CN112987391A - 光源模块及显示设备 - Google Patents

Abstract

一种光源模块，包括基板、多个发光元件、封装层及覆盖层。基板具有承载面。发光元件配置于基板的承载面上，其中发光元件具有远离承载面的发光面。封装层覆盖承载面与发光元件，其中封装层具有远离承载面的第一表面。覆盖层覆盖第一表面，其中覆盖层的远离第一表面的第二表面设有多个柱体结构，且这些柱体结构的每一者沿着平行于第二表面的延伸方向延伸。另提供一种显示设备，包括上述的光源模块及显示面板。显示面板设置于覆盖层的第二表面上且对位于光源模块。本发明的光源模块及显示设备，用以提供亮度均匀的面光源以提升显示质量。

Description

光源模块及显示设备

【技术领域】

本发明是有关一种光源模块及显示设备，尤其是有关一种覆盖层的出光面具有柱体结构的光源模块及具有此光源模块的显示设备。

【背景技术】

液晶显示器的构造主要包括背光模块、显示面板与外框等组件。其中背光模块用以提供显示面板显示的面光源。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。直下式背光模块具有面光源的均匀度较佳的优点，且有利于达到局部调光(local dimming)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。

然而，直下式背光模块受限于尺寸与功率需求等因素，直下式背光模块的发光元件数量与位置皆无法灵活调整，导致发光元件在横轴之间的间距与在纵轴之间的间距不同，如此将使直下式背光模块所提供的面光源有亮度不均匀的问题。

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。

【发明内容】

本发明提供一种光源模块，用以提供亮度均匀的面光源。

本发明提供一种显示设备，用以提升显示质量。

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，本发明一实施例所提供的光源模块包括基板、多个发光元件、封装层及覆盖层。基板具有承载面。发光元件配置于基板的承载面上，其中发光元件具有远离承载面的发光面。封装层覆盖承载面与发光元件，其中封装层具有远离承载面的第一表面。覆盖层覆盖第一表面，其中覆盖层的远离第一表面的第二表面设有多个柱体结构，且这些柱体结构的每一个沿着平行于第二表面的延伸方向延伸。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例所提供的显示设备包括上述的光源模块及显示面板。显示面板设置于覆盖层的第二表面上，且对位于光源模块。

本发明实施例的光源模块因在封装层上设置具有多个柱体结构的覆盖层，使得原本从封装层出射的部分光线，在覆盖层与空气的界面之间发生全反射，有助于将部分光线在光源模块内传递更远后再出射，进而改变光线从光源模块出射的位置，而且，柱体结构对于不同方向的光线也会有不同的出射效果。因此，本发明实施例的光源模块能在不增加发光元件数量的情形下，提供亮度均匀的面光源。本发明实施例的显示设备因采用上述的光源模块，故具有良好的显示质量。

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1是本发明一实施例的光源模块的立体示意图。

图2是图1中基板与发光元件的俯视示意图。

图3A是沿图1的A-A线段的局部剖面示意图。

图3B是沿图1的B-B线段的剖面示意图。

图4A是本发明另一实施例的光源模块的局部剖面示意图。

图4B是本发明另一实施例的光源模块的局部剖面示意图。

图5是本发明另一实施例的光源模块的立体示意图。

图6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1是本发明一实施例的光源模块的立体示意图，图2是图1中基板与发光元件的俯视示意图。请参考图1与图2，本实施例的光源模块10包括基板11、多个发光元件12、封装层13及覆盖层14。基板11具有承载面110。发光元件12配置于基板11的承载面110上，发光元件12具有远离承载面110的发光面120。封装层13覆盖承载面110与发光元件12，封装层13具有远离承载面110的第一表面130。在一实施例，封装层13覆盖发光元件12的方式是直接接触发光元件12裸露于承载面110上的各表面，以避免因间隙而造成空气与水气等而劣化发光元件12。覆盖层14覆盖第一表面130，其中覆盖层14的远离第一表面130的第二表面140设有多个柱体结构141，且这些柱体结构141的每一者沿着平行于第二表面140的延伸方向E延伸。在一实施例，覆盖层14覆盖第一表面130的方式是直接接触于第一表面130。

基板11可为电路板，承载面110则可为基板11上配置有多个导电图案(未图示)的表面，而这些导电图案用于电性连接发光元件12。举例来说，当基板11为印刷电路板(printed circuit board，PCB)时，这些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。此外，光源模块10还包括光反射层(未图示)，设置在承载面110上未设置发光元件12的地方。所述的光反射层可将入射到承载面110的光线反射到封装层13内，以提升光利用率。

发光元件12可为发光二极管，也可以是其他种类的发光元件。此外，发光元件12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。

封装层13例如是透光层。在一实施例中，封装层13的折射率约介于1.40～1.59，例如1.41。举例来说，封装层13的材料可以选自硅胶树脂(Silicone)、环氧树脂(Epoxy)、紫外光固化树脂或其他可用于封装发光元件12的材料等。

覆盖层14例如是透光层。在一实施例中，覆盖层14的折射率小于封装层13。详细来说，覆盖层14的折射率可介于1.2～1.3之间，例如1.3。举例来说，覆盖层14的材料可以选自硅胶树脂、环氧树脂、紫外光固化树脂或其他可用于封装发光元件12的材料等。

柱体结构141可与覆盖层14为一体成型，例如以射出成型的方式同时形成柱体结构141与覆盖层14。此外，柱体结构141也可为配置于第二表面140的棱镜片，例如将棱镜片贴附在覆盖层14的第二表面140上。柱体结构141具有顶部141a与侧面141b，且柱体结构141的形状可为侧面141b为斜面，顶部141a为尖顶部的角柱结构，但本发明不局限于此。

在本实施例中，发光元件12例如是沿彼此垂直的第一方向X与第二方向Y排列成阵列。这些发光元件12在第一方向X以第一间距D1相隔排列，并在第二方向Y以第二间距D2相隔排列。第二间距D2例如是大于第一间距D1。延伸方向E例如是平行第二方向Y。举例来说，当光源模块10与长方形显示面板(例如宽高比为4：3或16：9的显示面板)搭配设置时，为配合显示面板的尺寸，发光元件12会分别在第一方向X与第二方向Y上以不同的间距排列。一般来说，由于发光元件12在第一方向X与第二方向Y的出光角度相同，若发光元件12的出光角度是适合第一间距D1，则这些发光元件12在第一方向X可均匀出光，但在第二方向Y上，由于发光元件12之间的第二间距D2较大，所以相邻两发光元件12之间容易出现暗区。为了改善此情形，本实施例的光源模块10在封装层13上增设了覆盖层14，以调整发光元件12的光线在第一方向X与第二方向Y上的传递路径。详见下文描述。

图3A是沿图1的A-A线段的局部剖面示意图。请参考图3A，如上文所述，在未增设覆盖层14时，相邻两发光元件12之间会有暗区W。在本实施例中，由于覆盖层14的设置，部分出光角度较大的光线(例如光线L1)会先在第一表面130全反射后，再经由承载面110反射到封装层13的第一表面130，并从第一表面130进入覆盖层14后从覆盖层14出射。换言之，由于覆盖层14的设置，使得光线L1能在第一表面130产生全反射。虽图中未图示，但因封装层13的折射率大于覆盖层14的折射率，使光线L1进入覆盖层14时的折射角会大于入射角，因而能在第二方向Y上传递更远，因此能从上述的暗区W出射。另一方面，发光元件12提供的部分出光角度较小的光线(例如光线L2)从封装层13进入到覆盖层14后，由于光线L2传递行进的方向与柱体结构141的延伸方向E相同或大致相同，且由于柱体结构141的折射率大于空气的折射率，使得光线L2会在柱体结构141与空气的交界面全反射回封装层13，再由承载面110反射而依序通过封装层13及覆盖层14，进而从暗区W出射。虽图中未图示，但因封装层13的折射率大于覆盖层14的折射率，因此光线L2由封装层13进入覆盖层14时的折射角会大于入射角，此亦有助于光线L2能传递更远。基于上述，由于覆盖层14的设置能使较多的光线从上述的暗区W出射，因此能改善暗区W亮度不足的问题，进而提升光源模块10提供的面光源的均匀性。

图3B是沿图1的B-B线段的剖面示意图。请参考图3B，在第一方向X上，发光元件12发出的光线L3在从封装层13进入覆盖层14后，因为入射至柱体结构141的侧面141b时的入射角较小，所以能直接从柱体结构141的侧面141b出射，而不会在柱体结构141与空气的交界面产生全反射，也不会如图3A所示般的在第一方向X上传递更远。亦即，覆盖层14与柱体结构141的设置不会对光线L3在第一方向X上的出光造成太大的影响，因此能维持面光源在第一方向X上的均匀性。

在本实施例中，光源模块10可进一步包括光学膜片(未图示)，配置在邻近柱体结构141的一侧。光学膜片的数量可以是一个或多个，光学膜片可以是扩散片、棱镜片、波长转换片等，但本发明不局限于此。

图4A是本发明另一实施例的光源模块的局部剖面示意图。请参考图4A，本实施例的光源模块10b与上述的光源模块10相似，主要差异处在于本实施例光源模块10b还包括具反射功能的光学元件。详细来说，光源模块10b还包括多个反射元件16，配置于承载面110上方并分别与发光面120相对。详细来说，反射元件16分别配置在发光元件12的发光面120上，且封装层13覆盖反射元件16与发光元件12。在一实施例，封装层13覆盖反射元件16与发光元件12的方式是直接接触反射元件16、发光元件12裸露的各表面。在本实施例中，反射元件16可使部分光线反射部分光线穿透，举例来说，反射元件16可为分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)，但不局限于此。发光元件12提供的光线通过反射元件16后的光型为中央区域的亮度比周围区域的亮度低，而类似蝙蝠翼型的光线，故能借此抑制发光元件12上方的亮区，并提升周围区域的亮度，以进一步提升面光源的均匀性。

图4B是本发明另一实施例的光源模块的局部剖面示意图。请参考图4B，本实施例的光源模块10c与上述的光源模块10相似，主要差异处在于本实施例光源模块10c中，封装层13c的第一表面130c具有分别对应发光元件12的多个反射槽131，且反射槽131内分别设置反射材料17。详细来说，反射槽131分别在第一表面130c形成反射槽开口131a，且反射槽开口131a的面积分别大于发光元件12的发光面120的面积。反射槽131的形状例如为角锥状、角柱状、阶梯状、半球形、半椭球形、拋物线形或多边形等，本发明不局限于此。在本实施例，覆盖层140除了覆盖且直接接触于第一表面130c，还覆盖并直接接触于反射槽131的反射材料17。在另一实施例，覆盖层140仅覆盖且直接接触于第一表面130c，并与反射槽131的反射材料17具有一间隙。在一实施例，光源模块10a的覆盖层14在对应反射槽131的位置开孔(未图示)以裸露出反射槽131，此时覆盖层14的上视图例如是呈网格状或棋盘格状，且对应环绕发光元件12与反射槽131。在另一实施例，亦可直接省略覆盖层14，而是在反射槽131外的第一表面130c制作柱体结构(未图示)。

值得一提的是，在图4B的实施例中，柱体结构141也能直接配置在第一表面130c未设置反射槽131的地方。简单来说，覆盖层14可只包括柱体结构141，且柱体结构141在第一表面130c的上视图例如是呈网格状或棋盘格状，并且对应环绕反射槽开口131a，使反射槽开口131a裸露于柱体结构141之间。由于柱体结构141的特征已在前文中详细说明，故其他细节不在此重复描述。

反射材料17用于反射入射到反射槽131上的光线，以抑制发光元件12上方的亮区，而再提升面光源的均匀性。另一方面，反射材料17可覆盖反射槽131的底部141c，且未填满反射槽131。反射材料17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。

图5是本发明另一实施例的光源模块的立体示意图。请参考图5，本实施例的光源模块10d与上述的光源模块10相似，主要差异处在于本实施例光源模块10d中，发光元件12沿彼此垂直的第一方向X与第二方向Y排列成阵列，而覆盖层14d的柱体结构141d的延伸方向E’是不平行于第一方向X与第二方向Y。举例来说，延伸方向E’可位于第一方向X及第二方向Y的夹角之间，并与正第二方向Y之间的夹角约介于40°～50°(较佳为45°)。因本实施例的光源模块10d能调整发光元件12在不同方向上的出光位置，故亦能提升面光源的均匀性。

图6是本发明一实施例的显示设备的示意图。请参考图6，显示设备20包括前文中任一实施例的光源模块10、10b、10c或10d及显示面板21，相关描述将在此省略。

显示面板21设置于覆盖层14的第二表面140上，且对位于光源模块10。显示面板21例如是液晶显示面板或其他种类的显示面板，而光源模块10用以提供光线到显示面板21。因显示设备20能与光源模块10、10b、10c或10d搭配设置，故能提供良好的成像质量。

综上所述，本发明实施例的光源模块因在封装层上设置具有多个柱体结构的覆盖层，使得部分光线能在封装层与覆盖层之间产生全反射，进而改变从封装层出射的位置，而且，柱体结构对于不同方向的光线也会有不同的出射效果。因此，本发明实施例的光源模块能在不增加发光元件数量的情形下，提供亮度均匀的面光源。本发明实施例的显示设备因采用上述的光源模块，故具有良好的显示质量。

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。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (20)

1.一种光源模块，其特征在于，所述光源模块包括基板、多个发光元件、封装层及覆盖层，其中，

所述基板具有承载面；

所述多个发光元件配置于所述基板的所述承载面上，其中所述多个发光元件中的每一个具有远离所述承载面的发光面；

所述封装层覆盖所述承载面与所述多个发光元件，其中所述封装层具有远离所述承载面的第一表面；以及

所述覆盖层覆盖所述第一表面，其中所述覆盖层的远离所述第一表面的第二表面设有多个柱体结构，所述多个柱体结构中的每一个沿着平行于所述第二表面的延伸方向延伸。

2.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述光源模块还包括多个反射元件，所述多个反射元件配置于所述承载面上方并分别与所述多个发光面相对。

3.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述多个发光元件沿彼此垂直的第一方向与第二方向排列成阵列，且所述多个发光元件在所述第一方向以第一间距相隔排列，并在所述第二方向以第二间距相隔排列，所述第二间距大于所述第一间距，且所述延伸方向平行所述第二方向。

4.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述多个发光元件沿彼此垂直的第一方向与第二方向排列成阵列，且所述延伸方向不平行于所述第一方向与所述第二方向。

5.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述多个柱体结构与所述覆盖层为一体成型。

6.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述多个柱体结构为配置于所述第二表面的棱镜片。

7.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述覆盖层的折射率小于所述封装层的折射率。

8.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述多个反射元件分别配置在所述多个发光面上，且所述封装层覆盖所述多个反射元件。

9.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述第一表面具有分别对应所述多个发光元件的多个反射槽，且所述多个反射槽内分别设置反射材料。

10.根据权利要求9所述的光源模块，其特征在于，所述多个反射槽分别在所述第一表面形成反射槽开口，且所述多个反射槽开口的面积分别大于所述多个发光元件的所述多个发光面的面积。

11.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括光源模块和显示面板，其中，

所述光源模块包括基板、多个发光元件、多个反射元件、封装层和覆盖层，其中，

所述基板具有承载面；

所述多个发光元件配置于所述基板的所述承载面上，其中所述多个发光元件中的每一个具有远离所述承载面的发光面；

所述多个反射元件配置于所述承载面上方并分别与所述多个发光面相对；

所述封装层覆盖所述承载面与所述多个发光元件，其中所述封装层具有远离所述承载面的第一表面；以及

所述覆盖层覆盖所述第一表面，其中所述覆盖层的远离所述第一表面的第二表面设有多个柱体结构，所述多个柱体结构中的每一个沿着平行于所述第二表面的延伸方向延伸；以及

所述显示面板设置于所述覆盖层的所述第二表面上，且对位于所述光源模块。

12.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述光源模块还包括多个反射元件，所述多个反射元件配置于所述承载面上方并分别与所述多个发光面相对。

13.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述多个发光元件沿彼此垂直的第一方向与第二方向排列成阵列，且所述多个发光元件在所述第一方向以第一间距相隔排列，并在所述第二方向以第二间距相隔排列，所述第二间距大于所述第一间距，且所述延伸方向平行所述第二方向。

14.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述多个发光元件沿彼此垂直的第一方向与第二方向排列成阵列，且所述延伸方向不平行于所述第一方向与所述第二方向。

15.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述多个柱体结构与所述覆盖层为一体成型。

16.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述多个柱体结构为配置于所述第二表面的棱镜片。

17.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述覆盖层的折射率小于所述封装层的折射率。

18.根据权利要求12所述的显示设备，其特征在于，所述多个反射元件分别配置在所述多个发光面上，且所述封装层覆盖所述多个反射元件。

19.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述第一表面具有分别对应所述多个发光元件的多个反射槽，且所述多个反射槽内分别设置反射材料。

20.根据权利要求19所述的显示设备，其特征在于，所述多个反射槽分别在所述第一表面形成一反射槽开口，且所述多个反射槽开口的面积分别大于所述多个发光元件的所述多个发光面的面积。

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