TWI680310B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI680310B
TWI680310B TW107131588A TW107131588A TWI680310B TW I680310 B TWI680310 B TW I680310B TW 107131588 A TW107131588 A TW 107131588A TW 107131588 A TW107131588 A TW 107131588A TW I680310 B TWI680310 B TW I680310B
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周賢穎
Hsien Ying Chou
陳俊達
Chun Ta Chen
魏福呈
Fu Cheng Wei
廖致霖
Chih Lin Liao
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大陸商業成科技（成都）有限公司
Interface Technology (Chengdu) Co., Ltd.
大陸商業成光電（深圳）有限公司
Interface Optoelectronics (Shenzhen) Co., Ltd.
英特盛科技股份有限公司
General Interface Solution Limited
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Abstract

一種發光裝置，包括基板、發光元件、遮蔽層及準直器。發光元件嵌置於基板中。遮蔽層設置於基板上，並具有開口暴露出發光元件。準直器設置於遮蔽層上。

Description

發光裝置及其製造方法
本揭示內容係關於一種發光裝置，以及關於一種發光裝置的製造方法。
紅外線發射模組常用於三維人臉辨識裝置中。傳統上，紅外線發射模組包括設置於基板上的發光元件、準直透鏡(collimator lens)及繞射式光學元件(diffractive optical element，DOE)。為了使所發射的光準直而不偏離，必須精確地對齊發光元件、準直透鏡及繞射式光學元件。
然而，若用於黏合基板、準直透鏡及繞射式光學元件的黏著劑用量異常，或黏著劑固化過程異常，將造成發光元件、準直透鏡及繞射式光學元件不對齊。從而，所發射的光偏離，導致後段的影像處理產生錯誤。
本揭示內容的一態樣係提供一種發光裝置，包括基板、發光元件、遮蔽層及準直器。發光元件嵌置於基板中。遮蔽層設置於基板上，並具有開口暴露出發光元件。準 直器設置於遮蔽層上。
在本揭示內容的一實施方式中，準直器為透光結構層。透光結構層具有複數個凸起部分。各凸起部分的上表面為圓弧曲面。
在本揭示內容的一實施方式中，凸起部分中之一者對應於開口。
在本揭示內容的一實施方式中，凸起部分的俯視輪廓為矩形。
在本揭示內容的一實施方式中，準直器為透鏡。
在本揭示內容的一實施方式中，透鏡對應於開口。
在本揭示內容的一實施方式中，透鏡的俯視輪廓為圓形或橢圓形。
在本揭示內容的一實施方式中，發光元件為垂直共振腔面射型雷射二極體。
本揭示內容的另一態樣係提供一種發光裝置的製造方法，包括：提供前驅結構，其中前驅結構包括基板及嵌置於基板中的發光元件；形成遮蔽層於前驅結構上，其中遮蔽層具有開口暴露出發光元件；以及形成準直器於遮蔽層上。
在本揭示內容的一實施方式中，準直器為透光結構層，透光結構層具有複數個凸起部分，且凸起部分中之一者與開口對齊；或準直器為透鏡，且透鏡與開口對齊。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描 述，並對本揭示內容的技術方案提供更進一步的解釋。
100、100'‧‧‧發光裝置
110‧‧‧基板
111‧‧‧凹槽
120‧‧‧發光元件
121‧‧‧上電極
121a‧‧‧孔洞
122‧‧‧第一半導體層
123‧‧‧發光層
124‧‧‧第二半導體層
125‧‧‧下電極
130‧‧‧遮蔽層
130'‧‧‧遮蔽材料
131‧‧‧開口
140‧‧‧透光黏著層
150‧‧‧準直器
151‧‧‧凸起部分
152‧‧‧光敏材料層
153‧‧‧曝光的光敏材料層
154‧‧‧準直器
160‧‧‧光罩
210‧‧‧曝光製程
220‧‧‧顯影製程
230‧‧‧烘烤製程
W1、W2‧‧‧寬度
第1A圖為本揭示內容第一實施方式之發光裝置的立體示意圖。
第1B圖為本揭示內容第一實施方式之沿著第1A圖的線A-A'截取的發光裝置的剖面示意圖。
第2A圖為本揭示內容第二實施方式之發光裝置的立體示意圖。
第2B圖為本揭示內容第二實施方式之沿著第2A圖的線A-A'截取的發光裝置的剖面示意圖。
第3A圖~第3C圖為本揭示內容一實施方式之準直器的製造方法的各個階段的剖面示意圖。
第4圖~第5圖為本揭示內容一實施方式之發光裝置的製造方法的各個階段的剖面示意圖。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本揭示內容的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本揭示內容具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。在以下描述中，將詳細敘述許多特定細 節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本揭示內容的實施例。
再者，空間相對用語，例如「下方」、「之下」、「上方」、「之上」等，這是為了便於敘述一元件或特徵與另一元件或特徵之間的相對關係。這些空間上的相對用語的真實意義包含其他的方位。例如，當圖式上下翻轉180度時，一元件與另一元件之間的關係，可能從「下方」、「之下」變成「上方」、「之上」。此外，本文中所使用的空間上的相對敘述也應作同樣的解釋。
請參閱第1A圖及第1B圖。第1A圖繪示本揭示內容第一實施方式之發光裝置100的立體示意圖，而第1B圖繪示沿著第1A圖的線A-A'截取的發光裝置100的剖面示意圖。
本揭示內容的發光裝置100可作為三維人臉辨識裝置中的紅外線發射模組。如第1A圖及第1B圖所示，發光裝置100包括基板110、發光元件120、遮蔽層130、透光黏著層140及準直器150。
在一實施方式中，基板110可例如是陶瓷基板或其他具備良好導熱效果的基板。具備良好導熱效果的基板110可快速導離發光元件120所產生的熱能，以避免溫度過高而影響發光元件120的發光效率及穩定性。基板110具有凹槽111，且凹槽111提供特定的技術效果，下文將詳細敘述。
發光元件120嵌置於基板110的凹槽111中。在 一實施方式中，發光元件120例如是垂直共振腔面射型雷射(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)二極體，且垂直共振腔面射型雷射二極體包括上電極121、第一半導體層122、發光層123、第二半導體層124及下電極125(如第1B圖所示)。
發光層123夾設於上電極121與下電極125之間。第一半導體層122夾設於上電極121與發光層123之間。第二半導體層124夾設於發光層123與下電極125之間。第一半導體層122及第二半導體層124可以是多層結構，且其中一者為N型摻雜的導體層，另一者為P型摻雜的導體層。如第1B圖所示，上電極121具有孔洞121a。據此，由發光層123所發射的光可穿過孔洞121a至發光元件120的外部。
發光元件120嵌置於基板110的凹槽111中，增加了發光元件120與具有良好導熱效果的基板110之間的接觸面積，從而提高了散熱效率。另一方面，發光元件120嵌置於基板110的凹槽111中亦減少了發光裝置100的整體厚度。雖然相鄰的兩個發光元件120沒有互相接觸，但在兩個發光元件120鄰近處，兩者所發射的光彼此之間可能互相干涉。根據本揭示內容的實施方式，藉由遮蔽層130的設置，能夠有效改善上述的干涉現象，下文將詳細敘述。
在一實施方式中，各發光元件120排列成矩陣陣列。所述排列方式僅為例示，而非用來限制本發明。因此，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要或限 制，選擇發光元件120的排列方式。
遮蔽層130設置於基板110上，並具有開口131暴露出發光元件120。開口131與發光元件120對齊。在一實施方式中，開口131的寬度W1與發光元件120的寬度W2相同。開口131的側壁與發光元件120的側壁彼此對齊。在其他實施方式中，開口131的寬度W1大於或小於發光元件120的寬度W2，因此開口131的側壁與發光元件120的側壁彼此不對齊。
關於本揭示內容的遮蔽層130可以是本領域已知的能夠遮蔽從發光元件120所發射的光的任何材料。如前所述，在兩個發光元件120鄰近處的光彼此之間可能互相干涉。因此，根據本揭示內容的實施方式，藉由遮蔽層130的設置，可遮蔽兩個發光元件120鄰近處的光，從而改善了上述的干涉現象。
透光黏著層140設置於遮蔽層130與準直器150之間。透光黏著層140覆蓋遮蔽層130，並填充於開口131中。在一實施方式中，透光黏著層140包括光學膠(optically clear adhesive，OCA)或光學樹脂(optically clear resin，OCR)，但不以此為限。
準直器150設置於透光黏著層140上。準直器150為一透光結構層。透光結構層具有複數個凸起部分151，且各凸起部分151的上表面為圓弧曲面。各凸起部分151對應於至少一個發光元件120或至少一個開口131。據此，穿過準直器150的光為準直而不偏離的，從而適用於人 臉辨識裝置。在一實施方式中，凸起部分的俯視輪廓為矩形，但不以此為限。
關於本揭示內容的準直器150的材料可以是本領域已知的適合作為準直器150的任何材料，例如玻璃、樹脂等。較佳來說，在一實施方式中，準直器150的材料為光可成像材料(photoimageable material)。因此，準直器150可以僅通過曝光及顯影製程來形成，而無需經過蝕刻製程，節省了製造成本。
請參閱第2A圖及第2B圖。第2A圖繪示本揭示內容第二實施方式之發光裝置100'的立體示意圖，而第2B圖繪示沿著第2A圖的線A-A'截取的發光裝置100'的剖面示意圖。
在第2A圖和第2B圖中，與第1A圖和第1B圖相同或相似之元件被給予相同的符號，並省略相關說明。第2A圖及第2B圖的發光裝置100'與第1A圖及第1B圖的發光裝置100相似，差異在發光裝置100'的準直器150為多個彼此分離的透鏡。各透鏡對應於至少一個發光元件120或至少一個開口131，且透鏡的上表面為圓弧曲面。在一實施方式中，透鏡的俯視輪廓為圓形或橢圓形，但不以此為限。
本揭示內容亦提供一種發光裝置的製造方法。請參照第3A圖~第3C圖。第3A圖~第3C圖繪示本揭示內容一實施方式之準直器的製造方法的各個階段的剖面示意圖。
如第3A圖所示，提供一光敏材料層152，且其 由光可成像材料所製成。接著，將光敏材料層152放置於光罩160底下。光罩160被配置以具有透光選擇性，從而在光罩160的某些位置處，光的穿透率可達80~100%，但在某些位置處，光的穿透率僅為0~20%。接著，進行曝光製程210，使光穿透光罩160並照射到光敏材料層152。
如第3B圖所示，形成曝光的光敏材料層153。進行顯影製程220，使曝光的光敏材料層153的曝光部分與顯影劑發生化學反應而去除。
如第3C圖所示，進行烘烤製程230以形成準直器154。
請參照第4圖~第5圖。第4圖~第5圖繪示為本揭示內容一實施方式之發光裝置的製造方法的各個階段的剖面示意圖。
如第4圖所示，提供一前驅結構。前驅結構包括基板110及發光元件120。發光元件120嵌置於基板110的凹槽111中。形成一遮蔽材料130'於前驅結構上。在一些實施例中，形成遮蔽材料130'的方式包括化學氣相沉積、物理氣相沉積等，但不以此為限。
如第5圖所示，圖案化遮蔽材料130'以形成遮蔽層130。遮蔽層130具有開口131暴露出發光元件120。將第3C圖的準直器154黏合於遮蔽層130上，從而形成第1A圖及第1B圖的發光裝置100或第2A圖及第2B圖的發光裝置100'。
由上述發明實施例可知，在此揭露的發光裝置 具有良好的散熱效率，可避免溫度過高而影響發光效率及穩定性。此外，發光裝置的整體厚度減少，符合薄型化趨勢。再者，藉由遮蔽層的設置，能夠有效改善光的干涉現象。因此，在此揭露的發光裝置適用於人臉辨識。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，但其他實施方式亦有可能。因此，所請請求項之精神與範圍並不限定於此處實施方式所含之敘述。
任何熟習此技藝者可明瞭，在不脫離本揭示內容的精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容的保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種發光裝置，包括：一基板，具有一凹槽；一發光元件，嵌置於該基板的該凹槽中；一遮蔽層，設置於該基板上，並具有一開口暴露出該發光元件；以及一準直器，設置於該遮蔽層上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該準直器為一透光結構層，該透光結構層具有複數個凸起部分，各該凸起部分的一上表面為一圓弧曲面。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，其中該些凸起部分中之一者對應於該開口。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，其中該些凸起部分的俯視輪廓為矩形。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該準直器為一透鏡。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置，其中該透鏡對應於該開口。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置，其中該透鏡的俯視輪廓為圓形或橢圓形。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該發光元件為一垂直共振腔面射型雷射二極體。
  9. 一種發光裝置的製造方法，包括：提供一前驅結構，其中該前驅結構包括一基板及嵌置於該基板的一凹槽中的一發光元件；形成一遮蔽層於該前驅結構上，其中該遮蔽層具有一開口暴露出該發光元件；以及形成一準直器於該遮蔽層上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光裝置的製造方法，其中該準直器為一透光結構層，該透光結構層具有複數個凸起部分，且該些凸起部分中之一者與該開口對齊；或該準直器為一透鏡，且該透鏡與該開口對齊。
TW107131588A 2018-09-03 2018-09-07 發光裝置及其製造方法 TWI680310B (zh)

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