CN104993037A - 一种发光二极管及其封装结构、封装方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管及其封装结构、封装方法和显示装置，以解决现有封装结构的发光二极管对人体有害的高能短波蓝光过滤时，会过滤高能短波蓝光之外的蓝光，使得发光二极管光源的色域降低，影响显示效果的问题。所述发光二极管的封装结构，包括衬底基板、形成于所述衬底基板上的蓝光发光二极管器件、覆盖所述蓝光发光二极管器件的保护层、设置于所述保护层之上的光过滤层和封盖于所述光过滤层之上的封装盖板；所述光过滤层包括透明树脂形成的载体，以及掺杂于所述载体中的用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒；所述荧光颗粒为二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子，所述半导体颗粒为二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子。

Description

一种发光二极管及其封装结构、封装方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种发光二极管及其封装结构、封装方法和显示装置。
背景技术
薄膜场效应晶体管液晶显示(Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)技术得到越来越广泛的应用。TFT-LCD显示器通常包括液晶面板和背光模组，而背光模组作为TFT-LCD显示器的主要组成部分，近年来得到快速发展，逐渐由发光二极管(Light Emitting Diode，LED)光源取代传统的冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)光源。
LED光源具有发光均匀、高亮度、节能环保等优势。LED光源由多个经过封装的LED组成，现有的LED封装结构包括形成于衬底基板的LED器件、包覆该LED器件的保护层、形成于保护层上的荧光粉粒子层和形成于荧光粉粒子层上的封装盖板。以白光LED光源且采用发蓝光的LED器件为例，LED器件发射蓝色光，并激发荧光粉粒子层中的不同颜色的荧光粉粒子，混色后形成白光。
经研究发现蓝光LED器件发出的蓝光中含有大量不规则频率的高能短波蓝光(波长λ<450nm)，这些短波蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜，从而引起视力损伤。为了减少高能短波蓝光对人体的危害，通常采用在保护层之上设置光过滤层的方式，以过滤高能短波蓝光。但是，现有技术提供的光过滤层在过滤高能短波蓝光的同时，也会过滤波长在高能短波之外的部分蓝光，使得LED光源的色域降低，影响显示效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光二极管及其封装结构、封装方法和显示装置，以解决现有封装结构的发光二极管对人体有害的高能短波蓝光过滤时，会过滤高能短波蓝光之外的蓝光，使得发光二极管光源的色域降低，影响显示效果的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施例提供一种发光二极管的封装结构，包括衬底基板、形成于所述衬底基板上的能够发射蓝光的发光二极管器件、覆盖所述发光二极管器件的保护层、设置于所述保护层之上的光过滤层和封盖于所述光过滤层之上的封装盖板；
所述光过滤层包括透明树脂形成的载体，以及掺杂于所述载体中的用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒；
所述荧光颗粒为二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子，所述半导体颗粒为二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子。
本实施例中，以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的。
优选的，所述荧光颗粒和所述半导体颗粒与所述透明树脂的质量比分别为1:1000～1:10000。
优选的，所述荧光颗粒和所述半导体颗粒的质量比为1:1～1:10。
优选的，所述透明树脂为聚碳酸酯、环氧树脂或甲基丙烯酸甲酯。
优选的，包括红色荧光粉粒子、绿色荧光粉粒子和黄色荧光粉粒子中的一种或任意组合。
优选的，所述半导体纳米粒子为TiO2、In2O3和WO3中的任意一种或两种以上混合构成。
优选的，所述光过滤层的厚度在10～100微米之间。
本发明实施例有益效果如下：以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的。
本发明实施例提供一种发光二极管，采用上述实施例提供的封装结构。
本发明实施例提供一种显示装置，包括显示面板和背光模组，所述背光模组包括如上实施例提供的所述发光二极管。
本发明实施例有益效果如下：所述发光二极管的封装结构以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的；所述发光二极管用于显示装置的背光模组中，可以减少高能短波蓝光对人体的危害。
本发明实施例提供一种发光二极管的封装方法，包括：
将用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒加入胶状的透明树脂中；其中，所述荧光颗粒为二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子，所述半导体颗粒为二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子；
使所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂混合均匀，并进行真空脱泡处理；
将完成上述步骤的混合有所述荧光颗粒和所述半导体颗粒的所述透明树脂涂覆在发光二极管的封装结构的所述保护层上，形成光过滤层；
在所述光过滤层上封盖封装盖板。
优选的，将用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒加入胶状的透明树脂中，包括：
将所述荧光颗粒、所述半导体颗和胶状的所述透明树脂放入用于搅拌的腔体；其中，所述荧光颗粒和所述半导体颗与所述透明树脂的质量比分别为1:1000～1:10000，所述荧光颗粒和所述半导体颗粒的质量比为1:1～1:10。
优选的，使所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂混合均匀，并进行真空脱泡处理，包括：
通过搅拌使所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂混合均匀；
对所述腔体进行抽真空处理，使腔体内的气压为0.5～3帕并保持30分钟，脱出所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂组成的混合物中的气泡。
本发明实施例有益效果如下：以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的。
附图说明
图1为本发明实施例提供的发光二极管的封装结构的示意图；
图2为本发明实施例提供的封装结构的发光二极管过滤蓝光后的光谱图；
图3为本发明实施例提供的发光二极管的封装方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明实施例的实现过程进行详细说明。需要注意的是，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明实施例提供一种发光二极管的封装结构，包括衬底基板1、形成于衬底基板1上的能够发射蓝光的发光二极管器件2、覆盖发光二极管器件2的保护层3、设置于保护层3之上的光过滤层4和封盖于光过滤层4之上的封装盖板5；
光过滤层4包括透明树脂形成的载体41，以及掺杂于载体41中的用于光激发的荧光颗粒42和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒43；
荧光颗粒42为二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子，半导体颗粒43为二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子。
需要说明的是，荧光粉粒子由二氧化硅包覆后，其电点发生改变，具有更高的激发效率；而半导体纳米粒子，具有独特的能级结构，因此可以吸收特定波长的光，半导体纳米粒子被二氧化硅包覆后，光活性被提高，产生能级跃迁，从而所能够吸收的光的波长范围发生变化，由波长λ<500nm变化为λ<450nm，对高能短波蓝光仍然可以进行过滤，但减少了高能短波蓝长的波长范围以外的蓝光的过滤。
本实施例中，以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的。
优选的，荧光颗粒42和半导体颗粒43与透明树脂的质量比分别为1:1000～1:10000。荧光颗粒42和半导体颗粒43的质量比为1:1～1:10。能够实现较好的对高能短波蓝光的过滤效果、以及较好的光激发效果。
载体41为透明树脂，应该具有较好的光透过性，透明树脂可以选用聚碳酸酯、环氧树脂和甲基丙烯酸甲酯中的任意一种。上述的透明树脂的材料仅是为了说明，本发明并不限于此。在本发明思想的基础上，也可以选用其它的材料制备载体41，其仍然在本发明的保护范围之内。
本实施例中的荧光粉粒子并非限定某一种荧光粉粒子，其可以是红色荧光粉粒子、绿色荧光粉粒子和黄色荧光粉粒子中的一种或任意组合。以满足不同的需要为目的，荧光颗粒42可以用红色荧光粉粒子、绿色荧光粉粒子或黄色荧光粉粒子中的一种制备；荧光颗粒42也可以是由红色荧光粉粒子、绿色荧光粉粒子或黄色荧光粉粒子分别制备，并按比例加入制备载体41的透明树脂中，即荧光颗粒在此种情况下，可以理解为混合物，被蓝光激发后可以发出多种颜色的光，例如红光、绿光或黄光，从而与部分蓝光混合形成白光。
优选的，半导体纳米粒子可以选用TiO2、In2O3和WO3中的至少一种。即，可以为TiO2、In2O3和WO3中的一种，也可以为两种或多种的混合物。上述的半导体纳米粒子的材料仅是为了说明，本发明并不限于此。在本发明思想的基础上，也可以选用其它的材料，其仍然在本发明的保护范围之内。
优选的，光过滤层4的厚度在10～100微米之间。
参见图2，示出了本发明实施例提供的发光二极管的封装结构对高能短波蓝光过滤后的光谱图，其中坐标轴X为波长，坐标轴Y为强度。由图2，波长小于450nm的蓝光基本被过滤掉，而波长大于450nm得以保留。
此外，发光二极管器件可以包括必要的层级结构，例如阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子注入层、电子传输层和阴极等等，在此不再赘述。
本发明实施例有益效果如下：以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的。
本发明实施例提供一种发光二极管，采用上述实施例提供的封装结构。
本发明实施例有益效果如下：以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的。
本发明实施例提供一种显示装置，包括显示面板和背光模组，背光模组包括如上实施例提供的发光二极管。
本发明实施例有益效果如下：发光二极管的封装结构以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的；发光二极管用于显示装置的背光模组中，可以减少高能短波蓝光对人体的危害。
参见图3，本发明实施例提供一种发光二极管的封装方法，包括：
301，将用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒加入胶状的透明树脂中；其中，荧光颗粒为二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子，半导体颗粒为二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子。
具体的，包括：将荧光颗粒、半导体颗和胶状的透明树脂放入用于搅拌的腔体；其中，荧光颗粒和半导体颗与透明树脂的质量比分别为1:1000～1:10000，荧光颗粒和半导体颗粒的质量比为1:1～1:10。
302，使荧光颗粒、半导体颗粒和透明树脂混合均匀，并进行真空脱泡处理。
具体的，包括：通过搅拌使荧光颗粒、半导体颗粒和透明树脂混合均匀；
对腔体进行抽真空处理，使腔体内的气压为0.5～3帕并保持30分钟，脱出荧光颗粒、半导体颗粒和透明树脂组成的混合物中的气泡。
303，将完成上述步骤的混合有荧光颗粒和半导体颗粒的透明树脂涂覆在发光二极管的封装结构的保护层上，形成光过滤层。
304，在光过滤层上封盖封装盖板。
本发明实施例有益效果如下：以荧光颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子)和半导体颗粒(例如，二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子)混合后作为光过滤层的过滤材料，被二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子的光活性提高，能极得到跃迁，从而可以过滤蓝光的波长范围得到改善，适于过滤高能短波蓝光；而被二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子的光激发电点发生改变，光激发效率提高，能够被半导体颗粒过滤后的蓝光有效激发，不会影响混色的效果，从而实现既过滤掉高能短波蓝光又使色域不受影响的目的。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种发光二极管的封装结构，包括衬底基板、形成于所述衬底基板上的能够发射蓝光的发光二极管器件、覆盖所述发光二极管器件的保护层、设置于所述保护层之上的光过滤层和封盖于所述光过滤层之上的封装盖板；其特征在于，所述光过滤层包括透明树脂形成的载体，以及掺杂于所述载体中的用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒；
所述荧光颗粒为二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子，所述半导体颗粒为二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子。
2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述荧光颗粒和所述半导体颗粒与所述透明树脂的质量比分别为1:1000～1:10000。
3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述荧光颗粒和所述半导体颗粒的质量比为1:1～1:10。
4.如权利要求1至3任一项所述的封装结构，其特征在于，所述透明树脂为聚碳酸酯、环氧树脂或甲基丙烯酸甲酯。
5.如权利要求1至3任一项所述的封装结构，其特征在于，所述荧光粉粒子包括红色荧光粉粒子、绿色荧光粉粒子和黄色荧光粉粒子中的一种或任意组合。
6.如权利要求1至3任一项所述的封装结构，其特征在于，所述半导体纳米粒子为TiO2、In2O3和WO3中的任意一种或两种以上混合构成。
7.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述光过滤层的厚度在10～100微米之间。
8.一种发光二极管，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的发光二极管的封装结构。
9.一种显示装置，包括显示面板和背光模组，其特征在于，所述背光模组包括如权利要求8所述的发光二极管。
10.一种发光二极管的封装方法，其特征在于，包括：
将用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒加入胶状的透明树脂中；其中，所述荧光颗粒为二氧化硅包覆/修饰的荧光粉粒子，所述半导体颗粒为二氧化硅包覆/修饰的半导体纳米粒子；
使所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂混合均匀，并进行真空脱泡处理；
将完成上述步骤的混合有所述荧光颗粒和所述半导体颗粒的所述透明树脂涂覆在发光二极管的封装结构的所述保护层上，形成光过滤层；
在所述光过滤层上封盖封装盖板。
11.如权利要求10所述的封装方法，其特征在于，将用于光激发的荧光颗粒和用于过滤高能短波蓝光的半导体颗粒加入胶状的透明树脂中，包括：
将所述荧光颗粒、所述半导体颗和胶状的所述透明树脂放入用于搅拌的腔体；其中，所述荧光颗粒和所述半导体颗与所述透明树脂的质量比分别为1:1000～1:10000，所述荧光颗粒和所述半导体颗粒的质量比为1:1～1:10。
12.如权利要求11所述的封装方法，其特征在于，使所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂混合均匀，并进行真空脱泡处理，包括：
通过搅拌使所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂混合均匀；
对所述腔体进行抽真空处理，使腔体内的气压为0.5～3帕并保持30分钟，脱出所述荧光颗粒、所述半导体颗粒和所述透明树脂组成的混合物中的气泡。
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