專利名稱：具有插入模制到光導(dǎo)的附裝結(jié)構(gòu)的光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有插入模制到光導(dǎo)的附裝結(jié)構(gòu)的光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)需要背光系統(tǒng)來產(chǎn)生可視圖像。用于LCD的示例背光系統(tǒng)是使用一系列發(fā)光二極管(LED)側(cè)面照射的平面光導(dǎo)。除了LED，背光系統(tǒng)有時(shí)還裝備有提供與從背光系統(tǒng)發(fā)射的光有關(guān)的反饋(例如，彩色和亮度)的光學(xué)傳感器。
LED和光學(xué)傳感器經(jīng)常附裝到背光系統(tǒng)的平面光導(dǎo)以形成單個(gè)背光部件。用于將LED和/或光學(xué)傳感器附裝到平面光導(dǎo)的技術(shù)具有對(duì)背光系統(tǒng)的尺寸和成本的直接影響。因?yàn)長(zhǎng)CD通常用于小型消費(fèi)電子設(shè)備中，例如蜂窩電話和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，所以重要的是制造盡可能緊湊和節(jié)省成本的背光系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
一種諸如用于LCD的背光系統(tǒng)之類的光系統(tǒng)，包括在光導(dǎo)的邊緣表面處插入模制在一起的光導(dǎo)和附裝結(jié)構(gòu)，以及附裝到附裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)有源元件(例如LED和/或光學(xué)傳感器)。通過將附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)在光導(dǎo)的邊緣表面處插入模制在一起，光學(xué)有源元件能以對(duì)背光系統(tǒng)的厚度和底部上最小的影響而有效地附裝在光導(dǎo)的邊緣處。
從結(jié)合附圖通過本發(fā)明原理的示例來解釋的以下詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


圖1描述了光導(dǎo)的立體圖。
圖2A-2C描述了在光導(dǎo)底邊緣處插入模制在一起的附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)的正面、側(cè)邊緣和底邊緣視圖。
圖3A-3C描述了附裝到來自圖2A-2C的附裝結(jié)構(gòu)的附裝點(diǎn)的倒裝晶片封裝的光學(xué)傳感器。
圖4描述了容納在條上并插入模制到三個(gè)分別的光導(dǎo)的三個(gè)分別的附裝結(jié)構(gòu)。
圖5A是在光導(dǎo)的邊緣表面處待插入模制到光導(dǎo)的具有反射杯的附裝結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖5B是來自圖5A的引線框的正視圖。
圖5C是來自圖5A和圖5B的引線框沿著圖5B的線5C-5C的側(cè)面剖視圖。
圖6A是來自圖5A-5C的附裝結(jié)構(gòu)一旦在邊緣表面處插入模制到光導(dǎo)后的正視圖。
圖6B是插入模制到光導(dǎo)的附裝結(jié)構(gòu)沿著圖6A的線6B-6B的側(cè)面剖視圖。
圖7A是來自圖6A的插入模制的附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)的正視圖，其具有在反射杯處連接到附裝結(jié)構(gòu)的LED。
圖7B是插入模制的附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)沿著圖7A的線7B-7B的側(cè)面剖視圖，其具有連接到附裝結(jié)構(gòu)的LED。
圖8A是來自圖7A的系統(tǒng)在密封劑已經(jīng)施加到反射杯中并蓋過LED之后的正視圖。
圖8B是系統(tǒng)沿著圖8A的線8B-8B的側(cè)面剖視圖，描述了施加到反射杯中并蓋過LED的密封劑。
圖9描述了沿著圖8A的線8B-8B的側(cè)面剖視圖，其描述了形成在反射杯之上的光密封結(jié)構(gòu)。
圖10描述了容納在條并插入模制到三個(gè)分別的光導(dǎo)的三個(gè)分別的附裝結(jié)構(gòu)。
圖11描述了根據(jù)本發(fā)明用于形成包括光導(dǎo)、附裝結(jié)構(gòu)、和光學(xué)有源元件的光學(xué)系統(tǒng)的方法的流程圖。
在整個(gè)說明書中相似標(biāo)號(hào)可以用于標(biāo)識(shí)相似元件。
具體實(shí)施例方式
圖1描述了光導(dǎo)100的立體圖。該光導(dǎo)具有第一主表面102和第二主表面104以及至少一個(gè)邊緣表面。在圖1的構(gòu)造中，邊緣表面包括頂邊緣106、底邊緣108、以及側(cè)邊緣110和112。因?yàn)橹鞅砻?02和104比邊緣表面106、108、110和112大得多，所以光導(dǎo)被稱作“平面”光導(dǎo)。光導(dǎo)由諸如透明樹脂或塑料之類的透明材料制成。可以由例如注模、轉(zhuǎn)移模制、或鑄造形成光導(dǎo)。
如圖1所示，光114通常在邊緣處射入光導(dǎo)100中。可以使用超過本公開范圍之外的各種技術(shù)以使得入射光從光導(dǎo)的主表面中的至少一個(gè)射出用于在背后照明LCD中使用。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)在光導(dǎo)的邊緣表面處插入模制在一起，且光學(xué)有源元件附裝到附裝結(jié)構(gòu)。通過在光導(dǎo)的邊緣表面處將附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)插入模制在一起，光學(xué)有源元件能以對(duì)光系統(tǒng)的厚度和底部上最小的影響而有效地附裝在光導(dǎo)的邊緣處。如此處所使用的，術(shù)語(yǔ)“光學(xué)有源元件”是產(chǎn)生和/或檢測(cè)光的設(shè)備。術(shù)語(yǔ)光學(xué)有源元件顯然包括LED和光學(xué)傳感器，但也可以包括其他元件。
參考圖2A-4詳細(xì)描述用于將光學(xué)傳感器附裝到平面光導(dǎo)的技術(shù)的示例并參考圖5A-10詳細(xì)描述用于將LED附裝到平面光導(dǎo)的技術(shù)的示例。
圖2A-2C描述在光導(dǎo)的底邊緣108處插入模制在一起的附裝結(jié)構(gòu)120和光導(dǎo)100的各種視圖。在圖2A-2C的實(shí)施例中，附裝結(jié)構(gòu)包括插入模制在光導(dǎo)中的四個(gè)附裝點(diǎn)122。在此實(shí)施例中，附裝點(diǎn)是適合焊接的金屬結(jié)構(gòu)，不過其他附裝結(jié)構(gòu)也是可以的。圖2A是光導(dǎo)的正視圖，其描述了附裝結(jié)構(gòu)的四個(gè)附裝點(diǎn)中的兩個(gè)。如圖2A所示，作為插入模制的結(jié)果，附裝點(diǎn)延伸到光導(dǎo)中。圖2B是光導(dǎo)的側(cè)邊緣視圖，其描述了四個(gè)附裝點(diǎn)中的兩個(gè)。同樣，作為插入模制的結(jié)果，該附裝點(diǎn)向上延伸到光導(dǎo)中。圖2C是光導(dǎo)和全部四個(gè)附裝點(diǎn)的底邊緣視圖。雖然四個(gè)附裝點(diǎn)插入模制到光導(dǎo)中，但是四個(gè)附裝點(diǎn)具有用于附裝光學(xué)傳感器的曝露部分。在實(shí)施例中，附裝結(jié)構(gòu)也可以包括連接到附裝點(diǎn)的導(dǎo)電金屬跡線，其提供附裝點(diǎn)和相關(guān)電氣系統(tǒng)的電連接。
一旦如圖2A-2C所示，附裝結(jié)構(gòu)120已經(jīng)插入模制到光導(dǎo)100，光學(xué)傳感器可以附裝到附裝結(jié)構(gòu)的附裝點(diǎn)122。在實(shí)施例中，彩色光學(xué)傳感器封裝在倒裝晶片型封裝中。圖3A-3C描述了附裝到附裝結(jié)構(gòu)的附裝點(diǎn)的倒裝晶片封裝光學(xué)傳感器124。倒裝晶片封裝光學(xué)傳感器包括光學(xué)傳感器126、封裝體128、和附裝銷130(例如焊塊、焊盤)。在圖3A-3C的示例中，倒裝晶片封裝光學(xué)傳感器的附裝銷焊接到附裝結(jié)構(gòu)的附裝點(diǎn)以將倒裝晶片封裝光學(xué)傳感器124連接到光導(dǎo)。附裝點(diǎn)也可以用于形成到更大電氣系統(tǒng)的電連接。基于光導(dǎo)定位光學(xué)傳感器以檢測(cè)從邊緣處射出光導(dǎo)的光，在此情況下為底邊緣100。圖3A是光系統(tǒng)的正視圖，其描述了在附裝結(jié)構(gòu)和倒裝晶片封裝光學(xué)傳感器之間的四個(gè)連接中的兩個(gè)。圖3B是光系統(tǒng)的側(cè)邊緣視圖，其描述了在附裝結(jié)構(gòu)和倒裝晶片封裝光學(xué)傳感器之間的四個(gè)連接中的兩個(gè)。圖3C是光系統(tǒng)的底邊緣視圖，其描述了在附裝結(jié)構(gòu)和倒裝晶片封裝光學(xué)傳感器之間的全部四個(gè)連接。
在實(shí)施例中，多個(gè)附裝結(jié)構(gòu)形成為在條、卷、或陣列上的引線框。接著使用條、卷、或陣列制造技術(shù)以有效的方式來將各個(gè)附裝結(jié)構(gòu)插入模制到光導(dǎo)。插入模制的光導(dǎo)/附裝結(jié)構(gòu)組合體接著被彼此分離用于單個(gè)組裝和使用。
圖4描述了容納在條134上并插入模制到三個(gè)分別的光導(dǎo)100A-100C的三個(gè)分別的附裝結(jié)構(gòu)120A-120C。當(dāng)附裝結(jié)構(gòu)連接到該條時(shí)進(jìn)行插入模制。在圖4的示例中，附裝結(jié)構(gòu)是包括需要在插入模制后去除的部分(例如引線框支撐引導(dǎo)件136)的引線框結(jié)構(gòu)。在如圖4所示附裝結(jié)構(gòu)插入模制到光導(dǎo)之后，光導(dǎo)/附裝結(jié)構(gòu)組合體在豎直虛線處彼此分離。在圖4的實(shí)施例中，在分離之后，去除條和引線框結(jié)構(gòu)的除了四個(gè)附裝點(diǎn)之外的的全部曝露部分以留下圖2A-2C中描述的布置。
雖然參考圖2A-4描述了附裝結(jié)構(gòu)(120)的具體構(gòu)造，但是附裝結(jié)構(gòu)的其他構(gòu)造也是可以的。在實(shí)施例中，附裝點(diǎn)122通常布局為與倒裝晶片封裝的輸入/輸出銷匹配，且應(yīng)該理解的是可以使用多于或少于四個(gè)附裝點(diǎn)。此外，雖然上述光學(xué)有源元件是彩色傳感器，但是不同的光學(xué)有源元件可以使用相似技術(shù)附裝到光導(dǎo)。
現(xiàn)在參考圖5A-10描述用于將LED附裝到平面光導(dǎo)的技術(shù)的示例。圖5A是在光導(dǎo)的邊緣表面處待插入模制到光導(dǎo)的附裝結(jié)構(gòu)150的俯視圖。在此實(shí)施例中，由金屬片形成附裝結(jié)構(gòu)。這些類型的結(jié)構(gòu)通常稱作引線框，因?yàn)樗鼈儼梢赃B接到LED的導(dǎo)電引線的電連接點(diǎn)。附裝結(jié)構(gòu)包括反射杯152并可以包括引線框支撐引導(dǎo)件(未示出)。在實(shí)施例中，反射杯壓印到引線框中，且可以通過卷折引線框的金屬翼片形成引線框支撐引導(dǎo)件。如以下更詳細(xì)描述的，在組裝期間，引線框支撐引導(dǎo)件將引線框緊固到條、卷、或陣列結(jié)構(gòu)。圖5B是來自圖5A的引線框150的正視圖。該正視圖描述了反射杯152。圖5C是附裝結(jié)構(gòu)沿著線5C-5C的側(cè)面剖視圖。在圖5A-5C的示例中，反射杯152是帶有稍稍延長(zhǎng)的邊緣158的四分之一圓156。雖然參考圖5A-5C描述了示例性的反射杯構(gòu)造，其他構(gòu)造也是可以的。此外，附裝結(jié)構(gòu)可以不包括反射杯。附裝結(jié)構(gòu)可以包括附加于或獨(dú)立于反射杯的其他功能性元件。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在光導(dǎo)的邊緣表面處，附裝結(jié)構(gòu)150和光導(dǎo)160插入模制在一起。圖6A是來自圖5A-5C的附裝結(jié)構(gòu)150和光導(dǎo)160在該附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)在光導(dǎo)160的邊緣表面162處插入模制在一起之后的正視圖。圖6B是插入模制到具有主表面161和163的平面光導(dǎo)160的附裝結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在圖6A和6B的實(shí)施例中，在附裝結(jié)構(gòu)周圍模制光導(dǎo)的一部分來可靠地連接附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)。插入模制的光導(dǎo)和附裝結(jié)構(gòu)的精確構(gòu)造不是嚴(yán)格的，只要可靠地連接了附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)即可。
LED附裝到附裝結(jié)構(gòu)使得來自LED的光在邊緣表面處入射到光導(dǎo)中。雖然LED可以在插入模制之前附裝到附裝結(jié)構(gòu)，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，LED在插入模制之后附裝到附裝結(jié)構(gòu)。用于將LED附裝到附裝結(jié)構(gòu)的技術(shù)包括將LED管芯粘到管芯附裝墊和導(dǎo)線接合。在LED和附裝結(jié)構(gòu)之間的附裝包括物理的和電氣的兩者。用于將LED附裝到附裝結(jié)構(gòu)的具體技術(shù)是不嚴(yán)格的，只要物理地緊固和電氣地連接LED即可。在實(shí)施例中，將銀環(huán)氧材料分布到附裝結(jié)構(gòu)的反射杯中并將LED放置到銀環(huán)氧材料上。相對(duì)于反射杯定位LED使得反射杯將所發(fā)射光中的一些在光導(dǎo)的邊緣表面處重導(dǎo)向到光導(dǎo)中。
圖7A是來自圖6A的附裝結(jié)構(gòu)150和插入模制的光導(dǎo)160的正視圖，其具有在反射杯152處連接到附裝結(jié)構(gòu)的LED 166。圖7B是光導(dǎo)160沿著線7B-7B的側(cè)面剖視圖，其具有連接到附裝結(jié)構(gòu)的LED 166。如圖7B所示，LED通過導(dǎo)電環(huán)氧材料168附裝到附裝結(jié)構(gòu)。LED也通過接合導(dǎo)線170電連接到附裝結(jié)構(gòu)。
在LED 166附裝到附裝結(jié)構(gòu)150之后，可以將密封劑施加到反射杯中以密封LED。密封LED保護(hù)LED和電連接免受損害。密封劑可以是作為粘性材料分布并固化為固體的諸如透明環(huán)氧樹脂之類的透明材料。圖8A是來自圖7A的系統(tǒng)在密封劑172已經(jīng)施加到反射杯152中并蓋過LED166之后的正視圖。圖8B是系統(tǒng)沿著線8B-8B的側(cè)面剖視圖，描述了施加到反射杯中并蓋過LED的密封劑。如圖8A和8B所示，LED被完全密封在光導(dǎo)、附裝結(jié)構(gòu)、和密封劑之間。
在實(shí)施例中，光密封結(jié)構(gòu)可以放置在密封劑和反射杯區(qū)域之上以將更多的光180反射到光導(dǎo)中并防止光泄漏。圖9中描述了光密封結(jié)構(gòu)174的示例。在圖9的實(shí)施例中，光密封結(jié)構(gòu)包括將光朝向光導(dǎo)的邊緣表面反射的反射層176和防止光泄漏的不透明層178。
如上參考圖4所述，可以在條、卷、或陣列上形成用于LED附裝的多個(gè)附裝結(jié)構(gòu)。關(guān)于形成在條、卷、或陣列上的多個(gè)附裝結(jié)構(gòu)，可以使用條、卷、或陣列制造技術(shù)以有效的方式來插入模制多個(gè)光導(dǎo)/附裝結(jié)構(gòu)組合體。
圖10描述了容納在條134上并插入模制到三個(gè)分別的光導(dǎo)160A-160C的三個(gè)分別的且相同的附裝結(jié)構(gòu)150A-150C。在圖10的示例中，附裝結(jié)構(gòu)是如上參考圖5A-9所述的包括壓印的反射杯152的引線框結(jié)構(gòu)。在附裝結(jié)構(gòu)插入模制到光導(dǎo)之后，LED 166附裝到附裝結(jié)構(gòu)。一旦LED附裝到附裝結(jié)構(gòu)，光導(dǎo)/附裝結(jié)構(gòu)/LED組合體在豎直虛線處彼此分離。在圖10的實(shí)施例中，在分離之后，去除條的多余部分(例如，引線框支撐引導(dǎo)件136)以留下圖6A和6B中描述的布置。
雖然參考圖5A-10描述了附裝結(jié)構(gòu)150和光導(dǎo)160的具體構(gòu)造，但是附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)的其他構(gòu)造是可能的。此外，雖然上述光學(xué)有源元件是彩色傳感器，但是不同的光學(xué)有源元件可以使用相似技術(shù)附裝到光導(dǎo)。
圖11描述了根據(jù)本發(fā)明用于形成包括光導(dǎo)和光學(xué)有源元件的光學(xué)系統(tǒng)的方法的流程圖。在框200處，附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)在光導(dǎo)的邊緣表面處插入模制在一起。在框202處，光學(xué)有源元件附裝到在邊緣表面處插入模制到光導(dǎo)的附裝結(jié)構(gòu)。
插入模制技術(shù)包括注入模具中的樹脂或其他模制化合物。通常，插入模制涉及高壓來將模制化合物強(qiáng)壓到模具中。如此處所使用的，將兩個(gè)元件插入模制在一起是指任何形式的將模制化合物繞另一個(gè)成品的零件固化以產(chǎn)生單個(gè)的連接元件。
雖然已經(jīng)描述和圖示了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于所述和所圖示的特定形式或布置。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種光系統(tǒng)，包括具有第一和第二主表面以及邊緣表面的光導(dǎo)；在所述光導(dǎo)的所述邊緣表面處插入模制到所述光導(dǎo)的附裝結(jié)構(gòu)；和附裝到所述附裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)有源元件。
2.如權(quán)利要求1所述的光系統(tǒng)，其中所述附裝結(jié)構(gòu)包括金屬附裝點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的光系統(tǒng)，其中所述光學(xué)有源元件是封裝在倒裝晶片封裝中的彩色傳感器并被焊接到所述附裝結(jié)構(gòu)的所述金屬附裝點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的光系統(tǒng)，其中所述附裝結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造為用于附裝到所述光學(xué)有源元件的曝露附裝點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的光系統(tǒng)，其中所述光學(xué)有源元件是發(fā)光二極管。
6.如權(quán)利要求5所述的光系統(tǒng)，其中所述附裝結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造為在所述邊緣表面處將來自所述發(fā)光二極管的光反射到所述光導(dǎo)中的反射元件。
7.如權(quán)利要求5所述的光系統(tǒng)，其中所述附裝結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造為在所述邊緣表面處將來自所述發(fā)光二極管的光反射到所述光導(dǎo)中的反射杯。
8.如權(quán)利要求7所述的光系統(tǒng)，還包括形成在所述反射杯中并蓋過所述發(fā)光二極管的透明密封劑，其至少部分地密封所述發(fā)光二極管。
9.如權(quán)利要求8所述的光系統(tǒng)，還包括形成在所述透明密封劑和所述反射杯之上的密封結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求5所述光系統(tǒng)，其中所述附裝結(jié)構(gòu)包括引線框，其中所述發(fā)光二極管電連接到所述引線框。
11.一種用于形成包括光導(dǎo)和光學(xué)有源元件的光學(xué)系統(tǒng)的方法，其中所述光導(dǎo)具有第一和第二表面以及邊緣表面，所述方法包括將附裝結(jié)構(gòu)和所述光導(dǎo)在所述光導(dǎo)的所述邊緣表面處插入模制在一起；和將光學(xué)有源元件附裝到在所述邊緣表面處插入模制到所述光導(dǎo)的所述附裝結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中將所述附裝結(jié)構(gòu)和所述光導(dǎo)在所述邊緣表面處插入模制在一起的步驟包括將處于條、卷、或陣列形式的多個(gè)連接的附裝結(jié)構(gòu)插入模制在多個(gè)光導(dǎo)的邊緣表面處。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在附裝光學(xué)有源元件之前將所述連接的附裝結(jié)構(gòu)分離。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在附裝光學(xué)有源元件之后將所述連接的附裝結(jié)構(gòu)分離。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述光學(xué)有源元件是彩色傳感器。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述光學(xué)有源元件是發(fā)光二極管。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述附裝結(jié)構(gòu)是引線框結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述光學(xué)有源元件是發(fā)光二極管且其中所述引線框結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造為在所述邊緣表面處將來自所述發(fā)光二極管的光反射到所述光導(dǎo)中的反射杯。
19.一種光系統(tǒng)，包括具有第一和第二主表面以及邊緣表面的光導(dǎo)；在所述光導(dǎo)的所述邊緣表面處插入模制到所述光導(dǎo)的引線框；和附裝到所述引線框的光學(xué)有源元件。
20.如權(quán)利要求19所述的光系統(tǒng)，其中所述引線框結(jié)構(gòu)在條、卷、或陣列構(gòu)型中連接到其他相同的引線框結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種諸如用于LCD的背光系統(tǒng)之類的光系統(tǒng)，包括在光導(dǎo)的邊緣表面處插入模制在一起的光導(dǎo)和附裝元件，以及附裝到附裝結(jié)構(gòu)的光學(xué)有源元件(例如LED和/或光學(xué)傳感器)。通過將附裝結(jié)構(gòu)和光導(dǎo)在光導(dǎo)的邊緣表面處插入模制在一起，光學(xué)有源元件能以對(duì)背光系統(tǒng)的厚度和底部上最小的影響而有效地附裝在光導(dǎo)的邊緣處。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1854847SQ200510115070
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者郭建裕, 溫振興, 蔡梁洛 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司