基于量子点的白光led器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于量子点的白光LED器件，包括支架、设置于支架内的LED芯片及涂覆在LED芯片上的量子点复合发光材料层，支架用于支撑LED芯片，LED芯片用于发出能够有效激发量子点的光；支架包括基板和透明罩，透明罩设置于基板上，LED芯片与透明罩之间填充设置有透明树脂，量子点复合发光材料层中分布设置有不同发光颜色的量子点区块，量子点区块间相互独立设置。本实用新型采用多种不同发光颜色的量子点转换发光，具有更宽广的色域，更高的显色指数，更宽的光谱发射范围，利于LED器件的广泛应用，同时多种不同发光颜色的量子点分区域涂覆，避免了量子点之间的再吸收，有利于提高LED器件的发光效率，LED芯片与透明罩之间填充设置有透明树脂，提高了总的光效。
【专利说明】基于量子点的白光LED器件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体照明装置，具体地说，涉及一种白光LED器件。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是一种半导体制造技术加工的电致发光器件，主要发光原理是化合物半导体材料在加载正向电压的条件下，有源电子与空穴复合产生光子，其中可见光成分能够被人眼识别产生可见光。目前由于LED的亮度问题被极大地改善，LED被广泛应用于各种领域，包括背光单元、汽车、电信号、交通信号灯、照明装置等。
[0003]当前市场上主流的商品化白光LED，是采用蓝光LED芯片加上黄、绿、红一种或多种荧光粉来实现的。现有技术中荧光粉必须均匀地涂覆在芯片表面，否则会出现光色不均匀的光斑现象；而且荧光粉转换的白光LED灯具光源在照明领域显色性不足。量子点发光材料具有色纯度高、发光颜色多样性等优点，多种量子点材料混合使用可以实现高显色性，让LED灯具在室内照明获得广泛应用，但是绿色、黄色发光的量子点材料所发出的光也可能会被红色量子点二次吸收，降低白光LED的发光效率，使得白光LED器件总的光效较低。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于量子点的白光LED器件，以解决现有白光LED的显色性不足、发光二次吸收、总的光效较低的问题。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0006]一种基于量子点的白光LED器件，包括支架、设置于所述支架内的LED芯片及涂覆在所述LED芯片上的量子点复合发光材料层，所述支架用于支撑所述LED芯片，所述LED芯片用于发出能够有效激发量子点的光；所述支架包括基板和透明罩，所述透明罩设置于所述基板上，所述LED芯片与所述透明罩之间填充设置有透明树脂，所述量子点复合发光材料层中分布设置有不同发光颜色的量子点区块，所述量子点区块间相互独立设置。
[0007]进一步，所述LED芯片包括衬底、覆盖在所述衬底上的N型氮化镓、部分覆盖在所述N型氮化镓上的量子阱发光层、覆盖在所述量子阱发光层上的P型氮化镓、部分覆盖在所述N型氮化镓上的N接触层、覆盖在所述P型氮化镓上的P接触层。
[0008]进一步，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底或硅衬底。
[0009]进一步，所述衬底上设置有多个图形窗口。
[0010]进一步，所述图形窗口为设置在所述衬底表面的多个矩形平面，所述矩形平面为长方形平面或正方形平面。
[0011]进一步，所述图形窗口为蚀刻在所述衬底上的多个凹槽。
[0012]进一步，所述支架为陶瓷支架、环氧模塑支架、硅胶基模塑支架、PPA支架、金属支架或柔性支架。
[0013]与现有技术相比，本实用新型采用多种不同发光颜色的量子点转换发光，具有显色指数高、色域宽广的特点，利于LED器件的广泛应用；多种不同发光颜色的量子点分区域涂覆，避免了不同发光颜色的量子点之间的再吸收，提高了 LED器件的发光效率；LED芯片与透明罩之间填充设置有透明树脂，提高了白光LED器件总的光效。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的白光LED器件的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型的LED芯片的结构示意图；
[0016]图3为本实用新型的基板的结构示意图；
[0017]图4为本实用新型的量子点复合发光材料层中量子点的分布截面图；
[0018]图5为本实用新型的量子点复合发光材料层中量子点的分布俯视图；
[0019]图6为本实用新型的量子点复合发光材料层的结构示意图。
[0020]图中:I一白光LED器件；11一载体；111一基板；1111一P电极凸点；1112—N电极凸点；1113—第一通孔；1114一第二通孔；1115—P焊盘；1116—N焊盘；1117—散热焊盘；112—透明罩；12—LED芯片；121—衬底；122—N型氮化镓；123—量子阱发光层；124—P型氮化镓；125 — N接触层；126 — P接触层；13—量子点复合发光材料层；14一透明树脂。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本实用新型基于量子点的白光LED器件作进一步说明。
[0022]请参阅图1，本实用新型公开了一种基于量子点的白光LED器件1，所述基于量子点的白光LED器件I包括支架11、设置于所述支架11内的LED芯片12及涂覆在所述LED芯片12上的量子点复合发光材料层13，所述支架11用于支撑所述LED芯片12，所述LED芯片12用于发出能够有效激发量子点的光，所述量子点复合发光材料层13中分布设置有不同发光颜色的量子点区块，所述量子点区块间相互独立设置。
[0023]请参阅图1，所述支架11包括基板111和设置于所述基板111上的透明罩112，所述透明罩112采用液态透明高分子材料通过模顶工艺进行包封形成，经过固化成型后固设于所述基板131上，以保护所述LED芯片12和所述量子点复合发光材料层13。所述支架11为陶瓷支架、环氧模塑支架、硅胶基模塑支架、PPA支架、金属支架、柔性支架。所述透明罩112可以为半球形、方形、椭圆形、蜂窝形、花生形、圆锥形、正六边形、柿饼形。
[0024]请参阅图1，所述LED芯片12与所述透明罩112之间填充设置有透明树脂14，以提高白光LED器件总的光效。所述透明树脂14为丙烯酸酯类树脂、有机硅氧烷树脂、丙烯酸酯改性聚氨酯、丙烯酸脂、改性有机硅树脂或环氧树脂中的一种。
[0025]请参阅图2和图3，所述基板111上设置有P电极凸点1111和N电极凸点1112，所述基板111内对应所述P电极凸点1111和所述N电极凸点1112分别设有第一通孔1113和第二通孔1114，所述基板111底部设置有P焊盘1115、N焊盘1116和散热焊盘1117，所述P焊盘1115和所述N焊盘1116分别对应位于所述P电极凸点1111和所述N电极凸点1112的下方。所述P电极凸点1111和所述N电极凸点1112分别通过所述第一通孔1113和所述第二通孔1114与所述P焊盘1115和所述N焊盘1116互通，以实现器件的电性连接。
[0026]请参阅图2，所述LED芯片12包括衬底121、覆盖在所述衬底121上的N型氮化镓122、部分覆盖在所述N型氮化镓122上的量子阱发光层123、覆盖在所述量子阱发光层123上的P型氮化镓124、部分覆盖在所述N型氮化镓122上的N接触层125、覆盖在所述P型氮化镓124上的P接触层126。所述衬底121可为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、硅衬底。
[0027]请参阅图4、图5和图6，所述衬底121上设置有多个图形窗口，所述图形窗口为设置在所述衬底121表面的多个矩形平面，所述矩形平面可为长方形平面或正方形平面。当然，本实用新型并不限于此，在其他实施例中，所述图形窗口也可以为蚀刻在所述衬底121上的多个凹槽，或者所述图形窗口也可以是相互间隔排列的所述矩形平面和所述凹槽。
[0028]所述量子点复合发光材料层13中分布设置有不同发光颜色的所述量子点区块，所述量子点区块间相互独立设置并覆盖于所述图形窗口内，相邻的所述量子点之间不交叉重叠，同时又紧密接触。所述量子点为处于可见光谱的红色-绿色-蓝色范围内具有不同发光颜色的纳米材料，所述量子点为I1-VI族或II1-V族元素组成的半导体化合物，其尺寸小于10nm。所述量子点可以是I1-VI元素组成的半导体化合物如CdSe、CdTe, MgS、MgSe,MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, ZnS, ZnSe, ZnTe 和 CdS 的多种组合，也可以是II1-V族元素组成的半导体化合物如GaN、GaP、GaAs、InN, InP和InAs的多种组合，或者是由I1-VI族元素组成的半导体化合物和II1-V族元素组成的半导体化合物中的几种混合而成。
[0029]例如，请参阅图4和图5，所述衬底121上涂覆的所述量子点复合发光材料层13中的所述量子点区块的颜色顺序排布如下:红-绿-蓝-黄依颜色顺序作为阵列呈周期性分布，红、绿、蓝、黄四种颜色分别用字母R、G、B、Y表示。所述衬底121上涂覆的所述量子点复合发光材料层13中的不同发光颜色的所述量子点区块的发光光谱在460-780nm内且连续。
[0030]例如，请参阅图6，通过干法和湿法的蚀刻技术在所述衬底111表面制作凹槽结构，所述衬底111为蓝宝石衬底，在凹槽中填入或注入R、G、B、Y多种所述量子点形成量子区块，让多种所述量子点独立地被蓝光激发，彼此间不受影响。
[0031]请参阅图1、图2和图3，所述LED芯片12倒置于所述支架11的所述基板111上后，所述LED芯片12的所述N型接触层125、所述P型接触层126分别与所述基板111的所述N电极凸点1112、所述P电极凸点1111相连接。所述基板111的所述N电极凸点1112和所述P电极凸点1111分别通过所述第二通孔1115和所述第一通孔1114与所述基板111底部的所述N焊盘1116和所述P焊盘1115互通，以实现器件的电性连接。
[0032]本实用新型所述量子点复合发光材料层13中设置有不同发光颜色的所述量子点区块，利用多种所述量子点纳米材料制成白光LED器件，以实现量子点间再吸收效应小，更宽发射光谱范围，更高的显色指数。
[0033]本实用新型白光LED器件经光谱性能测试，具有较宽的发射光谱区域，在可见光区400-800nm均有覆盖且连续，所述白光LED器件的颜色区域较广泛，显色指数比较高。
[0034]本实用新型采用多种不同发光颜色的量子点发光转换实现的白光LED器件，具有更宽广的色域，更高的显色指数，更宽的光谱发射范围，利于LED器件的广泛应用，同时多种不同发光颜色的量子点分区域涂覆，避免了不同发光颜色的量子点之间的再吸收，有利于提高LED器件的发光效率；所述LED芯片12与所述透明罩112之间填充设置有所述透明树脂14，提高了白光LED器件总的光效。[0035]上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所揭示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。
【权利要求】
1.一种基于量子点的白光LED器件，其特征在于:包括支架、设置于所述支架内的LED芯片及涂覆在所述LED芯片上的量子点复合发光材料层，所述支架用于支撑所述LED芯片，所述LED芯片用于发出能够有效激发量子点的光；所述支架包括基板和透明罩，所述透明罩设置于所述基板上，所述LED芯片与所述透明罩之间填充设置有透明树脂，所述量子点复合发光材料层中分布设置有不同发光颜色的量子点区块，所述量子点区块间相互独立设置。
2.如权利要求1所述的基于量子点的白光LED器件，其特征在于:所述LED芯片包括衬底、覆盖在所述衬底上的N型氮化镓、部分覆盖在所述N型氮化镓上的量子阱发光层、覆盖在所述量子阱发光层上的P型氮化镓、部分覆盖在所述N型氮化镓上的N接触层、覆盖在所述P型氮化镓上的P接触层。
3.如权利要求2所述的基于量子点的白光LED器件，其特征在于:所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底或硅衬底。
4.如权利要求2所述的基于量子点的白光LED器件，其特征在于:所述衬底上设置有多个图形窗口。
5.如权利要求4所述的基于量子点的白光LED器件，其特征在于:所述图形窗口为设置在所述衬底表面的多个矩形平面，所述矩形平面为长方形平面或正方形平面。
6.如权利要求4所述的基于量子点的白光LED器件，其特征在于:所述图形窗口为蚀刻在所述衬底上的多个凹槽。
7.如权利要求1所述的基于量子点的白光LED器件，其特征在于:所述支架为陶瓷支架、环氧模塑支架、硅胶基模塑支架、PPA支架、金属支架或柔性支架。
【文档编号】H01L33/50GK203787464SQ201420009781
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】万垂铭, 陈海英, 许朝军, 姜志荣, 肖国伟 申请人:晶科电子（广州）有限公司