CN101299427B - 发光模块 - Google Patents

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Abstract

一种发光模块包含一透明基板以及多个发光二极管。透明基板具有一第一表面、一与第一表面相对的第二表面及一图案化导电层，图案化导电层位于透明基板的第一表面。这些发光二极管设置于第一表面的一侧边，并与图案化导电层电连接，其中透明基板引导发光二极管发出的光线由第一表面或第二表面射出。

Description

发光模块
技术领域
本发明关于一种发光模块，特别关于一种以发光二极管为光源的发光模块。
背景技术
发光二极管是由半导体材料所制成的发光元件，元件具有两个电极端子，在端子间施加极小的电压，通过电子空穴的结合，可将能量以光的形式激发释出。
不同于一般白炽灯泡，发光二极管属于冷发光，具有耗电量低、元件寿命长、无须暖灯时间、反应速度快等优点。再加上其体积小、耐震动、适合量产，容易配合应用上的需求制成极小或阵列式的元件。目前发光二极管已普遍使用于资讯、通讯、消费性电子产品的指示器、广告牌及显示装置上，俨然成为日常生活中不可或缺的重要电子元件。近来，发光二极管更被应用作为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)中背光模块的光源，并有逐渐取代传统冷阴极荧光灯管作为光源的趋势。
请参照图1所示，其为习知液晶显示器中一侧向式背光模块的一示意图。侧向式背光模块1包含一框体11、多个发光二极管12、一电路板13、一光源罩14、一导光板15以及一反射片16。框体11为一中空矩形框体，这些发光二极管12设置于电路板13上，而电路板13直立设置于光源罩14内，而光源罩14锁合于框体11的一侧边。
请参照图2所示，发光二极管12具有一芯片121、一导线架122以及一塑料壳体123。芯片121设置于导线架122，塑料壳体123包覆导线架122的一部份而露出导线(lead)L。发光二极管12利用导电胶来黏合导线L及电路板13，而芯片121所发出的光经由塑料壳体123内壁及导线架122表面的反射层反射，而射出塑料壳体123。
这些发光二极管12面对导光板15的一入光面151设置成一列，当发光二极管12所发出的光线经由入光面151进入导光板15时，光线会在导光板15内进行全反射并达到混光的效果，且当光线经过导光板15底面的印刷网点时，会产生散射而破坏光线的全反射现象，造成部分光线折射出导光板15的出光面152，而形成一面光源。
然而，在组装侧向式背光模块1时，由于发光二极管12的尺寸相当小，而导光板15的入光面151的高度h也相当小，故造成发光二极管12与导光板15的入光面151的相互对位困难，若对位不准时，甚至会使得发光二极管12所发射出的光线无法进入导光板15，进而造成侧向式背光模块1的发光效率低落。再加上导光板15的材料通常为昂贵的树脂，经由射出成型来形成导光板15，故也提高了侧向式背光模块1的成本。
再者，对于发光二极管12而言，芯片121的光线大都由芯片121的底面射出，经由导线架122表面上镀上反射层来反射光线，以使大部份的光线能射至发光二极管12的顶面方向。然而，经由反射层将光线射出时，难免会降低光线的利用率，进而降低了发光二极管的发光效率。
因此，如何提供一种能够解决上述问题的发光模块，正是当前的重要课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能够解决发光二极管与导光板的入光面对位困难的发光模块。
本发明的另一目的为提供一种能提高发光二极管光线使用率的发光模块。
为达上述目的，依据本发明的一种发光模块包含一透明基板以及多个发光二极管。透明基板具有一第一表面、一与第一表面相对的第二表面及一图案化导电层，图案化导电层位于透明基板的第一表面。这些发光二极管设置于第一表面的一侧边，并与图案化导电层电连接，其中透明基板导引这些发光二极管发出的光线由第一表面或第二表面射出。
承上所述，依据本发明的一种发光模块，利用透明基板来作为发光二极管的封装基板。与习知技术相较，本发明第一实施例中的发光模块，其透明基板兼具发光二极管的封装基板以及导光板的功能，不但可以解决发光二极管与习知导光板不易对位的问题，还因为组装的构件减少，因此可以降低发光模块的材料成本及组装时间。再者，在实施例中，本发明的发光模块由发光二极管晶片的底面所发出的光线，直接穿过透明基板再入射导光板，或者是直接穿过第一基板本体以进入第二基板本体以形成平面光源。由于不需要在导线架的表面上镀反射层以反射光线，故提高了光线的利用率。另外，本发明实施例的发光模块中，透明基板或第一基板本体为玻璃材质，其比习知的导光板具有材料便宜的优势。
附图说明
图1为显示习知的一种侧向式背光模块的一示意图；
图2为显示图1的侧向式背光模块的一剖面图；
图3为显示本发明第一实施例的发光模块的一示意图；
图4为显示图3的发光模块组装后沿直线A-A的一剖面示意图；
图5显示本发明第一实施例的发光模块的发光路径示意图；
图6为显示本发明第一实施例的发光模块的另一示意图；以及
图7为显示本发明第二实施例的发光模块的一示意图。
元件符号说明：
1侧向式背光模块
11框体
12发光二极管
121晶片
122导线架
123塑料壳体
13电路板
14光源罩
15导光板
151入光面
152出光面
16反射片
2，2’发光模块
21透明基板
211图案化导电层
212荧光图案层
213保护胶层
22、22’发光二极管
23、23’封装胶体
24、24’反射元件
241容置空间
242反射层
25反射片
26光学膜片
27框架
4发光模块
41透明基板
411图案化导电层
412第一基板本体
413第二基板本体
414光学树脂
42发光二极管
43封装胶体
44反射元件
441容置空间
45反射片
46光学膜片
47框架
A-A直线
D光线主要传导方向
E侧边
h高度
L导线
M微结构
S1第一表面
S2第二表面
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依本发明多个较佳实施例的发光模块。
请参考图3至图6以说明本发明第一实施例的发光模块。
请参照图3所示，本发明的发光模块2包含一透明基板21以及至少一发光二极管22。其中，发光模块2可为一用于日常照明的照明模块、一电子装置的光源模块(例如扫瞄器)、一户外显示器的光源模块或者是一液晶显示装置的背光模块。本实施例中，发光模块2以液晶显示装置的背光模块为例。
请同时参照图3及图4，图4为沿图3发光模块2组装后的直线A-A的一剖面示意图。透明基板21具有一第一表面S1、一与第一表面S1相对的第二表面S2及一图案化导电层211，图案化导电层211位于透明基板21的第一表面S1。其中，透明基板21的材质可为玻璃、蓝宝石、碳化硅、树脂(例如为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)或塑料，本实施例中透明基板21的材质以玻璃为例，且透明基板21取代习知技术中的发光二极管封装基板以及导光板。
发光二极管22设置于透明基板21的第一表面S1的一侧边，本实施例中以多个发光二极管22为例(如虚线所示)且直线排列于侧边上。其中，发光二极管22可为一发光二极管元件(device)或一裸晶(die)，依所发出的光线，可为一白光发光二极管、一紫外光发光二极管、一红光发光二极管、一绿光发光二极管或一蓝光发光二极管。本实施例中，以发光二极管22为一管芯为例，且发出蓝光。发光二极管22以透明基板21作为封装基板，通过导线经打线接合工艺而与图案化导电层211电连接。当然，发光二极管22也可利用覆晶接合或表面黏着接合(当发光二极管22为元件时，可利用其导线架来进行表面黏着接合)等方式来与图案化导电层211电连接。其中，图案化导电层211并不限制为单一金属层，也可为多个金属层。
由于发光二极管22直接利用透明基板21来作为封装用的基板，因此可解决习知技术中(如图2所示)发光二极管12需与导光板15作精确对位的问题。
发光模块2还可包含一封装胶体23，其包覆发光二极管22及图案化导电层211，以保护电性接点，避免氧化或受外力损坏。若希望发光模块2发出白光时，可在封装胶体23掺杂荧光粉体，荧光粉体的材质可搭配发光二极管22所发出的光线来选用，例如发光二极管22发出蓝光时，荧光粉体则选用可被蓝光激发而发出黄光的荧光粉体。混光后，发光模块2即可发出白光。
如图5所示，本实施例中，发光二极管22以一底面发光型(BottomEmitting Type)发光二极管为例，也就是发光二极管22所发出的光线主要向下入射透明基板21的第一表面S1。入射的光线在透明基板21内进行全反射，并沿一光线主要传导方向D，由透明基板21的侧边E传导至透明基板21的另一侧，其中，光线主要传导方向D与这些发光二极管22的排列方向垂直。需注意，光线主要传导方向D并非为出光面的出光方向，而是光线在透明基板21中被导引、扩散的方向。当光线的入射角小于全反射角时，才会由透明基板21的第一表面S 1射出。为了破坏光线在透明基板21的全反射现象，可在透明基板21中与第一表面S1相对而设的第二表面S2上，设置一网点图案(图中未示)，并且可随着距离发光二极管22的远近，来调整网点图案的图案密度，以使透明基板21所射出的光线可为一均匀的面光源。另外，也可在透明基板21上图案化导电层211以外的第一表面S1，利用后加工的方式来形成一粗化表面，以破坏光线于透明基板21的全反射现象。
本实施例中，发光模块2还可包含一光学膜片26以及一框架27，其设置于透明基板21的第一表面S1。其中，光学膜片26可为一扩散板、一扩散片或一增亮膜，以协助均匀化透明基板21所射出的光。光学膜片26的折射系数可介于玻璃与空气之间，如此一来，透明基板21与光学膜片26之间的接口，不会因为折射率相差太多，而让光线又全反射回透明基板21。框架27以一中空矩形框架为例，透明基板21容置于其中。当然，框架27的形状并不限定，也可以为一背光模块的背板。
再请参考图4，为了提升光线利用率，发光模块2还可包含一反射元件24以及一反射片25。反射元件24具有一容置空间241，且结合于透明基板21，例如以螺设、榫接、卡合或黏合方式而与透明基板21结合，而且反射元件24可包覆到透明基板21的侧边E，避免光线由侧边E射出，以提升光线利用率。发光二极管22设置于容置空间241中。反射元件24即可将发光二极管22向上射出的光线，再反射至透明基板21。本实施例中，反射元件24以一灯罩为例，灯罩的内壁可具有一反射层。其中，灯罩的形状及材质并不作限制，灯罩的形状只要能包覆发光二极管22即可，而材质可为金属、合金或是塑料，通过灯罩形状的不同，反射元件24可反射发光二极管22以形成平行光线(例如将发光二极管22放在反射元件的焦点)或不平行的光线并入射透明基板21。封装胶体23填充于反射元件24的容置空间241中，在工艺上，封装胶体23可由反射元件24的开口注入容置空间241中。另外，反射片25邻设于透明基板21的第二表面S2，用以将由透明基板21的第二表面S2漏出的光线，再反射回透明基板21，同样可提高光线利用率。当然，透明基板21也会导引这些发光二极管22发出的光线由第二表面S2出光，由第二表面S2出光的光线被反射片25打回透明基板21内再利用。因此，若反射片25设置在第一表面S1，则这些发光二极管22发出的光线可由第二表面S2射出。
如图6所示，发光模块2’与发光模块2不相同的地方在于，发光模块2’的发光二极管22’覆晶结合于透明基板21，而且荧光粉体涂布于反射元件24’的内壁的反射层242上，亦或者是在透明基板21的第二表面S2上形成一荧光图案层212，其中，荧光图案层212可为一具有荧光体的网点结构。发光二极管22’所发出的蓝光可在反射元件24’的反射层242上的荧光粉体激发，或是光线射至透明基板21的第二表面S2时，才被荧光图案层212激发成黄光，使得黄光与蓝光在透明基板21内混光以产生白光。为了保护形成于透明基板21的第二表面S2的荧光图案层212，透明基板21更可具有一保护胶层213，保护胶层213覆盖荧光图案层212，以防止荧光图案层212脱落。
另外，反射元件24’与图4的反射元件24具有不同的形状，反射元件24’的截面呈圆弧状。
接着，请参考图7，以说明本发明第二实施例的发光模块4。
发光模块4包含一透明基板41以及至少一发光二极管42。其中，透明基板41具有一第一表面S1、一与第一表面S1相对的第二表面S2及一图案化导电层411，图案化导电层411位于第一表面S1。发光二极管42设置于透明基板41的第一表面S1的一侧边，并与图案化导电层411电连接。
与上述第一实施例不同的地方在于，本实施例中，透明基板41具有一第一基板本体412及一第二基板本体413，第一基板本体412与第二基板本体413并设，图案化导电层411位于第一基板本体412。第一基板本体412的材质为玻璃或树脂，第二基板本体413的材质为玻璃、蓝宝石、碳化硅、树脂或塑料。另外，第一基板本体412具有一微结构M，微结构M相对于发光二极管42设置，以协助发光二极管42所射出的光线进入透明基板41。其中，微结构M的截面可为V形沟槽或圆弧沟槽。当然，微结构M也可以视实际产品需求而设计成凹凸图案。由于玻璃的硬度较高，不易后制加工，故为了方便微结构M的加工，第一基板本体412及一第二基板本体413的材质可不相同。例如，第一基板本体412的材质可为易加工的树脂，而以射出、滚轮或压合成型等方式来成型，而第二基板本体413的材质则可为玻璃。
另外，在第一基板本体412的微结构M与反射片45之间，还可以填入光学树脂414，以避免光线在第一基板本体412内全反射。
综上所述，依据本发明的一种发光模块，利用透明基板来作为发光二极管的封装基板。与习知技术相比，本发明第一实施例中的发光模块，其透明基板兼具发光二极管的封装基板以及导光板的功能，不但可以解决发光二极管与习知导光板不易对位的问题，还因为组装的构件减少，因此可以降低发光模块的材料成本及组装时间。此外，在实施例中，本发明的发光模块由发光二极管芯片的底面所发出的光线，直接穿过透明基板再入射导光板，或者是直接穿过第一基板本体以进入第二基板本体以形成平面光源。由于不需要在导线架的表面上镀反射层以反射光线，故提高了光线的利用率。另外，本发明实施例的发光模块中，透明基板或第一基板本体为玻璃材质，其比习知的导光板具有材料便宜的优势。
以上所述仅为举例性，而非为限制性的。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求范围中。

Claims (19)

1.一种发光模块，包含：
一透明基板，具有一第一表面、一与该第一表面相对的第二表面及一图案化导电层，该图案化导电层位于该第一表面；以及
多个发光二极管，设置于该透明基板的该第一表面的一侧边，并与该图案化导电层电连接，
其中该透明基板导引这些发光二极管发出的光线由该第一表面或该第二表面射出。
2.如权利要求1所述的发光模块，其中该透明基板的材质为玻璃、蓝宝石、碳化硅、树脂或塑料。
3.如权利要求1所述的发光模块，其中该透明基板具有一微结构或一凹凸图案，该微结构或该凹凸图案相对于该发光二极管设置。
4.如权利要求1所述的发光模块，其中该透明基板具有一第一基板本体及一第二基板本体，该第一基板本体与该第二基板本体并设。
5.如权利要求4所述的发光模块，其中该图案化导电层位于该第一基板本体。
6.如权利要求4所述的发光模块，其中该第一基板本体具有一微结构或一凹凸图案，该微结构或该凹凸图案相对于这些发光二极管设置。
7.如权利要求1所述的发光模块，其中该透明基板还具有一荧光图案层，该荧光图案层设置于该第二表面。
8.如权利要求7所述的发光模块，其中该透明基板还具有一保护胶层，该保护胶层覆盖该荧光图案层。
9.如权利要求1所述的发光模块，还包含：
一反射片，邻设于该透明基板的该第二表面。
10.如权利要求9所述的发光模块，其中该透明基板面对该反射片的该第二表面上具有一荧光图案层。
11.如权利要求1所述的发光模块，其中该发光二极管为一发光二极管元件或一裸晶。
12.如权利要求1所述的发光模块，其中这些发光二极管与该图案化导电层打线接合、覆晶接合或表面黏着接合。
13.如权利要求1所述的发光模块，还包含：
一反射元件，具有一容置空间，该反射元件结合于该透明基板，这些发光二极管设置于该容置空间中。
14.如权利要求13所述的发光模块，还包含：
一封装胶体，填充于该容置空间，且该封装胶体掺杂有荧光粉体。
15.如权利要求13所述的发光模块，其中该反射元件为一灯罩，该灯罩的内壁具有一反射层，该反射层上涂布有荧光粉体。
16.如权利要求1所述的发光模块，还包含：
一封装胶体，包覆这些发光二极管及该图案化导电层。
17.如权利要求1所述的发光模块，还包含：
一光学膜片，设置于该透明基板的该第一表面。
18.如权利要求17所述的发光模块，其中该光学膜片的折射系数介于玻璃与空气之间。
19.如权利要求1所述的发光模块，其中该透明基板上图案化导电层以外的该第一表面，为一粗化表面。
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