TWI426621B - 發光單元、用於製造此單元之裝置與方法、用於模製其透鏡之裝置、以及其發光裝置封裝 - Google Patents

Description

發光單元、用於製造此單元之裝置與方法、用於模製其透鏡 之裝置、以及其發光裝置封裝

本發明涉及一種發光單元、用於製造此單元之裝置與方法、用於模製其透鏡之裝置、以及其發光裝置封裝，且尤其涉及一種發光單元、用於製造此單元之裝置與方法、用於模製其透鏡之裝置、以及其發光裝置封裝，使得其能夠增加光線擷取效率，以及改善其大規模生產能力。

通常來說，液晶顯示裝置，通常為一種光接收型平板顯示器，自身並無發光能力。為此原因，此等液晶顯示裝置藉由選擇性地傳輸來自液晶顯示裝置外部照射的照明光線，以形成影像。為此目的，液晶顯示裝置後面必須設置一光源，用以照射該液晶顯示裝置。該光源被稱為“背光單元”(BLU)。此類後光單元必須均勻地將光線照射在整個液晶面板之整個表面上。

為達此目的，在此用於該後光單元光線發射器之發光二極體的位置上，有必要在每一發光二極體封裝上安裝一透鏡，以獲得照射光線之均勻亮度分佈。

舉例說明安裝一透鏡在一發光二極體封裝上的一種方法，其中一透鏡使用環氧樹脂或聚碳酸酯被射出成形，然後該被模製的透鏡裝附在一發光二極體封裝之上。

將透鏡裝附在發光二極體封裝上也可以採用如同第1圖所示的方法，即，一種封包材料11被填充進一個被一發光二極體封裝10的發光二極體12之上部所定義的區域，接著一透鏡20被連接在已被填充了封包材料11的發光二極體封裝10的上表面。

在這種情況下，關於發光二極體封裝10的封包材料11可以是矽。然而，當用環氧樹脂或聚碳酸脂基材料製成的透鏡20接設在矽元素組成的封包材料11時，會發生下列問題：首先，當透鏡20由環氧樹脂製成時，它對於矽沒有用於封包材料11的結合力，因此，在兩種材料中間會形成一空氣層。

如上，當兩種材料之間形成空氣層後，光在穿越矽封包材料11和環氧樹脂透鏡20的時候會被完全反射。因此，部分從發光二極體12發射的光線不能夠直接到達透鏡20。

由於光線在穿透矽封包材料11和環氧樹脂透鏡20的時候，由於有全反射現象的發生，光線穿越了一個複雜路徑，導致最後從發光二極體封裝10發射出的光束數量減少。因此，光總量減少。為此原因，在實際上造成亮度退化。

進一步，當用環氧樹脂製成的透鏡20被長時間置於高溫環境之下，會發生泛黃現象。為此原因，當透鏡20會在製造中褪色，因此會成為光線數量退化之主要因素。

第二，當透鏡20用聚碳酸脂基環氧樹脂被射出成形時，會在矽封包材料11和聚碳酸脂透鏡20之間形成介面，此種情況與前述情況類似。由於在介面上會進行全反射，因此發光二極體封裝10的光總量會退化。

同時，對於模組化的發光二極體封裝之情形中，通常採用流回處理來形成。在流回處理過程中，溫度會增高到約270℃。

然而，關於聚碳酸脂透鏡20，在進行流回處理時會有困難。因為聚碳酸脂透鏡20是一種熱塑性樹脂，因此聚碳酸脂透鏡20在溫度160℃或以上時由於會熔化而變形。

因此，本發明直接係關於一種發光單元、用於製造此單元之裝置與方法、用於模製其透鏡之裝置、以及其發光裝置封裝，用以實質上避免習知技術限制與缺點之一或數個問題。

本發明的目的之一在於提供一種發光單元、用於製造此單元之裝置與方法、用於模製其透鏡之裝置、以及其發光裝置，使其可以主要解決透鏡和封裝物質之間的介面的形成問題，進而可以達成最大光線擷取效率，以及改善大規模生產之能力。

本發明的其他的優點，目標和特徵部分將會在下面敍述中進行介紹，部分對於那些本領域的技術人員來說，可能是顯而易見的，或者經過簡單的實踐可以獲知，另一些部分的本發明的目標和特徵被詳細和特別描述中下面敍述中，附圖說明和申請專利範圍中得以實現。

為達到這些目標已經實現本發明描述的其他優點，一發光單元製造裝置包括：一模具，包括彼此連接的一第一模具和一第二模具，其條件為，至少有一個發光單元介入在二模具之間；一凹槽，形成在第一和第二模具的其中之一內，其位置朝向發光單元，該凹槽呈透鏡形狀；一通道，從模具外表面延伸至該凹槽。

在本發明另一方面中，一種用於在發光單元上進行透鏡模製的裝置，包括：一模具，包括彼此連接的一第一模具和一第二模具，其中複數個發光單元介入在二模具之間；複數個凹槽，形成在第一和第二模具的其中之一內，並分別朝向發光單元，每一凹槽呈透鏡形狀；一通道，從模具外表面延伸至該凹槽；以及一注入埠，與通道相連接。

在本發明另一方面中，一種發光裝置包括：一封裝主體，其上安設有一發光裝置；一透鏡，直接模製在安設有發光裝置的封裝主體之上，其中透鏡和封裝主體之間沒有介面。

在本發明另一方面中，一種發光裝置包括：一封裝主體，其上安設有一發光裝置；一填裝器，位於該封裝主體之上；以及一透鏡，與填裝器整體模製在一起。

在本發明另一方面中，一種用以製造發光單元的方法，包含：在發光單元上同時對填裝器和透鏡進行模製的方法。

在本發明另一方面中，一種用以製造發光裝置的方法，包含以下步驟：將一發光裝置安設在一封裝主體上；直接對安設在封裝主體上的發光裝置上的透鏡進行模製。

應瞭解本發明以上一般性說明與以下詳細說明僅為典範與說明，其用意在於提供其所主張發明之進一步解釋。

此等所附圖式，其包括於此而構成本說明書之一部份，以提供本發明進一步瞭解，而說明本發明之實施例，且與此等說明一起用於解釋本發明之原理。

現在詳細說明本發明之較佳實施例，而在此等所附圖中說明其例。

然而，本發明可以許多替代形式實現，且不應被認為受限於在此所揭示之此等實施例。因此，雖然本發明可以受到各種修正與替代形式，藉由在此等圖中之例而顯示此等特定實施例，且將在此詳細說明。然而，應瞭解，其並無意將本發明限制於所揭示之特定形式。反之，本發明包括由此等申請專利範圍所界定本發明精神與範圍中之所有修正、等同、以及替代。

在此等圖式中相同號碼是指相同元件。在此等圖式中，為了清楚起見，將此等層與區域之厚度放大。

應瞭解，雖然術語“第一”，“第二”在此使用以描述各種不同的元件、組件、區域、層及/或區段。然而，此等元件、組件、區域、層及/或區段不應受限於此等術語。

此等術語僅使用於區別一區域、層或或區段，與另一區域、層或或區段。因此，以下討論之第一區域、第一層、第一區段等也可以稱為第二區域、第二層、第二分割面；類似地，第二區域、第二層、第二區段亦可以稱為第一區域、第一層、第一區段，而不會偏離本發明的之內容。

<第一實施例>

請參考第2圖，係顯示按照本發明第一實施例創作的一模具100，包括連接在一起的兩個部分，二者之間容納此等發光單元200。

詳細而言，該模具100包含有一第一模具110和一第二模具120。複數個透鏡形狀的凹槽121形成在第一和第二模具110、120的其中之一內，並分別朝向複數個發光單元200。一通道122形成於該模具100之內，並與凹槽121相連通。

每個凹槽121的形狀對應於嵌入的透鏡的形狀，該等透鏡要形成於每一發光單元200之上。

凹槽121和通道122可以位於第一和第二模具110、120中的任意之一之內。為了簡單說明起見，在下面具體的實例描述中，凹槽121和通道122都將安設於第二模具120中。

此通道122連接至：此形成具有通道122之第二模具120外之凹槽121。較佳，一注入埠123形成於該通道122的外部端。

通道122包含有從注入埠123分支出來的複數個支通道，分別通向各個凹槽121。更較佳，這些支通道長度一樣，從注入埠123延伸至每個凹槽121。

注入埠123可以位於第二模具120種通道122形成的位置，其直徑也可以大於通道122的直徑。如同第2圖所示，注入埠123可以呈漏斗狀。

發光單元200安裝在第一模具110之上，這樣當第一模具110和第二模具120彼此耦接的時候，透鏡形狀的凹槽121可以分別安置在發光單元200之上。

如同第2圖所示，複數個發光單元200可以安放在第一模具110之上。因此，可以配置複數個透鏡形狀的凹槽也可以被安設。

每一個發光單元200可以是一個包含導線框的發光二極體封裝。發光單元200也可以是設置於一印刷電路板(PCB)之上的發光二極體。

因此，藉由連接第一和第二模具110、120，將材料注入入注入埠123來形成透鏡的步驟，複數個透鏡可以分別同時模製於發光單元200的上表面而模製形成透鏡。

同時，如同第3圖所示，各種各樣的透鏡形狀可以應用於：形成於第二模具120之內之透鏡形狀凹槽121。

藉由使用第二模具120(其中該第二模具包含擁有不同透鏡形狀的凹槽121)，如上述，可以同時對不同形狀的透鏡進行模製。在這種情況下，藉由使用不同形狀的透鏡，可以獲得不同的光線組合。

如上所述，可以形成通道122，以致於從注入埠123到每個凹槽121的長度相同。而且，通道122也可以藉由分支通達各個凹槽121或各個發光單元200的分組，而每組包括至少兩個凹槽121或兩個發光單元200。

在這種配置中，形成通道122有一個優點，以致於從注入埠123道至凹槽121的長度相同。通道122可以包括：此等第一通道122a，其各從注入埠123延伸至分佈有關凹槽121之有關組之入口；以及第二通道122b，其由各第一通道分支出，且各連接至與此第一通道122a有關之凹槽121。

在從注入埠123注入後，此用於模製透鏡之液體材料沿著通道122流動。在這種情況下，該液體材料以相同壓力從注入埠123流入凹槽121。如果從注入埠123至每個凹槽121的長度不相同，很難達成液體材料的均勻注入。

當發光單元200介於第一和第二模具110、120之間時，該第一和第二模具110、120彼此耦接在一起。注入埠123接著連接於一台射出成形機(未圖示)，以便將液體材料注入進第一和第二模具110、120之間的空間，也就是被透鏡形狀的凹槽121和發光單元200所界定之空間。

然後，藉由射出成形機將用於模製透鏡之液體材料注入到模具100中。該被注入的液體材料被注入到：具有凹槽121的第一模具110與第二模具120之間的空間。

接著，用以對透鏡進行模製的被注入的液體材料進行固化。這樣，透鏡就可以接合的狀態分別模製於發光單元200之上。

<第二實施例>

請參考第5圖，其說明此根據本發明第二實施例之模具100，此模具100包含有：一第一模具110和一第二模具120。此等透鏡形狀的凹槽111形成在模具100之第一模具110內。一發光單元200配置於第二模具120之上。

一通道122形成於該第二模具120之內，以致於通道連接至凹槽111，此類情況與第一實施例相同。一注入埠形成於該通道122的外部端。

裝附在第二模具120上的發光單元200可以包括：複數個發光二極體或發光二極體封裝。尤其對於發光單元200，也可以使得設置於一印刷電路板之上的發光二極體封裝220。

當印刷電路板210上所安裝發光二極體封裝220是配置在第二模具110上時，此印刷電路板210較佳連接至通道122。

透鏡形狀的凹槽111配置在第一模具110之內，位置分別對應於發光二極體封裝220。每一個透鏡形狀的凹槽111的形狀均可以完全覆蓋有關之發光二極體封裝220。

當發光單元200設置介於第一和第二模具110、120之間時，該第一和第二模具110、120彼此耦接。然後，將注入埠123連接於一台射出成形機(未圖示)，以便將用於模製透鏡之液體材料注入進第一和第二模具110、120之間的空間，即，由透鏡形狀的凹槽111和發光單元200所定義的空間。

接著，模製透鏡液體材料由射出成形機注入到模具100的通道122內。該被注入的液體材料被注入至具有凹槽111的第一模具110與第二模具120之間的空間。

接著，將用於模製透鏡之被注入液體材料進行固化。因此，可以接合狀態將此等透鏡模製於發光單元200上。

本實施例其餘的組態與第一實施例相同，故此不再贅述。

<第三實施例>

在印刷電路板210之上安裝發光二極體封裝220使用於發光單元200，其中，在印刷電路板210上之導線，用於組態所想要電路。

在這種情況下，當第一和第二模具110、120彼此耦接時，約幾噸的大氣壓將會施加於印製在印刷電路板上的導線上。因此，會導致導線損壞。

為了避免當第一和第二模具110、120耦接在一起時，導線由於耦接壓力而被損壞，可以藉由設置印刷電路板保護器230或231。如同第6圖和第7圖所示，印刷電路板保護器230或231由彈性材料製成。

如同第6圖所示，每一印刷電路板保護器230可以配置在有關的透鏡形狀的凹槽111周圍，並且具有與透鏡形狀的凹槽111相同的形狀。特別地，每個印刷電路板保護器230可以形成一條形狀，沿著有關的透鏡形狀的凹槽111之周圍而延伸。

以替代方式，如同第7圖所示，印刷電路板保護器231可以形成在印刷電路板210之上。此在印刷電路板210之上形成印刷電路板保護器231之功能在於：當第一和第二模具110、120彼此耦接時，用以減輕在第一模具110與印刷電路板210之間所施加壓力。

同時，印刷電路板保護器231可以包含有具有圓形突出物之形狀，高度高於印刷電路板210上導線之高度。

下面將說明一種根據本發明的發光單元的製造裝置、以製造包含有透鏡的發光單元的方法。下面的敍述將會以相關的實例介紹包含有複數個透鏡的單一發光單元200的製造方法。

如同第8圖所示，發光單元200首先被設置在第一模具110和第二模具120之間，以致於發光單元200的發光二極體或者發光二極體封裝就可以與凹槽111或121對準。在這種狀態下，第一和第二模具110、120彼此耦接在(S1)。

之後，加熱第一和第二模具110、120，是第一模具110和第二模具120的溫度升高(S2)。升高第一模具110和第二模具120的溫度的原因在於：防止從注入埠123注入的模製透鏡液體材料在通道流動期間被固化。

模製透鏡的液體材料接著被注入進入透鏡形狀的凹槽111或121當中(S3)。在這種情況下，如同以上說明，可以達成此透鏡模製液體材料之均勻注入，因為從注入埠123到每個凹槽111或121之通道122之長度相等。

如同以上說明，從注入埠123注入的模製透鏡液體材料較佳為環氧樹脂或矽樹脂。這是因為環氧樹脂或矽樹脂為熱固材料，因此即使模具100處在高溫狀態下，他們也不會變形。

接著，該液體材料藉由注入埠123和通道122被注入到透鏡形狀的凹槽111或121後，將其固化(S4)。

最後，第一模具110和第二模具120彼此分離。因此，完成此直接模製過程。根據此直接模製過程，可以製造一與透鏡整體形成之發光單元200。

在上述式所製造之發光單元200中，在其上安裝發光二極體封裝或發光二極體之印刷電路板之間無介面，以構成發光單元200與各透鏡，因為此等透鏡是以整體方式形成於發光單元200上。

即，不需要將透鏡接合至發光單元200上的黏合塗覆過程。因此，在發光單元200和每個透鏡之間沒有介面。

按照上述直接模製過程的方式製成的透鏡可以作為發光單元200上的填裝器。在這種情況下，填裝器和透鏡可以認為是同時形成的，其可以使用的材料為環氧樹脂或矽樹脂等。

對於熟習此技術人士為明顯，可以在本發明中作各種修正與變化，而不會偏離本發明之精神與範圍。因此，其用意為本發明包括：在所附申請專利範圍與其等同物之範圍中本發明之此等修正與變化。

10．．．發光二極體封裝

11．．．封包材料

12．．．發光二極體

20．．．透鏡

100．．．模具

110．．．第一模具

111．．．凹槽

120．．．第二模具

121．．．凹槽

122．．．通道

122a．．．第一通道

122b．．．第二通道

123．．．注入埠

200．．．發光單元

210．．．印刷電路板

220．．．發光二極體封裝

230．．．印刷電路板保護器

231．．．印刷電路板保護器

第1圖為展開透視圖，其說明傳統方法將一透鏡裝附於一發光二極體；第2圖為橫截面圖，其說明本發明之第一實施例；第3圖為橫截面圖，其說明根據本發明透鏡形狀的凹槽之另一例；第4圖為平面圖，其說明根據本發明通道之一例；第5圖為橫截面圖，其說明本發明之第二實施例；第6圖為橫截面圖，其說明本發明之第三實施例；第7圖為橫截面圖，其說明本發明之第三實施例之修正；以及第8圖為流程圖，其用於說明根據本發明發光單元製造方法。

100．．．模具

110．．．第一模具

120．．．第二模具

121．．．凹槽

122．．．通道

123．．．注入埠

200．．．發光單元

Claims (22)

1. 一種發光單元製造裝置，包括：一模具，包括彼此連接的一第一模具和一第二模具，其中至少有一個發光單元介入在二模具之間；一凹槽，形成在第一和第二模具的其中之一內，朝向發光單元，該凹槽呈透鏡形狀；一通道，從模具外表面延伸至該凹槽；以及一印刷電路板保護器，位於該發光單元與該第一模具或該第二模具相接觸的一區域中。
2. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，其中至少一發光單元包含有複數個發光單元，該凹槽包含有複數個凹槽。
3. 如申請專利範圍第2項之發光單元製造裝置，其中多個凹槽分別具有不同的形狀。
4. 如申請專利範圍第2項之發光單元製造裝置，其中複數個發光單元與複數個凹槽被分組，且每組包含至少兩個發光單元與至少兩個凹槽。
5. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，其中該發光單元包含至少一個發光二極體封裝。
6. 如申請專利範圍第5項之發光單元製造裝置，其中該發光二極體封裝安裝在一印刷電路板之上。
7. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，更包括：一注入埠，形成在模具的外表面，並且與該通道相連接。
8. 如申請專利範圍第7項之發光單元製造裝置，其中該凹槽包含有複數個凹槽，該通道被分支為數個支通道，每一個支通道從該注入埠延伸至此等凹槽。
9. 如申請專利範圍第7項之發光單元製造裝置，其中每一個從該注入埠延伸至此等凹槽的支通道的長度實質上相同。
10. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，其中該凹槽和該通道均形成在第一模具中。
11. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，其中該凹槽形成於第一模具內，該通道形成於第二模具內。
12. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，其中該印刷電路板保護器由彈性材料製成。
13. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，其中該印刷電路板保護器形成於透鏡形狀的凹槽之周圍。
14. 如申請專利範圍第1項之發光單元製造裝置，其中該印刷電路板保護器形成於該發光單元。
15. 一種用於在發光單元上模製透鏡之裝置，包括：一模具，包括彼此連接的一第一模具和一第二模具，其中此等發光單元介入在第一與第二模具之間；此等凹槽，形成在第一和第二模具的其中之一內，並分別朝向發光單元，每一凹槽呈透鏡形狀；一通道，從模具外表面延伸至該凹槽；一注入埠，與通道相連接；以及 一印刷電路板保護器，位於該發光單元與該第一模具或該第二模具相接觸的一區域中，其中該印刷電路板保護器位於該發光單元的一印刷電路板上或者該第二模具上。
16. 如申請專利範圍第15項之用於在發光單元上模製透鏡之裝置，其中此等發光單元和此等凹槽被分組，且每組包含至少兩個發光單元和至少兩個凹槽。
17. 如申請專利範圍第16項之用於在發光單元上模製透鏡之裝置，其中該通道包括：此等第一通道，其中每一個第一通道均從注入埠延伸至有關組入口，其分配有有關組之凹槽；以及從每個第一通道分支出來的第二通道，分別與第一通道有關組的凹槽相連。
18. 一種發光裝置封裝，包括：一印刷電路板；一發光裝置，位於該印刷電路板之上；一透鏡，直接模製在該印刷電路板之上；以及一印刷電路板保護器，位於該印刷電路板之上，其中該印刷電路板保護器設置於該透鏡之周圍。
19. 如申請專利範圍第18項之發光裝置封裝，其中該印刷電路板保護器與該透鏡的一外側相接觸。
20. 如申請專利範圍第18項之發光裝置封裝，其中該印刷電路板保護器包含一具有彈性的材料。
21. 如申請專利範圍第18項之發光裝置封裝，其中該印刷電路板保護器包含一圓形突出物或一條形狀。
22. 如申請專利範圍第18項之發光裝置封裝，進一步包括：一導線，位於該印刷電路板上，其中該印刷電路板保護器的高度高於該導線的高度。