專利名稱：用于照明系統(tǒng)和用于掃描背光系統(tǒng)的光導的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于照明系統(tǒng)的光導。本發(fā)明也涉及一種照明器、掃描背光系統(tǒng)和顯示設備。
背景技術：
光導本身已知例如用于照射諸如背光系統(tǒng)之類的照明系統(tǒng)的光輸出窗口。它們尤其用在用于(畫面)顯示設備(例如用于電視機和監(jiān)視器)的背光照明系統(tǒng)中。這樣的光導特別適合于用作用于非發(fā)射顯示設備的背光照明系統(tǒng)，所述非發(fā)射顯示設備例如液晶顯示設備(也記為LCD面板)，其用在例如(便攜式)計算機或者例如(便攜式)電話中。所述非發(fā)射顯示設備通常包括被提供規(guī)則像素圖案的襯底，這些像素中的每一個由至少一個電極控制。所述顯示設備利用控制電路以便在該(畫面)顯示設備的(畫面)屏幕的相關場內實現(xiàn)畫面或數(shù)據(jù)圖形顯示。來源于LCD設備中的照明系統(tǒng)的光借助于其中可以使用例如各種不同類型的液晶效應的開關或調制器進行調制。此外，顯示器可以基于電泳或機電效應。為了減少運動偽像，開發(fā)了并且正在進一步改進掃描背光系統(tǒng)。掃描背光系統(tǒng)被配置成順序地照射顯示設備的預定義像素組。目前，存在兩種用于非發(fā)射顯示設備的掃描背光系統(tǒng)的常用配置邊緣照亮配置和直接照亮配置。在邊緣照亮配置中，掃描背光系統(tǒng)通常包括這樣的光導，該光導被設置成與光輸出窗口平行并且具有光源(陣列)通過其將光發(fā)射到光導中的邊緣壁。光基本上與光輸出窗口平行地被引導，并且遍及整個光導分布。光導包括多個光導段，這些光導段與掃描背光系統(tǒng)順序地照射的預定義像素組的像素區(qū)域相應。在這樣的邊緣照亮配置中，預定義像素組構成跨顯示設備的(多個)像素行，其產生一維掃描背光系統(tǒng)。光通過經由光提取裝置重定向引導的光的部分而通過光輸出窗口發(fā)射。在直接照亮配置中，光源設置在基本上與掃描背光系統(tǒng)的光輸出窗口平行的陣列中。在直接照亮配置中，掃描背光系統(tǒng)可以是二維掃描背光系統(tǒng)，其中顯示設備的被順序地照射的預定義像素組可以是構成顯示設備的二維預定義像素組陣列的一部分。具有多個光導段的已知光導的缺點在于，具有這樣的光導的顯示設備顯示的圖像可能包括局部圖像缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于照明系統(tǒng)的光導，其中減少了局部圖像缺陷。依照本發(fā)明的第一方面，這個目的是利用一種包括光輸出窗口的用于照明系統(tǒng)的光導來實現(xiàn)的。該光導包括光輸出窗口并且包括多個光導段，每個光導段基本上與相鄰光導段光學分離。每個光導段包括與后壁相對地設置且被配置用于將光分布在該光導段內的前壁。每個光導段進一步包括用于經由前壁提取分布的光的至少一部分以便操作時照射光輸出窗口的光提取裝置。前壁與光輸出窗口之間的距離在前壁中心處與在前壁的預定義邊緣處相比更小。前壁的預定義邊緣是光導段被設置成鄰近相鄰光導段所在的邊緣。
光輸出窗口與前壁之間的距離是在基本上垂直于光輸出窗口的方向上測量的尺寸。光輸出窗口可以是由半透明材料構成的窗口，光導通過該窗口發(fā)射其遠離光導的光?？商鎿Q地，光輸出窗口可以例如包括例如可以是基本上在前壁中心處接觸前壁的切平面的假想平坦表面，或者基本上平行于基本上在前壁中心處接觸前壁的切平面的假想平坦表面。 光導段的前壁被配置用于發(fā)射由該光導段引導的光。前壁包括預定義邊緣，這些預定義邊緣是分離相鄰光導段的邊界或線。前壁包括這樣的形狀，使得前壁與光輸出壁之間的距離在前壁中心處與在預定義邊緣處相比更小。前壁中心是前壁的一部分，其具有沿著前壁表面測量的到前壁邊緣的基本上相等的距離。在光導段具有平行于前壁的對稱軸的情況下， 前壁典型地只有最多兩個預定義邊緣并且具有與前壁表面線基本上重合的中心，所述前壁表面線基本上平行于該對稱軸延伸。如果光導段以一維光導段陣列設置在照明系統(tǒng)中，那么每個光導段包括最多兩個預定義邊緣。如果光導段以二維光導段陣列設置在照明系統(tǒng)中，那么每個光導段包括最多四個預定義邊緣。依照本發(fā)明的光導的效果在于，前壁與光輸出窗口之間的距離在其中光導段鄰接相鄰光導段的預定義邊緣處與在光導段的前壁中心處相比更大。由于該增大的距離的原因，鄰近光導段之間的界面處的光的強度和/或顏色和/或分布的局部變化由于來源于兩個鄰近光導段的光在該光撞擊到光輸出窗口上之前混合而被平均掉。因此，由于預定義邊緣處的距離的增大，相鄰光導段之間的界面處的變化的可見性降低，從而改善了照明系統(tǒng)的整個光輸出窗口的均勻性。當照明系統(tǒng)為掃描背光系統(tǒng)時，預定義邊緣處的距離的增大改善了包括包含光導的掃描背光系統(tǒng)的顯示設備上產生的圖像的質量。特別地，導致基本上筆直的線的光偽像典型地對于用戶清晰可見，因為人眼對于小的視亮度變化相對敏感。前壁邊緣處的缺陷可能造成不希望的散射效應，這些散射效應可能造成例如經由諸如包括光導的掃描背光系統(tǒng)之類的照明系統(tǒng)照射的圖像的可見的強度變化。同樣地，光導段及其相鄰光導段發(fā)射的光之間的光強度和/或顏色和/或分布的變化可能作為經由諸如包括光導的掃描背光系統(tǒng)之類的照明系統(tǒng)照射的圖像中的具有偏離強度和/或顏色和/或分布的線或區(qū)域而可見。本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，通過與前壁中心相比增大預定義邊緣到光輸出窗口的距離，前壁邊緣處的缺陷造成的任何光偽像都由于該附加的距離造成的預定義邊緣處發(fā)射的光的附加混合而減少。預定義邊緣處的增大的距離也造成光導段和相鄰光導段發(fā)射的光的預定義重疊。該預定義重疊降低了光導中的鄰近光導段之間的光的強度和/或顏色和/或分布的任何變化，這也改善了例如包括包含光導的掃描背光系統(tǒng)的顯示設備上產生的圖像的質量。同樣地，兩個相鄰光導段之間的不對準可能產生局部強度變化，這些局部強度變化典型地導致具有偏離強度的可見直線并且可以通過增大預定義邊緣處的距離以產生預定義重疊而顯著地降低。光導段可以例如由對于要由光導引導的光基本上透明的固體材料構成。光的引導和混合可以例如經由全內反射而發(fā)生，全內反射產生光在光導段內部的基本上無損耗的限制。光提取裝置確保從每個光導段中提取光，使得照明系統(tǒng)的光輸出窗口被基本上均勻地照射。當照明系統(tǒng)為掃描背光系統(tǒng)時，撞擊到光輸出窗口上的光強度在預定義時間間隔期間在整個光輸出窗口上是均勻的，所述時間間隔可以例如是諸如電視之類的顯示設備的幀時間。在光導的一個實施例中，光導由連續(xù)材料構成，每個光導段的預定義邊緣處的增大的距離構成光導段之間的光學分離。該實施例具有以下優(yōu)點光導的制造成本降低。例如，諸如注射成型或擠壓技術之類的公知成型技術可以用來從連續(xù)材料產生光導。在注射成型或擠壓期間，將可溶解或可變形材料壓進模具中，其后將可溶解或可變形材料固化以便形成光導。前壁的形狀可以構成為，前壁與光輸出窗口之間在預定義邊緣處與在前壁中心處相比具有增大的距離。同樣地，用于適應性調節(jié)前壁的形狀以便在預定義邊緣處產生前壁與光輸出窗口之間的增大的距離的公知沖壓技術也可以用來從連續(xù)材料產生光導。該實施例的另一優(yōu)點在于，相鄰光導段無需在光導構造期間對準。當光導由物理分離的光導段構成時，通過將彼此鄰近的分離的光導段對準而從分離的光導段構造光導。 兩個鄰近光導段之間的任何不對準都可能造成降低光導、照明系統(tǒng)、掃描背光系統(tǒng)以及顯示設備的質量的可見光偽像。盡管預定義邊緣處的前壁與光輸出窗口之間的增大的距離減少了可能由該不對準而引起的任何光偽像，但是當前的實施例允許在無需對準單獨的光導段的情況下構造光導。因此，基本上避免了由于不對準而引起的光偽像，這進一步改善了光導、照明系統(tǒng)、掃描背光系統(tǒng)和顯示設備的質量。該實施例的甚至進一步的優(yōu)點在于，它導致光導具有改善的機械剛度。在光導的一個實施例中，前壁中心處的光導段厚度為用于在預定義邊緣處產生增大的距離的前壁預定義邊緣處的厚度的至少3倍。光導段的厚度是在基本上垂直于光輸出窗口的方向上測量的前壁與后壁之間的尺寸。在前壁中心處具有預定義邊緣處的3倍厚的厚度確保了光導段中的光高效地限制在光導段內。當光導由連續(xù)材料構成時，該高效的限制仍然存在。在光導的一個實施例中，前壁的形狀包括被配置用于與中心處的距離相比增大預定義邊緣處的前壁與光輸出窗口之間的距離的平滑彎曲形狀。該實施例具有以下優(yōu)點，平滑彎曲形狀降低了可能造成發(fā)射分布圖(profile)中的非均勻性的散射元件的出現(xiàn)。前壁處或附近的任何形狀邊緣可能包括光可能從其不受控制地散射并且其可能產生強度變化的缺陷。平滑彎曲形狀的另一優(yōu)點在于，在從前壁發(fā)射的光的角度分布中不出現(xiàn)急劇的過渡。角度分布中的這樣的過渡可能例如發(fā)生在相對于彼此具有不同取向的兩個小面 (facet)之間。此外，平滑彎曲形狀可能在使用注射成型技術制造光導或者制造單獨的光導段時是有益的。當前壁包括銳邊時，這些銳邊可能在光導或光導段從模具脫離時局部變形或者被損壞。這樣的變形或損壞可以造成可能在圖像中可見的從光導或光導段發(fā)射的光的不受控制的重新分布或者光的散射?？商鎿Q地，具有相對銳利的邊緣的光導或光導段可能需要在從模具中移除該光導或光導段之前被固化，這增加了光導或光導段的制造時間以及因而光導或光導段的成本。當使用平滑彎曲前壁時，可以避免前壁處或附近的銳邊，從而改善圖像質量。在光導的一個實施例中，前壁的形狀包括構成前壁的多個小面，其中所述多個小面包括包含預定義邊緣的邊緣小面，該邊緣小面被配置用于與光輸出窗口成角度地設置以便增大距離。該實施例具有以下優(yōu)點，前壁中心與預定義邊緣之間的增大的距離被逐漸地產生，其由邊緣小面與光輸出窗口之間的角度限定。所述距離的這種逐漸的增大進一步降低了相鄰光導段的光的強度和/或顏色和/或分布的任何剩余差異的可見性，因為來自光導段的光與相鄰光導段的光之間的混合也逐漸地發(fā)生。邊緣小面與光輸出窗口之間的角度例如處于10度與30度(且包括10度和30度)的范圍(10· ··至30，其中·代表角度)內以便確保預定義邊緣與光輸出窗口之間的足夠距離，同時防止距離的太陡峭的變化。當然，每個光導或光導段也可以包括邊緣壁，該邊緣壁可以由設置成基本上垂直于光輸出窗口并且設置在例如邊緣小面與后壁之間的壁或小面構成。這樣的邊緣壁增大了光導或光導段的邊緣附近的光導或光導段的厚度和強度，這使得光導或光導段不太容易受到光導或光導段邊緣處的損壞。如果前壁邊緣處或者前壁邊緣小面處不存在邊緣壁，那么前壁邊緣處的光導或光導段的厚度可能變得太窄，這將增大例如光導組裝期間光導或光導段的部分可能被損壞和折斷的風險。在光導的一個實施例中，所述多個光導段設置在一維光導段陣列中。當前實施例中的光導段典型地包括設置在前壁與后壁之間的邊緣壁，其中該邊緣壁包括用于使得來自光源的光能夠進入光導段中的光入射窗口。通過光入射窗口發(fā)射的光分布在光導段內并且隨后用來照射顯示設備中的預定義像素行或者預定義數(shù)量的像素行。該光導可以用在一維掃描背光系統(tǒng)中，在該掃描背光系統(tǒng)中，每個光導段包括經由邊緣壁將光發(fā)射到光導段中的關聯(lián)光源?？商鎿Q地，可以例如通過應用例如從后壁向內凸進光導段中的凹狀部分以便容納用于光源(例如側面發(fā)射發(fā)光二極管)的空間而使用其他將光源的光耦合到光導段中的裝置，其中來自光源的光在基本上平行于光輸出窗口的方向上發(fā)射?？商鎿Q地，所述多個光導段設置在二維光導段陣列中。在這樣的實施例中，光導段可以包括設置在光導段的邊緣上的光入射窗口，其從該光導段延伸到相鄰光導段的后壁之后?？商鎿Q地，光導段可以包括例如從后壁向內凸進光導段中的凹狀部分以便容納用于光源(例如側面發(fā)射發(fā)光二極管)的空間，其中來自光源的光在基本上平行于光輸出窗口的方向上發(fā)射。在光導的一個實施例中，光導段包括用于使得來自光源的光能夠進入該光導段中的光入射窗口，所述多個光導段中的至少一個光導段被配置用于使得光入射窗口定位在相鄰光導段的后壁的背離該相鄰光導段的一側。在背光系統(tǒng)中，光源經常設置在光導段的邊緣壁處。然而，光源的這種設置經常導致圍繞顯示設備的相對較寬且較厚的邊沿，這除了顯示器的不太美觀的外觀之外，在例如將顯示設備集成到另外的應用或外殼中時也需要附加的空間。當前的實施例具有以下優(yōu)點，光源可以隱藏在相鄰光導段的后壁之后。在光導的一個實施例中，每個光導段被配置用于照射光輸出窗口的相應部分，相鄰光導段的相應部分被配置成部分地重疊。特別地，這樣的部分重疊可以用來達到以下優(yōu)點，通過鄰近光導段由前壁發(fā)射的光的強度和/或顏色和/或分布之間的任何差異在整個重疊區(qū)域上被平均掉，以便使得鄰近光導段之間的光的強度和/或顏色和/或分布的過渡逐漸地減小，從而降低這些過渡對于人眼的可見性。在光導的一個實施例中，光導段中的光提取裝置的分布、尺寸和/或密度被配置用于降低相鄰光導段照射的相鄰部分之間的重疊部分處的由單個光導段提取的光的強度以便產生對于輸出窗口的基本上均勻的光照。通過降低由單個光導段貢獻的重疊區(qū)域處的強度，所述重疊部分的總體強度可以被選擇成使得整個光輸出窗口上的總體強度基本上是均勻的。在其中光導為掃描背光系統(tǒng)的一部分的實施例中，不同的部分與重疊區(qū)域一起由掃描背光系統(tǒng)以順序的方式照射。隨著時間的推移，整個光輸出窗口發(fā)射的光基本上是均勻的。在光導的一個實施例中，光導包括發(fā)光材料或者包括發(fā)光材料的混合物，所述發(fā)光材料用于將通過光導引導的光的至少一部分轉換成具有更長波長的光。發(fā)光材料可以例如設置在光導的前壁和/或后壁上，或者可以設置在單獨的襯底上，該襯底設置在光源與光輸出窗口之間。可替換地，發(fā)光材料可以設置在光輸出窗口上，或者發(fā)光材料可以分布在光導段內。甚至進一步可替換地，發(fā)光材料可以構成光提取裝置。發(fā)光材料在光導中的任何前述設置也稱為遠程磷光體設置。具有遠離光源的發(fā)光材料時的益處在于，發(fā)光材料的效率被改善，從中選擇的發(fā)光材料的范圍由于遠程磷光體設置中的發(fā)光材料的較低溫度要求的原因而提高，并且遠程發(fā)光材料也充當漫射光源發(fā)射的光的漫射器，從而避免了單獨的漫射器的使用。本發(fā)明也涉及一種照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括多個光源和依照本發(fā)明的光導。在照明系統(tǒng)的一個實施例中，所述多個光源中的每一個發(fā)射基本上白色的光，和 /或所述多個光源中的每一個包括發(fā)射多種顏色的光的多個光發(fā)射器。該實施例的益處在于，所述多種顏色可以用來通過調整光源中的光發(fā)射器的強度而調整各光導段發(fā)射的顏色。此外，當照明系統(tǒng)為掃描背光系統(tǒng)時，該掃描背光系統(tǒng)可以被配置用于單獨地掃描所述多種顏色中的每種顏色。因此，優(yōu)化的掃描設置可以應用于不同的顏色以便減少例如圖像中的運動偽像。由于例如具有截然不同的衰減時間的不同發(fā)光材料用于產生不同的顏色， 或者例如通過僅僅針對特定顏色而不是針對所有顏色應用掃描背光系統(tǒng)的掃描操作模式， 這樣的優(yōu)化的掃描設置可以例如包括用于不同顏色的不同掃描速度，因為運動偽像僅僅在可用顏色范圍的特定顏色處被預期，或者僅僅在可用顏色范圍中的特定顏色處可見。本發(fā)明也涉及一種照明器，該照明器包括依照本發(fā)明的光導或者包括依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)。本發(fā)明也涉及一種掃描背光系統(tǒng)，該掃描背光系統(tǒng)包括多個光源并且包括依照本發(fā)明的光導或者包括依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)和/或掃描背光系統(tǒng)可以進一步包括漫射器和/或視亮度增強箔和/或重定向箔以便進一步改善從照明系統(tǒng)和/或掃描背光系統(tǒng)發(fā)射的光的均勻性。本發(fā)明也涉及一種顯示設備，該顯示設備包括依照本發(fā)明的光導，或者包括依照本發(fā)明的掃描背光系統(tǒng)。


本發(fā)明的這些和其他方面根據(jù)以下描述的實施例是清楚明白的，并且將參照這些實施例進行闡述。在附圖中
圖1A-1C為依照本發(fā)明的光導段的示意性三維視圖， 圖2A-2C為依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)或掃描背光系統(tǒng)的示意性截面圖， 圖3A為依照本發(fā)明的光導的示意性三維視圖，并且圖:3B為指示沿著如圖3A中所示的光導截面的發(fā)射的亮度的曲線圖，
圖4為包括二維光導段陣列的光導的示意性頂視圖，以及圖5A和圖5B分別為顯示設備和照明器的示意性截面圖。這些圖完全是圖解性的，并且未按比例繪制。特別是為了清楚起見，一些尺寸被強烈夸大。圖中相似的部件盡可能地由相同的附圖標記表示。
具體實施例方式圖1A-1C為依照本發(fā)明的光導段10、12A、12B的示意性三維視圖。圖1A-1C中所示的光導段10、12A、12B包括與后壁30相對地設置的前壁20、22A、22B，在其之間例如經由全內反射在前壁20、22A、22B與后壁30之間引導光。前壁20、22A、22B包括預定義邊緣50， 該預定義邊緣具有與光導段10、12A、12B中心C處的光導段10、12A、12B厚度Tl相比減小的厚度T2。光導段10、12A、12B的厚度Tl、T2是在基本上垂直于光輸出窗口 220 (參見圖 2A-2C)的方向上測量的前壁20、22A、22B與后壁30之間的距離。由于預定義邊緣50處的該減小的厚度T2的原因，前壁20、22A、22B與光輸出窗口 220之間的距離D(參見圖2A-2C) 增大。與前壁20、22A、22B中心C相比的前壁20、22A、22B的預定義邊緣50與光輸出窗口 220之間的距離D的這種增大的效果在于，相鄰光導段發(fā)射的光的強度和/或顏色和/或分布的變化在光輸出窗口 220處降低。與預定義邊緣50處的厚度T2相比，光導段10、12A、 12B的厚度T1、T2在前壁20、22Α中心C處可以例如至少3倍大。當光導段10、12Α、12Β設置在包括多個光導段10、12Α、12Β并且由連續(xù)材料構成的光導100、102、104(參見圖2A-2C) 中時，厚度T1、T2的這種差異造成光高效地限制在各光導段10、12Α、12Β內。如圖1Α、圖IB和圖IC中所示的光導段10、12Α、12Β的實施例是被配置成設置在一維光導段10、12Α、12Β陣列中以便形成光導200、202、204的光導段10、12Α、12Β。這樣的光導段10、12Α、12Β包括對稱軸S并且可以包括光入射窗口 60，該光入射窗口是與對稱軸S相交的邊緣壁60或者前壁20、22Α、22Β與后壁30之間的邊緣壁的部分。光導段10、12Α、12Β 可以例如由對于要由光導段10、12Α、12Β引導的光基本上透明的固體材料構成。光的引導和混合可以例如經由全內反射而發(fā)生，全內反射產生光在光導段10、12Α、12Β內部的基本上無損耗的限制。光可以經由分布在后壁30處或者遍布在光導段10、12Α、12Β上(未示出) 的光提取裝置40 (參見圖2Α-2Β)而被提取。圖IA包括光導段10的圖示，其中前壁20的形狀包括平滑彎曲形狀20。該平滑彎曲形狀20被配置用于與前壁20中心C相比增大預定義邊緣50處的前壁20與光輸出窗口 220之間的距離D。該平滑彎曲形狀具有以下優(yōu)點，它防止了可能包括附加散射元件并且可能造成從光導段10發(fā)射的光的發(fā)射分布圖中的不均勻性的前壁20中的任何突變。平滑彎曲形狀20的另一優(yōu)點在于，諸如注射成型技術或擠壓技術之類的生產技術可以用來制造光導200或者制造各光導段20，這降低了光導200以及各光導段20的生產成本。如圖IA中所示的光導段10也包括預定義邊緣50與后壁30之間的邊緣壁(在圖 IA中示于指示附圖標記Τ2的虛線之間)。該邊緣壁可以用來增大光導段10邊緣處的光導段10厚度以便使得光導段10不太容易受到損壞。圖IB和圖IC包括光導段12Α、12Β的圖示，其中前壁22Α、22Β的形狀包括多個小面 22Α、22Β。所述多個小面22Α、22Β包括包含預定義邊緣50的邊緣小面22Β。邊緣小面22Β 與光輸出窗口 220 (參見圖2A-2C)成角度·地設置以便增大距離D。邊緣小面22Β的使用使得前壁22Α、22Β與光輸出窗口 220之間的增大的距離逐漸地增大，其由邊緣小面22Β與光輸出窗口 220之間的角度·限定。當光導段12Α、12Β設置在光導段12Α、12Β陣列中以便一起照射光輸出窗口 220時，距離D的這種逐漸的增大進一步降低了鄰近光導段12Α、12Β 發(fā)射的光的強度和/或顏色和/或分布的任何剩余差異的可見性。邊緣小面22Β與光輸出窗口 220之間的角度·例如處于10度與30度(且包括10度和30度)的范圍(10···至30) 內以便確保預定義邊緣50與光輸出窗口 220之間的足夠距離D，同時防止距離D的太陡峭的變化。在如圖IB和圖IC所示的光導段12A、12B的實施例中，前壁22A、22B除了邊緣小面22B之外包括處于光導段12A、12B中心C的僅僅單個中心小面22k。然而，技術人員應當清楚的是，光導段12A、12B中可以存在附加的小面，而不脫離本發(fā)明的范圍。同樣地，在如圖IA所示的光導段10中，前壁20可以包括例如前壁20中心C處的基本上平坦的小面(圖 2A、圖2B和圖2C中示出)，其中這樣的平坦小面可以例如被設置成平行于后壁30。如圖IB和圖IC所示的光導段12A、12B也可以包括如圖IA中附圖標記T2處所示的邊緣壁(未指明)。這樣的邊緣壁可以由設置成基本上垂直于光輸出窗口 220或者垂直于后壁30的壁或小面構成并且可以設置在例如邊緣小面22B與后壁30之間。這樣的邊緣壁增大了光導100、102、104或光導段12A、12B的邊緣附近的光導段12A、12B的厚度和強度， 這使得光導段12A、12B不太容易受到光導段12A、12B邊緣處的損壞。如果前壁22A、22B的邊緣小面處不存在邊緣壁，那么前壁22A、22B處的光導段12A、12B的厚度將非常窄，這將增大例如光導100、102、104組裝期間光導段12A、12B的部分可能被損壞和折斷的風險。圖2A-2C為包括光導100、102、104的依照本發(fā)明的照明系統(tǒng)200、202、204或掃描背光系統(tǒng)200、202、204的示意性截面圖，所述光導包括光導段10、14、16。圖2A-2C中示出的光導100、102、104包括光導段10、14、16陣列，這些光導段一起照射光輸出窗口 220。光輸出窗口 220可以是由半透明材料構成的窗口，光導100、102、104操作時通過該窗口發(fā)射其遠離光導100、102、104的光?？商鎿Q地，光輸出窗口 220可以例如包括例如可以是基本上在前壁20中心C處接觸前壁20的切平面的假想平坦表面，或者基本上平行于基本上在前壁20中心C處接觸前壁20的切平面的假想平坦表面。在光導段10、14、16陣列中的一個光導段10、14、16鄰接相鄰光導段10、14、16所在的邊緣50 (進一步表示為預定義邊緣 50)處，光照差異可能出現(xiàn)在光輸出窗口 220處。光導段10、14、16被配置成通過與前壁20 中心處的前壁20與光輸出窗口 220之間的距離D相比增大預定義邊緣50處和附近的前壁 20與光輸出窗口 220之間的距離D而減小這些光照差異。光導段10、14、16可以包括光提取裝置40以便確保限制在光導段10、14、16內部的光可以從每個光導段10、14、16中提取，使得照明系統(tǒng)200、202、204的光輸出窗口 220被基本上均勻地照射。當照明系統(tǒng)200、202、204為掃描背光系統(tǒng)200、202、204時，撞擊到光輸出窗口 220上的光強度在預定義時間間隔期間基本上在整個光輸出窗口 220上是均勻的， 所述預定義時間間隔可以例如是諸如電視300之類的顯示設備300的幀時間。如圖2A-2C中所示的照明系統(tǒng)200、202、204包括光導段10、14、16和反射層70，該反射層用于將從光導100、102、104提取但是遠離光輸出窗口 220行進的光反射回光輸出窗口 220。照明系統(tǒng)200、202、204進一步包括光源210、212，其中每個光導段10、14、16包括將光發(fā)射到光導段10、14、16中的單獨的光源210、212。當光導100、102、104用在其中光輸出窗口 220的部分230被相應光導段10、14、16順序地照射的掃描背光系統(tǒng)200、202、204 中時，需要光源210、212和光導段10、14、16的這種組合。光導段10、14、16對于相應部分 230的光照進一步包括重疊區(qū)域232，其中光導段10、14、16及其相鄰光導段10、14、16的光重疊。光提取裝置40的分布可以被選擇成使得重疊區(qū)域232處各光導段230中的每一個的強度更低，從而最終當把光導段10、14、16發(fā)射的光的貢獻添加到鄰近光導段10、14、16發(fā)射的光時，整個光輸出窗口 220上的總光照基本上是恒定的。如圖2A中所示的照明系統(tǒng)200包括由線性光導段10陣列構成的光導100，這些光導段10具有用于朝光輸出窗口 220發(fā)射光的基本上平滑的彎曲前面層20。平滑彎曲前面層20的中心部分C可以包括如圖2A、圖2B和圖2C的照明系統(tǒng)200、202、204中所示的相對平坦的區(qū)域。邊緣壁60也用作光入射窗口 60以便允許光源210發(fā)射的光進入光導段10 中，其后光優(yōu)選地通過光導段10經由全內反射而被引導。光源210包括多個光發(fā)射器(利用光源210內部的三個圓圈指示)，每個光發(fā)射器例如將白色光或不同的顏色發(fā)射到光導段 10中。包括多個發(fā)射不同顏色的光發(fā)射器的這種光源210允許適應性調節(jié)被混合且分布在光導段10內部并且隨后從光導100發(fā)射的光的顏色。此外，所述多個光發(fā)射器允許例如從光導段10例如選擇性地或者順序地發(fā)射不同的顏色，從而允許由光導100實現(xiàn)大范圍的照明序列。在所示的實施例中，后壁30為被設置成平行于光輸出窗口 220的基本上筆直的壁 30，但是基本上任何其他形狀的后壁30可以被使用。預定義邊緣50設置在距光輸出窗口 220 一定距離D處以確保從光導段10以及從鄰近光導段10發(fā)射的光的增強的混合以便減小鄰近光導段10之間的任何光照差異。如圖2B中所示的照明系統(tǒng)202包括由光導段14陣列構成的光導102，其中每個光導段14包括光導延伸部分14E，該光導延伸部分包括光入射窗口 62并且使得光入射窗口 62與光源212 —起能夠被不可見地設置在相鄰光導段14的后壁30處。由于光源212的這種設置的原因，如圖2B中所示的光導102的光導段14可以設置在線性光導段14陣列中或者可以設置在二維光導段14陣列中。前壁20從光導延伸部分14E延伸到面向光輸出窗口 220的光導段14部分。只有面向光輸出窗口 220的前壁20部分用來從光導段14中提取光以便照射光輸出窗口 220。光源212可以例如是發(fā)光二極管212或者適合于將光發(fā)射到光導段14中的任何其他光源212。如圖2C中所示的照明系統(tǒng)204包括光導104，該光導包括例如從后壁30或者在光導段16的邊緣處(如圖2C中所示)向內凸進光導段16中的凹狀部分16C以便容納用于光源212的空間。這樣的光源212可以例如是側面發(fā)射發(fā)光二極管212或者發(fā)光二極管212。 來自光源212的光可以例如在基本上平行于光輸出窗口 220的方向上發(fā)射。光入射窗口 64 至少是凹狀部分16C和光導段16之間的界面的部分。同樣地，光源212的這種設置使得光導段16能夠被設置在線性光導段16陣列中或者設置在二維光導段16陣列中。從圖2A-2C的截面圖可清楚地看出，前壁20與光輸出窗口 220之間的距離D在預定義邊緣50處與在前壁20中心處相比更大。包括依照本發(fā)明的光導100、102、104的照明系統(tǒng)200、202、204的效果在于，預定義邊緣50處的增大的距離D造成在預定義邊緣50處或附近發(fā)射的光的強度和/或顏色和/或分布的局部變化降低，這歸因于從預定義邊緣50 發(fā)射的光在該發(fā)射的光撞擊到光輸出窗口 220上之前通過鄰近光導段10、14、16而引起改善的混合。如圖2A-2C中所示的光導100、102、104可以由連續(xù)材料構成。每個光導段10、14、 16的預定義邊緣50處的增大的距離造成各光導段10、14、16中引導的光的光學分離。這樣的光導100、102、104可以經由公知的注射成型技術、沖壓或擠壓技術來產生。由于無需各光導段10、14、16的對準，在各光導段10、14、16之間不出現(xiàn)間隙，從而進一步減少了兩個鄰近光導段10、14、16之間的任何光偽像。
圖3A為依照本發(fā)明的光導100的示意性三維視圖。在圖3A的光導100的實施例中，出于清楚的原因省略了光輸出窗口。圖3A清楚地說明光導100可以由連續(xù)材料制造， 其中各光導段10之間的不同過渡在圖3A中所示的光導100的放大細節(jié)中示出。這些不同的過渡導致光輸出窗口 220處的不同的光照分布圖，并且可能要求光提取裝置40的不同分布以便確保整個光輸出窗口 220上的光分布保持基本上均勻。重定義邊緣50基本上與兩個相鄰光導段10之間的邊界重合，其在放大細節(jié)中用兩個指向彼此的箭頭表示。在兩個相鄰光導段10之間，甚至可能存在相對平坦的區(qū)域(參見三個放大細節(jié)的最右邊)，在這種情況下，預定義邊緣50基本上設置在相對平坦的區(qū)域的中心(再次用兩個指向彼此的箭頭表示)。圖;3B為指示沿著如圖3A中所示的光導100截面的發(fā)射的亮度的曲線圖。對于該曲線圖而言，要求光提取裝置40的特定分布，其可以通過包括各光導段10的光導100導致光輸出窗口 220的基本上均勻的光照。從指示各光導段10的各光發(fā)射分布圖的曲線圖可以清楚地看出，存在預定義重疊區(qū)域232，其中相鄰光導段10的光重疊以平均掉各光導段10 之間的任何光照差異。由于預定義邊緣50處的增大的距離D的原因，不同光導段10的光在照射光輸出窗口 220之前混合以平均掉任何光照差異并且降低任何光照偽像的可見性。 同樣地，由于該增大的距離D以及預定義重疊區(qū)域232的原因，局部散射和/或兩個鄰近光導段10之間的不對準降低。圖4為包括二維光導段18陣列的光導108的示意性頂視圖。各光導段18可以例如在截面圖中與如圖2B和圖2C中所示的光導段14、16相應。在這樣的二維光導段18陣列中，前壁觀可以具有基本上襯墊(cushion)的形狀，并且每個光導段18典型地具有超過兩個鄰近光導段18以及因而前壁觀的超過兩個預定義邊緣50。圖5A和圖5B分別為顯示設備300和照明器400的示意性截面圖。如圖5A中所示的顯示設備300可以例如為液晶顯示設備300，其包括電連接(未示出)液晶單元(cell) 312層、偏振層310和分析層314。可替換地，顯示設備300可以是任何其他非發(fā)射顯示設備300。顯示設備300包括包含如圖2A中所示的照明系統(tǒng)200的掃描背光系統(tǒng)200A。掃描背光系統(tǒng)200A進一步可以包括漫射層M0。漫射層240可以構成照明系統(tǒng)200的光輸出窗口 220。漫射層240也可以包括發(fā)光材料(未示出)或者可以包括發(fā)光材料的混合物(未示出)。圖5B為照明器400的示意性截面圖，該照明器包括照明系統(tǒng)200以及漫射層240， 或者包括包含漫射層MO的照明系統(tǒng)200A。漫射層240也可以包括發(fā)光材料(未示出)或者可以包括發(fā)光材料的混合物(未示出)。照明器400可以進一步包括外殼(未示出)以便將照明器400施加到墻壁或天花板，并且可以進一步包括光束定形元件(未示出)以便在房間 (未示出)中產生預定義光分布。應當指出的是，上述實施例說明了而不是限制了本發(fā)明，并且本領域技術人員在不脫離所附權利要求書的范圍的情況下應當能夠設計出許多可替換的實施例。在權利要求書中，置于括號之間的任何附圖標記都不應當被視為限制了權利要求。動詞“包括”及其變體的使用并沒有排除存在權利要求中未記載的元件或步驟。元件之前的冠詞“一”并沒有排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件來實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的設備權利要求中，這些裝置中的一些可以由同一硬件項實施。在相互不同的從屬權利要求中記載了特定的技術措施這一事實并不意味著這些技術措施的組合不可以加以利用。
權利要求
1.一種用于照明系統(tǒng)(200，202，204)的光導(100，102，104，108)，該光導(100，102， 104，108)包括光輸出窗口(220)并且包括多個光導段(10，12A，12B，14，16，18)，每個光導段(10，12A，12B, 14，16，18)基本上與相鄰光導段(10，12A，12B, 14，16，18)光學分離，每個光導段(10，12A，12B, 14，16，18)包括與后壁(30)相對地設置且被配置用于將光分布在該光導段(10，12A，12B, 14，16，18)內的前壁(20，22A，22B, 28)，每個光導段(10，12A，12B, 14， 16，18)進一步包括用于經由前壁(20，22A，22B，觀)提取分布的光的至少一部分以便操作時照射光輸出窗口(220)的光提取裝置(40)，前壁(20，22k, 22B, 28)與光輸出窗口(220)之間的距離(D)在前壁(20，22A，22B, 28)中心(C)處與在前壁(20，22A，22B, 28)的預定義邊緣(50)處相比更小，前壁(20，22A，22B, 28)的預定義邊緣(50)是光導段(10，12A，12B, 14， 16，18)被設置成鄰近相鄰光導段(10，12A，12B, 14，16，18)所在的邊緣。
2.如權利要求1所述的光導(100，102，104，108)，其中該光導(100，102，104，108)由連續(xù)材料構成，每個光導段(10，12A，12B, 14，16，18)的預定義邊緣(50)處的增大的距離(D) 構成光導段(10，12A，12B, 14，16，18)之間的光學分離。
3.如權利要求2所述的光導(100，102，104，108)，其中前壁(20，22A，22B,28)中心(C) 處的光導段(10，12A，12B, 14，16，18)厚度(Tl)為用于在預定義邊緣(50)處產生增大的距離(D)的前壁(20，22々，228，28)預定義邊緣(50)處的厚度(丁2)的至少3倍。
4.如權利要求1所述的光導(100，102，104，108)，其中前壁(20，22六，228，沘)的形狀包括被配置用于與中心(C)處的距離(D)相比增大預定義邊緣(50)處的前壁(20，22A，22B， 28 )與光輸出窗口( 220 )之間的距離(D )的平滑彎曲形狀(20 )。
5.如權利要求1所述的光導(100，102，104，108)，其中前壁(20，22六，228，沘)的形狀包括構成前壁(20，22A，22B, 28)的多個小面(22A，22B)，其中所述多個小面(22A，22B)包括包含預定義邊緣(50)的邊緣小面(22B)，該邊緣小面(22B)被配置用于與光輸出窗口( 220) 成角度(·)地設置以便增大距離(D)。
6.如權利要求1所述的光導(100，102，104，108)，其中所述多個光導段(10，12A，12B， 14，16)設置在一維光導段(10，12A，12B, 14，16)陣列中，或者其中所述多個光導段(18)設置在二維光導段(18)陣列中。
7.如權利要求1所述的光導(100，102，104，108)，其中光導段(10，12A，12B,14，16，18) 包括用于使得來自光源(210，212)的光能夠進入該光導段(10，12A，12B, 14，16，18)中的光入射窗口(60，62，64)，所述多個光導段(10，12A，12B, 14，16，18)中的至少一個光導段(10， 12A，12B, 14，16，18)被配置用于使得光入射窗口(62)定位在相鄰光導段(10，12A，12B, 14， 16，18)的后壁(30)的背離該相鄰光導段(10，12々，128，14，16，18)的一側。
8.如權利要求1所述的光導(100，102，104，108)，其中每個光導段(10，12A，12B，14， 16，18)被配置用于照射光輸出窗口(220)的相應部分(230)，相鄰光導段(10，12A，12B, 14， 16,18)的相應部分(230)被配置成部分地重疊(232)。
9.如權利要求8所述的光導(100，102，104，108)，其中光導段(10，12A，12B,14，16，18) 中的光提取裝置(40)的分布、尺寸和/或密度被配置用于降低相鄰光導段(10，12々，128， 14，16，18)照射的相鄰部分之間的重疊部分處的由單個光導段(10，12A，12B, 14，16，18)提取的光的強度以便產生輸出窗口(20)的基本上均勻的光照。
10.如權利要求1所述的光導(100，102，104，108)，其中該光導(100，102，104，108)包括發(fā)光材料或者包括發(fā)光材料的混合物，所述發(fā)光材料用于將通過光導(100，102，104， 108)引導的光的至少一部分轉換成具有更長波長的光。
11.一種照明系統(tǒng)(200，202，204，200A)，包括多個光源(210，212)以及如權利要求 1-10中任何一項所述的光導(100，102，104，108)。
12.如權利要求11所述的照明系統(tǒng)(200，202，204，200A)，其中所述多個光源(210， 212)中的每一個發(fā)射基本上白色的光，和/或其中所述多個光源(210，212)包括發(fā)射多種顏色的光的多個光發(fā)射器。
13.照明器(400)，包括如權利要求1-10中任何一項所述的光導(100，102，104，108)， 或者包括依照權利要求11-12中任何一項的照明系統(tǒng)(200，202，204，200A)。
14.一種掃描背光系統(tǒng)(200，202，204，200A)，包括多個光源(220，222)以及如權利要求1-10中任何一項所述的光導(100，102，104，108)，或者包括如權利要求11-12中任何一項所述的照明系統(tǒng)(200，202，204，200A)。
15.顯示設備(300)，包括如權利要求1-10中任何一項所述的光導(100，102，104， 108)，或者包括如權利要求14所述的掃描背光系統(tǒng)(200，202，204，200A)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光導(100)、照明系統(tǒng)(200)、照明器(400)、掃描背光系統(tǒng)(200)和顯示設備。光導包括多個光導段(10)，每個光導段基本上與相鄰光導段光學分離。每個光導段包括用于經由前壁(20)提取分布的光的至少一部分以便操作時照射光輸出窗口(220)的光提取裝置(40)。前壁與光輸出窗口之間的距離(D)在前壁中心(C)處與在前壁的預定義邊緣(50)處相比更小。前壁的預定義邊緣是光導段被設置成鄰近相鄰光導段所在的邊緣。依照本發(fā)明的光導的效果在于，由于在光撞擊到光輸出窗口上之前的光的混合的原因，前壁預定義邊緣處的前壁與光輸出窗口之間的增大的距離降低了光的強度和/或顏色和/或分布的局部變化。
文檔編號G02B6/00GK102576120SQ201080048669
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權日2009年10月27日
發(fā)明者G-E.奧納, M.P.C.M.克里恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司