CN105390597A - 发光元件及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种发光元件，包括用以发出第一色光的第一发光芯片、用以发出第二色光的第二发光芯片、用以发出第三色光的第三发光芯片及封装胶体。第一发光芯片、第二发光芯片与第三发光芯片沿着排列方向依序排列。封装胶体覆盖第一发光芯片、第二发光芯片及第三发光芯片且具有出光面，其中封装胶体是具有弧形体及连接部。弧形体是具有单轴曲率变化。

Description

发光元件及显示装置

技术领域

本发明是有关于一种光学元件及光学装置，且特别是有关于一种发光元件及显示装置。

背景技术

发光二极管芯片具有寿命长、体积小以及低功率消耗等优点，因此已广泛地被应用于各种发光元件中。近年来，发光元件已朝多色彩及高亮度发展，因此发光元件的应用领域已扩展至显示装置，例如：大型户外看板、交通号志灯等。

已知的发光元件包括红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片、蓝光发光二极管芯片以及封装胶体。红光发光二极管芯片以及蓝光发光二极管芯片分别配置在绿光发光二极管芯片的相对二侧。封装胶体覆盖红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片以及蓝光发光二极管芯片。由于红光发光二极管芯片以及蓝光发光二极管芯片分别配置在绿光发光二极管芯片的相对二侧，因此，一般而言，红光、绿光及蓝光在穿过封装胶体后会分布在三个不尽相同的光分布范围。详言之，红光的分布范围以及蓝光的分布范围会偏离绿光的分布范围。这样一来，当发光元件应用于显示装置中时，显示装置便容易发生色不均的问题。

发明内容

本发明提供一种发光元件，其光学特性佳。

本发明提供一种显示装置，其不易发生色不均的问题。

本发明提供一种发光元件包括第一发光芯片、第二发光芯片、第三发光芯片以及封装胶体。第一发光芯片用以发出第一色光。第二发光芯片用以发出第二色光。第三发光芯片用以发出第三色光。第一发光芯片、第二发光芯片与第三发光芯片沿着排列方向依序排列。封装胶体覆盖第一发光芯片、第二发光芯片以及第三发光芯片且具有出光面。封装胶体具有弧形体及连接部，而弧形体具有单轴曲率变化。

本发明提供一种显示装置包括如上述的多个发光元件。这些发光元件是阵列排列。

在本发明一实施例中，上述的弧形体在第一参考平面上的正投影为弓形。第一参考平面的法线方向与排列方向垂直。连接部在第一参考平面上的正投影为第一矩形。

在本发明一实施例中，上述的第一矩形具有第一直线。第一直线位于第一发光芯片在第一参考平面上的正投影旁。第一直线与弓形的弧线交会于一参考点。此参考点与第一发光芯片在第一参考平面上的正投影连成一参考直线。此参考直线与第一直线夹有一锐角θ，其中20度≦θ≦70度。

在本发明一实施例中，上述的弓形具有一弧顶垂线。弧顶垂线与弧顶及第二发光芯片的连线的夹角是介于0度至20度。

在本发明一实施例中，上述的弓形具有弧顶垂线。弧顶垂线与弧顶及第一发光芯片的连线的夹角以及弧顶垂线与弧顶及第三发光芯片的连线的夹角是分别小于70度。

在本发明一实施例中，上述的弧形体的曲率半径是介于2厘米至5厘米。

在本发明一实施例中，上述的发光元件更包括基板。基板具有承载面。第一发光芯片、第二发光芯片以及第三发光芯片配置于基板的承载面上。承载面的法线方向以及排列方向位于第一参考平面上。

在本发明一实施例中，上述的基板包括吸光层。第一发光芯片、第二发光芯片以及第三发光芯片裸露于吸光层外。

在本发明一实施例中，上述的第一发光芯片、第二发光芯片及第三发光芯片彼此电性独立。

基于上述，本发明一实施例的发光元件透过特殊设计的封装胶体，第一发光芯片发出的第一色光以及第三发光芯片发出的第三色光能够向第二发光芯片的光轴偏折。借此，第一色光、第二色光及第三色光大致上能够分布在相同的指定范围内。当发光元件应用于显示装置时，由于每一发光元件均能够将第一色光、第二色光及第三色光投射至指定的范围内，因此已知技术中显示装置色不均的问题能够获得改善。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A为本发明一实施例的发光元件的立体示意图。

图1B为根据图1A的剖线A-A’所绘的发光元件的剖面示意图。

图1C为根据图1A的剖线B-B’所绘的发光元件的剖面示意图。

图2为一比较例的发光元件的立体示意图。

图3A、图3B及图3C分别示出图1的第一发光芯片发出的第一色光、第二发光芯片发出的第二色光、第三发光芯片发出的第三色光在通过封装胶体后的光强度分布。

图4A、图4B及图4C分别示出图2的第四发光芯片发出的第四色光、第五发光芯片发出的第五色光、第六发光芯片发出的第六色光在通过封装胶体后的光强度分布。

图5为本发明一实施例的显示装置的示意图。

100、200：发光元件

112：第一发光芯片

114：第二发光芯片

116：第三发光芯片

120：封装胶体

120A：弧形体

120B：连接部

120a、220a：出光面

122：弧线

124：弓形

124a：弧顶

126、128、129：矩形

128a、128b：直线

130：基板

130a：承载面

131：第一电极

132：吸光层

133：第二电极

134：绝缘层

135：第三电极

136：第四电极

137：第五电极

212：第四发光芯片

214：第五发光芯片

216：第六发光芯片

1000：显示装置

A-A’、B-B’：剖线

L1：弧顶垂线

L2、L3：连线

P：参考点

S1～S6：曲线

X：光轴

x：第一参考平面的法线方向

y：排列方向

z：方向

θ：锐角

θ1、θ2：夹角

具体实施方式

图1A为本发明一实施例的发光元件的立体示意图。图1B为根据图1A的剖线A-A’所绘的发光元件的剖面示意图。图1C为根据图1A的剖线B-B’所绘的发光元件的剖面示意图。请参照图1A、图1B及图1C，发光元件100包括第一发光芯片112、第二发光芯片114、第三发光芯片116及封装胶体120。第一发光芯片112、第二发光芯片114、第三发光芯片116为发光二极管芯片。第一发光芯片112、第二发光芯片114及第三发光芯片116沿着排列方向y依序排列，且分别用以发出第一色光、第二色光及第三色光。第一色光的颜色、第二色光的颜色与第三色光的颜色无特殊限制，且可彼此相同或不相同。较佳地，是第一色光、第二色光与第三色光中的一者为白光、或两者混成白光、或者三者混成白光。封装胶体120为透光材料。封装胶体120覆盖第一发光芯片112、第二发光芯片114及第三发光芯片116且具有出光面120a。第一色光、第二色光及第三色光自出光面120a离开封装胶体120。在本发明中，封装胶体120具有一弧形体120A及一连接部120B，其中弧形体120A具有单轴曲率变化。

在本实施例中，第一发光芯片112发出的第一色光可为红光，第二发光芯片114发出的第二色光可为绿光，而第三发光芯片116发出的第三色光可为蓝光。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，第一色光可为红光，第二色光可为蓝光，而第三色光可为绿光；第一色光可为绿光，第二色光可为蓝光，而第三色光可为红光；第一色光可为绿光，第二色光可为红光，而第三色光可为蓝光；第一色光可为蓝光，第二色光可为绿光，而第三色光可为红光；或第一色光可为蓝光，第二色光可为红光，而第三色光可为绿光。此外，本发明亦不限制第一色光的颜色、第二色光的颜色以及第三色光的颜色必需为红色、绿色、蓝色的组合，在其他实施例中，第一色光的颜色、第二色光的颜色或第三色光的颜色亦可选自红色、绿色、蓝色以外的颜色，亦可为白色。这些变化均在本发明所欲保护的范围内。

第一参考平面的法线方向x与排列方向y垂直。方向z与第一参考平面的法线方向x以及排列方向y垂直。第一参考平面例如为：排列方向y与方向z所在的yz平面，如图1B的纸面。值得注意的是，封装胶体120的出光面120a在第一参考平面(例如：yz平面)上的正投影为弧线122(标示于图1B)。弧线122朝向远离第一发光芯片112、第二发光芯片114以及第三发光芯片116的方向z凸起。换言之，封装胶体120具有弧形体120A(标示于图1A)及连接部120B。弧形体120A在第一参考平面(例如：yz平面)上的正投影为具有弧线122的弓形124(标示于图1B)。在本实施例中，弧形体120A的曲率半径例如是介于2厘米至5厘米，但本发明不以此为限，弧形体120A的曲率半径可视实际的需求而定。另外，在本实施例中，第一参考平面可选择性地为第二发光芯片114所在的yz平面，而封装胶体120可选择性地对第一参考平面呈镜面对称，但本发明不以此为限。

在本发明一实施例中，弓形124具有一弧顶124a。在末端产品呈现水平直视的情况下，封装胶体120的出光中心较佳是与第二发光芯片114中心大致重合，即弧顶垂线L1与与弧顶124a至第二发光芯片114连线是大致重合。然而，考量到末端产品高于使用者直视水平时，可使封装胶体120的出光中心较佳是与第二发光芯片114略为偏离。较佳地，弧顶垂线L1与弧顶124a至第二发光芯片114连线的夹角可介于0度至20度，以适当修正高度差所带来的偏离差异。

此外，弧顶124a与第一发光芯片112的偏离角度应适当调配，以在芯片散热以及角度偏离间取得较佳的协配。特定言之，在本发明一实施例中，弧顶垂线L1与弧顶124a至第一发光芯片112连线L2的夹角θ1以及弧顶垂线L1与弧顶124a至第三发光芯片116连线L3的夹角θ1可分别小于70度。

在本发明中，弧形体120A具有单轴曲率变化。特定言之，可移动的一参考平面与第一参考平面(例如：yz平面)平行或重合。当此参考平面(例如：yz平面或与yz平面平行的一平面)沿着法线方向x连续地平移时，封装胶体120的出光面120a被此参考平面截出相同的多个弧线(例如：图1B所示的弧线122)。特别是，这些弧线在第一参考平面(例如：yz平面)上的多个正投影会相重合，而不会彼此错开。换言之，封装胶体120的出光面120a是在排列方向y上弯曲，而不在方向z上弯曲。

第二参考平面与第一参考平面垂直。第二参考平面例如为：法线方向x以及方向z所在的xz平面，如图1C的纸面。值得注意的是，如本发明的弧形体120A具有单轴曲率变化的情况下，弧形体120A在第二参考平面(例如：xz平面)上的正投影为矩形126(标示于图1C)。从另一角度而言，可移动的另一参考平面与第二参考平面(例如：xz平面)平行或重合。当此参考平面(例如：xz平面或与xz平面平行的一平面)沿着排列方向y连续地平移时，封装胶体120的出光面120a会被此参考平面截出的多个直线。在本实施例中，第二参考平面可选择性地为第二发光芯片114所在的xz平面上，而封装胶体120可选择性地对第二参考平面呈镜面对称，但本发明不以此为限。

在本实施例中，封装胶体120可进一步性地包括连接部120B(标示于图1A)。连接部120B连接弧形体120A与基板130，且直接地覆盖第一发光芯片112、第二发光芯片114与第三发光芯片116。连接部120B在第一参考平面(例如：yz平面)上的正投影例如为与弓形124连接的矩形128(标示于图1B)。连接部120B在第二参考平面(例如：xz平面)上的正投影例如为与矩形126连接的矩形129(标示于图1C)。换言之，封装胶体120的连接部120B可为长方体。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，连接部120B亦可为其他适当形式的立体物。意即，连接部120B在第一参考平面(例如：yz平面)及第二参考平面(例如：xz平面)上的正投影不必需为矩形，而可为其他适当形状。

请参照图1B，矩形128具有相对的直线128a以及直线128b。直线128a以及直线128b分别位于第一发光芯片112、第二发光芯片114以及第三发光芯片116的集合的二侧。直线128a较直线128b接近第一发光芯片112，而位于第一发光芯片112在第一参考平面(例如：yz平面)上的正投影旁。直线128a与弧线122交会于参考点P。参考点P与第一发光芯片112在第一参考平面(例如：yz平面)上的正投影连成参考直线L。参考直线L与直线128a例如是夹有锐角θ，其中20度≦θ≦70度，但本发明不以此为限。

请参照图1A、图1B及图1C。本实施例的发光元件100可选择性地包括具有承载面130a的基板130。第一发光芯片112、第二发光芯片114以及第三发光芯片116配置于承载面130a上。，基板130亦可选择性地包括吸光层132及/或被吸光层132覆盖的绝缘层134。承载面130a面向第一发光芯片112、第二发光芯片114以及第三发光芯片116。第一发光芯片112、第二发光芯片114以及第三发光芯片116配置于承载面130a上，并裸露于吸光层132外。在本实施例中，吸光层132可呈黑色，但本发明不以此为限，在其他实施例中，吸光层132亦可呈其他适当颜色。值得一提的是，若发光元件100用以做为显示装置的其中一个像素，则当第一发光芯片112、第二发光芯片114以及第三发光芯片116不发光而欲使此像素呈现暗态时，基板130不易反射外界光线。借此，做为显示装置的像素的发光元件100能够具有极低的亮度，进而提升显示装置的显示品质。

在本实施例中，基板130可进一步包括第一电极131、第二电极133、第三电极135、第四电极136以及第五电极137。第二电极133及第三电极135的集合与第四电极136及第五电极137的集合可分别位于第一电极131的相对二侧。第一发光芯片112、第二发光芯片114以及第三发光芯片116可固定于第一电极131上。第一发光芯片112与第一电极131以及第二电极133电性连接。第二发光芯片114可与第三电极135以及第四电极136电性连接。第三发光芯片116可与第三电极135以及第五电极137电性连接。

另外，在本实施例中，第一发光芯片112、第二发光芯片114及第三发光芯片116可是彼此电性独立的。借此，发光元件100能够分别控制第一色光的光强度、第二色光的光强度及第三色光的光强度，进而视实际需求提供特定颜色。需说明的是，上述的第一发光芯片112、第二发光芯片114与第三发光芯片116的电性关系、第一电极131、第二电极133、第三电极135、第四电极136以及第五电极137的具体样态以及其与第一、二、三发光芯片112、114、116之间的相对关系是用以举例说明本发明而非用以限制本发明。在其他实施例中，第一发光芯片112、第二发光芯片114及第三发光芯片116亦可是彼此电性连接，举例而言，第一发光芯片112、第二发光芯片114及第三发光芯片116可以并联或串联；第一电极131、第二电极133、第三电极135、第四电极136以及第五电极137的样态以及其与第一、二、三发光芯片112、114、116之间的相对关系亦可做其他适当设计。

请参照图1A，值得一提的是，发光元件100透过特殊设计的封装胶体120，第一发光芯片112发出的第一色光以及第三发光芯片116发出的第三色光能够向第二发光芯片114的光轴X偏折。借此，第一色光分布范围与第二色光分布范围的重叠区域以及第三色光分布范围与第二色光分布范围的重叠区域便能够增加，进而改善已知技术中多个色光的分布范围彼此过于偏离的问题。以下透过图2及图3A～图3C、图4A～图4C所示数据佐证的。

图2为一比较例的发光元件的立体示意图。图2的发光元件200包括第四发光芯片212、第五发光芯片214、第六发光芯片216及封装胶体220。第四发光芯片212、第五发光芯片214及第六发光芯片216沿着排列方向y依序排列。第四发光芯片212、第五发光芯片214以及第六发光芯片216分别用以发出第四色光、第五色光以及第六色光。第四色光的颜色、第五色光的颜色以及第六色光的颜色互不相同。第四色光、第五色光以及第六色光能够混成白光。封装胶体220覆盖第四发光芯片212、第五发光芯片214以及第六发光芯片216。图2的发光元件200与图1的发光元件100的差异在于：图2的封装胶体220不具像图1的封装胶体120般具有特殊设计，而封装胶体220的出光面220a为平面。

图3A～图3C分别示出图1的第一发光芯片发出的第一色光、第二发光芯片发出的第二色光、第三发光芯片发出的第三色光在通过封装胶体后的光强度分布。特别是，图3A的曲线S1、图3B的曲线S2、图3C的曲线S3分别示出第一、二、三色光在通过封装胶体220后在位于yz平面上的各视角方向上的光强度。图4A～图4C分别示出图2的第四发光芯片发出的第四色光、第五发光芯片发出的第五色光、第六发光芯片发出的第六色光在通过封装胶体后的光强度分布。特别是，图4A的曲线S4、图4B的曲线S5、图4C的曲线S6分别示出第四、五、六色光在通过封装胶体220后在位于yz平面上的各视角方向上的光强度。

比较图4A与图4B可发现，曲线S4围出的范围较曲线S5围出的范围往左偏移。比较图4C与图4B可发现，曲线S6围出的范围较曲线S5围出的范围往右偏移。意即，第四色光及第六色光在通过封装胶体220后无法充分地与第五色光混合，而第四色光的一大部分及第六色光的一大部分是落在第五色光分布的范围以外。因此，若发光元件200做为显示装置的像素，则易使显示装置发生色不均的问题。

反观本发明一实施例的发光元件100，比较图3A与图3B可发现，曲线S1围出的范围大部分是与曲线S2围出的范围重叠。比较图3C与图3B可发现，曲线S3围出的范围大部分是与曲线S2围出的范围重叠。意即，透过封装胶体120的偏折作用，第一色光、第二色光及第三色光大致上能够分布在相同的指定范围内。借此，若发光元件100做为显示装置的像素，则显示装置不易发生色不均的问题。

图5为本发明一实施例的显示装置的示意图。请参照图5，显示装置1000包括阵列排列的多个发光元件100。每一发光元件100可做为显示装置1000的其中一个像素使用。由于每一发光元件100均能够将第一色光、第二色光及第三色光投射至指定的范围内，因此显示装置1000不易发生色不均的问题。

综上所述，本发明一实施例的发光元件透过特殊设计的封装胶体，第一发光芯片发出的第一色光以及第三发光芯片发出的第三色光能够向第二发光芯片的光轴偏折。借此，第一色光、第二色光及第三色光大致上能够分布在相同的指定范围内。当发光元件应用于显示装置时，由于每一发光元件均能够将第一色光、第二色光及第三色光投射至指定的范围内，因此已知技术中显示装置色不均的问题能够获得改善。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然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，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种发光元件，包括：

一第一发光芯片，用以发出一第一色光；

一第二发光芯片，用以发出一第二色光；

一第三发光芯片，用以发出一第三色光，该第一发光芯片、该第二发光芯片与该第三发光芯片沿着一排列方向依序排列；以及

一封装胶体，覆盖该第一发光芯片、该第二发光芯片以及该第三发光芯片且具有一出光面，其中该封装胶体具有一弧形体及一连接部，该弧形体具有单轴曲率变化。

2.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该弧形体在一第一参考平面上的正投影为一弓形，该第一参考平面的法线方向与该排列方向垂直；其中该连接部在该第一参考平面上的正投影为一第一矩形。

3.如权利要求2所述的发光元件，其特征在于，该弓形具有一弧线，该第一矩形具有一第一直线，该第一直线位于该第一发光芯片在该第一参考平面上的正投影旁，该第一直线与该弧线交会于一参考点，该参考点与该第一发光芯片在该第一参考平面上的正投影连成一参考直线，该参考直线与该第一直线夹有一锐角θ，其中20度≦θ≦70度。

4.如权利要求2所述的发光元件，其特征在于，该弓形具有一弧顶垂线，该弧顶垂线与该弧顶及该第二发光芯片的连线的夹角是介于0度至20度。

5.如权利要求2所述的发光元件，其特征在于，该弓形具有一弧顶垂线，该弧顶垂线与该弧顶及该第一发光芯片的连线的夹角以及该弧顶垂线与该弧顶及该第三发光芯片的连线的夹角是分别小于70度。

6.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该弧形体的曲率半径是介于2厘米至5厘米。

7.如权利要求1所述的发光元件，更包括：

一基板，具有一承载面，该第一发光芯片、该第二发光芯片以及该第三发光芯片配置于该基板的该承载面上，其中该承载面的法线方向以及该排列方向位于一第一参考平面上。

8.如权利要求7所述的发光元件，其特征在于，该基板包括一吸光层，该第一发光芯片、该第二发光芯片以及该第三发光芯片裸露于该吸光层外。

9.如权利要求1所述的发光元件，其特征在于，该第一发光芯片、该第二发光芯片及该第三发光芯片彼此电性独立。

10.一种显示装置，其特征在于，包括多个如权利要求1至9任一项所述的发光元件，该多个发光元件是阵列排列。