TWI447450B - 導光板結構、背光模組及其製造方法 - Google Patents

Description

導光板結構、背光模組及其製造方法

本發明係關於一種背光模組，特別係關於一種導光板結構、背光模組及其製造方法。

液晶顯示裝置已廣泛應用於個人數位助理、筆記型電腦、數位相機、移動電話、液晶電視等電子產品中。但由於液晶顯示裝置為非自發光性的，因此其需要借助背光模組才具顯示功能。

液晶顯示裝置主要係由一液晶面板及一背光模組所構成。液晶面板主要包括二片透明基板及一液晶層，且此液晶層係配置在於此二透明基板之間。背光模組的出光面面向液晶層，以提供此液晶面板所需之面光源，致使液晶顯示裝置達到顯示的效果。

習知的背光模組大多採用冷陰極螢光燈管作為光源。近年來，由於光電元件技術水準的提升，發光二極體(light emitting diode，LED)具有小尺寸、低操作電流、低功率消耗、壽命長與製作成本低廉等諸多優點。因此，使用發光二極體作為光源，已成為背光模組另一種新的選擇。

值得注意的是，背光模組通常係直接採用白光發光二極體，或是同時混用多個紅光發光二極體、綠光發光二極體與藍光發光二極體作為發光源，以期能夠獲得適當色溫的白光光源。

一般常見的白光發光二極體係將紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片與藍光發光二極體晶片封裝於單一封裝膠體中，藉由各個發光二極體晶片所發出之紅光、綠光與藍光混合以形成白光。於此，在此架構之白光發光二極體中，必須使用最少三個以上的發光二極體晶片，且不同顏色的發光二極體晶片通常係個別進行驅動，藉由控制通入不同顏色的發光二極體晶片的電流，以獲得適當色溫的白光。因此，此架構之白光發光二極體不但成本無法降低，在驅動上亦較為複雜。

在另一種架構上，白光發光二極體可以是將藍光發光二極體晶片與螢光粉封裝於單一封裝膠體中。在此白光發光二極體中，螢光粉被藍光發光二極體晶片所發出的部分藍光激發，而進一步發出黃光。然後，藉由螢光粉產生的黃光與藍光發光二極體晶片所發出的藍光充分混光後，即可產生白光。然，由於發光二極體之封裝體一般是以點膠方式滴落到發光二極體晶片上，並經由加熱固化而成，因此其表面大多是弧狀曲面，使得封裝體內螢光粉分佈均勻性不易控制，進而導致所形成之白光源發光均勻性較差且發光效率較低。再者，由於此架構之白光發光二極體在實施上需支付額外之權利金，因此在製造成本上並無法有效地減少。

在一些實施例中，本發明提供一種導光板結構，其包括導光板、光轉換元件和光學防潮層。

導光板具有一入光面，而光學防潮層覆蓋於入光面上。

光轉換元件係位在入光面上且位在導光板與光學防潮層之間。

在一些實施例中，本發明更提供一種背光模組，其包括前述之導光板結構和至少一點光源。

點光源係對應光轉換元件而設置，並且相對於光轉換元件而位在光學防潮層的另一側。

在一些實施例中，入光面可具有至少一凹洞。於此，光轉換元件係位在各個凹洞中，且光學防潮層覆蓋至少一凹洞。

其中，點光源係對應於凹洞而設置。

在一些實施例中，本發明另提供一種導光板結構的製造方法，其包括形成一光轉換元件在一導光板的入光面上，以及在具有光轉換元件的入光面上覆蓋一光學防潮層。其中，光轉換元件係位在導光板與光學防潮層之間。

在一些實施例中，本發明更提供一種背光模組的製造方法，其包括前述之導光板結構的製造方法，以及設置至少一點光源在導光板的入光面的一側。

在一些實施例中，導光板結構的製造方法可更包括：於入光面上形成至少一凹洞。於此，光轉換元件則係形成在各凹洞中。

其中，點光源則係對應於凹洞而設置。

綜上所述，根據本發明之導光板結構、背光模組及其製造方法利用光學防潮層將光轉換元件與外界隔離，以避免光轉換元件受潮加速其光轉換效率的衰減。

第1圖係為根據本發明第一實施例之背光模組的俯視圖。第2圖係為根據本發明第二實施例之背光模組的俯視圖。而第3圖係為第1及2圖中切線I-I之截面圖。第4圖係為根據本發明第三實施例之背光模組的俯視圖，而第5圖係為第4圖中切線II-II之截面圖。第6圖係為根據本發明第四實施例之背光模組的仰視圖，而第7圖係為第6圖中切線III-III之截面圖。

參照第1至7圖，背光模組10包括導光板結構110和至少一點光源120。

各個點光源120均係以發光面朝向導光板結構110而設置。

導光板結構110包括導光板112、光轉換元件114和光學防潮層116。在本實施例中，導光板112可為平板型導光板，但本發明並不以此為限，導光板112亦可為楔型導光板。

導光板112具有一入光面112a。

在一些實施例中，導光板112可具有相對的第一表面112b和第二表面112c，即，分別為在第3、5及7圖中所示之導光板112的上表面和下表面。

在一些實施例中，背光模組10可為側邊入光式背光模組，但本發明並不以此為限，背光模組10亦可為直下式(Direct-Type)背光模組。

參照第1至3圖，以側邊入光式背光模組為例，入光面112a例如係導光板112的銜接於第一表面112b和第二表面112c之間的側表面，而導光板112的第一表面112b則作為出光面。此時，點光源120則係以面向導光板112的入光面112a而配置。

在一些實施例中，參照第4、5、6及7圖，以直下式背光模組來說，出光面和入光面112a則可分別為導光板112的第一表面112b和第二表面112c。此時，點光源120則係以陣列方式且面向導光板112之入光面112a(即第二表面112c)而配置。

再參照第1至7圖，光轉換元件114係位在入光面112a上。光學防潮層116覆蓋於入光面112a上，並且光轉換元件114係位在導光板112與光學防潮層116之間。

於此，點光源120係對應光轉換元件114而設置，並且相對於光轉換元件114而位在光學防潮層116的另一側。也就是說，點光源120與光轉換元件114分別位在光學防潮層116的相對兩側。

在本實施例中，各個點光源120例如是發光二極體封裝結構，其具有面向入光面112a之發光面120a。點光源120所提供的光線係由其發光面120a出射。

於此，點光源120朝向導光板結構110發光，並入射至光轉換元件114或經由入光面112a進入導光板112，進而由導光板112的出光面(即第一表面112b)出射，以形成一面光源。

光轉換元件114將入射光由原波長轉換為其他波長，並經由入光面112a發射至導光板112中。

在一些實施例中，導光板112的入光面112a上形成有至少一凹洞113，如第1至7圖所示。光轉換元件114則是形成在各個凹洞113內。換言之，光轉換元件114嵌設在各個凹洞113中。

在一些實施例中，點光源120可對應凹洞113設置，以致使點光源120所提供之光線可確實入射至光轉換元件114中。

在一些實施例中，各個凹洞113與點光源120之間可以一對一的方式配置(如第1、4及5圖所示)，或者是一對多的方式配置(如第2、6及7圖所示)。

在一些實施例中，參照第8及9圖，光轉換元件114可額外設置在導光板112的入光面112a上。

在一些實施例中，光轉換元件114包括光轉換粒子1141。

光轉換粒子1141可先混合在透光膠體1143中，以形成一混合膠體。再將此混合膠體填充至在導光板112的入光面112a上欲先形成好的凹洞113中(如第1至7圖所示)，或者是直接塗佈在入光面112a上(如第8及9圖所示)。

待入光面112a上的混合膠體固化後，即形成光轉換元件114在導光板112的入光面112a上。

在一些實施例中，透光膠體1143可為UV(Ultraviolet；紫外線)膠或熱固膠。UV膠例如光學級SVR(Super View Resin)膠，光學級液態膠(如3M公司的型號3M 2175)。熱固膠例如光學環氧膠或矽膠。光轉換粒子1141例如是螢光粉、量子點、或光轉換物質。

舉例而言，為了方便描述，以下以螢光粉為例進行範例說明，然此非本發明之限制，以下範例亦適用於量子點或光轉換物質。

為了發出白光，可選用藍光發光二極體封裝結構作為點光源120，而光轉換粒子1141的材質可對應選用發黃光之螢光粉。當部分藍光發光二極體封裝結構發出的藍光投射至光轉換元件114時，會使光轉換元件114中的發黃光之螢光粉激發出黃光。激發出的黃光再與點光源120發出之藍光混合為白光。

在另一範例中，光轉換粒子1141的材質可同時選用發紅光之螢光粉及發綠光之螢光粉。當部分藍光發光二極體封裝結構發出的藍光投射至光轉換元件114時，會使光轉換元件114中的發紅光之螢光粉激發出紅光並使其中發綠光之螢光粉激發出綠光。激發出的紅光及綠光再與點光源120發出之藍光混合為白光。

在又一範例中，點光源120為紫外光(UV Light)發光二極體封裝結構，而光轉換粒子1141的材質對應選用發紅光之螢光粉、發綠光之螢光粉以及發藍光之螢光粉。同樣地，紫外光發光二極體封裝結構發出的光投射至光轉換元件114時，會使其中的螢光粉分別激發出紅光、綠光以及藍光。激發出的紅光、綠光以及藍光再相互混合為白光，以致使導光板112的發光面120a可發出白光(白色面光線)，即形成面光源。

於此，光轉換粒子1141的含量可依據點光源120的種類、光轉換元件114的形狀和/或背光模組10所需的效能而決定。

並且，覆蓋於光轉換元件114上的光學防潮層116，可將確保光轉換元件114中的光轉換粒子1141與外界隔離，進而避免光轉換粒子1141受潮加速其衰減。

在一些實施例中，光學防潮層116的邊緣會貼合在導光板112上，以致使光轉換元件114密封在導光板112與光學防潮層116之間。

在一些實施例中，參照第10及11圖，導光板112的入光面112a可區分為一第一區塊1121和一第二區塊1122。

第二區塊1122位在入光面112a的邊緣並且環繞整個第一區塊1121。

光轉換元件114是形成入光面112a的第一區塊1121上。光學防潮層116覆蓋整個光轉換元件114，並且與第二區塊1122貼合。

在一些實施例中，參照第8及9圖，當光轉換元件114覆蓋整個入光面112a時，光學防潮層116則覆蓋整個光轉換元件114，並且導光板112與入光面112a鄰接的表面貼合。於此，光學防潮層116係與入光面112a鄰接的四個表面，即第一表面112b、第二表面112c、第三表面112d及第四表面112e，貼合。換言之，光學防潮層116可形成套蓋結構而罩在光轉換元件114上，並且套蓋結構的內表面與導光板112的表面貼合。

在一些實施例中，光學防潮層116可為一透光膠體或一阻隔膜。

舉例而言，以透光膠體構成光學防潮層116時，可直接塗佈特定厚度的透光膠體在具有光轉換元件114的入光面112a上，並且完全覆蓋住光轉換元件114。塗佈後，在將透光膠體固化以形成光學防潮層。

在一些實施例中，光轉換元件114和光學防潮層116所使用的透光膠體可為相同材質，然此並非本發明之限制，即兩者亦可為不同材質。

在一些實施例中，作為光學防潮層116的透光膠體和作為光轉換元件114的透光膠體(混合膠體)可同時進行固化，亦可分別進行。

以阻隔膜作為光學防潮層116時，可在入光面112a上形成光轉換元件114後，直接將阻隔膜黏貼在光轉換元件114上並將阻隔膜的邊緣與導光板112貼合。

此外，參照第12圖，在透光膠體1143中還可混入多個擴散粒子1151，以提升光線在導光板結構110中的散射效果。

於此實施例中，此些擴散粒子1151之折射率不同於透光膠體1143之折射率，以致使點光源120所提供的光線在進入光轉換元件114中後會被這些擴散粒子1151散射，並且光轉換粒子1141所發出的光線亦可被這些擴散粒子1151散射，因而產生所需要的散射效果。舉例而言，擴散粒子1151之折射率例如約1.49或1.57，且尺寸約3~15um。於此，透光膠體1143的折射率例如約1.52。

在一些實施例中，參照第13及14圖，此些擴散粒子1151亦可設置在光轉換元件114的外部。

在一些實施例中，擴散粒子1151可混合在另一透光膠體1153中，以固化形成一擴散元件115。於此實施例中，此些擴散粒子1151之折射率不同於所混合的透光膠體1153之折射率。舉例而言，擴散粒子1151之折射率例如約1.49或1.57，且尺寸約3~15um。此時，透光膠體1153的折射率例如約1.52。

此光擴散元件115可設置在光轉換元件114與導光板112的入光面112a之間。

在一些實施例中，擴散元件115和光轉換元件114所使用的透光膠體可為相同材質，然此並非本發明之限制，即兩者亦可為不同材質。再者，擴散元件115和光學防潮層116所使用的透光膠體可為相同材質，然此並非本發明之限制，即兩者亦可為不同材質。

在一些實施例中，背光模組10可更包括一反射層。反射層係 設置在導光板相對於出光面的另一側表面。反射層將進入導光板的光線反射至出光面。

舉例而言，當第2圖中所示之導光板112的第一表面112b係作為出光面時，反射層則係設置在第二表面112c上。

再者，此反射層可為額外設置的一反射片，且此反射片貼合在導光板的表面上。此外，此反射層亦可為直接形成在導光板表面上的金屬鍍膜。

在一些實施例中，背光模組10可更包括一光學膜片組。光學膜片組係設置在導光板的出光面上。光學膜片組可將出光面出射之面光源均勻化，和/或提高面光源的亮度。光學膜片組例如是擴散板、稜鏡片、增光片或其組合。

舉例而言，當第2、5及7圖中所示之導光板112的第一表面112b係作為出光面時，光學膜片組則係設置在第一表面112b上。

綜上所述，根據本發明之導光板結構、背光模組及其製造方法利用光學防潮層將光轉換元件與外界隔離，以避免光轉換元件受潮加速其光轉換效率的衰減。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧背光模組

110‧‧‧導光板結構

112‧‧‧導光板

112a‧‧‧入光面

112b‧‧‧第一表面

112c‧‧‧第二表面

112d‧‧‧第三表面

112e‧‧‧第四表面

1121‧‧‧第一區塊

1122‧‧‧第二區塊

113‧‧‧凹洞

114‧‧‧光轉換元件

1141‧‧‧光轉換粒子

1143‧‧‧透光膠體

115‧‧‧光擴散元件

1151‧‧‧擴散粒子

1153‧‧‧透光膠體

116‧‧‧光學防潮層

120‧‧‧點光源

120a‧‧‧發光面

第1圖係為根據本發明第一實施例之背光模組的俯視圖。

第2圖係為根據本發明第二實施例之背光模組的俯視圖。

第3圖係為第1及2圖中切線I-I之截面圖。

第4圖係為根據本發明第三實施例之背光模組的俯視圖。

第5圖係為第4圖中切線II-II之截面圖。

第6圖係為根據本發明第四實施例之背光模組的仰視圖。

第7圖係為第6圖中切線III-III之截面圖。

第8圖係為根據本發明第五實施例之背光模組的仰視圖。

第9圖係為第8圖中切線IV-IV之截面圖。

第10圖係為第1圖中切線V-V之截面圖。

第11圖係為第2圖中切線VI-VI之截面圖。

第12圖係為根據本發明第六實施例之背光模組的俯視圖。

第13圖係為根據本發明第七實施例之背光模組的俯視圖。

第14圖係為第13圖中切線VII-VII之截面圖。

10．．．背光模組

110．．．導光板結構

112．．．導光板

112a．．．入光面

112b．．．第一表面

112c．．．第二表面

113．．．凹洞

114．．．光轉換元件

116．．．光學防潮層

120．．．點光源

120a．．．發光面

Claims (27)

1. 一種導光板結構，包括：一導光板，具有一入光面；一光學防潮層，覆蓋於該入光面上；以及一光轉換元件，位在該入光面上且在該導光板與該光學防潮層之間，其中該光學防潮層將該光轉換元件與外界隔離。
2. 如請求項1所述之導光板結構，其中該光轉換元件包括：一透光膠體；以及複數光轉換粒子，混合在該透光膠體中。
3. 如請求項2所述之導光板結構，其中該些光轉換粒子係為螢光粉、量子點或其組合物。
4. 如請求項2所述之導光板結構，其中該光轉換元件更包括：複數擴散粒子，混合在該透光膠體中。
5. 如請求項1所述之導光板結構，更包括：複數擴散粒子，位在該入光面上。
6. 如請求項1所述之導光板結構，其中該入光面區分為一第一區塊和一第二區塊，該第二區塊位在該入光面的邊緣並環繞整個該第一區塊，該光轉換元件係設置在該第一區塊上，並且該光學防潮層與該第二區塊貼合。
7. 如請求項1所述之導光板結構，其中該光轉換元件係分布在整個該入光面上，且該光學防潮層與該導光板鄰接該入光面的其他表面貼合。
8. 如請求項1所述之導光板結構，其中該入光面具有至少一凹洞，該些光轉換元件位在該至少一凹洞中，且該光學防潮層覆蓋該至少一凹洞。
9. 一種背光模組，包括：如請求項1至7中之任一項所述之導光板結構；以及至少一點光源，對應該光轉換元件而設置，相對於該光轉換元件而位在該光學防潮層的另一側。
10. 一種背光模組，包括： 如請求項8所述之導光板結構；以及至少一點光源，對應於該至少一凹洞，相對於該入光面位在該光學防潮層的另一側。
11. 如請求項10所述之背光模組，其中該至少一點光源與該至少一凹洞係以一對一方式設置。
12. 如請求項10所述之背光模組，其中該至少一凹洞與該至少一點光源係以一對多方式設置。
13. 一種導光板結構的製造方法，包括：形成一光轉換元件在一導光板的入光面上；以及在具有該光轉換元件的該入光面上覆蓋一光學防潮層，並利用該光學防潮層將該光轉換元件與外界隔離，其中該光轉換元件位在該導光板與該光學防潮層之間。
14. 如請求項13所述之導光板結構的製造方法，其中該形成步驟包括：將複數光轉換粒子與一透光膠體混合，以形成一混合膠體；以及將該混合膠體塗佈在該入光面上。
15. 如請求項14所述之導光板結構的製造方法，其中該形成步驟更包括：於塗佈完成後，固化該混合膠體，以形成該光轉換元件。
16. 如請求項14所述之導光板結構的製造方法，其中該混合步驟更包括：將複數擴散粒子與該透光膠體混合，以形成該混合膠體。
17. 如請求項13所述之導光板結構的製造方法，其中該覆蓋步驟包括：將一阻隔膜黏貼在該光轉換元件並將該阻隔膜的邊緣與該導光板貼合，以將該阻隔膜作為該光學防潮層。
18. 如請求項13所述之導光板結構的製造方法，其中該覆蓋步驟包括：塗佈特定厚度的一透光膠體在具有該光轉換元件的該入光面上並覆蓋該光轉換元件；以及 固化該透光膠體以形成該光學防潮層。
19. 如請求項13所述之導光板結構的製造方法，更包括：在形成該光轉換元件之前，形成一擴散元件在該導光板的該入光面上。
20. 如請求項13所述之導光板結構的製造方法，更包括：於該入光面上形成至少一凹洞，其中該形成步驟係為形成該光轉換元件在該至少一凹洞中。
21. 如請求項13所述之導光板結構的製造方法，其中該形成步驟包括：於該入光面上形成至少一凹洞；將複數光轉換粒子與一透光膠體混合，以形成一混合膠體；以及將該混合膠體填充至該至少一凹洞中。
22. 如請求項21所述之導光板結構的製造方法，其中該形成步驟更包括：於填充完成後，固化該混合膠體，以形成該光轉換元件。
23. 如請求項21所述之導光板結構的製造方法，其中該混合步驟更包括：將複數擴散粒子與該透光膠體混合，以形成該混合膠體。
24. 一種背光模組的製造方法，包括：如請求項13至19中之任一項所述之導光板結構的製造方法；以及設置至少一點光源在該導光板的該入光面的一側。
25. 一種背光模組的製造方法，包括：如請求項20至23中之任一項所述之導光板結構的製造方法；以及對應該至少一凹洞設置至少一點光源在該導光板的該入光面的一側。
26. 如請求項25所述之背光模組的製造方法，其中該設置步驟係為以該至少一凹洞與該至少一點光源為一對一方式設置該至 少一點光源。
27. 如請求項25所述之背光模組的製造方法，其中該設置步驟係為以該至少一凹洞與該至少一點光源為一對多方式設置該至少一點光源。