專(zhuān)利名稱(chēng)：使用光導(dǎo)平板并基于電潤(rùn)濕效應(yīng)的發(fā)光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括光導(dǎo)平板和至少一個(gè)局部輸出耦合(out-coupling) 設(shè)備的發(fā)光設(shè)備，所述光導(dǎo)平板具有第一和第二主表面，并且被布置為 從至少一個(gè)光源接收光、以及通過(guò)全內(nèi)反射來(lái)至少部分地將光約束在其 中；并且該至少一個(gè)局部輸出耦合設(shè)備被布置為通過(guò)減少所述第二主表
取光,
背景技術(shù)：
在例如W0 Al 2004/027468中公開(kāi)了這樣的包括可移動(dòng)光散射箔的 發(fā)光設(shè)備?？赏ㄟ^(guò)施加電壓引起的靜電力，以使得可移動(dòng)箔局部地與第 二主表面接觸以便局部地從其中提取光，或者使得它局部地保持與第二 主表面不接觸以便沒(méi)有局部地提取光。具有可移動(dòng)箔的布置允許發(fā)光設(shè) 備以"智能"方式來(lái)工作，以便當(dāng)例如將發(fā)光設(shè)備用作LCD-TV中的背 光單元時(shí)，可在需要許多光的區(qū)域中產(chǎn)生相對(duì)多的光(以在圖像中局部 地產(chǎn)生明亮的高亮部分)，而同時(shí)可在需要較少(如果有的話(huà))光的其 他區(qū)域中產(chǎn)生相對(duì)少的光(以在圖像中局部地產(chǎn)生黑暗部分)。由此， 可消耗更少的能量，并改進(jìn)了圖像對(duì)比度。
然而，這樣的布置可能相當(dāng)復(fù)雜，并且與例如LCD面板的分辨率相 比，光輸出分辨率較低。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可移動(dòng)箔往返于光導(dǎo)平板的 第二主表面的重復(fù)運(yùn)動(dòng)逐漸地引起箔和/或笫二主表面的機(jī)械磨損，這 會(huì)容易導(dǎo)致發(fā)光設(shè)備的期望功能的顯著惡化。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供在開(kāi)頭段落中描述的類(lèi)型的發(fā)光設(shè) 備，其不太復(fù)雜，不容易引起機(jī)械磨損，因此在成本和可靠性方面更有 竟?fàn)幜Α?br> 通過(guò)如權(quán)利要求1所限定的發(fā)光設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。
更具體地，局部輸出耦合設(shè)備包括小室，鄰接于所述第二主表面，
并包含第一和第二不可融合介質(zhì)，第一介質(zhì)是液體且第二介質(zhì)具有比第 一介質(zhì)更低的折射率，以及電極布置，其被布置為選擇性地改變第一和 第二介質(zhì)之間的界面的形狀，以便在第一狀態(tài)下，第二介質(zhì)基本上覆蓋 該局部區(qū)域中的第二主表面以防止第一介質(zhì)和第二主表面之間的局部光 學(xué)接觸，而在第二狀態(tài)下，第一介質(zhì)在該局部區(qū)域處與第二主表面光學(xué) 接觸并使得從光導(dǎo)平板輸出耦合的光通過(guò)其。
這樣的設(shè)備不太復(fù)雜并且可提供更可靠的輸出耦合效應(yīng)。此外，因 為第一和笫二介質(zhì)之間的界面可連續(xù)地改變，所以光導(dǎo)平板(或簡(jiǎn)稱(chēng)為 光導(dǎo))的第二主表面中的、由液體光學(xué)接觸的局部區(qū)域的百分比也可以 發(fā)生改變。因而，可精細(xì)調(diào)節(jié)局部區(qū)域中的光輸出。還可以將此類(lèi)輸出 耦合設(shè)備小型化到很大的程度。
通常優(yōu)選的是，確保用超疏水涂層覆蓋至少在其中第二主表面可與 第一介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)接觸的局部區(qū)域上的光導(dǎo)平板的第二主表面，以便所 述光學(xué)接觸不會(huì)伴隨著在第二主表面和笫一介質(zhì)之間的顯著附著相互作 用的發(fā)生。這避免了第一介質(zhì)附著"粘連，，到第二主表面，以便可響 應(yīng)于所述第一和第二介質(zhì)之間的界面形狀的改變而確保容易和可靠地撤 消第一介質(zhì)與第二主表面的光學(xué)接觸。
可由透明支撐平板、光導(dǎo)平板以及互連該支撐平板和該光導(dǎo)平板的 橫壁部分來(lái)定義該小室。透明支撐平板可包括第一和第二主表面，該第 一主表面面向小室，并且該第二主表面面向遠(yuǎn)離小室，透明支撐平板包 括光學(xué)輸出耦合結(jié)構(gòu)。此光學(xué)輸出耦合結(jié)構(gòu)用于從所述發(fā)光設(shè)備發(fā)出具 有有限角度光分布的光。這在但該發(fā)光設(shè)備在例如背光布置或在一般發(fā) 光布置中使用時(shí)可能是有用的。
發(fā)光設(shè)備可包括光源，其被布置為通過(guò)光導(dǎo)平板的邊緣來(lái)饋送光， 該邊緣互連該光導(dǎo)的第一和第二主表面。這允許實(shí)現(xiàn)非常薄的發(fā)光設(shè)備 結(jié)構(gòu)。
作為選擇，發(fā)光設(shè)備可包括至少一個(gè)光源，其被布置為通過(guò)光導(dǎo)平 板的第一主表面來(lái)饋送光，所述第一主表面包括輸入耦合結(jié)構(gòu)，用來(lái)按 這樣的方式將光耦合到光導(dǎo)平板中，即輸入耦合的光在已定義和有限的 角度范圍內(nèi)傳播通過(guò)光導(dǎo)平板，該角度范圍支持光導(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射的發(fā) 生。這允許實(shí)現(xiàn)將更大量的光輸入到光導(dǎo)平板中，這在涉及大面積光導(dǎo) 平板時(shí)和/或者在局部輸出耦合的光應(yīng)具有高強(qiáng)度時(shí)是重要的。然后，
該設(shè)備可包括反射器，該反射器和光導(dǎo)平板圍繞該光源。這允許光在發(fā) 光設(shè)備的反射器和光導(dǎo)平板之間的空間內(nèi)循環(huán)，用于增加進(jìn)入光導(dǎo)的輸 入耦合光的強(qiáng)度和橫向均勻性。光循環(huán)還有助于增強(qiáng)來(lái)自發(fā)光設(shè)備的輸 出耦合光的強(qiáng)度。
該設(shè)備可包括獨(dú)立可控的輸出耦合設(shè)備的陣列，并且可被布置為諸 如液晶顯示器之類(lèi)的顯示設(shè)備中的背光單元。作為選擇，該設(shè)備可并入 到一般(室內(nèi))發(fā)光設(shè)備中。
各個(gè)輸出耦合設(shè)備內(nèi)包含的液體可以是彩色的，以便實(shí)現(xiàn)來(lái)自發(fā)光 設(shè)備的輸出耦合光的彩色。發(fā)光設(shè)備內(nèi)的不同輸出耦合設(shè)備可包含類(lèi)似 色彩的液體和不同色彩的液體。
參照下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得明顯并被 闡明。


圖1示意性地說(shuō)明了傳統(tǒng)背光LCD面板。
圖2說(shuō)明了包括具有局部可變輸出的背光設(shè)備的LCD面板。
圖3a示意性地說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備。
圖3b是第一實(shí)施例中的小室布局的透視圖。
圖3c是第二實(shí)施例中的小室布局的透視圖。
圖4說(shuō)明了處于三種不同狀態(tài)的橫截面輸出耦合布置。
圖5說(shuō)明了本發(fā)明的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例
圖1示意性地以橫截面說(shuō)明了傳統(tǒng)背光LCD(液晶顯示器)面板。背 光設(shè)備1從其前表面橫向地輸出光4,并且盡量均勻地分布光。LCD層 2從控制單元3接收控制信號(hào)Cu:D，控制單元3根據(jù)所接收的圖像信號(hào) I來(lái)生成控制信號(hào)c，。借助于透射性L(fǎng)CD層2來(lái)調(diào)制從背光設(shè)備輸出 的光，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)的圖像5。如本領(lǐng)域公知的，LCD層2包 括諸如偏光器等之類(lèi)的各種子層。
圖2說(shuō)明了包括具有局部可變光輸出4，的背光設(shè)備1'的LCD面 板。這意味著背光設(shè)備1，將以智能的方式在其輸出表面的一些區(qū)域中 產(chǎn)生更多的光，而在其他區(qū)域中產(chǎn)生更少的光，這這樣在LCD面板2 中假定要顯示圖像的黑暗部分的區(qū)域比假定要顯示明亮部分的區(qū)域從背
光設(shè)備接收相對(duì)更少的光。因此，背光設(shè)備r可從控制單元3，接收 控制信號(hào)cueHT。這個(gè)控制信號(hào)應(yīng)該指定要從背光設(shè)備r的不同局部
區(qū)域輸出的光的量。LCD控制信號(hào)c' LCD應(yīng)該為智能背光進(jìn)行適應(yīng)修改， 這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的LCD控制信號(hào)假設(shè)了均勻的背光水平。
該智能背光設(shè)備有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。首先，可消耗較少的功率，這是
因?yàn)樵谟蒐CD層2吸收光的黑暗區(qū)域中浪費(fèi)更少的光。其次，可改善 圖像特性。例如，在傳統(tǒng)布置中，黑象素不會(huì)是"真黑"，這是因?yàn)?可能仍然出現(xiàn)穿過(guò)像素的一些光泄漏。然而，如果減少?gòu)谋彻庠O(shè)備流到 這樣的像素的光，則將改善圖像的這個(gè)屬性。
本發(fā)明目的在于提供可用作這樣的背光設(shè)備r的發(fā)光設(shè)備。然而， 應(yīng)注意，可在除了上述之外的其他環(huán)境下使用這樣的設(shè)備。例如，可與
除了 LCD之外的其他顯示技術(shù)結(jié)合起來(lái)使用該發(fā)光設(shè)備。該發(fā)光設(shè)備 本身也可用作顯示器。還可以在一般(如室內(nèi))發(fā)光設(shè)備中使用該發(fā)光 設(shè)備。
圖3a示意性地以橫截面說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備。發(fā) 光設(shè)備包括光導(dǎo)平板4 (或簡(jiǎn)稱(chēng)為光導(dǎo))，其分別具有第一和第二主表 面5和6
光導(dǎo)平板4以要在下文中描述的方式來(lái)從光源(未示出)接收光， 其以這樣的方式來(lái)進(jìn)行，即所接收的光在實(shí)質(zhì)支持光線(xiàn)在光導(dǎo)平板4 內(nèi)發(fā)生全內(nèi)反射的傳播方向的角度范圍內(nèi)傳播通過(guò)光導(dǎo)。結(jié)果是，由于 在光導(dǎo)平板4的第一和第二主表面5、 6處的顯著的折射率下降，所以 大部分光線(xiàn)將在這些表面處反射。因而，輸入的光7由全內(nèi)反射基本 上約束在光導(dǎo)平板4內(nèi)。
發(fā)光設(shè)備還包括至少一個(gè)局部輸出耦合設(shè)備(或者，在典型應(yīng)用中 是多個(gè))。此設(shè)備能夠從第二主表面6提取光。每個(gè)局部輸出耦合設(shè) 備可對(duì)應(yīng)于顯示器上的一組像素，由此向這些像素傳送可控的光量。優(yōu) 選以陣列方式布置輸出耦合設(shè)備，其中每個(gè)輸出耦合設(shè)備都可類(lèi)似于顯 示器中的像素那樣進(jìn)行尋址。
參照?qǐng)D3a,局部輸出耦合設(shè)備可基于本身已知的所謂電潤(rùn)濕效應(yīng) (見(jiàn)例如，W0 03/071335， Al )。通常，根據(jù)電潤(rùn)濕效應(yīng)，通過(guò)向第一 電極19和第二電極21、 22施加不同的電壓，使得至少在其邊緣處與
支撐平板的疏水表面相接觸的有限量的導(dǎo)電液體(例如，小水滴或延長(zhǎng)
的水線(xiàn)/脊)改變其潤(rùn)濕該疏水表面的程度，其中該第一電極19與導(dǎo) 電液體直接電接觸，而笫二電極21、 22分別被剛好埋入所述支撐平板 的疏水表面之下，埋入的電極21、 22分別借助于分離絕緣疏水涂層17、 18而與液體絕緣。這些埋入的電極21、 22寬到足以在疏水涂層17、 18 的全部期望潤(rùn)濕程度時(shí)仍覆蓋液體11、與液體相鄰的介質(zhì)12 (通常是 空氣)、以及支撐平板8上的涂層17、 18的疏水表面之間的三相接觸 線(xiàn)。分別施加到電極19和電極21、 22的電壓變化還改變液體11和與 液體相鄰的介質(zhì)12 (通常是諸如空氣的氣體)之間的界面的形狀。在 圖3a中，電壓引起的介質(zhì)11、 12之間的界面的形狀的改變可用于使 得液體介質(zhì)11與光導(dǎo)4的第二主表面6脫離光學(xué)接觸或進(jìn)入光學(xué)接觸。
輸出耦合設(shè)備優(yōu)選為包括鄰接第二主表面6的封閉小室(cell)?？?通過(guò)光導(dǎo)平板4、支撐平板8、以及橫壁部分9、 IO來(lái)構(gòu)建該小室。支 撐平板8可由疏水玻璃平板構(gòu)成，其與光導(dǎo)平板4平行地放置。橫壁 部分9、 10可構(gòu)成互連光導(dǎo)平板和支撐平板的隔塊。優(yōu)選地，接觸笫 二主表面6的橫壁部分9、 10的表面是反光金屬表面，以避免橫壁部 分的存在與光穿過(guò)光導(dǎo)平板4的傳播之間的任何干擾。
小室分別填充有第一和第二介質(zhì)11和l2。在此實(shí)施例中，笫一介 質(zhì)11是導(dǎo)電液體，如水電解溶液。第二介質(zhì)12可以是具有比笫一介 質(zhì)11和光導(dǎo)平板4低得多的折射率的氣體，如空氣。不同的小室可包 含以不同方式著色的液體。
支撐平板中與輸出耦合設(shè)備相關(guān)聯(lián)的表面要由薄的光滑疏水涂層 17、 18來(lái)覆蓋，例如，該涂層17、 18包括(除了電極19的位置以外) 用于向第一介質(zhì)11賦予電壓的TEFLON AF1600材料。優(yōu)選地，電極 19的表面是在性質(zhì)上親水的，即，它被諸如水之類(lèi)的導(dǎo)電第一介質(zhì)液 體良好地潤(rùn)濕。此外，優(yōu)選地，橫壁部分9、 10中面對(duì)第一介質(zhì)11的 表面也由薄的疏水涂層15、 16覆蓋，用來(lái)阻止橫壁部分被第一介質(zhì)11 自然地潤(rùn)濕。最后，最優(yōu)選的是，在輸出耦合元件的位置處的、光導(dǎo)平 板4的笫二主表面6由超疏水涂層13覆蓋。涂層13優(yōu)選是整個(gè)層厚 度小于大約lOOnm的疏水納米粒子的納米粗糙4匕不規(guī)則形集合。后面 的有限層厚度確保當(dāng)使得第一介質(zhì)11與涂層13物理接觸時(shí)，通過(guò)逐 漸消失的耦合，將發(fā)生光從光導(dǎo)4到第一介質(zhì)11中的隧道傳播。
這樣，第 一介質(zhì)11和涂層13之間的物理接觸也帶來(lái)了第 一 液體介 質(zhì)11和光導(dǎo)4的笫二主表面6之間的有效光學(xué)接觸，由此帶來(lái)了光輸 出耦合/光提取?？赏ㄟ^(guò)在光導(dǎo)4的表面6上旋涂液體形式的合適納米 粒子懸浮液并繼之以干燥、或通過(guò)來(lái)自空氣的帶電霧化疏水納米粒子的 靜電增強(qiáng)氣霧沉積，來(lái)在表面6上形成疏水納米粒子的不規(guī)則形集合。 第二主表面6上的涂層13的超疏水性用來(lái)避免在第一介質(zhì)11和第二 主表面6相互光學(xué)接觸時(shí)在它們之間存在任何顯著的粘連相互作用。
電極19、 21、 22優(yōu)選是透明的，并且可包含ITO(銦錫氧化物)層。
由于表面張力效應(yīng)，液體11將在電極19分別和電極21、 22之間 的零勢(shì)差處處于爭(zhēng)>弛狀態(tài)，由此整體覆蓋在電極19上以及電極19周 圍的自由疏水表面，但僅僅覆蓋疏水涂層17和18 (其覆蓋電極21和 22)的相鄰表面中的非常有限的一部分。通過(guò)在電極21、 22和電極19 (其與液體11電接觸)之間施加電壓差V，跨越疏水涂層17、 18在液 體11和電極21、 22之間建立電勢(shì)差V，以使得液體11比在松弛狀態(tài) (不施加電壓差)下覆蓋涂層17、 18表面的更多部分。這伴隨著小室 中液體11和一定量氣體12之間的界面的形狀改變。在圖3a中，在電 極21、 22和液體11之間施加大電壓差，并且液體11和氣體12之間 的界面已獲得了這樣的形狀，即在液體11和光導(dǎo)4的笫二主表面6上 的超疏水涂層13之間沒(méi)有物理接觸。這里，橫壁部分9、 IO之間的支 撐平板的表面的整體寬度基本上由液體介質(zhì)11所潤(rùn)濕。
3b是笫一實(shí)施例中的小室布局的透視圖。橫壁部分9、 10由疏 水材料覆蓋，但前和后壁部分40、 41 (如圖所示)是適度親水的，使 得液體(未示出)將至少部分地潤(rùn)濕這些壁。支撐平板上的親水電極19 覆蓋前和后壁部分40、 41之間的軌跡。因而，液體將具有圓柱帽的形 狀，這類(lèi)似于圓柱凸透鏡的形狀。
圖3c是第二實(shí)施例中的小室布局的透視圖。橫壁部分以及前和后 壁部分40、 41都具有疏水涂層。支撐平板上的電極19的親水表面被 限于小室的中央，并且電極21 (在此情況下僅僅需要一個(gè)埋入電極) 圍繞此區(qū)域。在此替代例中，液體將近似具有球形帽的形狀。
圖4說(shuō)明了三個(gè)不同狀態(tài)下的橫截面輸出耦合布置。在25上示出 了處于第一狀態(tài)的小室。在此小室25中，在小室中的液體11和電極21、 22之間施加零電壓差V『0V。在此狀態(tài)下，液體僅僅在非常有限的程度
上潤(rùn)濕在支撐平板上構(gòu)成的疏水涂層，并因此，液體量具有最大曲率，
即，在液體外面測(cè)量的、在液體和支撐平板之間的接觸角e相對(duì)小。因 而，液體從支撐平板外伸，并覆蓋光導(dǎo)平板4的第二主表面6的最大 百分比的局部區(qū)域。在所覆蓋的局部區(qū)域中，光導(dǎo)平板和相鄰液體之間 的折射率下降將是小的，零或者甚至是負(fù)的，因此在此局部區(qū)域中在較
大或較小程度上阻止傳播光線(xiàn)在光導(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射。如果在光導(dǎo)4的 第二主表面上存在不規(guī)則形超疏水涂層，假若此涂層具有小于大約 lOOmn的厚度，則這保持為真。這結(jié)果是從這個(gè)區(qū)域中的光導(dǎo)平面輸出 最多的光，所提取的光首先進(jìn)入液體介質(zhì)11并隨后進(jìn)入支撐平板8， 光從該支撐平板8射入空氣中以離開(kāi)發(fā)光設(shè)備。
在26所指示的第二小室中，在液體11和電極21、 22之間施加非 零電壓差V1。這引起覆蓋電極21、 22的疏水涂層的潤(rùn)濕度增加，由此 減少小室中液體的曲率，這使得液體和光導(dǎo)4之間的光學(xué)接觸區(qū)域減 少。由此，液體11碰觸較小百分比的局部光導(dǎo)平板4區(qū)域，并且如圖 所示，因此減少了從光導(dǎo)平板進(jìn)入液體的輸出耦合光流。
在小室27中，在液體和電極21、 22之間施加更大的電壓差 IVJ〉IVJ，這使得液體潤(rùn)濕覆蓋電極21、 22的疏水涂層表面的進(jìn)一步 增加的部分。由此，液體曲率進(jìn)一步減少到液體不再碰觸光導(dǎo)平板并不 與其光學(xué)接觸的程度。代之以，整個(gè)局部區(qū)域基本上由氣體介質(zhì)所覆蓋， 使得由于該局部區(qū)域上的大折射率下降，從局部區(qū)域進(jìn)入液體介質(zhì)的輸 出耦合光流減少到基本為零。假定在光導(dǎo)4的第二主表面上存在不規(guī) 則形納米粗糙化的超疏水涂層，則基本沒(méi)有液體附著在光導(dǎo)平板上，并 且響應(yīng)于液體和電極21、 22之間施加的電壓差V的增加，可容易地使 得液體與光導(dǎo)平板4脫離光學(xué)接觸。
圖4所示的實(shí)施例是邊緣發(fā)光的，這意味著光源28 (例如熒光燈) 被布置為將光輸入到光導(dǎo)平板4的邊緣中，其中該邊緣與光導(dǎo)平板的 第一和第二主表面互連。優(yōu)選地，在光源28的后面(從光導(dǎo)邊緣來(lái)看) 布置反射器29，以便將光流集中朝向所述邊緣。
圖5說(shuō)明了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在此實(shí)施例中，多個(gè)光源30面 對(duì)光導(dǎo)平板4的第一主表面。反射器31位于光源的后面(從光導(dǎo)平板 來(lái)看)。光導(dǎo)平板的第一主表面由輸入耦合結(jié)構(gòu)所覆蓋。輸入耦合結(jié)構(gòu) 以這樣的方式布置和構(gòu)造，以便以反射表面33和光學(xué)平滑透射表面32 為特征。透射表面32起允許光線(xiàn)進(jìn)入光導(dǎo)4的輸入耦合表面的作用。 輸入耦合表面32以這樣的角度(通常為90°或接近90° )相對(duì)于光 導(dǎo)4的第一主表面的平面定向，以便輸入耦合的光線(xiàn)在有限角度范圍 內(nèi)進(jìn)入光導(dǎo)，類(lèi)似于在W0 2004/027467 Al中所述，該有限角度范圍 允許它們借助于全內(nèi)反射而傳播通過(guò)光導(dǎo)。這樣，輸入耦合光被部分地 約束在光導(dǎo)內(nèi)。在光導(dǎo)平板的邊緣處放置鏡面。輸入耦合光可通過(guò)以下 方式而離開(kāi)光導(dǎo)它們自身通過(guò)輸入耦合表面32離開(kāi)，在那之后它們 在光導(dǎo)4和反射器31之間的空間內(nèi)循環(huán)；或者當(dāng)液體介質(zhì)已經(jīng)局部地 與光導(dǎo)4光學(xué)接觸時(shí)，經(jīng)由液體介質(zhì)11而局部地離開(kāi)。
還有可能提供具有諸如圖5所示的三角形結(jié)構(gòu)34之類(lèi)的輸出耦合 結(jié)構(gòu)的支撐平板8。這在支撐平板8面向遠(yuǎn)離輸出耦合設(shè)備的一側(cè)上完
最終發(fā)出的光限制到有限角i范圍內(nèi)。如果在支撐平^板8的第二主表 面上不提供輸出耦合結(jié)構(gòu)，則從其發(fā)出的光將具有相對(duì)大的散射特性。
總之，本發(fā)明涉及一種發(fā)光設(shè)備，其中借助于全內(nèi)反射而將輸入耦 合光流至少部分地約束在光導(dǎo)平板內(nèi)部。該設(shè)備包括用于實(shí)現(xiàn)從光導(dǎo)平 板的輸出表面選擇性地局部輸出光的裝置，以便可在其輸出表面區(qū)域上 局部地控制從光導(dǎo)輸出的光流的強(qiáng)度。這通過(guò)鄰接輸出表面的多個(gè)封閉 小室來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)小室包含液體單元，可通過(guò)電潤(rùn)濕來(lái)操縱其形式以便
觸或脫離光學(xué)接觸，由此改變通過(guò)它的局部輸出耦合光流的強(qiáng)度。這樣 的發(fā)光設(shè)備可用作在例如1XD-TV中使用的背光設(shè)備，或者用于一般發(fā) 光目的，例如，作為以(彩色)光輸出為特征的光板(tile)?？稍诠?板的發(fā)光表面區(qū)域上局部地調(diào)整(彩色)光輸出的強(qiáng)度和色彩。
本發(fā)明不限于此前描述的實(shí)施例。在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以不 同方式來(lái)變化。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光設(shè)備，包括光導(dǎo)平板(4)，具有第一和第二主表面(5，6)，被布置為從至少一個(gè)光源接收光并借助于全內(nèi)反射至少部分地將所述光約束在其中，以及至少一個(gè)局部輸出耦合設(shè)備，被布置為通過(guò)減少所述第二主表面(6)的局部區(qū)域處的折射率下降來(lái)選擇性地從所述區(qū)域中提取光，其中所述局部輸出耦合設(shè)備包括小室，鄰接于所述第二主表面，并包含第一和第二不可融合介質(zhì)(11，12)，第一介質(zhì)(11)是液體，第二介質(zhì)(12)具有比第一介質(zhì)更低的折射率，以及電極布置(19，21，22)，其被布置為選擇性地改變?cè)诘谝缓偷诙橘|(zhì)之間的界面的形狀，使得在第一狀態(tài)下，第二介質(zhì)(12)基本上覆蓋所述局部區(qū)域中的第二主表面(6)以便防止第一介質(zhì)(11)和第二主表面(6)之間的局部光學(xué)接觸，而在第二狀態(tài)下，第一介質(zhì)(11)在所述局部區(qū)域處與第二主表面(6)光學(xué)接觸并使得從光導(dǎo)平板(4)輸出耦合的光通過(guò)其。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光設(shè)備，其中，至少在第二主表面可與 第一介質(zhì)(ll)進(jìn)行光學(xué)接觸的所述局部區(qū)域上，第二主表面(6)被超疏 水涂層(13)所覆蓋，使得所述光學(xué)接觸未伴隨著第二主表面(6)和第一 介質(zhì)(11)之間顯著的附著相互作用的發(fā)生。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光設(shè)備，其中由透明支撐平板(8)、 光導(dǎo)平板(4)以及互連該支撐平板和該光導(dǎo)平板的橫壁部分 (9， 10，40，41)來(lái)限定所述小室。
4、 如權(quán)利要求3所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述透明支撐平板(8)包括 第一和第二主表面，該第一主表面面向所述小室，并且該第二主表面面 向遠(yuǎn)離所述小室，所述透明支撐平板包括輸出耦合結(jié)構(gòu)(34)。
5、 如權(quán)利要求1至4的任一個(gè)所述的發(fā)光設(shè)備，包括至少一個(gè)光 源(28)，其被布置為通過(guò)所述光導(dǎo)平板(4)的邊緣來(lái)饋送光，該邊緣互 連該第一和第二主表面(5， 6)。
6、 如權(quán)利要求1至4的任一個(gè)所述的發(fā)光設(shè)備，包括至少一個(gè)光 源(28),其被布置為通過(guò)所述光導(dǎo)平板(4)的第一主表面來(lái)饋送光，所 述第一主表面包括輸入耦合結(jié)構(gòu)(32， 33)。
7、 如權(quán)利要求6所述的發(fā)光設(shè)備，包括反射器(31),所述反射器 和所述光導(dǎo)平板圍繞所述光源(30)。
8、 如權(quán)利要求1至7的任一個(gè)所述的發(fā)光設(shè)備，包括獨(dú)立可控的 輸出耦合設(shè)備的陣列。
9、 如前述權(quán)利要求的任一個(gè)所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述第一介質(zhì) 是彩色的。
10、 如權(quán)利要求8所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述獨(dú)立可控的輸出耦合 設(shè)備的陣列包括不同色彩的第 一介質(zhì)。
11、 如前述權(quán)利要求的任一個(gè)所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述發(fā)光設(shè)備 被布置為諸如液晶顯示器之類(lèi)的顯示設(shè)備中的背光單元。
12、 如權(quán)利要求1至10的任一個(gè)所述的發(fā)光設(shè)備，其中所述發(fā)光 設(shè)備被布置在室內(nèi)發(fā)光設(shè)備中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光設(shè)備，其中借助于全內(nèi)反射而將輸入耦合光流至少部分地約束在光導(dǎo)平板(4)內(nèi)部。該設(shè)備包括用于實(shí)現(xiàn)從光導(dǎo)平板的輸出表面(6)選擇性地局部輸出光的裝置，使得可在其輸出表面區(qū)域上局部地控制光導(dǎo)輸出的光流的強(qiáng)度。這通過(guò)鄰接輸出表面的多個(gè)封閉小室來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)小室包含液體單元(11)，可通過(guò)電潤(rùn)濕來(lái)操縱其形式，使得可讓液體單元(6)更大程度或更小程度地與輸出表面的局部區(qū)域進(jìn)行光學(xué)接觸或脫離光學(xué)接觸，由此改變通過(guò)它的局部輸出耦合光流的強(qiáng)度?？捎晒鈱?dǎo)平板(4)、支撐平板(8)以及橫壁部分(9，10)構(gòu)造小室。支撐平板(8)可包含與光導(dǎo)平板(4)平行放置的疏水玻璃板。
文檔編號(hào)F21V8/00GK101184953SQ200680018634
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者D·K·G·德博爾, J·馬拉 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司