光源模块与显示设备的制作方法

【技术领域】

本发明有关一种光源模块与显示设备，尤其是一种发光元件上配置有半反射元件及反射槽的光源模块与显示设备。

背景技术：

液晶显示器的构造主要包括背光模块、显示面板与外框等元件。按照光源方向的不同，背光模块又可分为侧光式背光模块与直下式背光模块。详细来说，直下式背光模块相较于侧光式背光模块，具有局部调光(localdimming)的功能。因此，市面上以发光二极管(led)作为光源的中大尺寸液晶显示器，多使用直下式背光模块。一般而言，直下式背光模块包含以二维阵列排列在基板上的发光元件，和设置在发光元件上方的扩散板。为使直下式背光模块能提供均匀的面光源，技术人员会根据h/p比值决定最佳的配置模式；其中h为发光元件底部到扩散板的距离，p则为相邻发光元件之间的距离(pitch)。为符合外观薄型化的市场趋势，新开发产品的的h值只会持续地减少。

然而，因发光二极管具有较强正向光线，当h值太小时，显示面板的有效照明区便会产生亮暗交替的光斑，大幅降低了成像品质。为改善上述问题，技术人员只能增加发光元件的数量以降低p的数值，但此方法会增加产品成本，进而降低了市场竞争力。因此，在必须兼顾外观薄型化并维持产品成本的情况下，上述问题急需改善。

本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”中所公开的内容可能包括一些没有构成所属技术领域中普通技术人员所知道的已知技术。此外，在“背景技术”中所公开的内容并不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。

技术实现要素：

本发明提供一种光源模块，以在不需增加厚度的情形下，也能提供亮度均匀的面光源，进而兼顾外观薄型化及产品成本。

本发明提供一种显示设备，以达到外观薄型化、产品成本低且成像质量佳的优点。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的光源模块，包括基板、多个发光元件、多个半反射元件、封装层及多个反射图案。基板具有承载面。发光元件配置于承载面上，各发光元件具有远离承载面的顶面。半反射元件分别配置在发光元件的顶面。封装层覆盖并贴合于承载面、发光元件及半反射元件，封装层具有远离承载面的出光面，且出光面具有分别对应发光元件的多个反射槽，反射槽分别具有位于出光面的开口及相对于开口的底部，且开口的面积大于底部的面积。反射图案分别配置于反射槽中。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的显示设备，包括上述的光源模块及显示面板。显示面板相对于光源模块设置，并邻近光源模块的封装层的出光面。

本发明实施例的光源模块因在发光元件上方配置半反射元件及反射槽，故能在不增加厚度的情形下，提供亮度均匀的面光源，进而兼顾外观薄型化并维持产品成本，符合市场需求。此外，本发明实施例的显示设备因采用上述的光源模块，故具有外观薄型化、产品成本低且成像质量佳的优点。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

【附图说明】

图1a是本发明一实施例的光源模块的示意图。

图1b是图1a的区域a的放大图。

图2是本发明另一实施例的光源模块的示意图。

图3是本发明一实施例的显示设备的示意图。

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1a是本发明一实施例的光源模块的示意图，图1b是图1a的局部a的放大图。请参考图1a及图1b，本实施例的光源模块100包括基板110、多个发光元件120、多个半反射元件130、封装层140及多个反射图案160。基板110具有承载面111，发光元件120配置于承载面111上，且各发光元件120具有远离承载面111的顶面121。半反射元件130分别配置在发光元件120的顶面121。封装层140覆盖并贴合于承载面111、发光元件120及半反射元件130。此处所述的贴合并非限制封装层140要黏合于承载面111、发光元件120及半反射元件130，而是泛指封装层140接触于承载面111、发光元件120及半反射元件130即可。封装层140具有远离承载面111的出光面141，出光面141具有分别对应发光元件120的多个反射槽141a。反射槽141a分别具有位于出光面141的开口141b及相对于开口141b的底部141c，且开口141b的面积大于底部141c的面积。反射图案160分别配置于反射槽141a中。

上述的基板110可为电路板，承载面111则可为基板110上配置有多个导电图案(未绘示)的表面，而导电图案用于电性连接发光元件120。举例来说，当基板110为印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)时，导电图案可为印刷电路板上的金属线路，但本发明不局限于此。

发光元件120可为发光二极管，但也可以是其他种类的发光元件。发光元件120可在承载面111上呈阵列排列。此外，发光元件120也可以是直接自一片晶圆切割出且未经封装的发光芯片，例如为发光二极管芯片。举例来说，所述的发光二极管芯片例如是主波长发出蓝光的晶粒级氮化物发光二极管芯片，但本发明不局限于此。另一方面，如图1b所示，这些发光元件120中的每一个具有相对顶面121与底面122，以及连接于顶面121与底面122之间的多个侧面123。底面122连接于承载面111，且顶面121及这些侧面123为发光面。换言之，发光元件120除了顶面121能出射光线，底面122与侧面123也能出射光线。在其他实施例中，也可选用只有顶面121为发光面的发光元件120。

半反射元件130设置在发光元件120的顶面121上，以反射从发光元件120出射的部分光线，另一部分的光线则穿透半反射元件130并进入封装层140内。换言之，本发明所指的半反射元件130，并非限于反射率为50％的元件，而是泛指能够让光线部分通过且部分反射的元件。在一实施例中，半反射元件130例如是分布式布拉格反射器(distributedbraggreflector，dbr)。半反射元件130包括多层光折射层131，这些光折射层131包括折射率较高的光折射层131与折射率较低的光折射层131，且折射率较高的光折射层131与折射率较低的光折射层131是交替堆叠。此外，在发光元件120为发光芯片的实施例中，半反射元件130的多层光折射层131可以是依序形成于发光元件120的顶面121上，而与发光元件120整合为一个部件。在另一实施例中，半反射元件130也可以是整个制作完成后，再设置于发光元件120的顶面121上。

由于半反射元件130的设置，各发光元件120提供的光线通过各半反射元件130后的光型为中央区域的亮度比周围区域的亮度低。如图1b所示，从发光元件120产生的光线l1，亮度明显集中在中央区域。当光线l1传递到半反射元件130时，部分的光线l1被反射为反射光线l2，另一部分的光线l1则穿透半反射元件130并成为穿透光线l3。具体来说，半反射元件130对光线l1中与正出光方向n夹角较小的光线而言，具有高反射率及低穿透率；半反射元件130对光线l1中与正出光方向n夹角较大的光线而言，具有低反射率及高穿透率。因此，穿透光线l3的光型为中央区域的亮度比周围区域的亮度低，而类似蝙蝠翼型。如此，在维持光源模块100的厚度od且不增加发光元件120数量的前提下，半反射元件130能有效地抑制发光元件120上方的亮区，进而提升面光源的均匀性。

需说明的是，在图1b中，光线l1是用以示意发光元件120的光型，为了清楚呈现光线l1与光线l2的光型，在图1b中将光线l1的发光位置画在发光元件120的底面122，但这并非限制光线l1是从发光元件120的底面122发出。

上述发光元件120可为发光芯片，且各半反射元件130包括堆叠于各发光元件120的顶面121上的多层光折射层131。换言之，当发光元件120是未封装的发光芯片时，半反射元件130可经由镀膜工艺直接形成在发光芯片上。举例来说，多层光折射层131可为镀在顶面121上的折射率相异的多层薄膜，且这些薄膜可由高折射率薄膜与低折射率薄膜互相堆叠形成。通过配置折射率合适的光折射层131，进入光折射层131内的部分光線l1会被引导到偏离正出光方向n的方向，并以光型类似蝙蝠翼型的穿透光线l3出射。因此，半反射元件130能有效地抑制发光元件120上方的亮点，进而使本实施例的光源模块100能提供均匀性较佳的面光源。

封装层140可以是透光材料，例如为硅胶封装树脂(silicone)、环氧树脂(epoxy)或uv固化树脂等，本发明不局限于此。此外，封装层140的出光面141在未配置反射槽141a的地方，可配置多个散光微结构(未图示)。散光微结构可以包括设置于出光面141上的多个凹陷部及/或多个凸出部。在一实施例中，散光微结构可为经由喷砂或蚀刻而形成的粗化表面，进而使进入封装层140的穿透光线l3，在从出光面141出射时能更均匀地扩散。

反射槽141a的开口141b的面积可大于发光元件120的顶面121的面积，反射槽141a的形状则可视实务需求设计。举例来说，反射槽141a可以是由单一斜率的斜侧面与呈尖端的底部141c所构成的角锥状，或是由单一斜率的斜侧面与底部141c呈平面所构成的角柱状。此外，反射槽141a的侧面也可为弧面。另一方面，反射槽141a的侧面也可由多段不同斜率的斜面或不同曲率的凹面或凸面所构成的，例如为阶梯状。因此，反射槽141a也可为半球形、半椭球形、拋物线形或多边形等，本发明不局限于此。

反射图案160用于反射入射到反射槽141a上的光线，例如为穿透光線l3，以进一步抑制发光元件120上方的亮点，而再提升面光源的均匀性。另一方面，反射图案160可覆盖反射槽141a的底部141c，且未填满反射槽141a。反射图案160的材料可包含反射材料、光扩散材料或波长转换材料等光学材料，但本发明不局限于此。

在本实施例中，光源模块100可进一步包括光学膜片170。光学膜片170则配置在邻近出光面141的一侧。光学膜片170的数量可以是一个或多个，光学膜片170可以是扩散板、扩散片、棱镜片、波长转换片等。

此外，在本实施例中，光源模块100可还包括反射层180，配置于承载面111的未配置有发光元件120的区域，且被封装层140覆盖并贴合。举例来说，反射层180可以是镜面反射层或漫反射层；其中镜面反射层可为银漆反射片或涂料，漫反射层则可为白漆反射片或涂料，但本发明不局限于此。反射层180能反射从半反射元件130、封装层140的出光面141及反射图案160反射而来的光线，以提升光利用率。图1a及图1b中图示有反射层180时，封装层140覆盖并贴合于反射层180的实施例，而当光源模块100未包括反射层180时，封装层140亦可直接覆盖并贴合于承载面111，相关图示请参考图2与图3。

图2是本发明另一实施例的光源模块的示意图。请参考图2，在本实施例中，光源模块100a与图1a、1b的差别在于，光源模块100a还包括多个反射元件190，分别配置于发光元件120的底面122与承载面111之间。具体来说，因反射元件190的主要功能为反射发光元件120从底面122的出光，以使更多光线能进入封装层140。

在一实施例中，反射元件190可为类似于上述的半反射元件130，而包括彼此堆叠的多层光折射层(未绘示)。由于反射元件190用以反射发光元件120从底面122的出光，因此反射元件190的多层光折射层的堆叠与高低折射率的配置可不同于上述的半反射元件130。在另一实施例中，反射元件190可为金属反射层。金属反射层可为由银或铝形成的反射涂层。在此实施例，反射元件190是仅对应发光元件120配置，亦即在相邻发光元件120之间并无此反射元件190，封装层140直接覆盖并贴合于承载面111。在另一实施例，光源模块100a可还包括反射层(未图示)，配置于承载面111的未配置有发光元件120的区域，且反射元件190的材质可不同于反射层。

图3是本发明一实施例的显示设备的示意图。请参考图3，显示设备200包括显示面板201及上述任一实施例的光源模块，而图3是以光源模块100为例。因上述各元件除了显示面板201，其余皆已在前文中详述，故相关描述将在下文中省略。

显示面板201相对于光源模块100设置，并邻近出光面141。显示面板201例如是液晶显示面板或其他种类的显示面板，而光源模块100用以提供面光源到显示面板201。此外，因显示设备200与光源模块100和100a搭配设置，故显示设备200能在不增加整体厚度与发光元件数量的情形下，提供良好的成像质量。因此，本实施例的显示设备200具有外观薄型化、产品成本低且成像质量佳的优点。

综上所述，本发明实施例的光源模块因采用在发光元件上配置半反射元件及反射槽，故能在不增加厚度的情形下，提供亮度均匀的面光源，进而兼顾外观薄型化并维持产品成本，符合市场需求。此外，本发明实施例的显示设备因采用上述的光源模块，故具有外观薄型化、产品成本低且成像质量佳的优点。

只是以上所述内容，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。