发光元件结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发光元件结构。其包含：发光单元，用于发出光线；封装单元，用于包覆该发光单元；透明导光结构，设置于该封装单元上；以及第一周期性次波长微结构，形成于该透明导光结构上，其中该第一周期性次波长微结构的多数孔形成周期性图案，且该第一周期性次波长微结构的相邻两孔中心的间的距离小于λ/n，λ表示该发光单元发出的光线通过该封装单元后的波长，n表示该第一周期性次波长微结构的折射率。通过以上方式，本实用新型利用透明导光结构及周期性次波长微结构减少发光单元发出的光线被全反射的机会，增加发光元件结构的光取出效率，透明导光结构还可增加发光元件结构的光发散角度，以进一步改善发光元件结构的照明效率。
【专利说明】发光元件结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发光元件结构，特别是涉及一种可增加光取出率及光发散角的发光元件结构。
【背景技术】
[0002]由于发光二极体(light emitting device, LED)具有寿命长、体积小及耗电量低等优点，发光二极体已被广泛地应用于各种照明装置及显示装置中。一般而言，发光二极体的结构通常包含发光单元以及封装单元。发光单元的发光二极体晶粒用于发出光线。封装单元用于包覆发光单元，且封装单元通常包含波长转换粒子，用于转换发光单元发出光线的波长。
[0003]然而，在现有的发光二极体中，封装单元的折射率和空气折射率之间的差异较大，进而使得发光单元发出的部分光线被封装单元及空气之间的介面全反射，因而使得现有的发光二极体的光取出率较差。再者现有的发光二极体的光发散角较小，进而降低发光二极体的照明效率。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提供一种可增加光取出率及光发散角的发光元件结构，以解决现有技术的问题。
[0005]为解决以上技术问题，本实用新型的发光元件结构包含:发光单元，用于发出光线；封装单元，用于包覆该发光单元；透明导光结构，设置于该封装单元上；以及第一周期性次波长微结构，形成于该透明导光结构上，其中该第一周期性次波长微结构的多数孔形成周期性图案，且该第一周期性次波长微结构的相邻两孔中心之间的距离小于λ/η，λ表示该发光单元发出的光线通过该封装单元后的波长，η表示该第一周期性次波长微结构的折射率。
[0006]其中，该封装单元包含封装胶体，以及多数个波长转换粒子，分散于该封装胶体中，用于转换该发光单元发出光线的波长。
[0007]其中,该多数个波长转换粒子为荧光粉。
[0008]其中，该多数个波长转换粒子为量子点。
[0009]其中，该第一周期性次波长微结构在该透明导光结构的上表面以蚀刻或沉积方式所形成。
[0010]其中，该发光元件结构另包含第二周期性次波长微结构，形成于该透明导光结构及该封装单元之间，其中该第二周期性次波长微结构的多数孔形成周期性图案，且该第二周期性次波长微结构的相邻两孔中心之间的距离小于λ/m，λ表示该发光单元发出的光线通过该封装单元后的波长，m表示该第二周期性次波长微结构的折射率。
[0011]其中，该第二周期性次波长微结构在该透明导光结构的下表面以蚀刻或沉积方式所形成。
[0012]其中，该发光单元为发光二极体晶粒。
[0013]通过上述方案，本实用新型的有益效果是:区别于现有技术，本实用新型的发光元件结构利用透明导光结构及周期性次波长微结构减少发光单元发出的光线被全反射的机会，以增加发光元件结构的光取出效率。再者，本实用新型的发光元件结构的透明导光结构可增加发光元件结构的光发散角度，以进一步改善发光元件结构的照明效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型发光元件结构的第一实施例的示意图；
[0015]图2是本实用新型第一周期性次波长微结构的示意图；
[0016]图3是本实用新型发光元件结构的第二实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0017]请参考图1，图1是本实用新型发光元件结构的第一实施例的示意图。如图1所示，本实用新型的发光元件结构100包含发光单元110，封装单元120，透明导光结构130以及第一周期性次波长微结构140。发光单元110用于发出光线，在本实用新型的实施例中，发光单元110为发光二极体晶粒，但本实用新型不以此为限。封装单元120用于包覆发光单元110，以提供保护。透明导光结构130设置于封装单元120上，一般而言，透明导光结构130的材质可以是玻璃、硅或其他适当材质，且透明导光结构130的折射率约1.5，介于封装单元120的折射率(约1.6)及空气的折射率(约I)之间，由于透明导光结构130的折射率接近封装单元120的折射率，因此当发光单元110发出的光线经由封装单元120到达透明导光结构130时，光线被透明导光结构130及封装单元120之间的介面Fl全反射的机会较少，进而增加发光元件结构100的光取出率。再者，透明导光结构130还可以进一步增加发光元件结构100的光发散角度。
[0018]第一周期性次波长微结构140形成于透明导光结构130上。在本实用新型的实施例中，第一周期性次波长微结构140在透明导光结构130的上表面以蚀刻方式所形成，但在本实用新型的其他实施例中，第一周期性次波长微结构140也可以在透明导光结构130的上表面以沉积或其他适当加工方式(例如激光加工)所形成。由于第一周期性次波长微结构140的多数孔142填满空气，第一周期性次波长微结构140包含玻璃及空气两种材质，因此第一周期性次波长微结构140的折射率介于透明导光结构130的折射率及空气的折射率之间，也就是说，第一周期性次波长微结构140的折射率介于I及1.5之间。由于第一周期性次波长微结构140的折射率介于透明导光结构130的折射率及空气的折射率之间，光线经由透明导光结构130及第一周期性次波长微结构140到达空气时的折射率是渐变的，因此当发光单元110发出的光线经由透明导光结构130到达第一周期性次波长微结构140时，光线被第一周期性次波长微结构140及透明导光结构130之间的介面F2全反射的机会较少。相似地，当发光单元110发出的光线经由第一周期性次波长微结构140到达空气时，光线被空气及第一周期性次波长微结构140之间的介面F3全反射的机会也会较少，因此第一周期性次波长微结构140可以进一步增加发光元件结构100的光取出率。
[0019]请参考图2，图2是本实用新型第一周期性次波长微结构的示意图。如图2所示，第一周期性次波长微结构140的多数孔142形成周期性图案，且第一周期性次波长微结构142的相邻两孔中心之间的距离d小于λ /η, λ表示发光单元110发出的光线通过封装单元120后的波长，η表示第一周期性次波长微结构140的折射率，如此可以避免光线通过第一周期性次波长微结构140时产生干涉或绕射。另一方面，在第一周期性次波长微结构140的多数孔142形成的周期性图案中，相邻两孔中心之间的距离不一定是固定值，其也可以是规则性变化。
[0020]另外，在上述实施例中，封装单元120包含封装胶体122以及多数个波长转换粒子124分散于封装胶体122中。多数个波长转换粒子124用于转换发光单元110发出光线的波长。举例来说，多数个波长转换粒子124可以是荧光粉或量子点，且可以视设计需求将发光单元110发出光线的波长转换为预定波长。但在本实用新型的其他实施例中，封装单元120不一定要包含波长转换粒子124，封装单元120也可以只包含封装胶体122用于保护发光单元110，如此发光元件结构100发出光线的波长等于发光单元110发出光线的波长。
[0021]请参考图3，图3是本实用新型发光元件结构的第二实施例的示意图。如图3所示，本实用新型的发光元件结构100’除了包含发光单元110，封装单元120，透明导光结构130以及第一周期性次波长微结构140之外，发光元件结构100’另包含第二周期性次波长微结构150，其形成于透明导光结构130及封装单元120之间。在本实用新型的实施例中，第二周期性次波长微结构150在透明导光结构130的下表面以蚀刻方式所形成，但在本实用新型的其他实施例中，第二周期性次波长微结构150也可以在透明导光结构130的下表面以沉积或其他适当加工方式(例如激光加工)所形成。由于第二周期性次波长微结构150的多数孔152被封装单元120填满，因此第二周期性次波长微结构150的折射率介于透明导光结构130的折射率及封装单元120的折射率之间，也就是说，第二周期性次波长微结构150的折射率是介于1.5及1.6之间。
[0022]依据上述配置，由于第二周期性次波长微结构150的折射率介于透明导光结构130的折射率及封装单元120的折射率之间，光线经过封装单元120、第二周期性次波长微结构150及透明导光结构130时的折射率是渐变的，因此当发光单元110发出的光线经由封装单元120到达第二周期性次波长微结构150时，光线被第二周期性次波长微结构150及封装单元120的间的介面F4全反射的机会较少。相似地，当发光单元110发出的光线经由第二周期性次波长微结构150到达透明导光结构130时，光线被透明导光结构130及第二周期性次波长微结构150的间的介面F5全反射的机会也会较少，因此第二周期性次波长微结构150可以减少透明导光结构130及封装单元120之间光线被全反射的机会，以进一步增加发光元件结构100’的光取出率。
[0023]再者，相似于第一周期性次波长微结构140，第二周期性次波长微结构150的多数孔152也形成周期性图案，且第二周期性次波长微结构150的相邻两孔中心之间的距离小于λ/m，λ表示发光单元110发出的光线通过封装单元120后的波长，m表示第二周期性次波长微结构150的折射率，如此可以避免光线通过第二周期性次波长微结构150时产生干涉或绕射。
[0024]另外，在本实用新型发光元件结构的第二实施例中，当封装单元120包含多数个波长转换粒子124时，多数个波长转换粒子124为量子点，且量子点可以填充于第二周期性次波长微结构150的多数孔152内。
[0025]另一方面，在第二周期性次波长微结构150的多数孔152形成的周期性图案中，相邻两孔中心之间的距离不一定是固定值，其也可以是规则性变化。且第二周期性次波长微结构150的周期性图案不一定要相同于第一周期性次波长微结构140的周期性图案。
[0026]区别于现有技术，本实用新型发光元件结构利用透明导光结构及周期性次波长微结构减少发光单元发出的光线被全反射的机会，以增加发光元件结构的光取出效率。再者，本实用新型发光元件结构的透明导光结构可增加发光元件结构的光发散角度，以进一步改善发光元件结构的照明效率。
[0027]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种发光元件结构，其特征在于，包含: 发光单元，用于发出光线； 封装单元，用于包覆该发光单元； 透明导光结构，设置于该封装单元上； 第一周期性次波长微结构，形成于该透明导光结构上，其中该第一周期性次波长微结构的多数孔形成周期性图案，且该第一周期性次波长微结构的相邻两孔中心之间的距离小于λ/η，λ表示该发光单元发出的光线通过该封装单元后的波长，η表示该第一周期性次波长微结构的折射率。
2.根据权利要求1所述的发光元件结构，其特征在于，该封装单元包含: 封装胶体； 多数个波长转换粒子，分散于该封装胶体中，用于转换该发光单元发出光线的波长。
3.根据权利要求1所述的发光元件结构，其特征在于，该多数个波长转换粒子为为荧光粉。
4.根据权利要求1所述的发光元件结构，其特征在于，该多数个波长转换粒子为量子点。
5.根据权利要求1所述的发光元件结构，其特征在于，该第一周期性次波长微结构在该透明导光结构的上表面以蚀刻或沉积方式所形成。
6.根据权利要求1所述的发光元件结构，其特征在于，该发光元件结构还包含: 第二周期性次波长微结构，形成于该透明导光结构及该封装单元之间，其中该第二周期性次波长微结构的多数孔形成周期性图案，且该第二周期性次波长微结构的相邻两孔中心之间的距离小于λ/m，λ表示该发光单元发出的光线通过该封装单元后的波长，m表示该第二周期性次波长微结构的折射率。
7.根据权利要求6所述的发光元件结构，其特征在于，该第二周期性次波长微结构在该透明导光结构的下表面以蚀刻或沉积方式所形成。
8.根据权利要求1所述的发光元件结构，其特征在于，该发光单元为发光二极体晶粒。
【文档编号】H01L33/48GK204167357SQ201420660865
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】丁绍滢, 黄冠杰, 黄靖恩, 黄逸儒 申请人:新世纪光电股份有限公司