CN1229872C - 发光元件阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种发光元件阵列，尤指一种可藉由多个出光窗而具有准确定位及导光功能的发光元件阵列，其特征是在一电路板上凿设有多个排列整齐而成锥状态样的出光窗，且相对于每一出光窗位置在电路板上设有至少一连接线路，而设有多个发光元件的发光元件阵列装置则可黏合于电路板上，致使每一发光元件存在于相对应的出光窗内，且每一发光元件的电极将触接于相对应的连接线路，并藉此与一控制IC电性连接，因此可大幅降低产品打线的数量，再加上出光窗的可精准凿设特性，故可轻易完成各发光元件阵列装置间的准确定位，致使得以降低各投射光线相互干扰的功效。

Description

发光元件阵列
技术领域
本发明是有关于一种发光元件阵列。
背景技术
由多个独立的发光元件单元整齐排列而形成的发光元件阵列(LEDArray)，被广泛应用于如传真机、扫描器、印表机、列印机、大型显示幕或显示面板中，而各个发光元件是否排列整齐，或发射光线是否会相互干扰等原因将对发光品质、文件列印或影像呈现有重大的影响。
为此，业界莫不投入大量的资源以期发展出发光品质更佳的发光元件阵列，如美国专利案第6,236,065号一由Sharp Kabushiki Kaisha所揭露的[LIGHT-EMITTING DIODE ARRAY AND METHOD FOR FABRIC ATING THE SAME]、或美国专利案第6,191,438号一由Sharp Kabushiki Kaisha所揭露的[LIGHT-EMITTING DIODE ARRAY]，皆对如何改善LED阵列发光品质提出其构造或技术。
如图1及图2所示，是分别为习用发光元件阵列的构造俯视图及立体示意图；其主要是在一LED基板11的表面分别设有一可发射光线的发光作用层14(active layer)及一第一电极19，并利用蚀刻等微机电技术而在作用层14上的适当位置分别设有绝缘层17(insulative layer)或横向排列整齐的电流扩散层16(current diffusion layer)，而该电流扩散层16所在的位置即为预定的发光区域，为了避免发光区16所发射的投射光源被打线垫层(bondingpad)所阻隔，且顾及后续打线制程的方便性考虑，因此可利用一由透光氧化物质所制成的第二电极18将发光区16的连接线路导引至较为侧边的预定打线区12处，并在此完成打线程序后，再藉由一控制线路电性连接至一相对应的控制IC(未显示)。另外，为了因应产品的实际使用及尺寸要求，所以必须将两两发光元件阵列装置101、102排列整齐，致使其发光区16、162成横向线性排列，并投射出线性光源以供产品使用。
上述习用发光元件阵列，其构造基本上皆存在有从发光元件导引出与发光元件个多相同的连接线路，而对于该连接线路的导线程序，一般是采打线接合法，但是，此种传统的打线接合法将存在有下列问题：
1、由于打线接合条数的增加及打线接合阵列间距112的缩减，将大幅提高制造上的困难及成本的支出。
2、连接线路的打线动作容易造成其它电性线路的脱落，而相对降低产品的生产合格率、发光品质或使用寿命。
3、发光区所投射的光源，除了包括有垂直面发射的B类光源外，亦存在有侧向面发射的T类光源，而这两种光源皆有可能投射到相邻的LED表面放射，引发两相邻发光元件间的串讯(cross-talk)干扰，徒增发光确实位置秒辩识上的困难，进而影响影像分辨率的品质。
4、两两发光元件阵列装置101、102间存在有阵列间隙112，致使在准确定位上有其一定的技术困难性，进而严重影响到发光品质：及
5、若其中一发光元件损坏，将造成整组发光元件阵列装置的放弃使用，不仅形成资源的浪费，亦徒增成本的支出。
为此，业界发展出第二种习用发光元件阵列，如美国专利案第4,916,464号一由。OKI Electric Industry Co.，Ltd.，所揭露的[LIGHT EMITTING DIODEARRAY PRINT HEAD HAVING NO BONDING WIRE CONNECTIONS]，参阅图3及图4，其主要是首先在一基板31上埋设有第一连接线路32、第二连接线路34及第三连接线路36，并准备至少一发光元件阵列装置331-333及至少一控制IC35，该发光元件阵列331上设有多个发光元件41，而每一个发光元件41皆有其相对应的第一电极49及第二电极48。接续，直接将发光元件阵列装置331摆设于基板31表面，且介于第一连接线路32与第二连接线路34之间，利用一第一黏合层42及第二黏合层44，致使每一发光元件41的第一电极49与第一连接线路32电性连接，而其第二电极48则与第二连接线路34电性连接。又，该控制IC35亦可摆设于基板31表面的另一侧，且介于第二连接线路34与第三连接线路36之间，并利用第四黏合层45与第三黏合层46，致使控制IC35与第二连接线路34及第三连接线路36电性连接，藉此以完成发光元件阵列的制作，而发光元件41即可在一偏压作用时，通过透光基板31而发射出投射光以形成一发光区域38。
上述习用发光元件阵列，虽然可降低打线数量以有效提升产品合格率。但是，该构造还是存在有下列问题：
1、每个发光元件侧向面发射的T类光源还是有可能投射到相邻的LED表面放射，引发两相邻发光元件间的串讯(cross-talk)干扰，徒增发光确实位置辩识上的困难，进而影响影像分辨率的品质。
2、发光元件阵列装置(331-333)直接贴合于第一连接线路与第二连接线路上，并无法检视或确保两相邻的发光元件阵列装置是在一理想预设线路上，其对准定位的技术困难性还是存在。
3、两两发光元件阵列装置331、332间还是存在有阵列间隙339，致使在准确定位上有其一定的技术困难性，进而严重影响到发光品质。及
4、于产品制程中，由于对准定位的困难度，因此若有一发光元件损坏，则将造成整组发光元件阵列装置的放弃使用，不仅形成资源的浪费，亦徒增成本的支出。
因此，如何针对上述问题而提出一种新颖的发光元件阵列，以适用于高密度或高分辨率的产品中，即为本发明的发明重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种发光元件阵列，该发光元件阵列可让每一发光元件自然准确定位，不仅可轻易达成产品的高品质要求，亦可有效降低两相邻发光元件阵列装置间对准定位的技术困难度；该发光元件阵列可有效提升产品合格率及延长产品使用寿命；该发光元件阵列可有效解决发光元件间的串讯干扰，不仅可方便提高发光位置的辨识度，亦可有效提升发光亮度；该发光元件阵列可降低制作限制。
本发明的上述技术问题是由如下多个技术方案来实现的。
方案一：
一种发光元件阵列，其特征是包括有：
一电路板，其上至少设有多个第二连接线路、及多个可穿透该电路板的出光窗，而每一出光窗相对应于第二连接线路的其中之一；
至少一发光元件阵列装置，其上设有多个发光元件，每一发光元件上存在有一第一电极及一第二电极，而该发光元件阵列装置建设于该电路板表面，致使每一发光元件位于相对应的出光窗纵向延伸位置内，且其第二电极电性连接于该第二连接线路；及
至少一控制IC，连设于该电路板表面，且与相对应的第二连接线路相互电性连接。
本方案除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
该电路板上尚包括有至少一第一连接线路，而每一发光元件的第一电极将与相对应的第一连接线路电性连接。
该电路板上尚包括有至少一第三连接线路，该第三控制线路与该控制IC电性连接。
该出光窗内设有一反射层。
该出光窗内尚存在有一封装层。
该封装层是选择为一透光胶体、透光层、荧光体、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
该出光窗的一外表面上尚覆盖有一透光层。
该透光层是选择为一彩色滤光片、色转换层、玻璃、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
该出光窗是一锥型态样。
该电路板是选择为一PC板、硅基板、半导体材质基板、透光、不透光及其组合式的其中之一材质所制成。
方案二：
一种发光元件阵列，其特征是包括有：
一电路板，其上至少设有多个第二连接线路、至少一第三连接线路及多个穿透该电路板且成锥型态样的锥型出光窗，而每一锥型出光窗可相对应于第二连接线路的其中之一；
至少一发光元件阵列装置，其上设有多个发光元件，每一发光元件上存在有一第一电极及一第二电极，而该发光元件阵列装置连设于该电路板表面，致使每一发光元件位于相对应的锥型出光窗纵向延伸位置内，且其第二电极电性连接于该第二连接线路；及
至少一控制IC，建设于该电路板表面，且分别与相对应的第二连接线路及第三连接线路相互电性连接。
本方案除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
该电路板上尚包括有至少一第一连接线路，而每一发光元件的第一电极将与相对应的第一连接线路电性连接。
该锥型出光窗内设有一反射层。
该出光窗内尚存在有一封装层，而该封装层是选择为一透光胶体、透光层、荧光体、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
该出光窗的一外表面上尚覆盖有一透光层，而该透光层是选择为一彩色滤光片、色转换层、玻璃、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
该电路板是选择为一PC板、硅基板、半导体材质基板、透光、不透光及其组合式的其中之一材质所制成。
方案三：
一种发光元件阵列，其特征是包括有；
一电路板，其上设有至少一第一连接线路、第二连接线路、第三连接线路及穿透该电路板的出光窗，其中该出光窗是位于第一连接线路与第二连接线路之间；
至少一发光元件阵列装置，其上设有多个发光元件，每一发光元件上存在有一第一电极及一第二电极，而该发光元件阵列装置建设于该电路板表面，致使每一发光元件位于相对应的出光窗纵向延伸位置内，且其第一电极电性连接于相对应的第一连接线路，而第二电极电性连接于相对应的第二连接线路；及
至少一控制IC，建设于该电路板表面上的第二连接线路与第三连接线路之间，且分别与相对应的第二连接线路及第三连接线路相互电性连接。
本方案除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
该出光窗是成一锥型态样。
该出光窗内尚设有一反射层。
该出光窗内尚存在有一封装层。
方案四：
一种发光元件阵列，其特征是包括有：
一凿设有至少一孔洞的电路板，该电路板内埋设有多个延伸线路第一接触区，该延伸线路第一接触区藉由一控制线路而与一相对应的控制线路第一接触区电性连接，该控制线路第一接触区是位于电路板的一控制IC预定区内：
至少一设有多个发光元件的发光元件阵列装置，每一个发光元件藉由一延伸线路而与一相对应的延伸线路第二接触区电性连接，当发光元件阵列装置连设于该电路板表面时，其延伸线路第二接触区将与电路板的延伸线路第一接触区电性连接，而多个发光元件则对准而设于该孔洞内：及
至少一内部设有多个控制线路第二接触区的控制IC，其连设于该电路板的控制IC预定区内，致使其控制线路第二接触区与电路板的控制线路第一接触区自然电性连接。
本方案除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
该孔洞是一V型态样。
该孔洞是一长条型态样。
该孔洞侧边设有至少一反射层。
该电路板是选择为一PC板、硅基板、半导体材质基板及其组合式的其中之一。
该出光窗内尚存在有一封装层，而该封装层是选择为一透光胶体、透光层、荧光体、有氧树脂、彩色滤光片、色转换层、玻璃及其组合式的其中之一所制成。
本发明的优点在于：
1、本发明的电路板，不管是透光或不透光材质皆可适用。且，藉由黏合层以达到电极与相对应连接线路电性连接的目的，因此可大幅降低打线数量，相对可有效避免因打线步骤所造成产品合格率降低的缺憾。
2、出光窗内壁设有反射层，可大幅降低两相邻发光元件间的串讯(cross-talk)干扰问题，进而有效提升发光确实位置的辨识度及影像分辨率的品质。
3、本发明的出光窗是由激光蚀刻等技术予以在电路板上准确形成，其横向线性排列准确度较佳，因此发光元件阵列装置贴合于电路板上时，每一发光元件皆可经由相对应的出光窗发射出投射光源。
4、发光元件阵列装置间的对准技是以出光窗为对准单位，因此可进行检视或确保两相邻的发光元件阵列装置是在一理想预设位置上，进而有效提升发光品质。
5、若制程中有一发光元件损毁，该发光元件阵列装置并非如习用构造即放弃不用，而是仅需切割除去损毁的发光元件部分，再将良好的发光元件依相对应的出光窗继续排列下去即可，不仅可有效利用资源，亦可相对降低制作成本。
6、本发明的出光窗外表面尚可设有一透光层(末显示)，如彩色漏光片、色转换薄膜、玻璃或有氧树脂等，藉此不仅可保护发光元件，且亦可达到改变投射光源波长及色彩的目的。
7、出光窗为一锥型态样，在其斜侧边上设有具有光反射效果的反射层，而出光窗内设有一封装层，该封装层内为透光胶体、透光层、有氧树脂或荧光体，除了可保护发光元件外，更存在有聚光、导光或改变投射光源的波长及色彩的功效。
兹为对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：
附图说明
图1是习用发光元件阵列的俯视图。
图2是如图1所示习用构造的立体示意图。
图3是另一种习用发光元件阵列的立体示意图。
图4是如图3所示习用构造的截面图。
图5是本发明一较佳实施例的分解构造图。
图6是本发明发光元件阵列的组合示意图。
图7是本发明发光元件阵列的II-II方向截面图。
图8是本发明发光元件阵列的III-III方向截面图。
图9是本发明又一实施例的构造截面图。
图10是本发明又一实施例的分解构造图。及
图11是本发明如图10所示实施例的组合示意图。
具体实施方式
首先，请参阅图5至图7，是分别为本发明发光元件阵列一较佳实施例的构造分解图、组合示意图及II-II构造截面图；如图所示，本发明首先是在一电路板或基板51(如PC板或半导体材质基板)中以激光蚀刻、化学蚀刻、半导体制程或印刷电路板制程等微机电技术凿设有多个出光窗57，出光窗57的内侧壁可利用斜镀或蒸镀等方式形成有一具有光反射功效的反射层59，而电路板51上适当位置埋设有第一连接线路52、第二连接线路54及第三连接线路56。另外，准备多个发光元件阵列装置531-533及至少一控制IC55，该发光元件阵列装置531中设有多个发光元件61，而每一个发光元件61皆有其相对应的第一电极69及第二电极68。接续，直接将发光元件阵列装置531-533摆设于电路板51的表面，介于第一连接线路52与第二连接线路54之间，如虚线预设区551所示位置，再利用一第一黏合层62及第二黏合层64(如锡膏、黏贴物质或金属材质)等黏合或热熔合技术，致使每一发光元件61的第一电极69与第一连接线路52电性连接，而其第二电极68则与第二连接线路54电性连接。又，该控制IC55亦可摆设于电路板51表面的另一侧，介于第二连接线路54与第三连接线路56之间，如虚线预设区555所示位置，并利用第四黏合层65与第三黏合层66，致使控制IC55与第二连接线路54及第三连接线路56电性连接，如此即可完成发光元件阵列的制作。而发光元件61即可在一偏压作用时，通过电路板51内的出光窗57而发射出投射光线，以形成一发光区域58。
由于，本发明的电路板51可首先凿设有多个横向线性整齐排列且可让投射光源通过的出光窗57，因此，该电路板51并不限定如习用构造般非得透光材质所制成，不管是透光或不透光材质皆可适用于本发明构造中。且，藉由黏合层以达到电极与相对应连接线路电性连接的目的，因此本发明构造可大幅降低打线数量，相对可有效避免因打线步骤所造成产品合格率降低的缺憾。
又，由于出光窗57的内壁设有反射层59，因此投射光线不管是垂直面发射的B类光源或侧向面发射的T类光源皆将被导引而限制在出光窗57的作用范围内，藉此可大幅降低两相邻发光元件间的串讯(cross-talk)干扰问题，进而有效提升发光确实位置的辨识度及影像分辨率的品质。
再者，请参阅图8，是本发明如图6所示实施例的III-III分解构造图；如图所示，由于本发明的出光窗57可藉由激光蚀刻等技术予以在电路板51上准确形成，其横向线性排列准确度较佳，因此发光元件阵列装置531贴合于电路板51上时，每一发光元件61皆可经由相对应的出光窗57发射出投射光源。换言之，虽然两两发光元件阵列装置531、532间还是存在有一阵列间隙539，但发光元件阵列装置531-533间的对准技术并非如传统构造以发光元件阵列装置531-533为单位，而是以出光窗57为对准单位，因此可进行检视或确保两相邻的发光元件阵列装置531-533是在一理想预设位置上，进而有效提升发光品质。
又，由于本发明是以出光窗57为对准单位，因此，若制程中有一发光元件61损毁，该发光元件阵列装置531并非如习用构造即放弃不用，而是仅需切割除去损毁的发光元件部分，再将良好的发光元件依相对应的出光窗57继续排列下去即可，不仅可有效利用资源，亦可相对降低制作成本。
又，本发明的出光窗57外表面尚可设有一透光层(末显示)，如彩色漏光片、色转换薄膜、玻璃或有氧树脂等，藉此不仅可保护发光元件61，且亦可达到改变投射光源波长及色彩的目的。
另外，请参阅图9，是为本发明又一实施例的构造截面图；如图所示，其发光元件阵列装置531上同样设有多个发光元件61，而每一发光元件61上设有一第一电极69及第二电极68。相对于每一发光元件61，于电路板71上凿设有多个出光窗77，而在此实施例中，其出光窗77是为一锥型态样，在其斜侧边777上设有具有光反射效果的反射层79，而出光窗77内设有一封装层75，该封装层75内可为透光胶体、透光层、有氧树脂或荧光体，除了可保护发光元件61外，更存在有聚光、导光或改变投射光源的波长及色彩的功效。
最后，请参阅图10及图11，分别为本发明又一实施例的分解构造图及组合示意图；如图所示，其主要是在一硅基板或其它半导体材质基板所组成的电路板90内凿设有一出光窗91，例如在此实施例中的长条型V型态样孔洞，于出光窗91的侧壁或斜侧壁上同样设有一具有反射光线或聚光效果的反射层93，而于硅基板90内可藉由半导体等微机电技术事先埋设有多个可因应高密度元件电性连接的接触点的延伸线路第一接触区95，每一延伸线路第一接触区95可藉由一控制线路97而电性连接于一固设于一控制IC预定区92内的控制线路第一接触区99。
多个发光元件101横向整齐排列形成于一LED基板(或称发光元件阵列装置)100上，每一个LED发光元件101将可藉由一延伸线路105而电性连接至一延伸线路第二接触区103。当LED基板100与硅基板90结合时，其中LED发光元件101将可对准而放置于出光窗91内，而延伸线路第二接触区103将自然与延伸线路第一接触区95对准贴合。而一控制IC120亦可连设于控制IC预定区92上，且多个设于控制IC120表面的控制线路第二接触区129亦可对准贴合于硅基板控制IC预定区92上相对应的控制线路第一接触区99，如此，LED发光元件101即可藉由延伸线路第二接触区103、延伸线路第一接触区95、控制线路97、控制线路第一接触区99、及控制线路第二接触区129，以完成与控制IC12。的电性连接，如图11所示。
当然，上述各实施例中虽然皆将控制IC120表示于电路板90的一侧遣，但为了因应高密度发光元件阵列，其亦可将控制IC设于出光窗91的两侧，而两两发光元件101的延伸线路105将以交错方式来与相对应位于不同侧边的控制IC电性连接。
综上所述，本发明是有关于一种发光元件阵列，尤指一种可藉由多个出光窗而具有准确定位及导光功能的发光元件阵列。故本发明实为一具有新颖性、进步性及可供产业利用者，应符合我国专利法所规定的专利申请要件无疑，爰依法提出发明专利申请。
但以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (20)

1、一种发光元件阵列，其特征是包括有：
一电路板，其上至少设有多个第二连接线路、及多个可穿透该电路板的出光窗，而每一出光窗相对应于第二连接线路的其中之一；
至少一发光元件阵列装置，其上设有多个发光元件，每一发光元件上存在有一第一电极及一第二电极，而该发光元件阵列装置建设于该电路板表面，致使每一发光元件位于相对应的出光窗纵向延伸位置内，且其第二电极电性连接于该第二连接线路；及
至少一控制IC，连设于该电路板表面，且与相对应的第二连接线路相互电性连接。
2、根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征是：该电路板上尚包括有至少一第一连接线路，而每一发光元件的第一电极将与相对应的第一连接线路电性连接。
3、根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征是：该电路板上尚包括有至少一第三连接线路，该第三连接线路与该控制IC电性连接。
4、根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗内设有一反射层。
5、根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗内尚存在有一封装层。
6、根据权利要求5所述的发光元件阵列，其特征是：该封装层是选择为一透光胶体、透光层、荧光体、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
7、根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗的一外表面上尚覆盖有一透光层。
8、根据权利要求7所述的发光元件阵列，其特征是：该透光层是选择为一彩色滤光片、色转换层、玻璃、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
9、根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗是一锥型态样。
10、根据权利要求1所述的发光元件阵列，其特征是：该电路板是选择为一PC板、硅基板、半导体材质基板、透光、不透光及其组合式的其中之一材质所制成。
11、一种发光元件阵列，其特征是包括有：
一电路板，其上至少设有多个第二连接线路、至少一第三连接线路及多个穿透该电路板且成锥型态样的锥型出光窗，而每一锥型出光窗可相对应于第二连接线路的其中之一；
至少一发光元件阵列装置，其上设有多个发光元件，每一发光元件上存在有一第一电极及一第二电极，而该发光元件阵列装置连设于该电路板表面，致使每一发光元件位于相对应的锥型出光窗纵向延伸位置内，且其第二电极电性连接于该第二连接线路；及
至少一控制IC，建设于该电路板表面，且分别与相对应的第二连接线路及第三连接线路相互电性连接。
12、根据权利要求11所述的发光元件阵列，其特征是：该电路板上尚包括有至少一第一连接线路，而每一发光元件的第一电极将与相对应的第一连接线路电性连接。
13、根据权利要求11所述的发光元件阵列，其特征是：该锥型出光窗内设有一反射层。
14、根据权利要求11所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗内尚存在有一封装层，而该封装层是选择为一透光胶体、透光层、荧光体、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
15、根据权利要求11所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗的一外表面上尚覆盖有一透光层，而该透光层是选择为一彩色滤光片、色转换层、玻璃、有氧树脂及其组合式的其中之一所制成。
16、根据权利要求11所述的发光元件阵列，其特征是：该电路板是选择为一PC板、硅基板、半导体材质基板、透光、不透光及其组合式的其中之一材质所制成。
17、一种发光元件阵列，其特征是包括有；
一电路板，其上设有至少一第一连接线路、第二连接线路、第三连接线路及穿透该电路板的出光窗，其中该出光窗是位于第一连接线路与第二连接线路之间；
至少一发光元件阵列装置，其上设有多个发光元件，每一发光元件上存在有一第一电极及一第二电极，而该发光元件阵列装置建设于该电路板表面，致使每一发光元件位于相对应的出光窗纵向延伸位置内，且其第一电极电性连接于相对应的第一连接线路，而第二电极电性连接于相对应的第二连接线路；及
至少一控制IC，建设于该电路板表面上的第二连接线路与第三连接线路之间，且分别与相对应的第二连接线路及第三连接线路相互电性连接。
18、根据权利要求16所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗是成一锥型态样。
19、根据权利要求16所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗内尚设有一反射层。
20、根据权利要求16所述的发光元件阵列，其特征是：该出光窗内尚存在有一封装层。
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