TW201731128A - 光電半導體裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光電半導體裝置，其包含基板、發光二極體晶片、波長轉換材料、封裝膠，以及保護層。發光二極體晶片設置於基板上。封裝膠具有高於D50的蕭氏硬度或小於10g/m2▪24hrs的透溼性，且波長轉換材料包含主峰波長在綠色光譜範圍內的第一波長轉換物質及主峰波長在紅色光譜範圍內的第二波長轉換物質，其等為具有≦50奈米的放射光譜半高寬的螢光材料。本發明的光電半導體裝置展現經改良的廣色域(high NTSC)特性及亮度，且同時具有優良的信賴性。

Description

光電半導體裝置

本發明係有關於一種光電半導體裝置，尤指一種具有高廣色域、高亮度及高信賴性的光電半導體裝置。

白光LED(light emitting diode；LED)已被廣泛用於顯示器的背光光源。一般而言，用於背光光源的白光LED必須配合濾色片(color filter)的使用，方可符合在廣色域(high NTSC)方面的要求。然而，在此情形下，現今作為背光源的白光LED的NTSC值大約為72%，且若欲以傳統商用螢光粉來改善此NTSC值，在提升NTSC值的同時卻會對白光LED的亮度有不利的影響。舉例來說，利用黃色氮化物與620奈米的紅色氮化物的螢光粉組合所獲致的NTSC值約為72%，且亮度為100%，而利用綠色β-SiAlON螢光粉取代黃色氮化物同時利用660奈米的紅色氮化物取代620奈米的紅色氮化物的螢光粉組合雖可將NTSC提升至約85%，亮度卻驟減至約65%。另外，使用不同材料的螢光粉等波長轉換物質來改良白光LED的光學特性的同時，亦存在有令光電半導體裝置整體的信賴性降低的問題。

因此，如何在提升光電半導體裝置的NTSC值的同時確保亮度及信賴性的品質，將是相關業界亟待努力之課題。

為了解決上述技術問題，本發明採用有別於習知螢光粉組合的波長轉換材料於光電半導體裝置中，所述波長轉換材料可受藍 色發光二極體晶片激發，且包含具有特定放光光譜半高寬的第一波長轉換物質及第二波長轉換物質。另外，本發明同時應用封裝硬膠以及保護層來確保光電半導體裝置的信賴性。

具體而言，本發明其中一實施例提供一種光電半導體裝置，其包含一基板、設置於所述基板上的至少一發光二極體晶片、設置於至少一所述發光二極體晶片的出光路徑上的一波長轉換材料。一具有高於D50的蕭氏硬度或小於10g/m²▪24hrs的透溼性的封裝膠包覆於所述發光二極體晶片。一保護層設置於所述基板及所述封裝膠的至少一者上。所述波長轉換材料包含主峰波長在綠色光譜範圍內的一第一波長轉換物質以及主峰波長在紅色光譜範圍內的一第二波長轉換物質，其中所述第一波長轉換物質及所述第二波長轉換物質為具有≦50奈米的放射光譜半高寬的螢光材料。

本發明的有益效果在於，本發明實施例所提供的光電半導體裝置透過具有特定放光光譜半高寬的第一波長轉換物質及第二波長轉換物質，可在提升光電半導體裝置NTSC值的同時維持優異的亮度。另外，藉由在發光二極體晶片上包覆硬質、具抗透溼特性的封裝膠以及在基板及封裝膠的至少一者上設置保護層，還可進一步確保光電半導體裝置的信賴性。具體而言，本發明實施例所提供的光電半導體裝置具有大於85%的NTSC值、高於70%的亮度，且在1000小時後仍保有高於70%的剩餘光強度(remain Lm)。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

P‧‧‧光電半導體裝置

1‧‧‧基板

2‧‧‧發光二極體晶片

3‧‧‧反射杯

4‧‧‧波長轉換材料

5‧‧‧封裝膠

6‧‧‧保護層

圖1A為本發明其中一實施例所提供的光電半導體裝置的示意圖；圖1B為本發明其中一實施例所提供的光電半導體裝置的另一示意圖； 圖2為本發明另外一實施例所提供的光電半導體裝置的示意圖；圖3A為本發明再一實施例所提供的光電半導體裝置的示意圖；圖3B為本發明再一實施例所提供的光電半導體裝置的另一示意圖；圖4A為本發明另外再一實施例所提供的光電半導體裝置的示意圖；圖4B為本發明另外再一實施例所提供的光電半導體裝置的另一示意圖；圖5A與5B分別為本發明實施例所提供的光電半導體裝置所使用的第一波長轉換物質的激發光譜與放射光譜；圖6A與6B分別為本發明實施例所提供的光電半導體裝置所使用的第二波長轉換物質的激發光譜與放射光譜；以及圖7至9分別為本發明實施例所提供的光電半導體裝置在使用第一種波長轉換材料、第二種波長轉換材料或第三種波長轉換材料的情況下所測得的放射光譜。

以下是通過特定的具體實例來說明本發明所揭露有關“光電半導體裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容瞭解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本發明的技術範疇。

為了可提供具有高廣色域(high NTSC)且具有較高亮度的光 電半導體裝置，本發明導入硫系綠色螢光粉，並同時搭配半高寬較窄的紅色螢光粉，以提供亮度70%以上，且NTSC可達85%的光電半導體裝置。

請參閱圖1A至圖4B所示，圖1A至圖4B分別為本發明各實施例所提供的光電半導體裝置的結構示意圖。具體而言，圖1A至圖4B顯示本發明實施例所提供的光電半導體裝置的不同實施態樣。

首先，如圖1A至圖4B所示，本發明實施例所提供的光電半導體裝置P包含基板1、至少一發光二極體晶片2、波長轉換材料4、封裝膠5，以及保護層6。發光二極體晶片2設置於基板1上。波長轉換材料4設置於發光二極體晶片2的出光路徑上，而封裝膠5包覆於發光二極體晶片2。保護層6則是設置於基板1、波長轉換材料4或封裝膠5的至少一者上。另外，如圖1A、2、3A及4A所示，本發明實施例所提供的光電半導體裝置P可更包含反射杯3，反射杯3環形設置於基板1上並環繞發光二極體晶片2。波長轉換材料4設置於發光二極體晶片2的出光路徑上的實施態樣以及保護層6的設置位置將詳述如後。

承上述，基板1可由任何可提供發光二極體晶片2電性連接的基板的材料所製成。舉例來說，基板1可為絕緣基板、導電基板、半導體基板或乃至透光基板，如由玻璃等材料製成的基板。於本發明中，發光二極體晶片2的數量不在此限制，且發光二極體晶片2的放光波長可依據產品需求以及所選用的波長轉換材料4的性質加以選擇。舉例來說，發光二極體晶片2可放出具有介於300至500奈米之間的波長的光。於本發明實施例中，發光二極體晶片2為藍光晶片，其具有主峰波長介於約430至約480奈米的放光波長。反射杯3可由金屬、樹脂或玻璃等材料所製成，且可選擇性地在反射杯3的表面塗佈塗層，用以增加光電半導體裝置P的出光率或消除眩光。於一種實施態樣中，基板1及反射杯3可 由同一材料一體成型地製成，從而構成一杯狀殼體。

如上所述，於本發明實施例中，波長轉換材料4是設置於發光二極體晶片2的出光路徑上，經發光二極體晶片2所發出的光激發而放出具有經轉換之波長的光。舉例來說，波長轉換材料4可經由點膠、模製、印刷、噴塗或貼膜等的方式設置於發光二極體晶片2上。具體而言，如圖1A至圖3B所示，波長轉換材料4與封裝膠5混合而包覆於發光二極體晶片2上。當光電半導體裝置P更包含反射杯3，波長轉換材料4與封裝膠5混合物可填充於反射杯3所形成的空間中。或是，如圖4A及4B所示，波長轉換材料4亦可以片狀型式設置於發光二極體晶片2的上方。或是，波長轉換材料4亦可以直接包覆於發光二極體晶片2上，而封裝膠5被設置於波長轉換材料4上(圖未顯示)。更甚者，該波長轉換材料4為多層堆疊的結構，比如下層為綠色螢光材料而上層為紅色螢光材料的多層堆疊結構。

於本發明實施例中，波長轉換材料4包含第一波長轉換物質及第二波長轉換物質。

第一波長轉換物質經發光二極體晶片2所放出的具有特定波長範圍的光所激發後，可放出具有介於525至535奈米的波長的光。換言之，第一波長轉換物質受到發光二極體晶片2所放出的光的激發後，可放出主峰波長在綠色光譜範圍的光。參考圖5A，圖5A顯示藉由特定光源(如波長為440至460奈米的光源)激發第一波長轉換物質，再由螢光光譜儀所測得的激發光譜。如圖5A所示，第一波長轉換物質可由波長介於約300至500奈米的光所激發。其中螢光材料A表示的無機硫化物可在波長介於約390至490奈米的範圍內連續且較有效地激發，及螢光材料B表示的核殼量子點(QD，quantum dots)可在波長介於約310至475奈米的範圍內連續且較有效地激發。

圖5B為本發明所用之第一波長轉換物質藉由選定波長光源激 發後，由螢光光譜儀所測得的放射光譜。具體而言，第一波長轉換物質為主峰波長在綠色光譜範圍且具有≦50奈米的放射光譜半高寬的螢光材料。舉例來說，螢光材料可為無機硫化物，諸如Sr₂GaS₄：Eu²⁺，或具有介於515至550奈米的放射波長的核殼量子點(QD，quantum dots)，該等核殻量子點為包含III-V族、II-VI族或(鎘,錳)硒系列半導體材料((Cd,Mn)Se-based quantum dots)，諸如CdSe/Zn、ZnSe、CdS、MnSe/ZnSe、CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS、CdTe/ZnS或不含鎘(Cadmium free)的量子點。另外，主峰波長在綠色光譜範圍的核殼量子點的粒徑較佳為介於0至30奈米。再者，如圖5B所示，螢光材料A表示的無機硫化物及螢光材料B表示的核殼量子點分別在約535奈米及約532奈米處有放射峰(emission peak)，且分別具有約50奈米及約40奈米的放射光譜半高寬。

於本發明實施例中，第二波長轉換物質主要藉由另一特定波長範圍內的光激發後，可放出具有介於600至660奈米之間的波長的光。換言之，第二波長轉換物質受到激發後，可放出主峰波長在紅色光譜範圍的光。具體而言，第二波長轉換物質可由發光二極體晶片2或第一波長轉換物質所放出的光所激發。參考圖6A，圖6A顯示藉由特定光源激發第二波長轉換物質，再由螢光光譜儀所測得的激發光譜。如圖6A所示，主峰波長在紅色光譜範圍的第二波長轉換物質(以C表示可發紅光的KSF螢光粉及以D表示可發紅光的核殼量子點)可由波長介於約350至500奈米之間的光所激發。其中螢光材料C表示的氟矽酸鹽螢光材料可在波長介於約400至500奈米的範圍內連續且較有效地激發，及螢光材料D表示的核殼量子點可在波長介於約330至520奈米的範圍內連續且較有效地激發。

具體而言，主峰波長在紅色光譜範圍內(例如落於600至660奈米之間)的第二波長轉換物質為具有≦50奈米的放射光譜半高 寬的螢光材料。更進一步的說，螢光材料可為具有≦5奈米的放射光譜半高寬的螢光材料，如氟矽酸鹽螢光粉(KSF phosphor，K₂SiF₆：Mn⁴⁺)或氟鈦酸鹽螢光粉(KTF phosphor，K₂TiF₆：Mn⁴⁺)。或者，螢光材料為粒徑可介於5至50奈米的核殼量子點如III-V族、II-VI族或(鎘，錳)硒系列半導體材料，例如CdSe/ZnS、MnSe/ZnSe、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS、CdTe/ZnS或不含鎘(Cadmium free)的量子點。

請配合圖6B所示。圖6B繪示了主峰波長在紅色光譜範圍內發射之螢光材料，氟矽酸鹽與核殼量子點之放射光譜，其中，氟矽酸鹽螢光材料的放射光譜以標示為C的實線表示，而核殼量子點螢光材料的放射光譜以標示為D的虛線表示。如圖6B所示，氟矽酸鹽螢光材料之放射峰(emission peak)約位於630奈米，且具有約5奈米放射光譜半高寬，而核殼量子點螢光材料之放射光譜放射峰約位於628奈米處，並具有約35奈米的放射光譜半高寬。

再配合圖7至圖9所示，圖7為本發明實施例所提供的光電半導體裝置P在使用第一種波長轉換材料的情況下所測得的放射光譜，圖8為本發明實施例所提供的光電半導體裝置P在使用第二種波長轉換材料的情況下所測得的放射光譜，而圖9為本發明實施例所提供的光電半導體裝置P在使用第三種波長轉換材料的情況下所測得的放射光譜。

具體而言，圖7中是使用由無機硫化物(螢光材料A)作為第一波長轉換物質且氟矽酸鹽(螢光材料C)作為第二波長轉換物質而組成的波長轉換材料4，圖8中是使用由無機硫化物(螢光材料A)作為第一波長轉換物質且可發紅光的核殼量子點(螢光材料D)作為第二波長轉換物質而組成的波長轉換材料4，而圖9中是使用由可發綠光的核殼量子點(螢光材料B)作為第一波長轉換物質且氟矽酸鹽(螢光材料C)作為第二波長轉換物質而組成的波長轉換材料4。

接下來，請再次參考圖1A至4B。為確保本發明實施例的光電半導體裝置P的信賴性，本發明進一步配合使用封裝膠5及保護層6。如前所述，封裝膠5包覆於發光二極體晶片2。於本發明實施例中，封裝膠5是包覆於發光二極體晶片2，而在光電半導體裝置P包含有反射杯3時，封裝膠5是填充於反射杯3所形成的空間內。舉例來說，封裝膠5具有高於D50的蕭氏硬度(shore D)或少於10g/m²▪24hrs的透溼性。較佳地，封裝膠5可具有高於D55的蕭氏硬度及少於8g/m²▪24hrs之間的透溼性。如此一來，封裝膠5可有效保護光電半導體裝置P內部的組件受到外部汙染物，例如應用環境下的有毒物質的危害，且可阻絕水分進入光電半導體裝置P內部。

於本發明實施例中，封裝膠5可為矽氧樹脂(silicone)或環氧樹脂(epoxy resin)。就環氧樹脂而言，聚合物結構中具有較多的苯環或其他環狀結構可使環氧樹脂具有較高的硬度。環氧樹脂的實例包括由雙酚-A二環氧甘油醚(bisphenol-A diglycidyl ether,BADGE)、環脂肪族環氧樹脂(cycloaliphatic epoxy)、甲基六氫苯酐(MHHPA)或六氫苯酐(HHPA)或其等的組合所形成的環氧樹脂。另一方面，可用於本發明實施例中的矽氧樹脂是包含較多苯基結構的矽氧樹脂，或是具有較高交聯密度的矽氧樹脂。換言之，聚合物鏈中包含較多T結構(MesiO₃)或Q結構(SiO₄)的矽氧樹脂可具有較佳的硬度及抗透溼性，因此，其等較適合用於形成封裝膠5。

接著，同樣參考圖1A至圖4B。於本發明實施例中，保護層6可設置於基板1、反射杯3、波長轉換材料4及封裝膠5的一或多者上。具體而言，保護層6可用於對抗光電半導體裝置P外部或內部之污染物的危害。外部污染物的實例包括大氣中的有毒氣體、雨水中具有腐蝕性的化學物質諸如硫化物、或是產品包裝材料中含有的化學物質。於本發明中，保護層6可為設置於基板1 及/或反射杯3上的防硫結構層、設置於基板1上的白色矽氧樹脂塗層，或是設置於反射杯3、波長轉換材料4或封裝膠5外圍上的含氟材料層。

請特別參考圖1A及1B，於此實施態樣中，保護層6為設置於基板1上或是同時設置於基板1及反射杯3上的防硫結構層。防硫結構層可為抗硫的障壁(anti-sulfur barrier)，其可被塗佈於含銀的線路上，用以避免銀與環境中的硫離子發生反應而影響線路的效能。防硫結構層可由矽氧樹脂、丙烯酸樹脂或含氟的化合物等材料所形成。舉例來說，可採用丙烯酸聚合物溶於有機溶劑，諸如乙酸乙烯酯(ethyl acetate)或甲苯(toluene)所形成的披覆液來製作防硫結構層。施加上述披覆液來製作防硫結構層的程序可包括浸泡、刷塗、噴塗或點膠等方式。另外，防硫結構層的厚度可介於0至5μm之間。然而，上述厚度可依據產品需求加以選擇，而本發明並不加以限制。

接下來，請特別參考圖2。於此實施態樣中，保護層6為設置於基板1上的白色矽氧樹脂塗層。如同前述防硫結構層，白色矽氧樹脂塗層可被塗佈於含銀的線路上作為抗硫的障壁，用以避免銀與環境中的硫離子發生反應而影響線路的效能。白色矽氧樹脂塗層可由熱固化型白色矽氧樹脂以及具有高穿透率的透明矽氧樹脂所形成。較佳地，白色矽氧樹脂塗層可由具有優良光熱穩定性的矽氧樹脂所形成，如此一來，可有效提高光電半導體裝置P的光輸出、整體能源效率以及使用信賴性。另外，白色矽氧樹脂塗層的厚度可介於50至150μm之間。

接著，請參考圖3A及3B。此實施態樣中，保護層6為設置於封裝膠5外圍，或是同時設置於反射杯3及封裝膠5外圍上的含氟材料層。保護層6包覆封裝膠5(以及反射杯3)，用以隔絕外在汙染物，使內部的組件免受外在汙染物的危害。舉例來說，含氟材料層可由含氟的矽氧樹脂所形成。

再著，請參考圖4A及4B，當波長轉換材料4片狀型式設置於發光二極體晶片2的上方，亦即非波長轉換材料4與封裝膠5的混合物時，保護層6為設置於波長轉換材料4及封裝膠5外圍，或是同時設置於波長轉換材料4及反射杯3外圍上的含氟材料層。無波長轉換材料4的封裝膠5直接包覆基板1及發光二極體晶片2，亦可隔絕波長轉換材料4直接接觸基板1與發光二極體晶片2，避免某些特殊螢光材料(如含硫物質)與內部的組件產生反應。而保護層6包覆波長轉換材料4及封裝膠5(或是波長轉換材料4及反射杯3)，是用以隔絕外在汙染物，使內部的組件免受外在汙染物的危害。

以下將藉由具體實施例詳細說明由本發明實施例所提供的光電半導體裝置P所獲致的功效。

〔實施例的可行功效〕 一、光電半導體裝置的光學特性測試

請參考表1，表1顯示使用不同波長轉換材料4於光電半導體裝置P中而得到的廣色域值(NTSC值)及亮度(lm/W比例)。表1亦列出所使用的不同第一波長轉換物質及第二波長轉換物質的放射光譜半高寬。

於表1中，Y1代表黃色螢光粉、R1~R5代表紅色螢光粉或紅色核殼量子點，而G1~G3代表綠色螢光粉或綠色核殼量子點。第一波長轉換物質與第二波長轉換物質的編號後方括號內所顯示的數值為其等的放射峰值(單位為奈米)，而NTSC值是由紅(R)、綠(G)及藍(B)色色點的x及y色度(Cx,Cy)所計算而得。

比較例1至4

表1中，就比較例1而言，其所使用的第一波長轉換物質為半高寬為121奈米的黃色螢光粉(Y1)，而第二波長轉換物質為半高寬為75奈米的紅色螢光粉(R1)。上述螢光粉的組合可獲致71.80%的NTSC值以及100%的亮度。

比較例2所使用的第一波長轉換物質為半高寬為71奈米的綠色螢光粉(G1)，而第二光波長轉換物為半高寬為92奈米的紅色螢光粉(R2)。比較例2的波長轉換材料可獲致78.10%的NTSC值，但相較於比較例1，其亮度減少至82.10%。

比較例3及4所使用的第一波長轉換物質為半高寬為54奈米的綠色螢光粉(G1)及(G2)，而第二波長轉換物質為具有92奈米的半高寬的紅色螢光粉(R2)。比較例3及4的波長轉換材料可分別獲致82.30%及84.90%的NTSC值，以及76%及64.7%的亮度。

實施例1至4

實施例1使用半高寬為40奈米的綠色核殼量子點(G4)作為第一波長轉換物質，同時使用半高寬為35奈米的紅色核殼量子點(R4)作為第二波長轉換物質，如此一來，可獲致98.30%的NTSC值及73.5%的亮度。

實施例2使用半高寬為50奈米的硫化物(G5)作為第一波長轉換物質，且使用半高寬為35奈米的紅色核殼量子點(R4)作為第二波長轉換物質。實施例2的波長轉換材料可獲致87.4%的NTSC值以及86.9%的亮度。

實施例3使用半高寬為40奈米的綠色核殼量子點(G4)作為第一波長轉換物質，同時使用半高寬為5奈米的KSF(R5)作為第二波長轉換物質。相較於使用半高寬為35奈米的紅色核殼量子點(R4)作為第二波長轉換物質的實施例2，雖然實施例3的亮度由86.9%降至78.3%，NTSC值卻由87.4%大幅提升至101.9%。

最後，實施例4使用半高寬為50奈米的硫化物(G5)作為第一波長轉換物質，另外搭配半高寬為5奈米的KSF(R5)作為第二波長轉換物質。此組合的波長轉換材料具有92.43%的NTSC值以及90.5%的亮度。

由上述內容可知，本發明實施例1至4的波長轉換材料可在提升NTSC值的同時確保優良的亮度。換言之，相較於比較例1至4在提升NTSC值的同時會導致亮度的大幅下降，本發明實施例1至4的波長轉換材料可使光電半導體裝置P同時具備高NTSC值以及高亮度。

綜上所述，由表1的內容可知，與使用傳統的螢光粉作為波長轉換材料所獲致的結果相比，藉由使用具有特定半高寬的第一波長轉換物質及第二波長轉換物質，本發明得以將光電半導體裝置P的廣色域(NTSC)值提升至85%以上，且同時維持70%以上的亮度。

二、光電半導體裝置的信賴性

(1)抗硫測試

下表2顯示用於進行抗硫測試的材料以及測試結果。進行抗硫測試的內容及細節詳述如後。

A. 封裝膠

於比較例5中，使用蕭氏硬度為D29、透溼性為15g/m²▪24hrs的透溼性的矽氧樹脂作為封裝膠5覆蓋光電半導體裝置P的發光二極體晶片2上，並將光電半導體裝置P置於含硫的環境中。之後，測試此光電半導體裝置P的發光強度(Lm，luminous energy)。測試結果顯示67.26%的剩餘光強度(remain Lm)。

於實施例5-1中，使用如前述比較例相同的實驗程序進行抗硫測試，不同之處僅在於使用具有高硬度及高抗透溼性的高阻氣硬膠作為封裝膠5來取代比較例1中所使用的矽氧樹脂。於此實例中，使用具有D67的蕭氏硬度，以及8g/m²▪24hrs的透溼性的矽氧樹脂作為封裝膠5。測試結果顯示98.83%的剩餘光強度。

於實施例5-2中，同樣使用如前述比較例相同的實驗程序進行抗硫測試，不同之處僅在於使用具有D55的蕭氏硬度矽氧樹脂作為封裝膠5。測試結果顯示98.44%的剩餘光強度。

B. 保護層

於實施例6-1中，使用上述比較例的矽氧樹脂作為封裝膠5，另外使用防硫結構層於光電半導體裝置P的基板1上作為保護層6，並將光電半導體裝置P置於含硫的環境中，而後測試剩餘光強度。測試結果顯示98.41%的剩餘光強度。

於實施例6-2中，除了將防硫結構層以含氟聚合物取代，採用如實例2-1的相同實驗內容進行抗硫測試。測試結果顯示98.02%的剩餘光強度。

於實施例6-3中，除了使用丙烯酸樹脂系的防硫結構層作為保護層6，採用如實例2-1的相同實驗內容進行抗硫測試。測試結果顯示84.62%的剩餘光強度。

於實施例7中，使用上述比較例的矽氧樹脂作為封裝膠5，另外使用白色矽氧樹脂塗層作為保護層6，設置於光電半導體裝置P的基板1及反射杯3上，並將光電半導體裝置P置於含硫的環境中，而後測試剩餘光強度。測試結果顯示87.41%的剩餘光強度。

於實施例8中，使用上述比較例的矽氧樹脂作為封裝膠5，同時使用實例2-2中的含氟聚合物作為保護層6，設置於光電半導體裝置P的反射杯3及封裝膠5外圍，並將光電半導體裝置P置於含硫的環境中，而後測試剩餘光強度。測試結果顯示86.85%的剩餘光強度。

由上述有關光電半導體裝置P的信賴性測試的結果可知，藉由使用具有特定範圍的蕭氏硬度或透溼性的封裝膠5，以及使用保護層6，是可以使光電半導體裝置P的抗硫效果大幅提升。具體而言，與使用蕭氏硬度為D29的矽氧樹脂作為封裝膠5，且未使用任何保護層6的比較例1-1相比，實施例1-1至4可將剩餘光強度由67.26%提升至84.62%以上。

(2)信賴性測試

於信賴性測試中，分別使用軟膠及硬膠作為封裝膠5，於光電半導體裝置P上進行信賴性測試。首先，於兩個同一型號的光電半導體裝置P的發光二極體晶片2上分別覆蓋蕭氏硬度小於D50的軟膠及蕭氏硬度大於D50的硬膠，並在60℃/90% R.H.，150毫安培的條件下進行信賴性測試。3000小時後，相較於使用軟膠作為封裝膠5的光電半導體裝置P，使用硬膠作為封裝膠5的光電半導體裝置P的剩餘光強度高出2.9%。

接著，使用兩個另一型號的光電半導體裝置P，同樣分別使用 蕭氏硬度小於D50的軟膠及蕭氏硬度大於D50的硬膠作為封裝膠5，並在60℃/90% R.H.，120毫安培的條件下進行信賴性測試。3000小時後，相較於使用軟膠作為封裝膠5的光電半導體裝置P，使用硬膠作為封裝膠5的光電半導體裝置P的剩餘光強度高出5.6%。

由信賴性測試可知，使用蕭氏硬度大於D50的硬膠作為封裝膠5確實可有效提升光電半導體裝置P的信賴性。

綜上所述，本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的光電半導體裝置P是利用具有特定放射光譜半高寬的波長轉換物質來形成波長轉換材料4，此可有益地提高廣色域及亮度的效能。更甚者，透過進一步配合使用具有特定範圍的蕭氏硬度或透溼性的封裝膠5以及保護層6，還可確保使用上述波長轉換材料4的光電半導體裝置P的信賴性。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

P‧‧‧光電半導體裝置

1‧‧‧基板

2‧‧‧發光二極體晶片

4‧‧‧波長轉換材料

5‧‧‧封裝膠

6‧‧‧保護層

Claims (11)

1. 一種光電半導體裝置，其包含：一基板；至少一發光二極體晶片，其設置於所述基板上；一波長轉換材料，其設置於至少一所述發光二極體晶片的出光路徑上；一封裝膠，其包覆於至少一所述發光二極體晶片，所述封裝膠具有高於D50的蕭氏硬度或小於10g/m²▪24hrs的透溼性；以及一保護層，其設置於所述基板及所述封裝膠的至少一者上：其中，所述波長轉換材料包含主峰波長在綠色光譜範圍內的一第一波長轉換物質及主峰波長在紅色光譜範圍內的一第二波長轉換物質，所述第一波長轉換物質及所述第二波長轉換物質為具有≦50奈米的放射光譜半高寬的螢光材料。
2. 如請求項1所述的光電半導體裝置，其更包含一反射杯，所述反射杯環形設置於所述基板上並環繞至少一所述發光二極體晶片。
3. 如請求項2所述的光電半導體裝置，其中，所述封裝膠位於所述波長轉換材料與所述發光二極體晶片之間。
4. 如請求項1所述的光電半導體裝置，其中，所述封裝膠位於所述波長轉換材料與所述發光二極體晶片之間。
5. 如請求項1至4中的任一項所述的光電半導體裝置，其中，所述保護層為一設置於所述基板及所述反射杯的至少其中一者上的防硫結構層。
6. 如請求項5所述的光電半導體裝置，其中，所述防硫結構層為丙烯酸樹脂或矽氧樹脂。
7. 如請求項1至4中的任一項所述的光電半導體裝置，其中，所 述保護層為一設置於所述反射杯、所述封裝膠及所述波長轉換材料的至少其中一者的外圍上的含氟材料層。
8. 如請求項1至4中的任一項所述的光電半導體裝置，其中，所述第一波長轉換物質是無機硫化物，或是粒徑介於0至30奈米的III-V族、II-VI族或錳硒半導體材料的核殼量子點。
9. 如請求項8所述的光電半導體裝置，其中，所述第二波長轉換物質是具有≦5奈米的放射光譜半高寬的螢光材料，或是粒徑介於0至50奈米的III-V族、II-VI族或錳硒半導體材料的核殼量子點。
10. 如請求項1至4中的任一項所述的光電半導體裝置，其中，所述第二波長轉換物質是具有≦5奈米的放射光譜半高寬的螢光材料，或是粒徑介於0至50奈米之間的III-V族、II-VI族或錳硒半導體材料的核殼量子點。
11. 如請求項1至4中的任一項所述的光電半導體裝置，其中，所述封裝膠為多苯基結構或高交聯密度的矽氧樹脂或多苯環或其他環狀結構的環氧樹脂。