專利名稱：用于分布光的光學(xué)箔片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種箔片，所述箔片包含光學(xué)折射棱錐元件，每一所述棱錐元件具有一個三角形底部。
本發(fā)明此外涉及一種包含所述箔片和一光源的照明系統(tǒng)，并涉及所述箔片的用途。
背景技術(shù)：
WO 03/027755中揭示了一種稱作一深度感覺箔片的箔片。具有一包含相對于彼此旋轉(zhuǎn)約60度的光學(xué)棱錐元件的凹凸結(jié)構(gòu)的已知箔片形成一圖像顯示系統(tǒng)的部分。當(dāng)圖像顯示于一顯示屏上時，通過相同像素照射根據(jù)一蜂窩結(jié)構(gòu)排列的若干補(bǔ)償元件組。結(jié)果，觀察者的左眼和右眼接收不同的光強(qiáng)度，使得所顯示的圖像中的深度感覺得到表示，這是由于大腦中的視神經(jīng)信號到達(dá)次數(shù)之間的相應(yīng)差異的結(jié)果。其中左眼和右眼察覺不同光強(qiáng)度的效果可通過為左眼和右眼設(shè)計在高度上具有逐漸差異的棱錐元件來增強(qiáng)。
GB-1 541 215揭示了一種包含光學(xué)折射棱錐元件的箔片，所述光學(xué)折射棱錐元件的三角形底部彼此鄰接。所述箔片的一側(cè)具有所述元件，而另一側(cè)是平坦的，以在一光接收媒體上形成一分裂的光圖案。落在所述元件上的光分裂為點圖案，所述圖案由一照相部件的媒體接收。所述屏幕以一照相雕刻法和光刻法改進(jìn)最終印刷的質(zhì)量，且還具有光分級再現(xiàn)的有益影響，并減少在所述過程中對透鏡濾波器的需要。
本發(fā)明權(quán)利要求1據(jù)以劃界的最相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)EP-1 122 559揭示一種箔片，所述箔片包含光學(xué)折射棱錐元件，每一所述光學(xué)折射棱錐元件具有一個三角形底部。所述棱錐元件為規(guī)則三角錐體，具有一10μm-50μm的底邊并具有一頂邊或102°-116°的頂角，也稱為垂直角。所述集光薄膜將入射于所述箔片的平坦側(cè)面上的光聚集成棱錐體一側(cè)沿箔片法線附近出射的光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種(例如)具有漫射撞擊于其上的光的能力的箔片。
為實現(xiàn)所述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的箔片的特征在于所述棱錐元件具有根據(jù)所要的光學(xué)折射選定的各自的頂角。
已發(fā)現(xiàn)，所述箔片整體而言當(dāng)電磁波入射于其上時具有光學(xué)折射的特征，所述特征表明所述箔片適合于在一所要的方向上將一所要圖案賦予出射波(exiting wave)。所述圖案可為(例如)一均勻分布的圖案，結(jié)果是來自例如一集中光源的波可令人驚訝地呈現(xiàn)漫射分布。
另外，所述均勻圖案看起來對解決眾所周知的視角問題很有用，當(dāng)在一(通常有限的)視角處觀察如平板顯示屏或LCD屏幕的顯示屏上的圖像時會出現(xiàn)所述問題。通過將箔片附加于顯示屏而消除所述視角的限制，使得可從任何實際角度更容易地觀察所顯示的圖像。
在這方面應(yīng)注意，在相反情況下，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)如果(例如)將所述箔片置于一太陽能板系統(tǒng)上，那么其功效可顯著改進(jìn)，這歸因于由系統(tǒng)產(chǎn)生的能量對在太陽光的入射角的依賴性減少。現(xiàn)在，所述系統(tǒng)在其所有入射角處使用直接太陽能和間接太陽能，以產(chǎn)生更多的電能或熱能，根據(jù)所使用太陽能系統(tǒng)的種類。因此，在一個很寬的角度內(nèi)，能量撞擊于箔片的錐體側(cè)面上，所有所述能量均有效集中于下面的能量吸收物體上。
可通過相對簡單的技術(shù)來產(chǎn)生一箔片，通常為一具有以所述結(jié)構(gòu)方式排列的元件的透明箔片。
根據(jù)本發(fā)明的箔片的另一實施例的特征在于所述元件具有相同尺寸。在實際使用中，所述元件底部側(cè)邊的尺寸的范圍為1-200μm，優(yōu)選為5-40μm，更優(yōu)選為約10μm，且根據(jù)另一很簡單的實施，所述三角形底部可為等邊的。
然而，根據(jù)本發(fā)明的箔片的另一實施例的特征在于所述元件具有一根據(jù)所要的光學(xué)折射圖案選定的高度。
已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用一電磁光源時，可能通過改變所述箔片上的棱錐元件的高度來改變所述折射圖案或光分布。因此，例如，當(dāng)棱錐的高度相等時，發(fā)生光的均勻、漫射擴(kuò)展。
此外，發(fā)現(xiàn)可類似地通過在30°和80°之間改變棱錐元件的頂角而影響入射波的光學(xué)折射且因此影響出射波的漫射。
根據(jù)本發(fā)明，包含箔片和一照射所述箔片的光源的照明系統(tǒng)的特征在于所述箔片與所述光源之間的距離可變。
此外，無論是否結(jié)合前述方面中的一個或一個以上的方面，均可能通過改變所述箔片與所述光源之間的距離而影響光折射圖案的變化。
所述棱錐元件的底部可面向所述光源或背離所述光源。這取決于箔片的使用方式。
因此可通過以下方式獲得一展示所要的退出光的照明系統(tǒng)通過根據(jù)所要的光分布選擇所述棱錐元件的高度；或通過根據(jù)所要的光分布選擇所述頂角的量值；或結(jié)合這兩種可能性。
實際中，所述箔片可用作一光學(xué)折射箔片，以用于將一所要的折射圖案賦予(例如，可見光)電磁波或如一磁控管中的微波輻射。在此連接中，可考慮根據(jù)(例如)來自一(通常為集中的)光源的電磁波的所要的強(qiáng)度圖案的分布或漫射，所述光源如一白熾燈、一熱釋光(TL)管等或一光反射器。所述箔片此外具有一抗反射效果并防止閃爍。此外，所述箔片可提供于如下照明系統(tǒng)的前方或上面照明器材或發(fā)光或透光的物體，例如交通標(biāo)志或路標(biāo)、窗戶、照明拱(lighting cove)、天窗等。同樣，可考慮將所述箔片用于改進(jìn)例如汽車、飛機(jī)或船的交通工具中指示儀器的可讀性的目的的用途。所述箔片還可用于如下科學(xué)、光學(xué)器具中，例如分光計、或LCD屏幕或等離子屏幕、照相機(jī)和/或攝影機(jī)等。在其它應(yīng)用中也是可能的燈罩、窗簾、遮陽傘、劇場舞臺、墻壁照明、用于劃分空間的發(fā)光放映單元和玩具或擋光板。
對于熱輻射而言也可能產(chǎn)生一所要的通常均勻分布的熱圖案，這取決于其中所述箔片的有效的頻率范圍。


現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明和其另外優(yōu)點，其中各個圖中通過相同數(shù)字指示類似部分。附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明提供于所述箔片上的光學(xué)折射元件的第一可能排列的示意性表示；圖2顯示所述元件的矩陣形式的第二可能排列；圖3顯示一用于圖1的箔片上的光學(xué)折射棱錐元件的細(xì)節(jié)；和圖4顯示與一如TL管的發(fā)光線光源(light-emitting line source)結(jié)合使用的圖1或圖2的箔片。
具體實施例方式
圖1顯示具有折射電磁波的元件1的高占據(jù)密度的第一可能排列，所述元件提供于通常透射所述波的箔片2上或箔片2中。使下面箔片層形成凹凸結(jié)構(gòu)的元件1可以姑且說是集成于CRT屏幕、等離子屏幕或LCD屏幕或類似物中，但所述箔片也可能可移除地附加到顯示屏。每一元件1具有一個三角形底部3，且鄰近元件1的底部3相對于彼此旋轉(zhuǎn)180度。
圖2顯示包含行和列的矩陣形式的元件1的另一可能排列，其中每一行和/或列的元件1相對于彼此旋轉(zhuǎn)180度。
所述電磁波可具有任何所要的頻率。所述頻率的范圍可在(例如)可見光光譜內(nèi)或熱輻射范圍(即，紅外線光譜)內(nèi)。箔片2可透射所述波，但這不是必要的；然而，實際中，所述箔片常由如聚乙烯或聚丙烯的透光塑料材料制成。元件1可提供于箔片2上，但也可將其從所述箔片切除。實現(xiàn)此的已知技術(shù)包括激光或x射線技術(shù)、I型標(biāo)(I-beam)技術(shù)和高精度鉆石切割技術(shù)。
圖3顯示包含一頂角T的光學(xué)折射棱錐元件1的細(xì)節(jié)，所示為俯視平面圖，所述頂角T位于底部3的中央上方。所有元件1的尺寸可為相同的，或其可每行和/或列不同。一般地說，為獲得所要的頻率范圍內(nèi)的折射，底部3的側(cè)邊4尺寸范圍為1-200μm，優(yōu)選為5-40μm，更優(yōu)選為約10μm。除頻率范圍是個問題外，所使用的技術(shù)和成本方而在這點上通常也是個問題。在一簡單實施例中，所述三角形底部3是等邊的，在此情況下，錐體側(cè)面的角度可為60度，其在側(cè)面長度為(例如)10μm的情況下將導(dǎo)致錐體的約7.5μm的有用實際高度。如果想要入射于箔片上的波的均質(zhì)和均勻折射圖案，那么三角形底部3必須是等邊的。
圖4為一可為例如(諸如)白熾燈或低能燈的點光源的光源5的示意性表示，所述表示也可看作一截面圖，在此情況下所述光源可為一如TL管的垂直延伸到附圖平面的線光源，在其周圍提供箔片2。在此情況下，箔片2形成燈罩或集成于其中。由于折射受棱錐元件1影響，所述光源從外面是不可察覺的，或僅漫射如此，盡管如此，但其仍將透射所有發(fā)射的光而不受阻礙。除以上所提及的關(guān)于尺寸、側(cè)面角度、形狀、高度、材料的類型等變化的可能性外，相應(yīng)于所需要的光折射圖案的頂角變量，和箔片2與光源5的距離變量對獲得所要的折射圖案或控制光折射是很重要的。因此，光學(xué)元件1的高度的偏差將導(dǎo)致光分布的偏差，結(jié)果可以這樣說可能控制光分布。在箔片2與光源5之間的變化距離的情況下，可通過適當(dāng)?shù)馗淖冺斀嵌鴮崿F(xiàn)相同的光分布，且在所使用的固定距離的情況下，可通過在30°-80°之間改變頂角而獲得可變能量分布。如果(如優(yōu)選的)錐體的頂角與側(cè)面和底部中的其它角度為約60°，且每一側(cè)面的尺寸為10μm，那么所述高度為約7.5μm。
如果將所述箔片應(yīng)用到一太陽光系統(tǒng)或太陽熱系統(tǒng)的頂部，那么不再需要將所述系統(tǒng)面向太陽來獲得最佳功效，因為所述箔片結(jié)構(gòu)使得輸出能量實際上獨(dú)立于太陽波的入射角。這同樣應(yīng)用于如用于計算器、手表等的太陽能電池。
發(fā)現(xiàn)所述箔片將偏振光返回到未偏振的正常光。
當(dāng)然，前述變化可能性的所有種類的結(jié)合對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種包含光學(xué)折射棱錐元件的箔片，每一所述棱錐元件具有一個三角形底部，使得鄰近元件的所述底部相對于彼此旋轉(zhuǎn)180度，其特征在于所述棱錐元件具有根據(jù)一所要的光學(xué)折射選定的各自的頂角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的箔片，其特征在于所述這些底部被劃分成鄰近的行，鄰近行的所述元件的所述底部相對于彼此旋轉(zhuǎn)經(jīng)過180度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一權(quán)利要求所述的箔片，其特征在于所述元件具有相同尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的箔片，其特征在于所述元件的所述底部的所述側(cè)邊的所述尺寸的范圍為1-200μm，優(yōu)選為5-40μm，更優(yōu)選其為約10μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的箔片，其特征在于所述三角形底部是等邊的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的箔片，其特征在于所述元件具有一根據(jù)一所要的光學(xué)折射圖案選定的高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的箔片，其特征在于所述頂角在30°-80°之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的一權(quán)利要求所述的箔片，其特征在于所述頂角為約60°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的一權(quán)利要求所述的箔片，其特征在于所述錐體的所述高度為約7.5μm。
10.一種照明系統(tǒng)，其包含根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述的箔片和一照射所述箔片的光源，所述照明系統(tǒng)的特征在于所述箔片與所述光源之間的距離可變。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的照明系統(tǒng)，其特征在于所述棱錐元件的所述底部可朝向所述光源或背離所述光源。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的照明系統(tǒng)，其特征在于所述元件的所述各自高度根據(jù)一所要的光分布而選定。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)，其特征在于所述元件的所述各自頂角根據(jù)一所要的光分布而選定。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述的箔片的用途，其特征在于所述光學(xué)折射箔片用于將一所要的折射圖案賦予電磁波，例如光，舉例而言可見光；和/或熱波，例如紅外線光或紫外線波。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的箔片的用途，其特征在于所述箔片用于附加到顯示屏、LCD屏或類似物。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的箔片的用途，其特征在于所述箔片用于附加到太陽能板和/或太陽能電池。
17.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1-9中的一權(quán)利要求的一箔片的顯示屏。
18.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1-9中的一權(quán)利要求的一箔片的太陽能系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種包含光學(xué)折射棱錐元件的箔片，每一所述棱錐元件具有一個三角形底部。鄰近元件的底部相對于彼此旋轉(zhuǎn)180度。已發(fā)現(xiàn)，所述箔片當(dāng)電磁波入射其上時具有光學(xué)折射的特征，所述特征使得所述箔片適合于能在一所要的方向上將一所要的圖案賦予出射波(exiting wave)。所述圖案可為一例如均勻圖案，以將一均勻或漫射光分布賦予一電磁波，舉例而言來自集中光源的可見光。
文檔編號G02B5/04GK1809767SQ200480017429
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者克勞斯·赫伯特·甘特·維格 申請人:奧托斯科頓機(jī)械制造有限公司, 克勞斯·赫伯特·甘特·維格