TWI481069B - 光學薄膜 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光學薄膜，且特別是有關於一種品質較佳、可調變性較高的光學薄膜。
隨著半導體科技的進步，現今的發光二極體已具備了高亮度的輸出，加上發光二極體具有省電、體積小、低電壓驅動以及不含汞等優點，因此發光二極體已廣泛地應用在顯示器與照明等領域。由於應用的層面不斷擴展的緣故，對於發光二極體所產生的光源之顏色的需求逐漸多元化。除此之外，對於發光二極體所表現的色溫(Correlated Color Temperature,CCT)以及演色性(color rending index,CRI)的品質要求也越來越高。
在專利證書號M318797中提出一種光學薄膜的形成方式。圖1為習知一種具有光學薄膜之發光二極體封裝結構的示意圖，發光二極體封裝結構100包括一基板110、一發光二極體晶片120、一透鏡130以及一光學薄膜140。基板110具有一凹槽112以及電路層114。發光二極體晶片120配置於基板110上，且利用打線(wire bonding)的方式與基板110上的電路層114電性連接。光學薄膜140配置於基板110的凹槽112上方，透鏡130配置於光學薄膜140之上。其中，光學薄膜140是利用透明膠液或透明可塑性材料與螢光粉依照適當比例混合均勻後，製成薄膜
形狀所形成。
光學薄膜140中所具有的螢光粉被發光二極體晶片120所發出的光線所激發而產生二次光線。二次光線與發光二極體晶片120所發出的光線混光後可形成其他特定波長的光線。因此，發光二極體封裝結構100所能發出的光線就更多元。然而，光學薄膜140在製造過程中，由於均勻度不容易控制的緣故，容易造成螢光粉沉澱或混合不均勻。如此一來，將會因為光學薄膜140品質不佳的緣故，而影響到發光二極體封裝結構100發出之光線的色溫及演色性的表現。也就是說，光學薄膜在發光二極體封裝結構的光源表現上，擔任重要的關鍵角色。
本發明提供一種光學薄膜，其具有多層彼此堆疊的螢光層。
本發明提供另一種光學薄膜，其具有多個陣列排列的圖案化螢光層。
本發明提出一種光學薄膜包括多層彼此堆疊之螢光層。其中各螢光層在激發光源照射下會分別被激發而發出不同波長範圍的二次光線。
在本發明之一實施例中，光學薄膜更包括第一基材，而上述之螢光層堆疊於第一基材上。
在本發明之一實施例中，激發光源的波長小於各二次光線的波長。
在本發明之一實施例中，第一基材為一透明基材。另
外，在本發明之其他實施例中，第一基材為一反射基材。
在本發明之一實施例中，螢光層包括一紅色螢光層、一綠色螢光層以及一黃色螢光層中至少二者。
在本發明之一實施例中，螢光層中位於最底層之螢光層會全面性地覆蓋住第一基材的表面。
在本發明之一實施例中，光學薄膜更包括一第二基材，其中第二基材覆蓋於螢光層中位於最頂層之螢光層上，以使螢光層位於第一基材與第二基材之間。
在本發明之一實施例中，當第一基材為透明基材時，則第二基材可以為透明基材或是反射基材。在本發明的其他實施例中，當第一基材為反射基材時，則第二基材可以為透明基材。
本發明提出另一種光學薄膜，包括多個陣列排列之圖案化螢光層。其中各圖案化螢光層在激發光源照射下會分別發出不同波長範圍的二次光線。
在本發明之一實施例中，光學薄膜更包括一第一基材，而圖案化螢光層堆疊於第一基材上。
在本發明之一實施例中，激發光源的波長小於各二次光線的波長。
在本發明之一實施例中，第一基材為一透明基材。在本發明的其他實施例中，第一基材為一反射基材。
在本發明之一實施例中，圖案化螢光層包括一圖案化紅色螢光層、一圖案化綠色螢光層以及一圖案化黃色螢光層中至少二者。
在本發明之一實施例中，圖案化螢光層覆蓋住第一基
材的表面上的不同區域，且圖案化螢光層會全面性地覆蓋住第一基材的表面。
在本發明之一實施例中，光學薄膜更包括一第二基材。其中第二基材覆蓋於圖案化螢光層，以使圖案化螢光層位於第一基材與第二基材之間。
在本發明之一實施例中，當第一基材為透明基材時，則第二基材可以為透明基材或反射基材。反之，當第一基材為反射基材時，則第二基材為透明基材。
在本發明之一實施例中，圖案化螢光層呈矩陣排列(matrix arrangement)。
在本發明之一實施例中，圖案化螢光層呈三角形排列(delta arrangement)。
在本發明之一實施例中，圖案化螢光層呈蜂槽狀排列(honeycomb arrangement)。
基於上述，本發明之光學薄膜具有多層彼此堆疊的螢光層或具有多個陣列排列的圖案化螢光層，各螢光層在受到激發光照射下會發出不同波長範圍的二次光線。不同波長範圍的二次光線藉由混光作用來形成特定波長範圍的光線。除此之外，光學薄膜具有多層或多個的螢光層因此可調變性較高，所能形成的光線之波長範圍也較多元。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2A至圖2E為本發明之實施例一種光學薄膜的製造
流程示意圖。請參照圖2A，首先，提供一第一基材210。本實施例中，第一基材210可以為透明基材或是反射基材。此外，第一基板210可為硬質基板(rigid substrate)或是可撓性基板(flexible substrate)。
請參照圖2B，接著將螢光粉與可揮發溶劑混合均勻，並將混合後的物質塗佈於第一基材210上。在本實施例中，螢光粉塗佈的方法例如是以印刷的方式使螢光粉與溶劑的混合物均勻分布至第一基材210上，如圖2B所示。
接下來，如圖2C所示，待溶劑揮發後，所留下來的螢光粉形成一螢光層200a。根據實施當時的需要，可重複圖2B至圖2C的步驟，以形成多層的螢光層例如是200a、200b、200c。特別的是，螢光層200a、200b、200c形成的次序以及螢光層200a、200b、200c的厚度均沒有限制，端視實施情況的需要可加以變更。在本實施例的圖2D中，僅繪示出三層螢光層200a、200b、200c作為代表說明之。本實施例中，螢光層200a、200b、200c的厚度較佳的範圍是介於0.5微米(μm)至1毫米(mm)之間。
請參照圖2E，在完成上述步驟後，接著可選擇性地於最頂層的螢光層200c上覆蓋第二基材220，使所有的螢光層200a、200b、200c位於第一基材210以及第二基材220之間。第二基材220的作用在於保護螢光層200a、200b、200c，以降低螢光層200a、200b、200c損壞的可能性。本實施例之第二基材220例如是反射基材或是透明基材，此外，第二基材220可為硬質基板(rigid substate)或是可撓性
基板(flexible substrate)。需要特別注意的是，當第一基材210為透明基材時，第二基材220可選擇反射基材或是透明基材。然而，當第一基材210為反射基材時，第二基材220可選擇透明基材。
本實施例中在完成上述步驟後，可選擇性地將螢光層200a、200b、200c自第一基材210上剝離或離型，形成具有多層螢光層200a、200b、200c的光學薄膜200。更詳細的來說，單獨由螢光層200a、200b、200c所組成的光學薄膜200，在沒有第一基板210以及第二基板220的情況下，在厚度、重量、體積上將更具備優勢。
圖3為本實施例中另一種塗佈螢光粉的方法之示意圖。請參照圖3，將螢光粉塗佈於第一基材210上的方法除了如圖2B中所示的印刷方式以外，還可以利用噴塗(spray)的方式來塗佈螢光粉。值得注意的是，不論採用的是印刷或是噴塗的方式，所形成螢光層的厚度都可以根據實施當時情況的需要而改變，本實施例中，螢光層的厚度較佳的範圍是介於0.5微米(μm)至1毫米(mm)之間。
請繼續參照圖2E，採用上述製造流程所形成的光學薄膜包括多層彼此堆疊之螢光層200a、200b、200c。其中各螢光層200a、200b、200c在激發光源照射下會分別被激發而發出不同波長範圍的二次光線。一般而言，激發光源的波長小於各二次光線的波長。在本實施例中，螢光層200a例如是一紅色螢光層、螢光層200b例如是一綠色螢光層以及螢光層200c例如是一黃色螢光層，各螢光層200a、
200b、200c中分別具有不同的螢光粉。在本實施利中，螢光層200a、200b、200c可被激發的波段例如是介於380奈米(nm)至700奈米之間。
由於，光學薄膜200中所具有的多層螢光層200a、200b、200c的厚度會對光學薄膜200的光學特性產生影響。因此，控制螢光層200a、200b、200c的厚度，可改變光學薄膜200的光學特性。
為了使光學薄膜200方便被取用，本實施例之光學薄膜200可包括一第一基材210，以增進光學薄膜200本身的結構強度。最底層之螢光層200a會全面性地覆蓋第一基材210的表面。除了第一基材210以外，為了使光學薄膜200較不易損壞，光學薄膜200可進一步包括一第二基材220。其中，第二基材200覆蓋於最頂層之螢光層200c上，以使螢光層200a、200b、200c位於第一基材210與第二基材220之間。關於第一基材210、第二基材220可使用的材質選擇以及搭配時需要注意的條件，可參考以上相關的描述，在此不在重複說明。
圖4A至圖4D為本發明另一實施例一種光學薄膜的製造方法示意圖。請參照圖4A，本實施例中光學薄膜的製造方法與圖2A至圖2D所示的製造方法類似，惟二者主要差異之處在於：本實施例將螢光粉塗佈於第一基材210之前，先將一具有圖案化的罩幕層310配置於第一基材210之上，以曝露出第一基材210的部分表面212。
請參照圖4B，接著將螢光粉塗佈於未被罩幕層310
所遮蔽之第一基材210上，以形成一圖案化螢光層300a，第一基材210上被罩幕層310所遮蔽的部份將不會具有螢光粉。
請參照圖4C，移動罩幕層310以曝露出第一基材210之其他部分表面。值得注意的是，第一基材210上已經形成圖案化螢光層300a的部份會被罩幕層310遮蔽住。
接著重複圖4B的步驟，於第一基材210上塗佈另一種不同的螢光粉，以形成另一圖案化螢光層300b。在本實施例中，可不限定次數的重複圖4B至圖4C的步驟，以形成如圖4D中所示的多個陣列排列之圖案化螢光層300a、300b、300c。圖4D僅繪示3種不同的圖案化螢光層300a、300b、300c作為代表以便說明。
與上一實施例中光學薄膜的製造方法相同的是，本實施例之製造方法的步驟也可包括選擇性地形成一第二基材220，以覆蓋於圖案化螢光層300a、300b、300c上，進而使圖案化螢光層300a、300b、300c位於第一基材210與第二基材220之間。在其他實施例中，也可選擇性地將圖案化螢光層300a、300b、300c自第一基材210上剝離或離型，以形成一具有多個陣列排列之圖案化螢光層300a、300b、300c的光學薄膜300。
請參照圖4D，採用上述製造方法所形成的光學薄膜300包括多個陣列排列之圖案化螢光層300a、300b、300c。其中各圖案化螢光層300a、300b、300c在激發光源照射下會分別發出不同波長範圍的二次光線。本實施例之激發光
源的波長小於各二次光線的波長。本實施例中之圖案化螢光層300a例如是一圖案化紅色螢光層、螢光層300b例如是一圖案化綠色螢光層以及螢光層300c例如是一圖案化黃色螢光層。螢光層的厚度、覆蓋面積以及覆蓋位置均無限定，視實施當時情況的需要可加以改變。然而，圖4D中僅繪示三種圖案化螢光層300a、300b、300c作為表示。
請繼續參照圖4D，本實施例之光學薄膜300可包括一第一基材210，而圖案化螢光層300a、300b、300c堆疊於第一基材210上。在本實施例中，圖案化螢光層300a、300b、300c覆蓋住第一基材210的表面212上的不同區域。
圖5A及圖5B為本發明之實施例中兩種圖案化螢光層的圖案之上視圖。請同時參照圖5A及圖5B，根據罩幕層310上具有的圖案，所形成的圖案化螢光層300a、300b、300c具有不同的圖形，例如是如圖5A所示的矩陣排列(matrix arrangement)、圖5B所示的蜂槽狀排列(honeycomb arrangement)或是三角形排列(delta arrangement)。
在上述的實施例中分別介紹了兩種光學薄膜的結構以及兩者的製造方法。在接下來的實施例中，將以圖示詳細說明上述的光學薄膜應用至發光二極體封裝結構的實施方式。
圖6為本發明又一實施例一種發光二極體封裝結構的示意圖。請參照圖6，本實施例之發光二極體封裝結構400a包括一基板410、一發光二極體晶片420以及一光學薄膜430a。基板410具有凹槽412(cavity)以及電路層414，
凹槽412曝露部分的電路層414。發光二極體晶片420配置於凹槽412的底部與電路層414電性連接。發光二極體晶片420與電路層414的電性連接例如是利用打線(wire bonding)或是覆晶(flip chip)的方式。
在本實施例中，光學薄膜430a例如是採用上述實施例的光學薄膜200。光學薄膜430a中包括多層堆疊的螢光層，螢光層被激發後所發出的波長範圍不同，因此可以藉由混光的方式來形成特定波長範圍的光線。
本實施例之圖6中僅繪示一個發光二極體晶片420作為表示。然而，本發明並不限定於此，發光二極體晶片420的個數以及發光二極體晶片所發出的波長可根據實施當時情況來作調整。更值得注意的是，搭配發光二極體晶片420所發出的波長以及光學薄膜430a中不同螢光層所能被激發出不同波長範圍的特性，將使發光二極體封裝結構400a所發出的光線之可調變性增加。除此之外，由於光學薄膜430a的可調變性高，因此發光二極體封裝結構400a所發出之光線的色溫以及演色性能夠被調控的餘裕度也隨著增加。
圖7為本發明其他實施例一種發光二極體封裝結構的示意圖。請參照圖7，本實施例之發光二極體封裝結構400b與上一實施例之發光二極體封裝結構400a相類似。惟二者最大的不同之處在於，本實施例之光學薄膜430b更包括一第一基材432a。
圖8為本發明另外的實施例一種發光二極體封裝結構
的示意圖。請參照圖8，本實施例之發光二極體封裝結構400c與上述之發光二極體封裝結構400a相類似。惟本實施例之發光二極體封裝結構400c的光學薄膜430c例如是採用具有多個陣列排列的圖案化螢光層之光學薄膜300。
本實施例之圖8中，僅繪示了一個發光二極體晶片420作為表達。然而，本發明並不限定於此，在較佳的實施例當中，發光二極體晶片420的配置可對應光學薄膜430c上的圖案化以形成多個次區域，在次區域中可各自混光形成不同波長的光線。
圖9為本發明其他實施例另一種發光二極體封裝結構的示意圖。請參照圖9，本實施例之發光二極體封裝結構400d與上一實施例之發光二極體封裝結構400c類似。惟最大的不同在於，本實施例之光學薄膜430d更包括一第一基材432a以及一第二基材432b。第一基材432a與第二基材432b可提供保護作用，降低光學薄膜430d在製造過程中或是消費者使用的時候損壞的機率。
在上述圖6至圖9的實施例當中，以發光二極體晶片420為例說明之。然而，本發明並不限定於此，配置於凹槽412內的還可以例如是包括透鏡的發光二極體封裝結構以形成一封裝體內藏封裝體(Package in Package,PiP)的結構。除此之外，發光二極體晶片420也可替換成其他適當的發光元件。
綜上所述，本發明的光學薄膜具有多層螢光層，各螢光層在受到激發光照射下會發出不同波長範圍的二次光
線。不同波長範圍的二次光線藉由混光作用來形成特定波長範圍的光線。由於，光學薄膜的可調變性高，因此所能形成的光線的波長範圍也更多元化。除此之外，在本發明的部分實施例中，將光學薄膜應用至發光二極體封裝結構時，可使發光二極體封裝結構所發出的光線具有不同的色溫以及較佳的演色性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、400a、400b、400c、400d‧‧‧發光二極體封裝結構
110、410‧‧‧基板
112、412‧‧‧凹槽
114、414‧‧‧電路層
120、420‧‧‧發光二極體晶片
130‧‧‧透鏡
140、200、300、430a、430b、430c、430d‧‧‧光學薄膜
200a、200b、200c、300a、300b、300c‧‧‧螢光層
210、432a‧‧‧第一基材
220、432b‧‧‧第二基材
310‧‧‧罩幕層
圖1為習知一種具有光學薄膜之發光二極體封裝結構的示意圖。
圖2A至圖2E為本發明之實施例一種光學薄膜的製造流程示意圖。
圖3為本實施例中另一種塗佈螢光粉的方法之示意圖。
圖4A至圖4D為本發明另一實施例一種光學薄膜的製造方法示意圖。
圖5A及圖5B為本發明之實施例中兩種圖案化螢光層的圖案之上視圖。
圖6為本發明又一實施例一種發光二極體封裝結構的示意圖。
圖7為本發明其他實施例一種發光二極體封裝結構的示意圖。
圖8為本發明另外的實施例一種發光二極體封裝結構的示意圖。
圖9為本發明其他實施例另一種發光二極體封裝結構的示意圖。
200‧‧‧光學薄膜
200a、200b、200c‧‧‧螢光層
210‧‧‧第一基材
Claims (20)
- 一種光學薄膜，包括：多層彼此堆疊之螢光層，其中各該螢光層在一激發光源照射下會分別被激發而發出不同波長範圍的二次光線；一第一基材，而該些螢光層堆疊於該第一基材上；以及一第二基材，其中該第二基材覆蓋於該些螢光層中位於最頂層之螢光層上，以使該些螢光層位於該第一基材與該第二基材之間，其中該些螢光層中位於最底層的螢光層為一紅色螢光層，最頂層的該螢光層為一黃色螢光層，而位於最頂層的該螢光層和最底層的該螢光層之間的螢光層為一綠色螢光層，其中該第一基材與該第二基材為硬質基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該激發光源的波長小於各該二次光線的波長。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一透明基材。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一反射基材。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該些螢光層中位於最底層之螢光層會全面性地覆蓋住該第一基材的表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一透明基材，而該第二基材為一透明基材或一反 射基材。
- 如申請專利範圍第1項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一反射基材，而該第二基材為一透明基材。
- 一種光學薄膜，包括：多個陣列排列之圖案化螢光層，其中該些圖案化螢光層彼此直接接觸，其中各該圖案化螢光層在一激發光源照射下會分別發出不同波長範圍的二次光線，且其中該些圖案化螢光層是利用在一第一基材上配置一具有圖案化的罩幕層並在未被該具有圖案化的罩幕層所遮蔽之該第一基材的一表面上塗佈螢光粉與可揮發溶劑而形成。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學薄膜，更包括一第一基材，而該些圖案化螢光層堆疊於該第一基材上。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學薄膜，其中該激發光源的波長小於各該二次光線的波長。
- 如申請專利範圍第10項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一透明基材。
- 如申請專利範圍第10項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一反射基材。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學薄膜，其中該些圖案化螢光層包括一圖案化紅色螢光層、一圖案化綠色螢光層以及一圖案化黃色螢光層中至少二者。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學薄膜，其中該些圖案化螢光層覆蓋住該第一基材的表面上的不同區域，且該些圖案化螢光層會全面性地覆蓋住該第一基材的表面。
- 如申請專利範圍第9項所述之光學薄膜，更包括一第二基材，其中該第二基材覆蓋於該些圖案化螢光層，以使該些圖案化螢光層位於該第一基材與該第二基材之間。
- 如申請專利範圍第15項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一透明基材，而該第二基材為一透明基材或一反射基材。
- 如申請專利範圍第15項所述之光學薄膜，其中該第一基材為一反射基材，而該第二基材為一透明基材。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學薄膜，其中該些圖案化螢光層呈矩陣排列(matrix arrangement)。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學薄膜，其中該些圖案化螢光層呈三角形排列(delta arrangement)。
- 如申請專利範圍第8項所述之光學薄膜，其中該些圖案化螢光層呈蜂槽狀排列(honeycomb arrangement)。
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