TWI908311B - 顯示模組及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種顯示模組，其包括：基板，其上設置複數發光二極體（LED），其中該些LED具有非平滑之一上表面；第一介質層，位於該基板之上且圍繞該些LED；第二介質層，其中該第一介質層填充於該基板與該第二介質層之間，且該第二介質層之折射率大於該第一介質層；以及複數濾色片，位於該第二介質層相反於該第一介質層之一側。

Description

顯示模組及其製造方法

本發明係關於一種顯示模組；具體而言，本發明係關於一種具有較高出光效率及大視角之顯示模組。

顯示模組透過發光二極體（LED）發射光線，並對應設置包括例如三原色（紅、綠、藍）濾色片（或稱彩色濾光片），以形成顯示面板上之顏色像素。在顯示模組之設計中，上蓋玻璃或濾色片以及LED陣列基板間可能包含一層密封空間，其可能包括空氣或者其他透明封裝材質等折射率小於玻璃之物質，以減少全反射之機會，藉此增加出光效率。然而由於濾色片間可能設置有遮光材料（例如黑矩陣（Black Matrix））以防止光反射，當使用者以較大之側視角觀看顯示模組時，LED所發射之光線可能會受到濾色片或黑矩陣的阻擋，造成人眼觀察出現色差。因此，能夠提升出光效率以及支援大視角之顯示模組是目前產業所期望的。

本發明之一目的在於提供一種顯示模組，用以提升光線穿透顯示面板之出光效率。

本發明之一目的在於提供一種顯示模組，用以減少使用者以較大之側視角觀看顯示面板時所產生之色差。

在一實施方式中，顯示模組包括基板、複數發光二極體（LED）、第一介質層、第二介質層以及複數濾色片。其中該些LED設置於基板上，且該些LED具有非平滑之上表面；第一介質層位於該基板之上且圍繞該些LED，並且第一介質層填充於該基板與該第二介質層之間，且該第二介質層之折射率大於該第一介質層；以及該些濾色片位於該第二介質層相反於該第一介質層之一側。

在另一實施方式中，製作顯示模組之方法包括在一基板上設置複數發光二極體（LED），且在該些LED上形成非平滑之一上表面；在該基板之上形成一第一介質層，其中該第一介質層圍繞該些LED；形成一第二介質層，其中該第一介質層填充於該基板與該第二介質層之間，且該第二介質層之折射率大於該第一介質層；以及在該第二介質層相反於該第一介質層之一側設置複數濾色片。

藉由此配置，顯示模組可以減少光線從LED射出後受到顯示模組內部元件之阻擋而降低出光效率之情況，並且提升當使用者在較大的側視角方向觀看顯示螢幕時光線的均勻度，以達到減少大視角下色差產生機率的目的。

以下通過特定的具體實施例並配合圖式以說明本發明所公開的顯示模組的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。然而，以下所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍，在不悖離本發明構思精神的原則下，本領域技術人員可基於不同觀點與應用以其他不同實施例實現本發明。

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的元件符號表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。

應當理解，儘管術語「第一」、 「第二」、 「第三」等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的「第一元件」、「第一部件」、「第一區域」、「第一層」或「第一部分」可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。

這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式「一」、 「一個」和「該」旨在包括複數形式，包括「至少一個」。「或」表示「及/或」。如本文所使用的，術語「及/或」包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語「包含」及/或「包括」指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在或添加，但不排除一個或多個其它特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

參考圖1示出了顯示模組100中發光二極體（LED）101發射之光線受到阻擋之示意圖。由於濾色片107之折射率大於空氣103，因此從圖中可見，當光線101a從LED 101射出並穿越空氣103進入濾色片107時，光線101a會偏向法線，藉此減少光線101a從玻璃109離開時產生全反射之問題。然而，當光線101b射向濾色片107之邊緣時，即使光線101b進入濾色片107時會向法線偏移仍然可能被相鄰的它色濾色片或黑矩陣111所阻擋，進而導致在使用者以較大側視角觀看顯示模組100時觀察到色差。

參考圖2示出了本發明一實施例之顯示模組200之示意圖。在本實施例中，顯示模組200包括複數LED 201設置於基板202之上，其中該些LED 201具有粗糙或者圖案化之上表面213，使得從LED 201發射之光線經過上表面213時產生散射之效果，以增加光線之傳播路徑。此外，顯示模組200在基板202之上還依序包括第一介質層203、第二介質層205、濾色片207以及透光層209。其中第一介質層203圍繞該些LED 201且填充於基板202與第二介質層205之間，且第二介質層205之折射率大於第一介質層203（例如第一介質層203為空氣，第二介質層205為折射率大於空氣之透明封裝材，以及透光層209為玻璃等材質）。此外，濾色片207之間可能但不限於設有遮光壁211（例如黑矩陣（Black Matrix）），以防止光反射。應注意的是，雖然在本實施例中以空氣作為第一介質層203、以透明封裝材作為第二介質層等，然而在不同實施例中第一介質層203及第二介質層205亦可以為其他材質（例如第一介質層203可以為折射率介於1~1.4之間、第二介質層205可以為折射率介於1.5~2之間的任意適當材料），本發明並未對此設限。

參考圖3說明本發明一實施例之顯示模組200增加出光率之示意圖。圖3中左側示出了常規設計下顯示模組之出光情況以及右側示出了本發明之顯示模組200之出光情況。假設光線301為在以同一出射角從LED 201射向濾色片207邊緣之情況下，最後能夠出光之光線。意即，例如當LED 201射向濾色片207之右側邊緣時，光線301為在以同一出射角射出之情況下能夠成功離開顯示模組200之最右側光源（即在LED 201上比光線301更右側之光源將會受到遮光壁211之阻擋）。則其中實際發光長度 之計算方式為LED 201之長度 L減去遮光長度 X，即 。首先，在常規設計下，遮光長度 X之計算公式為： 其中， h表示LED 201至濾色片207之距離、 表示光線與LED 201之夾角（即90度減去出射角）且 D表示LED 201之邊緣到濾色片207之邊緣在基板202上之垂直投影點之距離。接著，本發明之顯示模組200之遮光長度 X之計算公式如下： 其中， a表示第二介質層205之厚度、 為光線進入第二介質層205之入射角以及 為光線301進入第二介質層205之入射點與進入濾色片207之入射點在同一平面上之垂直投影點之距離。其中 之計算公式為： ，且 其中， 表示光線301進入濾色片207之入射角、 表示第一介質層203之折射率以及 表示第二介質層205之折射率。將上述 之計算公式代入遮光長度 X之計算公式可以得到如下之公式： 其中粗體字部分（即 ）為本發明之顯示模組200相較於常規設計下遮光長度 X所減少之部分，也就是實際發光長度 所增加之部分。

承上，藉由在圖3中之比較可以得知，在維持LED 201至濾色片207之距離（即 h）不變之情況下，增加第二介質層205將提升LED 201之出光效率，藉此達到減少使用者在較大之側視角觀看時產生之色差問題。

參考圖4說明本發明另一實施例之包括塗布層415之顯示模組400。在本實施例中，塗布層415均勻覆蓋在LED 401之上表面413，由於上表面413為非平滑之表面，因此塗布層415亦會隨著上表面413粗糙而起伏，以達到完全覆蓋之效果。其中塗布層415之折射率介於LED 401與第一介質層403之間，例如塗布層415可以為氧化矽、氮化矽等透明材料或者其他折射率大於第一介質層403且小於LED 401之適當材質（例如塗布層415之折射率介於1.5~2.5之間、LED 401之折射率介於2.2~3.5之間等），本發明並未對設限。藉由此配置，當光線從LED 401射出且在進入第二介質層405前會經歷一段折射率漸減之過程，藉此增加進入第二介質層405之光線並最終達到增加出光率之目的。

參考圖5A說明本發明又一實施例之包括色轉介質517之顯示模組500。在本實施例中，色轉介質517可以取代部分之第一介質層503以圍繞待轉色LED 501a，並且剩餘之第一介質層503仍然位於色轉介質517與第二介質層505之間，且顯示模組500還可以包括上述實施例中所描述之塗布層515。意即，從LED 501射出之光線會依序穿過塗布層515、色轉介質517、第一介質層503最後進入第二介質層505等 。此外，顯示模組500進一步包括阻隔壁519，在本實施例中，阻隔壁519可以連接基板502與第二介質層505，以防止色轉介質517影響除了待轉色LED 501a以外之其他LED 501。其中，色轉介質517可以包括磷光體（Phosphor）等可將單色光轉換成其他顏色光的任意適當材料，本發明並未對此設限。藉由此配置，可以配合顯示模組500之像素排列，將LED 501所發射之光線轉換為不同之三原色光。例如在本實施例中，待轉色LED 501a為藍色LED，藉由色轉介質517可以將待轉色LED 501a所發射之藍色光線轉換成紅色光，以配合該待轉色LED 501a所對應設置之紅色濾色片507。應注意的是，在不同實施例中也可以使用色轉介質517轉換不同顏色之LED 501，例如將綠色LED轉換為藍色光或將紅色LED轉換成綠色光等，本發明並未對此設限。此外，藉由設置阻隔壁519，顯示模組500亦可以同時包括多組色轉介質517（例如圖5B所示），本發明並未對此設限。

參考圖6說明本發明再一實施例之製造顯示模組之方法600。在本實施例中方法600包括在基板上設置複數發光二極體（LED），且在該些LED上形成非平滑之上表面（601）；在該基板之上形成第一介質層，其中該第一介質層圍繞該些LED（603）；形成第二介質層，其中該第一介質層填充於該基板與該第二介質層之間，且該第二介質層之折射率大於該第一介質層（605）；以及在該第二介質層相反於該第一介質層之一側設置複數濾色片（607）。此外，本實施例中之方法600還可以包括形成或設置如前述實施例中所描述的各種元件（例如如圖2所示之遮光壁；如圖4所示之塗布層；如圖5A所示之色轉介質、阻隔壁等），以達成如前述實施例中已經說明之本發明之目的。

100:顯示模組 101:發光二極體（LED） 101a:光線 101b:光線 103:空氣 107:濾色片 109:玻璃 111:黑矩陣 200:顯示模組 201:LED 202:基板 203:第一介質層 205:第二介質層 207:濾色片 209:透光層 211:遮光壁 213:上表面 301:光線 400:顯示模組 401:LED 403:第一介質層 405:第二介質層 413:上表面 415:塗布層 500:顯示模組 501:LED 501a:待轉色LED 502:基板 503:第一介質層 505:第二介質層 507:濾色片 515:塗布層 517:色轉介質 519:阻隔壁 600:方法 601:步驟 603:步驟 605:步驟 607:步驟

圖1示出了LED發射之光線受到濾色片或遮光壁阻擋之示意圖。

圖2示出了本發明一實施例之顯示模組之示意圖。

圖3示出了本發明一實施例之顯示模組相較於常規設計所增加之出光效率之示意圖。

圖4示出了本發明另一實施例之包括塗布層之顯示模組之示意圖。

圖5A示出了本發明又一實施例之包括色轉介質之顯示模組之示意圖。

圖5B示出了本發明又一實施例之包括色轉介質之顯示模組之示意圖。

圖6示出了本發明再一實施例之製造顯示模組之方法之流程圖。

200:顯示模組

201:LED

202:基板

203:第一介質層

205:第二介質層

207:濾色片

209:透光層

211:遮光壁

213:上表面

Claims (8)

1. 一種顯示模組，其包括： 一基板，其上設置複數發光二極體（LED），其中該些LED具有非平滑之一上表面； 一第一介質層，位於該基板之上且圍繞該些LED； 一第二介質層，其中該第一介質層填充於該基板與該第二介質層之間，且該第二介質層之折射率大於該第一介質層； 複數濾色片，位於該第二介質層相反於該第一介質層之一側；以及 一塗布層，至少部分貼附於該些LED之該上表面，其中該塗布層之折射率小於該些LED並大於該第一介質層。
2. 如請求項1所述之顯示模組，進一步包括複數遮光壁，其中該些濾色片分別以對應該些LED之方式設置，且該些遮光壁位於該些濾色片之間以分隔該些濾色片。
3. 如請求項2所述之顯示模組，進一步包括一透光層位於該些濾色片相反於該第二介質層之一側。
4. 如請求項2所述之顯示模組，進一步包括一色轉介質以及一阻隔壁，其中該色轉介質位於該第二介質層與該基板之間且包覆該些LED中之一待轉色LED，且其中該阻隔壁經配置以阻擋該色轉介質接觸該待轉色LED以外之該些LED。
5. 一種製作顯示模組之方法，其包括： 在一基板上設置複數發光二極體（LED），且在該些LED上形成非平滑之一上表面； 在該基板之上形成一第一介質層，其中該第一介質層圍繞該些LED； 形成一第二介質層，其中該第一介質層填充於該基板與該第二介質層之間，且該第二介質層之折射率大於該第一介質層； 在該第二介質層相反於該第一介質層之一側設置複數濾色片；以及 形成至少部分貼附於該些LED之該上表面之一塗布層，其中該塗布層之折射率小於該些LED並大於該第一介質層。
6. 如請求項5所述之方法，其中設置該些濾色片包括以分別對應該些LED之方式設置該些濾色片，以及在該些濾色片之間設置複數遮光壁以分隔該些濾色片。
7. 如請求項6所述之方法，進一步包括形成一透光層，該透光層位於該些濾色片相反於該第二介質層之一側。
8. 如請求項6所述之方法，進一步形成一色轉介質以及一阻隔壁，其中該色轉介質位於該第二介質層與該基板之間且包覆該些LED中之一待轉色LED，且其中該阻隔壁經配置以分隔該色轉介質與該待轉色LED以外之該些LED。