固態(tài)發(fā)射器面板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝斯虘B(tài)發(fā)射器面板，其包括：基臺(tái)；位于所述基臺(tái)上的掩模，所述掩模限定多個(gè)像素區(qū)域；位于所述掩模與所述基臺(tái)之間的粘合劑；位于每個(gè)所述像素區(qū)域中的至少一個(gè)光發(fā)射器；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。通過(guò)本實(shí)用新型，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)自LED的光的組合的不同顏色。
【專(zhuān)利說(shuō)明】固態(tài)發(fā)射器面板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及固態(tài)發(fā)射器面板。

【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)(占位區(qū)域，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。可以使用不同類(lèi)型的LED36a-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LED36a-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(hù)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。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型提供了一種固態(tài)發(fā)射器面板，包括:基臺(tái)；位于所述基臺(tái)上的掩模，所述掩模限定多個(gè)像素區(qū)域；位于所述掩模與所述基臺(tái)之間的粘合劑；位于每個(gè)所述像素區(qū)域中的至少一個(gè)光發(fā)射器；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。
[0010]進(jìn)一步地，所述基臺(tái)包括電相互連接結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述光發(fā)射器在所述像素區(qū)域中電連接于所述基臺(tái)。
[0011]進(jìn)一步地，每個(gè)所述像素區(qū)域包括至少以下三個(gè)發(fā)射器:提供紅光的發(fā)射器、提供綠光的發(fā)射器和提供藍(lán)光的發(fā)射器。
[0012]進(jìn)一步地,所述基臺(tái)由陶瓷材料構(gòu)成。
[0013]進(jìn)一步地，所述基臺(tái)包括印刷電路板。
[0014]進(jìn)一步地，每個(gè)所述光發(fā)射器通過(guò)引線接合電連接于所述基臺(tái)。
[0015]進(jìn)一步地，每個(gè)所述像素區(qū)域至少部分地填充有密封劑材料，所述密封劑材料至少部分地圍繞所述光發(fā)射器。
[0016]進(jìn)一步地，所述固態(tài)發(fā)射器面板進(jìn)一步包括在所述基臺(tái)上位于所述像素區(qū)域之間的填充材料。
[0017]進(jìn)一步地，每個(gè)所述像素區(qū)域具有方形的占位區(qū)域。
[0018]進(jìn)一步地，所述基臺(tái)包括印刷電路板，所述掩模由聚鄰苯二甲酰胺構(gòu)成，并且所述粘合劑由固體環(huán)氧膠構(gòu)成。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是，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)自LED的光的組合的不同顏色。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的側(cè)視圖；
[0021]圖2是另一個(gè)傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的側(cè)視圖；
[0022]圖3是又一個(gè)傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的平面視圖；
[0023]圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0024]圖5是示出在圖4中的LED封裝件的側(cè)視圖；
[0025]圖6是示出在圖4中的LED封裝件的另一個(gè)側(cè)視圖；
[0026]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型的LED顯示器的一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0027]圖8是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)LED封裝件中的LED之間的相互連接的概要性視圖；
[0028]圖9是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的另一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0029]圖10是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)LED封裝件中的LED之間的相互連接的概要性視圖；
[0030]圖11是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0031]圖12是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0032]圖13是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0033]圖14是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0034]圖15是根據(jù)本實(shí)用新型的LED顯示器的一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0035]圖16是根據(jù)本實(shí)用新型的LED顯示器的另一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；
[0036]圖17是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的又一個(gè)實(shí)施方式的透視圖；
[0037]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 ；
[0038]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；
[0039]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；
[0040]圖21是圖17和圖18中示出的LED封裝件的底視圖；
[0041]圖22是圖17和圖18中示出的LED封裝件的底透視圖；
[0042]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；
[0043]圖24是根據(jù)本實(shí)用新型的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；
[0044]圖25是示出了根據(jù)本實(shí)用新型并且利用圖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；
[0045]圖26是根據(jù)本實(shí)用新型的LED顯示器的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖；以及
[0046]圖27是根據(jù)本實(shí)用新型的LED顯示器的又一個(gè)實(shí)施方式的平面視圖。
[0047]圖28a_28d示出了用于制造根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的方法。
[0048]圖29是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的頂平面視圖。
[0049]圖30是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的面掩模/基臺(tái)組合的橫截面視圖。
[0050]圖31是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的透視圖。
[0051]圖32是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的頂平面視圖。
[0052]圖33是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器模塊的頂平面視圖。
[0053]圖34是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的像素的頂平面視圖。
[0054]圖35是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器模塊的橫截面視圖。
[0055]圖36a_36d示出了用于制造根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的光發(fā)射器面板的方法。
[0056]圖37示出了在根據(jù)本實(shí)用新型的實(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。
[0057]圖38示出了在根據(jù)本實(shí)用新型的實(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。
[0058]圖39示出了在根據(jù)本實(shí)用新型的實(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。
[0059]圖40a_40c示出了制造根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的方法。
[0060]圖41a_41d示出了制造根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的發(fā)射器面板的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0061]本實(shí)用新型涉及改進(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)本實(shí)用新型的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。
[0062]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)自LED的光的組合的不同顏色。
[0063]在其他實(shí)施方式中，封裝件可包括能夠發(fā)射單色光的像素，同時(shí)這些封裝件用在不同應(yīng)用中，比如照明或背光照明。在這些實(shí)施方式的一些中，像素能夠發(fā)射白光并且能夠包括具有一個(gè)或多個(gè)磷光體的至少一個(gè)藍(lán)色LED，并且LED發(fā)射藍(lán)色光和磷光體光的白色光組合。這些實(shí)施方式中不同的另一些能夠允許控制每個(gè)像素中的各個(gè)LED，而在其他實(shí)施方式中LED能夠由相同驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，像素能夠包括與紅色發(fā)射二極管結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)白色發(fā)射二極管，以達(dá)到期望像素發(fā)射，比如期望色溫。在其他實(shí)施方式中，像素中的LED的發(fā)射能夠被控制，以使得像素發(fā)射在從冷到暖的色溫光譜中的不同色溫。
[0064]根據(jù)本實(shí)用新型的封裝件能夠包括很多不同的形狀和大小，并且能夠被布置有不同數(shù)量的像素。在一些實(shí)施方式中，封裝件可以是正方形，并且能夠具有2乘2、4乘4、8乘8等格式的像素。在其他的實(shí)施方式中，封裝件可以是矩形的，并且相比于在另一個(gè)方向上的像素，能夠在一個(gè)方向上具有更少的像素。例如，封裝件可以具有2乘3、4、5、6等，3乘4、5、6、7等，或4乘4、5、6、7、8等的像素格式。在又一些實(shí)施方式中，像素可以是像素2、3、
4、5等長(zhǎng)度的線性陣列。這些僅是封裝件的形狀中的一些，同時(shí)其他的封裝件是三角形的、圓形的或非規(guī)則形狀的。
[0065]根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)單像素封裝件的一些優(yōu)勢(shì)。通過(guò)降低諸如引線框架材料的材料成本，LED封裝件能夠致使每像素成本更低。相鄰像素之間的間距也能夠減小，同時(shí)保持郎伯(Iambertian)射束輪廓。通過(guò)減少像素之間的間距，能夠制造更高分辨率的顯示器。通過(guò)降低處置成本以及拾取組件和放置組件成本，顯示器制造成本也能夠降低。像素相互連接的復(fù)雜性也能夠降低，因此降低了材料成本以及顯示器制造水平。這也將減少了在顯示器整個(gè)壽命中可能出故障的潛在相互連接。
[0066]本實(shí)用新型可以涉及許多不同封裝件類(lèi)型，其中下面的一些實(shí)施方式為表面安裝裝置?？梢岳斫獾氖牵緦?shí)用新型也能夠與其他封裝件類(lèi)型(比如具有用于貫穿孔安裝工藝的針的封裝件)一起使用。
[0067]根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件，能夠用在LED標(biāo)志及顯示器中，但是可以理解的是，它們能夠用在很多不同的應(yīng)用中。LED封裝件能夠與不同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容，使得它們適合于用在LED基底標(biāo)志、槽型發(fā)光字(channel letter lighting)、或普通背光照明以及照明應(yīng)用中。一些實(shí)施方式可以包括平的頂發(fā)射表面，使得它們兼容于能夠與燈管配合。這些僅是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的許多不同應(yīng)用中的一小部分。
[0068]根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件可以包括單LED芯片或多LED芯片，并且能夠包括環(huán)繞著一個(gè)或多個(gè)LED芯片的反射杯。圍繞每個(gè)反射杯的外殼的上表面可以包括與由LED芯片發(fā)射出的光形成對(duì)比的材料。暴露在杯內(nèi)的外殼的部分，和/或杯內(nèi)的反射表面可以包括反射來(lái)自LED芯片的光的材料。在這些實(shí)施方式中的一些中，從LED芯片發(fā)射的光可以是白光或其他波長(zhǎng)變化的光，并且在反射杯內(nèi)的基臺(tái)的表面以及杯的反射表面可以是白色的或能夠以其他方式發(fā)射白色光或波長(zhǎng)變化的光。反射杯的對(duì)比上表面可以是多種不同顏色的，但是在一些實(shí)施方式中是黑色的。
[0069]此處參考特定實(shí)施方式描述了本實(shí)用新型，但是可以理解的是，本實(shí)用新型能夠以多種不同形式實(shí)施，并且不應(yīng)理解為限制于此處闡述的實(shí)施方式。特別地，能夠提供以上所述那些之外的多種不同LED芯片、反射杯以及引線框架設(shè)置，并且密封劑部能夠提供進(jìn)一步的特征，以提高LED封裝件以及利用該LED封裝件的顯示器的可靠性與發(fā)射特性。盡管此處討論的LED封裝件的不同實(shí)施方式用在LED顯示器中，但是LED封裝件也能夠用在許多不同的照明應(yīng)用中。
[0070]可以理解的是，當(dāng)諸如層、區(qū)域或基板的元件被表示為位于另一元件“上”時(shí)，它可以是直接地位于另一元件上，或也可以存在中介元件。此外，相對(duì)關(guān)系術(shù)語(yǔ)，比如“上方”以及“下方”，以及相似術(shù)語(yǔ)，此處可以用來(lái)描述一個(gè)層或另一區(qū)域的關(guān)系?？梢岳斫獾氖牵@些術(shù)語(yǔ)旨在也包含除圖中描繪的定向之外的不同定向。
[0071]盡管此處術(shù)語(yǔ)第一、第二等可以用于描述各種元件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、構(gòu)件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件、構(gòu)件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)區(qū)域、層或部分區(qū)分。因此以下討論的第一元件、第一構(gòu)件、第一區(qū)域、第一層或第一部分，也可被稱(chēng)為第二元件、第二構(gòu)件、第二區(qū)域、第二層或第二部分，而不背離本實(shí)用新型的教導(dǎo)。
[0072]此處描述的本實(shí)用新型的實(shí)施方式參考的橫截面視圖示意圖是本實(shí)用新型的實(shí)施方式的概要性示意圖。因此，層的實(shí)際厚度可以是不同的，并且可以預(yù)期的是，例如，由于制造技術(shù)和/或公差而產(chǎn)生的與示意圖形狀的變化。本實(shí)用新型的實(shí)施方式不應(yīng)被理解為限制于此處所示區(qū)域的特定形狀，但是應(yīng)包括，例如，由制造導(dǎo)致的在形狀上的偏差。由于正常制造公差，圖示為或描述為正方形或矩形的區(qū)域，將典型地具有倒圓的或弧形的特征。因此，在圖中所示的區(qū)域本質(zhì)上是概要性的，并且它們的形狀不旨在描述裝置的區(qū)域的精確形狀，并且不旨在限制本實(shí)用新型的范圍。
[0073]圖4-7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的多像素發(fā)射器封裝件50的一個(gè)實(shí)施方式，圖7更詳細(xì)地示出了可用在根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中的像素發(fā)射器。封裝件包括布置為2乘2的格式或布局的四個(gè)像素52a-d，封裝件50具有大體上正方形的覆蓋區(qū)。封裝件50可以包括針對(duì)不同安裝方法的特征，所示的實(shí)施方式具有允許表面安裝的特征。也就是說(shuō)，封裝件50包括具有針和引線框架結(jié)構(gòu)的表面安裝裝置(SMD)，針和引線框架結(jié)構(gòu)具有設(shè)置成使得運(yùn)用表面安裝技術(shù)，封裝件可以安裝在諸如印刷電路板(PCB)的結(jié)構(gòu)上的針輸出。如上所述，可以理解的是，本實(shí)用新型也能夠應(yīng)用于SMD之外的其他發(fā)射器封裝件類(lèi)型，比如針安裝發(fā)射器封裝件。封裝件50包括承載著整體引線框架56的外殼或基臺(tái)54。引線框架56包括用于將電信號(hào)傳導(dǎo)至封裝件的光發(fā)射器、并且也輔助消散由發(fā)射器生成的熱量的多個(gè)導(dǎo)電連接部分。
[0074]外殼或基臺(tái)(“外殼”)54能夠由多種不同材料形成、或者由材料的組合形成，并且能夠在不同部分具有不同材料。一種能接受的外殼材料是電絕緣的，比如介電材料。外殼54可以包括，至少部分地包括諸如氧化鋁、氮化鋁、碳化硅的陶瓷材料，或諸如聚酰胺和聚酯的聚合物材料。在一些實(shí)施方式中，外殼54可以包括具有相對(duì)高導(dǎo)熱性的介電材料，比如氮化鋁和氧化鋁。在其他實(shí)施方式中，基臺(tái)54可以包括印刷電路板(PCB)、藍(lán)寶石或硅或任何其他適合的材料，比如可從明尼蘇達(dá)的善哈斯的貝格斯公司(The Bergquist Companyof Chanhassen)獲取的T-Clad熱覆蓋絕緣基板材料。對(duì)于PCB實(shí)施方式，能夠使用不同PCB類(lèi)型，比如標(biāo)準(zhǔn)FR-4型PCB、金屬芯PCB、或任何其他類(lèi)型的印刷電路板。
[0075]引線框架56能夠以多種不同方式布置并且多種不同數(shù)量零件能夠用在不同封裝件實(shí)施方式中。像素可以具有相同的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器，比如LED,并且在一些實(shí)施方式中，不同像素可以具有不同數(shù)量的LED。如在圖7中最佳可見(jiàn)的，封裝件50可以包括每像素三個(gè)LED58a-c，并且在所示的實(shí)施方式中引線框架56被布置成用于將電信號(hào)施加至LED58a-c。引線框架56包括用于將電信號(hào)從封裝件安裝表面(例如，PCB)傳導(dǎo)至LED58a_c的導(dǎo)電零件。引線框架還可以包括用于為L(zhǎng)ED提供安裝穩(wěn)固性以及用于為消散發(fā)射器的熱量提供輔助熱路徑的特征。引線框架還可以包括諸如孔、挖空部等的物理特征，以提高封裝件的穩(wěn)定性和可靠性，并且在一些實(shí)施方式中用于幫助保持構(gòu)件間的防水密封。在授予陳(Chan)等人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)第13/192，293號(hào)、題目為“防水表面安裝裝置封裝件(Water Resistant Surface Mount Device Package) ”中描述了這些不同特征，該申請(qǐng)通過(guò)引證被整體包含于此。
[0076]引線框架56的制造可以通過(guò)沖壓、注塑成型、切割、蝕刻、折彎或通過(guò)其他已知方法和/或方法的組合完成，以達(dá)到期望構(gòu)造。例如，導(dǎo)電零件可以通過(guò)部分地金屬?zèng)_壓(例如由相關(guān)金屬的單板同時(shí)地沖壓)、適當(dāng)?shù)卣蹚潯⒉⑶彝耆胤蛛x或在外殼的全部或部分成形之后完全地分離而制造。
[0077]弓丨線框架56可以由導(dǎo)電金屬或金屬合金制成，比如由銅、銅合金和/或其他適合的低電阻防腐蝕的材料或材料的組合制成。應(yīng)注意的是，引線的導(dǎo)熱性在一定程度上輔助將來(lái)自LED58a-c的熱量傳導(dǎo)消散。
[0078]外殼54可以具有多種不同的形狀和大小，并且在圖示的實(shí)施方式中是大體正方形或矩形，外殼具有上表面60和下表面62 (在圖5和圖6中最佳可視)，以及第一側(cè)表面64和第二側(cè)表面66。外殼的上部分進(jìn)一步包括凹槽或腔72，該凹槽或腔從上表面60開(kāi)始延伸，進(jìn)入外殼54的主體并到達(dá)引線框架56。每個(gè)像素的LED58a_c布置在相應(yīng)一個(gè)腔72的引線框架56上，使得來(lái)自于LED的光從封裝件50穿過(guò)腔72發(fā)射。每個(gè)腔72可以具有成角度的側(cè)表面，該側(cè)表面形成了圍繞LED58a-c的反射杯以幫助反射的發(fā)射器光從封裝件50中離開(kāi)。在一些實(shí)施方式中，反射插入件或環(huán)(未示出)可以沿腔72的側(cè)表面74的至少部分被定位并且被固定。該環(huán)的反射性效果以及封裝件的發(fā)射角度可以通過(guò)將腔72錐形化來(lái)加強(qiáng)，并且該環(huán)向內(nèi)地朝向外殼的內(nèi)部而被承載在外殼內(nèi)。僅為示例性的方式，約為50度的反射器角度提供了適合的反射性和觀察角度。
[0079]在一些實(shí)施方式中，腔72可以用填充材料(或密封劑部)至少部分地填充，該填充材料能夠保護(hù)引線框架56以及LED58a-c并且使得引線框架何LED的位置穩(wěn)定。在一些實(shí)施方式中，填充材料可以覆蓋發(fā)射器以及引線框架56通過(guò)腔72暴露的部分?？蓪⑻畛洳牧线x擇為具有預(yù)定的光學(xué)特性以加強(qiáng)來(lái)自LED的光的投射，而在一些實(shí)施方式中，填充材料對(duì)于由封裝件的發(fā)射器發(fā)射的光是基本上透明的。填充材料還可以是平的，使得它具有與上表面60大致相同的水平高度，或者它可以成形為透鏡，比如半球形或子彈形。可替代地，填充材料可以全部地或部分地凹入一個(gè)或多個(gè)腔72中。填充材料可以由樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、熱塑型縮聚物、玻璃、和/或其他適合材料或材料的組合制成。在一些實(shí)施方式中，可以將材料添加至填充材料中以增強(qiáng)光向LED的發(fā)射、吸收和/或傳播和/或來(lái)自LED的光的發(fā)射、吸收和/或傳播。
[0080]外殼54可以由優(yōu)選地電絕緣并且熱傳導(dǎo)的材料制成。這樣的材料在本領(lǐng)域是眾所周知的，可以包括(但非限制性的)某些陶瓷、樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、熱塑型塑料、縮聚物(例如，聚鄰苯二甲酰胺(PPA))以及玻璃。封裝件50以及它的外殼54可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的多種已知方法中的任意一種形成和/或組裝。例如，外殼54可以，比如通過(guò)注塑成型，圍繞引線框架形成或模制?？商娲?，外殼可以以部分的方式形成，例如，以頂部部分和底部部分的方式形成，其中在底部部分上形成有導(dǎo)電零件。頂部部分和底部部分然后使用已知方法及材料粘合在一起，比如使用環(huán)氧樹(shù)脂、粘合劑或其他適合連接材料粘合在一起。
[0081]根據(jù)本實(shí)用新型的封裝件可以使用多種不同的發(fā)射器，封裝件50利用LED58a_c。不同實(shí)施方式可以具有發(fā)射不同顏色的光的不同LED芯片，并且在所示的實(shí)施方式中，封裝件50中的每個(gè)像素都包括紅色、綠色以及藍(lán)色發(fā)射LED芯片，該芯片可以產(chǎn)生包括白色光的多種不同波長(zhǎng)的混合顏色發(fā)射。
[0082]LED芯片結(jié)構(gòu)、特征、以及它們的制造和操作在本領(lǐng)域中是大體上公知的并且在此僅簡(jiǎn)要討論。LED芯片可以具有以不同方式布置的許多不同半導(dǎo)體層，并且可以發(fā)射不同顏色。LED芯片的層可以使用已知工藝制造，適當(dāng)?shù)墓に嚳梢允墙饘儆袡C(jī)氣相沉積(MOV⑶)的制造工藝。LED芯片的層大體上包括夾在相對(duì)的第一摻雜外延層和第二摻雜外延層之間的有源層/區(qū)域，其全部依次形成在成長(zhǎng)基板或成長(zhǎng)晶片上。形成在晶片上的LED芯片可以是單片的，并且用在不同應(yīng)用中，比如安裝在封裝件中?？梢岳斫獾氖?，成長(zhǎng)基板/晶片可以保持為最終單片式LED芯片的部分，或成長(zhǎng)基板可被完全地或部分地移除。
[0083]還可以理解的是，附加層和附加元件也可以包括在LED芯片中，包括但不限于，緩沖器、晶核(nucleat1n)、接觸片和電流分布層、以及光抽出層和元件。有源區(qū)域可以包括單量子井(SQW)、多量子井(MQW)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)或超晶格結(jié)構(gòu)。
[0084]有源區(qū)域和摻雜層可以由不同材料系統(tǒng)制成，一個(gè)這樣的系統(tǒng)為III族(Group-1II)氮化物基材料系統(tǒng)。III族氮化物指的是這些由氮和元素周期表中的III族元素(通常為鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In))之間形成的那些半導(dǎo)體化合物。這些術(shù)語(yǔ)也指三元化合物或四元化合物，比如氮化鎵鋁(AlInGaN)和氮化鎵銦鋁(AlInGaN)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，摻雜層是氮化鎵(GaN)并且有源區(qū)域是InGaN。在可替換的實(shí)施方式中，摻雜層可以是AlGaN、砷化鋁鎵(AlGaAs)或磷砷化銦鎵鋁(AlGaInAsP)或磷化鎵銦鋁(AlInGaP)或氧化鋅(ZnO)。
[0085]成長(zhǎng)基板/晶片可以由諸如硅、玻璃、藍(lán)寶石、碳化硅、氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)等許多材料制成，適合的基板可以是4H型碳化硅，盡管也可以使用包括3C型、6H型以及15R多型的碳化硅類(lèi)型。碳化硅具有某些優(yōu)勢(shì)，比如比藍(lán)寶石更匹配III族氮化物的更緊密的晶格，并且可以使III族氮化物薄膜具有更高的質(zhì)量。碳化硅還具有非常高的熱傳導(dǎo)性，使得在碳化硅上的III族氮化物裝置的總輸出功率不受基板的熱消散限制(如一些形成在藍(lán)寶石上的裝置可能發(fā)生的情況)。SiC基板從紐約的達(dá)勒姆(Durham)的克利(Cree)研究所可以獲取，制造它們的方法闡述在科學(xué)文獻(xiàn)Re.34，861上，以及在美國(guó)專(zhuān)利第4.946，547號(hào)和第5，200, 022號(hào)中闡述。LED還可以包括附加特征，比如導(dǎo)電分布結(jié)構(gòu)以及電流分布層，所有這些都可以使用已知方法由已知材料沉積而成。
[0086]通過(guò)電傳導(dǎo)和熱傳導(dǎo)的粘合材料(比如焊料、粘合劑、鍍層、薄膜、密封劑部、膏體、油脂和/或其他適合材料)，LED58a-c可以安裝至并且電耦接至引線框架56。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，使用LED底部上的焊接墊，LED可以電耦接至并固定至它們各自的墊，使得焊料從頂部不可見(jiàn)。引線接合74 (示出在圖7中)能夠包括在LED58a-c和引線框架56之間延伸。
[0087]本實(shí)用新型的不同實(shí)施方式可以具有能夠取決于不同因素的不同針輸出設(shè)置，所述因素比如LED的數(shù)量、LED的相互連接、以及在像素中的每個(gè)和/或在像素中的LED的每個(gè)的分離等級(jí)和獨(dú)立控制等級(jí)。圖7示出了封裝件50，該封裝件在它的針輸出結(jié)構(gòu)中具有8個(gè)針76，而圖8示出的根據(jù)本實(shí)用新型的相互連接結(jié)構(gòu)80的實(shí)施方式可以利用8針的針輸出。相互連接結(jié)構(gòu)80示出了四個(gè)像素52a-d，每個(gè)都包括三個(gè)LED58a-c，并且LED58a_c之間的電連接可以由示出在圖7中的引線框架56和/或引線接合74提供。針Vl和V2上的電信號(hào)提供能量以驅(qū)動(dòng)LED，Vl驅(qū)動(dòng)第一像素52a和第三像素52c并且V2驅(qū)動(dòng)其他兩個(gè)像素52b、52d。針上的電信號(hào)R1、G1和BI控制前兩個(gè)像素52a、52b中的LED58a_c的發(fā)射，同時(shí)信號(hào)R2、G2和B2控制后兩個(gè)像素52c、52d中的LED58a_c的發(fā)射。該設(shè)置允許像素52a-d的動(dòng)態(tài)控制，每個(gè)像素由各自的驅(qū)動(dòng)和控制信號(hào)組合控制。在所示實(shí)施方式中，V1、Rl、Gl以及BI控制第一像素52a的發(fā)射，并且V1、R2、G2以及B2控制第三像素52c的發(fā)射。同樣地，V2、RU Gl以及BI控制第二像素52b的發(fā)射，并且V2、R2、G2以及B2控制第四像素52d的發(fā)射。
[0088]可以理解的是，不同封裝件在它們的針輸出結(jié)構(gòu)方面可以具有不同數(shù)量的針，像素和LED可以由不同的引線框架結(jié)構(gòu)和引線接合以不同的方式相互連接。圖9示出了根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件100的另一實(shí)施方式，其也具有以2乘2布局的四個(gè)像素102a-d。封裝件進(jìn)一步包括外殼104以及引線框架106，其中每個(gè)都可以用以上描述的相同方法和材料制造。像素102a-d中的每個(gè)也可以包括一個(gè)或多個(gè)LED，與以上描述的那些相似，示出的實(shí)施方式具有三個(gè)LED108a-c。封裝件100也包括引線接合110，以提供引線框架106與像素102a-d中的LED108a-c之間的電連接。
[0089]封裝件100也包括有16個(gè)針112的針輸出結(jié)構(gòu)，圖10示出了根據(jù)本實(shí)用新型的相互連接結(jié)構(gòu)120的一種實(shí)施方式，該實(shí)施方式可與具有16個(gè)針112的結(jié)構(gòu)以及如圖9實(shí)施方式中的四個(gè)像素結(jié)合使用。相互連接結(jié)構(gòu)120由引線框架106和引線接合110提供，并且允許像素102a_d的離散控制。也就是說(shuō)，像素102a_d中的每個(gè)都具有它的用于提供各自功率信號(hào)的針，以及用于提供它的像素中的LEDlOSa-c發(fā)射方面的控制的各自的針組。針對(duì)像素102a，功率信號(hào)可以提供在針Vll上，控制LED108a-c的發(fā)射的信號(hào)提供在針R11、Gll以及Bll上。針對(duì)像素102b，功率提供在針V12上，LED控制提供在針R12、G12以及B12上。通過(guò)V22、R22、G22以及B22，功率和控制相同地提供至像素102c，并且通過(guò)V21、R21、G21以及B21，功率和控制提供至像素102d。相比于以上描述的封裝件50，這種設(shè)置需要更多的針112，但是允許分別地控制像素102a-d中的每個(gè)的發(fā)射。這些僅是能夠由根據(jù)本實(shí)用新型的封裝件提供的多種不同針輸出結(jié)構(gòu)和相互連接結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)。
[0090]如以上所討論的，根據(jù)本實(shí)用新型的封裝件可以設(shè)置有除封裝件50和封裝件100中示出的那些2乘2布局之外的多種不同矩陣布局。圖11示出了具有以2乘3矩陣布局設(shè)置的六個(gè)像素132a-f的封裝件130的又一個(gè)實(shí)施方式。圖12示出了具有以2乘4矩陣布局設(shè)置的八個(gè)像素142a-h的封裝件140的又一個(gè)實(shí)施方式。封裝件130、140中的每個(gè)都包括外殼，具有與以上描述的那些相似的引線框架、針以及引線接合，但是被布置成用于容納更多數(shù)量的像素。每個(gè)像素可以包括不同數(shù)量的LED，示出的每個(gè)像素具有如以上所述的三個(gè)LED。
[0091]根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件也可以以陣列或線性布局設(shè)置。圖13示出了具有以2乘I線性格式設(shè)置的兩個(gè)像素152a-b的根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件150的又一個(gè)實(shí)施方式。圖14示出了具有以4乘I線性格式設(shè)置的四個(gè)像素162a-d的根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件160的又一個(gè)實(shí)施方式。封裝件中的每個(gè)都還包括以上所述的外殼、引線框架、針以及引線接合，并且每個(gè)像素可以包括如以上所述的LED。
[0092]以上所述的多個(gè)LED封裝件可以安裝在一起以形成顯示器，不同大小的顯示器具有不同數(shù)量的封裝件。圖15示出了具有16個(gè)以上所述的2乘2的LED封裝件50的顯示器170的一部分，表面安裝至顯示器面板172。封裝件50具有八個(gè)針76并且顯示器面板172可具有相互連接以允許以上所述的每個(gè)封裝件50中的像素52a-d的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。面板可以包括以許多不同方式設(shè)置的多種不同結(jié)構(gòu)，一個(gè)實(shí)施方式至少部分地包括具有導(dǎo)電跡線的印刷電路板(PCB)，表面安裝的封裝件與跡線電接觸。可以理解的是，典型顯示器可以具有更多的封裝件以形成顯示器，一些顯示器具有足夠的封裝件以提供數(shù)十萬(wàn)像素。
[0093]以上所述的其他封裝件可以相似地設(shè)置在顯示器中。圖16示出了具有16個(gè)以上所述的2乘2的LED封裝件100的顯示器180的另一部分，表面安裝至顯示器面板182。這些封裝件具有16個(gè)針，并且顯示器面板182可包括以上所述的相互連接以允許像素102a-d的離散驅(qū)動(dòng)。面板182可以至少部分地包括具有導(dǎo)電跡線的印刷電路板(PCB)，并且完整的顯示器也可以具有非常多的封裝件100。
[0094]通過(guò)在單個(gè)封裝件上布置多個(gè)像素，像素可以被設(shè)置得彼此更接近(即更近的間距)，這將使得LED顯示器具有更高的分辨率。同時(shí)，相比于使用單像素LED封裝件，多像素封裝件允許降低LED顯示器中的復(fù)雜性。在一些實(shí)施方式中，LED封裝件可以具有范圍在
0.5至3.0毫米內(nèi)的間距，而在其他實(shí)施方式中間距可以在1.0至2.0毫米的范圍內(nèi)。在又一些實(shí)施方式中，像素間的間距可以是大約1.5毫米。
[0095]取決于封裝件中的像素的數(shù)量，封裝件還可以具有不同大小的覆蓋區(qū)。對(duì)于以上所述的2乘2的LED封裝件50、100，覆蓋區(qū)可以是正方形或者矩形，一些實(shí)施方式具有的側(cè)邊(side，邊長(zhǎng))在2至6毫米的范圍中。在其他實(shí)施方式中，側(cè)邊可以在3至5毫米的范圍中。在一些大體上正方形的實(shí)施方式中，側(cè)邊可以在3至4毫米的范圍中，而在一些大體上矩形的實(shí)施方式中，一個(gè)側(cè)邊可以在3-4毫米的范圍中而另一個(gè)側(cè)邊可以在4-5毫米的范圍中。可以理解的是，這些僅是根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的大小中的一些，這些大小可以增加從而與封裝件中增加的像素?cái)?shù)量成比例。
[0096]根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件的不同實(shí)施方式可以包括大于以上所述的2乘2矩陣布局的矩陣布局，包括4乘4、5乘5、6乘6等。圖17-22示出了具有以4乘4矩陣布局設(shè)置的16個(gè)像素202的根據(jù)本實(shí)用新型的LED封裝件200的又一個(gè)實(shí)施方式。封裝件200，具有由以上所述的那些相同材料通過(guò)相同工藝制成的外殼204、引線框架206以及引線接合208。每個(gè)像素可以包括一個(gè)或多個(gè)LED，示出的實(shí)施方式具有包括與以上所述那些相似的三個(gè)LED的像素。
[0097]封裝件200的不同實(shí)施方式可以具有引線框架，所述引線框架有不同數(shù)量的針，引線框架和引線接合以不同方式相互連接LED。在示出的實(shí)施方式中，引線框架206包括具有20個(gè)針210的針輸出結(jié)構(gòu)，如在圖21和圖22中最佳示出的。針210從封裝件的側(cè)表面延伸出，并且被折彎至外殼204的下方以提供方便的表面安裝，比如表面安裝至顯示器面板。封裝件200的底表面也可以包括能夠被拾取和放置機(jī)器用于將封裝件以正確的定向安裝的多個(gè)極性指示器?，F(xiàn)在參考圖21，“ + ”形狀的極性指示器212被設(shè)置在封裝件200的轉(zhuǎn)角處，但是可以理解的是，極性指示器可以是多種不同的形狀，并且可以放置在多個(gè)不同的位置。例如，圖22將三角形極性指示器214設(shè)置在封裝件200不同的轉(zhuǎn)角處。
[0098]參考圖23，20個(gè)針210繞封裝件的周邊被編號(hào)為1_20。圖24示出了由設(shè)置在不同的針210上的電信號(hào)實(shí)施的功能。針1-4被指定為RIP、R2P、R3P以及R4P，每個(gè)都將功率提供至四個(gè)像素的中的紅色LED。針12-15被指定為GB1P、GB2P、GB3P以及GB4P，每個(gè)都將功率提供至四個(gè)像素中的綠色LED和藍(lán)色LED。針5-8被指定為Rl、R2、R3以及R4，每個(gè)都控制著四個(gè)像素中的紅色LED的發(fā)射。相似地，針9-11以及16被指定為G1、G2、G3以及G4，每個(gè)都控制著四個(gè)像素中的綠色LED的發(fā)射。最后，針17-20被指定為B1、B2、B3以及B4，每個(gè)都控制著四個(gè)像素中的藍(lán)色LED的發(fā)射。
[0099]圖25示出了當(dāng)利用示出在圖24中的針輸出指定方式時(shí)，在不同像素中的LED之間的相互連接240的一個(gè)實(shí)施方式。施加至針1-4(R1P-R4P)的每個(gè)電信號(hào)，都將功率施加至像素202的各自行中的紅色LED208a，而施加至針5_8的信號(hào)控制像素202的列中的紅色LED208a的發(fā)射。這個(gè)行和列設(shè)置允許控制單個(gè)紅色LED的發(fā)射。例如，在第二行并且在第二列的紅色LED R8的發(fā)射可以由施加至針2 (R2P)和針6 (R2)的電信號(hào)控制。
[0100]可以使用相似的步驟控制綠色LED208b以及藍(lán)色LED208C的發(fā)光。施加至針12-15 (GB1P-GB4P)的電信號(hào)將功率施加至像素202的各自的行中的綠色LED208b以及藍(lán)色1^0208(:。施加至針9-11和針16 (G1-G4)的信號(hào)控制像素202的各自的列中的綠色LED208b的發(fā)射，并且施加至針17-20 (B1-B4)的信號(hào)控制像素202的各自的列中的藍(lán)色LED208c的發(fā)射。這種行和列設(shè)置允許控制單個(gè)綠色和藍(lán)色的發(fā)射。例如，在像素中的在第二行并且在第二列的綠色LED G8的發(fā)射可以由施加至針14(GB2P)和針10 (G2)的電信號(hào)控制。在像素中的在第二行并且在第二列的藍(lán)色LED B8的發(fā)射可以由也施加至針14(GB2P)和針18 (B2)的電信號(hào)控制。這種相互連接設(shè)置僅是能夠用在根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方案中的多種設(shè)置中的一種。
[0101]由于使用以上描述的封裝件，多個(gè)4乘4LED封裝件可一起安裝以形成顯示器，其中不同尺寸的顯示器具有不同數(shù)量的封裝件。圖26示出了顯示器300或顯示器的一部分的實(shí)施方式，該顯不器或顯不器的一部分具有60個(gè)4乘4封裝件200,以6乘10的布置安裝至顯示器面板302。顯示器面板302可包括用于封裝件200的20針的針輸出結(jié)構(gòu)的相互連接，以便允許像素202的驅(qū)動(dòng)。顯示器面板302可包括以多個(gè)不同方式布置的多個(gè)不同結(jié)構(gòu)，其中一實(shí)施方式至少部分的包括具有導(dǎo)電跡線的印刷電路板(PCB)，其中封裝件表面安裝成與跡線電連接。
[0102]圖27示出了顯示器350的另一實(shí)施方式，該顯示器具有70個(gè)4乘4LED封裝件，以6乘12的布置安裝在顯示面板352上。面板352可包括用于封裝件200的20針的針輸出結(jié)構(gòu)的相互連接，以便允許像素202的驅(qū)動(dòng)。理解的是，典型的顯示器將具有更多的封裝件以形成顯示器，其中一些顯示器具有足夠的封裝件以提供數(shù)十萬(wàn)的像素。
[0103]再次參照?qǐng)D17,封裝件200可布置成使得外殼204的上表面具有一種顏色,該顏色與通過(guò)凹槽/腔體211從封裝件200發(fā)出的光的顏色形成對(duì)比。在大多數(shù)實(shí)施方式中，從腔體211發(fā)出的光可包含通過(guò)LED208a至208c發(fā)出的光的組合。在一些實(shí)施方式中，LED可發(fā)出白光并且外殼的上表面可包含與白光形成對(duì)比的一種顏色。諸如藍(lán)色、棕色、灰色、紅色、綠色、紫色等的多種不同顏色可被使用，示出的實(shí)施方式在其上表面上具有黑色。黑色著色可使用多種不同的已知方法被應(yīng)用。該黑色著色可在外殼204的模制過(guò)程中被應(yīng)用，或者在封裝件制造工藝中的后續(xù)步驟處用諸如絲網(wǎng)印刷術(shù)、噴墨印刷術(shù)、涂漆等不同的方法被應(yīng)用。帶有對(duì)比表面的LED在授予Chen等人的題為“帶有對(duì)比表面的LED封裝件(LED Package With Contrasting Face) ”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列第12/875，873號(hào)中被描述，該申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容通過(guò)弓I證結(jié)合于此。
[0104]圖28a至圖28d示出了發(fā)射器面板的制造方法。在圖28a和圖28b中屏障(barrier) 402使用粘合劑406被固定于基臺(tái)(submount) 404,這樣使得屏障402在基臺(tái)404上或之上。由于材料被添加至基臺(tái)404,用添加工藝(additive process,加成工藝,加色法)建立這個(gè)像素區(qū)域陣列。屏障402被對(duì)齊在基臺(tái)404上以限定多個(gè)用作像素區(qū)域408的腔，然后如圖28c所示，至少一個(gè)光發(fā)射器410被安裝在安裝表面411上的每個(gè)像素區(qū)域408中。在這個(gè)實(shí)施方式中，3個(gè)LED (—個(gè)紅色的、一個(gè)綠色的、以及一個(gè)藍(lán)色的)在像素區(qū)域408中被安裝至安裝表面411。最終，在圖28d中屏障402的腔填充有材料以提供密封劑部412，該密封劑部至少部分地覆蓋在像素區(qū)域408中的發(fā)射器410。在這個(gè)實(shí)施方式中，屏障402是安裝在基臺(tái)404的安裝表面上的掩模(mask)。掩模可由多種不同的材料制造，例如包括PPA和PCB。在另一實(shí)施方式中，屏障402可由固定至基臺(tái)安裝表面411的模制的密封劑部形成。在又一實(shí)施方式中，屏障402可通過(guò)在基臺(tái)中形成凹口來(lái)形成，這樣使得安裝表面陷入基臺(tái)中并且屏障在安裝表面之上。
[0105]圖29是可結(jié)合進(jìn)發(fā)射器面板的掩模500的頂部視圖。掩模500具有切入掩模中的方孔，該方孔當(dāng)掩模500固定至基臺(tái)時(shí)將限定像素區(qū)域。方孔被使用是由于方孔為像素提供了最大空間效率的窗口。在一些實(shí)施方式中，在使用鉆頭產(chǎn)生孔的情況下，孔的邊角可為倒圓的。在這個(gè)特別的實(shí)施方式中，掩模500包括4乘4的基礎(chǔ)模塊502的6乘4的陣列，總計(jì)384個(gè)像素孔。理解的是，可使用更多或更少的基礎(chǔ)模塊以提供需要的陣列尺寸并且陣列中非4乘4的基礎(chǔ)模塊同樣可被使用。如在本文中表明的，PPA是可被用于制造掩模500的一種合適的材料。諸如聚酯的其他材料同樣可被使用。掩模400可使用多種不同方法來(lái)制造，例如諸如模制、沖壓或鉆孔。材料和制造方法應(yīng)被選擇以提供掩模500，該掩模將不會(huì)變形、具有良好的熱穩(wěn)定性、充分地粘至硅樹(shù)脂/環(huán)氧樹(shù)脂、具有與將要固定至的基臺(tái)相似的熱膨脹系數(shù)(CTE)、帶有合理的延伸率的良好硬度以及優(yōu)選地非光滑表面。
[0106]再一次參照?qǐng)D28，屏障402(掩模，在這個(gè)實(shí)施方式中)可用粘合劑附接至基臺(tái)404。在一實(shí)施方式中，可使用液相膠水。一種蠟紙(stencil，模版)可被應(yīng)用并結(jié)合可控的高粘度膠水使用。使用各種書(shū)寫(xiě)方法(writing method)來(lái)應(yīng)用膠水是同樣可能的。在其他實(shí)施方式中，固相膠水可為合適的。在這個(gè)情況下可使用沖壓方法來(lái)使膠水形成固態(tài)格柵(匹配屏障402的形狀)以被應(yīng)用至基臺(tái)404的安裝表面411。固態(tài)膠水同樣可與屏障在同一時(shí)間成形，減少了加工時(shí)間并改善了對(duì)齊(alignment)。多種不同的膠水將滿(mǎn)足需要，合適的膠水將充分粘至屏障402和基臺(tái)404兩者并且在固化之后將最小地滲出。優(yōu)選地，膠水將具有良好的熱/紫外線穩(wěn)定性。在一些實(shí)施方式中，用固態(tài)膠水使用b分級(jí)工藝(b-staging process)是有利的。B分級(jí)在本領(lǐng)域中是已知的并且描述利用熱或紫外光來(lái)從粘合劑移除溶劑從而允許結(jié)構(gòu)被分級(jí)的工藝。就是說(shuō)，在粘合劑應(yīng)用、裝配、與固化之間，掩模屏障402和基臺(tái)404可被保持一段時(shí)間而無(wú)須立刻完成所有制造步驟。例如，這將允許產(chǎn)品的立即變形以在各種位置運(yùn)送或裝配。在這個(gè)工藝中室溫硫化(RTV)材料可用作粘合劑。
[0107]圖30是屏障/基臺(tái)組合600的另一實(shí)施方式的橫截面視圖，其中屏障是起掩模功能的第二基臺(tái)604。在一些實(shí)施方式中，第一和第二基臺(tái)可與通過(guò)將第二基臺(tái)安裝至第一基臺(tái)產(chǎn)生的屏障一起使用。這里PCB板被用于第一基臺(tái)602，其中頂部表面或是PCB芯材606或是預(yù)浸材608。預(yù)浸材在本領(lǐng)域中是已知的并且描述了其中已存在諸如環(huán)氧樹(shù)脂的基體材料的“預(yù)浸潰”復(fù)合纖維。該纖維常常采用編織的形式，并且在制造過(guò)程中用基體將該纖維一起結(jié)合至其他部件。在這個(gè)特定的實(shí)施方式中，第二基臺(tái)604被成形以起掩模的作用。掩模材料同樣可為PCB芯；在其他情況下掩?？蔀轭A(yù)浸材。使用普通的PCB材料，第二基臺(tái)604可在PCB生產(chǎn)設(shè)備處被產(chǎn)生并附接至PCB基臺(tái)602的安裝表面610。一些可以使用的其他合適的減數(shù)法(subtractive methods)是鉆孔、切除(例如使用激光)、或沖壓。
[0108]在其他實(shí)施方式中，用消去工藝(即，通過(guò)移去材料)產(chǎn)生屏障，其中來(lái)自基臺(tái)的頂部表面的材料被移去以產(chǎn)生凹陷的安裝表面。剩下的基臺(tái)材料則限定屏障并且因此限定像素區(qū)域。因此，使用添加工藝或消去工藝兩者之一提供在安裝表面之上限定像素區(qū)域的凸起的屏障是可能的。
[0109]圖31至圖34示出了發(fā)射器面板700的各種視圖:圖31為發(fā)射器面板700的立體圖；圖32示出了發(fā)射器面板700的頂部平面視圖；圖33為一個(gè)4乘4模塊704的特寫(xiě)視圖；并且圖34示出了單個(gè)像素706的特寫(xiě)。發(fā)射器面板700包括PCB基臺(tái)702。每個(gè)模塊704包括16個(gè)單獨(dú)像素706。每個(gè)像素之內(nèi)的光發(fā)射器(還未被包括)在基臺(tái)702之內(nèi)被電連接。PCB可包括向像素706提供電力和控制信號(hào)的內(nèi)部電力相互連接。合適的基臺(tái)材料將具有低透明度、良好的剛性、與屏障/掩模材料相似的CTE、良好的熱穩(wěn)定性、以及良好地粘至硅樹(shù)脂/環(huán)氧樹(shù)脂。模塊704與PCB基臺(tái)702、PPA掩模、以及固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑一起制造。
[0110]圖35示出了帶有安裝并連接至基臺(tái)702的光發(fā)射器710的模塊704的橫截面視圖。掩模708提供了在安裝表面713之上的凸起的屏障，該屏障限定像素區(qū)域712。光發(fā)射器710在基臺(tái)702的安裝表面713上用引線接合714電連接至跡線718。密封劑部716材料填充由掩模708限定的像素區(qū)域712并覆蓋光發(fā)射器710和引線接合714。密封劑部716可執(zhí)行雙重功能:該密封劑部既保護(hù)像素區(qū)域712之內(nèi)的元件又使得來(lái)自發(fā)射器710的向外發(fā)出的光成形。密封劑部(在基臺(tái)上執(zhí)行(performed)或模制)可被設(shè)計(jì)成用作透鏡，提供來(lái)自像素的特定的光學(xué)輸出。
[0111]圖36a至圖36d示出了用于制造固態(tài)發(fā)射器面板800的另一方法。在該實(shí)施方式中，如圖36a所示，光發(fā)射器410首先安裝于基臺(tái)404的安裝表面411上。然后，如圖36b所示，整體密封劑部802模制于光源410上方以限定像素806。因此，在該實(shí)施方式中，屏障由密封劑部802的側(cè)壁限定，光源410位于屏障內(nèi)的安裝表面411上?？墒褂冒ㄞD(zhuǎn)移模塑、分配模塑、噴射模塑等的多個(gè)添加工藝。密封劑部材料應(yīng)當(dāng)選定以提供基臺(tái)404的良好的光輸出效率、剛性、均勻性、緊湊的CTE，以及對(duì)基臺(tái)404的良好的粘附性。例如，適合的材料包括環(huán)氧樹(shù)脂和硅樹(shù)脂。如先前所注意的，當(dāng)密封劑部802附接至基臺(tái)404時(shí)，該密封劑部可用作透鏡，該透鏡的透鏡化部分與像素區(qū)域806對(duì)齊。
[0112]參照?qǐng)D36b，在模制過(guò)程期間，在像素806之間的區(qū)域中，一些稱(chēng)為“毛邊(flash) ”804的殘余材料殘留在基臺(tái)404上。如下面將進(jìn)行討論的，在圖36c中，毛邊804從像素806之間的間隙中移除。如圖36d所示，一旦毛邊804清除干凈，填充材料808可施加于基臺(tái)404上，施加于像素806之間的間隙中。
[0113]圖37示出了處于中間制造過(guò)程(見(jiàn)圖36d)的未完成模塊800的橫截面視圖，其中毛邊804可在位于像素806之間的基臺(tái)安裝表面411上看到。在精度是重要的這些應(yīng)用中，諸如在顯示器中，由于當(dāng)殘余的毛邊804用作光導(dǎo)件時(shí)，傳輸來(lái)自相鄰像素806之間的發(fā)射器410的光(如箭頭所示)，因此殘余的毛邊804是不期望的。這種影響稱(chēng)為像素串?dāng)_，并且可造成模糊并減小分辨率。為了使串?dāng)_最小，毛邊804應(yīng)當(dāng)從像素806之間的基臺(tái)404的表面移除。
[0114]毛邊804可以不同的方式從基臺(tái)404上移除。例如，毛邊804的部分可機(jī)械移除(例如，利用鋸)、光學(xué)移除(例如，利用激光)、或者化學(xué)移除(例如，利用蝕刻)。當(dāng)移除毛邊804時(shí)，重要的是不要切割/燒到基臺(tái)404下面。如果使用PCB基臺(tái)，還可有利的是，設(shè)計(jì)跡線的布局，使得跡線不會(huì)沿著像素806之間的區(qū)域延伸。
[0115]用于使像素串?dāng)_的不利影響最小的另一方法是在光導(dǎo)路徑(例如，毛邊804)中引入間斷性或隔離性以干擾像素806之間的傳輸。例如，如圖38所示，在添加密封劑部802之前，V形切口 810形成于像素806之間的基臺(tái)中。當(dāng)施加密封劑部802時(shí)，該材料涂布于V形切口區(qū)域上。V形切口 810造成光在像素806之間行進(jìn)的無(wú)效路徑，以減少串?dāng)_。該隔離方法消除了對(duì)完全移除毛邊804的需求。如果使用PCB基臺(tái)，則跡線不應(yīng)在將應(yīng)用V形切口的區(qū)域中延伸。還有必要在施加密封劑部802的過(guò)程中，密切控制密封劑部的量。
[0116]圖39示出了使用用于使像素串?dāng)_最小的又一方法的模塊800的橫截面圖。該特定的實(shí)施方式包括隔離物811以在光導(dǎo)路徑(例如，毛邊804)中引入間斷性或隔離性來(lái)干擾像素806之間的傳輸。例如，如圖39所示，光發(fā)射器410安裝于位于基臺(tái)安裝表面411上的隔離物811上。隔離物811使像素806凸起而遠(yuǎn)離安裝表面411 一段距離，使得殘余毛邊804內(nèi)的光學(xué)路徑不是從一個(gè)像素至另一個(gè)像素的直線路徑。光學(xué)路徑中的扭結(jié)(kink)引入多個(gè)硬角(hard angle)和表面,該多個(gè)硬角和表面顯著地減少通過(guò)整個(gè)內(nèi)部反射在像素806之間傳輸?shù)墓饬?。反射?10可利用過(guò)孔813穿過(guò)隔離物811而電連接至基臺(tái)404。
[0117]再次參照?qǐng)D36d，在密封劑部802施加至基臺(tái)404且任何不需要的毛邊804被移除之后，間隙填充材料808可施加于像素806之間的基臺(tái)404的區(qū)域上。該過(guò)程應(yīng)良好地控制以避免對(duì)像素806造成污染。間隙填充材料808應(yīng)當(dāng)選擇使得其良好地粘附于像素806的側(cè)壁上。間隙填充材料808應(yīng)當(dāng)具有深色。理想地，間隙填充材料808將是黑色的以提供像素806的發(fā)射表面與像素周?chē)鷧^(qū)域之間的最大對(duì)比。在一些實(shí)施方式中，可使用黑色涂料。適合的涂料將具有良好的流動(dòng)性能、良好的熱/UV/濕度穩(wěn)定性、以及對(duì)密封劑部802和基臺(tái)404的良好的粘附性。
[0118]間隙填充材料808可使用多種不同的方法來(lái)施加。例如，如圖40a至圖40c所示，可使用蠟紙印刷(stencil)方法。在密封劑部802施加至基臺(tái)404且任何不需要的毛邊80被移除之后，蠟紙812放置于模板800上方，使得像素806的發(fā)射表面覆蓋成如圖40a所示。然后，如由圖40b中的箭頭所示，間隙填充材料808可橫過(guò)模塊800的整個(gè)表面施加。在圖40c中，蠟紙812被移除，留下的像素806不由間隙填充材料808覆蓋。多種材料可用于蠟紙812，適合的材料具有下列性能:低變形性、對(duì)化學(xué)清洗良好的抗性、在處理過(guò)程中保護(hù)密封劑部802的合理的材料硬度。
[0119]圖41a至圖41d中示出了用于施加間隙填充材料808的另一方法。過(guò)程包括將深色感光間隙填充材料808施加于密封劑部802和基臺(tái)404上方(圖41b)。接著，如圖41c所示，間隙填充材料808暴露于特定的量的輻射/光中。通過(guò)密切控制輻射量，根據(jù)使用的輻射的光子滲透性能，像素806之間的間隙中的一些材料808將不會(huì)移除。如圖41d所示，在顯影(development)之后，間隙填充材料808可移除至具有一定深度，使得該間隙填充材料與像素806的發(fā)射表面共面。隨后的烘烤步驟可以是必要的，以便使間隙填充材料808硬化。
[0120]可替換地，如圖41c所示，間隙填充材料808可通過(guò)機(jī)械方式移除，例如，諸如研磨或切割。在這種情況下，間隙填充材料808無(wú)需感光，而僅能夠在移除過(guò)程中承受機(jī)械壓力。應(yīng)當(dāng)理解的是，多種材料可用作間隙填充物，并且多種不同的方法可用于將間隙填充物施加于模塊并從模塊上移除。
[0121]盡管已參照其特定的構(gòu)造對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但其他形式也是可能的。發(fā)射器面板可具有多種不同的形狀和尺寸，可以多種不同的方式進(jìn)行布置并且可由多種不同的材料制成。像素可以多種不同的方式并以多種不同的式樣進(jìn)行布置。像素可使用多種不同的特征互連，并且具有多個(gè)互連結(jié)構(gòu)。因此，本實(shí)用新型的精神和范圍不應(yīng)限于上述形式。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，包括: 基臺(tái); 位于所述基臺(tái)上的掩模，所述掩模限定多個(gè)像素區(qū)域； 位于所述掩模與所述基臺(tái)之間的粘合劑； 位于每個(gè)所述像素區(qū)域中的至少一個(gè)光發(fā)射器；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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，所述基臺(tái)包括電相互連接結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述光發(fā)射器在所述像素區(qū)域中電連接于所述基臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，每個(gè)所述像素區(qū)域包括至少以下三個(gè)發(fā)射器:提供紅光的發(fā)射器、提供綠光的發(fā)射器和提供藍(lán)光的發(fā)射器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，所述基臺(tái)由陶瓷材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，所述基臺(tái)包括印刷電路板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，每個(gè)所述光發(fā)射器通過(guò)引線接合電連接于所述基臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，每個(gè)所述像素區(qū)域至少部分地填充有密封劑材料，所述密封劑材料至少部分地圍繞所述光發(fā)射器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述基臺(tái)上位于所述像素區(qū)域之間的填充材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，每個(gè)所述像素區(qū)域具有方形的占位區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)發(fā)射器面板，其特征在于，所述基臺(tái)包括印刷電路板，所述掩模由聚鄰苯二甲酰胺構(gòu)成，并且所述粘合劑由固體環(huán)氧膠構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】H01L33/62GK203931383SQ201420061877
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】陳志強(qiáng), 鐘振宇, 彭澤厚, 劉宇光, 劉二壯 申請(qǐng)人:惠州科銳半導(dǎo)體照明有限公司