CN115933043A - 导光装置、光源装置、显示装置、抬头显示器和交通设备 - Google Patents
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Abstract
一种导光装置、光源装置、显示装置、抬头显示器和交通设备。导光装置包括:导光结构,包括光耦出部,光耦出部被配置为将在导光结构中传播的光线耦出。导光结构包括第一导光元件和第二导光元件,进入导光结构的光线经第一导光元件传输至第二导光元件,光耦出部的至少部分位于第二导光元件,第一导光元件包括被配置为传播光线的介质以及位于介质的至少两侧的第一反射结构,第一反射结构被配置为对入射至第一导光元件的光线进行至少一次反射以使光线传播至第二导光元件。本公开实施例提供的导光装置,通过设置包括介质和第一反射结构的第一导光元件,可以提高从导光装置出射光的均匀性。
Description
技术领域
本公开至少一个实施例涉及一种导光装置、光源装置、显示装置、抬头显示器和交通设备。
背景技术
抬头显示(head up display,HUD)技术可以通过反射式的光学设计,将像源发出的图像光(包括车速等车辆信息)投射到成像板或者汽车的挡风玻璃等成像窗上,以使驾驶员在驾驶过程中无需低头看仪表盘就可以直接看到信息,既能提高驾驶安全系数,又能带来更好的驾驶体验。
发明内容
本公开实施例提供一种导光装置、光源装置、显示装置、抬头显示器和交通设备。
第一方面,本公开实施例提供的一种导光装置,包括:导光结构,包括光耦出部,所述光耦出部被配置为将在所述导光结构中传播的光线耦出,其中,所述导光结构包括第一导光元件和第二导光元件,进入所述导光结构的光线经所述第一导光元件传输至所述第二导光元件,所述光耦出部的至少部分位于所述第二导光元件,所述第一导光元件包括被配置为传播所述光线的介质以及位于所述介质的至少两侧的第一反射结构,所述第一反射结构被配置为对入射至所述第一导光元件的光线进行至少一次反射以使所述光线传播至所述第二导光元件。
第二方面,本公开实施例提供一种导光装置,包括:导光结构,包括光耦出部,所述光耦出部被配置为将在所述导光结构中传播的光线耦出,其中,所述导光结构包括第一导光元件和第二导光元件,进入所述导光结构的光线被配置为经所述第一导光元件传输至所述第二导光元件,所述光耦出部至少部分位于所述第二导光元件,所述第一导光元件被配置为对入射至所述第一导光元件的光线进行全反射传播以使所述光线传播至所述第二导光元件;所述第一导光元件包括至少两个反射面,入射到所述第一导光元件内的光线的发散角为θ,所述至少两个反射面包括彼此相对的两个反射面,其中,彼此相对的所述两个反射面之间的夹角在0°与θ之间。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述介质包括空气或者透明基板,所述介质与所述第一反射结构为彼此独立的结构。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,导光装置还包括:光转化部,所述光转化部包括偏振分光元件和偏振转化结构,所述偏振分光元件被配置为将射向所述偏振分光元件的光线分光处理为第一偏振光和第二偏振光;所述偏振转化结构被配置为将所述偏振分光元件分光处理后得到的所述第二偏振光转化为第三偏振光,所述第三偏振光与所述第一偏振光的偏振态相同,其中,所述第二导光元件被配置为传输所述第一偏振光和所述第三偏振光。
例如,对于本公开第一方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第一反射结构包括至少两个子反射面,入射到所述第一导光元件内的光线的发散角为θ,所述至少两个子反射面中包括彼此相对的两个子反射面;其中,彼此相对的所述两个子反射面之间的夹角大于0°且小于等于θ;或者,彼此相对的所述两个子反射面平行。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第一反射结构包括至少两个子反射面,其中,所述至少两个子反射面之间包括空腔,所述光转化部的至少部分位于所述第一导光元件的所述空腔内;或者所述至少两个子反射面之间设置有透明基板,所述光转化部位于所述第一导光元件以外。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述光转化部位于所述第一导光元件的入光侧或者出光侧。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述光转化部还包括第二反射结构,所述第二反射结构被配置为反射所述第一偏振光、所述第二偏振光和所述第三偏振光至少之一,所述第二反射结构包括反射面或者棱镜。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,导光装置还包括:调光结构,被配置为至少对射向所述调光结构中的光线中的第一波长光的透过率不同于对第二波长光的透过率,其中,所述调光结构位于所述偏振转化结构的出光侧或者入光侧。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第二导光元件沿第一方向延伸,其中,在沿与所述第一方向垂直的第二方向上,所述第一导光元件和所述第二导光元件交叠;或者所述第一导光元件和所述第二导光元件沿所述第二导光元件的延伸方向排列。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第一导光元件和所述第二导光元件为彼此分离的结构;或者,所述第一导光元件和所述第二导光元件一体成型。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第一导光元件至少部分沿所述第一方向延伸,其中,所述第二导光元件包括在所述第二方向上不与所述第一导光元件交叠的第一子部;和/或所述第一导光元件包括在垂直于所述第二导光元件的延伸方向的方向上不与所述第二导光元件交叠的第二子部。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第一导光元件包括第三反射结构,其被配置为将通过所述第一反射结构的所述至少一次反射传播的光线反射进所述第二导光元件,所述第三反射结构包括反射面或棱镜。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第二导光元件的入光侧设置有光线聚集元件,所述光线聚集元件被配置为将入射至其的光线朝预设方向聚集并入射至所述第二导光元件。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述光线聚集元件被配置为使经过所述光线聚集元件并入射至所述第二导光元件中且靠近所述第二导光元件出光面传播的光线向远离所述出光面的一侧偏移。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述光耦出部包括透反元件阵列,所述透反元件阵列中的至少部分透反元件被配置为对传播至所述透反元件的光线进行部分反射和部分透射,以使该光线的一部分被耦出所述第二导光元件且另一部分继续在所述第二导光元件中传播;或者,所述光耦出部包括光栅,所述光栅被配置为将传播至所述光栅的光线的一部分耦出所述第二导光元件。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述第二导光元件还包括导光介质,所述导光介质包括透明材质,所述透明材质被配置为使进入所述导光介质的光线进行全反射传播和/或非全反射传播;或者,所述导光介质包括空气。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述透反元件阵列包括沿所述第二导光元件的延伸方向依次排列的多个透反元件;沿在所述第二导光元件中传播的光线的传播方向,所述多个透反元件的反射率逐渐增大或呈区域性地逐渐增大。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述多个透反元件包括M个透反元件组,至少一个透反元件组中的每个透反元件组包括具有预设反射率的至少两个透反元件,且位于不同透反元件组的所述透反元件的反射率不同,M为大于1的正整数。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述多个透反元件包括设置有反射介质的透反元件,至少部分透反元件设置有具有第一反射率的反射介质,所述至少部分透反元件的至少两个透反元件中,具有第一反射率的所述反射介质占相应的所述透反元件的面积比不同以使所述至少两个透反元件的反射率不同。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述多个透反元件包括设置有反射介质的透反元件,至少一个透反元件设置的所述反射介质包括至少两种不同反射率,且所述多个透反元件设置的反射介质的反射率种类数量小于所述多个透反元件的数量。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述透反元件阵列中位于最边缘且靠近入光侧的所述透反元件被配置为反射从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线的至少部分,且该透反元件的反射率大于透射率。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,所述导光结构还包括第三导光元件,所述光耦出部包括第一光耦出部和第二光耦出部,所述第二导光元件包括所述第一光耦出部,所述第三导光元件包括所述第二光耦出部,在垂直于所述第二导光元件的延伸方向的方向上,所述第二光耦出部与所述第一导光元件交叠,且所述第一光耦出部的至少部分与所述第二光耦出部没有交叠。
例如,对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,在本公开至少一实施例中,导光装置,还包括:第四导光元件,位于所述光转化部的出光侧,所述光转化部出射的光经所述第四导光元件传输至所述第二导光元件,其中,在所述第四导光元件内传输的光线可以在所述第四导光元件的内表面发生非全反射或者全反射传播。
本公开至少一实施例提供一种光源装置,包括:光源部;以及对上述本公开第一方面或第二方面提供的任一种导光装置,所述光源部发出的光线被配置为进入所述导光装置。
例如,在本公开至少一实施例中,所述光源部包括光源和反射导光结构,所述反射导光结构被配置为将所述光源发出的光线调节至预定发散角。
例如,在本公开至少一实施例中,所述预定发散角的角度范围包括40度。
本公开至少一实施例提供一种显示装置,包括:显示面板;以及上述任一种光源装置,所述光源装置被配置为向所述显示面板提供光。
例如,在本公开至少一实施例中,显示装置,还包括:至少一个光扩散元件,位于所述显示面板的所述显示面所在侧和所述背侧的至少之一,且被配置为将所述显示面板和所述光源装置至少之一出射的光线进行扩散。
例如,在本公开至少一实施例中,显示装置,还包括:光会聚元件,位于所述光源装置与所述显示面板之间,且被配置为对从所述光源装置出射的光线进行会聚后使经会聚的光线射向所述至少一个光扩散元件。
例如,在本公开至少一实施例中,所述光耦出部包括相邻的第一透反元件和第二透反元件,所述第一透反元件被配置为将从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线反射向所述第二透反元件,沿垂直于所述第二导光元件的延伸方向的方向,所述第一透反元件的至少部分与所述显示面板的液晶层没有交叠。
例如,在本公开至少一实施例中,所述光耦出部包括相邻的第一透反元件和第二透反元件,所述第一透反元件被配置为将从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线的一部分反射向所述第二透反元件,且将从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线的另一部分透射向所述显示面板,且所述第一透反元件的反射率大于透射率。
本公开至少一实施例提供一种抬头显示器,包括:显示装置;以及反射成像部,被配置为将所述显示装置出射的光线反射至所述抬头显示器的观察区,其中,所述显示装置为上述任一种显示装置;或者所述抬头显示器包括上述任一种导光装置,以及反射成像部,所述反射成像部被配置为将所述导光装置出射的光线反射至所述抬头显示器的观察区;或者,所述抬头显示器包括上述任一种光源装置,以及反射成像部,所述反射成像部被配置为将所述光源装置出射的光线反射至所述抬头显示器的观察区。
本公开至少一实施例提供一种交通设备,包括上述任一种抬头显示器。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1A为根据本公开实施例的一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图1B为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图2为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图3A为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图3B为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图4为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图5为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置;
图6为根据本公开另一实施例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图7为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图8A至图8C为根据本公开实施例的三个示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图9为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图10A为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图10B为导光介质包括空气时的导光装置的截面结构示意图;
图11为根据本公开实施例的另一示例中设置有光耦出部的导光结构中光线进行全反射传播的示意图;
图12为根据本公开实施例的另一示例提供的设置有光耦出部的导光结构的示意图;
图13A至图13H为根据本公开实施例的另一示例提供的透反元件的局部平面结构示意图;
图14A和图14B为根据本公开实施例的另一示例提供的透反元件的局部平面结构示意图;
图15A和图15B为根据本公开实施例的另一示例提供的透反元件的局部平面结构示意图;
图16为根据本公开另一实施例提供的一种导光装置;
图17为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图;
图18为根据本公开提供的光源装置的截面结构示意图;
图19A和图19B为根据本公开实施例提供的显示装置的局部截面结构示意图;
图20为根据本公开实施例的另一示例提供的显示装置的局部截面结构示意图;
图21为根据本公开实施例的另一示例提供的显示装置的局部截面结构示意图;
图22为根据本公开实施例提供的抬头显示器的局部截面结构示意图;
图23A为根据本公开实施例的一示例提供的抬头显示器;
图23B为根据本公开实施例的另一示例提供的抬头显示器;以及
图24为根据本公开另一实施例提供的交通设备的示例性框图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。为了清晰起见,在用于描述本公开的实施例的附图中的元件被放大或缩小,即这些附图并不限制实际的比例。本公开中提及的“至少一个”指的是“一个或多个”,本公开中提及的“多个”指“至少两个”,即“两个或两个以上”。
第一方面,本公开实施例提供的一种导光装置,包括:导光结构,包括光耦出部,所述光耦出部被配置为将在所述导光结构中传播的光线耦出,其中,所述导光结构包括第一导光元件和第二导光元件,进入所述导光结构的光线经所述第一导光元件传输至所述第二导光元件,所述光耦出部的至少部分位于所述第二导光元件,所述第一导光元件包括被配置为传播所述光线的介质以及位于所述介质的至少两侧的第一反射结构,所述第一反射结构被配置为对入射至所述第一导光元件的光线进行至少一次反射以使所述光线传播至所述第二导光元件。
第二方面,本公开实施例提供一种导光装置,包括:导光结构,包括光耦出部,所述光耦出部被配置为将在所述导光结构中传播的光线耦出,其中,所述导光结构包括第一导光元件和第二导光元件,进入所述导光结构的光线被配置为经所述第一导光元件传输至所述第二导光元件,所述光耦出部至少部分位于所述第二导光元件,所述第一导光元件被配置为对入射至所述第一导光元件的光线进行全反射传播以使所述光线传播至所述第二导光元件;所述第一导光元件包括至少两个反射面,入射到所述第一导光元件内的光线的发散角为θ,所述至少两个反射面包括彼此相对的两个反射面,其中,彼此相对的所述两个反射面之间的夹角在0°与θ之间。
对于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置,均可以通过第一导光元件实现较好的匀光效果,以下的实施例均适用于本公开第一方面或第二方面提供的导光装置。
下面结合附图及具体实施例对本公开实施例提供的导光装置、光源装置、显示装置以及抬头显示器进行描述,需要说明的是,相同部件可以采用相同的设置方式,本公开所有实施例均适用于导光装置、光源装置、显示装置以及抬头显示器等多个保护主题,相同或类似的内容在每个保护主题中不再重复,可参考其他保护主题对应的实施例中的描述。
图1A为根据本公开实施例的一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。如图1A所示,导光装置包括导光结构100。导光结构100包括光耦出部101,光耦出部101被配置为将在导光结构100中传播的光线耦出。导光结构100包括第一导光元件110和第二导光元件120,进入导光结构100的光线经第一导光元件110传输至第二导光元件120,光耦出部101的至少部分位于第二导光元件120。第一导光元件110包括被配置为传播光线的介质111以及位于介质111的至少两侧的第一反射结构112,第一反射结构112被配置为对入射至第一导光元件110的光线进行至少一次反射以使光线传播至第二导光元件120。例如,第一反射结构112被配置为对入射至第一导光元件110的光线进行多次反射以提高从第一导光元件110出射光线的均匀性。
例如,从光源发出的光线可能存在明暗不均的(如发光二极管(LED)发出的光线一般是中心亮而四周偏暗)现象,因此,光线从导光装置耦出时,容易出现均匀性较差的问题。本公开实施例提供的导光装置,通过设置包括介质和第一反射结构的第一导光元件,可以提高从导光装置出射光的均匀性。
例如,如图1A所示,在本公开实施例的一示例中,光耦出部101均位于第二导光元件120,第一导光元件110中没有设置光耦出部101,即第一导光元件110配置为将其中的光线传播进第二导光元件120,不会向预定区域(例如显示面板,或者用户等)出射光线,而第二导光元件120中设置的光耦出部101被配置为将在第二导光元件120中传播的光线出射向上述预定区域。
例如,如图1A所示,第一反射结构112可以位于介质111在Y方向上的两侧,以对在XY面内传播的光线进行反射。例如,第一反射结构112还可以包括位于介质111在垂直于XY面上的方向上的至少一侧的部分,以将入射到该部分的光线进行反射。例如,第一反射结构112可以围绕介质111。例如,介质111除其入光侧和出光侧外的其他位置均可以设置第一反射结构112。
例如,第一反射结构112面向介质111的一侧表面为反射表面,用于对入射至其上的光线进行反射。
例如,第一反射结构112可以是具有较高反射率(例如,反射率大于70%、80%、90%或者95%)的元件,可以是一体元件,例如可以是抛光的金属件,如可以是包括铝、铜或银等金属材料或者金属合金材料的抛光件。
例如,第一反射结构112也可以是在基材(例如玻璃、塑料等)上镀设、贴覆或喷涂具有较高反射率的材质,例如第一反射结构112面向介质111的一侧表面可以设置金属反射面,如镀铝、镀银或镀铜的反射面;或者也可以是介质膜反射面,如金属氧化物、金属氮化物、无机氟化物等堆叠而成。例如,第一反射结构112面向介质111的一侧表面可以贴覆高反射率的膜材,如增强型镜面反射膜(ESR,Enhanced Specular Reflector)。
例如,第一反射结构112为非透光结构,入射到第一反射结构112的光线在第一反射结构112的用于反射的表面发生例如镜面反射,而不是全反射。例如,介质111与第一反射结构112为彼此独立的结构。上述“彼此独立的结构”指介质111和第一反射结构112不是一体化的结构,也不是采用相同材料的结构,但对第一反射结构112与介质111是否接触不作限制。
例如,如图1A所示,介质111可以包括透明基板。例如透明基板的折射率大于1。例如,光线在透明基板中可以发生非全反射传播,但不限于此。例如,在透明基板中传播的光线的一部分可以沿图1A所示的X方向进行传播。在介质包括透明基板时,在介质中传播的光线既可以采用全反射传播,也可以采用非全反射传播,本公开实施例对此不作限制。这里的“非全反射传播”指光线(例如部分发散角较小的光线)在介质中的传播为除全反射之外的传播方式,例如光线可以在介质内传播且不反射(例如在介质与空气之间的界面上不反射);或者,光线(例如部分发散角较大的光线)也可以是以非全反射的方式反射传播,例如其可以不满足全反射条件,例如介质与空气(或其他介质)之间的界面上发生反射时的反射角小于全反射临界角,可以认为光线没有或很少在导光介质中发生全反射传播。例如,入射至导光介质的光线的主方向或者入射至导光介质的光线的主光轴传播方向为平行于一直线的方向,例如可以与X方向平行,还有部分光线镜面反射后继续传播。本公开实施例中的“平行”包括完全平行和大致平行,完全平行指任意两者之间夹角为0°,大致平行指任意两者之间的夹角不大于20°,例如不大于10°,例如不大于5°。
例如,第一反射结构112的反射面可以与介质111的表面接触。例如,第一反射结构112可以为镀设或贴合在介质111的表面上的反射膜。例如,透明基板的形状可以为立体结构,例如可以是长方体(例如立方体)或平行六面体中的一种;第一反射结构112可以设置在立体结构的至少两个表面上,例如该至少两个表面包括彼此相对的两个表面,例如在图1A所示的Y方向上彼此相对的两个表面。
本公开的一示例中提供的导光装置中,通过将介质设置为透明基板,可以增大在介质中传播的光线的光程,有利于进一步改善光线的匀化效果。
例如,图1B为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。图1B所示导光装置与图1A所示导光装置的区别在于:图1B所示导光装置中的介质111包括空气。例如,如图1B所示,第一反射结构112包括至少两个子反射面1120,该至少两个子反射面1120之间包括空腔1121,空腔1121之中的空气可以为用于传播光线的介质111,该空腔1121形成供光线通过的空间。
本公开任一实施例提供的导光装置中,第一导光元件的介质包括空气,且第一导光元件的第一反射结构采用非全反射方式反射光线,该导光装置在对传播光线起到匀光效果的同时,还有利于减轻其重量,提高实用性。
例如,如图1A和图1B所示,第一反射结构110包括彼此相对的两个子反射面1120,例如这两个子反射面1120可以为在图1A和图1B所示的Y方向上彼此相对,也可以在垂直于XY面的方向上彼此相对,还可以在其他与X方向垂直的方向上彼此相对。例如,上述彼此相对的两个子反射面1120可以为彼此独立且中间设置有间隔的两个子反射面,也可以为通过位于介质以外区域的连接部连接起来的两个子反射面,本公开实施例对此不作限制。
例如,如图1A和图1B所示,彼此相对的两个子反射面1120平行设置。
例如,如图1A和图1B所示,第一导光元件110和第二导光元件120至少之一沿第一方向延伸(例如图中所示的X方向),例如第一导光元件110和第二导光元件120均沿第一方向延伸。例如,第一导光元件110和第二导光元件120可以均为板状结构,其均沿至少两个方向延伸,两个延伸方向可以是如图中的X方向和垂直于XY面的方向。例如,上述第一导光元件110和第二导光元件120至少之一沿第一方向延伸可以指第一导光元件(和/或第二导光元件)的长边的延伸方向。例如,上述“垂直于XY面的方向”可以指第一导光元件(和/或第二导光元件)的宽边的方向,上述长边和宽边可以形成矩形,例如第一导光元件和/或第二导光元件包括在如图的Y方向有一定厚度且在垂直于XY平面上呈矩形的板状结构。
例如,在沿与第一方向垂直的第二方向上,第一导光元件110和第二导光元件120交叠。本公开实施例示意性的示出第二方向为图中所示的Y方向。本公开实施例不限于第二方向为图1A所示的Y方向,还可以为垂直于XY面的方向。本公开至少一示例中,将第一导光元件和第二导光元件设置为沿图1A所示的Y方向堆叠设置,可以使得第一导光元件和第二导光元件结构紧凑,且尽量降低导光装置沿图1A所示的X方向的尺寸。
例如,如图1A和图1B所示,第一导光元件110和第二导光元件120可以为彼此分离的结构,即第一导光元件110和第二导光元件120不是一体成型。例如,第一导光元件110和第二导光元件120之间可以设置空气间隙,也可以设置胶层以将两者粘贴在一起。
例如,如图1A和图1B所示,第二导光元件120包括在第二方向上不与第一导光元件110交叠的第一子部121。例如,图1B示意性的示出第一导光元件110在第一方向上的长度小于第二导光元件120在第一方向上的长度,以使第二导光元件120包括在第二方向上不与第一导光元件110交叠的第一子部121,但是不限于此,第一导光元件的长度可以与第二导光元件的长度相同,或者第一导光元件的长度可以大于第二导光元件的长度。
例如,在图1A和图1B所示的导光装置应用于光源装置时,光源装置包括导光装置和光源部(图18所示的光源部500),光源部可以与第一导光元件沿第一方向排列,且在Y方向上,光源部与第二导光元件120的第一子部121交叠,例如,第一子部121和第一导光元件110限定一容纳空间的边缘,该容纳空间内可以设置光源部,从而可以利用没有设置第一导光元件110的部分空间以减小光源装置的尺寸,有利于产品的应用。
例如,图2为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。图2所示导光装置与图1A和图1B所示导光装置的不同之处在于图2所示的第一反射结构110中彼此相对的两个子反射面1120是不平行的,图2所示导光装置中除第一反射结构110外的其他结构可以与图1A和图1B任一示例所示导光装置中相应的结构具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,如图2所示,入射到第一导光元件110内的光线的发散角为θ。发散角是目前较为通用的衡量光束发光角度的标准,例如θ/2为发光强度值为轴向强度值的一半时发光方向与光轴之间的夹角;或者,θ/2还可以为发光强度值为径向强度值的60%或80%时发光方向与光轴之间的夹角。例如,入射到第一导光元件110内的光线的发散角可以为40°。例如,入射到第一导光元件110内的光线的发散角可以为20°。例如,入射到第一导光元件110内的光线的发散角可以为10°。例如,上述入射到第一导光元件110内的光线的发散角θ为大于0°的角度。
例如,如图2所示,彼此相对的两个子反射面1120之间的夹角大于0°且小于等于θ。例如,彼此相对的两个子反射面1120之间的夹角小于等于40°。例如,彼此相对的两个子反射面1120之间的夹角小于等于30°。例如,彼此相对的两个子反射面1120之间的夹角小于等于20°。例如,彼此相对的两个子反射面1120之间的夹角小于等于10°。
例如,彼此相对的两个子反射面1120之间的在第一反射结构112的入光侧、出光侧和位于入光侧和出光侧之间的侧方中的至少之一的夹角大于0°且小于等于θ。例如,如图2所示,第一导光元件110包括入光侧和出光侧,从其入光侧朝向出光侧的方向,彼此相对的两个子反射面1120之间的距离逐渐增大。当然,本公开实施例不限于此,从第一导光元件的入光侧朝向出光侧的方向,彼此相对的两个子反射面之间的距离也可以逐渐减小。例如,彼此相对的两个子反射面1120之间的在第一反射结构112的侧方的夹角大于0°且小于等于θ。例如,可以是垂直于XY平面的对设侧。
例如,如图2所示,第二导光元件120包括沿第一方向延伸的表面,第一反射结构112的彼此相对的两个子反射面1120之一可以与第二导光元件120的表面平行。例如,彼此相对的两个子反射面1120中靠近第二导光元件120的一个可以与第二导光元件120的表面平行。当然,本公开实施例不限于此,彼此相对的两个子反射面可以均不与第二导光元件的表面平行。
本公开至少一实施例中将彼此相对的两个子反射面设置为不平行,且两者之间的夹角小于等于θ,有利于降低两个子反射面之间的至少一部分区域的距离,可以减薄第一反射结构的厚度,有利于增加光线在第一反射结构中反射的次数,提高第一导光元件的匀光效果。此外,还可以增加光线在第一反射结构中的反射次数,有利于提升大角度光线的匀化效果。
例如,如图1A至图2所示,第一导光元件110还包括反射结构113(以下称为第三反射结构113),被配置为将在第一导光元件110中传播的光线反射进第二导光元件120。例如,第三反射结构113位于介质111和第一反射结构112的出光侧,以将从介质111和第一反射结构112出射的光线反射进第二导光元件120。
例如,介质111为透明基板时,第三反射结构113可以与介质111贴合或者与介质111一体成型。例如,两者可以一体成型。
例如,第三反射结构113可以包括反射面,该反射面可以为具有较高反射率的元件,通过镜面反射作用将介质111和第一反射结构112传播出的光线反射至第二导光元件120。例如,反射面可以为金属反射面,如镀铝、镀银或镀铜的反射面。
例如,第三反射结构113可以包括棱镜,从介质111和第一反射结构112传播出的光线可以在棱镜的表面发生全反射后射向第二导光元件120。例如棱镜可以为三棱镜。例如,光线在经过棱镜出射时会在棱镜与空气或者其他介质(例如第二导光元件或者光学胶等)的界面发生折射,发生折射的光线会朝向导光装置的中心区域偏转,有利于提高光线的利用率。
例如,图3A为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。如图3A所示,导光装置还包括光转化部200,光转化部200包括偏振分光元件210和偏振转化结构220。偏振分光元件210被配置为将射向偏振分光元件210的光线分光处理为第一偏振光和第二偏振光。例如,射向偏振分光元件210的光线包括具有不同偏振态的光线,例如为自然光,其可以认为是具有一切可能的振动方向的许多光波的总和。例如,偏振分光元件210可以具有透射一种偏振态的光线和反射另一种偏振态的光线的特性,该偏振分光元件210可以利用上述透反特性实现分束。本示例提供的导光装置中除光转化部200外的其他结构可以与图1A至图2所示任一示例中相应的结构具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,偏振分光元件210可以为偏振分光棱镜(PBS,Polarization BeamSplitter)。例如,偏振分光元件210可以包括具有上述透反特性的透反膜,通过透射部分光线和反射另一部分光线实现分束作用。例如,透反膜对光源部(图18所示的光源部500)发出的光线中的第一偏振光和第二偏振光之一的透射率大于其对另一者的透射率,且对光源部发出的光线中的第一偏振光和第二偏振光之一的反射率大于其对另一者的反射率。例如,偏振分光元件对第一偏振光的透射率大于对第二偏振光的透射率,且偏振分光元件对第二偏振光的反射率大于对第一偏振光的反射率。第一偏振光与第二偏振光可以互换。
例如,偏振分光元件210对第一偏振光的透射率约为20%~95%,例如透射率可以是60%、70%、80%、90%或者95%。
例如,偏振分光元件210对第二偏振光的反射率约为20%~95%,例如反射率可以是60%、70%、80%、90%或者95%。
例如,第一偏振光和第二偏振光可以均为线偏振光,第一偏振光和第二偏振光的偏振方向不同,例如,第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直。
例如,第一偏振光和第二偏振光可以均为圆偏振光或者椭圆偏振光,第一偏振光和第二偏振光的旋向不同。
例如,非偏振光线经过具有偏振分光功能的偏振分光元件210后,透射光线包括P偏振光,反射光线包括S偏振光;或者透射光线包括S偏振光,反射光线包括P偏振光,本公开实施例对此不做限制。例如,第一偏振光和第二偏振光之一为S偏振光,第一偏振光和第二偏振光的另一个为P偏振光。
例如,偏振分光元件210包括的透反膜可以是具有偏振透反功能的光学膜,例如可以将非偏振光线,通过透射和反射,分束为两个互相正交的偏振光的光学膜,例如可以分束为两个偏振方向互相垂直的线偏振光;上述光学膜可以由多层具有不同折射率的膜层按照一定的堆叠顺序组合而成,每个膜层的厚度约在10~1000nm之间;膜层的材料可以选用无机电介质材料,例如,金属氧化物、无机氟化物、金属氮氧化物和金属氮化物;也可以选用高分子材料,例如聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯。
例如,如图3A所示,偏振转化结构220被配置为将偏振分光元件210分光处理后得到的第二偏振光转化为第三偏振光,第三偏振光与第一偏振光的偏振态相同。例如,第三偏振光可以为线偏振光,第三偏振光的偏振方向与第一偏振光的偏振方向相同。例如,第三偏振光可以为圆偏振光或者椭圆偏振光,第三偏振光的旋向与第一偏振光的旋向相同。上述“第三偏振光与第一偏振光的偏振态相同”可以指不考虑偏振转化结构的转换效率等因素的情况下,两者基本相同,例如,两者均为偏振方向相同的线偏振光,或者旋向相同的圆偏振光或者椭圆偏振光。
例如,图3A示意性的示出偏振转化结构220可以位于偏振分光元件210透射光的一侧(例如偏振转化结构220位于偏振分光元件210透射光的光路上),此时,偏振分光元件210透射的光包括第二偏振光,偏振分光元件210反射的光包括第一偏振光;但不限于此,偏振转化结构还可以位于偏振分光元件反射光的一侧(例如偏振转化结构220位于偏振分光元件210反射光的光路上),此时,偏振分光元件透射的光包括第一偏振光,偏振分光元件反射的光包括第二偏振光。
例如,第二偏振光可以仅经过一次偏振转化结构220就转化为第三偏振光,例如,该偏振转化结构220可以为1/2波片。当然,本公开实施例不限于此,第二偏振光也可以至少两次经过偏振转化结构220后转化为第三偏振光,例如,该偏振转化结构220可以为1/4波片。
例如,如图3A所示,光转化部200还包括第二反射结构230,第二反射结构230被配置为反射第一偏振光、第二偏振光和第三偏振光至少之一。
例如,偏振分光元件210反射的光线包括第一偏振光,第二反射结构230位于偏振分光元件210反射光的一侧,且被配置为反射第一偏振光;例如,偏振分光元件210反射的光线包括第二偏振光,第二反射结构230位于偏振分光元件210反射光的一侧,且位于偏振转化结构220的入光侧,第二反射结构230被配置为反射第二偏振光,反射后的第二偏振光经过偏振转化结构220转化为第三偏振光;例如,偏振分光元件210反射的光线包括第二偏振光,第二反射结构230位于偏振转化结构220的出光侧,且被配置为反射第三偏振光。
例如,偏振分光元件210对第二偏振光的反射率大于对第一偏振光的反射率,在第二偏振光入射到第二反射结构230的同时可能存在少量的第一偏振光入射到第二反射结构230,此时,第二反射结构230可能反射第二偏振光和少量的第一偏振光。同理,在第二偏振光转化为第三偏振光后,第二反射结构可能反射第三偏振光和少量的第一偏振光。
例如,如图3A所示,第二反射结构230可以包括反射面,该反射面可以为具有较高反射率(例如,反射率大于60%、70%、80%、90%或95%)的元件,通过镜面反射作用将第一偏振光、第二偏振光以及第三偏振光的至少之一反射至介质111中。例如,反射面可以为金属反射面,如镀铝、镀银或镀铜的反射面;或者,反射面也可以为贴覆的反射膜,例如上文提到的ESR反射膜。
例如,第二反射结构230可以包括棱镜,入射至第二反射结构230的光线可以在棱镜的表面发生全反射后射向介质111。例如棱镜可以为三棱镜结构。
例如,第二导光元件120被配置为传输第一偏振光和第三偏振光。
例如,如图3A所示,光转化部200位于第一导光元件110的入光侧,第一导光元件110和第二导光元件120被配置为传输第一偏振光和第三偏振光。
例如,如图3A所示,介质111为空气,光转化部200的至少部分位于第一导光元件110的空腔1121内。本公开实施例提供的导光装置中,通过将光转化部的至少部分设置在第一导光元件的空腔内,有利于减小导光装置的体积,也可以让尽可能多的光线进入第一导光元件的空腔,提高光线利用率。
例如,图3B为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。图3B所示导光装置与图3A所示导光装置的区别在于:介质111包括透明基板。如图3B所示,至少两个子反射面1120之间设置有透明基板111(为方便绘图,图3B中未绘制出光线进入透明基板111的折射过程),光转化部200位于第一导光元件110以外,例如位于第一导光元件110的入光侧。本示例中除介质111外的其他结构可以与图3A所示相应的结构具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,图4为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。图4所示导光装置与图3A所示导光装置的区别在于:光转化部200位于第一导光元件110的出光侧,此时光转化部200可以取代图3A所示的第三反射结构113,该光转化部200在进行偏振分光的同时可以将介质111和第一反射结构112射向其的光线反射向第二导光元件120,有利于减小导光装置的体积。
例如,如图4所示,介质111可以为空气,也可以为透明基板,本示例对此不作限制。例如,在介质111为空气时,将光转化部200设置在第一导光元件110的空腔以外,可以减小彼此相对的两个子反射膜1120之间的距离,即减小空腔的厚度,有利于导光装置的轻薄化。
例如,如图4所示,偏振分光元件210透射的光线包括第一偏振光,第二反射结构230位于偏振分光元件210透射光的一侧,且被配置为反射第一偏振光;例如,偏振分光元件210透射的光线包括第二偏振光,第二反射结构230位于偏振分光元件210透射光的一侧,且位于偏振转化结构的入光侧,第二反射结构230被配置为反射第二偏振光,反射后的第二偏振光经过偏振转化结构转化为第三偏振光;例如,偏振分光元件210透射的光线包括第二偏振光,第二反射结构230位于偏振转化结构的出光侧,且被配置为反射第三偏振光。
图4没有示出上述偏振转化结构,例如,偏振分光元件反射的光线包括第二偏振光,该偏振转化结构可以位于偏振分光元件的反射光侧,以将第二偏振光转化为第三偏振光后射向第二导光元件;例如,偏振分光元件透射的光线包括第二偏振光,该偏振转化结构可以位于偏振分光元件与第二反射结构之间,也可以位于第二反射结构与第二导光元件之间,以将第二偏振光转化为第三偏振光。
例如,第二反射结构230可以为棱镜,入射至棱镜的至少一个表面(例如内表面)的光线发生全反射后射向第二导光元件120,该棱镜被图4所示的XY面所截的截面的形状可以为三角形,上述发生全反射的表面被XY面所截的截面可以为三角形的斜边,该三角形还包括与斜边连接的两条直边,例如两条直边可以形成直角,这两条直边所在的两个表面可以将发散角较大的光线全反射至斜边,进一步反射出去,增加光利用率。
例如,图4所示示例中的导光装置中的第一反射结构110可以为图1A所示的第一反射结构,也可以为图2所示的第一反射结构,本公开实施例对此不作限制。
例如,如图4所示,在第一反射结构110中包括的彼此相对的两个子反射面1120设置为图2所示的不平行的第一反射结构110时,光转化部200可以位于第一导光元件110的入光侧或者出光侧,但是没有位于第一导光元件110的空腔内,有利于减少空腔的厚度。
例如,如图4所示,在第一反射结构110中包括的彼此相对的两个子反射面1120设置为图2所示的不平行的第一反射结构110时,光转化部200可以位于第一导光元件110的出光侧,可以在保证入射至第一导光元件110内的光线具有一定发散角(例如发散角可以是40°以内)且在第一反射结构112中均匀传播的同时,尽量提高入射至光转化部200的光线的准直性。
当然,图4所示的光转化部200不限于设置在第一导光元件110的出光侧,光转化部200还可以设置在第一导光元件110的入光侧,如图3A和图3B所示,此时第一导光元件110中依然设置第三反射结构113以将介质111和第一反射结构112出射至第三反射结构113的光线反射至第二导光元件120。
例如,图1A至图4所示的导光装置的入光侧可以设置至少一个光源,例如多个光源,多个光源可以沿垂直于图中XY平面的方向排列;所有光源可以共用第一反射结构112在Y方向上设置的彼此相对的两个子反射面1120。例如,导光装置的入光侧可以设置多个光源,部分光源可以共用第一反射结构112在Y方向上设置的彼此相对的两个子反射面1120。例如,第一反射结构112可以包括围绕介质的一圈子反射面,例如包括彼此相对的两对子反射面,不同的光源可以射向不同的子反射面。
例如,图5为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置。如图5所示,导光装置还包括:调光结构300,被配置为至少对射向调光结构300中的光线中的第一波长光的透过率不同于对第二波长光的透过率,和/或,至少对射向调光结构300中的光线的第一波长光的反射率或吸收率不同于对第二波长光的反射率或吸收率。例如,调光结构300位于偏振转化结构220的出光侧或者入光侧。例如,调光结构300位于偏振转化结构220的出光侧与第二导光元件120之间。
例如,如图5所示,偏振转化结构220可以位于偏振分光元件210与第二反射结构230之间,调光结构300可以位于偏振转化结构220与第二反射结构230之间,也可以位于第二反射结构230与第二导光元件120之间,此时的调光结构300位于偏振转化结构220的出光侧。当然,本公开实施例不限于此,调光结构300还可以位于偏振转化结构220与偏振分光元件210之间,例如调光结构300位于偏振转化结构的入光侧。
本公开实施例不限于此,例如,偏振转化结构220还可以位于第二反射结构230与第二导光元件120之间,调光结构300可以位于偏振转化结构220与第二导光元件120之间,或者位于偏振转化结构220与第二反射结构230之间。例如,偏振转化结构220还可以位于偏振分光元件210与第二导光元件120之间,相应地调光结构300可以位于偏振转化结构220与偏振分光元件210之间,或者位于偏振转化结构220与第二导光元件120之间。
本公开实施例不限于此,调光结构300还可以位于光转化部200的入光侧或者光转化部200的出光侧。
例如,第一波长光和第二波长光之一可以为蓝光,另一个可以为红光和/或绿光。例如,第一波长光和第二波长光之一可以为蓝光和/或绿光,另一个可以为红光。应当理解,本公开实施例不限于此,例如第一波长光和第二波长光之一可以为蓝光,另一个可以为波长大于蓝光的波段(例如大于480nm的可见光波段)的光;或者,第一波长光和第二波长光之一可以为波长小于绿光的波段的光,另一个可以为绿光以及波长大于绿光的波段(例如大于500nm的可见光波段)的光。
例如,偏振转化结构220可以为1/4波片或者1/2波片。例如,波片通常来说对某一波长或某一波段的光线的转化效率较高,对其他波长/波段的光线转化效率相对较低;例如可见光波段内,波片对不同颜色光线的转化效率不同,例如波片一般对500-600nm之间的绿光的转化效率较高,因此蓝光(400-480nm)、绿光以及红光(600-780nm)经过波片后,各色光的转化效率(或转化程度)不一致,例如绿光经过波片后可以完全转化为需要的偏振态,红光和蓝光可能部分未转化或者部分转化为需要的偏振态,例如椭圆偏振态、圆偏振态等偏振态。上述经过波片的部分颜色光可能可以完全转化为需要的偏振态,而部分颜色光可能不能完全转化为需要的偏振态的问题,容易导致后续导光装置出射的光线经过显示面板(后面描述)的液晶层以及滤色片(color filter)等结构后出现色偏。
例如,调光结构300被配置为对蓝光的透过率高于对绿光和/或红光的透过率。例如,调光结构300被配置为对蓝光的透过率高于对黄光的透过率。
例如,调光结构300可以为具有上述功能的光学膜,例如可以是滤色片;例如,调光结构300可以是采用高分子膜或者无机电介质堆叠形成的多层膜。
本公开至少一实施例实施例通过在导光装置中设置位于偏振转化结构的出光侧或者入光侧的调光结构,可以降低从光转化部出射至第二导光元件的光线的色偏程度,进而降低入射至液晶显示面板的光线的色偏程度,最终使得液晶显示面板显示时几乎没有色偏或色偏很少。
图5所示示例中除调光结构外的其他结构可以与图1A至图4任一示例所示的相应的结构具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,图6为根据本公开另一实施例提供的导光装置的局部截面结构示意图。图6所示示例与图4所示示例不同之处在于第一导光元件110和第二导光元件120沿第二导光元件120的延伸方向排列。例如,如图6所示,第一导光元件110和第二导光元件120沿X方向排列。
例如,如图6所示,由于第一导光元件110和第二导光元件120沿一方向依次排列,从第一反射结构112以及介质111出射的光线可以不经过图3B所示的第三反射结构113的反射而入射至第二导光元件120。
例如,如图6所示,光转化部200可以设置在第一导光元件110与第二导光元件120之间,经偏振分光元件210透射的一偏振光射向第二导光元件120,经偏振分光元件210反射的另一偏振光经第二反射结构230反射向第二导光元件120。
本公开至少一示例中的第一导光元件110可以与图4所示第一导光元件110具有相同的特征,在此不再赘述。本示例中光转化部200可以与图3A至图4任一示例所示光转化部具有相同的特征,在此不再赘述。例如,本示例中可以设置图5所示的调光结构300。图6所示的实施例中的第一导光元件和第二导光元件并排设置可以使得以使导光装置具有更小的厚度,实现导光装置的轻薄化。
例如,图7为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。如图7所示,导光装置还包括光线聚集元件400,设置在第二导光元件120的入光侧,光线聚集元件400被配置为将入射至其的光线朝预设方向聚集并入射至第二导光元件120。例如,图7示意性的示出在第一导光元件110和第二导光元件120交叠设置(沿图中所示Y方向排列)时,光线聚集元件400设置在第一导光元件110与第二导光元件120之间。例如,在第一导光元件和第二导光元件沿图中所示X方向排列时,光线聚集元件400可以位于第一导光元件与第二导光元件之间,也可以不位于两者之间,光线聚集元件的位置可根据具体产品结构进行设置。
例如,光线聚集元件400可以包括至少一个透镜,该至少一个透镜可以对第一导光元件110出射的光线进行会聚,从而提高光线的利用率。例如,至少一个透镜可以包括凸透镜。例如,光线聚集元件400还可以包括棱镜或曲面反射镜。
例如,光线聚集元件400被配置为使经过所述光线聚集元件并入射至第二导光元件120中且在靠近第二导光元件120的出光面传播的光线向远离其出光面的方向偏移。例如,经过光线聚集元件400的光线并入射至第二导光元件120的光线,其中在远离第一导光元件110的位置传播的光线向靠近第一导光元件110的一侧偏移。例如,光线聚集元件400可以包括偏心透镜,例如,偏心透镜可以认为其光轴与透镜几何轴不重合(例如有一定距离),例如图7中的所示偏心透镜,其光轴可以在X方向上左偏。例如,偏心透镜可以调整从第一导光元件110的出光面射向第二导光元件120的光线中靠近第一导光元件110入光侧的光线(例如图7中处于偏心透镜400左侧的光线)可以向靠近其入光侧的方向偏移,而从第一导光元件110的出光面射向第二导光元件120的光线中远离第一导光元件110入光侧的光线(例如图7中处于偏心透镜400右侧的光线)可以不偏移或者减少偏移,从而使得入射至第二导光元件120的光线在传播时,远离第一导光元件110的位置传播的光线向靠近第一导光元件110的一侧偏移,有利于提高光线的利用率。图7示意性的示出第一导光元件和第二导光元件沿Y方向排列,光线聚集元件位于第一导光元件和第二导光元件之间,但不限于此。例如,第一导光元件和第二导光元件也可以沿图7所示的X方向排列,光线聚集元件可以位于第一导光元件之间,也可以不位于两者之间。
例如,第一光导元件110和第二光导元件120之间还设置有反射部,反射部可以反射第二光导元件120中传播时漏出的光线(例如角度较大的光线)反射回第二光导元件120和/或液晶显示面板,可以进一步提升光线利用率。应当理解,反射面1120也可以起到类似的效果。
例如,图8A和图8B为根据本公开实施例的两个示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。如图8A和图8B所示,第二导光元件120沿第一方向(如图中所示的X方向)延伸,在沿与第一方向垂直的第二方向上,第一导光元件110和第二导光元件120交叠,且第一导光元件110和第二导光元件120一体成型;例如,第一导光元件110的介质111和第二导光元件120一体成型;例如,两者的介质可以一体成型。本公开实施例示意性的示出第二方向为图中所示的Y方向。本公开实施例不限于第二方向为图8A和图8B所示的Y方向,还可以为垂直于XY面的方向。
例如,如图8A所示,第一导光元件110沿第一方向延伸,第一导光元件110的长度小于第二导光元件120的长度,以使第二导光元件120包括在第二方向上不与第一导光元件110交叠的第一子部121。例如,在图8A所示的导光装置应用于光源装置时,光源装置包括导光装置和光源部(图18所示的光源部),光源部可以与第一导光元件沿第一方向排列,且在Y方向上,光源部与第二导光元件120的第一子部121交叠,从而可以利用没有设置第一导光元件110的部分空间以减小后续提到的光源装置整体的尺寸,有利于产品的应用。
例如,如图8B所示,第一导光元件110包括在垂直于第二导光元件120的延伸方向的方向上不与第二导光元件120交叠的第二子部122。例如,图8B示意性的示出第二导光元件120的长度小于第一导光元件110的长度,以使第一导光元件110包括在垂直于第二导光元件120的延伸方向的方向上不与第二导光元件120交叠的第二子部122。但不限于此,第一导光元件的长度还可以小于或者等于第二导光元件的长度。
例如,在图8B所示的导光装置应用于光源装置时,光源装置包括导光装置和光源部(图18所示的光源部500),光源部可以与第二导光元件沿第一方向排列,且在Y方向上,光源部与第一导光元件110的第二子部122交叠。例如,第二导光元件120和第二子部122限定了一容纳空间的边缘,光源部可以位于该容纳空间内,从而可以利用没有设置第二导光元件120的部分空间以减小装置的尺寸,有利于产品的应用。
例如,如图8A和图8B所示,第一导光元件110还包括设置在介质111的至少两侧的第一反射结构112。本示例中的介质111可以为图1A至图7所示示例中的透明基板,本示例中的第一反射结构112可以与图1A至图7所示示例中的第一反射结构112具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,图8C为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。与图3B所示的示例的不同之处在于,第一导光元件110的介质111与第二导光元件120在Y方向上没有交叠。例如,第一导光元件110的第三反射结构113与第二导光元件120在Y方向上有交叠。
例如,图9为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。如图9所示,第一导光元件110和第二导光元件120均沿第一方向延伸,且第一导光元件110和第二导光元件120沿第一方向排列。
例如,如图9所示,第一导光元件110和第二导光元件120可以为彼此分离的结构。但不限于此,第一导光元件还可以与第二导光元件一体成型。本示例中的第一导光元件可以与图1A至图7所示的第一导光元件具有相同的特征,本示例中的第二导光元件可以与图1A至图7所示的第二导光元件具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,图10A为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。如图10A所示,导光结构100还包括第三导光元件130,光耦出部101包括第一光耦出部1011和第二光耦出部1012,第二导光元件120包括第一光耦出部1011,第三导光元件130包括第二光耦出部1012,在垂直于第二导光元件120的延伸方向的方向上,第二光耦出部1012与第一导光元件110交叠,且第一光耦出部1011的至少部分与第二光耦出部1012没有交叠。
例如,如图10A所示,在介质111中传播且被第一反射结构112反射的光线入射到第一光耦出部1011,并从第一光耦出部1011耦出,例如不会不经过第一光耦出部1011处理而入射到第二光耦出部1012上。
例如,如图10A所示,从第一光耦出部1011耦出的光线会经过第三导光元件130(从第一光耦出部1011耦出的光线经过第三导光元件130的部分为透明材料)后,从导光结构100出射。例如,从第一光耦出部1011耦出的光线会经过第三导光元件130没有设置第二光耦出部1012的部分结构后,从导光结构100出射,但不限于此,从第一光耦出部1011耦出的光线也可以经过第三导光元件130的第二光耦出部1012后,从导光结构100出射。
例如,如图10A所示,沿Y方向,第一光耦出部1011与第二光耦出部1012至少相接,或者部分交叠。例如,如图10A所示,导光结构100在X方向的两侧均可以设置光源,设置在一侧的光源出射的光线从第一导光元件110远离第二导光元件120的一侧入射至导光结构100,并被第一光耦出部1011耦出;设置在另一侧的光源出射的光线仅在第三导光元件130中传播,并被第二光耦出部1012耦出。两侧的光源发出的光线在经光耦出部出射之前,在相应的导光结构内传播时会逐渐匀化,提高了光线均匀性。此外,将光源设置在导光结构的两侧,有利于散热。本示例中的第一导光元件和第二导光元件分别可以与图1A至图7所示的第一导光元件和第二导光元件具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,如图1A至图10A所示,光耦出部包括透反元件阵列,透反元件阵列中的至少部分透反元件被配置为对传播至透反元件的光线进行部分反射和部分透射,以使该光线的一部分被耦出第二导光元件且另一部分继续在第二导光元件中传播。上述透反元件可以指以下描述的第一透反元件,下述第一透反元件与上述透反元件具有相同的特征和实施方式。例如,光耦出部101包括第一透反元件阵列0100,第一透反元件阵列0100包括多个第一透反元件0110,第一透反元件0110被配置为将传播至第一透反元件0110的光线的一部分通过反射和透射之一射出导光装置,且通过反射和透射的另一者使得传播至第一透反元件0110的光线的另一部分继续在导光装置中传播。本公开实施例示意性的示出透反元件阵列0100中的至少部分第一透反元件0110被配置为将传播至第一透反元件0110的光线的一部分反射出第二导光元件120,且透射光线的另一部分以使该部分光线继续在第二导光元件120中传播。但不限于此,例如,第一透反元件可以包括设置在第二导光元件表面的网点结构,可以通过破坏在导光结构中全反射传播的光线的反射角而使得一部分光线可以被网点结构透射出导光结构,一部分光线可以被网点结构反射以继续在导光结构中传播。
当然,本公开实施例不限于此,光耦出部还可以包括光栅,光栅被配置为将传播至光栅的光线的一部分射出第二导光元件。
例如,如图1A至图10A所示,第二导光元件120还包括导光介质123,导光介质123包括透明材质,例如导光介质123可以是树脂、玻璃或塑料等透明材质制作而成的透明基板,透明基板被配置为将进入导光介质123的光线进行全反射传播和/或非全反射传播;或者,导光介质123包括空气。这里的“非全反射传播”指光线(例如部分发散角较小的光线)在介质中的传播为除全反射之外的传播方式,例如光线可以在介质内传播且不反射(例如在介质与空气之间的界面上不反射);或者,光线(例如部分发散角较大的光线)也可以是以非全反射的方式反射传播,例如其可以不满足全反射条件,例如介质与空气(或其他介质)之间的界面上发生反射时的反射角小于全反射临界角,可以认为光线没有或很少在导光介质中发生全反射传播。例如,入射至导光介质的光线的主方向或者入射至导光介质的光线的主光轴传播方向为平行于一直线的方向,例如可以与X方向平行,还有部分光线镜面反射后继续传播。这里的“全反射传播”可以指光线(例如部分发散角较大且满足全反射条件的光线)在导光元件与空气(或其他介质)之间的界面上发生反射时的反射角不小于全反射临界角。例如,入射至导光元件质的光线大部分全反射传播。例如,入射至导光元件的光线的一部分可以不反射且沿直线在导光元件中传播,另一部分光线全反射后继续传播。
例如,导光介质123由可实现波导功能的材料制成,一般为折射率大于1的透明材料。例如,导光介质123的材料可以包括二氧化硅、铌酸锂、绝缘体上硅(SOI,Silicon-on-insulator)、高分子聚合物、Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物和玻璃等中的一种或多种。
例如,导光介质123可为平面基板、条形基板和脊型基板等。例如,本公开实施例的至少一示例中,导光介质采用平面基板以形成均匀的面光源。
例如,第一透反元件0110可以为导光介质123的表面,也可以为采用镀设或者贴覆的方式设置在导光介质123表面的反射介质。例如,导光介质123可被划分为多个截面为平行四边形的柱体(例如平行六面体),在拼接的柱体之间可以设置第一透反元件0110。例如,上述柱体可以包括彼此相对的两个表面,这两个表面之一可以为柱体的入光面,另一个表面位于入光面的背侧。例如,第一透反元件可以为柱体入光面的表面,也可以为柱体中与入光面相背的表面。
例如,相邻第一透反元件0110之间的介质可以为导光介质123。例如,导光介质123包括沿第一方向排列且彼此贴合的多个波导子介质,相邻波导子介质之间夹设反射介质,各波导子介质被配置为使得光线发生全内反射,透反元件被配置为通过反射破坏部分光线的全反射条件而将该部分光线耦出光波导元件。
例如,图10B为导光介质为空气时的导光装置的截面结构示意图。如图10B所示,导光介质123为空气时,透反元件阵列可以用支撑板、胶粘等手段实现固定,由此可以减轻导光装置的重量,实用性较强。
例如,本公开实施例以多个第一透反元件0110均彼此平行为例进行描述,此时从透反元件阵列出射的光线为平行光。但本公开实施例不限于此,透反元件阵列中的多个透反元件还可以不平行,通过调整多个透反元件之间的夹角,可以将从透反元件阵列出射的光线调整为会聚光或者发散光。
例如,图1A至图10A示意性的示出在设置有光耦出部的导光结构中的光线的传播方式为非全反射传播。本公开实施例不限于在设置有光耦出部的导光结构中的光线的传播方式为非全反射传播。图11为根据本公开实施例的另一示例中设置有光耦出部的导光结构中光线进行全反射传播的示意图。如图11所示,在设置有光耦出部的导光结构中的光线的传播方式也可以为全反射传播,即,光线在导光结构与空气(或其他介质)之间的界面上发生反射时的反射角不小于全反射临界角。
例如,如图1A至图11所示,第一透反元件0110沿第二导光元件120的延伸方向依次排列(如沿X方向依次排列),沿在第二导光元件120中传播的光线的传播方向,多个第一透反元件0110的反射率逐渐增大。上述“在第二导光元件中传播的光线的传播方向”可以指光线传播的整体(宏观)的方向,例如在第二导光元件120中光线传播的方向指图1A所示的与X方向的箭头指向相反的方向,例如在第二导光元件120中光线传播的方向指图11所示的与X方向的箭头指向相反的方向,进入第二导光元件的光线可以在第二导光元件中进行如图11所示的全反射传播,也可以进行如图1A所示的非全反射传播,本公开实施例对此不作限制。
例如,多个第一透反元件0110中的任意两个透反元件的反射率均不同。
例如,多个第一透反元件0110的数量可以为N个,沿在第二导光元件120中传播的光线的传播方向,N个第一透反元件0110的反射率依次分别设置为1/n、1/n-1、1/n-2、......、1/2以及1,由此,每个第一透反元件0100反射出的光强是基本相等的,导光结构出射的光线具有较好的均匀性。
例如,多个第一透反元件0110的数量可以为8个,沿在第二导光元件120中传播的光线的传播方向,8个第一透反元件0110的反射率依次分别设置为1/8、1/7、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2以及1,每个第一透反元件0100上设置具有不同反射率的反射膜,则8个第一透反元件0110上可以设置8种不同反射率的反射膜。
例如,如图1A所示,透反元件阵列中位于最边缘且靠近入光侧的第一透反元件0110(例如,可以认为是接收第一导光元件110出射的光线的第一个透反元件)被配置为反射从第一导光元件110传播进第二导光元件120的光线的至少部分,且该第一透反元件0110的反射率大于透射率。例如,上述位于最边缘的第一透反元件0110的反射率可以不小于90%,例如接近100%,以尽量将从第一导光元件110传播进第二导光元件120的光线全部反射向其他第一透反元件0110。例如,上述位于最边缘的第一透反元件0110可以设置为具有一定透射率的元件,该透射率设置为使得透射出第二导光元件120的光线的强度与后续其他第一透反元件0110耦出的光线的强度接近,有利于增加第二导光元件的出光面积,避免边缘不出光。
图12为根据本公开实施例的另一示例提供的设置有光耦出部的导光结构的示意图。如图12所示,,多个第一透反元件0110包括M个透反元件组011,至少一个透反元件组011中的每个透反元件组011包括具有预设反射率的至少两个第一透反元件0110,且位于不同透反元件组011的第一透反元件0110的反射率不同,M为大于1的正整数。例如,多个第一透反元件0110包括M个透反元件组011,至少一个透反元件组011中的每个透反元件组011包括反射率相同的至少两个第一透反元件0110,且位于不同透反元件组011的第一透反元件0110的反射率不同,M为大于1的正整数。上述“反射率相同”可以包括反射率完全相同和反射率大致相同,这里的“反射率大致相同”指任意两者的反射率之比为0.8~1.2,或者0.9~1.1,或者0.95~1.05;和/或,可以认为两者设置了相同类型的透反膜,例如两者设置的透反膜的材料可以相同。本公开实施例中,通过将多个第一透反元件设置为至少有两个透反元件设置为具有相同的反射率,可以减少透反元件阵列所需的透反膜的种类,有利于降低导光结构的成本。例如,具有预设反射率的至少两个第一透反元件0110,可以是具有相同反射率的至少两个第一透反元件0110。例如,多个透反元件中距离该多个透反元件入光侧最远的一个透反元件可以具有95%以上的反射率,或者具有5%以下的透射率,例如该透反元件可以仅反射光线。
例如,如图12所示,多个第一透反元件0110的数量可以为N,N个第一透反元件0110包括的反射率的种类小于N种,由此可以减少第一透反元件阵列所需的透反膜的种类,有利于降低导光装置的成本。
例如,如图12所示,多个第一透反元件0110沿光线在导光装置(例如第二导光元件120)中的传播方向排列,沿多个第一透反元件0110的排列方向,多个第一透反元件0110的反射率呈区域性地逐渐增大。例如,区域性地逐渐增大可以指:将多个第一透反元件划分为两个或两个以上的区域(一个区域可以指一个透反元件组,但不限于此,一个区域也可以包括两个相邻的或者两个以上透反元件组),上述不同区域中透反元件的反射率不同且整体上呈逐渐增大的趋势。例如,在一个区域包括多个透反元件时,该区域内的多个透反元件相邻分布设置,可以认为该区域内的多个透反元件中任意两个透反元件之间没有设置属于其他区域的透反元件。例如,在一个区域包括多个透反元件时,这些透反元件的反射率可以相同,也可以不同,在这些透反元件的反射率不同时,反射率可以逐渐变化(例如,反射率可以设置为1/8、1/7、1/6),当然,反射率也可以没有特定的变化规律(例如,反射率可以设置为1/8、1/7、1/8),多个区域整体呈逐渐变化趋势就可以。
例如,如图12所示,多个第一透反元件0110中反射率最大的第一透反元件0110的反射率不小于90%。例如,第二导光元件120包括入光侧,距离该入光侧最远的第一透反元件0110可以为反射率最大的第一透反元件0110,该第一透反元件0110的透反面对入射在其上的光线的反射率不小于92%,或者不小于95%,或者不小于98%,如该第一透反元件0110的反射率接近或几乎为100%,即该第一透反元件0110可以将入射在其透反面上的光线几乎全部反射出第二导光元件。
例如,如图12所示,第二导光元件120包括多个出光区010,多个第一透反元件0110与多个出光区010一一对应,多个出光区010(例如,每个出光区)被配置为出射被对应的第一透反元件0110反射的光线。例如,在第二导光元件120中的导光介质为透明基材时,上述出光区指导光介质的出光面上的区域,一个第一透反元件0110反射的光线从导光介质的出光面出射的区域为一个出光区010。上述出光面可以是实体面,例如透明基材的一个表面。例如,在第二导光元件120的导光介质为空气时,以多个第一透反元件0110远离第一导光元件110的一侧为其出光侧(以图1A所示第一导光元件110和第二导光元件120的位置关系为例),多个第一透反元件0110远离第一导光元件110的一侧边缘可以位于同一平面(垂直与Y方向的平面)内,上述出光区010可以为该平面上的区域,一个第一透反元件0110反射的光线从该平面出射的区域为一个出光区010。或者,上述出光区所在平面可以是一个非实体的虚拟面,如图10B中所示的出光区。
例如,如图12所示,任意两个出光区010不交叠(例如,相接);或者,至少两个相邻的出光区010交叠。例如,在多个第一透反元件0110在垂直于Y方向的平面上的正投影没有交叠,则任意两个出光区010不交叠。例如,至少两个相邻的第一透反元件0110在垂直于Y方向的平面上的正投影交叠,则该至少两个相邻的第一透反元件0110对应的出光区010交叠。
例如,如图12所示,任意两个出光区010出射的光线的强度差不大于其中一个出光区的强度的20%。上述“强度”可以指亮度、光通量、照度或者光强。例如,任意两个出光区010出射的光线的强度差不大于其中一个出光区的强度的15%。例如,任意两个出光区010出射的光线的强度差不大于其中一个出光区的强度的10%。例如,任意两个出光区010出射的光线的强度差不大于其中一个出光区的强度的5%。例如,任意两个区域的亮度差在20%的范围内。本公开实施例提供的多个第一透反元件中,通过调节至少部分第一透反元件的反射率以使任意两个出光区出射的光线的强度差不大于其中一个出光区的强度的20%,有利于提高从第二导光元件出射光线的均匀性。
例如,如图12所示,位于同一透反元件组011中的第一透反元件0110沿光线在第二导光元件120内的传播方向上相邻设置。例如,一透反元件组包括两个第一透反元件0110,这两个第一透反元件0110可以为彼此相邻的透反元件。例如,一透反元件组包括三个以上第一透反元件0110,这三个以上第一透反元件0110依次排列,且任意两个第一透反元件0110中没有设置属于其他透反元件组的第一透反元件0110。
例如,如图12所示,多个第一透反元件0110的数量可以为N个,例如8个,M组第一透反元件中的每一组中包括的第一透反元件0110具有相同的反射率,且M组中的任意两组中的第一透反元件0110的反射率不同。例如,如图12所示,M可以为4,沿光线在第二导光元件120中的传播方向,多个第一透反元件0110的反射率可以依次设置为1/8、1/8、1/6、1/6、1/4、1/4、1/2和1,此时一组第一透反元件0110的数量为一个或者两个。本公开实施例不限于此,一组第一透反元件的数量还可以为三个或者更多个,可以根据实际产品需求进行设置。
例如,可以在第二导光元件120的出光侧设置扩散元件,以将从第二导光元件120出射的光线进行扩散,可以提高光线的均匀性。
例如,如图12所示,M个透反元件组011包括第一透反元件组011-1和第二透反元件组011-2,第一透反元件组011-1中的第一透反元件0110的反射率大于第二透反元件组011-2中的第一透反元件0110的反射率,且第一透反元件组011-1中第一透反元件0110的数量不大于第二透反元件组011-2中第一透反元件0110的数量。例如,第一透反元件组011-1中的第一透反元件0110的反射率为上述1/6,第二透反元件组011-2中的第一透反元件0110的反射率为上述1/8,第一透反元件组011-1中的第一透反元件0110的数量可以等于第二透反元件组011-2中的第一透反元件0110的数量。例如,第一透反元件组011-1中的第一透反元件0110的反射率为上述1/2,第二透反元件组011-2中的第一透反元件0110的反射率为上述1/4,第一透反元件组011-1中的第一透反元件0110的数量可以小于第二透反元件组011-2中的第一透反元件0110的数量。
例如,如图12所示,沿光线在第二导光元件120中的传播方向,透反元件组011中包括的第一透反元件0110的数量可以呈区域性地减小。例如,最靠近第二导光元件120的入光侧的透反元件组011中的第一透反元件0110的数量最多,最远离第二导光元件120的入光侧的透反元件组011中的第一透反元件0110的数量最少,位于上述两个透反元件组011之间的透反元件组011中的第一透反元件0110的数量可以位于上述两个数量之间,或者与上述数量中数值较大的一个相同;位于上述两个透反元件组011之间的透反元件组011的数量可以为多个,这些透反元件组011中的第一透反元件0110的数量可以相同,也可以不同;例如,这些透反元件组011中的两个透反元件组011中的第一透反元件0110的数量不同时,靠近第二导光元件120的入光侧的一个透反元件组011中的第一透反元件0110的数量可以大于远离第二导光元件120的入光侧的一个透反元件组011中的第一透反元件0110的数量。
例如,如图12所示,M个透反元件组011包括第三透反元件组011-3,第三透反元件组011-3中的第一透反元件0110的反射率大于其他透反元件组011中的第一透反元件0110的反射率,且第三透反元件组011-3仅包括一个第一透反元件0110。例如,如图12所示,第三透反元件组011-3为距离第二导光元件120的入光侧最远的透反元件组011,该透反元件组011中的第一透反元件0110的反射率不小于90%。例如,该透反元件组011中的第一透反元件0110的透反面对入射在其上的光线的反射率不小于92%,或者不小于95%,或者不小于98%,如该透反元件组011中的第一透反元件0110的反射率接近或几乎为100%,即该第一透反元件0110可以将入射在其透反面上的光线几乎全部反射出第二导光元件。
例如,如图12所示,位于同一透反元件组011中的第一透反元件0110的倾斜方向相同。上述“倾斜方向”可以指第一透反元件相对于Y方向的倾斜方向,例如以X方向的箭头所指的方向为向右,位于同一透反元件组011中的第一透反元件0110向右倾斜。例如,多个第一透反元件0110的倾斜方向可以均相同,或者也可以有一定的误差范围,例如具有0°-10°的误差范围。
例如,如图12所示,位于同一透反元件组011中的第一透反元件0110平行设置。例如,多个第一透反元件0110中的任意两个彼此平行设置。上述“平行设置”可以包括严格平行和大致平行,严格平行指任意两者的夹角为0°,大致平行指任意两者的夹角不大于10°。通过将多个第一透反元件平行设置,可以使得从第二导光元件出射的光线为平行光。本公开实施例不限于此,多个第一透反元件中也可以有部分透反元件不平行设置,以实现从第二导光元件出射的光线进行会聚或者发散。
例如,在本公开实施例的一示例中,导光装置还包括第二透反元件阵列,如图10A所示,第二光耦出部1012包括第二透反元件阵列,第二透反元件阵列包括多个第二透反元件0120,多个第二透反元件0120中的至少部分被配置为部分透射且部分反射传播至第二透反元件0120的光线,以使所述光线的一部分射出导光装置(例如第三导光元件130),且使光线的另一部分继续在导光装置中传播。例如,上述透反元件可以指以下描述的第二透反元件,下述第二透反元件与上述透反元件具有相同的特征和实施方式。例如,第一透反元件阵列与第二透反元件阵列在垂直于第一透反元件的排列方向的方向(如图10A所示的Y方向)上没有交叠,例如,第一透反元件阵列与第二透反元件阵列沿可以沿图10A所示的Y方向排列。
例如,如图10A所示,第一透反元件阵列与第二透反元件阵列在垂直于第一透反元件0110的延伸方向的方向上交叠。
例如,如图10A所示,多个第二透反元件包括M’个透反元件组,至少一个透反元件组中的每个透反元件组包括具有相同反射率的至少两个第二透反元件,且位于不同透反元件组的第二透反元件的反射率不同,M’为大于1的正整数。上述“相同反射率”可以包括反射率完全相同和反射率大致相同,这里的“反射率大致相同”指任意两者的反射率之比为0.8~1.2,或者0.9~1.1,或者0.95~1.05。本公开实施例中,通过将多个第二透反元件设置为M’个透反元件组,至少有两个透反元件反射率相同,可以减少第二透反元件阵列所需的透反膜的种类,有利于降低导光装置的成本。
例如,如图10A所示,多个第二透反元件的数量可以为N’(例如N’为大于等于2的正整数),N’个第二透反元件包括的反射率的种类小于N’种,由此可以减少第二透反元件阵列所需的透反膜的种类,有利于降低导光装置的成本。
例如,如图10A所示,多个第二透反元件沿光线在导光装置中的传播方向排列,沿多个第二透反元件的排列方向,多个第二透反元件的反射率呈区域性地逐渐增大。
例如,上述区域性地逐渐增大可以指:将多个第二透反元件划分为两个或两个以上的区域(一个区域可以指一个透反元件组,但不限于此,一个区域也可以包括两个相邻的透反元件组或者两个以上透反元件组),上述不同区域中透反元件的反射率不同且整体上呈逐渐增大的趋势。
例如,如图10A所示,多个第二透反元件中反射率最大的第二透反元件的反射率不小于90%。例如,导光装置包括入光侧,距离该入光侧最远的第二透反元件可以为反射率最大的第二透反元件,该第二透反元件的透反面对入射在其上的光线的反射率不小于92%,或者不小于95%,或者不小于98%,如该第二透反元件的反射率接近或几乎为100%,该第二透反元件可以将入射在其透反面上的光线几乎全部反射出导光装置。
本公开实施例中的第二透反元件可以与上述第一透反元件具有相同的性质,例如第一透反元件中设置的反射介质可以应用于第二透反元件。
例如,在第一透反元件阵列和第二透反元件阵列沿如图10A所示的X方向排列时,两个透反元件阵列可以镜像对称。例如,在第一透反元件阵列和第二透反元件阵列沿图2所示的X方向排列时,两个透反元件阵列中的反射介质的种类可以镜像对称设置。
图13A至图13H为根据本公开实施例的另一示例提供的透反元件的局部平面结构示意图。如图13A至图13H所示,多个透反元件(如第一透反元件0110和第二透反元件0120至少之一)包括设置有反射介质0111的透反元件,至少部分透反元件设置有具有第一反射率的反射介质0111,上述至少部分透反元件中的至少两个透反元件中,具有第一反射率的反射介质0111占相应的透反元件的面积比不同以使至少两个透反元件的反射率不同。例如,至少部分透反元件设置有具有相同反射率的反射介质0111,至少部分透反元件的至少两个透反元件中,具有相同反射率的反射介质0111占相应的透反元件的面积比不同以使至少两个透反元件的反射率不同。上述“相同反射率”包括完全相同的反射率和近似相同的反射率,近似相同的反射率指任意两者的反射率之差与其中之一的比值不大于10%(例如,可以不大于8%、5%或1%)。例如,上述第一反射率可以指至少一个特定反射率,如80%、70%、60%及其他数值中的至少一者。例如,至少两个透反元件中,反射介质0111具有第一反射率,第一反射率为一个特定反射率,例如第一反射率为60%,上述至少两个透反元件均具有相同的反射率;或者,至少两个透反元件中,反射介质0111具有第一反射率,第一反射率包括多个特定反射率,例如第一反射率包括60%和80%,可以认为至少两个透反元件上均设置有反射率为60%的反射介质和反射率为80%的反射介质。
例如,多个透反元件包括设置有反射介质0111的透反元件至少一个透反元件设置的反射介质0111包括至少两种不同反射率,且多个透反元件设置的反射介质0111的反射率种类数量小于多个透反元件0110的数量。
例如,至少部分透反元件设置有具有两种或两种以上反射率的反射介质0111,至少部分透反元件的至少两个透反元件中,具有同一种反射率的反射介质0111占相应的透反元件的面积比不同以使至少两个透反元件的反射率不同。例如,反射介质0111包括反射率为60%和反射率为80%的两种介质,至少两个透反元件中,反射率为60%的反射介质占相应的透反元件0110的面积比不同,和/或反射率为80%的反射介质占相应的透反元件的面积比不同,以使至少两个透反元件的反射率不同。上述“同一种反射率”可以指相同的反射率,包括完全相同的反射率和近似相同的反射率,近似相同的反射率指任意两者的反射率之差与其中之一的比值不大于10%(例如,可以不大于8%、5%或1%)。
本公开实施例通过在至少两个透反元件上设置具有相同反射率的反射介质,且通过调节该至少两个透反元件上反射率相同的反射介质的面积来调节相应透反元件的反射率,减少反射介质的种类,降低了透反元件的制作成本。
例如,上述至少一个透反元件设置的反射介质可以为包括一层反射膜的介质,也可以为包括多层反射膜的介质,上述反射介质的反射率指该反射介质包括的多膜层整体的反射率。例如,上述反射介质也可以为透反介质,该透反介质可以为包括一层透反膜的介质,也可以为包括多层透反膜的介质,透反介质的透射率指该透反介质包括的膜层整体的透射率。例如,至少一个透反元件设置的所述反射介质包括堆叠设置的多层反射膜,所述多层反射膜包括五氧化二钽、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、氟化镁、氮化硅、氮氧化硅以及氟化铝中的多种。
例如,本示例中,多个透反元件的排列方式以及多个透反元件上反射率的变化趋势可以与图1A至图12所示的透反元件的排列方式以及多个透反元件上反射率的变化趋势相同,在此不再赘述。
例如,图13A至图13H以第一透反元件0110为例进行描述,但不限于此,第二透反元件也适用。例如,图13A至图13H示意性的示出第一透反元件0110的形状为矩形,但是不限于此,第一透反元件的形状还可以为圆形、椭圆形或者六边形等其他多边形。例如,第一透反元件0110可以为导光介质123的表面。例如,导光介质123可被划分为多个截面为平行四边形的柱体(例如平行六面体),在拼接的柱体之间可以设置透反元件0110。例如,上述柱体可以包括彼此相对的两个表面,这两个表面之一可以为柱体的入光面,另一个表面位于入光面的背侧。例如,反射介质可以采用镀设或者贴覆的方式设置在透反元件上,即可以设置在柱体的表面,例如上述柱体彼此拼接的表面。上述第一透反元件的形状可以指导光介质中拼接的柱体的表面的形状。
例如,如图13A至图13H所示,多个第一透反元件0110中任意两个透反元件0110的的面积相同,且同一第一透反元件0110上设置的反射介质0111为具有同一种反射率(例如第一反射率)的反射介质0111。例如,该反射介质0111可以选用反射率较大的材质,例如,该反射介质0111的反射率可以不小于80%。例如,该反射介质0111的反射率可以不小于90%。例如,该反射介质0111的反射率可以不小于95%。通过在同一第一透反元件上设置反射率较大的反射介质,可以使得该第一透反元件的反射率具有较大的可调节范围,即该第一透反元件可以调节为具有较大的反射率(如与反射介质具有相同的反射率),也可以具有较小的反射率(如反射率小于40%)。当然,本公开实施例不限于此,根据第一透反元件的位置以及对反射率的需求,一些第一透反元件上设置的反射介质也可以采用反射率较低的材质。上述“面积相同”可以指两者的面积完全相同或者大致相同,例如两者的面积之比为0.8~1.2,例如可以是0.9~1.1。
例如,如图13A至图13H所示,所有第一透反元件0110上设置的反射介质0111均为具有第一反射率的反射介质0111。例如,多个第一透反元件0110上均设置具有相同反射率的反射介质0111。例如,多个第一透反元件0110上设置的反射介质0111可以为采用同一材料制作的反射介质0111,从而极大减少了反射介质的种类,降低了产品的制作成本。
例如,如图13A至图13H所示,第一透反元件0110的反射率与其设置的反射介质0111的面积呈正相关。例如,对于一个第一透反元件0110,其上设置的反射介质0111的面积越大,该第一透反元件0110的反射率越大,当反射介质0111的面积与该第一透反元件0110的表面面积几乎相同时,该第一透反元件0110的反射率达到最大,几乎可以与反射介质0111的反射率相等。在反射介质0111的面积小于该第一透反元件0110的表面面积时,该第一透反元件0110的反射率小于反射介质0111的反射率,由此,通过调节第一透反元件0110上设置的反射介质0111的面积,可以调节第一透反元件0110的反射率。
例如,如图13A至图13H所示,部分第一透反元件0110还包括空白区域0112,空白区域0112包括第一透反元件0110未设置反射介质0111的区域。例如,第一透反元件0110上除反射介质0111以外的区域即为空白区域0112。通过调节一个第一透反元件上的反射介质与空白区域的面积比,可以调节该第一透反元件的反射率,其中,反射介质与空白区域的面积比越大,第一透反元件的反射率越高。例如,多个第一透反元件可以为导光介质中包括的多个平行六面体的表面(例如多个平行六面体彼此拼接的表面),空白区域可以为上述表面中没有设置反射介质的区域。
例如,图13A所示的第一透反元件0110中的反射介质0111与空白区域0112的面积比大于图13B所示的第一透反元件0110中的反射介质0111与空白区域0112的面积比,则图13A所示的第一透反元件0110的反射率大于图13B所示的第一透反元件0110。图13A和图13B示意性的示出,反射介质0111沿U方向延伸且沿V方向排列,本公开实施例不限于此,反射介质还可以设置为沿V方向延伸且沿U方向排列。
例如,图13C和图13D示意性的示出反射介质0111沿与U方向和V方向相交的方向延伸,且通过调节反射介质0111与空白区域0112的面积比,可以调节相应的第一透反元件的反射率。
例如,图13E和图13F示意性的示出反射介质0111的形状为圆形,且通过调节反射介质0111与空白区域0112的面积比,可以调节相应的第一透反元件的反射率。
例如,图13G和图13H示意性的示出反射介质0111的形状为矩形,且通过调节反射介质0111与空白区域0112的面积比,可以调节相应的第一透反元件的反射率。
当然,反射介质的形状不限于图中所示的矩形或者圆形,还可以为其他形状。
例如,第一透反元件0110上设置的反射介质0111可以均采用反射率为80%的反射膜,第一透反元件0110的数量例如为四个,沿光线的传播方向,四个第一透反元件0110的反射率分别需要设置为20%、40%、60%和80%,也即可以通过调节反射率为80%的膜层在不同第一透反元件上的面积比来实现低于80%反射率的其他反射率。
例如,可以采用调节占空比的方式来实现较低的反射率。例如,本公开实施例中的占空比可以指透反元件设置的反射介质与空白区域的面积比,或者空白区域与反射介质的面积比。例如,可以在一个第一透反元件0110的一半区域设置反射介质0111,而另一半区域设置空白区域0112,相对于表面设置填充满反射介质0111的另一个第一透反元件0110,上述一个第一透反元件0110反射的光线数量降为一半。其他较低的反射率的实现方式与其类似,调节反射介质的面积占比即可。
例如,如图13A至图13H所示,部分第一透反元件0110的反射介质0111均匀分布,可以使得从导光装置出射的光线更加均匀。上述反射介质的均匀分布可以包括反射介质和空白区域交叉分布,可以包括反射介质在某一方向(如V方向、U方向或者与U方向和V方向均相交的方向等)等间距分布。
例如,反射介质0111的分布也可以不均匀分布(例如,类似二维码点阵的分布形式)或者呈随机分布,使得反射介质0111的总面积与空白区域的面积比例符合要求就可以。
例如,在导光装置的出光面可以设置扩散元件,通过扩散作用进一步提升透反元件出射的光线的均匀性。
例如,图14A和图14B为根据本公开实施例的另一示例提供的透反元件的局部平面结构示意图。例如,图14A和图14B以第一透反元件0110为例进行描述,但不限于此,第二透反元件也适用。例如,图14A和图14B示意性的示出第一透反元件0110的形状为矩形,但是不限于此,第一透反元件的形状还可以为圆形、椭圆形或者六边形等其他多边形。
图14A和图14B与图13A至图13H所示示例的不同之处在于多个第一透反元件0110包括至少两个透反元件组(如图12所示的011),至少一个透反元件组中包括至少两个透反元件,且同一透反元件组中设置的反射介质0111为具有相同反射率的反射介质0111,位于不同透反元件组的反射介质0111的反射率不同。例如,本示例中多个第一透反元件0110中,同一第一透反元件0110中设置采用同一材质形成的反射介质0111,至少两个不同的第一透反元件0110中可以设置不同材质形成的反射介质0111。本示例中,第一透反元件的形状、反射介质的形状以及分布可以与图13A至图13H所示示例中的第一透反元件的形状、反射介质的形状以及分布相同,在此不再赘述。
例如,多个第一透反元件0110的数量可以为N,N个第一透反元件0110包括的透反元件组011的数量小于N。例如,一个透反元件组或者多个透反元件组中设置的第一透反元件0110的数量可以大于1,透反元件组的数量以及各透反元件组中第一透反元件的数量可以根据产品需求进行设置。
例如,图14A所示的第一透反元件0110的反射介质0111的反射率不同于图14B所示的第一透反元件0110的反射介质0111的反射率,图14A所示的第一透反元件0110和图14B所示的第一透反元件0110分别位于两个不同的透反元件组。
例如,设置具有不同反射率的反射介质0111的至少两个第一透反元件0110中,反射介质0111占相应的第一透反元件0110的面积比相同。例如,图14A所示的第一透反元件0110设置的反射介质0111占该第一透反元件0110的面积比为A,图14B所示的第一透反元件0110设置的反射介质0111占该第一透反元件0110的面积比也为A,但是由于两个第一透反元件0110设置的反射介质0111的反射率不同,则即使两个第一透反元件0110设置的反射介质0111的面积比相同,这两个第一透反元件0110的反射率也不同。
例如,在设置有至少两个第一透反元件0110的透反元件组中,第一透反元件0110的反射率与其设置的反射介质0111的面积呈正相关。例如,对于一个第一透反元件0110,其设置的反射介质0111的面积越大,该第一透反元件0110的反射率越大,当反射介质0111的面积与该第一透反元件0110的表面面积几乎相同时,该第一透反元件0110的反射率达到最大,几乎可以与反射介质0111的反射率相等。在反射介质0111的面积小于该第一透反元件0110的表面面积时,该第一透反元件0110的反射率小于反射介质0111的反射率,由此,通过调节第一透反元件0110上设置的反射介质0111的面积,可以调节第一透反元件0110的反射率。
例如,图14A所示的第一透反元件0110上设置的反射介质0111为反射率为80%的反射膜,图14B所示的第一透反元件0110上设置的反射介质0111为反射率为60%的反射膜,多个第一透反元件0110的数量为四个为例,沿光线的传播方向,四个第一透反元件0110的反射率分别设置为20%、40%、60%和80%。例如,反射率为60%的第一透反元件0110上可以设置反射率为60%的反射介质0111,该反射介质0111占满第一透反元件0110的表面;反射率为80%的第一透反元件0110上可以设置反射率为80%的反射介质0111,该反射介质0111占满第一透反元件0110的表面;通过调节反射率为80%的反射介质0111在另外两个第一透反元件0110的表面的面积比可以分别实现反射率分别为20%和40%的第一透反元件0110,或者调节反射率为60%的反射介质0111在另外两个第一透反元件0110的表面的面积比可以分别实现反射率分别为20%和40%的第一透反元件0110,或者调节反射率为60%的反射介质0111在一个第一透反元件0110的表面的面积比可以分别实现反射率分别为20%和40%之一的第一透反元件0110,调节反射率为80%的反射介质0111在一个第一透反元件0110的表面的面积比可以分别实现反射率分别为20%和40%的另一个的第一透反元件0110。由此,本示例可以通过两种不同反射率的反射介质实现具有较低反射率的第一透反元件,通过采用至少两个不同反射率的反射介质实现具有不同反射率的第一透反元件,可以获得从第一透反元件出射光线更均匀的效果。
本示例中,第一透反元件包括上述空白区域0112,通过调节反射介质0111与空白区域0112的面积比,可以调节相应的第一透反元件的反射率。
例如,图15A和图15B为根据本公开实施例的另一示例提供的透反元件的局部平面结构示意图。例如,图15A和图15B以第一透反元件0110为例进行描述,但不限于此,第二透反元件也适用。例如,图15A和图15B示意性的示出第一透反元件0110的形状为矩形,但是不限于此,第一透反元件的形状还可以为圆形、椭圆形或者六边形等其他多边形。
图15A和图15B与图13A至图13H所示示例的不同之处在于:所有第一透反元件0110设置有反射介质0111,至少一个第一透反元件0110设置的反射介质0111包括至少两种不同反射率,且多个第一透反元件0110设置的反射介质0111的反射率种类数量小于多个第一透反元件0110的数量。本示例提供的透反元件中,通过在至少一个透反元件上设置包括至少两种不同反射率的反射介质,且反射介质的反射率种类数量小于多个透反元件的数量,在使得透反元件出射光线较均匀的同时,有利于降低透反元件的制作成本。
例如,如图15A和图15B所示,至少一个第一透反元件0110设置的反射介质0111包括反射率不同的至少两种反射介质。例如,至少一个第一透反元件0110可以设置反射率不同的三种反射介质0111或者四种反射介质0111。例如,一些第一透反元件0110设置反射率不同的至少两种反射介质,不同第一透反元件0110设置的反射介质的几种反射率可以相同,也可以不同。
例如,如图15A和图15B所示,至少两个第一透反元件0110中,每个第一透反元件0110上设置的反射介质0111包括反射率不同的至少两种反射介质(如第一反射介质0111-1和第二反射介质0111-2),不同第一透反元件0110中,具有相同反射率的一种反射介质0111(如第一反射介质0111-1或第二反射介质0111-2)占相应的第一透反元件0110的面积比不同以使不同第一透反元件0110的反射率不同。
例如,图15A所示的第一透反元件0110上设置的第一反射介质0111-1占该第一透反元件0110的面积比与图15B所示的第一透反元件0110设置的第一反射介质0111-1占该第一透反元件0110的面积比不同,并且,图15A所示的第一透反元件0110设置的第二反射介质0111-2占该第一透反元件0110的面积比与图15B所示的第一透反元件0110设置的第二反射介质0111-2占该第一透反元件0110的面积比也不同,由此,可以通过调节第一透反元件设置的不同反射率的反射介质的面积比来调节相应的第一透反元件的反射率。当然,本公开实施例不限于不同反射率的反射介质仅包括两种不同反射率,还可以包括具有其他反射率的第三反射介质等,可根据产品需求进行设置。
例如,如图15A和图15B所示,至少两个第一透反元件0110中,每个第一透反元件0110设置的反射介质0111包括反射率不同的至少两种反射介质(如第一反射介质0111-1和第二反射介质0111-2),不同第一透反元件0110的反射率不同,且不同第一透反元件0110中,反射介质0111占相应的第一透反元件0110的表面的面积比相同。当然,本公开实施例不限于此,例如,至少两个第一透反元件中,各第一透反元件设置的反射介包括反射率不同的至少两种反射介质(如第一反射介质和第二反射介质),不同第一透反元件的反射率不同,且不同第一透反元件中,反射介质占相应的第一透反元件的表面的面积比不同。
例如,图15A所示的第一透反元件0110中的反射介质0111(包括第一反射介质0111-1和第二反射介质0111-2)占该第一透反元件0110的面积比为B,图15B所示的第一透反元件0110中的反射介质0111(包括第一反射介质0111-1和第二反射介质0111-2)占该第一透反元件0110的面积比也为B,两个第一透反元件0110中,反射介质0111占据的面积比相同,可以通过调节各第一透反元件上的不同反射率的反射介质占该第一透反元件上的面积来调节该第一透反元件的反射率。例如,图15A所示的第一透反元件0110中,第一反射介质0111-1占该第一透反元件0110的面积比可以为B1,第二反射介质0111-2占该第一透反元件0110的面积比可以为B2,B1+B2=B;图15B所示的第一透反元件0110中,第一反射介质0111-1占该第一透反元件0110的面积比可以为B3,第二反射介质0111-2占该第一透反元件0110的面积比可以为B4,B3+B4=B,则通过调节B1、B2、B3以及B4的值,可以调整两个第一透反元件的反射率。
例如,如图15A和图15B所示,第一反射介质0111-1和第二反射介质0111-2可以分别为反射率为80%和60%的反射膜,同时通过调节这两种反射膜的面积比例,可以将不同的第一透反元件的反射率在20%~80%之间调节。
本示例中,第一透反元件包括上述空白区域0112,通过调节反射介质0111与空白区域0112的面积比,可以调节相应的第一透反元件的反射率。
例如,图13A至图15B所示的第一透反元件0110通过调节其上设置的反射介质0111的其表面的面积比调节该第一透反元件0110的反射率的方式可以应用于图1A至图12所示的示例中,以实现多个第一透反元件0110的反射率呈区域性地逐渐增大,或者逐渐增大。
图16为根据本公开另一实施例提供的一种导光装置。如图16所示,该导光装置包括导光结构100。导光结构100包括光耦出部101,光耦出部101被配置为将在导光结构100中传播的光线耦出。导光结构100包括第一导光元件110和第二导光元件120,进入导光结构100的光线经第一导光元件110传输至第二导光元件120,光耦出部101位于第二导光元件120。第一导光元件110被配置为对入射至第一导光元件110的光线进行全反射传播以使光线传播至第二导光元件120,第一导光元件110包括至少两个反射面1120,入射到第一导光元件110内的光线的发散角为θ,上述至少两个反射面112包括彼此相对的两个反射面112,该彼此相对的两个反射面112之间的夹角大于等于0°且小于等于θ。上述入射到第一导光元件110内的光线的发散角θ为大于0°的角度。
例如,彼此相对的两个子反射面112之间的在反射结构的入光侧、出光侧和位于入光侧和出光侧之间的侧方中的至少之一的夹角大于0°且小于等于θ。
例如,上述彼此相对的两个反射面112之间的夹角在0°与θ之间。例如,上述彼此相对的两个反射面112之间的夹角大于0°且小于等于θ;本公开实施例中将彼此相对的两个反射面设置为不平行,且两者之间的夹角小于等于θ,有利于降低两个反射面之间的至少一部分区域的距离,可以减薄第一导光元件的厚度,有利于增加光线在第一导光元件中反射的次数,提高第一导光元件的匀光效果。此外,还可以增加光线在第一导光元件中的反射次数后,有利于提升大角度光线的匀化效果。
例如,上述彼此相对的两个反射面112之间的夹角等于0°,可以认为其相互平行;平行的反射面112有利于维持光线在第一导光元件110内的全反射传播,可以提升光线利用率。
例如,第一导光元件110中设置有导光介质111,光线在该导光介质111中发生全反射传播,上述第一导光元件110包括的至少两个反射面112可以为导光介质111的用于反射光线的内表面,也可以为设置在导光介质外表面上的反射结构,本公开实施例对此不作限制。
例如,上述两个反射面1120可以为在图16所示的Y方向上彼此相对,也可以在垂直于XY面的方向上彼此相对,还可以在其他与X方向垂直的方向上彼此相对。例如,上述彼此相对的两个反射面1120可以为彼此独立且中间设置有间隔的两个子反射面,也可以为通过位于介质111以外区域的连接部连接起来的两个子反射面,本公开实施例对此不作限制。
例如,入射到第一导光元件110内的光线的发散角可以为40°。例如,入射到第一导光元件110内的光线的发散角可以为20°。入射到第一导光元件110内的光线的发散角可以为10°。
例如,彼此相对的两个反射面1120之间的夹角小于等于40°。例如,彼此相对的两个反射面1120之间的夹角小于等于30°。例如,彼此相对的两个反射面1120之间的夹角小于等于20°。例如,彼此相对的两子反射面1120之间的夹角小于等于10°。
本公开实施例中的第二导光元件可以与图1A至图12所示第二导光元件具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,图16所示实施例中的导光装置可以包括图1A至图3B中任一示例所示的第三反射结构130,可以包括图1A至图10B中任一示例所示的光转化部200(某些示例中,光转化部可以替代第三反射结构130),可以包括图5所示示例中的调光结构300,可以包括图7所示示例中的光线聚集元件400等结构,本示例不再赘述。
图17为根据本公开实施例的另一示例提供的导光装置的局部截面结构示意图。图17所示导光装置与图4以及图16所示导光装置的不同之处在于导光装置还包括第四导光元件140,位于光转化部200的出光侧,光转化部200出射的光经第四导光元件140传输至第二导光元件120。例如,第四导光元件140位于光转化部200与第二导光元件120之间,光转化部200出射的光经第四导光元件140传输至第二导光元件120。例如,在第四导光元件140内传输的光线可以在第四导光元件140的内表面发生非全反射或者全反射传播,以将对该光线进一步起到匀光效果。
例如,如图17所示,第四导光元件140的延伸方向与第二导光元件120的延伸方向相同。例如,沿Y方向,第四导光元件140与第二导光元件120交叠。例如,沿Y方向第一导光元件110与第二导光元件120交叠,且第四导光元件140位于第一导光元件110与第二导光元件120之间。
本示例通过在光转化部与第二导光元件之间设置第四导光元件,有利于将光转化部出射的光线进一步混合均匀,可以提升从光转化部出射至第二导光元件的光线的均匀度。
例如,第四导光元件140包括光耦入部和光耦出部,光耦入部和光耦出部可以包括反射面或者光栅等结构,本公开实施例对此不作限制。
例如,图18为根据本公开提供的光源装置的截面结构示意图。如图18所示,光源装置包括光源部500以及图1A至图17任一示例提供的导光装置,图18示意性的示出导光装置为图3A所示的导光装置,但不限于此,还可以为图1A至图17中其他示例提供的导光装置。
例如,如图18所示,光源部500发出的光线被配置为进入导光装置。
例如,光源部500可以包括光源510和反射导光结构520,反射导光结构520被配置为将光源510发出的光线调节至预定发散角。例如,预定发散角可以包括40°以内的发散角。例如,预定发散角可以包括20°以内的发散角。例如,预定发散角可以包括10°以内的发散角。例如,预定发散角可以包括5°以内的发散角。
例如,反射导光结构520可以为灯杯,该灯杯可以是实心灯杯或空心灯杯,可以将光源发出的具有一定发散角度的光线转化为准直光线,例如,准直光线为平行或近乎平行(例如发散角不大于10°)的光线,其一致性较好,可以提高光线利用率,参见图19B所示的实施例,准直光线偏振转化的效率更高。
例如,反射导光结构520可以将光线的发散角控制为较小的角度,例如光源发出的光线其发散角一般较大,例如发散角为45°,反射导光结构520可以将该角度控制为40°、20°或10°。例如,光线具有20°以内的发散角,具有一定发散角度的光线,随着传播中的多次反射,其均匀性也会随之增加,可以改善光线明暗均匀度。
例如,本公开实施例提供的光源装置可以用于显示装置的背光源。
例如,图18示意性的示出光源部位于导光装置的侧方为例,但不限于此。当光源装置用于背光源时,光源部位于导光装置的侧方,即背光源为侧入式背光源。例如,导光装置可以设置为至少一个边侧入光(例如,可以是两个边侧入光)的入光方式,有利于减小光源装置的厚度。例如,导光装置也可以设置为底部(例如导光装置远离出光区的一侧)入光,有利于减小光源装置的平面尺寸。
例如,光源510可为单色光源或混色光源,例如红色单色光源、绿色单色光源、蓝色单色光源或白色混色光源,或者也可以是多个不同颜色的单色光源组合形成混色光源,上述单色光源最终可形成单色图像,上述混色光源则可形成彩色图像。例如,光源510可以是激光光源或发光二极管(LED)光源。例如,光源部500可以包括一个光源510或多个光源510。
例如,光源部500包括的光源510发出的光线可以为一维光束,即主要在一维方向上延伸的光束。例如,光源部100可以包括条状灯带光源,该光源510发出光束的截面近似为一维线状,或者可以是窄带状。
本公开实施例提供的光源装置,通过采用图1A至图17所示的导光装置,可以使得光源装置出射的光线具有较好的均匀性。
例如,图19A和图19B为根据本公开实施例提供的显示装置的局部截面结构示意图。如图19A和图19B所示,显示装置包括显示面板600以及图18所示的光源装置。
例如,如图19A和图19B所示,显示面板600包括显示面601和与显示面601相对的背侧602,光源装置位于显示面板600的背侧602。例如,光源装置出射的光透过显示面板600后射向观察区。例如,显示面板600面向光源装置的一侧为非显示侧,显示面板600远离光源装置的一侧为显示侧,观察区位于显示面板600的显示侧,该显示侧是用户可以观看到显示图像的一侧。例如,观察区和光源装置位于显示面板600的两侧。
例如,显示面板可以为液晶显示面板。液晶显示面板可以包括阵列基板、对置基板、位于阵列基板和对置基板之间的液晶层以及封装液晶层的封框胶。例如,液晶显示面板还包括设置在阵列基板远离对置基板的一侧的第一偏振层和设置在对置基板远离阵列基板的一侧的第二偏振层。例如,光源装置被配置为向液晶显示面板提供背光,背光通过液晶显示面板后转变为图像光。
例如,第一偏振层的偏光轴方向和第二偏振层的偏光轴方向互相垂直,但不限于此。例如,第一偏振层可通过一种线偏振光,第二偏振层可通过另一种线偏振光,上述两种线偏振光的偏振方向垂直。
例如,只有特定偏振态的光线才可经过液晶层与光源装置之间的第一偏振层而入射到液晶显示面板内部,并被利用成像。例如,本公开实施例提供的光源装置发出的光线为线偏振光,该线偏振光的偏振方向与第一偏振层的偏光轴平行,由此,光源装置射向显示面板的光线具有较高的利用率。
例如,如图19A所示,第二导光元件120中,位于入光侧的最边缘的一个透反元件0110的反射率大于透射率。例如,该透反元件的反射率可以几乎为100%或接近100%,从而将大部分甚至全部光线反射向与其相邻的透反元件,以使远离该透反元件的其他透反元件将光线耦出,既可以避免显示面板的边缘过亮,还可以避免该透反元件因具有一定透射率,使得透射的光线具有一定发散角,发散的光线从该透反元件的边缘漏出,与正常耦出的光线交叠,造成亮条。
例如,如图19A所示,沿垂直于显示面板600的显示面的方向,上述最边缘的一个透反元件0110的至少部分与显示面板600没有交叠;或者,与上述最边缘的一个透反元件0110交叠的显示面板600的区域不用于成像。
例如,如图19B所示,第二导光元件120中,位于入光侧的最边缘的透反元件0110将从第一导光元件110传播进第二导光元件120的光线的一部分反射向与其相邻的透反元件,且将从第一导光元件110传播进第二导光元件120的光线的另一部分透射向显示面板600。
例如,上述位于入光侧的最边缘的透反元件0110可以设置为具有一定透射率的元件,例如透射率可以较小,例如可以不超过20%,尽量使得直接透过该透反元件出射的光线的强度与后续从其他透反元件耦出的光线的强度相差不大,例如强度差不大于从其中任一个透反元件耦出的光线的强度的20%(例如,可以是15%,10%或5%),从而可以增加出光面积,避免边缘不出光。
例如,图20为根据本公开实施例的另一示例提供的显示装置的局部截面结构示意图。如图20所示,显示装置还包括至少一个光扩散元件710,位于显示面板600的显示面所在侧和背侧的至少之一,且被配置为将显示面板600和光源装置至少之一出射的光线进行扩散。
例如,图20示意性的示出光扩散元件710位于显示面板600的背侧,即位于显示面板600与光源装置之间,且被配置为将光源装置的出射的光线进行扩散,即光扩散元件710被配置为将经过光扩散元件710的光束进行扩散。
例如,光扩散元件710还可以设置在显示面板600的出光侧,配置为将显示面板600出射的图像光线进行扩散,光扩散元件710例如紧贴显示面板600设置,以提升成像效果。
例如,图20示意性的示出光扩散元件的数量为1个,但是不限于此,还可以为多个,且彼此间隔设置,以进一步提高光束的分散效果。本公开实施例示意性的示出光扩散元件位于显示面板的背侧,但不限于此,还可以位于显示面板的显示面一侧。例如,光扩散元件可以贴合在显示面板的显示面的表面。
例如,光扩散元件710被配置为扩散经过光扩散元件710的光束但不改变或几乎不改变该光束的光轴。上述“光轴”指光束的中心线,也可以认为是光束传播的主方向。
例如,入射光束经过光扩散元件710后,会扩散为沿传播方向具有特定大小和形状的光斑的光束,例如,光斑的能量分布可以均匀化或者非均匀化;例如,光斑的大小和形状可以由光束扩散元件700的表面设计的微结构控制。上述特定形状的光斑可以包括但不限于线形、圆形、椭圆形、正方形、和长方形。
例如,光扩散元件710可以不区分正反面。例如,光束扩散后的传播角度和光斑尺寸决定了最终成像的亮度及可视区域,扩散角度越小,成像亮度越高,可视区域也越小;反之亦然。
例如,光扩散元件710包括衍射光学元件和散射光学元件中的至少之一。
例如,光扩散元件710可以为成本较低的散射光学元件,如匀光片、扩散片等,光束透过匀光片等散射光学元件时会发生散射,还会发生少量的衍射,但散射起主要作用,光束透过散射光学元件后会形成较大的光斑。
例如,光扩散元件710也可以为对扩散效果控制相对更加精确的衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE),例如光束整形片(Beam Shaper)等。例如,衍射光学元件通过在表面设计特定的微结构,主要通过衍射起到光扩束作用,光斑的大小和形状可控。
图20所示的显示装置中除光扩散元件710外的其他结构可以与图1A至图19B所示的相应结构具有相同的特征,在此不再赘述。
例如,图21为根据本公开实施例的另一示例提供的显示装置的局部截面结构示意图。如图21所示,显示装置还包括光会聚元件720,位于光源装置与显示面板600之间,且被配置为对从光源装置出射的光线进行会聚后使经会聚的光线射向至少一个光扩散元件710。
例如,如图21所示,光会聚元件720被配置为对光源装置出射的准直光线进行方向控制,将光线聚集至预定范围,可进一步聚拢光线,提高光线利用率。上述预定范围可以是一个点,比如凸透镜的焦点,也可以是一个较小的区域,设置光会聚元件的目的在于将光波导元件输出的准直光线统一或大部分调整方向至预定范围,提高光线的利用率。
例如,光会聚元件720可为透镜、棱镜、曲面反射镜或透镜组合,例如可以是菲涅尔透镜和/或曲面透镜,例如可以是凸透镜、凹透镜或透镜组合等,图21中以凸透镜为例进行示意说明。
例如,如图21所示,光会聚元件720可将光源装置输出的准直光线聚集至一定的范围,光扩散元件710可将聚集的光线扩散。本公开实施例通过光会聚元件和光扩散元件的配合,在提供高光效的同时也扩大了可视范围。
例如,如图21所示,本公开实施例中,光会聚元件720可以对几乎所有光线进行聚集定向,使得光线可到达用户的眼盒区域001,因此光源装置输出的准直光束便于控制以实现方便的调整光线的方向。例如,可以根据实际需求预设观察者需要观看成像的区域,即眼盒区域(eyebox)001,该眼盒区域001是指观察者眼睛所在的、可以看到显示装置显示的图像的区域,例如眼盒区域可以是平面区域或者立体区域,用户眼睛在眼盒范围内都可以看到图像,例如完整的图像。
例如,光耦出部包括上述透反元件阵列,透反元件阵列包括相邻的第一透反元件和第二透反元件,第一透反元件被配置为将从第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线反射向第二透反元件,沿垂直于第二导光元件的延伸方向的方向,第一透反元件的至少部分与显示面板的液晶层没有交叠。例如,如图19A所示实施例中,沿垂直于显示面板600的显示面的方向,第一透反元件可以是上述最边缘的一个透反元件0110,其至少部分与显示面板600没有交叠;或者,与上述最边缘的一个透反元件0110交叠的显示面板600的区域不用于成像。例如,第一透反元件的反射率为80%以上,例如可以是90%,或者可以是95%,甚至可以接近100%。第一透反元件将绝大多数光线反射至第二导光元件的其他透反元件(例如第二透反元件),第一透反元件本体很少或几乎不透射光线,其他透反元件将光线耦出,显示面板如液晶屏可以与第一透反元件不重叠。
光耦出部包括上述透反元件阵列,透反元件阵列包括相邻的第一透反元件和第二透反元件,第一透反元件被配置为将从第一导光元件传播进第二导光元件的光线的一部分反射向第二透反元件,且将从第一导光元件传播进第二导光元件的光线的另一部分透射向显示面板,且第一透反元件的反射率大于透射率。例如,如图19B所示的实施例,第一透反元件可以是上述位于入光侧的最边缘的透反元件0110,其可以设置为具有一定透射率的元件,例如透射率可以较小,例如可以不超过20%(例如,不超过10%,8%或5%),尽量使得直接透过该透反元件出射的光线的强度与后续从其他透反元件(例如第二透反元件)耦出的光线的强度相差不大,例如强度差不大于从其中任一个透反元件耦出的光线的强度的20%(例如,可以是15%,10%或5%),从而可以增加出光面积,避免显示面板的边缘不出光,显示面板可以设置与导光元件尺寸接近或相同,节约了安装空间。
图22为根据本公开实施例提供的抬头显示器的局部截面结构示意图。如图22所示,抬头显示器包括反射成像部800以及图19A至图21中任一示例所示的显示装置。图22示意性的示出抬头显示器中的显示装置为图21所示的显示装置,但不限于此。例如,如图22所示,反射成像部800被配置为将显示装置出射的光线反射至抬头显示器的观察区001(即眼盒区域001)。
例如,如图22所示,反射成像部800被配置为将显示装置出射的光线反射至眼盒区域001,且透射环境光。位于眼盒区域001的用户可以观看到反射成像部800反射的显示装置所成像002以及位于反射成像部800远离眼盒区域001一侧的环境景象。例如,显示装置发出的图像光线入射至反射成像部800,被反射成像部800反射的光线入射至用户,例如驾驶员双眼所在的眼盒区域001,用户就可观察到形成于例如反射成像部外侧的虚像,同时不影响用户对外界环境的观察。
例如,上述眼盒区域001是指用户双眼所在的、可以看到抬头显示器显示的图像的平面区域。例如,用户的双眼相对于眼盒区域的中心偏离一定距离,如上下、左右移动一定距离时,用户双眼仍处于眼盒区域内,用户仍然可以看到抬头显示器显示的图像。
例如,如图22所示,反射成像部800可为机动车的挡风窗(例如挡风玻璃)或成像窗,分别对应风挡式抬头显示器(Windshield-HUD,W-HUD)和组合式抬头显示器(Combiner-HUD,C-HUD)。
例如,如图22所示,反射成像部800可以为平面板材,通过镜面反射形成虚像;也可以为曲面面形,如挡风玻璃或者带有曲率的透明成像板等,会提供较远的成像距离。
例如,在本公开的一个示例中,反射成像部800可以包括第一层、第二层以及位于第一层和第二层之间的间隙(后面称之为夹层);楔形膜位于反射成像部800的夹层(也即,第一层和第二层之间的间隙)中。以反射成像部800实现为交通设备的挡风玻璃(例如,前挡风玻璃)对设置了楔形膜的反射成像部800以及图22所示的抬头显示器具有消重影功能进行示例性说明。例如,挡风玻璃采用双层玻璃结构,在两层玻璃之间利用特殊的工艺嵌入楔形的聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)层,通过使得反射成像部800实现为设置了楔形膜的挡风玻璃,可以使得玻璃内外表面反射的图像(也即,第一层反射的图像和第二层反射的图像)重叠成一个影像,由此使得抬头显示器具有重影抑制(例如,消重影)功能。例如,楔形膜具有薄的一端和厚的一端,还具有一定的角度,楔形膜的角度需要根据抬头显示器的要求来设置。本公开实施例通过在反射成像部设置楔形膜,可以使反射成像部靠近图像源以及远离图像源的表面反射的图像重叠成一个影像以解决重影问题。
例如,在本公开的一个示例中,反射成像部800面向显示装置的表面可以设置有选择性反射膜、P偏振光反射膜或者第一相位延迟部。
例如,在本公开的一个示例中,反射成像部800面向显示装置的表面设置有P偏振光反射膜以反射显示装置射向反射成像部800的P偏振态的光线,P偏振光反射膜对P偏振态的光线的反射率大于对S偏振态的光线的反射率。
例如,显示装置发出的图像光线包括P偏振态的光线,反射成像部800的表面通过设置P偏振光反射膜可以使P偏振的图像光线经P偏振光反射膜反射后入射到观察区。例如,反射成像部800的材料包括玻璃时,玻璃对P偏振光的透射率较高,反射率较低,因此除被P偏振光反射膜反射的P偏振光外,透射过玻璃的P偏振光被反射成像部800外表面反射向观察区的亮度很低,进而可以消除重影。
例如,P偏振光反射膜的结构与上述选择性反射膜的结构类似,都可通过多层膜堆叠的方式来实现,可以是有机膜堆叠或者无机膜堆叠而成的结构。例如,P偏振光反射膜可以为反射式偏光镜(Reflecting polarizer mirror,RPM),即RPM膜。
例如,在本公开的一个示例中,反射成像部800面向显示装置的表面设置有第一相位延迟部,显示装置出射的光线包括S偏振态的光线,第一相位延迟部被配置为将射入第一相位延迟部的S偏振态的光线转换为非S偏振态的光线,例如P偏振态的光线、圆偏振光或椭圆偏振光。
例如,显示装置出射的图像光包括S偏振态的光线,第一相位延迟部可以为1/2波片,入射到第一相位延迟部的S偏振态的光线的一部分可以被反射成像部800反射至观察区,另一部分经过第一相位延迟部后被转换为P偏振态的光线,P偏振态的光线在反射成像部800外侧内表面的反射率很低,基本都会透射出去,进而消除重影。
例如,显示装置出射的图像光包括S偏振态的光线,第一相位延迟部可以为1/4波片,入射到第一相位延迟部的S偏振态的光线的一部分可以被反射成像部800反射至观察区,另一部分经过第一相位延迟部后被转换为圆偏振光,圆偏振光在反射成像部800外侧内表面的反射率很低,进而可以消除重影。
例如,反射成像部,例如机动车的挡风玻璃对S偏振态的光线(S偏振光)的反射率较高,因此抬头显示器的显示装置出射的光线一般包括S偏振光,此时,若用户,例如驾驶员佩戴墨镜时,墨镜是过滤S偏振光的,因此驾驶员佩戴墨镜时就无法看到抬头显示器的图像。本公开实施例的一示例中,在抬头显示器中的反射成像部面向显示装置的一侧设置P偏振光反射膜,且显示装置出射的图像光线包括P偏振态的光线时,反射成像部可以将P偏振态的图像光线反射至观察区以使双眼位于观察区的戴墨镜的用户依然可以看到显示装置显示的图像,从而提高用户的使用体验。
例如,在本公开实施例的一示例中,在抬头显示器的显示装置和反射成像部800之间设置第二相位延迟部,例如四分之一波片。上述的第二相位延迟部是不紧贴设置在抬头显示器的反射成像部800上的,即第二相位延迟部与反射成像部800之间具有一定距离,使得显示装置出射的光线经过第二相位延迟部后,经反射成像部800反射后,不会再次经过第二相位延迟部,而是直接出射至观察区。例如,显示装置出射的光线包括S偏振态的光线,第二相位延迟部被配置为将入射至第二相位延迟部的S偏振态的光线转换为圆偏振态的光线(圆偏振光)或椭圆偏振态的光线(椭圆偏振光),圆偏振光或椭圆偏振光被反射成像部800反射后射向观察区,因圆偏振光或椭圆偏振光包括P偏振分量,经过墨镜过滤后,P偏振态的光线使双眼位于观察区的戴墨镜的用户依然可以看到显示装置显示的图像,从而提高用户的使用体验。
例如,图23A为根据本公开实施例的一示例提供的抬头显示器。如图23A所示,反射成像部800面向显示装置的表面设置有选择性反射膜810,选择性反射膜810被配置为对显示装置出射的图像光线所在波段的反射率大于除图像光线所在波段以外波段的光线的反射率。例如,选择性反射膜810对显示装置出射的图像光线所在波段的反射率可以大于80%、90%、95%、99.5%或其它适用的数值。例如,选择性反射膜810对除图像光线所在波段以外波段的光线的反射率可以小于30%、20%、10%、5%、1%、0.5%或其它适用的数值。例如,选择性反射膜810对显示装置出射的图像光线所在波段的透射率可以小于30%、20%、10%、5%、1%、0.5%或其它适用的数值。例如,选择性反射膜810对除图像光线所在波段以外波段的光线的透射率可以大于80%、90%、95%、99.5%或其它适用的数值。
例如,选择性反射膜810被配置为反射显示装置出射的图像光线,且透过除图像光线所在波段以外波段的光线。例如,图像光线包括红绿蓝(RGB)三个波段的光线,选择性反射膜810反射显示装置发出的图像光线(例如以前述较高的反射率),并透过其他波段的光线(例如以前述较高的透射率)。由此,大部分图像光线在选择性反射膜810处反射,透过选择性反射膜810并在反射成像部800远离显示装置的内表面处反射的图像光线很少,减弱或者消除了重影。
例如,选择性反射膜810可以为透反膜,对窄带光线(具有至少一个谱带)具有较高的反射率,而对可见光波段内其他波段的光线具有较高的透射率。例如,反射光谱的谱带的半高宽可以小于或等于60nm。例如,反射光谱的谱带的半高宽可以小于或等于30nm。例如,反射光谱的谱带的半高宽可以小于或等于10nm。
例如,显示装置发出的图像光线的发射光谱,与选择性反射膜810的特性至少部分匹配。例如,图像光线包括窄带光线(具有至少一个谱带)。例如,窄带光线的发射光谱与选择性反射膜810的反射光谱部分或全部重合。例如,发射光谱的谱带的半高宽可以小于或等于60nm。例如,发射光谱的谱带的半高宽可以小于或等于30nm。例如,发射光谱的谱带的半高宽可以小于或等于10nm。
例如,选择性反射膜810对红光、绿光和蓝光具有较高的反射率(例如,反射率约为70%~90%),而对其他波段的光线具有较高的透射率(例如,透射率约为70%~90%)。
例如,上述选择性反射膜810可以包括由无机氧化物薄膜或高分子薄膜堆叠而成的选择性透反膜,该透反膜由至少两种具有不同折射率的膜层堆叠而成。这里的“不同折射率”指的是膜层在xyz三个方向上至少有一个方向上的折射率不同。例如,预先选取所需的不同折射率的膜层,并按照预先设置好的顺序对膜层进行堆叠,可以形成具备选择反射和选择透射特性的透反膜,该透反膜可以选择性反射某一特性的光线、透过另一特性的光线。例如,对于采用无机氧化物材料的膜层,该膜层的成分选自五氧化二钽、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、氟化镁、氮化硅、氮氧化硅、氟化铝中的一种或多种。例如,对于采用有机高分子材料的膜层,该有机高分子材料的膜层包括至少两种热塑性有机聚合物膜层。例如,两种热塑性聚合物膜层交替排列形成光学膜,且两种热塑性聚合物膜层的折射率不同。例如,上述有机高分子材料的分子为链状结构,拉伸后分子朝某个方向排列,造成不同方向上折射率不同,即通过特定的拉伸工艺即可形成所需的薄膜。例如,上述热塑性聚合物可以为不同聚合程度的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其衍生物、不同聚合程度的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及其衍生物、不同聚合程度的聚对苯二酸丁二酯(PBT)及其衍生物等。
例如,选择性反射膜810可以对具有特定偏振态的窄带光线(具有至少一个谱带)具有较高的反射率,而对可见光波段内其他波段的光线,以及其他偏振态的窄带光线具有较高的透射率。例如,反射的光线的谱带的半高宽可以小于或等于60nm。
例如,特定偏振态可以为垂直偏振态(例如,S偏振态),选择性反射膜810对具有垂直偏振态的红光、绿光和蓝光具有较高的反射率(例如,透射率约为70%~90%),而对其他波段的光线以及具有水平偏振态(例如,P偏振态)的红光、绿光和蓝光具有较高的透射率(例如,反射率约为70%~90%)。
当然,本公开实施例不限于此,特定偏振态还可以为圆偏振、椭圆偏振等不同的偏振态。
例如,选择性反射膜810对于s偏振光的n个谱带中的至少一个谱带的半峰宽以内的平均反射率大于一个特定反射率,例如50%;例如,大于60%、70%、80%或90%,甚至可达95%以上;且选择性反射膜810对于s偏振光的n个谱带半峰宽以外的可见光波段的平均反射率,比对s偏振光的n个谱带中半峰宽内的平均反射率低至少5%,例如低10%、15%、甚至20%。另外,选择性反射膜810在可见光范围内对于p偏振光的平均透射率大于60%;例如大于70%、80%或90%,甚至可达95%以上。
例如,如图23A所示,光源部500向导光装置100输入窄带光线,窄带光线在透反元件0110上具有较高的反射率,可以使得尽可能多的光线均自导光装置100中耦出;耦出的光线仍然为窄带光线,窄带光线经过显示面板600后转化为图像光线,出射至反射成像部800,反射成像部800面向显示面板600的一侧设置有对上述窄带光线具有较高的反射率的选择性反射膜810,此时大部分光线都可以反射成像。同时,外界环境光中的绝大部分光线都可以正常透射,也不会影响对外界环境的观察。本公开实施例不限于此,上述“对上述窄带光线具有较高的反射率的透反膜”也可以设置在反射成像部远离显示装置的一侧,或者均设置在反射成像部的两侧。
例如,当窄带透反式的选择性反射膜应用于反射成像部(例如挡风玻璃)处时,交通信号灯等类似装置产生的光线波段与窄带接近或者重合;因上述光线一般为非偏振光线,经挡风玻璃透射时,只有特定偏振态的光线会被反射而无法接收,其余偏振态的光线仍可以透射而被观察,避免了无法看到交通信号的风险。
例如,光源部500出射的光线为白光,其混合有红光、蓝光和绿光,其中导光装置100的透反元件0110可以是无波长选择特性的透反膜,其与前文图1A至图10B所述实施例描述的第一透反元件0110可以具有相同或类似的特征,在此不再赘述。例如,透反元件0110将混合有红光、蓝光和绿光的白光反射向显示面板600;反射成像部800面向显示装置的一侧设置的选择性反射膜810具有上述选择性,该选择性反射膜810可将显示装置射向其的光线中具有S偏振态的RGB光线反射向用户。
例如,图23B为根据本公开实施例的另一示例提供的抬头显示器。如图23B所示,光源部500出射的光线为窄带光线,该窄带光线可以通过光转化部200(可以为图3A所示的光转化部200)转换为P偏振态的RGB光线,以提高光线利用率。转化后的P偏振态RGB光线耦入导光装置100并沿全反射路径和/或非全反射路径传播,经透反元件0110耦出至显示面板600,经过显示面板(例如液晶显示面板)600转化为S偏振态的RGB图像光线,图像光线出射至反射成像部800面向显示装置的一侧的选择性反射膜810,并被选择性反射膜810反射至人眼。对于外界环境光而言,其经过反射成像部800时,其中S偏振分量的RGB光线会被选择性反射膜810反射,P偏振分量的RGB光线以及其余波段的光线可透射至人眼。
本实施例中,显示装置出射的图像光线包括S偏振态的图像光,反射成像部为交通设备挡风窗时,S偏振态的图像光在反射成像部上的反射率往往更高,提升了抬头显示器整体的光线利用率;环境光中包括的P偏振态的环境光以及其余波段的光线在反射成像部上可具有较高的透射率,用户可以清晰地观察到外界环境,可以实现高反高透的效果。并且上述显示装置功耗低,体积轻薄,便于设置安装,提升了抬头显示器的使用体验。
本公开实施例不限于抬头显示器包括上述显示装置,抬头显示器还可以为包括图1A至图18任一示例所示的导光装置以及上述反射成像部,反射成像部被配置为将该导光装置出射的光线反射至抬头显示器的观察区。当然,导光装置出射的光可以不经过任何光学元件或装置直接入射到反射成像部上,导光装置出射的光也可以经过其他光学元件(如反射镜、透镜等)或者其他装置(如液晶显示面板)后入射到反射成像部。
本公开实施例不限于抬头显示器包括上述显示装置,抬头显示器还可以为包括图18所示的光源装置,以及上述反射成像部,反射成像部被配置为将该光源装置出射的光线反射至抬头显示器的观察区。当然,光源装置出射的光可以不经过任何光学元件或装置直接入射到反射成像部上,光源装置出射的光也可以经过其他光学元件(如反射镜、透镜等)或者其他装置(如液晶显示面板)后入射到反射成像部。
图24为根据本公开另一实施例提供的交通设备的示例性框图。如图24所示,该交通设备包括本公开的至少一个实施例提供的抬头显示器。交通设备的前窗(例如,前挡风玻璃)被复用为抬头显示器的反射成像部800。
例如,该交通设备可以是各种适当的交通设备,例如可以包括各种类型的汽车等陆上交通设备,或可以是船等水上交通设备,或可以是飞机等空中交通设备,其设置挡风窗(例如,前挡风窗、侧挡风窗和后挡风窗中的至少一者)且通过车载显示系统将图像透射到挡风窗上。
有以下几点需要说明:
(1)本公开的实施例附图中,只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下,本公开的同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式,而非用于限制本公开的保护范围,本公开的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (34)
1.一种导光装置,包括:
导光结构,包括光耦出部,所述光耦出部被配置为将在所述导光结构中传播的光线耦出,
其中,所述导光结构包括第一导光元件和第二导光元件,进入所述导光结构的光线经所述第一导光元件传输至所述第二导光元件,所述光耦出部的至少部分位于所述第二导光元件,所述第一导光元件包括被配置为传播所述光线的介质以及位于所述介质的至少两侧的第一反射结构,所述第一反射结构被配置为对入射至所述第一导光元件的光线进行至少一次反射以使所述光线传播至所述第二导光元件。
2.根据权利要求1所述的导光装置,其中,所述介质包括空气或者透明基板,所述介质与所述第一反射结构为彼此独立的结构。
3.根据权利要求1所述的导光装置,还包括:光转化部,所述光转化部包括偏振分光元件和偏振转化结构,所述偏振分光元件被配置为将射向所述偏振分光元件的光线分光处理为第一偏振光和第二偏振光;
所述偏振转化结构被配置为将所述偏振分光元件分光处理后得到的所述第二偏振光转化为第三偏振光,所述第三偏振光与所述第一偏振光的偏振态相同,
其中,所述第二导光元件被配置为传输所述第一偏振光和所述第三偏振光。
4.根据权利要求3所述的导光装置,其中,所述第一反射结构包括至少两个子反射面,入射到所述第一导光元件内的光线的发散角为θ,所述至少两个子反射面中包括彼此相对的两个子反射面;
其中,彼此相对的所述两个子反射面之间的夹角大于0°且小于等于θ;或者,
彼此相对的所述两个子反射面平行。
5.根据权利要求3所述的导光装置,其中,所述第一反射结构包括至少两个子反射面,其中,
所述至少两个子反射面之间包括空腔,所述光转化部的至少部分位于所述第一导光元件的所述空腔内;或者,
所述至少两个子反射面之间设置有透明基板,所述光转化部位于所述第一导光元件以外。
6.根据权利要求3-5任一项所述的导光装置,其中,所述光转化部位于所述第一导光元件的入光侧或者出光侧。
7.根据权利要求3-5任一项所述的导光装置,其中,所述光转化部还包括第二反射结构,所述第二反射结构被配置为反射所述第一偏振光、所述第二偏振光和所述第三偏振光至少之一,所述第二反射结构包括反射面或者棱镜。
8.根据权利要求3-5任一项所述的导光装置,还包括:
调光结构,被配置为至少对射向所述调光结构中的光线中的第一波长光的透过率不同于对第二波长光的透过率,
其中,所述调光结构位于所述偏振转化结构的出光侧或者入光侧。
9.根据权利要求1-5任一项所述的导光装置,其中,所述第二导光元件沿第一方向延伸,其中,
在沿与所述第一方向垂直的第二方向上,所述第一导光元件和所述第二导光元件交叠;或者,
所述第一导光元件和所述第二导光元件沿所述第二导光元件的延伸方向排列。
10.根据权利要求9所述的导光装置,其中,所述第一导光元件和所述第二导光元件为彼此分离的结构;或者,
所述第一导光元件和所述第二导光元件一体成型。
11.根据权利要求9所述的导光装置,其中,所述第一导光元件至少部分沿所述第一方向延伸,
其中,所述第二导光元件包括在所述第二方向上不与所述第一导光元件交叠的第一子部;和/或,
其中,所述第一导光元件包括在垂直于所述第二导光元件的延伸方向的方向上不与所述第二导光元件交叠的第二子部。
12.根据权利要求9所述的导光装置,其中,所述第一导光元件包括第三反射结构,其被配置为将通过所述第一反射结构的所述至少一次反射传播的光线反射进所述第二导光元件,所述第三反射结构包括反射面或棱镜。
13.根据权利要求9所述的导光装置,其中,所述第二导光元件的入光侧设置有光线聚集元件,所述光线聚集元件被配置为将入射至其的光线朝预设方向聚集并入射至所述第二导光元件。
14.根据权利要求13所述的导光装置,其中,所述光线聚集元件被配置为使经过所述光线聚集元件并入射至所述第二导光元件中且靠近所述第二导光元件出光面传播的光线向远离所述出光面的一侧偏移。
15.根据权利要求1-5任一项所述的导光装置,其中,所述光耦出部包括透反元件阵列,所述透反元件阵列中的至少部分透反元件被配置为对传播至所述透反元件的光线进行部分反射和部分透射,以使该光线的一部分被耦出所述第二导光元件且另一部分继续在所述第二导光元件中传播;或者,
所述光耦出部包括光栅,所述光栅被配置为将传播至所述光栅的光线的一部分耦出所述第二导光元件。
16.根据权利要求15所述的导光装置,其中,所述第二导光元件还包括导光介质,
所述导光介质包括透明材质,所述透明材质被配置为使进入所述导光介质的光线进行全反射传播和/或非全反射传播;或者,所述导光介质包括空气。
17.根据权利要求16所述的导光装置,其中,所述透反元件阵列包括沿所述第二导光元件的延伸方向依次排列的多个透反元件;沿在所述第二导光元件中传播的光线的传播方向,所述多个透反元件的反射率逐渐增大或呈区域性地逐渐增大。
18.根据权利要求17所述的导光装置,其中,所述多个透反元件包括M个透反元件组,至少一个透反元件组中的每个透反元件组包括具有预设反射率的至少两个透反元件,且位于不同透反元件组的所述透反元件的反射率不同,M为大于1的正整数。
19.根据权利要求17所述的导光装置,其中,所述多个透反元件包括设置有反射介质的透反元件,至少部分透反元件设置有具有第一反射率的反射介质,所述至少部分透反元件的至少两个透反元件中,具有第一反射率的所述反射介质占相应的所述透反元件的面积比不同以使所述至少两个透反元件的反射率不同。
20.根据权利要求17所述的导光装置,其中,所述多个透反元件包括设置有反射介质的透反元件,至少一个透反元件设置的所述反射介质包括至少两种不同反射率,且所述多个透反元件设置的反射介质的反射率种类数量小于所述多个透反元件的数量。
21.根据权利要求15所述的导光装置,其中,所述透反元件阵列中位于最边缘且靠近入光侧的所述透反元件被配置为反射从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线的至少部分,且该透反元件的反射率大于透射率。
22.根据权利要求1-5任一项所述的导光装置,其中,所述导光结构还包括第三导光元件,所述光耦出部包括第一光耦出部和第二光耦出部,所述第二导光元件包括所述第一光耦出部,所述第三导光元件包括所述第二光耦出部,在垂直于所述第二导光元件的延伸方向的方向上,所述第二光耦出部与所述第一导光元件交叠,且所述第一光耦出部的至少部分与所述第二光耦出部没有交叠。
23.根据权利要求3-5任一项所述的导光装置,还包括:
第四导光元件,位于所述光转化部的出光侧,所述光转化部出射的光经所述第四导光元件传输至所述第二导光元件,
其中,在所述第四导光元件内传输的光线可以在所述第四导光元件的内表面发生非全反射或者全反射传播。
24.一种导光装置,包括:
导光结构,包括光耦出部,所述光耦出部被配置为将在所述导光结构中传播的光线耦出,
其中,所述导光结构包括第一导光元件和第二导光元件,进入所述导光结构的光线被配置为经所述第一导光元件传输至所述第二导光元件,所述光耦出部至少部分位于所述第二导光元件,所述第一导光元件被配置为对入射至所述第一导光元件的光线进行全反射传播以使所述光线传播至所述第二导光元件;
所述第一导光元件包括至少两个反射面,入射到所述第一导光元件内的光线的发散角为θ,所述至少两个反射面包括彼此相对的两个反射面,
其中,彼此相对的所述两个反射面之间的夹角在0°与θ之间。
25.一种光源装置,包括:
光源部;以及
权利要求1-24任一项所述的导光装置,所述光源部发出的光线被配置为进入所述导光装置。
26.根据权利要求25所述的光源装置,其中,所述光源部包括光源和反射导光结构,所述反射导光结构被配置为将所述光源发出的光线调节至预定发散角。
27.根据权利要求26所述的光源装置,其中,所述预定发散角的角度范围包括40度。
28.一种显示装置,包括:
显示面板;以及
权利要求25-27任一项所述的光源装置,所述光源装置被配置为向所述显示面板提供光。
29.根据权利要求28所述的显示装置,还包括:
至少一个光扩散元件,位于所述显示面板的所述显示面所在侧和所述背侧的至少之一,且被配置为将所述显示面板和所述光源装置至少之一出射的光线进行扩散。
30.根据权利要求29所述的显示装置,还包括:
光会聚元件,位于所述光源装置与所述显示面板之间,且被配置为对从所述光源装置出射的光线进行会聚后使经会聚的光线射向所述至少一个光扩散元件。
31.根据权利要求28-30任一项所述的显示装置,其中,所述光耦出部包括相邻的第一透反元件和第二透反元件,所述第一透反元件被配置为将从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线反射向所述第二透反元件,沿垂直于所述第二导光元件的延伸方向的方向,所述第一透反元件的至少部分与所述显示面板的液晶层没有交叠。
32.根据权利要求28-30任一项所述的显示装置,其中,所述光耦出部包括相邻的第一透反元件和第二透反元件,所述第一透反元件被配置为将从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线的一部分反射向所述第二透反元件,且将从所述第一导光元件传播进所述第二导光元件的光线的另一部分透射向所述显示面板,且所述第一透反元件的反射率大于透射率。
33.一种抬头显示器,包括:
显示装置;以及反射成像部,被配置为将所述显示装置出射的光线反射至所述抬头显示器的观察区,其中,所述显示装置为权利要求28-32任一项所述的显示装置;或者,
所述抬头显示器包括:
权利要求1-24任一项所述的导光装置,以及反射成像部,所述反射成像部被配置为将所述导光装置出射的光线反射至所述抬头显示器的观察区;或者,
所述抬头显示器包括:
权利要求25-27任一项所述的光源装置,以及反射成像部,所述反射成像部被配置为将所述光源装置出射的光线反射至所述抬头显示器的观察区。
34.一种交通设备,包括权利要求33所述的抬头显示器。
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