CN105742452B - 垂直结构的led芯片、led面光源及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED面光源，包括至少一个垂直结构的LED芯片，所述LED芯片沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上设有第一电极，所述第二电极层上设有第二电极，所述第一电极与第一电极层电连接，所述第二电极与第二电极层电连接，还包括包封层，所述包封层包覆所述LED芯片，所述第一电极和第二电极分别露出所述包封层之外。本发明还涉及一种LED面光源的制备方法。本发明的LED面光源可避免电极与导电层之间发生接触电阻，进而避免发热现象的发生；此外，本发明的LED面光源的制备方法具有制备过程简单和效率高的优点。

Description

垂直结构的LED芯片、LED面光源及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED技术，特别涉及一种垂直结构的LED芯片、LED面光源及其制备方法。
背景技术
柔性面光源可以贴附于任意形状物体的表面，从而可将照明与建筑墙面、家具和装饰品等室内物体相表面，实现“见光不见灯”“照明与艺术相结合”的照明效果，为消费者提供更优质的照明体验。
LED技术经过多年的发展，技术越来越成熟，同时成本也已经大幅度降低，可以充分发挥其成本与规模优势，实现成本合理和品质稳定的LED柔性面光源照明产品。
现有技术中的柔性LED面光源的制备方法有多种。例如，美国专利US8674593B2公开了一种柔性LED面光源的制备方法及柔性LED面光源。并具体公开了将垂直结构LED芯片混入溶剂中，形成Ink；然后将Ink印刷至有线路的基板上；器件制作依次印刷正极层、Ink和负极层。上述LED面光源的制备方法中，芯片没有被固定，其在Ink中的朝向随机分布，当芯片印刷至在器件中时，芯片的P电极朝上或者朝下是随机分布的，即不确定的。而在通电时，仅P电极与正极层接触的芯片可导通点亮，相反朝向的芯片无法导通。
因此，上述专利公开的方案存在以下主要缺点：(1)由于芯片在器件中安装方向随机分布，从统计分布概率来看，有50％的芯片可以点亮，另外50％无法点亮，从而造成芯片的极大浪费；(2)印刷的方式无法保证导电层与芯片电极之间的紧密接触，会形成大的接触电阻，造成器件发热。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种垂直结构的LED芯片，可以方便LED芯片的P/N电极层与线路板的连接；进一步提供一种可避免因形成接触电阻而引起发热现象的LED面光源，并提供上述LED面光源的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种垂直结构的LED芯片，所述LED芯片沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上设有第一电极，所述第二电极层上设有第二电极，所述第一电极与第一电极层电连接，所述第二电极与第二电极层电连接。
一种LED面光源，包括上述的垂直结构的LED芯片，还包括导电层，所述导电层分别设置于所述LED芯片沿垂直方向的两侧面，所述第一电极露出所述包封层之外的部分和第二电极露出所述包封层之外的部分分别与所述导电层接触。
一种LED面光源的制备方法，先将至少一个的垂直结构的LED芯片的P电极和N电极上分别制作凸起电极，然后进行切割形成单个芯片，将所述单个芯片包封于包封材料中，然后对包封后的单个芯片的垂直方向的两个相对表面上的包封材料进行减薄，直至露出所述凸起电极，再将带有导电材料的基板沿单个芯片垂直方向分别压合于包封材料的两侧面上，使导电材料与所述凸起电极接触。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的垂直结构的LED芯片，在第一电极层和第二电极层上分别电连接设置第一电极和第二电极，通过第一电极和第二电极，以实现线路板与第一电极层、第二电极层的连接；
(2)本发明的LED面光源，通过包封层的设计，可以将垂直结构的LED芯片的排布预先固定，一方面，根据需求可以将LED芯片以相同的朝向设置，避免芯片浪费的问题；另一方面，第一电极和第二电极分别露出所述包封层之外，第一电极和第二电极露出的部分可以与导电层直接接触，为与导电层的紧密接触提供结构基础；
(3)本发明的LED面光源的制备方法，先通过包封材料将单个芯片进行包封，使单个芯片的排布预先固定，然后采用压合的方式使得凸起电极与导电材料实现紧密接触，避免第一电极、第二电极与导电层之间发生接触电阻，进而避免发热现象的发生；此外，本发明的制备方法具有过程简单和效率高的优点，获得的LED面光源具有品质稳定和成本合理的优点。
附图说明
图1为本发明实施例一的垂直结构的LED芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例二的LED面光源的结构示意图；
图3为本发明实施例三的LED面光源的结构示意图；
图4为本发明实施例四的LED面光源的结构示意图。
标号说明：
1、LED芯片；11、第一电极；12、第二电极；2、包封层；3、导电层；4、基层；41、光线转换粒子；42、反光层。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过在第一电极层和第二电极层上分别电连接设置第一电极和第二电极，从而方便线路板与第一电极层、第二电极层的连接。
请参照图1，一种垂直结构的LED芯片，所述LED芯片1沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上设有第一电极11，所述第二电极层上设有第二电极12，所述第一电极11与第一电极层电连接，所述第二电极12与第二电极层电连接。
一种LED面光源，包括上述的垂直结构的LED芯片1，还包括导电层3，所述导电层3分别设置于所述LED芯片1沿垂直方向的两侧面，所述第一电极11露出所述包封层2之外的部分和第二电极12露出所述包封层2之外的部分分别与所述导电层3接触。
一种LED面光源的制备方法，先将至少一个的垂直结构的LED芯片的P电极和N电极上分别制作凸起电极，然后进行切割形成单个芯片，将所述单个芯片包封于包封材料中，然后对包封后的单个芯片的垂直方向的两个相对表面上的包封材料进行减薄，直至露出所述凸起电极，再将带有导电材料的基板沿单个芯片垂直方向分别压合于包封材料的两侧面上，使导电材料与所述凸起电极接触。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的垂直结构的LED芯片，在第一电极层和第二电极层上分别电连接设置第一电极和第二电极，通过第一电极和第二电极，以实现线路板与第一电极层、第二电极层的连接；
(2)本发明的LED面光源，通过包封层的设计，可以将垂直结构的LED芯片的排布预先固定，一方面，根据需求可以将LED芯片以相同的朝向设置，避免芯片浪费的问题；另一方面，第一电极和第二电极分别露出所述包封层之外，第一电极和第二电极露出的部分可以与导电层直接接触，为与导电层的紧密接触提供结构基础；
(3)本发明的LED面光源的制备方法，先通过包封材料将单个芯片进行包封，使单个芯片的排布预先固定，然后采用压合的方式使得凸起电极与导电材料实现紧密接触，避免第一电极、第二电极与导电层之间发生接触电阻，进而避免发热现象的发生；此外，本发明的制备方法具有过程简单和效率高的优点，获得的LED面光源具有品质稳定和成本合理的优点。
本发明的垂直结构的LED芯片中：
进一步的，所述第一电极11和第二电极12分别沿所述LED芯片1的垂直方向设置。
由上述描述可知，作为一个具体的结构实例，第一电极和第二电极沿所述LED芯片的垂直方向设置在LED芯片的两相对侧面上。
进一步的，还包括包封层2，所述包封层2包覆所述第一电极层和第二电极层，所述第一电极11和第二电极12的至少一部分分别露出所述包封层之外。
进一步的，所述第一电极11和第二电极12的分别为凸起电极，所述第一电极11和第二电极12的凸起的顶部位置分别露出所述包封层2之外。
例如，所述第一电极11由远离第一电极层的一端露出所述包封层2之外，所述第二电极12由远离第二电极层的一端露出所述包封层2之外。再例如，所述第一电极11和第二电极12分别完全露出所述包封层2之外。
由上述描述可知，作为第一电极和第二电极分别露出所述包封层之外的几种具体实例中，可以是设计第一电极从远离第一电极层的一端开始露出所述包封层之外，第二电极从远离第二电极层的一端开始露出所述包封层之外；也可以是第一电极和第二电极完全露出所述包封层之外，亦可以部分露出所述包封层之外；第一电极和第二电极的可以为现有技术中的凸起电极，它们的凸起的顶部位置露出所述包封层之外，上述凸起电极的形状可以是任意形状，例如半球形等。本发明的第一电极和第二电极露出所述包封层之外的结构设计，还可以采用上述几种具体实例之外的其他具体设计，只要使第一电极和第二电极露出所述包封层之外，留出可以与导电层接触的接触位置即可。
本发明的垂直结构的LED芯片中：
当垂直结构的LED芯片的数目为多个时，多个的LED芯片之间间隔设置，作为具体的实例，多个的LED芯片之间可以是阵列分布，也可以为均匀间隔分布。
包封层的材质原则上可以选择所有适合于LED芯片包封的包封材料，包封层为透明材料，以实现透光；包封层具体可以选择硅胶、环氧树脂或PMMA等的透明的聚合物材料。
本发明的LED面光源中：
进一步的，所述导电层3由透明导电聚合物制成，所述第一电极11及第二电极12通过压合与所述导电层3电连接。
由上述描述可知，导电层与第一电极露出所述包封层之外的部分和第二电极露出所述包封层之外的部分紧密接触，避免第一电极、第二电极与导电层之间发生接触电阻，进而避免发热现象的发生。导电层的材质原则上可以选择所有具有导电性质的材料，导电层为透明材料的，以实现透光；例如，透明的导电聚合物。导电层与两个电极之间可以通过压合的方式实现电极与导电层的连接。
进一步的，还包括基层4，所述基层4设置于导电层3远离所述LED芯片1的一面。所述基层4内设有光线转换粒子41，所述光线转换粒子41的材质为荧光材料。
由上述描述可知，基层可以是常见的基板结构，优选为柔性基板，其材质可以选用透明塑料材料。
在基层内设有光线转换粒子，当LED芯片发出的光线经过光线转换粒子时，可以将光线转换为更长波长光线，混合出白光。光线转换粒子的材质为荧光材料，例如荧光粉。
进一步的，靠近第一电极11的基层4和靠近第二电极12的基层4中的一个为反光层42。
由上述描述可知，上述两个基层中，有一个设置为反光层，当LED芯片发出的光线到达设置为反光层的基层上时，反光层将光线反射，并经由另一基层方向进行出射。可实现单面出光的技术效果。
本发明的LED面光源的制备方法中：
进一步的，将所述单个芯片排列于支撑载体上进行所述包封，在单个芯片减薄后，将所述支撑载体去除。
进一步的，所述减薄采用反应离子刻蚀、化学试剂溶解或切削方法进行。
由上述描述可知，单个芯片可以按间距排列在支撑载体上，支撑载体可以选择常用的蓝膜，然后在支撑载体上，对单个芯片进行包封，包封完成后，再将支撑载体去除，然后进行减薄，减薄的具体操作可以采用反应离子刻蚀(RIE)、化学试剂溶解或切削等方法。压合操作可以采用压合辊轮进行。
请参照图1，本发明的实施例一为：
本实施例的一种垂直结构的LED芯片，包括至少三个垂直结构的LED芯片1，所述LED芯片1沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上设有第一电极11，所述第二电极层上设有第二电极12，所述第一电极11与第一电极层电连接，所述第二电极12与第二电极层电连接，所述第一电极11和第二电极12的分别为凸起电极，并分别沿所述LED芯片1的垂直方向设置，还包括包封层2，包封层2采用PMMA材料。所述包封层2包覆所述LED芯片1，所述第一电极11和第二电极12分别露出所述包封层2之外。所述第一电极11和第二电极12的凸起的顶部位置分别露出所述包封层之外。
请参照图2，本发明的实施例二为：
本实施例的一种LED面光源，包括至少三个垂直结构的LED芯片1，所述LED芯片1沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上设有第一电极11，所述第二电极层上设有第二电极12，所述第一电极11与第一电极层电连接，所述第二电极12与第二电极层电连接，所述第一电极11和第二电极12的分别为凸起电极，并分别沿所述LED芯片1的垂直方向设置，还包括包封层2、导电层3和基层4，包封层2、导电层3和基层4均为透明材料，包封层2采用环氧树脂材料，导电层3为导电聚合物材料，基层4为塑料材料。所述包封层2包覆所述LED芯片1，所述第一电极11和第二电极12分别露出所述包封层2之外。所述第一电极11和第二电极12的凸起的顶部位置分别露出所述包封层2之外。所述导电层3分别设置于所述LED芯片1沿垂直方向的两侧面，所述第一电极11露出所述包封层2之外的部分和第二电极12露出所述包封层2之外的部分分别与所述导电层3接触。所述基层4设置于导电层3远离所述LED芯片1的一面。所述基层4为柔性基板。
如图2所示，图中箭头方向为本实施例的LED面光源的出光方向。
请参照图3，本发明的实施例三为：
本实施例的一种LED面光源，包括至少三个垂直结构的LED芯片1，所述LED芯片1沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上设有第一电极11，所述第二电极层上设有第二电极12，所述第一电极11与第一电极层电连接，所述第二电极12与第二电极层电连接，所述第一电极11和第二电极12的分别为凸起电极，并分别沿所述LED芯片1的垂直方向设置，还包括包封层2、导电层3和基层4，包封层2、导电层3和基层4均为透明材料，包封层2采用硅胶材料，导电层3为导电聚合物材料，基层4为塑料材料。所述包封层2包覆所述LED芯片1所述第一电极11和第二电极12的凸起的顶部位置分别露出所述包封层2之外。所述导电层3分别设置于所述LED芯片1沿垂直方向的两侧面，所述第一电极11露出所述包封层2之外的部分和第二电极12露出所述包封层2之外的部分分别与所述导电层3接触。所述基层4设置于导电层3远离所述LED芯片1的一面。所述基层4为柔性基板，柔性基板内设有光线转换粒子41，所述光线转换粒子41的材质为荧光材料。
如图3所示，图中箭头方向为本实施例的LED面光源的出光方向。
请参照图4，本发明的实施例四为：
本实施例的一种LED面光源，包括至少三个垂直结构的LED芯片1，所述LED芯片1沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，所述第一电极层上设有第一电极11，所述第二电极层上设有第二电极12，所述第一电极11与第一电极层电连接，所述第二电极12与第二电极层电连接，所述第一电极11和第二电极12的分别为凸起电极，并分别沿所述LED芯片1的垂直方向设置，还包括包封层2、导电层3和基层4，包封层2、导电层3和基层4均为透明材料，包封层2采用硅胶材料，导电层3为导电聚合物材料，基层4为塑料材料。所述包封层2包覆所述LED芯片1所述第一电极11和第二电极12的凸起的顶部位置分别露出所述包封层2之外。所述导电层3分别设置于所述LED芯片1沿垂直方向的两侧面，所述第一电极11露出所述包封层2之外的部分和第二电极12露出所述包封层2之外的部分分别与所述导电层3接触。所述基层4设置于导电层3远离所述LED芯片1的一面。所述基层4为柔性基板，柔性基板内设有光线转换粒子41，所述光线转换粒子41的材质为荧光材料。靠近第二电极12的基层4设置为反光层42。
如图4所示，图中箭头方向为本实施例的LED面光源的出光方向。
本发明的实施例五为：
本实施例的一种LED面光源的制备方法，在垂直结构的LED芯片的外延片上，对整个外延片上所有LED芯片的P电极和N电极上分别制作凸起电极；然后切成单个芯片。LED芯片在蓝膜上按需求的间距阵列排布；将蓝膜上所有LED芯片包封于透明包封层中，材质为硅胶。去除蓝膜后，采用化学试剂溶解法对包封层上下表面进行减薄，以露出LED芯片的凸起电极。采用压合辊轮将表面有透明聚合物导电层的柔性基板与LED芯片的包封层进行压合，柔性基板为透明塑料材料，从而包封层在中间，上下两面为带有透明聚合物导电层的柔性基板，透明聚合物导电层与凸起电极紧密接触。至此，获得本实施例的LED面光源。
综上所述，本发明提供的LED面光源可避免电极与导电层之间发生接触电阻，进而避免发热现象的发生；此外，本发明的LED面光源的制备方法具有制备过程简单和效率高的优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种垂直结构的LED芯片，所述LED芯片沿垂直方向的两个相对面上分别设有第一电极层和第二电极层，其特征在于，所述第一电极层上设有第一电极，所述第二电极层上设有第二电极，所述第一电极与第一电极层电连接，所述第二电极与第二电极层电连接，所述第一电极层为LED芯片中的P电极层，所述第二电极层为LED芯片中的N电极层；
还包括包封层，所述包封层包覆所述第一电极层和第二电极层，所述第一电极和第二电极的至少一部分分别露出所述包封层之外。
2.根据权利要求1所述的垂直结构的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和第二电极分别沿所述LED芯片的垂直方向设置。
3.根据权利要求1所述的垂直结构的LED芯片，其特征在于，所述第一电极和第二电极分别为凸起电极，所述第一电极和第二电极的凸起的顶部位置分别露出所述包封层之外。
4.一种LED面光源，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的垂直结构的LED芯片，还包括导电层，所述导电层分别设置于所述LED芯片沿垂直方向的两侧面，所述第一电极露出所述包封层之外的部分和第二电极露出所述包封层之外的部分分别与所述导电层接触。
5.根据权利要求4所述的LED面光源，其特征在于，所述导电层由透明导电聚合物制成，所述第一电极及第二电极通过压合与所述导电层电连接。
6.根据权利要求4所述的LED面光源，其特征在于，还包括基层，所述基层设置于导电层远离所述LED芯片的一面，所述基层内设有光线转换粒子，所述光线转换粒子的材质为荧光材料。
7.根据权利要求4所述的LED面光源，其特征在于，靠近第一电极的基层和靠近第二电极的基层中的一个为反光层。
8.一种LED面光源的制备方法，其特征在于，先将至少一个的垂直结构的LED芯片的P电极和N电极上分别制作凸起电极，然后进行切割形成单个芯片，将所述单个芯片包封于包封材料中，然后对包封后的单个芯片的垂直方向的两个相对表面上的包封材料进行减薄，直至露出所述凸起电极，再将带有导电材料的基板沿单个芯片垂直方向分别压合于包封材料的两侧面上，使导电材料与所述凸起电极接触。
9.根据权利要求8所述的LED面光源的制备方法，其特征在于，将所述单个芯片排列于支撑载体上进行所述包封，在单个芯片减薄后，将所述支撑载体去除。
10.根据权利要求8所述的LED面光源的制备方法，其特征在于，所述减薄采用反应离子刻蚀、化学试剂溶解或切削方法进行。
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