背光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于照明例如LCD電視的LC顯示器（198）的背光（100）。為了能夠?qū)崿F(xiàn)背光（100）的薄設(shè)計(jì)和由背光（100）發(fā)射的光的高度均勻性，本發(fā)明提出了其中透明的且漫射的遮蔽元件（120，121，122）遮蔽各個(gè)光源（110，111，112）并使光漫射回到光導(dǎo)（101）中的設(shè)計(jì)。為了避免光源（110，111，112）周圍的亮點(diǎn)或者亮環(huán)的產(chǎn)生，吸收元件（130，131，132）或者回復(fù)反射元件被布置成使得它們圍繞光源（110，111，112）。
【專利說(shuō)明】背光裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，特別地涉及這種用于諸如液晶顯示器的像素化顯示器的光 源。

【背景技術(shù)】
[0002] 非常薄的LCD電視在消費(fèi)者當(dāng)中是有吸引力的。因此，存在將電視制造得盡可能 薄的需要。一般地，LCD電視包括由背光照明的LC顯示器。因此，可通過減小背光的厚度 來(lái)減小厚度。然而，減小LCD背光的厚度可能負(fù)面地影響背光以均勻的光強(qiáng)度照明LC顯示 器的能力。
[0003] 為了改進(jìn)顯示畫面的對(duì)比度并且減小顯示器的功耗，其部段（segment)可被獨(dú)立 地控制的背光是優(yōu)選的。通過調(diào)節(jié)背光的部段的亮度，顯示畫面的這一部分的黑色電平可 得到改進(jìn)，并且功耗將減小。能夠獨(dú)立地控制各部段的背光一般比不具有這種能力的背光 更厚。
[0004] 為了限制厚度的增加，這種背光一般采用大量的小LED，從而導(dǎo)致高成本。為了進(jìn) 一步減小厚度，可應(yīng)用采用昂貴的材料并且難以生產(chǎn)的光導(dǎo)概念。
[0005] 因此，存在改進(jìn)這種用于IXD電視和其它基于像素的顯示器的背光的需求。
[0006] US2010/265694公開了發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置包括反射層、設(shè)置在反射層上的多個(gè) 發(fā)光組件以及形成在多個(gè)發(fā)光組件和反射層上的樹脂層。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，用于顯示裝置的改進(jìn)的背光是有益的，并且因此已 經(jīng)構(gòu)想出了本發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 對(duì)用于顯示器的背光實(shí)現(xiàn)改進(jìn)將是有利的。一般而言，本發(fā)明優(yōu)選地尋求緩解、減 輕或者消除例如單一地或者以任何組合地涉及厚度的以上所述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。特別 地，本發(fā)明的目標(biāo)可以視為是提供解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題或者其它問題的發(fā)光裝置。
[0009] 為了更好地解決這些關(guān)注點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)，在本發(fā)明的第一方面中，提出了發(fā) 光裝置，其包括： 具有用于接收光的背面和用于發(fā)射光的正面的平面光導(dǎo)， 布置成將光傳送到光導(dǎo)的背面中的光源， 具有光漫射表面的半透明遮蔽元件，其被布置成使光部分地漫射回到光導(dǎo)中并且使光 部分地透射通過遮蔽元件從而遮蔽光源，以及 布置成與所述光源相鄰以吸收從遮蔽元件的漫射表面漫射的光的至少一部分的光吸 收器，或者布置成與光源相鄰以使從遮蔽元件的漫射表面漫射的光的至少一部分反射回到 相鄰的遮蔽元件的回復(fù)反射器（retro-reflector)。
[0010] 通過半透明的漫射表面部分地漫射回到光導(dǎo)中的光的一些撞到圍繞光源的區(qū)域 并且通過該區(qū)域傳播。當(dāng)反射或者漫射表面(例如，相關(guān)的印刷電路板或者用于再利用光的 漫射反射器)被布置在背面之后時(shí)，通過該區(qū)域透射的光將照明該反射或者漫射表面。該照 明作為明亮的照明區(qū)域從前側(cè)是可見的，所述明亮的照明區(qū)域例如是圍繞光源的亮環(huán)。通 過布置如所定義的光吸收器、替代性地回復(fù)反射器，不期望的亮環(huán)的亮度可被控制或者消 除。因而，光源、半透明遮蔽元件和光吸收器的組合可有利地提供能夠發(fā)射光以避免圍繞光 源的亮環(huán)的發(fā)光裝置。
[0011] 發(fā)光裝置可被用作顯示器的背光，然而，在僅有一個(gè)光源或者可能有幾個(gè)光源(例 如2個(gè)和20個(gè)之間的光源）的配置中，該發(fā)光裝置可尤為有利地作為一般的發(fā)光源。
[0012] 在第二方面中，本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，其包括： 具有用于接收光的背面和用于發(fā)射光的正面的平面光導(dǎo)， 布置成將光傳送到光導(dǎo)的背面中的第一和第二光源， 具有光漫射表面的第一和第二半透明遮蔽元件，其中所述遮蔽元件被布置成使光部分 地漫射回到光導(dǎo)中并且使光部分地透射通過遮蔽元件，從而遮蔽相應(yīng)的第一和第二光源， 以及 布置成與相應(yīng)的第一和第二光源相鄰以吸收從相應(yīng)的第一和第二遮蔽兀件的漫射表 面漫射的光的至少一部分的第一和第二吸收器，或者布置成與相應(yīng)的第一和第二光源相鄰 以使從相應(yīng)的第一和第二遮蔽元件的漫射表面漫射的光的至少一部分反射回到相應(yīng)的第 一和第二遮蔽兀件的第一和第二回復(fù)反射器。
[0013] 具有更多數(shù)量的光源(例如，多于20個(gè)的光源，或者多于200個(gè)或2000個(gè)的光源） 的發(fā)光裝置可被用作顯示器(例如電視或者計(jì)算機(jī)顯示器)的背光。該發(fā)光裝置還可被用作 發(fā)光源。特別地，發(fā)光裝置可配置有可獨(dú)立地控制的光源，以便提供在其上可顯示圖案的發(fā) 光模塊。因而，通過調(diào)整各個(gè)光源的強(qiáng)度或者接通或斷開各個(gè)光源，可在光導(dǎo)的正面上或者 經(jīng)由光導(dǎo)的正面形成不同的光圖案。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)第二方面的發(fā)光裝置旨在用于顯示器中。
[0015] 由于發(fā)光裝置的配置可以允許使用相對(duì)薄的、仍然能夠在光導(dǎo)的區(qū)域上產(chǎn)生均勻 強(qiáng)度分布的發(fā)光裝置，所以該發(fā)光裝置可尤為適合作為顯示器的背光。為了改進(jìn)顯示器的 對(duì)比度并且為了減小能量消耗，發(fā)光裝置的光源可以是可獨(dú)立地調(diào)節(jié)的。
[0016] 在第一或者第二方面的實(shí)施例中，光源(替代性地第一或第二光源）在光學(xué)上連接 至背面?？赏ㄟ^(多個(gè)）光源和背面之間的界面層(例如透明的粘合劑的界面層）實(shí)現(xiàn)該光 學(xué)連接。當(dāng)光源具有諸如軟的硅表面的這種軟的頂表面時(shí)，還可通過抵靠背面推壓光源的 軟的頂表面來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)連接。當(dāng)根據(jù)特定的標(biāo)準(zhǔn)選擇界面的折射率時(shí)，界面層的使用可有 利地改進(jìn)光的內(nèi)耦合。
[0017] 在第一或第二方面的實(shí)施例中，發(fā)光裝置還包括布置在正面的表面處、或者光導(dǎo) 的背面的表面處、或者光導(dǎo)內(nèi)部的外耦合特征，以用于在不存在遮蔽元件的非遮蔽位置處 通過正面向外f禹合光。
[0018] 外耦合特征可進(jìn)一步改進(jìn)光導(dǎo)內(nèi)的光分布，以便提供能夠在平面光導(dǎo)區(qū)域上發(fā)射 具有均勻強(qiáng)度分布的光的發(fā)光裝置。
[0019] 在根據(jù)第一方面的實(shí)施例中，光源在機(jī)械上連接至光吸收器(替代性地回復(fù)反射 器)，并且吸收器(替代性地回復(fù)反射器）和/或光源固定至背面。
[0020] 在根據(jù)第二方面的等同實(shí)施例中，第一和第二光源在機(jī)械上連接至相應(yīng)的第一和 第二光吸收器(替代性地回復(fù)反射器)，并且吸收器(替代性地回復(fù)反射器）和/或光源固定 至背面。
[0021] 根據(jù)這些實(shí)施例，光吸收器提供了將光源固定至光導(dǎo)的背面的便利方式。在光源 還由透明的粘合劑固定至背面的實(shí)施例中，光源的固定可進(jìn)一步地得到改進(jìn)。
[0022] 在吸收器(替代性地回復(fù)反射器）和光源中的每一個(gè)通過透明的粘合劑固定至背 面的第一方面的實(shí)施例中，用于所述光源的粘合劑的折射率大于用于吸收器的粘合劑的折 射率。
[0023] 在吸收器(替代性地回復(fù)反射器）和光源通過透明的粘合劑固定至背面的第二方 面的等同實(shí)施例中，用于光源的粘合劑的折射率大于用于吸收器的粘合劑的折射率。
[0024] 根據(jù)這些實(shí)施例，當(dāng)根據(jù)特定的標(biāo)準(zhǔn)選擇粘合劑的折射率時(shí)，透明的粘合劑可額 外地改進(jìn)來(lái)自于光源的光的內(nèi)耦合。
[0025] 在第一或第二方面的實(shí)施例中，發(fā)光裝置還包括面向光導(dǎo)的背面的光漫射或反射 表面，其被布置成靠近光吸收器(替代性地回復(fù)反射器）以用于使透射通過背面的光漫射或 者反射回到光導(dǎo)中。由于光被反射回到光導(dǎo)中，所以光漫射或反射表面可有利地改進(jìn)能量 效率。
[0026] 在根據(jù)第一或第二方面的實(shí)施例中，外耦合特征的向外耦合光的能力和（多個(gè)）遮 蔽元件的透明度被配置成均衡由外耦合特征向外耦合的光和由遮蔽元件透射的光的光強(qiáng) 度。
[0027] 本發(fā)明的第三方面涉及用于顯示圖像的顯示器，包括： 圖像形成透明像素矩陣， 根據(jù)第二方面的發(fā)光裝置，其被布置成使得發(fā)光裝置的正面面向圖像形成透明像素矩 陣的一面。
[0028] 本發(fā)明的第四方面涉及用于照明顯示器的圖像形成透明像素矩陣的方法，該方法 包括提供發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置包括： 具有用于接收光的背面和用于發(fā)射光的正面的平面光導(dǎo)， 布置成將光傳送到光導(dǎo)的背面中的第一和第二光源， 具有光漫射表面的第一和第二半透明遮蔽元件，其中遮蔽元件布置成使光部分地漫射 回到光導(dǎo)中并且使光部分地透射通過遮蔽元件，從而遮蔽相應(yīng)的第一和第二光源，以及 布置成與相應(yīng)的第一和第二光源相鄰以吸收從相應(yīng)的第一和第二遮蔽兀件的漫射表 面漫射的光的至少一部分的第一和第二吸收器，或者布置成與相應(yīng)的第一和第二光源相鄰 以使從相應(yīng)的第一和第二遮蔽元件的漫射表面漫射的光的至少一部分反射回到相應(yīng)的第 一和第二遮蔽元件的第一和第二回復(fù)反射器，該方法還包括， 在板狀光導(dǎo)的前面布置圖像形成透明像素矩陣。
[0029] 總之，本發(fā)明涉及用作照明源或者用于照明例如LCD電視的LC顯示器的背光的發(fā) 光裝置。為了能夠?qū)崿F(xiàn)背光的薄設(shè)計(jì)和由背光發(fā)射的光的高度均勻性，本發(fā)明提出了其中 透明的且漫射的遮蔽元件遮蔽各個(gè)光源并使光漫射回到光導(dǎo)中的設(shè)計(jì)。為了避免光源周圍 的亮點(diǎn)或者亮環(huán)的產(chǎn)生，吸收元件或者回復(fù)反射元件被布置成使得它們圍繞光源。
[0030] -般而言，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以任何可能的方式組合和耦合本發(fā)明的各個(gè)方 面。根據(jù)下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它的方面、特征和/或優(yōu)勢(shì)將是明顯的，并 且將參照下文描述的實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031] 將僅通過示例的方式、參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中， 圖1示出了用于顯示器199的背光100， 圖2示例說(shuō)明了通過利用界面層210將LED光源110連接至光導(dǎo)101而實(shí)現(xiàn)的光源的 內(nèi)耦合能力的改進(jìn)。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 圖1示出了用于顯示圖像的諸如電視或者計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的顯示器199。顯示器199 包括圖像形成透明像素矩陣，例如液晶顯示器198。像素矩陣198配置成由發(fā)光裝置100照 明，發(fā)光裝置100布置成使得發(fā)光裝置100的正面面向像素矩陣198的一面。光源100可 被稱作背光。為了進(jìn)一步漫射由光源100發(fā)射的光，漫射器板197可被插入在像素矩陣198 和發(fā)光裝置100之間。一般地，漫射器板可與比如亮度增強(qiáng)箔片的其它光學(xué)箔片結(jié)合。這 些箔片以及漫射器箔片或板構(gòu)成了光學(xué)堆疊體，其可形成用于改進(jìn)光的均勻性的發(fā)光裝置 100的部分。
[0033] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及發(fā)光裝置100。發(fā)光裝置100包括平面光導(dǎo)101，例如具 有用于接收光的背面102和用于發(fā)射光的正面103的板狀光導(dǎo)101。板狀光導(dǎo)可以是平坦 的，即，整個(gè)板具有相同的厚度。光導(dǎo)101可由玻璃或者諸如PMMA的塑料材料制成。
[0034] 光由光源110射入光導(dǎo)101中，所述光源例如為布置成將光傳送到光導(dǎo)101的背 面102中的第一和第二光源111，112。
[0035] 光源可為發(fā)光二極管（LED)，并且可具有光從其中透射通過的平面發(fā)光表面。
[0036] 具有不足夠大以建立全內(nèi)反射的角度(相對(duì)于法線）的光線(例如光線182)基本上 透射通過正面。
[0037] 通過確定光進(jìn)入背面102的區(qū)域(也就是內(nèi)耦合區(qū)域)的界線和外耦合區(qū)域的邊界 之間的偏移d(在光源被放置為接近背面102的情形中，光進(jìn)入背面的區(qū)域的界線對(duì)應(yīng)于光 源110的邊緣)，可以確定在正面103上光線通過光導(dǎo)101折射出來(lái)的外耦合區(qū)域的尺寸： d=t X tan (ca)， 其中t為光導(dǎo)101的厚度，ca=arcsin(nO/nl)為實(shí)現(xiàn)全內(nèi)反射的臨界角，其中n0是面 向背面102的材料或者空氣的折射率，并且nl為光導(dǎo)材料的折射率。
[0038] 例如，對(duì)于放置在空氣(其中η0=1)中的1mm厚的PMMA (其中nl=l. 5)的光導(dǎo)101， d將為0. 9_。因此，直徑為1_的圓形內(nèi)耦合區(qū)域(光源110的發(fā)光表面的區(qū)域)將產(chǎn)生直 徑為1+2*0. 9=2. 8mm的圓形外耦合區(qū)域。
[0039] 可能期望的是，能夠阻擋或者至少部分地阻擋外耦合區(qū)域內(nèi)的光線182,使得朝向 光學(xué)堆疊體或者漫射器板197的光線的透射被阻止或者減少，例如使得向外朝向光學(xué)堆疊 體或者漫射器板197透射的光的強(qiáng)度被減小。這可通過在前側(cè)103處安置諸如第一和第二 遮蔽元件121，122的遮蔽元件120來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而，與光導(dǎo)光學(xué)接觸的遮蔽元件可配置成部 分地透射光或者光線。
[0040] 為了將光線182的光強(qiáng)度的至少一些再引導(dǎo)回到光導(dǎo)101中，遮蔽元件122可配 置有反射且漫射的表面，以將入射光線漫射至不同的方向上。因此，光線182的光強(qiáng)度（也 就是光功率)的至少一部分由遮蔽元件122的漫射特性漫射回到光導(dǎo)101中，被漫射的光線 的至少一些像光線184那樣在光導(dǎo)101中被全內(nèi)反射。漫射表面可面向正面103并且與其 光學(xué)接觸，漫射表面可位于遮蔽元件的可能的相對(duì)表面上，或者漫射表面可由嵌入遮蔽元 件中的漫射特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0041] 這樣，通過布置第一和第二遮蔽元件121，122的漫射表面以使得它們面向光導(dǎo) 101的正面103并且遮蔽相應(yīng)的第一和第二光源111，112,可實(shí)現(xiàn)通過阻擋或者部分地透射 光線182并且漫射未被透射的光線來(lái)遮蔽光源110的能力。因此，光線182可被部分地漫 射回到光導(dǎo)中并且部分地透射通過遮蔽元件。
[0042] 根據(jù)偏移d，漫射元件的面積可大于光源的發(fā)光表面的面積。
[0043] 應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)第一和第二光源111，112以及第一和第二遮蔽元件121，122的 引用僅被用來(lái)清楚地說(shuō)明光源110 -般可具有用于遮蔽該相關(guān)光源的光的相關(guān)遮蔽元件 120。因而，多個(gè)遮蔽元件中至少被挑選出的各個(gè)遮蔽元件120被布置成與多個(gè)光源110中 至少被挑選出的相應(yīng)的各個(gè)光源110相對(duì)。也就是說(shuō)，遮蔽元件120與布置在背面102處 的光源110相對(duì)地布置在正面103處。
[0044] 從遮蔽元件120的漫射表面漫射的光線中的一些光線(例如光線183)將在光源 110的位置周圍的區(qū)域離開光導(dǎo)。從遮蔽元件120的漫射表面漫射的其它光線(例如光線 184)將以足夠大從而使得光線被全內(nèi)反射的角度撞到背面102。透射通過背面102的光線 183可照明在位置上與背面102相對(duì)的表面。該照明的表面作為亮環(huán)將從正面103可見。 背側(cè)102處的表面可為光源110所連接至的印刷電路板的表面或者其它表面。特別地，白 色漫射反射器的表面將在光源110周圍產(chǎn)生不期望的可見亮環(huán)或者亮區(qū)，該白色漫射反射 器被放置成與背面102相對(duì)以用于對(duì)本來(lái)將經(jīng)由背面離開光導(dǎo)101的光進(jìn)行再利用。
[0045] 通過在背側(cè)處放置具有面向背面102的光吸收表面的光吸收器130,能夠消除或 者減小光源周圍的這種不期望的亮區(qū)。光吸收表面可完全地或者基本完全地吸收來(lái)自于 遮蔽元件120的漫射光，使得光源110周圍不形成亮環(huán)或者亮區(qū)。光吸收表面可吸收高于 90%、高于95%或者甚至高于99%的入射的漫射光。在替代的實(shí)施例中，光吸收表面可配置 成反射或者漫射入射光的一部分，例如使得高于10%的入射光被漫射回到光導(dǎo)101中并且 使得小于90%的入射光被吸收。
[0046] 吸收器130相對(duì)于遮蔽元件120的尺寸可以使得吸收器僅延伸至光線(諸如光線 183)透射通過背面的點(diǎn)，而不延伸至光線(諸如光線184)被內(nèi)部地反射的點(diǎn)。這種延伸可 通過從如上面所解釋的并且如圖1中所示的d=t X tan(ca)確定偏移d來(lái)確定。因而，根 據(jù)偏移d，吸收元件110的面積可大于遮蔽元件120的面積。
[0047] 因而，為了吸收來(lái)自于多個(gè)遮蔽元件120的漫射光，包括第一和第二吸收器131， 132的多個(gè)光吸收器130被布置成與相應(yīng)的第一和第二光源111，112相鄰，以吸收從相應(yīng)相 鄰的第一和第二遮蔽元件121，122的漫射表面漫射的光的至少一部分。例如，第一和第二 光吸收器131，132可被布置成至少部分地圍繞相應(yīng)的第一和第二光源111，112,例如，吸收 器可為圍繞光源的平面環(huán)。因而，第一和第二光吸收器131，132與布置在光導(dǎo)的前側(cè)處的 相應(yīng)第一和第二遮蔽兀件121，122相對(duì)地布置在光導(dǎo)的背側(cè)處。例如，光吸收器可被形成 為具有良好的光吸收特性的材料的環(huán)，例如黑色無(wú)光塑料箔片，或者存在于該區(qū)域中的部 分上的黑色無(wú)光印刷物。
[0048] 為了減少光能量的損失，可利用回復(fù)反射器而不是吸收器130?；貜?fù)反射器沿著 與光被接收的路徑相同的路徑(或者基本上相同的路徑）將光反射回去。因而，光可如光線 185所圖示地那樣來(lái)回傳播，例如直到光被漫射在其它方向上并且可能在背面102處被全 內(nèi)反射，或者由其它裝置吸收。由于從遮蔽元件120接收并從回復(fù)反射器反射的光線一般 將不直接地透射通過正面103,所以沒有亮區(qū)或者亮環(huán)會(huì)通過正面103可見。因此，回復(fù)反 射器解決了與吸收器130相同的問題，但能實(shí)現(xiàn)發(fā)光裝置100的更高的能量效率?；貜?fù)反 射器在圖1中沒有示出，但是根據(jù)偏移d應(yīng)當(dāng)具有與吸收器130相同的尺寸。因此，替代利 用吸收器130,或者除了利用吸收器130之外，可利用包括第一和第二回復(fù)反射器的多個(gè)回 復(fù)反射器，使得第一和第二回復(fù)反射器至少部分地圍繞相應(yīng)的第一和第二光源131，132,以 將從相應(yīng)相對(duì)的第一和第二遮蔽元件121，122的漫射表面漫射的光的至少一部分反射回 到相應(yīng)相對(duì)的第一和第二遮蔽元件121，122。
[0049] 為了進(jìn)一步改進(jìn)發(fā)光裝置100的能量效率，面向背面102的光漫射或反射表面140 可被布置成靠近光回復(fù)反射器或者吸收器130,以用于將透射通過背面的光漫射或者反射 回到光導(dǎo)中。因此，透射通過背面102的光線(例如光線186)可被反射或者漫射回到光導(dǎo) 101 中。
[0050] 為了不影響光導(dǎo)101所提供的以大于臨界角ca的角度撞到內(nèi)表面的光線的全內(nèi) 反射能力，任何應(yīng)用的吸收器130、回復(fù)反射器以及漫射或反射表面140 (除了完全鏡面反 射的反射表面140)不應(yīng)在光學(xué)上連接至背面102。因此，任何應(yīng)用的吸收器130、回復(fù)反射 器以及漫射或非鏡面反射表面140應(yīng)當(dāng)通過空氣或者具有低折射率的其它透明材料(例如 具有低于1. 35,優(yōu)選地低于1. 1的折射率的材料）而與背面102分離。
[0051] 為了將光稱合出光導(dǎo)，外稱合特征150被布置在正面103的表面處、和/或背面 102的表面處、或者光導(dǎo)101的內(nèi)部，以用于在不存在遮蔽元件120的非遮蔽位置處通過正 面103將光向外耦合。外耦合特征可由離散的特征形成，比如正面和/或背面上的凹痕或 者印刷點(diǎn)和/或嵌入在光導(dǎo)材料中的由具有不同于光導(dǎo)材料的折射率的透明材料制成的 顆粒。外耦合特征應(yīng)當(dāng)散射或者漫射光，而不吸收任何大量的光。
[0052] 通過在光源和背面之間布置光學(xué)界面材料的界面層210(參見圖2)，光源的發(fā)光面 可在光學(xué)上連接至背面。光學(xué)界面層不是空氣，但是可以為具有比空氣的折射率大（即大于 1，優(yōu)選地大于1. 35)的折射率的粘合劑。例如，光源和背面102之間的界面的折射率可大約 為1. 5或者接近光導(dǎo)材料的折射率或者接近光源110的封裝材料的折射率。替代性地，可 通過抵靠光導(dǎo)101擠壓光源110的軟的硅封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)光學(xué)連接。光學(xué)連接能夠使一部分光 以這種足夠大的能不通過遮蔽元件的反射而建立全內(nèi)反射的角度(相對(duì)于法線）進(jìn)入光導(dǎo)， 并且因此改進(jìn)了來(lái)自于光源的被耦合到光導(dǎo)中的光量的百分比。圖2示例說(shuō)明了為何光學(xué) 連接改進(jìn)光的內(nèi)耦合。在圖2中的上部圖示中，光線201和202無(wú)全內(nèi)反射地透射通過光 導(dǎo)，并且僅能夠經(jīng)由遮蔽元件的漫射表面再次進(jìn)入光導(dǎo)。光線203在光源的封裝內(nèi)部被全 內(nèi)反射，并且因此可能不會(huì)透射到光導(dǎo)101中。在下部的圖示中，諸如透明粘合劑的固態(tài)材 料的界面層210被設(shè)置在光源110的發(fā)光表面和光導(dǎo)的背面之間。就光源封裝內(nèi)部的初始 傳播方向而言，光線20la-203a等同于光線201-203。由于界面層210的折射率與光源的封 裝和光導(dǎo)的折射率相當(dāng)，所以光線203a在光源內(nèi)部可能不被內(nèi)部地反射，而是可進(jìn)入光導(dǎo) 101并且在光導(dǎo)內(nèi)部變?yōu)楸粌?nèi)部地反射，或者透射通過光導(dǎo)。因此，界面層210可改進(jìn)來(lái)自 于光源110的光的內(nèi)f禹合。
[0053] 可以以不同的方式來(lái)制造遮蔽元件。例如，可通過在透明箔片(其可被應(yīng)用至正面 102)的正表面和/或背表面上或者直接在光導(dǎo)的正面103上印刷墨點(diǎn)，并用設(shè)置有孔圖案 的金屬片覆蓋印刷點(diǎn)以建立金屬膜的一定透明度來(lái)制造遮蔽元件。遮蔽物可由連接至正面 103且在其頂部具有金屬層的白色反射塑料箔片制成。優(yōu)選地，金屬層中的孔不應(yīng)穿透白色 反射塑料箔片。
[0054] 可在一個(gè)層中利用漫射反射的且透明的材料按照點(diǎn)/孔圖案來(lái)印刷遮蔽元件 120,以在單個(gè)層中提供漫射和透射能力。遮蔽元件120還可由印刷層或者多個(gè)層來(lái)實(shí)現(xiàn)， 使得形成與所要求的半透明性相匹配的厚度梯度。
[0055] 遮蔽物的反射能夠以這樣的方式被適配，即，使得較少的光被反射至吸收器，并且 更多的光被耦合到光導(dǎo)中以變?yōu)楸粌?nèi)部地反射。這可通過用帶有菲涅耳結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)和 /或全息結(jié)構(gòu)的鏡代替白色漫射層來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0056] 為了獲得從發(fā)光裝置101朝向圖像形成透明像素矩陣198發(fā)射的光的均勻強(qiáng)度， 外耦合特征150的向外耦合光的能力和遮蔽元件120的透明度應(yīng)當(dāng)被調(diào)整，以均衡由外耦 合特征向外耦合的光和由遮蔽元件透射的光的光強(qiáng)度?？赏ㄟ^確定外耦合特征150的數(shù) 量、尺寸或者密度以及遮蔽元件120的透明度來(lái)實(shí)現(xiàn)該調(diào)整。對(duì)于該調(diào)整，光學(xué)堆疊體的影 響必須被考慮。
[0057] 第一和第二光源111，112可與相應(yīng)的第一和第二光吸收器131，132在機(jī)械上連接 (例如，通過粘結(jié))，并且吸收器的面可由透明的粘合劑固定至背面102。光源至吸收器的固 定可提供通過將吸收器粘結(jié)至光導(dǎo)上來(lái)將光源固定至光導(dǎo)的有利方式。為了不嚴(yán)重影響光 導(dǎo)101的全內(nèi)反射能力，吸收器應(yīng)當(dāng)利用具有低折射率(優(yōu)選地低于1. 35)的粘合劑而被粘 結(jié)至背面102。
[0058] 為了提供光源和吸收器的裝配的更堅(jiān)固的固定，光源還可通過透明的粘合劑被固 定至背面。為了提供來(lái)自于光源110的光的良好內(nèi)耦合，具有界面層210的功能并且必須 透射光的光源的固定的部分應(yīng)當(dāng)具有相對(duì)高的折射率，優(yōu)選地高于1. 35。因此，優(yōu)選地，具 有界面層210的功能的粘合劑的折射率應(yīng)當(dāng)大于用于固定吸收器的粘合劑的折射率。
[0059] 根據(jù)如本文描述的發(fā)光裝置的設(shè)計(jì)，光導(dǎo)101可被形成為具有均勻厚度和平滑表 面的板。不要求用于使光源110插入其中的孔?？赡艿氖?，為了提供外耦合能力，可在一個(gè) 或者多個(gè)表面上制成諸如小凹痕的小的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。
[0060] 雖然本發(fā)明已經(jīng)被描述為用于顯示器199中的發(fā)光裝置100,但是發(fā)光裝置100也 可用于其它的應(yīng)用，包括一般的照明應(yīng)用。因此，包括多個(gè)光源110以及對(duì)應(yīng)的多個(gè)遮蔽元 件120和吸收器130的光源100可被用于照明應(yīng)用。然而，對(duì)于照明應(yīng)用，發(fā)光裝置100還 可配置為具有僅一個(gè)光源110、與所述光源相對(duì)布置的僅一個(gè)遮蔽元件120以及被布置成 使得其至少部分地圍繞光源110的僅一個(gè)吸收器130或者回復(fù)反射器。不論發(fā)光裝置是配 置有多個(gè)光源110還是單個(gè)光源110,發(fā)光裝置的功能都是相同的。
[〇〇61] 盡管在附圖和前述的說(shuō)明中已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但是這種說(shuō)明和描述 應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的或者示例性的，而不是限制性的；本發(fā)明不局限于所公開的實(shí)施例。根 據(jù)對(duì)附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的研究，在實(shí)踐要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)"包括"不排除其它元件或 步驟，并且不定冠詞"一"不排除多個(gè)。單元可實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)目的功能。 某些手段被記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中的這一純粹事實(shí)不表明不能夠有利地利用 這些手段的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為是對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)光裝置（100)，包括： 平面光導(dǎo)（101 )，具有用于接收光的背面（102)和用于發(fā)射光的正面（103)， 光源（110)，布置成將光傳送到所述光導(dǎo)的背面中， 具有光漫射表面的半透明遮蔽元件（120)，布置成使光部分地漫射回到所述光導(dǎo)中并 且使光部分地透射通過所述遮蔽元件從而遮蔽所述光源，以及 布置成與所述光源相鄰以吸收從所述遮蔽元件的漫射表面漫射的光的至少一部分的 光吸收器（130)，或者布置成與所述光源相鄰以使從所述遮蔽元件的漫射表面漫射的光的 至少一部分反射回到相鄰的遮蔽元件的回復(fù)反射器。
2. 一種發(fā)光裝置（100)，包括： 平面光導(dǎo)（101 )，具有用于接收光的背面（102)和用于發(fā)射光的正面（103)， 第一和第二光源（111，112)，布置成將光傳送到所述光導(dǎo)的背面中， 具有光漫射表面的第一和第二半透明遮蔽元件（121，122)，其中所述遮蔽元件布置成 使光部分地漫射回到所述光導(dǎo)中并且使光部分地透射通過所述遮蔽元件從而遮蔽相應(yīng)的 第一和第二光源，以及 布置成與相應(yīng)的第一和第二光源相鄰以吸收從相應(yīng)的第一和第二遮蔽兀件的漫射表 面漫射的光的至少一部分的第一和第二吸收器（131，132)，或者布置成與相應(yīng)的第一和第 二光源相鄰以使從相應(yīng)的第一和第二遮蔽元件的漫射表面漫射的光的至少一部分反射回 到相應(yīng)的第一和第二遮蔽元件的第一和第二回復(fù)反射器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其用于顯示器（199)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述光源在光學(xué)上連接至所述背面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中所述第一和第二光源在光學(xué)上連接至所述背 面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光裝置，還包括外耦合特征（150)，所述外耦合特征布 置在所述正面的表面處、或者所述光導(dǎo)的背面的表面處、或者所述光導(dǎo)的內(nèi)部，以用于在不 存在所述遮蔽元件的非遮蔽位置處通過所述正面向外耦合光。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述光源在機(jī)械上連接至所述光吸收器(替 代性地所述回復(fù)反射器)，并且其中所述吸收器(替代性地所述回復(fù)反射器)和/或所述光源 固定至所述背面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中所述第一和第二光源在機(jī)械上連接至相應(yīng)的 第一和第二光吸收器(替代性地所述回復(fù)反射器)，并且其中所述吸收器(替代性地所述回 復(fù)反射器）和/或所述光源固定至所述背面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其中所述吸收器(替代性地所述回復(fù)反射器)和所 述光源中的每一個(gè)通過透明的粘合劑固定至所述背面，并且其中用于所述光源的粘合劑的 折射率大于用于所述吸收器的粘合劑的折射率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光裝置，其中所述吸收器(替代性地所述回復(fù)反射器）和 所述光源通過透明的粘合劑固定至所述背面，并且用于所述光源的粘合劑的折射率大于用 于所述吸收器的粘合劑的折射率。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光裝置，還包括光漫射或反射表面（140)，所述光漫 射或反射表面面向所述光導(dǎo)的背面并且布置成靠近所述光吸收器(替代性地所述回復(fù)反射 器)，以用于使透射通過所述背面的光漫射或者反射回到所述光導(dǎo)中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光裝置，其中所述外耦合特征的向外耦合光的能力和所 述遮蔽元件的透明度配置成均衡由所述外耦合特征向外耦合的光和由所述遮蔽元件透射 的光的光強(qiáng)度。
13. -種用于顯示圖像的顯示器，包括： 圖像形成透明像素矩陣（198)， 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，布置成使得所述發(fā)光裝置的正面面向所述圖像形成 透明像素矩陣的一面。
14. 一種用于照明顯示器（199)的圖像形成透明像素矩陣（198)的方法，所述方法包括 提供發(fā)光裝置（100)，所述發(fā)光裝置包括： 平面光導(dǎo)（101 )，具有用于接收光的背面（102)和用于發(fā)射光的正面（103)， 第一和第二光源（111，112)，布置成將光傳送到所述光導(dǎo)的背面中， 具有光漫射表面的第一和第二半透明遮蔽元件（121，122)，其中所述遮蔽元件布置成 使光部分地漫射回到所述光導(dǎo)中并且使光部分地透射通過所述遮蔽元件從而遮蔽相應(yīng)的 第一和第二光源，以及 布置成與相應(yīng)的第一和第二光源相鄰以吸收從相應(yīng)的第一和第二遮蔽兀件的漫射表 面漫射的光的至少一部分的第一和第二吸收器（131，132)，或者布置成與相應(yīng)的第一和第 二光源相鄰以使從相應(yīng)的第一和第二遮蔽元件的漫射表面漫射的光的至少一部分反射回 到相應(yīng)的第一和第二遮蔽元件的第一和第二回復(fù)反射器，所述方法還包括， 在所述板狀光導(dǎo)（100)的前面布置所述圖像形成透明像素矩陣（198)。
【文檔編號(hào)】G02F1/13357GK104115056SQ201380008890
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月10日
【發(fā)明者】T.F.E.M.奧維雷斯, H.J.科內(nèi)里斯森, G-E.奧納, E.H.A.蘭根迪克 申請(qǐng)人:Tp視覺控股有限公司