具有小透镜和棱镜簇的双面光学膜制造技术

本发明专利技术公开了一种光学膜，该光学膜具有其中形成有延伸的小透镜的结构化表面和其中形成有延伸的棱镜的相背对的结构化表面。小透镜平行于彼此并且平行于延伸轴延伸，该延伸轴大致平行于膜表面，并且棱镜也平行于彼此并且平行于延伸轴延伸。棱镜被分组成相邻透镜的多个独立的簇。每个棱镜簇与小透镜中的对应的一个小透镜相关联并且具有至少3个棱镜。每个小透镜限定焦点和焦面。棱镜簇中的棱镜的顶点被设置在相关联的小透镜的焦面处或焦面附近。当被斜光照明时，每个小透镜/棱镜簇对以及任选地作为整体的光学膜能够产生N条成角度分离的光束，N为每个棱镜簇中的棱镜的数量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有小透镜和棱镜簇的双面光学膜
本专利技术整体涉及微结构化光学膜，具体涉及其中相背对的主表面均被结构化的此类膜，以及结合有此类膜的制品和系统和有关此类膜的方法。
技术介绍
在其相背对的主表面上具有结构化表面的光学膜是已知的，在本文中将其称作双面光学膜。在一些此类膜中，一个结构化表面具有形成于其中的透镜特征结构，并且另一个结构化表面具有形成于其中的棱镜特征结构。棱镜特征结构与透镜特征结构之间存在一一对应关系，并且单独的棱镜特征结构是延伸的并且平行于彼此且平行于单独的透镜特征结构延伸，该单独的透镜特征结构也是延伸的。已公开此类膜在三维自动立体显示系统中用作光学光重定向膜。参见例如美国专利8,035,771(Brott等人)和8,068,187(Huizinga等人)，以及专利申请公布US2005/0052750(King等人)、US2011/0149391(Brott等人)和US2012/0236403(Sykora等人)。
技术实现思路
已开发出一类新型双面光学膜，其中第一结构化表面具有形成于其中的延伸的小透镜，并且与第一结构化表面相背对的第二结构化表面具有形成于其中的延伸的棱镜。小透镜平行于彼此并平行于大致平行于膜平面的延伸轴进行延伸，并且棱镜也平行于彼此并平行于延伸轴进行延伸。棱镜被分组成相邻透镜的多个独立的簇。每个棱镜簇与小透镜中的对应的一个小透镜相关联并且具有至少3个棱镜。每个小透镜限定焦点和焦面。棱镜簇中的棱镜的顶点被设置在相关联的小透镜的焦面处或焦面附近。例如，焦区可被限定为如下空间，其包含焦面并且具有以差分距离DD与焦面分开的边界，该差分距离DD等于小透镜的轴向焦距的20％，并且与小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点被设置在小透镜的焦区中。当被斜光照明时，每个小透镜/棱镜簇对以及任选地作为整体的光学膜能够产生N条成角度分离的光束，N为每个棱镜簇中的棱镜的数量。因此，除了其他方面，本申请公布了具有相背对的第一结构化表面和第二结构化表面的光学膜，其中第一结构化表面具有形成于其上的多个延伸的小透镜，并且第二结构化表面具有形成于其上的多个延伸的棱镜。多个小透镜沿平行于延伸轴的相应小透镜轴延伸，并且延伸的棱镜具有同样平行于延伸轴的相应延伸的棱镜顶点。棱镜被分组成彼此分开的多个棱镜簇，每个棱镜簇具有至少三个棱镜，并且每个棱镜簇与小透镜中的对应的一个小透镜相关联；每个小透镜限定焦面，并且对于每个小透镜来说，与小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点被设置在小透镜的焦面处或焦面附近。例如，对于每个小透镜来说，小透镜可具有轴向焦距，并且焦区包含焦面并具有以差分距离DD与焦面分开的边界，该差分距离DD等于轴向焦距的20％，并且与小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点可被设置在小透镜的焦区中。在一些情况下，对于每个小透镜来说，与小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点可被设置在介于焦面和小透镜之间的焦区的一部分中。对于每个小透镜来说，与小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点可处于平面中。对于每个小透镜来说，焦面在垂直于延伸轴的横截面中可具有第一弯曲形状。与每个小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点可沿横截面中的第二弯曲形状布置，并且第一弯曲形状和第二弯曲形状可具有相同的归向，例如，均可为凹形或均可为凸形。每个棱镜簇可包括5个棱镜或10个棱镜。棱镜簇可各自包含相同数量N的棱镜，其中N为至少3，或至少5，或至少10。对于每个小透镜来说，相关联的棱镜簇可具有N个棱镜，并且小透镜可与其相关联的棱镜簇相结合，以在第二结构化表面被来自第一光源的斜光照明时提供限定N条成角度分离的光束的第一小透镜输出光，并且N可为至少3。该膜可结合设置的漫射膜以接收第一小透镜输出光以将N条成角度分离的光束转换为一条光束。该光学膜可限定膜平面和垂直于该膜平面的厚度轴，并且小透镜中的至少一些小透镜在垂直于延伸轴的横截面中可具有复合曲率。此类小透镜还可在该横截面中具有相应的对称小透镜轴，并且该对称小透镜轴中的至少一些对称小透镜轴可相对于厚度轴倾斜。相似地，棱镜可在该横截面中具有相应的对称棱镜轴，并且该对称棱镜轴中的至少一些对称棱镜轴可相对于厚度轴倾斜。小透镜可按照小透镜间距间隔开，并且棱镜簇可按照簇间距间隔开，并且小透镜间距可以等于簇间距。另选地，小透镜间距可以不等于簇间距。光学膜可以与被设置成靠近第一结构化表面的漫射膜相结合。还公开了光学系统，其中双面光学膜与光导相结合，其中光导具有适于优先地以斜角发射光的主表面，并且该光学膜可被设置成靠近光导并被取向成使得从光导的主表面发射的光穿过光学膜的第二结构化表面进入光学膜。该系统还可包括被设置成靠近光导的相应的相背对的第一端部和第二端部的第一光源和第二光源，第一光源和第二光源提供从光导的主表面发射的不同的相应第一斜光束和第二斜光束。光学膜和光导可为非平面的。光学膜和光导可为柔性的。光学膜可附接到光导。本文还讨论了相关的方法、系统和制品。从下面的详细描述，本申请的这些和其他方面将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述
技术实现思路
理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由如在审查期间可以进行修改的所附权利要求书限定。附图说明结合附图可有助于更全面地理解本专利技术的创造性方面，其中：图1A是包括双面光学膜的例示性照明系统的示意性侧视图；图1B是图1A的照明系统的一些部件的示意透视图；图2是光导的示意性透视图，其以放大的方式示出在光导的两个主表面上的示例性表面结构；图2A是与平行光源结合的图2的光导的视图，其示出光导如何能够被有效地细分或划分，其中在光导的给定侧上的光源随所述细分或划分的变化而被打开；图3是图1A的照明系统的示意性侧视图，其中一个光源被通电，该光源产生从双面光学膜发射的第一组输出光束；图4是类似于图3的示意性侧视图，但相对的光源被通电，该光源产生从双面光学膜发射的第二组输出光束；图5是双面光学膜的一部分的示意性侧视图或剖视图；图5A是图5的小透镜中的一个小透镜的示意性侧视图或剖视图，并且图5B是图5的棱镜簇中的一个棱镜簇的示意性侧视图或剖视图，并且图5C是限定N条成角度分离的光束的假想小透镜输出光的理想化图，这些光束可在斜光照明图5中膜的第二结构化表面时产生；图6是类似于图5的双面光学膜的一部分的示意性侧视图或剖视图，但是其中每个棱镜簇中的棱镜顶点是非共面的，并且图6A是图6的棱镜簇中的一个棱镜簇的示意性侧视图或剖视图；图7是类似于图5的双面光学膜的一部分的示意性侧视图或剖视图，但是其中相邻棱镜簇被平坦表面而非深V型槽分开；图8是类似于图6的双面光学膜的一部分的示意性侧视图或剖视图，但是其中相邻棱镜簇被平坦表面而非深V型槽分开；图9是示例性双面光学膜的示意性侧视图或剖视图，其中小透镜与其相应的棱镜簇对准，并且小透镜的间距与棱镜簇的间距相同；图10是示例性双面光学膜的示意性侧视图或剖视图，其中小透镜的间距与棱镜簇的间距不同；图10A是图10的膜的另一个示意性侧视图或剖视图，其中示出了小透镜/棱镜簇对的光轴如何彼此不平行以及它们与膜的光轴的关系；图11是示例性膜的小透镜的示意性侧视图或剖视图，该小透镜具有复合曲率和对称轴或光轴；图12是小透镜/棱镜簇对的示意性侧视图或剖视图，该小透镜/棱镜簇对的光轴相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有相背对的第一结构化表面和第二结构化表面的光学膜，所述光学膜包括：形成于所述第一结构化表面上的多个延伸的小透镜，所述小透镜沿平行于延伸轴的相应小透镜轴延伸；和形成于所述第二结构化表面上的多个延伸的棱镜，所述棱镜具有同样平行于所述延伸轴的相应延伸的棱镜顶点；其中所述棱镜被分组成彼此分开的多个棱镜簇，每个棱镜簇具有至少三个所述棱镜，并且每个棱镜簇与所述小透镜中的对应的一个小透镜相关联；其中每个小透镜限定焦面，并且其中对于每个小透镜来说，与所述小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点被设置在所述小透镜的焦面处或焦面附近。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.05 US 61/874,1831.一种具有相背对的第一结构化表面和第二结构化表面的光学膜，所述光学膜包括：形成于所述第一结构化表面上的多个延伸的小透镜，所述小透镜沿平行于延伸轴的相应小透镜轴延伸；和形成于所述第二结构化表面上的多个延伸的棱镜，所述棱镜具有同样平行于所述延伸轴的相应延伸的棱镜顶点；其中所述棱镜被分组成彼此分开的多个棱镜簇，每个棱镜簇具有至少三个所述棱镜，并且每个棱镜簇与所述小透镜中的对应的一个小透镜相关联；每个小透镜限定焦面，其中对于每个小透镜来说，所述小透镜具有轴向焦距，焦区包含所述焦面并且具有以差分距离DD与所述焦面分开的边界，所述差分距离DD等于所述轴向焦距的20％，并且其中与所述小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点被设置在所述小透镜的焦区中。2.根据权利要求1所述的光学膜，其中对于每个小透镜来说，所述焦面在垂直于所述延伸轴的横截面中具有第一弯曲形状。3.根据权利要求2所述的光学膜，其中对于每个小透镜来说，与所述小透镜相关联的棱镜簇中的棱镜的棱镜顶点沿所述横截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·J·希科劳，
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