专利名称：导光体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光导装置及其制造方法。光导装置有广泛用途，尤其适用于显示器的背光源方面，例如，液晶显示器。
背景技术：
许多光导设备是已知的。这些设备被用于多种功能上，包括照明、背光源、标牌和显示。 一般，所述设备通常由注塑或者机械加工的透明塑料元件制成，其中光源采用机械安装的方式集成在透明塑料元件的边缘，所述光源可以是荧光灯或多个发光二极管(LED)。这些设备共有的特点是，光源发出的光通过全内反射被导向穿过通常为塑料制成的透明光导。对于背光源的应用，光沿着与其在光导中传播方向大体垂直的方向射出。通过被导向的光与光导中或者光导表面的散射结构或膜的相互作用，实现上述目的。将荧光灯或者LED集成到透明光导的边缘不是一个简单的工艺，这将意味着增加这些设备生产工艺的复杂度。光源和光导之间达到好的连接，是设备有光学性能的根本。 另外，这些设备所采用的光源边缘连接方式在设备生产过程和日常使用中容易造成机械损坏。为了提供薄的直下的背光源，光射入光导板平面中是优选的。如果光源在光导板上分布，可以获得更好的效果，由此可以尽量减少光导的导向长度。这样，好处是创造了一个薄且高效的背光源，坏处是，破坏了光的均勻性。例如，这样光有可能穿过光源附近区域上面和内部产生暗点和/或强光区域。最好是这些暗点和/或极端的区域不可见，或者至少减弱到表面上看不到，更好地就是提高光的均勻性。现有解决这一问题的办法倾向于增加背光源的厚度。背光源可以分为边缘照明式和直下式。这些类别的不同之处在于光源相对于背光源的出射方向，所述出射区域决定了显示设备的可视区域。在边缘照明式背光源中，一个或多个光源被沿出射区域之外的相应的背光源的边缘设置。光源发出的光通常进入光导，光导的长宽尺寸受到光被引出照亮的出射区域的限制。在直下式背光源中，一系列光源被直接设置在出射区域的下边，散射器被设置在光源的前边去提供更均勻的光出射区域。一些直下式背光源含有边缘光源，这样，通过直下式和边缘照明式光源组合体照明。除了产生光，光源还产生热。将对显示质量产生不利影响，例如如果热散发进入液晶板。这是因为液晶板中热量的转移不可能均勻，液晶板里的液晶层受到不同程度的加热。 热量的不均勻分布可能会影响液晶显示器里的薄膜晶体的偏转，液晶板的整体显示质量也会下降。要克服组成显示器的背光源单元的热量管理，有很多挑战。解决环境热量管理，不应该导致背光源单元的重量、厚度不可接受的增加，或者改变其机械完整性。此外，其光学性能不应有显著改变。液晶制造面临的其他挑战，例如合并的大面积LED背光源单位，包含制造薄的、有效率的设备，所述设备能进行二阶或三阶调光，以支持高的显示性能，减少能量浪费。这现已被证实在边缘照明式和直下式设备和较厚的背光源设备中存在问题。只有背光源上的选择区域匹配或者与预期图像相符时，与显示图像的二阶调光才启动，达到减少能源浪费。三阶调光还进一步取决于色彩的使用。光出射角和光出射角的均勻性，在决定被照明的显示器的效率和可视角方面是重要的。某种程度地对背光源提供的光出射角范围的控制，是可取的。本发明目的是提供一种解决上述一个或多个问题的光导设备。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种光导设备，包括基板，所述基板有第一折射率，在第一表面上设置了一个或多个光源和第一光导层，第一光导层有第二折射率，第二折射率小于或者等于第一折射率，第一光导层包括光出射面，第一光导层被设置在第一表面上封装进一个或多个光源，这里，基板和光导层形成一个复合层，引导第一表面上一个或多个光源产生的光。所述一个或多个光源，直接设置在光出射面的后面，直射光平行于基板平面。光导器件还可以包括一个或多个间隔或离散的全内反射的特征或结构。例如，光导设备可以包括一个或多个散射和/或反射和/或折射结构，这些结构被以使直射光远离第一表面并向着光出射面方向出射设置。例如，一个或多个散射和/或反射和/或折射结构可以被设置在基板与第一光导层的交界面，和/或与第一表面相对的底面上。另外，可以选用一个或多个散射和/或反射和/或折射结构设置在第一光导层的上表面上。在这种实施方式中，重新定向的光通过透明基板的底面射出设备，所述底面作为光出射面，而不是第一光导层。光导设备可以包括设置在光出射面上的散射器。光导设备可以选择性的设有接触第一光导层的附加光导层。进一步地，光导设备可以选择性的在第一第二光导层之间和一个或多个光源之上不设置一个或多个散射和/ 或反射和/或折射结构。在不设置这些结构的位置能够隐藏一个或多个光源和/或达到预期的光均勻性。要隐藏一个或多个光源和/或达到预期的光均勻性，只有(或者相当于只有)，光垂直或者近似垂直于包含散射器和单一光导层的结构平面射出。在不设置不透明或近似不透明层或片的位置能够隐藏一个或多个光源和/或达到预期的光均勻性，所述不透明或近似不透明层或片设置在接触第一光导层的一个或多个光源上(例如，侧面发光LED)。进一步的，可以选择性的不设置不透明层。这样，第一光导层就设置在基板和不透明层之间。所述选择性开口的不透明层或片通常用于阻挡或者基本阻挡光源的外形。所述选择性开口的不透明层或片可以是包含透明区域的印刷图层。所述透明区域不被设置在一个或多个光源的正上方，这主要取决于采用边缘照明式的设置。光导设备还可能包括接触基板的底面的热粘合材料，所述底面相对且平行或者近似平行于第一表面。所述热粘合材料接触散热盘，并且在基板的底面和散热盘之间形成气隙。所述热粘合材料成离散分布，根据一个或多个光源设置成直线或近似直线。热粘合材料不连续的性质意味着在基板和散热盘之间形成一个或多个气隙以促进热量的扩散效率。优化的，散热盘和基板之间不是光学连接。基板底面在此也可以称作为基板的第二表面。这样，第二表面(底面)在基板第一表面的相对侧。至少一个或多个光源发出的一些光平行于基板平面。优选的，一个或多个光源包括，或者由，或者本质上由侧面发光LED组成。更优的，一个或者多个光源根据直下式设置在基板上形成侧面发光LED阵列。优选的，一个或多个光源的出射的部分光不耦合进光导内，而是垂直或者近似垂直于基板，并沿着光出射面的方向射出。通常，这部分少于一个或多个光源出射光的20%，例如，少于一个或多个光源出射光的10%，例如，约为一个或多个光源出射光的1或更少。所述一个或多个光源可以包括若干顶部发光LED，顶部发光LED发出的光大体垂直于侧面发光LED的主输出光，并沿着光出射面的方向射出。侧面发光LED根据直下式设置，形成侧面发光LED的二维阵列。所述阵列包括，或者由，或者本质上由许多行和/或列的可变的LED组成，其发出的光在方向上部分平行于基板平面。例如，LED被设置成，将直接相邻行或列的两个LED相比，处在特别的行或列的LED发出的光方向相反。例如，对两个相邻的LED，第一个LED大体平行于基板平面发出的光的第一方向，与第二个LED 大体平行于基板平面发出的光的第二方向之间的角度是180度。在一个给定的行或列，LED 大体呈直线排列。LED可以被这样设置，在直线上交替设置LED，这样在给定的行或列里组成两条大体平行的线。另一种排列是LED排列在结构层上组成重复的菱形排列或阵列。在这种LED排列中，使所有或几乎所有的LED发射的光沿着相同或大体相同的方向。根据本发明的第二方面，提供一种生产光导设备的方法包括以下步骤
1、在基板的第一表面安装一个或多个光源，所述基板具有第一折射率；
2、在第一表面上加设第一光导层以封装在第一表面上的一个或多个光源，所述第一光导层具有第二折射率，第二折射率可小于或等于第一折射率；
3、在基板和第一光导层复合前，在第一光导层和/或基板上加设一个或多个散射和/ 或反射和/或折射结构，所述一个或多个散射和/或反射和/或折射结构位于基板和第一光导层的交界面上；或者在基板的底面上加设一个或多个散射和/或反射和/或折射结构； 或者在第一光导层的上表面上加设一个或多个散射和/或反射和/或折射结构；
4、可选的，在基板的底面上加设一个散热盘，所述基板的底面位于基板的第一表面的相对侧，所述散热盘通过离散设置的热粘合材料与基板接触。按照本发明第二方面所述的方法，提供一种通过在第一表面上设置一个或多个光源的光导设备的方法。光通过全内反射被导进复合层。优选的，在基板的第一表面上加设第一光导层的方法包括
1、在基板的第一表面上和/或第一光导层上加设液体聚合物；
2、固化在基板的第一表面上和/或第一光导层上的液体聚合物。在基板的第一表面上和/或第一光导层上加设液体聚合物的方法可以包括印刷、 模板印刷和胶液喷射液体聚合物。在加设一个或多个散射和/或反射和/或折射结构的步骤中，为使光从第一平面或第一光导层射出，可包括印刷图形反射油墨层。与光源设置相应的光导层构成了光导设备，具有提高对光源结构保护的作用。而且，所述设备生产简单，具有提高设备内部光学耦合的作用。由于全内反射的作用，产生的光可以在基板和光导层内传播。基板和第一光导层是导光的，且最好是对一种或多种光源产生的光是透明的。所述术语“透明”、“不透明”、“导光”要根据设备的特定组成部件相对于复合光源所产生的光的波长的光学特性。按照本发明的第三部分，提供一种显示设备，包括本发明第一部分所述的光导设备。所述显示设备为液晶显示设备，因此包括液晶单元，也称为液晶板。本发明追求提供以下一种或多种优势更均勻的光导设备(包括均勻或接近均勻的流明度)，使使用时在视觉上减少或没有暗点；更有效的光分布，使得电量需求更低；更薄的、轻的结构；更少数量的系统组件。本发明的设备在应用二阶或三阶调光时更具优势。本发明在光源和光导之间提供更好的光耦合，短的平均光路径使光导内的光损耗最小化，最小化表面散射和有利于出射光的强度。例如，本发明通过控制出射光达到预期的分布角度来提供良好均勻性，例如，在光域一侧相对于法线方向约正负30度范围。另外这些特征有利于提供一种高光学效率(例如大于或等于90%)的背光源，所述背光源可扩展到 80英寸以上(对角)。发明详述基板
基板具有导光性，而且可能是透明的。基板可由透明的聚合物片组成，例如聚酯或者聚碳酸酯。透明基板的厚度通常要求为约0. 1毫米，例如范围为约0. 1毫米到约0.2毫米。基板的折射常数通常等于或大于1.5。例如，基板的折射常数可以是1.50到1.58。.
基板可以是，也可以不是，微结构膜，其具有接触一种或多种所述微结构的油墨，所述油墨减少了从所述微结构中溢出的光的量。微结构膜可选择加设在基板上。增光片(BEF) 是用在本发明中合适的微结构膜。一种合适的微结构膜是BEF III，可以从3M公司购得。 这种特殊的膜，是由厚度为127微米的聚酯基层制成，并采用丙烯酸聚合物加工出同向分布的棱镜结构，所述棱镜结构高为观微米，间距为50微米，棱角为90度。对这种膜，采用适当的油墨进行改良，通过使非对称光角的散射光从平行于棱镜边缘方向射入，可以用在本发明中制造背光源。用于微结构的油墨可以具有导光性。导光油墨使微结构平面化或填平，促进膜层上的全内反射导光性。具有导光性或者透明的油墨减少了从膜上所述设置微结构的位置上溢出的光的量。不考虑理论限制，通过光导板全内反射导向传导的光在被平面化的膜层与空气的交界面进入一个近似平的表面。所述近似平的、被平面化的表面将继续全内反射，使光继续在光导设备内被导向。当光导设备中破坏全内反射产生油墨散射光时所述结构表面不会被改良。反射油墨也可以以另一种方式用于微结构，即促进光从光导设备中射出并控制射出的方向。适用于本发明的反射油墨可以包括承载金属的聚合物。优选的，油墨的折射率要与微结构尽可能匹配。例如，其差额在折射率表中应接近洲或更少， 更优选的，接近1%或更少。油墨可以是聚合物材料，通常用术语上称作叠加式印刷方法的若干方法中的一种加设在膜的微结构表面，形成薄层图案。例如，传统丝网印刷，通过一个网筛，其上的孔与要印刷的图案相对应。这种图案便于准确地加设大量油墨到微结构上的指定区域上将其平面化。合适的UV固化的油墨是Windowtex Gloss，它是一种透明丙烯酸基UV固化聚合物丝印油墨，可以从MacDermid ^Vototype购买。这些适用于本发明的油墨可以通过UV固化和溶剂固化。其它合适的叠加式印刷方法包括模版印刷、喷墨印刷、苯胺印刷和其它已知的平板印刷工艺。油墨的用量和形状可以改变。这取决于油墨距离光源的远近。随着与光源距离的增加，光强度变弱。考虑到这一点，较大的透光墨点，彼此距离较近，被设置在离光源较近处，达到减小微结构未被平面化的区域；较小的透光墨点，彼此距离较远，被设置在距离光源较远处，达到扩大微结构未被平面化的区域。光源光源是可以本领域技术人员熟知的任何光源，包括适用于背光源的。光源包括一个或多个LED。光源发出的光可以使无方向性的。LED可以是本领域技术人员熟知的任何设计， 包括边缘发光、侧面发光、顶部发光或裸片LED。LED可以选取一种或多种颜色范围。例如， 可以是白光LED。所述白光可以由红光、绿光和蓝光LED的组合体发出的。通常，适用于本发明的LED要求是毫米规格的。光源被设置使接近全部或大部分光直接进入光导。有利地，选择侧面发光LED，LED 发出的光被导向平行或接近平行基板平面。甚至更有利地，部分光不被耦合进光导，而是沿着光输出面的方向传播。例如，可以是从一个或多个光源发出的光中少于20%的部分，也可以是从一个或多个光源发出的光中少于10%的部分，也可以洲或者更少的光被允许按这种方式传播。允许光沿着出射面传播的好处是，在日常使用中从外部看光源是隐藏的，光也分布得更均勻。尤其，相比其他常见背光源，它要求散射器被设置在更靠近光导层的位置。有利地，一个或多个光源被设置形成直下式光导设备，包括直下式的背光源单元。 一个或多个光源可按直下式在基板上形成光源阵列。相比常用的排列方式，它提供了更好的热量解决方法。这种直下排列方式，由光源阵列组成，光源阵列由横跨整个或接近整个基板的一系列行或列的光源组成。例如，所述阵列可以包括，或者由，或者本质上由根据直下式排列的侧面发光LED阵列组成。这样的阵列可以包括很多顶部发光的LED。一个或多个光源可以在基板上设置为规律的重复图案。电路在透明基板上印成图案，形成一个或多个光源的焊接点和外部电驱动设备的电连接。电路可以用蚀刻法印刷，例如，用铜或金通过叠加丝印法印刷；又如，载银粘结剂法。通过焊接或者导电胶的方法将LED光源进行电学性和机械性的固定在电连接层上。引导层
引导层(也可以叫光导层)可以是透明的，通常适用于背光源单元。引导层通常由1毫米厚的透明的柔性塑料聚合物层构成。引导层的折射率大约1.46-1.56. 可用于制作引导层的塑料包括丙烯酸树脂、聚氨酯或者聚碳酸酯。引导层和基板结合时可采用标准层压技术。这种技术可能需要使用透明粘合剂， 它的折射常数要求比引导层和基板高。引导层和基板可在制造过程中光学连接。连接引导层和基板的方法包括加设并固化液态聚合物层。固化方法包括UV固化、热固化或两步固化中的一种或多种。所述方法还包括喷涂、模版印刷或涂布聚合物。光学连接是指，层与层结合后，在光学性质上没有区别。光散射和/或反射和/或折射结构
光导设备还可包括一种或多种破坏全内反射的特征。例如，光导设备还可包括干扰光导的全内反射的光散射和/或反射和/或折射结构。这些应用层通过标准印刷、微注塑、微冲压和微压花技术实现。合适的散射结构可以形成反射图案油墨层。合适的散射结构包括高反射白色印刷油墨点。通过这样的设置，每个油墨点都干扰光导的全内反射，并引起光随机散射和溢出光导。可以调节油墨点的大小和间距来确保光散射的均勻性。油墨可以是聚合物材料，通常用叠加式印刷工艺的若干方法中的一种加设在基板或引导层表面，去形成薄层图案。例如，传统丝网印刷，通过一个网筛，其上的孔与要印刷的图案相对应。这种图案便于准确地加设大量油墨到引导层的指定区域。这些适用于本发明的油墨可以通过UV固化和溶剂固化。其它适宜的叠加式印刷方法包括模版印刷、喷墨印刷、苯胺印刷和其它已知的平板印刷工艺。油墨的加设量和形状可以改变。其他合适的结构包括由许多三维特征或不规则体构成的微结构表面，所述三维特征或不规则体凸出在表面上，宽度、深度和间距独立地被设置在1-1000微米的范围，优化地，在约为5-50微米范围，更优地约为20-50微米。适用于本发明的特殊的微结构或特征， 包括棱镜、椎体、(微)透镜，例如柱形或圆形透镜和随机散射结构。微结构棱镜，可以是锯齿形结构，在整个表面上以50微米的间距按一个方向分布，所述间距为相邻两个微结构中心的距离。(微)透镜是一组规律或随机分布的透镜，它可以是以约10-20微米分布在表面上的短焦距透镜。散射结构可以加工有随机的表面纹理结构，深度和间距约为10-100微米。光散射和/或反射和/或折射特征也叫做光出射特征。散热盘
散热盘可以被设置在基板的后面，且平行于基板。散热盘可以是透明的，通过离散的热粘合材料与基板连接。优化地，热粘合材料与一个或多个光源成直线或者近似成直线。热粘合材料的离散的设置，使得在基板和散热盘之间和离散的热粘合材料之间存在气隙。因为气隙存在，使散热盘不干涉光导的机械性，确保光散射的均勻性，所述散射光来自破坏光导全内反射的物质，如散射物质。进一步地，基板和散热盘不是光学连接。背光源反射体单元，如膜结构，可以设置在气隙周边以提高光学效率。例如，背光源反射膜可以设置在基板的底面和/或散热盘的上表面。散热盘可以由有利于散发热量的物质制造。合适的例子包括金属，如铝。散热盘通常0. 2-10毫米厚，例如2毫米，或者更少。热粘合材料可以是粘合剂，例如环氧树脂、硅胶或者它可以是压力感光胶带，或者高导热率的丝网/模版印刷聚合物。粘合剂用针管或者用丝网印刷法加设。粘合性胶带由普通的胶带机加设。本发明提供的散热盘的作用是使其能够在更高的工作电流和更宽的工作温度范围下工作。通过更高的工作电流，光输出会增加，这样就可以减少光源，如LED的数量。基板和散热盘的结合采用层压技术。散射体
相比传统的光导设备，散射器可被设置在距离光导层更近的距离上。例如，从光导层的顶部到散射体的底部的距离，可以少于12毫米。例如这个距离可以低至9毫米或者2毫米。 通常，光导层和散射体之间的距离要大于2毫米。所述散射体通过传统的分隔方式与光导层保持分离状态。例如，一个分隔元件设置在光导层的周边上。所述散射体可以在传统的散射体中选择。光导设备的应用
本发明光导装置的使用范围包括照明、背光照明、标牌和显示。液晶装置是本技术领域早已熟知的技术。透射模式的液晶显示器通常包括一个液晶单元，通常也叫做液晶面板、一个包括光导装置的背光单元和一个或多个起偏器。液晶单元也是已知的技术。通常，典型的液晶单元包括两个透明基板，在两个透明基板中间设置一层液晶材料。液晶单元可包括两块透明板，在所述两块透明板的内表面上分别涂敷有透明导电电极。可在液晶单元的内表面上设置配向层，以使液晶材料分子聚集形成偏向排列。所述透明板被垫片分开适当距离，如约2微米。液晶材料流入透明板之间将透明板之间的空隙填满。起偏振器可设置在液晶单元的前面和后面。所述背光单元可以以传统的方式设置于液晶单元的后面。在工作过程中，透射模式的液晶单元可调节光源，如包括光导装置的背光单元，所发出的光。
下面结合附图和实施例进一步说明本发明，实施例仅作为解释本发明而并不限制本发明。图1是本发明的光导装置。图2是设有散热盘的本发明的光导装置。图3是本发明的背光源示意图。图4-图7是本发明光源的特殊设置。图1中，所示为光导设备的侧视图，包括由透明聚合物片(例如聚酯或聚碳酸酯)制成的透明基板2，所述透明聚合物片的折射率为π2。在透明基板2的顶部连接有大量由LED 组成的光源3。3a为电性连接。通常这些LED的间距为10-200毫米。图示LED为侧面发光型，5为LED的发光方向，定向的平行于基板平面。在可选的实施例中，也可以用大量顶部发光型LED。覆盖LED和透明基板2顶部表面剩余区域的是第一透明光导层4，它由折射率为n4的塑料聚合物组成。设置在基板底面的散射结构6由散射图案油墨层形成。在透明基板2和第一透明光导层4的交界面的周边，可包含一个空隙层结构(未画出)，来形成合适的空隙，以便嵌入LED3。透明基板和第一透明光导层的折射常数满足不等式η2彡η4.
LED光源产生的光先进入透明光导层，以近似平行于基板2平面的方向传播。由于全内反射的作用，产生的光沿透明基板和透明光导层传播。因此，以透明基板和透明光导层形成的复合结构作为传导介质，引导封装的LED光源3所发出的光。当光传播到散射结构6时，光线与其相互作用，被重新导向从透明光导层的上表面射出7，达到背光源照明作用。光散射和/或反射和/或折射结构6可以包括高反射白色印刷油墨点。可以调节油墨点的大小和间距来确保光散射的均勻性。在图2中，散热盘8通过离散的热粘合材料9与透明基板2的底面接触。采用离散的热粘合材料9形成气隙10。进一步的还可选用反光结构11，设置在透明基板2底面或者散热盘8上表面的任一个上。由于在光源输出和光导介质之间没有气隙，透明光导层提供一种简单的、提高的光耦合进设备的方式。图3是背光单元25的图，大量的侧面发光LED26(不是所有被标记)按行排列。LED 也可以按列排列(例如旋转90度)。侧面发光LED发出的光27近似平行于基板方向进入背光平面。在这个具体实施例中，LED与最接近一行LED所发出的光方向近似相反。背光源可以包括，或由，或基本由这样排列的光源组成。在行或列中，LED可以被设置为近似直线。 例如，如图3所示，LED交替设置成一条直线，这样形成两组近似平行线的行或列的LED。图4示出本发明LED的最优设置。大量的侧面发光LED30 (不是所有被标记)设置成行或列，在背光源上形成重复的菱形LED排列或阵列。LED被设置成使全部或近似全部的光31沿相同或近似相同方向发出，例如，近似平行于基板进入背光平面。在图4所示的实施例中，显示出了 X和Y坐标。在同一行(X坐标)，LED中心之间的距离约为M毫米。在同一列(Y坐标)，LED中心之间的距离约为M毫米。相邻行的X坐标的迁移量约为12毫米(用X #标示)。相邻的LED行的距离约为12毫米(用Y1标示)。这种空间位置关系将在整个或者接近整个背光源上重复。这种空间位置关系可以大体描述为X =Y〔或者近似相等)。这种设置有很多特别的优点。例如，即使全背光源的厚度约为10毫米或更少时，能够提供特别好的光照均勻性。其他优势包括有效传导热负荷；背材不存在视觉上明显的暗区；优化的空间分布使得光导中路径最小(即光损耗最小)；便于布线。图5是按照本发明对LED的优化设置。大量的侧面发光LED40 (不是所有被标记) 被设置成行或列，在背光源上形成重复的平版印刷的菱形排列或LED阵列。LED被设置成使全部或近似全部LED发出的光41近似平行于基板进入背光源平面。相邻的行的光指向相反或近似相反的方向。在图5所示的实施例中，显示出了 X和Y坐标。在同一行(X坐标)， LED中心之间的距离是M毫米。在同一列(Y坐标)，LED中心之间的距离是M毫米。相邻行的X坐标的迁移量为10. 5毫米(定义为X )和13. 5毫米(定义为X I)。相邻的LED行的距离为12毫米(定义为Y -)这种空间位置关系将在整个或者接近整个背光源上重复。
图6是按照本发明对LED的优化设置。大量的侧面发光LED对50、51 (不是所有被标记)被设置成行或列，在背光源上形成重复排列或LED阵列。LED被设置成使全部或近似全部的LED发出的光52近似平行于基板进入背光源平面。在每个LED对中，光的方向相反或近似相反。在图6所示的实施例中，显示出了 X和Y坐标。在同一行(X坐标)，相邻的LED 对的中心之间的距离是48毫米。在同一列(Y坐标)，LED中心之间的距离是M毫米。相邻行的LED对的X坐标的迁移量为12毫米(定义力X 1 )和36毫米(定义为X F)。相邻的 LED行的距离为12毫米(定义为Y )。这种空间位置关系将在整个或者接近整个背光源上重复。图7是按照本发明对LED的优化设置。大量的侧面发光LED对60、61 (不是所有被标记)被设置成行或列，在背光源上形成重复排列或LED阵列。LED的排列与图6相近。 不同的是，LED对被设置成更有规律的近似菱形的重复图案。LED被设置成使全部或近似全部的LED发出的光62近似平行于基板进入背光源平面。在每个LED对中，光的方向相反或近似相反。在图7所示的实施例中，显示出了 X和Y坐标。在同一行(X坐标)，相邻的LED 对的中心之间最长的距离是48毫米。在同一列(Y坐标)，LED中心之间的距离是M毫米。 相邻行的LED对的X坐标的迁移量为M毫米(定义为X 〃)。相邻的LED行的距离为12毫米(定义为Y 〃)。这种空间位置关系将在整个或者接近整个背光源上重复。实施例
实施列1
本发明的设备的构造如下。一块厚度为0.125毫米的透明聚合物板作为基板。由白线型油墨组成的散射结构被印刷在聚合物膜的底面。所用油墨是一种白色丙烯酸基UV固化的聚合物丝网印刷油墨，可以购买得到。在聚合物膜相反的一面(顶面)印刷有导电路径 (载有银粒的导电环氧树脂里)和导电粘合剂用于将大量LED (Stanley Twll451s_tr)固定在基板上，并在导电油墨路径上提供匹配的电连接。通过空结构层，在基板周边形成约0. 7 毫米深的空隙。空隙被UV固化透明聚合物(Dymax 4-20688)填充，形成第一光导层。相间的元件被设置和封装在第一光导层上，散射器(Shin Wha 97% haze film)设置在相间元件上。散射器到光导层的距离是9毫米。由于组合光不被耦合进光导层和散射器，LED从上面观察是隐藏的。2毫米厚的薄铝散热盘通过离散的热粘合材料固定在基板上。发出的光被观察到有良好的均勻性。
权利要求
1.一种光导设备，其特征在于包括具有第一折射率的基板、基板第一平面上设置的一个或多个光源和具有第二折射率的第一光导层，所述第二折射率小于或等于第一折射率， 所述第一光导层包括光输出面，所述第一光导层被设置来封装在第一平面上的一个或多个光源，所述基板和第一光导层形成复合结构，用于引导第一表面上的一个或多个光源所产生的光，所述一个或多个光源直接设置在光输出面的后面，发出的光平行于基板。
2.根据权利要求1所述的光导设备，其特征在于，光导设备包括一种或多种破坏发出的光全内反射的特征，使发出的光远离基板的第一表面，并沿着光出射面的方向发出。
3.根据权利要求2所述的光导设备，其特征在于，所述破坏发出的光的全内反射的特征包括反射和/或散射和/或折射结构。
4.根据权利要求1所述的光导设备，其特征在于，光导设备包括一种或多种反射光折射结构，被设置使发出的光远离基板的第一表面。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的光导设备，其特征在于，基板和光导层通过光透明聚合物复合。
6.根据权利要求5所述的光导设备，其特征在于，基板和/或光导层由柔性光透明聚合物或高分子构成。
7.根据权利要求1-6任何一项所述的光导设备，其特征在于，基板厚度约为0.1毫米。
8.根据权利要求1-7任何一项所述的光导设备，其特征在于，光源选由一个或多个LED 组成。
9.根据上述权利要求所述的光导设备，其特征在于，一个或多个LED包括、基本由或由侧面发光LED组成。
10.根据上述权利要求所述的光导设备，其特征在于，一个或多个LED按直下式在基板上形成侧面发光LED阵列。
11.根据上述权利要求所述的光导设备，其特征在于，所述阵列还包括顶部发光LED。
12.根据权利要求1-11任何一项所述的光导设备，其特征在于，散热盘连接在基板的底面上。
13.根据上述权利要求所述的光导设备，其特征在于，散热盘通过离散的粘合剂连接在基板的底面上，在散热盘和基板之间形成一个或多个气隙。
14.根据权利要求1-13任何一项所述的光导设备，其特征在于，一个或多个光源在二维阵列上按直下式设置，形成一系列行和/或列的光源，在给出的行和/或列中，对两个相邻的光源，第一个光源产生光的方向为近似平行基板平面，为第一方向，第二个光源产生光的方向，也近似平行于基本平面，为第二方向，二者之间夹角为180度。
15.根据权利要求1-13任何一项所述的光导设备，其特征在于，一个或多个光源按直下式直接设置在光输出面的后面，形成一系列行和/或列，这样的光源在给定的行和/或列中，相比比邻的光源，所发出的光为近似相反的方向。
16.根据权利要求1-13任何一项所述的光导设备，其特征在于，一个或多个光源按直下式直接设置在光输出面的后面，形成一系列行和/或列，这样的光源，其中，所有的或接近所有的光源发出的光按相同或近似相同的方向进入光导，即平行或接近平行于基板。
17.根据权利要求1-16任何一项所述的光导设备，其特征在于，一个或多个光源按菱形重复图案排列。
18.根据权利要求1-17任何一项所述的光导设备，其特征在于，一个或多个光源的行距和列距均相等。
19.根据上述权利要求的任意一项要求所述的光导设备，其特征在于，光导设备还包括安装在光输出面上的散射器。
20.一种制造光导设备的方法，包括在基板的第一表面设置一个或多个光源，所述基板具有第一折射率；加设第一光导层到第一表面以封装在第一表面上的一个或多个光源，所述第一光导层具有第二折射率，第二折射率可小于或等于第一折射率；在基板和第一光导层复合之前，在第一光导层和/或基板加设一个或多个散射和/或反射和/或折射结构，所述一个或多个散射和/或反射和/或折射结构位于基板和第一光导层的交界面上；或者在基板的底面上加设一个或多个散射和/或反射和/或折射结构； 或者在第一光导层的上表面上加设一个或多个散射和/或反射和/或折射结构。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括增加散热盘到基板的底面，所述底面在基板的第一平面的相对面，所述散热盘通过离散的热粘合材料和基板连接。
22.—种显示设备，包括权利要求1-19任何一项所述的光导设备。
23.根据权利要求20所述的显示装置，其特征在于，显示装置为液晶显示设备。
全文摘要
本发明涉及一种光导装置及其制造方法。光导装置有广泛用途，尤其适用于显示器的背光源方面，例如，液晶显示器。
文档编号G02B6/00GK102341734SQ201080010523
公开日2012年2月1日 申请日期2010年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者詹姆斯·古尔利 申请人:Iti苏格兰有限公司