背光模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种背光模块，包含多个单色发光二极管、光控薄膜以及多个波长转换层。光控薄膜具有多个通孔，且位于此些单色发光二极管上方。多个波长转换层位于光控薄膜与此些单色发光二极管之间，其中每一此些波长转换层对应于此些单色发光二极管的其中一者，且波长转换层将由此些单色发光二极管之一者所发出的光转换为白光。
【专利说明】
背光模块
技术领域
[0001]本发明有关于背光模块，特别是关于一种具有位于光控薄膜与单色发光二极管之间的波长转换层的背光模块。【背景技术】
[0002]近年来，随着电子产品越来越盛行，可提供电子产品显示功能的显示面板已成为产品设计中的焦点。依据电子产品的设计和需求的不同，显示面板具有不同类型。有些显示面板有自体发光(self-light-emitting)功能，而有些显示面板则无此功能。对不具有自体发光功能的显示面板而言，其需要一背光模块以提供光给显示面板。
[0003]背光模块可分为两种类型，一种是直接式(direct type)背光模块，另一种为侧光式(edge type)背光模块。背光模块可使用不同类型的光学薄膜，诸如棱镜片(prism film)，扩散片(diffus1n film)，增亮膜(brightness enhancement film;BEF)，以及其他合适的光学薄膜。
[0004]图1绘示一传统直接式背光模块的示意图。为了改善显示装置光源的不均匀现象 (mura phenomenon)，其使用一背光模块，背光模块可使用一光控薄膜101以调整光的传输路径以及由光源102所发射的光线分布。光控薄膜101具有多个通孔103,且通孔103的数量或面积在不同的区域之间是不同的，藉此使得这些区域中的光透射量具有差异。例如，较少或较小的孔形成在对应于光源102的顶部的光控薄膜101的一区域，以据以减少光透射量。 因此，由光源102所发射的光首先通过光控薄膜101以于向外传输之前调整分布轮廓，藉此可改善光的均匀性。
[0005]此外，为了让背光模块可实现广色域(Wide Color Gamut;WCG)，背光模块可利用伴随有量子点增强膜(Quantum Dot Enhancement Film;QDEF) 105的蓝色发光二极管。量子点增强膜105可将部分由光源102射出的光线转换成具有不同波长的光。例如，部分蓝光被转换成黄光，接着，这两个具有不同波长的光会被混合以产生白光。由于光控薄膜101设置于背光模块中，使得量子点增强膜105与光控薄膜101具有较少的通孔的区域(即对应于光源顶部的区域)之间有更多的光反射。因此，在光源102上方的区域中，会有更多的光被转换成黄光，这会导致背光模块整体发光的颜色并不均匀，这种现象被称为色偏(Color Shift)〇
【发明内容】
[0006]依据本发明的一实施方式的背光模块包含多个单色发光二极管、光控薄膜以及多个波长转换层。光控薄膜具有多个通孔，且位于此些单色发光二极管上方。多个波长转换层位于光控薄膜与此些单色发光二极管之间，其中每一此些波长转换层对应于此些单色发光二极管的其中一者，且波长转换层将由此些单色发光二极管之一者所发出的光(例如是三原色其中之一的色光)转换为白光。[〇〇〇7]经由下文的详细描述将可轻易了解本发明的进一步适用范围。任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施方式后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。并为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，熟悉本领域的技术人员应当了解到，在本发明部分实施方式中， 这些实务上的细节并非必要的，因此，不用以限制本发明。【附图说明】
[0008]图1绘示一传统的直接式背光模块的示意图。
[0009]图2绘示依据本发明的一实施方式的背光模块的侧视图。
[0010]图3绘示依据本发明的一实施方式的波长转换层的侧视图。
[0011]图4绘示图2的部分结构的侧视图。
[0012]图5绘示光控薄膜与波长转换层的上视图。
[0013]图6绘示依据本发明的一实施方式的光控薄膜的侧示图。
[0014]图7与图8绘示依据两个不同实施方式的背光模块中一些元件之间的相对尺寸的侧视图。
[0015]图9A与图9B绘示依据本发明两个不同实施方式的被波长转换层所覆盖的光控薄膜的示意图。
[0016]其中，附图标记:
[0017]101:光控薄膜
[0018]102:光源
[0019]103:通孔[〇〇2〇] 105:量子点增强膜 [〇〇21]20:背光模块[〇〇22]201:单色发光二极管[〇〇23]201A:单色发光二极管[〇〇24]201B:单色发光二极管[〇〇25]201C:单色发光二极管
[0026]2011:发光侧[〇〇27]202:光控薄膜
[0028]2021:反射面[〇〇29]203:波长转换层[〇〇3〇] 203A:波长转换层 [〇〇31]203B:波长转换层[〇〇32]203C:波长转换层[〇〇33]2031:量子点
[0034]204:通孔
[0035]2041:通孔
[0036]2041a:开口
[0037]2041b:开口
[0038]205:通孔
[0039]210:光学薄膜
[0040]A1:面积[0041 ]A2:面积
[0042]d:直径
[0043]D:距离
[0044]h:厚度
[0045]H:距离
[0046]L1:蓝光
[0047]L2:黄光[〇〇48]L3:蓝光
[0049]LA:光
[0050]LA1:光
[0051]LA2:光 [〇〇52] P:点
[0053]X:距离
[0054]Z1:区域
[0055]Z2:区域
[0056]Z3:区域【具体实施方式】
[0057]为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，可参照所附的图式以及以下所述各种实施方式，图式中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施方式中，以避免对本揭示内容造成不必要的限制。此外，图式仅以说明为目的，其并未依照原尺寸来作图。
[0058]图2绘示依据本发明的一实施方式的背光模块的侧视图。如图2所示，于一实施方式中，背光模块20包含有多个单色发光二极管201，一光控薄膜202以及多个波长转换层 203。光控薄膜202具有多个通孔204,且光控薄膜202位于多个单色发光二极管201的上方。 多个波长转换层203位于光控薄膜202与多个单色发光二极管201之间。于一实施方式中，每一波长转换层203对应至一个单色发光二极管201，且将由单色发光二极管201所发出的光转换成白光。于一实施方式中，如图2所示，波长转换层203A对应至单色发光二极管201A，并将由单色发光二极管201A所发出的光转换成白光，波长转换层203B对应至单色发光二极管 201B，并将由单色发光二极管201B所发出的光转换成白光，波长转换层203C对应至单色发光二极管201C，并将由单色发光二极管201C所发出的光转换成白光。于一实施方式中，由单色发光二极管201A、201B及201C所发出的光具有相同的色光(例如，蓝光)，且所有的波长转换层203A、203B及203C可将蓝光转换成白光。[〇〇59]于另一实施方式中，由单色发光二极管201A、201B及201C所发出的光的色光可彼此不同，或至少有两个光的色光是不同的。举例来说，由单色发光二极管201A所发出的光的色光可以为蓝光，由单色发光二极管201B所发出的光的色光可以为绿光，由单色发光二极管201C所发出的光的色光可为红光。于一实施方式中，波长转换层203A将蓝光转换成白光，波长转换层203B将绿光转换成白光，波长转换层203C将红光转换成白光。
[0060]图3绘示波长转换层的侧视图。于一实施方式中，波长转换层203中所使用的转换材料为量子点(Quantum Dot; QD)2031。亦即，波长转换层203为一量子点层。当光为蓝光时， 蓝光L1的部分会转换成黄光L2，而蓝光L3的部分则不被转换。如此一来，黄光L2将与蓝光L3 混和，因而产生白光。[〇〇61]图4绘示图2的部分结构的侧视图。如图4所示，于一实施方式中，光控薄膜202具有一反射面2021，此反射面2021面对多个单色发光二极管201的一发光侧。如图3所示，由单色发光二极管201A发出的光LA1穿过了波长转换层203A，接着，被反射面2021所反射。另一方面，由单色发光二极管201A发出的光LA2直接被反射面2021所反射。因此，由单色发光二极管201所发出的光可在经过通孔204之前重复地被反射面2021所反射。光可在穿过光控薄膜 202之前被转换，并混和成一均匀的白光。[〇〇62]于一实施方式中，波长转换层203A的量子点2031的浓度分布是均匀的。在另一实施方式中，波长转换层203A的量子点2031的浓度分布会随着距离单色发光二极管201A正上方的一点P增加一距离X而随之减少。于一实施方式中，在单色发光二极管中心的正上方的光密度(light density)越大，则在单色发光二极管201A正上方的量子点2031的浓度越浓， 而波长转换层203A可适当地将由单色发光二极管201A所发出的光转换成白光。在另一实施方式中，由于在单色发光二极管中心正上方的光密度(light density)是最大的，为了产生一均匀的白光，在单色发光二极管201A正上方的波长转换层203A的透射率 (transmittance)是最小的。亦即，当与波长转换层203A位在单色发光二极管201A正上方的一点P的距离X越大，则波长转换层203A的透射率(transmittance)就越高。[〇〇63]图5绘示图2的部分结构的上视图。如图5所示，波长转换层203A完全覆盖一相对应的位于光控薄膜202上的单色发光二极管201A的正投影面积。于一实施方式中，波长转换层 203A的面积为A1，光控薄膜202上的单色发光二极管201A的一发光面积为A2。当面积A1小于发光面积A2，将会有较少的蓝光被转换成黄光，而导致一个较低的背光照度(backlight luminance)，因此波长转换层203A的量子点的浓度需要被增加，以改善发光效率。另一方面，当面积A1大于发光面积A2,则将有更多的蓝光被转成黄光，而导致一较高的背光照度 (backlight luminance)，因此需降低波长转换层203A的量子点的浓度以减少其照度效率 (luminance efficiency)。
[0064]当面积A1小于发光面积A2时，会有较少的蓝光被转换成黄光，且背光模块因此会产生蓝色色偏(blue color shift)。当面积A1大于发光面积A2,将有较多的蓝光被转换成黄光使得背光模块因而产生黄色色偏(yellowish color shift)。因此，于一实施方式中， 具有0.78 5A1/A2 5 0.91的特性的背光模块可以产生均匀且不具色偏的白光。于一实施方式中，每个波长转换层203与其他的波长转换层203是彼此完全分开的。因此，相较于传统的背光模块，本实施方式的背光模块可在使用较少的波长转换材料的情形下产生均匀白光。 [〇〇65]如图2所示，在光控薄膜202被波长转换层203A所覆盖的区当中，在光控薄膜202上不具有通孔。在另一实施方式中，在光控薄膜202被波长转换层203A所覆盖的区当中，在光控薄膜202上则可具有通孔。如图6所示，越靠近单色发光二极管201A正上方的位置，则通孔 205的开口就越小。也就是说，通孔205的直径可依据这些通孔相对于单色发光二极管201A 的距离而调整。可选地，位于光控薄膜202不同区域的通孔205分别占据了不同区域之中的不同开口面积，在另一实施方式中，如图9A所示，由波长转换层203A所覆盖的光控薄膜202 被虚拟地划分为多个区域(如区域Z1、区域Z2、区域Z3等等)，且每一区的形状为相同的矩形。如图9A中的区域Z3所示，这些区可具有多个开口 203A，或其可具有如图9A中的区域Z2所示的不同尺寸的开口2041a以及2041b。如图9A所示，在中央区域Z1中，由单色发光二极管 201A正上方位置由通孔205所构成的开口面积(opening area)会小于远离单色发光二极管 201A正上方的位置由通孔205所构成的开口面积，因此在单色发光二极管201A正上方的位置的开口面积的总和会小于远离单色发光二极管201A的正上方的位置由通孔205所构成的开口面积的总和。由光控薄膜202较靠近单色发光二极管201A正上方位置的一区由通孔205 所构成的总开口面积会小于由光控薄膜202较远离单色发光二极管201A正上方位置的另一区由通孔205所构成的总开口面积。因此，被波长转换层203A所覆盖的光控薄膜202的区域的照度均勾度(illuminat1n uniformity)可被改善。[〇〇66]于一实施方式中，如图9B所示，光控薄膜被虚拟地区分成数区域，且这些区域大致上成圆形。这些区域可具有多个开口 2041a，或可具有不同尺寸的开口 2041a以及2041b。在中央区域Z1，单色发光二极管201A正上方位置由通孔205所构成的开口面积(opening area)会小于远离单色发光二极管201A正上方位置由通孔205所构成的开口面积，因此，在单色发光二极管201A正上方位置的开口面积的总和会小于远离单色发光二极管201A的正上方位置由通孔205所构成的开口面积的总和。由光控薄膜202较靠近单色发光二极管201A 正上方位置的一区由通孔205所构成的总开口面积会小于由光控薄膜202较远离单色发光二极管201A正上方位置的另一区由通孔205所构成的总开口面积。因此，波长转换层203A所覆盖的光控薄膜202的区域中的照度均勾度(illuminat1n uniformity)可被改善。于另一实施方式中，波长转换层203A的形状可以是星形、单一矩形(single square)、多重矩形 (mult1-square)或前述这些形状的组合。[〇〇67]图7与图8为本发明的两个实施方式的侧视图。光控薄膜202在所有通孔204中具有一个最大通孔2041。此最大通孔2041具有一直径d。最大通孔2041与最靠近其的单色发光二极管201A之间的水平距离为D。此最靠近的单色发光二极管201A与光控薄膜202之间的垂直距离为H。光控薄膜202的厚度为h。由于光学薄膜上的发光面积正比于最靠近的单色发光二极管201A与光控薄膜202之间的垂直距离H，为了得到一个较好的转换比率，波长转换层的面积会大于发光面积。因此，当最靠近的单色发光二极管201A与光控薄膜202之间的垂直距离H越大，则波长转换层的面积将会越大。[〇〇68]于一实施方式中，如图7所示，当d〈h(D/H)时，由单色发光二极管201A发出的光LA 将不会直接通过通孔2041。相反地，在通过通孔2041之前，光LA将会至少由反射面2021反射过一次。在另一实施方式中，如图8所示，当d>h(D/H)时，由单色发光二极管201A发出的光LA 将可能直接通过通孔2041。而直接通过通孔2041的光LA的光密度可能会太高，而使得背光模块产生不均匀的效果。为了避免这种情形发生，于一实施方式中，背光模块包含有一具有低于10%的透射率的光学薄膜210。此光学薄膜210位于光控薄膜202的一侧，此侧相对于单色发光二极管201A所在的侧的另一侧。因此，具有高密度的光将会被扩散而使得背光模块产生均匀的效果。
[0069]与现有技术相比，本发明的背光模块使用较少的波长转换材料，并可产生一不具色偏的均匀白光。
[0070]前述多个实施方式的特征使本技术领域中具有通常知识者可更佳的理解本案的各个态样。在此技术领域中具有通常知识者应了解，为了达到相同的目的及/或本案的实施方式的相同优点，其可轻易利用本案为基础，进一步设计或修饰其他制程及结构。在本技术领域中具有通常知识者亦应了解，该等均等的结构并未背离本案的精神及范围，而在不背离本案的精神及范围下，其可在此进行各种改变、取代及修正。
【主权项】
1.一背光模块，其特征在于，包含:多个单色发光二极管；一光控薄膜，具有多个通孔，且位于该些单色发光二极管的上方，以及多个波长转换层，位于该光控薄膜与该些单色发光二极管之间，其中每一该些波长转 换层分别对应于该些单色发光二极管的其中一者，且每一该些波长转换层将对应于该些单 色发光二极管之一者所发出的光转换为白光。2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该光控薄膜具有一反射面，该反射面 面向该些单色发光二极管的一发光侧。3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该波长转换层是一量子点层。4.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该波长转换层中的量子点的一浓度是 均匀的。5.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该波长转换层具有一点，该点位于该 波长转换层所对应的单色发光二极管正上方，其中该波长转换层中相距于该点越远的一位 置具有越高的透射率。6.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该波长转换层具有一点，该点位于该 波长转换层所对应的单色发光二极管正上方，其中该波长转换层中的量子点的一浓度随着 相距于该点的一距离增加而减少。7.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该些波长转换层，包含:一第一波长转换层；以及一第二波长转换层，该第一波长转换层的一面积大于该第二波长转换层的一面积，该 第一波长转换层中的量子点的一浓度低于该第二波长转换层中的量子点的一浓度。8.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该波长转换层完全覆盖该波长转换层 所对应的该单色发光二极管于该光控薄膜上的一正投影面积。9.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，该波长转换层的一面积为A1，该波长 转换层所对应的该单色发光二极管于该光控薄膜上的一发光面积为A2,其中0.785A1/A2 刍0.91。10.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该些波长转换层中邻近的两者彼此 分呙。11.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，在该光控薄膜被对应的该波长转换 层所覆盖的一区域中，该些通孔在靠近对应的该单色发光二极管正上方的一位置的一面积 百分比，小于该些通孔在远离对应的该单色发光二极管的一位置的一面积百分比。12.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该些通孔中的一最大通孔具有一直 径d，该最大通孔与一最靠近的单色发光二极管之间的一水平距离为D，该最靠近的单色发 光二极管与该光控薄膜之间的一垂直距离为H，该光控薄膜的一厚度为h，其中d〈h(D/H)。13.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，更包含:一光学薄膜，具有低于10 %的透射率，且位于该光控薄膜的一侧，该侧相对于该些单色 发光二极管所位于的该光控薄膜的另一侧，其中该些通孔中的一最大通孔具有一直径d，该 最大通孔与一最靠近的单色发光二极管之间的一水平距离为D，该最靠近的单色发光二极 管与该光控薄膜之间的一垂直距离为H，该光控薄膜的一厚度为h，其中d>h(D/H)。14.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该些单色发光二极管中的至少两个 该单色发光二极管分别具有彼此不相同的色光。
【文档编号】F21Y105/10GK105953139SQ201610322361
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】张继圣, 林苏逸
【申请人】友达光电股份有限公司