TWM587828U - 發光元件以及光源模組 - Google Patents

Abstract

一種發光元件以及光源模組。光源模組包括基板、多個發光元件以及至少一光學膜。多個發光元件位於基板上且適於提供多個光束。光學膜位於多個光束的傳遞路徑上。發光元件包括發光晶片、封裝膠層、反射層以及接合膠層。封裝膠層覆蓋發光晶片，以封裝發光晶片。反射層位於封裝膠層上，其中反射層為具有剛性的板材。接合膠層位於反射層以及封裝膠層之間，以接合反射層以及封裝膠層。本創作提出的一種發光元件能提供具有適當光形的光束。本創作另提出一種光源模組，具有良好的均勻度與亮度。

Description

發光元件以及光源模組

本實用新型是有關於一種光學元件與光學模組，且特別是有關於一種發光元件以及光源模組。

一般而言，發光二極體(Light Emitting Diode, LED)可廣泛應用於日常生活中，例如各式照明裝置以及各種平面顯示器的光源。以發光二極體在平面顯示器領域的應用方面為例，例如液晶顯示器的背光模組，即是把發光二極體的點光源轉化成高亮度且均勻度良好的面光源，以提供液晶顯示器所需的光源。一般而言，以光源設置位置作為區別，背光模組可分為側入式(side incident type)與直下式(direct type)兩種，其中因為直下式背光模組可採用多組光源，而可提供較高的亮度及輝度，因此常應用於大尺寸液晶顯示器的電子產品中。

然而，目前的直下式背光模組，因為平面顯示器的薄型化設計趨勢，在光源混光距離（Optical Distance, OD）大幅降低的情況下，需要佈設更多的發光二極體，縮小發光二極體之間的間距以減少面光源亮度不均勻的情況。另一種因應方式是將發光二極體上方的強光導引至其他位置，習知的做法是在光學膜、透鏡、或發光二極體上增設一可散射或反射的白漆層，而使原本會造成亮點的區域被導引至其他位置。

然而，將白漆層設置在光學膜上的直下式背光模組，光源利用率較差且背光模組薄型化的程度有限。而將白漆層設置在透鏡上的直下式背光模組，由於加工不易，會導致較高的產品成本，並且無法有效控制透鏡上的白漆的形狀與用量，而容易造成暗區；並且，不具透鏡的直下式背光模組就無法採取上述方式來使亮度達到均勻。相較之下，將白漆層覆蓋於發光二極體上的直下式背光模組是較好的做法。但由於白漆層的反射率低，且其散射特性接近朗伯特(Lambertian)散射的光形，其發光二極體的正上方光(小角度)還是比側向光(大角度)亮。若要達到一定的均勻亮度，其混光距離的降低程度就會相對受限，且效率也會因此受影響而降低。

並且，目前習知的白漆層為相對細小的粉末顆粒所組成，不具有剛性，顆粒分子之間的連結也不緊固，因此在進行產品組裝的過程中，有時會因外力而崩落缺角，而造成漏光。並且，目前習知的白漆層無法承受較高的溫度，而易因固化製程或回焊製程的高溫而產生黃化的狀況而影響反射率，進而影響直下式背光模組的均勻度與亮度。並且，由於白漆層具有粉末特性，因此在回焊製程時也容易產生沾黏真空吸嘴頭的問題。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本實用新型內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本實用新型一個或多個實施例所要解決的問題，在本實用新型申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本實用新型提供一種發光元件，能提供具有適當光形的光束。

本實用新型提供一種光源模組，具有良好的均勻度與亮度。

本實用新型的其他目的和優點可以從本實用新型所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本實用新型的一實施例提出一種發光元件。發光元件包括一發光晶片、一封裝膠層、一反射層以及一接合膠層。封裝膠層覆蓋發光晶片，以封裝發光晶片。反射層位於封裝膠層上，其中反射層為一具有剛性的板材。接合膠層位於反射層以及封裝膠層之間，以接合反射層以及封裝膠層。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本實用新型的一實施例提出一種光源模組。光源模組包括多個前述的發光元件、一基板以及至少一光學膜。多個發光元件位於基板上，並適於提供多個光束。至少一光學膜位於這些光束的傳遞路徑上。

在本實用新型的一實施例中，上述的反射層具有一第一表面與一第二表面，第一表面與第二表面彼此相對，且反射層的第一表面與第二表面的至少一者為粗糙面。

在本實用新型的一實施例中，上述的反射層具有一第一表面與一第二表面，第一表面與第二表面彼此相對，且反射層還包括多個微結構，這些微結構位於反射層的第一表面與第二表面的至少一者上。

在本實用新型的一實施例中，上述的反射層可承受溫度高於攝氏250度的熱衝擊。

在本實用新型的一實施例中，上述的反射層的厚度介於80微米至300微米之間。

在本實用新型的一實施例中，上述的反射層的反射率大於70%。

在本實用新型的一實施例中，上述的反射層的材質為BT樹脂（Bismaleimide Triazine Resin）、含有雙馬來醯亞胺（Bismaleimide）與氰酸酯（cyanate ester）的環氧樹脂材料或其他具有高反射率且散射集中（或類似鏡射）的材質。

在本實用新型的一實施例中，上述的封裝膠層的材質與接合膠層的材質相同。

在本實用新型的一實施例中，上述的封裝膠層的折射率與接合膠層的折射率不同。

在本實用新型的一實施例中，上述的光源模組還包括多個透鏡。多個透鏡位於基板上，其中這些透鏡對應這些發光元件設置，且這些光束分別通過這些透鏡後被傳遞至至少一光學膜。

基於上述，本實用新型的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本實用新型的實施例中，發光元件以及光源模組藉由反射層的配置，而可實現適當的光形分配，並達到良好的光學效率，並有助同時減少混光距離以及發光元件的使用數量，而能兼顧產品的需求、性能以及成本。並且，由於反射層為一具有剛性的板材，不會因外力影響而產生結構的缺陷，也不易在回焊製程時產生沾黏真空吸嘴頭的問題。此外，反射層也能承受較高的高溫，而不易因固化製程或回焊製程的高溫而產生黃化的狀況而影響反射率。如此，發光元件以及光源模組可具有良好的光學品質，並且光源模組亦可藉此實現良好的均勻度與亮度。

為讓本實用新型的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本實用新型之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本實用新型。

圖1A是本實用新型一實施例的一種光源模組的剖面示意圖。圖1B是圖1A的一種發光元件的剖面示意圖。圖1C是圖1A的多個發光元件未經切割時的剖面示意圖。請參照圖1A，本實施例的光源模組200包括多個發光元件100、基板210以及至少一光學膜230。多個發光元件100位於基板210上，並適於提供多個光束L。至少一光學膜230位於這些光束L的傳遞路徑上。在本實施例中，發光元件100可採用發光二極體(LED)類型的發光元件100。此外，在本實施例中，光源模組200還包括多個透鏡220，多個透鏡220位於基板210上，其中這些透鏡220對應這些發光元件100設置，且這些光束L分別通過這些透鏡220後被傳遞至光學膜230。

具體而言，如圖1A至圖1C所示，在本實施例中，每一發光元件100包括發光晶片110、封裝膠層120、反射層130以及接合膠層140。封裝膠層120覆蓋發光晶片110，以封裝發光晶片110。反射層130位於封裝膠層120上，且對應發光晶片110設置，而接合膠層140位於反射層130以及封裝膠層120之間，以接合反射層130以及封裝膠層120，其中反射層130及封裝膠層120用以接合的面，具有相同的面積，但本實施例不以此為限。

在本實施例中，封裝膠層120的材質與接合膠層140的材質不同，例如，接合膠層140的材質可為熱固化或紫外線硬化樹脂（UV膠），如此，在發光元件100進行封裝製程後，反射層130可藉由接合膠層140再接合於封裝膠層120上。在上述的實施例中，封裝膠層120的折射率與接合膠層140的折射率可選擇為不同，如此，可藉由控制封裝膠層120的折射率與接合膠層140的折射率的比例，來進一步控制發光元件100的光形分布，而可適應於多種不同的應用需求。舉例而言，當封裝膠層120的折射率與接合膠層140的折射率不同時，光束L在入射至封裝膠層120與接合膠層140的界面上時，即可產生折射或反射，而可使光線傳遞至較遠處，並達到較好的混光效果，而可進一步縮減混光距離，但本實用新型不以此為限。在其他的實施例中，封裝膠層120的材質與接合膠層140的材質可選擇為相同，而使接合膠層140的材質可為矽膠、封裝膠或是其他用以封裝發光晶片110的膠體，如此，反射層130的製程即可整合在發光元件100的封裝製程中。

另一方面，在本實施例中，反射層130為一具有剛性的板材，且反射層130的轉化溫度（Glass Transition Temperature）>150度，如此反射層130具有一定的物理及化學穩定性。舉例而言，反射層130的材質為BT樹脂（Bismaleimide Triazine Resin，雙馬來醯亞胺-三氮雜苯樹脂）、含有雙馬來醯亞胺（Bismaleimide）與氰酸酯（cyanate ester）的環氧樹脂材料或其他具有高反射率且散射集中（或類似鏡射）的材質。如此，如圖1C所示，由於反射層130為一固化而具有剛性的板材，因此可與封裝了多個發光晶片110的封裝膠層120進行接合後再進行裁切，而形成如圖1B所示的發光元件100。並且，由於反射層130具有剛性，結構較為堅固，因此在形成發光元件100的裁切過程中，反射層130不易發生毛邊或缺角等損傷的情況。

進一步而言，如圖1B所示，在本實施例中，反射層130具有第一表面S131與第二表面S132，第一表面S131與第二表面S132彼此相對。在本實施例中，反射層130的第一表面S131為一平整的表面，因此可使入射的光束L能在一平整的表面被反射，而達到類似鏡射的效果，而更易於調整以及控制光形。如此，如圖1A以及圖1B所示，當光束L自發光晶片110出光後，光束L會通過封裝膠層120與接合膠層140並傳遞至反射層130的第一表面S131，光束L即可藉由被反射層130的第一表面S131反射而傳遞至遠處後，再被傳遞至光學膜230，進而實現光束L分佈的均勻化，並達到較好的混光效果，而可進一步縮減混光距離。並且，在本實施例中，光束L也可藉由光學膜230來修正出光方向，以提升光源模組200的正向輝度。

另一方面，在本實施例中，反射層130所採用BT樹脂（Bismaleimide Triazine Resin）、含有雙馬來醯亞胺（Bismaleimide）與氰酸酯（cyanate ester）的環氧樹脂材料或液晶聚合物等材質的耐熱度也較高。舉例而言，在本實施例中，反射層130可承受溫度高於攝氏250度的熱衝擊製程，並保持反射層130的物理及化學特性，例如反射層130至少能承受2次至10次攝氏溫度230度至250度或250度以上的回焊製程。如此，可不致在光源模組200的回焊製程的高溫下產生黃化的問題，其材質表面的反射率也不會受回焊製程的高溫影響而變化，而可保持穩定的反射率。更詳細而言，在本實施例中，反射層130的反射率大於70%，如此，發光元件100與光源模組200都能藉此具有良好的光學效率。

進一步而言，在本實施例中，由於反射層130具有良好的反射率及較少的光能損耗，因此可允許具有較大的厚度範圍，而有利於進行產品上的設計需求。舉例而言，在本實施例中，反射層130的厚度範圍可介於80微米至300微米之間，或是200微米至300微米之間，或是300微米以上的厚度範圍。在此厚度範圍內，發光元件100與光源模組200仍能維持良好的光學效率。相較於目前習知的白漆的材質，一般的白漆材質的厚度範圍在超過200微米以上時，其反射率會大幅降低，而有應用上的限制。

如此一來，發光元件100以及光源模組200藉由反射層130的配置，而可實現適當的光形分配，並達到良好的光學效率，並有助同時減少混光距離以及發光元件100的使用數量，而能兼顧產品的需求、性能以及成本。並且，由於反射層130為一具有剛性的板材且可允許具有較大的厚度範圍，不易因外力影響而產生結構的缺陷，也不易在回焊製程時產生沾黏真空吸嘴頭的問題。此外，反射層130也能承受較高的高溫熱衝擊，而不易因固化製程或回焊製程的高溫而產生黃化的狀況而影響反射率。如此，發光元件100以及光源模組200可具有良好的光學品質，並且光源模組200亦可藉此實現良好的均勻度與亮度。

以下將搭配圖1及圖2，來進一步說明發光元件100以及光源模組200的光形與光學效率。圖2是一比較例的光源模組的剖面示意圖。在比較例中，光源模組200’的發光元件100’的反射層130’採用的是習知白漆的材質。

進一步而言，一般白漆的材質不易實現完美的反射，而是會呈現朗伯特(Lambertian)散射的效果，因此，圖2比較例的發光元件100’的光形在小角度範圍(正上方光)的強度仍是相對較強，而在大角度範圍(側向光)的強度則仍是較弱。如此，就必須對反射層130’的厚度進行調整，但也由於白漆材質相較於BT板材質具有較高的光線吸收率，因此會有部分光線被反射層130’吸收，若反射層130’太厚，就會過度吸收光線造成暗區，但反射層130’太薄，則仍會出現亮區，而影響亮度與均勻度。因此，發光元件100’並不易實現適當的光形，進而不易使光源模組200’實現良好的均勻度與亮度。而本實施例的發光元件100的反射層130具有高反射率，而能實現高斯散射(Gaussian Scattering) 或是近鏡面反射(Near Specular reflection)的效果，因此，發光元件100的光形在小角度範圍(正上方光)的強度得到縮減，而在大角度範圍(側向光)的強度則得到增強，因此發光元件100易於實現適當的光形，進而使光源模組200實現良好的均勻度與亮度。

舉例而言，當反射層130與反射層130’具有相同厚度時，發光元件100所提供的光束L在通過透鏡220後，在距離較遠處會具有較好的亮度，所以光源模組200在較遠處仍保有相對較好的亮度。而發光元件100’所提供的光束L在通過透鏡220後，在距離較遠處會具有較差的亮度，所以光源模組200’在較遠處的亮度則明顯變弱。因此光源模組200的擴散度較佳，也能實現良好的均勻度與亮度。

圖3是本實用新型另一實施例的一種光源模組的剖面示意圖。本實施例的光源模組300與圖1A的光源模組200類似，而差異如下所述。請參照圖3，在本實施例中，光源模組300不具有透鏡220的設置，但在本實施例中，由於光源模組300採用了發光元件100，因此光源模組300也能藉由發光元件100的反射層130的配置，而使光源模組300具有良好的均勻度與亮度。因此，光源模組300也能達到與圖1A的光源模組200類似的功能，而能達到與光源模組200類似的效果與優點，在此就不再贅述。

圖4是本實用新型另一實施例的發光元件的剖面示意圖。本實施例的發光元件400與圖1A的發光元件100類似，而差異如下所述。請參照圖1A、1B及圖4，在本實施例中，反射層430的第一表面S431與第二表面S432的至少一者為粗糙面。具體而言，當反射層430的第一表面S431設計為粗糙面時，可對來自於發光晶片110的光束L的光形進行調整，而達到霧化的效果。另一方面，當反射層430的第二表面S432設計為粗糙面時，可對經由透鏡220而被反射回來的光束L進行散射調整，而達到擴散的效果。如此，藉由分別控制反射層430的第一表面S431及第二表面S432的粗糙度，將能更細微地控制發光元件400的光形，而可有利於適應多種不同的應用需求。

圖5是本實用新型另一實施例的發光元件的剖面示意圖。本實施例的發光元件500與圖4的發光元件400類似，而差異如下所述。請參照圖5，在本實施例中，反射層530包括多個微結構MS，這些微結構MS位於反射層530的第一表面S531與第二表面S532的至少一者上。並且，類似於圖4的發光元件400，在本實施例中，藉由分別控制反射層530的第一表面S531第二表面S532的微結構MS的輪廓，也將能更細微地控制發光元件500的光形，而可有利於適應多種不同的應用需求。因此，發光元件500也能達到與圖4的發光元件400類似的功能，而能達到與圖4的發光元件400類似的效果與優點，在此就不再贅述。

發光元件400、500藉由反射層430、530的配置與其具有剛性的特性，也可實現適當的光形分配，並達到良好的光學效率，而能達到與圖1A的發光元件100類似的效果與優點，在此就不再贅述。如此一來，當發光元件400、500應用至圖1A的光源模組200或圖3的光源模組300中時，也能使光源模組200或光源模組300具有良好的均勻度與亮度，而實現前述的效果與優點，在此就不再贅述。

綜上所述，本實用新型的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本實用新型的實施例中，發光元件以及光源模組藉由反射層的配置，而可實現適當的光形分配，並達到良好的光學效率，並有助同時減少混光距離以及發光元件的使用數量，而能兼顧產品的需求、性能以及成本。並且，由於反射層為一具有剛性的板材，不會因外力影響而產生結構的缺陷，也不易在回焊製程時產生沾黏真空吸嘴頭的問題。此外，反射層也能承受較高的溫度衝擊製程，而不易因固化製程或回焊製程的高溫而產生黃化的狀況而影響反射率。如此，發光元件以及光源模組可具有良好的光學品質，並且光源模組亦可藉此實現良好的均勻度與亮度。

惟以上所述者，僅為本實用新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本實用新型實施之範圍，即大凡依本實用新型申請專利範圍及新型說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本實用新型專利涵蓋之範圍內。另外本實用新型的任一實施例或申請專利範圍不須達成本實用新型所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本實用新型之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件（element）的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100、100’、400、500‧‧‧發光元件
110‧‧‧發光晶片
120‧‧‧封裝膠層
130、130’、430、530‧‧‧反射層
140‧‧‧接合膠層
200、200’、300‧‧‧光源模組
210‧‧‧基板
220‧‧‧透鏡
230‧‧‧光學膜
L‧‧‧光束
MS‧‧‧微結構
S131、S431、S531‧‧‧第一表面
S132、S432、S532‧‧‧第二表面

圖1A是本實用新型一實施例的一種光源模組的剖面示意圖。
圖1B是圖1A的一種發光元件的剖面示意圖。
圖1C是圖1A的多個發光元件未經切割時的剖面示意圖。
圖2是一比較例的光源模組的剖面示意圖。
圖3是本實用新型另一實施例的一種光源模組的剖面示意圖。
圖4與圖5分別是本實用新型另一實施例的不同發光元件的剖面示意圖。

Claims (11)

1. 一種發光元件，包括：
   一發光晶片；
   一封裝膠層，覆蓋該發光晶片，以封裝該發光晶片；
   一反射層，位於該封裝膠層上，其中該反射層為一具有剛性的板材；以及
   一接合膠層，位於該反射層以及該封裝膠層之間，以接合該反射層以及該封裝膠層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該反射層具有一第一表面與一第二表面，該第一表面與該第二表面彼此相對，且該反射層的該第一表面與該第二表面的至少一者為粗糙面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該反射層具有一第一表面與一第二表面，該第一表面與該第二表面彼此相對，且該反射層還包括多個微結構，該些微結構位於該反射層的該第一表面與該第二表面的至少一者上。
4. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該反射層可承受溫度高於攝氏250度的熱衝擊。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該反射層的厚度介於80微米至300微米之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該反射層的反射率大於70%。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該反射層的材質為BT樹脂（Bismaleimide Triazine Resin）。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該封裝膠層的材質與該接合膠層的材質相同。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該封裝膠層的折射率與該接合膠層的折射率不同。
10. 一種光源模組，包括：
    一基板；
    多個發光元件，位於該基板上，其中該些發光元件適於提供多個光束，各該些發光元件包括：
    一發光晶片；
    一封裝膠層，覆蓋該發光晶片，以封裝該發光晶片；
    一反射層，位於該封裝膠層上，其中該反射層為一具有剛性的板材；以及
    一接合膠層，位於該反射層以及該封裝膠層之間，以接合該反射層以及該封裝膠層；以及
    至少一光學膜，位於該些光束的傳遞路徑上。
11. 如申請專利範圍第10項所述的光源模組，還包括：
    多個透鏡，位於該基板上，其中該些透鏡對應該些發光元件設置，且該些光束分別通過該些透鏡後被傳遞至該至少一光學膜。