CN111712747A - 用于分段照明的导光件 - Google Patents

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Abstract

导光件(100)包括具有照明区域(111)的导光板(110)。导光板具有第一主表面(112)以及与第一主表面相对的第二主表面(113)，而且包括输出耦合机构(120)，用于将在导光板中传播的光(150)通过照明区域中的第一和/或第二主表面而从导光板耦合出。输出耦合机构包括在整个照明区域上延伸的第一输出耦合带(121)，每个第一输出耦合带在导光板中限定第一光通道(141)的水平延伸部，并且配置为将基本沿着第一光通道的在第一方向上传播的光从导光板耦合出。相邻的第一输出耦合带被中间区域(124)隔开，该中间区域的光耦合特性实质上不同于第一输出耦合带的光耦合特性。

Description

用于分段照明的导光件
背景技术
导光膜和导光板用于各种应用中，例如用于显示器的背光和前光机构中，以对光进行引导和再分配。
在诸如液晶显示器(LCD)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。对比度主要指显示器的亮像素和暗像素之间或亮区域和暗区域之间的发射强度差。
优化对比度性能可能需要以不同强度对显示器的不同区域进行照明的分段照明。
在边缘照明配置中，分段照明可以通过使用分段导光板结构来实现，其中导光板被划分成多个区段或光通道。相邻的区段或光通道可以通过折射率与光通道的折射率不同的限制带而分离，从而允许接收到光通道中的光经由在光通道和限制带之间的界面处的全内反射而在其中传播。WO 2017/137653 A1中公开了具有多个光通道的导光件(lightguide，光导)的示例。
分段导光件的性能可能需要高的设计和/或制造精度，以避免在相邻分段或光通道之间出现暗或亮的照明线。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
在第一方面中，用于分段照明的导光件可以采取如下方式实现，其特征在于权利要求1中所指定的内容。所述导光件包括具有照明区域的导光板。导光板具有第一主表面和基本上平行的第二主表面，第二主表面与第一主表面相对并以导光板的厚度与第一主表面分隔开。
导光板包括输出耦合(out-coupling，外耦合)机构，输出耦合机构用于将在导光板中传播并且与输出耦合机构相互作用的光通过照明区域中的第一和/或第二主表面而从导光板耦合出。
输出耦合机构包括在整个所述照明区域上延伸的多个第一输出耦合带，每个第一输出耦合带在导光板中限定第一光通道的水平延伸部，并且配置为在导光件的使用过程中将基本沿着第一光通道的第一方向传播的光从导光板耦合出。相邻的第一输出耦合带通过中间区域隔开，该中间区域的光耦合特性实质上不同于第一输出耦合带的光耦合特性。
照明模块可以以如下方式实现，其包括第一方面的导光件及多个发光元件，例如布置为用于将光发射到光通道的LED。
例如液晶组合件等显示组件可以采取如下方式实现，其包括例如液晶层的显示元件及布置用于照明显示元件的第一方面的导光件。
附图说明
根据以下结合附图阅读的详细描述，将会更好地理解本描述，其中：
图1以部分透明的透视图示出了导光件的导光板；
图2和图3示出了导光件的导光板的俯视图；
图4和图5以部分透明的透视图示出了具有两个导光板的导光件；
图6示出了具有单个导光板的导光件的俯视图；
图7示出了照明模块的侧向剖视图；
图8示出了显示模块的侧向剖视图；以及
图9示出了导光板的细节和操作的侧向剖视图。
图中的附图是示意性的，并且不是按比例绘制的。
具体实施方式
下面结合附图提供的详细描述旨在作为对多个实施例的描述，但是并不旨在表示可以构造、实现或利用实施例的唯一方式。
下文论述的实施例和示例中的至少一些可以允许例如实现具有精确分段照明能力的导光件、照明模块或显示组件，所述照明能力在照明区段之间基本上不具有微弱的暗线或亮线或仅具有微弱的暗线或亮线。
在图1中部分示出的导光件100包括导光板110，该导光板110具有照明区域111。
“导光件”是指适合于在其中引导光的光学元件，该光学元件适合且设计用于在其中、即在导光件内引导光。导光件可包括一个或多个导光板。此外，导光件可包括任何其它适当的层、元件或结构，例如用于保护目的或用于增强导光件的总体光学性能。
“板”是指导光板的大致板状结构，即，在水平或宽度方向上二维地延伸并且在垂直或厚度方向上具有厚度的结构，厚度比板的水平尺寸要低的多。导光“板”也可被认为是导光“片”或导光“膜”。根据所讨论的应用，导光板可具有任何适当的尺寸。例如，其宽度和/或长度可以在10至1000mm的范围内，而厚度可以在0.1至3mm的范围内。
导光板具有第一主表面112和第二主表面113，第一和第二主表面彼此相对。它们在“垂直”方向或厚度方向上以导光板的厚度T隔开。
导光板可被配置为接收光，然后该光可以在导光板的第一和第二主表面112、113处经由全内反射在导光板内传播，如表示光束150的箭头所说明。
导光板的第一主表面和第二主表面彼此相对并限定导光板的厚度，可被视为例如导光板的下/底表面和上/顶表面。然而，应当注意的是，相对于固定到导光板本身的坐标，对向上和向下方向或上部或下部位置的这种引用以及“水平”和“垂直”应当被理解为相对于固定到导光板本身的坐标来定义，使得第一主表面是相对的“上”主表面，并且第二主表面是相对的“下”主表面。在固定到地球重力方向的坐标中，例如，取决于导光板的位置，这些表面自然可以位于任何方向。
因此，只要下文在本说明书中使用术语“垂直”和“水平”，它们应被理解为在相对于地球重力固定的坐标或任何其他外部坐标中，相对于水平和垂直方向不固定的辅助定义。
在图1的示例中，导光板110的第一主表面112和第二主表面113是平面的并且基本上平行。因此，它们可以被认为是“水平”延伸的。在其它实施例中，导光板的第一主表面和第二主表面的指向可以稍微不同。例如，导光板可以是楔形的，其一个或两个主表面偏离水平方向或宽度方向。
图1的导光板110包括输出耦合机构120，输出耦合机构120被配置成将在导光板中传播的光在照明区域111中耦合出。导光板的照明区域是指导光板计划将照明从其分配出去的区域。
输出耦合机构120包括在整个照明区域上延伸的细长的第一输出耦合带121。在图1的示例中，所有第一输出耦合带在整个照明区域上延伸、即它们的长度覆盖照明区域111的整个宽度。在一些其它实施例中，输出耦合机构的第一输出耦合带中的至少一些仅在照明区域宽度的一部分上延伸。
在形成输出耦合机构的一部分时，第一输出耦合带被配置为实现用于在第一输出耦合带的区域中与输出耦合机构相互作用的光的输出耦合功能、即与第一个输出耦合带相互作用。因此，第一输出耦合带121被配置为通过将与它们相互作用的光从导光板耦合出来执行输出耦合功能。然后，只有这样的光可以通过第一输出耦合带从导光板耦合出，该光在该第一输出耦合带的区域中在导光板中传播。由此，每个第一输出耦合带在导光板上限定第一光通道141的水平延伸部。
第一输出耦合带的输出耦合性能被配置为是方向选择性的，因为在第一输出耦合带的指定位置，对于仅基本上在其一个纵向方向上沿第一光通道传播的光，输出耦合是有效的。该方向、即“第一方向”在图1的附图中由箭头D1标记。方向选择性的输出耦合性能意味着第一输出耦合带基本上不将在第一光通道中沿相反的第二方向传播的光耦合出。在耦合带的指定位置处，对于这样的相反方向的基本上较低的局部输出耦合率可以例如小于或等于该位置在第一方向上的局部输出耦合率的20％。在一些实施例中，在一个或多个位置处，到第二方向的局部输出耦合率可以基本上为零。
因此，“局部输出耦合率”指的是输出耦合机构或输出耦合带在指定位置处的输出耦合率。
输出耦合带的方向选择性的局部输出耦合率可以通过任何适当的机构和/或结构来实现。例如，在衍射操作耦合带的情况下，可以使用各种类型的衍射微特征，例如二元光栅或多级光栅。在基于折射或反射操作的耦合带的情况下，各种类型的非对称折射或反射微结构可布置在导光板上或导光板内。在图9中示出了一些示例。
其他实施例可以没有局部输出耦合率的这种方向选择性。
因此，“光通道”是指导光板中的一个空间，其中光通道的水平延伸部由输出耦合带限定。在垂直方向上，光通道可以在其第一主表面和第二主表面之间基本上覆盖导光板的整个厚度。所述输出耦合带被配置为将在所讨论的光通道中以适当的方向传播并且与所述输出耦合带相互作用的光从导光板耦合出。
将光从导光板耦合出是指将与输出耦合机构或其输出耦合带相互作用的光的至少一部分从导光板耦合出。然后，在导光板中传播的光通量(单位时间的光能量)可以在与输出耦合机构的每次相互作用时逐步减小。这在图1中示出，其中输出耦合机构120被配置成将入射在其上的光150的一部分耦合到输出耦合光160中，而其余光通量可能会被全内反射而反射回导光件。由此，在与输出耦合机构120的每次相互作用时，部分的光150从导光板110耦合出并耦合到输出耦合光160中。
局部输出耦合率在第一输出耦合带的整个长度上可以是均匀的，使得入射光能的输出耦合的部分是恒定的。可选择地，局部输出耦合率可以变化，即局部输出耦合率在导光件的不同位置或不同区域是不同的。例如，在通过导光件的边缘表面接收光进入导光件的情况下，局部输出耦合率、即在指定位置处的输出耦合率在接近边缘较低并且随着距边缘的距离增加而增加。由此，可以改善输出耦合光强度的均匀性。
尽管在导光件中传播的光150在图1中被示为单个射线，但是应当理解，这仅仅是为了说明的目的。线和阵列仅表示光的传播路径。因此，在与输出耦合机构的每次相互作用时划分光通量或光能的图示并不意味着输出耦合机构实际上必须实现这样的划分，尽管对于衍射输出耦合机构，这种情况可能尤其如此。在折射或反射输出耦合机构的情况下，相反，该图示应被理解为表示仅光通量的一部分实际上与输出耦合机构的功能部分相互作用，而其余的部分仅在导光板主表面经历全内反射。
输出耦合机构及其输出耦合带可以基本上包括使得能够将与输出耦合机构相互作用的光从导光板耦合出的任何适当的装置或结构。在图1的示例中，输出耦合机构包括呈线123形式的光学微特征，线123的取向基本上垂直于第一输出耦合带121的纵向方向。
在其他实施例中，可以使用可能包括光学微特征的其他类型的耦合机构。这样的微特征可以包括任何适当类型的点、线、凹槽、脊或其他类型的结构微特征来代替线。这样的结构微特征可以包括例如具有两个不同高度水平的结构或图案，即二元结构。可选地，光学微特征可以具有多个离散高度水平的多级高度变化，或者它们可以具有连续或逐渐变化的高度水平。
在其他实施例中，可以使用其他类型的光学微特征、例如散射、反射或折射颗粒来代替结构微特征。
“光学微特征”因此可指至少对于预定设计波长能够影响光的传播的微米级结构、图案、粒子或其它类型的特征，使得在导光板内传播且入射到此类光学微特征上的光至少部分地从导光件耦合出。“微米”和“微米级”是指相对于设计导光板的预定设计波长，至少具有一些特征维度的特征，其大小在亚波长维度到几十个波长的范围内。
通过光学微特征影响光的传播可以例如基于与光学微特征相互作用的光的折射、反射、散射或衍射。更一般地，输出耦合机构可以包括任何适当的反射、折射、衍射和/或散射光学机构，其被配置为将在光通道中传播并且与输出耦合机构相互作用的光从导光板耦合出。光学微特征可以包括例如形成在导光板的一个主表面上的向外或向内突出的微棱镜。
在图1的示例中，线形成的光学微特征基本上规则地分布在第一输出耦合带的区域中。在其它实施例中，多个光学微特征可布置在具有准规则或不规则分布的导光板的输出耦合机构中。为了提供非均匀的局部输出耦合率，光学微特征可以沿着输出耦合带分布有不同的粒子数密度。因此，可以在输出耦合带的需要更高局部输出耦合率的部分布置更多的微特征。例如，光学微特征可以分布有粒子数密度，当光学微特征与光通道的准备将光接收到光通道中的端部的距离增加时，粒子数密度增加。
在如图1所示的规则分布的情况下，例如可以在周期性栅格或光栅中布置多个微特征。
光学微特征或其它类型的耦合元件可以基本上位于一个平面上或沿着一个平面。此平面可平行于导光件的第一和/或第二主表面定向，如图1的导光件100中的情况。在其它实施例中，光学微特征或其它类型的耦合元件可位于或沿着几个不同平面分布，这些平面可与导光件的第一和/或第二主表面不同地定向。在又一些实施例中，光学微特征或其它类型的耦合元件可分布在输出耦合空间内。
在图1的示例中，具有第一输出耦合带121的线形成的光学微特征123的输出耦合机构120基本上位于或接近导光板110的第二主表面113。然后，光学微特征可以形成为例如表面起伏结构。在其它实施例中，输出耦合机构总体上以及其光学微特征可位于垂直或厚度方向上，例如嵌入在导光板之内或在导光板的第一主表面上或附近。
在图1的示例中，输出耦合机构被配置成使光通过其第一主表面112而从导光板耦合出。在其它实施例中，可以使光通过导光板的第二主表面而耦合出或通过两个主表面而耦合出。
图1的示例导光板110的所述配置意味着输出耦合机构120被配置为将光通过与位于或接近输出耦合机构所在的主表面不同的主表面而从导光板耦合出。在其他实施例中，输出耦合机构可以被配置为将光通过与位于或接近输出耦合机构所在的主表面相同的主表面而从导光板耦合出。其示例在图5中示出。
每两个相邻的第一输出耦合带121通过形成输出耦合机构120的一部分的中间区域124彼此分离。输出耦合机构120的每个中间区域124包括重定向机构(re-directingarrangement)122。在图1的示例中，重定向机构基本上覆盖中间区域124的分离相邻的第一输出耦合带的整个宽度。第一输出耦合带和重定向机构具有基本相同的宽度。
重定向机构122被配置为基本上不将在第一方向上在导光板中传播并且与重定向机构相互作用的光从导光板110耦合出。相反，重定向机构被配置为将源自相邻的第一光通道中的一个并且与重定向机构相互作用的光150耦合并返回到该光通道。为此，重定向机构可以包括在其区域中分布的重定向特征。在图2中示出该示例，其中重定向机构222a、222b的重定向特征225a、225b用于对在导光板210a、210b中传播的光250a、250b进行重定向。
图2的示例的重定向机构222a、222b被配置为将源自相邻的第一光通道和第二光通道中的一个并且与重定向机构相互作用的光250a、250b重定向回该光通道。
重定向特征可以包括任何适当的反射、折射或衍射结构或元件。例如，它们可包括布置在导光板内或导光板上的横截面为矩形、三角形或波状的微脊，由此微脊和导光板材料之间的界面可形成实现重定向功能的反射或折射材料界面。还可使用与以下在准直机构(collimating arrangements)的上下文中论述的内容相对应的狭缝或切口。
重定向机构是具有光耦合特性的中间区域的示例，该光耦合特性与第一输出耦合带的光耦合特性实质上不同。更具体地，重定向机构是局部输出耦合率实质上低于输出耦合带的局部输出耦合率的中间区域的实施方案的示例。实际上，在中间区域中没有任何特定的输出耦合特征的情况下，局部输出耦合率在整个中间区域、即在中间区域的每个位置可以基本上为零。
可以在没有任何重定向机构的情况下实现其他实施例。
光在光通道中基本上在第一方向或第二方向上的传播指的是平均传播方向、或指的是到光的可能来回跳动的实际传播路径的内插传播线的方向。因此，虽然实际传播路径的方向可以变化，但是这样的平均方向或内插传播线的方向却基本上与第一或第二方向对准。
导光板可具有由适于预期应用中所使用的波长范围的导光件的任何材料形成的主体，例如用于显示器背光或前光目的的可见波长。可能的材料包括例如丙烯酰基和聚碳酸酯及其不同的变体，以及适用于导光板的各种玻璃材料。
导光件以及其导光板可形成为刚性元件。或者，导光件和/或导光板可形成为柔性和/或可弯曲元件，从而允许实施柔性和/或可弯曲的导光件或例如可用于可弯曲的显示器组件或模块的照明装置中的导光件。
从制造的观点来看，柔性或可弯曲导光板可以例如通过卷对卷工艺来提供。然后，具有耦合机构的多个导光板最初可形成为单个长片并在此之后切割成单独的独立的导光板。
例如通过首先以液体形式将可固化物质(例如UV可固化(紫外线)树脂或漆)印刷到导光板上，从而在导光板的表面上形成输出耦合机构，并且通过印刷在其上形成输出耦合结构，同时用UV光照射可固化试剂。也可以使用可由除UV光之外的因素(例如热或固化剂)固化的物质。
可以在第一光通道中从位于导光板的边缘处的发光元件(诸如发光二极管LED)接收光。由此，在与第一光通道水平重合的第一输出耦合带的区域中从导光板耦合出的光可用于各种照明目的，诸如显示器的背光或前光照明。可通过经由发光元件的控制来控制发射到第一光通道中的光，从而控制来自不同光通道的照明。由此，根据图1的示例的具有导光板的导光件可用于提供分段照明。
诸如发光二极管LED的发光元件可以发射具有相对高的发散度的光。因此，由发光元件朝向和进入光通道发射的光束的大部分可能实际上在该光通道的外侧传播。
相邻的第一输出耦合带被具有低的或基本上为零的局部输出耦合率的中间区域分隔开，可有利地允许一些既定沿着第一输出耦合带传播的光从中泄漏出，而基本上不干扰由导光件提供的分段照明的可控性。即，只要光的最大发散度使得从一个第一光通道泄漏出的光不到达相邻的第一光通道，不管中间区域中是否存在重定向机构，它基本上不会从导光板耦合出。该最大发散度在图2的附图中由虚线箭头标记，该虚线示出了具有导光板210a、210b的导光件200a、200b的示例，该导光板可以与以上参考图1讨论的任何导光板一致。在第一输出耦合带221a、221b和中间区域224a、224b具有相同宽度的情况下，该最大发散度可以对应于发射到第一光通道的光束的宽度，该光束的宽度是第一输出耦合带和中间区域的宽度的三倍。
如图2所示，示例a)的导光板210a包括两个相对的狭缝231a，其被布置成靠近每个第一光通道241a的端部242a。两个狭缝被引导以便在其间形成楔形接收区，用于接收来自发光元件的光并将该光(尤其是其最大发散部分)导向第一光通道241a。
狭缝可填充有例如空气或不同于导光板材料的某种固体材料。通过适当地选择导光板和狭缝的折射率，进入接收区中并入射在狭缝上的光可经历全内反射，从而被重定向到第一光通道241a。由此，反射材料界面由狭缝的边缘232a、即在狭缝和周围的导光板材料之间形成。这些反射材料界面可以将光束的最大发散部分重定向到第一光通道。
“狭缝”基本上是指在导光板内形成的具有有限厚度的空间，该空间包括与导光板的材料不同的材料。然后，在一些实施例中，“狭缝”可以由例如不同于插入导光板内的导光板材料的材料的薄膜形成。这种材料可以是例如金属。金属的“狭缝”可形成高反射性表面，从而有效地重定向入射在导光板材料与金属之间的界面上的光。
在缝隙的不同构造中，缝隙因此形成反射材料界面，其可以将光束的最大发散部分重定向到相关联的光通道。
在图2的示例b)中，为了改善接收在导光板中的光与其第一光通道的对准，导光板包括靠近每个第一光通道241b的端部242b的形成在导光板中的切口透镜231b。
导光板中的“切口透镜”是指通过导光板中形成的腔实现的透镜结构。这样的透镜腔可以填充有空气或不同于导光板材料的某种固体材料。由于导光板材料和透镜腔材料的折射率不同，入射在透镜腔的边缘232b上的光可被折射，如由折射率差和入射角所限定。由此，折射材料界面由透镜腔的边缘232b形成，即位于腔和周围的导光板材料之间。这些折射材料界面可以将光束的最大发散部分重定向到第一光通道。
可以例如通过激光切割将切口透镜的狭缝或透镜腔形成到导光板中。在通过注射模制形成导光板的情况下，模具可以包括插入件/成型件，从而导致在整个导光板上形成狭缝或空腔。然后可以用合适的材料填充如此形成的狭缝或腔。还可以将不同于导光板材料的材料片插入模具内，以便保留在完整的导光板中并在其中形成狭缝或腔。
在图2的示例中，狭缝或切口透镜以及它们的反射和折射材料界面分别形成准直机构230a、230b，该准直机构230a、230b可以限制发射到第一光通道的光束的水平发散，从而使其“准直”。在其他实施例中，可以使用不同的准直机构。例如，准直机构可以用反射材料界面和折射材料界面两者来实现。狭缝和透镜也可以与图2所示的实施例不同地成形。此外，在具有形成折射材料界面的透镜的准直机构的情况下，透镜可以作为适当地附接到导光板的单独的透镜元件而形成，而不是被形成为导光板中的切口透镜。
图2的示例的准直机构整体地形成在导光板210a、210b中。然后，具有准直机构的导光板形成一个整体。在其它实施例中，可以实现准直机构和导光板的不同构造。
在其它实施例中，在发射到具有足够低发散度的光通道的光束的情况下，可在无任何准直机构的情况下实现导光件和导光板。
虽然未在图1的附图中示出，但是在上面参考图1讨论的那些导光板中的任一个中也可以存在准直机构。
部分地在图3中示出的导光件300的导光板310可以基本上根据上面参考图1和图2讨论的任何一个。区别在于输出耦合机构320包括在每个中间区域324中分离相邻的第一输出耦合带321、第二输出耦合带326。每个第二输出耦合带限定在由相邻的第一输出耦合带321限定的第一光通道341之间的导光板中的第二光通道342的水平延伸部。
第一输出耦合带和第二输出耦合带可以是基本上类似的。两个输出耦合带被配置为具有在局部方向上具有方向选择性的输出耦合性能，对于沿着相关联的光通道基本上仅在其纵向方向中的一个方向上传播的光来说输出耦合是有效的。因此，在相反方向上的局部输出耦合率基本上较低。然而，对于第二输出耦合带，该方向是与第一方向D1相反的“第二方向”D2，对于该第一方向D1，第一输出耦合带的输出耦合性能被优化。因此，如在图3的图中的实线箭头所示，第一和第二输出耦合带被配置为在相反方向上将在导光板中传播的光耦合出。由此，位于中间区域中的第二输出耦合带形成具有光耦合特性的中间区域的示例，中间区域的光耦合特性与第一输出耦合带的光耦合特性实质上不同。
在图3的示例中，除了第二输出耦合带326之外，两个相邻的第一输出耦合带321之间的每个中间区域324还在第一和第二输出中间区域之间包括重定向机构322。重定向装置基本上覆盖了中间区域324的保留在第二输出耦合带的外侧的部分的整个宽度。第一输出耦合带和第二输出耦合带和重定向机构具有基本相同的宽度。由此，中间区域的宽度基本上是第一和第二输出耦合带的宽度的三倍。
重定向机构322被配置为基本上不将在导光板310中沿第一方向或第二方向传播并与重定向装置相互作用的光从导光板310耦合出。相反，重定向机构被配置为将源自相邻的第一或第二光通道中的一个并且与重定向机构相互作用的光重定向回该光通道。为此，重定向机构包括与分布在其区域中的图2的特征类似的重定向特征325。
具有第一和第二输出耦合带的其它实施例可以在中间区域没有重定向机构的情况下实现。然后，中间区域的在第一和第二输出耦合带的外侧的所有局部输出耦合率可以基本上低于第一和第二输出耦合带的局部输出耦合率中的任何一个，这可以通过任何其它适当的方式来实现。例如，可以仅通过没有附加光耦合或引导特征的中间区域来提供这样的基本上较低或基本为零的局部输出耦合率。
可以在第一和第二光通道中从位于导光板的相对边缘的发光元件(例如，发光二极管LED)接收光。由此，在第一和第二输出耦合带的区域中从导光板耦合出的光可以用于各种照明目的，诸如显示器的背光或前光照明。可以通过经由发光元件的控制来控制发射到第一光通道和第二光通道中的光，来控制来自不同光通道的照明。由此，根据图3的示例的导光板可用于提供分段照明。
图3的导光板310包括在导光板310的相对边缘处的准直机构330，以将接收到导光板中的光能集中到在整个照明区域311延伸的第一和第二光通道341、342。在图3的示例中，准直机构是根据图2的示例a)。其它实施例可以用不同种类的准直机构来实现，诸如上面参考图2讨论的那些准直机构中的任何其它机构，或者不具有任何准直机构。
被中间区域分离两个相邻的第一输出耦合带，然后将两个相邻的第二输出耦合带分开，中间区域的宽度是耦合带的宽度的三倍，与图1和图2的导光板相比，可以有利地允许输入光的更大的发散度。即，只要光的最大发散度使得从一个第一或第二光通道泄漏出的光分别不能到达下一个相邻的第一或第二光通道，就不会被耦合出导光板，而不管中间区域中是否存在重定向机构。该最大发散度在图3的附图中由虚线箭头标记。利用第一输出耦合带和在具有相同宽度的输出耦合带的外侧的中间区域的部分，该最大发散度可以对应于发射到第一光通道的光束的宽度，其是输出耦合带的宽度的七倍。
上文参考图1到图3所论述的导光板中的任一者可用于实现导光件，其中两个或两个以上导光板彼此叠置。图4和图5中示出了具有彼此叠置的导光板的导光件的示例。
图4的导光件400的导光板410’、410”可基本上与上文参考图1和图2所论述的那些导光板中的任一者一致。两个导光板可以是基本上类似的。然而，它们相对于彼此水平旋转180度，使得“第一”方向D1’、D1”彼此相反。可以在没有这种旋转的情况下实现其他实施例。此外，两个导光板在其第一光通道的横向方向上水平地转移，使得下导光板410’的第一输出耦合带421’和第一光通道441’与上导光板410”的输出耦合机构的中间区域424”水平对准。反之亦然，即上导光板410”的第一输出耦合带421”和第一光通道441”与下导光板410’的输出耦合机构的中间区域424’水平地对准。换句话说，下导光板410’的第一光通道441’在上导光板410”的第一光通道441”之间水平地对准。由此，一个导光板的光通道在另一个导光板的两个相邻的光通道之间水平对准。
两个导光板以它们的第一主表面412’、412”面向相同的方向放置。然后，将其输出耦合机构420’、420”布置成将来自导光板的光耦合到导光板的同一侧。
在光450’、450”传输到两个导光板的第一光通道441’、441”的情况下，两个导光板的第一输出耦合带421’、421”使光460’、460”在导光板的照明区域411’、411”从导光件400耦合出，如在图4的图式中的箭头所说明。与图1的示例不同，输出耦合机构位于导光板的第一主表面412’、412”处或靠近导光板的第一主表面412’、412”，并且被配置为将光通过导光板的第二主表面413’、413”而从导光板耦合出。
图5的导光件500的导光板510’、510”可基本上根据上文参考图3所论述的那些导光板中的任一者。两个导光板可以是基本上类似的。它们在其第一光通道和第二光通道的横向方向上水平地传输，使得下导光板510’的第一和第二光通道541’、542’与保持在第二输出耦合带526”的外侧的上导光板510”的中间区域524”的部分水平对准。另一种方式是，上导光板510”的第一和第二光通道541”、542”与保持在第二输出耦合带526’的外侧的下导光板510’的中间区域524’的部分水平对准。换句话说，下导光板410’的第一光通道441’在上导光板410”的第一光通道441”之间水平地对准，反之亦然。两个导光板的“第一”方向D1’、D1”和相对的“第二”方向D2’、D2”相互基本平行。
两个导光板以其第一主表面512’、512”面向导光板的同一侧放置。然后，将其输出耦合机构520’、520”布置成将来自导光板的光耦合到导光板的同一侧。
随着光550’、550”传输到两个导光板中的第一和第二光通道541’、542’、541”、542”，如图5中的箭头所示，两个导光板的第一和第二输出耦合带521’、526’、521”、526”在照明区域511’、511”中将光560’、560”从导光件500耦合出。
在图5的示例中，输出耦合机构520’、520”可以位于或接近导光板的第一主表面512’、512”，并且被配置为将光通过相同的第一主表面而从导光板耦合出。因此，与图1和图4的示例不同，输出耦合机构被配置为将光通过与输出耦合机构相同或接近的相同主表面而从导光板耦合出。
在图4和图5的示例中，上导光板410”、510”可以位于下导光板410’、410’上，而无需专门地彼此连接。然后，在叠置的导光板之间可以存在微观的气隙。还可以使两个叠置的导光板410’、410”、510’、510”通过任何适当的手段彼此附接，以提供具有适当光学性质的稳定组件。例如，两个导光板可通过布置在其间的光学透明粘合剂(OCA)(诸如液体光学透明粘合剂(LOCA))而附接。存在可用的光学透明粘合剂材料、即能够基于例如丙烯酸和硅树脂形成弹性透明的粘合剂层和结构的粘合剂材料。为了不干扰从其中一个导光板耦合出的光向另一导光板的传播，光学清晰度是重要的。
在图4和图5的导光件400、500中，每个光通道和相关联的输出耦合带可以从导光件产生照明带。可通过控制输入到对应光通道中的光来控制每个照明带。由此，导光件可用于提供分段照明，例如用于显示器的前光照明的背光。显示器的这种分段照明可以实现具有高动态范围HDR对比度性能的显示器。
在诸如图4和图5的叠置导光件配置中，第一输出耦合带和/或第二输出耦合带的局部输出耦合率可以被配置为在输出耦合带的侧向边缘处或在其附近比在中间区域低。这可有利地防止或减轻在两个邻近照明区段的界面周围的输出照明中出现明线。
上面参考图4和图5讨论的叠置导光板的原理也可以在具有多于两个的导光板彼此叠置的实施例中实现。在此类多层导光件中，每一层的光通道可类似于图4和图5的示例水平地对准，使得在不同导光板中不存在重叠光通道。在一些实施例中，也可以使不同导光板的两个或更多个光通道彼此部分重叠或完全重叠。
在图6中部分地示出的导光件600与上面参考图3讨论的导光件600的不同之处在于，导光板610的输出耦合机构620不包括任何重定向机构。相反，在图6的示例中，第二输出耦合带626基本上完全覆盖位于两个相邻的第一输出耦合带621之间并分隔两个相邻的第一输出耦合带621的中间区域624。第一输出耦合带621和第二输出耦合带626具有基本上相同的宽度。
类似于以上参照图1和图3讨论的导光板，第一和第二输出耦合带621、626具有方向选择性的输出耦合性能。因此，第一输出耦合带621被配置为将在第一光通道中传播的光主要向第一方向D1耦合出。第二输出耦合带分别被配置为将在第二光通道中传播的光主要向与第一方向相反的第二方向D2耦合出。
基本上完全覆盖中间区域的第二输出耦合带是其光耦合特性与第一输出耦合带的光耦合特性基本上不同的中间区域的示例。
关于输入到光通道中的光的最大发散度，该情形类似于上面参考图1和图2讨论的导光板。因此，为了基本上不干扰由导光板610产生的分段照明的可控性，最大发散度可对应于发射到光通道的光束的宽度，其是输出耦合带的宽度的三倍。
根据图6的导光板的导光板可用于实现一层导光件，即仅具有一个导光板的导光件能够提供分段照明。
为了说明的清楚起见，图1至图6中示出的导光板包括仅具有几个输出耦合带的耦合机构，并且因此仅具有几个光通道。应当注意，根据以上讨论的示例和实施例中的任何一个的实施例可以利用任何适当数量的输出耦合带和光通道来实现。
照明模块701包括导光件700，导光件700具有彼此上下叠置的两个导光板710’、710”。导光件700可以是根据上文参考图4和图5讨论的两层导光件中的任一个。在图7的附图中，光通道741’、741”被示出为好像彼此叠置。然而，这仅是说明性的问题；如以上参照图4和图5所讨论的，叠置导光板的光通道在彼此之间水平地对准。
在其它实施例中，可用例如图6的一层导光件配置来实现显示器照明模块。
附接具有多个LED703’、703”作为发光元件的发光单元702’、702”，导光板的每个光通道741’、741”的一个附接在每个导光板710’，710”的边缘。在其他实施例中，可以使用除LED之外的发光元件。
LED被布置用于在“第一”方向和/或“第二”方向上发射光750’、750”到光通道中。当在使用中时，导光板的输出耦合机构720’、720”将在光通道中传播的光750’、750”从导光板耦合出，从而在导光件700的一侧产生可分段控制的照明760’、760”，如在图7的图式中的箭头所标记。
根据上面参考图7讨论的那些照明模块可以用于例如为显示器提供分段的背光或前光照明。
图8的显示组件804包括导光件800，导光件800具有彼此上下叠置的两个导光板810’、810”。导光件800可以是根据上文参考图4和图5讨论的两层导光件中的任一个。在其它实施例中，显示器照明模块可用例如图6的一层导光件配置来实现。
此外，显示组件包括具有液晶层806作为实际显示元件的LCD显示面板805。在其它实施例中，可分别使用其它显示面板类型和其它显示元件类型。
在显示组件804中，在使用显示元件的情况下，导光件800用于照亮LCD显示面板。其提供用于液晶层806的背光照明的分段光860’、860”，如图8的图式中的箭头所说明。在其他实施例中，可以提供用于不同显示类型的背光或前光照明。虽然在图8中未示出，但是可以有一个或多个发光单元，诸如上面参考图7所讨论的那些。然而，可以在没有任何发光单元的情况下制造和供应显示元件。接着，可在任何稍后阶段添加适当的发光装置，或可以设置包含于供显示元件并入其中的设备中的发光装置。
除了图7和图8中所示的层和元件之外，完整的照明模块和显示组件可以包括任何适当的另外的层、元件或结构。例如，可存在被布置为与照明模块或显示组件的导光板配合的漫射器、增亮膜(BEF)及/或反射器。
在图9的示例a)和b)中，微棱镜923a、923b形式的光学微特征形成在导光板的第二主表面913a、913b上。微棱镜在光通道的纵向方向上是不对称的。两个棱镜具有一个相对于第二主表面以相对大的角度定向的面，使得沿第一方向传播的光950a、950b在该面被反射并且作为输出耦合光960a、960b被引导出导光板。
微棱镜的其他面指向不同。在示例a)中，该其他面相对于导光板的第二主表面913a垂直地定位。然后，在导光板中基本上在与第一方向相反的第二方向上传播的光950a”在微棱镜923a的表面处仅经历轻微折射，并继续在导光板上进一步传播而不从导光板被耦合出。在示例b)中，另一个面仅与第二主表面913b的方向稍微不同。然后，在导光板中沿第二方向反向传播的光950b”在该面反射，并且继续在导光板上进一步传播而不会从导光板被耦合出。
在其它实施例中，可通过任何其它适当机构来实现方向选择性的局部输出耦合率。
下面将简短地进一步讨论一些实施例。
用于分段照明的导光件可以采取如下方式实现，包括具有照明区域的导光板，导光板具有第一主表面和第二主表面，第二主表面与第一主表面相对并且以导光板的厚度分隔开，导光件还包括输出耦合机构，用于将在导光板中传播并且与输出耦合机构相互作用的光通过照明区域中的第一和/或第二主表面而从导光板耦合出，其中输出耦合机构包括在整个照明区域上延伸的多个第一输出耦合带，每个第一输出耦合带在导光板中限定第一光通道的水平延伸部，并且配置为在导光件的使用过程中将基本沿着第一光通道的第一方向传播的光从导光板耦合出；相邻的第一输出耦合带通过中间区域隔开，该中间区域的光耦合特性实质上不同于第一输出耦合带的光耦合特性。
在一个实施例中，中间区域包括第二输出耦合带，该第二输出耦合带在整个照明区域上延伸并限定导光板中的第二光通道的水平延伸部，第二输出耦合带被配置为在导光件的使用过程中将基本上沿着第二光通道的第二方向传播的光从导光板耦合出，第二方向与第一方向基本上相反。
在一个实施例中，第一和第二输出耦合带对于在导光板中基本上在第一方向和第二方向上传播的光的局部输出耦合率分别实质上大于对于在导光板中基本上在相反方向上传播的光在相同位置的局部输出耦合率。
在一个实施例中，中间区域在输出耦合带的外侧的局部耦合率基本上为零。
在一个实施例中，中间区域在输出耦合带的外侧包括重定向机构，该重定向机构被配置为将源自光通道中的一个并且在光通道的外侧在导光板中传播的光从其起源的位置引导回光通道。
在一个实施例中，输出耦合带具有光学微特征。光学微特征可以包括基本上垂直于输出耦合带的纵向方向的线。
在一实施例中，导光件还包括准直机构，该准直机构被配置为在导光件的使用过程中限制发射到导光板的光通道的光束的水平发散。准直机构可以一体地形成在导光板中。准直机构可以包括反射材料界面，该反射材料界面被配置为重定向光束的发散部分。准直机构可包括折射材料界面，折射材料界面被配置为至少部分地准直光束。
在中间区域中具有第二输出耦合带的实施例中，第二输出耦合带基本上完全覆盖中间区域的宽度。
在一个实施例中，两个导光板彼此叠置，其中一个导光板的光通道与另一个导光板的两个相邻的光通道之间水平地对准。
照明模块可以实现为包括如上文所定义的导光件及多个发光元件，例如用于将光发射到光通道的LED。
可实现例如液晶显示组件等显示组件，显示组件包含例如液晶层的显示元件和如上文所定义的用于照明显示元件的导光件。
尽管已经用特定于结构特征和/或方法行为的语言描述了主题，但可以理解，在所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而公开的。
将理解，上述益处和优点可涉及一个实施例或可涉及若干实施例。实施例不限于解决任一或全部的所述问题的实施例，或者不限于具有任一或全部的所述好处和优点的实施例。还将理解，“一个(an)”项目是指这些项目中的一个或多个。
“包括”在本说明书中用于表示包括随后跟随的一个或多个特征或动作，而不排除存在一个或多个附加特征或动作。

Claims (15)

1.一种用于分段照明的导光件(100)，包括具有照明区域(111)的导光板(110)，所述导光板具有第一主表面(112)和第二主表面(113)，所述第二主表面与所述第一主表面相对并且以所述导光板的厚度分隔开，所述导光件(100)还包括输出耦合机构(120)，用于将在所述导光板中传播并且与所述输出耦合机构相互作用的光(150)通过所述照明区域中的所述第一主表面和/或所述第二主表面而从所述导光板耦合出；
其中，所述输出耦合机构包括在整个所述照明区域上延伸的多个第一输出耦合带(121)，每个第一输出耦合带在所述导光板中限定第一光通道(141)的水平延伸部，并且配置为在所述导光件的使用过程中将基本沿着所述第一光通道在第一方向上传播的光从所述导光板耦合出；相邻的第一输出耦合带被中间区域(124)隔开，所述中间区域(124)的光耦合特性实质上不同于所述第一输出耦合带的光耦合特性。
2.根据权利要求1所述的导光件(300)，其中，所述中间区域包括第二输出耦合带(326)，所述第二输出耦合带(326)在整个所述照明区域(311)上延伸并在所述导光板(310)中限定第二光通道(342)的水平延伸部，所述第二输出耦合带被配置为在所述导光件的使用过程中将基本上沿着所述第二光通道在第二方向上传播的光从所述导光板耦合出，所述第二方向与所述第一方向基本上相反。
3.根据权利要求2所述的导光件(300)，其中，所述第一和第二输出耦合带(321、326)对于在所述导光板(310)中基本上在所述第一方向和所述第二方向上传播的光的局部输出耦合率实质上大于对于在所述导光板中基本上在相反方向上传播的光在相同位置处的局部输出耦合率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的导光件(100)，其中，所述中间区域(324)在所述输出耦合带(321、316)的外侧的局部输出耦合率基本上为零。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的导光件(300)，其中，所述中间区域(324)在所述输出耦合带(321、326)的外侧包括重定向机构(322)，所述重定向机构(322)被配置为将源自所述光通道(341、342)中的一个并且在所述光通道外侧在所述导光板中传播的光从其来源的位置引导回所述光通道。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的导光件(100)，其中，输出耦合带(121)具有光学微特征(123)。
7.根据权利要求6所述的导光件(100)，其中，所述光学微特征包括基本上垂直于所述输出耦合带(121)的纵向的线(123)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的导光件(200a)，还包括准直机构(230a)，所述准直机构(230a)被配置为在所述导光件的使用过程中限制发射到所述导光板(210a)的光通道(241a)的光束的水平发散。
9.根据权利要求8所述的导光件(200a)，其中，所述准直机构(230a)一体地形成在所述导光板(210a)中。
10.根据权利要求8或9所述的导光件(200a)，其中，所述准直机构(230a)包括反射材料界面(232a)，所述反射材料界面被配置成重定向所述光束的发散部分。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的导光件(200b)，其中，所述准直机构(230b)包括被配置为至少部分地准直所述光束的折射材料界面(232b)。
12.根据权利要求2或11中任一项所述的导光件(600)，其中，所述第二输出耦合带(626)基本上完全覆盖所述中间区域(624)的宽度。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的导光件(400)，其中，两个所述导光板(410’、410”)彼此叠置，其中所述导光板中的一个导光板(410’)的光通道(441’)水平地对准于所述另一导光板(410”)的两个相邻的光通道(441”)之间。
14.一种照明模块(701)，包括如权利要求1至13中任一项所述的导光件(700)，以及布置用于向所述光通道(741’、741”)发射光(750’、750”)的多个发光元件，诸如LED(703’、703”)。
15.一种显示组件，诸如液晶显示组件(804)，所述显示组件包括诸如液晶层(806)的显示元件和如权利要求1至13中任一项所述的导光件(800)，所述导光件被布置为用于照明所述显示元件。
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