專利名稱：條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)與面光源模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明光源技術(shù)，且特別涉及一種條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以被使用以組合成平面光源模塊。
背景技術(shù)：
一個實際的光源結(jié)構(gòu)，一般除了包含發(fā)光源外，還有光導(dǎo)結(jié)構(gòu)、擴散片以及其它構(gòu)件，以引導(dǎo)從發(fā)光源發(fā)出的光成為所要的發(fā)光形式，以配合所配置的裝置的使用。例如，通過多個發(fā)光二極管以做為原始發(fā)光源，再通過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)以構(gòu)成平面光源。
平面光源有多種應(yīng)用，例如可以使用于平面顯示器的背光模塊。而光導(dǎo)結(jié)構(gòu)例如可將發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)發(fā)出的光，轉(zhuǎn)換成大型的平面光源且可以有混光的效果。為了將LED從正方向發(fā)出的光，轉(zhuǎn)換成從側(cè)邊發(fā)出，以達成平面光的效果，傳統(tǒng)上是通過包圍LED的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)達成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。參閱圖1，傳統(tǒng)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)是對應(yīng)一個LED的設(shè)計，LED會被置放于中心點F，通過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中心軸43。圓對稱于此中心軸43的結(jié)構(gòu)，在橫截面上的兩邊，各具有一尖凸的結(jié)構(gòu)102，以及彎曲的基部100。當光導(dǎo)結(jié)構(gòu)接收由中心點F發(fā)出的光束104，依入射的位置不同，一部份的光會被基部100與尖凸結(jié)構(gòu)102偏折，以導(dǎo)向側(cè)邊。接著，如圖2所示，利用多個如圖1的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)單體，設(shè)置在一支承條(supporting bar)106上，且多個支承條106平行設(shè)置于基板108上，構(gòu)成傳統(tǒng)的平面光源108。
對于上述的傳統(tǒng)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其是對應(yīng)一個發(fā)光體而設(shè)置，此設(shè)計是把LED晶粒以全反射和折射特性把出光型式轉(zhuǎn)成側(cè)射形。然而以這種封裝型式的LED做為背光模塊的光源，則需要大數(shù)量的LED晶粒與光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。這樣至少會讓如此的傳統(tǒng)平面光源的成本居高不下。因此，制造者仍努力繼續(xù)研發(fā)背光模塊的其它設(shè)計，以尋求低成本且能有效達到所要的發(fā)光質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以有效將發(fā)光體發(fā)出的光的至少一部份，導(dǎo)引往側(cè)邊方向行進，以使能達到均勻混光效果。
本發(fā)明提供一種平面光源模塊，利用多個條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，例如使平行并列設(shè)置于具有反射功能的基板，以產(chǎn)生均勻混光的平面光源。
本發(fā)明提出一種條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，適用于將所接收的光，以導(dǎo)向二側(cè)邊而射出。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括一條狀光導(dǎo)部件，具有上表面與下表面，且沿著縱向方向延伸。在該條狀光導(dǎo)部件的橫截面上包含有第一線段于該上表面上，以及第二線段、第三線段、與耦合部，位于該下表面上。該耦合部連接該第二線段與該第三線段。該條狀導(dǎo)光部件的該下表面距離該上表面的參考平面的厚度分布，是隨著從該耦合部到該側(cè)邊的方向為漸減的厚度。
又，根據(jù)本發(fā)明一實施例，于前述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中在該橫截面上的該耦合部是該第二線段與該第三線段的交叉點。
又，根據(jù)本發(fā)明一實施例，于前述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中在該橫截面上的該耦合部是第四線段，連接于該第二線段與該第三線段之間。
又，根據(jù)本發(fā)明一實施例，于前述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中在該橫截面上的該第二線段與該第三線段的安排，是使該所接收的光的一大部分被引導(dǎo)向該側(cè)邊。
又，根據(jù)本發(fā)明一實施例，于前述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中在對應(yīng)該第二線段與該第三線段對應(yīng)的域內(nèi)，有一反射層以將入射光全部或部分反射。
本發(fā)明提出一種面光源模塊，包括基板(base plate)。多個如前述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。多個支承結(jié)構(gòu)，以支承上述這些光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使懸空(suspending)于該基板上，且使上述這些光導(dǎo)結(jié)構(gòu)依預(yù)定方向配置，其中該下表面是面向該基板。多個發(fā)光元件，設(shè)置于該基板上，分布在上述這些光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的下方。
又，根據(jù)本發(fā)明一實施例，于前述之面光源模塊，其中該基板是擴散板，以使入射于該擴散板的光，可以再被反射出。
又，根據(jù)本發(fā)明一實施例，于前述之面光源模塊，其中該基板是反射板，以使入射于該反射板的光，可以再被反射出。
又，根據(jù)本發(fā)明一實施例，于前述之面光源模塊，上述這些支承結(jié)構(gòu)是透光體，或有反射表面。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1為傳統(tǒng)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2為傳統(tǒng)的面光源模塊的俯視圖。
圖3為依據(jù)本發(fā)明一實施例，條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的平面光源結(jié)構(gòu)的仰視平面圖示意圖。
圖4為對應(yīng)圖3中一個條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)與多個LED的相對位置配置圖。
圖5為在圖4中通過支承結(jié)構(gòu)與LED，在XY平面的橫截面上的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為在圖4中通過支承結(jié)構(gòu)與LED 206在XY平面的橫截面上的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例，面光源模塊的一部分的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件標記說明43中心軸100基部
102尖凸的結(jié)構(gòu)104光束106支承條200基板202光導(dǎo)結(jié)構(gòu)204支承架206發(fā)光體207、224耦合部208線段210線段212線段213邊緣區(qū)214條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)216、218、216、218、222線段220基板具體實施方式
本發(fā)明的條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，把具指向性的光源改成側(cè)射型光源，此結(jié)構(gòu)特別可適用于LED的大型平面光源，做為混光模塊。此大型平面光源模塊將包括至少一個光源和一個條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)和擴散片。這至少可以容易使在短距離就能得到均勻混光的光源，又有可以減少成本及生產(chǎn)簡單等的特點。
目前在以LED光源所開發(fā)出的大型平面光源中，對于LED光源封裝設(shè)計以全反射透境形成側(cè)射型光源的混光效果較佳，然而此封裝方式將會提升成本及生產(chǎn)復(fù)雜性。基于此因素，因此本發(fā)明只需使用一般簡單的LED封裝，再加上本發(fā)明提出的條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，即可得到均勻性佳的大型平面光源。又，一個條狀側(cè)射式光導(dǎo)，可以搭配一個以上的LED使用，這在成本控制將有很大幫助。對于此條狀側(cè)射式光導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)簡單及容易生產(chǎn)制作，因此對于LED大型平面光源中成本比例較重的LED封裝成本而言，將可以大幅減少生產(chǎn)成本及簡化組裝過程。本發(fā)明對于LED光源的兼容性佳，并且可以在短距離內(nèi)完成大型平面光源的均勻性。以下舉一些實施例，作為本發(fā)明的說明，但是本發(fā)明不受限于所舉的實施例。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的仰視平面圖，表示配置條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的平面光源結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖3，對于本明的平面光源，在基板200上設(shè)置有多條的條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202。圖中標示有XYZ坐標軸作為參考。圖3是沿向Y軸方向所看到的結(jié)構(gòu)示意圖。這些條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202以多個支承結(jié)構(gòu)204支承，且使這些條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202較佳地例如相互平行配置。但是依實際的考慮，這些條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202不必是全部平行配置，其可以依實際設(shè)計以預(yù)定的方向配置。
圖4是對應(yīng)圖3中一個條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202與多個LED的相對位置配置圖。多個LED 206設(shè)置在條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202的下方，較佳地是沿著縱向中心線上均勻配置，但是要注意的地方是這僅是較佳的設(shè)置方式之一。又，LED 206的數(shù)量也可依實際需要設(shè)定。特別是，由于本發(fā)明的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202，實際所需要的LED數(shù)量，可以有效地減少，以進一步降低成本。
圖5表示在圖4中通過支承結(jié)構(gòu)204與LED 206在XY平面的橫截面上的結(jié)構(gòu)。參閱圖5，條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202，是被支承結(jié)構(gòu)204支承懸空于基板200(見圖3)?；?00與支承結(jié)構(gòu)204的詳細結(jié)構(gòu)與功用將于后述。于此先針對條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202的結(jié)構(gòu)進行描述。
條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202基本上具有上表面與下表面，且沿著縱向方向，即是Z軸方向延伸。在條狀光側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202的XY平面的橫截面上，包含有線段212，位于此上表面。在此實施例，線段212是以直線段為例。也就是上表面是平面狀態(tài)。而此平面狀態(tài)也定義出一參考平面。
在條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202的下表面，是由線段208與線段210所構(gòu)成。此兩線段交叉于耦合部207，即是尖端部份。LED 206例如設(shè)置對應(yīng)耦合部207的下方。線段208與線段210是曲線設(shè)計，以將由LED 206發(fā)出的光導(dǎo)引向側(cè)邊，其機制于后描述。根據(jù)線段208與線段210如圖5所示的曲線特性，從條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202厚度分布而言，此條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202的該下表面距離該上表面的參考平面的厚度分布，是隨著從尖端耦合部207到側(cè)邊的方向漸減的厚度。要注意的是，這里所指的曲線，如果曲率是零的話，則就是直線段。另外，依據(jù)實際的設(shè)計，在邊緣處，也可以保持一等厚度的區(qū)域213。由于在線段208與線段210的反射，由LED 206發(fā)出的大部分光會被反射導(dǎo)向邊。為使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202在對應(yīng)線段208與線段210的表面有反射作用，可以由多種傳統(tǒng)方式達成。例如，利用光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202的材料選擇，采用反射系數(shù)大的材質(zhì)。又，也可直接在表面的全部或部分設(shè)置一反射層。若是，利用反射系數(shù)來設(shè)計，有一部份光也會穿透過去。對于允許部分光穿透光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202的目的，也是作為調(diào)整光強度分布的一設(shè)計參數(shù)，以增進在發(fā)光面上光強度的均勻分布。這是由于，如果全部的光都被導(dǎo)向側(cè)邊，再被面的基板反射成平面光時，則在直上的方向的光強度會較弱。因此，其需要一些調(diào)整。
圖6表示在圖4中通過支承結(jié)構(gòu)204與LED 206在XY平面的橫截面上的另一結(jié)構(gòu)。參閱圖6，針對圖5的線段212與尖端耦合部207，其也可以進一部變化設(shè)計。在條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)214的下表面的線段216與線段218可以與前述線段208與線段210是相同的設(shè)計。然而，線段216與線段218的耦合部224也可以是另一線段。此耦合部224允許光線進入條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)214。另外配合光導(dǎo)結(jié)構(gòu)214在上表面的線段222的曲線設(shè)計，例如是內(nèi)凹的曲線，使光發(fā)散開(divergent)，這也可以使達到較佳的光強度分布。
換句話說，圖5與圖6的設(shè)計可以互相結(jié)合使用，或是類似對等的變化，而不僅限定于圖5與圖6本身的設(shè)計。也就是說，利用線段214、216、218、222的曲度做適當調(diào)整，可以調(diào)整設(shè)計出適當光導(dǎo)結(jié)構(gòu)214，其在面光源模塊的應(yīng)用上，再配合基板的作用，就可以達到均勻混光的面光源模塊。
以下說明光導(dǎo)結(jié)構(gòu)214和基板的運作機制。圖7表示根據(jù)本發(fā)明實施例，面光源模塊的一部分的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖7，一個條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202，通過支承結(jié)構(gòu)204被懸空支承于基板220上。支承結(jié)構(gòu)204被固定于基板220上的預(yù)定位置。LED 206例如對應(yīng)耦合部207的下面而配置。此基板220具有反射效能，例如是擴散板(diffusion plate)或是反射板。擴散板本身就具有將入射的光線混合且使大部份光線以直上的方向出射。因此，基板220采用擴散板為較佳。然而，基板220也可以采用具有反射板的設(shè)計。當線被條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202偏折而入射于反射的基板220時，光線例如被再度被反射出，或是又入射于鄰近的條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202。如此，多次來回混光達到混光效果。
另外，由于混光效果的增進使混光距離小，因此支承結(jié)構(gòu)204的高度不需要太大即可。又，支承結(jié)構(gòu)204的材料，一般可以是透光材質(zhì)，因此不會擋住經(jīng)過的光線。然而，支承結(jié)構(gòu)204也可以是具有反射的設(shè)計，例如形成反射表面，其可將部份光線反射再度利用。此反射表面例如是應(yīng)用金屬鍍膜的技術(shù)。
另外，如果LED不是直接發(fā)出白光，則本發(fā)明的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)202也可以使不同色成分的光充分混合，而達到白光或是其它色光的效果。
又，前述的LED在本發(fā)明的說明中僅是一個較佳實施例?？梢粤私猓景l(fā)明也可以使用其它種類的發(fā)光元件。又，本發(fā)明的條狀結(jié)構(gòu)，雖然是以直條等寬度的方式作為說明，但是條狀結(jié)構(gòu)可以是彎曲的條狀，且條狀結(jié)構(gòu)在橫截方向的寬度，依實際設(shè)計也可以有變化，不限定于等寬度。換句話說，由前面所描述在條狀的橫截面上的幾個線段結(jié)構(gòu)，可以定義出用以導(dǎo)引光線的曲面結(jié)構(gòu)者即是。
綜上所述，在本發(fā)明之光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，利用條狀的結(jié)構(gòu)形成，至少可以使制造工藝簡化，且可以減少LED的使用數(shù)量。對于大型面光源模塊而言，也可以有效降成本與簡化制造工藝。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當可作些許之更動與改進，因此本發(fā)明之保護范圍當視權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，適用于將所接收的光，以導(dǎo)向二側(cè)邊而射出，其特征是包括條狀光導(dǎo)部件，具有上表面與下表面，沿著縱向方向延伸，其中在該條狀光導(dǎo)部件的橫截面上包含有第一線段于該上表面上；以及第二線段、第三線段、與耦合部，于該下表面上，且通過該耦合部連接該第二線段與該第三線段，其中該條狀導(dǎo)光部件的該下表面距離該上表面的參考平面的厚度分布，是隨著從該耦合部到該側(cè)邊的方向漸減的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是在該橫截面上的該耦合部是該第二線段與該第三線段的交叉點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是在該橫截面上的該耦合部是第四線段，連接于該第二線段與該第三線段之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是該第四線段是曲線段或是直線段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是在該橫截面上的該第一線段、該第二線段、或是該第三線段是曲線段或是直線段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是在該橫截面上的該第二線段與該第三線段的安排，是使該所接收的光的一大部分被引導(dǎo)向該側(cè)邊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是該條狀光導(dǎo)部件的該下表面，在該第二線段與該第三線段的區(qū)域內(nèi)有反射層，以將入射光全部或部分反射。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是該耦合部允許該所接收的光的一小部分可以進該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)而穿出該上表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征是該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的材料有穿透系數(shù)。
10.一種面光源模塊，其特征是包括基板(base plate)；多個如權(quán)利要求1所述之條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；多個支承結(jié)構(gòu)，以支承上述這些光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使懸空(suspending)于該基板上，依設(shè)定方向配置，其中該下表面面向該基板；以及多個發(fā)光元件，設(shè)置于該基板上，分布在上述這些光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的下方。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該基板是擴散板，以使入射于該擴散板的光，可以再被反射出。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該基板是反射板，以使入射于該反射板的光，可以再被反射出。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是上述這些發(fā)光元件是發(fā)光二極管元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)在該橫截面上的該耦合部是該第二線段與該第三線段的交叉點。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是在該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)在該橫截面上的該耦合部是第四線段，連接于該第二線段與該第三線段之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述之面光源模塊，其特征是該第四線段是曲線段或是直線段。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)在該橫截面上的該第一線段、該第二線段、或是該第三線段是曲線段或是直線段。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)在該橫截面上的該第二線段與該第三線段的安排，使該所接收的光的一大部分被引導(dǎo)向該側(cè)邊。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)在該橫截面上的該耦合部允許該所接收的光的一小部分可以進該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)而穿出該上表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的材料有穿透系數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是上述這些支承結(jié)構(gòu)是透光體，或有反射表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述之面光源模塊，其特征是該條狀光導(dǎo)部件的該下表面，在該第二線段與該第三線段的區(qū)域內(nèi)有反射層，以將入射光全部或部分反射。
全文摘要
一種條狀側(cè)射式光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，適用于將所接收的光，以導(dǎo)向二側(cè)邊而射出。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括一條狀光導(dǎo)部件，具有上表面與下表面，沿著縱向方向延伸。在該條狀光導(dǎo)部件的橫截面上包含有第一線段于該上表面上，以及第二線段、第三線段、與耦合部，位于該下表面上。該耦合部連接該第二線段與該第三線段。該條狀導(dǎo)光部件的該下表面距離該上表面的參考平面的厚度分布，是隨著從該耦合部到該側(cè)邊的方向為漸減的厚度。
文檔編號G02F1/1335GK1928656SQ200510098478
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者姜雅惠, 陳秋伶, 殷尚彬, 胡鴻烈 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院