CN115079469B - 光源、光源模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光源、光源模组和显示装置，该光源包括发光元件，具有出射面以及两电连接部，电连接部厚度大于发光元件原本电极厚度；上反射层，配置于发光元件的上方与发光元件的上表面相对；下反射层，配置于发光元件的下方与发光元件的下表面相对；波长转换元件，包覆出射面除电连接部处并填充上反射层和下反射层间的空隙；沿发光元件的中心轴方向，出射面的投影落于上反射层内，发光元件的侧面的投影落于下反射层内，上反射层和下反射层之间的间距由内向外逐渐增大。通过以上方式，获得提亮且侧出扩光的光源，光源模组中可增大光源排布间距，但能保证出光亮度且出光均匀，应用于显示装置，且混光距离极小，成本低同时还更轻薄，适于产业化。

Description

光源、光源模组和显示装置

技术领域

本发明涉及发光半导体及其封装技术领域，特别是涉及一种光源、光源模组和显示装置。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting diode，简称LED)具有体积小、结构简单、耗能低、使用寿命长等优点，近年来已逐渐取代传统光源，小尺寸的LED已经广泛应用于显示装置中。

小尺寸LED可以作为背光显示也可直接显示，作为直接显示还有许多技术难点未攻克，现阶段LED主要以背光显示应用显示装置中。现行的LED背光模块主要在线路板上集成多个发光二极管封装体(LED PKG)，常规LED封装体中心亮度较高且发光角度有限，需要LED封装体密集排布，及较大的混光距离OD(OpticalDistance)，同时搭配较厚的扩散板，继而导致背光模组的整体厚度较厚，且成本高，这不符合现有降本的超薄化显示装置的发展趋势。

目前LED技术在显示装置中的研究方向，既要减少LED封装体数量，进行降本，又要保证显示均匀性及显示亮度，还要保证整体厚度轻薄。

鉴于此，本申请提供一种光源、光源模组和显示装置来解决现有技术存在的缺陷。

发明内容

基于此，本发明提供一种提亮后侧向出光的光源，应用于光源模组中能降本且提亮又出光均匀，最后形成的显示装置厚度轻薄且成本低，适于产业化。

本发明提供了一种光源，包括：

发光元件，具有出射面以及两电连接部，所述电连接部自所述发光元件的下表面延伸出来，所述电连接部厚度大于所述发光元件原本电极厚度；

上反射层，配置于所述发光元件的上方与所述发光元件的上表面相对；

下反射层，配置于所述发光元件的下方与所述发光元件的下表面相对；

波长转换元件，包覆所述出射面除所述电连接部处并填充所述上反射层和下反射层间的空隙；

沿所述发光元件的中心轴方向，所述出射面的投影落于所述上反射层内，所述发光元件的侧面的投影落于所述下反射层内，所述上反射层和下反射层之间的间距由内向外逐渐增大。

基于以上实施例的一个优选方式中，所述上反射层和下反射层各自的厚度自内向外逐渐减小。

基于以上实施例的一个优选方式中，所述下反射层延伸一周在其内部形成开口，两所述电连接部设于所述开口内并与所述下反射层相抵接；

和/或，所述上反射层和下反射层的外周缘沿所述中心轴方向的投影重合；

和/或，所述上反射层和下反射层各自分别沿所述中心轴对称分布；

和/或，所述下反射层、波长转换元件以及电连接部三者的下表面在同一水平面上；

和/或，所述上反射层和下反射层相互背离的表面平行设置。

基于以上实施例的一个优选方式中，所述电连接部包括所述发光元件原本电极、增高层以及连接所述电极和增高层的连接层。

基于以上实施例的一个优选方式中，所述连接层和增高层通过电镀按顺序一体形成于所述电极上；

和/或，所述增高层和连接块还可以先后通过光刻工艺制备于支撑体上，所述电极通过固晶工艺与所述连接层连接。

基于以上实施例的一个优选方式中，所述电连接部的厚度为所述发光元件原本电极的厚度的9-12倍。

基于以上实施例的一个优选方式中，所述波长转换元件的侧面还包覆一圈防护层。

基于以上实施例的一个优选方式中，所述上反射层与所述发光元件相对的表面为与所述中心轴呈锐角设置的平面或所述上反射层与所述发光元件相对的表面为朝向所述中心轴凸出的曲面；

和/或，所述下反射层与所述发光元件相对的表面为与所述中心轴呈锐角设置的平面或所述下反射层与所述发光元件相对的表面为朝向所述中心轴凸出的曲面。

本发明还提供了一种光源模组，所述光源模组包括基板、设于所述基板上的若干光源和反光碗，所述反光碗围设于至少一个光源周围，且以所述基板为基准所述反光碗的高度高于所述光源，所述光源包括以上所述的光源，所述基板可作为所述光源的电连接部制备过程中的支撑体。

本发明还提供了一种显示装置，所述显示装置包括以上所述的光源模组。

本发明的有益效果在于提供一种光源、光源模组和显示装置，该光源通过设于发光元件上方的上反射层和下方的下反射层，改变发光元件的光路，使发光元件上表面和侧面的光从发光元件的侧面沿上反射层和下反射层围合的碗杯区域出射，使光源的出光角度增大，趋近180°出光周围出光有向上的外扩光；另外通过增厚发光元件自身电极，结合上反射层和下反射层，提取发光元件下表面的光并从发光元件的侧面沿碗杯区域出射，增加光源出光亮度，弥补上反射层给发光元件上表面出光带来的部分光损失。

该光源模组，应用以上光源，由于光源的出光角度大，可以增大相邻光源之间的排布距离，减少模组内的光源数量，降低成本；其次，光源出光特点为中间暗周围亮，周围有向上的外扩光，光源的外扩光会辐射到相邻光源的中间暗处，可避免光源模组的点阵效应，还通过反光碗围的反射，提升发光均匀性；另外，光源本身有进行提亮，即使光源数量减少，也不会影响光源模组的亮度。

该显示装置，设置以上光源模组，出光均匀性好，混光距离极小，几乎趋于零，整体厚度轻薄，大大降低了成本。

附图说明

图1为本发明实施例的光源结构的结构示意图；

图2为图1所示光源中上反射层和下反射层组合的第二结构示意图；

图3为图1所示光源中上反射层和下反射层组合的第三结构示意图；

图4为图1所示光源中上反射层和下反射层组合的第四结构示意图；

图5为图1所示光源的仰视图；

图6为图1所示光源中下反射层的俯视图；

图7为图1所示光源中上反射层的仰视图；

图8为图1所示光源光学仿真的光路图；

图9为图8所示光源光学仿真的出光角度图；

图10为本发明实施例的光源模组的结构示意图；

图11为本发明实施例的显示装置结构示意图；

附图中各标号的含义为：

1-光源；11-发光元件；111-上表面；112-下表面；113-侧面；12-上反射层；121-第一表面；13-下反射层；131-第二表面；132-开口；14-波长转换元件；15-电连接部；151-电极；152-增高层；153-连接层；16-防护层；L-中心轴；h1-最大间距；h2-上反射层的最大厚度；h3-下反射层的最大厚度；h4-电连接部厚度；h5-电极厚度；2-光源模组；21-基板；22-反光碗；3-显示装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本申请说明书记载的所述发光元件11的中心轴L是发光元件11的光轴，所述的“内”和“外”均是相对发光元件11的中心轴L来说，相对靠近中心轴L的为内，相对远离中心轴L的为外；以发光元件11为例，其下表面112为设有电连接部15的表面，其上表面111为与其下表面112相对的面，其侧面113为连接上表面111和下表面112之间的面；其他元件的上表面111、下表面112以及侧面113参照发光元件11的方向设置；上下反射层13之间的间距应该理解为上反射层12和下反射层13之间平行中心轴L方向的距离。

请参阅图1-图5，为本发明实施例光源1结构示意图。光源1包括沿中心轴L方向依次顺序布置的上反射层12、波长转换元件14、发光元件11以及下反射层13。发光元件11具有相对的上表面111和下表面112以及连接上表面111和下表面112的侧面113，上表面111、下表面112以及侧面113构成发光元件11的出射面，发光元件11从其下表面112还延伸出两电连接部15，该电连接部15厚度要大于发光元件11原来的电极151厚度，即电连接部15在发光元件11原本电极151上进行了增厚，发光元件11夹设于上反射层12和下反射层13之间，上反射层12与上表面111相对设置，下反射层13与下表面112相对设置，波长转换元件14与发光元件11相抵，其包覆出射面除电连接部15的所有区域，并填充上反射层12和下反射层13之间的空隙。

具体的，沿发光元件11的中心轴L方向，出射面的投影落于上反射层12内，即上反射层12面积大于发光元件11的尺寸，且俯视看，上反射层12完全覆盖了发光元件11。沿发光元件11的中心轴L方向，发光元件11的侧面113的投影落于下反射层13内，即仰视看，下反射层13至少要完全覆盖发光元件11的上表面111和下表面112的周缘。

由于最后光源1下表面112要贴装于基板21上，使两电连接部15与基板21的焊盘电气连通，光源1贴装使用时，上反射层12和下反射层13分别覆盖在发光元件11的上表面111和下表面112，使发光元件11的侧面113与上反射层12和下反射层13之间的间隔相对，上反射层12和下反射层13之间的间距由内向外逐渐增大，使发光元件11从侧面113出光并形成侧面113外扩光。

请参阅图8和图9，本发明实施例的光源1在发光元件11上方设上反射层12，在发光元件11下方设下反射层13，改变光路，使五面出的光发光元件11，沿上反射层12和下反射层13围合的碗杯区域出射光线，形成发光元件11周侧出光的外扩光，使光源1的出光角度增大，趋近180°出光；另外通过增厚发光元件11自身电极151，结合上反射层12和下反射层13，提取发光元件11下表面112的光并从发光元件11的侧面113沿碗杯区域出射，弥补上反射层12给发光元件11上表面111出光带来的部分光损失，提升光源1的出光亮度。

发光元件11，包括生长层（例如蓝宝石层）、在生长层生长的n型半导体层、量子阱层、p型半导体层以及从背离生长层一侧（发光元件11的下表面112）一对电连接部15。

优选的，电连接部15包括发光元件11原本电极151、增高层152以及连接电极151和增高层152的连接层153。优选的，连接层153和增高层152通过电镀工艺按顺序一体形成于电极151上；优选的，增高层152和连接块还可以先后通过光刻工艺制备于支撑体上，电极151通过固晶工艺与连接层153连接。优选的，电连接部15厚度为h4，发光元件11原本电极151厚度为h5，控制h4：h5的比值在9-12范围内，既不使光源1厚度过厚，也能保证底面光提取效果好。

基于以上实施例的一个优选实施方式中，上反射层12和下反射层13的厚度自内向外逐渐减小，继而使上反射层12和下反射层13沿发光元件11的侧面113形成一个连续的碗杯状。优选的，上反射层12和下反射层13相互背离的表面平行设置，即上反射层12的上表面111与下反射层13的下表面112平行设置。优选的，下反射层13延伸一周在其内部形成开口132，两电连接部15设于开口132内并与下反射层13相抵接。优选的，上反射层12和下反射层13的外周缘沿中心轴L方向的投影重合。优选的，上反射层12和下反射层13各自分别沿中心轴L对称分布。上反射层12和下反射层13之间最大间隔为h1,上反射层12的最大厚度为h2，下反射层13的最大厚度为h3，控制h1、h2以及h3的大小在适当的范围内，可以在保证整体厚度适合的条件下，提升光源1出光亮度。

请参阅图1-图4以及图6-图7，上反射层12形状可以设置为以下中的任一种，上反射层12与发光元件11相对的表面为第一表面121。可选的，第一表面121为与中心轴L之间夹角小于90°的平面，第一表面121为三角形平面，上反射层12相对发光元件11的上表面111的一侧为四个第一表面121拼接的连续的立体结构（图中为锥体的锥面）；可选的，第一表面121为朝向中心轴L凸出的曲面，上反射层12相对发光元件11的上表面111的一侧为四个第一表面121拼接的连续的立体结构。

下反射层13形状可以设置为以下中的任一种，下反射层13与发光元件11相对的表面为第二表面131。可选的，第二表面131为与中心轴L之间夹角小于90°的平面，第二表面131为梯形面，下反射层13相对发光元件11的下表面112的一侧为四个第二表面131拼接的连续的立体结构；可选的，第二表面131为朝向中心轴L凸出的曲面，下反射层13相对发光元件11的下表面112的一侧为四个第二表面131拼接的连续的立体结构。

上反射层12和下反射层13均可以包括树脂材料和光反射物质等形成，以上结构的上反射层12和下反射层13均可以通过模压成型、转印成型，灌封印刷或喷涂成型制得，后续也可以在厚度方向上通过研磨蚀刻等去除上反射层12和下反射层13的一部分。

树脂材料没有特别限制只要选择不太可能吸收来自发光元件11的光即可。例如,底部填充材料包括但不限于环氧树脂、硅树脂、改性硅树脂、聚氨酯树脂、氧杂环丁烷树脂、丙烯酸、聚碳酸酯和聚酰亚胺。

光反射物质是反射由发光元件11发射的光的物质，光反射物质的例子包括但不限于二氧化硅、氧化钛、氧化硅、氧化铝、钛酸钾、氧化锌以及氮化硼，上反射层12和下反射层13均可包括至少一种光反射物质，上反射层12和下反射层13的材料可以由相同材料配置而成，也可以由不同材料配置而成。

波长转换构件，配置在发光元件11的上表面111、下表面112和侧面113，包裹除电连接部15处的所有出射面。优选的，下反射层13、电连接部15以及波长转换构件三者的下表面112在同一水平面上。波长转换构件吸收从发光元件11的上表面111、下表面112和侧面113射出的光的一部分，释放出波长比吸收的光长的光。

波长转换构件包括但不限于透光性树脂和荧光体。作为荧光体，能够使用钇铝石榴石类荧光体(例如Y3(Al，Ga)5O12:Ce)、铝石榴石类荧光体(例如Lu3(Al，Ga)5O12:Ce)、铝制石榴石类荧光体(例如，Tb3(Al，Ga)5O12：Ce)、β磷光体(例如(Si，Al)3(O，N)4:Eu)、α磷光体(例如，Mz(Si，Al)12(O，N)16(其中，0＜z≤2，M为除Li、Mg、Ca、Y及La和Ce之外的镧系元素、CASN类荧光体(例如，CaAlSiN3:Eu)或SCASN类荧光体(例如(Sr，Ca)AlSiN3:Eu)等氮化物类荧光体、KSF类荧光体(例如K2SiF6:Mn)或MGF类荧光体(例如3.5MgO 0.5MgF2 GeO2:Mn)等氟化物类荧光体、钙钛矿、硫属木犀或量子点荧光体等。

作为透光性树脂，可使用硅树脂、改性硅树脂、环氧树脂、改性环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂中的至少一种材料配置而成。也可以使用其他透明树脂或与以上材料的混合物，本发明实施例对透光性树脂的材料不做限制。

波长转换构件可以包含多种荧光体，例如，可以包含吸收蓝色光并放出黄色光的荧光粉和吸收蓝色光并放出红色光的荧光体。由此，能够从发光单元51射出白色的光。

波长转换构件也可以包含不遮光的光扩散材料。光扩散材料能够调整波长转换构件对从发光元件11射出的光及/或波长变换的光的透过率。作为光扩散材料，例如可使用氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化锌或玻璃等。

波长转换构件的侧面113还包围一圈透光的防护层16。优选的，防护层16材料可为环氧树脂及其改性树脂，其具有良好的粘合性和气体阻隔性。优选的，防护层16材料还可为硅氧烷树脂及其改性树脂，具有高耐热性和高耐光性，并且固化后其体积收缩很小。

请参阅图10和图11，本发明实施例还提供一种光源模组2和包含该光源模组2的显示装置3。光源模组2包括基板21、设于基板21上的若干光源1和反光碗22，反光碗22围设于至少一个光源1周围且反光碗22略高于光源1的上表面111，光源1为前文记载的光源1结构，基板21可作为光源1的电连接部15制备过程中的支撑体。图10和图11中反光碗22内置9个光源1，实际应用中还可以设置4个、16个、25个……，根据需求进行设置，多个光源1周侧出光落于反光碗22内进行反射后对反光碗22内的区域进一步匀光。显示装置3包括多个共基板21的光源模组2，并不限于图9中的9个光源模组2，相邻光源模组2之间通过反光碗22可避免串扰，增大显示装置3的对比度，显示装置3还可以包括设于光源模组2上方的扩散膜片和增光膜片等调光结构。

该光源模组2，应用以上光源1，由于光源1的出光角度大，可以增大相邻光源1之间的排布距离，减少模组内的光源1数量，降低成本；其次，光源1出光特点为中间暗周围亮，周围有向上的外扩光（请参阅图8和图9），即使光源模组2中光源1的排列间隔大的情况下，点亮多个光源1，光源1的外扩光会辐射到相邻光源1的中间暗处，能避免在光源1之间产生亮度低的区域，还通过反光碗22围的反射，提升发光均匀性；另外，光源1本身有进行提亮，即使光源1数量减少，也不会影响光源模组2的亮度。

该显示装置3，设置以上光源模组2，出光均匀性好，混光距离极小，几乎趋于零，整体厚度轻薄，大大降低了成本。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种光源，其特征在于，包括：

发光元件，具有出射面以及两电连接部，所述电连接部自所述发光元件的下表面延伸出来，所述电连接部厚度大于所述发光元件原本电极厚度；

上反射层，配置于所述发光元件的上方与所述发光元件的上表面相对；

下反射层，配置于所述发光元件的下方与所述发光元件的下表面相对；

波长转换元件，包覆所述出射面除所述电连接部处并填充所述上反射层和下反射层间的空隙；

沿所述发光元件的中心轴方向，所述出射面的投影落于所述上反射层内，所述发光元件的侧面的投影落于所述下反射层内，所述上反射层和下反射层之间的间距由内向外逐渐增大；

所述电连接部包括所述发光元件原本电极、增高层以及连接所述电极和增高层的连接层。

2.如权利要求1所述的光源，其特征在于，

所述上反射层和下反射层各自的厚度自内向外逐渐减小。

3.如权利要求1所述的光源，其特征在于，

所述下反射层延伸一周在其内部形成开口，两所述电连接部设于所述开口内并与所述下反射层相抵接；

和/或，所述上反射层和下反射层的外周缘沿所述中心轴方向的投影重合；

和/或，所述上反射层和下反射层各自分别沿所述中心轴对称分布；

和/或，所述下反射层、波长转换元件以及电连接部三者的下表面在同一水平面上；

和/或，所述上反射层和下反射层相互背离的表面平行设置。

4.如权利要求3所述的光源，其特征在于，

所述连接层和增高层通过电镀按顺序一体形成于所述电极上；

和/或，所述增高层和连接块还可以先后通过光刻工艺制备于支撑体上，所述电极通过固晶工艺与所述连接层连接。

5.如权利要求3所述的光源，其特征在于，

所述电连接部的厚度为所述发光元件原本电极的厚度的9-12倍。

6.如权利要求1所述的光源，其特征在于，

所述波长转换元件的侧面还包覆一圈防护层。

7.如权利要求1所述的光源，其特征在于，

所述上反射层与所述发光元件相对的表面为与所述中心轴呈锐角设置的平面或所述上反射层与所述发光元件相对的表面为朝向所述中心轴凸出的曲面；

和/或，所述下反射层与所述发光元件相对的表面为与所述中心轴呈锐角设置的平面或所述下反射层与所述发光元件相对的表面为朝向所述中心轴凸出的曲面。

8.一种光源模组，其特征在于，所述光源模组包括基板、设于所述基板上的若干光源和反光碗，所述反光碗围设于至少一个光源周围，且以所述基板为基准所述反光碗的高度高于所述光源，所述光源包括如权利要求1-7任一所述的光源，所述基板可作为所述光源的电连接部制备过程中的支撑体。

9.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求8所述的光源模组。

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