TWI475724B - 發光單元、其製造方法及觸控面板 - Google Patents

Description

發光單元、其製造方法及觸控面板

本發明係有關於一種發光單元、其製造方法及觸控面板，尤指一種具有不對稱發光態樣之發光單元、其製造方法及觸控面板。

隨著電子產品的發展，許多類型之輸入裝置目前可用於在電子系統內實行操作，例如按鈕或按鍵、滑鼠、軌跡球、觸控螢幕等等。而近來觸控螢幕的應用越來越普遍，觸控螢幕可包括觸控面板，其可為具有觸敏表面之透明面板，以便作業表面覆蓋於顯示螢幕之可檢視區域。觸控螢幕允許使用者藉由手指或觸控筆觸控顯示螢幕作出選擇並移動游標，並根據觸控事件達成運算動作。而紅外光之近接式感測器(IR proximity sensor)則大量應用於手持式通訊裝置上而構成一種紅外線式觸控面板(IR touch panel)，以用於偵測使用者的臉部與顯示螢幕之間的距離，進而達到操作上的控制效果。

紅外線式觸控面板的主要原理是在螢幕前方的四周圍佈滿可發射/接收紅外線光束的發光二極體(LED)，排列四周的發光二極體會同時產生紅外線訊號，形成一個整齊交錯的紅外線網，透過操作者之手指接近到螢幕時會遮蔽住紅外線，以進行定位的目的。目前在一般表面黏著(SMT)形式之發光二極體通常在兩個發光方向上通常具有相對稱的發光態樣，例如發光二極體在X軸與Y軸上的可視角度通常相當接近，然而，具有對稱發光態樣之發光二極體並不適用於觸控面板的應用，因觸控面板僅需偵測單一方向的物體，例如操作者的手指僅會由顯示器的前方接近顯示器；但具有對稱發光態樣之發光二極體卻在兩個方向上形成相同的光線，故有可能造成訊號串擾(crosstalk)問題，更造成無法提高觸控面板之感測距離的問題。當觸控面板之感測距離過小時，操作者的手指必須相當接近顯示器才會進行定位，故有靈敏度下降的問題，更可能造成操作者的手指刮傷顯示器造成顯示器壽命降低的問題。

另外，當具有對稱發光態樣之發光二極體在某一方向上具有大角度的可視角度時，另一方向上同樣具有大角度的可視角度，此亦造成整體的發光亮度低於在應用上所需之亮度。

本發明之目的之一，在於提供一種發光單元之製造方法，該製造方法利用模造、切割步驟成型具有特定外觀的封裝結構，使封裝結構可控制發光元件之光線在不同發光方向上具有不對稱的態樣，以滿足在觸控面板、觸控螢幕等之特定的需求。

本發明實施例係提供一種發光單元之製造方法，包括以下步驟：提供一基板，該基板上包含有複數個電路區域，並將一發光元件分別設置於每一個該電路區域上；成型一封裝結構對應於每一個該電路區域，該封裝結構係包覆該發光元件；以及沿著兩個軸向的切割道進行切割以形成多個單一的發光單元，其中該封裝結構在該兩個軸向上分別經過兩次切割，使該封裝結構具有一個頂面及兩組相對應的側面，該頂面係為一雙次曲面，以形成雙錐形(biconic)透鏡封裝結構；其中，每一個該發光單元在兩個發光方向上具有不對稱的發光態樣。

本發明實施例係提供一種發光單元，包括：一基板，其上具有電路區域；一發光元件，其係設於該基板上而電性連接於該電路區域；以及一雙錐形透鏡封裝結構，該封裝結構具有一個頂面及兩組相對應的側面，該頂面係為一雙次曲面；其中，該發光單元在兩個發光方向上具有不對稱的發光態樣。

本發明實施例更一種觸控面板，其至少包括多個發光單元及多個與發光單元對應之接收器，每一該發光單元包括：一基板，其上具有電路區域；一發光元件，其係設於該基板上而電性連接於該電路區域；以及一雙錐形透鏡封裝結構，該封裝結構具有一個頂面及兩組相對應的側面，該頂面係為一雙次曲面；其中，該發光單元在兩個發光方向上具有不對稱的發光態樣。

本發明具有以下有益的效果：本發明之製造方法的製程簡單，可利用切割方法成型具有特定外觀的封裝結構；而本發明所成型的封裝結構具有不對稱之光學特性，使光線在兩個發光方向上形成不同的發光態樣，而此種不對稱之發光可應用於觸控面板之領域，並有效提高觸控面板之感應(感測)距離，更可使發光強度(intensity)滿足一般使用之需求。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱圖1、圖1A，並配合圖2、圖3，本發明係提供一種發光單元之製造方法，該製造方法係利用切割的方式間接製作出不易以模造等方式成型之雙錐形(biconic)的封裝結構13，換言之，本發明係先以光學模擬軟體規劃出適當的雙錐形透鏡封裝結構13，但由於此結構並無法或較難直接成型，因此本發明就針對這樣的結構提出以下的製造成型方法；而雙錐形透鏡封裝結構13可應用於本發明之發光單元1、觸控面板等應用，使本發明之側向式(side-view)發光單元1在不同發光方向上具有不同的發光態樣。本發明之製造方法至少包括以下步驟：

步驟(一)：提供一基板11，基板11上包含有複數個電路區域(圖未示)，並將發光元件12分別設置於每一個電路區域上。如圖1、圖2所示，在本具體實施例中，該基板11上包含有3乘2個的陣列，而在完成後述之製程後可製作出六個單一的發光單元1(如圖3所示)，此僅為說明之用，並非用於限制本發明。而在本實施例中，發光元件12分別安裝於每一個電路區域上，例如固晶、打線等方法。在本具體實施例中，該發光元件12係為發光二極體(LED)，上述的發光元件12可利用晶片黏著方法(die attaching)分別固設於每一個電路區域上，並利用打線將發光元件12電性連接於其所對應之該電路區域之電路。

步驟(二)：成型一封裝結構13′對應於每一個該電路區域，該封裝結構13′係包覆該發光元件12。請復參考圖1，在本具體實施例中，係利用一模具(圖未示)進行模造步驟，以將封裝材料固化成型，進而覆蓋、包覆上述之電路區域及發光元件12。而在本模造步驟中所使用的封裝材料，其可為熱塑性塑料，如主成分可以為聚對苯二醯對苯二胺(PPA)、聚醯胺(PA)等；或者使用熱固性塑料，例如至少包含矽膠或樹脂材料之透明膠。再者，在本實施例中，封裝結構13′可對應於發光元件12而形成凸狀(dome-like)的透鏡狀之封裝結構13′(如圖1A所示)，以利發光元件12之光線射出。在本具體實施例中，發光元件12係為一種發出紅外光之發光二極體，而封裝結構13′則為可讓紅外光穿透之封裝材料所製成。凸狀之封裝結構13′的頂面具有一第一頂面區域131及一第二頂面區域132，第一頂面區域131係為一種雙次曲面，第二頂面區域132則不限定其態樣(因第二頂面區域132在後續步驟中會被移除，故其態樣並非本發明所著重的部分)，而所述的雙次曲面可廣泛地指任何n維的超曲面，其定義為多元二次方程的解的軌跡，例如橢球面、類球面、球面、橢圓拋物面、雙曲拋物面等等。

步驟(三)：沿著兩個軸向的切割道進行切割以形成多個單一的發光單元1，更將該封裝結構13′在該兩個軸向上分別經過兩次切割，使切割後之封裝結構13′具有一個頂面131及兩組相對應的側面132A、132B，以形成雙錐形(biconic)透鏡封裝結構13，值得說明的是，經過切割步驟後所成型之頂面131即為所述凸狀之封裝結構13′之第一頂面區域131，故兩者使用相同的標號，且由於切割後成型之頂面131即為封裝結構13′之第一頂面區域131，故頂面131即為雙次曲面的態樣。如圖2所示，待步驟(二)中的封裝材料固化成型該封裝結構13′後，將該模具自該基板11上移除，以進行切割步驟，在此步驟中係利用刀具等切割工具沿著所定義出之切割道進行切割。

值得說明的是，本切割步驟除了將前述的發光陣列切割為多個單一的發光單元1，更可依照發光的需求將封裝結構13′所需的外型、尺寸。舉例來說，設計者可先利用模擬軟體計算該封裝結構在該兩個軸向的切割寬度，以圖2進行說明，該發光陣列之每一封裝結構13′在縱向(以圖示之方向為準)上經過兩次切割，例如藉由SX1、SX2或SX3、SX4兩切割道切割出封裝結構13′在縱向上所需的外型、尺寸；而在橫向(以圖示之方向為準)上經過兩次切割，例如藉由SY1、SY2或SY3、SY4或SY5、SY6等兩切割道切割出封裝結構13′在橫向上所需的外型、尺寸。另外，經過兩個軸向上之兩次切割後，封裝結構13′之第二頂面區域132可被切割移除，以形成雙錐形透鏡封裝結構13，且雙錐形透鏡封裝結構13具有一個與基板11相連接之底面133，該底面133係為矩形等四邊形。

請參考圖3，其為以上述步驟後所完成的單一的發光單元1，其中側面132A(132B)與透鏡狀之頂面131的連接處會形成圓錐曲線等的態樣，故本發明將封裝結構13稱為雙錐形，而頂面131為雙次曲面。另外，藉由雙次曲面之頂面131可將發光元件12所發出之光線以不對稱的方式射出，以達到在第一發光方向上具有較小的可視角度，而在第二發光方向上具有較大的可視角度。本發明經過光學模擬軟體的計算後，當發光單元1在兩個發光方向上的可視角度之比例大於1.5時，即可滿足紅外線式觸控面板的偵測距離及亮度之需求。另外，所述之第一發光方向與第二發光方向可為相互垂直(如X、Y軸)，但兩者亦可不相互垂直，端視應用面的需求而定。

請參考圖4、圖5，其顯示本發明的一個較佳的具體實施例，圖4係顯示圖3之發光單元在X軸(第二發光方向)的可視角度測試圖，其中在X軸的可視角度小於40度；而圖5係顯示圖3之發光單元1在Y軸(第二發光方向)的可視角度測試圖，其中在Y軸的可視角度大於80度；故Y軸的可視角度與X軸的可視角度之比例大於2。

請參考圖6，其顯示一種觸控面板TP，其至少包括多個本發明之發光單元1及多個與發光單元1對應之接收器2，發光單元1與接收器2係對應地排列於觸控面板TP的四周，當觸發訊號S(如操作者的手指)接近時，會產生遮斷紅外線的效果，即可進行定位。具體而言，發光單元1是各自獨立且單一的，只要對遮斷的位置做解析即可做到定位的目的，最後再經由控制電路的運算將訊號傳送到電腦主機等處理端，再經由顯示器顯示輸出剛才觸碰的訊號位置，或者再經由其他軟體執行其他的訊號操控運用。

綜上所述，本發明至少具有下列諸項優點：

1、本發明利用加工的方式，如切割將凸狀的透鏡狀之封裝結構切割成雙錐形的封裝結構，使發光單元在兩個發光方向上產生不對稱的發光態樣，此一不對稱的發光態樣在應用於觸控面板時可使觸控面板具有較大的感測距離及以較低的訊號串擾(crosstalk)問題。

2、由於本發明之發光單元在一個特定的發光方向具有很大的可視角度(例如大於80度)，而在另一相對的發光方向上造成小的可視角度(例如小於40度)，故對整體發光強度而言仍可滿足一般的應用需求。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

1．．．發光單元

11．．．基板

12．．．發光元件

13、13′．．．封裝結構

131．．．頂面(第一頂面區域)

132．．．第二頂面區域

132A．．．側面

132B．．．側面

133．．．底面

2．．．接收器

TP．．．觸控面板

SX1、SX2、SX3、SX4．．．切割道

SY1、SY2、SY3、SY4、SY5、SY6．．．切割道

圖1係顯示本發明之發光陣列的側視圖。

圖1A係顯示本發明之凸狀的透鏡狀之封裝結構的示意圖。

圖2係顯示本發明之發光陣列上之切割道之示意圖。

圖3係顯示本發明之單一發光單元的示意圖。

圖4係顯示本發明之發光單元在X軸上的光型圖。

圖5係顯示本發明之發光單元在Y軸上的光型圖。

圖6係顯示本發明之觸控面板之示意圖。

1．．．發光單元

11．．．基板

12．．．發光元件

13．．．封裝結構

131．．．頂面

132A．．．側面

132B．．．側面

133．．．底面

Claims (9)

1. 一種發光單元之製造方法，包括以下步驟：提供一基板，該基板上包含有複數個電路區域，並將一發光元件分別設置於每一個該電路區域上；成型一封裝結構對應於每一個該電路區域，該封裝結構係包覆該發光元件；以及沿著兩個軸向的切割道進行切割以形成多個單一的發光單元，其中該封裝結構在該兩個軸向上分別經過兩次切割，使該封裝結構具有一個頂面及兩組相對應的側面，該頂面係為一雙次曲面，以形成雙錐形(biconic)透鏡封裝結構；其中，每一個該發光單元在兩個發光方向上具有不對稱的發光態樣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光單元之製造方法，其中在成型一封裝結構的步驟中，係利用一模具成型一凸狀(dome-like)之封裝結構包覆該發光元件，該凸狀之封裝結構的頂面具有一第一頂面區域及一第二頂面區域，該第一頂面區域係為所述之雙次曲面；在沿著兩個軸向的切割道進行切割的步驟中，該第二頂面區域係被切割移除，而留下的該第一頂面區域即為所述之雙錐形透鏡封裝結構的該頂面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光單元之製造方法，其中在沿著兩個軸向的切割道進行切割的步驟之前更包括利用模擬軟體計算該凸狀之封裝結構在該兩個軸向的切割寬度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光單元之製造方法，其中每一個該發光單元在兩個發光方向上的可視角度之比例大於1.5。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光單元之製造方法，其中每一個該發光單元在一第一發光方向上的可視角度係小於40度，而該發光單元在一第二發光方向上的可視角度係大於80度。
6. 一種發光單元，包括：一基板，其上具有電路區域；一發光元件，其係設於該基板上而電性連接於該電路區域；以及一雙錐形透鏡封裝結構，該雙錐形透鏡封裝結構具有一個頂面及兩組相對應的側面，該頂面係為一雙次曲面，且該雙錐形透鏡封裝結構係為一凸狀(dome-like)之封裝結構所切割成型者；其中，該發光單元在兩個發光方向上具有不對稱的發光態樣。
7. 如申請專利範圍第6項所述之發光單元，其中該封裝結構具有一個與該基板相連接之底面，該底面係為矩形。
8. 如申請專利範圍第6項所述之發光單元，其中該發光單元在一第一發光方向上的可視角度係小於40度，而該發光單元在一第二發光方向上的可視角度係大於80度。
9. 一種觸控面板，其至少包括多個發光單元及多個與發 光單元對應之接收器，每一該發光單元包括：一基板，其上具有電路區域；一發光元件，其係設於該基板上而電性連接於該電路區域；以及一雙錐形透鏡封裝結構，該雙錐形透鏡封裝結構具有一個頂面及兩組相對應的側面，該頂面係為一雙次曲面，且該雙錐形透鏡封裝結構係為一凸狀(dome-like)之封裝結構所切割成型者；其中，該發光單元在兩個發光方向上具有不對稱的發光態樣。