發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種發(fā)光元件結(jié)構(gòu)。其包含：發(fā)光單元，用于發(fā)出光線；封裝單元，用于包覆該發(fā)光單元；透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該封裝單元上；以及第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)，形成于該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)上，其中該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的多數(shù)孔形成周期性圖案，且該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的相鄰兩孔中心的間的距離小于λ/n，λ表示該發(fā)光單元發(fā)出的光線通過(guò)該封裝單元后的波長(zhǎng)，n表示該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的折射率。通過(guò)以上方式，本實(shí)用新型利用透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)減少發(fā)光單元發(fā)出的光線被全反射的機(jī)會(huì)，增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的光取出效率，透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)還可增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的光發(fā)散角度，以進(jìn)一步改善發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的照明效率。
【專利說(shuō)明】發(fā)光元件結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種可增加光取出率及光發(fā)散角的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于發(fā)光二極體(light emitting device, LED)具有壽命長(zhǎng)、體積小及耗電量低等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)光二極體已被廣泛地應(yīng)用于各種照明裝置及顯示裝置中。一般而言，發(fā)光二極體的結(jié)構(gòu)通常包含發(fā)光單元以及封裝單元。發(fā)光單元的發(fā)光二極體晶粒用于發(fā)出光線。封裝單元用于包覆發(fā)光單元，且封裝單元通常包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子，用于轉(zhuǎn)換發(fā)光單元發(fā)出光線的波長(zhǎng)。
[0003]然而，在現(xiàn)有的發(fā)光二極體中，封裝單元的折射率和空氣折射率之間的差異較大，進(jìn)而使得發(fā)光單元發(fā)出的部分光線被封裝單元及空氣之間的介面全反射，因而使得現(xiàn)有的發(fā)光二極體的光取出率較差。再者現(xiàn)有的發(fā)光二極體的光發(fā)散角較小，進(jìn)而降低發(fā)光二極體的照明效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種可增加光取出率及光發(fā)散角的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
[0005]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)包含:發(fā)光單元，用于發(fā)出光線；封裝單元，用于包覆該發(fā)光單元；透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該封裝單元上；以及第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)，形成于該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)上，其中該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的多數(shù)孔形成周期性圖案，且該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的相鄰兩孔中心之間的距離小于λ/η，λ表示該發(fā)光單元發(fā)出的光線通過(guò)該封裝單元后的波長(zhǎng)，η表示該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的折射率。
[0006]其中，該封裝單元包含封裝膠體，以及多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子，分散于該封裝膠體中，用于轉(zhuǎn)換該發(fā)光單元發(fā)出光線的波長(zhǎng)。
[0007]其中,該多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子為熒光粉。
[0008]其中，該多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子為量子點(diǎn)。
[0009]其中，該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)在該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的上表面以蝕刻或沉積方式所形成。
[0010]其中，該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)另包含第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)，形成于該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及該封裝單元之間，其中該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的多數(shù)孔形成周期性圖案，且該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的相鄰兩孔中心之間的距離小于λ/m，λ表示該發(fā)光單元發(fā)出的光線通過(guò)該封裝單元后的波長(zhǎng)，m表示該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的折射率。
[0011]其中，該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)在該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的下表面以蝕刻或沉積方式所形成。
[0012]其中，該發(fā)光單元為發(fā)光二極體晶粒。
[0013]通過(guò)上述方案，本實(shí)用新型的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)利用透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)減少發(fā)光單元發(fā)出的光線被全反射的機(jī)會(huì)，以增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的光取出效率。再者，本實(shí)用新型的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)可增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的光發(fā)散角度，以進(jìn)一步改善發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的照明效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]請(qǐng)參考圖1，圖1是本實(shí)用新型發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100包含發(fā)光單元110，封裝單元120，透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130以及第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140。發(fā)光單元110用于發(fā)出光線，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，發(fā)光單元110為發(fā)光二極體晶粒，但本實(shí)用新型不以此為限。封裝單元120用于包覆發(fā)光單元110，以提供保護(hù)。透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130設(shè)置于封裝單元120上，一般而言，透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的材質(zhì)可以是玻璃、硅或其他適當(dāng)材質(zhì)，且透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的折射率約1.5，介于封裝單元120的折射率(約1.6)及空氣的折射率(約I)之間，由于透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的折射率接近封裝單元120的折射率，因此當(dāng)發(fā)光單元110發(fā)出的光線經(jīng)由封裝單元120到達(dá)透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130時(shí)，光線被透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130及封裝單元120之間的介面Fl全反射的機(jī)會(huì)較少，進(jìn)而增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100的光取出率。再者，透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130還可以進(jìn)一步增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100的光發(fā)散角度。
[0018]第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140形成于透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130上。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140在透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的上表面以蝕刻方式所形成，但在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140也可以在透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的上表面以沉積或其他適當(dāng)加工方式(例如激光加工)所形成。由于第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的多數(shù)孔142填滿空氣，第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140包含玻璃及空氣兩種材質(zhì)，因此第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的折射率介于透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的折射率及空氣的折射率之間，也就是說(shuō)，第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的折射率介于I及1.5之間。由于第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的折射率介于透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的折射率及空氣的折射率之間，光線經(jīng)由透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130及第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140到達(dá)空氣時(shí)的折射率是漸變的，因此當(dāng)發(fā)光單元110發(fā)出的光線經(jīng)由透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130到達(dá)第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140時(shí)，光線被第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140及透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130之間的介面F2全反射的機(jī)會(huì)較少。相似地，當(dāng)發(fā)光單元110發(fā)出的光線經(jīng)由第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140到達(dá)空氣時(shí)，光線被空氣及第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140之間的介面F3全反射的機(jī)會(huì)也會(huì)較少，因此第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140可以進(jìn)一步增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100的光取出率。
[0019]請(qǐng)參考圖2，圖2是本實(shí)用新型第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2所示，第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的多數(shù)孔142形成周期性圖案，且第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)142的相鄰兩孔中心之間的距離d小于λ /η, λ表示發(fā)光單元110發(fā)出的光線通過(guò)封裝單元120后的波長(zhǎng)，η表示第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的折射率，如此可以避免光線通過(guò)第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140時(shí)產(chǎn)生干涉或繞射。另一方面，在第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的多數(shù)孔142形成的周期性圖案中，相鄰兩孔中心之間的距離不一定是固定值，其也可以是規(guī)則性變化。
[0020]另外，在上述實(shí)施例中，封裝單元120包含封裝膠體122以及多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子124分散于封裝膠體122中。多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子124用于轉(zhuǎn)換發(fā)光單元110發(fā)出光線的波長(zhǎng)。舉例來(lái)說(shuō)，多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子124可以是熒光粉或量子點(diǎn)，且可以視設(shè)計(jì)需求將發(fā)光單元110發(fā)出光線的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為預(yù)定波長(zhǎng)。但在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，封裝單元120不一定要包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子124，封裝單元120也可以只包含封裝膠體122用于保護(hù)發(fā)光單元110，如此發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100發(fā)出光線的波長(zhǎng)等于發(fā)光單元110發(fā)出光線的波長(zhǎng)。
[0021]請(qǐng)參考圖3，圖3是本實(shí)用新型發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的示意圖。如圖3所示，本實(shí)用新型的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100’除了包含發(fā)光單元110，封裝單元120，透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130以及第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140之外，發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100’另包含第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150，其形成于透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130及封裝單元120之間。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150在透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的下表面以蝕刻方式所形成，但在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150也可以在透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的下表面以沉積或其他適當(dāng)加工方式(例如激光加工)所形成。由于第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的多數(shù)孔152被封裝單元120填滿，因此第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的折射率介于透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的折射率及封裝單元120的折射率之間，也就是說(shuō)，第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的折射率是介于1.5及1.6之間。
[0022]依據(jù)上述配置，由于第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的折射率介于透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130的折射率及封裝單元120的折射率之間，光線經(jīng)過(guò)封裝單元120、第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150及透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130時(shí)的折射率是漸變的，因此當(dāng)發(fā)光單元110發(fā)出的光線經(jīng)由封裝單元120到達(dá)第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150時(shí)，光線被第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150及封裝單元120的間的介面F4全反射的機(jī)會(huì)較少。相似地，當(dāng)發(fā)光單元110發(fā)出的光線經(jīng)由第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150到達(dá)透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130時(shí)，光線被透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130及第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的間的介面F5全反射的機(jī)會(huì)也會(huì)較少，因此第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150可以減少透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)130及封裝單元120之間光線被全反射的機(jī)會(huì)，以進(jìn)一步增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)100’的光取出率。
[0023]再者，相似于第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140，第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的多數(shù)孔152也形成周期性圖案，且第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的相鄰兩孔中心之間的距離小于λ/m，λ表示發(fā)光單元110發(fā)出的光線通過(guò)封裝單元120后的波長(zhǎng)，m表示第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的折射率，如此可以避免光線通過(guò)第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150時(shí)產(chǎn)生干涉或繞射。
[0024]另外，在本實(shí)用新型發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中，當(dāng)封裝單元120包含多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子124時(shí)，多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子124為量子點(diǎn)，且量子點(diǎn)可以填充于第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的多數(shù)孔152內(nèi)。
[0025]另一方面，在第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的多數(shù)孔152形成的周期性圖案中，相鄰兩孔中心之間的距離不一定是固定值，其也可以是規(guī)則性變化。且第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)150的周期性圖案不一定要相同于第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)140的周期性圖案。
[0026]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型發(fā)光元件結(jié)構(gòu)利用透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)減少發(fā)光單元發(fā)出的光線被全反射的機(jī)會(huì)，以增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的光取出效率。再者，本實(shí)用新型發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)可增加發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的光發(fā)散角度，以進(jìn)一步改善發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的照明效率。
[0027]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含: 發(fā)光單元，用于發(fā)出光線； 封裝單元，用于包覆該發(fā)光單元； 透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，設(shè)置于該封裝單元上； 第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)，形成于該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)上，其中該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的多數(shù)孔形成周期性圖案，且該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的相鄰兩孔中心之間的距離小于λ/η，λ表示該發(fā)光單元發(fā)出的光線通過(guò)該封裝單元后的波長(zhǎng)，η表示該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該封裝單元包含: 封裝膠體； 多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子，分散于該封裝膠體中，用于轉(zhuǎn)換該發(fā)光單元發(fā)出光線的波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子為為熒光粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該多數(shù)個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換粒子為量子點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)在該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的上表面以蝕刻或沉積方式所形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該發(fā)光元件結(jié)構(gòu)還包含: 第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)，形成于該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)及該封裝單元之間，其中該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的多數(shù)孔形成周期性圖案，且該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的相鄰兩孔中心之間的距離小于λ/m，λ表示該發(fā)光單元發(fā)出的光線通過(guò)該封裝單元后的波長(zhǎng)，m表示該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)的折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第二周期性次波長(zhǎng)微結(jié)構(gòu)在該透明導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的下表面以蝕刻或沉積方式所形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件結(jié)構(gòu)，其特征在于，該發(fā)光單元為發(fā)光二極體晶粒。
【文檔編號(hào)】H01L33/48GK204167357SQ201420660865
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】丁紹瀅, 黃冠杰, 黃靖恩, 黃逸儒 申請(qǐng)人:新世紀(jì)光電股份有限公司