技术领域
[0001] 本
发明是有关于一种发光元件、光源模块及背光模块。
背景技术
[0002] 直下式背光光源模块目前以大尺寸显示器为主，要求光学距离(Optical Distance，OD)从40mm一直降低到小于15mm。为了达到显示器薄型化的需求，近年来薄型化的高动态范围(High Dynamic Range，HDR)的背光结构更进一步应用在车用仪表板、笔记型电脑面板甚至于手机背光，使得光学距离要求将减到5mm，甚至0.5mm。因此在如何在如此薄的光学距离下达到非常均匀的面光源，实属当前重要的研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。
发明内容
[0003] 有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可解决上述问题的发光元件、光源模块及背光模块。
[0004] 为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种发光元件，包括混光
基板以及多个发光
二极管晶片。混光基板具有第一表面以及相对于第一表面的第二表面。
发光二极管晶片设置于混光基板的第一表面，发光二极管晶片所发出的光线经由混光基板混合后发出。混光基板为发光二极管晶片的成长基板。混光基板的面积大于发光二极管晶片的面积总和，且任二个发光二极管晶片之间的距离大于任一个发光二极管晶片的边长。
[0005] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光二极管晶片包括P型
半导体层、N型半导体层、第一
电极以及一第二电极。第一电极以及第二电极设置于各个发光二极管晶片相对于混光基板的一侧，并分别电性连接于P型半导体层以及N型半导体层。
[0006] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件还包括：
波长转换层。波长转换层设置于混光基板的第二表面上。
[0007] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的混光基板的第二表面上涂布有波长转换材料。
[0008] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件还包括：光学膜。光学膜设置于混光基板的第二表面上方。
[0009] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的混光基板的第二表面具有
图案化结构。
[0010] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件的厚度小于10mm。
[0011] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件的厚度小于5mm。
[0012] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件的厚度小于2mm。
[0013] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的混光基板的材质包括蓝
宝石、玻璃、透明塑胶材料或含有光扩散粒子的材料。
[0014] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光二极管晶片的材质包括氮化镓或磷化
铝铟镓四元材料。
[0015] 依据本发明的另一实施方式，一种光源模块，包括
电路板以及多个发光元件。发光元件以覆晶方式固晶于
电路板上。
[0016] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的电路板包括导电层。发光元件中的发光二极管晶片通过导电层彼此电性连接。
[0017] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的至少二个发光元件通过导电层彼此电性连接。
[0018] 依据本发明的另一实施方式，一种光源模块，包括控制电路以及多个发光元件。控制电路电性连接于发光元件之间。
[0019] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件还包括导电层，且发光元件中的发光二极管晶片通过导电层彼此电性连接。
[0020] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件还包括至少一个控制元件，且控制元件电性连接于各个发光元件中的至少一个发光二极管晶片。
[0021] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件中的混光基板为控制元件与发光二极管晶片的成长基板。
[0022] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件还包括一个控制元件，且控制元件电性连接于导电层。
[0023] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件还包括多个控制元件，且控制元件电性连接于导电层。
[0024] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件中的控制元件的数量对应于发光二极管晶片的数量，且控制元件分别独立控制发光二极管晶片。
[0025] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件还包括光阻隔结构以及多个控制元件，光阻隔结构设置于混光基板内，以定义出多个发光区域，每个发光区域包括一个发光二极管晶片以及一个控制元件。
[0026] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的光源模块还包括：波长转换层。波长转换层设置于发光元件上。
[0027] 于本发明的一或多个实施方式中，上述的发光元件中的混光基板的第二表面上涂布有波长转换材料。
[0028] 依据本发明的又一实施方式，一种背光模块，包括光源模块。背光模块的整体厚度小于10mm。
[0029] 依据本发明的又一实施方式，一种背光模块，包括光源模块。背光模块的整体厚度小于10mm。
[0030] 综上所述，本发明的发光元件、光源模块及背光模块由于将发光二极管晶片的成长基板直接作为发光元件的混光基板，不仅发光元件的厚度可以有效地减少，也不需要额外设置二次透镜或其他导光元件，进而使得背光模块的光学距离能够大幅降低，有利于薄型化的产品设计。
[0031] 以上所述仅系用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关
附图中详细介绍。
附图说明
[0032] 为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与
实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
[0033] 图1为本发明一实施方式的背光模块的局部上视图；
[0034] 图2为图1的背光模块的局部侧视图；
[0035] 图3为图2的A部分的放大图；
[0036] 图4为本发明另一实施方式中图2的A部分的放大图；
[0037] 图5为本发明另一实施方式中图2的A部分的放大图；
[0038] 图6为本发明另一实施方式的光源模块的局部上视图；
[0039] 图7为沿着图6的I-I线段的剖面图；
[0040] 图8A为本发明另一实施方式中沿着图6的I-I线段的剖面图；
[0041] 图8B为本发明另一实施方式中沿着图6的I-I线段的剖面图；
[0042] 图9为本发明另一实施方式的光源模块的局部上视图；
[0043] 图10为沿着图9的II-II线段的剖面图；
[0044] 图11A为本发明另一实施方式中沿着图9的II-II线段的剖面图；
[0045] 图11B为本发明另一实施方式中沿着图9的II-II线段的剖面图。
具体实施方式
[0046] 以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
[0047] 图1为本发明一实施方式的背光模块1的局部上视图。图2为图1的背光模块1的局部侧视图。首先，如图1以及图2所示，于本实施方式中，背光模块1包括光源模块10以及光学膜OF，光学膜OF设置于光源模块10上方。光源模块10包括电路板200、多个发光元件100以及波长转换层WC，发光元件100设置于电路板200上，波长转换层WC设置于发光元件100上。每个发光元件100包括混光基板102以及多个发光二极管晶片104。在本实施方式中，每个发光元件100所包括的发光二极管晶片104的数量例如可为四个，但本发明不以此为限，本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择每个发光元件100所包括的发光二极管晶片104的数量。
[0048] 图3为图2的A部分的放大图。如图2以及图3所示，发光元件100以覆晶方式固晶于电路板200上。在本实施方式中，电路板200包括导电层202，发光元件100中的发光二极管晶片104通过导电层202彼此电性连接。在一些实施方式中，至少二个发光元件100通过导电层202彼此电性连接。
[0049] 请继续参照图3，在每个发光元件100中，混光基板102具有第一表面1021以及相对于第一表面1021的第二表面1022。发光二极管晶片104设置于混光基板102的第一表面1021，且发光二极管晶片104所发出的光线经由混光基板102混合后发出。在本实施方式中，混光基板102为发光二极管晶片104的成长基板，也就是说，发光二极管晶片104是通过例如磊晶制程的方式成长于混光基板102上。在本实施方式中，混光基板102的材质包括蓝宝石、玻璃、透明塑胶材料或含有光扩散粒子的材料，发光二极管晶片104的材质包括氮化镓或
磷化铝铟镓四元材料，但本发明不以此为限，本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择混光基板102以及发光二极管晶片104的材质。
[0050] 借此，本发明利用发光二极管晶片104的成长基板本身的导光特性，将其直接作为发光元件100的混光基板102，因此这些发光二极管晶片104所发出的光线将可以在混光基板102内来回反射而产生均匀混合的效果，不需要透过二次透镜或额外的导光元件，即能在混光基板102的另一面形成均匀的面光源。
[0051] 一般而言，制造完成的多晶发光二极管
晶圆的整体厚度可控制在500μm～50μm之间。因此，在本实施方式中，发光元件100的厚度可小于10mm。但本发明不以此为限，在一些实施方式中，发光元件100的厚度可小于5mm。在一些实施方式中，发光元件100的厚度可小于2mm。此外，在本实施方式中，背光模块1的整体厚度可小于10mm。
[0052] 本发明的发光元件100通过将发光二极管晶片104的成长基板直接作为发光元件100的混光基板102，因此不需要额外设置二次透镜或其他导光元件，不但可以使背光模块1的光学距离大幅降低，减少厚度，也能够达到区域调光(Local Dimming)的效果。此外，当发光元件100中有部分的发光二极管晶片104损坏或失效时，由于其他正常的发光二极管晶片
104所发出的光线仍然可在混光基板102内来回反射而产生均匀混合的效果，因此不会影响面光源出光的均匀性。不仅如此，由于每个发光元件100中包括多个发光二极管晶片104，因此在打件时，每个发光元件100中的这些发光二极管晶片104可以一次直接上件，故相较于传统满天星式的背光模块需要将发光二极管一颗一颗的逐个打件，本发明还能达到减少打件次数、降低制造成本以及省时省工的效果。
[0053] 在每个发光元件100中，混光基板102的面积大于这些发光二极管晶片104的面积总和，也就是说，在本实施方式中，混光基板102的面积大于这四个发光二极管晶片104的面积总和。此外，每个发光二极管晶片104具有一边长L，在每个发光元件100中，任二个发光二极管晶片104之间的距离D大于任一个发光二极管晶片104的边长L。借此，在相同的面积下，本发明可以使用较少数量的发光二极管晶片104达到与传统满天星式的密集排列设置方式相同或更佳的
亮度效果，将可大幅降低制造成本。
[0054] 请继续参照图3，每个发光二极管晶片104包括P型半导体层106、N型半导体层108、第一电极110以及第二电极112。第一电极110以及第二电极112设置于发光二极管晶片104相对于混光基板102的一侧，并分别电性连接于P型半导体层106以及N型半导体层108。在本实施方式中，发光二极管晶片104通过第一电极110以及第二电极112，以覆晶方式电性连接于电路板200上的导电层202。
[0055] 如图3所示，光源模块10所包括的波长转换层WC设置于发光元件100上。在本实施方式中，波长转换层WC是设置于混光基板102的第二表面1022上。通过波长转换层WC的设置，发光二极管晶片104所发出的部分光线可经由波长转换层WC的作用而产生与原本的光线具有不同波长的光线，使得光源模块10可以达到所需的光色。在一些实施方式中，也可以不设置波长转换层WC，而是改在发光元件100中的混光基板102的第二表面1022上涂布波长转换材料。波长转换层WC及波长转换材料的材质可包括有机或无机材料。举例而言，有机材料例如可为
荧光色素(Fluorescent colorants)或高分子荧光材料(Fluorescent polymer)，无机材料例如可为荧光粉材料(Phosphor)或
量子点材料(Quantum dots)。波长转换层WC或波长转换材料可在所有的发光元件100打件完成后，再一次性地设置或涂布于这些发光元件100上，以达到节省制作工序及制造成本成本的效果。
[0056] 于本实施方式中，背光模块1所包括的光学膜OF设置于波长转换层WC上方。通过光学膜OF的设置，可使背光模块1达到更均匀的出光效果。
[0057] 在一些实施方式中，上述的波长转换层WC或光学膜OF也可以个别形成于每个发光元件100中。以下将以图4为例说明。
[0058] 图4为本发明另一实施方式中图2的A部分的放大图。在本实施方式中，发光元件100还包括波长转换层WC1。波长转换层WC1设置于混光基板102的第二表面1022上。在一些实施方式中，也可以不设置波长转换层WC1，而是改在混光基板102的第二表面1022上涂布波长转换材料。有关波长转换层WC1及波长转换材料的材质可参照前一个实施方式的说明，在此不再赘述。
[0059] 请继续参照图4。在本实施方式中，发光元件100还包括光学膜OF1。光学膜OF1设置于混光基板102的第二表面1022上方。在一些实施方式中，光学膜OF1可设置于波长转换层WC1上。在一些实施方式中，混光基板102的第二表面1022可具有图案化结构。通过图案化结构的设置，可使发光元件100达到更均匀的出光效果。
[0060] 在前述实施方式中，光源模块10是通过设置于电路板200上的导电层202来进行电性连接，也就是说，光源模块10是通过电路板200上的控制电路来进行操作。但本发明不以此为限，在其他实施方式中，控制电路也可以直接设置于混光基板102上，以下将以图5为例说明。
[0061] 图5为本发明另一实施方式中图2的A部分的放大图。在本实施方式中，光源模块10还包括控制电路，且控制电路电性连接于这些发光元件100之间。在一些实施方式中，控制电路可包括多个导电层202A，分别设置于这些发光元件100中。换句话说，每个发光元件100还包括导电层202A。举例而言，如图5所示，导电层202A可设置于混光基板102的第一表面1021，发光元件100中的发光二极管晶片104通过导电层202A而彼此电性连接。
[0062] 图6为本发明另一实施方式的光源模块10A的局部上视图。图7为沿着图6的I-I线段的剖面图。本实施方式的光源模块10A与上述的光源模块10相似，两者的差异在于：在本实施方式中，光源模块10A中的每个发光元件100A还包括至少一个控制元件114。
[0063] 如图6以及图7所示，于本实施方式中，控制元件114例如可为电晶体，但本发明不以此为限，本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择控制元件114的种类。
[0064] 在本实施方式中，每个发光元件100A所包括的控制元件114的数量例如可为一个，但本发明不以此为限，本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择每个发光元件100A所包括的控制元件114的数量。此外，控制元件114电性连接于导电层202。在每个发光元件100A中，由于任二个发光二极管晶片104之间的距离D大于任一个发光二极管晶片104的边长L，因此发光二极管晶片104之间具有足够的空间设置控制元件114。控制元件114电性连接于发光元件100A中的至少一个发光二极管晶片104。在本实施方式中，每个发光元件100A所包括的控制元件114电性连接于此发光元件100A中的每一个发光二极管晶片104，但本发明不以此为限，本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择控制元件114电性连接的发光二极管晶片104的数量。
[0065] 图8A为本发明另一实施方式中沿着图6的I-I线段的剖面图。如同前述，控制电路也可以直接设置于混光基板102上。因此，在本实施方式中，光源模块10A还包括控制电路，且控制电路电性连接于这些发光元件100A之间。在一些实施方式中，控制电路可包括多个导电层202A，分别设置于这些发光元件100A中。换句话说，每个发光元件100A还包括导电层202A。举例而言，如图8A所示，导电层202A可设置于混光基板102的第一表面1021，发光元件
100A中的发光二极管晶片104通过导电层202A而彼此电性连接。此外，控制元件114电性连接于导电层202A。
[0066] 图8B为本发明另一实施方式中沿着图6的I-I线段的剖面图。图8B的实施方式与图8A的实施方式的差异在于：每个发光元件100A中的混光基板102为控制元件114与发光二极管晶片104的成长基板。换句话说，控制元件114与发光二极管晶片104成长于相同的成长基板上。也就是说，混光基板102不仅做为发光二极管晶片104的成长基板，同时也能做为形成控制元件114的基板，具有节省制程时间及成本的好处。此外，控制元件114电性连接于导电层202A。
[0067] 图9为本发明另一实施方式的光源模块10B的局部上视图。图10为沿着图9的II-II线段的剖面图。本实施方式的光源模块10B与上述的光源模块10A相似，两者的差异在于：本实施方式的发光元件100B还包括光阻隔结构116，设置于混光基板102内，以定义出多个发光区域，各个发光区域包括一个发光二极管晶片以及一个控制元件114。
[0068] 如图9以及图10所示，发光元件100B还包括光阻隔结构116，设置于混光基板102内，以定义出多个发光区域LR1～LR4。于本实施方式中，发光区域的数量例如可为四个，但本发明不以此为限，本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择发光区域的数量。这四个发光区域LR1～LR4形成一个2乘2的矩阵形式，发光区域LR1以及发光区域LR4中包括可发出第一色光的发光二极管晶片104A，发光区域LR2包括可发出第二色光的发光二极管晶片104B，发光区域LR3包括可发出第三色光的发光二极管晶片104C，且第一色光、第二色光以及第三色光三者的
颜色不同。举例而言，第一色光例如可为蓝色、第二色光例如可为红色，第三色光例如可为绿色，但本发明不以此为限。
[0069] 每个发光元件100B中包括多个控制元件114。在本实施方式中，每个发光元件100B所包括的控制元件114的数量例如可为四个，但本发明不以此为限，本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择每个发光元件100B所包括的控制元件114的数量。此外，控制元件114电性连接于导电层202。这四个控制元件114分别位于这四个发光区域LR1～LR4中，也就是说，发光区域LR1包括一个发光二极管晶片104A以及一个控制元件114，发光区域LR2包括一个发光二极管晶片104B以及一个控制元件114，发光区域LR3包括一个发光二极管晶片
104C以及一个控制元件114，发光区域LR4包括一个发光二极管晶片104A以及一个控制元件
114。
[0070] 如图9所示，在本实施方式中，光阻隔结构116呈十字形设置于混光基板102内，以定义出发光区域LR1～LR4。光阻隔结构116可通过阻挡或吸收的方式，阻隔发光区域LR1～LR4中不同区域所产生的光线，以免任一区域所产生的光线影响其他区域所产生的光线。此外，在本实施方式中，发光元件100B中的控制元件114的数量对应于发光二极管晶片104A～104C的数量，且控制元件114分别独立控制发光二极管晶片104A～104C。举例而言，在发光区域LR1中，控制元件114可独立控制发光二极管晶片104A，在发光区域LR2中，控制元件114可独立控制发光二极管晶片104B，在发光区域LR3中，控制元件114可独立控制发光二极管晶片104C，在发光区域LR4中，控制元件114可独立控制发光二极管晶片104A。
[0071] 图11A为本发明另一实施方式中沿着图9的II-II线段的剖面图。如同前述，控制电路也可以直接设置于混光基板102上。因此，在本实施方式中，光源模块10B还包括控制电路，且控制电路电性连接于这些发光元件100B之间。在一些实施方式中，控制电路可包括多个导电层202A，分别设置于这些发光元件100B中。换句话说，每个发光元件100B还包括导电层202A。举例而言，如图11A所示，导电层202A可设置于混光基板102的第一表面1021，发光元件100B中的发光二极管晶片104A～104C通过导电层202A而彼此电性连接。此外，控制元件114电性连接于导电层202A。
[0072] 图11B为本发明另一实施方式中沿着图9的II-II线段的剖面图。图11B的实施方式与图11A的实施方式的差异在于：每个发光元件100B中的混光基板102为控制元件114与发光二极管晶片104A～104C的成长基板。换句话说，控制元件114与发光二极管晶片104A～104C成长于相同的成长基板上。也就是说，混光基板102不仅做为发光二极管晶片104A～
104C的成长基板，同时也能做为形成控制元件114的基板，具有节省制程时间及成本的好处。此外，控制元件114电性连接于导电层202A。
[0073] 由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的发光元件、光源模块及背光模块由于将发光二极管晶片的成长基板直接作为发光元件的混光基板，不仅发光元件的厚度可以有效地减少，也不需要额外设置二次透镜或其他导光元件，进而使得背光模块的光学距离能够大幅降低，有利于薄型化的产品设计。
[0074] 虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的
权利要求书所界定的范围为准。
