CN102239581A

CN102239581A - 光导、图案化发光二极管设备、照明系统和生成光导或图案化发光二极管设备的方法

Info

Publication number: CN102239581A
Application number: CN2009801486616A
Authority: CN
Inventors: C.A.弗舒伦; M.M.德科克
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-11-09
Also published as: JP2012511232A; US20110228551A1; EP2374171A1; WO2010064186A1; US8605234B2

Abstract

本发明涉及光导（10）、图案化发光二极管设备、照明系统（100）以及生成光导和/或图案化发光二极管设备的方法。光导包括光发射窗口（20）、位于所述光发射窗口的对面的后壁（22）、在光发射窗口和后壁之间延伸的边缘壁（24）。光导进一步包括布置在光反射层（40）和光导的后壁之间的可变形的基本上透明的层（30）。光反射层包括由光反射层的局部变形（42A、42B）构成的用于散射照射光的图案（42）。

Description

光导、图案化发光二极管设备、照明系统和生成光导或图案化发光二极管设备的方法

技术领域

本发明涉及一种光导。

本发明还涉及一种图案化发光二极管设备、照明系统以及生成光导和/或图案化发光二极管设备的方法。

背景技术

光导也称为波导，其本身是已知的。除其它之外，它们被用于将光扩展跨过比较大的光发射表面，并且例如在比如液晶显示器设备（也称为LCD面板）的非发射式显示器的背光单元中使用。这种背光单元例如在电视机以及例如（便携式）计算机或（便携式）电话的监视器或显示器中使用。光导也可以用于将光扩展跨过在通用照明应用中使用的通用照明系统的发射表面，该通用照明系统可以用于照明例如家居、办公室、公共建筑物、商店以及甚至道路的部分。可替换地，这种光导可以例如用于照明广告板。

已知的光导典型地将一部分光约束在光导内部用于混合所述光，之后混合的光从光导被提取并且被光导发射。从光导的光提取可以使用已知提取装置（比如光导中的刻线或凹槽）来完成。光提取也可以经由在光导中漫射光来完成，例如使用分布在光导中的漫射中心或者散射材料。

用于照明图像显示设备的这种背光系统例如从专利申请WO02/35245是已知的。来自所引用的专利申请的背光系统包括发光面板，该发光面板具有前壁和与之相对的后壁以及与多个第一和第二光源相关联的相对的第一和第二光透射边缘表面。源于光源的光在面板内被散射。后壁的表面区域的多个部分设有用于从面板提取光的提取装置。由光源发射的光经由全内反射被部分地约束在光面板内并且经由提取装置从光面板被提取。该提取装置包括位于面板中的用于从光面板提取光的楔形凹槽。所述已知照明系统的缺点在于，该提取装置的生产比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种光导，该光导具有可以比较容易生产的用于从光导提取光的提取装置。

根据本发明第一方面，该目的是利用如权利要求1所述的光导来实现。根据本发明第二方面，该目的是利用如权利要求7所述的图案化发光二极管设备来实现。根据本发明第三方面，该目的是利用如权利要求12所述的照明系统来实现。根据本发明第四方面，该目的是利用如权利要求14所述的生成局部变形的方法来实现。

根据本发明第一方面的光导包括光发射窗口、位于所述光发射窗口的对面的后壁、在光发射窗口和后壁之间延伸的边缘壁，该光导进一步包括布置在光反射层和光导的后壁之间的可变形的基本上透明的层，该光反射层包括由光反射层的局部变形构成的用于散射照射光的图案。

在光反射层和光导的后壁之间存在可变形的基本上透明的层的效应在于，光反射层可以经由可变形的基本上透明的层和光反射层的同时变形而变形，并且因此在光反射层的面向光导的侧面生成不平坦反射表面。在根据本发明的光导中，光导包括布置在光反射层和光导之间的可变形的基本上透明的层。这种可变形的透明的层可以用于在光反射层中生成局部变形，使得这些变形造成照射光的局部散射，以便部分散射光从光导耦出。通过应用局部增大的温度，例如通过使用激光“写入”局部变形，可以生成局部变形。可替换地，例如，压模技术可以用于生成变形。可变形的基本上透明的层是必要的，因为光导材料典型地为玻璃或石英从而确保光传导而没有由于吸收引起的过多光损耗。这种光导材料典型地不容易变形。通过应用可变形的基本上透明的层，可以在可变形的透明的层中生成局部变形，造成光反射层也变形。因此，比较容易调适局部变形从而例如匹配图像投影系统的特定要求。

局部变形的布置增强了照射在反光层的变形上的光的散射并且因此增强了光从光导耦出。典型地，光至少部分地被约束在光导中，因为在光导与其周围之间界面上相对于反射界面的法向轴以较大入射角照射的光由于全内反射的原因而被反射回到光导中。可以故意实现这种至少部分约束从而均匀地将光扩展遍及光导，尤其是当光经由光导的边缘壁被引入光导中时，所述至少部分约束可以将光均匀地扩展穿过光导。另外，该约束还减小了发射效率，尤其是当部分光导会吸收部分的分布光时。从光导的光的提取典型地是一个问题。从光导的光提取应优选地导致跨过光发射窗口的光的均匀发射，同时光导会要求充分的约束从而均匀地将光扩展遍及光导。在已知光导中，经由在后壁处或者在光导的光发射窗口处的凹槽或刻线来实现光提取。可替换地，散射元件均匀地分布在光导内部，所述光导可以例如由散射元件可以分布在其中的可模制材料构成。在所有这些用于从光导提取光的解决方案中，凹槽、结构或散射元件具有预定分布从而获得特定光提取效应。凹槽和刻线必须经由蚀刻或机械变形来产生，其会损坏光导或者其是比较昂贵且耗时的工艺。为了在光导内例如均匀地实施散射元件，光导必须由可模制的和/或可液化的材料（比如PMMA）制成。在可模制的或者液态的相中，散射材料可以被混合和分布并且在光导硬化之后，生成散射材料的预定分布。这同样是比较耗时的工艺以及在产生该预定分布之后无法改变的工艺。在根据本发明的光导中，光导的后壁包括至少两层，其中之一为可变形的基本上透明的层且至少第二层为光反射层。通过使可变形的基本上透明的层变形，光反射层也可以变形，尤其是在反射层的面向光导的侧面。利用局部压力或者通过局部地应用热量（例如经由激光辐射），可以实现可变形的基本上透明的层连同光反射层的这种局部变形。由于这种布置，变形的图案可以比较容易地生成，所述变形的图案可以甚至在后期被调适从而校正误差或者应用光提取分布中的变化。将反射层直接应用在光导的后壁上将不会提供充分的解决方案，因为这种配置将仍然要求光导后壁本身被改变从而生成变形，这通常不是优选的并且典型地需要耗时且昂贵的蚀刻步骤。

根据本发明的光导的另外益处在于，光导的生产会是比较标准化的，因为可变形的基本上透明的层和光反射层均可以作为平滑平坦层被应用，例如经由公知的并且严格控制的旋涂工艺。在这种比较平滑的层被应用之后，将具有良好光提取的所要求的变形图案可以经由与激光印刷相似的工艺被应用。因此，不同的变形图案可以比较容易地被应用。另外，变形中的误差可以随后通过调适另外变形而被校正。

根据本发明的光导的再另外益处在于，用于提取光的变形图案可以用于补偿由光源发射的光中的任何变动。当例如照明系统包括多个光源和根据本发明的光导时，光源的强度变动在光发射窗口作为均匀性变动会是可见的，因为光在光导内部未充分地混合。在这种布置中，变形分布可被调适从而校正光源的任何强度变动。例如，在用于电视应用和/或监视器应用的背光系统中，多个发光二极管被用于提供足够的光强度，所述光强度经常经由光导跨过监视器分布。为了确保跨过光发射窗口的比较均匀的光分布，光源被拣选。在拣选工艺期间，光源的发射特性被测量并且相互比较。具有相似发射特性的光源被收集并且单个电视应用或监视器应用的背光系统仅仅包括具有相似发射特性（或者以不同的说法，已经被拣选）的光源。通过使用根据本发明的光导，不再需要对光源的拣选。在应用中应用所述光源之后，可以测量发射均匀性并且可以根据这些测量结果确定变形分布，所述变形分布校正可由光源的发射变动造成的任何均匀性变动。这种特别地确定的变形分布可以随后应用到光导从而生成基本上均匀的光发射分布。由于经由例如激光印刷工艺可以比较容易且成本有效地实现该图案的应用，根据本发明的光导的使用生成均匀受照明的监视器而不必拣选光源。

最后，在根据本发明的光导中，可以在生产工艺的后期改变或调适变形分布。例如，可以生成初始的变形分布，其可以用于测量由光导发射的光的均匀性。如果均匀性不够好，该图案可以被调适从而进一步提高均匀性。例如，低端监视器包括预定的变形分布，以及高端监视器进一步包括用于更精确地测量光分布的测量工序并且例如在后期包括在第二激光印刷工艺中应用的附加变形，从而进一步提高均匀性或者调适该分布以校正任何其余不均匀性。因此，使用根据本发明的光导使得能够进行均匀性的后期最优化并且因此为设计者提供改进的生产灵活性。

优选地，可变形的基本上透明的层直接应用到光导的后壁，并且光反射层直接应用到可变形的基本上透明的层。这种布置的益处在于，光反射层的反射部分被镶嵌并且因此不暴露于环境。因为光反射层典型地包括容易氧化的金属层，布置在光导和光反射层之间的可变形的基本上透明的层的应用防止氧气和水气到达光反射层的反射部分并且因此长时间确保高反射性。

在光导的实施例中，光反射层和/或可变形的基本上透明的层配置成在利用功率低于光导的任何层的消融阈值的电磁辐射辐照时局部地变形。电磁辐射，尤其是激光辐射，可以用于短时间局部地生成较高温度，使得光反射层和/或可变形的基本上透明的层能够局部变形。然而，当变形太大或局部温度太高时，光反射层会破裂，造成光从光发射窗口泄漏掉，所述光典型地损失。另外，损坏可变形的基本上透明的层会导致形成多个隔室，所述隔室包括具有与可变形的基本上透明的层的折射率相比不同的折射率的液体，这增强了将光约束在光导内部，而不是从光导到光反射层的光提取。局部加热应用到光导的层从而生成局部变形而不损坏所述层称为翘曲。通过例如仔细地选择照射激光的波长和/或强度，可以实现翘曲而不消融光导上所应用的层的各部分。可变形的基本上透明的层对于由光导引导的光可以是基本上透明的，但是对于用于使可变形的层连同光反射层局部地变形的光可以是不透明的。

可替换地，使用压模工艺用于将变形压到应用到光导的后壁的层中，可以生成变形。包含所应用的各层的光导整体温度可以提升，使得可变形的基本上透明的层可以容易地变形。

在光导的实施例中，该图案配置成生成跨过光发射窗口发射的光的预定分布。该图案可以例如是跨过光反射层的反射区域分布的基本上连续图案，从而将光反射离开反射层以生成利用反射光和直接照射光对光发射窗口的基本上均匀的照明。可替换地，变形的图案可包括预定的结构，例如，代表通过光发射窗口可以观看到的文本或图像。变形的密度可以配置成补偿例如从边缘壁发射光到光导中的光发射器的不均匀性。

在光导的实施例中，可变形的基本上透明的层的折射率等于或者相比之下高于光导的折射率。此实施例的益处在于，可变形的基本上透明的层的较高折射率减小了经由全内反射将光约束在光导内部。由于折射率差异的原因，光从光导被提取，此后所提取的光照射在光反射层上。当光反射层在光照射在光反射层上之处的位置变形时，照射光在不同方向上被散射，因而使得大部分光可以从光导耦出。优选地，光发射窗口形成光导和与光导例如到空气的折射率相比具有减小的折射率的物质之间的边界。由于在光发射窗口处存在具有减小的折射率的所述物质，由于折射率变动的原因而增强对光的约束。结果，当光与光发射窗口的法向轴具有较小角度时，光仅透射通过光发射窗口，而其余的光被约束在光导内部并且随后经由可变形的基本上透明的层从光导朝向光反射层被提取。变形于是可以改变反射光的方向，使得大部分的反射光将透射光发射窗口并因此从光导发射。变形的形状和变形的密度确定从光导的光提取并且变形分布和变形密度的变动可以用于生成经由光发射窗口发射的光的特定分布，例如基本上均匀的分布。

在光导的实施例中，该图案包括多个灰度水平，所述不同灰度水平包括不同密度的光反射层的变形，和/或包括不同高度的光反射层的变形，所述高度为基本上垂直于光反射层的维度。基本上垂直于光反射层被用于表述该高度基本上垂直于整个层的布置且不垂直于层的局部变形。使用这种多个灰度水平允许在光导上写入比如文本或图像的特定图案，所述图案通过光发射窗口是可见的。如此定义的多个灰度水平也可以用于改变局部光提取强度从而经由光发射窗口生成均匀光发射。

在光导的实施例中，用于生成变形的电磁辐射的波长是在介于320纳米和2000纳米之间的范围内。大体上，使用其中激光源通常可获得的波长使能实现比较简单和廉价的用于在发光二极管设备的光反射中生成图案的系统。这种波长可以例如是发射405纳米的激光二极管或者发射532纳米的YAG激光器。也可以使用在光谱的红外部分工作的激光器系统，因为图案化依赖于光反射层的局域化加热。

根据本发明第二方面的图案化发光二极管设备包括根据权利要求1至6中任意一项的光导，其中图案化发光二极管设备包括一层发光材料并且包括通过图案化发光二极管设备的光导的光发射窗口是可见的光反射层，该光反射层包括由光反射层的局部变形构成的图案。

根据本发明的图案化发光二极管设备可以例如在为玻璃衬底的光导上生产，构成图案化发光二极管设备的各层的加工布置在所述光导上。典型地，将光约束在用作光导的玻璃衬底的内部限制了已知发光二极管设备的效率。尤其是当发光二极管设备为在较大衬底上生成的有机发光二极管设备时，所生成的光在用作光导的衬底的内部的约束是明显的。被捕获在衬底中的光在衬底中被部分吸收并且也将通过有机发光二极管设备的光生成层而循环，在该光生成层中会出现所生成的光的再吸收。因此，将由发光二极管设备生成的光约束在用作光导的衬底中不是优选的，并且将由发光二极管设备生成的光约束在衬底中限制了发光二极管设备的效率。通过调适光反射层从而包括变形，光的散射得到增强，因此提高了光从发光二极管设备的耦出并且因此显著地提高了由发光二极管设备发射的光的效率。

电极层其中之一可构成光反射层，而有机发光层可构成可变形的基本上透明的层。所述层布置一起可以实现局部变形，从而增强从发光二极管设备的光提取。

应用与有机发光二极管设备的衬底平行的变形的连续图案，这提高了从用作光导的衬底的光提取并且因此提高有机发光二极管设备的效率。这种基本上连续图案可包括预定的变形的变动并且因此包括预定的提取结构的分布，所述预定的提取结构的分布可以用于定义跨过耦出窗口发射的光的特定均匀性分布或者可以用于校正局部强度变动从而生成跨过耦出窗口的均匀光分布。

可替换地，该图案可生成可见的图像或文本。在这种实施例中，由变形构成的图案在图案化发光二极管设备的断开状态期间以及在图案化发光二极管设备的接通状态期间都是永久可见的。在断开状态期间，图案化发光二极管设备不发射光，并且由于来自变形的对外部光的散射的差异，该图案在图案化发光二极管设备上是可见的，从而提供了有吸引力的散射金属外观。在接通状态期间，图案化发光二极管设备发射光，并且因为由于变形对由图案化发光二极管设备生成的光以及照射在图案位置处的外部光的不同散射的原因，该图案仍是可见的。

根据本发明的发光二极管设备可以都是例如聚合物有机发光二极管设备或者都是小分子有机发光二极管设备。由于图案不是在发光材料中生成而是在光反射层中生成，在聚合物有机发光二极管设备设备和小分子有机发光二极管设备设备二者中可以以基本上相同的努力生成该图案。因此，通过在光反射层中而不是在发光材料中应用该图案，可以经由基本上相同的方法和/或工具在聚合物有机发光二极管设备设备和小分子有机发光二极管设备设备任何其一中应用该图案。

在图案化发光二极管设备的实施例中，可变形的基本上透明的层包括布置在阳极层和阴极层之间的发光二极管设备的发光材料，为光反射层的阳极层或阴极层包括由变形构成的图案，同时基本上维持光反射层的平行于光反射层的导电性。

基本上维持光反射层的导电性表示跨过光反射层的整体导电性得以维持，同时例如微小的孔和/或裂纹可以出现。尽管在图案化发光二极管设备的优选实施例中，光反射层中不存在孔和/或裂纹，因为它们将不良地反射光，但是图案化发光二极管设备在存在这些微小的孔和/或裂纹的情况下仍然工作。由于这些微小的孔和/或裂纹减小了图案的有吸引力的金属外观以及由于存在变形而减小了效率的增大，图案的质量会降低。微小的孔和/或裂纹优选地具有人肉眼不可见的维度和/或可具有例如小于100μm且更优选地小于10μm的维度。

发光材料可以例如是有机发光材料。与标准发光二极管对比，这种有机发光二极管设备为面光源。这种面光源在例如装饰应用中正变得更受欢迎。视觉上有吸引力的图案化提供了对这种面光源的进一步定制/个性化。有机层使得能够存在变形，因为有机层构成塑性可变形的（‘顺应’）层。

优选地，实现为阳极层或阴极层的光反射层中的变形而不损坏任何其余的构成发光二极管设备的各层，例如，用于光发射的各层。因为变形是在阳极层或阴极层内生成使得基本上光反射层的导电性得以维持，发光二极管设备的整个发光表面将辐照光，同时图案保持可见。

在图案化发光二极管设备的实施例中，图案化发光二极管设备包括阳极层和阴极层，并且其中至少部分的阳极层或阴极层配置成对电磁辐射是基本上透明的。这种实施例使得图案化可以在发光二极管设备已经生产之后在例如基本上标准生产工艺中执行。构成图案化发光二极管设备的层堆叠包括嵌在阳极层和阴极层之间的有机发光材料。这种层堆叠布置在衬底上。如果例如阴极层为反光层，部分的阳极层优选地对用于生成变形的图案的电磁辐射是基本上透明的。如果例如阳极为反光层，部分的阴极优选地对用于生成图案的电磁辐射是基本上透明的。在这种布置中，可以在阳极和/或阴极层已经应用在发光二极管设备上之后应用该图案，从而生成图案化发光二极管设备。

在图案化发光二极管设备的实施例中，变形被生成，同时基本上防止损坏图案化发光二极管设备的后续层之间的接触。损坏图案化发光二极管设备的后续层之间的接触作为层堆叠的脱层也是已知的。这种脱层会防止电流流过构成发光二极管设备的层堆叠并且因此防止在脱层区域处生成光。因此，应避免在较大区域上的这种脱层。

基本上防止损坏后续层之间的接触表示通过这些层的整体导电性得以维持。尽管不是优选的，微小的孔和/或裂纹仍可以出现。这种微小的孔和/或裂纹减小了在其上光从图案化发光二极管设备发射的发光二极管设备的区域，并且因此发光设备的质量会降低。另外，尽管局部变形会引起会减小在其上光由发光二极管设备发射的区域的这些微小的孔和/或裂纹，由于存在变形以及改进的从用作光导的衬底的光提取引起的效率仍然提高了图案化发光二极管设备的整体效率。微小的孔和/或裂纹优选地具有人肉眼不可见的维度和/或可具有例如小于100μm且更优选地小于10μm的维度。

在图案化发光二极管设备的实施例中，包括变形的图案化发光二极管设备的区域等于或者相比之下小于没有变形的图案化发光二极管设备的区域。尽管图案化发光二极管设备的后续层之间的接触应被维持以确保发光二极管设备可以发射光，但是在变形的位置处，情况不会是这样的。通过限制在其上变形跨过反光层分布的范围，自其发射减少的光或者不发射光的区域被限制，同时光提取的效率仍显著增大。在这种布置中，例如，脱层会发生在例如百分之十的光反射层的表面处，并且因此该百分之十的图案化发光二极管设备的表面将不发射光。然而，当由其余表面发射的光的提取增加例如百分之三十时，仍然实现了光效率的整体增加。

尤其是当通过用作光导的衬底以及通过构成发光二极管设备的层堆叠生成变形时，某些构成发光二极管设备的各层会由于较高的激光功率而损坏，从而造成发光二极管设备局部地不发射光。被约束的光的提取的增大优选地不只是补偿发光二极管设备中减小的光生成。

根据本发明第三方面的照明系统包括根据权利要求1至6的光导和配置成用于将至少部分的由光源生成的光耦入光导的光源，或者包括根据权利要求7至9的图案化发光二极管设备和配置成用于将至少部分的由光源生成的光耦入图案化发光二极管设备的光导的光源。光导中变形分布确定从光源被耦入光导且随后由光导发射的光的分布。可替换地，图案化发光二极管设备中变形分布增大图案化发光二极管设备的效率并且确定从光源被耦入光导且由光导发射的光的分布。布置在衬底上的图案化发光二极管设备与配置成用于将至少部分的来自光源的光耦入衬底的附加光源的这种组合使得能够调适例如由照明系统发射的光的颜色。典型地对于有机发光二极管设备，颜色变化不容易实现并且典型地要求应用多个不同有机层以及不同阳极和阴极层，使得由有机发光二极管设备发射的光的颜色可以改变。在根据本发明的照明系统中，附加光源布置成将光耦入图案化发光二极管设备的衬底中，该图案化发光二极管设备例如为有机发光二极管设备。通过简单地增加光源的强度，附加光源的光可以被添加到由图案化发光二极管设备发射的光。对于由图案化发光二极管设备发射的光以及对于由光源发射的光都使用该变形，这造成光在用作光导的衬底内部被混合并且使得照明系统能够比较容易改变从照明系统发射的光的颜色。

在照明系统的实施例中，光源配置成在基本上平行于光发射窗口的方向发射光到光导中，用于在光发射窗口经由全内反射而至少部分地将由光源发射的光约束在光导中。光源例如配置成边缘照明器，从而将至少部分的所述光照射到边缘壁进入光导。可替换地，光源为侧面发射器，其嵌在光导中并且发射基本上平行于光发射窗口的光。措辞基本上平行于光发射窗口意思是光发射的中心轴或平面布置成基本上平行于光发射窗口。

根据本发明第四方面的在根据权利要求1至6的光导中生成局部变形或者用于在根据权利要求7至11的图案化发光二极管设备中生成局部变形的方法，该生成方法包括下述步骤：

使光反射层和/或可变形的基本上透明的层局部变形，用于生成构成该图案的变形。

在该方法的实施例中，局部变形的步骤包括：

照明步骤，其利用用于生成图案的电磁辐射照明部分的光反射层和/或可变形的基本上透明的层，该电磁辐射局部地改变光反射层和/或可变形的基本上透明的层的温度用于使光反射层和/或可变形的基本上透明的层变形，该电磁辐射同时具有比光导的任何层的消融阈值低的功率。

该照明步骤的使用使得能够以比较简单和成本有效的方式生成变形的图案，使得跨过光导的提取分布可以被确定并且有可能随后甚至通过调适变形的图案而被校正。在照明步骤中，优选地使用会聚光束。该照明步骤可以通过光发射窗口执行，或者可以通过照明光导或图案化发光二极管设备的后壁而直接应用到光反射层。当照明通过图案化发光二极管设备时，该照明会损坏图案化发光二极管设备，例如损坏任何的电流输运层，这会造成图案化发光二极管设备局部地停止光发射。可替换地，局部变形优选地应被限制而不造成光导和/或图案化发光二极管设备的各层的脱层。光导和/或图案化发光二极管设备中的脱层将造成从光导到反射层的光提取减少或停止，并且因此将造成增加的光在光导中的约束。图案化发光二极管设备中的脱层将进一步减小流过图案化发光二极管设备的电流并且因此将减小在其上由图案化发光二极管设备生成光的区域。

该方法可进一步包括改变局部变形的密度用于生成多个灰度水平的步骤和/或包括改变变形的高度用于生成多个灰度水平的步骤。所述不同灰度水平的每一个包括不同密度水平的变形和/或光反射层上不同高度的变形。该高度定义为基本上垂直于光反射层的维度。

在该方法的实施例中，该方法进一步包括下述步骤：

测量光导的发射特性，

根据所测量的发射特性，确定用于生成跨过光发射窗口的预定的光分布的变形的图案，以及

根据用于生成所述预定的光分布的所确定的图案，生成变形。

在生成局部变形的方法的此实施例中，该方法首先测量光导的发射分布且随后确定需要哪种分布从而生成预定的光分布。这种预定的光分布可以例如是均匀分布，但是也可以是所需要的任何其它光分布。因为变形可以比较容易地生产（例如经由激光辐射），以及因为变形可以在生产工艺中基本上任何时间被应用，因此可以测量均匀性并且可以通过调适变形分布来校正均匀性。

在图案化发光二极管设备中生成变形的方法的可替换实施例中，使光反射层和/或可变形的基本上透明的层局部变形的步骤是在发光二极管设备的生产工艺期间进行。此实施例的益处在于，当图案化光反射层和/或可变形的基本上透明的层时基本上不会存在其它材料层，所述其它材料层也会被例如照射光影响。另外，发光二极管设备的生产工艺典型地是严格控制的生产工艺。在生产工艺期间执行图案化步骤通常使得生产工艺能够被调适，使得设备的寿命由于图案化的原因而仅仅受轻微影响或者根本不受影响。

一种缺点在于，发光二极管设备的生产典型地是在较大规模上的。与发光二极管设备的典型生产规模相比，发光二极管设备的图案化经常需要是在更小规模上的。因此，在该生产工艺外部在发光二极管设备中生产特定图案会是优选的。

在生成方法的实施例中，该方法可调适聚焦装置以用于控制用于生成局部变形的会聚光束的焦点位置和/或光斑大小。可替换地，会聚光束的能量水平、颜色和/或扫描速度可以被控制以用于生成局部变形。如之前所指示，发明人发现变形的密度和/或高度可以不同程度被改变以用于生成各灰度水平。然而，为了确保单位受照明区域单位时间淀积的光的功率不超过预定的功率水平，该系统可以控制会聚光束的能量水平、颜色和/或扫描速度。

附图说明

参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面是清楚明白的并且将得到阐述。

在附图中：

图1A和1B示出根据本发明的光导的示意性截面视图，

图2A和2B示出根据本发明的图案化发光二极管设备的示意性截面视图，

图3A至3C示出在根据本发明的光导的光反射层上生成的不同图案的图示，

附图纯粹是图解性的且未按比例绘制。特别是为了清楚起见，某些维度被强烈夸大。附图中的类似部件尽可能用相同附图标记表示。

具体实施方式

图1A和1B示出根据本发明的光导10、12的示意性截面视图。光导10、12包括光发射窗口20、位于所述光发射窗口20的对面的后壁22以及在光发射窗口20和后壁22之间延伸的边缘壁24。光导10、12进一步包括多个层30、32、40，其包括可变形的基本上透明的层30以及光反射层40。如图1A和1B所示的光导10、12包括由光反射层40中的变形42A、42B、44A、44B构成的图案42、44。光导10、12典型地用于遍及光导10、12分布和/或混合光。在图1A和1B所示的实施例中，光源60布置在光导10、12的边缘壁24处从而将光（利用虚线箭头指示）发射到光导10、12内，所述光接着典型地经由全内反射而至少部分地被约束在光导10、12内部。这种约束使得光导10、12内部的光跨过光导10、12分布并且被混合从而例如在光导10、12内均匀地扩展所述光。为了从光导10、12提取被约束在光导10、12内部的光，光提取结构经常存在于已知光导中，例如，在已知光导的后壁22处。这些提取结构经常由光导10、12内的刻线或凹槽构成或者由嵌在（一部分）光导10、12内的散射材料构成，从而重定向所约束的光并且因此将一部分重定向的光耦出光导10、12。

根据本发明的光导10、12包括布置在光反射层40和光导10、12的后壁22之间的可变形的基本上透明的层30。可变形的基本上透明的层30的位于光反射层40和后壁22之间的这种布置允许在光反射层40的面向光导10、12的侧面生成变形42A、42B、44A、44B。经由可变形的基本上透明的层30和光反射层40的同时变形，在光反射层的面向光导10、12的侧面生成不平坦反射表面40。光反射层40中的这些变形42A、42B、44A、44B造成照射光的局部散射70，使得一部分散射光70从光导10、12耦出。通过应用局部增加的温度，例如通过使用激光束50“写入”局部变形42A、42B、44A、44B，可以生成局部变形42A、42B、44A、44B。可替换地，例如，压模技术（未示出）可以用于生成变形42A、42B、44A、44B。可变形的基本上透明的层30是必要的，因为光导材料典型地为玻璃或石英从而确保光传导而没有由于吸收引起的过多光损耗。这种光导材料典型地不容易变形。在已知光导中，刻线或凹槽经常被蚀刻在已知光导中，这是比较昂贵且耗时的工序。在根据本发明的光导10、12中，存在可变形的基本上透明的层30，从而允许在光反射层40中在面向光导10、12的侧面生成局部变形42A、42B、44A、44B。这些变形42A、42B、44A、44B散射照射光并且因此耦出部分照射光。另外，变形42A、42B、44A、44B比较容易应用和调适以获得来自光导10、12的特定发射分布。

在变形42A、42B、44A、44B应用之前生产光导10、12可以是比较标准化的，因为可变形的基本上透明的层30和光反射层40都可以作为平滑平坦层被应用，例如，经由公知并且严格控制的旋涂工艺。在这种比较平滑的层被应用之后，所需要的变形42A、42B、44A、44B的图案42、44可以经由与激光印刷类似的工艺被应用。因此，可以比较容易地应用不同的变形42A、42B、44A、44B的图案42、44。另外，变形42A、42B、44A、44B的图案42、44中的误差可以在一定程度上被校正，例如，通过添加另外变形42A、42B、44A、44B。

变形42A、42B、44A、44B的图案42、44可以被最优化从而补偿由光源60发射的光的强度变动。当例如照明系统包括发射部分光到根据本发明的光导10、12中的多个光源60（未示出）时，光源60的强度变动在光导10、12的光发射窗口20处作为均匀性变动是可见的。在这种布置中，变形42A、42B、44A、44B的分布可以被调适以校正光源60的任何强度变动。例如，可以测量光导10、12的发射均匀性，并且根据这些测量结果可以确定变形42A、42B、44A、44B的分布，所述分布校正可能存在并且可能例如由光源60的发射变动造成的任何均匀性变动。这种特别地被确定的变形42A、42B、44A、44B的分布可以随后应用到光导10、12从而生成基本上均匀的光发射分布。由于图案42、44的应用可以经由例如激光印刷工艺而比较容易地且成本有效地实现，根据本发明的光导10、12的使用可以防止拣选光源60以匹配各光源60之间的强度变动并且可以进一步最优化从光导10、12发射的光的均匀性。

优选地，可变形的基本上透明的层30直接应用到光导10、12的后壁22，并且光反射层40直接应用到可变形的基本上透明的层30。在这种布置中，光反射层40的反射部分嵌在可变形的基本上透明的层22中并且因此不暴露于环境，这防止氧气和水气到达光反射层40的反射部分并因此长时间地保留高反射性。

如图1A所示光导10的实施例包括图案42，该图案具有在光源60附近的较低密度的变形42A并且该图案具有远离光源60的较高密度的变形42B。由于光源60附近的光的强度典型地比较高，变形42A、42B、44A、44B的这种图案42生成由光发射窗口20发射的光的基本上均匀的分布。在如图1B所示光导12的实施例中，图案44包括可构成图像44的局域化变形44A、44B。在这个图像44中，各灰度水平由不同密度的变形44A、44B呈现，其中高密度44B代表暗的灰度水平并且低密度44A代表亮的灰度水平。可替换地，通过改变在光反射层40中生成的变形42A、42B、44A、44B的高度h，可以生成不同灰度水平。图1B的截面中所示图像44或图案44可以是如图3A所示图像44或字母44的一部分，其中示出来自名称“Philips”的字母“P”的一部分，所述名称是作为光导10、12的光反射层40中的变形44A、44B而生成。

可变形的基本上透明的层30的折射率n₂优选地相比之下高于光导10、12的折射率n₁，因为该折射率差异从光导10、12朝向光反射层40提取光。当光反射层40在光照射在光反射层40上之处的位置变形时，照射光在不同方向上被散射70，因而使得大多数光能够从光导10、12耦出。光发射窗口20典型地暴露于空气从而在光发射窗口20经由全内反射将光约束在光导10、12内部，尤其是当光源60的光基本上平行于光发射窗口20发射时。

可以使用所发射的光的中心波长介于320纳米和2000纳米的激光束50来生成变形42A、42B、44A、44B。激光束50可以照射在光反射层40的后壁，如利用附图标记为50的粗箭头所指示。可替换地，激光束50可以经由光导10、12和可变形的基本上透明的层30照射在光反射层40上，从而在光反射层40中生成变形42A、42B、44A、44B（利用附图标记为50的点划线箭头所指示）。甚至进一步可替换地，可变形的基本上透明的层30由照射的激光束50来变形。

在如图2A和2B所示的发光二极管设备110、104的实施例中，光反射层40为阴极层40。发光二极管设备110、104进一步包括为可变形的基本上透明的层30的发光层32，以及进一步包括阳极层46。在这种布置中，阳极层46典型地由透明的金属层构成，例如由ITO构成。当然，阴极层40和阳极层46可以互换，使得变形42A、42B、44A、44B的图案42、44在阳极46中生成并且阴极层40是基本上透明的。此外在图2A和2B所示的实施例中，变形42A、42B、44A、44B的图案42、44可构成由变形42A、42B的分布构成的图案42，从而增强了将由发光二极管设备110、104生成的光提取离开发光二极管设备110、104。变形42A、42B的分布优选地跨过光反射层40将是基本上均匀的—如图2A所示—并且因此提高发光二极管设备110、104的效率，因为更少的由发光二极管设备110、104生成的光被捕获在构成光导14、16的衬底14、16中。来自发光层36的光的生成利用虚线箭头指示。部分的这种所生成的光（用72A指示）透射通过衬底14、16。另一部分的所生成的光（用72B指示）被捕捉在用作波导14、16的衬底14、16内部并且由于来自光发射窗口20的全内反射而被约束。这种被捕获的光72B散射通过发光二极管设备110、104并且也散射通过阳极层46和发光层32并从阴极层40反射。由于存在变形42A、42B、44A、44B，部分的来自阴极层40的反射光被散射70并且从发光二极管设备110、104被提取。可替换地，变形44A、44B的图案44构成在发光二极管设备110、104的断开状态期间以及在发光二极管设备110、104的接通状态期间都是可见的图像44或文本44。

变形42A、42B、44A、44B优选地在阴极层40内生成，同时基本上维持阴极层40的导电性。这具有的主要益处在于，对于图案42、44，其中例如未图案化部分必须被图案化部分围绕而存在，在由围绕的未图案化部分处的阴极层40的导电性仍足以允许发光二极管设备110、104在由图案化区域围绕的未图案化部分处仍然发射光。图案化发光二极管设备从而生成图像或可辨的文本在本领域中是已知的。在一些已知图案化方法中，所述电极层之一由于图案化而被切穿，从而阻挡电流流到被隔离的未图案化区域，从而造成所述已知发光二极管设备在此被隔离的未图案化区域不发射光。例如，通过切穿电极层而图案化字母“O”由于这种电极切穿而将造成字母“O”的中心不发射光，而当利用根据本发明的变形42A、42B、44A、44B来产生图案44，阴极层40的导电性基本上被维持时，字母“O”的中心仍将发射光。

因此，优选地为阴极层40的光反射层40中的变形42A、42B、44A、44B被实现而不损坏用于光发射的发光二极管设备110、104的任何层40、32、46。由于变形42A、42B、44A、44B是在光反射层40中生成，使得基本上光反射层40的导电性得以维持，因此发光二极管设备110、104的整个发光层32将辐射光，同时图案42、44被用于从光导14、16或者从衬底14、16提取光。

基本上维持光反射层40的导电性表示跨过光反射层40的整体导电性得以维持，同时例如微小的孔和/或裂纹（未示出）可能出现。尽管如前文所指示，在图案化发光二极管设备110、104的优选实施例中，在光反射层40中不存在孔和/或裂纹，因为它们将典型地减小光反射层40在孔和/或裂纹的位置处的反射性，但是图案化发光二极管设备110、104在存在这些微小的孔和/或裂纹的情况下仍然工作。由于这些微小的孔和/或裂纹减小图案42、44的散射属性的原因，图案42、44的质量会降低。微小的孔和/或裂纹优选地具有人肉眼不可见的维度和/或可具有例如小于100μm且更优选地小于10μm的维度。

同样，图案44可包括由不同密度的变形44A、44B生成的多个灰度水平44A、44B。可替换地，可以通过改变变形44A、44B的高度h生成不同灰度水平。

在如图2A所示的发光二极管设备110的实施例中，经由照射在光反射层40的后表面上的激光束50生成变形42A、42B。可替换地，如图2B所示，激光束50经由发光层32透射穿过光导16和阳极层46并且照射在光反射层40的反射部分上。在这种实施例中，发光层32会由于激光束50较高的光强度而损坏，这利用发光层32中较暗的区域来指示。典型地这些区域不再发射光或者以减小很多的强度发射光。因此，变形44A、44B的数目优选地与其中生成光的区域相比是比较小的。如果例如百分之十的光反射层40的表面包括通过经由发光层32的辐射而生成的变形44A、44B，近似百分之十的发光层32不再发射光或者以减小很多的强度发射光。另外，由于存在变形44A、44B，所提取的光的效率增大例如超过百分之三十，这仍使得能够增大由发光二极管设备110、104发射的光的效率。

图2A和2B二者示出照明系统110、104，其中在图2B所示实施例中，照明系统104包括布置在光导16的边缘壁24处的光源60。此光源60可以发射与由发光层32发射的光相比不同颜色的光，并且因此将对照明系统104的发射有贡献。当发光二极管设备104为有机发光二极管设备104时，不同颜色的发射是比较困难的并且要求存在不同层（未示出）的发光材料32，每个层具有它们自己的阳极层46和/或阴极层40。通过应用光源60从而经由光导16的边缘壁24发射光到光导16中，光源60可以发射与发光层32相比不同颜色的光，所述光可以用于调适和/或混合和/或改变从照明系统104发射的光的颜色。

图3A至3C示出在根据本发明的光导10、12、14、16或有机发光二极管设备104、110的光反射层40上生成的不同图案42、44的图示。在图3A中示出字母“P”的详细部分。在沿对角布置的线条中生成变形44A、44B。构成图3A的图案44的变形的线条更详细示于图3B。选择正确功率的会聚光束50将生成变形44A、44B而不生成孔和/或裂纹，如图3B所说明。如图3A所示的图案44中的这种变形将造成字母“P”在发光二极管设备110、104的接通状态期间以及断开状态期间都是清楚可见的，同时为未图案化部分48的字母“P”的中心部分48在接通状态期间另外将照射光。

图3C示出不同图案42的一部分，其中图案42由变形42A、42B的均匀分布的线条构成。在图3C中，线条的均匀分布造成所提取的光基本上均匀地照明光发射窗口20，从而生成跨过光发射窗口20的均匀光发射。图3C所示的这种图案可以应用在如图2A和2B所示的发光二极管设备110、104上。可替换地，图3C所示的图案可包括这样的梯度，其中变形42A、42B的线条的密度随着与光源60的距离增大而增大，如图1A所示。

应指出，上述实施例说明而非限制本发明，以及本领域技术人员将能够设计许多可替换实施例而不背离所附权利要求的范围。

在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应解读为限制权利要求。动词“包括”及其变化形式的使用不排除存在权利要求中陈述的元件或步骤之外的元件或步骤。元件之前的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这种元件。本发明可以借助包括若干不同元件的硬件来实施。在列举若干装置的设备权利要求中，若干这些装置可以由一项且相同的硬件实施。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims

1. 一种光导（10、12、14、16），其包括光发射窗口（20）、位于所述光发射窗口（20）的对面的后壁（22）、在光发射窗口（20）和后壁（22）之间延伸的边缘壁（24），该光导（10、12、14、16）进一步包括布置在光反射层（40）和光导（10、12、14、16）的后壁（22）之间的可变形的基本上透明的层（30、32），该光反射层（40）包括由光反射层（40）的局部变形（42A、42B、44A、44B）构成的用于散射照射光的图案（42、44）。

2. 如权利要求1所述的光导（10、12、14、16），其中光反射层（40）和/或可变形的基本上透明的层（30、32）配置成在利用功率低于光导（10、12、14、16）的任何层（30、32、40、46）的消融阈值的电磁辐射（50）辐照时局部地变形。

3. 如权利要求1或2所述的光导（10、12、14、16），其中图案（42）配置成生成跨过光发射窗口（20）发射的光的预定分布。

4. 如前述权利要求中任意一项所述的光导（10、12、14、16），其中可变形的基本上透明的层（30、32）的折射率（n₂）等于或者相比之下高于光导（10、12、14、16）的折射率（n₁）。

5. 如权利要求1和2中任意一项所述的光导（10、12、14、16），其中图案（44）包括多个灰度水平，所述不同灰度水平包括不同密度（44A、44B）的光反射层（40）的变形（42A、42B、44A、44B），和/或包括不同高度（h）的光反射层（40）的变形（42A、42B、44A、44B），所述高度（h）为基本上垂直于光反射层（40）的维度。

6. 如权利要求4和5中任意一项所述的光导（10、12、14、16），其中用于生成变形（42A、42B、44A、44B）的电磁辐射（50）的波长是在介于320纳米和2000纳米的范围内。

7. 一种图案化发光二极管设备（104、110），其包括根据权利要求1至6中任意一项的光导（10、12、14、16），其中该图案化发光二极管设备（104、110）包括一层发光材料（32）并且包括通过图案化发光二极管设备（104、110）的光导（10、12、14、16）的光发射窗口（20）是可见的光反射层（40），光反射层（40）包括由光反射层（40）的局部变形（42A、42B、44A、44B）构成的图案（42、44）。

8. 如权利要求7所述的图案化发光二极管设备（104、110），其中可变形的基本上透明的层（32）包括布置在阳极层（46）和阴极层（40）之间的发光二极管设备（104、110）的发光材料，为光反射层（40）的阳极层（46）或阴极层（40）包括由变形（42A、42B、44A、44B）构成的图案（42、44），同时基本上维持光反射层（40）的平行于光反射层（40）的导电性。

9. 如权利要求7和8中任意一项所述的图案化发光二极管设备（104、110），其中图案化发光二极管设备（104、110）包括阳极层（46）和阴极层（40），并且其中至少部分的阳极层（46）或阴极层（40）配置成对电磁辐射（50）是基本上透明的。

10. 如前述权利要求中任意一项所述的图案化发光二极管设备（104、110），其中变形（42A、42B、44A、44B）被生成，同时基本上防止损坏图案化发光二极管设备（104、110）的后续层（40、32、46）之间的接触。

11. 如权利要求7、8、9或10所述的图案化发光二极管设备（104、110），其中包括变形（42A、42B、44A、44B）的图案化发光二极管设备（104、110）的区域等于或者相比之下小于没有变形（42A、42B、44A、44B）的图案化发光二极管设备（104、110）的区域。

12. 一种照明系统（100、102、104），其包括根据权利要求1至6的光导（10、12、14、16）以及光源（60），或者包括根据权利要求7至9的图案化发光二极管设备（104、110）以及光源（60）。

13. 如权利要求12所述的照明系统（100、102、104），其中光源（60）配置成在基本上平行于光发射窗口（20）的方向上发射光到光导（10、12、14、16）中，用于在光发射窗口（20）经由全内反射而至少部分地将由光源（60）发射的光约束在光导（10、12、14、16）中。

14. 一种用于在根据权利要求1至6的光导（10、12、14、16）中生成局部变形（42A、42B、44A、44B）或者用于在根据权利要求7至11的图案化发光二极管设备（104、110）中生成局部变形（42A、42B、44A、44B）的方法，该生成方法包括下述步骤：

使光反射层（40）和/或可变形的基本上透明的层（30、32）局部变形，用于生成构成图案（42、44）的变形（42A、42B、44A、44B）。

15. 如权利要求14所述的生成方法，其中局部变形的步骤包括：

照明步骤，其用于利用用于生成图案（42、44）的电磁辐射（50）照明部分的光反射层（40）和/或可变形的基本上透明的层（30、32），该电磁辐射（50）局部地改变光反射层（40）和/或可变形的基本上透明的层（30、32）的温度用于使光反射层（40）和/或可变形的基本上透明的层（30、32）变形，该电磁辐射同时具有比光导（10、12、14、16）的任何层（30、32、40、46）的消融阈值低的功率。

16. 如权利要求14或15所述的生成方法，其中该方法进一步包括下述步骤：

测量光导（10、12、14、16）的发射特性，

根据所测量的发射特性，确定用于生成跨过光发射窗口（20）的预定的光分布的变形（42A、42B、44A、44B）的图案（42），以及

根据用于生成所述预定的光分布的所确定的图案（42），生成变形（42A、42B、44A、44B）。