专利名称：混光层和混光方法
技术领域：
本发明涉及一种混光装置，特别涉及一种混光层和混光方法。
一种现有的发光二极管组件揭示于台湾专利公告号383508、标题为「发光装置及显示装置」的专利说明书内。该现有的发光二极管组件包含发光二极管芯片、荧光体及环氧树脂，其利用发光二极管芯片所发出的光波长而激发出荧光层内所含的YAG荧光体的光波长，且经混合两种光波长后而产生白光。然上述现有方式的混光效果是在两种不同的光波长射出于荧光层表面时发生，故其混光效果较差，光消耗也大。
另外，上述的荧光层是由YAG荧光体与环氧树脂混合后，覆盖至发光二极管芯片上，再经加温烘烤使其荧光层成型。然而，当加温烘烤YAG荧光体时，因比重差异而易产生荧光层物体沉积，使荧光层密度上升且降低整体的均匀度。该结果有碍于发光二极管芯片所发出的光源，且使YAG荧光体无法完全吸收发光二极管芯片所发出的光波长，而降低发光效率。而且，发光二极管芯片所发出的光波长与YAG荧光体吸收部分发光二极管芯片所发出的光波长后而释放的另一波长，因荧光层密度不均，而无法充分达到混合，以致较不易达到光均匀的效果。
图1为上述现有的发光装置，包含一置于晶杯12上的发光芯片11，覆盖于发光芯片11的荧光层15，一电极13，连接发光芯片11及电极13和晶杯12的焊线14，及一透明包覆体16。图2为图1的发光芯片11及荧光层15的放大示意图。
图3为上述现有发光装置的荧光层15的示意图。该荧光层15是由荧光体31及混合于荧光体31间隙的环氧树脂32，经加温固化而成。图4显示上述现有发光装置的混光原理，发光芯片11利用荧光体31间隙的环氧树脂32透发出的光波长B，及被荧光体31所吸收的部分光波长B1进而激发出的另一光波长Y。上述两种波长B和Y于射出发光二极管的表面时利用两波长发射角度交错，形成另一光波长W。然因荧光体31与环氧树脂32比重的差异，经加温后，环氧树脂32的浓度下降且产生沉淀，而造成荧光层15所含的荧光体31的均匀度不良的情形。而且，上述现有的混光方式是在发光二极管射出表面(或荧光层15表面)才产生混光。但如此一来，便会有许多的光波长在未及时混合前即行消散，因此造成光消耗过大。
图5为现有发光装置的波长及发光强度的对应图。由图中可发现，虽现有的混光方法可产生所须的光波长，然其效果并不佳，且光亮度也偏低。
为实现上述的目的，本发明以加工方式使混光层内的各组成物的微粒产生相间的排列，致使该混光层于吸收所供给的光波长后，能使荧光体微粒受激发而产生另一光波长，而该两种不同的光波长会于混光层内达到充分的光扩散、光转换及光混合，且于混光后产生高均匀性、高亮度且光色恒定的光源。
本发明的混光层及其混光方法，至少可产生下列优点1.利用本发明的混光层的散射体微粒(如石英、玻璃或其它高分子透光性材料)可使荧光体微粒依比重特性予以混合，其相对密度将降低。且该散射体微粒因具有良好的透光性质，故能使混光层内各光波长充分射出，降低光消耗，改变方向且充分混合，不受荧光体微粒密度的影响，混光效果良好。
2.通过散射体微粒的散射，可使不同层面的荧光体微粒充分受到光源的激发，而产生另一波长的光源。
利用本发明的混光层的扩散体微粒(如钛氧钡、氧化钛、氧化硅)，可使所发的光波长及受激发的荧光体微粒的光波长产生充分的光混合，降低无谓的光消耗。且通过无数次的循环混合，即能产生高均匀性、高亮度且光色恒定的光源。
图号说明10 现有发光二极管11 发光芯片12 晶杯 13 电极14 焊线 15 荧光层16 透明包覆体31 荧光体32 环氧树脂61 混光层62 发光二极管芯片63 晶杯 64 散射体微粒65 荧光体微粒66 扩散体微粒具体实施方式
请参阅图6，本发明的混光层61的一个实施例是设于晶杯63内，可经由与树脂混合覆盖或涂布的方式而包覆发光二极管芯片62，其目的在于使该混光层61能完全吸收发光二极管芯片62所发射的光源。该混光层61由散射体微粒64、荧光体微粒65及扩散体微粒66所组成，该散射体微粒64可由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所构成，该荧光体微粒65可选用荧光体微粒，该扩散体微粒66可由钛氧钡、氧化钛、氧化硅所构成。经由加温烘烤或UV紫外线照射过程后，该散射体微粒64、荧光体微粒65及扩散体微粒66将可使用重力沉降法、远心沉降法、贯性力法、加压法、凝结法而形成微粒相间的特殊排列。
请参阅图7，该发光二极管芯片62所发出的部分光波长能通过该散射体微粒64而改变光方向，且该荧光体微粒65可吸收散射体微粒64与扩散体微粒66所释放该发光二极管芯片62所发出的部分光波长而产生另一不同波长的光。该扩散体微粒66用于混合上述两种不同波长的光。由于该散射体微粒64、荧光体微粒65及扩散体微粒66呈现微粒相间的特殊排列，因此混光层的荧光体微粒65均可达到饱和吸收且再予以释放另一波长光源的功能。经由该散射体微粒64、荧光体微粒65及扩散体微粒66间不断吸收与释放而达成的混光效果，可于混光后产生高均匀性、高亮度且光色恒定的光源(箭头代表光的行进方向)。
图8为本发明的混光方法的流程图。在步骤81，发光二极管经电流激发产生光源。在步骤82，当该发光二极管芯片62的光波长射入该混光层61后，会经由该混光层61内的散射体微粒64充分射出光源并改变光方向。在步骤83，荧光体微粒65吸收散射体微粒64和扩散体微粒66所射出的部分光源，并激发出另一波长的光。在步骤84，扩散体微粒66对荧光体微粒65与散射体微粒64所产生的光波长进行混合。在步骤85，各微粒(散射体微粒64、荧光体微粒65、扩散体微粒66)特性通过排列微粒间相互光吸收与光释放，形成混光层61内同时产生光散射、光转换、光混合不断重复无数次，故能产生高均匀性、高亮度且光色恒定的光源。
图9为本发明的光扩散、光转换及光混合的原理示意图。首先，由发光二极管芯片62将光射入混光层内。其次进行第一次混光，即部分光波长射入具有透光性的散射体微粒64后，由散射体微粒64将光波长分别散射出至扩散体微粒66及荧光体微粒65；部分光波长射入扩散体微粒66，该扩散体微粒66会将部分光波长分别散射出至散射体微粒64及荧光体微粒65；及部分光波长射入荧光体微粒65，该荧光体微粒65受激发后产生另一波长的光源，且荧光体微粒65会将部分光波长分别散射出至散射体微粒64及扩散体微粒66。之后依此类推，并进行第二次，第三次等等的混光。且各波长的光经由混光层中各微粒排列的方式，同时混合两种不同波长的光，以产生光扩散、光转换、光混合，及经由各体微粒间不断吸收与释放达成视觉混光效果。
图10为本发明的发光装置的波长及发光强度的对应图。由图中可发现，本发明的发光效果远优于现有的发光装置，且本发明的发光强度也优于现有的发光装置。
本发明的发光二极管的混光层，可经由涂布法、印刷法、SPIN、电气泳动法、蒸着法、光粘着法、增感纸法形成，且可利用沉降法、远心沉降法、贯性力法、加压法或凝结法以覆盖的方式而包覆该发光二极管芯片，也可利用涂布、溅镀、镀膜或蒸镀的方式而包覆该发光二极管芯片，而且，也可混光层和该发光二极管芯片保持一段距离，且以反射的方式吸收该发光二极管的芯片所发射的光源，本发明对此未作任何的限制。此外，本发明的混光层的散射体微粒、荧光体微粒和扩散体微粒的比例可依所需的输出波长光源而予以动态调整，但一般而言，该散射体微粒64以10～70％、荧光体微粒65以10～65％和扩散体微粒66以15～60％的比例为较佳。另外，本发明并不限制使用于发光二极管，也可将本发明的原理应用于电激发光片(EL slice)或其它领域，本发明对此未作任何的限制。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种混光层，用于吸收一发光源，其特征在于，包含散射体微粒，具有透光性，用于散射该发光源所发射的光；荧光体微粒，于吸收该发光源所发出的光后，会受激发而产生另一不同波长的光源；及扩散体微粒，用于混合该散射体微粒散射的光源及该荧光体微粒受激发而产生的光源；其中该荧光体微粒、扩散体微粒及散射体微粒形成微粒相间的排列。
2.如权利要求1所述的混光层，其特征在于该荧光体微粒、扩散体微粒及散射体微粒可使用印刷法、涂布法、SPIN、电气泳动法、蒸着法、增感纸法、重力沉降法、远心沉降法、贯性力法、加压法、凝结法、蒸镀、镀膜或溅镀而形成微粒相间的特殊排列。
3.如权利要求1所述的混光层，其特征在于该散射体微粒由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所构成。
4.如权利要求1所述的混光层，其特征在于该扩散体微粒是钛氧钡、氧化钛、氧化硅的任一种或其共同组成的。
5.如权利要求1所述的混光层，其特征在于该荧光体微粒系为无机荧光体所组成。
6.如权利要求1所述的混光层，其特征在于以重力沉降法、远心沉降法、贯性力法、加压法或凝结法而形成以覆盖的方式而包覆该发光源。
7.如权利要求1所述的混光层，其特征在于以涂布、印刷的方式而包覆该发光源。
8.如权利要求1所述的混光层，其特征在于以蒸镀、镀膜或溅镀的方式而包覆该发光源。
9.如权利要求1所述的混光层，其特征在于其和该发光源保持一段距离，且混光层以反射的方式吸收该发光源所发射的光。
10.如权利要求1所述的混光层，其特征在于该散射体微粒的比例约为10～70％、扩散体微粒的比例约为15～60％、荧光体微粒的比例约为10～65％。
11.一种发光二极管，包含一芯片、晶杯、电极及透明包覆体，其特征在于包含一用于吸收该芯片所发射光源的混光层，该混光层包含用于散射该芯片所发射光源的散射体微粒、用于吸收该芯片所发出光源后再受激发而产生另一不同波长光源的荧光体微粒、及用于混合该散射体微粒散射的光源及该荧光体微粒受激发而产生光源的扩散体微粒；其中该荧光体微粒、扩散体微粒及散射体微粒形成微粒相间的排列。
12.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于该混光层以重力沉降法、远心沉降法、贯性力法、加压法或凝结法而形成以覆盖的方式而包覆该发光二极管芯片。
13.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于该混光层以涂布法、印刷法的方式而包覆该发光二极管芯片。
14.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于该混光层以蒸镀、镀膜或溅镀的方式而包覆该发光二极管芯片。
15.如权利要求11所述的发光二极管，其特征在于该混光层和该发光二极管芯片保持一段距离，且混光层以反射的方式吸收该发光二极管的芯片所发射的光源。
16.一种混光方法，其特征在于，包含下列步骤提供一包含散射体微粒、荧光体微粒及扩散体微粒的混光层，且以该混光层吸收一发光源所发射的光；利用该散射体微粒散射该发光源的光并改变光方向；利用该荧光体微粒吸收该散射体微粒和扩散体微粒的射出光源，且进一步激发出另一波长的光源；及利用该散射体微粒散射的光源与该荧光体微粒受激发的另一波长光源于该扩散体微粒内进行混光。
17.如权利要求16所述的混光方法，其特征在于该荧光体微粒、光扩散体微粒及散射体微粒于混合时通过印刷法、涂布法、SPIN、电气泳动法、蒸着法、增感纸法、重力沉降法、远心沉降法、贯性力法、加压法、凝结法、蒸镀、镀膜或溅镀而形成微粒相间的排列。
18.如权利要求16所述的混光方法，其特征在于该荧光体微粒、扩散体微粒及散射体微粒所形成的排列组合，取决于所使用的重力、贯性、加压及凝结的差异。
19.如权利要求16所述的混光方法，其特征在于该散射体微粒由石英、玻璃或其它高分子透光性材料所构成。
20.如权利要求16所述的混光方法，其特征在于该扩散体微粒为钛氧钡、氧化钛、氧化硅的任一种或其共同组成的。
21.如权利要求16所述的混光方法，其特征在于该荧光体微粒为无机荧光体所组成。
22.如权利要求16所述的混光方法，其特征在于该散射体微粒的比例约为10～70％、扩散体微粒的比例约为15～60％、荧光体微粒的比例约为10～65％。
全文摘要
本发明公开了一种混光层和混光方法，其是在制作混光装置时，以加工方式使其中的混光层内的各组成物的微粒产生相间的排列，致使该混光层于吸收发光源所供给的光波长后，能使荧光体微粒受激发而产生另一光波长，而该两种不同的光波长会于混光层内达到充分的光扩散、光转换及光混合，且于混光后产生高均匀性、高亮度且光色恒定的光源。
文档编号H01L33/00GK1477721SQ0212989
公开日2004年2月25日 申请日期2002年8月20日 优先权日2002年8月20日
发明者何文志 申请人:何文志