发光元件的封装结构及包含其的背光模块

摘要

本发明提供一种发光元件的封装结构及包含其的背光模块，本发明的目的在于提出背光模块的热点问题改善方法，利用一种发光元件封装结构，其包含多个封装主体，每一封装主体皆具有一腔体，此腔体包含第一侧壁、第二侧壁及底部，其中第一侧壁的高度高于第二侧壁，且此封装主体以第二侧壁相邻排列；本发光元件封装结构又包含多个发光元件，设置于腔体之内。

权利要求

1.一种发光元件的封装结构，其特征在于，该封装结构包含：多个发光元件封装主体，每一封装主体皆具有一腔体，该腔体至少由一第一侧壁、一第二侧壁及一底部所形成，该第一侧壁和该第二侧壁中的相邻两侧壁相连，以形成环形的侧壁，其中该第一侧壁的高度高于该第二侧壁，该第二侧壁的开口处宽度小于该腔体的中央宽度，且该些封装主体以该第二侧壁相邻排列；以及多个发光元件，设置于该些腔体之内。

2.根据权利要求1所述的发光元件的封装结构，其特征在于，该封装主体的第二侧壁至少部分高度低于该第一侧壁的高度。

3.根据权利要求1所述的发光元件的封装结构，其特征在于，该封装主体的第二侧壁高度为第一侧壁高度的50％～95％。

4.根据权利要求1所述的发光元件的封装结构，其特征在于，该发光元件包含至少一发光二极管。

5.一种背光模块，其特征在于，组装于一显示器中，该背光模块包含：一光导引装置，其具有一出光面及一入光面；以及

一发光元件封装结构，该封装结构包含：

多个发光元件封装主体，每一封装主体皆具有一腔体，该腔体至少由一第一侧壁、一第二侧壁及一底部所形成，该第一侧壁和该第二侧壁中的相邻两侧壁相连，以形成环形的侧壁，其中该第一侧壁的高度高于该第二侧壁的高度，该第二侧壁的开口处宽度小于该腔体的中央宽度，且该封装主体第二侧壁的法向量垂直于光导引装置出光面的法向量，该封装主体的第一侧壁的法向量平行于光导引装置出光面的法向量；以及多个发光元件，设置于该些腔体之内。

6.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，该封装主体的第二侧壁至少部分高度低于该第一侧壁的高度。

7.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，该封装主体的第二侧壁高度为第一侧壁高度的50％～95％。

8.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，该发光元件包含至少一发光二极管。

说明书

发光元件的封装结构及包含其的背光模块

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发光元件的封装结构，尤其是涉及一种应用于液晶显示器中的发光元件的封装结构及包含其的背光模块。

背景技术

[0002] 随着液晶显示器技术的进步，轻量化及薄型化已成为市场的趋势，液晶显示器的背光模块发光源也逐渐由发光二极管（LED,Light Emitting Diode）取代传统冷阴极管，本发明即是有关于一种发光二极管封装结构。

[0003] 请参照图1，为现有技术侧边入光式背光模块中的发光二极管及光导引装置的俯视示意图，其中多个发光二极管110焊接于灯条（Light Bar）101之上，发光二极管所发出的光源通过光导引装置120传导至光导引装置的各角落使光均匀化；但因发光二极管本身为点状光源，导致其出光侧A的光源尚未经过光导引装置均匀化而产生热点（Hot Spot）或暗区等问题，而传统上为解决此问题的方法之一为将光导引装置在局部区域设计图形120A等微结构作光补偿，然而仍无法完全解决问题且增加光导引装置的制作成本。

[0004] 且近期因发光二极管发光效率的提升，以致于达到液晶显示器模块亮度规格所需的发光二极管数量减少，因此发光二极管的间距P1变大，反而导致热点问题更严重。但若为了解决热点问题而使用较多的发光二极管110以及微结构120A来让间距P2变小，如图2的现有技术侧边入光式背光模块中的发光二极管及导光板的俯视示意图所示，却又造成成本上升、耗费能源的副作用。

[0005] 因发光二极管背光模块是由至少一颗发光二极管作为光源，相较于传统条状式的冷阴极管光源，发光二极管为点状光源。如图3所示，其为光学模拟现有发光二极管所发光的光形图，其中光形曲线410代表光源散发出来的角度与强度分布，以出光0度角作为光强度100%时的比例标准，可看出曲线410到达光强度50%时的半辉度角θ约为60度角，在此条件下，模拟类似图2所示的背光模块产生的热点现象，如图4表示，可明显看出各颗发光二极管封装主体所对应的点光源产生的热点H01～H0N，也即为本发明所要解决的问题。

发明内容

[0006] 为解决上述问题，本发明的目的为提供一种发光元件的封装结构，该封装结构包含：多个发光元件封装主体，每一封装主体皆具有一腔体，该腔体至少由一第一侧壁、一第二侧壁及一底部所形成，其中该第一侧壁的高度高于该第二侧壁，且该些封装主体以该第二侧壁相邻排列；以及多个发光元件，设置于该些腔体之内。

[0007] 根据本发明的实施例，该封装主体的第二侧壁至少部分高度低于该第一侧壁的高度。

[0008] 根据本发明的实施例，该封装主体的第二侧壁高度为第一侧壁高度的50%～95%。

[0009] 根据本发明的实施例，该发光元件包含至少一发光二极管。

[0010] 并且，本发明的另一目的为提供一种背光模块，组装于一显示器中，该背光模块包含：一光导引装置，其具有一出光面及一入光面；以及一发光元件封装结构，该封装结构包含：多个发光元件封装主体，每一封装主体皆具有一腔体，该腔体至少由一第一侧壁、一第二侧壁及一底部所形成，其中该第一侧壁的高度高于该第二侧壁的高度，且该封装主体第二侧壁的法向量垂直于光导引装置出光面的法向量，该封装主体的第一侧壁的法向量平行于光导引装置出光面的法向量；以及多个发光元件，设置于该些腔体之内。

[0011] 根据如上所述的本发明，发光元件封装主体两两相邻排列，且为增加发光元件封装结构的侧出光角度，相邻侧的侧壁予以降低高度，使相邻侧的侧壁高度低于非相邻侧的侧壁高度，让光源可朝相邻侧较大角度发光，以达到改善热点问题的目的。

附图说明

[0012] 图1为现有技术侧边入光式背光模块中的发光二极管及导光板的俯视示意图；

[0013] 图2为现有技术侧边入光式背光模块中的发光二极管及导光板的俯视示意图；

[0014] 图3为光学模拟现有发光元件封装结构所发光的光形图；

[0015] 图4为发光二极管封装主体所对应的点光源产生的热点模拟图；

[0016] 图5为第一实施例的一种发光元件的封装结构侧视图；

[0017] 图6为第一实施例的发光元件封装主体的放大图；

[0018] 图7A、图7B为第一实施例的光学模拟现有发光元件封装结构所发光的光形图及发光二极管封装主体所对应的点光源产生的热点模拟图；

[0019] 图8为第二实施例的一种发光元件的封装结构侧视图；

[0020] 图9为第二实施例的发光元件封装主体的放大图；

[0021] 图10A、图10B为两种发光元件封装主体放大图；

[0022] 图11为第三实施例的一种显示器结构装配示意图。

[0023] 附图标记

[0024] 120、220、1120：光导引装置 120A：微结构

[0025] 410、710：光形曲线

[0026] 500、800、1100：发光元件封装结构

[0027] 101、201、501、801、1101：电路板

[0028] 110、510、810、1110：发光元件封装主体

[0029] 512、812：底部 513、813：长边侧壁

[0030] 514、814、1014：短边侧壁 515、815：发光二极管晶片[0031] 516、816：胶体 517、817：开口处

[0032] 519、819：腔体 1028：栅栏

[0033] 1010A、1010B：发光元件封装主体 1130：液晶显示面板

[0034] 1112：背光模块 θ、θ’：半辉度角

[0035] H01、H02…H0(N-1)、H0N、H71、H72…H7(N-1)、H7N：热点

[0036] A：出光侧 C：入光面

[0037] D：出光面 E：相邻侧的侧壁

[0038] F：非相邻侧的侧壁 P1、P2：间距

具体实施方式

[0039] 请参照图5，其示出依照本发明第一实施例的一种发光元件的封装结构500，包含一电路板501及多个发光元件封装主体510；如图6所示出的发光元件封装主体510的放大图，发光元件封装主体510结构上包含有腔体519，腔体519为内壁具有光学反射特性的结构，以反射光源至腔体519的开口处517出光，腔体519被底部512、两个长边侧壁513、两个短边侧壁514所包围，而发光二极管晶片515设置于底部512以提供光源，用以激发填充于凹槽内部混合于胶体516内的萤光粉以发出特定波长的光源，发光二极管晶片可选择单颗或两颗以上，以达到发光元件出光量的需求；本发明的目的在于增加多个发光元件封装结构的相邻边侧出光角度，在本实施例中，降低短边侧壁514的高度，使短边侧壁514高度低于长边侧壁513，让光源可朝侧边较大角度发光，但为同时维持封装结构的结构强度，侧壁有必然存在的重要性，依照本发明实验结果，短边侧壁降低的程度优选为长边侧壁的50%至95%之间，可依照设计的需求于此范围调整，以60%至80%范围的效果更佳。

[0040] 而依照本实施例将短边侧壁514降低为长边侧壁513的60%高度时，对出光角度进行模拟的结果可见图7A，光形曲线710到达0度角光强度50%时的半辉度角θ’约为70度角，本封装结构的设计确可增加出光角度，并由模拟各颗发光二极管封装主体所对应的点光源产生的热点H71～H7N，如图7B所示，出光角度增加之后，可减轻各点光源之间点光源与暗区的亮度差异，进而改善热点问题。

[0041] 请参照图8，其示出依照本发明第二实施例的一种发光元件的封装结构800，包含一电路板801及多个发光元件封装主体810；如图9所示出的发光元件封装主体810的放大图，发光元件封装主体810结构上包含有一腔体819，腔体819为内壁具有光学反射特性的结构，以反射光源至腔体819的上方开口处817出光，腔体819被底部812、两个长边侧壁813、两个短边侧壁814所包围，而发光二极管晶片815设置于底部812以提供光源，用以激发填充于腔体819内部混合于胶体816内的萤光粉以发出特定波长的光源；本实施例因背光模块的功能需求，发光元件封装主体810于封装结构800上的配置方式采取封装主体长边彼此相邻，故为达到增加发光元件封装结构的侧出光角度的目的，则需将彼此相邻侧的长边侧壁813予以降低高度，使长边侧壁813高度低于短边侧壁814，让光源可朝侧边较大角度发光，但为同时维持封装结构的结构强度，侧壁有必然存在的重要性，依照本发明实验结果，长边侧壁813降低的程度建议在短边侧壁814的50%至95%之间，可依照设计的需求于此范围调整的，以60%至80%范围的效果更佳。

[0042] 进一步探讨降低发光元件封装主体侧壁的设计方式，依照封装主体的材料强度、出光角度需求、制造方式等因素进行调整，也可按图10的两种发光元件封装主体放大图据以实施；其中一重要原则乃为侧壁降低结构不局限于直线形，也可如图10A中发光元件封装主体1010A采圆弧形侧壁1014的设计；或于降低的侧壁处作栅栏设计，如图10B所示出的发光元件封装主体1010B，可借由栅栏1028的形状与间距来控制侧边出光强度、出光角度、或是支撑侧边胶体结构。

[0043] 请参照图11，其示出依照本发明第三实施例的一种显示器结构1111的装配示意图，其包含液晶显示面板1130与背光模块1112；背光模块1112包含发光元件的封装结构1100与光导引装置1120，光导引装置1120为一平板型或楔型结构，其具有一入光面C与出光面D，发光元件所散发的光源由入光面C进入光导引装置1120，予以均匀化扩散后由出光面D进入液晶显示面板，提供液晶显示面板播放影像所需的光源；而发光元件的封装结构
1100包含一电路板1101及多个发光元件封装主体1110，其中发光元件封装主体结构与前述第一实施例中的发光元件封装主体510结构相同，在此不再赘述；该发光元件封装主体两两相邻排列，其相邻侧的侧壁E的法向量垂直于光导引装置的出光面D的法向量，其非相邻侧的侧壁F的法向量平行于光导引装置的出光面D的法向量，且为增加发光元件封装结构的侧出光角度，相邻侧的侧壁予以降低高度，使相邻侧的侧壁高度低于非相邻侧的侧壁高度，让光源可朝相邻侧较大角度发光，以达到改善热点问题的目的。

[0044] 综上所述，本发明的发光元件封装结构借由上述各实施方式揭示的构造、装置，确能达到预期的目的与效果。

[0045] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的变更与修饰，因此本发明的保护范围应当由所附的权利要求书所界定为准。