用于光波导的提取膜及其制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求由本申请的受让人拥有的于2014年1月9日提交的题为"Film Laminated to Waveguide Surface"的美国临时专利申请第61/925, 589号的权益，将本申 请的公开内容并入本文中，以作参考。
技术领域
[0003] 本发明的主题涉及光学装置以及制造这种装置的方法，更具体而言，涉及一种光 波导及其制造方法。
【背景技术】
[0004] 光波导混合和引导由一个或多个光源（诸如一个或多个发光二极管（LED))发射 的光。典型的光波导包括三个主要元件：一个或多个耦合部件、一个或多个分布部件以及 一个或多个提取部件。耦合元件将光引入分布部件内，并且调节光，以便与后续元件相互作 用。所述一个或多个分布部件控制光流过波导并且取决于波导几何图形和材料的方式。提 取部件确定通过控制光离开波导的位置以及方向来去除光的方式。
[0005] 为了使提取部件从波导中去除光，光必须首先与包括该部件的特征接触。通过使 波导表面适当地成形，人们可以控制光在提取特征上流动。具体而言，选择提取特征的间 距、形状和其他特性会影响波导的外观、其产生的发射光的角度分布以及效率。
[0006] Hulse的美国专利第5, 812, 714号公开了一种波导弯曲部件，其被配置为将光的 传播方向从第一方向变成第二方向。该波导弯曲部件包括收集器部件，该收集器部件收集 从光源中发射的光并且将光引入波导弯曲部件的输入表面内。沿着外表面，内部反射进入 弯曲部件内的光，并且该光在输出表面处离开该部件。外表面包括斜角表面或弯曲表面，该 表面定向为使得内部反射进入弯曲部件的大部分光，直到光到达输出表面。
[0007] Parker等的美国专利第5, 613, 751号公开了一种发光面板组件，该组件包括具有 光输入表面、光过渡区域以及一个或多个光源的透明发光面板。光源优选嵌入光过渡区域 内或者在该区域内被粘合，以便消除任何气隙，从而减少光损耗并且最大化发射的光。光过 渡区域可包括在每个光源周围和后面的反射和/或折射表面，以更有效地通过光过渡区域 将光反射和/或折射并且聚焦到发光面板的光输入表面内。在面板部件的一侧或两侧上， 可提供光提取变形（deformity)的图案或面板表面的形状或几何图形的任何变化和/或使 一部分光被发射的涂层。变形的可变图案可驱散光线，使得一部分光线的内部反射角将足 够大，以促使光线从面板中发射出或者通过面板反射回并且从另一侧发射出。
[0008] Shipman的美国专利第3, 532, 871号公开了一种组合式行驶灯反射镜，该反射镜 具有两个光源，在照明时，每个光源形成被引导在突出部分的抛光表面上的光。在圆锥形反 射镜上反射光。光横向反射到主体内并且撞击在从主体中引出光的棱镜上。
[0009] Simon的美国专利第5, 897, 201号公开了从径向包含的准直光中分布的建筑照明 的各种实施方式。准点光源形成在径向朝外的方向上准直（collimate，校准）的光并且分 布光学器件的出射装置从光学器件中引出该准直光。
[0010] Kelly等的美国专利第8, 430, 548号公开了照明设备，其使用各种光源，诸如白炽 灯泡、荧光灯管以及多个LED。容量扩散器控制来自照明设备的光的空间亮度均匀度和角度 扩展。容量扩散器包括容量光散射颗粒的一个或多个区域。容量扩散器可与波导共同用于 提取光。
[0011] Dau等的美国专利第8, 506, 112号公开了具有多个发光部件的照明装置，诸如设 置成一行的LED。准直光学部件接收由LED形成的光，并且光导将准直光从光学部件中导入 提取光的光学提取器中。
[0012] 伊利诺斯州的Niles公司的A. L. P照明元件制造了一种具有楔形的波导，该波导 具有厚端、窄端以及位于其间的两个主要表面。在这两个主要表面上形成金字塔形提取特 征。楔形波导用作出口标志，使得该标志的厚端被定位于与天花板相邻，并且窄端向下延 伸。光在厚端处进入波导中，并且由金字塔形提取特征向下并且远离波导引导该光。
[0013] 近来，形成了低剖面的基于LED的发光体（例如，通用电气公司的ET序列面板暗 灯槽），这种发光体利用引入波导部件的边缘内的一连串LED元件（'侧光式'方法）。然 而，由于在从主朗伯发射源（诸如LED元件）发射到波导平面的窄边缘内的耦合光中固有 的损耗，所以这种发光体通常遭受低效率。
[0014] Beeson等的美国专利第5, 396, 350号教导了用于平板电子显示器的背光设备。该 设备包括从被定位于与其侧面相邻的光源中接收光的平板波导以及连接至波导的表面的 微棱镜阵列。每个微棱镜具有从与波导的表面垂直的方向以某个角度倾斜的侧面。从微棱 镜中发射的光与平板波导大致垂直。
[0015] Zimmerman等的美国专利第5, 598, 281号公开了用于电光显示器的背光组件。从 设置在反射镜内的光源中发射的光穿过孔径阵列，并且由与这些孔径阵列对准的锥形光学 部件阵列准直。微透镜可设置为与光学部件相邻，以便进一步使光准直。光学部件的表面 为平面或抛物线形状。
[0016] Zimmerman等的美国专利第5, 428, 468号教导了一种光学照明系统，用于需要大 致准直的光的应用中。该系统包括从其边缘中接收光的波导。微棱镜阵列连接至波导的一 个表面。每个微棱镜具有至少两个侧壁，这两个侧壁从波导的表面的法线以某个角度倾斜。 微透镜阵列可设置在该微棱镜阵列的顶上，以便进一步使光准直。
[0017] Steiner等的美国专利第5, 949, 933号公开了一种用于使光准直的光学照明系 统。该系统包括从其边缘中接收光的波导以及连接至波导的一个表面的透镜状微棱镜阵 列。每个微棱镜具有与波导光学稱合的光输入表面以及与该输入表面相反（相对）的光输 出表面。光输入表面包括与透镜状微棱镜的长度垂直的多个锥形凹槽。该系统还包括微透 镜阵列，以便进一步使光准直。
[0018] Hou等的美国专利第5, 839, 823号教导了一种照明系统，该系统包括与反射镜相 邻的或者容纳在反射镜内的光源。具有在基底壁部上携带的至少一个微棱镜的光引导组件 被定位于与和反射镜相对的光源相邻。微棱镜可以为多面体、曲线以及多面体曲线。透镜 阵列可设置在基底壁部的另一侧上。
[0019] Kuper等的美国专利第5, 761，355号公开了一种光引导光学结构，该结构包括具 有与其连接的多个棱镜的波导。由棱镜重新引导的光被限制为一系列角度。棱镜的侧面可 以为平面或弯曲状。透镜阵列可用于将棱镜的光输出扩展为更大的分布角。
【发明内容】
[0020] 根据一个方面，一种光波导包括波导主体以及设置在所述波导主体的表面上的 膜。所述膜包括基底以及设置在所述基底与所述表面之间的多个底切光提取部件。
[0021] 根据另一方面，一种光波导包括波导主体以及设置在所述波导主体的表面上的 膜。所述膜包括基底以及以规则图案设置在所述基底与所述表面之间的多个底切光提取部 件。
[0022] 根据又一方面，一种制造光波导的方法包括提供光学透射膜的步骤，该膜具有基 底以及设置在所述基底上的多个底切光提取部件。该方法进一步包括以下步骤：提供波导 主体，并且使用设置在基底与波导主体的表面之间的所述多个光提取部件，将所述膜固定 到波导主体的表面。
[0023] 在考虑以下详细描述和附图时，本发明的其他方面和优点将变得显而易见，其中， 在整个说明书中，相似的数字表示相似的结构。
【附图说明】
[0024] 图1为可涂覆于波导主体的一个实施方式的膜的片段（fragmentary,不完整）等 距视图；
[0025] 图2为可涂覆于波导主体的另一实施方式的膜的片段等距视图；
[0026] 图3为在图2的实施方式中的膜的片段侧视图；
[0027] 图4为在图2的实施方式中的膜的顶视图；
[0028] 图5-图7为棱形光提取部件的等距视图；
[0029] 图8为在为其涂覆膜之前波导主体的片段侧边正视图；
[0030] 图9为在为其涂覆膜之后波导主体的片段侧边正视图；
[0031] 图10为具有为其涂覆的膜的图9的波导主体的放大侧边正视图；
[0032] 图11为具有沿着波导主体的一个表面设置的膜的波导主体的片段侧边正视图， 且反射镜设置为与和其相对的表面相邻；
[0033] 图12A为具有为其涂覆的膜的图9的波导主体的放大侧边正视图，该膜具有特定 高度的光提取部件；
[0034] 图12B为具有为其涂覆的膜的图12A的波导主体的放大侧边正视图，该膜具有替 代的1?度的光提取部件；
[0035] 图12C为具有为其涂覆的膜的图12A的波导主体的放大侧边正视图，该膜具有另 一替代的高度的光提取部件；以及
[0036] 图13A-13J示出了与具有与其固定的膜的光学波导相关联的照明分布图案 (pattern，模式），该膜具有各个不同高度的光提取部件。
【具体实施方式】
[0037] -种光波导包括混合和引导出自一个或多个表面的光的波导主体。