CN100567798C - 侧面出光型发光组件 - Google Patents

Abstract

侧面出光组件包含一发光组件，一静电放电保护组件，以及一外壳包覆发光组件以及静电放电保护组件。发光组件与静电放电保护组件所焊接的基板位于不同的平面，且两平面的间的分隔面具有两个以上的转折。外壳的底座具有易脱模斜面以及导圆角。外壳的出光口具有一个或是一个以上的导圆角，且两端侧壁具有倾斜角。

Description

侧面出光型发光组件

技术领域

本发明是有关于一种发光组件，特别是关于一种厚度超薄的侧面出光型发光组件。

背景技术

目前发光组件可能的应用有杀菌、医疗卫生、验钞、胶体固化、印刷、装饰、照明、指示、或是提供背光源等。一种理想的发光组件为发光二极管，因为发光二极管具有反应时间快、使用寿命长、操作温度低、低耗电、低污染、控制回路简单、不易破碎、高耐震性、频谱集中、光学上的演色性佳、组件的体积小、以及无汞制程等诸多优点。当应用发光二极管作为背光源时，可提供线光源或是平面背光源。线光源主要是将发光二极管排列在一直线。然而，使用发光二极管提供平面背光源，仍然会使用线光源搭配一平面的光导板，其中光导板会将位于光导板侧面的线光源转换为平面光源。

当发光二极管做为光导板的侧面光源时，这时的发光组件即为侧面出光型发光组件。一种使用发光二极管作为侧面出光组件的结构示意图如图1所示。在图1中，一壳体40具有一出光口42作为出光面。一导体基板20的大部分位于该壳体40内，作为发光二极管1封装的基板。导体基板20延伸出壳体40两侧外分别具有一折角72，使得电极70的两个焊接平面与壳体40的出光面垂直。目前的侧面出光型发光组件，除了包含一个或是多个发光二极管1的外，还会加装一个静电放电保护组件2，例如齐纳二极管。齐纳二极管2与发光二极管1的联接电路，如第二图所示，为反并联。当静电从反向进入发光组件时，电流会流经齐纳二极管2因而保护发光二极管1不会被静电击穿。

侧面出光型发光组件的尺寸必须与光导板的厚度搭配。特别是在手持式或是移动式的组件中需要使用显示器时，光导板的厚度就因为会大幅的影响组件的尺寸而变成非常重要。尤其是现在的显示组件，例如手机(mobile phone)、个人数字助理(PDA)、全球定位系统(GPS)或是笔记型计算机(laptop PC)的显示器，倾向于更轻薄。当光导板的厚度降低时，侧面出光型发光组件的厚度也会跟着降低。然而，当侧面出光组件的厚度必须降低时，不可避免的其组件壳体的支撑强度也会下降。以目前的产品，其形成方式主要是以注射成型的方式制造壳体。当侧面出光组件的厚度降低时，壳体的壁的厚度也会跟着降低。过薄的壁会有差的支撑强度，组件的应用上就会降低其可靠性。

然而，即使壳体可以提供较薄的壁，发光二极管与齐纳二极管的尺寸就产品的需求而言是无法跟着缩小尺寸的，因为发光二极管的表面积与发光亮度成正相关，降低发光二极管的尺寸无可避免的降低出光强度。另外，齐纳二极管的体积影响到静电放电的保护效益，降低齐纳二极管的体积会减低静电放电的保护效益。再者，当发光组件的壳体40的尺寸无限的缩小时，发光二极管焊接的基板的面积也会减少，就会发生不易打线或甚至是无法打线的窘境，如图3所示。

另外，齐纳二极管2与发光二极管1位于同一平面上，对于发光组件而言，会有较低的出光效果。这是因为齐纳二极管2会吸收或是遮蔽一部分从发光二极管1发射的光线，如图4所示。对于目前作为许多平面显示器，例如薄膜晶体管液晶显示器，这种平面背光源而言是不理想的。

因此，亟需设计一种侧面出光型发光二极管以解决上述所属诸多的缺点与不足。

发明内容

将发光二极管与静电放电保护组件焊接至不同的平面。就出光的方向，发光二极管较静电放电保护组件高，也比较接近出光面，因此静电放电保护组件不会遮蔽或是吸收发光二极管所发射的光线。

导体基板分成两个部份，分别与两个电极相互电性连接。导体基板的两个部份的间的分隔面并非单一平面，可以是具有两次或是两次以上的转折的平面，斜面，或是曲面。这种设计可以增加发光二极管与静电放电保护组件的打线面积。

突出的出光面在应用上具有优点。侧面发光组件主要是应用在背光源组件上，会与一光导板连接。突出的出光面可以与光导板有更好的接触，可以增进光导出至光导板的效益。另外，可以在产品的应用与使用上做定位或是对准。

主体的底座，具有易脱模的斜面，在模具脱模时会比较容易脱模，在制造上有较佳的良率。易脱模的斜面，主要是与主体外壳的间有不同的角度。主体外壳的外形愈方正，愈规律，制造上愈不易脱模。易脱模的斜面，可以让主体的外观降低其规律性。在本发明中，最简单的设计就是在底座的转弯楚或是不同平面的间使用三角形的斜面，或是在底座的两端底部设计一接近三角型的斜面。

主体的底座，具有导圆角，在模具脱模与使用时相对于直角不会累积杂物。

壳体出光口的两端，从出光面方向来看，具有倾斜的侧壁，可以协助将光线导出。侧壁倾斜的角度，约为2-15度。即便出光口的长边，亦可以设计成具有倾斜角的侧壁。

壳体出光口的形状，具有一个或是一个以上的导圆角，可以增加壳体支撑强度，同时在注射成型时具有较高的良率。

壳体两侧具有支撑部，可以加强壳体支撑强度。

根据上述的优点与特征，本发明提供一种侧面出光型发光组件，其包含一导体基板，一发光二极管，一静电保护组件，一主体，以及两电极。上述的导体基板，具有一第一部份与一第二部份，该第一部份与该第二部份电性隔离，该第一部份的面积较该第二部份的面积大，该第一部份与该第二部份位于不同平面。上述的发光二极管，位于该基板的该第一部份上。上述的静电保护组件，位于该基板的该第二部份上。前述的主体，具有一壳体，位于该壳体两侧的两个支撑部，以及两电极。上述的壳体，位于该导体基板上，具有一开口使得该发光二极管与该静电保护组件位于该开口内，该发光二极管经由该开口发射光线的方向为第一方向。上述的两个支撑部是用以提供该主体的支撑。上述的底座，位于该基板下。上述的电极，与该发光二极管以及该静电保护组件电性连接，从该导体基板延伸出该主体的两支撑部，并且弯曲至第二方向，其中该第二方向与该第一方向垂直，使得该两电极可焊接至一电路板，该开口与该电路板垂直，该第一方向与该电路板平行。

上述的壳体为长方体，且上述的两电极从该两支撑部的同一侧延伸出。上述的导体基板的第一部份相较于该第二部份接近该出光面，导体基板的第一部份与该第二部份的分隔面包含至少两次转折面，该转折面可为转折平面，转折斜面，或是转折曲面。上述的发光二极管与该静电保护组件电性上反并联。上述的出光口具有至少一个导圆角，且该出光口的两端具有倾斜的侧壁，倾斜的角度为2-15度。上述的底座具有导圆角。上述的底座具有至少一个三角形的斜面。

附图说明

图1显示现有的侧面出光型发光二极管的封装结构示意图；

图2显示发光二极管与静电放电保护组件的电路图；

图3显示现有的侧面出光型发光二极管封装结构在尺寸缩小后打线固晶时所遭遇的困境的示意图；

图4显示现有的侧面出光型发光二极管封装结构固晶打线后静电放电保护组件遮蔽或是吸收光线所产生的缺点的结构示意图；

图5显示本发明解决静电放电保护组件遮蔽或是吸收光线所产生的缺点的结构示意图；

图6显示本发明解决打线面积不足的结构示意图；

图7A显示本发明侧面出光型发光二极管的封装的外观结构示意图；

图7B显示本发明的侧面出光型发光二极管的封装与光导板结合后形成背光膜组的应用的示意图；

图8显示本发明的侧面出光型发光二极管的封装结构侧视示意图；

图9显示本发明的侧面出光型发光二极管的封装剖面示意图，其中胶体与荧光粉已经形成；

图10A显示应用本发明的侧面出光型发光二极管的封装结构所产生的光场分布示意图；

图10B显示应用本发明的侧面出光型发光二极管的封装结构所产生的侧面光场分布示意图；

图11显示应用本发明的侧面出光型发光二极管的封装结构所仿真计算后产生的光场分布图；

图12A至图12C显示应用本发明的第一实施例外观结构示意图；

图13A至图13C显示应用本发明的第二实施例外观结构示意图；

图14A至图14C显示应用本发明的第三实施例外观结构示意图；

图15A至图15C显示应用本发明的第四实施例外观结构示意图；

图16A至图16C显示应用本发明的第五实施例外观结构示意图；

图17A至图17C显示应用本发明的第六实施例外观结构示意图。

标号说明：

1发光二极管

2齐纳二极管

10侧面出光组件

20基板

40壳体

50支撑部

70电极

101发光二极管

102齐纳二极管

110侧面出光组件

120基板

130主体

140壳体

142出光面

144转折面

150两侧支撑部

160底座

162脱模斜面

164导圆角

170电极

180环氧树脂

182扩散子

184荧光粉

200光导板

具体实施方式

本发明的一些实施例会详细描述如下。然而，除了详细描述的实施例外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行，且本发明的范围不受限定，其以之后的申请专利范围为准。

再者，为提供更清楚的描述及更易理解本发明，图示内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其它相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘出，以求图示的简洁。

本发明的导体基板120，如图5所示，具有第一部份120-1以及第二部份120-2等两部份的电性隔离的部份。第一部份120-1的面积较第二部份120-2的面积大，并且第一部份120-1与第二部份120-2的高度不同，通常第一部份120-1较接近出光面。第一部份120-1主要是提供发光二极管101焊接的区域，而第二部份120-2是提供给静电放电保护组件102焊接的区域。由于本发明是避免静电放电保护组件102吸收或是遮蔽发光二极管101所发射的光线，所以较低的第二部份120-2可以避免这类缺失与不足之处。

导体基板120的间的分隔并非是单一的平面，如6图所示，可以是具有两次或是两次以上的转折面144，其中转折面144可以是平面、曲面，或是斜面。这种设计让导体基板120的第一部份120-1与第二部份120-2分别具有一块凸出以及凹陷的区域。两个凸出的区域可以分别提供发光二极管101以及静电放电保护组件102打线的区域。

相较于壳体110两侧的支撑部150，凸出的出光面142，如图7A所示，在应用的时候具有几个优点。首先，由于侧面发光组件主要是应用在一光导板的侧光源，凸出的出光面可以与光导板的间有更好的接触，可以增进光线从发光二极管发射至光导板的效益，因为可以降低光线从发光二极管与空气，以及空气与光导板的间的反射。另外，将光导板200与侧面发光组件的间接触的位置形成对应的凹面202，如图7B所示，这样可以对准侧面出光组件的位置；亦即，提供了较佳的对准的方式而不需要另外设计对准的制程。

主体130的底座160，如图8所示，具有易脱模的斜面162，在模具脱模时会比较容易脱模，在产品的制造上有较佳的良率。易脱模的斜面，主要是产生与主体外壳的间不同角度的斜面。主体外壳的外形愈方正，愈规律，制造上愈不易脱模。易脱模的斜面，可以让主体的外观降低其规律性。在第图8中，一种简单的设计就是在底座的转弯处或是不同平面的间使用三角形的斜面。另一种方式，是在底座的两端底部设计一接近三角型的斜面。

主体110的底座160，如图8所示，具有导圆角164，在模具脱模与使用时相对于直角不会累积杂物。

壳体开口142的两端，如图9所示，从出光面方向来看，具有倾斜的侧壁146，可以协助将光线导出。侧壁146倾斜的角度，约为2-15度。倾斜的侧壁146可以增加光线从侧面出光组件发射之后向左右两端分布。这对于侧面出光组件的使用是相当的重要。因为从产品的设计而言，尤其是对于移动式的手持式电子显示装置，产品的尺寸与电力的消耗是很关键的。当产品的尺寸与电力的消耗变成关键时，不可能使用许多的侧面出光组件作为背光源。较可能的设计会是尽可能的减少侧面出光组件的使用，但是这会造成光线在光导板的分布不均匀。一种好的解决方式，是设计侧面出光组件的光场分布倾向于左右两端有较多的光线分布而出光正面的光线强度是可以降低，如图10所示。依照侧壁的倾斜角度，以及光线的反射原理，仿真后的光场分布如图11所示。实际上量测的光场分布，与图11相当接近。

壳体出光口的形状，具有一个或是一个以上的导圆角，可以增加壳体支撑强度，同时在注射成型时具有较高的良率。目前市面上所见的侧面出光型发光组件的出光口的形状主要为矩形，这是因为具有最大的出光面积，但是，壳壁的厚度就会相当的薄，整体的支撑强度就会不足。因此，将出光口的四个角的其中一个或是一个以上形成导圆角，可以适度的增加整体的支撑强度，而减少的出光面积并不会对产品的应用产生重要的影响。

再者，导圆角的设计，可以让树脂在注射成型的过程中容易填满模具，产品的良率可以提升。这是因为，直角或是其它的角度，流体需要填满模具的路径与时间较长，制程的条件不容易控制。许多设计成直角或是其它角度的产品，往往会在角的顶端有破损或是强度不足等缺点。

两个电极分别从主体的支撑部延伸出来，分别与导体基板的第一部份与第二部份电性的联接，并且向出光面弯曲。由于电极弯向出光面，电极与电路板的焊接可以让出光面与电路板的平面平行，成为所谓的侧面出光。电极的弯曲可以使用精密加工，例如冲压的方式形成。在本发明的设计中，两个电极有向侧面出光型组件的两端的另一面弯曲。这种设计提供另一种使用用途，侧面出光型组件的焊接位置可以从侧面的电极转移到两端的部位。再者，第二次的弯曲可以让电极在侧面出光型组件的侧面具有较佳的形状。

在本发明中所使用的发光组件可以是发光二极管，或是相关的发光二极管，例伽有机发光二极管(OLED)，共振腔发光二极管(RCLED)，或者甚至是激光二极管(LD)亦可。发光组件的光束可以是红外光，红光，红黄光，黄光，琥珀色光，绿光，蓝绿光，蓝光，紫光，白光，或是紫外光。发光二极管的组成可以是砷化镓族是的三五族化合物，磷化镓族是的三五族化合物，氮化镓族是的三五族化合物，或是其它的二六族半导体化合物。各种族是的化合物可为三元或是四元材料，例如氮化铝铟镓，砷化铝铟镓，磷化铝铟镓，氮化铝镓，砷化铝镓，磷化铝镓，氮化铟镓，砷化铟镓，或是磷化铟镓等。使用的材料取决于所需发射的光束波长。选取的光束波长愈短，所需材料的能阶愈高。发光二极管的形成一般会采用有机金属化学气相沉积法，其中制程的压力可以是低压环境，也可以是常压的环境。

发光组件可以是一个发光二极管或是一个以上的发光二极管。当使用一个以上的发光二极管，可以使用相同波长的发光二极管或是不同波长的发光二极管以混光。使用三个发光二极管时可以考虑使用红色，绿色，以及蓝色等三色光元混合成白光。当使用白光发光二极管时，可以使用蓝色发光二极管加上黄色的荧光粉混成白光，其中黄色的荧光粉可以是乙铝石榴石(YAG)，TAG，或是以铕致活化的硅酸盐族群的黄色荧光粉等。另外，亦可以使用紫外光源激发红绿蓝三色荧光粉提供白色光源。荧光粉的制作，主要是采用高温陶瓷烧结，例如固态反应法，柠檬酸盐凝胶法，或是共沉淀法。

静电放电保护组件可以使用齐纳二极管。齐纳二极管的形成方式可以在硅基板上分别掺杂N型导电区域P与型导电区域以形成PN二极管，其制程为一般的半导体制程。

+当发光二极管与静电放电保护组件打线固接之后，还会使用透光性的树脂将发光二极管与静电放电保护组件密封在壳体内。一般会掺杂有扩散子(diffuser)182，如图9所示。扩散子182会将发光二极管所发射的光束散注射去。当扩散子182均匀分布在透光性的环氧树脂内，可以改善出光组件的光场分布。与扩散子182一起分布在环氧树脂内的尚有上述的荧光粉184。荧光粉184在环氧树脂内的分布，可以是聚集在发光二极管表面附近，或是与扩散子182一般均匀的分布，或是让荧光粉184同时提供扩散子的功能。

封装后的超薄型侧面出光组件，可以在出光表面增加一聚光透镜或是散光，提供特定用途。

在本发明中，主体的形成方式可以采用注射成型的方式。

制造一超薄型侧面出光组件的其中一方法，包含以下的步骤。首先，分别以有机金属化学气相沉积法形成发光二极管以及半导体的光学微影与离子植入的方式形成齐纳二极管。将一金属片冲压后行成一包含金属基板的导线架。然后，将导线架放在模中以注射成型的方式形成主体。再度进行一次金属冲压，将延伸出的电极包覆主体的支撑部。之后，以打线将发光二极管与齐纳二极管固定在金属基板上。接着，将环氧树脂填入壳体内完成封装。如有需要荧光粉，可以先将荧光粉与环氧树脂混合后再行封装。

根据以上所述的发明内容，提出以下的实施例。

第一实施例。如图12所示，是显示应用本发明的一实施例，其中图12A为超薄型出光组件的侧视图。在本实施例中，采用矩形的出光面，希望获取最大出光面。图12B是从出光面正视超薄型出光组件，从出光面可看出发光组件与静电保护组件的位置，其中两者位置不同高度，发光组件较接近出光面。壳体两端侧壁具有倾斜角度。在本实施例中，倾斜较度较低，约2-5度左右。图12C是从电极焊接面正视超薄型出光组件。脱模斜面位于底座的两侧，其形状为两边直线，一边是弧线。在底座两侧具有导圆角。

第二实施例，如图13所示，是应用本发明的一实施例，其中图13A为超薄型出光组件的侧视图。图13B是从出光面正视超薄型出光组件，从出光面可看出发光组件与静电保护组件的位置，其中两者位置不同高度，发光组件较接近出光面。在本实施例中，壳体两端侧壁具有较大倾斜角度，约5-10度左右。本实施例中，倾斜角度较大，会有较佳的光场分布。但是，较大的倾斜角度会造成基板的面积减少，打线固接的面积也会减少，对于打线的难度会增加。图13C是从电极焊接面正视超薄型出光组件。脱模斜面位于底座的两侧，其形状为两边直线，一边是弧线。在底座两侧具有导圆角。

第三实施例，如图14所示，是应用本发明的一实施例，其中图14A为超薄型出光组件的侧视图。图14B是从出光面正视超薄型出光组件，从出光面可看出发光组件与静电保护组件的位置，其中两者位置不同高度，发光组件较接近出光面。壳体两端侧壁具有倾斜角度。在本实施例中，倾斜较度较低，约2-5度左右。与电极相对的一端的壳体的侧壁亦具有倾斜角度。图14C是从电极焊接面正视超薄型出光组件。脱模斜面位于底座的两侧，其形状为两边直线，一边是弧线。在底座两侧具有导圆角。

第四实施例，如图15所示，是应用本发明的一实施例，其中图15A为超薄型出光组件的侧视图。图15B是从出光面正视超薄型出光组件，从出光面可看出发光组件与静电保护组件的位置，其中两者位置不同高度，发光组件较接近出光面。壳体两端侧壁具有倾斜角度。在本实施例中，倾斜较度较低，约2-5度左右。与电极相对的一端的壳体的侧壁亦具有倾斜角度。本实施例中，倾斜角度较大，会有较佳的光场分布。但是，较大的倾斜角度会造成基板的面积减少，打线固接的面积也会减少，对于打线的难度会增加。图15C是从电极焊接面正视超薄型出光组件。脱模斜面位于底座的两侧，其形状为两边直线，一边是弧线。在底座两侧具有导圆角。

第五实施例，如图16所示，是应用本发明的一实施例，其中图16A为超薄型出光组件的侧视图。图16B是从出光面正视超薄型出光组件，从出光面可看出发光组件与静电保护组件的位置，其中两者位置不同高度，发光组件较接近出光面。在本实施例中，出光面具有两个导圆角。图16C是从电极焊接面正视超薄型出光组件。脱模斜面为三角形斜面，位于底座与壳体近邻之处，不在底座的两侧。在底座两端具有导圆角。

第六实施例，如图17A所示，是应用本发明的一实施例，其中图17A为超薄型出光组件的侧视图。图17B是从出光面正视超薄型出光组件，从出光面可看出发光组件与静电保护组件的位置，其中两者位置不同高度，发光组件较接近出光面。出光面具有两个导圆角。壳体两端侧壁具有倾斜角度。在本实施例中，倾斜较度较低，约2-5度左右。图17C是从电极焊接面正视超薄型出光组件。脱模斜面为三角形斜面，位于底座与壳体近邻之处，不在底座的两侧。在底座两端具有导圆角。

对本领域的熟练技术人员，本发明虽以一较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明精神。在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改与类似的安排，均应包含在下述的权利要求内，这样的范围应该与覆盖在所有修改与类似结构的最宽广的诠释一致。因此，阐明如上的本发明一较佳实例，可用来鉴别不脱离本发明的精神与范围内所作的各种改变。

Claims (9)

1.一种侧面出光型发光组件，包含：

一导体基板，具有一第一部份与一第二部份，该第一部份与该第二部份电性隔离，该第一部份的面积较该第二部份的面积大，该第一部份与该第二部份位于不同平面；

一发光组件，位于该基板的该第一部份上；

一静电保护组件，位于该基板的该第二部份上；

一主体，具有

一壳体，位于该导体基板上，具有一开口使得该发光组件与该静电保护组件位于该开口内，该发光组件经由该开口发射光线的方向为第一方向；

两个支撑部位于该壳体两侧，用以提供该主体的支撑；

一底座，位于该导体基板下；

一第一电极与一第二电极，与该发光组件以及该静电保护组件电性连接，从该导体基板延伸出该主体的两支撑部，并且弯曲至第二方向，其中该第二方向与该第一方向垂直，使得该两电极可焊接至一电路板，该开口与该电路板垂直，该第一方向与该电路板平行。

2.如权利要求1所述的侧面出光型发光组件，其中所述的壳体为长方体。

3.如权利要求2所述的侧面出光型发光组件，其中所述的两电极从该两支撑部的同一侧延伸出。

4.如权利要求1所述的侧面出光型发光组件，其中所述的导体基板的第一部份相较于该第二部份接近该出光面。

5.如权利要求4所述的侧面出光型发光组件，其中所述的导体基板的第一部份与该第二部份的分隔面包含至少两次转折面，该转折面可为转折平面，转折斜面，或是转折曲面。

6.如权利要求1所述的侧面出光型发光组件，其中所述的发光组件与该静电保护组件电性上反并联。

7.如权利要求1所述的侧面出光型发光组件，其中所述的出光口具有至少一个导圆角，且该出光口的两端具有倾斜的侧壁，倾斜的角度为2-15度。

8.如权利要求1所述的侧面出光型发光组件，其中所述的底座具有导圆角。

9.如权利要求1所述的侧面出光型发光组件，其中所述的底座具有至少一个三角形的斜面。

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