專利名稱：混光層和混光方法
技術領域：
本發明涉及一種混光裝置，特別涉及一種混光層和混光方法。
一種現有的發光二極管組件揭示于臺灣專利公告號383508、標題為「發光裝置及顯示裝置」的專利說明書內。該現有的發光二極管組件包含發光二極管芯片、熒光體及環氧樹脂，其利用發光二極管芯片所發出的光波長而激發出熒光層內所含的YAG熒光體的光波長，且經混合兩種光波長后而產生白光。然上述現有方式的混光效果是在兩種不同的光波長射出于熒光層表面時發生，故其混光效果較差，光消耗也大。
另外，上述的熒光層是由YAG熒光體與環氧樹脂混合后，覆蓋至發光二極管芯片上，再經加溫烘烤使其熒光層成型。然而，當加溫烘烤YAG熒光體時，因比重差異而易產生熒光層物體沉積，使熒光層密度上升且降低整體的均勻度。該結果有礙于發光二極管芯片所發出的光源，且使YAG熒光體無法完全吸收發光二極管芯片所發出的光波長，而降低發光效率。而且，發光二極管芯片所發出的光波長與YAG熒光體吸收部分發光二極管芯片所發出的光波長后而釋放的另一波長，因熒光層密度不均，而無法充分達到混合，以致較不易達到光均勻的效果。


圖1為上述現有的發光裝置，包含一置于晶杯12上的發光芯片11，覆蓋于發光芯片11的熒光層15，一電極13，連接發光芯片11及電極13和晶杯12的焊線14，及一透明包覆體16。圖2為圖1的發光芯片11及熒光層15的放大示意圖。
圖3為上述現有發光裝置的熒光層15的示意圖。該熒光層15是由熒光體31及混合于熒光體31間隙的環氧樹脂32，經加溫固化而成。圖4顯示上述現有發光裝置的混光原理，發光芯片11利用熒光體31間隙的環氧樹脂32透發出的光波長B，及被熒光體31所吸收的部分光波長B1進而激發出的另一光波長Y。上述兩種波長B和Y于射出發光二極管的表面時利用兩波長發射角度交錯，形成另一光波長W。然因熒光體31與環氧樹脂32比重的差異，經加溫后，環氧樹脂32的濃度下降且產生沉淀，而造成熒光層15所含的熒光體31的均勻度不良的情形。而且，上述現有的混光方式是在發光二極管射出表面(或熒光層15表面)才產生混光。但如此一來，便會有許多的光波長在未及時混合前即行消散，因此造成光消耗過大。
圖5為現有發光裝置的波長及發光強度的對應圖。由圖中可發現，雖現有的混光方法可產生所須的光波長，然其效果并不佳，且光亮度也偏低。
為實現上述的目的，本發明以加工方式使混光層內的各組成物的微粒產生相間的排列，致使該混光層于吸收所供給的光波長后，能使熒光體微粒受激發而產生另一光波長，而該兩種不同的光波長會于混光層內達到充分的光擴散、光轉換及光混合，且于混光后產生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
本發明的混光層及其混光方法，至少可產生下列優點1.利用本發明的混光層的散射體微粒(如石英、玻璃或其它高分子透光性材料)可使熒光體微粒依比重特性予以混合，其相對密度將降低。且該散射體微粒因具有良好的透光性質，故能使混光層內各光波長充分射出，降低光消耗，改變方向且充分混合，不受熒光體微粒密度的影響，混光效果良好。
2.通過散射體微粒的散射，可使不同層面的熒光體微粒充分受到光源的激發，而產生另一波長的光源。
利用本發明的混光層的擴散體微粒(如鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅)，可使所發的光波長及受激發的熒光體微粒的光波長產生充分的光混合，降低無謂的光消耗。且通過無數次的循環混合，即能產生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
圖號說明10 現有發光二極管11 發光芯片12 晶杯 13 電極14 焊線 15 熒光層16 透明包覆體31 熒光體32 環氧樹脂61 混光層62 發光二極管芯片63 晶杯 64 散射體微粒65 熒光體微粒66 擴散體微粒具體實施方式
請參閱圖6，本發明的混光層61的一個實施例是設于晶杯63內，可經由與樹脂混合覆蓋或涂布的方式而包覆發光二極管芯片62，其目的在于使該混光層61能完全吸收發光二極管芯片62所發射的光源。該混光層61由散射體微粒64、熒光體微粒65及擴散體微粒66所組成，該散射體微粒64可由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所構成，該熒光體微粒65可選用熒光體微粒，該擴散體微粒66可由鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅所構成。經由加溫烘烤或UV紫外線照射過程后，該散射體微粒64、熒光體微粒65及擴散體微粒66將可使用重力沉降法、遠心沉降法、貫性力法、加壓法、凝結法而形成微粒相間的特殊排列。
請參閱圖7，該發光二極管芯片62所發出的部分光波長能通過該散射體微粒64而改變光方向，且該熒光體微粒65可吸收散射體微粒64與擴散體微粒66所釋放該發光二極管芯片62所發出的部分光波長而產生另一不同波長的光。該擴散體微粒66用于混合上述兩種不同波長的光。由于該散射體微粒64、熒光體微粒65及擴散體微粒66呈現微粒相間的特殊排列，因此混光層的熒光體微粒65均可達到飽和吸收且再予以釋放另一波長光源的功能。經由該散射體微粒64、熒光體微粒65及擴散體微粒66間不斷吸收與釋放而達成的混光效果，可于混光后產生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源(箭頭代表光的行進方向)。
圖8為本發明的混光方法的流程圖。在步驟81，發光二極管經電流激發產生光源。在步驟82，當該發光二極管芯片62的光波長射入該混光層61后，會經由該混光層61內的散射體微粒64充分射出光源并改變光方向。在步驟83，熒光體微粒65吸收散射體微粒64和擴散體微粒66所射出的部分光源，并激發出另一波長的光。在步驟84，擴散體微粒66對熒光體微粒65與散射體微粒64所產生的光波長進行混合。在步驟85，各微粒(散射體微粒64、熒光體微粒65、擴散體微粒66)特性通過排列微粒間相互光吸收與光釋放，形成混光層61內同時產生光散射、光轉換、光混合不斷重復無數次，故能產生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
圖9為本發明的光擴散、光轉換及光混合的原理示意圖。首先，由發光二極管芯片62將光射入混光層內。其次進行第一次混光，即部分光波長射入具有透光性的散射體微粒64后，由散射體微粒64將光波長分別散射出至擴散體微粒66及熒光體微粒65；部分光波長射入擴散體微粒66，該擴散體微粒66會將部分光波長分別散射出至散射體微粒64及熒光體微粒65；及部分光波長射入熒光體微粒65，該熒光體微粒65受激發后產生另一波長的光源，且熒光體微粒65會將部分光波長分別散射出至散射體微粒64及擴散體微粒66。之后依此類推，并進行第二次，第三次等等的混光。且各波長的光經由混光層中各微粒排列的方式，同時混合兩種不同波長的光，以產生光擴散、光轉換、光混合，及經由各體微粒間不斷吸收與釋放達成視覺混光效果。
圖10為本發明的發光裝置的波長及發光強度的對應圖。由圖中可發現，本發明的發光效果遠優于現有的發光裝置，且本發明的發光強度也優于現有的發光裝置。
本發明的發光二極管的混光層，可經由涂布法、印刷法、SPIN、電氣泳動法、蒸著法、光粘著法、增感紙法形成，且可利用沉降法、遠心沉降法、貫性力法、加壓法或凝結法以覆蓋的方式而包覆該發光二極管芯片，也可利用涂布、濺鍍、鍍膜或蒸鍍的方式而包覆該發光二極管芯片，而且，也可混光層和該發光二極管芯片保持一段距離，且以反射的方式吸收該發光二極管的芯片所發射的光源，本發明對此未作任何的限制。此外，本發明的混光層的散射體微粒、熒光體微粒和擴散體微粒的比例可依所需的輸出波長光源而予以動態調整，但一般而言，該散射體微粒64以10～70％、熒光體微粒65以10～65％和擴散體微粒66以15～60％的比例為較佳。另外，本發明并不限制使用于發光二極管，也可將本發明的原理應用于電激發光片(EL slice)或其它領域，本發明對此未作任何的限制。
本發明的技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術的人士仍可能基于本發明的教示及揭示而作種種不背離本發明精神的替換及修飾。因此，本發明的保護范圍應不限于實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明的替換及修飾，并為本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種混光層，用于吸收一發光源，其特征在于，包含散射體微粒，具有透光性，用于散射該發光源所發射的光；熒光體微粒，于吸收該發光源所發出的光后，會受激發而產生另一不同波長的光源；及擴散體微粒，用于混合該散射體微粒散射的光源及該熒光體微粒受激發而產生的光源；其中該熒光體微粒、擴散體微粒及散射體微粒形成微粒相間的排列。
2.如權利要求1所述的混光層，其特征在于該熒光體微粒、擴散體微粒及散射體微粒可使用印刷法、涂布法、SPIN、電氣泳動法、蒸著法、增感紙法、重力沉降法、遠心沉降法、貫性力法、加壓法、凝結法、蒸鍍、鍍膜或濺鍍而形成微粒相間的特殊排列。
3.如權利要求1所述的混光層，其特征在于該散射體微粒由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所構成。
4.如權利要求1所述的混光層，其特征在于該擴散體微粒是鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅的任一種或其共同組成的。
5.如權利要求1所述的混光層，其特征在于該熒光體微粒系為無機熒光體所組成。
6.如權利要求1所述的混光層，其特征在于以重力沉降法、遠心沉降法、貫性力法、加壓法或凝結法而形成以覆蓋的方式而包覆該發光源。
7.如權利要求1所述的混光層，其特征在于以涂布、印刷的方式而包覆該發光源。
8.如權利要求1所述的混光層，其特征在于以蒸鍍、鍍膜或濺鍍的方式而包覆該發光源。
9.如權利要求1所述的混光層，其特征在于其和該發光源保持一段距離，且混光層以反射的方式吸收該發光源所發射的光。
10.如權利要求1所述的混光層，其特征在于該散射體微粒的比例約為10～70％、擴散體微粒的比例約為15～60％、熒光體微粒的比例約為10～65％。
11.一種發光二極管，包含一芯片、晶杯、電極及透明包覆體，其特征在于包含一用于吸收該芯片所發射光源的混光層，該混光層包含用于散射該芯片所發射光源的散射體微粒、用于吸收該芯片所發出光源后再受激發而產生另一不同波長光源的熒光體微粒、及用于混合該散射體微粒散射的光源及該熒光體微粒受激發而產生光源的擴散體微粒；其中該熒光體微粒、擴散體微粒及散射體微粒形成微粒相間的排列。
12.如權利要求11所述的發光二極管，其特征在于該混光層以重力沉降法、遠心沉降法、貫性力法、加壓法或凝結法而形成以覆蓋的方式而包覆該發光二極管芯片。
13.如權利要求11所述的發光二極管，其特征在于該混光層以涂布法、印刷法的方式而包覆該發光二極管芯片。
14.如權利要求11所述的發光二極管，其特征在于該混光層以蒸鍍、鍍膜或濺鍍的方式而包覆該發光二極管芯片。
15.如權利要求11所述的發光二極管，其特征在于該混光層和該發光二極管芯片保持一段距離，且混光層以反射的方式吸收該發光二極管的芯片所發射的光源。
16.一種混光方法，其特征在于，包含下列步驟提供一包含散射體微粒、熒光體微粒及擴散體微粒的混光層，且以該混光層吸收一發光源所發射的光；利用該散射體微粒散射該發光源的光并改變光方向；利用該熒光體微粒吸收該散射體微粒和擴散體微粒的射出光源，且進一步激發出另一波長的光源；及利用該散射體微粒散射的光源與該熒光體微粒受激發的另一波長光源于該擴散體微粒內進行混光。
17.如權利要求16所述的混光方法，其特征在于該熒光體微粒、光擴散體微粒及散射體微粒于混合時通過印刷法、涂布法、SPIN、電氣泳動法、蒸著法、增感紙法、重力沉降法、遠心沉降法、貫性力法、加壓法、凝結法、蒸鍍、鍍膜或濺鍍而形成微粒相間的排列。
18.如權利要求16所述的混光方法，其特征在于該熒光體微粒、擴散體微粒及散射體微粒所形成的排列組合，取決于所使用的重力、貫性、加壓及凝結的差異。
19.如權利要求16所述的混光方法，其特征在于該散射體微粒由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所構成。
20.如權利要求16所述的混光方法，其特征在于該擴散體微粒為鈦氧鋇、氧化鈦、氧化硅的任一種或其共同組成的。
21.如權利要求16所述的混光方法，其特征在于該熒光體微粒為無機熒光體所組成。
22.如權利要求16所述的混光方法，其特征在于該散射體微粒的比例約為10～70％、擴散體微粒的比例約為15～60％、熒光體微粒的比例約為10～65％。
全文摘要
本發明公開了一種混光層和混光方法，其是在制作混光裝置時，以加工方式使其中的混光層內的各組成物的微粒產生相間的排列，致使該混光層于吸收發光源所供給的光波長后，能使熒光體微粒受激發而產生另一光波長，而該兩種不同的光波長會于混光層內達到充分的光擴散、光轉換及光混合，且于混光后產生高均勻性、高亮度且光色恒定的光源。
文檔編號H01L33/00GK1477721SQ0212989
公開日2004年2月25日 申請日期2002年8月20日 優先權日2002年8月20日
發明者何文志 申請人:何文志