TW200946836A - Optical element and manufacturing method therefor - Google Patents

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200946836 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光學元件及一種用於製造此一光學元 件之方法。本發明進一步關於一種包括此一光學元件之光 輸出裝置。 【先前技術】 包括發光二極體（LED)之光學元件係目前可取得之最有 效及最耐用的光源之一。照明需要白色光源，特定言之係 尚演色性之白色光源。已進行各種嘗試來利用LED作為輻 射源製造白色發光照明系統。 獲得白光之一方法係使用藍色LED及將部分發射的藍光 轉換為黃光（波長頻譜大約為580 nm)。因為黃光會刺激眼 睛之紅色及綠色感受器，所以藍光及黃光所獲致之混合看 起來係白色。 通常，此係藉由將含有一波長轉換材料（諸如一含磷光 體之材料）之一光學元件設置在LED上，使得由LED所發射 的部分光被磷光體吸收及以一波長不同於吸收光之波長的 光被發射而完成。 然而，與此一配置相關的一問題係所提供光之顏色均勻 I"生彳文led之邊緣及以與led成斜角發射的光將不會通過 與在别向方向中發射之光相同厚度的波長轉換材料。因 此，通常通過材料之側面出去的光之轉換度低於通過材料 之正面出去的光之轉換度。事實上，相似的問題也可能出 現在諸如透鏡、防護窗等之其他類型之光學元件中一由光 137635.doc 200946836 源所發射之一些光可能由於在一不期望方向上的發射而損 失。 WO 2006/048064中揭示一種防止從光學元件之邊緣發射 光之方法。此參考文獻描述一種LED配置，其包括由一配 置在LED之頂部及側面之顏色轉換材料包圍的一 LED晶 片，該LED晶片被。一反射器側向包圍顏色轉換材料。 LED晶片與反射器之間之最大距離係0.5 mm。在LED之侧 面上發射之光將被反射器反射，藉此允許此光轉換波長。 WO 2006/048064中之光學元件之缺點包含此一裝置之製 造困難、耗時及昂貴。顏色轉換材料之特定實體形狀意味 其必須對每個發光二極體現場形成，因此會妨礙此等裝置 之大規模生產。 【發明内容】 鑑於先前技術之上述及其它缺點，本發明之一大致目的 係提供一種改善的光學元件，及特定言之係一種防止光在 非所需方向之其他方向上發射之光學元件。 本發明之另一目的係提供此一製造容易且廉價之光學元 件，從而能大規模生產此等光學元件。 將可從以下概要及描述而明白之此等及其它目的是藉由 如隨附申請專利範圍之光學元件及製造光學元件之方法所 達成。 因此，在第一態樣中，本發明係關於一種用於製造光學 元件之方法，該方法通常包括以下步驟：提供一光學薄 板；在該光學薄板上塗佈一反射層及形成一第一組執道以 137635.doc 200946836 將該光學薄板分成複數個光學元件，每個軌道具有一橫跨 該光學薄板之第一寬度。 該光學薄板宜為諸如一陶曼磷光板之一波長轉換板或任 何其他透明或半透明材料，包含玻璃、諸如環氧樹脂之聚 合物、及諸如溶膠凝膠之混合物。該光學薄板可例如藉由 鑄造、衝壓、模製、機器加工或溶膠膠凝法形成。 反射層可例如以經填充反射性微粒之樹脂（諸如經填充

Ti〇2之環氧樹脂）之形式提供。然而，該反射層或者可被 提供為一金屬層、含具高反射率之其他材料（諸如八丨203或

MgO)作為一層之反射性多層結構。該反射層可（例如）藉由 鑄造、鑄耙（raking)、旋轉塗佈、蒸鍍、濺鍍、喷霧、毛 細填充等施加。 該第一組軌道可（例如）藉由鋸切、刻劃、雷射切割或水 射流切割形成。 該光學薄板宜被提供在一載具上，以在該第一組軌道形 成後將該等光學元件固持於定位。 透過此載具之提供，有利於光學薄板之處理，此可改善 光學元件之大規模生產性。 口 該載具可(例如）以_載帶、—玻璃板、—蠘、—冰、一 膠水或一箔片之形式提供。 應注意，根據本發明之方法之步料以任何順序進行。 根據本發明之—實施例，塗佈光學薄板之步驟可在形成 該組軌道以分割光學蓮祀 J先學4板及因此形成複數個光學元件之步 驟之刖進行。 / 137635.doc 200946836 所得的光學元件將具有經塗佈一反射材料之一頂面及未 經塗佈之邊緣。以此方式，提供一種可防止從其底面通至 頂面’及替代地使光可通過光學元件之邊緣發射的光學元 件。此等光學元件’例如，在側發光LED總成中係有用 的。 根據本發明之另一實施例，形成第一組轨道之步驟係先 於塗佈反射層之步驟進行，及該方法進一步包括以下步 · 驟··從光學薄板移除一至少對應於反射層厚度之厚度；及 在第一組軌道内形成一第二組執道，該第二組轨道比第一⑬ 組窄，從而形成複數個具有形成於其邊緣上之反射器的光 學元件。 本發明者意識到可藉由以下方式而以極具成本效益的方 式形成具有減少或消除光洩漏之光學元件（諸如波長轉換 板）：首t切割1¾光學薄板以暴s光學元件之邊緣；將一 反射層施加於（經切割）光學薄板之整個表面上；將光學薄 板薄化以暴露光學元件之頂面；及最後藉由在光學元件之 間以使反射材料殘留在光學㈣邊緣上的方式切割，而分 離光學元件。 在透過根據本發明之本實施例之方法製造的—光學元件 合至光學元件之光將在其邊緣處被反射而最終通 過其頂面離開元件，此導致改善的顏色均勾度及效率。 !者’根據本發明之方法可進—步包括在塗佈之前將光 學薄板薄化之步驟，以移 ' 疫（諸如表面T不規m $ ;4板所殘留之瑕 規則）’從而改善光學薄板之均勻性。 137635.doc 200946836 • 通常薄化方法（例如）包含研磨、雷射光束加工及蝕刻。 根據本發明之第二態樣，上述及其它目的係透過一種包 括:至少部分光學透明板之光學元件所達成，該至少部分 2學透明板具有第—及第二相對面及複數個側向邊緣面， ' 丨中該第—面係用於接收來自—光源之光之接收面及該第 . 一面與該等邊緣面中之至少一者經塗佈一反射材料。 在本發明之實施例中，該至少部分光學透明板可為—基 ❹ 於陶瓷之波長轉換板。 土 本文所使用的術語「波長轉換」係指吸收一第一波長之 光^致發射一第二、更長波長之光之材料或元件。特定言 之，該術語係關於螢光與磷光波長轉換。 根據本發明之光學元件之一實施例，每個邊緣面皆經反 射材料塗佈。由於根據本發明之光學元件已從一光學薄板 分離，所以該等邊緣面係對應於形成在光學薄板内之執道 之側面。因此，根據本實施例之光學元件之邊緣面將後容 • 易與藉由在已單一化之光學元件上直接施加一反射材料而 形成之任何表面區分。 根據本發明之光學元件之另一實施例，光學元件之第二 ' 面可經反射材料塗佈。 k 此外，根據本發明之光學元件宜被包含在一光輸出裝置 内，該光輸出裝置進一步包括一經配置成向光學元件之接 收面發射光的光源。 該光源宜包括至少一 led，及該光輸出裝置可為用於照 月之發光裝置或為產生一期望氣氛之目的輸出光的氣氛產 137635.doc 200946836 生裝置。 【實施方式】 現將參考顯示本發明之目箭餘彳 〈a刖較佳貫施例之附圖更詳細地 說明本發明之此等及其他態樣。 在以下說明中，參昭呈其於_ & Λ e , 令…、至丞於陶瓷之波長轉換板形式之光 學元件說明本發明。 ，應注意，此決不限制本發明之範圍，其同樣適用於其他 形式之至少部分透明或半透明的光學元件。 此外，雖然文中說明進行根據本發明方法之各別步驟之 單一例示性方式，但熟習此項技術者將可容易地藉由在此 項技術中已知的等效技術進行此等步驟。 圖1繪示用於製造本發明之一光學元件之方法之第一實 施例，及圖2a-g分別繪示在各別方法步驟後之光學元件之 狀態。 參考圖1，在第一步驟1〇〇中提供位於一載具2上之一光 學薄板1。如前所述，該光學薄板丨可為一基於陶瓷之波長 轉換板。 在隨後的步驟1 01中，將該光學薄板丨薄化至中間厚度， 其例如可藉由以一研磨心軸研磨而完成。替代之薄化方法 係雷射光束加工或鞋刻。 繼續至下一步驟102，藉由切割穿過光學薄板i而形成一 第一組軌道3。該等軌道將光學薄板丨分成複數個波長轉換 板5’且每個軌道3具有一第一寬度。 參考圖2c及繼續參考圖1，在步驟1〇3中將該等光學元件 137635.doc 200946836 塗佈一反射層。如前所述，該反射層4通常係藉由鑄造、 鑄耙或旋轉塗佈而施加。反射層4係被提供在於軌道3中暴 露之光學元件5之邊緣上及在每個波長轉換板5之頂部上。 現參考圖1及圖2f，從光學薄板之頂面移除足量之材料 以暴露光學元件之頂面。所移除之材料量至少係對應於反 射層4之厚度。此過程可藉由（例如）研磨、雷射光束加工或 蝕刻而完成。

繼續至下一步驟105，藉由（例如）使用比在第一切割過 程中薄之切割刀片切割，而在第一組軌道3内形成一第二 組軌道6。第二組轨道比第一組窄，因此獲致複數個具有 反射器形成在其邊緣上之光學元件5。 在最後步驟1G6中’從載具移除光學元件5。此可（例如） 藉由逐-拾取光學元件而完成。根據上述之方法，光學元 件可能會具有由於延伸至該載具t之軌道料而殘留的反 射邊緣(未顯示在圖中）。此等邊緣可用於將光學元件5 相對於-光源或另一光學元件定位，或者，可將如圖⑽ 不之經分割的光學薄板旧移至另—載具且倒裝，隨後可 進打剩餘的過程步驟。此一操作之結果將為沒有反射邊緣 的平坦光學元件。 參考圖3及圖4a_e 施例。 其顯不光學元件之製造之一替代實 Y，將一光學薄板1提供 載，、上。如上所述，該光 溥板1可係一基於陶瓷的 波長轉換板，諸如一發光板。 137635.doc 200946836 在該方法之第二部分，步驟101中，將該光學薄板1薄化 至中間厚度，其例如可藉由利用研磨心軸研磨而完成。替 代之薄化方法係雷射光束加工或蝕刻。 參考圖4c及繼續參考圖3，在步驟1〇3中，該光學薄板丄 現經塗佈一反射層4。如上所述，該反射層4通常係藉由鑄 造、鑄耙或旋轉塗佈來施加。 繼續至下一步驟，在圖3中之步驟102，藉由切割（例如） 藉由切穿反射層4及切穿光學薄板丨及部分切穿載具2而形 成一第一組軌道3。每個軌道3具有一橫跨該光學薄板1之 第一寬度，以將該光學薄板丨分成複數個波長轉換板5。 在此實施例中之最後步驟，圖3之步驟1〇6係從光學元件 5移除載具2。代彳法可係從載具逐一㈣光學元件 5 ’當其係（例如）使用於一光輸出裝置中時。 熟習此項技術者瞭解本發明決不受限於上述較佳實施 例相反地，可在隨附請求項之範圍内進行修改及變更。 例如，光學元件並不限於應用至一特定類型之光源 (LED)，而係可使用於希望在一特定方向輸出光之任何應 用中。 【圖式簡單說明】 圖1係示意繪示根據本發明之一實施例製造光學元件之 第一方法的流程圖； 圖2a-g示意繪示在圖丨中之對應方法步驟後之光學元件 之狀態； 圖3係示意繪示根據本發明之第二實施例製造光學元件 137635.doc 200946836 之方法的流程圖；及 圖4a-e示意繪示在圖3中之對應方法步驟後之光學元件 之狀態。 【主要元件符號說明】 1 光學薄板 2 載具 3 執道 4 反射層

5 光學元件 6 軌道

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Claims (1)

1. 200946836 • 七、申請專利範圍： • 種用於製造光學元件(5)之方法，該方法包括以下步 驟： 提供（100)—光學薄板（1); •在該光學薄板（1)上塗佈（1〇3)_反射層（4);及 • 开> 成（1G2)-第-組軌道（3)以將該光學薄板分成複數 個光學元件（5) ’每個軌道（3)具有一橫跨該光學薄板（1) 之第—寬度。 2·如5月求項i之方法，其中該光學薄板⑴係提供在一載具 (2)上，用於在形成該第一組軌道之後將該等光學元 件（5)固持於定位。 3. >请求項2之方法，纟中形成該第一组軌道⑺之該步驟 ()係在該塗佈（103)步驟之前進行，該方法進一步包 括以下步驟： 從該光學薄板（1)移除（丨〇4) 一至少對應於該反射層（4) _ 之厚度的厚度；及 在該第一組軌道（3)内形成（1〇5)一第二組軌道（6)，該 第一組軌道比該第一組窄，從而形·成複數個光學元件 • (5)，該等元件（5)具有形成在其邊緣上之反射器。 ‘ 4. 士凊求項丨、2或3之方法，其進一步包括以下步驟： 在塗佈之前將該光學薄板（1)薄化（1〇1)。 5. —種光學元件（5)，其包括一至少部分光學透明板該板 八有第一及第一相對面及複數個側向邊緣面，其中該第 一面係一用於接收來自一光源之光的接收面，且該第二 137635.doc 200946836 6. 7. 8. 9. 10. 11. 面與該等邊、緣面中之至少-者經塗佈—反射材料（4)。 如1求項5之光學兀件（5)，其中該至少部分光學透明板 係一基於陶瓷的波長轉換板。 如請求項5或6之光學元件（5)，其中該等邊緣面之各者經 塗佈該反射材料（4)。 如請求項5或6之光學元件（5)，其中該第二面經塗佈該反 射材料（4)。 如請求項5或6之光學元件（5)，其中該反射材料係—經填 充反射微粒之樹脂。 一種光輸出裝置，其包括： 一經配置成發射光之光源，及 一如請求項5至9中任一項之光學元件（5)，其係經配置 成接收由該光源所發射的光。 如請求項10之光輸出裝置，其中該光源係—發光二極 體。 137635.doc