TWI453477B - 導光板與光源模組 - Google Patents

Description

導光板與光源模組

本發明是有關於一種導光板，且特別是有關於一種可提升光源模組輝度以及可改善光源模組之外觀的導光板。

半導體發光元件，例如發光二極體(LED)與雷射二極體(LD)，係一種利用半導體材料所製作而成的微細固態光源，其可將電能轉換為光能。由於這類半導體發光元件具有體積小、驅動電壓低、反應速率快、耐震、壽命長等特性，且又可滿足各式應用設備輕、薄、短、小之需求，因此現已成為日常生活中相當普及的光電元件。

這些半導體發光元件目前已廣泛地應用在背光模組或照明模組等光源模組上。為了縮減背光模組或照明模組等光源模組之厚度，通常將光源模組設計成側邊入光式架構。側邊入光式架構一般可包含導光板與數個半導體發光元件。這些半導體發光元件設置在導光板之一側的入光面旁，而發光元件所發出之光透過導光板的傳導，可從與入光面呈一夾角，例如90度，的出光面射出導光板。

然而，由於半導體發光元件的大角度出射光無法獲得有效利用，因而不僅會影響光源模組之輝度，也會造成光源模組之鄰近於發光元件處產生明暗不均的現象。

目前，為了提升光源模組之輝度，大都藉由增加發光元件的使用數量，或者，藉由增加發光元件之亮度。但是，增加發光元件的使用數量，會導致製作成本大幅增加。此外，增加發光元件之亮度，會導致發光元件所散發之熱大幅增加，除了會縮短發光元件之使用壽命外，更造成光源模組之散熱負擔。

另一方面，為了改善光源模組之視覺外觀，一般的做法係對鄰近導光板入光處之導光板反射面上的反射網點進行區域調整、或調整發光元件之間隔距離。然而，對導光板之反射網點進行局部調整的方式，會因為導光板的定位性不穩定而失效。此外，調整發光元件之間隔的方式，會增加光源模組在組裝上的複雜性，導致產能不佳。

因此，本發明之一態樣就是在提供一種導光板，其可增加光源之大角度出射光的使用率，減少光源出光的損耗。

本發明之另一態樣是在提供一種導光板及其所應用之光源模組，其可在不增加光源數量的情況下，提升光源模組之輝度。

本發明之又一態樣是在提供一種導光板及其所應用之光源模組，其可有效改善光源模組於鄰近光源處亮度明暗不均的問題。

根據本發明之上述目的，提出一種導光板。此導光板包含一入光面、一出光面、一反射面以及複數個導光結構。前述之出光面與反射面相對，且入光面之相對二側分別與出光面和反射面接合。導光結構設置於入光面上，其中每一導光結構之一寬度以朝入光面的方向漸增，且這些導光結構之任相鄰二者與入光面定義出一凹槽以容設一光源。

依據本發明之一實施例，上述之每一導光結構係一梯形結構。

依據本發明之另一實施例，上述之導光板更包含複數個微結構設置於上述凹槽中之入光面上。

依據本發明之又一實施例，上述之每一導光結構包含相對之二傾斜面，每一傾斜面之一傾斜角大於或等於1度，且小於90度。依據本發明之一較佳實施例，前述每一傾斜面之傾斜角大於或等於20，且小於或等於80度。依據本發明之一更佳實施例，前述每一傾斜面之傾斜角實質等於58度。

根據本發明之上述目的，另提出一種光源模組。此光源模組包含一導光板以及一光源裝置。此導光板包含一入光面、一出光面、一反射面以及複數個導光結構。前述之出光面與反射面相對，且入光面之相對二側分別與出光面和反射面接合。導光結構設置於入光面上。其中，每一導光結構之一寬度以朝入光面的方向漸增，且這些導光結構之任相鄰二者與入光面定義出一凹槽。光源裝置包含複數個光源，其中這些光源分別設置在前述之凹槽中。

依據本發明之一實施例，上述之每一導光結構係一梯形結構。依據本發明之一較佳實施例，上述之導光板更包含複數個微結構設置於凹槽中之入光面上。

依據本發明之另一實施例，上述之光源裝置更包含一電路板，上述光源設置於電路板之一表面上且與此電路板電性連接，其中電路板之前述表面與導光結構接合。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種導光板的立體圖。在本實施方式中，導光板100a包含入光面102、出光面104、反射面106、以及數個導光結構108。在一實施例中，出光面104為導光板100a之上表面，反射面106則為導光板100a之底面，因此出光面104與反射面106位於導光板100a之相對二側且相面對。此外，入光面102介於出光面104與反射面106之間，且入光面102之相對二側分別與出光面104和反射面106接合。

在一例子中，導光板100a可為一平板結構，其中入光面102分別垂直出光面104與反射面106。在另一例子中，導光板100a可為一楔型板結構，其中入光面102並未與反射面106垂直。

在導光板100a中，導光結構108設置在入光面102上。在本實施方式中，導光結構108可為形狀與尺寸均相同之結構、形狀相同但尺寸不同的結構、或形狀不相同之結構。在一實施例中，導光結構108之形狀與尺寸均實質相同。在本實施方式中，如第1圖所示，導光結構108之寬度112以從導光板100a之外側朝入光面102的方向逐漸增加。在一例子中，每個導光結構108可為梯形結構，如第1圖所示。在另一例子中，每個導光結構108可為三角形結構。在本實施方式中，導光結構108較佳係採用梯形結構，且導光板100a較佳係一體成型結構。

導光結構108可包含二傾斜面110。在一實施例中，每個傾斜面110之傾斜角θ可例如大於或等於1度，且小於90度。在一較佳實施例中，每個傾斜面110之傾斜角θ可例如大於或等於20，且小於或等於80度。在一更佳實施例中，每個傾斜面110之傾斜角θ可實質等於58度。如第1圖所示，在導光結構108為梯形結構的實施例中，每個導光結構108除包含二傾斜面110外，更包含上底面114與下底面116。其中，上底面114與下底面116實質平行，且每個傾斜面110之相對二側分別與上底面114和下底面116接合。

導光板100a之導光結構108中，二相鄰之導光結構108可彼此相隔一段距離設置，亦可彼此緊鄰設置。當相鄰之導光結構108係此相隔一段距離設置時，任二相鄰之導光結構108與入光面102共同定義出凹槽118，如第1圖所示。此時，凹槽118為梯形凹槽。另一方面，當相鄰之導光結構108彼此緊鄰設置時，任二相鄰之導光結構108共同定義出凹槽118。此時，凹槽118為三角形凹槽。

在一較佳實施例中，如第1圖所示，二相鄰之導光結構108係彼此相隔一段距離設置，而二相鄰之導光結構108與入光面102共同定義出凹槽118，且凹槽118為梯形凹槽。

在一實施例中，於鄰近導光板100a之入光面102的反射面106區域上，更可設置數個反射網點(未繪示)，以進一步提升導光板100a鄰近於入光面102區域的亮度分布均勻度，藉此改善導光板100a所應用之光源模組的視覺外觀。通常，可在導光板100a之亮度較低之區域的反射面106上設置反射網點。在一些例子中，可在導光板100a整個反射面106上設置反射網點，但在導光板100a之亮度較低區域設置密度較高、或尺寸較大的反射網點。在另一些例子中，可根據導光板100a之亮度分布，而僅在導光板100a之反射面106的局部區域設置反射網點。

本發明更可針對光源模組之需求，而在導光板之入光面上額外設置光學結構。請參照第2圖，其係繪示依照本發明之另一實施方式的一種光源模組的上視圖。在此實施方式中，導光板100b之結構大致上與上述實施方式之導光板100a的結構相同，二導光板100a與100b之間的差異在於導光板100b更包含數個微結構120。

在導光板100b中，微結構120設置在任二相鄰之導光結構108之間的凹槽118中的入光面102上。如第2圖所示，每個凹槽118中可設置一或多個微結構120。在一實施例中，微結構120之形狀可例如為三角形。透過這些微結構120的設置，可使導光板100b之入光面102鄰近區域的亮度分布更為均勻。

上述實施方式之導光板100a與100b均可應用於光源模組中。下列以導光板100b在光源模組130中的應用來進行舉例說明。請再次參照第2圖，光源模組130主要包含導光板100b與光源裝置126。光源裝置126主要包含數個光源122。在一些例子中，光源122可例如為發光二極體、雷射二極體等半導體發件元件。在一實施例中，除了數個光源122外，光源裝置126更可進一步包含電路板124。這些光源122設置在電路板124之表面128上，且這些光源122可透過銲接方式與電路板124電性連接。

將光源裝置126設置在導光板100b之入光面102的一側，並使光源122分別設置在相鄰二導光結構108之間的凹槽118中。此時，光源122可與導光結構108接觸，但光源122較佳係不要接觸到導光結構108。在一實施例中，光源裝置126之電路板124之表面128係與導光板100b之導光結構108接觸，以利光源裝置126之定位。如第2圖所示，電路板124之表面128係與每個導光結構108之上底面114接合。在另一些實施例中，導光板100b之導光結構108亦可不與電路板124之表面128接觸。

在光源模組130中，由於光源裝置126之光源122係設置在相鄰導光結構108所圍設成的凹槽118之中，再加上導光結構108具有傾斜面110，因此光源122朝導光板100b所發出之大角度出射光對於導光結構108之傾斜面110的入射角的角度可減少。如此一來，當光源122所發出之大角度出射光射向導光結構108時，因傾斜面110的存在而導入此大角度出射光對於導光結構108的入射角較小，因此可避免入射光產生全反射，而使得入射光可進入導光結構108，並經由導光結構108之折射而順利進入導光板100b中。故，藉由這樣的導光結構108設計，可大幅增加光源122之大角度出射光的使用率。因此，可在不增加光源122的使用數量下，有效提升光源模組130之亮度。

此外，經過導光板100b之導光結構108的折射後，除了可增加光源模組130的輝度外，光源122之大角度出射光的有效利用亦可改善光源模組130靠近光源122處亮度明暗分布不均的問題。

由上述本發明之實施方式可知，本發明之一優點就是因為藉由在導光板之入光面設置具有傾斜面的導光結構，可大幅提高光源之大角度出射光的使用率，因此可減少光源出光的損耗，有效提升光源的利用效率。

由上述本發明之實施方式可知，本發明之另一優點為本發明可在不增加光源之使用數量的情況下，有效提升光源模組之輝度。

由上述本發明之實施方式可知，本發明之又一優點就是因為本發明之導光板的設計可大幅提高光源之大角度出射光的使用率，因此可有效改善光源模組於鄰近光源處亮度明暗不均的問題。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此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。

100a．．．導光板

100b．．．導光板

102．．．入光面

104．．．出光面

106．．．反射面

108．．．導光結構

110．．．傾斜面

112．．．寬度

114．．．上底面

116．．．下底面

118．．．凹槽

120．．．微結構

122．．．光源

124．．．電路板

126．．．光源裝置

128．．．表面

130．．．光源模組

θ．．．傾斜角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種導光板的立體圖。

第2圖係繪示依照本發明之另一實施方式的一種光源模組的上視圖。

100b．．．導光板

102．．．入光面

104．．．出光面

108．．．導光結構

110．．．傾斜面

112．．．寬度

114．．．上底面

116．．．下底面

118．．．凹槽

120．．．微結構

122．．．光源

124．．．電路板

126．．．光源裝置

128．．．表面

130．．．光源模組

θ．．．傾斜角

Claims (14)

1. 一種導光板，包含：一入光面；一出光面；一反射面，其中該出光面與該反射面相對，且該入光面之相對二側分別與該出光面和該反射面接合；以及複數個導光結構，設置於該入光面上，其中每一該些導光結構之一寬度以朝該入光面的方向漸增，且該些導光結構之任相鄰二者與該入光面定義出一凹槽以容設一光源。
2. 如請求項1所述之導光板，其中每一該些導光結構係一梯形結構。
3. 如請求項2所述之導光板，更包含複數個微結構，設置於該些凹槽中之該入光面上。
4. 如請求項1所述之導光板，其中每一該些導光結構包含相對之二傾斜面，每一該些傾斜面之一傾斜角大於或等於1度，且小於90度。
5. 如請求項4所述之導光板，其中每一該些傾斜面之該傾斜角實質等於58度。
6. 如請求項4所述之導光板，其中在每一該些凹槽中，該些傾斜面係面向該光源。
7. 如請求項1所述之導光板，其中該些導光結構係由該入光面一體延伸所形成。
8. 一種光源模組，包含：一導光板，包含：一入光面；一出光面；一反射面，其中該出光面與該反射面相對，且該入光面之相對二側分別與該出光面和該反射面接合；以及複數個導光結構，設置於該入光面上，其中每一該些導光結構之一寬度以朝該入光面的方向漸增，且該些導光結構之任相鄰二者與該入光面定義出一凹槽；以及一光源裝置，包含複數個光源，其中該些光源分別設置在該些凹槽中。
9. 如請求項8所述之光源模組，其中每一該些導光結構係一梯形結構。
10. 如請求項9所述之光源模組，其中該導光板更包 含複數個微結構設置於該些凹槽中之該入光面上。
11. 如請求項9所述之光源模組，其中該光源裝置更包含一電路板，該些光源設置於該電路板之一表面上且與該電路板電性連接，其中該電路板之該表面與該些導光結構接合。
12. 如請求項8所述之光源模組，其中每一該些導光結構包含相對之二傾斜面，每一該些傾斜面之一傾斜角大於或等於1度，且小於90度。
13. 如請求項12所述之光源模組，其中在每一該些凹槽中，該些傾斜面係面向該光源。
14. 如請求項8所述之光源模組，其中該些導光結構係由該入光面一體延伸所形成。