CN101740669B - 背光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发光元件，每一个发光元件包括一基底；一发光二极管芯片；一封胶层，覆盖发光二极管芯片；以及一扩散膜，该扩散膜由配置于封胶层上多个内含有扩散粒子的液滴经硬化而成。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光元件及其制造方法，以及使用此发光元件的背光模块。
背景技术
液晶显示器(LCD)是一种非自发光显示器，因此必须通过一背光模块提供其所需的光源。传统的背光模块中设置有冷阴极管为其发光源，根据冷阴极管设置的位置可区分为侧向式背光模块与直下式背光模块两种。随着显示面板尺寸愈来愈大，冷阴极管的长度也必须随着增长。然而当冷阴极管的长度增加到某一长度时，会造成冷阴极管安装上的不方便，同时在相关连接及固定机构也变得很复杂。再者，长度过长的冷阴极管在组装及运送过程中容易发生破裂，并不利于生产及组装。另外，冷阴极管中包含有重金属(水银)，因此大量地使用也不符合环保的要求。基于上述原因，原本使用冷阴极管的背光模块已渐渐无法满足大尺寸面板的需求。
近年来，发光二极管因为具有高亮度、高色彩饱和度、高发光效率以及不含水银等优点而备受重视。因此有许多研究尝试将发光二极管应用于液晶显示器的背光模块中。有人曾公开一种发光二极管混光封装元件，如图1A、1B及1C所示，其包括有一封装基底、至少一红光LED芯片54、至少一绿光LED芯片58、至少一蓝光LED芯片56以及设于一封装基底上的封胶层60，其封胶层60中散布有多个扩散粒子62，以提供混光的效果。
上述本发明的发光二极管混光封装元件，欲达到较佳的光线混光效果，必须在封胶层中配置较多扩散粒子62。如此一来便会导致亮度明显下降，实非良策。
另一方面，LED为一种点光源形式，因此在背光模块中必须将点光源转换成一均匀的平面光源，才能应用于平面显示器。一般公知的解决方法是增加LED与光学膜片之间的混光距离，以获得一均匀性较佳的平面光源。但是这样的设计方式会导致背光模块的厚度增加，也不是较佳的解决方法。因此，目前极需一种能够改善上述问题的LED背光模块。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种发光元件，能具有极佳的光线扩散效果。
本发明的另一目的是提供一种发光元件的制造方法，能制造出具有极佳光线扩散效果的发光元件。
本发明的又一目的是提供一种发光二极管背光模块，能减少背光模块所需的混光距离，以及降低背光模块的厚度。
本发明的再一目的是提供一种发光二极管背光模块，能提高整体发光二极管背光模块的亮度。
为达成上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种发光元件，包括一基底；一发光二极管芯片，设置于基底上；一封胶层，覆盖发光二极管芯片；以及一扩散膜，该扩散膜由配置于封胶层上多个内含有扩散粒子的液滴经硬化而成。
所述的发光元件，其所述液滴包含有不吸光且具有高反射率的扩散粒子，该扩散粒子较佳为二氧化硅或二氧化钛粒子。
所述的发光元件，其所述液滴与封胶层具有一接触角，介于5至60度。
所述的发光元件，其所述液滴的排列方式为放射状或同心圆。
一种发光元件的制造方法，包括以下步骤：(a)提供一基底以及一发光二极管芯片，其中，发光二极管芯片配置于基底上；(b)提供一封胶层于基底上，且覆盖其发光二极管芯片，于封胶层上形成多个液滴，每一液滴中包含有多个扩散粒子；以及(c)将液滴硬化以形成一扩散膜。
所述的发光元件的制造方法，其所述步骤(b)较佳可使用喷墨法形成液滴。
所述的发光元件的制造方法，其所述步骤(b)中的多个扩散粒子较佳可为二氧化硅或二氧化钛的颗粒。
所述的发光元件的制造方法，其所述步骤(b)所形成的液滴，与封胶层所形成的接触角较佳为介于5至60度。
所述的发光元件的制造方法，其所述液滴的排列方式为放射状或同心圆。
所述的发光元件的制造方法，其所述步骤(c)的硬化较佳可为一UV照射硬化。
所述的发光元件的制造方法，其所述步骤(c)的硬化较佳可为一加热硬化。
一种背光模块包括：一框体；以及设置于该框体上的多个发光元件。每一发光元件包括：一基底；一发光二极管芯片，设置于基底上；一封胶层，覆盖发光二极管芯片；以及一扩散膜，该扩散膜由配置于封胶层上多个内含有扩散粒子的液滴经硬化而成。
所述的背光模块，还包括有一扩散板，组设于此框体上，并配置于该等发光元件上。
所述的背光模块，其所述液滴与封胶层具有一接触角，较佳为介于5至60度。
所述的背光模块，其所述液滴的排列方式为放射状或同心圆。
所述的背光模块，其所述液滴较佳包含有二氧化硅或二氧化钛的扩散粒子。
所述的背光模块，其所述每一发光元件可还包括一白光发光元件。
本发明的优点：不但可以有效的将光线分散到不同的方向上，缩短原本光学膜片与发光元件之间所需的混光距离，达成背光模块轻薄化的目的。也可以获得比较高的光线利用率，提高整体背光模块的亮度。
附图说明
图1A、图1B及图1C是公知发光元件示意图；
图2是本发明实施例1的分解图；
图3是本发明实施例1的发光元件的上视图；
图4是本发明实施例1的发光元件的立体图；
图5是本发明实施例2的发光元件的立体图；
图6是本发明实施例2的光线强度分布图。
主要元件符号说明
1 框体 2 发光元件
21 底板 22 基底
23 发光二极管芯片 24 封胶层
25 反射周壁 26 扩散膜
27 扩散粒子 4 光学膜片
41 扩散板 42 增亮片
43 极性增亮片 54 红光LED芯片
56 蓝光LED芯片 58 绿光LED芯片
60 封胶层 62 扩散粒子
7 发光元件 72 封胶层
73 扩散膜
具体实施方式
实施例1
图2为本实施例1的示意图，本实施例的背光模块包括有一框体1、多个发光元件2以及多个光学膜片4。发光元件2组设于框体1中。框体1上方设置有多个光学膜片4。在本实施例中，光学膜片4可包括有一扩散板41、一增亮片42以及一极性增亮片43。
图3为本实施例1的上视图，图4为本实施例1发光元件2的局部立体图。如图3，发光元件2组设于背光模块的底板21上。在本实施例中，底板21上可配置有8x15个发光元件2。另如图4所示，其中每一个发光元件2包括有一基底22、一发光二极管芯片23、一封胶层24、一反射周壁25以及一扩散膜26。扩散膜26配置封胶层24之上，并且封胶层24覆盖发光二极管芯片23，如图4所示。
在本实施例中，发光元件2内的封胶层24可为一高透明度的环氧树酯材料(epoxy resin)，其目的为降低发光元件2内的光线损失，以获得最大的光线利用率。同时发光元件2的反射周壁25具有很好的光线反射功能，可使发光二极管芯片23所产生的光线向发光元件2的出光面反射。为了在发光元件2的出光面获得最高的亮度，通常反射周壁25与水平的夹角设计在40～70度之间。
承接上述，扩散膜26具有一底面及一曲面，且扩散膜26的底面固设于封胶层24上。扩散膜26的曲面边缘与扩散膜底面所形成的夹角约为45度，并且扩散膜26中包含有多个扩散粒子27。在本实施例中，扩散膜26的材料可为具有高穿透率的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，而扩散粒子27的材料可为二氧化硅或二氧化钛的粉末颗粒，其粒径分布大约介于5～500nm之间。值得注意的是，扩散膜26中的扩散粒子27必须排除太大粒径的颗粒，以避免大粒径的颗粒造成光线的遮蔽效应而使光线利用率下降。
当光线通过扩散膜26时，其中的扩散粒子27能使光线产生散射的现象，借此将发光元件2内所产生的光线导引到不同的方向上，达成光线扩散的目的。另一方面，当光线通过扩散膜26的曲面时，因为扩散膜26与空气具有不同的折射率，在其接口处会发生光线折射的现象，可以更进一步将光线分散到不同的方向上。
更明确的说，本实施例将扩散粒子设置于封胶层24外的扩散膜26中，具有下列优点。其一，封胶层24内只有高穿透率的材料，且封胶层24中不包含其它扩散粒子。发光元件2内所产生的光线经由反射周壁25向上反射，可以获得较高的出光亮度。反之，如果将扩散粒子设置于封胶层24中，将会增加光线在封胶层24内部的反射次数，然而每一次的反射都会造成光线能量衰减，也因此导致出光亮度下降。其二，若将扩散粒子设置于封胶层24中，其中扩散粒子堆积的位置是很难控制的。很容易在不同发光元件2的封胶层24内发生不同的堆积状况，如此将会导致不同发光元件2中的光学路径发生很大的变异。也正因为上述的原因，利用光学仿真很难准确地得到反射周壁25的最佳角度。其三，利用封胶层24外侧的扩散膜26中扩散粒子进行光线散射，可以得到较佳的光线分散效果。
因此，实施例1中在扩散膜26中配置有多数的扩散粒子，不但可以有效的将光线分散到不同的方向上，缩短原本光学膜片与发光元件2之间所需的混光距离，达成背光模块轻薄化的目的。也可以因为这样的设计而获得比较高的光线利用率，提高整体背光模块的亮度。
实施例2
在本实施例2的背光模块中，除了发光元件7(如图5)上的扩散膜73的设计方式与实施例1不同外，其它构成元件与实施例1均相同。
图5为本实施例2的立体图。其中，每一个发光元件7的封胶层72上配置有多个的扩散膜73，并且扩散膜73是以发光元件7为中心呈现放射状(或是同心圆状)的排列方式。扩散膜73中同样包含有多个扩散粒子。扩散膜73的排列方式会影响到光线分散的效果，通常较紧密的排列可以获得较佳的光线分散效果。因此，可以很容易的通过改变扩散膜73的排列方式与密度来调整发光元件7的光线分散效果。同时，在本实施例中，扩散膜73与扩散粒子的材料组成均与实施例1中相同，此处便不再赘述。
在本实施例中，光线利用率可高达77～87％之间(依据扩散膜73的排列方式略有不同)。反之，如果将扩散粒子设置于封胶层72中，光线利用率则只有45～60％。光线利用率是以下列方程式1计算：
光线利用率＝[由发光单元(包含扩散粒子)所发出的流明数(lm)/发光二极管芯片所发射出的流明数(lm)]×100％ [方程式1]
图6为本实施例2的发光元件7在空间中不同角度上的光线强度分布图。图6为一极坐标图，原点位置表示发光元件7的位置，发光元件7的出光面的法线方向定义为180度，纵坐标上的数值表示相对光强度。由图6的结果可知，本实施例的发光单元在角度为140度时具有最大的相对光强度9.3，而在角度125度时的相对光强度约为4。也就是说本实施例的发光元件7具有非常良好的光线分散效果。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求的保护范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (3)
1.一种发光元件，其特征在于包括：
一基底；
一发光二极管芯片，设置于该基底上；
一封胶层，覆盖该发光二极管芯片；
一反射周壁，形成于该基底及该封胶层之间；以及
一扩散膜，该扩散膜由配置于该封胶层上多个内含有扩散粒子的液滴经硬化而成，所述液滴包括含有二氧化硅或二氧化钛的扩散粒子，所述液滴与该封胶层具有一接触角，该接触角介于5至60度，所述液滴呈现放射状或同心圆的排列方式。
2.一种发光元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)提供一发光二极管芯片以及一基底，其中该发光二极管芯片配置于该基底上；
(b)提供一封胶层于该基底上，且覆盖该发光二极管芯片，使用喷墨法于该封胶层上形成多个液滴，其中每一液滴具有多个扩散粒子，该些液滴包括有二氧化硅或二氧化钛的颗粒，该些液滴与该封胶层所形成的接触角是介于5至60度，该些液滴呈现放射状或同心圆的排列方式；以及
(c)将该些液滴硬化以形成一扩散膜，硬化为一UV照射硬化或一加热硬化。
3.一种背光模块，其特征在于包括：
一框体；
多个发光元件，设置于该框体上，每一发光元件包括：
一白光发光元件
一基底；
一发光二极管芯片，设置于该基底上；
一封胶层，覆盖该发光二极管芯片；
一反射周壁，形成于该基底及该封胶层之间；以及
一扩散膜，该扩散膜由配置于该封胶层上多个内含有扩散粒子的液滴经硬化而成，所述液滴与该封胶层具有一接触角，该接触角介于5至60度，所述该些液滴呈现放射状或同心圆的排列方式，所述液滴包括含有二氧化硅或二氧化钛的扩散粒子；
该背光模块还包括有一扩散板，组设于该框体上，并配置于该些发光元件上。
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