TWI436507B - 發光裝置以及光源模組 - Google Patents

Description

發光裝置以及光源模組

本發明是有關於一種發光裝置，特別是關於一種具有波長轉換物質的發光裝置。

量子點(Quantum Dots)是一些肉眼無法看到的、極其微小的半導體納米晶體，是一種粒徑不足10納米的顆粒。通常說來，量子點是由鋅、鎘、硒和硫原子組合而成。其特性是，每當受到光的刺激，量子點便會發出有色光線，光線的顏色由量子點的組成材料和大小形狀決定，這一特性使得量子點能夠改變光源發出的光線顏色，因此可被歸類為波長轉換物質(Wavelength Conversion Material)的一種。

從工作原理而言，量子點與YAG螢光體類似，通過發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的光線刺激讓量子點發散出幾種顏色的組合，最終讓LED發散出白色的燈光。在同樣的亮度下，量子點LED燈所需的藍光更少，在電光轉化中需要的電力自然更少，更高效的表現令其在節能方面更勝一籌。

量子點通常封裝於玻璃毛細管內。目前含有量子點之玻璃毛細管的固定方式是利用封裝膠材將玻璃毛細管貼附在LED燈之基座上方。由於封裝膠材在塗佈時為液狀，具有流動性，若封裝膠材的量過多，會產生溢膠的問題，進而影響光學品味及組裝性。

本發明提出一種發光裝置以及光源模組，以解決傳統應用於量子點LED之封裝結構所遭遇到之上述問題。

本發明提供一種發光裝置，包含基座、發光二極體晶片、波長轉換物質以及封裝膠材。基座具有第一凹槽與第二凹槽，且第二凹槽位於第一凹槽之上。發光二極體晶片位於基座之第一凹槽內，而波長轉換物質則位於基座之第二凹槽內。封裝膠材覆蓋發光二極體晶片。波長轉換物質與第二凹槽之一側壁之間具有空隙，可容納多餘的封裝膠材，避免膠材溢出。

在本發明之一實施例中，所述第二凹槽之開口面積大於第一凹槽之開口面積。

在本發明之一實施例中，所述封裝膠材覆蓋發光二極體晶片並且填滿第一凹槽。

在本發明之一實施例中，所述封裝膠材更填入該波長轉換物質與該第二凹槽之該側壁之間的該空隙中。

在本發明之一實施例中，所述波長轉換物質位於一玻璃毛細管內。

在本發明之一實施例中，所述玻璃毛細管與第二凹槽的底部表面接觸。

在本發明之一實施例中，所述第二凹槽之側壁頂部更包括一導角結構。

本發明提供一種光源模組，包含導光板、至少一光學膜片、以及發光裝置。導光板具有入光面與出光面。光學膜片位於導光板之出光面上，而發光裝置則位於導光板之入光面上。發光裝置包含基座、發光二極體晶片、波長轉換物質以及封裝膠材。基座具有第一凹槽與第二凹槽，且第二凹槽位於第一凹槽之上。發光二極體晶片位於基座之第一凹槽內，而波長轉換物質則位於基座之第二凹槽內。封裝膠材覆蓋發光二極體晶片。波長轉換物質與第二凹槽之一側壁之間具有空隙，可容納多餘的封裝膠材，避免膠材溢出。

在本發明之一實施例中，所述導光板具有一下表面、一上表面以及多個側表面。導光板之至少一側表面為入光面，且上表面為出光面。

在本發明之一實施例中，所述光源模組更包括反射片，位於導光板之下表面。

在本發明之一實施例中，所述光源模組更包括支撐結構。所述發光裝置位於支撐結構內，且支撐結構固定在導光板之上表面以及下表面上。

在本發明之一實施例中，所述導光板具有下表面、上表面以及多個側表面。導光板之下表面為入光面，且上表面為出光面。

在本發明之一實施例中，所述光源模組更包括框架。所述發光裝置位於框架內，且框架固定在導光板之側表面上。

關於本發明之特徵可以藉由以下的詳細說明並配合所附圖式得到更進一步的瞭解。

圖1A為本發明第一實施例之一種發光裝置的剖面示意圖。請參考圖1A，本實施例之發光裝置100包含基座110、發光二極體晶片120、波長轉換物質130以及封裝膠材140。

基座110具有第一凹槽111與第二凹槽112，且第二凹槽112位於第一凹槽之上111。根據本實施例，基座110之材質例如是有機材料(例如是高分子聚合物)或是無機材料(例如是玻璃、石英等等)。在基座110中形成第一凹槽111與第二凹槽112的方法可以採用模製方式、微影以及蝕刻製程或是其他合適的製程。另外，基座110可為長條狀基座，且第一凹槽111與第二凹槽112分別為溝槽結構，如此一來可使發光裝置100為長條狀發光裝置。

根據本實施例，上述之第二凹槽112之開口面積大於第一凹槽111之開口面積。因此，由圖1A之剖面圖示來看，第二凹槽112之開口寬度大於第一凹槽111之開口寬度。

發光二極體晶片120位於基座110之第一凹槽111內。發光二極體晶片120可為藍色發光二極體晶片、紅色發光二極體晶片、綠色發光二極體晶片或是其他顏色之發光二極體晶片。另外，設置在基座110之第一凹槽111內發光二極體晶片120可為一個或是多個，其主要是根據基座110之長度、發光二極體晶片120的大小等等因素有關。本發明不限制基座110之第一凹槽111內所設置的發光二極體晶片120之數目。

波長轉換物質130位於基座110之第二凹槽112內。根據本實施例，波長轉換物質130與第二凹槽112之側壁之間具有空隙114。另外，在本實施例，上述之波長轉換物質130是位於玻璃毛細管131內，因此玻璃毛細管131與第二凹槽112之側壁之間具有空隙114。換言之，玻璃毛細管131的寬度尺寸略小於第二凹槽112的開口尺寸，以使得玻璃毛細管131與第二凹槽112的側壁之間保留有空隙114。

在此，波長轉換物質130為可將特定波長光線轉換為另一特定波長的光線之物質。舉例來說，若上述之發光二極體晶片120為藍色發光二極體晶片，那麼波長轉換物質130可為可將發光二極體晶片120之藍光轉換為高色純度紅光、高色純度綠色或是高色純度藍光。所述波長轉換物質130之材料可包括螢光材料、有機錯合物材料、發光顏料、量子點為底材料、量子線為底材料、量子井為底材料或是上述材料之組合。

另外，在本實施例中，波長轉換物質130是密封於玻璃毛細管131內，且玻璃毛細管131的寬度尺寸略大於第一凹槽111的開口尺寸，因此所述玻璃毛細管131會與位於第二凹槽112底部的基座110之表面112b接觸。換言之，第二凹槽112底部的基座110之表面112b可支撐玻璃毛細管131，以使得玻璃毛細管131穩固定裝設於基座110之第二凹槽112內，並可同時作為玻璃毛細管131與發光二極體晶片120間之定位。

封裝膠材140填於基座110之第一凹槽111內以覆蓋發光二極體晶片120。根據本實施例，封裝膠材140是覆蓋發光二極體晶片120並且填滿第一凹槽111。在此，封裝膠材140可為加熱可固化之封裝膠材或是照光可固化之封裝膠材。

值得一提的是，封裝膠材140於填滿第一凹槽111後，亦可進一步填入波長轉換物質130(玻璃毛細管131)與第二凹槽112之側壁之間的空隙114中。換言之，此空隙114可容納多餘的封裝膠材140，避免膠材溢出。

圖1B為本發明第一實施例之一種發光裝置的剖面示意圖。請參考圖1B，本實施例之發光裝置100與上述圖1A之發光裝置100相似，因此相同的元件以相同的標號表示，且不再重複說明。圖1B之實施例與上述圖1A之實施例不同之處在於，基座110之第二凹槽112之側壁頂部更包括設置有導角結構112a。由於第二凹槽112之側壁頂部更包括設置有導角結構112a，因此可使得第二凹槽112之頂部寬度較大，進而使得間隙114於其頂部的寬度較寬。如此一來，可使得間隙114的容積越大，以提供更多空間給多餘的封裝膠材140。

為了詳細說本發明之基座之設計可以防止膠材溢出，以下以圖2A至圖2C之流程圖來說明本發明之發光裝置之封裝流程。

首先，請參照圖2A，提供基座110，基座110中具有第一凹槽111以及第二凹槽112。接著，將發光二極體晶片120置放於基座110之第一凹槽111內。

之後，請參照圖2B，利用膠材注入設備200將液狀封裝膠材140注入於基座110之第一凹槽111內，直到封裝膠材140完全覆蓋發光二極體晶片120。此時，因液狀封裝膠材140注入量不易精準控制，因此可能注入過多的封裝膠材140。因此，當封裝膠材140填滿第一凹槽111後，多餘的液狀封裝膠材140會填入基座110之第二凹槽112內。

接著，請參照圖2C，將含有波長轉換物質130之玻璃毛細管131放入基座110之第二凹槽112內。此時，先前注入的多餘的液狀封裝膠材140會被擠壓至玻璃毛細管131與第二凹槽112之側壁之間的空隙114內。在此，由於空隙114可容納多餘的液狀封裝膠材140，因而可達到防止液狀封裝膠材140溢流至基座110之外部。

最後，再進行固化處理300，以使封裝膠材140完全固化。上述之固化處理300可為紫外光(UV)照射處理，或是加熱處理。如此，即完成發光裝置100的製作流程。

上述之發光裝置110可以應用於各種光源模組之中，例如液晶顯示器之背光模組、照明設備或是其他光源模組。以下是將發光裝置110應用於液晶顯示器之背光模組為例來說明，但其並非用以限定本發明。

圖3為根據本發明一實施例之光源模組的剖面示意圖。請參考圖3，本實施例之光源模組200為側邊入光式光源模組，其包含導光板400、至少一光學膜片410以及發光裝置100。

導光板400具有上表面400a、下表面400b以及多個側表面400c。在本實施例中，導光板400之其中一側表面400c是作為入光面，且上表面400a是作為出光面。然，本發明不限於此。根據其他實施例，導光板400之其中兩個側表面400c是作為入光面或是四個側表面400c都是作為入光面。導光板400之材質為具有高導光性質之透明材料，且導光板400之表面或是內部亦可包括設置有光學微結構。

光學膜片410位於導光板400之出光面400a上，且發光裝置100則位於導光板400之入光面400c上。光學膜片410包括擴散膜、增亮膜等等光學膜片。而發光裝置100可為圖1A所示之發光裝置100或是如圖1B所示之發光裝置100。

承上所述，發光裝置100所發出的光線經由導光板400之入光面400c進入導光板400內部之後，會於導光板400內部經多次反射，並接著由導光板400之上表面400a離開導光板400。最後，光線再穿透位於導光板400之上表面400a的光學膜片410即可形成面光源。

根據本實施例，所述光源模組200更包括反射片420，位於導光板400之下表面400c，以使導光板400內部之光線藉由反射片420之反射而使光線導向至導光板400之上表面400a，進而提升光源模組200之亮度。

另外，所述光源模組200可進一步包括支撐結構500。發光裝置100位於支撐結構500內，且支撐結構500固定在導光板400之上表面400a以及下表面400b上，以使得發光裝置100固定於導光板400之入光面400c上。換言之，藉由支撐結構500之固定，可使得發光裝置100緊鄰導光板400之側表面400c，以利於發光裝置100所發出之光線進入導光板400之內部。

圖4為根據本發明一實施例之光源模組的剖面示意圖。請參考圖4，本實施例之光源模組300為直下式光源模組，其包含導光板400、至少一光學膜片410以及多個發光裝置100。

類似地，導光板400具有上表面400a、下表面400b以及多個側表面400c。在本實施例中，導光板400之下表面400b是作為入光面，且上表面400a是作為出光面。而側表面400c可作反射處理或是貼附反射膜片。

光學膜片410位於導光板400之出光面400a上，且發光裝置100則排列於導光板400之入光面400b之下方。光學膜片410包括擴散膜、增亮膜等等光學膜片。而每一發光裝置100可為圖1A所示之發光裝置100或是如圖1B所示之發光裝置100。

承上所述，發光裝置100所發出的光線經由導光板400之入表面400b進入導光板400內部，並於導光板400內部經多次反射後，會經由導光板400之上表面400a離開導光板400。最後，光線再穿透位於導光板400之上表面400a的光學膜片410即可形成面光源。

在本實施例中，所述光源模組300更包括框架600。發光裝置100位於框架600內，且框架600固定在導光板400之側表面400c上。更詳細來說，發光裝置100與導光板400之間可藉由框架600之固定，而使得發光裝置100固定設置於導光板400之下表面400b下方，以利於發光裝置100所發出之光線進入導光板400之內部。

本發明提出的發光裝置是藉由基座內的第一凹槽以及第二凹槽來分別容納發光二極體晶片與波長轉換物質。當封裝膠材覆蓋發光二極體晶片且填滿第一凹槽時，第二凹槽與波長轉換物質之間的空隙可容納多餘的封裝膠材。如此一來，多餘的封裝膠材不會溢出基座之外，以實現封裝過程的穩定性與表面平整度，大幅提升其應用於光源模組的組裝性與便利性。

雖然本發明已以多個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧發光裝置

110‧‧‧基座

111‧‧‧第一凹槽

112‧‧‧第二凹槽

120‧‧‧發光二極體晶片

130‧‧‧波長轉換物質

131‧‧‧玻璃毛細管

140‧‧‧封裝膠材

200‧‧‧光源模組

300‧‧‧光源模組

400‧‧‧導光板

400a‧‧‧導光板之上表面

400b‧‧‧導光板之下表面

400c‧‧‧導光板之側表面

410‧‧‧光學膜片

420‧‧‧反射片

500‧‧‧支撐結構

600‧‧‧框架

圖1A為根據本發明一實施例之發光裝置的剖面示意圖。

圖1B為根據本發明一實施例之發光裝置的剖面示意圖。

圖2A至圖2C為根據本發明一實施例之發光裝置的製作流程示意圖。

圖3為根據本發明一實施例之光源模組的剖面示意圖。

圖4為根據本發明一實施例之光源模組的剖面示意圖。

100．．．發光裝置

110．．．基座

111．．．第一凹槽

112．．．第二凹槽

120．．．發光二極體晶片

130．．．波長轉換物質

131．．．玻璃毛細管

140．．．封裝膠材

Claims (15)

1. 一種發光裝置，包含：一基座，具有一第一凹槽與一第二凹槽，該第二凹槽位於該第一凹槽之上；一發光二極體晶片，位於該基座之該第一凹槽內；一波長轉換物質，位於該基座之該第二凹槽內，其中該波長轉換物質與該第二凹槽之一側壁之間具有一空隙；以及一封裝膠材，覆蓋該發光二極體晶片並且填滿該第一凹槽，其中該封裝膠材於填滿該第一凹槽後，多餘之該封裝膠材更填入該波長轉換物質與該第二凹槽之該側壁之間的該空隙中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二凹槽之開口面積大於該第一凹槽之開口面積。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該波長轉換物質位於一玻璃毛細管內。
4. 如申請專利範圍第3項所述之發光裝置，其中該玻璃毛細管與該第二凹槽的底部表面接觸。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二凹槽之側壁頂部更包括一導角結構。
6. 一種光源模組，包含：一導光板，具有一入光面與一出光面；至少一光學膜片，位於該導光板之出光面上；一發光裝置，位於該導光板之該入光面上，該發光裝置包括： 一基座，具有一第一凹槽與一第二凹槽，該第二凹槽位於該第一凹槽之上；一發光二極體晶片，位於該基座之該第一凹槽內；一波長轉換物質，位於該基座之該第二凹槽內，其中該波長轉換物質與該第二凹槽之一側壁之間具有一空隙；以及一封裝膠材，覆蓋該發光二極體晶片並且填滿該第一凹槽，其中該封裝膠材於填滿該第一凹槽後，多餘之該封裝膠材更填入該波長轉換物質與該第二凹槽之該側壁之間的該空隙中。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中該第二凹槽之開口面積大於該第一凹槽之開口面積。
8. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中該波長轉換物質位於一玻璃毛細管內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光源模組，其中該玻璃毛細管與該第二凹槽的底部表面接觸。
10. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中該第二凹槽之側壁頂部更包括一導角結構。
11. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中該導光板具有一下表面、一上表面以及多個側表面，該導光板之至少一側表面為該入光面，且該上表面為該出光面。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光源模組，更包括一反射片，位於該導光板之該下表面。
13. 如申請專利範圍第11項所述之光源模組，更包括一支撐結構，該發光裝置位於該支撐結構內，且該支撐結構固定在該導光板之該上表面以及該下表面上。
14. 如申請專利範圍第6項所述之光源模組，其中該導光板具有一下表面、一上表面以及多個側表面，該導光板之該下表面為該入光面，且該上表面為該出光面。
15. 如申請專利範圍第14項所述之光源模組，更包括一框架，該發光裝置位於該框架內，且該框架固定在該導光板之該些側表面上。