專利名稱：制備無透鏡led陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里的諸實(shí)施例總地涉及無透鏡發(fā)光二極管陣列的制備。更具體而言，這里的諸實(shí)施例涉及涂覆有丙烯酸樹脂的無透鏡發(fā)光二極管陣列，這種無透鏡發(fā)光二極管陣列能夠?yàn)榇蛴C(jī)實(shí)現(xiàn)高度聚焦的光輸出。
背景技術(shù)：
通常，非接觸式打印機(jī)采用發(fā)光二極管(LED)的陣列用于曝光感光鼓表面。將微小的LED放置于透鏡旁邊，使得LED的圖像在將被照明的表面上排列。在一些打印機(jī)中，可以使用多排LED。當(dāng)表面移動通過LED行時(shí)，有選擇地激活LED以發(fā)光或不發(fā)光，由此以對應(yīng)于被激活的LED的圖案來曝光或不曝光感光鼓的表面。
為了在這種打印機(jī)中獲得良好的分辨率和圖像質(zhì)量，LED的物理尺寸必須要非常小，且必須要維持非常緊密的位置容限。尺寸容限常常不超過幾十微米。
這些類型的LED打印機(jī)中出現(xiàn)的問題是LED發(fā)出的光必須要通過透鏡。如果透鏡臟了、有裂紋了、被劃傷了或因其他原因?qū)е虏辉谧罴褷顟B(tài)，就影響到從LED發(fā)射到表面上的光。
這里的諸實(shí)施例提供了一種無透鏡LED陣列，這是一種高質(zhì)量的光源，沒有使用在使用中可能被劃傷的透鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)施例用于一種制造用在打印機(jī)中的拋光無透鏡發(fā)光二極管陣列的方法。發(fā)光二極管被用粘合劑貼附到經(jīng)蝕刻的電路板上。每個(gè)二極管具有頂部和底部。所述底部連接到所述電路板；所述頂部具有正極和負(fù)極。
將透明聚合物添加到每個(gè)二極管頂上以形成透明蓋。將黑色或不透明聚合物添加到電路板以填充發(fā)光二極管之間的空間，覆蓋正極和負(fù)極。直到透明聚合物蓋被覆蓋的點(diǎn)，黑色聚合物不被填充。然后拋光并研磨聚合物以提供具有均勻、平齊和無光散射的表面的無透鏡發(fā)光二極管陣列。
本實(shí)施例優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，因?yàn)樵摲椒ㄌ峁┝丝箘潅年嚵小?br>

在下文給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，參考了附圖，附圖中圖1繪示了負(fù)極和正極安裝到LED頂部的LED的截面圖。
圖2繪示了圖1的可替換實(shí)施例的截面圖。
圖3繪示了具有透明丙烯酸樹脂蓋的LED的側(cè)視圖。
圖4繪示了圖3的截面圖，進(jìn)一步示出了設(shè)置于二極管周圍的黑色聚合物。
圖5繪示了圖4的截面圖，進(jìn)一步示出了接地且拋光后的黑色聚合物。
圖6繪示了由本文所述方法制造的LED組件的實(shí)施例。
以下參考所列附圖詳細(xì)描述這里的諸實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)解釋這些實(shí)施例之前，要理解這些實(shí)施例并不局限于具體描述且能夠以各種方式實(shí)施或?qū)嵭小?br> 本實(shí)施例的方法提供了一種制造功率輸出高的極大LED陣列的方式。該方法提供了一種制造高功率LED光陣列的低成本和快速的方式。
可以利用這些實(shí)施例制造拋光的無透鏡發(fā)光二極管陣列，其能夠產(chǎn)生一種顏色，例如綠色、紅色或藍(lán)色可見光，或者產(chǎn)生這些顏色的組合。該發(fā)光二極管陣列能夠透射裸二極管的大約90％的光。這種透射率是對普通透射率的極大提高。
制造拋光無透鏡發(fā)光二極管陣列的方法實(shí)施例涉及到首先將多個(gè)發(fā)光二極管(LED)貼附到經(jīng)蝕刻的電路板?？梢允褂谜澈蟿┗蛘咄ㄟ^焊接LED將LED貼附到電路板。
通常利用如可從Zymet公司購買到的Model TC-201P的導(dǎo)熱粘合劑將藍(lán)色和綠色LED貼附到藍(lán)寶石基板。對于具有底部負(fù)極接觸的更長波長的LED，可以使用導(dǎo)電粘合劑，例如可從Epoxy Technology購買到的填充有銀的Model Epo-Tek H2OE。通常用管腳轉(zhuǎn)移而不是氣壓散布器來施加小量粘合劑。利用實(shí)施例的方法可以想到更低成本的制造方法，其能夠同時(shí)淀積和同時(shí)固化兩種用于制造LED陣列的聚合物。
在優(yōu)選實(shí)施例中，可以用該陣列曝光照片圖像或切割照片圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將大約三十個(gè)LED固定到經(jīng)蝕刻的電路板。LED的數(shù)量可以隨著電路板的尺寸或陣列尺寸的變化而變化。此外，可以將LED垂直地固定到電路板，或者以一角度固定，以便根據(jù)客戶需要提供定向傾斜光束。
每個(gè)LED具有頂部和底部。每個(gè)LED的底部被貼附到電路板?？梢詫⒄龢O和負(fù)極貼附到每個(gè)LED的頂部。在可選實(shí)施例中，可以將負(fù)極連接到底部而非頂部。通常將正極連接到控制電源的調(diào)制器。通常將負(fù)極連接到接地部分。
調(diào)制器控制著通向LED的電流。通過控制通向LED的電流，可以控制從LED陣列產(chǎn)生的光強(qiáng)度。
該方法涉及直接向每個(gè)LED的頂部涂布透明聚合物。優(yōu)選地，透明聚合物在室溫下為液體聚合物。通常利用紫外(UV)光固化透明聚合物。透明聚合物優(yōu)選為丙烯酸樹脂或光學(xué)透明的觸變紫外固化粘合劑，例如可從Norland，Inc.購買到的Model NEA 123。在相關(guān)二極管的波長處透明的任何聚合物都是可用的。優(yōu)選具有更大硬度的透明材料，因?yàn)楦驳牟牧细菀讙伖狻?br> 一旦在每個(gè)LED上硬化了透明聚合物，利用黑色聚合物，通常為液體黑色聚合物覆蓋或覆滿電路板。將黑色聚合物添加到電路板以從光學(xué)上分離LED并消除LED之間的串?dāng)_。
黑色聚合物完全填充了LED之間的空間并覆蓋了正極和負(fù)極，但留下硬化的透明聚合物的頂部，使之可見。黑色聚合物用于鈍化形成單片結(jié)構(gòu)的正極和負(fù)極。通常以化學(xué)方式固化黑色聚合物，其一般在不到五分鐘內(nèi)固化。黑色聚合物可以是環(huán)氧樹脂或不透明環(huán)氧樹脂(例如EPO-Tek 320)。通常，將黑色聚合物涂布25微米的深度，使得除了LED的頂部之外所有部分都被完全覆蓋。
然后拋光硬化的環(huán)氧樹脂。通常使用含少量研磨劑的光學(xué)拋光粉末或漿料執(zhí)行拋光步驟。執(zhí)行拋光步驟以使得表面成為高度拋光、不散射光的表面。高度拋光、不散射光的表面以高度定向的方式提供了LED的高效透射。
參考附圖，圖1繪示了安裝到經(jīng)蝕刻的電路板12的兩個(gè)LED 10的頂視圖。電路板12可以是印刷電路板、標(biāo)準(zhǔn)電路板、經(jīng)蝕刻的聚酰胺、聚酯柔性電路或用酚醛樹脂浸漬過的經(jīng)蝕刻的紙張?？捎玫碾娐钒?2的其他例子為經(jīng)蝕刻的混合陶瓷板、經(jīng)蝕刻的類金剛石碳板和經(jīng)蝕刻的多層硅酮基板。優(yōu)選的電路板12為具有導(dǎo)熱或電絕緣粘合劑的鋁支乘板。在熱傳遞不是問題的情況下，酚醛樹脂紙是一種低成本材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，印刷電路板可以具有粘合了導(dǎo)線的金漆?？梢允褂酶鼮椴煌幕?，例如混合陶瓷、硅或類金剛石碳。
在圖1中所示的實(shí)施例中，每個(gè)LED 10都具有連接到頂部的正極14和負(fù)極16。在形成蓋的每個(gè)正極14和負(fù)極16上設(shè)置透明聚合物20(圖1中未示出)。
圖2示出了電連接到電路板12的每個(gè)LED 10的可選實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)極16固定到每個(gè)LED 10的底部，而不是如圖1所示固定到頂部。正極14安裝到每個(gè)LED 10的頂部。在該實(shí)施例中，僅在正極14上方設(shè)置透明聚合物20。
圖3繪示了在電路板12上的LED 10上方由硬化的透明聚合物20形成的蓋的截面。通常，在電路板12和每個(gè)LED 10之間使用粘合劑18以將每個(gè)LED 10固定到電路板12。
圖4為圖3的示意，其中添加黑色聚合物22以圍繞每個(gè)LED 10，并由此從光學(xué)上使每個(gè)LED 10彼此隔離。黑色聚合物22優(yōu)選至少與LED 10與在LED 10上形成蓋的透明聚合物20二者之組合一樣厚。黑色聚合物22不覆蓋由透明聚合物20形成的蓋。
圖5示出了圖4的實(shí)施例，其中透明聚合物20和黑色聚合物22被研磨和拋光以允許來自LED的光從陣列投射。經(jīng)研磨和拋光的聚合物形成了具有均勻、平齊且無光散射的表面的無透鏡發(fā)光二極管陣列。
圖6示出了在加入黑色聚合物22且表面經(jīng)研磨和拋光之后的八個(gè)LED 10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h的示意性組裝件，圖中八個(gè)LED不可見，而透明聚合物20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g、20h可見。黑色聚合物22填充了電路板12上的LED和透明聚合物之間的區(qū)域。
部件列表10. LED10a.LED10b.LED10c.LED10d.LED10e.LED10f.LED10g.LED10h.LED12. 電路板14. 正極16. 負(fù)極18. 粘合劑20. 透明聚合物20a.透明聚合物20b.透明聚合物20c.透明聚合物20d.透明聚合物20e.透明聚合物20f.透明聚合物20g.透明聚合物20h.透明聚合物22. 黑色聚合物
權(quán)利要求
1.一種制造拋光的無透鏡發(fā)光二極管陣列的方法，其中所述方法包括如下步驟a.將多個(gè)發(fā)光二極管貼附到經(jīng)蝕刻的電路板，其中所述發(fā)光二極管包括頂部和底部，其中所述底部用粘合劑安裝到所述經(jīng)蝕刻的電路板，且其中正極和負(fù)極被安裝到所述頂部；b.直接向每個(gè)發(fā)光二極管頂上涂布液體透明聚合物；c.用液體黑色聚合物覆滿所述經(jīng)蝕刻的電路板，其中所述液體黑色聚合物填充所述發(fā)光二極管之間的空間，覆蓋所述正極和負(fù)極，并暴露出所述液體透明聚合物；d.讓所述液體黑色聚合物硬化；以及e.拋光硬化的黑色聚合物的表面，以提供具有均勻、平齊、且無光散射的表面的拋光、無透鏡發(fā)光二極管陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液體透明聚合物為聚丙烯樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液體透明聚合物為光學(xué)透明的觸變紫外固化粘合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液體黑色聚合物為丙烯酸樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述黑色聚合物為不透明環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述經(jīng)蝕刻的電路板為印刷電路板、標(biāo)準(zhǔn)電路板、經(jīng)蝕刻的聚酰胺、聚酯柔性電路或經(jīng)蝕刻的用酚醛樹脂浸漬過的紙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述經(jīng)蝕刻的電路板為經(jīng)蝕刻的混合陶瓷、經(jīng)蝕刻的類金剛石碳或經(jīng)蝕刻的多層硅酮基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用導(dǎo)熱粘合劑或電絕緣粘合劑將所述多個(gè)發(fā)光二極管固定到所述經(jīng)蝕刻的電路板。
9.一種制造拋光的無透鏡發(fā)光二極管陣列的方法，其中所述方法包括如下步驟a.將多個(gè)發(fā)光二極管貼附到經(jīng)蝕刻的電路板，其中所述發(fā)光二極管包括頂部和底部，其中所述底部包括負(fù)極接觸并用粘合劑被安裝到所述經(jīng)蝕刻的電路板，且其中所述正極被安裝到所述頂部；b.直接向每個(gè)發(fā)光二極管頂上涂布液體透明聚合物；c.用液體黑色聚合物覆滿所述經(jīng)蝕刻的電路板，其中所述液體黑色聚合物填充所述發(fā)光二極管之間的空間，覆蓋所述正極和負(fù)極，并暴露出所述液體透明聚合物；d.讓所述液體黑色聚合物硬化；以及e.拋光硬化的黑色聚合物的表面，以提供具有均勻、平齊、且無光散射的表面的拋光、無透鏡發(fā)光二極管陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述液體透明聚合物為聚丙烯樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述液體透明聚合物為光學(xué)透明的觸變紫外固化粘合劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述液體黑色聚合物為丙烯酸樹脂。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述黑色聚合物為不透明環(huán)氧樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述經(jīng)蝕刻的電路板為印刷電路板、標(biāo)準(zhǔn)電路板、經(jīng)蝕刻的聚酰胺、聚酯柔性電路或經(jīng)蝕刻的用酚醛樹脂浸漬過的紙。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述經(jīng)蝕刻的電路板為經(jīng)蝕刻的混合陶瓷、經(jīng)蝕刻的類金剛石碳或經(jīng)蝕刻的多層硅酮基板。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中用導(dǎo)熱粘合劑或電絕緣粘合劑將所述多個(gè)發(fā)光二極管固定到所述經(jīng)蝕刻的電路板。
17.一種拋光無透鏡發(fā)光二極管陣列，包括a.經(jīng)蝕刻的電路板；b.安裝到所述經(jīng)蝕刻的電路板的多個(gè)發(fā)光二極管，其中每個(gè)二極管包括透明丙烯酸樹脂；以及c.設(shè)置于所述發(fā)光二極管之間的黑色封裝聚合物，其中所述聚合物適于防止所述發(fā)光二極管之間接觸，且其中所述聚合物適于被拋光以形成均勻、無光散射的表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的拋光無透鏡發(fā)光二極管陣列，其中所述透明丙烯酸樹脂蓋為硬化的液體丙烯酸樹脂聚合物滴。
全文摘要
一種制造拋光無透鏡發(fā)光二極管陣列的方法，其中需要用粘合劑將發(fā)光二極管(10)安裝到經(jīng)蝕刻的電路板(12)上。每個(gè)二極管(10)具有連接到二極管(10)的負(fù)極和正極。將透明聚合物(20)添加到每個(gè)二極管頂上并使其硬化。將黑色聚合物(22)添加到電路板(12)以填充二極管之間的空間。黑色聚合物(22)硬化并被拋光，以提供具有均勻、平齊且無光散射的表面的拋光無透鏡發(fā)光二極管陣列。
文檔編號H01L27/15GK101044634SQ200580035780
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者A·D·坎普 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司