集成导光板和具有该导光板的照明设备
背景相关申请的交叉引用
1.本技术根据35u.s.c.
§
119要求于2019年6月19日提交的韩国专利申请第10-2019-0072974号的优先权权益，本技术基于该韩国专利申请的内容并且该韩国专利申请的内容通过引用整体结合于此。
技术领域
2.本公开涉及一种集成导光板和具有该集成导光板的照明设备，更具体地，涉及一种包括形成有微尺寸凹刻透镜的透明基板的集成导光板和具有该集成导光板的照明设备。


背景技术：

3.一种导光板被设计为引导来自设置在其侧面上的发光二极管(led)的光，然后以表面发射的形式发射光。由于以大于全内反射角的角度朝向透明基板表面的光在透明基板内反射时被引导，因此应当在透明基板表面上提供能够将光重定向至透明基板表面的光散射，以便提取穿过其表面的光。此类光散射可使用多种材料实现，并且可具有多种形式。通常，所使用的光散射为例如半球形或多面体透镜形，并且其中包括颗粒。例如，在现有技术中，通过使用各种方法(例如涂覆、印刷、粘合等)在聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)基板上提供球形或多面体物质来形成光散射。然而，为了降低成本，以视觉上可识别的尺寸提供此类透镜，并且光散射的密度在导光板中心的方向上逐渐增加，以便增加提取的光的均匀性。出于这些原因，附加地需要能够覆盖光散射的漫射板，以便防止光散射在增加提取的光的均匀性的同时被视觉上识别。由于导光板通常旨在提取穿过一个表面的光，因此反射体板设置在导光板的另一个表面上以便提高导光效率。
4.然而，当在导光板的前面和后面附加地提供漫射器板和反射体板时，包括该导光板的导光板组件的厚度可能显著增加。使用此类导光板组件可能很难实现双面照明。
5.在试图使用导光板提供双面照明的情况下，应当移除反射体板。然而，如果移除反射体板，则可能难以调整双面照明中光的强度之间的比率，但是双面照明是可能的。


技术实现要素：

6.本公开的各方面提供了一种集成导光板，其中在透明基板的一个表面上设置有微尺寸凹刻透镜，该微尺寸凹刻透镜涂覆有具有视觉上不可识别的尺寸的反射体图案，使得双面照明可以被实现，并且在不添加通常用于提高导光效率的反射体板和漫射器板以及包括反射板和漫射板的照明设备的情况下调整双面照明的强度之间的比率。
7.就此而言，在一个方面中本公开提供了一种集成导光板，包括：透明基板，透明基板包括第一表面、与第一表面相对的第二表面、以及将第一表面和第二表面彼此连接的多个第三表面，设置有透镜图案的第二表面包括多个凹刻透镜。
8.在一些实施例中，多个凹刻透镜可具有1.0或更小的纵横比。
9.在一些实施例中，多个凹刻透镜可具有150μm或更小的宽度。
10.在一些实施例中，多个凹刻透镜可彼此间隔开。
11.在一些实施例中，多个凹刻透镜中的至少一者可包括具有不同尺寸的至少两个凹刻的子透镜，至少两个凹刻的子透镜彼此部分地重叠。
12.在一些实施例中，集成导光板可进一步包括反射体图案，反射体图案包括设置在第二表面上的多个反射体。
13.在一些实施例中，多个反射体包括仅设置在多个凹刻透镜上的至少一个第一反射体，以及仅设置在多个凹刻透镜之间的第二表面的一部分上的至少一个第二反射体，以及设置在多个凹刻透镜上和多个凹刻透镜之间的第二表面的一部分上的至少一个第三反射体。
14.在一些实施例中，多个反射体中的每个反射体可填充多个凹刻透镜中相对应的凹刻透镜的一部分或整体。
15.在一些实施例中，集成导光板可进一步包括设置在反射体图案和第二表面之间的光散射体。
16.在一些实施例中，光散射体颗粒可包含选自以下各项中的至少一种的颗粒：ag、tio2、batio3、sno2、zro、sio2和zno。
17.在一些实施例中，透镜图案占据第二表面的面积的0.1％至20％，更优选地8％至12％。
18.在一个方面，本公开提供了一种照明设备，该照明设备包括：上述集成导光板；至少一个发光二极管，至少一个发光二极管面向集成导光板的多个第三表面的至少一个表面；框架，框架为集成导光板和发光二极管提供容纳空间，使得第一表面和第二表面被暴露。
19.在一些实施例中，当发光二极管接通时，照明设备可穿过集成导光板的第一表面和第二表面发射光。
20.在一些实施例中，当发光二极管断开时，集成导光板可保持透明。
21.在一些实施例中，当发光二极管断开时，集成导光板的透明度可为60％或更高，更优选为80％或更高。
22.在一些实施例中，集成导光板的雾度可以是30％或更小。
23.根据本公开的实施例，在透明基板的一个表面上提供微尺寸凹刻透镜，该微尺寸凹刻透镜涂覆有具有视觉上无法识别的尺寸的反射体图案，使得可以实现双面照明，并且可以在不添加通常用于提高导光效率的反射板和漫射板的情况下调整双面照明的强度之间的比率。
24.本公开的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从附图中显而易见或在附图中更详细地阐述，附图的公开内容包含在本文和以下具体实施方式中，它们一起用于解释本公开的某些原则。
附图说明
25.图1是示出了根据第一示例性实施例的集成导光板的示意图；
26.图2是示出了与浮雕透镜相比，使用光学模拟程序以确定由形成在用于导光的透
明基板上的凹刻透镜引起的效应所执行的模拟的结果的参考视图；
27.图3是示出了根据第一示例性实施例的集成导光板中的光学路径和使用现有技术的浮雕透镜的导光板中的光学路径的参考视图；
28.图4是示出了根据第一示例性实施例的包括集成导光板的照明设备的示意图；
29.图5是示出了根据第二示例性实施例的集成导光板的示意图；
30.图6是示出了根据第三示例性实施例的集成导光板的示意图；
31.图7是示出了根据第四示例性实施例的集成导光板的示意图；
32.图8是示意性地示出了根据第四示例性实施例的集成导光板的平面视图；
33.图9是示出了根据第四示例性实施例的集成导光板中光传播路径的参考视图；
34.图10是用于解释样品的亮度的变化取决于与led芯片的距离的概念图；
35.图11是示出了在涂覆反射体之前样品1到4的亮度的变化的曲线图；以及
36.图12是示出了在涂覆反射体之后样品1到4的亮度的变化的曲线图。
具体实施方式
37.以下，将参考附图详细描述根据示例性实施例的集成导光板和包括该集成导光板的照明设备。
38.在以下描述中，在本公开的主题因包括已知功能和部件而变得不清楚的情况下，将省略本公开中包含的已知功能和部件的详细描述。
39.图1是示出了根据第一示例性实施例的集成导光板的示意图。
40.如图1所示，根据第一示例性实施例的集成导光板100包括透明基板110和透镜图案120。
41.透明基板110包括第一表面111、与第一表面111相对的第二表面112以及连接第一表面111和第二表面112的第三表面113。
42.根据第一示例性实施例，第一表面111限定透明基板110的顶面(在图中)，发光二极管(led)20(在图4中)发射的光穿过该顶面射出。另外，以与第一表面111类似的方式，第二表面112限定透明基板110的底面(在图中)，由led 20(在图4中)发射的光穿过该底面射出。因此，根据第一示例性实施例的包括集成导光板100的照明设备10(在图4中)发射穿过透明基板110的第一表面111和第二表面112的光。另外，由于照明设备10(在图4中)是边缘照亮照明设备，因此第三表面113限定透明基板110面向led 20(在图4中)的一个侧面或两个侧面。
43.根据第一示例性实施例，透明基板110可以是具有有色或无色透明基板的透明基板。具体地，透明基板110可由板状玻璃材料形成。在透明基板110由玻璃材料形成的情况下，透明基板110可由可从康宁公司获得的iris基板或低铁玻璃形成。然而，这仅是说明性的，并且根据本公开的透明基板110不限于由特定玻璃材料形成的基板。
44.根据第一示例性实施例，透明基板110可使用厚度在0.5mm到3.0mm范围内的玻璃材料基板来实现。
45.透镜图案120包括形成在透明基板110的第二表面112上的多个凹刻透镜121。根据一些实施例，多个凹刻透镜121可仅形成在透明基板110的第二表面112上。即使在多个凹刻透镜121仅形成在透明基板110的一个表面上的情况下，也可在光的强度之间的各种比率下
实现双面照明。根据第一示例性实施例，透镜图案120可占据透明基板110的第二表面112的面积的0.1％至20％，具体地是8％至12％，更具体地是10％。由于如上所述，透镜图案120在透明基板110中占据小面积，因此透明基板110的透明度没有显著影响。根据第一示例性实施例，透镜图案120的多个凹刻透镜121可以彼此间隔开。包括多个凹刻透镜121的透镜图案120可通过在透明基板110上进行喷砂或蚀刻来提供。
46.根据第一示例性实施例，凹刻透镜121可具有1.0或更小的孔径比h/a。此处，凹刻透镜121中的至少一个凹刻透镜可具有150μm或更小的宽度，更具体地，宽度在15μm到40μm范围内。例如，凹刻透镜121中的每一个可具有35μm的宽度和17.5μm的高度。然而，凹刻透镜121中的其他凹刻透镜中的至少一者可具有大于150μm的宽度。在实施例中，多个凹刻透镜中的每个凹刻透镜的深度在10nm到500μm的范围内。在实施例中，多个凹刻透镜可具有在0μm(当凹刻透镜彼此重叠或相邻时)到1mm的范围内的间距。在实施例中，多个凹刻透镜中的每个凹刻透镜可具有圆形横截面形状或非圆形横截面形状，非圆形横截面形状包括多边形横截面形状或椭圆形横截面形状。
47.图2示出了与浮雕透镜相比，使用光学模拟程序以确定由形成在用于导光的透明基板上的凹刻透镜引起的效应所执行的模拟的结果。此处，在模拟中，浮雕透镜和凹刻透镜的纵横比h/a均固定为0.5。根据模拟，在透明基板的后表面(即图纸中的透明基板的底面)上形成凹刻透镜的情况下，如在第一示例性实施例中，穿过透明基板的前表面(即图纸中的顶表面)和后表面射出的光的强度基本相同。在这种情况下，穿过透明基板的前表面和后表面射出的光的强度之间的比率被确定为49％:51％。
48.相比之下，在透明基板的后表面上形成浮雕透镜的情况下，确定大部分光穿过透明基板的后表面射出。在这种情况下，穿过前表面和后表面射出的光的强度之间的比率被确定为3％:97％。另外，在透明基板的后表面上形成浮雕透镜的情况下，确定整体发光效率降低约50％。根据该模拟，可以理解，在透明基板的后表面上形成浮雕透镜的情况下，双面照明困难且整体发光效率不令人满意。相反，在透明基板的后表面上形成凹刻透镜的情况下，双面照明被启用且可获得优异的整体照明效率。
49.可参考图3解释发光效率取决于透镜形状而变化的原因。参考图3，图中的每条粗线(即，浮雕透镜中的圆弧部分和凹刻透镜中的圆弧和相邻部分)指示当led发射的光照射到该位置时，光学路径实质性改变的每个位置。以大于阈值角度的角度照射到其他位置的光被反复地完全反射，从而从侧面消失。此处，能够散射光的那部分的物理宽度在形成凹刻透镜的情况下比在形成浮雕透镜的情况下更宽。根据该差异，整体照明效率在形成凹刻透镜的情况下比形成浮雕透镜的情况下更高。此外，如路径1和路径2所指示的，形成凹刻透镜的情况具有其中光可被散射的更宽区域。因此，可以理解，穿过前表面射出的光的比率在形成凹刻透镜的情况下比在形成浮雕透镜的情况下更高。根据该差异，当形成凹刻透镜时，双面照明是可能的。
50.如图4所示，根据第一示例性实施例的包括透明基板110和由多个凹刻透镜121组成的透镜图案120的集成导光板100可在边缘照亮照明设备10中使用。
51.根据第一示例性实施例的照明设备10包括上述集成导光板100、led 20和框架30。
52.此处，led 20可被设置为面向限定集成导光板100的侧面的两个第三表面113中的至少一个表面。即，led 20可被设置为面向图中的集成导光板100的左侧面、右侧面或左侧
面和右侧面两者。此处，led 20中的至少一者可被设置为与左侧面和右侧面中的一者相邻。
53.框架30为集成导光板100和led 20提供安装空间。此处，根据第一示例性实施例，框架30被设置为暴露集成导光板100的第一表面111和第二表面112两者，以便能够进行双面照明。就这而言，框架30可成形为包围集成导光板100的外围部分。
54.在如上所述的照明设备10中，当led 20处于接通状态时，led 20发射的光穿过集成导光板100的第一表面111和第二表面112两者射出，使得照明设备10实现双面照明。这里，穿过两个表面的光的强度基本相同。
55.另外，在照明设备10中，当led 20处于断开状态时，集成导光板100保持透明。此处，当led 20处于断开状态时，集成导光板100的透明度可以是60％或更高，更具体地是80％或更高。结果，例如，第一表面111侧的观看者可看到穿过集成导光板100的照明设备10后面的图像。
56.以下，将参考图5描述根据第二示例性实施例的集成导光板。
57.图5是示出了根据第二示例性实施例的集成导光板的示意图。
58.如图5所示，根据第二示例性实施例的集成导光板200包括透明基板110、透镜图案120和反射图案230。
59.第二示例性实施例与第一示例性实施例基本上相同，只是附加地提供了反射图案。相同的部件将由相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。
60.反射图案230包括符合凹刻透镜121的多个反射体231，以便填充整个凹刻透镜121。在第二示例性实施例中，凹刻透镜121的横截面积、填充凹刻透镜121的反射体231的面积以及反射体231与凹刻透镜121重叠的面积相同。在形成反射图案230以填充透镜图案120的情况下，当使用光学模拟程序执行模拟时，92％的光穿过透明基板110的第一表面111射出，而8％的光穿过透明基板110的第二表面112射出。在该模拟中，凹刻透镜121的纵横比h/a被固定为0.5，并且反射体231的反射率和光吸收率分别被视为95％和5％。作为使用光学模拟程序的模拟的结果，与根据第一示例性实施例的集成导光板100一样，根据第二示例性实施例的集成导光板200(其中反射图案230填充透镜图案120)可实现双面照明，其中透镜图案120保持中空，但是穿过集成导光板200的第一表面111和第二表面112射出的光的强度的比率与集成导光板100的比率不同。这意味着可以通过调整反射体231的比率来调整穿过两个表面射出的光的强度的比率。然而，作为模拟的结果，与第一示例性实施例相比，第二示例性实施例的照明效率降低约20％。
61.以下，将参考图6描述根据第三示例性实施例的集成导光板。
62.图6是示出了根据第三示例性实施例的集成导光板的示意图。
63.如图6所示，根据第三示例性实施例的集成导光板300包括透明基板110、透镜图案120、反射图案230和光散射体340。
64.第三示例性实施例与第二示例性实施例基本上相同，只是附加地提供了光散射体。相同的部件将由相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。
65.光散射体340设置在反射图案230的反射体231和透明基板110的第二表面112之间。光散射体340旨在增加集成导光板300的散射效果。光散射体340可包含由从下列各项中选择的至少一项形成的颗粒但不限于：ag、tio2、batio3、sno2、zro、sio2和zno。考虑到较小颗粒聚集成较大颗粒的团聚，光散射体340的颗粒尺寸可在20nm至10μm的范围内，更具体
地，在100nm到5μm的范围内。当假设在透明基板110的反射体231和第二表面112之间形成能够实现例如朗伯光分布的高性能光散射体340来执行模拟时，确定86％的光穿过透明基板110的第一表面111射出，而14％的光穿过透明基板110的第二表面112射出。另外，当假设在透明基板110的反射体231和第二表面112之间形成能够实现例如高斯光分布的低性能光散射体340来执行模拟时，确定91％的光穿过透明基板110的第一表面111射出，而9％的光穿过透明基板110的第二表面112射出。根据使用光学程序的模拟结果，确定与根据第二示例性实施例的集成导光板200的情况相比，根据第三示例性实施例添加了光散射340的集成导光板300在使用高性能光散射体340时，穿过第二表面112射出的光的强度的比率增加约两倍，在使用低性能光散射体340时，穿过第二表面112射出的光的强度的比率差异不大。这意味着可通过选择特定类型的光散射体340来调整穿过两个表面射出的光的强度的比率。
66.与根据第一示例性实施例的集成导光板100和根据第二示例性实施例的集成导光板200一样，根据第三示例性实施例的集成导光板300被确定为能够实现双面照明。然而，模拟结果表明，与第一示例性实施例的照明效率相比，第三示例性实施例的照明效率被确定为降低约20％，如第二示例性实施例的情况一样。
67.以下，将参考图7-图9描述根据第四示例性实施例的集成导光板。
68.图7是示出了根据第四示例性实施例的集成导光板的示意图，图8是示意性地示出了根据第四示例性实施例的集成导光板的平面视图，以及图9是示出了根据第四示例性实施例的集成导光板中光传播路径的参考视图。
69.如图7至图9所示，根据第四示例性实施例的集成导光板400包括透明基板110、透镜图案420和反射图案430。
70.除了透镜图案的结构和反射图案的结构之外，第四示例性实施例与第一示例性实施例和第二示例性实施例基本上相同。相同的部件将由相同的附图标记表示，并且将省略其详细描述。
71.透镜图案420可包括一个或多个凹刻透镜421和一个或多个凹刻透镜422。凹刻透镜422中的每一者由两个或更多个具有不同尺寸的凹刻的子透镜组成。
72.另外，反射图案可包括：反射体431，反射体431中的每一者形成在凹刻透镜421和422中的相对应的一者上；反射体432，反射体432中的每一者形成在透明基板110的相邻的凹刻透镜之间的第二表面112的一部分上；以及反射体433，反射体433中的每一者形成在凹刻透镜421和422中的相对应的一者以及相邻的凹刻透镜之间的第二表面112的一部分上。在反射图案430中，形成在凹刻透镜421和422上的反射体431中的每一者可被配置为填充凹刻透镜421或422的一部分，或者可被配置为填充整个凹刻透镜421或422，如在第二示例性实施例中所示。如上所述，穿过两个表面射出的光的强度的比率可取决于反射体431填充了凹刻透镜421和422的一部分还是反射体431填充了整个凹刻透镜421和422而不同。即，可通过调整反射体431填充凹刻透镜421和422的比率来调整穿过两个表面射出的光的强度的比率。
73.参考图9，led 20发射的光在沿着透明基板110被引导的同时被凹刻透镜421和422或反射体431、432和433反射，然后穿过透明基板110的第一表面111或第二表面112射出。
74.第四示例性实施例提供了一种结构，通过该结构，可以比其他示例性实施例更低的成本实现集成导光板400。
75.以下，将参考图10至图12描述根据示例性实施例的用于确定集成导光板的光学和发光特性的样品的测量结果。
76.《示例1》
77.对于形成凹刻透镜的样品1，前表面和后表面的平均透明度被测量为92.3％，前表面和后表面的雾度被测量为2.3％。此处，前表面的亮度被测量为408cd/m2，后表面的亮度被测量为563cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.4。在反射体占据整个面积的10％的情况下，前表面与后表面的平均透射率被测量为86.6％，并且前表面与后表面的雾度被测量为2.8％。此处，前表面的亮度被测量为389cd/m2，后表面的亮度被测量为671cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.7。
78.参考图10至图12，在涂覆反射体之前，当在前-上-下(fud)方向上测量时，样品1的前表面的亮度被测量为489cd/m2，当在前-左-右(flr)方向上测量时，样品1的前表面的亮度被测量为408cd/m2。另外，当在后-上-下(bud)方向上测量时，样品1的后表面的亮度被测量为685cd/m2，当在后-左-右(blr)方向上测量时，样品1的后表面的亮度被测量为563cd/m2。
79.另外，在涂覆反射体之后，样品1的前表面的亮度在fud方向上测量时被测量为475cd/m2，在flr方向上测量时被测量为389cd/m2。另外，样品1的后表面的亮度在bud方向上测量时被测量为828cd/m2，在blr方向上测量时被测量为671cd/m2。
80.《示例2》
81.对于形成凹刻透镜的样品2，前表面和后表面的平均透明度被测量为92.1％，前表面和后表面的雾度被测量为3.6％。此处，前表面的亮度被测量为497cd/m2，后表面的亮度被测量为705cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.4。在反射体占据整个面积的10％的情况下，前表面与后表面的平均透射率被测量为85.1％，并且前表面与后表面的雾度被测量为3.9％。此处，前表面的亮度被测量为460cd/m2，后表面的亮度被测量为804cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.7。
82.参考图10至图12，在涂覆反射体之前，样品2的前表面的亮度在fud方向上测量时被测量为611cd/m2，在flr方向上测量时被测量为497cd/m2。另外，样品2的后表面的亮度在bud方向上测量时被测量为838cd/m2，在blr方向上测量时被测量为705cd/m2。
83.另外，在涂覆反射体之后，样品2的前表面的亮度在fud方向上测量时被测量为646cd/m2，在flr方向上测量时被测量为460cd/m2。另外，样品2的后表面的亮度在bud方向上测量时被测量为1024cd/m2，在blr方向上测量时被测量为804cd/m2。
84.《示例3》
85.对于形成凹刻透镜的样品3，前表面和后表面的平均透明度被测量为91.2％，前表面和后表面的雾度被测量为6.3％。此处，前表面的亮度被测量为459cd/m2，后表面的亮度被测量为681cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.5。在反射体占据整个面积的10％的情况下，前表面与后表面的平均透射率被测量为85.7％，并且前表面与后表面的雾度被测量为6.3％。此处，前表面的亮度被测量为489cd/m2，后表面的亮度被测量为888cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.8。
86.参考图10至图12，样品3的前表面的亮度在fud方向上测量时被测量为547cd/m2，在flr方向上测量时被测量为459cd/m2。另外，样品3的后表面的亮度在bud方向上测量时被
测量为798cd/m2，在blr方向上测量时被测量为681cd/m2。
87.另外，在涂覆反射体之后，样品3的前表面的亮度在fud方向上测量时被测量为632cd/m2，在flr方向上测量时被测量为489cd/m2。另外，样品1的后表面的亮度在bud方向上测量时被测量为1095cd/m2，在blr方向上测量时被测量为888cd/m2。
88.《示例4》
89.对于形成凹刻透镜的样品4，前表面和后表面的平均透明度被测量为91.1％，前表面和后表面的雾度被测量为8.1％。此处，前表面的亮度被测量为497cd/m2，后表面的亮度被测量为705cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.4。在反射体占据整个面积的10％的情况下，前表面与后表面的平均透射率被测量为84.3％，并且前表面与后表面的雾度被测量为8.1％。此处，前表面的亮度被测量为462cd/m2，后表面的亮度被测量为837cd/m2，其中前表面与后表面的亮度的比率被测量为1:1.8。
90.参考图10至图12，样品4的前表面的亮度在fud方向上测量时被测量为626cd/m2，在flr方向上测量时被测量为478cd/m2。另外，样品4的后表面的亮度在bud方向上测量时被测量为912cd/m2，在blr方向上测量时被测量为734cd/m2。
91.另外，在涂覆反射体之后，样品4的前表面的亮度在fud方向上测量时被测量为626cd/m2，在flr方向上测量时被测量为462cd/m2。另外，样品1的后表面的亮度在bud方向上测量时被测量为1100cd/m2，在blr方向上测量时被测量为837cd/m2。
92.样品1至4表明，所有反射体都提高了后表面的亮度，从而改变了前表面与后表面的亮度的比率。
93.本公开的具体示例性实施例的前述描述已参考附图呈现，并不旨在详尽无遗或将本公开限定于本文所公开的精确形式，并且根据上述教导，对于本领域技术人员来说，显然可以进行许多修改和变型。
94.因此，本公开的范围不限于上述实施例，而是由所附权利要求及其等效内容限定。