CN109870847A - 用于提供面板显示装置的区域背光照明的背光面板 - Google Patents

用于提供面板显示装置的区域背光照明的背光面板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于面板显示装置的背光面板，该背光面板包括光导管、至少一个照射源以及漫反射器。该光导管具有：第一边界表面，该第一边界表面包括被分立的表面起伏特征的第一图案中断的第一大致平坦的表面，该分立的表面起伏特征用于从该光导管提取光并且用于将所提取的光导向于该漫反射器；以及第二边界表面，该第二边界表面包括被在侧向上细长的表面起伏特征的第二图案中断的第二大致平坦的表面，在侧向上细长的表面起伏特征各种包括朝着该光源倾斜的倾斜表面，所述倾斜表面用于以相应较低的入射角度朝着该第一边界表面导向从该第二边界表面被内反射的光。该第一图案的区域密度跨越该第一侧变化，并且沿着该传输方向大致增加。

Description

用于提供面板显示装置的区域背光照明的背光面板
技术领域
本发明涉及用于提供面板显示装置的区域背光照明以显示一个或多个背光图形信息特征的背光面板，并且还涉及包括此类背光面板的面板显示装置。
背景技术
用于提供面板显示装置(例如，车辆仪表盘中的汽车仪表)的区域背光照明的常见类型的背光面板使用具有大致平面形式的光导管。光源通常是白色或者彩色发光二极管(LED)。将光投射到光导管的一个或多个边缘中，随后该光导管具有光提取特征，例如在一侧上的粗糙化或者表面起伏特征，以便使光在背光照射方向上从光导管散射出。通常，在光导管末端处会失去显著比例的光，并且所述光即使被光提取特征散射或反射也可能不会在正确方向上发送以对背光照明作出贡献。光被浪费的结果是增加的电力消耗和/或降低的背光强度。
在照射布置的复杂性与照射的可实现的均匀度之间常常存在权衡。举例来说，已知在两个相反的边缘上提供光源以使得光在平面的光导管内在两个相反的方向上传播可以提供更高程度的背光照射均匀性。必须为此类额外的光源提供空间，通常向背光面板的一侧或多侧提供空间。还需要容纳相关联的驱动电子器件。
将合意的是，优选地在不增加背光面板的大小的情况下提高此类背光面板的效率(例如)以增加显示亮度或者允许功耗的对应降低。一般来说，使用更少的LED也是合意的，因为这可以准许显示单元成本的降低。此类成本问题在汽车应用中特别重要。
本发明的目的是提供一种用于提供面板显示装置的区域背光照明的背光面板，所述背光面板解决这些问题中的至少一些问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种背光面板，其用于提供面板显示装置的区域背光照明以显示一个或多个背光图形信息特征，其中：
所述背光面板包括光导管、至少一个照射源以及漫反射器；
所述光导管包括光学传输材料的大致板状本体，所述本体包括相反的第一侧和第二侧，所述相反的第一侧和第二侧分别提供所述光导管的相反的第一边界表面和第二边界表面，以用于通过离开所述边界表面的内反射来沿着所述光导管引导光，所述第一侧和所述第二侧由所述本体的周缘界定；
所述周缘包括输入边缘部分，在所述输入边缘部分处提供所述照射源以将光投射到所述光导管中，以通过离开所述边界表面的内反射来在所述光导管内沿着传输方向进行传输，所述传输方向限定横向于所述传输方向延伸的侧向方向；
所述漫反射器与所述第一侧相对地定位，使得穿过所述第一边界表面逸出所述光导管的光被所述漫反射器漫反射大致朝向所述第二侧回到所述光导管中，所述区域背光照明由穿过所述第二边界表面从所述光导管逸出的光提供；
所述光导管的所述第一边界表面包括第一大致平坦表面，所述第一大致平坦表面被表面起伏特征的第一图案中断，所述表面起伏特征是分立的并且所述分立的表面起伏特征在所述传输方向上以及在所述侧向方向上跨越所述第一侧间隔开，以形成用于从所述光导管提取光并且用于将所提取的光导向于所述漫反射器的所述第一图案，被所述分立的表面起伏特征覆盖的所述第一边界表面与所述第一平坦表面相比的比例限定所述第一图案的区域密度，并且所述第一图案的所述区域密度跨越所述第一侧变化并且沿着所述传输方向大致增加；以及
所述第二边界表面包括第二大致平坦表面，所述第二大致平坦表面被表面起伏特征的第二图案中断，所述表面起伏特征中的每个在所述侧向方向上是细长的，并且所述细长的表面起伏特征在所述传输方向上跨越所述第二侧彼此间隔开以形成所述第二图案，每个所述细长的表面起伏特征包括倾斜表面，所述倾斜表面中的每个相对于所述第二边界表面的所述第二平坦表面朝着所述光源倾斜，以用于将从所述第二边界表面被内反射的光以相应较低的入射角度朝着所述第一边界表面导向。
常规上，相对于光线入射到其上的表面的垂线或者“法线”来测量入射角度。垂直射线具有0°的入射角度，而平行射线具有90°的入射角度。
为了促进光导管输送光所需的全内反射和部分反射，可以由具有与该光传输材料不同并且优选更低的折射率的物质来界定第一边界表面和第二边界表面。最方便的是，此物质是空气。因此，漫反射器可以与第一边界表面隔开间隙。所述间隙优选地为以下这种的透明物质的间隙：其折射率比光导管的传输材料的折射率更低，例如为空气。
第一大致平坦表面和第二大致平坦表面最优选是光学平滑的，以促进光导管内的内反射。因此，不需要向第一边界表面和第二边界表面施用任何反射涂层。
在本发明的优选实施方案中，板状主体具有大致矩形外形，矩形的长轴线或者短轴线与投射的光的传输方向大致平行。在本发明的优选实施方案中，所述板状主体具有输入边缘部分，所述输入边缘部分呈圆柱形地弯曲90°，使得一个或多个光源将光与第一平坦表面和第二平坦表面成直角地投射到光导管中，所述第一平坦表面和所述第二平坦表面出现在所述板状主体的呈圆柱形弯曲的部分之后。曲率半径可以在约5mm与约10mm之间。如果需要更紧凑的布置，那么可选地可以通过与所述平坦表面和终端边缘部分都成45°角的光导管的第二侧上的反射表面来实现90°弯曲。这些布置的优势在于，光源，例如发光二极管(LED)，以及相关联的电路板和驱动器电子器件安装在于在第一平坦表面和第二平坦表面的水平面下方的平面上。
在本发明的优选实施方案中，漫反射器是不透明白色材料(例如，填充的或者发泡的塑料材料)的片材。漫反射器优选地为郎伯反射器。
边界表面不需要确切平坦，并且在基本上不影响所投射的光通过第一边界表面和第二边界表面的多次内反射横过光导管的能力的情况下或者在不脱离本发明的原理的情况下可以(例如)相对于光导管的范围轻微弯曲。在本发明的上下文中，跨越其整个范围对向±5°的角度的弯曲表面可以被视为大致平坦。
本发明解决了以下问题：在光沿着传输方向移动从第二侧逸出以用于背光时，光导管中的所传输的光的总量变得耗尽。为了提供均匀的背光，需要沿着传输方向的长度提取更高比例的光。
可以由朝着显示装置穿过第二边界表面传输而不是首先与漫反射器相互作用的光线来部分地提供背光。此类射线将倾向于例如优先在与传输方向平行的方向上非一致地倾斜。为了提供更均匀的背光照明，因此有利的是确保尽可能多的背光是源自被漫反射器以反射的方式散射的光。
本发明通过两种相互关联的方式来解决此问题。首先，第一图案的区域密度大致随着距所述照射源的距离而增加，使得在使用中，随着光导管中所传输的光的总量移动远离照射源而减小，在光导管中剩余的所传输的光的增加的比例被提取。这有助于在光导管中剩余的光的总量减少时维持射在漫反射器的照射强度。其次，由于第二图案的存在，从第二边界表面被内反射的增加比例的光被朝着第一边界表面以相应较低的入射角度(即，更接近直角)导向。这是因为反射离开在侧向上细长的倾斜表面的光将以成比例减小的入射角度被朝着第一边界表面导向，以便增加从光导管的第一侧朝着漫反射器逸出的光的比例。
这使得光射线将更可能穿过第一边界表面的平坦部分传输(而不是再次内反射)，或者光射线将更可能通过第一表面起伏图案朝着漫反射器偏转离开光导管(也不是再次内反射)。因此，净效应是，随着光导管中所传输的光的总量移动远离照射源而减小，更有效地朝着漫反射器提取光。
因此，甚至当将光投射到侧边缘、输入边缘部分中的仅一者中时，也可以跨越第二边界表面的范围，甚至接近光导管的周边，实现背光强度的良好的强度和均匀度，在接近光导管的周边处光导管内的来自一个或多个光源的光强度往往会下降。
周缘可以包括一对相反的侧向边缘部分。细长的表面起伏特征可以在侧向边缘部分之间延伸。因此，第二图案可以在所述侧向边缘部分之间延伸。
周缘可以包括终端边缘部分，所投射的光大致朝着所述终端边缘部分传输。侧向边缘部分(当存在时)各自可以在输入边缘部分与终端边缘部分之间延伸。
第一图案的区域密度可以在侧向方向上变化，并且可以朝着侧向边缘部分大致增加，从而进一步增强光输出的均匀性。
优选地，在侧向上细长的表面起伏特征中的每个跨越第二图案连续地延伸。所述第二图案可以是条纹图案。
被细长的表面起伏特征覆盖的第二边界表面与所述第二平坦表面相比的比例限定第二图案的区域密度。第二图案的区域密度可以跨越第二侧变化，并且可以沿着传输方向大致增加。在此情况下，第二图案的区域密度与距照射源的距离一起大致增加。第二图案的密度增加的效应在传输方向上放大了第一图案的密度增加的效应。
细长的表面起伏特征可以包括在第二平坦表面中的凹槽，每个所述凹槽具有提供倾斜表面的一个侧壁。
每个所述凹槽的横截面可以是V形，所述V形的第一侧(最靠近所述光源或每个光源的一侧)提供倾斜表面。
所述V形凹槽的第二侧(距离所述光源或每个光源最远的一侧)可以相对于所述第二平坦表面以与所述V形横截面的所述第一侧相对于所述第二平坦表面的角度相反的角度倾斜。
细长的表面起伏特征可以包括在所述第二平坦表面中的脊部，每个所述脊部具有提供所述倾斜表面的一个侧壁。
细长的表面起伏特征可以包括脊部与凹槽的混合，例如交错排列的序列。
在脊部的情况下，每个脊部可以具有倒V形，即，具有相反的斜坡侧，所述斜坡侧中的第一侧(距离所述光源或每个光源最远的一侧)提供倾斜表面。
每个脊部的第二斜坡侧(最靠近所述光源或每个光源的一侧)可以相对于第二平坦表面以与对应脊部的第一斜坡侧相对于第二平坦表面的角度相反的角度倾斜。
倾斜表面的角度可以沿着传输方向相对于第二平坦表面大致增加，使得在光导管内被传输的光的入射角度相应地减小。
所述照射源或者每个照射源可以沿着大致整个输入边缘部分将光投射到光导管中。在此情况下，如果第二图案是大致笔直细长的表面起伏特征的图案，则是有利的。
可选择地，所述照射源或每个照射源可以在输入边缘部分的中央部分处将光投射到光导管中，在这情况下，如果第二图案是大体以输入边缘部分的此中央部分为中心的大致同心弧的图案，则是有利的。
通过这种方式，在沿着第二图案的侧向范围的所有点处，第二图案的表面起伏特征的倾斜表面的定向被保持成尽可能接近垂直于传输方向。
为了补偿靠近输入边缘部分的光输出的变化，第一图案可以邻近于或者接近输入边缘部分包括区域密度增加的区。
第一图案的分立的表面起伏特征可以被布置成网状图案。分立的表面起伏特征可以包括在第一平坦表面中的凹点。分立的表面起伏特征可以包括在第一平坦表面上的隆起部。分立的表面起伏特征可以包括凹点与隆起部的混合。
凹点或者隆起部可以是任何便利的形状，例如，形成四面体的三侧，或者形成正方棱锥的包括顶点的四侧。在本发明的优选实施方案中，凹点或者隆起部是大致半球形。
还根据本发明，提供一种用于向用户显示一个或多个图形信息特征的图形显示装置，以及一种用于提供面板显示装置的区域背光照明的背光面板，所述图形显示装置具有前面和后面，所述前面定向成向所述面板显示器的用户呈现所述图形信息特征，并且所述后面被构造成接收来自所述背光面板的第一侧的背光照射，其中，所述背光面板是根据本发明的第一方面的。
当然，背光图形信息特征可以是任何类型的符号、图像或文本。
附图说明
现在将仅通过示例并且参考附图来进一步描述本发明，在附图中相同的参考数字被用于相同的特征，并且在附图中：
图1是具有背光面板的面板显示装置的横截面视图；
图2a至图2c分别是在图1的背光面板中使用的光导管的透视图、俯视图和仰视图，其图示了在光导管的顶表面和底表面上的表面起伏特征的图案；
图3a和图3b是光导管的变型的俯视图和横截面视图，其图示了在光导管的顶表面上的表面起伏特征的图案；
图4是光导管的另一变型的横截面视图，其图示了在光导管的顶表面上的表面起伏特征的图案；
图5是光导管的另一变型的仰视图，其图示了在光导管的底表面上的表面起伏特征的图案；
图6是在图1的背光面板中使用的第二光导管的俯视图，其图示了在光导管的顶表面上的表面起伏特征的图案；
图7是第二光导管的变型的俯视图，其图示了在光导管的顶表面上的表面起伏特征的图案；
图8是在图1的背光面板中使用的第三光导管的俯视图，其图示了在光导管的底表面上的表面起伏特征的图案；
图9是在图1的背光面板中使用的第四光导管的俯视图，其图示了在光导管的底表面上的表面起伏特征的图案；
图10a和图10b示出来自根据现有技术的仅在其底表面上具有表面起伏特征的图案的光导管的光输出；以及
图11a至图11c示出来自根据本发明的在其底表面和顶表面上具有表面起伏特征的图案的光导管的光输出。
在整个本说明书中，将参考如图1所示的装置的定向来使用术语顶部、底部、上部、下部以及等效和相关的术语。然而，将理解到，能够以任何定向使用装置。
具体实施方式
图1示出面板显示装置10，其具有大致以12指示的背光面板，以及呈液晶显示面板形式的图形显示装置14。板状漫射器16安置在显示面板14与背光面板12之间。
背光面板12包括光导管20，其具有大致板状的主体22以及提供光导管20的输入边缘部分的弯曲端部段24。在此示例中，包括一组发光二极管(LED)的照射源28邻近于输入边缘部分24的端表面26安置。光导管20的输入边缘部分24是部分圆柱形的形式，使得从照射源28投射到输入边缘部分24中的光通过90度弯头被引导进入光导管20的板状主体22。光导管20大致沿着传输方向T朝着主体22的与输入边缘部分24相反的终端边缘29引导光。LED和相关联的驱动电子器件(未示出)安装在平行于光导管12延伸的电路板30上。
漫反射器32邻近于光导管20的主体22安置在光导管20的第一平坦表面34与电路板30之间。在此示例中，反射器32是由合适的不透明的白色材料(例如，填充塑料材料)形成。反射器32与第一平坦表面34间隔开间隙36。在此示例中，间隙36是气隙，但间隙36可以替代地填充有具有与光导管20的材料的折射率不同的折射率的材料，或者可以省略间隙36，使得反射器32与光导管20的第一平坦表面34接触。
漫射器16邻近于光导管20的第二平坦表面40安置(即，在图1中示出的定向上，安置在光导管20的主体22的顶表面40上方)。漫射器16优选为郎伯(Lambertian)漫射器。
图2a、图2b和图2c以透视图、俯视图和仰视图示出光导管20的主体22。第一(底部)平坦表面34和第二(顶部)平坦表面40提供光导管20的相应的第一边界表面和第二边界表面。如现在将描述的，第一平坦表面34和第二平坦表面40被提供有多个表面起伏特征。
首先参看图2a和图2b，第二(顶部)平坦表面40被多个表面起伏特征中断，所述多个表面起伏特征包括跨越主体22呈条纹图案布置的凹槽42。凹槽42在传输方向T上彼此间隔开，并且每个凹槽42在侧向方向L上是细长的，侧向方向L横向于传输方向T而延伸到主体22的第一侧向边缘和第二侧向边缘43。
每个凹槽42的横截面是大致V形的。V形凹槽42的最靠近输入边缘部分24(在图2a至图2c中未示出)的第一侧44提供倾斜表面，该倾斜表面相对于第二平坦表面40的平面朝着输入边缘部分24倾斜。换言之，V形凹槽42的第一侧44朝着传输方向T倾斜。所述V形的距离输入边缘部分24最远的第二侧46相对于第二平坦表面40的平面以远离传输方向T的相反角度倾斜。
在此示例中，凹槽42中的每个具有相同的尺寸。然而，凹槽42的间距在朝着终端边缘29在传输方向T上移动时而减小。因此，在第二平坦表面40的最靠近输入边缘部分24的区中的相邻凹槽42之间的间隔大于在第二平坦表面40的较远离输入边缘部分24的区中的相邻凹槽42之间的间隔。被凹槽42覆盖或者占据的第二平坦表面40的面积与第二平坦表面40的总面积相比限定在第二平坦表面40上的表面起伏特征的区域密度(areal density)。由于凹槽42之间的减小的间隔，此区域密度沿着传输方向T增加。
如图2c所示，在第一(底部)平坦表面34上的表面起伏特征48是分立，意味着每个表面起伏特征48与所有其相邻者间隔开。因此，在第一平坦表面34上的表面起伏特征48在传输方向T和侧向方向L上彼此间隔开。在此示例中，在第一平坦表面34上的表面起伏特征48包括具有大致锥体形状的凹点或者凹痕。
在此示例中，所有凹点48都具有相同的尺寸。然而，凹点的区域密度(即，被凹点48覆盖或者占据的第一平坦表面34的面积与第一平坦表面34的总面积相比)在朝着终端边缘29移动时沿着传输方向T增加，以及在朝着侧向边缘43从主体22的中心线移动时沿着侧向方向L增加。
在使用中，光从照射源28穿过输入边缘部分24传播到光导管20的主体22中。如在本领域中已知，入射到分别由第一平坦表面34和第二平坦表面40形成的第一边界表面和第二边界表面上的光的实质部分在光导管30内进行内反射。
在第一平坦表面34上的凹点48充当光提取特征，所述光提取特征优先将入射到凹点48上的光朝着反射器32从光导管20引导出来。从第一平坦表面34逸出的光被反射器32反射回到光导管20中并且大致朝着第二平坦表面40反射。从第二平坦表面40逸出的光被漫射器16散射以提供LCD显示器14的漫射区域背光照明。
在光导管20中剩余的传输光的总量随着距照射源28的距离增加而减少。然而，穿过第一平坦表面34从光导管20提取的剩余光的比例随着凹点48的区域密度一起增加。因此，在第一平坦表面34上的凹点34的增加的区域密度有助于补偿光的减少并且维持射到反射器32上的照射强度。
在第二平坦表面40上的凹槽42用于增加来自光导管20的总光输出，并且还有助于补偿光导管20内的剩余光的减少。与射在远离凹槽42的第二平坦表面40的光相比，射在由凹槽42的第一侧44形成的倾斜表面的光以大致更低的入射角度(即，更接近直角)朝着第一平坦表面34进行内反射。这增加了光从第二平坦表面40离开光导管20的可能性。因此，随着距照射源28的距离一起增加的凹槽42的区域密度还有助于增加从光导管20提取以用于被反射器32反射的剩余光的比例。
因此，在第一平坦表面34和第二平坦表面40上的表面起伏特征42、48组合地作用以通过以下方式从光导管20提取光：在整个所需的区域上产生用于显示器14的相对均匀的区域背光照明，即使仅从一侧照射光导管20也如此。
在第一表面和第二表面上的表面起伏特征的图案可以不同于在图2a至图2c中图示的那些图案。
举例来说，图3a和图3b是另一光导管120的俯视图和横截面视图，其在第二(顶部)平坦表面140上具有表面起伏特征的可选图案。所述表面起伏特征包括与上文参考图2a至图2c描述的凹槽42类似的凹槽142。然而，在此可选示例中，凹槽142在传输方向T上规则地间隔。在此示例中，主要通过在第一(底部)平坦表面134上提供的表面特征的不同区域密度(在图3a和图3b中不可见)来实现区域背光照明的均匀性的提高。在第二平坦表面140上的表面起伏特征142主要用于增加从光导管120的光提取的总水平。
图4是另一光导管220的横截面视图，其在第二(顶部)平坦表面240上具有表面起伏特征的另一可选图案。再次地，所述表面起伏特征包括在侧向方向上跨越第二平坦表面240延伸的细长凹槽242。凹槽242在传输方向T上规则地间隔，但每个凹槽242的深度随着沿着传输方向T移动远离照射源的距离而增加。通过这种方式，由凹槽242中的每个的第一侧244形成的倾斜表面的倾斜角度随着沿着传输方向T的距离而增加。
因此，射在由凹槽242的第一侧244形成的倾斜表面上的光以在远离照射源移动时大致减小的入射角度朝着第一平坦表面234进行内反射，这有助于随着沿着传输方向T的距离而增加穿过第一平坦表面234从光导管220提取的剩余光的比例。
图5示出另一光导管320的底侧，其在第一平坦表面334上具有表面起伏特征的可选图案。与在图2a至图2c的示例中一样，表面起伏特征包括具有大致锥体形状的分立凹点348。然而，凹点348的区域密度仅在传输方向T上增加，而跨越侧向方向L是恒定的。
图6是另一光导管420的俯视图，其示出在第二平坦表面440上的另一可选表面起伏图案。在此示例中，表面起伏特征再次包括在侧向方向L上细长的线或者凹槽442，其中图案的区域密度随着沿着传输方向T的距离而增加。
图7是另一光导管520的俯视图，其示出在第二平坦表面540上的另一可选表面起伏图案。在此情况下，表面起伏特征是分立的并且包括凹痕或者凹点542，而非细长凹槽。凹点542在传输方向T上以及在侧向方向L上彼此间隔开。凹点542的区域密度在传输方向T上以及在侧向方向L上都增加。通过这种方式，在第二平坦表面540上的凹点542以与上文参考图2a至图2c所描述的在光导管20的第一平坦表面34上的凹点48类似的方式布置。
在第二平坦表面540上的凹点542以与上文描述的凹槽42、142、242、442类似的方式作用，类似之处在于，入射到在第二平坦表面540上的凹点542上的光倾向于以大致较低的入射角度朝着第一平坦表面(在图7中未示出)进行内反射，从而增强从第一平坦表面的光提取。在此示例中，凹点542的密度朝着侧向边缘543和终端边缘529增加，以进一步抵消在光导管520的这些区域中的光强度的下降。
图8示出另一光导管620的第一(底部)平坦表面640。在此情况下，光导管620具有以下纵横比：光导管620在侧向边缘643之间的宽度大于光导管620在输入边缘部分624与终端边缘629之间的长度。与在先前示例中一样，表面起伏特征包括凹点648。凹点648的区域密度随着沿着传输方向T的距离大致增加以及在侧向方向L上大致增加。然而，凹点648的分布使得具有最高区域密度的区(在图8中标记为R1)远离光导管的中心线，并且替代地最靠近侧向边缘643。
在其中凹点648具有相对高的区域密度的另一区R2邻近于光导管620的输入边缘部分624安置。此区R2中的增加的区域密度补偿了靠近光导管620的弯曲端部段与平坦主体之间的过渡部由于弯曲端部段的几何形状而引起的光输出的减少。
还将注意到，在图8的示例中，表面起伏图案被提供在比光导管620的总的平坦范围小的区域上。因此，在此情况下，光导管620包括其中不存在表面起伏特征的空白641。
图9示出另一光导管720的第一(底部)平坦表面740，其具有以下纵横比：光导管720在侧向边缘743之间的宽度小于光导管720在输入边缘部分724与终端边缘729之间的长度。表面起伏特征再次包括凹点748。凹点748的区域密度随着沿着传输方向T的距离而大致增加以及在侧向方向L上大致增加。在此情况下，具有凹点748的最高区域密度的区R1位于光导管720的中心线上、邻近于终端边缘729。
在图9的示例中，与图8的示例中的等效的区R2相比，在邻近于输入边缘部分724的区R2中提供凹点的区域密度的较小的增加。这是因为，在图9的示例中，输入边缘部分724的弯曲部段具有比图8的示例更小的曲率半径。更具体来说，在邻近于输入边缘部分的区R2中所需的表面起伏特征的区域密度随着穿过所述弯曲端部段进入主体的光传输的效率而增加，并且因此取决于光导管的几何形状。举例来说，在具有曲率半径相对小的弯曲端部段的光导管中，在邻近于输入边缘部分的区R2中从光导管的光泄漏可能是足够的，使得在此区中不需要区域密度的增加。
对于光导管的第一平坦表面和第二平坦表面，可以优化表面起伏特征的图案以实现跨越背光区域的均匀照射并且实现相对高的总光输出。特定情况的最佳图案将取决于(例如)光导管的形状和大小、照射源的性质和强度、任何空白的大小等。
在图10和图11中示出来自参考图1描述的类型的两个背光面板的亮度的模拟值。在两种情况下，照射源包括七个LED，每个LED具有4.3流明(lm)的光输出并且跨越输入边缘部分的宽度相等地间隔。光导管是聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)材料。每个光导管的第一平坦表面和第二平坦表面具有73mm的长度和54mm的宽度。提供郎伯漫射器，并且反射器是白色反射材料。
图10a和图10b涉及在第一(底部)表面上具有分立表面起伏特征的图案(如图10a所示)以及在第二(顶部)表面上不具有表面起伏特征的光导管。表面起伏特征中的每个包括半径为0.3mm的半球形凹点。图10b示出来自此光导管的模拟光输出。所实现的光强度具有187cd/m2的平均值，并且光输出跨越被照射的区域基本上是非均匀的。
图11a至图11c涉及根据本发明的光导管，其具有分立表面起伏特征的图案，所述表面起伏特征包括如图11a所示的在第一(底部)表面上的半球形凹点，其中所述凹点的区域密度在传输方向T以及在侧向方向L上大致增加。每个凹点再次具有0.3mm的半径。第二(顶部)表面具有细长的表面起伏特征的图案，所述表面起伏特征包括如图11b所示的V形凹槽。每个凹槽具有0.5mm的宽度(在第二表面的平面中)和0.25mm的深度(垂直于第二表面)，并且所述凹槽的区域密度在传输方向上增加。图11c示出来自此光导管的模拟光输出。在此情况下，所实现的光强度具有307cd/m2的平均值，并且基本上改善了跨越被照射的区域的光输出的均匀性。
还可以预期背光面板以及尤其是光导管的其它修改和变型。
光导管的输入边缘部分可以具有与上文描述的部分圆柱形形状不同的形状。举例来说，输入边缘部分可以与主体共面或者可以包括主体的周缘，使得整个光导管是平板形或者板形。在这些情况下，一个或多个反射表面可以邻近于输入边缘部分而定位，以将光从照射源导向到输入边缘部分中。可选择地，照射源可以安置在光导管的主体的平面中并且被布置成直接沿着传输方向投射光。
可以想到，可以从两侧或更多侧由对应的多个照射源照射光导管，以便照射光导的多个区域。在此类情况下，从每个照射源投射的光在光导内限定相应的传输方向，并且可以复制光导的面中的每个上的表面起伏特征的上述图案以提供增强的光提取并且补偿光导的被照射区域中的每个中的光下降。
表面起伏特征可以不同于上文描述的表面起伏特征。在所图示的示例中，虽然表面起伏特征是在相应的平坦表面中呈凹部或者凹陷的形式，但表面起伏特征可以替代地从平坦表面凸起，或者包括凸起部分和凹入部分两者。分立的表面起伏特征可以是圆锥形、截头圆锥形、部分球形、部分圆柱形、锥体、梯形或者任何其它合适的形状。细长或者直线的表面起伏特征可以是U形凹槽或脊部、部分圆柱形凹槽或脊部、V形凹槽或脊部，或者任何其它合适的形状。
在第二表面上的细长的表面起伏特征可以彼此平行，与在所说明的示例中一样。可选地，细长的表面起伏特征可以弯曲或者是弧形。举例来说，在照射源在输入边缘部分的中央部分处将光投射到光导管中的布置中，细长的表面起伏特征可以形成大致以所述中央部分为中心的大致同心弧的图案。
可以针对特定应用适当地调适光导管的形状。举例来说，光导管可以是如所说明的矩形以照射图形显示装置的矩形区域，或者可以是弧形或者部分圆形以照射仪表类型显示器的对应形状区域。
本发明提供用于照明应用(例如，显示器或者仪表照明)的光导管，所述光导管在所述光导管的两个相反表面上组合了光提取图案。与仅在一个表面上包括提取图案的现有技术光导管设计相比，这使得进入光导管的光的更大的部分能投入有用的服务(即，有助于总的亮度)。
还可以在不脱离在所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下作出在上文未明确描述的其它修改和变化。

Claims (23)

1.一种背光面板，所述背光面板用于提供面板显示装置的区域背光照明以显示一个或多个背光图形信息特征，其中：
所述背光面板包括光导管、至少一个照射源以及漫反射器；
所述光导管包括光学传输材料的大致板状本体，所述本体包括相反的第一侧和第二侧，所述相反的第一侧和第二侧分别提供所述光导管的相反的第一边界表面和第二边界表面，以用于通过离开所述边界表面的内反射来沿着所述光导管引导光，所述第一侧和所述第二侧由所述本体的周缘界定；
所述周缘包括输入边缘部分，在所述输入边缘部分处提供所述照射源以将光投射到所述光导管中，以通过离开所述边界表面的内反射来在所述光导管内沿着传输方向进行传输，所述传输方向限定横向于所述传输方向延伸的侧向方向；
所述漫反射器与所述第一侧相对地定位，使得穿过所述第一边界表面逸出所述光导管的光被所述漫反射器漫反射大致朝着所述第二侧回到所述光导管中，所述区域背光照明由穿过所述第二边界表面从所述光导管逸出的光提供；
所述光导管的所述第一边界表面包括第一大致平坦表面，所述第一大致平坦表面被表面起伏特征的第一图案中断，所述表面起伏特征是分立的并且所述分立的表面起伏特征在所述传输方向上以及在所述侧向方向上跨越所述第一侧间隔开，以形成用于从所述光导管提取光并且用于将所提取的光导向于所述漫反射器的所述第一图案，被所述分立的表面起伏特征覆盖的所述第一边界表面与所述第一平坦表面相比的比例限定所述第一图案的区域密度，并且所述第一图案的所述区域密度跨越所述第一侧变化并且沿着所述传输方向大致增加；以及
所述第二边界表面包括第二大致平坦表面，所述第二大致平坦表面被表面起伏特征的第二图案中断，所述表面起伏特征中的每个在所述侧向方向上是细长的，并且所述细长的表面起伏特征在所述传输方向上跨越所述第二侧彼此间隔开以形成所述第二图案，每个所述细长的表面起伏特征包括倾斜表面，所述倾斜表面中的每个相对于所述第二边界表面的所述第二平坦表面朝着所述光源倾斜，以用于将从所述第二边界表面被内反射的光以相应较低的入射角度朝着所述第一边界表面导向。
2.如权利要求1所述的背光面板，其特征在于，所述周缘包括一对相反的侧向边缘部分。
3.如权利要求2所述的背光面板，其特征在于，所述细长的表面起伏特征在所述侧向边缘部分之间延伸。
4.如权利要求2或3所述的背光面板，其特征在于，所述第一图案的所述区域密度在所述侧向方向上变化并且朝着所述侧向边缘部分大致增加。
5.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述第二图案是条纹图案。
6.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，被所述细长的表面起伏特征覆盖的所述第二边界表面与所述第二平坦表面相比的比例限定所述第二图案的区域密度，并且所述第二图案的所述区域密度跨越所述第二侧变化且朝着所述终端边缘部分沿着所述传输方向大致增加。
7.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述细长的表面起伏特征中的每个跨越所述第二图案连续地延伸。
8.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述细长的表面起伏特征包括在所述第二平坦表面中的凹槽，每个所述凹槽具有提供所述倾斜表面的一个侧壁。
9.如权利要求1至7中任一项所述的背光面板，其特征在于，所述细长的表面起伏特征包括在所述第二平坦表面中的凹槽，每个所述凹槽的横截面是V形，所述横截面的第一侧提供所述倾斜表面。
10.如权利要求9所述的背光面板，其特征在于，所述V形横截面的第二侧相对于所述第二平坦表面以与所述V形横截面的所述第一侧相对于所述第二平坦表面的角度相反的角度倾斜。
11.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述细长的表面起伏特征包括在所述第二平坦表面中的脊部，每个所述脊部具有提供所述倾斜表面的一个侧壁。
12.如权利要求1至10中任一项所述的背光面板，其特征在于，所述细长的表面起伏特征包括在所述第二平坦表面中的脊部，每个所述脊部具有相反的斜坡侧，所述斜坡侧中的第一侧提供所述倾斜表面。
13.如权利要求12所述的背光面板，其特征在于，所述脊部的第二斜坡侧相对于所述第二平坦表面以与所述脊部的第一斜坡侧相对于所述第二平坦表面的角度相反的角度倾斜。
14.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述倾斜表面的角度沿着所述传输方向大致增加。
15.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述照射源沿着大致整个所述输入边缘部分将光投射到所述光导管中，并且所述第二图案是大致笔直细长的表面起伏特征的图案。
16.如权利要求1至14中任一项所述的背光面板，其特征在于，所述照射源在所述输入边缘部分的中央部分处将光投射到所述光导管中，并且所述第二图案是大体以所述中央部分为中心的大致同心弧的图案。
17.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述第一图案包括邻近于所述输入边缘部分的区域密度增加的区。
18.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述分立的表面起伏特征包括在所述第一平坦表面中的凹点。
19.如权利要求18所述的背光面板，其特征在于，所述凹点是大致半球形的。
20.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述分立的表面起伏特征包括在所述第一平坦表面上的隆起部。
21.如权利要求20所述的背光面板，其特征在于，所述隆起部是大致半球形的。
22.如前述任一权利要求所述的背光面板，其特征在于，所述周缘包括终端边缘部分，所投射的光大致朝着所述终端边缘部分传输。
23.一种面板显示器，所述面板显示器包括用于向用户显示一个或多个图形信息特征的图形显示装置，以及用于提供面板显示装置的区域背光照明的背光面板，所述图形显示装置具有前面和后面，所述前面定向成向所述面板显示器的用户呈现所述图形信息特征，并且所述后面被构造成接收来自所述背光面板的第一侧的背光照射，其中，所述背光面板是如前述任一权利要求所述的背光面板。
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