TWI624083B - 發光元件及顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種發光元件，包括用以發出第一色光的第一發光晶片、用以發出第二色光的第二發光晶片、用以發出第三色光的第三發光晶片及封裝膠體。第一發光晶片、第二發光晶片與第三發光晶片沿著排列方向依序排列。封裝膠體覆蓋第一發光晶片、第二發光晶片及第三發光晶片且具有出光面，其中封裝膠體係具有弧形體及連接部。弧形體係具有單軸曲率變化。

Description

發光元件及顯示裝置

本發明是有關於一種光學元件及光學裝置，且特別是有關於一種發光元件及顯示裝置。

發光二極體晶片具有壽命長、體積小以及低功率消耗等優點，因此已廣泛地被應用於各種發光元件中。近年來，發光元件已朝多色彩及高亮度發展，因此發光元件的應用領域已擴展至顯示裝置，例如：大型戶外看板、交通號誌燈等。

習知的發光元件包括紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片、藍光發光二極體晶片以及封裝膠體。紅光發光二極體晶片以及藍光發光二極體晶片分別配置在綠光發光二極體晶片的相對二側。封裝膠體覆蓋紅光發光二極體晶片、綠光發光二極體晶片以及藍光發光二極體晶片。由於紅光發光二極體晶片以及藍光發光二極體晶片分別配置在綠光發光二極體晶片的相對二側，因此，一般而言，紅光、綠光及藍光在穿過封裝膠體後會分佈在三個不盡相同的光分佈範圍。詳言之，紅光的分佈範圍以及藍光 的分佈範圍會偏離綠光的分佈範圍。這樣一來，當發光元件應用於顯示裝置中時，顯示裝置便容易發生色不均的問題。

本發明提供一種發光元件，其光學特性佳。

本發明提供一種顯示裝置，其不易發生色不均的問題。

本發明提供一種發光元件包括第一發光晶片、第二發光晶片、第三發光晶片以及封裝膠體。第一發光晶片用以發出第一色光。第二發光晶片用以發出第二色光。第三發光晶片用以發出第三色光。第一發光晶片、第二發光晶片與第三發光晶片沿著排列方向依序排列。封裝膠體覆蓋第一發光晶片、第二發光晶片以及第三發光晶片且具有出光面。封裝膠體係具有弧形體及連接部，而弧形體係具有單軸曲率變化。

本發明提供一種發光元件，包括一基板，一第一發光晶片、一第二發光晶片、一第三發光晶片以及一封裝膠體。第一發光晶片設置於基板上，用以發出一第一色光。第二發光晶片設置於基板上，用以發出一第二色光。第三發光晶片設置於基板上，用以發出一第三色光，第一發光晶片、第二發光晶片與第三發光晶片沿著一排列方向依序排列。封裝膠體具有一弧形體及一連接部，且弧形體與連接部係一體成型。連接部連接基板，使封裝膠體覆蓋第一發光晶片、第二發光晶片以及第三發光晶片。其中弧形體係具有單軸曲率變化之一出光面，出光面朝向遠離連接部的 方向。

本發明提供一種顯示裝置包括如上述的多個發光元件。這些發光元件係陣列排列。

在本發明一實施例中，上述的弧形體在第一參考平面上的正投影為弓形。第一參考平面的法線方向與排列方向垂直。連接部在第一參考平面上的正投影為第一矩形。

在本發明一實施例中，上述的第一矩形具有第一直線。第一直線位於第一發光晶片在第一參考平面上的正投影旁。第一直線與弓形的弧線交會於一參考點。此參考點與第一發光晶片在第一參考平面上的正投影連成一參考直線。此參考直線與第一直線夾有一銳角θ，其中20度≦θ≦70度。

在本發明一實施例中，上述的弓形具有一弧頂垂線。弧頂垂線與弧頂及第二發光晶片之連線的夾角係介於0度至20度。

在本發明一實施例中，上述的弓形具有弧頂垂線。弧頂垂線與弧頂及第一發光晶片之連線之夾角以及弧頂垂線與弧頂及第三發光晶片之連線之夾角係分別小於70度。

在本發明一實施例中，上述的弧形體的曲率半徑係介於2釐米至5釐米。

在本發明一實施例中，上述的發光元件更包括基板。基板具有承載面。第一發光晶片、第二發光晶片以及第三發光晶片配置於基板的承載面上。承載面的法線方向以及排列方向位於第一參考平面上。

在本發明一實施例中，上述的基板包括吸光層。第一發光晶片、第二發光晶片以及第三發光晶片裸露於吸光層外。

在本發明一實施例中，上述的第一發光晶片、第二發光晶片及第三發光晶片彼此電性獨立。

在本發明之一實施例中，基板包括一吸光層，第一發光晶片、第二發光晶片以及第三發光晶片裸露於吸光層外。

在本發明之一實施例中，其中封裝膠體的材料為透光材料。

在本發明之一實施例中，封裝膠體之至少一側面與基板之至少一側面為共平面。

在本發明之一實施例中，封裝膠體之單軸曲率變化的出光面係在第一發光晶片、第二發光晶片與第三發光晶片之排列方向上彎曲。

基於上述，本發明一實施例之發光元件透過特殊設計的封裝膠體，第一發光晶片發出之第一色光以及第三發光晶片發出之第三色光能夠向第二發光晶片的光軸偏折。藉此，第一色光、第二色光及第三色光大致上能夠分佈在相同的指定範圍內。當發光元件應用於顯示裝置時，由於每一發光元件均能夠將第一色光、第二色光及第三色光投射至指定的範圍內，因此習知技術中顯示裝置色不均的問題能夠獲得改善。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200‧‧‧發光元件

112‧‧‧第一發光晶片

114‧‧‧第二發光晶片

116‧‧‧第三發光晶片

120‧‧‧封裝膠體

120A‧‧‧弧形體

120B‧‧‧連接部

120a、220a‧‧‧出光面

122‧‧‧弧線

124‧‧‧弓形

124a‧‧‧弧頂

126、128、129‧‧‧矩形

128a、128b‧‧‧直線

130‧‧‧基板

130a‧‧‧承載面

131‧‧‧第一電極

132‧‧‧吸光層

133‧‧‧第二電極

134‧‧‧絕緣層

135‧‧‧第三電極

136‧‧‧第四電極

137‧‧‧第五電極

212‧‧‧第四發光晶片

214‧‧‧第五發光晶片

216‧‧‧第六發光晶片

1000‧‧‧顯示裝置

A-A’、B-B’‧‧‧剖線

L1‧‧‧弧頂垂線

L2、L3‧‧‧連線

P‧‧‧參考點

S1~S6‧‧‧曲線

X‧‧‧光軸

x‧‧‧第一參考平面的法線方向

y‧‧‧排列方向

z‧‧‧方向

θ‧‧‧銳角

θ 1、θ 2‧‧‧夾角

圖1A為本發明一實施例之發光元件的立體示意圖。

圖1B為根據圖1A的剖線A-A’所繪的發光元件的剖面示意圖。

圖1C為根據圖1A的剖線B-B’所繪的發光元件的剖面示意圖。

圖2為一比較例之發光元件的立體示意圖。

圖3A、圖3B及圖3C分別示出圖1之第一發光晶片發出的第一色光、第二發光晶片發出的第二色光、第三發光晶片發出的第三色光在通過封裝膠體後的光強度分佈。

圖4A、圖4B及圖4C分別示出圖2之第四發光晶片發出的第四色光、第五發光晶片發出的第五色光、第六發光晶片發出的第六色光在通過封裝膠體後的光強度分佈。

圖5為本發明一實施例之顯示裝置的示意圖。

圖1A為本發明一實施例之發光元件的立體示意圖。圖1B為根據圖1A的剖線A-A’所繪的發光元件的剖面示意圖。圖1C為根據圖1A的剖線B-B’所繪的發光元件的剖面示意圖。請參照圖1A、圖1B及圖1C，發光元件100包括第一發光晶片112、 第二發光晶片114、第三發光晶片116及封裝膠體120。第一發光晶片112、第二發光晶片114、第三發光晶片116為發光二極體晶片。第一發光晶片112、第二發光晶片114及第三發光晶片116沿著排列方向y依序排列，且分別用以發出第一色光、第二色光及第三色光。第一色光的顏色、第二色光的顏色與第三色光的顏色係無特殊限制，且可彼此相同或不相同。較佳地，係第一色光、第二色光與第三色光中之一者為白光、或兩者混成白光、或者三者混成白光。封裝膠體120為透光材料。封裝膠體120覆蓋第一發光晶片112、第二發光晶片114及第三發光晶片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離開封裝膠體120。在本發明中，封裝膠體120係具有一弧形體120A及一連接部120B，其中弧形體120A係具有單軸曲率變化。

在本實施例中，第一發光晶片112發出的第一色光可為紅光，第二發光晶片114發出的第二色光可為綠光，而第三發光晶片116發出的第三色光可為藍光。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，第一色光可為紅光，第二色光可為藍光，而第三色光可為綠光；第一色光可為綠光，第二色光可為藍光，而第三色光可為紅光；第一色光可為綠光，第二色光可為紅光，而第三色光可為藍光；第一色光可為藍光，第二色光可為綠光，而第三色光可為紅光；或第一色光可為藍光，第二色光可為紅光，而第三色光可為綠光。此外，本發明亦不限制第一色光的顏色、第二色光的顏色以及第三色光的顏色必需為紅色、綠色、藍色的組合， 在其他實施例中，第一色光的顏色、第二色光的顏色或第三色光的顏色亦可選自紅色、綠色、藍色以外的顏色，亦可為白色。該等變化均在本發明所欲保護的範疇內。

第一參考平面的法線方向x與排列方向y垂直。方向z與第一參考平面的法線方向x以及排列方向y垂直。第一參考平面例如為：排列方向y與方向z所在的yz平面，如圖1B的紙面。值得注意的是，封裝膠體120的出光面120a在第一參考平面(例如：yz平面)上的正投影為弧線122(標示於圖1B)。弧線122朝向遠離第一發光晶片112、第二發光晶片114以及第三發光晶片116的方向z凸起。換言之，封裝膠體120具有弧形體120A(標示於圖1A)及連接部120B。弧形體120A在第一參考平面(例如：yz平面)上的正投影為具有弧線122的弓形124(標示於圖1B)。在本實施例中，弧形體120A的曲率半徑例如是介於2釐米至5釐米，但本發明不以此為限，弧形體120A的曲率半徑可視實際的需求而定。另外，在本實施例中，第一參考平面可選擇性地為第二發光晶片114所在的yz平面，而封裝膠體120可選擇性地對第一參考平面呈鏡面對稱，但本發明不以此為限。

在本發明一實施例中，弓形124具有一弧頂124a。在末端產品係呈現水平直視的情況下，封裝膠體120之出光中心較佳係與第二發光晶片114中心大致重合，即弧頂垂線L1與弧頂124a至第二發光晶片114連線係大致重合。然而，考量到末端產品高於使用者直視水平時，可使封裝膠體120之出光中心較佳係與第 二發光晶片114略為偏離。較佳地，弧頂垂線L1與弧頂124a至第二發光晶片114連線之夾角可介於0度至20度，以適當修正高度差所帶來的偏離差異。

此外，弧頂124a與第一發光晶片112之偏離角度應適當調配，以在晶片散熱以及角度偏離間取得較佳的協配。特定言之，在本發明一實施例中，弧頂垂線L1與弧頂124a至第一發光晶片112連線L2之夾角θ 1以及弧頂垂線L1與弧頂124a至第三發光晶片116連線L3之夾角θ 2可分別小於70度。

在本發明中，弧形體120A係具有單軸曲率變化。特定言之，可移動的一參考平面與第一參考平面(例如：yz平面)平行或重合。當此參考平面(例如：yz平面或與yz平面平行的一平面)沿著法線方向x連續地平移時，封裝膠體120的出光面120a被此參考平面截出相同的多個弧線(例如：圖1B所示的弧線122)。特別是，這些弧線在第一參考平面(例如：yz平面)上的多個正投影會相重合，而不會彼此錯開。換言之，封裝膠體120的出光面120a是在排列方向y上彎曲，而不在方向z上彎曲。

第二參考平面與第一參考平面垂直。第二參考平面例如為：法線方向x以及方向z所在的xz平面，如圖1C的紙面。值得注意的是，如本發明之弧形體120A係具有單軸曲率變化的情況下，弧形體120A在第二參考平面(例如：xz平面)上的正投影為矩形126(標示於圖1C)。從另一角度而言，可移動的另一參考平面與第二參考平面(例如：xz平面)平行或重合。當此參考平面(例如： xz平面或與xz平面平行的一平面)沿著排列方向y連續地平移時，封裝膠體120的出光面120a會被此參考平面截出的多個直線。在本實施例中，第二參考平面可選擇性地為第二發光晶片114所在的xz平面上，而封裝膠體120可選擇性地對第二參考平面呈鏡面對稱，但本發明不以此為限。

在本實施例中，封裝膠體120可進一步性地包括連接部120B(標示於圖1A)。連接部120B連接弧形體120A與基板130，且直接地覆蓋第一發光晶片112、第二發光晶片114與第三發光晶片116。連接部120B在第一參考平面(例如：yz平面)上的正投影例如為與弓形124連接的矩形128(標示於圖1B)。連接部120B在第二參考平面(例如：xz平面)上的正投影例如為與矩形126連接的矩形129(標示於圖1C)。換言之，封裝膠體120的連接部120B可為長方體。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，連接部120B亦可為其他適當形式的立體物。意即，連接部120B在第一參考平面(例如：yz平面)及第二參考平面(例如：xz平面)上的正投影不必需為矩形，而可為其他適當形狀。

請參照圖1B，矩形128具有相對的直線128a以及直線128b。直線128a以及直線128b分別位於第一發光晶片112、第二發光晶片114以及第三發光晶片116之集合的二側。直線128a較直線128b接近第一發光晶片112，而位於第一發光晶片112在第一參考平面(例如：yz平面)上的正投影旁。直線128a與弧線122交會於參考點P。參考點P與第一發光晶片112在第一參考平面(例 如：yz平面)上的正投影連成參考直線L。參考直線L與直線128a例如是夾有銳角θ，其中20度≦θ≦70度，但本發明不以此為限。

請參照圖1A、圖1B及圖1C。本實施例的發光元件100可選擇性地包括具有承載面130a的基板130。第一發光晶片112、第二發光晶片114以及第三發光晶片116配置於承載面130a上。，基板130亦可選擇性地包括吸光層132及/或被吸光層132覆蓋的絕緣層134。承載面130a面向第一發光晶片112、第二發光晶片114以及第三發光晶片116。第一發光晶片112、第二發光晶片114以及第三發光晶片116配置於承載面130a上，並裸露於吸光層132外。在本實施例中，吸光層132可呈黑色，但本發明不以此為限，在其他實施例中，吸光層132亦可呈其他適當顏色。值得一提的是，若發光元件100用以做為顯示裝置的其中一個畫素，則當第一發光晶片112、第二發光晶片114以及第三發光晶片116不發光而欲使此畫素呈現暗態時，基板130不易反射外界光線。藉此，做為顯示裝置之畫素的發光元件100能夠具有極低的亮度，進而提升顯示裝置的顯示品質。

在本實施例中，基板130可進一步包括第一電極131、第二電極133、第三電極135、第四電極136以及第五電極137。第二電極133及第三電極135之集合與第四電極136及第五電極137之集合可分別位於第一電極131之相對二側。第一發光晶片112、第二發光晶片114以及第三發光晶片116可固定於第一電極131上。第一發光晶片112與第一電極131以及第二電極133電性連 接。第二發光晶片114可與第三電極135以及第四電極136電性連接。第三發光晶片116可與第三電極135以及第五電極137電性連接。

另外，在本實施例中，第一發光晶片112、第二發光晶片114及第三發光晶片116可是彼此電性獨立的。藉此，發光元件100能夠分別控制第一色光的光強度、第二色光的光強度及第三色光的光強度，進而視實際需求提供特定顏色。需說明的是，上述之第一發光晶片112、第二發光晶片114與第三發光晶片116的電性關係、第一電極131、第二電極133、第三電極135、第四電極136以及第五電極137的具體樣態以及其與第一、二、三發光晶片112、114、116之間的相對關係是用以舉例說明本發明而非用以限制本發明。在其他實施例中，第一發光晶片112、第二發光晶片114及第三發光晶片116亦可是彼此電性連接，舉例而言，第一發光晶片112、第二發光晶片114及第三發光晶片116可以並聯或串聯；第一電極131、第二電極133、第三電極135、第四電極136以及第五電極137的樣態以及其與第一、二、三發光晶片112、114、116之間的相對關係亦可做其他適當設計。

請參照圖1A，值得一提的是，發光元件100透過特殊設計的封裝膠體120，第一發光晶片112發出的第一色光以及第三發光晶片116發出的第三色光能夠向第二發光晶片114的光軸X偏折。藉此，第一色光分佈範圍與第二色光分佈範圍的重疊區域以及第三色光分佈範圍與第二色光分佈範圍的重疊區域便能夠增 加，進而改善習知技術中多個色光的分佈範圍彼此過於偏離的問題。以下透過圖2及圖3A~圖3C、圖4A~圖4C所示數據佐證之。

圖2為一比較例之發光元件的立體示意圖。圖2的發光元件200包括第四發光晶片212、第五發光晶片214、第六發光晶片216及封裝膠體220。第四發光晶片212、第五發光晶片214及第六發光晶片216沿著排列方向y依序排列。第四發光晶片212、第五發光晶片214以及第六發光晶片216分別用以發出第四色光、第五色光以及第六色光。第四色光的顏色、第五色光的顏色以及第六色光的顏色互不相同。第四色光、第五色光以及第六色光能夠混成白光。封裝膠體220覆蓋第四發光晶片212、第五發光晶片214以及第六發光晶片216。圖2的發光元件200與圖1的發光元件100的差異在於：圖2之封裝膠體220不具像圖1的封裝膠體120般具有特殊設計，而封裝膠體220的出光面220a為平面。

圖3A~圖3C分別示出圖1之第一發光晶片發出的第一色光、第二發光晶片發出的第二色光、第三發光晶片發出的第三色光在通過封裝膠體後的光強度分佈。特別是，圖3A的曲線S1、圖3B的曲線S2、圖3C的曲線S3分別示出第一、二、三色光在通過封裝膠體220後在位於yz平面上之各視角方向上的光強度。圖4A~圖4C分別示出圖2之第四發光晶片發出的第四色光、第五發光晶片發出的第五色光、第六發光晶片發出的第六色光在通過封裝膠體後的光強度分佈。特別是，圖4A的曲線S4、圖4B的曲線S5、圖4C的曲線S6分別示出第四、五、六色光在通過封裝膠 體220後在位於yz平面上之各視角方向上的光強度。

比較圖4A與圖4B可發現，曲線S4圍出的範圍較曲線S5圍出的範圍往左偏移。比較圖4C與圖4B可發現，曲線S6圍出的範圍較曲線S5圍出的範圍往右偏移。意即，第四色光及第六色光在通過封裝膠體220後無法充分地與第五色光混合，而第四色光的一大部份及第六色光的一大部份是落在第五色光分佈的範圍以外。因此，若發光元件200做為顯示裝置的畫素，則易使顯示裝置發生色不均的問題。

反觀本發明一實施例之發光元件100，比較圖3A與圖3B可發現，曲線S1圍出的範圍大部分是與曲線S2圍出的範圍重疊。比較圖3C與圖3B可發現，曲線S3圍出的範圍大部分是與曲線S2圍出的範圍重疊。意即，透過封裝膠體120的偏折作用，第一色光、第二色光及第三色光大致上能夠分佈在相同的指定範圍內。藉此，若發光元件100做為顯示裝置的畫素，則顯示裝置不易發生色不均的問題。

圖5為本發明一實施例之顯示裝置的示意圖。請參照圖5，顯示裝置1000包括陣列排列的多個發光元件100。每一發光元件100可做為顯示裝置1000的其中一個畫素使用。由於每一發光元件100均能夠將第一色光、第二色光及第三色光投射至指定的範圍內，因此顯示裝置1000不易發生色不均的問題。

綜上所述，本發明一實施例之發光元件透過特殊設計的封裝膠體，第一發光晶片發出之第一色光以及第三發光晶片發出 之第三色光能夠向第二發光晶片的光軸偏折。藉此，第一色光、第二色光及第三色光大致上能夠分佈在相同的指定範圍內。當發光元件應用於顯示裝置時，由於每一發光元件均能夠將第一色光、第二色光及第三色光投射至指定的範圍內，因此習知技術中顯示裝置色不均的問題能夠獲得改善。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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。

Claims (14)

1. 一種發光元件，包括：一基板；一第一發光晶片，設置於該基板上，用以發出一第一色光；一第二發光晶片，設置於該基板上，用以發出一第二色光；一第三發光晶片，設置於該基板上，用以發出一第三色光，該第一發光晶片、該第二發光晶片與該第三發光晶片沿著一排列方向依序排列；以及一封裝膠體，具有一弧形體及一連接部，且該弧形體與該連接部係一體成型，該連接部連接該基板，使該封裝膠體覆蓋該第一發光晶片、該第二發光晶片以及該第三發光晶片，其中該弧形體係具有單軸曲率變化之一出光面，其中該出光面之單軸曲率變化的方向與該排列方向平行，且該出光面朝向遠離該連接部的方向，該連接部的側面及該基板的側面為共平面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該弧形體在一第一參考平面上的正投影為一弓形，該第一參考平面的法線方向與該排列方向垂直；其中該連接部在該第一參考平面上的正投影為一第一矩形。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中該弓形具有一弧線，該第一矩形具有一第一直線，該第一直線位於該第一發光晶片在該第一參考平面上的正投影旁，其中該第一直線與該基板對齊，該第一直線與該弧線交會於一參考點，該參考點與該第 一發光晶片在該第一參考平面上的正投影連成一參考直線，該參考直線與該第一直線夾有一銳角θ，其中20度≦θ≦70度。
4. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中該弓形具有一弧頂垂線，該弧頂垂線與該弓形之一弧頂至該第二發光晶片之連線的夾角係介於0度至20度。
5. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中該弓形具有一弧頂垂線，該弧頂垂線與該弓形之一弧頂至該第一發光晶片之連線之夾角以及該弧頂垂線與該弧頂至該第三發光晶片之連線之夾角係分別小於70度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該弧形體的曲率半徑係介於2釐米至5釐米。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該基板更包括：一承載面，該第一發光晶片、該第二發光晶片以及該第三發光晶片配置於該基板的該承載面上，其中該承載面的法線方向以及該排列方向位於一第一參考平面上。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光元件，其中該基板更包括一第一電極，該第一發光晶片、該第二發光晶片以及該第三發光晶片固定於該第一電極上。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一發光晶片、該第二發光晶片及該第三發光晶片彼此電性獨立。
10. 一種顯示裝置，其中包括多個如申請專利範圍第1至9 項任一項所述之發光元件，該些發光元件係陣列排列。
11. 如申請專利範圍第1至9項任一項所述的發光元件，其中該基板包括一吸光層，該第一發光晶片、該第二發光晶片以及該第三發光晶片裸露於該吸光層外。
12. 如申請專利範圍第1至9項任一項所述的發光元件，其中該封裝膠體的材料為透光材料。
13. 如申請專利範圍第1至9項任一項所述的發光元件，其中該連接部的四個側面與該基板的四個側面為共平面。
14. 如申請專利範圍第1至9項任一項所述的發光元件，其中該封裝膠體之單軸曲率變化的該出光面係在該第一發光晶片、該第二發光晶片及該第三發光晶片的該排列方向上彎曲。