本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種光產(chǎn)生裝置，包括具有兩個大致平行側(cè)面（１０，１１）和至少一個邊緣（１２）的平板光導(dǎo)（１），該邊緣（１２）具有與所述側(cè)面（１０，１１）的表面連接的一個表面。為了提供可用于寬應(yīng)用范圍的裝置，并且其中光導(dǎo)（１）作為光緩沖器，根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)的光產(chǎn)生裝置還包括：設(shè)置在所述光導(dǎo)（１）的至少一側(cè)（１０）上的至少一個光輸入單元（２），其包括至少一個光源（２０），和用于將光耦合到所述光導(dǎo)（１）中的光耦入裝置（２１）；還包括設(shè)置在所述光導(dǎo)（１）的至少一側(cè)（１１）上的至少一個光輸出單元（３），其包括用于將光耦合出所述光導(dǎo)（１）的光耦出裝置。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及一種包括本發(fā)明專利技術(shù)光產(chǎn)生裝置的顯示裝置。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種包含平板光導(dǎo)的光產(chǎn)生裝置，其中該平板光導(dǎo)具有兩個大致平行的側(cè)面和至少一個邊緣，所述邊緣具有一個與所述側(cè)面的表面連接的表面。此外，本專利技術(shù)涉及一種顯示裝置。
技術(shù)介紹
當(dāng)前所使用的平板光導(dǎo)，如用于薄LCD顯示屏的背光照明，一般為邊緣發(fā)光(也稱作側(cè)面發(fā)光)型，其中由反射器部分環(huán)繞的光源靠近光導(dǎo)的至少其中一個邊緣設(shè)置，使得其光通過該邊緣被引導(dǎo)到光導(dǎo)中。例如WO 01/63588 A1中披露了這樣一種平板光導(dǎo)。光導(dǎo)中捕獲的光憑借內(nèi)部全反射(TIR)通過光導(dǎo)傳播，并且通常通過光導(dǎo)內(nèi)部的傳播光與光散射和/或反射/折射裝置(諸如，在光導(dǎo)表面設(shè)置的散射點、散射表面圖案、或其他光學(xué)“不規(guī)則體”)的光學(xué)相互作用，或者通過光導(dǎo)表面中/上特別制造的表面形態(tài)，來耦合出光導(dǎo)并遠(yuǎn)離光導(dǎo)引導(dǎo)，所有光散射和/或反射/折射裝置的共同點在于其“阻撓”內(nèi)部全反射，并導(dǎo)致光從光導(dǎo)耦合出。或者，可以使特殊紋理的光學(xué)箔片與光導(dǎo)光學(xué)接觸，用于耦合出光，從而引導(dǎo)光。通過這種設(shè)置，可使整個邊緣發(fā)光背光包含在僅具有很小厚度的空間內(nèi)，這對于涉及例如薄筆記本屏幕或薄LC監(jiān)視器屏幕的應(yīng)用而言很重要。已知的平板光導(dǎo)原則上可很好地作為小尺寸平板顯示屏的背光照明，不過當(dāng)它們用作大面積平板顯示屏幕的背光照明裝置、或者用于一般照明目的的大面積光源瓦片排列(tiles)來說存在問題。就一般照明而言，一種已知解決方案是用設(shè)有多個局部光重定向裝置(如光導(dǎo)表面上的散射點或反射/折射表面形態(tài))的大面積邊緣發(fā)光平板光導(dǎo)，來取代平常使用的固定光源及其固定設(shè)備，使相鄰光重定向裝置之間的間距取決于其與光源的距離。不過，實際上可用的光導(dǎo)厚度高達(dá)10mm，已經(jīng)證明迄今為止難以有效地將光從光源通過光導(dǎo)的邊緣耦合到光導(dǎo)中，并保持整個大面積光導(dǎo)耦出表面上處于任意亮度級的耦出光具有令人滿意的亮度均勻性程度。光耦入效率總是很差，這主要是由于與能量有效的管狀光源如T5或T8熒光燈的直徑相比，光導(dǎo)邊緣的厚度相對較小的原因。光從例如非管狀高強(qiáng)度放電(HID)燈耦合到光導(dǎo)邊緣中的效率甚至更差。此外，通常管狀光源必須設(shè)置在其中的光導(dǎo)邊緣附近的空間受到限制，而且并非與光導(dǎo)表面積成比例。從而光導(dǎo)耦出表面上任意位置處耦出光的局部可獲得強(qiáng)度一般相當(dāng)有限。從光導(dǎo)耦出的光的適當(dāng)準(zhǔn)直一般需要另外使用非常昂貴的光學(xué)箔片。
技術(shù)實現(xiàn)思路
從而，本專利技術(shù)的目的在于提供一種光產(chǎn)生裝置，其克服了上述問題，并能用于多種應(yīng)用中，其中所使用的光源數(shù)量可以與光導(dǎo)的總面積成比例，并且能在高亮度級上以受控的橫向亮度均勻性產(chǎn)生發(fā)射光的準(zhǔn)直光束。根據(jù)本專利技術(shù)通過權(quán)利要求1所述的光產(chǎn)生裝置實現(xiàn)這一目的，該光產(chǎn)生裝置包括-具有兩個大致平行側(cè)面和至少一個邊緣的平板光導(dǎo)，該邊緣具有與所述側(cè)面的表面連接的一個表面，-設(shè)置在所述光導(dǎo)至少一個側(cè)面上的至少一個光輸入單元，其包括至少一個光源和用于將光耦合到所述光導(dǎo)中的光耦入(incoupling)裝置，以及-設(shè)置在所述光導(dǎo)至少一側(cè)上的至少一個光輸出單元，包括用于將光耦出所述光導(dǎo)的光耦出(outcoupling)裝置。本專利技術(shù)基于提供至少一個光輸入單元和至少一個光輸出單元的思想，其根據(jù)應(yīng)用并與已知裝置不同，可以設(shè)置在所述光導(dǎo)至少一側(cè)上任何位置處。這使得光導(dǎo)可以作為光輸入與光輸出單元之間的光緩沖器，其并非直接彼此光學(xué)耦合。光導(dǎo)內(nèi)部的光緩沖促進(jìn)了在光導(dǎo)的被至少一個光輸出單元覆蓋的至少一側(cè)的表面區(qū)域上獲得光強(qiáng)均勻化，其有利于獲得相當(dāng)均勻的橫向均勻亮度值的耦出光。光輸入單元與光輸出單元之間通過光導(dǎo)的間接耦合度與其同光導(dǎo)的相應(yīng)光學(xué)接觸面積成比例，即與其孔徑成正比，并且還取決于各個光輸入單元和光輸出單元在所述光導(dǎo)的至少一側(cè)上彼此相對的位置。光輸入單元中使用的光源，例如燈的數(shù)量可以與光導(dǎo)的側(cè)面面積成比例，從而可以與必須被照亮的顯示屏表面面積或者與發(fā)光光源瓦片排列的表面積成比例。這樣就能夠根據(jù)其設(shè)計的細(xì)節(jié)創(chuàng)建光產(chǎn)生裝置，能在與設(shè)置于所述光導(dǎo)至少一側(cè)上的至少一個光輸出單元發(fā)射出的光有關(guān)的高亮度級上實現(xiàn)高度橫向亮度均勻性，或者能實現(xiàn)光集中或光弱化。此外，取決于至少一個光輸出單元的設(shè)計參數(shù)，光可以從具有一定程度準(zhǔn)直性的光產(chǎn)生裝置中發(fā)射出。這對于例如照射直接鄰近至少一個光輸出單元設(shè)置的LCD屏幕而言是有用的。另外，除了用于顯示照明或者用于一般照明領(lǐng)域的光源應(yīng)用以外，根據(jù)本專利技術(shù)的光產(chǎn)生裝置可用于點照明。從屬權(quán)利要求中限定了本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例。權(quán)利要求14和15中要求保護(hù)包括根據(jù)本專利技術(shù)的光產(chǎn)生裝置的顯示裝置。光輸入單元的光耦入裝置優(yōu)選包括與所述光導(dǎo)的側(cè)面表面光學(xué)接觸的多個耦入光學(xué)元件，在該側(cè)面表面上設(shè)置有至少一個光輸入單元。這種耦入光學(xué)元件可以為具有圓形或橢圓形截面的肋或立方體或圓柱體，具有如權(quán)利要求2至5中所限定的不同部分和表面。類似地，光輸出單元的光耦出裝置可以包括與光導(dǎo)的側(cè)面表面光學(xué)接觸的多個耦出光學(xué)元件，在該側(cè)面表面上設(shè)置有至少一個光輸出單元。并且耦出光學(xué)元件可以為圓形或橢圓形截面的肋或立方體或圓柱體。權(quán)利要求6和7中定義了其優(yōu)選實施例。所述耦出光學(xué)元件優(yōu)選以間隔設(shè)置，并且在所述耦出光學(xué)元件之間設(shè)有光反射裝置，特別是具有背離所述光導(dǎo)的反射表面的成形箔片，尤其是相對于所述耦出光學(xué)元件的透明表面部分傾斜的鏡面反射表面，所述耦出光學(xué)元件的所述透明表面部分與所述成形箔片的所述鏡面反射表面之間的間隔沿著遠(yuǎn)離所述光導(dǎo)的方向變寬。這種成形箔片可通過將塑料或金屬片熱深沖壓成所需形狀而很容易地獲得，隨后例如通過在塑料或金屬壁上沉積銀或鋁層而為所述片提供鏡面反射壁，然后放置在耦出光學(xué)元件之間。根據(jù)一有利實施例，光導(dǎo)在其邊緣處設(shè)有光反射裝置，特別是鏡面或漫反射器，漫反射器基本上不與光導(dǎo)光學(xué)接觸。因此，將借助TIR迫使光線通過光導(dǎo)傳播，直到其通過光輸入單元或光輸出單元射出光導(dǎo)為止。附加的反射表面優(yōu)選處于至少一個光輸入單元中至少一個光源的后面和/或附近，即沿遠(yuǎn)離光耦入裝置的方向，以便重新將遠(yuǎn)離光耦入裝置傳播的光線朝向光耦入裝置引導(dǎo)回來。所述附加反射表面的存在可在光輸入單元內(nèi)實現(xiàn)光的再循環(huán)。優(yōu)選，為了用作大面積LC顯示屏的均勻發(fā)光背光照明裝置，光輸入單元擴(kuò)展到其所設(shè)置于上的光導(dǎo)一側(cè)的整個表面區(qū)域上。此外，在光輸入單元內(nèi)各光源可沿這一側(cè)規(guī)則地設(shè)置。類似地，光輸出單元可以擴(kuò)展到光導(dǎo)的設(shè)有光輸出單元一側(cè)的整個表面區(qū)域上。為了用作光集中器，優(yōu)選采用另一實施例，根據(jù)這一實施例，光導(dǎo)被至少一個光輸入單元覆蓋的至少一側(cè)的表面面積大于光導(dǎo)被至少一個光輸出單元覆蓋的至少一側(cè)的表面面積，即被光輸出單元覆蓋的表面面積小于被光輸入單元覆蓋的表面面積。本實施例可用于一般照明的目的，例如用于發(fā)射高強(qiáng)度準(zhǔn)直光束，或者用于點照明或者聚集由光輸入單元所捕獲的太陽光。在另一實施例中，可以反過來設(shè)置尺寸，即可使光導(dǎo)被光輸出部分覆蓋的至少一側(cè)的表面面積大于光導(dǎo)被光輸入部分覆蓋的至少一側(cè)的表面面積。該實施方式優(yōu)選用作例如一般照明領(lǐng)域中的光弱化器和/或用作光強(qiáng)均化器。在又一實施例中，在至少一個光輸入單元中設(shè)置用于將光、具體來說將太陽光和/或外部光源發(fā)出的光引導(dǎo)到光輸入單元中的光引導(dǎo)裝置。因此，可將附加的光耦合到光導(dǎo)中，并使用太陽作為光源。為了用于裝飾照明，光產(chǎn)生裝置的優(yōu)選實施例包括至少一個本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種光產(chǎn)生裝置，包括：－具有兩個大致平行側(cè)面（１０，１１）和至少一個邊緣（１２）的平板光導(dǎo)（１），該邊緣（１２）具有與所述側(cè)面（１０，１１）的表面連接的一個表面，－設(shè)置在所述光導(dǎo)（１）的至少一側(cè)（１０）上的至少一個光輸入單元 （２），其包括至少一個光源（２０）和用于將光耦合到所述光導(dǎo)（１）中的光耦入裝置（２１），以及－設(shè)置在所述光導(dǎo)（１）的至少一側(cè)（１１）上的至少一個光輸出單元（３），其包括用于將光耦合出所述光導(dǎo)（１）的光耦出裝置。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J馬拉，TMH克里梅斯，
申請(專利權(quán))人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：NL[荷蘭]
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