TWI545802B - 發光器具及其製造方法 - Google Patents

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Description

發光器具及其製造方法
本發明主張於2009年12月03日所申請之韓國專利申請案號10-2009-0119429和2010年03月08日所申請之韓國專利申請案號10-2010-0020499的優先權，此全文將併入本案以作為參考。
本發明係關於一種發光器具及其製造方法，以及一發光系統。
發光二極體(LED)為一種半導體發光裝置，其轉換電流成為光。近來，LED的亮度已可大幅地增加，因此LED被採用來作為顯示裝置、運輸工具、或發光裝置的光源。此外,LED藉由採用螢光材料或結合具有顏色的LED而能展現具有優越光效率的白光。
同時，LED的亮度可根據各種情況，例如主動層結構、用以有效地至取光至外部的取光結構、用於LED的半導體材料、晶片尺寸、以及包圍LED模製件的型式而得以被改變。
實施例提供一種發光器具能夠在當產生自發光裝置的光輸出至外部時，可最小化光損、該種發光器具的製造、以及一發光系統。
根據實施例，發光器具包括一本體、一發光裝置在本體上、一傳導元件與在本體上的發光裝置電性連接、一樹脂元件包圍著發光裝置、以及一無機氧化層在樹脂元件上，該無機氧化層具有一小於樹脂元件的折射係數。
根據實施例，一發光系統包括一基板、以及一發光模組包括一發光器具在基板上。發光器具包括一本體、一發光裝置在本體上、一傳導元件與在本體上的發光裝置電性連接、一樹脂元件包圍著發光裝置、以及一無機氧化層在該樹脂元件上，該無機氧化層具有一小於樹脂元件的折射係數。
根據實施例，經由發光器具的製造方法，可製造出包括一本體、一發光裝置在本體上、一傳導元件與在本體上的發光裝置電性連接、一樹脂元件包圍著發光裝置、以及一無機氧化層在樹脂元件上的發光器具。該無機氧化層藉由注入膠質顆粒於樹脂元件而形成。
下在實施例的描述中，應可被理解，當提及一層(或膜)、一區域、一圖案、或一結構是在另一基板、一層(或膜)、一區域、一墊或一圖案「之上」或「之下方」時，則其可以是直接或間接在另一基板、層(或膜)、區域、或圖案上，或者可能呈現一個或以上的中間層。層的位置參照附圖說明。
圖示中，為清楚與方便說明，每一層的厚度與尺寸與相對尺寸可能被加以誇大、省略或僅示意性地描繪出。此外，元件的尺寸並未完全地反應出實際的尺寸。
在後文中，將伴隨圖示描述根據實施
例的一發光器具及其製造方法、以及一發光系統。
[實施例1]
圖1為根據第一實施例顯示一發光器具的視圖。
參閱圖1，一發光器具100包括一本體110、一發光裝置120、一樹脂元件125、第一和第二傳導元件132和134、以及一無機氧化層140。
本體1110包括係選自由聚鄰苯二甲醯胺(Polyphthalamide,PPA)、液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer,LCP)、以及對位性聚苯乙烯(Syndiotactic Polystyrene,SPS)所組成的群組以及以射出成形方式形成一預定形狀。然而，本體110並非限定於此。具有杯狀(cup shape)的一孔洞115可形成在本體110上部112的一預定深度。孔洞115的側面到孔洞115的底面對垂直軸(normal axis)傾斜約一預定角度。
本體110包括複數個第一和第二傳導元件132和134提供在一水平方向上。
第一和第二傳導元件132和134在孔洞115中暴露出且相互電性絕緣。第一和第二傳導元件132和134兩者的端部份暴露在本體110之外且作為電極。反射材料可塗佈在第一和第二傳導元件132和134的表面。
發光裝置120可經由一晶粒接合法(die-bonding scheme)結合到第一傳導元件132。發光裝置120可經由一引線122而連接到第一和第二傳導元件132和134。
發光裝置120包括例如紅色、綠色、以及藍色發光二極體中之至少一種發光二極體，或至少一UV發光二極體。
樹脂元件125形成在孔洞115的區域中。樹脂元件125可包括透明矽材或透明環氧樹脂，或者可包括螢光材料。一透鏡(lens)可形成在樹脂元件125上。此外，第一和第二傳導元件132和134可電性連結到一保護裝置，例如齊納(zener)二極體以保護發光裝置120。
無機氧化層140包括具有介於樹脂元件125的折射係數(refractive index)和外部空氣的折射係數之間的折射係數的至少一種材料，並形成在樹脂元件125上。無機氧化層140可形成在本體110的孔洞115中。
無機氧化層140的描述將伴隨圖2詳加說明。
圖2為根據揭露顯示建構無機氧化層140的複數個無機氧化層定位在一樹脂元件125的視圖，以及圖3和圖4為根據揭露顯示形成在發光器具中的無機氧化層140的光折射視圖。
無機氧化層140包括至少一無機氧化層，而建構該無機氧化層的顆粒為膠質大小(colloid size)。此外，特別是無機氧化層的膠質顆粒包括膠質氧化矽(colloid size)、膠質氧化鈦(colloid titania)、膠質氧化鋁(colloid alumina)、膠質氧化鋯(colloid zirconia)、膠質釩(colloid vanadia)、膠質氧化鉻(colloid chromia)、膠質氧化鐵(colloid iron oxide)、膠質氧化銻(colloid antimony oxide)、和膠質氧化錫(colloid tin oxide)、及其混合物(mixture)。無機氧化層的顆粒可包括單氧化物例如氧化矽或氧化混合物例如氧化矽(oxide silica)和氧化鋁(oxide aluminum)。
特別是建構該無機氧化層140的無機氧化層顆粒包括奈米尺寸的膠質氧化矽。特別是該無機氧化層顆粒可具有約0.001μm至約0.2μm的一平均直徑(average diameter)。在後續關於圖2的描述中，將以氧化矽將作為建構無機氧化層140的無機氧化層顆粒的範例。
無機氧化層140包括具有不同折射係數的膠質氧化矽中的至少一種。如圖所示，一第一子無機氧化層141具有一第一折射係數、一第二子無機氧化層142具有一第二折射係數、一第三子無機氧化層143具有一第三折射係數、以及一第四子無機氧化層144具有一第四折射係數。雖然圖2顯示無機氧化層140包括四個子無機氧化層，無機氧化層149可根據實施例的形變包括一子無機氧化層或更多層。
舉例而言，如果樹脂元件125的折射係數是1.5，而外部空氣的折射係數是1.0，則第一到第四子無機氧化層141至144包括具有折射係數約小於1.5且大於1.0的膠質氧化矽顆粒。此外，選自由第一至第四無機氧化層141到144且靠近空氣側的膠質氧化矽具有一較低的折射係數，因此介於樹脂元件和空氣之間的折射係數差異得以減少。
換言之，無機氧化層140用來減少置放於經由樹脂元件125輸出光到空氣的路徑上的介質間折射係數的差異。舉例而言，第一子無機氧化層141具有約1.45的折射係數、第二子無機氧化層142具有約1.38的折射係數、第三子無機氧化層143具有約1.27的折射係數、以及第四子無機氧化層144具有約1.11的折射係數。
如上所述，當第一到第四子無機氧化層141到144接近外部空氣時，第一到第四子無機氧化層141到144的折射係數減少了，亦即，更遠離樹脂元件125。
(n1：介質N1的折射係數,n2：介質N2的折射係數,x1：在介質N1中的折射角，以及x2：在介質N2中的折射角)。
公式1表示根據一般已知介質的折射係數的入射角和折射角。經由公式1可以了解當介於樹脂元件125和空氣差異之間折射係數的差異增加時，介於入射角和折射角的差異是增加的，但是如果相對於空氣產生較低的折射係數差異的材料存在於光的路徑上，則介於入射角和折射角的之間的差異是減少的，因此得以減少反射光。
換言之，由於存在於光的傳播(traveling)路徑之介質的折射係數藉由無機氧化層140通常近似空氣的折射係數，因此減少了反射到發光裝置的光。
因此，如圖4所示，當光從樹脂元件125輸出並穿越無機氧化層140，如元件符號4A所示，光得以經由接近外部空氣時減少折射係數的所有第一到第四子無機氧化層141、142、143、以及144而被輸出到外部。
相對於如圖所示之一光的路徑折射、反射、以及再反射顯示在圖示中。反射到樹脂元件125的光以虛線標示，而經由折射或再反射而輸出到外部的光以實線標示。
最後，從發光器具輸出的光可傳播(travel)在如元件符號4A、4B、4C、4D、4E、以及4F的光學路徑上。
後文中，在元件符號4A到4F中的元件符號4B和4C將加以描述。
當光輸出後，雖然部份的光藉由無機氧化層140朝向樹脂元件125反射，從第二子無機氧化層142、第三子無機氧化層143、或第四子無機氧化層144反射的光藉由第一子無機氧化層141、第二子無機氧化層142、或第三子無機氧化層143被再反射而輸出到外部如元件符號4B所示。
就此方面而言，如元件符號4C所示，朝向樹脂元件125再反射的光經由上述程序可再反射而輸出到外部。
輸出到外部的光的效率得以具有複數個層的無機氧化層140而增加。
雖然實施例已描述因為建構無機氧化層140的每一無機氧化物包括膠質氧化矽、液態氧化矽被塗佈在數個層中，因此得以獲得相同於膠質氧化矽的效應。
換言之，在如圖4所示，在塗佈液態矽之後，第一到第二子無機氧化層141到144可被硬化。
在此情況下，實際上，作為介質的多個子無機氧化層可具有相同的折射係數。然而，輸出光的量可經由折射、反射、以及再反射而增加，如元件符號4A到4C所示。
光可藉由包括複數個薄膜層的無機氧化層而朝向發光裝置反射。然而，光藉由存在於反射路徑上的其它無機氧化物而反射，因此得以被增加光輸出到外部的量。
圖5到圖7為根據第一實施例顯示一發光器具製造方法的視圖。
首先，根據第一實施例在發光器具形成無機氧化層140的方法將伴隨圖5到圖7進行描述。而此方法可適用到隨後將揭露的第二到第七的所有實施例中。
如圖5所示，本體110為射出成型，因此藉由本體110的上部112形成孔洞115。第一和第二傳導元件132和134電性連結到形成在本體110中的發光裝置120。
然後，發光裝置120形成在第一傳導元件132，而包含螢光材料的樹脂元件125形成在孔洞115中。
樹脂元件125形成能夠防止連接到發光裝置120的引線122斷開(disconnected)的一最小厚度。如圖5所示，但孔洞115可以不填充樹脂元件125。
然後，如圖6所示，在膠質氧化矽300藉由使用一注射桿200被注入到發光器具的孔洞115後，執行一印刷製程。包括膠質氧化矽300的無機氧化層的厚度可經由注射桿200和施加在注射桿200端部的壓力而改變在發光器具的樹脂元件上流出的量。
當複數個膠質氧化矽層300形成在發光器具中時，在膠質氧化矽300已經過主要印刷後，可以執行一硬化製程，且可執行一輔助(secondary)印刷製程。
可準備複數個注射桿200，而具有不同折射係數的膠質氧化矽300可準備在注射桿200中。在此例中，輔助印刷的可藉由使用包含具有膠質氧化矽300的注射桿200來執行，其中注射桿200所包含的膠質氧化矽300其折射係數小於主要印刷後硬化的膠質氧化矽300的折射係數。
在印刷膠質氧化矽的工作完成後，可完整地製造出如圖1和7所示的發光器具。
雖然已描述了使用注射桿200的膠質氧化矽印刷方法，液態矽可藉由使用注射桿200來形成複數個層。
換言之，如果液態矽塗佈在樹脂元件125的上表面上，樹脂元件125的上表面利用包含液態矽的注射桿200所印刷，且液態矽繼而硬化。為了順暢地執行印刷製程，可額外地提供一海綿(sponge)於注射桿200的端部，因此液態材料得以被印刷在樹脂元件的上表面上。
後文中，將根據其它實施例及伴隨圖8到圖19詳細描述一發光器具。根據實施例，相同的元件與結構將不再詳細描述，而僅描述不同的元件與結構。
[實施例2]
圖8為根據第二實施例顯示一發光器具100的剖視圖。
參閱圖8，發光器具100包括一本體110、發光裝置120、樹脂元件125、第一和第二傳導元件132、134、以及一無機氧化層240。在發光器具110中，無機氧化層240形成在樹脂元件125和/或本體110上。
無機氧化層240形成在完全地填充在孔洞115中的樹脂元件125上，因此無機氧化層240的至少一部份可形成在本體110上部112的表面上。
因此，無機氧化層240在本體110的上部112意味無機氧化層240是在除了無機氧化層240之外所製造出的發光器具之後才形成的。
在發光器具中，根據揭露，為了形成包括膠質氧化矽的無機氧化層，當完成了發光器具之後可以不形成無機氧化層。雖然發光器具被完整製造出，無機氧化層可經由一印刷法而形成在發光器具的樹脂元件上。
而無機氧化層的印刷法已在前文中描述過。
[實施例3]
圖9為根據第三實施例顯示一發光器具的視圖，而圖10為根據第三實施例顯示發光器具的側剖視圖。
如圖9所示之發光裝置具有一引線(wire)用來電性連結到一傳導元件，而本發明所揭露的技術精神適用到包括發光裝置的發光器具。
參閱圖9，發光器具包括本體110其具有上開放部112和孔洞115、第一和第二傳導元件132和134、一發光裝置320電性連結到第一和第二傳導元件132和134、以及樹脂元件125形成在孔洞115中。
一無機氧化層340可形成在樹脂元件125上，且可藉由塗佈無機氧化物例如膠質氧化矽或提供液態矽而形成複數層。
本體110係可包括選自由矽、陶瓷、以及樹脂所組成的群組。例如，本體110係可包括選自由矽、碳化矽(silicon carbide,SiC),鋁氮化物(Aluminum Nitride,AlN),聚鄰苯二甲醯胺(Polyphthalamide,PPA)、以及液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer)所組成的群組，但實施例並非限定於此。
此外，本體110可形成為一單層基板結構或一多層結構，或者可射出成形，但實施例的本體形狀或本體結構並非限定於此。
具有一開放部的孔洞115形成在本體110的上部(upper portion)。孔洞115的表面形狀可為具有一預定曲率(curvature)的凹杯(concave cup)狀或凹管(concave tube)狀。孔洞115的表面形狀可具有一圓形或一多角形(polygonal shape)，但是該形狀是可改變的。
孔洞115的側表面可相對於本體110的底面向外傾斜，且反射入射光朝向孔洞115的開口。
提供在本體110的第一和第二傳導元件132和134並穿越本體110的雙側。提供在本體110的底面的第一和第二傳導元件132和134作為一外部電極。該發光器具可為一父俯視型(top-view-type)發光器具。
第一和第二傳導元件132和134可具有一導線架(lead frame)的形式、一金屬薄膜(metallic thin film)的形式，或一印刷電路基板的電路圖案的形式。
發光裝置320可藉由使用一導電黏著劑(conductive adhesive)結合到第一傳導元件132，且可藉由使用引線122而電性連結到第二傳導元件134。發光裝置320可藉由選擇性使用打線接合(wire bonding)法、晶粒接合(die bonding)法、或覆晶接合(flip-bonding)法而被安裝，而接合法可根據晶片的型態和晶片的電極位置而改變。
發光裝置320可選擇性包括藉由使用一III和V族的化合物半導體，例如氮化鋁銦鎵(AlInGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦鎵(InGaP)、磷化鋁鎵銦(AllnGaP)、磷化銦(InP)、或砷化銦鎵(InGaAs)所製造出的半導體發光裝置。
此外，發光裝置320可包括至少一種發光二極體，例如藍色、黃色、綠色、紅色、琥珀色(amber)、以及藍-綠色發光二極體或者是紫外光(UV)發光二極體。
樹脂元件125形成在孔洞115中。樹脂元件125可包括透明樹脂材料，例如矽或環氧樹脂。此外，樹脂元件125的表面可具有平板(flat)狀、凹狀、或凸狀，且一透鏡(lens)可貼附到樹脂元件125的上表面。
樹脂元件125可包括至少一種螢光材料。螢光材料可包括黃色螢光材料，或者是包括黃色和紅色螢光材料。
根據從發光裝置發射出的光的特性，在量測了光的特性之後，發光器具的分類可分成色度類(chromaticity rank)、發光強度(luminous intensity rank)、以及峰值波長(peak wavelength rank)。
在比較了第一實施例或第二實施例的發光裝置，發光裝置320可被稱為一種垂直型發光裝置。
即使垂直型發光裝置形成在孔洞115中，根據所揭露，包括膠質氧化矽的無機氧化層340可形成孔洞115中，而形成在無機氧化層340下方的樹脂元件125最好有一對應防止連接到發光裝置120的引線122斷開(disconnected)的厚度範圍。
垂直型發光裝置將伴隨圖10進行詳細說明。
參閱圖10，半導體發光裝置320包括一傳導支撐基板321、一結合層322、一第二傳導半導體層323、一主動層324、以及一第一傳導半導體層325。
傳導支撐基板321可包括一金屬基板或者是一電性傳導半導體基板。
一III-V族氮化物半導體層形成在基板321上。半導體的成長設備係可選自由電子束蒸鍍機(E-beam evaporator)、物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition)、化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition)，脈衝式電射沈積(Plasma Laser Deposition)、雙類型蒸鍍機(dual-type thermal evaporator)、濺鍍(sputtering)、以及有機金屬化學氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)所組成的群組。然而，實施例並非限定於上述成長設備。
結合層(bonding layer)322可形成在傳導支撐基板321上。結合層322結合(bond)傳導支撐基板321到第二傳導半導體層323。此外，傳導支撐基板321可經由一電鍍法來取代結合法而形成。在此例中，可不形成結合層322。
第二傳導半導體層323形成在結合層322，以及電性連結到第一傳導元件132同時與第一傳導元件132接觸。
第二傳導半導體層323可包括摻雜第二傳導型摻雜物的III-V族元素化合物半導體。第二半導體層323可包括一P-型半導體層。例如，P-型半導體層可包括一半導體材料具有InxAlyGa1-x-yN(0x1,0y1,0x+y1)的組合化學式。詳細而言，P-型半導體層係可包括選自由氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦(InN)、氮化銦鋁鎵(InAlGaN)、氮化銦鋁(AlInN)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、以及摻雜P-型摻雜物，例如鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈣(Ca),、鍶(Sr)、或溴(Br)的磷化鋁銦鎵(AlGaInP)所組成的群組。
第二傳導半導體層323可包括藉由供應包括一P型摻雜物例如氨(NH3)、三甲基鎵(TMGa)(或三乙基鎵(TEGa))、或鎂(Mg)的氣體而形成具有一預定厚度的一P型氮化鎵(GaN)層。
第二傳導半導體層323包括在一預定區域的一電流分佈結構。電流分佈結構包括在水平方向具有較高於垂直方向的電流分佈速度的半導體。
例如，電流分佈結構可包括於摻雜物間具有濃度和導電率差異的多個半導體層。
第二傳導半導體層323能提供載子(carriers)均勻地擴散分佈到一上層(upper layer)，舉例而言，主動層324。
主動層324形成在第二傳導半導體層323上。主動層324可包括單量子井結構、或多重量子井(MQW)結構中的至少一種。主動層324可包括具有InxAlyGa1-x-yN(0x1，0y1,0x+y1)組合化學式的半導體材料。
如果主動層324具有多重量子井(MQW)結構，主動層324可具有複數個井層和複數個障壁層(barrier layer)的堆疊結構。例如，主動層324的井/障壁層可包括至少一對的氮化銦鎵(InGaN)/氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)/氮化銦鎵(InGaN)、氮化鎵(GaN)/氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鋁鎵(InAlGaN)/氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)(砷化銦鎵(InGaAs))/砷化鋁鎵(AlGaAs)、以及磷化鎵(GaP)(磷化銦鎵(InGaP))/鋁磷化鎵(AlGaP)，但實施例並非限定於此。該井層可包括具有能帶能量低於障壁層的材料。
一第二傳導包覆層(未顯示)可形成在介於第二傳導半導體層323和主動層324之間。第二傳導半導體層323可包括一P型氮化鎵(GaN)基半導體。第二傳導包覆層可包括具有能帶高於井層的材料.第一傳導半導體層325可形成在主動層324上。第一傳導半導體層325可包括摻雜第一傳導型摻雜物的III-V族元素的化合物半導體。舉例而言，傳導半導體層325可包括一N型半導體層。N型半導體層325可包括具有InxAlyGa1-x-yN(0x1,0y1,0x+y1)組合化學式的半導體材料且摻雜N型摻雜物。舉例而言，N型半導體層的材料係可包括選自由氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦(InN)、氮化銦鋁鎵(InAlGaN)、氮化銦鋁(AlInN)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、以及摻雜一N型摻雜物例如矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、硒(Se)、或碲(Te)的磷化鋁銦鎵(AlGaInP)所組成的群組。
一傳導半導體層325可包括藉由供應包括一N型摻雜物例如氨(NH3)、三甲基鎵(TMGa)(或三乙基鎵(TEGa))、以及矽(Si)的氣體而形成的一具有一預定厚度的N型氮化鎵(GaN)層。
此外，第二傳導半導體層323可包括一P型半導體層而第一傳導半導體層325可包括一N型半導體層。一發光結構可包括N-P接合結構、P-N接合結構、N-P-N接合結構、以及P-N-P接合結構中的其中一者。後文中，第一傳導半導體層被提供在半導體層最上層(upper most layer)的範例將被用來作為解說。
第一電極和/或一電極層(未顯示)可形成在第一傳導半導體層325上。電極層可包括氧化物或氮化物為基礎的一透射層。舉例而言，電極層的材料係可選自由氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氮氧化銦錫(indium tin oxide nitride,ITON)、氧化銦鋅(indium zinc oxide,IZO)、氮氧化銦鋅(indium zinc oxide nitride,IZON)、氧化銦鋅錫(indium zinc tin oxide,IZTO)、氧化銦鋁鋅(indium aluminum zinc oxide,IAZO)、氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide,IGZO)、氧化銦鎵錫(indium gallium tin oxide,IGTO)、氧化鋁鋅(aluminum zinc oxide,AZO)、銻氧化錫(antimony tin oxide,ATO)、氧化鎵鋅(gallium zinc oxide,GZO)、氧化銥(IrOx)、氧化釕(RuOx)、以及氧化鎳(NiO)。電極層可扮演一電流分佈層其能夠散佈(spread)電流。
電極層可有一反射電極層。反射電極層的材料係可選自由銀(Ag)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、釕(Ru)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、鉑(Pt)、金(Au)、鉿(Hf)、及其化合物所組成的群組。根據實施例，除了電極層外，其它的層可進一步地提供在半導體層上，但實施例並非限定於此。第一電極可包括一具有單層結構或多層結構的金屬層。舉例而言，金屬層係可選自由銀(Ag)、銀合金、鎳(Ni)、鋁(Al)、鋁合金、銠(Rh)、鈀(Pd)、銥(Ir)、釕(Ru)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、鉑(Pt)、金(Au)和鉿(Hf)或其合金所組成的群組。
[實施例4]
圖11為根據第四實施例顯示一發光器具的視圖。
在如圖11所示之發光器具中，根據揭露，包括膠質氧化矽的無機氧化層形成在發光器具製造完成後。換言之，根據本實施例，發光器具與如顯示在圖10的第三實施例不同，因為一無機氧化層440不僅形成在樹脂元件125上，而且也在發光器具本體110的上部112上。
換言之，根據本實施例，由於樹脂元件125完全地填充在孔洞115中，建構無機氧化層440的膠質氧化矽可形成在樹脂元件125的上表面和本體110的上部上。
膠質氧化矽被印刷在樹脂元件125和本體110的上部112上，因此可製造出如圖11所示之發光器具。
[實施例5]
圖12和圖13為根據第五實施例顯示一發光器具的視圖。
根據第五實施例的發光器具包括複數個發光裝置於一孔洞中。即使發光裝置為一般已知結構，根據揭露，無機氧化層可形成在一樹脂元件上。無機氧化層可包括如上所揭露的例如膠質氧化矽的顆粒。此外，根據實施例的形變(deformations)，無機氧化層可使用液態矽形成多層的矽，而此符合改善光效率的技術精神。
後文中，具有複數個發光裝置的發光器具的一範例將伴隨圖12和圖13進行詳細說明。
參閱圖12和圖13，根據第五實施例的發光器具包括一本體510、第一到第三傳導元件521到523形成在本體510上，第一和第二發光裝置531和532安裝在第三傳導元件523上，而一樹脂元件560填充在一形成在本體510的孔洞570中。
本體510支撐第一到第三傳導元件521到523、提供一安裝第一和第二發光裝置531和532的空間、以及形成填充樹脂元件560的孔洞570。本體510可包括樹脂材料，且與第一到第三傳導元件521到523一起被射出成形。
第一和第二傳導元件521和522作為傳導元件以提供電力到第一和第二發光裝置531和532。第三傳導元件523作為一散熱器以排出從第一和第二發光裝置531和532發的熱，同時作為一反射層以有效地反射從第一和第二發光裝置531和532發出的光。第一到第三傳導元件521到523包括金屬材料。
第一和第二傳導元件521和522安裝在本體510的雙側同時穿越本體510。換言之，部份的第一和第二傳導元件521和522是暴露在本體510的孔洞570中，而部份的第一和第二傳導元件521和522是暴露在本體510外部。
第三傳導元件523被插入(interposed)介於第一和第二傳導元件521和522之間，且提供在低於第一和第二傳導元件521和522的位置。第三傳導元件523可與第一和第二傳導元件521和522電性絕緣，或者是電性連結到第一和第二傳導元件521和522中的一者。
第三傳導元件523的上表面形成為孔洞570的底表面，第三傳導元件523的底表面與本體510的底表面呈列配置(arranged in line)。
第三傳導元件523的上表面包括一第一平面具有一第一高度、一第二平面具有一低於第一高度的第二高度、以及一傾斜表面與第一和第二平面相互連接，而第一和第二發光裝置531和532提供在第二平面上。雖然實施例已說明因為第一和第二發光裝置531和532安裝在第二平面上，至少三個發光裝置可安裝在第二平面上。第一和第二發光裝置531和532可包括一LED(發光二極體)。
第一和第二發光裝置531和532經由一引線而電性連結到第一和第二傳導元件521和522。
第一引線551電性連接第一傳導元件521到第一發光裝置531的一第一電極層，而第二引線552電性連接第一發光裝置531的一第二電極層與第二發光裝置532的第一電極層531。第三引線553電性連接第二發光裝置532的第二電極層與第二傳導元件522。
樹脂元件560包括透明樹脂材料，例如矽氧樹脂(silicon resin)或環氧樹脂(epoxy)填充在本體510的在孔洞570中且可包括螢光材料。螢光材料可均勻地分佈在樹脂元件560中，或可僅形成在第一和第二發光裝置531和532的相鄰區域。
第三框架連接部523a和523b經由本體510的側表面而暴露出。當本體510為射出成形且在完成射出成型後，第三框架連接部523a和523b支撐第三傳導元件523。
當發光器具具有上述結構，包括膠質氧化矽的無機氧化層540形成在樹脂元件560上，且包括了介質允許從第一和第二發光裝置531和532輸出的光被有效地向上輸出。
換言之，從第一和第二發光裝置531和532輸出的光，於光傳播(travels)經過無機氧化層540時，或許經歷(undergo)具有折射係數逐漸接近空氣折射係數的介質，藉以防止光被向下反射(朝向第一和第二發光裝置531和532)。
[實施例6]
圖14為根據第六實施例顯示一發光器具的視圖，而圖15為根據第六實施例顯示形成在發光器具表面的樹脂元件的刮痕和顯示塗佈在刮痕的膠質氧化矽顆粒的視圖。
下文中所揭露根據第六實施例的發光裝置將於展現的了適用到根據第一到第五實施例的發光裝置的技術精神。關於第六實施例的描述與相關圖示將根據第一實施例所描述的發光裝置為基礎。
參閱圖14，發光器具100包括本體110、發光裝置120、樹脂元件125、第一和第二傳導元件132和134、以及一無機氧化層640。
無機氧化層640可包括相似於前述之實施例中的膠質氧化矽。
特別是複數個刮痕(scratches)形成在樹脂元件125的表面上，而膠質氧化矽貼附在由刮痕所形成的凹部125a內。
無機氧化層640包括膠質氧化矽其具有一介於樹脂元件125和外部空氣之間的折射係數並形成在樹脂元件125上。無機氧化層640可形成在本體110的孔洞115中。
在包括膠質氧化矽顆粒的無機氧化層640形成前，刮痕先形成在樹脂元件125的表面上。換言之，複數個不規則的凹部形成在樹脂元件125的表面上至引線122裝設在孔洞115內不會損害的範圍。
有關具有不規則刮痕或凹部的樹脂元件125和無機氧化層640形成在樹脂元件125上將參照圖15進行說明。
在膠質氧化矽顆粒形成在樹脂元件125之前，產生複數個刮痕到樹脂元件125的表面以形成如圖15所示的不規則的多個凹部125a。
凹部125a被形成在當形成在樹脂元件125中的引線122不會被凹部125a影響的程度範圍。
然後，氧化矽顆粒散佈在具有不規則凹部125a的樹脂元件125上，因此膠質氧化矽置於凹部125a內。膠質氧化矽顆粒為分散(scatter)的，因此膠質氧化矽可形成在樹脂元件125的上表面上，且分佈於不規則凹部125a的膠質氧化矽顆粒的側面寬度由下往上逐漸增加。
從發光裝置120輸出的光因為藉由刮痕所形成的凹部125a而可被散射，而散射光可直接到發光裝置的外部並同時藉由膠質氧化矽顆粒而被折射(refracted)。
[實施例7]
圖16為根據第七實施例顯示一發光器具的視圖。
根據第七實施例如圖16所示之發光器具具有與第六實施例中具有形成在樹脂元件表面的不規則凹部相同的結構，除了膠質氧化矽 顆粒是形成本體的上部之外。
參閱圖16，發光器具100包括本體110、發光裝置120、樹脂元件125、第一和第二傳導元件132和134、以及無機氧化層640。無機氧化層640形成在已完成製造的發光器具100中的樹脂元件125和/或本體110上。
無機氧化層640包括形成在樹脂元件125上的無機氧化物材料，例如膠質氧化矽，其具有一介於樹脂元件125和外部空氣之間的折射係數。特別是無機氧化層640形成在完全地填充在孔洞(cavity)115中的樹脂元件125，因此部份的無機氧化層640可形成在本體110上部112。
此外，藉由應用(applying)刮痕，不規則凹部125a形成在樹脂元件125的表面上。建構無機氧化層640的膠質氧化矽顆粒形成凹部125a內、樹脂元件125的上表面上、以及本體110的上部112上。
如上所述，無機氧化層640形成在本體110的上部。這是因為無機氧化層640形成在發光器具，除了無機氧化層640之外，被完成製造之後。
相同於上述實施例，無機氧化層640可包括膠質氧化矽，和可係包括選自由膠質氧化鈦(colloidal titania)、膠質氧化鋁(colloidal alumina)、膠質氧化鋯(colloidal zirconia)、膠質釩(colloidal vanadia)、膠質鉻(colloidal chromia)、膠質氧化鐵(colloidal iron oxide)，膠質氧化銻(colloidal antimony oxide)、及膠質氧化錫(colloidal tin oxide)所組成的群組，及其混合物但膠質氧化矽(colloidal silicas)除外。
為了在發光器具中形成包括膠質氧化矽的無機氧化層，根據揭露，在發光器具的製造過程中，可以不形成無機氧化層。雖然發光器具被完整地製造出，但可應用刮痕於發光器具的樹脂元件表面上用以形成凹槽(grooves)，而氧化矽顆粒散佈在及形成在藉由刮痕所形成的凹槽內和樹脂元件上表面上。
[實施例8]
圖17為根據第八實施例顯示一發光器具的視圖。在後文中，將描述根據第八實施例的發光器具，而與上述實施例相同的結構和元件將予以省略以避免贅述。
在發光器具中，根據如圖17所示的第八實施例，第一和第二傳導元件132和134在沒有孔洞(cavity)情況下形成在本體110上，而發光裝置120安裝在本體110上。此外，本體110可包括絕緣材料。
發光裝置120可經由引線122而電性連結到第一和第二傳導元件132和134。引線可以是一條引線122或兩條引線122。如其它範例，發光裝置120可經由一覆晶法(flip-chip)連接到第一和第二傳導元件132和134。
樹脂元件125可圍繞(surround)發光裝置120，且可具有半球形(dome shape)。此外，一無機氧化層740可形成在樹脂元件125上。無機氧化層740的上表面可根據樹脂元件125的形狀而具有一半球形。
[實施例9]
圖18為根據第九實施例顯示一發光器具的視圖。在後文中，將描述根據第九實施例的發光器具，而與上述實施例相同的結構和元 件將予以省略以避免贅述。
在發光器具中，根據如圖18所示的第九實施例，第一和第二傳導元件132和134在沒有孔洞(cavity)情況下形成在本體110上，且發光裝置120安裝在本體110上。此外，本體110可包括絕緣材料。
第一傳導元件132包括一第一上傳導元件132a形成在本體110的上表面上、一第一下傳導元件132c形成在本體110的底面上、以及一第一傳導貫孔(via)132b電性連接第一上傳導元件132a與第一下傳導元件132c並同時穿越本體110。此外，第二傳導元件134包括一第二上傳導元件134a形成在本體110的上表面、一第二下傳導元件134c形成在本體110的底面上、以及一第二傳導貫孔(via)134b電性連接第二上傳導元件134a與第二下傳導元件134c並同時穿越本體110。
發光裝置120經由一引線122而電性連結到第一和第二傳導元件132和134。引線可以是一條引線122或兩條引線122。如其它範例，發光裝置120經由一覆晶法(flip-chip)連接到第一和第二傳導元件132和134。
樹脂元件125可圍繞(surround)發光裝置120，且可具有半球形。此外，一無機氧化層740可形成在樹脂元件125上。無機氧化層740的上表面可根據樹脂元件125的形狀而具有一半球形。
[實施例10]
圖19為根據第十實施例顯示一發光器具的視圖。在後文中，將描述根據第十實施例的發光器具，而與上述實施例相同的結構和元件將予以省略以避免贅述。
在發光器具中，根據如圖19所示的第十實施例，第一和第二傳導元件132和134在沒有孔洞(cavity)情況下形成在本體110上，且發光裝置120安裝在本體110上。此外，本體110可包括絕緣材料。
發光裝置120藉由使用一凸塊(bump)123的一覆晶法可電性連結到第一和第二傳導元件132和134。
樹脂元件125可圍繞發光裝置120，且可具有半球形。一螢光材料層126形成在樹脂元件125內並同時圍繞發光裝置120。螢光材料層126可圍繞發光裝置120於一均勻厚度下。
此外，無機氧化層740可形成在樹脂元件125，而無機氧化層740的上表面可根據樹脂元件125上表面的形狀而具有半球形(dome shape)。
圖20和圖21為根據實施例顯示關於發光器具陣列的印刷膠質氧化矽的方法的視圖。
當發光器具根據第一到第十實施例形成後，膠質氧化矽可經由印刷法(printing scheme)形成在樹脂元件上，如圖20和21所示。
參閱圖20和圖21，圖20和圖21所顯示的發光器具陣列1000，其中具有樹脂元件形成在孔洞中的發光器具100為陣列排列。發光器具100可為根據數個上述實施例的發光器具。
發光器具100為不規則排列在陣列基板上。並準備複數個注射桿200以注入膠質氧化矽到發光器具陣列1000中的每一發光器具。
換言之，準備複數個注射桿200對應排列(arrayed)在光器具陣列1000中的發光器具100，且經由注射桿200，膠質氧化矽顆粒同時被印刷在樹脂元件上。因此膠質氧化矽顆粒同時塗佈在發光器具上。
因此，花費在印刷膠質氧化矽於發光器具的時間得以被大幅地減少。
在根據實施例的發光器具及其製造方法中，具有折射係數小於樹脂元件的一無機氧化層形成在樹脂元件上，因此介於樹脂元件和空氣之間的折射係數差異得以被減少。因此，因為光在樹脂元件邊界(boundary)的反射所造成的光損得以減少，因此發光器具的光效率得以被改善。
在本例中，當製造出包括膠質氧化矽顆粒的無機氧化層，膠質氧化矽顆粒得以被印刷或塗佈在相對的陣列，其中複數個發光器具排列於陣列中。因此，製造過程得以被簡化。
圖22為根據實施例顯示包括一發光器具的背光單元1100的視圖。背光單元1100如圖22所示為一發光系統範例，但實施例並非限定於此。
參閱圖22，背光單元1100包括一底蓋1140、一導光元件1120裝設在底蓋1140上、以及一發光模組1110安裝在導光元件1120的一側邊或底面上。此外，一反射片1130設置在導光元件1120下方。
底蓋1140為一盒狀(box shape)具有一開放上表面以接收導光元件1120、發光模組1110以及反射片1130於其中。此外，底蓋1140可包括金屬材料或樹脂材料，但實施例並非限定於此。
發光模組1110可包括一基板700以及複數個發光器具600安裝在基板700上。發光裝置600提供光到導光元件1120。
如圖22所示，發光模組1110安裝在底蓋1140的至少一內側以提供光到導光元件1120的至少一側。
此外，發光模組1110可被提供在底蓋1140下方以提供光朝向導光元件1120的底面。如此的配置可根據背光單元1100的設計而改變，但實施例並非限定於此。
導光元件1120裝設在底蓋1140中。導光元件1120轉換(converts)從發光模組1110發出的光成為表面光(surface light)以引導表面光朝向一顯示面板(未顯示)。
例如，導光元件1120可包括一導光板。例如，導光板可包括選自由丙烯醯基類(acryl-based)樹脂所組成的群組，例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、環烯烴類共聚物(COC)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)樹脂。
一光學片1150可提供在導光元件1120之上。
光學片1150可包括一擴散板(diffusion sheet)、一集光片(light collection sheet)、一增光片(brightness enhancement sheet)、以及一螢光片中的至少一者。例如，光學片1150具有擴散板、集光片、增光片、以及螢光片的堆疊結構。在本例中，擴散板均勻擴散(diffuse)從發光模組1110發出的光，因此該擴散光藉由集光片而得以被集中(collect)在顯示面板(未顯示)。從集光片輸出的光隨機地被極化(polarize)，而增光片增加從集光片輸出的光的極化程度(degree of polarization)。集光片可包括一水平稜鏡片和/或一垂直稜鏡片。此外，增光片可包括一反射型雙增光片(dual brightness enhancement sheet)，而螢光片可包括包含發光材料的 一透射板(transmittive plate)或一透射膜(transmittive film)。
反射片1130得以被設置在導光元件1120下方。反射片1130反射經由導光元件1120底面發出的光朝向導光元件1120的光出口表面。
反射片1130可包括具有高反射率的樹脂材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚氯乙烯(PVC)樹脂，但實施例並非限定於此。
圖23為根據實施例顯示包括該發光器具的發光單元1200的示意圖。發光單元1200如圖23所示為發光系統的一範例，但實施例並非限定於此。
參閱圖23，發光單元1200包括一殼體1210、一發光模組1230裝設在殼體1210中、以及一連接端子1220裝設在殼體本體1210以接收從外部電源來的電力。
特別是，殼體1210包括具有優越散熱特性的材料。例如，殼體1210包括金屬材料或樹脂材料。
發光模組1230可包括一基板700和至少一發光器具600安裝在基板700上。
基板700可包括一印刷有電路圖案的絕緣元件。例如，基板700包括一印刷電路板(PCB)、一金屬核心(metal core)印刷電路板、一可撓性(flexible)印刷電路板、或一陶瓷(ceramic)印刷電路板。
此外，基板700可包括有效地反射光的材料。基板700的表面得以被塗佈顏色，例如白色顏色或銀色(silver color)以有效地反射光。
根據實施例，至少一發光器具600可被安裝在基板700上。每一 發光裝置600可包括至少一發光二極體(LED)。
發光模組1230的發光二極體(LEDs)可有各種結合以提供不同顏色和亮度。例如，可結合白色LED、紅色LED以及綠色LED以達成高演色性指數(CRI)。此外，一螢光片可被提供在從發光模組1230發出的光的路徑中以改變從發光模組1230發出的光的波長。例如，如果從發光模組1230發出的光具有藍光的波長帶，螢光片則可包括黃色發光材料。在本例中，從發光模組1230發出的光穿越螢光片，因此該光看起來為白光。
連接端子1220電性連結到發光模組1230以提供電力到發光模組1230。參閱圖23，連接端子1220具有牙槽(socket)狀可螺接外部電源，但實施例並非限定於此。例如，連接端子1220可形成為銷(pin)狀插入外部電源或經由一引線連接到外部電源。
根據如上所述的發光系統，一導光元件、擴散板、集光片、增光片以及螢光片中的至少一者被提供從發光模組發出的光的路徑中，因此得以達到所欲的光學效應。
如上所述，由於根據本實施例的包括發光器具的發光系統展現優越的光效率，發光系統能而能呈現優越的特性。
在本說明書中所提到的“一實施例”、“實施例”、“範例實施例”等任何的引用，代表本發明之至少一實施例中包括關於該實施例的一特定特徵、結構或特性。此類用語出現在文中多處但不盡然要參考相同的實施例。此外，在特定特徵、結構或特性的描述關係到任何實施例中，皆認為在熟習此技藝者之智識範圍內其利用如此的其他特徵、結構或特徵來實現其它實施例。
雖然參考實施例之許多說明性實施例來描述實施例，但應理解，熟習此項技藝者可想出將落入本發明之原理的精神及範疇內的眾多其他修改及實施例。更特定言之，在本發明、圖式及所附申請專利範圍之範疇內，所主張組合配置之零部件及/或配置的各種變化及修改為可能的。對於熟悉此項技術者而言，除了零部件及/或配置之變化及修改外，替代用途亦將顯而易見。
4A、4B、4C、4D、4E、4F‧‧‧光
100‧‧‧發光器具
110‧‧‧本體
112‧‧‧上部
115‧‧‧孔洞
120‧‧‧發光裝置
122‧‧‧引線
123‧‧‧凸塊
125‧‧‧樹脂元件
125a‧‧‧凹部
126‧‧‧螢光材料層
132‧‧‧傳導元件
132a‧‧‧上傳導元件
132b‧‧‧第一傳導貫孔
132c‧‧‧下傳導元件
134‧‧‧傳導元件
134a‧‧‧第二上傳導元件
134b‧‧‧第二傳導貫孔
134c‧‧‧第二下傳導元件
140‧‧‧無機氧化層
141‧‧‧第一子無機氧化層
142‧‧‧第二子無機氧化層
143‧‧‧第三子無機氧化層
144‧‧‧第四子無機氧化層
200‧‧‧注射桿
240‧‧‧無機氧化層
300‧‧‧膠質氧化矽
320‧‧‧發光裝置
321‧‧‧傳導支撐基板
322‧‧‧結合層
323‧‧‧第二傳導半導體層
324‧‧‧主動層
325‧‧‧第一傳導半導體層
340‧‧‧無機氧化層
440‧‧‧無機氧化層
510‧‧‧本體
521‧‧‧第一傳導元件
522‧‧‧第二傳導元件
523‧‧‧第三傳導元件
523a、523b‧‧‧第三框架連接部
531‧‧‧第一發光裝置
532‧‧‧第二發光裝置
540‧‧‧無機氧化層
551‧‧‧第一引線
552‧‧‧第二引線
553‧‧‧第三引線
560‧‧‧樹脂元件
570‧‧‧孔洞
640‧‧‧無機氧化層
740‧‧‧無機氧化層
1000‧‧‧發光器具陣列
1100‧‧‧背光單元
1110‧‧‧發光模組
1120‧‧‧導光元件
1130‧‧‧反射片
1140‧‧‧底蓋
1150‧‧‧光學片
1200‧‧‧發光單元
1210‧‧‧殼體
1220‧‧‧連接端子
x1‧‧‧折射角
x2‧‧‧折射角
圖1為根據第一實施例顯示一發光裝置的視圖；圖2為根據揭露顯示建構無機氧化層的複數個無機氧化層定位在一樹脂元件的視圖；圖3和圖4為根據揭露顯示形成在發光器具中的無機氧化層的光折射視圖；圖5到圖7為根據第一實施例顯示一發光器具製造方法的視圖；圖8為根據第二實施例顯示一發光器具的視圖；圖9為根據第三實施例顯示一發光器具的視圖；圖10為根據第三實施例顯示發光器具的側剖視圖；圖11為根據第四實施例顯示一發光器具的視圖；圖12和圖13為根據第五實施例顯示一發光器具的視圖；圖14為根據第六實施例顯示一發光器具的視圖；圖15為根據第六實施例顯示形成在發光器具表面的樹脂元件的刮痕和顯示塗佈在刮痕的膠質氧化矽顆粒的視圖；圖16為根據第七實施例顯示一發光器具的視圖； 圖17為根據第八實施例顯示一發光器具的視圖；圖18為根據第九實施例顯示一發光器具的視圖；圖19為根據第十實施例顯示一發光器具的視圖；圖20和圖21為根據實施例顯示關於發光器具陣列的印刷膠質氧化矽的方法的視圖；圖22為根據實施例顯示包括一發光器具的背光單元的視圖；以及圖23為根據實施例顯示包括該發光器具的發光單元的示意圖。
100．．．發光器具
110．．．本體
112．．．上部
115．．．孔洞
120．．．發光裝置
122．．．引線
125．．．樹脂元件
132．．．傳導元件
134．．．傳導元件
140．．．無機氧化層

Claims (9)

  1. 一種發光器具，包括：一本體；一發光裝置在該本體上；一傳導元件電性連接在該本體上的發光裝置；一樹脂元件圍繞該發光裝置；以及一無機氧化層位於該樹脂元件上，並具有一折射係數小於該樹脂元件的一折射係數，其中該樹脂元件的上表面包含複數個不規則凹部，其中該無機氧化層包含膠質氧化矽顆粒(colloidal silica particles)，且該膠質氧化矽顆粒設置於該樹脂元件之該上表面上及該些不規則凹部中，其中該本體包含一孔洞，其中一螢光材料設置於該樹脂元件中，其中該膠質氧化矽顆粒亦設置於該本體之上部的上表面上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光器具，其中該無機氧化層包括彼此具有不同的折射係數的至少一第一氧化層和一第二氧化層。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光器具，其中該第一無機氧化層設置在該樹脂元件上、該第二無機氧化層設置在該第一無機氧化層上、以及該第二無機氧化層具有小於該第一無機氧化層的一折射係數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光器具，其中該無機氧化層具有一折射係數在1到1.5的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光器具，其中該膠質氧化矽顆粒設置在該本體上，其中該膠質氧化矽顆粒直接設置於該本體之該上部之該上表面上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之發光器具，其中該發光裝置和該樹脂元件置於在該孔洞中。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光器具，其中該樹脂元件具有一半球形(dome shape)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光器具，其中提供了複數個發光裝置，其中分佈於該不規則凹部中該膠質氧化矽顆粒的側面寬度由下至上逐漸增加。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之發光器具，其中該發光裝置包括一傳導支撐基板、一第二傳導半導體層、一主動層、以及一第一傳導半導體層。
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