LED封装结构和显示装置的制作方法

本发明实施例涉及显示技术，尤其涉及一种LED封装结构和显示装置。

背景技术：

目前显示行业内实现彩色显示采用的是红绿蓝三基色混色的方式，根据混色原理，三基色的色坐标点所围成的三角形的面积，即为可实现的颜色范围，称之为显示设备的色域。显示器用于显示的常见器件为LED，对于所有的LED器件，其发光颜色或波长均由发光材料决定，一旦LED器件制备完成，其发光波长是固定的。

因此，由于LED器件的发光波长固定，因此显示设备利用三基色混色可实现的色域极限如图1所示。该色域极限是红绿蓝三色均落在马蹄图的光谱线上后所围成的最大的三角形的面积。然而，人眼所能感受到的色彩是整个马蹄图，三角形外的范围显示设备无法显示。

因此，如何提高显示设备的色域极限是目前技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种LED封装结构和显示装置，用以解决现有技术中色域显示范围较窄，无法满足用户的显示要求的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种LED封装结构，包括：包括：发光波长可调的石墨烯LED芯片、用于发射白光的白光LED结构、用于发射基色光的第一LED芯片、LED封装支架，所述LED封装支架设置有用于封装所述白光LED结构的第一光杯和用于封装所述石墨烯LED芯片和所述第一LED芯片的至少一个第二光杯；

所述石墨烯LED芯片的多个可调波长点分别与所述白光LED结构的白光点和所述第一LED芯片的波长点共同构成色域显示范围。

在一种可能的设计中，所述第一LED芯片为发射红光的红光芯片。

在另一种可能的设计中，所述第一LED芯片为发射蓝光的蓝光芯片。

在又一种可能的设计中，所述白光LED结构包括用于发射蓝光的蓝光芯片和封装在所述蓝光芯片表面的硅胶中的黄色荧光粉。

在另一种可能的设计中，所述白光LED结构包括用于发射蓝光的蓝光芯片和封装在所述蓝光芯片表面的硅胶中的绿色荧光粉和红色荧光粉。

可选的，所述第二光杯的个数为一个；

所述石墨烯LED芯片和所述第一LED芯片共同设置在所述一个第二光杯中。

可选的，所述第二光杯的个数为两个；

所述石墨烯LED芯片和所述第一LED芯片分别对应设置在一个第二光杯中。

第二方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括：外壳和显示面板，所述显示面板包括多个如上述各实施方式所述的LED封装结构，所述多个LED封装结构呈阵列式排布；

其中，所述显示面板设置在所述外壳中，所述LED封装结构设置在所述显示装置的印制电路板PCB上。

本发明实施例提供的LED封装结构和显示装置，通过将发光波长可调的石墨烯LED芯片和用于发射基色光的第一LED芯片封装在至少一个第二光杯中，以及通过将发射白光的白光LED结构封装在第一光杯中，从而通过调节石墨烯LED芯片的栅极电压得到多个可调波长点，进而使得这多个可调波长点可以与白光LED结构的白光点和第一LED芯片的波长点构成包络区域，并确保该包络区域所占的面积即色域显示范围大于现有技术中显示设备的色域显示范围，即本发明实施例提供的LED封装结构，能够大大提高显示设备的色域显示范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的现有技术中色域极限示意图；

图2为本发明提供的LED封装结构实施例一的结构示意图；

图3为本发明提供的色彩显示原理示意图；

图4为本发明实施例提供的LED封装结构实施例二的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的LED封装结构实施例三的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的LED封装结构实施例四的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的LED封装结构实施例五的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的LED封装结构实施例六的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的LED封装结构实施例七的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的LED封装结构实施例八的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的LED封装结构实施例九的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。

附图标记：

100：LED封装结构；

10：石墨烯LED芯片；

11：白光LED结构；

12：第一LED芯片；

13：LED封装支架；

14：第一光杯；

15：第二光杯

101：红光芯片；

102：蓝光芯片；

103：黄色荧光粉；

104：红色荧光粉；

105：绿色荧光粉；

200：显示装置；

20：外壳；

21：显示面板；

22：PCB。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例涉及的LED封装结构，可以适用于任一的具有显示装置的终端设备中，例如可以适用于液晶电视、手机、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)、车载电脑等具有显示屏的设备，本发明实施例对所适用于的终端设备的形式并不做限制。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。

现有的显示设备在进行色彩显示时，采用的是三基色混色的原理，其利用三基色混色可实现的色域极限如图1所示。该色域极限是红绿蓝三色均落在马蹄图的光谱线上后所围成的最大的三角形的面积。然而，人眼所能感受到的色彩是整个马蹄图，三角形外的范围显示设备无法显示。因此，现有技术的色域显示范围较窄，无法满足用户的显示要求。

本发明实施例所提供的LED封装结构和显示装置，旨在解决现有技术的如上技术问题，从而达到提高显示装置的色域显示范围的目的。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图2为本发明实施例提供的LED封装结构实施例一的结构示意图。如图2所示，该LED封装结构100包括发光波长可调的石墨烯LED芯片10、用于发射白光的白光LED结构11、用于发射基色光的第一LED芯片12、LED封装支架13。所述LED封装支架13设置有用于封装所述白光LED结构11的第一光杯14和用于封装所述石墨烯LED芯片10和所述第一LED芯片12的至少一个第二光杯15；所述石墨烯LED芯片10的多个可调波长点分别与所述白光LED结构11的白光点和所述第一LED芯片12的波长点共同构成色域显示范围。

具体的，在介绍本发明实施例的具体方案之前，这里先对本发明实施例所采用的石墨烯LED芯片10的特性做一介绍：

石墨烯LED芯片10主要采用的是半还原状态的氧化石墨烯(Semi-reduced Graphene Oxide，简称srGO)材料，该srGO材料可以通过激光直写技术从氧化石墨烯和还原石墨烯的界面处获得，该材料兼备石墨烯的高导电性和氧化石墨烯的宽带隙特征，通过构建芯片的面内栅极结构，对石墨烯LED芯片10的栅极施加电压可以调整srGO材料的费米能级，从而实时调控石墨烯LED芯片10的发光波长。也就是说，本发明实施例所采用的石墨烯LED芯片10，其通过调节施加在栅极的电压可以实时调控石墨烯LED发光的中心波长，通过施加不同的栅极电压，该石墨烯LED芯片10的发光波长可以在450nm～750nm范围内连续可调，基本覆盖整个可见光范围，因而该石墨烯LED芯片10具有多个波长点。

本发明实施例提供的LED封装结构100，其将上述石墨烯LED芯片10、用于发射白光的白光LED结构11和用于发射基色光的第一LED芯片12一起封装在LED封装支架13的光杯中，具体为：将白光LED结构11封装在LED封装支架13的第一光杯14中，将第一LED芯片12和石墨烯LED芯片10封装在至少一个第二光杯15中，可选的，本发明实施例对第一LED芯片12和石墨烯LED芯片10具体是封装在一个第二光杯15中，还是封装在多个第二光杯15中并不做限定，只要确保本发明实施例中的白光LED结构11能够单独封装在一个光杯中，不受其他颜色光干扰即可，上述图2中的第一LED芯片12和石墨烯LED芯片10的封装结构仅是一种示例，本发明实施例并不以此为限。

上述白光LED结构11具有固定的白光点，即白光LED结构11的波长固定，该第一LED芯片12也具有固定的波长点，本发明实施例对该白光LED结构11的具体封装形式并不做限定，只要其能够发射白光即可；上述LED封装支架13采用高反射、抗光照老化及可塑性强的材料组成，如EMC材质，其作用是可以为将上述各个LED芯片及其他组件封装保护起来，该LED封装支架13上的光杯可以提高正向出光的效率。可选的，上述石墨烯LED芯片10、第一LED芯片12和白光LED结构11的驱动分别独立控制。

由于上述石墨烯LED芯片10具有多个可调波长点、且上述白光LED结构11具有白光点、第一LED芯片12具有固定的波长点，故，上述石墨烯LED芯片10的每一个波长点可以与白光点和上述第一LED芯片12的波长点共同构成一显示区域，该显示区域的结构可以包括一以白光LED结构11的白光点为中心、石墨烯LED芯片10的多个可调波长点以及第一LED芯片12的波长点为辐射点共同构成的辐射状区域，并且在该辐射状区域的基础上，石墨烯LED芯片10的一个可调波长点还可以与第一LED芯片12的波长点进行混色，构成一补色区域，该辐射状区域和该补色区域共同构成本发明实施例的色域显示范围。由于上述石墨烯LED芯片10的波长点可调，因此，可以通过控制石墨烯LED芯片10的波长点在马蹄图上的位置，来确保本发明实施例的色域显示范围大于图1中最大三角形所占的面积，具体理由如下：

现有技术中，显示设备能够显示的色域范围为图1中的最大三角形在马蹄图上所占的面积，其中，图1中的最大三角形是通过红绿蓝三色混色而成，该最大三角形的三个顶点分别为红光点、蓝光点和绿光点；本申请中的LED封装结构100，包括了两个波长固定的白光LED结构11和第一LED芯片12以及波长可调的石墨烯LED芯片10，可以控制马蹄图中第一LED芯片12的波长点和石墨烯LED芯片10的两个可调波长点，使得第一LED芯片12的波长点和石墨烯LED芯片10的两个可调波长点对应图1中的最大三角形的三个顶点，即使得该第一LED芯片12的波长点可以与石墨烯LED芯片10的两个可调波长点所围成的三角形的面积等于图1中最大三角形的面积，这样只需要相应的调节石墨烯LED芯片1010其他的多个波长点，就可以使得本发明实施例的色域显示范围大于现有技术中的色域显示范围。

为了更清楚的介绍本发明实施例中的色域显示范围，这里举一个简单地例子：参见图3所示的色彩显示原理示意图，图3中，假设第一LED芯片12为能够发射红光的红光芯片101，假设1点(即红色波长点)由红光芯片101单独发出(当然，该1点还可以由石墨烯LED芯片10发出，同时红光芯片101关闭，或者，红光芯片101和石墨烯LED芯片10共同开启发出)，假设石墨烯LED芯片10在图3中的可调波长点包括2点至14点，白光LED结构11的白光点为15点，此时由图3可以看出，该LED封装结构100的色域显示范围为以15点为中心点，石墨烯LED芯片10的各个可调波长点以及红光点为辐射点共同构成的辐射状区域，以及1点和14点进行混合形成的补色区域①，该辐射状区域和该补色区域①所构成的包络区域的面积之和即为本发明实施例所能够达到的色域显示范围。由图3可以看出，上述1点、7点和14点构成的三角形区域相当于图1中的最大三角形的面积，但图3整体的包络区域的面积是大于该三角形的面积的，因此，本发明实施例提供的LED封装结构100大大提高了显示装置的色域显示范围。

需要说明的是，上述石墨烯LED芯片10的可调波长点之所以能够远离中心的白光点位于1点、7点和14点构成的三角形之外，是由石墨烯LED的特性决定的；另外，本发明中的白光LED结构11所发出的白光点，主要是为了和石墨烯LED芯片10的任一可调波长点进行连线，这条连线上的颜色显示装置均可以显示，然后随着石墨烯LED芯片10的波长点的调整，即波长点的离散变化，相当于白光点与每个可调点上的连线上的颜色均可以显示，这样构成了上述所说的辐射状区域。

可选的，上述用于发射基色光的第一LED芯片12可以是能够发射红光的红光芯片101，还可以是能够发射蓝光的蓝光芯片102，本申请实施例对此并不做限定。

本发明实施例提供的LED封装结构，通过将发光波长可调的石墨烯LED芯片和用于发射基色光的第一LED芯片封装在至少一个第二光杯中，以及通过将发射白光的白光LED结构封装在第一光杯中，从而通过调节石墨烯LED芯片的栅极电压得到多个可调波长点，进而使得这多个可调波长点可以与白光LED结构的白光点和第一LED芯片的波长点构成包络区域，并确保该包络区域所占的面积即色域显示范围大于现有技术中显示设备的色域显示范围，即本发明实施例提供的LED封装结构，能够大大提高显示设备的色域显示范围。

图4为本发明实施例提供的LED封装结构实施例二的结构示意图，图5为本发明实施例提供的LED封装结构实施例三的结构示意图。在图4至图5所示的实施例中，上述第一LED芯片12为红光芯片101，上述LED封装结构100所涉及的LED封装支架13可以包括三个光杯，分别为一个第一光杯14，两个第二光杯15，白光LED结构11封装在第一光杯14中，石墨烯LED芯片10和第一LED芯片12(即红光芯片101)分别对应设置在一个第二光杯15中。可选的，上述第一LED芯片12和石墨烯LED芯片10的位置可以任意调换，形成图4和图5所示的实施例，只要确保白光LED结构11单独封装在第一光杯14中即可。

图6为本发明实施例提供的LED封装结构实施例四的结构示意图，图7为本发明实施例提供的LED封装结构实施例五的结构示意图。在图6至图7所示的实施例中，上述第一LED芯片12为红光芯片101，上述LED封装结构100所涉及的LED封装支架13可以包括第一光杯14和第二光杯15两个光杯，所述石墨烯LED芯片10和所述第一LED芯片12共同设置在一个第二光杯15中。可选的，上述第一LED芯片12和石墨烯LED芯片10在一个第二光杯15中的位置可以任意调换，形成图6和图7所示的实施例，只要确保白光LED结构11单独封装在第一光杯14中即可。

在该图4至图7所示的实施例中，其补色区域的显示原理可以参见上述图3，图3中包括两部分补色区域，分别是①区域(1点、15点和14点组成)和②区域(1点、7点和15点组成)。针对①区域的显示，14点(蓝光点)由波长可调的石墨烯LED芯片10显示，1点(红光点)由红光芯片101显示，15点(白光点)由白光LED结构11显示，这样1点、14点和15点三点围成的三角形可以显示覆盖整个补色区域①；当显示其他颜色时(例如假设需要显示绿色)，由石墨烯LED芯片10可以调整显示色调，白光LED结构11可以调整饱和度，红光芯片101处于关闭状态。针对②区域的显示，7点(绿光点)由波长可调的石墨烯LED芯片10显示，1点(红光点)由红光芯片101显示，15点(白光点)由白光LED结构11显示，这样1点、7点和15点三点围成的三角形可以显示覆盖整个补色区域②。

可选的，在上述图4至图7所示的实施例中，上述白光LED结构11可以包括用于发射蓝光的蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的黄色荧光粉103；或者，可以包括用于发射蓝光的蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的绿色荧光粉105和红色荧光粉104。需要说明的是，上述图4和图5中示出的白光LED结构是由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的黄色荧光粉103组成的，上述图6和图7中示出的白光LED结构是由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的绿色荧光粉105和红色荧光粉104组成的，这里仅是一种示例，也就是说上述图4和图5中的白光LED结构也可以由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的绿色荧光粉105和红色荧光粉104组成，上述图6和图7中的白光LED结构也可以由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的黄色荧光粉103组成。

上述图4至图5实施例所提供的LED封装结构，通过光杯和LED芯片的一一对应关系，大大提高了各个LED芯片的出光效率，上述图6至图7所提供的LED封装结构，大大减少了LED封装的制作成本，提高了封装效率。

图8为本发明实施例提供的LED封装结构实施例六的结构示意图，图9为本发明实施例提供的LED封装结构实施例七的结构示意图。在图8至图9所示的实施例中，上述第一LED芯片12可以为发射蓝光的蓝光芯片102，上述LED封装结构100所涉及的LED封装支架13可以包括三个光杯，分别为一个第一光杯14，两个第二光杯15，白光LED结构11封装在第一光杯14中，石墨烯LED芯片10和第一LED芯片12(即蓝光芯片102)分别对应设置在一个第二光杯15中。可选的，上述第一LED芯片12和石墨烯LED芯片10的位置可以任意调换，形成图8和图9所示的实施例，只要确保白光LED结构11单独封装在第一光杯14中即可。

图10为本发明实施例提供的LED封装结构实施例八的结构示意图，图11为本发明实施例提供的LED封装结构实施例九的结构示意图。在图10至图11所示的实施例中，上述第一LED芯片12可以为发射蓝光的蓝光芯片102，上述LED封装结构100所涉及的LED封装支架13可以包括第一光杯14和第二光杯15两个光杯，所述石墨烯LED芯片10和所述第一LED芯片12(即蓝光芯片102)共同设置在一个第二光杯15中。可选的，上述第一LED芯片12和石墨烯LED芯片10在一个第二光杯15中的位置可以任意调换，形成图10和图11所示的实施例，只要确保白光LED结构11单独封装在第一光杯14中即可。

在该图8至图11所示的实施例中，其补色区域的显示原理也可以参见上述图3，以图3中的补色区域①区域为例，针对①区域的显示，14点(蓝光点)可以由蓝光芯片102单独发出(此时石墨烯LED芯片10关闭)，还可以由石墨烯LED芯片10发出(此时蓝光芯片102关闭)，或者还可以由石墨烯LED芯片10和蓝光芯片102共同开启发出。可选的，设14点为蓝光芯片102发出，1点(红光点)由石墨烯LED芯片10发出，15点(白光点)由白光LED结构11显示，这样1点、14点和15点三点围成的三角形可以显示覆盖整个补色区域①；当显示其他颜色时(例如假设需要显示绿色)，由石墨烯LED芯片10可以调整显示色调，白光LED结构11可以调整饱和度，蓝光芯片102处于关闭状态。

可选的，在上述图8至图11所示的实施例中，上述白光LED结构11可以包括用于发射蓝光的蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的黄色荧光粉103；或者，可以包括用于发射蓝光的蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的绿色荧光粉105和红色荧光粉104。需要说明的是，上述图8和图9中示出的白光LED结构是由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的黄色荧光粉103组成的，上述图10和图11中示出的白光LED结构是由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的绿色荧光粉105和红色荧光粉104组成的，这里仅是一种示例，也就是说上述图8和图9中的白光LED结构也可以由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的绿色荧光粉105和红色荧光粉104组成，上述图10和图11中的白光LED结构也可以由蓝光芯片102和封装在该蓝光芯片102表面的硅胶中的黄色荧光粉103组成。

上述图8至图9实施例所提供的LED封装结构，通过光杯和LED芯片的一一对应关系，大大提高了各个LED芯片的出光效率，上述图10至图11所提供的LED封装结构，大大减少了LED封装的制作成本，提高了封装效率。

图12为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。如图12所示，该显示装置200可以包括外壳20和显示面板21，该显示面板21包括多个上述实施例中所涉及的LED封装结构100，这多个LED封装结构100呈阵列式排布，共同封装成该显示面板21，另外，该显示面板21设置在所述外壳20中，上述LED封装结构100设置在显示装置200的印制电路板PCB22上。

该显示装置200中，由于采用了包含发光波长可调的石墨烯LED芯片、以及用于发射白光的白光LED结构和用于发射基色光的第一LED芯片，因此通过调节石墨烯LED芯片的栅极电压得到多个可调波长点，进而使得这多个可调波长点可以与白光LED结构的白光点和第一LED芯片的波长点构成包络区域，并确保该包络区域所占的面积即色域显示范围大于现有技术中显示设备的色域显示范围，即本发明实施例提供的显示装置200，能够大大提高显示设备的色域显示范围。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。