TWI688806B - 線型光源發光裝置、背光模組及發光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種晶片級線型光源發光裝置，其包含一基板、複數個覆晶式LED晶片、一晶片級封裝結構及一反射結構；該等LED晶片、封裝結構及反射結構皆設置於基板上，且封裝結構部分地覆蓋LED晶片，而反射結構部分地覆蓋於封裝結構及該等LED晶片，俾以封裝結構之側面為主要側出光面或封裝結構之頂面為主要出光頂面，其中，該封裝結構包括可透光材料與/或光致發光材料。藉此，該等LED晶片所提供之第一光束可被反射結構導引至封裝結構，再由主要出光面散射出，俾以形成單色光或白光之線形光型發光裝置。

Description

線型光源發光裝置、背光模組及發光裝置
本發明有關一種發光裝置，尤指一種晶片級線型光源發光裝置。
目前LED背光模組廣泛用於電視、智慧型手機等電子產品之顯示器中，其通常包含一導光板以及一LED光源模組，該LED光源模組設置於導光板之一側面(下稱入光面)旁，且朝入光面發射光束。更具體而言，LED光源模組包含一長條狀之基板及複數個具有LED晶片之發光裝置，該等發光裝置電性接合至基板、且彼此之間保持一定之間距。由於LED晶片為非連續性地設置於基板上，使得LED晶片間距間具有較弱之光束強度，換言之，LED光源模組所提供之光束強度在背光模組的長度方向並非是連續地均勻分佈，因此導致導光板產生暗區(dark region或dark spot)；此暗區會影響導光板出光強度之均勻性。
為了能改善導光板之暗區，發光裝置與導光面之入光面之間的距離(即混光距離)需足夠大，兩者不能緊貼。然而，由於電子產品之顯示器已朝薄型化、無邊框發展，可供背光模組設置較大的混光空間有限，若LED光源模組與導光板之入光面的混光距離需縮小，將會增加導光板的暗區。
另一方面，背光模組之厚度日益變薄，於薄型化之背光模組之中，若LED光源模組所包含的LED晶片為正向式(top-view)結構(即其主要發光面與電極面相互平行)，其LED光源模組基板需將LED光源垂直轉折設置，俾使正向式LED之主要出光頂面朝向薄型導光板之入光面，使得微小化之LED光源模組與薄型導光板之入光面不易精確對位，造成漏 光。
有鑑於此，如何使LED光源模組在作為無邊框顯示器及其薄型化之背光模組時，能維持LED光源模組之小尺寸，還能提供一呈線性且均勻光型分佈之光束，並改善導光板的暗區，乃為此領域待解決之問題。
本發明之一目的在於提出一種線型光源發光裝置，其能提供一線形分佈之光型。本發明之另一目的在於，該線型光源發光裝置應用於背光模組時，可有效地改善導光板之暗區形成。本發明之又一目的在於，該線型光源發光裝置之主要發光面能與LED晶片之電極組相垂直，以使線型光源發光裝置為側向發光型式者，使得搭配應用之導光板容易對位，避免漏光。
為達上述目的，本發明之一種側向發光之晶片級(chip scale packaging，CSP)線型光源發光裝置包含：一基板，包含一表面，該表面定義有相互垂直的一第一水平方向及一第二水平方向；複數個覆晶式LED晶片，沿著該第一水平方向設置於該基板之該表面上，其中，該等LED晶片之每一個包含一上表面、相對於該上表面之一下表面、一第一立面、一第二立面及一電極組，其中，該第一立面及該第二立面沿著該第二水平方向平行設置且相分隔、且各連接該上表面與該下表面，該電極組設置於該下表面上；一晶片級封裝結構，設置於該基板之該表面上、且覆蓋該等LED晶片之該等第二立面，其中，該晶片級封裝結構包含一頂面及一主要出光側面，該主要出光側面與該等LED晶片之第二立面沿著該第二水平方向平行設置且相分隔、且與該晶片電極組相垂直；以及一反射結構，設置於該基板之該表面上、覆蓋該等LED晶片之該等第一立面與該等LED晶片之上表面及該晶片級封裝結構之該頂面、且暴露該等LED晶片之該等第二立面及該晶片級封裝結構之該主要出光側面。
為達上述目的，本發明之一種背光模組，包含：前述之側向發光之晶片級線型光源發光裝置；以及一導光板，該導光板包含一入光面、一出光面、一背光面及一反射層，該入光面係面朝該晶片級線型光源發光裝置之該主要出光側面，且該入光面係連接該出光面與該背光面，而 該反射層設置於該背光面上。
為達上述目的，本發明之另一種正向發光之晶片級線型光源發光裝置，包含：一基板，包含一表面，該表面定義有相互垂直的一第一水平方向及一第二水平方向與一法線方向；複數個覆晶式LED晶片，沿著該第一水平方向設置於該基板之該表面上，其中，每一LED晶片具有一上表面、相對於該上表面之一下表面、複數個立面及一電極組，該等立面各連接該上表面與該下表面，該電極組設置於該下表面上；一晶片級封裝結構，設置於該基板之該表面上、且覆蓋該等LED晶片之該等上表面及/或該等立面，其中，該晶片級封裝結構包含相連接的一主要出光頂面及複數個側面，該主要出光頂面與該等LED晶片之該等上表面沿著法線方向平行設置且相分隔、且與該晶片電極組相平行；以及一反射結構，設置於該基板之該表面上、沿著該第一水平方向及該第二水平方向覆蓋該晶片級封裝結構之該等側面及該等LED晶片之該等立面、且暴露該晶片級封裝結構之該主要出光頂面及該等LED晶片之該上表面。
為達上述目的，本發明之一種背光模組，包含：前述之正向發光之晶片級線型光源發光裝置；以及一導光板，該導光板包含一入光面、一出光面、一背光面及一反射層，該入光面係面朝該晶片級線型光源發光裝置之該主要出光頂面，且該入光面係連接該出光面與該背光面，而該反射層設置於該背光面上。
藉此，LED晶片所提供之光束可於反射結構間形成一連續混光空間，如此，主要出光側面(或主要出光頂面)對應LED晶片之間沒有發光的區域，經由反射結構反光，可形成具有線性分佈光型之連續性均勻光束。當線型光源發光裝置搭配一導光板應用而成背光模組時，具有線性分佈光型之光束可較均勻地進入導光板之入光面，以減少或改善入光面之暗區的形成。
另一方面，線型光源發光裝置可為從主要出光側面形成光束之側向式發光裝置，其應用於側入式背光模組時，可使得微小化之LED光源模組與薄型導光板之入光面容易精確對位，避免漏光。
為使上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。
1A、1B:背光模組
10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G:線型光源發光裝置、發光裝置
11:基板
111:表面
12:LED晶片
121:上表面
122:下表面
1231~1234:立面
1231:第一立面
1232:第二立面
1233:第三立面
1234:第四立面
124:電極組
13、13’:晶片級封裝結構、封裝結構
13A、13A’:光致發光部
13B、13B’:透光部
13B1:側面、外側面
131:頂面
131’:主要出光頂面、出光頂面
132:主要出光側面、出光側面
132’:側面
133、133A、133B、142:凹槽部
14、14’:反射結構
141:反射側面
15:反射層
20:導光板
21:入光面
22:出光面
23:背光面
24:反射層
D1:第一水平方向、水平方向
D2:第二水平方向、水平方向
D3‧‧‧法線方向、厚度方向
L‧‧‧光束
第1A圖及第1B圖為依據本發明之第1較佳實施例之線型光源發光裝置的側視圖及前視圖；第1C圖為第1A圖所示之線型光源發光裝置的剖視圖；第1D圖為依據本發明之第1較佳實施例之線型光源發光裝置之另一態樣的剖視圖；第1E圖及第1F圖為依據本發明之第1較佳實施例之線型光源發光裝置之又一態樣的前視圖及剖視圖；第2A圖至第2E圖為第1A圖所示之線型光源發光裝置之製造步驟之示意圖；第3A圖及第3B圖為依據本發明之第2較佳實施例之線型光源發光裝置的側視圖及前視圖；第3C圖為依據本發明之第2較佳實施例之線型光源發光裝置之另一態樣的前視圖；第4圖為第3A圖所示之線型光源發光裝置之製造步驟之示意圖；第5A圖及第5B圖為依據本發明之第3較佳實施例之線型光源發光裝置的側視圖及剖視圖；第5C圖為依據本發明之第3較佳實施例之線型光源發光裝置之另一態樣的剖視圖；第6A圖至第6E圖為第5A圖所示之線型光源發光裝置之製造步驟之示意圖；第7A圖及第7B圖為依據本發明之第4較佳實施例之線型光源發光裝 置的側視圖及剖視圖；第8A圖至第8D圖為第7A圖所示之線型光源發光裝置之製造步驟之示意圖；第9A圖至第9C圖為依據本發明之第5較佳實施例之線型光源發光裝置的俯視圖及二剖視圖；第9D圖為依據本發明之第5較佳實施例之線型光源發光裝置之另一態樣的剖視圖；第10A圖至第10C圖為第9A圖所示之線型光源發光裝置之製造步驟之示意圖；第11A圖至第11C圖為依據本發明之第6較佳實施例之線型光源發光裝置的俯視圖及二剖視圖；第12圖為第11A圖所示之線型光源發光裝置之製造步驟之示意圖；第13A圖及第13B圖為依據本發明之第7較佳實施例之線型光源發光裝置的二剖視圖；第14A圖至第14D圖為第13A圖所示之線型光源發光裝置之製造步驟之示意圖；第15A圖及第15B圖為依據本發明之較佳實施例之背光模組之側視圖和俯視圖；以及第16A圖及第16B圖為依據本發明之較佳實施例之另一背光模組之側視圖和俯視圖。
請參閱第1A圖至第1C圖所示，其為依據本發明的第1較佳實施例的發光裝置10A的示意圖，該發光裝置10A可提供具有線性均勻分佈之光型，以減少或避免導光板20之入光面21(如第15A圖所示)上形成暗區。發光裝置10A可包括一基板11、複數個LED晶片12、一晶片級封裝結構13(以下可簡稱封裝結構13)及一反射結構14。各元件之技術內容依序說明如後。
基板11用以供發光裝置10A之其他元件設置其上，且可為具有良好反光者，以避免光束穿透基板11。基板11可包括印刷電路基板(PCB)、陶瓷基板、玻璃基板或金屬基印刷電路板(metal-core PCB)等本技術領域中應知悉的基板類型，而本實施例之基板11係以印刷電路基板為例。形狀上，基板11可為一長條狀板體，可包含一表面111，表面111為長方形，定義有相互垂直的一第一水平方向D1(以下可簡稱水平方向D1)及一第二水平方向D2(以下可簡稱水平方向D2)；水平方向D1為表面111之長度方向，而水平方向D2為表面111之寬度方向。另，水平方向D1、D2皆與表面111之法線方向(厚度方向)D3相垂直。
該等LED晶片12可沿著水平方向D1設置於表面111上，且彼此相間隔，構成一LED晶片陣列。該等LED晶片12之每一個可為覆晶式LED晶片，而外觀上可包含一上表面121、一下表面122、複數個立面1231~1234及一電極組124；其中，該等立面1231~1234包含一第一立面1231、一第二立面1232、一第三立面1233及一第四立面1234，其中，LED晶片12之電致發光層位於LED晶片12之下方及該電極組124之上(圖未示)，且由該電致發光層、該上表面121與該等立面1231~1234所定義之空間為可透光基板材料(例如由藍寶石，Sapphire)所組成。覆晶式LED晶片12之高度(對應該等立面1231~1234之高度)不大於0.3mm(millimeter，毫米)、0.2mm、或0.1mm等晶片級尺寸。
上表面121與下表面122為相對且相反地設置，且上表面121及下表面122可為矩形者(例如為長方形或正方形)。兩立面1231、1232沿著水平方向D2平行設置且相分隔，另兩立面1233、1234沿著水平方向D1相對設置，該等立面1231~1234彼此相連、構成一環形(例如矩形環)，且該等立面1231~1234還各連接上表面121與下表面122；換言之，該等 立面1231~1234沿著上表面121之邊緣與下表面122之邊緣而形成。
電極組124可設置於下表面122上，電極組124與下表面122可構成LED晶片12的一下電極面，且電極組124包含至少具有正極與負極之二個電極，俾以電能(圖未示)透過其中而供應至LED晶片12內，以產生第一光束(例如藍光)。另外，由於LED晶片12為覆晶式，上表面121上未設有電極，而其所發射出之第一光束可由上表面121及立面1231~1234的任一者向外散射，故LED晶片12為具有五面發光(5-surface emitting)之光源。電極組124還電性連接至基板11之表面111，例如與表面111上之電極接墊、金屬導線、導電穿孔等(圖未示)相連接。
封裝結構13可設置於基板11之表面111上，且至少覆蓋該等LED晶片12之該等第二立面1232，表示封裝結構13至少形成在第二立面1232之側，可與立面1232相接觸或相間隔，且尺寸上不小於立面1232。於本實施例中，封裝結構13是接觸、且直接完全包覆立面1232。此外，封裝結構13還可覆蓋LED晶片12之其他立面1231、1233及1234，亦可選擇地覆蓋LED晶片12之上表面121(如第1D圖所示)。換言之，封裝結構13可覆蓋LED晶片12之上表面121及立面1231~1234，且較佳地直接包覆該等面。另說明的是，沿著水平方向D1、位於左右兩側的兩LED晶片12的立面1233及1234可不被封裝結構13覆蓋、包覆，而是被後述的反射結構14所覆蓋、包覆。
封裝結構13外觀上包含相連接的一頂面131及一主要出光側面132(以下可簡稱為出光側面132)，其中，LED晶片12所產生之光束通過封裝結構13，再由該出光側面132向外傳遞。出光側面132與LED晶片12之該等第二立面1232沿著水平方向D1實質平行設置且沿著水平方向D2相隔。換言之，沿著水平方向D2，出光側面132位於該等立面1232之外，未有直接接觸立面1232。出光側面132與立面1232之實質平行，表示兩者預期製造成相平行者，然而由於製程的公差及變異性等因素，導致兩者可能呈些許的傾斜；在些許的傾斜下，出光側面132與立面1232仍視為是相互平行。
出光側面132還與LED晶片12之下電極面(電極組124或下表面122)或基板11之表面111實質地相垂直，也就是，出光側面132 與下電極面(或表面111)係預期製造成相垂直者，然而因為製程的公差及變異性等因素，導致出光側面132相對於下電極面呈些許的傾斜；在些許的傾斜下，出光側面132與下電極面仍視為是相互垂直。
此外，封裝結構13為晶片級尺寸，表示尺寸上封裝結構13與LED晶片陣列相當，舉例而言，封裝結構13之出光側面132的高度(沿著垂直方向D3之尺寸)等於或略大於LED晶片陣列之高度。較佳地，封裝結構13之出光側面132的高度不大於1mm，更佳地不大於0.5mm、0.3mm、0.2mm等晶片級尺寸。
當LED晶片12之數目較多時(例如三個以上)，出光側面132沿D1方向的長度遠大於沿D3方向的高度，故出光側面132呈細長狀(如第1B圖所示)。
封裝結構13可包含一光致發光部13A，可將LED晶片12所產生之第一光束(例如藍光)部分轉換成第二光束及/或第三光束(例如綠光及/或紅光)之光束；光致發光部13A例如可包含可透光樹脂及光致發光材料(螢光粉或量子點)，且光致發光部13A可直接包覆LED晶片12之第二立面1232等。
反射結構14可阻擋及反射LED晶片12所產生之第一光束，以導引第一光束朝封裝結構13之出光側面132前進。在製造材料上，反射結構14可由包含可透光樹脂之一材料所製成，可透光樹脂包含光學散射性微粒，可透光樹脂例如可為聚鄰苯二甲醯胺、聚對苯二甲酸環己烷二甲醇酯、環氧樹脂、或矽膠，光學散射性微粒例如可為二氧化鈦、氮化硼、二氧化矽或三氧化二鋁。
反射結構14設置於基板11之表面111上，且覆蓋LED晶片12的該等第一立面1231、該等上表面121，還覆蓋封裝結構13的頂面131，但暴露LED晶片12的該等第二立面1232及封裝結構13的出光側面132。申言之，反射結構14可直接包覆該等面而為直接覆蓋、或是相分隔地覆蓋該等面而為間接覆蓋，皆可阻擋並反射朝向該等面射出之第一光束；由於LED晶片12的立面1232及封裝結構13的出光側面132未有被反射結構14覆蓋，第一光束及/或由封裝結構13所轉換之第二光束可從出光側面132射出，以形成由線型光源發光裝置10A所散射出之一光束L。
本實施例中，封裝結構13沒有覆蓋LED晶片12之上表面121，則反射結構14可直接覆蓋該上表面121及封裝結構13之頂面131。如第1D圖所示之另一態樣中，LED晶片12之上表面121被封裝結構13直接包覆，故反射結構14間接地覆蓋LED晶片12之上表面121。於又一態樣中(圖未示)，封裝結構13整體皆形成在第二立面1232旁，則反射結構14除了直接覆蓋封裝結構13之頂面131及LED晶片12之上表面121，還直接覆蓋第一立面1231。另一方面，於水平方向D1，反射結構14還可直接或間接地覆蓋位於左右兩側的兩LED晶片12的立面1233、1234。
藉此，LED晶片12所發出之第一光束(例如藍光)進入封裝結構13(光致發光部13A)後，第一光束之一部分經由光致發光材料而改變波長(例如變成黃光)，而第一光束之另一部分則維持原波長；兩部分(藍光及黃光)之光束相混合，以形成白光光束L(第1A圖中以虛線箭頭表示)。此外，從LED晶片12朝上表面121、立面1231、1233、1234射出之第一光束可被反射結構14反射而引導至未有被反射結構14覆蓋之出光側面132前進，與從第二立面1232射出之第一光束，經由封裝結構13，一起從出光側面132射出。
由此可知，LED晶片12之第一光束及/或第二光束僅能從未被反射結構14及基板11覆蓋之出光側面132離開。換言之，發光裝置10A所散射出的光束L主要是側向輸出，故可形成一側向式發光裝置。
另一方面，反射結構14可將第一光束之一部分導引至沿著水平方向D1相鄰的兩LED晶片12之間(第三及第四立面1233、1234之間)，再從對應第三及第四立面1233、1234之間的出光側面132的區域輸出，使得出光側面132除了對應該等LED晶片12之第二立面1232的區域外，對應兩LED晶片12之間的區域亦經由混光而有光束L輸出。換言之，LED晶片12所提供之光束可於反射結構14間形成一混光空間，使得出光側面132之大部分區域均有光束L射出，從而構成一較為均勻分佈的線性光型。
請參閱第1E圖及第1F圖，於發光裝置10A之另一態樣中，發光裝置10A可較佳地包含一反射層15，該反射層15可為高反射率之金屬材料或樹脂材料所製成，或是同為反射結構14之製造材料。可在LED晶片12設置於基板11之表面111之後，再將反射層15設置、形成於基板 11之表面111，故反射層15不會影響LED晶片12之電極組124與基板之電極接墊(圖未示)相接合，反射層15可能會部分地覆蓋、包覆到各LED晶片12之該等立面1231~1234；換言之，反射層15設置於該等該等立面1231~1234旁。爾後，封裝結構13整體上設置於反射層15上(間接地設置於基板11之表面上)，封裝結構13之出光側面132可垂直於反射層15之表面；另，反射結構14可與反射層15相接合。藉此，反射結構14與反射層15可形成一反射腔體，並有效地導引LED晶片12之第一光束朝向封裝結構13之出光側面132，進一步增加發光裝置10A之發光效率。
請參閱第2A圖至第2E圖，接著說明上述線型光源發光裝置10A的一種較佳製造方法，該製造方法的技術內容可與發光裝置10A的上述技術內容相互參考。
如第2A圖所示，首先將複數個LED晶片12等間距地設置於基板11上，以形成一LED晶片陣列，而以下係以兩排LED晶片陣列為例，並沿著水平方向D2相間隔；如第1E圖及第1F圖所示之反射層15可藉由噴塗、印刷、或模造成型等方式，接著形成於基板11上。爾後，如第2B圖及第2C圖所示，在基板11上形成封裝結構13，也就是將封裝結構13之原料(例如可透光樹脂混合光致發光材料)藉由噴塗、印刷、或模造成型等方式形成，然後待原料固化成型為封裝結構13。形成後之封裝結構13至少須遮蔽LED晶片12之第二立面1232，且可遮蔽其他立面1231、1233、1234。此外，可使封裝結構13形成至其頂面131齊平於LED晶片12之上表面121，不覆蓋上表面121；或者，使封裝結構13形成至其頂面131高於上表面121，以覆蓋上表面121(如第1D圖所示)。
接著，如第2D圖所示，沿著水平方向D1移除封裝結構13之一部分(如第2C圖所示之兩虛線之間)，該部分是位於LED晶片12的第一立面1231旁，以形成一凹槽部133於第一立面1231旁；凹槽部133為沿著水平方向D1延伸之長條狀凹槽。形成凹槽部133後，可使後續將被反射結構14覆蓋之第一立面1231暫時暴露出，而立面1231旁可被部分的封裝結構13所覆蓋，或不被封裝結構13所覆蓋。
如第2E圖所示，接著形成一反射結構14於基板11、LED晶片12及封裝結構13上；也就是，將反射結構14之一原料(例如可透光 樹脂混合光學散射性微粒)藉由噴塗、印刷、或模造成型等方式來形成。由於凹槽部133之存在，所形成之反射結構14除了覆蓋LED晶片12之上表面121及封裝結構13之頂面131外，尚可間接覆蓋LED晶片12之第一及第二立面1231、1232。此外，所形成的反射結構14可包含一沿著水平方向D2與立面1231相距之反射側面141；於其他態樣中，反射側面141可直接覆蓋立面1231(與立面1231緊密貼合)，也就是，於先前形成凹槽部133的步驟中，立面1231旁的封裝結構13被全部移除。此外，當反射結構14形成時，反射結構14亦可一併覆蓋沿著D1水平方向相鄰之兩LED晶片12的第三及第四立面1233、1234。
當反射結構14完成後，可由兩排LED晶片陣列所形成之二線型光源發光裝置10A。該等線型光源發光裝置10A的反射結構14仍相連，因此需再進行一切割步驟，也就是，依據如第2E圖所示之虛線，沿著水平方向D1將位於第二立面1232外側之封裝結構13的一部分及反射結構14的一部分移除；基板11之一部分亦同時被切割而移除。如此，該二發光裝置10A可彼此獨立、相分離，且暴露出每一個發光裝置10A之封裝結構13之出光側面132。
以上是發光裝置10A的技術內容的說明，接著將說明依據本發明其他實施例的線型光源發光裝置的技術內容，而各實施例的發光裝置的技術內容(包含製造方法)應可互相參考，故相同的部分將省略或簡化。各實施例之技術內容亦可彼此組合或替換來應用。
請參閱第3A圖及第3B圖所示，其為依據本發明的第2較佳實施例之發光裝置10B的示意圖。發光裝置10B與上述用以提供白光等混合兩種顏色之光束的發光裝置10A的不同之處至少在於：封裝結構13為一透光部13B，其可直接包覆LED晶片12之該等第二立面1232。
具體而言，封裝結構13不包含能轉換光束波長的光致發光部，僅包含不實質影響光束波長的透光部13B。透光部13B可由透光樹脂之一材料所製成，可透光樹脂例如可為聚鄰苯二甲醯胺、聚對苯二甲酸環己烷二甲醇酯、環氧樹脂、或矽膠。如此，LED晶片12之光束L在通過封裝結構13(透光部13B)的過程，其波長不會被封裝結構13轉換，故發光裝置10B可用於提供紅光、綠光、藍光、紅外光或紫外光等各種單色光， 且其光型呈線性分佈。
請參閱第3C圖，於另一態樣中，封裝結構13可直接包覆LED晶片12之上表面121，故封裝結構13相對地較厚，以提供較高的出光側面132。
接著說明發光裝置10B的一種較佳製造方法，其相似於發光裝置10A之上述製造方法，而不同處在於：如第4圖所示，形成封裝結構13之步驟中，封裝結構13之原料係為可透光樹脂等透光材料，未有混合會影響光束波長的光致發光材料，以使所形成的封裝結構13為透光部13B。爾後，再形成封裝結構13之凹槽部133及反射結構14，並切割封裝結構13、反射結構14及基板11等。
請參閱第5A圖及第5B圖所示，其為依據本發明的第3較佳實施例之發光裝置10C的示意圖。與發光裝置10A相同的是，發光裝置10C亦用以提供白光等，而發光裝置10C及10A結構上不同之處至少在於：發光裝置10C之封裝結構13包含一光致發光部13A及一透光部13B，透光部13B直接包覆LED晶片12之該第二立面1232，而光致發光部13A直接包覆該透光部13B之一側面(即外側面)13B1，以間接地覆蓋LED晶片12之該等立面1232；沿著水平方向D1，側面13B1與立面1232相平行，及沿著水平方向D2分隔設置。
更具體而言，沿著立面1232的法線方向，依序地設有透光部13B及光致發光部13A，且透光部13B圍繞包覆於該等立面1231~1234，然後光致發光部13A包覆透光部13B之側面13B1。此外，依據應用需求，光致發光部13A可包覆LED晶片12之上表面121(如第5C圖所示)及透光部13B的頂面，因此從剖面圖來看，封裝結構13包含至少二層堆疊結構，以提供較高的出光側面132；透光部13B亦可先包覆LED晶片12之上表面121，然後光致發光部13A再包覆透光部13之頂面(圖未示)。
光致發光部13A之製造材料可相同於發光裝置10A之光致發光部13A，而透光部13B之製造材料可相同於發光裝置10B之透光部13B。
如此，LED晶片12之第一光束通過透光部13B後，仍需通過光致發光部13A才能從出光側面132散射出，俾以發光裝置10C能提供 白光等混合光束。光致發光部13A之外側面即為出光側面132。
請參閱第6A圖至第6E圖，接著說明線型光源發光裝置10C的一種較佳製造方法，而不同於製造發光裝置10A與發光裝置10B之處在於：如第6A圖所示，在形成封裝結構13之步驟中，先將透光部13B形成於基板11上；如第6B圖所示，接著沿著水平方向D1移除透光部13B之二部分，該二部分係分別位於LED晶片12的第一及第二立面1231、1232旁，以形成一凹槽部133A及另一凹槽部133B。形成凹槽部133A、133B時，可完全移除立面1231、1232旁的透光結構13，亦可保留些許的透光部13B包覆立面1231、1232之上。
如第6C圖，爾後，將光致發光部13A形成於凹槽部133B中，以覆蓋LED晶片12之第二立面1232。如第6D圖所示，接著形成反射結構14於凹槽部133A中，以覆蓋於LED晶片12之第一立面1231，並覆蓋LED晶片12之上表面121與封裝結構13之上表面。再如第6D圖及第6E圖，依據第6D圖所式的虛線，沿著水平方向D1部分地移除每一發光裝置10C的之透光部13B、其上方的反射結構14及其下方的基板11，以使該二發光裝置10C相分離，完成發光裝置10C之製作。
請參閱第7A圖及第7B圖所示，其為依據本發明的第4較佳實施例之發光裝置10D的示意圖。與發光裝置10A、10C相同，發光裝置10D用以提供白光等混合光束，而不同之處至少在於：反射結構14直接包覆LED晶片12之該等第三立面1233及該等第四立面1234、且還直接包覆LED晶片12之該等第一立面1231。申言之，除了第二立面1232(以及下電極面)外，LED晶片12之其他面皆被反射結構14直接包覆，而第二立面1232則被封裝結構13(即光致發光部13A，但也可為透光部13B或者包含兩者)直接包覆。
請參閱第8A圖至第8D圖，接著說明發光裝置10D的一種較佳製造方法，而不同於製造發光裝置10A、10B及10C之處在於：如第8A圖所示，在LED晶片12設置於基板11後，先形成反射結構14於基板11上，以包覆LED晶片12；然後，如第8B圖所示，沿著水平方向D1來部分地移除LED晶片12的第二立面1232旁的反射結構14，以形成一凹槽部142，並使第二立面1232完全地暴露於凹槽部142中(即，第二立面1232 為凹槽部142之其中一面)。爾後，如第8C圖所示，於凹槽部142中形成封裝結構13，所形成的封裝結構13直接包覆第二立面1232，且其頂面131不低於LED晶片12之上表面121(兩者可實質等高)；申言之，所形成之封裝結構13未有填滿凹槽部142。
如第8D圖所示，爾後，於凹槽部142中、且於封裝結構13之頂面131上再次形成反射結構14之一部分，以使封裝結構13之頂面131不會暴露出；所形成之該部分可與反射結構14之既有部分等高。接著，可依據第8D圖所示的虛線位置，沿著水平方向D1部分地移除封裝結構13之出光側面132旁的反射結構14及其下之基板11，以製作出發光裝置10D。
以上所述的依據本發明較佳實施例之晶片級線型光源發光裝置可為側向式發光裝置，而接著說明的依據本發明之其他實施例之晶片級線型光源發光裝置可為正向式發光裝置。
請參閱第9A圖至第9C圖所示，其為依據本發明的第5較佳實施例之線型光源發光裝置10E的示意圖。與上述發光裝置10A~10D相同的是，發光裝置10E亦包含一基板11及設置於基板11上之複數個LED晶片12，而不同的是，發光裝置10E包含另一種型態的一晶片極封裝結構13’及一反射結構14’。
具體而言，封裝結構13’設置於基板11之表面111上、且覆蓋LED晶片12之該等上表面121，換言之，沿著基板11之表面111之法線方向D3，基板11、LED晶片12及封裝結構13’係依序堆疊設置；封裝結構13’可進一步覆蓋LED晶片12之該等立面1231~1234。封裝結構13’外觀上包含相連接的一主要出光頂面131’(可簡稱為出光頂面131’)及複數個側面132’，出光頂面131’表示LED晶片12所提供之第一光束主要是由頂面散射出封裝結構13’外、而非側面132’。出光頂面131’尺寸上不小於LED晶片陣列之整體之頂面，故出光頂面131’可呈長條狀。沿著水平方向D1，出光頂面131’與LED晶片12之上表面121相平行設置、亦與LED晶片12之電極組124相平行設置，且沿著基板11之表面111之法線方向D3相分隔。
封裝結構13’可為一光致發光部13A’，直接包覆LED晶片12之上表面121及立面1231~1234。於另一態樣中，封裝結構13’可為一光致發光膜片(或稱貼片，圖未示)，相對於直接於基板11上形成的光致發光部13A’而言，光致發光膜片是預先成型，然後再設置(如黏貼)於LED晶片12之該等上表面121；如此，光致發光膜片有覆蓋該等上表面121，但不會覆蓋該等立面1231~1234。
反射結構14’則設置於基板11的表面111上、且沿著兩水平方向D1、D2覆蓋該等側面132’及該等立面1231~1234、但暴露出光頂面131’及該等LED晶片12之上表面121。申言之，如第9B圖所示，反射結構14’外觀上呈現一框體或圍牆體，圍繞該等LED晶片12及封裝結構13’以覆蓋立面1231~1234及側面132’。
藉此，朝LED晶片12之立面1231~1234散射出之第一光束可被反射結構14’反射而最終導向未有被反射結構14’覆蓋之出光頂面131’前進，與朝上表面121散射出之第一光束一起從出光頂面131’離開。可知，發光裝置10E主要是從封裝結構13’之出光頂面131’輸出光束L，且出光頂面131’與LED晶片12之電極組124相平行設置，故發光裝置10E為一正向發光式發光裝置。相較於發光裝置10A-10D，其主要出光側面132與LED晶片12之電極組124相垂直設置。此外，反射結構14’可將光束之一部分導引至相鄰的兩LED晶片12的第三及第四立面1233、1234之間，再由對應第三及第四立面1233、1234之間的出光頂面131’的區域散射出；換言之，出光頂面131’有較均勻之光束L散射出，從而構成一線性分佈的光型。
請參閱第9D圖，於另一態樣中，發光裝置10E可包含一反射層15，其設置、形成於基板11之表面111、且不會影響LED晶片12之電極組124與基板之電極接墊(圖未示)相接合，並可能會部分地覆蓋、包覆到LED晶片12之該等立面1231~1234。封裝結構13’整體上設置於反射層15上，且出光頂面131’與反射層15為平行設置且相分隔；另，反射結構14’可與反射層15相連接，以形成一反射空間。藉此，反射層15可有效地導引LED晶片12之第一光束至封裝結構13’，部分第一光束可轉換為第二光束，並一起由出光頂面131’離開，以增加發光效率。
請參閱第10A至第10C圖，接著說明發光裝置10E的一種較佳製造方法。如第10A圖所示，在LED晶片12設置於基板11後，先形 成封裝結構13’(光致發光部13A’)於基板11上，以包覆LED晶片12；然後如第10B圖所示，沿著水平方向D1部分移除封裝結構13’之二部分，以形成一凹槽部133A於第一立面1231以及另一凹槽部133B於第二立面1232旁。部分移除第一及第二立面1231、1232旁的封裝結構13’時，可完全移除第一及第二立面1231、1232旁的封裝結構13’，亦可保留些許的封裝結構13’。
如第10C圖所示，形成凹槽部133A、133B之後，將反射結構14’形成於凹槽部133A、133B中，以遮蔽LED晶片12的第一及第二立面1231、1232，並且反射結構14’的頂面與封裝結構13’之出光頂面131’可齊平(反射結構14’的頂面亦可高於或低於封裝結構13’之出光頂面131’)。接著，依據第10C圖所式的虛線，沿著水平方向D1部分地移除每一發光裝置10E的封裝結構13’及其下方的基板11，以使該等發光裝置10E相分離，完成線型光源發光裝置10E之製作。
請參閱第11A至第11C圖，其為依據本發明的第6較佳實施例之線型光源發光裝置10F的示意圖。與上述發光裝置10E相同的是，從封裝結構13’之出光頂面131’輸出第一光束L，故發光裝置10F亦為一正向式發光裝置；而不同的是，封裝結構13’為一透光部13B’，且透光部13B’可覆蓋LED晶片12之該等立面1231~1234及上表面121。因此，如第11B圖所示，俯視之，應可看到發光裝置10F的LED晶片12之上表面121。於其他態樣中(圖未示)，封裝結構13’之出光頂面131’可與上表面121等高，換言之，透光部13B’可不覆蓋上表面121。
藉此，發光裝置10F可用於提供紅光、綠光、藍光、紅外光或紫外光等各種單色光之第一光束，使其從出光頂面131’散射出，且其光型呈線性分佈。
請參閱第12圖，接著說明發光裝置10F的一種較佳製造方法，其製造方法與發光裝置10E相似，而不同之處在於：形成封裝結構13’於基板11上時，封裝結構13’之原料不包含光致發光材料，故所形成之封裝結構13’為一透光部13B’。
接著，請參閱第13A及第13B圖，其為依據本發明的第7較佳實施例之線性發光裝置10G的示意圖。與上述發光裝置10E、10F相同 的是，光束L亦從封裝結構13’之出光頂面131’散發出，故發光裝置10G亦為一正向式發光裝置；與發光裝置10E與10F之不同之處在於，發光裝置10G的封裝結構13’包含光致發光部13A’及透光部13B’，為至少二層之堆疊結構。
具體而言，透光部13B’覆蓋LED晶片12之立面1231~1234，且透光部13B’的頂面與LED晶片12之上表面121齊平；然後，光致發光部13A’設置於透光部13B’的頂面與LED晶片12之上表面121上，以覆蓋LED晶片12之上表面121。於其他態樣中，透光部13B’亦可覆蓋LED晶片12之上表面121，進而使LED晶片12完整地被透光部13B’包覆。
藉此，LED晶片12之第一光束皆需通過光致發光部13A’才能從出光頂面131’散射出，俾以發光裝置10G能提供白光等混合光束L。光致發光部13A’之頂面即為出光頂面131’。
請參閱第14A圖至第14D圖，接著說明上述發光裝置10G的一種較佳製造方法，其製造方法與發光裝置10E、10F不同之處在於，封裝結構13’的形成包含二個步驟。
具體而言，如第14A圖所示，在該等LED晶片12設置於基板11後，先形成透光部13B’於基板11上，以包覆LED晶片12之立面1231~1234；然後，如第14B圖所示，形成光致發光部13A’於透光部13B’及LED晶片12之上表面121上，並且覆蓋之。如第14C圖所示，接著沿著水平方向D1部分移除封裝結構13’之二部分，以形成二個凹槽部133A、133B(所移除的部分包含光致發光部13A’及透光部13B’)。接著，如第14D圖所示，形成反射結構14’於凹槽133A及133B中，以覆蓋LED晶片12之該等立面1231、1232。然後再依據第14D圖所式的虛線，沿著水平方向D1部分地移除發光裝置10G的封裝結構13’及其下方的基板11，以使該等發光裝置10G相分離，完成發光裝置10G之製作。
接著將說明包含依據本發明其他較佳實施例之背光模組，其可包含上述任一線型光源發光裝置。第15A圖至第16B圖分別揭示不同態樣之背光模組1A、1B，背光模組1A包含側向式線型光源發光裝置10A~10D之任一者，而背光模組1B包含正向式線型光源發光裝置10E~10G之任一者。
如第15A圖及第15B圖所示，背光模組1A包含一側向式之線型光源發光裝置(以發光裝置10A為例)及一導光板20，而於第二水平方向D2上，導光板20設置於發光裝置10A旁。導光板20可為目前已應用其他背光模組之導光板等本技術領域中應知悉的導光板，且導光板20包含一入光面21、一出光面22、一背光面23及一反射層24，入光面21面朝發光裝置10之出光側面132、且與出光側面132相平行。入光面21還連接出光面22與背光面23，而出光面22與背光面23則沿著基板11之法線方向D3相分隔；反射層24設置於背光面23上，例如可由高反射率材料來製成。
藉此，發光裝置10A從其出光側面132發出之光束L可進入導光板20之入光面21，然後光束L可被導光板20之反射層24反射，並自出光面22均勻地輸出，以提供均勻之背光面光源。由於發光裝置10A之出光側面132可提供具有線性光型之光束L，故光束L可於第一水平方向D1連續且均勻地傳輸至入光面21，以減低入光面21上之暗區現象。如此，導光板20之入光面21與發光裝置10A之出光側面132之間的距離(混光距離)可較小，甚至入光面21與出光側面132可相接觸。
較佳地，發光裝置10A之出光側面132之面積不大於導光板20之入光面21之面積，俾以光束L可有效地經由入光面21進入導光板20中而不漏光。此外，於水平方向D2上，發光裝置10A之基板11可延伸於出光側面132之外，使得基板11之表面111大於反射結構14，俾以表面111有一額外的區域可供導光板20之一部分直接地放置於表面111上，此舉可便於發光裝置10A與導光板20的設置及定位。
如第16A圖及第16B圖所示，背光模組1B可包含一正向式之線型光源發光裝置(以發光裝置10E為例)及一如上所述之導光板20。於發光裝置10E之基板11的法線方向D3上，導光板20設置於發光裝置10E旁，且導光板20之入光面21與發光裝置10E之出光頂面131’相面對、平行設置。
藉此，發光裝置10E從其出光頂面131’發出之光束L可進入導光板20之入光面21，然後光束L可被導光板20之反射層24反射，並自出光面22均勻地輸出。此外，發光裝置1E之出光頂面131’可提供具有 線性光型之均勻光束L，故入光面21有較少之暗區，入光面21與出光頂面131’之間的混光距離可較小等優勢。
較佳地，發光裝置10E之出光頂面131’之面積不大於導光板20之入光面21之面積，俾使光束L可有效地經由入光面21進入導光板20中。此外，發光裝置10E之基板11可垂直轉折並沿著基板11之表面111之垂直區段之法線方向D3、延伸至出光頂面131’之外，使得基板11之截面呈L狀，俾以導光板20之一部分可直接地放置於基板11之突出於出光頂面131’之表面111之水平區段上；換言之，該基板11包含一垂直部及一水平面，使得表面111包含一垂直區段及一水平區段。
另說明的是，於發光裝置10A或10E中，反射結構14(14’)可不覆蓋位於左右兩側的LED晶片12之第三及第四立面1233、1234，使得於第一水平方向D1上，左右兩側的LED晶片12之光束L可直接射出封裝結構13(13’)。如此，於水平方向D1，發光裝置10A(10E)可提供較大之發光角度之光束。
綜合上述，本發明所提出的晶片級線型光源發光裝置可提供具線性分佈之均勻光束，俾以減少或改善光束沒有照射導光板之入光面之部分區域而形成暗區的現象。此外，晶片級線型光源發光裝置可為側向發光式，發光裝置亦可為正向發光式，可搭配超薄導光板，以減少背光模組之整體厚度。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
10A:線型光源發光裝置、發光裝置
11:基板
111:表面
12:LED晶片
121:上表面
122:下表面
1231、1232:立面
1231:第一立面
1232:第二立面
124:電極組
13:晶片級封裝結構、封裝結構
13A:光致發光部
131:頂面
132:主要出光側面、出光側面
14:反射結構
141:反射側面
D2:第二水平方向、水平方向
D3:法線方向、厚度方向
L:光束

Claims (23)

  1. 一種線型光源發光裝置，包含：一基板，包含一表面，該表面定義有相互垂直的一第一水平方向及一第二水平方向；複數個LED晶片，沿著該第一水平方向設置於該基板之該表面上，其中，該等LED晶片之每一個包含一上表面、相對於該上表面之一下表面、一第一立面、一第二立面及一電極組，其中，該第一立面及該第二立面沿著該第二水平方向平行設置且相分隔、且各連接該上表面與該下表面，該電極組設置於該下表面上；一晶片級封裝結構，設置於該基板之該表面上、且覆蓋該等LED晶片之該等第二立面，其中，該晶片級封裝結構包含一頂面及一主要出光側面，該主要出光側面與該等LED晶片之該等第二立面沿著該第二水平方向平行設置且相分隔、且與該電極組相垂直；以及一反射結構，設置於該基板之該表面上、覆蓋該等LED晶片之該等第一立面與該等LED晶片之該等上表面及該晶片級封裝結構之該頂面、且暴露該等LED晶片之該等第二立面及該晶片級封裝結構之該主要出光側面；其中，該晶片級封裝結構及該反射結構之其中一者直接包覆該等LED晶片之該等第一立面。
  2. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構為一光致發光部，該光致發光部直接包覆該等LED晶片之該等第二立面。
  3. 如請求項2所述之發光裝置，其中，該光致發光部更直接包覆該等LED晶片之該等上表面。
  4. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構為一透光部，該透光部直接包覆該等LED晶片之該等第二立面。
  5. 如請求項4所述之發光裝置，其中，該透光部更直接包覆該等LED晶片之該等上表面。
  6. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構更包含一透光部及一光致發光部，該透光部直接包覆該等LED晶片之該等第二立面，而該光致發光部直接包覆該透光部之一側面，以覆蓋該等LED晶片之第二立面；其中，該透光部之該側面與該等LED晶片之第二立面沿著該第二水平方向平行設置且相分隔。
  7. 如請求項6所述之發光裝置，其中，該光致發光部更直接包覆該等LED晶片之該上表面。
  8. 如請求項2、4及6任一項所述之發光裝置，其中，該反射結構直接包覆該等LED晶片之該等上表面。
  9. 如請求項1所述之發光裝置，其中，該等LED晶片之每一個更包含一第三立面及一第四立面，該第三立面及該第四立面平行設置於該上表面與該下表面之間、且沿著該第一水平方向相分隔；其中，該反射結構直接包覆該等LED晶片之該等第三立面及該等第四立面、且還直接包覆該等LED晶片之該等第一立面。
  10. 如請求項1至7任一項所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構及該反射結構之其中一者直接包覆該等LED晶片之該等第一立面。
  11. 如請求項1至7任一項所述之發光裝置，更包含一反射層，該反射層設置於該基板之該表面上，而該晶片級封裝結構設置於該反射層上。
  12. 一種背光模組，包含：一如請求項1至7之任一項所述的發光裝置；以及一導光板，包含一入光面、一出光面、一背光面及一反射層，該入光面係面朝該發光裝置之該主要出光側面，且該入光面係連接該出光面與該背光面，而該反射層設置於該背光面上；其中，該發光裝置用以從該主要出光側面發出一具有線性光型之光束，並傳輸至該導光板之該入光面。
  13. 如請求項12項所述之背光模組，其中，該導光板係設置於該發光裝置之該基板之該表面上。
  14. 如請求項12項所述之背光模組，其中，該主要出光側面之一面積係不大於該導光板之該入光面之一面積。
  15. 一種發光裝置，包含：一基板，包含一表面，該表面定義有相互垂直的一第一水平方向及一第二水平方向與一法線方向；複數個LED晶片，沿著該第一水平方向設置於該基板之該表面上，其中，該等LED晶片之每一個包含一上表面、相對於該上表面之一下表面、複數個立面及一電極組，該等立面各連接該上表面與該下表面，該電極組設置於該下表面上；一晶片級封裝結構，設置於該基板之該表面上、且覆蓋該 等LED晶片之該等上表面及/或該等立面，其中，該晶片級封裝結構包含相連接的一主要出光頂面及複數個側面，該主要出光頂面與該等LED晶片之該等上表面沿著該法線方向平行設置且相分隔、且與該電極組相平行；以及一反射結構，設置於該基板之該表面上、沿著該第一水平方向及該第二水平方向覆蓋該晶片級封裝結構之該等側面及該等LED晶片之該等立面、且暴露該晶片級封裝結構之該主要出光頂面及該等LED晶片之該上表面。
  16. 如請求項15所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構包含一光致發光部，該光致發光部直接包覆該等LED晶片之該等上表面及該等立面。
  17. 如請求項15所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構包含一透光部，該透光部直接包覆該等LED晶片之該等上表面及該等立面。
  18. 如請求項15所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構包含一透光部及一光致發光部，該透光部直接包覆該等LED晶片之該等立面，而該光致發光部直接包覆該等LED晶片之該等上表面。
  19. 如請求項15所述之發光裝置，其中，該晶片級封裝結構包含一光致發光膜片，該光致發光膜片設置該等LED晶片之該等上表面。
  20. 如請求項15至19任一項所述之發光裝置，更包含一反射層，該反射層設置於該基板之該表面上，而該晶片級封裝結構設置於該反射層上。
  21. 一種背光模組，包含： 一如請求項15至19之任一項所述的發光裝置；以及一導光板，包含一入光面、一出光面、一背光面及一反射層，該入光面係面朝該發光裝置之該主要出光頂面，且該入光面係連接該出光面與該背光面，而該反射層設置於該背光面上；其中，該發光裝置用以從該主要出光頂面發出一具有線性光型之光束，並傳輸至該導光板之該入光面。
  22. 如請求項21項所述之背光模組，其中，該基板之該表面包含一垂直區段及一水平區段，而該導光板係設置於該水平區段上。
  23. 如請求項21項所述之背光模組，其中，該主要出光頂面之一面積係不大於該導光板之該入光面之一面積。
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