發光二極體封裝及其製造方法和具有該led封裝的光源單元的製作方法

2023-07-31 07:54:16 1

專利名稱：發光二極體封裝及其製造方法和具有該led封裝的光源單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光二極體封裝及其製造方法和具有該LED封裝的光源單元，更 具體地，涉及一種降低了生產成本的高效LED封裝及其製造方法和具有該高效LED封裝的 光源。
背景技術：
隨著向先進的信息社會的發展，對各種顯示設備發展的需要也強烈起來，尤其是 液晶顯示器(IXD)、等離子體顯示面板(PDP)、電致發光顯示器(ELD)、場發射顯示器(FED)、 真空螢光顯示器(VFD)等近來都處於積極地研究和試驗中。其中，IXD由於解析度高、產量 大、驅動單元便利、重量輕、設計纖薄、能耗低等特點在現有技術中引起廣泛的關注。LCD通過向介入在兩基板之間的具有介電各向異性的液晶材料施加電場並控制電 場強度來調節透過基板的光的數量而顯示圖像。因為IXD中的IXD面板為非發射型器件， 所以LCD需要給LCD面板提供光的光源單元。用作光源單元的燈可以包括例如冷陰極螢光燈(CCFL)、外部電極螢光燈(EEFL)、 發光二極體(LED)等。與諸如CCFL的其他器件相比，LED光源單元具有很多優點，例如，較 長的壽命、較快的發光速度、較小的尺寸、較高的亮度、卓越的能效等，因此它有望成為下一 代的光源。通過製備紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)LED晶片的封裝以形成封裝組(cluster) 並形成由製備好的LED封裝組成的至少一排來製造LED光源單元。形成封裝組的R、G和B LED晶片發出的多束光混合在一起形成白色光，該白色光再從封裝組射出。參照圖1，射出的光會產生集中在封裝組中間的與其輻射性能有關的點陣形 (lattice)斑點，該輻射性能與LED製造有關。為了防止形成這樣的點陣形斑點，增加了所 需光學片的使用，而光學片的增加使用會引起生產成本提高。LED僅消耗提供給它的能量的15%來發光，而剩餘85%的能量以熱形式發射。因 此，增加LED的數量可能增加LED產生的熱，此外，還可能增加用於驅動LED光源單元的功 耗。另外，還存在一側的邊緣部分比另一側的邊緣部分亮的問題。

發明內容
因此，本發明旨在解決關於傳統技術的上述問題，並且本發明的目的在於提供一 種降低了生產成本的高效LED封裝及其製造方法和具有所製造的LED封裝的光源單元。為了實現本目的和其他優點，本發明提供了一種製造LED封裝的方法，包括制 備其上安裝有LED的模框；形成具有倒圓錐形頂部部分和具有通過噴砂或微珠處理(beadtreatment)形成的霾粒的側面部分的半球形透鏡；以及將透鏡固定至模框以封住LED。這裡，利用噴砂設備向透鏡的外側噴射離散的粒子來實施噴砂工藝。執行微珠處理以將離散的粒子引入到透鏡中。利用雙注入工藝來執行微珠處理，所述雙注入工藝包括初次注入不包含離散粒子 的頂部部分，然後在整個初次注入的頂部部分上二次注入添加有離散粒子的側面部分。本發明的LED封裝可包括安裝在提供有來自外部電源的電能的印刷電路板上的 模框、安裝在所述模框上用以發光的LED以及固定至模框用以封住LED的半球形透鏡，其 中，所述透鏡具有倒圓錐形頂部部分和具有通過噴砂和微珠處理形成的霾粒的側面部分。霾粒可以通過將離散粒子粘附到透鏡的側面部分的外側的噴砂工藝來形成。可選地，霾粒可通過將離散粒子引入到透鏡的側面部分中的微珠處理來形成。本發明的具有LED封裝的光源單元可以包括LED封裝，所述LED封裝包括安裝 在提供有來自外部電源的電能的印刷電路板上的模框、安置在模框上用以發光的LED、以及 具有倒圓錐形頂部部分和具有通過噴砂或微珠處理形成的側面部分的半球形透鏡；光散射 板，用以散射從LED封裝發出的光；以及多個光學片，用以增強從LED封裝發出的光的亮度。多個光學片可以是選自散射片、稜鏡片、偏光片和保護片中的至少一種。由上述公開顯而易見，本發明可具有在拓寬光的方向角度以提高光的散射的同 時，防止LED光僅在垂直方向射出的優點，從而增強發光效率，例如，均勻亮度。此外，本發明可以減少所需光學片的數量和LED封裝的數量，從而在能夠製造具 有光源單元的纖薄的顯示器的同時，降低了能耗和生產成本。應該理解，本發明的前述簡要描述和下述詳細描述均為示範性和解釋性的，並且 其旨在具體地描述所要求保護的本發明。


併入本申請中並構成本申請的一部分的附圖提供了對本發明的進一步理解，闡述 了本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。在附圖中圖1是示出使用傳統LED封裝的光源單元的發光圖案的照片；圖2A和2B分別是根據本發明示意性地圖示光源單元的平面圖和剖面圖；圖3A和3B分別是根據本發明的示範性實施例圖示LED封裝中的透鏡的透視圖和 剖面圖；以及圖4A和4B分別是根據本發明的另一示範性實施例圖示LED封裝中的透鏡的透視 圖和剖面圖。
具體實施例方式在下面的描述中，將結合附圖參照示範性實施例詳細描述根據本發明的LED封裝 及其製造方法和具有上述製造的LED封裝的光源單元。圖2A是圖示具有本發明的LED封裝的光源單元10的平面圖，圖2B是圖示沿圖2A 中的(1-1』)線截取的上述光源單元10的剖面圖。上述光源單元10包括用於發光的多個 LED封裝30和與LED封裝30隔開按照固定間隔排列的多個光學片16。光源單元10還可 以包括其上安裝有LED封裝30的印刷電路板(PCB) 38、散射光的散射板14和反射從LED封裝30發出的光的反射板(未示出)。多個LED封裝30彼此間以固定間隔隔開的方式進行排列。一個LED封裝30包括 安置在PCB 38上的模框36、固定到模框36的LED 31以及封住LED31的透鏡32。模框36可以將LED 31產生的熱傳遞給PCB 38。為了散發LED 31產生的熱，以及 為了進一步從外部電源經由焊腿(未示出)將電能提供到LED 31,PCB 38可以由諸如鋁的 金屬基板製成。LED 31利用貫穿半導體的p_n結結構的注入產生諸如電子和/或電子空穴的少 數載流子，並利用這些少數載流子的複合產生光。LED 31固定在模框36內部，並包括紅色 (R)螢光劑31a、綠色(G)螢光劑31b和藍色(B)LED晶片31c以產生白色光。參照圖3A至4B，透鏡32散射LED 31發出的光以擴大光輻射寬度並向外界透射 被散射的光。透鏡32可形成為半球形形狀，該半球形形狀包括在透鏡32頂部的具有倒圓 錐形的凸透鏡型凹槽的第一部分32a和作為透鏡的側面部分的第二部分32b，第二部分32b 基本上佔據了透鏡32除第一部分32a外的其他部分，其中霾粒(haze)可形成在第二部分 32b的外表面上，或形成在第二部分32b的內部，即可以與透鏡32成一體。霾粒可由噴砂或 微珠處理形成。更具體地，如圖3A和3B中所示，噴砂工藝可以僅在透鏡32的第二部分32b的外表 面上產生霾粒，使得發光位置不限於透鏡32中心處的第一部分32a。利用噴砂設備噴射具 有所需粒子尺寸的離散粒子執行噴砂處理，所需粒子尺寸取決於透鏡32表面上的粗糙度。 可以在第二部分32b上局部地執行噴砂工藝。如圖4A和4B中所示，微珠處理可將離散粒子引入到透鏡32中，即微珠處理可以 通過將離散粒子與製造透鏡32的材料混合併注入該混合物形成第二部分32b來實現。這 裡，微珠處理可以通過雙注入工藝實現，雙注入工藝包括無霾粒的第一部分32a的初次注 入和在整個第一部分32a上的第二部分32b的二次注入，從而形成與透鏡32成一體的霾 粒，其中第二部分32b可以具有形成在其上的霾粒。如此，用以形成霾粒的對作為透鏡32的側面部分的第二部分32b的局部噴砂或微 珠處理在提高光散射效率的同時可以防止光僅在垂直方向發射，其中光由R、G和B LED 31 產生。因而，光可以具有均勻的亮度，例如，減少了點陣形斑點的產生，點陣形斑點的產生的 減少又增強了發光效率並可以在所有方向上散射LED光，從而減少光學片和LED封裝的數 量。LED封裝的數量的減少可以降低能耗和生產成本，並且採用光源單元的顯示設備可以比 傳統產品更纖薄。LED封裝30的數量可以根據使用LED封裝30作為光源的顯示面板的尺寸變化。再次參照圖2A和2B，光學片16可以用來提高從LED封裝30出射的光的亮度及其 亮度均勻性。這樣的光學片可以包括選自散射片、稜鏡片、偏光片和保護片中的至少一種。散射片可以起到散射從LED封裝30出射的光的作用。更具體地，散射片把自散 射板14接收的入射光導向顯示面板的正面並對光進行散射以使光在大範圍內具有均勻分 布，從而使光輻射到顯示面板上。稜鏡片可以使通過散射片散射的光聚集在垂直於顯示面 板的方向上。偏光片可以透射與偏光片的透射軸平行的光，同時反射與透射軸垂直的光。保 護片可以保護偏光片或稜鏡片免受損壞。當按照本發明在透鏡32的側面部分上形成霾粒時，可以減少光學片16的數量，繼而可以降低生產成本並能夠製造纖薄的顯示設備，這樣的顯示設備具有採用LED封裝30的 光源單元10。 散射板14與LED封裝30以一定間隔隔開並安置在LED封裝30和光學片16之間， 以將從LED封裝30發出的光散射到顯示面板的整個表面。反射板(未示出)是具有高的光反射率的板，它把經由散射板14的背面入射到其 上的光再次反射至相同的散射板14，因而減少了光損耗。反射板可以安置在LED封裝30下 方或在多個LED封裝30之間。下面的描述將給出製造本發明的LED封裝30的方法。下文中，除透鏡32的形成 過程以外，將省略製造LED封裝的任何傳統工藝。根據本發明，形成具有倒圓錐形頂部部分32a和具有霾粒的側面部分32b的半球 形透鏡32，霾粒通過噴砂或微珠處理形成。更具體地，為了將離散粒子噴射在透鏡32的側面部分32b的外側上，利用噴砂設 備來執行噴砂工藝。通過雙注入工藝執行微珠處理，雙注入工藝包括初次注入不包含離散 粒子的頂部部分32a，然後，在整個第一次注入的頂部部分上注入添加有離散粒子的側面部 分32b。因此，透鏡32中可以包含離散粒子以形成霾粒。如上所述，當在透鏡32的側面部分32b上形成霾粒時，在提高透鏡的光散射效率 的同時可以抑制LED 31產生的光僅在垂直方向的發射。因此，透鏡可以呈現均勻的亮度， 例如，減少了點陣形斑點的產生，點陣形斑點的產生的減少反過來增強了透鏡的發光效率， 從而減少了所需的LED封裝的數量。另外，LED封裝的數量的減少可以降低能耗和生產成 本，和/或可以利用具有LED封裝的光源製造纖薄的顯示設備。 接著，將具有霾粒的透鏡32固定到其上安裝有LED 31的模框36，以封住LED 31 並完成LED封裝30。雖然已經描述了本發明的技術結構和其他特徵，但是對於本領域的技術人員而 言，本發明顯然並不受限於上述示範性實施例和附圖，而是在不背離所附權利要求書所限 定的本發明的範圍的情況下，本發明可以覆蓋其替換、變型和/或修改。
權利要求
一種製造LED封裝的方法，包括製備其上安裝有LED的模框；形成具有倒圓錐形頂部部分和具有通過噴砂或微珠處理形成的霾粒的側面部分的半球形透鏡；以及將所述透鏡固定到所述模框，以封住所述LED。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，利用噴砂設備向所述透鏡的外側上噴射離散粒 子來執行所述噴砂處理。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，執行所述微珠處理以將離散粒子引入到所述透鏡中。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，通過雙注入工藝執行所述微珠處理，所述雙注入 工藝包括初次注入不包含離散粒子的頂部部分，然後在整個第一次注入的頂部部分上注入 添加有離散粒子的側面部分。
5.一種LED封裝，包括模框，所述模框安裝在被提供了來自外部電源的電能的印刷電路板上；LED，所述LED安置在所述模框上，用以發光；以及半球形透鏡，所述半球形透鏡固定到所述模框用以封住所述LED，其中，所述透鏡包括 倒圓錐形頂部部分和具有通過噴砂和微珠處理形成的霾粒的側面部分。
6.根據權利要求5所述的LED封裝，其中，所述霾粒通過將離散粒子粘附到所述透鏡的 側面部分的外側的噴砂工藝形成。
7.根據權利要求5所述的LED封裝，其中，所述霾粒通過將離散粒子引入到所述透鏡的 側面部分中的微珠處理形成。
8.一種具有LED封裝的光源單元，包括LED封裝，所述LED封裝包括安裝在被提供了來自外部電源的電能的印刷電路板上的 模框、安置在所述模框上用以發光的LED、以及固定到所述模框用以封住所述LED的半球形 透鏡，其中，所述透鏡包括倒圓錐形頂部部分和具有通過噴砂和微珠處理形成的霾粒的側 面部分；散射板，用以散射從所述LED封裝出射的光；以及多個光學片，用以提高從所述LED封裝出射的光的亮度。
9.根據權利要求8所述的光源單元，其中，所述霾粒通過將離散粒子粘附到所述透鏡 的側面部分的外側或將離散粒子引入到所述透鏡的側面部分中形成。
10.根據權利要求8所述的光源單元，其中，所述多個光學片是選自散射片、稜鏡片、偏 光片和保護片中的至少一種。
全文摘要
本發明公開了一種降低了生產成本的高效LED封裝及其製造方法和具有該LED封裝的光源單元。製造該LED封裝的方法包括製備其上安裝有LED的模框；形成具有倒圓錐形頂部部分和具有通過噴砂或微珠處理形成的霾粒的側面部分的半球形透鏡；以及將該透鏡固定到模框以封住所述LED。
文檔編號H01L33/58GK101807652SQ200910260650
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年2月17日
發明者李仙花, 申鉉浩, 羅健洙 申請人:樂金顯示有限公司