TW201306323A - 發光二極體裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為一種發光二極體裝置，具有一發光二極體元件、一封裝膠體層、以及複數個柱狀體。封裝膠體層設置於發光二極體元件之上，柱狀體設置於該封裝膠體層上，且柱狀體由可透光材質形成。

Description

發光二極體裝置

本發明是有關於一種發光二極體裝置，且特別是有關於一種在封裝層表面具有複數個柱狀結構的發光二極體裝置。

隨著顯示技術的發展與進步，各式顯示器的研發係快速的進展，並且對於其功能與特性的要求也與日俱增。螢光體應用於發光二極體顯示器中已成為顯示科技之研究的重點之一。

螢光粉經常被使用於發光二極體元件以進行光線轉換，主要是螢光粉可將發光二極體元件的光源發出之光線吸收並轉換為其他不同波長的光線，當發光二極體元件可依需要選用適當的螢光粉種類，且經螢光粉轉換而發出的光線與光源所發出之光線混合後，可以發出與原始光源不同光線，例如可發出白色光的發光二極體元件即為其中一種。

然而，由於發光二極體元件的封裝膠體或螢光膠體的折射率與空氣的折射率不同之故，會造成發光二極體元件發出的部分光線在離開封裝膠體之前發生全反射，造成光線能量的損失，使發光二極體元件的出光效率降低。因此，如何提供一種具有良好出光效率之發光二極體元件，乃為相關業者努力之課題之一。

本發明係有關於一種發光二極體裝置，藉由柱狀體設置於封裝膠體層上，以達到有效增加發光二極體裝置的發光效率。

根據本發明之一方面，提出一種發光二極體裝置。發光二極體裝置包括一發光二極體元件、一封裝膠體層、以及複數個柱狀體。封裝膠體層設置於發光二極體元件之上，柱狀體設置於封裝膠體層上。柱狀體由可透光材質形成。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下實施例係提出一種發光二極體裝置，藉由複數個柱狀體設置於封裝膠體層上，以達到提高發光二極體裝置的出光效率。然而，實施例所提出的細部結構僅為舉例說明之用，並非對本發明欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些細部結構細節加以修飾或變化。

第1A圖係繪示依照本發明一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。如第1A圖所示，發光二極體裝置100包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、以及複數個柱狀體130。封裝膠體層120設置於發光二極體元件110之上，柱狀體130設置於封裝膠體層120上。柱狀體130由可透光材質形成。柱狀體130設置於封裝膠體層120 上，使得發光二極體裝置100的出光表面不再是二維平面，而具有立體的幾何結構，使發光二極體元件110放出之光線在封裝膠體層120內全反射的數量減少，也就是可增加光線自封裝膠體層120射出至發光二極體元件110的數量，進而有效增加發光二極體裝置100的發光效率。

第1B圖係繪示第1A圖所示之發光二極體裝置之局部示意圖。如第1B圖所示，發光二極體元件110發出的光線L行進經過封裝膠體層120及柱狀體130而射出進入空氣，光線L經過各個介面產生各種入射角度及折射角度。實施例中，封裝膠體層120的材質和柱狀體130的材質可以是相同或不同。

實施例中，封裝膠體層120具有第一折射率，柱狀體130具有第二折射率。一實施例中，當封裝膠體層120的材質和柱狀體130的材質相同時，第一折射率與第二折射率係為相同，則光線L與封裝膠體層120的表面120a具有之入射角度θ1和出射角度θ2係為相同。另一實施例中，如第1B圖所示，當封裝膠體層120的材質和柱狀體130的材質不同時，第一折射率與第二折射率係為不同，則光線L與封裝膠體層120的表面120a具有之入射角度θ1和出射角度θ2係為不同，且光線L經由柱狀體130的側壁射出進入空氣形成光線L1，光線L1與柱狀體130的側壁具有之角度θ3與光線L的出射角度θ2係為不同。如第1B圖所示，當發光二極體元件110發出的光線L行進至封裝膠體層120的表面120a，即使光線L與表面120a具有之入射角度θ1大於臨界角，光線L仍然可以經由柱狀 體130的側壁射出而形成光線L1。光線L1由柱狀體130的側壁射出改變了整個發光二極體裝置100的發光場型，進而加大發光二極體裝置100的出光視角，提高發光二極體裝置100的出光效率。相較於未設置柱狀體時，本實施例中，柱狀體130設置於封裝膠體層120上，發光二極體裝置100的出光效率可增加約10-15%。

實施例中，封裝膠體層120之第一折射率係大於或等於柱狀體130之第二折射率。第一折射率係大於或等於第二折射率，有利於光線有效地從柱狀體130射出。另一實施例中，柱狀體130具有梯度折射率，此梯度折射率自鄰近封裝膠體層120向遠離封裝膠體層120的方向遞減。

如第1A圖所示，實施例中，發光二極體裝置100更可包括複數個螢光粉粒子150分佈於封裝膠體層120內。

如第1A圖所示，實施例中，柱狀體130係規則地間隔設置於封裝膠體層120上。另一實施例中，柱狀體130亦可以不規則地(未繪示)間隔設置於封裝膠體層120上。實施例中，柱狀體130例如是圓形柱狀體、橢圓形柱狀體或多邊形柱狀體。由於柱狀體130間隔設置於封裝膠體層120上，使得光線L從柱狀體130的側壁射出而不會被鄰近之柱狀體130的側壁阻擋而反射回封裝膠體層120或柱狀體130內，因此光線L可以有效地向出光方向射出，而能夠提高發光二極體裝置100的出光效率。

如第1A圖所示，實施例中，柱狀體130之寬度D例如是1至500微米(μm)之間，柱狀體130之高度H例如是10至500微米之間。然柱狀體130之寬度、高度、形狀、 及彼此間隔的距離亦視應用狀況作適當選擇，例如可搭配不同的出光條件進行調整，且藉由光學模擬軟體計算以進行優化，並不以前述列舉條件為限。

第2圖係繪示第1B圖所示之發光二極體裝置之局部放大圖。如第2圖所示，封裝膠體層120上的局部表面120b位於間隔設置的柱狀體130之間，局部表面120b上無設置柱狀體。因為局部表面120b上沒有設置柱狀體之故，局部表面120b便為封裝膠體層120與空氣的介面，當發光二極體元件發出的光線L在封裝膠體層120中行進至局部表面120b時，若光線L與局部表面120b具有之角度θ大於臨界角，則光線L會在到達局部表面120b發生全反射而形成全反射光線L2反射回封裝膠體層120內。

第3A~3B圖係繪示依照本發明一實施例之一種發光二極體裝置之柱狀體之局部示意圖。請參照第3A圖，柱狀體130之截面積係自鄰近封裝膠體層120向遠離封裝膠體層120的方向遞減。舉例來說，如第3A圖所示，柱狀體130具有平行於封裝膠體層120之表面120a的截面，例如是沿剖面線A-A’形成的截面及沿剖面線B-B’形成的截面，其中沿剖面線A-A’形成的截面之截面積大於及沿剖面線B-B’形成的截面之截面積。請參照第3B圖，柱狀體130之截面積係自鄰近封裝膠體層120向遠離封裝膠體層120的方向增加。舉例來說，如第3B圖所示，沿剖面線A-A’形成的截面之截面積小於及沿剖面線B-B’形成的截面之截面積。其中，當柱狀體130之截面積係自鄰近封裝膠體層120向遠離封裝膠體層120的方向遞減時，柱狀體 130的側壁之傾斜角度有利於光線L經由柱狀體130的側壁射出而不會發生全反射，因此能夠達到較佳的出光效率。

第4圖係繪示依照本發明更一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

如第4圖所示，發光二極體裝置200包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、複數個柱狀體130、以及包覆材料240。包覆材料240環繞各個柱狀體130周圍。

實施例中，封裝膠體層120具有第一折射率，柱狀體130具有第二折射率，包覆材料240具有第三折射率。第一折射率大於或等於第三折射率。第三折射率小於或大於第二折射率，也就是說，第三折射率不等於第二折射率。另一實施例中，包覆材料240具有梯度折射率，此梯度折射率自鄰近封裝膠體層120向遠離封裝膠體層120的方向遞減。

實施例中，發光二極體裝置200的製造方式例如是在封裝膠體層120表面上先形成包覆材料層，在包覆材料層中形成複數個孔洞，接著將柱狀體材料填入孔洞中而形成包覆材料240和複數個柱狀體130。此情況下，包覆材料240的材料和封裝膠體層120的材料可以相同或是不同，而包覆材料240的材料和柱狀體130的材料不同。

另一實施例中，發光二極體裝置200的製造方式例如是在封裝膠體層120表面上形成複數個孔洞，接著將柱狀 體材料填入孔洞中而形成包覆材料240和複數個柱狀體130。此情況下，包覆材料240事實上是由封裝膠體層120的一部份所形成，因此封裝膠體層120的材料和包覆材料240的材料是相同，而柱狀體130的材料與包覆材料240和封裝膠體層120的材料不同。

第5圖係繪示依照本發明又一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。實施例中與前述實施例相同之元件係沿用同樣的元件標號，且相同元件之相關說明請參考前述，在此不再贅述。

如第5圖所示，發光二極體裝置300包括發光二極體元件110、封裝膠體層120、複數個柱狀體130、以及複數個螢光粉粒子351。螢光粉粒子351設置於封裝膠體層120和柱狀體130之間。實施例中，發光二極體裝置300例如包括螢光體層350，螢光體層350設置於封裝膠體層120和柱狀體130之間，螢光粉粒子351分佈於螢光體層350內。實施例中，發光二極體裝置300例如是非接觸式螢光(remote phosphor)發光二極體顯示器。

據此，實施例之發光二極體裝置，藉由複數個柱狀體設置於封裝膠體層上，可減少發光二極體元件放出之光線在封裝膠體層全反射的數量，以達到提高發光二極體裝置的出光效率。並且，柱狀體間隔設置於封裝膠體層上，使得光線不會被鄰近之柱狀體的側壁阻擋而可以有效地向出光方向射出，而能夠提高發光二極體裝置的出光效率。此外，當柱狀體之截面積係自鄰近封裝膠體層向遠離封裝膠體層的方向遞減時，柱狀體的側壁之傾斜角度有利於光 線經由柱狀體的側壁射出而不會發生全反射，因此能夠達到較佳的出光效率。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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、200、300‧‧‧發光二極體裝置

110‧‧‧發光二極體元件

120、220‧‧‧封裝膠體層

120a‧‧‧表面

120b‧‧‧局部表面

130‧‧‧柱狀體

150、350‧‧‧螢光粉粒子

240‧‧‧包覆材料

A-A’、B-B’‧‧‧剖面線

D‧‧‧寬度

H‧‧‧高度

L、L1、L2‧‧‧光線

θ、θ1、θ2、θ3‧‧‧角度

第1A圖係繪示依照本發明一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。

第1B圖係繪示第1A圖所示之發光二極體裝置之局部示意圖。

第2圖係繪示第1B圖所示之發光二極體裝置之局部放大圖。

第3A~3B圖係繪示依照本發明一實施例之一種發光二極體裝置之柱狀體之局部示意圖。

第4圖係繪示依照本發明更一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。

第5圖係繪示依照本發明又一實施例之一種發光二極體裝置之示意圖。

100‧‧‧發光二極體裝置

110‧‧‧發光二極體元件

120‧‧‧封裝膠體層

130‧‧‧柱狀體

150‧‧‧螢光粉粒子

D‧‧‧寬度

H‧‧‧高度

Claims (11)

1. 一種發光二極體裝置，包括：一發光二極體元件；一封裝膠體層，設置於該發光二極體元件之上；以及複數個柱狀體，設置於該封裝膠體層上，該等柱狀體由可透光材質形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該封裝膠體層具有一第一折射率，該些柱狀體具有一第二折射率，該第一折射率係大於或等於該第二折射率。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該些柱狀體係規則或不規則地間隔設置於該封裝膠體層上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該些柱狀體係為圓形柱狀體、橢圓形柱狀體或多邊形柱狀體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該些柱狀體之截面積係自鄰近該封裝膠體層向遠離該封裝膠體層的方向遞減或增加。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，其中該些柱狀體之寬度係為1至500微米(μm)之間，該些柱狀體之高度係為10至500微米之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，更包括一包覆材料環繞各該些柱狀體周圍。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體裝置，其中該些柱狀體具有一第二折射率，該包覆材料具有一第 三折射率，該第三折射率係小於或大於該第二折射率。
9. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體裝置，其中該封裝膠體層具有一第一折射率，該包覆材料具有一第三折射率，該第一折射率係大於或等於該第三折射率。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，更包括複數個螢光粉粒子分佈於該封裝膠體層內。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體裝置，更包括複數個螢光粉粒子，設置於該封裝膠體層和該些柱狀體之間。