CN111312886A - 发光二极管组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管组件，属于光电技术领域，其可至少部分解决现有的发光二极管因需要高亮度而导致其寿命短的问题。本发明的一种发光二极管组件，包括至少一个芯片结构，芯片结构包括：衬底；第一PN节，设置于衬底上，具有第一电极和第二电极；第二PN节，设置于衬底上，具有第三电极和第四电极，第三电极与第一电极的电性相同，第四电极与第二电极的电性相同；第一桥接电极，将第二电极和第三电极电性连接。

Description

发光二极管组件
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体涉及一种发光二极管组件。
背景技术
现有技术的显示装置的背光模组中通常采用mini LED(微发光二极管)技术形成的灯板作为发光源，即灯板中设置有多个发光的芯片，且每个芯片具有一个PN结。随着用户对显示装置的亮度、分辨率的要求的不断提高，背光模组的发光亮度也需要提要，这样miniLED的驱动电流需要提升，而灯板中走线温度会因为驱动电流的增大而变大。
然而，由于灯板中的走线是设置在灯板的基板中的，因此，走线温度的升高会导致背光模组的膜材受热发生褶皱，从而降低芯片的寿命。
发明内容
本发明至少部分解决现有的发光二极管因需要高亮度而导致其寿命短的问题，提供一种能够实现高亮度且寿命较长的发光二极管。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种发光二极管组件，包括至少一个芯片结构，所述芯片结构包括：
衬底；
第一PN节，设置于所述衬底上，具有第一电极和第二电极；
第二PN节，设置于所述衬底上，具有第三电极和第四电极，所述第三电极与所述第一电极的电性相同，所述第四电极与所述第二电极的电性相同；
第一桥接电极，将所述第二电极和所述第三电极电性连接。
进一步优选的是，所述第一PN节和所述第二PN节位于所述衬底的同一侧，所述第一桥接电极位于所述第一PN节和所述第二PN节之间，所述第一PN节的第一电极和第二电极均设于所述第一PN节远离所述衬底的表面，所述第二PN节的第三电极和第四电极均设于所述第二PN节远离所述衬底的表面。
进一步优选的是，所述芯片结构还包括：第三PN节，设置于所述衬底上，具有第五电极和第六电极，所述第五电极与所述第一电极的电性相同，所述第六电极与所述第二电极的电性相同；第二桥接电极，将所述第六电极和所述第五电极连接，其中，所述第一桥接电极将所述所述第二电极和所述第三电极连接，以使所述第二电极和所述第三电极电性连接。
进一步优选的是，所述第三PN节和所述第一PN节位于所述衬底的同一侧，第二桥接电极位于所述第三PN节和第二PN节之间，所述第三PN节的第五电极和第六电极均设于所述第三PN节远离所述衬底的表面。
进一步优选的是，该发光二极管组件包括阵列分布的多个所述芯片结构。
进一步优选的是，该发光二极管组件还包括：第一连接件，与所述第一电极连接；第二连接件，与所述第四电极连接；基板，包括导电线路，所述芯片结构设置于所述基板上；键合件，将所述第一连接件、所述第二连接件分别与所述导电线路连接。
进一步优选的是，所述基板的表面为漫反射表面或者镜面反射表面。
进一步优选的是，该发光二极管组件还包括：保护结构，用于保护所述芯片结构。
进一步优选的是，所述保护结构围绕所述芯片结构，或者所述保护结构覆盖所述芯片结构。
进一步优选的是，所述芯片结构的长度为100μm至500μm，宽度为100μm至500μm，高度为80μm至150μm。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的实施例的一种芯片结构的结构示意图；
图2为本发明的实施例的一种芯片结构的结构示意图；
图3为本发明的实施例的一种发光二极管组件的结构示意图；
图4为本发明的实施例的一种发光二极管组件的结构示意图；
图5为本发明的实施例的一种发光二极管组件的结构示意图；
其中，附图标记为：1、芯片结构；11、衬底；12、第一PN节；121、第一电极；122、第二电极；13、第二PN节；131、第三电极；132、第四电极；14、第一桥接电极；15、第三PN节；151、第五电极；152、第六电极；16、第二桥接电极；2、第一连接件；3、第二连接件；4、基板；5、键合件；6、保护结构。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
现有技术的高亮度的mini LED的灯板利用焦耳定律解决由于走线中的驱动电流高而引起的mini LED的寿命缩短的问题；灯板的基准走线的电阻R＝ρ·L/(d·w)，其中，ρ为走线材料的导电率，L为走线长度，d为线路厚度，w为走线宽度；走线功耗P＝I2·R，其中，I为走线中的电流。
具体方式如下：
一种方式为将灯板中的并联的多个芯片变成串联的芯片，即将灯板的芯片相互在串联，而减少芯片的并联，在每一个芯片的亮度不变前提下，灯板中总线路的驱动电流减小，从而可以避免由于驱动电流大而引起的mini LED的寿命缩短的问题。然而，当将并联的芯片改成串联的芯片时，灯板的总线路的电压会大大增加，由于灯板能够承受的负载的电压是有限的，因此，该方式存在一定的局限性。
另一种方式为通过增加灯板中的芯片以及走线的数量来提高灯板的亮度(即增加独立显示的芯片)。然而，由于灯板的设置芯片的空间有限、芯片的更加影响灯板的产能和良率，因此该方式也存在一定的局限性。
实施例1：
如图1至图5所示，本实施例提供一种发光二极管组件(灯板)，包括至少一个芯片结构1，芯片结构1包括：
衬底11；
第一PN节12，设置于衬底11上，具有第一电极121和第二电极122；
第二PN节13，设置于衬底11上，具有第三电极131和第四电极132，第三电极131与第一电极121的电性相同，第四电极132与第二电极122的电性相同；
第一桥接电极14，将第二电极122和第三电极131电性连接。
其中，也就是说本实施例的每一芯片结构1中至少包括有串联的两个PN节，即第一PN节12和第二PN节13。具体的，第一PN节12和第二PN节13通过第一桥接电极14相互串联，而第一PN节12和第二PN节13两者本身不相互接触。第一电极121和第二电极122中，一个是正极，另一个是负极。
本实施例的发光二极管组件中，在一个芯片结构1设置串联的两个PN节。与现有技术的芯片结构1(其中只有一个PN节)相比，在输入相同的驱动电流时，本实施的芯片结构1的亮度是现有技术的芯片结构1的亮度的两倍，从而可以是实现在驱动电流不变的前提下，大大提高发光二极管组件，进而避免发光二极管组件的走线由于驱动电流大而温度过高导致的发光二极管组件的寿命减小的问题。
此外，本实施例的发光二极管组件中，由于一个PN节的尺寸很小，因此，在每个芯片结构1中增加一个PN节比直接增加芯片结构1所占用的空间更小，从而本实施的发光二极管组件具有足够的空间设置高亮度的芯片结构1。
需要说明的是，衬底11的形成材料可以是蓝宝石或者是其他适合的材料；第一PN结12和第二PN结13可以是氮化镓(GaN)等二元芯片、铝镓铟磷(AlGaInP)等四元芯片，或者其他的半导体发光叠层；第一桥接电极14的形成材料可以是金Au、银Ag，或者其他适合的金属或合金低电阻导体材料。
优选的，第一PN节12和第二PN节13位于衬底11的同一侧，第一桥接电极14位于第一PN节12和第二PN节13之间，第一PN节12的第一电极121和第二电极122均设于第一PN节12远离衬底11的表面，第二PN节13的第三电极131和第四电极132均设于第二PN节13远离衬底11的表面。
其中，如图1所示，衬底11的设置可以使得第一PN节12和第二PN节13两者之间的相对位置更加稳固；将第一电极121、第二电极122、第三电极131、第四电极132设置在第一PN节12和第二PN节13的同一侧使得给该芯片结构1输入电流更加方便。
芯片结构1的上述设置不仅可以该芯片结构1更加稳固，而且给该芯片结构1输入电流更加方便(即芯片结构1能够很方便的与下面提到的导电线路连接)，从而保证该芯片结构1的性能。
优选的，芯片结构1还包括：
第三PN节15，设置于衬底11上，具有第五电极151和第六电极152，第五电极151与第一电极121的电性相同，第六电极152与第二电极122的电性相同；
第二桥接电极16，将第六电极152和第三电极131连接，其中，第一桥接电极14将第二电极122和第五电极151连接，以使第二电极122和第三电极131电性连接。
其中，如图2所示，也就是说本实施例的每一芯片结构1中至少包括有串联的三个PN节，即第一PN节12、第二PN节13和第三PN节15。具体的，第一PN节12和第三PN节15通过第一桥接电极14连接，第三PN节15和第二PN节13通过第一桥接电极14连接，以实现第一PN节12、第二PN节13和第三PN节15的串联。
本实施例的发光二极管组件中，在一个芯片结构1设置串联的三个PN节。与现有技术的芯片结构1(其中只有一个PN节)相比，在输入相同的驱动电流时，本实施的芯片结构1的亮度是现有技术的芯片结构1的亮度的三倍，从而可以是实现在驱动电流不变的前提下，进一步大大提高发光二极管组件，进而避免发光二极管组件的走线由于驱动电流大而温度过高导致的发光二极管组件的寿命减小的问题。
需要说明的是，第三PN结15可以是氮化镓(GaN)等二元芯片、铝镓铟磷(AlGaInP)等四元芯片，或者其他的半导体发光叠层；第二桥接电极16的形成材料可以是金Au、银Ag，或者其他适合的金属或合金等低电阻导体材料。根据实际情况的需求，还可以将芯片结构1设置为四个PN节串联、五个PN节串联等等。
优选的，第三PN节15和第一PN节12位于衬底11的同一侧，第二桥接电极16位于第三PN节15和第二PN节13之间，第三PN节15的第五电极151和第六电极152均设于第三PN节15远离衬底11的表面。
其中，如图2所示，衬底11的设置可以使得第一PN节12、第二PN节13和第三PN节15三者之间的相对位置更加稳固；将PN结的所有电极的位置设置在PN节的同一侧使得给该芯片结构1输入电流更加方便。
芯片结构1的上述设置不仅可以该芯片结构1更加稳固，而且给该芯片结构1输入电流更加方便(即芯片结构1能够很方便的与下面提到的导电线路连接)，从而保证该芯片结构1的性能。
优选的，本实施的发光二极管组件包括阵列分布的多个芯片结构1。
其中，也就是说，多个阵列分布的芯片结构1的发光形成发光二极管组件的发光。具体的，本实施的发光二极管组件可以作为显示装置的背光模组的光源。
需要说明的是，本实施的芯片结构1的排布方式不仅限于阵列分布，还可以其他的适合的排布方式。
此外，假设现有技术的一个发光二极管组件中一个整体驱动的区域包含a个芯片结构1，每个芯片结构1的电压为u，每个芯片结构1的电流为i，那么这个区域的整体发光能量为P1＝a·i·u·η，其中η为电光转换效率。而本实施的发光二极管组件中，若每个芯片结构1中由于增加串联的PN结，每个芯片结构1的电压u’＝m·u，则发光能量P2＝a·i’·u’·η，其中，a表示芯片结构1的数量，m表示每个芯片结构1中PN结的数量。为保证亮度不变即(P1＝P2)，换算后的驱动电流变为i’＝i/m，故驱动电流降低。同理，在保证亮度不变即(P1＝P2)的前提下，芯片结构1的数量可以减小为x，只要满足x·m＞a即可。
需要说明的是，由于本实施的芯片结构1中串联多个PN结会增大单颗芯片的电压，同时芯片的发光能量也会增加，因此发光二极管组件中的芯片结构1数量会减少，从而使得整体发光二极管组件(灯板)的电压不会过大。
优选的，本实施的发光二极管组件还包括：
第一连接件2，与第一电极121连接；
第二连接件3，与第四电极132连接；
基板4，包括导电线路，芯片结构1设置于基板4上；
键合件5，将第一连接件2、第二连接件3分别与导电线路连接。
其中，也就是说通过第一连接件2、第二连接件3以及键合件5将芯片结构1固定在基板4上，且使得芯片结构1与基板4中的导电线路电连接。
基板4可以使柔性电路板(FPC)、耐燃材料板(FR4)、BT树脂基板材料板、玻璃基板或者其他可以用作电路板的基板。该基板4上的导电线路可以是金属或其他导电材料形成的导电线路，例如铜Cu、铝Al、氧化铟锡ITO等，且导电线路可以是一层或者多层线路。本实施的发光二极管组件(灯板)的驱动方案包括主动式驱动(AM)、被动式驱动(PM)或者其他适合的驱动方式。键合件5的形成材料可以是焊锡，或者其他适合的材料。
具体的，基板4的表面为漫反射表面或者镜面反射表面。
其中，也就是说可以根据具体的实际情况来设置基板4的表面的结构。此外在显示领域运用中基板4的表面可以为黑色或其他有色的表面。
需要说明的是，基板4为透明的材料形成时，芯片结构1发出的光可以通过在基板4中传播而发出。
优选的，还包括：保护结构6，用于保护芯片结构1。
其中，在形成芯片结构1之后的发光二极管组件的制备工艺中，或者在包括本实施例的发光二极管组件的背光模组的制备过程中，保护结构6用于芯片结构1不被破坏，即保证芯片结构1的性能。
保护结构6的形成材料可以是透明硅胶、不透明硅胶、掺杂粒子以实现扩散匀光功能的材料、掺杂荧光粉等颜色转换材料，或者其他适合的材料。
具体的，保护结构6围绕芯片结构1(如图5所示)，或者保护结构6覆盖芯片结构1(如图4所示)。
需要说明的是，保护结构6的设置方式不仅限于上述的结构，也可以是其他适合的结构。
优选的，芯片结构1的长度为100μm至500μm，宽度为100μm至500μm，高度为80μm至150μm。
其中，也就是说本实施例中会的芯片结构1用于形成mini LED(微有机发光二极管)。
具体的，本实施例的有机发光二极管组件形成的显示装置可为液晶显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种发光二极管组件，其特征在于，包括至少一个芯片结构，所述芯片结构包括：
衬底；
第一PN节，设置于所述衬底上，具有第一电极和第二电极；
第二PN节，设置于所述衬底上，具有第三电极和第四电极，所述第三电极与所述第一电极的电性相同，所述第四电极与所述第二电极的电性相同；
第一桥接电极，将所述第二电极和所述第三电极电性连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于，所述第一PN节和所述第二PN节位于所述衬底的同一侧，所述第一桥接电极位于所述第一PN节和所述第二PN节之间，所述第一PN节的第一电极和第二电极均设于所述第一PN节远离所述衬底的表面，所述第二PN节的第三电极和第四电极均设于所述第二PN节远离所述衬底的表面。
3.根据权利要求2所述的发光二极管组件，其特征在于，所述芯片结构还包括：
第三PN节，设置于所述衬底上，具有第五电极和第六电极，所述第五电极与所述第一电极的电性相同，所述第六电极与所述第二电极的电性相同；
第二桥接电极，将所述第六电极和所述第三电极连接，其中，所述第一桥接电极将所述所述第二电极和所述第五电极连接，以使所述第二电极和所述第三电极电性连接。
4.根据权利要求3所述的发光二极管组件，其特征在于，所述第三PN节和所述第一PN节位于所述衬底的同一侧，第二桥接电极位于所述第三PN节和第二PN节之间，所述第三PN节的第五电极和第六电极均设于所述第三PN节远离所述衬底的表面。
5.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于，包括阵列分布的多个所述芯片结构。
6.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于，还包括：
第一连接件，与所述第一电极连接；
第二连接件，与所述第四电极连接；
基板，包括导电线路，所述芯片结构设置于所述基板上；
键合件，将所述第一连接件、所述第二连接件分别与所述导电线路连接。
7.根据权利要求6所述的发光二极管组件，其特征在于，所述基板的表面为漫反射表面或者镜面反射表面。
8.根据权利要求6所述的发光二极管组件，其特征在于，还包括：
保护结构，用于保护所述芯片结构。
9.根据权利要求8所述的发光二极管组件，其特征在于，所述保护结构围绕所述芯片结构，或者所述保护结构覆盖所述芯片结构。
10.根据权利要求1所述的发光二极管组件，其特征在于，所述芯片结构的长度为100μm至500μm，宽度为100μm至500μm，高度为80μm至150μm。
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