Al 2O 3)、碳酸鈣(CaCO 3)、硫酸鋇(BaSo 4)或其組合，以使發光元件120發出的光可被反射或折射。第二網點150的尺寸小於第一網點140，使光線在保護層130之間的行走距離增加，以提升畫面光源的均勻度。
在一些實施例中，第二網點150的形狀包括，但不限於圓形或多邊形。在一些實施例中，第二網點150的直徑約50微米至約300微米，例如約60微米、約70微米、約80微米、約90微米、約100微米、約150微米、約200微米、約250微米或者此等值中任意兩者之間的任何值。在一些實施例中，第二網點150的厚度d3範圍約5微米至約40微米，例如約10微米、約15微米、約20微米、約25微米、約30微米、約35微米或者此等值中任意兩者之間的任何值。具體而言，第二網點150與第一網點140可同時藉由網框X的穿孔Y印刷至保護層130上，因此第二網點150與第一網點140的材質、厚度可以相同或不同。
在一些實施例中，相鄰的兩個第一網點140之間，第二網點150的尺寸一致。具體而言，相同大小的第二網點150於相鄰的兩個第一網點140之間，彼此以等距離排列，以維持出光亮度並增加出光均勻性。在另一些實施例中，請參閱第6圖，相鄰的兩個第一網點140之間，第二網點150沿著遠離第一網點140的方向由大到小排列。具體而言，第二網點150於相鄰的兩個第一網點140之間，由大到小到大的方式排列。
在又一些實施例中，請參閱第7圖，第一網點140與第二網點150的型態從剖面來看，呈現中央高於兩側，而呈現成弧形。應瞭解到，第5圖至第7圖所示的第一網點140與第二網點150的位置、數量及大小僅為示例，並且可依需求選擇第一網點140與第二網點150的數量及大小。
請同時參閱第8圖至第10圖，第8圖繪示本揭露之另一實施方式之基板110的顯示區112與周邊區114的俯視示意圖。為了圖面簡潔，省略了如第7圖之發光元件120、第一網點140、第二網點150的具體型態。第9圖及第10圖繪示第8圖之線段A-A之製備網點於保護層130上的各製程階段的剖面示意圖。基板110定義出顯示區112以及周邊區114，周邊區114圍繞顯示區112。為了解決當發光元件120所發出的光源顏色為藍色時，導致出光畫面的周圍偏藍的情形，本揭露之另一實施方式的背光模組100更包括多個第三網點152位於周邊區114，且第三網點152為黃色以抑制畫面周邊區114偏藍的情形。具體而言，位於周邊區114的第二網點150的材質除了同上所述之外(包括，但不限於二氧化矽(SiO 2)、二氧化鈦(TiO 2)、氧化鋁(Al 2O 3)、碳酸鈣(CaCO 3)、硫酸鋇(BaSo 4)或其組合)，更摻雜1%至10%的黃色螢光粉。在一些實施例中，第三網點152於基板110的垂直投影與發光元件120於基板110的垂直投影不重疊。在一些實施例中，於第8圖的俯視下，周邊區114的長度，相對整體顯示區112與周邊區114的長度占比約1%至約4.5%。
請參閱第9圖，將用於印刷網點的網框X對位於燈板(具有基板110、發光元件120與保護層130)上(類似於第2圖所示)，藉由穿孔Y對位發光元件120後，將位於周邊區114的第三網點152印刷於保護層130上。請參閱第10圖，接著再將位於顯示區112的第一網點140與第二網點150印刷於保護層130上，其中第一網點140覆蓋發光元件120。當發光元件120所發出的光源顏色為藍色時，藉由位於周邊區114具有黃色螢光粉末的第三網點152，以達成抑制畫面周邊區114偏藍的情形。
請再參閱回第1圖，本揭露之另一實施方式的背光模組100更包括藍光穿透膜160、色彩轉換膜162、擴散板164及增亮光學膜166。在一些實施例中，當發光元件120所發出的光源顏色為藍色時，藍光穿透膜160設置於保護層130與第一網點140及/或第二網點150上，色彩轉換膜162設置於藍光穿透膜160上。藉由色彩轉換膜160及藍光穿透膜162，將藍光轉為均勻白光光源。在一些實施例中，色彩轉換膜162包括，但不限於量子點(Quantum Dot，QD)、無機螢光粉、有機螢光粉或其組合。在一些實施例中，擴散板164設置於色彩轉換膜162上，使光源更均勻；增亮光學膜166設置於擴散板164上，使光源更明亮且均勻。
本揭露的一些實施方式中，藉由將網點直接印刷於燈板保護層上的做法，省略了擴散板當印刷基材而減少厚度。再者，網點與發光元件的對位直接於印刷的過程中完成，可省略後段組裝時的對位及檢查工序。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10：顯示器 100：背光模組 110：基板 112：顯示區 114：周邊區 120：發光元件 130：保護層 132：上表面 134：下表面 140：第一網點 150：第二網點 152：第三網點 160：藍光穿透膜 162：色彩轉換膜 164：擴散板 166：增亮光學膜 200：顯示面板 300：框體 310：膠框 d1：厚度 d2：厚度 d3：厚度 D：直徑 L：長度 W：寬度 X：網框 Y：穿孔
當結合附圖閱讀以下詳細描述時，本揭露的各種態樣將最易於理解。應注意的是，根據行業標準操作規程，各種特徵結構可能並非按比例繪製。事實上，為了論述之清晰性，可以任意地增大或減小各種特徵結構之尺寸。為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖繪示本揭露之一實施方式之顯示器的剖面圖。 第2-3圖繪示本揭露之一實施方式之以網框製備網點於保護層上的各製程階段的剖面示意圖。 第4圖繪示本揭露之一實施方式之第一網點與發光元件的俯視示意圖。 第5圖至第7圖分別繪示本揭露之不同實施方式背光模組的局部剖面示意圖。 第8圖繪示本揭露之另一實施方式之基板的顯示區與周邊區的俯視示意圖。 第9-10圖繪示第8圖之線段A-A之製備網點於保護層上的各製程階段的剖面示意圖。
10：顯示器 100：背光模組 110：基板 120：發光元件 130：保護層 132：上表面 134：下表面 140：第一網點 150：第二網點 160：藍光穿透膜 162：色彩轉換膜 164：擴散板 166：增亮光學膜 200：顯示面板 300：框體 310：膠框

Claims (11)

  1. 一種背光模組，包含：一基板，定義出一顯示區以及一周邊區，該周邊區圍繞該顯示區；複數發光元件，設置於該基板上，其中，該些發光元件為藍光發光二極體；一保護層，設置於該基板與該些發光元件上，且該保護層具有一上表面以及一相對於該上表面的下表面，其中該上表面為平面；複數第一網點，設置於該保護層之上表面且分別覆蓋該些發光元件，各該第一網點於該基板的垂直投影面積大於各該發光元件於該基板的垂直投影面積；以及複數第三網點，該些第三網點位於該顯示區，且該些第三網點的材料為白色反光材料摻雜黃色螢光粉。
  2. 如請求項1所述之背光模組，其中該些發光元件為形成於一晶圓之微發光二極體，並透過轉置(mass transfer)方式將發光元件植入該基板上。
  3. 如請求項1所述之背光模組，其中該些發光元件為藍光發光二極體。
  4. 如請求項1所述之背光模組，其中該些第一網點為白色。
  5. 如請求項1所述之背光模組，更包含複數第二網點設置於該保護層上，該些第二網點的尺寸小於該些第一網點。
  6. 如請求項5所述之背光模組，其中相鄰的兩個該第一網點之間，該些第二網點沿著遠離相鄰的該第一網點的方向由大到小排列。
  7. 如請求項5所述之背光模組，其中該些第二網點的尺寸一致。
  8. 如請求項5所述之背光模組，其中該些第二網點為白色。
  9. 如請求項1所述之背光模組，更包含：一藍光穿透膜，設置於該保護層與該些第一網點上；以及一色彩轉換膜，設置於該藍光穿透膜上。
  10. 如請求項9所述之背光模組，更包含：一擴散板，設置於該色彩轉換膜上；以及一增亮光學膜，設置於該擴散板上。
  11. 如請求項1所述之背光模組，其中該保護層為透明膠體。
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