專利名稱：具可變形透鏡的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，特別是一種具有凹、凸、平面或不規(guī)則形狀的透
鏡，可用于調(diào)控發(fā)光二極管發(fā)出的光束狀態(tài)的具可變形透鏡的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emiting Doide， LED)是半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)發(fā)光元件，材 料使用III-V族化學(xué)元素(如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)等)，發(fā)光原理是將電能轉(zhuǎn)換 為光，也就是對化合物半導(dǎo)體施加電流，通過電子與空穴的結(jié)合，過剩的能量會以光的形式 釋出，達成發(fā)光的效果，屬于冷性發(fā)光，壽命長達十萬小時以上。 LED最大的特點在于無須暖燈時間(idling time)、反應(yīng)速度快(約在10_9秒)、 體積小、用電省、耐震、污染低、適合大量生產(chǎn)，具高可靠度，容易配合應(yīng)用上的需要制成極 小或陣列式的發(fā)光元件。 LED因材料的不同，其二極管內(nèi)中電子、空穴所占的能級也有所不同，能級的高低 差影響結(jié)合后光子的能量而產(chǎn)生不同波長的光也就是不同顏色的光，如紅、橙光、黃、綠、藍 或不可見光等。 雖然LED有前述優(yōu)點，但其發(fā)光光束卻因為現(xiàn)有最后的樹脂封裝限制，使得發(fā)光 光束狀態(tài)為封裝結(jié)構(gòu)所限制，無法依當(dāng)下的需求，調(diào)控所需要的光束狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
于是，為解決上述的缺失，本發(fā)明的目的在于提供一種具可變形透鏡的發(fā)光二極
管，通過可變形的透鏡不只提供變焦的功能，也可以變形為凸透鏡、平面透鏡、凹透鏡或不
規(guī)則形狀透鏡，使發(fā)光元件所發(fā)出的光束裝態(tài)可被調(diào)控，不受封裝結(jié)構(gòu)的限制。
為達上述的目的，本發(fā)明提出一種具可變形透鏡的發(fā)光二極管，其包括一基座；
至少一半導(dǎo)體發(fā)光元件，設(shè)置在該基座上；以及至少一透鏡，用來將該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)
出的光束導(dǎo)出，且調(diào)控該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束形狀。 其中前述透鏡包含一液珠，該液珠為水、液晶、可透光的高分子(macromolecule) 材料與介電材料其中之一所形成。及一第一電極板與一第二電極板相對應(yīng)平行夾置該液 珠，使該液珠分別與該第一電極板與一第二電極板表面接觸形成透鏡；該第一電極板與第 二電極板內(nèi)各包含一第一電極組與一第二電極組，該第一電極組與第二電極組可被選擇性 地施加偏壓，用以在該液珠與該第一電極組的電極分別形成一第一電位，及該液珠與該第 二電極組的電極分別形成一第二電位；由此，通過改變在該第一電極板與第二電極板上的 第一電位與第二電位，可調(diào)整該液珠與該第一電極板與第二電極板的接觸面積，且該液珠 因為表面張力而形成各種透鏡，可形成凸透鏡狀、平面透鏡狀、凹透鏡狀或不規(guī)則形狀透 鏡，可用以調(diào)整該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束形狀。 本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明的發(fā)光二極管的半導(dǎo)體發(fā)光元件前設(shè)有變形透鏡，變 形透鏡提供變焦的功能，以及可以被控制變形，變形為凸透鏡、平面透鏡、凹透鏡或不規(guī)則形狀透鏡等不同的透鏡形狀，可以方便的調(diào)整該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束形狀，用于 發(fā)出不同的光訊號。


圖1為半導(dǎo)體發(fā)光元件的光束穿透凸透鏡的示意圖； 圖2為半導(dǎo)體發(fā)光元件的光束穿透平面透鏡的示意圖； 圖3為半導(dǎo)體發(fā)光元件的光束穿透凹透鏡的示意圖； 圖4為半導(dǎo)體發(fā)光元件的光束穿透不規(guī)則形狀透鏡的示意圖； 圖5為單一半導(dǎo)體發(fā)光元件與多個透鏡的示意圖； 圖6為多個半導(dǎo)體發(fā)光元件與多個透鏡的示意圖； 圖7為多個半導(dǎo)體發(fā)光元件與單一透鏡的示意圖。
具體實施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細內(nèi)容及技術(shù)說明，現(xiàn)以實施例來作進一步說明，但應(yīng)了解的是， 該實施例僅為例示說明之用，而不應(yīng)被解釋為本發(fā)明實施的限制。 請參閱圖l至圖4所示，為本發(fā)明具可變形透鏡的發(fā)光二極管的實施示意圖。本 發(fā)明具可變形透鏡的發(fā)光二極管，實施上該發(fā)光二極管包括一基座200，且一半導(dǎo)體發(fā)光元 件210設(shè)置在該基座200上形成一發(fā)光二極管的基本發(fā)光結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體發(fā)光元件210置 于基座200上，并經(jīng)固晶打線封裝，由于這是在本技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識的技術(shù)人員所公 知的技術(shù)，故不贅述。然后將一變形透鏡100設(shè)置于該半導(dǎo)體發(fā)光元件210的前方，形成一 種具有變形透鏡100的發(fā)光二極管。 將液珠(droplet)作為透鏡鏡片的作法是利用電濕效應(yīng)(electrowetting，EW)控 制液珠的形狀和曲率，以此改變液珠的焦距(focal length)。本發(fā)明的變形透鏡100包括 一液珠130，該液珠為水、液晶、可透光的高分子(macromolecule)材料與液態(tài)介電質(zhì)材料 其中之一所形成，該液珠130只要是可透光的介電材料(如電子級蓖麻油)都可被使用在 該變形透鏡100結(jié)構(gòu)；以及一第一電極板110與一第二電極板120相對應(yīng)平行夾置該液珠 130，使該液珠130分別與該第一電極板110與一第二電極板120的表面接觸形成變形透鏡 100。其中，該第一電極板110與第二電極板120內(nèi)各包含一第一電極組111與一第二電極 組121，該第一電極組111與第二電極組121可被選擇性地施加偏壓(bias)，用以在該液珠 130與該第一電極組111各電極之間分別形成一第一電位，且在該液珠130與該第二電極組 121各電極之間分別形成一第二電位。 當(dāng)電極組111與121與液珠130界面間的電位改變時，該液珠130的表面張力 也會隨著變化并造成液體的移動，且這種操作是可逆向操作的，就是所謂的"電潤濕現(xiàn) 象"(electrowetting，EW)。隨后相關(guān)的研究更發(fā)現(xiàn)，若在施加電位的金屬表面鋪上多個微 米的絕緣薄膜，可以有效地提升操作可靠度，也避免了電解現(xiàn)象所造成的電極破壞與檢體 的變質(zhì)，這種改良式的技術(shù)稱為"絕緣層電潤濕現(xiàn)象"(electrowetting-on-dielectric， EWOD)。改變表面的電位就可控制液體在固體上的移動，且液珠傾向往較高電位的電極移 動。電極就像帶有吸力的磁鐵，而施加電位愈高吸力就愈強，可以更有效地吸引液珠130。
以此原理，通過改變在該液珠130與該第一電極板110與第二電極板120上的第一電位與第二電位，可調(diào)整該液珠130與該第一電極板110與第二電極板120的接觸面積， 也通過該液珠130因為本身的表面張力而可調(diào)整該液珠130的曲率，即該透鏡110的焦距 可通過控制該第一電極板110與第二電極板120上的第一電位與第二電位的分布來調(diào)整， 且也可改變該液珠130的曲率至形成各種透鏡形狀，形成凸透鏡狀(如圖1所示)、平面透 鏡狀(如圖2所示)、凹透鏡狀(如圖3所示)或不規(guī)則形狀透鏡(如圖4所示為一種該液 珠130上方與第二電極板120接處面積多，液珠130下方與第一電極板110接處面積少的 類倒梯形透鏡)其中一種。 所以通過該變形透鏡100的可調(diào)焦距與變形，使該半導(dǎo)體發(fā)光元件210所發(fā)出的 光束狀態(tài)可被調(diào)控，當(dāng)該變形透鏡100的液珠130形成凸透鏡狀時，可以將半導(dǎo)體發(fā)光元 件210所發(fā)出的光束聚焦(如圖l所示)；當(dāng)該變形透鏡100的液珠130形成平面透鏡狀 時，可以將半導(dǎo)體發(fā)光元件210所發(fā)出的光束成平行光通過(如圖2所示)；當(dāng)該變形透鏡 100的液珠130形成凹透鏡狀時，可以將半導(dǎo)體發(fā)光元件210所發(fā)出的光束發(fā)散(如圖3所 示)；當(dāng)該變形透鏡100的液珠130形成不規(guī)則形狀透鏡時，可以將半導(dǎo)體發(fā)光元件210所 發(fā)出的光束一半發(fā)散一半平行光通過(如圖4所示)。所以，通過控制該透鏡110上第一 電 極板110與第二電極板120上的第一電位與第二電位的分布來調(diào)整透鏡110焦距，或改變 該液珠130的曲率至形成各種透鏡形狀，半導(dǎo)體發(fā)光元件210所發(fā)出的光束都可被調(diào)控，可 形成不同光束狀態(tài)的光訊號。 又，因為本發(fā)明的變形透鏡100是通過兩電極板110與120夾住該液珠130形成 鏡片，所以光線在穿透該液珠130的路徑上不會有底板或電極部，使光線的穿透率高，減少 光線穿透的損失。 再進一步的實施上，如圖5所示，本發(fā)明的基座200可具有單一個半導(dǎo)體發(fā)光元件
210，但其前方可配置多個變形透鏡IOO，其中該些變形透鏡IOO可以是矩陣排列，通過控制
每一個變形透鏡100的液珠130的曲率與透鏡形狀，形成凸透鏡狀、平面透鏡狀、凹透鏡狀
或不規(guī)則形狀透鏡，形成一種通過控制多個變形透鏡100的一種光束調(diào)控模式。 如圖6所示，本發(fā)明的基座200上也具有多個半導(dǎo)體發(fā)光元件210，其與前方多個
變形透鏡100相對應(yīng)配置，其中該些半導(dǎo)體發(fā)光元件210與變形透鏡100可以是矩陣排列，
通過控制該些半導(dǎo)體發(fā)光元件210的發(fā)光與否，及控制每一個變形透鏡100的液珠130的
曲率與透鏡形狀，形成凸透鏡狀、平面透鏡狀、凹透鏡狀或不規(guī)則形狀透鏡，形成一種可通
過控制半導(dǎo)體發(fā)光元件210與多個變形透鏡100的一種光束調(diào)控模式。 如圖7所示，當(dāng)然也可以是本發(fā)明的基座200上具有多個半導(dǎo)體發(fā)光元件210，其
中這些半導(dǎo)體發(fā)光元件210可以是矩陣排列，但其前方設(shè)置單一個變形透鏡IOO，通過控制
該些半導(dǎo)體發(fā)光元件210的發(fā)光與否，及控制該變形透鏡100的液珠130的曲率與透鏡形
狀，形成凸透鏡狀、平面透鏡狀、凹透鏡狀或不規(guī)則形狀透鏡，形成一種可通過控制半導(dǎo)體
發(fā)光元件210與單一個變形透鏡100的一種光束調(diào)控模式。 以上對本發(fā)明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要 求限定的精神與范圍之內(nèi)可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的 保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種具可變形透鏡的發(fā)光二極管，其特征在于，包括一基座；至少一半導(dǎo)體發(fā)光元件，設(shè)置在該基座上；以及至少一變形透鏡，用來將該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束導(dǎo)出，且調(diào)控該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束形狀。
2. 如權(quán)利要求l所述具可變形透鏡的發(fā)光二極管，其特征在于，上述變形透鏡包含一 液珠；及一第一電極板與一第二電極板，該第一電極板與該第二電極板相對應(yīng)平行夾置該液 珠，使該液珠分別與該第一電極板與該第二電極板表面接觸形成透鏡；該第一電極板與該 第二電極板內(nèi)各包含一第一電極組與一第二電極組，該第一電極組與該第二電極組可被選 擇性地施加偏壓，用以在該液珠與該第一電極組的各電極間分別形成一第一電位，及在該 液珠與該第二電極組的各電極間分別形成一第二電位；由此，通過改變在該第一電極板與該第二電極板上的該第一電位與該第二電位，可調(diào) 整該液珠與該第一電極板和與該第二電極板的接觸面積，且該液珠因為表面張力而形成透 鏡。
3. 如權(quán)利要求2所述具可變形透鏡的發(fā)光二極管，其特征在于，該液珠為水、液晶、可 透光的高分子材料與介電材料其中之一所形成。
4. 如權(quán)利要求2所述具可變形透鏡的發(fā)光二極管，其特征在于，該液珠因為本身的表 面張力而形成凸透鏡狀、平面透鏡狀、凹透鏡狀與不規(guī)則形狀透鏡其中一種。
全文摘要
一種具可變形透鏡的發(fā)光二極管，其包括一基座；至少一半導(dǎo)體發(fā)光元件，設(shè)置在該基座上；以及至少一變形透鏡，用來將該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束導(dǎo)出，且調(diào)控該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束形狀。變形透鏡提供變焦的功能，以及可以被控制變形，變形為凸透鏡、平面透鏡、凹透鏡或不規(guī)則形狀透鏡等不同的透鏡形狀，用以調(diào)整該半導(dǎo)體發(fā)光元件所發(fā)出的光束形狀，用于發(fā)出不同的光訊號。
文檔編號F21V5/04GK101793377SQ20091000564
公開日2010年8月4日 申請日期2009年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者李寬容, 李登華, 白錫泉, 阮張榮, 陳呈烈, 陳明輝 申請人:秉津股份有限公司