CN207517681U - 柔性发光二极管结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉一种柔性发光二极管结构，包括：柔性基板；设于所述柔性基板之上的多个发光二极管；设于所述柔性基板之上并覆盖所述的多个发光二极管的柔性层，所述柔性层内布设有多个散射颗粒；以及设于所述柔性层之上的黏合剂层，所述黏合剂层内设有荧光粉。本实用新型的柔性发光二极管结构在柔性层内加入散射颗粒，利用散射颗粒将发光二极管的点光源转化呈均匀的面光源，进而再与黏合剂层中的荧光粉所产生的光混合形成所需的光，提高了柔性发光二极管结构的发光效率以及均匀度。

Description

柔性发光二极管结构

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域，特指一种柔性发光二极管结构。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，LED)的优点包含体积小、耗电量低、寿命长(十万小时以上)、环保(耐震、耐冲击不易破、废弃物可回收、无污染)等，为新一代之绿色能源。

近年来，白光发光二极管逐渐应用于汽车仪表板与液晶显示板之背光或前光源。白光发光二极管主要系藉由发光二极管所发出之光线与荧光粉所产生之光线混合后，方可发出白光。然而，传统荧光粉转换白光发光二极管封装结构，存在色彩与亮度分布不均匀等缺点，故在实际应用上有一定的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种柔性发光二极管结构，解决现有技术的白光发光二极管存在色彩与亮度分布不均匀的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种柔性发光二极管结构，包括：

柔性基板；

设于所述柔性基板之上的多个发光二极管；

设于所述柔性基板之上并覆盖所述的多个发光二极管的柔性层，所述柔性层内布设有多个散射颗粒；以及

设于所述柔性层之上的黏合剂层，所述黏合剂层内设有荧光粉。

本实用新型的柔性发光二极管结构在柔性层内加入散射颗粒，利用散射颗粒将发光二极管的点光源转化呈均匀的面光源，进而再与黏合剂层中的荧光粉所产生的光混合形成所需的光，提高了柔性发光二极管结构的发光效率以及均匀度。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，所述散射颗粒的重量占所述柔性层的重量为0.1％至10％。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，所述散射颗粒的材料为氧化锆、氧化钛、氧化铝、二氧化硅或以上氧化物的任一组合。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，所述黏合剂层粘贴于所述柔性层之上。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，相邻的两个所述发光二极管的间距为3mm至10mm。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，所述柔性基板、所述柔性层以及所述黏合剂层均为透明状。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，所述柔性基板为聚亚酰胺板。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，所述荧光粉和粘合剂混合后以旋涂的方式形成所述黏合剂层。

本实用新型柔性发光二极管结构的进一步改进在于，所述柔性基板上镀有导电线路层，所述导电线路层之上固设所述发光二极管。

附图说明

图1为本实用新型柔性发光二极管结构中柔性基板上制作导电线路层的结构示意图。

图2为本实用新型柔性发光二极管结构中在柔性基板上设置发光二极管的结构示意图。

图3为本实用新型柔性发光二极管结构中在柔性基板上设置柔性层的结构示意图。

图4为本实用新型柔性发光二极管结构中在柔性层上设置黏合剂层的结构示意图。

图5为本实用新型柔性发光二极管结构的示意图。

图6为本实用新型柔性发光二极管结构的剖视图。

图7为本实用新型柔性发光二极管结构从0.09A到0.54A的EL光谱图。

图8为本实用新型的第一较佳实施例的柔性发光二极管结构的散射粒子浓度-发光效率关系图。

图9为本实用新型的第二较佳实施例的柔性发光二极管结构的与比较例的发射光谱。

图10为本实用新型的第三较佳实施例的柔性发光二极管结构的色温分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图5和图6，本实用新型提供了一种柔性发光二极管结构，用于提升发光二极管的发光效率，进而达到多方面的应用领域。本实用新型的柔性发光二极管结构由散射颗粒来散射发光二极管发出的光，从而提高出光量以及均匀性，经过散射的光与黏合剂层内的荧光粉被激发产生的光混合后，形成最终自柔性发光二极管结构发出的光。本实用新型的散射颗粒能够将多个点光源转化成为均匀的面光源。下面结合附图对本实用新型柔性发光二极管结构及其制作方法进行说明。

如图2、图4和图6所示，本实用新型提供的柔性发光二极管结构20包括柔性基板21、多个发光二极管22、柔性层23以及黏合剂层24，多个发光二极管22设于柔性基板21之上，柔性层23设于柔性基板21之上并覆盖多个发光二极管22，在柔性层23内布设有多个散射颗粒231，黏合剂层24设于柔性层23之上，该黏合剂层24内设有荧光粉。

本实用新型的柔性发光二极管结构20可弯曲变形，且其整体的出光效果均匀，发光效率较高。本实用新型的柔性基板21、柔性层23和黏合剂层24均为透明状，使得柔性发光二极管结构20为透明的可发光的结构。较佳地，该柔性发光二极管结构20为薄膜式的片状结构。该柔性发光二极管结构20可应用于其他的有机发光二极管、薄膜太阳能电池或有机太阳能电池等光学装置中，本实用新型并不以此为限。

作为本实用新型的一较佳实施方式，柔性基板21的材料为聚亚酰胺(polyimide，PI)。具有较好的弯曲变形能力，该柔性基板21的厚度为25μm至0.5mm，较佳为25μm。

进一步地，如图1所示，在柔性基板21上设置有导电线路层27，该导电线路层27在柔性基板21上形成有多条并行设置的电路线271，多条电路线271间并联连接，该导电线路层27在柔性基板21的两侧形成有连接各个电路线271的阴极侧和阳极侧，以为各个电路线271供电。较佳地，该导电线路层27采用的材料为铜，在柔性基板21上镀铜，进而图案化铜层形成导电线路层27。结合图6所示，在柔性基板21上涂覆有胶粘层25，通过胶粘层25将导电线路层27粘结在柔性基板21上。

更进一步地，发光二极管22固设在导线线路层27的电路线271上，每一条电路线271上均间隔设有多个发光二极管22。各条电路线271上的发光二极管22间为并联连接。较佳地，发光二极管22通过接合材料焊接在电路线271上，在焊接用的接合材料中设有金属颗粒，金属颗粒的厚度较佳为3μm。一方面确保发光二极管22的安装牢固，另一方面保证了电连接强度。

较佳地，该发光二极管22可为蓝光发光二极管芯片(发光波段440nm-475nm)、红光发光二极管芯片(发光波段610nm-660nm)、绿光发光二极管芯片(发光波段500nm-535nm)、琥珀光发光二极管芯片(发光波段580nm-600nm)或紫外光发光二极管芯片(发光波段280nm-400nm)，发光二极管22的种类可根据实际需要进行选择。

作为本实用新型的另一较佳实施方式，相邻的两个发光二极管22的间距为3mm至10mm，在发光二极管22的数量相同的情况下，在相同的尺寸情况下，发光二极管22间的间距越大其所形成的发光面的面积就越大，从而能够更好地提高发光的均匀度。较佳地，相邻的两个发光二极管22的间距为10mm。在柔性层23的厚度和尺寸相同的情况下，设置三组发光二极管22的间距以比对三组的发光面的大小，三组发光二极管22的间距分别为3mm、5mm和10mm，其中间距为3mm的发光二极管22的发光面的面积约为柔性层23尺寸的30％，间距为5mm的发光二极管22的发光面的面积约为柔性层23尺寸的50％，间距为10mm的发光二极管22的发光面的面积约为柔性层23尺寸的90％。

进一步地，结合图3和图5所示，配合柔性层23的厚度，能够更好地提高柔性发光二极管结构20的出光效果。柔性层23的厚度与柔性发光二极管结构20的出光效果有关，该柔性层23的厚度越厚，柔性发光二极管结构20所发出的光越均匀。兼顾柔性发光二极管结构20的总体厚度，在一较佳实施方式中，柔性层23的厚度为0.1mm至10mm。较佳地，柔性层23的厚度为10mm，该10mm厚的柔性层23，结合发光二极管22间距为10mm的情况下，较好地将点光源转化为面光源，且出光均匀，效果好。

更进一步地，柔性层23的材料为柔性材料，可为透明聚合物(transparentpolymer)或半透明聚合物(translucent polymer)，例如可为软胶(soft gel)、弹性物质(elastomer)、树脂(resin)或其组合。在一实施方式中，树脂为环氧树脂(epoxy resin)、硅胶(silicone)或环氧-硅胶混合树脂(epoxy-silicone hybrid resin)。较佳地，本实用新型所使用的柔性层23的材料为硅胶。

作为本实用新型的又一较佳实施方式，设于柔性层23内的散射颗粒231具有散射特性，能够将发光二极管22发出的光进行散射，从而提高出光效率。通过散射颗粒231将发光二极管22的点光源转化成为均匀的面光源，增加发光二极管22的出光的利用率以及均匀度，提高柔性发光二极管结构20的出光效率。该散射颗粒231还可以改善不同观看角度下的色温分布，进而提高柔性发光二极管结构20的发光质量。

进一步地，散射颗粒231在柔性层23内的浓度会影响发光效率，该散射颗粒231的浓度越高，柔性发光二极管结构20的发光均匀度越好，但当散射颗粒231的浓度过高时，会影响光线的射出路径，进而使得发光效率降低。在一较佳实施方式中，散射颗粒231的重量占柔性层23的总重量约为0.1％至10％，例如可为0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10％。较佳地，散射颗粒231占柔性层23的总重量约0.1％至5％。前述的散射颗粒231的浓度范围系最佳的搭配比例，不只考虑均匀度，同时也兼顾到发光效率的提升，故所得到柔性发光二极管结构20为高效率且均匀的面光源。

更进一步地，该散射颗粒231在柔性层23内的分布可根据需要进行选择，可以为均匀分布，也可以为非均匀分布，进而提供不同的散射效果。举例而言，非均匀分布可为梯度分布、分区分布或随机分布。梯度分布例如可为散射颗粒231于柔性层23内沿着其厚度、长度或宽度方向呈现梯度分布。

散射颗粒231的折射系数会影响对发光二极管22所发出之光的散射效果。折射系数须考虑到结构的整体设计，设计佳则减少全反射，发光效率越好。在一实施方式中，散射颗粒的折射系数约为1.0～5.0，例如可为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5.0。

在一较佳实施方式中，散射颗粒的材料为氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(AlO2)、二氧化硅(SiO2)或以上氧化物的任一组合。当散射颗粒231的材料为二氧化锆时，其折射系数约为2.6。当散射颗粒231的材料为二氧化钛时，其折射系数约为2.2～2.6。

散射颗粒231的粒径也会影响对发光二极管22所发出的光的散射效果。粒径越小，散射效果越好。在一实施方式中，散射颗粒231的粒径约为20～500nm，例如可为20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450或500nm。值得注意的是，此处所指之粒径系指复数个散射颗粒的平均粒径。较佳地，散射颗粒231为表面光滑的圆球体状。

作为本实用新型的再一较佳实施方式，如图4至图6所示，黏合剂层24粘贴于柔性层23之上，在柔性层23之上涂覆有胶粘层26，通过胶粘层26将黏合剂层24粘贴在柔性层23上。较佳地，黏合剂层24经荧光粉和黏合剂的混合液以旋涂的方式并固化后形成。该黏合剂层24为软胶，还可以为硅胶。该黏合剂层24的厚度约为0.8mm至2mm，较佳地，该黏合剂层24为187μm，还可以为496μm。

在黏合剂层24中，不同种类的荧光粉经激发后会发出不同颜色的光，在一较佳实施方式中，荧光粉为黄光荧光粉、红光荧光粉、蓝光荧光粉、绿光荧光粉或其任一组合。

值得注意的是，配合发光二极管22与荧光粉，可调控柔性发光二极管结构20所欲发出的光的颜色。举例而言，发光二极管22为蓝光发光二极管芯片或紫外光发光二极管芯片，而荧光粉为黄光荧光粉。蓝光或紫外光与荧光粉被激发产生的黄光混成后，柔性发光二极管结构20会发出白光。在一实施方式中，蓝光发光二极管芯片为以氮化镓(GaN)为基础之蓝光发光二极管芯片，而黄光荧光粉为钇铝石榴石荧光粉体(yttrium aluminum garnet,Y3Al5O12:Ce,YAG)。

本实用新型的柔性发光二极管结构，通过设置散射颗粒的散射性能提高发光二极管的出光率以及均匀性，结合设置的柔性层的厚度和发光二极管的间距，能够极大地调整出光效率，发光二极管发出的光经散射后与黏合剂层内的荧光粉被激发后产生的光混合后，形成柔性发光二极管结构所发出的光。本实用新型的柔性发光二极管结构能够很好地将发光二极管的点光源转化成均匀的面光源，提高了出光效率以及均匀度。

参阅图7，显示了本发明柔性发光二极管结构从0.09A至0.54A的电流范围内的EL光谱图，该柔性发光二极管结构中的柔性层的厚度为148μm，柔性基板的厚度为25μm，柔性基板上的粘结层的厚度为21.9μm，在该粘结层上的导电线路层的厚度为33.4μm，导线线路层和发光二极管间接合材料的厚度为3μm，柔性发光二极管结构的含荧光粉的黏合剂层可以采用采用5000K色温下的中性荧光膜，厚度为187μm。还可以采用3000K色温下的暖白色荧光膜，厚度为496μm。

下面对柔性发光二极管结构进行以下测试。

发光效率测试：

首先，针对散射颗粒浓度对柔性发光二极管结构的发光效率的影响进行测试。请参照图8，其显示了本实用新型第一较佳实施例的柔性发光二极管结构的散射颗粒浓度-发光效率关系图。此测试采用掺杂不同浓度的散射颗粒的柔性发光二极管结构，量测其发光效率并以流明(Lumen，lm)表示，其中散射颗粒为二氧化锆(ZrO2)，而浓度的单位为重量百分比。如图8所示，当柔性层中未掺有二氧化锆奈米粒子时，其流明效率系介于31lm至32lm之间。然而，当柔性层中开始掺有二氧化锆奈米粒子时，流明效率便增加至34lm与36lm之间。因此，图8的结果可证实本实用新型于柔性层中掺杂此等具有散射特性之二氧化锆奈米粒子，确实有利于提高发光效率。值得注意的是，上述二氧化锆奈米粒子于柔性层中的掺杂量较佳地系介于0％至5％之间，发光效率最高约可提升12.5％。如图8所示，当二氧化锆奈米粒子的掺杂量太高时，流明效率反而降低，原因在于当奈米粒子过多时，反而会影响到光线射出的路径所致。

接着，参照图9，显示了本实用新型第二较佳实施例与比较例的发射光谱。线条310代表比较例的发射光谱，而线条320代表第二较佳实施例的发射光谱，由发射光谱可得知柔性发光二极管结构于不同波长下的发光强度(单位：a.u.)。在此测试中，第二较佳实施例的二氧化锆奈米粒子占柔性层总重量的1％。如图9所示，相较于比较例，本实用新型第二较佳实施例的发射光谱在450nm至495nm之蓝光区段明显可见其强度下降，而在570nm至590nm之黄光区段则见其强度上升。图9所示结果足以证明本实用新型于柔性层中掺入二氧化锆奈米粒子确实有助于增加蓝光的利用率及均匀度，进而提高发光效率。

再来，针对柔性发光二极管结构的色温进行测试。参照图10，显示了第三较佳实施例的色温分布图。此测试取用掺杂不同浓度的散射颗粒的柔性发光二极管结构，量测其于不同角度(θ)下所发出的光线的色温(单位：K)，其中散射颗粒为二氧化锆(ZrO2)，而浓度的单位为重量百分比。分别以线条410、420、430以及440代表柔性层中掺杂有0.5％、1％、3％以及10％二氧化锆奈米粒子的柔性发光二极管结构，于不同观测角度下的色温分布。如图10所示，当柔性层中仅掺杂有0.5％的二氧化锆奈米粒子时，不同角度下的色温系分布于5000K至5500K之间。随着二氧化锆奈米粒子的掺杂量逐步由1％、3％提高至10％时，其于不同角度下的色温分布渐趋一直线。亦即，当柔性层中掺杂有二氧化锆奈米粒子时，可改善不同角度下的色温分布，进而提高发光品质。由于二氧化锆奈米粒子具有散射作用，故可以帮助发光二极管所发出的蓝光进行散射。过去研究指出，若蓝光的场型越大，则整体白光变角度色温则越均匀，可以减少黄圈现象的产生，进而达成更高质量的白光光源。因此，色温分布的改善确实可提高发光质量。

综上所述，本实用新型的柔性实用新型二极管结构为均匀且高效率的结构，其由发光二极管以及散射颗粒，将发光二极管的点光源转化成均匀且轻薄的面光源。另，本实用新型的结构具有低热阻值，故可延长寿命。此外，当基板为柔性基板时，本实用新型的结构为可挠式结构，相较于有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)，其发光效率及色均匀性表现更佳。本实用新型的结构可应用于光电或电子科技产业，并可运用于灯具、照明、背光、穿戴式装置、汽机车、交通、手机等产品中。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种柔性发光二极管结构，其特征在于，包括：

柔性基板；

设于所述柔性基板之上的多个发光二极管；

设于所述柔性基板之上并覆盖所述的多个发光二极管的柔性层，所述柔性层内布设有多个散射颗粒；以及

设于所述柔性层之上的黏合剂层，所述黏合剂层内设有荧光粉。

2.如权利要求1所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，所述散射颗粒的重量占所述柔性层的重量为0.1％至10％。

3.如权利要求1或2所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，所述散射颗粒的材料为氧化锆、氧化钛、氧化铝、二氧化硅或以上氧化物的任一组合。

4.如权利要求1所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，所述黏合剂层粘贴于所述柔性层之上。

5.如权利要求1所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，相邻的两个所述发光二极管的间距为3mm至10mm。

6.如权利要求1所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，所述柔性基板、所述柔性层以及所述黏合剂层均为透明状。

7.如权利要求1所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，所述柔性基板为聚亚酰胺板。

8.如权利要求1所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，所述荧光粉和粘合剂混合后以旋涂的方式形成所述黏合剂层。

9.如权利要求1所述的柔性发光二极管结构，其特征在于，所述柔性基板上镀有导电线路层，所述导电线路层之上固设所述发光二极管。