[发明专利]导光装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于照明、照亮和显示目的的导光装置，并且具体地，涉及具有透明提取特征的导光装置。

背景技术

很多导光设备对于本领域技术人员是已知的。这些设备被用于包括照明、背面照明、标志和显示目的的一系列功能。在导光部件上包含表面特征以便干扰在导光部件内被引导的光的全内反射是已知的。干扰全内反射条件允许光通过表面离开导光部件。改变表面特征的物理特性允许控制在特定位置处多少光离开导光部件。

存在用于干扰全内反射的两个主要物理原理，即，反射和折射。反射涉及与导光部件的表面上的反射材料相互作用的光，其被吸收并且然后被重新发射，因而破坏了全内反射的效应。白色材料例如白色油墨通常被用作反射介质。白色油墨在任意方向上发射光(通常被称作散射)，并且该光的大部分以小于全内反射条件的临界角的角度入射在相对的表面上，因此光可从该表面离开导光部件。

应用以印刷的白点形式的白色油墨散射特征是已知的。印刷方法以可被快速地且成本有效地修改的设计提供了低单位成本和低加工成本。然而，利用油墨点以这种方式从导光部件反射光是用于控制光以使它离开导光部件的低效方法。油墨点中的微粒是弱的光反射体，并且因此可忽略的比例的光仅被吸收而未被反射。利用白色油墨点也通过添加亮度增强膜限制了系统级再循环能力。

光学上更有效的解决方案是使用折射效应，其中出射表面的形状被小规模地局部修改，以使被引导的光的有效入射角被改变至临界角以下，并且因此根据Snell定律光可离开。导光部件表面的机械加工和激光加工已经被用于实现该效应，但是在这些系统中，由此产生的表面特征的表面粗糙度可能非常高。

透明的半球形微透镜特征到导光部件上的注射成型、微成型或微压印提供了对被引导的光的更有效且可控的干扰，使统一且有效的解决方案的设计更容易。然而，已知注射成型或在导光设备上产生折射特征的其它硬加工的方法较昂贵。

提出了添加工艺例如透明的半球形透镜特征的印刷(例如喷墨印刷)。然而，已知的油墨和印刷技术展示关于特征的尺寸、再现性和实现透镜特征中的变化的能力的很多限制，所述能力是在整个导光部件上大规模地(即，透镜的尺寸控制光提取)和小规模地(即，透镜之间的节距需要利用强的漫射器和更厚的导光部件)实现高水平的均匀性所需要的。

通常，具有反射特征或折射特征的导光设备由注模的或机加工的透明塑料组件构成，其中光源例如荧光灯或多个LED在被称作导光板的透明塑料组件的边缘处通过机械连接被集成。这样的设备的实例由PCT公布号2005/101070的作者提供。

术语“透明的”和“不透明的”是指导光装置的组件在与装置一起被利用的光源所产生的光的波长处的光学特性。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了一种导光装置，其包括用于引导光线的导光板和多个光提取特征，光提取特征包括被应用于导光板的透明材料并且具有不平坦的表面，以使入射在不平坦表面上的光线从导光部件折射。

在本上下文中，不平坦被理解为意指不规则的、变化的或不均匀的。不平坦表面的合并提供了具有更高的高宽比的提取特征的优先区域，所以有助于在垂直于导光板的方向周围光从导光板的折射，即，这些特征提供了以指向观察者的优先光束角度的光。这导致当与具有相对光滑的半球表面的提取特征相比时具有提高的提取效率的装置。

最优选地，不平坦的表面包括至少一个微透镜型元件。微透镜型元件是提取特征的出射表面的弯曲部分，其尺寸是它所位于的提取特征的尺寸的两倍、或大于、小于提取特征的尺寸。作为结果，微透镜型元件展示比作为整体得到的光提取特征更高的高宽比，并且因此提供了有助于在垂直于导光板的方向周围光从导光板的优先折射的区域。

优选地，多个光提取特征是不连续的，即，在相邻提取特征之间不存在透明的材料。

优选地，多个光提取特征被布置在导光板的表面上的阵列中。

可选地，阵列包括规则阵列。

优选地，光提取特征的体积从阵列的一侧至另一侧增加。可选地，体积通过增加提取特征的尺寸而增加。可选地或此外，体积通过增加光提取特征的高度而增加。

优选地，光提取特征包括在整个导光板上的线。

可选地，光提取特征是点。

优选地，透明材料是通过印刷装置被应用于导光板的印刷透明材料。

最优选地，透明材料包括透明纹理化油墨(textured ink)。

优选地，印刷透明材料具有与导光板的折射率相同的或相似的折射率。

优选地，导光板包括透明的聚合物薄板。

根据本发明的第二方面，提供了包括根据本发明的第一方面的导光装置的显示器。