固态发射器面板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管封装件、利用发光二极管封装件作为它们的光源的显示器、以及制造这样封装件和显示器的工艺。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是将电能转化为光的固态装置，发光二极管通常包括介于相对的掺杂层(doped layer)之间的一个或多个半导体材料有源层(active layer)。当偏压(bias)施加在掺杂层时，空穴和电子被注入有源层内，在有源层内它们重组而生成光。光从有源层发射出，并且从LED的所有表面发射出。
[0003]在过去十年或更长时间的技术进步的结果是，LED具有更小的覆盖区(footprint)，提高了发射效率，并且降低了成本。相比于其他发射器，LED还具有增加的运行寿命。例如，LED的运行寿命能够超过50，000小时，而白炽灯泡的运行寿命是约2，000小时。LED还能够比其他光源更耐用并且能够消耗更少的能量。因为这些和其他的原因，LED变得越来越流行，并且LED现在传统地被越来越多地用在白炽灯、荧光灯、齒素灯和其他发射器的领域的应用中。
[0004]为了在传统应用中使用LED芯片，众所周知，将LED芯片封闭在封装件中以提供环境的和/或机械的保护、颜色选择、光聚集，等等。LED封装件还包括用于将LED封装件电连接至外部电路的引线(lead)、接触片(contact,接触件)或迹线(trace)。在图1中所示的典型的两针(pin，销)LED封装件/构件10中，单个LED芯片12通过焊料粘合剂或导电环氧树脂安装在反射杯13上。一个或多个引线接合(wire bond)将LED芯片12的电阻接触片连接至引线15A和/或15B，引线可以附接至反射杯13或与反射杯整体形成。反射杯13可以被填充有密封剂部(encapsulant)材料16和波长转化材料，比如磷光体，波长转化材料可以被包括在整个LED芯片中或密封剂部中。由LED发射出的第一波长的光可以被磷光体吸收，该磷光体可以响应性地发射第二波长的光。然后整个组件能够被封闭在透明的保护树脂14中，保护树脂可以模制成透镜的形状以将从LED芯片12发射的光定向或定形。
[0005]示出在图2中的传统LED封装件20，可以更适于可以生成更多热量的高功率运行。在LED封装件20中，一个或多个LED芯片22被安装在诸如印刷电路板(PCB)载体、基板或基台(submount)23的载体上。安装在基台23上的金属反射器24环绕着LED芯片22并且将由LED芯片22发射出的光反射远离封装件20。反射器24还对LED芯片22提供机械保护。在LED芯片22上的电阻接触片与基台23上的电迹线25A、25B之间形成一个或多个引线接合连结21。安装后的LED芯片22然后被用密封剂部26覆盖，该密封剂部在给芯片提供环境的和机械的保护的同时，也作为透镜。金属反射器24典型地通过焊料或环氧树脂粘合剂附接至载体。
[0006]图3示出了又一个LED封装件30，其包括外壳32，以及至少部分地嵌入在外壳32中的引线框架34。为了封装件30的表面安装而设置了引线框架34。引线框架34的部分通过外壳32中的腔而暴露出，其中三个LED36a-c安装在引线框架34的部分上通过弓I线接合38连接至引线框架的其他部分。可以使用不同类型的LED 36a-c，一些封装件具有红、绿和蓝发射的LED。封装件30包括具有六个针40的针输出结构，并且引线框架被布置成使得LED 36a-c中的每个发射的光通过相应对的针40能够被独立地控制。这允许封装件从LED36a_c发射出多种颜色合成(color combinat1n)。
[0007]不同的LED封装件，比如在图1-3中所示的那些，能够为标示和显示器(大的和小的均可)用作光源。大屏幕LED基显示器(常表示为巨大屏幕)在许多室内和户外场所变得越来越常见，比如在体育竞技场、跑道、音乐会，并且在大型公共区域也变得越来越常见，比如在纽约市的时代广场。运用当前技术，这些显示器和屏幕中的一些的大小能够达到60英寸高并且60英寸宽。随着技术进步，可以期待的是，将会研发出更大的屏幕。
[0008]这些屏幕可以包括数百万或数十万的“像素”或“像素模块”，其中的每个可以包括一个或多个LED芯片或封装件。像素模块能够使用高效率并且高亮度的LED芯片，该芯片允许显示器，即使是在白天对着阳光时，从相对远处是可见的。在一些标志中，每个像素具有单独的LED芯片，并且像素模块具有少至三个或四个LED (比如一个红的、一个绿的、以及一个蓝的)，这些LED允许像素从红光、绿光和/或蓝光的组合发射出许多不同颜色的光。像素模块可以布置为矩形网格，该矩形网格可包括数十万LED或LED封装件。在一种类型的显示器中，网格可以是640模块宽并且480模块高，其中屏幕的大小取决于像素模块的实际大小。随着像素数量的增加，显示器的相互连接复杂度也在增加。该相互连接复杂度可以是这些显示器的主要费用之一，并且可以是在该显示器的制造过程中以及运行寿命中主要故障源之一。
【发明内容】
[0009]为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种用于制造固态发射器面板的方法，该方法包括:在基台上设置屏障，这样使得限定出多个像素区域，在每个所述像素区域中固定至少一个光发射器；将所述发射器电连接至所述基台；用密封剂部至少部分地覆盖所述像素区域中的所述光发射器。
[0010]根据本发明的另一方面，提供一种固态发射器面板，包括:基台，包括安装表面；以及屏障，位于所述安装表面上并且凸起于所述安装表面之上，所述屏障限定像素区域的阵列；多个像素，布置在所述基台上的所述像素区域中，每个所述像素包括:至少一个光发射器，位于所述像素区域中；以及密封剂部，至少部分地覆盖所述至少一个光发射器。
【附图说明】
[0011]图1是传统发光二极管封装件的侧视图；
[0012]图2是另一个传统发光二极管封装件的侧视图；
[0013]图3是又一个传统发光二极管封装件的平面视图；
[0014]图4是根据本发明的LED封装件的一个实施方式的平面视图；
[0015]图5是示出在图4中的LED封装件的侧视图；
[0016]图6是示出在图4中的LED封装件的另一个侧视图；
[0017]图7是根据本发明的LED显示器的一个实施方式的平面视图；
[0018]图8是示出了根据本发明的一个LED封装件中的LED之间的相互连接的概要性视图；
[0019]图9是根据本发明的LED封装件的另一个实施方式的平面视图；
[0020]图10是示出了根据本发明的另一个LED封装件中的LED之间的相互连接的概要性视图；
[0021]图11是根据本发明的LED封装件的又一个实施方式的平面视图；
[0022]图12是根据本发明的LED封装件的又一个实施方式的平面视图；
[0023]图13是根据本发明的LED封装件的又一个实施方式的平面视图；
[0024]图14是根据本发明的LED封装件的又一个实施方式的平面视图；
[0025]图15是根据本发明的LED显示器的一个实施方式的平面视图；
[0026]图16是根据本发明的LED显示器的另一个实施方式的平面视图；
[0027]图17是根据本发明的LED封装件的又一个实施方式的透视图；
[0028]图18是示出在图17中的LED封装件的平面视图，其中没有在像素中示出LED ；
[0029]图19是图17和图18的LED封装件中的像素中的一个的平面视图；
[0030]图20是图17和图18中示出的LED封装件沿截面线20_20截取的侧视图；
[0031]图21是图17和图18中示出的LED封装件的底视图；
[0032]图22是图17和图18中示出的LED封装件的底透视图；
[0033]图23是图17和图18中示出的LED封装件的另一个底视图，其中具有一个针编号设置；
[0034]图24是根据本发明的LED封装件的一个实施方式中的一个针指定的实施方式的概要性视图；
[0035]图25是示出了根据本发明并且利用图24中示出的针指定的LED封装件中，LED之间相互连接的概要性视图；
[0036]图26是根据本发明的LED显示器的又一个实施方式的平面视图；以及
[0037]图27是根据本发明的LED显示器的又一个实施方式的平面视图。
[0038]图28a_28d示出了用于制造根据本发明的实施方式的发射器面板的方法。
[0039]图29是根据本发明的实施方式的发射器面板的顶平面视图。
[0040]图30是根据本发明的实施方式的面掩模/基台组合的横截面视图。
[0041]图31是根据本发明的实施方式的发射器面板的透视图。
[0042]图32是根据本发明的实施方式的发射器面板的顶平面视图。
[0043]图33是根据本发明的实施方式的发射器模块的顶平面视图。
[0044]图34是根据本发明的实施方式的像素的顶平面视图。
[0045]图35是根据本发明的实施方式的发射器模块的横截面视图。
[0046]图36a_36d示出了用于制造根据本发明的实施方式的光发射器面板的方法。
[0047]图37示出了在根据本发明的实施方式的中间制造步骤期间的发射器模块的横截面视图。
[0048]图38示出了在根据本发明的实施方式的中间制造步骤期间的发射器模块的横截面视图。
[0049]图39示出了在根据本发明的实施方式的中间制造步骤期间的发射器模块的横截面视图。
[0050]图40a_40c示出了制造根据本发明的实施方式的发射器面板的方法。
[0051]图41a_41d示出了制造根据本发明的实施方式的发射器面板的方法。
【具体实施方式】
[0052]本发明涉及改进的LED封装件以及利用该LED封装件的LED显示器，并且根据本发明的LED封装件包括“多像素”封装件。也就是说，该封装件包括多于一个像素，并且像素中的每个都包括一个或多个发光二极管。不同的实施方式包括用于将电信号施加至像素中的LED的不同特征。在一些实施方式中，相应的电信号能够被施加至像素中的每个，以控制它们的发射颜色和/或强度，而在其他实施方式中，两个或多个像素中可以由相同电信号控制。在像素具有多个LED的实施方式中，每个像素中的LED中的一个或多个可以由各自的信号控制，而在其他实施方式中不同像素中的LED可以由相同信号控制。在这些实施方式中的一些中，可以使用相同信号来控制两个或多个像素的发射，而在其他实施方式中像素中的每个可以由各自的信号控制。
[0053]在一些实施方式中，术语像素以它的一般含义理解，即理解为图像的元素，并且在显示器系统中能够分别地被处理和控制。在这些实施方式的一些中，所有像素或一些像素可以包括红色、绿色、以及蓝色发光LED，并且像素中的至少一些被布置成用于允许在像素中的每个LED的强度是能够控制的。这允许每个像素发射的光的颜色是红色、绿色、以及蓝色的光的结合，并且允许在驱动每个像素时具有灵活性以使得它可以发射来