背光模块的制作方法

背光模块
1.本技术是中国国家申请号为201910556922.3、申请日为2019年06月25日、发明名称为“背光模块”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种背光模块；具体而言，本发明涉及一种应用于显示装置的背光模块。


背景技术：

3.发光二极管搭配受光激发材料(如荧光粉)提供背光的方式为现有显示装置主要采用的背光产生作法。一般而言，受光激发材料会制成一光学膜片，并设置在发光二极管上方。当发光二极管发出的光线抵达光学膜片时，即可激发光学膜片中的粒子(例如荧光粉粒子)以产生不同颜色的光线。然而，被激发所产生的光线中，有些光线并不是朝着出光方向前进的，这将造成光线利用率下降。因此现有的显示装置仍有待改进。


技术实现要素：

4.本发明的一目的在于提供一种背光模块，可提高光利用率。
5.为实现上述目的，本发明提供一种背光模块，包含光源、多层膜、波长转换层。多层膜设置于光源上。波长转换层设置于多层膜相反于光源的一面。波长转换层将来自光源的部分光线转换为多个色光，包含第一色光及第二色光。第一色光的强度峰值对应的波长值小于第二色光的强度峰值对应的波长值。多层膜具有关于波长的反射范围，多层膜将波长落于反射范围内的光线反射，且反射范围的下限的波长值不大于第一色光强度峰值对应的波长值。借由多层膜将特定波长范围的光线反射，使非朝着出光方向前进的光线改为沿出光方向出射，以提高光线利用率。
6.其中，该反射范围的下限位于该第一色光强度随波长值递减而递减的一侧，该反射范围的下限的波长值不大于该第一色光于强度峰值的20％对应的波长值。
7.其中，该波长转换层为荧光胶，且该波长转换层直接涂布在该多层膜上。
8.其中，该波长转换层为量子点膜片，该背光模块更包含一基材，且该波长转换层及该多层膜设置在该基材的相对两面上。
9.其中，该多层膜于该反射范围的反射率大于80％。
10.其中，该反射范围的上限的波长值不大于780nm。
11.其中，该光源为蓝光发光二极管，该第一色光为绿光，且该多层膜允许蓝光穿透。
12.其中，该光源的光线于波长范围介于380nm至500nm的穿透率大于50％。
13.其中，该光源为紫外光发光二极管，该第一色光为蓝光，且该多层膜允许紫外光穿透。
14.本发明的背光模块，可提高光利用率。
15.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
16.图1为本发明背光模块的一实施例示意图。
17.图2为背光模块的放大示意图。
18.图3为多层膜反射频谱与波长转换层发光强度的示意图。
19.图4为多层膜穿透频谱的示意图。
20.图5为背光模块的另一实施例放大示意图。
21.图6为背光模块的另一实施例放大示意图。
22.图7为多层膜反射频谱与波长转换层发光强度的示意图。
23.图8为背光模块发光强度的示意图。
24.其中，附图标记：
25.1背光模块
26.10光源
27.20多层膜
28.21第一面
29.22第二面
30.30波长转换层
31.32,32b,32g,32r粒子
32.34,34g,34r粒子
33.40基材
34.41第三面
35.42第四面
36.c11,c12色光
37.c21,c22,c23色光
38.c3,c31,c32,c33色光
39.c4色光
40.p1,p2,p3峰值
41.r1,r2反射范围
具体实施方式
42.应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的组件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。
43.应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”、“层”或“色光”可以被称为第二元件、部件、区域、层或色光而不脱离本文的教导。
44.本文使用的”约”、”近似”、或”实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特
定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或
±
30％、
±
20％、
±
10％、
±
5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。
45.图1为本发明背光模块1的一实施例示意图。如图1所示，背光模块1包含光源10、多层膜20、波长转换层30。多层膜20设置于光源10上方，较佳与光源10的出光面间夹有一间距，但不以此为限。多层膜20具有第一面21和第二面22。波长转换层30设置于多层膜20相反于光源10的一面(如图所示为第一面21)，并将来自光源10的部分光线转换为多个色光。多层膜20允许光源10的光线穿透，穿透的光线中部分经波长转换层30转换后折返多层膜20，并经多层膜20至少部分反射后出射于背光模块1。所述多层膜20较佳是由具有不同折射率的多个介质所组成的光学膜片，可反射特定波长范围的光线。
46.具体而言，请参考图2的示意图。如图2所示，光源10的光线穿透多层膜20抵达波长转换层30。波长转换层30内填充有粒子32，当粒子32受到来自光源10的光线激发后，可转换为不同色光。在图2的例子中，光源10的光线一部分维持原来的颜色，另一部分经由粒子32转为不同颜色。详言之，来自光源10的部分光线借由粒子32g和粒子32r分别转换为色光(c11,c12)及色光(c21,c22,c23)。来自光源10的另一部分光线为光源所产生的色光c3。如图2所示，色光c3穿透多层膜20及波长转换层30后直接出射，色光c12经粒子32g产生后出射，色光(c21,c22)经粒子32r产生后出射，而色光c11和色光c23被多层膜20反射后出射。
47.前述色光(c11,c12)和色光(c21,c22,c23)为不同波长的色光。色光(c11,c12)的强度峰值对应的波长值小于色光(c21,c22,c23)的强度峰值对应的波长值。举例而言，光源10为蓝光发光二极管，且多层膜20允许蓝光穿透。波长转换层30可为直接涂布在多层膜20上的荧光胶，其内部填充的粒子32g和粒子32r分别为绿色及红色荧光粉，而可分别产生绿光和红光。但本发明不在此限，于其它实施例中，波长转换层30也可为直接涂布在多层膜20上的量子点膜层，其内部填充的粒子32g和粒子32r分别为可产生绿光和红光的量子点。以图2为例，色光(c11,c12)为绿光，色光(c21,c22,c23)为红光。多层膜20例如为二向色滤光片(dichroic filter)，可将绿光和红光反射。换言之，多层膜20具有关于波长的反射范围，波长落于反射范围内的光线会被多层膜20反射。在前述例子中，多层膜20的反射范围包含绿光和红光的波段。于一实施例，多层膜20于反射范围的反射率较佳大于80％，以确保提高光利用率的效果。如图2所示，对于转换后的色光(c11,c12)及色光(c21,c22,c23)，其中色光c11和色光c23原本朝相反于出光方向前进，借由多层膜20，将色光c11和色光c23反射后改为沿出光方向出射，使得光线利用率提升。上述的出光方向较佳指光线可自波长转换层30的出光侧离开波长转换层30的方向，而不以垂直于波长转换层30表面的方向为限。
48.图3为多层膜反射频谱与波长转换层发光强度的示意图。在图3中，曲线l1为波长转换层发光频谱，曲线l2为多层膜反射频谱。如曲线l1所示，波长转换层转换后的色光包含绿光及红光。绿光的强度峰值p1对应的波长值(约530nm)小于红光的强度峰值p2对应的波长值(约655nm)。换言之，绿光为转换后的色光中，色光峰值对应最短波长的色光。
49.如曲线l2所示，多层膜对不同波长光线有不同反射率，并具有关于波长的反射范围r1。在图3的例子中，反射范围r1对应的反射率大致为或接近于100％。由于反射范围r1中各波长的反射率可能些微差异，前述反射率数值是指反射范围r1中的平均反射率。如图3所
示，绿光及红光的波段落于多层膜的反射范围r1内，因此多层膜将绿光及红光反射。
50.进一步而言，反射范围r1较佳有波长的上下限。在一实施例，反射范围r1的上限的波长值不大于780nm。另一方面，反射范围r1的下限的波长值不大于转换后最短波段的色光的强度峰值所对应的波长值。换言之，反射范围r1的下限可根据最短波长的色光的强度峰值(即p1)所对应的波长值来界定。以图3为例，最短波长的色光为绿光，反射范围r1的下限的波长值(约510nm)不大于绿光强度峰值p1所对应的波长值。换言之，多层膜将转换后的色光的波长值中，大于或等于绿光强度峰值p1对应波长值的色光反射。
51.前述反射范围r1的下限例如以多层膜反射率曲线上升缘的最低点为准。如图3所示，曲线l2在波长480nm及530nm之间从平均较低的反射率沿上升缘爬升至平均较高的反射率，反射范围r1以上升缘的最低点所对应的波长值作为其下限值。
52.于较佳实施例，反射范围r1的下限的波长值不大于转换后最短波段的色光于强度峰值的20％对应的波长值。以图3为例，最短波长的色光为绿光，反射范围r1的下限的波长值不大于绿光强度峰值p1的20％所对应的波长值。换言之，多层膜将转换后的色光的波长值中，大于或等于绿光强度峰值p1的20％对应波长值的色光反射。需补充的是，前述反射范围r1的下限对应于转换后最短波段的色光强度随波长值递减而递减的一侧，亦即，强度峰值的20％对应的波长值是位于短波长的一侧。
53.请参考图4绘示多层膜的穿透频谱，曲线l3为多层膜的穿透频谱。如前所述，多层膜让光源的光线穿透。以蓝光光源为例，多层膜于蓝光范围(450nm至495nm)的穿透率较佳大于50％，甚至可达80％左右。于一实施例，多层膜于光线波长范围介于380nm至500nm的穿透率大于50％。借此设计，确保光源的光线提供至波长转换层，以提高光利用率。
54.图5为背光模块1的另一实施例放大示意图。如图5所示，背光模块1包含光源10、多层膜20、波长转换层30、基材40。多层膜20设置于光源10上。波长转换层30位于多层膜20相反于光源10的一侧。基材40具有第三面41和第四面42为相对两面。波长转换层30及多层膜20设置在基材40的相对两面上。波长转换层30将来自光源10的部分光线转换为多个色光。多层膜20让光源10的光线穿透并且将波长转换层30转换后的光线反射。波长转换层30内填充有粒子34，当粒子34受到来自光源10的光线激发后，可转换为不同色光。举例而言，光源10为蓝光发光二极管，且多层膜20允许蓝光穿透。波长转换层30为借由基材40设置在多层膜20上的荧光胶或是量子点膜片或膜层，其内部填充的粒子34g和粒子34r可分别产生绿光和红光。需补充的是，对于采用基材构成如图5所示的背光模块(即光线需经过多层膜20、基材40，然后抵达波长转换层30的结构)，基材的折射率范围较佳为1.35至1.65，确保来自光源10的光线提供至波长转换层。
55.图6为背光模块1的另一实施例放大示意图。如图6所示，光源10的光线穿透多层膜20抵达波长转换层30。波长转换层30内填充有粒子32，当粒子32受到来自光源10的光线激发后，可转换为不同色光。在图6的例子中，光源10的光线一部分维持原来的颜色，另一部分经由粒子32转为不同颜色。详言之，来自光源10的部分光线借由粒子32b、粒子32g和粒子32r分别转换为色光(c11,c12)、色光(c21,c22)及色光(c31,c32,c33)。来自光源10的另一部分光线为光源10所产生的色光c4。如图6所示，色光c12经粒子32b产生后出射，色光c21经粒子32g产生后出射，色光(c32,c33)经粒子32r产生后出射，而色光c11、色光c22和色光c31被多层膜20反射后出射。
56.前述色光(c11,c12)、色光(c21,c22)和色光(c31,c32,c33)为不同波长的色光。色光(c11,c12)的强度峰值对应的波长值小于色光(c21,c22)的强度峰值对应的波长值和色光(c31,c32,c33)的强度峰值对应的波长值。举例而言，光源10为紫外光发光二极管，且多层膜20允许紫外光穿透。波长转换层30可为直接涂布在多层膜20上的荧光胶，其内部填充的粒子32b、粒子32g和粒子32r分别为蓝色、绿色及红色荧光粉，而可分别产生蓝光、绿光和红光。以图6为例，色光(c11,c12)为蓝光，色光(c21,c22)为绿光，色光(c31,c32,c33)为红光。多层膜20可将蓝光、绿光和红光反射。换言之，多层膜20具有关于波长的反射范围，波长落于反射范围内的光线会被多层膜20反射。在前述例子中，多层膜20的反射范围包含蓝光、绿光和红光的波段。但本案不在此限，于其它实施例中，波长转换层30也可为直接涂布在多层膜20上的量子点膜层，其内部填充的粒子32b、粒子32g和粒子32r分别为可产生蓝光、绿光和红光的量子点。
57.于一实施例，多层膜20于反射范围的反射率较佳大于80％，以确保提高光利用率的效果。如图6所示，对于转换后的色光(c11,c12)、色光(c21,c22)和色光(c31,c32,c33)，其中色光c11、色光c22和色光c31原本朝相反于出光方向前进，借由多层膜20将色光c11、色光c22和色光c31反射后改为沿出光方向出射，使得光线利用率提升。上述的出光方向较佳指光线可自波长转换层30的出光侧离开波长转换层30的方向，而不以垂直于波长转换层30表面的方向为限。
58.图7为多层膜反射频谱与波长转换层发光强度的示意图。在图7中，曲线l4为波长转换层发光频谱，曲线l5为多层膜反射频谱。如曲线l4所示，波长转换层转换后的色光包含蓝光、绿光及红光，各具有强度峰值p1、p2、p3。蓝光的强度峰值p1对应的波长值(约445nm)小于绿光的强度峰值p2对应的波长值(约530nm)，亦小于红光的强度峰值p3对应的波长值(约655nm)。换言之，蓝光为转换后的色光中，色光峰值对应最短波长的色光。
59.如曲线l5所示，多层膜对不同波长光线有不同反射率，并具有关于波长的反射范围r2。在图7的例子中，反射范围r2对应的反射率大致为或接近于100％。由于反射范围r2中各波长的反射率可能些微差异，前述反射率数值是指反射范围r2中的平均反射率。如图7所示，蓝光、绿光及红光的波段落于多层膜的反射范围r2内，因此多层膜将蓝光、绿光及红光反射。
60.进一步而言，反射范围r2较佳有波长的上下限。在一实施例，反射范围r2的上限的波长值不大于780nm。另一方面，反射范围r2的下限的波长值不大于转换后最短波段的色光的强度峰值(即p1)所对应的波长值。换言之，反射范围r2的下限可根据最短波长的色光的强度峰值所对应的波长值来界定。以图7为例，最短波长的色光为蓝光，反射范围r2的下限的波长值(约405nm)不大于蓝光强度峰值p1所对应的波长值。换言之，多层膜将转换后的色光的波长值中，大于或等于蓝光强度峰值p1对应波长值的色光反射。前述反射范围r2的下限例如以多层膜反射率曲线上升缘的最低点为准。如图7所示，曲线l5在波长380nm及430nm之间从平均较低的反射率沿上升缘爬升至平均较高的反射率，反射范围r2以上升缘的最低点所对应的波长值作为其下限值。
61.于较佳实施例，反射范围r2的下限的波长值不大于转换后最短波段的色光于强度峰值的20％对应的波长值。以图7为例，最短波长的色光为蓝光，反射范围r2的下限的波长值不大于蓝光强度峰值p1的20％所对应的波长值。换言之，多层膜将转换后的色光的波长
值中，大于或等于蓝光强度峰值p1的20％对应波长值的色光反射。需补充的是，前述反射范围r2的下限对应于转换后最短波段的色光强度随波长值递减而递减的一侧，亦即，强度峰值的20％对应的波长值是位于短波长的一侧。
62.图8为背光模块发光强度的示意图。在图8中，曲线l6(实线)为本发明实施例背光模块的发光频谱，背光模块具有前述的多层膜并采用的荧光层作为波长转换层，以蓝光发光二极管作为光源。曲线l7(虚线)为作为对照实验组的背光模块的发光频谱，对照的背光模块仅具有荧光层而无多层膜的设置。如图8所示，借由多层膜的设置，曲线l6在波长500nm以上的强度较曲线l7有明显提升。
63.进一步如表一所示，分别列出本发明实施例背光模块与对照实验组的背光模块的结构、亮度、亮度百分比的关系。亮度为曲线l6(或l7)下面积的积分值。亮度百分比以对照实验组的背光模块的亮度为基准，因此对照实验组的背光模块的亮度百分比定为100％。如表一所示，本发明实施例背光模块亮度增加超过80％，由此可知采用本发明背光模块可有效提高光利用率。
64.表一
[0065] l6l7(对照)上层结构荧光层荧光层下层结构多层膜无亮度(nits)504275％183％100％
[0066]
此外，选取不同设置方式观察亮度变化。在表二中，样本a为本发明实施例的背光模块，背光模块具有多层膜并采用的荧光层作为波长转换层，以蓝光发光二极管作为光源。样本b为对照的背光模块，其与样本a采用相同组成但不同的设置方式。在样本b，多层膜改为设置于荧光层相反于光源的一面。如表二所示，以样本a背光模块亮度为基准(100％)，样本b的亮度仅剩13％。由此可知由于多层膜会反射荧光层转换后的光线，当荧光层较多层膜设置更接近光源，荧光层会先将部分光源的光线转换为不同色光，接着荧光层转换后的光线几乎都被多层膜反射，因此显然采用样本a能有效提高光利用率。
[0067]
表二
[0068] 样本a样本b(对照)上层结构荧光层多层膜下层结构多层膜荧光层亮度(nits)50465％100％13％
[0069]
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。
[0070]
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。