專利名稱：發(fā)光系統(tǒng)、發(fā)光裝置及其形成方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種發(fā)光系統(tǒng)、發(fā)光裝置及其形成方法，且特別有關于一種具有發(fā)光二極管的發(fā)光系統(tǒng)、發(fā)光裝置及其形成方法。
背景技術：
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)光原理如下施加一電壓于二極管上，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；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)。
然而，目前使用發(fā)光二極管的發(fā)光裝置由于有可能發(fā)生側(cè)部漏光的現(xiàn)象，例如藍光，因此可能有色偏的問題，而散熱效率也有待提升。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置或發(fā)光單元，包括一基板；至少一晶片，置于基板上；一環(huán)形結(jié)構(gòu)(enclosedstructure)，置于基板上且環(huán)繞晶片，其中環(huán)形結(jié)構(gòu)用于調(diào)整來自晶片所發(fā)出光線的方向；及一保護層，至少覆蓋該熒光粉粒層，且該保護層的高度不高于該環(huán)形結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該保護層為一平坦化層。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該保護層更覆蓋該晶片及延伸至該環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)壁。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該保護層的高度為該環(huán)形結(jié)構(gòu)高度的2/3、1/2或兩者之間。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該環(huán)形結(jié)構(gòu)包括一塑膠本體，及一反光材料層，形成于該塑膠本體表面。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該環(huán)形結(jié)構(gòu)由具有反光面的金屬材料制成。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁為一平坦表面或圓弧面，且剖面為一梯形或三角形。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，更包括一透鏡，其覆蓋該基板、晶片、保護層及環(huán)形結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該透鏡與該保護層之間更包括一填充層，其與該保護層的折射率實質(zhì)相同。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該熒光粉粒層包括多個熒光粉粒，且至少一部分是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，該保護層的一部分是自該熒光粉粒層的表面滲透進入一既定深度。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，保護層亦可延伸至環(huán)形結(jié)構(gòu)側(cè)壁以增加附著力。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置，由于環(huán)形結(jié)構(gòu)可用來調(diào)整晶片所發(fā)出光線的方向，例如遮蔽、反射、收集、或聚焦，因此可以解決晶片側(cè)部的漏藍光現(xiàn)象，并改善光線色偏的問題。
環(huán)形結(jié)構(gòu)一般可為塑膠材料制成，表面則可選擇電鍍一層鉻、鎳、銀、氟化鋅、或硫化鎂等反光材料。
此外，由于環(huán)形結(jié)構(gòu)與晶片設置在同一面，因此如果選擇散熱特性較佳的材質(zhì)，例如金屬材料制成，則可以提高散熱效率。
在另一較佳實施例中，發(fā)光裝置可更包括一置于基板下方的散熱座，可以與環(huán)形結(jié)構(gòu)達到雙重散熱的效果，其中此散熱座可以由金屬材料組成。
本發(fā)明另提供一種發(fā)光系統(tǒng)，包括多個發(fā)光單元；以及一框架(frame)，用于連接該些發(fā)光單元，其中每一個發(fā)光單元包括一基板；一或多個晶片，置于基板上方；一環(huán)形結(jié)構(gòu)，置于基板上且環(huán)繞此一或多個晶片，其中環(huán)形結(jié)構(gòu)用于調(diào)整晶片所發(fā)出光線的方向；及一保護層，至少覆蓋此一或多個晶片，且保護層的高度不高于環(huán)形結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的發(fā)光系統(tǒng)，該環(huán)形結(jié)構(gòu)所圍成的區(qū)域是為正方形、長方形、圓形或多邊形，且該些發(fā)光單元的排列方式包括串聯(lián)、并聯(lián)、同心圓或渦卷式排列。
本發(fā)明所述的發(fā)光系統(tǒng)，該些發(fā)光單元的各基板間包括一隔離間隙以避免熱累積。
本發(fā)明所述的發(fā)光系統(tǒng)，該熒光粉粒層包括多個熒光粉粒，且至少一部分是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。
本發(fā)明所述的發(fā)光系統(tǒng)，該保護層的一部分是自該熒光粉粒層的表面滲透進入一既定深度。
本發(fā)明還提供一種發(fā)光裝置的制造方法，包括提供一基板，其中基板上方具有至少一晶片；提供一環(huán)形結(jié)構(gòu)，置于該基板上且環(huán)繞晶片；使多顆熒光粉粒與一不含粘著劑的液體混合形成混合液；使基板處于上述混合液中以使熒光粉粒沉降于基板上；及移除液體并取出該基板，其中該些熒光粉粒結(jié)塊成一熒光粉粒層并至少附著于上述環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的晶片上；及形成一保護層以覆蓋此晶片。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置的制造方法，移除該液體的方法包括使用一第一移除步驟，以移除位于該環(huán)形結(jié)構(gòu)外的混合液，留下位于該環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的混合液；及使用一第二移除步驟，移除位于該環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的混合液的液體，使該些熒光粉粒結(jié)塊成一熒光粉粒層并附著于上述環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的晶片及基板上。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置的制造方法，該熒光粉粒層包括多個熒光粉粒，且至少一部分是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。
本發(fā)明所述的發(fā)光裝置的制造方法，該保護層的一部分是自該熒光粉粒層的表面滲透進入一既定深度。
其中，本發(fā)明中，所述保護層是一個平坦化層，而其高度則可選擇不高于環(huán)形結(jié)構(gòu)，原則上保護層略高于該熒光粉粒層即可，例如在較低的高度如環(huán)形結(jié)構(gòu)的三分之二、二分之一或其間的高度，以提供一定的保護能力，同時可以避免保護層厚度過厚而影響發(fā)光效率及降低散熱效果，但本發(fā)明并不限于此，其高度只需足以覆蓋晶片以避免刮傷發(fā)光粉粒層即可。
一般而言，保護層的材料可以選擇軟質(zhì)的高分子材料，如此，可以通過其彈性抵消晶片發(fā)光時所產(chǎn)生的熱應力，因而保護晶片和所連接的金屬導線。保護層的一部分也有可能自熒光粉粒層的表面滲透進入一既定深度而增加其表面粘著力，本實施例則以硅膠為例。
此外，可以在上述發(fā)光裝置或發(fā)光單元上選擇性覆蓋一透鏡，例如是由環(huán)氧樹脂或聚乙烯(PE)塑膠材料制成，而在透鏡與保護層之間則可選擇性填充與保護層的折射率相同的材料，例如硅膠。
在此說明書中，所謂“環(huán)形結(jié)構(gòu)”是泛指一封閉結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，雖列舉長方形、正方形、或圓形的環(huán)形結(jié)構(gòu)所圍成的區(qū)域作為說明，但是并非用以限定本發(fā)明的范圍；在其他實施例中，此環(huán)形結(jié)構(gòu)所圍成的區(qū)域也可以是其它任意形狀，例如配合背光模組的空間制造適當?shù)拈L條狀環(huán)形結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明使用的環(huán)形結(jié)構(gòu)，除了可以聚集來自該些晶片側(cè)壁所發(fā)出的光線外，更有避免熱量囤積(heat sink)產(chǎn)生的功能。也就是說，通過環(huán)形結(jié)構(gòu)的各種排列方式，例如是并聯(lián)排列、串聯(lián)排列、或同心圓排列，并將該些晶片分置于不同環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)，以避免晶片集中配置所造成的熱量囤積。尤其是，每一個發(fā)光單元是各自獨立，也就是說各發(fā)光單元彼此間并非由基板連結(jié)，而是切割基板形成隔離間隙，以避免熱累積，再通過框架個別連結(jié)以構(gòu)成一發(fā)光系統(tǒng)。而在另一實施例中，則可再利用配置于個別發(fā)光單元基板下方的散熱座散熱，而達到所謂“二重散熱”的效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明所使用的環(huán)形結(jié)構(gòu)，亦改善了一般沉淀法的問題。也就是說，當熒光粉粒沉降于基板后會被環(huán)形結(jié)構(gòu)分開成內(nèi)外兩區(qū)，因此可以容易的移除在外區(qū)的混合液，并只有部分的混合液留在環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)區(qū)，由于此部分的混合液遠少于原有的混合液，因此，透過烘干方式可以更快的形成熒光粉粒層并附著于環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的晶片上，如此一來，也提升了制程效率。


圖1A是繪示本發(fā)明第一實施例的發(fā)光裝置；圖1B至圖1E是繪示本發(fā)明第一實施例的發(fā)光裝置的散熱座的變形例；圖2A是繪示圖1A的俯視圖；圖2B是繪示圖1A的晶片陣列的俯視圖；圖3是繪示圖1A所示的環(huán)形結(jié)構(gòu)的變形例；圖4是繪示本發(fā)明第二實施例的發(fā)光系統(tǒng)；圖5是繪示本發(fā)明第三實施例的發(fā)光系統(tǒng)；圖6是繪示本發(fā)明第四實施例的發(fā)光系統(tǒng)；圖7是繪示本發(fā)明第五實施例的發(fā)光系統(tǒng)；圖8是繪示本發(fā)明第六實施例的發(fā)光系統(tǒng)。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下在本發(fā)明的下列實施例中，主要分別說明發(fā)光系統(tǒng)、環(huán)形結(jié)構(gòu)的排列方式、具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置與散熱座的組合、以及環(huán)形結(jié)構(gòu)在沉淀法的應用，但是此些實施例僅用于說明本發(fā)明而非用以限定本發(fā)明的范圍。
第一實施例圖1A是繪示本發(fā)明第一較佳實施例的具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置或發(fā)光單元。圖2A是繪示圖1A的俯視圖。圖2B是繪示圖1A的晶片陣列的俯視圖。圖3是繪示圖1A所示的環(huán)形結(jié)構(gòu)的變形例。
如圖1A所示，發(fā)光裝置或發(fā)光單元100包括一散熱座112，一般是由金屬構(gòu)成。一置于散熱座112上方的基板102及置于基板102上方的單一晶片或多個晶片，在此是以晶片陣列104為例。以及置于晶片陣列104上方的發(fā)光粉粒層，例如是熒光粉粒層106。在一較佳實施例中，發(fā)光裝置可選擇用以覆蓋熒光粉粒層106的保護層108，及一置于基板102上的環(huán)形結(jié)構(gòu)110。此外，在本例中，環(huán)形結(jié)構(gòu)110可以通過絕緣膠而附著于基板102上；且環(huán)形結(jié)構(gòu)110為一封閉結(jié)構(gòu)。而在此實施例以及后述的實施例中，晶片陣列104、熒光粉粒層106以及保護層108皆位于環(huán)形結(jié)構(gòu)110內(nèi)。在此實施例中，發(fā)光單元100即可構(gòu)成一個發(fā)光系統(tǒng)，且環(huán)形結(jié)構(gòu)110所圍成的區(qū)域為正方形，如圖2A所示。請?zhí)貏e參考圖2B，熒光粉粒層106下方的晶片陣列104的配置是如圖所示，其由環(huán)形結(jié)構(gòu)110所圍繞。
在一較佳實施例中，保護層108亦可延伸至環(huán)形結(jié)構(gòu)110側(cè)壁以增加附著力。
一般而言，保護層的材料可以選擇軟質(zhì)的高分子材料，如此，可以通過其彈性抵消晶片發(fā)光時所產(chǎn)生的熱應力，因而保護晶片和所連接的金屬導線，此外，保護層的一部分有可能自熒光粉粒層106的表面滲透進入一既定深度而增加其表面粘著力，其中本實施例是以硅膠為例。
在另一較佳實施例中，由于環(huán)形結(jié)構(gòu)110可用來調(diào)整來自晶片104所發(fā)出光線的方向，例如遮蔽、反射、收集或聚焦，因此可以解決晶片104側(cè)部的漏藍光現(xiàn)象，并改善光線色偏的問題。
環(huán)形結(jié)構(gòu)110一般可為塑膠本體，表面則可形成一反光材料層，例如選擇電鍍一層鉻、鎳、銀、氟化鋅或硫化鎂等反光材料。
其中，由于環(huán)形結(jié)構(gòu)110與晶片104設置在同一面，因此如果選擇散熱特性較佳的材質(zhì)，例如拋光形成具有反光面的金屬材料，則可以提高散熱效率。
此外，可以在上述發(fā)光裝置或發(fā)光單元上選擇性覆蓋一透鏡200，例如是由玻璃、環(huán)氧樹脂或PE塑料制成以覆蓋基板102、晶片104、保護層108和環(huán)形結(jié)構(gòu)110，而在透鏡200與保護層108之間則可選擇性填充與保護層的折射率相同的材料作為填充層150，例如硅膠。
在另一實施例中，環(huán)形結(jié)構(gòu)110的內(nèi)側(cè)壁與基板102表面形成一角度θ，且0°＜θ＜90°，但是以θ＝45°較佳；環(huán)形結(jié)構(gòu)110的材料為金屬，例如是不銹鋼材料；且環(huán)形結(jié)構(gòu)110表面可以選擇一層鍍膜以增加反射效果。其中，在一較佳實施例中，保護層108是一個平坦化層，而其高度則可選擇不高于環(huán)形結(jié)構(gòu)110，原則上保護層略高于熒光粉粒層即可，例如，選擇低于環(huán)形結(jié)構(gòu)的高度如三分之二、二分之一或其間的高度，以提供一定的保護能力，同時可以避免保護層108厚度過厚而影響發(fā)光效率及降低散熱效果，但本發(fā)明并不限于此，其高度只需足以覆蓋晶片104以避免刮傷熒光粉粒層106即可。
尤其是在本例中，熒光粉粒層106內(nèi)的熒光粉粒間并不含膠，因此可以增加發(fā)光效率。其中，晶片陣列104的晶片數(shù)量是依據(jù)需要而決定，例如可以是單顆或多顆；在本例中，此晶片是為發(fā)光二極管。其中，基板102為銅覆基板，但也可使用鋁覆基板或氧化鋁基板。其中，散熱座112的形狀為梯形，但也可是矩形或凹形及其它利于散熱的形狀，如圖1B至圖1E所示；散熱座112的材料如金屬等以具高導熱系數(shù)的材料較佳。
另外，在其它實例中，環(huán)形結(jié)構(gòu)110所圍成的區(qū)域的形狀亦可依據(jù)需要而作適當變更，例如是長方形、圓形或其它形狀等；且環(huán)形結(jié)構(gòu)110本身的形狀也可以做任意變更，例如其剖面形狀可以是梯形、三角形或弧形等，如圖3所示，而環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)壁也可以是平坦表面或圓弧面。在其他實施例中，此環(huán)形結(jié)構(gòu)所圍成的區(qū)域也可以是其它任意形狀，例如配合背光模組的空間制造適當?shù)拈L條狀環(huán)形結(jié)構(gòu)。
此外通過實驗發(fā)現(xiàn)，以不銹鋼材質(zhì)分別制作高度0.2mm和0.3mm、剖面呈45度等邊三角形、而直徑同為1.6公分的環(huán)形結(jié)構(gòu)，并搭配在電路基板上分別設置16顆由熒光粉粒層覆蓋的LED晶片(中國臺灣廣嫁公司514型號14mil晶片)時，發(fā)現(xiàn)由高度0.3mm的環(huán)形結(jié)構(gòu)圍繞的發(fā)光裝置，其亮度比由0.2mm高度的環(huán)形結(jié)構(gòu)圍繞者多出1-3流明，而在覆蓋環(huán)氧樹脂透鏡前后的亮度則沒有差別。
第二實施例圖4是繪示本發(fā)明第二實施例的發(fā)光系統(tǒng)。
如圖4所示，本實施例的發(fā)光系統(tǒng)400的特征在于具有多個圖1A所示的發(fā)光單元100、以及一用于連接該些發(fā)光單元100的框架(frame)410，其余皆與第一實施例類似。也就是說，多個圖1A所示的發(fā)光單元100構(gòu)成本實施例的發(fā)光裝置400。其中，發(fā)光單元100彼此之間具有一適當?shù)拈g隙距離d，且此間隙距離d是依據(jù)每一發(fā)光單元100所發(fā)出的亮度與所產(chǎn)生的熱量而決定。其中，該些發(fā)光單元100的數(shù)量是可依據(jù)需要而決定；且該些發(fā)光單元100的配置可以有各種變化。其中，框架410是由金屬材料所構(gòu)成。
因此根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的環(huán)形結(jié)構(gòu)110，除了可以聚集來自該些晶片側(cè)壁所發(fā)出的光線外，更有避免熱量囤積(heatsink)產(chǎn)生的功能。也就是說，通過環(huán)形結(jié)構(gòu)的各種排列方式，例如是并聯(lián)排列、串聯(lián)排列或同心圓排列，并將該些晶片分置于不同環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)，可以避免晶片集中配置所造成的熱量囤積。尤其是在一發(fā)光系統(tǒng)400中，每一個發(fā)光單元100是各自獨立，也就是說各發(fā)光單元100彼此間并非由整片基板連結(jié)，而是切割基板形成隔離間隙d，再通過框架410個別連結(jié)以構(gòu)成發(fā)光系統(tǒng)，如此可以避免熱累積及達到熱源分散的良好效果。
第三實施例圖5是繪示本發(fā)明第三實施例的發(fā)光系統(tǒng)。
如5圖所示，在本實施例中，除了環(huán)形結(jié)構(gòu)510所圍成的區(qū)域的形狀是長方形之外，其余皆與第一實施例類似，在此不再贅述。根據(jù)用途，可以直接以一個單獨發(fā)光單元500作為發(fā)光系統(tǒng)；亦可以將多個發(fā)光單元500串聯(lián)排列而成一直線形的發(fā)光系統(tǒng)。
第四實施例圖6是繪示本發(fā)明第四實施例的發(fā)光系統(tǒng)。
如6圖所示，在本實施例中，除了發(fā)光單元500為并聯(lián)排列之外，其余皆與第三實施例類似，在此不再贅述。其中，多個發(fā)光單元500并聯(lián)排列而成一發(fā)光系統(tǒng)600，且發(fā)光單元500彼此之間的間隙距離d是依據(jù)每一發(fā)光單元500所發(fā)出的亮度與所產(chǎn)生的熱量而決定。
第五實施例圖7是繪示本發(fā)明第五實施例的發(fā)光系統(tǒng)。
如7圖所示，在本實施例中，除了環(huán)形結(jié)構(gòu)710所圍成的區(qū)域的形狀是多邊形(例如，八邊形)之外，其余皆與第一實施例類似，在此不再贅述。在本實施例中，是直接以一個單獨發(fā)光單元700作為發(fā)光系統(tǒng)。在其它實施例中，環(huán)形結(jié)構(gòu)710所圍成的區(qū)域的形狀也可以是圓形。
第六實施例圖8是繪示本發(fā)明第六實施例的發(fā)光系統(tǒng)。
如8圖所示，在本實施例中，除了發(fā)光單元700為渦卷式(vortex)排列之外，其余皆與第五實施例類似，在此不再贅述。其中，多個發(fā)光單元700以渦卷式(vortex)排列而成一發(fā)光系統(tǒng)800，且發(fā)光單元700彼此之間的間隙距離d是依據(jù)每一發(fā)光單元700所發(fā)出的亮度與所產(chǎn)生的熱量而決定。在其它實施例中，發(fā)光單元700的環(huán)形結(jié)構(gòu)所圍成的區(qū)域的形狀也可以是圓形，且發(fā)光單元700呈同心圓狀排列(圖未顯示)。
值得注意的是，在第一至六實施例中，晶片皆配置于環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)，且晶片數(shù)量是依用途與需要而決定。另外，在第一至六實施例的發(fā)光裝置上方也可以使用封裝材料加以封裝，但是以不封裝為較佳。
第七實施例本實施例提供一種發(fā)光二極管的制造方法，以下雖舉“沉淀法”為例，在此并入申請人的中國專利申請?zhí)?00510008606.0及美國專利申請?zhí)?1/059554作為本發(fā)明參考，但是本發(fā)明的制造方法不以此為限。
請參閱圖1A，本實施例的制造流程包括下列步驟，但其步驟順序可以依據(jù)制程需要進行調(diào)整而不以此為限。
首先，提供一基板102，其中基板102上具有至少一晶片104，例如制作一發(fā)光二極管晶片陣列于一銅覆基板上。其次，提供一環(huán)形結(jié)構(gòu)110，置于該基板102上且環(huán)繞晶片104，例如使用粘膠以固定具有鍍鉻反光面的塑膠環(huán)形結(jié)構(gòu)110于基板102上。
接著使多顆熒光粉粒與一不含粘著劑的液體混合形成混合液，并使基板102處于上述混合液中以使熒光粉粒沉降于基板102上。而一較佳實施例中，可選擇先置入上述基板102于一容器中，然后使多顆熒光粉粒與一不含粘著劑的液體混合形成混合液并導入該容器中，進而讓上述混合液中的熒光粉粒自然沉降于基板102上。
然后，移除液體并取出基板102，其中該些熒光粉粒是結(jié)塊成一熒光粉粒層106并至少附著于上述環(huán)形結(jié)構(gòu)110內(nèi)的晶片104上，及形成一保護層108以至少覆蓋此熒光粉粒層106。
而根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的環(huán)形結(jié)構(gòu)110，是可提高一般沉淀法的效率。也就是說，當熒光粉粒沉降于基板102后會被環(huán)形結(jié)構(gòu)110分開成內(nèi)外兩區(qū)，而在初步移除混合液后，將只有部分的混合液留在環(huán)形結(jié)構(gòu)110的內(nèi)區(qū)，由于此部分的混合液遠少于原有大量的混合液，因此，透過烘干方式可以更快的移除剩余液體而形成熒光粉粒層106并附著于環(huán)形結(jié)構(gòu)110內(nèi)的晶片上，如此一來即可提升制程效率。
以下針對上述制程的一較佳實施例進行詳細說明。首先熒光粉粒的比重是選擇大于此液體且較佳不溶或難溶于此液體中，且熒光粉粒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粒與液體均勻混合，以形成一分散液。熒光粉?？捎蔁晒夥劢M成，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保護層，如有機聚合物保護層，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發(fā)光粉。
其次將一上方具有一環(huán)形結(jié)構(gòu)110的基板102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板表面，且至少要比基板表面高10μm以上。接著再利用自然的重力因素使混合液中的熒光粉粒直接淀積在基板上，故此熒光粉粒的比重必須大于此液體，否則無法進行淀積行為；熒光粉粒的粒徑一般為0.1～100μm，由于此制造方法是利用重力使熒光粉粒直接淀積在基板上，所以若熒光粉粒的粒徑過小，淀積時間會過長，使產(chǎn)能降低，此外，若熒光粉粒的粒徑太大，可能會造成最后所形成的熒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熒光粉粒層的厚度在一定標準內(nèi)，此發(fā)光粉占液體的濃度約為0.001～1g/ml，較佳為0.01～0.15g/m1，若濃度過高，會使發(fā)光粉產(chǎn)生浪費或是使最后所形成的熒光粉粒層過厚，若濃度過低，則會使淀積時間過長且最后所形成的熒光粉粒層過薄。在此淀積過程中，環(huán)形結(jié)構(gòu)可以將沉降的熒光粉粒區(qū)分為內(nèi)外兩區(qū)。其中，在此淀積制程前，環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的基板表面已形成有晶體陣列，例如是發(fā)光二極管陣列。
最后將上述系統(tǒng)中的液體進行初步移除，如利用抽取與/或流放等方式將液體移除，僅留下部分混合液于環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的基板上，接續(xù)利用快速烘干方式形成熒光粉粒層并附著于晶片上或環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的基板上。上述將液體移除的方式以不會對熒光粉粒層產(chǎn)生擾動作用為準，否則將無法形成理想的熒光粉粒層，而其中該烘干步驟的溫度設定，是選擇大于使液體揮發(fā)的溫度，小于使基板如晶體的破壞、或發(fā)光粉產(chǎn)生變質(zhì)的溫度，例如約為攝氏40～300度，其中若烘干溫度太低，則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，不但會使基板或發(fā)光粉產(chǎn)生變質(zhì)，產(chǎn)生品質(zhì)不良的熒光粉粒層而使良率下降，還會因為激烈的沸騰現(xiàn)象而使發(fā)光粉的分散液被攪動而無法得到理想的熒光粉粒層。此烘干步驟是要將發(fā)光粉中的液體移除，當液體移除時，發(fā)光粉體間的空隙就會減少，且通過發(fā)光粉體間的范德華力使彼此更加密合，而形成緊密不易剝落的發(fā)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)使熒光粉粒層的表面產(chǎn)生孔洞，待一段時間后，再進行較高溫的烘干步驟，以使發(fā)光粉狀膜中的液體完全揮發(fā)，另外此烘干溫度較佳可選擇小于攝氏300度，其中此溫度的設定是用以避免基板或發(fā)光粉產(chǎn)生變質(zhì)，并非限定為300度。
此外，尚可在熒光粉粒層106上再形成一保護層108，以對此熒光粉粒層形成更好的保護；此保護層108可為有機高分子材料，并可以涂布等方式形成于熒光粉粒層上，也可延伸至環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)以增加附著力。
在上述的制造方法中，所使用的液體最好要與發(fā)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、酮類或醚類，如醇類可為乙醇、酮類為丙酮、醚類可為乙醚。
雖然本發(fā)明已通過較佳實施例說明如上，但該較佳實施例并非用以限定本發(fā)明。本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應有能力對該較佳實施例做出各種更改和補充，因此本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書的范圍為準。
附圖中符號的簡單說明如下d間距100發(fā)光裝置102基板104晶片陣列106熒光粉粒層108保護層150填充層200透鏡110、510、710環(huán)形結(jié)構(gòu)112散熱座400、500、600、700、800發(fā)光系統(tǒng)410、610、715框架。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置包括一基板；至少一晶片，置于該基板上，該晶片表面包括一熒光粉粒層；一環(huán)形結(jié)構(gòu)，置于該基板上且環(huán)繞該晶片，其中該環(huán)形結(jié)構(gòu)用于調(diào)整該晶片所發(fā)出光線的方向；及一保護層，至少覆蓋該熒光粉粒層，且該保護層的高度不高于該環(huán)形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該保護層為一平坦化層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該保護層更覆蓋該晶片及延伸至該環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該保護層的高度為該環(huán)形結(jié)構(gòu)高度的2/3、1/2或兩者之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該環(huán)形結(jié)構(gòu)用以遮蔽、反射、收集或聚焦該晶片所發(fā)出的光線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該環(huán)形結(jié)構(gòu)包括一塑膠本體，及一反光材料層，形成于該塑膠本體表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該反光材料層為一電鍍層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該環(huán)形結(jié)構(gòu)由具有反光面的金屬材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁為一平坦表面或圓弧面，且剖面為一梯形或三角形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，更包括一透鏡，其覆蓋該基板、晶片、保護層及環(huán)形結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該透鏡與該保護層之間更包括一填充層，其與該保護層的折射率實質(zhì)相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該熒光粉粒層包括多個熒光粉粒，且至少一部分是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該保護層的一部分是自該熒光粉粒層的表面滲透進入一既定深度。
14.一種發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光系統(tǒng)包括多個發(fā)光單元；及一框架，用于連接該發(fā)光單元，其中每一個發(fā)光單元包括一基板；至少一晶片，置于該基板上方，該晶片表面包括一熒光粉粒層；一環(huán)形結(jié)構(gòu)，置于該基板上且環(huán)繞該晶片，其中該環(huán)形結(jié)構(gòu)用于調(diào)整該晶片所發(fā)出光線的方向；及一保護層，至少覆蓋該熒光粉粒層，且該保護層的高度不高于該環(huán)形結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，該環(huán)形結(jié)構(gòu)所圍成的區(qū)域是為正方形、長方形、圓形或多邊形，且該發(fā)光單元的排列方式包括串聯(lián)、并聯(lián)、同心圓或渦卷式排列。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，該發(fā)光單元的各基板間包括一隔離間隙以避免熱累積。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，該熒光粉粒層包括多個熒光粉粒，且至少一部分是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光系統(tǒng)，其特征在于，該保護層的一部分是自該熒光粉粒層的表面滲透進入一既定深度。
19.一種發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，所述發(fā)光裝置的制造方法包括提供一基板，其中該基板上方具有至少一晶片；提供一環(huán)形結(jié)構(gòu)，置于該基板上且環(huán)繞該晶片；使多顆熒光粉粒與一不含粘著劑的液體混合形成混合液；使該基板處于上述混合液中以使熒光粉粒沉降于該基板上；移除該液體使該熒光粉粒結(jié)塊成一熒光粉粒層并至少附著于上述環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的晶片上；及形成一保護層以覆蓋該熒光粉粒層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，移除該液體的方法包括使用一第一移除步驟，以移除位于該環(huán)形結(jié)構(gòu)外的混合液，留下位于該環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的混合液；及使用一第二移除步驟，移除位于該環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的混合液的液體，使該熒光粉粒結(jié)塊成一熒光粉粒層并附著于上述環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)的晶片及基板上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，該熒光粉粒層包括多個熒光粉粒，且至少一部分是凝結(jié)成塊且不含粘著劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，該保護層的一部分是自該熒光粉粒層的表面滲透進入一既定深度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光系統(tǒng)、發(fā)光裝置及其形成方法，所述發(fā)光系統(tǒng)，包括多個發(fā)光單元；以及一框架，用于連接該些發(fā)光單元，其中每一個發(fā)光單元包括一基板；一或多個晶片，置于基板上方；一環(huán)形結(jié)構(gòu)，置于基板上且環(huán)繞此一或多個晶片，其中環(huán)形結(jié)構(gòu)用于調(diào)整來自晶片所發(fā)出的光線的方向；及一保護層，至少覆蓋此一或多個晶片，且保護層的高度不高于環(huán)形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述發(fā)光系統(tǒng)、發(fā)光裝置及其形成方法可以聚集來自該些晶片側(cè)壁所發(fā)出的光線外，更有避免熱量囤積產(chǎn)生的功能。
文檔編號H01L25/075GK1877830SQ20061008700
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者吳裕朝 申請人:吳裕朝