CN109065690A - 一种量子点led封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子点LED封装结构，包括带碗杯的支架、设置在所述支架内的LED芯片，涂覆在所述LED芯片上表面的且由所述LED芯片激发的量子点薄膜层，以及对所述量子点薄膜层和LED芯片的外表面进行完全覆盖并用于隔绝水氧的硅胶层；所述量子点薄膜层的厚度为小于300微米。本发明的量子点LED封装结构通过在LED芯片上表面设置量子点薄膜层，提高了LED封装结构中量子点材料对于LED芯片发出激发光的利用率；通过在量子点薄膜层和LED芯片的外表面涂覆硅胶层，避免了水氧对量子点影响，提高了量子点的使用效率，解决了传统技术中点胶过程中胶体粘度大，点胶不易控制的问题。采用本发明的方法可以制得高效率、高发光色域、高稳定性的量子点LED封装结构。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域。更具体地，涉及一种高效率高色域量子点LED封装结构。
背景技术
作为新一代照明产品，LED经过不断的发展与创新，目前已成为市场的主流，广泛应用于建筑物、景观、室内、标识与指示性照明等诸多领域。特别是在背光显示领域，LED依然是目前市场的主流。随着人们对电子屏幕清晰度、色彩还原度需求的提高，LED背光源色域的提升也越来越迫切。现有荧光粉LED背光源由于材料本身的特点，限制了色域的提升，而量子点材料作为一种新型的纳米材料，具有发光波长可调、激发谱宽、发射谱窄和较大的斯托克斯位移等优点，在色域提升和发射光谱调制等方面，比现有荧光粉更具优势，其应用也会对提升转换效率有极大帮助。然而，现有的量子点材料的使用主要集中在膜片方式，但由于芯片级封装不够成熟，这就降低了材料的使用效率并使得成本显著增加，另外，在稳定性方面特别是水氧环境下的寿命有待提升。
量子点材料应用到LED中并实现商业量产，降低成本、工艺可行性和最终效果等因素需要慎重考虑，而选取怎样的封装方式，安排出量子点的合适位置，如何有效提升量子点的利用率，提升色域的同时控制成本，进而得到色域高，光色稳定成本适中的量子点LED是生产过程中亟待解决的难题。目前红色、绿色量子点材料的单色性和波长调控水平日渐成熟，工业产量也逐步提升，使得成本得以降低，这为高性能量子点LED的实现和发展创造了可能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供一种量子点LED封装结构。所述封装结构是将量子点薄膜层的材料涂覆在LED芯片的上表面，然在再覆盖硅胶；该封装方式提高了量子点对芯片发光的利用率，避免了量子点之间的遮挡吸收，提高了量子点的使用效率，极大程度提升了LED封装结构的色域。
本发明的第二个目的在于提供一种量子点LED封装结构的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种量子点LED封装结构，包括带碗杯的支架、设置在所述支架内的LED芯片，涂覆在所述LED芯片上表面的且由所述LED芯片激发的量子点薄膜层，以及对所述量子点薄膜层和LED芯片的外表面进行完全覆盖并用于隔绝水氧的硅胶层；所述量子点薄膜层的厚度小于300微米。
优选地，所述量子点薄膜层的材料为具有光致发光特性和单色性的一种或多种量子点材料形成的混合物。
优选地，所述量子点薄膜层的发射波长为500-800nm；所述LED芯片的发射波长小于490nm。
优选地，所述支架内的LED芯片为一个或多个；所述LED芯片的结构为垂直结构、水平结构或倒装结构。
优选地，所述支架内设有用于提高发光效率的金属镀层；所述金属镀层为Ag、Cu、Au或其他合金镀层。
优选地，所述支架为陶瓷、PCT、EMC或SMC支架；所述支架的截面形状为矩形、梯形、圆形或其他不规则的形状。
优选地，所述LED芯片为蓝光芯片；所述量子点薄膜层的材料为绿色和红色量子点材料形成的混合物。所述绿色量子点材料的发射波长为500nm-560nm，所述红色量子点材料的发射波长为605nm-780nm。
优选地，所述支架上设有用于连接所述LED芯片的电极，所述LED芯片通过金线或合金线连接到所述电极上形成闭合回路。
一种量子点LED封装结构，包括如下步骤：
1)将所述LED芯片固定在所述支架内，然后将LED芯片以打线、倒装或共晶的方式连通到所述支架的电极上；
2)将绿色和红色量子点材料形成的混合物通过播撒、喷涂或丝网印刷的方式涂覆在LED芯片的上表面，形成厚度小于300微米的量子点薄膜层；
3)将硅胶混合搅拌均匀后通过点胶或喷涂的方式涂覆在所述量子点薄膜层和LED芯片的外表面；然后烘烤至固化；得具有量子点的LED；
4)将所述具有量子点的LED接通电源后形成闭合回路，使得LED芯片发出的蓝光激发所述量子点薄膜层发出绿光和红光，所述蓝光、红光和绿光透过硅胶层混合形成白光或所需要的光。
优选地，所述固化可以在保护气的作用下使用热台、烤箱或其他加热方式进行烘烤；所述烘烤的温度为80-200℃，烘烤的时间为1-2h。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的量子点LED封装结构通过在LED芯片上表面设置量子点薄膜层，提高了LED封装结构中量子点材料对于LED芯片发出激发光的利用率，提升了量子点LED封装结构色域。
2、本发明通过在量子点薄膜层和LED芯片的外表面涂覆硅胶层，避免了水氧对量子点影响，提高了量子点的使用效率，解决了传统技术中高色域LED产品由于将量子点材料或荧光粉与硅胶混合导致点胶过程中胶体粘度大，点胶不易控制的问题。
3、采用本发明的方法可以制得高效率、高发光色域、高稳定性的量子点LED封装结构。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出了本发明一种量子点LED封装结构的主视图(a)和俯视图(b)。
图2示出了制备本发明量子点LED装结构工艺示意图。
图3示出了本发明量子点LED封装结构的发射光谱图。
其中，1、支架，2、LED芯片，3、量子点薄膜层，4、硅胶层。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在本发明的一种实施方式中，如图1所示，提供一种量子点LED封装结构，包括带碗杯的支架1、LED芯片2、量子点薄膜层3，以及硅胶层4；LED芯片2设置在支架1的内部，量子点薄膜层3设置在LED芯片2的上表面，硅胶层4覆盖在量子点薄膜层3和LED芯片2的外表面以避免量子点薄膜层3与空气接触。
现有技术，LED芯片2激发量子点的体系中，各色量子点材料和硅胶混合后涂覆在LED芯片2上方，势必会造成各色量子点、同色量子点材料的相互遮挡，而且发射长波色光的量子点也会吸收发射波长相对较短量子点发射短波色光，从而使LED发光分配不合理，量子点材料的浪费，发光效率降低，光通量减少。本发明的封装结构通过在LED芯片2上覆盖量子点薄膜层3，能够有效减少各色光之间的相互影响，有效避免各量子点材料的相互吸收，尤其是红色量子点材料对绿色量子点发出光的吸收。而且本发明是将量子点薄膜层直接覆盖在LED芯片2的上表面，LED芯片2发出的光可以直接激发量子点材料，提高了准确性，避免了光线传播的损失，提高了量子点材料对LED芯片2发光的利用率。本发明通过在量子点薄膜层3和LED芯片2的外表面覆盖硅胶层4，使得硅胶与量子点材料分为两个部分，硅胶中不再需要混合荧光材料或量子点，且效率较高，因而大大降低了硅胶粘度，使得点胶工艺更方便进行，胶量更好控制；而且采用硅胶层4避免了量子点材料与空气的直接接触，一定程度上硅胶层起到隔水氧封装的作用，提升了LED封装结构的使用寿命和稳定性。
在本实施方式中，为了使LED芯片2能更好地激发量子点薄膜层3的材料，所述量子点薄膜层3的厚度小于300微米。
在本实施方式中，量子点薄膜层3的材料是具有较好光致发光特性和单色性的一种或多种量子点材料形成的混合物；量子点薄膜层3的发射波长为500-800nm；本发明的量子点薄膜层3的材料不限于粉末、膜片、油墨或溶液。在本实施方式中，支架1为具有良好导热特性的陶瓷、PCT、EMC或SMC支架，支架1的截面形状为矩形、梯形、圆形或其他不规则的形状。
在本实施方式中，可以根据实际的需求，支架1内的LED芯片2的数量随需求设定；LED芯片2的结构为垂直结构、水平结构或倒装结构；LED芯片2的发射波长小于490nm。该发射波长不但可以使LED芯片有效激发量子点，而且可以提高LED封装结构的色域。
在本实施方式中，为了提高LED封装结构的色域，优选地，LED芯片2为蓝光芯片，量子点材料为单色性极好、半波宽极窄的的红色量子点材料和绿色量子点材料。
在本实施方式中，支架1内设有用于提高发光效率的金属镀层和用于连接LED芯片2的电极；例如金属镀层为Ag、Cu、Au或其他合金镀层；支架内的电极通过金线或合金线与LED芯片连接形成闭合回路。
在本发明的另一个实施方式中，如图2所示，提供一种量子点LED封装结构，包括如下步骤：
1)将蓝光LED芯片固定在碗杯支架内，然后将LED芯片以打线、倒装或共晶的方式连通到支架的电极上；
2)将绿色和红色量子点材料形成的混合物通过播撒、喷涂或丝网印刷的方式涂覆在LED芯片的上表面，形成厚度小于300微米的量子点薄膜层；
3)将硅胶混合搅拌均匀后通过点胶或喷涂的方式涂覆在量子点薄膜层和LED芯片的外表面；然后在保护气的作用下使用热台、烤箱或其他加热方式于80-200℃进行烘烤1-2h，使得硅胶层固化；得具有量子点的LED；
4)将具有量子点的LED接通电源后形成闭合回路，使得LED芯片发出的蓝光激发量子点薄膜层发出绿光和红光，蓝光、红光和绿光透过硅胶层混合形成白光或所需要的光(发射光谱图如图3所示)。
采用本发明的方法得到的是高效率、高发光色域、高稳定性的量子点LED封装结构。该封装方式提高了量子点材料对芯片发光的利用率，避免了量子点之间的遮挡吸收，提高了量子点的使用效率，极大程度提升了器件的色域，降低点胶工艺中由于荧光粉浓度大造成的黏胶和色坐标位置偏差的同时，避免量子点与空气的直接接触，提升了器件的使用寿命和稳定性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种量子点LED封装结构，其特征在于，包括带碗杯的支架、设置在所述支架内的LED芯片，涂覆在所述LED芯片上表面的且由所述LED芯片激发的量子点薄膜层，以及对所述量子点薄膜层和LED芯片的外表面进行完全覆盖并用于隔绝水氧的硅胶层；所述量子点薄膜层的厚度小于300微米。
2.根据权利要求1所述量子点LED封装结构，其特征在于，所述量子点薄膜层的材料为具有光致发光特性和单色性的一种或多种量子点材料形成的混合物。
3.根据权利要求2所述量子点LED封装结构，其特征在于，所述量子点薄膜层的发射波长为500-800nm；所述LED芯片的发射波长小于490nm。
4.根据权利要求1所述量子点LED封装结构，其特征在于，所述支架内的LED芯片为一个或多个；所述LED芯片的结构为垂直结构、水平结构或倒装结构。
5.根据权利要求1所述量子点LED封装结构，其特征在于，所述支架内设有用于提高发光效率的金属镀层；所述金属镀层为Ag、Cu、Au或其他合金镀层。
6.根据权利要求5所述量子点LED封装结构，其特征在于，所述支架为陶瓷、PCT、EMC或SMC支架；所述支架的截面形状为矩形、梯形、圆形或其他不规则的形状。
7.根据权利要求4所述量子点LED封装结构，其特征在于，所述LED芯片为蓝光芯片；所述量子点薄膜层的材料为绿色和红色量子点材料形成的混合物；所述绿色量子点材料的发射波长为500nm～560nm，所述红色量子点材料的发射波长为605nm～780nm。
8.根据权利要求7所述量子点LED封装结构，其特征在于，所述支架上设有用于连接所述LED芯片的电极，所述LED芯片通过金线或合金线连接到所述电极上形成闭合回路。
9.一种如权利要求1-8任一所述量子点LED封装结构，其特征在于，包括如下步骤：
1)将所述LED芯片固定在所述支架内，然后将LED芯片以打线、倒装或共晶的方式连通到所述支架的电极上；
2)将绿色和红色量子点材料形成的混合物通过播撒、喷涂或丝网印刷的方式涂覆在LED芯片的上表面，形成厚度小于490nm的量子点薄膜层；
3)将硅胶混合搅拌均匀后通过点胶或喷涂的方式涂覆在所述量子点薄膜层和LED芯片的外表面；然后烘烤至固化；得具有量子点的LED；
4)将所述具有量子点的LED接通电源后形成闭合回路，使得LED芯片发出的蓝光激发所述量子点薄膜层发出绿光和红光，所述蓝光、红光和绿光透过硅胶层混合形成白光或所需要的光。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述固化可以在保护气的作用下使用热台、烤箱或其他加热方式进行烘烤；所述烘烤的温度为80-200℃，烘烤的时间为1-2h。
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