具有侧向倾斜的光输入的光源元件制造技术

本发明专利技术涉及一种光源元件（１０），该光源元件可用于液晶显示器的背景照明并具有一个倾斜的光出射表面（５１Ａ）和／或光入射表面（５Ｂ）。在光波导的表面上，光波导（１，２１，３１）用反射器（４，２４，３４）覆盖，必要时在这些反射器上形成相应的孔口区。本发明专利技术可设置许多光源（５，２５，３５，４５）和／或进行直接的观察并由此相应增加了亮度。此外，本发明专利技术描述了一种具有组成一体的反射器的光源元件的制造方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种按权利要求1前序部分所述的作为液晶显示的背景照明和作为环境照明用的光源元件。对液晶显示的背景照明来说，主要的任务是以足够高亮度的尽可能均匀的单色或多色的光辐射照射液晶显示面。为此，由一个或多个光源发出的光辐射必须一方面尽可能均匀地分布到显示面上，另一方面又应当把损失减少到最低限度。在EP-A-0 500 960中描述了一种平面型光源元件，这种元件用作液晶显示的背景照明。在这种光源元件中，在一个透明的光波导的一个作为光线入射面的端面上布置了一个光源。一个垂直于光入射面的光波导的表面用作光出射表面并在这个光出射面对面的光波导表面上设备了一层反光层。此外，布置了一个散射元件来对光出射表面出射的光线进行扩散散射，光源元件整个表面的光辐射的均匀化是这样实现的光波导的一个或两个表面具有粗糙的区段和平滑的区段，粗糙区段和平滑区段的面积比例沿该波导是连续变化的。平滑区段具有这样的特点，即这些区段的光辐射由于全反射被反射回波导中，而在粗糙区段上的光辐射则是散射的。由于在光波导的光入射侧的亮度首先是相当高的。该处的平滑表面占有相当大的比例，所以光波在这个范围内以相当高的几率通过多次全反射运动到波导内。平滑区段上的平面部分在波导过程中不断减小，所以光辐射越来越可在不断增加的粗糙表面上进行散射。从而可在光源元件的出射表面上产生相当均匀的输出辐射。对上述装置来说，光源元件一个端面上的光辐射必须输入光波导中。在使用一个沿着这个端面布置的、被一个金属的反射器包围的发光管的情况下，在多数情况中，预期可为液晶显示的背景照明提供足够的亮度。但这种装置是相当不灵活的，因为受到可用光源的限制，所以亮度不可能增加到超过一定的范围。此外，光源安装到光源元件的一侧的端面位置上也是不利的，因为此时可用的位置只限于液晶显示的显示面的宽度。这种装置例如适用于汽车仪表盘内的液晶显示的背景照明。如果这种显示位于仪表盘上方相当远，则显示面是清晰可见的。但如果这种显示布置在仪表盘下方相当远，则司机或副司机必须以相当大的视线角才能看到显示面。特别是对视线角依赖性较大的液晶显示器来说，这会导致显示面的有缺陷的识别。在上述装置中，在光波导制成后，在与光出射面相对的光波导表面上蒸镀一层金属薄膜作为反光层。但薄膜的这种镀覆方法是相当麻烦的，因为通常必须把薄膜粘贴在光波导的表面上。为此，必须使用这样一种粘接剂，即它在可见光谱范围的很宽的波长范围应具有足够的透明度，因为光源元件不仅用于用白色光源的液晶显示的背景照明，而是也用于任意波长的发光二极管的单色背景照明。所以EP-A-0 500 960描述的装置只有在一定的前提下才适用于良好的照明状况。因此本专利技术旨在提出一种特别是液晶显示的背景照明用的光源元件，用这种光源元件即使在不同的环境条件下也能达到亮度的改善。此外，在先有技术中，一些具有环境照明功能的人所熟知的光源元件由于光波导端面上的光辐射的输入方式，提高亮度也是一个问题。所以本专利技术的另一个目的是提出环境照明用的一种光源元件，这种光源元件具有较高的亮度和/或较大的光出射表面。本专利技术的另一个目的是提出一种制造光源元件的方法，这种方法可使光源元件达到高的亮度。先有技术中存在的上述问题是通过权利要求1所述的一种光源元件和权利要求20或22所述的一种方法来实现的。本专利技术第一种结构型式的全部特征的一个共同点是，光辐射不再象先有技术那样输入到光波导的一个或两个端面上，而是输入到沿光源元件的纵向延伸的表面上，其中光辐射以一定的倾角输入光波导中。由于沿这些表面为光源的定位提供了较多的空间，所以可设置较多的光源，从而可提高本专利技术光源元件的亮度。在所有实施型式中，光波导至少在与光出射面相对的表面上以及在连接光出射面和相对的表面的纵侧表面上用一个反射器覆盖，必要时在该反射器内形成孔口区，用以布置光输入单元。在本专利技术第一种实施型式的第一例中，光源布置在光波导的纵侧面上。在这些纵侧面上可布置诸如发光二极管之类的多个光源，因而可提高光源元件的亮度。在本专利技术光源元件的第一种实施型式的第二例中，光源布置在光出射侧对面的光源元件的表面上。这种结构形式例如用作环境照明的光源元件。这类光源元件例如可做成平面型的，因而以理想的方式用于液晶显示的背景照明。此外，这类光源元件可用于环境照明。通过多重照明的可能性，实现上避免了光波导的衰减，所以可照亮任一长度的光波导并可用于环境照明。在第二种结构形式中，本专利技术光源元件具有一个带光出射表面的光波导，其中与光出射表面相对的光波导的表面用一个反光的或扩散反射的反射器覆盖，且光出射表面和与它对置的光波导的表面形成一个不等于零的角度。用这类光源元件可制造一个光导体组件并安装在汽车的仪表盘内。根据要安装的光导体组件规定的高度位置这样形成光出射表面的倾斜角度，使司机或副司机可直接看到液晶显示的显示面。在第一种实施型式中，实现这个目的的本专利技术方法的特征是，反光薄膜的敷设实际上是与光波导的制造组合在一起的。亦即光波导通过注塑技术制造，把一种透明的塑料射入注塑装置的一个模具中或空腔中。这个模具事先在底面和侧面的至少一部分铺设薄膜。塑料浇注后，在固化时，薄膜固定在光波导上。在本专利技术方法的第二种实施型式中，薄膜用深冲方法制成，然后装到光波导上。其中具有一个底面和至少一个侧面的薄膜最好制成整体形状，然后将光波导嵌入其中。整体的薄膜例如可制成一个槽状的通道形状，然后可将光波导插入该通道中。下面结合附图所示的一些实施例来详细说明本专利技术。附图表示附图说明图1液晶显示器的背景照明用的本专利技术平面型光源元件的第一种实施型式的第一例；图2沿剖面线II-II剖开的图1光源元件的横断面；图3环境照明用的本专利技术光源元件的第一种实施型式的第二例；图4本专利技术光源元件的第一种实施形式的第三实施例；图4a沿图4剖面线IV-IV剖开的横断面；图5图4实施例的一种特殊形状；图6液晶显示器的背景照明用的本专利技术光源元件的第二种实施形式；图7沿剖面线II-II剖开的图6光源元件的横断面；图8按本专利技术制造的平面光源元件的第一种实施型式；图9沿剖面线II-II剖开的图8光源元件的横断面；图10按本专利技术制造的平面光源元件的另一种实施形式的部分视图。图1表示一种例如可用于液晶显示器背景照明的本专利技术光源元件10的实施型式。图2表示沿图1剖面线II-II剖开的带有一个液晶元件的光源元件的横断面。图1光源元件10的核心件是一个平面光波导1，该光波导原则上可用任一种透明的材料制成，例如用一种热塑性树脂例如丙烯酸类树脂、聚碳酸酯类树脂或有机玻璃或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)制成。输入这个光波导1的光线均匀分布在整个矩形面上并输入一个液晶显示的显示面(图中未示出)。为此，光波导1四周被反射器4包围，通过这些反射器扩散入射的光辐射。光输入是通过光输入单元5来实现的，这些光输入单元设置在光源元件10的纵侧面1C和1D上并分别由相应反射器4的一个孔口区5B和一个光源5A组成。光源5A例如是单色背景照明用的一只半导体发光二极管(LED)，但也可以是一个白色光源例如一个卤灯或类似物。在一种特殊的实施型式中，可用一个紫外线辐射源，在这种情况下，光波导的上侧和下侧涂敷有磷光体的材料。光源5A是这样布置的，即光辐射相对于光波导1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
光源元件（１０；５０），包括： －一个光波导（１；５１），该光波导具有 －一个光出射表面（１Ａ；５１Ａ）， －在光出射表面（１Ａ；５１Ａ）相对的表面（１Ｂ；５１Ｂ）和光波导（１；５１）的光出射表面的至少一部分以及连接该相对表面的侧面（１Ｃ，１Ｄ；５１Ｃ；５１Ｄ）用反光的或扩散反射的反射器（４；５４）覆盖，以及包括 －至少一个布置在光波导（１；５１）的一个光入射面（５Ｂ）上的光输入单元（５，２５，３５，４５；５５；６５）； 其特征为，光波导的光入射表面（５Ｂ；５４Ａ）和／或光出射表面（１Ａ，５１Ａ）与光波导的主方向之一成一定的锐角布置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B巴赫尔，F谢尔霍恩，G基尔希贝格，G怀特尔，H布伦纳，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]