光波導裝置制造方法及圖紙

描述了一種用于照亮、照明和顯示目的的光波導裝置，該裝置展示了具有預定的并且優選地均勻的角亮度分布的輸出光。該裝置包括光波導（13）和多個提取特征（10、11），光波導適合于引導耦合到其的光，多個提取特征定位在光波導的一個或多個表面上。多個提取特征包括第一(11)和第二提取特征的交錯模式，這些提取特征的布置提供了用于定義輸出光的預定的角亮度和空間亮度分布的設備。該裝置待產生的均勻的角亮度分布，其即使當光波導彎曲或者屈曲時也被維持。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】光波導裝置本專利技術涉及用于照亮、照明和顯示目的的光波導裝置，并且特別地，涉及展示具有預定的并且優選地均勻的角亮度分布的輸出光的光波導裝置。很多光波導裝置對于本領域中的技術人員是已知的。這些裝置用于一系列功能，包括照明、背光、標識和顯示目的。例如，使用光纖照明技術來產生平坦的、可彎曲的照明面板用于LCD背光在本領域中是已知的。在這種裝置中，用于引導光的塑料或者玻璃光纖被交織到平坦的、可彎曲的照明面板中，例如參見美國專利號6，874，925。然而這種裝置具有展示低的角均勻性的光輸出，尤其是在照明面板是彎曲或者屈曲的時候。可選地，使用平坦的或者楔形形狀的透明面板用于背光照明、背光、標識和顯示目的是已知的。這種裝置的實例由專利技術人在PCT公布號W02005/101070中提供并且示意性地呈現在圖I中，如一般由參考數字I表示的。在這里，光源2邊緣耦合到平面光波導3中。然后，由于全內反射的效應，由光源2生成的光4傳播到平面光波導3內。然后，平面光波導3的表面上的提取特征5例如隆起部、凹痕、凹槽、墨點或者線條使光4能夠避免全內反射條件。 存在由提取特征5使用來干擾全內反射的兩種主要物理原理，即，反射和折射。反射涉及與光波導3的表面上的反射材料相互作用的光4，光4被吸收以及然后重新發射并因此破壞全內反射的效應。白色材料例如白墨水通常被用作反射介質。白墨水在任意方向上發射光(通常被稱作散射)，并作為結果，散射光的一部分以低于全內反射條件所應用的臨界角的角度入射在相對的表面上，并且因此然后光可以從該表面射出光波導3。可選的解決方案是使用折射效應，其中出射表面的形狀在小規模上被局部地修改，使得引導的光的有效入射角被改變成低于臨界角，并且因此光可以按照斯涅耳定律射出。光波導3的表面的機械加工或者激光加工被采納來實現該效應。可選地，在光波導3上的注塑模具、微模具或者微凸透明半球狀微透鏡特征或者如專利技術人在PCT公布號W02009/141663中描述的不均勻顯露的提取特征是已知的。折射技術一般比使用反射提取特征的技術給出對引導的光4的更有效和可控制的干涉。所有上面描述的提取特征5的共同特征是它們展示低的角亮度均勻性，其轉移到從裝置I輸出的光上。為了提供具有均勻的角亮度的外觀的觀測器6，將擴散器7定位在平面光波導3和觀測器6之間在本領域中是已知的。被定位在平面光波導3的與觀測器6相對的側面上的反射器8常常用于提高到達觀測器6的光水平。雖然擴散器7和反射器8的合并可以將來自平面裝置的輸出的角均勻度提高到例如大于90%，但是擴散器7和反射器8的合并不僅增加了裝置I的制造成本，而且還增加了其總體厚度。此外，發現當平面光波導3屈曲或者彎曲時擴散器7的有效性顯著地降低，如對于某些應用所期望的。圖2展示了圖I的光波導裝置I被形成為曲線形狀的情況的示意性表示。作為由提取特征5控制的光的低的角均勻性的結果，看裝置I的點A和點B的觀測器6將看到不同的亮度級。因此，本領域中已知的非平面光波導裝置I的輸出光水平被發現隨著視角顯著地變化，導致如觀測器6所看到的明亮區和黑暗區。在PCT公布號W02009/141663中，專利技術人描述了一種技術，其中在光波導3上以陣列形成的提取特征5的使用提供用于提高輸出光的空間亮度，S卩，如沿著光波導3的輸出表面的不同區域的法線觀測的亮度的均勻性的設備。然而，所描述的裝置仍然需要合并擴散器7，以便補償在輸出光的角亮度上的變化。除上述內容之外，還存在關于對發光體要求的光分布的角度的控制的工業標準，例如歐洲標準EN 12464-1 :“The Lighting of Workplaces”。存在這些標準存在的多種原因，例如，照明可能引起干擾在現代計算機屏幕上的反射。由于此原因，該標準規定用于控制平均亮度的要求。對于正常的工作站，限制適用于lOOOcd/m2或者200cd/m2，取決于計算機屏幕。該限制適用于從65°開始的所有角度。對于關鍵的計算機屏幕活動，這從55°起的所有角度開始。因此，本專利技術的一個方面的目的是消除或者至少減輕本領域中已知的光波導裝置的上述缺陷。本專利技術的一個方面的另一個目的是提供一種允許輸出光的預定角亮度分布的光波導裝置，例如展示實質上均勻的角亮度的光輸出的光波導裝置。 本專利技術的一個方面的又一個目的是提供一種展示實質上均勻的角亮度的光輸出的非平面光波導裝置。專利技術概述按照本專利技術的第一方面，提供一種包括光波導和多個提取特征的光波導裝置，該光波導適合于引導耦合到其的光，多個提取特征被定位在光波導的表面上并且被布置成重定向所引導的光的一部分以便提供輸出光，其中多個提取特征包括第一和第二提取特征的交錯模式。通過提供第一和第二提取特征的交錯模式，可以產生輸出光的預定的角亮度分布。第一提取特征優選地產生輸出光的第一角亮度分布分量。第二提取特征優選地產生輸出光的第二角亮度分布分量。最優選地，第一和第二提取特征的交錯模式并且因此第一和第二角亮度分布的組合給輸出光提供均勻的角亮度分布。有利地，光波導裝置的均勻的角亮度分布被實現而無需使用擴散器或者反射器。這提供一種適合于提供均勻的角亮度的輸出光的光波導裝置，其與本領域中已知的光波導裝置相比時具有減小的厚度和制造成本。優選地，光波導裝置還包括被布置成將光耦合到光波導中的一個或多個光源。可選地，交錯模式包括由第一和第二提取特征構成的元件的陣列。該陣列可以包括不規則地隔開的元件的陣列。優選地，陣列的元件的位置離一個或多個光源越遠，元件之間的間隔就越小。以這種方式，提取特征提供一種用于提高該裝置的輸出光的空間亮度均勻性的設備。可選地，陣列包括規則地隔開的元件的陣列。優選地，陣列的元件的位置離一個或多個光源越遠，元件的面積就越大。以這種方式，提取特征提供一種用于提高該裝置的輸出光的空間亮度均勻性的設備。陣列可以包括第一和第二提取特征的交替的行或者列。可選地，陣列包括第一和第二提取特征的方格模式。在又一可選實施方式中，交錯模式可以包括超過兩種類型的提取特征。提取特征優選地被定位在光波導的公共表面上。然而提取特征可以被定位在光波導的相對表面上。提取特征可以包括反射提取特征或者折射提取特征。光波導可以是平面的。可選地，光波導可以是非平面的，例如屈曲或者彎曲的。按照本專利技術的第二方面，提供了一種光波導裝置，該光波導裝置包括非平面光波導和多個提取特征，該非平面光波導適合于引導耦合到其的光，多個提取特征被定位在光波導的表面上并且被布置成重定向引導的光的一部分以便提供輸出光，其中多個提取特征包括第一和第二提取特征的交錯模式。通過提供第一和第二提取特征的交錯模式，可以產生輸出光的預定的角亮度分布。本專利技術的第二方面的實施方式可以包括實現本專利技術的第一方面的優選的或者可 選的特征的特征，或者反之亦然。按照本專利技術的第三方面，提供一種生產光波導裝置的方法，該方法包括以下步驟-提供光波導，該光波導適合于引導耦合到其的光；以及-將第一和第二提取特征的交錯模式定位在光波導的表面上，以便提供用于形成輸出光的設備。定位交錯模式的步驟可以給輸出光提供均勻的角亮度分布。定位交錯模式的步驟可以包括將第一和第二提取特征定位在光波導的公共表面上。然而提取特征可以被定位在光波導的相對表面上。該方法還可以包括將光源耦合到光波導的步驟本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹姆士·古爾雷，
申請(專利權)人：LED產品設計有限公司，
類型：
國別省市：