固態(tài)發(fā)射器面板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管封裝件、利用發(fā)光二極管封裝件作為它們的光源的顯示器、以及制造這樣封裝件和顯示器的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是將電能轉(zhuǎn)化為光的固態(tài)裝置，發(fā)光二極管通常包括介于相對(duì)的摻雜層(doped layer)之間的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體材料有源層(active layer)。當(dāng)偏壓(bias)施加在摻雜層時(shí)，空穴和電子被注入有源層內(nèi)，在有源層內(nèi)它們重組而生成光。光從有源層發(fā)射出，并且從LED的所有表面發(fā)射出。
[0003]在過(guò)去十年或更長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果是，LED具有更小的覆蓋區(qū)(footprint)，提高了發(fā)射效率，并且降低了成本。相比于其他發(fā)射器，LED還具有增加的運(yùn)行壽命。例如，LED的運(yùn)行壽命能夠超過(guò)50，000小時(shí)，而白熾燈泡的運(yùn)行壽命是約2，000小時(shí)。LED還能夠比其他光源更耐用并且能夠消耗更少的能量。因?yàn)檫@些和其他的原因，LED變得越來(lái)越流行，并且LED現(xiàn)在傳統(tǒng)地被越來(lái)越多地用在白熾燈、熒光燈、齒素?zé)艉推渌l(fā)射器的領(lǐng)域的應(yīng)用中。
[0004]為了在傳統(tǒng)應(yīng)用中使用LED芯片，眾所周知，將LED芯片封閉在封裝件中以提供環(huán)境的和/或機(jī)械的保護(hù)、顏色選擇、光聚集，等等。LED封裝件還包括用于將LED封裝件電連接至外部電路的引線(lead)、接觸片(contact,接觸件)或跡線(trace)。在圖1中所示的典型的兩針(pin，銷(xiāo))LED封裝件/構(gòu)件10中，單個(gè)LED芯片12通過(guò)焊料粘合劑或?qū)щ姯h(huán)氧樹(shù)脂安裝在反射杯13上。一個(gè)或多個(gè)引線接合(wire bond)將LED芯片12的電阻接觸片連接至引線15A和/或15B，引線可以附接至反射杯13或與反射杯整體形成。反射杯13可以被填充有密封劑部(encapsulant)材料16和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化材料，比如磷光體，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化材料可以被包括在整個(gè)LED芯片中或密封劑部中。由LED發(fā)射出的第一波長(zhǎng)的光可以被磷光體吸收，該磷光體可以響應(yīng)性地發(fā)射第二波長(zhǎng)的光。然后整個(gè)組件能夠被封閉在透明的保護(hù)樹(shù)脂14中，保護(hù)樹(shù)脂可以模制成透鏡的形狀以將從LED芯片12發(fā)射的光定向或定形。
[0005]示出在圖2中的傳統(tǒng)LED封裝件20，可以更適于可以生成更多熱量的高功率運(yùn)行。在LED封裝件20中，一個(gè)或多個(gè)LED芯片22被安裝在諸如印刷電路板(PCB)載體、基板或基臺(tái)(submount)23的載體上。安裝在基臺(tái)23上的金屬反射器24環(huán)繞著LED芯片22并且將由LED芯片22發(fā)射出的光反射遠(yuǎn)離封裝件20。反射器24還對(duì)LED芯片22提供機(jī)械保護(hù)。在LED芯片22上的電阻接觸片與基臺(tái)23上的電跡線25A、25B之間形成一個(gè)或多個(gè)引線接合連結(jié)21。安裝后的LED芯片22然后被用密封劑部26覆蓋，該密封劑部在給芯片提供環(huán)境的和機(jī)械的保護(hù)的同時(shí)，也作為透鏡。金屬反射器24典型地通過(guò)焊料或環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑附接至載體。
[0006]圖3示出了又一個(gè)LED封裝件30，其包括外殼32，以及至少部分地嵌入在外殼32中的引線框架34。為了封裝件30的表面安裝而設(shè)置了引線框架34。引線框架34的部分通過(guò)外殼32中的腔而暴露出，其中三個(gè)LED36a-c安裝在引線框架34的部分上通過(guò)弓I線接合38連接至引線框架的其他部分?？梢允褂貌煌?lèi)型的LED 36a-c，一些封裝件具有紅、綠和藍(lán)發(fā)射的LED。封裝件30包括具有六個(gè)針40的針輸出結(jié)構(gòu)，并且引線框架被布置成使得LED 36a-c中的每個(gè)發(fā)射的光通過(guò)相應(yīng)對(duì)的針40能夠被獨(dú)立地控制。這允許封裝件從LED36a_c發(fā)射出多種顏色合成(color combinat1n)。
[0007]不同的LED封裝件，比如在圖1-3中所示的那些，能夠?yàn)闃?biāo)示和顯示器(大的和小的均可)用作光源。大屏幕LED基顯示器(常表示為巨大屏幕)在許多室內(nèi)和戶外場(chǎng)所變得越來(lái)越常見(jiàn)，比如在體育競(jìng)技場(chǎng)、跑道、音樂(lè)會(huì)，并且在大型公共區(qū)域也變得越來(lái)越常見(jiàn)，比如在紐約市的時(shí)代廣場(chǎng)。運(yùn)用當(dāng)前技術(shù)，這些顯示器和屏幕中的一些的大小能夠達(dá)到60英寸高并且60英寸寬。隨著技術(shù)進(jìn)步，可以期待的是，將會(huì)研發(fā)出更大的屏幕。
[0008]這些屏幕可以包括數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十萬(wàn)的“像素”或“像素模塊”，其中的每個(gè)可以包括一個(gè)或多個(gè)LED芯片或封裝件。像素模塊能夠使用高效率并且高亮度的LED芯片，該芯片允許顯示器，即使是在白天對(duì)著陽(yáng)光時(shí)，從相對(duì)遠(yuǎn)處是可見(jiàn)的。在一些標(biāo)志中，每個(gè)像素具有單獨(dú)的LED芯片，并且像素模塊具有少至三個(gè)或四個(gè)LED (比如一個(gè)紅的、一個(gè)綠的、以及一個(gè)藍(lán)的)，這些LED允許像素從紅光、綠光和/或藍(lán)光的組合發(fā)射出許多不同顏色的光。像素模塊可以布置為矩形網(wǎng)格，該矩形網(wǎng)格可包括數(shù)十萬(wàn)LED或LED封裝件。在一種類(lèi)型的顯示器中，網(wǎng)格可以是640模塊寬并且480模塊高，其中屏幕的大小取決于像素模塊的實(shí)際大小。隨著像素?cái)?shù)量的增加，顯示器的相互連接復(fù)雜度也在增加。該相互連接復(fù)雜度可以是這些顯示器的主要費(fèi)用之一，并且可以是在該顯示器的制造過(guò)程中以及運(yùn)行壽命中主要故障源之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于制造固態(tài)發(fā)射器面板的方法，該方法包括:在基臺(tái)上設(shè)置屏障，這樣使得限定出多個(gè)像素區(qū)域，在每個(gè)所述像素區(qū)域中固定至少一個(gè)光發(fā)射器；將所述發(fā)射器電連接至所述基臺(tái)；用密封劑部至少部分地覆蓋所述像素區(qū)域中的所述光發(fā)射器。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種固態(tài)發(fā)射器面板，包括:基臺(tái)，包括安裝表面；以及屏障，位于所述安裝表面上并且凸起于所述安裝表面之上，所述屏障限定像素區(qū)域的陣列；多個(gè)像素，布置在所述基臺(tái)上的所述像素區(qū)域中，每個(gè)所述像素包括:至少一個(gè)光發(fā)射器，位于所述像素區(qū)域中；以及密封劑部，至少部分地覆蓋所述至少一個(gè)光發(fā)射器。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的側(cè)視圖；
[0012]圖2是另一個(gè)傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的側(cè)視圖；
[0013]圖3是又一個(gè)傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的平面視圖；
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0015]圖5是示出在圖4中的LED封裝件的側(cè)視圖；
[0016]圖6是示出在圖4中的LED封裝件的另一個(gè)側(cè)視圖；
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0018]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)LED封裝件中的LED之間的相互連接的概要性視圖；
[0019]圖9是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的另一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0020]圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)LED封裝件中的LED之間的相互連接的概要性視圖；
[0021]圖11是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0022]圖12是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0023]圖13是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0024]圖14是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0025]圖15是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0026]圖16是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的另一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0027]圖17是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的透視圖；
[0028]圖18是示出在圖17中的LED封裝件的平面視圖，其中沒(méi)有在像素中示出LED ；
[0029]圖19是圖17和圖18的LED封裝件中的像素中的一個(gè)的平面視圖；
[0030]圖20是圖17和圖18中示出的LED封裝件沿截面線20_20截取的側(cè)視圖；
[0031]圖21是圖17和圖18中示出的LED封裝件的底視圖；
[0032]圖22是圖17和圖18中示出的LED封裝件的底透視圖；
[0033]圖23是圖17和圖18中示出的LED封裝件的另一個(gè)底視圖，其中具有一個(gè)針編號(hào)設(shè)置；
[0034]圖24是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的一個(gè)實(shí)施方式中的一個(gè)針指定的實(shí)施方式的概要性視圖；
[0035]圖25是示出了根據(jù)本發(fā)明并且利用圖24中示出的針指定的LED封裝件中，LED之間相互連接的概要性視圖；
[0036]圖26是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；以及
[0037]圖27是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖。
[0038]圖28a_28d示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的方法。
[0039]圖29是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的頂平面視圖。
[0040]圖30是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的面掩模/基臺(tái)組合的橫截面視圖。
[0041]圖31是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的透視圖。
[0042]圖32是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的頂平面視圖。
[0043]圖33是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器模塊的頂平面視圖。
[0044]圖34是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的像素的頂平面視圖。
[0045]圖35是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器模塊的橫截面視圖。
[0046]圖36a_36d示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光發(fā)射器面板的方法。
[0047]圖37示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的中間制造步驟期間的發(fā)射器模塊的橫截面視圖。
[0048]圖38示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的中間制造步驟期間的發(fā)射器模塊的橫截面視圖。
[0049]圖39示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的中間制造步驟期間的發(fā)射器模塊的橫截面視圖。
[0050]圖40a_40c示出了制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的方法。
[0051]圖41a_41d示出了制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0052]本發(fā)明涉及改進(jìn)的LED封裝件以及利用該LED封裝件的LED顯示器，并且根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件包括“多像素”封裝件。也就是說(shuō)，該封裝件包括多于一個(gè)像素，并且像素中的每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。不同的實(shí)施方式包括用于將電信號(hào)施加至像素中的LED的不同特征。在一些實(shí)施方式中，相應(yīng)的電信號(hào)能夠被施加至像素中的每個(gè)，以控制它們的發(fā)射顏色和/或強(qiáng)度，而在其他實(shí)施方式中，兩個(gè)或多個(gè)像素中可以由相同電信號(hào)控制。在像素具有多個(gè)LED的實(shí)施方式中，每個(gè)像素中的LED中的一個(gè)或多個(gè)可以由各自的信號(hào)控制，而在其他實(shí)施方式中不同像素中的LED可以由相同信號(hào)控制。在這些實(shí)施方式中的一些中，可以使用相同信號(hào)來(lái)控制兩個(gè)或多個(gè)像素的發(fā)射，而在其他實(shí)施方式中像素中的每個(gè)可以由各自的信號(hào)控制。
[0053]在一些實(shí)施方式中，術(shù)語(yǔ)像素以它的一般含義理解，即理解為圖像的元素，并且在顯示器系統(tǒng)中能夠分別地被處理和控制。在這些實(shí)施方式的一些中，所有像素或一些像素可以包括紅色、綠色、以及藍(lán)色發(fā)光LED，并且像素中的至少一些被布置成用于允許在像素中的每個(gè)LED的強(qiáng)度是能夠控制的。這允許每個(gè)像素發(fā)射的光的顏色是紅色、綠色、以及藍(lán)色的光的結(jié)合，并且允許在驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素時(shí)具有靈活性以使得它可以發(fā)射來(lái)