TW201545382A - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種密封部之量子點不易因氣體或水分等而劣化，從而可實現裝置之長壽命化之發光裝置。
發光裝置1包括裝置本體10、光源20、發光部30、及罩蓋構件40。裝置本體10具有凹部13。光源20係配置於凹部13之底壁13b上。發光部30係於凹部13內以供來自光源20之光入射之方式配置。發光部30包含量子點。罩蓋構件40遮蓋凹部13。罩蓋構件40與裝置本體10一併密封光源20及發光部30。
Description
本發明係關於一種發光裝置及其製造方法。
近年來，使用有發光二極體之發光裝置之進步顯著，被用於液晶之背光裝置、大型顯示器等。特別是由於短波長光之發光元件之半導體材料之發展而可獲得短波長之光，故可使用該短波長之光激發螢光體而獲得更多樣化之波長之光。
先前，已知有使用量子點之發光裝置。例如，於專利文獻1中揭示有如下一種發光裝置，其包括藍色LED(Light Emitting Diode，發光二極體)、及密封藍色LED之密封部，且密封部包含含有量子點之樹脂組合物。
[專利文獻1]日本專利特開2010-126596號公報
然而，於如專利文獻1所示之發光裝置之情形時，存在如下問題：密封部之量子點易於因發光裝置之使用環境下所存在之氣體或水分等而劣化，從而量子點所發出之螢光強度下降。
本發明之主要目的在於提供一種發光裝置，該發光裝置之密封部之量子點不易因氣體或水分等而劣化，從而可實現裝置之長壽命
化。
本發明之發光裝置包括裝置本體、光源、發光部、及罩蓋構件。裝置本體具有凹部。光源係配置於凹部之底壁上。發光部係於凹部內以供來自光源之光入射之方式配置。發光部包含量子點。罩蓋構件遮蓋凹部。罩蓋構件與裝置本體一併密封光源及發光部。
於本發明之發光裝置中，發光部亦可包含分散有量子點之樹脂。
於本發明之發光裝置中，發光部亦可以被覆光源之方式設置於光源之正上方。
於本發明之發光裝置中，發光部之表面亦可為凹面。
於本發明之發光裝置中，發光部亦可填充於由裝置本體與罩蓋構件劃分形成之密封空間。
於本發明之發光裝置中，發光部亦可設置於罩蓋構件之凹部側之表面上。
於本發明之發光裝置中，發光部亦可由光源支持。
本發明之發光裝置較佳為進而包括擴散構件，該擴散構件配置於發光部與光源之間，且將來自光源之光擴散。
於本發明之發光裝置中，罩蓋構件與裝置本體亦可被熔接。
於本發明之發光裝置中，罩蓋構件與裝置本體亦可被陽極接合。
於本發明之發光裝置中，罩蓋構件與裝置本體亦可藉由無機接合材料而接合。
於本發明之發光裝置中，裝置本體之一部分亦可包含金屬。
於本發明之發光裝置中，較佳為裝置本體之包含金屬之部分與發光部接觸。
於本發明之發光裝置中，較佳為罩蓋構件之厚度為1.0mm以下。
於本發明之發光裝置中，較佳為罩蓋構件之折射率為1.70以下。
於本發明之發光裝置中，罩蓋構件亦可具有晶界。
於本發明之發光裝置中，罩蓋構件亦可包含光散射劑。
於本發明之發光裝置中，罩蓋構件亦可包含陶瓷。
於本發明之發光裝置中，由裝置本體與罩蓋構件劃分形成之密封空間亦可被減壓。
於本發明之發光裝置中，由裝置本體與罩蓋構件劃分形成之密封空間亦可為惰性氣體氛圍。
本發明之發光裝置之製造方法係於具有凹部之裝置本體之凹部之底壁上配置光源。藉由將分散有量子點之樹脂配置於凹部內而形成發光部。以遮蓋凹部之方式配置罩蓋構件，從而密封光源與發光部。於密封步驟之前，將樹脂加熱至100℃以上。
根據本發明，可實現使用量子點之發光裝置之長壽命化。
1‧‧‧發光裝置
1a‧‧‧發光裝置
1b‧‧‧發光裝置
1c‧‧‧發光裝置
1d‧‧‧發光裝置
1e‧‧‧發光裝置
1f‧‧‧發光裝置
1g‧‧‧發光裝置
10‧‧‧裝置本體
11‧‧‧第1構件
12‧‧‧第2構件
12a‧‧‧貫通孔
12az‧‧‧貫通孔
12z‧‧‧第2構件
13‧‧‧凹部
13a‧‧‧側壁
13b‧‧‧底壁
13z‧‧‧凹部
20‧‧‧光源
30‧‧‧發光部
30a‧‧‧發光部之表面
40‧‧‧罩蓋構件
50‧‧‧密封空間
60‧‧‧擴散構件
70‧‧‧無機接合材料
圖1係第1實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖2係第2實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖3係第3實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖4係第4實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖5係第5實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖6係第6實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖7係第7實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖8係第8實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
以下，對實施本發明之較佳之形態進行說明。然而，下述實施形態僅為例示。本發明不受下述實施形態任何限定。
又，於實施形態等中所參照之各圖式中，具有實質上相同之功能之構件係設為以相同之符號參照。又，於實施形態等中所參照之圖式係模式性地記載者。圖式中所描繪之物體之尺寸之比率等存在與實際之物體之尺寸之比率等不同之情形。於圖式相互間，亦存在物體之尺寸比率等不同之情形。具體之物體之尺寸比率等應參酌以下說明而判斷。
(第1實施形態)
圖1係第1實施形態之發光裝置1之模式性剖視圖。
發光裝置1係於激發光入射時出射與激發光不同之波長之光的裝置。發光裝置1亦可為出射激發光與因照射激發光而產生之光之混合光者。
發光裝置1具有裝置本體10。裝置本體10具有第1構件11、及第2構件12。第2構件12係設置於第1構件11上。於第2構件12設置有向第1構件11開口之貫通孔12a。由該貫通孔12a構成凹部13。再者，貫通孔12a係朝向第1構件11側前端變細。因此，凹部13之側壁13a相對於第1構件11之主面傾斜。
裝置本體10可由任何材料構成。裝置本體10亦可包含例如低溫同時焙燒陶瓷等陶瓷、金屬、樹脂、玻璃等。構成第1構件11之材料與構成第2構件12之材料既可相同，亦可不同。於本實施形態中，對裝置本體10之一部分包含金屬之例進行說明。具體而言，對裝置本體10中之構成側壁13a之第2構件12包含金屬之例進行說明。再者，作為構成裝置本體10之金屬之較佳之具體例，例如可列舉鋁、銅、鐵及包括該等成分之合金等。
於裝置本體10之凹部13之底壁13b上配置有光源20。光源20例如
可由LED(Light Emitting Diode，發光二極體)元件、LD(Laser Diode，雷射二極體)元件等構成。於本實施形態中，對光源20由LED構成之例進行說明。
於凹部13內配置有發光部30。發光部30係以供來自光源20之光入射之方式配置。具體而言，發光部30係以遮蓋光源20之方式配置於光源20上。
發光部30包含量子點。發光部30既可包含1種量子點，亦可包含複數種量子點。
再者，量子點係於量子點之激發光入射時，出射與激發光不同之波長之光。自量子點出射之光之波長依存於量子點之粒徑。即，可藉由使量子點之粒徑變化而調整所獲得之光之波長。因此，量子點之粒徑係設為與欲獲得之光之波長對應之粒徑。量子點之粒徑通常為2nm~10nm左右。
例如，作為若照射波長300nm~440nm之紫外線~近紫外線之激發光則發出藍色之可見光(波長440nm~480nm之螢光)之量子點之具體例，可列舉粒徑為2.0nm~3.0nm左右之CdSe/ZnS之微晶等。作為若照射波長300nm~440nm之紫外線~近紫外線之激發光或波長440nm~480nm之藍色之激發光則發出綠色之可見光(波長為500nm~540nm之螢光)之量子點之具體例，可列舉粒徑為3.0nm~3.3nm左右之CdSe/ZnS之微晶等。作為若照射波長300nm~440nm之紫外線~近紫外線之激發光或波長440nm~480nm之藍色之激發光則發出黃色之可見光(波長為540nm~595nm之螢光)之量子點之具體例，可列舉粒徑為3.3nm~4.5nm左右之CdSe/ZnS之微晶等。作為若照射波長300nm~440nm之紫外線~近紫外線之激發光或波長440nm~480nm之藍色之激發光則發出紅色之可見光(波長為600nm~700nm之螢光)之量子點之具體例，可列舉粒徑為4.5nm~10nm左右之CdSe/ZnS之
微晶等。
於本實施形態中，發光部30為固體。具體而言，發光部30包含分散有量子點之樹脂。作為較佳地使用之樹脂之具體例，例如可列舉聚矽氧樹脂、環氧樹脂、丙烯酸系樹脂等。
再者，發光部30除了包含樹脂及量子點以外，例如亦可進而包含光分散劑等。
發光部30係以被覆光源20之方式設置於光源20之正上方。發光部30包含設置有光源20之部分，且跨及底壁13b上與側壁13a上而設置。因此，包含金屬之第2構件12與發光部30接觸。
發光部30之表面30a為凹面。
再者，發光部30亦可由複數層發光層之積層體構成。於該情形時，複數層發光層亦可包括包含出射互不相同之波長之光之量子點的複數層發光層。例如，亦可由包含第1發光層與第2發光層之複數層發光層之積層體構成發光部30，該第1發光層包含出射第1波長之光之量子點，該第2發光層包含出射第2波長之光之量子點。
凹部13由罩蓋構件40遮蓋。此罩蓋構件40與裝置本體10接合。藉由罩蓋構件40與裝置本體10而劃分形成密封空間50。光源20與發光部30被密封於該密封空間50內。
如此，於發光裝置1中，在密封空間50內密封有光源20與發光部30。因此，抑制發光部30中所包含之量子點與水分或氧氣接觸。由此，量子點難以因水分或氧氣而劣化。因此，發光裝置1可實現長壽命化。
就更有效地抑制水分或氧氣侵入至密封空間50內之觀點而言，較佳為裝置本體10與罩蓋構件40包含水分或氧氣不易透過之材料。裝置本體10及罩蓋構件40較佳為分別包含無機材料。具體而言，裝置本體10較佳為包含金屬或陶瓷、玻璃等。罩蓋構件40由於必須具有透光
性，故較佳為包含例如玻璃、陶瓷等。
又，較佳為發光裝置1構成為水分或氧氣不易自裝置本體10與罩蓋構件40之間之間隙侵入。具體而言，例如，較佳為裝置本體10與罩蓋構件40被熔接。例如，較佳為裝置本體10與罩蓋構件40係使用雷射等而熔接。又，例如，較佳為罩蓋構件40與裝置本體10被陽極接合。又，例如，較佳為罩蓋構件40與裝置本體10係藉由無機接合材料而接合。
然而，使用有量子點之發光裝置1之劣化係於量子點越高溫則越容易進行。於發光裝置1中，裝置本體10之至少一部分包含熱導率較高之金屬。因此，光源20之熱易於經由裝置本體10而散熱。於發光裝置1中，包含金屬之第2構件12與發光部30接觸。因此，發光部30之熱易於經由第2構件12而散熱。特別是，由於發光裝置1係以發光部30之表面30a成為凹面之方式配置而成，故即便發光部30之填充量較少，亦可增大發光部30與第2構件12之接觸面積。因此，發光部30之熱易於經由第2構件12而更有效率地散熱。因此，發光裝置1可實現更長壽命化。
於發光裝置1中，就更有效地抑制量子點之溫度上升之觀點而言，更佳為罩蓋構件40包含具有較高之熱導率之陶瓷。
就降低密封空間50中之水分或氧氣之濃度之觀點而言，較佳為將密封空間50減壓。又，較佳為將密封空間50設為氮氣氛圍或氬氣氛圍等惰性氣體氛圍。
就更有效地抑制水分或氧氣侵入至密封空間50之觀點而言，較佳為將密封空間50加壓。
於發光裝置1中，期望來自發光部30之光、或來自發光部30之光與來自光源20之光之混合光之提取效率較高。就該觀點而言，罩蓋構件40之厚度較佳為1.0mm以下，更佳為0.5mm以下。然而，存在如下
情形：若罩蓋構件40之厚度過小，則罩蓋構件40之機械強度變得過低。因此，罩蓋構件40之厚度較佳為0.005mm以上。罩蓋構件40之折射率較佳為1.70以下，更佳為1.60以下。罩蓋構件40之折射率通常為1.46以上。
就減小自發光裝置1出射之光之強度或色度之面內偏差之觀點而言，較佳為罩蓋構件40具有光散射性能。具體而言，較佳為罩蓋構件40具有晶界。或者，較佳為罩蓋構件40包含光散射劑。作為較佳地使用之光散射劑之具體例，例如可列舉氧化鋁、氧化鈦、氧化矽等高反射無機化合物及高反射白色樹脂等。
發光裝置1之製造方法並無特別限定。發光裝置1例如可按照以下要領製造。
首先，準備具有凹部13之裝置本體10。
其次，於裝置本體10上配置光源20。
繼而，將包含量子點之樹脂組合物供給至凹部13內，並使其硬化，藉此形成發光部30。
其後，藉由將罩蓋構件40安裝於裝置本體10而密封光源20及發光部30。藉此，可完成發光裝置1。罩蓋構件40可藉由例如雷射熔接、陽極接合、使用焊料等無機接合材料之接合等而安裝於裝置本體10。
供給包含量子點之樹脂組合物並使其硬化之步驟、及安裝罩蓋構件40之步驟例如亦可於減壓氛圍下、惰性氣體氛圍下進行。
較佳為於進行密封步驟之前，對發光部30中所包含之樹脂進行加熱而降低樹脂之水分濃度。具體而言，較佳為將發光部30中所包含之樹脂加熱至100℃以上，更佳為加熱至150℃以上。再者，樹脂之加熱既可於硬化後進行，亦可於硬化前、例如塗佈前進行。以下，對本發明之較佳之實施形態之其他例進行說明。於以下之說明中，以共用
之符號參照具有與上述第1實施形態實質上共通之功能之構件，並省略說明。
(第2實施形態)
圖2係第2實施形態之發光裝置1a之模式性剖視圖。
於第1實施形態中，對發光部30係配置於密封空間50之一部分，且發光部30具有與罩蓋構件40隔開之表面30a之例進行了說明。然而，本發明並不限定於該構成。
例如，於第2實施形態之發光裝置1a中，發光部30係填充於密封空間50。因此，發光部30不具有與罩蓋構件40隔開之表面。發光部30與罩蓋構件40之凹部13側表面密接。於該情形時，位於發光部30之光出射側之界面變少。由此，來自發光部30之光之提取效率提高。又，可抑制發光部30之厚度之製造偏差。因此，可抑制發光裝置1a之發光強度或發光之色度之偏差。
(第3實施形態)
圖3係第3實施形態之發光裝置1b之模式性剖視圖。
於第1實施形態中，對發光部30係配置於凹部13之底壁13b上之例進行了說明。然而，本發明並不限定於該構成。例如，於第3實施形態之發光裝置1b中，發光部30係設置於罩蓋構件40之凹部13側之表面上。發光部30係設置於罩蓋構件40之凹部13側之表面中露出於凹部13之部分之實質上之整體上。
此種發光部30例如可藉由在罩蓋構件40上塗佈包含量子點與樹脂之漿料並使其乾燥而形成。於該情形時，可減小發光部30之厚度不均。因此，可抑制發光裝置1之發光強度或發光之色度之偏差。
(第4實施形態)
圖4係第4實施形態之發光裝置1c之模式性剖視圖。
於第4實施形態之發光裝置1c中，發光部30由光源20支持。發光
部30係設置於光源20之上表面之正上方。發光部30與光源20直接接觸。因此，發光部30與光源20之間之界面之數較少。因此，可提高來自光源20之光向發光部30之入射效率。
(第5及第6實施形態)
圖5係第5實施形態之發光裝置1d之模式性剖視圖。圖6係第6實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
於第5實施形態之發光裝置1d及第6實施形態之發光裝置1e中，在發光部30與光源20之間設置有將來自光源20之光擴散之擴散構件60。藉由設置擴散構件60，可減小來自光源20之光向發光部30之入射強度之偏差。因此，可減小發光強度或發光之色度之面內偏差。
於第5實施形態之發光裝置1d中，發光部30係設置於擴散構件60之正上方。發光部30與擴散構件60接觸。因此，可提高光向發光部30之入射效率。
於第6實施形態之發光裝置1e中，發光部30與光源20隔離。在發光部30與光源20之間設置有空間。因此，來自光源20之熱不易傳遞至發光部30。因此，可抑制發光部30之熱劣化。
就抑制發光部30之熱劣化之觀點而言，亦可使擴散構件60與裝置本體10接觸。藉由如此，光源20之熱變得易於經由擴散構件60及裝置本體10而散熱。
(第7實施形態)
圖7係第7實施形態之發光裝置1f之模式性剖視圖。
於第7實施形態之發光裝置1f中，罩蓋構件40與裝置本體10係藉由焊料或低熔點玻璃料等無機接合材料70而接合。於該情形時，可局部地抑制接合時之熱之影響，故可進一步抑制量子點之劣化。
(第8實施形態)
圖8係第8實施形態之發光裝置1g之模式性剖視圖。
於第1~第7實施形態中，對在第2構件12上配置罩蓋構件40且以覆蓋凹部13之方式將其遮蓋之例進行了說明。然而，本發明並不限定於該構成。例如，於第8實施形態之發光裝置1g中，亦可將設置於第2構件12z之貫通孔12az之形狀以自高度方向之中途朝向第1構件11側前端變細之方式形成而構成凹部13z，且使罩蓋構件40嵌合於凹部13z內而遮蓋凹部13z。又，於本實施形態中，發光部30係設置於罩蓋構件40之凹部13z側之整個表面。
再者，於本實施形態中，對發光部30係設置於罩蓋構件40之凹部13側之表面之例進行了說明，但本發明並不限定於該構成。例如，發光部亦可配置於凹部之底壁上。
1‧‧‧發光裝置
10‧‧‧裝置本體
11‧‧‧第1構件
12‧‧‧第2構件
12a‧‧‧貫通孔
13‧‧‧凹部
13a‧‧‧側壁
13b‧‧‧底壁
20‧‧‧光源
30‧‧‧發光部
30a‧‧‧發光部之表面
40‧‧‧罩蓋構件
50‧‧‧密封空間
Claims (21)
- 一種發光裝置，其包括：裝置本體，其具有凹部；光源，其配置於上述凹部之底壁上；發光部，其於上述凹部內以供來自上述光源之光入射之方式配置，且包含量子點；以及罩蓋構件，其遮蓋上述凹部，且與上述裝置本體一併密封上述光源及上述發光部。
- 如請求項1之發光裝置，其中上述發光部包含分散有上述量子點之樹脂。
- 如請求項1或2之發光裝置，其中上述發光部係以被覆上述光源之方式設置於上述光源之正上方。
- 如請求項3之發光裝置，其中上述發光部之表面為凹面。
- 如請求項3之發光裝置，其中上述發光部係填充於由上述裝置本體與上述罩蓋構件劃分形成之密封空間。
- 如請求項1或2之發光裝置，其中上述發光部係設置於上述罩蓋構件之上述凹部側之表面上。
- 如請求項1或2之發光裝置，其中上述發光部由上述光源支持。
- 如請求項6或7之發光裝置，其進而包括擴散構件，該擴散構件配置於上述發光部與上述光源之間，且將來自上述光源之光擴散。
- 如請求項1至8中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件與上述裝置本體被熔接。
- 如請求項1至8中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件與上述裝置本體被陽極接合。
- 如請求項1至8中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件與上述裝置本體係藉由無機接合材料而接合。
- 如請求項1至11中任一項之發光裝置，其中上述裝置本體之一部分包含金屬。
- 如請求項12之發光裝置，其中上述裝置本體之上述包含金屬之部分與上述發光部接觸。
- 如請求項1至13中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件之厚度為1.0mm以下。
- 如請求項1至14中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件之折射率為1.70以下。
- 如請求項1至4及6至15中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件具有晶界。
- 如請求項1至4及6至15中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件包含光散射劑。
- 如請求項1至17中任一項之發光裝置，其中上述罩蓋構件包含陶瓷。
- 如請求項1至18中任一項之發光裝置，其中由上述裝置本體與上述罩蓋構件劃分形成之密封空間被減壓。
- 如請求項1至19中任一項之發光裝置，其中由上述裝置本體與上述罩蓋構件劃分形成之密封空間為惰性氣體氛圍。
- 一種發光裝置之製造方法，其包括如下步驟：於具有凹部之裝置本體之上述凹部之底壁上配置光源；藉由將分散有量子點之樹脂配置於上述凹部內而形成發光部；以遮蓋上述凹部之方式配置罩蓋構件，從而密封上述光源與上述發光部；及於上述密封步驟之前，將上述樹脂加熱至100℃以上。
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