專利名稱：發(fā)光二極管顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，尤其是一種全彩固態(tài)發(fā)光元件顯示裝置。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)作為一種固態(tài)發(fā)光元件，因其具功耗 低、壽命長、體積小及亮度高等特性而可用于構(gòu)建LED顯示裝置的像素單元，可參見Atsushi 0k皿o等人在2003 IEEE Electronic Components and Technology Conference上發(fā)表的" Unique White LED Packaging Systems" ^^文。
現(xiàn)有的全彩發(fā)光二極管顯示裝置(Full Color LED Display)通常包括多個以行列方式排 布的像素單元，各像素單元分別包括紅、綠及藍(lán)三色發(fā)光二極管。經(jīng)由控制各像素單元的發(fā) 光二極管之點(diǎn)亮及關(guān)閉狀態(tài)，可最終達(dá)到顯示畫面之效果。然而，各個像素單元的多個發(fā)光 二極管受激產(chǎn)生的光之自混光程度并不高，使得全彩發(fā)光二極管裝置的整體色彩表現(xiàn)度較差 ，導(dǎo)致顯示效果不佳。
因此，有必要提供一種發(fā)光二極管顯示裝置，其具有較佳的顯示效果。

發(fā)明內(nèi)容
下面將以實施例說明一種發(fā)光二極管顯示裝置，其可具有較佳的顯示效果。 一種發(fā)光二極管顯示裝置，其包括一個線路板以及多個以行列方式排布的像素單元，每 個像素單元包括
多個發(fā)光二極管，其包括至少一個紅光發(fā)光二極管、至少一個綠光發(fā)光二極管以及至少 一個藍(lán)光發(fā)光二極管，該多個發(fā)光二極管設(shè)置在線路板上且與線路板電性連接；
一個混光元件，用以對該多個發(fā)光二極管受激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光；以及 一個光學(xué)修正元件，其設(shè)置在混光元件的出光側(cè)，用以對從混光元件的出光側(cè)出射之光 進(jìn)行光路修正。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，所述發(fā)光二極管顯示裝置針對每個像素單元設(shè)置一個混光元件及一個 光學(xué)修正元件，利用該混光元件對相對應(yīng)的多個發(fā)光二極管受激所產(chǎn)生的三色光進(jìn)行混光以 改善混光效果，再經(jīng)由光學(xué)修正元件對從混光元件出射的光作進(jìn)一步的光路修正，例如修正 各像素單元最終出射的光之光型等特性。因此，所述發(fā)光二極管顯示裝置可具更好的顯示效 果。


圖l是本發(fā)明第一實施例提供的發(fā)光二極管顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1所示發(fā)光二極管顯示裝置之局部的截面示意圖。 圖3為將圖2中的混光元件之出光面設(shè)計成斜面的截面示意圖。 圖4是本發(fā)明第二實施例提供的發(fā)光二極管顯示裝置之局部的截面示意圖。 圖5是本發(fā)明第三實施例提供的發(fā)光二極管顯示裝置之局部的截面示意圖。 圖6是圖5中的混光元件的立體放大示意圖。
圖7是本發(fā)明第四實施例提供的發(fā)光二極管顯示裝置之局部的截面示意圖。 圖8是本發(fā)明第五實施例提供的發(fā)光二極管顯示裝置之局部的截面示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參見圖1及圖2，本發(fā)明第一實施例提供的一種發(fā)光二極管顯示裝置100，其包括 一個 線路板110以及多個像素單元130;每個像素單元130包括多個發(fā)光二極管132、 一個混光元件 134以及一個光學(xué)修正元件136。多個發(fā)光二極管132設(shè)置在線路板110上且與線路板110電性 連接，混光元件134用以對多個發(fā)光二極管132受激產(chǎn)生的三色光進(jìn)行混光，光學(xué)修正元件 136設(shè)置在混光元件134的出光側(cè)，用以對從混光元件134出射的光進(jìn)行光路修正以使其之光 型變窄。
多個發(fā)光二極管132包括至少一個紅光(R)發(fā)光二極管、至少一個綠光(G)發(fā)光二極管以 及至少一個藍(lán)光(B)發(fā)光二極管，該多個(例如九個)發(fā)光二極管132可為封裝的(packaged)紅 、綠及藍(lán)三色發(fā)光二極管的組合，或者紅、綠及藍(lán)三色發(fā)光二極管芯片的組合且封裝在同一 個封裝透鏡中。線路板110上可設(shè)置有被動元件如電阻、電感、及/或電容等，或是主動元件 如晶體管等，用以調(diào)整提供給發(fā)光二極管132的電流。線路板lIO可為印刷電路板(printed circuit board, PCB)或是金屬芯電路板(metal core PCB)。
混光元件134為一個光導(dǎo)管(light pipe)。光導(dǎo)管的外形可為圓形(如圖l所示)、或者正 方形等多邊形，其可為一實心結(jié)構(gòu)或者一中空結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。多個發(fā)光二極管132鄰近光 導(dǎo)管的入光面1341設(shè)置，其受激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光經(jīng)由光導(dǎo)管的入光面1341進(jìn)入其內(nèi) 且在光導(dǎo)管內(nèi)發(fā)生全反射而達(dá)到較佳的混光效果，最后經(jīng)由光導(dǎo)管的出光面1343出射。
光學(xué)修正元件l36為一個聚光透鏡，其位于光導(dǎo)管的出光側(cè)且鄰近光導(dǎo)管的出光面l343 設(shè)置，并可經(jīng)由折射率匹配(index matching)膠(圖中未示出)粘附于光導(dǎo)管的出光面1343上 。聚光透鏡會聚從光導(dǎo)管的出光面1343出射之光，以修正該出射光的光路使出射光的光型變窄，從而可使得相鄰兩個像素單元130之間的干涉降低，進(jìn)而增加整個發(fā)光二極管顯示裝置 IOO的解析度。
優(yōu)選地，參見圖3，可將混光元件134的出光面1343設(shè)置成為一斜面；斜面設(shè)計可避免從 出光面1343出射的部分光向上出射而超出觀察者的視角范圍進(jìn)而成為無用光，其可將該部分 光偏轉(zhuǎn)為向下出射以提高光的利用效率。
參見圖4，本發(fā)明第二實施例提供的一種發(fā)光二極管顯示裝置200，其包括 一個線路板 110以及多個像素單元230，每個像素單元230包括多個發(fā)光二極管132、 一個混光元件234以 及一個光學(xué)修正元件236。多個發(fā)光二極管132設(shè)置在線路板110上且與線路板110電性連接， 混光元件234用以對多個發(fā)光二極管132受激產(chǎn)生的三色光進(jìn)行混光，光學(xué)修正元件236設(shè)置 在混光元件234的出光側(cè)，用以對從混光元件234出射的光進(jìn)行光路修正以使其平行化。
混光元件234為一個橢圓反射罩，其具有一個第一焦點(diǎn)2341及一個第二焦點(diǎn)2343。多個 發(fā)光二極管132設(shè)置在橢圓反射罩的第一焦點(diǎn)2341位置，其受激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光在 橢圓反射罩內(nèi)經(jīng)由反射進(jìn)行混光后會聚在第二焦點(diǎn)2343位置。
光型修正元件236為一個拋物面反射罩，其位于橢圓反射罩的出光側(cè)。拋物面反射罩具 有一個拋物面焦點(diǎn)，其與橢圓反射罩的第二焦點(diǎn)2343之位置相同。因此，會聚在橢圓反射罩 的第二焦點(diǎn)2343(也是拋物面反射罩的拋物面焦點(diǎn))位置的光將經(jīng)由拋物面反射罩的反射作用 而最終以平行光出射；至此，拋物面反射罩達(dá)成光路修正功能且使出射光的光型變窄。
參見圖5及圖6，本發(fā)明第三實施例提供的一種發(fā)光二極管顯示裝置300，其包括 一個 線路板110以及多個像素單元330;每個像素單元330包括多個發(fā)光二極管132、 一個混光元件 334以及一個光學(xué)修正元件336。多個發(fā)光二極管132設(shè)置在線路板110上且與線路板110電性 連接，混光元件334用以對多個發(fā)光二極管132受激產(chǎn)生的三色光進(jìn)行混光，光學(xué)修正元件 336設(shè)置在混光元件334的出光側(cè)，用以對從混光元件334出射的光進(jìn)行光路修正以使其之光 型變窄。
混光元件334為一個透鏡陣列(lens array),其包括多個陣列排布的微透鏡(如圖6所示 );每個微透鏡為一凹凸雙柱面透鏡，其具有兩個軸向成一預(yù)設(shè)夾角(例如90度)的柱面。當(dāng) 然，該微透鏡也可為雙凸雙柱面透鏡或平凸單柱面透鏡。多個發(fā)光二極管132位于透鏡陣列 的入光面3341，其受激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光經(jīng)由透鏡陣列多點(diǎn)成像而混光，且混光后從 透鏡陣列的出光面3343出射。
光型修正元件336為一個聚光透鏡，其位于透鏡陣列的出光側(cè)且鄰近透鏡陣列的出光面 3343設(shè)置。聚光透鏡會聚從透鏡陣列的出光面3343出射之光，以修正該出射光的光路使出射光的光型變窄，從而可使得相鄰兩個像素單元330之間的干涉降低，進(jìn)而增加整個發(fā)光二極 管顯示裝置300的解析度。
參見圖7，本發(fā)明第四實施例提供的一種發(fā)光二極管顯示裝置400，其包括 一個線路板 110以及多個像素單元430，每個像素單元430包括多個發(fā)光二極管132、 一個混光元件434以 及一個光學(xué)修正元件436。多個發(fā)光二極管132設(shè)置在線路板110上且與線路板110電性連接， 混光元件434用以對多個發(fā)光二極管132受激產(chǎn)生的三色光進(jìn)行混光，光學(xué)修正元件436設(shè)置 在混光元件434的出光側(cè)，用以對從混光元件434出射的光進(jìn)行光路修正以使偏轉(zhuǎn)向下出射。
混光元件434為一個全反射(total internal reflection, TIR)透鏡，多個發(fā)光二極管 132位于全反射透鏡的入光面4341，其受激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光穿透全反射透鏡的入光 面4341進(jìn)入全反射透鏡內(nèi)并經(jīng)由全反射透鏡之連接入光面4341與出光面4343的碗狀弧面反射 后混光，混光后從出光面4343出射。本實施例中，全反射透鏡還具有縮小多個發(fā)光二極管 132的光線角度之功用。
光學(xué)修正元件436為一微結(jié)構(gòu)陣列，其位于全反射透鏡的出光側(cè)。微結(jié)構(gòu)陣列包括多個 微結(jié)構(gòu)，每個微結(jié)構(gòu)可為一柱狀直角三角形，其高度H小于300微米(ym)，相鄰兩個微結(jié)構(gòu) 之間的間距P小于400微米。從混光元件434的出光面4343出射的光經(jīng)由微結(jié)構(gòu)陣列的偏轉(zhuǎn)作 用向下偏轉(zhuǎn)出射，從而可避免光線向上出射成為無用光。
參見圖8，本發(fā)明第五實施例提供的一種發(fā)光二極管顯示裝置500，其包括 一個線路板 110以及多個像素單元530，每一個像素單元530包括多個發(fā)光二極管132、 一個混光元件534 以及一個光學(xué)修正元件536。多個發(fā)光二極管132設(shè)置在線路板110上且與線路板110電性連接 ，混光元件534用以對多個發(fā)光二極管132受激產(chǎn)生的三色光進(jìn)行混光，光學(xué)修正元件536設(shè) 置在混光元件534的出光側(cè)，用以對從混光元件534出射的光進(jìn)行光路修正以使偏轉(zhuǎn)向下出射
混光元件534為一個光擴(kuò)散板(diffuser)，其包括一個透明本體以及分布在透明本體內(nèi) 的散射粒子。透明本體的材料可為聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、壓克力(polymethyl methacrylate， PMMA)、玻璃等折射率大于l. 4的材料；散射粒子的粒徑尺寸選為小于500微 米，其材料可為二氧化鈦(Ti02)、聚碳酸酯、壓克力、熔融的石英(fused silica)、氧化鋁 (A1203)或氧化鎂(MgO)等透明材料。多個發(fā)光二極管132位于光擴(kuò)散板的入光面5341，其受 激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光穿透光擴(kuò)散板的入光面5341進(jìn)入光擴(kuò)散板內(nèi)并經(jīng)由散射粒子的散 射作用而混光，混光后從出光面5343出射?？梢岳斫獾氖牵鈹U(kuò)散板也可不設(shè)置散射粒子， 而是將其入光面5341作粗糙化處理，其同樣可達(dá)成混光之目的。
7光學(xué)修正元件536為一微結(jié)構(gòu)陣列，其位于全反射透鏡的出光側(cè)。微結(jié)構(gòu)陣列包括多個微結(jié)構(gòu)，每個微結(jié)構(gòu)可為一柱狀直角三角形，其高度H小于300微米(ym)，相鄰兩個微結(jié)構(gòu)之間的間距P小于400微米。從混光元件534的出光面5343出射的光經(jīng)由微結(jié)構(gòu)陣列的偏轉(zhuǎn)作用向下偏轉(zhuǎn)出射，從而可避免光線向上出射成為無用光。
另外，需要指明的是，前述實施例中的混光元件與光學(xué)修正元件可為一體成型結(jié)構(gòu)，也可為分離設(shè)置的結(jié)構(gòu)。前述實施例中的發(fā)光二極管顯示裝置之多個像素單元的混光元件可整合在一起且以行列方式排布，例如采用射出成型方式，也可為相互分離設(shè)置。同樣的，發(fā)光二極管顯示裝置之多個像素單元的光學(xué)修正元件可整合在一起且以行列方式排布，也可為如圖l所示之相互分離設(shè)置
再者，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，如適當(dāng)變更混光元件及/或光學(xué)修正元件的結(jié)構(gòu)等以用于本發(fā)明等設(shè)計，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管顯示裝置，其包括一個線路板以及多個以行列方式排布的像素單元，每個該像素單元包括多個發(fā)光二極管，其包括至少一個紅光發(fā)光二極管、至少一個綠光發(fā)光二極管以及至少一個藍(lán)光發(fā)光二極管，該多個發(fā)光二極管設(shè)置在該線路板上且與該線路板電性連接；一個混光元件，用以對該多個發(fā)光二極管受激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光；以及一個光學(xué)修正元件，其設(shè)置在該混光元件的一出光側(cè)，用以對從該混光元件的該出光側(cè)出射之光進(jìn)行光路修正。
2 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該光路修正 之方式為會聚、平行化或偏轉(zhuǎn)。
3 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該混光元件 為一個光導(dǎo)管，用以對該紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光；該光學(xué)修正元件為一個聚光透鏡，用 以會聚從該光導(dǎo)管的出光側(cè)出射之光。
4 如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該光導(dǎo)光具 有一個入光面及一個出光面，該多個發(fā)光二極管鄰近該入光面設(shè)置，該聚光透鏡鄰近該出光 面設(shè)置，該出光面為一斜面。
5 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該混光元件 為一個橢圓反射罩，用以對該紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光，該橢圓反射罩具有一個第一焦點(diǎn) 及一個第二焦點(diǎn)，該多個發(fā)光二極管位于該第一焦點(diǎn)位置；該光學(xué)修正元件為一個拋物面反 射罩，其具有一個拋物面焦點(diǎn)，該拋物面焦點(diǎn)的位置與該第二焦點(diǎn)的位置相同，該拋物面反 射罩用以平行化從該橢圓反射罩的出光側(cè)出射之光。
6 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該混光元件 為一個透鏡陣列，用以經(jīng)由多點(diǎn)成像來對該紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光；該光學(xué)修正元件為 一個聚光透鏡，用以會聚從該透鏡陣列的出光側(cè)出射之光。
7 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該混光元件 為一個全反射透鏡，用以對該紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光；該光學(xué)修正元件為一個微結(jié)構(gòu)陣 列，用以偏轉(zhuǎn)從該全反射透鏡的出光側(cè)出射之光。
8 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該混光元件 為一個光擴(kuò)散板，用以對該紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光；該光學(xué)修正元件為一個微結(jié)構(gòu)陣列 ，用以偏轉(zhuǎn)從該光擴(kuò)散板的出光側(cè)出射之光。
9 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該多個發(fā)光 二極管分別為封裝的發(fā)光二極管或發(fā)光二極管芯片。
10 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光二極管顯示裝置，其特征在于該混光元 件與該光學(xué)修正元件為一體成型結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管顯示裝置，其包括一個線路板以及多個以行列方式排布的像素單元，每個像素單元包括多個發(fā)光二極管、一個混光元件以及一個光學(xué)修正元件。該多個發(fā)光二極管包括至少一個紅光發(fā)光二極管、至少一個綠光發(fā)光二極管以及至少一個藍(lán)光發(fā)光二極管，其設(shè)置在該線路板上且與該線路板電性連接?；旃庠靡詫υ摱鄠€發(fā)光二極管受激產(chǎn)生的紅、綠及藍(lán)三色光進(jìn)行混光。光學(xué)修正元件設(shè)置在混光元件的出光側(cè)，用以對從混光元件的出光側(cè)出射之光進(jìn)行光路修正。
文檔編號G09F9/33GK101515423SQ200810300390
公開日2009年8月26日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者葉建良, 涂嘉晉, 王君偉, 陳志隆 申請人:富士邁半導(dǎo)體精密工業(yè)(上海)有限公司;沛鑫半導(dǎo)體工業(yè)股份有限公司