專利名稱：混光層和混光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混光裝置，特別涉及一種混光層和混光方法。
一種現(xiàn)有的發(fā)光二極管組件揭示于臺灣專利公告號383508、標(biāo)題為「發(fā)光裝置及顯示裝置」的專利說明書內(nèi)。該現(xiàn)有的發(fā)光二極管組件包含發(fā)光二極管芯片、熒光體及環(huán)氧樹脂，其利用發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光波長而激發(fā)出熒光層內(nèi)所含的YAG熒光體的光波長，且經(jīng)混合兩種光波長后而產(chǎn)生白光。然上述現(xiàn)有方式的混光效果是在兩種不同的光波長射出于熒光層表面時發(fā)生，故其混光效果較差，光消耗也大。
另外，上述的熒光層是由YAG熒光體與環(huán)氧樹脂混合后，覆蓋至發(fā)光二極管芯片上，再經(jīng)加溫烘烤使其熒光層成型。然而，當(dāng)加溫烘烤YAG熒光體時，因比重差異而易產(chǎn)生熒光層物體沉積，使熒光層密度上升且降低整體的均勻度。該結(jié)果有礙于發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光源，且使YAG熒光體無法完全吸收發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光波長，而降低發(fā)光效率。而且，發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光波長與YAG熒光體吸收部分發(fā)光二極管芯片所發(fā)出的光波長后而釋放的另一波長，因熒光層密度不均，而無法充分達(dá)到混合，以致較不易達(dá)到光均勻的效果。


圖1為上述現(xiàn)有的發(fā)光裝置，包含一置于晶杯12上的發(fā)光芯片11，覆蓋于發(fā)光芯片11的熒光層15，一電極13，連接發(fā)光芯片11及電極13和晶杯12的焊線14，及一透明包覆體16。圖2為圖1的發(fā)光芯片11及熒光層15的放大示意圖。
圖3為上述現(xiàn)有發(fā)光裝置的熒光層15的示意圖。該熒光層15是由熒光體31及混合于熒光體31間隙的環(huán)氧樹脂32，經(jīng)加溫固化而成。圖4顯示上述現(xiàn)有發(fā)光裝置的混光原理，發(fā)光芯片11利用熒光體31間隙的環(huán)氧樹脂32透發(fā)出的光波長B，及被熒光體31所吸收的部分光波長B1進(jìn)而激發(fā)出的另一光波長Y。上述兩種波長B和Y于射出發(fā)光二極管的表面時利用兩波長發(fā)射角度交錯，形成另一光波長W。然因熒光體31與環(huán)氧樹脂32比重的差異，經(jīng)加溫后，環(huán)氧樹脂32的濃度下降且產(chǎn)生沉淀，而造成熒光層15所含的熒光體31的均勻度不良的情形。而且，上述現(xiàn)有的混光方式是在發(fā)光二極管射出表面(或熒光層15表面)才產(chǎn)生混光。但如此一來，便會有許多的光波長在未及時混合前即行消散，因此造成光消耗過大。
圖5為現(xiàn)有發(fā)光裝置的波長及發(fā)光強度的對應(yīng)圖。由圖中可發(fā)現(xiàn)，雖現(xiàn)有的混光方法可產(chǎn)生所須的光波長，然其效果并不佳，且光亮度也偏低。
為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明以加工方式使混光層內(nèi)的各組成物的微粒產(chǎn)生相間的排列，致使該混光層于吸收所供給的光波長后，能使熒光體微粒受激發(fā)而產(chǎn)生另一光波長，而該兩種不同的光波長會于混光層內(nèi)達(dá)到充分的光擴(kuò)散、光轉(zhuǎn)換及光混合，且于混光后產(chǎn)生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
本發(fā)明的混光層及其混光方法，至少可產(chǎn)生下列優(yōu)點1.利用本發(fā)明的混光層的散射體微粒(如石英、玻璃或其它高分子透光性材料)可使熒光體微粒依比重特性予以混合，其相對密度將降低。且該散射體微粒因具有良好的透光性質(zhì)，故能使混光層內(nèi)各光波長充分射出，降低光消耗，改變方向且充分混合，不受熒光體微粒密度的影響，混光效果良好。
2.通過散射體微粒的散射，可使不同層面的熒光體微粒充分受到光源的激發(fā)，而產(chǎn)生另一波長的光源。
利用本發(fā)明的混光層的擴(kuò)散體微粒(如鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅)，可使所發(fā)的光波長及受激發(fā)的熒光體微粒的光波長產(chǎn)生充分的光混合，降低無謂的光消耗。且通過無數(shù)次的循環(huán)混合，即能產(chǎn)生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
圖號說明10 現(xiàn)有發(fā)光二極管11 發(fā)光芯片12 晶杯 13 電極14 焊線 15 熒光層16 透明包覆體31 熒光體32 環(huán)氧樹脂61 混光層62 發(fā)光二極管芯片63 晶杯 64 散射體微粒65 熒光體微粒66 擴(kuò)散體微粒具體實施方式
請參閱圖6，本發(fā)明的混光層61的一個實施例是設(shè)于晶杯63內(nèi)，可經(jīng)由與樹脂混合覆蓋或涂布的方式而包覆發(fā)光二極管芯片62，其目的在于使該混光層61能完全吸收發(fā)光二極管芯片62所發(fā)射的光源。該混光層61由散射體微粒64、熒光體微粒65及擴(kuò)散體微粒66所組成，該散射體微粒64可由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所構(gòu)成，該熒光體微粒65可選用熒光體微粒，該擴(kuò)散體微粒66可由鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅所構(gòu)成。經(jīng)由加溫烘烤或UV紫外線照射過程后，該散射體微粒64、熒光體微粒65及擴(kuò)散體微粒66將可使用重力沉降法、遠(yuǎn)心沉降法、貫性力法、加壓法、凝結(jié)法而形成微粒相間的特殊排列。
請參閱圖7，該發(fā)光二極管芯片62所發(fā)出的部分光波長能通過該散射體微粒64而改變光方向，且該熒光體微粒65可吸收散射體微粒64與擴(kuò)散體微粒66所釋放該發(fā)光二極管芯片62所發(fā)出的部分光波長而產(chǎn)生另一不同波長的光。該擴(kuò)散體微粒66用于混合上述兩種不同波長的光。由于該散射體微粒64、熒光體微粒65及擴(kuò)散體微粒66呈現(xiàn)微粒相間的特殊排列，因此混光層的熒光體微粒65均可達(dá)到飽和吸收且再予以釋放另一波長光源的功能。經(jīng)由該散射體微粒64、熒光體微粒65及擴(kuò)散體微粒66間不斷吸收與釋放而達(dá)成的混光效果，可于混光后產(chǎn)生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源(箭頭代表光的行進(jìn)方向)。
圖8為本發(fā)明的混光方法的流程圖。在步驟81，發(fā)光二極管經(jīng)電流激發(fā)產(chǎn)生光源。在步驟82，當(dāng)該發(fā)光二極管芯片62的光波長射入該混光層61后，會經(jīng)由該混光層61內(nèi)的散射體微粒64充分射出光源并改變光方向。在步驟83，熒光體微粒65吸收散射體微粒64和擴(kuò)散體微粒66所射出的部分光源，并激發(fā)出另一波長的光。在步驟84，擴(kuò)散體微粒66對熒光體微粒65與散射體微粒64所產(chǎn)生的光波長進(jìn)行混合。在步驟85，各微粒(散射體微粒64、熒光體微粒65、擴(kuò)散體微粒66)特性通過排列微粒間相互光吸收與光釋放，形成混光層61內(nèi)同時產(chǎn)生光散射、光轉(zhuǎn)換、光混合不斷重復(fù)無數(shù)次，故能產(chǎn)生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
圖9為本發(fā)明的光擴(kuò)散、光轉(zhuǎn)換及光混合的原理示意圖。首先，由發(fā)光二極管芯片62將光射入混光層內(nèi)。其次進(jìn)行第一次混光，即部分光波長射入具有透光性的散射體微粒64后，由散射體微粒64將光波長分別散射出至擴(kuò)散體微粒66及熒光體微粒65；部分光波長射入擴(kuò)散體微粒66，該擴(kuò)散體微粒66會將部分光波長分別散射出至散射體微粒64及熒光體微粒65；及部分光波長射入熒光體微粒65，該熒光體微粒65受激發(fā)后產(chǎn)生另一波長的光源，且熒光體微粒65會將部分光波長分別散射出至散射體微粒64及擴(kuò)散體微粒66。之后依此類推，并進(jìn)行第二次，第三次等等的混光。且各波長的光經(jīng)由混光層中各微粒排列的方式，同時混合兩種不同波長的光，以產(chǎn)生光擴(kuò)散、光轉(zhuǎn)換、光混合，及經(jīng)由各體微粒間不斷吸收與釋放達(dá)成視覺混光效果。
圖10為本發(fā)明的發(fā)光裝置的波長及發(fā)光強度的對應(yīng)圖。由圖中可發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)光效果遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的發(fā)光裝置，且本發(fā)明的發(fā)光強度也優(yōu)于現(xiàn)有的發(fā)光裝置。
本發(fā)明的發(fā)光二極管的混光層，可經(jīng)由涂布法、印刷法、SPIN、電氣泳動法、蒸著法、光粘著法、增感紙法形成，且可利用沉降法、遠(yuǎn)心沉降法、貫性力法、加壓法或凝結(jié)法以覆蓋的方式而包覆該發(fā)光二極管芯片，也可利用涂布、濺鍍、鍍膜或蒸鍍的方式而包覆該發(fā)光二極管芯片，而且，也可混光層和該發(fā)光二極管芯片保持一段距離，且以反射的方式吸收該發(fā)光二極管的芯片所發(fā)射的光源，本發(fā)明對此未作任何的限制。此外，本發(fā)明的混光層的散射體微粒、熒光體微粒和擴(kuò)散體微粒的比例可依所需的輸出波長光源而予以動態(tài)調(diào)整，但一般而言，該散射體微粒64以10～70％、熒光體微粒65以10～65％和擴(kuò)散體微粒66以15～60％的比例為較佳。另外，本發(fā)明并不限制使用于發(fā)光二極管，也可將本發(fā)明的原理應(yīng)用于電激發(fā)光片(EL slice)或其它領(lǐng)域，本發(fā)明對此未作任何的限制。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而熟悉本項技術(shù)的人士仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種混光層，用于吸收一發(fā)光源，其特征在于，包含散射體微粒，具有透光性，用于散射該發(fā)光源所發(fā)射的光；熒光體微粒，于吸收該發(fā)光源所發(fā)出的光后，會受激發(fā)而產(chǎn)生另一不同波長的光源；及擴(kuò)散體微粒，用于混合該散射體微粒散射的光源及該熒光體微粒受激發(fā)而產(chǎn)生的光源；其中該熒光體微粒、擴(kuò)散體微粒及散射體微粒形成微粒相間的排列。
2.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于該熒光體微粒、擴(kuò)散體微粒及散射體微?？墒褂糜∷⒎ā⑼坎挤?、SPIN、電氣泳動法、蒸著法、增感紙法、重力沉降法、遠(yuǎn)心沉降法、貫性力法、加壓法、凝結(jié)法、蒸鍍、鍍膜或濺鍍而形成微粒相間的特殊排列。
3.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于該散射體微粒由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于該擴(kuò)散體微粒是鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅的任一種或其共同組成的。
5.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于該熒光體微粒系為無機熒光體所組成。
6.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于以重力沉降法、遠(yuǎn)心沉降法、貫性力法、加壓法或凝結(jié)法而形成以覆蓋的方式而包覆該發(fā)光源。
7.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于以涂布、印刷的方式而包覆該發(fā)光源。
8.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于以蒸鍍、鍍膜或濺鍍的方式而包覆該發(fā)光源。
9.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于其和該發(fā)光源保持一段距離，且混光層以反射的方式吸收該發(fā)光源所發(fā)射的光。
10.如權(quán)利要求1所述的混光層，其特征在于該散射體微粒的比例約為10～70％、擴(kuò)散體微粒的比例約為15～60％、熒光體微粒的比例約為10～65％。
11.一種發(fā)光二極管，包含一芯片、晶杯、電極及透明包覆體，其特征在于包含一用于吸收該芯片所發(fā)射光源的混光層，該混光層包含用于散射該芯片所發(fā)射光源的散射體微粒、用于吸收該芯片所發(fā)出光源后再受激發(fā)而產(chǎn)生另一不同波長光源的熒光體微粒、及用于混合該散射體微粒散射的光源及該熒光體微粒受激發(fā)而產(chǎn)生光源的擴(kuò)散體微粒；其中該熒光體微粒、擴(kuò)散體微粒及散射體微粒形成微粒相間的排列。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，其特征在于該混光層以重力沉降法、遠(yuǎn)心沉降法、貫性力法、加壓法或凝結(jié)法而形成以覆蓋的方式而包覆該發(fā)光二極管芯片。
13.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，其特征在于該混光層以涂布法、印刷法的方式而包覆該發(fā)光二極管芯片。
14.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，其特征在于該混光層以蒸鍍、鍍膜或濺鍍的方式而包覆該發(fā)光二極管芯片。
15.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管，其特征在于該混光層和該發(fā)光二極管芯片保持一段距離，且混光層以反射的方式吸收該發(fā)光二極管的芯片所發(fā)射的光源。
16.一種混光方法，其特征在于，包含下列步驟提供一包含散射體微粒、熒光體微粒及擴(kuò)散體微粒的混光層，且以該混光層吸收一發(fā)光源所發(fā)射的光；利用該散射體微粒散射該發(fā)光源的光并改變光方向；利用該熒光體微粒吸收該散射體微粒和擴(kuò)散體微粒的射出光源，且進(jìn)一步激發(fā)出另一波長的光源；及利用該散射體微粒散射的光源與該熒光體微粒受激發(fā)的另一波長光源于該擴(kuò)散體微粒內(nèi)進(jìn)行混光。
17.如權(quán)利要求16所述的混光方法，其特征在于該熒光體微粒、光擴(kuò)散體微粒及散射體微粒于混合時通過印刷法、涂布法、SPIN、電氣泳動法、蒸著法、增感紙法、重力沉降法、遠(yuǎn)心沉降法、貫性力法、加壓法、凝結(jié)法、蒸鍍、鍍膜或濺鍍而形成微粒相間的排列。
18.如權(quán)利要求16所述的混光方法，其特征在于該熒光體微粒、擴(kuò)散體微粒及散射體微粒所形成的排列組合，取決于所使用的重力、貫性、加壓及凝結(jié)的差異。
19.如權(quán)利要求16所述的混光方法，其特征在于該散射體微粒由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求16所述的混光方法，其特征在于該擴(kuò)散體微粒為鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅的任一種或其共同組成的。
21.如權(quán)利要求16所述的混光方法，其特征在于該熒光體微粒為無機熒光體所組成。
22.如權(quán)利要求16所述的混光方法，其特征在于該散射體微粒的比例約為10～70％、擴(kuò)散體微粒的比例約為15～60％、熒光體微粒的比例約為10～65％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混光層和混光方法，其是在制作混光裝置時，以加工方式使其中的混光層內(nèi)的各組成物的微粒產(chǎn)生相間的排列，致使該混光層于吸收發(fā)光源所供給的光波長后，能使熒光體微粒受激發(fā)而產(chǎn)生另一光波長，而該兩種不同的光波長會于混光層內(nèi)達(dá)到充分的光擴(kuò)散、光轉(zhuǎn)換及光混合，且于混光后產(chǎn)生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
文檔編號H01L33/00GK1477721SQ0212989
公開日2004年2月25日 申請日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者何文志 申請人:何文志