TWI444679B - 直下式導光結構、直下式導光板及發光裝置 - Google Patents

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Description

直下式導光結構、直下式導光板及發光裝置
本發明有關一種直下式導光結構、一種直下式導光板及一種發光裝置，特別關於一種可均勻光線強度的直下式導光結構與直下式導光板，及一種應用該直下式導光結構或該直下式導光板的發光裝置。
目前的平面型發光裝置(flat lighting device)漸漸地採用多個發光二極體作為光源，以取代傳統的白熱燈管或螢光燈管。當該些發光二極體作為光源時，通常是直接設置於平面型發光裝置的底部。該些發光二極體發射光線，而該些光線的強度在正視角方向(也就是垂直發光二極體的發光面之方向)上會最強。因此，平面型發光裝置所輸出的光線並不均勻，可觀察到局部暗點(光線強度最弱之區域)或局部亮點(光線強度最強之區域)。
為了改善上述的局部暗點或局部亮點，可將一光線擴散板設置在該些發光二極體的前方，並與該些發光二極體保持一段距離。然而，此改善方式將會增加平面型發光裝置的整體厚度。另一種改善局部暗點或亮點的方式為：增加發光二極體的數目。然而，此改善方式將會增加平面型發光裝置的製造成本。
有鑑於此，如何改善至少一種上述缺失，乃為此業界亟待解決的問題。
本發明之主要目的在於提供一種直下式導光結構、直下式導光板及一種發光裝置，該直下式導光結構或直下式導光板可接收光線，然後將光線均勻地輸出；該發光裝置可應用該直下式導光結構或直下式導光板。
為達上述目的，本發明所揭露的直下式導光結構包含一透光本體及多個微結構；其中，透光本體包含一上表面、一下表面、一上錐形槽及一下容置槽，上錐形槽形成於上表面上，下容置槽形成於下表面上，上錐形槽具有一斜率連續變化的曲面；該些微結構設置於透光本體上。
為達上述目的，本發明所揭露的直下式導光板，包含：多個前述的直下式導光結構，該些直下式導光結構的透光本體相連接。
為達上述目的，本發明所揭露的發光裝置包含至少一電路板、至少一光源及至少一個前述的直下式導光結構；其中，電路板包含一頂面及一底面；光源設置於電路板的頂面上；直下式導光結構設置於電路板的頂面上，而光源容置於直下式導光結構的下容置槽中。
為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。
請參閱第1圖，為依據本發明第一較佳實施例的發光裝置的剖視圖；並參閱第2圖，為第1圖的直下式導光結構的透光本體的立體圖。本實施例的發光裝置A1可包含一電路板11、一光源12、一反射層13及一直下式導光結構14；以下將依序說明各元件的技術內容。
電路板11可承載發光裝置1的其他元件，且可傳遞電能至光源12。電路板11可為一般的印刷電路板，或是可為一金屬芯印刷電路板(metal core printed circuit board,MCPCB)，以增加電路板11的散熱效率；此外，電路板11包含一頂面111及與頂面111相對的一底面112。
光源12可接受電能而發射光線，且設置於電路板11的頂面111上。光源12更與電路板11電性連接，以接收電路板11的所傳遞的電能。光源12可為線接式發光二極體(wire bonded LED)、覆晶式發光二極體(flip-chip LED)、表面固定式發光二極體(SMD type LED)或其他類型的發光二極體。
反射層13可反射光線，且可設置於電路板11的頂面111上，以使光線無法穿過電路板11(反射層13的功能將於描述第3A圖時進一步介紹)。除了光源12所在處外，反射層13可幾乎涵蓋整個頂面111。反射層13可為一具有白色塗層的塑膠(例如PET、PP、PE、PVC、PC、PMMA、PU、PS、ABS或其他塑膠)或為一金屬(例如Al、Ag、Ni、Mo、Zn、Pt、Au、Cu或其他金屬及合金)；此外，反射層13可為包含多個反射微粒(reflective particles，例如TiO2、CaCO3、ZnO2、SiO2、Al2O3、SnO2、CeO2微粒，或是金屬微粒)的一塑膠材料。反射層13設置在電路板11的方法可為濺鍍、熱蒸鍍、塗覆或黏貼等方法。
反射層13亦可設置在後述的直下式導光結構14的下表面1412上。如此實施時，除了下容置槽1415所在處外，反射層13可幾乎涵蓋整個下表面1412。
直下式導光結構14可接收光線，然後將光線均勻地輸出。直下式導光結構14可設置於電路板11的頂面111上(位在頂面111的上方)，且放置在反射層13上；換言之，反射層13位於直下式導光結構14及電路板11之間。
直下式導光結構14可包含一透光本體141及多個微結構142。透光本體141可由任何透明或半透明的高分子材料所製成，例如矽樹脂(silicone)、環狀烯共聚物(cyclic olefin copolymer)、聚氨基甲酸酯(polyurethane)、聚苯乙烯(polystyrene)、共聚酯(polyester)、乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚碳酸(polycarbonate,PC)、聚亞胺(polyimide,PI)、聚甲基丙烯酸酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer,ABS)、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)或上述材料的組合。此外，透光本體141可藉由射出成形(injection molding)、模造(molding)、擠出(protruding)、衝壓(pressing)或壓製(embossing)等製程來製作。
透光本體141可包含一上表面1411、一下表面1412、一外環面1413、一上錐形槽1414及一下容置槽1415。本實施例中，上表面1411及下表面1412皆為一平面，且相互平行及相對；下表面1412與反射層13相接觸。外環面1413位於上表面1411及下表面1412之間，且連接上表面1411及下表面1412。外環面1413可包含六個相連的側面14131，每個側面14131與下表面1412相垂直。
上錐形槽1414形成於上表面1411上，或可說，上表面1411的一部份向下凹陷而形成上錐形槽1414，使得上表面1411局部為一曲面。下容置槽1415與上錐形槽1414相對應，形成於下表面1412上，或可說，下表面1412的一部份向上凹陷而形成下容置槽1415；下容置槽1415可具有相通的一錐狀部14151及一柱狀部14152。光源12可容置於下容置槽1415中。
上錐形槽1414的一尖點14141(也就是上錐形槽1414的最低處)可與下容置槽1415的錐狀部14151的一尖點14153(也就是錐狀部14151的最高處)垂質地對齊；換言之，上錐形槽1414的尖點14141可位於錐狀部14151的尖點14153正上方。
上錐形槽1414的表面是依據邊緣光線定理(edge-ray principle)來設計，以使得光線撞擊到上錐形槽1414的表面時，會全反射而不會穿透。在此設計下，上錐形槽1414的表面為一斜率連續變化的曲面；換言之，上錐形槽1414可使上表面1411局部為斜率連續變化的曲面。曲面每一處的斜率將可使一特定入射角的光線撞擊到該處時，全反射。上述的光線全反射的現象進一步說明如下。
請配合參閱第3A圖，為光線在第1圖的透光本體中傳遞的示意圖。光源12所發射出的光線L可穿過下容置槽1415的表面，進入至透光本體141中。光線L穿過下容置槽1415的表面時，會折射而朝向上錐形槽1414前進；換言之，下容置槽1415的表面具有引導光線的功用。
另，光線L幾乎是從光源12的正面(頂面)發射出，因此只有位在光源12正面的上方的下容置槽1415表面會有光線L穿過，而需具有導引光線之功能。換言之，位在光源12正面的下方的下容置槽1415表面(也就是柱狀部14152的表面)，可不需具有導引光線之功能。
該些光線L爾後會撞擊到上錐形槽1414的曲面的不同處。由於該些光線L的入射角大於臨界角度(由透光本體141與透光本體141所在的一環境共同定義，本實施例中約為42度)，該些光線L會被該曲面反射，而不會穿透該曲面。
被曲面反射的光線L會朝向透光本體141的外環面1413前進。部分的光線L會撞擊到下表面1412(或上表面1411)，然後被下表面1412(或上表面1411)反射，因為光線L的入射角依然大於臨界角度；被下表面1412(或上表面1411)反射的光線繼續朝向透光本體141的外環面1413前進。
由此可知，透光本體141可使光源12發射的光線橫向地傳遞，而不會集中在光源12附近處，也不會直接朝上射出。
因為製造公差或製造誤差的關係，上表面1411及下表面1412可能會不平滑或不水平。因此有些光線L撞擊到下表面1412時，會穿透下表面1412。穿透下表面1412的光線會被下表面1412下的反射層13反射回透光本體141中，確保光線L不會從透光本體141的下表面1412洩漏。
請配合參閱第3B圖，為第1圖的透光本體中的光線能量分佈圖，而此圖可藉由實驗量測或模擬而得；圖中黑色部分表示只有少量、微弱的光線通過其中。由光線的分佈情形更可以瞭解到，在無微結構142的情況下，光線幾乎不會從穿過上錐形槽1414，且光線藉由在上錐形槽1414、上表面1411及下表面1412上的全反射而朝向透光本體141的外環面1413前進。
請配合參閱第3C圖，為對應第3B圖的光線角度分佈圖。光線被上錐形槽1414反射後(即P點後)的角度約介於45度至-45度之間，而其餘角(complementary angle)皆大於臨界角度(42度)。因此，被上錐形槽1414反射的光線在撞擊到上表面1411及下表面1412後，依然會全反射。
請復參閱第3A圖，需說明的是，『下容置槽1415的錐狀部14151的半錐角θc』及『光線L撞擊到上錐形槽1414的入射角θi』會影響到透光本體141的尺寸。光線L有非常多條，且每個光線L撞擊至上錐形槽1414的入射角θi會不相同。錐狀部14151的半錐角θc越接近於臨界角度的餘角時，且最小的入射角θi越接近臨界角度時，透光本體141的厚度會越小。
而本實施例的下容置槽1415的錐狀部14151的半錐角θc實質地等於(也就是非常接近)臨界角度的餘角，最小的入射角θi實質地等於(也就是非常接近)臨界角度，因此透光本體141的厚度可被最小化(如果加工誤差不考量時)。
請參閱第3D圖，為光線在第1圖的透光本體中傳遞的另一示意圖。當下容置槽1415的錐狀部14151的半錐角θc等於90度時，錐狀部14151將等同不存在，使得下容置槽1415實質上為一柱狀槽。此種情況中，上錐形槽1414的尺寸會改變，以使光線L依然可被上錐形槽1414的表面反射，但會使透光本體141的厚度變較大(與錐狀部14151的半錐角θc等於臨界角度的餘角時相比)。
請復參閱第1圖，該些微結構142用以破壞或防止光線的全反射，以使光線可離開透光本體141。該些微結構142設置於透光本體141上，且分佈在透光本體141的上表面1411及上錐形槽1414的曲面上。
該些微結構142可為線狀、點狀或任何規則或不規則形狀之凹陷結構，本實施例的微結構142為環圈狀溝槽(circular fine line trench)，溝槽的深度為30微米，寬度為50微米；該些微結構142也可為凸起結構等。無論是凹陷結構或是凸起結構，該些微結構142與透光本體141可為一體成形。此外，該些微結構142也可為油墨材料(ink material)，印刷或塗佈於透光本體141上。
無論微結構142為何種型態，透光本體141上被微結構142設置的部分會變得粗糙、不平滑，因此光線撞擊到該些部分時，光線的入射角有機會小於臨界角度，不再全反射回透光本體141中。如此，光線有機會離開透光本體141。另，該些微結構142越遠離上錐形槽1414的尖點14141(光源12)時，該些微結構142分佈越密集；換言之，透光本體141越遠離尖點14141的部分會有較多的微結構142分佈。
上述的微結構142的分佈方式可使光線均勻地離開透光本體141。詳言之，靠近尖點14141處會有較強(較多)的光線及較少的微結構142，遠離尖點14141處會有較弱(較少)的光線及較多的微結構142。因此，從靠近尖點14141處離開透光本體141的光線之強度，與從遠離尖點14141處離開透光本體141的光線之強度，不會差異太大。
需說明的是，分佈在上錐形槽1414的曲面上的微結構142會比分佈在上表面1411上的微結構142還低，換言之，該些微結構142的高度不是都一樣。該些微結構142的整體分佈為一三維度分佈(three-dimensional distribution)，有別於習知的導光結構的微結構為平面分佈。
另需說明的是，上述實施例是藉由微結構142的不均勻分佈，來控制離開透光本體141的光線的均勻度。然而，在微結構142均勻分佈的情況下，離開透光本體141的光線之均勻度亦可藉由微結構142的深度、尺寸、角度或形狀等來控制。
以上為第一較佳實施例的發光裝置A1的說明，以下將說明依據本發明其他較佳實施例的發光裝置。為了簡潔說明之目的，其他較佳實施例與第一較佳實施例相似之處，以及其他較佳實施例之間的相似之處，皆將不再敘述之。
請參閱第4A圖，為依據本發明第二較佳實施例的發光裝置的剖視圖。第二較佳實施例的發光裝置A2與發光裝置A1之主要差異為，發光裝置A2的透光本體141的上表面1411全部皆非平面，而是一曲面。透光本體141的上表面1411為曲面時，透光本體141可有較大的光線發射面積(light emitting range)，與上表面1411為平面時相比。
另，上表面1411為曲面時，微結構142將隨著曲面之曲率做相對應的變化，此變化可包括微結構142的數量、角度、形狀或尺寸的變化。以數量為例，上表面1411靠近外環面1413處，可有較少的微結構142；此舉是因為曲面的上表面1411本身即可破壞光線的全反射，可不需全依靠微結構142。
發光裝置A2與發光裝置A1的另一差異為，發光裝置A2的透光本體141的下容置槽1415只具有錐狀部14151；換言之，此下容置槽1415為一下錐形槽。當下容置槽1415為下錐形槽時，下容置槽1415可適合容置『側面及正面皆可發射光線的光源12』；原因說明如下。
請參閱第4B圖，為光線在第4A圖的透光本體中傳遞的示意圖。當光源12的正面及側面皆發射光線L時，下容置槽1415表面的每一處皆需能將光線L導向至上錐形槽1414的表面，而下容置槽1415為下錐形槽時可符合此要求。
請參閱第5圖及第6圖，分別為依據本發明第三及第四較佳實施例的發光裝置的剖視圖。第三較佳實施例的發光裝置A3與發光裝置A2之主要差異為，發光裝置A3的透光本體141的下表面1412也分佈有微結構142。如此，除了上表面1411上的微結構142，下表面1412上的微結構142也可控制透光本體141的光線輸出強度。
第四較佳實施例的發光裝置A4與發光裝置A3之主要差異為，發光裝置A4的透光本體141的上表面1411無分佈有微結構142，而微結構142只分佈在下表面1412。反射層13設置於下表面1412上，但無陷入微結構142中。發光裝置A4的特點為：上表面1411上可設置一散光器(diffuser)(可為散光板或散光膜)(請參閱第10A圖)；散光器與上表面1411之間有間距時，散光器上容易觀察到明暗不均的情況；但上表面1411無分佈微結構142時，散光器上的明暗不均會變得較不明顯。
請參閱第7圖，為依據本發明第五較佳實施例的發光裝置的剖視圖。與發光裝置A1相比，本實施例的發光裝置A5的透光本體141更包含多個挖空槽1416。
該些挖空槽1416形成於透光本體141的下表面1412上，而下容置槽1415位於該些挖空槽1416之間。挖空槽1416的設置可使得透光本體141的製造材料減少，以減少透光本體141的製造成本。挖空槽1416可為一圓頂狀(dome-shaped)挖空槽或錐形狀挖空槽，但不限定。
挖空槽1416並不會影響到光線往透光本體141的外環面1413的傳遞，這是由於：請配合參閱第3A及3B圖，光線L在透光本體141中傳遞時，透光本體141中靠近下容置槽1415的部分幾乎沒有光線通過；這些幾乎無光線通過的部分被移除後，即形成挖空槽1416。因此，挖空槽1416幾乎不會有光線(或是微弱的光線)穿過其中，故不會影響到光線在透光本體141中的傳遞。
此外，於其他實施方式中，該些挖空槽1416可彼此相通，以形成一環狀挖空槽(請參閱第10C圖所示)；而下容置槽1415會被環狀挖空槽環繞。環狀挖空槽可使得透光本體141的製造材料更為減少。
請參閱第8圖及第9圖，分別為依據本發明第六及第七較佳實施例的發光裝置的剖視圖。第六較佳實施例的發光裝置A6與發光裝置A5之主要差異為，發光裝置A6的透光本體141的上表面1411非平面，而是一曲面；此外，透光本體141的挖空槽1416中也設置有反射層13，以使光線無法從挖空槽1416中射出。第七較佳實施例的發光裝置A7與發光裝置A6之主要差異為，該些微結構142進一步分佈於挖空槽1416中，而反射層13陷入至微結構142中。然而，於其他配置中，反射層13也可不陷入微結構142中(類似第6圖所示的發光裝置A4)，僅是接觸或靠近下表面1412。
需說明的是，雖然圖未示，發光裝置A5至A7的任一個的透光本體141的上表面1411可不設置微結構142(類似發光裝置A4)；或者，發光裝置A5至A7的任一個的電路板11的頂面111可不設置反射層13。
請參閱第10A圖，為依據本發明第八較佳實施例的發光裝置的剖視圖；並請參閱第10B及10C圖，為第10A圖的發光裝置的直下式導光板的立體圖(微結構未顯示)。本實施例的發光裝置A8與第六實施例的發光裝置A6包含同樣的直下式導光結構14，但發光裝置A8的直下式導光結構14為多個；該些直下式導光結構14彼此相連及並排，以構成一直下式導光板。此外，該些直下式導光結構14的透光本體141為一體成形，且挖空槽1416皆為環狀挖空槽。此外，透光本體141的底面1412可為共平面。
此外，發光裝置A8更包含多個光源12及一支撐座15，並可選擇地(如需要時)包括至少一個電路元件16及至少一連接桿17；以下將依序說明各元件的技術內容。
該些光源12設置於電路板11的頂面111上，該些直下式導光結構14也設置於電路板11的頂面111上，而該些光源12分別容置於該些直下式導光結構14的下容置槽1415中。此外，該些直下式導光結構14的透光本體141可為一體成形的。支撐座15(或稱為底座或背板)用以加強發光裝置A8的結構強度，或是增加散熱效率。支撐座15可為一鋁板，設置於電路板11的底面112上。
至少一個電路元件16(例如控制晶片、驅動晶片、電阻、電容等)也設置於電路板11的頂面111上，且容置於其中一個挖空槽1416中。若直下式導光結構14無挖空槽1416時(例如第1圖所示的)，電路板11需要額外之部分來伸出直下式導光結構14外，以使電路元件16可放置於直下式導光結構14外，避免干涉直下式導光結構14放置於電路板11上。由此可知，當直下式導光結構14有挖空槽1416時，除了可減少透光本體141的製造材料，也可減少電路板11的寬度或長度。
至少一個連接桿17用以將電路板11、直下式導光結構14及支撐座15固定於一起。連接桿17包含一桿體171、二止動部172及一支撐平面173。其中，桿體171貫穿電路板11、直下式導光結構14及支撐座15；而二止動部172可各為一倒鈎，二止動部172分別扣在直下式導光結構14及支撐座15上，使得電路板11、直下式導光結構14及支撐座15無法任意地相對移動，達到固定之功用。支撐平面173設置於桿體171的上端，且與透光本體141的上表面1411等高。
發光裝置A8上可進一步被設置一散光器18、一光學層19及一液晶面板20，以構成一液晶顯示器的背光模組。
散光器18、光學層19及液晶面板20依序地堆疊於透光本體141的上表面1411上。散光器18的底面可與連接桿17的支撐平面173相黏接，以使散光器18不會翹起而造成明暗不均的現象。光學層19可包含下擴散膜(bottom diffuser film)、增亮膜(brightness enhancement film,BEF)、反射式增亮膜(dual brightness enhancement film,DBEF)及上擴散膜(top diffuser film)等常用於背光模組中的薄膜。
請參閱第11A圖，為依據本發明第九較佳實施例的發光裝置的剖視圖。與第五實施例的發光裝置A5相似，本實施例的發光裝置A9的透光本體141包含多個挖空槽1417。該些挖空槽1417形成於透光本體141的下表面1412上，而下容置槽1415位於該些挖空槽1417之間。此外，該些挖空槽1417延伸至透光本體141的外環面1413。該些挖空槽1417各可具有一平面14171，與上表面1411實質地平行。
與挖空槽1416相比，挖空槽1417的設置可使透光本體141的製造材料更為減少；甚至，該些挖空槽1417的容積之總和可大於透光本體141的體積，使得透光本體141的製造材料可減少一半以上，與未形成挖空槽1417的透光本體(例如第1圖所示)相比。需說明的是，透光本體141的體積只包括透光本體141的實體部分，不包括透光本體141的非實體部分(例如上錐形槽1414、下容置槽1415及挖空槽1417)。
挖空槽1417不會影響到光線在透光本體141中的傳遞，這是由於：請配合參閱第3B圖及第3C圖，在P點後(被上錐形槽1414反射後)的光線的角度之餘角皆大於臨界角度，因此P點後的透光本體141的厚度即使縮減，光線依然可在透光本體141中全反射。P點後的透光本體141變薄後所形成的空間即為挖空槽1417的一部份。
請配合參閱第11B圖，為第11A圖的透光本體中的光線能量分佈圖。由光線的分佈情形更可瞭解到，透光本體141變薄後且透光本體141上無設置微結構時，光線無論是撞擊到平面14171或上表面1411，皆可全反射。
請復參閱第11A圖，除了挖空槽1417外，發光裝置A9的反射層13與前述實施例的也不相同。詳言之，反射層13並非全部地貼合在電路板11的頂面111上，而是部分地位在挖空槽1417中，並且靠近透光本體141的下表面1412。
除了第11A圖所示外，發光裝置A9可有其他的變化。例如，如第11C圖所示，微結構142可分佈於透光本體141的下表面1412上，且面向挖空槽1417，並被反射層13(例如白色塗漆)覆蓋住；或者，如第11D圖所示，發光裝置A9的反射層13可全部地貼合在電路板11的頂面111上；或者，發光裝置A9可無反射層13(圖未示)。
如第11E圖所示，透光本體141的挖空槽1417的平面14171可為傾斜的，沒有與上表面1411平行；透光本體141的下容置槽1415可只具有錐狀部14151，使得下容置槽1415實質為一下錐形槽。
透光本體141還可具有多個突出結構1418，該些突出結構1418向下地凸設於透光本體141的底面1412，且位於下容置槽1415與挖空槽1417之間。而電路板11具有多個穿孔113，該些突出結構1418可分別插入該些穿孔113中，使得透光本體141固定在電路板11上，而不需藉由其他固定元件(例如第10A圖所示的連接桿17)。
突出結構1418的末端可形成一止動結構(例如倒鈎，圖未示)，以使得突出結構1418插入穿孔113中後，不易拔出，進而使透光本體141更穩定地固定在電路板11上。
在其它的實施方式中(圖未示)，突出結構1418的長度可小於穿孔113的深度，使得突出結構1418插入穿孔113中後，突出結構1418將不會伸出於電路板11的底面112外。如此，穿孔113之中將有一個沒有被突出結構1418佔據的空間，而該空間可被填入黏膠(圖未示)，以使突出結構1418與電路板11相固定。
請參閱第12A圖，為依據本發明第十較佳實施例的發光裝置的剖視圖；並請參閱第12B及12C圖，為第12A圖的發光裝置的直下式導光板的立體圖(微結構未示)。本實施例的發光裝置A10與第九實施例的發光裝置A9包含同樣的直下式導光結構14，但發光裝置A10的直下式導光結構14為多個，且透光本體141彼此相連以構成一個直下式導光板。該些透光本體141的上表面1411可為共平面。每個直下式導光結構14的挖空槽1417中皆有微結構142分佈，且反射層13為一反射薄板，其接近於微結構142的下方但未陷入微結構142中。
本實施例的發光裝置A10的其他元件(光源12、支撐座15、電路元件16、散光器18、光學層19及液晶面板20)與發光裝置A8的相同，因此不再此描述。
值得一提的是，發光裝置A10的透光本體141的挖空槽1417由於較大，因此可容置較多或較厚的電路元件16。
請參閱第13圖至第15圖，分別為依據本發明第十一較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖、分解狀態的上視圖及組合狀態的側視圖。本實施例的發光裝置A11包含多個電路板11、多個光源12、多個直下式導光結構14、一支撐座15、一電路元件16及一驅動電路板21。
該些電路板11為長條狀，且該些電路板11的一端各可藉由一連接器22與驅動電路板21相連接。此外，該些電路板11可彼此相連接。該些光源12則設置於該些電路板11；電路板11與設置其上的光源12可一起地被稱為光條(light bar)。由於電路板11主要是供光源12設置，電路板11也可稱為一光源電路板11。另，光源12也可設置在驅動電路板21上。
電路元件16可包括一控制晶片及控制晶片的相關周邊電路等，並設置於驅動電路板21，以使驅動電路板21可發出控制訊號來控制光源電路板11上的光源12發射光線。驅動電路板21可藉由一導熱膠23或多個螺栓24與支撐座15相固定。導熱膠23可快速地將驅動電路板21的熱能傳導至支撐座15上。
該些直下式導光結構14的透光本體141為可分離地相連接，以使直下式導光結構14構成一直下式導光板。請配合參閱第16圖及第17圖，分別為第13圖的發光裝置的兩個直下式導光結構的立體圖及側視圖(微結構未示)。直下式導光結構14的透光本體141的側面14131相對於上表面1411為傾斜的。相鄰的兩個直下式導光結構14的側面14131的傾斜角度為相反(也就是，如果其中一個傾斜角度為45度時，另一個傾斜角度為負45度)，故相鄰的兩個直下式導光結構14的側面14131可靠合。
傾斜的側面14131可讓相鄰的直下式導光結構14間的邊界重疊，使得邊界的光線重疊。當直下式導光結構14在組裝上出現誤差時，相鄰的直下式導光結構14之間會出現大小不一的縫隙。重疊的光線可使得大小不一的縫隙所造成的亮線或暗線，穿透散光器後變得不明顯。需說明的是，傾斜角度介於20度至70度之間時，上述之功效可較為顯著。
請參閱第18圖，為依據本發明第十二較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖。本實施例的發光裝置A12包括多個第十一實施例的發光裝置A11及一控制電路板25。該些發光裝置A11的驅動電路板21兩兩相連，然後再透過連接器22連與控制電路板25連接。控制電路板25可藉由設置於其上的另一電路元件27(包含微控制單元(micro control unit,MCU)及其周邊電路)來發出控制訊號給驅動電路板21，驅動電路板21再依據控制訊號之內容，控制光源電路板11上的光源12發射光線。
請參閱第19圖及第20圖，分別為依據本發明第十三較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖及分解狀態的上視圖。與第十一實施例的發光裝置A11不同之處為，本實施例的發光裝置A13只包含一個電路板11，且光源12、直下式導光結構14、電路元件16及連接器22都設置於電路板11上。藉此，電路板11即為驅動電路板，可直接控制光源12是否發光。
值得一提的是，電路板11為一矩形板，其四側各有一個連接器22，以使電路板11的四側都可連接其他的發光裝置(圖未示)。
請參閱第21圖，為依據本發明第十四較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖。本實施例的發光裝置A14包括多個第十三實施例的發光裝置A13、一支撐座15及一控制電路板25。該些發光裝置A13為相並排，且該些發光裝置A13的電路板11透過連接器22而彼此連接。該些發光裝置A13另透過連接器22與控制電路板25連接。該些發光裝置14及控制電路板25皆設置於支撐座15上。
請參閱第22圖，為依據本發明第十五較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖。本實施例的發光裝置A15包含多個光源電路板11、多個光源12、多個直下式導光結構14、一支撐板15及二控制電路板25。該些電路板11及該些光源12可構成多個光條。該些光條透過連接器22相連接，然後再透過連接器22連接至其中一個控制電路板25上。此外，該些光條設置於二控制電路板25之間，且光條及二控制電路板25皆設置於支撐板15上。每個控制電路板25可控制光條的光源12是否發射光線。
請參閱第23圖，為依據本發明第十六較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖。與第十五實施例的發光裝置A15相比，本實施例的發光裝置A16只包含一控制電路板25，且另外包含一驅動電路板21及一連接線26(例如纜線)。該些光條(電路板11及光源12)設置於控制電路板25及驅動電路板21之間，且連接控制電路板25及驅動電路板21。
控制電路板25及驅動電路板21透過連接線26相連接。控制電路板25本身可控制光條的光源12是否發射光線，且可透過連接線26傳遞控制訊號至驅動電路板21，讓驅動電路板21依據控制訊號來控制光條的光源12是否發射光線。
請參閱第24圖，為依據本發明第十七較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖。與第十五實施例的發光裝置A15相比，本實施例的發光裝置A17只包含一個控制電路板25；此外，控制電路板25呈水平排列，而光條呈垂直排列。
上述的發光裝置A11至A17的特點在於，電路板11、光源12及導光結構14可依據需求而輕易地擴充數量，以增加發光裝置A11至A17的發光範圍。
綜合上述，本發明的發光裝置及直下式導光結構可具有以下特點：
1、直下式導光結構的上錐形槽及微結構可讓直下式導光結構在接受光源發射的光線後，均勻地將該些光線輸出；
2、直下式導光結構可使得發光裝置的整體厚度較薄，且可減少光源的數量；
3、下容置槽的錐狀部的半錐角等於臨界角度時，透光本體的厚度可較小；
4、透光本體的挖空槽可減少透光本體的製造材料，且不會影響到光線在透光本體中的傳遞；
5、透光本體的側面可為傾斜，以避免兩個非一體成形的透光本體相接面上出現亮線或暗線；
6、多個直下式導光結構可相連接，以構成一個直下式導光板，且該些直下式導光結構的透光本體可為一體成形；
7、發光裝置的電路板、光源及直下式導光結構有多種配置方式，以因應各種應用場合；以及
8、發光裝置的電路板、光源及直下式導光結構皆可輕易地擴充，以增加發光裝置的發光範圍。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
A1～A17．．．發光裝置
11．．．電路板、光源電路板
111．．．頂面
112．．．底面
113．．．穿孔
12．．．光源
13．．．反射層
14．．．直下式導光結構
141．．．透光本體
1411．．．上表面
1412．．．下表面
1413．．．外環面
14131．．．側面
1414．．．上錐形槽
14141．．．尖點
1415．．．下容置槽
14151．．．錐狀部
14152．．．柱狀部
14153．．．尖點
θc．．．半錐角
θi．．．入射角
1416、1417．．．挖空槽
14171．．．平面
1418．．．突出結構
142．．．微結構
15．．．支撐座
16、27．．．電路元件
17．．．連接桿
171．．．桿體
172．．．止動部
173．．．支撐平面
18．．．擴散板
19．．．光學層
20．．．液晶面板
21．．．驅動電路板
22．．．連接器
23．．．導熱膠
24．．．螺栓
25．．．控制電路板
26．．．連接線
第1圖為依據本發明第一較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第2圖為第1圖的直下式導光結構的透光本體的立體圖；
第3A圖為光線在第1圖的透光本體中傳遞的示意圖；
第3B圖為第1圖的透光本體中的光線能量分佈圖；
第3C圖為對應第3B圖的光線角度分佈圖；
第3D圖為光線在第1圖的透光本體中傳遞的另一示意圖；
第4A圖為依據本發明第二較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第4B圖為光線在第4A圖的透光本體中傳遞的示意圖；
第5圖為依據本發明第三較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第6圖為依據本發明第四較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第7圖為依據本發明第五較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第8圖為依據本發明第六較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第9圖為依據本發明第七較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第10A圖為依據本發明第八較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第10B為第10A圖的發光裝置的直下式導光板的立體圖；
第10C為第10A圖的發光裝置的直下式導光板的另一視角的立體圖；
第11A圖為依據本發明第九較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第11B圖為第11A圖的透光本體中的光線能量分佈圖；
第11C圖為依據本發明第九較佳實施例的發光裝置的另一剖視圖；
第11D圖為依據本發明第九較佳實施例的發光裝置的又一剖視圖；
第11E圖為依據本發明第九較佳實施例的發光裝置的再一剖視圖；
第12A圖為依據本發明第十較佳實施例的發光裝置的剖視圖；
第12B為第12A圖的發光裝置的直下式導光板的立體圖；
第12C為第12A圖的發光裝置的直下式導光板的另一視角的立體圖；
第13圖為依據本發明第十一較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖；
第14圖為依據本發明第十一較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖；
第15圖為依據本發明第十一較佳實施例的發光裝置於組合狀態的側視圖；
第16圖為第13圖的發光裝置的兩個直下式導光結構的立體圖(微結構未示)；
第17圖為第13圖的發光裝置的兩個直下式導光結構的側視圖(微結構未示)；
第18圖為依據本發明第十二較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖；
第19圖為依據本發明第十三較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖；
第20圖為依據本發明第十三較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖；
第21圖為依據本發明第十四較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖；
第22圖為依據本發明第十五較佳實施例的發光裝置於分解狀態的上視圖；
第23圖為依據本發明第十六較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖；以及
第24圖為依據本發明第十七較佳實施例的發光裝置於組合狀態的上視圖。
A1．．．發光裝置
11．．．電路板
111．．．頂面
112．．．底面
12．．．光源
13．．．反射層
14．．．直下式導光結構
141．．．透光本體
1411．．．上表面
1412．．．下表面
1413．．．外環面
1414．．．上錐形槽
14141．．．尖點
1415．．．下容置槽
14151．．．錐狀部
14152．．．柱狀部
14153．．．尖點
142．．．微結構

Claims (27)

  1. 一種直下式導光結構，包含：一透光本體，包含一上表面及與該上表面相對之一下表面，該上表面形成一上錐形槽，該下表面形成對應於該上錐形槽之一下容置槽，其中，該上錐形槽使該上表面局部為斜率連續變化的一曲面；以及多個微結構，設置於該透光本體上，該些微結構分佈在該透光本體的該上表面及該上錐形槽，使得該些微結構之分佈呈現一三維度分佈。
  2. 如請求項1所述的直下式導光結構，其中該透光本體之該下表面更形成多個挖空槽，而該下容置槽位於該些挖空槽之間。
  3. 如請求項2所述的直下式導光結構，其中該些挖空槽彼此相通，以形成一環狀挖空槽，而該下容置槽被該環狀挖空槽環繞。
  4. 如請求項2所述的直下式導光結構，其中該些微結構分佈於該些挖空槽中。
  5. 如請求項2所述的直下式導光結構，其中該透光本體的該下表面上及該些挖空槽中設置有一反射層。
  6. 如請求項2所述的直下式導光結構，其中該透光本體更包含一外環面，連接該上表面及該下表面，而該些挖空槽延伸至該外環面。
  7. 如請求項6所述的直下式導光結構，其中該些挖空槽的容積之總和大於該透光本體的體積。
  8. 如請求項6所述的直下式導光結構，其中該外環面包含六個相連的側面，該些側面相對於該上表面為傾斜的。
  9. 如請求項6所述的直下式導光結構，其中該些微結構分佈於 該些挖空槽中。
  10. 如請求項6所述的直下式導光結構，其中該透光本體的該下表面上及該些挖空槽中設置有一反射層。
  11. 如請求項1所述的直下式導光結構，該透光本體的該下表面上設置有一反射層。
  12. 如請求項1至10任一項所述的直下式導光結構，其中該些微結構另分佈在該透光本體的該下表面上。
  13. 如請求項1至10任一項所述的直下式導光結構，其中該些微結構與該透光本體一體成形，或塗佈於該透光本體上。
  14. 如請求項1至10任一項所述的直下式導光結構，其中該透光本體與該透光本體所在的一環境共同定義出一臨界角度，而該下容置槽具有一錐狀部，該錐狀部的一半錐角度實質地等於該臨界角度的餘角。
  15. 如請求項1至10任一項所述的直下式導光結構，其中該透光本體具有多個突出結構，凸設於該透光本體的下表面。
  16. 一種直下式導光板，包含：多個如請求項1所述的直下式導光結構，該些直下式導光結構的透光本體相連接。
  17. 如請求項16所述的直下式導光板，其中該些直下式導光結構的透光本體為一體成形。
  18. 如請求項16所述的直下式導光板，其中該些直下式導光結構的透光本體為可分離地相連接，且各該透光本體更包含一外環面，各該透光本體的外環面與相鄰的該透光本體外環面相靠合。
  19. 如請求項18所述的直下式導光板，其中各該透光本體的外環面包含六個相連的側面，該些側面相對於該上表面為傾斜的，相鄰的兩個該透光本體的側面的傾斜角度為相反。
  20. 一種發光裝置，包含：至少一電路板，包含一頂面及與該頂面相對之一底面；至少一光源，設置於該電路板的該頂面上；至少一個如請求項1所述的直下式導光結構，設置於該電路板的該頂面上，其中，該光源容置於該直下式導光結構的該下容置槽中；以及一反射層，設置於該電路板的該頂面上，且位於該直下式導光結構與該電路板之間。
  21. 如請求項20所述的發光裝置，其中該透光本體之該下表面更形成多個挖空槽，而該下容置槽位於該些挖空槽之間。
  22. 如請求項21所述的發光裝置，更包含至少一電路元件，設置於該電路板上，且容置於其中一個該挖空槽中。
  23. 如請求項20至22任一項所述的發光裝置，更包含一支撐座，設置於該電路板的該底面上。
  24. 如請求項23所述的發光裝置，更包含一導熱膠，設置於該電路板與該支撐座之間。
  25. 如請求項20至22任一項所述的發光裝置，更包含一散光器，堆疊於該透光本體的上表面上。
  26. 如請求項25所述的發光裝置，更包含一液晶面板，堆疊於該散光器上。
  27. 如請求項20至22任一項所述的發光裝置，其中該透光本體具有多個突出結構，凸設於該透光本體的下表面，該電路板具有多個穿孔，該些突出結構分別插入該些穿孔中。
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