包括等角螺旋曲率的导光件以及包括该导光件的设备制造技术

导光件包括至少一个发光表面和至少一个光耦合表面，该光耦合表面的至少一部分具有等角螺旋曲率。本文还公开了包括光学地耦合到导光件的至少一个光源的光学组件，以及包括此类组件的显示设备、照明设备和电子设备。

A light guide including an equiangular spiral curvature and a device including the light guide

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括等角螺旋曲率的导光件以及包括该导光件的设备本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年5月3日提交的美国临时申请序列第62/500,775号以及于2017年11月29日提交的美国临时申请序列第62/592,147号的优先权，本申请基于各项临时申请的内容并且这些临时申请的内容通过引用整体结合于此。
本公开总体上涉及包括至少一个具有等角螺旋曲率的光耦合表面的导光件，以及包括此类导光件的显示设备和照明设备。
技术介绍
液晶显示器(LCD)通常用于各种电子器件，诸如移动电话、便携式计算机、电子平板设备、电视机以及计算机监视器。传统的LCD通常包括蓝色发光二极管(LED)和颜色转换元件，诸如荧光体或量子点(QD)。LED也可以与照明应用(诸如照明器)中的颜色转换元件结合使用。例如，来自LED的蓝光可以被引导通过颜色转换介质，该颜色转换介质可以在光通过时将一些光转换为绿色和/或红色光。蓝光、绿光和红光的组合被人眼感知为白光。诸如荧光体和QD之类的颜色转换元件在转换光时不是100％量子效率的，并且一些光能可能被颜色转换元件吸收为热量。另外，例如当将较短的波长转换成较长的波长时，由于斯托克斯位移(Stokesshift)，因此颜色转换过程本身产生热量。在一些情况下，高达20％-40％的吸收光被转换成热量。由于过多的热量可能使颜色转换元件劣化，因此建立足够的冷却或散热路径以便消散所产生的热量并将颜色转换元件保持在期望的操作温度内是重要的。虽然荧光体材料可以能够在中等温度(例如，高达约300℃)下操作，但是QD材料是高度温度敏感的并且可能在大于约100℃的温度下经历劣化。由于QD的温度敏感性，因此传统的背光单元(BLU)通常被配置为避免QD与LED之间的紧密接近和/或直接接触。此类配置被称作“远离(remote)”配置。例如，如图1的LCD组件中所示，QD通常以玻璃或聚合物管、毛细管、片或薄膜的形式提供，例如QD增强薄膜(QDEF)1，其可以放置在LED2的阵列上(但不与其直接物理接触)，该LED2的阵列布置在印刷电路板(PCB)3上。因此，从LED2发射的光4可以在其行进到液晶(LC)面板5时穿过QD。BLU6还可包括附接到PCB的散热器7，该散热器7可以散发由LED产生的热量。然而，这些组件可能无法提供足够的冷却，因为来自QD的热量主要通过穿过LED与QDEF之间的间隙的自由或强制对流空气8消散。QDEF本身是相对差的热导体，并且不受益于与散热器7的直接热接触。这样，LCD组件可以在较低的光强度和/或功率下操作，以便保护QD免受热劣化，这可能不期望地导致显示器或照明亮度的整体降低。另外，此类组件可能导致显著的材料浪费，因为QD均匀地分散在整个LED阵列上，而不是仅分散地定位在阵列中的每个单独的LED上。因此，提供包括图案化的颜色转换介质的光学组件将是有利的，该图案化的颜色转换介质可以减少材料浪费，从而降低此类器件的成本。提供包括散热器路径或其他冷却机构的光学组件也是有利的，该散热器路径或其他冷却机构可以消散由颜色转换介质产生的热量。此外，提供具有减少的总厚度的光学组件是有利的。
技术实现思路
在各实施例中，本公开涉及包括至少一个发光表面和至少一个光耦合表面的导光件，其中至少一个光耦合表面的至少一部分包括等角螺旋曲率。在一些实施例中，导光件可包括板，该板包括第一主表面、相对的第二主表面以及至少一个边缘表面，其中该至少一个边缘表面包括光耦合表面。在替代实施例中，导光件可包括盘，该盘包括第一主表面、相对的第二主表面；以及边缘表面，其中该边缘表面包括光耦合表面。导光板或盘的第二主表面可包括发光表面。导光板或盘的第一主表面可以图案化有颜色转换介质、光散射特征和反射材料中的至少一个。反射层可以至少部分地封装图案化在第一主表面上的颜色转换介质。根据各实施例，导光件可包括环，该环包括内壁表面、外壁表面以及至少一个边缘表面，其中该至少一个边缘表面包括光耦合表面。在一些实施例中，外壁表面包括发光表面。在另外的实施例中，环包括空心圆柱体。根据进一步的实施例，导光件可包括杆，该杆包括第一端面、第二端面、外壁表面以及边缘表面，其中该边缘表面包括光耦合表面。第一端面、第二端面和外壁表面中的至少一个可包括发光表面。本文还公开了包括至少一个光源的光学组件，该至少一个光源光学地耦合至导光件，例如耦合至至少一个光耦合表面。在各实施例中，至少一个光源接合到印刷电路板。在某些实施例中，光学组件可进一步包括透明基板，该透明基板包括图案化有颜色转换介质、光散射特征和反射材料中的至少一个的主表面。反射层可以至少部分地封装图案化在透明基板的主表面上的颜色转换介质。根据非限制性实施例，光学组件可进一步包括位于导光件的至少一个发光表面附近的漫射层。例如，光学组件可包括厚度小于大约10mm或小于大约5mm的堆叠。导光件和/或透明基板可包括玻璃、塑料或其组合。本文还公开了显示设备、照明设备和电子设备，包括此类导光件和光学组件或光学组件阵列。将在以下详细描述中阐述本公开的附加特征和优点，这些特征和优点的一部分对本领域内的技术人员来说从说明书中是显而易见的，或通过实践如本文所述的方法而得知，包括以下详细描述、权利要求书以及附图。应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者呈现了本公开的各个实施例，并旨在提供用于理解权利要求书的本质和特性的概观或框架。包括附图以提供对本公开的进一步理解，且附图被结合到本说明书中并构成本说明说的一部分。附图示出本公开的各个实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。附图说明当结合以下附图阅读时，可以进一步理解以下详细描述，其中在可能的情况下，相同的标记用于表示相同的元件，并且：图1图示出示例性LCD组件；图2A-图2C图示出根据本公开的实施例的导光板的侧视图、俯视图和透视图；图3A-图3C图示出根据本公开的实施例的导光盘的侧视图、俯视图和透视图；图4A-图4C图示出根据本公开的实施例的导光环的侧视图、俯视图和透视图；图5A-图5C图示出根据本公开的实施例的导光杆的侧视图、俯视图和透视图；图6图示出根据本公开的进一步实施例的导光板内的全内反射，该导光板包括具有等角螺旋曲率的至少一个边缘；图7图示出根据本公开的各实施例的用于构造恒定入射角曲线的坐标系；图8图示出根据本公开的附加实施例的恒定入射角曲线；图9图示出包括具有等角螺旋曲率的截断的光耦合表面的导光件；图10图示出包括具有两个等角螺旋曲率轮廓的光耦合表面的导光件；图11A-图11B图示出具有单等角螺旋曲率轮廓和双等角螺旋曲率轮廓的光耦合表面的光线追踪路径；图12A-图12B图示出图11A-图11B中描绘的光线追踪路径的放大图；图13是图示出包括具有单等角螺旋曲率轮廓和双等角螺旋曲率轮廓的光耦合表面的导光件的光源对准容差的图表；图14A图示出导光板的侧视图，该导光板的主表面图案化有颜色转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导光件，包括：/n至少一个发光表面和至少一个光耦合表面，其中所述至少一个光耦合表面的至少一部分包括等角螺旋曲率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170503 US 62/500,775;20171129 US 62/592,1471.一种导光件，包括：
至少一个发光表面和至少一个光耦合表面，其中所述至少一个光耦合表面的至少一部分包括等角螺旋曲率。


2.如权利要求1所述的导光件，其中所述导光件包括导光板，所述导光板包括：
第一主表面；
相对的第二主表面；以及
至少一个边缘表面；
其中所述至少一个边缘表面包括所述光耦合表面。


3.如权利要求1所述的导光件，其中所述导光件包括导光盘，所述导光盘包括：
第一主表面；
相对的第二主表面；以及
边缘表面；
其中所述边缘表面包括所述光耦合表面。


4.如权利要求2或3所述的导光件，其中所述第二主表面包括所述发光表面。


5.如权利要求4所述的导光件，进一步包括图案化在所述第一主表面上的颜色转换介质、光散射特征和反射材料中的至少一个。


6.如权利要求4所述的导光件，其中反射层设置在所述第一主表面上，并且至少部分地封装图案化在所述第一主表面上的颜色转换介质。


7.如权利要求1所述的导光件，其中所述导光件包括导光环，所述导光环包括：
内壁表面；
外壁表面；以及
至少一个边缘表面；
其中所述至少一个边缘表面包括所述光耦合表面。


8.如权利要求7所述的导光件，其中所述外壁表面包括所述发光表面。


9.如权利要求7所述的导光件，其中所述导光环包括空心圆柱体。

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴苏，T·J·奥斯雷，W·R·特鲁特纳，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US