CN203521481U - 光学增亮结构与有机发光二极管照明装置 - Google Patents

Abstract

一种光学增亮结构与有机发光二极管照明装置，包含基板、反射层以及聚光微结构阵列。基板包含相对的一第一主表面与一第二主表面以及侧面。侧面连接第一主表面和第二主表面。反射层设置于侧面。聚光微结构阵列设置于第一主表面，其中聚光微结构阵列包含复数个聚光单元，每一聚光单元包含中央凸起部以及至少一外环凸起部。外环凸起部环绕中央凸起部。

Description

光学增亮结构与有机发光二极管照明装置

技术领域

本实用新型是有关于一种光学增亮结构，特别是有关于一种用于有机发光二极管的光学增亮结构。

背景技术

有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode， OLED）又称有机电激发光显示（Organic Electroluminesence Display），为与液晶显示器为不同类型的产品，前者具有自发旋光性、广视角、高对比、低耗电、高反应速率及制程简单等优点。

有机发光二极管基本结构是由一薄而透明具半导体特性的铟锡氧化物（Indium Tin Oxide，ITO），与电力的正极相连，再加上另一个金属阴极，形成如三明治的结构。整个结构层中包括了：电洞传输层、发光层与电子传输层。当电力供应至适当电压时，正极电洞与阴极电子便会在发光层中结合，产生激子。OLED的特性是自发光，不像薄膜晶体管液晶显示器需要背光，因此可视度和亮度均高，且无视角问题，其次是驱动电压低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为 21世纪最具前途的产品之一。

然而，因为有机发光二极管的自发光特性，使其发射的光线将不会朝向一特定方向，而用于照明或是显示时，会有部分光线射到不想要的方向，而使想照射的特定区域的亮度降低；或是在光线从发光装置射入空气时，因为入射角度过大而发生全反射的现象，而使光线无法从发光装置射入空气，因而使亮度降低。

实用新型内容

本实用新型提供一种光学增亮结构，用以提升有机发光二极管照明装置的发光效率。

本实用新型的一态样提供了一种光学增亮结构，包含基板、反射层以及聚光微结构阵列。基板包含相对的一第一主表面与一第二主表面以及侧面。侧面连接第一主表面和第二主表面。反射层设置于侧面。聚光微结构阵列设置于第一主表面，其中聚光微结构阵列包含复数个聚光单元，每一聚光单元包含中央凸起部以及至少一外环凸起部。外环凸起部环绕中央凸起部。

本实用新型的另一态样提供了一种有机发光二极管照明装置，包含前述的光学增亮结构以及有机发光二极管模组。有机发光二极管模组设置于光学增亮结构的第二主表面的一侧。

在本实用新型一或多个实施方式中，第一主表面的面积大于第二主表面的面积，而侧面为斜面。

在本实用新型一或多个实施方式中，斜面与第二主表面的间的夹角介于30度至60度之间。

在本实用新型一或多个实施方式中，第二主表面设置有凹槽。

在本实用新型一或多个实施方式中，中央凸起部为圆柱体、圆锥体或半球形。

在本实用新型一或多个实施方式中，外环凸起部为立方环状结构、三角环状结构或类菲涅尔透镜环状结构。

在本实用新型一或多个实施方式中，中央突起部的底部与外环凸起部的底部相连。

在本实用新型一或多个实施方式中，第二主表面设置有凹槽，有机发光二极管模组设置于凹槽中。

本实用新型上述实施方式藉由聚光微结构阵列以及反射层的设计，不但可以适当地将有机发光二极管的发射光线引导到一特定方向，因而在照明或是显示时可以使想照射的特定区域的亮度提升，同时也可以让光线在从发光装置射入空气时，不会因为入射角过大而产生全反射，而使光线无法从发光装置射入空气，因而有效提升有机发光二极管的出光效率。

附图说明

图1绘示依照本实用新型一实施方式的有机发光二极管照明装置的立体示意图；

图2绘示沿图1的线段A-A的剖面图；

图3A绘示依照本实用新型一实施方式的聚光单元的上视图；

图3B绘示依照本实用新型另一实施方式的聚光单元的上视图；

图4A绘示沿图3A的线段B-B一实施方式的聚光单元的剖面图；

图4B绘示沿图3A的线段B-B另一实施方式的聚光单元的剖面图；

图4C绘示沿图3A的线段B-B又一实施方式的聚光单元的剖面图；

图5A绘示沿图3B的线段C-C一实施方式的聚光单元的剖面图；

图5B绘示沿图3B的线段C-C另一实施方式的聚光单元的剖面图；

图6绘示依照本实用新型另一实施方式的有机发光二极管照明装置的剖面图。

【主要组件符号说明】

100：有机发光二极管照明装置

200：光学增亮结构

210：基板

211：第一主表面

212：第二主表面

213：侧面

214：凹槽

215：凹槽侧面

220：反射层

230：聚光微结构阵列

231：聚光单元

232：中央凸起部

233：外环凸起部

300：有机发光二极管模组

A、B、C：线段

D：出光方向

θ：夹角 。

具体实施方式

以下将以图式公开本实用新型的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些公知惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式绘示的。

图1绘示依照本实用新型一实施方式的有机发光二极管照明装置的立体示意图。本实施方式的光学增亮结构200主要用于提升用于照明的有机发光二极管的出光效率。光学增亮结构200可与有机发光二极管模组300组合成有机发光二极管照明装置100。

图2绘示沿图1的线段A-A的剖面图。如图1与图2所绘示，光学增亮结构200包含基板210、反射层220以及聚光微结构阵列230。基板210包含相对的第一主表面211与第二主表面212以及侧面213，侧面213连接第一主表面211和第二主表面212。反射层220设置于侧面213。聚光微结构阵列230设置于第一主表面211。有机发光二极管模组300可设置于光学增亮结构200的第二主表面212的一侧。

第二主表面212可为平坦表面，有机发光二极管模组300可接触第二主表面212而组成有机发光二极管照明装置100。有机发光二极管模组300可主要往出光方向D发射光线，因而光线通过第二主表面212而进入基板210。基板210可为透光材质，且基板210的折射系数与有机发光二极管模组300的折射系数相近，所以当光线从有机发光二极管模组300通过第二主表面212进入基板210时，将不会产生明显的折射或是全反射的现象。具体而言，基板210的折射系数n介于1.1至1.5之间。

因为有机发光二极管的自发光特性，有机发光二极管模组300发射光线的方向将不会全部朝向所欲的出光方向D，即第一主表面211的法线方向射出，而是有部分光线的方向会与出光方向D有偏差。于是会有部分光线射到不想要的方向，而使有机发光二极管照明装置100无法针对特定的区域有效进行照射。反射层220可将原本经由侧面213射出基板210的光线反射，而将光线方向引导至出光方向D；聚光微结构阵列230可将原本经由第一主表面211射出基板210的光线聚合，而将光线方向引导至出光方向D。于是，藉由反射层220和聚光微结构阵列230引导光线方向至出光方向D，将能提升有机发光二极管照明装置100对于特定方向的亮度，而能针对特定的区域有效进行照射。

聚光微结构阵列230可为凸出于第一主表面211的结构，且聚光微结构阵列230的折射系数可与基板210的折射系数相近或相同，具体而言，聚光微结构阵列230的材质可与基板210的材质相同。承上所述，部分光线的方向会与出光方向D有偏差，因此在没有聚光微结构阵列230的情况下，光线从基板210通过第一主表面211进入空气时，可能会因为入射角度过大而发生全反射的现象，如此导致部分光线被第一主表面211反射，而无法射出基板210，因而使出光效率下降。为此，在第一主表面211上设置聚光微结构阵列230，因为聚光微结构阵列230的折射系数可与基板210的折射系数相近或相同，所以光线从基板210经过第一主表面211进入聚光微结构阵列230时不会发生明显的折射或是全反射现象，而当光线从聚光微结构阵列230进入空气时，将因为入射角度变小，所以不易产生全反射的现象。于是，藉由聚光微结构阵列230破坏原本发生在第一主表面211的全反射现象，光线将能进入空气，因而提升有机发光二极管照明装置100的出光效率。

具体而言，第一主表面211的面积可大于第二主表面212的面积，而侧面213可为斜面。更具体地说，斜面与第二主表面212之间的夹角θ可介于30度至60度之间，如此在搭配有机发光二极管模组300时，将使有机发光二极管照明装置100能有较佳的出光效率。

具体而言，聚光微结构阵列230可包含复数个聚光单元231。此处需要注意的是，图1与图2所绘示的聚光单元231与基板210的相对大小关系以及聚光单元231之间的距离仅为示意，实际上聚光单元231应较图中所绘示小，而聚光单元231之间的距离亦应较图中所绘示小，甚至相邻的聚光单元231的底部可互相接触。

图3A绘示依照本实用新型一实施方式的聚光单元的上视图。图3B绘示依照本实用新型另一实施方式的聚光单元的上视图。如图3A和图3B所绘示，每一聚光单元231可包含中央凸起部232以及至少一外环凸起部233。外环凸起部233环绕中央凸起部232。中央突起部232的底部可与外环凸起部233的底部分离(如图3A所绘示)或相连(如图3B所绘示)。

图4A至图4C分别绘示本实用新型的聚光单元不同实施例的剖面图，其剖面位置沿图3A的线段B-B。如图4A所绘示，中央凸起部232为圆柱体，而外环凸起部233为立方环状结构。如图4B所绘示，中央凸起部232为圆锥体，而外环凸起部233为三角环状结构。如图4C所绘示，中央凸起部232为半球形，而外环凸起部233为类菲涅尔(Fresnel)透镜环状结构。总结来说，中央凸起部232可为圆柱体、圆锥体或半球形，而外环凸起部233可为立方环状结构、三角环状结构或类菲涅尔透镜环状结构。中央凸起部232可与外环凸起部233的高度相等或不同。当中央凸起部232为半球形，且外环凸起部233为类菲涅尔透镜环状结构时，中央凸起部232与外环凸起部233的曲率可为相同或是不同。

图5A至图5B分别绘示本实用新型的聚光单元不同实施例的剖面图，其剖面位置沿图3B的线段C-C。图5A和图5B中的聚光单元231与图4A至图4C的聚光单元231类似，主要差异在于中央突起部232的底部与外环凸起部233的底部相连，其他细节不再赘述。

图6绘示依照本实用新型另一实施方式的有机发光二极管照明装置的剖面图。图6中的有机发光二极管照明装置100与前述的有机发光二极管照明装置100类似，主要差异在于，第二主表面212可设置有凹槽214，而有机发光二极管模组300可设置于凹槽214中。有机发光二极管模组300的发射光线不但可以通过第二主表面212进入基板210，亦可通过凹槽侧面215进入基板210。

在不具有额外的光学增亮结构的设计下，传统的有机发光二极管模组照度平均值为304.724勒克斯(Lux)；若是搭配具有如本实用新型所公开的侧面具有反射层的基板后，有机发光二极管照明装置的照度平均值可提升至322.801勒克斯；若是搭配具有如本实用新型所公开的具有聚光微结构阵列(其中的聚光单元仅具有半球形的中央突起部)的基板后，其照度平均值可再提升至341.899勒克斯；若是搭配具有如本实用新型所公开的具有聚光微结构阵列(其中的聚光单元如图5B所示)的基板后，其照度平均值将提升至369.21勒克斯；若搭配如本实用新型图2所公开的光学增亮结构后的有机发光二极管照明装置，其照度平均值可达374.491勒克斯。

由上述信息可以得知，反射层220以及聚光微结构阵列230确实可以有效提升有机发光二极管照明装置100的出光效率。另外亦可得知，相较于不具有外环凸起部233的聚光单元231，具有外环凸起部233的聚光单元231将更能提升有机发光二极管照明装置100的出光效率；具有外环凸起部233的聚光单元231相较于不具有外环凸起部233的聚光单元231，将更能减少光线进入空气时发生全反射的情况。

本实用新型上述实施方式藉由反射层220以及聚光微结构阵列230的设计，不但可以适当地将有机发光二极管模组300的发射光线引导到出光方向D，因而在照明或是显示时可以使想照射的特定区域的亮度提升，同时也可以让光线在从有机发光二极管照明装置100射入空气时，不会因为入射角过大而产生全反射，而使光线无法从有机发光二极管照明装置100射入空气，因而有效提升有机发光二极管照明装置100的出光效率。

虽然本实用新型已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视前述的申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种光学增亮结构，包含：

一基板，包含：

相对的一第一主表面与一第二主表面；以及

一侧面，连接该第一主表面和该第二主表面；

一反射层，设置于该侧面；以及

一聚光微结构阵列，设置于该第一主表面，其中该聚光微结构阵列包含复数个聚光单元，每一该些聚光单元包含：

一中央凸起部；以及

至少一外环凸起部，环绕该中央凸起部。

2.如权利要求1所述的光学增亮结构，其特征在于，该第一主表面的面积大于该第二主表面的面积，该侧面为一斜面。

3.如权利要求2所述的光学增亮结构，其特征在于，该斜面与该第二主表面之间的夹角介于30度至60度之间。

4.如权利要求1所述的光学增亮结构，其特征在于，该第二主表面设置有一凹槽。

5.如权利要求1所述的光学增亮结构，其特征在于，该中央凸起部为圆柱体、圆锥体或半球形。

6.如权利要求1所述的光学增亮结构，其特征在于，该外环凸起部为立方环状结构、三角环状结构或类菲涅尔透镜环状结构。

7.如权利要求1所述的光学增亮结构，其特征在于，该中央突起部的底部与该外环凸起部的底部相连。

8.一种有机发光二极管照明装置，其特征在于，包含：

一光学增亮结构，包含：

一基板，具有相对的一第一主表面与一第二主表面，以及连接该第一主表面和该第二主表面的一侧面；

一反射层，设置于该侧面；以及

一聚光微结构阵列，设置于该第一主表面，其中该聚光微结构阵列包含复数个聚光单元，每一该些聚光单元包含：

一中央凸起部；以及

至少一外环凸起部，环绕该中央凸起部；以及

一有机发光二极管模组，设置于该光学增亮结构的该第二主表面的一侧。

9.如权利要求8所述的有机发光二极管照明装置，其特征在于，该第一主表面的面积大于该第二主表面的面积，该侧面为一斜面。

10.如权利要求9所述的有机发光二极管照明装置，其特征在于，该斜面与该第二主表面之间的夹角介于30度至60度之间。

11.如权利要求8所述的有机发光二极管照明装置，其特征在于，该第二主表面设置有一凹槽，该有机发光二极管模组设置于该凹槽中。

12.如权利要求8所述的有机发光二极管照明装置，其特征在于，该中央凸起部为圆柱体、圆锥体或半球形。

13.如权利要求8所述的有机发光二极管照明装置，其特征在于，该外环凸起部为立方环状结构、三角环状结构或类菲涅尔透镜环状结构。

14.如权利要求8所述的有机发光二极管照明装置，其特征在于，该中央突起部的底部与该外环凸起部的底部相连。

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