CN210778585U - 发光二极管封装器件和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发光二极管封装器件和一种利用该发光二极管封装器件的显示装置，其中的一种发光二极管封装器件，其包括：相互隔离的数个LED芯片，至少两个LED芯片具有不同光辐射波段，每一LED芯片包括第一表面和第二表面以及侧面，数个LED芯片的第一表面在同一侧作为出光面，第二表面上设有一对电极；电路层，位于LED芯片的第二表面侧，并与所述数个LED芯片的一对电极连接；封装层，包覆所述数个LED芯片的侧面和电路层，并填充所述数个LED芯片侧面之间的间隙以及电路层之间的间隙，封装层具有第一、第二表面，封装层的第一表面与所述数个LED芯片的第一表面位于同一面侧，封装层的第二表面与电路层的第二表面齐平，至少两个芯片的第一表面的水平高度差大于0微米小于等于10微米，LED的第一表面侧还覆盖有一光穿透层。

Description

发光二极管封装器件和显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种发光二极管封装器件和一种利用该发光二极管封装器件的显示装置。

背景技术

随着LED技术进步与市场需求增多，以Mini/Micro LED为代表的新型显示技术应运而生。MiniLED作为小间距LED产品的延伸和Micro LED的前奏，已经开始在LCD背光和RGB显示产品已经开始运用。

从封装端来看，由于尺寸微缩化，锡膏等材料的选择和固晶的精度等效率、良率与成本息息相关，每一个环节都面临技术难题。同时，显示屏对画质和显示效果要求极高，而封装表面的处理工艺不同，像素间也存在光色差异，容易导致混光不一致，校正难度高等问题，进而影响高质量显示效果。

实用新型内容

基于本实用新型的目的，本实用新型在于提供如下发光二极管封装器件，包括：相互隔离的数个LED芯片，每一LED芯片包括相对的第一表面和第二表面以及侧面，数个LED芯片的第一表面在同一侧并作为出光面，所述第二表面上设有一对电极；

电路层，位于LED芯片的第二表面侧，并与所述数个LED芯片的一对电极连接；

封装层，包覆所述数个LED芯片的侧面和电路层并填充所述数个LED芯片侧面之间的间隙以及电路层之间的间隙，封装层具有相对的第一表面和第二表面，封装层的第一表面与所述数个LED芯片的第一表面位于同一面侧，封装层的第二表面与电路层的第二表面齐平，其特征在于：所述数个LED芯片中至少两个LED芯片具有不同光辐射波段，所述至少两个LED芯片的第一表面的水平高度差大于0微米小于等于10微米，所述的封装层的第一表面以及LED的第一表面侧还覆盖有一光穿透层。

优选的，所述的封装层包括吸光成分。

优选的，所述的封装层为至少两层，其中至少数个芯片的侧面之间的封装层有吸光成分。

优选的，所述的封装层为至少两层，其中数个芯片的侧面之间的封装层的透光率不高于其它层。

优选的，所述的封装层为多层，其中包覆电路层的封装层的透光性高于包覆芯片的电路层。

优选的，所述的电路层不包括焊接层或电路层与LED芯片之间不具备焊接层。

优选的，所述的每一LED芯片包括透明基板，透明基板包括相对的第一表面侧和第二表面侧，第一表面侧为LED芯片的出光面，第二表面侧包括发光半导体叠层，发光半导体叠层第一半导体层、发光层和第二半导体层，所述的LED芯片还包括两个电极，两个电极位于发光半导体叠层的同侧。

优选的，所述至少两个LED芯片的第一表面的水平高度差大于０小于5微米。

优选的，所述的数个芯片为RGB三个芯片，更优选的，以封装层的第二表面为基准，其中蓝光芯片的出光面高度低于其它的芯片；更有选的，以封装层的第二表面为基准，其中红光芯片的出光面高度低于其它的芯片。

优选的，所述的光穿透层包括光散色材料。

优选的，所述的光穿透层的透光度为40%~80%。

优选的，所述的光穿透层的透光度为80%以上。

优选的，所述的封装器件的总厚度介于100~500微米。

优选的，所述的光穿透层的厚度介于5~20微米。

优选的，还包括至少两个焊盘形成在封装层的第二表面，与所述电路层的第二表面连接。

本实用新型达到如下技术效果：

（1）获得无基板的封装体,芯片无需锡膏焊接，避免了用锡膏焊接带来的芯片焊接不良以及二次回流焊回熔的问题，同时实现更小的封装尺寸，可以达到更高的集成度；

（2）数个芯片中的不同辐射波段的芯片设置为不同的出光面高度差，结合出光面的较薄的光穿透层对不同辐射波段的芯片光亮度的部分吸收，实现亮度的微调，以实现最终不同辐射波段LED的出光比例需求，满足RGB的显示应用的光色一致性；

（3）数个芯片的第一出光面控制在小于10微米，搭配封装层有利于统一出光面，减少侧面之间的光串扰的影响。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

图1～2是一个立体图，说明一些实施例的LED封装器件的结构。

图3是一个侧面剖视图，说明一些实施例的LED封装器件的结构。

图4是一个侧面剖视图，说明一些实施例的LED封装器件的常规的倒装LED芯片。

图5是一个立体图，说明根据本实用新型一个变形的LED封装器件。

图6是是图5的结构的局部侧面剖视图。

图7是一个平面图，示意一些实施例的显示面板。

图8~9、11是一个局部侧面剖视图，说明一些实施例的制作LED封装器件的一个步骤。

图10、12局部平面图，说明一些实施例的制作LED封装器件的一个步骤。

图13是一个立体示意图，说明一些实施例的制作LED封装器件的一个步骤。

具体实施方式

下面各实施例公开了一种无基板的LED封装器件，该封装器件的数个相互隔离的LED芯片直接由封装层固定并封装，并在封装层内形成电路层。

在一些实施例中，该封装器件非常适用于显示面板，此时一方面能够尽可能的减小封装器件的尺寸，对于提高显示面板的分辨率非常重要，另一方面可以大幅度减少LED发光面积占比，非常有利于提升显示面板的对比度，其面积占比为30%以下，优选可以达到15%以下，甚至5%以下，例如可以为8.5%，或者2.8%，或者1.125%，甚至更低。

图1-3是分别根据一些示例实施例的发光二极管(LED)封装器件100的立体图以及纵向截面图。该LED封装器件100包括数个彼此分隔开的LED芯片111、封装层120、电路层130和焊盘140，每个LED芯片111如图4所示具有一对位于同侧的电极112。

如图3所示，电路层130具有第一表面和第二表面，电路层的第一表面与各个LED芯片111的电极112连接，封装层120固定该多个LED芯片111并包覆该LED芯片的侧面及电路层130，并填充各个LED芯片111之间侧面的间隙以及电路层130之间的间隙，裸露出电路层130的至少部分第二表面，焊盘140与电路层130连接。电路层130的作用是为了将数个LED芯片111的电极在封装层内进行串联或并联连接，并提供至少部分第二表面从封装层120暴露，以提供外部电性连接或电路层130的130的第二表面制作一对焊盘用于提供外部电性连接。

封装层120，具有相对的第一表面S11和第二表面S12，如图1所示封装层120的第一表面S11与所述数个LED芯片的第一表面S21位于同一面侧，封装层120的第二表面S12与电路层130的第二表面齐平。

具体的，该LED封装器件100可包括三个LED芯片，例如，第一为LED芯片为蓝光芯片B、第二LED芯片为绿光芯片G，以及第三LED芯片为红光芯片R。尽管为了便于说明，图1和2所示LED封装器件100包括三个LED芯片R、G和B，该三个LED芯片R、G和B可发射不同辐射波段的光，例如可以分别发射红光、绿光和蓝光。为尽可能缩小封装器件的尺寸，每个LED芯片之间的间距优选为100微米以下，例如可以为100~50微米，或者50微米以下。在一些显示面板的应用中，LED芯片之间的间距优选为50微米以下，例如50~40微米，或者40~30微米，或者30~20微米，或者20~10微米，间距越小，越有利于缩小封装器件的尺寸，从而提升显示面板的分辨率。而在一些照明方面的应用时，缩小芯片之间的间距，可以达到提高芯片与封装器件的面积比。

如图4所示，该LED芯片111可以为一般的倒装结构LED芯片，具有相对的第一表面S21和第二表面S22和侧面S24，其中第一表面S21为出面光，第二表面S22上设置有一对电极112，电极112包括与第一半导体层1111电性连接的第一电极1121、与第二半导体层1113电性连接的第二电极1122。该LED芯片111包括半导体发光叠层，半导体发光叠层包括第一半导体层1111、有源层1112和第二半导体层1113，第一半导体层1111和第二半导体层1113可分别为p型半导体层和n型半导体层。例如，蓝光LED 芯片和绿光LED芯片的第一半导体层和第二半导体层可由通过化学式AlxInyGa(1-x-y)N(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)表达的氮化物半导体形成，红光LED芯片的第一半导体层和第二半导体层可由通过化学式AlzInwGa(1-x-y)P(其中，0≤z≤1，0≤w≤1，0≤z+w≤1)表达的磷化物半导体形成。蓝光LED芯片和绿光LED芯片的有源层1112可具有其中量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的多量子阱(MQW)结构。例如，有源层1112可具有基于氮化物的MQW，诸如InGaN/GaN或InGaN/AlGaN，但是不限于此，通过调整有源层的In或Al或Ga的相对含量可以有效调整蓝光和绿光芯片的发光波段。红光的有源层可以是诸如InGaP/GaP或GaP/AlGaP或AlGaInP/AlGaInP的多量子阱结构构成，通过调整Al或Ga或In的相对含量调整发光波段。

进一步的，还可以在LED芯片的出光面S21上设置透明粗糙面，形成漫反射、减少眩光，该粗糙面可以为亚光材料。

在一些实施例中，该LED芯片111还可以包括位于出光面的一透明基板1110，该透明基板1110位于LED芯片111的第一表面S21侧用于出光，透明基板1110与半导体发光叠层之间的界面还可具有图形或键合层。

如图3所示，电路层130与LED芯片的电极112连接。该电路层130一方面根据需求将三个LED芯片进行串、并连接，另一方面将LED芯片111的电极112引至LED芯片以外的区域，方便进行布线。较佳的电路层130可以包括多层电路层，各个电路层之间可以通过封装层进行隔离。在一些较佳实施例中，该电路层130包括至少两个电路层，该至少两个电路层130可以通过电镀或者化镀的方法形成，如此可以在封装层内部进行布线。根据本实用新型的设计，电路层130的材料可以是Cu、Cu xW或者其他导电金属材料，电路层130通过电镀或化镀工艺获得，直接与LED芯片形成电性连接，免去锡膏的使用，无需共晶焊或回流焊工艺，因此电路层与LED芯片的一对电极之间无焊接层，所述的焊接层包括倒装芯片与封装基板的焊盘之间通过共晶焊或回流焊形成的焊接层，具体的如共晶层AuSn或回流焊接层，较佳的电路层的材料的熔点优选400℃以上，有利于提升电路层的可靠性。

如图2-3所示，焊盘140形成在封装层120的下表面S12上与电路层130连接，可以通过在封装器件上外设大尺寸的焊盘140，用于后端进行贴片。但是应当提及的是，该焊盘140并不是必需要的。在一些实施例中，电路层130可以是多层，其中一层的电路层130可以直接作为封装器件100的焊盘使用，用于与电路板进行连接，此时不需要另外在封装层120上另设焊盘140。焊盘的数量不限，可以根据LED芯片之间的串并联连接关系而设置合适的数量，例如本实施例三个芯片进行并联设计，所述的焊盘的数量至少为4个。

在一些实施例中，其中封装层120优选不透光或者低透光，例如透光率低于30%，例如可以5~20%。

在一些实施例中，当该封装器件根据显示面板的应用需求，该封装层120可选择较佳的环氧树脂或硅胶等封装端常用的封装树脂，并且不透光或低透光，具体的包括吸光成分（图中未示意），吸光成分至少设置在LED芯片侧面周围或者相邻的LED芯片之间，或进一步的至少在LED半导体发光叠层周围或者相邻半导体发光叠层周围。吸光成分具体可以是封装层使用的环氧树脂或硅胶内分散的吸光颗粒，如黑色颗粒，碳粉，或者所述的吸光成分为黑色树脂。该封装层的吸光成分设置至少在LED侧面周围可以防止LED芯片的侧面出光，由此实现LED芯片的出光主要集中在出光面或全部集中在出光面，减少不同LED芯片之间的光在侧面方向的串光或混光现象，可以增加封装器件的对比度。

作为一个实施方式，如图5-6所示，所述的封装层120具体包括多层，具体的可以至少是两层，第一层封装层121具有吸光成分，具体的可以是硅胶或环氧树脂内分散有黑色颗粒，如碳粉，包覆在LED芯片的周围，用于密封LED芯片，并且至少在半导体发光叠层的周围，第二层封装层122包覆在电路层130的周围或间隙，或者主要包覆在电路层的周围或间隙，用于密封该电路层130。第二层封装层122与第一层材料相同或不同第一层封装层121，第二层封装层122较佳的可以不包括吸光成分，如碳粉，较佳的为一光穿透层，如硅胶或环氧树脂，可以保证第二层封装层122对电路层包覆的可靠性，因此第二层封装层122的透光率高于第一层封装层121的透光率。

上述LED封装器件100通过在封装层120内集成电路层130，一方面不用进行打线或覆晶，可以有效提升LED芯片与封装器件的面积比，另一方面通过电路层可以尽量减少封装器件100的焊盘数量，同时将焊盘外扩至封装器件上LED芯片以外的区域，增加单个焊盘的尺寸，减少后端应用的电路设计，利于后端进行贴片，可以简单有效的缩小封装器件的尺寸。

为了保证了芯片发光面的出光效率及出光尽量从LED芯片的出光面Ｓ21出光面射出，从而控制出光度减小，芯片的侧面出光尽量被黑胶吸收，提高对比度，因此将RGB的三个LED芯片的出光面S21高度差越小越好。

如图3所示，作为一个实施方式，所述封装层120的表面还包括另外一个光穿透层401，该光穿透层401用于密封三个LED芯片的第一表面S21。光穿透层401可以是树脂或硅胶等透光性的材料，透光率至少为40%或者透光率介于40~80%之间，或者光穿透层401的透光率高于80%。所述的光穿透层400密封三个LED芯片的第一表面S21，一方面可以保护LED芯片的出光表面，另一方面作为一个光散射透镜，产生光散射效果，最终RGB封装器件运用于显示面板时，可有效降低眩晕感，进一步的所示光穿透层401中包括光散色材料，如散射颗粒。

根据显示运用需求，本实施例中所述的LED芯片为不同辐射波段的芯片，具体的是可以RGB三种不同辐射波段的芯片。进一步的，根据显示应用不同色温需求，三个芯片需设置有合适的出光比例，通常RGB三色通过芯片工艺难以满足绝对的出光比例需求，因此本实用新型通过调整RGB三色的三个芯片的第一出光面S21在不同水平面上，即具有一定的水平高度差，并且表面结合一光穿透层作为一个光学透镜，将光部分吸收或散射，起到对不同辐射波段的芯片的出光比例进行调整的效果，由此满足RGB的显示应用的色温需求。优选的该高度差小于10微米，大于0微米，过高的高度差会导致相邻芯片之间侧面的串光现象。以封装层120的第二表面S21为基准，较佳的是RGB三颗芯片中的蓝光芯片的出光面高度低于绿光芯片的表面高度，绿光芯片的表面高度低于红光芯片的出光面高度。作为一个实施方式，以蓝光芯片的出光面的高度为基准，红光芯片的出光面的高度差与蓝光芯片的出光面的高度差大约5微米，绿光芯片的出光面的高度差与蓝光芯片的出光面的高度差大约为1微米左右，光穿透层401的厚度应大于三颗芯片出光面的高度差范围，并且光穿透层401完全覆盖三颗芯片的出光面，本实施方式中所述的光穿透层401的厚度优选为10微米，蓝光芯片的表面与封装层的第一表面齐平。

图7简单示意了具有根据示例实施例的LED封装器件100的显示面板10的平面图。

该显示面板10可包括电路板200和设置在电路板上的多个LED封装器件100，它们各自选择性地发射红色的光、绿色的光和蓝色的光。该多个LED封装器件100中的每一个可构造显示面板的单个像素，并且该多个LED封装器件100可按照多行多列排列在电路板200上。

LED封装器件100内的三个LED芯片对应于RGB光源的子像素。子像素的辐射波段不限于RGB。在该多个LED封装器件100中，封装层优选为加入黑色颗粒的环氧树脂或硅胶，如此整个LED封装器件100除了LED芯片的出光面S21，其余区域均为黑色，如此有助于提升显示面板的对比度，同时各个LED芯片之间通过该黑色封装材料进行隔离，可以减少各个LED芯片的光学干扰。当采用图1或图5所示的LED封装器件100作为单个像素，该显示面板的像素间距可以达到1mm以下。

下面结合图8~13进行详细一种制作LED封装器件的流程。

如图8所示，提供三个LED芯片RGB，该LED芯片100具有相对的第一、第二表面及位于第一表面S11、第二表面S12之间的侧面，第二表面S12分布有一对电极，将该LED芯片进行排列，所有LED芯片的电极112位于同侧，如图8所示。图8所示实施例中LED芯片的电极112朝上排列，LED芯片为RGB三色的芯片。RGB三颗不同的芯片的发光面被统一固定在基板300上，基板300上具有一粘着层301。芯片的第一表面S11朝向粘着层301，以实现三个LED芯片的第一表面S11在同一面侧。

通过施加合适的压力作用，RGB的三个芯片在粘着层301表面产生不同的弹性变化量，较佳的，粘着层301的厚度小于等于10微米，从而控制三个芯片出光面的高度差在0~10微米范围内。粘着层301的材料是可热解的胶或光分解的胶，更有选的是双面胶带。

如图9所示，在该三个LED芯片111的侧面形成封装层120以及电路层130，该封装层120填充各个LED芯片的侧面之间的间隙并且密封该电路层130，从而将该三个LED芯片111固定连接在一起，露出电路层130的一表面。

进一步地，该封装层120覆盖了该三个LED芯片111的侧面，其上表面S13与LED芯片的电路层的上表面S23齐平。在一些实施例中，可以通过先通过热压成型方式填充封装层120，覆盖三个LED芯片的电极表面，并超出一定的厚度，然后通过图形开口工艺露出芯片电极表面以及连接通道用于制作电路层130，电路层130可以是电镀金属层或化镀。

进一步的，本实施例，RGB三色为并联连接，该电路层130的设计如图10所示，其中电路层130至少包括四个部分1311、1312、1313、1314。其中电路层的部分1311将三个LED芯片的一个电极连接，其余的三个部分将三个芯片的剩余电极分别连接。在一些较佳的实施例中，该电路层130包含两层以上结构，各电路层的图案不一样，该电路层131由多个子电路构成，每次子电路至少与该LED芯片111的一个电极连接，并延伸到LED芯片的电极以外的第一封装层121的表面上。

如图11~13所示，封装层122的表面S12上制作焊盘140，该焊盘140与电路层130形成电连接。至此，封装层对LED芯片进行密封，并在封装层120内部集成电路层130，焊盘140制作在封装层120的表面上，其尺寸可以远大于LED芯片111的电极1120的尺寸。

制作焊盘140之后，通过转移工艺将焊盘一侧转移至另一个临时基板上，并去除出光面侧的临时基板和粘着层，露出LED芯片水平高度不齐平的出光面。

三个芯片的出光面侧以及封装层的表面可以覆盖一额外的光穿透层401，如环氧树脂或者硅胶等材料，该透光树脂层的厚度较佳的为介于5~20微米，并且透光树脂层覆盖高出该三个LED芯片的第一表面。或者在光穿透层401之前点黑胶在其中至少一个芯片表面以降低该芯片的亮度，降低出光的眩晕效果，控制RGB三色的出光比例。

如以上所作的说明，根据参照附图的实施例，对本实用新型进行了具体说明，但所述实施例只是列举本实用新型的优选示例进行说明，因而不得理解为本实用新型只局限于所述实施例，本实用新型应理解为本实用新型的技术方案及其等价概念。

Claims (18)

1.发光二极管封装器件，包括：

相互隔离的数个LED芯片，每一LED芯片包括相对的第一表面和第二表面以及侧面，数个LED芯片的第一表面在同一侧并作为出光面，所述第二表面上设有一对电极；

电路层，位于LED芯片的第二表面侧，并与所述数个LED芯片的一对电极连接；

封装层，包覆所述数个LED芯片的侧面和电路层并填充所述数个LED芯片侧面之间的间隙以及电路层之间的间隙，封装层具有相对的第一表面和第二表面，封装层的第一表面与所述数个LED芯片的第一表面位于同一面侧，封装层的第二表面与电路层的第二表面齐平，其特征在于：所述数个LED芯片中至少两个LED芯片具有不同光辐射波段，所述至少两个LED芯片的第一表面的水平高度差大于0微米小于等于10微米，所述的封装层的第一表面以及LED的第一表面侧还覆盖有一光穿透层。

2.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的封装层包括吸光成分。

3.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的封装层为至少两层，其中至少数个芯片的侧面之间的封装层有吸光成分。

4.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的封装层为至少两层，其中数个芯片的侧面之间的封装层的透光率不高于其它层。

5.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的封装层为多层，其中包覆电路层的封装层的透光性高于包覆芯片的电路层。

6.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的电路层不包括焊接层或电路层与LED芯片之间不具备焊接层。

7.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的每一LED芯片包括透明基板，透明基板包括相对的第一表面侧和第二表面侧，透明基板的第一表面侧为LED芯片的出光面，透明基板的第二表面侧包括发光半导体叠层，发光半导体叠层第一半导体层、发光层和第二半导体层，所述的LED芯片还包括两个电极，两个电极位于发光半导体叠层的同侧。

8.根据权利要求1或2所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述至少两个LED芯片的第一表面的水平高度差大于０小于5微米。

9.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于:所述的数个LED芯片为RGB三个芯片。

10.根据权利要求9所述的发光二极管封装器件，其特征在于：以封装层的第二表面为基准，其中蓝光芯片的出光面高度低于其它的芯片的出光面高度。

11.根据权利要求9所述的发光二极管封装器件，其特征在于:以封装层的第二表面为基准，其中红光芯片的出光面高度低于其它的芯片的出光面高度。

12.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的光穿透层包括光散色材料。

13.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的光穿透层的透光度为40%~80%。

14.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的光穿透层的透光度为80%以上。

15.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的封装器件的总厚度介于100~500微米。

16.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：所述的光穿透层的厚度介于5~20微米。

17.根据权利要求1所述的发光二极管封装器件，其特征在于：还包括至少两个焊盘形成在封装层的第二表面，与所述电路层的第二表面连接。

18.一种显示装置，其特征在于：根据权利要求1~17任一项所述的发光二极管封装器件。

Images