固態(tài)發(fā)射器面板及其制造方法
【技術領域】
[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】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是將電能轉化為光的固態(tài)裝置，發(fā)光二極管通常包括介于相對的摻雜層(doped layer)之間的一個或多個半導體材料有源層(active layer)。當偏壓(bias)施加在摻雜層時，空穴和電子被注入有源層內，在有源層內它們重組而生成光。光從有源層發(fā)射出，并且從LED的所有表面發(fā)射出。
[0003]在過去十年或更長時間的技術進步的結果是，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還具有增加的運行壽命。例如，LED的運行壽命能夠超過50，000小時，而白熾燈泡的運行壽命是約2，000小時。LED還能夠比其他光源更耐用并且能夠消耗更少的能量。因為這些和其他的原因，LED變得越來越流行，并且LED現(xiàn)在傳統(tǒng)地被越來越多地用在白熾燈、熒光燈、齒素燈和其他發(fā)射器的領域的應用中。
[0004]為了在傳統(tǒng)應用中使用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/或機械的保護、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)LED封裝件/構件10中，單個LED芯片12通過焊料粘合劑或導電環(huán)氧樹脂安裝在反射杯13上。一個或多個引線接合(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和波長轉化材料，比如磷光體，波長轉化材料可以被包括在整個LED芯片中或密封劑部中。由LED發(fā)射出的第一波長的光可以被磷光體吸收，該磷光體可以響應性地發(fā)射第二波長的光。然后整個組件能夠被封閉在透明的保護樹脂14中，保護樹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行。在LED封裝件20中，一個或多個LED芯片22被安裝在諸如印刷電路板(PCB)載體、基板或基臺(submount)23的載體上。安裝在基臺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)射出的光反射遠離封裝件20。反射器24還對LED芯片22提供機械保護。在LED芯片22上的電阻接觸片與基臺23上的電跡線25A、25B之間形成一個或多個引線接合連結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)境的和機械的保護的同時，也作為透鏡。金屬反射器24典型地通過焊料或環(huán)氧樹脂粘合劑附接至載體。
[0006]圖3示出了又一個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的表面安裝而設置了引線框架34。引線框架34的部分通過外殼32中的腔而暴露出，其中三個LED36a-c安裝在引線框架34的部分上通過弓I線接合38連接至引線框架的其他部分。可以使用不同類型的LED 36a-c，一些封裝件具有紅、綠和藍發(fā)射的LED。封裝件30包括具有六個針40的針輸出結構，并且引線框架被布置成使得LED 36a-c中的每個發(fā)射的光通過相應對的針40能夠被獨立地控制。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，能夠為標示和顯示器(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)在許多室內和戶外場所變得越來越常見，比如在體育競技場、跑道、音樂會，并且在大型公共區(qū)域也變得越來越常見，比如在紐約市的時代廣場。運用當前技術，這些顯示器和屏幕中的一些的大小能夠達到60英寸高并且60英寸寬。隨著技術進步，可以期待的是，將會研發(fā)出更大的屏幕。
[0008]這些屏幕可以包括數(shù)百萬或數(shù)十萬的“像素”或“像素模塊”，其中的每個可以包括一個或多個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，即使是在白天對著陽光時，從相對遠處是可見的。在一些標志中，每個像素具有單獨的LED芯片，并且像素模塊具有少至三個或四個LED (比如一個紅的、一個綠的、以及一個藍的)，這些LED允許像素從紅光、綠光和/或藍光的組合發(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LED或LED封裝件。在一種類型的顯示器中，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際大小。隨著像素數(shù)量的增加，顯示器的相互連接復雜度也在增加。該相互連接復雜度可以是這些顯示器的主要費用之一，并且可以是在該顯示器的制造過程中以及運行壽命中主要故障源之一。

【發(fā)明內容】

[0009]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，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:在基臺上設置屏障，這樣使得限定出多個像素區(qū)域，在每個所述像素區(qū)域中固定至少一個光發(fā)射器；將所述發(fā)射器電連接至所述基臺；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，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；多個像素，布置在所述基臺上的所述像素區(qū)域中，每個所述像素包括:至少一個光發(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光發(fā)射器。
【附圖說明】
[0011]圖1是傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的側視圖；
[0012]圖2是另一個傳統(tǒng)發(fā)光二極管封裝件的側視圖；
[0013]圖3是又一個傳統(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封裝件的一個實施方式的平面視圖；
[0015]圖5是示出在圖4中的LED封裝件的側視圖；
[0016]圖6是示出在圖4中的LED封裝件的另一個側視圖；
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的一個實施方式的平面視圖；
[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封裝件的另一個實施方式的平面視圖；
[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封裝件的又一個實施方式的平面視圖；
[0022]圖12是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個實施方式的平面視圖；
[0023]圖13是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個實施方式的平面視圖；
[0024]圖14是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個實施方式的平面視圖；
[0025]圖15是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的一個實施方式的平面視圖；
[0026]圖16是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的另一個實施方式的平面視圖；
[0027]圖17是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的又一個實施方式的透視圖；
[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封裝件的另一個底視圖，其中具有一個針編號設置；
[0034]圖24是根據(jù)本發(fā)明的LED封裝件的一個實施方式中的一個針指定的實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顯示器的又一個實施方式的平面視圖；以及
[0037]圖27是根據(jù)本發(fā)明的LED顯示器的又一個實施方式的平面視圖。
[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)明的實施方式的面掩模/基臺組合的橫截面視圖。
[0041]圖31是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的發(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)明的實施方式的發(fā)射器面板的方法。
【具體實施方式】
[0052]本發(fā)明涉及改進的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，該封裝件包括多于一個像素，并且像素中的每個都包括一個或多個發(fā)光二極管。不同的實施方式包括用于將電信號施加至像素中的LED的不同特征。在一些實施方式中，相應的電信號能夠被施加至像素中的每個，以控制它們的發(fā)射顏色和/或強度，而在其他實施方式中，兩個或多個像素中可以由相同電信號控制。在像素具有多個LED的實施方式中，每個像素中的LED中的一個或多個可以由各自的信號控制，而在其他實施方式中不同像素中的LED可以由相同信號控制。在這些實施方式中的一些中，可以使用相同信號來控制兩個或多個像素的發(fā)射，而在其他實施方式中像素中的每個可以由各自的信號控制。
[0053]在一些實施方式中，術語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LED的強度是能夠控制的。這允許每個像素發(fā)射的光的顏色是紅色、綠色、以及藍色的光的結合，并且允許在驅動每個像素時具有靈活性以使得它可以發(fā)射來