導光體的製作方法

2023-05-20 11:19:51 3

專利名稱：導光體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光導裝置及其製造方法。光導裝置有廣泛用途，尤其適用於顯示器的背光源方面，例如，液晶顯示器。
背景技術：
許多光導設備是已知的。這些設備被用於多種功能上，包括照明、背光源、標牌和顯示。 一般，所述設備通常由注塑或者機械加工的透明塑料元件製成，其中光源採用機械安裝的方式集成在透明塑料元件的邊緣，所述光源可以是螢光燈或多個發光二極體(LED)。這些設備共有的特點是，光源發出的光通過全內反射被導向穿過通常為塑料製成的透明光導。對於背光源的應用，光沿著與其在光導中傳播方向大體垂直的方向射出。通過被導向的光與光導中或者光導表面的散射結構或膜的相互作用，實現上述目的。將螢光燈或者LED集成到透明光導的邊緣不是一個簡單的工藝，這將意味著增加這些設備生產工藝的複雜度。光源和光導之間達到好的連接，是設備有光學性能的根本。 另外，這些設備所採用的光源邊緣連接方式在設備生產過程和日常使用中容易造成機械損壞。為了提供薄的直下的背光源，光射入光導板平面中是優選的。如果光源在光導板上分布，可以獲得更好的效果，由此可以儘量減少光導的導向長度。這樣，好處是創造了一個薄且高效的背光源，壞處是，破壞了光的均勻性。例如，這樣光有可能穿過光源附近區域上面和內部產生暗點和/或強光區域。最好是這些暗點和/或極端的區域不可見，或者至少減弱到表面上看不到，更好地就是提高光的均勻性。現有解決這一問題的辦法傾向於增加背光源的厚度。背光源可以分為邊緣照明式和直下式。這些類別的不同之處在於光源相對於背光源的出射方向，所述出射區域決定了顯示設備的可視區域。在邊緣照明式背光源中，一個或多個光源被沿出射區域之外的相應的背光源的邊緣設置。光源發出的光通常進入光導，光導的長寬尺寸受到光被引出照亮的出射區域的限制。在直下式背光源中，一系列光源被直接設置在出射區域的下邊，散射器被設置在光源的前邊去提供更均勻的光出射區域。一些直下式背光源含有邊緣光源，這樣，通過直下式和邊緣照明式光源組合體照明。除了產生光，光源還產生熱。將對顯示質量產生不利影響，例如如果熱散發進入液晶板。這是因為液晶板中熱量的轉移不可能均勻，液晶板裡的液晶層受到不同程度的加熱。 熱量的不均勻分布可能會影響液晶顯示器裡的薄膜晶體的偏轉，液晶板的整體顯示質量也會下降。要克服組成顯示器的背光源單元的熱量管理，有很多挑戰。解決環境熱量管理，不應該導致背光源單元的重量、厚度不可接受的增加，或者改變其機械完整性。此外，其光學性能不應有顯著改變。液晶製造面臨的其他挑戰，例如合併的大面積LED背光源單位，包含製造薄的、有效率的設備，所述設備能進行二階或三階調光，以支持高的顯示性能，減少能量浪費。這現已被證實在邊緣照明式和直下式設備和較厚的背光源設備中存在問題。只有背光源上的選擇區域匹配或者與預期圖像相符時，與顯示圖像的二階調光才啟動，達到減少能源浪費。三階調光還進一步取決於色彩的使用。光出射角和光出射角的均勻性，在決定被照明的顯示器的效率和可視角方面是重要的。某種程度地對背光源提供的光出射角範圍的控制，是可取的。本發明目的是提供一種解決上述一個或多個問題的光導設備。

發明內容
根據本發明的第一方面，提供一種光導設備，包括基板，所述基板有第一折射率，在第一表面上設置了一個或多個光源和第一光導層，第一光導層有第二折射率，第二折射率小於或者等於第一折射率，第一光導層包括光出射面，第一光導層被設置在第一表面上封裝進一個或多個光源，這裡，基板和光導層形成一個複合層，引導第一表面上一個或多個光源產生的光。所述一個或多個光源，直接設置在光出射面的後面，直射光平行於基板平面。光導器件還可以包括一個或多個間隔或離散的全內反射的特徵或結構。例如，光導設備可以包括一個或多個散射和/或反射和/或折射結構，這些結構被以使直射光遠離第一表面並向著光出射面方向出射設置。例如，一個或多個散射和/或反射和/或折射結構可以被設置在基板與第一光導層的交界面，和/或與第一表面相對的底面上。另外，可以選用一個或多個散射和/或反射和/或折射結構設置在第一光導層的上表面上。在這種實施方式中，重新定向的光通過透明基板的底面射出設備，所述底面作為光出射面，而不是第一光導層。光導設備可以包括設置在光出射面上的散射器。光導設備可以選擇性的設有接觸第一光導層的附加光導層。進一步地，光導設備可以選擇性的在第一第二光導層之間和一個或多個光源之上不設置一個或多個散射和/ 或反射和/或折射結構。在不設置這些結構的位置能夠隱藏一個或多個光源和/或達到預期的光均勻性。要隱藏一個或多個光源和/或達到預期的光均勻性，只有(或者相當於只有)，光垂直或者近似垂直於包含散射器和單一光導層的結構平面射出。在不設置不透明或近似不透明層或片的位置能夠隱藏一個或多個光源和/或達到預期的光均勻性，所述不透明或近似不透明層或片設置在接觸第一光導層的一個或多個光源上(例如，側面發光LED)。進一步的，可以選擇性的不設置不透明層。這樣，第一光導層就設置在基板和不透明層之間。所述選擇性開口的不透明層或片通常用於阻擋或者基本阻擋光源的外形。所述選擇性開口的不透明層或片可以是包含透明區域的印刷圖層。所述透明區域不被設置在一個或多個光源的正上方，這主要取決於採用邊緣照明式的設置。光導設備還可能包括接觸基板的底面的熱粘合材料，所述底面相對且平行或者近似平行於第一表面。所述熱粘合材料接觸散熱盤，並且在基板的底面和散熱盤之間形成氣隙。所述熱粘合材料成離散分布，根據一個或多個光源設置成直線或近似直線。熱粘合材料不連續的性質意味著在基板和散熱盤之間形成一個或多個氣隙以促進熱量的擴散效率。優化的，散熱盤和基板之間不是光學連接。基板底面在此也可以稱作為基板的第二表面。這樣，第二表面(底面)在基板第一表面的相對側。至少一個或多個光源發出的一些光平行於基板平面。優選的，一個或多個光源包括，或者由，或者本質上由側面發光LED組成。更優的，一個或者多個光源根據直下式設置在基板上形成側面發光LED陣列。優選的，一個或多個光源的出射的部分光不耦合進光導內，而是垂直或者近似垂直於基板，並沿著光出射面的方向射出。通常，這部分少於一個或多個光源出射光的20%，例如，少於一個或多個光源出射光的10%，例如，約為一個或多個光源出射光的1或更少。所述一個或多個光源可以包括若干頂部發光LED，頂部發光LED發出的光大體垂直於側面發光LED的主輸出光，並沿著光出射面的方向射出。側面發光LED根據直下式設置，形成側面發光LED的二維陣列。所述陣列包括，或者由，或者本質上由許多行和/或列的可變的LED組成，其發出的光在方向上部分平行於基板平面。例如，LED被設置成，將直接相鄰行或列的兩個LED相比，處在特別的行或列的LED發出的光方向相反。例如，對兩個相鄰的LED，第一個LED大體平行於基板平面發出的光的第一方向，與第二個LED 大體平行於基板平面發出的光的第二方向之間的角度是180度。在一個給定的行或列，LED 大體呈直線排列。LED可以被這樣設置，在直線上交替設置LED，這樣在給定的行或列裡組成兩條大體平行的線。另一種排列是LED排列在結構層上組成重複的菱形排列或陣列。在這種LED排列中，使所有或幾乎所有的LED發射的光沿著相同或大體相同的方向。根據本發明的第二方面，提供一種生產光導設備的方法包括以下步驟
1、在基板的第一表面安裝一個或多個光源，所述基板具有第一折射率；
2、在第一表面上加設第一光導層以封裝在第一表面上的一個或多個光源，所述第一光導層具有第二折射率，第二折射率可小於或等於第一折射率；
3、在基板和第一光導層複合前，在第一光導層和/或基板上加設一個或多個散射和/ 或反射和/或折射結構，所述一個或多個散射和/或反射和/或折射結構位於基板和第一光導層的交界面上；或者在基板的底面上加設一個或多個散射和/或反射和/或折射結構； 或者在第一光導層的上表面上加設一個或多個散射和/或反射和/或折射結構；
4、可選的，在基板的底面上加設一個散熱盤，所述基板的底面位於基板的第一表面的相對側，所述散熱盤通過離散設置的熱粘合材料與基板接觸。按照本發明第二方面所述的方法，提供一種通過在第一表面上設置一個或多個光源的光導設備的方法。光通過全內反射被導進複合層。優選的，在基板的第一表面上加設第一光導層的方法包括
1、在基板的第一表面上和/或第一光導層上加設液體聚合物；
2、固化在基板的第一表面上和/或第一光導層上的液體聚合物。在基板的第一表面上和/或第一光導層上加設液體聚合物的方法可以包括印刷、 模板印刷和膠液噴射液體聚合物。在加設一個或多個散射和/或反射和/或折射結構的步驟中，為使光從第一平面或第一光導層射出，可包括印刷圖形反射油墨層。與光源設置相應的光導層構成了光導設備，具有提高對光源結構保護的作用。而且，所述設備生產簡單，具有提高設備內部光學耦合的作用。由於全內反射的作用，產生的光可以在基板和光導層內傳播。基板和第一光導層是導光的，且最好是對一種或多種光源產生的光是透明的。所述術語「透明」、「不透明」、「導光」要根據設備的特定組成部件相對於複合光源所產生的光的波長的光學特性。按照本發明的第三部分，提供一種顯示設備，包括本發明第一部分所述的光導設備。所述顯示設備為液晶顯示設備，因此包括液晶單元，也稱為液晶板。本發明追求提供以下一種或多種優勢更均勻的光導設備(包括均勻或接近均勻的流明度)，使使用時在視覺上減少或沒有暗點；更有效的光分布，使得電量需求更低；更薄的、輕的結構；更少數量的系統組件。本發明的設備在應用二階或三階調光時更具優勢。本發明在光源和光導之間提供更好的光耦合，短的平均光路徑使光導內的光損耗最小化，最小化表面散射和有利於出射光的強度。例如，本發明通過控制出射光達到預期的分布角度來提供良好均勻性，例如，在光域一側相對於法線方向約正負30度範圍。另外這些特徵有利於提供一種高光學效率(例如大於或等於90%)的背光源，所述背光源可擴展到 80英寸以上(對角)。發明詳述基板
基板具有導光性，而且可能是透明的。基板可由透明的聚合物片組成，例如聚酯或者聚碳酸酯。透明基板的厚度通常要求為約0. 1毫米，例如範圍為約0. 1毫米到約0.2毫米。基板的折射常數通常等於或大於1.5。例如，基板的折射常數可以是1.50到1.58。.
基板可以是，也可以不是，微結構膜，其具有接觸一種或多種所述微結構的油墨，所述油墨減少了從所述微結構中溢出的光的量。微結構膜可選擇加設在基板上。增光片(BEF) 是用在本發明中合適的微結構膜。一種合適的微結構膜是BEF III，可以從3M公司購得。 這種特殊的膜，是由厚度為127微米的聚酯基層製成，並採用丙烯酸聚合物加工出同向分布的稜鏡結構，所述稜鏡結構高為觀微米，間距為50微米，稜角為90度。對這種膜，採用適當的油墨進行改良，通過使非對稱光角的散射光從平行於稜鏡邊緣方向射入，可以用在本發明中製造背光源。用於微結構的油墨可以具有導光性。導光油墨使微結構平面化或填平，促進膜層上的全內反射導光性。具有導光性或者透明的油墨減少了從膜上所述設置微結構的位置上溢出的光的量。不考慮理論限制，通過光導板全內反射導向傳導的光在被平面化的膜層與空氣的交界面進入一個近似平的表面。所述近似平的、被平面化的表面將繼續全內反射，使光繼續在光導設備內被導向。當光導設備中破壞全內反射產生油墨散射光時所述結構表面不會被改良。反射油墨也可以以另一種方式用於微結構，即促進光從光導設備中射出並控制射出的方向。適用於本發明的反射油墨可以包括承載金屬的聚合物。優選的，油墨的折射率要與微結構儘可能匹配。例如，其差額在折射率表中應接近洲或更少， 更優選的，接近1%或更少。油墨可以是聚合物材料，通常用術語上稱作疊加式印刷方法的若干方法中的一種加設在膜的微結構表面，形成薄層圖案。例如，傳統絲網印刷，通過一個網篩，其上的孔與要印刷的圖案相對應。這種圖案便於準確地加設大量油墨到微結構上的指定區域上將其平面化。合適的UV固化的油墨是Windowtex Gloss，它是一種透明丙烯酸基UV固化聚合物絲印油墨，可以從MacDermid ^Vototype購買。這些適用於本發明的油墨可以通過UV固化和溶劑固化。其它合適的疊加式印刷方法包括模版印刷、噴墨印刷、苯胺印刷和其它已知的平板印刷工藝。油墨的用量和形狀可以改變。這取決於油墨距離光源的遠近。隨著與光源距離的增加，光強度變弱。考慮到這一點，較大的透光墨點，彼此距離較近，被設置在離光源較近處，達到減小微結構未被平面化的區域；較小的透光墨點，彼此距離較遠，被設置在距離光源較遠處，達到擴大微結構未被平面化的區域。光源光源是可以本領域技術人員熟知的任何光源，包括適用於背光源的。光源包括一個或多個LED。光源發出的光可以使無方向性的。LED可以是本領域技術人員熟知的任何設計， 包括邊緣發光、側面發光、頂部發光或裸片LED。LED可以選取一種或多種顏色範圍。例如， 可以是白光LED。所述白光可以由紅光、綠光和藍光LED的組合體發出的。通常，適用於本發明的LED要求是毫米規格的。光源被設置使接近全部或大部分光直接進入光導。有利地，選擇側面發光LED，LED 發出的光被導向平行或接近平行基板平面。甚至更有利地，部分光不被耦合進光導，而是沿著光輸出面的方向傳播。例如，可以是從一個或多個光源發出的光中少於20%的部分，也可以是從一個或多個光源發出的光中少於10%的部分，也可以洲或者更少的光被允許按這種方式傳播。允許光沿著出射面傳播的好處是，在日常使用中從外部看光源是隱藏的，光也分布得更均勻。尤其，相比其他常見背光源，它要求散射器被設置在更靠近光導層的位置。有利地，一個或多個光源被設置形成直下式光導設備，包括直下式的背光源單元。 一個或多個光源可按直下式在基板上形成光源陣列。相比常用的排列方式，它提供了更好的熱量解決方法。這種直下排列方式，由光源陣列組成，光源陣列由橫跨整個或接近整個基板的一系列行或列的光源組成。例如，所述陣列可以包括，或者由，或者本質上由根據直下式排列的側面發光LED陣列組成。這樣的陣列可以包括很多頂部發光的LED。一個或多個光源可以在基板上設置為規律的重複圖案。電路在透明基板上印成圖案，形成一個或多個光源的焊接點和外部電驅動設備的電連接。電路可以用蝕刻法印刷，例如，用銅或金通過疊加絲印法印刷；又如，載銀粘結劑法。通過焊接或者導電膠的方法將LED光源進行電學性和機械性的固定在電連接層上。引導層
引導層(也可以叫光導層)可以是透明的，通常適用於背光源單元。引導層通常由1毫米厚的透明的柔性塑料聚合物層構成。引導層的折射率大約1.46-1.56. 可用於製作引導層的塑料包括丙烯酸樹脂、聚氨酯或者聚碳酸酯。引導層和基板結合時可採用標準層壓技術。這種技術可能需要使用透明粘合劑， 它的折射常數要求比引導層和基板高。引導層和基板可在製造過程中光學連接。連接引導層和基板的方法包括加設並固化液態聚合物層。固化方法包括UV固化、熱固化或兩步固化中的一種或多種。所述方法還包括噴塗、模版印刷或塗布聚合物。光學連接是指，層與層結合後，在光學性質上沒有區別。光散射和/或反射和/或折射結構
光導設備還可包括一種或多種破壞全內反射的特徵。例如，光導設備還可包括幹擾光導的全內反射的光散射和/或反射和/或折射結構。這些應用層通過標準印刷、微注塑、微衝壓和微壓花技術實現。合適的散射結構可以形成反射圖案油墨層。合適的散射結構包括高反射白色印刷油墨點。通過這樣的設置，每個油墨點都幹擾光導的全內反射，並引起光隨機散射和溢出光導。可以調節油墨點的大小和間距來確保光散射的均勻性。油墨可以是聚合物材料，通常用疊加式印刷工藝的若干方法中的一種加設在基板或引導層表面，去形成薄層圖案。例如，傳統絲網印刷，通過一個網篩，其上的孔與要印刷的圖案相對應。這種圖案便於準確地加設大量油墨到引導層的指定區域。這些適用於本發明的油墨可以通過UV固化和溶劑固化。其它適宜的疊加式印刷方法包括模版印刷、噴墨印刷、苯胺印刷和其它已知的平板印刷工藝。油墨的加設量和形狀可以改變。其他合適的結構包括由許多三維特徵或不規則體構成的微結構表面，所述三維特徵或不規則體凸出在表面上，寬度、深度和間距獨立地被設置在1-1000微米的範圍，優化地，在約為5-50微米範圍，更優地約為20-50微米。適用於本發明的特殊的微結構或特徵， 包括稜鏡、椎體、(微)透鏡，例如柱形或圓形透鏡和隨機散射結構。微結構稜鏡，可以是鋸齒形結構，在整個表面上以50微米的間距按一個方向分布，所述間距為相鄰兩個微結構中心的距離。(微)透鏡是一組規律或隨機分布的透鏡，它可以是以約10-20微米分布在表面上的短焦距透鏡。散射結構可以加工有隨機的表面紋理結構，深度和間距約為10-100微米。光散射和/或反射和/或折射特徵也叫做光出射特徵。散熱盤
散熱盤可以被設置在基板的後面，且平行於基板。散熱盤可以是透明的，通過離散的熱粘合材料與基板連接。優化地，熱粘合材料與一個或多個光源成直線或者近似成直線。熱粘合材料的離散的設置，使得在基板和散熱盤之間和離散的熱粘合材料之間存在氣隙。因為氣隙存在，使散熱盤不幹涉光導的機械性，確保光散射的均勻性，所述散射光來自破壞光導全內反射的物質，如散射物質。進一步地，基板和散熱盤不是光學連接。背光源反射體單元，如膜結構，可以設置在氣隙周邊以提高光學效率。例如，背光源反射膜可以設置在基板的底面和/或散熱盤的上表面。散熱盤可以由有利於散發熱量的物質製造。合適的例子包括金屬，如鋁。散熱盤通常0. 2-10毫米厚，例如2毫米，或者更少。熱粘合材料可以是粘合劑，例如環氧樹脂、矽膠或者它可以是壓力感光膠帶，或者高導熱率的絲網/模版印刷聚合物。粘合劑用針管或者用絲網印刷法加設。粘合性膠帶由普通的膠帶機加設。本發明提供的散熱盤的作用是使其能夠在更高的工作電流和更寬的工作溫度範圍下工作。通過更高的工作電流，光輸出會增加，這樣就可以減少光源，如LED的數量。基板和散熱盤的結合採用層壓技術。散射體
相比傳統的光導設備，散射器可被設置在距離光導層更近的距離上。例如，從光導層的頂部到散射體的底部的距離，可以少於12毫米。例如這個距離可以低至9毫米或者2毫米。 通常，光導層和散射體之間的距離要大於2毫米。所述散射體通過傳統的分隔方式與光導層保持分離狀態。例如，一個分隔元件設置在光導層的周邊上。所述散射體可以在傳統的散射體中選擇。光導設備的應用
本發明光導裝置的使用範圍包括照明、背光照明、標牌和顯示。液晶裝置是本技術領域早已熟知的技術。透射模式的液晶顯示器通常包括一個液晶單元，通常也叫做液晶面板、一個包括光導裝置的背光單元和一個或多個起偏器。液晶單元也是已知的技術。通常，典型的液晶單元包括兩個透明基板，在兩個透明基板中間設置一層液晶材料。液晶單元可包括兩塊透明板，在所述兩塊透明板的內表面上分別塗敷有透明導電電極。可在液晶單元的內表面上設置配向層，以使液晶材料分子聚集形成偏向排列。所述透明板被墊片分開適當距離，如約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。起偏振器可設置在液晶單元的前面和後面。所述背光單元可以以傳統的方式設置於液晶單元的後面。在工作過程中，透射模式的液晶單元可調節光源，如包括光導裝置的背光單元，所發出的光。


下面結合附圖和實施例進一步說明本發明，實施例僅作為解釋本發明而並不限制本發明。圖1是本發明的光導裝置。圖2是設有散熱盤的本發明的光導裝置。圖3是本發明的背光源示意圖。圖4-圖7是本發明光源的特殊設置。圖1中，所示為光導設備的側視圖，包括由透明聚合物片(例如聚酯或聚碳酸酯)製成的透明基板2，所述透明聚合物片的折射率為π2。在透明基板2的頂部連接有大量由LED 組成的光源3。3a為電性連接。通常這些LED的間距為10-200毫米。圖示LED為側面發光型，5為LED的發光方向，定向的平行於基板平面。在可選的實施例中，也可以用大量頂部發光型LED。覆蓋LED和透明基板2頂部表面剩餘區域的是第一透明光導層4，它由折射率為n4的塑料聚合物組成。設置在基板底面的散射結構6由散射圖案油墨層形成。在透明基板2和第一透明光導層4的交界面的周邊，可包含一個空隙層結構(未畫出)，來形成合適的空隙，以便嵌入LED3。透明基板和第一透明光導層的折射常數滿足不等式η2彡η4.
LED光源產生的光先進入透明光導層，以近似平行於基板2平面的方向傳播。由於全內反射的作用，產生的光沿透明基板和透明光導層傳播。因此，以透明基板和透明光導層形成的複合結構作為傳導介質，引導封裝的LED光源3所發出的光。當光傳播到散射結構6時，光線與其相互作用，被重新導向從透明光導層的上表面射出7，達到背光源照明作用。光散射和/或反射和/或折射結構6可以包括高反射白色印刷油墨點。可以調節油墨點的大小和間距來確保光散射的均勻性。在圖2中，散熱盤8通過離散的熱粘合材料9與透明基板2的底面接觸。採用離散的熱粘合材料9形成氣隙10。進一步的還可選用反光結構11，設置在透明基板2底面或者散熱盤8上表面的任一個上。由於在光源輸出和光導介質之間沒有氣隙，透明光導層提供一種簡單的、提高的光耦合進設備的方式。圖3是背光單元25的圖，大量的側面發光LED26(不是所有被標記)按行排列。LED 也可以按列排列(例如旋轉90度)。側面發光LED發出的光27近似平行於基板方向進入背光平面。在這個具體實施例中，LED與最接近一行LED所發出的光方向近似相反。背光源可以包括，或由，或基本由這樣排列的光源組成。在行或列中，LED可以被設置為近似直線。 例如，如圖3所示，LED交替設置成一條直線，這樣形成兩組近似平行線的行或列的LED。圖4示出本發明LED的最優設置。大量的側面發光LED30 (不是所有被標記)設置成行或列，在背光源上形成重複的菱形LED排列或陣列。LED被設置成使全部或近似全部的光31沿相同或近似相同方向發出，例如，近似平行於基板進入背光平面。在圖4所示的實施例中，顯示出了 X和Y坐標。在同一行(X坐標)，LED中心之間的距離約為M毫米。在同一列(Y坐標)，LED中心之間的距離約為M毫米。相鄰行的X坐標的遷移量約為12毫米(用X #標示)。相鄰的LED行的距離約為12毫米(用Y1標示)。這種空間位置關係將在整個或者接近整個背光源上重複。這種空間位置關係可以大體描述為X =Y〔或者近似相等)。這種設置有很多特別的優點。例如，即使全背光源的厚度約為10毫米或更少時，能夠提供特別好的光照均勻性。其他優勢包括有效傳導熱負荷；背材不存在視覺上明顯的暗區；優化的空間分布使得光導中路徑最小(即光損耗最小)；便於布線。圖5是按照本發明對LED的優化設置。大量的側面發光LED40 (不是所有被標記) 被設置成行或列，在背光源上形成重複的平版印刷的菱形排列或LED陣列。LED被設置成使全部或近似全部LED發出的光41近似平行於基板進入背光源平面。相鄰的行的光指向相反或近似相反的方向。在圖5所示的實施例中，顯示出了 X和Y坐標。在同一行(X坐標)， LED中心之間的距離是M毫米。在同一列(Y坐標)，LED中心之間的距離是M毫米。相鄰行的X坐標的遷移量為10. 5毫米(定義為X )和13. 5毫米(定義為X I)。相鄰的LED行的距離為12毫米(定義為Y -)這種空間位置關係將在整個或者接近整個背光源上重複。
圖6是按照本發明對LED的優化設置。大量的側面發光LED對50、51 (不是所有被標記)被設置成行或列，在背光源上形成重複排列或LED陣列。LED被設置成使全部或近似全部的LED發出的光52近似平行於基板進入背光源平面。在每個LED對中，光的方向相反或近似相反。在圖6所示的實施例中，顯示出了 X和Y坐標。在同一行(X坐標)，相鄰的LED 對的中心之間的距離是48毫米。在同一列(Y坐標)，LED中心之間的距離是M毫米。相鄰行的LED對的X坐標的遷移量為12毫米(定義力X 1 )和36毫米(定義為X F)。相鄰的 LED行的距離為12毫米(定義為Y )。這種空間位置關係將在整個或者接近整個背光源上重複。圖7是按照本發明對LED的優化設置。大量的側面發光LED對60、61 (不是所有被標記)被設置成行或列，在背光源上形成重複排列或LED陣列。LED的排列與圖6相近。 不同的是，LED對被設置成更有規律的近似菱形的重複圖案。LED被設置成使全部或近似全部的LED發出的光62近似平行於基板進入背光源平面。在每個LED對中，光的方向相反或近似相反。在圖7所示的實施例中，顯示出了 X和Y坐標。在同一行(X坐標)，相鄰的LED 對的中心之間最長的距離是48毫米。在同一列(Y坐標)，LED中心之間的距離是M毫米。 相鄰行的LED對的X坐標的遷移量為M毫米(定義為X 〃)。相鄰的LED行的距離為12毫米(定義為Y 〃)。這種空間位置關係將在整個或者接近整個背光源上重複。實施例
實施列1
本發明的設備的構造如下。一塊厚度為0.125毫米的透明聚合物板作為基板。由白線型油墨組成的散射結構被印刷在聚合物膜的底面。所用油墨是一種白色丙烯酸基UV固化的聚合物絲網印刷油墨，可以購買得到。在聚合物膜相反的一面(頂面)印刷有導電路徑 (載有銀粒的導電環氧樹脂裡)和導電粘合劑用於將大量LED (Stanley Twll451s_tr)固定在基板上，並在導電油墨路徑上提供匹配的電連接。通過空結構層，在基板周邊形成約0. 7 毫米深的空隙。空隙被UV固化透明聚合物(Dymax 4-20688)填充，形成第一光導層。相間的元件被設置和封裝在第一光導層上，散射器(Shin Wha 97% haze film)設置在相間元件上。散射器到光導層的距離是9毫米。由於組合光不被耦合進光導層和散射器，LED從上面觀察是隱藏的。2毫米厚的薄鋁散熱盤通過離散的熱粘合材料固定在基板上。發出的光被觀察到有良好的均勻性。
權利要求
1.一種光導設備，其特徵在於包括具有第一折射率的基板、基板第一平面上設置的一個或多個光源和具有第二折射率的第一光導層，所述第二折射率小於或等於第一折射率， 所述第一光導層包括光輸出面，所述第一光導層被設置來封裝在第一平面上的一個或多個光源，所述基板和第一光導層形成複合結構，用於引導第一表面上的一個或多個光源所產生的光，所述一個或多個光源直接設置在光輸出面的後面，發出的光平行於基板。
2.根據權利要求1所述的光導設備，其特徵在於，光導設備包括一種或多種破壞發出的光全內反射的特徵，使發出的光遠離基板的第一表面，並沿著光出射面的方向發出。
3.根據權利要求2所述的光導設備，其特徵在於，所述破壞發出的光的全內反射的特徵包括反射和/或散射和/或折射結構。
4.根據權利要求1所述的光導設備，其特徵在於，光導設備包括一種或多種反射光折射結構，被設置使發出的光遠離基板的第一表面。
5.根據權利要求1-4任何一項所述的光導設備，其特徵在於，基板和光導層通過光透明聚合物複合。
6.根據權利要求5所述的光導設備，其特徵在於，基板和/或光導層由柔性光透明聚合物或高分子構成。
7.根據權利要求1-6任何一項所述的光導設備，其特徵在於，基板厚度約為0.1毫米。
8.根據權利要求1-7任何一項所述的光導設備，其特徵在於，光源選由一個或多個LED 組成。
9.根據上述權利要求所述的光導設備，其特徵在於，一個或多個LED包括、基本由或由側面發光LED組成。
10.根據上述權利要求所述的光導設備，其特徵在於，一個或多個LED按直下式在基板上形成側面發光LED陣列。
11.根據上述權利要求所述的光導設備，其特徵在於，所述陣列還包括頂部發光LED。
12.根據權利要求1-11任何一項所述的光導設備，其特徵在於，散熱盤連接在基板的底面上。
13.根據上述權利要求所述的光導設備，其特徵在於，散熱盤通過離散的粘合劑連接在基板的底面上，在散熱盤和基板之間形成一個或多個氣隙。
14.根據權利要求1-13任何一項所述的光導設備，其特徵在於，一個或多個光源在二維陣列上按直下式設置，形成一系列行和/或列的光源，在給出的行和/或列中，對兩個相鄰的光源，第一個光源產生光的方向為近似平行基板平面，為第一方向，第二個光源產生光的方向，也近似平行於基本平面，為第二方向，二者之間夾角為180度。
15.根據權利要求1-13任何一項所述的光導設備，其特徵在於，一個或多個光源按直下式直接設置在光輸出面的後面，形成一系列行和/或列，這樣的光源在給定的行和/或列中，相比比鄰的光源，所發出的光為近似相反的方向。
16.根據權利要求1-13任何一項所述的光導設備，其特徵在於，一個或多個光源按直下式直接設置在光輸出面的後面，形成一系列行和/或列，這樣的光源，其中，所有的或接近所有的光源發出的光按相同或近似相同的方向進入光導，即平行或接近平行於基板。
17.根據權利要求1-16任何一項所述的光導設備，其特徵在於，一個或多個光源按菱形重複圖案排列。
18.根據權利要求1-17任何一項所述的光導設備，其特徵在於，一個或多個光源的行距和列距均相等。
19.根據上述權利要求的任意一項要求所述的光導設備，其特徵在於，光導設備還包括安裝在光輸出面上的散射器。
20.一種製造光導設備的方法，包括在基板的第一表面設置一個或多個光源，所述基板具有第一折射率；加設第一光導層到第一表面以封裝在第一表面上的一個或多個光源，所述第一光導層具有第二折射率，第二折射率可小於或等於第一折射率；在基板和第一光導層複合之前，在第一光導層和/或基板加設一個或多個散射和/或反射和/或折射結構，所述一個或多個散射和/或反射和/或折射結構位於基板和第一光導層的交界面上；或者在基板的底面上加設一個或多個散射和/或反射和/或折射結構； 或者在第一光導層的上表面上加設一個或多個散射和/或反射和/或折射結構。
21.根據權利要求20所述的方法，其特徵在於，還包括增加散熱盤到基板的底面，所述底面在基板的第一平面的相對面，所述散熱盤通過離散的熱粘合材料和基板連接。
22.—種顯示設備，包括權利要求1-19任何一項所述的光導設備。
23.根據權利要求20所述的顯示裝置，其特徵在於，顯示裝置為液晶顯示設備。
全文摘要
本發明涉及一種光導裝置及其製造方法。光導裝置有廣泛用途，尤其適用於顯示器的背光源方面，例如，液晶顯示器。
文檔編號G02B6/00GK102341734SQ201080010523
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月5日 優先權日2009年3月5日
發明者詹姆斯·古爾利 申請人:Iti蘇格蘭有限公司