CN102162622B - 匀光结构及发光模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种匀光结构及发光模块，其中匀光结构包括表面具有多个微结构的第一材料层、表面具有多个微结构的第二材料层和间隔层。间隔层位于第一材料层和第二材料层之间，且间隔层的折射率小于第一材料层的折射率和第二材料层的折射率。根据本发明的匀光结构及发光模块，利用相对低折射率层搭配表面结构来产生均匀光场与高穿透效果。并且，利用几何光学偏折机制(高折射率层夹合低折射率层)降低匀光结构内部的全反射，进而提高匀光结构及发光模块的出光效率。

Description

匀光结构及发光模块

技术领域

本发明涉及一种光源模块，特别是涉及一种匀光结构及发光模块。

背景技术

由于发光二极管(light emitting diode，LED)有体积小、省能源与寿命长等优异特性，在所有新发光组件中最具节能减碳的效用。近年来，LED已广泛的运用至照明装置上。并且，随着绿能意识的高涨，使用LED的照明装置预期将逐渐取代现行的照明灯具。然而，LED的发光原理与发光型式和现行的诸如灯泡和灯管等光源有很大的差异性。因此，在运用至照明灯具上会产生光源不均匀或出光效率不佳的问题。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种匀光结构及发光模块，用以解决先前技术所存在的问题。

为达上述目的，本发明提供了一种发光模块，其特征在于，包括：

一匀光结构，包括：

一第一材料层，该第一材料层具有透光性，且该第一材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第一材料层的该第一表面具有多个微结构；

一第二材料层，该第二材料层具有透光性，且该第二材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第二材料层的该第一表面或该第二表面其中之一具有多个微结构；以及

一间隔层，位于该第一材料层和该第二材料层之间，其中该间隔层的折射率小于该第一材料层的折射率和该第二材料层的折射率；

一底板；以及

至少一光源模块，位于该匀光结构与该底板之间。

所述的发光模块，其中，该间隔层的该折射率与该第一材料层的该折射率的差值大于或等于0.08，并且该间隔层的该折射率与该第二材料层的该折射率的差值大于或等于0.08。

所述的发光模块，其中，该间隔层的该折射率介于1到1.5之间，且该第一材料层的该折射率和该第二材料层的该折射率大于或等于1.5。

所述的发光模块，其中，该间隔层为一空气层或一间隔材料层。

所述的发光模块，其中，该第一材料层的该第二表面面向该第二材料层的该第一表面。

所述的发光模块，其中，该第一材料层的该第二表面与该第二材料层的该第一表面上的所述微结构的顶点贴合。

所述的发光模块，其中，该匀光结构更包括：

一基材，与该第一材料层的该第二表面贴合，使该第二材料层位于该基材相对该第一材料层的另一侧，且该基材的折射率与该第一材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

所述的发光模块，其中，该匀光结构更包括：

一基材，与该第二材料层的该第二表面贴合，使该第一材料层位于该第二材料层相对该基材的另一侧，且该基材的折射率与该第二材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

所述的发光模块，其中，该第一材料层的该第二表面具有所述微结构。

所述的发光模块，其中，各该微结构的高度与所述微结构中任二相邻的该微结构的中心点之间的距离的比值≥0.3且≤0.5。

所述的发光模块，其中，所述微结构于该第一材料层的该第一表面上形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一，且该第二材料层的所述微结构形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一。

所述的发光模块，其中，各该微结构为一凸起结构和一凹洞结构其中之一。

所述的发光模块，其中，各该微结构为一柱状结构、一V字形结构、一球面结构和一非球面结构其中之一。

所述的发光模块，其中，该非球面结构为一曲面，且该曲面符合下列公式：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{(1+{(1-(1+k)c^2{r}^2)}^{\frac{1}{2}})}$

其中，该Z指该曲面的一顶点的切线与经过该曲面的最低点且与该顶点的切线的并行线之间的一垂直距离、该c为该曲面的该顶点的曲率、该k为圆锥曲线常数，以及该r为该曲面的一径向的半径。

所述的发光模块，其中，该半径在5微米到250微米之间，各该微结构的周期在5微米到400微米之间。

所述的发光模块，其中，该光源模块为多个，且相邻二该光源模块之间的距离与该光源模块至该匀光结构的距离的比值≤1且≥0.5。

所述的发光模块，其中，相邻二该光源模块之间的距离在0公厘至5公分之间。

所述的发光模块，其中，该第一材料层的所述微结构具有一第一主轴，该第二材料层的所述微结构具有一第二主轴，该第一主轴与该第二主轴的夹角大于或等于10度且小于或等于90度。

为达上述目的，本发明还提供了一种匀光结构，其特征在于，包括：

一第一材料层，该第一材料层具有透光性，且该第一材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第一材料层的该第一表面形成有多个微结构；

一第二材料层，该第二材料层具有透光性，且该第二材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第二材料层的该第一表面形成有多个微结构；以及

一间隔层，位于该第一材料层和该第二材料层之间，其中该间隔层的折射率小于该第一材料层的折射率和该第二材料层的折射率。

所述的匀光结构，其中，该间隔层的该折射率与该第一材料层的该折射率的差值大于或等于0.08，并且该间隔层的该折射率与该第二材料层的该折射率的差值大于或等于0.08。

所述的匀光结构，其中，该间隔层的该折射率介于1到1.5之间，且该第一材料层的该折射率和该第二材料层的该折射率大于或等于1.5。

所述的匀光结构，其中，该间隔层为一空气层或一间隔材料层。

所述的匀光结构，其中，该第一材料层的该第二表面面向该第二材料层的该第一表面。

所述的匀光结构，其中，该第一材料层的该第二表面与该第二材料层的该第一表面上的所述微结构的顶点贴合。

所述的匀光结构，其中，该匀光结构更包括：

一基材，与该第一材料层的该第二表面贴合，使该第二材料层位于该基材相对该第一材料层的另一侧，且该基材的折射率与该第一材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

所述的匀光结构，其中，该匀光结构更包括：

一基材，与该第二材料层的该第二表面贴合，使该第一材料层位于该第二材料层相对该基材的另一侧，且该基材的折射率与该第二材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

所述的匀光结构，其中，该基材的材质为该折射率大于或等于1.49的材料。

所述的匀光结构，其中，该基材的材质为该折射率大于或等于1.49的材料。

所述的匀光结构，其中，该第一材料层的该第二表面与该第二材料层的该第二表面二者或其一形成有所述数个微结构。

所述的匀光结构，其中，各该微结构的高度与所述微结构中任二相邻的该微结构的中心点之间的距离的比值≥0.3且≤0.5。

所述的匀光结构，其中，所述微结构于该第一材料层的该第一表面上形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一，且所述微结构于该第二材料层的该第一表面上形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一。

所述的匀光结构，其中，各该微结构为一凸起结构和一凹洞结构其中之一。

所述的匀光结构，其中，各该微结构为一柱状结构、一V字形结构、一球面结构和一非球面结构其中之一。

所述的匀光结构，其中，该非球面结构为一曲面，且该曲面符合下列公式：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{(1+{(1-(1+k)c^2{r}^2)}^{\frac{1}{2}})}$

其中，该Z指该曲面的一顶点的切线与经过该曲面的最低点且与该顶点的切线的并行线之间的一垂直距离、该c为该曲面的该顶点的曲率、该k为圆锥曲线常数，以及该r为该曲面的一径向的半径。

所述的匀光结构，其中，该半径在5微米到250微米之间，各该微结构的周期在5微米到400微米之间。

所述的匀光结构，其中，该匀光结构适于多个光源模块，其中相邻二该光源模块之间的距离在0公厘至5公分之间。

所述的匀光结构，其中，该第一材料层的所述微结构具有一第一主轴，该第二材料层的所述微结构具有一第二主轴，该第一主轴与该第二主轴的夹角大于或等于10度且小于或等于90度。

根据本发明的匀光结构及发光模块，利用相对低折射率层搭配表面结构来产生均匀光场与高穿透效果。并且，利用几何光学偏折机制(高折射率层夹合低折射率层)降低匀光结构内部的全反射，进而提高匀光结构及发光模块的出光效率。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的匀光结构的概要示意图；

图2为微结构膜片第一实施例的概要示意图；

图3为微结构膜片第二实施例的概要示意图；

图4A及图4A-1为微结构膜片第三实施例的概要示意图；

图4B及图4B-1为微结构膜片第四实施例的概要示意图；

图5及图5-1为微结构膜片第五实施例的概要示意图；

图6为微结构膜片第六实施例的概要示意图；

图7为微结构膜片第七实施例的概要示意图；

图8为一实施例的非球面的微结构的概要示意图；

图9为微结构膜片第八实施例的概要示意图；

图10为根据本发明第二实施例的匀光结构的概要示意图；

图11为根据本发明第三实施例的匀光结构的概要示意图；

图12为根据本发明第四实施例的匀光结构的概要示意图；

图13为根据本发明第五实施例的匀光结构的概要示意图；

图14为第九实施例的微结构膜片的概要示意图；

图15为第十实施例的微结构膜片的概要示意图；

图16为根据本发明第六实施例的匀光结构的概要示意图；

图17为根据本发明第七实施例的匀光结构的概要示意图；

图18为根据本发明第八实施例的匀光结构的概要示意图；

图19为根据本发明第九实施例的匀光结构的概要示意图；

图20为根据本发明第一实施例的发光模块的概要示意图；

图21为根据本发明第二实施例的发光模块的概要示意图；

图22为根据本发明第三实施例的发光模块的概要示意图；

图23为根据本发明第三实施例的发光模块的侧视概要示意图；

图24为根据本发明第四实施例的发光模块的概要示意图；

图25为根据本发明第五实施例的发光模块的概要示意图；

图26为根据本发明第六实施例的发光模块的概要示意图；

图27为根据本发明的发光模块与采用市售的扩散片的发光模块的发光测试图；

第28为根据本发明第十实施例的匀光结构的局部概要示意图；

第29为根据本发明第十一实施例的匀光结构的局部概要示意图；

图30A及图30B分别为根据本发明第十二实施例的匀光结构的局部概要示意图及立体分解示意图；

图31为根据本发明第十三实施例的匀光结构的局部概要示意图；

图32A、图32B及图32C为单层材料层应用于图27的发光模块，该材料层的主轴方向与发光二极管排列方向相同时的匀光效果图及光强度曲线图；

图33A、图33B及图33C为单层材料层应用于图27的发光模块，该材料层的主轴方向与发光二极管排列方向夹10度角时的匀光效果图及光强度曲线图；

图34A、图34B及图34C为单层材料层应用于图27的发光模块，该材料层的主轴方向与发光二极管排列方向夹45度角时的匀光效果图及光强度曲线图；

图35A、图35B及图35C为单层材料层应用于图27的发光模块，该材料层的主轴方向与发光二极管排列方向夹90度角时的匀光效果图及光强度曲线图；

图36A、图36B及图36C为本发明第十三实施例应用于图27的发光模块，第一主轴方向与第二主轴方向夹10度角时的匀光效果图及光强度曲线图；

图37A、图37B及图37C为本发明第十三实施例应用于图27的发光模块，第一主轴方向与第二主轴方向夹45度角时的匀光效果图及光强度曲线图；

图38A、图38B及图38C为本发明第十三实施例应用于图27的发光模块，第一主轴方向与第二主轴方向夹90度角时的匀光效果图及光强度曲线图；

图39为根据本发明第十四实施例的匀光结构的局部概要示意图。

其中，附图标记：

10      发光模块

100     匀光结构

100a    表面

100b    表面

110     微结构膜片

112     第一材料层

112a    第一表面

112b    第二表面

114     基材

114a    表面

114b    表面

120     微结构膜片

122     材料层

122a    第一表面

122b    第二表面

123     微结构

124     基材

124a    表面

130     微结构膜片

132     第二材料层

132a    第一表面

132b    第二表面

134     基材

134a    表面

150    间隔层

200    光源模块

200a   发光面

300    底板

Z      纵向的半径

r      径向的半径

h      高度

d      距离

H      距离

L      距离

P      光点

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

于本发明中，利用相对低折射率层搭配表面结构产生均匀光场与高穿透效果的发光模块及匀光结构。并且，利用几何光学偏折机制(高折射率层夹合低折射率层)降低匀光结构内部的全反射，进而提高匀光结构及发光模块的出光效率。

以下描述中，「第一」和「第二」仅用以标示二组件(二表面、二材料层或二基材)，并非用以限定指称特定组件或顺序。

图1显示根据本发明一实施例的匀光结构。

参照图1，匀光结构100包括：二微结构膜片110、130和一间隔层150。微结构膜片110、130和间隔层150均具有透光性。透光性在此并不限于让可见光穿透，亦可让不可见光穿透，而其穿透的比例并不限定。

微结构膜片110、间隔层150和微结构膜片130依序叠合。

各微结构膜片110、130具有多个微结构(图中未显示，容后详述)，且形成此些微结构的材料的折射率高于间隔层150的折射率。

于此，间隔层150可为空气(或称空气层)，即将微结构膜片110、130以特定距离间隔开，以使空气介质存在于微结构膜片110、130之间。

再者，间隔层150可为折射率介于1-1.5之间的间隔材料层。换言之，形成此些微结构的材料的折射率可大于或等于1.5。其中，间隔层150的折射率与形成此些微结构的材料的折射率的差值可大于或等于0.08。

此间隔材料层的材质可为折射率小于1.5的紫外光(UV)胶或PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)。

于此，可利用低折射率的间隔层150与微结构偏折光线，以达到匀光及高穿透的效果。

其中，参照图2，各微结构膜片120(即，图1中的微结构膜片110/130)可为折射率高于间隔层150的一材料层122。此材料层122的材质可为折射率大于或等于1.5的紫外光(UV)胶、PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)和PET(poly ethylene terephthalate)，聚对苯二甲酸二乙酯)。

此材料层122具有相对的二表面，为方便说明，以下分别称为第一表面122a和第二表面122b。

材料层122的第一表面122a具有多个微结构123。于此，此些微结构123可分布于材料层122的第一表面122a上，亦可由此些微结构123相互连接成材料层122的第一表面122a。

此外，于材料层122的第二表面122b上亦可形成有多个微结构123(如图3所示)。

换言之，各微结构膜片120(即，图1中的微结构膜片110/130)可为单面具有微结构(意即不限于第一表面122a，亦可为第二表面122b的单面具有微结构)，亦可为双面具有微结构。

于此，俯视微结构膜片120的表面时，微结构123可在材料层122的表面(第一表面122a或/及第二表面122b)上形成条纹图案(如图4A、图4A-1、图4B、及图4B-1所示)、网点图案(如图5及图5-1所示)或同心圆图案(如图6所示)。

条纹图案可为直线条纹(如图4A、图4A-1所示)、弯曲条纹(如图4B及第4B-1所示)，或是直线条纹和弯曲条纹的混合图案(未显示于图式中)。

微观下，于网点图案中，每个点可为圆形、矩形或其它几何图形。

此外，侧视微结构膜片120时，各微结构123可为凸起结构(如图2所示)或凹洞结构(如图7所示)。

其中，凸起结构可为柱状结构、V字形结构、球面结构或非球面结构。而凹洞结构的可为柱状结构、V字形结构、球面结构或非球面结构。

于此，参照图8，非球面结构为一曲面，可符合下列式一的结构。

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{(1+{(1-(1+k)c^2{r}^2)}^{\frac{1}{2}})}$ 式一

其中，Z指纵向的半径，即顶点的切线与最低点与顶点的切线的并行线之间的垂直距离。c为非球面结构(即曲面)中心顶点的曲率。k为圆锥曲线常数(conic constant)。r为径向的半径，即曲率半径。

并且，在同一表面(第一表面或第二表面)上的微结构123可为相同形状的结构(如图2及7所示)或不同形状的结构(如图9所示)。

为了方便描述，以下作为微结构膜片110、130的材料层122分别称之为第一材料层112和第二材料层132。

其中，第一材料层112可为单面具有微结构，亦可为双面具有微结构。第二材料层132可为单面具有微结构，亦可为双面具有微结构。

参照图10及11，为了方便描述，以下以第一材料层112的第一表面112a具有微结构123，且第二材料层132的第一表面132a具有微结构123为例。其中，第一材料层112上的微结构123设计可与第二材料层132上的微结构123相同(如图10所示)，亦可不同(如图11所示)。关于第一材料层112与第二材料层132采用不同微结构123的设计及效果容后详述。

第一材料层112的第二表面112b面向第二材料层132的第一表面132a。

其中，第一材料层112的第二表面112b和第二材料层132的第一表面132a分别与间隔层150的相对二表面贴合。

于此，第一材料层112的第二表面112b可与第二材料层132的第一表面132a上的微结构123的顶点间隔开，而做为间隔层150的介质(空气或特定材料)则填充于第一材料层112与第二材料层132之间，即间隔层150会将第一材料层112与第二材料层132完全隔离。

再者，第一材料层112的第二表面112b可与第二材料层132的第一表面132a上的微结构123的顶点贴合，而做为间隔层150的介质(空气或特定材料)则填充于第一材料层112的第二表面112b与第二材料层132的第一表面132a上相邻二微结构123之间所形成的空间中，如图12及13所示。

再者，参照图14及15，各微结构膜片120(即，图1中的微结构膜片110/130)亦可由一材料层122(即，第一材料层112或第二材料层132)和一基材124所构成。

材料层122形成于基材124的一表面124a上。

材料层122的第一表面122a上形成有微结构123，而材料层122的第二表面122b则与基材124贴合。

其中，基材124的材质可选用折射率接近于与其贴合的材料层122的折射率的材料。于此，基材124的材质可选用折射率大于或等于1.49的材料。再者，基材124的材质可选用折射率与其贴合的材料层122的折射率的差值小于或等于0.075的材料。也就是说，基材124的折射率与该材料层122的折射率的差值小于或等于0.075。举例来说，基材124的材质可为PMMA、PC或PET等。

在匀光结构100上，如图11-13所示，二微结构膜片120(即，微结构膜片110、130)可以两者都采用单一材料层122(即，第一与第二材料层112、132)构成的结构。或者是，如图16及17所示，一微结构膜片120(即，微结构膜片130)采用单一材料层122(即，第二材料层132)构成的结构，另一微结构膜片120(即，微结构膜片110)采用材料层122(即，第一材料层112)与基材124(即，基材114)构成的结构。或者是，如图18及19所示，二微结构膜片120(即，微结构膜片110、130)都采用材料层122(即，第一与第二材料层112、132)与基材124(即，基材114、134)构成的结构。

参照图16及17，当一微结构膜片110采用材料层(第一材料层112)与基材114构成的结构时，微结构膜片110的基材114的一表面114a与第一材料层112贴合，而基材114中相对于表面114a的另一表面114b则与间隔层150贴合。换言之，基材114的另一表面114b贴合至间隔层150相对于第二材料层132的另一侧。

参照图18及19，当二微结构膜片110、130均采用材料层与基材构成的结构时，基材114的另一表面114b贴合至间隔层150相对于第二材料层132的另一侧。微结构膜片110的基材114的一表面114a与第一材料层112贴合，而基材114中，相对于表面114a的另一表面114b则与间隔层150贴合。微结构膜片130的基材134的一表面134a与第二材料层132贴合，而间隔层150夹合于第二材料层132与基材114之间。换言之，基材114的另一表面114b和第二材料层132相对于基材134的另一侧表面(第一表面132a)分别贴合在间隔层150相对的二表面上。

于制造上，以由单一材料层122所构成的微结构膜片120来说，可以塑料材料射出成形的方式完成，或是以其上具有对应于欲形成的微结构123的压印结构的滚筒模仁直接热挤压成型。

以由材料层122及基材124所构成的微结构膜片120来说，可使用塑料材料作为基材124，然后利用滚筒模仁滚压涂布的方式将一层与塑料材料折射率相近的胶材(如UV胶等)材料涂布于基材124上。并且，在滚压的同时将滚筒模仁的压印结构滚印在胶材上以形成微结构123。

其中，滚筒模仁上的压印结构可以钻石刀相应于欲形成的微结构123的形状在铜或镍金属上切削出对应于微结构123的压印图案。

在本发明中，可任意运用图2-19及其对应说明内容所描述的微结构膜片120(即，微结构膜片110/130及间隔层150的设计中至少一种至图1及其对应说明内容所描述的匀光结构100中。

参照图20及21，根据本发明的匀光结构100可运用至发光模块10中，以接收光源模块200所发出的光线，并且将接收到的光线均匀化后发射出。

多个光源模块200位于匀光结构100与底板300之间。

匀光结构100的一表面100a面向于光源模块200的发光面200a，以接收光源模块200产生的光线。

匀光结构100利用低折射率层(即间隔层)和具有表面结构的高折射率层(即第一、第二材料层)，将接收到的光线多次折射以均匀化，并将均匀化后的光线由匀光结构100相对于表面100a的另一表面100b发射出去。

其中，匀光结构100可与光源模块200和底板300相距特定距离设置，如图20及21所示。此外，匀光结构100的边缘可与底板300相贴合，用以形成一容置空间，且此些光源模块200则设置于此容置空间中，如图22所示。

再者，相邻二光源模块200之间的距离L与光源模块200至匀光结构100的距离H的比值L/H可设计为0.5≤L/H≤1。以图20为例，光源模块200与匀光结构100维持一距离H，使得比值L/H可为1。同样的参看图23，其为图22的实施例的一侧视图，在本实施例中，虽然匀光结构100的边缘可与底板300相贴合而形成一半圆，但光源模块200至匀光结构100的距离H仍维持一定，使得比值L/H可为1，但不以此为限。前述相邻二光源模块200之间的距离L的范围可以是但不限于0公厘(mm)至5公分(cm)。当距离L为0公厘时，即表示相邻二光源模块200为相互接触。

于此，各光源模块200可为点光源或线光源。光源模块200可以一维方式(如图21及22所示)或二维方式排列。二维方式可例如数组式(如图24所示)、圆对称状(如图25所示)或放射状(如图26所示)等。

其中，此些光源模块200可设置于匀光结构100与底板300之间，和设置于底板300上。光源模块200可以一维方式或二维方式(例如：数组、放射状或圆对称状等)排列于底板300上。

匀光结构100可将光源模块200所形成的点光源均匀化成线光源或面光源。或者，匀光结构100可将光源模块200所形成的线光源均匀化成面光源。

于此，以运用图19的匀光结构100应用在图21所示的结构的发光模块10进行测试。其中，第一材料层112采用折射率为1.565的UV胶，而第二材料层132也采用折射率为1.565的UV胶。基材114采用折射率为1.6的PET，而基材134采用折射率为1.6的PET。间隔层150采用折射率为1.48的UV胶。要说的是，第一材料层112与第二材料层132的材质可为折射率大于或等于1.5，并不以此为限。并且，基材114与间隔层150的材料也不以上述列举为限。于此，是以基材134相对于第二材料层132的另一侧表面面向光源模块200。并且，各微结构123的高度h与相邻二微结构123的中心点之间的距离d(或称周期)的比值h/d可为0.5≥h/d≥0.3。各微结构123的曲率半径的范围可在5微米(μm)到250微米(μm)之间，此曲率半径可以是如图8或图19弧面的曲径半径。各微结构123的周期可以为5微米(μm)到400微米(μm)之间。在本实施例中，各微结构123的高度h与相邻二微结构123的中心点之间的距离d的比值h/d为0.5。于此，相邻二微结构123的中心点之间的距离d为60μm(微米)，各微结构123的高度h为30μm，且使用非球面的微结构123。其中，微结构123的高度指微结构123的最高点(顶点)与最低点之间的距离。

参照图27，图式中右侧是采用根据本发明的发光模块，而左侧是采用市售的扩散片的发光模块。与市售的扩散片相比，在相同发光模块的高度及光源模块的配置下，根据本发明的发光模块10可产生均匀的线光源，而采用市售的扩散片的发光模块仍可见光点P。

并且，根据本发明的发光模块10可具有90％的光穿透率。

接着，请参考图28，其为根据本发明第十实施例的匀光结构的概要示意图。此示意图乃仅节取匀光结构100中一小部分放大后的示意图。匀光结构100包含第一材料层112、第二材料层132及间隔层150。第一材料层112的微结构123与第二材料层132的微结构123位于匀光结构100的相对两外侧表面。另外，于图29的匀光结构的第十一实施例概要示意图中可以看见匀光结构100包含第一材料层112、第二材料层132及间隔层150。第一材料层112即如同图2的微结构膜片第一实施例，而第二材料层132即如同图3的微结构膜片第二实施例。

关于前述第一材料层112与第二材料层132具有不同的微结构可以是不同纹路的微结构123、不同配置方位(或称不同配置角度)的微结构123、或不同形状的微结构123。前述不同纹路的微结构123指的是直线条纹、弯曲条纹、同心圆条纹及其它纹路中任选二个条纹形式的微结构123。不同形状的微结构123指的是微结构的断面形状可以是圆形、矩形及其它几何图形中任选二种相异的断面形状的微结构123。此外，不同形状的微结构123亦可指相同几何形状但不同尺寸的微结构，例如第一材料层112与第二材料层132均为圆形断面、直线条纹的微结构123，但二者的半径不同。

而不同配置方位则是指第一材料层112的微结构123的主轴方向与第二材料层132的微结构123的主轴方向的夹角实质上在10度到90度之间(此处的夹角是指二个主轴所夹的锐角)，请搭配图30A及图30B阅读之。图30A为匀光结构100的第十二实施例的概要示意图。图30B为匀光结构100的第十二实施例的立体分解示意图。从图中可以看到第一材料层112的微结构123的主轴方向AX1(以下称第一主轴)与第二材料层132的微结构123的主轴方向AX2(以下称第二主轴)夹90度角(从图面的顶视的角度观之)。在第一主轴AX1与第二主轴AX2夹角为90度时，匀光结构100所能产生的匀光效果优于图27所示的效果，从图27中可以看出，第一材料层112与第二材料层132采用相同微结构123时(含第一主轴与第二主轴的夹角为零度)，其得到的匀光效果优于传统的扩散板，匀光的结果略呈窄长形的匀光的面光源，而当第一材料层112与第二材料层132采用不同微结构123时，所得的匀光效果呈宽长形的匀光效果，且在光源间距适当配置后，可以得到匀光的面光源。(容后详述)

关于前述主轴方向的定义，若是如图4A的直条纹式的微结构，则主轴方向即为直条纹的长轴向。若是如图4B的弯曲条纹时，则主轴方向即为单一条纹采用直线趋近线的方式计算而得的直线的方向即为主轴方向。以图4B为例，其主轴方向即为图面中水平方向。

接着，请续参阅图31，其为匀光结构第十三实施例的局部概要示意图。从图中可以看出第一主轴AX1与第二主轴AX2夹Δθ角度(从图式的顶视图观之)。当Δθ角介于10度到90度之间时，所得到的匀光效果将不受光源模块中发光源排列的影响，如下说明：

关于主轴方向对匀光效果的影响，请见于图32A、图32B及图32C，其为单层材料层应用于图27的发光模块，该材料层的主轴方向与发光二极管排列方向相同时的匀光效果图及光强度曲线图。其中，所使用的材料层具有图4A所示的微结构，在图32A中可以看见，材料层的主轴方向AX1与发光二极管排列方向AX3(即图27中水平轴的方向，亦即图27的长轴向)平行(即方向相同)。而在图32B中可以见悉，在此实验例中所得到的匀光效果类似于图27右侧的效果，所得到的匀光区域略呈窄长条形状。而在图32C中，即可看见从图32B在切割面AX4处的光强度分布曲线图，图式的水平轴为相对距离(A.U.，Arbitrary unit)，其单位长度与微结构的节距(pitch)正相关，而图式的垂直轴则为相对强度，从图中可以看出，在材料层的主轴方向AX1与发光二极管排列方向AX3平行时，所得到的光强度可谓相当均匀。

接着，请同时参阅图33A、图33B及图33C，其为单层材料层应用于图27的发光模块，该材料层的主轴方向与发光二极管排列方向夹10度角时的匀光效果图及光强度曲线图。从图中可以看出在材料层的主轴方向AX1与发光二极管排列方向AX3夹10度角时，所得到的光强度分布即产生波纹。相较于图32C，得以明显看出图33C的例子所得的均匀性较差。同样的，在图34A、图34B及图34C夹45度角，及在图35A、图35B及图35C夹90度角的实验例中的均匀性均不若图32C来得好。

再者，请同时参阅图36A、图36B及图36C，其为本发明第十三实施例应用于图27的发光模块，第一主轴方向与第二主轴方向夹10度角时的匀光效果图及光强度曲线图。从图36B中可以明显看到匀光后的匀光区域虽仍为窄长条形，但其宽度(即图式中垂直方向的距离)较图32B为宽。而且，再从图36C与图32C进行比较，更可以明显看出图36C已无图32C中波浪纹的现象，足见其匀光效果的提升。

其次，再同时参阅图37A、图37B及图37C，其为本发明第十三实施例应用于图27的发光模块，第一主轴方向与第二主轴方向夹45度角时的匀光效果图及光强度曲线图。从图37B中可以明显看到匀光区域从图36B中的窄长条形变宽为宽长条形，虽两侧出现略呈45度的斜边，但对整体匀光效果并不致造成影响。再从图37C中可以进一步的看出匀光区域的相对光强度更为均匀。

再者，请同时参阅图38A、图38B及图38C，其为本发明第十三实施例应用于图27的发光模块，第一主轴方向与第二主轴方向夹90度角时的匀光效果图及光强度曲线图。从图38B中可以进一步得知此实验例所得的匀光效果较前述几个实验例均更为提升。而图38C更显示第一主轴AX1与第二主轴AX2夹90度角时，其匀效果优于夹45度角的实施例。

从上述各实验例中可以明显得知，当第一主轴AX1与第二主轴AX2的夹角在10度到90度之间时(亦即90度到170度之间)，其所得到的匀光区域即相较传统(即图27左侧的实验例)已有明显提升。再者，若采用第一主轴AX1与第二主轴AX2夹10度到90度的实施例的话，则无论本发明的匀光结构放置于光源模块的方位(或称角度)为何，均不致影响所欲得到的匀光效果！

最后，请再参阅图39，其为根据本发明第十四实施例的匀光结构的局部概要示意图。从图中可以看见匀光结构包含第一材料层112、第二材料层132及间隔层150。第一材料层112的微结构123呈同心圆状，第二材料层132的微结构123则为以前述同心圆状的圆心处呈放射状的直线。如此一来，通过第一材料层112的微结构123相异于第二材料层132的微结构123而能够得到较佳的匀光效果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (29)

1.一种发光模块，其特征在于，包括：一匀光结构、一底板以及至少一光源模块；

该匀光结构，包括：

一第一材料层，该第一材料层具有透光性，且该第一材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第一材料层的该第一表面具有多个微结构；

一第二材料层，该第二材料层具有透光性，且该第二材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第二材料层的该第一表面或该第二表面其中之一具有多个微结构；以及

一间隔层，位于该第一材料层和该第二材料层之间，其中该间隔层的折射率小于该第一材料层的折射率和该第二材料层的折射率；

该至少一光源模块，位于该匀光结构与该底板之间；

各该微结构为一非球面结构；

该非球面结构为一曲面，且该曲面符合下列公式：

$Z=\frac{c{r}^2}{(1+{(1-(1+k)c^2{r}^2)}^{\frac{1}{2}})}$

其中，该Z指该曲面的一顶点的切线与经过该曲面的最低点且与该顶点的切线的平行线之间的一垂直距离、该c为该曲面的该顶点的曲率、该k为圆锥曲线常数，以及该r为该曲面的一径向的半径；

该间隔层的该折射率与该第一材料层的该折射率的差值大于或等于0.08，并且该间隔层的该折射率与该第二材料层的该折射率的差值大于或等于0.08；

该间隔层的该折射率介于1到1.5之间，且该第一材料层的该折射率和该第二材料层的该折射率大于或等于1.5；

利用低折射率的间隔层与微结构偏折光线，以达到匀光及高穿透的效果。

2.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该间隔层为一空气层或一间隔材料层。

3.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该第一材料层的该第二表面面向该第二材料层的该第一表面。

4.根据权利要求3所述的发光模块，其特征在于，该第一材料层的该第二表面与该第二材料层的该第一表面上的所述微结构的顶点贴合。

5.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该匀光结构更包括：

一基材，与该第一材料层的该第二表面贴合，使该第二材料层位于该基材相对该第一材料层的另一侧，且该基材的折射率与该第一材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

6.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该匀光结构更包括：

一基材，与该第二材料层的该第二表面贴合，使该第一材料层位于该第二材料层相对该基材的另一侧，且该基材的折射率与该第二材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

7.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该第一材料层的该第二表面具有所述微结构。

8.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，各该微结构的高度与所述微结构中任二相邻的该微结构的中心点之间的距离的比值≧0.3且≦0.5。

9.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，所述微结构于该第一材料层的该第一表面上形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一，且该第二材料层的所述微结构形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一。

10.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，各该微结构为一凸起结构和一凹洞结构其中之一。

11.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该半径在5微米到250微米之间，各该微结构的周期在5微米到400微米之间。

12.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该光源模块为多个，且相邻二该光源模块之间的距离与该光源模块至该匀光结构的距离的比值≦1且≧0.5。

13.根据权利要求12所述的发光模块，其特征在于，相邻二该光源模块之间的距离在0公厘至5公分之间。

14.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该第一材料层的所述微结构具有一第一主轴，该第二材料层的所述微结构具有一第二主轴，该第一主轴与该第二主轴的夹角大于或等于10度且小于或等于90度。

15.一种匀光结构，其特征在于，包括：

一第一材料层，该第一材料层具有透光性，且该第一材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第一材料层的该第一表面形成有多个微结构；

一第二材料层，该第二材料层具有透光性，且该第二材料层具有相对的一第一表面和一第二表面，该第二材料层的该第一表面形成有多个微结构；以及

一间隔层，位于该第一材料层和该第二材料层之间，其中该间隔层的折射率小于该第一材料层的折射率和该第二材料层的折射率；

各该微结构为一非球面结构；

该非球面结构为一曲面，且该曲面符合下列公式：

$Z=\frac{c{r}^2}{(1+{(1-(1+k)c^2{r}^2)}^{\frac{1}{2}})}$

其中，该Z指该曲面的一顶点的切线与经过该曲面的最低点且与该顶点的切线的平行线之间的一垂直距离、该c为该曲面的该顶点的曲率、该k为圆锥曲线常数，以及该r为该曲面的一径向的半径；

该间隔层的该折射率与该第一材料层的该折射率的差值大于或等于0.08，并且该间隔层的该折射率与该第二材料层的该折射率的差值大于或等于0.08；

该间隔层的该折射率介于1到1.5之间，且该第一材料层的该折射率和该第二材料层的该折射率大于或等于1.5；

利用低折射率的间隔层与微结构偏折光线，以达到匀光及高穿透的效果。

16.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该间隔层为一空气层或一间隔材料层。

17.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该第一材料层的该第二表面面向该第二材料层的该第一表面。

18.根据权利要求17所述的匀光结构，其特征在于，该第一材料层的该第二表面与该第二材料层的该第一表面上的所述微结构的顶点贴合。

19.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该匀光结构更包括：

一基材，与该第一材料层的该第二表面贴合，使该第二材料层位于该基材相对该第一材料层的另一侧，且该基材的折射率与该第一材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

20.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该匀光结构更包括：

一基材，与该第二材料层的该第二表面贴合，使该第一材料层位于该第二材料层相对该基材的另一侧，且该基材的折射率与该第二材料层的该折射率的差值小于或等于0.075。

21.根据权利要求19所述的匀光结构，其特征在于，该基材的材质为该折射率大于或等于1.49的材料。

22.根据权利要求20所述的匀光结构，其特征在于，该基材的材质为该折射率大于或等于1.49的材料。

23.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该第一材料层的该第二表面与该第二材料层的该第二表面二者或其一形成有所述多个微结构。

24.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，各该微结构的高度与所述微结构中任二相邻的该微结构的中心点之间的距离的比值≧0.3且≦0.5。

25.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，所述微结构于该第一材料层的该第一表面上形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一，且所述微结构于该第二材料层的该第一表面上形成一条纹图案、一网点图案和一同心圆图案其中之一。

26.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，各该微结构为一凸起结构和一凹洞结构其中之一。

27.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该半径在5微米到250微米之间，各该微结构的周期在5微米到400微米之间。

28.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该匀光结构适于多个光源模块，其中相邻二该光源模块之间的距离在0公厘至5公分之间。

29.根据权利要求15所述的匀光结构，其特征在于，该第一材料层的所述微结构具有一第一主轴，该第二材料层的所述微结构具有一第二主轴，该第一主轴与该第二主轴的夹角大于或等于10度且小于或等于90度。

Images