CN213988888U

CN213988888U - 一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组

Info

Publication number: CN213988888U
Application number: CN202023272788.1U
Authority: CN
Inventors: 李小丁
Original assignee: Shenzhen Chenzhong Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Chenzhong Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2030-12-30

Abstract

本实用新型提出一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组，包括：基板；多个发光二极管芯片，阵列设置在所述基板上；光学转换层，设置在所述基板上，所述光学转换层包覆所述发光二极管芯片的；透明介质层，设置在所述光学转换层上；金属光栅层，设置在所述透明介质层上；其中，所述基板上包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘与所述发光二极管芯片的的第一电极的第一端连接，所述第二焊盘与所述发光二极管芯片的的第二电极的第二端连接；其中，所述发光二极管芯片的包括发光层，所述发光层包括交替生长的阱层和垒层，所述阱层和所述垒层的总层数为40‑50。本实用新型提出的使用倒装发光二极管芯片的背光模组可以提高混光效果。

Description

一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组

技术领域

本实用新型涉及发光技术领域，特别涉及一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组。

背景技术

Mini LED介于传统LED与Micro LED之间，因此对于现有厂商来说，许多既有的制程与设备可以延续使用，所以无需引进太多的新设备。特别是将Mini LED技术搭配软性基板，可以制成高曲面背光模组，将有机会率先导入于手机、电视、车载面板，以及电竞笔电等多种应用，且Mini LED无需克服巨量转移的技术门槛，更容易实现量产。

随着显示技术的发展，用户对液晶显示器特别是液晶电视的外观涉及需求逐步趋向于超薄超窄边框的设计，背光模组的结构是影响液晶显示器实现轻薄化、窄边框化的重要因素之一。现有技术中，液晶显示器的背光模组主要包括直下式背光模组和侧入式背光模组。侧光式背光模组的灯条设置在模组的侧边，依靠导光板将光能均匀分布到模组的显示区域内，故而侧光式背光模组的结构比较轻薄，但难以做到窄边框设计。直下式背光模组的则是由多组光源均匀分布在背光模组的底部，在光源上加装发散透镜以在背光模组内部腔体的空间距离内进行混光，需要较大的混光高度，所以直下式背光模组可以满足窄边框的要求，但却难以实现薄型化。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组，该背光模组可以在较小厚度的空间内实现均匀的混光效果。

为实现上述目的及其他目的，本实用新型提出一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组，包括：

基板；

多个发光二极管芯片，阵列设置在所述基板上；

光学转换层，设置在所述基板上，所述光学转换层包覆所述发光二极管芯片的；

透明介质层，设置在所述光学转换层上；

金属光栅层，设置在所述透明介质层上；

其中，所述基板上包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘与所述发光二极管芯片的的第一电极的第一端连接，所述第二焊盘与所述发光二极管芯片的的第二电极的第二端连接；

其中，所述发光二极管芯片的包括发光层，所述发光层包括交替生长的阱层和垒层，所述阱层和所述垒层的总层数为40-50。

进一步地，所述发光二极管芯片为倒装结构，所述发光二极管芯片为蓝光LED芯片。

进一步地，所述光学转换层包括胶体材料和掺杂在所述胶体材料中的荧光粉和雾度粒子。

进一步地，所述金属光栅层中的光栅周期为50-100nm，所述光栅的占空比为0.3-0.7。

进一步地，所述发光二极管芯片的还包括衬底，所述发光层设置在所述衬底上。

进一步地，所述发光层和所述衬底之间还设置有缓冲层。

进一步地，所述发光层包括第一半导体层，有源层和第二半导体层，所述阱层和所述垒层形成所述有源层。

进一步地，所述发光二极管芯片的还包括电流扩散层，所述电流扩散层位于所述第二半导体层上。

进一步地，所述第一电极的第二端还连接所述第一半导体层。

进一步地，所述第二电极的第二端还连接所述电流扩散层。

综上所述，本实用新型提出一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组，该背光模组通过设置雾度粒子和金属光栅层，所述雾度粒子可以对光线进行扩散，增大光线的出射角度，使得光线的分布更加均匀；所述金属光栅层形成为反射式偏光片，使得一部分光线被朝向蓝光LED芯片反射，在荧光粉和雾度粒子之间反复反射进行混光；因此，所述雾度粒子和所述金属光栅层使得该直下式背光模组可以在较小厚度的空间内实现均匀的混光效果，减小了直下式背光模组的厚度。

附图说明

图1：本实用新型中使用倒装发光二极管芯片的背光模组的示意图。

图2：本实用新型中图1中发光二极管芯片的排列图。

图3：本实用新型中发光二极管芯片的示意图。

图4：本实用新型中图3中有源层的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实用新型提出一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组100，该背光模组100可以为直下式背光模组。该背光模组100包括基板110、蓝光LED芯片120、光学转换层130、透明介质层140和金属光栅层150。该蓝光LED芯片120可以倒装设置在基板110上。

如图1所示，所述基板110中形成有驱动电路层111，所述驱动电路层111设置为向所述蓝光LED芯片120提供驱动电压和驱动电流，以驱动所述蓝光LED芯片120发光。具体地，所述驱动电路层111设置有焊盘(PAD)，所述蓝光LED芯片120连接在所述焊盘上。更具体地，所述包含有驱动电路层111的基板110可以是形成为印刷电路板结构或柔性印刷电路板结构。

如图1-图2所示，所述蓝光LED芯片120设置于所述基板110上，所述蓝光LED芯片120通过所述焊盘电性连接到所述驱动电路层111，所述蓝光LED芯片120在接收到驱动信号时发出蓝光。多个所述蓝光LED芯片120在所述基板110上呈阵列排布。

如图1所示，所述光学转换层130覆设于所述蓝光LED芯片120上，所述光学转换层130用于将所述蓝光LED芯片120发出的蓝光转换为白光。具体地，如图1所示，所述光学转换层130包括胶体材料131以及掺杂在所述胶体材料131中的荧光粉132和雾度粒子133。所述荧光粉132能够被所述蓝光LED芯片120发出的蓝光激发出红光和绿光，由此所述蓝光 LED芯片120发出的蓝光和所述荧光粉132发出的红光和绿光混合形成白光。所述雾度粒子 133可以对光线(包括所述蓝光LED芯片120发出的蓝光和所述荧光粉132发出的红光和绿光)进行扩散，增大光线的出射角度，使得从所述光学转换层130出射的光线的分布更加均匀。

如图1所示，所述胶体材料131可以选择为硅胶或树脂。所述荧光粉132为黄色荧光粉；或者是，所述荧光粉132包括红色荧光粉和绿色荧光粉；或者是，所述荧光粉132包括能够激光红光和绿光的量子点。所述雾度粒子133的粒径可以选择为3～8μm的范围内。

如图1所示，所述透明介质层140和所述金属光栅层150依次形成于所述光学转换层130 上。所述透明介质层140主要用于保护所述光学转换层130。所述金属光栅层150形成为反射式偏光片，从所述光学转换层130出射的光线到达所述金属光栅层150时，偏振方向垂直于所述金属光栅层150中栅条151的光线可以透射出所述金属光栅层150，而偏振方向平行于所述金属光栅层150中栅条151的光线则被朝向所述蓝光LED芯片120反射，被反射的光线在所述荧光粉132和所述雾度粒子133之间反复反射进行混光。

如图1所示，所述透明介质层140的材料可以选自SiO₂、SiO、MgO、Si₃N₄、TiO₂和Ta₂O₅中的任意一种或两种以上，优选使用与液晶显示器制程工艺兼容的SiO2、SiO或Si₃N₄。所述金属光栅层150的材料可以选择为Al、Ag或Au。更具体地，所述金属光栅层150中的光栅周期可以设置为50～100nm，光栅占空比可以设置为0.3-0.7。

如图1所示，通过设置雾度粒子133和金属光栅层150，所述雾度粒子133的扩散功能和所述金属光栅层150的反射功能，使得该直下式背光模组可以在较小厚度的空间内实现均匀的混光效果，减小了直下式背光模组的厚度。相对于传统LED芯片理想的120°出光角，通过所述雾度粒子133和所述金属光栅层150的扩散和反射作用，单颗LED芯片的出光角可以提升至150-180°，有利于在相同LED芯片尺寸与芯片间距的前提下实现超薄厚度的混光距离，减小背光模组的厚度。再结合直下式背光模组本身可以实现窄边框设计的优点，以上实施例提供的直下式背光模组应用于液晶显示器中，非常有利于实现轻薄化、窄边框化的液晶显示器。

如图1所述，本实施例中，所述背光模组100还包括反射片160，所述反射片160设置于所述基板110的背离所述蓝光LED芯片120的一侧。所述反射片160可以防止所述直下式背光模组100的背面发生漏光，提高背光源的光线利用率。

如图1所示，本实施例中，所述蓝光LED芯片120采用小尺寸无封装的倒装结构的LED 芯片，多个所述蓝光LED芯片120采用密集周期阵列式排布，通过减小相邻两个所述蓝光 LED芯片120的间距，进一步减小混光距离和模组厚度，以满足超薄厚度的背光模组的需要 (总体厚度小于1mm)。

如图2所示，所述蓝光LED芯片120的宽度尺寸D可以为200～500μm，相邻两个所述蓝光LED芯片120的间距L可以为200～800μm。

如图3所示，本实施例将介绍蓝光LED芯片120的结构，该蓝光LED芯片120包括衬底210，发光层220，发光层220位于衬底210上。本实用新型衬底210的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料。

如图3所示，在衬底210的第二表面上形成有发光层220，发光层220可以包括第一半导体层221，有源层222和第二半导体层223。第一半导体层221位于衬底210的第二表面上，有源层222位于第一半导体层221上，第二半导体层122位于有源层222上，第一半导体层221可以为N型氮化镓层，第二半导体层223可以为P型氮化镓层。第一半导体层221，有源层222和第二半导体层223可以定义为外延层120。在形成所述第一半导体层221时，可以将衬底210放置在沉积腔体内，然后向沉积腔体内通入Ga源(三甲基镓)和N源(氨气)，然后将沉积腔体的温度升高至1100-1200℃，从而可以在衬底110上生长第一半导体层221。第一半导体层221的厚度可以为4-5微米。在一些实施例中，第一半导体层221还可以为硅掺杂的半导体层。需要说明的是，在衬底210和发光层220之间还可以形成有缓冲层，来降低应力。

如图3所示，在本实施例中，该有源层222可以包括阱层2221和垒层2222。阱层2221位于第一半导体层221上，阱层2221和垒层2222交替周期排列，阱层2221和垒层2222的总层数可以为20-30层，阱层2221和垒层2222的厚度可以相同，阱层2221的厚度可以为 5-6nm，垒层2222的厚度可以为5-6nm。当然，该有源层222还可以包括缓冲层，在形成缓冲层时，将衬底210放置在沉积腔体中，然后将沉积腔体加热至1100℃时，向沉积腔体内通入氢气，通入氢气的时间为6-7分钟，然后将沉积腔体降低至900-1000℃时，向沉积腔体内通入Ga源(三甲基镓)和N源(氨气)，然后在第一半导体层221上形成缓冲层。所述缓冲层的厚度可以为30-40nm。

如图4所示，在形成缓冲层之后，将沉积腔体的温度降低至800-900℃，通入In源，Ga 源，N源生长阱层2221，阱层2221位于缓冲层上，然后在阱层2221上生长垒层2222。在本实施例中，阱层2221和垒层2222依序周期交替生长，因此可以在发光层220中形成至少一个复合阱，复合阱可以提高发光二极管芯片的发光效率。阱层2221的厚度可以为5-6nm，垒层2222的厚度可以为5-6nm。

如图4所示，在本实施例中，阱层2221和垒层2222周期交替生长，阱层2221和垒层2222的总层数可以为40-50层，例如为42-425层。需要说明的是，在形成阱层2221时，不需掺杂离子，在形成垒层2222时，还可以掺杂硅离子，硅离子的掺杂浓度可以为 10¹⁸-3×10¹⁸/cm³。

如图3所示，在本实施例中，第二半导体层223位于有源层222上，第二半导体层223的形成过程可以参考第一半导体层221的生长过程。在第二半导体层223上还形成有电流扩散层230。电流扩散层230的材料可以包括ITO，ZITO，ZIO，GIO，ZTO，FTO，AZO， GZO，In₄Sn₃O₁₂或NiAu等透明导电层，不以此为限。本实施例可采用热蒸镀或者溅射的方式形成所述电流扩散层230，所述电流扩散层230的厚度介于60nm-240nm，例如为100nm。在形成电流扩散层230之后，还可以进行快速热退火工艺，从而对电流扩散层230进行退火。在一些实施例中，还可以在第二半导体层223和电流扩散层230之间形成电流阻挡层，从而可以防止漏电的发生。

如图3所示，在本实施例中，在形成电流扩散层230之后，然后对电流扩散层230和外外延层120进行刻蚀，从而在发光层220中形成一个凹槽240，凹槽240暴露出第一半导体层221。凹槽240的厚度可以等于电流扩散层230，第二半导体层223和有源层222的厚度之和。在形成凹槽240之后，在凹槽240和电流扩散层230上形成绝缘层250，绝缘层250还位于凹槽240的侧壁上，绝缘层250还包括两个开口。其中一个开口位于凹槽240内，暴露出第一半导体层221，另一个开口位于电流扩散层230上，暴露出电流扩散层230。在凹槽 240内形成有第一电极260，在电流扩散层230上形成有第二电极270，第一电极260与第一半导体层221接触，第二电极270与电流扩散层230接触。所述第一电极260和所述第二电极270材料为多层金属结构，所述多层金属结构包括依次叠层排列的CrAlTiNiTiNiTiNiAu或CrAlNiPtNiPtNiPtAu。

如图3所示，在本实施例中，第一电极260的高度大于第二电极270的高度，且第一电极260和第二电极270的高度平齐。因此在将第一焊盘112和第二焊盘113焊接在第一电极52和第二电极53上不在需要使用其他的金属电极。第一焊盘112和第二焊盘113分别设置在基板110上，第一焊盘112可以和第一电极260连接，也就是说第一电极260的第一端与第一焊盘112连接，第一电极260的第二端与第一半导体层221连接。第二焊盘113可以和第二电极270连接，也就是说第二电极270的第一端与第二焊盘113连接，第二电极270的第二端与电流扩散层230连接。第一焊盘112和第二焊盘113的材料可以为锡焊材料。

综上所述，本实用新型提出一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组，该背光模组通过设置雾度粒子和金属光栅层，所述雾度粒子可以对光线进行扩散，增大光线的出射角度，使得光线的分布更加均匀；所述金属光栅层形成为反射式偏光片，使得一部分光线被朝向蓝光 LED芯片反射，在荧光粉和雾度粒子之间反复反射进行混光；因此，所述雾度粒子和所述金属光栅层使得该直下式背光模组可以在较小厚度的空间内实现均匀的混光效果，减小了直下式背光模组的厚度。

综上所述，本实用新型中的蓝光LED芯片可以为MINI LED芯片。该蓝光LED芯片中的发光层可以包括复合阱，复合阱可以提高蓝光LED芯片的出光效率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims

1.一种使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，包括：

基板；

多个发光二极管芯片，阵列设置在所述基板上；

透明介质层，设置在所述光学转换层上；

金属光栅层，设置在所述透明介质层上；

其中，所述基板上包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘与所述发光二极管芯片的第一电极的第一端连接，所述第二焊盘与所述发光二极管芯片的第二电极的第二端连接；

其中，所述发光二极管芯片包括发光层，所述发光层包括交替生长的阱层和垒层，所述阱层和所述垒层的总层数为40-50。

2.根据权利要求1所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述发光二极管芯片为倒装结构，所述发光二极管芯片为蓝光LED芯片。

3.根据权利要求1所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述金属光栅层中的光栅周期为50-100nm，所述光栅的占空比为0.3-0.7。

4.根据权利要求1所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括衬底，所述发光层设置在所述衬底上。

5.根据权利要求4所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述发光层和所述衬底之间还设置有缓冲层。

6.根据权利要求4所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述发光层包括第一半导体层，有源层和第二半导体层，所述阱层和所述垒层形成所述有源层。

7.根据权利要求6所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括电流扩散层，所述电流扩散层位于所述第二半导体层上。

8.根据权利要求6所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述第一电极的第二端还连接所述第一半导体层。

9.根据权利要求7所述的使用倒装发光二极管芯片的背光模组，其特征在于，所述第二电极的第二端还连接所述电流扩散层。