CN101499504B - 发光元件的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一发光元件的封装结构，该封装结构至少包含一发光元件及一载体。该载体具有一反射层，该发光元件包含：一透明基板，具有一第一平面及一第二平面；一发光结构，包含形成于该透明基板的该第一平面上的一生长基板，其中该发光结构至少包含形成于该生长基板上的一具有p-n结的有源层，且该第一平面与该反射层间的夹角不等于0度；以及散射物质，填满该封装结构内部，使光线从该透明基板的第二表面射出，以形成一侧发光式发光元件的封装结构。

Description

发光元件的封装结构
技术领域
本发明涉及一种发光元件的封装结构。
背景技术
一般具有透明基板的发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)可以分为直立式(Face-up type)与倒装式(Flip-chip type)。其中直立式发光二极管以胶材或金属固着于载体上，倒装式发光二极管则以金属或焊锡做接合，其主要固着面为发光二极管的正向发光面或其平行面。由于发光二极管发光层出光为360度，所以往下的出光一般藉由反射面再反射回正向出光面或经由透明基板出光。但透明基板的厚度不可太厚，以避免出光强度减弱。此外，当发光二极管尺寸愈大时，将有愈多反射光经过发光层中的多重量子阱结构(MultiQuantum Well，MQW)，因吸光效应而使出光效率降低。
图1为传统发光元件封装结构。如图所示，固着面1为发光二极管芯片100固着于载体3的一平面上，此平面与发光二极管芯片100的正向出光面4平行。往下的光藉由一反射面2再反射回正向出光面4或一侧向出光面5。此封装方式缺点为当发光二极管芯片尺寸愈大时，有愈多反射光经过发光层中的多重量子阱结构，因吸光效应而使出光效率降低。
发明内容
本发明提供一种发光元件的封装结构，此封装结构包含一发光元件及一载体。其中该发光元件固着于一透明基板上，透过一连接材料将该发光元件连接于一载体上，其中该透明基板的第一平面与该载体间的夹角不等于零度。于一较佳实施例中，透明基板的第一平面与该载体间的夹角约为45-135度，更佳为约90度。
本发明提供一种发光元件的封装结构，将至少一发光元件以侧立的封装方式，让元件底部成为一较易出光的有效出光面。如此不但可以减少发光层的吸收，也可使出光效率大幅提升。
本发明提供一种发光元件的封装结构，使用一连接材料将至少一固着于一透明基板上所形成的发光元件连接于一载体上，其中该透明基板第一平面与该载体间的夹角不等于零度。于一较佳实施例中，透明基板的第一平面与该载体间的夹角约为45-135度，更佳为约90度。另外，添加散射物质(Diffuser)于封装结构内，使光因散射物质作用产生散射(Scattering)后从单一侧出光，而成为侧发光式发光元件的封装结构。
本发明提供一种发光元件封装结构的应用，将多个发光元件封装结构利用连接材料连接于具有反射层的载体上。当多个封装结构搭配具有不同功能需求的薄膜材料设计，可应用于液晶显示器的背光源。
本发明提供一种发光元件封装结构的应用，将多个具有侧发光式发光元件的封装结构所发出的光，导入一导光板，其中往下的光经由一反射层反射回导光板内，最后所有光经由薄膜材料射出，可应用于液晶显示器的背光源。
附图说明
图1是显示发光元件传统封装方式；
图2是显示本发明使用的发光二极管芯片的结构侧视图；
图3是显示本发明另一使用的发光二极管芯片的结构侧视图；
图4是显示本发明使用的发光元件的结构侧视图；
图5是显示本发明另一使用的发光元件的结构侧视图；
图6是显示本发明实施例的发光元件的封装结构侧视图；
图7是显示本发明另一实施例的侧发光式发光元件的封装结构侧视图；
图8是显示本发明实施例应用于液晶显示器背光源的设计结构侧视图；
图9是显示本发明实施例另一种应用于液晶显示器背光源的设计结构侧视图。
附图标记说明：
1～固着面
2～反射面
3～载体
4～正向出光面
5～侧向出光面
10、20～发光元件封装结构
30、40～液晶显示器背光源的发光元件封装结构
100、200、300～发光二极管芯片
400、500～发光元件
201、301～生长基板
202、302～外延结构
202a、302a～第一导电性半导体
202b、302b～有源层
202c、302c～第二导电性半导体
203、303、403、503、606、607～电极
404～透明基板
404a～透明基板第一平面
404b～透明基板第二平面
504～内含荧光粉体的透光基板
505～荧光粉层
601、701、801、902～载体
602、703、802、901～反射层
603～平台
604～透镜
605、704、804～连接材料
702～散射物质
803、903～薄膜材料
902～偏光板
具体实施方式
本发明揭示一种发光元件的封装结构及其制造方法。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图2至图9的图示。
图2-3为本发明实施例所使用的发光二极管芯片。如图2所示，其结构为于生长基板201上利用例如有机金属化学气相沉积法(MOCVD)生长外延结构202，其中外延结构至少包含一第一导电性半导体层202a，一有源层202b及一第二导电性半导体层202c，然后于外延结构202上形成电极203，以形成一发光二极管芯片200。
如图3所示，其结构为于生长基板301上，利用例如有机金属化学气相沉积法(MOCVD)生长外延结构302，其中外延结构至少包含一第一导电性半导体层302a，一有源层302b及一第二导电性半导体层302c；再将部份外延结构302由上而下蚀刻至生长基板的一部分，然后于外延结构302之上形成电极303，以形成一发光二极管芯片300。
图4所示为一发光元件400的示意图。将发光二极管芯片如200或300置于一透明基板404的第一平面404a之上，以形成一发光元件400。以发光二极管芯片200结构为例，其结构包含一生长基板201；一外延结构202形成于生长基板201上，其中外延结构至少包含一第一导电性半导体层202a，一有源层202b及一第二导电性半导体层202c；及一电极203，形成于外延结构202上。
图5所示为一发光元件500的示意图。将与发光二极管芯片200或300相同结构的发光二极管芯片置于一内含荧光粉体的透明基板504上，形成一发光元件500。以发光二极管芯片200结构为例，其结构包含一生长基板201；一外延结构202形成于生长基板201上，其中外延结构至少包含一第一导电性半导体层202a，一有源层202b及一第二导电性半导体层202c；及一电极203，形成于外延结构202上。接着，于发光二极管芯片200上方及周围覆盖一层荧光粉层505，即形成一发光元件500。
图6为本发明封装结构第一实施例的结构侧视图。前述的发光元件400或500结构皆可使用于本发明封装结构的各实施例中，为避免重复仅以发光元件400作为代表。如图6所示，一具有反射面内壁602的载体601，利用一连接材料605将发光元件400的透明基板404连接于该载体601的平台603上，其中该透明基板第一平面404a及其平行面(第二平面404b)均立于该平台上，较佳地，透明基板大致上垂直于该载体的平台。另外，发光二极管的p、n电极分别与载体的p电极606、n电极607电连接，形成一发光二极管的封装结构10。发光二极管芯片的有源层所产生的光散出方向为全向性(omnidirectional)，其中射向透明基板第一平面404a的光会穿过透明基板，并由透明基板的第二平面404b射出，经由载体的该反射面内壁602反射后，再离开该封装结构10。另外，可于整个封装结构10上方加上透镜(lens)604，以增加整个封装结构的出光效率。
图7为本发明封装结构第二实施例的结构侧视图。载体701具有一反射面703，以连接材料704将发光元件400的透明基板404立于载体701上，较佳地，与该载体701大致上垂直。发光二极管的p/n电极分别与载体的p/n电极电连接，并将封装结构内部充填散射物质(diffuser)702，使发光元件所产生的光线因散射物质而产生散射(Scattering)。最后，所有光线(如图中箭头所示)穿透该透明基板404并由其第二平面404b射出，成为一侧发光式发光元件的封装结构20。
图8为本发明实施例应用于液晶显示器背光源的设计结构30的侧视图。载体801的底部具有反射层802，将多个发光元件的封装结构10利用连接材料804连接于该载体801内，且发光二极管的p/n电极分别与载体的p/n电极电连接，其中每一个发光元件封装结构及方法与上述图6相同，不再赘述。当多个发光元件封装结构所发出的光藉由具有不同功能的薄膜材料803(如：棱镜片，Prism Sheet)设计而均匀发出所需的混合光，即可作为液晶显示器背光源的结构30。
图9为本发明实施例应用于液晶显示器背光源的另一设计结构40搭配一偏光板902的示意图。一底部具有反射层901的偏光板(Polarizer)902，其最上层覆盖薄膜材料903。搭配多个侧发光式发光元件的封装体20所组成的液晶显示器背光源40后，背光源40所发出的侧向光被导入偏光板902内(如图中箭头所示)，其中往下的光经由其反射层901再反射回偏光板内，最后所有光经混合及偏极化后由薄膜材料903射出，再进入液晶显示器其它结构内(如：液晶层)。其中光行进方向如箭头所示。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以所附权利要求所限定的为准。

Claims (7)

1.一种发光元件的封装结构，包含：
一载体，具有一反射面；以及
一发光元件，包含：
一透明基板，具有一第一平面及一第二平面；
一发光结构，包含形成于该透明基板的该第一平面上的一生长基
板，其中该发光结构至少包含形成于该生长基板上的一具有p-n结的有
源层，且该第一平面与该反射面间的夹角不等于0度；以及
散射物质，充填在该封装结构内部，使发光元件所产生的所有光线从该透明基板的第二表面射出，以形成一侧发光式发光元件的封装结构。
2.如权利要求1所述的发光元件的封装结构，其中该载体与该发光元件间电连接。
3.如权利要求1所述的发光元件的封装结构，其中该第一平面及/或该第二平面面积不小于该p-n结面积。
4.如权利要求1所述的发光元件的封装结构，其中至少该第一平面与该p-n结二者之一与该反射面间的夹角为45-135度。
5.如权利要求1所述的发光元件的封装结构，其中至少该第一平面与该p-n结二者之一与该反射面间的夹角约为90度。
6.如权利要求1所述的发光元件的封装结构，还包含一连接材料将该发光元件连接于该反射面。
7.如权利要求1所述的发光元件的封装结构，其中该透明基板内含一荧光粉体。
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