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TWI897358B - 調光單元及使用其的顯示裝置 - Google Patents

調光單元及使用其的顯示裝置

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TWI897358B
TWI897358B TW113114649A TW113114649A TWI897358B TW I897358 B TWI897358 B TW I897358B TW 113114649 A TW113114649 A TW 113114649A TW 113114649 A TW113114649 A TW 113114649A TW I897358 B TWI897358 B TW I897358B
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light
dimming
dimming unit
grooves
array structure
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TW113114649A
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TW202542614A (zh
Inventor
鄭旭彣
Original Assignee
隆達電子股份有限公司
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Priority to US19/096,489 priority patent/US20250328046A1/en
Priority to CN202510429452.XA priority patent/CN120831819A/zh
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Publication of TW202542614A publication Critical patent/TW202542614A/zh

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Abstract

提供一種調光單元。調光單元包含調光結構，調光結構具有彼此相對的出光面及底面。調光結構包含容置腔，容置腔自底面往調光結構的內部延伸。調光單元包含發光元件，發光元件設置於容置腔中。調光單元更包含光反射陣列結構，光反射陣列結構設置於出光面上並位於發光元件的正上方。光反射陣列結構包含多個凹槽，凹槽形成一m×n陣列，其中m、n為大於或等於2的正整數。

Description

調光單元及使用其的顯示裝置
本揭露是關於一種調光單元及使用其的顯示裝置，特別是關於一種包含光反射陣列結構的調光單元及使用其的顯示裝置。
發光二極體(light-emitting diode, LED)之發光原理和結構與傳統光源並不相同，其具有耗電量低、元件壽命長、反應速度快等優點。此外，發光二極體也具有體積小、耐震動、適合量產等優勢，容易配合應用需求製成小尺寸或陣列式的元件，在市場上的應用頗為廣泛。
發光二極體的應用之一是用於液晶顯示器(liquid-crystal display, LCD)的背光模組。液晶顯示器的背光技術主要分為直下式和側入式。直下式背光技術可做到區域控光(local dimming)，且為了提升畫面亮度與對比度，讓顯示器畫面更逼真，直下式背光模組通常會使用許多發光二極體光源，來使亮度更均勻，但這會造成成本過高。為了降低發光二極體的使用數目，發光二極體會搭配透鏡來擴光，但這種方式卻會使得顯示器整體厚度增加。
本揭露的一些實施例提出一種包含光反射陣列結構的調光單元及使用其的顯示裝置。光反射陣列結構可在薄的厚度內將發光光源(例如，發光二極體)轉換為亮度均勻的大面積面光源，並實現區域控光。此外，在一些實施例中，可藉由多個調光單元的組合拼接成大尺寸的顯示裝置的背光模組。
本揭露實施例包含一種調光單元。調光單元包含調光結構，調光結構具有彼此相對的出光面及底面。調光結構包含容置腔，容置腔自底面往調光結構的內部延伸。調光單元也包含發光元件，發光元件設置於容置腔中。調光單元更包含光反射陣列結構，光反射陣列結構設置於出光面上並位於發光元件的正上方。光反射陣列結構包含多個凹槽，凹槽形成一m×n陣列，m、n為大於或等於2的正整數。
本揭露實施例包含一種顯示裝置。顯示裝置包含顯示面板及背光模組。背光模組設置於顯示面板的背側。背光模組包含基板，基板具有多個調光區塊，且每個調光區塊包含前述之調光單元。顯示裝置進一步包含多個驅動裝置，驅動裝置位於基板上且驅動每個調光區塊上所對應的調光單元。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露實施例敘述了第一特徵部件形成於第二特徵部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵部件與上述第二特徵部件是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。
應理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在… 之下」、「在… 的下方」、「下」、「在… 之上」、「在… 的上方」、「上」及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵部件與另一個(些)元件或特徵部件之間的關係，這些空間相關用詞包含使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(例如，旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。
在說明書中，「約」、「大約」、「實質上」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，或10%之內，或5%之內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「實質上」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「實質上」之含義。
除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
以下所揭露之不同實施例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
第1圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元100的立體示意圖。第2圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元100的爆炸圖。第3A圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元100的俯視圖。第3B圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元100的剖面圖。應注意的是，為了簡潔起見，第1圖至第3B圖中已省略調光單元100的一些部件。此外，第1圖至第3B圖也可能並非完全彼此對應。
參照第1圖至第3B圖，在一些實施例中，調光單元100包含調光結構20，調光結構20具有彼此相對的出光面20T及底面20B。如第3B圖所示，調光結構20包含容置腔20C，容置腔20C自調光結構20的底面20B往調光結構20的內部延伸。調光單元100包含發光元件30，發光元件30設置於容置腔20C中，而容置腔20C的頂面20CU與側壁20CS是作為發光元件30的入光面。
如第1圖至第3B圖所示，在一些實施例中，調光單元100包含光反射陣列結構40，光反射陣列結構40設置於調光結構20的出光面20T上並位於發光元件30的正上方。如第3A圖與第3B圖所示，光反射陣列結構40包含多個凹槽40C，這些凹槽40C形成一個m×n陣列，m、n為大於或等於2的正整數。舉例來說，在本實施例中，光反射陣列結構40的凹槽40C形成一個8×8陣列，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，光反射陣列結構40可透過模具以射出成型方式製作而成。
如第3A圖所示，在一些實施例中，在調光單元100的俯視圖中，調光結構20的形狀為矩形。此外，如第3A圖與第3B圖所示，在一些實施例中，光反射陣列結構40的面積A40大於或等於發光元件30的面積A30且小於調光結構20的出光面20T的面積A20。
在一些實施例中，發光元件30是一種多面出光的光源，其例如可提供四周側面出光以及上方出光。發光元件30的側面出光可經由容置腔20C的側壁20CS進入調光結構20的本體中。另外，發光元件30的上方出光可經由容置腔20C的頂面20CU出光後而部分被光反射陣列結構40反射而回到調光結構20內。亦即，光反射陣列結構40可增加光線進入調光結構20的本體內。因此，透過本揭露的調光結構20，能夠提高光的利用效率，將發光元件30發出的光轉換為亮度均勻且面積較大的面光源。
關於多面出光的發光元件30，底下列舉一些實施例，但並非以此為限。第4A圖至第4I圖是根據本揭露一些實施例繪示發光元件30的部分剖面圖。類似地，為了簡潔起見，在第4A圖至第4I圖已省略發光元件30的一些部件。如第4A圖所示，在一些實施例中，發光元件30包含底部具有電極30E的發光二極體晶片30C，其例如是五面(即，頂面30T與四個側面30S)發光的覆晶式發光二極體晶片。如第4B圖所示，在一些實施例中，發光元件30更包含反射層30R，反射層30R設置於(覆晶式)發光二極體晶片30C之上。更詳細而言，反射層30R可設置於(覆晶式)發光二極體晶片30C的頂面30T，用以部分反射與部分透射來自於發光二極體晶片30C的光線，以降低發光二極體晶片30C正上方的亮度。其中，反射層30R可例如為白色樹脂層、分散式布拉格反射器(distributed Bragg reflector, DBR)等。
如第4A圖與第4B圖所示，發光二極體晶片30C可包含N型半導體層30N、發光層30L及P型半導體層30P，且發光層30L設置於N型半導體層30N與P型半導體層30P之間。發光二極體晶片30C所發出的光是由發光層30L所決定。
N型半導體層30N可包含Ⅱ-Ⅵ族材料(例如，硒化鋅(ZnSe))或Ⅲ-Ⅴ族材料(例如，氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)或氮化鋁銦鎵(AlInGaN))，且N型半導體層30N可包含矽(Si)或鍺(Ge)等摻雜物，但本揭露實施例並非以此為限。
發光層30L可包含至少一無摻雜(undoped)半導體層或是至少一低摻雜層。舉例來說，發光層可為一量子井(quantum well, QW)層，其可包含氮化銦鎵(indium gallium nitride, In xGa 1-xN)或氮化鎵(gallium nitride, GaN)，但本揭露實施例並非以此為限。或者，發光層30L也可為一多重量子井(multiple quantum well, MQW)層。
P型半導體層30P可包含Ⅱ-Ⅵ族材料(例如，硒化鋅(ZnSe))或Ⅲ-Ⅴ族材料(例如，氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化銦(InN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)或氮化鋁銦鎵(AlInGaN))，且P型半導體層30P可包含鎂(Mg)、碳(C)等摻雜物，但本揭露實施例並非以此為限。此外，N型半導體層30N與P型半導體層30P可為單層或多層結構。
在一些實施例中，發光元件30為包含發光二極體晶片30C的封裝體，而且是一種可提供側面30S出光的封裝體。根據不同的應用需求，發光元件30可發出不同的光色。為便於說明，底下是以調光結構20應用在顯示裝置的背光模組上，搭配發白光的LED晶片封裝體做為實施例說明。此外，發白光的LED晶片封裝體可以有多種態樣，底下以第4C圖至第4I圖之封裝體來做說明，但封裝體並不以此為限。
如第4C圖所示，發光元件30為第一白光發光二極體封裝體30W1。第一白光發光二極體封裝體30W1可包含發出藍光的第一發光二極體晶片30C1及第一封裝膠31。第一發光二極體晶片30C1可為覆晶式發光二極體晶片。第一封裝膠31可包含第一透明基質31B與第一波長轉換物質31W，其中第一波長轉換物質31W分散於第一透明基質31B中。第一白光發光二極體封裝體30W1可為晶片級封裝(chip scale package, CSP)，其中第一封裝膠31順應第一發光二極體晶片31C1的輪廓而包覆其頂面30T與側面30S。如此，第一白光發光二極體封裝體30W1呈五面發光，且可經由本揭露的調光結構20轉換成面積更大的面光源。舉例來說，第一透明基質31B可為透明樹脂，例如矽膠或環氧樹脂。此外，第一波長轉換物質31W可包含黃色波長轉換物質，用以吸收第一發光二極體晶片30C1所發出的部分藍光而轉換出黃光，黃光並與部分藍光混合成白光。黃色波長轉換物質可包含黃色螢光粉或黃色量子點或黃色螢光粉與量子點的混合，其中黃色螢光粉可包含如釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet, YAG)螢光粉或矽酸鹽類(Silicate)螢光粉，而黃色量子點可包含例如CdSe，但本揭露不限於此。
或者，第一波長轉換物質31W可包含紅色和綠色波長轉換物質，用以吸收第一發光二極體晶片30C1所發出的部分藍光而分別轉換出紅光與綠光，紅光與綠光並與部分藍光混合成白光。紅色波長轉換物質可包含紅色螢光粉或紅色量子點或紅色螢光粉與紅色量子點的混合，綠色波長轉換物質則可包含綠色螢光粉或綠色量子點或綠色螢光粉與綠色量子點的混合，但本揭露不限於此。前述紅色螢光粉可包含例如四價錳摻雜紅色氟化物螢光粉(例如，K 2GeF 6:Mn 4+、K 2SiF 6:Mn 4+、K 2TiF 6:Mn 4+等)、(Sr,Ca)AlSiN 3：Eu 2+、Ca 2Si 5N 8:Eu 2+、Sr(LiAl 3N 4):Eu 2+等，但本揭露不限於此。前述紅色量子點可包含例如CdTe、PbS、CdSe/Te、InP/ZnS、CdSe/ZnS、鈣鈦礦量子點CsPb(Br (1-b)I b)3，其中0.5≤b≤1，但本揭露不限於此。前述綠色螢光粉可包含例如賽隆(β-SiAlON)螢光粉、矽酸鹽(Silicate)螢光粉，但本揭露不限於此。前述綠色量子點可包含例如CdSe、InP/ZnS、CdSe/ZnS、鈣鈦礦量子點CsPb(Br (1-b)I b) 3，其中0≤b＜0.5，但本揭露不限於此。
如第4D圖所示，第一白光發光二極體封裝體可更包含第一反射層31R，第一反射層31R設置於第一封裝膠31的上表面。第一反射層31R可用以對第一白光發光二極體封裝體30W1所發出的白光部分透射與部分反射，以增加第一白光發光二極體封裝體30W1於側面方向出光。舉例來說，第一反射層31R可為白色樹脂，其包含白色反射材料與熱塑性樹脂或熱固性樹脂混合。白色反射材料可選用例如二氧化鈦、氧化鋁或二氧化矽等可反射光線的材料。熱塑性樹脂可選用例如聚鄰苯二甲醯胺(polyphthalamide, PPA)，而熱固性材料可選用例如矽膠或環氧樹脂。
如第4E圖所示，發光元件30為第二白光發光二極體封裝體30W2。第二白光發光二極體封裝體30W2可包含基板30B、發出藍光的第二發光二極體晶片30C2及第二封裝膠32。第二發光二極體晶片30C2可為覆晶式發光二極體晶片。第二發光二極體晶片32C2位於基板30B之上，第二封裝膠32位於基板30B之上且覆蓋第二發光二極體晶片30C2。第二封裝膠32可包含第二透明基質32B與第二波長轉換物質32W，其中第二波長轉換物質32W分散於第二透明基質32B中。類似地，如同前述第一封裝膠31，第二透明基質32B可為透明樹脂，而第二波長轉換物質32W可包含黃色波長轉換物質或是紅色與綠色波長轉換物質，以獲得白光發光效果，此處不再贅述。
如第4F圖所示，第二白光發光二極體封裝體30W2可更包含第二反射層32R，第二反射層32R設置於第二封裝膠32的上表面。第二反射層32R可將第二白光發光二極體封裝體30W2朝上方的光線部分透射以及部分反射至第二封裝膠32中進行混光後經由第二封裝膠32的側面32S出光，或部分反射至基板30B上再反射經由第二封裝膠的側面32S出光，如此以增加第二封裝膠的側面32S的出光。再者，第二反射層32R的材質可參考第一反射層31R，此處不再贅述。
如第4G圖所示，發光元件30為第三白光發光二極體封裝體30W3。第三白光發光二極體封裝體30W3可包含一對導電支架30CS、圍牆33P、第三發光二極體晶片30C3及第三封裝膠33。圍牆33P設置於導電支架30CS之上，藉以共同形成容置區33C，其中圍牆33P具有透光與反射光線的性質。第三發光二極體晶片30C3可發出藍光且位於容置區33C內的導電支架30CS之上，並可透過導電線與導電支架30CS電性連接。第三封裝膠33填充於容置區33C內且覆蓋第三發光二極體晶片30CS。第三封裝膠33可包含第三透明基質33B與第三波長轉換物質33W，其中第三波長轉換物質33W分散於第三透明基質33B中。類似地，如同前述第一封裝膠31或第二封裝膠32，第三透明基質33B可為透明樹脂，而第三波長轉換物質33W可包含黃色波長轉換物質或是紅色與綠色波長轉換物質，以獲得白光發光效果，此處不再贅述。此外，圍牆33P可包含白色反射材料與熱塑性樹脂或熱固性樹脂混合。可根據白色反射材料的摻雜濃度，使得圍牆33P具有透光與反射光線的性質，其中白色反射材料可選用例如二氧化鈦、氧化鋁或二氧化矽等可反射光線的材料，熱塑性樹脂可選用例如聚鄰苯二甲醯胺(PPA)，而熱固性材料可選用例如矽膠或環氧樹脂。在一些實施例中，圍牆33P的光穿透率大於30%。因此，圍牆33P可部分穿透與部分反射來自第三白光發光二極體封裝體30W3所發出的光線。
如第4H圖所示，第三白光發光二極體封裝體30W3可更包含第三反射層33R，第三反射層33R覆蓋第三封裝膠33的上表面，其中第三反射層33R具有透光與反射光線的性質。第三反射層33R的材質可參考第一反射層31R，此處不再贅述。在一些實施例中，第三反射層33R可將第三白光發光二極體封裝體30W3朝上方的光線部分透射。在一些實施例中，第三反射層33R可將第三白光發光二極體封裝體30W3朝上方的光線部分反射，例如將光線反射至可透光的圍牆33P。
如第4I圖所示，發光元件30為第四白光發光二極體封裝體30W4。第四白光發光二極體封裝體30W4可包含發出藍光的第四發光二極體30C4及用以覆蓋第四發光二極體30C4的第四封裝膠34。第四發光二極體晶片30C4為覆晶式發光二極體，其上表面具有反射層34R(例如，分散式布拉格反射器(distributed Bragg reflector, DBR))，用以減少第四發光二極體30C4正上方方向上輸出的光量且加寬第四發光二極體30C4側面30S的光分佈，即呈現蝙蝠翼形光分佈。第四封裝膠34呈半圓球狀且可包含第四透明基質34B與第四波長轉換物質34W，其中第四波長轉換物質34W分散於第四透明基質34B中。類似地，如同前述第一封裝膠31、第二封裝膠32或第三封裝膠33，第四透明基質34B可為透明樹脂，而第四波長轉換物質34W可包含黃色波長轉換物質或是紅色與綠色波長轉換物質，以獲得白光發光效果，此處不再贅述。
在一些實施例中，可根據需求使用尺寸更小的發光二極體晶片，例如次毫米發光二極體(mini LED)晶片或微型發光二極體(micro LED)晶片。
根據不同的應用需求，發光元件30可選擇不同色光的LED晶片，或透過UV LED晶片、藍光LED晶片所發出的光激發波長轉換材料(例如，螢光粉或量子點(quantum dot, QD)等)，以發出所需要的色光。舉例來說，發光元件30可發出藍光，其包含藍光LED(例如，微型藍光發光二極體(blue micro LED))；發光元件30可發出綠光，其包含綠光LED(例如，微型綠光發光二極體(green micro LED))，或者其為包含UV/藍光LED晶片及綠色螢光粉或綠色量子點的封裝體；發光元件30可發出紅色光，其包含紅光LED(例如，微型紅光發光二極體(red micro LED))，或者其為包含UV/藍光LED晶片及紅色螢光粉或紅色量子點的封裝體，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的範例中，發光元件30也可發出其他合適的色光，其包含此色光的LED或者其為包含UV/藍光LED晶片及此色光的螢光粉或量子點的封裝體。
第4A圖至第4I圖的發光元件30可位於調光結構20的容置腔20C中。發光元件30的側面出光可經由容置腔20C的側壁20CS進入調光結構20的本體中，發光元件30的上方出光可經由容置腔20C的頂面20CU出光後而部分被反射陣列結構40反射而回到調光結構20內。因此，透過本揭露的調光結構20，可將發光元件30發出的光轉換為亮度均勻且面積較大的面光源。
第5A圖至第5E圖是根據不同的實施例繪示調光結構20的截面放大圖。如第5A圖至第5D圖所示，在一些實施例中，調光結構20包含可透光材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate), PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、聚苯乙烯(polystyrene, PS)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯(methyl methacrylate styrene, MS)、矽膠(silica gel)、其他合適的材料或其組合，但本揭露實施例並非以此為限。
在調光結構20的剖面圖中，光反射陣列結構40的每個凹槽40C呈錐形並具有第一夾角θ1，且第一夾角θ1小於約120度。舉例來說，當調光結構20的材料為折射率約1.49的聚甲基丙烯酸甲酯，根據司乃耳定律可計算第一夾角θ1小於約95.69度，其可使發光元件30所發出的光產生全反射。更進一步地，在一些實施例中，第一夾角θ1小於約90度。凹槽40C的第一夾角θ1可使發光元件30所發出的光產生全反射(或部分反射)，進而往調光結構20四周擴散，藉此形成亮度均勻的大面積面光源。
在第5A圖至第5D圖所示的實施例中，每個凹槽40C的第一夾角θ1相同。此外，如第5A圖至第5D圖所示，在一些實施例中，每個凹槽40C的最大深度D40C介於約0.2 mm至約2 mm。更進一步地，每個凹槽40C的最大深度D40C可介於約0.2 mm至約1 mm。
如第5A圖所示，在本實施例中，光反射陣列結構更包含反射層40F，反射層40F塗佈於凹槽40C的至少部分表面之上。舉例來說，反射層40F可包含高反射材料，例如二氧化矽(SiO 2)或二氧化鈦(TiO 2)。在第5A圖的剖面中，反射層40F可透過液體材料(例如前述材料)塗佈於每個凹槽40C的左側表面上，但本揭露實施例並非以此為限。
如第5B圖至第5D圖所示，在一些實施例中，光反射陣列結構更包含反射層40R，反射層40R部分填入或完全填滿於凹槽40C中。舉例來說，反射層40R可包含與第5A圖所示的反射層40F相同或類似的材料，並可例如透過鋼網或網板印刷後再烘烤乾燥所形成。
如第5B圖所示，反射層40R完全填滿於凹槽40C中並超出凹槽40C。在本實施例中，反射層40R的最小深度D40R1介於0至約0.15 mm，而反射層40R的最大深度D40R2介於約0.2 mm至約2 mm。更進一步地，反射層40R的最小深度D40R1可介於0至約0.05 mm，而反射層40R的最大深度D40R2可介於約0.2 mm至約1 mm。換言之，反射層40R超出凹槽40C的厚度約等於反射層40R的最小深度D40R1。
如第5C圖所示，反射層40R完全填滿於凹槽40C中。亦即，在本實施例中，反射層40R的最大深度約等於凹槽40C的最大深度D40C。如第5D圖所示，反射層40R部分填入凹槽40C中。亦即，在本實施例中，反射層40R的最大深度小於凹槽40C的最大深度D40C。
如第5E圖所示，在一些實施例中，光反射陣列結構40的每個凹槽40C更具有平坦的底面40B。要注意的是，光反射陣列結構40的每個凹槽40C的形狀可依據實際需求調整，並不限於前述實施例。
第6A圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示調光單元100的俯視圖。第6B圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示調光單元100的剖面圖。第7圖是根據一些其他的實施例繪示調光結構20的剖面放大圖。類似地，為了簡潔起見，第6A圖至第7圖中已省略調光單元100的一些部件。此外，第6A圖至第7圖也可能並非完全彼此對應。
如第6A圖至第7圖所示，在一些實施例中，光反射陣列結構40具有多個第一子凹槽40C1與多個第二子凹槽40C2，第二子凹槽40C2環繞該些第一子凹槽40C1，且每個第一子凹槽的第一夾角θ1A小於每個第二子凹槽40C2的第一夾角θ1B。
第8A圖是根據本揭露一些實施例繪示調光結構20的仰視圖。第8B圖是根據本揭露一些實施例以仰視的角度繪示第8A圖的調光結構20的部分立體圖。第8C圖是根據本揭露一些其他的實施例以仰視的角度繪示調光結構20的部分立體圖。在第8A圖中，也以虛線繪示發光元件30，以表示發光元件30與調光結構20的位置關係。類似地，為了簡潔起見，第8A圖至第8C圖中已省略調光結構20的一些部件。此外，第8A圖與第8B圖也可能並非完全彼此對應。
如第8A圖與第8B圖所示，在一些實施例中，調光結構20的容置腔20C的側壁20CS具有多個微結構，微結構包含三角柱結構20CT。此外，如第8A圖所示，在一些實施例中，在一仰視圖中，每個三角柱結構具有第二夾角θ2，且第二夾角θ2大於約30度。
如第8C圖所示，在一些實施例中，調光結構20的容置腔20C的側壁20CS具有多個微結構，微結構包含網點20Cd。舉例來說，可藉由網點印刷將多個網點形成於容置腔20C的側壁20CS上，但本揭露實施例並非以此為限。
在第8A圖至第8C圖的實施例中，容置腔20C的側壁20CS可視為調光結構20的入光面，而三角柱結構或是網點分佈可用來破壞發光結構30所發出的光被反射，藉此增加入光面的入光效率。
第9A圖是根據本揭露一些實施例以俯視的角度繪示調光單元102的部分立體圖。第9B圖是根據本揭露一些其他的實施例以俯視的角度繪示調光單元102’的部分立體圖。類似地，為了簡潔起見，第9A圖與第9B圖中已省略調光單元102、102’的一些部件。
如第9A圖所示，在一些實施例中，調光單元102更包含多個第一導光網點20d，第一導光網點20d設置於調光結構20的出光面20T上且環繞光反射陣列結構40呈多圈排列。此外，在本實施例中，如第9A圖的俯視圖所示，每個第一導光網點20d具有相同的尺寸，且多個第一導光網點20d是以沿著遠離光反射陣列結構40的方向由疏到密排列。
如第9B圖所示，在一些實施例中，調光單元102’更包含多個第一導光網點20d1、20d2、20d3及20d4，第一導光網點20d1、20d2、20d3及20d4設置於調光結構20的出光面20T上且環繞光反射陣列結構40呈多圈排列。此外，在本實施例中，如第9B圖的俯視圖所示，第一導光網點20d1、20d2、20d3及20d4的尺寸沿著遠離光反射陣列結構40的方向越來越大。具體而言，第一導光網點20d1的尺寸(直徑)小於第一導光網點20d2的尺寸(直徑)，第一導光網點20d2的尺寸(直徑)小於第一導光網點20d3的尺寸(直徑)，第一導光網點20d3的尺寸(直徑)小於第一導光網點20d4的尺寸(直徑)。
第10A圖是根據本揭露一些實施例以仰視的角度繪示調光單元104的部分立體圖。第10B圖是根據本揭露一些其他的實施例以仰視的角度繪示調光單元104’的部分立體圖。類似地，為了簡潔起見，第10A圖與第10B圖中已省略調光單元104、104’的一些部件。
如第10A圖所示，在一些實施例中，調光單元104更包含多個第二導光網點20e，第二導光網點20e設置於調光結構20的底面20B上且環繞容置腔20C呈多圈排列。此外，在本實施例中，如第10A圖的仰視圖所示，每個第二導光網點20e具有相同的尺寸，且多個第二導光網點20e是以沿著遠離調光結構20的容置腔20C的方向由疏到密排列。
如第10B圖所示，在一些實施例中，調光單元104’更包含多個第二導光網點20e1、20e2、20e3及20e4，第二導光網點20e1、20e2、20e3及20e4設置於調光結構20的底面20B上且環繞容置腔20C呈多圈排列。此外，在本實施例中，如第10B圖的仰視圖所示，第二導光網點20e1、20e2、20e3及20e4的尺寸沿著遠離調光結構20的容置腔20C的方向越來越大。具體而言，第二導光網點20e1的尺寸(直徑)小於第二導光網點20e2的尺寸(直徑)，第二導光網點20e2的尺寸(直徑)小於第二導光網點20e3的尺寸(直徑)，第二導光網點20e3的尺寸(直徑)小於第二導光網點20e4的尺寸(直徑)。
在一些實施例中，第一導光網點20d(或20d1、20d2、20d3及20d4)和第二導光網點20e(或20e1、20e2、20e3及20e4)的形狀為圓形，其中第一導光網點20d(或20d1、20d2、20d3及20d4)的直徑介於約10 μm至約100 μm，且第二導光網點20e(或20e1、20e2、20e3及20e4)的直徑介於約10 μm至約100 μm。第一導光網點20d(或20d1、20d2、20d3及20d4)及/或第二導光網點20e(或20e1、20e2、20e3及20e4)可進一步提升調光單元20的出光效率及/或提升發光結構30所發出的光的光均勻度。
第11圖是根據本揭露的一些實施例繪示將多個調光結構20拼接於基板12之上的立體示意圖。第12圖是根據本揭露的一些實施例繪示顯示裝置1的部分剖面圖。類似地，為了簡潔起見，第11圖與第12圖中已省略一些部件。
如第11圖與第12圖所示，在一些實施例中，顯示裝置1包含顯示面板10。舉例來說，顯示面板10例如是液晶顯示面板，但本揭露實施例並非以此為限。在一些實施例中，顯示裝置1也包含背光模組BK，背光模組BK設置於顯示面板10的背側10B。如第11圖所示，在一些實施例中，背光模組BK包含基板12，基板12具有多個調光區塊14，且每個調光區塊14包含調光單元20。此外，顯示裝置1可廣泛地應用於各種電子設備中，例如手機、筆電、桌上型電腦之螢幕、平面電視、資訊顯示看板、穿戴式電子產品、車用儀表板等。
基板12為具有導電線路的基板。舉例來說，基板12可為透明基板或不透明基板。此外，基板12可為剛性線路基板，其可包含元素半導體(例如，矽或鍺)、化合物半導體(例如，碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)或磷化銦(InP))、合金半導體(例如，SiGe、SiGeC、GaAsP或GaInP)、其他適當之半導體或前述之組合。或者，基板12可為柔性線路基板(flexible circuit substrate)、絕緣層上半導體基板(semiconductor-on-insulator (SOI) substrate)、印刷電路板、金屬基板、陶瓷基板、藍寶石基板、玻璃基板等。其中，玻璃基板可為具有薄膜電晶體(thin-film transistor, TFT)的玻璃基板。
如第12圖所示，在一些實施例中，顯示裝置1更包含多個驅動裝置12L，驅動裝置12L位於基板12上且驅動每個調光區塊14上所對應的調光單元20。舉例來說，驅動裝置12L可包含驅動IC與多種導電部件(例如，導線(conductive line)、導孔(via)或薄膜電晶體)。舉例來說，前述導電部件可包含鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、其各自之合金、其他適當之導電材料或前述之組合，但本揭露實施例並非以此為限。
雖然在第12圖所示的實施例中是以將調光單元20應用於顯示裝置1的背光模組BK中為例進行說明，但本揭露實施例並非以此為限。在一些其他的實施例中，調光單元20也可應用於顯示裝置1中的其他發光部分、車燈或其他照明系統中。
綜上所述，本揭露實施例的調光單元及使用其的顯示裝置包含光反射陣列結構。光反射陣列結構可在薄的厚度內將發光光源(例如，發光二極體)轉換為亮度均勻的大面積面光源，並實現區域控光。此外，在一些實施例中，可藉由多個調光單元的組合拼接成大尺寸的顯示裝置的背光模組。
以上概述數個實施例的部件，以便在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單個實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一個或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，相關領域的技術人員將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
1:顯示裝置 100,102,102’,104,104’:調光單元 10:顯示面板 10B:背側 12:基板 12L:驅動裝置 14:調光區塊 20:調光結構 20B:底面 20C:容置腔 20CS:側壁 20CU:頂面 20Cd:網點 20d,20d1,20d2,20d3,20d4:第一導光網點 20e,20e1,20e2,20e3,20e4:第二導光網點 20T:出光面 30:發光元件 30B:基板 30C:發光二極體晶片 30C1:第一發光二極體晶片 30CS:導電支架 30E:電極 30L:發光層 30N:N型半導體層 30P:P型半導體層 30R:反射層 30S:側面 30T:頂面 30W1:第一白光發光二極體封裝體 30W2:第二白光發光二極體封裝體 30W3:第三白光發光二極體封裝體 30W4:第四白光發光二極體封裝體 31:第一封裝膠 31B:第一透明基質 31R:第一反射層 31W:第一波長轉換物質 32:第二封裝膠 32B:第二透明基質 32R:第二反射層 32S:側面 32W:第二波長轉換物質 33:第三封裝膠 33B:第三透明基質 33C:容置區 33P:圍牆 33R:第三反射層 33W:第三波長轉換物質 34:第四封裝膠 34B:第四透明基質 34R:第四反射層 34W:第四波長轉換物質 40:反射陣列結構 40B:底面 40C:凹槽 40C1:第一子凹槽 40C2:第二子凹槽 40F:反射層 40R:反射層 A20:出光面的面積 A30:發光元件的面積 A40:光反射陣列結構的面積 BK:背光模組 D40R1:反射層的最小深度 D40R2:反射層的最大深度 θ1,θ1A,θ1B:第一夾角 θ2:第二夾角
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例。應注意的是，各種特徵部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，元件的尺寸可能經放大或縮小，以清楚地表現出本揭露實施例的技術特徵。 第1圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元的立體示意圖。 第2圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元的爆炸圖。 第3A圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元的俯視圖。 第3B圖是根據本揭露一些實施例繪示調光單元的剖面圖。 第4A圖至第4I圖是根據本揭露一些實施例繪示發光元件的部分剖面圖。 第5A圖至第5E圖是根據不同的實施例繪示調光結構的截面放大圖。 第6A圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示調光單元的俯視圖。 第6B圖是根據本揭露一些其他的實施例繪示調光單元的剖面圖。 第7圖是根據一些其他的實施例繪示調光結構的截面放大圖。 第8A圖是根據本揭露一些實施例繪示調光結構的仰視圖。 第8B圖是根據本揭露一些實施例以仰視的角度繪示第8A圖的調光結構的部分立體圖。 第8C圖是根據本揭露一些其他的實施例以仰視的角度繪示調光結構的部分立體圖。 第9A圖是根據本揭露一些實施例以俯視的角度繪示調光單元的部分立體圖。 第9B圖是根據本揭露一些其他的實施例以俯視的角度繪示調光單元的部分立體圖。 第10A圖是根據本揭露一些實施例以仰視的角度繪示調光單元的部分立體圖。 第10B圖是根據本揭露一些其他的實施例以仰視的角度繪示調光單元的部分立體圖。 第11圖是根據本揭露的一些實施例繪示將多個調光結構拼接於基板之上的立體示意圖。 第12圖是根據本揭露的一些實施例繪示顯示裝置的部分剖面圖。
100:調光單元
20:調光結構
20B:底面
20T:出光面
40:反射陣列結構

Claims (16)

  1. 一種調光單元，包括： 一調光結構，具有彼此相對的一出光面及一底面，其中該調光結構包括一容置腔，該容置腔自該底面往該調光結構的內部延伸； 一發光元件，設置於該容置腔中；以及 一光反射陣列結構，設置於該出光面上並位於該發光元件的正上方，其中該光反射陣列結構包括複數個凹槽，該些凹槽形成一m×n陣列，m、n為大於或等於2的正整數，且在一剖面圖中，每該凹槽具有一第一夾角，且該第一夾角小於120度。
  2. 如請求項1之調光單元，其中在一俯視圖中，該光反射陣列結構的面積大於或等於該發光元件的面積且小於該調光結構之該出光面的面積。
  3. 如請求項1之調光單元，其中每該凹槽的第一夾角相同。
  4. 如請求項1之調光單元，其中該些凹槽具有複數個第一子凹槽與複數個第二子凹槽，該些第二子凹槽環繞該些第一子凹槽，且每該第一子凹槽的該第一夾角小於每該第二子凹槽的該第一夾角。
  5. 如請求項1之調光單元，其中該光反射陣列結構更包括一反射層，該反射層塗佈於該些凹槽的至少部分表面之上。
  6. 如請求項1之調光單元，其中該光反射陣列結構更包括一反射層，該反射層部分填入或完全填滿於該些凹槽中。
  7. 如請求項1之調光單元，其中該容置腔的側壁具有複數個微結構，該些微結構包括三角柱結構或網點。
  8. 如請求項7之調光單元，其中在一仰視圖中，每該三角柱結構具有一第二夾角，且該第二夾角大於30度。
  9. 如請求項1之調光單元，更包括： 複數個第一導光網點，設置於該調光結構的該出光面上且環繞該光反射陣列結構。
  10. 如請求項9之調光單元，其中在一俯視圖中，該些第一導光網點是以沿著遠離該光反射陣列結構的方向由疏到密排列。
  11. 如請求項9之調光單元，其中在一俯視圖中，該些第一導光網點的尺寸沿著遠離該光反射陣列結構的方向越來越大。
  12. 如請求項1之調光單元，更包括： 複數個第二導光網點，設置於該調光結構的該底面上且環繞該容置腔。
  13. 如請求項12之調光單元，其中在一仰視圖中，該些第二導光網點是以沿著遠離該容置腔的方向由疏到密排列。
  14. 如請求項12之調光單元，其中在一仰視圖中，該些第二導光網點的尺寸沿著遠離該容置腔的方向越來越大。
  15. 如請求項1之調光單元，其中在一俯視圖中，該調光結構的形狀為矩形。
  16. 一種顯示裝置，包含： 一顯示面板； 一背光模組，設置於該顯示面板的背側，其中該背光模組包括一基板，該基板具有複數個調光區塊，且每該調光區塊包括如請求項1所述之調光單元；以及 複數個驅動裝置，位於該基板上且驅動每該調光區塊上所對應的該調光單元。
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