CN103201660A - 照明转换器 - Google Patents

照明转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN103201660A
CN103201660A CN201180053711XA CN201180053711A CN103201660A CN 103201660 A CN103201660 A CN 103201660A CN 201180053711X A CN201180053711X A CN 201180053711XA CN 201180053711 A CN201180053711 A CN 201180053711A CN 103201660 A CN103201660 A CN 103201660A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transparent film
light
visible transparent
edge
illumination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201180053711XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103201660B (zh
Inventor
A·J·乌德柯克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN103201660A publication Critical patent/CN103201660A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103201660B publication Critical patent/CN103201660B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0018—Redirecting means on the surface of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

本公开整体涉及能够将光从一种几何形式转换为另一种的照明转换器。具体地讲，所述照明转换器能够将环形光源例如LED转换为可用于侧光式波导管中的线性光源，所述侧光式波导管可用于显示器的背光源中。

Description

照明转换器
背景技术
空间光调制器(特别是包括液晶显示器(LCD))通常使用背光源或前光源为显示器提供光。这些光的通用光源是发光二极管(LED)，其中LED要么直接位于LCD下面(所谓“直下式”)、要么照亮设置在LCD下方的波导管边缘(所谓“侧光式”)，或这二者的组合。在背光源由照亮波导管的LED阵列组成的组合的一个例子中，波导管平铺形成背光源。
光学波导管可以是平坦片材或可以是锥形的，并且可以具有涂覆有反射材料的边缘，例如金属带。波导管通常通过将树脂模铸或浇铸为接近最终形状或最终形状而制造，或由较大的片材加工得到。
发明内容
本公开整体涉及能够将光从一种几何形式转换为另一种的照明转换器。具体地讲，所述照明转换器能够将环形光源(例如LED)转换为可用于侧光式波导管中的线性光源，所述侧光式波导管可用于显示器的背光源中。在一个方面，本发明提供包括可见光透明膜的螺旋缠绕部分和可见光透明膜的平面部分的照明转换器。可见光透明膜的螺旋缠绕部分包括中心轴，其中可见光透明膜围绕该轴缠绕；垂直于中心轴的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明膜的第一边缘；反射表面，其包括与可见光透明膜的第一边缘成45度角设置的可见光透明膜的第二边缘；以及平行于中心轴的光输出区域。可见光透明膜的平面部分从可见光透明膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明膜的光输出边缘。
在另一个方面，本发明提供包括照明转换器和发光二极管(LED)的背光源。照明转换器包括可见光透明膜的螺旋缠绕部分和可见光透明膜的平面部分。可见光透明膜的螺旋缠绕部分包括中心轴，其中可见光透明膜围绕该轴缠绕；垂直于中心轴的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明膜的第一边缘；反射表面，其包括与可见光透明膜的第一边缘成45度角设置的可见光透明膜的第二边缘；以及平行于中心轴的光输出区域。可见光透明膜的平面部分从可见光透明膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明膜的光输出边缘。LED邻近光输入表面设置，并且能够将光注入光输入表面。
上述发明内容并非意图描述本发明的每个所公开的实施例或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。
附图说明
整个说明书都参考了附图，在附图中，类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：
图1示出了照明转向器的示意性透视图；
图2A-2C示出了照明转换器的示意性透视图；并且
图3示出了照明转换器系统。
附图未必按比例绘制。附图中所使用的类似标号是指类似部件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的部件并非意图限制另一附图中使用相同标号标记的部件。
具体实施方式
本发明描述了用于空间光调制器显示器中的背光源或前光源的配光器件。配光器件通常可描述为接受来自光源(例如点光源或其他小横截面积光源)的输入光并将光转换为可用于(例如)照亮波导管边缘的线光源的照明转换器。
在一个具体实施例中，照明转换器可包括至少一个LED、用于LED发出的光的集光器以及切出了输入边缘、输出边缘和反射边缘的透明膜。在一个具体实施例中，输入边缘和输出边缘形成直角，并且反射边缘相对于输入和输出边缘成45度角。膜可以卷成圆柱体形状，且离输出边缘最远的输入边缘位于圆柱体的中心，圆柱体的轴与输出边缘平行，并且此时集光器的输出照亮输入边缘形成的圆柱体末端。
侧光式照明相对于直下式照明更具优势，这是因为波导管较薄、且同时实现了均匀照明的显示器。然而，侧光式照明面临着多个挑战。波导管边缘的纵横比(例如，宽度比厚度)通常极高，通常超过10∶1或甚至超过100∶1，而典型的LED具有的纵横比接近1。在试图将LED耦合到波导管边缘以充分照亮显示器时，这可能会产生多个问题。在一些情况下，通常只有少量LED用于照亮波导管的一个或多个边缘，这可能在整个波导管表面上产生LCD照明的不均匀度。在一些情况下，光学系统的集光率可能提高，导致所需的波导管厚度增大。这可能导致利用不同增益膜的背光源的光循环系统效率出现潜在的下降。
在一些情况下，LED侧光式显示器使用多种方法中的一种来产生白光。一种此类方法是将荧光粉加到紫外光(UV)或蓝光LED中，通过降频转换发射的辐射而产生白光。通常情况下，荧光粉增加小型LED集光率的程度比增加大型LED的集光率的程度更大。另一种产生白光的方法是将LED发射的红光、绿光和蓝光组合。常规的侧光式波导管可能很难使用此类颜色组合光学系统来降低集光率。
本发明通过使用照明转换器提供光源和背光源波导管之间的集光率匹配。所述照明转换器使用光循环膜增加背光源的光效率、减少背光源厚度，并降低材料成本和消耗。
在一个具体实施例中，照明转换器可描述为“圆到线”照明转换器；即，输入光的几何形式从环形改变为线形。在该实施例中，照明转换器改变由LED收集的通常情况下纵横比较低的光输出的形式，将其转换为可能适用于侧光式显示器中的线性光源。
图1示出了根据本发明一个方面的照明转向器100的示意性透视图。在一个具体实施例中，照明转向器100显示出可用于形成照明转换器的可见光透明膜110的属性，如本文别处所述。可见光透明膜110可以是高度透明的聚合物膜，优选地对于波长在450和650nm之间的光具有小于6dB/m的损耗。损耗可能是(例如)体积或表面散射和吸收等效应引起的。合适的聚合物包括丙烯酸酯(尤其是聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、硅树脂、聚酯、聚烯烃、聚碳酸酯等等。聚合物膜可通过挤出、浇铸并固化或溶剂涂覆而制得。
可见光透明膜110包括被光输出区域127分隔的第一部分102和第二部分104。可见光透明膜110还包括第一主表面112、第二相对主表面114以及它们之间的光输出边缘116。光输出区域127代表穿过可见光透明膜110且垂直于光输入边缘120的横截面。在一些情况下，可能期望的是光输出边缘116相对于光输出区域127成一角度，并照此代表穿过可见光透明膜110且可与第二边缘119成角度“θ”(在图1中示出为大约90度)设置的横截面。
本文所述的每个边缘具有厚度“t”，其中“t”远小于可见光透明膜110的任何其他尺寸，这样便得到了高纵横比(即，宽度或长度除以厚度)波导管。可见光透明膜110的其他尺寸，例如宽度“W”、包括光输入边缘120的第一长度“L1”以及包括第一边缘121和与第一边缘121相对的第二边缘119的第二长度“L2”，各自可以为可见光透明膜110厚度“t”的最多10倍、最多100倍或甚至100多倍。
可见光透明膜110的第一部分102包括与光输入边缘120成45度角设置的反射边缘118，并且从光输入顶端125延伸至光输出区域127。反射边缘118可以包括能够在可见光透明膜内，或通过设置在边缘表面上的反射涂层进行全内反射(TIR)的抛光表面。在一些情况下，反射涂层可包括金属涂层例如银、铝等等，或反射涂层可包括介电涂层例如多层介电涂层，包括交替的如本领域中所知的无机或有机介电层。
输入可见光线130透过光输入边缘120进入照明转向器100的第一部分102，从反射边缘118反射，穿过光输出区域127，并且透过照明转向器100第二部分104的光输出边缘116离开照明转向器100，作为输出可见光线140。
每条输入可见光线130可为透过部分准直的输入锥135(其包括准直角“α”)传播的部分准直的输入光线。在一些情况下，准直角“α”可在最多至约45度、最多至约40度、最多至约30度、最多至约20度或最多至约15度的范围内，这如本领域技术人员已知的那样取决于光源的构造。优选地，准直角“α”可在约5度至约20度的范围内。
在准直角“α”内透过照明转向器100的每条输入可见光线130的路径可包括通过TIR等来自第一主表面112和第二主表面114的多次反射。一般来讲，TIR可在照明转向器100的材料折射率大于接触照明转向器100表面的材料的折射率时发生。因此，在一些情况下，在邻近需要TIR的每个表面处提供间隙(例如气隙)。在一些情况下，可见光透明膜110可与低折射率涂层(包含碳氟化合物、硅树脂和多孔材料例如超低折射率涂层和相分离的聚嵌段共聚物)一起涂布在一个或多个表面上，以便提高TIR。在一些情况下，可见光透明膜110可与反射材料(例如金属或别处所述的介电涂层)一起涂布在一个或多个表面上。可见光透明膜110可以在一个或多个表面上具有其他涂层，包括硬涂层、平面化涂层和防静电涂层。
在一些情况下，角度“θ”可以小于90度，例如为大约45度(未示出)，并且光输出边缘116可被制成以类似于反射边缘118的方式反射光，并透过第二边缘119(即，与图1中所示出的输入可见光线130的方向大致相同的方向)透射光。在一些情况下，角度“θ”可以大于90度，例如为大约135度(未示出)，并且光输出边缘116可被制成以类似于反射边缘118的方式反射光，并透过第一边缘121(即，与图1中所示出的输入可见光线130的方向大致相对的方向)透射光。应当理解，可按需要调整角度“θ”，以便导引输出可见光线140透过所选的输出边缘，并最终进入波导管，或如别处所述那样平铺进入波导管。
图2A-2C示出了根据本发明一个方面的照明转换器200示意性透视图。图2A-2C中的编号元件200-227中的每一个对应于图1中所示的类似编号元件100-127，并且每个元件的描述和功能均为相应地类似的。例如，图2A-2C中的可见光透明膜210对应于图1中的可见光透明膜110。
可见光透明膜210的第一部分202(下文称为螺旋缠绕部分202)包括光输入边缘220和45度反射边缘218，其可以卷成螺旋形，使得光输入边缘220形成可以是环形表面的光输入表面222。从图2A至图2B进展到图2C，可见光透明膜210沿卷绕方向255围绕中心轴250以螺旋方式缠绕，该缠绕始于光输入顶端225，并至少持续到光输出区域227被螺旋缠绕为止。这样，光输入边缘220成为螺旋缠绕部分202中的多个螺旋缠绕，从而形成光能够注入的光输入表面222，并从而将环形光源转换为线光源。可见光透明膜210的第二部分204(下文称为平面部分204)从螺旋缠绕部分202切向延伸。
螺旋可以松散地组装以提供间隙，例如具有邻近可见光透明膜的空气界面的气隙，用于促进TIR，或者螺旋的每一层可以用折射率低于可见光透明膜的材料粘合。例如，可见光透明膜可由具有相对较高折射率的聚合物(例如聚碳酸酯)制成，并且该膜可用薄薄的一层粘合剂例如光学透明粘合剂(例如，得自3M公司的“OCA”)或可固化低折射率树脂例如丙烯酸单体(其可在将膜卷成螺旋之后固化)粘合。
所述螺旋可通过使用贴合螺旋内部形状的轴柄、将螺旋的起始用控粘粘合剂(例如热熔性粘合剂、真空或机械夹持)附接到轴柄而形成。在使用可固化粘合系统将螺旋保持在一起的情况下，卷起的膜可通过使用光化学辐射(例如紫外光或电子束)或热固化系统而粘合。
图3示出了根据本发明一个方面的照明转换器系统300。图3中编号元件200-227中的每一个均对应于图2中展示的类似编号元件200至227，并且每个元件的描述和功能均对应地相似。照明转换器系统300包括具有螺旋缠绕部分202和从螺旋缠绕部分202切向延伸的平面部分204的照明转换器200。螺旋缠绕部分202具有中心轴250，并且包括光输入表面222、光反射边缘218以及将螺旋缠绕部分202与平面部分204分开的光输出区域227。光输出区域227与中心轴250平行。
照明转换器系统300还包括能够将光注入光输入表面222的LED 370。如本领域技术人员已知的可选准直光学器件365和可选集光圆柱360也可设置在LED 370和光输入表面222之间，以至少部分地准直和均质化进入照明转换器200的光。
在一个具体实施例中，螺旋缠绕部分202可由形成螺旋缠绕部分202和平面部分204二者的连续膜形成。在一些情况下，平面部分204可延伸以形成显示器波导管(显示器背光源可以更一般地称为波导管)，如别处所述。在一些情况下，平面部分204可连接到单独的背光源380(或波导管)，该背光源(或波导管)可由与可见光透明膜210相同或不同的材料加工得到。优选地，照明转换器200的光输出边缘216和背光源380的背光源输入边缘382之间存在间隙384，其中间隙384为背光源380厚度的约二分之一、背光源380厚度的四分之一或甚至更少，并且可填充有空气或折射率小于可见光透明膜210折射率的材料。间隙384可使系统效率和照明均匀度改善。在一个具体实施例中，可选的光提取结构388可包括在背光源380中，从而在整个前表面386上提供均匀的光提取，如本领域的技术人员所知。
波导管可平铺以照亮较大的显示器。例如，波导管可以2×1、2×2、3×2或更大的阵列排列。波导管也可以在相对的边缘上具有照明转换器，或者通用波导管上可使用多个转换器。LED也可设置在显示器面板下方，此处薄波导管可平铺形成阵列。该构造尤其可用于使用区域照明改善对比度和功率效率的显示器。
可见光透明膜(110、210)可使用制备波导片的技术加工。该技术可用于制备聚合物膜和薄片波导管，所述薄片波导管具有一个或多个平滑的边缘，并且具有受控的角度和/或曲率。该技术将两个或更多个柔性膜或片材堆叠在两个夹固板之间，从而形成夹固板和膜或片材的组件。然后将该组件在至少一个边缘上研磨和抛光。研磨或抛光边缘的至少一个可涂覆有诸如金属、电介质和微结构化材料的材料。
制造薄膜或薄片波导管可能是困难的，因为边缘影响着系统的总体性能。通常，边缘起到三种功能中的一种或多种。第一，传输来自光源(例如LED)的光；第二，通过TIR沿波导管反射光；第三，在背光源的末端处以接近法线角的角度反射光，从而增加系统效率和均匀度。在所有三种情况下，重要的是光导装置的边缘不增加通过散射和非正交表面反射的光的集光率。薄膜或片材中的光学上光滑和正交的表面很难使用常规工艺制造。
在一些情况下，一个或多个边缘通常涂覆有光学材料，例如银或铝的薄层，或可以具有施用到边缘的微结构，如别处所述。在此类系统中，可能重要的是表面上具有完整的涂层，但涂层几乎不延伸超出边缘。在一些情况下，例如，金属超范围喷涂到膜或片材的平坦表面上可能导致通过散射和/或吸收发生损失，并产生不均匀背光源。在一些情况下，还可能期望在膜的一个或多个边缘上设置受控的弯曲。可从弯曲的边缘受益的应用包括(例如)将来自一个波导管的光有效耦合到另一个波导管。
描述了制备薄而有效的波导管的技术，其中薄波导管技术允许使用制备尤其是透明波导管(具体地讲溶剂和电子束固化的树脂)的工艺。该技术使用两个具有足够厚度而具备刚性、且由易蚀或不易蚀材料制成的夹固块。如果它们由易蚀材料制成，则将进行研磨和抛光的表面块尺寸应等于或大于成品所需的最终尺寸。如果夹固块由硬的非易蚀材料制成，则该尺寸应等于或小于最终尺寸。夹固块可由提供刚度的硬材料和能够被侵蚀而基本上不磨损研磨和抛光介质的软材料的组合构造。
膜叠堆可用垂直于膜平面的边缘厚度轴研磨和抛光，或可研磨该叠堆以使得边缘厚度轴与膜平面成一角度。该角度可在0度至45度或更大的范围内。如本文所用，术语膜或片材可互换使用，并且还包括平坦或锥形的膜或片材。通常，膜的厚度小于10mm，更优选地小于1mm，并且最优选地小于约200微米。
研磨和抛光叠堆，使其在一个或更多个平面中形成简单或复杂的弯曲也是可能的。具有大约平行于膜或片材的法向轴的表面的弯曲可通过将边缘研磨和抛光成所需的形状来形成。曲面平行于膜平面的弯曲可通过使光学膜与比光学膜更易侵蚀的膜交错以产生凸面、或与比其受侵蚀速度慢的膜交错以产生凹面而制备。合适的高度易蚀膜包括聚烯烃、玻璃化转变温度低于25℃的聚合物、多孔聚合物和碳氟化合物膜。易蚀材料还可以是膜上的蜡或易碎涂层。具有低侵蚀率的合适的膜包含结晶聚合物例如聚酯(包括聚对苯二甲酸乙二醇酯)、无定形聚合物(包括聚甲基丙烯酸甲酯)、环氧树脂，以及填充有硬颗粒(包括陶瓷或金属)的聚合物或涂层。
适形的抛光介质可用于产生垂直于膜平面的曲面。还可能期望的是适形的研磨介质，尤其是预抛光研磨介质。合适的研磨和抛光介质包括毛毡、聚合物膜和弹性介质(例如橡胶表面)。加工条件可能影响弯曲度，膜表面和介质之间的压力越高，通常会产生更高的曲率。
可将膜或片材切得比最终所需尺寸大，然后将其组装成叠堆，再使用夹固块和用于施用适当的力以保持叠堆完整性的装置将该叠堆压成组件。然后，可使用常规装置，尤其是使用研磨板和抛光介质来研磨和抛光一个或多个边缘。然后可清洁叠堆边缘，并涂覆硬涂层、金属涂层(例如铝或银)、助粘剂层中的一种或多种，从而对表面涂底漆，以便施加后续涂层、介电涂层，包括抗反射涂层、宽带涂层，以及光谱选择或偏振选择涂层与防静电涂层。
在一个具体实施例中，边缘也可涂覆有微结构化材料。用于在每个膜或片材的边缘产生微结构的合适工艺将可固化树脂和微结构化工具的组合施用到组件的经研磨和抛光表面。优选地，微结构被设计为在膜或片材叠堆分离时使得微结构只有相对较小的部分受损。这可通过对树脂特性尤其是强度、硬度、韧性和断裂力学的选择的组合，通过选择微结构例如在微结构中具有天然断裂位置，以及通过微结构和树脂的厚度来实现。例如，增亮膜(BEF)结构可通过如下步骤加入叠堆的边缘：获取紫外线透明工具(例如铸模)和在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上的固化BEF图案，用可紫外线固化的树脂涂覆膜的结构化侧面，将经涂覆的工具沿着一个边缘施用到抛光的组件，用紫外线固化树脂，移除工具，以及剥离膜。
在一些情况下，可能有利的是防止材料(例如树脂和涂层)渗入膜层之间。材料可在堆叠前施用到膜，或在抛光和清洁后施用到叠堆的边缘。合适的材料包括蜡、碳氟化合物流体(例如得自3M公司的FluorinertTM流体)、油、聚合物，以及要么可被移除、要么可密封边缘但将一直为膜层的一部分的其他材料。
以下为本发明各个实施例的列表。
项1为照明转换器，其包括：可见光透明膜的螺旋缠绕部分，其具有：中心轴，可见光透明膜围绕其卷绕；垂直于中心轴的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明膜的第一边缘；反射表面，其包括与可见光透明膜的第一边缘成45度角设置的可见光透明膜的第二边缘；平行于中心轴的光输出区域；以及可见光透明膜的平面部分，该部分从可见光透明膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明膜的光输出边缘。
项2为项1的照明转换器，其中可见光透明膜的光输出边缘平行于中心轴。
项3是项1或项2的照明转换器，其中螺旋缠绕部分还包括螺旋缠绕部分的相邻层之间的间隙，使得全内反射(TIR)可在可见光透明膜内发生。
项4是项1至项3的照明转换器，其中间隙包括空气或具有比可见光透明膜更低折射率的材料。
项5是项1至项4的照明转换器，其中反射表面包括能够支持TIR的抛光表面。
项6是项1至项5的照明转换器，其中反射表面包括金属化表面反射器、介电多层反射器或它们的组合。
项7是项1至项6的照明转换器，还包括邻近光输入表面设置并能够将光注入光输入表面的发光二极管(LED)。
项8是项7的照明转换器，还包括设置于LED和光输入表面之间的集光器。
项9是项7至项8的照明转换器，还包括设置于LED和光输入表面之间的集光圆柱。
项10是项8的照明转换器，还包括设置于集光器和光输入表面之间的集光圆柱。
项11是项1至项10的照明转换器，还包括设置为从光输出边缘接收光的薄膜波导管。
项12是项11的照明转换器，还包括薄膜波导管和光输出边缘之间的间隙。
项13是项12的照明转换器，其中间隙包括空气或具有比可见光透明膜更低折射率的材料。
项14是项1至项13的照明转换器，其中可见光透明膜还包括折射率低于可见光透明膜的外表面涂层。
项15为背光源，其包括：项1至项14的照明转换器；以及邻近光输入表面设置并且能够将光注入光输入表面的发光二极管(LED)。
项16是项15的背光源，其中可见光透明膜的平面区域还包括光提取结构。
项17是项15或项16的背光源，还包括设置为从光输出边缘接收注入光的薄膜波导管。
项18是项17的背光源，其中薄膜波导管还包括光提取结构。
项19是项17或项18的背光源，还包括薄膜波导管和光输出边缘之间的间隙。
项20是项19的照明转换器，其中间隙包括空气或具有比可见光透明膜更低折射率的材料。
除非另外指明，否则在说明书和权利要求中使用的表示特征的尺寸、数量和物理特性的所有数字应当被理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在上述说明书和所附权利要求中提出的数值参数为近似值，这些近似值可根据本领域内的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性而变化。
本文中所引用的所有参考文献和出版物以引用方式明确地全文并入本文中，但与本发明直接冲突的部分除外。尽管本文中示出和描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员应该明白，在不脱离本发明的范围的情况下，大量的替代形式和/或同等实施方式可以替代所示和所述的特定实施例。本申请旨在覆盖本文讨论的特定实施例的任何改动和变化。因此，可预期本发明应该仅仅由权利要求书和其等同形式限制。

Claims (20)

1.一种照明转换器，包括：
可见光透明膜的螺旋缠绕部分，其具有：
中心轴，所述可见光透明膜围绕所述中心轴卷绕；
垂直于所述中心轴的光输入表面，所述光输入表面包括所述可见光透明膜的第一边缘；
反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明膜的第一边缘成45度角设置的所述可见光透明膜的第二边缘；
平行于所述中心轴的光输出区域；以及
所述可见光透明膜的平面部分，所述平面部分从所述可见光透明膜的螺旋缠绕部分切向延伸至所述可见光透明膜的光输出边缘。
2.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述可见光透明膜的光输出边缘平行于所述中心轴。
3.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述螺旋缠绕部分还包括所述螺旋缠绕部分的相邻层之间的间隙，使得全内反射(TIR)可在所述可见光透明膜内发生。
4.根据权利要求3所述的照明转换器，其中所述间隙包括空气或具有比所述可见光透明膜更低折射率的材料。
5.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述反射表面包括能够支持TIR的抛光表面。
6.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述反射表面包括金属化表面反射器、介电多层反射器或它们的组合。
7.根据权利要求1所述的照明转换器，还包括邻近所述光输入表面设置并且能够将光注入所述光输入表面的发光二极管(LED)。
8.根据权利要求7所述的照明转换器，还包括设置于所述LED和所述光输入表面之间的集光器。
9.根据权利要求7所述的照明转换器，还包括设置于所述LED和所述光输入表面之间的集光圆柱。
10.根据权利要求8所述的照明转换器，还包括在所述集光器和所述光输入表面之间的集光圆柱。
11.根据权利要求1所述的照明转换器，还包括设置为从所述光输出边缘接收光的薄膜波导管。
12.根据权利要求11所述的照明转换器，还包括所述薄膜波导管和所述光输出边缘之间的间隙。
13.根据权利要求12所述的照明转换器，其中所述间隙包括空气或具有比所述可见光透明膜更低折射率的材料。
14.根据权利要求1所述的照明转换器，其中所述可见光透明膜还包括折射率低于所述可见光透明膜的外表面涂层。
15.一种背光源，包括：
权利要求1所述的照明转换器；以及
邻近所述光输入表面设置并且能够将光注入所述光输入表面的发光二极管(LED)。
16.根据权利要求15所述的背光源，其中所述可见光透明膜的平面区域还包括光提取结构。
17.根据权利要求15所述的背光源，还包括设置为从所述光输出边缘接收注入光的薄膜波导管。
18.根据权利要求17所述e的背光源，其中所述薄膜波导管还包括光提取结构。
19.根据权利要求17所述的背光源，还包括所述薄膜波导管和所述光输出边缘之间的间隙。
20.根据权利要求19所述的背光源，其中所述间隙包括空气或具有比所述可见光透明膜更低折射率的材料。
CN201180053711.XA 2010-11-08 2011-10-28 照明转换器 Expired - Fee Related CN103201660B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US41117310P 2010-11-08 2010-11-08
US61/411,173 2010-11-08
PCT/US2011/058213 WO2012064519A2 (en) 2010-11-08 2011-10-28 Illumination converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103201660A true CN103201660A (zh) 2013-07-10
CN103201660B CN103201660B (zh) 2016-01-20

Family

ID=44913436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180053711.XA Expired - Fee Related CN103201660B (zh) 2010-11-08 2011-10-28 照明转换器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9116261B2 (zh)
JP (1) JP5855117B2 (zh)
KR (1) KR20130131360A (zh)
CN (1) CN103201660B (zh)
TW (1) TW201234044A (zh)
WO (1) WO2012064519A2 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
EP2815270A4 (en) 2012-02-17 2015-10-21 3M Innovative Properties Co BACKLIGHT LIGHT GUIDE
TWM434902U (en) * 2012-03-20 2012-08-01 Wintek China Technology Ltd Illumination device
JP2015520489A (ja) * 2012-05-16 2015-07-16 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 照明コンバータ
EP2929380A4 (en) * 2012-12-05 2016-08-03 3M Innovative Properties Co ANAMORPHIC OPTICAL PACKAGING
EP2956808A1 (en) * 2013-02-14 2015-12-23 3M Innovative Properties Company Assymetric input lightguide
KR20160030202A (ko) 2013-07-02 2016-03-16 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 편평형 도광체
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
IL236490B (en) * 2014-12-25 2021-10-31 Lumus Ltd Optical component on a conductive substrate
KR102482528B1 (ko) 2016-10-09 2022-12-28 루머스 리미티드 직사각형 도파관을 사용하는 개구 배율기
KR102692944B1 (ko) 2017-02-22 2024-08-07 루머스 리미티드 광 가이드 광학 어셈블리
EP3655817B1 (en) 2017-07-19 2023-03-08 Lumus Ltd. Lcos illumination via loe
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
EP3939246A4 (en) 2019-03-12 2022-10-26 Lumus Ltd. IMAGE PROJECTOR
US11523092B2 (en) 2019-12-08 2022-12-06 Lumus Ltd. Optical systems with compact image projector
FR3136046A1 (fr) * 2022-05-30 2023-12-01 Valeo Vision Module lumineux à plusieurs nappes de guidage flexibles

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0284098A1 (en) * 1987-03-25 1988-09-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light guide
US5173097A (en) * 1989-05-17 1992-12-22 National Research Development Corporation Process for the manufacture of objects with small complex cross-sections
US5381506A (en) * 1993-10-18 1995-01-10 Mcdonnell Douglas Corporation Flat to spiral polymer light waveguide

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179184A (en) * 1978-03-30 1979-12-18 Sperry Rand Corporation Electrooptical modulator
US5128281A (en) 1991-06-05 1992-07-07 Texas Instruments Incorporated Method for polishing semiconductor wafer edges
US5595522A (en) 1994-01-04 1997-01-21 Texas Instruments Incorporated Semiconductor wafer edge polishing system and method
US7263268B2 (en) * 2001-07-23 2007-08-28 Ben-Zion Inditsky Ultra thin radiation management and distribution systems with hybrid optical waveguide
JP3801032B2 (ja) * 2001-11-29 2006-07-26 日本電気株式会社 光源とこの光源を用いた液晶表示装置
CN101228391B (zh) * 2005-07-28 2010-09-29 光处方革新有限公司 用于背光源和前灯的聚光本领-保持的照明光学器件
TW200720589A (en) * 2005-09-19 2007-06-01 Koninkl Philips Electronics Nv Luminaire with stack of flat panel light guides
KR100770602B1 (ko) 2005-12-30 2007-10-29 서울반도체 주식회사 광가이드 디바이스 및 이를 포함하는 ｌｃｄ용 백라이팅모듈
US7327923B2 (en) * 2006-03-31 2008-02-05 3M Innovative Properties Company Spiral multilayer fibers
US7607814B2 (en) * 2006-05-24 2009-10-27 3M Innovative Properties Company Backlight with symmetric wedge shaped light guide input portion with specular reflective surfaces
JP5535923B2 (ja) * 2007-10-09 2014-07-02 ニコール，アンソニー，ジェイ 被照明膜への光結合
CN102089703B (zh) 2008-06-13 2013-10-16 3M创新有限公司 具有先进注入功能的照明装置
US7653268B1 (en) * 2008-07-03 2010-01-26 Microvision, Inc. Substrate guided relay with polarization rotating apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0284098A1 (en) * 1987-03-25 1988-09-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Light guide
US5173097A (en) * 1989-05-17 1992-12-22 National Research Development Corporation Process for the manufacture of objects with small complex cross-sections
US5381506A (en) * 1993-10-18 1995-01-10 Mcdonnell Douglas Corporation Flat to spiral polymer light waveguide

Also Published As

Publication number Publication date
JP5855117B2 (ja) 2016-02-09
TW201234044A (en) 2012-08-16
JP2013543242A (ja) 2013-11-28
WO2012064519A3 (en) 2013-02-28
US20130208498A1 (en) 2013-08-15
US9116261B2 (en) 2015-08-25
WO2012064519A2 (en) 2012-05-18
KR20130131360A (ko) 2013-12-03
CN103201660B (zh) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103201660B (zh) 照明转换器
US20230077627A1 (en) Light distribution structure and element, related method and uses
EP1818697B1 (en) Polarized light emitting light guide plate, method of manufacturing the same and illuminator for flat panel display device using polarized light emitting light guide plate
US8714781B2 (en) Light coupling into illuminated films
CN101910921A (zh) 具有棱镜结构的背光源反射器
TW201544878A (zh) 波長轉換構件、背光單元、偏光板、液晶面板及液晶顯示裝置
US20090195729A1 (en) Display having integrated functions in one or more layers
US9459392B2 (en) Illumination converter
CN101351728A (zh) 背光部件及其中包含的光学片的制造方法
US20160003997A1 (en) Assymetric input lightguide
JP2000147218A (ja) 面状発光体及び面状発光体ユニット
KR20150062863A (ko) 복합광학시트 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
CN103707530A (zh) 一种生产复合光导板的方法
CN116075754A (zh) 光内耦合带、相关方法和用途
KR101685574B1 (ko) 복합 반사편광 필름
US20240219620A1 (en) Light guide member for lighting device and lighting device
WO2008042658A2 (en) Display having integrated functions in one or more layers
CN111095057B (zh) 抗冲击导光结构
JP2010107934A (ja) バックライト調光用光学シート及びそれを備えたバックライトユニット、ディスプレイ装置
JP2014132335A (ja) 光学フィルム及び面光源装置
KR20080086727A (ko) 일체형 광학 시트 및 이를 제조하는 방법
KR20160080662A (ko) 복합 반사편광 필름
JP2006154856A (ja) 光伝送体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160120

Termination date: 20191028

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee