TW201501363A - 發光二極體封裝 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體封裝包含：發光晶片、井狀的封裝主體、光學透鏡、複數個第一對準凹面以及複數個第一對準突起。井狀的封裝主體用以接收發光晶片。光學透鏡被放置於發光晶片上方且形成圓頂結構，圓頂結構於發光晶片上方形成中空體且圍繞發光晶片與封裝的至少一部份。複數個第一對準凹面形成於封裝主體的上表面中。複數個第一對準突起形成於複數個第一對準凹面相對的光學透鏡的後表面中。光學透鏡與封裝主體藉由這些第一對準凹面與突起彼此自行對準。由此，發光二極體封裝可避免光學透鏡與封裝主體間產生偏心錯誤。

Description

發光二極體封裝
本發明係關於一種發光二極體封裝。
陰極射線管(ordinary cathode ray tube；CRT)係為數量眾多的顯示裝置中的一種，主要用在電視接收機、測量儀器以及資訊終端的監視器中。因為陰極射線管的重量與尺寸的緣故，難以被應用到小且輕的電子產品。換言之，由於陰極射線管的重量與尺寸以及電子產品的趨勢為重量輕且尺寸小的緣故，所以陰極射線管具有限制。
為了解決這個問題，使用光電效果的液晶顯示裝置、使用氣體放電的電漿顯示器以及使用電激發光效果的電激發光顯示器(ELD)被期待代替陰極射線管。這些顯示裝置中，業界已經積極發展液晶顯示器。
由於液晶顯示裝置具有輕、薄以及功率驅動消耗低的優點，故逐漸用於廣泛的應用領域。此外，為了滿足使用者的要求，液晶顯示裝置被製造為具有大螢幕、更薄以及消耗更低的功率。
這種液晶顯示裝置透過控制穿透液晶的光線量以顯示影像。換言之，液晶顯示裝置與陰極射線管不同，並非為自發光顯示裝置。正因為如此，液晶顯示裝置包含背光單元，背光單元被提供於液晶顯示面板的後表面上。背光單元包含分離的光源，此光源提供需要的光線以顯示影像。
背光單元採用電漿型光源例如冷陰極燈管(cold cathode fluorescent lamp；CCFL)、熱陰極燈管(hot cathode fluorescent lamp；HCFL)、外部電極螢光燈(external electrode fluorescent lamp；EEFL)、外部與內部電漿螢光燈(external and internal electrode fluorescent lamp；EIFL)或其他。或者，背光單元使用白色發光二極體作為光源。特別地，由於白色發光二極體具有壽命長、功率消耗低、尺寸小、耐久性及其他徵，故用以發射白光的白色發光二極體被廣泛地用於背光單元與各種發光裝置中。
通常，大尺寸的液晶顯示裝置中包含的直下型背光單元使用複數個發光二極體封裝作為光源，其中複數個發光二極體封裝係排列於印刷電路板上。每一發光二極體封裝包含一個發光晶片。
為了增加發光二極體封裝的發光效率，光學透鏡被裝設於發光二極體封裝上方。光學透鏡的裝設方法包含模造模式(molding mode)與固定模式(fixing mode)。模造模式直接地接合光學透鏡到發光二極體封裝上。固定模式將光學透鏡重疊放置於發光二極體封裝上方，以及緊固光學透鏡到裝載有發光二極體封裝的印刷電路板。
特別地，依照固定模式，大尺寸的液晶顯示裝置或發光裝置允許光學透鏡於發光二極體封裝上方被對準，然後被緊固到印刷電路板。正因為如此，光學透鏡與發光二極體封裝必須彼此準確地對准。
如果發光二極體封裝與光學透鏡產生未對準，發光晶片發射的光線在通過光學透鏡期間被扭曲。由此，發光效率可劣化，可產生垂直方向的高亮度(光點)。
此外，與直接接合光學透鏡於發光二極體封裝上的模造模 式相比，緊固光學透鏡到印刷電路板的固定模式更難以對準光學透鏡與發光二極體封裝。
準確地說，光學透鏡與發光二極體封裝的對準係由工人完成。更特別地，在緊固光學透鏡到印刷電路板之前，工人首先將發光二極體封裝裝載到印刷電路板上，在螢幕上顯示發光二極體封裝的位置坐標，然後於發光二極體封裝上方放置光學透鏡。此後，工人比較發光二極體封裝與光學透鏡的位置坐標，以及檢查光學透鏡與發光二極體封裝是否對準。
光學透鏡的位置坐標與發光二極體封裝的位置坐標的比較使得光學透鏡與發光二極體封裝的對準程序複雜化。此外，因為係在裝載光學透鏡後完成未對準的檢查，因此難以直接且快速地校正發光二極體封裝與光學透鏡的未對準。
換言之，如果發光二極體封裝的位置坐標與光學透鏡的位置坐標彼此不同，所放置的光學透鏡必須被分離，然後重新放置於發光二極體封裝上方。此外，為了未對準的檢查，必須比較發光二極體封裝與光學透鏡的位置坐標。
因此，本發明的實施例在於提供一種發光二極體封裝，實質上避免習知技術之限制與缺陷所導致的一或多個問題。
本發明提供一種發光二極體封裝，透過在光學透鏡與封裝主體中形成對準凹面與突起，以及准許光學透鏡與封裝主體彼此自行對準，適合避免在光學透鏡與封裝主體間產生偏心錯誤。
此外，實施例提供一種發光二極體封裝，透過在封裝主體 的上表面中形成低水平表面與對準突出部，以及准許光學透鏡與封裝主體彼此自行對準，適合避免在光學透鏡與封裝主體間產生偏心錯誤
本發明其他的優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明其他的優點、目的和特徵對於本領域的普通技術人員來說，可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其它優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結構並結合圖式部份，得以實現和獲得。
依照本實施例的一般方面，一種發光二極體封裝包含：發光晶片；井狀的封裝主體，用以接收發光晶片；光學透鏡，被放置於發光晶片上方且形成圓頂結構，圓頂結構於發光晶片上方形成中空體且圍繞發光晶片與封裝的至少一部份；複數個第一對準凹面，形成於封裝主體的上表面中；以及複數個第一對準突起，形成於複數個第一對準凹面相對的光學透鏡的後表面中。光學透鏡與封裝主體藉由這些第一對準凹面與突起彼此自行對準。
本實施例之另一一般方面的一種發光二極體封裝包含：發光晶片；井狀的封裝主體，用以接收發光晶片；光學透鏡，被放置於發光晶片上方且形成圓頂結構，圓頂結構於發光晶片上方形成中空體且圍繞發光晶片與封裝的至少一部份；複數個第二對準突起，形成於封裝主體的上表面中；以及複數個第二對準凹面，形成於複數個第二對準突起相對的光學透鏡的後表面中，其中光學透鏡與封裝主體藉由複數個第二對準凹面與突起彼此自行對準。
本實施例之另一一般方面的一種發光二極體封裝包含：發 光晶片；井狀封裝主體，用以接收發光晶片；光學透鏡，被放置於發光晶片上方且形成圓頂結構，圓頂結構於發光晶片上方形成中空體且圍繞發光晶片與封裝的至少一部份；對準突起部，形成於井狀封裝主體的上表面的內部邊緣中；以及低水平表面，形成於除對準突起部以外的井狀封裝主體的外部上表面中。光學透鏡的內部後面邊緣部與封裝主體的對準突起部及低水平表面以自行對準的模式契合。
考察以下圖式以及詳細描述，本領域之技術人員顯然可看出其他系統、方法、特徵以及優點。全部這些系統、方法、特徵以及優點將包含於此描述中，係在本發明之保護範圍之內，並且受到以下申請專利範圍之保護。此章節內容並非被視為這些專利申請範圍之限制。以下結合實施例討論其他方面與優點。可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。
111‧‧‧黏合組件
112‧‧‧凸出
150‧‧‧印刷電路板
180‧‧‧光學透鏡
G1‧‧‧第一對準凹面
S‧‧‧中空體
P‧‧‧對準凸出部
200、300、400‧‧‧封裝主體
201、301、401‧‧‧發光晶片
203、303、403‧‧‧模具層
210、310‧‧‧第一對準突起
280、380‧‧‧光學透鏡
550‧‧‧擴散圖案
580‧‧‧光學透鏡
G2‧‧‧第二對準凹面
第1圖為根據本發明第一實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意圖。
第2A圖到第2C圖為第1圖中發光二極體封裝的主體部份中形成的對準溝槽的各種例子的透視圖。
第3圖為根據本發明第二實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意圖。
第4圖為根據本發明第三實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意 圖。
第5圖為根據本發明第四實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意圖。
現在將結合圖式部份對本發明的較佳實施方式作詳細說明。以下介紹的這些實施例被用作例子，以將它們的精神傳達至本領域之普通技術人員。因此，這些實施例以不同形狀被具體化，而並非限制於本說明書所述之這些實施例。此外，為了圖式之方便，此裝置之尺寸與厚度可以被放大。本揭露以及這些圖式部份中所使用的相同的參考標號代表相同或同類部件。
第1圖為本發明第一實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意圖。
請參考第1圖，本發明第一實施例的發光二極體封裝包含井狀(well-shaped)的封裝主體200；發光晶片201，係接收於封裝主體200內部；模具層203，被填充於封裝主體200的井中；以及光學透鏡180，被放置於發光晶片201的上方。發光晶片201被模具層203覆蓋。光學透鏡180被緊固到印刷電路板150。
透過接合光學透鏡180的後表面上排列的凸出112到印刷電路板150上形成的黏合組件111，光學透鏡180可被緊固到印刷電路板150。黏合組件111可由黏合材料例如樹脂糊(epoxy paste)形成。訊號線(圖中未表示)形成於印刷電路板150上。訊號線用於施加驅動訊號到封裝主體200上形成的引線框架(圖中未表示)。
發光晶片201透過圖式所示的倒裝晶片黏接製程(flip chip bonding process)被載入封裝主體200內部，但是並非限制於此。換言之，發光晶片201可使用線結合方法(wire bonding method)被放置於封裝主體200內部。封裝主體200的井中填充的模具層203可包含螢光材料。發光晶片201可包含紅色R、綠色G與藍色B發光二極體其中之一。
光學透鏡180在與發光晶片201重疊的區域中變薄，以及在其內部形成中空體S。這種光學透鏡180可降低發光晶片201的垂直方向的亮度，以及在發光晶片201的周邊即水平方向擴散光線。
換言之，中空體S准許在發光晶片201的垂直方向的上部空間中不存在光學透鏡180，此中空體S可被提供於發光晶片201上方。為此，光學透鏡180可形成圓頂(dome)形狀，發光晶片201可在圓頂形狀中被光學透鏡180包圍。
為了避免光學透鏡180與具有發光晶片201的封裝主體200間的偏心錯誤(eccentric fault)，本揭露能夠在與凸出112鄰接的光學透鏡180的後表面的至少一個區域中形成至少一個第一對準突起210。第一對準突起210可連同光學透鏡180形成單個主體。此外，在與第一對準突起210相對的封裝主體200的上表面(詳細地，封裝主體200的側壁的上表面)中形成至少一個第一對準凹面G1。
在印刷電路板150上裝載具有發光晶片201的封裝主體200以後，當光學透鏡180被重疊放置於發光晶片201上方時，光學透鏡180中形成的第一對準突起210與封裝主體200中形成的第一對準凹面G1直接契合。
據此，當光學透鏡180被緊固到印刷電路板150時，第一對準突起210與第一對準凹面G1的機械組合可避免產生偏心錯誤。
第2A圖到第2C圖為第1圖中發光二極體封裝的主體部份中形成的對準凹面的各種例子的透視圖。
請參考第1圖到第2C圖，發光二極體封裝准許在封裝主體200的上表面的邊緣中即封裝主體200的側壁的上表面中形成與光學透鏡180的第一對準突起210相對的第一對準凹面G1。
可沿用於接收發光晶片201的井的周邊形成第一對準凹面G1。換言之，可沿封裝主體200的側壁的上表面形成第一對準凹面G1。此外，如第2A圖所示，第一對準凹面G1可形成直線溝槽形狀，沿封裝主體200的上表面的四個邊緣的每一個(即，沿封裝主體200的每一側壁)進展。此外，如第2B圖所示，具有直線溝槽形狀的第一對準凹面G1在封裝主體200的上表面的每一邊緣中(即，封裝主體200的每一側壁中)可形成至少兩個。另外，具有直線溝槽形狀的第一對準凹面G1可被形成反三角截面(inversed triangular section)。
或者，第一對準凹面G1可被形成第2C圖所示的漏斗(funnel)形狀。漏斗形狀的第一對準凹面G1可形成於封裝主體200的上表面的四角與四個邊緣中。此外，漏斗形狀的第一對準凹面G1在封裝主體200的上表面的每一邊緣中形成至少一個。換言之，漏斗形狀的第一對準凹面G1可形成於封裝主體200的四個側壁與四個側壁交切的四角中。
第2A圖到第2C圖所示的第一對準凹面G1形成於封裝主體200中，與第一對準凹面G1相對的光學透鏡180的第一對準突起可形成 為具有三角截面或反向圓錐形狀的直線陸地形狀(straight-line land shape)。
第2A圖到第2C圖所示的第一對準凹面G1被提供作為例子。同樣，第一對準凹面G1可被修正為多種形狀。例如，封裝主體200的上表面的四角與邊緣中放置的第一對準凹面G1可形成為圓形、四邊形、三角形與橢圓形其中之一。
依照這種方式，對準突起與凹面係位於光學透鏡與封裝主體中。同樣，本發明揭露的發光二極體封裝使得光學透鏡與封裝主體能夠彼此自行對準。因此，可避免光學透鏡與封裝主體或發光晶片之間產生偏心錯誤。
第3圖為本發明第二實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意圖。
請參考第3圖，本發明第二實施例的發光二極體封裝包含：井狀封裝主體300；發光晶片301，係接收於封裝主體300內部；模具層303，係被填充於封裝主體300的井中；以及光學透鏡280，被放置於發光晶片301上方。發光晶片301被模具層303覆蓋。光學透鏡280被緊固到印刷電路板150。
第二實施例的發光二極體封裝包含第二對準突起310與凹面G2，形成於第一實施例的第一對準凸出210與凹面G1互補的位置。換言之，沿封裝主體300的上表面的邊緣(即，沿封裝主體300的側壁的上表面)形成複數個第二對準突起310。在與第二對準突起310相對的光學透鏡280的後表面中形成複數個第二對準凹面G2。
光學透鏡的後表面中形成的第二對準凹面G2可具有第2A 圖到第2C圖所示第一對準凹面G1反向的結構。換言之，與第2A圖到第2C圖所示第一對準凹面G1反向的第二對準凹面G2係形成於封裝主體300的四個邊緣(或側壁)相對的光學透鏡280的後表面中。
第二對準突起310係形成於第二對準凹面G2相對的封裝主體300的上表面的邊緣上(即，封裝主體300的側壁的上表面上)。第二對準突起310可連同封裝主體300形成單個主體。
第4圖為本發明第三實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意圖。
請參考第4圖，本發明第三實施例的發光二極體封裝包含：井狀封裝主體400；發光晶片401，係接收於封裝主體400內部；模具層403，係被填充於封裝主體400的井中；以及光學透鏡380，被放置於發光晶片401上方。發光晶片401被模具層403覆蓋。光學透鏡380被緊固到印刷電路板150。
第三實施例的發光二極體封裝准許光學透鏡380與封裝主體400彼此自行對準，而無須對光學透鏡380的結構進行任何修正。更特別地，圍繞中空體S的底部的光學透鏡380的內部後邊緣部份可與對準凸出部P的外部側表面與低水平表面X契合，對準凸出部P係形成於井狀封裝主體400的上表面的內部邊緣中，低水平表面X係形成於除對準凸出部P以外的井狀封裝主體400的外部上表面中。
換言之，光學透鏡380的中空體S與其內放置發光晶片401的封裝主體400的井重疊。此外，封裝主體400的對準突出部P的外部側表面可接觸圍繞此中空體S的底部的光學透鏡380的內部側表面的底部區 域。另外，封裝主體400的低水平表面X可接觸光學透鏡380的後表面的邊緣。正因為如此，光學透鏡380與井狀封裝主體400可彼此自行對準。
依照這種方式，第三實施例的發光二極體封裝使得光學透鏡的後表面的內部邊緣被對準突出部引導且放置於封裝主體的低水平表面上。正因為如此，光學透鏡與封裝主體直接地彼此自行對準。因此，可避免光學透鏡與包含發光晶片的封裝主體間產生偏心錯誤。
第5圖為本發明第四實施例的發光二極體封裝的結構的剖面示意圖。
第5圖所示的第四實施例的發光二極體封裝包含能夠增強第一實施例的光擴散特性的結構。第四實施例所揭露的擴散圖案可以相同方式被應用到第二與第三實施例的發光二極體封裝。
本揭露所揭露的光學透鏡580在與發光晶片201重疊的區域中相比其他區域變薄，從而降低發光晶片201的垂直方向中的亮度。換言之，光學透鏡580被形成以具有圓頂結構。這樣，當發光晶片201被光學透鏡580包圍時，中空體S係藉由光學透鏡580形成於發光晶片201上方。
本揭露的第四實施例的發光二極體封裝包含複數個擴散圖案550，形成於形成中空體S的光學透鏡580的內表面上。擴散圖案550可採用以下方式被形成，從光學透鏡580的內表面的頂點(或者中央點)向發光晶片201(或者光學透鏡580的後表面)的方向，擴散圖案550的密度變低。
更特別地，從光學透鏡580的內表面的頂點(或者中央點) 向發光晶片201(或者光學透鏡580的後表面)的方向，光學透鏡的內表面上形成的擴散圖案550的尺寸可變大。另一方面，擴散圖案550的密度從光學透鏡580的內表面的頂點(或者中央點)向發光晶片201(或者光學透鏡580的後表面)的方向變低。
這樣，本揭露第四實施例的發光二極體封裝可避免發光晶片201的重疊區域(或者垂直方向)中的顯著高亮度，例如亮點錯誤。此外，第四實施例的發光二極體封裝可在發光晶片201的周邊(或者水平方向)有效地擴散亮度。因此，第四實施例的發光二極體封裝可提供均勻的亮度特性。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。尤其地，各種更動與修正可能為本發明揭露、圖式以及申請專利範圍之內主題組合排列之組件部和/或排列。除了組件部和/或排列之更動與修正之外，本領域技術人員明顯還可看出其他使用方法。
111‧‧‧黏合組件
112‧‧‧凸出
150‧‧‧印刷電路板
180‧‧‧光學透鏡
G1‧‧‧第一對準凹面
S‧‧‧中空體
200‧‧‧封裝主體
201‧‧‧發光晶片
203‧‧‧模具層
210‧‧‧第一對準突起

Claims (19)

  1. 一種發光二極體封裝，包含：一發光晶片；井狀的一封裝主體，用以接收該發光晶片；一光學透鏡，被放置於該發光晶片上方且形成一圓頂結構，該圓頂結構於該發光晶片上方形成一中空體且圍繞該發光晶片與該封裝主體的至少一部份；複數個第一對準凹面，形成於該封裝主體的一上表面中；以及複數個第一對準突起，形成於該等第一對準凹面相對的該光學透鏡的一後表面中，其中該光學透鏡與該封裝主體藉由該等第一對準凹面與突起彼此自行對準。
  2. 如請求項1所述之發光二極體封裝，其中該光學透鏡在與該發光晶片的一重疊區域中相比其他區域更薄。
  3. 如請求項1所述之發光二極體封裝，更包含一模具層，被填充於該封裝主體的井中。
  4. 如請求項1所述之發光二極體封裝，其中該封裝主體被載入具有訊號線的一印刷電路板上；以及該光學透鏡被緊固於該印刷電路板上以包圍該發光晶片與該封裝主體。
  5. 如請求項1所述之發光二極體封裝，更包含複數個擴散圖案，形成於形成該中空體的該光學透鏡的一內表面上。
  6. 如請求項5所述之發光二極體封裝，其中該擴散圖案從該光學透鏡的該內表面的一頂點向該發光晶片的方向密度變低。
  7. 如請求項5所述之發光二極體封裝，其中該擴散圖案的尺寸從該內表面的一頂點向該發光晶片的方向變小。
  8. 如請求項1所述之發光二極體封裝，其中該第一對準凹面係形成為一漏斗形狀，以及該第一對準突起形成一反向圓錐形狀。
  9. 如請求項1所述之發光二極體封裝，其中該第一對準凹面係形成一直線溝槽形狀，以及該第一對準突起係形成一直線陸地形狀。
  10. 一種發光二極體封裝，包含：一發光晶片；井狀的一封裝主體，用以接收該發光晶片；一光學透鏡，被放置於該發光晶片上方且形成一圓頂結構，該圓頂結構於該發光晶片上方形成一中空體且圍繞該發光晶片與該封裝主體的至少一部份；複數個第二對準突起，形成於該封裝主體的一上表面中；以及複數個第二對準凹面，形成於該等第二對準突起相對 的該光學透鏡的一後表面中，其中該光學透鏡與該封裝主體藉由該等第二對準凹面與突起彼此自行對準。
  11. 如請求項10所述之發光二極體封裝，其中該光學透鏡在與該發光晶片的一重疊區域中相比其他區域更薄。
  12. 如請求項10所述之發光二極體封裝，更包含一模具層，被填充於該封裝主體的井中。
  13. 如請求項10所述之發光二極體封裝，其中該封裝主體被載入具有訊號線的一印刷電路板上；以及該光學透鏡被緊固於該印刷電路板上以包圍該發光晶片與該封裝主體。
  14. 如請求項10所述之發光二極體封裝，更包含複數個擴散圖案，形成於形成該中空體的該光學透鏡的一內表面上。
  15. 如請求項14所述之發光二極體封裝，其中該擴散圖案從該光學透鏡的該內表面的一頂點向該發光晶片的方向密度變低。
  16. 如請求項14所述之發光二極體封裝，其中該擴散圖案的尺寸從該內表面的一頂點向該發光晶片的方向變小。
  17. 如請求項10所述之發光二極體封裝，其中該第二對準凹面形成為一漏斗形狀，以及該第二對準突起形成為一反向圓錐形狀。
  18. 如請求項10所述之發光二極體封裝，其中該第二對準凹面係形成一直線溝槽形狀，以及該第二對準突起係形成一直線陸地形狀。
  19. 一種發光二極體封裝，包含：一發光晶片；一井狀封裝主體，用以接收該發光晶片；一光學透鏡，被放置於該發光晶片上方且形成一圓頂結構，該圓頂結構於該發光晶片上方形成一中空體且圍繞該發光晶片與該井狀封裝主體的至少一部份；一對準突起部，形成於該井狀封裝主體的一上表面的內部邊緣中；以及一低水平表面，形成於除該對準突起部以外的該井狀封裝主體的一外部上表面中，其中該光學透鏡的一內部後面邊緣部與該井狀封裝主體的該對準突起部及該低水平表面以自行對準的模式契合。
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