CN117637966A - 采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体光电子技术领域，提供一种采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装及其制备方法，白光封装包括封装结构和设置在封装结构内的LED芯片；LED芯片包括从下至上依次堆叠的衬底、蓝绿双峰单晶芯片、和红光转换层，蓝绿双峰单晶芯片包括电致发光的蓝光量子阱层和光致发光的绿光转换层，红光转换层包含钙钛矿量子点在内的红光波长转换材料。红光转换层中设置有钙钛矿量子点在内的红光波长转换材料，钙钛矿材料的吸光系数在10⁵cm^‑1量级，可以获得显示色域极高的背光光源，色域能够达到超过100％的NTSC，远远大于传统红光荧光粉层所能达到的色域，进一步提升了LED芯片的显示色域。

Description

采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，更具体地说，是涉及一种采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装及其制备方法。

背景技术

LED集低功耗、高亮度、高分辨率、高色彩饱和度、反应速度快、寿命较长、效率较高等优点于一身，被广泛应用于显示技术领域，其中，将结合新型驱动和电源管理方式的mini-LED作为局域调光(Local Dimming)的背光源技术更是被液晶显示行业采用，并实现更高的动态范围(HDR)，被广泛认为是显示技术领域的下一大趋势。

为了实现广色域背光显示，需要更纯更窄半峰宽的红绿蓝三基色。其中常用的方法是蓝光芯片加窄峰宽红绿荧光粉，但是由于窄峰宽绿粉材料选择有限，且波长、可靠性、成本等都有局限。

而另一方案则采用分离的蓝光芯片和绿光芯片、与红色荧光粉搭配的封装形式，该方案在搭配透镜制作背光源时，容易形成空间分布不均的现象，出现蓝绿斑点；另外，在使用过程中，随着两颗芯片随温度变化或使用过程中会产生不同的波峰移动，也会产生色点偏移，尤其在老化过程中，更容易产生色漂移。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提出一种采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装及其制备方法，以解决现有技术中LED白色光源的色域低，光色分布不均匀，容易出现色差和色漂移的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，包括封装结构和设置在封装结构内的LED芯片；

所述LED芯片包括从下至上依次堆叠的衬底、蓝绿双峰单晶芯片、和红光转换层，所述蓝绿双峰单晶芯片包括电致发光的蓝光量子阱层和光致发光的绿光转换层，所述红光转换层包含钙钛矿量子点在内的红光波长转换材料。

进一步地，所述红光转换层内还包含硒化镉量子点、磷化铟量子点、硫化镉量子点、硒化铅量子点、锑化汞量子点、硫化铅量子点中任意一种或其组合的红光波长转换材料。

进一步地，所述红光转换层为叠加在蓝绿双峰单晶芯片上的薄膜层，所述红光转换层中钙钛矿量子点材料或其与载体的混合体的厚度为10-250微米。

在一些实施方式中，所述蓝绿双峰单晶芯片发出的蓝绿光朝向所述红光转换层，以对所述红光波长转换材料进行泵浦，使所述红光波长转换材料发出红光。

进一步地，所述红光转换层通过点胶、注塑成型、蒸镀或喷墨打印的方式叠加覆盖在所述蓝绿双峰单晶芯片上。

在一些实施方式中，所述蓝绿双峰单晶芯片包括氮化镓层，所述氮化镓层包括n型氮化镓层和p型氮化镓层，所述n型氮化镓层的极性面和非极性面同时生长InxGa1-xN/GaN量子阱层。

进一步地，所述封装结构包括透镜和电路板，所述透镜通过SMT封装或COB封装方式将所述LED芯片封装在所述电路板上。

本发明第二方面提供一种白光封装的制备方法，应用于上述实施方式中的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，包括以下步骤：

步骤1：在衬底表面生长n型氮化镓层；

步骤2：在n型氮化镓层的极性面和非极性面上同时外延生长InxGa1-xN/GaN量子阱层，得到蓝光量子阱层和绿光转换层；

步骤3：通过封装工艺，在蓝绿双峰单晶芯片上利用点胶、注塑成型、蒸镀或喷墨打印的方式生长红光转换层；

步骤4：将LED芯片封装通过表面贴装SMT或LED直接上板COB工艺链接至电路板，通过驱动电源形成背光源。

本发明提供的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装及其制备方法的有益效果至少在于：通过在氮化镓层上直接生长电致发蓝光的蓝光量子阱层和光致发绿光的绿光转换层，构成为一体结构的蓝绿双峰单晶芯片，蓝绿双峰单晶芯片在蓝光量子阱层被电流驱动下可以同时发出蓝绿双峰的蓝光和绿光，相较于传统技术中需要分别设置蓝光芯片和绿光芯片的方式，避免了使用多个颜色的微型LED集成转移的问题，制备工艺简单，易于生产，并且，在作为背光源时，蓝光量子阱层和绿光转换层的空间分布均匀，大大降低了出现蓝绿斑点的风险，在使用过程中，随着LED芯片随温度变化不会产生色点偏移，降低了产生色漂移的概率，进而提高LED芯片的色域。

红光转换层中设置有钙钛矿量子点在内的红光波长转换材料，钙钛矿材料的吸光系数在10⁵cm^-1量级，可以获得显示色域极高的背光光源，色域能够达到超过100％的NTSC，远远大于传统红光荧光粉层所能达到的色域，进一步提升了LED芯片的显示色域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的LED芯片的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的白光封装的制备方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的LED芯片所能获得的色域在CIE色坐标中的变化趋势的示意图；

图5为本发明实施例提供的两种显示器的显示色域与NTSC及BT.2020标准色域的示意图；

图6为本发明实施例提供的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装的另一种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装的再一种结构示意图；

图8为本发明实施例提供的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装的又一种结构示意图；

图9为本发明实施例提供的LED芯片通过NCSP封装后的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的LED芯片通过NCSP封装后的另一种结构示意图；

图11为本发明实施例提供的LED芯片通过NCSP封装后的再一种结构示意图；

图12为本发明实施例提供的LED芯片通过倒装芯片结合SMD封装的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的LED芯片通过倒装芯片结合NCSP封装后的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的封装体通过透镜密封在电路板上的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的蓝绿双峰单晶芯片的一种结构示意图；

图16为本发明实施例图15中的蓝绿双峰单晶芯片通过SMD封装后的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、衬底；

2、蓝绿双峰单晶芯片；21、蓝光量子阱层；22、绿光转换层；23、n型氮化镓层；24、隔离层；25、贯通孔；26、绝缘层；

3、红光转换层；31、钙钛矿量子点；

4、p型氮化镓层；

5、n型电极；

6、p型电极；

7、透镜；

8、电路板；

9、第一支架；91、第二支架；92、间隙；93、放置槽；94、金线；95、硅胶层；96、上层硅胶；97、下层硅胶；98、基片；99、通孔；90、反射层；

10、封装体。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例的第一方面，提供了一种采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，下面结合附图，描述本发明实施例的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装。

请参阅图1，图1示出本申请的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装的结构示意图，包括封装结构和设置在封装结构内的LED芯片，LED芯片被激发后，白光封装发射出白光。

具体地，参阅图1和图2，LED芯片包括从下至上依次堆叠的衬底1、蓝绿双峰单晶芯片2、和红光转换层3，蓝绿双峰单晶芯片2包括电致发光的蓝光量子阱层和光致发光的绿光转换层，具体地，通过在氮化镓层上外延生长，形成蓝光量子阱层21和绿光转换层22，以构成单晶结构的蓝绿双峰单晶芯片2，红光转换层3包含钙钛矿量子点31在内的红光波长转换材料。

从产品实现的层面，通过对于量子阱层生长条件的操控，在氮化镓层上直接集成蓝光量子阱层21和绿光转换层22，再将红光转换层3堆叠在绿光转换层22上，通过蓝光量子阱层21和绿光转换层22对红光转换层3内的红色波长转换材料进行泵浦，使红色波长转换材料发出红光，得到红光发光单元，从而集成RGB像素单元形成白光转换，以实现全色背光显示。

其中，本申请通过在氮化镓层上直接生长电致发蓝光的蓝光量子阱层21和光致发绿光的绿光转换层22，构成为一体结构的蓝绿双峰单晶芯片2，蓝绿双峰单晶芯片2在蓝光量子阱层21被电流驱动下可以同时发出蓝绿双峰的蓝光和绿光，相较于传统技术中需要分别设置蓝光芯片和绿光芯片的方式，避免了使用多个颜色的微型LED集成转移的问题，制备工艺简单，易于生产，并且，在作为背光源时，蓝光量子阱层21和绿光转换层22的空间分布均匀，大大降低了出现蓝绿斑点的风险，在使用过程中，随着LED芯片随温度变化不会产生色点偏移，降低了产生色漂移的概率，进而提高LED芯片的色域。

同时，本申请的红光转换层3中设置有钙钛矿量子点31在内的红光波长转换材料，蓝绿双峰单晶芯片2发出的蓝绿光朝向红光转换层3，以对红光波长转换材料进行泵浦，使红光波长转换材料发出红光，将钙钛矿量子点31材料用作色转换层，钙钛矿材料的吸光系数在10⁵cm^-1量级，可以获得显示色域极高的背光光源，色域能够达到超过100％的NTSC，远远大于传统红光荧光粉层所能达到的色域，进一步提升了LED芯片的显示色域。

在一些实施方式中，基于该红光转换层3，再与其他钙钛矿量子点31与其他红光量子点结合，在蓝光和绿光的激发下，成功获得高色域的背光光源。

示例性地，将钙钛矿量子点31结合硫化镉量子点构成红光转换层3，其显示色域可以达到121％的NTSC色域，所制备的背光光源结构及其性能如图4所示。

当然，出硫化镉量子点外，红光转换层3内还可以包含硒化镉量子点、磷化铟量子点、硒化铅量子点、锑化汞量子点、硫化铅量子点中任意一种或其组合的红光波长转换材料。

以钙钛矿量子点31作为主要的红光波长转换材料，结合其他红光量子点作为次要的红光波长转换材料构成的复合量子点材料，从制作成本和能够获得的显示色域方面，都得到了一定程度的提升，达到降本增效的效果。

进一步地，考虑到LED芯片内部精细的器件结构，采用喷墨打印的策略将钙钛矿材料图案化，使其能与像素级别的蓝光量子阱层21和绿光转换层22有效集成实现全彩显示，具体地，采用喷墨打印结合紫外光聚合的策略，制备微米级别钙钛矿量子点31薄膜层，钙钛矿量子点31薄膜层在UV光(365nm)的照射下，无论是宏观的薄膜层还是微观下Bank像素内的薄膜层，均表现出较好的发光均匀性，Bank像素内未出现中间区域暗边缘明亮的现象，通过喷墨打印结合紫外光聚合的策略，有效地抑制了咖啡环现象的产生，使其发光特性及色转换效果稳定，显示效果更加优异。

进一步地，参阅图1和图2，红光转换层3为叠加在蓝绿双峰单晶芯片2上的薄膜层，红光转换层中钙钛矿量子点材料或其与载体的混合体的厚度为10-250微米，更具体地说，叠加在绿光转换层22上，为避免相邻像素之间的串扰风险，采用LightTool软件对其进行了模拟和验证，通过调整蓝绿双峰单晶芯片2与红光转换层3之间的距离，对串扰现象进行模拟，将距离设置成65微米时，模拟结果证实此时临近像素之间的串扰是明显的，相邻像素的发光强度分布存在交叠。

当距离降低到10微米时，串扰现象明显减弱，此时相邻像素的发光强度分布已经具有明显的界限，为此，本申请将红光转换层3中钙钛矿量子点31的厚度设置为10-65微米，以达到降低串扰风险。

优选地，将红光转换层3中钙钛矿量子点31的厚度设置为10-55微米，进一步降低串扰风险。

在一些实施方式中，红光转换层3通过蒸镀或喷墨打印的方式叠加覆盖在蓝绿双峰单晶芯片2上，更具体地说，覆盖在绿光转换层22上。

在一些实施方式中，蓝绿双峰单晶芯片2包括氮化镓层，氮化镓层包括n型氮化镓层23和p型氮化镓层4，蓝绿双峰单晶芯片2在图形化的n型氮化镓层23的极性面和非极性面同时生长InxGa1-xN/GaN量子阱层。

极性面上生长的InxGa1-xN/GaN量子阱层作为光致发绿光的绿光转换层22，x值为0.15-0.35，非极性面上生长的InxGa1-xN/GaN量子阱层作为电致发蓝光的蓝光量子阱层21，x值为0.15-0.35。

具体地，绿光转换层22的阱层和垒层的厚度分别为2-9纳米和9-20纳米，蓝光量子阱层21的阱层和垒层的厚度分别为1-6纳米和9-20纳米。

在材料生长层面，通过利用n型氮化镓层23的极性面和非极性面同时进行量子阱层(InxGa1-xN/GaN，x＝0.15-0.35)的生长，在极性面上外延的量子阱层在被蓝光泵浦后发出绿光，作为光致发绿光的绿光转换层22，在非极性面上外延的量子阱层，其生长速率低于极性面，外延的量子阱阱宽变窄，致使其在致电后发光波长蓝移，可发出蓝光，作为电致发蓝光的蓝光量子阱层21。通过对于量子阱有源层生长条件的操控，直接集成蓝光量子阱层21和绿光转换层22。

进一步地，参阅图1和图2，蓝光量子阱层21和红光转换层3继续外延生长形成有p型氮化镓层4，n型氮化镓层23上沉积有n型电极5，p型氮化镓层4上沉积有p型电极6。

其中，参阅图1，n型氮化镓层23上沉积的n型电极5用于与电路板电连接，蓝光量子阱层21上外延生长的p型氮化镓层4上沉积的p型电极6用于与电路板电连接，以使电路板为电致发光的蓝光量子阱层21供电。

需要说明的是，本申请中蓝光量子阱层21是电致发光，绿光转换层22和红光转换层3是光致发光，完整的色转换是以蓝光量子阱层21作为激发源，在蓝光量子阱层21接入电流后发出蓝光，蓝光进入绿光转换层22后，一部分蓝光激发绿光转换层22发出绿光，一部分蓝光穿过绿光转换层22照入红光转换层3，泵浦红光转换层3中钙钛矿量子点31在内的红光波长转换材料发出红光，采用色转换策略，获得所需的绿光和红光发射，与蓝光量子阱层21发出的蓝光搭配产生白光，实现全彩背光显示，具有潜力以更低的成本实现更高的光效率和更好的色域性能，并且具有更好的可靠性和优于传统荧光粉转换技术的耐用性。

其中，本LED芯片包括用于电致发光(EL)发射的规则短波长区域和一个或多个本机光致发光(PL)颜色转换区域，较短波长的电致发光区域(蓝光量子阱层21)负责优化载流子注入和复合效率，而较长波长的光致发光区域(绿光转换层22)负责高效的颜色转换，与传统LED相比，该LED芯片结构表现出更高的效率、更少的光衰、更少的蓝移以及更窄的光谱半峰全宽(FWHM)。

进一步地，用于光致发光的蓝光量子阱层21由铟氮化镓材料或具有铟氮化镓的复合材料构成，用于光致发光的绿光转换层22由铝磷化镓、铟氮化镓/氮化镓、磷化镓、磷化铟镓铝、碳化镓中的任意一种或其组合物构成。

上述实施方式中，蓝光量子阱层21位于衬底和绿光转换层22之间，在一些实施方式中，参阅图15，将绿光转换层22设置在衬底和蓝光量子阱层21之间，具体地，从衬底向上依次为绿光转换层22、蓝光量子阱层21和红光转换层3，其中，蓝光量子阱层21为电致发光区域，绿光转换层22和红光转换层3均为光致发光区域，完整的色转换以蓝光量子阱层21作为激发源，在蓝光量子阱层21接入电流后发出蓝光，一部分蓝光进入绿光转换层22后激发绿光转换层22发出绿光，另一部分蓝光照入红光转换层3，泵浦红光转换层3中钙钛矿量子点31在内的红光波长转换材料发出红光，采用色转换策略，获得所需的绿光和红光发射，与蓝光量子阱层21发出的蓝光搭配产生白光，实现全彩背光显示。

进一步地，继续参阅图15，蓝绿双峰单晶芯片2包括氮化镓层，氮化镓层包括n型氮化镓层23和p型氮化镓层4，蓝绿双峰单晶芯片2在图形化的n型氮化镓层23的极性面生长InxGa1-xN/GaN量子阱层，作为光致发绿光的绿光转换层22，x值为0.15-0.35，n型氮化镓层23的非极性面设置在衬底1上，然后在绿光转换层22上设置隔离层24，在隔离层上生长InxGa1-xN/GaN量子阱层，作为电致发蓝光的蓝光量子阱层21，x值为0.15-0.35，然后在蓝光量子阱层21上外延生长p型氮化镓层4，构成蓝绿双峰单晶芯片2，具体地，绿光转换层22的阱层和垒层的厚度分别为2-9纳米和9-20纳米，蓝光量子阱层21的阱层和垒层的厚度分别为1-6纳米和9-20纳米。

其中，继续参阅图15，n型氮化镓层23上沉积有n型电极5，p型氮化镓层4上沉积有p型电极6，n型氮化镓层23上沉积的n型电极5用于与电路板8电连接，在隔离层24和绿光转换层22上刻蚀贯通孔25，贯通孔25的两端分别连通至n型氮化镓层23和蓝光量子阱层21，n型氮化镓层23和蓝光量子阱层21通过导线电连接，贯通孔25的内壁设置绝缘层26，以避免n型氮化镓层23和蓝光量子阱层21之间的导线与其他结构层通电，蓝光量子阱层21上外延生长的p型氮化镓层4上沉积的p型电极6用于与电路板8电连接，由此，电路板8为电致发光的蓝光量子阱层21供电。

参阅图16，为图15中的蓝绿双峰单晶芯片2封装后的一种结构示意图，当然，还可以采用其他封装方式，对图15中的蓝绿双峰单晶芯片2进行封装，在此不做赘述。

在一些实施方式中，参阅图1和图14，封装结构包括透镜7和电路板8，透镜7通过SMT封装方式将LED芯片封装在电路板8上，具体地，将LED芯片焊接在电路板8上后，通过透镜7将LED芯片密封在电路板8上。

对最终获得的LED芯片的显示性能进行了表征，本申请的LED芯片的色彩表现是非常纯正的，色彩表现优于基于常规LED芯片，参阅图5，基于常规LED芯片的全彩显示器其显示色域仅能达到99％NTSC，而基于本申请的LED芯片的全彩显示器，显示色域高达129％NTSC。此外，尽管只将红光通过具有钙钛矿量子点31的红色转换层转换，其余的蓝色跟绿光仍然采用常规LED芯片，所获得的显示器色域也高达126％ NTSC。

其中，在采用SMT封装的方式封装LED芯片时，可以采用如图6所示的方式，其中，在制备LED芯片时，减少制备红光转换层3的步骤，在SMT封装时，在LED芯片的表面设置硅胶层，通过在硅胶层内设置钙钛矿量子点31或其他红光量子点材料的方式，构成红光转换层，具体地，在电路板上设置支架，支架包括相互对接的第一支架9和第二支架91，对接后的第一支架9和第二支架91之间形成贯通至电路板8的间隙92，并且，对接后的第一支架9和第二支91架形成有碗杯型的放置槽93，放置槽93的底部设有金线94，金线94通过间隙92连接至电路板8，LED芯片设置在放置槽93的底部，n型电极5和p型电极6连接至金线94以与电路板8电连接，间隙92通过硅胶材料进行填充密封，并将第一支架9和第二支架91粘接成一体结构，放置槽93的顶部区域通过硅胶层95填充，硅胶层95内均匀填充红光量子点材料或红光荧光粉。

当然，还可以将硅胶层95分为上层硅胶96和下层硅胶97，如图7所示，上层硅胶96中均匀填充红光量子点材料或红光荧光粉，下层硅胶97中均匀填充扩散粉；还可以如图8所示，在上层硅胶96中均匀填充扩散粉，下层硅胶97中均匀填充红光量子点材料或红光荧光粉。

进一步地，除SMT封装的方式外，还可以采用NCSP封装的方式，对LED芯片进行封装，同样在制备LED芯片时，减少制备红光转换层3的步骤，在NCSP封装时，在LED芯片的表面设置硅胶层，通过在硅胶层内均匀填充钙钛矿量子点31或其他红光量子点材料的方式，构成红光转换层，具体地，参阅图9，在电路板8上设置基片98，基片98上设置上下贯通的通孔99，通孔99内填充导电材料，导电材料可以是铜，基片的上下表面均设有与导电材料连接的金线95，LED芯片设置在基片98上，n型电极5和p型电极6连接至基片98上表面的金线94，基片98下表面的金线94连接至电路板8，以使LED芯片与电路板8电连接，基片98的上方设置硅胶层95，硅胶层95将LED芯片密封包覆在基片98上，硅胶层95内均匀填充红光量子点材料或红光荧光粉。

进一步地，如图11所示，在硅胶层95的上方设置反射层90，反射层90由透明硅胶构成，反射层90内均匀填充反射粉。

当然，如图10所示，反射层90还可以设置在硅胶层95的侧方，反射层90内均匀填充反射粉。

在一些实施方式中，LED芯片还可以采用倒装芯片结合SMT封装或NCSP封装的方式进行封装，参阅图12，为倒装的LED芯片通过SMT封装的方式，封装在电路板8上的示意图，参阅图13，为倒装的LED芯片通过NCSP封装的方式，封装在电路板8上的示意图，关于SMT封装和NCSP封装的方法在上述实施方式已经说明，在此不做赘述，并且，倒装芯片的安装方式为LED芯片正面朝下向基片，无需引线键合，形成最短电路，降低电阻，采用金属球连接，缩小了封装尺寸，改善电性表现，为现有成熟的连接技术，因此不做赘述。

一些实施方式中，参阅图14，LED芯片采用SMT封装或NCSP封装的方式封装构成封装体10，封装体10位于电路板8上并通过透镜7将其密封在电路板8上，其中，透镜7覆盖封装体10。

本发明实施例的第二方面，提供一种白光封装的制备方法，应用于上述实施方式中的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，参阅图3，包括以下步骤：

步骤1：在衬底1表面生长n型氮化镓层23，对n型氮化镓层23进行光刻处理，得到图形化的n型氮化镓层23，形成深度为500-2500纳米，长度为5-50微米，宽度为0.5-10微米，间距为20-200微米的微米凹槽；

步骤2：使用MOCVD方法在图形化的n型氮化镓层23的极性面和非极性面上同时生长量子阱层(InGaN/GaN量子阱结构)，得到蓝光量子阱层21和绿光转换层22，构成单晶结构的蓝绿双峰单晶芯片2；

步骤3：在蓝绿双峰单晶芯片2上利用点胶、注塑成型、蒸镀或喷墨打印的方式形成红光转换层3。

进一步地，还包括以下步骤：

步骤4：使用MOCVD方法在在蓝光量子阱层21和红光转换层3上继续外延生长p型氮化镓层4；

步骤5：使用ICP-RIE刻蚀技术刻蚀LED台面，在LED芯片的其中一侧，从红光转换层3上方的p型氮化镓层4顶部刻蚀到蓝光量子阱层21下方的p型氮化镓层4的上表面，在LED芯片的另一侧，从红光转换层3上方的p型氮化镓层4顶部刻蚀到n型氮化镓层23的上表面，使用PECVD方法，在p型氮化镓层4顶部、n型氮化镓层23顶部以及两者的竖直连接面处沉积二氧化硅绝缘层，并在n型氮化镓层23顶部开孔(开孔处用于形成n型电极5)，和在p型氮化镓层4顶部开孔(开孔处用于形成p型电极6)，使用物理气相沉积磁控溅射工艺，在n型氮化镓层23上沉积n型电极5，在p型氮化镓层4上沉积p型电极6，最后，将LED芯片通过SMT的封装方式，获得SMD封装结构，封装至电路板8，LED芯片在封装后，n型氮化镓层23处的n型电极5与电路板电连接，蓝光量子阱层21下方p型氮化镓层4的上表面上的p型电极6与电路板电连接。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，包括封装结构和设置在所述封装结构内的LED芯片；

所述LED芯片包括从下至上依次堆叠的衬底、蓝绿双峰单晶芯片、和红光转换层，所述蓝绿双峰单晶芯片包括电致发光的蓝光量子阱层和光致发光的绿光转换层，所述红光转换层包含钙钛矿量子点在内的红光波长转换材料。

2.根据权利要求1的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，所述红光转换层内还包含硒化镉量子点、磷化铟量子点、硫化镉量子点、硒化铅量子点、锑化汞量子点、硫化铅量子点中任意一种或其组合的红光波长转换材料。

3.根据权利要求1的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，所述红光转换层为叠加在蓝绿双峰单晶芯片上的薄膜层，所述红光转换层中所述钙钛矿量子点材料或其与载体的混合体的厚度为10-250微米。

4.根据权利要求1的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，所述蓝绿双峰单晶芯片发出的蓝绿光朝向所述红光转换层，以对所述红光波长转换材料进行泵浦，使所述红光波长转换材料发出红光。

5.根据权利要求1的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，所述红光转换层通过点胶、注塑成型、蒸镀或喷墨打印的方式叠加覆盖在所述蓝绿双峰单晶芯片上。

6.根据权利要求1的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，所述蓝绿双峰单晶芯片包括氮化镓层，所述氮化镓层包括n型氮化镓层和p型氮化镓层，所述n型氮化镓层的极性面和非极性面同时生长InxGa1-xN/GaN量子阱层。

7.根据权利要求1的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，所述封装结构包括透镜和电路板，所述透镜通过SMT封装或COB封装方式将所述LED芯片封装在所述电路板上。

8.一种白光封装的制备方法，应用于如权利要求1-7任意一项的采用蓝绿双峰单晶芯片的白光封装，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在衬底表面生长n型氮化镓层；

步骤2：在n型氮化镓层的极性面和非极性面上同时外延生长InxGa1-xN/GaN量子阱层，得到蓝光量子阱层和绿光转换层；

步骤3：通过封装工艺，在蓝绿双峰单晶芯片上利用点胶、注塑成型、蒸镀或喷墨打印的方式形成红光转换层；

步骤4：将LED芯片封装通过表面贴装SMT或LED直接上板COB工艺链接至电路板，通过驱动电源形成背光源。