TWI459060B - 導光體 - Google Patents

Description

導光體

本發明與導光有關，特別是關於一種導光體，能夠透過增加其出光面與網點面之間的距離以及亂數分佈其網點之方式，來達成導光均勻及視覺美觀之效果。

近年來，隨著光學領域之科技不斷進步，市場上已發展出各種具有不同導光功能的導光元件，可廣泛地應用於不同領域(例如電子產品、建築裝潢等領域)之需求。

一般而言，傳統的導光元件除了包含必要的導光管(light guide)之外，還會額外加入擴散片及彩色濾光片。這是由於傳統的導光元件通常是利用網點分佈之方式來達成導光均勻之效果，若導光元件並未採用擴散片來均勻化光線，當使用者看到導光元件時，使用者將會直視網點，而無法達到視覺美觀之效果。

因此，為了能夠達到導光均勻之效果，傳統的導光元件不得不額外增加擴散片的設置，卻也造成整個導光元件之結構變得較為複雜，其製造成本亦明顯增加，嚴重影響其市場競爭力。

因此，本發明提出一種導光體，以解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。

本發明之一範疇在於提出一種導光體。導光體包含入光面、出光面及網點面。入光面具有平均入光方向。出光面具有平均出光方向。平均出光方向與平均入光方向不平行。網點面具有複數個網點。網點面於基準平面上的投影涵蓋出光面於基準平面上的投影。基準平面係以平均出光方向為法向量。該些網點於網點面上分佈之密度為離光源愈遠，密度愈大。

於本發明之一實施例中，網點面至出光面的間距大於5mm。

於本發明之一實施例中，入光面的寬度大於出光面的寬度，以增加導光體之受光面積。

於本發明之一實施例中，該些網點的大小相同。

於本發明之一實施例中，該些網點於網點面上分佈之密度與其離光源的距離為線性關係。

於本發明之一實施例中，該些網點於網點面上分佈之密度與其離光源的距離為非線性關係。

於本發明之一實施例中，入光面為平面，平均入光方向與入光面的法向量平行。

於本發明之一實施例中，出光面為平面，平均出光方向與該出光面的法向量平行。

於本發明之一實施例中，出光面係經霧面處理。

相較於先前技術，本發明所提出之導光體係透過增加其出光面與網點面之間的距離、亂數分佈其網點及加大入光面等方式，不僅能夠達成導光均勻及視覺美觀之效果，亦可簡化導光體之結構，以提升其市場競爭力。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

本發明係揭露一種導光體。該導光體能夠透過增加其出光面與網點面之間的距離以及亂數分佈其網點等方式，來達成導光均勻及視覺美觀之效果，藉以省去額外設置擴散片之成本並簡化導光體之結構。

根據本發明之一較佳具體實施例為一種導光體。於此實施例中，導光體為具有導光功能之導光元件，例如導光管，但不以此為限。導光體可以由PC塑膠或壓克力(例如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)等材質所構成，但亦不以此為限。

請參照圖1，圖1係繪示此實施例之導光體的示意圖。如圖1所示，導光體1包含入光面10、出光面12及網點面14。網點面14具有複數個網點P，並且該些網點P的大小均相同，但不以此為限。實際上，導光體1之形狀可依照產品實際需求而定，可以是弧形、直線形或其他不同形狀。

於此實施例中，入光面10及出光面12均為平面，並且分別具有法向量NI及NO。但實際上入光面10及出光面12亦可以是非平面(例如曲面)，而出光面12可經霧面處理(例如噴砂或氧化方式)產生霧面效果，但不以此為限。

首先，將就導光體1之入光面10、出光面12與網點面14之間的相對關係進行說明。

於此實施例中，導光體1係透過入光面10接收來自光源(例如發光二極體LED，但不以此為限)的光線，並透過出光面12將光線射出導光體1外。入光面10具有平均入光方向DI，而出光面12具有平均出光方向DO，並且平均出光方向DO與平均入光方向DI彼此不平行。也就是說，出光面12的平均出光方向DO與入光面10的平均入光方向DI之間所夾的角度不會剛好是0或180度。需說明的是，入光面10的平均入光方向DI係指將所有射進入光面10的光線之不同方向加以平均後所得到的平均方向，而出光面12的平均出光方向DO則是指將所有從出光面12射出的光線之不同方向加以平均後所得到的平均方向。

若入光面10的平均入光方向DI與其法向量NI彼此平行，並且出光面12的平均出光方向DO與其法向量NO彼此平行，代表入光面10的法向量NI與出光面12的法向量NO彼此亦不平行。

於一實施例中，出光面12的平均出光方向DO係與入光面10的平均入光方向DI彼此垂直，亦即出光面12的平均出光方向DO與入光面10的平均入光方向DI之間所夾的角度為90度，代表導光體1的入光面10與出光面12係彼此垂直，但不以此為限。

至於導光體1之網點面14與出光面12之間的相對關係，則請同時參照圖1及圖2，圖2係繪示網點面於基準平面上之投影涵蓋出光面於基準平面上之投影的示意圖。如圖所示，假設基準平面S係以出光面12的平均出光方向DO為法向量，網點面14於基準平面S上的投影PS將會涵蓋出光面12於基準平面S上的投影PO。

此外，需說明的是，於導光體1中，若網點面14至出光面12的間距d太小，將會導致使用者透過導光體1的出光面12直視到網點面14上之該些網點P。因此，為了避免上述現象發生，於實際應用中，導光體1之網點面14至出光面12的間距d需大於5mm，才能使得網點面14上之網點P在使用者的視覺上變得相當不明顯。在一較佳實施例中，使用者的視線若是與出光面12的平均出光方向DO間呈一角度時(較佳為45度角)，使用者不會看到該些網點P，藉以達到視覺美觀之效果。

接著，將就該些網點P製作於網點面14上的分佈情形進行詳細說明。

於此實施例中，該些網點P可採用印刷、模仁蝕刻或模仁雷射等方式製作於導光體1的網點面14上。至於該些網點P的分佈圖樣及形狀大小則可視不同導光體1之實際需求而定，並無特定之限制。

需說明的是，本發明之導光體1的一項重要特徵在於：在導光體1中，該些網點P於網點面14上分佈之密度為離光源愈遠，密度愈大。由於光源所發出的光線係由入光面10進入導光體1中，故實質上該些網點P於網點面14上分佈之密度為離入光面10愈遠，密度愈大。

請參照圖3，圖3係繪示藉由發光二極體兩側入光之導光體的前視圖。如圖3所示，自出光面22往網點面24的方向望去，導光體2的兩側X1及X2分別設置有發光二極體LED1及LED2，並且導光體2之入光面20的寬度W1大於出光面22的寬度W2，亦即入光面20於前述基準平面S上的投影與出光面22於前述基準平面S上的投影相較，前者的寬度W1大於後者的寬度W2，藉以增加導光體2之受光面積。至於網點面24則係位於出光面22後方處。以一較佳實施例來說，網點面24上設置有該些網點P，至於該些網點P的分佈密度如前文所述，另外該些網點P的分佈範圍則可僅分佈於相對應出光面22的位置上，或是整個網點面24，並不以任一方式為限。

另外，如圖3所示，入光面20於前述基準平面S上的投影與出光面22於前述基準平面S上的投影間具有一差距d’，若在設計上增加d’，則可減少當發光二極體LED1及LED2自兩邊的入光面20進光，並由出光面22出光時，使用者觀察到兩端過亮的情形。

由於網點面上的網點分佈密度為離光源愈遠，密度愈大，且導光體2的兩側X1及X2處均設置有光源，因此，網點面24上位於導光體2兩側X1及X2的網點分佈密度應為最小密度值，而網點面24上位於導光體2兩側之中央處Xc的網點分佈密度應為最大密度值。也就是說，網點面24上的網點分佈密度係由位於導光體2兩側之中央處Xc的最大密度值分別向兩側遞減至位於導光體2兩側X1及X2的最小密度值。

需說明的是，只要導光體之網點面上的網點分佈密度能夠符合離光源愈遠，密度愈大之原則，其實每個網點分佈的位置並無特定的限制，甚至可以採取亂數分佈之方式來配置每個網點分佈的位置。

於一較佳實施例中，導光體之網點面上的該些網點可以僅分佈在投影於出光面下方的位置，藉以增加更多的出光量，故可減少能量的浪費。

於實際應用中，圖3中之網點面24上的網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間的對應關係可以是線性關係，亦可以是非線性關係。請參照圖4A及圖4B，圖4A係繪示圖3中之網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有線性關係；圖4B係繪示圖3中之網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有非線性關係。

如圖4A所示，網點面24上的網點分佈密度D係以線性方式由位於導光體2兩側之中央處Xc的最大密度值Dc分別向兩側遞減至位於導光體2兩側X1及X2的最小密度值D1及D2。

如圖4B所示，網點面24上的網點分佈密度D係以非線性方式由位於導光體2兩側之中央處Xc的最大密度值Dc分別向兩側遞減至位於導光體2兩側X1及X2的最小密度值D1及D2。實際上，所謂的非線性方式可以是採用最小平方法產生之曲線，但不以此為限。

於實際應用中，導光體並不一定要採用如同圖3所示之雙側入光方式，亦可能採用單側入光方式(例如將圖3中的發光二極體LED2移除)，此時，網點面上的網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間的對應關係即會變為圖5A或圖5B所示的情形，其中圖5A係繪示單側入光之導光體的網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有線性關係，圖5B係繪示單側入光之導光體的網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有非線性關係。

如圖5A所示，網點分佈密度D係以線性方式由位於導光體入光側X1的最小密度值D1’遞增至導光體非入光側X2的最大密度值D2’。如圖5B所示，網點分佈密度D係以非線性(例如曲線)方式由位於導光體入光側X1的最小密度值D1’遞增至導光體非入光側X2的最大密度值D2’。

相較於先前技術，本發明所提出之導光體係透過增加其出光面與網點面之間的距離、亂數分佈其網點及加大入光面等方式，來達成導光均勻及視覺美觀之效果，故可省去導光體額外設置擴散片之成本，以提升其市場競爭力。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1,2‧‧‧導光體

10,20‧‧‧入光面

12,22‧‧‧出光面

14,24‧‧‧網點面

P‧‧‧網點

NI‧‧‧入光面法向量

NO‧‧‧出光面法向量

DI‧‧‧平均入光方向

DO‧‧‧平均出光方向

S‧‧‧基準平面

W1‧‧‧入光面的寬度

W2‧‧‧出光面的寬度

PS‧‧‧網點面於基準平面上的投影

PO‧‧‧出光面於基準平面上的投影

d‧‧‧網點面至出光面的間距

X1,X2‧‧‧導光體的兩側

Xc‧‧‧導光體兩側之中央處

LED1,LED2‧‧‧發光二極體

D,D1,D2,Dc,D1’,D2’‧‧‧網點分佈密度

圖1係繪示本發明之一較佳具體實施例之導光體的示意圖。

圖2係繪示網點面於基準平面上之投影涵蓋出光面於基準平面上之投影的示意圖。

圖3係繪示藉由發光二極體兩側入光之導光體的前視圖。

圖4A係繪示圖3中之網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有線性關係。

圖4B係繪示圖3中之網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有非線性關係。

圖5A係繪示單側入光之導光體的網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有線性關係。

圖5B係繪示單側入光之導光體的網點分佈密度與該些網點離光源的距離之間具有非線性關係。

1．．．導光體

10．．．入光面

12．．．出光面

14．．．網點面

P．．．網點

NI．．．入光面法向量

NO．．．出光面法向量

DI．．．平均入光方向

DO．．．平均出光方向

d．．．網點面至出光面的間距

Claims (10)

1. 一種導光體，包含：一入光面，其具有一平均入光方向；一出光面，其具有一平均出光方向，該平均出光方向與該平均入光方向不平行；以及一網點面，其具有複數個網點，且該網點面於一基準平面上的投影涵蓋該出光面於該基準平面上的投影，該基準平面係以該平均出光方向為法向量；其中，該導光體之兩側均設置有光源，該網點面上的該些網點之分佈密度係由位於該導光體兩側之中央處的最大密度值分別向兩側遞減至位於該導光體兩側的最小密度值，該網點面至該出光面的間距大於5mm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中該出光面係經霧面處理。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中該入光面的寬度大於該出光面的寬度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中該些網點的大小相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中該些網點於該網點面上分佈之密度與該些網點離該光源的距離呈一線性關係。
6. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中該些網點於該網點面上分佈之密度與該些網點離該光源的距離呈一非線性關係。
7. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中該入光面為平面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之導光體，其中該平均入光方向與 該入光面的法向量平行。
9. 如申請專利範圍第1項所述之導光體，其中該出光面為平面。
10. 如申請專利範圍第9項所述之導光體，其中該平均出光方向與該出光面的法向量平行。