專利名稱：發(fā)光二極管顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種發(fā)光二極管(LED)顯示器及相應(yīng)的矩陣式發(fā)光二極管顯示器。
發(fā)光二極管本身是一種大小約0.3毫米的微小晶粒，必須用顯微鏡方能看得清楚。如圖6所示，其發(fā)光區(qū)是在四個(gè)側(cè)面的正負(fù)離子接合面(P－N接面)61以及朝上的一面62，其中向上一面以連接墊63加以覆蓋。因此，為使發(fā)光二極管發(fā)出的光反射至同一正面(即向上一面62)，必須于發(fā)光二極管四周用一個(gè)碗狀反射面加以圍繞，所以此反射面為發(fā)光二極管顯示器的必要結(jié)構(gòu)。
目前市面可見(jiàn)的發(fā)光二極管顯示器(或稱發(fā)光二極管燈(LED lamp))是以一金屬支架作為電路基座，如圖7所示，其上方?jīng)_壓成一碗狀反射面71，發(fā)光二極管即擺放在此碗狀反射面底部。圖8所示為該具有碗狀反射面金屬支架的剖面放大圖。箭頭72所指的位置即為發(fā)光二極管放置之處。以矩陣式發(fā)光二極管顯示器而言，其發(fā)光二極管放置之處即如圖9所示的先有技術(shù)矩陣顯示器剖面圖中箭頭92所指之位置。該位置處于碗狀反射面91的底部，此碗狀反射面的材料為光面的塑料，并以印刷電路板99作為其電路基座。
考察此類產(chǎn)品，因發(fā)光二極管皆設(shè)置在碗狀反射面的底部平面上，因而發(fā)光二極管所發(fā)出的光線都集中于反射面底部，由上部則只能見(jiàn)到點(diǎn)光源，僅有極少部分的反射面有亮度顯現(xiàn)。由此可見(jiàn)上述兩類產(chǎn)品的碗狀反射面并未真正發(fā)揮效能，將光線作最有效的反射。
通常也有人將發(fā)光二極管顯示器直接焊接在印刷電路板上排成矩陣式以取代傳統(tǒng)的矩陣式發(fā)光二極管顯示器(DOT MATRIX LED DISPLAY)，取其發(fā)光二極管顯示器的金屬反射面的反射效果優(yōu)于傳統(tǒng)矩陣式使用的光面塑料材料的反射面之優(yōu)點(diǎn)，但其制過(guò)程顯得較為復(fù)雜，必須有適當(dāng)?shù)闹Ъ芤允止し绞揭活w一顆地插，而且其印刷電路板的背面常有集成電路，若以過(guò)錫爐焊接則會(huì)受限制，以及常發(fā)生空焊的問(wèn)題，而成品由于以手工方式一顆一顆插，擺放角度無(wú)法完全一致，點(diǎn)亮后畫面的顯示亮度無(wú)法均勻，且其封膠只形成在發(fā)光二極管顯示器的部位，而與印刷電路板的焊接處沒(méi)有封膠，成品在作防水處理時(shí)有問(wèn)題。
因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可解決上述結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的、改進(jìn)的發(fā)光二極管顯示器。
根據(jù)光學(xué)原理，一個(gè)點(diǎn)光源如果要利用碗狀反射面將光線反射到同一正面，最佳的設(shè)計(jì)是使此碗狀反射面呈拋物面，且點(diǎn)光源設(shè)于此拋物面的“焦點(diǎn)”位置。以

圖10為例，若發(fā)光二極管位于比較焦點(diǎn)F遠(yuǎn)離曲面中心點(diǎn)L的平面AA′上，或位于焦點(diǎn)F與曲面中心點(diǎn)L之間的平面CC′上時(shí)，根據(jù)光學(xué)原理則不能得到最佳的反射效果。但若將發(fā)光二極管設(shè)在通過(guò)焦點(diǎn)F的平面BB′時(shí)，則依光學(xué)原理可得到最佳的反射效果。但在目前的發(fā)光二極管顯示器上，此平面即是電路基座，因此最接近點(diǎn)光源的曲面(如圖10的KLM)已被電路基座削掉而無(wú)法予以有效利用，因此，要改良先有技術(shù)的缺點(diǎn)并非僅僅改良碗狀反射面的材料或發(fā)光二極管的位置而已，而應(yīng)就整個(gè)發(fā)光二極管顯示器或是矩陣顯示器的結(jié)構(gòu)予以改良。
針對(duì)上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型根據(jù)的設(shè)計(jì)原理是由曲面中心點(diǎn)的切面做一垂直支撐體到焦點(diǎn)上，如此使點(diǎn)光源既能設(shè)定在最佳位置上(即焦點(diǎn)上)，而碗狀反射面也有空間盡量向下延伸直至碗狀反射面的曲面中心點(diǎn)，以得到最佳的反射曲面。將此原理應(yīng)用于實(shí)體上，此曲面中心點(diǎn)的切面即是電路基座，此垂直支撐體即是能將電極導(dǎo)引離開電路基座的平面又能支撐發(fā)光二極管的凸體結(jié)構(gòu)。
因此，為了實(shí)現(xiàn)上述的本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型具體體現(xiàn)為一種發(fā)光二極管顯示器，包括至少一顆發(fā)光二極管和一個(gè)作為基座的金屬支架，其特征在于，所述金屬支架的碗狀反射面的底部設(shè)有一凸伸于碗狀反射面內(nèi)的凸體結(jié)構(gòu)；并且所述至少一顆發(fā)光二極管粘著在該凸體結(jié)構(gòu)的頂端平面。
一種發(fā)光二極管顯示器，包括至少一顆發(fā)光二極管和一塊作為基座的印刷電路板，其特征在于還包括一個(gè)具多個(gè)碗狀反射面的反射蓋；并且所述印刷電路板置于該反射蓋的底部，且其上設(shè)有多個(gè)凸伸于各碗狀反射面內(nèi)的導(dǎo)電構(gòu)件；所述至少一顆發(fā)光二極管固定在各導(dǎo)電構(gòu)件的頂端平面。
為說(shuō)明本實(shí)用新型的上述和其他目的和特征，現(xiàn)通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例并配合附圖敘述如下圖1所示為根據(jù)本實(shí)用新型的發(fā)光二極管顯示器的結(jié)構(gòu)外觀圖；圖2所示為圖1的發(fā)光二極管顯示器的部分剖面放大圖；圖3所示為根據(jù)本實(shí)用新型的矩陣式發(fā)光二極管顯示器的立體剖面圖；圖4所示為根據(jù)本實(shí)用新型的矩陣式發(fā)光二極管顯示器的另一實(shí)施例的立體剖面圖；圖5所示為根據(jù)本實(shí)用新型的矩陣式發(fā)光二極管顯示器的又一實(shí)施例的立體剖面圖；圖6所示為一般發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖7所示為先有技術(shù)發(fā)光二極管顯示器的結(jié)構(gòu)外觀圖；圖8所示為先有技術(shù)發(fā)光二極管顯示器的部分剖面放大圖；圖9所示為先有技術(shù)矩陣式發(fā)光二極管顯示器的立體剖面圖；和圖10所示為碗狀反射面的曲率平面的光學(xué)原理示意圖。
圖1所示為根據(jù)本實(shí)用新型的發(fā)光二極管顯示器的外觀圖。如圖2的部分剖面圖所示，利用該顯示器的二金屬支腳之一(即支腳10)而在其頂部沖壓一碗狀反射面12和一自碗狀反射面曲率中心向上延伸的凸體結(jié)構(gòu)13，發(fā)光二極體14即粘著于此凸體結(jié)構(gòu)13的頂端面上，再由發(fā)光二極管14的連接墊將一焊接導(dǎo)線15焊接到另一支腳11上，然后包以樹脂16即成。此結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于該凸體結(jié)構(gòu)13系使粘著于上之發(fā)光二極管晶粒所在的平面位于碗狀反射面之焦點(diǎn)上，而又能高于周邊平面，使得碗狀反射面12有空間盡量向下延伸直至碗狀反射面的曲面中心點(diǎn)，以得到最佳的碗狀反射面，明顯地提高發(fā)光二極管顯示器的顯示亮度。
同樣方案可應(yīng)用于以印刷電路板為電路基座的矩陣式發(fā)光二極管顯示器的結(jié)構(gòu)上，由于一般矩陣式發(fā)光二極管顯示器必須以鉚釘拉出腳位，用以和主系統(tǒng)的印刷電路板連接，此類鉚釘在作用上僅作連接目的，并無(wú)其他用途，有鑒于此，本實(shí)用新型的發(fā)明創(chuàng)造人考慮到將此鉚釘設(shè)計(jì)為支持發(fā)光二極管晶粒的凸體結(jié)構(gòu)，而用以達(dá)到上述效果，增加發(fā)光二極管的發(fā)光的反射效果。
如圖3所示即為上述矩陣顯示器的立體外觀圖，其制作方式系先于印刷電路板30上相對(duì)于發(fā)光二極管粘著區(qū)的位置處開設(shè)若干通孔，然后于每一通孔上鉚上一金屬鉚釘(以下，稱為金屬凸體)31，發(fā)光二極管晶粒即粘著于此金屬凸體31上方平面，接著以傳統(tǒng)方式，以一焊接導(dǎo)線33來(lái)連接二極管的連接墊與一相對(duì)極區(qū)34，再罩上已含有多個(gè)碗狀平面35的反射蓋36即成。在此結(jié)構(gòu)中，金屬凸體31的高度應(yīng)能使每一發(fā)光二極管晶粒的位置平面高于周邊平面，約至焦點(diǎn)位置，以使反射面有空間盡量向下延伸至碗狀反射面的曲率中心點(diǎn)，以發(fā)揮最大的反射功效。
有鑒于凸體結(jié)構(gòu)是由具有可沖壓性的金屬導(dǎo)體材料構(gòu)成，故可直接于金屬凸體上沖壓出一碗狀反射面，如圖4和5的實(shí)施例所示。圖4所示的實(shí)施例是直接在鉚入印刷電路板40的通孔的金屬凸體41上沖壓成一碗狀反射面42，藉此以減省外加具有多個(gè)碗狀反射面的反射蓋的額外手續(xù)及成本。發(fā)光二極管43被設(shè)置于此碗狀反射面上，然后依傳統(tǒng)方法以一焊接導(dǎo)線44來(lái)連接該二極管43的連接墊和一相對(duì)極區(qū)45，再加封樹脂即成。
上述實(shí)施例使用金屬凸體直接沖壓碗狀反射面，不僅可節(jié)省外加反射蓋的成本，而且其金屬反射面的反射效果及散熱性亦較傳統(tǒng)的合成塑料類反射蓋更為優(yōu)越良，更能增加發(fā)光二極管顯示器的亮度及其壽命，并可避免以手工將發(fā)光二極管顯示器直接焊到印刷線路板上并排成矩陣形的復(fù)雜制造過(guò)程及所形成的成品的缺點(diǎn)。
圖4的實(shí)施例還可配合圖2之方式，在沖壓金屬凸體成一碗狀反射面時(shí)，亦一并進(jìn)行形成凸體結(jié)構(gòu)的沖壓工序，如圖5所示，將該凸體沖壓成具有碗狀反射面及凸體的結(jié)構(gòu)，亦應(yīng)隸屬本實(shí)用新型的范圍。將金屬凸體51表面沖壓成一碗狀反射面52和一凸體結(jié)構(gòu)53，其好處不僅是節(jié)省了外加反射蓋的成本，而且金屬反射面的散熱性也優(yōu)于傳統(tǒng)使用的合成塑料反射蓋，能增加發(fā)光二極管顯示器的亮度及壽命，并由于凸體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而使碗狀反射面的反射功能更趨于完善。
綜上所述，本實(shí)用新型所公開之特征在于對(duì)金屬結(jié)構(gòu)材料直接進(jìn)行沖壓而形成具有反射面和粘著發(fā)光二極管晶粒的凸體結(jié)構(gòu)，從而節(jié)省外加反射蓋的成本而能一體成形及改善產(chǎn)品質(zhì)量。此外，該凸體結(jié)構(gòu)的高度應(yīng)能使二極管晶粒所在的位置平面高于周邊平面，并約處在焦點(diǎn)位置，使該碗狀反射面能充分發(fā)揮反射面的功能，使二極管的發(fā)光亮度達(dá)到最佳狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種發(fā)光二極管顯示器，包括至少一顆發(fā)光二極管和一個(gè)作為基座的金屬支架，其特征在于，所述金屬支架的碗狀反射面的底部設(shè)有一凸伸于碗狀反射面內(nèi)的凸體結(jié)構(gòu)；并且所述至少一顆發(fā)光二極管粘著在該凸體結(jié)構(gòu)的頂端平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)光二極管顯示器，其特征在于，其中該凸體結(jié)構(gòu)的高度大致是碗狀反射面的底部到焦點(diǎn)的距離。
3.一種發(fā)光二極管顯示器，包括至少一顆發(fā)光二極管和一塊作為基座的印刷電路板，其特征在于還包括一個(gè)具多個(gè)碗狀反射面的反射蓋；并且所述印刷電路板置于該反射蓋的底部，且其上設(shè)有多個(gè)凸伸于各碗狀反射面內(nèi)的導(dǎo)電構(gòu)件；所述至少一顆發(fā)光二極管固定在各導(dǎo)電構(gòu)件的頂端平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)光二極管顯示器，其特征在于，其中該導(dǎo)電構(gòu)件是由所述印刷電路板上開設(shè)一電路通孔，再鉚上一導(dǎo)電金屬體所構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)光二極管顯示器，其特征在于，其中該導(dǎo)電構(gòu)件的高度大致是碗狀反射面的底部到焦點(diǎn)的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)光二極管顯示器，其特征在于，其中該導(dǎo)電構(gòu)件的頂端平面可容納至少一顆發(fā)光二極體。
專利摘要發(fā)光二極管顯示器，其中直接以金屬導(dǎo)體沖壓成具有一碗狀反射面及一凸體的結(jié)構(gòu)，該凸體從碗狀反射面的曲率中心點(diǎn)向上突伸，且用以承接發(fā)光二極體晶粒，使發(fā)光二極管晶粒所設(shè)置之平面高于周邊平面，使碗狀反射面有空間盡量向下延伸至碗狀反射面的曲面中心點(diǎn)，使碗狀反射面發(fā)揮最大的反射功能，從而提高發(fā)光二極管顯示器的亮度。
文檔編號(hào)H01L25/075GK2164115SQ9320293
公開日1994年5月4日 申請(qǐng)日期1993年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月27日
發(fā)明者張發(fā)勝 申請(qǐng)人:張發(fā)勝