TWI497016B - 面光源以及可撓性面光源 - Google Patents

Description

面光源以及可撓性面光源

本申請案是有關於一種光源，且特別是有關於一種面光源。

由於發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)具有高效率、長壽命等的特點，因此發光二極體已經被廣泛應用於指示燈箱、照明光板、背光模組、廣告燈板等產品中。由於發光二極體為點光源，若要將發光二極體轉換為面光源，其主要瓶頸在於如何將點光源轉換成均勻的面光源。在現有技術中，發光二極體多半以陣列排列的方式提供所需之面光源，例如直下式設計或者側投式設計。陣列排列之發光二極體所提供之光線可藉由透鏡、導光板(light guide plate)、擴散膜(diffusive film)、增亮膜(Brightness Enhancement Film，BEF)、微透鏡膜(micro-lens film)等光學膜片的堆疊而被均勻化。

一般側投式設計的面光源使用數量較少的發光二極體，並且藉由導光板將發光二極體所提供之光線轉換為面光源。側投式設計的面光源之厚度較薄，所提供的照明面積也較受限制，故主要是應用於手機、個人數位助理(PDA)、全球定位系統(GPS)等。

一般直下式設計的面光源需使用數量較多的發光二極體，其能夠提供的照明面積較大且亮度較高(光線利用 率可達約90%)，但是直下式設計的面光源之厚度較厚。

不論是側投式設計的面光源還是直下式設計的面光源，二者皆不具備可撓曲之特性(flexibility)。因此，如何提供具備可撓曲特性且發光均勻度佳之面光源，實為現階段發展之重點。

本申請案提供一種面光源以及可撓面光源，其具有良好的出光均勻度。

本申請案提供一種面光源，其包括線路基板多組側向發光源以及導光擴散層。側向發光源陣列排列於線路基板上，並與線路基板電性連接。導光擴散層覆蓋線路基板以及側向發光源，其中導光擴散層被區分為多個陣列排列且彼此連接之導光擴散單元，各個導光擴散單元分別對應於其中一組側向發光源之照明範圍，各組側向發光源至少包括二側向發光源，而各組側向發光源中之二側向發光源分別沿著二不同方向提供光線至其中一個導光擴散單元中，且各側向發光源係分別朝向單一個導光擴散單元發光。

本申請案另提供一種可撓性面光源，其包括線路基板、多組側向發光源以及導光擴散層。側向發光源陣列排列於線路基板上，並與線路基板電性連接。導光擴散層覆蓋線路基板以及側向發光源，其中導光擴散層被區分為多個陣列排列且彼此連接之導光擴散單元，各個導光擴散單元分別對應於其中一組側向發光源之照明範圍，各組側向發光源至少包括二側向發光源，而各組側向發光源中之二 側向發光源分別沿著二不同方向提供光線至其中一個導光擴散單元中，且各側向發光源係分別朝向單一個導光擴散單元發光。光學膜片配置於導光擴散層上。此外，線路基板包括可撓性線路基板，而導光擴散層具備可撓性。

本申請案不但可以拼接的方式製造出大尺寸之面光源，且所製造出的面光源在彎曲時具有良好的出光均勻度。

為讓本發明之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A為本申請案一實施例之面光源的上視示意圖，圖1B為沿著圖1A中的A-A’剖線而得之剖面示意圖，而圖1C為面光源被撓曲之後的剖面示意圖。請參照圖1A、圖1B與圖1C，本實施例之面光源100包括一線路基板110、一反射層120、多組側向發光源130、一導光擴散層140以及至少一光學膜片150。反射層120配置於線路基板110上，多組側向發光源130係陣列排列於線路基板110上，並與線路基板110電性連接。導光擴散層140覆蓋反射層120以及多組側向發光源130，其中導光擴散層140被區分為多個陣列排列且彼此連接之導光擴散單元142，各個導光擴散單元142分別對應於其中一組側向發光源130之照明範圍，各組側向發光源130至少包括二側向發光源132、134，而此二側向發光源132、134分別沿著二不同方向提供光線至其中一個導光擴散單元142中，且各 個側向發光源132、134係分別朝向單一個導光擴散單元142發光。此外，光學膜片150配置於導光擴散層140上。在本實施例中，光學膜片150包括一增亮膜及/或一擴散膜(diffusive film)。

值得注意的是，本實施例中的反射層120以及光學膜片150為選擇性的構件，此領域具有通常知識者可以根據實際的設計需求而省略反射層120以及光學膜片150。詳言之，當省略反射層120時，導光擴散層140會覆蓋線路基板110。

在一可行的實施例中，導光擴散層140可進一步包括多個分佈於其中的散射粒子(未繪示)。

值得注意的是，圖1B中從側向發光源132、134出射的光線僅是用以示意，通常，從側向發光源132、134出射的光線會具有一適當的發散角。

在本實施例中，線路基板110可為一可撓性線路基板(flexible circuit substrate)，而反射層120、導光擴散層140以及光學膜片150皆具備可撓性，如圖1C所繪示。由於線路基板110、反射層120、導光擴散層140以及光學膜片150皆具備可撓性，因此本實施例之面光源100具備可撓性。換言之，本實施例之面光源100可以配合環境或所欲貼附之物品外形而彎曲，在安裝上較不受到環境或所欲貼附之物品外形之限制。

在本申請案之其他實施例中，線路基板110亦可為一硬質線路基板(rigid circuit substrate)。舉例而言，硬質線路基板可為金屬核心印刷電路板(Metal Core Printed Circuit Board，MCPCB)、FR-4印刷電路板、FR-5印刷電路板或其他印刷電路板。當線路基板110為硬質線路基板時，反射層120、導光擴散層140以及光學膜片150可以選用之材質便毋須侷限於可撓性材質，故可選用之材質較為多樣。

在本實施例中，反射層120可為金屬反射鍍膜(metal reflective coating)、金屬反射膜(metal reflective film)、白反射片(white sheet)等。此外，設置於線路基板110上之側向發光源132、134例如為表面黏著型態之發光二極體封裝(SMD type LED packages)，且側向發光源132、134例如為側向發光型態發光二極體封裝(side-view LED package)。在本實施例中，側向發光源132、134可透過本身的封裝型態提供側向傳遞之光線，或者透過額外的反射罩改變出光方向以提供側向傳遞之光線。值得注意的是，本申請案不限定側向發光源132、134的型態，任何能夠提供側向傳遞之光線的側向發光源皆可應用於本申請案中。

圖2A為本申請案一實施例之導光擴散層的上視示意圖，而圖2B為本申請案一實施例之導光擴散層的立體透視示意圖。請參照圖1A、圖1B、圖1C、圖2A以及圖2B，本實施例之導光擴散層140中之多個導光擴散單元142係一體成型，舉例而言，導光擴散層140例如可藉由射出成形的方式製作。在本實施例中，各個導光擴散單元142分別為一菱形結構體或矩形結構體，而各組側向發光源130中的兩個側向發光源132、134係對應於菱形結構體(或矩形結構體)之其中一組對角而設置。更具體而言，同一組側向發光源130中的側向發光源132與側向發光源134係 沿著相反方向分別提供光線至對應之導光擴散單元142中。由於同一組側向發光源130中的側向發光源132、134具有適當的發散角，故側向發光源132與側向發光源134所提供之照明範圍相當於單一個導光擴散單元142的分佈範圍。在本實施例中，側向發光源132、134的發散角與導光擴散單元142的幾何形狀相關，此領域具有通常知識者可根據側向發光源132、134的發散角來決定每個導光擴散單元142的幾何形狀，故本申請案不限定側向發光源132、134的發散角以及導光擴散單元142的幾何形狀。

如圖1B、圖1C、圖2A與圖2B所示，本實施例中之各個導光擴散單元142分別具有多個擴散微結構142a，這些擴散微結構142a能夠使各組側向光源130提供至各個導光擴散單元142的光線被散射。換言之，經過各個導光擴散單元142的擴散微結構142a散射後的光線會從各個導光擴散單元142的頂面出射。

圖3A與圖3B分別為本實施例之不同導光擴散單元的剖面示意圖。請參照圖3A與圖3B，在本實施例中，擴散微結構142a為條狀溝槽，且擴散微結構142a之尺寸(高度與寬度)係由導光擴散單元142的中心往側向發光源132以及側向發光源134的方向遞減。具體而言，側向發光源132與側向發光源134的連線係實質上垂直於擴散微結構142a(即條狀溝槽)的延伸方向。

如圖3A所示，擴散微結構142a為V型條狀溝槽(V-grooves)，擴散微結構142a以等間距排列，且擴散微結構142a的高度由中心往兩側遞減。舉例而言，擴散微結構 142a的排列間距為2釐米，而擴散微結構142a的高度從1.2釐米逐漸遞減為0.2釐米(即1.2釐米、1.0釐米、0.8釐米、0.6釐米、0.4釐米、0.2釐米)。

如圖3B所示，擴散微結構142a為V型條狀溝槽(V-grooves)，擴散微結構142a以非等間距排列，且擴散微結構142a的高度由中心往兩側遞減。舉例而言，擴散微結構142a的高度從0.7釐米逐漸遞減為0.1釐米(即0.7釐米、0.5釐米、0.3釐米0.1釐米)，其中高度分別為0.7釐米與0.5釐米之二擴散微結構142a的間距為3.5微米，高度分別為0.5釐米與0.3釐米之二擴散微結構142a的間距為2.5微米，而高度分別為0.3釐米與0.1釐米之二擴散微結構142a的間距為2微米。

圖4為本申請案另一實施例之拼接式面光源的示意圖。請參照圖4，本實施例之拼接式光源200包括多個前述之面光源100，其中多個面光源100係彼此連接以構成更大面積的拼接式光源200。

在本實施例之拼接式光源200中，面光源100的數量以及面光源100排列方式可根據拼接式光源200的總面積以及形狀而有所變化，本申請案不限定面光源100的數量以及面光源100排列方式。

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，當可作些許之更動與潤飾，故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‧‧‧面光源

110‧‧‧線路基板

120‧‧‧反射層

130、132、134‧‧‧側向發光源

140‧‧‧導光擴散層

142‧‧‧導光擴散單元

142a‧‧‧擴散微結構

150‧‧‧光學膜片

200‧‧‧拼接式光源

圖1A為本申請案一實施例之面光源的上視示意圖。

圖1B為沿著圖1A中的A-A’剖線而得之剖面示意圖。

圖1C為面光源被撓曲之後的剖面示意圖。

圖2A為本申請案一實施例之導光擴散層的上視示意圖。

圖2B為本申請案一實施例之導光擴散層的立體透視示意圖。

圖3A與圖3B分別為本實施例之不同導光擴散單元的剖面示意圖。

圖4為本申請案另一實施例之拼接式面光源的示意圖。

100‧‧‧面光源

110‧‧‧線路基板

120‧‧‧反射層

130、132、134‧‧‧側向發光源

140‧‧‧導光擴散層

142a‧‧‧擴散微結構

150‧‧‧光學膜片

Claims (23)

1. 一種面光源，包括：一線路基板；多組側向發光源，陣列排列於該線路基板上，並與該線路基板電性連接；以及一導光擴散層，覆蓋該線路基板以及該些側向發光源，其中該導光擴散層被區分為多個陣列排列且彼此連接之導光擴散單元，各該導光擴散單元分別對應於其中一組側向發光源之照明範圍，各組側向發光源至少包括二側向發光源，而各組側向發光源中之該二側向發光源分別沿著二不同方向提供光線至其中一個導光擴散單元中，且各該側向發光源係分別朝向單一個導光擴散單元發光，其中各該導光擴散單元分別具有多個擴散微結構，且該些擴散微結構的高度和寬度由該導光擴散單元的中心往兩側的該側向發光源的方向遞減。
2. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，其中該線路基板包括一硬質線路基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，其中該導光擴散層中之該些導光擴散單元係一體成型。
4. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，其中各該導光擴散單元為一菱形結構體，而各組側向發光源係對應於該菱形結構體之其中一組對角而設置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，其中各該導光擴散單元為一矩形結構體，而各組側向發光源係對應於該矩形結構體之其中一組對角而設置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，其中各組側向發光源中之該二側向發光源分別沿著相反方向提供光線至對應之導光擴散單元中。
7. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，其中該些擴散微結構使各組側向光源提供至各該導光擴散單元的光線被散射。
8. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，更包括：一反射層，配置於該線路基板上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，更包括：一光學膜片，配置於該導光擴散層上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之面光源，其中該光學膜片包括一增亮膜。
11. 如申請專利範圍第9項所述之面光源，其中該光學膜片包括一擴散膜。
12. 如申請專利範圍第1項所述之面光源，更包括：多個分佈於該導光擴散層中的散射粒子。
13. 一種可撓性面光源，包括：一線路基板；多組側向發光源，陣列排列於該線路基板上，並與該線路基板電性連接；以及一導光擴散層，覆蓋該線路基板以及該些側向發光源，其中該導光擴散層被區分為多個陣列排列且彼此連接之導光擴散單元，各該導光擴散單元分別對應於其中一組側向發光源之照明範圍，各組側向發光源至少包括二側向發光源，而各組側向發光源中之該二側向發光源分別沿著二不同方向提供光線至其中一個導光擴散單元中，且各該 側向發光源係分別朝向單一個導光擴散單元發光；其中該線路基板包括一可撓性線路基板，而該導光擴散層具備可撓性，其中各該導光擴散單元分別具有多個擴散微結構，且該些擴散微結構的高度和寬度由該導光擴散單元的中心往兩側的該側向發光源的方向遞減。
14. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，其中該導光擴散層中之該些導光擴散單元係一體成型。
15. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，其中各該導光擴散單元為一菱形結構體，而各組側向發光源係對應於該菱形結構體之其中一組對角而設置。
16. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，其中各該導光擴散單元為一矩形結構體，而各組側向發光源係對應於該矩形結構體之其中一組對角而設置。
17. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，其中各組側向發光源中之該二側向發光源分別沿著相反方向提供光線至對應之導光擴散單元中。
18. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，其中該些擴散微結構使各組側向光源提供至各該導光擴散單元的光線被散射。
19. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，更包括：一反射層，配置於該線路基板上，其中該反射層具備可撓性。
20. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，更包括： 多個分佈於該導光擴散層中的散射粒子。
21. 如申請專利範圍第13項所述之可撓性面光源，更包括：一光學膜片，配置於該導光擴散層上，其中該光學膜片具備可撓性。
22. 如申請專利範圍第21項所述之可撓性面光源，其中該光學膜片包括一增亮膜。
23. 如申請專利範圍第21項所述之可撓性面光源，其中該光學膜片包括一擴散膜。