專利名稱：具有透鏡的發光單元制造方法
技術領域：
本發明涉及一種發光單元制造方法，尤其涉及一種具有透鏡的發光單元 制造方法。
背景技術：
隨著電子技術的日新月異，顯示裝置已成為日常生活及工作環境中不可 缺少的產品，隨著顯示裝置朝向薄型化與環保化的趨勢發展，發光二極管漸 漸取代冷陰極管成為顯示裝置內部的發光源。
當顯示裝置因亮度或顯示范圍需求必須使用多個發光二極管作為光源 時，通常需要多個發光二極管發光強度相同，使顯示裝置的亮度與顯示范圍 能符合所需的發光強度分布。例如，現有的中大型尺寸電視均具有發光強度 的需求，所以必須應用多個發光二極管分別照射各個區域，并搭配適合的導 光板與擴散片，以產生足夠亮度與均勻度的發光源。
為達成此目的，發光二極管的出光面上必須安裝透鏡而形成具有透鏡的 發光單元，發光二極管發出的光束經由透鏡的導引，能照射在所需的范圍， 使得顯示裝置的亮度與顯示范圍能符合所需的發光強度分布。
因顯示裝置的多元化發展，不同的顯示裝置必需搭配不同發光特性的發 光二極管，因此造成發光二極管定制比例增加，尤其是高階顯示裝置，必需 使用具有光學等級透鏡的發光二極管。但是，現在的發光二極管封裝廠僅能 提供標準型封裝，例如，平面形出光面的發光二極管。顯示裝置制造商必須 考慮顯示亮度與顯示范圍需求，另外取得符合需求的透鏡，再經由加工將透 鏡組裝在發光二極管上。
此組裝于發光二極管上的透鏡大多以塑料射出、玻璃模造或精密加工制 成，并且為了降低成本，大多釆用批量制造的方式。但是，以此種方式制成 的具有透鏡的發光單元在其中的發光二極管具有不同發光特性時，無法使組 裝后的具有透鏡的發光單元具有一致的發光特性，而且透鏡與發光二極管組合時，也需克服組裝偏差的問題。

發明內容
本發明的目的在于針對上述現有技術的不足提供一種具有一致的發 光特性且可避免組裝偏差的具有透鏡的發光單元制造方法。
為達到上述目的，本發明所提供的具有透鏡的發光單元制造方法包括以 下步驟
步驟一將發光單元的發光部置于一成型套體內； 步驟二滴注可塑性材料于發光單元的發光部上；
步驟三逐漸將一模具罩合在成型套體上，使可塑性材料充滿模具與成 型套體構成的空間，同時排出多余的可塑性材料； 步驟四固化可塑性材料；及
步驟五分離成型套體與模具，而在發光單元上一體成型出透鏡。 因此，本發明的有益技術效果在于，該具有透鏡的發光單元制造方法將 透鏡與發光單元一體成型，可針對各單一發光單元的光學特性差異相對制作 補正差異的透鏡，以縮小具有透鏡的發光單元在應用上的差異，從而使各發
光單元具有一致的發光特性；并可省去透鏡的組裝作業，以避免組裝偏差。


圖1為一種具有透鏡的發光單元的結構剖視圖。
圖2為本發明具有透鏡的發光單元制造方法第一實施例的流程示意圖。 圖3為本發明具有透鏡的發光單元制造方法第一實施例的步驟流程圖。 圖4為另一種具有透鏡的發光單元的結構剖視圖。 圖5為本發明具有透鏡的發光單元制造方法第二實施例的流程示意圖。 圖6為本發明具有透鏡的發光單元制造方法第二實施例的步驟流程圖。 圖7為另一種不同于圖1與圖4的具有透鏡的發光單元的結構剖視圖。 圖8為本發明具有透鏡的發光單元制造方法第三實施例的流程示意圖。 圖9為本發明具有透鏡的發光單元制造方法第三實施例的步驟流程圖。 其中，附圖標記說明如下 具有透鏡的發光單元100
4基座 1基底10
第一金屬接腳11第二金屬接腳12
發光芯片2第一出光面20
透鏡3凸狀球形側面30
平坦頂面31凹形球面32
襯套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
模塊422第二通道423
第三模具43第二模穴430
第三通道431封裝外壁5
封裝部6第二出光面60
熒光微顆粒6具體實施例方式
以下參照實施例并配合附圖詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所 實現目的及效果。
參照圖1，其為一種具有透鏡的發光單元的剖視圖。具有透鏡的發光單
元100設有基座1、發光芯片2與透鏡3，基座1與發光芯片2組成發光單 元，透鏡3與發光單元一體成型。基座l可以是塑料包覆金屬支架、直立式 支架、平面式支架、食人魚型支架或其它形式的支架等。本實施例中，基座 1包括基底10、第一金屬接腳11與第二金屬接腳12。
第一金屬接腳11及第二金屬接腳12設置于基底10上并延伸出基底10 的兩側外，發光芯片2設置于基底10上并連接第一金屬接腳11與第二金屬 接腳12，發光芯片2的頂面形成第一出光面20。透鏡3設置于發光芯片2 的第一出光面20上，透鏡3包覆發光芯片2，使發光芯片2介于基座1與透 鏡3中間，在實施時，可僅將透鏡3設置于發光芯片2的第一出光面20上， 而不包覆發光芯片2。
透鏡3包括凸狀球形側面30與平坦頂面31。具有透鏡的發光單元100工作時，基座1的第一金屬接腳11與第二金屬接腳12分別導入正負電壓后， 可激發發光芯片2發出光束(圖中箭頭所示)，光束由發光芯片2的第一出 光面20射出后進入透鏡3，透鏡3可引導光束于平坦頂面31射出。
在實施時，透鏡3可由一般透光的熱塑性材料形成，例如，聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)與聚碳酸酯(PC)等，或者由可透光熱固性塑料形成，例 如，環氧樹酯(Epoxy)與硅膠(Silicone)等，還可用透光玻璃材質以模造 形成。還可根據發光芯片2的發光波段選擇對具有高穿透率的可塑性材料， 并可視需求，以外表涂布方式來改變可塑性材料全部或部分的光穿透率，例 如，施加吸光材料，通過吸光材料吸收特定波段的光束以改變發光芯片2所 發出光束的發光頻譜，或者，經由施加散射材料，使通過的光束發生散射。
可塑性材料內部可為均質分布、非均質分布或者內加不同固態材料，例 如，內加玻璃平板，以相對減少可塑性材料的應用體積，并增加透鏡3的環 境穩定性。還可選用具有特定鍍膜或是具有吸收特定波段光線的內加玻璃平 板，以直接濾除發光芯片2發出的多余波段光束。
參照圖2與圖3，圖2為本發明具有透鏡的發光單元制造方法的第一實 施例的流程示意圖，圖3為本發明具有透鏡的發光單元制造方法的第一實施 例的步驟流程圖。具有透鏡的發光單元制造方法包括下述步驟
步驟70:首先，提供一成型套體和與成型套體相互結合的第一模具41， 本實施例中，成型套體為襯套40，襯套40設有容置部400與第一通道401， 第一通道401貫穿襯套40并連通容置部400與襯套40外部，第一模具41 設有第一模穴410，容置部400的形狀可對應基座1的形狀與透鏡3的形狀；
步驟71:將具有發光芯片2與基座1的發光單元設置于襯套40的容置 部400內；
步驟72:將熱固性可塑性材料以點膠或滴注等方式加入襯套40的容置 部400內，使可塑性材料覆蓋發光芯片2的第一發光面20并填滿容置部400;
步驟73:使襯套40與第一模具41彼此對準并提供壓合力，使襯套40 與第一模具41結合，并使熱固性可塑性材料填滿第一模具41的第一模穴 410，通過壓合力，使多余的熱固性可塑性材料及容置部400和第一模穴410 內的氣體經由第一通道401排出去；
步驟74:對熱固性可塑性材料進行加熱，使熱固性可塑性材料固化形成透鏡3;
步驟75:使襯套40與第一模具41相互分離，而在發光單元上一體成型 出透鏡3。
因此，透鏡3直接形成于基座1上并包覆發光芯片2，可省去透鏡3的 組裝作業，并避免組裝偏差。在實施時，可采用較小的襯套40，使發光芯片 2置于襯套40的容置部400內，使透鏡3直接形成于發光芯片2的第一發光 面20上。還可依照單一發光芯片2的發光特性而選用特定形狀的容置部400 的襯套40與特定形狀的第一模穴410的第一模具41 ，以形成對應單一發光 芯片2的發光特性的透鏡3，使每一個具有透鏡的發光單元100具有均一的 發光效能。
參照圖4，為另一種具有透鏡的發光單元的剖視圖。具有透鏡的發光單 元100包括封裝外壁5。封裝外壁5設置于基座1的基底10上，并沿著基底 10的周緣延伸成環狀，透鏡3形成于基底10與封裝外壁5所圍成的空間中， 透鏡3包覆發光芯片2，且透鏡3向外一面形成凹形球面32。
具有透鏡的發光單元100工作時，基座1的第一金屬接腳11與第二金 屬接腳12分別導入正負電壓后，可激發發光芯片2發出光束(圖中箭頭所 示)，光束由發光芯片2的第一出光面20射出后進入透鏡3，透鏡3可引導 光束于其凹形球面32射出。
本實施例中，以封裝外壁5代替襯套40，以基底10與封裝外壁5圍成 的空間代替容置部400，可塑性材料為光固性可塑性材料。
參照圖5與圖6，圖5為本發明具有透鏡的發光單元制造方法的第二實 施例的流程示意圖，圖6為本發明具有透鏡的發光單元制造方法的第二實施 例的步驟流程圖。具有透鏡的發光單元制造方法包括下述步驟
步驟80:首先，提供一與封裝外壁5相互結合的第二模具42，第二模 具42設有相對的上表面420與下表面421 ，第二模具42于下表面421設有 向外凸出的模塊422及貫穿模塊422的表面與上表面420的第二通道423。 模塊422的表面形狀可配合透鏡3的出光面而制作；
步驟81:將光固性可塑性材料以點膠或滴注等方式加入基底10與封裝 外壁5所圍成的空間內，使光固性可塑性材料覆蓋發光芯片2并填滿基底10 與封裝外壁5圍成的空間；
7步驟82:使封裝外壁5與第二模具42彼此對準并提供壓合力，使封裝 外壁5與第二模具42彼此結合，通過壓合力，使多余的光固性可塑性材料 及基底10與封裝外壁5圍成的空間內的氣體經由第二通道423排出去；
步驟83:點亮發光芯片2，利用發光芯片2發出的光束照射光固性可塑 性材料，使其固化形成透鏡3;及
步驟84:使封裝外壁5與第二模具42相互分離，而在發光單元上一體 成型出透鏡3。
參照圖7，為另一種不同于圖1與圖4的發光單元的剖視圖。發光芯片 2設置于第一金屬接腳11上，發光芯片2與第二金屬接腳12之間連接導線 21，具有透鏡的發光單元100還設有封裝部6，封裝部6填充于基底10與封 裝外壁5圍成的空間中，封裝部6包覆發光芯片2并形成第二出光面60，透 鏡3形成于第二出光面60上。
封裝部6中可摻雜分布有熒光微顆粒61或為完全透明。使用完全透明 的封裝部6時，發光芯片2的激發光穿透封裝部6的第二出光面60后發出， 使用含熒光微顆粒61的封裝部6時，選擇發光芯片2射出光束的發光頻譜 與熒光微顆粒61的吸收與發光頻譜后，使其相互作用并產生所需發光頻譜 的出射光。本實施例中，透鏡3為一菲涅爾透鏡(FresnelLens)。
參照圖8與圖9，圖8為本發明具有透鏡的發光單元制造方法的第三實 施例的流程示意圖，圖9為本發明具有透鏡的發光單元制造方法的第三實施 例的步驟流程圖。具有透鏡的發光單元制造方法包括下述步驟
步驟90:首先，提供一可與封裝外壁5相互結合的第三模具43，第三 模具43設有第二模穴430與第三通道431，第二模穴430表面呈菲涅爾透鏡 形狀，第三通道431貫穿第三模具43并連通第二模穴430與第三模具43外 部；
步驟91:將可塑性材料以點膠或滴注等方式涂布于透封裝部6的第二出 光面60上；
步驟92:瞄準并提供壓合力，使封裝外壁5與第三模具43彼此結合， 使第二模穴430內多余的可塑性材料及氣體經由第三通道431排出去；
步驟93:若可塑性材料為熱固性材質，則對可塑性材料加熱，使其固化 形成透鏡3，若可塑性材料為光固性材質，則利用發光芯片2發出的光束照射可塑性材料，使其固化形成透鏡3;及
步驟94:使封裝外壁5與第三模具43相互分離，而在發光單元上一體 成型出透鏡3。
本發明具有透鏡的發光單元100可將透鏡3直接形成于發光芯片2的第 一出光面20上或封裝部6的第二出光面60上，發光芯片2射出的光束經由 透鏡3可以反射、折射、繞射、散射或組合前述的光學原理改變通過光束行 進方向。通過調整第一襯套40的形狀、第一模具41中第一模穴410的形狀、 第二模具42中模塊422的形狀與第三模具43中第二模穴430的形狀可將透 鏡3制成球面透鏡、自由曲面透鏡、菲涅爾透鏡、繞射組件、漸變式折射率 透鏡(Grading Index Lens)或透鏡陣列等。
因此，本發明具有透鏡的發光單元制造方法，可于發光單元的發光部上 直接形成透鏡3，本發明實施例中，發光部為發光芯片2的第一出光面20或 封裝部6的第二出光面60,且可針對發光單元的光學特性差異相對調整透鏡 3的結構尺寸或選用制作透鏡3的可塑性材料，以補正發光單元的光學特性 差異，進一步縮小每一具有透鏡的發光單元100在應用上的差異，還可省去 透鏡3的組裝作業，并避免組裝偏差。
權利要求
1.一種具有透鏡的發光單元的制造方法，其特征在于，包括以下步驟首先，將該發光單元的發光部置于一成型套體內；其次，滴注可塑性材料于該發光單元的發光部；隨后，將一模具罩合在該成型套體上，使該可塑性材料充滿該模具與該成型套體所構成的空間；接著，固化該可塑性材料；最后，分離該模具與該成型套體，而在該發光單元上一體成型出該透鏡。
2. 如權利要求1所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述模具設有一模穴。
3. 如權利要求2所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述模穴的表面呈平面、球面、繞射面、幾何曲面或其組合。
4. 如權利要求1所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述模具設有模塊。
5. 如權利要求1所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述成型套體為一襯套或一設置于該發光單元上的封裝外壁。
6. 如權利要求5所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述封裝外壁所圍成的空間中設有一封裝部。
7. 如權利要求1所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述可塑性材料為熱固性可塑性材料或光固性可塑性材料。
8. 如權利要求1所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述發光部為該發光單元的一發光芯片的出光面或該發光單元的封裝部的出 光面。
9. 如權利要求1所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于所 述模具上設有一通道，該模具罩合在該成型套體上時，由該模具上的該通道 排出多余的可塑性材料。
10. 如權利要求1所述的具有透鏡的發光單元制造方法，其特征在于 所述成型套體上設有一通道，該模具罩合在該成型套體上時，由該成型套體 上的該通道排出多余的可塑性材料。
全文摘要
一種具有透鏡的發光單元制造方法，此制造方法包括以下步驟首先，將發光單元的發光部置于一成型套體內；接著，滴注可塑性材料于發光單元的發光部上；隨后，逐漸將一模具罩合在成型套體上，使可塑性材料充滿模具與成型套體所構成的空間；接著，固化可塑性材料以形成透鏡，若可塑性材料為熱固性材質，則對可塑性材料加熱，若可塑性材料為光固性材質，則以光束照射可塑性材料；最后，分離成型套體與模具，在發光單元上一體成型出透鏡。本發明具有透鏡的發光單元制造方法使透鏡與發光單元為一體成型，可針對各單一發光單元的光學特性差異相對制作補正差異的透鏡，以縮小具有透鏡的發光單元在應用上的差異，并可省略透鏡的組裝作業，避免組裝偏差。
文檔編號H01L33/00GK101640239SQ20081014486
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月31日 優先權日2008年7月31日
發明者李遠林, 楊玉千, 偉 沈 申請人:光燿科技股份有限公司