发光二极管和显示元件制造技术

本发明专利技术提供了发光二极管和显示元件。该发光二极管包括：封装支架和位于封装支架上的半导体芯片，芯片包括发出光谱的可见光部分中的光的有源区。金属接触部与封装上的芯片电通信。基本上透明的密封剂覆盖封装中的芯片。密封剂中的荧光体发出可见光谱中与芯片发出的频率不同的频率，并且荧光体发出的频率响应芯片发出频率的波长。还公开了一种显示元件，其将发光二极管和平面的显示元件组合在一起。该组合包括大致为平面的显示元件，发光二极管定位在显示元件的周边上，并且封装支架引导二极管输出基本上平行于显示元件的平面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管(LED)且具体涉及用在侧视表面安装场合中并产生白光的封装LED。
技术介绍
发光二极管的基础物理性质在本领域中是广为人知的并在一些资料中得以说明，这些资料包括但并不限于，Sze, Physics of Semiconductor Devices,第二版(1981)以及Sze,Modern Semiconductor Device Physics (1998)。发光二极管的实际应用也是广为人知的并在许多资料中以有益的方式得以说明，这些资料包括LED Lighting Systems,NLPIPLighting Answers, 2003 年 5 月第 3 期第 7 卷，以及 Schubert, Light Emitting Diodes(剑·桥大学出版社，2003)。侧视表面安装式发光二极管(也被称为“侧面观察器(side-looker)”或“侧观察器”(sidelooker))为以下述方式被封装的LED，即，平行于电路板或类似固定件的平面发出它们的辐射束。这样，能产生白光的侧观察器二极管可用于结合到相对较小的装置中，诸如便携式电话的彩屏显示器、个人数字助理(PDA)、便携式游戏装置、以及类似的应用。这些应用经常使用液晶显示器(IXD )、极化材料、和滤色器来产生全色效果。由于典型的液晶并不产生光，因此它们通常与光源和其他显示元件一起来产生希望的可见光输出。由于许多原因(低成本，长寿命，可靠性)，发光二极管经常在这种显示器中用作光源。因此，产生白光的LED对这些目的尤其有用。在诸如移动电话等体积较小或者低功率的显示装置中，一种设计方案是沿其他显示元件的边缘或周边放置白光LED 二极管。当LED被放置在这种位置时，它们的输出基本上平行于而不是垂直于显示器。因此，被以相对于规定的平面(通常为电路板或显示元件)横向地发射输出的方式封装的二极管被称为侧视表面安装式二极管或“侧观察器”。通常，发光二极管利用两种不同的方法产生白光。在其中一种方法中，多个互补色(complimentary hue)(例如,红色、绿色和蓝色)LED组合在一起以产生白光。在另一种方法中，发出可见光谱中较高能量部分(即，蓝光，紫光或紫外光)的发光二极管与例如当被较高能量的光子激发时发出黄光的发出可见光谱中较低能量区域的荧光体一起使用。通过适当地选择，由二极管发出的辐射与由荧光体发出的黄色辐射相结合产生白光。红-绿-蓝二极管方法能提供在一些情况下色彩更真实的优点，但是通常要求每个LED色主动反馈和对每个LED色进行控制。可选的是，单个二级管与荧光体的方法在物理构造和电路等方面略为简单，因为其仅需要单个(通常为蓝色)LED和一种或多种荧光体，该荧光体通常由邻近于二极管芯片的密封剂承载。对于许多这些显示装置而言，可见度就是主要目的。因此，从任意给定源获得尽可能多的光输出仍然是既定目标。然而在侧观察器LED中，最终用户以及某些时候的中间制造商会经历可见光输出低于基础二极管标示的性能。在这点上，半导体二极管(这里将其称为“芯片”)本身的输出通常以功率的形式表示，例如毫瓦(mW)。然而，因为二极管的最终用途是用于显示器，所以其在封装使用时的输出通常以发光强度的形式被测量和表示。发光强度以坎德拉(candela)(流明/球面度)的形式被测量。因为坎德拉被定义为，555纳米(nm)的单色光源在某一强度为I. 46毫瓦/球面度的方向上电磁场的大小，二极管在理论上的理想亮度输出可根据其功率输出计算得出。然而在实际情况中，许多因素(其中一些是不可避免的)使得效率从理论值减小为不怎么有效的实际输出。作为其中一个因素，在大多数LED中产生光的p-n结并不具有固有的定向输出。而是，从P-n结沿所有方向发射光子。因此，光子在沿这些不同方向运动时一些光子会被吸收或内反射。会减少输出的其他因素包括荧光体的数量和组成，其放置位置，密封剂的组成和几何形状，以及封装的几何形状。因此，产生更亮的显示器要求提高侧视表面安装式白光发光二极管的输出效率。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是发光二极管。该二极管包括封装支架，位于封装支架上的半导体芯片，芯片包括发出光谱的可见光部分中的光的有源区。金属接触部与封装上的芯片电通信。基本上透明的密封剂覆盖反射性封装(reflective package)中的芯片。密封剂中的荧光体发出可见光谱中的与芯片发出的辐射不同的辐射，并且荧光体发出的辐射响应芯片发出的辐射。本专利技术的另一方面为显示元件，其将发光二极管和平面的显示元件组合在一起。该组合包括大致为平面的显示元件，发光二极管定位在显示元件的周边上，并且封装支架引导二极管的输出基本上平行于显示元件的平面。基于下面结合附图的具体说明，本专利技术的上述和其他目的及优点以及它们的实现方式将变得更加清楚。附图说明图I是示出被局部封装的芯片的透视示意图。图2是示出包括有荧光体的常规封装的LED芯片的示意图。图3、图4和图5是用在根据本专利技术的装置中的荧光体颗粒的照片。图6是色度图并且示出了各种基本器件的输出。图7至图13是示出根据本专利技术的封装的二极管的剖视示意图。图14至图16是根据本专利技术的二极管的侧视图。图17是根据本专利技术的显示元件的示意性透视图。具体实施例方式图I和图2示出了 LED结构的概况，形成适当的背景以便于对本专利技术进行进一步的说明。就本专利技术的最广义而言，本专利技术为发光二极管，其包括封装支架和在封装支架上的半导体芯片。在典型实施方式中，封装支架是反射性的(或包反射元件)，从而增强光输出。芯片包括发出光谱的可见光部分或UV部分中的光的有源区(层，P-n结);与反射性封装上的芯片电通信的金属接触部；覆盖反射性封装上的芯片的基本上透明的密封剂；和密封剂中的荧光体，该荧光体发出可见光谱中的波长比芯片发出的辐射的波长长(能量比芯片发出的辐射的能量低)的辐射，并且该辐射响应芯片发出的辐射的波长。芯片沿侧视方取向，并且芯片发出的波长与荧光体发出的波长的结合产生色度图上的适当界限内的白光。就此而言，图I示出了局部封装的二极管芯片，其整体标为20。因为术语“发光二极管”或“LED”经常用于整个封装器件，因此这里使用术语“芯片”表示器件的半导体部分。图I示出了反射性封装支架21，将参照图7及之后的图更详细地描述该支架的特性和结构。图I应被理解为是示意性的，因此示出的形状和尺寸仅为了清楚的目的而不能被理解为具体器件的确切表不。如图I所示，反射性封装21包括四个向下倾斜的(或在一些情况下垂直的)限定反射凹部的壁22和底板23。半导体芯片24放置在底板23上从而在反射性封装21上。虽然芯片24被示意性地示出为矩形24，但是应理解芯片24包括有源区，该有源区通常包括多个外延层和发出光谱的可见光部分或UV部分中的光的p-n结。一对金属接触部25、26与反射性封装21上的芯片24电通信。将参照图7及之后的图详细地描述其确切的关系，但是一般而言，芯片24的导电部分与金属接触部中的一个(图I中为25)电接触，而导线27将芯片24与另一接触部26连接。虽然接触部25、26被示意性地示出为矩形立体状，但是应理解接触部25、26的目的在于装配到适当的电路板互补器件(complementary device)中，因此它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管，包括：封装支架，包括倾斜侧壁和限定反射凹部的底板；半导体芯片，位于所述封装支架的所述底板上，所述芯片包括有源区，所述有源区发射在光谱的可见光或紫外线部分的辐射；金属接触部，与所述封装上的所述芯片电通信，所述接触部包括与所述底板正交的安装面，使得所述封装能够安装到一表面上；基本上透明的密封剂，覆盖所述封装中的所述芯片，所述密封剂形成非平面的弯液面；以及所述密封剂中的荧光体，发射可见光谱中的与所述芯片发射的辐射不同的辐射，并且所述荧光体发射的辐射响应所述芯片发射的波长，其中，所述半导体芯片被设置为沿着平行于所述安装面的方向发光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克勒斯托弗·P·胡赛尔，迈克尔·J·伯格曼恩，布莱恩·T·柯林斯，大卫·T·埃默森，
申请(专利权)人：克利公司，
类型：发明
国别省市：