光源模块

技术领域

本发明是有关于一种背光模块，且特别是有关于一种光源模块。

背景技术

随着非自发光型显示器(例如，液晶显示器)的应用越来越多，背光模块的设计也需要针对不同的应用做出调整。为了满足大尺寸、高动态范围(high dynamic range，HDR)及高对比的显示器要求，背光模块需具备局部调光(local dimming)的功能。因此，使用发光二极管作为主要光源的直下式(direct-lit type)背光模块已逐渐成为市场的主流。由于此类背光模块的总厚度是薄的(例如，光距小于10mm)，因此发光二极管通常被具有出光结构的封装层所覆盖以在背光模块的出光面上达成更为均匀的出光效果。然而，当发光二极管发出的光线在此封装层中传递时，一部分的光线会经由在封装层内的多次全反射而从预定的出光区域横向传递到被另一个发光二极管主导的出光区域。因此，在发光二极管的出光区域周围将出现光晕效应，这会造成显示图像的边缘变模糊，进而导致整体显示品质(例如，显示对比度)的下降。因此，如何提高超薄直下式背光模块的出光均匀性已成为相关制造商的重要课题。

此背景技术部分中所公开的资讯仅为增强对所述技术的背景的理解，且因此所公开的资讯可含有不形成所属领域的技术人员已知的现有技术的资讯。此外，背景技术部分中所公开的资讯不意味着所属领域的技术人员认识到待由本发明的一个或多个实施例解决的一个或多个问题。

发明内容

本发明提供一种具有良好出光均匀性以及制程容许度(latitude of process)较大的光源模块。

可通过本发明中所公开的技术特征进一步理解本发明的其他特征及优点。

为达成前述目标中的一个目标、部分目标或所有目标或其他目标，本发明的实施例提供一种光源模块。光源模块包括基板及多个发光单元。多个发光单元设置在基板的表面上，且各自包括第一发光元件、第二发光元件、第一反射元件、第二反射元件及封装结构。第一反射元件与第二反射元件在垂直于基板的表面的方向上分别重叠于第一发光元件与第二发光元件。封装结构设置在第一反射元件、第二反射元件、第一发光元件以及第二发光元件之间。封装结构包括主体部分与第一凹槽。主体部分覆盖第一发光元件与第二发光元件。第一凹槽具有中心位置，且第一凹槽的深度朝向远离中心位置的所有方向减小。

基于上述，本发明的实施例具有以下优点或效应中的至少一者。在根据本发明实施例的光源模块中，发光单元的封装结构设置在发光元件与反射元件之间。至少两个发光元件被封装结构的主体部分覆盖，以增加封装结构的制造容许度。另一方面，封装结构中具有中心位置的第一凹槽位于多个发光元件之间，且其深度朝向远离中心位置的所有方向减小。因此，可防止来自发光元件的光线从预定的出光区域横向传递至与另一封装结构重叠的另一个出光区域，以抑制在出光区域的边缘周围出现光晕效应。换句话说，本发明的光源模块可提高光源模块的出光均匀性。

通过阅读本发明的实施例所公开的又一些技术特征，将会进一步理解本发明的其他目标、特征及优点，其中仅通过说明最适合于施行本发明的模式而示出并阐述本发明的优选实施例。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的光源模块的俯视示意图。

图2是图1的光源模块沿着剖线A-A’的剖视示意图。

图3是图1的光源模块沿着剖线B-B’的剖视示意图。

图4是图1的光源模块沿着剖线B-B’的归一化亮度对位置的曲线图。

图5是图1的光源模块沿着路径II’的归一化亮度对位置的曲线图。

图6是图1的光源模块沿着剖线A-A’的归一化亮度对位置的曲线图。

图7是光源模块的比较例的俯视示意图。

图8是根据本发明第二实施例的光源模块的俯视示意图。

图9是图8所示光源模块沿着剖线D-D’的剖视示意图。

图10是根据本发明第三实施例的光源模块的俯视示意图。

图11是根据本发明第四实施例的光源模块的剖视示意图。

具体实施方式

在对优选实施例的以下详细说明中，参考形成本文的一部分的附图，且在附图中通过例示的方式示出可在其中实践本发明的具体实施例。就此来说，例如“顶部”、“底部”、“前方”、“后方”等方向性术语是参考所述各图的定向而使用。本发明的组件可定位成若干种不同的定向。因此，所述方向性术语是用于说明而绝非用于进行限制。另一方面，所述附图仅为示意性的且为清晰起见可夸大各元件的大小。应理解，在不背离本发明的范围的情况下可使用其他实施例且可作出结构改变。此外，应理解，本文中所使用的短语及术语是用于说明而不应被视为进行限制。在本文中使用“包含”、“包括”、或“具有”及其变化形式意在囊括其后所列的项及其等效形式以及附加项。除非另有限制，否则用语“连接”、“耦合”、及“安装”及其变化形式在本文中是以广泛意义使用且囊括直接及间接的连接、耦合及安装。类似地，用语“面向”及其变化形式在本文中是以广泛意义使用且囊括直接的及间接的面向，且“相邻”及其变化形式在本文中是以广泛意义使用且囊括直接地及间接地“相邻”。因此，本文中阐述“A”元件面向“B”元件可含有“A”组件直接面向“B”组件的情形或者“A”元件与“B”元件之间存在一个或多个附加元件的情形。此外，本文中阐述“A”元件与“B”元件“相邻”可含有“A”元件与“B”元件直接“相邻”的情形或者“A”元件与“B”元件之间存在一个或多个附加元件的情形。因此，所述附图及说明将被视为说明性的而非限制性的。

图1是根据本发明第一实施例的光源模块的俯视示意图。图2是图1的光源模块沿着剖线A-A'的剖视示意图。图3是图1的光源模块沿着剖线B-B’的剖视示意图。图4是图1的光源模块沿着剖线B-B’的归一化亮度对位置的曲线图。图5是图1的光源模块沿着路径II’的归一化亮度对位置的曲线图。图6是图1的光源模块沿着剖线A-A’的归一化亮度对位置的曲线图。图7是光源模块的比较例的俯视示意图。

请参照图1、图2及图3，光源模块10包括基板100及多个发光单元200。发光单元200设置在基板100的表面100s上。每一发光单元200包括多个发光元件110、多个反射元件120及封装结构PS。封装结构PS设置在发光元件110与反射元件120之间。多个反射元件120在垂直于基板100的表面100s的方向(例如方向Z)上分别重叠于多个发光元件110。特别注意的是，封装结构PS在基板100的表面100s上的正交投影可界定出光源模块10的彼此分隔开的多个出光区域ER。图2的剖线A-A’为发光单元200的对角线。

在本实施例中，发光元件110及发光单元200(或封装结构PS)分别以阵列形式排列在基板100的表面100s上。详细来说，发光单元200沿着方向X1以第一节距P1排列。发光元件110沿着方向X1以第二节距P2排列。第一节距P1与第二节距P2的比值是大于1的整数。在本实施例中，第一节距P1与第二节距P2的比值例如是2，但本发明不局限于此。类似地，在本实施例中，发光单元200可沿着方向Y1以第一节距P1(图1中未示出)排列，且发光元件110可沿着方向Y1以第二节距P2(图1中未示出)排列。方向Y1与方向X1相交(例如，方向Y1可垂直于方向X1)。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，沿着方向X1排列的任两相邻的发光单元200之间的节距也可不同于沿着方向Y1排列的任两相邻的发光单元200之间的节距。沿着方向X1排列的任两相邻的发光元件110之间的节距也可不同于沿着方向Y1排列的任两相邻的发光元件110之间的节距。

另一方面，每一封装结构PS包括主体部分MB及第一凹槽RS1。主体部分MB覆盖发光元件110。举例来说，在本实施例中，每一发光单元200中可包括四个发光元件110，且多个发光元件110被主体部分MB覆盖。发光单元200的封装结构PS的第一凹槽RS1位于发光单元200的多个发光元件110(或反射元件120)中的任意两者之间，且在方向Z上(在垂直于基板100的表面100s的方向上)，第一凹槽RS1不重叠于多个发光元件110(或反射元件120)。

具体来说，第一凹槽RS1具有中心位置C。连接发光单元200分别设置在第一凹槽RS1相对两侧的两个发光元件110在基板100的表面100s上的正交投影的连线CL穿过中心位置C在基板100的表面100s上的正交投影。距离S1等于距离S2，其中距离S1为这两个发光元件110的其中一者及第一凹槽RS1的中心位置C在基板100的表面100s上的正交投影之间的距离，距离S2为这两个发光元件110的其中另一者及第一凹槽RS1的中心位置C在基板100的表面100s上的正交投影之间的距离。换句话说，被同一主体部分MB覆盖的这四个发光元件110以对称分布方式排列在中心位置C周围。因此，自第一凹槽RS1出射的光量可均匀地源自这四个发光元件110，从而提高光源模块10的出光均匀性。

封装结构PS还包括多个第二凹槽RS2。封装结构PS的第二凹槽RS2在垂直于基板100的表面100s的方向(例如方向Z)上重叠于发光元件110。反射元件120分别设置在第二凹槽RS2中。举例来说，反射元件120可含有多种反射粒子(未示出)，且反射粒子的材料包括金属、氧化硅、二氧化钛或其组合，但本发明不局限于此。特别说明的是，来自发光元件110的光线可经由反射元件120的反射而在主体部分MB中横向传递，以提高光源模块10的出光均匀性。

需说明的是，在本实施例中，发光元件110及反射元件120的数量是出于阐释目的而加以示例性说明，且本发明不局限于此。举例来说，在一些实施例中，被主体部分MB覆盖的发光元件110的数量可选地为两个、三个或大于四个。换句话说，每一主体部分MB覆盖至少两个发光元件110。

进一步而言，光源模块10还包括多个沟槽G，多个沟槽G设置在多个发光单元200的封装结构PS之间。在本实施例中，第一凹槽RS 1在基板100的表面100s上的正交投影与多个沟槽G在基板100的表面100s上的正交投影分离开来。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，第一凹槽RS 1在基板100的表面100s上的正交投影也可连接沟槽G在基板100的表面100s上的正交投影。

具体来说，封装结构PS的主体部分MB以阵列形式排列在基板100的表面100s上。举例来说，沟槽G与主体部分MB可在方向X1及方向Y1上交错排列，但本发明不局限于此。在一些实施例中，沟槽G与主体部分MB也可在另一方向上交错排列，例如：多个主体部分MB也可在基板100的表面100s上排列成蜂窝状。从另一观点来说，沟槽G可界定出光源模块10的封装结构PS(或出光区域ER)，且将光源模块10的多个发光元件110分组。值得一提的是，沟槽G的配置有助于防止来自发光元件110的光线LB从一预定的出光区域ER横向传递至与另一封装结构PS重叠的另一出光区域ER。据此，可抑制在出光区域ER的边缘周围出现的光晕效应。

此外，沿着垂直于基板100的表面100s的方向(例如方向Z)，第一凹槽RS 1在中心位置C具有最大凹槽深度d1。沿着垂直于基板100的表面100s的方向上(例如方向Z)，沟槽G具有最大沟槽深度d2，且最大凹槽深度d1小于最大沟槽深度d2。值得注意的是，在本实施例中，沟槽G暴露出基板100的表面100s的一部分。换句话说，相邻的两个封装结构PS在结构上彼此分离开来，但本发明不局限于此。

值得注意的是，第一凹槽RS1的深度朝向远离中心位置C的所有方向减小。从另一观点来说，主体部分MB具有，沿着方向X2(或方向Y2)界定第一凹槽RS1的多个第一斜面IS1以及沿着方向X2(或方向Y2)界定沟槽G的多个斜脊IR。第一斜面IS1的连接处界定第一凹槽RS1的中心位置C。此外，第一斜面IS1与基板100的表面100s之间在方向X2(或方向Y2)上具有第一角度θ1。斜脊IR与基板100的表面100s之间在方向X2(或方向Y2)上具有第二角度θ2，且第一角度θ1小于第二角度θ2。在本实施例中，第一角度θ1介于4度到22度的范围内，且第二角度θ2小于90度，但本发明不局限于此。据此，可防止来自多个发光元件110的其中一者的光线LB传递至被同一主体部分MB覆盖的另一个发光元件110，以抑制在出光区域ER的边缘周围出现的光晕效应。在未示出的一些实施例中，第二角度θ2可小于30度。

主体部分MB还具有沿着方向X1(或方向Y1)界定第一凹槽RS1的多个倾斜边缘IE以及沿着方向X1(或方向Y1)界定沟槽G的多个第二斜面IS2。倾斜边缘IE与基板100的表面100s之间在方向X1(或方向Y1)上具有第三角度θ3。第二斜面IS2与基板100的表面100s之间在方向X1(或方向Y1)上具有第四角度θ4。在本实施例中，第一角度θ1大于第三角度θ3，且第二角度θ2小于第四角度θ4，但本发明不局限于此。特别说明的是，第一斜面IS1、第二斜面IS2、倾斜边缘IE及斜脊IR的数目是出于阐释目的而加以示例性说明，且本发明不局限于此。

以下将针对光源模块10以及作为比较例的光源模块50的模拟结果(如图4、图5及图6所示)进行说明。请参照图1及图7，本实施例的光源模块10与图7的光源模块50之间的差异在于：发光单元的组成。在比较例中，封装结构PS’的主体部分MB’仅覆盖一个发光元件110。换句话说，发光单元200’仅具有一个发光元件110。具体来说，排列在某一方向(例如，方向X1)上的任两相邻的发光单元200’之间的第一节距P1’等于排列在同一方向(例如，方向X1)上的任两相邻的发光元件110之间的第二节距P2’。

详细来说，主体部分MB’具有中心位置C’、环绕中心位置C’的多个倾斜边缘IE’及多个斜面IS’。多个斜面IS’彼此不共面。也因此，多个斜面IS’中的相邻两者可界定一个倾斜边缘IE’。另外，封装结构PS’之间包括多个沟槽G’，且沟槽G’由主体部分MB’的斜面IS’界定。换句话说，发光单元200’的封装结构PS’通过沟槽G’的排列在结构上彼此分隔开来。

特别说明的是，图4示出光源模块50沿着路径I所量测到的出光亮度以及光源模块10沿着与剖线B-B’重合的路径所量测到的出光亮度。图5示出光源模块50沿着路径II所量测到的出光亮度以及光源模块10沿着路径II’所量测到的出光亮度。图6示出光源模块50沿着路径III所量测到的出光亮度以及光源模块10沿着与剖线A-A’重合的路径所量测到的出光亮度。

请参照图4、图5及图6，光源模块10的归一化亮度对位置的曲线与光源模块50的归一化亮度对位置的曲线之间未发现明显的差异。这意味着本实施例的光源模块10可提供与比较例的光源模块50的光型相当的光型。值得注意的是，相较于光源模块50，光源模块10的主体部分MB(或封装结构PS)覆盖一个以上的发光元件110。因此，光源模块10的封装结构PS之间的沟槽G所占据的体积可小于光源模块50的封装结构PS’之间的沟槽G’所占据的体积，从而降低光源模块10的制造难度，并增加制程裕度。换句话说，可提高光源模块10的生产良率，并降低光源模块10的制造成本。

在下文中，提供其他实施例以详细地阐释本公开，其中相同元件将由相同的参考编号来标注，且将省略相同技术内容的说明。针对省略部分请参考前述实施例，且下文不再阐述细节。关于省略部分的说明可参考先前实施例，且因此本文中将不再赘述。

图8是根据本发明第二实施例的光源模块的俯视示意图。图9是图8所示光源模块沿着剖线D-D’的剖视示意图。

请参照图8及图9，本实施例的光源模块11与图1及图2的光源模块10之间的差异在于：封装结构的配置。在本实施例中，封装结构PS-A的主体部分MB-A覆盖九个发光元件110，发光单元200A的主体部分MB-A设有四个第一凹槽RS1-A。具体来说，第一凹槽RS1-A与发光元件110在方向X1、方向X2、方向Y1及方向Y2上交替排列。据此，可防止来自这九个发光元件110的任一者的光线LB传递至被同一主体部分MB-A覆盖的另一个发光元件110，以抑制在出光区域ER的边缘周围出现的光晕效应。

举例来说，第一发光元件111、第二发光元件112、第三发光元件113及两个第一凹槽RS1-A排列在方向Y2上。这两个第一凹槽RS1-A的其中一者位于第一发光元件111与第二发光元件112之间，而其中另一者位于第二发光元件112与第三发光元件113之间。第一发光元件111及第三发光元件113在基板100的表面100s上的正交投影的连线CL’穿过第一凹槽RS1-A的中心位置C及第二发光元件112在基板100的表面100s上的正交投影。

值得注意的是，相较于光源模块10，光源模块11的主体部分MB-A(或封装结构PS-A)覆盖四个以上的发光元件110。因此，光源模块11的封装结构PS-A之间的沟槽G”所占据的体积可小于光源模块10的封装结构PS之间的沟槽G所占据的体积，从而降低光源模块11的制造难度，并增加制程裕度。换句话说，可提高光源模块11的生产良率，并降低光源模块11的制造成本。

在本实施例中，排列在某一方向(例如，方向X1)上的任两相邻的发光单元200A之间的第一节距P1”可以是排列在同一方向(例如，方向X1)上的任两相邻的发光元件110之间的第二节距P2”的三倍，但本发明不局限于此。此外，这四个第一凹槽RS1-A及沟槽G在基板100的表面100s上的正交投影彼此分离开来。然而，本发明不限于此。在一些实施例中，四个第一凹槽在基板100的表面100s上的正交投影也可相互连接。

图10是根据本发明第三实施例的光源模块的俯视示意图。请参照图10，本实施例的光源模块12与图1及图2的光源模块10之间的差异在于：第一凹槽的配置。在本实施例中，发光单元200B的封装结构PS-B的主体部分MB-B还包括界定第一凹槽RS1-B的开口的多个弯曲边缘CE及多个笔直边缘SE。弯曲边缘CE与笔直边缘SE交替地连接在第一凹槽RS1-B的中心位置C周围。具体来说，斜面IS1’主要由弯曲边缘CE及相对于所述弯曲边缘CE的两个倾斜边缘IE”界定。值得注意的是，弯曲边缘CE上的任意点与相邻的发光元件110之间的距离d是相同的。据此，可提高光源模块12的出光均匀性。

图11是根据本发明第四实施例的光源模块的剖视示意图。请参照图11，本实施例的光源模块13与图2的光源模块10之间的差异在于：封装结构的组成。具体来说，发光单元200C的封装结构PS-C还包括多个连接部CP。多个连接部CP在垂直于基板100的表面100s的方向(例如方向Z)上重叠于多个沟槽G。连接部CP连接在主体部分MB-C之间。在本实施例中，连接部CP在垂直于基板100的表面100s的方向(例如方向Z)上的厚度t介于0.1cm到0.4cm的范围内。在其他实施例中，主体部分MB-C在垂直于基板100的表面100s的方向上的最大厚度大于连接部CP在垂直于基板100的表面100s的方向上的厚度t的三倍值，但本发明不局限于此。值得一提的是，通过连接部CP的设置可增加光源模块13的制程裕度。

综上所述，在根据本发明实施例的光源模块中，发光单元的封装结构设置在发光元件与反射元件之间。封装结构的主体部分覆盖至少两个发光元件，以增加封装结构的制程容许度。另一方面，封装结构中具有中心位置的第一凹槽位于多个发光元件之间，且其深度朝向远离中心位置的所有方向减小。因此，可防止来自发光元件的光线从预定的出光区域横向传递至与另一封装结构重叠的另一个出光区域，以抑制在出光区域的边缘周围出现的光晕效应。换句话说，可提高光源模块的出光均匀性。

呈现对本发明的优选实施例的前述说明是出于例示及说明的目的。其并非旨在为详尽的或将本发明限制于确切形式或所公开的示例性实施例。因此，前述说明应被视为说明性的而非限制性的。显然，对于所属领域的技术人员来说，许多润饰及变化形式将显而易见。选择并阐述所述实施例是为了最好地阐释本发明的原理及其最佳实际应用模式，从而使所属领域的技术人员能够理解适用于特定用途及预期实施方案的本发明的各种实施例及各种变化形式。旨在使本发明的范围由随附权利要求书及其等效形式界定，其中除非另外指明，否则所有用语均表示其最广泛的合理意义。因此，用语“本发明(the invention、the present invention)”等未必将权利要求书范围限制于具体实施例，且提及本发明的特定优选示例性实施例并非暗示对本发明加以限制，且不应推断存在此种限制。本发明仅受随附权利要求书的精神及范围限制。本发明的摘要是遵循需要摘要的法规而提供的，其将使得检索者能够快速查到来源于本发明的任意专利的技术公开主题。所述摘要是按以下理解提交，即，其将不被用于解释或限制权利要求书的范围或含义。所述的任意优点及有益效果可能不适用于本发明的所有实施例。所属领域的技术人员应了解，在不背离由以上权利要求书界定的本发明的范围的情况下，可对所述实施例作出多种变化形式。此外，本发明中的任意元件及元件均不旨在专用于公众，而无论所述元件或元件是否在以上权利要求书中有明确叙述。

附图标记说明：

10、11、12、13、50:光源模块

100:基板

100s:表面

110:发光元件

111:第一发光元件

112:第二发光元件

113:第三发光元件

120:反射元件

200、200’、200A、200B、200C:发光单元

A-A’、B-B’、D-D’:剖线

C、C’:中心位置

CE:弯曲边缘

CL、CL’:连线

CP:连接部

d、S1、S2:距离

d1:最大凹槽深度

d2:最大沟槽深度

ER:出光区域

G、G’、G”:沟槽

I:路径

IE、IE’、IE”:倾斜边缘

II、II’、III:路径

IR:斜脊

IS’、IS1’:斜面

IS1:第一斜面

IS2:第二斜面

LB:光线

MB、MB’、MB-A、MB-B、MB-C:主体部分

P1、P1’、P1”:第一节距

P2、P2’、P2”:第二节距

PS、PS’、PS-A、PS-B、PS-C:封装结构

RS1、RS1-A、RS1-B:第一凹槽

RS2:第二凹槽

SE:笔直边缘

t:厚度

X1、X2、Y1、Y2、Z:方向

θ1:第一角度

θ2:第二角度

θ3:第三角度

θ4:第四角度。