CN1893129A - 发光二极管封装及其制造方法、背光单元和液晶显示器件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种发光二极管封装、其制造方法、使用该发光二极管封装的背光单元以及液晶显示器件。特别地，有效地使得在工作和组装该发光二极管封装期间产生的热消散。在主体部的底部形成有金属材料的散热层以使散热效果最大化，并通过对塑料透镜和硅执行固定和注入处理而防止变形。因此，可以实现均匀的亮度。

Description

发光二极管封装及其制造方法、背光单元和液晶显示器件
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器件(LCD)，更具体地，涉及一种可以通过使从发光二极管(LED)产生的热消散来改进背光单元的性能的LED的制造方法。
背景技术
LCD包括液晶板、驱动单元以及背光单元。液晶板包括上玻璃基板、下玻璃基板以及插在其间的液晶层。当向形成在上玻璃基板和下玻璃基板上的电极施加预定电压时，改变了液晶分子的排列，从而显示图像。
与阴极射线管(CRT)、等离子显示板(PDP)以及场发射显示器(FED)不同，LCD需要外部光源，因为液晶板本身是不发光的装置。因此，附加地安装背光组件，作为将光均匀地投射在液晶板的屏幕上的装置。
根据灯的位置，背光组件分类为直接型背光组件和边侧型背光组件。直接型背光组件包括位于液晶板的背部以向前投射光的灯。边侧型背光组件包括位于导光板的一侧以通过导光板向前投射光的灯。
背光组件的灯的示例是电致发光(EL)装置、LED、冷阴极荧光灯(CCFL)等。
LED广泛用作LCD中的背光组件的光源。此外，LED的耐久性比CCFL的耐久性更强，并且不需要附加的逆变器，因为LED在DC 5V进行工作。然而，为了保护LED，附加地需要对电流进行控制的电路。在LED中，将包括三原色(红(R)、绿(G)和蓝(B))的单色白光(W)应用于各种领域。
参照图1和2对LCD的背光单元及其制造方法进行描述。
图1是现有技术的LCD的剖面图。
如图1所例示的，LCD包括显示图像的液晶板10、提供光的背光单元、以及容纳背光单元的底壳14。
背光单元包括：发出光的多个LED 15；对这些LED 15进行控制的基板13；反射板12，反射朝着液晶板10的相反方向投射的光；以及使光均匀地散射的光片11。
可以由具有三原色(红(R)、绿(G)和蓝(B))的LED或者具有白光(W)的LED来形成LED 15。
此外，具有LED 15的LCD包括对这些LED 15进行控制并提供电源的基板13。
光片11与LED 15间隔开，以防止看到LED 15的像。
在现有技术的LCD中，从LED 15发出的光通过光片11传送到液晶板10。
图2是图1的LCD中的LED封装的剖面图。
如图2所例示的，LED封装50包括：底部的基板33；形成在基板33上的绝缘层32；形成在绝缘层32上的电极图案28；防止电极图案28之间的电干扰的预定间距29；以及接合于其上安装LED的电极图案28的顶部的导热粘合剂30。
此外，LED封装50包括：在导热粘合剂30上的主体部24；在主体部24的两侧的端子部25；固定于主体部24的顶部的发光芯片21；位于发光芯片21的顶部调节透光率的硅22；以及包围硅22以使其固定于主体部24的塑料透镜23。
这里，LED封装50包括电极粘合剂27和端子粘合剂26，以将端子部25与电极图案28连接起来。
在现有技术的LED封装的制造方法中，在基板33上形成绝缘层32，在绝缘层32上形成电极图案28以施加电信号。通过刻蚀处理在电极图案28之间形成预定间距29，以防止电干扰。
接着，将导热粘合剂30接合到其上安装主体部24的电极图案28的顶部。然后，在从主体部24抽出的端子部25连接到的电极图案区上安装电极粘合剂27和端子粘合剂26。此外，使用焊接处理将端子部25连接到电极图案28。
然而，在现有技术的LED封装50中，当执行焊接处理时，因为导热粘合剂30的热传递率低，因此塑料透镜23和硅22往往会发生变形。
因此，由于变形的硅22和塑料透镜23出现光强度的差异，因此由于不均匀的亮度而使得图像质量劣化。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种LED封装及其制造方法、使用该LED封装的背光单元以及LCD，其基本上消除了由于现有技术的局限和缺点而导致的一个或更多个问题。
本发明的一个目的是提供一种LED封装的制造方法。在该LED封装中，在主体部的底部形成金属材料的散热层以使散热效果达到最大，并通过对塑料透镜和硅执行固定和注入处理而防止变形。因此，可以实现均匀的亮度。
本发明的另一目的是提供一种背光单元和LCD，其由于安装了本发明的LED封装而能够改进光效率。
本发明的附加优点、目的和特征将在下面的说明中部分地得到阐述，部分地对于本领域普通技术人员在查看以下内容时将显而易见，或者可以从对本发明的实践而获知。通过文字说明及其权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现并获得本发明的目的和其他优点。
为了实现这些目的和其他优点并且根据本发明的目的，如在此所具体实施和广义描述的，提供了一种LED封装，其包括：形成在基板上的电极图案；形成在所述电极图案上的电极粘合剂；形成在所述基板上的散热层；接合到所述散热层的顶部的主体部；形成在所述主体部上的LED芯片；以及连接到所述LED芯片并接合到所述电极粘合剂的端子部。
在本发明的另一方面，提供了一种LED封装的制造方法，该方法包括以下步骤：制备具有LED芯片和端子部的主体部；在基板上形成电极图案；对所述电极图案与所述端子部进行焊接；以及将透镜与所述主体部的顶部相结合。
所述方法还包括在所述基板与所述主体部之间形成散热层的步骤。
去除绝缘层的对应于所述主体部的部分，以暴露出所述基板。
在本发明的还一方面，提供了一种背光单元，其包括：LED封装，包括形成在基板上的电极图案、形成在所述电极图案上的电极粘合剂、形成在所述基板上的散热层、接合到所述散热层的顶部的主体部、形成在所述主体部上的LED芯片、以及连接到所述LED芯片并接合到所述电极粘合剂的端子部；以及使从所述LED封装产生的光散射的光散射单元。
在本发明的再一方面，提供了一种LCD，其包括：第一基板和第二基板；在第一基板与第二基板之间形成有液晶层的液晶板；以及向所述液晶板投射光的背光单元。所述背光单元包括：LED封装，其具有形成在基板上的电极图案、形成在所述电极图案上的电极粘合剂、形成在所述基板上的散热层、接合到所述散热层的顶部的主体部、形成在所述主体部上的LED芯片、以及连接到所述LED芯片并接合到所述电极粘合剂的端子部；以及使从所述LED封装产生的光散射的光散射单元。
这里，所述散热层由导热性优异的金属材料形成，并且接触所述基板。此外，通过磨琢处理(polishing process)去除所述绝缘层，并且所述散热层直接接触所述主体部。
在所述LED中的所述主体部的底部和所述电极图案的顶部形成有金属材料，以使散热效果最大化，并通过对塑料透镜和硅执行固定和注入处理以防止变形。因此，在所述LED封装和所述背光中可以实现均匀的亮度。
应当明白，本发明的以上一般性描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，旨在提供对如权利要求所述的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入且构成本申请的一部分，附图例示出本发明的实施例，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是现有技术的LCD的剖面图；
图2是在图1的LCD中的LED封装的详细剖面图；
图3A到3F是根据本发明一个实施例的LCD中的LED封装的制造方法的剖面图；
图4A到4F是根据本发明另一实施例的LCD中的LED封装的制造方法的剖面图；以及
图5和6是根据本发明另一实施例的LED封装中的散热层的剖面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施例，其示例示出在附图中。只要有可能，就在全部的附图中使用相同的标号来表示相同或相似的部件。
图3A到3F是根据本发明一个实施例的LCD中的LED封装的制造方法的剖面图。
如图3A所例示的，在最底部存在陶瓷材料的基板133，在基板133的顶部上存在绝缘层132，在绝缘层132的顶部上存在电极图案128和预定间距129，并且在电极图案128的顶部上存在散热层130和电极粘合剂126。
例如，所述陶瓷材料可以是氧化铝等。
氧化铝具有优异的耐热性、耐化学性以及机械强度，还具有低耗散放电性。
这里，绝缘层132保护LED免受外部物理腐蚀和化学腐蚀的影响，并由使从LED投射的光透过的透明材料形成。硅系的环氧树脂或透明树脂广泛用作绝缘层132的材料。
此外，将导热性优异的材料用作绝缘层132，以使散热最大。
在制造处理中，在基板133上形成绝缘层132，并在绝缘层132上形成了金属层之后根据构图处理形成电极图案128。这里，将电极图案128彼此间隔开预定间距129，以防止电干扰和短路故障。
在基板133中的绝缘层132的预定区域上形成散热层130，以改进散热特性。将带有发光芯片121的主体部124接合在散热层130上。
此外，在各个电极图案128上形成电极粘合剂126。
可以由相同的材料(例如，焊接材料)来形成散热层130和电极粘合剂126。
焊接材料的示例是有铅焊膏和无铅焊膏(包括酒石系金属(tartarseries metal))。
此外，可以由各自不同的材料形成散热层130和电极粘合剂126。可以由焊接材料形成电极粘合剂126，而可以由各向异性传导膜(ACF)和带有传导球的膏形成散热层130。
如图3B和3C所例示的，电极粘合剂126形成在电极图案128上，散热层130形成在预定区域上。此外，带有发光芯片121的主体部124设置在散热层130上，端子部125设置在与其上设置有主体部124的电极图案128间隔开的电极图案128上。
在主体部124的安装方法中，将主体部124设置在散热层130上，主体部124的底部接触散热层130，然后通过焊接处理使从主体部124的两侧抽出的端子部125接触电极粘合剂126。
在100℃或更高的高温下执行焊接处理。通过端子部125将从端子部125和主体部124产生的热传递到主体部124，然后通过散热层130使所传递的热消散。
这里，可以使通过散热层130消散的热传递到基板133，然后消散。
如图3D所例示的，在执行了焊接处理之后，通过接合处理将塑料透镜123接合到主体部124。
因此，由于通过散热层130消散了焊接处理产生的热，因此可以使塑料透镜123保持其形状。
在塑料透镜123的一侧形成有细孔以将填充材料(硅或环氧树脂)注入塑料透镜123。
如图3E所例示的，在顺序地安装了基板133、绝缘层132、电极图案128、预定间距129、散热层130、电极粘合剂126、LED以及塑料透镜123之后，使用硅注射器135通过所述孔将硅122注入塑料透镜123中。
通过固化处理，用光或热使注入塑料透镜123中的诸如硅或环氧树脂的材料硬化。由此，可以不必对塑料透镜123的孔进行附加的封装处理。
如图3F所例示的，顺序地安装并注入基板133、绝缘层132、电极图案128、预定间距129、散热层130、电极粘合剂126、LED、塑料透镜123以及硅122。因此，完成了LED封装115。
在LCD的LED封装115中，在主体部124与基板133之间形成有导热性优异的散热层130，然后通过将主体部124接合到基板133的焊接处理将主体部124接合到基板133。由此，在焊接处理和工作期间，可以通过散热层130使从LED中的主体部124和发光芯片121产生的热消散。因此，还可以防止硅122和塑料透镜123变形。
因此，由于可以通过更大的面积使来自LED的热消散，因此可以使用多个LED装置高密度地组装LED，发光面可以具有更大的面积。
带有散热层130的LED封装115的散热效率高，由此可以将其用作向组合有滤色器基板和薄膜晶体管基板的液晶板提供光的背光。
通过在用作光源的LED封装115的顶部上设置光散射单元，向液晶板提供光。
图4A到4F是根据本发明另一实施例的LCD中的LED封装的制造方法的剖面图。
如图4A所例示的，在基板133的顶部上形成绝缘层132，通过选择性地去除绝缘层132来提供散热层130的形成区。
散热层130的形成区可以对应于其上设置主体部124的区域。
散热层130的形成区暴露出基板133。
在绝缘层132的顶部上形成金属层，然后根据构图处理形成电极图案128。
在散热层130的形成区上形成散热层130以改进散热特性，散热层130接触由散热层130的形成区暴露出的基板133。此外，对散热层130进行接合以固定具有发光芯片121的主体部124。
此外，在各个电极图案128上形成电极粘合剂126。
这里，通过在电极粘合剂126上形成端子粘合剂来将端子部125连接到电极图案128。
可以由相同的材料(焊接材料)来形成散热层130和电极粘合剂126。
焊接材料的示例是有铅焊膏和无铅焊膏(包括酒石系金属)。
此外，可以由各自不同的材料形成散热层130和电极粘合剂126。可以由焊接材料来形成电极粘合剂126，而可以由ACF和带有传导球的膏来形成散热层130。
参照图3B到3E对图4B到4E进行描述。
如图4F所例示的，在LED封装115中顺序地安装和注入了基板133、绝缘层132、电极图案128、预定间距129、散热层130、电极粘合剂126、一个LED、塑料透镜123以及硅122。然后，对塑料透镜123的硅注入孔进行密封，完成LED封装115。
这里，所述一个LED包括主体部124、端子部125以及发光芯片121。
形成绝缘层132(其一部分被选择性地去除)的方法包括刻蚀处理、磨琢处理、印刷处理以及可以形成图案的各种处理。
刻蚀处理使用诸如光刻胶图案的刻蚀掩模来去除绝缘层132的一部分。
磨琢处理使用磨琢装置物理地去除形成在基板133上的绝缘层132的一部分。
印刷处理在基板133上印刷出被部分去除了的绝缘层132。
可以在选择性地去除了绝缘层132的一部分之后在绝缘层132上形成电极图案128。否则，可以在顺序地形成了绝缘层132和电极材料之后形成电极图案128。然后，可以执行去除绝缘层132的一部分的处理。
在本发明的LCD中，散热层130形成在主体部124的底部和电极图案128的顶部上，以通过将热从LED传递到基板133来使散热效果最大化。
此外，在焊接处理之后，执行对塑料透镜123和硅122的固定和注入处理，以防止塑料透镜123和硅122变形。此外，通过无变形的塑料透镜123和硅122，可以实现具有均匀亮度的LCD。
如上所述，由于在主体部124的底部形成有金属材料的散热层130以使散热效果最大化，因此通过对塑料透镜123和硅122执行固定和注入处理防止了变形。因此，可以实现均匀的亮度。
图5和6是根据本发明另一实施例的LED封装中的散热层的剖面图。
参照图5，散热层130由具有传导球151的膏形成。
主体部124通过具有传导球151的膏而接合并固定到基板133的顶部。
参照图6，散热层130由诸如ACF的传导膜形成，以将主体部124接合到基板133的顶部。
如上所述，在主体部124与基板133之间形成有导热性优异的散热层130。
在LCD的LED封装115中，在主体部124与基板133之间形成有导热性优异的散热层130，然后在将主体部124和端子部125接合到基板133的焊接处理之后将塑料透镜123接合到主体部124的顶部。由此，在焊接处理和工作期间，可以通过散热层130使从LED中的主体部124和发光芯片121产生的热消散。因此，还可以防止硅122和塑料透镜123变形。
对于本领域的技术人员，很明显，可以对本发明进行各种变化和修改。由此，本发明旨在覆盖对本发明的变化和修改，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (36)

1、一种发光二极管封装，其包括：
形成在基板上的电极图案；
形成在所述电极图案上的电极粘合剂；
形成在所述基板上的散热层；
接合到所述散热层的顶部的主体部；
形成在所述主体部上的发光二极管芯片；以及
连接到所述发光二极管芯片并接合到所述电极粘合剂的端子部。
2、根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括位于所述基板与所述电极图案之间的绝缘层。
3、根据权利要求2所述的发光二极管封装，其中，所述散热层接触所述基板。
4、根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中，所述电极粘合剂由焊接材料形成。
5、根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中，所述散热层由焊接材料、传导膜以及传导球膏中的一种形成。
6、根据权利要求4所述的发光二极管封装，其中，所述焊接材料包括铅或锡。
7、根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中，所述基板是陶瓷基板。
8、根据权利要求7所述的发光二极管封装，其中，所述陶瓷基板由氧化铝形成。
9、根据权利要求1所述的发光二极管封装，还包括：
包围所述发光二极管芯片的透镜；以及
填充所述透镜的内部的填充材料。
10、一种发光二极管封装的制造方法，其包括以下步骤：
制备具有发光二极管芯片和端子部的主体部；
在基板上形成电极图案；
对所述电极图案与所述端子部进行焊接；以及
将透镜与所述主体部的顶部相结合。
11、根据权利要求10所述的制造方法，还包括以下步骤：在所述基板与所述主体部之间形成散热层。
12、根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述散热层直接接触所述主体部。
13、根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述散热层接触所述基板。
14、根据权利要求10所述的制造方法，还包括在所述基板上形成绝缘层的步骤。
15、根据权利要求14所述的制造方法，其中，去除所述绝缘层的对应于所述主体部的部分，以暴露出所述基板。
16、根据权利要求15所述的制造方法，其中，使用刻蚀处理或磨琢处理去除所述绝缘层的所述部分。
17、根据权利要求14所述的制造方法，其中，选择性地去除所述绝缘层以印刷在所述基板上。
18、根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述散热层由焊接材料、传导膜以及传导球膏中的一种形成。
19、根据权利要求10所述的制造方法，其中，所述基板是陶瓷基板。
20、根据权利要求19所述的制造方法，其中，所述陶瓷基板由氧化铝形成。
21、一种背光单元，其包括：
发光二极管封装，其包括形成在基板上的电极图案、形成在所述电极图案上的电极粘合剂、形成在所述基板上的散热层、接合到所述散热层的顶部的主体部、形成在所述主体部上的发光二极管芯片、以及连接到所述发光二极管芯片并接合到所述电极粘合剂的端子部；以及
使从所述发光二极管封装产生的光散射的光散射单元。
22、根据权利要求21所述的背光单元，还包括所述基板与所述电极图案之间的绝缘层。
23、根据权利要求22所述的背光单元，其中，去除所述绝缘层的一部分，以暴露出所述基板。
24、根据权利要求21所述的背光单元，其中，所述散热层接触所述基板。
25、根据权利要求21所述的背光单元，其中，所述电极粘合剂由焊接材料形成。
26、根据权利要求21所述的背光单元，其中，所述散热层由焊接材料、传导膜以及传导球膏中的一种形成。
27、根据权利要求21所述的背光单元，其中，所述基板是陶瓷基板。
28、根据权利要求21所述的背光单元，还包括：
包围所述发光二极管芯片的透镜；以及
填充所述透镜的内部的填充材料。
29、一种液晶显示器件，其包括：
第一基板和第二基板；
在第一基板与第二基板之间形成有液晶层的液晶板；以及
向所述液晶板投射光的背光单元，
其中，所述背光单元包括：
发光二极管封装，其具有形成在基板上的电极图案、形成在所述电极图案上的电极粘合剂、形成在所述基板上的散热层、接合到所述散热层的顶部的主体部、形成在所述主体部上的发光二极管芯片、以及连接到所述发光二极管芯片并接合到所述电极粘合剂的端子部；以及
使从所述发光二极管封装产生的光散射的光散射单元。
30、根据权利要求29所述的液晶显示器件，还包括所述基板与所述电极图案之间的绝缘层。
31、根据权利要求30所述的液晶显示器件，其中，选择性地去除所述绝缘层。
32、根据权利要求29所述的液晶显示器件，其中，所述散热层接触所述基板。
33、根据权利要求29所述的液晶显示器件，其中，所述电极粘合剂由焊接材料形成。
34、根据权利要求29所述的液晶显示器件，其中，所述散热层由焊接材料、传导膜以及传导球膏中的一种形成。
35、根据权利要求29所述的液晶显示器件，其中，所述基板是陶瓷基板。
36、根据权利要求29所述的液晶显示器件，还包括：
包围所述发光二极管芯片的透镜；以及
填充所述透镜的内部的填充材料。
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