[發明專利]應用量子點色彩轉換的發光裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201710812987.0
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN109494289B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 陳杰
• 申請（專利權）人: 行家光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/52;H01L33/60
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發明提出一發光裝置，包含：覆晶式LED芯片；光致發光結構，設置于LED芯片上；及濕氣阻隔反射結構，覆蓋光致發光結構的側面及LED芯片的立面。光致發光結構包括依序堆棧的第一光致發光層、光透明隔離層、第二光致發光層及光透明濕氣阻隔層。在一較佳實施例中，LED芯片發出藍光，第一光致發光層包含紅色熒光材料，第二光致發光層包含綠色量子點；藉此，第一光致發光層的紅色熒光材料可先將較高能階的藍光部份轉換為較低能階的紅光，降低了照射于綠色量子點的未被轉換的藍光強度，有效避免量子點的光氧化。本發明另提出上述發光裝置的制造方法。

技術領域

本發明有關一種芯片級封裝發光裝置及其制造方法，特別關于一種應用綠色量子點材料及紅色熒光粉的芯片級封裝發光裝置及其制造方法。

背景技術

量子點(quantum dot,QD)材料為一尺寸為納米等級的半導體晶體材料，其粒徑尺寸通常介于1納米至50納米，在受到高能階的光線照射后，由于量子局限效應(Quantumconfinement effect)，量子點材料可將部分入射光線轉換成另一較低能階的可見光線，故量子點材料可作為一光致發光材料。透過改變量子點材料的粒徑、形狀或材料組成，可使得量子點材料發出不同波長的可見光線，即改變其發光頻譜(spectrum)。

相較于傳統熒光材料，例如釔鋁石榴石(YAG)熒光粉、氮化物(Nitride) 或氮氧化物(Oxynitride)熒光粉等，量子點材料的發光頻譜具有明顯較窄的半高寬(Full Width atHalf Maximum，FWHM)，因此，使用量子點材料搭配LED芯片構成一LED發光裝置以作為顯示器的背光光源時，可改進顯示器的色彩純度。相較于有機發光二極管(OLED)顯示器所能達到70％ BT.2020的色域范圍(Color Gamut)，應用量子點材料的顯示器在色彩表現上可具有高達90％BT.2020的色域范圍；此外，相較于屬有機材料的OLED，其使用壽命較短，而量子點材料屬無機材料，使用壽命相對較長。另一方面，應用量子點材料的發光裝置可直接取代現有液晶顯示器的背光光源，僅透過光致發光材料的改變即可明顯增加液晶顯示器的色域范圍。

量子點材料搭配LED芯片的發光裝置雖然有上述的優勢，但是實務上仍有些問題待改善或克服。舉例而言，量子點材料的熱穩定性(thermal stability)不佳，在高溫環境(例如大于70℃的環境)下，其效能將明顯衰減。因此，LED芯片運作時所產生的熱能可能使量子點材料的效能大幅衰減。

此外，量子點材料接觸到空氣中的水氣或氧氣時，表面易被氧化而形成氧化物，導致量子點材料的發光強度下降，因此，使用量子點材料的發光裝置需具有良好的濕氣阻隔保護，才能使外界的水氣及氧氣不易朝內滲透而接觸量子點材料，以使發光裝置具有較長的使用壽命。

再者，于周遭存在氧氣或水氣的情況下，量子點材料受到較高能階的光線(如紫外光或藍光)激發時，更易產生光氧化(photo-oxidation)現象，造成其發光強度(intensity)的明顯下降及發光頻譜的「藍移(blue shifting)」。具體而言，高能階光線照射于量子點等半導體材料時，由于光電效應(photovoltaic effect)的作用，半導體材料將產生大量電子與空穴，而被激發出的自由電子使半導體材料表面容易將周遭的氧分子解離(dissociation)而形成氧原子與氧離子，促使半導體材料更易與氧反應而形成氧化物；學者Young E.M.于1988年Appl Phys A 47:259-69的論文及學者Sato S.等于1997年J ApplPhys 81:1518的論文對此電子活化(electron-active)半導體材料的光氧化現象有諸多實驗驗證與描述。因此，量子點材料在高能階光線的照射下，會明顯加速其氧化反應。