CN106133928A - 透镜和包括该透镜的发光器件模块 - Google Patents

透镜和包括该透镜的发光器件模块 Download PDF

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Abstract

实施例提供一种透镜，用于改变从光源入射的光的路径，所述透镜包括：区域1，面向所述光源并且具有形成在其上的凹部；以及区域2，面向所述区域1并且在区域1的方向上具有中心区域凹面，其中所述凹部分的表面包括：面向所述光源的中心的区域1‑1、形成在边缘处的区域1‑3、以及在所述区域1‑1与所述区域1‑3之间的区域1‑2，以及所述区域1‑1、所述区域1‑2和所述区域1‑3的曲率彼此不同。

Description

透镜和包括该透镜的发光器件模块
相关申请的交叉引用
根据35 U.S.C.§119，本申请要求享有于2014年3月24日在韩国提交的韩国专利申请号10-2014-0034118和于2014年5月16日在韩国提交的韩国专利申请号10-2014-0058973的优先权，这两个韩国专利申请如同其在本文中充分阐述的那样以其整体通过引用的方式合并于此。
技术领域
实施例涉及一种透镜和包括该透镜的发光器件，特别地，涉及加宽发光器件的光发射角以及改善背光单元的照明效率。
背景技术
第III-V族化合物半导体(诸如GaN和AlGaN)由于其许多优点(诸如容易控制的宽带隙能量)而被广泛地应用于光电子学和电子学。
特别地，由于器件材料和薄膜生长技术的发展，使用第III-V族或第II-VI族化合物半导体的发光器件(诸如发光二极管或激光二极管)能够发射各种颜色(诸如如红、绿和蓝)的可见光和紫外光。通过使用荧光物质或颜色组合，这些发光器件也能够发射具有高照明效率的白光，并且与传统光源(诸如荧光灯和白炽灯)相比，其具有低功耗、半永久性寿命、响应速度快、安全和环境友好的一些优点。
因此，发光器件的应用领域被扩展到光学通信器件的传输模块，发光二极管背光取代用作液晶显示器(liquid crystal display，LCD)设备背光的冷阴极荧光管(coldcathode fluorescence lamp，CCFL)，白发光二极管照明设备取代荧光灯或白炽灯、车头灯和交通灯。
LCD显示装置包括彼此面对的TFT衬底和滤色衬底，其间插入液晶层。使用从背光单元产生的光，非自发光的LCD显示装置可以显示图像。
当发光器件封装被用作LCD显示装置的光源时，LCD显示装置可以根据光源的位置被分类为侧边缘型(side-edge tyep)和直下型(direct type)。在直下型的情况下，由于可以省略导光板，所以LCD显示装置较纤细而且重量轻。然而，由于从每个发光器件封装发射的光被不充分地提供给光学片或液晶层，所以从邻近目标发光器件封装的其它发光器件封装发射的光干扰从目标发光器件发射的光，从而产生不均匀(mura)。
随着发光器件封装与光学片之间的距离增大，可以减少干扰和不均匀的产生。然而，存在LCD显示装置厚度增大的问题。
发明内容
在一个实施例中，一种透镜，用于改变从光源入射的光的路径，所述透镜包括：第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域凹入的中心部，其中所述凹部的表面包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-2)区域，以及所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的曲率。
所述第(1-1)区域可以布置为围绕中心轴呈0到45度，所述轴从所述光源延伸至所述第二区域的中心。
所述第(1-2)区域布置为围绕中心轴呈30到80度，所述轴从所述光源延伸至所述第二区域的中心。
所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域可以具有正曲率或负曲率。
所述第(1-1)区域和所述第(1-3)区域可以具有正曲率，所述第(1-2)区域具有负曲率，或者所述第(1-1)区域和所述第(1-3)区域可以具有正曲率，所述第(1-2)区域具有负曲率。
所述透镜的高度与所述第二区域的最高点与最低点之间高度差的比例可以为大于1:0.7并且小于1:1。
在另一个实施例中，一种透镜，用于改变从光源入射的光的路径，所述透镜包括：第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域凹入的中心部，其中所述凹部的表面包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-2)区域，以及所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的折射角。
在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-1)区域的光可以朝向中心轴折射。
在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-2)区域的光可以朝向中心轴折射。
在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-3)区域的光可以朝向中心轴折射。
在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-2)区域的光的折射角可以是最大的。
在所述第一区域处折射之后进入所述第二区域的光中，在穿过所述第(1-1)区域的光与轴之间的角度可以是最小的。
在所述第一区域处折射之后进入所述第二区域的光中，在穿过所述第(1-3)区域的光与轴之间的角度可以是最大的。
从所述光源发射出之后穿过所述第(1-3)区域的光的折射角可以是最小的。
分布式布拉格反射层(distributed Bragg reflector，DBR)或者全方位反射层(omni-directional reflector，ODR)可以布置在如上所述透镜的发光表面的表面处或者与所述表面隔开的区域。
在另一个实施例中，一种发光器件模块包括：第一框架和第二框架；发光器件，布置在本体处，所述发光器件被电连接至所述第一框架和所述第二框架；成型部，包围所述发光器件；以及透镜，改变从所述光源入射的光的路径，其中反射层布置在所述透镜的发光表面上。
所述透镜可以包括：第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域凹入的中心部，其中所述凹部的表面包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-2)区域，以及所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的曲率。
所述透镜可以包括：第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域是凹面的中心部，其中所述凹部具有包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-3)区域的表面，以及所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的折射角。
所述反射层可以包括分布式布拉格反射层(DBR)或者全方位反射层(ODR)。
附图说明
图1是示出第一实施例的透镜的视图；
图2a是示出图1的透镜的尺寸的视图；
图2b至图2f是具体地示出图1的区域“A”的视图；
图3a至图3c是示出透镜的立体图和侧横截面视图；
图4a和图4b是示出发光器件模块的光的路径的视图；
图5a至图5c是示出第一实施例的发光器件模块的视图；
图6a至图6c是示出第二实施例的发光器件模块的视图；
图7a和图7b是示出第三实施例的发光器件模块的视图；
图8a至图8c是示出第四实施例的发光器件模块的视图；
图9a和图9b是分别示出第五实施例和第六实施例的发光器件模块的横截面视图；
图10a和图10b是分别示出根据图9a和图9b的实施例的反射层的视图；
图11a和图11b分别示出图9a和图9b的发光器件模块的光的路径；
图12a是示出图9a的透镜的尺寸的视图；
图12a至图12d和图13a至图13d是示出图9a和图9b的透镜的各种实施例的视图；
图14和图15是示出包括发光器件模块的显示装置的视图；
图16是示出根据实施例的发光器件模块中色差的改善的视图；以及
图17a和图17b是示出根据实施例的显示装置的背光单元中黑暗部的改善的视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述用以具体实现上述目的的示例性实施例。
在实施例的以下描述中，可以理解，当每个元件被称为形成在另一元件“上”或“下”时，其可以直接地在另一元件“上”或“下”，也可以在其间存在一个或更多中间层而间接地形成。另外，还可以理解，在元件“上”或“下”可以指元件的向上方向和向下方向。
图1是示出第一实施例的透镜的视图。
透镜100可以布置在发光器件封装200的光源处，以改变从光源入射的光的路径。透镜100可以由透明材料形成。例如，透镜100可以由聚碳酸酯或硅树脂形成。
根据所述实施例，凹部可以形成在第一区域120(即，面向被用作根据所示实施例的透镜100中光源的发光器件封装200的光入射面)处。至少部分发光器件封装200可以以插入的方式布置在凹部中。
面向第一区域120的第二区域130的中心区域可以朝向第一区域120凹入地形成。由此，如所述地，光可以被完全反射。此外，透镜100的侧表面的第三区域135可以用作发光表面，一部分从第一区域120(即，光入射表面)入射的光和从第二区域130(即，全反射表面)反射的光穿过该发光表面。
突起140可以形成在第三区域135的下部处。至少三个支撑件150可以形成在透镜100的下部处。当透镜100被固定至显示装置时，支撑件150可以起到在底盘处支撑透镜100的作用，这将在后面描述。
图2a是示出图1中透镜的尺寸的视图。
透镜100的高度h1与第二区域130的最高点与最低点之间高度差h2的比例可以是1:0.7至1:1。透镜100的高度h1可以是从每个支撑件150的下表面到透镜100的第二区域130的最高点的垂直距离。第二区域130的最高点与最低点之间的高度差h2可以是第二区域130被凹入地形成的深度。具体而言，高度差h2可以是从第二区域130的最上部区域到凹部的最下部区域的垂直距离。
当透镜100的高度h1与第二区域130的最高点与最低点之间高度差h2的比例小于1:0.7时，从光入射表面入射的光在第二区域130处完全反射的光量可能减小。
当透镜100的高度h1与第二区域130的最高点与最低点之间高度差h2的比例为1:1时，透镜100的第二区域130可以是平坦的。当透镜100的高度h1与第二区域130的最高点与最低点之间高度差h2的比例大于1:1时，透镜100的第二区域130可以是平坦的或者在中心部分处可以是凸的。
透镜100的水平长度W2可以大于突起140之间的距离W1。例如，透镜100的水平长度W2可以为18毫米，突起140之间的距离W1可以为21.5毫米。每个突起140的突出的宽度ΔW可以是突起140之间的宽度W1与透镜100的水平长度W2之间差值的一半，如上所述。当宽度ΔW小时，在透镜100的注射工艺中，它可能不足以支撑被注射的对象。当宽度ΔW大时，与用于改变光的路径的区域相比，整个透镜100的水平尺寸可能增大。在透镜100的注射工艺中，可以形成突起140以支撑被注射的对象。
透镜100的下部处形成的凹部的宽度W3可以大于发光器件封装的发光部的宽度。本文中，发光器件封装的发光部的宽度可以是例如宽度“a”，如图5a所示。
图2b至图2f是具体地示出图1中区域“A”的视图。
来自光源的光入射的第一区域120可以是腔的表面。第一区域120可以包括面向光源的中心的第(1-1)区域120a、第一区域120的边缘的第(1-3)区域120c、和在第(1-1)区域120a与第(1-3)区域120c之间的第(1-2)区域120b。第(1-1)区域120a、第(1-2)区域120b和第(1-3)区域120c可以具有不同的曲率。
当从光源连接到第二区域130的虚线被称为中心轴时，第(1-1)区域120a与中心轴之间的角度θa可以是0至45度，第(1-2)区域120b与中心轴之间的角度θb可以是30至80度，第(1-3)区域120c与中心轴之间的角度θc可以是60至90度。
第(1-1)区域120a、第(1-2)区域120b和第(1-3)区域120c可以具有曲率，而不是平坦的。如图所示，这些区域可以具有不同的曲率。此外，每个区域可以具有正曲率或负曲率。由于第(1-1)区域120a、第(1-2)区域120b和第(1-3)区域120c的曲率非常类似，所以可能难以识别图2b中曲率的差别。
例如，如图2b所示，第(1-1)区域120a、第(1-2)区域120b和第(1-3)区域120c可以具有正曲率。如图2d所示，第(1-1)区域120a、第(1-2)区域120b和第(1-3)区域120c可以具有负的曲率。此外，如图2e所示，第(1-1)区域120a和第(1-3)区域120c可以具有正曲率，第(1-2)区域120b可以具有负曲率。如图2f所示，第(1-1)区域120a和第(1-3)区域120c可以具有负曲率，第(1-2)区域120b可以具有正曲率。
图3a至图3c是示出透镜的立体图和侧横截面视图。如图所示，透镜100上表面的中心可以具有凹形。
在图3b中，两个支撑件150可以设置在透镜处，而如图3c所示，三个支撑件150可以设置在透镜处。可以设置四个或更多支撑件140。图3c示出以三角方式布置的三个支撑件150，但是支撑件的数目和布置方式可以变化。多个支撑件中一个支撑件的宽度、厚度和高度可以被不同地形成，而且可以不限于此。
图4a和图4b是示出发光器件模块的光的路径的视图。
发光器件模块可以包括发光器件封装200a和透镜100a。在图4a中，描述了根据图5a至图5c所示实施例的发光器件封装200a和透镜100a，但是发光器件封装和透镜也可以应用于其它实施例。
从发光器件封装200a(即光源)发射的光可以入射到第一区域(即，光入射表面)。如上所示，第一区域可以包括面向光源的第(1-1)区域、第一区域的边缘的第(1-3)区域、以及在第(1-1)区域与第(1-3)区域之间的第(1-2)区域。
图4a示出穿过第(1-1)区域的光L1、穿过第(1-2)区域的光L2、以及穿过第(1-3)区域的光L3。如图4b所示，穿过第(1-1)区域的光L1、穿过第(1-2)区域的光L2、以及穿过第(1-3)区域的光L3可以具有不同的折射角。
在图4b中，在从光源发射出之后穿过第(1-1)区域的光可以朝向中心轴折射。折射前穿过第(1-1)区域的光L1与中心轴之间的角度θa可以小于折射后光L1与中心轴之间的角度θa1。这里，“中心轴”与图2c中描述的中心轴相同。
此外，在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-2)区域的光L2可以朝向中心轴折射。折射前穿过第(1-2)区域的光L2与中心轴之间的角度θb可以小于折射后光L2与中心轴之间的角度θb1。
此外，在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-3)区域的光L3可以朝向中心轴折射。折射前穿过第(1-3)区域的光L3与中心轴之间的角度θc可以小于折射后光L3与中心轴之间的角度θc1。
如上所述，在折射前光L1、L2、L3与中心轴之间的角度和在折射后光L1、L2、L3与中心轴之间的角度的角度变化被定义为折射角。本文中，在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-2)区域的光L2的折射角可以是最大的，穿过第(1-3)区域的光L3的折射角可以是最小的。
此外，在从第一区域折射以进入第二区域的光L1、L2和L3中，穿过第(1-1)区域的光L1与中心轴之间的折射角θa1可以是最小的。另外，在从第一区域折射以进入第二区域的光L1、L2和L3中，穿过第(1-3)区域的光L3与中心轴之间的折射角θc1可以是最大的。
图5a至图5c是示出第一实施例的发光器件模块的视图。
发光器件模块可以包括发光器件封装200a和透镜100a。将在后面描述的实施例可以与上述发光器件模块相同。在发光器件封装200a中，第一引线框架和第二引线框架可以由绝缘体220电性隔开。通过接合线240，发光器件250a可以被分别电连接到第一引线框架和第二引线框架。侧壁230可以布置在发光器件250a的圆周处，以与发光器件250a间隔开。成型部270可以形成在侧壁230中。将在图5c中描述透镜100a。
封装体可以由侧壁230和绝缘体220形成，并且可以由硅材料、合成树脂、或金属材料形成。第一引线框架和第二引线框架可以反射从发光器件250a发射的光，以改善照明效率。第一引线框架和第二引线框架可以散发由发光器件250a产生的热量。此外，在第一引线框架和第二引线框架上可以布置另外的反射件(未示出)来反射从发光器件250a发射的光，但不限于此。
成型部270可以包围发光器件250a，以保护发光器件250a。成型部270可以包括荧光物质(未示出)，以转换从发光器件250a发射的光的波长。
在图5a的发光器件封装200a中，从中发射出光的区域可以是由第一引线框架210、第二引线框架210和侧壁230限定的腔。例如，腔的入口的宽度a可以为1.9毫米到2.3毫米。腔的入口的宽度a可以不限于此，并且可以根据发光器件封装200a或透镜的尺寸而具有不同的值，。
图5b示出图5a的发光器件。
发光器件250a可以是水平发光器件。发光器件250a可以包括衬底251、布置在衬底251上的缓冲层252、发光结构253(其包括第一导电型半导体层253a、有源层253b以及第二导电类型半导体层253c)、透明导电层255、布置在第一导电型半导体层253a上的第一电极257、以及布置在第二导电类型半导体层253b上的第二电极258。如图5b所示，缓冲层252可以布置在衬底251与发光结构253之间，但不限于此。
衬底251可以由适合于半导体材料生长的材料或载体晶片形成。衬底251可以由具有高热导率的材料形成，并且可以包括导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底251可以使用蓝宝石(Al2O3)、SiO2、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge和Ga203中的至少一种。
衬底251可以由蓝宝石形成。当包括GaN或AlGaN的发光结构253被布置在衬底251上时，GaN或AlGaN与蓝宝石之间的晶格不匹配是非常大的，并且它们之间的热膨胀系数是非常大的，由此产生诸如回熔、破裂、点蚀(pitting)、表面形态差、以及错位等缺陷，这导致可结晶性恶化。为此，缓冲层252可以由AlN形成并且可以布置在衬底251与发光结构253之间。
第一导电型半导体层253a可以布置在衬底251上，并且可以由第III-V族或第II-VI族化合物半导体形成。第一导电型半导体层253a可以掺杂有第一导电型掺杂剂。第一导电型半导体层253a可以由具有AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组分的半导体材料(即，从AlGaN、GaN、InAlGaN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP中选择的任何一种或多种材料)形成。
当第一导电型半导体层253a是n型半导体层时，第一导电型掺杂剂可以包括诸如Si、Ge、Sn、Se和Te之类的n型掺杂剂。第一导电型半导体层253a可以具有单层或多层形式，但并不限于此。
有源层253b可以布置在第一导电型半导体层253a的上表面上。有源层253b可以包括单阱结构、多阱结构、单量子阱结构、多量子阱结构、量子点结构和量子线结构中的任意一种。
使用第III-V族半导体化合物，有源层253b可以包括阱层和势垒层，其具有AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、AlGaN/GaN、InAlGaN/GaN、GaAs(InGaAs)/AlGaAs和GaP(InGaP)/AlGaP中的任何一个或多个的成对结构，但不限于此。此时，阱层可以由具有比势垒层的带隙能低的带隙能的材料形成。
第二导电型半导体层253c可以布置在有源层253b上并且可以由化合物半导体形成。第二导电型半导体层253c可以由诸如第III-V族或第II-VI族化合物半导体之类的化合物半导体形成并且可以掺杂有第二导电型掺杂剂。第二导电型半导体层253c可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组分的半导体材料(即，从AlGaN、GaNA1InN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP中选择的任何一种或多种材料)形成。第二导电型半导体层253c可以是掺杂有第二导电型掺杂剂。当第二导电型半导体层253c是p型半导体层时，第二导电型掺杂剂可以是诸如Mg、Zn、Ca、Sr和Ba之类的p型掺杂剂。第二导电型半导体层253c可以具有单层或多层形式，但并不限于此。
在所示实施例中，第一导电型半导体层253a可以是n型半导体层，第二导电类型半导体层253c可以是p型半导体层。可替代地，第一导电型半导体层253a可以是p型半导体层，第二导电类型半导体层253c可以是n型半导体层。此外，第三导电型半导体层可以形成在第二导电型半导体层253c上，其具有与第二导电型半导体层相反的导电型掺杂剂。因此，发光结构253可以被实施为选自n-p结结构、p-n结结构、n-p-n结结构、以及p-n-p结结构中的任意一种结构。
虽然未示出，但电子阻挡层可以插入在有源层253b与第二导电半导体层253c之间。电子阻挡层可以具有超晶格结构。例如，超晶格结构可以包括掺杂有第二导电型掺杂剂的AlGaN层、或者可以包括具有不同铝组分比例的多个交替布置的GaN层。
在发光结构253的一部分中，随着第二导电型半导体层253c、有源层253b，以及第一导电型半导体层253a的一部分被台面蚀刻(mesa-etch)，第一导电型半导体层253a的表面可能会暴露。
第一电极257和第二电极258可以分别布置在第一导电类型半导体层253a的暴露表面和第二导电型半导体层253c上。第一电极257和第二电极258可以包括铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、铜(Cu)和金(Au)中的至少一种，并且可具有单层或多层形式。此外，第一电极257和第二电极258可以被连接到每根导线(未示出)。
图5c示出布置在透镜100a处的发光器件封装200a。发光器件封装200a被插入在透镜100a下部的光入射面处形成的凹部。
图6a至图6c是示出第二实施例的发光器件模块的视图。
图6a中的发光器件封装200b与图5a所示实施例类似，不同之处在于发光器件250b可以布置为具有倒装芯片型结构，从而省略导线。垂直型发光器件或者水平型发光器件可以被用作发光器件250b。
第一引线框架210和第二引线框架210可以被绝缘体220电性隔开。侧壁230可以形成封装体。第一和第二引线框架210可以形成腔的下表面。成型部270可以填充腔。
在图6a中，发光器件封装200b可以具有无导线的倒装芯片型发光器件(这将在后面描述)，从而提高光提取效率。因此，从发光器件封装的表面发射的光的面积可以变小。如图所示，腔的入口的宽度b，即，从中发射出光的区域可以是例如15毫米至18毫米。腔的入口的宽度不限定于此，并且可以根据发光器件封装或透镜的尺寸而具有不同的值。
图6b示出图6a的发光器件。
第一电极焊盘261和第二电极焊盘262可以布置在底座(sub-mount)260上。第一电极焊盘261和第二电极焊盘262可以分别通过凸块267和268被接合到第一电极257和第二电极258。
图6c示出包括透镜100b的发光器件封装200b。发光器件封装200b可以被插入在透镜100b下部的光入射面处形成的凹部。在光入射表面处形成的凹部的尺寸可以与图5c的腔的尺寸相同或不同。
图7a到图7c是示出第三实施例的发光器件模块的视图。
第三实施例与上述其它实施例的不同之处在于两个透镜布置在发光器件封装200c处。
图7a中的发光器件封装200c与图6a所示的发光器件封装类似。在图7a中，可以布置图5a所示的水平型发光器件250a，但也可以使用垂直型发光器件或倒装芯片型发光器件。圆锥形透镜290布置在腔的发光表面上。为了区分两个透镜，圆锥形透镜290可以被称为第一透镜，上透镜100c可以被称为第二透镜。
圆锥形透镜290允许从发光器件封装发射的光的照明视角(luminous viewangle)变窄。从而，可以减小投射光的面积。如图7b所示，圆锥形透镜290具有被插入到透镜下部的凹部的尺寸。圆锥形透镜290的宽度Wc可以为2.1毫米或更大。其高度Hc可以为1.2至1.5毫米。当圆锥形透镜290的宽度Wc小于2.1毫米时，从发光器件封装发射的全部光的照明视角可能不会减少。当高度Hc小于1.2毫米时，可能不足以使照明视角变窄。当高度Hc大于1.5毫米时，透镜下部的凹部可能太深而不能实现期望的光特性。
在图7b中，圆锥形透镜290布置在图7a的发光器件封装200c上。透镜100c布置在圆锥形透镜290上。凹部可以形成在透镜100c的光入射表面处。发光器件封装200c和圆锥形透镜290可以被插入凹部。因此，凹部的尺寸可以大于上述实施例的尺寸。
在根据本实施例的发光器件封装200c中，圆锥形透镜290布置在透镜100c的下部，使得从发光器件封装200c发射的光穿过圆锥形透镜290，因此，照明视角可以变窄。因此，穿过透镜100c的光可以被广泛地横向扩散。
图8a至图8c是示出第四实施例的发光器件模块的视图。在根据本实施例的发光器件封装中，发光器件可以是板上芯片(chip on board，COB)类型。
在发光器件封装200d中，发光器件250d可以布置在被用作衬底的引线框架210上。使用保形涂敷方法(conformal coating method)，荧光物质可以形成在发光器件250d上。发光器件250d的一个电极可以通过导线240被电连接到引线框架210。
发光器件250d可以是如图8b所示的垂直型发光器件，或者可以是水平型发光器件或倒装芯片型发光器件。
在根据本实施例的发光器件250d中，包括第一导电型半导体层253a、有源层253b中、以及第二导电型半导体层253c的发光结构253被布置在第二电极265上。发光结构253的组成与上述组成相同。
第二电极265可以被形成为包括布置在导电支撑衬底265d上的接合层265c、反射层265b、和欧姆层265a中的至少一个。
导电支撑衬底265d可以使用具有高导电率的金属。导电支撑衬底265d可以使用具有高热导率的金属，以将器件运行时产生的热量充分散发。导电支撑衬底256d可以由选自包含钼(Mo)、硅(Si)、钨(W)、铜(Cu)和铝(Al)或其合金的组的至少一种形成。此外，导电支撑衬底256d可以选择性地包括金(Au)、铜合金(Cu合金)、镍(Ni)、铜-钨(Cu-W)和载体晶片(例如GaN、Si、Ge、GaAs、ZnO、SiGe、SiC、SiGe、Ga2O3)。
此外，导电支撑衬底265d可以具有足够的机械强度，以在划片过程和断裂过程中被充分地分隔成为芯片，而不引起氮化物半导体器件的弯曲。
接合层265c可以用于将反射层265b和导电支撑衬底265d彼此接合。反射层265b可以用作粘合层。接合层265c可以由选自包含金(Au)、锡(Sn)、铟(In)、铝(Al)、硅(Si)、银(Ag)、镍(Ni)和铜(Cu)或其合金的组的材料形成。
反射层265b可以具有大约2500埃的厚度。反射层265b可以是由钼(Mo)、铝(Al)、银(Ag)、镍(Ni)、铂(Pt)、铑(Rh)、或包括Al、Ag、Pt或Rh的合金形成的金属层。铝、银等可以有效地反射从有源层253b发射的光，以显著地增强半导体器件的光提取效率。
发光结构253(特别是第二导电型半导体层253b)具有低杂质掺杂浓度以具有高阻抗。因此，欧姆特性较差。欧姆层265a可以由透明电极形成以改善欧姆特性。
欧姆层265a可以具有大约200埃的厚度。欧姆层265a可以由选自铟锡氧化物(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、铝锌氧化物(AZO)、锑锡氧化物(ATO)、氧化镓锌(GZO)、IZO氮化物(IZON)、Al-Ga ZnO(AGZO)、In-Ga ZnO(IGZO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt/Au和Hf中的至少一种形成，但不限于这些材料。
由绝缘材料形成的电流阻挡层262可以布置在发光结构253下方，以允许电流在发光结构253的整个区域中均匀地流动。由绝缘材料形成的沟道层264可以形成在发光结构253的边缘下方。
在发光结构253的表面处可以形成图案，以提高光提取效率。发光结构253布置第一电极257的表面可以不形成为具有凹凸表面。
钝化层259可以形成在发光结构253的侧表面处。钝化层259可以由绝缘材料形成。例如，绝缘材料可以包括非导电材料，诸如氧化物或氮化物、或氧化硅(SiO2)层、氧氮化物层、或氧化铝层。
图8c示出包括透镜100d的发光器件封装200d。发光器件封装200d被插入在透镜100d下部的光入射面处形成的凹部。在光入射表面处形成的凹部的尺寸可以与图5c的凹部的尺寸相同或不同。
诸如分布式布拉格反射层(distributed Bragg reflector，DBR)或全方位反射层(omni-direction reflector，ODR)之类的反射层可以布置在如上所述的透镜的发光表面的表面处或者与该表面间隔开的区域，将在后面对其进行描述。
图9a和图9b是示出第五实施例和第六实施例的发光器件模块的横截面视图。在图9a中，可以在反射层1300a与透镜1100的表面之间提供表面接触。另一方面，在图9b中，可以在反射层1300b与透镜1100的表面之间提供线接触。
在图9a中，透镜1100可以被布置在发光器件封装1200的光源上，以改变从光源入射的光的路径。透镜1100可以由透明材料形成。例如，透镜1100可以由聚碳酸酯或硅树脂形成。此外，由聚碳酸酯或硅树脂形成的部分可以被称为透镜1100的本体，并且可以与反射层1300a的材料不同。
凹部可以形成在第一区域(即，面向透镜110中发光器件封装1200(即，光源)的光入射表面)处。从而，发光器件封装1200的至少一部分可以被插入凹部。
面向第一区域1120的第二区域1130的中心区域可以朝向第一区域1120凹入地形成以反射光。具有均匀厚度的反射层1300a布置在第二区域1130的表面上。将在后面描述的反射层1300a可以是DBR或ODR。反射层1300a的厚度不限于此。例如，反射层1300a的一部分可能比其它部分薄或厚。
透镜1100的侧表面的第三区域1135可以作用为发光表面，从第一区域1120(即，光入射表面)入射的光的一部分以及从第二区域(即，反射表面)反射的光穿过该发光表面。本文中，第二区域1130可以是入射光被完全反射的全反射表面。
突起1140可以形成在第三区域1135的下部。至少三个支撑件1150可以形成在透镜1100的下部。在透镜1100的注射工艺中，可以形成突起140以支撑被注射的对象。当透镜1100被固定至显示装置时，支撑件1150可以起到在底盘处支撑透镜1100的作用，这将在后面描述。
图9b所示的结构与图9a的结构类似，但是反射层1300b的布置方式不同。图9b的发光器件封装1200和透镜1100的配置与图9A是相同的。然而，在图9a中，反射层1300a沿着透镜1100的第二区域1130的表面布置以具有均匀的厚度。另一方面，在本实施例中，反射层1300b被平坦地布置在透镜1110的第二区域1130上以具有均匀的厚度，使得反射层1300b的边缘与透镜1100的第二区域1130的边缘接触，并且反射层1300b的中心区域与透镜1100的第二区域1130的中心区域间隔开。反射层1300b的厚度不限于此。反射层1300b的至少一部分可以比其它部分薄或厚。
图10a和图10b是分别示出根据图9a和图9b的实施例的反射层的视图。
在图10a中，反射层1300a可以包括交替布置在彼此之上至少一次的第一层1310和第二层1320。第一层1310和第二层1320可以分别包括TiO2和SiO2。例如，具有2.4的折射率的TiO2可以被用作第一层1310。具有1.4至1.45的折射率的SiO2可以被用作第二层1320。本文中，当一对第一层1310和第二层1320被堆叠39次时，可以形成具有大约3.11微米厚度的DBR。
第一层1310和第二层1320可以被布置为包括SiO2、SixOy、AlAs、GaAs、AlxInyP和GaxInyP，而不是上述组合。例如，第一层1310和第二层1320可以分别包括SiO2/Si、AlAs/GaAs、Al0.5In0.5P/GaAS、Al0.5In0.5P/Ga0.5In0.5P的组合。
在图10b中，反射层1300a可以包括交替布置的第一层1310、第二层1320和第三层1330。第一层1310、第二层1320和第三层1330可以包括GaN、GaP、SiO2、RuO2和Ag。例如，GaP可以被用作第一层1310，SiO2可以被用作第二层1320，Ag可以被用作第三层1330。本文中，反射层1300a可以起到ODR的作用。
在另一个示例中，GaN可以被用作第一层1310，RuO2可以被用作第二层1320，SiO2可以被用作第三层1330，Ag可以被用作第四层1340。本文中，反射层1300a可以起到ODR的作用。
根据被包括在其中的层的组分，图10a和图10b所示的实施例中的反射层1300a可以起到DBR或ODR的作用。
图11a和图11b分别示出图9a和图9b的发光元件模块的光的路径。
在图11a中，反射层1300a可以起到DBR的作用。从发光器件封装1200(即，光源)发射的光入射到透镜1100上，然后从反射层1300a反射。本文中，一部分光可以穿过反射层1300a。图11a分别示出反射从反射层1300a反射的光L1和穿过反射层1300a的光L2。
在图11b中，反射层1300a可以起到ODR的作用。从发光器件封装1200(即，光源)发射的光被入射到透镜1100上，然后被反射层1300a完全地反射。图11b示出从反射层1300a反射的光。
在图11a和图11b中分别用作DBR和ODR的反射层1300a直接接触透镜1100。然而，如图9b所示，反射层1300a可以被布置为仅仅接触透镜1100的边缘。本文中，反射层1300a可以起到DBR和ODR的作用。
图9a的透镜的尺寸和区域“A”的详细结构可以与图2a至图2f所示的透镜和“A”的结构相同。另外，图9a和图9b的透镜的立体图和横截面视图可以与图3a至图3c的立体图和横截面视图相同。
图12a至图12d和图13a至图13d是示出图9a和图9b的透镜的各种实施例的图。
在图12a至图12d中，在反射层1300a与透镜的表面之间提供表面接触。
图12a示出包括透镜1100a的发光器件封装1200a。发光器件封装1200a被插入在透镜1100a下部的光入射表面处形成的凹部。水平发光器件可以布置在发光器件封装1200a处。成型部可以包围发光器件封装1200a中的发光器件，以保护发光器件。荧光物质可以被包括在成型部中，以改变从整个区域(其中发光器件封装1200a的光从中发射出)中的发光器件发射的光的波长。在发光器件封装1200a处可以布置垂直型发光器件而不是水平型发光器件，但不限于此。
图12b示出包括透镜1100b的发光器件封装1200b。发光器件封装1200b被插入在透镜1100b下部的光入射表面处形成的凹部。在光入射表面处形成的凹部的尺寸可以与图12a的凹部的尺寸相同或不同。倒装芯片型发光器件可以布置在发光器件封装1200b处。
图12c示出包括透镜1100c的发光器件封装1200c。本实施例与上述实施例的不同之处在于圆锥形透镜1290布置在透镜1100c下方。水平发光器件、垂直发光器件、或者倒装芯片发光器件可以布置在发光器件封装1200c处。圆锥形透镜1290布置在凹部的光入射表面上，透镜1100c布置在圆锥形透镜1290上。凹部形成在透镜1100c的光入射表面处。发光器件封装1200c和圆锥形透镜1290可以被插入凹部，使得凹部的尺寸可以比上述实施例的凹部大。
圆锥形透镜1290的详细结构可以与图7a所示的圆锥形透镜相同。
在图12d中，发光器件封装1200d可以是板上芯片(COB)类型。例如，发光器件可以布置在用作衬底的一对第一引线框架和第二引线框架上。使用保形涂敷方法，荧光物质可以形成在发光器件上。发光器件封装1200d可以被插入在透镜1100d下部的光入射表面处形成的凹部。
图13a到13d中所示的实施例与图12a至图12d中所示的实施例部分相同，与图12a至图12d的实施例的不同之处在于在反射层1300b与透镜的表面的边缘之间提供线接触。
图14和图15是示出包括发光器件模块的显示装置的视图。
根据所示实施例的显示装置400包括底盖435、面向底盖435的光学片420、以及布置在底盖435上同时与光学片420间隔开的发光器件模块。
在图14中，驱动器455和包封驱动器455的驱动器盖440可以布置在显示装置400的底盖435处。
前盖430可以包括由用于穿透光的透明材料形成的前面板(未示出)。前面板与液晶面板430a间隔开，以保护液晶面板430a。从光学片420发射出的光可以显示在液晶面板430a处，使得可以看见图像。
底盖435可以是被连接到前盖430，以保护光学片420和液晶面板430a。
驱动器455可以布置在底盖435的一侧。
驱动器455可以包括驱动控制器455a、主板455b和电源455c。驱动控制器455a可以是时间控制器。驱动控制器455a是用于控制液晶面板430a的每个驱动IC的驱动时间的驱动器。主板455b是用于将垂直同步、水平同步、以及R、G、B分辨率信号转移至定时控制器的驱动器。电源455c是用于将电力施加到液晶面板430a的驱动器。
可以由布置在底盖435处的驱动器盖440包围驱动器455。
多个孔形成在底盖435处，以将液晶面板430a连接至驱动器455。可以布置托架(stand)460以支撑显示装置400。
在图15中，反射片435a布置在底盖435的表面处。发光器件封装200布置在反射片435a上。透镜100布置在发光器件封装200的前表面处。包括发光器件封装200和透镜100的发光器件模块与上述发光器件封装200和透镜100相同。
如上所述，当从发光器件封装200发射的光通过透镜100发射时，照明视角被横向加宽。光可以通过光透射区域435b被转移到光学片421至423。
穿过光学片421至423的光可以前往至液晶面板430a。
在图15中，反射片435a与光学片421之间的距离d1可以为10至15毫米。包括透镜100的发光器件封装200的高度d2可以为大约7毫米。高度d3可以小于反射片435a与光学片421之间的距离d1。
如上所述，由于透镜，从发光器件模块发射的光充分地行进至侧表面。从而，尽管反射片435a与光学片421之间的距离d1变窄至15毫米或更小，但是仍然可以防止光学干扰和不均匀的产生。由于包括透镜100的发光器件封装200的高度是大约7毫米，反射片435a与光学片421之间的距离d1为10毫米或更大。从而，可以防止由于光学片421与透镜100之间碰撞导致的损坏。
图16是示出根据实施例的发光器件模块中不均匀性改善的视图。
在图16中，水平轴表示距离背光单元中一个背光单元的中心区域的距离，垂直轴表示测量到的从每个光源发射出的光强度。
传统发光器件模块的比较例1和2产生不均匀，其中在一点处，例如透镜的上部集中地产生光。在根据示例1和2的发光模块中，如上所述，使用根据本发明实施例的透镜，照明视角变宽，由此减少不均匀性的产生。
此外，图16的左侧是与一个背光单元中发光器件模块的中心区域相对应的区域。图16的右侧是对应于发光器件模块的边缘区域的区域。因此，中心区域的光强度比边缘区域的光强度大。此外，将在图17A和图17B中描述在图16中被指定为“改善”的暗部改善。
图17a和图17b是示出根据实施例的显示装置的一个背光单元中暗部得到改善的视图。在水平轴和垂直轴示出每个背光单元的位置。
图17a是示出背光单元的照明的视图，在背光单元处布置如上所述的直下型发光器件模块。图17B是示出背光单元的照明的视图，在背光单元处布置传统的直下型发光器件模块。
在图17b的背光单元中，由图17b右侧处的垂直条标记的区域是被测量为光强度相对低的粉红色组的暗部。当使用根据上述实施例的发光器件模块时，改善了照明视角。从而，相比于传统背光单元，减少了暗部。
虽然已经参照许多说明性实施例描述了实施例，但是应该理解本领域技术人员能想到将落入本公开的精神和原理范围内的许多其它变型和实施例。
例如，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置的形成部件和/或布置可以有各种变型和修改。

Claims (20)

1.一种透镜，用于改变从光源入射的光的路径，所述透镜包括：
第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及
第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域凹入的中心部，其中：
所述凹部的表面包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-2)区域，以及
所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的曲率。
2.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第(1-1)区域布置为围绕中心轴呈0到45度，所述轴从所述光源延伸至所述第二区域的中心。
3.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第(1-2)区域布置为围绕中心轴呈30到80度，所述轴从所述光源延伸至所述第二区域的中心。
4.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第(1-3)区域布置为围绕中心轴呈60到90度，并且所述轴从所述光源延伸至所述第二区域的中心。
5.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有正曲率或负曲率。
6.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第(1-1)区域和所述第(1-3)区域具有正曲率，所述第(1-2)区域具有负曲率。
7.根据权利要求1所述的透镜，其中所述第(1-1)区域和所述第(1-3)区域具有正曲率，所述第(1-2)区域具有负曲率。
8.根据权利要求1所述的透镜，其中所述透镜的高度与所述第二区域的最高点与最低点之间高度差的比例为大于1:0.7并且小于1:1。
9.一种透镜，用于改变从光源入射的光的路径，所述透镜包括：
第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及
第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域凹入的中心部，其中：
所述凹部的表面包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-2)区域，以及
所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的折射角。
10.根据权利要求9所述的透镜，其中在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-1)区域的光朝向中心轴折射。
11.根据权利要求9所述的透镜，其中在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-2)区域的光朝向中心轴折射。
12.根据权利要求9所述的透镜，其中在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-3)区域的光朝向中心轴折射。
13.根据权利要求9所述的透镜，其中在从所述光源发射出之后穿过所述第(1-2)区域的光的折射角是最大的。
14.根据权利要求9所述的透镜，其中，在所述第一区域处折射之后进入所述第二区域的光中，穿过所述第(1-1)区域的光与轴之间的角度是最小的。
15.根据权利要求9所述的透镜，其中，在所述第一区域处折射之后进入所述第二区域的光中，穿过所述第(1-3)区域的光与轴之间的角度是最大的。
16.根据权利要求9所述的透镜，其中从所述光源发射出之后穿过所述第(1-3)区域的光的折射角是最小的。
17.一种发光器件模块，包括：
第一框架和第二框架；
发光器件，布置在本体处，所述发光器件被电连接至所述第一框架和所述第二框架；
成型部，包围所述发光器件；以及
透镜，改变从所述光源入射的光的路径，
其中反射层布置在所述透镜的发光表面上。
18.根据权利要求17所述的发光器件模块，其中所述透镜包括：
第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及
第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域凹入的中心部，其中：
所述凹部的表面包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-2)区域，以及
所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的曲率。
19.根据权利要求17所述的发光器件模块，其中所述透镜包括：
第一区域，面向所述光源，所述第一区域具有形成在其上的凹部；以及
第二区域，面向所述第一区域，所述第二区域具有朝向所述第一区域凹入的中心部，其中：
所述凹部的表面包括面向所述光源的中心的第(1-1)区域、在所述第(1-1)区域边缘处的第(1-3)区域、以及在所述第(1-1)区域与所述第(1-3)区域之间的第(1-2)区域，以及
所述第(1-1)区域、所述第(1-2)区域和所述第(1-3)区域具有不同的折射角。
20.根据权利要求17所述的发光器件模块，其中所述反射层包括分布式布拉格反射层(DBR)或者全方位反射层(ODR)。
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