專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光裝置及其制造方法。所述導(dǎo)光裝置具有廣泛應(yīng)用，尤其適用于顯示器的背光源，例如液晶顯示器。
背景技術(shù)：
許多導(dǎo)光裝置是已知的。這些裝置被用于一系列功能上，包括照明、背光源、標(biāo)志和顯示。通常所述裝置由注塑成型或機(jī)加工的透明塑料部件構(gòu)成，其中光源通過(guò)機(jī)械安裝的方式集成在透明塑料部件的邊緣，所述光源可以是熒光燈或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)。所有這些裝置共有的特點(diǎn)是光源發(fā)出的光通過(guò)全內(nèi)反射被引導(dǎo)穿過(guò)通常由塑料、制成的透明光導(dǎo)。在背光源的應(yīng)用中，光沿著與其在透明光導(dǎo)中傳播方向大體垂直的方向出射。這一點(diǎn)是通過(guò)被引導(dǎo)的光與透明光導(dǎo)中或者透明光導(dǎo)表面的散射結(jié)構(gòu)或膜的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。將熒光燈或LED集成到透明光導(dǎo)的邊緣不是一個(gè)簡(jiǎn)單的工藝，因此大大地增加了這些裝置生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性。為了實(shí)現(xiàn)光源與光導(dǎo)的很好耦合，對(duì)裝置的光學(xué)性能而言是必不可少的。此外，光源的邊緣耦合致使這些部件在裝置的生產(chǎn)過(guò)程和正常使用中容易受到機(jī)械損傷的影響。為了提供一種薄的直下式背光源，優(yōu)選地是讓光射入光導(dǎo)平板。如果光源在平板上分布，能取得更好的有益效果，因此需減小光導(dǎo)里的導(dǎo)向長(zhǎng)度。這樣的有益效果是能創(chuàng)造一種薄而有效的背光源，缺點(diǎn)是破壞了光的均勻性。例如，這樣光有可能穿過(guò)光源附近區(qū)域上面或內(nèi)部產(chǎn)生暗點(diǎn)和/或強(qiáng)光區(qū)域。優(yōu)選地，這些暗點(diǎn)和/或強(qiáng)光區(qū)域不可見(jiàn)，或至少減弱到表面上看不到，以提供至少可接受的且更優(yōu)選地提高的光均勻性。該問(wèn)題的現(xiàn)有方案傾向于增加背光源中的厚度。背光源可以分為“側(cè)光式”和“直下式”。這些類(lèi)別的不同之處在于光源相對(duì)于背光源輸出的方位，所述輸出區(qū)定義為光導(dǎo)裝置的可視區(qū)域。在側(cè)光式背光源中，一個(gè)或多個(gè)光源被設(shè)置于沿背光源結(jié)構(gòu)的外邊沿或邊緣在輸出區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域之外。通常光源發(fā)出的光進(jìn)入光導(dǎo)，光導(dǎo)的長(zhǎng)寬尺寸受到光被引出照亮的輸出區(qū)的限制。在直下式背光源中，光源陣列被直接安裝在輸出區(qū)的后面，且散射器被安裝于光源的前面以提供更均勻的光輸出。一些直下式背光源還包括一個(gè)安裝在邊緣的光，這樣通過(guò)直下式和側(cè)光式照明的組合進(jìn)行照明。顯示器制造商面臨的其它挑戰(zhàn)，例如合并大面積LED背光模組(BLUs)，包括制造薄而高效的裝置，所述裝置能提供二階或三階空間調(diào)光以支持高的顯示性能并降低耗電量。這點(diǎn)在側(cè)光式和直下式裝置中都被證明有問(wèn)題，且往往導(dǎo)致了較厚的背光裝置。二階調(diào)光涉及當(dāng)顯示器的影像內(nèi)容僅通過(guò)與期望影像相匹配或符合的背光源在選定區(qū)域的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而導(dǎo)致功率大大地降低。三階調(diào)光進(jìn)一步包括色彩的使用。從一個(gè)背光源發(fā)出的光出射角和所述光出射角的均勻性在決定效率和顯示器被照亮的視角方面是非常重要的。在某種程度上對(duì)背光源的光出射角的范圍進(jìn)行控制是可取的。
本發(fā)明的目的是提供能解決一個(gè)或多個(gè)上述問(wèn)題的一種導(dǎo)光裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種導(dǎo)光裝置包括
一個(gè)基板，所述基板的第一表面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)光源和第一導(dǎo)光層，所述第一導(dǎo)光層被用于將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在所述第一表面上；
一個(gè)涂敷層，所述涂敷層位于所述基板和所述第一導(dǎo)光層之間的界面上；以及 光出射特征。所述導(dǎo)光裝置包括一個(gè)光輸出區(qū)或表面，所述光輸出區(qū)或表面定義導(dǎo)光裝置的可視區(qū)域。導(dǎo)光裝置包括一個(gè)或多個(gè)中斷或干擾被引導(dǎo)光的全內(nèi)反射的特征或結(jié)構(gòu)，并在本文中被稱(chēng)為光出射特征。例如，導(dǎo)光裝置可包括一個(gè)或多個(gè)散射和/或反射和/或折射結(jié)構(gòu)，從而將光從基板的第一表面直接引開(kāi)。所述一個(gè)或多個(gè)散射和/或反射結(jié)構(gòu)和/或折射結(jié)構(gòu)可設(shè)置于基板和第一導(dǎo)光層之間的界面上，和/或設(shè)置于基板的較低表面上，所述表面與第一表面相對(duì)。光可在與基板平面基本垂直的方向上被引開(kāi)。光可在光輸出表面方向上被導(dǎo)向。光可通過(guò)使用如反射元件被反射穿過(guò)導(dǎo)光裝置，從而提供了一種交替光輸出表面的可能性。所述導(dǎo)光裝置包括一個(gè)位于光輸出表面上的散射器。所述一個(gè)或多個(gè)散射和/或反射結(jié)構(gòu)和/或折射結(jié)構(gòu)可位于第一導(dǎo)光層的表面上，所述第一導(dǎo)光層的表面與和基板組成界面的導(dǎo)光層的表面相對(duì)。相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)光裝置，包括
一個(gè)基板，所述基板的第一表面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)光源和第一導(dǎo)光層，所述第一導(dǎo)光層被用于將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在所述第一表面上；
一個(gè)涂敷層，所述涂敷層位于所述基板和所述第一導(dǎo)光層之間的界面上；以及光出射特征，所述光出射特征位于所述基板和所述第一導(dǎo)光層之間的界面上，或位于所述基板的第二表面上，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)，或位于與所述基板組成界面的第一導(dǎo)光層表面相對(duì)的第一導(dǎo)光層表面上。基板的第一折射率大于或等于第一導(dǎo)光層的折射率，為方便起見(jiàn)，將第一導(dǎo)光層的折射率稱(chēng)作第二折射率。涂敷層包括多個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)口也可被稱(chēng)為缺口或孔。對(duì)于本發(fā)明所述的具體實(shí)施方式
，其中涂敷層包括多個(gè)開(kāi)口，光出射特征可方便地設(shè)置于在這些開(kāi)口中，或設(shè)置于基板的第二表面上，所述第二表面與基板的第一表面相對(duì)且大體平行。所述涂敷層通過(guò)全內(nèi)反射可限制光進(jìn)入第一導(dǎo)光層。通過(guò)具有比第一導(dǎo)光層低的折射率的涂敷層來(lái)實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。涂敷層可以是透明的。相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)光裝置，包括
一個(gè)基板，所述基板的第一表面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)光源和第一導(dǎo)光層，所述第一導(dǎo)光層被用于將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在所述第一表面上；
一個(gè)透明層，所述透明層位于基板和第一導(dǎo)光層之間的界面上，其中該透明層的折射率比第一導(dǎo)光層低；以及光出射特征。本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)光裝置，包括(i ) 一個(gè)基板，所述基板的第一表面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)光源和第一導(dǎo)光層，所述第一導(dǎo)光層被用于將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在所述第一表面上；
(ii) 一個(gè)透明層，所述透明層位于基板和第一導(dǎo)光層之間的界面上，其中所述透明層的折射率比第一導(dǎo)光層低，并通過(guò)全內(nèi)反射限制光進(jìn)入第一導(dǎo)光層；以及(ii)光出射特征。在第一導(dǎo)光層上可設(shè)置第二導(dǎo)光層，所述第二導(dǎo)光層的第三折射率等于或大于第一導(dǎo)光層的折射率，并且在第一和第二導(dǎo)光層的界面上以及在一個(gè)或多個(gè)光源上可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)光散射和/或反射和/或折射結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用于隱藏光源位置并提供更為均勻的光輸出。具有適當(dāng)折射率的第二導(dǎo)光層提供了一種裝置，其中光可在第一和第二導(dǎo)光層內(nèi)被全部?jī)?nèi)反射。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種制造導(dǎo)光裝置的方法，所述方法包括
(i)將涂敷層加設(shè)基板的第一表面上；
(ii)將一個(gè)或多個(gè)光源安裝到基板的涂敷第一表面上；
(iii)在第一表面上加設(shè)第一導(dǎo)光層從而將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在基板的第
一表面上；
(iv)將一個(gè)或多個(gè)光出射特征加設(shè)到包括涂敷層的第一表面上，或基板的第二表面上，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)，或加設(shè)到與基板組成界面的第一導(dǎo)光層表面相對(duì)的第一導(dǎo)光層表面上，所述光出射特征可以是一個(gè)或多個(gè)散射和/或反射結(jié)構(gòu)和/或折射結(jié)構(gòu)；
根據(jù)本發(fā)明的第二方面所述的方法中，基板可以是一種微結(jié)構(gòu)膜，其中所述微結(jié)構(gòu)位于與第一表面相對(duì)的基板的第二表面上，而非應(yīng)用步驟(iv)所述的一個(gè)或多個(gè)光出射特征。該方法包括應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)出射特征與指定位置的結(jié)合。在一些將光出射特征加設(shè)于包括涂敷層的基板的第一表面的實(shí)施方式中，上述方法在加設(shè)第一導(dǎo)光層之前實(shí)施。所述一個(gè)或多個(gè)光出射特征可以是微結(jié)構(gòu)膜的形式。所述微結(jié)構(gòu)膜可位于與第一表面相對(duì)的基板第二表面上。所述基板可以是一種微結(jié)構(gòu)膜?；蛘撸谂c基板第一表面相對(duì)的基板第二表面上加設(shè)一個(gè)散熱板，其中所述散熱板通過(guò)離散的粘合劑與所述基板接觸?？蛇x擇地，可在第一導(dǎo)光層上安裝第二導(dǎo)光層，所述第二導(dǎo)光層的第三折射率等于或大于第一導(dǎo)光層的折射率，且在第一和第二導(dǎo)光層之間的界面上以及在所述一個(gè)或多個(gè)光源之上安裝一個(gè)或多個(gè)光散射和/或反射和/或折射結(jié)構(gòu)?？蛇x擇地，將第一導(dǎo)光層加設(shè)到基板第一表面的方法以及將第二導(dǎo)光層加設(shè)到第一導(dǎo)光層的方法包括
i.在基板的第一表面和/或第一導(dǎo)光層上加設(shè)液體聚合物；以及 ii.固化在基板的第一表面和/或第一導(dǎo)光層上的液體聚合物。在基板的第一表面和/或第一導(dǎo)光層加設(shè)液體聚合物的方法可以包括印刷、模板印刷或膠液噴射液體聚合物。應(yīng)用光出射特征的方法包括印刷圖形反射油墨層，所述光出射特征可以是適合于將光引導(dǎo)離開(kāi)基板第一表面的一個(gè)或多個(gè)散射和/或反射和/或折射結(jié)構(gòu)?？蛇x擇地，可在基板第二表面或與基板形成界面的第一導(dǎo)光層表面相對(duì)的第一導(dǎo)光層表面上加設(shè)反射板?；搴蛯?dǎo)光層透光是有利的，并且優(yōu)選地對(duì)一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的光是透明的。然而，基板也可以是不透明的。例如，基板也可以是不透明的和吸收光的，或者基板也可以是不透明的和反射光的。所述術(shù)語(yǔ)“透明”、“不透明”和“透射”與光源產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)相關(guān)的裝置的特殊部件的光學(xué)性質(zhì)相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第三方面，提供了一種顯示器裝置，包括根據(jù)本發(fā)明多個(gè)方面包括第一方面所述的導(dǎo)光裝置。所述顯示器為液晶顯示器，因此包括液晶單元，也稱(chēng)為液晶板。至少一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出的一些光平行于或大體平行于基板平面。有利地，所述一個(gè)或多個(gè)光源包括、或由、或基本由側(cè)面發(fā)光LED組成。優(yōu)選地，所述一個(gè)或多個(gè)光源根據(jù)直下式設(shè)置在基板上形成側(cè)面發(fā)光LED陣列。優(yōu)選地，所述一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出的部分 光未被I禹合進(jìn)光導(dǎo)中，而是垂直或近似垂直于基板，并沿著光輸出表面的方向出射。通常，這部分光少于從所述一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出的光的20%，例如少于從所述一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出的光的10%，例如大約為從所述一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出的光的2%或更少。所述一個(gè)或多個(gè)光源還包括多個(gè)頂部發(fā)光LED。頂部發(fā)光LED發(fā)出的光基本垂直于側(cè)面發(fā)光LED的主輸出光，并沿著光輸出面的方向出射。所述側(cè)面發(fā)光LED根據(jù)直下式設(shè)置形成側(cè)面發(fā)光LED的二維陣列。所述陣列包括、由或基本上由多個(gè)行和/或列可變的LED組成，其發(fā)出的光在方向上部分平行于基板平面。例如，LED被設(shè)置成，將直接相鄰行或列的兩個(gè)LED相比，處在特別的行或列的LED發(fā)出的光方向相反。例如，對(duì)于兩個(gè)相鄰的LED，第一個(gè)LED大體平行于基板平面發(fā)出的光的第一方向，與第二個(gè)LED大體平行于基板平面發(fā)出的光的第二方向之間的角度是約180°。在給定的行或列中，LED大體呈直線(xiàn)排列。LED可被這樣設(shè)置，在直線(xiàn)上交替設(shè)置LED，這樣在給定的行或列里形成兩條大體平行線(xiàn)。與光源設(shè)置相關(guān)的導(dǎo)光層或多個(gè)導(dǎo)光層提供了一個(gè)導(dǎo)光裝置，其展示了對(duì)光源的加強(qiáng)的機(jī)械保護(hù)。此外，所述裝置制造簡(jiǎn)單，并且展示了光在該裝置中的加強(qiáng)的光耦合。產(chǎn)生的光可在全內(nèi)反射的作用下在基板和/或?qū)Ч鈱踊蚨鄠€(gè)導(dǎo)光層中被引導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明所述的裝置和方法，提供了在組合結(jié)構(gòu)內(nèi)和基板的第一表面上通過(guò)全內(nèi)反射引導(dǎo)由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的光的方法。本發(fā)明旨在提供以下所述中的一個(gè)或多個(gè)一個(gè)更均勻的導(dǎo)光裝置(包括均勻的或大體上均勻的亮度)，從使用中來(lái)看，其具有更少的暗點(diǎn)/沒(méi)有暗點(diǎn)；導(dǎo)致較低功率要求的有效光分布；一個(gè)更薄更輕的結(jié)構(gòu)；一個(gè)包括更少量系統(tǒng)部件的裝置。根據(jù)本發(fā)明所述的裝置可有利地被用于二階和三階調(diào)光。涂敷層的設(shè)置也允許部件密度的增加，所述部件可以是在基板上或基板內(nèi)的電跟蹤。與本發(fā)明的諸方面相關(guān)的其它優(yōu)點(diǎn)包括為光輸出提供合適的出射角和為所述出射角提供較好的均勻性。本發(fā)明也允許控制輸出角，從而能相應(yīng)地設(shè)置視角。發(fā)明詳述 某板
基板可以是透光的也可以是透明的。或者，基板可以是不透明的?；蹇梢允遣煌该鞯暮臀展獾?，或者是不透明的和反射光的。基板可以由透明高分子薄片構(gòu)成，例如聚酯或聚碳酸酯?；宓暮穸韧ǔＲ鬄榇蠹s0. Imm,例如在大約0. Imm到大約0. 2mm的范圍之間。基板的第一折射率，可選擇地，大于或等于第一導(dǎo)光層的折射率?；宓恼凵渎释ǔ５扔诨虼笥诩sI. 5。例如，基板的折射率可以是I. 50至I. 61。例如，基板的折射率可以是I. 50至1.58?；蹇梢允且粋€(gè)微結(jié)構(gòu)膜。例如，基板可為增光片(BEF)。
光源可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何光源，包括適用于背光源的光源。這些光源包括一個(gè)或多個(gè)LED。光可以是不定向的。LED可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何設(shè)計(jì)，包括邊緣發(fā)光、側(cè)面發(fā)光、頂部發(fā)光或裸片LED。LED可 選自一種或多種顏色范圍。例如,可以是白光LED。白光也可通過(guò)紅光、綠光和藍(lán)光的LED的組合來(lái)產(chǎn)生。通常，適用于本發(fā)明的LED要求是毫米規(guī)格的。光源通常被設(shè)置使接近全部或大部分光直接進(jìn)入光導(dǎo)。有利地，選擇側(cè)面發(fā)光LED，其中LED發(fā)出的光被引導(dǎo)平行或大體平行于基板平面。甚至更有利地，部分光不被耦合進(jìn)光導(dǎo)，而是沿著光輸出表面的方向傳播。例如，可以是從一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出的光中少于20%的部分,例如,可以是從一個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出的光中少于10%的部分,例如，大約2%或更少的光被允許以這種方式傳播。允許光沿輸出表面?zhèn)鞑サ男Ч枪庠吹耐庥^(guān)或精確位置是不明顯的、或者在正常使用中看起來(lái)被有效地隱藏，且光線(xiàn)分布更均勻。特別地，與其它常規(guī)的背光源相比，該光線(xiàn)允許散射器安裝在更接近導(dǎo)光層的位置。有利地，一個(gè)或多個(gè)光源被設(shè)置形成直下式導(dǎo)光裝置，包括直下式背光模組。所述一個(gè)或多個(gè)光源可以以直下式在基板上形成光源陣列。例如，該陣列可包括、由或基本上由按直下式設(shè)置的側(cè)面發(fā)光LED陣列組成。該陣列還包括多個(gè)頂部發(fā)光的LED。電路可以在基板上形成圖案，所述基板可以是透明的，從而形成一個(gè)或多個(gè)光源的電焊盤(pán)，和外部電驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電連接。電路可通過(guò)蝕刻法印刷，例如，使用銅或金、或通過(guò)助劑絲網(wǎng)印刷法印刷，例如使用載銀粘合劑法。LED可通過(guò)焊接或?qū)щ娔z的方法被電氣地和機(jī)械地固定在電焊盤(pán)上。涂敷層的設(shè)置意味著為線(xiàn)路和其它部件的設(shè)計(jì)賦予更多自由度。這是因?yàn)橥糠髮颖挥脕?lái)隱藏可能設(shè)置在基板內(nèi)或基板上的電路和其它部件的外觀(guān)。例如，涂敷層的使用對(duì)紅、綠和藍(lán)打包組合的側(cè)面發(fā)光LED特別有利。導(dǎo)光層
第一和第二導(dǎo)光層(其通常被稱(chēng)為引導(dǎo)層)可由一系列合適的透光材料制成。有利地，該導(dǎo)光層或多個(gè)導(dǎo)光層具有高透光性且優(yōu)選為透明的。第一和/或第二導(dǎo)光層可包括透明柔性塑料高分子層。第一和/或第二導(dǎo)光層可以為約Imm厚。第一和/或第二導(dǎo)光層的折射率約為I. 46至1.56。導(dǎo)光層可由一系列的聚酯構(gòu)成，包括丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯或聚碳酸酯。第一和第二導(dǎo)光層的折射率可以和基板大體相同，或第二導(dǎo)光層的折射率高于第一導(dǎo)光層。在第二導(dǎo)光層的折射率較高的情況下，折射率的差值可達(dá)約10%。第一導(dǎo)光層和基板以及可選地若設(shè)置第二導(dǎo)光層的話(huà)，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)層壓技術(shù)將其結(jié)合起來(lái)。這種技術(shù)可能要求使用折射率比第一導(dǎo)光層和基板高的透明粘合劑。第一導(dǎo)光層和基板以及第二導(dǎo)光層(若有)可在制造過(guò)程中光學(xué)連接。將第一導(dǎo)光層和基板以及第二導(dǎo)光層與第一導(dǎo)光層結(jié)合的方法包括加設(shè)并固化液體聚合物層。固化的方法可以包括UV固化、熱固化或兩部固化中的一種或多種技術(shù)。所述方法可包括印刷、模板印刷或涂布聚合物。光學(xué)連接是指層與層結(jié)合后，在光學(xué)性質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別。
涂敷層
涂敷層設(shè)置在基板和第一導(dǎo)光層間的界面上。為了保持光在第一導(dǎo)光層內(nèi)全內(nèi)反射，涂敷層的折射率應(yīng)低于第一導(dǎo)光層的折射率，因此將光束與基板隔離開(kāi)并隱藏可能嵌入在基板里或安裝在基板上的電路。適當(dāng)?shù)?，該涂敷層的折射率可為約I. 3至I. 41。為了從導(dǎo)光裝置中出射光，可在涂敷層中設(shè)置開(kāi)口、缺口、孔或間隙。開(kāi)口處入射的光不再在導(dǎo)光層內(nèi)被引導(dǎo)，而是在其與光出射特征相互作用的位置穿過(guò)基板?；蛘?，該光出射特征可被加設(shè)在涂敷層的缺口中和/或在涂敷層上。在另一實(shí)施方式中，該光出射特征可位于第一導(dǎo)光層的上表面，該上表面與和基板接觸的導(dǎo)光層的表面相對(duì)。涂敷層中開(kāi)口的尺寸和形狀可變。這取決所述開(kāi)口距離光源的遠(yuǎn)近程度。光源的 強(qiáng)度隨著距離光源的距離的增加而減小?？紤]到這點(diǎn)，隨著距離光源距離的增加，在涂敷層中可設(shè)置較大的開(kāi)口和/或較大的開(kāi)口密度。涂敷層的材料可選自透明材料，例如透明的高分子材料。例如，涂敷材料可以是環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂或含氟聚合物。有利地，涂敷層可通過(guò)印刷技術(shù)被加設(shè)到基板上。涂敷材料可以是可印刷的UV固化材料，例如UV固化環(huán)氧樹(shù)脂，例如折射率為I. 41的Dymaxop-4-20725。涂敷材料的厚度通常可大于約I微米。涂敷材料的厚度往往可小于約10微米。根據(jù)多種方法任一所述，涂敷層可被用來(lái)形成特征的薄型圖案，且其在通用術(shù)語(yǔ)中可被稱(chēng)作助劑印刷工藝。例如，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷包括使用與待印刷圖案相應(yīng)開(kāi)口的網(wǎng)篩。該圖案有助于材料的準(zhǔn)確交付，例如向要求區(qū)域添加油墨。合適的油墨包括UV或溶劑固化的油墨。助劑印刷工藝的其它合適例子包括模板印刷、噴墨印刷、橡皮版印刷和其它已知的平版印刷技術(shù)。光出射特征
導(dǎo)光裝置包括一個(gè)或多個(gè)中斷或干擾被弓丨導(dǎo)光的全內(nèi)反射的特征。這些特征可適當(dāng)?shù)貫楣馍⑸浜?或反射和/或折射結(jié)構(gòu)。這些特征可位于多個(gè)位置中的一個(gè)或多個(gè)。例如，它們可被設(shè)置于基板的第二表面上，所述第二表面與第一導(dǎo)光層形成界面的表面相對(duì)。例如，它們可被設(shè)置于由第一導(dǎo)光層和基板形成的界面上。當(dāng)位于所述界面上時(shí)，它們可被設(shè)置于涂敷層的缺口中或被設(shè)置于涂敷層上。例如，它們可被設(shè)置于第一導(dǎo)光層的上表面，所述上表面與和基板接觸的導(dǎo)光層的表面相對(duì)。光出射特征或結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)印刷、微注塑、微沖壓和微壓花技術(shù)來(lái)完成。合適的散射結(jié)構(gòu)可以形成反射圖案油墨層。合適的散射結(jié)構(gòu)包括高反射白色印刷油墨點(diǎn)。通過(guò)這樣的設(shè)置，每個(gè)油墨點(diǎn)都干擾光導(dǎo)的全內(nèi)反射，并引起光隨機(jī)散射和溢出光導(dǎo)?？梢哉{(diào)節(jié)油墨點(diǎn)的大小和間距來(lái)確保光散射的均勻性。所述出射特征包括或由油墨組成，所述油墨可以是聚合材料。根據(jù)多種方法中的任一所述，油墨可被用于基板或涂敷材料或第一導(dǎo)光層以形成特征的薄型圖案，且可在通用術(shù)語(yǔ)中被稱(chēng)作助劑印刷工藝。例如，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷包括使用與待印刷圖案相應(yīng)開(kāi)口的網(wǎng)篩。該圖案有助于材料的準(zhǔn)確交付，例如向要求區(qū)域添加油墨。適合本發(fā)明使用的油墨包括UV或溶劑固化的油墨。助劑印刷工藝的其它合適的例子包括模板印刷、噴墨印刷、橡皮版印刷和其它已知的平版印刷技術(shù)。油墨的加設(shè)量和形狀可以改變。其它合適的特征或結(jié)構(gòu)包括由多個(gè)三維特征或不規(guī)則體構(gòu)成的微結(jié)構(gòu)表面，所述三維特征或不規(guī)則體突出在表面上，寬度、深度和間距獨(dú)立地被設(shè)置在1-1000微米的范圍，優(yōu)選地為約5至50微米范圍，更優(yōu)選地為約20至50微米。適用于本發(fā)明的特殊的微結(jié)構(gòu)或特征，包括棱鏡、椎體、(微)透鏡，例如圓柱形或圓形透鏡和隨機(jī)散射結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)棱鏡可以是鋸齒形結(jié)構(gòu)，在整個(gè)表面上以約50微米的間距按一個(gè)方向上分布，所述間距指相鄰兩個(gè)微結(jié)構(gòu)中心的距離。(微)透鏡是一組規(guī)律或隨機(jī)分布的透鏡，其可以是以約10至20微米分布在表面上的短焦距透鏡。擴(kuò)散結(jié)構(gòu)可以加工有隨機(jī)的表面紋理結(jié)構(gòu)，深度和間距約為10至100。增光片(BEF)適用于本發(fā)明所述的微結(jié)構(gòu)膜，用來(lái)從導(dǎo)光裝置出射光。例如，3M的 BEF III增光片合適于微結(jié)構(gòu)膜。這一范疇的特定膜由厚度為127微米的聚酯基板制成并具有棱鏡結(jié)構(gòu)，所述棱鏡結(jié)構(gòu)在丙烯酸類(lèi)聚合物中的一個(gè)方向變化。棱鏡結(jié)構(gòu)為28微米高，間距為50微米，棱鏡角為90°。采用微結(jié)構(gòu)膜可按分布優(yōu)先角重新導(dǎo)向入射光線(xiàn)，即從半高全寬值的法向大約+/— 30°。有利地，諸如BEF的微結(jié)構(gòu)膜可被設(shè)置在基板的第二表面上或構(gòu)成基板。例如，微結(jié)構(gòu)膜可被層壓在基板上，所述基板可以是聚酯膜。微結(jié)構(gòu)膜的折射率，例如增光片，可為約I. 50至I. 61。微結(jié)構(gòu)膜或增光片可以包括聚乙烯基板，例如折射率約為1.61的聚乙烯對(duì)苯二酸酯膜。聚乙烯基板，例如聚乙烯對(duì)苯二酸酯膜可具有丙烯酸層，所述丙烯酸層中帶具有如通過(guò)浮雕印花形成的特征或結(jié)構(gòu)。例如，丙烯酸層中形成的特征或結(jié)構(gòu)可以是折射率約為I. 58至I. 59的棱鏡。這些棱鏡可被浮雕印花在丙烯酸層中。其它合適的微結(jié)構(gòu)膜包括具有已形成或從組成膜的基板的材料中擠出的特征或結(jié)構(gòu)。例如，微結(jié)構(gòu)膜可以是具有聚碳酸酯棱鏡的聚碳酸酯基板。所述聚碳酸酯微結(jié)構(gòu)膜的折射率可為約I. 55及以上?？蛇x擇地，附加反射元件，例如反射片，可設(shè)置在基板的第二表面之下以重新導(dǎo)向光，否則光將在遠(yuǎn)離裝置被觀(guān)察的方向上被導(dǎo)向，例如當(dāng)其作為背光源使用時(shí)?；蛘?，該可選附加反射元件可設(shè)置于第一導(dǎo)光層的上表面之上，并通過(guò)導(dǎo)光裝置將光線(xiàn)重新引導(dǎo)回基板的方向上。散熱板
散熱板可被設(shè)置在基板后面且與平行于基板，且可通過(guò)離散的熱粘合材料與基板連接。有利地，熱粘合材料與一個(gè)或多個(gè)光源成直線(xiàn)或大體上成直線(xiàn)。熱粘和材料的離散設(shè)置意味著在基板和散熱板之間和離散的熱粘合材料之間存在氣隙。因?yàn)闅庀兜拇嬖冢股岚宀桓蓴_光導(dǎo)的機(jī)械性，確保光散射的均勻性，所述散射光來(lái)自中斷光導(dǎo)全內(nèi)反射的物質(zhì)，例如散射物質(zhì)。有利地，基板和散熱板沒(méi)有光學(xué)耦合。背光反射器元件，例如膜結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置在氣隙周邊以改善光學(xué)效率。例如，背光反射器膜可設(shè)置于基板的下表面和/或散熱板的上表面。散熱板可由有助于散熱的材料制成。合適的例子包括金屬，例如鋁。散熱板的厚度通常為約0. 2mm至10_。熱粘合材料可以是粘合劑,例如環(huán)氧樹(shù)脂或娃樹(shù)脂或壓敏膠帶或高導(dǎo)熱率的絲網(wǎng)印刷/模板印刷聚合物。粘合劑可通過(guò)針管或絲網(wǎng)印刷法來(lái)加設(shè)。膠帶可由普通膠帶機(jī)加設(shè)。基板和散熱板可通過(guò)使用層壓技術(shù)來(lái)結(jié)合在一起。散射器
和傳統(tǒng)的導(dǎo)光裝置比較，散射器可設(shè)置在離導(dǎo)光層更近的位置。例如，從導(dǎo)光層頂端到散射器底部的距離可小于約12mm。例如，所述距離可低至9mm。
散射器可通過(guò)傳統(tǒng)的分隔方式與導(dǎo)光層保持分離狀態(tài)。例如，一個(gè)隔離元件被設(shè)置在第一或第二 (如果有)導(dǎo)光層的周邊上。散射器可以在傳統(tǒng)的散射器中選擇。導(dǎo)光裝置的應(yīng)用
根據(jù)本發(fā)明所述的導(dǎo)光裝置可用于一系列包括照明、背光照明、標(biāo)志和顯示功能。液晶裝置是本技術(shù)領(lǐng)域早已熟知的技術(shù)。透射模式的液晶顯示器通常包括一個(gè)液晶單元，通常也叫做液晶面板、一個(gè)包括導(dǎo)光裝置的背光模組和一個(gè)或多個(gè)起偏器。液晶單元也是已知技術(shù)。一般說(shuō)來(lái)，液晶單元包括兩個(gè)透明基板，在這兩個(gè)基板中間設(shè)有一層液晶材料。液晶顯示器單元可包括兩個(gè)透明板，其內(nèi)表面上分別涂敷有透明導(dǎo)電電極?？稍谝壕卧膬?nèi)表面上設(shè)置配向?qū)?，以使液晶材料分子聚集形成偏向排列。透明板被隔離片分開(kāi)適當(dāng)距離，例如大約2微米。液晶材料流入透明板之間將透明板之間的空隙填滿(mǎn)。起偏器可被設(shè)置于液晶單元的前面和后面。背光單元可通過(guò)傳統(tǒng)的方法設(shè)置于液晶單元的后 面。在工作過(guò)程中，透射模式的液晶單元可調(diào)節(jié)光源發(fā)出的光，例如包括導(dǎo)光裝置的背光單兀發(fā)出的光。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，實(shí)施例僅作為解釋本發(fā)明而并非限制本發(fā)明，其中
圖I闡釋了根據(jù)本發(fā)明所述的一種導(dǎo)光裝置。在圖I中，側(cè)視圖中，導(dǎo)光裝置(I)包括基板(2)，所述基板可由透明高分子板組成，所述透明高分子板可以是聚酯或聚碳酸酯，其折射率為n2。在基板(2)的頂端與其第一表面上集成多個(gè)LED形式的光源(3)。(3a)通常指電焊點(diǎn)。為了方便，電焊點(diǎn)在基板里。然而，所述電焊點(diǎn)可位于基板的第一表面上以及在涂敷層下方。通常LED之間的距離為約IOmm至約200mm。圖中的LED為側(cè)面發(fā)光的LED，且LED的出射光方向如(4a)和(4b)所示，并大體上平行于基板平面。作為可替代的實(shí)施方式，也可設(shè)置多個(gè)頂部發(fā)光LED，所述LED發(fā)出的光大體上垂直于基板平面并大體上沿光輸出表面(11)傳播。第一透明導(dǎo)光層(5)覆蓋在所述LED以及透明基板(2)上表面的剩余區(qū)域上，所述第一透明導(dǎo)光層可以由折射率為n4的塑料聚合物構(gòu)成。光出射特征位于基板(2)的下表面，例如反射圖案油墨層的散射結(jié)構(gòu)(6)?；蛘?，可設(shè)有一個(gè)與基板下表面接觸的微結(jié)構(gòu)膜，例如增光片?；蹇梢允且粋€(gè)微結(jié)構(gòu)膜，例如增光片。在透明基板(2)和第一透明導(dǎo)光層(5)之間的邊界上可設(shè)置凹腔層結(jié)構(gòu)(圖中未顯示)，以形成合適的凹腔用于嵌入這些LED (3)。透明基板(2)和第一透明導(dǎo)光層(5)的折射率可滿(mǎn)足不等式n2 ^ n4。在基板(2)和導(dǎo)光層(5)之間的界面上設(shè)有涂敷層(8)，所述涂敷層可以是透明高分子材料，例如含氟聚合物。所示涂敷層包括多個(gè)開(kāi)口。但是，所述涂敷層也可為連續(xù)的且沒(méi)有開(kāi)口。LED (3)產(chǎn)生的光首先被耦合進(jìn)透明導(dǎo)光層(5)，使其在大體平行于透明基板(2)平面的方向上傳播。產(chǎn)生的光在導(dǎo)光層(5)內(nèi)被引導(dǎo)。當(dāng)光傳播到涂敷層中的開(kāi)口(7)時(shí)，在導(dǎo)光層(5)內(nèi)它不再被引導(dǎo)而是與散射結(jié)構(gòu)(6)在基板下表面相互作用后被重新引導(dǎo)，經(jīng)出口(9)通過(guò)透明導(dǎo)光層的上表面(11)出射，從而提供了一種背光功能。光出射特征
(6)，可以是散射和/或反射結(jié)構(gòu)和/或折射結(jié)構(gòu)，包括高反光的白色油墨點(diǎn)。為了微調(diào)散射效果，點(diǎn)的尺寸和/間距可變化。
—些被光出射特征(6)散射的光將在大體與(9)和(9a)所不方向的相反方向上被引導(dǎo)。為了考慮到這點(diǎn)，如圖所示，可選擇地設(shè)置反射元件(10)，它被要求通過(guò)導(dǎo)光裝置將光(9a)重新引導(dǎo)回來(lái)，使其通過(guò)上表面(11)出射，在此情況下其也可稱(chēng)作輸出表面?；蛘?，如果需要，反射元件(10)可被設(shè)置在上表面(11)之上，且(9)所示光可通過(guò)導(dǎo)光裝置被重新引導(dǎo)回去，因而定義了如(Ila)的輸出表面。當(dāng)光出射特征位于導(dǎo)光層(5)的上表面時(shí)，導(dǎo)光層(5)是(Ila),與圖I所不的實(shí)施例中的(11)相對(duì)應(yīng),輸出表面為(Ila),優(yōu)選后者設(shè)置方式。由于光源輸出和導(dǎo)光媒介之間沒(méi)有氣隙，因此透明導(dǎo)光層提供了一種裝置內(nèi)更簡(jiǎn)單的和加強(qiáng)了的光學(xué)耦合光的方式。實(shí)施例 實(shí)施例I
根據(jù)本發(fā)明所述的裝置結(jié)構(gòu)如下。微結(jié)構(gòu)膜，市面有售的3M(BEF III)，被用作基板。所述BEF III包括高度為50微米、間距為50微米、棱鏡角為90°的特征。為了在基板上 安裝多個(gè)LED (Stanley Twll451s_tr)并在電路上提供合適的電連接，BEF的正面(第一表面)上印刷有電路(載銀離子導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂)和導(dǎo)電膠。一種折射率較低(I. 41)的涂敷材料(Dymax op-4-20725)被絲網(wǎng)印刷在基板的上表面和電路上。涂敷層的開(kāi)口圖案的間距為1000微米，當(dāng)位于靠近LED的位置時(shí)，寬度約為100微米，當(dāng)位于LED之間時(shí)，寬度增加到約800微米?；宓倪吔缰?chē)ㄟ^(guò)使用凹腔層結(jié)構(gòu)形成大約0.7mm深的凹腔。然后該凹腔被UV固化透明聚合物(Dymax 4-20688)填滿(mǎn),從而形成第一導(dǎo)光層。隔離元件被固定設(shè)置在第一導(dǎo)光層上且散射器(Shin Wha 97%霧度膜)被設(shè)置在所述隔離元件上。從散射器到導(dǎo)光層的距離為9mm。從半極大處全寬度的法向和從具有大約為+/— 30°的分布角的出射光線(xiàn)能觀(guān)察到均勻性很好的光。此外，LED的位置通過(guò)未被耦合進(jìn)導(dǎo)光層的光和散射器的結(jié)合從上述觀(guān)測(cè)中被隱藏。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光裝置，包括 一個(gè)基板，所述基板的第一表面上設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)光源和第一導(dǎo)光層，所述第一導(dǎo)光層被用于將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在所述第一表面上； 一個(gè)涂敷層，所述涂敷層位于所述基板和所述第一導(dǎo)光層之間的界面上；以及 光出射特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述光出射特征位于所述基板和所述第一導(dǎo)光層之間的界面上，或位于所述基板的第二表面上，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)，或位于與所述基板組成界面的第一導(dǎo)光層表面相對(duì)的第一導(dǎo)光層表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述光出射特征包括一個(gè)或多個(gè)散射和/或反射和/或折射結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述涂敷層包括多個(gè)開(kāi)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述光出射特征位于所述基板的第二表面上，所述第二表面與所述基板的所述第一表面相對(duì)，并且包括一個(gè)微結(jié)構(gòu)膜，所述涂敷層包括多個(gè)開(kāi)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述微結(jié)構(gòu)膜為基板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述微結(jié)構(gòu)膜為增光片。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)光源包括發(fā)光二極管。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管包括、由或基本上由側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管組成并且在所述基板上以直下式陣列排布。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述基板是透明的。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述涂敷層是一種透明的高分子材料，其折射率比第一導(dǎo)光層低。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述第一導(dǎo)光層是一種透明的柔性高分子材料。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的導(dǎo)光裝置，其特征在于所述涂敷層的厚度大于約I微米且小于約10微米。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求任一所述的導(dǎo)光裝置，還包括一個(gè)散熱板。
15.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1-14任一所述的導(dǎo)光裝置的顯示器裝置。
16.一種制造導(dǎo)光裝置的方法，所述方法包括(i)將涂敷層加設(shè)到基板的第一表面上；(ii)將一個(gè)或多個(gè)光源安裝到所述基板的所述第一表面上； (iii)在所述第一表面上加設(shè)第一導(dǎo)光層從而將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在所述基板的所述第一表面上；(iv)將一個(gè)或多個(gè)光出射特征加設(shè)到所述第一表面上，或所述基板的第二表面上，其中所述第二表面與所述第一表面相對(duì)，或加設(shè)到與基板形成界面的第一導(dǎo)光層表面相對(duì)的第一導(dǎo)光層的表面上，所述一個(gè)或多個(gè)光出射裝置為一個(gè)或多個(gè)散射和/或反射結(jié)構(gòu)和/或折射結(jié)構(gòu)； 如果所述一個(gè)或多個(gè)光出射特征被加設(shè)到所述基板的所述第一表面上，則在加設(shè)第一導(dǎo)光層之前就將其實(shí)施于已被涂敷的所述基板的所述第一表面上。
17.—種制造導(dǎo)光裝置的方法，所述方法包括(i )將涂敷層加設(shè)到基板的第一表面上，其中所述基板是一個(gè)微結(jié)構(gòu)膜，其中所述微結(jié)構(gòu)位于與所述第一表面相對(duì)的所述基板的第二表面上；(ii)將一個(gè)或多個(gè)光源安裝到所述基板的所述第一表面上；(iii)在所述第一表面上加設(shè)第一導(dǎo)光層從而將所述一個(gè)或多個(gè)光源封裝在所述基板的所述第一表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光裝置及其制造方法。所述導(dǎo)光裝置具有廣泛應(yīng)用，尤其與顯示器的背光源有關(guān)，所述顯示器如液晶顯示器。
文檔編號(hào)G02B6/00GK102667550SQ201080046061
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者詹姆斯·古爾利 申請(qǐng)人:Iti蘇格蘭有限公司