CN107768507A - 发光装置以及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光装置以及其制造方法。该发光装置包含发光元件、波长转换层及光调整层。发光元件包含第一上表面、下表面及位于上表面及下表面之间的侧面。波长转换层包含透明粘合剂及多颗波长转换粒子且包含覆盖第一上表面的第二上表面。光调整层环绕发光元件的侧面且具有第一种组成或第二种组成。第一种组成包含第一接合剂及分散于第一接合剂中的多颗第一扩散粒子。多颗第一扩散粒子相较于光调整层的重量百分比不小于20％。第二种组成包含第二接合剂、分散于第二接合剂中的多颗第二扩散粒子及分散于第二接合剂中的多颗光散射粒子。多颗第二扩散粒子相较于光调整层的重量百分比不小于5％，且多颗光散射粒子相较于光调整层的重量百分比不小于0.4％。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光装置及其制造方法，尤其是涉及一种包含波长转换层以及光调整层的发光装置及其制造方法。
背景技术
固态发光元件中的发光二极管元件(Light-Emitting Diode；LED)具有低耗电量、低发热量、操作寿命长、耐撞击、体积小以及反应速度快等特性，因此广泛应用于各种需要使用发光元件的领域，例如，车辆、家电、及照明灯具等。
要将LED所发出的纯色光，转换成其他颜色的光有数种方式可采用。举例来说，可于LED上覆盖一层波长转换层，例如荧光粉层来达到此目的。荧光粉是一种光致发光的物质，也可说是波长转换材料，它可以吸收LED所发出的第一光线后发出不同于第一光线的第二光线。若第一光线未被完全消耗，残留的第一光线与第二光线互相混合，可形成另一种颜色的混合光。
不过，在不同的视角下，LED所发出的第一光线与被转换的第二光线互相混合的比例若是不同，混合光的色彩或色温分布便会有不均匀的现象产生。
波长转换层形成在LED上的方法之中，可预先在多个LED上同时地覆盖单一个波长转换层，再分离波长转换层以形成数个彼此分离的波长转换层，在分离时产生的误差会造成各别的波长转换层的厚度不均匀，是造成混合光的色彩或色温分布不均匀的原因之一。
此外，在封装后LED尺寸日渐缩小的趋势下，LED与波长转换材料的混光距离变的更小，因此也容易造成混合光的色彩或色温分布不均匀的问题。
发明内容
本发明公开一种发光装置，包含一发光元件、一波长转换层以及一光调整层。发光元件包含一第一上表面、一下表面以及位于上表面及下表面之间的一侧面。波长转换层包含一透明粘合剂及多颗波长转换粒子，且包含覆盖第一上表面的第二上表面。一光调整层环绕发光元件的侧面且具有一第一种组成或一第二种组成。第一种组成包含一第一接合剂以及分散于第一接合剂中的多颗第一扩散粒子。多颗第一扩散粒子相较于光调整层的重量百分比不小于20％。第二种组成包含一第二接合剂、分散于第二接合剂中的多颗第二扩散粒子以及分散于第二接合剂中的多颗光散射粒子。多颗第二扩散粒子相较于光调整层的重量百分比不小于5％，且多颗光散射粒子相较于光调整层的重量百分比不小于0.4％。
附图说明
图1A为本发明一实施例的一种发光装置的剖视图；
图1B为图1A中发光装置的上视图；
图2A至图2F为本发明一实施例的发光装置的制造流程图；
图3A至图3D为本发明另一实施例的发光装置的制造流程图；
图4为本发明另一实施例的发光装置的剖视图；
图5A至图5F为本发明另一实施例的发光装置的制造流程图；
图6为本发明的一实施例中发光装置的视角对色座标标准差的关系图；
图7A为本发明另一实施例的发光装置的剖视图；
图7B为图7A中发光装置的上视图；
图8A至图8E为本发明另一实施例的发光装置的制造流程图；
图9A为本发明另一实施例的发光装置的剖视图；
图9B为图9A中发光装置的上视图；
图10为本发明另一实施例的发光装置的剖视图；
图11为本发明另一实施例的发光装置的剖视图。
符号说明
100、200a、200b、200c、400、500a、500b、500c、700、800a、800b、800c、900、1000、1100：发光装置
102：顶表面
104：底表面
106：侧面
120、220a、220b、220c、420、520a、520b、520c、720、920、1020、1120：发光元件
121：上表面
122、722：承载基板
123：下表面
124、724：发光层
125：侧面
126、126a、126b、226a、226b、226c、426a、426b、726、726a、726b：接触电极
132、134、332a、334a、332b、334b、332c、334c、732、734、932、934、1032、1034、1132、1134：延伸垫
140、240a、240b、240c、440、540a、540b、540c、740、940、1040、1140：波长转换层
142、442：透明粘合剂
144、444：波长转换粒子
150、350、450、750、950、1050、1150：光反射层
160、260’、260、260a、260b、260c、360、460、560’、560、560a、560b、560c、760、960、1060、1160：光调整层
162、462、782：接合剂
164、464：扩散粒子
212、252、512：暂时性基板
214’、214、514’：粘胶层
240’、540’：波长转换片
232、234、332、534：切割工具
432、434：凸块
761：上表面
763：侧表面
780、980、1080、1180：显色层
781、981：上表面
783、983、1083：侧表面
784：颜料
860’、860：光调整膜
880’、880：显色膜
985：底表面
1041、1141：上表面
1043：侧表面
1083：侧表面
1161：上表面
Sd：光调整层的侧边厚度
Sp1、Sp2、Sp3、Sp4：波长转换层的侧边厚度
St：总侧边厚度
Td：光调整层的上边厚度
Tp：波长转换层的上边厚度
Tt：总上边厚度
具体实施方式
在本文中，发光装置包含了至少一个发光元件，而发光装置内具有一个或多个总侧边厚度St，其中总侧边厚度St是指发光装置的侧面至发光元件的侧面之间的距离。总上边厚度Tt是指发光装置的顶表面至发光元件的上表面之间的距离。关于发光装置的侧面及顶表面或发光元件的侧面及上表面的型态或配置可参阅底下各个实施例的说明。
图1A为根据本发明一实施例所公开的一发光装置100的剖视图。发光装置100包含发光元件120、一波长转换层140及一光调整层160。波长转换层140覆盖发光元件120的部分表面。此外，光调整层160位于波长转换层140之上，具体而言，光调整层160同时覆盖发光元件120及波长转换层140。发光装置100包含一顶表面102、一底表面104及多个侧面106，侧面106位于顶面102及底面104之间。
在一实施例中，发光元件120包含一承载基板122、一发光层124以及接触电极126。其中，发光层124的一侧朝向承载基板122，另一侧朝向接触电极126。此外，发光元件120包含一上表面121、一下表面123及多个侧面125，侧面125位于顶面121及底面123之间。承载基板122可用以承载或支撑发光层124此外，承载基板122远离发光层124的一面，也是发光元件120的上表面121，即为发光元件120的出光面。在一实施例中，承载基板122为成长基板(growth substrate)，例如可以是蓝宝石(sapphire)基板，作为发光层124外延成长时的基板。在另一实施例中，承载基板122并非成长基板，在制造发光装置100的制作工艺中成长基板被移除或置换为其他基板(例如，不同材料、不同结构、或不同形状的基板)。
在一实施例中，发光层124包含第一半导体层、活化层以及第二半导体层(未显示)。第一半导体层可为n-型半导体层，第二半导体层可为p-型半导体层。在一实施例中，接触电极126包含两接触电极126a及126b位于发光元件120的同一侧，作为发光元件120与外界电性连结的界面。其中，下表面123并不包含两接触电极126a及126b的表面，因此于图1A中，下表面123是指发光层124的底面以及发光层124与接触电极126a及126b交接的界面。接触电极126a及126b会分别与第一半导体层及第二半导体层电连接。此外，接触电极126a及126b可以突出于波长转换层140的底面(如图所示)、或与底面大约齐平(图未示)、或仅其中之一突出底面(图未示)。侧面125同时包含承载基板122及发光层124的侧面，可为发光元件120的出光面。在一实施例中，发光元件120有四个侧面125，相对的侧面彼此大致上互相平行，亦即，由上视图观之，发光元件120为正方形、长方形或平行四边形。上表面121与下表面123的一部分也大致互相平行。
在一实施例中，发光元件120为倒装式发光二极管管芯(flip chip LED die)。在另一实施例中，发光元件120为一垂直式发光二极管管芯(vertical LED die)，接触电极126a及126b可分别形成在发光元件的两个相对侧，并分别与第一半导体层及第二半导体层电连接。
发光元件120可为一发光二极管管芯(LED die)，例如但不限为蓝光发光二极管管芯或紫外(UV)光发光二极管管芯。在一实施例中，发光元件120为蓝光发光二极管管芯，可经由电源提供一电力而发出第一光线，第一光线的主波长(dominant wavelength)或峰值波长(peak wavelength)介于430nm至490nm之间。在另一实施例中，发光元件120为紫光发光二极管管芯，第一光线的主波长(dominant wavelength)或峰值波长(peak wavelength)介于400nm至430nm之间。
波长转换层140可包含一透明粘合剂142以及多个分散于透明粘合剂142中的波长转换粒子144，其中波长转换粒子144可吸收发光元件120发出的第一光线，并将其部分或全部转换成与第一光线波长或频谱相异的第二光线。第二光线发出的颜色例如是绿光、黄绿光、黄光、琥珀光、橘红光或红光。在一实施例中，波长转换粒子144吸收第一光线(例如，蓝光或UV光)后被激发出来的第二光线为黄光，其主波长或峰值波长介于530nm至590nm之间。另一实施例中，波长转换粒子144吸收第一光线(例如，蓝光或UV光)后被激发出来的第二光线为黄绿光，其主波长或峰值波长介于515nm至575nm之间。其他实施例中，波长转换粒子144吸收第一光线(例如，蓝光或UV光)后被激发出来的第二光线为红光，其主波长或峰值波长介于590nm至670nm之间。
波长转换层140可包含单一种类或多种的波长转换粒子144。在一实施例中，波长转换层140包含可发出黄光的波长转换颗粒。另一实施例中，波长转换层140包含可发出绿光及红光的多种波长转换颗粒。如此，除了发出绿光的第二光线外，还包含发出红光的第三光线，并可与未被吸收的第一光线产生一混合光。在另一实施例中，第一光线产完全或几乎完全被波长转换层140中的波长转换颗粒吸收生。在本文中，「几乎完全」是指混合光中位于第一光线峰值波长的光强度小于在第二光线及/或第三光线峰值波长光强度的3％。
透明粘合剂142可将波长转换颗粒144分散于空间中，且可固定波长转换粒子144彼此间的相对位置，并传导波长转换粒子144产生的热。调整透明粘合剂124与波长转换粒子144的重量比可以改变波长转换粒子144在波长转换层140中的浓度。一般而言，波长转换粒子144的浓度越高，可将更多来自发光元件100的光线转换成另一种光线(转换比例越高)。此外，在一实施例中，当波长转换粒子144于波长转换层140中的重量百分比在70％以下时，波长转换粒子144于波长转换层140中的重量百分比越高，散射光线的效果越显著。但波长转换粒子144的浓度若太高则表示透明粘合剂142含量太少，可能无法有效固定波长转换粒子144。在一实施例中，波长转换粒子144于波长转换层140中的重量百分比在70％以下。在另一实施例中，波长转换粒子144于波长转换层140中的重量百分比在20％～60％。波长转换粒子144在上述的重量百分比范围中可得到较佳的转换比例及散射效果，且可被有效地被固定在空间中的位置。此外，为了让激发波长转换粒子144的第一光线以及波长转换粒子144发射的第二光线能有较高的出光效率，透明粘合剂142以具有对第一光线及第二光线有较高的穿透率者为佳，例如穿透率大于80％、90％、95％或99％。
透明粘合剂142的材料可为热固化树脂，热固化树脂可为环氧树脂或硅氧树脂。在一实施例中，透明粘合剂142为硅氧树脂，硅氧树脂的组成可根据所需的物理性质或光学性质的需求做调整。一实施例中，透明粘合剂142含有脂肪族的硅氧树脂，例如，甲基硅氧烷化合物，并具有较大的延展性，较可以承受发光元件110产生的热应力。另一实施例中，透明粘合剂142含有芳香族的硅氧树脂，例如，苯基硅氧烷化合物，并具有较大的折射率，可以提高发光元件110的光萃取效率。透明粘合剂142的折射率与发光元件110出光面的材料的折射率相差越小，出光的角度越大，光萃取(light extraction)的效率可更加提升。在一实施例中，发光元件120出光面的材料为蓝宝石(sapphire)，其折射率约为1.77，透明黏合剂142的材料为含有芳香族的硅树脂，其折射率则大于1.50。
波长转换粒子144的材料可包含无机的荧光粉(phosphor)、有机分子荧光色素(organic fluorescent colorant)、半导体材料(semiconductor)、或上述材料的组合。半导体材料包含纳米尺寸结晶体(nano crystal)的半导体材料，例如量子点(quantum-dot)发光材料。在一实施例中，波长转换粒子144的材料为荧光粉，其可选自于由Y3Al5O12：Ce、Gd3Ga5O12：Ce、Lu3Al5O12：Ce、(Lu、Y)3Al5O12：Ce、Tb3Al5O12：Ce、SrS：Eu、SrGa2S4：Eu、(Sr、Ca、Ba)(Al、Ga)2S4：Eu、(Ca、Sr)S：(Eu、Mn)、(Ca、Sr)S：Ce、(Sr、Ba、Ca)2Si5N8：Eu、(Sr、Ba、Ca)(Al、Ga)SiN3：Eu、CaAlSiON：Eu、(Ba、Sr、Ca)2SiO4：Eu、(Ca、Sr、Ba)Si2O2N2：Eu、K2SiF6：Mn、K2TiF6：Mn、及K2SnF6：Mn所组成的群组。半导体材料可包含II-VI族半导体化合物、III-V族半导体化合物、IV-VI族半导体化合物、或上述材料的组合。量子点发光材料可包含主要发光的核心区(core)以及包复核心区的壳(shell)，核心区的材料可选自于由硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、硒化镓(GaSe)、锑化镓(GaSb)、砷化镓(GaAs)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、砷化铝(AlAs)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)、碲(Te)、硫化铅(PbS)、锑化铟(InSb)、碲化铅(PbTe)、硒化铅(PbSe)、碲化锑(SbTe)、硒化锌镉(ZnCdSe)、硫化锌镉硒(ZnCdSeS)、及硫化铜铟(CuInS)所组成的群组。壳的材料与核心区的材料在材料、机械等特性上必须相互搭配(例如核心区与壳的材料的晶格常数需要匹配)，例如：核心区为硒化镉，壳的材料可为硫化锌。壳的结构可以是单层、多层或者材料组成为渐变的结构。
波长转换层140可覆盖发光元件120的一或多个出光面。在一实施例中，发光元件120的出光面包含上表面121及侧面125，波长转换层140同时覆盖发光元件120的上表面121及侧面125。此外，在一实施例中，波长转换层140与发光元件120的上表面121及数个侧面125直接接触。在另一实施例中，波长转换层140覆盖发光元件120的上表面121及侧面125，并由侧面125的下方处弯折后沿着光调整层160的下表面向光调整层160的外侧表面方向延伸而形成一尾部(图未示)。尾部可以与光调整层160的外侧表面齐平或被其所覆盖。
光调整层160形成在发光元件120与波长转换层140之上，用以将来自于发光元件120以及波长转换层140的初步混合光再进一步混合以产生具有更均匀光色分布的混合光。具体而言，当发光元件120以及波长转换层140发出具有多种频谱的光线在进入光调整层160之前，在波长转换层140内先初步混光，此初步混合光在经过光调整层160时，经过折射、反射及散射后会更均匀地相互混合，得以提高发光装置100在不同视角下的色彩分布的均匀度(以下简称色均度)。色均度的判断可通过视角对色座标标准差的关系图。关系图中X轴表示视角，0°对应于垂直于顶面121的方向，90°及-90°分别为平行于顶面121的两个相对的方向。Y轴的△u’v’表示色座标上任一点与一基准点(u0’，v0’)的距离。换言之，△u’v’越大表示两点在色座标上距离越远，也就表示第一光线与第二光线混光的比例有较大的不同。其中，△u’v’＝(△u’2+△v’2)1/2，u’及v’分别表示CIE 1976表色系统下的色座标，△u’为u’-u0’，△v’为v’-v0’，基准值(u0’，v0’)定义为所有角度下色座标的平均值。在一实施例中，光调整层160包含一接合剂162以及分散于接合剂162中的扩散粒子164(第一种组成)，其中，与光调整层160相比，扩散粒子164的重量百分比不小于20％，较佳地，重量百分比在30％至50％。此处所称的重量百分比是定义为光调整层160中特定物质重量占所有物质重量的百分比。在一实施例中，光调整层160只包含了接合剂162以及扩散粒子164，光调整层160的总重量为接合剂162以及扩散粒子164重量之和。在其他实施例中，光调整层160除接合剂162以及扩散粒子164外还包含了其他添加剂，例如分散剂，分散剂的材料例如是硅烷(silane)，因此，光调整层160的总重量为接合剂162、扩散粒子164及分散剂重量之和。此外，量测重量百分比的方式可采用热重分析(TGA)。
参阅图1B，在一实施例中，光调整层160中扩散粒子164的重量百分比不小于20％时，且当波长转换层140的侧边厚度Sp1、Sp2、Sp3、Sp4的个别厚度与平均厚度的变异(variation)达10％以上时，仍可维持良好的色均度，例如，色均度于0°至70°(或0°至-70°)的视角下，△u’v’值小于0.010。在另一实施例中，侧边厚度Sp1、Sp2、Sp3、Sp4的个别厚度与平均厚度的变异在10％至30％之间。个别厚度与平均厚度的变异在此是定义为单一侧边厚度与所有侧边厚度的平均值之差的绝对值除以所有侧边厚度的平均值的百分比。
参阅图1A，接合剂162的材料可与透明粘合剂142相同、相似或不同。接合剂162的材料若与透明粘合剂142相同或相近，则光调整层160与波长转换层140接合的效果较佳。材料相同或相近可以指材料在化学性质上相同或相近，例如：两者皆为高分子且极性(Polarity)相同或相近。在一实施例中，接合剂162与透明粘合剂142皆为硅氧树脂。接合剂162的材料可参阅描述透明粘合剂142材料的相关段落。
扩散粒子164可以是对发光元件120以及波长转换层140发出的光线具有可穿透的特性。扩散粒子164的材料例如：氧化硅。扩散粒子164的大小可影响对光线的扩散。一般而言，在相同的浓度下，较小的扩散粒子164更能够散射光线，较大的扩散粒子较易被光线穿过。在一实施例中，扩散粒子164的平均粒径不大于10微米(μm)。在另一实施例中，光调整层160中包含两种粒径尺寸的扩散粒子，一种平均粒径在1至10微米，另一种平均粒径在15到50微米之间。此外，在一实施例中，扩散粒子164的折射率在1.45至1.48之间。扩散粒子164与接合剂162的折射率可以是相同或不同。在一实施例中，接合剂162的折射率大于扩散粒子164且两者折射率差小于0.1。
此外，光调整层160的外表面可作为发光装置100的出光面。在一实施例中，承载基板122的折射率在1.76至1.82之间，波长转换层140的折射率在1.52至1.76之间，光调整层160的折射率在1.40至1.60之间。
在另一实施例中，光调整层160可进一步包含光散射粒子(图未示)，光散射粒子可通过光的反射或散射作用，强化混光的效果。在一实施例中，光散射粒子分散于接合剂162中。在一实施例中，光散射粒子的折射率大于扩散粒子的折射率，在此实施例中，光散射粒子的折射率可大于扩散粒子的折射率在0.5以上。此外，在一实施例中，扩散粒子164为氧化硅。若光散射粒子为白色颜料，例如：氧化钛，如此，光调整层160同时可改变发光装置100的外貌的颜色。当发光装置100应用于电子产品时，例如：电脑或手机，通过选择适当的散射粒子，发光装置100的颜色可接近电子产品的外观颜色，缩小发光装置100与电子产品外观间的颜色差异。光散射粒子的重量百分比可视对混光以及颜色的需求作调整。此外，光散射粒子也可帮助将发光元件120发出的光以及波长转换层140转换的光均匀混合，因此可以降低扩散粒子164的使用量。在一实施例中(第二种组成)，其中，与光调整层160相比，扩散粒子164的重量百分比不小于5％，光散射粒子的重量百分比不小0.4％。在另一实施例中，扩散粒子164的重量百分比在5％至20％，光散射粒子的重量百分比在0.4％至3％。光散射粒子的重量百分比若大于5％，可能会增加光线被发光装置100内部吸收的机率，因此发光装置100的发光强度会减少。
发光装置100的尺寸会影响色均度，特别是发光装置100的长度及宽度越小时，总侧边厚度St越小，色均度不均匀的问题就容易出现。总侧边厚度St在此定义为波长转换层140的个别侧边厚度Sp1、Sp2与光调整层160的侧边厚度Sd之合，即Sp1+Sd或Sp2+Sd。换言之，总侧边厚度St是指发光装置100的侧面106(最外表面)至对应的发光元件120的侧面125的距离。在本实施例中，发光装置100是一六面体结构，发光装置100的长度及宽度是指发光装置100的两相对侧面106间的最大距离。在一实施例中，发光装置100的长度及宽度不大于2.5厘米(mm)，总侧边厚度St小于0.35厘米(mm)，此时，光调整层160中的扩散粒子164的重量百分比不小于20％具有较好的色均度。在另一实施例中，发光装置100的长度及宽度不大于2.0厘米(mm)，总侧边厚度St小于0.25mm，扩散粒子164的重量百分比在30％至50％。
波长转换层140的上边厚度Tp与波长转换层140的侧边厚度Sp1、Sp2也可影响色均度。在一实施例中，上边厚度Tp大于侧边厚度Sp1、Sp2时，较上边厚度Tp等于侧边厚度Sp1、Sp2的色均度为佳。在一实施例中，上边厚度Tp与侧边厚度Sp1、Sp2的比可以在1.5至2.5之间。
发光装置100中的总上边厚度Tt中的波长转换层140的上边厚度Tp与光调整层160的上边厚度Td的比也可影响色均度。总上边厚度Tt在此定义为波长转换层140的上边厚度Tp与光调整层160的侧边厚度Td之合。在一实施例中，波长转换层140的上边厚度Tp与光调整层160的上边厚度Td的比可以在0.8至2.4之间的色均度为佳。
参阅图1A，波长转换层140及光调整层160的下表面可被光反射层150所覆盖。光反射层150可将发光元件120以及波长转换层140发出的光线反射朝向出光面。在一实施例中，波长转换层140与光反射层150直接接触。光反射层150可由具光反射性质的不导电材料所组成。在一实施例中，光反射材料例如是氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铌(Nb2O5)、氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氟化镁(MgF2)、氮化铝(Al2N3)，在另一实例中，光反射材料是上述材料的颗粒与接着剂混合的光反射胶料所形成，接着剂例如是硅树脂、压克力树脂或环氧树脂。在一实施例中，可用网版印刷(screen-printing)形成光反射层150。
参阅图1A，接触电极126a及126b的下表面可分别覆盖延伸垫132、134。在一实施例中，延伸垫132、134覆盖接触电极126a及126b以及部分的光反射层150。如图所示，延伸垫132、134会向内延伸而彼此靠近，且会向外侧延伸并于碰触光反射层150的外边界前停止。然而，延伸垫132、134也可以停止在光反射层150的外边界上(未显示)。在一实施例中，延伸垫132的表面积大于接触电极126a的表面积及/或延伸垫134的表面积大于接触电极126b的表面积。在一实施例中，光反射层150的厚度大于接触电极126a及126b的厚度，延伸垫132、134由接触电极126a及126b上延伸至光反射层150上时，由于光反射层150与接触电极126间的高低差因此会形成一个斜面。在另一实施例中，接触电极126a及126b与光反射层150若是共平面(未显示)，则不存在上述的斜面。延伸垫132、134为一高导电的材料，例如但不限于铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)金属。在一实施例中，可用电镀方法形成延伸垫132、134。
图2A至图2F为制作发光装置100的流程图。参照图2A，提供一暂时性基板212、发光元件220a、220b、220c及一粘胶层214’以固定发光元件220a、220b、220c于暂时性基板212上，其中，发光元件的数量在此仅为例示，并不限于三个。在一实施例中，暂时性基板212为玻璃、蓝宝石基板、金属片或塑胶片材料，可做为支撑之用。此外，暂时性基板212具有一平坦的表面有利于后续切割或对位等制作工艺。粘胶层214’为一紫外线固化胶(UV curingadhesive)，此时，粘胶层214’尚未被完全固化而仍具有黏性。
参照图2B，将一波长转换片240’形成于粘胶层214’上，并同时覆盖发光元件220a、220b、220c。波长转换片240’是将多个波长转换颗粒与透明粘合剂混合后预先形成的片状结构。片状结构的尺寸可依照需求进行调整，例如，片状结构包含数个彼此分离的波长转换片，此数个彼此分离的波长转换片可以批次或依序覆盖数个发光元件，亦即一个波长转换片240’仅覆盖一个或少量的发光元件(例如，暂时性基板212上发光元件总数的1/50、1/100、或1/200以下)。又例如，片状结构是一卷带(tape)，可以连续且一次性地覆盖数个发光元件，亦即一个波长转换片同时覆盖多数个或暂时性基板212上的所有发光元件(例如，暂时性基板212上发光元件总数的1/50、1/100、1/200以上)。在一实施例中，波长转换片240’贴合在发光元件220a、220b、220c上。贴合通过上模具(波长转换片可以安置在上模具上，未显示)及下模具(发光元件可以安置在下模具上，未显示)的密合，同时对波长转换片240’加热以及加压，以软化波长转换片240’使其可紧密地与发光元件220a、220b、220c接合。此时，波长转换片240’尚未被完全固化。在一实施例中，波长转换片240’在形成于发光元件220a、220b、220c时还包含一载板(未显示)用以乘载波长转换片240’。载板的材料可以是高分子，例如聚乙烯或聚酯。
参照图2C，通过分离的制作工艺，将波长转换片240分割成多个波长转换层240a、240b、240c。此分离的制作工艺可以为第一次分离。在分离的制作工艺之前，可先将未固化的波长转换片240’固化成波长转换片240。在一实施例中，以加热方式固化波长转换片240’。在另一实施例中，可使用其他型态的能量固化波长转换片240’，例如：辐射。分离的制作工艺包含以切割工具232切割波长转换片240以及部分或全部的粘胶层214’并形成切割道。
参照图2D，形成一光调整层260’于多个波长转换层240a、240b、240c以及暂时性基板212之上。在一实施例中，光调整层260’会包覆波长转换层240a、240b、240c的所有的上表面及侧壁。此外，光调整层260’与粘胶层214’的表面直接接触。光调整层260’形成方式可通过模具成形法(molding)，加热且施加压力使得光调整层260’包覆波长转换层240a、240b、240c的上表面以及填入发光元件220a、220b、220c之间的凹陷处或切割道。在其他实施例中，光调整层260’的形成方式包含涂布或贴合一膜材。在一实施例中，此阶段的光调整层260’尚属于半固化的状态，或是称作B阶段(B-stage)的胶材。在一实施例中，可通过加热方式固化光调整层260’。加热后的光调整层260’转变为完全固化的的状态，或是称作C阶段(C-stage)的光调整层260。在另一实施例中，可以以其他能量型态固化波长转换片240’，例如：光。在一实施例中，扩散粒子已预先与接合剂混合后预成形为一片状结构，将此片状结构设置在波长转换层240a、240b、240c之上以形成光调整层260’。在另一实施例中，扩散粒子与接合剂混合后可直接涂布至波长转换层240a、240b、240c之上形成光调整层260’。
参照图2E，可以通过第二次分离的制作工艺，将光调整层260分割。光调整层260分割后形成多个光调整层260a、260b、260c。在一实施例中，此步骤可同时形多个发光装置200a、200b、200c。第二次分离的制作工艺包含以切割工具234切割光调整层260。根据一实施例，第二次分离的制作工艺所使用的切割工具的宽度相较于第一次分离的制作工艺较窄，因此可以切割出更窄的切割道。如此，光调整层260a、260b、260c可以环绕波长转换层240a、240b、240c。
参照图2F，提供一能量(例如，辐射能或热能)使得粘胶层214’的黏性降低或消失。根据一实施例，粘胶层240为紫外线固化胶，暂时性基板220为玻璃或蓝宝石基板等透明材料。此时，由暂时性基板的方向照射紫外线使得紫外线固化胶240’固化后粘性降低。在另一实施例，粘胶层214’可以是热固性固化胶，在加热固化后粘胶层214’黏性降低。之后，将发光装置200a、200b、200c转换至另一暂时性基板270。转换的步骤可以是通过抓取方式放置到另一暂时性基板270。暂时性基板270可以是蓝膜。根据其他实施例，发光装置200a、200b、200c可依序被放至卷带中。
参考图1A，发光元件220a、220b、220c的底面也可以形成光反射层150及延伸垫132、134。在一实施例中，反射层150及延伸垫132、134可在形成于光调整层260之后(图2D)，及第二次分离(图2E)之前。参照图3A，将发光元件220a、220b、220c反转后通过一粘胶254分别贴到另一暂时基板252。其中，光调整层260与粘胶254接合以固定。并将暂时性基板212与发光元件220a、220b、220c分离，此时，发光元件220a露出接触电极226a，发光元件220b露出接触电极226b，以及发光元件220c露出接触电极226c。
参照图3B，形成光反射层350于发光元件220a、220b、220c的接触电极226a、226b及226c的周围。光反射层350可凸出或与接触电极226a、226b及226c齐平。此外，光反射层350覆盖光调整层360的一部分或全部的一表面。反射层350可以通过网印或用曝光显影的方式形成。
参照图3C，将延伸垫332a、334a分别形成在接触电极226a之上，延伸垫332b、334b分别形成在接触电极226b之上，以及延伸垫332c、334c分别形成在接触电极226c之上。根据一实施例，延伸垫332a、334a及332b、334b及332c、334c是以电镀方式形成。若不需形成光反射层及/或延伸垫，则可以略过图3A，图3B及/或图3C的步骤。
参照图3D，通过第二次分离的制作工艺，将光反射层350以及光调整层260分离。与图2E不同的部分，此时，接触电极226a、226b及226c朝上。此外，根据一实施例，以切割方式分离光反射层350以及光调整层260时，切割面上露出光反射层350及延伸垫332a、334a及332b、334b及332c、334c。以切割工具332切割光反射层350以及光调整层360以形成发光装置300a、300b、300c。在一实施例中，以单一种切割工具332切割光反射层350以及光调整层360。在另一实施例中，可先以第一种刀具切割光反射层350再用第二种刀具切割光调整层360。
图4为根据本发明另一实施例所公开的一发光装置400的剖视图。发光装置400包含发光元件420、一波长转换层440及光调整层460。波长转换层440覆盖发光元件420的部分表面。波长转换层440包含一透明粘合剂442以及多个分散于透明粘合剂442中的波长转换粒子444。光调整层460包含一接合剂462以及分散于接合剂462中的扩散粒子464。与图1A、图1B的不同之处，光调整层460环绕波长转换层440但并无覆盖波长转换层440的上表面441。换言之，波长转换层440的上表面441可由光调整层460露出。在一实施例中，波长转换层440的上表面441完全未覆盖光调整层460。在另一实施例中，波长转换层440的上表面441的部分无覆盖光调整层460。在一实施例中，发光装置400的底部包含凸块(bump)432及434以及光反射层450，在一实施例中，发光元件420具有接触电极426a、426b，位于发光元件420的同一侧。在一实施例中，接触电极426a、426b以及凸块(bump)432及434形成叠层结构且彼此电性连结。凸块432及434的材质可以是金属，例如：锡合金或铜。在另一实施例中，凸块也可替换成延伸垫(图未示)。此外，光反射层450环绕两凸块432及434。发光元件420、波长转换层440、光反射层450以及光调整层460的具体结构、作用及形成的方法可以参考图1A、图1B及相应的段落。发光装置400的波长转换层440的上表面441无覆盖光调整层460，第一光线及第二光线由上表面441出光时，不会被光调整层460的散射作用造成部分光线无法被有效利用，因此可增加出光效率。
发光装置400于发光元件420旁的总侧边厚度St为波长转换层440的侧边厚度Sp与光调整层460的侧边厚度Sd之和。根据一实施例，光调整层460中的扩散粒子464的重量百分比不小于20％，总侧边厚度St小于0.25mm，具有良好的色均度。根据一实施例，波长转换层440的侧边厚度Sp与光调整层460的侧边厚度Sd的比例在0.8至1.2时，具有良好的色均度。
图5A至图5F为制作发光装置400的流程图。参照图5A，提供一暂时性基板512、发光元件520a、520b、520c及一粘胶层514’以固定发光元件520a、520b、520c于暂时性基板512上。暂时性基板512以及粘胶层514’的作用及形成的方法可参阅图2A及相关的段落。
参照图5B，将一波长转换片540’形成于粘胶层514’上，并同时覆盖发光元件520a、520b、520c。参照图5C，通过分离的制作工艺，将波长转换片540分割成多个波长转换层540a、540b、540c。波长转换片540’及波长转换层540a、540b、540c的作用及形成的方法可参阅图2B、图2C及相关的段落。
参照图5D，形成一光调整层560’于多个波长转换层540a、540b、540c以及暂时性基板512之上。光调整层560’的作用及形成可参阅图2D及相关的段落。
参照图5E，减少光调整层560的厚度以露出波长转换层540a、540b、540c。在一实施例中，在减少光调整层560厚度之前，可先通过加热方式固化光调整层560’。加热后的光调整层560’转变为完全固化状态的光调整层560。在一实施例中，减少光调整层560的厚度的方式是以切削工具来回切削光调整层560以将其厚度逐渐减薄至所需的厚度。在另一实施例中，减少光调整层560的厚度的方式是以去胶法(Deflash)，例如水刀去胶法(Water JetDeflash)或湿式喷砂去胶法(Wet Blasting Deflash)。
参照图5F，通过第二次分离的制作工艺，将光调整层560分离，以形成多个彼此分离的光调整层560a、560b、560c。光调整层560的分离方法以及切割工具534可参阅图2E及相关的段落。
图6为图1A的实施例中发光装置100于视角(Angle)对色座标标准差(△u’v’)的关系图。在视角分布区间内，△u’v’的数值越小表示于不同视角下的色均度越好。在图6中，分别为样品1(sample 1)至样品7(sample 7)的发光装置100，其中，各样品的总上边厚度Tt约为0.3厘米(mm)。样品1的上边厚度Tp与上边厚度Td的比(以下简称Tp/Td)约为0.5；样品2、样品3及样品4的Tp/Td约为1.0；样品5、样品6及样品7的Tp/Td约为2.0。样品1、样品4及样品7的扩散粒子重量百分比约为40％；样品2及样品5的扩散粒子重量百分比约为20％；样品3及样品6的扩散粒子重量百分比约为30％。
样品1至样品7的色均度于0°至70°(或0°至-70°)的视角下，△u’v’值小于0.010。特别是样品5、样品6及样品7(Tp/Td＝2.0)，0°至70°的△u’v’值小于0.004。样品7的色均度于0°至90°(或0°至-90°)的视角下，△u’v’值都可保持在小于0.004。此外，在相同的Tp/Td下，例如样品5及样品7，扩散粒子重量百分比大的样品7(40％)较重量百分比小的样品5(20％)的△u’v’值小。
图7A为根据本发明另一实施例所公开的一发光装置700的剖视图。发光装置700包含发光元件720、一波长转换层740、一光调整层760、延伸垫732、734以及光反射层750。发光元件720包含一承载基板722、一发光层724以及接触电极726、726a、726b。与图1A、图1B的实施例不同之处，至少有光调整层760之上还覆盖一显色层780。在一实施例中，显色层780仅覆盖光调整层760的上表面761且露出光调整层760的侧表面763。
显色层780可表现及调整发光装置700的外貌的颜色。在发光装置100的实施例之一，如图1A所示，发光装置100中光调整层160是透明或雾状，因此看到发光装置100的颜色为较内层的波长转换层140颜色。若波长转换层140含有黄色荧光粉，看到的颜色即为黄色。然而，一实施例中，如图7A所示，显色层780为白色，因此发光装置700的顶面781即为白色。参阅图7B，图7B为发光装置700的上视图，大体上仅能看到显色层780，并不会或仅能隐约看到发光元件720及波长转换层740。若显色层780外显的颜色可与安装发光装置700的电子产品的外壳颜色相同或相近，则使用者不易察觉到发光装置700的存在，可提升电子产品的整体感。此外，显色层780可改变发光装置700的发光角度与发光强度的分布。发光装置700往上表面761方向行进的光线被显色层780阻挡而减少上表面761的光强度。此外，显色层780可以使由侧表面763发出的光量增加，因此使发光装置700于小角度与大角度间的光强度分布较为均匀。
在一实施例中，发光装置700应于闪光灯装置之中，例如手机等电子产品的闪光灯。在一实施例中，发光装置700的显色层780与电子产品的外壳(未图示)的颜色相同或相似。在另一实施例中，在相同环境下，发光装置700(自显色层780侧观察)与电子产品外壳的HSV色彩空间，两者的H值相同，且两者的V值差异不大于20，其中H表示色相(Hue)，S表示饱和度(Saturation)，V表示明度(Value或Brightness)。在又一实施例中，发光装置700(自显色层780侧观察)与电子产品外壳的HSV，两者的H值相同，且两者的V值差异不大于10。在一实施例中，发光装置700(自显色层780侧观察)的H值(H1)为0，S值(S1)为0至5之间，V值(V1)为90至100之间，电子产品邻近发光装置700处的外壳的H值(H2)为0，S值(S2)为0至5之间，V值(V2)为90至100之间。
显色层780可包含一接合剂782以及多个分散于接合剂782中的颜料784。在一实施例中，显色层780的接合剂782的种类可与光调整层760的接合剂(图未示)相同或相似。在一实施例中，显色层780的接合剂782与光调整层760的接合剂皆为硅氧树脂。颜料784的类别可视显色层780所需的颜色作调整，显色层780的颜色例如：白色、银色、金色黄色、蓝色、红色或黑色。在一实施例中，电子产品的外壳的主要色系或邻近发光装置处的颜色为白色，因此，显色层780内的颜料784可以配合电子产品外观颜色选择白色颜料。白色颜料的材料例如：硫酸钡，氧化钛或氧化锌。在其他实施例中，显色层780内的颜料784可为银色颜料、金色颜料、黄色颜料、蓝色颜料或红色颜料。银色颜料的材料例如：氮化铝(AlN)。金色颜料的材料例如：云母及氧化钛的多层组合。黄色颜料的材料例如：铬酸铅或铬酸锌。蓝色颜料的材料例如：铁蓝或钴蓝。红色颜料的材料例如：铁红或钼铬红。黑色颜料的材料例如：碳黑或氧化铁黑。颜料784的重量百分比可视对颜色表现的需求，例如：颜色的饱和度或明度，作调整。在一实施例中，颜料784相对于显色层780总重的重量百分比在1％至7％。在另一实施例中，颜料784的重量百分比在2％至5％。颜料784的重量百分比若大于7％，可能会发生光线被颜料784散射后往发光装置700的内部并被吸收，因此发光装置700的发光强度会减少。在一实施例中，显色层780的厚度可在0.050厘米(mm)至0.400mm之间。显色层780厚度例如是0.06mm、0.08mm、0.100mm、0.150mm、0.200mm、0.300mm或0.350mm。
发光装置700除了具有良好的色均度外，同时可通过显色层780贴近电子产品的外壳颜色，提升电子产品整体外观质量。此外，显色层780也可匀化发光装置700在小角度与大角度之间的发光分布。
图8A至图8E为制作发光装置700的流程图。参照图8A，提供一暂时性基板212、发光元件220a、220b、220c及一粘胶层214’。发光元件220a、220b、220c分别被独立的波长转换层240a、240b、240c覆盖。波长转换层240a、240b、240c形成的方法可参阅图2B及图2C及其相应说明。另外，提供一光调整膜860’以及一显色膜880’。
参照图8B，光调整膜860’以及显色膜880’是一起形成在波长转换层240a、240b、240c之上且包覆各个波长转换层(即240a、240b、240c)的上表面及所有侧表面。在另一实施例中，光调整膜860’以及显色膜880’可被依序地分别形成在波长转换层上。在又一实施例中，光调整膜860’以及显色膜880’在形成在波长转换层240a、240b、240c之前或当下，光调整膜860’及显色膜880’的接合剂(图未示)都是半固化或是称作B阶段(B-stage)的胶材。后续，提供一能量固化光调整膜860’以及显色膜880’以形成光调整膜860以及显色膜880。此时，光调整膜860以及显色膜880的接合剂(图未示)为已固化或是称作C阶段(C-stage)的胶材。在一实施例中，是以加热作为固化光调整膜860以及显色膜880的接合剂。固化光调整膜860以及显色膜880的接合剂同时也可以强化光调整膜860以及显色膜880之间的粘合力(adhesive strength)。在另一实施例中，可以紫外光或其他光线固化光调整膜860以及显色膜880的接合剂。
参照图8C，分离发光元件220a、220b、220c与暂时性基板212。在一实施例中，在分离发光元件220a、220b、220c与暂时性基板212步骤之前，显色膜880与另一暂时性基板252先通过粘胶层254’彼此粘合后，再将发光元件(220a、220b、220c)、波长转换层(240a、240b、240c)、光调整膜860以及显色膜880与暂时性基板212分离。此时，由分离的表面暴露出接触电极226a、226b。在一实施例中，分离之前，可先加热粘胶层214’使其粘性降低或消失转成低粘性的粘胶层214。
在一实施例中，若发光装置不需形成延伸垫及光反射层，可以直接分离光调整膜860以及显色膜880成多个发光装置(图未示)。分离制作工艺的相关描述可参阅图2E或图3D及其相应说明。在另一实施例中，若需形成延伸垫及光反射层，可参照图8D，在接触电极226a、226b周遭形成光反射层350，且于接触电极226a形成延伸垫延伸垫332a、334a，接触电极226b形成延伸垫332b、334b以及接触电极226c形成延伸垫332c、334c。制作工艺的相关描述可参阅图3B及图3C及其相应说明。
参照图8E，将光反射层350、光调整层860以及显色膜880分离形成发光装置800a、800b、800c。分离制作工艺的相关描述可参阅图3D及其相应说明。在一实施例中，可利用单一种刀具分离光反射层350、光调整膜860以及显色膜880。之后，可再将发光装置800a、800b、800c翻转至另一膜片或卷带中(未图示)。此外，为了减少发光装置800a、800b、800c在后续拿取制作工艺(pick-up)中，显色膜880对拿取设备的沾粘，可进一步对显色膜880的表面做一抗沾粘处理。在一实施例中，抗沾粘处理的方式可为物理的方式，例如：以刮刀移除一显色膜880的表层，如此可移除残留在显色膜880上的胶。此外，可让显色膜880的表面有较大的粗糙度，如此拿取设备与显色膜880会存在空气，较不会产生沾粘。
图9A及图9B为根据本发明另一实施例所公开的一发光装置900的剖视图及上视图。发光装置900包含一发光元件920、一波长转换层940、一光调整层960、一显色层980、延伸垫932、934以及一光反射层950。其中，发光装置900的显色层980的顶表面981与底表面985的面积(或宽度)不同。在一实施例中，显色层980的侧表面983为倾斜的平面，由底表面985往顶表面981向内倾斜。如此，可以增加显色层980的侧向出光及显色层980周缘上方的出光，使发光装置900的光强度分布更为均匀。在一实施例中，侧表面983的形成方式可通过刀具、激光切出所需的形状。
发光装置900除了具有良好的色均度外，同时可通过显色层980贴近电子产品的外壳颜色，提升电子产品整体外观质量。此外，显色层980也可匀化发光装置900在整个发光角内的发光分布以及减少发光装置900于顶表面981正上方较暗的问题。
图10为根据本发明另一实施例所公开的一发光装置1000的剖视图。发光装置1000包含一发光元件1020、一波长转换层1040、一光调整层1060、一显色层1080、延伸垫1032、1034以及一光反射层1050。其中，光调整层1060仅围绕波长转换层1040的侧表面1043及显色层1080的侧表面1083，并未覆盖波长转换层1040的上表面1041。
图11为根据本发明另一实施例所公开的一发光装置1100的剖视图。发光装置1100包含发光元件1120、一波长转换层1140、一光调整层1160、一显色层1180、延伸垫1132、1134以及光反射层1150。其中，显色层1180同时覆盖波长转换层1140的上表面1141以及光调整层1160的上表面1161。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉此技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种发光装置，包含：
发光元件，包含第一上表面、下表面以及位于该上表面及该下表面间的多个第一侧面；
波长转换层，包含多颗波长转换粒子，且包含一位于该第一上表面正上方的第二上表面；以及
光调整层，环绕该多个第一侧面，其中，该光调整层具有第一种组成或第二种组成，
其中，该第一种组成包含第一接合剂以及分散于该第一接合剂中的多颗第一扩散粒子，其中，该多颗第一扩散粒子相较于该光调整层的重量百分比不小于20％，
其中，该第二种组成包含第二接合剂、分散于该第二接合剂中的多颗第二扩散粒子以及分散于该第二接合剂中的多颗光散射粒子，该多颗第二扩散粒子相较于该光调整层的重量百分比不小于5％，且该多颗光散射粒子相较于该光调整层的重量百分比不小于0.4％。
2.如权利要求1所述的发光装置，其中，该多颗第一扩散粒子的重量百分比在30％至50％。
3.如权利要求1所述的发光装置，其中，该多颗第一扩散粒子或该多颗第二扩散粒子的平均粒径不大于10微米。
4.如权利要求1所述的发光装置，其中，该波长转换层具有一侧边厚度及一平均侧边厚度，该侧边厚度与该平均侧边厚度的变异不小于10％。
5.如权利要求1所述的发光装置，其中，该发光装置具有一最外表面，该最外表面与多个第一侧面其中之一的距离小于0.35厘米。
6.如权利要求1所述的发光装置，其中，该波长转换层具有第一上边厚度及第一侧边厚度，该第一上边厚度大于该第一侧边厚度。
7.如权利要求1所述的发光装置，其中，该波长转换层具有第一上边厚度，该光学调整层具有第二上边厚度，该第一上边厚度与该第二上边厚度的比值在0.8至2.4之间。
8.如权利要求1所述的发光装置，其中，该发光装置的色彩分布的均匀度于0°至70°的视角下，△u’v’值相差小于0.0040。
9.如权利要求1所述的发光装置，其中，该光调整层未覆盖该第二上表面。
10.如权利要求1所述的发光装置，还包含显色层，覆盖该光调整层。
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