專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)柔性薄膜實(shí)現(xiàn)照明的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纜和邊緣發(fā)光薄膜(edge-lit film)等光導(dǎo)裝置，具體涉及邊緣發(fā)光薄膜組件和裝置及其快速組裝方法。
背景技術(shù)：
如國(guó)際(PCT)公開(kāi)號(hào)為WO 2009/048863的專(zhuān)利申請(qǐng)所述，可制成一種由柔性透明膜片構(gòu)成的光導(dǎo)裝置，其中，將膜片邊緣切割或以其他方式形成平行條帶，這些條帶被折疊 /彎曲成層疊陣列(形狀一般類(lèi)似于狹長(zhǎng)的桁條)，光線可通過(guò)該層疊陣列導(dǎo)向膜片主要區(qū)域或從膜片主要區(qū)域?qū)?即，這些條帶伸出的部位)。類(lèi)似裝置可參見(jiàn)授予Grimberger 的美國(guó)專(zhuān)利4，151，582及授予Karasawa的美國(guó)專(zhuān)利4，824，194。只要這些條帶彎曲程度不太大(否則會(huì)破壞促使光線在條帶中傳播的內(nèi)反射)，和/或只要在彎曲部位覆蓋涂層以阻止彎曲部位的光損失，通過(guò)對(duì)束狀條帶疊層(如同一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED))的端部進(jìn)行照明，就能使光線通過(guò)條帶傳播到膜片的主要區(qū)域，對(duì)膜片的主要區(qū)域進(jìn)行處理，以從主要區(qū)域的全部或某個(gè)部分發(fā)射光線。這種裝置可用于全面照明、照明標(biāo)志以及液晶顯示器(LCD)或其他顯示器的背光和/或正面照明等應(yīng)用。相反，也可將光線聚集在膜片的主要區(qū)域中，并將光線從膜片的主要區(qū)域傳輸?shù)绞鵂畀B層，通過(guò)光伏或其他裝置進(jìn)行接收，這可用于光敏元件和太陽(yáng)能收集器等應(yīng)用。這樣，可利用(層疊條帶處的)點(diǎn)光源或集中光源，對(duì)較大區(qū)域(膜片的主要區(qū)域)進(jìn)行照明，或者相反地，也可將照射在較大區(qū)域(膜片的主要區(qū)域)上的光線，集中在(層疊條帶處的)較小區(qū)域中。這種薄膜光導(dǎo)裝置與采用剛性透明板材或其他類(lèi)似材料制成的光導(dǎo)裝置相比，成本較低、尺寸較小、重量較輕且柔韌性較高，具有顯著優(yōu)點(diǎn)。盡管具有以上優(yōu)點(diǎn)，上述類(lèi)型的照明裝置卻很少使用，原因主要在于這類(lèi)照明裝置的制造難度較大。采用刀片陣列沿膜片的邊緣進(jìn)行切割，就能很容易地在膜片中精確地形成一些條帶。然而，接下來(lái)要將這些條帶恰當(dāng)?shù)貜澢团帕谐蛇m合從光源接收光線的層疊陣列，難度較大且耗費(fèi)時(shí)間。如果手工進(jìn)行彎曲，則耗時(shí)且需要大量的勞動(dòng)力；如果用機(jī)器進(jìn)行彎曲，則要耗費(fèi)較多資金，因?yàn)橐ㄔ炷軌蚓_彎曲指狀條帶而不產(chǎn)生損壞的折疊機(jī)(特別是，如果該折疊機(jī)需要處理具有不同條帶配置的不同尺寸的膜片時(shí))，成本較高且難度較大。因此，如能獲得上述專(zhuān)利中介紹的用于建造薄膜照明裝置的更高效、更經(jīng)濟(jì)的裝置和方法將是非常有用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種薄膜照明裝置，該裝置旨在至少部分地解決上述問(wèn)題，且組裝快速、容易且成本較低。為使讀者對(duì)本發(fā)明的一些優(yōu)勢(shì)特性有基本的了解，下面通過(guò)引用附圖 (本文下面“


”部分中，對(duì)這些附圖進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹)，簡(jiǎn)單介紹該薄膜照明裝置的一些較佳實(shí)施例，以幫助讀者更好地理解本發(fā)明。以下討論僅僅是概述，應(yīng)當(dāng)理解，有關(guān)這些較佳實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)，可參見(jiàn)本文其他地方給出的詳細(xì)描述。本文最后提出的權(quán)利要求，對(duì)享有專(zhuān)有權(quán)的本發(fā)明的各種變化形式進(jìn)行了定義。首先看圖1，其中顯示了示例性的第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件104，以及被照明的示例性膜片1000。膜片1000具有主要膜片區(qū)域1002(顯示為沿平面方向)和相鄰的次要膜片區(qū)域1004，狹長(zhǎng)的相鄰薄膜條帶1006的陣列從次要膜片區(qū)域1004中伸出(也顯示為沿平面方向)，這些薄膜條帶1006沿(第一)方向伸出，且至少基本相互平行，并終止于條帶末端1008。第一構(gòu)件102包括第一構(gòu)件內(nèi)表面106，該第一構(gòu)件內(nèi)表面106具有伸出的第一構(gòu)件刀齒108的陣列，第二構(gòu)件104具有第二構(gòu)件內(nèi)表面110，該第二構(gòu)件內(nèi)表面110也優(yōu)選具有伸出的第二構(gòu)件刀齒112的陣列。第一構(gòu)件刀齒108排列為，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件102和第二構(gòu)件104相互緊挨著移動(dòng)(該過(guò)程如圖2至圖4所示)形成構(gòu)架100(完整構(gòu)架100如圖6至圖7所示)，并使薄膜條帶1006的陣列位于第一構(gòu)件內(nèi)表面106和第二構(gòu)件內(nèi)表面 110之間(如果可能，具體位于第一構(gòu)件刀齒108和第二構(gòu)件刀齒112之間)時(shí)，每個(gè)薄膜條帶1006均被第一構(gòu)件刀齒108和第二構(gòu)件104(如果可能，被第二構(gòu)件刀齒112)壓向與第一方向不同的第二方向，使被擠壓的薄膜條帶1006相鄰位于至少基本平行的平面(如圖 6所示)。這樣，通過(guò)簡(jiǎn)單地使這些條帶1006夾在構(gòu)件102和104之間，并對(duì)這些條帶1006 進(jìn)行適當(dāng)排列(如圖3至圖4)，以使這些條帶1006隨后可被壓向與第一構(gòu)件內(nèi)表面106基本平行的方向，從而使這些條帶1006(或至少條帶末端1008)以毗連關(guān)系層疊起來(lái)。這個(gè)步驟如圖4和圖6所示，其中，這些條帶1006被蓋件114(將在下文中詳細(xì)介紹)壓向與第一方向至少基本垂直的方向。然后，對(duì)這些條帶1006的條帶末端1008進(jìn)行適當(dāng)排列，以形成至少基本連續(xù)的表面1010，或者，可對(duì)這些條帶末端1008進(jìn)行切割(也可進(jìn)行拋光)，以產(chǎn)生至少基本連續(xù)的表面1010，然后可以對(duì)這個(gè)表面1010進(jìn)行照明，以將光線傳輸?shù)街饕て瑓^(qū)域1002中(或者相反地，可將沿主要膜片區(qū)域1002聚集的光線，沿條帶1006傳輸?shù)郊械臈l帶末端1010上)。第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件104優(yōu)選設(shè)計(jì)為，當(dāng)二者移動(dòng)到與薄膜條帶1006毗鄰的位置時(shí)，二者能相互補(bǔ)充配合，使第一構(gòu)件內(nèi)表面106和第二構(gòu)件內(nèi)表面110彼此相對(duì)(如圖4和圖6所示)。然后，可使用粘合劑或類(lèi)似材料將第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件104連接起來(lái)，或者，可通過(guò)將扣件插入在第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件104中形成的對(duì)齊的扣件插孔中， 和/或，可通過(guò)在第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件104上提供相互補(bǔ)充的配合結(jié)構(gòu)(例如，在第一構(gòu)件102上提供棘釘(barbed prong)，該棘釘可嵌入第二構(gòu)件104的插孔中)以機(jī)械方式將第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件104連接起來(lái)。當(dāng)構(gòu)件102和104移動(dòng)到圍繞薄膜條帶1006 的毗鄰位置時(shí)，優(yōu)選配置為，在二者之間形成敞開(kāi)頂部槽口 116(見(jiàn)圖4)，其中，重新定向的條帶1006通過(guò)這個(gè)頂部槽口 116伸出)。然后，通常還可提供在第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件 104之間沿著頂部槽口 116滑動(dòng)的蓋件114，這樣，在第一構(gòu)件102和第二構(gòu)件104之間滑動(dòng)蓋件114，就能夠至少部分地關(guān)閉頂部槽口 116，同時(shí)還可將薄膜條帶1006壓成毗鄰平行層疊關(guān)系并位于蓋件114下方(如圖4和圖6所示)。類(lèi)似地，構(gòu)件102和104也可具有至少能部分地關(guān)閉相互配合的構(gòu)件102和104 底部開(kāi)口的構(gòu)件，使薄膜條帶1006插入二者之間的空隙中。如圖1所示，第一構(gòu)件102包括從第一構(gòu)件內(nèi)表面106向外伸出的第一構(gòu)件底面118。第二構(gòu)件104具有位于第二構(gòu)件刀齒112的陣列下方的第二構(gòu)件下沿120，當(dāng)構(gòu)件102和104相互配合時(shí)，使第二構(gòu)件下沿 120將位于第一構(gòu)件底面118的上方，從而形成薄膜條帶1006可以伸入的縫隙122(如圖 6)。第二構(gòu)件下沿120為弧形，隨著向下延伸，其厚度減小，這樣，在構(gòu)件102的內(nèi)表面106 和構(gòu)件104的內(nèi)表面110之間，乃至在第一構(gòu)件刀齒108和第二構(gòu)件刀齒112(如果有的話)之間，抵靠該下沿120的薄膜條帶1006向上伸出時(shí)，就更容易圍繞該下沿120進(jìn)行彎曲ο如圖1所示，第一構(gòu)件刀齒108的每個(gè)刀齒都具有第一構(gòu)件刀齒面124，該第一構(gòu)件刀齒面1 排列為相對(duì)于第一構(gòu)件內(nèi)表面106傾斜。相似地，第二構(gòu)件刀齒112的每個(gè)刀齒都具有第二構(gòu)件刀齒面126，該第二構(gòu)件刀齒面1 排列為相對(duì)于第二構(gòu)件內(nèi)表面110傾斜。如圖5所示，該圖顯示了當(dāng)構(gòu)件102和104處于圖6所示位置時(shí)構(gòu)件102的刀齒108和構(gòu)件104的刀齒112，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件102和第二構(gòu)件104相互緊靠且第一構(gòu)件內(nèi)表面106和第二構(gòu)件內(nèi)表面110彼此平行相對(duì)時(shí)，第一構(gòu)件刀齒面IM和第二構(gòu)件刀齒面1 排列為至少基本相互平行(這里，刀齒面1 和1 夾角約為15度，但其他角度也是可以接受的)。 此外，第一構(gòu)件刀齒108的陣列與第二構(gòu)件刀齒112的陣列在豎直方向上隔開(kāi)，第一構(gòu)件刀齒108的陣列和第二構(gòu)件刀齒112的陣列分別位于第二構(gòu)件底面上方不同高度處(優(yōu)選為第二構(gòu)件刀齒112的陣列位于第二構(gòu)件底面和第一構(gòu)件刀齒108的陣列之間)。這些布置可使第二構(gòu)件刀齒112促進(jìn)由第一構(gòu)件刀齒108所引起的薄膜條帶1006的彎曲/轉(zhuǎn)向。接著，圖7示意性地示出了顯示面板3000，例如液晶顯示屏、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，或由紙張、塑料和/或其他材料制成的簡(jiǎn)單標(biāo)志，該顯示面板所處的位置為，使該顯示面板可由膜片1000的主要膜片區(qū)域1002進(jìn)行背光照明。圖示構(gòu)件102和104以及膜片 1000特別采用了優(yōu)選配置，其中，膜片1000彎曲了大約180度，而構(gòu)件102和104以及薄膜條帶1006位于主要膜片區(qū)域1002的平面的旁邊并與主要膜片區(qū)域1002的平面隔開(kāi)。這種性質(zhì)的布置是特別有用的，因?yàn)?，它可有效產(chǎn)生一個(gè)“無(wú)邊緣”顯示面板顯示面板3000， 也不必用形成圍繞顯示面板和膜片區(qū)域的構(gòu)架的光源或其他物體來(lái)限定用于照明的主要膜片區(qū)域1002(也許主要膜片彎曲的一邊除外，這一邊也就是任何連接至顯示面板的器件可能伸出的一邊)。這反過(guò)來(lái)又可為電視機(jī)、計(jì)算機(jī)屏幕、移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理等便攜裝置的顯示器、標(biāo)志等對(duì)象實(shí)現(xiàn)各種可節(jié)省空間、增強(qiáng)美感的布置。另一種可能性在于，一旦制成了如圖6所示的照明裝置，即可將條帶1006的邊緣粘合或以其他方式捆綁起來(lái)，然后可卸除構(gòu)件102和104。因此，本發(fā)明可擴(kuò)展為通過(guò)與圖 1至圖6所示類(lèi)似的過(guò)程制成的，包括如圖6所示的膜片1000的“無(wú)構(gòu)架”照明裝置，但其中沒(méi)有構(gòu)件102和104。在這些情況下，構(gòu)件102和104主要作為照明裝置組裝過(guò)程中使用的臨時(shí)固定裝置，并從最終的照明裝置上拆除。從類(lèi)似意義上說(shuō)，本發(fā)明還可擴(kuò)展為在加裝膜片1000及裝置組裝完成之前的只包括構(gòu)件102和104的照明裝置。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)、特性和目的將從本文后面的內(nèi)容并結(jié)合相關(guān)附圖變得明顯。

圖1為示例性的第一構(gòu)件102、示例性的第二構(gòu)件104以及使薄膜條帶1006從主要膜片區(qū)域1002伸出的示例性的膜片1000的立體圖，其中，按照?qǐng)D2至圖4所示將這些部件組裝起來(lái)，形成如圖6至圖7所示的示例性的照明裝置；圖2為圖1所示第一構(gòu)件102、第二構(gòu)件104以及膜片1000的立體圖，其中，構(gòu)件 102和104圍繞薄膜條帶1006被相互擠壓在一起，開(kāi)始將薄膜條帶1006彎曲成平行關(guān)系；圖3為延續(xù)圖2的立體圖，其中，構(gòu)件102和104被進(jìn)一步相互擠壓在一起，進(jìn)一步使薄膜條帶1006彎曲成平行關(guān)系；圖4為延續(xù)圖3的立體圖，其中，蓋件114開(kāi)始沿構(gòu)件102和104的一邊向前移動(dòng)， 使平行薄膜條帶1006彎曲成毗鄰層疊關(guān)系；圖5為移動(dòng)到一起成為毗鄰關(guān)系的構(gòu)件102和104的俯視圖，其中顯示了第一構(gòu)件刀齒108和第二構(gòu)件刀齒112的相對(duì)位置；圖6為延續(xù)圖4的立體圖，其中顯示了蓋件114完成將薄膜條帶1006彎曲成毗鄰層疊關(guān)系，進(jìn)而形成條帶疊層1010后產(chǎn)生的照明裝置；圖7為圖6所示照明裝置的立體圖，其中，膜片1000經(jīng)過(guò)彎曲后，使構(gòu)架100和條帶疊層1010位于膜片1000的主要區(qū)域1002背后，膜片1000的主要區(qū)域1002負(fù)責(zé)對(duì)顯示面板3000進(jìn)行照明；圖8為示例性的第一構(gòu)件202、示例性的第二構(gòu)件204以及示例性的膜片2000的立體圖，其中，該膜片2000具有主要膜片區(qū)域2002和相鄰次要膜片區(qū)域2004，薄膜條帶 2006從相鄰次要膜片區(qū)域2004中伸出，按照?qǐng)D9所示將這些部件組裝起來(lái)，形成如圖10所示的示例性的照明裝置；圖9為圖8所示的第一構(gòu)件202、第二構(gòu)件204以及膜片2000的立體圖，其中，構(gòu)件202和204被相互擠壓在一起，使薄膜條帶2006彎曲成兩個(gè)平行條帶陣列；圖10為延續(xù)圖9的立體圖，其中顯示了蓋件214將薄膜條帶2006彎曲成毗鄰層疊關(guān)系，進(jìn)而形成條帶疊層2010后產(chǎn)生的照明裝置。
具體實(shí)施例方式擴(kuò)展上述發(fā)明內(nèi)容，本發(fā)明中使用的膜片優(yōu)選為光散射能力最小、光吸收能力較差的透明薄膜。厚度為0. 05-1毫米的聚碳酸酯薄膜，是一種適合本發(fā)明使用的價(jià)格低廉、 通?？色@得的薄膜，但是，根據(jù)本發(fā)明的具體應(yīng)用，任何其他薄膜(例如聚苯乙烯、聚酯、 丙烯酸等等)也是可以使用的。為阻止光損失(促進(jìn)內(nèi)反射/透射)，可在薄膜上覆蓋/鍍上涂層，該涂層可使用折射率小于薄膜的材料，優(yōu)選在經(jīng)濟(jì)允許條件下折射率較小，同時(shí)仍能在涂層和薄膜之間產(chǎn)生良好粘合的材料。任何覆蓋的涂層都最好盡可能的薄，以減小尺寸，降低成本。如果除膜片1000的其他部分之外，對(duì)條帶末端1008也覆蓋涂層，則可最大限度地提高條帶疊層處(如圖6至圖7的1010所示)的光吸收量。就這方面而言，厚度為 0. 5毫米的聚碳酸酯薄膜及厚度為0. 01毫米的TC106涂層(美國(guó)伊利諾伊州芒特普羅斯佩克特市太陽(yáng)能工藝公司(Sun Process Corporation，Mt. Prospect，IL，USA))，對(duì)于多數(shù)應(yīng)用都是非常適合的，鍍層僅占條帶疊層橫截面積的2%?？梢匀魏芜m當(dāng)方式對(duì)膜片1000中的條帶1006(如圖1所示)進(jìn)行切割。在一種示例性的制造過(guò)程中，通過(guò)張力輥從卷材送入薄膜；使用壓花輥壓印上光提取圖案(light extraction pattern)；采用一組可升降刀片切割薄膜，切割出條帶；再采用一種能將薄膜及其條帶切割成所需最終長(zhǎng)度的切割機(jī)構(gòu)，以生產(chǎn)出如圖1中1000所示的膜片。加熱站可幫助軟化薄膜，以便壓印光提取圖案并切割薄膜。優(yōu)選采用足夠鋒利和平滑的刀片進(jìn)行切割，以形成光滑光學(xué)切割邊緣(即，可導(dǎo)致光損失的不平整部位最少的邊緣)。陶瓷或含氟聚合物涂層等刀片涂層，可增強(qiáng)刀片光滑度。這些條帶排列成疊層之后(如圖6至圖7中1010所示)，優(yōu)選對(duì)疊層末端1010進(jìn)行切割和拋光或進(jìn)行其他處理，從而形成可從光源為其供應(yīng)光線(或者，使傳感器或其他部件能從中接收光線)的損耗最小的光滑光學(xué)耦合表面。這些處理、切割和打磨/拋光方法可產(chǎn)生這種表面，或者，對(duì)某些薄膜材料，也可采用火焰或化學(xué)拋光。 圖1至圖7中的構(gòu)件如102和104等可采用任何適當(dāng)材料進(jìn)行制造，可采用模鑄或機(jī)械加工塑料和金屬材料來(lái)制造這些構(gòu)件。如果照明裝置中采用的薄膜為電致變色材料， 或者具有設(shè)計(jì)為可隨施加的電壓、電流、頻率或其他輸入信號(hào)而變化的透射、吸收和/或反射性質(zhì)，則形成一個(gè)或多個(gè)可施加輸入信號(hào)的由導(dǎo)電材料制成的構(gòu)件是非常有用的。在這些構(gòu)件的內(nèi)表面覆蓋一層反射材料是有用的，以使從薄膜條帶漏到構(gòu)架內(nèi)部的任何光線都被反射，并盡可能重新轉(zhuǎn)向條帶。上述構(gòu)件和膜片，可以采用與附圖所示截然不同的配置。構(gòu)件的形狀、尺寸和比例，特別是它們的刀齒的數(shù)目、形狀、尺寸和比例，都取決于所需照明裝置的尺寸，薄膜條帶的數(shù)目、尺寸和所需曲率，以及其他類(lèi)似的設(shè)計(jì)參數(shù)。例如，一張寬度為20厘米、厚度為 0. 01厘米的膜片，可切割成若干寬度為0. 5厘米的指狀條帶，進(jìn)而形成光輸入(或接收) 表面尺寸約為0. 4厘米X0. 5厘米的條帶疊層(如圖6至圖7中1010所示)。適用于本發(fā)明的價(jià)格低廉且通?？色@得的薄膜(至少在本文撰寫(xiě)之時(shí))，在任何條帶的彎曲曲率半徑均達(dá)到薄膜厚度的至少約八倍時(shí)(更小的半徑也是可能實(shí)現(xiàn)的，例如，條帶彎曲曲率半徑可達(dá)到接近零，但是，這趨向于要求彎曲部位覆蓋表面涂層或采取類(lèi)似措施，以減小光損失，因此成本會(huì)有所增加。)，一般都具有較好的透光性。因此，構(gòu)件高度一般為薄膜厚度的至少八倍，再加上條帶疊層的總厚度(假設(shè)該疊層是在構(gòu)件之內(nèi)/之間延伸的，比如在圖4 和圖6中頂部槽口 116之內(nèi))。相似地，組合構(gòu)件的深度一般約為頂部槽口的寬度(該寬度優(yōu)選等于最大條帶寬度)，再加上彎曲半徑的大約1. 4倍。除了形狀、尺寸和比例外，構(gòu)件以及照明裝置也可不同于上面介紹的及附圖詳細(xì)顯示的那些構(gòu)件和裝置。為說(shuō)明這一點(diǎn)，圖8至圖10顯示了第一構(gòu)件202和第二構(gòu)件204， 其中，第一構(gòu)件202將薄膜條帶2006擠壓成位于平行平面內(nèi)的相鄰條帶的兩個(gè)陣列，然后， 一對(duì)蓋件214將這兩個(gè)陣列擠壓成從疊層構(gòu)件長(zhǎng)度中心伸出的疊層。當(dāng)膜片2000隨后同樣彎曲成圖7所示形狀，但夾角約為90度而非180度時(shí)，層疊條帶2010會(huì)伸到膜片2000 的主要區(qū)域2002的背面，而不是從膜片一側(cè)向外伸出(如圖6至圖7所示)。根據(jù)照明裝置的使用方式，這可實(shí)現(xiàn)更緊湊和/或更方便的配置。此外，膜片可能具有從一個(gè)以上邊緣伸出(例如，從相對(duì)邊緣伸出)的條帶，而構(gòu)架可能安裝在每個(gè)邊緣的周?chē)?，以使一個(gè)以上邊緣對(duì)膜片的主要區(qū)域進(jìn)行照明。當(dāng)主要膜片區(qū)域較大時(shí)，特別優(yōu)選采用這種布置，這是因?yàn)椋瑏?lái)自多個(gè)邊緣的照明光線，可對(duì)主要膜片區(qū)域提供更強(qiáng)的照明。相似地，可在膜片的一個(gè)邊緣上安裝兩個(gè)或多個(gè)構(gòu)架，以形成兩個(gè)或多個(gè)條帶疊層，用于向主要膜片區(qū)域輸入光線，或者從主要膜片區(qū)域輸出光線。構(gòu)件上使用的刀齒，不必采用附圖(如圖1和圖5)中所示的那些形狀，附圖所示形狀基本為鋸齒輪廓，且每個(gè)刀齒沿垂直方向從齒尖到齒根，厚度略微增加。其他刀齒配置的例子還包括四面體形狀、桿狀(類(lèi)似于梳齒陣列，但其中，刀齒與其構(gòu)件之間可能有夾角)以及具有C形或J形曲線的凸緣形狀。此外，刀齒可能位于沿構(gòu)件高度方向的不同位置處，例如，可能位于圖1中第一構(gòu)件頂部邊緣1 處(盡管在這種情況下，平行毗鄰薄膜條帶的任何疊層都會(huì)位于第一構(gòu)件102之上，而非位于第一和第二槽口構(gòu)件102和104之間形成的槽口 116之中，如圖4和圖6所示)。在這種情況下，可通過(guò)在第一構(gòu)件頂部邊緣 128和/或第一構(gòu)件內(nèi)表面106中形成凹槽/凹陷，來(lái)形成第一構(gòu)件刀齒108，從而使第一構(gòu)件刀齒108從第一構(gòu)件內(nèi)表面106中同時(shí)向上、向外伸出。在第二構(gòu)件上設(shè)置第二構(gòu)件刀齒時(shí)，也可進(jìn)行類(lèi)似改動(dòng)。根據(jù)刀齒的配置和位置、薄膜條帶的寬度以及條帶所需彎曲程度，刀齒面不必接近平行(如圖5所示，該圖顯示刀齒面IM和1 相互間的夾角約為15 度)，而且實(shí)際上，可以更加垂直而非平行。然而，對(duì)于如附圖所示配置和比例的構(gòu)件和條帶，優(yōu)選采用平行(或接近平行)的刀齒面。如上所述，第二構(gòu)件刀齒有助于促進(jìn)由第一刀齒所引起的薄膜條帶的彎曲/轉(zhuǎn)向。這不是必要的，而且，第二構(gòu)件刀齒可以省略，或者也可簡(jiǎn)單地替換為單獨(dú)的連續(xù)背脊或其他構(gòu)件，而非設(shè)置一系列獨(dú)立刀齒。此外，雖然附圖所示構(gòu)件均采用將薄膜條帶平面陣列轉(zhuǎn)向?yàn)閷盈B條帶陣列的線性刀齒陣列，但是，排成陣列的刀齒不必要是線性的，向刀齒輸入的薄膜條帶也不必要排成平面陣列。在某些應(yīng)用(例如，建筑照明)中，有時(shí)需要采用弧形膜片和/或條帶疊層，或者具有其他復(fù)雜形狀的膜片/疊層。因此，以這種方式制成構(gòu)架，以使構(gòu)架能容納弧形/非平面條帶陣列。從這方面來(lái)說(shuō)，附圖所示構(gòu)件可采用硅樹(shù)脂等柔性材料進(jìn)行制造，這樣，最終的照明裝置(如圖7和圖10所示)可進(jìn)行彎曲，從而至少部分貼合弧形表面。如圖7和圖10所示照明裝置的制造，不必要單獨(dú)靠手工進(jìn)行，可采用自動(dòng)化或半自動(dòng)化方式進(jìn)行制造。為說(shuō)明這一點(diǎn)，圖1至圖7所示構(gòu)件102和104，可作為機(jī)器的一部分，其中，將膜片送入第二構(gòu)件104下方(然后，將邊緣切割成若干薄膜條帶，如果尚未如此切割的話)，然后，用適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)以圖1至圖7所示方式使構(gòu)件102和104進(jìn)行移動(dòng)，從而制造出圖7所示的照明裝置。換言之，本發(fā)明還包括作為有助于組裝最終照明裝置的其他裝置的一部分的構(gòu)件。構(gòu)件還可包括其他特征。例如，構(gòu)件可包括孔隙，可通過(guò)孔隙注入折射率較小的凝膠或其他材料，使薄膜條帶至少部分地包裹在構(gòu)架之中，以更好地阻止光線從條帶中損失。 又例如，可以改動(dòng)構(gòu)件，使層疊條帶不從構(gòu)件中伸出，而是終止于構(gòu)件內(nèi)提供LED或其他光源(或感光/受光裝置)的位置處。換言之，光源(或光接收器)以及工作所需的任何電源或其他部件，均可設(shè)置在構(gòu)架中。構(gòu)件還可包括使其相互和/或與周?chē)Y(jié)構(gòu)以及在膜片周?chē)焖?、輕松地進(jìn)行連接和拆卸的特征，以使膜片能更容易地從構(gòu)件上拆下，并替換為其他所需膜片(例如，需要將形成帶有一條信息的標(biāo)志的膜片，替換為帶有另一條信息的標(biāo)志時(shí))?；蛘撸瑯?gòu)件也可具有用于快速、輕松地安裝到周?chē)Y(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，這樣，如圖7所示的照明裝置就能容易地拆卸下來(lái)，并完全替換為另一個(gè)照明裝置。上述構(gòu)件可能遇到的一個(gè)問(wèn)題在于，如果未遵循上述組裝步驟，膜片未固定在第一構(gòu)件(和/或第二構(gòu)件)上時(shí)，則膜片及其條帶就會(huì)錯(cuò)位，使得完成照明裝置組裝的難度加大?？稍谝粋€(gè)或多個(gè)構(gòu)件上增加一些特征，以幫助阻止這種錯(cuò)位。圖8顯示了一個(gè)例子， 其中，第二構(gòu)件204沿長(zhǎng)度方向具有中心條帶孔隙230，該中心條帶孔隙230位于第二構(gòu)件刀齒(圖中未顯示)下方。如圖8至圖10所示，從膜片2000伸出的中心薄膜條帶2012， 可進(jìn)行彎曲并通過(guò)該中心條帶孔隙230伸出，從而在朝向第一構(gòu)件202移動(dòng)并將條帶2006 彎曲成平行間隔條帶陣列時(shí)，能相對(duì)于第二構(gòu)件204至少部分地限制薄膜條帶2006和膜片 2000(如圖9所示)。照明裝置完全組裝之后(如圖10)，可將從第二構(gòu)件204中伸出的中心薄膜條帶2012的末端切除或以其他方式進(jìn)行消除。再例如，一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件(優(yōu)選第一構(gòu)件)可以包括銷(xiāo)釘或其他凸出結(jié)構(gòu)(例如， 在第一構(gòu)件底面上)，然后，膜片可以帶有縫隙，或者，膜片邊緣可以帶有凹槽，用于容納凸出結(jié)構(gòu)。這樣，膜片即可放置在第一構(gòu)件中，當(dāng)?shù)诙?gòu)件被壓向第一構(gòu)件時(shí)，凸出結(jié)構(gòu)可阻止膜片的滑動(dòng)。凸出結(jié)構(gòu)以及縫隙/槽口等相互補(bǔ)充容納結(jié)構(gòu)，并非用于實(shí)現(xiàn)這種限制配置的唯一結(jié)構(gòu)，多種其他配置也可以替代使用或附加使用。如圖1所示，粘性/粘合表面、彈性體表面或其他高摩擦力表面等，可位于構(gòu)件102和104上(例如，沿第一構(gòu)件底面118和/或第二構(gòu)件下沿120)，以在構(gòu)件102和104夾在條帶周?chē)鷷r(shí)，阻止膜片的滑動(dòng)。再例如，從第一構(gòu)件側(cè)壁130向外伸出的舌片/夾片，可延伸至緊鄰第一構(gòu)件底面118處，使最外側(cè)薄膜條帶能滑入舌片/夾片與第一構(gòu)件底面118之間，從而限制膜片相對(duì)于第一構(gòu)件102的位置。也可采用或選擇采用膜片限制配置，其中，這些配置并不要求在構(gòu)件上加裝額外的結(jié)構(gòu)和/或?qū)δてM(jìn)行改動(dòng)。為說(shuō)明這一點(diǎn)，構(gòu)件可以具有沿第一構(gòu)件底面和/或沿第二構(gòu)件下沿設(shè)置的孔隙，當(dāng)薄膜條帶被構(gòu)件壓成層疊陣列時(shí)，該孔隙可臨時(shí)連接到真空供應(yīng)源。隨后，照明裝置組裝完成后，可拆除該真空供應(yīng)源。應(yīng)當(dāng)理解，本文中用到的涉及方向和位置的各種術(shù)語(yǔ)-例如“頂部”(如“頂部槽口”)、“下部”(如“第二構(gòu)件下沿”)、“垂直”等都是相對(duì)術(shù)語(yǔ)而非絕對(duì)術(shù)語(yǔ)。換言之，應(yīng)當(dāng)理解(例如)，根據(jù)裝置的總體方向，本文所謂的頂部槽口實(shí)際上也可能位于裝置底部。因此，應(yīng)將這些術(shù)語(yǔ)理解為便于使用的詞語(yǔ)，而非限定性術(shù)語(yǔ)。為了更加具體地描述本發(fā)明，下面介紹一種與圖7所示照明裝置相似的示例性的照明裝置，它用于對(duì)對(duì)角線尺寸為20英寸(50厘米)的LCD電視顯示器進(jìn)行照明。從寬度為48英寸(122厘米)的卷材上提供厚度為0.01英寸(0. 025厘米)的透明聚碳酸酯薄膜， 將透明聚碳酸酯薄膜切割為16X40英寸(41X102厘米)的小部分。用刀片陣列在薄膜中切割寬0. 733英寸(1. 86厘米)、長(zhǎng)20英寸(50厘米)的若干條帶。采用與圖1至圖6所示配置相似的構(gòu)件(和蓋件)，形成圖6所示的完整的照明裝置，使用膠水將構(gòu)件粘接在一起(并粘接到層疊條帶末端)，對(duì)構(gòu)架內(nèi)部進(jìn)行密封以防止灰塵進(jìn)入。對(duì)層疊條帶末端進(jìn)行切割，使其尖端沿共同的平面進(jìn)行延伸，并用細(xì)度為100目和320目的砂紙對(duì)層疊條帶末端進(jìn)行打磨，然后再用細(xì)砂紙進(jìn)行精細(xì)打磨，如此制成尺寸約為0. 733英寸(1. 86厘米)X0. 2英寸(0.51厘米)的光滑光學(xué)輸入表面。采用PT-120W!latLight芯片組(美國(guó)馬薩諸塞州比勒瑞卡市照明裝置公司生產(chǎn)(Luminus Devices, Billerica, MA, USA))，將光線耦合到輸入表面。膜片主要區(qū)域被放置在LCD顯示屏的后面，膜片從圖6所示狀態(tài)彎曲成圖7所示狀態(tài)，以便將光源、散熱片、風(fēng)扇、光學(xué)和電子器件安放在膜片主要區(qū)域的后面。彎曲曲率半徑為0.25英寸(0.64厘米)，約為薄膜厚度的25倍，因此，彎曲部位漏光可忽略不計(jì)。IXD 顯示屏和照明裝置的總厚度/深度約為1.25英寸(3. 2厘米)，主要在于散熱片的尺寸。該照明裝置對(duì)顯示屏提供照明的照明質(zhì)量至少相當(dāng)于采用冷陰極熒光燈(CCFL)和/或發(fā)光二極管(LED)提供背光或正面照明等現(xiàn)有常用方法提供的照明質(zhì)量。
本發(fā)明并不限于上述較佳實(shí)施例，而是只受到下述權(quán)利要求的限制。因此，本發(fā)明涵蓋完全或相當(dāng)于屬于這些權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有不同的變化形式。
權(quán)利要求
1.一種薄膜照明裝置，其特征在于，包括a.第一構(gòu)件，具有第一構(gòu)件內(nèi)表面，該第一構(gòu)件內(nèi)表面具有伸出的第一構(gòu)件刀齒的陣列；b.第二構(gòu)件，具有第二構(gòu)件內(nèi)表面，其中，第一構(gòu)件刀齒排列為，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件和第二構(gòu)件相互緊挨著移動(dòng)，使狹長(zhǎng)的相鄰薄膜條帶的陣列位于第一構(gòu)件內(nèi)表面和第二構(gòu)件內(nèi)表面之間，沿第一方向伸出的薄膜條帶至少基本相互平行且位于至少基本共同的平面中時(shí)，薄膜條帶被第一構(gòu)件刀齒壓向與第一方向不同的第二方向，被擠壓的薄膜條帶相鄰位于至少基本平行的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.第二構(gòu)件內(nèi)表面具有伸出的第二構(gòu)件刀齒的陣列，以及b.第一構(gòu)件刀齒和第二構(gòu)件刀齒排列為，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件和第二構(gòu)件相互緊挨著移動(dòng)，使狹長(zhǎng)的相鄰薄膜條帶的陣列位于第一構(gòu)件刀齒和第二構(gòu)件刀齒之間，沿第一方向伸出的薄膜條帶至少基本相互平行且位于至少基本共同的平面中時(shí)，薄膜條帶被第一構(gòu)件刀齒和第二構(gòu)件刀齒壓向與第一方向不同的第二方向，被擠壓的薄膜條帶相鄰位于至少基本平行的平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件a.接合在一起，使第一構(gòu)件內(nèi)表面和第二構(gòu)件內(nèi)表面彼此相對(duì)；以及b.第一構(gòu)件刀齒的陣列與第二構(gòu)件的刀齒陣列相互隔開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.第一構(gòu)件和第二構(gòu)件接合在一起，使第一構(gòu)件內(nèi)表面和第二構(gòu)件內(nèi)表面彼止此相對(duì)；b.第一構(gòu)件包括從第一構(gòu)件內(nèi)表面向外伸出的第一構(gòu)件底面；c.第二構(gòu)件具有位于第二構(gòu)件刀齒的陣列下方的第二構(gòu)件下沿，該第二構(gòu)件下沿位于第一構(gòu)件底面上方；以及d.第一構(gòu)件刀齒的陣列與第二構(gòu)件刀齒的陣列位于第一構(gòu)件底面上方不同高度處。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述第二構(gòu)件刀齒的陣列位于第一構(gòu)件底面和第一構(gòu)件刀齒的陣列之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述第二構(gòu)件下沿為弧形，并隨著向下延伸，厚度減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.其中，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間形成敞開(kāi)頂部槽口，該敞開(kāi)頂部槽口位于第一構(gòu)件刀齒的陣列和第二構(gòu)件刀齒的陣列的上方；以及b.所述薄膜照明裝置進(jìn)一步包括配置為可在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間沿頂部槽口滑動(dòng)的蓋件。
8.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜照明裝置，其特征在于，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件和第二構(gòu)件移動(dòng)至毗鄰位置時(shí)，二者相互補(bǔ)充配合，使第一構(gòu)件內(nèi)表面和第二構(gòu)件內(nèi)表面彼此相對(duì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.其中，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件和第二構(gòu)件移動(dòng)至相互補(bǔ)充配合的毗鄰位置時(shí)，二者之間形成敞開(kāi)頂部槽口，使第一構(gòu)件內(nèi)表面和第二構(gòu)件內(nèi)表面彼此相對(duì)，以及b.所述薄膜照明裝置進(jìn)一步包括相對(duì)于第一構(gòu)件和第二構(gòu)件可拆卸安裝的蓋件，該蓋件至少部分關(guān)閉該頂部槽口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件a.接合在一起，使第一構(gòu)件內(nèi)表面和第二構(gòu)件內(nèi)表面彼此相對(duì)，以及b.至少包括以下中的一個(gè)(1)第一構(gòu)件和第二構(gòu)件其中一個(gè)的一部分，該部分與第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中的另一個(gè)補(bǔ)充配合；及(2)在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中對(duì)齊的扣件插孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述薄膜照明裝置與膜片結(jié)合，該膜片具有伸出的狹長(zhǎng)的相鄰薄膜條帶的陣列a.在第一方向至少基本相互平行，以及b.位于至少基本共同的平面，其中，該薄膜條帶位于第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間，其中每個(gè)薄膜條帶都被第一構(gòu)件刀齒壓向與第一方向不同的第二方向，被擠壓的薄膜條帶相鄰位于至少基本平行的平面中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.薄膜條帶終止于條帶末端，以及b.被擠壓的薄膜條帶相鄰位于條帶末端處平行平面的毗鄰位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述被擠壓的薄膜條帶相鄰位于平行平面的毗鄰位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述毗鄰薄膜條帶沿與第一方向至少基本垂直的方向延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述蓋件嵌入到第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中，以在頂部槽口上滑動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.其中(1)第二構(gòu)件內(nèi)表面包括伸出的第二構(gòu)件刀齒的陣列；(2)第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間形成敞開(kāi)頂部槽口，該敞開(kāi)頂部槽口位于第一構(gòu)件刀齒的陣列和第二構(gòu)件刀齒的陣列的上方；以及b.所述薄膜照明裝置進(jìn)一步包括安裝在頂部槽口上的蓋件，其中，被擠壓的薄膜條帶以毗鄰平行關(guān)系層疊在蓋件下方。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述膜片包括a.沿平面分布的主要膜片區(qū)域，以及b.相鄰次要膜片區(qū)域，薄膜條帶從該次要膜片區(qū)域中伸出，該次要膜片區(qū)域被彎曲，使構(gòu)件與主要膜片區(qū)域所在的平面隔開(kāi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述薄膜照明裝置進(jìn)一步包括與主要膜片區(qū)域平行相鄰延伸的顯示面板。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述膜片a.具有沿平面分布的主要膜片區(qū)域，以及b.被彎曲至少九十度，使構(gòu)件位于(1)主要膜片區(qū)域旁邊，以及(2)與主要膜片區(qū)域間隔的位置。
20.一種薄膜照明裝置，其特征在于，包括a.膜片，該膜片具有(1)至少基本為平面的主要膜片區(qū)域；(2)相鄰次要膜片區(qū)域，一系列狹長(zhǎng)的相鄰薄膜條帶從該次要膜片區(qū)域中伸出，該薄膜條帶(a)位于至少基本共同的平面中，以及(b)沿第一方向至少基本相互平行，b.構(gòu)架，該構(gòu)架包括(1)第一構(gòu)件，具有第一構(gòu)件內(nèi)表面，該第一構(gòu)件內(nèi)表面具有伸出的第一構(gòu)件刀齒的陣列；(2)第二構(gòu)件，具有第二構(gòu)件內(nèi)表面，其中，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件固定在薄膜條帶周?chē)?，薄膜條帶分別被第一構(gòu)件刀齒擠壓形成陣列，其中，被擠壓的薄膜條帶i.相鄰位于至少基本平行的平面中，以及 .位于與第一方向不同的第二方向上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.次要膜片區(qū)域相對(duì)于主要膜片區(qū)域被彎曲至少九十度，以及b.薄膜條帶在與主要膜片區(qū)域所在的平面隔開(kāi)的位置處與次要膜片區(qū)域相接合。
22.一種薄膜照明裝置，其特征在于，該薄膜照明裝置包括膜片，該膜片包括a.至少基本為平面的主要膜片區(qū)域；b.相鄰次要膜片區(qū)域，具有一系列狹長(zhǎng)的薄膜條帶(1)首先，從主要膜片區(qū)域中伸出的薄膜條帶(a)在陣列中相鄰，(b)位于至少基本共同的平面中，以及(c)沿第一方向至少基本相互平行，(2)然后，伸出的薄膜條帶(a)彼此相鄰位于至少基本平行的平面中，以及(b)位于與第一方向不同的第二方向上，次要膜片區(qū)域相對(duì)于主要膜片區(qū)域被彎曲至少九十度，薄膜條帶在與主要膜片區(qū)域所在的平面隔開(kāi)的位置處與次要膜片區(qū)域接合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述薄膜照明裝置進(jìn)一步包括構(gòu)架，該構(gòu)架具有a.第一構(gòu)件，具有從第一構(gòu)件內(nèi)表面伸出的第一構(gòu)件刀齒的陣列；b.第二構(gòu)件，具有第二構(gòu)件內(nèi)表面；其中，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件固定在薄膜條帶周?chē)?，每個(gè)薄膜條帶都被第一構(gòu)件刀齒從第一方向壓向第二方向。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的薄膜照明裝置，其特征在于，a.薄膜條帶終止于條帶末端，以及b.被擠壓的薄膜條帶相鄰位于條帶末端處平行平面的毗鄰位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的薄膜照明裝置，其特征在于，所述條帶末端被排列形成至少基本連續(xù)的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膜片，該膜片具有一系列從邊緣伸出的條帶，這些薄膜條帶可被聚集并折疊成層疊陣列，其中，這些條帶平行毗鄰分布，聚集的層疊條帶末端可適用于接收傳播到膜片主體(及從膜片主體中發(fā)射)的光線；一對(duì)構(gòu)件，當(dāng)該對(duì)構(gòu)件彼此靠近壓合在條帶周?chē)鷷r(shí)，可自動(dòng)將條帶聚集并折疊成平行間隔陣列。然后，可手工或通過(guò)平移相鄰構(gòu)件的蓋件，將該陣列聚集，以形成平行毗鄰條帶的層疊陣列。這樣制成的照明裝置，特別適合于對(duì)液晶顯示屏，有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，或由紙張、塑料和/或其他材料制成的簡(jiǎn)單標(biāo)志等顯示面板進(jìn)行照明。
文檔編號(hào)G02B6/06GK102292591SQ201080005385
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月26日
發(fā)明者A·約翰·尼科爾, S·邁克·浦克洛維斯基 申請(qǐng)人:弗萊克斯照明第二有限責(zé)任公司