專利名稱：光波導(dǎo)裝置的制作方法
光波導(dǎo)裝置本發(fā)明涉及用于照亮、照明和顯示目的的光波導(dǎo)裝置，并且特別地，涉及展示具有預(yù)定的并且優(yōu)選地均勻的角亮度分布的輸出光的光波導(dǎo)裝置。很多光波導(dǎo)裝置對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員是已知的。這些裝置用于一系列功能，包括照明、背光、標(biāo)識(shí)和顯示目的。例如，使用光纖照明技術(shù)來產(chǎn)生平坦的、可彎曲的照明面板用于LCD背光在本領(lǐng)域中是已知的。在這種裝置中，用于引導(dǎo)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(guó)專利號(hào)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(shí)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(biāo)識(shí)和顯示目的是已知的。這種裝置的實(shí)例由發(fā)明人在PCT公布號(hào)W02005/101070中提供并且示意性地呈現(xiàn)在圖I中，如一般由參考數(shù)字I表示的。在這里，光源2邊緣耦合到平面光波導(dǎo)3中。然后，由于全內(nèi)反射的效應(yīng)，由光源2生成的光4傳播到平面光波導(dǎo)3內(nèi)。然后，平面光波導(dǎo)3的表面上的提取特征5例如隆起部、凹痕、凹槽、墨點(diǎn)或者線條使光4能夠避免全內(nèi)反射條件。 存在由提取特征5使用來干擾全內(nèi)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(dǎo)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(fā)射并因此破壞全內(nèi)反射的效應(yīng)。白色材料例如白墨水通常被用作反射介質(zhì)。白墨水在任意方向上發(fā)射光(通常被稱作散射)，并作為結(jié)果，散射光的一部分以低于全內(nèi)反射條件所應(yīng)用的臨界角的角度入射在相對(duì)的表面上，并且因此然后光可以從該表面射出光波導(dǎo)3。可選的解決方案是使用折射效應(yīng)，其中出射表面的形狀在小規(guī)模上被局部地修改，使得引導(dǎo)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(dǎo)3的表面的機(jī)械加工或者激光加工被采納來實(shí)現(xiàn)該效應(yīng)。可選地，在光波導(dǎo)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發(fā)明人在PCT公布號(hào)W02009/141663中描述的不均勻顯露的提取特征是已知的。折射技術(shù)一般比使用反射提取特征的技術(shù)給出對(duì)引導(dǎo)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(zhuǎn)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(cè)器6，將擴(kuò)散器7定位在平面光波導(dǎo)3和觀測(cè)器6之間在本領(lǐng)域中是已知的。被定位在平面光波導(dǎo)3的與觀測(cè)器6相對(duì)的側(cè)面上的反射器8常常用于提高到達(dá)觀測(cè)器6的光水平。雖然擴(kuò)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(kuò)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(fā)現(xiàn)當(dāng)平面光波導(dǎo)3屈曲或者彎曲時(shí)擴(kuò)散器7的有效性顯著地降低，如對(duì)于某些應(yīng)用所期望的。圖2展示了圖I的光波導(dǎo)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(jié)果，看裝置I的點(diǎn)A和點(diǎn)B的觀測(cè)器6將看到不同的亮度級(jí)。因此，本領(lǐng)域中已知的非平面光波導(dǎo)裝置I的輸出光水平被發(fā)現(xiàn)隨著視角顯著地變化，導(dǎo)致如觀測(cè)器6所看到的明亮區(qū)和黑暗區(qū)。在PCT公布號(hào)W02009/141663中，發(fā)明人描述了一種技術(shù)，其中在光波導(dǎo)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(dǎo)3的輸出表面的不同區(qū)域的法線觀測(cè)的亮度的均勻性的設(shè)備。然而，所描述的裝置仍然需要合并擴(kuò)散器7，以便補(bǔ)償在輸出光的角亮度上的變化。除上述內(nèi)容之外，還存在關(guān)于對(duì)發(fā)光體要求的光分布的角度的控制的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 12464-1 :“The Lighting of Workplaces”。存在這些標(biāo)準(zhǔn)存在的多種原因，例如，照明可能引起干擾在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)屏幕上的反射。由于此原因，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用于控制平均亮度的要求。對(duì)于正常的工作站，限制適用于lOOOcd/m2或者200cd/m2，取決于計(jì)算機(jī)屏幕。該限制適用于從65°開始的所有角度。對(duì)于關(guān)鍵的計(jì)算機(jī)屏幕活動(dòng)，這從55°起的所有角度開始。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面的目的是消除或者至少減輕本領(lǐng)域中已知的光波導(dǎo)裝置的上述缺陷。本發(fā)明的一個(gè)方面的另一個(gè)目的是提供一種允許輸出光的預(yù)定角亮度分布的光波導(dǎo)裝置，例如展示實(shí)質(zhì)上均勻的角亮度的光輸出的光波導(dǎo)裝置。 本發(fā)明的一個(gè)方面的又一個(gè)目的是提供一種展示實(shí)質(zhì)上均勻的角亮度的光輸出的非平面光波導(dǎo)裝置。發(fā)明概述按照本發(fā)明的第一方面，提供一種包括光波導(dǎo)和多個(gè)提取特征的光波導(dǎo)裝置，該光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到其的光，多個(gè)提取特征被定位在光波導(dǎo)的表面上并且被布置成重定向所引導(dǎo)的光的一部分以便提供輸出光，其中多個(gè)提取特征包括第一和第二提取特征的交錯(cuò)模式。通過提供第一和第二提取特征的交錯(cuò)模式，可以產(chǎn)生輸出光的預(yù)定的角亮度分布。第一提取特征優(yōu)選地產(chǎn)生輸出光的第一角亮度分布分量。第二提取特征優(yōu)選地產(chǎn)生輸出光的第二角亮度分布分量。最優(yōu)選地，第一和第二提取特征的交錯(cuò)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(dǎo)裝置的均勻的角亮度分布被實(shí)現(xiàn)而無(wú)需使用擴(kuò)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(dǎo)裝置，其與本領(lǐng)域中已知的光波導(dǎo)裝置相比時(shí)具有減小的厚度和制造成本。優(yōu)選地，光波導(dǎo)裝置還包括被布置成將光耦合到光波導(dǎo)中的一個(gè)或多個(gè)光源?？蛇x地，交錯(cuò)模式包括由第一和第二提取特征構(gòu)成的元件的陣列。該陣列可以包括不規(guī)則地隔開的元件的陣列。優(yōu)選地，陣列的元件的位置離一個(gè)或多個(gè)光源越遠(yuǎn)，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(shè)備?？蛇x地，陣列包括規(guī)則地隔開的元件的陣列。優(yōu)選地，陣列的元件的位置離一個(gè)或多個(gè)光源越遠(yuǎn)，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(shè)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(shí)施方式中，交錯(cuò)模式可以包括超過兩種類型的提取特征。
提取特征優(yōu)選地被定位在光波導(dǎo)的公共表面上。然而提取特征可以被定位在光波導(dǎo)的相對(duì)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(dǎo)可以是平面的。可選地，光波導(dǎo)可以是非平面的，例如屈曲或者彎曲的。按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種光波導(dǎo)裝置，該光波導(dǎo)裝置包括非平面光波導(dǎo)和多個(gè)提取特征，該非平面光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到其的光，多個(gè)提取特征被定位在光波導(dǎo)的表面上并且被布置成重定向引導(dǎo)的光的一部分以便提供輸出光，其中多個(gè)提取特征包括第一和第二提取特征的交錯(cuò)模式。通過提供第一和第二提取特征的交錯(cuò)模式，可以產(chǎn)生輸出光的預(yù)定的角亮度分布。本發(fā)明的第二方面的實(shí)施方式可以包括實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一方面的優(yōu)選的或者可 選的特征的特征，或者反之亦然。按照本發(fā)明的第三方面，提供一種生產(chǎn)光波導(dǎo)裝置的方法，該方法包括以下步驟-提供光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到其的光；以及-將第一和第二提取特征的交錯(cuò)模式定位在光波導(dǎo)的表面上，以便提供用于形成輸出光的設(shè)備。定位交錯(cuò)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(cuò)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(dǎo)的公共表面上。然而提取特征可以被定位在光波導(dǎo)的相對(duì)表面上。該方法還可以包括將光源耦合到光波導(dǎo)的步驟。本發(fā)明的第三方面的實(shí)施方式可以包括實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一和第二方面的優(yōu)選的或者可選的特征的特征，或者反之亦然。按照本發(fā)明的第四方面，提供一種生產(chǎn)光波導(dǎo)裝置的方法，該方法包括以下步驟-提供非平面光波導(dǎo)，該非平面光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到其的光；以及-將第一和第二提取特征的交錯(cuò)模式定位在光波導(dǎo)的表面上，以便提供用于形成輸出光的設(shè)備。本發(fā)明的第四方面的實(shí)施方式可以包括實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一、第二和第三方面的優(yōu)選的或者可選的特征的特征，或者反之亦然。附圖
簡(jiǎn)述當(dāng)閱讀以下的詳細(xì)描述時(shí)并當(dāng)參考以下的附圖時(shí)，本發(fā)明的方面和優(yōu)勢(shì)將變得明顯,其中圖I展示了如本領(lǐng)域中已知的光波導(dǎo)裝置的側(cè)視圖；圖2展示了圖I中的光波導(dǎo)裝置在屈曲或者彎曲時(shí)的示意性表示；以及圖3展示了 (a)按照本發(fā)明的一方面的光波導(dǎo)裝置的側(cè)視圖；以及(b)按照本發(fā)明的一方面的光波導(dǎo)裝置的底視圖。圖4展示了鏡像微透鏡提取特征與耦合在圖3的光波導(dǎo)裝置內(nèi)的光的相互作用的示意性表示；圖5展示了以下項(xiàng)的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線(a)圖3的光波導(dǎo)裝置的第一提取特征；(b)圖3的光波導(dǎo)裝置的第二提取特征；以及(c)圖3的第一和第二提取特征的組合輸出。圖6展示了適合于用作折射提取特征的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例，S卩，具有非對(duì)稱的三角形形狀的橫截面的圓柱體；圖7展示了適合于用作以下項(xiàng)的結(jié)構(gòu)的另一可選實(shí)例
(a)圖3的光波導(dǎo)裝置的第一提取特征，即，具有反射涂層的微透鏡；以及(b)圖3的光波導(dǎo)裝置的第二提取特征，即，微透鏡；圖8展示了可以被用作光波導(dǎo)裝置內(nèi)的提取特征的可選的表面特征的側(cè)剖面；以及圖9示出了光波導(dǎo)裝置的一個(gè)可選實(shí)施方式的平面圖。詳細(xì)描述參照?qǐng)D3，展示了按照本發(fā)明的一方面的光波導(dǎo)裝置9的側(cè)視圖和底視圖。光波導(dǎo)裝置9可以被看到包括以LED的形式的光源2的陣列，光源2邊緣耦合至平面光波導(dǎo)3。定位在平面光波導(dǎo)3的整個(gè)外表面上的是多個(gè)第一光提取特征10和第二光提取特征11。第一光提取特征10和第二光提取特征11按照交錯(cuò)模式部署在平面光波導(dǎo)3的整個(gè)表面上。圖3 (b)提供第一光提取特征10和第二光提取特征11之間的交錯(cuò)模式的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。如可以看到的，交錯(cuò)模式包括第一光提取特征10和第二光提取特征11的交替的行?？梢钥吹?，提取特征離光源2越遠(yuǎn)，提取特征10和11的表面面積就增大。在圖3中展示的實(shí)施方式中，第一光提取特征10和第二光提取特征11是反射提取特征，并且被定位在平面光波導(dǎo)3的公共表面上。特別是，第一提取特征10包括涂有反射涂層的微透鏡。圖4示意性地展示了這些鏡像微透鏡與耦合在光波導(dǎo)3內(nèi)的光4的相互作用的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。第二光提取特征11可以包括非對(duì)稱的或者對(duì)稱的3-d形狀，其形成三角形或者金字塔形狀、隨機(jī)微透鏡、V型凹槽、如下面圖8 Ca)中展示的圓柱體。圖5展示了亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線。圖5 (a)中展示的這些曲線中的第一個(gè)示出了光波導(dǎo)裝置9的第一提取特征10的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線。第一提取特征10的亮度分布是不均勻的。特別是，圖5 (a)的亮度曲線被看到是關(guān)于0°觀測(cè)角非對(duì)稱的，更多的光在-180°到0°范圍內(nèi)被提取。圖5 (b)中展示的這些曲線中的第二個(gè)示出了光波導(dǎo)裝置9的第二提取特征11的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線。亮度分布再次是不均勻的，但是這次亮度曲線被看到是關(guān)于0°觀測(cè)角非對(duì)稱的，更多的光在0°到180°范圍內(nèi)被提取。由于第一光提取特征10和第二光提取特征11以交錯(cuò)模式部署在平面光波導(dǎo)3的整個(gè)表面上，它們傾向于相互補(bǔ)償，使得光波導(dǎo)裝置9的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線作為整體實(shí)質(zhì)上是均勻的，如圖5 (c)所展示的。作為結(jié)果，光波導(dǎo)裝置9展示了實(shí)質(zhì)上均勻的角亮度的光輸出。通過安排提取特征10和11距離光源2越遠(yuǎn)提取特征10和11的表面面積就增大，提取特征10和11還提供用于提高裝置9的輸出光的空間亮度均勻性的設(shè)備?？蛇x地，可以通過安排提取特征10和11被定位成離光源2越遠(yuǎn)提取特征10和11之間的間隔就減小來實(shí)現(xiàn)裝置9的輸出光的空間亮度的提高的均勻性。在光波導(dǎo)裝置9b的可選實(shí)施方式中，第一光提取特征IOb和第二光提取特征Ilb均是折射提取特征并且再次被定位在平面光波導(dǎo)3的公共表面上。圖6展示了以具有非對(duì)稱的三角形形狀的橫截面的圓柱體形式的這種提取特征IOb和Ilb的一個(gè)實(shí)例。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，為了提供具有圖6的提取特征IOb和Ilb的均勻的角亮度分布，必須在光波導(dǎo)3的任一端使用光源2。作為結(jié)果，從圖6的右手邊耦合的光提供圖5 (a)的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線，而從左邊耦合的光提供圖5 (b)的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線。整體效果是這些折射提取特征IOb和Ilb的交錯(cuò)模式提供如圖5 (c)所展示的光波導(dǎo)裝置9b的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線。作為結(jié)果，光波導(dǎo)裝置9b展示了實(shí)質(zhì)上均勻的角亮度的光輸出。以與以上描述的方式類似的方式，提取特征IOb和Ilb的表面面積或者間隔的適當(dāng)選擇可以用于還提供具有均勻的空間亮度的光波導(dǎo)裝置％。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，第一提取特征10可以包括反射提取特征，而第二光提取特征11可以包括折射提取特征，或者反之亦然。圖7 (a)展示了一個(gè)這樣的合適的反射提取特征10c，其包括以具有反射涂層的第一透明半球狀微透鏡的形式的平面光波導(dǎo)3的表面的形狀上的變化。這種部件提供圖5 (a)中所示的類型的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線。以類似的方式，沒有鏡像涂層的第二透明半球狀微透鏡Ilc也用于提供第二折射提取特征。這種部件提供圖5 (b)中所示的類型的亮度與觀測(cè)角度的關(guān)系曲線。在本實(shí)施方式中，必須在與將看到輸出光的位置相對(duì)的平面光波導(dǎo)3的側(cè)面上合并反射器8，以便提供具有實(shí)質(zhì)上均勻的亮度的光輸出的光波導(dǎo)裝置9c。將認(rèn)識(shí)到，可以采用可選的交錯(cuò)模式。例如交錯(cuò)模式可以包括I)第一光提取特征10和第二光提取特征11的交替的列；2)被布置為方格模式的第一光提取特征10和第二光提取特征11 ;3)第一光提取特征10和第二光提取特征11的較不規(guī)則的布置，例如提取特征可以在兩個(gè)或者多個(gè)行或者列中被分組，或者隨機(jī)地定位在平面光波導(dǎo)3的整個(gè)表面上的陣列內(nèi)。在這種實(shí)施方式中，輸出光的均勻性可能減小。4)被布置在I)至3)中描述的模式中的任一種中的超過兩種類型的提取特征。在除了只包括反射提取特征5的實(shí)施方式以外的所有上面描述的實(shí)施方式中，提取特征5可以被定位在平面光波導(dǎo)3的相對(duì)表面上。然而，這是較不優(yōu)選的布置，因?yàn)槭寡b置較厚和提高制造成本是可能的。使用上面的布置，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，來自光波導(dǎo)裝置9的輸出光的均勻性質(zhì)不取決于光波導(dǎo)是平面的。因此，現(xiàn)在光波導(dǎo)可以是彎曲或者屈曲的而沒有輸出光的均勻性質(zhì)的顯著退化。因此，觀測(cè)器將看不見明亮區(qū)域和黑暗區(qū)域，因?yàn)樗鼈兏淖児獠▽?dǎo)裝置9的它們的視角，即使光波導(dǎo)裝置是非平面的。實(shí)際上，使用展示大曲率(彎曲半徑>10cm)的光波導(dǎo)裝置的上述裝置，實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)器的高均勻性水平(>70%)。光波導(dǎo)裝置9的可選實(shí)施方式可以包括被定位在平面光波導(dǎo)3的相對(duì)表面上的第一光提取特征10和第二光提取特征11。作為例子，圖8展示了可以被用作提取特征10和
11的可選的表面特征。圖8 (a)所示的提取特征包括反射涂層并且因此適合于用作反射提取特征，而如圖8 (b)所示的提取特征不包括反射涂層并且因此適合于用作折射提取特征?？梢钥闯觯瑘D8的表面特征包括非對(duì)稱的或者對(duì)稱的3-d形狀，其形成微透鏡、三角形或者金字塔形狀、隨機(jī)微透鏡、V型凹槽、圓柱體。參照?qǐng)D9進(jìn)一步說明光波導(dǎo)裝置9的柔韌性。特別是，圖9示出了包括具有兩種不同類型的提取特征的交錯(cuò)模式的光波導(dǎo)裝置9d的平面圖。在本實(shí)施方式中，光波導(dǎo)裝置9d被預(yù)期從光波導(dǎo)3的任一側(cè)照射，因此提取特征展示了不同的表面面積密度，以便允許均勻的空間照明分布，以及將由該裝置提供的均勻的角亮度分布。部署有提取特征的反射涂層可以是鏡面的(反射鏡)或者非鏡面的(白色)。光源2可以包括單個(gè)LED或者相同或者不同顏色的多個(gè)LED。光源可以被定位在光波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)邊緣處。光源2可以被嵌入光波導(dǎo)3內(nèi)或者定位在形成于光波導(dǎo)3中的孔或者口中。光源2在光波導(dǎo)3內(nèi)或者在整個(gè)光波導(dǎo)3上的分布可以是規(guī)則的2-d模式，例如六角形或者正方形，或者可以按照不規(guī)則方式隨著在整個(gè)光波導(dǎo)上變化的LED的密度而改變。光源2可以是邊緣發(fā)光的、側(cè)面發(fā)光的、或者頂部發(fā)光的LED封裝。光源2可以是 LED、超輻射發(fā)光LED、微腔或者激光二極管芯片。光源2可以是熒光燈。光波導(dǎo)3可以在橫截面上是正方形、矩形、圓形或者任何其它規(guī)則的形狀?？蛇x地，光波導(dǎo)3可以具有不規(guī)則形狀的橫截面。光波導(dǎo)3的尺寸可以從I厘米到2米變化，并且厚度范圍從O. I毫米到10毫米。單獨(dú)的光提取特征10和11的尺寸(x，y，z)可以在I微米到I厘米的范圍內(nèi)。光提取特征10和11可以是具有光子帶隙、衍射或者非線性光學(xué)特性的納米結(jié)構(gòu)。雖然第一提取特征10和第二提取特征11的上述交錯(cuò)模式已被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生裝置的均勻的輸出，將認(rèn)識(shí)到，可以通過提取特征10和11的慎重選擇和部署來產(chǎn)生輸出光的可選的預(yù)定亮度分布。能夠控制“任務(wù)”照明和/或“裝飾”照明的角分布例如對(duì)于減少汽車(其中僅朝著兩個(gè)前面的乘員引導(dǎo)輸出光是合乎需要的)內(nèi)的內(nèi)部頂燈或在辦公室環(huán)境(其中大部分光被引導(dǎo)到工作區(qū)中的桌子是合乎需要的)內(nèi)的眩光是重要的。本發(fā)明固有地具有優(yōu)于本領(lǐng)域中已知的光波導(dǎo)裝置的顯著優(yōu)勢(shì)。在第一實(shí)例中，可以為平面光波導(dǎo)裝置實(shí)現(xiàn)均勻的光輸出而無(wú)需使用擴(kuò)散器或者反射器。這在與本領(lǐng)域中已知的光波導(dǎo)裝置比較時(shí)提供了適合于具有減小的厚度和制造成本的光波導(dǎo)裝置。另外，來自光波導(dǎo)裝置的輸出光的均勻性質(zhì)被維持，即使該裝置是彎曲或者屈曲的，即，非平面的。這顯著地增加了目前描述的光波導(dǎo)裝置的潛在應(yīng)用，例如低成本的能量有效的美學(xué)上令人愉快的燈、用于彎曲或者柔性的顯示器和標(biāo)志的背光燈、用于顯示和照明的汽車和航空電子設(shè)備內(nèi)部、對(duì)醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的照明。這些是空間亮度分布和角分布可以在需要時(shí)被優(yōu)化用于輸送光的所有應(yīng)用。描述了用于照亮、照明和顯示目的的光波導(dǎo)裝置，其展示了具有預(yù)定的并且優(yōu)選地均勻的角亮度分布的輸出光。該裝置包括光波導(dǎo)和定位在光波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)表面上的多個(gè)提取特征，光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到其的光。多個(gè)提取特征包括第一和第二提取特征的交錯(cuò)模式，這些提取特征的布置提供了一種用于定義輸出光的預(yù)定的角亮度和空間亮度分布的設(shè)備。該裝置允許待產(chǎn)生的均勻的角亮度分布，其即使當(dāng)光波導(dǎo)彎曲或者屈曲時(shí)也被維持。本發(fā)明的前述描述為了說明和描述的目的而被提出，并且沒有被規(guī)定為無(wú)遺漏的或者將本發(fā)明限制于所公開的精確形式。選擇和描述所述實(shí)施方式，以便最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域中的其它的技術(shù)人員能夠最好地在各種實(shí)施方式中并且以適合于所設(shè)想的特定用途的各種修改來利用本發(fā)明。因此，可以合并另外的修改或改進(jìn)，而不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的 范圍。
權(quán)利要求
1.一種包括光波導(dǎo)和多個(gè)提取特征的光波導(dǎo)裝置，所述光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到該光波導(dǎo)的光，所述多個(gè)提取特征被定位在所述光波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)表面上并且被布置成重定向所引導(dǎo)的光的一部分以便提供輸出光，其中所述多個(gè)提取特征包括第一提取特征和第二提取特征的交錯(cuò)模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述第一提取特征產(chǎn)生所述輸出光的第一角亮度分布分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述第二提取特征產(chǎn)生所述輸出光的第二角亮度分布分量。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述第一提取特征和所述第二提取特征的所述交錯(cuò)模式給所述輸出光提供均勻的角亮度分布。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述光波導(dǎo)裝置還包括被布置成將光耦合到所述光波導(dǎo)中的一個(gè)或多個(gè)光源。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述交錯(cuò)模式包括由所述第一提取特征和所述第二提取特征構(gòu)成的元件的陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述陣列包括不規(guī)則地隔開的元件的陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述陣列的所述元件的位置離所述一個(gè)或多個(gè)光源越遠(yuǎn)，則所述元件之間的間隔就越小。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述陣列包括規(guī)則地隔開的元件的陣列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述陣列的所述元件的位置離所述一個(gè)或多個(gè)光源越遠(yuǎn)，所述元件的面積就越大。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述陣列包括所述第一提取特征和所述第二提取特征的交替的行或者列。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至10中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述陣列包括所述第一提取特征和所述第二提取特征的方格模式。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述交錯(cuò)模式包括超過兩種類型的提取特征。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述提取特征被定位在所述光波導(dǎo)的公共表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至13中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述提取特征被定位在所述光波導(dǎo)的相對(duì)表面上。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述提取特征包括反射提取特征或者折射提取特征。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述光波導(dǎo)是平面的。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至16中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)裝置，其中所述光波導(dǎo)是非平面的。
19.一種生產(chǎn)光波導(dǎo)裝置的方法，所述方法包括 -提供光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到該光波導(dǎo)的光；以及 -將第一提取特征和第二提取特征的交錯(cuò)模式定位在所述光波導(dǎo)的一個(gè)或者多個(gè)表面上，以便提供用于形成輸出光的設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的生產(chǎn)光波導(dǎo)裝置的方法，其中所述交錯(cuò)模式被定位，以便給所述輸出光提供均勻的角亮度分布。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的生產(chǎn)光波導(dǎo)裝置的方法，其中通過將所述第一提取特征和所述第二提取特征定位在所述光波導(dǎo)的公共表面上來形成所述交錯(cuò)模式。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的生產(chǎn)光波導(dǎo)裝置的方法，其中通過將所述第一提取特征和所述第二提取特征定位在所述光波導(dǎo)的相對(duì)表面上來形成所述交錯(cuò)模式。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中的任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)光波導(dǎo)裝置的方法，其中所述方法還包括將光源耦合到所述光波導(dǎo)的步驟。
全文摘要
描述了一種用于照亮、照明和顯示目的的光波導(dǎo)裝置，該裝置展示了具有預(yù)定的并且優(yōu)選地均勻的角亮度分布的輸出光。該裝置包括光波導(dǎo)(13)和多個(gè)提取特征(10、11)，光波導(dǎo)適合于引導(dǎo)耦合到其的光，多個(gè)提取特征定位在光波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)表面上。多個(gè)提取特征包括第一(11)和第二提取特征的交錯(cuò)模式，這些提取特征的布置提供了用于定義輸出光的預(yù)定的角亮度和空間亮度分布的設(shè)備。該裝置待產(chǎn)生的均勻的角亮度分布，其即使當(dāng)光波導(dǎo)彎曲或者屈曲時(shí)也被維持。
文檔編號(hào)G02B6/00GK102906608SQ201180025162
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者詹姆士·古爾雷 申請(qǐng)人:Led產(chǎn)品設(shè)計(jì)有限公司