CN108603651A - 带有多个光路的光导 - Google Patents

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Abstract

一种光导(100)，包括光导体板(110)，所述光导体板包括大致彼此平行延伸的多个长型光路(120)；该光导包括外耦合装置(140)，用于将在光路中传播的光通过第一主表面和/或第二主表面耦合到光导体板外。在水平横向方向上，每个光路(120)被约束在由固体约束材料形成的两个约束条(130)之间，所述固体约束材料的第二折射率小于光导体板材料的第一折射率，两个相邻光路之间的约束条的高度小于光导体板的厚度。

Description

带有多个光路的光导
技术领域
本发明主要涉及光导，尤其涉及适用于液晶显示器(LCD)的侧光式背光配置的光导。
背景技术
在LCD中，如在一般情况下的各种类型的显示器中，显示器的对比度性能是影响显示器的用户体验的关键特征之一。主要地，对比度是指亮像素和暗像素或显示器区域之间的发射光的强度差异。通常，尤其期望表示黑色的像素或区域的暗度应该尽可能低地发光。术语高动态范围HDR通常用于表示与显示器的像素或区域的最大亮度与最小亮度之间极高的差异相关的显示器功能。
在LCD中，由像素或区域发出的光的强度通常由背光照明强度和该像素/区域处的液晶(LC)模块的透射率决定。
传统上，已经使用了在LC模块处具有基本均匀照明强度的背光设置。于是，显示面板的对比度性能仅由通过LC模块的透射率的可调节性确定。在实践中，LC模块永远不会达到完全不透明，因此在均匀的背光强度下，可实现的最深的黑暗总是呈一定灰度。
在光源(通常为LED)位于LC模块后面或下方的直下式背光配置中，已经基于产生背光照明的照明LED阵列的空间非均匀控制进行了解决上述问题的多种尝试。在这样的配置中，LED面板被分成多个部分，其LED与其他部分分开控制。于是，照亮待显示图像的暗区域或暗淡区域的部分的LED可以被控制为发出较少的光或不发光，而对应于图像的较亮区域的部分的LED被控制为发出更多的光。因此，可以在一定程度上增加显示器的动态范围。
在诸如各种类型的移动设备等多种应用中，一般厚度相对较小的设备配置不允许使用直下式背光设置，或者至少将得益于使用侧光式背光配置。另一方面，在某些应用中，通过LED区段的单独控制进行的空间亮度控制可能是不充分的。即使在一个区段中仅有一个LED，由单一区段照明的LC面板的区域也可能很大，这是不可取的。
发明内容
在第一方案中，可以实施一种光导板，其特征在于权利要求1中所述的内容。
这种光导包括光导体板，该光导体板具有第一主表面和与第一主表面相对且在竖直方向上与第一主表面分开光导体的厚度的大致平行的第二主表面。
“光导”是指适合并设计用于在其中(即，在光导内)引导光的光学元件。
“板”指的是光导体板的大致板状结构，即，在水平方向上二维地延伸且在垂直方向上的厚度基本上小于水平尺寸的结构。
光导体板的“第一主表面”和“第二主表面”彼此相对并限定光导体的厚度，可以被视为例如光导体的下/底和上/顶表面。然而，应该注意的是，这种对向上和向下方向或者上或下位置以及“水平”和“竖直”的引用应理解为相对于定位到光导体板本身的坐标限定，使得第一主表面是“上”主表面，第二主表面是“下”主表面。在定位于地球重力方向的坐标中，例如，根据光导板(光导体板)的位置，那些表面可以自然地位于任何方向上。
因此，术语“竖直”和“水平”应理解为在相对于地球重力或任何其他外部坐标定位的坐标中相对于水平和竖直方向不固定的辅助定义。
光导体板由具有第一折射率的光导材料制成，并包括多个长型光路，这些光路基本上彼此平行地延伸并延伸到第一主表面和第二主表面。平行于沿竖直方向分开的第一主表面和第二主表面延伸意味着，使用定位到光导体板本身的上述坐标中的方向定义，光路沿“水平”方向延伸，即“水平地”延伸。光路的长型特性意味着光路具有长度和纵向方向。
多个光路可包括两个或更多个光路。
光导还包括外耦合装置(arrangement，设置)，用于将在光路中传播的光通过光导体板的第一主表面和/或第二主表面耦合到光导体板外。耦合到光导板外的光可用于照明目的，例如，用于液晶(LC)层或液晶显示器(LCD)的模块的背光照明。多个光路例如通过分别控制传输到不同光路的光来实现这种显示层或模块的分段照明。
光导材料可以是适于在所讨论的应用中使用的波长范围(例如，用于显示器背光目的的可见波长)的光导的任何材料。合适的材料包括例如丙烯酸和聚碳酸酯。
在水平横向方向上，即，在平行于第一主表面和第二主表面并垂直于光路纵向方向的方向上，每个光路被限制在由固体约束材料形成的两个约束条(confining stripe)之间。约束材料具有第二折射率，该第二折射率比第一折射率小一折射率差，该折射率差使得在光路与约束条之间的界面处能够进行全内反射。
因此，在光路中传播并入射到光路与约束条之间的界面上的光可以通过全内反射(TIR)反射回光路，从而继续在光路中传播。在光的给定波长下实现TIR的折射率差的条件取决于光相对于光路的纵向方向的传播角度。众所周知，相对于界面法线的入射角越大，产生TIR的折射率越小。对于技术人员来说，在给定系统中指定TIR的需求是常规工程。
两个相邻光路之间的约束条的高度小于光导体板的厚度，使得光导体板形成连续结构。因此，约束条不会在竖直方向上完全切断光导板，但是当在光路的横截面中观察时，在两个相邻光路之间保留有光导材料的连接部分。
通过光导板的各种实施例可以实现许多有利效果。约束条是实心结构的情况可以允许将光导板形成为刚性体和/或，另一方面，将光导体板实施为具有小的总厚度。此外，仅覆盖光导体板的一部分厚度的约束条可以允许控制相邻光路之间的光泄漏，从而避免或减轻相邻光路之间的外耦合光中的暗线。
约束条相对于光导体板厚度的最佳高度可取决于应用。两个相邻光路之间的约束条的高度可以覆盖例如光导体板厚度的50％至90％。
根据上面讨论的那些，光导可以包括第一光导体板和第二光导体板。第一光导体板和第二光导体板可以彼此叠置，其光路相对于彼此成一定角度。这样，可以实现光路的二维网格，其可以用于例如LCD的二维分段背光照明。
在具有第一光导体板和第二光导体板的光导中，第一光导体板和第二光导体板中的至少一个的约束条的至少一部分可以通过将第一光导体和第二光导体连接在一起的附接层彼此连接。因此，在该实施例中，约束材料可以形成同样在约束条外部延伸的连续结构。
在能够实现光路的二维网格的光导的另一个实施例中，如上所述的一个单一光导体板包括(仅代替多个单一光路)根据上述多个光路的多个第一光路和多个第二光路。多个第一光路和多个第二光路的光路相对于彼此成一定角度并且彼此交叉。在该实施例中，选择约束材料以具有光学特性，对于在水平横向方向上的约束条的最大宽度，产生基本上光学透明(optically clear)的约束条。
在该实施例中，形成在单一光导体板中的两组光路不是彼此竖直分开，而是在不同方向的光路的交叉点处物理地彼此交叉。在两个光路的交叉点处，两个光路因此组合。
“光学透明”是指光导材料的光学性质，其允许光在材料中传播而没有显着的吸收或散射损失。光学透明层可以定义为在相关波长范围内以给定层厚度产生至少80％的透射率和最大30％的雾度值的一种层。
产生光学透明的约束条的约束材料可以是例如可固化的，最初是可在施加例如紫外(UV)光或热之后固化的液体物质。这些物质的示例包括各种光学透明粘合剂(OCA)，例如液体光学透明粘合剂(LOCA)。存在多种可用的光学透明材料，即，基于例如丙烯酸和硅氧烷的能够形成光学透明层和结构的材料。
在光导体中具有两组多个光路的任何实施例中，不同组多个光路的光路可以例如相对于彼此垂直地定向。
在单一光导体中具有多个第一光路和多个第二光路的实施例中，第一折射率与第二折射率之间的折射率差可以是，例如，小于或等于0.2，优选小于或等于0.1。该差值可以适用于许多通常具有折射率的普通光导材料，即具有上述实施例中的“第一”折射率，约为1.5。这种折射率的低差值可以减小交叉光路的约束条对在光路中传播的光的影响。连同小于光导厚度的约束条的高度，这可以导致对光路中传播的光经过交叉点时的干扰较低，该光路在交叉点处与另一个不同方向的光路交叉。
尽管许多常用的光导材料的折射率约为1.5，但也可以使用具有更高或更低折射率的其他类型的材料。然后，可以相应地缩放折射率差以对应于上述实施例。
在上面讨论的任何实施例中，外耦合装置可以包括任何适当的反射、折射、衍射和/或散射光学装置或元件，其配置成将在光路中传播的光耦合到光导体板外。外耦合装置可以被实施为覆盖光导体板的整个区域的单一连续结构或设置。替代地，外耦合装置可以包括多个单独的外耦合元件或子装置。
外耦合装置可以包括能够改变在光路中传播的光的方向的光学微特征。“光学微特征”通常是指能够影响光路中的光传播的结构特征或材料特征，使得光至少部分地耦合到光路外。光学微特征具有尺寸在亚波长维度到几十个波长范围内的至少一些特征尺寸。
在结构特征的情况下，光学微特征可以具有两个不同高度水平的结构或图案，即二元结构。替代地，光学微特征可以具有多级高度变化，该多级高度变化具有多个离散高度水平，或者光学微特征可以具有连续或逐渐变化的高度水平。
在一个实施例中，光耦合装置包括与光路水平对准定位的光学微特征，该光学微特征包括定向为垂直于光路的纵向方向的线。
外耦合装置可以包括用于光路中的每一个或仅用于一些光路的这种光学微特征。不同的光路可以具有与其他光路的光学微特征分开的自身的光学微特征。替代地，两个或更多个光路可以共享共同的光学微特征。
“水平对准”是指当在“竖直”方向上观察时，即在垂直于光导体板的第一主表面和第二主表面的方向上观察时，与光路重叠的光学微观特征的位置。然后，在光路沿其延伸的平面中，光学微特征的虚构投影或足迹至少部分地位于光路的区域中。如此定位，光学微特征可以有效地将在光路中传播的光耦合到光导板外。
在竖直方向上，通常情况下，外耦合装置以及上述实施例的光学微特征可以被定位为嵌入在光导体板内或者在光导体板的第一主表面和/或第二主表面上、或者在光导体板的第一主表面和/或第二主表面附近。
“线”可以包括任何结构或材料线性特征，其可以与在光路中传播的光相互作用，使得入射到外耦合装置上的光通过光导体板的第一主表面和/或第二主表面至少部分地耦合到光路外并且进一步耦合到整个光导体板外。线可以设置为相邻线的阵列。
垂直于光路的纵向方向定向可以使得沿光路的纵向方向传播的光的外耦合是有效的。另一方面，如此定向的线能够对基本上沿着与首先提到的光路交叉的不同指向的光路纵向方向传播的光具有很小的影响。
外耦合装置及其元件、子装置和/或特征的外耦合效率可以被调节为非恒定的。例如，外耦合效率可以根据与光导体板边缘的距离而变化。这样，例如，可能具有补偿光强度随着与将光供应到光导中的光源的距离增加而下降的外耦合效率。
约束条可以具有任何适当的横截面形状。在一个实施例中，约束条具有大致三角形的横截面。例如，从制造的角度来看，三角形横截面可以提供有利的效果。在其他实施例中，例如，矩形横截面形状也是可能的。
在上述任何实施例中，除了具有光路和约束条以及外耦合装置的光导板之外，光导还可以包括另外的层和/或元件。例如，在光导体板的第一主表面和第二主表面中的一者上可以存在一个或多个反射层，以防止光从光导中泄漏到不期望的方向。在预期的照明方向的一侧上，光导可以包括例如一个或多个光管理层或膜，用于引导和/或漫射耦合到光路外的光。
在另一实施例中，完整的液晶显示器组件可以被实施，其包括根据上述任一实施例中的液晶(LC)层和光导，该光导被设置为用于照明液晶层。
设置为用于照明LC层是指光导相对于LC层的定位和位置使得LC层能够通过从光导发出的光照明，从而使光可以用作LC层的背光照明。例如，这可以通过附接到在LC层后方或下方的显示组件的光导来实现，可能通过一些中间层与显示组件分开。
光可以在光导体板的边缘处，即在光路的端部处进入光导。在这样的配置中，光导与产生光的光源一起可以操作为显示组件的侧光式背光装置。
在上述任一实施例中，光导可以包括任何适当的内耦合装置，该内耦合装置被配置为经由光路的端部将光耦合到光路中。这种装置可以包括光学元件，该光学元件被配置为对由诸如发光二极管(LED)等主光源发出的光束进行塑形，使得光沿能够实现全内反射的方向进入光路。光学元件可包括例如菲涅耳透镜等透镜。
上面讨论的任一光导可以配置成从光路的两端接收光进入光路。于是，光路可以包括两个半部，每个半部引导从光路的一端接收的光。为了实施这一点，光路可以包括例如基本上位于光导沿其纵向方向的中间部位的阻挡结构。这种阻挡结构(例如，可包括反射器)可以防止从光路一端进入光路且传播通过光路相应的半部的光进一步传播到光路的另一半部。
作为物理阻挡结构的替代或除物理阻挡结构之外，外耦合结构可以被配置为将光耦合到光路外，使得从光路一端进入光路的基本上所有的光从光路相应的第一半部被耦合到光路外。
在上面讨论的任一光导中，光导体板的厚度可以处于例如0.2至5mm的范围内。一个单一光路可以具有例如大于或等于2.5mm的宽度。上限取决于例如耦合到光导体板外的光的用途。例如，对于分段显示器背光照明，显示器尺寸可以确定期望的分段性能和最大光路宽度。多个光路的光路数量可以在两个到任何适当的数量之间变化。在两组多个光路的情况下，两组光路可包括不同数量的光路。
在第二方案中，可以执行用于制造光导的方法，其可以通过权利要求10中所述的特征来表现。由此，可以制造上述第一方案中的光导。以上讨论的关于第一方案中的光导的细节、实施方式以及优点的内容，加以必要的变更，也适用于第二方案中的方法观点。反之亦然。
该方法包括提供光导体板，该光导体板具有第一主表面以及与第一主表面相对且在竖直方向上与第一主表面分开光导体板的厚度的基本平行的第二主表面，光导体板是由具有第一折射率的光导材料制成；在光导体板中形成多个长型的光路，这些光路基本上彼此平行地延伸并延伸到第一主表面和第二主表面；并且形成用于将在光路中传播的光通过第一主表面和/或第二主表面耦合到光导体板外的外耦合装置。
在该方法中，形成多个长型光路包括在光导体板中形成多个凹槽，每个光路在水平横向方向上被约束在两个凹槽之间，两个相邻光路之间的凹槽的高度小于光导体板的厚度，使得光导体板形成连续结构；并且填充凹槽以便形成由具有第二折射率的固体约束材料形成的约束条，第二折射率比第一折射率小一折射率差，该折射率差能够使光在光路与约束条之间的界面处进行全内反射。
光导体板可以例如设置为连续的柔性片材，其可在卷对卷工艺中进行加工。然后，具有光路和外耦合装置的多个光导体板可以形成为单一长片材并在之后从其切割下来。
例如，外耦合装置可以通过以下步骤来形成，首先将可固化物质(例如UV可固化(紫外线)树脂或漆)以液体形式印刷到光导体板上，并通过印刷将外耦合结构形成于其上，同时用紫外光照明可固化剂。还可以使用可通过除UV光以外的因素固化的物质，例如热或固化剂。
外耦合装置可以形成在光体板的其中一个主表面上或其附近。替代地，外耦合装置可以形成为光导体板内部的嵌入结构。
凹槽可以采取任何适当的方式形成在光导体板中。可能的技术包括例如激光烧蚀和热压花。
在一个实施例中，填充凹槽包括将液体形式的填充剂涂覆到凹槽中，并固化填充剂，从而将填充剂涂覆到凹槽中。填充剂可以包括例如UV可固化漆或液体光学透明粘合剂(LOCA)。
在另一实施例中，具有已有凹槽的光导体板可以例如通过注塑成型来形成。然后，凹槽可以例如通过双组分模塑来填充。替代地，凹槽可以通过在形成光导体板的相同工艺中共同模制来填充。
当在光导体板的第一主表面或第二主表面上或附近形成外耦合装置时，从制造可行性的角度来看，优选地在光导体板的相对表面上形成凹槽。
凹槽可以形成为使得两个相邻光路之间的约束条的高度覆盖光导体板厚度的50％至90％。
在一个实施例中，该方法包括根据上述任何方法制造第一光导体板和第二光导体板，并将第一光导体和第二光导体彼此叠置，两者的光路被指向为彼此成一定角度。
第一光导体板和第二光导体板可以通过或经由附接层彼此连接。如上面关于第一方案中所讨论的，这种附接层可以由例如约束材料形成为连接结构，该连接结构将第一光导体板和第二光导体板中的至少一者的约束条的至少一部分连接在一起。这样的附接层可以例如通过在完全填充凹槽之后继续填充凹槽来形成，直到填充剂形成连续层。
在制造具有两组多个光路的光导的替代方法中，根据上述基本方法在第一光路和第二光路中形成多个第一光路和多个第二光路，多个第一光路和多个第二光路的光路指向为相对彼此成一定角度，并且彼此交叉。在该实施例中，约束条形成为具有在水平横向方向上的最大宽度，约束材料被选择为对于约束条的最大宽度产生光学透明的约束条。
在两组多个光路形成在光导主体中的任何实施例中，不同组多个光路的光路可以例如相对于彼此垂直地指向。
在多个第一光路和多个第二光路形成在单一光导体中的实施例中，折射率差小于或等于0.2，优选小于或等于0.1。这可以通过适当选择光导材料和约束材料来实现。
在上面讨论的任何方法中，形成外耦合装置可以包括形成与光路水平对准定位的光学微特征，该光学微特征包括定向为垂直于光路的纵向方向的线。
在上面讨论的任一方法中，凹槽可以形成为具有基本上三角形的横截面，或者例如基本上矩形的横截面。
在另一实施例中，可以执行用于形成或制造液晶显示组件的方法，该方法包括根据上述任一方法制造光导；提供液晶层；将光导和液晶层组装成显示组件。
上面讨论的方法的步骤可以采取任何适当的顺序执行，并且这些步骤中的两个或更多个可以适时地至少部分重叠。
附图说明
在下文中，参考附图描述本发明，在附图中：
图1至图3示出了光导的实施例；
图4示出了光导的操作；
图5示出了显示组件；
图6示出了光导的操作；以及
图7示出了用于制造光导的方法。
附图中的视图是示意性的而非按比例的。
具体实施方式
图1的光导100被实施为平面的，通常为板状的结构。该光导100包括具有第一主表面或上主表面111和第二主表面或下主表面112的光导体板110。当在固定到光导体板的虚拟观察坐标中观察时，相对的主表面水平延伸并在垂直方向上分开。光导体板的上主表面和下主表面限定光导体板在垂直方向上的厚度d。
图1的视图可以呈现完整的光导体板或较大的光导体板的一部分。在下文中，两个替代方案均由“光导体板”110表示。
光导体板110包括两个相邻的光路120或区段，两者彼此平行延伸且延伸到光导板的主表面。
每个光路延伸为长型结构，该长型结构具有穿过光导体板120的第一端121和第二端122。每个光路沿水平横向方向HT、即沿平行于光导体板的主表面并垂直于光路的纵向方向L的方向被约束或限制在两个约束条130之间。在相邻的两个光路之间，在图1的示例中仅有一个约束条，由两个光路共享。因此，在图1的光导体板110中，存在三个约束条。
在图1中，示出了约束条130，约束条130的底面与光导体板的下主表面112重合，即位于同一水平面。替代地，约束条可以在光导体板的下主表面112下方延伸，使得其材料在该表面上形成连续层，将相邻的约束条连接在一起。
光导体板110由适于光导的透明且光学透明的材料形成，例如丙烯酸或聚碳酸酯，具有第一折射率。这里，“光学透明”是指在相关波长范围内产生对于光路在其纵向方向上的最大长度的光学清晰度(optical clarity)的光导体板材料的光学性质。
约束条130由具有第二折射率的固体约束材料形成，第二折射率低于光导体板的第一折射率。这允许光通过在光路120与约束条130之间的界面123处的全内反射(TIR)在光路中传播。
两个光路之间的约束条130以及图1的所有其他约束条具有高度h，该高度h小于光导板的厚度d。该高度可以覆盖所述厚度的50％至90％，例如约70％或80％。因此，光导板不会完全被约束条切割成单独的区段或部分。相反地，光路彼此连接，形成一个单一的连续光导体板结构。
所述光导体板厚度的约束条130的高度的完全覆盖导致在光路120中传播的光可能部分泄漏到相邻的光路。这可以提供的优点在于，当光导100用于显示器的背光照明时，在照明中将不存在与约束条的位置对应的暗线或暗淡的线。
在第一主表面111处或附近，光导包括外耦合结构140，该外耦合结构140被配置为使在光路中传播的光通过光导体板的第一主表面或第二主表面耦合到光导体板外。
在图1的示例中，外耦合装置包括耦合元件141，每个耦合元件包括形成为垂直于光路的纵向方向定向的线142的光学微特征。垂直定向可以提供沿光路的纵向方向均匀传播的光的有效耦合。
这些线可以是例如反射、折射、衍射或散射特征。耦合元件及其光学微特征在竖直方向上与光路对齐，即位于光路“上方”。
作为线或线性微特征的替代或除了线或线性微特征之外，耦合元件可以包括能够将光耦合到光路外的其他类型的光学微特征。
作为离散耦合元件的替代或除了离散耦合元件之外，外耦合装置可以形成为一个单一连续耦合设置。
除了第一光导体板210(可以与上面参照图1讨论的任何光导体一致)之外，图2的光导200还包括第二光导体板250。第二光导体板250也可以基本上与上面参照图1讨论的任何光导体变化一致，不同之处在于附接层260。
附接层260由约束材料形成，约束材料由第二光导体板250的约束条270形成。第二光导体板的约束条270经由附接层连接，使得附接层和那些约束条形成一体的连续结构。
第一光导体板110和第二光导体板250通过附接层260或经由附接层260彼此附接。
第一光导体板和第二光导体板的光路220、280相对于彼此垂直地指向。在其他实施例中，第一光导体板和第二光导体板的光路220、280之间的其他角度也是可能的。
在替代实施例中，代替如图2所示的位于第一光导体板的底侧，第一光导体板的约束条可以位于第一光导体板的顶侧，即邻近上主表面。然后，第一光导体板和第二光导体板的约束条以及附接层可以形成由约束材料形成的一个单一连续结构。
这种连续结构可以例如通过首先将约束/附接层材料(例如某种类型的OCA)涂覆在其上具有凹槽的第一光导体板的上主表面上来制造。然后，第二光导体板可以放置在第一光导体板上并且压靠第一光导体板，其上具有凹槽的第一光导体板的主表面面向第一光导体板。因此，约束材料可以被挤压到第一光导体板和第二光导体板的凹槽中，并且保留在光导体板之间的多余材料可以形成附接层。当最初为液体形式的物质(例如LOCA)用作约束条/附接层材料时，在将这种物质涂覆在第一光导体板上时，第一光导体板的凹槽可能已经被填充。
图3的光导300与上面参照图1讨论的光导300的不同之处在于，光导300包括位于单一光导体板310中的第一光路320和第二光路380。
图3的光导300的多个第一光路320和多个第二光路380彼此垂直地指向。它们基本上在垂直方向上对齐，使得第一光路和第二光路重合，即彼此交叉于其交叉点处。
多个第一光路320和多个第二光路380的约束条330、370由基本上光学透明的约束材料制成，使得约束条对于约束条的最大宽度在可见波长范围上光学透明，即波长范围为约400至约800nm。
第一折射率与第二折射率之间的折射率差可以是，例如，小于或等于0.2或小于或等于0.1。在具有足够低的差异的情况下，约束条引起光沿着垂直于该约束条的光路传播的干扰可以保持较低。
图3的光导300包括在光导体板310的第一主表面上的外耦合装置340，该装置可以包括用于将在第一光路和第二光路中传播的光耦合到光导体板外的任何适当类型的光学微特征。
图4示出了图3的光导的操作。在图中用箭头标记的光在沿着图中所示的横截面定向的光路中传播。当入射到光路320与交叉约束条330之间的界面323上时，光主要被轻微折射并进入约束条。在相同的约束条的相对侧表面处，光再次发生由初始传播方向和约束条的侧表面的方向所限定的折射。
当光入射到光导体板的第一主表面311上时，其一部分经由外耦合装置340通过其第一主表面耦合到光导板外。
在第二主表面312处，光导体板310可以包括例如防止光通过该表面从光路离开的反射层。
在图1至图4的示例中，约束条形成为具有大致呈三角形的横截面。替代地，任何其他合适的横截面形状也是可能的。作为一个示例，在图5的显示组件501中，约束条530具有大致矩形的横截面形状。
图5示出了显示组件501，除了通常根据上面参照图3和图4讨论的那些实施例中任一个(除了约束条530、570的横截面形状)的光导500之外，还包括液晶(LC)层590，该液晶层590附接在光导体板510的第一主表面511上。通过光导体板510的第一主表面511耦合到光导500外的光用于液晶层590的背光照明。
作为通常根据上面参考图3和图4讨论的实施例的光导的替代方案，在其他实施例中，显示组件可以被实施为具有通常根据上述任一光导实施例的光导。
光导600的图6的俯视/仰视分解图示出了光在光导中的传播。光导600可以根据上面讨论的任一光导实施例，具有约束在约束条630、670之间的两组多个光路620、680。
光从发光二极管695(可能配备有光束成形光学器件)发射到不同定向的光路620、680中。光束成形光学器件也可以设置在光路自身的端部处。
在每个光路620、680中，光在光路与约束该光路的约束条630、670之间的侧界面623、683处经由TIR传播。TIR也可以发生在光导体板的上主表面和/或下主表面处。外耦合装置(图中未示出)可以在光与外耦合装置的每个交叉点上将光的一部分耦合到光导体板外。由于交叉约束条导致的对光路中光传播的低干扰，不同定向的光路可以基本上彼此独立地操作。
图7的方法通过提供光导体板710开始，如图A所示。光导体板可以是离散的单一光导体板。替代地，尽管在图7中示出为单一光导体板，但是光导体板可以是较大预制件的整体部分，之后可以从中分离多个光体板。在这两种情况下，光导体板可以形成为例如兼容卷对卷工艺的柔性片材。
光导体板可以包括上面在第一方案中讨论的任何细节、元件、部件、材料和特征。例如，光导体板具有第一主表面711和与第一主表面相对且在垂直方向上与第一主表面711分开光导体板的厚度的大致平行的第二主表面712，并且由具有第一折射率的光导材料制成。
接下来，多个长型光路720形成在光导体中，它们大致彼此平行地延伸并延伸到光导体的第一主表面和第二主表面。为了形成光路，首先，例如通过激光烧蚀或热压花在光导体板710中的其第二主表面712上的形成长型凹槽724，如图B所示。在图7所示的示例中，形成两组多个凹槽，两组多个凹槽大致彼此垂直地指向。
在图7的示例中，凹槽形成为具有三角形横截面。这只是一个示例，并且任何其他合适的形状也是可能的。
对于每个光路720，存在两个凹槽724将光路沿水平横向方向约束在它们之间。凹槽形成为具有小于光导体板的厚度的高度，使得光导体板形成连续结构。
接下来，填充凹槽，例如，通过将液体、可固化且光学透明的填充剂涂覆到凹槽中，然后例如通过UV光或加热使其固化。因此，约束条730由实心约束材料形成，如图7的图C所示。约束材料被选择为具有比第一折射率低一折射率差的第二折射率，该折射率差使得在光路720与约束条730之间的界面723处能够进行全内反射。
最后，通过任何适当的方法，外耦合装置740形成在光导体板的第一主表面711上，如图D所示。如上所述，形成外耦合装置可以包括形成各种类型的光学微特征，可能包括垂直于光路的纵向方向定向的线。
在其他实施例中，外耦合装置可以形成在凹槽之前。另一方面，还可以在光导体板的同一侧或同一主表面上形成外耦合装置和凹槽。
通过该方法制造的光导700可以是例如根据图3的光导。还可以执行相应的方法来制造仅具有一组多个光路的光导，例如图1的光导。然后，填充剂和由其形成的约束材料不需要是光学透明的。
此外，可以执行相应的方法来制造如图2的两体式光导的两个光导体板。
上面讨论的任何方法还可以包括提供液晶层，以及将光导和液晶层组装到显示组件中，其中光导被设置为用于照明液晶层。
应该注意的是，本发明不限于上述示例。相反地，本发明的实施例可以在权利要求的范围内自由变化。

Claims (19)

1.一种光导(100)，包括光导体板(110)，所述光导体板具有第一主表面(111)和大致平行的第二主表面(112)，所述第二主表面与所述第一主表面相对且在竖直方向上与所述第一主表面分开所述光导体板的厚度，所述光导体板由具有第一折射率的光导材料制成，并包括多个长型的光路(120)，所述光路大致彼此平行地延伸并延伸到所述第一主表面和所述第二主表面；所述光导包括外耦合装置(140)，用于将在所述光路中传播的光通过所述第一主表面和/或所述第二主表面耦合到所述光导体板外；
其中，在水平横向方向上，每个光路(120)被约束在由固体的约束材料形成的两个约束条(130)之间，所述约束材料具有比所述第一折射率小一折射率差的第二折射率，以在所述光路与所述约束条之间的界面(123)处实现全内反射，两个相邻的光路之间的约束条具有小于所述光导体板的厚度的高度，使得所述光导体板(110)形成连续结构。
2.根据权利要求1所述的光导(100)，其中，两个相邻的光路(120)之间的约束条的高度覆盖所述光导体板的厚度的50％至90％。
3.根据权利要求1或2所述的光导(200)，包括根据权利要求1或2所述的光导体板的第一光导体板(210)和第二光导体板(250)，所述第一光导体和所述第二光导体彼此叠置，两者的光路(220、280)指向为相对于彼此成一定角度。
4.根据权利要求3所述的光导(200)，其中，所述第一光导体板(210)和所述第二光导体板(250)中的至少一者的约束条(230、270)的至少一部分通过附接层(260)相互连接，所述附接层将所述第一光导体板和所述第二光导体板附接在一起。
5.根据权利要求1或2所述的光导(300)，其中，所述光导体板(310)包括根据权利要求1或2所述的多个光路的多个第一光路和多个第二光路(320、380)，所述多个第一光路和多个第二光路的光路(320、380)被指向为相对于彼此成一定角度并相互交叉；所述约束条具有在水平横向上的最大宽度；所述约束材料被选择为对于所述约束条的最大宽度产生光学透明的约束条。
6.根据权利要求5所述的光导(300)，其中，所述折射率差小于或等于0.2，优选小于或等于0.1。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光导(100)，其中，所述外耦合装置(140)包括与光路(120)水平对准定位的光学微特征，所述光学微特征包括定向为垂直于所述光路的纵向方向的线(142)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光导(100)，其中，所述约束条(130)具有大致三角形的横截面。
9.一种液晶显示组件(501)，包括液晶层(590)和根据权利要求1至8中任一项所述的光导(500)，所述光导被设置为用于照明所述液晶层。
10.用于制造光导(100)的方法，包括：
提供光导体板(110)，所述光导体板具有第一主表面(111)和大致平行的第二主表面(112)，所述第二主表面与所述第一主表面相对且在竖直方向上与所述第一主表面分开所述光导体板的厚度，所述光导体板由具有第一折射率的光导材料制成；
在所述光导体板中形成多个长型的光路(120)，所述光路大致彼此平行地延伸并延伸到所述第一主表面和所述第二主表面；以及
形成外耦合装置(140)，所述外耦合装置用于将在所述光路中传播的光通过所述第一主表面和/或所述第二主表面耦合到所述光导体板外；
其中，形成多个长型的所述光路包括：
在所述光导体板(110)中形成多个凹槽(124)，每个光路(120)在水平横向方向上被约束在两个凹槽之间，两个相邻的光路之间的凹槽具有小于所述光导体板的厚度的高度，使得所述光导体板形成连续结构；以及
填充所述凹槽，以便形成由固体约束材料形成的约束条(130)，所述固体约束材料的第二折射率比所述第一折射率小一折射率差，以在所述光路与所述约束条之间的界面(123)处实现全内反射。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，填充所述凹槽(124)包括将液体形式的填充剂涂覆到所述凹槽中，并且使所述填充剂在所述凹槽中固化。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述凹槽(124)被形成为使两个相邻的光路之间的约束条(130)的高度覆盖所述光导体板的厚度的50％至90％。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，包括根据权利要求10至12中任一项所述的方法制造第一光导体板(210)和第二光导体板(250)，并将所述第一光导体板和所述第二光导体板彼此叠置，两者的光路(220、280)指向为相对于彼此成一定角度。
14.根据权利要求13所述的方法，包括形成所述约束材料的附接层(260)，所述第一光导体板(210)和所述第二光导体板(250)中的至少一者的约束条(230、270)的至少部分通过所述附接层相互连接；以及通过所述附接层将所述第一光导体板和所述第二光导体板附接在一起。
15.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述方法包括根据权利要求10至12中任一项所述的方法在所述光导体板(310)中形成多个第一光路和多个第二光路(320、380)，所述多个第一光路和多个第二光路的光路指向为相对于彼此成一定角度并相互交叉；所述约束条形成为具有在水平横向上的最大宽度；所述约束材料被选择为对于所述约束条的最大宽度产生光学透明的约束条。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述折射率差小于或等于0.2，优选小于或等于0.1。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其中，形成所述外耦合装置(140)包括形成与所述光路(120)水平对准定位的光学微特征，所述光学微特征包括定向为垂直于所述光路的纵向方向的线(142)。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其中，所述凹槽(124)形成为具有大致三角形的横截面。
19.一种制造液晶显示组件(501)的方法，包括根据权利要求10至18中任一项所述的方法制造光导(500)；提供液晶层(590)；将所述光导和所述液晶层组装到显示组件中，在所述显示组件中，所述光导被设置为用于照明所述液晶层。
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