CN104380171B - 电压控制的微透镜薄片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供与电气地控制的光调节薄片的实施方案有关的系统、方法和设备。在一个方面中，所述电气地控制的光调节薄片包含具有第一导体和第二导体的平面电极以及透射性弹性层。所述透射性弹性层经配置以响应于施加于所述第一导体与所述第二导体之间的电位差而变形，并且产生具有光学折射能力的区域。入射在所述电气地控制的光调节薄片上的传入光束的角度扩展和/或辐射样式被所述所施加的电位差所产生的所述具有光学折射能力的区域的动作更改。

Description

电压控制的微透镜薄片
技术领域
本发明涉及照明系统和灯具领域，并且更具体来说涉及包含可以调节照明系统和灯具输出的光的微型光学器件的电控制的薄膜和/或薄片。
背景技术
这些年来，室内和户外的住宅或商业照明应用中使用的照明系统和灯具的状态一直没有明显变化。标准照明系统和灯具可能巨大、沉重并且笨重。而且，不能容易地改变标准照明系统和灯具提供的照明样式，这可能导致从现代的节能视角看所实现的纯照明效率远低于期望。举例来说，即使给定照明应用可能要求照明被主要保持于有限的几何区域(例如，桌面上或工作区域)，但是来自照明系统或灯具的光被定向到较大的区域上，从而导致一部分光输出被浪费。
已经开发出可以提供用于大面积照明、聚光照明、泛光照明、任务照明、洗墙照明等不同的照明样式的照明系统和灯具。此些照明系统和灯具可以使用具有固定的透镜形状的双凸透镜薄片和/或薄膜来定制照明样式。为了改变照明样式(举例来说从泛光照明改变成任务照明)，可能要求将一种类型的双凸透镜薄片和/或薄膜手动变换成另一类型的双凸透镜薄片和/或薄膜。
发明内容
由于手动地将一种类型的双凸透镜薄片和/或薄膜更换成另一种类型的双凸透镜薄片和/或薄膜可能麻烦和/或可能无法实现，所以期望照明样式能够是电子控制的照明样式的照明系统和灯具。
本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中没有哪一个创新方面单独地负责本文中揭示的期望属性。
本发明中所描述的标的物的一个创新方面可以在透射光调节薄膜中实施，所述透射光调节薄膜包括透射衬底、电极和透射弹性层。在各种实施方案中，所述电极可以是平面的。所述电极包含第一导体和第二导体。第一导体与第二导体电绝缘。所述电极经配置以在电位差被施加于所述第一导体与所述第二导体之间时在所述第一导体与所述第二导体之间产生电场。所述透射性弹性层经配置以响应于所述电场而变形和产生具有折射能力的区域。所述具有折射能力的区域经配置以改变透射穿过所述光调节薄膜的输入光束的角散度。
在各种实施方案中，所述第一导体和/或所述第二导体可包含多个导电延伸部分。在各种实施方案中，所述第一导体的多个导电延伸部分中的每一个可以邻近于所述第二导体的所述多个导电延伸部分中的至少一个。在各种实施方案中，所述第二导体的多个导电延伸部分中的每一个可包含部分地围绕所述第二导体的导电延伸部分的拱形区域。在各种实施方案中，所述具有折射能力的区域经配置以增加所述输入光束的角散度±δθin，其中δθin相对于所述光调节薄膜的表面的法线小于15度。在各种实施方案中，所述光调节薄膜经配置以输出具有角度扩展±δθout的光束。在各种实施方案中，δθout可以大于δθin。在各种实施方案中，δθout可以大于大约40度。在各种实施方案中，δθout可以大于大约1.5δθin。在各种实施方案中，所述电极可以安置在所述透射衬底上。在各种实施方案中，所述弹性层可以安置在所述电极上。在各种实施方案中，所述电极可以嵌入在所述弹性层中。在各种实施方案中，所述透射衬底可包含具有光学能力的区域。在各种实施方案中，在没有所施加的电场的情况下，所述透射性光调节薄膜可包含至少一个具有光学能力的区域。在各种实施方案中，弹性层的变形可以产生多个峰和谷以形成多个基本上圆柱的双凸透镜。在各种实施方案中，弹性层的峰谷变形可以小于弹性层的厚度的大约10％。在各种实施方案中，所述电极可包含多个指叉线。在各种实施方案中，每毫米电极的多个指叉线的数目可能在每毫米40条线到每毫米200条线之间。邻近指叉线可以隔开大概5μm到大概25μm之间的距离。在各种实施方案中，光调节薄膜经配置以便在邻近指叉线之间产生具有折射能力的区域。在各种实施方案中，具有折射能力的区域可以具有大于输入光束的所关注的最大波长的大约5倍的间距。在各种实施方案中，具有折射能力的区域可以具有大于输入光束的波长的大约10倍的间距。在各种实施方案中，具有折射能力的区域中的至少一些可以具有5μm大概到大概25μm的大小。在各种实施方案中，电极可以至少部分地对于可见光谱范围内的光是透射性的。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可以在照明装置中实施，所述照明装置包括上文描述的光调节薄膜的各种实施方案和经配置以向电极施加电压以产生所施加的电场的控制电子器件。所述照明装置可包含固定装置，所述固定装置适于接收经配置以向所述照明装置提供输入光束的光源。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可以在透明光调节薄膜中实施，所述透明光调节薄膜包括：透明衬底；用于产生电场的装置；以及用于响应于所述产生装置所产生的电场而产生具有光学折射能力的区域的装置。所述具有折射能力的区域可以经配置以改变透射穿过所述光调节薄膜的输入光束的角散度。在各种实施方案中，所述产生装置可包含电极。在各种实施方案中，所述用于产生具有光学折射能力的区域的装置可包含弹性层。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可以在一种改变在光调节薄膜上输入的光束的角散度的方法中实施。所述方法可包含下列程序：在所述光调节薄膜中包含的电极的第一导体与第二导体之间施加电位差；允许所述光调节薄膜中包含的弹性层响应于所述电场而变形以产生具有光学折射能力的区域；以及使所述输入光束穿过所述具有光学折射能力的区域，使得从所述光调节薄膜透射的光具有不同于所述输入光束的所述角散度的角散度。
在各种实施方案中，所述施加电位差的程序可包含施加具有从由DC、正弦曲线形、正方形和三角形组成的群组中选出的形状的电流或电压。如上所述，所述电极可包含多个指叉线，并且所述施加电场的程序可包含在邻近指叉线之间产生电位差。如上所述，在各种实施方案中，所述具有光学折射能力的区域可以具有至少是输入光束的所关注的最大波长的5倍的间距。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可以在一种制造光调节薄膜的方法中实施。所述方法可包含下列程序：提供透射衬底，所述透射衬底具有在所述衬底上的透射弹性层；以及在所述衬底和所述透射弹性层中的一个上安置电极图案。如上所述，所述弹性层可以经配置以响应于跨所述电极图案中的邻近导体施加的电位差而变形并且产生具有光学折射能力的区域。所述具有光学折射能力的区域可以改变入射在所述光调节薄膜上并且穿过所述弹性层的光的角散度。
在各种实施方案中，所述提供具有透射性弹性层的所述透射衬底的程序可包含借助于下列中的至少一个在所述衬底上安置所述弹性层：压缩模制、铸造、旋涂和浸涂。在各种实施方案中，所述安置所述电极的程序可包含下列中的至少一个：薄膜加工、图案化和光刻。在各种实施方案中，所述电极可以粘附到衬底。在各种实施方案中，所述电极可以至少部分地嵌入在衬底中。在各种实施方案中，所述电极可以至少部分地嵌入在弹性层中。在各种实施方案中，所述电极图案可以安置在所述弹性层上。在各种实施方案中，第二电极图案可以安置在电极图案上方的表面上。
附图和下面的描述中阐述了本说明书中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。通过描述、图式和权利要求书，将明白其它特征、目的和优点。请注意，下列各图的相对尺寸可能不是按比例绘制的。
附图说明
随附示意图中图解说明了本文中揭示的实例实施方案，所述随附示意图只是为了图解说明的目的。
图1A图解说明了包含多个发光元件作为输入和一个从一个板表面输出准直的正方形或矩形光束的光分配板的照明系统的实施方案的透视图。
图1B图解说明在图1A中图解说明的照明系统的实施方案的透视图，其中在照明分配板下方添加了两个角度扩展薄片以在一个或两个输出子午线中处理传出光束轮廓。
图2A表示包含具有半圆形横截表面的半圆柱形透镜元件的双凸透镜薄片的实施方案的示意性横截侧视图。
图2B提供在图2A中图解说明的实施方案的透视图。
图2C-2D展示了当向如图2A和2B中图解说明的带有具有半圆形横截表面的半圆柱形透镜元件的双凸透镜薄片的实施方案应用具有±δθin 1的角度扩展的光束时产生的远场光束横截面。
图3A和3B图解说明可以被电控制以调整光输出的角度扩展和/或辐射样式的光调节薄片的实施方案的透视图。
图3C和3D图解说明分别在图3A和3B中图解说明的实施方案的横截面侧视图。
图3E图解说明包含弹性层和安置在弹性层上的电极的电控制的光调节薄片的实施方案的横截面侧视图。
图4A和4B图解说明电控制的光调节薄片的实施方案中可能包含的电极的实施方案。
图4C图解说明在存在电场的情况下包含图4B中图解说明的电极的电控制的光调节薄片的实施方案所产生的光学特征的横截面视图。
图4D图解说明图4C中展示的电控制的光调节薄片的实施方案中产生的光学特征的俯视图。
图4E和4F图解说明可以通过电控制的光调节薄片的各种实施方案产生的不同的微型光学特征。
图5A和5B图解说明包含具有光学折射能力的衬底的电控制的光调节薄片的实施方案的横截面视图。
图6图解说明一个图解说明使用电控制的光调节薄片的实施方案的方法的实例的流程图。
图7A和7B是图解说明制造电控制的光调节薄片的各种实施方案的方法的实例的流程图。
各图中相似的参考标号和标示指示相似的元件。
具体实施方式
下面的详细描述是针对用于描述创新方面的某些实施方案。然而，本文中的教示可以用多种不同方式应用。从下面的描述中将显而易见的是，可以在经配置以提供照明的任何装置中实施所述创新方面。更具体来说，预期所述创新方面可以在例如商业或住宅照明等多种应用中实施或者与其相关联地实施。实施方案可包含但不限于办公室、学校、制造设施、零售点、餐馆、俱乐部、医院和诊所、会展中心、旅馆、图书馆、博物馆、文化机构、政府建筑、仓库、军事设施、研究设施、体育馆、运动场、用于显示器的背光装置、标识、广告牌中的照明或其它类型的环境或应用中的照明。另外，包含本文中描述的电控制的光调节薄片的各种实施方案的照明系统可以并入或用作建筑材料，例如，举例来说，住宅和商业结构的墙壁、地板、天花板。其它使用也是可能的。
如下文更完整地论述，本文中描述的各种实施方案包含电控制的光调节薄片，其可以耦合到光源(举例来说，发光二极管(LED)或准直的光源)。所述电控制的光调节薄片可以用于调整光输出的角度扩展和/或辐射样式(举例来说，远场或近场辐射样式)。所述电控制的光调节薄片的各种实施方案包含任选的透射衬底、电极和透射弹性层。在各种实施方案中，所述电极可以是平面的。所述电极可以是透射的、部分透射的或不透明的。所述电极可以经配置以吸收/反射/散射不到入射光的大约10％。所述弹性层可能响应于例如通过向电极施加电压或电流所产生的电场而起皱、变形或起褶。所述弹性层可以变形以产生有折射能力的区域(举例来说，棱镜特征、具有小面的光学特征、球形、圆柱形、椭圆形、抛物线形、双曲线形、正弦曲线形或其它曲线形的透镜/小透镜或细长的双凸透镜，或者包含具有半圆形、半椭圆形、抛物线形、双曲线形、二次曲面形、正弦曲线形或其它弯曲的横截面的圆柱形或半圆柱形结构的细长双凸透镜)，以便使得在透射穿过弹性层时，入射在衬底上的光的角度扩展和/或辐射样式(举例来说，远场或近场辐射样式)改变。在各种实施方案中，弹性层可能是平面的，并且不包含任何具有折射能力的区域。在各种实施方案中，所述弹性层可包含具有折射能力的区域，并且应用电位差可以改变(举例来说，增加)这些区域的折射能力或者创造新的具有折射能力的区域。在各种实施方案中，衬底可能是平面的，并且不包含任何具有折射能力的区域。然而，在一些实施方案中，所述衬底可包含具有折射能力的区域，以便改变透射穿过衬底的光的角度扩展和/或辐射样式(举例来说，远场或近场辐射样式)。电控制的光调节薄片的各种实施方案可以具有小于大概1cm、1mm、100μm、25μm、10μm、0.5μm或更小的横截面厚度并且可以是轻量的。在一些实施方案中，所述电控制的光调节薄片可以具有大约12μm到100μm或100μm到250μm的平均横截面厚度，但是其它厚度也是可能的。因此，包含本文中描述的电控制的光调节薄片的实施方案的照明系统和灯具可以是紧凑的、轻量的，并且具有纤细的轮廓。
可以实施本发明中描述的标的物的特定实施方案以实现下列潜在优点中的一或多个。改变从照明源(例如高度准直的光引擎)输出的光的角度扩展或辐射样式(举例来说，近场或远场辐射样式)的一种方法是使用带有具有固定透镜形状的透镜或具有固定的双凸透镜横截面的双凸透镜的透镜薄片。为了改变角度扩展和/或辐射样式(举例来说从泛光照明改变成任务照明)，可能要求将具有第一形状的透镜的一种类型的透镜薄片手动更换成具有第二形状的透镜的另一类型的透镜薄片。将一种类型的透镜薄片手动地更换成另一类型的透镜薄片可能较为麻烦和/或可能无法实现。而且，将一种类型的透镜薄片手动地更换成另一类型的透镜薄片不允许快速地改变输出光的角度扩展或辐射样式。本文中描述的电控制的光调节薄片的各种实施方案可以允许举例来说在触摸按钮或旋转旋钮时快速地改变输出光的角度扩展或辐射样式。举例来说，用户可以通过调整与电控制的光调节薄片无线通信的壁装开关或遥控器来调整角度扩展和/或辐射样式。这些装置可以用于商业、住宅、室内或户外照明。而且，由于可以使用单个电控制的光调节薄片来提供多种多样的辐射样式，所以本文中描述的实施方案可以是成本有效的。另外，电控制的光调节薄片的各种实施方案可以是纤薄并且轻量的，从而允许纤细且紧凑的照明系统和灯具。此外，本文中描述的电控制的光调节薄片的各种实施方案可以用于远程地改变角度扩展和/或辐射样式，这可能在一些应用中是有用的。
图1A图解说明了包含多个发光元件作为输入和一个从一个板表面输出准直的正方形或矩形光束的光分配板的照明系统的实施方案的透视图。图1A中图解说明的照明系统1包含光源2，光源2包含多个发光元件73和一个耦合光学器件66，然而，在一些实施方案中，可以使用单个发光元件。如图解说明的，光源2是边缘光源，然而，在一些实施方案中(举例来说，其中光导是圆形的)，一或多个发光元件可以安置在光导中心中或光导中心附近而不是在边缘上。光源2输出的光被输入到光分配板9，并且作为正方形或矩形的准直光束10从光分配板的表面发射出来。所述多个发光元件73可包含荧光灯泡、LED或准直的光源。耦合光学器件66可包含光棒、光管、矩形的保持光学径角性的角度转变反射器(RAT)和光学元件(举例来说，透镜、准直仪等)中的一或多个。在各种实施方案中，可以在一或多个子午线或平面中使光源2发射的光准直。
光分配板9可包含光导28和光提取薄片(未单独展示)。从光源2发射的光被注入到光导28的一或多个边缘中，并且通过从顶表面到底表面的多次全内反射而被引导跨过光导28。光导28可以具有顶表面和底表面，并且包含顶表面与底表面之间的多个边缘。可以对多个边缘的顶表面和底表面进行抛光，以便增加光耦合和光引导效率。光提取薄片可以安置在光导28的顶表面或底表面上。在一些实施方案中，可以将光提取薄片粘附到光导28的顶表面或底表面上。光提取薄片可包含可以通过从顶表面和/或底表面离开光分配板9的全内反射或镜面反射引导光传播穿过光导28的光学特征(举例来说，表面或体积衍射特征、折射特征、全息图等)。在各种实施方案中，光分配板9和/或光提取薄片的设计可以使得所提取的光在一或多个子午线中得到准直。在各种实施方案中，光导28的顶表面和底表面可以彼此平行。然而，在各种其它实施方案中，光导28的顶表面和底表面可以相对于彼此定向成一个角度。举例来说，在一些实施方案中，光导28可以具有楔形的横截面(举例来说，在XZ平面中)。在此些实施方案中，楔形设计可以提供光提取功能性，在这种情况下，在一些实施方案中，除了光提取薄片之外或者代替光提取薄片，可以使用光转向薄片。在一些实施方案中，分配板9可以是圆形的，并且光源可以安置成靠近圆形分配板9的中心。
在图1A中图解说明的实施方案中，光源2安置成邻近于光分配板9的边缘，从而在光源2与光分配板9的边缘之间包含气隙20。然而，在各种实施方案中，光源2可以安置成邻近于光分配板9的一或多个边缘，而不包含气隙。在图解说明的实施方案中，将从光源2发射的光作为光束43注入到光分配板9中。将从光源2发射的光准直，使得光束43在光分配板9中的角度扩展相对于光注入到光分配板9时所进入的光分配板9的面的垂线是±θYY。当光束43穿过光导28的长度和体积时，可以通过光提取薄膜和/或转向薄膜的动作，将光束43从其具有有效X轴分量的初始传播方向作为光束10被提取和/或转向离开光分配板9到具有有效Z轴分量的方向。光束10可以被双重地准直，从而在垂直的ZX平面中相对于垂直于XY平面的向量变窄成±θX的角度宽度(在空气中)，并且在垂直的ZY平面中相对于垂直于XY平面的向量变窄成±θY的角度宽度(在空气中)。在一些实施方案中，光束被高度准直。在一些实施方案中，在给定平面中被高度准直的光束关于指向最大光束强度的方向的向量具有±5°的半高全宽。在一些实施方案中，在给定平面中被准直的光束关于指向最大光束强度的方向的向量具有在±5°到±45°之间的半高全宽。
光分配板9和耦合光学器件66可包含允许发光元件73发射的光传播的透射材料。举例来说，光分配板9和耦合光学器件66可包含光学透射材料，例如，举例来说，玻璃、塑料、丙烯酸、聚碳酸脂等。照明系统1可以设计成紧凑并且轻量的。举例来说，在发光元件73包含LED或基于LED的系统的各种实施方案中，耦合光学器件66和光分配板9的厚度可以在大概5到20mm的范围内。
可以通过包含一或多个角度扩展薄片而调整或更改输出光束10的角度扩展或辐射样式(举例来说，远场或近场辐射样式)。图1B图解说明在图1A中图解说明的照明系统的实施方案的透视图，其中在照明分配板下方添加了两个角度扩展薄片以在一个或两个输出子午线中处理传出光束轮廓。子午线可以是通过两条正交的轴形成的笛卡尔平面。举例来说，子午线可以通过x轴和y轴、z轴和x轴以及y轴和z轴形成。在各种实施方案中，子午线可以指光学系统中的特定平面。在各种实施方案中，子午线还可以指球体上的定义子午线平面的弧线。在光学系统的一些实施方案中，包含光轴的平面称为子午线平面。在图1B中图解说明的实施方案中，两个角度扩展薄片52和54安置在光导28的底表面下方。角度扩展薄片52和54可以设计成具有在大概0.05mm到1.0cm的范围内的厚度。因此，角度扩展薄片52和54可以给照明系统1的总厚度增加非常小的厚度。在各种实施方案中，角度扩展薄片52和54可包含光学折射特征(举例来说，棱镜特征、具有小面的光学特征、球形、椭圆形、抛物线形、正弦曲线形或其它曲线形小透镜和球形、二次曲面形、双曲线形、椭圆形、抛物线形、正弦曲线形或其它曲线横截面的半圆柱形细长双凸透镜)，其可以通过使用根据斯涅耳折射定律的折射和曲光现象来改变输出光束10的轮廓。在各种其它实施方案中，角度扩展薄片52和54可包含光学衍射特征(举例来说，基于全息原理的非常不对称的光塑形散射器)，其可以通过使用用根据斯涅耳衍射定律的衍射和曲光现象来改变输出光束10的轮廓。在一些实施方案中，包含光学折射特征的角度扩展薄片可以经配置以在仅一条子午线而不在另一条子午线中改变穿过其的光的角度扩展，举例来说，半圆柱形的双凸透镜的薄片经配置以使光在垂直于双凸透镜的延伸的轴向的子午线中扩展光，所述双凸透镜在轴向方向上没有光学能力。在其它实施方案中，包含光学折射特征的角度扩展薄片可以经配置以在一条以上子午线中改变穿过其的光的角度扩展。举例来说，可以使用包含沿着两个正交方向定向的多个小透镜的角度扩展薄片在一个以上子午线中改变穿过其的光的角度扩展。
将角度扩展薄片定向成使得光学折射特征的光轴基本上彼此正交地定向，可以允许实现完整的一系列更宽的远场光束样式。举例来说，在图1B中图解说明的实施方案中，角度扩展薄片52和54定向成使得角度扩展薄片52在ZY平面中改变输出光束10的角度扩展，同时角度扩展薄片54在ZX平面中改变输出光束10的角度扩展。因此，保留了输出光束10的正方形或矩形形状，同时增加了输出光束10的角宽度。在图1B中，通过实线和参考标号90和92指示在穿过角度扩展薄片52和54之后变宽的输出光束10的轮廓，同时通过点线和参考标号70和72指示在穿过角度扩展薄片52和54之前的输出光束10的轮廓。
角度扩展薄片52和54可包含光可以透射的材料，例如，举例来说，玻璃、塑料、丙烯酸、聚碳酸脂等。角度扩展薄片52和54可以通过例如压花、铸造和固化工艺、光刻、压印等方法形成。在各种实施方案中，一个、一些或所有角度扩展薄片52和54可以是电控制的光调节薄片，如下所述。
图2A表示包含具有半圆形横截表面的半圆柱形透镜元件的双凸透镜薄片的实施方案的示意性横截侧视图。在各种实施方案中，双凸透镜薄片包含具有安置在衬底表面上的二维或三维透镜元件的衬底(举例来说，层、薄膜或板)。在各种实施方案中，透镜元件可包含细长的半圆柱形透镜或半球形透镜。细长半圆柱形透镜可以具有半圆形、抛物线形或半椭圆形横截面。图2A中图解说明的透镜薄片568可以是由包含具有固定形状的透镜元件的玻璃或聚合体制成的薄片，或者是电子控制的光调节薄片，如下所述。图2A中图解说明的透镜薄片568包含由聚合体或玻璃合成物制成的光学上透明的薄膜或薄片材料550，其平面表面552包含具有平行透镜横截面的微型结构的阵列554，每一透镜横截面(有时称为双凸透镜(lenticule或lenticular))具有总体上相同的横截面形状556、高度(SAG)558和对应的间距或重复周期(PER)560。微型结构的阵列554中的每一透镜可以具有横截面宽度(W)561。在一些实施方案中，微型结构的阵列554中的每一透镜可以接触每隔一个邻近的透镜。在此些实施方案中，微型结构的阵列554中的每一透镜的宽度(W)561可以等于间距或重复周期(PER)560。在一些实施方案中，微型结构的阵列554中的邻近透镜并不彼此接触。在此些实施方案中，间距或重复周期(PER)560可以大于微型结构的阵列554中的每一透镜的宽度(W)561。图2A展示了理想的说明性准直的光线564或566平行于表面法线580穿过透镜薄片568，并且穿过对应焦点570或572而被阵列554中的各个透镜元件556的光学能力折射。这些折射的光线接着以增加的角度范围575或576分叉，角度范围575或576(只是粗略的近轴近似)是透镜的特性焦长的可预测函数。图2B提供在图2A中图解说明的实施方案的透视图。
图2C-2D展示了当向如图2A和2B中图解说明的带有具有半圆形横截表面的半圆柱形透镜元件的双凸透镜薄片的实施方案施加具有±δθin 1度的角度扩展的光束时产生的远场光束横截面。在各种实施方案中，可以通过类似于上文描述的照明系统1的照明系统产生输入光束650。在一些实施方案中，可以如上文参看图1A所述在两个子午线中使输入光束650准直。图2C展示了当向透镜薄片568的平面表面574施加传入光束650时产生的远场光束横截面。如图2C中所示，通过具有半圆形横截面表面的半圆柱形透镜元件的动作，将输入光束的角度扩展从相对于平面表面574的法线的±δθin 1度增加到相对于平面表面574的法线的±δθout 1度。半圆柱形透镜元件的半圆形横截面表面可以具有大概0.1mm到0.5mm之间的曲率578的横截面半径。图2D展示了当向包含微型结构的阵列554的透镜薄片568的表面施加传入光束650时产生的远场光束横截面。如图2D所示，通过半圆柱形透镜元件的动作，使输入光束的角度扩展从相对于法线的±δθin 1度增加到相对于法线的±δθout 2度。在各种实施方案中，输入光束可以经过准直，并且具有相对于法线的大约±5度的角度扩展。输出光束可以具有大约±10度到大约±45度之间的角度扩展。
如上所述，角度扩展薄片52和54中的透镜元件可包含多种不同的形状。举例来说，透镜元件可以是非球形的，并且包含形状或横截面为浅抛物线形的透镜元件、较深的抛物线形的透镜元件、棱镜状双曲线形的透镜元件等。
图3A和3B图解说明可以被电控制以调整光输出的角度扩展和/或辐射样式的光调节薄片的实施方案的透视图。图3C和3D图解说明分别在图3A和3B中图解说明的实施方案的横截面侧视图。如上所述，图3A-3D中图解说明的实施方案可以用作参看图1B描述并且在图1B中图解说明的角度扩展薄片52和54中的一者或两者。在一些实施方案中，图3A-3D中图解说明的电控制的光调节薄片900可以透射在从大约390nm到大约750nm的可见光谱区域中的辐射。在各种实施方案中，电控制的光调节薄片900可以除了可见光谱区域之外或者替代可见光谱区域而透射紫外和/或红外光谱区域中的辐射。电控制的光调节薄片900包含任选的透射衬底905、包含第一和第二导体的电极915和透射弹性层910。在各种实施方案中，所述电极915可以是平面的。然而，在一些实施方案中，电极915可以是非平面的。所述电极915可以是透射的、部分透射的或不透明的。在各种实施方案中，电极经配置以吸收/反射/散射少于大概10％的入射光。在包含不透明电极915的实施方案中，电极可以是总孔径的较小部分，使得电极915不会显著影响光调节薄片900的光输出。在各种实施方案中，电极915可以具有大概50nm到25mm之间的厚度。在各种实施方案中，电极915的第一和第二导体可以布置成规则的或者不规则的图案。
衬底905可包含可供例如(举例来说)玻璃、塑料、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯酸等透射的材料。在各种实施方案中，衬底905的厚度可以在大概0.5mm到大概1cm的范围内。衬底905可以是硬质的或者柔性的。在各种实施方案中，衬底905可以为电控制的光调节薄片900提供结构或机械稳定性。在电控制的光调节薄片900的一些实施方案中，可以省略衬底905。
在各种实施方案中，电极915可包含透明的导电氧化物(举例来说，氧化铟锡(ITO)或掺杂有铝的氧化锌)或透明的导电聚合体作为透明导电材料。在各种实施方案中，电极915可以具有从大概50nm到大概25μm的范围内的厚度。在包含衬底905的电控制的光调节薄片900的那些实施方案中，电极915可以安置在衬底905的表面上，或者部分地或完全地嵌入在衬底905中。在各种实施方案中，电极915可以安置在弹性层910的表面上，或者部分地或完全地嵌入在弹性层910中。在各种实施方案中，电极915可以安置在衬底的与安置着弹性层910的表面相反的表面上。可以使用例如薄膜加工、图案化、光刻等方法将电极915安置在衬底905或弹性层910上。在一些实施方案中，电极915可以粘附或层压到衬底905或弹性层910的表面上。在各种实施方案中，在形成衬底905或弹性层910期间，可以将电极915部分地或完全地嵌入在衬底905或弹性层910中。
弹性层910经配置以响应于在电极915的第一导体与第二导体之间施加电位差产生的电场而起皱、变形或起褶。在各种实施方案中，弹性层910可包含电子活性弹性聚合体、电介质弹性体(举例来说，硅树脂、丙烯酸或丙烯酸盐)、离子聚合体-金属合成物(IPMC)、电致伸缩材料或压电材料。在各种实施方案中，弹性层910可包含可以响应于所施加的电压而产生变形的材料，从而在弹性层910中产生低于弹性层910材料电介质击穿强度的边缘电场强度。在一些实施方案中，所施加的电压可以低于200伏。在包含衬底905的电控制的光调节薄片900的那些实施方案中，弹性层910可以安置在衬底905上。在各种实施方案中，可以使用压缩模制、铸造、旋涂、浸涂或其它类似的制造方法将弹性层910安置在衬底905上。在各种实施方案中，弹性层910的厚度可以在从大概0.1μm到大概1cm的范围内。
在电控制的光调节薄片900在没有电场的情况下不具有光学能力(举例来说，在没有电场的情况下，衬底905和/或弹性层910不具有光学能力)的意义上，相对于法线912具有±δθin的角度扩展的输入光束920在穿过电控制的光调节薄片900时，离开输出光束922的角度扩展δθout很少或者没有变化，如图3C所示。
当跨越电极915产生电场(举例来说，通过在电极915的第一导体与第二导体之间施加电位差)时，弹性层910如图3B和3D中示意性图解说明地变形。在各种实施方案中，可以通过向电极915施加直流电(DC)或交流电(AC)而产生电场。不归于任何特定理论，所产生的电场可能对弹性层910造成物理应力或应变，原因是接近的电极之间的静电力。在包含衬底905的电控制的光调节薄片900的实施方案中，弹性层910的下表面可以结合到衬底905的上表面，使得弹性表面的下表面被夹住。电极915的第一导体与第二导体之间的边缘场可以产生纵向场，所述纵向场可以通过推或者拉而产生物理应力或应变，并且可能导致弹性层910的上表面变形，如图3B和3D中图解说明的。
弹性层910的变形可能产生包含多个峰(其中924a是一个代表)和谷(其中924b是一个代表)的具有光学折射能力的区域924。具有光学折射能力的区域924可包含微透镜。在各种实施方案中，微透镜可以是双凸透镜(举例来说，在一个尺寸上是细长的)，其横截面是半圆形、抛物线形、双曲线形或其它弯曲的形状。在各种实施方案中，微透镜可以是小透镜(举例来说，对称或不对称的小透镜)。对所施加的电压或电流的特性(举例来说，量值、频率分布、波形、形状或轮廓)进行调整，使得具有光学折射能力的区域924的间距(PER)、具有光学折射能力的区域924的高度(SAG)和/或具有光学折射能力的个别区域的大小中的一个大概是可见光谱区域中的最大波长的大概5到10倍。举例来说，如果电极915的几何形状和/或所施加的电压或电流的特性产生了圆柱状、球面或抛物线形微透镜阵列，那么对所施加的电压或电流的特性进行调整，使得邻近微透镜之间的距离和/或个别微透镜的大小可以大概比可见光谱区域中的最大所关注波长(举例来说，750nm)大大概5倍或更多倍。因此，在各种实施方案中，具有光学折射能力的区域924的间距PER和/或具有光学折射能力的个别区域的大小可以在从大概2μm到30μm或更大的范围内。举例来说，在一些实施方案中，具有光学折射能力的区域924的间距PER和/或具有光学折射能力的个别区域的大小在大概5μm到25μm之间或更大。
由于具有光学折射能力的区域924的动作，输入光束920的角度扩展和/或辐射样式(举例来说，远场辐射样式)可以改变。举例来说，如图3D中图解说明的，相对于法线912具有±δθin的角度扩展的输入光束920作为相对于法线912具有±δθout的角度扩展(不同于±δθin的角度扩展)的输出光束922被透射离开电控制的光调节薄片900。虽然图3D图解说明的是平行于横截面的子午线平面中的增加的角度扩展，但是应了解，电控制的光调节薄片900可以经配置以在一个子午线平面中或者在两个子午线平面中增加角度扩展。举例来说，电极915的图案和所施加的电信号特性可以形成凸面透镜或小透镜，其可以在一或多个子午线平面中改变入射光的角度扩展(举例来说，图4B中展示的电极915的图案)。在一些实施方案中，光束的角度扩展可以对应于光束的半高全宽(FWHM)的测量值。
通过控制弹性层910的形状和变形量，可以改变输入光束920的角度扩展和/或辐射样式，弹性层910的形状和变形量又受到被供应到电压或电流源的电极的所施加的电流或电压信号的特性的控制。因此，可以电控制输出光束922的角度扩展和/或辐射样式。举例来说，可以通过调整旋钮或通过无线信号而远程地控制输出光束922的角度扩展和/或辐射样式。在各种实施方案中，输入光束920可以基本上被准直，并且弹性层910可以变形，使得输出光束922基本上被分叉。在各种实施方案中，输入光束920可以具有相对于法线912大概±5度到相对于法线912大概±15度之间的角度扩展±δθin。在穿过光调节薄片900之后，输出光束922可以具有从法线912至多大约±60度的角度扩展±δθout。在各种实施方案中，输出光束922可以具有从法线912大概±30度或者从法线912大概±45度的角度扩展±δθout。借助于某些电压波形样式，可以实现更宽角度的分布，所述电压波形样式在弹性层910中产生裂纹(举例来说，在移除驱动力后即刻自我复原的弹性聚合体的体积内的电压诱发的微小裂纹或裂痕)或者散布式微型结构。在各种实施方案中，输出光束922的角度扩展和/或辐射样式可以与输入光束920的角度扩展和/或辐射样式基本上相同。输出光束922的角度扩展和/或辐射样式可以取决于在弹性层910中产生的具有光学折射能力的区域924的几何形状，所述几何形状又可能取决于所施加的电位差。举例来说，在各种实施方案中，输出光束922的角度扩展和/或辐射样式可以至少部分地取决于响应于所施加的电位差而产生的光学特征的峰值高度(SAG)和间距(PER)。在各种实施方案中，可以调整电极915的几何形状、所施加的电流或电压的特性，使得通过弹性层910的变形所产生的具有光学折射能力的区域924类似于在图2A-2D中图解说明并且参考图2A-2D描述的透镜薄片中包含的透镜。因此，输出光束922可以具有±δθout的角度扩展和类似于在图2A-2D中图解说明并且参考图2A-2D描述的透镜薄片输出的光的远场辐射样式。
在各种实施方案中，电控制的光调节薄片900可以配置为光扩展薄片，其经配置以接收具有相对于法线912的第一角度扩展±δθin的输入光束，并且在存在电场的情况下将其作为具有相对于法线912的第二角度扩展±δθout的输出光束透射。在各种实施方案中，第二角度扩展±δθout可以大于第一角度扩展±δθin。所透射的输出光束的角度扩展的增加可能归因于传入光束与电场所产生的具有光学折射能力的区域的相互作用。电场产生的具有光学折射能力的区域可以增加所透射的传出光束的角度扩展，方法是通过使用根据斯涅尔折射定律的折射和曲光现象，斯涅尔折射定律是描述当光穿过两种不同的各向同性材料(举例来说，空气和玻璃、空气和塑料或空气和弹性层910)之间的边界时入射角度与折射角度之间的关系。在数学上，将斯涅尔折射定律表达为其中i是从具有折射系数n1的介质入射到具有折射系数n2的介质上的光线的入射角度，并且r是折射角度。使用斯涅尔定律，可以至少部分地基于衬底905、弹性层910和输出介质(举例来说，空气)以及弹性层910的变形形状为电控制的光调节薄片900确定输出光束922的角度扩展。在各种实施方案中，可以使用计算机模拟来确定输出光束922的角度扩展和/或辐射样式。
在图3A-3D中图解说明的实施方案中，电极915安置在弹性层910与衬底905之间。然而，在各种实施方案中，电极915可以安置在衬底905和弹性层910上。举例来说，图3E图解说明包含弹性层910和安置在弹性层910上的电极915的电控制的光调节薄片900的实施方案的横截面侧视图。电极915可包含安置在弹性层910上的第一和第二导体的规则的或不规则的样式。在各种实施方案中，电介质层可以安置(举例来说通过沉积)在电极915上。电介质层可以用于减小电极915附近的电场强度，并且因此防止周围材料(举例来说，空气)的电介质击穿。
图4A和4B图解说明电控制的光调节薄片的实施方案中可能包含的平面电极的实施方案。图4A和4B中图解说明的电极915包含第一导体925a和第二导体925b。第一导体925a与第二导体925b电绝缘。第一导体具有多个导电延伸部分，其中926a和926b是代表性延伸部分，并且第二导体具有多个导电延伸部分，其中926c和926d代表性延伸部分。在图4A中图解说明的实施方案中，导电延伸部分926a、926b、926c和926d形成多个指叉线，使得第一导体925a的多个导电延伸部分(举例来说，926a和926b)中的每一个邻近于第二导体925b的至少一个导电延伸部分(举例来说，926c和926d)。举例来说，在图解说明的实施方案中，第一导体925a的导电延伸部分926a具有第二导体925b的邻近的延伸部分926c和926d，并且至少部分地在延伸部分926c与926d之间延伸。
所述多个指叉线可以由透明的导电材料形成，并且可以直接地施加到衬底905或弹性层910。在各种实施方案中，所述多个指叉线可以形成在另一衬底上，所述另一衬底被施加(举例来说，通过层压)到衬底905或弹性层910。在各种实施方案中，所述多个指叉线可以通过光刻形成。在各种实施方案中，每毫米电极915的多个指叉线的数目可能在大约每毫米40条线到大约每毫米200条线之间。在各种实施方案中，邻近指叉线之间的距离可以在大概5μm到大概25μm之间。在一些实施方案中，邻近的电极不是彼此等距离地隔开，而在其它实施方案中，邻近的电极彼此等距离地隔开。在第一导体925a与第二导体925b之间施加DC或AC电压或电流，以便产生使弹性层910变形的电场。在各种实施方案中，对所施加的电压或电流的特性进行控制，以便在邻近的指叉线之间形成具有光学折射能力的区域。替代地，在一些实施方案中，对所施加的电压或电流的特性进行控制，以便在两个或更多个邻近的指叉线之间形成具有光学折射能力的区域。可以使用包含多个指叉线的电极915产生具有球形、抛物线形、椭圆形或其它形状的透镜的双凸透镜薄片，或者具有球形、抛物线形、椭圆形或其它形状的横截面的细长的基本上圆柱形的透镜。
图4B图解说明可以用于产生球形的或基本上半球状的具有光学折射能力的区域的电极915的实施方案。图4C图解说明在存在光场的情况下包含图4B中图解说明的电极的电控制的光调节薄片的实施方案所产生的光学特征的横截面视图。当如图4B中图解说明在电极915的第一导体925a与第二导体925b之间施加电压或电流时，弹性层910可以变形以产生环形或圆形透镜930，如图4C中图解说明。图4D图解说明图4C中展示的电控制的光调节薄片的实施方案中产生的光学特征的俯视图。图4D中更清楚地图解说明透镜930的圆形或环形形状。在图4B中图解说明的电极915的实施方案中，第二导体925b的导电延伸部分926c和926d中的每一个包含一个拱形区域927，其至少部分地围绕第一导体925a的导电延伸部分926a和926b中的每一个。在各种实施方案中，拱形区域927可以是圆形的、椭圆形的、马蹄形的、v形的或者c形的。在图解说明的实施方案中，第一导体925a的导电延伸部分926a和926b中的每一个延伸到拱形区域927中，并且在拱形(举例来说，圆形)区域928中终止。在其它实施方案中，第一导体925a的导电延伸部分926a和926b中的每一个可以在椭圆形、矩形、正方形、梯形或其它形状的区域中终止。在其它实施方案中，电极915可以具有额外导体(举例来说，第三导体)。在各种实施方案中，可以使用电极915的其它配置。
电极915的几何形状和第一导体925a与925b之间的间距可以基于电极915的材料和弹性层910的电和机械属性(举例来说，弹性层910的材料的电介质击穿强度、弹性层910的压电和/或电致伸缩变形属性等)来选择。
图4E和4F图解说明可以通过电控制的光调节薄片的各种实施方案产生的不同的微型光学特征。举例来说，弹性层910可以变形以产生凸面的(如图4E中图解说明)或正弦曲线(如图4F中图解说明)的具有光学折射能力的区域。在图4D中图解说明的实施方案中，可以选择电极915的几何形状和/或所施加的电压或电流信号的特性(举例来说，量值和频率)，使得弹性层910在电极915周围的区域中凸出，使得电极915上的弹性层910的区域看起来是凹入的。在一些实施方案中，可以选择电极915的几何形状和/或所施加的电压或电流信号的特性(举例来说，量值和频率)，使得弹性层910在电极915上面的区域中凸出，使得电极915上的弹性层910的区域看起来是凸面的。在各种实施方案中，弹性层910可以变形以产生具有正和/或负光学折射能力的区域。通过更改电极915的几何形状和/或所施加的电压或电流的特性，可以产生具有多种多样的形状的具有光学折射能力的区域。举例来说，在各种实施方案中，被供应或驱动到电极915的所施加的电压或电流信号可以具有多种波形(举例来说，正方形、锯齿形、三角形、正弦曲线形等)以产生具有多种多样的形状的具有光学折射能力的区域。
在图3A-4F中图解说明并且参考图3A-4F描述的实施方案中，在未向电极915施加电压或电流时在未变形的状态下，衬底905和/或弹性层910是平面的，并且不具有显著的光学折射能力。然而，在一些实施方案中，在未向电极915施加电压或电流时，衬底905和/或弹性层910在未变形状态下可包含具有光学折射能力的区域。图5A和5B图解说明包含具有光学折射能力的衬底的电控制的光调节薄片的实施方案的横截面视图。
在各种实施方案中，弹性层910可以安置在衬底905上，衬底905固定透镜结构940。举例来说，如果图1B的角度扩展薄片52、54是包含具有固定形状的透镜的透镜薄片，则弹性层910可以安置在角度扩展薄片52、54上。在未变形的状态下，当未向电极915施加电压或电流时，根据折射原理，通过固定透镜结构的动作更改传入光束的角度扩展和/或辐射样式。当向电极915施加电压或电流时，如图5B所示在弹性层中产生具有光学折射能力的区域924，使得输入到固定透镜结构940或者从固定透镜结构940输出的光束的角度扩展和/或辐射样式被具有光学折射能力的区域924更改。
在一些实施方案中，弹性层910可以安置在平面衬底905上，并且可以在弹性层910的表面上或者其体积中模制或者形成透镜结构，使得当未向电极915施加电压或电流时，弹性层910在未变形的状态下带有具有光学折射能力的区域。
如图3B和3D中图解说明，光的角度扩展在垂直于变形的峰/谷的纵轴的平面中。为了在两个不同的平面或子午线中扩展光，可以使用如本文中揭示的两个电控制的光调节薄膜(每一薄膜经配置以可控制地产生具有相对于彼此定向成某一角度(举例来说，正交地)的纵轴的细长双凸透镜)，以便在两个不同的子午线中影响光，如图1B中图解说明。替代地，两个电极可以彼此定向成某一角度(举例来说，正交地)，使得单个弹性层910可以经配置以在两个不同的平面或子午线中扩展所述光。举例来说，在两个电极彼此定向成某一角度的一个实施方案中，可以在衬底905上形成第一电极，所述第一电极具有彼此绝缘的第一和第二导体，其具有在第一方向上从第一和第二导体中的每一个延伸的细长延伸部分，以形成指叉线。可以接着在第一电极上形成弹性层910。接着，可以在弹性层910上形成第二电极。第二电极可包含第三和第四导体，第三和第四导体彼此绝缘，其具有在不同于第一方向的第二方向上从第一和第二导体中的每一个延伸的细长延伸部分，以形成指叉线。
电控制的光调节薄片900的各种实施方案可包含其它层或光学组件。举例来说，在各种实施方案中，电控制的光调节薄片900可包含漫射层、亮度提高层、光束塑形或光束引导光学器件、滤光片等。
如上所述，可以将电控制的光调节薄片900的实施方案用作照明系统或灯具中的一个组件。举例来说，可以安置照明源以引导光穿过电控制的光调节薄片900。照明系统或灯具可包含电压或电流供应器和可以改变电压或电流输出的量值或形状的控制电路。替代地，照明系统或灯具可以经配置以连接到电流或电压源(举例来说，墙壁中的电插座)，并且包含可以改变被提供给电控制的光调节薄片900的电流或电压的量值和/或形状。在一些照明系统或灯具中，光源可以发射准直光束或具有较小的角度扩展(举例来说，小于10度的角度扩展)的光束，所述光束被输入到电控制的光调节薄片900。通过调整电控制的光调节薄片900的光学特性(举例来说，通过调整所施加的电压或电流)，可以电子地改变从照明系统或灯具输出的光束的属性。举例来说，可以将光束的形状从泛光灯电子地改变成聚光灯。
图6图解说明一个图解说明使用电控制的光调节薄片的实施方案的方法的实例的流程图。为了改变入射在上述电控制的光调节薄片900的各种实施方案上的输入光束的角度扩展和/或辐射样式，在电控制的光调节薄片900中包含的电极的第一导体与第二导体之间施加电位差，如图6中图解说明的流程图1000的框1005所展示。所施加的电位差在电极的第一导体与第二导体之间产生电场，如图6中图解说明的流程图1000的框1010所展示。允许电控制的光调节薄片900中包含的弹性层910响应于电场而变形，从而产生具有光学折射能力的区域，如图6中图解说明的流程图1000的框1015中所展示。如图6中图解说明的流程图1000的框1020中所图解说明，使输入光束穿过电控制的光调节薄片。当光穿过具有光学折射能力的区域时，透射出电控制的光调节薄片900的光具有不同于输入光束的角度扩展和/或辐射样式的角度扩展和/或辐射样式。
图7A和7B图解说明的是图解说明制造电控制的光调节薄片的各种实施方案的方法的实例的流程图。图7A的流程图1100a包含如框1105中展示提供透射衬底、如框1110中展示将电极图案安置在衬底上以及如框1115中展示将弹性层安置在衬底上。在各种实施方案中，将弹性层安置在衬底上，使得电极图案位于衬底与弹性层之间。图7B的流程图1100b包含如框1105中展示提供透射衬底、如框1115中展示将弹性层安置在衬底上以及如框1120中展示将电极图案安置在弹性层上。在各种实施方案中，可以将电介质层安置在电极图案上，以便减小电极图案附近的电场强度，以防电极附近的材料发生电介质击穿。所述衬底可以类似于上述衬底905。电极图案可以类似于上述电极915，并且弹性层可以类似于上述弹性层910。如上所述，可以通过使用例如(举例来说)压缩模制、铸造、旋涂和浸涂等方法将弹性层安置在衬底上。可以通过使用例如(举例来说)薄膜加工、图案化和/或光刻、结合、涂覆、粘着等方法将电极图案安置在衬底或弹性层上。在各种实施方案中，可以将电极图案沉积、粘着或附接到衬底或弹性层上。在一些实施方案中，电极可以至少部分地嵌入在衬底和/或弹性层中。在各种实施方案中，第二电极可以安置在第一电极层上方的表面上。
还可能有多种多样的其它变化形式。可以添加、移除或重新布置薄膜、层、组件和/或元件。另外，可以添加、移除或重新排序加工操作。而且，虽然本文中使用了术语薄膜和层，但是本文中使用的此些术语包含薄膜堆叠和多层。此些薄膜堆叠和多层可以使用粘合剂粘附到其它结构，或者可以使用沉积或用其它方式形成在其它结构上。
对本揭示中描述的实施方案的各种修改对于所属领域的技术人员来说可能是显而易见的，并且本文中定义的一般原理可以应用于其它实施方案，而不背离本发明的精神或范围。因此，权利要求书不意在限于本文中展示的实施方案，而是应被赋予与本文中揭示的本发明、原理和新颖特征相一致的最广的范围。本文中使用词语“示范性”仅意味着“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施方案未必要被理解为比其它实施方案优选或有利。另外，所属领域的技术人员将容易明白，有时候使用术语“上部”和“下部”以便容易描述各图，并且指示对应于图在适当地定向的页上的定向的相对位置，并且可以不反映所实施的装置的适当定向。
本说明书在分开的实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方案中组合实施。相反，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以分开或者用任何合适的子组合来实施。而且，虽然上文可能将特征描述为以某些组合来起作用并且甚至起初是这样要求的，但是在一些情况下可以从组合中去除来自所要求的组合的一或多个特征，并且所要求的组合可以针对子组合或者子组合的变化形式。
类似地，虽然图式中以特定的次序描绘操作，但是这不应理解为要求以所述特定次序或者以连续的次序执行此些操作，或者要执行所有图解说明的操作才能实现期望的结果。进而，图式可以用流程图的形式示意性地描述一或多个实例过程。然而，可以在示意性地图解说明的实例过程中并入未描绘的其它操作。举例来说，可以在任何图解说明的操作之前、之后、同时地或在其间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务和并行处理可以是有利的。而且，上文描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应理解为在所有的实施方案中都要求这样的分离，并且应理解所描述的程序组件和系统总体上可以在单个软件产品中集成在一起，或者封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，可以用不同的次序执行权利要求书中陈述的动作，并且仍然实现期望的结果。

Claims (35)

1.一种透射光调节薄膜，其包括：
透射固态衬底；
平面电极，其包含安置在相同平面中的第一导体和第二导体，所述第一导体从所述第二导体电气绝缘，所述电极经配置以在电位差被施加于所述第一导体与所述第二导体之间时在所述第一导体与所述第二导体之间产生电场，其中所述电极包含多个指叉线；以及
透射弹性层，其经配置以响应于所述电场而变形并且在所述透射弹性层中产生具有折射能力的区域，所述具有折射能力的区域经配置以改变透射穿过所述光调节薄膜的输入光束的角散度，其中
其中所述弹性层的变形产生多个峰和谷以形成多个透镜。
2.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述第一导体包含多个导电延伸部分，并且其中所述第二导体包含多个导电延伸部分。
3.根据权利要求2所述的光调节薄膜，其中所述第一导体的所述多个导电延伸部分中的每一个邻近于所述第二导体的所述多个导电延伸部分中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的光调节薄膜，其中所述第二导体的所述多个导电延伸部分中的每一个包含部分地围绕所述第二导体的导电延伸部分的拱形区域。
5.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述具有折射能力的区域经配置以增加所述输入光束的所述角散度±δθin，其中δθin相对于所述光调节薄膜的法线小于15度。
6.根据权利要求5所述的光调节薄膜，其中所述光调节薄膜经配置以输出具有角度扩展±δθout的光束，δθout大于δθin并且δθout大于大约40度。
7.根据权利要求6所述的光调节薄膜，其中δθout大于大约1.5δθin。
8.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述电极安置在所述透射衬底上。
9.根据权利要求8所述的光调节薄膜，其中所述弹性层安置在所述电极上。
10.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述电极嵌入在所述弹性层中。
11.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述透射衬底包含具有光学能力的区域。
12.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中，在没有所施加的电场的情况下，所述透射光调节薄膜包含至少一个具有光学能力的区域。
13.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述弹性层的峰谷变形小于所述弹性层的厚度的大约10％。
14.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中每毫米所述电极的所述多个指叉线的数目在每毫米40条线与每毫米200条线之间。
15.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中邻近指叉线彼此隔开大概5μm与大概25μm之间的距离。
16.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中在邻近指叉线之间产生具有折射能力的区域。
17.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述具有折射能力的区域具有大于所述输入光束的所关注的最大波长的5倍的间距。
18.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述具有光学折射能力的区域具有大于所述输入光束的波长的10倍的间距。
19.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述具有折射能力的区域中的至少一些具有大概5μm与大概25μm之间的大小。
20.根据权利要求1所述的光调节薄膜，其中所述平面电极对于可见光谱范围内的光至少部分地是透射的。
21.一种照明装置，其包括：
根据权利要求1所述的光调节薄膜；
控制电子器件，其经配置以向所述电极施加电压以产生所述所施加的电场；以及
固定装置，其适于接收经配置以提供所述输入光束的光源。
22.根据权利要求21所述的照明装置，其包含适于接收经配置以提供所述输入光束的光源的固定装置。
23.一种透明的光调节薄膜，其包括：
透明固态衬底；
用于产生电场的平面装置，所述平面产生装置包含安置在相同平面中的用于导电的第一和第二装置；以及
用于在用于响应于所述产生装置所产生的所述电场而产生具有光学折射能力的区域的装置中产生具有光学折射能力的区域的装置，所述具有光学折射能力的区域经配置以改变透射穿过所述光调节薄膜的输入光束的角散度。
24.根据权利要求23所述的光调节薄膜，其中所述产生装置包含电极，或者所述用于产生具有光学折射能力的区域的装置包含弹性层。
25.一种改变在光调节薄膜上输入的光束的角散度的方法，所述方法包括：
在所述光调节薄膜中包含的平面电极的第一导体与第二导体之间施加电位差，所述第一和第二导体安置在相同平面中，其中所述电极包含多个指叉线，并且施加电场包含在邻近指叉线之间产生电位差；允许所述光调节薄膜中包含的弹性层响应于所述电场而变形以在所述弹性层中产生具有光学折射能力的区域；以及
使所述输入光束穿过所述具有光学折射能力的区域，使得从所述光调节薄膜透射的光具有不同于所述输入光束的所述角散度的角散度。
26.根据权利要求25所述的方法，其中施加所述电位差包含施加具有从由DC、正弦曲线形、正方形和三角形组成的群组中选出的形状的电流或电压。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述具有光学折射能力的区域具有至少是所述输入光束的所关注的最大波长的5倍的间距。
28.一种制造光调节薄膜的方法，所述方法包括：
提供透射衬底，所述透射衬底具有在所述衬底上的透射弹性层；以及
在所述衬底和所述透射弹性层中的一个上安置平面电极图案，所述平面电极包含至少第一导体和邻近于所述第一导体安置的第二导体，所述第一和所述第二导体安置在相同平面中，其中所述电极包含多个指叉线，并且施加电场包含在邻近指叉线之间产生电位差，
其中所述弹性层经配置以响应于跨所述电极图案中的邻近导体施加的电位差而变形和产生具有光学折射能力的区域，并且
其中所述具有光学折射能力的区域改变入射在所述光调节薄膜上并且穿过所述弹性层的光的角散度。
29.根据权利要求28所述的方法，其中提供具有透射弹性层的所述透射衬底包含借助于下列中的至少一个在所述衬底上安置所述弹性层：压缩模制、铸造、旋涂和浸涂。
30.根据权利要求28所述的方法，其中安置所述电极包含下列中的至少一个：薄膜加工、图案化和光刻。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述电极粘附到所述衬底。
32.根据权利要求28所述的方法，其中所述电极至少部分地嵌入在所述衬底中。
33.根据权利要求28所述的方法，其中所述电极至少部分地嵌入在所述弹性层中。
34.根据权利要求28所述的方法，其中所述电极图案安置在所述弹性层上。
35.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括在所述电极图案上方的表面上安置第二电极图案。
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