CN101619136B - 用于转换光谱的有机薄膜及发光二极管芯片封装模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于转换光谱的有机薄膜，其包括：一透明胶体材料及一荧光材料组。其中，该荧光材料组用于将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带，并且该荧光材料组具有两个分别混合于该透明胶体材料内的第一荧光材料及第二荧光材料。该第一荧光材料由无机硅酸盐化合物所组成，并且该第二荧光材料由有机绿光掺杂物所组成。因此，通过该荧光材料组具有“将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带”的特性，以提升一使用上述用于转换光谱的有机薄膜的发光二极管芯片封装模块所产生的白色光源的演色性及色彩。

Description

用于转换光谱的有机薄膜及发光二极管芯片封装模块

技术领域

本发明涉及一种有机薄膜及使用该有机薄膜的发光二极管芯片封装模块，尤其涉及一种用于转换光谱的有机薄膜及使用上述用于转换光谱的有机薄膜的发光二极管芯片封装模块。 

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)为一半导体装置，虽然其尺寸都很小，但是其优点在于可以高效率地产生一明亮的彩色发射源，并且由发光二极管所产生的发射光源具有一最佳单色峰波。如果想要通过扩散及合并多数个发光二极管的发射来产生白光的话，则需要一彩色混合方法。 

第一种白色发光二极管为二波长型的白色发光二极管，其能够产生白光的原理为：三个各自产生一发射光源，其波长分别在红、绿或蓝色的可见光谱范围内(其分别为红色发光二极管、绿色发光二极管、及蓝色发光二极管)的发光二极管必须彼此靠近地放在一起，然后通过混光的方式来产生白色光源。然而，每一个发光二极管各具有一最佳单色波峰，所以由这些彩色混合所产生的白光常常不均匀。也即，由于三原色的发射光源混合后所产生的白光会不均匀，所以三原色的发射光源不能以随意的方式合并在一起。 

再者，另外一种能够产生白色光源的白色发光二极管的方式为二波长型的白色发光二极管，其能够产生白光的原理为：“蓝色发光二极管芯片配搭黄色无机荧光粉”，其中蓝光发光二极管芯片所发出的蓝光波长介于440nm至490nm之间，而黄色无机荧光粉受到蓝光照射之后，可发出黄色的荧光。因此，当黄色荧光与原有的蓝光混光后，便可得到所需的白光。然而，此种二波长型的白色发光二极管的发光效率较低，并且由于为“二波长型”(仅由蓝光及黄光进行混光)，所以二波长型的白色发光二极管在演色性及显示色温上不如上述第一种二波长型的白色发光二极管。 

此外，高演色性(color rendering index，CRI)的白光，一直是半导体 发光源所追求的目标。然而，上述三波长型的白色发光二极管不仅其有混光不均匀的问题，而且其演色性只能达到80左右。另外，上述二波长型的白色发光二极管由于仅由蓝光及黄光进行混光，所以所得到的演色性约为50～80左右，而且有色彩失真的缺失。 

是以，由上可知，上述第二种能够产生白色光源的白色发光二极管，在实际使用上，显然具有演色性不足及色彩失真的缺失存在。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于转换光谱的有机薄膜及使用上述用于转换光谱的有机薄膜的发光二极管芯片封装模块。本发明将一用于将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的荧光材料组混入一透明胶体材料中，以形成上述用于转换光谱的有机薄膜。此外，通过该荧光材料组具有将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的特性，以提升上述发光二极管芯片封装模块所产生的白色光源的演色性及色彩。 

为实现上述目的，根据本发明的其中一种方案，提供一种用于转换光谱的有机薄膜，其包括：一透明胶体材料及一荧光材料组。其中，该荧光材料组用于将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带，并且该荧光材料组具有两个分别混合于该透明胶体材料内的第一荧光材料及第二荧光材料。该第二荧光材料由有机绿光掺杂物(organic green dopant)所组成；该第一荧光材料选自(Me_1-x-yEu_xRe_y)₈Mg_z(SiO₄)_mCl_n，(Me_1-xEu_x)ReS或(Ca_1-x-ySr_xBa_y)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺Gd²⁺，其中Me为钙、锶或钡，Re为镝、铕、铥、镁、锌或钐，0＜x≤0.8，0≤y≤0.4，0≤z≤1.0，1.0≤m≤6.0，0.1≤n≤3.0，该有机绿光掺杂物的化学式为： 

而且，为实现上述目的，本发明公开了一种用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，包括：一透明胶体材料；以及一用于将一预定光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的荧光材料组，其具有两个分别混合于该透明胶体材料内的荧光材料，其中该荧光材料由有机绿光掺杂物所组成，该有机绿光掺杂物的化学式为： 

而且，为实现上述目的，本发明提供了一种使用用于转换光谱的有机薄膜的发光二极管芯片封装模块，包括：一基板、一电性连接于该基板上的蓝色发光二极管及一覆盖于该蓝色发光二极管上的荧光胶体，其中上述用于转换光谱的有机薄膜设置于该荧光胶体上。 

而且，为实现上述目的，本发明提供了一种使用用于转换光谱的有机薄膜的发光二极管芯片封装模块，包括：一基板及一电性连接于该基板上的蓝色发光二极管，其中上述用于转换光谱的有机薄膜覆盖于该蓝色发光二极管上。 

因此，本发明用于转换光谱的有机薄膜至少具有下列的优点： 

1、当蓝色发光二极管芯片配合上述用于转换光谱的有机薄膜使用时，上述用于转换光谱的有机薄膜可用于将该蓝色发光二极管芯片所产生的蓝色光源的“部分短波长宽带”转换为“长波长宽带”，借此演色性可提升至85。 

2、由于上述用于转换光谱的有机薄膜可为一固态薄膜，因此，上述用于转换光谱的有机薄膜可通过一粘着胶，以贴附的方式设置于该发光二极管芯片封装模块的荧光胶体上。 

3、当上述用于转换光谱的有机薄膜先混合成一液态时，上述用于转换光谱的有机薄膜可通过外部成形设备以成形的方式直接地设置于该荧光胶体上，然后等该液态有机薄膜冷却后，即成为一成形于该荧光胶体上的固态有机薄膜。 

4、上述用于转换光谱的有机薄膜可直接覆盖于该蓝色发光二极管上。因此，上述用于转换光谱的有机薄膜可直接取代传统荧光胶体的使用。 

附图说明

图1为本发明用于转换光谱的有机薄膜的侧视示意图； 

图2为本发明发光二极管芯片封装模块的第一实施例的侧视剖面示意图； 

图3为本发明发光二极管芯片封装模块的第二实施例的侧视剖面示意图； 

图4为本发明发光二极管芯片封装模块的第三实施例的侧视剖面示意图；以及 

图5为本发明用于转换光谱的有机薄膜配合蓝色光源所产生的光谱图(spectrogram)。 

其中，附图标记： 

[用于转换光谱的有机薄膜] 

F：用于转换光谱的有机薄膜 

1：透明胶体材料 

2：荧光材料组 

20A：第一荧光材料 

20B：第二荧光材料 

[发光二极管芯片封装模块] 

S：基板 

B：蓝色发光二极管 

P：荧光胶体 

A：粘着胶 

F1：用于转换光谱的有机薄膜 

F2：用于转换光谱的有机薄膜 

F3：用于转换光谱的有机薄膜 

具体实施方式

请参阅图1所示，其为本发明用于转换光谱的有机薄膜的侧视示意图。由上述图1中可知，本发明提供一种用于转换光谱的有机薄膜F，其包括：一透明胶体材料1及一荧光材料组2，其中该荧光材料组2用于将一预定光源的“部分短波长宽带”转换为“长波长宽带”，以本发明而言，该预定光源可为蓝色光源，然而此蓝色光源只是用来举例而已，其非用来限定本发明所使用的光源的颜色。 

其中，该透明胶体材料1可由任何的透明胶体所组成，例如：该透明胶体材料1可由环氧树脂(epoxy)或硅胶(silicon)所成；或者该透明胶体材料1可由环氧树脂(epoxy)与硅胶(silicon)相互混合所组成。 

再者，上述用于将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的荧光材料组2具有两个分别混合于该透明胶体材料1内的第一荧光材料20A及第二荧光材料20B，其中该第一荧光材料20A由无机硅酸盐化合物(inorganicSilicate compound)所组成，并且该第二荧光材料20B由有机绿光掺杂物(organic green dopant)所组成。 

以第一荧光材料20A而言，该无机硅酸盐化合物可选自(Me_1-x-yEu_xRe_y)₈Mg_z(SiO₄)_mCl_n、(Me_1-xEu_x)ReS及(Ca_1-x-ySr_xBa_y)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺Gd²⁺所组成的族群其中之一，其中Me选自钙、锶、钡所组成的族群其中之一，Re选自镝、铕、铥、镁、锌、钐所组成的族群其中之一，0＜x≤0.8，0≤y≤0.4， 0≤z≤1.0，1.0≤m≤6.0，0.1≤n≤3.0。然而，上述对于该第一荧光材料20A的界定只是用来举例而已，本发明可随着使用者所需要的演色性及色彩来使用任何一种的无机硅酸盐化合物。 

以第二荧光材料20B而言，该有机绿光掺杂物由碳(carbon)、氢(hydrogen)、氮(nitrogen)、氧(oxygen)及硫(sulfur)所组成。以最佳实施例来说，该有机绿光掺杂物的分子式为：C₂₆H₂₆N₂O₂S，并且上述碳、氢、氮、氧及硫中，碳占72.5％、氢占6.1％、氮占6.5％、氧占7.4％及硫占7.5％。此外，该有机绿光掺杂物的化学式为： 

再者，以该透明胶体材料1、该第一荧光材料20A及该第二荧光材料20B的混合比例而言： 

一、该透明胶体材料1、该第一荧光材料20A及该第二荧光材料20B当中，该透明胶体材料1所占的百分比范围为0.1～99.895％。 

二、该透明胶体材料1、该第一荧光材料20A及该第二荧光材料20B当中，该第一荧光材料20A所占的百分比范围为0.1～5％。 

三、该透明胶体材料1、该第一荧光材料20A及该第二荧光材料20B当中，该第二荧光材料20B所占的百分比范围为0.001～5％。 

另外，上述该透明胶体材料1、该第一荧光材料20A及该第二荧光材料20B的最佳混合比例为：该透明胶体材料(以硅胶(silicon)为例)1占95％，该第一荧光材料(以无机硅酸盐化合物为例)20A占4.99％，并且该第二荧光材料(以有机绿光掺杂物为例)20B占0.01％。 

再者，上述用于将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的荧光材料组2也可只将该第二荧光材料20B混合于该透明胶体材料1内，此种组合方案也可达成转换光谱的效果，其中该第二荧光材料20B由有机绿光掺杂物(organic green dopant)所组成。 

请参阅图2所示，其为本发明发光二极管芯片封装模块的第一实施例的侧视剖面示意图。由上述图中可知，本发明提供一种发光二极管芯片封装模块(第一实施例)，其包括：一基板S、一电性连接于该基板S上的蓝色发光二极管B及一覆盖于该蓝色发光二极管B上的荧光胶体P，其中该荧光胶体P由荧光粉混入透明胶体所形成，并且该荧光胶体P具有荧光层及封装层两种功能的结合。由于一用于转换光谱的有机薄膜F1为一固态薄膜，因此上述用于转换光谱的有机薄膜F1可通过一粘着胶A，以贴附的方式设置于该荧光胶体P上。 

请参阅图3所示，其为本发明发光二极管芯片封装模块的第二实施例的侧视剖面示意图。由上述图中可知，本发明提供一种发光二极管芯片封装模块(第二实施例)，其包括：一基板S、一电性连接于该基板S上的蓝色发光二极管B及一覆盖于该蓝色发光二极管B上的荧光胶体P，其中一用于转换光谱的有机薄膜F2通过成形的方式设置并结合于该荧光胶体P上，并且上述成形的方式可包括：浸泡、涂布、印刷、喷涂或任何的成形方式。当然，上述成形的方式只是用来举例而已，其非用以限定本发明。 

因此，由上述第一实施例及第二实施例可知，本发明用于转换光谱的有机薄膜(F1、F2)可直接地或间接地设置于该荧光胶体P上。例如：当上述用于转换光谱的有机薄膜F1先制作成一固态薄膜时，上述用于转换光谱的有机薄膜F1可通过该粘着胶A间接地设置于该荧光胶体P上；或者，当上述用于转换光谱的有机薄膜F2先混合成一液态时，上述用于转换光谱的有机薄膜F2可通过外部成形设备以成形的方式直接地设置于该荧光胶体P上，等该液态有机薄膜F2冷却后，即成为一成形于该荧光胶体P上的固态有机薄膜F2。 

请参阅图4所示，其为本发明发光二极管芯片封装模块的第三实施例的侧视剖面示意图。由上述图中可知，本发明提供一种发光二极管芯片封装模块(第三实施例)，其包括：一基板S及一电性连接于该基板上的蓝色发光二极管B，其中一用于转换光谱的有机薄膜F3直接覆盖于该蓝色发光二极管B上。因此，上述用于转换光谱的有机薄膜F3可直接取代传统荧光胶体的使用。 

请参阅图5所示，其为本发明用于转换光谱的有机薄膜配合蓝色光源所产生的光谱图(spectrogram)。由上述图中可知，通过本发明用于转换光谱的有机薄膜的使用，可用来将该蓝色发光二极管芯片所产生的蓝色光源的“部分短波长宽带”转换为“长波长宽带”，借此以提升所需的演色性。换言之，通过 本发明用于转换光谱的有机薄膜与蓝色发光二极管芯片的配合，使得原本通过传统荧光粉与蓝色发光二极管所产生的部分长波长宽带(约从500至700nm)的强度能够被有效的提升，其中最下面的曲线为现有技术的波长的强度，依序往上升的曲线为添加了不同比例的透明胶体材料1、第一荧光材料20A及第二荧光材料20B后，约从500至700nm的波长强度增加的情况，特别是第二荧光材料20B的添加比例造成上述波长强度增加的影响最为明显。 

然而，上述有关用于转换光谱的有机薄膜的应用方式非以限定本发明，举凡任何利用“蓝色发光二极管芯片配合上述用于转换光谱的有机薄膜”的使用，都为本发明所保护的范畴。 

综上所述，本发明是将一用于将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的荧光材料组混入一透明胶体材料中，以形成上述用于转换光谱的有机薄膜。此外，通过该荧光材料组具有“将蓝色光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带”的特性，以提升上述发光二极管芯片封装模块所产生的白色光源的演色性及色彩。因此，本发明用于转换光谱的有机薄膜至少具有下列的优点： 

1、当蓝色发光二极管芯片配合上述用于转换光谱的有机薄膜使用时，上述用于转换光谱的有机薄膜可用于将该蓝色发光二极管芯片所产生的蓝色光源的“部分短波长宽带”转换为“长波长宽带”，借此演色性可提升至85。 

2、如图2所示，由于上述用于转换光谱的有机薄膜F1为一固态薄膜，因此上述用于转换光谱的有机薄膜F1可通过该粘着胶A，以贴附的方式设置于该发光二极管芯片封装模块的荧光胶体P上。 

3、如图3所示，当上述用于转换光谱的有机薄膜F2先混合成一液态时，上述用于转换光谱的有机薄膜F2可通过外部成形设备以成形的方式直接地设置于该荧光胶体P上，然后等该液态有机薄膜F2冷却后，即成为一成形于该荧光胶体P上的固态有机薄膜F2。 

4、如图4所示，上述用于转换光谱的有机薄膜F3直接覆盖于该蓝色发光二极管B上。因此，上述用于转换光谱的有机薄膜F3可直接取代传统荧光胶体的使用。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (14)

1.一种用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，包括：

一透明胶体材料；以及

一用于将一预定光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的荧光材料组，其具有两个分别混合于该透明胶体材料内的第一荧光材料及第二荧光材料，其中该第二荧光材料由有机绿光掺杂物所组成；

该第一荧光材料选自(Me_1-x-yEu_xRe_y)₈Mg_z(SiO₄)_mCl_n，(Me_1-xEu_x)ReS或(Ca_1-x-ySr_xBa_y)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺Gd²⁺，其中Me为钙、锶或钡，Re为镝、铕、铥、镁、锌或钐，0＜x≤0.8，0≤y≤0.4，0≤z≤1.0，1.0≤m≤6.0，0.1≤n≤3.0，该有机绿光掺杂物的化学式为：

2.根据权利要求1所述的用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，该预定光源为蓝色光源。

3.根据权利要求1所述的用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，该透明胶体材料选自环氧树脂、硅胶、或由环氧树脂与硅胶相互混合的组合物。

4.根据权利要求1所述的用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，该透明胶体材料、该第一荧光材料及该第二荧光材料当中，该透明胶体材料所占的百分比范围为0.1～99.895％。

5.根据权利要求1所述的用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，该透明胶体材料、该第一荧光材料及该第二荧光材料当中，该第一荧光材料所占的百分比范围为0.1～5％。

6.根据权利要求1所述的用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，该透明胶体材料、该第一荧光材料及该第二荧光材料当中，该第二荧光材料所占的百分比范围为0.001～5％。

7.一种使用根据权利要求1所述的用于转换光谱的有机薄膜的发光二极管芯片封装模块，其特征在于，包括：一基板、一电性连接于该基板上的蓝色 发光二极管及一覆盖于该蓝色发光二极管上的荧光胶体，其中上述用于转换光谱的有机薄膜设置于该荧光胶体上。

8.根据权利要求7所述的发光二极管芯片封装模块，其特征在于，上述用于转换光谱的有机薄膜为一固态薄膜，因此上述用于转换光谱的有机薄膜通过贴附的方式设置于该荧光胶体上。

9.根据权利要求7所述的发光二极管芯片封装模块，其特征在于，上述用于转换光谱的有机薄膜通过成形的方式设置于该荧光胶体上。

10.根据权利要求9所述的发光二极管芯片封装模块，其特征在于，上述成形的方式包括：浸泡、涂布、印刷或喷涂。

11.一种使用根据权利要求1所述的用于转换光谱的有机薄膜的发光二极管芯片封装模块，其特征在于，包括：一基板及一电性连接于该基板上的蓝色发光二极管，其中上述用于转换光谱的有机薄膜覆盖于该蓝色发光二极管上。

12.一种用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，包括：

一透明胶体材料；以及

一用于将一预定光源的部分短波长宽带转换为长波长宽带的荧光材料组，其具有两个分别混合于该透明胶体材料内的荧光材料，其中该荧光材料由有机绿光掺杂物所组成；

该有机绿光掺杂物的化学式为：

13.根据权利要求12所述的用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，该预定光源为蓝色光源。

14.根据权利要求12所述的用于转换光谱的有机薄膜，其特征在于，该透明胶体材料选自环氧树脂、硅胶、或由环氧树脂与硅胶相互混合的组合物。 

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