TWI402467B - 導光柱 - Google Patents

Description

導光柱

本發明是有關於一種導光柱，且特別是有關於一種圓柱型導光柱。

隨著顯示科技的發展，各式光學產品不斷推陳出新。其中需多的顯示器皆採用導光體來導引光源。光源提供之光線射入導光體後，藉由導光體的導引而朝特定方向射出。

在產品小型化的趨勢下，採用細長的導光柱作為導光體已成為一項技術發展趨勢。然而，目前採用細長導光柱的導光體仍然無法突破發光效率低之缺點。

本發明係有關於一種導光柱，其利用入光結構之設計使得應用導光柱之產品至少具有減少漏光及提高發光效率等優點。

根據本發明之一方面，提出一種導光柱。導光柱係為一圓柱體。導光柱具有一環周面及一中心軸線。導光柱包括一反射層及一入光結構。反射層係設置於部分之環周面。入光結構係設置於導光柱之一端部。入光結構具有一第一入光平面。第一入光平面或第一入光平面之延伸傾斜於中心軸線。

根據本發明之另一方面，提出一種導光柱。導光柱係為一圓柱體。導光柱具有一環周面。導光柱導光柱包括一反射層及一入光結構。反射層係設置於部分之環周面。入光結構係設置於導光柱之一端部。入光結構係為一斜坡結構、二斜坡結構或一V型溝槽。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略不必要之元件，以清楚顯示本發明之技術特點。

第一實施例

請參照第1圖，其繪示本發明第一實施例之導光柱100之示意圖。導光柱100係為一圓柱體。導光柱100具有一環周面100a及一中心軸線L1。導光柱100包括一反射層120及一入光結構130。導光柱100用以導引發光二極體(未繪示)射出之光線。導光柱100之材質例如是有機玻璃(PPMA)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)或玻璃(Glass)。反射層120係設置於部分之環周面100a。反射層120例如是一白漆或一金屬層。入光結構130係設置於導光柱100之端部E1。發光二極體係設置於入光結構130之外側，發光二極體之光線係透過入光結構130進入導光柱100，再經由反射層120的反射後而射出。

如第1圖所示，本實施例之入光結構130僅具有第一入光平面131，第一入光平面131傾斜於中心軸線L1，而形成單一個斜坡結構。

請參照第1及2圖，其繪示第1圖之導光柱110沿虛線2’之剖面圖。由於第一入光平面131係為一平面，可使發光二極體之入射光線B進入第一入光平面131時，藉由第一入光平面131的反射，光線再以平行的方式入射到反射層120而不會折射至外界，藉以降低漏光並提高發光二極體之光線入射到反射層120的密度，進而提升光線利用率，以使導光柱100射出之光線具有較佳之發光效率。

請參照下表一，其記錄夾角A131與亮度之關係，其中，夾角A131為定義第一入光平面131與中心軸線L1之間的夾角。經過數次實驗，可以發現夾角A131由90度遞減至73度(即第一入光平面131相對中心軸線L1越來越傾斜)時，平均亮度可以由210.89流明(lm)遞增至223.81流明。而夾角A131在75度時，中心點亮度達到最佳值290.77流明。所以，本實施例之第一入光平面131與中心軸線L1之夾角A131介於73～79度之間可以獲得較佳的發光效率。較佳地，第一入光平面131與中心軸線L1之夾角A131實質上在75度時，可以同時獲得較佳之平均亮度及中心點亮度。

第二實施例

請參照第3圖，其繪示本發明第二實施例之導光柱200之示意圖。本實施例之導光柱200與第一實施例之導光柱100不同之處在於入光結構230之設計，其餘相同之處不再重複敘述。

如第3圖所示，本實施例之入光結構230具有第一入光平面231、第二入光平面232及第三入光平面233。第三入光平面233連接第一入光平面231及第二入光平面232。第三入光平面233實質上垂直於中心軸線L2，第一入光平面231及第二入光平面232之延伸分別傾斜中心軸線L2，而形成兩個斜坡結構。

請參照第4圖，其繪示第3圖之導光柱200沿虛線4’之剖面圖。入光結構230之剖面呈現梯型結構。本實施例之第一入光平面231及第二入光平面232係為對稱結構。也就是說，第一入光平面231之延伸與中心軸線L2之夾角A231實質上等於第二入光平面232之延伸與中心軸線L2之夾角A232，且第一入光平面231之左側端點與中心軸線L2之距離D231實質上等於第二入光平面232之左側端點與中心軸線L2之距離D232。

請同時參照第4圖及第5圖，第5圖繪示第3圖之導光柱200沿虛線5’之剖面圖。從第4圖與第5圖之比較來看，第4圖之第一入光平面231之延伸與中心軸線L2之夾角A231實質上等於第5圖之第一入光平面231之延伸與中心軸線L2之夾角A231’。第一入光平面231之延伸與中心軸線L2之夾角A231、A231’不會因為剖面位置而改變。同樣地，第二入光平面232之延伸與中心軸線L2之夾角A232、A232’也不會因為剖面位置而改變。

如此一來，發光二極體經由本實施例之入光結構230射入之光線不論在哪一剖面位置，皆可以相同的反射角度射入導光柱200的反射層120，而不會有漏光之現象。相較於圓錐型入光結構，在不同剖面位置下，圓錐型入光結構之入光平面之延伸與中心軸線之夾角，會有所不同。因此，發光二極體經由圓錐型入光結構射入導光柱時，其光線可能會被圓錐形入光結構反射至外界，而無法集中抵達反射層120，造成嚴重的漏光現象及光線利用率低落等問題。

第三實施例

請參照第6圖，其繪示本發明第三實施例之導光柱300之示意圖。本實施例之導光柱300與第一實施例之導光柱100不同之處在於：本實施例之入光結構330除具有一第一入光平面331之外，更具有第四入光平面334及第五入光平面335，其餘相同之處不再重複敘述。

如第6圖所示，本實施例第四入光平面334連接第五入光平面335，以形成一V型溝槽，第四入光平面334及第五入光平面335皆傾斜於中心軸線L3，且第一入光平面331、第四入光平面334及第五入光平面335之各表面彼此不相互平行。

請參照第7圖，其繪示第6圖之導光柱300沿虛線7’之剖面圖。入光結構330在第四入光平面334及第五入光平面335之位置呈現V字形剖面結構。本實施例之第四入光平面334與中心軸線L3之夾角A334實質上等於第五入光平面335與中心軸線L3之夾角A335。較佳地，第四入光平面334與中心軸線L3之夾角A334實質上係為45度，第五入光平面335與中心軸線L3之夾角A335實質上也是45度。由於發光二極體射出之光線為準直光線，透過第四入光平面334及第五入光平面335的設計，可以使發光二極體之光線在進入入光結構330時，就被適當地散發，避免光線直接射向導光柱300之另一端部。

第四實施例

請參照第8及9圖，第8圖繪示本發明第四實施例之導光柱400之示意圖，第9圖繪示第8圖之導光柱400沿虛線9’之剖面圖。本實施例之導光柱400與第三實施例之導光柱300不同之處在於：第四入光平面434及第五入光平面435之數量，其餘相同之處不再重複敘述。

本實施例之入光結構430包括一第一入光平面431、數個第四入光平面434及數個第五入光平面435。此些第四入光平面434及此些第五入光平面435係交替連接成一鋸齒狀結構。透過鋸齒狀結構之設計，發光二極體射出之準直光線可以在進入入光結構430時，立即被散發成發散光線，避免光線直接射向導光柱400之另一端部。

第五實施例

請參照第10及11圖，第10圖繪示本發明第五實施例之導光柱500之示意圖，第11圖繪示第10圖之導光柱500沿虛線11’之剖面圖。本實施例之導光柱500係結合第二實施例之第一～第三入光平面231、232、233之設計及第三實施例之第四～第五入光平面334、335之設計，其餘相同之處不再重複敘述。

本實施例之入光結構530具有第一入光平面531、第二入光平面532、二第三入光平面533、第四入光平面534及第五入光平面535。第一～第三入光平面531、532、533之設計類似於第二實施例之第一～第三入光平面231、232、233之設計。第四～第五入光平面534、535之設計類似於第三實施例之第四～第五入光平面334、335之設計。第一入光平面531之延伸傾斜於中心軸線L5，且第二入光平面532之延伸傾斜於中心軸線L5。此些第三入光平面533之延伸實質上垂直於中心軸線L5。第四入光平面534連接第五入光平面535，第四入光平面534及第五入光平面535皆傾斜於中心軸線L5，以形成一V型溝槽。其中一個第三入光平面533連接第一入光平面531及第四入光平面534，另一第三入光平面533連接第二入光平面532及第五入光平面535。

第六實施例

請參照第12及13圖，第12圖繪示本發明第六實施例之導光柱600之示意圖，第13圖繪示第12圖之導光柱600沿虛線13’之剖面圖。本實施例之導光柱600係結合第二實施例之第一及第二入光平面231、232之設計及第四實施例之第四～第五入光平面434、435之設計，其餘相同之處不再重複敘述。

本實施例之入光結構630具有第一入光平面631、第二入光平面632、數個第四入光平面634及數個第五入光平面635。第一入光平面631之延伸傾斜於中心軸線L6，第二入光平面632之延伸傾斜於中心軸線L6。第一入光平面631連接此些第四入光平面634之最上面的一個，此第二入光平面632連接此些第五入光平面635之最下面的一個。第四入光平面634及第五入光平面635皆傾斜於中心軸線L6。第四、第五入光平面634、635完全佔滿了第二實施例第三入光平面233所預設之位置，故本實施例之入光結構630沒有第二實施例的第三入光平面233。

綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，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。

100、200、300、400、500、600‧‧‧導光柱

100a‧‧‧環周面

120‧‧‧反射層

130、230、330、430、530、630‧‧‧入光結構

131、231、331、431、531、631‧‧‧第一入光平面

232、532、632‧‧‧第二入光平面

233、533‧‧‧第三入光平面

2’、4’、5’、7’、9’、11’、13’‧‧‧虛線

334、434、534、634‧‧‧第四入光平面

335、435、535、635‧‧‧第五入光平面

A131、A231、A232、A231’、A232’、A334、A335‧‧‧夾角

D231、D232‧‧‧距離

E1‧‧‧端部

L1、L2、L3、L5、L6‧‧‧中心軸線

B‧‧‧入射光線

第1圖繪示本發明第一實施例之導光柱之示意圖。

第2圖繪示第1圖之導光柱沿虛線2’之剖面圖。

第3圖繪示本發明第二實施例之導光柱之示意圖。

第4圖繪示第3圖之導光柱沿虛線4’之剖面圖。

第5圖繪示第3圖之導光柱沿虛線5’之剖面圖。

第6圖繪示本發明第三實施例之導光柱之示意圖。

第7圖繪示第6圖之導光柱沿虛線7’之剖面圖。

第8圖繪示本發明第四實施例之導光柱之示意圖。

第9圖繪示第8圖之導光柱沿虛線9’之剖面圖。

第10圖繪示本發明第五實施例之導光柱之示意圖。

第11圖繪示第10圖之導光柱沿虛線11’之剖面圖。

第12圖繪示本發明第六實施例之導光柱之示意圖。

第13圖繪示第12圖之導光柱沿虛線13’之剖面圖。

120．．．反射層

13’．．．虛線

600．．．導光柱

630．．．入光結構

631．．．第一入光平面

632．．．第二入光平面

634．．．第四入光平面

635．．．第五入光平面

L6．．．中心軸線

Claims (7)

1. 一種導光柱，係為一圓柱體，該導光柱具有一環周面及一中心軸線，該導光柱包括：一反射層，係設置於部分之該環周面；以及一入光結構，係設置於該導光柱之一端部，該入光結構具有一第一入光平面、一第二入光平面及至少一第三入光平面，該第三入光平面連接該第一入光平面及該第二入光平面，該第一入光平面、該第二入光平面及該第三入光平面為平面，該第一入光平面或該第一入光平面之延伸傾斜於該中心軸線，該第二入光平面或該第二入光平面之延伸傾斜於該中心軸線，該第三入光平面實質上垂直於該中心軸線，該第一入光平面及該第二入光平面對應於該反射層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光柱，其中該第一入光平面之延伸與該中心軸線之夾角實質上等於該第二入光平面之延伸與該中心軸線之夾角。
3. 如申請專利範圍第1項導光柱，其中該入光結構更具有一第四入光平面及一第五入光平面，該第四入光平面連接該第五入光平面，該第四入光平面之延伸及該第五入光平面之延伸皆傾斜於該中心軸線，以形成一V型溝槽。
4. 如申請專利範圍第3項所述之導光柱，其中該第四入光平面與該中心軸線之夾角實質上等於該第五入光平面與該中心軸線之夾角。
5. 如申請專利範圍第3項所述之導光柱，其中該第四入光平面與該中心軸線之夾角實質上係為45度，該第 五入光平面與該中心軸線之夾角實質上係為45度。
6. 如申請專利範圍第1項導光柱，其中該至少一第三入光平面之數量係為二，該入光結構更具有一第四入光平面、一第五入光平面，該第四入光平面連接該第五入光平面，該第四入光平面之延伸及該第五入光平面之延伸皆傾斜於該中心軸線，以形成一V型溝槽，該些第三入光平面之其中之一連接該第一入光平面及該第四入光平面，該些第三入光平面之其中之另一連接該第二入光平面及該第五入光平面，該些第三入光平面之延伸實質上垂直於該中心軸線。
7. 如申請專利範圍第1項所述之導光柱，其中該第一入光平面與該中心軸線之夾角介於73~79度。