專利名稱：發(fā)光裝置及其制造方法、制造系統(tǒng)、封裝裝置和發(fā)光源、背光模塊以及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置及其制作方法，且特別是涉及一種發(fā)光裝置的熒光層的結(jié)構(gòu)及其制作方法，還涉及該發(fā)光裝置的封裝裝置、發(fā)光源、背光模塊和顯示裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)因其具有高亮度、體積小、重量輕、不易破損、低耗電量和壽命長等優(yōu)點，所以被廣泛地應用各式顯示產(chǎn)品中，其發(fā)光原理如下施加電壓于二極管上，驅(qū)使二極管里的電子與空穴結(jié)合，此結(jié)合所產(chǎn)生的能量是以光的形式釋放出來；此外，尚可添加熒光體于此結(jié)構(gòu)里，以調(diào)整發(fā)光波長(顏色)與強度。
其中白光發(fā)光二極管的出現(xiàn)，更是將發(fā)光二極管的應用延伸至照明領(lǐng)域；以白光發(fā)光二極管與目前照明中最常使用的白熾燈泡與日光燈比較，發(fā)光二極管具有低發(fā)熱量、低耗電量、壽命長、反應速度快、體積小等優(yōu)點，故為業(yè)界所發(fā)展的重點。
目前制造白光發(fā)光二極管的方式主要有兩類，一為單晶型發(fā)光二極管發(fā)光方式，即利用單一發(fā)光二極管晶粒搭配各色熒光粉來混成白光，目前使用的方法主要是利用藍光發(fā)光二極管晶粒與黃光熒光粉所發(fā)出的光混合成白光，及利用紫外光發(fā)光二極管晶粒、藍光熒光粉、綠光熒光粉與紅光熒光粉所發(fā)出的光混合成白光；另一為多晶型發(fā)光二極管發(fā)光方式，即利用多個發(fā)光二極管晶粒搭配各色熒光粉來混成白光，目前使用的方法主要是利用藍光發(fā)光二極管、綠光發(fā)光二極管與紅光發(fā)光二極管所發(fā)出的光混合成白光；但多晶型發(fā)光二極管發(fā)光方式所使用的多個發(fā)光二極管，其驅(qū)動電壓、發(fā)光強度、溫度特性與壽命長短皆不相同，而在應用中這些特性皆需要相互匹配，使設(shè)計的難度大增，故所生產(chǎn)的成本也相對較高，所以目前較傾向朝單晶型發(fā)光二極管方向開發(fā)。
在上述發(fā)光二極管中的使用方法中，以藍光發(fā)光二極管晶粒搭配黃光熒光粉所發(fā)出的光混合成白光最為簡單，而其中日亞公司首先于藍光GaN發(fā)光二極管晶粒上覆蓋釔鋁石榴石(yttriumaluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉，此YAG熒光粉吸收了部分藍光GaN發(fā)光二極管所發(fā)出的藍光而發(fā)出黃光，而未被熒光粉吸收的藍光與黃光互補混合形成白光；如圖1所示此發(fā)明的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)包含一對電極10；具有導線架的承座11，且此導線架11與該電極10形成電接觸；發(fā)光二極管晶粒12，如GaN，位于該承座11中；包覆材13位于該承座11中且包覆該發(fā)光二極管晶粒12，且該包覆材13為環(huán)氧樹脂或膠材；熒光粉14分散于該包覆材13中，而熒光粉14可為YAG；最后再以封裝材15對上述結(jié)構(gòu)作封裝以形成保護。
但在上述發(fā)明中于藍光GaN發(fā)光二極管晶粒上所覆蓋的YAG必須先混入樹脂中再涂布于藍光GaN發(fā)光二極管晶粒上，此方式不但耗時耗材，而且會因為樹脂的存在或混合不均勻的YAG而使發(fā)光效率及發(fā)光均勻度降低。
此外，美國專利第6642618號，則提到將熒光粉粒混入玻璃層中，以防止水氣侵入，但同樣可能因為混合不均勻的YAG而使發(fā)光效率及發(fā)光均勻度降低。
美國專利第6576488號及6686581號，則分別提到利用電泳技術(shù)來形成熒光結(jié)構(gòu)于發(fā)光二極管晶粒表面，此種電泳技術(shù)須先使熒光粉粒形成帶電荷的膠體，再通過施加偏壓來形成電場，且須在發(fā)光二極管晶粒表面外加一個導電板，才能導引帶電荷的熒光粉粒附著于發(fā)光二極管晶粒表面。
美國專利第6650044號，則提到利用網(wǎng)版印刷的方式來形成熒光結(jié)構(gòu)于發(fā)光二極管晶粒表面，此種網(wǎng)版印刷技術(shù)必須事先制作網(wǎng)版，同時熒光粉粒也必須添加固化物才能固化于發(fā)光二極管晶粒表面。
美國專利第6642652號專利則為通過上述制作技術(shù)形成發(fā)光半導體裝置。
中國臺灣專利90104862公開了制造具有發(fā)光轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光半導體組件的方法。
因此依據(jù)目前現(xiàn)有的已知技術(shù)，欲形成附著在發(fā)光二極管表面的熒光層結(jié)構(gòu)，均必須通過加入粘合劑或?qū)嵤╇娪炯夹g(shù)的方式才能完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目就在于提供一種發(fā)光裝置及其制造方法、發(fā)光裝置的封裝裝置、發(fā)光源、背光模塊、顯示裝置、以及發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)，以解決已知技術(shù)中必須通過加入粘合劑或?qū)嵤╇娪炯夹g(shù)的方式才能形成附著在發(fā)光二極管表面的熒光層結(jié)構(gòu)的問題，并可解決因為發(fā)光粉粒與粘合劑混合不均勻而使發(fā)光效率及發(fā)光均勻度降低的問題。
為達成上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為提供一種發(fā)光裝置，包括發(fā)光半導體裝置以及發(fā)光粉粒層，該發(fā)光粉粒層位于該發(fā)光半導體裝置所放出的光徑上，其中該發(fā)光粉粒層的至少一部份是凝結(jié)成塊且不含粘合劑。其中，該發(fā)光粉粒層包括多個發(fā)光粉粒，且這些發(fā)光粉粒是通過相互分子吸引力凝結(jié)成塊。該發(fā)光粉粒包括熒光粉。
本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置的制造方法，包括提供一個發(fā)光半導體晶?；蚓A；將多顆發(fā)光粉粒分散在一種不含粘著劑的液體中形成混合液；將這些發(fā)光粉粒位于該發(fā)光半導體晶粒或晶圓所放出的光徑上；移除該液體將這些發(fā)光粉粒結(jié)塊成發(fā)光粉粒層。
其中在較佳實施例中，該液體為不含環(huán)氧樹脂或粘膠的水或揮發(fā)性溶劑。而揮發(fā)性溶劑一般為醚類、醇類或酮類的群組，例如酒精。
本實施例的制作方法包括該發(fā)光半導體晶?；蚓A是被置入容器中，該容器容納有該液體，且這些熒光粉粒是分散于該液體中形成混合液。靜置混合液一段時間后，上述混合液中的熒光粉粒沉降于該發(fā)光半導體晶?；蚓A上。
本實施例中，液體是通過烘干的步驟移除。其中，烘干的步驟是包括以烘干溫度移除該液體，其中該烘干溫度所導致的液體攪動狀態(tài)，是被控制在不影響沉降于這些發(fā)光半導體晶?；蚓A上的發(fā)光粉粒。
上述發(fā)光半導體為發(fā)光二極管。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置的制造方法，包括均勻分散多顆發(fā)光粉粒于一種液體中形成混合液；將基材在上述混合液中靜置一段時間，直至這些熒光粉粒沉降于該基材上；以及移除上述液體將這些發(fā)光粉粒在后凝結(jié)成塊并附著于上述基材上。
本實施例中的這些發(fā)光粉粒的比重是選擇大于液體。其中，發(fā)光粉粒的粒徑可選擇平均粒徑介于3-13μm之間，例如6μm的熒光粉粒。此外，人造的發(fā)光粉粒，例如納米粉粒也可適用于本實施例中。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)，包括容器；置入裝置，基材被置入至該容器內(nèi)；液體供應裝置，通過該液體供應裝置注入容器內(nèi)的液體高度高于該基材；攪拌裝置，多顆發(fā)光粉粒均勻分散于該液體中形成混合液；及液體排除裝置，該液體在發(fā)光粉粒均勻沉降在基材上后移除，這些發(fā)光粉粒凝結(jié)成塊并附著于上述基材上。
本發(fā)明所制造的發(fā)光裝置與其制法所具有的優(yōu)點如下1、由于本發(fā)明的發(fā)光粉粒層不需通過任何介質(zhì)，如環(huán)氧樹脂等粘合劑等，即可直接附著在發(fā)光半導體裝置中或其上，故所受的能量不會被介質(zhì)所消耗而可更完全且直接地傳至熒光粉里，進而使整個發(fā)光裝置具有更高的發(fā)光效率。
2、由于本發(fā)明熒光粉層的制法不需將發(fā)光粉混入樹脂中再涂布至發(fā)光半導體裝置上，而是采用直接附著的方式形成于發(fā)光半導體裝置中或其上，所以制法相對容易，故可提高發(fā)光半導體裝置的制造速率。
3、由于本發(fā)明發(fā)光粉粒層的制法不需將發(fā)光粉混入粘合劑中再涂布至發(fā)光半導體裝置上，而是采用直接附著的方式形成于發(fā)光半導體裝置中或其上，所以不會有發(fā)光粉在介質(zhì)中混合不均而產(chǎn)生發(fā)光不均勻的現(xiàn)象發(fā)生。
4、由于本發(fā)明發(fā)光粉粒層的制法是采用直接附著的方式形成于發(fā)光半導體裝置中或其上，所以當工作中發(fā)生失誤時，及可以刷除等方式將發(fā)光粉刷除再返工(rework)，而無需括除粘膠，因此返工的方式相當容易，所以對成本的降低很有幫助。


圖1為一剖面圖，用以說明已知發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)。
圖2A為本發(fā)明發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2B為本發(fā)明發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3A為本發(fā)明發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖3B為本發(fā)明發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4A為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝裝置的剖面圖。
圖4B為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝裝置的剖面圖。
圖5為本發(fā)明發(fā)光二極管的封裝裝置的剖面圖。
圖6A為本發(fā)明具有第一保護層的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖6B為本發(fā)明具有第二保護層的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖7為本發(fā)明發(fā)光源結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖8A為本發(fā)明顯示裝置的剖面圖。
圖8B為本發(fā)明另一顯示裝置的剖面圖。
圖9為本發(fā)明發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)方塊圖。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下本實施例是公開一種發(fā)光裝置的制造方法，其步驟主要為使多顆發(fā)光粉粒位于一個基材所放出的光徑上；以及縮小這些發(fā)光粉粒的間距以增加這些發(fā)光粉粒相互間的分子吸引力亦即范得華力，致使這些發(fā)光粉粒通過該分子吸引力結(jié)塊成發(fā)光粉粒層。
而實現(xiàn)上述制造方法的實施例則包括下列步驟。首先均勻分散多顆發(fā)光粉粒于液體中以形成混合液；使一個基材于上述混合液中靜置一段時間，直至這些發(fā)光粉粒沉降于該基材上；以及移除上述液體，使這些發(fā)光粉粒凝結(jié)成塊并附著于上述基材上。
其中這些發(fā)光粉粒的比重大于液體，以使這些發(fā)光粉粒能順利的沉降或淀積，而其粒徑大體為0.1-100μm。此外，在本實施例的發(fā)光裝置的制造方法中，這些發(fā)光粉粒的重量與該液體的體積比為0.001-1g/ml，較佳的條件則為0.01-0.15g/ml，另這些發(fā)光粉粒是不溶或難溶于液體中。
其中上述基材的實施例可為發(fā)光半導體裝置，如發(fā)光二極管的晶圓或晶粒，此基材也可為組成該晶粒的各層。
以下的實施例為以發(fā)光二極管為例說明其結(jié)構(gòu)。
發(fā)光二極管圖2A為本發(fā)明發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的剖面圖，此發(fā)光二極管包括基材20以及發(fā)光粉粒層21，此發(fā)光粉粒層21直接附著于上述基材20上，且此發(fā)光粉粒層21不含環(huán)氧樹脂或膠材等；此外，如圖2B所示，保護層22尚可位于發(fā)光粉粒層21上，以對發(fā)光粉粒層21形成保護，此保護層22可為高分子層。
圖3A為本發(fā)明另一個發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)剖面圖，此發(fā)光二極管，包括發(fā)光二極管晶粒30以及發(fā)光粉粒層35；此發(fā)光二極管晶粒30包括基底31、多層半導體層32，與導電層33，此導電層可為導電玻璃層，如氧化銦錫(indium tin oxide，簡稱ITO)層，此外，此多層半導體層32可為兩層或兩層以上的結(jié)構(gòu)，為圖標清楚起見故以兩層為代表，分別為第一半導體體層32a與第二半導體層32b；而此發(fā)光粉粒層35直接附著于基底31表面，但也可以直接附著于多層半導體層的任一層表面或?qū)щ妼颖砻?，即直接附著于第一半導體體層32a、第二半導體層32b或?qū)щ妼?3表面，且此發(fā)光粉粒層35是單純地由發(fā)光粉所組成，其中不含任何包覆材，如環(huán)氧樹脂或膠材等。
圖3B為本發(fā)明另一個的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)剖面圖，此結(jié)構(gòu)與上述圖3A的結(jié)構(gòu)類似，不過發(fā)光粉粒層35是位于基底31的下表面，此結(jié)構(gòu)可用于覆晶(Flip Chip)制程中。
上述發(fā)光粉粒層21與35中的發(fā)光粉可包括硫化物熒光粉或非硫化物熒光粉。其中硫化物熒光粉表面尚可包覆一層包覆膜，如有機聚合物包覆膜，以阻隔外界環(huán)境如水氣、氧氣等對硫化物熒光粉的影響，使硫化物熒光粉更加穩(wěn)定；而非硫化物熒光粉可為釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉、鋱鋁石榴石(terbium aluminum garnet，簡稱TAG)熒光粉等常見用于發(fā)光二極管中的熒光粉，或是任何其它可用的熒光粉。
此外，在上述的發(fā)光粉粒層上尚可形成一層保護層(未顯示)，此保護層可為有機高分子材料，以使發(fā)光粉粒層與外界隔絕，避免外界的影響與污染。
以下的實施例則以具有光徑區(qū)及非光徑區(qū)的發(fā)光半導體晶圓為例說明其結(jié)構(gòu)。
發(fā)光裝置請參閱圖6B，一種發(fā)光裝置是包括一個發(fā)光半導體裝置100及一層發(fā)光粉粒層130。發(fā)光半導體裝置100可為晶?；蚓A，而在本實施例中，發(fā)光半導體裝置100是以具有多個晶粒120的晶圓110為例，晶圓110可分成光徑區(qū)OP及非光徑區(qū)NOP。
而于發(fā)光半導體裝置100所放出的光徑上，例如晶粒120或晶圓的光徑區(qū)OP表面，是附著有一層發(fā)光粉粒層130，其中此發(fā)光粉粒層130的主要部份132是凝結(jié)成塊且不含粘合劑。在本實施例中，發(fā)光粉粒層130是由發(fā)光粉粒組成，且在發(fā)光粉粒層130的主要部份132中，這些發(fā)光粉粒是通過相互分子吸引力凝結(jié)成塊，因此，這些發(fā)光粉粒并不含粘合劑，例如樹脂、有機聚合物、固化物或玻璃膠等。其中該主要部分132是指至少有一層薄膜130a為不含粘合劑，而可使晶粒發(fā)出的光線直接照射在此層薄膜上而不會被粘合劑等介質(zhì)消耗。
此外，為避免發(fā)光粉粒層130表面受到刮傷，本實施例是選擇形成一層保護層140，其至少覆蓋此發(fā)光粉粒層130的上表面。其次，發(fā)光半導體裝置100可再形成第二層保護層150，其至少覆蓋保護層140及發(fā)光粉粒層130并可延伸覆蓋住晶粒120。其中，可選擇使第二層保護層150的厚度厚于保護層140。上述保護層的一實施例為選擇高分子材料層，其中，第一保護層140可作為應力緩沖層，因此可選擇可選擇材質(zhì)較軟的樹脂或硅膠，或者選擇硬化劑混合比例較低的環(huán)氧樹脂，例如其硬化劑與樹脂的混合比例為小于1∶1，以避免于后續(xù)高溫制程時，因熱蓄積的應力而破壞粉粒層，而第二保護層150則作為防刮傷或碰撞的用途，一般可為環(huán)氧樹脂等硬度較高之材料層，例如其硬化劑與樹脂的混合比例為1∶1。
熒光粉粒一般包括硫化物熒光粉或非硫化物熒光粉兩種，本實施例是以非硫化物熒光粉為例，而發(fā)光半導體裝置的結(jié)構(gòu)實施例則可參考圖3A、3B所示，于此不在贅述。
發(fā)光裝置的封裝裝置圖4A為本實施例的發(fā)光裝置的封裝裝置的剖面圖，于此處發(fā)光半導體裝置是以發(fā)光二極管的封裝裝置40為例進行說明，首先為將上述圖2中的發(fā)光二極管置入具有導線架的承座41中，而此導線架是與一對電極42形成電接觸，再利用一個封裝材43包覆承座41、基材20與發(fā)光粉粒層21以提供保護，即形成圖4A中的發(fā)光二極管的封裝裝置；此外，如圖4B所示，保護層22尚可位于發(fā)光粉粒層21上，以對發(fā)光粉粒層21形成保護，此保護層22可為高分子層或環(huán)氧樹脂。
圖5為本發(fā)明另一個的發(fā)光二極管的封裝裝置的剖面圖，此發(fā)光二極管的封裝裝置50即為將上述圖3A中的發(fā)光二極管置入具有導線架的承座51中，而此導線架與一對電極52形成電接觸，再利用一個封裝材53包覆承座51、發(fā)光二極管晶粒30與發(fā)光粉粒層35以提供保護，即形成圖5中的發(fā)光二極管的封裝裝置。上述僅為其中一種封裝裝置的實施例，本發(fā)光裝置另可應用于其它封裝裝置，例如覆晶封裝。
發(fā)光源請參閱圖7，本實施例是將上述發(fā)光裝置的封裝裝置40(50)電性連接電路板L以輸出光源，形成發(fā)光源200。
背光模塊請參閱圖8A-8B，本實施例是將上述發(fā)光源200配置于模塊本體210之下方，或側(cè)邊以輸出光源。
顯示裝置請參閱圖8A-8B，本實施例是提供一個顯示組件300，而上述發(fā)光源或背光模塊則用來提供顯示組件300的光源，以構(gòu)成一個顯示裝置。
另為制作上述裝置，以下說明其制造方法及制造系統(tǒng)的可能發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)請參閱圖9，為實現(xiàn)上述的制作方法，本實施例公開一種發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)，包括一個容器950；一個置入裝置940，用以置入一個基材960至容器950內(nèi)；一個液體供應裝置910，則用以注入液體980至容器950內(nèi)，并使液體的高度高于基材960；一個攪拌裝置920，用以均勻分散多顆熒光粉粒于液體980中以形成混合液；及一個液體排除裝置930，用以在這些熒光粉粒均勻沉降于該基材960上后移除液體980，使這些熒光粉粒凝結(jié)成塊，形成附著于上述基材上的發(fā)光粉粒層970。
發(fā)光裝置的制造方法依據(jù)上述的制造系統(tǒng)，本實施例首先是提供一個發(fā)光半導體裝置，如圖6B所示；然后使多顆熒光粉粒位于發(fā)光半導體裝置所放出的光徑上，例如晶粒120表面；以及縮小熒光粉粒的間距以增加熒光粉粒相互間的分子吸引力，致使熒光粉粒通過分子吸引力結(jié)塊成一層發(fā)光粉粒層130。
其中，致使熒光粉粒結(jié)塊成一層發(fā)光粉粒層的步驟，首先是包括使多顆熒光粉粒與液體混合；然后使這些熒光粉粒位于發(fā)光半導體晶?；蚓A120所放出的光徑上；及移除液體使這些熒光粉粒結(jié)塊成一層發(fā)光粉粒層。
本實施例的液體為不含環(huán)氧樹脂或黏膠的水或揮發(fā)性溶劑，其中揮發(fā)性溶劑包括醚類、醇類或酮類的群組，例如酒精等。
此外，發(fā)光半導體晶?；蚓A是被置入一個容器950中，容器并容納有液體980，且這些熒光粉粒是分散于該液體中形成混合液。
而另為提高熒光粉粒沉降于發(fā)光半導體晶?；蚓A960上的均勻度，可選擇靜置于混合液一段時間，使上述混合液中的熒光粉粒沉降于該發(fā)光半導體晶粒或晶圓上。其中，液體980的高度高于發(fā)光半導體晶?；蚓A，且高度是足以使這些熒光粉粒均勻沉降于發(fā)光半導體晶粒或晶圓上。在本實施例中，液體的高度為2mm以上或為發(fā)光半導體晶粒或晶圓高度的3倍以上。
烘干步驟于本實例中，上述液體可通過烘干的步驟移除，其中，此烘干的步驟是包括以烘干溫度移除液體980，其中烘干溫度所導致的液體攪動狀態(tài)，是被控制在不影響沉降于這些發(fā)光半導體晶?；蚓A上的熒光粉粒。
而烘干溫度一般為室溫以上，本實施例是選擇50至300度之間的范圍，以酒精為例，烘干溫度可以選擇接近80度，此外，烘干的步驟亦可以選擇不同階段的烘干溫度，例如以第一及第二階段的高低不同烘干溫度來移除該液體，此外，在實施該烘干的步驟前，本實施例還包括部份移除液體的步驟。而部份移除液體的步驟則包括放流或抽取該液體的步驟。
請再參閱圖6A，本實施例公開的發(fā)光裝置的制造方法，是以發(fā)光半導體晶圓為例，其包括光徑區(qū)OP及非光徑區(qū)NOP。本實施例主要是由多顆熒光粉粒與液體混合；其次，使這些熒光粉粒沉降于發(fā)光半導體晶圓的光徑區(qū)OP及非光徑區(qū)NOP；而當液體被移除后，這些熒光粉粒會結(jié)塊成一層發(fā)光粉粒層；另外，請參閱圖6A，本實施例是另形成第一保護層140以保護發(fā)光半導體晶圓的光徑區(qū)OP上的發(fā)光粉粒層130；如此，可以在清洗或去除位于發(fā)光半導體晶圓的非光徑區(qū)NOP上的發(fā)光粉粒層時，保護發(fā)光半導體晶圓的光徑區(qū)OP上的發(fā)光粉粒層。而當位于發(fā)光半導體晶圓的非光徑區(qū)上的發(fā)光粉粒層被予以去除后，可以另形成第二保護層150，其至少覆蓋第一保護層及發(fā)光粉粒層。
以下說明通過發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)制作發(fā)光二極管的實施例。
發(fā)光二極管的制造方法首先將熒光粉置于液體中，此熒光粉的比重必須大于此液體且較佳不溶或難溶于此液體中，且熒光粉在此液體中必須具有安定性且不起化學反應；接著利用攪拌子(stir bar)或超音波震蕩器等工具或儀器使熒光粉與液體均勻混合，以形成分散液。此熒光粉可為硫化物熒光粉或非硫化物熒光粉；其中硫化物熒光粉表面尚可包覆一層包覆膜，如有機聚合物包覆膜，以阻隔外界環(huán)境如水氣與氧氣等對硫化物熒光粉的影響，使硫化物熒光粉維持穩(wěn)定狀態(tài)；而非硫化物熒光粉可為釔鋁石榴石(yttrium aluminumgarnet，簡稱YAG)熒光粉、鋱鋁石榴石(terbium aluminumgarnet，簡稱TAG)熒光粉等常見用于發(fā)光二極管中的熒光粉，或是任何其它可用的熒光粉。
將一個基材置于上述分散液中靜置一段時間，此分散液的液面必須高于基材表面，且至少要比基材表面高10μm以上。接著再利用自然的重力因素使混合液中的熒光粉直接淀積在基材上，故此熒光粉的比重必須大于此液體，否則無法進行淀積行為；熒光粉的粒徑較佳為0.1-100μm，由于此制造方法是利用重力使熒光粉直接淀積在基材上，所以若熒光粉的粒徑過小，淀積時間會過長，使產(chǎn)能降低，此外，若熒光粉的粒徑太大，可能會造成最后所形成的發(fā)光粉粒層均勻度太差的結(jié)果；此外，為使淀積時間與最后所形成的發(fā)光粉粒層的厚度在一定標準內(nèi)，此熒光粉占液體的濃度約為0.001-1g/ml，較佳為0.01-0.15g/ml，若濃度過高，會使熒光粉產(chǎn)生浪費或是使最后所形成的發(fā)光粉粒層過厚，若濃度過低，則會使淀積時間過長且最后所形成的發(fā)光粉粒層過薄。
最后將上述系統(tǒng)中的液體移除，如利用烘干、抽取與/或放流等方式將液體移除，以形成發(fā)光粉粒層于基材上。上述將液體移除的方式以不會對發(fā)光粉粒層產(chǎn)生擾動作用為準，否則將無法形成理想的發(fā)光粉粒層，而其中該烘干步驟的溫度約為攝氏50-300度，若烘干溫度太低，會使烘干時間過長或是無法烘干，這會導致產(chǎn)能下降；若烘干溫度過高，不但會使基材或熒光粉產(chǎn)生變質(zhì)，產(chǎn)生品質(zhì)不良的發(fā)光粉粒層而使良率下降，還會因為激烈的沸騰現(xiàn)象而使熒光粉的分散液被攪動而無法得到理想的發(fā)光粉粒層。此烘干步驟是要將熒光粉中的液體移除，當液體移除時，熒光粉體間的空隙就會減少，且通過熒光粉體間的范得華力使彼此更加密合，而形成緊密不易剝落的熒光粉體層。此外，此烘干步驟可包括第一烘干步驟與第二烘干步驟，在第一烘干步驟中，使用較低的溫度使液體慢慢揮發(fā)，此溫度較佳小于所使用的液體的沸點，以避免液體的快速揮發(fā)使發(fā)光粉粒層的表面產(chǎn)生孔洞，待一段時間后，再進行較高溫的烘干步驟，以使熒光粉狀膜中的液體完全揮發(fā)，且此溫度較佳小于攝氏300度，以免使基材或熒光粉產(chǎn)生變質(zhì)。
此外，尚可在發(fā)光粉粒層上再形成一個保護層，以對此發(fā)光粉粒層形成更好的保護；此保護層可為有機高分子材料，并可以涂布等方式形成于發(fā)光粉粒層上。
在上述的制造方法中，若熒光粉溶于液體里時，必然無法在基材上淀積成薄膜，或是需要加入過量的熒光粉，以使混合液呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)時才可進行本發(fā)明的制造方法，而添加過量熒光粉的舉動即是造成不必要的浪費，使制造成本也增加；此外，若熒光粉在液體中不安定，甚至有化學反應產(chǎn)生時，會造成熒光粉的變質(zhì)甚至分解，這也會導致本法無法實行，所以所使用的液體最好要與熒光粉不溶、難溶、安定且不起化學作用。其中該液體可為水、醇類或、酮類或醚類，如醇類可為乙醇、酮類為丙酮、醚類可為乙醚。
此外，在上述的制造方法中所述的基材可為發(fā)光二極管晶?；蚴前l(fā)光二極管晶粒中的任一層，換句話說，上述的發(fā)光粉粒層可形成在發(fā)光二極管晶粒中的任一表面。
以下分別提供以水及酒精為液體的實施例實施例1首先將由日亞公司所生產(chǎn)的釔鋁石榴石(yttrium aluminumgarnet，簡稱YAG)熒光粉與純水利用超音波震蕩器混合均勻，形成釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉的分散液；接著將所生產(chǎn)的氮化鎵(GaN)晶粒置入此釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)分散液中靜置約20分鐘，以使分散液中的釔鋁石榴石(yttrium aluminumgarnet，簡稱YAG)熒光粉緩慢淀積于此氮化鎵(GaN)晶粒表面，此時釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)分散液的液面高于氮化鎵(GaN)晶粒，以在氮化鎵(GaN)晶粒表面形成一層均勻的釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉粒分布；接著在烘干溫度50度下進行第一烘干步驟，以使大部分的水揮發(fā)且不使沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生，以免破壞已沉積的釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉粒分布；接下來在200度下進行第二烘干步驟，使釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉粒中的水完全揮發(fā)而凝結(jié)成塊，形成對氮化鎵(GaN)晶粒具有附著力的發(fā)光粉粒層。
實施例2首先將由日亞公司所生產(chǎn)的釔鋁石榴石(yttrium aluminumgarnet，簡稱YAG)熒光粉與酒精利用超音波震蕩器混合均勻，形成釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉的分散液；接著將氮化鎵(GaN)晶粒至入此釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)分散液中靜置約20分鐘，以使分散液中的釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉緩慢淀積于此氮化鎵(GaN)晶粒表面，此時釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)分散液的液面高于氮化鎵(GaN)晶粒，以在氮化鎵(GaN)晶粒表面形成一層均勻的釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉粒分布；接著在烘干溫度接近80度下進行第一烘干步驟，以使大部分的酒精揮發(fā)；接下來在烘干溫度150度下進行第二烘干步驟，使釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)熒光粉粒中的酒精完全揮發(fā)而凝結(jié)成塊，形成對氮化鎵(GaN)晶粒具有附著力的發(fā)光粉粒層。；在上述將酒精移除的步驟中，尚可搭配真空系統(tǒng)將酒精移除，以使酒精的移除速率增加。
測量結(jié)果與討論分別利用5顆本發(fā)明與已知的制造方法來制造白光發(fā)光二極管來進行測量，其中的發(fā)光二極管晶粒為臺灣廣鎵公司所生產(chǎn)的氮化鎵(GaN)、而熒光粉為日亞公司所生產(chǎn)的釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，簡稱YAG)；接下來對這些白光發(fā)光二極管作亮度與CIE色度坐標的測量，其發(fā)光驅(qū)動條件如下(mcd為微燭光)(發(fā)光驅(qū)動條件一)激發(fā)波長460-465nm功率40-50mcd電壓3.2-3.3V(發(fā)光驅(qū)動條件二)激發(fā)波長470-475nm功率40-50mcd電壓3.2-3.3V下列是利用上述的發(fā)光驅(qū)動條件對本發(fā)明與已知的發(fā)光二極管所做的測量結(jié)果，其中表1為其CIE色度坐標、表2為亮度表1CIE色度坐標測量結(jié)果

表2亮度測量結(jié)果

由上列測量結(jié)果可知，本發(fā)明的發(fā)光二極管不但亮度較亮且CIE色度坐標也落在白光范圍中，此外，本發(fā)明的發(fā)光二極管利用長波長(能量較小)激發(fā)后所發(fā)出的光強度與已知的發(fā)光二極管利用短波長(能量較大)激發(fā)后所發(fā)出的光強度相近，表示本發(fā)明的發(fā)光二極管的光電轉(zhuǎn)換效率較好。
雖然本發(fā)明已公開較佳實施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
符號說明10電極 120晶粒11承座 130發(fā)光粉粒層12、30發(fā)光二極管晶粒 132發(fā)光粉粒層的主要部分13包覆材 130a薄膜14熒光粉 140、150保護層15封裝材 OP 光徑區(qū)20基材 NOP非光徑區(qū)
21、35發(fā)光粉粒層210模塊本體22保護層200發(fā)光源31基底 L 電路板32多層半導體層 300顯示組件32a第一半導體層 910液體供應裝置32b第二半導體層 920攪拌置33導電層930液體排除裝置40、50有機發(fā)光二極管中封裝裝置 940置入裝置41、51承座 950容器42、52電極 960基材43、53封裝材970發(fā)光粉粒層100發(fā)光半導體裝置 980液體110晶圓
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于包括發(fā)光半導體裝置；以及發(fā)光粉粒層，位于該發(fā)光半導體裝置所放出的光徑上，其中該發(fā)光粉粒層的至少一部份是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該發(fā)光粉粒層包括多個發(fā)光粉粒，且該些發(fā)光粉粒是通過相互分子吸引力凝結(jié)成塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于該些發(fā)光粉粒包括熒光粉。
4.一種發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于包括提供發(fā)光半導體晶?；蚓A；多顆發(fā)光粉粒與一不含粘著劑的液體相混合；上述發(fā)光粉粒位于該發(fā)光半導體晶?；蚓A所放出的光徑上；及移除該液體將這些發(fā)光粉粒結(jié)塊成一發(fā)光粉粒層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于該液體為不含環(huán)氧樹脂或粘膠的水或揮發(fā)性溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于該揮發(fā)性溶劑包括醚類醇類或酮類的群組。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于該發(fā)光半導體晶?；蚓A是被置入一容器中，該容器并容納有該液體，且該些發(fā)光粉粒是分散于該液體中形成一混合液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于包括靜置該混合液一段時間，將上述混合液中的發(fā)光粉粒沉降于該發(fā)光半導體晶?；蚓A上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，該液體是通過烘干的步驟移除，該烘干的步驟是包括以一烘干溫度移除該液體，其中該烘干溫度所導致的液體攪動狀態(tài)，是被控制在不影響沉降于該些發(fā)光半導體晶粒或晶圓上的發(fā)光粉粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于該發(fā)光半導體為發(fā)光二極管。
11.一種發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于包括均勻分散多顆發(fā)光粉粒于一不含粘著劑的液體中形成混合液；將一基材在上述混合液中靜置一段時間，直至該些發(fā)光粉粒沉降于該基材上；以及移除上述液體，則上述發(fā)光粉粒凝結(jié)成塊并附著于上述基材上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于該些發(fā)光粉粒的比重大于該液體。
13.一種發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)，其特征在于包括容器；置入裝置，將基材置入該容器內(nèi)；液體供應裝置，將不含粘著劑的液體注入該容器內(nèi)，其中該液體的高度高于該基材；攪拌裝置，均勻分散多顆發(fā)光粉粒于該液體中形成混合液；及液體排除裝置，在發(fā)光粉粒均勻沉降于該基材上后移除該液體，發(fā)光粉粒凝結(jié)成塊并附著于上述基材上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置及其制造方法、制造系統(tǒng)、封裝裝置和發(fā)光源、背光模塊以及顯示裝置；該發(fā)光裝置，包括發(fā)光半導體裝置；以及位于該發(fā)光半導體裝置所放出的光徑上的發(fā)光粉粒層，其中該發(fā)光粉粒層的至少一部分是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。該制造方法包括提供有基材的混合液；靜置一段時間后移除液體使熒光粉粒的間距縮小而凝結(jié)成塊，形成不含粘合劑的熒光粉狀層于基材上。還提供一種發(fā)光裝置的制造系統(tǒng)包括容器，置入裝置，液體供應裝置，攪拌裝置及液體排除裝置。本發(fā)明使整個發(fā)光裝置具有更高的發(fā)光效率，可提高發(fā)光半導體裝置的制造速度。
文檔編號H01L33/00GK1691359SQ20051000860
公開日2005年11月2日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者鄭為元, 吳裕朝 申請人:弘元科技有限公司