TWI407595B - 發光裝置的製造方法 - Google Patents

Description

發光裝置的製造方法

本發明係關於一種發光裝置的製造方法，特別關於一種具有波長轉換層的發光裝置製造方法。

由於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)具有高亮度及省電等優點，因此，隨著發光二極體的技術逐漸成熟，其應用領域也越來越廣泛，例如照明設備及液晶顯示裝置的背光源。

請參照圖1所示，其為習知之發光裝置的製造方法流程步驟圖。習知之發光裝置的製造方法包含步驟S1及步驟S2。步驟S1為設置波長轉換層於第一基板，步驟S2為設置發光二極體於第二基板之上，發光二極體發出之光線穿過波長轉換層。藉此，發光二極體發出的光線，會激發波長轉換層，而被激發的光線與發光二極體發出的光線混光後則可使發光裝置產生與發光二極體不同的顏色。

然而，習知之發光裝置設置波長轉換層時，通常利用蒸鍍、濺鍍或塗佈等方式，波長轉換層之厚度可能不夠均勻或是太厚。因此，波長轉換層受激發後所產生的發光頻譜，可能與預設的發光頻譜間具有誤差，而使得發光裝置產品信賴度下降。

因此，如何提供一種能調整波長轉換層厚度之發光裝置的製造方法，已逐漸成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能調整波長轉換層厚度之發光裝置的製造方法。

為達上述目的，依據本發明之一種發光裝置的製造方法包含：設置一第一波長轉換層於一第一基板；研磨至少部分第一波長轉換層；設置一發光二極體於一第二基板之上，發光二極體發出之一光線係穿過第一波長轉換層。

承上所述，依據本發明之發光裝置的製造方法係在第一波長轉換層設置於第一基板後，再對第一波長轉換層進行研磨。藉此，可藉由調整第一波長轉換層的厚度，以避免發光裝置所產生的發光頻譜具有誤差，進而提高發光裝置的產品信賴度。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明之較佳實施例之發光裝置的製造方法，其中相同元件以相同符號表示。

請同時參照圖2及圖3A至圖3C所示，其中圖2為本發明較佳實施例之發光裝置的製造方法流程步驟圖，圖3A至圖3C為本發明較佳實施例之發光裝置1的製作過程示意圖。(其中，發光裝置1可為照明裝置、液晶顯示裝置的背光模組、廣告看板、或其他電子裝置的光源模組。而照明裝置又可分為室內照明裝置或室外照明裝置，室內照明裝置例如檯燈、日光燈、吸頂燈等，室外照明裝置例如路燈、指示燈、交通號誌等。)

請同時參照圖2及圖3A所示，本實施例之發光裝置1的製造方法包含步驟S01至步驟S03。步驟S01係為設置一第一波長轉換層12於一第一基板11。

第一基板11係至少部分透光，其材質包含玻璃、或藍寶石、或石英、或塑膠、或金屬、或高分子材料。

第一波長轉換層12具有可被發光二極體激發而發出可見光的材料，其材質可包含螢光材質、或磷光材質、或其組合，其波長轉換範圍為紅光(611±30nm)、黃光(580±30nm)、綠光(545±30nm)、或其他可見光範圍。其中，若第一波長轉換層12之材質為螢光材質，其可包含一黃色波長轉換材料、或一紅色波長轉換材料、或一綠色波長轉換材料、或一藍色波長轉換材料、或一橘色波長轉換材料或其組合。而第一波長轉換層12係可利用塗佈、或蒸鍍、或濺鍍、或印刷、或噴墨，設置於第一基板11，於此不予以限制。

另外，請參照圖4A至圖4E所示，其為第一波長轉換層12不同態樣的俯視示意圖。第一波長轉換層12例如可為一波長轉換平坦層(如圖4A所示)、或一波長轉換區塊層(如圖4B～圖4D所示)、或一波長轉換圖案層(如圖4E所示)。其中，波長轉換平坦層為具有均一厚度的平坦層，波長轉換區塊層則可具有複數波長轉換區塊(blocks)121，波長轉換圖案層則可包含各種文字、圖案甚至是不規則形狀。

若第一波長轉換層12為波長轉換區塊層，該等波長轉換區塊121可呈一維排列或二維排列。例如，於圖4B中，該等波長轉換區塊121以二維矩陣排列，而各波長轉換區塊121的形狀可為多邊形、圓形、橢圓形、條形、空心圖案或不規則形狀，在此以方形為例。於圖4C中，該等波長轉換區塊121則以二維錯位(misalignment)排列。於圖4D中，該等波長轉換區塊121則為一維條狀(strips)排列。

又，該等波長轉換區塊121分別可包含黃色波長轉換材料、或紅色波長轉換材料、或綠色波長轉換材料、或藍色波長轉換材料、或橘色波長轉換材料、或其組合。也就是說，不同的波長轉換區塊121可具有不同或相同的波長轉換材料，而且波長轉換區塊121可具有至少一種的波長轉換材料。

請再同時參照圖2及圖3B所示，步驟S02係為研磨至少部分第一波長轉換層12。由於研磨時可進行全面研磨或是部分研磨，因此研磨後的第一波長轉換層12之厚度，可指第一波長轉換層12的單一厚度、平均厚度或部分區域的厚度。於本實施例中，以全面研磨第一波長轉換層12至一單一厚度作說明，然其非限制性。另外，研磨方式例如可為機械研磨、或化學研磨、或化學機械研磨(CMP)、或其組合，本實施例以機械研磨作說明，利用一表面粗糙的滾輪R以減薄第一波長轉換層12的厚度，然其非限制性。

請同時參照圖2及圖3C所示，步驟S03係為設置一發光二極體14於一第二基板13之上，發光二極體14發出之一光線L係穿過第一波長轉換層12。其中，發光二極體14係可直接或間接設置於第二基板13，於此以發光二極體14直接設置於第二基板13作說明。

第二基板13係可為一電路基板，其可不透光或至少部分透光，材質包含玻璃、或藍寶石、或石英、或塑膠、或金屬、或高分子材料。本實施例中，第二基板13係以一印刷電路板為例。

發光二極體14可為一發光二極體晶粒(die)或為一發光二極體封裝元件，於此不予以限制。若發光二極體14為發光二極體晶粒，則可利用打線接合(wire bonding)或覆晶接合(flip chip)與第二基板13上的電路層電性連接。發光二極體14之發光頻譜例如為可見光範圍或紫外光範圍，若發光二極體14之發光頻譜為可見光範圍，則發光二極體14可為紅光發光二極體、綠光發光二極體、或藍光發光二極體或其他會發出可見光的發光二極體。

因此，藉由第一波長轉換層12設置於第一基板11後，再對第一波長轉換層12進行研磨，可利用調整第一波長轉換層12的厚度，以避免發光裝置1所產生的發光頻譜具有誤差，進而提高發光裝置1的產品信賴度。

另外，請參照圖5所示，其為本實施例之發光裝置1a另一變化態樣示意圖。發光裝置1a可具有複數發光二極體14，而第一波長轉換層12a則為波長轉換區塊層，並具有複數波長轉換區塊121a。其中，該等波長轉換區塊121a的厚度不同，而且研磨時，可以平行第一基板11的角度研磨，或是藉由傾斜研磨的角度，可使得各波長轉換區塊121a的上表面形成一傾斜表面。

藉由使該等波長轉換區塊121a的厚度不同或平均厚度不同，可對應不同發光二極體14的不同特性作調整，以使該等發光二極體14發出之光線L通過該等波長轉換區塊121a後，仍可產生目標發光頻譜資料，以提高發光裝置1a的產品信賴度。

請參照圖3C及圖6所示，其中圖6為本實施例之發光裝置的製造方法的另一變化態樣流程步驟圖。本實施例之發光裝置的製造方法更可包含步驟S11及步驟S12：步驟S11係為量測光線L或一測試光線通過第一波長轉換層12之一第一發光頻譜資料；步驟S12係為比對一第一目標發光頻譜資料與第一發光頻譜資料。

步驟S11係量測發光二極體14所發出之光線L或一標準光源所發出的測試光線穿過第一波長轉換層12後，以得到第一發光頻譜資料。其中，第一發光頻譜資料係可包含波長範圍、或代表波長(wavelength dominate)、或代表波長半高寬、或色溫、或色度座標。測試光線係可為單一波段或具有複數波段，例如可為一藍色光線(440~470nm)、或一紫外光光線(350~400nm)、或其組合、或其他波段的光線。而光線L或測試光線係可正交於第一波長轉換層12或與第一波長轉換層12形成一角度。

步驟S12中的第一目標發光頻譜資料係發光二極體14穿過第一波長轉換層12後的目標發光頻譜資料，也就是想要獲得的發光頻譜資料。藉由比對第一目標發光頻譜資料與第一發光頻譜資料而可獲得一目標厚度，並研磨第一波長轉換層12至目標厚度，而目標厚度可經由實驗後建立的發光頻譜資料與波長轉換層厚度關係表，而以查表方式獲得。因此，藉由量測第一波長轉換層12的第一發光頻譜資料，可更精確地研磨第一波長轉換層12至目標厚度，以提高發光裝置1所產生之發光頻譜的準確性，進而更有效地提高發光裝置1的產品信賴度。

值得一提的是，步驟S11及步驟S12係可於第一波長轉換層12尚未研磨前，即利用測試光線量測第一波長轉換層12之第一發光頻譜資料，或於設置發光二極體14後，藉由發光二極體14發出之光線L來量測第一波長轉換層12之第一發光頻譜資料。於此，以第一波長轉換層12尚未研磨前，即利用測試光線量測第一波長轉換層12之第一發光頻譜資料作說明，其非限制性。另外，獲得目標厚度後，研磨時也可採行分段研磨的製程，研磨一小段厚度後即確認一下第一發光頻譜資料的改變，或是一邊研磨一邊確認第一發光頻譜資料。

請參照圖7A及7B所示，其中，圖7A為本實施例之發光裝置的製造方法的另一變化態樣流程步驟圖，圖7B為本實施例之發光裝置1b另一變化態樣示意圖。發光裝置1b的製造方法更可包含步驟S21及步驟S22：步驟S21係為設置一第二波長轉換層15於第一波長轉換層12；步驟S22係為研磨至少部分第二波長轉換層15。

於步驟S21中，第二波長轉換層15與第一波長轉換層12相同，其材質可包含螢光材質、或磷光材質、或其組合，波長轉換範圍為紅光(611±30nm)、黃光(580±30nm)、綠光(545±30nm)、或其他可見光範圍。其中，若第二波長轉換層15之材質為螢光材質，其可包含一黃色波長轉換材料、或一紅色波長轉換材料、或一綠色波長轉換材料、或一藍色波長轉換材料、或一橘色波長轉換材料或其組合。而第二波長轉換層15係可利用塗佈、或蒸鍍、或濺鍍、或印刷、或噴墨，設置於第一波長轉換層12，於此不予以限制。

於步驟S22中，研磨後的第二波長轉換層15之厚度，可指第二波長轉換層15的單一厚度、平均厚度或部分區域的厚度。於本實施例中，以全面研磨第二波長轉換層15至一單一厚度作說明，然其非限制性。另外，研磨方式同樣例如可為機械研磨、或化學研磨、或化學機械研磨(CMP)、或其組合，於此不予以限制。

藉由複數波長轉換層12、15重疊，可增加發光裝置1a之出光的演色性。

另外，發光裝置1b的製造方法可包含步驟S23及步驟S24：步驟S23係為量測光線L或測試光線通過第一波長轉換層12及第二波長轉換層15之一第二發光頻譜資料；步驟S24係為比對一第二目標發光頻譜資料與第二發光頻譜資料。其中，藉由比對第二目標發光頻譜資料與第二發光頻譜資料而可獲得目標厚度，並研磨第二波長轉換層15至目標厚度，而目標厚度可經由實驗後建立的發光頻譜資料與波長轉換層厚度關係表，而以查表方式獲得。

同樣地，藉由量測L或測試光線通過第一波長轉換層12及第二波長轉換層15的第二發光頻譜資料，可更精確地研磨第二波長轉換層15至目標厚度，以提高發光裝置1b所產生之發光頻譜的準確性，並提高發光裝置1b的產品信賴度。

需注意者，量測第二發光頻譜資料之步驟亦可於第二波長轉換層15尚未研磨前，即利用測試光線通過第一波長轉換層12及第二波長轉換層15量測其第二發光頻譜資料，或於設置發光二極體14後，藉由發光二極體14發出之光線L通過第一波長轉換層12及第二波長轉換層15量測其第二發光頻譜資料。於此，以設置發光二極體14後，利用發光二極體14發出之光線L量測第一波長轉換層12及第二波長轉換層15之第二發光頻譜資料作說明，其非限制性。

請參照圖8A及8B所示，其中，圖8A為本實施例之發光裝置的製造方法的另一變化態樣流程步驟圖，圖8B為本實施例之發光裝置1c另一變化態樣示意圖。發光裝置1c的製造方法更可包含步驟S31及步驟S32：步驟S31係為設置第二波長轉換層15於第一基板11，第二波長轉換層15與第一波長轉換層12相對設置於第一基板11之二相對表面S1、S2；步驟S32係為研磨至少部分第二波長轉換層15。

因此，藉由將第二波長轉換層15設置於不同位置，除可增加發光裝置1c之出光的演色性外，亦可增加發光裝置1c的應用範圍。

另外，發光裝置1c的製造方法亦可包含如圖7A之步驟S23及步驟S24。因已於圖7A的實施例中詳述，於此不再贅述。

值得一提的是，波長轉換層之設置係非以二層為限，依不同的需求，亦可設置更多的波長轉換層，因設置其他波長轉換層的流程步驟與上述之流程步驟相同，與此不再贅述。

請參照圖9A及圖9B所示，其中，圖9A為本實施例之發光裝置的製造方法的另一變化態樣流程步驟圖，圖9B為本實施例之發光裝置1d另一變化態樣示意圖。發光裝置1d的製造方法更可包含步驟S41：步驟S41係為設置一反射層16或一反射元件於第二基板13。

於本實施例中，以設置反射層16於第二基板13作說明，然其非限制性。藉由反射層16可反射發光二極體14部分未向上射出的光線，藉以提昇發光二極體14的光線利用率。

另外，發光裝置1d的製造方法更可包含步驟S42及步驟S43：步驟S42係為連結第一基板11與第二基板13以形成一空腔C；步驟S43係為注入一膠體或一流體17至空腔C。其中，於本實施例中，以流體17作說明，然其非限制性。

空腔C例如可為密閉空間或非密閉空間，於此以密閉空間作說明，然其非限制性。空腔C亦可為非密閉空間，例如第一基板11或第二基板13可具有開孔，來使空腔C內之流體17與外界可形成熱對流，或是第一基板11與第二基板13只是相互固定，故空腔C未形成密閉空間。

流體17則可例如為氣體或液體，氣體可為空氣或惰性氣體，而液體例如為油或溶劑；膠體例如可為熔融態的膠體、半固化的膠體、具彈性的膠體或已固化的膠體。

因此，藉由特定折射率之膠體或流體17的選擇，例如折射率介於發光二極體14與空氣之間，即可提高發光二極體14的出光效率(light extraction efficiency)，且若利用液態膠體或流體17，則更可藉由熱對流效應更提高發光裝置1d的散熱效果。

請參照圖10A所示，其為本實施例之發光裝置1e另一變化態樣示意圖。發光裝置1e除可利用反射層外，亦可利用反射元件18，例如反射杯，來反射發光二極體14部分未向上射出的光線，藉以提昇發光二極體14的光線利用率。

請參照圖10B所示，其為本實施例之發光裝置1f另一變化態樣示意圖。發光二極體14亦可間接設置於第二基板13。該等發光二極體14係先設置於一承載體19，承載體19則設置於第二基板13。其中，承載體19例如可為一透明電路板或一導線架。

藉由模組化該等發光二極體14及承載體19後，再設置於第二基板13，藉此可簡化發光裝置1f製程，以提高發光裝置1f生產效率。

值得一提的是，承載體19係可直接設置於反射層16之上，或設置承載體19後再將反射層16設置於承載體周邊，於此以承載體19直接設置於反射層16之上作說明。

請參照圖11A及圖11B所示，其為中，圖11A為本實施例之發光裝置的製造方法的另一變化態樣流程步驟圖，圖11B為本實施例之發光裝置1g的另一變化態樣示意圖。發光裝置1g的製造方法更可包含步驟S51：步驟S51係為調整發光二極體14與第一波長轉換層12b的相對位置。其中，第一波長轉換層12b的厚度於不同位置可不相同，而藉由改變發光二極體14與第一波長轉換層12b的相對位置(上下左右)來調整發光頻譜資料。藉此，可增加發光裝置1g的應用範圍。

綜上所述，依據本發明之發光裝置的製造方法係在波長轉換層設置於第一基板後，再對波長轉換層進行研磨。而本發明之發光裝置係可設置複數波長轉換層重疊，以增加發光裝置之出光的演色性。另外，更可藉由量測波長轉換層的發光頻譜資料，以更精確地研磨波長轉換層至目標厚度，以提高發光裝置所產生之發光頻譜的準確性，進而更有效地提高發光裝置的產品信賴度。

又，本發明之發光裝置亦可藉由反射層或反射元件反射發光二極體部分未向上射出的光線，藉以提昇發光二極體的光線利用率。而藉由特定折射率之膠體或流體的選擇，例如折射率介於發光二極體與空氣之間，即可提高發光二極體的出光效率，且若利用液態膠體或流體，則更可藉由熱對流效應更提高發光裝置的散熱效果。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1a～1g．．．發光裝置

11．．．第一基板

12、12a、12b．．．第一波長轉換層

121、121a．．．波長轉換區塊

13．．．第二基板

14．．．發光二極體

15．．．第二波長轉換層

16．．．反射層

17．．．流體

18．．．反射元件

19．．．承載體

C．．．空腔

L．．．光線

R．．．滾輪

S1、S2．．．習知之發光裝置的製造方法流程步驟

S01～S03．．．本發明之發光裝置的製造方法流程步驟

S11、S12、S21～S24、S31、S32、S41～S43、S51．．．本發明之發光裝置的製造方法不同變化態樣流程步驟

圖1為習知之發光裝置的製造方法流程步驟圖；

圖2為本發明較佳實施例之發光裝置的製造方法流程步驟圖；

圖3A至圖3C為本發明較佳實施例之發光裝置的製作過程示意圖；

圖4A至圖4E為本發明之第一波長轉換層不同態樣的俯視示意圖；

圖5為本發明之發光裝置的另一變化態樣示意圖；

圖6為本發明之發光裝置的製造方法的另一變化態樣流程步驟圖；

圖7A、圖8A及圖9A為本發明之發光裝置的製造方法的不同變化態樣流程步驟圖，圖7B、圖8B及圖9B分別為對應圖7A、圖8A及圖9A之發光裝置的不同變化態樣示意圖；

圖10A及圖10B為本發明之發光裝置的不同變化態樣示意圖；以及

圖11A為本發明之發光裝置的製造方法的另一變化態樣流程步驟圖，圖11B為對應圖11A之發光裝置的變化態樣示意圖。

S01～S03．．．本發明之發光裝置的製造方法流程步驟

Claims (22)

1. 一種發光裝置的製造方法，包含以下步驟：設置一第一波長轉換層於一第一基板；量測一光線或一測試光線通過該第一波長轉換層之一第一發光頻譜資料；比對一第一目標發光頻譜資料與該第一發光頻譜資料而獲得一目標厚度；研磨至少部分該第一波長轉換層至該目標厚度；以及設置一發光二極體於一第二基板之上，該發光二極體發出之光線係穿過該第一波長轉換層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該目標厚度係以查表方式獲得。
3. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該光線或該測試光線係正交於該第一波長轉換層或與該第一波長轉換層形成一角度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該測試光線係為單一波段或具有複數波段。
5. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該測試光線係為一藍色光線、或一紫外光光線、或其組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一發光頻譜資料包含波長範圍、或代表波長、或代表波長半高寬、或色溫或色度座標。
7. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，更包含：設置一第二波長轉換層於該第一波長轉換層。
8. 如申請專利範圍第7項所述之製造方法，更包含：研磨至少部分該第二波長轉換層。
9. 如申請專利範圍第7項所述之製造方法，更包含：量測該光線或一測試光線通過該第一波長轉換層及該第二波長轉換層之一第二發光頻譜資料；以及比對一第二目標發光頻譜資料與該第二發光頻譜資料。
10. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，更包含：設置一第二波長轉換層於該第一基板，該第二波長轉換層與該第一波長轉換層相對設置於該第一基板之二相對表面；以及研磨至少部分該第二波長轉換層。
11. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該發光二極體係直接或間接設置於該第二基板。
12. 如申請專利範圍第11項所述之製造方法，其中該發光二極體係設置於一承載體，該承載體則設置於該第二基板。
13. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，更包含：連結該第一基板與該第二基板以形成一空腔。
14. 如申請專利範圍第13項所述之製造方法，更包含：注入一膠體或一流體至該空腔。
15. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，更包含：設置一反射層或一反射元件於該第二基板。
16. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一基板係至少部分透光，該第一基板之材質包含玻璃、 或藍寶石、或石英、或塑膠、或金屬、或高分子材料。
17. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該發光二極體係為一發光二極體晶粒或為一發光二極體封裝元件。
18. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一波長轉換層包含一黃色波長轉換材料、或一紅色波長轉換材料、或一綠色波長轉換材料、或一藍色波長轉換材料、或一橘色波長轉換材料或其組合。
19. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中係利用塗佈、或蒸鍍、或濺鍍、或印刷、或噴墨，將該第一波長轉換層設置於該第一基板。
20. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一波長轉換層為一波長轉換平坦層、或一波長轉換圖案層、或一波長轉換區塊層。
21. 如申請專利範圍第20項所述之製造方法，其中該波長轉換區塊層包含複數波長轉換區塊，該等波長轉換區塊呈一維排列或二維排列。
22. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，更包含：調整該發光二極體與該第一波長轉換層的相對位置。