TWI497167B - 直下式背光模組及其光源擴散結構 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種背光模組，特別是一種直下式背光模組及其光源擴散結構。
液晶面板是藉背光模組之光處理元件產生光線進入導光板之入光面而發光。其中，光處理元件可為玻璃材質或塑膠材質，且於光處理元件中填充螢光粉作為波長轉換材料。基此，光處理元件將發光元件所發射之光源的一部份轉換成另一波長的光源並與發光元件所發射之剩餘光源混合而發出白光。
其中，光處理元件中所填充的螢光粉可分為無機螢光粉或有機螢光粉。並且，目前有填充量子點螢光粉之光處理元件。然而，螢光粉的光轉換效率不高，尤其是使用壽命較長的無機螢光粉，光轉換效率更是較有機螢光粉為低。此外，量子點螢光粉亦易受短波光源照射而衰退，且於量子點螢光粉之單位面積內所受的光源強度越大，則光的亮度及飽和度衰退得越快。
於此，量子點螢光粉在高溫的發光二極體旁之光轉換效率的降低是超乎預期的，以致於光處理元件使用一段時間後，光的亮度及飽和度衰減情形嚴重。並且，螢光粉易於環境中產生質變，而導致光處理元件使用壽命縮短或產生偏色現象。
因此，如何提出能夠使光處理元件中量子點螢光粉的亮度及飽和度不易衰退，而具良好的發光特性及較長的使用壽命則為極待解決的問題之一。
有鑑於此，本發明提出一種光源擴散結構，包含：擴散本體、複數量子點螢光粉及複數阻水氣層；其中，複數量子點螢光粉分散於擴散本體中；複數阻水氣層位於擴散本體之表面。
本發明亦提出一種直下式背光模組，包含：光源擴散結構、複數發光元件及至少一光學膜片；其中，複數發光元件朝光源擴散結構投射光線，複數發光元件與光源擴散結構之間具有混光空間；光學膜片位於光源擴散結構上。
本發明的實施例中，複數量子點螢光粉分散於擴散板或擴散片之擴散本體中，有效延長其使用壽命，解決習知技術中量子點螢光點材料易受短波光源照射與熱衰退之問題，並可將NTSC色域由習知技術的72%提升至100%。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
第1圖與第2圖，係本發明之光源擴散結構的實施例。第1圖為擴散板之剖面示意圖，第2圖擴散片之剖面示意圖。
如第1圖與第2圖，本發明之光源擴散結構2包含擴散本體21、複數量子點螢光粉23、複數阻水氣層25。
在一些實施態樣中，如第1圖所示，光源擴散結構2為擴散板。在此，
複數量子點螢光粉23均勻地分散於擴散本體21中，並於擴散本體21之表面分別設置阻水氣層25，用以阻隔水氣避免其造成量子點螢光粉23之發光強度衰退。
在一些實施態樣中，如第2圖所示，光源擴散結構2為擴散片。在此，擴散本體21主要可由本體層211與複數透光層212所組成，複數透光層212分別設置於本體層211之表面，複數量子點螢光粉23分散於本體層211中，並於透光層212之表面分別設置阻水氣層25，用以阻隔水氣避免其造成量子點螢光粉23之發光強度衰退。在一些實施態樣中，如第3圖所示，複數量子點螢光粉23可分散於複數透光層212中。
於前述說明中，光源擴散結構2之厚度約介於0.5mm至3.0mm之間，較佳地為介於1.0mm至2.0mm之間。
如第1圖、第2圖及第3圖所示，複數量子點螢光粉23均勻地分散於擴散本體21中，但本發明非以此為限，例如第4圖所示，由於量子點螢光粉23為奈米量子點結構，具有不易分散、容易團聚的特性，因此可將複數量子點螢光粉23可製備分散於實心的擴散粒子22中，再將具有量子點螢光粉23之擴散粒子22均勻設置於擴散本體21內。前述之量子點螢光粉之尺寸為介於1nm與10nm之間，擴散粒子22之尺寸為介於1μm與10μm之間，但本發明非以此為限。
在一些實施態樣中，如第4A圖所示，複數量子點螢光粉23均勻地分散於實心的擴散粒子22中。在一些實施態樣中，如第4B圖所示，實心的擴散粒子22內設有複數微孔221，複數量子點螢光粉23分佈於微孔221之孔隙通道或微孔221之表面。
於前述說明中，擴散本體21之材質係可選自為聚碳酸酯(Polycarbonate)、PMMA、MS、ABS、PET、PETG、PS、MBS與COC所構成之群組，擴散粒子22之材質為相異於擴散本體21，並可選自PMMA、MS、ABS、PS、PU、氧化物含SiO2
、Mg(OH)2
、CaCO3
、BaSO4
、Al2
O3
及TiO2
所構成之群組。
擴散粒子22與擴散本體21藉由其相異材質之特性，產生折射率差而形成光擴散作用，一般而言，擴散本體21與擴散粒子22之折射率值相差約大於等於0.03，較佳地可大於等於0.1，例如擴散本體21選用PS材質，其折射率約為1.59，擴散粒子22則可選用PMMA材質，其折射率約為1.49。
在本實施例中，擴散粒子22之重量佔全體(光源擴散結構2)的百分比為介於0.1%與20%之間，較佳地為佔全體的百分比為介於0.1%與5%之間，其重量百分比由擴散粒子22與擴散本體21相差之折射率值決定，當其相差之折射率愈小，擴散粒子22之重量佔全體的百分比愈大。
在一些實施態樣中，如第5圖所示，光源擴散結構2於擴散本體21上設有微結構層26，較佳地可在阻水氣層25上形成微結構層26。在此，微結構層26可為連續曲線圍繞成多個封閉圖形，或多個並排的光擴散圖案，抑或是橫剖面為稜角狀之凸部等，本發明並非以此為限。
在一些實施態樣中，光源擴散結構2為平板擴散結構，其微結構層26為一非規則微結構層。在光源擴散結構2具有非規則微結構層的結構中，擴散粒子22之重量佔全體的百分比為介於0.1%與20%之間，較佳地為佔全體的百分比為介於0.1%與5%之間。
在一些實施態樣中，光源擴散結構2為微結構擴散結構，其微結構層
26為一週期微結構層(規則微結構層)。在光源擴散結構2具有週期微結構層的結構中，擴散粒子22之重量佔全體的百分比為介於0.1%與4%之間，較佳地為佔全體的百分比為介於0.1%與1%之間。
第6圖，係本發明之直下式背光模組的實施例。第6圖為直下式背光模組1之剖面示意圖。本發明之直下式背光模組1包含光源擴散結構2、複數發光元件4、光學膜片6。
發光元件4可為發光二極體(LED)，以矩陣排列方式設置於直下式背光模組1之底部，並可於直下式背光模組1之底部鋪設有反光片(圖未示)。發光元件4之上方設有光源擴散結構2，以利用發光元件4朝光源擴散結構2投射光線，並且，複數發光元件4與光源擴散結構2之間相間隔一間距而形成一空氣層，以此空氣層作為混光空間。此外，光源擴散結構2上可設置有光學膜片6，例如遮光片、稜鏡片等。在此，光源擴散結構2如前述說明，在此不再累述。
在一些實施態樣中，由靠近發光元件4之方向朝遠離發光元件4之方向依序設置擴散板結構之光源擴散結構2(如第1圖所示)與複數擴散片，亦或是依序設置複數擴散板與擴散片結構之光源擴散結構2(如第2圖所示)。惟前述排列方式僅為舉例，本發明非以此為限。
在一些實施態樣中，發光元件4為藍光二極體晶片之LED，其投射之光線為藍光，當光線投射至光源擴散結構2時，經由複數量子點螢光粉23分別將部份藍光轉換成紅光與綠光，形成發光頻譜之峰值的半寬強度小於等於100nm之高演色性畫面，因此在視覺效果上，可讓使用者看到光線顏色更純、更漂亮的畫面。
在一些實施態樣中，發光元件4為藍光二極體晶片加綠光二極體晶片之LED或是藍光二極體晶片加綠光螢光粉之組成的LED，或可為藍光二極體晶片與非量子點綠光螢光粉之組成的LED，其投射之光線為藍光與綠光之混合，複數量子點螢光粉23可將部分藍光與部分綠光轉換成紅光，使直下式背光模組1同時兼顧高演色性畫面、長光源強度壽命及高效率光源特性。
在一些實施態樣中，發光元件4為藍光二極體晶片加紅光二極體晶片之LED或是藍光晶片加紅光螢光粉之LED，其投射之光線為藍光與紅光，複數量子點螢光粉23可將部分藍光轉換成綠光(由於量子點螢光粉23只轉換短波長光，所以量子點螢光粉23只轉換部分藍光成綠光)，使直下式背光模組1同時兼顧高演色性畫面、長光源強度壽命及高效率光源特性。
本發明的實施例中，複數量子點螢光粉分散於擴散板或擴散片之擴散本體中，有效延長其使用壽命，解決習知技術中量子點螢光點材料易受短波光源照射而衰退之問題，並可兼顧高演色性畫面、長光源強度壽命及高效率光源特性，使NTSC色域由習知技術的72%提升至100%。
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。
1‧‧‧直下式背光模組
2‧‧‧光源擴散結構
21‧‧‧擴散本體
211‧‧‧本體層
212‧‧‧透光層
22‧‧‧擴散粒子
221‧‧‧微孔
23‧‧‧量子點螢光粉
25‧‧‧阻水氣層
26‧‧‧微結構層
4‧‧‧發光元件
6‧‧‧光學膜片
第1圖為本發明之擴散板的剖面示意圖。
第2圖為本發明之擴散片的剖面示意圖(一)。
第3圖為本發明之擴散片的剖面示意圖(二)。
第4圖為本發明具有擴散粒子之光源擴散結構的剖面示意圖。
第4A圖為本發明之擴散粒子的剖面示意圖(一)。
第4B圖為本發明之擴散粒子的剖面示意圖(二)。
第5圖為本發明具有微結構層之光源擴散結構的剖面示意圖。
第6圖為本發明之之直下式背光模組的剖面示意圖。
2‧‧‧光源擴散結構
21‧‧‧擴散本體
22‧‧‧擴散粒子
25‧‧‧阻水氣層
Claims (9)
- 一種光源擴散結構，包含：一擴散本體；複數量子點螢光粉，均勻地分散於該擴散本體中，其中該些量子點螢光粉分散於複數擴散粒子之複數微孔之孔隙通道中，該些擴散粒子分散於該擴散本體中；及複數阻水氣層，位於該擴散本體之表面。
- 如請求項1所述之光源擴散結構，其中該擴散本體包含一本體層與複數透光層，該些透光層位於該本體層之表面，該些量子點螢光粉分散於該些透光層中。
- 如請求項1所述之光源擴散結構，其中該些量子點螢光粉之尺寸為介於1nm與10nm之間，該些擴散粒子之尺寸為介於1μm與10μm之間。
- 如請求項1所述之光源擴散結構，其中該擴散本體與該些擴散粒子之折射率值相差不小於0.03。
- 如請求項1之光源擴散結構，其中該些擴散粒子之重量佔全體百分比為介於0.1%與20%之間。
- 一種直下式背光模組，包含：一個如請求項1至5任一項之光源擴散結構；複數發光元件，朝該光源擴散結構投射光線，該些發光元件與該光源擴散結構之間具有一混光空間；及至少一光學膜片，位於該光源擴散結構上。
- 如請求項6所述之直下式背光模組，其中該些發光元件投射之光線為藍 光，該些量子點螢光粉分別將部份藍光轉換成紅光與綠光，形成發光頻譜之峰值的半寬強度小於等於100nm。
- 如請求項6所述之直下式背光模組，其中該些發光元件投射之光線為為藍光二極體晶片與綠光二極體晶片之組成，或為藍光二極體晶片與非量子點綠光螢光粉之組成，該些量子點螢光粉將部分藍光與部分綠光轉換成紅光。
- 如請求項6所述之直下式背光模組，其中該些發光元件投射之光線為藍光二極體晶片與紅光二極體晶片之組成，或為藍光二極體晶片與非量子點紅光螢光粉之組成，該些量子點螢光粉將部分藍光轉換成綠光。
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