TWI499076B - 波長轉換之發光二極體晶片及包含該發光二極體晶片之發光裝置 - Google Patents

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Description

波長轉換之發光二極體晶片及包含該發光二極體晶片之發光裝置 [相關申請案之交叉參考]
本申請案主張於2008年7月3日向韓國智慧財產局提出申請之韓國專利申請案第10-2008-0064381號以及於2008年8月29日向韓國智慧財產局提出申請之韓國專利申請案第10-2008-0085556號的國際優先權，該等申請案所揭露之內容併入本文中以為參考。
本發明係關於波長轉換之發光二極體(wavelength-converted light emitting diode；LED)晶片，更詳而言之，係關於能夠藉由混合發射自該發光二極體晶片的初始光(original light)與來自至少一個由一部分初始光發射所激發的磷光質本體(phosphor body)的二次光(secondary light)波長轉換之發光二極體晶片，以及具有該波長轉換之發光二極體晶片的波長轉換之發光裝置。
半導體發光二極體係為習知的下一代光源，其相較於傳統光源具有壽命較長、低耗電、快速的反應時間、高功率輸出等優點，且目前廣泛使用作為各種產品的光源。
於使用發光二極體之發光裝置中，為了將發射自發光二極體晶片之光轉換成為不同波長之光，廣泛地採用利用磷光質本體之技術。更詳而言之，為了產生用於各種類型照明設備(lighting apparatus)及顯示裝置背光單元 (backlight unit)之白色光，需要有此類波長轉換技術。
於用以產生白色光的波長轉換之發光裝置中，磷光質本體係包含於包覆發光二極體晶片之透明樹脂中，以將發射自該發光二極體晶片的初始光之一部份轉換成為不同波長的二次光。該波長轉換之發光裝置能夠藉由混合該初始光未轉換之部份與該二次光而產生白色光。
混合有該磷光質本體之透明樹脂係設置成用以包圍該發光二極體晶片。在此情況中，設置成用以轉換光波長之磷光質本體之分佈能夠影響所發射白色光之亮度及光頻譜(light spectrum)。也就是說，當該磷光質本體並未均勻地分佈於樹脂包覆部份的內側時，可能會發生由於遠場光束分佈(far field beam distribution)所造成之發光效率衰減(light emitting efficiency deterioration)及色偏(hue deviation)。此外，當兩種或更多種磷光質本體(例如：選自黃色、綠色及紅色磷光質本體之組合)用以改善現色性指數(color rendering index(CRI))時，由於磷光質本體不均勻分佈所造成之問題可能更加嚴重。
更詳而言之，在具有由高電流驅動之高通量(high flux)發光二極體之發光裝置中，具有低再生速率之磷光質本體的不規律分佈將加速色彩轉換效率(color conversion efficiency)的衰減速率及可靠度衰減速率至更高的程度之缺點。
本發明之一態樣提供一種波長轉換之發光二極體晶片，其能夠降低磷光質本體分佈之影響並且確保波長轉換部份的高再生率。
本發明之一態樣也提供一種波長轉換之發光裝置，其能夠降低磷光質本體分佈之影響並且確保波長轉換部份的高再生率。
本發明之一態樣也提供一種用於製造波長轉換之發光裝置的方法，其能夠降低磷光質本體分佈之影響並且確保波長轉換部份的高再生率。
根據本發明之一態樣，提供了一種波長轉換之發光二極體(LED)晶片，包含：發光二極體晶片，係用於在預定波長區段中發射光；以及波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面。
該波長轉換層之邊緣可沿著該發光二極體晶片之上側邊緣而定義。
含有磷光質本體的樹脂可具有疏水性(hydrophobicity)和親水性(hydrophilicity)之其中一者，且該發光二極體晶片之上側表面可為與該樹脂具有相同特性之表面。
該波長轉換發光二極體晶片可復包含表面改質層(surface modification layer)，其係形成於該發光二極體晶片 之上側表面上並且與該樹脂具有相同之特性。該表面改質層可設置作為該發光二極體晶片之鈍化層。
可於該發光二極體晶片之上側表面中形成複數個不規則部份。
該波長轉換層可復包含添加物，用於控制含有磷光質本體的樹脂之黏性(viscosity)及黏變性(thixotropy)之其中一者。
形成該波長轉換層之樹脂可為矽基樹脂(silicon-based resin)、環氧基樹脂(epoxy-based resin)、丙烯醛基樹脂(acryl-based resin)、聚甲基丙烯酸酯(poly methyl methancrylate；PMMA)樹脂、其混合物及其化合物之其中一者。
主要用於實現白色光作為最終光之預定波長區段可為紫外線、藍色光及綠色光之波長區段、藍色光和綠色光之波長區段、紫外線和藍色光之波長區段、紫外線之波長區段、藍色光之波長區段、以及綠色光之波長區段的其中一者。
該至少一種磷光質本體，可為各種用於將該預定波長區段中之光轉換成為不同波長區段的光之磷光質本體。
該波長轉換層可具有至少兩層樹脂層，該等樹脂層分別含有不同的磷光質本體。
該至少兩層樹脂層可包含含有第一磷光質本體之第一樹脂層以及含有至少一個第二磷光質本體之第二樹脂 層，該第一樹脂層可具有位於該發光二極體晶片之上側表面上之內側區域中之第一凸起的新月型上側表面，而該第二樹脂層則可形成於該第一樹脂層上，且具有第二凸起的新月型上側表面，該第二凸起的新月型上側表面之邊界係由該發光二極體晶片之上側表面之邊緣所定義。
相較於由該第二磷光質本體所轉換之光，由該第一磷光質本體所轉換之光具有較短的波長。發射自該發光二極體晶片的光之峰值波長可於大約380至500奈米(nm)之範圍中，該第一磷光質本體可包含用於將該光轉換成為綠色光之綠色磷光質本體，且該第二磷光質本體可包含用於將該光轉換成為紅色光之紅色磷光質本體。
於該樹脂中，該第一磷光質本體可包含重量百分比大約為20至80%之綠色磷光質本體，而於該樹脂中，該第二磷光質本體則可包含重量百分比大約為5至30%之紅色磷光質本體。
該發射自該發光二極體晶片的光之峰值波長可於大約380至500奈米(nm)之範圍中，該第一磷光質本體可包含用於將該光轉換成為綠色光之綠色磷光質本體，且該第二磷光質本體可包含用於將該光轉換成為紅色光之紅色磷光質本體，以及用於將該光轉換成為黃色光之黃色磷光質本體。
於該樹脂中，該第一磷光質本體可包含重量百分比大約為5至60%之綠色磷光質本體，而於該樹脂中，該第二磷 光質本體則可包含重量百分比大約為2至25%之紅色磷光質本體，以及重量百分比大約為15至80%之黃色磷光質本體。
根據本發明之另一態樣，提供了一種波長轉換之發光裝置，包含：用於接置之組件(member)，其具有第一及第二引腳結構(lead structure)；發光二極體(LED)晶片，接置於該用於接置之組件上，使得該發光二極體晶片係電性連接至該第一及第二引腳結構，用於在預定波長區段中發射光；以及波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面。
該發光二極體晶片可利用導線而與該第一及第二引腳結構之至少一者電性連接。
該波長轉換層之最大厚度可能小於該發光二極體晶片之上側表面與該導線高度之間的長度。
波長轉換之發光裝置可復包含透鏡型結構，該透鏡型結構係形成於該用於接置之組件上。
根據本發明之又一態樣，提供了一種用於製造波長轉換之發光裝置之方法，該方法包含：在用於接置之組件上接置用於在預定波長區段中發射光之發光二極體(LED)晶片，該用於接置之組件具有第一及第二引腳結構，使得該 發光二極體晶片係電性連接至該第一及第二引腳結構；製備含有至少一種磷光質本體的液態樹脂，用於將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光；於該發光二極體晶片之上側表面上設置含有磷光質本體的液態樹脂，使得設置於該經接置的發光二極體晶片之上側表面上之液態樹脂具有凸起的新月型上側表面結構；以及藉由固化(curing)含有磷光質本體的液態樹脂而於該發光二極體晶片之該上側表面上形成波長轉換層，以維持該結構。
該凸起的新月型上側表面之結構係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。設置含有磷光質本體的液態樹脂係利用施配製程(dispensing process)來實施。
接置該發光二極體晶片可包含利用導線將該發光二極體晶片電性連接至該第一及第二引腳結構之至少一者。設置含有磷光質本體的液態樹脂可利用該導線於連接該發光二極體晶片之後實施。
該波長轉換層之最大厚度可能小於該發光二極體晶片之上側表面與該導線高度之間的長度。
製備含有磷光質本體的液態樹脂可包含利用該液態樹脂之黏性、磷光質本體之顆粒(granularity)、磷光質成分(content)、以及用於控制黏性之添加物之成分之至少一者來最佳化含有磷光質本體的樹脂之黏性及黏變性之其中一者，使得設置於該發光二極體晶片之上側表面上之液態樹 脂具有凸起的新月型上側表面結構。
現在將參照所附圖式詳細描述本發明之例示實施例。然而，本發明能夠以許多不同形式進行實施，且不應被理解為限定於本文中所提出之實施例。相反地，所提供的這些實施例是使得本發明所揭露之內容通透且完整，並且使得本發明之範疇完全地傳達給熟習本技術領域者。於該等圖式中，為了清楚起見，分層及區域之厚度係以誇張的比例呈現。於該等圖式中，相同的參考編號代表相同的元件，因而將省略其描述。
第1圖係顯示根據本發明之例示實施例描繪波長轉換發光裝置10之剖面示意圖。
參照第1圖，該波長轉換之發光裝置10包含基板11，該基板11係用於接置之組件，且發光二極體晶片15接置於該基板11上。
於本發明之例示實施例中，可利用額外組件(未顯示)將該發光二極體晶片15固定於該基板上，且該發光二極體晶片15可利用導線13而與該基板11之引腳(lead)結構(未顯示)電性連接。
具有凸起的新月型上側表面(convex meniscus-shaped upper surface)M之磷光質層17係形成於該發光二極體晶片15之上側表面上。該磷光質層17係由含有磷光質本體17a之樹脂17b所形成，該磷光質本體17a係用於將一部分發射 自該發光二極體晶片15之光轉換成為不同波長帶(wavelength band)之光。
於提供白色光作為最終光之例示實施例中，發射自該發光二極體晶片15之光之波長帶可為紫外線(ultraviolet(UV))波長區段、藍色光波長區段、或者綠色光波長區段。再者，該波長帶可為紫外線、藍色光及綠色光之波長區段、藍色光和綠色光之波長區段、或者紫外線和藍色光之波長區段，其波長區段分佈相當廣。
舉例而言，該發光二極體晶片15可為具有峰值波長大約380至500奈米(nm)之紫外線或者藍色發光二極體晶片。
該磷光質本體17a可為至少一種能夠將發射自該發光二極體晶片15的光轉換成為不同波長區段的光之磷光質本體。也就是說，可使用一種能夠將光轉換成為黃色光之磷光質本體，或者可使用兩種或更多種磷光質本體之組合。舉例而言，可使用紅色磷光質本體和綠色磷光質本體之組合，或者黃色磷光質本體和綠色磷光質本體之組合。隨著磷光質本體之組合數量增加，能夠預期得到相對較高的現色性指數(CRI)。
另外，用於該波長轉換層17之樹脂17b可為矽基樹脂、環氧基樹脂、丙烯醛基樹脂、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)樹脂、其混合物及其化合物之其中一者。
在此處，「混合物」意指選自該等上述樹脂的至少兩種樹脂之物理混合。「化合物」意指至少兩種經選定之樹脂 透過化學鍵結(chemical bond)之合成物(synthesis)。舉例而言，該化合物可能包含具有矽原子偶合氫氧基(silicon atom-coupled hydroxyl group)之矽樹脂，以及矽環氧化合物樹脂(silicon epoxy compound resin)，該矽環氧化合物樹脂中合成有具環氧乙烷(oxirane)基之環氧樹脂。
如第1圖所描繪，由於該磷光質層17係限制於該發光二極體晶片15之上側表面，因此相較於磷光質層包圍該晶片整體面積而言，能夠確保較均勻的磷光質分佈。此外，由於該發光二極體晶片15之上側表面係設置作為主要的光發射表面(light emission surface)，因此即使當該磷光質層17僅形成於該晶片15之上側表面上時，也能夠得到足夠的光轉換效果(light conversion effect)。
於本發明之例示實施例中，該磷光質層17具有凸起的新月型上側表面。該凸起的新月結構能夠於發射自該磷光質層17之光之遠場光束分佈及色調分佈(hue distribution)的方面上提供有用的優點。藉由利用液態樹脂之表面張力能夠得到適用於本發明例示實施例之凸起的新月結構，該凸起的新月結構預先含有磷光質本體17a。此外，能夠利用如含有液態樹脂的磷光質之黏性及黏變性之條件控制該凸起的新月結構。
更詳而言之，於利用該液態樹脂形成該磷光質層之製程期間，該發光二極體晶片15之上側邊緣能夠定義該磷光質層具有凸起新月型之結構的邊界。在此情況中，能夠形 成該磷光質層17，以使得所期望之區域(該晶片之上側表面)能夠達到高度的結構再生性(structural reproducibility)。
於本發明之例示實施例中，藉由控制某些製程因素並考量所期望之遠場光束分佈及色調分佈，適用為磷光劑層17之結構的新月型能夠輕易地加以變更及設計。
更詳而言之，作為得到所期望的新月型之簡單方法，可採用控制含有液態樹脂之磷光質之黏性或黏變性之方法。
含有液態樹脂之磷光質之黏性或黏變性不僅能夠藉由所使用之透明樹脂的黏性本身進行控制，也能夠藉由添加至該樹脂之磷光質本體成分及/或顆粒進行控制。此外，利用額外的添加物可實現對含有液態樹脂之磷光質黏性之控制，將於稍後參照第4圖詳細描述。
除了上述控制該磷光質層結構之方法以外，可利用具有穩定性及高度再生性之不同方法於該晶片之上側表面上形成所期望之凸起的新月結構。
對於此方法，可利用例如改變該發光二極體晶片的上側表面的表面狀態之方法，此方法將於稍後參照第2圖和第3圖詳細描述。
第2圖中所描繪的波長轉換之發光二極體晶片包含發光二極體晶片25及表面改質層(surface modification layer)26，該表面改質層26形成於該發光二極體晶片25之上側表面上。磷光質層27係形成於該表面改質層26上。該磷 光質層27包含透明磷光質樹脂27b以及包含於其中的至少一種磷光質本體27a。
於本發明之例示實施例中，對於該表面改質層26而言，所選定之材料與用於該磷光質層27之液態樹脂具有相同物理性質(疏水性或者親水性)。
舉例而言，當用於該磷光質層27之樹脂係疏水性的液態樹脂(如矽基樹脂)時，如氮化矽層(SiNx)之疏水性材料係預先形成於該發光二極體晶片25之上側表面上，該上側表面上欲形成該磷光質層27。
該表面改質層26能夠藉由降低該發光二極體晶片25之上側表面上含有樹脂之磷光質之可濕性(wettability)而提供新月型，使得該新月型具有相對較高的接觸角θc。如上所述，該表面改質層26適用於本發明之例示實施例，幫助該磷光質層27穩定地維持該凸起的新月型。
此外，當該表面改質層26係具有電性絕緣性質之材料時，該表面改質層26可設置作為包含該發光二極體晶片25之鈍化層(passivation layer)。在此情況中，該表面改質層26能夠額外地形成於除了該發光二極體25之上側表面以外的不同區域上。
雖然在第2圖之例示實施例中，該表面改質層26係藉由增加分離層(separate layer)而形成，藉由在該發光二極體晶片25之上側表面上實施表面處理(surface treatment)可實現該表面改質層26成為與含有樹脂之磷光質具有相同的物 理性質(疏水性或者親水性)。
與此實施例不同，參照第3圖，波長轉換發光之二極體晶片30包含具有上側表面之發光二極體晶片35以及形成於該上側表面上之磷光質層37，該上側表面中形成有不規則部份35a。該磷光質層37包含透明的磷光質樹脂37b，以及至少一種包含於磷光質樹脂37b中的磷光質本體37a。
於本發明之例示實施例中，利用該不規則部份能夠增加欲形成該磷光質層37於其上之表面之接觸面積(contact area)。因此，該不規則部份35a不僅能夠藉由延遲該發光二極體晶片35之上側表面上液態樹脂的流動而幫助形成凸起的新月結構，也能夠幫助改善與該磷光質層37之黏著強度(adhesive strength)。該不規則部份35a(適用於本發明之例示實施例)可藉由濕式蝕刻(wet etching)產生不規則的部份；然而，這些不規則的部份並不限定於採用濕式蝕刻產生。
第4A至4D圖顯示根據本發明之例示實施例描繪用於製造波長轉換之發光裝置的方法之各主要製程的剖面圖。
參照第4A圖，用於製造該波長轉換之發光裝置的方法係藉由於用於接置之組件51上接置發光二極體晶片55開始，該發光二極體晶片55係用於在特定波長區段中發射光。
該用於接置之組件51包含第一及第二引腳結構52，能夠提供外部連接端(external connection terminal)。該經接置之發光二極體晶片55可電性連接至該第一及第二引腳結構 52，以驅動該發光二極體晶片55。不同於上述本發明之例示實施例，導線接合(wire bonding)僅能夠在一側上施加於電極之電性連接，或者可藉由覆晶接合(flip-chip bonding)實現所有的電性連接而不使用導線銲接，其係視該發光二極體晶片之電極結構而定。
於如同本發明之例示實施例施加導線接合之情況中，可適當地設定導線53之連接形狀及高度h，使得該等導線53於接續的製程步驟期間對於形成磷光質層不會有負面的影響。在此，該導線之高度h係由該導線最上端與該經接置之發光二極體晶片55的上側表面之間的長度所定義。
接下來，如第4B圖所描繪，製備含有用於形成磷光質層之液態樹脂57之磷光質，且接著該含有液態樹脂57之磷光質係設置於該發光二極體晶片55之上側表面上，使得形成具有所期望之凸面新月型上側表面之結構57”。
該含有液態樹脂57之磷光質包含至少一種磷光質本體，該至少一種磷光質本體將發射自該發光二極體晶片55的光轉換成為不同波長區段的光，以及含有該磷光質本體之透明液態樹脂。該液態樹脂可為矽基樹脂、環氧基樹脂、丙烯醛基樹脂、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)樹脂、其混合物及其化合物之其中一者。
該液態樹脂57可設置於該發光二極體晶片55之上側表面上。可利用施配(dispensing)、網板印刷(screen printing)、噴塗披覆(spray coating)等之至少一者實施設置 該液態樹脂57。更詳而言之，該施配製程的優點係易於藉由有效使用該液態樹脂之表面張力而實現所期望之新月曲線。
第4B圖之例示實施例係描繪施配製程。如第4B圖所示者，利用延伸於該晶片之上側表面上之噴嘴(nozzle)N於該發光二極體晶片55之上側表面上設置微滴(droplet)57'，以藉由表面張力而具有所期望之凸起的新月結構57”。
基於這一點，能夠藉由控制所設置之微滴量及該液態樹脂之黏性而將該所期望之凸起的新月結構57”設置並限定於該晶片之上側表面上。更詳而言之，藉由根據該液態樹脂之黏性及黏變性而改變形成於該晶片55之上側表面上之凸起的新月結構，能夠控制遠場光束分佈及色調分佈。
該含有樹脂之磷光質之黏性不僅能夠藉由所使用之透明樹脂之黏性本身進行控制，也能夠藉由其中所含有之磷光質本體之成分及/或顆粒進行控制。舉例而言，在磷光質本體成分高且該磷光質本體之顆粒較小的情況中，能夠提升該含有樹脂的磷光質之黏性及黏變性。因此，該新月型之曲率將由於較大的表面張力而增加。在相對案例中，能夠得到具有較小曲率或接觸角之新月型之磷光質層。
此外，可利用額外的添加物來實現對該含有液態樹脂之磷光質之黏性或者黏變性的控制。舉例而言，能夠藉由混合額外的粉末(如SiO2或者TiO2)與該透明樹脂，能夠增加該含有液態樹脂之磷光質之黏性或者黏變性。
如上所述，可控制該導線53之形狀及高度，使得所設置之微滴不會流動至該晶片55上側表面之外側，並且形成所期望之凸起的新月結構。於第4A圖之操作中，可預先形成具有高度h之導線53，而該高度h係高於該磷光質層之新月結構57”之高度。此外，相對於該新月結構與該導線接觸之平面，導線引出角度(drawing angle)θW大約為45°。
接下來，如第4C圖所描繪，固化該含有液態樹脂57之磷光質以維持該新月結構。藉由這樣處理，能夠於該發光二極體晶片之上側表面上形成波長轉換層67。
在此固化製程之前，如第4B圖所描繪，設置於該晶片55之上側表面上含有液態樹脂57'之磷光質流動並轉化(transform)，以具有該凸起的新月結構57”。基於這一點，含有液態樹脂57'之磷光質流動至到達在該凸起的新月結構57”之邊界的該晶片55之上側邊緣處，該晶片之上側表面上之液態樹脂的結構變化明顯地變慢，且幾乎可藉由由該液體微滴之黏性控制終止該結構變化。
如上所述，可藉由該發光二極體晶片55之上側邊緣定義該凸起的新月結構之邊界，而如第4C圖所描繪由該晶片55之上側表面所限定之該磷光質層67可藉由施加該固化製程而設置。此外，可提升該磷光質層67結構之再生性。
如果需要的話，如第4D圖所示，為了保護有該磷光質層67形成於其上之發光二極體晶片55，可額外地於該用於接置之組件上形成透鏡型結構(lens-shaped structure)69。 該透鏡型結構69可設置如同由矽、環氧化物或者其混合物所形成之樹脂包覆部份，且能夠改善光之特性並控制遠場光束分佈。
本發明之例示實施例提供了一種雙層結構，例示描繪於第5圖和第6圖中。
第5圖係根據本發明之例示實施例描繪波長轉換之發光裝置的剖面示意圖。
參照第5圖，該波長轉換之發光裝置120包含基板121，以及接置於該基板121上之發光二極體晶片125，該基板121係用於接置之組件。該發光二極體晶片125可利用導線123而與該基板121之引腳結構122電性連接。
具有凸起的新月型上側表面之雙層結構的磷光質層127及128係形成於該發光二極體晶片125之上側表面上。第一樹脂層127含有第一磷光質本體且具有位於該發光二極體晶片125之上側表面上之內側區域中之第一凸起的新月型上側表面。含有第二磷光質本體之第二樹脂層128係形成於該第一樹脂層127上，且具有第二凸起的新月型上側表面。在此處，可沿著該發光二極體晶片125之上側邊緣定義該第二樹脂層128之外側邊界。
在此情況中，整體考量磷光質本體的轉換效率，相較於由該第二磷光質本體所轉換之光，由該第一磷光質本體所轉換之光可具有較短的波長。
具體而言，為了實現白色光，當該發射自該發光二極 體晶片125的光之峰值波長係於大約380至500奈米(nm)之範圍中時，該第一磷光質本體可包含用於將該光轉換成為綠色光之綠色磷光質本體，且該第二磷光質本體可包含用於將該光轉換成為紅色光之紅色磷光質本體。在此情況中，於該樹脂中該第一磷光質本體可包含重量百分比大約20至80%之綠色磷光質本體，而該第二磷光質本體可包含重量百分比大約5至30%之紅色磷光質本體。
不同於上述本發明之例示實施例，該第二磷光質本體可包含用於將該光轉換成為紅色光之紅色磷光質本體，以及用於將該光轉換成為黃色光之黃色磷光質本體。相較於本發明之先前實施例，這樣的組合能夠確保具有較大的現色性指數。在此情況中，於該樹脂中該第一磷光質本體可包含重量百分比大約5至60%之綠色磷光質本體，而該第二磷光質本體可包含重量百分比大約2至25%之紅色磷光質本體，以及重量百分比大約15至80%之黃色磷光質本體。
在此處，該綠色光具有大約為450至630奈米之波長帶，該紅色光具有大約為550至750奈米之波長帶，以及該黃色光具有大約為480至680奈米之波長帶。
此外，根據上述組合之磷光質本體係均勻地分佈於該第一及第二磷光質樹脂層127及128的內部。在固化製程之前，由於該液態樹脂之表面張力、黏性、或黏變性，使該第一及第二磷光質樹脂層127及128之外側表面形成新月曲線。也就是說，該等外側表面可具有凸起的半球形(dome shape)。例示實施例中所使用之透明液態樹脂之黏性可大約是500至2500cps。
此外，如第5圖所描繪，可於該用於接置之組件121上形成透鏡型結構129，以包圍該發光二極體晶片125及該導線123。該透鏡型結構129可由矽樹脂、環氧樹脂、或者其混合物所形成。如圖所描繪者，該透鏡型結構129可設置成透鏡形狀以改善光之特性並控制遠場光束分佈。
第6圖係根據本發明之例示實施例描繪波長轉換之發光裝置之剖面示意圖。
如第6圖中所描繪，該波長轉換之發光裝置130包含基板131以及接置於該基板131上之發光二極體晶片135，該基板131係用於接置之組件。
適用於本發明之例示實施例之用於接置之組件131具有凹陷C，該凹陷C包圍該發光二極體晶片135。該凹陷C之內側壁上可形成反射層(未顯示)。該發光二極體晶片135可利用導線133與該結構131之引腳結構(lead structure)132電性連接。
適用於本發明之例示實施例之磷光質層137及138可理解為具有類似於第5圖所示雙層磷光質層137及138之結構。也就是說，該第一樹脂層137含有第一磷光質本體且具有位於該發光二極體晶片135之上側表面上之內側區域中之第一凸起新月型上側表面。該第二樹脂層138係形成於該第一樹脂層137上，具有第二磷光質本體，且具有第二凸起 新月型上側表面。在此處，可沿著該發光二極體晶片135之上側邊緣定義該第二樹脂層138之外側邊界。該第一磷光質本體及該第二磷光質本體分別提供不同波長之光。由該第一磷光質本體所轉換之光相較於由該第二磷光質本體所轉換之光可能具有較短之波長。
如上所述，分隔開不同種類的磷光質本體使其無法互相混合，使得該等磷光質本體之間的光吸收問題(可能發生於將各種磷光質本體混合在一起的情況下)得到解決，且發射自該發光二極體晶片之光可組構成通過所有該等磷光質本體。再者，能夠改善最終所轉換之白色光之色彩轉換效率及現色性指數。
如上述實施例所提及者，根據本發明之例示實施例，磷光質層係設置於發光二極體之上側表面上，使得有關於磷光質本體分佈不均勻以及色彩再生的問題得到解決。此外，可設置該發光二極體晶片之上側表面上之磷光質層，使得該磷光質層具有類似半球形之凸起新月型。此類形狀可藉由控制相對簡單的製程元件(如混合有磷光質本體之樹脂之黏性或黏變性的最佳化)而得到。如此一來，能夠於該發光二極體晶片之上側表面上控制遠場光束分佈以及由該遠場光束分佈所造成之色偏。
另外，不僅能夠最大化白色光之色彩轉換效率，也能夠利用雙層結構改善現色性指數。
雖然本發明已結合例示實施例加以闡明描述，於所屬 技術領域具有通常知識者咸了解本發明可作出許多修飾與改變而不悖離本發明如後述之申請專利範圍所定義之精神及範疇。
11‧‧‧基板
13‧‧‧導線
15‧‧‧發光二極體晶片
17‧‧‧磷光質層
17a‧‧‧磷光質本體
17b‧‧‧樹脂
25‧‧‧發光二極體晶片
26‧‧‧表面改質層
27‧‧‧磷光質層
27a‧‧‧磷光質本體
27b‧‧‧磷光質樹脂
35‧‧‧發光二極體晶片
35a‧‧‧不規則部份
37‧‧‧磷光質層
37a‧‧‧磷光質本體
37b‧‧‧磷光質樹脂
51‧‧‧用於接置之組件
52‧‧‧引腳結構
53‧‧‧導線
55‧‧‧發光二極體晶片
57‧‧‧液態樹脂
57’‧‧‧微滴
57”‧‧‧凸起的新月結構
67‧‧‧磷光質層
69‧‧‧透鏡型結構
120‧‧‧波長轉換發光裝置
121‧‧‧基板
122‧‧‧引腳結構
123‧‧‧導線
125‧‧‧發光二極體晶片
127‧‧‧磷光質層
128‧‧‧磷光質層
129‧‧‧透鏡型結構
130‧‧‧波長轉換發光裝置
131‧‧‧基板
132‧‧‧引腳結構
133‧‧‧導線
135‧‧‧發光二極體晶片
137‧‧‧磷光質層
138‧‧‧磷光質層
139‧‧‧透鏡型結構
C‧‧‧凹陷
h‧‧‧高度
θC‧‧‧接觸角
θW‧‧‧引出角度
M‧‧‧凸起的新月型上側表面
藉由下列詳細敘述配合所附圖式將更容易且清楚地了解本發明之上述及其他態樣、特徵及其他優點，其中：第1圖係顯示根據本發明之例示實施例描繪波長轉換之發光裝置的剖面示意圖；第2圖係顯示根據本發明之例示實施例描繪波長轉換之發光二極體晶片的改良之剖面示意圖；第3圖係顯示根據本發明之例示實施例描繪波長轉換之發光二極體晶片的改良之剖面示意圖；第4A至4D圖係顯示根據本發明之例示實施例描繪製造波長轉換之發光裝置的方法之各主要製程的剖面示意圖；第5圖係顯示根據本發明之例示實施例描繪波長轉換之發光裝置的剖面示意圖；以及第6圖係顯示根據本發明之例示實施例描繪波長轉換之發光裝置的剖面示意圖。
130‧‧‧波長轉換發光裝置
131‧‧‧基板
132‧‧‧引腳結構
133‧‧‧導線
135‧‧‧發光二極體晶片
137‧‧‧磷光質層
138‧‧‧磷光質層
139‧‧‧透鏡型結構
C‧‧‧凹陷

Claims (27)

  1. 一種波長轉換之發光二極體(LED)晶片，係包括：發光二極體晶片，係用於在預定波長區段中發射光；波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面；其中多個不規則部份形成於該發光二極體晶片與該波長轉換層的接觸表面上，且形成於該發光二極體晶片之該上側表面中；其中該波長轉換層復包括添加物，用於控制該含有該磷光質本體的樹脂之黏變性；以及其中該波長轉換層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。
  2. 如申請專利範圍第1項之波長轉換發光之二極體晶片，其中，該含有該磷光質本體的樹脂具有疏水性和親水性之其中一者，且該發光二極體晶片之該上側表面包括與該樹脂具有相同特性之表面。
  3. 如申請專利範圍第2項之波長轉換發光之二極體晶片，復包括表面改質層，其係形成於該發光二極體晶片之該上側表面上並且與該樹脂具有相同之特性。
  4. 一種波長轉換之發光二極體(LED)晶片，係包括： 發光二極體晶片，係用於在預定波長區段中發射光；波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面；其中該含有該磷光質本體的樹脂具有疏水性和親水性之其中一者，且該發光二極體晶片之該上側表面包括與該樹脂具有相同特性之表面；表面改質層，其係形成於該發光二極體晶片之該上側表面上並且與該樹脂具有相同之特性；其中該表面改質層係設置作為該發光二極體晶片之鈍化層；其中該表面改質層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義；以及其中該波長轉換層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。
  5. 一種波長轉換之發光二極體(LED)晶片，係包括：發光二極體晶片，係用於在預定波長區段中發射光；波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉 換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面；其中該波長轉換層復包括添加物，用於控制該含有該磷光質本體的樹脂之黏變性；以及其中該波長轉換層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。
  6. 如申請專利範圍第1項之波長轉換發光之二極體晶片，其中，該樹脂包括選自由矽基樹脂、環氧基樹脂、丙烯醛基樹脂、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)樹脂、其混合物及其化合物所構成群組其中之一的樹脂。
  7. 如申請專利範圍第1項之波長轉換發光之二極體晶片，其中，該預定波長區段包括選自由紫外線、藍色光及綠色光之波長區段、藍色光和綠色光之波長區段、紫外線和藍色光之波長區段、紫外線之波長區段、藍色光之波長區段以及綠色光之波長區段所構成群組的波長區段。
  8. 如申請專利範圍第1項之波長轉換發光之二極體晶片，其中，該至少一種磷光質本體包括各種磷光質本體，用於將該預定波長區段中之光轉換成為不同波長區段的光。
  9. 如申請專利範圍第8項之波長轉換發光之二極體晶片，其中，該波長轉換層包括至少兩層樹脂層，該等樹脂層分別含有不同的磷光質本體。
  10. 一種波長轉換之發光裝置，係包括： 用於接置之組件，其具有第一及第二引腳結構；發光二極體(LED)晶片，接置於該用於接置之組件上，使得該發光二極體晶片係電性連接至該第一及第二引腳結構，用於在預定之波長區段中發射光；波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面；其中多個不規則部份形成於該發光二極體晶片與該波長轉換層的接觸表面上，且形成於該發光二極體晶片之該上側表面中；其中該波長轉換層復包括添加物，用於控制該含有該磷光質本體的樹脂之黏變性；以及其中該波長轉換層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，該發光二極體晶片係利用導線而與該第一及第二引腳結構之至少一者電性連接。
  12. 如申請專利範圍第11項之裝置，其中，該波長轉換層之最大厚度小於該發光二極體晶片之該上側表面與該導線高度之間的長度。
  13. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，該含有該磷光質本體的樹脂具有疏水性和親水性之其中一者，且該發 光二極體晶片之該上側表面包括與該樹脂具有相同特性之表面。
  14. 如申請專利範圍第13項之裝置，復包括表面改質層，其係形成於該發光二極體晶片之該上側表面上並且與該樹脂具有相同之特性。
  15. 一種波長轉換之發光裝置，係包括：用於接置之組件，其具有第一及第二引腳結構；發光二極體(LED)晶片，接置於該用於接置之組件上，使得該發光二極體晶片係電性連接至該第一及第二引腳結構，用於在預定之波長區段中發射光；波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面；其中該含有該磷光質本體的樹脂具有疏水性和親水性之其中一者，且該發光二極體晶片之該上側表面包括與該樹脂具有相同特性之表面；表面改質層，其係形成於該發光二極體晶片之該上側表面上並且與該樹脂具有相同之特性；其中該表面改質層係設置作為該發光二極體晶片之鈍化層；其中該表面改質層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義；以及 其中該波長轉換層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。
  16. 一種波長轉換之發光裝置，係包括：用於接置之組件，其具有第一及第二引腳結構；發光二極體(LED)晶片，接置於該用於接置之組件上，使得該發光二極體晶片係電性連接至該第一及第二引腳結構，用於在預定之波長區段中發射光；波長轉換層，係由含有至少一種磷光質本體的樹脂所形成，該至少一種磷光質本體將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光，該波長轉換層係形成於該發光二極體晶片的上側表面上，且具有凸起的新月型上側表面；以及其中該波長轉換層復包括添加物，用於控制該含有該磷光質本體的樹脂之黏變性；以及其中該波長轉換層之邊緣係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。
  17. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，該樹脂包括選自由矽基樹脂、環氧基樹脂、丙烯醛基樹脂、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)樹脂、其混合物及其化合物所構成群組其中之一的樹脂。
  18. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，該預定波長區段包括選自由紫外線、藍色光及綠色光之波長區段、藍色光和綠色光之波長區段、紫外線和藍色光之波長區段、紫外線之波長區段、藍色光之波長區段以及綠色光 之波長區段所構成群組其中之一的波長區段。
  19. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中，該至少一種磷光質本體包括各種磷光質本體，用於將該預定波長區段中之光轉換成為不同波長區段的光。
  20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該波長轉換層包括至少兩層樹脂層，該等樹脂層分別含有不同的磷光質本體。
  21. 如申請專利範圍第10項之裝置，復包括透鏡型結構，該透鏡型結構係形成於該用於接置之組件上，以包圍該發光二極體晶片。
  22. 一種用於製造波長轉換的發光裝置之方法，係包括：在用於接置之組件上接置用於在預定波長區段中發射光之發光二極體(LED)晶片，該用於接置之組件具有第一及第二引腳結構，使得該發光二極體晶片係電性連接至該第一及第二引腳結構；製備含有至少一種磷光質本體的液態樹脂，用於將一部分發射自該發光二極體晶片的光轉換成為不同波長區段的光；於該發光二極體晶片之上側表面上設置該含有該磷光質本體的液態樹脂，使得設置於該經接置的發光二極體晶片之該上側表面上之該液態樹脂具有凸起的新月型上側表面結構；藉由固化該含有該磷光質本體的液態樹脂而於該發光二極體晶片之該上側表面上形成波長轉換層，以維 持該結構；其中該製備該含有該磷光質本體的液態樹脂包括利用該液態樹脂之黏性、磷光質本體之顆粒、磷光質成分、以及用於控制黏變性之添加物之成分之至少一者來控制該含有該磷光質本體的樹脂之黏變性，使得該液態樹脂於該發光二極體晶片之該上側表面上具有該凸起的新月型上側表面結構；以及其中該凸起的新月型上側表面之結構係由該發光二極體晶片之上側邊緣所定義。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，該設置該含有該磷光質本體的液態樹脂係利用施配製程實施。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其中，該接置該發光二極體晶片包括利用導線將該發光二極體晶片電性連接至該第一及第二引腳結構之至少一者，以及該設置該含有該磷光質本體的液態樹脂係利用該導線於連接該發光二極體晶片之後實施。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中，該波長轉換層之最大厚度小於該發光二極體晶片之該上側表面與該導線高度之間的長度。
  26. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，該液態樹脂包括選自由矽基樹脂、環氧基樹脂、丙烯醛基樹脂、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)樹脂、其混合物及其化合物所構成群組其中之一的樹脂。
  27. 如申請專利範圍第22項之方法，復包括於該用於接置 之組件上形成透鏡型結構，以包圍該發光二極體晶片。
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