CN201112409Y - 发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式背光模组 - Google Patents

发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式背光模组 Download PDF

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何忠兴
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Abstract

本实用新型涉及一种发光二极管芯片，包括一反射层、一第一型半导体层、一主动层、一第二型半导体层、一第一电极层、一第二电极层与一滤光结构。其中，第一型半导体层配置于反射层上，而主动层配置于第一型半导体层与第二型半导体层之间。此外，第一电极层与第一型半导体层电性连接，且第二电极层配置于第二型半导体层上。另外，滤光结构配置于第二电极层上。该滤光结构可将波长为450～525nm的光线反射，而使得发光二极管芯片能提供高纯度的光源。

Description

发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式背光模组
技术领域
本实用新型是有关于一种发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式式背光模组，且特别是有关于一种可提供高纯度光源的发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式式背光模组。
背景技术
在一般液晶显示器中，由于液晶显示面板(liquid crystal display panel，LCD)并不具有主动发光的功能，故在液晶显示面板下方必须配置一背光模组以提供一面光源，以使液晶显示面板能达到显示的目的。
在背光模组的发光源中，除了冷阴极萤光灯管(cold cathode fluorescentlamp，CCFL)的外，一般较常使用的为发光二极管(light emitting diode，LED)，其具有亮度高、功率消耗低、使用寿命长、热问题轻微等优势。一般而言，发光二极管会采用红光发光二极管、绿光发光二极管与蓝光发光二极管，以混合出所需要的白光。值得注意的是，一般蓝光发光二极管所发出蓝光的光谱(spectrum)分布与一般绿光发光二极管所发出绿光的光谱分布较为接近，且蓝光的光谱分布与绿光的光谱分布也有部分区域重叠，因此一般蓝光发光二极管与绿光发光二极管所发出光线容易有色纯度不高的问题。如此一来，现有的背光模组便无法提供高品质的光源，进而影响显示画面的品质。
发明内容
本实用新型的一个目的就是在于提供一种发光二极管芯片，其可提供高纯度的色光。
本实用新型的另一目的是提供一种侧边入光式背光模组，其可提供高纯度的光源。
本实用新型的又一目的是提供一种直下式背光模组，其可提供高纯度的光源。
本实用新型提出一种发光二极管芯片，其包括一反射层、一第一型半导体层、一主动层、一第二型半导体层、一第一电极层、一第二电极层与一滤光结构。其中，第一型半导体层配置于反射层上，而主动层配置于第一型半导体层上。第二型半导体层配置于主动层上。此外，第一电极层与第一型半导体层电性连接，且第二电极层配置于第二型半导体层上。另外，滤光结构配置于第二电极层上。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的滤光结构包括多个第一滤光薄膜与多个第二滤光薄膜，且第一滤光薄膜与第二滤光薄膜交互堆叠。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的第一滤光薄膜的材料例如为氧化硅(SiO2)。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的第二滤光薄膜的材料例如为氧化钛(TiO2)。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的滤光结构还包括多个第三滤光薄膜，且第一滤光薄膜、第二滤光薄膜与第三滤光薄膜交互堆叠。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的第三滤光薄膜的材料例如为氧化钽(Ta2O5)。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的第一型半导体层为N型掺杂半导体层，而第二型掺杂半导体层为P型掺杂半导体层。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的主动层为多重量子阱层。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的发光二极管芯片还包括一基板，配置于反射层与第一型半导体层之间。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述基板的材料包括蓝宝石、碳化硅、氧化锌、硅、铜或玻璃。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述反射层的材料包括铝(Al)、银(Ag)或介电材质多层膜(TiO2/SiO2)。
在本实用新型的发光二极管芯片中，上述的滤光结构能反射波长为450～525nm的光线。
本实用新型提供一种侧边入光式背光模组，其包括一外框、一导光板、多个发光二极管与一滤光结构。其中，导光板配置于外框内，且导光板具有至少一入光侧面与一出光顶面。此外，发光二极管配置于导光板的入光侧面旁。另外，滤光结构配置于导光板的入光侧面与发光二极管之间。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的滤光结构包括多个第一滤光薄膜与多个第二滤光薄膜，且第一滤光薄膜与第二滤光薄膜交互堆叠。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的第一滤光薄膜的材料例如为氧化硅。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的第二滤光薄膜的材料例如为氧化钛。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的滤光结构还包括多个第三滤光薄膜，且第一滤光薄膜、第二滤光薄膜与第三滤光薄膜交互堆叠。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的第三滤光薄膜的材料例如为氧化钽。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的侧边入光式背光模组更包括一光学膜片组，其配置于导光板的出光顶面上方。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的光学膜片组包括扩散片(Diffuser film)、增光片(Brightness enhanced film，BEF)、棱镜片(Prism sheet)与滤光材料结构至少其中之一。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的发光二极管包括红光发光二极管、绿光发光二极管与蓝光发光二极管。
在本实用新型的侧边入光式背光模组中，上述的滤光结构能反射波长为450～525nm的光线。
本实用新型提供一种直下式背光模组，其包括一外框、多个发光二极管与一滤光结构。其中，发光二极管配置于外框内的底部，而滤光结构配置于发光二极管上方。
在本实用新型的直下式背光模组中，上述的滤光结构包括多个第一滤光薄膜与多个第二滤光薄膜，且第一滤光薄膜与第二滤光薄膜交互堆叠。
在本实用新型的直下式背光模组中，上述的第一滤光薄膜的材料例如为氧化硅。
在本实用新型的直下式背光模组中，上述的第二滤光薄膜的材料例如为氧化钛。
在本实用新型的直下式背光模组中，上述的滤光结构还包括多个第三滤光薄膜，且第一滤光薄膜、第二滤光薄膜与第三滤光薄膜交互堆叠。
在本实用新型的直下式背光模组中，上述的第三滤光薄膜的材料例如为氧化钽。
在本实用新型的直下式背光模组中，上述的发光二极管包括红光发光二极管、绿光发光二极管与蓝光发光二极管。
在本实用新型的直下式背光模组中，上述的滤光结构能反射波长为450～525nm的光线。
本实用新型的发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式背光模组都具有本实用新型的滤光结构，其可将波长为450～525nm的光线反射，而使得发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式背光模组能提供高纯度的光源。
附图说明
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：
图1是本实用新型第一实施例发光二极管芯片的示意图。
图2是本实用新型第一实施例滤光结构的局部放大示意图。
图3A是本实用新型绿光发光二极管与一般绿光发光二极管发出光线的光谱分布图。
图3B是本实用新型绿光发光二极管与一般绿光发光二极管所发出绿光的CIE色度座标图。
图4是本实用新型第一实施例另一滤光结构的局部放大示意图。
图5是本实用新型第一实施例另一发光二极管芯片的示意图。
图6是本实用新型第二实施例的侧边入光式背光模组的剖面示意图。
图7是本实用新型第二实施例的滤光结构的剖面示意图。
图8A是蓝光/绿光/红光的光谱分布图。
图8B是蓝光/绿光/红光穿过本实用新型滤光结构的光谱分布图。
图9是本实用新型第二实施例的滤光结构的剖面示意图。
图10是本实用新型的直下式背光模组的剖面示意图。
具体实施方式
第一实施例
图1是本实用新型第一实施例发光二极管芯片的示意图。请参考图1，本实用新型的发光二极管芯片100包括一反射层102、一第一型半导体层104、一第一电极层104a、一主动层106、一第二型半导体层108、一第二电极层108a与一滤光结构110。具体而言，第一型半导体层104配置于反射层102上，而主动层106配置于第一型半导体层104与第二型半导体层108之间。本实用新型的滤光结构110配置于第二电极层108a上。一般而言，上述反射层102的材料包括铝(Al)或银(Ag)等高反射率的材料，而第一型掺杂半导体层104例如是N型掺杂半导体层，则第二型掺杂半导体层108即为P型掺杂半导体层。此外，主动层106例如是多重量子阱层(multi-quantum well，MQW layer)。
如图1所示，第一电极层104a与第一型半导体层104电性连接，且第二电极层108a配置于第二型半导体层108上。实务上，第一电极层104a的材料例如是铬/金(Cr/Au)、镍/金(Ni/Au)、钛/铝(Ti/Al)所形成的金属薄膜，而第二电极层108a的材料例如是镍/金(Ni/Au)铟锡氧化物(ITO)所形成的透明导电氧化层(transparent conductive oxide，TCO)。
图2是本实用新型第一实施例滤光结构的局部放大示意图。请参考图2，本实用新型的滤光结构110可以包括多个第一滤光薄膜112与多个第二滤光薄膜114，且滤光结构110是由第一滤光薄膜112与第二滤光薄膜114交互堆叠而成。具体而言，第一滤光薄膜112的材料例如为氧化硅(SiO2)，而第二滤光薄膜114的材料例如为氧化钛(TiO2)。值得注意的是，不同层的第一滤光薄膜112的厚度可以相异，而不同层的第二滤光薄膜114的厚度也可以相异。举例而言，第一滤光薄膜112的厚度分别为89.4nm、325.7nm与87.6nm等相异厚度，而第二滤光薄膜114的厚度分别为56.4nm、86nm与56.6nm等相异厚度。这里要特别说明的是，本实用新型的滤光结构110可以反射波长为450～525nm的光线。由于蓝光的光谱(spectrum)分布与绿光的光谱分布会有部分区域重叠(约在450～525nm之间)，因此借由本实用新型的滤光结构110的滤光效果不论是蓝光发光二极管或绿光发光二极管都能有效提升色光的纯度。
以绿光发光二极管为例子来说明，图3A是本实用新型绿光发光二极管与一般绿光发光二极管发出光线的光谱分布图。请参考图3A，曲线1为一般绿光发光二极管发出光线的光谱分布，而曲线2为本实用新型绿光发光二极管发出光线的光谱分布。由图3A可知，一般的绿光发光二极管所发出绿光的峰值波长(peak wavelength)为520～526nm之间，而其FWHM(full width at halfmaximum)约介于31～35nm之间。本实用新型绿光发光二极管所发出绿光的峰值波长(peak wavelength)为524nm，而其FWHM(full width at half maximum)介于12～18nm之间。相较之下，本实用新型的绿光发光二极管所发出的绿光能有较窄的光谱分布，进而可有效提升所发出绿光的纯度。
此外，图3B是本实用新型绿光发光二极管与一般绿光发光二极管所发出绿光的色度座标图。如图3B所示的A处为一般绿光发光二极管所发出绿光的色度座标，而如图3B所示的B处为本实用新型绿光发光二极管所发出绿光的色度座标图。由图3B明显可知，一般的绿光发光二极管所发出绿光的色饱和度明显小于本实用新型绿光发光二极管所发出绿光的色饱和度。
图4是本实用新型第一实施例另一滤光结构的局部放大示意图。请参考图4，本实用新型的滤光结构110a还可包括多个第三滤光薄膜116，且第一滤光薄膜112、第二滤光薄膜114与第三滤光薄膜116交互堆叠。实务上，第三滤光薄膜116的材料例如为氧化钽(Ta2O5)。此外，图5是本实用新型第一实施例另一发光二极管芯片的示意图。请参考图5，本实用新型的发光二极管芯片100a还包括一基板103，且基板103可配置于反射层102与第一型半导体层104之间。一般而言，上述基板103的材料包括蓝宝石、碳化硅、氧化锌、硅、铜或玻璃。
第二实施例
图6是本实用新型第二实施例的侧边入光式背光模组的剖面示意图。请参考图6，本实用新型的侧边入光式背光模组200包括一外框210、一导光板220、多个发光二极管230与一滤光结构240。其中，导光板220配置于外框210内，且导光板220具有至少一入光侧面220a与一出光顶面220b。此外，发光二极管230配置于导光板220的入光侧面220a旁。另外，滤光结构240配置于导光板220的入光侧面220a与发光二极管230之间。一般而言，发光二极管230可以包括红光发光二极管、绿光发光二极管与蓝光发光二极管，以混合出所需要的白光。
图7是本实用新型第二实施例的滤光结构的剖面示意图。请参考图7，本实用新型的滤光结构240包括多个第一滤光薄膜242与多个第二滤光薄膜244，且第一滤光薄膜242与第二滤光薄膜244交互堆叠。实务上，第一滤光薄膜242的材料例如为氧化硅，而第二滤光薄膜244的材料例如为氧化钛。值得注意的是，不同层的第一滤光薄膜242的厚度可以相异，而不同层的第二滤光薄膜244的厚度也可以相异。值得注意的是，本实用新型的滤光结构240能反射波长为450～525nm的光线。
图8A是蓝光/绿光/红光的光谱分布图，而图8B是蓝光/绿光/红光穿过本实用新型滤光结构的光谱分布图。请同时参考图8A与图8B，其中波长为450～525nm为蓝光B与绿光G重叠的区域。本实用新型的侧边入光式背光模组200借由滤光结构240，以窄化蓝光B与绿光G的光谱分布，进而提高蓝光B与绿光G的色纯度。换言之，本实用新型的侧边入光式背光模组200能提供高品质的光源。
图9是本实用新型第二实施例的滤光结构的剖面示意图。请参考图9，本实用新型的滤光结构240a还可包括多个第三滤光薄膜246，且第一滤光薄膜242、第二滤光薄膜244与第三滤光薄膜246交互堆叠。第三滤光薄膜246的材料例如为氧化钽。
请再参考图6，本实用新型的侧边入光式背光模组200还包括一光学膜片组250，其配置于导光板220的出光顶面220b上方。实务上，光学膜片组250可以包括扩散片(diffuser film)、增光片(brightness enhanced film，BEF)与棱镜片(prism sheet)至少其中之一。上述的扩散片可以使光线更均匀地散射，而增光片可以提升侧边入光式背光模组200所呈现的亮度。此外，棱镜片可以提升光线出射方向的正确性。当然，本实用新型的侧边入光式背光模组200可以依据所欲呈现的光学效果而选用上述的光学膜片。
第三实施例
图10是本实用新型的直下式背光模组的剖面示意图。请参考图10，本实用新型的直下式背光模组300包括一外框310、多个发光二极管320与一滤光结构330。其中，发光二极管320配置于外框310内的底部。值得注意的是，滤光结构330配置于发光二极管320上方。具体而言，发光二极管320可以包括红光发光二极管、绿光发光二极管与蓝光发光二极管。本实施例的滤光结构330与第一实施例的滤光结构110(如图2A所示)以及第二实施例的滤光结构240(如图7所示)类似，在此不多加赘述。本实施例的滤光结构330同样能反射波长为450～525nm的光线。因此，本实用新型的直下式背光模组300同样能提供高品质的光源。
综上所述，在本实用新型的发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式背光模组都具有本实用新型的滤光结构，其可将波长为450～525nm的光线反射，而使得发光二极管芯片、侧边入光式背光模组与直下式背光模组能提供高纯度的光源。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (30)

1. 一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：
一反射层；
一第一型半导体层，配置于该反射层上；
一主动层，配置于该第一型半导体层上；
一第二型半导体层，配置于该主动层上；
一第一电极层，与该第一型半导体层电性连接；
一第二电极层，配置于该第二型半导体层上；以及
一滤光结构，配置于该第二电极层上。
2. 如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，该滤光结构包括多个第一滤光薄膜与多个第二滤光薄膜，且该些第一滤光薄膜与该些第二滤光薄膜交互堆叠。
3. 如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，该第一滤光薄膜的材料为氧化硅。
4. 如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，该第二滤光薄膜的材料为氧化钛。
5. 如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，该滤光结构还包括多个第三滤光薄膜，且该些第一滤光薄膜、该些第二滤光薄膜与该些第三滤光薄膜交互堆叠。
6. 如权利要求5所述的发光二极管芯片，其特征在于，该第三滤光薄膜的材料为氧化钽。
7. 如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，该第一型半导体层为N型掺杂半导体层，而该第二型掺杂半导体层为P型掺杂半导体层。
8. 如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，该主动层为多重量子阱层。
9. 如权利要求1所述的发光二极管芯片，更包括一基板，配置于该反射层与该第一型半导体层之间。
10. 如权利要求9所述的发光二极管芯片，其特征在于，该基板的材料包括蓝宝石、碳化硅、氧化锌、硅、铜或玻璃。
11. 如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，该反射层的材料包括铝(Al)、银(Ag)或介电材质多层膜或介电材质多层膜(TiO2/SiO2)。
12. 如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，该滤光结构能反射波长为450～525nm的光线。
13. 一种侧边入光式背光模组，其特征在于，包括：
一外框；
一导光板，配置于该外框内，其中该导光板具有至少一入光侧面与一出光顶面；
多个发光二极管，配置于该导光板的该入光侧面旁；以及
一滤光结构，配置于该导光板的该入光侧面与该些发光二极管之间。
14. 如权利要求13所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该滤光结构包括多个第一滤光薄膜与多个第二滤光薄膜，且该些第一滤光薄膜与该些第二滤光薄膜交互堆叠。
15. 如权利要求14所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该第一滤光薄膜的材料为氧化硅。
16. 如权利要求14所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该第二滤光薄膜的材料为氧化钛。
17. 如权利要求14所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该滤光结构还包括多个第三滤光薄膜，且该些第一滤光薄膜、该些第二滤光薄膜与该些第三滤光薄膜交互堆叠。
18. 如权利要求17所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该第三滤光薄膜的材料为氧化钽。
19. 如权利要求13所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，还包括一光学膜片组，配置于该导光板的该出光顶面上方。
20. 如权利要求19所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该光学膜片组包括扩散片、增光片、棱镜片与滤光结构的至少其中之一。
21. 如权利要求13所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该些发光二极管包括红光发光二极管、绿光发光二极管与蓝光发光二极管。
22. 如权利要求13所述的侧边入光式背光模组，其特征在于，该滤光结构能反射波长为450～525nm的光线。
23. 一种直下式背光模组，其特征在于，包括：
一外框；
多个发光二极管，配置于该外框内的底部；以及
一滤光结构，配置于该些发光二极管上方。
24. 如权利要求23所述的直下式背光模组，其特征在于，该滤光结构包括多个第一滤光薄膜与多个第二滤光薄膜，且该些第一滤光薄膜与该些第二滤光薄膜交互堆叠。
25. 如权利要求24所述的直下式背光模组，其特征在于，该第一滤光薄膜的材料为氧化硅。
26. 如权利要求24所述的直下式背光模组，其特征在于，该第二滤光薄膜的材料为氧化钛。
27. 如权利要求24所述的直下式背光模组，其特征在于，该滤光结构还包括多个第三滤光薄膜，且该些第一滤光薄膜、该些第二滤光薄膜与该些第三滤光薄膜交互堆叠。
28. 如权利要求27所述的直下式背光模组，其特征在于，该第三滤光薄膜的材料为氧化钽。
29. 如权利要求23所述的直下式背光模组，其特征在于，该些发光二极管包括红光发光二极管、绿光发光二极管与蓝光发光二极管。
30. 如权利要求23所述的直下式背光模组，其特征在于，该滤光结构能反射波长为450～525nm的光线。
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