TWI499031B - 發光裝置 - Google Patents

Description

發光裝置

本發明有關於發光裝置，且特別是有關於具有發光二極體的發光裝置。

發光二極體具有體積小、驅動電壓低、反應速率快、耐震、壽命長、耗電量少、發熱量少等優勢。因此，發光二極體可配合日常生活中各種應用設備的薄型化發展趨勢。隨著近年來發光二極體之製作技術不斷地推陳出新，發光二極體已成為現代生活中非常普及且重要的光電元件之一。

有鑑於發光二極體的種種優勢，利用發光二極體來取代傳統的日光燈或鹵素燈等日常照明裝置，已成為未來照明設備的重要發展趨勢。

本發明一實施例提供一種發光裝置，包括：一透明基板；一線路層，配置於透明基板上；多個發光二極體晶片，配置於透明基板上，並電性連接線路層；以及一對向基板，配置於透明基板上，且發光二極體晶片與線路層係夾於透明基板與對向基板之間，其中對向基板之一朝向發光二極體晶片的第一表面上並未配置任何線路層。

以下將詳細說明本發明實施例之製作與使用方式。然應注意的是，本發明提供許多可供應用的發明概念，其可以多種特定型式實施。文中所舉例討論之特定實施例僅為製造與使用本發明之特定方式，非用以限制本發明之範圍。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層之情形。在圖式中，實施例之形狀或是厚度可擴大，以簡化或是方便標示。再者，圖中未繪示或描述之元件，為所屬技術領域中具有通常知識者所知的形式。

本發明係將多個未經封裝的發光二極體晶片夾於透明基板與對向基板之間而構成一三明治型的發光裝置，發光二極體晶片所發出的光線可穿過透明基板而作為照明或廣告指示之用。

第1圖繪示本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。請參照第1圖，本實施例之發光裝置100包括一透明基板110、一線路層120、多個發光二極體晶片130、以及一對向基板140，透明基板110的材質例如為玻璃、或高分子材料，其中高分子材料例如為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、矽膠(Silicon)、或環氧樹脂(epoxy)。

線路層120與發光二極體晶片130配置於透明基板110上，且發光二極體晶片130電性連接線路層120。線路層120的材質例如為金屬材料或是透明導電材料，其中透明導電材料例如為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、或銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)。

對向基板140配置於透明基板110上，且發光二極體晶片130與線路層120係夾於透明基板110與對向基板140之間。對向基板140可為一透明基板、一半透明基板、或是一不透明基板。透明基板110與對向基板140可為軟板或是硬板。透明基板110的材質可相同或不同於對向基板140的材質。

值得注意的是，本實施例的發光裝置100係採用未經封裝的發光二極體晶片130(厚度約為100微米)作為光源。相較於習知的發光二極體封裝結構(厚度約大於1釐米)，未經封裝的發光二極體晶片130具有成本低且厚度小的特點，故可大幅降低發光裝置100的製作成本，且厚度小的發光二極體晶片130適於夾在透明基板110與對向基板140之間。可將發光裝置100(之對向基板140)貼附至其它物件(如天花板、或牆面)上以作為照明或廣告指示之用。

此外，發光二極體晶片130體積很小又絕大部分為透明結構(半導體層為透明結構，而電極為不透明結構)，且線路層120的線路很細且可採用透明導電材料製成。因此，當採用透明基板作為對向基板140時，發光裝置100大致上可視為一透明板(或透明膜片)，其可作為窗戶、裝飾牆、或是貼附於窗戶或裝飾牆上，此時，由發光裝置100的相對兩側皆可看到發光二極體晶片130所發出的光線。

對向基板140具有一朝向發光二極體晶片130的第一表面142以及一相對於第一表面142的第二表面144，且第一表面142上並未配置任何線路層。也就是說，在透明基板110與對向基板140所夾出的腔體C中，線路層120只形成在透明基板110上，而不形成在對向基板140上。在一實施例中，對向基板140之整體上並未配置任何線路層，亦即，對向基板140的第一表面142與第二表面144上皆未配置任何線路層，因此在製造時不需要精細對準兩面基板，易於大量製造。

在本實施例中，發光二極體晶片130為平面型發光二極體晶片(plane light emitting diode)，各發光二極體晶片130具有一第一電極132與一第二電極134，且各發光二極體晶片130係以覆晶接合的方式使第一電極132與第二電極134電性連接至線路層120。

詳細而言，當線路層120、第一電極132與第二電極134的材質皆為金屬材料時，可使第一電極132與第二電極134皆與線路層120共晶接合(eutectic bonding)。

第2圖繪示本發明另一實施例之發光裝置的剖面圖。請參照第2圖，在另一實施例中，當線路層120的材質為銦錫氧化物、或銦鋅氧化物等透明導電材料時，可在電極(亦即，第一電極132與第二電極134)與線路層120之間形成一導電層150，以電性連接電極與線路層120。導電層150的材質例如為銀膠或是其他適合的導電材料。

請參照第1圖與第2圖，可選擇性地在發光二極體晶片130與透明基板110之間形成一黏著層160，以將發光二極體晶片130固著於透明基板110上。黏著層160的材質例如為透明絕緣膠(例如矽膠或環氧樹脂(epoxy))。在一實施例中，透明絕緣膠可摻雜有一螢光粉材料(未繪示)，以使發光裝置100可發出特定顏色的光線。

腔體C內可選擇性地呈真空狀態(如第1圖所示)、或者是填充有一填充材料F(如第2圖所示)，其中填充材料F包括氮氣、惰性氣體、透明膠體、或是其他適於填充於腔體C中且不影響線路層120與發光二極體晶片130運作的材料，其中透明膠體可選擇性地摻雜有一螢光粉材料。

第3圖繪示第1圖之發光二極體晶片的剖面圖。請參照第3圖，詳細而言，本實施例之發光二極體晶片130包括一第一型半導體層136、一第二型半導體層138、一發光層L、第一電極132以及第二電極134。在一實施例中，發光二極體晶片130可選擇性地更包括一透明保護層P。

發光層L係夾於第一型半導體層136與第二型半導體層138之間，而透明保護層P係覆蓋第一型半導體層136與第二型半導體層138。第一電極132配置於透明保護層P上並貫穿透明保護層P而連接第一型半導體層136。第二電極134配置於透明保護層P上並貫穿透明保護層P而連接第二型半導體層138。

透明保護層P的材質可為透明絕緣材料，其可保護其下的第一型半導體層136與第二型半導體層138免於受到外界環境的汙染或是後續製程的損壞，進而提昇發光二極體晶片130的可靠度與使用壽命。此外，透明保護層P之一朝向遠離第一型半導體層136與第二型半導體層138的表面P1可為一經粗化處理過的粗糙表面，以利於發光層L所發出的光由透明保護層P出光，進而提昇發光二極體晶片130的整體發光效率。

在一實施例中，發光二極體晶片130可選擇性地更包括一透明電極E。透明電極E可配置於第一型半導體層136上，且第一電極132可配置於透明電極E上以電性連接透明電極E。透明電極E可大面積地覆蓋第一型半導體層136，以將輸入第一電極132的電流均勻地分散入第一型半導體層136中並均勻地通過發光層L，進而提升發光二極體晶片130的發光效率。透明電極E的材質例如為銦錫氧化物、或銦鋅氧化物。

在一實施例中，發光二極體晶片130可選擇性地更包括一透明絕緣基底S，且第二型半導體層138、發光層L、與第一型半導體層136係依序形成於透明絕緣基底S上。透明絕緣基底S的材質例如為藍寶石。

第4圖繪示本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。請參照第4圖，本實施例之發光裝置400相似於第1圖之發光裝置100，兩者的主要差異之處在於發光裝置400的發光二極體晶片130係以打線接合的方式與線路層120電性連接。

詳細而言，發光裝置400更包括多條銲線410a、410b，且發光二極體晶片130的第一電極132與第二電極134分別經由銲線410a、410b連接至線路層120。在本實施例中，亦可選擇性地在發光二極體晶片130與透明基板110之間形成黏著層160，並可於黏著層160中摻雜螢光粉材料(未繪示)。

在一實施例中，可在透明基板110上選擇性地配置一控制晶片420，控制晶片420可電性連接至線路層120，並經由線路層120輸出一控制訊號至發光二極體晶片130，以控制發光二極體晶片130。

第5圖繪示本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。請參照第5圖，本實施例之發光裝置500相似於第1圖之發光裝置100，兩者的主要差異之處在於發光裝置500的發光二極體晶片130為垂直型發光二極體晶片。

在本實施例中，發光二極體晶片130的第一電極132係經由一條銲線510連接至線路層120，並可選擇性地在第二電極134與線路層120之間配置一導電膠520(例如銀膠)作為黏著層，以電性連接第二電極134與線路層120。

在一實施例中，線路層120可為一複合線路層，線路層120包括彼此相連的一透明導電部120a與一金屬導電部120b，透明導電部120a的材質可為透明導電材料(如銦錫氧化物、或銦鋅氧化物)，金屬導電部120b的材質可為金屬。第二電極134可經由導電膠520與透明導電部120a電性連接，而第一電極132可經由銲線510與金屬導電部120b電性連接。

在一實施例中，可在對向基板140的第二表面144上選擇性地配置一黏著層530，以利於將發光裝置500貼附至其他物件(未繪示)的表面，其他物件例如為窗戶、牆壁、或天花板。

綜上所述，本發明係將多個發光二極體晶片夾於透明基板與對向基板之間，以使發光二極體晶片所發出的光線可穿過透明基板而作為照明或廣告指示之用。此外，可採用透明基板作為發光裝置的對向基板，以使發光裝置大致上呈透明板狀結構(或透明膜片狀結構)，其可作為窗戶、裝飾牆、或是貼附於窗戶或裝飾牆上，並依照使用需求點亮發光二極體晶片。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何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，當可做些許的更動與潤飾，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、400、500．．．發光裝置

110．．．透明基板

120．．．線路層

120a．．．透明導電部

120b．．．金屬導電部

130．．．發光二極體晶片

132．．．第一電極

134．．．第二電極

136．．．第一型半導體層

138．．．第二型半導體層

140．．．對向基板

142．．．第一表面

144．．．第二表面

150．．．導電層

160．．．黏著層

410a、410b、510．．．銲線

420．．．控制晶片

520．．．導電膠

530．．．黏著層

C．．．腔體

E．．．透明電極

F．．．填充材料

L．．．發光層

P．．．透明保護層

P1．．．表面

S．．．透明絕緣基底

第1圖繪示本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。

第2圖繪示本發明另一實施例之發光裝置的剖面圖。

第3圖繪示第1圖之發光二極體晶片的剖面圖。

第4圖繪示本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。

第5圖繪示本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。

100．．．發光裝置

110．．．透明基板

120．．．線路層

130．．．發光二極體晶片

132．．．第一電極

134．．．第二電極

140．．．對向基板

142．．．第一表面

144．．．第二表面

160．．．黏著層

C．．．腔體

Claims (17)

1. 一種發光裝置，包括：一透明基板；一線路層，配置於該透明基板之上表面上；多個發光二極體晶片，配置於該透明基板上，並電性連接該線路層；以及一對向基板，配置於該透明基板上，且該些發光二極體晶片與該線路層係夾於該透明基板與該對向基板之間，其中該對向基板之一朝向該些發光二極體晶片的第一表面上並未配置任何線路層，其中該對向基板係為另一透明基板，使由該發光裝置的相對兩側皆可看到該些發光二極體晶片發出的光線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該線路層的材質包括金屬材料或透明導電材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中各該發光二極體晶片具有一第一電極與一第二電極，且各該發光二極體晶片係以覆晶接合的方式使該第一電極與該第二電極電性連接至該線路層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中各該發光二極體晶片具有一第一電極與一第二電極，且該發光裝置更包括多條銲線，其中該第一電極與該第二電極分別經由該些銲線連接至該線路層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中各該發光二極體晶片具有一第一電極與一第二電極，且該第一電極係經由一條銲線連接至該線路層，該第二電極係配置 於該線路層上，以使該第一電極與該第二電極分別電性連接至該線路層。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括：一黏著層，配置於該些發光二極體晶片與該透明基板之間，以使該些發光二極體晶片固著於該透明基板上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中該黏著層的材質包括透明絕緣膠。
8. 如申請專利範圍第7項所述之發光裝置，更包括：一螢光粉材料，摻雜於該透明絕緣膠中。
9. 如申請專利範圍第6項所述之發光裝置，其中該黏著層的材質包括導電膠。
10. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中各該發光二極體晶片包括：一第一型半導體層；一第二型半導體層；一發光層，夾於該第一型半導體層與該第二型半導體層之間；一透明保護層，覆蓋該第一型半導體層與該第二型半導體層；一第一電極，配置於該透明保護層上並貫穿該透明保護層而連接該第一型半導體層；以及一第二電極，配置於該透明保護層上並貫穿該透明保護層而連接該第二型半導體層。
11. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明基板為軟板。
12. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該透明基板與該對向基板皆為硬板。
13. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括：一控制晶片，配置於該透明基板上，並電性連接該線路層。
14. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該些發光二極體晶片與該線路層係位於一由該透明基板與該對向基板所夾出的腔體中，且該發光裝置更包括：一填充材料，填充於該腔體中，其中該填充材料包括氮氣、惰性氣體、或透明膠體。
15. 如申請專利範圍第14項所述之發光裝置，其中該透明膠體係摻雜有一螢光粉材料。
16. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該些發光二極體晶片與該線路層係位於一由該透明基板與該對向基板所夾出的腔體中，且該腔體內呈真空狀態。
17. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包括：一黏著層，配置於該對向基板之一相對於該第一表面的第二表面上。