量子点LED器件、背光灯条和背光模组的制作方法

本实用新型涉及LED背光领域，特别涉及一种量子点LED器件，以及采用上述量子点LED器件的背光灯条和背光模组。

背景技术：

液晶电视的颜色表现主要依靠彩色滤光片和背光系统，这两种系统的性能越好，那么电视的颜色就会越纯。在REC2020标准以及蓝光4K标准出台之后，对电视机的色域有了更高的要求。在彩色滤光片的优化基本趋于稳定后，要想在色彩上有所突破，那么液晶电视就必须找到一个在性能更优但成本可控制的背光方案。量子点具有发射光谱更易于精准控制、颜色更纯等技术特点。搭载量子点背光源系统的电视，画面色彩更亮丽，并兼顾节能环保，性能提升十分明显，备受厂商青睐。

当前整合量子点至液晶面板中目前有三种方案，分别为On-Chip、On-Edge和On-Surface。后两种方案基本实现商用化，但两种方案所需QD物料多，且阻隔层膜昂贵，受制于成本居高不下，一直未能大规模应用。On-Chip型方案是以量子点材料取代传统荧光粉，直接和蓝光LED芯片封装在一起，形成On-Chip型量子点LED，成本最低并且系统集成最容易，是相当理想的量子点应用技术，可将量子点技术的商业应用推到高峰。然而，量子点的稳定性极易受温度、水汽和氧气的影响，导致该方案迟迟无法商用化。当前，研发人员主要着力于高稳定性量子点材料的研究，并开发高可靠的封装设计保护技术，以提升On-Chip型量子点LED的可靠性。

温度是影响On-Chip型量子点LED可靠性的最关键因素，需针对性开展热学设计。为避免量子点与LED芯片直接接触，以降低芯片热量对量子点的影响，目前所报道的On-Chip型量子点LED的封装结构有空气隔离、硅胶透镜隔离、硅胶封装隔离等隔离封装形式，但这些热学设计结构取得的效果并不明显，未能满足可靠性要求。此外，现有的LED的封装方式还存在聚光效果差，出光效率低等缺点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种量子点LED器件，可以加快热量疏散，有效隔离热量，提升器件的可靠性。

本实用新型所要解决的技术问题还在于，提供一种量子点LED器件，可以改善聚光效果，提高出光效率。

本实用新型所要解决的技术问题还在于，提供一种包含上述量子点LED器件的背光灯条和背光模组，所述量子点LED器件的可靠性好。

为达到上述技术效果，本实用新型提供了一种量子点LED器件，包括LED支架、LED芯片、透光隔热层和量子点发光层，所述LED支架设有用于容纳LED芯片的第一腔体；

所述LED支架的上表面或内部设有电气金属极片；

所述LED芯片设于第一腔体内，所述透光隔热层包覆在LED芯片的外表面，所述透光隔热层的上方设有量子点发光层，所述量子点发光层与电气金属极片相接触。

作为上述方案的改进，所述LED支架的上表面设有电气金属极片，所述第一腔体为设置在LED支架上的凹槽，所述凹槽的面积占LED支架上表面的10％-15％。

作为上述方案的改进，所述LED支架设有用于容纳LED芯片的第一腔体和用于容纳量子点发光层的第二腔体；

所述LED支架的内部设有电气金属极片，所述量子点发光层与电气金属极片相接触。

作为上述方案的改进，所述LED支架包括第一电气金属极片、第二电气金属极片和绝缘体；

所述第一电气金属极片形成有用于容纳LED芯片的第一腔体；

所述第一电气金属极片、第二电气金属极片与绝缘体之间形成有用于容纳量子点发光层的第二腔体。

作为上述方案的改进，所述第二腔体设于第一腔体的上方，且所述第二腔体的截面面积大于第一腔体的面积。

作为上述方案的改进，所述透光隔热层的高度低于或等于所述第一腔体的深度。

作为上述方案的改进，所述量子点发光层的上方设有透明保护层。

作为上述方案的改进，所述透明保护层为透明硅胶层。

相应的，本实用新型还公开一种背光灯条，包括采用所述的至少一个量子点LED器件。

相应的，本实用新型还公开一种背光模组，包括所述的至少一个背光灯条。

实施本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型量子点LED器件，包括LED支架、LED芯片、透光隔热层和量子点发光层，将LED芯片设置于第一腔体并覆盖透光隔热层，透光隔热层的上方设有量子点发光层，从而将LED芯片与量子点发光层有效的隔离开。同时，量子点发光层与电气金属极片相接触，热量能通过电气金属极片散热，实现热量的疏导。因此，本实用新型采用热量疏导和热量隔离两个并行的热学设计方案，既起到隔离LED芯片和量子点发光层以降低芯片温度对量子点破坏的作用，又能增强量子点发光层的热量疏散能力。

进一步,本实用新型优选采用双反射杯腔体设计的LED支架，具体包括用于容纳LED芯片的第一腔体和用于容纳量子点发光层的第二腔体，所述第二腔体设于第一腔体的上方。本实用新型采用双反射杯腔体设计，除了实现热量疏导和热量隔离之外，LED芯片发射出的光线经过第一腔体的反射聚光后，再次经过第二腔体进行再次反射聚光，大大改善了聚光效果，提高出光效率。

附图说明

图1为本实用新型一种量子点LED器件第一实施例的剖视图；

图2为本实用新型一种量子点LED器件第二实施例的剖视图；

图3为本实用新型一种量子点LED器件第三实施例的剖视图；

图4为图3所示量子点LED器件的立体图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型作进一步地详细描述。

量子点(简写为QD)具有发射波长连续可控、发光效率高以及半波宽窄等优点，适用于在高色域背光显示领域。然而，量子点材料在光发射过程中自身会产生较大的热量，若热量无法快速被疏散，导致热量积聚，影响LED器件的可靠性。

为此，如图1-4所示，本实用新型提供了一种量子点LED器件，包括LED支架1、LED芯片2、透光隔热层3和量子点发光层4，所述LED支架1设有用于容纳LED芯片2的第一腔体11；所述LED支架1的上表面或内部设有电气金属极片5；所述LED芯片2设于第一腔体11内，所述透光隔热层3包覆在LED芯片2的外表面，所述透光隔热层3的上方设有量子点发光层4，所述量子点发光层4与电气金属极片5相接触。

本实用新型将LED芯片2设置于第一腔体11并覆盖透光隔热层3，透光隔热层3的上方设有量子点发光层4，从而将LED芯片2与量子点发光层4有效的隔离开。同时，量子点发光层4与电气金属极片5相接触，热量能通过电气金属极片5散热，实现热量的疏导。因此，本实用新型采用热量疏导和热量隔离两个并行的热学设计方案，既起到隔离LED芯片和量子点发光层以降低芯片温度对量子点破坏的作用，又能增强量子点发光层的热量疏散能力。

本实用新型的LED支架的腔体和电气金属极片有多种实施方式，例如电气金属极片的设置位置和结构多样，LED支架的腔体的设置位置和结构也多样，具体如下：

参见图1所示的量子点LED器件第一实施例，所述LED支架1设有用于容纳LED芯片2的第一腔体11，所述LED支架1的上表面设有电气金属极片5，所述量子点发光层4与电气金属极片5相接触。

在本实施例中，第一腔体11为设置在LED支架上的小凹槽，凹槽的体积比LED芯片2略大，此时，凹槽的面积占LED支架上表面的10％-15％。

电气金属极片5设于LED支架1的上表面，量子点发光层4覆盖在LED支架1和第一腔体11的上表面，实现量子点发光层4与电气金属极片5相接触。

参见图2所示的量子点LED器件第二实施例，所述LED支架1设有用于容纳LED芯片2的第一腔体11，所述LED支架1的内部设有电气金属极片5，所述量子点发光层4与电气金属极片5相接触。

在本实施例中，所示量子点LED器件为带单杯反射杯的情况，第一腔体11的体积大于LED芯片2，LED芯片2设于第一腔体11的内部，第一腔体11内沿着LED芯片2的两侧设有电气金属极片5。

透光隔热层3包覆在LED芯片2的外表面，所述透光隔热层3的上方设有量子点发光层4，且量子点发光层4覆盖设于LED芯片2的两侧的电气金属极片5上，实现量子点发光层4与电气金属极片5相接触。

参见图3、4所示的量子点LED器件第三实施例，所述LED支架1设有用于容纳LED芯片2的第一腔体11和用于容纳量子点发光层4的第二腔体12；所述LED支架1的内部设有电气金属极片5，所述量子点发光层1与电气金属极片5相接触。

在本实施例中，所述LED支架1包括第一电气金属极片51、第二电气金属极片52和绝缘体53；所述第一电气金属极片51形成有用于容纳LED芯片2的第一腔体11；所述第一电气金属极片51、第二电气金属极片52与绝缘体53之间形成有用于容纳量子点发光层的第二腔体12。

LED芯片2设于第一腔体11内，量子点发光层4设于第二腔体12内，第一腔体11和第二腔体12的阶梯状连接处设有上述第一电气金属极片51、第二电气金属极片52，量子点发光层4覆盖在第一腔体11和第二腔体12的阶梯状连接处，实现量子点发光层4与电气金属极片相接触。

本实施例采用双反射杯腔体设计，除了实现热量疏导和热量隔离之外，LED芯片发射出的光线经过第一腔体的反射聚光后，再次经过第二腔体进行再次反射聚光，大大改善了聚光效果，提高出光效率。

优选的，所述第二腔体12设于第一腔体11的上方，且所述第二腔体12的截面面积大于第一腔体11的面积，不但可以获得良好的热量疏导和热量隔离的效果，还可以改善聚光效果，提高出光效率。

所述透光隔热层3的高度低于或等于所述第一腔体11的深度。以确保量子点发光层4与第一电气金属极片51和/或第二电气金属极片52获得良好的接触。

进一步，所述LED芯片2优选为蓝光芯片。蓝色芯片和不同荧光粉相配合，满足日常多种场合对于LED照明的需求。

所述透光隔热层3优选为氮氧化硅层，采用SiON为隔热材料，既可以起到良好的隔热效果，又具有良好的透光性。

氮氧化硅SiON，可见光区域的透光率98％以上，导热性差，致密性高，莫式硬度高达9H，耐腐蚀，耐高温，抗氧化，可由全氢聚硅氮烷(PHPS，无机聚合物)加热固化转化而成。因此，该涂层能有效隔离高温芯片与量子点发光层，削弱芯片工作时产生的高温对量子点产生影响。另外，高硬度特性还能部分弛豫量子点发光层热膨胀对芯片的张应力。

进一步，量子点发光层4的上方设有透明保护层7。所述透明保护层7优选为透明硅胶层，可以增强器件的气密性，防止水氧对量子点发光层的侵蚀。

相应的，本实用新型还公开一种背光灯条，包括采用上述的至少一个量子点LED器件。作为背光灯条其中一种优选的实施方式，其包括上述的至少一个量子点LED器件、光学透镜和PCB板，所述量子点LED器件安装在所述PCB板上，所述光学透镜固化在所述PCB板上，并位于所述量子点LED器件上方。进一步的所述PCB板上设置有接线端子用于与外部电源连接。

相应的，本实用新型还公开一种背光模组，包括上述的至少一个背光灯条。作为背光模组其中一种优选的实施方式，其包括上述的至少一个背光灯条、扩散板以及膜片，所述扩散板安放在所述背光灯条上方，所述膜片安放在所述扩散板上。具体的，所述膜片可以为至少一个棱镜片和至少一个扩散片。该背光模组可应用在直下式TV背光或直下式面板灯等设备中。

综上所述，本实用新型采用热量疏导和热量隔离两个并行的热学设计方案，既起到隔离LED芯片和量子点发光层以降低芯片温度对量子点破坏的作用，又能增强量子点发光层的热量疏散能力。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。