背光模块的制作方法

本发明有关一种背光模块，特别是一种具有导光腔的背光模块。

背景技术

平面及曲面显示技术已经广泛地应用于例如是移动电话、个人穿戴装置、电视、电脑等电子装置中。然而随着解析度、窄边框等规格要求的不断提高，显示装置内的光学设计也不断地受到考验。

以液晶显示技术为例，此类的非自发光型显示装置的像素本身需要以外部光源照射，而以控制像素对发光能量的穿透率或反射率来决定其亮暗程度。因此液晶显示装置的光学表现与作为外部光源的背光模块息息相关。

现今所用的背光模块又还可以大致分为侧光式以及直下式两大类型；其中侧光式背光模块设计中，部分会采取无导光板的设计，此种设计形式会利用位于屏幕侧边以及背面的反射面来反射位于侧边的光源所发出的光，作为液晶像素所需的光源。同时，这些反射面之间所形成的空间可作为混光空间(导光腔)，提供这些光进行均匀的混光。然而，在显示装置薄型化的趋势带动下，显示装置的厚度随着不断降低时，上述的混光空间亦随之压缩，对于光提供的混光效果相对不足，因此这类侧光式背光模块所提供的背光容易产生色偏的现象。因此，如何提供具有良好画面品质的背光模块成为现在薄型化显示科技中需要解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种背光模块，其可以减少显示画面上的色偏现象。

本发明的背光模块包括光源装置以及导光腔，光源装置设置于导光腔的入光部。光源装置包括发光区以及波长转换层，波长转换层设置于发光区上。发光区发出的光经过波长转换层进行波长转换后形成照明光，导光腔的入光部接收此照明光。

导光腔包括出光面、反射面以及上述的入光部，其中入光部和出光面沿着一第一方向排列，且入光部位于出光面的一端以及反射面的一端之间。光源装置自入光部往反射面发出照明光，被反射面反射的照明光自出光面离开导光腔。

在出光面的法线方向上，出光面与反射面之间的最大距离的数值为第一数值。在平行于出光面的虚拟参考面上，发光区的投影范围在第一方向上具有第一宽度；波长转换层的投影范围在第二方向上具有第二宽度，且第一宽度和第二宽度的比值为第二数值。本发明的实施例的背光模块符合以下规则：

当第一数值没有超过40毫米时，第二数值落在0.5至1的范围。

由上述可知，本发明的背光模块中的波长转换层与发光区的设置可以与导光腔的厚度搭配，所以背光模块可以再不同厚度提供良好的面光源。

附图说明

图1为显示装置的实施例元件爆炸图；

图2a为发光区以及波长转换层的实施例仰视图；

图2b为显示装置的实施例剖视图；

图3a及图3b为第一实验范例的数据图；

图4a及图4b为第二实验范例的数据图；

图5a及图5b为第三实验范例的数据图；

图6a及图6b为第四实验范例的数据图。

其中，附图标记：

c混光空间

d1、d2方向

w1、w2、w3宽度

100显示装置

110显示面板

200背光模块

210光源装置

210p投影区域

211发光单元

211a发光区

212波长转换层

213准直器

214承载台

220导光腔

221入光端

222光学膜片

222f参考面

222p、222q投影区域

222s出光面

223背板

223s反射面

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明提出的背光模块可以提供一个面光源，其可以应用在例如是液晶显示(liquidcrystaldisplay,lcd)或电泳显示(electrophoresisdisplay,epd)等非自发光显示装置中，在此类装置中提供背光源(backlight)；这些装置较佳可应用在电脑显示器、电视、监视器上。此外，显示装置亦可应用在其他电子装置上，例如作为手机、数码相机、平板电脑或掌上型游乐器等的显示屏幕。

图1为本发明第一实施例中显示装置的实施例元件爆炸图。请参照图1，本发明的第一实施例的显示装置100包括背光模块200以及显示面板110。显示面板110例如是包含多个显示像素的液晶面板，且显示面板110配置于背光模块200上并具有多个像素(pixel)。

背光模块200包括光源装置210以及导光腔220，光源装置210配置于导光腔220的入光端221。导光腔220还包括出光面222s和反射面223s，入光端221位于出光面222s的一端以及反射面223s的一端之间。在本实施例中，反射面223s例如是白色的表面，较佳为白色的曲面；出光面222s例如是可以透光的表面，较佳为一扩散板的表面。在本实施例中，导光腔220的厚度沿着至少一方向变化，导光腔220较佳在靠近入光端221的位置具有较大的厚度，在此位置的出光面222s和反射面223s之间的距离较大；导光腔较佳在远离入光端221的位置具有较小的厚度，在此位置的出光面222s和反射面223s之间的距离较小。

具体而言，本实施例的背光模块包括光学膜片222以及背板223，形成具有一混光空间c的导光腔220。混光空间c位于光学膜片222所提供的出光面222s以及背板223所提供的反射面223s之间。光学膜片222和背板223都自入光端221延伸，光学膜片222实质上为水平延伸并提供水平的出光面222s；背板223和光学膜片222之间的距离可以沿着至少一方向改变。举例而言，在方向d1上，背板223和光学膜片222之间的距离逐渐降低，反射面223s也逐渐向出光面222s弯曲。

光学膜片222可以是透明玻璃，较佳为扩散板或其他能使光均匀化的透光面板；背板223可以是由反射片形成，亦可以是经加工处理的带有反射表面的壳体，较佳是由可以散射出白色光的散射片形成。

光源装置210提供的光自导光腔220的入光端221进入混光空间c中。光源装置210包括发光单元211以及波长转换层212，发光区211a形成在发光单元211的表面。波长转换层212例如是荧光粉(phosphor)，发光单元211例如是发光二极管(led)，发光区211a较佳为发光单元211发出光的表面。波长转换层212配置在发光单元211上，并覆盖于发光区211a，至少一部分发光单元221发出的光会经由波长转换层212转换后而形成另一波长的光。本发明的波长转换层212的材料并不限于上述的荧光粉，在其他实施例中可以是纳米粒子，较佳为长宽高在100纳米以下的量子点(quantumdot)。

本实施例的光源装置210提供光至导光腔220，且较佳为发散角较低的光。举例而言，光源装置210较佳可包含准直器213以及承载台214，配置于承载台214的发光单元211发出的光被准直器213反射至导光腔220，使进入导光腔220的光的发散角较低，甚至以实质上平行光或接近平行光的形态经入光端221进入混光空间c。准直器213例如是一反射凹面，发光单元211藉由承载台214来调整出光角度并搭配准直器213来调整发散角度，本发明不限于光源装置210的准直器213及其类型。

请参照图1，在平行于出光面222的虚拟参考面222f上，光源装置210有投影区域210p；光学膜片222有投影区域222p，且光学膜片222连接入光端221的一边的投影区域222q沿着方向d2延伸。此处参照元件的相对位置以虚拟的参考面叙述各元件的相对关系，藉以清楚说明各元件的特征，并非用以限定本发明。在平行于出光面222s的参考面上，光源装置210的投影区域210p和光学膜片222的投影区域222p沿着方向d1排列。以下将对应这些方向d1、d2进一步说明本发明的背光模块200中各个元件的细部特征。

图2a是本发明第一实施例的发光区及波长转换层的仰视示意图。请参照图2a，本实施例的光源装置210例如包括多个沿着方向d2排列的发光单元211，这些发光单元211配置在承载台214并被波长转换层212覆盖，且这些发光单元211的发光区211a以及波长转换层212的分布区域在垂直于排列方向d2的方向上的宽度的比值相近。举例而言，发光区211在上述参考面222f的投影区域在方向d1上具有宽度w1；波长转换层212在上述参考面222f的投影区域在方向d1上具有宽度w2。

详细而言，在本实施例中，发光区211a的分布区域在方向d1上的中心点(例如形心)邻近波长转换层212的分布区域在方向d1上的中心点(例如形心)，在方向d1上发光区211a实质上是以置中的方式配置于波长转换层212中，藉以使自发光区211a经波长转换层212发出的光的出光角度在方向d1上不会偏移。然而，本发明并不限于此，在其他实施例中，发光区211a的分布区域以及波长转换层212的分布区域在方向d1上的安排亦可随需求调整。

图2b是本发明第一实施例的显示装置的局部剖面示意图。请参照图2b，光源装置210的发光单元211自发光区211a发出光后经波长转换层212转换后形成照明光l。照明光l经准直器213反射后进入导光腔220的混光空间c。混光空间c的厚度随着背板223的弯曲逐渐降低。由于准直器213例如是一个反射凹面，自准直器213反射至混光空间c的光束的发散角较小，且背板223的弯曲反射面223s在远离光源装置210的区域的弯曲程度较大，照明光l在远离光源装置210的区域可以有较多的光被背板223的反射面223s反射往出光面222s，以增加光学膜片222提供的面光源的均匀度。换句话说，经由准直器213反射并降低照明光l的发散角后，背光模块200所提供给显示面板110的面光源可以藉由背板223的反射面223s调整。

本实施例的波长转换层212和发光区211a在空间上分布的比例较佳与导光腔220的厚度相互搭配，因此背光模块200可以提供良好的光源。出光面222s和反射面223s在出光面222s的法线方向上的最大距离为宽度w3；波长转换层212在方向d1上的宽度为w2；发光区211a在方向d1上的宽度为w1，则本实施例的背光模块200符合以下规则：

当第一数值没有超过40毫米时，第二数值落在0.5至1的范围；

其中第一数值为宽度w3，第二数值为宽度w1和宽度w2的比值，即藉由具有上述特征的背光模块200，发光区211a搭配波长转换层212可以提供的照明光l颜色较均匀，可以避免照明光l自出光面222s发出时因为照明光l的颜色不均匀而导致在出光面222s上形成色偏或黄色光比例较高的黄带，而显示装置100可以显示良好的画面。

举例而言，本实施例的发光单元211例如是短波长光源的发光二极管，较佳为蓝光发光二极管，而波长转换层212较佳为可以被蓝光激发出黄色光的荧光粉。当光源装置210符合上述的规则时，进入混光空间c的照明光l中黄光以及蓝光的比例可以在混光空间c中混合为适当的白光，藉以使显示装置100不会有色偏的现象，尤其在方向d1上不会有严重的颜色变化量。

本实施例的发光单元211例如可以发出波长落在350纳米至500纳米的光，而波长转换层212例如可以吸收来自发光单元211的光并发出波长落在450纳米至850纳米的光，藉由上述这些光的混合来提供适当的白色光。

以下将列举数个实验范例来一并说明，其中个实验范例的实施方式与上述实施例类似，以下将一并参照上述实施例的元件以及标号来详细说明。

在一第一实验范例中，上述背光模块200中反射面223s和出光面222s之间的第一数值为40毫米，并在此背光模块200中分别以第二数值为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7及0.8的发光区211a以及波长转换层212来测试，并沿着方向d1记录黄光以及蓝光在出光面222s的比例以及变异量。

图3a是第一实验范例的黄光、蓝光比例沿着上述方向d1记录的实验结果。请参照图3a，横坐标的y值为出光面222s上沿着方向d1与光源装置210(亦即入光端)之间的距离(单位为毫米)；纵坐标为黄光强度对蓝光强度的比例；实验数据各自表示为：

数据s13为第二数值为0.3的光源装置的实验结果；

数据s14为第二数值为0.4的光源装置的实验结果；

数据s15为第二数值为0.5的光源装置的实验结果；

数据s16为第二数值为0.6的光源装置的实验结果；

数据s17为第二数值为0.7的光源装置的实验结果；

数据s18为第二数值为0.8的光源装置的实验结果。

由图3a的实验结果可知，当第二数值落在0.5至1的范围时黄光强度与蓝光强度的比例分布较均匀，亦即数据s15、s16、s17、s18的数值分布都较数据s13、s14平缓，不会形成因黄光的比例过大而产生的色偏。

另一方面，图3b是第一实验范例的黄光、蓝光的变异度沿着上述方向d1纪录的实验结果。请参照图3b，横坐标的y值为出光面222s上沿着方向d1与光源装置210(亦即入光端)间的距离(单位为毫米)；纵坐标为黄光与蓝光的变异度；实验数据各自表示为：

数据v13为第二数值为0.3的光源装置的实验结果；

数据v14为第二数值为0.4的光源装置的实验结果；

数据v15为第二数值为0.5的光源装置的实验结果；

数据v16为第二数值为0.6的光源装置的实验结果；

数据v17为第二数值为0.7的光源装置的实验结果；

数据v18为第二数值为0.8的光源装置的实验结果。

由图3b的实验结果可知，当第二数值落在0.5至1的范围时(亦即数据v15、v16、v17、v18)，黄光强度与蓝光强度的变异度落在范围r1内，此范围内的变异度的绝对值较低，不会形成因黄光的变异度过大而产生的黄带及色偏。

本发明实施例的波长转换层212和发光区211a在空间上分布的比例可以进一步搭配较薄的导光腔220，因此背光模块200可以提供良好的光源。背光模块200可以进一步符合以下规则：

当第一数值没有超过30毫米时，第二数值落在0.6至1的范围；

其中第一数值为宽度w3，第二数值为宽度w1和宽度w2的比值。藉由具有上述特征的背光模块200，照明光l自出光面222s发出时形成的色偏或黄色光比例较高的黄带亦可在较薄的背光模块200中解决，使显示装置100可以显示良好的画面。

在一第二实验范例中，上述背光模块200中反射面223s和出光面222s之间的第一数值为30毫米，并在此背光模块200中分别以第二数值为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7及0.8的发光区211a以及波长转换层212来测试，并沿着方向d1记录黄光以及蓝光在出光面222s的比例以及变异量。

图4a是第二实验范例的黄光、蓝光比例沿着上述方向d1记录的实验结果。请参照图4a，横坐标的y值为出光面222s上沿着方向d1与光源装置210(亦即入光端)之间的距离(单位为毫米)；纵坐标为黄光强度对蓝光强度的比例；实验数据各自表示为：

数据s23为第二数值为0.3的光源装置的实验结果；

数据s24为第二数值为0.4的光源装置的实验结果；

数据s25为第二数值为0.5的光源装置的实验结果；

数据s26为第二数值为0.6的光源装置的实验结果；

数据s27为第二数值为0.7的光源装置的实验结果；

数据s28为第二数值为0.8的光源装置的实验结果。

由图4a的实验结果可知，当第二数值落在0.6至1的范围时黄光强度与蓝光强度的比例分布较均匀，亦即数据s26、s27、s28的数值分布都较数据s23、s24、s25平缓，不会形成因黄光的比例过大而产生的色偏。

另一方面，图4b是第二实验范例的黄光、蓝光的变异度沿着上述方向d1纪录的实验结果。请参照图4b，横坐标的y值为出光面222s上沿着方向d1与光源装置210(亦即入光端)间的距离(单位为毫米)；纵坐标为黄光与蓝光的变异度；实验数据各自表示为：

数据v23为第二数值为0.3的光源装置的实验结果；

数据v24为第二数值为0.4的光源装置的实验结果；

数据v25为第二数值为0.5的光源装置的实验结果；

数据v26为第二数值为0.6的光源装置的实验结果；

数据v27为第二数值为0.7的光源装置的实验结果；

数据v28为第二数值为0.8的光源装置的实验结果。

由图4b的实验结果可知，当第二数值落在0.6至1的范围时(亦即数据v26、v27、v28)黄光强度与蓝光强度的变异度落在范围r2内，此范围内的变异度的绝对值较低，不会形成因黄光的变异度过大而产生的黄带及色偏。

本发明实施例的波长转换层212和发光区211a在空间上分布的比例可以进一步搭配更薄的导光腔220，因此背光模块200可以提供良好的光源。背光模块200可以进一步符合以下规则：

当第一数值没有超过20毫米时，第二数值落在0.7至1的范围；

其中第一数值为宽度w3，第二数值为宽度w1和宽度w2的比值。藉由具有上述特征的背光模块200，照明光l自出光面222s发出时形成的色偏或黄色光比例较高的黄带亦可在更薄的背光模块200中解决，使显示装置100可以显示良好的画面。

在一第三实验范例中，上述背光模块200中反射面223s和出光面222s之间的第一数值为20毫米，并在此背光模块200中分别以第二数值为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7及0.8的发光区211a以及波长转换层212来测试，并沿着方向d1记录黄光以及蓝光在出光面222s的比例以及变异量。

图5a是第三实验范例的黄光、蓝光比例沿着上述方向d1记录的实验结果。请参照图5a，横坐标的y值为出光面222s上沿着方向d1与光源装置210(亦即入光端)之间的距离(单位为毫米)；纵坐标为黄光强度对蓝光强度的比例；实验数据各自表示为：

数据s33为第二数值为0.3的光源装置的实验结果；

数据s34为第二数值为0.4的光源装置的实验结果；

数据s35为第二数值为0.5的光源装置的实验结果；

数据s36为第二数值为0.6的光源装置的实验结果；

数据s37为第二数值为0.7的光源装置的实验结果；

数据s38为第二数值为0.8的光源装置的实验结果。

由图5a的实验结果可知，当第二数值落在0.7至1的范围时黄光强度与蓝光强度的比例分布较均匀，亦即数据s37、s38的数值分布都较数据s33、s34、s35、s36平缓，不会形成因黄光的比例过大而产生的色偏。

另一方面，图5b是第三实验范例的黄光、蓝光的变异度沿着上述方向d1纪录的实验结果。请参照图5b，横坐标的y值为出光面222s上沿着方向d1与光源装置210(亦即入光端)间的距离(单位为毫米)；纵坐标为黄光与蓝光的变异度；实验数据各自表示为：

数据v33为第二数值为0.3的光源装置的实验结果；

数据v34为第二数值为0.4的光源装置的实验结果；

数据v35为第二数值为0.5的光源装置的实验结果；

数据v36为第二数值为0.6的光源装置的实验结果；

数据v37为第二数值为0.7的光源装置的实验结果；

数据v38为第二数值为0.8的光源装置的实验结果。

由图5b的实验结果可知，当第二数值落在0.7至1的范围时(亦即数据s37、s38)黄光强度与蓝光强度的变异度落在范围r3内，此范围内的变异度的绝对值较低，不会形成因黄光的变异度过大而产生的黄带及色偏。

以下将进一步藉由色度图来说明本发明的背光模块的效果。此处参考cie1931色彩空间来测试背光模块200在沿着方向d1上在出光面222s发出的光的颜色差异，并将这些光的颜色对应至ciexy色度图上的坐标来表示。

以下以相同厚度(第一数值为30毫米)的导光腔220对多个市售的具有不同第二数值的发光二极管作为发光单元211的光源装置210作测试。在一第五实验范例中，背光模块200分别以第二数值为0.53、0.66以及0.89的光源装置210作测试，其中第二数值为0.53的发光单元的参考型号为7016pct；第二数值为0.66的发光单元的参考型号为4014emc；第二数值为0.89的发光单元的参考型号为1313csp。

图6a是第四实验范例的光颜色在ciexy色度图中x坐标的分布，其中数据cx3为第二数值为0.53的光源装置的实验结果，数据cx4为第二数值为0.66的光源装置的实验结果，数据cx5为第二数值为0.89的光源装置的实验结果；图6b是第四实验范例的光颜色在ciexy色度图中y坐标的分布，其中数据cy3为第二数值为0.53的光源装置的实验结果，数据cy4为第二数值为0.66的光源装置的实验结果，其中数据cy6为第二数值为0.89的光源装置的实验结果。

由图6a及6b可以看出，当背光模块符合规则：

当第一数值没有超过40毫米时，第二数值落在0.5至1的范围；

且进一步符合：

当第一数值没有超过30毫米时，第二数值落在0.6至1的范围；

数据cx4、cx5的变化量比数据cx3低，数据cy4、cy5的变化量比数据cy3低，则背光模块200在出光面222s上的光的色偏现象可以降低。

综上所述，本发明实施例的背光模块的厚度可以与发光区以及波长转换层在空间上的分布比例作搭配，藉由提供均匀的照明光的光源装置来改善背光模块作为背光光源的品质，解决色偏以及黄带的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。