TWI757315B - Light-emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係關於一種發光裝置及其製造方法,尤關於一種包含波長轉換層以及反射圍欄之發光裝置及其製造方法。The present invention relates to a light-emitting device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a light-emitting device including a wavelength conversion layer and a reflective fence and a manufacturing method thereof.
發光二極體(Light-Emitting Diode;LED)具有低耗電量、低發熱量、操作壽命長、耐撞擊、體積小以及反應速度快等特性,因此廣泛應用於各種需要使用發光元件的領域,例如,車輛、家電、及照明燈具等。Light-Emitting Diode (LED) has the characteristics of low power consumption, low calorific value, long operating life, impact resistance, small size and fast response speed, so it is widely used in various fields that require the use of light-emitting elements. For example, vehicles, home appliances, and lighting fixtures.
LED是一種單色光(monochromatic light),若要作為白光的發光裝置則需混合其他顏色的光。混合其他顏色的光有數種方式可採用,舉例來說,可於LED上覆蓋一層波長轉換層,例如螢光粉層,來達到此目的。螢光粉是一種光致發光的物質,它可以吸收LED所發出的第一光線後發出不同頻譜之第二光線。在第一光線未被完全消耗的情況下,未被消耗的第一光線與第二光線互相混合後,可形成另一種顏色的混合光,例如白光。LED is a monochromatic light, which needs to be mixed with other colors of light if it is to be used as a white light emitting device. There are several ways to mix other colors of light, for example, a wavelength conversion layer, such as a phosphor layer, can be covered on the LED to achieve this purpose. Phosphor powder is a kind of photoluminescent material, which can absorb the first light emitted by LED and emit second light of different spectrum. In the case where the first light is not completely consumed, after the unconsumed first light and the second light are mixed with each other, mixed light of another color, such as white light, can be formed.
LED白光發光裝置在不同應用對發光角度的需求也有所不同,但一般LED白光發光裝置的發光角度並不一定能符合所需的應用。The LED white light emitting device has different requirements for the luminous angle in different applications, but the luminous angle of the general LED white light emitting device may not necessarily meet the required application.
本發明係揭露一種發光裝置,包含一發光元件、一波長轉換層以及一反射圍欄。發光元件包含一上表面、一下表面以及位於上表面及下表面之間之一側面。波長轉換層包含波長轉換材料,且包含覆蓋第一上表面的第二上表面。反射圍欄環繞發光元件之側面,且直接接觸波長轉換層,並與第二上表面之間有一段差。其中,發光裝置之發光角度介於110度至118度之間。The invention discloses a light-emitting device comprising a light-emitting element, a wavelength conversion layer and a reflection fence. The light-emitting element includes an upper surface, a lower surface, and a side surface between the upper surface and the lower surface. The wavelength conversion layer includes a wavelength conversion material, and includes a second upper surface covering the first upper surface. The reflective fence surrounds the side surface of the light-emitting element, directly contacts the wavelength conversion layer, and has a distance from the second upper surface. The light-emitting angle of the light-emitting device is between 110 degrees and 118 degrees.
本發明係揭露一種發光裝置的形成方法。形成複數個發光元件於一載板上。覆蓋一波長轉換膜於此些發光元件上。移除部分的波長轉換膜以形成複數個波長轉換層。覆蓋一反射層於此些波長轉換層之上。移除部分的反射層以形成一反射框架並露出此些波長轉換層,其中至少一個波長轉換層與反射框架之間形成一段差。分離部分的該反射框架以形成多個反射圍欄。The present invention discloses a method for forming a light-emitting device. A plurality of light-emitting elements are formed on a carrier board. A wavelength conversion film is covered on these light-emitting elements. Part of the wavelength conversion film is removed to form a plurality of wavelength conversion layers. A reflective layer is covered on the wavelength conversion layers. Part of the reflective layer is removed to form a reflective frame and the wavelength conversion layers are exposed, wherein at least one wavelength conversion layer and the reflective frame form a gap. Parts of the reflective frame are separated to form a plurality of reflective fences.
第1A圖為根據本發明一實施例所揭露之一發光裝置100的剖面圖。發光裝置100包含一發光元件120、一波長轉換層140及一反射圍欄160。在此實施例中,發光裝置100還包含一反射層150(第一反射層)以及一導電部180。在另一實施例中,發光裝置100則不包含反射層150以及導電部180。波長轉換層140覆蓋發光元件120之部分表面。此外,反射圍欄160環繞波長轉換層140。具體而言,參閱第1B圖,反射圍欄160同時環繞發光元件120及波長轉換層140。參閱第1A圖,發光裝置100包含一頂表面102、一底表面104及多個側面106,側面106位於頂面102及底面104之間。FIG. 1A is a cross-sectional view of a light-emitting
在一實施例中,發光元件120包含一承載基板122、一發光層124以及接觸電極126。其中,發光層124之一側朝向承載基板122,另一側朝向接觸電極126。此外,發光元件120包含一上表面121、一下表面123及多個側面125,側面125位於頂面121及底面123之間。承載基板122可用以承載或支撐發光層124。此外,發光層124發出的光線可穿過承載基板122。進一步說明,承載基板122遠離發光層124的一面,也是發光元件120之上表面121,即為發光元件120之出光面。在一實施例中,承載基板122為成長基板(growth substrate),例如可以是藍寶石(sapphire)基板,作為發光層124磊晶成長時之基板。在另一實施例中,承載基板122並非成長基板,在製造發光裝置100之製程中成長基板被移除或置換為其他基板(例如,不同材料、不同結構、或不同形狀的基板)。In one embodiment, the light-emitting
在一實施例中,發光層124包含第一半導體層、活化層以及第二半導體層(未顯示)。第一半導體層可為n-型半導體層,第二半導體層可為p-型半導體層。在一實施例中,接觸電極126包含兩接觸電極126a及126b位在發光元件120之同一側,作為發光元件120與外界電性連結之介面。其中,下表面123包含兩接觸電極126a及126b之表面,因此於第1A圖中,下表面123是指發光層124的部分底面以及接觸電極126a及126b之表面。接觸電極126a及126b會分別與第一半導體層及第二半導體層電連接。此外,接觸電極126a及126b可以突出於(低於)波長轉換層140的底面(如圖所示)、或與底面大約齊平(圖未示)、或僅其中之一突出底面(圖未示)。側面125包含承載基板122及發光層124之側面。側面125也可為發光元件120之出光面。在一實施例中,發光元件120有四個側面125,相對的側面125彼此大致上互相平行,亦即,由上視圖觀之,發光元件120為正方形、長方形或平行四邊形。上表面121與下表面123之一部分也大致互相平行。在一實施例中,發光元件120為覆晶式發光二極體晶粒(flip chip LED die)。In one embodiment, the
發光元件120可為一發光二極體晶粒(LED die),例如但不限為藍光發光二極體晶粒或紫外(UV)光發光二極體晶粒。在一實施例中,發光元件120為藍光發光二極體晶粒,可經由電源提供一電力而發出第一光線,第一光線的主波長(dominant wavelength)或峰值波長(peak wavelength)介於430 nm至490 nm之間。於另一實施例中,發光元件120為紫光發光二極體晶粒,第一光線的主波長(dominant wavelength)或峰值波長(peak wavelength)介於400 nm至 430 nm之間。於另一實施例中,發光元件120為紫外光發光二極體晶粒,第一光線的峰值波長(peak wavelength)介於315 nm至 400 nm之間或是介於280 nm至 315 nm之間。The
波長轉換層140可包含一黏合劑142以及多個分散於黏合劑142中的波長轉換粒子144,其中波長轉換粒子144可吸收發光元件120發出的第一光線,並將其部分或全部轉換成與第一光線波長或頻譜相異之第二光線。第二光線發出的顏色例如是綠光、黃綠光、黃光、琥珀光、橘紅光或紅光。在一實施例中,波長轉換粒子144吸收第一光線(例如,藍光或UV光)後被激發出來的第二光線為黃光,其主波長或峰值波長介於530 nm至590 nm之間。另一實施例中,波長轉換粒子144吸收第一光線(例如,藍光或UV光)後被激發出來的第二光線為綠光,其主波長或峰值波長介於515 nm至575 nm之間。其他實施例中,波長轉換粒子144吸收第一光線(例如,藍光或UV光)後被激發出來的第二光線為紅光,其主波長或峰值波長介於600 nm至660 nm之間。The
波長轉換層140可包含單一種類或多種的波長轉換粒子144。在一實施例中,波長轉換層140包含可發出黃光之單一種類或多種的波長轉換顆粒。另一實施例中,波長轉換層140包含可發出綠光及紅光之多種波長轉換顆粒。如此,除了發出綠光的第二光線外,還包含發出紅光的第三光線,並可與未被吸收的第一光線產生一混合光。在另一實施例中,第一光線完全或幾乎完全被波長轉換層140中的波長轉換顆粒吸收。在本文中,「幾乎完全」係指混合光中位於第一光線峰值波長的光強度小於或等於在第二光線及/或第三光線峰值波長光強度的3%。波長轉換層140還可以是多層結構所組成(圖未示)。在一實施例中,波長轉換層140包含一層含有波長轉換粒子144以及另一層光擴散層(圖未示)。包含多種波長轉換顆粒之波長轉換層140可以是單層結構或多層結構。單層結構是指多種波長轉換顆粒均勻或不均勻地分布在單一層中。多層結構是指單一種類的波長轉換顆粒大體上僅分布在單一層之中,不同種類之波長轉換顆粒間具有較明顯之可區別介面。在一實施例中,波長轉換層140包含一短波長的波長轉換層,以及一長波長的波長轉換層。此處所述短波長的波長轉換層是指含有放射波峰相對較短的波長轉換顆粒,例如:波峰在510 nm至 590 nm之間。長波長的波長轉換層則是指含有放射波峰相對較長的波長轉換顆粒,例如:波峰在600 nm至 660 nm之間。在一實施例中,長波長的波長轉換層相對於短波長的波長轉換層更靠近發光元件120。The
黏合劑142可將波長轉換顆粒144分散於空間中,且可固定波長轉換粒子144彼此間的相對位置。一般而言,波長轉換粒子144的濃度(或重量百分比)越高,可將更多來自發光元件100的光線轉換成另一種光線(轉換比例越高)。但波長轉換粒子144的濃度若太高則表示黏合劑142含量太少,可能無法有效固定波長轉換粒子144。在一實施例中,波長轉換粒子144於波長轉換層140中的重量百分比在70%以下。在另一實施例中,波長轉換粒子144於波長轉換層140中的重量百分比在20%~60%。波長轉換粒子144在上述的重量百分比範圍中可得到較佳的轉換比例及散射效果,且可被有效地被固定在空間中的位置。在一實施例中,透過發光元件100發出的光線與被波長轉換粒子144轉換的另一光線混光後可產白光,發光裝置100中白光的色溫可透過發光元件100發出的光線以及波長轉換粒子144射出的另一光線的比例調整。在一實施例中,發光裝置100的色溫在1900K到6000K之間。此外,為了讓激發波長轉換粒子144的第一光線以及波長轉換粒子144發射的第二光線能有較高的出光效率,黏合劑142以具有對第一光線及第二光線有較高的穿透率者為佳,例如穿透率大於80%、90%、95%或99%。The
黏合劑142的材料可為熱固化樹脂,熱固化樹脂可為環氧樹脂或矽氧樹脂。在一實施例中,黏合劑142為矽氧樹脂,矽氧樹脂的組成可根據所需的物理性質或光學性質的需求做調整。一實施例中,黏合劑142含有脂肪族的矽氧樹脂,例如,甲基矽氧烷化合物,並具有較大的延展性,較可以承受發光元件110產生的熱應力。另一實施例中,黏合劑142含有芳香族的矽氧樹脂,例如,苯基矽氧烷化合物,相對於甲基矽氧烷化合物具有較大的折射率,可以提高發光元件110的光萃取效率。黏合劑142的折射率與發光元件120出光面之材料的折射率相差越小,出光的角度越大,光萃取(light extraction)的效率可更加提升。在一實施例中,發光元件120出光面之材料為藍寶石(sapphire) ,其折射率約為1.77,黏合劑142之材料為含有芳香族的矽樹脂,其折射率則大於1.50。The material of the adhesive 142 can be thermosetting resin, and the thermosetting resin can be epoxy resin or silicone resin. In one embodiment, the adhesive 142 is silicone resin, and the composition of the silicone resin can be adjusted according to the requirements of required physical properties or optical properties. In one embodiment, the adhesive 142 contains an aliphatic silicone resin, such as a methyl siloxane compound, which has greater ductility and is better able to withstand the thermal stress generated by the light-emitting element 110 . In another embodiment, the adhesive 142 contains an aromatic silicone resin, such as a phenylsiloxane compound, which has a larger refractive index than a methylsiloxane compound, which can improve the light extraction efficiency of the light-emitting element 110 . The smaller the difference between the refractive index of the adhesive 142 and the refractive index of the material of the light emitting surface of the
波長轉換粒子144的材料可包含無機的螢光粉(phosphor)、有機分子螢光色素(organic fluorescent colorant)、半導體材料(semiconductor)、或上述材料的組合。半導體材料包含奈米尺寸結晶體(nano crystal)的半導體材料,例如量子點(quantum-dot)發光材料。在一實施例中,波長轉換粒子144的材料為螢光粉,其可選自於由Y3
Al5
O12
:Ce、Gd3
Ga5
O12
:Ce、Lu3
Al5
O12
:Ce、(Lu、Y)3
Al5
O12
:Ce、Tb3
Al5
O12
:Ce、SrS:Eu、SrGa2
S4
:Eu、(Sr、Ca、Ba)(Al、Ga)2
S4
:Eu、(Ca、Sr)S:(Eu、Mn)、(Ca、Sr)S:Ce、(Sr、Ba、Ca)2
Si5
N8
:Eu、(Sr、Ba、Ca)(Al、Ga)Si N3
:Eu、SrLiAl3
N4
: Eu2+
、CaAlSi ON:Eu、(Ba、Sr、Ca)2
SiO4
:Eu、(Ca、Sr、Ba)8
MgSi4
O16
(F, Cl, Br)2
:Eu、(Ca、Sr、Ba)Si2
O2
N2
:Eu、K2
SiF6
:Mn、K2
TiF6
:Mn、及K2
SnF6
:Mn 所組成之群組。半導體材料可包含II-VI族半導體化合物、III-V族半導體化合物、IV-VI族半導體化合物、或上述材料的組合。量子點發光材料可包含主要發光的核心區(core)以及包覆核心區的殼(shell),核心區的材料可選自於由硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)、碲化鋅(ZnTe)、氧化鋅(ZnO)、硫化鎘(CdS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、氯化銫鉛(CsPbCl3
)、溴化銫鉛(CsPbBr3
)、碘化銫鉛(CsPbI3
)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、硒化鎵(GaSe)、銻化鎵(GaSb)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁(AlN)、磷化鋁(AlP)、砷化鋁(AlAs)、磷化銦(InP)、砷化銦(InAs)、碲(Te)、硫化鉛(PbS)、銻化銦(InSb)、碲化鉛(PbTe)、硒化鉛(PbSe)、碲化銻(SbTe) 、硒化鋅鎘(ZnCdSe)、硫化鋅鎘硒(ZnCdSeS)、及硫化銅銦(CuInS)所組成之群組。The material of the
波長轉換層140可覆蓋發光元件120的一或多個出光面。在一實施例中,發光元件120之出光面包含上表面121及側面125,波長轉換層140同時覆蓋發光元件120之上表面121及側面125。此外,在一實施例中,波長轉換層140與發光元件120之上表面121及數個側面125直接接觸。在另一實施例中,波長轉換層140僅覆蓋發光元件120之上表面121(未圖示)。The
反射圍欄160圍繞發光元件120以及波長轉換層140,如此反射圍欄160可反射發光元件120發出的第一光線以及波長轉換層140轉換的第二光線再從發光裝置100的頂表面102出光。於一實施例中,反射圍欄160環繞發光元件120的側表面125以及波長轉換層140的側表面並露出發光元件120的上表面121以及波長轉換層140的上表面141。於一實施例中,反射圍欄160與波長轉換層140之間有一段差,反射圍欄160高於波長轉換層140。如此,波長轉換層140的上表面141出光的部分光線可被反射圍欄160反射,可提高發光裝置100 與光學元件連接時的光取出率 。具體說明,參閱第2圖,發光裝置220作為一光源,發出一光線L1,並透過一光學元件240後出光L2。當所有光線L1都在角度θ1
以內,表示光線L1皆可被光學元件240所利用。換句話說,光源的etendue小於系統的etendue。若光線L1在較大的角度θ2
以內,就會有有部分光源無法被光學元件240所利用。透過本發明中反射圍欄160高出於波長轉換層140的設計,可使得更多的光線L1落入角度θ1
以內,因此可提高光取出率。參閱第1A圖,於一實施例中,反射圍欄160的頂面162高於波長轉換層140的上表面141(即段差之高度h)在5微米(μm)至100微米之間,發光裝置100的發光角度在110度至118度之間。發光角度是指相對於最大光強度一半時所對應的角度。於另一實施例中,段差h在5微米(μm)至50微米之間。當段差h小於5微米時,發光角度約在120〬。因此,段差之高度在5微米至100微米之間的發光裝置100相對於段差之高度小於5微米的發光裝置100(比較例),兩者的發光角度差異在2度至10度之間。當段差h大於100微米時,發光裝置100在搭配光學元件時(可參閱第5圖),反射圍欄160與光學元件會很接近,因此反射圍欄160會有干涉光學元件的風險。於一實施例中,段差之高度h、波長轉換層140的高度以及反射層150的厚度相加,約為發光裝置100的整體厚度H,其中,h與H的比值(h/H)在0.01至0.4之間。於另一實施例中,h與H的比值(h/H)在0.015至0.2之間。於上述h/H比值範圍內,一方面可提升反射圍欄160的反射效果,另一方面也可滿足發光裝置100內波長轉換層140所需的高度。The
於一實施例中,反射圍欄160中包含樹脂以及分散於樹脂內的反射粒子,例如:氧化鈦(titanium oxide)、氧化鋅、氧化鋁、硫酸鋇或碳酸鈣。於一實施例中,反射粒子為氧化鈦,氧化鈦相對於反射圍欄160的重量百分比不小於60%,於另一實施例中,氧化鈦相對於反射圍欄160的重量百分比在20%至60%之間。於一實施例中,反射圍欄160之厚度T在20微米(μm)至200微米之間。In one embodiment, the
反射層150形成在發光元件120、波長轉換層140以及反射圍欄160的底面。在一實施例中,反射層150直接接觸發光元件120(如圖所示)。在另一實施中,反射層150則未直接接觸發光元件120(圖未示)。反射層150形成多個通孔以露出接觸電極126a及126b。在一實施例中,反射層150可反射發光裝置100發出的光,因此發光裝置100的發光效率可以被提升。在一實施例中,反射層150包含黏合劑(圖未示)以及分散於黏合劑中之反射粒子(圖未示)。黏合劑的材料可以是矽氧樹脂或環氧樹脂。反射粒子的材料包含氧化鈦、氧化鋁或氧化鋅。此外,圍繞導電部180的反射層150也可降低導電部182、184間短路的風險。The
導電部180分別填入通孔中,並被反射層150所圍繞。導電部180可作為發光元件120之接觸電極126a及126b與電路板(圖未示)的物理及電性連結之用。導電部180與導電墊126a及126b之接合強度越高,越不容易產生脫落(peeling)的問題。導電部180之材料可使用較低熔點的導電金屬材料。在一實施例中,導電部180之材料的熔點(或液化點)的溫度以不高於280℃尤佳。在另一實施例中,導電部180之材料包含純錫或錫合金。錫合金的種類例如:錫銀合金(Sn/Ag alloy)、錫銀銅合金(Sn/Ag/Cu alloy)、錫銅合金(Sn/Cu alloy)、錫鉛合金(Sn/Pb alloy)或錫銻合金(Sn/Sb alloy)。導電部180可以是單層或多層結構。在一實施例中,導電部180為單層結構,材料為錫合金。在又一實施例中,導電部180為多層結構,靠近或直接接觸接觸電極126a及126b的金屬具有較高的熔點;遠離或未直接接觸接觸電極126a及126b的金屬具有較低的熔點。在一實施例中,高熔點的金屬為錫銻合金(第一種錫合金),低熔點的金屬為錫銀銅合金(第二種錫合金)。在另一實施例中,高熔點的金屬為銅,低熔點的金屬為錫合金(包括但不限於錫銻合金、錫銀銅合金)。The
第3A圖第3F圖及第3H圖至第3K圖係顯示依據本發明一實施例之發光裝置的製造流程圖。參照第3A圖,提供一暫時性基板312、一黏膠層314形成在暫時性基板312之上、以及發光元件120a、120b、120c位於黏膠層314上,其中,發光元件的數量在此僅為例示,並不限於三個,可多於或少於三個。在一實施例中,暫時性基板312為玻璃、藍寶石基板、金屬或塑膠材料,可做為支撐之用。 黏膠層314可作為發光元件120a、120b、120c暫時的固定之用。在一實施例中,黏膠層314為一熱固化膠(thermal curing adhesive), 於此步驟,黏膠層314尚未被完全固化而仍具有黏性。在另一實施例中,黏膠層314可為光固化膠(photo curing adhesive)。FIGS. 3A to 3F and FIGS. 3H to 3K show a manufacturing flow chart of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, a
參照第3B圖,將一波長轉換膜140’形成於黏膠層314上,並同時覆蓋發光元件120a、120b、120c。波長轉換膜140’是將多個波長轉換顆粒與黏合劑混合後,形成於發光元件120a、120b、120c以及暫時性基板312上。形成方式包含:直接塗佈、模具成型方式或預先形成片狀結構。直接塗佈的方式可以是點膠或噴塗。片狀結構的尺寸可依照需求進行調整,例如,片狀結構包含數個彼此分離的波長轉換片,此數個彼此分離的波長轉換片可以批次或依序覆蓋數個發光元件,亦即一個波長轉換膜140’僅覆蓋一個或部分的發光元件(例如,暫時性基板312上發光元件總數的1/50、1/100、或1/200以下)。又例如,片狀結構是一捲帶(tape),可以連續且一次性地覆蓋數個發光元件,亦即一個波長轉換片同時覆蓋暫時性基板上的多數個或所有發光元件(例如,暫時性基板上發光元件總數的1/50、1/100、1/200以上)。Referring to FIG. 3B, a wavelength conversion film 140' is formed on the
參照第3C圖,透過分離的製程,將波長轉換膜140’分割成多個波長轉換層140a、140b、140c。此分離的製程可以為第一次分離。在分離的製程之前,可先固化波長轉換膜140’。在一實施例中,以加熱方式固化波長轉換膜140’ 。在另一實施例中,可使用其他型態的能量固化波長轉換膜140’ ,例如:輻射。分離的製程包含以切割工具331切割波長轉換膜140’以及部分或全部的黏膠層314並形成切割道 。Referring to FIG. 3C, the wavelength conversion film 140' is divided into a plurality of
參照第3D圖,形成一反射層160’(第二反射層)於多個波長轉換層140a、140b、140c以及暫時性基板312之上。在一實施例中,反射層160’會包覆波長轉換層140a、140b、140c之所有的上表面及側壁。此外,反射層160’與黏膠層314的表面直接接觸。反射層160’形成方式可透過貼合(laminating)或模具成形法(molding)。在一實施例中,反射粒子已預先與接合劑混合後預成形為一片狀結構,將此片狀結構加熱且施加壓力使得反射層160’包覆波長轉換層140a、140b、140c的上表面以及填入發光元件120a、120b、120c之間的凹陷處或切割道。此階段的反射層160’尚屬於半固化的狀態,或是稱作B階段(B-stage)的膠材。在一實施例中,可透過加熱方式固化反射層160’。加熱後的反射層160’轉變為完全固化的的狀態,或是稱作C階段(C-stage)的反射層160’。在其他實施例中,反射層160’的形成方式包含塗佈或貼合一膜材。在一實施例中,反射粒子與接合劑混合後可直接塗佈至波長轉換層140a、140b、140c之上形成反射層160’ 。在另一實施例中,可以使用其他型態的能量固化反射層160’,例如:UV光。Referring to FIG. 3D, a reflective layer 160' (second reflective layer) is formed on the plurality of
參照第3E圖及第3F圖,移除波長轉換層140a、140b、140c上方之部分反射層160’以形成反射框架160’’。波長轉換層140a、140b、140c會從反射層160’中露出,且反射框架160’’與波長轉換層140a、140b、140c會產生段差的結構。在一實施例中,參照第1A圖,段差h介於5微米(μm)至50微米之間。在一實施例中,移除反射層160’的方式是透過一滾輪370,將波長轉換層140a、140b、140c上表面上以及其周遭之部分反射層160’黏附到滾輪370上。具體而言,由於反射層160’與波長轉換層140a、140b、140c的接著力小於反射層160’本身的斷裂強度,且反射層160’本身的斷裂強度小於滾輪370對反射層160’的黏著力。因此,透過一框架390定義反射框架160’’所需高度,框架390之高度會略高於波長轉換層140a、140b、140c之高度,當滾輪370滾過反射層160’時會帶走波長轉換層140a、140b、140c上表面上之部分反射層160’,因此反射框架160’’與波長轉換層140a、140b、140c之間會產生段差的結構。Referring to FIGS. 3E and 3F, a portion of the reflective layer 160' over the
參照第3H圖,移除暫時性基板312以及黏膠層314,並於移除暫時性基板312以及黏膠層314之前先轉移到另一暫時基板352及另一黏膠層354。暫時基板352與暫時性基板312的材質可以相同或相似。黏膠層354與黏膠層314的材質也可以相同或相似,例如熱解離膠或熱固化膠。Referring to FIG. 3H, the
參照第3I圖,形成多個導電部180a、180b、180c分別對應接觸電極126a、126b、126c之上。在一實施例中,導電部180a、180b、180c的材料為焊料,可以透過回焊(reflow)方式形成在接觸電極126a、126b、126c上。在一實施例中,回焊溫度在160℃至260℃之間。Referring to FIG. 3I, a plurality of
參照第3J圖,形成反射層150’及150’’(第一反射層)於發光層124之表面(圖中為上表面)與反射框架160’’之表面(圖中為上表面)以及覆蓋接觸電極126a、126b、126c及導電部180a、180b、180c。之後,移除反射層150’’以露出導電部180a、180b、180c。Referring to FIG. 3J, reflective layers 150' and 150'' (first reflective layers) are formed on the surface of the light-emitting layer 124 (the upper surface in the figure) and the surface of the reflective frame 160'' (the upper surface in the figure) and
參照第3K圖,透過分離製程,將反射框架160’’分割成多個反射圍欄160a、160b、160c以及將反射層150’ 分割成多個反射層150。此分離的製程可以為第二次分離。分離的製程包含以切割工具333切割反射框架160’’ 、反射層150’以及部分或全部的黏膠層354並形成切割道 。於此步驟後可形成發光裝置100a、100b、100c。Referring to FIG. 3K, the reflective frame 160'' is divided into a plurality of
第3A圖至第3G圖係顯示依據本發明一另實施例之發光裝置的製造流程圖。與上述實施例不同之處在於本實施例並無反射層150以及導電部180a、180b、180c。FIG. 3A to FIG. 3G show a manufacturing flow chart of a light-emitting device according to another embodiment of the present invention. The difference from the above-mentioned embodiment is that the present embodiment does not have the
在移除波長轉換層140a、140b、140c上表面之部分反射層160’以形成反射框架160’’ (第3E圖及第3F圖)之後,參照第3G圖,透過分離的製程,將反射框架160’’分割成多個反射圍欄160a、160b、160c。此分離的製程可以為第二次分離。分離的製程包含以切割工具332切割反射框架160’’以及部分或全部的黏膠層314並形成切割道 。After the partial reflective layer 160' on the upper surfaces of the
第3A圖至第3B圖以及第4A圖至第4F圖係顯示依據本發明另一實施例之發光裝置的製造流程圖。將一波長轉換層140’形成於黏膠層314上,並同時覆蓋發光元件120a、120b、120c(第3B圖)之後。在一實施例中,參照第4A圖,覆蓋一暫時層430’於波長轉換層140’之上。暫時層430’的目的之一是為了後續形成反射框架160’’與波長轉換層140a、140b、140c間的段差。暫時層430’的材料可以是光固化樹脂或熱固化樹脂。在一實施例中,暫時層430’是光固化樹脂所形成的膜層,透過照射特定波長的光線後所形成,例如:紫外光。FIGS. 3A to 3B and FIGS. 4A to 4F show a manufacturing flow chart of a light emitting device according to another embodiment of the present invention. After forming a wavelength conversion layer 140' on the
參照第4B圖,透過分離的製程,將波長轉換層140’分割成多個波長轉換層140a、140b、140c,並將暫時層430’ 分割成多個暫時層430a、430b、430c。此分離的製程可以為第一次分離。多個暫時層430a、430b、430c各自對應於多個波長轉換層140a、140b、140c之上。4B, the wavelength conversion layer 140' is divided into a plurality of
參照第4C圖,形成一反射層460’(第一反射層)於多個波長轉換層(140a、140b、140c)、多個暫時層(430a、430b、430c)以及暫時性基板312及黏膠層314之上。反射層460’的作用及形成的方法可參閱第3D圖及相關的段落。Referring to FIG. 4C, a reflective layer 460' (first reflective layer) is formed on a plurality of wavelength conversion layers (140a, 140b, 140c), a plurality of temporary layers (430a, 430b, 430c), the
參照第4D圖,移除暫時層430a、430b、430c上部分反射層460’以形成反射框架460’’。在一實施例中,反射框架460’’的上表面可以透過機械式的磨平、濕式去膠法或兩者的組合,讓反射框架460’’的上表面與暫時層430a、430b、430c的。Referring to Figure 4D, a portion of the reflective layer 460' on the
參照第4E圖,移除暫時層430a、430b、430c以露出波長轉換層140a、140b、140c。此步驟可形成波長轉換層140a、140b、140c與反射框架460’’之間的段差結構。Referring to FIG. 4E, the
參照第4F圖,透過分離的製程,將反射框架460’’分割成多個反射圍欄460a、460b、460c。此分離的製程可以為第二次分離。分離的製程包含以切割工具切割反射框架460’’以及部分或全部的黏膠層354並形成切割道 。於此步驟後可形成發光裝置400a、400b、400c。Referring to FIG. 4F, the reflective frame 460'' is divided into a plurality of
第5圖係顯示依據本發明一實施例之發光模組500。發光模組500包含第一發光裝置520a、第二發光裝置520b、一承載板540以及一光學元件560。第一發光裝置520a以及第二發光裝置520b分別形成在承載板540上,此外,光學元件560覆蓋第一發光裝置520a以及第二發光裝置520b。在一實施例中,第一發光裝置520a包含第一發光元件522a、第一波長轉換層524a以及第一反射圍欄526a。第二發光裝置520b包含第二發光元件522b、第二波長轉換層524b以及第二反射圍欄526a。在此實施例中,第一發光裝置520a與第二發光裝置520b可以發出不同色溫的光線。在一實施例中,透過第一波長轉換層524a與第二波長轉換層524b分別具有不同波長轉換層,因此第一發光裝置520a與第二發光裝置520b色溫的不同。不同波長轉換層可指不同的波長轉換材料、相同的波長轉換材料但濃度不同或相同的波長轉換材料但配比不同。在一實施例中,第一發光裝置520a的色溫在1800K至3000K之間,而第二發光裝置520b的色溫在4000K至7000K之間。在一實施例中,第一發光裝置520a以及第二發光裝置520b的色溫差大於2000K以上,如此發光模組500可更明顯的發出兩種不同色溫的光線。發光模組500可應用於電子產品中的閃光燈上,透過不同色溫的光源設計,在不同環境可提供更細緻的白平衡處理,因此可更貼近真實的影像。FIG. 5 shows a
在一實施例中,承載板540為一電路板,具有電路層542a及542b分別與第一發光裝置520a以及第二發光裝置520b電性連接。在一實施例中,光學元件560為一菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。菲涅耳透鏡中具有兩組的同心圓紋路各自面對第一發光裝置520a以及第二發光裝置520b。如此,第一發光裝置520a以及第二發光裝置520b透過菲涅耳透鏡可以近似或等同平行光方式發光。In one embodiment, the
第6A圖及第6B圖分別係顯示本發明另一實施例之一種發光裝置600的剖面圖及上視圖。發光裝置600包含一發光元件620、一波長轉換層640、一反射圍欄660、一反射層650以及一導電部680。與第1圖的不同之處,反射圍欄660具有斜面。在一實施例中,斜面是位於反射圍欄660的內表面,即面對發光元件620的表面。具體而言,反射圍欄660的內表面、一波長轉換層640的上表面、發光元件620的底面以及反射層650的頂面可圍成一個倒梯形的結構。反射圍欄660具有斜面的發光裝置600,可改變發光裝置600內光線的行進方向進而縮小發光角度。發光元件620、波長轉換層640、反射圍欄660、反射層650以及導電部680的具體結構、作用及形成的方法可以參考第1圖及相應之段落。6A and 6B are respectively a cross-sectional view and a top view of a
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點,其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施,當不能以之限定本發明之專利範圍,即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾,仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。The above-mentioned embodiments are only to illustrate the technical ideas and characteristics of the present invention, and the purpose is to enable those who are familiar with the art to understand the content of the present invention and implement it accordingly. It should not be used to limit the patent scope of the present invention. That is, all equivalent changes or modifications made according to the spirit disclosed in the present invention should still be covered within the patent scope of the present invention.
100、100a、100b、100c、220、520a、520b、600‧‧‧發光裝置102‧‧‧頂表面104‧‧‧底表面106‧‧‧側面120、120a、120b、120c、522a、522b、620‧‧‧發光元件121‧‧‧上表面122‧‧‧承載基板123‧‧‧下表面124‧‧‧發光層125‧‧‧側面126、126a、126b、126c‧‧‧接觸電極140、140a、140b、140c、524a、524b、640‧‧‧波長轉換層140’‧‧‧波長轉換膜141‧‧‧上表面142‧‧‧黏合劑144‧‧‧波長轉換粒子150、160’、460’、526a、526b、650‧‧‧反射層160、160a、160b、160c、460a、460b、460c、526a、526b、660‧‧‧反射圍欄160’’、460’’‧‧‧反射框架162‧‧‧頂面180、180a、180b、180c、182、184、680‧‧‧導電部240、560‧‧‧光學元件312、352‧‧‧暫時性基板314、354‧‧‧黏膠層331、332、332、534‧‧‧切割工具370‧‧‧滾輪390‧‧‧框架430’、430a、430b、430c‧‧‧暫時層500‧‧‧發光模組540‧‧‧載板542a、542b‧‧‧電路層h‧‧‧段差高度H‧‧‧整體厚度T‧‧‧厚度100, 100a, 100b, 100c, 220, 520a, 520b, 600‧‧‧Light-emitting device 102‧‧‧Top surface 104‧‧‧Bottom surface 106‧‧‧Side surface 120, 120a, 120b, 120c, 522a, 522b, 620 ‧‧‧Light emitting element 121‧‧‧Top surface 122‧‧‧Support substrate 123‧‧‧Lower surface 124‧‧‧Light emitting layer 125‧‧‧Side surfaces 126, 126a, 126b, 126c‧‧‧contact electrodes 140, 140a, 140b, 140c, 524a, 524b, 640‧‧‧Wavelength converting layer 140'‧‧‧Wavelength converting film 141‧‧‧Top surface 142‧‧‧Binder 144‧‧‧Wavelength converting particles 150, 160', 460', 526a, 526b, 650‧‧‧reflective layer 160, 160a, 160b, 160c, 460a, 460b, 460c, 526a, 526b, 660‧‧‧reflective fence 160'', 460''‧‧‧reflective frame 162‧‧‧ Top surface 180, 180a, 180b, 180c, 182, 184, 680‧‧‧conductive part 240, 560‧‧‧optical element 312, 352‧‧‧Temporary substrate 314, 354‧‧‧adhesive layer 331, 332, 332, 534‧‧‧Cutting tool 370‧‧‧Roller 390‧‧‧Frame 430', 430a, 430b, 430c‧‧‧Temporary layer 500‧‧‧Light-emitting module 540‧‧‧Carrier board 542a, 542b‧‧‧ Circuit layer h‧‧‧step height H‧‧‧overall thickness T‧‧‧thickness
第1A圖係顯示本發明一實施例之一種發光裝置的剖面圖。FIG. 1A is a cross-sectional view of a light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
第1B圖係顯示第1A圖中發光裝置的上視圖。Fig. 1B is a top view showing the light emitting device of Fig. 1A.
第2圖係顯示依據本發明一實施例之發光裝置的發光角度。FIG. 2 shows the light-emitting angle of the light-emitting device according to an embodiment of the present invention.
第3A圖至第3F圖及第3H圖至第3K圖係顯示依據本發明一實施例之發光裝置的製造流程圖。FIGS. 3A to 3F and FIGS. 3H to 3K show a manufacturing flow chart of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
第3A圖至第3G圖係顯示依據本發明一另實施例之發光裝置的製造流程圖。FIG. 3A to FIG. 3G show a manufacturing flow chart of a light-emitting device according to another embodiment of the present invention.
第3A圖至第3B圖及第4A圖至第4F圖係顯示依據本發明另一實施例之發光裝置的製造流程圖。FIGS. 3A to 3B and FIGS. 4A to 4F show a manufacturing flow chart of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
第5圖係顯示依據本發明一實施例之發光模組。FIG. 5 shows a light emitting module according to an embodiment of the present invention.
第6A圖係顯示本發明另一實施例之一種發光裝置的剖面圖。FIG. 6A is a cross-sectional view of a light-emitting device according to another embodiment of the present invention.
第6B圖係顯示第6A圖中發光裝置的上視圖。Fig. 6B is a top view showing the light emitting device of Fig. 6A.
無without
無without
100‧‧‧發光裝置 100‧‧‧Light-emitting device
102‧‧‧頂表面 102‧‧‧Top surface
104‧‧‧底表面 104‧‧‧Bottom surface
106‧‧‧側面 106‧‧‧Side
120‧‧‧發光元件 120‧‧‧Light-emitting element
121‧‧‧上表面 121‧‧‧Top surface
122‧‧‧成長基板 122‧‧‧Growth substrate
123‧‧‧下表面 123‧‧‧Lower surface
124‧‧‧發光層 124‧‧‧Light Emitting Layer
125‧‧‧側面 125‧‧‧Side
126、126a、126b‧‧‧接觸電極 126, 126a, 126b‧‧‧contact electrodes
140‧‧‧波長轉換層 140‧‧‧Wavelength Conversion Layer
142‧‧‧黏合劑 142‧‧‧Binders
144‧‧‧波長轉換材料 144‧‧‧Wavelength Conversion Materials
150‧‧‧反射層 150‧‧‧Reflector
160‧‧‧反射圍欄 160‧‧‧Reflection Fence
180、182、184‧‧‧導電部 180, 182, 184‧‧‧Conductive part
h‧‧‧段差高度 h‧‧‧step height
H‧‧‧整體厚度 H‧‧‧Overall thickness
T‧‧‧厚度 T‧‧‧Thickness
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