專利名稱：包括具有衍射表面元件的光纖光導(dǎo)的用于均勻背照亮平板監(jiān)視器的照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于背照亮平面顯示器、特別是移動應(yīng)用的顯示器的照明設(shè)備。
背景技術(shù)：
公知的移動應(yīng)用的顯示器的照明設(shè)備包括光源，光源可以例如是管狀光源(CCFL)。光源發(fā)出的光在楔形橫截面的光導(dǎo)部件的端面耦合到該光導(dǎo)部件中。特別是由于該光導(dǎo)部件的楔形構(gòu)造，光束的全反射發(fā)生在相界且光束從楔形光導(dǎo)部件的表面通過對應(yīng)的散射中心射出。楔形光導(dǎo)部件的表面設(shè)置在要透照的顯示器對面。光導(dǎo)部件的表面被構(gòu)造成使得光通過折射從光導(dǎo)射出。如此折射的光由設(shè)置在光導(dǎo)部件和顯示器之間的多個膜準(zhǔn)直和引導(dǎo)，以使基本上是白色的光到達(dá)顯示器。這樣的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，由于例如多個膜必須放置在框架或類似物內(nèi)，且必須確保避免膜的滑動或類似情況，使得上述照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以制造成本高。此外，存在工作故障的風(fēng)險。
由EP 1 194 915可知用于移動電話顯示器的光導(dǎo)部件。來自光源如LED的光耦合到光源中。為了將光耦合出，光導(dǎo)部件在其表面上具有衍射結(jié)構(gòu)。這里，整個表面設(shè)有不同的光柵，使得光柵彼此緊密鄰接。光柵被構(gòu)造成使得它們具有不同的衍射效率以獲得光耦合出的均勻性。光柵的不同衍射效率是通過各個光柵幅度或該結(jié)構(gòu)高度的變化而獲得的。制作這樣具有不同光柵幅度的表面結(jié)構(gòu)極其困難。而且，由于各個光柵的緊密鄰接，很可能例如由于技術(shù)上難以獲得的精度的原因而難以預(yù)測衍射效果，如不期望的干擾。
本發(fā)明的目的是提供一種用于背照亮平面顯示器的照明設(shè)備，該照明設(shè)備以高效率和低成本保證了提高的工作可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
該目的根據(jù)本發(fā)明利用權(quán)利要求1所述的特征來解決。
本發(fā)明的照明設(shè)備特別適用于平面顯示器，例如移動電話顯示器、PDA顯示器、相機等。而且，該照明設(shè)備還適用于背照明廣告板、顯示板等。該照明設(shè)備包括光源，該光源可包括一個或多個LED或CCFL。光源發(fā)出的光耦合到光導(dǎo)部件中。優(yōu)選地，光導(dǎo)裝置由透明塑料材料如PPMA、PC、PET、PT等和/或無機玻璃制成。耦合到光導(dǎo)部件中的光在光導(dǎo)部件的出射表面耦合出。當(dāng)該照明設(shè)備用于移動電話時，出射表面設(shè)置在顯示器對面使得光從光導(dǎo)朝著顯示器發(fā)出。根據(jù)本發(fā)明，出射表面的表面結(jié)構(gòu)具有用于光傳播的衍射表面元件。通過優(yōu)選地提供多個這樣的表面元件，可以省略現(xiàn)有技術(shù)中提供在光導(dǎo)部件和顯示器之間的膜，因為，由于本發(fā)明的衍射表面元件，可實現(xiàn)足夠好的照明。
光導(dǎo)部件的一個或多個側(cè)表面可以設(shè)有反射器以增加從出射表面射出的光量。類似地，光源可以由反射器部分包圍以增加耦合到光導(dǎo)部件中的光量。
使用本發(fā)明的照明設(shè)備，可以省略位于光導(dǎo)部件的出射表面和顯示器之間的諸如膜的任何其它光導(dǎo)組件。除了上述反射元件以外，本發(fā)明不需要任何其它光導(dǎo)組件就提供了半透射式(transflective)或透射式(transmisive)背景照明。由于在光導(dǎo)部件的出射表面上提供了衍射表面元件，照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)可被簡化。這增強了質(zhì)量，特別是照明設(shè)備的使用壽命。
優(yōu)選地，各個表面元件被配置成使得它們充當(dāng)優(yōu)選地產(chǎn)生具有譜光分裂的準(zhǔn)直光束的衍射元件。為此，各個表面元件優(yōu)選地包括波狀橫截面的表面結(jié)構(gòu)，波動之間節(jié)距的選擇視待偏轉(zhuǎn)的波長而定。優(yōu)選地，各個表面元件包括不同的衍射光柵。特別優(yōu)選的是，表面元件被設(shè)置成使得通過將至少兩個相鄰的光束疊加，來產(chǎn)生主要是單色的光和/或白光。這里，單色光指±100nm的波長范圍，特別是指±50nm的波長范圍。根據(jù)本發(fā)明，通過提供這樣的表面元件，由此可以產(chǎn)生很大程度上是單色的光、特別是具有高光通量密度的準(zhǔn)直光。
表面元件表面的構(gòu)造還允許調(diào)整來自出射表面的光的照射方向。為此，必須根據(jù)夫瑯和費(Fraunhofer)衍射定則修改提供于表面元件處的衍射光柵。該可調(diào)整性優(yōu)選地在至出射表面0-90°的范圍內(nèi)。
類似地，通過選擇或配置表面元件的結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整照射光的色溫。優(yōu)選地，可以在3,000K到10,000K的范圍內(nèi)調(diào)整色溫。
利用本發(fā)明的具有衍射表面元件的出射表面的構(gòu)造，特別是可避免或顯著減小光譜分裂。還同時實現(xiàn)光的足夠放大和低能量消耗。而且，由于衍射表面元件的提供，且特別是由于表面元件的設(shè)置，可以實現(xiàn)光的良好準(zhǔn)直。這里，特別有利的是，不需要提供其它光導(dǎo)系統(tǒng)如起衍射或反射作用的膜，就可以為光放大或準(zhǔn)直而獲得這些優(yōu)點。
本發(fā)明的衍射表面元件優(yōu)選地具有0.04μm2到10,000μm2、特別是0.04μm2到500μm2的尺寸。由于這樣的小表面的提供，可以向很小的平面顯示器如移動應(yīng)用的顯示器提供多個表面元件。這里，各個表面元件之間的相互間距優(yōu)選地在0-100μm范圍內(nèi)、特別是在0-50μm范圍內(nèi)、且特別優(yōu)選地在0-15μm范圍內(nèi)。特別優(yōu)選的是，表面元件具有大于0的相互距離。優(yōu)選地，該距離至少是1μm，特別是至少是3μm。此有利之處在于在有較多光待耦合出的光導(dǎo)部件區(qū)域中，可以減小表面元件之間的距離，而在有較少光量待耦合出的區(qū)域中，可以提供較大的距離。因此，可以獲得亮度分布的良好均勻化。而且，總按相同的間距設(shè)置各個表面元件，就制造而言是較容易的。例如，如果表面元件由固化漆(curing lacquer)與成形元件或負(fù)片(negative)相結(jié)合而制成，則使表面元件隔開例如通過形成漆網(wǎng)而避免了表面元件邊界處的崩解。此外，使各個表面元件隔開確保避免了由鄰接表面結(jié)構(gòu)引起的衍射的崩解或折射。
優(yōu)選地，表面元件組中包括多個具有不同表面結(jié)構(gòu)的表面元件。這樣做時，不同的表面結(jié)構(gòu)被選擇成使得表面元件組發(fā)出基本上單色的光和/或白光。表面結(jié)構(gòu)的類型、特別是由表面結(jié)構(gòu)引起的光波長的變化是依據(jù)光源發(fā)出的光波長范圍而確定的。
優(yōu)選地，表面元件組包括至少兩個具有不同表面結(jié)構(gòu)的表面元件。優(yōu)選地，該表面元件組包括至少四個、特別是至少六個表面元件，每個具有不同的表面結(jié)構(gòu)。
因為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，就高度或幅度而言，各個表面元件具有相同的表面結(jié)構(gòu)，所以各個表面元件的衍射效率是相同的?？赡墚a(chǎn)生僅與制造相關(guān)的百分之幾的變化，這對衍射效率只有輕微的影響。
特別優(yōu)選的是，將各個表面元件構(gòu)造成使得不同表面結(jié)構(gòu)的幅度恒定，且僅頻率變化。取決于表面結(jié)構(gòu)的類型(其不必定為正弦表面結(jié)構(gòu))，所有凸起的部分通常來說具有相同的高度，但具有不同的相互距離。這導(dǎo)致如下事實光源發(fā)出的光被各個表面元件不同地衍射。在此情況下，特別有利的是，產(chǎn)生變化的距離比產(chǎn)生變化的高度更簡單。
優(yōu)選地設(shè)置成表面元件組的表面元件(例如其可以是不同表面結(jié)構(gòu)的六個表面元件)優(yōu)選地具有550nm的相同幅度。表面元件組中的各個表面元件具有各自的頻率，例如490nm、503nm、517nm、530nm、575nm和620nm。特別而言，衍射表面元件具有正弦表面結(jié)構(gòu)。各個表面元件之間的距離優(yōu)選地在1到100μm范圍內(nèi)、特別是在1到50μm范圍內(nèi)、最優(yōu)選地在1到15μm范圍內(nèi)。
這樣的小表面結(jié)構(gòu)和表面元件的制造例如在EP 05003358中有描述，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。用于制造表面元件的合適材料優(yōu)選地具有如下成分將11克1H、1H、2H、2H全氟辛基丙烯酸酯(perfluoro octyle acrylate)與由Ciba Spezialittenchemie Lampersheim GmbH銷售的0.2克Irgacure184、0.1克Irgacure819和8克二丙二醇二丙烯酸酯(dipropylene glycol diacrylate)混合。60μl的此混合物施加在2×2cm的鎳板上，該鎳板表面利用具有散射中心的負(fù)形模體來圖案化。隨后，1mm厚、1×1cm尺寸的小PMMA板被施加在鎳板上的混合物的表面上。其后，由此在鎳板上獲得的其間有混合物的夾層結(jié)構(gòu)經(jīng)受傳統(tǒng)水銀燈2秒鐘的UV輻射。然后，從負(fù)模去除接合有固化成形化合物的襯底。
光導(dǎo)部件的橫截面可以是楔形的。但是，優(yōu)選的是提供平行六面體光導(dǎo)部件，光入口表面為平行六面體的側(cè)面。優(yōu)選地，平行六面體光導(dǎo)部件是立方體。由于根據(jù)本發(fā)明提供的衍射表面元件而獲得的良好的光效率，使得可能提供平行六面體光導(dǎo)部件。這樣，實現(xiàn)了制造的實質(zhì)簡化。平行六面體光導(dǎo)部件的厚度優(yōu)選地在0.1-3mm范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，可以是一個或多個LED或CCFL的光源設(shè)置在光導(dǎo)部件之內(nèi)和/或之外。表面元件根據(jù)該一個光源或多個光源的位置而設(shè)置。通過對應(yīng)地設(shè)置表面元件，可以補償出射表面不同位置處存在的不同光強等，使得表面元件在出射表面發(fā)出均勻的光、即特別是準(zhǔn)直和單色的光和/或白光。
為了增加導(dǎo)向出射表面的光量，可以提供反射器。例如，這些反射器部分包圍光源。例如棒狀的光源優(yōu)選地設(shè)置在拋物面反射器的焦點上。同樣地，可以另外提供多個平面反射器或代替拋物面反射器而提供多個平面反射器。此外，非光導(dǎo)部件出射表面的光導(dǎo)部件外表面，可提供有反射器以避免偶然的光損耗。對應(yīng)的光導(dǎo)引還可以通過例如在光導(dǎo)部件的側(cè)面提供根據(jù)本發(fā)明的表面元件而獲得。有目的的光導(dǎo)引和/或準(zhǔn)直和/或光譜影響還可以進(jìn)一步通過在光源表面上提供本發(fā)明的表面元件而獲得。
除了在光導(dǎo)部件的出射表面提供表面元件以外，或者代替在光導(dǎo)部件的出射表面提供表面元件，還可以在相對側(cè)面、即光導(dǎo)部件的底側(cè)面上提供這樣的表面元件。被表面元件衍射的光從而通過光導(dǎo)部件被導(dǎo)向顯示器。
在本發(fā)明特別優(yōu)選的實施例中，尤其提供在出射表面或相對表面的相鄰表面元件之間的距離隨著到光源的距離的增大而減小。這慮及了如下事實光強度在光源附件較高并隨著距光源的距離的增大而減小。例如，設(shè)置在光導(dǎo)部件內(nèi)的光源可以由表面元件的同心圓包圍，圓的相互距離隨著距光源的距離的增大而減小。根據(jù)光源的類型，特別是光源的輻射特性，采取適用于其的表面元件的不同設(shè)置可能是有利的。
因此，表面元件的周期性以及非周期性的設(shè)置都是可以的。優(yōu)選地，表面元件根據(jù)該一個光源或多個光源的類型和位置而設(shè)置。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例為具有液晶元件如LCD元件的平面顯示器。根據(jù)本發(fā)明，液晶元件利用對應(yīng)于上述規(guī)格而構(gòu)造的照明設(shè)備來背照亮。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的公知顯示器或液晶元件包括光元件，如光盒。多個熒光管、特別是CCFL被設(shè)置為該光元件中的光源。為了使熒光管發(fā)出的光更加均勻，并從而為了使液晶元件的照明更加均勻，在熒光管和液晶元件之間設(shè)置箔。這些箔分別稱為BEF箔和DBEF箔。BEF箔用于增強發(fā)光度。這是通過在該箔上提供多個棱鏡而實現(xiàn)的。DBEF箔用于改變從液晶元件的背側(cè)面反射的光的極性并使光向液晶元件返回。此外，PRF箔用來改變極性。但是，提供這樣的箔具有箔吸收部分光的缺點。
在本發(fā)明的平面顯示器中，BEF箔以及優(yōu)選的還有DBEF箔和PDF箔由根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的光導(dǎo)部件代替。優(yōu)選地，提供多個光管如CCFL。根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)部件設(shè)置在光管前方，如上所述，該光導(dǎo)部件包括多個表面元件或表面元件組。特別優(yōu)選的是，光導(dǎo)部件每個光管都具有一個區(qū)，該區(qū)優(yōu)選地設(shè)置成與光管平行并具有多個表面元件或表面元件組。這里，各個區(qū)構(gòu)造上可以相同。從而降低了制造成本。
優(yōu)選地，各個區(qū)內(nèi)的各個表面元件或表面元件組設(shè)置成行和列。這里，特別優(yōu)選的是，單個行之間的距離隨著距光管的距離的增大而減小。因此，可以使得從光導(dǎo)部件的出射表面出射的光均勻，即，尤其可以使得發(fā)光度分布和/或波長分布更加均勻。結(jié)果，可以省略BEF箔，還可能省略DBEF箔和PRF箔。
所述區(qū)可以劃分為各個子區(qū)。優(yōu)選地，子區(qū)為矩形區(qū)，與位置更靠內(nèi)的子區(qū)相比，位于光導(dǎo)部件側(cè)邊緣的子區(qū)中的表面元件或表面元件組的數(shù)目較大。而且，可以提供表面元件或表面元件組的非周期性設(shè)置，而不是提供區(qū)和子區(qū)。這里，各個表面元件或表面元件組根據(jù)光管的發(fā)光度特性而設(shè)置。優(yōu)選地，在角落和邊緣處，表面元件或表面元件組的密度較高。


在說明書的余下部分中參考附圖向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更具體地闡明本發(fā)明的完整和可行的公開內(nèi)容，包括其最佳模式，在附圖中圖1為照明設(shè)備的示意性透視圖，圖2圖示了表面元件的表面結(jié)構(gòu)的例子，圖3圖示了表面元件的可能設(shè)置的例子，圖4圖示了將光導(dǎo)部件的出射表面劃分為不同的區(qū)的例子，以及圖5是描述或限定圖4所示的區(qū)的第一表格，圖6是描述或限定圖4所示的區(qū)的第二表格，圖7是描述或限定圖4所示的區(qū)的第三表格，圖8和圖9是照明設(shè)備的其它實施例的示意性俯視圖，圖10是示意性圖示平面顯示器的分解圖，圖11是根據(jù)本發(fā)明適合于在平面顯示器中采用的光導(dǎo)部件的示意性俯視圖，以及圖12是光導(dǎo)部件的部分放大圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的照明設(shè)備包括光導(dǎo)部件10，光導(dǎo)部件10在所圖示的實施例中為立方體，并可以由例如透明的樹脂或塑料材料如PPMA或類似物制成。在所示的實施例中，棒狀光源設(shè)置成沿著光導(dǎo)部件10的一個側(cè)面12，光源14的縱軸設(shè)置成平行于側(cè)面12。光源14由拋物面反射器16包圍，反射器16的開口側(cè)指向側(cè)面12。從而，增加了耦合到側(cè)面12中的光量。可以是多個LED而不是所示光管的光源14的光密度的范圍優(yōu)選地為20,000-50,000cd/m2。當(dāng)提供管狀光源14時，其優(yōu)選地設(shè)置在拋物面反射器16的焦軸上。
光導(dǎo)部件10的底面18設(shè)有可以是反射器膜或類似物的反射器20。還可以在側(cè)面22和/或24和/或26設(shè)置反射器。代替提供反射器，對應(yīng)的表面也可以是拋光的。將反射層蒸汽沉積可能是有利的。
多個衍射表面元件30位于光導(dǎo)部件10的出射表面28上，使得形成根據(jù)本發(fā)明的表面結(jié)構(gòu)。
各個表面元件30充當(dāng)衍射光柵。這里，可以提供不同的表面元件，它們被設(shè)計為具有不同光柵常數(shù)的線性衍射光柵。例如，各個表面元件30的表面32(圖2)被設(shè)計為相位正弦光柵。這里，每個表面元件30優(yōu)選地包括兩個正弦半波。
根據(jù)本發(fā)明，各個表面元件30的制造、尤其是表面元件30的表面結(jié)構(gòu)32的制造由光刻工藝(photolithographic process)來實現(xiàn)。此外，在特別優(yōu)選的實施例中，表面元件30可以如EP 05 003 358中所描述的那樣制造。
在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例中，各個表面元件30被包括在表面元件組33中(圖3)。在圖示的實施例中，表面元件組33包括六個表面元件30，此六個表面元件30之間優(yōu)選地設(shè)置有間隙和恒定的相互距離。每個各個表面元件30具有不同的表面結(jié)構(gòu)使得表面元件組33基本上發(fā)出單色光或白光。
為了耦合出不同波長的光，優(yōu)選地提供不同的表面元件30，即不同表面結(jié)構(gòu)的表面元件30。例如，如圖3中的實施例所示，這些不同的表面元件30可以是六個不同的表面元件30，在圖3中用1到6表示。圖3中顯而易見，所示實施例中分別用于耦合出特定波長的不同表面元件1到6設(shè)置為重復(fù)結(jié)構(gòu)。
在所示實施例中，表面元件30為正方形且具有大約15μm的邊長。
在特別優(yōu)選的實施例(圖4)中，各個表面元件30設(shè)置在區(qū)中。在圖4中，區(qū)用1到10和1_1到1_4表示。區(qū)的尺度和區(qū)內(nèi)表面元件的距離根據(jù)圖5所示的表格可知。
圖4和圖5所示的實施例中，光源位于左側(cè)，即圖4中用1表示的區(qū)的旁邊。從光源開始，各個表面元件30的相互距離隨著距光源的距離的增大而逐漸減小。在各個區(qū)或區(qū)域內(nèi)，表面元件具有恒定的距離。但是，還可以的是，在一個區(qū)內(nèi)，表面元件具有不同的距離。特別而言，縱向方向上的、即圖4中從左到右的距離可以根據(jù)垂直于縱向方向的距離而變化。
使用ORA的仿真軟件“Light Tools”，如參考圖1到圖5而描述的照明設(shè)備被構(gòu)造有圖4和圖5中限定的區(qū)，且測量了均一性(homogeneity)、顏色、光密度、照明功率以及準(zhǔn)直。對應(yīng)的測量在九個點進(jìn)行，這九個點位于角落、位于距邊緣約2mm處的邊緣中心、以及位于該光導(dǎo)的中心。
使用如圖4和圖5中所限定的表面元件的設(shè)置，所進(jìn)行的仿真得到如下結(jié)果均一性91％顏色白色平均照明功率1,600lux平均光密度2,950nit準(zhǔn)直方向17°在另一個仿真中，各個區(qū)(圖4)中表面元件30之間的距離如圖6所示加以限定。
這里，得到如下結(jié)果均一性86％顏色中性色(淺藍(lán)色)平均照明功率1,000lux平均光密度1,900nit準(zhǔn)直方向17°
在另一個仿真中，各個區(qū)(圖6)中表面元件30之間的距離如圖7所示加以限定。
這里，得到如下結(jié)果均一性大約78％顏色白色平均照明功率1,050lux平均光密度1,850nit準(zhǔn)直方向17°在另一個測試中，省略了區(qū)8、9和10，由此考察較短的光導(dǎo)部件10，光也是從對應(yīng)于圖4中所示光導(dǎo)部件的左方耦合到該光導(dǎo)部件10中。所測試的光導(dǎo)部件從而具有約36mm(長度)和44mm(寬度)的尺度，其中長度沿區(qū)的方向、即圖4中從左到右測量。區(qū)內(nèi)各個表面元件之間的距離對應(yīng)于圖5中為區(qū)1到6、區(qū)1_1、1_2、1_3和1_4限定的距離。這里，測得如下結(jié)果均一性大約88％顏色白色平均照明功率1,100lux平均光密度2,150nit準(zhǔn)直方向17°在另外的測試中，光導(dǎo)部件10的表面不劃分成區(qū)，但是各個表面元件之間的距離選擇為恒定。這里，得到如下結(jié)果距離4μm均一性大約75％顏色白色平均照明功率1,850lux平均光密度3,350nit準(zhǔn)直方向17°
距離6μm均一性大約78％顏色白色平均照明功率1,600lux平均光密度2,400nit準(zhǔn)直方向17°距離8μm均一性大約82％顏色白色平均照明功率1,400lux平均光密度2,500nit準(zhǔn)直方向17°距離10μm均一性大約84％顏色白色平均照明功率1,200lux平均光密度2,200nit準(zhǔn)直方向17°距離11μm均一性大約87％顏色白色平均照明功率1,200lux平均光密度2,150nit
準(zhǔn)直方向17°根據(jù)上訴測試結(jié)果，可以得出如下結(jié)論1.衍射表面元件的設(shè)置和分布允許設(shè)定關(guān)于光分布的高度均一性。
2.甚至對于具有低均一性的相對欠佳的表面設(shè)置，也總是可以將各顏色混合成白色。
3.可以獨立于表面元件的分布而設(shè)定準(zhǔn)直方向。
4.光密度是點之間距離的函數(shù)。
特別是當(dāng)將本發(fā)明的照明設(shè)備用作移動電話的背光時(其中75％或更高的均一性是可以接受的)，實現(xiàn)了顯示器的令用戶滿意的高質(zhì)量照明。特別地，不需要光導(dǎo)箔的幫助，結(jié)合預(yù)定的色溫就可以獲得目標(biāo)準(zhǔn)直方向。從而，可以進(jìn)一步小型化整個系統(tǒng)，而同時組件的數(shù)目減少且布局高度靈活。
圖8和圖9圖示了特別適合用作移動電話的背光的照明設(shè)備的另兩個實施例。
光導(dǎo)部件10基本上如關(guān)于前面的圖所描述的那樣配置。光源為LED。在圖8的實施例中，單個LED 34設(shè)置在光導(dǎo)部件10的角落。對應(yīng)的角落36優(yōu)選地被切角，使得LED 34的出射側(cè)設(shè)置在該角落內(nèi)或矩形光導(dǎo)部件18內(nèi)。由此，光通過被切角的表面48耦合到光導(dǎo)部件10中。因為光導(dǎo)部件10不是正方形而通常是矩形，所以切角不按45°角形成，而是優(yōu)選地使得短側(cè)面40和斜表面38之間的角度α小于45°。
在圖示的實施例中，各個表面元件或各個表面元件組的設(shè)置使得光盡可能地均勻耦合出。這里，在虛線42的方向上，各個表面元件或各個表面元件組之間的距離變化，使得各個元件或組之間的距離隨著距LED的距離的增大而減小。
圖9所示的照明設(shè)備的實施例還包括作為光源的LED 44，其中在圖示的實施例中，三個LED 44設(shè)置在光導(dǎo)部件10的短側(cè)面40處。這里，光導(dǎo)部件10優(yōu)選地在短側(cè)面40處包括凹槽46。優(yōu)選地，凹槽46為半圓形。在圖示的實施例中，凹槽46遍及光導(dǎo)部件10的整個厚度。還可以提供半球形的凹槽，球的直徑小于光導(dǎo)部件10的厚度。
在這個實施例中，表面元件或表面元件組被再次設(shè)置成使得在出射表面20獲得發(fā)光度分布的均勻化。
當(dāng)然，可以將所述不同實施例相組合。例如，LED可以提供在幾個側(cè)面上。特別地，多個LED圍繞光導(dǎo)部件10的整個周邊而設(shè)置。類似地，可以將圖8和圖9中所示的實施例相組合。特別地，將LED與一個或幾個CCFL管相組合可能是可行的。例如，可以修改圖1所示的照明設(shè)備，使得在CCFL管14對面的兩個角落提供相應(yīng)的LED，如圖8中特別示出的那樣。從而，可以以簡單的方式保證遠(yuǎn)離CCFL管14的這兩個角落的良好照明。
在本發(fā)明的照明設(shè)備的優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的照明設(shè)備提供在平面顯示器中。平面顯示器的基本元件是液晶50(圖10)。液晶元件典型地為LCD元件。此外，提供光盒或類似物作為光源52，其包括多個相互平行的光管54。優(yōu)選地，光管為CCFL。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在光盒52和液晶元件50之間提供了幾個箔。它們是所謂的BEF箔、DBEF箔和PRF箔。
根據(jù)本發(fā)明，至少BEF箔由光導(dǎo)部件56替代。光導(dǎo)部件56基本上如前面關(guān)于圖1-3所描述的那樣配置。
光導(dǎo)部件56優(yōu)選地包括水平取向或與光管54平行的多個區(qū)58。優(yōu)選地，每個區(qū)58與光管54相關(guān)聯(lián)，其中光管54位于區(qū)58后方、區(qū)58中央。優(yōu)選地，區(qū)58相同地構(gòu)造，即每個區(qū)具有相同的表面元件或表面元件組設(shè)置。
圖12描繪了表面元件組33的優(yōu)選設(shè)置。這里，各個表面元件組33關(guān)于中心線60對稱設(shè)置。從中心線60開始，各個表面元件組33之間的距離沿箭頭62的方向(即向外)而減小。
在圖示的實施例中，表面元件組33設(shè)置成行和列，其中列之間的距離是恒定的。在本發(fā)明的發(fā)展中，區(qū)58可劃分為優(yōu)選地為矩形的子區(qū)。在圖2中，這些子區(qū)并排設(shè)置。這里，可以在各個子區(qū)內(nèi)提供不同的間隙距離，其中處在邊緣、即處在圖12中的左邊或右邊的子區(qū)優(yōu)選地具有較小的間隙距離。
代替提供光盒52(圖10)或者除了提供光盒52以外，還可以提供例如四個或更多光管54，其沿著光導(dǎo)部件56的周邊設(shè)置，使得光側(cè)向射入光導(dǎo)部件56。再次地，表面元件或表面元件組被設(shè)置成使得發(fā)光度從光導(dǎo)部件向著LCD元件盡可能均勻地分布。優(yōu)選地，各個表面元件或表面元件組之間的距離向著光導(dǎo)部件的中心而減小。還可以將光導(dǎo)部件的表面劃分成四個區(qū)或段，優(yōu)選地為四個相同的矩形段，其每個優(yōu)選地配置成關(guān)于光導(dǎo)部件的中心而點對稱。
盡管已參考本發(fā)明的特定說明性實施例描述和解釋了本發(fā)明，但是并非旨在將本發(fā)明限制于這些說明性實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的真實范圍的情況下，可以進(jìn)行變化和修改。因此，旨在將落入所附權(quán)利要求及其等同設(shè)置的范圍內(nèi)的所有這樣的變化和修改包括在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于背照亮平面顯示器、特別是移動應(yīng)用的顯示器的照明設(shè)備，包括光源，以及光導(dǎo)部件，所述光源發(fā)出的光耦合到其中并在出射表面從其耦合出，所述出射表面具有包括用于光傳播的衍射表面元件的表面結(jié)構(gòu)，其中所有的表面元件具有幅度恒定的表面結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述各個表面元件充當(dāng)產(chǎn)生具有譜光分裂的準(zhǔn)直光束的衍射元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明設(shè)備，其中所述表面元件被設(shè)置成使得通過將至少兩個相鄰光束疊加來產(chǎn)生單色光和/或白光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述表面元件的尺寸是0.04-10,000μm2、特別是0.04-500μm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述各個表面元件的相互距離是0-100μm、特別是0-50μm、且特別優(yōu)選的是0-15μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中相鄰表面元件的距離隨著距所述光源的距離的增大而減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明設(shè)備，其中相鄰表面元件之間的距離逐步減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述表面元件非周期性地設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述出射表面包括其中所述表面元件具有相同距離的區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光源設(shè)置在所述光導(dǎo)部件之內(nèi)和/或之外。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中為了增強所述光的耦合入，所述光源被反射器部分包圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明設(shè)備，其中提供了拋物面反射器且設(shè)計為熒光管的所述光源設(shè)置在所述焦點上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光導(dǎo)部件的至少一個非所述出射表面的側(cè)面設(shè)有反射器和/或具有反射表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括一個或多個LED。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光導(dǎo)部件形狀上為平行六面體。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光導(dǎo)部件為楔形，所述光源設(shè)置在所述楔的小側(cè)面處。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中表面元件組中包括多個、優(yōu)選地為至少兩個、特別是至少四個、且最優(yōu)選地為至少六個表面元件，所述表面元件組發(fā)出單色光和/或白光。
18.平面顯示器，包括液晶元件以及根據(jù)權(quán)利要求1-17中的一個所述的背照亮所述液晶元件的照明設(shè)備。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的平面顯示器，其中提供多個特別是相互平行的光管作為所述光源，且其中所述光導(dǎo)部件每個光管包括一個區(qū)，所述區(qū)優(yōu)選地設(shè)置成與所述光管平行并且包括表面元件和/或表面元件組。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的平面顯示器，其中所述表面元件和/或表面元件組在區(qū)中設(shè)置成行和列，所述行之間的距離優(yōu)選地隨著距所述光管的距離的增大而減小。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的平面顯示器，其中每個區(qū)中所述表面元件或表面元件組的設(shè)置關(guān)于中心線對稱，所述中心線優(yōu)選地提供在距所述光管的最短距離處。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的平面顯示器，其中所述區(qū)劃分為子區(qū)，所述子區(qū)形狀優(yōu)選地為矩形。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的平面顯示器，其中在所述邊緣處側(cè)向提供的子區(qū)比其它子區(qū)包括更多的表面元件或表面元件組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于背照亮平板監(jiān)視器、如移動應(yīng)用的顯示器的照明設(shè)備。所述照明設(shè)備包括光源(14)和光纖光導(dǎo)(10)。所述光源發(fā)出的光被注入所述光纖光導(dǎo)(10)。所述光從所述光纖光導(dǎo)(10)的出射表面(28)上射出。根據(jù)本發(fā)明，為了光傳播而在所述光纖光導(dǎo)(10)的所述出射表面(28)上提供具有恒定幅度的衍射表面元件(30)的表面結(jié)構(gòu)。
文檔編號G02F1/13GK101014887SQ200580030046
公開日2007年8月8日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者梅爾廷·克倫克 申請人:南諾格特先進(jìn)材料公司