發光二極體裝置的製作方法

2023-05-19 23:04:11 1

專利名稱：發光二極體裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種發光二極體裝置；特別是關於一種具有濃度分布非均勻的波長 轉換物質的發光二極體裝置。
背景技術：
由於發光二極體具有體積小、反應快、效率高以及壽命長的優點，因此無論是用於 顯示器的照明或環境照明，皆有其廣大的應用空間。早期的發光二極體是單色光的發光二 極管，因此需同時使多個不同顏色的發光二極體晶片加以混光，方能提供白光的光源。然 而利用此種方法製成的白光發光二極體裝置，其成本過於高昂而不利於產業應用。因此隨 著發光二極體製造技術的發展，一種利用單個晶片即可產生白光的發光二極體裝置遂被提 出ο圖1所示是一現有的單個晶片的白光發光二極體裝置1示意圖。發光二極體裝置 1包含一基板11、一發光二極體晶片12、電極14及一封裝層13。發光二極體晶片12是一 藍光發光二極體晶片，並且設置於基板11的電極14上。發光二極體晶片12的頂部亦設置 有一電極14，並通過一金電屬導電線連接至基板11上的電極14。封裝層13是由一膠體所 構成，並且包含有例如為螢光粉的一波長轉換物質。發光二極體晶片12所發出的藍光，將有一部分直接出射發光二極體裝置1，並且 具有另一部分被波長轉換物質轉換成黃光後射出發光二極體裝置1。藉此，當藍光與黃光同 時被使用者觀察到時，由於藍光與黃光的互補作用，其效果即相當於一白光。然而，發光二極體晶片12所發出的光源在方向性上並非一均勻光源。通常而言， 如圖1中所示，發光二極體晶片12將在如第一方向15的一縱向(即90° )有一最強的發 光強度，並且會隨著角度的遞增及遞減，而減少於該角度上的發光強度。亦即，在如第三方 向17的一橫向(即0°或180° )時，發光二極體晶片具有一最小的發光強度，而在如第二 方向16的一斜向時，則具有一發光強度介於第一方向15及第三方向17的發光強度。在現有的的發光二極體裝置1中，波長轉換物質是均勻分布於封裝層13中，並且 由於發光二極體晶片12的發光強度隨角度而不同，因此，通過波長轉換物質所轉換出的白 光波長，亦隨著角度變化而改變。更詳細而言，於第三方向17，發光二極體晶片12的光線強 度較弱，因此發光二極體晶片12在第三方向17上發出的藍光將可以受到波長轉換物質較 充分的轉換，而使發光二極體裝置1在第三方向17上具有一較偏黃的白光。相對地，於第 一方向15，發光二極體晶片12的光線強度較強，因此，大部分的藍光將直接穿透封裝層13， 導致發光二極體裝置1在第一方向15上將具有一較偏藍的白光。發光二極體裝置1所發出的光源顏色在各方向上不均勻的狀況，將使得發光二極 管裝置1所提供的白光品質不佳。有鑑於此，提供一在各方向具有一均勻顏色的白光發光 二極體，乃為此一業界亟待解決的問題。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種發光二極體裝置，在各方向具有一發光顏色均勻 性，並且具有一較集中的發光強度。為達上述目的，本發明提供一種發光二極體裝置，包含一基板、一發光二極體晶片 以及一封裝主體。發光二極體晶片是設置於基板上，並且包含一頂面。封裝主體是設置於基 板上，完全包覆發光二極體晶片，並且具有一第一封裝層、一第二封裝層及一透鏡結構。其 中，第一封裝層及第二封裝層的材料包含一波長轉換物質。第一封裝層位於頂面上方，並且 具有一相對於該第二封裝層較高的波長轉換物質的重量百分比濃度，而第二封裝層適可與 透鏡結構一體成形。本發明相較於現有技術的有益技術效果是本發明的發光二極體裝置通過使該封 裝主體具有不同的封裝層，而使波長轉換物質於封裝主體中有不同的濃度分布。藉此，由發 光二極體晶片的各方向所發出的光線經過不同濃度的波長轉換物質，而使各方向的光線受 到近似程度的轉換，以得到均勻的白光。同時，通過該透鏡結構，發光二極體裝置所發出的 光線可以更集中於一方向射出。在參閱附圖及隨後描述的實施方式後，該技術領域具有通常知識者便可了解本發 明的上述及其它目的，以及本發明的技術手段及實施態樣。


圖1是現有的的白光發光二極體裝置示意圖；圖2是本發明第一實施例的發光二極體裝置示意圖；以及圖3是本發明第二實施例的發光二極體裝置示意圖。
具體實施例方式圖2所示是本發明第一實施例的發光二極體裝置2。發光二裝體裝置2具有一基 板21、一發光二極體晶片22及一封裝主體23。於此實施例中，發光二極體晶片22是一垂 直結構式設計(Vertical chip design)的藍光發光二極體，並且具有一頂面221。發光二 極管晶片的兩側分別設置有二電極27，其中於頂面221上的電極27還通過一金屬導電線電 性連接至基板21上的另一電極27。封裝主體23完全包覆發光二二極體晶片22、電極27 及該金屬導電線，以對發光二極體晶片22提供適當的保護能力。雖然發光二極體晶片22是向各方向投射光線，然而其中較大部分的光線是由一 主要發光強度方向觀所投射而出，此主要發光強度方向觀亦即垂直於頂面221的一方向。 隨著投射角度由主要發光強度方向觀往發光二極體晶片22的側向四(即平行於頂面221 的方向)變化，發光強度將會隨之衰減。因此，在發光二極體裝置2的主要發光強度方向觀 上，需提供濃度較為充足的波長轉換物質，而使由發光二極體晶片22所發出的藍光光線被 轉換為黃光的比例提高(即，較大比例的藍光被轉換為黃光)，不致使朝向主要發光強度方 向觀投射的白光偏藍。相對地，在發光二極體裝置2的側向四上，需提供濃度較低的波長 轉換物質，以降低發光二極體晶片22所發出的藍光光線被轉換為黃光的比例(即，使轉換 為黃光的藍光比例降低)，而避免朝向側向四投射的白光偏黃。為了達成上述目的，封裝主體23包含第一封裝層對、第二封裝層25。第一封裝層24是相應於主要發光強度方向觀而設置於發光二極體晶片22的頂面221上方。較佳地， 第一封裝層M利用內聚力而完全包覆發光二極體晶片22的頂面221，而第二封裝層25完 全包覆發光二極體晶片22及第一封裝層M。本實施例中，第一封裝層M及第二封裝層25 的材料實質上相同，該材料包含由一封裝膠體及一波長轉換物質混合而成的材料。該封裝 膠體的一材質是選自環氧樹脂及矽樹脂所組成的群組，而該波長轉換物質可為一磷光體。 其中，第一封裝層M的波長轉換物質的重量濃度百分比，是相當地大於第二封裝層25的波 長轉換物質的重量濃度百分比。然而，上述僅用於說明，於其它實施例中，第一封裝層M亦 可僅實質上包覆頂面221的至少一部份。甚或，第一封裝層M是僅位於頂面221上方而不 與頂面221接觸。此外，第二封裝層25亦可不需完全包覆第一封裝層24，使部分第一封裝 層M顯露於外。藉此設置，由頂面221朝主要發光強度方向觀所發出的藍光光線，可以先行經過 具有較高濃度的波長轉換物質的第一封裝層對，而後再經過具有較低濃度的波長轉換物質 的第二封裝層25，使較大比例的藍光被波長轉換物質轉換為黃光。藉此，發光二極體裝置 2在主要發光強度方向觀上將有足夠強度的黃光，以與未被轉換的藍光混合成一理想顏色 的白光，自主要發光強度方向觀射出，避免產生偏藍的白光。另一方面，由發光二極體晶片22朝側向四射出的藍光光線，則將不會經過具有較 高濃度的波長轉換物質的第一封裝層對，而只會經過具有較低濃度的波長轉換物質的第二 封裝層25。藉此，由發光二極體裝置2朝側向四所發出的藍光光線，將不會因過多比例的 藍光被轉換為黃光，造成黃光比例增加，導致朝側向四投射的整體白光偏黃。通過上述的揭露，可使發光二裝體裝置2於各方向所產生的白光波長範圍更為集 中，避免造成偏藍或偏黃的白光，因此可以提供一較為均勻的白光。此外，通過降低第二封 裝層25中波長轉換物質的濃度，減少發光二極體晶片22所發出的光線能量被波長轉換物 質所吸收，使光阻降低，亦可提高發光二裝體裝置2的整體亮度。在實際應用上，舉例而言，第一封裝層M的波長轉換物質的重量百分比濃度是介 於5%至20%之間，第二封裝層25的該波長轉換物質的重量百分比度是介於0. 5至3%之 間，可以使得發光二極體裝置2所發出的光線，在各方向性上均能提供較佳的白光光源。此 外第二封裝層25的材料，還可包含一擴散劑，以使發光二極體裝置2內的藍光與黃光更均 勻地被混光，使整體的光線更為柔和、視覺效果更佳。第二封裝層25所含的擴散劑濃度，舉 例而言，是在小於10%的重量百分比濃度時可以使整體光線品質有較佳的效果。為了進一步調整發光二極體裝置2的主要光線以預定角度投射出，封裝主體23還 可包含一透鏡結構26，設置於第二封裝層25之上。較佳地，透鏡結構26與第二封裝層25 — 體成型，藉以控制光線投射方向。上述僅用於說明，於其它實施例中，若第一封裝層24的部分 顯露於外，則透鏡結構26亦可設置於第一封裝層24之上，並與第一封裝層24 —體成型。圖3所示是本發明第二實施例的發光二極體裝置3。於此實施例中，發光二極體裝 置3所具有的發光二極體晶片22』是一橫向結構式設計(Lateral chip design)，並且具有 一第一次頂面222及一第二次頂面223。封裝主體23包含一第一封裝層M、一第二封裝層 25及一透鏡結構26。第一封裝層M完全包覆發光二極體晶片22』的第一次頂面222及第 二次頂面223。於本實施例中的發光二極體晶片22』所具有的發光強度分布，雖與第一實施 例中的發光二極體晶片22有所差異(於一側向四具有相對於發光二極體裝置2較大的發光強度)，然而利用各封裝層具有不同波長轉換物質的濃度，亦可改善發光二極體裝置3光 源均勻性，以提供一較佳視覺效果的白光。詳細的設置方式相似於上述實施例，於此不再加 以贅述。綜上所述，本發明提供一發光二極體裝置，通過具有不同濃度的波長轉換物質的 封裝層，相較於現有技術，可提供一較為均勻的白光。同時，利用透鏡結構的設置，亦可使發 光二極體裝置的光線射出方向得以被控制。上述實施例僅為例示性說明本發明的原理及其功效，以及闡釋本發明的技術特 徵，而非用於限制本發明的保護範疇。任何熟悉本技術者的人士均可在不違背本發明的技 術原理及精神的情況下，可輕易完成的改變或均等性的安排均屬於本發明所主張的範圍。 因此，本發明的權利保護範圍應如後述的本申請權利要求範圍所列。
權利要求
1.一種發光二極體裝置，其特徵在於，包含 一基板；一發光二極體晶片，設置於該基板上，並且包含一頂面；以及一封裝主體，設置於該基板上，完全包覆該發光二極體晶片，並且具有一第一封裝層及一第二封裝層；其中該第一封裝層及該第二封裝層的材料包含一波長轉換物質，該第一封裝層位於該 頂面上方，並且具有一相對於該第二封裝層較高的該波長轉換物質的重量百分比濃度。
2.根據權利要求1所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該第一封裝層實質上包覆該 頂面的至少一部分。
3.根據權利要求2所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該封裝主體還包含一透鏡結 構，設置於該第一封裝層及該第二封裝層之上。
4.根據權利要求3所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該透鏡結構與該第二封裝層 一體成型。
5.根據權利要求1所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該頂面具有一第一次頂面及 一第二次頂面，該第一封裝層包覆該第一次頂面及該第二次頂面的至少一部分。
6.根據權利要求2所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該第二封裝層完全包覆該第一封裝層。
7.根據權利要求6所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該第二封裝層的材料還包含 一擴散劑。
8.根據權利要求7所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該第一封裝層的該波長轉換 物質的重量百分比濃度是介於5%至20%之間，該第二封裝層的該波長轉換物質的重量百 分比度是介於0.5至3%之間。
9.根據權利要求8所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該第二封裝層的該擴散劑的 重量百分比濃度是小於10%。
10.根據權利要求9所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該第一封裝層及該第二封裝 層的材料還包含一封裝膠體。
11.根據權利要求10所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該封裝膠體的一材質是選 自環氧樹脂及矽樹脂所組成的群組。
12.根據權利要求1所述的發光二極體裝置，其特徵在於，該發光二極體晶片是一藍光 發光二極體晶片，該波長轉換物質是一磷光體。
13.根據權利要求1所述的發光二極體裝置，其特徵在於，垂直於該頂面的一方向是該 發光二極體晶片的主要發光強度方向。
全文摘要
本發明是一種發光二極體裝置。該發光二極體裝置包含一基板、一發光二極體晶片及一封裝主體。發光二極體晶片設置於該基板上，並且包含一頂面。封裝主體設置於該基板上，完全包覆發光二極體晶片，並且具有一第一封裝層及一第二封裝層。第一封裝層及第二封裝層的材料包含一波長轉換物質。第一封裝層位於頂面上方，並且具有一相對於該第二封裝層較高的該波長轉換物質的重量百分比濃度。
文檔編號H01L33/48GK102148313SQ201010128139
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者呂宗霖, 郭信男 申請人:億光電子工業股份有限公司