TW201806194A - Ｌｅｄ顏色變換用結構體及包括其之ｌｅｄ封裝 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種LED顏色變換用結構體及包括其的LED封裝。根據本發明的一實施例的LED顏色變換用結構體用於變換從LED發射的光色，且包括：框架，由光透射性材料製成，形成有內部空間；及螢光體，負載於框架的內部空間，其中，在框架的一側面形成有螢光體注入孔，所述螢光體注入孔使框架的內部空間與外部連通。
Description
發明領域
本發明涉及一種LED顏色變換用結構體及包括其的LED封裝，更詳細地，涉及一種包括用於變換從LED發射的光色的螢光體的LED顏色變換用結構體及包括其的LED封裝。
發明背景
發光二極管(light emitting diode，以下簡稱‘LED’)為由鎵(Ga)、磷(P)、砷(As)等材料製成的半導體，其具有通過電流流過而發光的性質。LED與現有燈泡相比壽命長，響應速度更快，同時，可以實現小型化，並發出鮮明的顏色，因此，被廣泛應用於各種顯示裝置的光源。例如，作為在液晶顯示裝置(LCD；liquid crystal display)的液晶畫面背後發光的背光單元(BLU；backlight unit)的發光元件，使用包括LED晶片的LED封裝。
另一方面，為了變換LED晶片的發光色而可以使用螢光體。例如，已知有當將發出藍光的藍色LED用
作LED晶片時，通過使從LED發出的光透過黃色螢光體來將藍光變換成白光的方法。
最近，將量子點(QD；Quantum Dot)用作螢光體的技術是衆所周知的。量子點為將由數百至數千個原子組成的粒子合成為納米尺寸粒子的半導體結晶，即使粒子的成分相同，也根據粒子的大小呈現各種顏色，與現有螢光體相比，因根據波長的強度幅值(FWMH；Full Width Half Maximum，半極值寬度)較窄而符合應用於LCD的紅、綠濾色器的帶通濾波器特性，從而能夠大大提高色純度和色彩再現率，而且，光穩定性等良好，因此其對如LCD等顯示器的應用備受矚目。另外，在螢光體中，作為紅色螢光體的K2SiF6：Mn(以下，簡稱“KSF”)螢光體和CaAlSiN3：Eu(以下，簡稱“CASN”)螢光體具有通過窄波長帶的光呈紅色的特性，色彩再現率優異，因此，其使用率越來越高。
然而，盡管是其優異特性，但這些量子點、KSF螢光體、CASN螢光體等具有耐熱性和耐濕性很低的缺點，因此，在將它們包封在LED封裝中來使用的情況下，存在可靠性大為下降的問題。
為瞭解決這些問題，例如，已知有如下的結構：通過將量子點形成為薄片並塗敷阻隔薄膜(barrier film)來從外部環境進行保護。
圖1a為根據現有技術的邊緣式背光單元的一個例子，參照圖1a，背光單元10包括LED模塊11、導光
板13、反射片15及量子點片17。LED模塊11包括LED封裝11a和用於供LED封裝11a安裝的LED陣列基板11b，且LED模塊11佈置在導光板13的側面並根據驅動信號發光。反射片15佈置在導光板13的下面，並將從導光板13入射的光反射到導光板13側，以使光損失最小化。並且，量子點片17用來變換從導光板13發出的光的顏色，且可以塗敷有多個阻隔薄膜19，以便從外部的水分保護薄片的表面。
圖1b為根據現有技術的直下式背光單元的一個例子，參照圖1b，背光單元20包括LED模塊21、擴散板23、反射片25及量子點片27。直下式背光單元20相對於邊緣式的背光單元10的區別在於安裝在LED陣列基板21b的LED封裝21a沿垂直方向，即，沿各薄片的層疊方向被層疊，但與邊緣式背光單元10相同地，塗敷有阻隔薄膜29的量子點片27可以用來變換從LED模塊21入射的光的顏色。
如上所述，為起到LED的顏色變換功能而可以將量子點形成為薄片來使用，但在這種情況下，需要塗敷用於保護量子點片的阻隔薄膜，因此，仍然存在導致製造成本增加、工作變得複雜等問題。
本發明旨在解決上述現有技術的問題，其目的在於，提供一種通過從外部環境保護耐熱性、耐濕性等較低的螢
光體來能夠防止螢光體特性降低的LED顏色變換用結構體及包括其的LED封裝。並且，本發明的目的在於提供一種在使用耐熱性、耐濕性等較低的螢光體的同時，能夠降低製造成本的LED顏色變換用結構體及包括其的LED封裝。
根據本發明的一實施例的LED顏色變換用結構體用於變換從LED發射的光色，且包括：框架，由光透射性材料製成，形成有內部空間；及螢光體，負載於框架的內部空間，其中，在框架的一側面形成有螢光體注入孔，所述螢光體注入孔使所述框架的內部空間與外部連通。
根據本發明的一實施例，負載於框架的內部空間的螢光體可以包括量子點、KSF螢光體及CASN螢光體中的至少一種。
根據本發明的一實施例，光透射性材料可以包括玻璃。
根據本發明的一實施例，螢光體注入孔可以設置為兩個以上。
根據本發明的另一實施例的LED顏色變換用結構體用於變換從LED發射的光色，且包括：框架，由光透射性材料製成，在其一側形成有凹槽；及螢光體，負載於形成在框架的凹槽。根據本實施例的LED顏色變換用結構體還可包括蓋子，所述蓋子覆蓋形成在框架的一面的凹槽。
根據本發明的一實施例的LED封裝包括LED晶片和上述LED顏色變換用結構體。其中，LED晶片被以倒裝晶片的方式安裝在印刷電路板，且LED顏色變換用結構體佈置在LED晶片的與印刷電路板安裝面相反的面。
根據本發明的一實施例，以在由光透射性材料製成的框架的內部空間負載螢光體的方式構成LED顏色變換用結構體，從而可以從外部環境保護螢光體，以能夠防止由於熱、濕氣等引起的螢光體的特性降低。並且，無需用於保護螢光體的獨立的薄膜等，因此，可以相對降低製造成本。
10、20‧‧‧背光單元
11、21‧‧‧LED模塊
11a、21a‧‧‧LED封裝
11b、21b‧‧‧LED陣列基板
13‧‧‧導光板
15、25‧‧‧反射片
17、27‧‧‧量子點片
19、29‧‧‧阻隔薄膜
23‧‧‧擴散板
100、100’、200‧‧‧LED封裝
110、210‧‧‧LED顏色變換用結構體
110a~c‧‧‧結構體
110h‧‧‧孔
111‧‧‧框架
113‧‧‧螢光體
120、220‧‧‧螢光體
130‧‧‧LED晶片
140‧‧‧印刷電路板
150‧‧‧側壁；印刷電路板
170、170’‧‧‧側壁
211‧‧‧框架
圖1a及圖1b分別為示意性示出根據現有技術包括量子點片的邊緣式背光單元和直下式背光單元的附圖。
圖2為示出根據本發明的一實施例的包括LED顏色變換用結構體的LED封裝的附圖。
圖3為示出根據本發明的一實施例的LED顏色變換用結構體的各種形式的附圖。
圖4為示出根據本發明的另一實施例的LED顏色變換用結構體的附圖。
圖5為示出根據本發明的另一實施例的LED封裝的附圖。
在下文中，參考附圖，會對本發明的優選實施方式進行詳細描述，使得本發明可被本領域技術人員容易地實施。為了說明的簡潔與描述無關的部件被省略，且縱貫全文，相同的參考數字表示相同的部件。
將理解的是，當組件被稱為“在”另一組件“上”時，組件可“直接在”所述另一組件“上”，或者也可在它們之間存在中間組件。並且，為了方便地進行說明，任意表示附圖中所示的各個結構的大小及厚度，因此本發明並不限於附圖中所示的部分。
即，在不超過本發明的精神和範圍的基礎上，本說明書所記載的特定形狀、結構及特性的一種實施方式能夠以其他的實施方式變更實現。此外，應理解為，每個實施方式的個別構成要素的位置或配置在不脫離本發明的精神和範圍的基礎上能夠進行變更。因此，後述的本發明並非旨在限定，本發明的範圍包括權利要求中所要求的範圍以及與其等同的所有範圍。
圖2為示出包括根據本發明的一實施例的LED顏色變換用結構體的LED封裝的附圖。
參照圖2，根據本實施例的LED封裝100可以包括LED晶片130、供LED晶片130安裝的印刷電路板150、包圍LED晶片130的側壁170及LED顏色變換用結構體110。
根據本實施例，LED晶片130可以具有將基
板、n型氮化物半導體層(n-GaN)、活性層、p型氮化物半導體層(p-GaN)、p型電極及n型電極層疊而成的一般LED晶片的結構，但本發明的特徵不在於上述LED晶片的結構，因此，在本發明中，通過公知的任何形狀的LED晶片均可構成LED封裝。LED晶片130可以以倒裝晶片(flip-chip)方式安裝在印刷電路板150上，但也可以以公知的其他方式安裝。
包圍LED晶片130的側壁170可以實現為包括TiO2等的反射部件，以便減少在LED晶片130發生的光損失。從而，在LED晶片130發生的光僅通過LED顏色變換用結構體110被發射，以能夠實現單面發光。
根據本實施例的LED顏色變換用結構體110包括框架111和負載於所述框架111中的螢光體113。
LED顏色變換用結構體110的框架111由如玻璃等光透射性材料形成，且具有可以負載如螢光體等顏色變換元件的結構。具體而言，LED顏色變換用結構體110的框架111被配置成具有封閉的內部空間，例如，如圖1所示，可以形成為中空的長方體狀。在框架111的內部空間可以負載有螢光體113，以便變換從LED晶片130發生的光色，並且，在框架111的一面可以形成有用於注入螢光體的孔110h。
圖3為示出根據本發明的一實施例的LED顏色變換用結構體的各種形式的附圖，具體而言，為示出在LED顏色變換用結構體中用於注入螢光體的孔的各種形
式的附圖。
參照圖3的(a)部分，在LED顏色變換用結構體110a的一面的中心部分可以形成有一個孔，以便將螢光體注入到LED顏色變換用結構體110a內部。
另一方面，如圖3的(a)部分所示，當形成用於注入螢光體的一個孔時，在注入螢光體的過程中有可能產生氣囊，此時，因這些空氣不流出而會導致產品的品質降低。對此，如圖3的(b)部分及(c)部分所示，可以在LED顏色變換用結構體110b的一面的中心部分形成有一個孔且在其兩側分別形成相對小孔，或在LED顏色變換用結構體110c的一面的左右側形成有兩個孔。
但是，圖示的用於注入螢光體的孔的形狀是例示性的，而其形狀、大小、位置不限於圖中所示。例如，用於注入螢光體的孔不僅可以形成為圓形，還可以形成為橢圓形、正方形等各種形狀，而對其大小和位置也可以以符合螢光體注入工序的方式進行多種改變。
如上所述，在本實施例中，LED顏色變換用結構體110的框架111由如玻璃等光透射性材料形成為一體型，因此，因光透射的媒介數較少而可以使亮度降低最小化，而且，與將矽用作媒介的情況相比，對高溫、高電流的穩定性優良，因此當施加高電流時能夠確保可靠性。並且，在LED顏色變換用結構體110的一側形成有用於注入螢光體的孔，從而可以容易進行螢光體注入並封閉工序。
在本實施例中，在通過使負載於LED顏色變
換用結構體110的框架111內部的螢光體120與矽氧樹脂混合來制備漿料(paste)之後，通過螢光體注入孔將該漿料注入到框架，從而可以用作顏色變換用結構體。並且，在使用發出藍光的藍色LED的情況下，通過使用黃色螢光體來能夠將從LED發射的光變換為白光。
在本實施例中，作為負載於LED顏色變換用結構體110的框架111內部的螢光體120，可以使用量子點、KSF螢光體、CASN螢光體等。如上所述，量子點、KSF螢光體及CASN螢光體具有高色彩再現率，但也具有耐熱性和耐濕性低的問題。
對此，在本實施例中，為使濕氣不滲透到螢光體而通過上述LED顏色變換用結構體110的框架111完全封閉這些螢光體，從而在使用過程中阻斷外部環境的影響，以能夠防止螢光體的特性降低。並且，可以在低溫下進行將螢光體注入並封閉的工序，因此在製造過程中也可以防止由於熱、濕氣等而螢光體的特性降低。
另一方面，LED顏色變換用結構體110可以配置為由包圍LED晶片130的側壁170支撐並與LED晶片130隔開。此時，對LED顏色變換用結構體110和側壁170可以通過如環氧樹脂或矽氧樹脂等黏合構件進行相黏合。
下面，參照附圖對LED顏色變換用結構體及包括其的LED封裝的另一實施例進行說明。
圖4為示出根據本發明的另一實施例的LED顏色變換用結構體的附圖。參照圖4，根據本實施例的LED
顏色變換用結構體210也包括框架211和負載於框架211的螢光體213，框架211的一側可以形成為開放的形狀。即，LED顏色變換用結構體210的框架211的一側面形成有凹槽，以便供螢光體220負載於凹槽。
在本實施例中，為了在玻璃基板上形成凹槽，可以使用在將經過孔加工的玻璃生片附著於未經過孔加工的玻璃生片之後進行燒成的生片法、通過噴射砂、氧化鋁、碳化矽等的陶瓷粉末來切削表面層的噴沙(sand blasting)、利用酸(acid)來除去燒結體表面的一部分的酸蝕(acid etching)等方法。
另一方面，在根據本實施例的LED顏色變換用結構體210中，根據必要，可以還包括由如玻璃等光透射性材料形成的獨立的基板，以便封閉負載有螢光體220的凹槽。
例如，在玻璃基板上形成凹槽之後，為了通過獨立的玻璃蓋子(lid)封閉凹槽，在凹槽周圍塗布密封件來進行幹燥，然後向形成於玻璃基板的凹槽注入螢光體，安置玻璃蓋子以便覆蓋玻璃基板的凹槽，然後對塗布於玻璃基板或玻璃蓋子上的密封件上照射雷射的方式進行黏合。在此，作為密封件可以使用低熔點玻璃粉組合物，具體而言，可以包括V2O5、BaO、ZnO、P2O5、TeO2、Cu2O、Fe2O3及SeO2。並且，為對密封件進行固化而照射的雷射可以使用紅外雷射，例如，可以使用800~820nm波長帶的雷射。如上所述，在LED顏色變換用結構體210的一側黏
合玻璃蓋子的情況下，也可以通過局部雷射照射進行黏合，因此能夠使對螢光體的熱影響最小化。
圖5為示出根據本發明的另一實施例的LED封裝的附圖，參照圖5，LED封裝100’可以包括與圖1的實施例相同的LED顏色變換用結構體110。但是，在圖1的實施例中，LED顏色變換用結構體110與LED晶片130隔開的方式佈置，而在本實施例中，以直接覆蓋LED晶片130上面的方式佈置，在這一點上有差異。在本實施例中，LED晶片130也能夠被以倒裝晶片的方式安裝在印刷電路板150上，而包圍LED晶片130的側面部的側壁170’也可以形成為包括如TiO2等材料的反射部件。
另一方面，在本實施例中，將與圖1的實施例相同的LED顏色變換用結構體110直接覆蓋LED晶片130上面的方式佈置，但與此相反，也可以使用如圖4的實施例所示的LED顏色變換用結構體210。
根據上述實施例的LED顏色變換用結構體可以與用於調節光的指向角或光特性的透鏡一體形成，而適用於LED封裝。為此，透鏡也可以由與LED顏色變換用結構體的框架相同的材料形成，例如，由玻璃形成。
前文結合附圖說明瞭本發明的優選實施例，但本發明所屬領域中具有通常知識者當知，在沒有變更本發明技術思想或必要特徵的情形下可以出現其它各種具體形態的實施例。因此上述實施例在所有方面都只是例示而沒有限定性。
10‧‧‧背光單元
11‧‧‧LED模塊
11a‧‧‧LED封裝
11b‧‧‧LED陣列基板
13‧‧‧導光板
15‧‧‧反射片
17‧‧‧量子點片
19‧‧‧阻隔薄膜
Claims (10)
- 一種LED顏色變換用結構體，用於變換從LED發射的光色，且包括：框架，由光透射性材料製成，形成有內部空間；及螢光體，負載於所述框架的內部空間，其中，在所述框架的一側面形成有螢光體注入孔，所述螢光體注入孔使所述框架的內部空間與外部連通。
- 如請求項1所述的LED顏色變換用結構體，其中，負載於所述框架的內部空間的螢光體包括量子點、KSF螢光體及CASN螢光體中的至少一種。
- 如請求項1所述的LED顏色變換用結構體，其中，所述光透射性材料包括玻璃。
- 如請求項1所述的LED顏色變換用結構體，其中，所述螢光體注入孔設置為兩個以上。
- 一種LED封裝，包括：如請求項1所述的LED顏色變換用結構體；及LED晶片，其中，所述LED晶片被以倒裝晶片的方式安裝在印刷電路板上，且所述LED顏色變換用結構體佈置在所述LED晶片的與印刷電路板安裝面相反的面。
- 一種LED顏色變換用結構體，用於變換從LED發射的光色，且包括：框架，由光透射性材料製成，在其一側形成有凹槽；及 螢光體，負載於形成在所述框架的凹槽。
- 如請求項6所述的LED顏色變換用結構體，其中，負載於所述框架的內部空間的螢光體包括量子點、KSF螢光體及CASN螢光體中的至少一種。
- 如請求項6所述的LED顏色變換用結構體，其中，所述光透射性材料包括玻璃。
- 如請求項6所述的LED顏色變換用結構體，還包括：蓋子，所述蓋子覆蓋形成在所述框架的一面的凹槽。
- 一種LED封裝，包括：如請求項6所述的LED顏色變換用結構體；及LED晶片，其中，所述LED晶片被以倒裝晶片的方式安裝在印刷電路板，且所述LED顏色變換用結構體佈置在所述LED晶片的與印刷電路板安裝面相反的面。
Applications Claiming Priority (2)
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