[發明專利]固態發射器封裝、多像素發射封裝和LED顯示器

在審

• 申請號: 201310208431.2
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN104218135A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 彭澤厚;陳志強;D·埃默森;Y·K·V·劉;鐘振宇
• 申請（專利權）人: 惠州科銳半導體照明有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/56;H01L33/60;H01L33/64;H01L33/62;H01L33/50;G09F9/33
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李靜;王素貞

技術領域

本發明涉及發光二極管封裝和利用發光二極管封裝作為其光源的顯示器。

背景技術

發光二極管（LED）是將電能轉換成光的固態裝置，通常包括一個或多個夾置在相反摻雜的層之間的半導體材料的有源層。當在摻雜層上施加偏壓時，空穴和電子注入到有源層中，空穴和電子在有源層重新組合以產生光。光從有源層發出、并且從LED的所有表面發出。

近十年或更長時間以來的技術發展已經產生了具有更小占地面積、增加的發射效率和降低的成本的LED。與其他發射器相比，LED還具有增加的工作壽命。例如，LED的工作壽命可超過50,000小時，而白熾燈泡的工作壽命大約是2,000小時。LED還可比其他光源更堅固且消耗更少的功率。由于這些原因以及其他原因，LED變得更流行，并且，現在正在越來越多的應用場合中使用，而傳統地，這些應用場合是白熾燈、熒光燈、鹵素燈和其他發射器的領域。

為了在傳統的應用場合中使用LED芯片，已知將LED芯片包封在封裝中，以提供環境和/或機械保護、顏色選擇、光線會聚等。LED封裝還包括電導線、觸點或跡線，以用于將LED封裝與外部電路電連接。在圖1所示的典型的二管腳LED封裝/元件10中，通過焊接接合或導電環氧樹脂將單個LED芯片12安裝在反射杯13上。一個或多個導線結合部11將LED芯片12的歐姆觸點與引線15A和/或15B連接，引線15A和/或15B可附接至反射杯13或與反射杯形成整體。可用密封材料16填充反射杯13，并且，在LED芯片上或在密封件中，可包括波長轉換材料，例如磷光體。LED在第一波長下發出的光可由磷光體吸收，磷光體可響應地發出第二波長的光。然后，可將整個組件封裝在透明的保護樹脂14中，可能將該保護樹脂模制成透鏡的形狀，以引導從LED芯片12發出的光或使該光成形。

圖2所示的傳統的LED封裝20可更適合于高功率操作，其可產生更多熱量。在LED封裝20中，將一個或多個LED芯片22安裝在載體上，所述載體諸如印刷電路板（PCB）載體、襯底或基臺（submount）23。安裝于基臺23上的金屬反射器24包圍LED芯片22，并將由LED芯片22發出的光遠離封裝20反射。反射器24還對LED芯片22提供機械保護。在LED芯片22上的歐姆觸點與基臺23上的電跡線25A、25B之間形成一個或多個導線結合連接部21。然后，用密封劑26覆蓋所安裝的LED芯片22，密封劑可對芯片提供環境和機械保護，同時還用作透鏡。典型地，通過焊接或環氧樹脂結合，將金屬反射器24附接至載體。

圖3示出了另一種LED封裝30，其包括殼體32、以及至少部分地嵌在殼體32中的引線框34。引線框34布置為用于封裝30的表面安裝。通過殼體32中的腔體暴露引線框34的部分，其中三個LED36a-c安裝在引線框34的部分上并且通過導線結合部38連接于引線框的其他部分。可使用不同類型的LED36a-c，其中一些封裝具有發紅光、發綠光和發藍光的LED。封裝30包括具有六個管腳40的管腳輸出部結構，并且引線框布置為使得可通過相應的一對管腳40來獨立地控制每個LED36a-c的發光。這允許該封裝從LED36a-c發出各種顏色的組合。

可用不同的LED封裝（例如圖1至圖3所示的那些）作為標志和顯示器（大的和小的）的光源。包含大屏幕LED的顯示器（通常叫做巨型屏幕）在多種戶內和戶外場所正變得更普遍，例如，在體育場、跑道、音樂會，以及在大型共用區域中，例如，在紐約市的時代廣場。通過目前的技術，部分這些顯示器或屏幕可大到60英尺高60英尺寬。隨著技術發展，預計將開發更大的屏幕。

這些屏幕可包括數百萬或數十萬的“像素”或“像素模塊”，每個可包含一個或多個LED芯片或封裝。像素模塊可使用高效率和高亮度的LED芯片，其允許可從相對遠的地方看到顯示器，甚至是在白天當受到陽光時。在一些標志中，每個像素可具有一個LED芯片，像素模塊可具有少至三個或四個LED（例如，一個紅色，一個綠色，一個藍色），其允許像素從紅光、綠光和/或藍光的組合中發出多種不同顏色的光。可將像素模塊布置在矩形格柵中，其可包括數十萬的LED或LED封裝。在一種類型的顯示器中，格柵可以是640個模塊寬480個模塊高，屏幕的尺寸取決于像素模塊的實際尺寸。當像素的數量增加時，顯示器的互連復雜性也增加。此互連復雜性會是這些顯示器的主要開支中的一個，并且，會是制造過程中和顯示器的工作壽命過程中的主要故障來源中的一個。

發明內容