TWI608601B - 發光二極體模組、發光二極體陣列模組、顯示模組 - Google Patents

Description

發光二極體模組、發光二極體陣列模組、顯示模組

本發明係關於發光二極體模組、發光二極體陣列模組、顯示模組，尤指運用量子點膜及可產生藍光或紫外光之發光二極體，並可提供高純色光者。

傳統螢光材料(Phosphor)用來製作純色LED仍存在許多問題，由於傳統螢光材料具有寬的發光頻譜半高寬(50~120nm)、大的stoke’s偏移(>100nm)、顆粒大、散射強等特性，導致藍光或紫光欲轉成純色的綠光及紅光時，並無法完全吸收藍光或紫光，且由於發光之頻譜半高寬過寬，色純度不足，而不適合用來作顯示器。

而由於量子點(Quantum dot)相較於上述傳統螢光材料具有極窄的發光頻譜半高寬(<40nm)、大的光吸收帶、可容易獲得純色的綠光及紅光，而適合用於顯示器。

使用量子點的相關前案例如有中華民國專利公開號201513391之「發光二極體」，其主要包括一具有電路結構和反射杯的基板、發光二極體晶片和封裝材料，發光二極體晶片設置於基板的反射杯的底部且與基板的電路結構電連接，封裝材料設置在所述基板的反射杯內，並包覆發光二極體晶片，所述發光二極體晶片為一藍光發光二極體晶片，所述發光二極體還包括一設置於封裝材料之上的量子點薄膜，該量子點薄膜的量子點可為第一型量子點或第二 型量子點，該第一型量子點在受到藍光激發後會發出紅光，所述第二型量子點在受到藍光激發後會發出綠光。

但上述前案仍有不足處有待改進，主要原因在於：雖然量子點受藍光激發後雖可產生紅光或綠光，但實際上仍有會部分的藍光會直接穿透量子點薄膜，而該部分的藍光便會與產生的紅光或綠光相混和，因此並未精確地產生高純色的光，而仍有待改進。

特別是對LED顯示器來說，由於需要RGB三原色來呈現全彩畫面，因此若無法提供高純色的綠光或紅光，便無法提高顯像品質。雖然目前可直接由不同顏色的晶片來提供純色光，但不同顏色的晶片便需要不同的驅動與控制方式，以致於顯示器造價昂貴而難以量產。

再者，雖然目前藍色晶片(或紫色，400nm~470nm)的效率佳、價格便宜，但目前綠光晶片與紅光晶片卻皆仍存在技術問題有待克服，其中綠光晶片由於受限於材料選擇問題(又稱green gap)，所以效率、色純度及可靠度不佳，至於紅光晶片的效率雖已可達到不錯的水準，但製程良率低，且色偏嚴重。

因此，若能僅運用藍光晶片作為光源，且可提供更高純色的綠光或紅光的發光二極體，將可讓顯示器的顯像品質、效率、良率更佳，且價格也將更具競爭優勢。

爰此，本發明人為使發光二極體模組可產生高純色的光，提出一種可提供高純色光之發光二極體模組，包含：一發光二極體，用以產生紫外光或藍光；及一量子點膜，包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜為一紅光量子點膜或一綠光量子點膜，以受該紫外光或該藍光激發而產生紅光或綠光；及一濾光件，相鄰該量子點膜的第二 面，用以反射該紫外光或藍光且允許該紅光或該綠光通過，以提供高純度的綠光或紅光。

進一步，該量子點膜包含有0.1wt%至3wt%之複數散射粒子，前述散射粒子的粒徑介於10nm至1000nm。

進一步，該量子點膜的厚度為5μm至1000μm。

進一步，該量子點膜的第一面設有一第一黏接層，以黏接一防水層。

進一步，該量子點膜的第二面設有一第二黏接層，以黏接該濾光件。

進一步，該濾光件包含一透明基板、及一濾光層被覆於該透明基板。

本發明也是一種可提供高純色光之發光二極體模組，包含：一發光二極體，用以產生紫外光或藍光；一量子點膜，包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜用以受該紫外光或該藍光激發而產生預設波長範圍的光；及一濾光件，相鄰該量子點膜的第二面，用以反射該紫外光或藍光且允許該預設波長範圍的光通過，以提高該預設波長範圍的光的純度。

本發明亦為一種發光二極體陣列模組，包含：一發光二極體、一量子點膜及一濾光件，該發光二極體用以產生紫外光或藍光，該量子點膜包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜為一紅光量子點膜，以受該紫外光或該藍光激發而產生紅光，該濾光件相鄰該量子點膜的第二面，用以反射該紫外光或藍光且允許該紅光通過，以提供高純度的紅光； 一第二發光二極體模組，包含一發光二極體、一量子點膜及一濾光件，該發光二極體用以產生紫外光或藍光，該量子點膜包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜為一綠光量子點膜，以受該紫外光或該藍光激發而產生綠光，該濾光件相鄰該量子點膜的第二面，用以反射該紫外光或藍光且允許該綠光通過，以提供高純度的綠光；一第三發光二極體模組，包含一發光二極體用以產生紫外光或藍光。

本發明同時是一種顯示模組，係包含如前述之發光二極體陣列模組，該顯示模組包含至少三發光二極體陣列模組，且相鄰的發光二極體陣列模組的間距尺寸係相當於小尺寸間距顯示器(Small Pixel Pitch Displays)的規格。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.當該發光二極體模組有部分的藍光或紫外光穿透量子點膜時，尚可被濾光件反覆反射至該量子點膜，而重新激發該量子點膜的量子點產生紅光或綠光，以藉此提供高純色的紅光或綠光。

2.適合應用於混色要求精確度更高的小間距顯示器(small pitch display)。

(1)‧‧‧發光二極體

(2)‧‧‧量子點膜

(21)‧‧‧第一面

(211)‧‧‧第一黏接層

(22)‧‧‧第二面

(221)‧‧‧第二黏接層

(201)‧‧‧散射粒子

(202)‧‧‧量子點

(3)‧‧‧濾光件

(31)‧‧‧透明基板

(32)‧‧‧濾光層

(4)(40)‧‧‧防水層

(100)‧‧‧發光二極體陣列模組

(10A)‧‧‧第一發光二極體模組

(10B)‧‧‧第二發光二極體模組

(10C)‧‧‧第三發光二極體模組

(A)‧‧‧基板

(B)‧‧‧擴散膜

[第一圖]係本發明實施例之側視示意圖。

[第二圖]係本發明另一實施例之側視示意圖。

[第三A圖]係本發明實施例於產生綠光之光譜圖。

[第三B圖]係本發明實施例於產生綠光之色度座標圖。

[第四A圖]係本發明實施例於產生紅光之光譜圖。

[第四B圖]係本發明實施例於產生紅光之色度座標圖。

[第五圖]係本發明再一實施例之發光二極體陣列模組之側視示意圖。

[第六圖]係本發明又一實施例之側視示意圖。

綜合上述技術特徵，本發明之發光二極體模組、發光二極體陣列模組、顯示模組的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。而以下說明中相似的元件將以相同的符號說明之。

請先參閱第一圖，係揭示本發明實施例之發光二極體模組，包含：一發光二極體(1)、一量子點膜(2)、及一濾光件(3)，其中：該發光二極體(1)為一藍光發光二極體或一紫外光發光二極體。

該量子點膜(2)包含一第一面(21)、及一第二面(22)相對該第一面(21)，該第一面(21)相鄰該發光二極體(1)，該量子點膜(2)為一紅光量子點膜或一綠光量子點膜，以受該紫外光或該藍光激發而產生紅光或綠光。

詳細而言，該量子點膜(2)的厚度為5μm至1000μm。該量子點膜(2)包含有0.1wt%至3wt%之複數散射粒子(201)及0.1wt%至20wt%之量子點(202)，前述散射粒子(201)的粒徑介於10nm至1000nm，藉由選擇適當粒徑的量子點(202)即可產生特定的紅光或綠光，惟量子點的材料種類、粒徑如何選用並非本案重點，細節例如可參照中華民國專利公開號201513391之「發光二極體」等相關文獻，於此不再予以贅述。

該濾光件(3)相鄰該量子點膜(2)的第二面(22)，用以反射該紫外光或藍光且允許該紅光或該綠光通過，以提供高純度的綠光或紅光。詳細而言，該濾光件(3)為彩色濾光片(Dichroic Filters)，例如採用長波通濾光片(Long band pass filter)，可供預設小範圍波段的光通過，而反射其他不希望通過的波段，該濾光件(3)包含一透明基板(31)、及一濾光層(32)，該透明基板(31)材質例如為玻璃、壓克力等透光材質，該濾光層(32)例如以蒸鍍方式被覆於該透明基板(31)。

較佳的是，該量子點膜(2)的第一面(21)設有一第一黏接層(211)，以黏接該發光二極體(1)，而該量子點膜(2)的第二面(22)設有一第二黏接層(221)一防水層(4)，以藉由該防水層(4)防止該量子點膜(2)受損。續請參閱第二圖，要補充說明的是，該防水層(4)並不限於一層，也不限於黏接於該量子點膜(2)之第二面(22)的第二黏接層(221)，亦可位於該濾光件(3)的透明基板(31)與該濾光層(32)之間皆可。

實驗數據續請參閱第三A圖，由第三A圖可知，本實施例之具有綠光量子點膜之發光二極體模組產生的藍光遠低於對照組〔不具有前述濾光件者〕，因此可提供高純度的綠光，而其色度座標圖請配合第三B圖。

另一實驗數據續請參閱第四A圖，由第四A圖可知，本實施例之具有紅光量子點膜之發光二極體模組產生的藍光遠低於對照組〔不具有前述濾光件者〕，因此可提供高純度的紅光，而其色度座標圖請配合第四B圖。

要補充說明的是，上述實施例雖以紅光量子點膜或綠光量子點膜為例，但並不以此為限，該量子點膜只要可以受該紫外光或該藍光激發而產生預設波長範圍的光即可，並不限於紅光或綠光，只要調整該量子點膜之量子點的粒徑即可，而該濾光件則選擇不同種類，即可反射該紫外光或藍光且允許該預設波長範圍的光通過，同樣可達到提高該預設波長範圍的光的純度之目的。

續請配合參閱第五圖搭配第一圖，係本發明之另一實施例圖，提供一發光二極體陣列模組(100)設置於一基板(A)與一擴散膜(B)之間，該發光二極體陣列模組(100)包含一第一發光二極體模組(10A)、一第二發光二極體模組(10B)、及一第三發光二極體模組(10C)，其中該第一發光二極體模組(10A)及該第二發光二極體模組(10B)為前述發光二極體模組(10)，惟該第一發光二極體模組(10A)之量子點膜(2)為一紅光量子點膜，而該第二發光二極體模組(10B)的量子點膜(2)為一綠光量子點膜。至於該第三發光二極體模組(10C)則為藍光或紫 外光之的發光二極體(1)，以產生紫外光或藍光，藉此即可達到提供高純色紅光、綠光及藍光的目的，俾便精確混合所需顏色的光。要特別說明的是，本實施例適合應用於顯示模組，特別是混色要求精確度更高的小間距顯示器(small pitch display)，該顯示模組包含複數發光二極體陣列模組(100)，且相鄰的發光二極體陣列模組的間距尺寸係相當於小間距顯示器的規格。

又，如第六圖所示，係本發明之再一實施例圖，主要差異在於前述發光二極體模組的兩側亦分別設有防水層(40)，以阻隔外界水氣，避免該量子點膜(2)受水氣影響而受損。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧發光二極體

(2)‧‧‧量子點膜

(21)‧‧‧第一面

(211)‧‧‧第一黏接層

(22)‧‧‧第二面

(221)‧‧‧第二黏接層

(201)‧‧‧散射粒子

(202)‧‧‧量子點

(3)‧‧‧濾光件

(31)‧‧‧透明基板

(32)‧‧‧濾光層

(4)‧‧‧防水層

Claims (10)

1. 一種發光二極體模組，包含：一發光二極體，用以產生紫外光或藍光；一量子點膜，包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜為一紅光量子點膜或一綠光量子點膜，以受該紫外光或該藍光激發而產生紅光或綠光；及一濾光件，相鄰該量子點膜的第二面，用以反射該紫外光或藍光且允許該紅光或該綠光通過。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組，其中，該量子點膜包含有0.1wt%至3wt%之複數散射粒子，前述散射粒子的粒徑介於10nm至1000nm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組，其中，該量子點膜的厚度為5μm至1000μm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組，更包括一防水層，該防水層設置在該量子點膜上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組，於該發光二極體模組兩側皆設有一防水層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體模組，其中，該濾光件包含一透明基板、及一濾光層被覆於該透明基板。
7. 一種發光二極體模組，包含：一發光二極體，用以產生紫外光或藍光；一量子點膜，包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜用以受該紫外光或該藍光激發而產生預設波長範圍的光；及 一濾光件，相鄰該量子點膜的第二面，用以反射該紫外光或藍光且允許該預設波長範圍的光通過。
8. 一種發光二極體陣列模組，包含：一第一發光二極體模組，包含一發光二極體、一量子點膜及一濾光件，該發光二極體用以產生紫外光或藍光，該量子點膜包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜為一紅光量子點膜，以受該紫外光或該藍光激發而產生紅光，該濾光件相鄰該量子點膜的第二面，用以反射該紫外光或藍光且允許該紅光通過；一第二發光二極體模組，包含一發光二極體、一量子點膜及一濾光件，該發光二極體用以產生紫外光或藍光，該量子點膜包含一第一面、及一第二面相對該第一面，該第一面相鄰該發光二極體，該量子點膜為一綠光量子點膜，以受該紫外光或該藍光激發而產生綠光，該濾光件相鄰該量子點膜的第二面，用以反射該紫外光或藍光且允許該綠光通過；以及一第三發光二極體模組，包含一發光二極體用以產生紫外光或藍光。
9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體陣列模組，其中，該第一發光二極體模組及該第二發光二極體模組皆更包含一防水層設置於所屬之該量子點膜之上。
10. 一種顯示模組，係包含如請求項8至請求項9任一項所述之發光二極體陣列模組，該顯示模組包含複數個前述發光二極體陣列模組，且相鄰的複數個前述發光二極體陣列模組的間距尺寸係相當於小間距顯示器(small pitch displays)的規格。