1-3-1 作為LED的封裝材料(30,31,32)
近年來，由於顯示器背光源、車用光源、大型顯示看板與一般照 明光源全面換裝為 LED，LED 之市場生氣蓬勃、前景看好，唯 LED 應用於上述市勢場需要有高亮度之表現，因此亮度提升為目前最重要 開發課題。LED 整體之發光功效主要受到二極體晶片、構裝形式與 封裝材料所影響，而隨著磊晶技術進步，二極體晶片內發光效率已達 90％，不過礙於構裝形式與封裝材料的影響，LED 最終外部取光效 率（light extraction efficiency）僅為 30％，足見構裝形式與封裝材料 對 LED 亮度的重要性。該外部取光效率大幅下降，歸咎於半導體晶 片與透明封裝材料折射率差異大，LED 晶片發出的光經過封裝材料 時會產生全反射，進而將光線侷限在 LED 構裝內部，一方面嚴重降 低 LED 亮度，另一方面，將轉化為熱能來降低晶片發光功效、構裝 安定性與 LED 使用壽命，由此可知，因晶片與封裝材料折射率差異 所引起的全反射是百害而無一利的。
高折射封裝材料對 LED 所帶來的好處作以下的整理：
1. 提升 LED 外部取光效率（light extraction efficiency）
LED 最後所呈現之發光效率主要受到內部發光能力與外部取光 效率的影響；晶片的量子轉換效率牽動 LED 內部之出光能力，而外
部取光效率則受到構裝形式與封裝材料的影響。早期 LED 業者皆傾 力於提升晶片電光轉換之量子效率，至目前經改善的晶片出光效率已 達 90％以上，成效相當卓越，不過受到外部取光效率的牽制，LED 整體發光效率僅維持在30%無法大幅提昇。由此可知，增加外部取光 效率是重要的研究課題，而一般外部取光效率不足，大部分歸咎於界 面（晶片、封裝材料、空氣）折射率不同所導致的全反射損失效應，
目前皆藉由變化構裝形式來提高外部出光效率，不過此法卻限制了 LED 構裝設計空間與產品之應用性。若從封裝材料著眼、高折射率 特性著手，以高折射率透明封裝材來縮小晶片與封裝材料之間折射率 的差異，將可減少因全反射所產生的損失，並增大光線穿透之臨界角 與數量，進而提升LED 外部取光效率。
2. 降低 LED 內部產生熱能
LED 晶片內部出光效率目前已達 90%，但 LED 整體發光效率卻 受到構裝材料牽制僅有 30%，損失的 60%以全反射吸收等各種形式 與 LED(晶片、構裝)內部產生熱能；隨著 LED 功率增加，熱量累積 愈為明顯，導致晶片出光效率下降、構裝性質劣化，影響 LED 整體 表現。一般皆以調變構裝形式來增加整體封裝之導熱性。然而，高折 射率透明材料將可以增加光線穿透量、減少全反射效應的方式，降低 內部熱量之產生與累積，進而維持LED 應有性能。
3. 增加 LED 構裝穩定性與使用壽命
LED 構裝破壞主因來自於 UV 光、水氣及熱量，其中熱量之累積 隨著未來高功率LED 的發展不可輕忽，而此效應將造成 LED 內部材 料性能下降、使用壽命簡短，所以目前業者皆藉由導熱性佳之構裝形 式來促使熱量散逸，但此法實乃治標非治本。若以高折射率材料來降 低熱量產生來避免危及周遭材料，進而增加 LED 構裝穩定性與使用 壽命。
1-3-2 光學接著劑(Optical Adhesive)
基於高分子材料相對於傳統無機或金屬材料所具有的質輕、透 明、加工容易等經濟與應用上的優勢，近年來高分子材料在光學或是 光 電 產 業 的 應 用 也 愈 趨 廣 泛 ， 而 其 中 一 種 應 用 便 是 接 著 劑
（adhesives）。
在光電元件中的配裝程序（assembly）中往往牽涉多種光學零件
（optical component）的銜接，以往基於信賴度的考量，多使用soldering 或laser bonding 的 方 式 來 配 裝 這 些 零 件 ， 但 由 於 缺 乏 精 準 接 合
（precisepositioning）的能力以及不適用於光通過區域（light-passing sections），逐漸被接著劑的使用取代(9,10,11)。
接著劑在光電元件的配裝程序中的應用可分為兩方向：一種用於 銜接涉及光通過區域（light-passing area），另一種則否。由於應用方
向的不同，對接著劑特性的需求考量也各異。用於不涉及光通過區域 的接著劑主要的要求為接著強度及精準性，而用於光通過區域的接著 劑除了考量接著強度及耐久性外，尚須考慮到接著劑本身的光學性 質，例如折射率。接著劑與接著基材間折射率的不相合（mismatch）
可能造成光在接著界面的反射，若此現象發生在近光源區，可能造成 光 的 干 涉 。 故 為 盡 量 避 免 光 學 訊 號 在 傳 遞 過 程 的 失 真 （optical distortion），必須選擇與基材相近折射率的接著劑以減低光的反射。
環氧樹脂由於本身接著強度大、硬化時收縮小、電學性質佳及改 質容易等優點，於發展之初就已被開發作為接著劑的使用，現今仍相 當廣泛使用的接著劑。一般而言，環氧樹脂的折射率介於 1.50-1.56 左右，若欲作為光學接著劑使用，進行光通過區域組件的接合時，在 高折射率基材（如一些光學鏡片、光學玻璃等折射率大於1.6 以上的 光學元件）上的應用便受到限制。
在光學系統中訊號主要以光的形式傳輸，若由於傳輸過程中有過 多的損耗或雜訊的產生，則無法有效利用於正確的傳輸。然而光訊號 在通過各個光學元件時，無可避免的必須經過多個不同的界面，為盡 量避免光訊號的反射而產生雜訊及過渡耗損，則需要有良好的界面接 合。元件間的接合一般有以下幾種形式：
1. 機械式（如光纖接頭）
2. 熔接式（如光纖與光纖間的熔接）
3. 接著劑接合
接著劑（adhesive）是指能藉由其本身與被黏著物表面間分子間 引力、氫鍵、化學鍵的生成或機械性互銷（mechanical interback），來 緊密連接原本分開的兩物體，而達黏著目的的材料(12)。
以黏著劑接合的優缺點列於下表。
Table. 1-3 Merits of Adhesives for Optical Application.
Advantages Disadvantages
¾ 成本低
¾ 接合快，適用於量產
¾ 適用大面積接合
¾ 黏著強度可能比不上機械式 接合強
¾ 需考量熱膨脹係數與接合元 件的匹配程度
一般用於光學系統的接著劑需考量以下性質：高透明性、適當的 折射率、與被接著物良好的黏著力及機械強度、良好熱性質、低膨脹 係數、利於加工的黏度、低收縮及低應力等。傳統上用於光學系統的 黏著劑有以下幾類：acrylate、epoxy、epoxy acrylate、cyanoacrylate 及PU acrylate。這些黏著劑依其使用場合不同而對其性質有不同的要 求，對折射率的要求亦依使用時的黏著界面而定。
如應用在光纖和光學元件間的接合時，因石英光纖玻璃的折射率 約為1.46，若欲將光纖的兩端接合，則此處所用的接著劑折射率需愈
接近 1.46 愈好。而一般用於玻璃接著的環氧樹脂雖然其對玻璃有良 好 的 接 著 力 ， 然 而 其 折 射 率 範 圍 相 對 石 英 光 纖 維 玻 璃 而 言 太 高
（1.55），所以必須藉由結構上的改質來調整其折射率範圍。例如含 氟系列環氧樹脂的合成，即試圖藉由氟原子的導入來降低材料的折射 率（以氟原子取代氫原子，雖然氟原子具有比氫原子高的atomic refraction，但由於原子半徑較大，整體[Rm]/V值仍變小，折射率降 低），而許多研究嘗試以不同的氟取代基，嘗試不同配方以達有效控 制折射率的目標。
1-3-3 光學鏡片
應用在光學鏡片上的製作上，在鏡片焦距需求相等時高折射率的 鏡片能做得比低折射率鏡片來得薄，所以在光學元件配裝程序中，高 折射率材料應用能減少空間，製作出體積更小更輕的光學組件。
Table. 1-4 為用不同折射率的光學樹脂材料製造的球面透鏡，邊 緣厚度及質量與折射率的關係。由此可見如何提高光學樹脂的折射率 是十分關鍵問題。
Table. 1-4 The relationships between the refractive index of resins and the edge thickness and mass of spherical lenses.(13)
Refractive index Edge thickness/nm Lense mass/g
1.50 3.7 6.0 1.55 3.4 5.6 1.60 3.2 5.3 1.66 3.0 5.0