專利名稱：帶狀光源產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光源產(chǎn)生裝置，特別是涉及一 種產(chǎn)生指向性光線 的帶狀光源產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)具有低電量消耗、低輻射、厚度薄、重量輕等 優(yōu)點，已逐漸取代傳統(tǒng)的顯像管顯示器，而成為目前廣泛使用的平 面顯示器。液晶顯示器本身為非自發(fā)光性的顯示裝置，必須借助外 部的光源才能夠達到顯示效果，目前的液晶顯示器系以背光模塊(Backlight)作為外部光源，背光模塊光源性能的好壞將直接影響 到液晶顯示器的顯示質(zhì)量?，F(xiàn)有背光模塊是由光源(Light source)、導光板(Light guide plate)、擴散膜(Diffuser)、棱鏡片(Prism sheet )、反射板(Reflector)等構(gòu)件所組成，根據(jù)光源在背光模塊內(nèi)擺設(shè)的位置可 分為側(cè)光式(Side-edge type)與直下式(Direct type),側(cè)光式 光源系設(shè)置在背光模塊的側(cè)邊，光線從側(cè)邊進入到導光板后，經(jīng)由 導光板中專屬設(shè)計的反射條紋將光線轉(zhuǎn)向均勻打入LCD液晶顯示器 上，采用側(cè)光式光源的液晶顯示器大多應用于如筆記本型計算機、 個人數(shù)字助理等小型的便攜式電子裝置上；直下式光源系設(shè)置在液 晶面板的下方，光線直接或間接反射到上方光學膜，以提升亮度， 采用直下式光源的液晶顯示器大多應用于如液晶電視等大尺寸顯示器上0所述背光模塊一般采用冷陰極熒光燈管(Cold cathode fluorescent lamp, CCFL)作為光源，冷陰極熒光燈管是一種細長 的密封玻璃管內(nèi)填充有惰性氣體，并以汞作為放電介質(zhì)，于燈光管 施加高電壓時，惰性氣體產(chǎn)生紫外線而打到燈管內(nèi)壁面的熒光材料
上激發(fā)而發(fā)出可見光；冷陰極熒光燈管具有低成本、高效率(光輸 出與輸入電功率比)的優(yōu)點，但冷陰極熒光燈管需要有較高的驅(qū)動 電壓，且冷陰極熒光燈管具有溫度依存性而不利于低溫下啟動，再 者冷陰極熒光燈管所含的汞將會對環(huán)境及人體造成危害，因此，如 何取得替代冷陰極熒光管的光源，成為背光模塊廠商努力研究開發(fā) 的課題。近年來，發(fā)光二極管(LED)的技術(shù)越來越成熟，發(fā)光二極管具 有低驅(qū)動電壓、高壽命及高省電的特性，且可以配合應用上的需求 而制作成小型化或數(shù)組式組成，諸如交通信號標志燈、廣告牌、手 電筒及各種電子產(chǎn)品指示照明等皆可見到發(fā)光二極管的應用，使得 發(fā)光二極管成為廣泛應用的光源，因此以發(fā)光二極管取代冷陰極熒 光燈管，即成為背光模塊廠商主要的研究方向。美國專利US 5727862 號、US 5769521號、US 5786665號、US 5883684號、US 6036328 號、US 6065845號、US 6139163號、US 6375335號、US 6386720 號、US 6419372號、US 6474826號、US 6508564號、US 6520655 號、US 6521879號、US 6582095號、US 6969189號及US 6608614 號分別公開了以發(fā)光二極管作為背光模塊的光源的多個技術(shù)^案， 這些技術(shù)方案同樣可區(qū)分為側(cè)光式與直下式兩種設(shè)置型式，但不論 是側(cè)光式，還是直下式設(shè)置型式，均僅是將發(fā)光二極管取代冷陰極 熒光燈管，而所發(fā)出之光線亦須如同冷陰極熒光燈管背光模塊一般， 發(fā)光二極管所發(fā)出之光線系打入一導光板內(nèi)，導光板約為匹配液晶 面板面積之四方形板體(楔形或平板)，光線經(jīng)由反光板反射至導光 板上方出光，導光板上具有光學膜(擴散膜、棱鏡片、增亮膜等)， 透過光學膜來獲得均勻之面光源。在前述美國專利中，無論是側(cè)光式或直下式，均必須釆用多個 發(fā)光二極管，再將點光源耦合成一面光源，因而，面光源無法均勻 分布；再者，考慮多個發(fā)光二極管間發(fā)光強度及分布之變異， 一般 背光模塊設(shè)計只能做光均勻性考慮，無法兼顧出光分布、光指向性、 出光效率、偏極化等需求，故需要額外增加許多如擴散膜(Diffuser)、 棱鏡片 (Prism sheet)、 增亮膜(Enhance sheet)，反 射板(Reflector)等光學膜以調(diào)整其光學特性符合液晶面板應用的 所需。以應用于大尺寸的液晶面板背光，采用直下式的背光模塊， 往往需要數(shù)百甚至上千個發(fā)光二極管高密度矩陣排列，才能在短距 離內(nèi)達到均勻度。采用發(fā)光二極管的數(shù)量越多，雖然可以提升出光 的均勻度，但制造成本也會隨之增加，而且點光源經(jīng)過導光板及多 層光學膜的多次耦合，將造成嚴重的光損失，相對增加背光模塊的 耗電量，因此，將發(fā)光二極管應用于背光模塊，仍有許多問題有待 解決。美國專利US 5969343號公開了 一種應用于影像掃描儀的線性照 明裝a，其為了解決傳統(tǒng)以多個發(fā)光二極管數(shù)組式的線性光源所造 成光線不均勻的缺陷，提出了由一圓柱形導件與一發(fā)光器組成的線 性光源裝置，圓柱形導件系由透光材料制成，并于圓柱形導件側(cè)面 的一部分上設(shè)有光散射部，而發(fā)光器系設(shè)置于圓柱形導件的一端面， 發(fā)光器所發(fā)射的光線通過端面而進入圓柱形導件內(nèi)部，光線在圓柱 形導件內(nèi)部行進而不斷為其側(cè)面所全反射，當光線一部分入射至光 散射部時，部分光線便進行散射，散射的光線相對于圓柱形導件側(cè) 面的入射角小于臨界角的光線將進入空氣而成為照明光線。343案所 揭露的線性照明裝置其圓柱形導件的光散射部使全反射光線散射， 使入射其內(nèi)的光線散射至空氣中，而獲得主掃描方向上的放射光線， 其應用于掃描儀上，可以改善傳統(tǒng)掃描儀數(shù)組式的線性光源所產(chǎn)生 的問題，但其所公開的線性照明裝置，入射的光線散射于空氣中， 因而使得射出的光線不具有指向性，無法作為液晶面板的背光光源。美國專利US 20050270796號公開了 一種平面光源裝置及其顯示 裝置，其發(fā)明目的在于改善傳統(tǒng)LED燈管輝度不均以及導光板體積
的問題，其公開的平面光源裝置由框體、光源單元、導光棒、反射 板構(gòu)成，多個由樹脂或玻璃等透明材料所制成之導光棒相互平行地 配置于框體內(nèi)，在各個導光棒的一端面設(shè)置有一點狀光源，而框休 的內(nèi)底面設(shè)有反射板，將光源單元(點狀光源與導光棒)射出的光反射而朝向框體的發(fā)光面；而光源單元將點狀光源射出的光線自端 面入射至導光棒，入射在導光棒的光線在端面折射，因和導光棒的 射出面夾角系成為臨界角以上，在射出面全反射，朝向?qū)Ч獍粝鄬?端面?zhèn)鞑?，由于入射在導光棒的光和導光棒的射出面的夾角系成為 臨界角以下，不會在導光棒的射出面全反射，而在點狀光源附近的 射出面的光增加。其公開的平面光源裝置以多個導光棒和點狀光源 作為光源單元，光源單元所發(fā)出的光線經(jīng)由下方的反射板反射至框 體的發(fā)光面，該專利還可提供較均勻的光線，但其框體及反射板的 設(shè)計反倒是增加了背光模塊的體積；再者，其導光棒僅稱入射光和 射出面的夾角系成為臨界角以下，不會在導光棒的射出面全反射， 且并未提出如何獲得均勻或具有指向性的光線，閑此，仍無法具休 實現(xiàn)作為液晶面板的背光光源。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種具 有指向性且分布均勻的帶狀光源產(chǎn)生裝置。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的包括_-導光體及至少 一發(fā) 光源，所述導光體是用透光材料制作而成的圓柱形體，其特征在于，所述導光 體表面設(shè)有至少--漫射條，相對于該漫射條另一側(cè)為呈圓弧的出光面 所述W光體-端面被覆一反射膜并定義為反射面，相對的一端為入射面，所述 發(fā)光源設(shè)置于導光體的入射面。所述發(fā)光源所產(chǎn)生的光線由入射面進入導光體的內(nèi)部并進行全反射，光線 持續(xù)地于導光體的內(nèi)部進行全反射，當某一條不斷進行全反射的光線射到漫射 條時，會將一條光線散射為朝向多個角度的多條散射光線，散射光線射至圓弧 的出光面，圓弧的出光面將使散射光線朝相對于漫射條的方向折射，以將散射 光線匯聚射出導光體外，即成為具有指向性且分布均勻的帶狀光源。 以下為優(yōu)選方案所述導光體的反射面也配置發(fā)光源；所述漫射條具有呈細微條紋的軸向光柵；或所述漫射條具有呈細微條紋的矢向光柵；所述漫射條也可呈規(guī)則或不規(guī)則間斷不連續(xù)狀；所述導光體表面一側(cè)設(shè)有兩條相對應偏離法線且具有相同夾角 的漫射條，所述發(fā)光源所產(chǎn)生的光線于該導光體的內(nèi)部進行全反射， 光線射到該對漫射條彼此交錯散射，散射光線經(jīng)該出光面折射而匯 聚交錯出光。本實用新型的帶狀光源產(chǎn)生裝置，將點光源射入導光體內(nèi)進行全反射，光 線連續(xù)地于導光體內(nèi)全反射而無光通量損失，全反射光線承H地打在漫射條上 并且經(jīng)過導光體圓弧的出光面折射聚集出光，即可產(chǎn)生具指向性且分布均勻的 帶狀光源。本實用新型實際應用于液晶面板的背光光源，由多個帶狀光源并列組合而 成一面光源，將可提供充足且均勻的具指向性光線，因而可以省略配置擴散膜 或棱鏡片等光學膜，并且根據(jù)不同尺寸的液晶面板，可以選擇相匹配長度的導 光體，由于光損失低，較長的導光體亦可獲得分布均勻的線光源，而透過漫射 條控制光線的偏光特性有效增加光線進入液晶面板的效率，使本實用新型更適 合應用于大尺寸的液晶面板。以本實用新型作為液晶顯示器背光模塊光源，可明顯提高液晶 顯示器的顯示質(zhì)量，高輝度，高均勻度。本實用新型的帶狀光源產(chǎn)生裝置可優(yōu)選作為液晶顯示器的背光 光源，但不限于作為液晶顯示器的背光光源，諸如室內(nèi)外照明光源、 車用光源等皆可應用。

圖1為本實用新型第一實施例的結(jié)構(gòu)組成關(guān)系示意圖；圖2為圖l所示實施例的結(jié)構(gòu)組成另一視角示意圖；圖3、 4、 5為圖1所示實施例的結(jié)構(gòu)組成光學關(guān)系示意圖；圖6A、 6B為第一實施例的第一應用例示意圖；圖7A、 7B為第一實施例的第一應用例漫射條另一態(tài)樣示意圖圖8A、 8B為第一實施例的第二應用例示意圖；圖9為本實用新型第二實施例結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖IOA、 IOB為本實用新型第三實施例結(jié)構(gòu)光學關(guān)系示意圖圖11為本實用新型第四實施例結(jié)構(gòu)組成示意圖。 圖中10、導光體，10a、入射面，10b、反射面，11、反射膜， 12、漫射條，13、出光面，20、發(fā)光源，30、導光板具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 實灘例l參照圖1、 2,本實施例由一導光體10及一發(fā)光源20構(gòu)成；導光體 10為用透明材料制成的圓柱體，其中透明材料系為光學壓克力 (Polymethylmethacrylate, PMMA )或玻璃等材料，導光體10 — 端面定義為入射面10a，相對的另一端面定義為反射面10b,反射面 10b被覆有一反射膜11,當光線射入于導光體10內(nèi)，入射角大于臨 界角的光線將以無光通量損失進行全反射，光線也會射至反射面10b 的反射膜ll而鏡面反射，因此，光線連續(xù)地在導光體10內(nèi)全反射， 而均勻地充斥在導光體10內(nèi)部。在導光體10的圓周表面上沿著平行于導光體10軸向方向設(shè)有 一漫射條12，漫射條12垂直于導光體IO之法線，而漫射條12系以 如二氧化硅(Si(V)、 二氧化鈦(Ti02)等高發(fā)散光源物質(zhì)的印刷涂 料直接涂布在導光體10圓廚表面上，或是在導光體10表面上貼覆 一髙發(fā)散光源物質(zhì)，亦或在導光體10的表面上形成細微條狀光柵結(jié) 構(gòu)(Texture)皆可。而為實現(xiàn)具指向性且分布均勻的帶狀光源，漫 射條12以直接在導光體10上涂布印刷涂料為最佳，以直接涂布的 方式將可以控制漫射條12的數(shù)量、寬距，以獲得所需的指向性帶狀 光源的出光分布。乂于導光體IO相對于漫射條12的另一側(cè)表面定義為出光面13， 出光面13即為導光體10的圓柱形體表面所構(gòu)成而為圓弧面。發(fā)光源20為一如發(fā)光二極管等可發(fā)出光線之自發(fā)光組件，發(fā)光 源20系配置于導光體10的入射面10a，其可密貼或嵌入于導光體 10的入射面10a，也可與入射面10a間具有一間隙，以根據(jù)實際上的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系來設(shè)計而獲得所需的光學要求。如圖3、 4、 5所示，發(fā)光源20自入射面10a發(fā)出光線射入到導 光體10內(nèi)，光線在導光體10內(nèi)進行傳遞時，光線的入射角大于臨 界角時，光線完全無法射出到導光體10，使光線連續(xù)地在導光體IO 的內(nèi)部進行全反射，使光線均勻地充斥在導光體10內(nèi)部(如圖3所 示)。當某 一條不斷進行全反射的光線射到漫射條12時，會將一條 光線散射為朝向多個角度的多條散射光線，這些被散射的光線，當 其入射角都小于全反射臨界角度時，部份光線即fi出光面13穿出于 導光體IO(如圖4所示)；而散射光線的入射角仍大于全反射臨界角 的光線而繼續(xù)反射，直到射至漫射條12而重復其散射過程。光源產(chǎn) 生裝置的光線，除如圖4所示，自導光體10的出光面13射出外， 由于散射光線射至圓弧的出光面13，出光面13將散射光線折射而匯 聚射出到導光體10的出光面13 (如圖5所示)，而成為具有指向性且分布均勻的帶狀光源。參照圖6A、 6B，圖中所示系為本實用新型上述實施例的第一應用例。如作為液晶顯示器(圖中未示)的背光光源，將多個本實施 例帶狀光源產(chǎn)生裝置并列設(shè)置以作為直下式背光模塊(如圖6A所 示)，根據(jù)不同的光學需求而采用不同直徑之導光體10，并適當?shù)卦O(shè)
置每一光源產(chǎn)生裝置的間距，而將多個帶狀光源拼成一大范圍的面光源，即可獲得如圖6B所示的均勻光分布，借以提供充足且均勻的 具指向性光線作為背光光源，因而可以省略配置擴散膜或棱鏡片等 光學膜(圖中未示)，從而可簡化液晶顯示器的制造工序并降低制造 成本。同時，根據(jù)不同尺寸的液晶面板可以選擇相匹配長度的導光 體10，由于光通量損失低，較長的導光體IO可獲得分布均勻的線光 源，使本實用新型更適合應用于大尺寸的液晶顯示器上。參照圖7A、 7B，圖中所示是本實用新型第一實施例的第一應用 例中漫射條12另一態(tài)樣，其中在導光體IO預定涂布漫射條12的位 置處預先輥壓出軸向(axial)或矢狀切面(sagittal)的細微條紋后，再以高發(fā)散光源物質(zhì)的印刷涂料涂布在條紋處，而形成條狀的軸向 光柵121 (如圖7A所示)或矢狀切面光柵122 (如圖7B所示)，軸 向光柵121或矢狀切面光柵122寬度及間距可控制散射光線的偏光 特性，以有效增加光線進入液晶面板的效率。參照圖8A、 8B，圖中所示是本實用新型第一實施例之第二應用 例。在已知技術(shù)中，側(cè)光式背光模塊或有采用冷陰極熒光燈管作為 側(cè)向光源，或有以多個發(fā)光二極管作為側(cè)向光源，但無論是冷陰極 熒光燈管或是多個發(fā)光二極管的側(cè)向光源，由于其所發(fā)出的光線不 具有指向性，其導光板必須采用楔形導光板，但楔形導光板有制造 上的難度。而本實用新型的帶狀光源產(chǎn)生裝置，也可應用于側(cè)光式 背光模塊，其中帶狀光源產(chǎn)生裝置設(shè)置在一側(cè)光式背光模塊的導光 板30，由于帶狀光源產(chǎn)生裝置射出的光線具有指向性，因此導光板 30可以為一般之光學壓克力制成一方形板體，由導光體10出光面 13射出的高指向性光線則更具效率進入到導光板30內(nèi)，可代替已知 的冷陰極熒光燈管或是多個發(fā)光二極管側(cè)向光源。實施例2參照圖9，本實施例不貼覆反射膜11，而以另一發(fā)光源20配置
在反射面10b處，以增加光線的亮度。 實施例3參照圖IOA、 IOB，本實施例可以根據(jù)不同的光學需求改變漫射 條12的寬度或位置，以改變光線出光的范圍及其指向性，也可根據(jù) 光學需求而增設(shè)多條漫射條12。如圖所示，在導光體10上設(shè)置兩條 相對應偏離法線的漫射條12，兩漫射條12相對于法線具有相同的夾 角，導光體10內(nèi)全反射的光線，分別射至兩漫射條12而散射，因 漫射條12相對角度的關(guān)系散射光線彼此交錯，并經(jīng)出光面13將散 射光線共同匯聚而交錯出光，交錯出光的光線將彼此匯集，如此將 可提高輝度及均勻度(參見圖IOB)，其指向性出光更增加液晶顯示 時黑白對比值，適合應用于大尺寸液晶顯示器。實施例4參照圖11，本實施例，如圖所示，可以將散射條12涂布為間斷 的規(guī)則或不規(guī)則的不連續(xù)線狀，如此也可控制出光的范圍，用于不 同的光學需求上可節(jié)約光能，簡化遮光機構(gòu)設(shè)計。以上所述本實用新型的幾個較佳實施例，既可作為液晶顯示器 的背光光源，又可作為諸如室內(nèi)外照明光源、車用光源等。以上所述僅為本實用新型的幾個較佳實施例，不得將這些實施 例用于解釋對本實用新型專利保護范圍的限制。凡依本實用新型申 請專利范圍所作的等同變化或修飾，都屬于本實用新型專利保護的 范圍。
權(quán)利要求1.一種帶狀光源產(chǎn)生裝置，包括有一導光體及至少一發(fā)光源，所述導光體是用透光材料制作而成的圓柱形體，其特征在于，所述導光體表面設(shè)有至少一漫射條，相對于該漫射條另一側(cè)為呈圓弧的出光面；所述導光體一端面被覆一反射膜并定義為反射面，相對的一端為入射面，所述發(fā)光源設(shè)置于導光體的入射面。
2、 如權(quán)利要求1所述的帶狀光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述導 光體的反射面也配置有發(fā)光源。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的帶狀光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述導光體表面一側(cè)設(shè)有兩條相對應偏離法線且具有相同夾角的 漫射條。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的帶狀光源產(chǎn)生裝置，其特征在于， 所述漫射條具有呈細微條紋的軸向光柵。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的帶狀光源產(chǎn)生裝究，其特征在于，所述漫射條具有呈細微條紋的矢向光柵。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的帶狀光源產(chǎn)生裝黃，其特征在于， 所述漫射條呈規(guī)則或不規(guī)則間斷不連續(xù)狀。
7、 如權(quán)利要求3所述的帶狀光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述 漫射條具有呈細微條紋的軸向光柵。
8、 如權(quán)利要求3所述的帶狀光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述 漫射條具有呈細微條紋的矢向光柵。
9、 如權(quán)利要求3所述的帶狀光源產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述 漫射條呈規(guī)則或不規(guī)則間斷不連續(xù)狀。
專利摘要本實用新型公開了一種帶狀光源產(chǎn)生裝置，其包括有一柱狀導光體及至少一發(fā)光源，發(fā)光源設(shè)置于柱狀導光體的端面?zhèn)龋⒂谥鶢顚Ч怏w表面至少設(shè)有一漫射條，發(fā)光源所產(chǎn)生之光線因全反射均勻地充斥于導光體的內(nèi)部，而當光線射到漫射條時，則被散射而朝各個方向角前進，其橫截面分量之散射光線受柱狀導光體的折光匯聚，而穿出導光體形成指向性之帶狀光源。用多個本實用新型之帶狀光源并列組合而成一面光源，可以省略配置擴散膜或棱鏡片等光學膜，并且，由于光損失低，較長之導光體亦可獲得分布均勻之光源，使本實用新型更適合應用于大尺寸之液晶面板。
文檔編號F21S4/00GK201050708SQ20072006311
公開日2008年4月23日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者碩 秦 申請人:碩 秦