基于量子点的白光LED器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于量子点的白光LED器件及其制作方法，其中，基于量子点的白光LED器件包括LED芯片、涂覆在LED芯片上的光转换层以及承载LED芯片的载体，LED芯片倒装于载体内，LED芯片包括衬底，衬底上设置有多个图形窗口，光转换层中设置有发光材料，发光材料包括具有不同发光颜色的量子点和透明高分子材料，不同发光颜色的量子点间相互独立设置并覆盖于图形窗口内。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体照明装置，具体地说，涉及一种白光LED器件及其制作方法。
技术介绍
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。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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于量子点的白光LED器件及其制作方法，以解决现有白光LED的显色性不足，发光二次吸收的问题。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下:一种基于量子点的白光LED器件，包括LED芯片、涂覆在所述LED芯片上的光转换层以及承载所述LED芯片的载体，所述LED芯片倒装于所述载体内，所述LED芯片包括衬底，所述衬底上设置有多个图形窗口，所述光转换层中设置有发光材料，所述发光材料包括具有不同发光颜色的量子点和透明高分子材料，不同发光颜色的所述量子点间相互独立设置并覆盖于所述图形窗口内。进一步,所述量子点为I1-VI族或II1-V族元素组成的半导体化合物中的一种或几种，其尺寸小于10nm。进一步，所述透明高分子材料为丙烯酸酯类树脂、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。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。进一步，所述图形窗口为蚀刻在所述衬底上的多个凹槽。一种基于量子点的白光LED器件的制作方法，包括以下步骤:在衬底上通过金属有机化学气相沉积法制作外延片；在所述外延片上加工制作LED芯片P-N结的两个电极；在所述衬底上设置划分多个图形窗口 ；在所述衬底上涂覆光转换层，所述光转换层设置有由不同发光颜色的量子点与透明高分子材料混合而成的发光材料，不同发光颜色的所述量子点间相互独立设置并覆盖于所述图形窗口内；加工制作成单颗的LED芯片，将所述LED芯片倒装于载体内。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。进一步，所述图形窗口为蚀刻在所述衬底上的多个凹槽，或者是相互间隔排列的所述矩形平面和所述凹槽。进一步，衬底上涂覆的光转换层中发光材料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。进一步，衬底上涂覆的光转换层中的不同发光颜色的量子点的发光光谱在460-780nm内且连续。与现有技术相比，本专利技术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。【附图说明】图1为本专利技术的白光LED器件的结构示意图；图2为本专利技术制作外延片后的LED芯片的结构示意图；图3为本专利技术制作金属电极后的LED芯片的结构示意图；图4为本专利技术制作电极凸点后的基板的结构示意图；图5为本专利技术的光转换层中发光材料的分布截面图；图6为本专利技术的光转换层中发光材料的分布俯视图；图7为本专利技术的另一实施例的光转换层的结构示意图；图8为本专利技术的白光LED器件的发射光谱图。图中:1—白光LED器件；11—LED芯片；111—衬底；112—N型氮化镓；113—量子阱发光层；114一P型氮化镓；115 — N接触层；116 — P接触层；12—光转换层；13—载体；131一基板；1311—P电极凸点；1312—N电极凸点；1313—第一通孔；1314—第二通孔；1315 — P焊盘；1316 — N焊盘；1317—散热焊盘；132—保护透镜。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术基于量子点的白光LED器件及其制作方法作进一步说明。请参阅图1，本专利技术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LED芯片11、涂覆在所述LED芯片11上的光转换层12以及承载所述LED芯片11的载体13，所述LED芯片11倒装于所述载体13内。请参阅图2，所述LED芯片11包括衬底111、覆盖在所述衬底111上的N型氮化镓112、部分覆盖在所述N型氮化镓112上的量子阱发光层113、覆盖在所述量子阱发光层113上的P型氮化镓114、部分覆盖在所述N型氮化镓112上的N接触层115、覆盖在所述P型氮化镓114上的P接触层116。所述衬底111可为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、硅衬底。所述衬底111上设置有多个图形窗口，所述图形窗口为设置在所述衬底111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。当然，本专利技术并不限于此，在其他实施例中，所述图形窗口也可以为蚀刻在所述衬底111上的多个凹槽。所述光转换层12中设置有发光材料，所述发光材料包括具有不同发光颜色的量子点和透明高分子材料。不同发光颜色的所述量子点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中的一种或几种，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的一种或多种组合，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的一种或多种组合，或者是由I1-VI族元素组成的半导体化合物和πι-v族元素组成的半导体化合物中的几种混合而成。所述透明高分子材料为丙烯酸酯类树脂、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。请参阅图1，所述载体13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。所述载体13包括基板131和设置于所述基板131外部的保护透镜132，所述保护透镜132采用液态透明高分子材料通过模顶工艺进行包封形成，经过固化成型后围设于所述基板131外部，以保护所述LED芯片11和所述光转换层12。请参阅图3和图4，所述基板131上设置有P电极凸点1311和N电极凸点1312，所述基板131内对应所述P电极凸点1311和所述N电极凸点1312分别设有第一通孔1313和第二通孔1314，所述基板131底部设置有P焊盘1315、N焊盘1316和散热焊盘1317，所述P焊盘1315和所述N焊盘1316分别对应位于所述P电极凸点1311和所述N电极凸点1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于量子点的白光LED器件，其特征在于：包括LED芯片、涂覆在所述LED芯片上的光转换层以及承载所述LED芯片的载体，所述LED芯片倒装于所述载体内，所述LED芯片包括衬底，所述衬底上设置有多个图形窗口，所述光转换层中设置有发光材料，所述发光材料包括具有不同发光颜色的量子点和透明高分子材料，不同发光颜色的所述量子点间相互独立设置并覆盖于所述图形窗口内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万垂铭，陈海英，许朝军，姜志荣，肖国伟，
申请(专利权)人：晶科电子广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44