[發明專利]一種白光LED及其制備方法

在審

• 申請號: 201510974567.3
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105449078A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 羅小兵;謝斌;余興建;商博鋒;馬預譜;程焱華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于量子點LED封裝領域，更具體地，涉及一種白光LED及其制備方法。

背景技術

半導體照明是一種基于高效白光發光二極管(WhiteLightEmittingDiode,WLED)的新型照明技術。相比傳統照明光源，具有發光效率高、耗電量少、可靠性高和壽命長等優點，被公認為21世紀最具發展前景的高技術領域之一。同時，基于白光LED背光的平板顯示技術近年來發展迅猛，已成為新的經濟增長點。預計到2020年我國白光LED相關產值有望達到萬億元。

現有技術中，在進行量子點白光LED封裝時，通常是首先制備平面的量子點薄膜，再將量子點薄膜覆蓋在LED芯片上方，形成白光量子點LED器件，然后在器件上滴加硅膠或套上殼體以對量子點薄膜加以保護。該方法需要將平面薄膜裁剪成符合LED芯片的尺寸，并去除邊緣的不平整區域，因此對量子點薄膜的利用率低，浪費了量子點材料從而提高了生產成本。同時，由于LED芯片的出光在空間分布是中間強、兩側弱的朗伯型，直接將平面形量子點薄膜封裝到LED芯片上，也會使得白光LED的發光呈現中間強，邊緣弱的特性，因此顏色均勻性和光學一致性較差。磁控濺射，靜電紡絲等方法雖然可以直接在LED芯片表面制備出曲面薄膜，但這些方法不僅需要借助昂貴的精密設備，且量子點薄膜的形貌也無法自由控制，同時由于直接在LED芯片上覆蓋薄膜，一旦制備失敗，則造成芯片的浪費，從而提高了生產成本。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種白光LED，其目的在于在透光殼體的內表面制備量子點薄膜，不僅能調控量子點薄膜的形貌和厚度，還簡化了量子點薄膜的制備工藝。

為實現上述目的，本發明提供了一種白光LED，包括基板，LED芯片以及透光殼體，所述LED芯片底部固定于所述基板表面，上部套有透光殼體，所述透光殼體的內表面附著有量子點薄膜，所述透光殼體與所述基板之間填充有封裝膠。

優選地，所述透光殼體的材料為硅膠，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)或玻璃，其透光率大于90％；所述透光殼體的形狀為半球形，等多邊形，圓柱形或球冠形，其內表面的邊長或直徑為1mm～20mm，內表面的高度為1mm～20mm。

優選地，所述量子點薄膜的厚度為0.05mm～3mm，由粒徑為2nm～30nm量子點顆粒與高分子基質組成，其中，所述量子點顆粒的質量分數為0.1％～10％，所述量子點顆粒的發光波長為450nm～700nm。

作為進一步優選地，所述量子點顆粒為核殼結構顆粒，所述核殼結構顆粒的核層為硒化鎘(CdSe)，硫硒化鎘(CdSSe)，磷化銦(InP)，銅銦硫(CuInS₂)或鈣鈦礦(CsPbX₃，其中X＝Cl，Br，I)中的一種或多種，所述核殼結構顆粒的殼層為硫化鋅(ZnS)，硫化鎘(CdS)或硫鋅化鎘(CdZnS)中的一種或多種；所述高分子基質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚苯乙烯(PS)或硅膠中的一種或多種。

作為進一步優選地，所述量子點薄膜從附著透光殼體的一面至遠離透光殼體的一面依次由第一薄膜，第二薄膜，…以及第N薄膜組成，N≤5；且所述第一薄膜，第二薄膜，…至第N薄膜中，量子點顆粒的發光波長依次遞增。

優選地，所述量子點薄膜的邊緣厚度為中心厚度的50％～80％。

優選地，所述封裝膠為硅膠，環氧樹脂或液態玻璃中的一種或多種。

優選地，所述LED芯片為水平電極芯片或垂直電極芯片，其襯底為藍寶石襯底或硅襯底。

按照本發明的另一方面，提供了一種該白光LED的制備方法，包括以下步驟：

S1.將體積為所述透光殼體容積的10％～77.5％的量子點膠體涂覆于所述透光殼體的內表面；其中，所述透光殼體的透光率大于90％，其形狀為半球形，等多邊形，圓柱形或球冠形；所述量子點膠體包括質量分數為0.05％～1％的量子點顆粒，質量分數為10％～50％的高分子基質以及質量分數為49％～89.5％有機溶劑，所述高分子基質為聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯或硅膠中的一種或多種，所述有機溶劑為甲苯，二氯甲烷或三氯甲烷中的一種或多種；

S2.40℃～70℃加熱所述透光殼體，使得所述量子點膠體中的有機溶劑完全揮發，從而在所述透光殼體的內表面形成量子點薄膜；

S3.將所述步驟S2.中獲得的附著有量子點薄膜的透光殼體嵌套在固定于基板表面的LED芯片的上方；