TW201347238A - 發光二極體裝置 - Google Patents

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Ching-Huan Liao
Chuan-Fa Lin
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Walsin Lihwa Corp
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Abstract

本發明為一種發光二極體裝置，具有一發光二極體元件以及一封裝膠體層，封裝膠體層設置於發光二極體元件周圍。封裝膠體層具有一封裝膠層及複數個微粒子，微粒子分佈於封裝膠層內，封裝膠層的折射率與微粒子的折射率之差異值小於或等於0.05。

Description

發光二極體裝置
本發明是有關於一種發光二極體裝置，且特別是有關於一種具有良好出光效率的發光二極體裝置。
隨著顯示技術的發展與進步，各式顯示器的研發係快速的進展，並且對於其功能與特性的要求也與日俱增，其中，螢光體應用於發光二極體顯示器中已成為顯示科技之研究的重點之一。
螢光粉經常被使用於發光二極體裝置以進行光線轉換，主要是螢光粉可將發光二極體裝置的發光晶片發出之光線吸收並轉換為其他不同波長的光線。發光二極體裝置可依需要選用適當的螢光粉種類，且經螢光粉轉換而發出的光線與發光晶片所發出之光線混合後可以形成不同光線，例如可發出白色光的發光二極體元件即為其中一種。
在發光二極體裝置中，發光晶片發出之光線在行經過程遇到螢光粉粒子時可能會發生兩種情形，第一，光線與螢光粉粒子表面具有之角度小於臨界角時，光線穿過螢光粉粒子會產生散射(scattering)效應，形成散射光線而由螢光粉粒子射出。散射光線分為前向(forward)散射光線與背向(backward)散射光線，前向散射光線繼續行至發光二極體裝置之出光面，而背向散射光線則往發光晶片的位置回射，形成光能量被發光晶片或發光二極體裝置自身吸收而損失，使得顯示器的出光效率降低。第二，光線與螢光粉 粒子表面具有之角度小於臨界角時，光線會在到達螢光粉粒子表面隨即發生全反射，形成全反射光線往發光晶片的位置回射，同樣會造成光能量被發光晶片或發光二極體裝置自身吸收而損失，使得發光二極體裝置的出光效率降低。因此，如何提供一種具有良好出光效率之發光二極體裝置，乃為相關業者努力之課題之一。
本發明係有關於一種發光二極體裝置，藉由封裝膠層的折射率與封裝膠層內之微粒子的折射率之差異值小於或等於0.05，以達到提高發光二極體裝置的發光效率。
本發明提出一種發光二極體裝置，發光二極體裝置包括一發光二極體元件以及一封裝膠體層，封裝膠體層設置於發光二極體元件周圍。封裝膠體層具有一封裝膠層及複數個微粒子，微粒子分佈於封裝膠層內，封裝膠層的折射率與微粒子的折射率之差異值小於或等於0.05。
本發明另提出一種發光二極體裝置，發光二極體裝置包括一發光二極體元件、一封裝膠體層、以及一螢光粉層。封裝膠體層設置於發光二極體周圍，封裝膠體層具有一封裝膠層及複數個微粒子。螢光粉層設置於封裝膠體層上，螢光粉層具有一螢光膠層及複數個螢光粉粒子。螢光膠層的折射率與螢光粉粒子的折射率之差異值小於或等於0.05。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
以下實施例係提出一種發光二極體裝置，藉由封裝膠層的折射率與封裝膠層內之微粒子的折射率之差異值小於或等於0.05，達到提高發光二極體裝置的出光效率。然而，實施例所提出的細部結構僅為舉例說明之用，並非對本發明欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些細部結構細節加以修飾或變化。
請參照第1圖，第1圖係繪示本發明第一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖，發光二極體裝置100包括發光二極體元件110以及封裝膠體層120，封裝膠體層120設置於發光二極體元件110周圍。換句話說，封裝膠體層120設置於發光二極體元件110之上且覆蓋發光二極體元件110。封裝膠體層120具有封裝膠層121及複數個微粒子123，微粒子123分佈於封裝膠層121內。當封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值小於或等於0.05時，可以有效降低發光二極體元件110發出之光線行經微粒子123所產生的背向散射，增加發光二極體元件110發出之光線行經微粒子123而產生的前向散射，減少光線能量被發光二極體元件110或封裝膠體層120吸收而造成的損失，進而提高發光二極體裝置100的出光效率。
實施例中，微粒子123例如是以可透光材質製成的粒子。以微粒子123的折射率為1.41為例，封裝膠層121的折射率例如是1.36~1.46。另一實施例中，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值可以例如是大於0且小於或等於0.03。也就是說，以微粒子123的折射率 為1.41為例，封裝膠層121的折射率例如是1.38~1.44但不等於1.41。
實施例中，微粒子123例如是螢光粉粒子。以微粒子123為螢光粉粒子為例，當微粒子123的折射率為1.83，封裝膠層121的折射率例如是1.78~1.88。另一實施例中，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值可以例如是大於0且小於或等於0.03。也就是說，以微粒子123為螢光粉粒子為例，當微粒子123的折射率為1.83，封裝膠層121的折射率例如是1.80~1.86但不等於1.83。
請參照第2圖，第2圖係繪示本發明第一實施例之封裝膠層的折射率與相對出光效率之曲線圖，橫軸表示封裝膠層121的折射率，縱軸表示發光二極體裝置100的相對出光效率，以封裝膠層121的折射率為1.41時的相對出光效率為100%作為基準；其中，微粒子123例如是折射率為1.83、粒徑為6微米(μm)的螢光粉粒子。
當封裝膠層121的折射率大約為1.82或1.84時，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值大約為0.01，此時的相對出光效率大幅提高到108%。封裝膠層121的折射率不限定僅為1.82或1.84，其可採用折射率大約為1.80~1.86但不等於1.83的材質，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值大約為大於0且小於或等於0.03，折射率之差異值在此範圍之間的相對出光效率均高於100%。
一實施例中，微粒子123之粒徑例如是小於或等於15微米。一實施例中，微粒子123之粒徑例如是小於或等 於10微米。一實施例中，微粒子123之粒徑例如是小於或等於6微米。一實施例中，微粒子123之粒徑例如是小於或等於3微米。一實施例中，微粒子123之粒徑例如是小於或等於1微米。
請參照第3圖，第3圖係繪示本發明第一實施例中當微粒子具有不同粒徑之封裝膠層的折射率與相對出光效率之曲線圖，橫軸表示封裝膠層121的折射率，縱軸表示發光二極體裝置100的相對出光效率，以封裝膠層121的折射率為1.41時的相對出光效率為100%作為基準；其中，微粒子123例如是折射率為1.83的螢光粉粒子。第3圖中以曲線S1、曲線S2、曲線S3、曲線S4、曲線S5、及曲線S6分別表示微粒子123的粒徑為1微米、3微米、6微米、10微米、15微米、及20微米之封裝膠層的折射率與相對出光效率之關係。
以封裝膠層121的折射率大約為1.81時為例，此時封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值大約為0.02，當微粒子123的粒徑為1微米(曲線S1)及3微米(曲線S2)時，相對出光效率可分別地大幅提高到110%及大於105%。
以封裝膠層121的折射率大約為1.82時為例，此時封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值大約為0.01，則微粒子123的粒徑為1微米(曲線S1)至20 微米(曲線S6)之間的相對出光效率均高於100%。綜上所述，選用適當的微粒子123的粒徑範圍搭配適當的封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值，有助於增加發光二極體元件110發出之光線行經微粒子123而產生的前向散射，減少光線能量被發光二極體元件110或封裝膠體層120吸收而造成的損失，進而提高顯示器的出光效率。
第4圖係繪示本發明第二實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
請參照第4圖。發光二極體裝置200包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、以及螢光粉層230。封裝膠體層120設置於發光二極體元件110周圍。封裝膠體層120具有封裝膠層121及複數個微粒子123，微粒子123分佈於封裝膠層121內。封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值小於或等於0.05。螢光粉層230設置於發光二極體元件110與封裝膠體層120之間。
一實施例中，微粒子123可以是透明樹脂粒子，螢光粉層230可以由螢光膠層及複數個螢光粉粒子組成，螢光粉粒子分佈於螢光膠層內(未繪示)。當螢光膠層的折射率與螢光粉粒子的折射率之差異值小於或等於0.05時，在無論封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值是否小於或等於0.05，或者封裝膠層121中有無包括微粒 子123(未繪示)的情況下，均可有效降低發光二極體元件110發出之光線行經螢光粉粒子而產生的背向散射，增加發光二極體元件110發出之光線行經螢光粉粒子而產生的前向散射，減少光線能量被發光二極體元件110、螢光粉層230、或封裝膠體層120吸收而造成的損失，進而提高顯示器的出光效率。
第5圖係繪示本發明第三實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
請參照第5圖，發光二極體裝置300包括發光二極體元件110及封裝膠體層120。封裝膠體層120設置於發光二極體元件110周圍，封裝膠體層120由封裝膠層121及複數個微粒子123組成，微粒子123分佈於封裝膠層121內，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值小於或等於0.05。本實施例中，微粒子123可以是螢光粉粒子。
發光二極體裝置300可更包括微結構層340，設置於封裝膠體層120之頂面，可使出光效率更佳。微結構層340可以是表面具有規則或不規則微結構之膜層，也可以是直接形成於封裝膠體層120頂表面的結構，例如是以蝕刻的方式粗化封裝膠體層120的頂表面而形成。
請參照第6圖，第6圖係繪示本發明第三實施例之封裝膠層的折射率與相對出光效率之曲線圖，其中微粒子123採用折射率為1.83的螢光粉粒子，橫軸表示封裝膠層 121的折射率，縱軸表示發光二極體裝置100的相對出光效率，以封裝膠層121的折射率為1.41時的相對出光效率為100%作為基準。當封裝膠體層120頂面上設置有微結構層340，且封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值為0時，相對出光效率大幅提高到115%；或者，當封裝膠層121的折射率大約為大於1.80至小於1.86時，也就是封裝膠層121的折射率與微粒子123(螢光粉粒子)的折射率之差異值大約為小於0.03時，相對出光效率均高於100%。
第7圖係繪示本發明第四實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。請參照第7圖，發光二極體裝置400包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、以及微結構層440。封裝膠體層120設置於發光二極體元件110周圍，封裝膠體層120具有封裝膠層121及複數個微粒子123，微結構層440設置於封裝膠體層120之側面。微粒子123分佈於封裝膠層121內，同樣地，微粒子123可以是螢光粉粒子。封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值小於或等於0.05。
同樣地，微結構層440可以是表面具有規則或不規則微結構之膜層設置於封裝膠體層120之側面，或者直接形成於封裝膠體層120的側面，例如是以蝕刻的方式粗化封裝膠體層120的側面而形成。
第8圖係繪示本發明第五實施例之一種發光二極體 裝置之示意圖。實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。請參照第8圖，發光二極體裝置500包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、以及螢光粉層530。封裝膠體層120設置於發光二極體元件110周圍。封裝膠體層120具有封裝膠層121及複數個微粒子123，微粒子123分佈於封裝膠層121內。螢光粉層530設置於封裝膠體層120上。螢光粉層530具有螢光膠層531及複數個螢光粉粒子533，螢光粉粒子533分佈於螢光膠層531內。螢光膠層531的折射率與螢光粉粒子531的折射率之差異值小於或等於0.05。當螢光膠層531的折射率與螢光粉粒子533的折射率之差異值小於或等於0.05時，可以有效降低發光二極體元件110發出之光線行經螢光粉粒子533而產生的背向散射，增加發光二極體元件110發出之光線行經螢光粉粒子533而產生的前向散射，減少光線能量被發光二極體元件110或螢光粉層530吸收而造成的損失，進而提高顯示器的出光效率。
實施例中，以螢光粉粒子533的折射率為1.83為例，螢光膠層531的折射率例如是1.78~1.88。另一實施例中，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值可以例如是大於0且小於或等於0.03。也就是說，以螢光粉粒子533的折射率為1.83為例，螢光膠層531的折射率例如是1.80~1.86且不等於1.83。
一實施例中，微粒子123可以例如是透明樹脂粒子。實施例中，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率 之差異值例如是小於或等於0.05。另一實施例中，封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值例如是大於0且小於或等於0.03。
一實施例中，螢光粉粒子533之粒徑例如是小於或等於15微米。一實施例中，微粒子123之粒徑例如是小於或等於15微米。
實施例中，當螢光膠層531的折射率與螢光粉粒子533的折射率之差異值小於或等於0.05時，搭配封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值小於或等於0.05，可以更有效降低發光二極體元件110發出之光線行經螢光粉粒子533及微粒子123而產生的背向散射，增加發光二極體元件110發出之光線行經螢光粉粒子533及微粒子123而產生的前向散射，減少光線能量被發光二極體元件110、螢光粉層530、或封裝膠體層120吸收而造成的損失，進而提高顯示器的出光效率。但本發明不限於此，螢光膠層531的折射率與螢光粉粒子533的折射率之差異值以及封裝膠層121的折射率與微粒子123的折射率之差異值之搭配亦視應用狀況作適當選擇，並不以前述條件為限。
第9圖係繪示本發明第六實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。第10圖係繪示本發明第七實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。第11圖係繪示本發明第八實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。
請參照第9圖。發光二極體裝置600包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、螢光粉層530；封裝膠體層120設置於發光二極體元件110周圍，封裝膠體層120具有封裝膠層121及複數個微粒子123；微粒子123分佈於封裝膠層121內；螢光粉層530設置於封裝膠體層120上，螢光粉層530具有螢光膠層531及複數個螢光粉粒子533，螢光粉粒子533分佈於螢光膠層531內，螢光膠層531的折射率與螢光粉粒子531的折射率之差異值小於或等於0.05。本實施例可更包括一微結構層640設置於封裝膠體層120之側面，微結構層640可以是表面具有規則或不規則微結構之膜層，也可以是直接形成於封裝膠體層120的側面，例如是以蝕刻的方式粗化封裝膠體層120的側面而形成。
請參照第10圖。發光二極體裝置700包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、螢光粉層530、以及微結構層740，微結構層740設置於封裝膠體層120之頂面，本實施例中，微結構層740設置於螢光粉層530和封裝膠體層120之間，微結構層740可以是表面具有規則或不規則微結構之膜層，或者也可以是直接形成於封裝膠體層120的頂表面，例如是以蝕刻的方式粗化封裝膠體層120的頂表面而形成。
請參照第11圖。發光二極體裝置800包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、螢光粉層530、以及微結構層840，微結構層840設置於螢光粉層530上。微結構層840可以是表面具有規則或不規則微結構之膜層，或者也 可以是直接形成於螢光粉層530的頂表面，例如是以蝕刻的方式粗化螢光粉層530的頂表面而形成。
據此，上述實施例所述之發光二極體裝置主要是藉由封裝膠層的折射率與封裝膠層內之微粒子的折射率之差異值小於或等於0.05，降低發光二極體元件發出之光線行經微粒子而產生的背向散射，增加光線行經微粒子而產生的前向散射，達到提高發光二極體裝置的出光效率。並且，螢光膠層的折射率與螢光粉粒子的折射率之差異值小於或等於0.05，可降低發光二極體元件發出之光線行經螢光粉粒子而產生的背向散射，增加光線行經螢光粉粒子而產生的前向散射，而能夠提高發光二極體裝置的出光效率。此外，微結構層設置於螢光粉層上、封裝膠體層之側面或頂面，可以提高發光二極體裝置的出光效率。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300、400、500、600、700、800‧‧‧發光二極體裝置
110‧‧‧發光二極體元件
120‧‧‧封裝膠體層
121‧‧‧封裝膠層
123‧‧‧微粒子
230、530‧‧‧螢光粉層
340、440、740、840‧‧‧微結構層
531‧‧‧螢光膠層
533‧‧‧螢光粉粒子
S1、S2、S3、S4、S5、S6‧‧‧曲線
第1圖係繪示本發明第一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
第2圖係繪示本發明第一實施例之封裝膠層的折射率與相對出光效率之曲線圖。
第3圖係繪示本發明第一實施例中當微粒子具有不 同粒徑之封裝膠層的折射率與相對出光效率之曲線圖。
第4圖係繪示本發明第二實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
第5圖係繪示本發明第三實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
第6圖係繪示本發明第三實施例之封裝膠層的折射率與相對出光效率之曲線圖。
第7圖係繪示本發明第四實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
第8圖係繪示本發明第五實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
第9圖係繪示本發明第六實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
第10圖係繪示本發明第七實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
第11圖係繪示本發明第八實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。
100‧‧‧發光二極體裝置
110‧‧‧發光二極體元件
120‧‧‧封裝膠體層
121‧‧‧封裝膠層
123‧‧‧微粒子

Claims (14)

  1. 一種發光二極體裝置，包括：一發光二極體元件；以及一封裝膠體層，設置於該發光二極體元件周圍，該封裝膠體層具有一封裝膠層及複數個微粒子分佈於該封裝膠層內，該封裝膠層的折射率與該些微粒子的折射率之差異值小於或等於0.05。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中更包括一螢光粉層，設置於該發光二極體元件與該封裝膠體層之間。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光二極體裝置，其中該封裝膠層的折射率與該些微粒子的折射率之差異值大於0且小於或等於0.03。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光二極體裝置，其中該封裝膠層的折射率與該些微粒子的折射率之差異值為0。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光二極體裝置，更包括一微結構層，該微結構層設置於該封裝膠體層之一頂面或一側面。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之發光二極體裝置，其中該些微粒子之粒徑小於或等於15微米(μm)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該些微粒子係為螢光粉粒子。
  8. 一種發光二極體裝置，包括：一發光二極體元件； 一封裝膠體層，設置於該發光二極體周圍，該封裝膠體層具有一封裝膠層及複數個微粒子；以及一螢光粉層，設置於該封裝膠體層上，該螢光粉層具有一螢光膠層及複數個螢光粉粒子，該螢光膠層的折射率與該些螢光粉粒子的折射率之差異值小於或等於0.05。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體裝置，其中該螢光膠層的折射率與該些螢光粉粒子的折射率之差異值大於0且小於或等於0.03。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體裝置，其中該封裝膠層的折射率與該些微粒子的折射率之差異值小於或等於0.05。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之發光二極體裝置，其中該封裝膠層的折射率與該些微粒子的折射率之差異值大於0且小於或等於0.03。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體裝置，其中該些微粒子或該些螢光粉粒子之粒徑小於或等於15微米。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體裝置，其中該封裝膠層的折射率與該些微粒子的折射率之差異值或該螢光膠層的折射率與該些螢光粉粒子的折射率之差異值為0。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之發光二極體裝置，更包括一微結構層，該微結構層設置於該螢光粉層上或該封裝膠體層之一側面或一頂面。
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