專利名稱：發(fā)光裝置及光擴(kuò)散板的制作方法
發(fā)光裝置及光擴(kuò)散板技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于一種具有光擴(kuò)散板的發(fā)光裝置，該光擴(kuò)散板能夠引導(dǎo)來自一光源的 光并在一超薄構(gòu)形內(nèi)提供一均勻的面光源。
背景技術(shù)：
用于顯示器的現(xiàn)有直下式背光模塊(direct-lit backlight module)包含直接設(shè) 置于顯示面板下方的發(fā)光二極管(light emitting diode ；LED)。為增強(qiáng)均勻性，通常需要 于LED前面設(shè)置一漫射板(diffuser plate)或一光學(xué)透鏡。盡管直下式背光模塊適用于 大型顯示器，然而可以想見地，直下式背光模塊不僅因?qū)δ骋粏为?dú)LED光源增設(shè)光學(xué)透鏡 而成本過高，而且厚度過大，這是因?yàn)樵诖蟮膮^(qū)域上獲得均勻的光輸出，將漫射板設(shè)置于光 源上方時(shí)需要具有某一距離。換言之，直下式背光模塊在提供均勻的亮度與提供較薄的構(gòu) 形之間面臨兩難的選擇。
有鑒于此，在此項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域中需要開發(fā)一種纖薄且能提供均勻背光的發(fā)光裝置。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于一具有多個(gè)光源的發(fā)光裝置的光擴(kuò)散板及 該光擴(kuò)散板的制造方法。該光擴(kuò)散板包含多個(gè)相對(duì)于這些光源設(shè)置的圓錐形凹槽。圓錐形 凹槽有助于一光源所產(chǎn)生的光遠(yuǎn)離光源之上空區(qū)域朝周邊區(qū)域傳播。圓錐形凹槽可被填充 以一光漫射材料，該光漫射材料可用以通過調(diào)整圓錐形凹槽的深度及圓錐形凹槽的直徑而 調(diào)整靠近光源中央?yún)^(qū)域的光輸出的強(qiáng)度，進(jìn)而可更提高整個(gè)裝置的總體光輸出的均勻性。
本發(fā)明所揭露的光擴(kuò)散板可引導(dǎo)來自一光源的光，以于一超薄構(gòu)形內(nèi)提供一均勻 的面光源?？蓪⒍鄠€(gè)光擴(kuò)散板相互組裝至一具有多個(gè)光源及一光散射層的基板上，以提供 一發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置可用于各種應(yīng)用中，包括LED背光模塊、廣告牌、一般照明、燈箱等 應(yīng)用中。
更具體而言，可通過使用一具有多個(gè)空腔的模具形成一具有多個(gè)單元的光傳播層 來制造該光擴(kuò)散板。該光傳播層是由一透明或半透明材料制成。各該單元具有一圓錐形 凹槽，該圓錐形凹槽形成于其頂面處并被填充以光漫射材料。該光擴(kuò)散板可置于上面接合 有光源(例如LED)并涂覆由光散射層的基板上，以利于在一超薄構(gòu)形內(nèi)產(chǎn)生一均勻的面光 源。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)光裝置及其制造方法。該發(fā)光裝置具有一具有 一無光澤頂面的光擴(kuò)散板。該光擴(kuò)散板適可在不使用任何現(xiàn)有漫射器的情況下，幫助由LED 產(chǎn)生的光在光擴(kuò)散板內(nèi)傳播并均勻地向外投射。藉此，可大幅減小產(chǎn)品的總體厚度。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明揭露一種光擴(kuò)散板。該光擴(kuò)散板包含一光傳播層，該光傳播 層包含多個(gè)光擴(kuò)散單元。各該光擴(kuò)散單元具有一主體，該主體界定有一頂面、一底面及一周 邊。該主體具有朝該周邊逐漸縮小的厚度。該頂面形成有一第一凹槽，該底面形成有與該 第一凹槽相對(duì)的一第二凹槽。該第一凹槽與該第二凹槽其中之一用以容置一光源。
本發(fā)明另揭露一種發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置包含一光源板及一設(shè)置于該光源板上的 光擴(kuò)散板。該光源板具有一基板、一圖案化于該基板上的電極層、以及多個(gè)光源，這些光源 被接合成電性連接該電極層。該光擴(kuò)散板包含一光傳播層，該光傳播層包含多個(gè)光擴(kuò)散單 元。各該光擴(kuò)散單元具有一主體，該主體界定有一頂面、一底面及一周邊。該主體具有朝該 周邊逐漸縮小的厚度。該頂面形成有一第一凹槽，該底面形成有與該第一凹槽相對(duì)的一第 二凹槽。該第一凹槽與該第二凹槽其中之一用以容置這些光源其中之一，以使當(dāng)該光擴(kuò)散 板設(shè)置于該光源板上時(shí)，各該光擴(kuò)散單元的該第一凹槽與該第二凹槽相對(duì)于這些光源其中 之一被設(shè)置。
本發(fā)明還揭露一種用于制造光擴(kuò)散板的方法。該方法包含以下步驟提供一第一 模具，該第一模具形成有多個(gè)空腔，其中各該空腔具有多個(gè)有角表面；提供一第二模具，該 第二模具具有一頂面，該頂面形成有多個(gè)突出部；注射成型一聚合物材料于該第一模具與 該第二模具之間，以形成一具有多個(gè)光擴(kuò)散單元的光傳播層，其中各該光擴(kuò)散單元形成有 一穹頂形本體，該穹頂形本體包含一頂面及一底面，該頂面具有通過該空腔模制而成的一 圓錐形凹槽，該底面則具有通過該突出部模制而成的一碗形凹槽，各該光擴(kuò)散單元的圓錐 形凹槽及碗形凹槽彼此相對(duì)，且該圓錐形凹槽與該碗形凹槽其中之一用以容置一光源；以 及移除該第一模具及該第二模具。
本發(fā)明又揭露一種用于制造發(fā)光裝置的方法。該方法包含以下步驟提供一模具， 該模具形成有多個(gè)空腔，其中各該空腔具有多個(gè)有角表面；以一聚合物材料填充各該空腔， 以形成一具有多個(gè)光擴(kuò)散單元的光傳播層，其中各該光擴(kuò)散單元形成一上下倒置的穹頂形 本體，且該穹頂形本體包含一具有一圓錐形凹槽的頂面；將該光源板倒置于該模具上，以使 在該聚合物材料固化之前，這些光源相對(duì)于這些光擴(kuò)散單元的圓錐形凹槽嵌于該光傳播層 中；以及移除該模具。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明是適用于大型產(chǎn)品應(yīng)用的直下式發(fā)光裝置，該 具有光擴(kuò)散板的發(fā)光裝置能夠在一超薄構(gòu)形內(nèi)形成一均勻的面光源。


在參閱配合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述后，該技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí) 者便可了解本發(fā)明的上述及其它目的，以及本發(fā)明的技術(shù)手段及實(shí)施態(tài)樣，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖5是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖6是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖7是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的發(fā)光裝置的剖視圖8A至圖8F是本發(fā)明第八實(shí)施例的示意圖9A至圖9F是本發(fā)明第九實(shí)施例的示意圖IOA至圖IOG是本發(fā)明第十實(shí)施例的示意圖IlA至圖IlG是本發(fā)明第i^一實(shí)施例的示意圖12是本發(fā)明發(fā)光裝置的另一結(jié)構(gòu)的示意圖13A至圖13G是本發(fā)明另一實(shí)施例的示意圖14是發(fā)光裝置的示意圖，該發(fā)光裝置的每一光源皆具有多個(gè)LED ；
圖15是發(fā)光裝置的示意圖，該發(fā)光裝置的每一光源皆具有多個(gè)LED ；
圖16為具有一圖案化光散射層的發(fā)光裝置的示意圖17為具有一圖案化光散射層的發(fā)光裝置的示意圖18A至圖18D為本發(fā)明發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖19至圖21為呈各種構(gòu)形的發(fā)光裝置的示意圖22至圖27為呈各種構(gòu)形的具有光學(xué)膜的發(fā)光裝置的示意圖觀至圖33為其中將光擴(kuò)散板上下倒置地設(shè)置于光源板上的發(fā)光裝置的示意 圖；以及
圖34A至圖34H為另一種用于制造發(fā)光裝置的較佳方法的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是關(guān)于一種發(fā)光裝置，舉例而言，一種直下式背光模塊。圖1繪示根據(jù)本發(fā) 明第一實(shí)施例的發(fā)光裝置1的剖視圖。發(fā)光裝置1包含一光源板11及一光擴(kuò)散板13。光 源板11包含一基板111、一電極層113、一光源115及一光散射層117。
基板111可以是一印刷電路板(printed circuit board ；PCB)或一撓性印刷電路 板(flexible printed circuit board ;FPC)。或者，基板111亦可由塑料、玻璃、陶瓷、鋁 或聚合物組合物制成。電極層113被圖案化至基板111的二表面(即頂面與底面)上，且 通過一通路孔113a電性相連。電極層113可由Cu、Ag、Ni、Au、Al或諸如銀糊劑、銅糊劑或 炭黑糊劑等導(dǎo)電墨水制成。
光源115(例如一 LED芯片或由囊封劑囊封的LED芯片)是打線接合(wirebonded) 或覆晶接合(flip chip bonded)成電性連接電極層113。囊封劑包含施布于LED芯片 上以包封并保護(hù)LED芯片的任何現(xiàn)有膠水。囊封劑可由透明或半透明聚合物樹脂制成， 透明或半透明聚合物樹脂諸如為基于聚氨酯的聚合物、基于環(huán)氧的聚合物、基于硅的聚合 物、丙烯酸聚合物、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、PMMA、ABS、可熱固化的材料、或可紫外光 (ultraviolet ；UV)固化的材料。囊封劑亦可由含光散射粒子的透明聚合物材料制成，光散 射粒子諸如為二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、氧化錫粒 子、氧化鍺粒子、折射率不同的聚合物粒子、空氣微孔或其組合?；蛘?，囊封劑可由用于將 LED芯片發(fā)出的紫外光、藍(lán)光或其它顏色的光轉(zhuǎn)換成白光的熒光體材料制成。光源115亦 可為表面貼著元件(surface mount device ；SMD)型LED，其可通過現(xiàn)有SMD表面貼裝技術(shù) (surface mount technology ；SMT)工藝電性連接至電極層 113。
光散射層117可由透明或半透明樹脂制成，舉例而言，由含光散射粒子的聚合物 樹脂制成，光散射粒子諸如為二氧化鈦(例如，市售白色涂料)、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、 氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、氧化錫粒子、氧化鍺粒子、折射不同率的聚合物粒子或空氣微孔。 光散射層117可在光源115以外的區(qū)域上噴射或涂覆至基板111及電極層113上，以反射 及散射由光源115所產(chǎn)生的光，藉以增強(qiáng)對(duì)光的利用。
光擴(kuò)散板13設(shè)置于光源板11的基板111上。光擴(kuò)散板13包含一光傳播層131，6光傳播層131形成有多個(gè)光擴(kuò)散單元并涂覆有一光散射層133。各該光擴(kuò)散單元形成有一 主體，該主體界定有一頂面、一底面及一周邊。主體的厚度朝周邊逐漸縮小。如圖1所示，在 本實(shí)施例中，主體是一包含一第一凹槽(例如一圓錐形凹槽135)的穹頂形(dome-shaped) 本體，第一凹槽形成于穹頂形本體的頂面上并被填充以光漫射材料。圓錐形凹槽135的構(gòu) 形具有多個(gè)有角的表面。此外，該穹頂形本體亦具有第二凹槽(例如一碗型凹槽137)，第二 凹槽形成于穹頂形本體的一底面上，用以容置光源115。
光傳播層131可由諸如以下等任意類型的透明(或半透明)聚合物材料制成 硅橡膠、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethylmethacrylate ；PMMA)、M月青 _ 了二; _(acrylonitrilebutadiene styrene ；ABS)、聚氯乙烯(polyvinylchloride ；PVC)、聚乙烯(polyethylene ；ΡΕ)、聚丙烯 (polypropylene ；PP)、或其一組合。光散射層133涂覆至光傳播層131上，并由例如一聚 合物樹脂制成，該聚合物樹脂含有二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧 化鋅粒子、氧化錫粒子、氧化鍺粒子、具有折射率不同的聚合物粒子、空氣微孔或其組合。用 于填充圓錐形凹槽135的光漫射材料是由含光散射粒子的透明聚合物材料制成，這些光散 射粒子諸如為二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、氧化錫粒 子、氧化鍺粒子、金屬離子、或空氣微孔、或多種類型粒子的一混合物。光漫射材料的折射率 較佳不同于光傳播層131的折射率。此外，光漫射材料的折射率較佳低于光傳播層131。
因光源所產(chǎn)生的光大部分沿基板111的法向傳播，故形成于光傳播層131的各該 光擴(kuò)散單元頂部的圓錐形凹槽135有助于引導(dǎo)光離開基板111的法向并朝光擴(kuò)散單元的穹 頂形本體的周邊前進(jìn)。仍穿過圓錐形凹槽135傳播的光還可被填充于圓錐形凹槽135內(nèi)的 光漫射材料散射。如此一來，可使光源115產(chǎn)生的光均勻化。
圖2至圖7繪示具有不同光擴(kuò)散板的各種實(shí)施例。圖2是根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光 裝置2的剖視圖。相較于第一實(shí)施例，第二實(shí)施例中圓錐形凹槽135的構(gòu)形有所不同。在 第二實(shí)施例中，圓錐形凹槽135的構(gòu)形僅具有單一角度的表面，而非如第一實(shí)施例所示具 有多個(gè)角度的表面，因而圓錐形凹槽135的截面看上去像三角形。需注意的是，圓錐形凹槽 135的尖端既可為尖的，亦可為圓的。
圖3是根據(jù)第三實(shí)施例的發(fā)光裝置3的剖視圖，其顯示在填充光漫射材料于圓錐 形凹槽135內(nèi)之后，涂覆光擴(kuò)散板13的光散射層133至光傳播層131上。在下一實(shí)施例 (即第四實(shí)施例)中，可注意到，光散射層133并非絕對(duì)必需的。圖4是根據(jù)第四實(shí)施例的 發(fā)光裝置4的剖視圖，其中無光散射層133的光擴(kuò)散板13設(shè)置于光源板11上。因光傳播 層131的折射率約為1. 5而空氣的折射率約為1，故自光傳播層131傳播至空氣的光將發(fā)生 折射、反射或散射。圖5為根據(jù)第五實(shí)施例的發(fā)光裝置5的剖視圖。相較于第四實(shí)施例，第 五實(shí)施例的圓錐形凹槽135的構(gòu)形具有不同的斜率。
光傳播層131可以依據(jù)其它構(gòu)形所形成。圖6為根據(jù)第六實(shí)施例的發(fā)光裝置6的 剖視圖，其顯示具有多面體形構(gòu)形的光傳播層131。相較于圖1至圖5，圖6所示的光傳播 層131具有并非弧形而是傾斜的上表面。圖7為根據(jù)第七實(shí)施例的發(fā)光裝置7的剖視圖， 其中圓錐形凹槽113被平滑成碗形。
本發(fā)明的第八實(shí)施例是關(guān)于一種用于制造第三實(shí)施例的發(fā)光裝置3的方法。首 先，如圖8A所示，提供一模具501。模具501形成有多個(gè)空腔，這些空腔在底部具有多個(gè)角度的表面。接下來，如圖8B所示，施加一透明或半透明聚合物材料至模具501內(nèi)，以形成具 有多個(gè)光擴(kuò)散單元的一光擴(kuò)散板的一光傳播層131，其中各該光擴(kuò)散單元具有呈上下倒置 的穹頂形本體的構(gòu)形，在該上下倒置的穹頂形本體上形成一圓錐形凹槽135。在圖8C中，一 光源板倒置于模具501上，該光源板具有基板111、光源115(例如以囊封劑囊封的LED芯 片)、電極層113及光散射層117。以此方式，在透明(或半透明)聚合物材料固化之前，LED 芯片及囊封劑可嵌于光傳播層131中且基板111的頂面接觸光傳播層131。在圖8D中，接 著固化該透明(半透明)聚合物材料以形成光傳播層131，并隨后移除模具501。在圖8E 中，在各該光擴(kuò)散單元的圓錐形凹槽135內(nèi)填充光漫射材料。最后，如圖8F所示，涂覆光散 射層133至光傳播層131上。
本發(fā)明的第九實(shí)施例是關(guān)于一種用于制造第一實(shí)施例的發(fā)光裝置1的方法。首 先，如圖9A所示，提供一形成有多個(gè)空腔的模具501。各該空腔具有形成于底部處的多個(gè)角 度的表面。在圖9B中，施加一透明或半透明聚合物材料至模具501內(nèi)，以形成具有多個(gè)光 擴(kuò)散單元的一光擴(kuò)散板的一光傳播層131，其中各該光擴(kuò)散單元具有呈上下倒置的穹頂形 本體的構(gòu)形，在該上下倒置的穹頂形本體上形成一圓錐形凹槽135。在圖9C中，將一光源板 倒置于模具501上，該光源板具有基板111、光源115(例如以囊封劑囊封的LED芯片)、電 極層113及光散射層117。以此方式，在透明(或半透明)聚合物材料固化之前，LED芯片 及囊封劑可嵌于光傳播層131中且基板111的頂面接觸光傳播層131。如圖9D所示，該透 明(或半透明)聚合物材料固化而形成光傳播層131，隨后移除模具501。如圖9E所示，本 實(shí)施例的特征在于，光散射層133是預(yù)先噴射或涂覆至光傳播層131。最后，如圖9F所示， 施加光漫射材料來填充各該光擴(kuò)散單元的圓錐形凹槽135。
本發(fā)明的第十實(shí)施例是關(guān)于另一種用于制造第三實(shí)施例的發(fā)光裝置3的方法。首 先，如圖IOA所示，提供模具501及503。模具501形成有多個(gè)在底部具有多個(gè)角度的表面 的空腔，模具503則具有一形成有多個(gè)突出部的頂面。接下來，如圖IOB所示，將透明或半 透明聚合物材料注射成型(injection molded)于模具501與模具503之間，以形成具有多 個(gè)光擴(kuò)散單元的光擴(kuò)散板的光傳播層131，其中各該光擴(kuò)散單元具有一穹頂形本體，在該穹 頂形本體上，通過模具501形成一圓錐形凹槽135且底面通過模具503形成有一碗形凹槽 137。該透明(或半透明)聚合物材料固化而形成光擴(kuò)散板13的光傳播層131。在圖IOC 中，接著移除模具501及503。在圖IOD中，在光傳播層131的底側(cè)上施加一透明膠151。在 圖IOE中，將光擴(kuò)散板13的光傳播層131設(shè)置于光源板11上，光源板11具有基板111、光 源115(例如以囊封劑囊封的LED芯片)、電極層113及光散射層117。在圖IOE中，填充光 漫射材料至各該光擴(kuò)散單元的圓錐形凹槽135。最后，如圖IOG所示，涂覆光散射層133至 光傳播層131上。
本發(fā)明的第十一實(shí)施例是關(guān)于另一種用于制造第一實(shí)施例的發(fā)光裝置1的方法。 圖IlA至圖IlE所示的工藝類似于圖IOA至圖IOE所示的，故不再予以贅述。如圖IlF所 示，光散射層133是預(yù)先涂覆于光傳播層131上。最后，如圖IlG所示，填充光漫射材料至 各該光擴(kuò)散單元的圓錐形凹槽135。
需注意的是，熟悉此項(xiàng)技術(shù)者可改變圖IOA至圖IOE或圖IlA至圖IlE所示的步 驟順序，此并非用以限制本發(fā)明的范圍。舉例而言，可在將光擴(kuò)散板13設(shè)置至光源板11上 之前，涂覆光散射層133至光傳播層131以及填充光漫射材料至圓錐形凹槽135內(nèi)。
圖12為另一實(shí)施例，其揭露將光散射層133施加至光傳播層113的整個(gè)表面(裝 有光源115的碗形凹槽137周圍的區(qū)域除外)。在本實(shí)例中，可不使用光散射層117。此種 結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，整個(gè)光傳播層131 (碗形凹槽137周圍的區(qū)域除外)皆將被光散射層133 囊封，故而光可在光傳播層131內(nèi)更佳地混合及均勻化。以下，將圖解說明用于制造在光傳 播層131的底面(碗形凹槽137周圍的區(qū)域除外)上形成有光散射層133的結(jié)構(gòu)的方法。 參見圖13A至圖13D，在將光傳播層131注射成型于模具501與模具503之間后，涂覆光散 射層133至光傳播層131的頂面與底面二者。較佳地，碗形凹槽周圍的區(qū)域不被涂覆以光 散射層131。然后，如圖13E至圖13F所示，施加透明膠151于光傳播層131的底側(cè)上，并將 光傳播層131設(shè)置至光源板11。最后，如圖13G所示，填充光漫射材料于光擴(kuò)散單元的各該 圓錐形凹槽113內(nèi)?？梢韵胂蟮兀瑢⒐馍⑸鋵?33完全涂覆至光傳播層131是可行的。
圖14顯示另一較佳實(shí)施例，其中各該光擴(kuò)散單元具有多個(gè)LED芯片接合于基板 111上并被碗形凹槽137覆蓋，這些LED芯片一起組合成一光源。在本實(shí)例中，各該光擴(kuò) 散單元的作用類似于一用于將不同顏色的LED光均勻地混合于一起的光混合器(light mixer)。舉例而言，當(dāng)光擴(kuò)散單元上覆于一紅光LED、一綠光LED及一藍(lán)光LED上時(shí)，其可均 勻地混合RGB光以產(chǎn)生白光。此外，各該不同顏色的LED可被單獨(dú)選擇，以提供一單一顏色 的光(即，紅光、綠光或藍(lán)光)。
類似于圖14，圖15顯示另一能夠調(diào)整色溫(color temperature)的實(shí)施例。舉例 而言，一白光LED 115a(例如，具有含黃色熒光體的囊封劑的藍(lán)色LED芯片)與一輔助LED 115b (例如，紅光LED、黃光LED、藍(lán)光LED或琥珀光LED) —起放置于基板111上并被碗形凹 槽137覆蓋。因此，通過調(diào)整白光LED 11 及輔助LED 11 所產(chǎn)生的光的強(qiáng)度，可形成不 同的色溫。各該光擴(kuò)散板13的穹頂形本體提供一用于混合不同顏色的光的優(yōu)異通道。
圖16顯示發(fā)光裝置的剖視圖及光散射層117的俯視圖。光散射層117是由基板 上的圖案形成，使得光散射層117自中央?yún)^(qū)域朝周邊區(qū)域具有不同的覆蓋率。換言之，圖案 化光散射層117所具有的分布為越靠近光源115的區(qū)域具有越小的覆蓋率，而遠(yuǎn)離光源 115的區(qū)域具有越大的覆蓋率。以此方式，在中央?yún)^(qū)域處，因光散射層117的覆蓋率較小而 使光較少地被反射，而在周邊區(qū)域處，將因光散射層117的覆蓋率較大而使較弱的光被更 多地被反射。因此，除各該光擴(kuò)散單元的穹頂形本體外，圖案化光散射層117可額外地增強(qiáng) 總體光輸出的均勻性。圖案化光散射層117可通過諸如絲網(wǎng)印刷(screening printing)、(gravure printing)、凸版￡口屈1」(flexo printing)、轉(zhuǎn)移￡口屈1」(stamp printing) 及噴墨印刷(inkjet printing)等任何傳統(tǒng)的印刷工藝而制成。類似地，當(dāng)如圖17所示不 使用光散射層117時(shí)，圖案化光散射層117亦可應(yīng)用于光散射層133，光散射層133則還涂 覆至光傳播層131的底面(碗形凹槽137周圍的區(qū)域除外)上。
圖18A至圖18F為本發(fā)明的發(fā)光裝置的示意圖。圖18A繪示光源板11，在光源板 11中，將光源115(例如通過施加囊封劑而囊封的LED芯片)設(shè)置于一基板111(例如一 PCB 基板)上。圖18B繪示光擴(kuò)散板13，其中光傳播層131包含多個(gè)例如以蜂巢構(gòu)形相互連接 及排列的穹頂形光擴(kuò)散單元。圖18C繪示光擴(kuò)散板13組裝至光源板11上?？梢韵胂蟮?， 可分別制造多個(gè)光擴(kuò)散板13，然后以一無縫方式將它們相互拼接，即如圖8D所示。需注意 的是，填充有光漫射材料的穹頂形光擴(kuò)散單元是根據(jù)光源的間距進(jìn)行設(shè)計(jì)及排列。
圖19至圖21繪示使光散射層133僅形成于光傳播層131的底面(碗形凹槽137周圍的區(qū)域除外)上的各種發(fā)光裝置。如圖19所示，發(fā)光裝置19的光擴(kuò)散板13具有并非 弧形而是傾斜的上表面以及涂覆有光散射層133的底面。如圖20所示，發(fā)光裝置20的光 擴(kuò)散板13的上表面是弧形的，圓錐形凹槽135則被平滑成碗形的。如圖21所示，發(fā)光裝置 20的光擴(kuò)散板13的上表面是弧形的，圓錐形凹槽135則是三角形的。在這些實(shí)施例中，光 傳播層131的頂面為粗糙面，以散射光。
其它較佳實(shí)施例顯示于圖22至圖27中。在這些實(shí)施例中，光傳播層131的底面 (碗形凹槽137周圍的區(qū)域除外)涂覆有光散射層133，且光傳播層131的弧形頂面是無 光澤面，即粗糙面131a。粗糙面131a可通過噴砂(sanding)、研磨(rubbing)、機(jī)械拋光 (mechanical polishing)或機(jī)械蝕亥丨J (mechanical etching)形成。如圖 22 所示，一光學(xué) 膜171設(shè)置于光擴(kuò)散板13上。光學(xué)膜171形成有相對(duì)于光源115定位的圖案173。圖案 173可為一圖案化光散射材料(例如，含TiO2粒子的聚合物樹脂)涂層，其形成于一透明塑 料膜上。圖案173用以進(jìn)一步散射沿基板111的法向傳播的光，以獲得更佳的均勻性。如 圖23所示，二光學(xué)膜171、171a堆疊并置于光擴(kuò)散板13上。光學(xué)膜171形成有圖案173，光 學(xué)膜171a則形成有圖案173a。圖案173、173a上覆于光源115上并相對(duì)于光源115定位， 以散射沿基板111的法向傳播的光。圖案173、173a可分別為形成于光學(xué)膜171、171a上的 光散射材料(例如，含TiO2粒子的聚合物樹脂)涂層。
如圖M所示，光學(xué)膜171形成有圖案173、173a。圖案173、173a上覆于光源115 上并相對(duì)于光源115定位，以散射沿基板111的法向傳播的光。圖案173、173a可分別為形 成于光學(xué)膜171上的光散射材料(例如，含TiO2粒子的聚合物樹脂)涂層。圖25至圖27 顯示類似于圖22至圖M的實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，光學(xué)膜171 (171a)散射光而使光均 勻，故無需填充光漫射材料于圓錐形凹槽135內(nèi)。
圖觀至圖34顯示本發(fā)明的其它較佳實(shí)施例。光擴(kuò)散板13是上下倒置地設(shè)置于 光源板11上，使具有三角形構(gòu)形的圓錐形凹槽135面對(duì)光源115。如圖觀散射，光傳播層 131的整個(gè)表面(圓錐形凹槽135及碗形凹槽137周圍的區(qū)域除外)是一粗糙面131a。然 后，將底面(圓錐形凹槽135周圍的區(qū)域除外)涂覆以光散射層133。形成有相對(duì)于光源 115定位的圖案的光學(xué)膜171設(shè)置于光擴(kuò)散板13上。圖案173可為一圖案化光散射材料 (例如，含TiO2粒子的聚合物樹脂)涂層，其形成于一透明塑料膜上。圖四顯示其中僅光 傳播層131的頂面(碗形凹槽137除外)是粗糙面131a的另一實(shí)施例。圖30顯示其中光 學(xué)膜171散射光以使光均勻的一實(shí)施例，故無需于碗形凹槽137內(nèi)填充光漫射材料。如圖 31所示，二光學(xué)膜171、171a堆疊并設(shè)置于光擴(kuò)散板13上。光學(xué)膜形成有圖案173，光學(xué)膜 171a則形成有圖案173a。圖案173、173a上覆于光源115上并相對(duì)于光源115定位，以散射 沿基板111的法向傳播的光。如圖32所示，光學(xué)膜171形成有圖案173、173a。圖案173、 173a上覆于光源115上并相對(duì)于光源115定位，以散射沿基板111的法向傳播的光。
圖33顯示另一較佳實(shí)施例，其中繪示發(fā)光裝置33的剖視圖及光學(xué)膜171的俯視 圖。光學(xué)膜171形成有圖案173、173a，使得光學(xué)膜171自中央?yún)^(qū)域朝周邊區(qū)域具有不同的 覆蓋率。換言之，圖案化光學(xué)膜171所具有的分布為越靠近光源115的區(qū)域具有越大的覆 蓋率，而遠(yuǎn)離光源115的區(qū)域具有越小的覆蓋率。以此方式，在中央?yún)^(qū)域處，因光學(xué)膜171 的覆蓋率較大而使光更多地散射，而在周邊區(qū)域處，將因光學(xué)膜171的覆蓋率較小而使較 弱的光被更少地散射。因此，除光擴(kuò)散板13外，圖案化光學(xué)膜171可額外地增強(qiáng)總體光輸出的均勻性。圖案化光學(xué)膜171可通過諸如絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、凸版印刷、轉(zhuǎn)移印刷及噴 墨印刷等任何傳統(tǒng)印刷工藝而制成。
一種用于制造該發(fā)光裝置的方法顯示于圖34A至圖34G中。如圖34A、圖34B及 圖34C所示，將一透明(或半透明)聚合物材料注射成型于模具501與模具503之間，以形 成具有多個(gè)光擴(kuò)散單元的光擴(kuò)散板13的光傳播層131，其中各該單元具有一上下倒置的穹 頂形本體，在該穹頂形本體上，通過模具501而形成具有圓錐形凹槽135的弧形底面且平整 的頂面通過模具503而形成有一碗形凹槽137。將透明(或半透明)聚合物材料固化，以 形成光傳播層131。在圖34D中，將光傳播層131局部地涂覆以光散射層133。然后，在圖 34E中，施加透明膠151于光傳播層131的底側(cè)上。在圖34F中，將光傳播層131的頂面形 成為一粗糙面131a。最后，如圖34G及圖34H所示，將光擴(kuò)散板13的光傳播層133黏固至 光源板11的基板111上。
綜上所述，本發(fā)明是揭露適用于大型產(chǎn)品應(yīng)用的直下式發(fā)光裝置。該具有光擴(kuò)散 板的發(fā)光裝置能夠在一超薄構(gòu)形內(nèi)形成一均勻的面光源。
上述的實(shí)施例僅用來例舉本發(fā)明的實(shí)施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非 用來限制本發(fā)明的保護(hù)范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于 本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以申請專利范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種光擴(kuò)散板，其特征在于，包含一光傳播層，包含多個(gè)光擴(kuò)散單元，各該光擴(kuò)散單元包含一主體，該主體界定有一頂 面、一底面及一周邊，該主體具有朝該周邊逐漸縮小的厚度；其中該頂面形成有一第一凹槽，該底面形成有與該第一凹槽相對(duì)的一第二凹槽，且該 第一凹槽與該第二凹槽其中之一用于容置一光源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，還包含一涂覆至該光傳播層的光散 射層，其中該光散射層是由一聚合物樹脂制成，該聚合物樹脂含有折射率不同的光散射粒 子，這些光散射粒子是選自以下群組二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒 子、氧化鋅粒子、氧化錫粒子、氧化鍺粒子、聚合物粒子、金屬粒子及空氣微孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，各該第一凹槽被填充以一光漫射材 料，且各該第二凹槽用以容置該光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，該光漫射材料是由透明或半透明的 聚合物材料制成，這些透明或半透明聚合物材料含有折射率不同的光散射粒子，其中這些 光散射粒子是選自以下群組二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅 粒子、氧化錫粒子、氧化鍺粒子、聚合物粒子、金屬粒子及空氣微孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，各該第一凹槽是一圓錐形凹槽，且各 該圓錐形凹槽的一尖端是尖的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，各該第一凹槽是一圓錐形凹槽，且各 該圓錐形凹槽的一尖端是圓的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，該光傳播層是由一聚合物材料制成， 該聚合物材料是選自以下群組硅橡膠、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、環(huán)烯 烴共聚物、聚丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯 及聚丙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，各該擴(kuò)散單元的該頂面是一粗糙面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光擴(kuò)散板，其特征在于，該主體是一穹頂形本體。
10.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包含一光源板，具有一基板、一圖案化于該基板上的電極層、以及多個(gè)光源，這些光源被接 合成電性連接該電極層；以及一光擴(kuò)散板，設(shè)置于該光源板上，該光擴(kuò)散板具有一光傳播層，該光傳播層形成有多個(gè) 光擴(kuò)散單元，各該光擴(kuò)散單元包含一主體，該主體界定有一頂面、一底面及一周邊，該主體 具有朝該周邊逐漸縮小的厚度；其中該頂面形成有一第一凹槽，該底面形成有與該第一凹槽相對(duì)的一第二凹槽，且該 第一凹槽與該第二凹槽其中之一用以容置這些光源其中之一，以使當(dāng)該光擴(kuò)散板設(shè)置于該 光源板上時(shí)，該第一凹槽與該第二凹槽相對(duì)于這些光源其中之一被設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該基板是一印刷電路板或一撓性 印刷電路板。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，各該光源是由一囊封劑包封至少 一個(gè)LED芯片，該至少一個(gè)LED芯片是選自以下群組紅色LED芯片、綠色LED芯片、藍(lán)色 LED芯片、琥珀色LED芯片及紫外光LED芯片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該囊封劑是一透明聚合物樹脂與 至少一種熒光材料的一混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，各該光源是一表面貼著元件封裝LED。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包含一第一光散射層，該第一光 散射層涂覆至該光傳播層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包含一第二光散射層，該第二光 散射層在這些光源以外的區(qū)域中涂覆至該基板及該電極層上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該第二光散射層形成有一圖案，該 圖案相對(duì)于各該光源定位。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該第一光散射層與該第二光散射 層是由一聚合物樹脂制成，該聚合物樹脂含有折射率不同的光散射粒子，其中這些光散射 粒子是選自以下群組二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、 氧化錫粒子、氧化鍺粒子、聚合物粒子、金屬粒子及空氣微孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，各該第一凹槽被填充以一光漫射 材料，且各該第二凹槽用以容置這些光源其中之一。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該光漫射材料是由透明聚合物材 料制成，這些透明聚合物材料含有折射率不同的光散射粒子，其中這些光散射粒子是選自 以下群組二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、氧化錫粒子、 氧化鍺粒子、聚合物粒子、金屬粒子及空氣微孔。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，各該第一凹槽是一圓錐形凹槽，且 各該圓錐形凹槽的一尖端是尖的。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，各該第一凹槽是一圓錐形凹槽，且 各該圓錐形凹槽的一尖端是圓的。
23.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，各該擴(kuò)散單元的該頂面是一粗糙
24.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該光傳播層是由一聚合物材料制 成，該聚合物材料是選自以下群組硅橡膠、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、 環(huán)烯烴共聚物、聚丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚氯乙烯、聚 乙烯及聚丙烯。
25.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，還包含設(shè)置于該光傳播層上的一 光學(xué)膜，其中該光學(xué)膜形成有一圖案，該圖案相對(duì)于各該光源設(shè)置。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該圖案是一圖案化光散射材料，該 圖案化光散射材料涂覆于一透明塑料膜上而形成該光學(xué)膜，其中該圖案化光散射材料是由 一聚合物樹脂制成，該聚合物樹脂含有折射率不同的光散射粒子，這些光散射粒子是選自 以下群組二氧化鈦粒子、碳酸鈣粒子、氧化硅粒子、氧化鋁粒子、氧化鋅粒子、氧化錫粒子、 氧化鍺粒子、聚合物粒子、金屬粒子及空氣微孔。
27.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該主體是一穹頂形本體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置及用于該發(fā)光裝置的光擴(kuò)散板。該發(fā)光裝置包含一光源板及該光擴(kuò)散板。該光源板包含多個(gè)光源。該光擴(kuò)散板包含一形成有多個(gè)光擴(kuò)散單元的光傳播層。各該光擴(kuò)散單元形成有一主體，該主體界定有一頂面、一底面及一周邊。該主體具有朝該周邊逐漸減小的厚度。該主體包含一具有一圓錐形凹槽的頂面及一具有一碗形凹槽的底面。各該擴(kuò)散單元的圓錐形凹槽及碗形凹槽彼此相對(duì)，且該圓錐形凹槽與該碗形凹槽其中之一容置這些光源其中之一。
文檔編號(hào)F21S8/00GK102032528SQ20101029092
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者侯維新, 應(yīng)文逡, 高啟仁, 高智偉 申請人:敦網(wǎng)光電股份有限公司