CN101114636A - 混光式发光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种混光式发光元件，包括一透明载体，其上形成多个发光二极管。该多个发光二极管各分别包括一透明基板，且于驱动时发出彼此不同颜色的光线，于混光后再形成一特定颜色的光线。本发明的透明载体于发光二极管的下方形成一混光区，使由各发光二极管发出的不同颜色的光线在该混光区中充分混合，可缩短混光距离并提高发光元件的混光效率。

Description

混光式发光元件
技术领域
本发明涉及一种发光元件，特别是涉及一种混光式发光元件。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode；LED)的应用随着其发光效率提高，应用领域亦逐渐由传统的指示灯扩大至照明领域及各种背光源的应用，例如，可携带式照明装置、手机背光源、及液晶屏幕背光源等。
目前白光发光二极管应用于液晶屏幕背光源以取代传统的冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp；简称CCFL)，在产业上已广泛投入研究，其中之一作法为将红光、绿光、及蓝光发光二极管经适当配置后，将各自所产生的光线均匀混合以产生白光。如图1所示，为美国专利第6974229号所揭露可提高包括红光、绿光、及蓝光发光二极管的发光元件混光效率的设计，该发光元件10包括一图案化的镜片(Lens)12，其中该镜片12经过特殊设计，将光线散射至两侧的出光区13，如此可提高发光元件10在水平方向的出光率，进而提高与邻近发光二极管的混光效率。另一作法如图2所示，为美国已公开专利申请案第2006/0001034号所揭露的另一提高混光效率的发明。发光元件20包括红光、绿光、及蓝光发光二极管、以及许多固定在树脂24内的混光物质23，混光物质23均匀分布在树脂24内，以散射各发光二极管发出的光线，达到提高与邻近发光二极管混光效率的目的。
上述先前技艺的作法均着重于发光二极管的上方提供一混光机制以缩短混光距离，达到液晶显示器体积轻薄或提升面板有效可视区域的要求。由于上述的作法需要提供经过特殊设计的镜片或均匀掺杂混光物质于其内的树脂作为混光介质，在设计及工艺上均较为繁复，且亦会增加生产上的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混光式发光元件，包括一透明载体及多个发光二极管，该多个发光二极管各分别包括一透明基板以形成于该透明载体上，且于驱动时发出彼此不同颜色的光线。其中该透明载体在发光二极管的下方形成一混光区，使各发光二极管发出的该些彼此不同颜色的光线在混光区中充份混合。本发明提供一混光区于发光二极管的下方，可同时提高发光元件的混光效率及缩短混光距离。
本发明的另一目的在于提供一种混光式发光元件，包括一透明载体及多个发光二极管，该多个发光二极管形成于该透明载体上，可分别发出彼此不同颜色的光线，经由混光之后形成一特定颜色的光线。
本发明的另一目的在于提供一种混光式发光元件，该发光元件包括一透明载体，其上具有红光、蓝光、绿光、及黄光发光二极管中的至少二种，经由混光之后形成一特定颜色的光线；其中该特定定颜色的光线例如包括白光。
本发明的另一目的在提供一种可应用于高电压装置且具有高混光效率的发光元件，包括一透明载体及多个发光二极管，其中该多个发光二极管形成于该透明载体上，且分别可发出彼此不同颜色的光线；此外，该多个发光二极管中的至少二个串联连接以应用于高电压电子装置。
附图说明
图1为一示意图，显示依先前技艺且具有一外加镜片的发光元件；
图2为一示意图，显示依先前技艺且具有一外加混光物质的发光元件；
图3A为一示意图，显示依本发明一实施例的发光元件；
图3B为一示意图，显示揭示在图3A的结构下，光线经过透明载体混光；
图4A～4C为示意图，分别显示揭示本发明的发光二极管在透明载体上的布局方式；
图5为一流程图，显示揭示达成本发明结构的一制造流程；
图6为一示意图，显示揭示一种现有的发光二极管结构；
图7A及7B揭示本发明的各发光二极管的优选电连接方式。
简单符号说明
10、20、30：发光元件；
11、21、31a～31c、61：发光二极管；
12：镜片；
13：光线区；
14、22：基座；
23：混光物质；
24：填充树脂；
32：透明载体；
33：光反射层；
34：透明粘着层；
610：发光叠层；
611：透明基板；
612：第一导电类型半导体层；
613：活性层；
614：第二导电类型半导体层；
615：第一电极；
616：第二电极；
Y1、Y2、Y3：光线。
具体实施方式
图3A揭露依本发明一实施例的一混光式发光元件30，包括一透明载体32，该透明载体32上形成一透明粘着层34，该透明粘着层34包括至少一种材料选自于聚酰亚胺(PI)、苯基环丁烷(BCB)、过氟环丁烷(PFCB)、环氧树脂(epoxy resin)、及硅树脂(Silicone)所构成的材料群组、一红光(R)、绿光(G)、及蓝光(B)发光二极管31a～31c通过该透明粘着层34粘着于该透明载体32上，并于驱动时分别发出彼此不同颜色的光线，例如红光、绿光、及蓝光，其中该透明载体32于发光二极管31a～31c的下方提供一混光区，使发光二极管31a～31c发出的光线于该透明载体内充分混光后，均匀地发出白光。该透明载体32的下表面还包括一光反射层33，光反射层33包括至少一种材料选自于Sn、Al、Au、Pt、Ag、Ti、Cu、PbSn、AuZn、SiO2、Al2O3、SiNx、及TiO2所构成的材料群组，可将光线反射回混光区内以提高混光效果。该透明载体包括至少一种材料选自于Al2O3、Glass、GaP、SiC、及CVD钻石所构成的材料群组。于一优选实施例中，透明载体32亦可同时选择导热性佳的材料，如Al2O3或CVD钻石，以改善发光元件的热传导，提高发光元件的可靠性(Reliability)。
图3B为运用本发明以提高混光效率的示意图。该红光(R)、绿光(G)、及蓝光(B)发光二极管所发出的光线，部份由该些二极管下方进入透明载体，并在透明载体内经过多次反射后由各方向穿透出该发光元件。如此，经由透明载体可将R、G、及B三种颜色的光线充份且均匀地混合以产生白光。请参考如图的Y1、Y2、及Y3所示分别为红光(R)、绿光(G)、及蓝光(B)发光二极管所发出的光线，并在透明载体内经过多次反射后由透明载体的右侧穿出。为达到优选的出光效率，透明载体两侧的形状可为平滑斜面、圆弧形(未绘示)或阶梯形等形状(未绘示)。由于混光机制提供于发光二极管的下方，可有效缩短混光距离。应用于侧光源时，可有效增加显示面板的可视区域，应用于背光源时更可有效缩小平面显示器的整体厚度。
如图4A～4C揭示多数个红光(R)、绿光、(G)及蓝光(B)发光二极管在透明载体上具优选混光效果的数种布局方式。如图4A所示，红光(R)、绿光(G)、及蓝光(B)发光二极管约为交错排列，且绿光发光二极管的面积约为红光或蓝光发光二极管的二倍。又如图4B所示各发光二极管面积约为相同，且绿光发光二极管的数量约为红光或蓝光发光二极管的二倍。又如图4C所示，各发光二极管的尺寸可为长条形以提高工艺的便利性。此外，为达到优选的混光效率，亦可调整该透明载体的厚度及各发光二极管间的间距以达到最佳的混光效率。
图5为揭示达成本发明结构的一种制造方法，其步骤如下，
首先提供一透明载体；
于该透明载体的下表面形成一反射层；
于该透明载体的上表面形成一透明粘着层，该透明粘着层可以旋转涂布(Spin Coating)或其它现有的方式将粘着材料均匀涂布在该透明载体的上表面。以上步骤所形成包括该光反射层、该透明粘着层及该透明载体的结构可预先形成于一封装支架上；
提供多个红光、蓝光、及绿光二极管，各该多个红光、蓝光、及绿光二极管可以现有的制造方法预先在晶片上完成再切割成颗粒状或条状；
将该多个红光、蓝光、及绿光发光二极管粘着于该透明粘着层之上。
如图6所示为可运用于本发明的现有的发光二极管结构，包括一透明基板611，该透明基板包括至少一种材料选自于Al2O3、玻璃、GaP、SiC、及CVD钻石所构成的材料群组、一发光叠层610形成于该透明基板611上，用以于驱动时发出光线，该光线的颜色取决于该发光叠层的材料，如(AlpGa1-p)qIn(1-q)P系列可视p、q的组成发出红、黄或绿色的光线，而AlxInyGa(1-x-y)N系列则可视x、y的组成发出蓝或紫色的光线。该发光叠层610包括一第一导电类型半导体层612及一第二导电类型半导体层614，该第一导电类型半导体层可为N型或P型半导体层，该第二导电类型半导体层则为具有与第一导电类型相反电性的半导体层、以及一活性层613，该活性层介于该第一及第二导电类型半导体层之间，其结构可为现有的结构如：双异质结(Double Heterojunction；DH)或多层量子化阱(Multi-Quantum Well；MQW)以增加内部发光效率。一第一电极615与该第一导电类型半导体层612电连接，以及一第二电极616与该第二导电类型半导体层614电连接，并用以外接导线以连接至电源。虽然图6所揭示的该第一电极615及该第二电极616位于该透明基板611的同一侧，但本领域技术人员当可参考本发明加以改良以运用于垂直式发光二极管。
图7A及7B揭示本发明电连接的一实施例，如图7A所示的各红光、绿光、及蓝光发光二极管可分别连接至直流电压源(未绘示)的二端，并分别产生偏压V1、V2、及V3，且通过分别调整此等发光二极管的偏压值以达到优选的发光效果及混光效果。其中V1、V2、及V3可具有相同(并联)或相异的偏压值。如图7B所示为红光、绿光、及蓝光发光二极管彼此为串联连接以适用于高直流偏压(如6～100伏特)或交流电源(如110或220伏特)。
本发明所列举的各实施例仅为用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人在不超脱本发明的权利范围作适当的修饰或变更皆属于本发明的范围。

Claims (32)

1.一种混光式发光元件，包括：
透明载体；以及
多个发光二极管形成于该透明载体上，
其中该多个发光二极管各分别包括透明基板，且于驱动时发出彼此不同颜色的光线，并通过该透明载体以混光形成特定颜色的光线。
2.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管包括红光、蓝光、绿光、以及黄光发光二极管中的至少二种。
3.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管共平面地形成于该透明载体上。
4.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中所述的该特定颜色的光线包括白光。
5.如权利要求1所述的混光式发光元件，还包括透明粘着层用以将该多个发光二极管粘着于该透明载体上。
6.如权利要求5所述的混光式发光元件，还包括光反射层形成于该透明载体的下方。
7.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中该透明载体的材料包括至少材料选自于Al2O3、玻璃、GaP、SiC、以及CVD钻石所构成的材料群组。
8.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中该透明基板的材料包括至少材料选自于Al2O3、玻璃、GaP、SiC、以及CVD钻石所构成的材料群组。
9.如权利要求5所述的混光式发光元件，其中该透明粘着层包括至少材料选自于聚酰亚胺、苯基环丁烷、过氟环丁烷、以及环氧树脂或硅树脂所构成的材料群组。
10.如权利要求6所述的混光式发光元件，其中该光反射层包括至少材料选自于Sn、Al、Au、Pt、Ag、Cu、PbSn、AuZn、Al2O3、SiNx、以及TiO2所构成的材料群组。
11.如权利要求2所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管具有第一面积及第二面积，且该第一面积大于该第二面积。
12.如权利要求11所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管包括至少一绿光发光二极管，且该绿光发光二极管具有该第一面积。
13.如权利要求2所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管具有第一数量及第二数量，且该第一数量大于该第二数量。
14.如权利要求13所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管包括至少一绿光发光二极管，且该绿光发光二极管具有该第一数量。
15.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管连接到至少二个相异的直流电压源。
16.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中至少二个该多个发光二极管以串联方式连接。
17.如权利要求1所述的混光式发光元件，其中该透明载体预先形成于封装支架上。
18.一种混光式发光元件包括：
透明载体，具有第一表面及第二表面；
透明粘着层形成于该透明载体的该第一表面；
多个发光二极管通过该透明粘着层粘着于该透明载体上，其中各该多个发光二极管还包括：
透明基板；
发光叠层形成于该透明基板之上，该发光叠层包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层及活性层，该活性层介于该第一导电类型半导体层及该第二导电类型半导体层之间；
第一电极与该第一导电类型半导体层电连接；及
第二电极与该第二导电类型半导体层电连接；
其中，该多个发光二极管于驱动时发出彼此不同颜色的光线并通过该透明载体以彼此混光形成特定颜色的光线。
19.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管包括红光、蓝光、绿光、以及黄光二极管中的至少二种。
20.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中所述的该特定颜色的光线包括白光。
21.如权利要求18所述的混光式发光元件，还包括光反射层形成于该透明载体的该第二表面。
22.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中该透明载体的材料包括至少材料选自于Al2O3、玻璃、GaP、SiC、以及CVD钻石所构成的材料群组。
23.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中该透明基板的材料包括至少材料选自于Al2O3、玻璃、GaP、SiC、以及CVD钻石所构成的材料群组。
24.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中该透明粘着层包括至少材料选自于聚酰亚胺、苯基环丁烷、过氟环丁烷、以及环氧树脂或硅树脂所构成的材料群组。
25.如权利要求21所述的混光式发光元件，其中该光反射层包括至少材料选自于Sn、Al、Au、Pt、Ag、Cu、PbSn、AuZn、Al2O3、SiNx、以及TiO2所构成的材料群组。
26.如权利要求19所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管具有第一面积及第二面积，且该第一面积大于该第二面积。
27.如权利要求26所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管包括该绿光发光二极管且该绿光发光二极管具有该第一面积。
28.如权利要求19所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管具有第一数量及第二数量，且该第一数量大于该第二数量。
29.如权利要求28所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管包括绿光发光二极管且该绿光发光二极管具有该第一数量。
30.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中该多个发光二极管连接到至少二个相异的直流电压源。
31.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中至少二个该多个发光二极管以串联方式连接。
32.如权利要求18所述的混光式发光元件，其中该透明载体预先形成于封装支架上。
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