CN100578313C - 一种用于形成包括光导和光学有源元件的光学系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种诸如用于LCD的背光系统之类的光系统，包括在光导的边缘表面处插入模制在一起的光导和附装元件，以及附装到附装结构的光学有源元件(例如LED和/或光学传感器)。通过将附装结构和光导在光导的边缘表面处插入模制在一起，光学有源元件能以对背光系统的厚度和底部上最小的影响而有效地附装在光导的边缘处。

Description

一种用于形成包括光导和光学有源元件的光学系统的方法
技术领域
本发明涉及具有插入模制到光导的附装结构的光系统。
背景技术
液晶显示器(LCD)需要背光系统来产生可视图像。用于LCD的示例背光系统是使用一系列发光二极管(LED)侧面照射的平面光导。除了LED，背光系统有时还装备有提供与从背光系统发射的光有关的反馈(例如，彩色和亮度)的光学传感器。
LED和光学传感器经常附装到背光系统的平面光导以形成单个背光部件。用于将LED和/或光学传感器附装到平面光导的技术具有对背光系统的尺寸和成本的直接影响。因为LCD通常用于小型消费电子设备中，例如蜂窝电话和个人数字助理(PDA)，所以重要的是制造尽可能紧凑和节省成本的背光系统。
发明内容
一种诸如用于LCD的背光系统之类的光系统，包括在光导的边缘表面处插入模制在一起的光导和附装结构，以及附装到附装结构的光学有源元件(例如LED和/或光学传感器)。通过将附装结构和光导在光导的边缘表面处插入模制在一起，光学有源元件能以对背光系统的厚度和底部上最小的影响而有效地附装在光导的边缘处。
从结合附图通过本发明原理的示例来解释的以下详细说明中，本发明的其他方面和优点将变得清楚。
附图说明
图1描述了光导的立体图。
图2A-2C描述了在光导底边缘处插入模制在一起的附装结构和光导的正面、侧边缘和底边缘视图。
图3A-3C描述了附装到来自图2A-2C的附装结构的附装点的倒装晶片封装的光学传感器。
图4描述了容纳在条上并插入模制到三个分别的光导的三个分别的附装结构。
图5A是在光导的边缘表面处待插入模制到光导的具有反射杯的附装结构的俯视图。
图5B是来自图5A的引线框的正视图。
图5C是来自图5A和图5B的引线框沿着图5B的线5C-5C的侧面剖视图。
图6A是来自图5A-5C的附装结构一旦在边缘表面处插入模制到光导后的正视图。
图6B是插入模制到光导的附装结构沿着图6A的线6B-6B的侧面剖视图。
图7A是来自图6A的插入模制的附装结构和光导的正视图，其具有在反射杯处连接到附装结构的LED。
图7B是插入模制的附装结构和光导沿着图7A的线7B-7B的侧面剖视图，其具有连接到附装结构的LED。
图8A是来自图7A的系统在密封剂已经施加到反射杯中并盖过LED之后的正视图。
图8B是系统沿着图8A的线8B-8B的侧面剖视图，描述了施加到反射杯中并盖过LED的密封剂。
图9描述了沿着图8A的线8B-8B的侧面剖视图，其描述了形成在反射杯之上的光密封结构。
图10描述了容纳在条并插入模制到三个分别的光导的三个分别的附装结构。
图11描述了根据本发明用于形成包括光导、附装结构、和光学有源元件的光学系统的方法的流程图。
在整个说明书中相似标号可以用于标识相似元件。
具体实施方式
图1描述了光导100的立体图。该光导具有第一主表面102和第二主表面104以及至少一个边缘表面。在图1的构造中，边缘表面包括顶边缘106、底边缘108、以及侧边缘110和112。因为主表面102和104比边缘表面106、108、110和112大得多，所以光导被称作“平面”光导。光导由诸如透明树脂或塑料之类的透明材料制成。可以由例如注模、转移模制、或铸造形成光导。
如图1所示，光114通常在边缘处射入光导100中。可以使用超过本公开范围之外的各种技术以使得入射光从光导的主表面中的至少一个射出用于在背后照明LCD中使用。
根据本发明的实施例，附装结构和光导在光导的边缘表面处插入模制在一起，且光学有源元件附装到附装结构。通过在光导的边缘表面处将附装结构和光导插入模制在一起，光学有源元件能以对光系统的厚度和底部上最小的影响而有效地附装在光导的边缘处。如此处所使用的，术语“光学有源元件”是产生和/或检测光的设备。术语光学有源元件显然包括LED和光学传感器，但也可以包括其他元件。
参考图2A-4详细描述用于将光学传感器附装到平面光导的技术的示例并参考图5A-10详细描述用于将LED附装到平面光导的技术的示例。
图2A-2C描述在光导的底边缘108处插入模制在一起的附装结构120和光导100的各种视图。在图2A-2C的实施例中，附装结构包括插入模制在光导中的四个附装点122。在此实施例中，附装点是适合焊接的金属结构，不过其他附装结构也是可以的。图2A是光导的正视图，其描述了附装结构的四个附装点中的两个。如图2A所示，作为插入模制的结果，附装点延伸到光导中。图2B是光导的侧边缘视图，其描述了四个附装点中的两个。同样，作为插入模制的结果，该附装点向上延伸到光导中。图2C是光导和全部四个附装点的底边缘视图。虽然四个附装点插入模制到光导中，但是四个附装点具有用于附装光学传感器的曝露部分。在实施例中，附装结构也可以包括连接到附装点的导电金属迹线，其提供附装点和相关电气系统的电连接。
一旦如图2A-2C所示，附装结构120已经插入模制到光导100，光学传感器可以附装到附装结构的附装点122。在实施例中，彩色光学传感器封装在倒装晶片型封装中。图3A-3C描述了附装到附装结构的附装点的倒装晶片封装光学传感器124。倒装晶片封装光学传感器包括光学传感器126、封装体128、和附装销130(例如焊块、焊盘)。在图3A-3C的示例中，倒装晶片封装光学传感器的附装销焊接到附装结构的附装点以将倒装晶片封装光学传感器124连接到光导。附装点也可以用于形成到更大电气系统的电连接。基于光导定位光学传感器以检测从边缘处射出光导的光，在此情况下为底边缘100。图3A是光系统的正视图，其描述了在附装结构和倒装晶片封装光学传感器之间的四个连接中的两个。图3B是光系统的侧边缘视图，其描述了在附装结构和倒装晶片封装光学传感器之间的四个连接中的两个。图3C是光系统的底边缘视图，其描述了在附装结构和倒装晶片封装光学传感器之间的全部四个连接。
在实施例中，多个附装结构形成为在条、卷、或阵列上的引线框。接着使用条、卷、或阵列制造技术以有效的方式来将各个附装结构插入模制到光导。插入模制的光导/附装结构组合体接着被彼此分离用于单个组装和使用。
图4描述了容纳在条134上并插入模制到三个分别的光导100A-100C的三个分别的附装结构120A-120C。当附装结构连接到该条时进行插入模制。在图4的示例中，附装结构是包括需要在插入模制后去除的部分(例如引线框支撑引导件136)的引线框结构。在如图4所示附装结构插入模制到光导之后，光导/附装结构组合体在竖直虚线处彼此分离。在图4的实施例中，在分离之后，去除条和引线框结构的除了四个附装点之外的的全部曝露部分以留下图2A-2C中描述的布置。
虽然参考图2A-4描述了附装结构(120)的具体构造，但是附装结构的其他构造也是可以的。在实施例中，附装点122通常布局为与倒装晶片封装的输入/输出销匹配，且应该理解的是可以使用多于或少于四个附装点。此外，虽然上述光学有源元件是彩色传感器，但是不同的光学有源元件可以使用相似技术附装到光导。
现在参考图5A-10描述用于将LED附装到平面光导的技术的示例。图5A是在光导的边缘表面处待插入模制到光导的附装结构150的俯视图。在此实施例中，由金属片形成附装结构。这些类型的结构通常称作引线框，因为它们包括可以连接到LED的导电引线的电连接点。附装结构包括反射杯152并可以包括引线框支撑引导件(未示出)。在实施例中，反射杯压印到引线框中，且可以通过卷折引线框的金属翼片形成引线框支撑引导件。如以下更详细描述的，在组装期间，引线框支撑引导件将引线框紧固到条、卷、或阵列结构。图5B是来自图5A的引线框150的正视图。该正视图描述了反射杯152。图5C是附装结构沿着线5C-5C的侧面剖视图。在图5A-5C的示例中，反射杯152是带有稍稍延长的边缘158的四分之一圆156。虽然参考图5A-5C描述了示例性的反射杯构造，其他构造也是可以的。此外，附装结构可以不包括反射杯。附装结构可以包括附加于或独立于反射杯的其他功能性元件。
根据本发明的实施例，在光导的边缘表面处，附装结构150和光导160插入模制在一起。图6A是来自图5A-5C的附装结构150和光导160在该附装结构和光导在光导160的边缘表面162处插入模制在一起之后的正视图。图6B是插入模制到具有主表面161和163的平面光导160的附装结构的侧视图。在图6A和6B的实施例中，在附装结构周围模制光导的一部分来可靠地连接附装结构和光导。插入模制的光导和附装结构的精确构造不是严格的，只要可靠地连接了附装结构和光导即可。
LED附装到附装结构使得来自LED的光在边缘表面处入射到光导中。虽然LED可以在插入模制之前附装到附装结构，但是在优选实施例中，LED在插入模制之后附装到附装结构。用于将LED附装到附装结构的技术包括将LED管芯粘到管芯附装垫和导线接合。在LED和附装结构之间的附装包括物理的和电气的两者。用于将LED附装到附装结构的具体技术是不严格的，只要物理地紧固和电气地连接LED即可。在实施例中，将银环氧材料分布到附装结构的反射杯中并将LED放置到银环氧材料上。相对于反射杯定位LED使得反射杯将所发射光中的一些在光导的边缘表面处重导向到光导中。
图7A是来自图6A的附装结构150和插入模制的光导160的正视图，其具有在反射杯152处连接到附装结构的LED 166。图7B是光导160沿着线7B-7B的侧面剖视图，其具有连接到附装结构的LED 166。如图7B所示，LED通过导电环氧材料168附装到附装结构。LED也通过接合导线170电连接到附装结构。
在LED 166附装到附装结构150之后，可以将密封剂施加到反射杯中以密封LED。密封LED保护LED和电连接免受损害。密封剂可以是作为粘性材料分布并固化为固体的诸如透明环氧树脂之类的透明材料。图8A是来自图7A的系统在密封剂172已经施加到反射杯152中并盖过LED
166之后的正视图。图8B是系统沿着线8B-8B的侧面剖视图，描述了施加到反射杯中并盖过LED的密封剂。如图8A和8B所示，LED被完全密封在光导、附装结构、和密封剂之间。
在实施例中，光密封结构可以放置在密封剂和反射杯区域之上以将更多的光180反射到光导中并防止光泄漏。图9中描述了光密封结构174的示例。在图9的实施例中，光密封结构包括将光朝向光导的边缘表面反射的反射层176和防止光泄漏的不透明层178。
如上参考图4所述，可以在条、卷、或阵列上形成用于LED附装的多个附装结构。关于形成在条、卷、或阵列上的多个附装结构，可以使用条、卷、或阵列制造技术以有效的方式来插入模制多个光导/附装结构组合体。
图10描述了容纳在条134上并插入模制到三个分别的光导160A-160C的三个分别的且相同的附装结构150A-150C。在图10的示例中，附装结构是如上参考图5A-9所述的包括压印的反射杯152的引线框结构。在附装结构插入模制到光导之后，LED 166附装到附装结构。一旦LED附装到附装结构，光导/附装结构/LED组合体在竖直虚线处彼此分离。在图10的实施例中，在分离之后，去除条的多余部分(例如，引线框支撑引导件136)以留下图6A和6B中描述的布置。
虽然参考图5A-10描述了附装结构150和光导160的具体构造，但是附装结构和光导的其他构造是可能的。此外，虽然上述光学有源元件是彩色传感器，但是不同的光学有源元件可以使用相似技术附装到光导。
图11描述了根据本发明用于形成包括光导和光学有源元件的光学系统的方法的流程图。在框200处，附装结构和光导在光导的边缘表面处插入模制在一起。在框202处，光学有源元件附装到在边缘表面处插入模制到光导的附装结构。
插入模制技术包括注入模具中的树脂或其他模制化合物。通常，插入模制涉及高压来将模制化合物强压到模具中。如此处所使用的，将两个元件插入模制在一起是指任何形式的将模制化合物绕另一个成品的零件固化以产生单个的连接元件。
虽然已经描述和图示了本发明的特定实施例，但是本发明不限于所述和所图示的特定形式或布置。本发明的范围由所附权利要求及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种用于形成包括光导和光学有源元件的光学系统的方法，其中所述光导具有第一和第二表面以及边缘表面，所述方法包括：
将附装结构和所述光导在所述光导的所述边缘表面处插入模制在一起；和
将光学有源元件附装到在所述边缘表面处插入模制到所述光导的所述附装结构，
其中，将所述附装结构和所述光导在所述边缘表面处插入模制在一起的步骤包括将处于条、卷、或阵列形式的多个连接的附装结构插入模制在多个光导的边缘表面处。
2.如权利要求1所述的方法，还包括在附装光学有源元件之前将所述连接的附装结构分离。
3.如权利要求1所述的方法，还包括在附装光学有源元件之后将所述连接的附装结构分离。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述光学有源元件是彩色传感器。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述光学有源元件是发光二极管。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述附装结构是引线框结构。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述光学有源元件是发光二极管且其中所述引线框结构包括构造为在所述边缘表面处将来自所述发光二极管的光反射到所述光导中的反射杯。
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