TWI410164B - 固態發光元件之光條的製作方法 - Google Patents

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Description

固態發光元件之光條的製作方法
本發明是有關於一種發光二極體(light emitting diode,簡稱LED)之光條,特別是指一種固態發光元件(solid-state light-emitting device)之光條的製作方法及其製品。
參閱圖1,中華民國公告第M299927號新型專利揭示一種高功率發光二極體條燈1,包含:一印製有導線圖案之電路板11、複數分別電性連接於該電路板11上的LED封裝元件12、一與該電路板11之導線圖案電性連接的導線13,及一覆蓋該電路板11及該等LED封裝元件12的透光性燈罩14。
由於LED晶粒(chip)一般是經由焊線(wire bonding)及灌膠(molding)等封裝流程以構成如圖1所示的LED封裝元件12。因此,該等LED封裝元件12本身的體積,不僅因此等焊線及灌膠流程而倍增許多,此外,該LED封裝元件12內的LED晶粒(圖未示)之光取出率(extraction efficiency)亦將因膠體及該透光性燈罩14的吸收及折射等因素而大幅地衰減。再者,由於該透光性燈罩14的體積過大,亦將使得該高功率發光二極體條燈1的整體體積無法符合現階段之電子元件對於輕薄短小化的要求。
參閱圖2、圖3及圖4,US 7,128,438揭露一種發光顯示結構9,包含:一具有複數相間隔設置的設置孔911之高分子絕緣層91、一第一電極層92、一被夾置於該高分子絕 緣層91內的第二電極層93、一疊置於該高分子絕緣層91之條狀承載座94、複數垂直導通式(vertical-feedthrough)發光二極體95、複數對間隔塊(spacer)96及一可撓性遮蔽件97,於圖2~圖4所示的各組成構件僅以單數呈現,於此合先敘明之。
該條狀承載座94具有複數分別與該等設置孔911相對應設置的設置孔941,該等垂直導通式發光二極體95是分別設置於該等設置孔911、941內並與該第二電極層93電性連接。每一對間隔塊96與其垂直導通式發光二極體95相對應地反向設置於其垂直導通式發光二極體95的兩側,且每一間隔塊96具有兩分別朝向遠離其垂直導通式發光二極體95方向發散的折射面961。該可撓性遮蔽件97是包裹住該高分子絕緣層91、第一電極層92、第二電極層93、條狀承載座94、垂直導通式發光二極體95及間隔塊96。
US 7,128,438所述之發光顯示結構9雖然可因省略掉焊線及灌膠等製程而降低整體結構的尺寸。然而,此種發光顯示結構9不僅製作方法繁複,此外,該發光顯示結構9中各元件的設置關係亦無法有效地解決散熱問題。再者,此等間隔塊96的設置位置對於光源之光取出率的貢獻度亦有限。
由上述說明可知,尋求簡易的製程以縮小固態發光元件之光條的尺寸並增加固態發光元件之光條的光取出率,以使得固態發光元件之光條得以符合電子元件對於輕薄短小化的要求並增加其在光機模組(optical module)上的實用性 ,是當前研究開發固態發光元件相關領域者所待解決的課題。
因此,本發明之目的,即在提供一種固態發光元件之光條的製作方法。
本發明之另一目的,即在提供一種固態發光元件之光條。
於是,本發明之固態發光元件之光條的製作方法,包含以下步驟:(a)於一導電性剛性基板上定義出複數條狀設置區;(b)於每一條狀設置區上相間隔地電性連接複數垂直導通式發光二極體晶粒(chip);(c)於該等垂直導通式發光二極體晶粒及導電性剛性基板上覆蓋一光阻層;(d)對該光阻層施予黃光製程以分別移除覆蓋於該等垂直導通式發光二極體晶粒上的光阻;(e)於該等垂直導通式發光二極體晶粒及光阻層上覆蓋一電極層;及(f)沿著該等條狀設置區分割該導電性剛性基板以對該導電性剛性基板定義出複數條狀基座。
另,本發明依據前述之製作方法以製得固態發光元件之光條。
本發明之功效在於,簡化固態發光元件之光條的製程以縮小其整體尺寸並增加其光取出率,以使得固態發光元 件之光條得以符合電子元件對於輕薄短小化的要求並增加其在光機模組(optical module)上的實用性。
<發明詳細說明>
參閱圖5、圖6及圖7,本發明固態發光元件之光條的製作方法之一較佳實施例,包含以下步驟:(a)於一導電性剛性基板上定義出複數條狀設置區;(b)於每一條狀設置區上相間隔地電性連接複數垂直導通式發光二極體晶粒3;(c)於該等垂直導通式發光二極體晶粒3及導電性剛性基板上覆蓋一光阻層4;(d)對該光阻層4施予黃光製程以分別移除覆蓋於該等垂直導通式發光二極體晶粒3上的光阻;(e)於該等垂直導通式發光二極體晶粒3及光阻層4上覆蓋一電極層5;及(f)沿著該等條狀設置區分割該導電性剛性基板以對該導電性剛性基板定義出複數條狀基座212。
較佳地,該步驟(c)之光阻層4是選自正型光阻(positive photoresist)及負型光阻(negative photoresist)其中一者;且該步驟(a)之導電性剛性基板是於一剛性基板21上覆蓋有一電極層22並形成複數條狀切槽211,該等條狀切槽211對該步驟(a)之電極層22定義出複數條狀電極層221並構成該等條狀設置區;另,於該步驟(a)及該步驟(f)之間更包含一步驟(a’),該步驟(a’)是對該導電性剛性基板之未設置有該 等垂直導通式發光二極體晶粒3的一底面213施予粗化處理。
更佳地,該步驟(c)之光阻層4是負型光阻;且該步驟(a)的剛性基板21及電極層22是呈光源穿透性(transparent);該步驟(e)的電極層5是呈光源反射性(reflectance)。
經由前段說明可知,由於該步驟(a)的剛性基板21及電極層22是呈光源穿透性,且垂直導通式發光二極體晶粒3的一上電極31是呈光源反射性,因此,當該步驟(d)的黃光製程是實施背向曝光(back-exposure)時,將使得覆蓋於每一上電極31上方的光阻(負型光阻)因無法吸收到光源的能量而未能完成硬化。如此,便可將形成於該等上電極31上的光阻移除。因此,又更佳地,該步驟(d)是對該剛性基板21施予背向曝光。另,當該步驟(c)是使用正向曝光時,則該步驟(d)是可配合使用光罩(mask)實施正向曝光。而正型光阻的曝光機制是相反於負型光阻,於此不再多加贅述之。
適用於本發明該步驟(a)之剛性基板21是選自玻璃(glass)或石英(quartz);且該步驟(f)是沿著該等條狀切槽211對該剛性基板21施予物理性崩裂(breaker)。此外,液晶顯示器(LCD)用之擴散板(diffuser)及厚塑膠板等,亦可適用於本發明該步驟(a)之剛性基板21。
值得一提的是,對不同之剛性材料施予物理性崩裂時所需的條件不同。以玻璃基板而言,由於玻璃本身為非晶(amorphous)材質,無法如單晶(single crystal)材料般地具有特定的劈裂面(cleavage plane)。當玻璃基板的厚度過大且形 成於玻璃基板上的條狀切槽深度不足時,將使得玻璃基板於實施物理性劈裂過程中,無法沿著條狀切槽順利地分割開以形成條狀基座,因此,最後將致使玻璃基板因應力集中而產生脆裂的現象;反之,當形成於玻璃基板的條狀切槽深度過大時,亦將導致玻璃基板在實施步驟(b)~(f)等步驟的過程中,先行分離成條狀基座。因此,在一具體例中,該步驟(a)之剛性基板21是玻璃;且較佳地,分別定義該步驟(a)之條狀切槽211的深度及該剛性基板21的厚度為d及D,d/D是介於1/5~4/5之間;更佳地,d/D是介於1/4~1/3之間。
另,本發明在該具體例中,是使用玻璃作為該步驟(a)的剛性基板21。而值得一提的是,在該步驟(b)中是可以依所需光源波段而設置。例如:當所需光源為白光,則於實施該步驟(b)時,是可於每一條狀電極層221上均勻地相間隔電性連接上紅光、綠光及藍光之垂直導通式發光二極體晶粒以混成白光。
又值得一提的是,本發明亦可以在該步驟(a’)之後,於該剛性基板21的底面213塗佈一適量的螢光粉(phosphor)層(圖未示)以使得該等垂直導通式發光二極體晶粒3的光源得以穿透該螢光粉層,並透過螢光粉層與該等垂直導通式發光二極體晶粒3進行混光進而混成白光。
此外,在該具體例中,本發明該步驟(f)的分割法是使用物理性崩裂,另,適用於本發明該步驟(f)的分割法亦可以是雷射切割(laser cutting)。另,值得一提的是,在本發明 該步驟(a)中,亦可以是使用不鏽鋼(stainless steel)、銅板、鋁板、鎳板、鐵板等金屬基板作為該步驟(a)之導電性剛性基板,因此,當本發明該步驟(a)中的剛性基板21是使用不鏽鋼時,則該步驟(f)的分割法亦可以使用線切割(wire cut)。
參閱圖8、圖9及圖10,本發明該較佳實施例之製作方法所製得的固態發光元件之光條,因省略了焊線及封裝等製程而得以降低相鄰垂直導通式發光二極體晶粒3的距離,此外,亦進一步地降低固態發光元件之光條的整體厚度及體積。
另,由圖10顯示可知,本發明固態發光元件之光條經過該步驟(a’)實施粗化處理後,自其垂直導通式發光二極體晶粒3所放射的光源λ’在經過該底面213時,可藉由呈粗糙態的底面213以產生散射並降低全反射(total reflection)的機率,因此,得以增加本發明固態發光元件之光條的光取出率。此外,經由該步驟(f)所實施的物理性崩裂後,可於固態發光元件之光條形成有兩折射面214,因此,當其垂直導通式發光二極體晶粒3所放射的光源λ”在經過該等折射面214時,亦可因折射現象而朝向該底面213的方向轉向(redirect),不僅可以有效地利用其垂直導通式發光二極體晶粒3的光源,並可進一步地增加本發明固態發光元件之光條的光取出率。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之一具體例的詳細說明中,將可清楚的 呈現。
<具體例>
本發明固態發光元件之光條的製作方法之一具體例,是簡單地說明於下。
首先,於一厚度為700 μm的氧化銦錫(ITO)玻璃上形成複數深度約350 μm的條狀切槽(d/D=1/2)以形成複數條狀ITO電極層,並於每一ITO條狀電極層上電性連接複數相間隔設置的垂直導通式發光二極體晶粒。
進一步地,利用旋轉塗佈法(spin coating)於該具體例之垂直導通式發光二極體晶粒及ITO玻璃上覆蓋一負型光阻層,並對該ITO玻璃施予背向曝光,以使得該具體例之垂直導通式發光二極體晶粒上的負型光阻因未能吸收曝光機的光能而無法產生硬化。另,移除該具體例之垂直導通式發光二極體晶粒上的負型光阻,並於該具體例之垂直導通式發光二極體晶粒及負型光阻層上形成一電極層。
最後,沿著該ITO玻璃的條狀切槽施予物理性崩裂,以製得本發明該具體例之固態發光元件之光條。
本發明之製作方法直接省略掉焊線及封裝等繁瑣的流程,因此,整體製程相對先前技術所介紹的製作方法簡化許多。
此外,再參圖8~圖10,由本發明之製作方法所製得的固態發光元件之光條,可藉由該等折射面214及呈粗糙態的底面213以而增加其垂直導通式發光二極體晶粒3整體的光取出率。
再者,本發明因省略了焊線及封裝等製程而得以降低相鄰垂直導通式發光二極體晶粒3的距離及固態發光元件之光條的整體厚度、體積。對於電子產品走向輕薄短小化的現階段而言,例如高解析度(high dpi)掃描式影印機,由於在本發明固態發光元件之光條中,其相鄰垂直導通式發光二極體晶粒3的距離明顯地降低,因此,當本發明之製作方法所製得的固態發光元件之光條應用於高解析度掃描式影印機時,亦可符合高階析度的要求。
綜上所述,本發明固態發光元件之光條的製作方法及其製品,不僅因製程簡化而以縮小其整體尺寸並增加其光取出率,此外,亦以使得固態發光元件之光條得以符合電子元件對於輕薄短小化的要求並增加其在光機模組(optical module)上的實用性,確實達到本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
21‧‧‧導電性剛性基板
211‧‧‧條狀切槽
212‧‧‧條狀基座
213‧‧‧底面
214‧‧‧折射面
22‧‧‧電極層
221‧‧‧條狀電極層
3‧‧‧垂直導通式發光二極體晶粒
31‧‧‧上電極
4‧‧‧光阻層
5‧‧‧電極層
圖1是一立體示意圖,說明中華民國公告第M299927號新型專利之高功率發光二極體條燈;圖2是一俯視示意圖,說明US 7,128,438之發光顯示結構;圖3是圖2之正視示意圖;圖4是圖2之立體示意圖; 圖5是一俯視示意圖,說明本發明固態發光元件之光條的製作方法之一較佳實施例的步驟(a)及步驟(b);圖6是一元件製作流程示意圖,說明本發明該較佳實施例的步驟(a)~步驟(d)等製作流程;圖7是一元件製作流程示意圖,說明本發明該較佳實施例的步驟(e)~步驟(f)等製作流程;圖8是該較佳實施例之製作方法所製得的固態發光元件之光條的側視示意圖;圖9是該較佳實施例之製作方法所製得的固態發光元件之光條的俯視示意圖;及圖10是一正視示意圖,說明本發明該較佳實施例之製作方法所製得的固態發光元件之光條的光行進路徑。
21‧‧‧導電性剛性基板
211‧‧‧條狀切槽
212‧‧‧條狀基座
213‧‧‧底面
214‧‧‧折射面
22‧‧‧電極層
221‧‧‧條狀電極層
3‧‧‧垂直導通式發光二極體晶粒
31‧‧‧上電極
4‧‧‧光阻層
5‧‧‧電極層

Claims (8)

  1. 一種固態發光元件之光條的製作方法,包含以下步驟:(a)於一導電性剛性基板上定義出複數條狀設置區;(b)於每一條狀設置區上相間隔地電性連接複數垂直導通式發光二極體晶粒;(c)於該等垂直導通式發光二極體晶粒及導電性剛性基板上覆蓋一光阻層;(d)對該光阻層施予黃光製程以分別移除覆蓋於該等垂直導通式發光二極體晶粒上的光阻;(e)在步驟(d)後,於該等垂直導通式發光二極體晶粒及光阻層上覆蓋一電極層;及(f)在步驟(e)後,沿著該等條狀設置區分割該導電性剛性基板以對該導電性剛性基板定義出複數條狀基座,以製得固態發光元件之光條。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之固態發光元件之光條的製作方法,其中,該步驟(c)之光阻層是選自正型光阻及負型光阻其中一者;且該步驟(a)之導電性剛性基板是於一剛性基板上覆蓋有一電極層並形成複數條狀切槽,該等條狀切槽對該步驟(a)之電極層定義出複數條狀電極層並構成該等條狀設置區。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之固態發光元件之光條的製作方法,其中,該步驟(c)之光阻層是負型光阻;且該步驟(a)的剛性基板及電極層是呈光源穿透性;該步驟(e)的電極層是呈光源反射性。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述之固態發光元件之光條的製作方法,其中,該步驟(d)是對該剛性基板施予背向曝光。
  5. 依據申請專利範圍第3項所述之固態發光元件之光條的製作方法,其中,該步驟(a)之剛性基板是選自玻璃或石英;且該步驟(f)是沿著該等條狀切槽對該剛性基板施予物理性崩裂。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之固態發光元件之光條的製作方法,其中,該步驟(a)之剛性基板是玻璃;分別定義該步驟(a)之條狀切槽的深度及該剛性基板的厚度為d及D,d/D是介於1/5~4/5之間。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之固態發光元件之光條的製作方法,其中,d/D是介於1/4~1/3之間。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之固態發光元件之光條的製作方法,於該步驟(a)及該步驟(f)之間更包含一步驟(a’),該步驟(a’)是對該導電性剛性基板之未設置有該等垂直導通式發光二極體晶粒的一底面施予粗化處理。
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