CN105895787A - Led、led封装方法、直下式背光模组和液晶电视 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED、LED封装方法、直下式背光模组和液晶电视，其中，LED封装结构，包括：通过在蓝光芯片的表面先覆盖一层YAG荧光粉层，然后在YAG荧光粉层的表面在附着一层由光扩散粒子和封装胶形成的封装胶层，由于YAG荧光粉层的折射率大于蓝光芯片的折射率，从而使得蓝光的取出效率提高，又由于封装胶层中的光扩散粒子和封装胶的折射率不同，蓝光和黄光可以在封装胶内部经过多次折射后充分混合，从而提高了LED出光面的色度一致性，进而提高了直下式背光模组的色度一致性。
Description
技术领域
本发明涉及图像显示技术，尤其涉及一种发光二极管(Light-EmittingDiode，简称为：LED)、LED封装方法、直下式背光模组和液晶电视。
背景技术
芯片级封装LED由于其热阻低、散热好、可大电流驱动等优势，被广泛应用于背光模组中。在直下式背光模组中，LED需要搭配二次透镜使用。二次透镜可以增加光线的发光角度，在出射面形成较大光斑。
由于白光的主要组成色光是蓝光和黄光，因此在合成白光方面，最常用的方式就是使用发蓝光的氮化镓蓝光芯片激发黄色钇铝石榴石晶体(YttriumAluminate Garnet，简称为：YAG)荧光粉，以产生白光。
为了产生白光，目前常用的芯片级封装LED有如图1和图2所示的两种形式，如图1所示，YAG荧光粉和环氧树脂混合形成封装胶后，包覆在蓝光芯片的上表面和侧面，形成五面发光芯片级封装(Chip Scale Package，简称为：CSP)形式；也可以如图2所示，在蓝光芯片的四周增加二氧化钛挡墙，封装胶以膜的形式覆盖在表面，形成单面发光的CSP形式。
以上两种封装形式，蓝光芯片发出的蓝光与蓝光芯片发出的蓝光激发YAG荧光粉产生的黄光充分混合后会产生白光的光斑，并将光斑直接出射，但由于蓝光芯片不同角度的发光强度不同，从而导致包裹在蓝光芯片表面的YAG荧光粉激发程度不一致，从而导致YAG荧光粉激发后黄光和蓝光芯片发出的蓝光混合不够充分，导致LED上方的光偏蓝而LED周围的光偏黄。
当LED搭配二次透镜时，由于LED自身色度不均匀，从而导致LED发出的光斑被二次透镜放大后，光斑周围明显发黄，严重影响了直下式背光模组的色度一致性。
发明内容
本发明实施例提供一种LED、LED封装方法、直下式背光模组和液晶电视，以克服现有技术中由于LED自身色度不均匀而影响直下式背光模组的色度一致性的问题。
本发明第一方面提供一种LED，包括：
蓝光芯片、钇铝石榴石晶体YAG荧光粉层和封装胶层，
所述YAG荧光粉层设置在所述蓝光芯片的出光面的表面；
所述封装胶层设置在所述YAG荧光粉层中背离所述蓝光芯片的一面，其中，所述封装胶层的材料为混合封装胶，所述混合封装胶由光扩散粒子和封装胶混合而成，其中，所述光扩散粒子的折射率大于所述封装胶的折射率。
本发明第二方面提供一种LED封装方法，包括：
将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的出光面的表面；
将封装胶层设置在所述YAG荧光粉层中背离所述蓝光芯片的一面，其中，所述封装胶层的材料为混合封装胶，所述混合封装胶由光扩散粒子和封装胶混合而成，其中，所述光扩散粒子的折射率大于所述封装胶的折射率。
本发明第三方面提供一种直下式背光模组，包括至少一个二次透镜，和至少一个如本发明第一方面所述的LED；
每个所述二次透镜设置在一个所述LED的出光面的上方。
本发明第四方面提供一种液晶电视，包括如本发明第三方面提供的直下式背光模组。
本实施例中，通过在蓝光芯片的表面先覆盖一层YAG荧光粉层，然后在YAG荧光粉层的表面在附着一层由光扩散粒子和封装胶形成的封装胶层，由于YAG荧光粉层的折射率大于蓝光芯片的折射率，从而使得蓝光的取出效率提高，又由于封装胶层中的光扩散粒子和封装胶的折射率不同，蓝光和黄光可以在封装胶内部经过多次折射后充分混合，从而提高了LED出光面的色度一致性，进而提高了直下式背光模组的色度一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为现有技术中的LED封装结构的示意图一；
图2所示为现有技术中的LED封装结构的示意图二；
图3所示为本发明实施例一提供的LED封装结构的示意图；
图4所示为本发明实施例二提供的LED封装结构的示意图；
图5所示为本发明实施例三提供的LED封装结构的示意图；
图6所示为本发明实施例提供的LED封装结构中全反射临界角的示意图；
图7所示为现有技术中LED封装结构的全反射临界角的示意图；
图8所示为本发明实施例提供的光线的折射示意图；
图9所示为本发明实施例提供的一种LED封装的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中通过改进LED的封装结构，也即在蓝光芯片表面封装两层不同的物质，从而使得LED自身色度变得均匀，进而解决了直下式背光模组的色度不一致性的问题。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图3所示为本发明实施例一提供的LED的示意图，如图3所示，本实施例的LED可以包括：
蓝光芯片1、钇铝石榴石晶体YAG荧光粉层2和封装胶层3，
所述YAG荧光粉层2设置在所述蓝光芯片1的出光面的表面；
其中，封装胶层3设置在YAG荧光粉层2中背离蓝光芯片1的一面，其中，封装胶层3的材料为混合封装胶，混合封装胶由光扩散粒子和封装胶混合而成，其中，光扩散粒子的折射率大于封装胶的折射率。
在本发明一种可实现方式中，光扩散粒子可以为二氧化硅；封装胶可以为环氧树脂或硅胶，本发明不对光扩散粒子和封装胶的具体材料加以限制。
本发明通过改进现有的LED的封装结构，提出一种新的LED封装结构，包括：通过在蓝光芯片的表面先覆盖一层YAG荧光粉层，然后在YAG荧光粉层的表面在附着一层由光扩散粒子和封装胶形成的封装胶层，由于YAG荧光粉层的折射率大于蓝光芯片的折射率，从而使得蓝光的取出效率提高，又由于封装胶层中的光扩散粒子和封装胶的折射率不同，蓝光和黄光可以在封装胶内部经过多次折射后充分混合，从而提高了LED出光面的色度一致性，进而提高了直下式背光模组的色度一致性。
以下实施例均以光扩散粒子为二氧化硅为例进行说明，在实际应用中光扩散粒子可以为其他材料，本发明不对其加以限制。
图4所示为本发明实施例二提供的LED的示意图，如图4所示，在本发明一种可实现的方式中，得到的LED可以为五面发光的LED封装结构，也即与图1类似，LED芯片的五个面均发光，具体的：
在本种实现方式中，YAG荧光粉层2设置在蓝光芯片1的出光面的表面包括：YAG荧光粉层2设置在蓝光芯片1的所有出光面的表面，其中，出光面为蓝光芯片1中没有与印刷电路板连接的面。
图5所示为本发明实施例三提供的LED的示意图，如图5所示，在本发明一种可实现的方式中，得到的LED可以为一面发光的LED，也即与图2类似，LED的一个面发光，具体的：
在本种实现方式中，YAG荧光粉层2设置在蓝光芯片1的出光面的表面包括：YAG荧光粉层2设置在蓝光芯片1的直射出光面的表面，直射出光面为蓝光芯片1中背离印刷电路板的一面。
在本种实现方式中，可以与现有技术中相同，在蓝光芯片1中与背离印刷电路板的一面相邻的各个面均包裹一层二氧化钛，以形成二氧化钛挡墙4。
通过上述的封装结构可以使得LED自身色度变得均匀的原因为：
如图6和图7所示，其中，图6所示为本发明实施例提供的LED中全反射临界角的示意图，图7所示为现有技术中LED的全反射临界角的示意图。
如图6所示，假设蓝光芯片与YAG荧光粉层界面上的全反射临界角为θ1，蓝光芯片的折射率为n0，YAG荧光粉层中的YAG荧光粉的折射率为n1，根据斯涅尔定律，可得sinθ1＝n1/n0；
如图7所示，假设蓝光芯片与封装胶层界面上的全反射临界角为θ2，蓝光芯片的折射率为n0，而封装胶的折射率为n2，根据斯涅尔定律，可得sinθ2＝n2/n0；
在上述两种LED封装方式中，由于n1>n2，所以θ1>θ2，也即，蓝光芯片和YAG荧光粉层的界面上发生全反射的临界角大于蓝光芯片与封装胶层界面上的全反射临界角，从而本发明的LED中蓝光芯片发出的蓝光取出效率会明显高于现有技术中的LED，且蓝光芯片发出的蓝光是用于激发YAG荧光粉层中的YAG荧光粉产生黄光的，由于本发明的LED中蓝光芯片发出的蓝光取出效率高所以对于YAG荧光粉的激发效率也提高。
例如：本发明的θ1为70°，而现有技术中的θ2为50°，那么本领域技术人员可知，在本发明中当蓝光芯片发出的蓝光的入射至蓝光芯片与YAG荧光粉层界面上的角度小于70°时，均可折射出去，而现有技术中只有当蓝光芯片发出的蓝光的入射至蓝光芯片与封装胶层界面上的角度小于50°时，均可被折射出去，由此可见，本发明中蓝光的取出效率高于现有技术中蓝光的取出效率。
进一步的，通过上述的LED封装结构，由于YAG荧光粉层2中的YAG荧光粉的折射率小于蓝光芯片1的折射率，就会使得蓝光芯片1发出的蓝光的发散角度增加，如图8中的光线a所示。
在YAG荧光粉层2之上的封装胶层3是采用封装胶与光扩散粒子混合而成的混合材料，由于光扩散粒子和封装胶折射率不同，蓝光和黄光可以在封装胶层3内部经过多次折射后充分混合，如图8中的光线b所示。
由上述的图8所示，如果在YAG荧光粉的边缘蓝光和黄光混合充分而形成白光，那么白光会直接通过封装胶层3折射出去，而如果YAG荧光粉的边缘蓝光和黄光没有充分混合，那么由于二氧化硅和封装胶折射率不同，此时，蓝光和黄光可以在封装胶层3内部经过多次折射后而充分混合，从而也形成白光，并折射出去，从而使得整个LED折射出去的均为充分混合后的白光，而不会出现现有技术中的没有混合的黄光从LED折射出去的问题。
综上，本发明提出的LED，可明显提高LED出光面的色度一致性，使得传统LED四周发黄的问题得到有效解决。且本发明提出的LED封装结构得到的LED配合二次透镜后，不存在光斑边缘发黄的问题，应用于直下式背光模组中，主观视效明显改善，色度一致性明显提高，从根本上解决了主观发黄的问题。
在本发明一种可实现的方式中，YAG荧光粉层2为YAG荧光粉通过物理气相沉积法沉积在蓝光芯片1的出光面的表面而形成的，且在实际的应用中，YAG荧光粉层2的厚度可以大于等于80微米且小于等于120微米。
封装胶层3为混合封装胶通过物理气相沉积法沉积在YAG荧光粉层2中背离蓝光芯片1的一面的表面而形成的，且在实际的应用中，封装胶层3的厚度可以大于等于80微米且小于等于120微米。
本发明不对如何在蓝光芯片1的表面形成YAG荧光粉层2和封装胶层3的实现方法加以限制，且不对YAG荧光粉层2和封装胶层3的厚度的加以限制。
本发明实施例还提供一种直下式背光模组，包括至少一个如上述任一实施例所述的LED封装结构，和至少一个二次透镜；
且每个二次透镜设置在一个LED封装结构的出光面的上方。
本发明实施例还提供一种液晶电视，包括如上的直下式背光模组。
图9所示为本发明实施例提供的一种LED封装的方法的流程示意图，包括：
S11：将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的出光面的表面；
S12：将封装胶层设置在YAG荧光粉层中背离蓝光芯片的一面，其中，封装胶层的材料为混合封装胶，混合封装胶由光扩散粒子和封装胶混合而成，其中，光扩散粒子的折射率大于封装胶的折射率。
可选的，将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的出光面的表面包括：
将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的所有出光面的表面，出光面为蓝光芯片中没有与印刷电路板连接的面；
或，
将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的直射出光面的表面，直射出光面为蓝光芯片中背离印刷电路板的一面。
可选的，将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的出光面的表面包括：
通过物理气相沉积法将YAG荧光粉沉积在蓝光芯片的出光面的表面以形成YAG荧光粉层。
在实际的应用中，YAG荧光粉层的厚度可以大于等于80微米且小于等于120微米。
可选的，将封装胶层设置在YAG荧光粉层中背离蓝光芯片的一面包括：
将混合封装胶通过物理气相沉积法沉积在YAG荧光粉层中背离蓝光芯片1的一面的表面以形成封装胶层。
在实际的应用中，封装胶层的厚度可以大于等于80微米且小于等于120微米。
本发明实施例上述各个实施例的技术效果类似，此处不再在赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种发光二极管LED，其特征在于，包括：
蓝光芯片、钇铝石榴石晶体YAG荧光粉层和封装胶层，
所述YAG荧光粉层设置在所述蓝光芯片的出光面的表面；
所述封装胶层设置在所述YAG荧光粉层中背离所述蓝光芯片的一面，其中，所述封装胶层的材料为混合封装胶，所述混合封装胶由光扩散粒子和封装胶混合而成，其中，所述光扩散粒子的折射率大于所述封装胶的折射率。
2.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述YAG荧光粉层设置在所述蓝光芯片的出光面的表面包括：
所述YAG荧光粉层设置在所述蓝光芯片的所有出光面的表面，所述出光面为所述蓝光芯片中没有与印刷电路板连接的面；
或，
所述YAG荧光粉层设置在所述蓝光芯片的直射出光面的表面，所述直射出光面为所述蓝光芯片中背离印刷电路板的一面。
3.根据权利要求1或2所述的LED，其特征在于，所述YAG荧光粉层为YAG荧光粉通过物理气相沉积法沉积在所述蓝光芯片的出光面的表面而形成的。
4.根据权利要求1或2所述的LED，其特征在于，所述封装胶层为所述混合封装胶通过物理气相沉积法沉积在所述YAG荧光粉层中背离所述蓝光芯片的一面的表面而形成的。
5.一种LED封装方法，其特征在于，包括：
将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的出光面的表面；
将封装胶层设置在所述YAG荧光粉层中背离所述蓝光芯片的一面，其中，所述封装胶层的材料为混合封装胶，所述混合封装胶由光扩散粒子和封装胶混合而成，其中，所述光扩散粒子的折射率大于所述封装胶的折射率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的出光面的表面包括：
将所述YAG荧光粉层设置在所述蓝光芯片的所有出光面的表面，所述出光面为所述蓝光芯片中没有与印刷电路板连接的面；
或，
将所述YAG荧光粉层设置在所述蓝光芯片的直射出光面的表面，所述直射出光面为所述蓝光芯片中背离印刷电路板的一面。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述将YAG荧光粉层设置在蓝光芯片的出光面的表面包括：
通过物理气相沉积法将YAG荧光粉沉积在所述蓝光芯片的出光面的表面以形成所述YAG荧光粉层。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述将封装胶层设置在所述YAG荧光粉层中背离所述蓝光芯片的一面包括：
将所述混合封装胶通过物理气相沉积法沉积在所述YAG荧光粉层中背离所述蓝光芯片的一面的表面以形成所述封装胶层。
9.一种直下式背光模组，其特征在于，包括至少一个二次透镜，和至少一个如权利要求1-4任一项所述的LED；
每个所述二次透镜设置在一个所述LED的出光面的上方。
10.一种液晶电视，其特征在于，包括如权利要求9所述的直下式背光模组。
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