TW454100B - Light-source element with inclined light-coupling in side - Google Patents

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454100 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（'） 根據申請專利範圍第1項之前言，本發明係有關一種 光源元件，其用於液晶顯示之背景照明且用於周圍照明 或環境照明。 在液晶顯示的背景（background)照明中存在一重要任 務，即，使液晶顯示平面由儘可能均勻的單色或多色光 線以夠高的亮度來照明。爲此，由一個或多個光源所發 射出的光線一方面必須儘可能均勻地被分布於顯示平面 上；而另一方面又應該儘可能地使其損耗最小化。 在歐洲專利案號ΕΡ-Α_/ίί500960中描述了一種平面式 ! . 的光源元件，其被應用於液晶顯示之背景照明中。在該 光源元件中，一種光源被設置於一個正面平面上以用作 —透明之光波導（waveguide)之光線入射面。該光波導之 .垂直於該光線入射面的表面用作光線射出面，並且該光 波導的與該光線射出面相面對之表面上設置了一種光反 射層。再者，還設置了 一種散射元件，使此種自光線射 出面所射出的光散亂地（diffuse)散佈著。在該光源元件之 平面上的光線之均句性此時係由下述方式達成：該光波 導之一側或兩側之表面具有粗糙的區段和平坦的區段，· 而該粗糙之區段相對於平坦區段之面積比（ratio)是沿著： 該光波導而持續地變動。該平坦的區段所具有之特性 是：其光線會由於全反射而反射回該光波導中；反之， 光線卻被該粗糙的區段所散射。由於在該光波導之光線 射入側此亮度最初是相對較高的，則此處之平坦面積所 佔的比率可調整得較高些，以使得在這區域中的光波有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、裝--------訂.-------- . 454100 A7 _ B7__ 五、發明說明（> ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 較高的機率經由多次的全反射而向前移動至該光波導 內。該平坦的區段所佔的面積比率在該光波導中是隨其 走向而持續地遞減，使得光線可以越來越多地在所佔比 率漸增的粗糙平面上被散射。藉此可在該光源元件之光 線射出面上產生較均勻的輸出光線。 在上述的配瞿宁，光線必須自該光源元件之正面耦合進 入該光波導中。在使用一種沿著該正面而設置之螢光燈 管（其係由一種金屬製的反射器所圍繞）時，估計在許 多狀況下可爲液晶顯示之背景照明提供一種足夠的亮 度。然而該配置卻比較缺乏可變性，因爲就所使用之光 源所受的限制而言其亮度無法被提高而超過一指定之 値。此外，該光源被安置在此光源元件之側邊正面上由 .於空間之原因亦是不利的，因爲此處所需的空間終究會 限制該液晶顯示器之顯示平面的寬度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述的配置例如適用於機動車輛之儀表板中的液晶顯 示器之背景照明。當該液晶顯示器位於此儀表板比較遠 的上方時，則此顯示平面可良好地被看見；但若該顯示 器被設置於此儀表板比較遠的下方時，則駕駛員或副駕 駛須以較大的觀察角度看向該顯示平面》尤其是液晶顯 示器與觀察角度有很大之相關性時，這就會導致對顯示 平面之有缺失的辨認。 在上述的配置中，一種箔片或一種具有以蒸鍍法製成 之金屬層的薄膜被施加在該光波導的與該光線射出面相 面對之一個表面上以作爲該光波導製造完成後之光反射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 4 10 0 A7 B7 五、發明說明（）） 層。但這種將箔片施加上去的進行方式卻顯得相當的繁 瑣，因爲通常該箔片必需被黏貼於該光波導之表面上。 爲達成此目的必需使用一種黏膠，其依據可見光譜區之 寬波長區所需之可能性而言應具有足夠的透明性，這是 因爲該光源元件不只應能應用於白色光源之液晶顯示器 的背景照明，亦應能應用於以任意波長之led來進行的 單色光之背景照明》 因此，該由歐洲專利案號ΕΡ-Α-0 560960所描述的配 置只有在前述特定的前提存在時才合於一優良的照明狀 況。 因此，本發明之目的是創作一種光源元件（尤其是用 於液晶顯示器之背景照明），其在不同的環境條件下亦能 ..改善亮度。 再者，在先前技術中已知的該光源元件（其具有周圍 照明或環境照明之功能）由於光線係耦合於該光波導之 正面，此種耦合之形式使得亮度之提高亦成爲一種問 題。因此本發明之另一目的是創作一作爲環境照明用之 光源元件，其具有較高的亮度及/或較大的光線射出 面。 本發明之其它目的是定出一種光源元件之製造方法， 其使該光源元件能夠有高的亮度。 根據申請專利範圍第1項所敘述之光源元件和根據申 請專利範圍第20項或第22項所述之方法解決了上述先 前技術中的問題。 本紙張尽度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝---------訂·'--------線-V ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ___B7_ 五、發明說明（4 ) 在本發明之第一種實施類型中有一共同的特點，即， 光線不再像先前技術中一樣於一個或兩個正面上耦合至 該光波導中，而是在延伸於該光源元件孝向中之這些表 面上耦合到該光波導中，且光線是以一種斜角而耦合至 該光波導中。因爲沿著這些表面有較多的位置以便對光 源進行定位，所以能夠設置許多光源。由此而具備了下 述可能性：即，根據本發明所製作的光源元件之亮度能 夠被提高。 在所有的實施型中，至少在光線射出面對面之表面上 和縱向側面上（其可連接該光線射出面和位於其對面之 表面）該光波導被一種反射器所遮覆，而在一些狀況下 一些開口區域被形成於該反射器中以便安置一些光耦合 .單元。 在本發明的光源元件之第一實施類型之第一個例子 中，光源是安置於該光波導之縱向側面上。在該縱向側 面上可以設置多數個諸如發光二極體或其類似類物的光 源，因此可提高該光源元件之亮度。 在本發明的光源元件之第一實施類型之第二個例子 中，光源是被安置於該光源元件之位於光線射出面對面 之表面上。此種實施型式例如是作爲環境照明用的光源 元件。 . 上述類型的光源元件例如可以平面形式來構成，因此 在理想方式下是用來作爲液晶顯示器之背景照明用。 此外，這類型的光源元件可用於周圍照明或環境照明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂·--------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4541〇〇 A7 B7 五、發明說明（>) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中。由於多重照射的可能性使得光波導所造成的衰減作 用實際上可被排除。因此任意長度的光波導都可以被照 明且能夠用於環境的照明中。 在第二實施類型中，本發明的光源元件具有一種含有 光線射出面的光波導，而該光波導之位於光線射出面對 面的表面是被一種可使光線反射或可使光線散射回來的 反射器所遮覆，再者，該光線射出面和光波導，之位於此射e 出面對面的表面形成一種非零度的角度。 —種光導體模組能由上述類型的光源元件所製成且可 組裝於機動車輛之儀表板內。依據此種爲即將安裝之光 導體模組所設置的高度位置，在製造過程中須調整該光 線射出面之傾斜設定角度，使得駕駛或副駕駛能直接注 .視該液晶顯示器之顯示平面。 在第一實施型式中，本發明達成上述目的的方法所具 有之特徵是：該反射箔片的施加過程實際上是與光波導 〆 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的製造過相組合。亦即，該光波導是藉由射出成型技術 所製成，其中一種透明的塑膠被噴射進入該射出成型機 之鑄模或空腔內。該鑄模則事先以箔片鋪設於底部平面 上和側面的至少一部分上。當塑膠被射出澆注後而被硬 化時，該箔片就黏附於該光波導上。 在本發明的方法之第二實施型式中，箔片是藉由深沖 方法所製成且接著被安置於光波導上，較有利的是箔片 以單件之形成被製成（該箔片具有一底部平面和至少一 側面），接著，將該光波導置入箔片中。該單件式箔片例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 454100 A7 ___B7 _ 五、發明說明U ) 如可被製成盆形通道的形式，而該光波導可以被推入其 中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下借助圖示中的實施例對本發明做更進一步的描 述。圖示簡單說明： 第1圖：根據本發明第一實施類型之第一個例子之平 面式光源元件，其係作爲液晶顯示器之背景照明用。 第2圖：第1圖的光源元件中沿著直線Π-Π所示之橫 切面。 第3圖：一種用於環境照明的光源元件，其爲根據 本發明第一實施類型之第二個例子。 第4圖：一種光源元件，其爲根據本發明第一實施類 型之第三個例子； 第4 a圖：是沿著第4圖的直線IV - IV所示之橫切面。 第5圖：第4圖之實施例的一種特別形式。 第6圖：根據本發明之第二種實施類型的一種光源元 件，其係作爲液晶顯示器之背景照明用。 第7圖：第6圖的光源元件中沿著直線Π - Π所示之橫 切面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第8圖：根據本發明之第一種實施類型所製成之平面 式光源元件。 第9圖：第8圖的光源元件中沿著直線Π - Π所示之橫 切面。 第10圖：根據本發明另一種實施類型所製成之平面式 光源元件的部分圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 5 4 1 0 0 A7 _B7___ 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第1圔中所描繪的是本發明的光源元件10 —種實施 型式，能應用於例如液晶顯示器之背景照明。在第2圖 中描繪的是該光源元件之沿著第1圔中之直線II -II之橫 截面，另顯示一種液晶元件。 第1圖之光源元件10之核心部分為一種平面式的光波 導1 ,其原則上可以由任何透明的材質所形成，例如由 壓克力（Acryl)樹脂、聚磺酸酯（Polycarbonate)樹脂等 之熱塑性樹脂或由烯酸酯玻璃（Plexiglass)或聚甲基甲 基丙烯酸酯（PMMA-polymethylmethacryla.te)所形成。 繙合至光波導1中的光線被均勻地分佈於矩形的平面上 且輸送至液晶顯示器的（此處未繪出的）顯示平面。為 要達成此目的，該光波導的各邊都須被反射器4所圍繞 ，而此反射器4可將入射至其上的光線散射回來。 該光線之耦合入射作用是經由光耦合單元5所逹成， 此單元5被安置於該光源元件1 D之縱向側面1 C和1 D上且 其是由各別的反射器4之開口區域5B和光源5A所構成。 光源5A例如是一種作為單色背景照明用之半導體-發光 二極體，但也可以是諸如鹵素發光體或類似之白色光源 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 而料 ，財 線的 光光 線磷 外發 紫可 用層 使一 以布 可塗 ，被 中側 式下 型和 施側 實上 ^-1"? 別導 特波 種光 一 該 在時 。此 導 波 光導 該波 於光 對該 相至 線射 光入 得而 使角 以斜 ，之 5A定 源特 光-一 該某 置成 安形 須線 〇 軸 中 主 的 I 種 此 向 縱 之 1A 導 波 光 該 在 中 其 。式 整型 調施 的實 意種 任一 被示 以顯 可圔 角 1 射第 入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4541〇〇 A7 B7 五、發明說明（<?) 側面1C上安裝了 4個光耦合單元且在其對面的縱向側面 1D上安裝了 2個光耦合單元於該光波導1上。 第1圖的實施例的設計方式如下：在每一個光耦合單 兀中此光波導1都有一個三角形的突出部份。而該突出 部份的一個側面是被反射器4所覆蓋，而其另一側面則 向外裸露而構成開口區域5B。 在第1圖的實施例中，正面1 E和1 F也有利地以反射 器來覆蓋’因此不會有光線自該正面發出。 反射器.4最好是以單件方式形成且以射出成型法而由 P 〇 c a η® (以聚對.:酞酸 丁二酯（p〇iybutylenterephtalat)爲基 的熱塑性聚酯）材料所製成。該材料是白色的且能構成 一種理想的散射式反射器》但也可以考慮施加一種箱片 .材料來作爲反射器。此種箔片例如可以是一種以聚碳酸 酯爲基的箔片，此種箔片須塗佈或施加一種白色顏料。 爲使製造方法更加簡化，該箔片亦可在該光波導10之射 出澆注成型期間就被施加，其中在射出澆注之前就使箔 片鋪設於射出澆注機器之鑄模中。當塑膠體被硬化後， 該箱片就黏附於該光波導上且可以一起自射出澆注機器 中取出。 原則上該亮度的均勻化亦如以歐洲專利案號ΕΡ-Α-0 5 00960中一樣的方法來進行，其爲藉助光散射面和平坦 面之變動的面積比率來達成，這些面被形成於光線射出 面1A及/或形成於該光波導1之位於1A對面之表面1B 上或形成於此兩者上。 -1 0 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線~ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4541〇〇 A7 B7 五、發明說明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第2圖中只舉例說明這些形成於光波導1之光線射 出面1A中的光散射面6和平坦面7。該平坦面7相對於 光散射面6的面積比率是與該光波導1中各別位置上的 亮度有關。在該光波導1中亮度相對較高的區域中其面 積比（ratio)可調整得較高些，反之，在亮度相對較低的區 域中此種面積比就調整得較低。該光散射面6之型式有 多種可能性。一種特別簡易的製作方式是藉由對各別表 面之硏磨而產生粗糙的區域。在具有較低亮度的這些部 位上，須對該平面予以較強烈的硏磨，以使得入射於其 上的光線被散射。該可使光線散射的區域6卻也例如可 以是一些細小的突起，其以適當之方式施加在該表面上 而形成點矩陣。該點矩陣的密度分佈可以例如經由模擬 .程式而求得，其中基本上須輸入：該光波導1的大小、 耦合入射之光線的位置及強度以及反射率等。 此外，在第2圖中描繪了 一種液晶元件9,其被安置於 該光波導1之光線射出面1A之上方且以間隔支件來分隔 開。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第3圖中所描繪的是根據本發明所製成之光源元件 20之第二個實施例，其是側面的展開（explosion)圖。其 同時也描述了本發明之第二種實施型式，其中光耦合入 射作用不是經由縱向側面來達成，而是經由位於光線射 出面之對面的此種表面來達成。 如同第1圖之第一個實施例一樣，該位於光線射出面 21A對面之表面21B和光波導21之縱向側面都是以反射 -11· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4541 00 A7 B7____ 五、發明說明（、〇 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 器24來遮覆。該反射器24亦適用第一實施例中的實施 方式’亦即，這些反射器24較佳是以單件方式來形成。 以使其實際上可構成一種盆形通道，其中可置入該光波 導21。開口區域25B形成於此種位於該光線射出面21A 對面之表面2 1 B中，具有三角形突起之光波導2 1嵌入開 口區域25B中。在該開口區域25B之前又須安置一些光 源25A，使光源25A以相對於該光波導21之主軸或縱軸 是斜角之方式而耦合入射至該光波導21中。在該反射層 24中之開口區域25B和其所屬的光源25A —起構成多數 個光耦合單元25。該位於光線射出面2 1 A對面之整個表 面21B可用來安裝這些光耦合單元25，因此能設置許多 個光耦合單元25。 在上述之實施型式中，爲要使光線均勻化，則須在光 線射出面上以變動的比率設置一些光散射面和平坦面， 這就像第一種實施型式中所描述者一樣。該光源可以是 LED或多色的白色光源》 第3圖中所的實施例可用作一種作爲周圍照明用之長 條式光源元件。尤其是多數個所描繪的單元可以前後配 置著以形成任意的長度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖描繪的是另一個實施例。此實施例屬於本發明 之第一種實施型式，因爲光線在此也是耦合入射於該光 源元件之縱向側面上。所描繪的是光源元件30之一部分 ，此光源元件30原則上可以任意長度來形成。該光源元 件3 Q例如用於周圍照明或環境照明。 在第4A圔中所描繪的是該光源元件3Q之沿著第4_ -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ~~ 454100 A7 ___B7_ 五、發明說明（U ) 中的直線IV - IV所示之橫切面。該光波導3 1具有光源射出 面31A且其位於31A對面之表面和縱向側面上被反射器 34所遮覆。和前述實施例相同的陳述亦適用於此處。該 反射器34是沿著縱向側面而在指定的開口區域35B中被 中斷，而在開口區域35B之前須設置一些光源35 A，.使 由該光源35A發出的光線是以相對於該光波導30之縱向 軸成斜角之方式而入射至該光波導中。反射器3 4中的開 口區域35B和配置於其前的光源35A共同構成了光耦合 單元35。光源35可由、LED或多色的白色光源所構成， 就像前'述各實施例一樣。 若反射器34使一部份光線遠遠地由光波導3 1之裸露 於開口區域3δΒ中之此種表面入射至光波導31中，則此 .種情況已被證實是特別有利的。由此可以防止熱點（hot spots)形成於光源35的鄰近區域中之光波導31中。此 外，傾斜式反射面被製成圓弧的形狀對於光之耦合作用 也是有利的，其中該反射面是用來構成該開口區域3 5B° 這一點亦適用於第3圖的實施形式。 在上述形式之光源元件中光的衰減實際上也是不重要 的，並且光源元件可以被製成任意形狀和長度。 在第5圖中所描繪的是第4圖所顯示之光源元件的一 種特別的實施例。該光源元件具有一種封閉的形式，其 中設置了許多個前後排列的光耦合單元45於該內部的圓 周面上（這些光源並未繪出）。此種結構和該光波導之構 造是如同第4圖所描繪的。該封閉環之特定的形狀是对 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝！----訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（^) 以被任意地選擇的。 在第6圖中所描繪的是一種根據本發明所製作的光源 元件50的實施例，其可以被應用於例如機動車輛之儀表 板中的液晶顯示器之背景照明中。在第7圖中所描繪的 是該光源元件50沿著第6圖中之直線Π-Π之橫切面圖。 第6圖中該光源元件5 0之核心部份是一種平面式的光 波導51，原則上其爲透明的材料所製成，例如由壓克力 樹脂、聚碳酸酯樹脂等熱塑性樹脂所製成、或者也可由 聚甲基丙烯酸酯有機（Plexi)玻璃或聚甲基甲基丙烯酸酯 (PMMA-Polymethylmethacrylate)所製成。_ 從諸如半導體-發光二極體之類的光源55所發出而耦合進入光波導51 中之光線被均勻地分佈於光線射出面51A上而傳送至一 .種（未被描繪出的）平面式液晶顯示元件，而該平面式 液晶顯示元件是藉助於間隔支件以微小的間距安裝於光 線射出面51A上方。爲達成此目的，該光波導51被全面 地由反射器51所圍繞，入射進來的光線由該反射器51 散射回來。 在第6圖之實施例中，該正面之一部份較有利之方式 是以反射器54來遮覆，而開口 54A形成於反射器54中 用以使光源55所產生的光線穿過。但是同樣也可以設置 成：該正面從一開始就不被反射器54所遮覆。 該光波導51具有下述形式：該光線射出面51A之平面 與位於其對面的表面51B之平面構成一夾角α。光導模 組可以上述形成安裝於諸如機動車輛之儀表板中之平坦 -1 4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------- 裝--------訂---------線，-''r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發吗說明（G) 的後壁上。在這種情況下，該光線射出面51A以及因此 而被安裝於光線射出面5 1 A之前的液晶元件是被傾斜地 ：設置著且面對觀察者。因此可達成以下的情形：當液晶 顯示器被置於儀表板上之下方位置時，觀察者幾乎可垂 直地看向顯示面，因此可防止傳統式光導模組中所產生 之視覺缺失。 該反射器54最好是以單件形式構成且例如藉由射出澆 注而以 Pocan® (以聚對酞酸 丁二酯（Polybutylenterphta -lat)爲基的熱塑性聚醋）材料所製成。該材料是白色的 且能構成一種理想的散射式反射器。但也可以考慮施加 一種箔片材料來作爲反射器。此種箔片可以是一種以聚 碳酸酯爲基的箔片，其須塗佈或施加一種白色顏料。爲 .使製造方法更加簡化，該箔片可以在該光波導5 0之射出 澆注過程中就被施加，其中箔片在射出澆注之前就被鋪 設於射出湊注機之鑄模中。當塑膠體被硬化後，該箔片 就黏附於該光波導上且可一起自射出澆注機中取出。 原則上該亮度的均勻化像歐洲專利案號ΕΡ-Α-0 500 960中一樣藉由光散射面和平坦面之變動的面積比率來 達成，這些面形成於光線射出面51A上及/或形成於位 於該光波導51面對51A之表面51B上或形成於此兩者 上。 在第7圖中只舉例說明此種形成於光波導51之光線射 出面5 1A中的光散射面56和平坦面57。該平坦面57對 於光散射面56的面積比率取決於該光波導51中各別位 -1 5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 541 0 0 A7 B7 五、發明說明（4) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 置上的亮度。在該光波導51中亮度相對較高的區域中該 面積比被調整得較高些；反之，在亮度相對較低的區域 中此種面積此就調整得較低。用作該光散射面56之型式 可有多種可能性。一種特別簡易的製作方式是藉由各別 表面之硏磨而產生粗糙的區域。在具有較低亮庳的部位 上對該平面予以較強烈之硏磨，以使所入射的光線被散 射。但此種可使光線散射之區域56也可以是一種細小的 突起，這些突起以適當之方式在該表面上形成點矩陣。 該點矩陣的密度分布例如可以經由模擬程式而求得，其 中基本上須輸入：該光波導51的大小、位置、耦合入射 光線的強度以及反射率等。 光源也可以被設置於兩個正面上，光線自此二個正面 而被耦合進入該光波導51中。 在第8圖中所描繪的是一種根據本發明所製造的光源 元件60之另一種實施形式之透視圖，其可用於例如液晶顯 示器之背景照中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該光源元件60的核心部份是一種平面式長方六面體形 狀的光波導61，其原則上可由任何透明的材料所製成， 例如可由壓克力樹脂或聚碳酸酯等熱塑性鑄模樹脂所製 成。如果該光源元件應當依本發明之第一種實施形式來 製造，則該材料就必須是一種可射出澆注的材料。 被耦合而進入光波導61中的光線被均勻地分佈於矩形 的平面上且傳送至液晶顯示器的（此處未繪出之）顯示 平面。一種箔片64被施加於此種位於光線射出面61 A對 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4541〇〇 Α7 Β7 五、發明說明（J) 面之表面61B上以及側面61C和6 1,D上，所入射之光線藉 由該箔片64而被散亂地反射回該光波導61申。光線之鍋 合入射作用是藉由至少—個光源65來達成，該光源65被 安置於該光波導60之至少一橱正面61E或61F之前。該光 源65例如可以是半導體-發光二極體（LED)以作為液晶顯 示器之單色背景照明用。特別有利的是使用小型的LED ，其可藉由表面安裝技術（S Μ T - s u r f a c e m 〇 u n t e d technique)來安裝且例如在商標SIDELED®和 M i n i S I D E L E D ®中已為人所知。藉由這種具有非常平坦 的光波導之光源之使用，則可製造出一種非常平坦的光 源元件（光導模組）。原則上也可使用一種白色光源諸 如鹵素發光體或其類似物來作為光源。 在其它實施型式中，該光波導6 1是以射出澆注技術所 製成，其中該箔Η64的施加是同時進行的。因此須使用 射出澆注機，其具有一種與所希望之光波導61之形式相 對應之鑄模，也就是在本實施例中具有一種平坦式六面 體的鑄模。該鑲模在射出澆注進行之前基本上須在其底 部平面和其縱向侧面先鋪設上述之箔Η 64。於是該箱Η 可藉由射出澆注機抽出而成無止盡的箔片長條，且藉由 低壓而被吸入鑲模之中。在該機器鼷閉時該箔片被切斷 ，然後以該塑膠材料來進行此種射出澆注過程。當該塑 膠體在鏵模中硬化之後，該箔片64即黏附於該光波導1 之上且能夠自射出澆注機中取出。 該箔片64能夠在所希望的情況下被鋪設於鑲模之所有 -17- 本紙張尺度適用τ ey ea不1示平規'f^· (2i〇 χ 297公愛） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4141 00 A7 B7 五、發明說明（4) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 側面上。在每一種狀況下都必需注意到：在安置光源65 的這些位置上不可設置箔片，或是：在已存在的箔片64 中須形成一足夠大的開口，該光源65的光線經由箔片64 而進入該光波導61中。 根據本發明之第二種外觀，該箔片64是藉由深沖方法 所製成。較有利之方式是該箔片64是以單件方式被製 成，其具有底面和側面。然後該箔片例如可以盆形通道 之形式存在，而該光波導61能夠被推入此種盆形通道 中。 基本上該箔片可以由聚碳酸酯所構成，其須塗佈或施 加白色顏料，其亦可由多層結構所構成，此多層結構是 由聚碳酸酯層、鋁金屬層和該白色顏料層所構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .原則上該亮度的均勻化亦可像歐洲專利案號EP-A-O 5 00 960中一樣以光散射面相對於平坦面之可變動的面積 比（ratio)來達成，這些面被形成於光線射出面61A及/ 或形成於該光波導61之位於61A對面之表面61B上或形 成於此兩者上。在第9圖中只舉例說明被形成於光波導 61之光線射出面61A中的一些光散射面66和平坦面67。 該平坦面67相對於光散射面66的面積比率取決於該光 波導61中各別位置上的亮度。在該光波導61中亮度柑 對較高的區域中此種面積比率被調整得較高些；反之， 在亮度相對較低的區域中此種面積比率就調整得較低。 就該光散射面66之型式而言有多種可能性。一種特別簡 易的製作方式是藉由各別表面之硏磨以產生粗糙的區 -1 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4^41〇〇 A7 B7 _ 五、發明說明（β ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 域。在具有較低亮度的這些部位上須對該平面進行較強 烈之硏磨，以使所入射的光線被散射。但這些可使光線 散射的區域5 6也可以是一些細小的突起，這些突起以適 當之方式在該表面上形成點矩陣。該點陣的密度分布例 如可以藉由模擬程式而求得，其基本上須輸入：該光波 導6 1的大小、位置、耦合入射之光線的強度以及反射率 等。 一種位於該光線射出面61A上方之液晶元件藉助於間 隔支件而被固定於該光源元件上以製成一種液晶顯示 器。 在第1 〇圖中所描繪的是根據本發明所製造的光源元件 70之另一實施例的一部分之透視圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .該光源元件70包含一種光波導71，其在一端具有一種 突出於該正面平面之外且與光線射出面73齊平之突出部 分71A。在該突出部分71A下方安置一種光源75，以使 得藉由突出部分71A而可另外再利用此光源75上方的空 間。因此該光源元件70之面積以及該液晶顯示器之可使 用的顯示平面即可擴大。除了底面與側面之外，該突出 部分71A之面向光源75之平面也被箔片74所遮覆。如 此可避免例如一些不期望的〃熱點（hot spots)〃出現，這 些〃熱點〃經常出現於光波導之直接位於光源上方的區 域中。 爲了製造如第1 〇圖中所示之光源元件70，則該射出澆 注機之鑄模必須具有一種相對應之互補的形式以作爲另 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 54100 ' A7 _B7_ 五、發明說明（d ) 一種實施形式。對上述之不同實施形式而言必須使用一 種相對應之深沖方法以製造該箔片74。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 符號說明 1…光波導 1 A…光線射出面 1 B…表面 1C…縱向側面 1 D…縱向側面 1 E…正面 1 F ···正面 4…反射器 5…光耦合單元 5 A…光源 5B…開口區域 1 〇…光源元件 20…光源元件 2 1…光波導 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 4…反射器 25···光耦合單元 25 A…光源 25B…開口區域 30…光波導 3 4…反射器 35…光耦合單元 3 5 A…光源 -2Θ— 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 454100 A7 五、發明說明（θ ) 3 5 B…開口區域 40…光源元件 45…光耦合單元 5 1…光波導 5 1 A…光線射出面 5 1 B…表面 5 1 C…縱向側面 5 1 D…縱向側面 5 1 E…正面 5 1F…正面 54···反射器 55…光源 5 6…光線散射區域 5 7…平坦區域 58…光源元件 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 裂------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 1… 光波導 61 A ···光線射 出面 61B …表面 61C …縱向側 面 61D …縱向側 面 61E· ··側面 61F· ••側面 6 4··* 箔片 65… 光源 6 6··· 粗糙面 21- --------線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 5 4 1 0 C； Α7 _ Β7 五、發明說明（％ ) 6 7…平坦面 60···光源元件 70···光源元件 74…箔片 75…光源 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8

   454100 六、申請專利範圍 第88123 204號「具有側面傾斜式光耦合作用之光源元件」 專利案 （90年5月修正） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 六申請專利範圍： 1. —種光源元件（10;5 0)，其包括： 一光波導（1;51)，其具有 —光線射出面（1A;51A)， —位於該光線射出面（1A;51A)對面之此種表面（1B;51B) 和該光波導（1;51)之側面（1(：，10;51(：，510)之至少一 部分是以可反射光線或使光線散射回來之反射器 (4;54)所覆蓋，上述之側面（1C，1D;51C，51D)可使光 線射出面與相面對之表面相連接， —至少一個光耦合單元（5,25,35,45;55;65)，其配置於光 波導（1;51)之光線入射面（5B)上，其特徵爲：該光線 射入面（5B;54A)及/或該光波導之光線射出面 (1A，51A)被配置於一與該光波導之一個主要方向形 成銳角之此種角度中。 2. 如申請專利範圍第1項之光源元件，其中 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一該光耦合單元具有各別反射器（4,24,34)之開口區域 (53,253,3 53)且具有一個安置於該開口區域（51：6)之 前的光源（5A，25A,35A)，使得 一在操作時自光源（5 A)所發出的光線是以一斜角而進 入該光波導（1,21,31)中。 3. 如申請專利範圍第2項之光源元件，其中 —在至少一個縱向側面（1C, 1D)中或光波導（1,2 1,31)之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛） 4541 〇〇 A8 B8 C8 D8 六 中請專利範圍 表面（1B)中形成至少一種三角形的突出部份， 〜·該突出部分的一個側面被反射器（4,24,34)所遮覆，而且 〜其另一側面是向外裸露而因此形成開口區域 (5B，25B，35B) 〇 4·如申請專利範圍第1項之光源元件，其中 〜該光波導（51)具有如下的形式：該光線射出面（51A) 和該光波導（51)之位於（51A)對面之表面（51B)構成一 異於零度的角度（α)。 5. 如申請專利範圍第2項或第4項之光源元件，其中 〜該光線射出面（1Α;51)及/或光波導之位於（1Α;51)對 面之表面具有可散射光線的區段（6;5 6)和平坦的區 段（7;57)， ''該平坦區段（7 ;57)對於該可散射光線的區段（6;5 6)之 面積比率（ratio)須沿著該光波導而調整，以使該光 源元件（50)能達成一種均勻之亮度。 6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之光源元件，其 中一反射器（4;54)是以單件方式而互相連接。 7. 如申請專利範圍第5項之光源元件，其中一反射器（4;54) 是以單件方式而互相連接。 8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之光源元件，其 中一反射器（4,24,34)之材料是可被射出澆注的並且該 反射器（4,24,34)是以射出澆注而製成。 9. 如申請專利範圍第5項之光源元件，其中一反射器 (4,24,34)之材料是可被射出澆注的並且該反射器 ^------If ^-»1------Ί /L ... . / ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i 經濟邹智慧財產局員工消費合作社印製

   454100 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (4.24.34) 是以射出澆注而製成。 10. 如申請專利範圍第6項之光源元件，其中一反射器 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (4.24.34) 之材料是可被射出澆注的並且該反射器 (4.24.34) 是以射出澆注而製成。 11. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之光源元件， 其中一該反射器（4)之材料是由一種熱塑性的聚酯所製 成，尤其是由聚對25.酸丁二醋（polybutylenterephtalat) 爲基的聚酯所製成。· 12. 如申請專利範圍第5項之光源元件，其中一該反射器（4) 之材料是由一種熱塑性的聚酯所製成，尤其是由聚對 25.酸 丁二酯（polybutylenterephtalat)爲基的聚酯所製 成。 ]3_如申請專利範圍第8項之光源元件，其中一該反射器（4) 之材料是由一種熱塑性的聚酯所製成，尤其是由聚對 迅酸丁二酯（polybutylenterephtalat)爲基的聚酯所製 成。 14.如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之光源元件， 其中一該反射器（4,24,34)的材料是？〇〇&11 。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15_如申請專利範圍第8項之光源元件，其中一該反射器 (4.24.34) 的材料是 Focan 。 16·如申請專利範圍第11.項之光源元件，其中一該反射器 (4.24.34) 的材料是 F〇can 。 17·如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之光源元件， 其中一該反射器是由可反射光線或可將光線散射回來 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^54 0‘ A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 的箔片所形成。 18. 如申請專利範圍第5項之光源元件，其中一該反射器 是由可反射光線或可將光線散射回來的箔片所形成。 19. 如申請專利範圍第17項之光源元件，其中 一該箔片是以聚碳酸酯爲基（basis)所形成。 20. 如申請專利範圍第17項之光源元件，其中 一在一些狀況下於該箔片（64,74)中形成一個或多個開 口以使光線能穿過。 21·如申請專利範圍第丨9項之光源元件，其中 一在一些狀況下於該箔片（64,74)中形成一個或多個開 口以使光線能穿過。 22·如申請專利範圍第1至4項中任一項之光源元件，其中 一光波導（71)具有一種突出側面之外且與光線射出面 (73)齊平之突出部分（71A)， 一在（71 A)下方安置有至少一個光源（75)。 23. 如申請專利範圍第5項之光源元件，其中 一光波導（71)具有一種突出側面之外且與光線射出面 (73)齊平之突出部分（71A)， 一在（7 1A)下方安置有至少一個光源（75)。 24. 如申請專利範圍第17項之光源元件，其中 一光波導（71)具有一種突出側面之外且與光線射出面 (73)齊平之突出部分（71A)， 一在（71A)下方安置有至少一個光源（75)。 迅如申請專利範圍第22項之光源元件，其中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---ί — ！·-!Γ 訂 I! ----線 //-•V. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 541 0;0 AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 —該突出部分（71A)之與光源（75)相面對的平面同樣是 由箱片（74)所遮覆。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 26如申請專利範圍第17項之光源元件’其中 一該箔片上塗佈或施加一種白色顏料。 27.如申請專利範圍第20項之光源元件’其中 —該箔片上塗佈或施加一種白色顏料。 2&如申請專利範圍第25項之光源元件，其中 一該箔片上塗佈或施加一種白色顏料。 2R如申請專利範圍第1至4項中任一項之光源元件，其 中一其構成一種封閉的環。 aa如申請專利範圍第5項之光源元件，其中 -其構成一種封閉的環。 3L如申請專利範圍第17項之光源元件，其中 —其構成一種封閉的環。 32如申請專利範圍第22項之光源元件，其中 一其構成一種封閉的環。 3S如申請專利範圍第1至4項中任一項之光源元件，其 中一至少有一個光源是半導體-發光二極體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 34如申請專利範圍第5項之光源元件，其中 —至少有一個光源是半導體-發光二極體。 35如申請專利範圍第17項之光源元件，其中 一至少有一個光源是半導體-發光二極體。 36如申請專利範圍第22項之光源元件，其中 一至少有一個光源是半導體-發光二極體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 41 DO 六、申請專利範圍 況如申請專利範圍第29項之光源元件，其中 一至少有一個光源是半導體-發光二極體。 38—種液晶顯示器，其具有一種如申請專利範圍前項中 任一項或多項之光源元件，其特徵爲： 一在該光線射出面一側安置一種液晶元件。 39.如申請專利範圍第38項之液晶顯示器，其中 一該液晶元件藉助於間隔支件而與光線射出面保持一 種間隔而被支撐著。 姐一種光源元件之製造方法，其特徵爲包括下列步驟： 一以射出澆注方法製造一種光波導，其中 一射出澆注機之爲此光波導所設置的鑄模在其底面和 側面的至少一部分上須鋪設一種可反射光線或可使光 線散射回來的箔片， 一一種透明之塑膠被射入空腔中， 一該光波導體被硬化後須取出， 一至少一個光源被安置在該光波導之至少一個側面 上。 41如申請專利範圍第40項之方法，其中 一箔片在射出澆注機之鑄模中鋪設於所有的側面上， 一在安置至少一個光源之前，須在該箔片中製成相對 應的開口以使得光線得以穿過。 42—種光源元件之製造方法，其特徵爲包括下列步驟， 一製造一種光波導， 一藉由深沖方法製造一種可反射光環或可使光線散射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -----------------i------ill· -------線----------—：___L________I— 〆/-' \ . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨、 4541 00 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 回來的箔片，其包括一個底面和至少一個側面， 一施加此箔片於此光波導上， 一於此種光波導之至少一個側面上配置至少—個光 源。 祖如申請專利範圍第42項之方法，其中 一在安置至少一個光源之前，須在該箔片中製成相對 應的開口以使得光線得以通過。 44如申請專利範圍第40至第43項中任一項之方法，其中 一該箱片上塗佈或施加一種白色之顏料。 45如申請專利範圍第40至第43項中任一項之方法，其中 一該箔片含有聚碳酸酯。 並如申請專利範圍第44項項之方法，其中 一該箔片含有聚碳酸酯。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -衣·！----訂--1----- . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4规格（210 X 297公釐）