TWI417487B - 色彩穩定磷光劑轉換的發光二極體 - Google Patents

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Description

色彩穩定磷光劑轉換的發光二極體
本發明係關於一種發光裝置，其包含至少一用於發射一第一色彩的光的發光二極體及一配置於該至少一發光二極體上用以接收至少一部分由該發光二極體所發射的光的冷光材料。本發明進一步係關於製造此種裝置之方法。
LED(發光二極體)目前被考慮用於多種照明方面的應用，例如全面環境照明、信號照明(例如交通號誌)、汽車照明(例如剎車燈等)，以及顯示裝置之照明(例如LCD顯示器的背光)。
目前有不同色彩的LED可供選用，從UV二極體，經可見光範圍的二極體，到IR二極體。LED(特別是紅色和琥珀色)的問題是其光輸出量和色點個別具有很強的溫度相依性。紅色、琥珀色、綠色和藍色光LED之光輸出隨接面溫度變化成函數而各不相同。此效應限制功率密度且增加對環境溫度變化的敏感度，尤以汽車尾燈和方向指示燈為甚。
為部分克服此一溫度相依性，已有所謂的磷光劑轉換LED被提出來，亦即，提議一種發光二極體具有一磷光化合物(亦即冷光化合物)，其吸收二極體的光，且將其轉換成不同的色彩。例如，可在一藍光二極體上提供一紅色磷光劑，其吸收至少一部分藍光，且結果發射紅光。
磷光劑轉換的藍光和紫光以及UV二極體對溫度的相依性較低，但(尤其是色點和相關色溫)強烈相依於所使用磷光劑的層厚。LED上小量的層厚變化更導致視角相依性的色點變化。此外，磷光劑轉換之藍光和尤其UV－LED之一問題為，很難降低通過磷光層的藍光和UV洩漏。藍光和UV輻射洩漏進一步使磷光劑的基質材料以及週圍的聚矽氧和塑膠封裝成分劣化。
Izuno等人所提出的美國專利申請案2004/0061433描述一種改善磷光劑轉換之發光二極體的方法，其中，磷光劑化合物係包含在一以溶凝膠為主之基質中。該案之方法聲稱能夠克服與厚度變化有關的問題。
然而，磷光劑轉換的LED尚有一缺點為，需要有厚度達數十或甚至數百微米的厚磷光層才能得到高飽和度的發射色彩或避免高的UV或藍光洩漏。厚層的磷光劑會增加光反射回晶片的量和光在磷光劑LED組合中的有效路徑長度，這表示效能降低。
此外，美國專利申請案2004/0061433所描述之以溶凝膠為主之基質的另一缺點是，其在結合後相當不易彎曲，原因是它的熱膨脹係數和典型LED的熱膨脹係數差異極大。LED操作時會散發熱量，導致LED結構產生熱膨脹。如此造成LED和磷光層之間的介面承受應力，磷光層將有剝離的風險。此外，依據先前技術之以溶凝膠為主之基質由於缺乏彈性，因此以溶凝膠接合的磷光層內部可能發生裂縫，導致疲勞。若磷光層的孔隙率太高以致於熱應力未能藉由磷光粒子移動而發展或克服，則磷光層的機械穩定性會不足，且介面會不明確及不平滑。
因此，有必要提供一種改善的發光二極體，其具有較不相依於磷光層厚度的色點。
且有必要提供一種改善的發光二極體，其能夠從較薄的磷光層得到高色彩飽和度。
本發明之一目的係克服至少一項前述先前技術之缺點，以及提供一發光裝置，其包含至少一磷光劑轉換的LED，該磷光劑轉換LED具有一相對於習知的磷光劑轉換LED較不相依於磷光層厚度的色點，且能夠從薄磷光層得到高色彩飽和度。
本發明之創作人已發現，此目的可藉由在一磷光劑轉換的發光二極體上配置一濾光層來達成。該濾光層係配置用來接收由該發光二極體所發射且透射穿過該磷光材料的光，以及用來吸收該發光二極體所發射的色彩的光。此濾光層係配置在該發光二極體與觀賞者之間。
結果，未經磷光材料轉換的光被該濾光材料吸收，經磷光材料轉換的光則未被該濾光材料吸收，而是基本上不受影響地透射通過該濾光材料。
因此，發射自該二極體的總體光(亦即未經轉換的光與經轉換的光的組合)的色點將變得較不相依於磷光層的厚度，且使用較薄的磷光層還能得到更為飽和的轉換色彩。
此外，該濾光材料係選擇成一分布於一包含矽原子和碳原子之基質中的顏料化合物，該基質中至少有一部分矽原子直接與一烴基鍵結。此材料係一相當撓性的材料，因此比較不會在發光二極體的溫度改變時剝離和裂開。
因此，本發明之一第一方面係關於一種發光裝置，其包含至少一用於發射一第一色彩的光的發光二極體及一配置於該至少一發光二極體上用以接收至少一部分由該發光二極體所發射的光的冷光材料。該發光裝置進一步包含一濾光層，其係配置用來接收由該發光二極體所發射且透射穿過該冷光材料的光，以及用來吸收該第一色彩的光。該濾光層包含一顏料化合物，其分布於一由矽原子和氧原子組成的基質中，該基質中至少有一部分矽原子直接與烴基鍵結。
一般而言，該第一色彩之第一光係藍光或UV光。
一般而言，10至95%範圍之該矽原子直接與烴基鍵結，以產生一具有所需彈性、孔隙率且能夠保持該顏料化合物的基質。
直接與矽原子鍵結之烴基一般而言係選自烷基和芳基，較佳係選自甲基、乙基和苯基。烴基之選擇影響(例如)基質的折射率。
該基質一般而言係藉由聚合一含有烷基－或芳基－三烷氧矽烷(例如：三甲氧基矽烷或三乙氧基矽烷)的組合物而得到。從此類聚合反應所得到的是一種具有良好的顏料化合物保持能力且具有所需彈性的多孔性基質。
為了提高基質的彈性模數，該用於聚合之組合物可進一步包含四烷氧矽烷。
本發明之具體實施例中，該顏料化合物係粒子的形式，其具有一低於250 nm的平均粒徑。此粒度下，該等顏料化合物對於未被顏料吸收的波長的光而言僅係輕微散射性或甚至是穿透性的。顏料化合物的例子包括貴金屬膠粒、無機顏料、有機顏料，及其兩者或兩者以上之任何組合。
本發明之具體實施例中，該濾光層進一步包含濾光材料粒子，其可用來增加該濾光層的厚度。
本發明之一些具體實施例中，該濾光層係配置於LED上之該冷光材料的頂部。本發明其他具體實施例中，該裝置進一步包含一配置用來接收由該發光二極體所發射的光的光學元件，其中該濾光層係配置於該光學元件上。
本發明之一第二方面提供一種製造一發光裝置的方法，其包括：提供至少一用於發射一第一色彩的光的發光二極體，於該發光二極體上配置一冷光材料，用以接收至少一部分由該發光二極體所發射的光；以及藉由在該冷光材料上配置一可聚合的組合物並加以聚合而在該冷光材料上配置一濾光層，該可聚合的組合物包含至少一具有化學通式為R1 －三烷氧矽烷之經過有機改質的矽烷及一溶於一液體媒介中的顏料化合物，其中R1 係選自由芳基和烷基所組成的基團，且其中該顏料化合物吸收該第一色彩的光。
另一選擇為，本發明之第二方面亦可提供一種製造一發光裝置之方法，其包括：提供至少一用於發射一第一色彩的光的發光二極體，於該發光二極體上配置一冷光材料，用以接收至少一部分由該發光二極體所發射的光；提供一光學元件；藉由在該光學元件上配置一組合物並加以聚合而在該光學元件上配置一濾光層，該組合物包含至少一具有化學通式為R1 －三烷氧矽烷之經過有機改質的矽烷及一溶於一液體媒介中的顏料化合物，其中R1 係選自由芳基和烷基所組成的基團，且該顏料化合物吸收該第一色彩的光；配置該光學元件以使得該濾光層接收由該發光二極體所發射且透射穿過該冷光材料的光。
本說明書中，名詞"發光二極體"(簡寫為"LED")係指熟悉此項技術者人士所熟知之任何型式的發光二極體，例如(但不限於)無機型LED、高分子型LED(polyLED)、小有機分子型LED(smOLED)等。此外，雷射發光二極體亦涵蓋在"發光二極體"的名詞定義中。
就本發明而言，LED基本上可調適成發射任何色彩的光，從紫外(UV)光，經可見光，到紅外(IR)光。
圖1示意性顯示本發明發光裝置之一第一示範性具體實施例，其包含一具有一發光面101(亦即，二極體中所產生的光離開該二極體時通過的面)的發光二極體100。操作時，LED 100發射一第一波長或波長區間(亦即色彩)的光。就本發明而言，此光稱為"激勵光"，因此具有一"激勵波長範圍"或"激勵色彩"。
一冷光材料102(亦稱為磷光層)配置於該發光面上。冷光材料102的目的是接收發射通過發光面101的光(激勵光)之至少一部分，以及將該激勵光之至少一部分轉換成為一具有較高波長的經轉換光。
本說明書中，名詞"冷光"泛指螢光和磷光，亦即由於被激發的電子鬆弛而造成的光子放射。
於磷光層102頂部配置一濾光層103。此濾光層103的目的是接收由磷光層102所發射的經轉換光之至少一部分，以及來自二極體100的激勵光之至少一部分(其未經磷光層102轉換地予以透射)。
此濾光層103的主要目的是吸收分該激勵光之至少一部分，而經轉換之光基本上透射穿過濾光層103。
結果，來自該裝置的總體光(即濾光層103之後的光總合)具有高的經轉換光含量和低的激勵光含量，即使當該磷光層很薄時。
圖2示意性顯示一發光裝置之一第二具體實施例，該發光裝置包含：一發光二極體200，其具有一發光面201；以及一冷光材料(磷光層)202，其配置用於接收由LED 200所發射的光之至少一部分。
一濾光層203配置於一光學元件204(圖示以一凸透鏡為例)上。濾光層203及光學元件204係配置使得該濾光層位於磷光層202和光學元件204之間的射線路徑之至少一部分中。
圖3示意性顯示一發光裝置之一第三具體實施例，該發光裝置包含：一發光二極體300，，其具有一發光面301；以及一冷光材料(磷光層)302，其配置用於接收由LED 300所發射的光之至少一部分。
一濾光層303配置於一光學元件304(圖中繪示以一凸透鏡為例)上。濾光層303及光學元件304係配置使得該光學元件係位在磷光層302和濾光層303之間的射線路徑之至少一部分中。因此，濾光材料係位在該光學元件頂部與該發光二極體相距一段距離之一面上。
該LED(100；200；300)一般而言係一發射UV光或可見光範圍的LED。較佳地，該LED係一UV、藍色或綠色LED，視應用及所需的總合色彩而定。
該冷光材料(102；202；302)可為熟悉此項技術人士所熟知之任何冷光材料。一般而言，對於波長係在激勵光之發射波長峰值或與接近其的波長而言，該冷光材料具有高的吸收係數，以便即使在低濃度，該冷光材料仍可吸收高強度光。
此外，冷光材料的發光量子效率很高(亦即，吸收的激勵光和發射的轉換光之間的比值)，此允許冷光材料中有效率的激勵光轉換。
適合用在本發明發光裝置之冷光化合物(磷光劑)係視激勵色彩及所需的轉換光色彩而定，包括(但不限於)：發射黃光的磷光劑，例如YAG：Ce和(Sr,Ca)2 SiO4 ：Eu；發射紅光的磷光劑，例如(Sr,Ba)2 Si5 N8 ：Eu、(Gd,La,Y)2 O2 S：Bi,Eu、(Ca,Sr)S：Eu、YVO4：Eu、Bi；發射綠光的磷光劑，例如Sr2 Si2 N2 O2 ：Eu、LuAG：Ce、(Ba,Sr)2 SiO4 ：Eu。
磷光劑可單獨使用或混合兩種或以上的此類磷光劑使用，以便得到紅色、綠色或琥珀色的轉換色彩。
冷光材料一般而言係冷光(磷光)化合物粒子的形式，視需要地分布於一載體材料中。此類載體材料的例子包括矽－碳基質，例如溶凝膠材料或縮合聚矽氧或加成固化聚矽氧。一種適合用於本發明之較佳的載體材料為一矽－碳基質的型式，如稍後將描述之用於濾光層的基質。此基質能夠順應於應力且相對較不受UV或藍光以及整個使用壽命期間內的溫度所影響。
於發光二極體上提供冷光材料的方法係熟悉此項技術者人士所熟知，例如藉由噴灑、噴塗以及使用適當遮罩的刮刀式塗布。
該濾光層(103；203；303)係配置在該冷光材料與該發光裝置之一潛在性觀賞者之間的射線路徑上。該濾光層之主要性質為：(i)它對激勵色彩的光應該有高的吸收係數，同時本質上是不發光的(亦即，吸收pump光，且不因此而發光)；以及(ii)它對轉換色彩的光應該有高的透射係數。
因此，轉換光對總體光貢獻的部分大於無濾光層的情形，總體光因而更加充滿轉換光。結果，激勵光的洩漏量大幅降低，無關於空間光的分布。
結果亦可得到一發光裝置，其冷光層厚度及/或濃度對總體光的色點的影響程度不若不具有濾光層的發光裝置。
該濾光材料包含一分布在一基質中的顏料化合物。
適合用於本發明之顏料化合物包括(但不限於)：貴金屬膠粒，例如金和銀膠粒；無機顏料，例如金屬氧化物，如Fe、Zn、Ti、Sb、Cr、Co、Bi及/或V的氧化物等，例如Fe2 O3 (PR 101)、FeOOH(PY 42)、P摻雜的Fe2 O3 、ZnFe2 O4 (PB 119)、(Fe，Zn，Cr)的氧化物(PB 33)、(Ti，Sb，Cr)的氧化物(PB 24)、BiVO4 (PY 184)、(Zr，Si，Fe)的氧化物(PR 232)、(Co，Al，Cr，Ti)的氧化物(PG 26)、(Ti，Zn，Co，Ni)的氧化物(PG 50)，及金屬氮氧化物，例如選自Mg、Ca、Fe、Mn、Co、Ni、In、Cr、Sr、Ba、Zn、Ln、Bi、Ak、Fe、V、Nb、Ta、Mo、W、Ti、Zr、Zr、Hf、Sn、Ge、Si、Ta之一或多種金屬的氮氧化物，例如TaOx Ny (關於此類以金屬氮氧化物為主的顏料的例子，請見EP 1 160 833)；以及有機顏料，例如黃色diaryl(PY83)、黃色異吲哚啉酮顏料(PY 110－Cromophtal黃色3RT或Irgazin黃色2RLT)、黃色偶氮縮合顏料(PY 93－Cromophtal黃色3G)、黃色異吲哚啉顏料(PY 139、PY 185)橙色異吲哚啉酮顏料(PO61－Cromophtal橙色2G)、芘顏料(PR 149－PV Fast Red、PR 179、PR 224、PV 29)、蒽醌顏料(PR 177－Irgazin紅色A2BN)、喹吖啶酮顏料(PR 122或/及PV 19)、Ni－異吲哚啉顏料(PR 257)、硫靛顏料(PR 88)、茜酮顏料(PR 54)、二酮吡咯顏料(PR 254、PR 272、PR 264)、銅酞青顏料(PB 15、PB 16、PG 7、PG 36)、紅色偶氮縮合顏料(PR 221、PR 166)、紅色C沈澱顏料(Ba)(PR 53：1)、好的芳香醯苯胺顏料(PR2)。
例如，Fe2 O3 、芘(PR 149－PV Fast Red)和蒽醌(PR 177－Irgazin紅色A2BN)特別適合吸收藍光。
該等顏料可單獨使用或組合兩種或以上的不同顏料使用。顏料之選擇係考量它們對溫度負荷和UV/藍光的耐受性。
一般而言，顏料化合物對於激勵光應該具有高的吸收係數，且對於轉換光應該具有低的吸收係數(高透射率)。
通常，顏料化合物係以粒子的形式存在於基質中，這些粒子具有奈米尺度的平均主要粒度，例如，直徑小於1 μm，例如直徑小於500 nm，一般而言直徑小於250 nm。對於微弱散射的粒子方面，直徑較佳係小於約200 nm。對於穿透性粒子方面，直徑較佳係小於約100 nm。
其中分布有顏料化合物的基質係一包含矽原子和氧原子的基質，其中至少一部分矽原子直接與一烴基鍵結。
通常，基質中至少有10%(例如，至少50%，例如超過95%)的矽原子直接與一烴基鍵結。
就本發明而言，"直接與一有機基鍵結的矽原子"係指經由一Si－C鍵與一有機基鍵結的矽原子。因此，甲氧基並非"直接與一矽原子鍵結的有機基"，因為甲氧基是經由Si－O鍵與矽原子鍵結。
一般而言，該基質具有大體化學通式為Si－R1 x －O2－x/2 ，其中x小於1，一般在0.1到0.95的範圍。
此類矽－氧基質之製備方法，一般而言係至少一部分水解一包含化學通式為R1 －Si(OR2 )(OR3 )(OR4 )之有機改質矽烷的組合物，視需要地進一步包含化學通式為Si(OR')的矽烷，以下將加以說明。
前述化學式中，R1 相當於一烷基團，例如一直線型或分枝型C1－8 －烷基，例如，甲基、乙基、丙基、n－丁基、t－丁基、i－丁基、戊基等，或芳基，例如苯基。
此類基質可經由(例如)一溶凝膠法製備，其係藉由：聚合(水解並縮合)一化學通式為R1 －Si(OR2 )(OR3 )(OR4 )的有機改質矽烷，可視需要在一含有化學通式為Si(OR')4 之矽烷的混合物中進行。
R1 如前述定義。
R2 、R3 和R4 可獨立地為任何烷基，例如直線型或分枝型C1－8 －烷基，例如，甲基、乙基、丙基等。
適合用於本發明之R1 －三烷氧矽烷的例子包括(但不限於)甲基三甲氧基矽烷(MTMS)、甲基三乙氧基矽烷(MTES)、乙基三甲氧基矽烷(ETMS)、乙基三乙氧基矽烷(ETES)、丙基三甲氧基矽烷(PTMS)和丙基三乙氧基矽烷(PTES)。
適合用於本發明之化學通式為Si(OR')4 的矽烷中，每一獨立出現的R1 一般而言係選自(但不限於)烴基，例如直線型或分枝型C1－8 －烷基，例如甲基、乙基、丙基等。這類矽烷的例子包括四甲氧基矽烷(TMOS)和四乙氧基矽烷(TEOS)。
反應混合物中Si(OR2 )(OR3 )(OR4 )和Si(OR')4 的比值一般而言在1：9至10：0的範圍，一般高達95：5。
以下描述一種製造該基質的方法。熟習本項技術之人士應瞭解，可以對本方法作不同的變化，使用不同的試劑及/或反應條件來得到本發明的濾光層。
將有機矽烷(例如MTMS及視需要TEOS)溶解於一溶劑中，製得一水解混合物。該水解混合物一般而言進一步包含一催化劑及/或反應起始劑。催化劑及/或反應起始劑的典型例子為(但不限於)水和醋酸。反應期間，該有機矽烷被水解。水解反應導致可用的(OR)基被－OH基取代。
將顏料化合物添加到該水解混合物中成為一分散液，例如分散於一視需要含有一分散劑的H2 O：乙醇中，而形成一塗層組合物。
將該塗層組合物沉積於一基板上(例如，一發光二極體之一磷光層表面，或例如透鏡的光學元件表面)，並引發縮合反應。縮合反應期間，鄰近的Si－OH基經由H2 O之縮合而形成Si－O－Si橋。
視所使用的試劑和反應起始劑，縮合反應可以用不同的方式引發，例如加熱、UV照射、添加反應化合物等。較佳的縮合機制是熱。
視需要地，將餘留的溶劑去除，一般是以蒸發的方式。
以此法得到的基質可能變得相當薄。可以添加粒子(填料)到反應混合物中以得到較厚的基質。填料可為穿透性或輕微散射性的材料，例如SiO2 、Al2 O3 ，或其他合適的材料。這些填料可為平均主要粒度小於1 μm的散射性粒子，可小到<100 nm，對於非散射性粒子甚至<50 nm。
例如，SiO2 可降低製造期間的層收縮。一般而言，可使用直徑小於100 nm(例如小於約50 nm)的氧化矽粒子來增加基質的層厚。一種填料的實例為LUDOXTM ，其係用於增加厚度及降低厚膜中的應力。
可添加各種用途的添加劑到反應混合物中，例如額外的溶劑、保濕劑、防沉澱劑、防垂下劑、流變改質劑(增厚劑或減薄劑)等。可能的添加劑無法全部列出，且塗層開發者對它們知之甚詳。
由於該等矽原子之至少一部分配位於3個氧原子和1個烴基，因此所得到的基質係一相當撓性的結構，其具有低的彈性模數。相較於此，每一矽原子基本上配位於4個氧原子的基質(例如藉由聚合(水解及縮合)四乙氧基矽烷(TEOS)所得到的基質)較具剛性，其具有較高的彈性模數73GPa。
由於本發明之基質的相對撓性本質，所以此基質具有相對於基質配置所在之基材的熱膨脹的較高強度。因此，本發明之基質可耐受的基板溫度改變高於(例如)TEOS型基質可耐受的基板溫度改變。
此種基質之撓性的另一好處是，有可能在1至4微米的合理濾光層厚中置入大量的顏料，若加入額外的填料，則層厚可高達20微米。
這些經有機改質的矽烷所提供的層是透明的，其在高功率LED之正常接面溫度下具溫度穩定性，且可抵抗UV－藍光。
本發明中，冷光材料(磷光劑)層一般係配置在LED上。該濾光材料係配置在該冷光層頂部，因此使用類似的基質材料是有利的，因為可改善鍵結效能。
操作時，LED會散發熱量，導致發光面(許多情況中，其係以藍寶石做成)發生熱膨脹。若該發光面上係配置非撓性的材料，則此材料很可能裂開、斷裂或自表面剝離，但若配置的是撓性材料(例如本發明之基質)，則可大幅降低這些不利狀況發生的可能性。
該顏料化合物均勻地分布於該基質中。顏料化合物的濃度取決於所使用顏料化合物的本質、濾光層的厚度、磷光層的厚度以及要遮斷的UV和藍光的量等因素，且一般係在1到65(體積濃度)的範圍，以最終的乾濾光層(亦即，溶劑全部蒸發之後)為準。
如前述，此型式之基質除了適合作為濾光層的基質以外，也適合作為冷光層的基質。
除了前述的撓性以外，使用此型基質之另一優點為，與例如TEOS型的基質(其提供高比表面積)比較，此型基質具有低的比表面積。高的比表面積提供高的吸收水和聚矽氧化合物等污染物的面積。因此，本發明之基質材料是有利的。
本發明之發光裝置可用於(例如)需要對所發射光之色點具有高度控制能力且具有高穩定性的照明系統，特別是在大溫度範圍的情形。
例如，本發明之發光裝置可用於信號照明，例如車輛的煞車燈、交通號誌等。本發明之發光裝置亦可用在其他型式的照明應用，例如全面照明、液晶顯示器的背光、在LED為主的顯示裝置中作為主色光源等。
實驗例 實驗例1：濾光材料之製備(濾光層實例1)
將10克ZnFe2 O4 (粒度40－70 nm)分散於50：50的水：乙醇混合液中，使用Disperbyk 190作為分散劑，製成一第一顏料分散液。
將3克Fe2 O3 (粒度35－40)分散於50：50的水：乙醇混合液中，使用Disperbyk 190作為分散劑，製成一第二顏料分散液。
將40克MTMS、0.6克TEOS、32克水、4克乙醇和0.15克冰醋酸混合，製成一水解混合液。讓水解後的MTMS溶液於室溫下靜置48小時。
將10克該ZnFe2 O4 分散液、6克Fe2 O3 分散液、10克MTMS/TEOS水解混合液和4克甲氧基丙醇混合，製成一塗料膠(coating liquid)。
將該塗料膠沈積於一適合作透射性測量之玻璃基板上以作塗布，然後以250℃固化，歷時10分鐘。在玻璃基板上完成透射性測量。
如此得到之光吸收塗層具有高達2.7微米的厚度。其為琥珀色、透明且不會散射。它在CIE 1931中的色點是(x＝0.589，y＝0.405)，整體透射性為52%。
實驗例2：濾光材料之製備(濾光材料實例2)
將3克Fe2 O3 (粒度35－40 nm)分散於50：50的水：乙醇混合液中，使用Disperbyk 190作為分散劑，製成一顏料分散液。
將40克MTMS、0.6克TEOS、32克水、4克乙醇和0.15克冰醋酸混合，製成一水解混合液。讓水解後的MTMS溶液於室溫下靜置48小時。
將20克Fe2 O3 分散液、10克MTMS/TEOS水解混合液和4克二丙酮醇(DAA)混合，製成一塗料膠。
將該塗料膠沈積於一玻璃基板表面以作塗布，然後以250℃固化，歷時5分鐘。
得到的塗層為琥珀色、透明且不會散射。使用UV－可見光分光光度計測量光譜對波長的函數關係。計算其在CIE 1931中相對於D65燈的色點，得到色座標為(x＝0.5504，y＝0.4286)。
實驗例3：磷光劑厚度對色點的影響
由於在薄玻璃板上比在LED上更易於可靠地對塗層實施磷光劑之層厚測定，因此使用圖4所示的特別組合來測量色點的層厚相依性。
將平均粒徑(D50 )為3微米之YAG：Ce(QUMK58UF－D1，Phosphor Technology Ltd.)分散於一HTF漆(Philips/Eques Coatings Oss)中，並噴塗於玻璃基板上。使用Fischer ISOSCOPE測量層厚，以和玻璃基板同時塗布的金屬板作為參考件，測得層厚在6及45微米之間變化。
在一子基板上的LED(1 W的藍色LED)被一緊密適配的鋁鏡包圍住。
把不同的玻璃基板(具有不同的YAG：Ce厚度)放在LED上面，逐一測量其光強度和色點對厚度的相依性，並測量LED在一積分球(integrated sphere)中的發光情形。
從此實驗例得到的資料顯示於圖4a和圖4b中，圖4a顯示一CIE 1931圖表中之色點對厚度的函數關係，圖4b顯示光強度(可見光功率)對厚度的函數關係。
圖4a顯示(i)具有不同磷光層厚度但不具有濾光層之LED的色點(標示為"磷光層"者)；及(ii)如同(i)之相同LED和磷光劑組合，且除了磷光層外，具有如實驗例2所述之濾光層之LED的色點(標示為"磷光＋濾光層"者)。磷光層的厚度朝箭號的方向從6 μm增加到45 μm。
由圖可知，不具有任何濾光層的裝置，其色點隨厚度的變化很大，而本發明之具有濾光層的裝置，色點隨厚度的變化小很多。
圖4b顯示(i)具有磷光層而不具有任何濾光層之LED相對於磷光層厚度的光強度測量值(標示為"磷光層"者)；(ii)除了磷光層以外，尚具有如實驗例2所述之濾光層之LED相對於磷光層厚度的光強度測量值(標示為"磷光＋濾光層"者)；及(iii)不具有任何磷光層或濾光層之LED的光強度測量值(標示為"LED"者)。
由圖可知，具有磷光層但不具有濾光層之裝置，其光強度隨YAG：Ce層的厚度增加而下降。另一方面，具有濾光層的裝置，其光強度在磷光層厚度大約30 μm時達最大值。連同圖4a的說明可清楚地瞭解，當使用本發明之濾光層時，雖然可見光強度仍會受YAG：Ce厚度所影響，但色點受影響的程度降低很多。
由圖4a亦可明瞭，即使只用一薄層的冷光材料，也能得到高色彩飽和度。
100．．．發光二極體
101．．．發光面
102．．．冷光材料
103．．．濾光層
200．．．LED
201．．．發光面
202．．．冷光材料
203．．．濾光層
204．．．光學元件
300．．．LED
301．．．發光面
302．．．磷光層
303．．．濾光層
304．．．光學元件
從上文對本發明之詳細說明，連同下列圖式，將能明瞭本發明此等及其他方面與優點。
圖1示意性顯示一依據本發明之一第一具體實施例的發光裝置的剖示圖。
圖2示意性顯示一依據本發明之一第二具體實施例的發光裝置的剖示圖。
圖3示意性顯示一依據本發明之一第三具體實施例的發光裝置的剖示圖。
圖4a和圖4b顯示從以上所述實驗例得到的實驗結果。
100．．．發光二極體
101．．．發光面
102．．．冷光材料
103．．．濾光層

Claims (13)

  1. 一種發光裝置，其包含：至少一發光二極體(100；200；300)，其用於發射一第一色彩的光；及一冷光材料(102；202；302)，其配置於該至少一發光二極體上，用以接收由該發光二極體所發射的光之至少一部分，其中該發光裝置進一步包含一濾光層(filter)(103；203；303)，其係配置用於接收由該發光二極體(101；201；301)所發射且透射穿過該冷光材料(102；202；302)的光，並用於吸收該第一色彩的光；以及該濾光層(103；203；303)包含一顏料化合物，該顏料化合物分布於矽原子和氧原子之基質(matrix)中，該基質中該等矽原子之10%至95%部分直接與烴基鍵結，該烴基係選自烷基和芳基，及該基質係聚合一包含R1-三烷氧矽烷的組合物的結果，其中R1係選自由烷基和芳基所組成的群組，且該組合物進一步包含四烷氧矽烷(tetraalkoxysilane)。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中R1係選自甲基、乙基、丙基和苯基。
  3. 如請求項1之發光裝置，其中該R1-三烷氧矽烷係選自由R1-三甲氧基矽烷和R1-三乙氧基矽烷所組成的群組。
  4. 如請求項1-3任一項之發光裝置，其中該顏料化合物本質上係非發光性。
  5. 如請求項1-3任一項之發光裝置，其中該顏料化合物係顆粒的形式，具有小於250nm的平均粒徑。
  6. 如請求項1-3任一項之發光裝置，其中該顏料化合物係選自由貴金屬膠粒、無機顏料、有機顏料及其兩者或兩者以上之任何組合所組成的群組。
  7. 如請求項1-3任一項之發光裝置，其中該濾光層(103)進一步包含填料粒子。
  8. 一種製造一發光裝置的方法，其包括：提供用於發射一第一色彩的光的至少一發光二極體(100)，於該發光二極體(100)上配置一冷光材料(102)，其經配置以接收由該發光二極體所發射的光之至少一部分；藉由在該冷光材料(102)上配置一可聚合的組合物並加以聚合而在該冷光材料上配置一濾光層(103)，該可聚合的組合物包含至少一具有化學通式為R1-三烷氧矽烷之經過有機改質(organically modified)的矽烷及一溶於一液體媒介中的顏料化合物，其中R1係選自由芳基和烷基所組成的群組，該組合物進一步包含四烷氧矽烷，其中R1-三烷氧矽烷與四烷氧矽烷的莫耳比在1：9至95：5的範圍，且其中該顏料化合物吸收該第一色彩的光。
  9. 如請求項8之方法，其中該R1-三烷氧矽烷係選自由甲基、乙基、丙基和苯基-三甲氧基矽烷與-三乙氧基矽烷及其兩者或兩者以上之任何組合所組成的群組。
  10. 如請求項8或9之方法，其中該顏料化合物基本上係非發光性。
  11. 如請求項8或9之方法，其中該顏料化合物係顆粒的形 式，具有小於250nm的平均粒徑。
  12. 如請求項8或9之方法，其中該顏料化合物係選自由貴金屬膠粒、無機顏料、有機顏料及其兩者或兩者以上之任何組合所組成的群組。
  13. 如請求項8或9之方法，其中該濾光層進一步包含填料粒子。
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