专利名称：一种导光棒及采用该导光棒制作的线状光源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及导光元件和光线变换装置，特别是涉及一种可将点光源转变为线光源(或离散点阵式线光源)的导光棒及采用该导光棒制作的线状光源装置。
背景技术：
随着显示技术的快速进步和消费电子市场的迅猛发展，液晶面板(IXD panel)由于厚度薄，质量轻，携带方便，低辐射等特点，已经在显示器市场占据了主导地位，现在广泛应用于电视机，显示器，笔记本电脑，数码相机，移动电话及投影机等多种电子产品。由于液晶本身不发光，所以需要将线光源通过其他光学装置处理变为均匀出射的面光源来为液晶面板提供亮度充足且分布均匀的面光源，使液晶面板正常显示图像的同时，拥有足够的亮度和对比度。现有技术的线光源主要有冷阴极荧光灯(CCFL)和发光二极管(LED)。由于冷阴极荧光灯存在寿命较短，色域较小，结构易损，含汞等环境有害物等诸多缺点，现在市场上已经逐渐被发光二极管替代。发光二极管虽然在广色域，长寿命方面有相对优势，但也存在能效偏低，散热不佳，出光均匀度稍差和成本高等诸多问题。近年来，激光也被引入作为照明光源，激光模块发射的光束一般为直径较小的光束，必须要通过光学元件，扩束器等结构将激光光束扩束以后才能作为照明光源，使用这样结构的激光背光模组工艺复杂，体积较大，成本也偏高。也有现行技术采用截面为多边形截面的导光材料柱，利用光线在导光材料外部的反射性外壳上的反射在导光材料中传播，当光线遇到导光材料的裸露表面时，光线通过折射出导光材料，形成线光源。该现有技术由于需采用外壳，故而增加了体积和成本，同时光能利用率也不够高。 根据上述分析，现有的线光源方案，均存在色域范围较窄、亮度和均匀度差或结构复杂，体积较大，成本偏高等各种问题。需要一种体积较小，结构更为简单且成本低廉的光学装置可以将点光源转换为背光模组所需的线状光源(或离散点阵式线光源)，为液晶显示器提供更高质量的照明光源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以将点状光源变换为线光源(或离散点阵式线光源)的导光棒，用于解决现有技术中光源出光转换系统存在的结构复杂、制造工艺要求高和成本过高等问题。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种导光棒，其为通过光学材料成形的实心柱状棒体，且包括入射面、反射面和溢出面；所述入射面为实心柱状棒体的一个或两个端面，用于使光线沿实心柱状棒体的轴线方向射入所述导光棒内部；所述反射面为实心柱状棒体侧面的可反射光线的外包覆层，用于反射导光棒内的光线，使光线在导光棒内沿实心柱状棒体的轴线方向传播；
所述溢出面为通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域，用于折射导光棒内传播的光线，使一部分光通过折射溢出导光棒，形成侧向出光。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进:进一步，所述实心柱状棒体的截面为圆柱形或多边形。进一步，通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域是连续形状或离散形状。这里，采用连续破坏方式可以使得导光棒的溢出面具有连续形状，可以输出线光源；采用断续破坏方式可以使得导光棒的溢出面具有离散形状，可以输出离散点阵式线光源。进一步，所述导光棒表面或内部具有疏密、大小和/或形状不相同的若干微结构，或所述导光棒内部散布有反光颗粒，且所述微结构和所述反光颗粒均用于保证所述导光棒均勻发光。本发明的技术方案还包括一种采用上述导光棒制作的线状光源装置，包括光源、率禹合器和导光棒；所述光源，用于发出的光线；所述耦合器，用于处理所述光源发出的光线；所述导光棒，其使经所述耦合器处理的光线通过入射面进入导光棒内部，再经过导光棒的反射面的反复多次反射在导光棒内部沿轴线方向传播，再在导光棒的溢出面上发生折射溢出导光棒，形成侧向溢出光。基于上述导光棒的基本原理，本发明的技术方案还包括另外一种导光棒，其为通过光学材料成形的实心柱状棒体，且包括入射面、反射面和溢出面；所述入射面为实心柱状棒体的一个端面，用于使光线沿实心柱状棒体的轴线方向射入所述导光棒内部；所述反射面为实心柱状棒体的另一个端面，用于将光线反射回来，继续沿实心柱状棒体长度方向传播；所述溢出面为通过破坏实心柱状棒体侧面的外包覆层形成的一个或多个平面区域，用于折射导光棒内传播的光线，使一部分光通过折射溢出导光棒，形成侧向出光。进一步，所述实心柱状棒体的截面为圆柱形或多边形。进一步，通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域是连续形状或离散形状进一步，所述导光棒表面或内部具有疏密、大小和/或形状不相同的若干微结构，或所述导光棒内部散布有反光颗粒，且所述微结构和所述反光颗粒均用于保证所述导光棒均匀发光。本发明的技术技术方案也还包括一种采用上面的导光棒制作的线状光源装置，包括光源、稱合器和导光棒；所述光源，用于发出的光线；所述耦合器，用于处理所述光源发出的光线；所述导光棒，其使经所述耦合器处理的光线通过入射面进入导光棒内部，再经过导光棒的反射面将光线反射回来，继续沿实心柱状棒体长度方向传播，再在导光棒的溢出面上发生折射溢出导光棒，形成侧向溢出光。
本发明的有益效果是:本发明利用一种体积较小，结构更为简单且成本低廉的导光棒结构将点光源转换为背光模组所需的线状光源(或离散点阵式线光源)，为液晶显示器提供更高质量的照明光源，来提升背光模组的发光效率和显示质量。
图1为本发明实施例一所述的导光棒的结构不意图；图2为本发明实施例二所述的导光棒的结构示意图；图3为本发明实施例三所述的侧出光的线光源装置的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下:1、入射面，2、反射面,3、溢出面,4、入射光,5、溢出光,6、光源,7、f禹合器,8、导光棒。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图1所不，实施例一给出了一种导光棒，包括入射面1，反射面2和溢出面3。A射光4从入射面I进入导光棒，并受到反射面2的反射在导光棒内部沿导光棒长度方向传播，当光线遇到溢出面3时会发生泄漏溢出导光棒形成侧向溢出光5。其中，导光棒为一用光学材料成形的实心柱状棒体，其中所述入射面I为实心柱状棒体的一个端面，外界光源经耦合后，从导光棒入射面I入射，使得入射光4可以沿导光棒长度方向传输；所述反射面2为为实心柱状棒体外包覆层，用以反射导光棒内的光线，使光线在导光棒内沿导光棒长度方向传播；所述溢出面3为实心柱状棒体上通过切削或其他加工手段破坏包覆层后形成的区域，用以导出导光棒内传播的光线，形成侧向溢出光5。实施例一中，还可以使导光棒的一个端面为入射面，另外一个端面为反射面，从入射面进入导光棒沿导光棒轴线方向传播至另一端仍未被出射面折射成侧出光的剩余光线反射回来，继续沿导光棒轴线方向向入射面传播，并进一步的被出射面折射成侧出光，以此来提高导光棒的侧出光效率。图2为本发明实施例二的导光棒的结构示意图，现就与图1所示的第一实施例的不同之处阐述如下:使导光棒的两个端面均为入射面，从两端分别引入多数光线。实心柱状棒体外包覆层的破坏或切削区域可以为离散形状，使得导光棒的溢出面为离散的阵列，可以输出离散点阵式线光源。对于上述两个实施例，所述导光棒可以为柱状、楔状、锥状或其它形状，其截面为圆柱形或多边形，且其表面或内部可具有疏密、大小和/或形状不相同的若干微结构，且所述微结构可用于保证所述导光棒均匀发光。另外，也可以在所述导光棒内部散布有反光颗粒，来保证所述导光棒均匀发光。光源发射的光线通过端面照射或光纤耦合等方式从所述导光棒的一端、两端或侧面进入所述导光棒，在导光棒中传播，当光线碰到导光棒表面或内部的微结构或反光颗粒时，发生折射并从导光棒射出，这里利用疏密，大小，形状不同的微结构设计可使导光棒均匀发光。上述两个实施例中，通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域是连续形状或离散形状。采用连续破坏方式可以使得导光棒的溢出面具有连续形状，可以输出线光源；采用断续破坏方式可以使得导光 棒的溢出面具有离散形状，可以输出离散点阵式线光源。
另外，对于上述两个实施例，导光棒的长度、粗细、长径比以及截面形状不限于图示中的形状。在图3中，基于实施例一所述的导光棒,实施例三提出了一种侧出光的线状光源装置，包括光源6、耦合器7和导光棒8 ;所述光源6，用于发出的光线；所述耦合器7，用于处理所述光源发出的光线；所述导光棒8，其使经所述耦合器处理的光线通过入射面进入导光棒内部，再经过导光棒的反射面将光线反射回来，继续沿实心柱状棒体长度方向传播，再在导光棒的溢出面上发生折射溢出导光棒，形成侧向溢出光。对于上述实施例，光源，稱合器与导光棒之间的相对位置、连接手段、光导材料也都不局限于图中所示的结构。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替`换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种导光棒，其特征在于，所述导光棒为通过光学材料成形的实心柱状棒体，且包括入射面、反射面和溢出面； 所述入射面为实心柱状棒体的一个或两个端面，用于使光线沿实心柱状棒体的轴线方向射入所述导光棒内部； 所述反射面为实心柱状棒体侧面的可反射光线的外包覆层，用于反射导光棒内的光线，使光线在导光棒内沿实心柱状棒体的轴线方向传播； 所述溢出面为通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域，用于折射导光棒内传播的光线，使一部分光通过折射溢出导光棒，形成侧向出光。
2.根据权利要求1所述的导光棒，其特征在于，所述实心柱状棒体的截面为圆柱形或多边形。
3.根据权利要求1所述的导光棒，其特征在于，通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域是连续形状或离散形状。
4.根据权利要求1所述的导光棒，其特征在于，所述导光棒表面或内部具有疏密、大小和/或形状不相同的若干微结构，或所述导光棒内部散布有反光颗粒，且所述微结构和所述反光颗粒均用于保证所述导光棒均匀发光。
5.一种采用权利要求1至4中任一所述的导光棒制作的线状光源装置，其特征在于，包括光源、稱合器和导光棒； 所述光源，用于发出的光线； 所述耦合器，用于处理所述光源发出的光线； 所述导光棒，其使经所述耦合器处理的光线通过入射面进入导光棒内部，再经过导光棒的反射面的反复多次反射在导光棒内部沿轴线方向传播，再在导光棒的溢出面上发生折射溢出导光棒，形成侧向溢出光。
6.—种导光棒,其特征在于,所述导光棒为通过光学材料成形的实心柱状棒体,且包括入射面、反射面和溢出面； 所述入射面为实心柱状棒体的一个端面，用于使光线沿实心柱状棒体的轴线方向射入所述导光棒内部； 所述反射面为实心柱状棒体的另一个端面，用于将光线反射回来，继续沿实心柱状棒体长度方向传播； 所述溢出面为通过破坏实心柱状棒体侧面的外包覆层形成的一个或多个平面区域，用于折射导光棒内传播的光线，使一部分光通过折射溢出导光棒，形成侧向出光。
7.根据权利要求6所述的导光棒，其特征在于，所述实心柱状棒体的截面为圆柱形或多边形。
8.根据权利要求6所述的导光棒，其特征在于，通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域是连续形状或离散形状。
9.根据权利要求6所述的导光棒,其特征在于,所述导光棒表面或内部具有疏密、大小和/或形状不相同的若干微结构，或所述导光棒内部散布有反光颗粒，且所述微结构和所述反光颗粒均用于保证所述导光棒均匀发光。
10.一种采用权利要求6至9中任一所述的导光棒制作的线状光源装置，其特征在于，包括光源、稱合器和导光棒；所述光源，用于发出的光线； 所述耦合器，用于处理所述光源发出的光线； 所述导光棒，其使经所述耦合器处理的光线通过入射面进入导光棒内部，再经过导光棒的反射面将光线反射回来，继续沿实心柱状棒体长度方向传播，再在导光棒的溢出面上发生折射溢出导光棒，形成侧 向溢出光。
全文摘要
本发明涉及一种导光棒，其为通过光学材料成形的实心柱状棒体，包括入射面、反射面和溢出面；入射面为实心柱状棒体的一个或两个端面，用于使光线沿实心柱状棒体的轴线方向射入导光棒内部；反射面为实心柱状棒体侧面的可反射光线的外包覆层，用于反射导光棒内的光线，使光线在导光棒内沿实心柱状棒体的轴线方向传播；溢出面为通过破坏外包覆层形成的一个或多个平面区域，用于折射导光棒内传播的光线，使一部分光通过折射溢出导光棒，形成侧向出光。本发明还给出了由该导光棒制作的线状光源装置。本发明的导光棒结构体积较小、成本低廉，其将点光源转换为背光模组所需的线状光源(或离散点阵式线光源)，为液晶显示器提供更高质量的照明光源。
文档编号F21S8/00GK103235358SQ20131015368
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者崔碧峰, 韩永刚, 徐晖, 毛珂 申请人:北京牡丹视源电子有限责任公司