一种量子点LED结构及封装方法

摘要

本发明公开了一种量子点LED封装结构，所述结构包括：玻璃基板、所述玻璃基板上的量子点、所述量子点上的固晶胶、所述固晶胶上的LED芯片，以及所述LED芯片上的两个电极，其中，所述固晶胶覆盖所述量子点的所有暴露部分以及所述玻璃基板暴露的部分表面，有机薄膜覆盖所述固晶胶的所有暴露表面、所述LED芯片的侧表面以及所述玻璃基板暴露的部分表面，无机薄膜覆盖所述有机薄膜，反射白胶覆盖所述无机薄膜。本发明采用该封装方法将使得量子点材料在LED上的广泛应用变成可能。本专利所涉及到的封装无需使用支架和金线，与相同性能的封装形式相比，成本节省了20％以上，使LED在各个领域的应用更加广泛，尤其是商业照明和民用照明领域。

权利要求

1.一种量子点LED封装结构，所述结构包括：玻璃基板、所述玻璃基板上的量子点、所述量子点上的固晶胶、所述固晶胶上的LED芯片，以及所述LED芯片上的两个电极，其中，所述固晶胶覆盖所述量子点的所有暴露部分以及所述玻璃基板暴露的部分表面，有机薄膜覆盖所述固晶胶的所有暴露表面、所述LED芯片的侧表面以及所述玻璃基板暴露的部分表面，无机薄膜覆盖所述有机薄膜，反射白胶覆盖所述无机薄膜。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述玻璃基板包含所有用于隔氧隔湿的高透光率材料。

3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述固晶胶包含硅胶类材料。

4.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述有机薄膜和所述无机薄膜的层数可视情况进行调整。

5.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述有机薄膜、无机薄膜用作吸收或隔绝氧气和水，其包含任何具有良好吸收或隔绝氧气和水的材料。

6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述良好吸收或隔绝氧气和水的材料包括：铝基复合材料、SiO2、Al2O3、氟化聚合物、聚对二甲苯、Si3N4、SiNxOy、AlN、Mg。

7.一种如权利要求1所述的量子点LED封装结构的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)清洗玻璃基板；

2)涂覆量子点材料：将量子点材料涂覆到玻璃基板上；

3)固晶胶封装：将固晶胶覆盖在量子点材料上，形成固定芯片的胶层；

4)烘烤：烘烤硅胶至半固化；

5)固晶：烘烤后，进行固晶操作；

6)镀膜封装：交替镀有机薄膜、无机薄膜，有机无机交替封装使得量子点材料能充分隔绝氧气和水汽；

7)重复步骤6)，形成多层保护膜；

8)填充反射白胶：在芯片四周围填充反射白胶；

9)切割；

10)测试。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤1)中使用清洗液将玻璃基板清洗干净。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2)中的涂覆方式包含旋转涂覆、喷涂、印刷。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述有机薄膜、无机薄膜可以为：SiO2、Al2O3、氟化聚合物、聚对二甲苯、Si3N4、SiNxOy、AlN、Mg。

说明书

一种量子点LED结构及封装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种量子点LED封装结构及方法，主要应用在背光、照明、Flash等产品上，属于半导体照明应用领域。

背景技术

[0002] 当前白光LED，商业上普遍采用的技术方案是用蓝光芯片搭配发红色、绿色、黄色的荧光粉，但是这种通过蓝光芯片激发荧光粉混合形成白光的方式，由于受到稀土荧光粉材料本身能级结构的限制，导致其发射光谱范围较宽，单色性较差，色域只能达到72％@NTSC，色彩的还原能力弱。因此要想获得较高的色域，必须采用发射光谱更窄的量子点材料，其半峰宽通常可以做到35nm以下。采用量子点材料的作为背光源的高色域LCD电视的色域值可以达到110％@NTSC。目前国际上三大量子点材料生产商为美国的QD Vision，英国的Nanoco和德国的Nanosys。当前量子点材料在大规模商业应用上主要的技术难点在于如何实现量子点材料的隔湿隔氧处理，当前主要的方法有三种，第一种是直接将量子点材料放在蓝色LED芯片上的“On-Chip”方式，第二种是将量子点密封在细玻璃管中并安装在背照灯导光板的LED光入射部的“On-Edge”方式，第三种是将薄膜之间夹有量子点的片状材料贴在背照灯与液晶面板之间的“On-Surface”方式。第一种方法最简单，但不容易实现，而第二种和第三种方案是当前三大生产商的主流方向。但是如果能简单的实现量子点的on-chip方式，那无疑将使得量子点材料的商业应用达到高峰。本专利就是在这样的背景下提出来的。

发明内容

[0003] 本专利提供了一种量子点LED的新型on-chip封装技术，即反向封装技术。传统的LED封装方式是自下而上的封装，而本专利所涉及的封装方式则是上而下的封装方式。巧妙避免了量子点材料需溶于硅胶问题，同时解决了量子点材料隔氧隔湿问题，使得量子点材料可以采用简单高效方式实现应用。量子点(Quantum Dot)是一种纳米材料，是由锌、镉、硒、硫等元素化合成的半导体材料制成的、直径2～10nm的纳米粒子。相比传统的LED光源，量子点LED具有发光颜色纯、发光性能稳定、高效节能、颜色可调等优势，量子点LED将具有广阔的市场前景。

[0004] 具体地，本发明公开了一种量子点LED封装结构，所述结构包括：玻璃基板、所述玻璃基板上的量子点、所述量子点上的固晶胶、所述固晶胶上的LED芯片，以及所述LED芯片上的两个电极，其中，所述固晶胶覆盖所述量子点的所有暴露部分以及所述玻璃基板暴露的部分表面，有机薄膜覆盖所述固晶胶的所有暴露表面、所述LED芯片的侧表面以及所述玻璃基板暴露的部分表面，无机薄膜覆盖所述有机薄膜，反射白胶覆盖所述无机薄膜。

[0005] 进一步地，所述玻璃基板包含所有可用于隔氧隔湿的高透光率材料。

[0006] 进一步地，所述固晶胶包含硅胶类材料。

[0007] 进一步地，所述有机薄膜和所述无机薄膜的层数可视情况进行调整。

[0008] 进一步地，所述有机、无机薄膜层可用作吸收或隔绝氧气和水，其包含任何具有良好吸收或隔绝氧气和水的材料。

[0009] 进一步地，所述良好吸收或隔绝氧气和水的材料包括：铝基复合材料、SiO2、Al2O3、氟化聚合物、聚对二甲苯、Si3N4、SiNxOy、AlN、Mg、Parylene(para-xylylene)。

[0010] 本发明还公开了一种量子点LED封装结构的制备方法，所述方法包括如下步骤：

[0011] 1)清洗玻璃基板：

[0012] 2)涂覆量子点材料：将量子点材料涂覆到玻璃基板上；

[0013] 3)固晶胶封装：将固晶胶覆盖在量子点材料上，形成固定芯片的胶层。

[0014] 4)烘烤：烘烤硅胶至半固化；

[0015] 5)固晶：烘烤后，进行固晶操作；

[0016] 6)镀膜封装：交替镀有机层、无机层，有机无机交替封装使得量子点材料能充分隔绝氧气和水汽；

[0017] 7)重复步骤6)，形成多层保护膜；

[0018] 8)填充反射白胶：在芯片四周围填充反射白胶；

[0019] 9)切割；

[0020] 10)测试。

[0021] 进一步地，步骤1)中使用清洗液将玻璃基板清洗干净。

[0022] 进一步地，步骤2)中的涂覆方式包含旋转涂覆、喷涂、印刷。

[0023] 进一步地，所述有机层、无机层可以为：SiO2、Parylene(para-xylylene)、Al2O3、氟化聚合物、聚对二甲苯、Si3N4、SiNxOy、AlN、Mg。

[0024] 本发明的有益效果在于：

[0025] 采用量子点作为发光材料，在背光应用上色域可达到110％@NTSC，比现有的LED提高近60％，色彩饱和度将大大增加，照明上对于色彩还原能力将极大的提升，使得更加接近于自然光。

[0026] 直接使用封装，将比目前采用的玻璃管封装量子点的方式更加经济，成本进一步降低，且可靠性得到极大的提升。

[0027] 采用该封装方法将使得量子点材料在LED上的广泛应用变成可能。

[0028] 本专利所涉及到的封装无需使用支架和金线，与相同性能的封装形式相比，成本节省了20％以上，使LED在各个领域的应用更加广泛，尤其是商业照明和民用照明领域。

[0029] 无支架结构，散热性能极佳，延长了使用寿命。由于无支架对光的吸收和散射作用，光能利用率提高。

[0030] 光束角可以达到150°以上，便于二次光学设计。

[0031] 光的色空间分布均匀，发光均匀，出光效率高。提高了LED的光学性能、提升了应用端产品品味。

[0032] 节省了封装材料，简化了封装工艺和程序。

[0033] 大功率LED的封装不再受封装材料和支架结构的限制，可以根据需要封装适合的功率和选择发光面的大小和形状。

[0034] 封装体为芯片级大小，能够很好满足背光产品的薄型化需求和其它军用、民用高端产品对光源小体积的要求。

[0035] 发光面形状和大小可以根据需求进行设计，灵活度高。

附图说明

[0036] 图1为量子点LED结构图。

[0037] 图2为量子点LED封装工艺简图。

[0038] ①玻璃基板 ②量子点 ③固晶胶 ④LED芯片 ⑤有机薄膜 ⑥无机薄膜 ⑦电极 ⑧反射白胶

具体实施方式

[0039] 下面结合附图对本发明提供的一种量子点LED封装结构及方法的具体实施方式做详细说明。

[0040] 本专利涉及到的量子点LED封装，不采用支架结合倒装芯片进行封装，工艺也区别于传统LED封装的工艺流程。其主要技术思路是与传统LED封装工艺流程相反的操作模式进行，采用玻璃及有机材料和陶瓷等材料相结合的方式来封装量子点，以隔绝空气中氧气和水汽。具体封装结构如图1所示，量子点LED封装结构包括：玻璃基板(所述玻璃基板包含所有可用于隔氧隔湿的高透光率材料。)、所述玻璃基板上的量子点、所述量子点上的固晶胶(所述固晶胶包含但不限于当前的硅胶类材料)、所述固晶胶上的LED芯片、所述LED芯片上的两个电极，其中，所述固晶胶覆盖所述量子点的所有暴露部分以及所述玻璃基板暴露的部分表面，有机薄膜覆盖所述固晶胶的所有暴露表面、所述LED芯片的侧表面以及所述玻璃基板暴露的部分表面，无机薄膜覆盖所述有机薄膜，反射白胶覆盖所述无机薄膜。所述有机薄膜和所述无机薄膜层数可视情况进行调整，即所述有机薄膜和所述无机薄膜交替封装结构，所述有机、无机薄膜层可用作吸收或隔绝氧气和水，其包含任何具有良好吸收或隔绝氧气和水的材料(如：铝基复合材料、SiO2、Al2O3、氟化聚合物、聚对二甲苯、Si3N4、SiNxOy、AlN、Mg、Parylene(para-xylylene)等材料)。

[0041] 量子点LED封装工艺流程如图2所示，可以分为以下几个主要步骤：

[0042] 11)清洗玻璃基板：使用清洗液将玻璃基板清洗干净；

[0043] 12)涂覆量子点材料：将量子点材料涂覆到玻璃基板上，涂覆方式包含但不仅限于旋转涂覆、喷涂、印刷等方式；

[0044] 13)固晶胶封装：将固晶胶覆盖在量子点材料上，形成固定芯片的胶层。

[0045] 14)烘烤：烘烤硅胶至半固化；

[0046] 15)固晶：烘烤后，进行固晶操作；

[0047] 16)镀膜封装：交替镀有机层、无机层(如SiO2、Parylene(para-xylylene)、Al2O3、氟化聚合物、聚对二甲苯、Si3N4、SiNxOy、AlN、Mg等材料)，有机无机交替封装使得量子点材料能充分隔绝氧气和水汽；

[0048] 17)重复步骤6，形成多层保护膜；

[0049] 18)填充反射白胶：在芯片四周围填充反射白胶；

[0050] 19)切割；

[0051] 20)测试。

[0052] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，在上述说明书的描述中提到的数值及数值范围并不用于限制本发明，只是为本发明提供优选的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。