導光元件的製作方法
2023-12-08 13:28:51
專利名稱：導光元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種導光元件，尤其是關於一種出光亮度較高的導光元件。
背景技術：
由於液晶顯示裝置具輕、薄、耗電小等優點，廣泛應用於筆記本計算機、行動電話、個人數字助理等現代化信息設備。因為液晶本身不具發光特性，需為其提供光源系統以實現顯示功能。
現有光源系統包括光源和導光元件，光源相對導光元件的入光面設置，該導光元件引導自光源發出的光束的傳輸方向，將線光源或點光源轉換成面光源出射。該導光元件的底面分布多個網點，用以破壞光束在導光元件內部傳輸的全反射條件，並且使其散射以提高導光元件出射光束的均勻性，進而提升光源系統的整體性能。該網點的疏密、大小均可有不同設計以適應不同的光源系統。
一種現有光源系統可以參閱2002年9月3日公告的美國專利第6,443,583號(圖1參照)，該光源系統100包括一燈管110、一圍繞燈管110的燈罩120和一端部固持在燈罩120中的導光元件200。該導光元件200包括入光面201、底面202和出光面203，其中，該燈管110相對該入光面201設置。工作時，來自燈管110和燈罩120的光束在該導光元件200內部傳輸，並轉換為面光源經出光面203出射。為增加光束的利用率，該光源系統100進一步包括一設置於導光元件200的底面202一側的反射板210，反射板210反射自底面202出射的部分光束。並且該光源系統100在導光元件200出光面203一側依序排列一擴散板220、第一稜鏡板230和第二稜鏡板240，該擴散板220用以增強導光元件200出射光束的均勻度，兩稜鏡板230和240則起聚光作用，以增強導光元件200的亮度。
但是，採用該現有技術導光元件200的光源系統100需採用兩稜鏡板230和240以聚集自導光元件200出光面203出射的光束來提高亮度，採用反射板210來提高光束利用率，使其結構複雜、材料成本高且組裝不便。另外，該光源系統100中存在較多光學界面，光束於其間需經歷多次光學作用，造成較大的光能量損耗，從而影響光源系統100的亮度。
發明內容為克服現有導光元件出光亮度不高的問題，本發明提供一種出光亮度較高、光學性能優良的導光元件。
本發明解決技術問題的技術方案是該導光元件包括至少一用來接收光束的入射面、一和入射面相交的出射面以及一和出射面相對的底面。該底面分布多個凹坑，並且凹坑的散射面構成一用來會聚光束的曲面，底面鍍有防止光束自底面逸出的反射膜。
其中，該凹坑的散射面構成的曲面可為部分圓柱面或圓弧面。該反射膜是由SiO2與TiO2交替形成的多層薄膜，其於可見光區的反射率至少為98％。該凹坑可為圓柱狀、球狀、圓臺狀、矩形狀或立方體。該多個凹坑可均勻分布於底面，其大小及密度亦可沿遠離入射面的方向逐漸增加。
該導光元件可為平板形或楔形導光元件。
相較現有技術，本發明的有益效果是本發明導光元件的底面分布多個凹坑，並且凹坑的散射面形成一特定形狀的曲面，可會聚經凹坑散射後的光束；且底面具有反射膜，從而可提高光束利用率，使得導光元件出光亮度較高，具一定的均勻性。採用本發明導光元件的光源系統無須額外使用反射板，且可不使用稜鏡板或僅使用一稜鏡板，其結構簡單、成本較低、光束的能量損耗較小。
圖1是現有技術光源系統的剖視圖。
圖2是採用本發明導光元件第一實施例的光源系統的立體圖。
圖3是圖2所示光源系統沿III-III方向的剖視圖。
圖4是採用本發明導光元件第二實施例的光源系統的立體圖。
圖5是圖4所示光源系統沿V-V方向的剖視圖。
圖6是採用本發明導光元件第三實施例的光源系統的立體圖。
圖7是圖6所示光源系統沿VII-VII方向的剖視圖。
圖8是採用本發明導光元件第三實施例的另一光源系統的剖視圖。
圖9是本發明導光元件第四實施例的局部剖視圖。
具體實施方式
請參閱圖2，是採用本發明導光元件第一實施例的光源系統，該光源系統10包括一導光元件20和兩光源30。該導光元件20包括兩入射面21、一和入射面21相連的出射面22以及一和出射面22相對的底面24。該光源30包括一燈管31和一部分圍繞燈管31的反射罩32。該兩光源30分別相對該導光元件20的兩入射面21設置。
請配合參閱圖2和圖3，該導光元件20的底面24分布多個凹坑23。該多個凹坑23用來使光束散射，破壞自入射面21進入的光束於導光元件20內部傳輸的全反射條件，並且提高自出射面22出射的光束的亮度和均勻性。該多個凹坑23均勻分布在該導光元件20的底面24，其為立方體，亦可為圓柱狀、圓臺狀、球狀或矩形狀。該多個凹坑23的散射面25形成一曲面，其為部分圓柱面，用來會聚經凹坑23散射的光束，進而增強出射面22出射光束的亮度。該導光元件20的底面24具有反射膜(未標示)，該反射膜是由SiO2和TiO2交替形成的多層薄膜，使投射於其上的光束反射，以防止光束自導光元件20的底面24逸出，從而降低光束的能量損耗，提高導光元件20的整體光學性能。該反射膜可以採用化學氣相沉積法、電子束蒸鍍法、濺鍍法等方法形成，其在可見光區的反射率至少為98％。
相較現有技術，由於本發明導光元件20的底面24分布多個凹坑23，並且凹坑23的散射面25形成一特定形狀的曲面，可會聚經凹坑23散射的光束，且底面24具有反射膜，可以提高光束利用率，從而使得導光元件20出光亮度較高，具一定的均勻性。採用本發明導光元件20的光源系統10無須額外使用反射板等外部元件，其結構簡單、成本較低，並且光束的能量損耗較小。
請參閱圖4和圖5，是採用本發明導光元件第二實施例的光源系統，該光源系統11包括一光源30和一導光元件40。該導光元件40包括一入射面41和一與入射面41相交的底面44，該光源30可為線光源(如冷陰極螢光燈管)或點光源(如發光二極體)，其相對入射面41設置。該底面44分布多個凹坑43，該凹坑43的散射面45形成一曲面，其是部分圓柱面，用來會聚經凹坑43散射的光束。該凹坑43的大小和密度沿遠離入射面41的方向逐漸增加，用來改善導光元件40和光源系統11出射光束的均勻性。該底面44具有反射膜(未標示)，該反射膜是由SiO2和TiO2交替形成的多層薄膜。
請參閱圖6和圖7，是採用本發明導光元件第三實施例的光源系統。該光源系統12包括一光源30和一導光元件60。該導光元件60是一楔形導光元件，其包括一入射面61和一與入射面61傾斜相連的底面64，該光源30相對該入射面61設置。該底面64分布多個凹坑63。該多個凹坑63均勻分布於該導光元件60的底面64，其為矩形狀，亦可為圓柱狀、圓臺狀、球狀或立方體。該多個凹坑63的散射面65形成一曲面，其為部分圓柱面，用以會聚經凹坑63散射的光束，進而增強導光元件60出射光束的亮度。該導光元件60的底面64具有反射膜(未標示)，以防止光束自導光元件60的底面64逸出，從而降低光束的能量損耗，提高導光元件60的整體光學性能。
請參閱圖8，是採用本發明導光元件第三實施例的另一光源系統。該光源系統13包括一光源30和一導光元件60。為進一步增強光源系統13出射光束亮度的均勻性，在導光元件60的出射面62一側設置一擴散板80，為進一步會聚經擴散板80散射的光束，提高光源系統13的出光亮度，可於擴散板80與出射面62相鄰一側的另一側設置一稜鏡板90。
請參閱圖9，是本發明導光元件的第四實施例。該導光元件50和圖2所示導光元件20的結構大致相同，其包括一底面54，該底面54分布多個凹坑53。該多個凹坑53均勻分布於該導光元件50的底面54，其為矩形狀，亦可為圓柱狀、圓臺狀、球狀或立方體。該多個凹坑53的散射面55形成一曲面，其為圓弧面，用來會聚經凹坑53散射的光束，進而增強導光元件50出射光束的亮度。該導光元件50的底面54具有反射膜(未標示)，以防止光束自導光元件50的底面54逸出，從而降低光束的能量損耗，提高導光元件50的整體光學性能。
權利要求
1.一種導光元件，其包括至少一用來接收光束的入射面、一和入射面相交的出射面以及一和出射面相對的底面，其中該底面分布多個凹坑，其特徵在於該多個凹坑的散射面構成一用以會聚光束的曲面，該底面具有防止光束自底面逸出的反射膜。
2.如權利要求1所述的導光元件，其特徵在於該凹坑的散射面構成的曲面為部分圓柱面。
3.如權利要求1所述的導光元件，其特徵在於該凹坑的散射面構成的曲面為圓弧面。
4.如權利要求3所述的導光元件，其特徵在於該凹坑可為圓柱狀、球狀、圓臺狀、矩形狀或立方體。
5.如權利要求1所述的導光元件，其特徵在於該多個凹坑均勻分布於底面。
6.如權利要求1所述的導光元件，其特徵在於該多個凹坑的大小和密度沿遠離入射面的方向逐漸增加。
7.如權利要求1所述的導光元件，其特徵在於該反射膜是由SiO2和TiO2交替形成的多層薄膜。
8.如權利要求1所述的導光元件，其特徵在於該反射膜在可見光區的反射率至少為98％。
9.如權利要求1所述的導光元件，其特徵在於該導光元件為平板形或楔形導光元件。
全文摘要
一種導光元件，用以引導來自光源的光線的傳輸方向，提高光線出射的亮度和均勻性。該導光元件包括用以接收光束的入射面、用以引導光束出射的出射面和與出射面相對的底面，該入射面和出射面相交。該底面分布多個凹坑，且凹坑的散射面構成一特定形狀的曲面，底面鍍覆反射膜。
文檔編號G09F9/00GK1504766SQ0215210
公開日2004年6月16日 申請日期2002年11月29日 優先權日2002年11月29日
發明者呂昌嶽, 餘泰成, 陳杰良 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司