照明转换器制造技术

本公开整体涉及能够将光从一种几何形式转换为另一种几何形式的照明转换器。具体地，所述照明转换器能够将圆形光源诸如LED转换为可用于侧光式波导的线性光源，该侧光式波导可用于显示器的背光源。转换器由具有朝着彼此以45°取向的两个边缘(220,218)的波导板(210)组成，使得波导板由附接到三角形部分(202)的矩形部分(204)组成。该三角形部分围绕中心轴线(250)被卷成卷并且该卷的一侧用于耦合来自光源的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请本专利申请与名称为照明转换器(ILLUMINATION CONVERTER)、国际提交日期为2011年10月28日且以引用方式并入本文的PCT专利申请No.PCT/US2011/058213相关。
技术介绍
空间光调制器(特别地包括液晶显示器(LCD))通常使用背光源或前光源来为显示器提供光。这些光的常用光源是发光二极管(LED)，其中LED或者直接位于LCD下面(所谓直下式)或者照亮设置在LCD下方的波导的边缘(所谓侧光式)，或这二者的组合。在背光源由照亮波导的LED阵列组成的组合的一个例子中，波导平铺形成背光源。光学波导可以是平片或可以是锥形的，并且可具有涂覆有反射材料诸如金属带的边缘。波导通常通过将树脂模塑或浇铸为接近最终形状或最终形状而制造，或由较大的片材制成。
技术实现思路
本公开整体涉及能够将光从一种几何形式转换为另一种几何形式的照明转换器。具体地，所述照明转换器能够将圆形光源诸如LED转换为可用于侧光式波导的线性光源，该侧光式波导可用于显示器的背光源。在一个方面，本公开提供包括可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分和可见光透明薄膜的平面部分的照明转换器。可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分包括：中心轴线，可见光透明薄膜被围绕中心轴线缠绕；垂直于中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明薄膜的第一边缘；反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所述第一边缘成45度角而设置的所述可见光透明薄膜的第二边缘；和平行于中心轴线的光输出区域。可见光透明薄膜的平面部分从可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明薄膜的光输出边缘，其中可见光透明薄膜为玻璃薄膜。在另一个方面，本公开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薄膜的螺旋缠绕部分和可见光透明薄膜的平面部分。可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分包括：中心轴线，可见光透明薄膜被围绕中心轴线缠绕；垂直于中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括可见光透明薄膜的第一边缘；反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所述第一边缘成45度角设置的所述可见光透明薄膜的第二边缘；和平行于中心轴线的光输出区域。可见光透明薄膜的平面部分从可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分切向延伸至可见光透明薄膜的光输出边缘，其中可见光透明薄膜为玻璃薄膜。LED邻近光输入表面设置并且能够将光注入光输入表面中。上述
技术实现思路
并非旨在描述本公开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参考所附附图，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透视示意图；图2A-2C示出了照明转换器的透视示意图；以及图3示出了照明转换器系统。附图未必按比例绘制。附图中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旨在限制在另一附图中以相同标号进行标记的部件。具体实施方式本公开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设备。配光设备通常可被描述为接受来自光源诸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的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、用于由LED发出的光的集光光学器件以及切出了输入边缘、输出边缘和反射边缘的透明薄膜。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。薄膜可卷成柱体形状，其中离输出边缘最远的输入边缘位于柱体的中心，柱体的轴线与输出边缘平行，并且其中集光光学器件的输出照亮由输入边缘形成的柱体的末端。边缘照明相对于直下式照明更具优势，这是因为波导较薄同时实现了均匀照明的显示器。然而，边缘照明具有多个挑战。波导边缘的纵横比(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具有接近1的纵横比。在试图将LED耦接到波导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用于照亮波导的一个或多个边缘，并且这可能在波导的表面上产生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，导致波导所需的厚度增大。这可能导致使用不同增益薄膜的背光源的循环系统效率的潜在下降。在一些情况下，LED侧光式显示器使用多种方法中的一种方法来产生白光。一种此类方法是将荧光粉添加到紫外光(UV)或蓝光LED中以通过降频转换所发射的辐射而产生白光。通常，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发射LED的红光、绿光和蓝光进行组合。常规的侧光式波导可能很难使用此类颜色组合光学系统来降低集光率。本公开通过使用照明转换器来提供位于光源和背光源波导之间的集光率匹配。所述照明转换器使用循环薄膜来增加背光源的光效率，减小背光源厚度，并降低材料成本和消耗。在一个具体实施例中，照明转换器可被描述为“圆到线”照明转换器；即，输入光的几何形式从圆形改变为线形。在该实施例中，照明转换器改变从LED所收集的光的典型的低纵横输出，并将其转换为可能适用于侧光式显示器的线性光源。图1示出了根据本专利技术的一个方面的照明转向器100的透视示意图。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薄膜110的属性，如本文别处所述。可见光透明薄膜110可以是高度透明的聚合物薄膜或玻璃薄膜，优选地对于具有介于450和650nm之间的波长的光具有小于6dB/m的损耗。损耗可能是由效应诸如体积或表面散射和吸收所引起的。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。聚合物薄膜可通过挤出、浇铸并固化或溶剂涂覆而制得。合适的玻璃薄膜包括基于无机氧化物特别是非晶态无机氧化物的那些玻璃薄膜。优选的是基于二氧化硅的玻璃，特别是基于二氧化硅与以下物质中的一种或多种的混合物的玻璃，所述物质为：铝的氧化物、镁的氧化物、钙的氧化物、锂的氧化物、钠的氧化物、钾的氧化物、铁的氧化物、铬的氧化物、锰的氧化物、钴的氧化物、钛的氧化物、硫的氧化物、钡的氧化物、锶的氧化物、铅的氧化物、锆的氧化物、铅的氧化物，以及包括氟和硒的元素的氧化物。特别优选的是硼硅酸盐玻璃诸如由肖特玻璃公司(Sch本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明转换器，包括：可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分，所述螺旋缠绕部分具有：中心轴线，所述可见光透明薄膜被围绕所述中心轴线缠绕；垂直于所述中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括所述可见光透明薄膜的第一边缘；反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所述第一边缘成45度角设置的所述可见光透明薄膜的第二边缘；平行于所述中心轴线的光输出区域；和所述可见光透明薄膜的平面部分，所述平面部分从所述可见光透明薄膜的所述螺旋缠绕部分切向延伸至所述可见光透明薄膜的光输出边缘，其中所述可见光透明薄膜为玻璃薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.16 US 61/647,5841.一种照明转换器，包括：
可见光透明薄膜的螺旋缠绕部分，所述螺旋缠绕部分具有：
中心轴线，所述可见光透明薄膜被围绕所述中心轴线缠
绕；
垂直于所述中心轴线的光输入表面，所述光输入表面包括
所述可见光透明薄膜的第一边缘；
反射表面，所述反射表面包括与所述可见光透明薄膜的所
述第一边缘成45度角设置的所述可见光透明薄膜的第
二边缘；
平行于所述中心轴线的光输出区域；和
所述可见光透明薄膜的平面部分，所述平面部分从所述可见光
透明薄膜的所述螺旋缠绕部分切向延伸至所述可见光透明
薄膜的光输出边缘，
其中所述可见光透明薄膜为玻璃薄膜。
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薄膜的所
述光输出边缘平行于所述中心轴线。
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
位于所述螺旋缠绕部分的相邻层之间的间隙，使得能够在所述可见
光透明薄膜内发生全内反射(TIR)。
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与所
述可见光透明薄膜相比具有更低折射率的材料。
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、电介质多层反射器、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中的发光二极管(LED)。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·J·欧德科克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US