TW201224334A - Flexible light source module - Google Patents

Description

201224334 P51990122TW 36204twf.doc/I 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種光源模組，且特別是有關於一種 可撓式光源模組。 【先前技術】 隨著光電科技的進步，發光二極體光源的應用也隨之 愈加廣泛，諸如指示燈箱、照明光板、背光模組、廣告燈 板等應用。無論是何種應用，皆對各類照明、顯示產品造 成革命性的變化，顛覆目前所認知的刻板印象。大多數的 產品應用均將發光二極體光源朝向超薄化面光源技術發 展。然而’就目前技術而言，其主要瓶頸在於如何將點光 源轉換成均勻性佳的面光源，並同時消除眩光對人眼所造 的不適感。因此，導光膜片的設計便占有舉足輕重的關鍵。 惟就目前相關技術而言，無論是側投式的光源模組或 直下式的光源模組皆存在有部分缺失，例如不具可撓性 等。另一方面，側投式的光源模組，其導光距離有限，且 在大面積的應用上有其困難性。直下式的光源模組雖可較 輕易地應用在大尺寸的顯示技術’但其擴散均勻化相當不 易’且而要南也、度的發光二極體陣列，或是一定距離的光 私· ’才月b達到均勻面光源的效果。因此，提供一個均勺性 佳的可撓式光源模組實有其必要性。 【發明内容】 201224334

P51990I22TW 36204twf.doc/I 本發明提供一種可撓式光源模組，包括一可撓式基 板、一可撓式導光膜片（light-guide film)以及多個點光源。 可撓式導光膜片配置於多個點光源上。可撓式導光膜片包 括多個導光部。每一導光部包括一入光面以及一出光面。 入光面包括多個子入光面。在多個子入光面中，最靠近導 光部之幾何中心者為第一子入光面。出光面相對於 (oppositeto)入光面。出光面包括多個子出光面。在多個子 φ 出光面中’最靠近導光部之幾何中心者為一第一子出光 面。第一子出光面其切線斜率之絕對值隨著接近導光部之 幾何中心而遞增。多個點光源配置於可撓式基板，其中多 個點光源所發出的光束經由可撓式導光膜片而出射可撓式 光源模組’以使可撓式光源模組提供一面光源。 基於上述’在本發明之可撓式光源模組藉由可撓式基 板、可撓式導光膜片、多個點光源，可將點光源轉換成均 勻性佳之面光源’並具有可撓曲之特性。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 • 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 在揭露之範例實施例中，可挽式光源模、纟且例如是一直 下式的可撓式面光源模組’其包括一可撓式導光膜片。藉 由波浪狀(corrugation)之導光結構，可撓式導光獏片可將點 光源轉換成均勻性佳之面光源。同時，導光膜片之波浪狀 結構可使直下式光源模組具有可撓性。

201224334 f3iyyui/2TW 36204twf.docA 在揭露的範例實施例中，可撓式導光膜片例如包括多 個六邊形的導紐。鱗料抑週期性方式湖，一體 成型’並具有賴性的結構分佈，形成蜂祕結構的可挽 式導光膜#。應注意的是，導光部幾何雜及可撓式導光 膜片的結構僅用以例示說明，本發明並不限於此。導光部 成何形狀例如也可以是三角形、四方形、五角形等多邊形。 此時’可撓式導光膜 >；亦具有連續_結構分佈，以達成 可撓曲的延展特性，並不侷限於蜂巢形的結構。另一方面， 在揭露之範例實施例中，點光源例如是以發光二極體為例 不’本發明並不限於此。 圖1為一實施例可撓式光源模組的上視示意圖，圖2 為沿著圖1中Α-Α，剖面之剖面示意圖，而圖3分別繪示可 撓式導光膜片的出光面正視圖及入光面正視圖。請參考圖 1至圖3 ’在本實施例中，可撓式光源模組100包括一可撓 式基板110、一可撓式導光膜片12〇、一擴散膜13〇以及多 個點光源140。可撓式導光膜片12〇配置於點光源14〇上。 點光源140配置在可撓式基板no與可撓式導光膜片之 間。其中’點光源140可以内埋於可撓式基板11()内，或 者固又於可撓式基板110上。擴散膜130配置於可撓式導 光臈片130上。其中，點光源140所發出的光束經由可撓 式導光膜片120而出射可撓式光源模組1〇〇,以使可撓式 光源模組100提供一均勻性佳之面光源。 詳細而言，在本實施例中，可撓式導光膜片12〇包括 多個導光部122。每一導光部122之幾何形狀為六邊形， 201224334

P51990122TW 36204twf.doc/I =有-出光面124a及-人光面124b。該等導光部以— 體成型的方式週期性地連接而呈現六邊形蜂巢式排列，使 可撓式光源模組100達到面光源之功效。每一導光部122 的幾何中心之間距為P，且實質上大小相等，其中p介於 4米至4G毫米之間。在此’本實施例所「波浪狀」 設計至少是指於可撓式導細片m之出絲及人光面分 別設計具有可彎曲的A區與B區凹槽，如圖3所示。該等 • ㈤槽不但具有反射光線的狐面要求，同時具有可撓曲的延 展特性。 因此，可撓式導光則12G的波浪狀導光結構，係由 上了兩個弧形的出光面ma及人光面124b交錯而形成。 出光面124a為一粗糙表面，以使點光源14〇所發出的光束 y均勻散射，其粗糙表面之表面霧度(Haze)介於1〇%至9〇 %之間，穿透率(transmittance)介於6〇%至99%之間。入 光面124b包括入射區τ及反射區R。點光源14〇所發出的 光束經由入射區T入射至每一導光部122。之後，該等光 ♦ 束經由反射區R朝向出光面124a之方向傳遞。在本實施 例中’反射區R之反射率(ref|ectance)介於至99 之間。換句話說，入光面124b具有反射特性，反射點光源 140入射至導光部122之光束，使其朝正方向出光。

另一方面，在本實施例中，點光源140例如是以陣列 方式排列之發光二極體點光源。該發光二極體陣列的排列 方式例如對應每一導光部之幾何中心，一對一配置，以使 點光源14〇所發出的光束可經由入光面124b之入射區T

201224334 P51990122TW 36204twf.d〇c/I 入射至對應的導光部122。 另外，為了避免發光二極體點光源上方出光過強的問 題，本實施例之擴散膜130包括多個圓形的網點散射膜 片。網點132—對一地配置於對應的點光源上方，以解決 點光源140中心出光過強的問題。在本實施例中，該等圓 形的網點的半徑例如是介於1毫米至10毫米之間，其表面 霧度介於30%至80%之間。換句話說，圖1及圖2所示之 L，為圓形的網點132的直徑，其範圍例如是介於2毫米 至20毫米之間。因此，在本實施例中，可撓式導光膜片 120的外部配置有直徑L的圓形網點散射膜片，其位置對 應於點光源140上方，其週期對應於點光源140及導光部 122的排列週期。 在本實施例中，可撓式光源模組100包括擴散膜130, 但本發明並不限於此。圖4即繪示散射材料132,塗佈在可 撓式導光膜片120上之一實施例。藉由塗佈與貼附方式將 散射材料132’覆蓋於出光面124a的局部區域，同樣可解 決點光源140中心出光過強的問題，如圖4所示。 在本實施例中’點光源140並未嵌入可撓式導光膜片 120中’但本發明並不限於此。圖5即繪示點光源14〇,為 一表面黏著型發光二極體(SMDLED)，其嵌入可撓式導光 膜片120中。在本實施例中，表面黏著型發光二極體之封 裝體例如是被焊接在可撓式基板110上，而可撓式導光膜 片120則挖出凹槽，以容置SMD LED封裝體，使其可被 嵌入可撓式導光膜片120中，如圖5所示。 201224334

P51990122TW 36204twf.doc/I 另一方面，在本實施例中，導光部122及擴散膜130 之材質例如包括石夕膠(Silicon)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、 聚甲基丙烯酸曱酯(PMMA)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚 乙烯對苯二曱酸酯(polyethylene terephthalate ’ PET)、聚間 苯二曱酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)或聚二甲 基石夕氧烧(Polydimethylsiloxane，PDMS)至少其中之一。 另外，圖6A繪示本實施例之點光源藉由圖案化金屬 I 導電線路及金屬墊片與可撓式基板電性連接。圖6B繪示 本發明一實施例之點光源、金屬導電線路、金屬墊片三者 之電性連結方式，其包括打線焊接及晶片黏貼。圖6C繪示 本發明另一實施例之點光源、金屬導電線路、金屬墊片三 者之電性連結方式’其包括覆晶封裝。在本實施例中，可 撓式基板110包括一圖案化金屬導電線路112及多個金屬 墊片142，如圖6A所繪·示。在圖6A中，本實施例之點光 源140藉由圖案化金屬導電線路112及金屬墊片142與可 撓式基板110電性連接。在此，點光源14〇與金屬導電線 鲁 路U2及金屬墊片142之電性相互連結方式可以為膠材固 晶、打線焊接（Wire Bonding)、晶片黏貼（Die Bond) '共晶 黏貼（Eutectic Die Bonding)或覆晶封裝（nip chip Bond)、 内埋式封裝（Chip in substrate package)結合於金屬墊片142 上。圖6B即繪示内埋式封裝技術，其中點光源、金屬導電 線路、金屬墊片三者之電性連結方式包括打線焊接及晶片 黏貼，而圖6C所繪示者包括覆晶封裝之連結方式。本實施 之可撓式基板110之材質例如包括銅、銘、金或三者任意

201224334 P51990122TW 36204twf.doc/I 組合之合金。另外，在其他實施例中，可撓式基板之材質 可更包括例如聚醯亞胺(Polyimide，PI)等塑膠材質。在所 揭露之範例實施例中’可撓式導光膜片是以一個導光部為 單位元(unit cell)，以連續的週期性結構分佈一體成型。而 可撓式導光膜片的出光面與入光面例如是由兩個以上的弧 面所接合而成的非球面設計，惟本發明並不限於此。 詳細而言，圖7繪示圖1中之一導光部的導光膜片結 構。請參考圖7，在本實施例中，導光部122包括入光面 124b以及出光面124a。入光面124b包括多個子入光面， 出光面124a包括多個子出光面。 進一步而言，本實施例之入光面124b包括一第一子 入光面及一第二子入光面。在此，第一子入光面例如是入 光面124b在線段範圍内的入光面，第二子入光面例如 是入米面124b在線段t4範圍内的入光面。也就是說，在 子入光面中，最靠近導光部之幾何中心（：者為第一子入光 面。在本實施例中，第一子入光面之切線斜率之絕對值隨 著接近導光部之幾何中心C而遞減。第二子入光面之切線 斜率之絕對值隨著接近導光部之幾何中心c而遞減。其 中，第一子入光面之平均曲率半徑大於第二子入光面之 平均曲率半徑r4。 另外’若為使對應的點光源14〇與導光部122形成良 好的光耦合界面，第一子入光面接近導光部之幾何中心c 之切線斜率可設計為零，且將平均曲率半徑&趨近於無限 大，此時第一子入光面與點光源14〇光耦合之界面為二^ 201224334

l*519y〇122TW 36204twf.doc/I 面，可提升光束與導光部光耦合的比例。 須特別說明的是’若由導光部122的上視圖來看，以 導光部之幾何中心c為圓心、線段t3為半徑可劃出一圓形 範圍，在此圓形範圍内的入光面屬於導光部122的第一子 入光面。類似地，以導光部之幾何中心C為圓心、線段 t3+t4、t3為半徑可劃出-環形範圍，在此環形範圍内的入 光面屬於導光部122的第二子入光面。 鲁 另方面本貫細*例之出光面124a係相對於(opposite t〇)入光面而配置。在此’第—子出光面例如是出光面12如 在線段tl範圍内的出光面，第二子出光面例如是出光面 124土a在線段【2範圍内的出光面。也就是說，在子出光面中， 最靠近導光部之幾何中心c者為第一子出光面。在本實施 例中，第一子出光面之切線斜率之絕對值隨著接近導光 二？何中心C而遞增。第二子出光面之切線斜率之絕對： 讀接近導光部之幾何中心c而遞增。其中，第一子 •:之平均曲率半徑η小於第二子出光面之平均曲率半= 須特別說明的是，若由導光部122的上視圖來看 r图幾何中c為81心、線段11為半徑可劃出-圓步 ^ ’在此圓形範_的出光面屬於導光部 ^ 似地，以導光部之幾何中心c為圓心、線： 丄2 “為半可劃環形範圍，在此環形範圍内的二 光面屬於導光部122的第二子出光面。 是以，在本實施例中，出光面l24a由兩個以上的弧 11 201224334

P51990122TW 36204twf.doc/I 面所接合而成的非球面設計。以兩個 為例’在線段tl、t2内，設朴筮#安。而成的又计 lL , 又冲第―、第二子出光面的曲率 隻化。類似地，人光面⑽由兩個以上的弧面所接合而成 的非球面設計。以兩個弧面接合㈣的設計為例，在線段 t3、t4内’设计第-、第二子入光面的曲率變化。因此，當 點光源140所提供的光束進人導紐構中，藉由第一、第 二子出光面的曲率變化，使部分正面出光的光線反射回導 光膜片中，到達第一、第二子入光面的反射區時，反射光 線朝正面出光’而出光面的粗糖化設計’使光線散射達到 均勻化的效果。

圖8繪示另一實施例之導光部的導光膜片結構。請參 考圖8(a)及圖8(b) ’在本實施例中，第一子入光面例如是 入光面124b在線段t3範圍内的入光面，第二子入光面例 如疋入光面124b在線段丨4範圍内的入光面。在本實施例 中，第一子入光面之切線斜率為零，且平均曲率半徑巧趨 近於無限大。亦即，本實施例之第一子入光面為一平面， 以提升光源與導光部光耦合的比例。第二子入光面之切線 斜率之絕對值隨著接近導光部之幾何中心C而遞減。其 中，第一子入光面之平均曲率半徑Γ3大於第二子入光面之 平均曲率半徑r4。 若由導光部122的上視圖來看，以導光部之幾何中心 C為圓心、線段h為半徑可劃出一圓形範圍，在此圓形範 圍内的入光面屬於導光部122的第一子入光面。類似地， 以導光部之幾何中心c為圓心、線段t3+t4、為半徑可劃 12 201224334

P51990122TW 36204twf.doc/I 出糸形範圍，在此環形範圍内的入光面屬於導光部122 的第二子入光面。 另—方面，本實施例之出光面124a係相對於入光面 氏而配置。在此，第一子出光面例如是出光面在 、’、良丰又1範圍内的出光面，第二子出光面例如是出光面124a f線段t2範圍⑽出光面。也就是說，在子出光面中，最 靠近導光部之幾何中心C者為第一子出光面。在本實施例 Φ ^第一子出光面之切線斜率之絕對值隨著接近導光部之 士何中％ c而遞增。第二子出光面之切線斜率之絕對值隨 著接近導光部之幾何中心c而先遞減後遞增。其中，第一 子出光面之平均曲率半徑rl小於第二子出光面之平均曲率 半徑r2。 若由導光部122的上視圖來看，以導光部之幾何中心 c為圓心、線段ti為半徑可劃出一圓形範圍，在此圓形範 圍内的出光面屬於導光部122的第一子出光面。類似地， 、導光邵之幾何中心C為圓心、線段ti+k、q為半徑可劃 出—環形範圍，在此環形範圍内的出光面屬於 的第二子出光面。 在本實施例中，出光面及入光面的線段及平均曲率半 仏可依貫際需求在特定的範圍内進行調整。例如，線段 ti 〇·5〜8亳米、t2=5〜22毫米、Γι=ι〜5毫米、r2=i〇〜3〇毫米； t3~〇·5〜8毫米、t4=7〜22毫米、r3趨近於無限大、r4=2〇〜200 亳米。 應主意的是’在所揭露之實施例中，各參數所例示的 13 201224334

P51990122TW 362〇4twf.doc/I 數值範圍，諸如表面霧度、穿透率、反射率、光澤度、幾 何中心之間距P、圓形網點的直徑L、線段長度及平均曲 率半徑的大小，均包括上述各數值範圍的兩端點值。 綜上所述，在所揭露之實施例中，可撓式光源模組藉 由波浪狀之導光膜片，可將點光源轉換成均勻性佳之面^ 源同時，導光膜片之波浪狀結構可使光源模組具有可換 性。 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内，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。 【圖式簡單說明】 圖1為一實施例可撓式光源模組的上視示意圖。 圖2為沿著圖1中A-A’剖面之剖面示意圖。 圖3刀別繪示可撓式導光膜片的出光面正視圖及入光 面正視圖。 鲁 圖4繪示散射材料塗佈在可撓式導光膜片上之一實施 例。 圖5繪示點光源為一表面黏著型發光二極體。 圖6A繪示點光源藉由圖案化金屬導電線路及金屬墊 片與可撓式基板電性連接。 圖6B繪示一實施例之點光源、金屬導電線路、金屬 塾片二者之電性連結方式。 14 201224334

P51990122TW 3 6204twf.doc/I 圖6C繪示另一實施例之點光源、金屬導電線路、金 屬墊片三者之電性連結方式。 圖7繪示圖1中之一導光部的導光膜片結構。 圖8繪示另一實施例之導光部的導光膜片結構。 【主要元件符號說明】 100 :可撓式光源模組 φ 110:可撓式基板 112 :圖案化金屬導電線路 120 :可撓式導光膜片 122 :導光部 124a :出光面 124b :入光面 130 :擴散膜 132 :網點 132’ ：散射材料 • 140、140，：點光源 142 :金屬墊片 P:導光部的幾何中心之間距 A、B :可彎曲的凹槽 T:入光面的入射區 R·入光面的反射區 C ··導光部之幾何中心 L:圓形網點的直徑 15 201224334

36204twf.docA r】、r2、r3、r4 :平均曲率丰徑 tl、t2、t3、t4 :線段

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Claims (1)

1. 201224334 P51990122TW 36204twf.doc/I 七、申請專利範圍： 1. 一種可撓式光源模組，包括： 一可燒式基板； 一可撓式導光膜片，配置於多個點光源上，該可撓式 導光膜片包括多個導光部，每一導光部包括： 一入光面，包括多個子入光面’在該些子入光面 中，最靠近該導光部之幾何中心為一第一子入光面； • 以及 一出光面，相對於該入光面’該出光面包括多個 子出光面，在該些子出光面中，最靠近該導光部之幾 何中心者為一第一子出光面，其切線斜率之絕對值隨 著接近該幾何中心而遞增；以及 該些點光源，配置於該可撓式基板，其中該些點光源 所發出的光束經由該可撓式導光膜片而出射該可撓式光源 模組。 2.如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組，其 中s亥出光面包括該第—子出光面及一第二子出光面，該第 一子出光面之平均曲率半徑小於該第二子出光面之平均曲 率半徑。 =3·如申請專利範圍第2項所述之可撓式光源模組，其 中該ί 一子出光面之切線斜率之絕對值隨著接近該幾何中 心而遞增。 中該i如申請專利軸第2項所述之可撓式光源模組，其 “ 一子出光面之切線斜率之絕對值隨著接近該幾何中 17 201224334 P51990122TW 36204twf.doc/I 心而先遞減後遞增。 5.如申請專利範圍第1項所述之可挽式光源模組，其 中5亥出光面為一粗梭表面。 6·如申請專利範圍第5項所述之可撓式光源模組’其 中該粗縫表面之表面霧度(Haze)介於1〇%至9〇%之間，穿 透率(transmittance)介於 6〇%至 99%之間。 7. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組，其 中該第一子入光面之切線斜率之絕對值隨著接近該幾何中 心而遞減。 8. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組，其 中該入光面包括該第—子入光面及一第二子入光面，該第 一子入光面之平均曲率半徑大於該第二子入光面之平均曲 率半徑。 9·如申請專利範圍第8項所述之可撓式光源模組，其 中該第二子入光面之切線斜率之絕對值隨著接近該幾何中 心而遞減。 10. 如申請專利範圍第8項所述之可撓式光源模組， 其中該第一子入光面為一平面。 11. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組’ 其中該入光面包括一入射區，該些點光源所發出的光束經 由該些入射區入射至該些導光部。 12. 如申請專利範圍第11項所述之可撓式光源模 組，其中該入光面更包括一反射區，該些點光源入射至該 些導光部的光束經由該些反射區朝向該些出光面之方向傳 201224334 P51990122TW 36204twf.docA 遞。 13_如申凊專利範圍第12項所述之可撓式光源模 組，其中該反射區之反射率(reflectance)介於9〇%至99.99 %之間。 14.如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 其中s玄些導光部之幾何形狀為多邊形，該可橈式導光膜片 係由該些導光部一體成型連接而成。 φ 15.如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 其中該些導光部之幾何形狀為六邊形，該可撓式導光膜片 係由該些導光部一體成型連接而成之蜂巢形結構。 16. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 其中該些導光部為週期性排列，其幾何中心之間距為p， 其中P實質上大小相等，且p介於5毫米至40毫米之間。 17. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 其中該些導光部之材質包括矽膠（silic〇n)、聚丙烯 (Polypropylene ’ PP)、聚曱基丙烯酸曱酯(pMMA)、聚醯亞 φ 胺(Polyimide，PI)、聚乙烯對苯二曱酸酯（polyethylene terephthalate，PET)、聚間笨二曱酸乙二酯（polyethylene naphthalate ’ pEN)或聚二曱基矽氧烷 (Polydimethylsiloxane，PDMS)至少其中之一。 18·如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 其中s亥些點光源對應該些導光部之幾何中心一對一配置。 19.如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 其中該些點光源為發光二極體光源。 201224334 x^iyyyjiUTW 36204twf.doc/I 2〇.如申請專利範圍第1項所述之玎撓式光源模組， 更包括一擴散膜，配置於該可撓式導光膜片上。 21. 如申請專利範圍第2〇項所述之可撓式光源模 組其中11玄擴散膜包括多個網點，該些網點一對一地配置 於該些點光源上方。 22. 如申請專利範圍第20項所述之可撓式光源模 組，其中该些網點為圓形，其半徑介於1毫米至1〇毫米之 間。 23. 如申請專利範圍第2〇項所述之可撓式光源模 _ 組’其中該些網點之表面霧度介於3〇%至8〇%之間。 24. 如申請專利範圍第2〇項所述之可撓式光源模 組’其申該擴散膜之材質包括矽膠、ρρ、ρΜΜΑ、ρι、ρΕτ、 PEN或PDMS至少其中之—。 25. 如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 其中該可撓式基板之材質包括銅、鋁、金或三者任意組合 之合金。 26·如申請專利範圍第丨項所述之可撓式光源模組， 其中該可撓式基板之材質包括聚醯亞胺(p〇lyimide，ρι)。 27. 如申請專利範圍第】項所述之可撓式光源模組， 其中該可撓式基板包括一圖案化金屬導電線路及多個金屬 墊片，該些點光源藉由該圖案化金屬導電線路及該些金屬 墊片與該可撓式基板電性連接。 28. 如中請專利範圍第丨項所述之可撓式光源模級， 其中該可撓式導光膜片之外形呈波浪狀，該波浪狀之可挽 20 201224334 P51990122TW 36204twf.doc/I 式導光膜片包括多個可彎曲的凹槽。 29.如申請專利範圍第1項所述之可撓式光源模組， 更包括一散射材料，塗佈於該可撓式導光膜片上。

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