平坦光導(dǎo)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]空間光調(diào)制器(特別是包括液晶顯示器(LCD))通常使用背光源或前光源來為顯示器提供光。這些光的通用光源是發(fā)光二極管(LED)，其中LED位于LCD的正下方(所謂的“直下式”)、或者照亮設(shè)置在LCD下方的波導(dǎo)管邊緣(所謂的“側(cè)光式”)，或這二者的組合。在背光源由照亮波導(dǎo)管的LED陣列組成的組合的一個實例中，波導(dǎo)管被平鋪以形成背光源。
[0002]光學(xué)波導(dǎo)管可以是平坦片材或可以為錐形，并且可以具有涂覆有反射材料諸如金屬帶的邊緣。波導(dǎo)管通常通過將樹脂模塑或澆鑄為接近最終形狀或最終形狀來制造，或由較大片材加工而成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開描述了一種平坦光導(dǎo)，該平坦光導(dǎo)被構(gòu)造成由一個或多個小光源諸如發(fā)光二極管(LED)光源照明。一個或多個小光源將光注入到階梯狀光導(dǎo)的端部中，所述階梯狀光導(dǎo)包括光重定向元件，所述光重定向元件能夠改變所述光的方向，以使所述光垂直于所述階梯狀光導(dǎo)離開并進(jìn)入平面光導(dǎo)邊緣。在一方面，本公開提供了一種光導(dǎo)，所述光導(dǎo)包括:第一光導(dǎo)層，所述第一光導(dǎo)層沿著所述光導(dǎo)的沿著第一方向的第一長度延伸；和第二光導(dǎo)層，所述第二光導(dǎo)層沿著所述光導(dǎo)的沿著不同的第二方向的第二長度延伸。所述第一光導(dǎo)層包括:第一頂部表面，所述第一頂部表面包括第一階梯，所述第一階梯沿著所述第一方向延伸并且具有形成交替的第一踢板和第一踏板的多個第一臺階；相背對的第一底部表面；以及第一光輸入側(cè)，所述第一光輸入側(cè)在所述第一頂部表面與所述第一底部表面之間延伸，所述第一光導(dǎo)層配置成接收來自所述第一光輸入側(cè)的光。所述第二光導(dǎo)層沿著所述光導(dǎo)的沿著不同的第二方向的第二長度延伸，并且包括:第二頂部表面；相背對的第二底部表面；以及第二光輸入側(cè)，所述第二光輸入側(cè)在所述第二頂部表面與所述第二底部表面之間延伸，并且具有沿著所述第二光輸入側(cè)設(shè)置的一行第一光重定向元件，每個第一光重定向元件設(shè)置在不同的相應(yīng)第一踏板上并且光學(xué)耦合到不同的相應(yīng)第一踢板，所述第一光重定向元件被配置成使離開所述相應(yīng)第一踢板的光重定向。
[0004]另一方面，本公開提供了如上所述的光導(dǎo)，其中每個第一光重定向元件包括:第一光重定向輸入側(cè)，所述第一光重定向輸入側(cè)鄰近并且光學(xué)耦合到對應(yīng)于所述光重定向元件的所述第一踢板；以及第一光重定向側(cè)，所述第一光重定向側(cè)與所述第一光重定向輸入側(cè)成傾斜角度并且被構(gòu)造成使離開所述相應(yīng)第一踢板并從所述第一光輸入側(cè)進(jìn)入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光導(dǎo)層內(nèi)沿著所述第二方向傳播并從所述第二頂部表面離開所述光導(dǎo)。
[0005]另一方面，本公開提供了如上所述光導(dǎo)，其中每個第一光重定向元件包括:底面，所述底面設(shè)置在所述相應(yīng)第一踏板上；輸入面，所述輸入面從所述底面向上延伸并且光學(xué)耦合到所述相應(yīng)第一踢板；和光重定向面，所述光重定向面與所述輸入面相背對并從所述底面向上延伸，所述光重定向面被構(gòu)造成使離開所述相應(yīng)第一踢板并通過所述輸入面進(jìn)入所述第一光重定向元件的光重定向。
[0006]另一方面，本公開提供了如上所述光導(dǎo)，其中:所述第一光導(dǎo)層的第一頂部表面還包括第二階梯，所述第二階梯沿著所述第一方向延伸并且具有形成交替的第二踢板和第二踏板的多個第二臺階；所述第一光導(dǎo)層還包括第二光輸入側(cè)，所述第二光輸入側(cè)與所述第一光輸入側(cè)相背對并且在所述第一頂部表面與所述第一底部表面之間延伸，所述第一光導(dǎo)層被構(gòu)造成接收來自所述第二光輸入側(cè)的光，所接收的光在所述第一光導(dǎo)層內(nèi)沿著所述第一方向傳播并從所述第二踢板離開所述第一光導(dǎo)層；并且所述第二光導(dǎo)層還具有沿著所述第二光輸入側(cè)設(shè)置的一行第二光重定向元件，每個第二光重定向元件設(shè)置在不同的相應(yīng)第二踏板上并且光學(xué)耦合到不同的相應(yīng)第二踢板，所述第二光重定向元件被構(gòu)造成使離開所述相應(yīng)第二踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光導(dǎo)層內(nèi)沿著所述第二方向傳播并從所述第二頂部表面離開所述光導(dǎo)。
[0007]另一方面，本公開提供了如上所述的光導(dǎo)，其中每個第二光重定向元件包括:第二光輸入側(cè)，所述第二光輸入側(cè)鄰近并且光學(xué)耦合到對應(yīng)于所述光重定向元件的所述第二踢板；以及第二光重定向側(cè)，所述第二光重定向側(cè)與所述第二光輸入側(cè)成傾斜角度并且被構(gòu)造成使離開所述相應(yīng)第二踢板并從所述第二光輸入側(cè)進(jìn)入所述第二光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光導(dǎo)層內(nèi)沿著所述第二方向傳播并從所述第二頂部表面離開所述光導(dǎo)。
[0008]另一方面，本公開提供了如上所述光導(dǎo)，其中每個第二光重定向元件包括:底面，所述底面設(shè)置在所述相應(yīng)第二踏板上；輸入面，所述輸入面從所述底面向上延伸并且光學(xué)耦合到所述相應(yīng)第二踢板；和光重定向面，所述光重定向面與所述輸入面相背對并從所述底面向上延伸，所述光重定向面被構(gòu)造成使離開所述相應(yīng)第二踢板并通過所述輸入面進(jìn)入所述第二光重定向元件的光重定向。
[0009]另一方面，本公開提供了一種光導(dǎo)，所述光導(dǎo)包括第一一體化光導(dǎo)層以及第二一體化光導(dǎo)層。所述第一一體化光導(dǎo)層包括相背對的第一側(cè)和第二側(cè)，以及從所述第一側(cè)朝所述第二側(cè)延伸的階梯，所述階梯包括交替的踢板和踏板。所述第二一體化光導(dǎo)層包括相背對的第一側(cè)和第二側(cè)，以及沿著所述第二一體化光導(dǎo)層的第一側(cè)設(shè)置的多個光重定向元件，每個光重定向元件光學(xué)耦合到不同的相應(yīng)踢板，使得從所述第一一體化光導(dǎo)層的第一側(cè)進(jìn)入所述第一一體化光導(dǎo)層、在所述第一一體化光導(dǎo)層內(nèi)朝所述第一一體化光導(dǎo)層的所述第二側(cè)行進(jìn)、從所述踢板離開所述第一一體化光導(dǎo)層的光被所述光重定向元件重定向，并且所述重定向的光在所述第二一體化光導(dǎo)層內(nèi)朝所述第二一體化光導(dǎo)層的第二側(cè)行進(jìn)并從所述第二一體化光導(dǎo)層的發(fā)射側(cè)離開所述光導(dǎo)。
[0010]另一方面，本公開提供了一種光導(dǎo)，所述光導(dǎo)包括:第一細(xì)長光導(dǎo)層，所述第一細(xì)長光導(dǎo)層沿著所述光導(dǎo)的沿著第一方向的第一長度延伸；第二平坦光導(dǎo)層，所述第二平坦光導(dǎo)層沿著所述光導(dǎo)的沿著不同的第二方向的第二長度延伸；以及耦合器。所述第一細(xì)長光導(dǎo)層包括:第一光輸入側(cè)；以及第一頂部表面，所述第一頂部表面包括第一階梯，所述第一階梯沿著所述第一方向隨著遠(yuǎn)離所述第一光輸入側(cè)而下降并且包括形成交替的第一踢板和第一踏板的多個第一臺階，所述第一細(xì)長光導(dǎo)層被構(gòu)造成接收來自所述第一光輸入側(cè)的光，所接收的光在所述第一細(xì)長光導(dǎo)層內(nèi)沿著所述第一方向傳播并從所述第一踢板離開所述第一細(xì)長光導(dǎo)層。所述第二平坦光導(dǎo)層包括第二頂部表面以及第二光輸入側(cè)。所述耦合器包括一行第一光重定向元件，每個第一光重定向元件設(shè)置在不同的相應(yīng)第一踏板上、光學(xué)耦合到不同的相應(yīng)第一踢板并且光學(xué)耦合到所述第二光輸入側(cè)，所述第一光重定向元件被構(gòu)造成使離開所述相應(yīng)第一踢板的光重定向，所述重定向的光通過所述第二光輸入側(cè)進(jìn)入所述第二平坦光導(dǎo)層，并且在所述第二平坦光導(dǎo)層內(nèi)沿著所述第二方向傳播并從所述第二頂部表面離開所述光導(dǎo)。
[0011]另一方面，本公開提供了如上所述的光導(dǎo)，其中每個第一光重定向元件包括:第一光重定向輸入側(cè)，所述第一光重定向輸入側(cè)鄰近并且光學(xué)耦合到對應(yīng)于所述光重定向元件的所述第一踢板；以及第一光重定向側(cè)，所述第一光重定向側(cè)與所述第一光重定向輸入側(cè)成傾斜角度并且被構(gòu)造成使離開所述相應(yīng)第一踢板并從所述第一光重定向輸入側(cè)進(jìn)入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二平坦光導(dǎo)層內(nèi)沿著所述第二方向傳播并從所述第二頂部表面離開所述光導(dǎo)。
[0012]上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在描述本公開的每個所公開的實施例或每種實施方式。以下附圖以及【具體實施方式】更具體地舉例說明示例性實施例。
【附圖說明】
[0013]在整個本說明書中，參考附圖，在附圖中，類似附圖標(biāo)號表示類似元件，并且其中:
[0014]圖1A示出光導(dǎo)的透視圖；
[0015]圖1B示出光導(dǎo)的示意性側(cè)視圖；
[0016]圖1C示出光導(dǎo)的示意性頂視圖；
[0017]圖2A示出光導(dǎo)的透視圖；以及
[0018]圖2B示出光導(dǎo)的分解性透視圖。
[0019]這些附圖并不一定按比例繪制。附圖中使用的類似標(biāo)號表示類似的部件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在給定的附圖中使用標(biāo)號指示部件并非旨在限制另一附圖中用相同標(biāo)號標(biāo)記的部件。
【具體實施方式】
[0020]本公開描述了用于例如空間光調(diào)制器顯示器諸如液晶顯示器(IXD)中的背光源或前光源的光分配裝置。光分配裝置通?？擅枋鰹榻邮諄碜砸粋€或多個光源(諸如一個或多個點光源或其他橫截面積小的光源)的輸入光并將光轉(zhuǎn)換為可用于例如照亮波導(dǎo)管邊緣的多個線光源的照明轉(zhuǎn)換器。
[0021]在以下說明中參考附圖，附圖形成本說明的一部分，并且其中通過舉例說明的方式示出。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本公開的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下，設(shè)想并可進(jìn)行其他實施例。因此，以下的【具體實施方式】不應(yīng)被視為具有限制意義。
[0022]除非另外指明，否則本文使用的所有科學(xué)和技術(shù)術(shù)語具有在本領(lǐng)域中普遍使用的含義。本文提供的定義旨在有利于理解本文頻繁使用的某些術(shù)語，并且并非旨在限制本公開的范圍。
[0023]除非另外指明，否則說明書和權(quán)利要求書中使用的所有表達(dá)特征尺寸、量和物理特性的數(shù)值在所有情況下均應(yīng)理解成由術(shù)語“約”修飾。因此，除非有相反的說明，否則在上述說明書和所附權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均為近似值，這些近似值可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的期望性能而變化。
[0024]除非內(nèi)容另外明確地指出，否則如本說明書和所附權(quán)利要求書中使用的單數(shù)形式“一個” “一種”和“所述”涵蓋了具有多個指代物的實施例。除非內(nèi)容另外明確地指出，否則本說明書和所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“或”一般以包括“和/或”的意義采用。
[0025]空間相關(guān)的術(shù)語包括但不限于“下面”、“上面”、“在...下面”、“在...之下”、“在...之上”和“在頂部”，如果在本文中使用，則用于便于描述一個或多個元件相對于另一個元件的空間關(guān)系。除了附圖中描繪的和本文所述的具體取向外，此類空間相關(guān)的術(shù)語涵蓋裝置在使用或操作時的不同取向。例如，如果附圖中所描繪的對象翻過來或翻轉(zhuǎn)過來，那么然后先前描述的在其他元件之下或下面的部分就在那些其他元件之上。
[0026]如本文所用，例如當(dāng)元件、部件或?qū)颖幻枋鰹榕c另一元件、部件或?qū)有纬伞耙恢陆缑妗保蛟诹硪辉?、部件或?qū)印吧稀薄ⅰ斑B接到”、“耦合到”或“接觸”另一元件、部件或?qū)訒r，其意為例如直接在元件、部件或?qū)由?，直接連接到，直接耦合到、直接接觸、或居間的元件、部件或?qū)涌赡茉谔囟ㄔ⒉考驅(qū)由?、連接到、親合到或接觸特定元件、部件或?qū)印＠?，?dāng)元件、部件或?qū)颖环Q為“直接在”另一元件“上”、“直接連接到”另一元件、“直接耦合到”另一元件或“直接接觸”另一元件時，則例如不存在居間的元件、部件或?qū)印?br>[0027]如本文所用，“具有”、“包括”、“包含”等等均以其開放性意義使用，并且一般是指“包括但不限于”。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“由...組成”和“基本上由...組成”將術(shù)語“包括”等包括在范圍內(nèi)。
[0028]在一個具體實施例中，平坦光導(dǎo)可以包括至少一個發(fā)光二極管(LED)、用于LED發(fā)射的光的收集和/或準(zhǔn)直光學(xué)器件、以及透明光導(dǎo)層，該透明光導(dǎo)層具有階梯，該階梯具有能夠?qū)⒐鈴耐该鞴鈱?dǎo)層重定向至平坦光導(dǎo)層的多個臺階。在一個具體實施例中，光重定向元件的輸入邊緣和輸出邊緣形成直角，并且光重定向元件包括相對于輸入邊緣和輸出邊緣成45度角的反射邊緣。在一些情況下，輸出邊緣被定位成將光注入到耦合器中，該耦合器將光重定向元件的輸出邊緣接合到平坦光導(dǎo)層的輸入邊緣。
[0029]在一個具體實施例中，可能期望形成透明光導(dǎo)層，使得可以沿著光輸入側(cè)定位多個光源。在一些情況下，多個光源可以發(fā)射相同顏色的光，使得輸入到透明光導(dǎo)層中的光的強(qiáng)度為每個單獨(dú)光源的強(qiáng)度之和。在一些情況下，以此方式對準(zhǔn)LED可有利于光源的效率、使用壽命、色彩平衡和/或熱管理。在一些情況下，多個光源可以發(fā)射不同顏色的光，使得可以通過混合不同顏色來控制輸入到透明光導(dǎo)層中的光，并且/或者可以執(zhí)行有色光輸入的時間定序，諸如以符合顯示器的不同輸出顏色。多個光源中的每個可與能夠?qū)⒋斎氲捷斎雮?cè)中的光聚焦或準(zhǔn)直的收集和/或準(zhǔn)直光學(xué)器件相關(guān)聯(lián)。在一個具體實施例中，可將多于一個透明光導(dǎo)層定位在平坦光導(dǎo)層的一個邊緣上，并且在一些情況下，每個階梯可被定位成彼此相鄰，其中階梯沿著平坦光導(dǎo)邊緣上升，然后下降。在一些情況下，如果需要，還可以將透明光導(dǎo)層定位在平坦光導(dǎo)的多于一個邊緣上。
[0030]邊緣照明相對于直下式照明更具優(yōu)勢，這是因為波導(dǎo)管較薄同時實現(xiàn)了均勻照明的顯示器。然而，邊緣照明具有多個挑戰(zhàn)。波導(dǎo)管邊緣的縱橫比(例如，寬度比厚度)通常非常高，通常超過10:1或甚至超過100:1，而典型的LED具有接近I的縱橫比。在試圖將LED聯(lián)接到