TW200521507A

TW200521507A - Light guide device and methods of fabricating and operating the same

Info

Publication number: TW200521507A
Application number: TW093123482A
Authority: TW
Inventors: Ming-Shen Sun
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2005-07-01
Also published as: CN100458520C; CN1570732A; US20050141837A1; JP2005197227A

Description

200521507 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】且特別是有關於—種本發明是有關於一、、存a顧+紫種+光裝置液日日，.、員不盗用之可撓式導光裝置。【先前技術】液晶顯示器用之暮、的導光裝置。導光炎I拉組通常包括有一光源舆一楔形轉換成平面模式。二如可，光源所供應之光線由線性模式或塑膠材料所掣成，：而吕’習知之導光裝置係由丙烯酸定之光學路】卜：具可撓性以免扭曲由其結構所決光裝置之尺寸。由於其材料特性，而不容易縮小導習知，^需要—種導光裝置及其製作方法以克服上述習知技藝中之光學扭曲之問上殊之可撓式導光板以克服於【發明内容】及其ίϊϊΐ:本發明的主要目的就是提供-種導光裝置題了、'，以便解決習知技術之導光裝置所遭遇之問上述目的，本發明提供了一種導光裝置，包括一一壤有第一折射率’包括-出光表面與設置於第勺括禎金“之容置部丄以及一第二薄膜，具有第二折射率， ^ 固相互平仃的第一片段與複數個相互平行的第二又八中，該些第一片段與該些第二片段係交錯排列形

第6頁 200521507___ 五、發明說明（2) 成波浪結構，並設置於該第一薄膜之容置部内，藉此，當光線入射於該第二薄膜之第一片段時，該光線之一部份經反射而朝向該第一薄膜之出光表面。其中該些第一片段與該第一薄膜間具有45度之夾角。再者，當該光線入射於該第二薄膜之第一片段之一時，該光線之一部分依正交於該第一薄膜表面之方向反射。此外，本發明亦提供了一種導光裝置，包括一對第一透明薄膜，其具有第一折射率，每一第一透明薄膜具有一基部以及分隔地設置於該基部上之複數個突出部，而該對第一透明薄膜係以突出部間隔對應方式組合且組合後相鄰之突出部具有一空間；以及一第二透明薄膜，具有第二折射率，包括複數個第一片段以及複數個第二片段，其中該些第一片段與該些第二片段係交錯設置於該空間内，藉此，當光線入射於該第二透明薄膜之第一片段上時，該光線之一部份反射朝向該些第一透明薄膜之該基部。其中，該些突出部分別包括一第一侧、一第二側以及連結該第一側與該第二侧之一逐漸變細之末端。再者，該些第一側大體垂直於該基部。此外，本發明亦提供了一種導光裝置的製造方法，包括··提供一對具有第一折射率之第一透明薄膜；分別於該些第一透明薄膜上形成一基部；分別於該些第一透明薄膜之該基部上形成複數個相互分隔之突出部，其中各突出部具有一逐漸變細之末端；將該些第一透明薄膜之一之該些

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第7頁 200521507 五、發明說明（3) 突出部插入於另一第一透明薄膜之該些突出部，以形成介於該些突出部之間之一空間；以及於該空間内填入具有第二折射率之第二透明薄膜。其中，上述製造方法更包括利用一光學膠以製作該第一透明薄膜與該些第二透明薄膜之步驟。再者，上述製造方法更包括將該些第一透明薄膜之一之突出部之逐漸變細之末端嚙合於另一第一透明薄膜之該基部之步驟。再者，本發明亦提供了一種導光裝置之操作方法，包括：提供一導光裝置，該導光裝置包括：一第一薄膜，具有第一折射率，包括一出光表面與設置於第一薄膜内之容置部以及一第二薄膜，具有第二折射率，包括複數個相互平行的第一片段與複數個相互平行的第二片段，其中，該些第一片段與該些第二片段係交錯排列形成波浪結構，並設置於該第一薄膜之容置部内，接著提供一光源，以供應光線至該導光裝置；以及當該光線入射於該第二薄膜之第一部之一時，反射該光線之一部份朝向該第一薄膜之表面0 其中，上述之操作方法更包括於該導光裝置之一末端以及該第一薄膜之不同表面處反射來自該光源之光線之步驟。再者，上述之操作方法更包括於提供該導光裝置光線前’收集光線之步驟。

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第8頁 200521507

為了讓本發明之上述和盆明顯易懂，τ文特舉一較ς 、二特1、和優點能更詳細說明如下：奴佳““列’並配合所附圖示，作【實施方式】第1圖為依據本發明一圖。導光裝置10包括具有有異於第一折射率之第二 12與第二薄膜14為透明之例’第一薄膜1 2以及第二 (optical glue)。於另一薄膜14為可撓的（fiexibi 面之一表面12-2以及設置一波浪形式設置於第一薄之第一片段14-2以及複數些第一片段14-2與第二片 1 2之容置部内。 —實施例之導光裝置1 0之示意第一折射率之第一薄膜丨2以及】折射率之第二薄膜14。第一薄港光學薄膜。依據本發明一實施薄膜14之材質為透明之光$ :

實施例中，第一薄膜1 2以及第二 e)。第一薄膜12包括作為出光^ 於其内之容置部。第二薄膜14〇膜1 2上’其包括複數個互為平朽個互為平行之第二片段14一4，^ 段14-4係交錯地設置於第一薄顏

广=操作時，導光裝置1〇内傳播之光線16係入射於第二 ^ 、之第一片段14一2的主要部份。於第一薄膜12與第二二 ' 之邊界處，一部份之光線16經第一片段14 — 2反射朝 σ 、面12-2處，而另一部份之光線16則穿透第二薄膜14。入射之光線16於邊界處之反射率{?與穿透率τ可藉由以下之菲涅耳定律（Fresners law)而決定。 R [ (niC0S2i 一〜⑶322)/(1^ cos os22) ]2 ;以及

200521507 五、發明說明（5)

T-1-R 其中ni與h分別為第一薄膜彳9夕楚 , 嗑瞄1 4之筮-批私φ 、1 2之第一折射率以及第二 m 2ι與22分別為依據司奈耳定律一 (Snell S law)之入射角與折射角。今疋# 第二薄膜14之第一片段…2相交於 12—2而形成一銳角。第二薄膜“之 =二：線16遠離第-片段14_2而穿透進人第二片段14_4 == 置而士折射發生。如此’遠離第一段14_2之光線16係依‘ 直士父於第，片段14-2之方向而傳播進入之。依據本發明一貫施例，第二薄膜14之第一片段丨4 — 2與第一薄膜之表面 12-2間之角度約為45度。其結果為，為第一片段14 — 2反射之光線16依正父於表面12-2之方向而穿透之，而第二薄膜 14之第二片段14-4則大體依垂直於第一薄膜12之表面12一2 而設置。由於折射率的差異，使得光線丨6入射於第一片段丨4一2 以及離開第一片段14-2的光學路徑便產生偏移（0f fset)。當第一折射率與第二折射率間差異加大時，上述偏移隨之變大。為避免過多偏移，第一薄膜1 2之第一折射率需接近於第二薄膜1 4之第二折射率。依據本發明一實施例，第一折射率約為1 . 5。第2圖係顯示了依據本發明一實施例之可撓式導光裝置10。當第二薄膜14之第一片段14-2與第一薄膜12之表面 12-2之間為45度角時，於可撓式導光裝置1〇内傳播之光線 16則可為第二薄膜之第一片段14-2依正交於第一薄膜12之

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表面2之方向反射而遍及整個可撓式導光裝置1〇。第3A、3B以及3C圖為一系列示意圖，係顯示依據本發明一實施例之照光模組（light assembly)3〇。請參照第3八圖，照光模組30包括一導光裝置32以及一光源以。導光裝置32具有類似於第！圖中導光裝置1〇之結構。導光裝置32 係作為導引來自光源34之光線14至導光裝置32之第一平面 3 2-6處，並轉換光源34提供之線性模式光成為平面模式光。光源34包括燈管34-2以及環繞於燈管34-2之反射片 34-4°導光裝置3 2則包括偶接於光源34之一端32 — 2。明參照第3 B圖，照光模组3 〇可更包括一集光器3 6，設置於導光裝置32與光源3 4之間。集光器36係用以收集光源 3 4提供之光線4 0。明參照第3 C圖’照光模組3 〇更包括一第一反射片3 8 一 2 以及一第二反射片38-4。第一反射片38一2係設置於導光裝置32之末j^32-4。第一反射片38-4則附著於導光裝置32之第二表面32-8。第一反射片38-2以及第二反射片38 一4係作為反射傳輸至末端32-4之光線40朝向導光裝置32之第一表面32-6之用。第4 A圖以及第4 B圖係顯示依據本發明一實施例之導光裝置6 0之製造方法。請參照第4 a圖，首先提供一對具有第一折射率之第一透明薄膜62與64。第一透明薄膜62與64上分別設置有基部7 2及7 4以及複數個突出部8 2及8 4。於基部 72上之大出部82為相互分開。相同地，於基部74上之突出部84亦為相互分開。在此，突出部8 2與84分別具有逐漸變

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200521507 1、發明說明（8) ~"~" " ' - ,光裝置10 ’其具有第一折射率之第一薄膜12以及第二折射率的第二薄膜14。第一薄膜12具有一表面12-2。第二薄膜 1 4則依波浪形狀設置於第一薄膜丨2内，其包括複數個互為平行之第一片段14 -2以及第二片段14-4，此些第一片段 14-2與第二片段14-4係交錯地設置於第一薄膜12内。接著提供光源34，以供應光線至導光裝置1〇。於導光裝置1〇内傳導之光線入射於第二薄膜之14第一片段14 —2時，光線之一部份將於當依一既定方向反射朝向第一薄膜1 2之表面 12-2。 ' 依據本發明一實施例，上述方法更包括於導光裝置1 〇之末端反射光源所提供之光線至第一薄膜12之表面12 — 2以及第一薄膜之不同表面。於另一實施例中，上述方法更包括於提供光線至導光裝置10前，進行收集光線之步驟。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 =耗圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200521507 圖式簡單說明第1圖為依據本發明之一實施例之導光裝置之示意圖；第2圖為一示意圖，用以顯示依據本發明一實施例之可撓式導光裝置10 ; 第3A、3B及3C圖為一系列示意圖，用以說明依據本發明一實施例之導光模組；第4 A及4 B圖為一系列示意圖，用以說明依據本發明一實施例之導光裝置的製造方法。【主要元件符號說明】 10、32、60〜導光裝置； 1 2〜第一薄膜； 1 4〜第二薄膜； 12-2〜第一薄膜之表面； 14-2〜第二薄膜之第一片段； 14 - 4〜第二薄膜之第二片段； 16、40〜光線； 3 0〜照光模組； 32-2〜導光裝置32偶接於光源之一端； 32-4〜導光裝置32之末端； 32-6〜導光裝置之第一表面； 32-8〜導光裝置之第二表面； 3 4〜光源； 3 4 - 2〜燈管；

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第14頁 200521507 圖式簡單說明 3 4 - 2〜反射片； 3 6〜集光器； 38-2〜第一反射片； 38 - 4〜第二反射片； 62、64〜第一透明薄膜； 6 6〜第二透明薄膜； 72、74〜基部； 82、84〜突出部； 82-2、84-2〜逐漸變細之末端； 82-4、84-4〜突出部之第一侧； 82- 6、84 - 6〜突出部之第二側。

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第 15 頁

Claims

200521507 六、申請專利範圍 1. 一種導光裝置，包括：一第一薄膜，具有第一折射率，包括一出光表面與設置於第一薄膜内之容置部；以及一第二薄膜，具有第二折射率，包括複數個相互平行的第一片段與複數個相互平行的第二片段，其中，該些第一片段與該些第二片段係交錯排列形成波浪結構，並設置於該第一薄膜之容置部内，藉此，當光線入射於該第二薄膜之第一片段時，該光線之一部份經反射而朝向該第一薄膜之出光表面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之導光裝置，其中該些第一片段與該第一薄膜間具有45度之夾角。 3. 如申請專利範圍第1項所述之導光裝置，其中當該光線入射於該第二薄膜之第一片段之一時，該光線之一部分依正交於該第一薄膜之出光表面方向反射。 4. 如申請專利範圍第1項所述之導光裝置，其中該些第二片段垂直於該第一薄膜之出光表面。 5. 如申請專利範圍第1項所述之導光裝置，其中於該第一薄膜内傳播之光線係依正交於該第二片段之方向遠離該第一片段。 6. 如申請專利範圍第1項所述之導光裝置，其中該第一薄膜與該第二薄膜之材質為光學膠。 7. 如申請專利範圍第1項所述之導光裝置，其中該第一薄膜與該第二薄膜為可撓的（flexible)。 8. 如申請專利範圍第1項所述之導光裝置，更包括耦

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第16頁 200521507 六、申請專利範圍更包括耦接於一反射板之一端。壯蔡邋光裝ΐ 9.如申請專利範圍第1項所述I Υ 導光裝置，其中第一接於一集光器之一端。 1 0 .如申請專利範圍第1項所述1 薄膜更包括附著有一反光板之一表面折射率於該基部上出部間隔對以及第片段以及片段係 % ___^ 遂明薄膜些第透明母一第一透之複數個突應方式組合二透明薄膜複數個第二錯設置於該之第/片段薄膜之該基 11. 一種導光裝置，包括：一對第一透明薄膜，其具有第明薄膜具有一基部以及分隔地設I 出部，而該對第一透明薄膜係以突且組合後相鄰之突出部具有一空間，具有第二折射率，包括複數個第片段，其中該些第一片段與該些第空間内，藉此，當光線入射於該第上時，該光線之一部份反射朝向該部。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項所述1 些突出部分別包括一第一側、一第二侧與該第二侧之一逐漸變細之末端。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述之導光装置，其中該些第一侧大體垂直於該基部。〆束置，其中該 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項所述之導光；些第二側與該基部間之夹角為一銳角。# 其中該 1 5 ·如申請專利範圍第丨2項所述之導光裝置’ ” 第二侧與該基部間之夾角大體為4 5度。

第17頁 200521507 六、申請專利範圍 1 6 .如申請專利範圍第1 1項所述之導光裝置，其中於該第一薄膜内傳播之光線係依正交於該第二片段之方向遠離該第一片段。 1 7 .如申請專利範圍第1 1項所述之導光裝置，其中.當該光線入射於該些第一部之一時，該光線之一部分依正交於該基部之方向反射。 1 8 .如申請專利範圍第1 1項所述之導光裝置，其中更包括經由一集光器而搞接於一反射板之一端。 1 9 .如申請專利範圍第1 1項所述之導光裝置，其中更包括一反射板，附著於該些基部之一。 2 0 .如申請專利範圍第1 1項所述之導光裝置，其中該第一折射率大體為1. 5。 21. —種導光裝置之製造方法，包括：提供一對具有第一折射率之第一透明薄膜；分別於該些第一透明薄膜上形成一基部；分別於該些第一透明薄膜之該基部上形成複數個相互分隔之突出部，其中各突出部具有一逐漸變細之末端；將該些第一透明薄膜之一之該些突出部插入於另一第一透明薄膜之該些突出部，以形成介於該些突出部之間之一空間；以及於該空間内填入具有第二折射率之第二透明薄膜。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項所述之導光裝置之製造方法，其中該些第一透明薄膜與該些第二透明薄膜之材質為光學膠。

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第18頁 200521507 六、申請專利範圍 23.如申請專利範圍第？！項戶斤述之導光裝置之製造方法，更包括將該些第一透明薄膜之一之突出部之逐漸變細之末端喊合於另一第一透明薄膜之該基部之步驟。 2 4 ·如申請專利範圍第2 1項戶斤述之導光裝置之製造方法’更包括將藉由該逐漸變細端以連結該些突出部之第一側與第二側之步驟。 25·如申請專利範圍第24項所述之導光裝置之製造方法，其中該些第一側與該基部間之夹角大體為一直角。 26·如申請專利範圍第24項戶斤述之導光裝置之製造方法，其中該些第二側與該基部間之夾角大體為一銳角。 2 7 .如申請專利範圍第2 4項所述之導光裝置之製造方法’其中該些第二側與該基部間之夾角大體為4 5度。 28· —種導光裝置之操作方法，包括：提供一導光裝置，該導光裝置包括：一第一薄膜，具有第一折射率，包括一出光表面與設置於第一薄膜内之容置部；以及一第二薄膜，具有第二折射率，包括複數個相互平行的第片段與複數個相互平行的第一片段，其中，該些第一片4又與該些第一片段係交錯排列形成波浪結構，並設置於該第一薄膜之容置部内，和:供一光源’以供應光線至該導光裝置；以及當該光線入射於該第二薄膜之第一部之一時，反射該光線之一部份朝向該第一薄膜之表面。 29.如申請專利範圍第28項所述之導光裝置的操作方

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第19頁 200521507_ 六、申請專利範圍法，更包括於該導光裝置之一末端以及該第一薄膜之不同表面處反射來自該光源之光線之步驟。 3 〇 .如申請專利範圍第2 8項所述之導光裝置的操作方法，更包括於提供該導光裝置光線前，收集光線之步驟。

0632-A50113TWf(5.0) ； AU0305031 ； Shawn.ptd 第20頁