高色域白光LED及背光模组的制作方法

本发明涉及led的封装结构，尤其涉及高色域白光led的封装结构。

背景技术：

一般的液晶电视，能表现的色域范围都不大，其显示色域一般在68％～72％ntsc(nationaltelevisionsystemcommittee，国家电视系统委员会)左右，因而不能提供很好的色彩效果。随着消费者对画质要求的提高，高色域背光技术正成为行业内研究的重点，例如：海信公司推出的uled产品，色域达100％ntsc以上，色彩表现力突出。可以预期，市场期待着更高色域的液晶电视的出现。

目前，在液晶电视上实现色域最高的背光方案，是采用蓝光激发量子点材料产生白光，色域可达100％ntsc以上。由于量子点的热稳定性和蓝光稳定性较差，core(核)/shell(壳)活性大，照光后容易与水汽和氧气发生反应，产生缺陷，导致材料激发效率降低或失效。表面topo(trioctylphosphineoxide，三辛基氧化膦)为物理吸附的立体障碍高分子易受热脱落，导致qd(quantumdots，量子点)聚集失效。其中，温度对量子点激发效率的影响，参见图1；蓝光光能对量子点激发效率的影响，参见图2。

由于蓝光led表面温度高，且蓝光辐射能量过高，为了克服高温和高蓝光光能对量子点激发效率造成的不良影响，目前较成熟的做法是将量子点材料放置在距离蓝光led灯较远的地方。其中，针对直下式背光方案，量子点材料被封装在膜片中，作为模组中的一张膜片，放置在扩散板的上方，所有膜片的下方。针对侧入式背光方案，量子点被封装在一条玻璃管中，通过支架固定在入光侧led上方，并需保证一定距离。这两种方式，不仅增加了背光成本和设计难度，而且量子点材料的激发效率也会受到影响，蓝光利用率降低。

为了提高量子点激发效率，降低背光模组的系统成本，人们在尝试将量子点直接封装到led内部。然而，由于液晶电视的背光模组所采用的led功率较高，而蓝光芯片表面的蓝光辐射光能和高结温容易造成量子点材料寿命的缩短，因此将量子点材料封装进led的可靠性一直较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种高色域白光led的封装结构，能够有效地提高将量子点材料封装进led的可靠性。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种高色域白光led，该高色域白光led的封装结构由底往上依次包括：蓝光芯片，隔热层，绿色荧光材料层以及红色量子点材料层；其中，该绿色荧光材料层包括第一基材和混在该第一基材中的绿色荧光粉，该红色量子点材料层包括第二基材和混在该第二基材中的红色量子点材料。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种背光模组，其包括如上所述的高色域白光led。

与现有技术相比，本发明的高色域白光led通过巧妙地在蓝光芯片上依次设置隔热层、绿色荧光材料层和红色量子点材料层，能够很好地克服高温和高能蓝光对量子点材料的可靠性的影响，从而能够有效地提高将量子点材料封装进led的可靠性。

附图说明

图1是温度对量子点激发效率的影响的示意。

图2是蓝光光能对量子点激发效率的影响的示意。

图3是本发明的高色域白光led的封装结构示意。

图4是本发明的两种蓝光能量的比较示意。

其中，附图标记说明如下：10高色域白光led1蓝光芯片2隔热层3绿色荧光材料层31第一基材32绿色荧光粉4红色量子点材料层41第二基材42红色量子点材料。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

参见图3，图3是本发明的高色域白光led的封装结构示意。本发明提出一种高色域白光led10，将该高色域白光led10应用于液晶电视的背光模组(图未示)，即可实现高色域显示。该高色域白光led10的封装结构由底往上依次包括：蓝光芯片1，隔热层2，绿色荧光材料层3以及红色量子点材料层4。具体地，该绿色荧光材料层3包括第一基材31和混在该第一基材31中的绿色荧光粉32。该红色量子点材料层4包括第二基材41和混在该第二基材41中的红色量子点材料42。

值得一提的是，由于蓝光芯片1的结温最高会达到120℃左右，通过在蓝光芯片1表面设置隔热层2，有利于将热量与绿色荧光粉32和红色量子点材料42隔绝，使热量(透过基板)向下传播；另外，可以合理降低对绿色荧光粉32热稳定性的要求，有利于绿色荧光粉32的选择(可选的波长和半波宽范围较大)。

该高色域白光led10的封装过程包括以下过程：

1、在蓝光芯片1表面设置一隔热层2。具体地，蓝光芯片1可以为正装或倒装芯片，通过芯片底面的基板散热，大部分热量向下传递。该隔热层2为全透明或半透明。该隔热层2可以是真空、玻璃或其他导热系数低于设定值(例如：该设定值为0.1w/(m*k))的物质。

2、在隔热层2上方设置绿色荧光材料层3。具体地，绿色荧光材料层3可以采用点胶的方式实现，也就是：将混合有绿色荧光粉32的第一基材31(例如：硅胶或环氧树脂)注入到蓝光芯片1(表面已经叠加有隔热层2)的表面。

绿色荧光材料层3也可以采用覆膜的方式实现，也就是：将混合有绿色荧光粉32的第一基材31先制成膜片，然后将膜片覆盖到蓝光芯片1(表面已经叠加有隔热层2)的表面。

值得一提的是，绿色荧光粉32的波长和半波宽可根据色域需要进行调整。在本实施例中，该绿色荧光粉32选择窄半波宽荧光粉(半波宽在40-55nm，峰值波长525-540nm)，例如：氮化物(比如：β-sialon,srsi2o2n2,sialon等)、硫化物、铝酸盐或硅酸盐。

3、在绿色荧光材料层3上方设置红色量子点材料层4。红色量子点材料层4可以采用点胶的方式实现，也就是：将混合有红色量子点材料42的第二基材41(例如：硅胶或环氧树脂)注入到蓝光芯片1(表面已经叠加有隔热层2和绿色荧光材料层3)的表面。

红色量子点材料层4也可以采用覆膜的方式实现，也就是：将混合有红色量子点材料42的第二基材41先制成膜片，然后将膜片覆盖到蓝光芯片1(表面已经叠加有隔热层2和绿色荧光材料层3)的表面。

值得一提的是，该红色量子点材料42的波长和半波宽可根据色域需要进行调整。在本实施例中，该红色量子点材料42的特定波长的选择，可以通过调整红色量子点材料42的尺寸来进行。

可以理解的是，在一些实施例中，出于保持工艺的一致性的考虑，在绿色荧光材料层3选用点胶的方式实现时，较佳地，红色量子点材料层4也选用点胶的方式实现；在绿色荧光材料层3选用覆膜的方式实现时，较佳地，红色量子点材料层4也选用覆膜的方式实现。在其他一些实施例中，出于封装材料的预备情况的考虑，在绿色荧光材料层3选用点胶的方式实现时，红色量子点材料层4可以选用覆膜的方式实现；在绿色荧光材料层3选用覆膜的方式实现时，红色量子点材料层4可以选用点胶的方式实现。

并且，在一些实施例中，绿色荧光材料层3的膜片与红色量子点材料层4的膜片是相互分离的两片形式。在另一些实施例中，绿色荧光材料层3的膜片与红色量子点材料层4的膜片是结合在一起的一体形式。

另外，在一些实施例中，绿色荧光材料层3的第一基材31和红色量子点材料层4的第二基材41是同样的材质，例如：硅胶或环氧树脂；在其他一些实施例中，绿色荧光材料层3的第一基材31和红色量子点材料层4的第二基材41是两种不同的材质，例如：其一为硅胶，其另一为环氧树脂。

该高色域白光led10的发光原理包括：蓝光芯片1内的电子和空穴结合产生高能蓝光光子。蓝光光子穿越隔热层2之后，一部分蓝光激发绿色荧光粉32。这时，蓝光光子的一部分被绿色荧光粉32吸收，变成绿光出射到红色量子点材料层4；蓝光光子的剩余部分透过绿色荧光粉层3，激发红色量子点材料42。最终，由红色量子点材料42产生的红光，由绿色荧光粉32产生的绿光，以及由蓝光芯片1产生的蓝光的剩余部分，三者混合，形成白光。

值得一提的是，由于有隔热层2将蓝光芯片1与绿色荧光粉32及红色量子点材料42隔开，由于红色量子点材料42较常规选用的绿色量子点材料稳定，并且，绿色荧光粉32的热稳定性和光稳定性高，该高色域白光led10的封装结构能够降低封装表面的温度和光照强度，保证红色量子点材料42正常激发，从而提高将红色量子点材料42封装进led10的可靠性。

参见图4，图4是本发明的两种蓝光能量的比较示意。具体地，图4中的横坐标为驱动电流，单位ma；纵坐标为单位面积的蓝光能量,单位w/cm²。其中，曲线a为蓝光芯片1封装表面的蓝光能量随驱动电流的变化，曲线b为蓝光芯片1的表面封装绿色荧光材料层3后的封装表面的蓝光能量随驱动电流的变化。二者相较，可见封装有绿色荧光材料层3后，蓝光能量大大降低。

值得一提的是，在不同的绿色荧光粉32的配比下，蓝光芯片1出射的蓝光由于有一部分用于激发绿色荧光粉32，致使蓝光能量的降低比例约为40％-60％，也就是说：通过增添绿色荧光材料层3之后的蓝光能量较蓝光芯片1直接出射的蓝光能量降低了40％-60％。

另外，蓝光能量降低的部分，即被绿色荧光粉32吸收的蓝光光能，其大部分(超过75％，例如：约76％-82％)转换为绿光能量，也即变成绿光，出射到红色量子点材料层4；剩余的能量(例如：约18％-24％)转换为热能，此部分热量远低于蓝光芯片1的结温，不会给红色量子点材料42的可靠性能带来不良影响。并且，依据红色量子点材料42的吸收光谱，其对蓝光的吸收能力远高于对绿光的吸收能力，因此绿光光能对红色量子点材料42性能的影响也非常小。

与现有技术相比，本发明的高色域白光led10通过巧妙地在蓝光芯片1上依次设置隔热层2、绿色荧光材料层3和红色量子点材料层4，能够很好地克服高温和高能蓝光对量子点材料的可靠性的影响，从而能够有效地提高将量子点材料封装进led的可靠性。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。