专利名称：具有透镜的发光单元制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光单元制造方法，尤其涉及一种具有透镜的发光单元 制造方法。
背景技术：
随着电子技术的日新月异，显示装置已成为日常生活及工作环境中不可 缺少的产品，随着显示装置朝向薄型化与环保化的趋势发展，发光二极管渐 渐取代冷阴极管成为显示装置内部的发光源。
当显示装置因亮度或显示范围需求必须使用多个发光二极管作为光源 时，通常需要多个发光二极管发光强度相同，使显示装置的亮度与显示范围 能符合所需的发光强度分布。例如，现有的中大型尺寸电视均具有发光强度 的需求，所以必须应用多个发光二极管分别照射各个区域，并搭配适合的导 光板与扩散片，以产生足够亮度与均匀度的发光源。
为达成此目的，发光二极管的出光面上必须安装透镜而形成具有透镜的 发光单元，发光二极管发出的光束经由透镜的导引，能照射在所需的范围， 使得显示装置的亮度与显示范围能符合所需的发光强度分布。
因显示装置的多元化发展，不同的显示装置必需搭配不同发光特性的发 光二极管，因此造成发光二极管定制比例增加，尤其是高阶显示装置，必需 使用具有光学等级透镜的发光二极管。但是，现在的发光二极管封装厂仅能 提供标准型封装，例如，平面形出光面的发光二极管。显示装置制造商必须 考虑显示亮度与显示范围需求，另外取得符合需求的透镜，再经由加工将透 镜组装在发光二极管上。
此组装于发光二极管上的透镜大多以塑料射出、玻璃模造或精密加工制 成，并且为了降低成本，大多釆用批量制造的方式。但是，以此种方式制成 的具有透镜的发光单元在其中的发光二极管具有不同发光特性时，无法使组 装后的具有透镜的发光单元具有一致的发光特性，而且透镜与发光二极管组合时，也需克服组装偏差的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足提供一种具有一致的发 光特性且可避免组装偏差的具有透镜的发光单元制造方法。
为达到上述目的，本发明所提供的具有透镜的发光单元制造方法包括以 下步骤
步骤一将发光单元的发光部置于一成型套体内； 步骤二滴注可塑性材料于发光单元的发光部上；
步骤三逐渐将一模具罩合在成型套体上，使可塑性材料充满模具与成 型套体构成的空间，同时排出多余的可塑性材料； 步骤四固化可塑性材料；及
步骤五分离成型套体与模具，而在发光单元上一体成型出透镜。 因此，本发明的有益技术效果在于，该具有透镜的发光单元制造方法将 透镜与发光单元一体成型，可针对各单一发光单元的光学特性差异相对制作 补正差异的透镜，以縮小具有透镜的发光单元在应用上的差异，从而使各发
光单元具有一致的发光特性；并可省去透镜的组装作业，以避免组装偏差。
图1为一种具有透镜的发光单元的结构剖视图。
图2为本发明具有透镜的发光单元制造方法第一实施例的流程示意图。 图3为本发明具有透镜的发光单元制造方法第一实施例的步骤流程图。 图4为另一种具有透镜的发光单元的结构剖视图。 图5为本发明具有透镜的发光单元制造方法第二实施例的流程示意图。 图6为本发明具有透镜的发光单元制造方法第二实施例的步骤流程图。 图7为另一种不同于图1与图4的具有透镜的发光单元的结构剖视图。 图8为本发明具有透镜的发光单元制造方法第三实施例的流程示意图。 图9为本发明具有透镜的发光单元制造方法第三实施例的步骤流程图。 其中，附图标记说明如下 具有透镜的发光单元100
4基座 1基底10
第一金属接脚11第二金属接脚12
发光芯片2第一出光面20
透镜3凸状球形侧面30
平坦顶面31凹形球面32
衬套40容置部400
第一通道401第一模具41
第一模穴410第二模具42
上表面420下表面421
模块422第二通道423
第三模具43第二模穴430
第三通道431封装外壁5
封装部6第二出光面60
荧光微颗粒6具体实施例方式
以下参照实施例并配合附图详细说明本发明的技术内容、构造特征、所 实现目的及效果。
参照图1，其为一种具有透镜的发光单元的剖视图。具有透镜的发光单
元100设有基座1、发光芯片2与透镜3，基座1与发光芯片2组成发光单 元，透镜3与发光单元一体成型。基座l可以是塑料包覆金属支架、直立式 支架、平面式支架、食人鱼型支架或其它形式的支架等。本实施例中，基座 1包括基底10、第一金属接脚11与第二金属接脚12。
第一金属接脚11及第二金属接脚12设置于基底10上并延伸出基底10 的两侧外，发光芯片2设置于基底10上并连接第一金属接脚11与第二金属 接脚12，发光芯片2的顶面形成第一出光面20。透镜3设置于发光芯片2 的第一出光面20上，透镜3包覆发光芯片2，使发光芯片2介于基座1与透 镜3中间，在实施时，可仅将透镜3设置于发光芯片2的第一出光面20上， 而不包覆发光芯片2。
透镜3包括凸状球形侧面30与平坦顶面31。具有透镜的发光单元100工作时，基座1的第一金属接脚11与第二金属接脚12分别导入正负电压后， 可激发发光芯片2发出光束(图中箭头所示)，光束由发光芯片2的第一出 光面20射出后进入透镜3，透镜3可引导光束于平坦顶面31射出。
在实施时，透镜3可由一般透光的热塑性材料形成，例如，聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)与聚碳酸酯(PC)等，或者由可透光热固性塑料形成，例 如，环氧树酯(Epoxy)与硅胶(Silicone)等，还可用透光玻璃材质以模造 形成。还可根据发光芯片2的发光波段选择对具有高穿透率的可塑性材料， 并可视需求，以外表涂布方式来改变可塑性材料全部或部分的光穿透率，例 如，施加吸光材料，通过吸光材料吸收特定波段的光束以改变发光芯片2所 发出光束的发光频谱，或者，经由施加散射材料，使通过的光束发生散射。
可塑性材料内部可为均质分布、非均质分布或者内加不同固态材料，例 如，内加玻璃平板，以相对减少可塑性材料的应用体积，并增加透镜3的环 境稳定性。还可选用具有特定镀膜或是具有吸收特定波段光线的内加玻璃平 板，以直接滤除发光芯片2发出的多余波段光束。
参照图2与图3，图2为本发明具有透镜的发光单元制造方法的第一实 施例的流程示意图，图3为本发明具有透镜的发光单元制造方法的第一实施 例的步骤流程图。具有透镜的发光单元制造方法包括下述步骤
步骤70:首先，提供一成型套体和与成型套体相互结合的第一模具41， 本实施例中，成型套体为衬套40，衬套40设有容置部400与第一通道401， 第一通道401贯穿衬套40并连通容置部400与衬套40外部，第一模具41 设有第一模穴410，容置部400的形状可对应基座1的形状与透镜3的形状；
步骤71:将具有发光芯片2与基座1的发光单元设置于衬套40的容置 部400内；
步骤72:将热固性可塑性材料以点胶或滴注等方式加入衬套40的容置 部400内，使可塑性材料覆盖发光芯片2的第一发光面20并填满容置部400;
步骤73:使衬套40与第一模具41彼此对准并提供压合力，使衬套40 与第一模具41结合，并使热固性可塑性材料填满第一模具41的第一模穴 410，通过压合力，使多余的热固性可塑性材料及容置部400和第一模穴410 内的气体经由第一通道401排出去；
步骤74:对热固性可塑性材料进行加热，使热固性可塑性材料固化形成透镜3;
步骤75:使衬套40与第一模具41相互分离，而在发光单元上一体成型 出透镜3。
因此，透镜3直接形成于基座1上并包覆发光芯片2，可省去透镜3的 组装作业，并避免组装偏差。在实施时，可采用较小的衬套40，使发光芯片 2置于衬套40的容置部400内，使透镜3直接形成于发光芯片2的第一发光 面20上。还可依照单一发光芯片2的发光特性而选用特定形状的容置部400 的衬套40与特定形状的第一模穴410的第一模具41 ，以形成对应单一发光 芯片2的发光特性的透镜3，使每一个具有透镜的发光单元100具有均一的 发光效能。
参照图4，为另一种具有透镜的发光单元的剖视图。具有透镜的发光单 元100包括封装外壁5。封装外壁5设置于基座1的基底10上，并沿着基底 10的周缘延伸成环状，透镜3形成于基底10与封装外壁5所围成的空间中， 透镜3包覆发光芯片2，且透镜3向外一面形成凹形球面32。
具有透镜的发光单元100工作时，基座1的第一金属接脚11与第二金 属接脚12分别导入正负电压后，可激发发光芯片2发出光束(图中箭头所 示)，光束由发光芯片2的第一出光面20射出后进入透镜3，透镜3可引导 光束于其凹形球面32射出。
本实施例中，以封装外壁5代替衬套40，以基底10与封装外壁5围成 的空间代替容置部400，可塑性材料为光固性可塑性材料。
参照图5与图6，图5为本发明具有透镜的发光单元制造方法的第二实 施例的流程示意图，图6为本发明具有透镜的发光单元制造方法的第二实施 例的步骤流程图。具有透镜的发光单元制造方法包括下述步骤
步骤80:首先，提供一与封装外壁5相互结合的第二模具42，第二模 具42设有相对的上表面420与下表面421 ，第二模具42于下表面421设有 向外凸出的模块422及贯穿模块422的表面与上表面420的第二通道423。 模块422的表面形状可配合透镜3的出光面而制作；
步骤81:将光固性可塑性材料以点胶或滴注等方式加入基底10与封装 外壁5所围成的空间内，使光固性可塑性材料覆盖发光芯片2并填满基底10 与封装外壁5围成的空间；
7步骤82:使封装外壁5与第二模具42彼此对准并提供压合力，使封装 外壁5与第二模具42彼此结合，通过压合力，使多余的光固性可塑性材料 及基底10与封装外壁5围成的空间内的气体经由第二通道423排出去；
步骤83:点亮发光芯片2，利用发光芯片2发出的光束照射光固性可塑 性材料，使其固化形成透镜3;及
步骤84:使封装外壁5与第二模具42相互分离，而在发光单元上一体 成型出透镜3。
参照图7，为另一种不同于图1与图4的发光单元的剖视图。发光芯片 2设置于第一金属接脚11上，发光芯片2与第二金属接脚12之间连接导线 21，具有透镜的发光单元100还设有封装部6，封装部6填充于基底10与封 装外壁5围成的空间中，封装部6包覆发光芯片2并形成第二出光面60，透 镜3形成于第二出光面60上。
封装部6中可掺杂分布有荧光微颗粒61或为完全透明。使用完全透明 的封装部6时，发光芯片2的激发光穿透封装部6的第二出光面60后发出， 使用含荧光微颗粒61的封装部6时，选择发光芯片2射出光束的发光频谱 与荧光微颗粒61的吸收与发光频谱后，使其相互作用并产生所需发光频谱 的出射光。本实施例中，透镜3为一菲涅尔透镜(FresnelLens)。
参照图8与图9，图8为本发明具有透镜的发光单元制造方法的第三实 施例的流程示意图，图9为本发明具有透镜的发光单元制造方法的第三实施 例的步骤流程图。具有透镜的发光单元制造方法包括下述步骤
步骤90:首先，提供一可与封装外壁5相互结合的第三模具43，第三 模具43设有第二模穴430与第三通道431，第二模穴430表面呈菲涅尔透镜 形状，第三通道431贯穿第三模具43并连通第二模穴430与第三模具43外 部；
步骤91:将可塑性材料以点胶或滴注等方式涂布于透封装部6的第二出 光面60上；
步骤92:瞄准并提供压合力，使封装外壁5与第三模具43彼此结合， 使第二模穴430内多余的可塑性材料及气体经由第三通道431排出去；
步骤93:若可塑性材料为热固性材质，则对可塑性材料加热，使其固化 形成透镜3，若可塑性材料为光固性材质，则利用发光芯片2发出的光束照射可塑性材料，使其固化形成透镜3;及
步骤94:使封装外壁5与第三模具43相互分离，而在发光单元上一体 成型出透镜3。
本发明具有透镜的发光单元100可将透镜3直接形成于发光芯片2的第 一出光面20上或封装部6的第二出光面60上，发光芯片2射出的光束经由 透镜3可以反射、折射、绕射、散射或组合前述的光学原理改变通过光束行 进方向。通过调整第一衬套40的形状、第一模具41中第一模穴410的形状、 第二模具42中模块422的形状与第三模具43中第二模穴430的形状可将透 镜3制成球面透镜、自由曲面透镜、菲涅尔透镜、绕射组件、渐变式折射率 透镜(Grading Index Lens)或透镜阵列等。
因此，本发明具有透镜的发光单元制造方法，可于发光单元的发光部上 直接形成透镜3，本发明实施例中，发光部为发光芯片2的第一出光面20或 封装部6的第二出光面60,且可针对发光单元的光学特性差异相对调整透镜 3的结构尺寸或选用制作透镜3的可塑性材料，以补正发光单元的光学特性 差异，进一步縮小每一具有透镜的发光单元100在应用上的差异，还可省去 透镜3的组装作业，并避免组装偏差。
权利要求
1.一种具有透镜的发光单元的制造方法，其特征在于，包括以下步骤首先，将该发光单元的发光部置于一成型套体内；其次，滴注可塑性材料于该发光单元的发光部；随后，将一模具罩合在该成型套体上，使该可塑性材料充满该模具与该成型套体所构成的空间；接着，固化该可塑性材料；最后，分离该模具与该成型套体，而在该发光单元上一体成型出该透镜。
2. 如权利要求1所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述模具设有一模穴。
3. 如权利要求2所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述模穴的表面呈平面、球面、绕射面、几何曲面或其组合。
4. 如权利要求1所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述模具设有模块。
5. 如权利要求1所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述成型套体为一衬套或一设置于该发光单元上的封装外壁。
6. 如权利要求5所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述封装外壁所围成的空间中设有一封装部。
7. 如权利要求1所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述可塑性材料为热固性可塑性材料或光固性可塑性材料。
8. 如权利要求1所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述发光部为该发光单元的一发光芯片的出光面或该发光单元的封装部的出 光面。
9. 如权利要求1所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于所 述模具上设有一通道，该模具罩合在该成型套体上时，由该模具上的该通道 排出多余的可塑性材料。
10. 如权利要求1所述的具有透镜的发光单元制造方法，其特征在于 所述成型套体上设有一通道，该模具罩合在该成型套体上时，由该成型套体 上的该通道排出多余的可塑性材料。
全文摘要
一种具有透镜的发光单元制造方法，此制造方法包括以下步骤首先，将发光单元的发光部置于一成型套体内；接着，滴注可塑性材料于发光单元的发光部上；随后，逐渐将一模具罩合在成型套体上，使可塑性材料充满模具与成型套体所构成的空间；接着，固化可塑性材料以形成透镜，若可塑性材料为热固性材质，则对可塑性材料加热，若可塑性材料为光固性材质，则以光束照射可塑性材料；最后，分离成型套体与模具，在发光单元上一体成型出透镜。本发明具有透镜的发光单元制造方法使透镜与发光单元为一体成型，可针对各单一发光单元的光学特性差异相对制作补正差异的透镜，以缩小具有透镜的发光单元在应用上的差异，并可省略透镜的组装作业，避免组装偏差。
文档编号H01L33/00GK101640239SQ20081014486
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者李远林, 杨玉千, 伟 沈 申请人:光燿科技股份有限公司