[发明专利]LED封装、LED显示器及制造LED封装的方法

说明书

本发明披露了LED封装和使用所述LED封装的LED显示器，所述LED封装布置成提供LED显示器中不同像素之间的良好对比度，同时不降低显示器的感知光通量或亮度。所述LED封装还布置成通过减少源自封装外部的光的反射而改进可见度。LED封装的一个实施例包括外壳，在外壳的腔体中具有LED芯片。可包括环绕所述LED芯片的反射区域，所述反射区域基本反射封装的光，在所述反射区域外部包括对比区域，所述对比区域具有与所述封装光形成对比的颜色。所述封装的面对观看者的表面的至少一部分是消光的以减少反射。根据本发明的LED显示器包括彼此相对地安装以产生消息或图像的多个LED封装，其中所述封装提供改进的像素对比度。

技术领域

本发明涉及发光二极管（LED）封装和利用发光二极管封装作为其光源的显示器。

背景技术

发光二极管（LED）是将电能转换为光的固态器件，其通常包含一个或更多夹在相反掺杂层之间的半导体材料的有源层。当跨越上述掺杂层施加偏压时，空穴和电子被注入有源层，在那里空穴和电子复合以产生光。光从有源层以及LED的所有表面被发射。

在最近十年或更长时期内，科技进步已使得LED具有更小的占用空间(footprint)、提高的发射效率以及降低的成本。相比于其它发射器，LED也具有延长的工作寿命。例如，LED的工作寿命可以超过50,000小时，而白炽灯泡的工作寿命大约为2,000小时。LED也能比其它光源更坚固耐用且消耗更少能量。由于这些以及其它原因，LED更为普及且目前在越来越多的白炽、荧光、卤素及其它发射器的传统领域应用中使用。

为了在传统应用中使用LED芯片，已知的是将LED芯片装入封装中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、聚光等。LED封装也包括用于电连接LED封装至外部电路的电引线、接触或迹线。在图1所示的典型双引脚LED封装/部件10中，单个LED芯片12通过焊料接合或导电环氧树脂安装在反射杯13上。一个或更多接合线（wire bond）11连接LED芯片12的欧姆接触至引线15A和/或15B，引线15A和/或15B可以附着到反射杯13或与反射杯13集成。反射杯13可以被密封材料16填充并且诸如磷光体的波长转换材料可以被包括在LED芯片上方中或者被包括在密封材料中。磷光体可以吸收LED发射的第一波长的光而自发地发射第二波长的光。于是，整个组件可以被装在透明保护树脂14中，其可以被模塑为透镜形状以引导或定形从LED芯片12发射的光。

图2所示的传统LED封装20可能更适合可产生更多热量的高功率操作。在LED封装20中，一个或更多LED芯片22安装到载体上，如印刷电路板（PCB）载体、基板或基台（submount）23。安装在基台23上的金属反射器24围绕LED芯片22并将LED芯片22发射的光反射离开封装20。反射器24还为LED芯片22提供机械保护。一个或更多线接合连接21制作在LED芯片22上的欧姆接触与基台23上的电迹线25A、25B之间。然后，用密封材料26覆盖安装的LED芯片22，其可以为芯片提供环境和机械保护，同时也充当透镜。典型地，通过焊料或环氧树脂接合，将金属反射器24附着至载体。

不同的LED封装，如图1和2示出的那些，不论大小，都可以作为广告牌和显示器的光源使用。在许多户内和户外场合，例如在体育场、赛马场、音乐会以及在大型公共区，如纽约城的泰晤士广场，大型屏幕基于LED的显示器（常称作巨屏）变得更普遍。这些显示器或屏幕中的一些可以是60英尺高且60英尺宽那样大。随着技术进步，期望开发更大的屏幕。

这些屏幕可以包括数千“像素”或“像素模块”，其每一个可以包含多个LED。像素模块可以使用高效率、高亮度LED，这些LED允许显示器从相对遥远处是可见的，即使是白天在日光的条件下。在一些广告牌中，每个像素可以具有单个LED芯片，而像素模块可以具有如3个或4个这样少的LED(一个红光、一个绿光以及一个蓝光)，这允许像素从红、绿和/或蓝光的结合中发射许多不同颜色的光。在最大的巨屏幕中，每个像素模块可以具有几十个LED。这些像素模块被设置为矩形网格。在一种类型的显示器中，该网格可以是640个模块宽以及480个模块高，且屏幕的尺寸取决于像素模块的实际尺寸。