发光装置

技术领域

本发明关于一种电子装置，特别关于一种具有较高出光效率的发光装置。

背景技术

发光装置是现代生活中不可或缺的装置之一，发光装置所使用的光源，例如从早期的白炽灯发展至现今的荧光灯及发光二极管灯，其发光效率与寿命皆有显著的进步。其中，不同于一般的白炽灯、日光灯或省电灯泡，发光二极管属冷发光，具有耗电量低、组件寿命长、无须暖灯时间、反应速度快等优点；再加上其体积小、耐震动、适合量产，容易配合应用上的需求而制成极小或阵列式的模块，故可广泛应用于照明设备、信息、通讯、消费性电子产品的指示器、显示设备的背光模块上和/或显示器本身，俨然成为日常生活中不可或缺的重要组件之一。

发明内容

本发明的目的为提供一种发光装置，可具有较高的出光效率。

为达上述目的，依据本发明的一种发光装置包括透光衬底、反射结构以及发光单元。透光衬底定义有相对的第一表面及第二表面；反射结构设置且接触透光衬底的第二表面；反射结构包括反射层与电路层；反射结构定义透光窗。发光单元与透光窗对应设置，发光单元电连接反射结构的电路层，且发光单元的光学路径通过透光窗发光。

在一个实施例中，反射层直接接触透光衬底的第二表面、且沿透光衬底的第二表面布设。

在一个实施例中，电路层设置于反射层远离透光衬底的第二表面的一侧。

在一个实施例中，电路层直接接触透光衬底的第二表面、且沿透光衬底的第二表面布设。

在一个实施例中，发光装置进一步包括驱动单元，其与反射结构的电路层电连接；驱动单元具有驱动件。

在一个实施例中，驱动单元直接接触透光衬底的第二表面、且沿透光衬底的第二表面布设。

在一个实施例中，驱动单元与发光单元整合成单一构件。

在一个实施例中，驱动单元更具有衬底，驱动件设置于衬底，并与反射结构的电路层电连接。

在一个实施例中，驱动件为薄膜组件或以硅半导体(silicon-basedsemiconductor)为基础的集成电路(IC)。

在一个实施例中，透光窗为开口。

在一个实施例中，发光单元具有发光件、及罩设于发光件的反射罩，发光件位于透光衬底的第二表面的一侧，并与反射结构的电路层电连接。其中，反射罩的开口对应透光窗，且发光件朝反射罩发光。

在一个实施例中，发光单元具有载板、及设置于载板且朝向透光衬底的第二表面的发光件，发光件与反射结构的电路层电连接。

在一个实施例中，反射层以溅镀工艺形成。

在一个实施例中，反射层包含铝金属材料。

在一个实施例中，透光衬底为玻璃衬底。

在一个实施例中，反射结构进一步包括光学层，其位于反射层相对透光衬底的一侧。

在一个实施例中，光学层包含绝缘且透光的有机材料。

在一个实施例中，光学层包含透光的绝缘衬底。

在一个实施例中，发光装置进一步包括遮光单元，其设置于透光衬底的第一表面，遮光单元具有多个遮光部。

在一个实施例中，其中一遮光部遮蔽发光单元的光学路径。

在一个实施例中，其中一遮光部沿垂直透光衬底的第二表面的方向遮蔽透光窗的至少一部分。

在一个实施例中，在各遮光单元中，以对应透光窗的中心为主，这些遮光部往远离透光窗的方向渐疏设置。

在一个实施例中，发光装置进一步包括光学件，其面向透光衬底的第一表面而设置。

在一个实施例中，光学件为扩散膜、扩散片或量子点膜。

综上所述，在本发明的发光装置中，反射结构设置且接触透光衬底的第二表面，且定义透光窗；发光单元与透光窗对应设置，并电连接反射结构的电路层，且发光单元的光学路径通过透光窗。因此，发光单元所发出的光线可沿着光学路径通过透光窗、透光衬底的第二表面(入光面)进入透光衬底内传递，并且由透光衬底的第一表面(出光面)射出。由于透光衬底的第二表面(入光面)设置的反射结构具有反射层，故进入透光衬底内的光线将被限制在反射层之上，不易从第二表面(入光面)反向射出。因此，本发明的发光装置可具有较高的出光效率。

另外，在本发明一些实施例中，透光衬底的第一表面(出光面)还设置有遮光单元(遮光部)，且其中一个遮光部遮蔽发光单元的至少一个光学路径，因此，在透光衬底内传递的光线可由第一表面上未设有遮光部的区域离开透光衬底射出，使得发光装置也可降低、甚至避免亮点的发生，同时具有出光均匀的优点。

附图说明

图1及图2分别为本发明实施例的一种发光装置的剖视示意图及俯视示意图。

图3A至图3D分别为本发明不同实施例的发光装置的示意图。

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明一些实施例的发光装置，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。

以下实施例的发光装置可应用于照明设备、信息、通讯、消费性电子产品的指示器、显示设备的背光模块或显示器本身。另外，为了清楚说明本发明，以下实施例的图示只是示意性绘示，各组件的尺寸与比例只是为了说明本案技术，不可限制本发明。

图1及图2分别为本发明的一个实施例的一种发光装置的剖视示意图及俯视示意图。

请参照图1及图2所示，发光装置1包括透光衬底11、反射结构12以及发光单元13。在本实施例中，反射结构12包括反射层121与电路层122。另外，本实施例的发光装置1可进一步包括驱动单元14及遮光单元15。

透光衬底11定义有相对的第一表面S1及第二表面S2。透光衬底11是绝缘衬底，并可为刚性衬底、软性衬底或其组合(例如刚性衬底上迭加软性衬底)。刚性衬底例如但不限于玻璃衬底，而软性衬底例如不限于聚亚酰胺(Polyimide,PI)衬底。在本实施例中，透光衬底11为透光玻璃衬底，并以导光板为例。

反射结构12设置于透光衬底11的第二表面S2且接触第二表面S2而能反射光线，其中，反射结构12定义至少一个透光窗W1。在本实施例中，反射结构12的反射层121直接接触透光衬底11的第二表面S2，且沿透光衬底11的第二表面S2呈不间断地铺设(但可具有开口，例如透光窗W1)。在一些实施例中，反射层121可以是溅镀工艺形成的反射膜，例如沿透光衬底11的第二表面S2进行溅镀。在一些实施例中，反射层121可包含铝金属材料(如铝金属反射膜、反射片)。在一些实施例中，反射层121的材料也可以包含非金属材料，例如可包含二氧化钛或银，或其组合，并不限制。另外，本实施例的反射结构12的电路层122设置于反射层121远离透光衬底11的第二表面S2的一侧，且至少由反射层121与电路层122共同定义前述的透光窗W1。在一些实施例中，电路层122可直接接触透光衬底11的第二表面S2、且沿透光衬底11的第二表面S2布设；例如，电路层122设置于反射层121远离透光衬底11的第二表面S2的一侧，或例如，至少一部分的电路层122与反射层121沿透光衬底11的第二表面S2共同布设(例如交错布设)，而与反射层121共同构成具有反射功能的表面。在一些实施例中，电路层122的反射率可能小于反射层121，但不限制。

在一些实施例中，反射结构12进一步包括光学层123，光学层123位于反射层121相对透光衬底11的一侧。其中，光学层123覆盖在反射层121上，且电路层122设置于光学层123远离透光衬底11的表面。在一些实施例中，光学层123为平坦化层，其可包含绝缘且透光的有机材料，例如为有机硅氧化合物或全氟烷基乙烯基醚共聚物(Polyfluoroalkoxy,PFA)。本实施例的光学层123远离透光衬底11的表面为平坦表面，而电路层122可设置于该平坦表面上，并与反射层121共同定义出透光窗W1。此外，在本发明的实施例中，电路层122的电连接功能不受光学层123影响，例如电路层122可穿过光学层123而电连接。在此，光学层123可配合整体光学效率的提高而选取较薄的厚度，然并不以此为限。

发光单元13与透光窗W1对应设置，且发光单元13电连接反射结构12的电路层122。发光单元13可包含表面贴装组件(Surface Mount Device,SMD)，例如包含发光二极管芯片或封装件，并以表面贴装技术(Surface Mount Technology,SMT)设置于反射结构12的电路层122，而与反射结构12的电路层122电连接。其中，发光单元13可具有多个光学路径，至少一个光学路径通过透光窗W1而进入透光衬底11。在一些实施例中，发光单元13可进一步定义发光平均主轴L，且发光单元13沿该发光平均主轴L通过透光窗W1发光。在一些实施例中，发光平均主轴L垂直透光衬底11的第二表面S2。

本实施例的发光单元13具有发光件131以及罩设于发光件131的反射罩132，发光件131位于透光衬底11的第二表面S2的一侧。其中，发光件131与反射结构12的电路层122电连接，而反射罩132的开口对应透光窗W1，并且发光件131是朝反射罩132发光。本实施例的发光件131是设置于光学层123(平坦化层)远离透光衬底11的一侧，并位于反射结构12的电路层122上，而与电路层122电连接。在一些实施例中，发光单元13还可定义有朝向透光衬底11之一发光窗W2，且发光窗W2对应透光窗W1。本实施例的发光窗W2是由反射罩132的开口所定义，且发光件131朝反射罩132发光；于此，透光窗W1可比反射罩132的开口小。因此，发光件131所发出的光线可被反射罩132反射，且沿至少一个光学路径进入透光衬底11；例如沿着发光平均主轴L的方向由反射罩132的开口(发光窗W2)通过透光窗W1往透光衬底11的方向射出。值得注意的是，反射罩132的开口「对应」透光窗W1、及发光窗W2「对应」透光窗W1中的用字「对应」，不限于与中心线彼此齐准的「对应」；此外，发光平均主轴L亦可与前述组件的中心线彼此齐准(或不齐准)。在此，前述组件间的「对应」可配合整体光学效率的提高而选取彼此齐准，然并不以此为限。

本实施例的发光件131例如但不限于为发光二极管芯片(LED chip)、毫发光二极管芯片(miniLED chip)、微发光二极管芯片(microLED chip)或其封装件，或不限尺寸毫米级、微米级或以下的发光芯片或封装件。前述的芯片可为水平式电极或覆晶式电极或垂直式电极的晶粒，并以打线接合(wire bonding)或覆晶接合(flip chip bonding)与反射结构12的电路层122电性连接。

另外，本实施例的驱动单元14与反射结构12的电路层122电连接，以驱动发光单元13发光。在一些实施例中，驱动单元14位于透光衬底11的第二表面S2的一侧；于此，驱动单元14同样设置于光学层123远离透光衬底11的一侧，并透过反射结构12的电路层122而与发光单元13电连接。在一些实施例中，驱动单元14可设于反射结构12的反射层121相邻或相对透光衬底11的任一侧。在一些实施例中，驱动单元14可直接接触透光衬底11的第二表面S2、且沿透光衬底11的第二表面S2布设，而可电连接至反射结构12的电路层122。在一些实施例中，一个驱动单元14可以驱动一个发光单元13发光；或者，一个驱动单元14可以驱动多个发光单元13发光，本发明不限制。在此，驱动单元14的数量并不以一个为限。

驱动单元14可以薄膜(Thin-film)工艺制作于电路层122上而与电路层122电连接；或者，驱动单元14也可以是例如以薄膜工艺制作的表面贴装组件，并以表面贴装技术设置于反射结构12的电路层122上而与反射结构12的电路层122电连接；又或者，驱动单元14也可以包含以硅半导体为基础的集成电路(IC)直接接合在反射结构12的电路层122，本发明皆不限制。在一些实施例中，驱动单元14的位置可不限位于透光衬底11的第二表面S2的一侧，但至少不干涉透光衬底11的第一表面S1的一侧，例如设置于除反射结构12的电路层122外的另一个衬底上；此另一个衬底可位于透光衬底11的端侧或位于透光衬底11的第二表面S2的一侧且平行于透光衬底11。在一些实施例中，驱动单元14可具有至少一个驱动件(未绘示)，以透过反射结构12的电路层122驱动发光单元13发光；驱动件可包括薄膜组件和/或相关的薄膜线路(如导电层、传送讯号的线路)或膜层(如绝缘层)。其中，薄膜组件例如但不限于为薄膜晶体管(TFT)。在一些实施例中，驱动件也可为以硅半导体为基础的集成电路。在本实施例中，除了驱动件之外，驱动单元14更可具有衬底(未标号)，驱动件设置于衬底而构成一独立组件，并与反射结构12的电路层122电连接。在一些实施例中，驱动单元14也可设于发光单元13，并与发光单元13整合成单一构件，以成为主动式的发光单元。此外，在一些实施例中，透光窗W1、发光单元13、驱动单元14的数量可以分别为多个，并排列成二维矩阵状(如图2所示)。其中，这些发光单元13分别对应这些透光窗W1，且这些驱动单元14分别驱动对应的这些发光单元13。

值得一提的是，如图1所示，沿垂直透光衬底11的第二表面S2的方向上，本实施例可配合整体光学效率的提高，使透光窗W1小于发光窗W2，然并不以此为限，在不同的实施例中，透光窗W1也可大于或等于发光窗W2。另外，如图2所示，本实施例的透光窗W1与发光窗W2全部重迭，且透光窗W1与发光窗W2的俯视形状皆为圆形，然并不以此为限，在不同的实施例中，透光窗W1与发光窗W2的俯视形状也可以是其他形状，例如为楕圆形、多边形或不规则形，或其组合。

在一些实施例中，一个遮光单元15设置于透光衬底11的第一表面S1。遮光单元15可具有多个遮光部151，其中一遮光部遮蔽发光单元13的至少一个光学路径，由此可降低、甚至避免亮点(Hot-spot)的发生，使发光装置1具有较高的出光均匀度；例如，其中一个遮光部151沿垂直透光衬底11的第二表面S2的方向遮蔽透光窗W1的至少一部分。在一些实施例中，遮光单元15与发光单元13的数量彼此对应。

遮光单元15的设置方式例如可包含涂布印刷、网点印刷或喷墨印刷。在本实施例中，是例如以印刷方式将这些遮光部151设置于透光衬底11的第一表面S1上为例。因此，遮光部151设置于透光衬底11的位置、密度、浓度或重量比相当容易控制，而且稳定性高且工艺简单。另外，还可视工艺需要而重复印刷的次数。各遮光部151的形状可为圆形、椭圆形或多边形或其组合。于此，遮光部151的形状以圆形为例。在一些实施例的遮光单元15中，以对应透光窗W1的中心为主，这些遮光部151往远离透光窗W1的方向渐疏设置，并且在沿垂直透光衬底11的第二表面S2的方向俯视的状态下，其中(在此为最大的)一个遮光部151沿垂直透光衬底11的第二表面S2的方向设置在发光件131发光单元13的正上方。

承上，在本实施例的发光装置1中，发光单元13的发光件131往反射罩132的方向发出且经由反射罩132反射的光线可沿着光学路径(例如平行发光平均主轴L)的方向通过透光窗W1、透光衬底11的第二表面S2(入光面)进入透光衬底11内传递，并且由透光衬底11的第一表面S1(出光面)射出。由于透光衬底11的第二表面S2设置有反射结构12的反射层121，故进入透光衬底11内的光线将被限制在反射结构12的反射层121之上，不易从第二表面S2(入光面)反向射出，因此可具有较高的出光效率。

另外，本实施例的透光衬底11的第一表面S1(出光面)设置有遮光单元15(遮光部151)，其中一遮光部151遮蔽发光单元13的光学路径，且其中一个遮光部151沿垂直透光衬底11的第二表面S2的方向遮蔽透光窗W1的至少一部分，因此，在透光衬底11内传递的光线可由第一表面S1上未设有遮光部151的区域离开透光衬底11射出，使得发光装置1也可降低、甚至避免亮点的发生，同时具有出光均匀的优点。

图3A至图3D分别为本发明不同实施例的发光装置的示意图。如图3A所示，本实施例的发光装置1a与前述实施例的发光装置1其组件组成及各组件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的发光装置1a中，反射结构12的光学层123’并不是平坦化层，而是透光的绝缘衬底(例如为透光的玻璃衬底)，并可例如以压合或胶合的方式设置在透光衬底11的第二表面S2，使反射层121可夹置于透光衬底11与绝缘衬底(光学层123’)之间。本实施例的透光窗W1可为未填入任何材料之开口。在不同的实施例中，透光窗W1也可填入透光材料。

另外，如图3B所示，本实施例的发光装置1b与前述实施例的发光装置1其组件组成及各组件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的发光装置1b中，发光单元13为一封装件，其具有载板S(例如为PI衬底)、及设置于载板S且朝向透光衬底11的第二表面S2的发光件131，发光件131与反射结构12的电路层122电连接，并朝向透光衬底11的第二表面S2的方向发光。另外，本实施例的发光单元13的载板S上可设置有反射膜135、绝缘膜134及导电线路133，反射膜135可包括铝金属或非铝金属的材料(例如二氧化钛或银)，发光件131透过导电线路133与反射结构12的电路层122电连接，且绝缘膜134位于反射膜135(例如铝反射膜)与导电线路133之间，避免两者短路。因此，光学路径可以是：当朝向透光衬底11方向射出的光线被反射回发光单元13时，可透过反射膜135将光线再反射且穿过发光窗W2。此外，本实施例的发光单元13还具有保护层136，保护层136例如封装胶，其覆盖发光件131，避免水气或异物进入而破坏发光件131的发光。此外，本实施例发光单元13为与驱动单元14整合的主动式发光单元。

另外，如图3C所示，本实施例的发光装置1c与前述实施例的发光装置1其组件组成及各组件的连接关系大致相同。不同之处在于，在本实施例的发光装置1c中，还包括一个或一个以上的光学件16，光学件16面向透光衬底11的第一表面S1而设置。其中，光学件16可直接设置在透光衬底11的第一表面S1上(两者之间可能会有气隙，而未涂覆任何胶材)；或者，光学件16可透过胶材间接设置在透光衬底11的第一表面S1上。在本实施例中，光学件16是以一黏着层17贴附在透光衬底11的第一表面S1上为例。黏着层17例如但不限于为光学胶(Optically Clear Adhesive,OCA)。

光学件16可为扩散膜、扩散片或量子点(Quantum dots)膜。其中，当光学件16为扩散膜或扩散片时，其为具连续性光学特性的光学组件，可柔化或传递发光件131(例如微发光二极管芯片)所发出的光线，使发光装置1c可均匀出光。当光学件16为量子点膜时，其可包括多个量子点，且优选具有二种形状或尺寸不相同的量子点，以吸收由发光件131所发出的高能光线而激发出不同频段的可见光，例如二种量子点可吸收高能的蓝光或UV光而激发出低能量的红光与绿光，未吸收完的残余高能蓝光与被二种量子点激发出的红光与绿光由量子点膜射出而形成白光；或者，在不同实施例中，量子点可吸收由发光件131所发出的高能的蓝光与绿光而激发出低能量的红光(此态样只有一种尺寸或形状的量子点，转换效率较好)，未吸收完的残余高能蓝光、绿光与被激发出的红光由量子点膜射出而形成白光。

此外，如图3D所示，本实施例的发光装置1d与前述实施例的发光装置1b其组件组成及各组件的连接关系大致相同。不同之处在于，本实施例的发光装置1d中，还包括光学件16，光学件16面向透光衬底11的第一表面S1而设置。于此，光学件16与透光衬底11之间可能具有气隙(例如，未涂覆任何胶材)。本实施例中，光学件16以黏着层17贴附在透光衬底11的第一表面S1上，黏着层17例如但不限于为光学胶(OCA)。

综上所述，在本发明的发光装置中，反射结构设置且接触透光衬底的第二表面，且定义透光窗；发光单元与透光窗对应设置，并电连接反射结构的电路层，且发光单元的光学路径通过透光窗。因此，发光单元所发出的光线可沿着光学路径通过透光窗、透光衬底的第二表面(入光面)进入透光衬底内传递，并且由透光衬底的第一表面(出光面)射出。由于透光衬底的第二表面(入光面)设置的反射结构具有反射层，故进入透光衬底内的光线将被限制在反射层之上，不易从第二表面(入光面)反向射出。因此，本发明的发光装置可具有较高的出光效率。

另外，在本发明一些实施例中，透光衬底的第一表面(出光面)还设置有遮光单元(遮光部)，且其中一个遮光部遮蔽发光单元的至少一个光学路径，因此，在透光衬底内传递的光线可由第一表面上未设有遮光部的区域离开透光衬底射出，使得发光装置也可降低、甚至避免亮点的发生，同时具有出光均匀的优点，而可薄型化本发明的发光装置。

通过上述具有较高的出光效率和/或优选的出光均匀性，可在发光装置整体光学特性相当的情况下，进一步达到发光单元数量的降低以降低成本的优点。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求范围中。