包括结构化反射器的再循环背光源制造技术

技术编号:20289551 阅读:23 留言:0更新日期:2019-02-10 20:14
本发明专利技术描述了再循环背光源。更具体地,描述了包括结构化反射器的再循环背光源。该结构化反射器重定向至少针对从光导发射的角的光并且回射其他光,该回射光具有不由所述光导发射的入射角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括结构化反射器的再循环背光源
技术介绍
背光源为光选通型显示器(诸如液晶显示器)提供基本上均匀的照明。依赖于偏振操纵以形成图像的显示器(诸如液晶显示器)可以使用有效的光再循环腔以便将不可使用的偏振光(例如,否则将被液晶模块吸收的光)转换成可使用的偏振光。结构化反射器使用成形反射器以便操纵或重定向光。
技术实现思路
在一个方面中,本说明书涉及再循环背光系统。再循环背光系统包括反射偏振器、结构化反射器和具有输入表面的光导,该光导设置在该反射偏振器与该结构化反射器之间。该光导具有耦合到该输入表面中并从该光导提取的光的发射角θ的第一范围,该发射角θ的范围是相对于该反射偏振器的法向轴线测量的。该结构化反射器被构造成以角的第二范围回射光,该角的第二范围是相对于该反射偏振器的法向轴线测量的。该结构化反射器还被构造成将来自角ψ的第三范围的光重定向到该反射偏振器的法向轴线的30度内,该角ψ的第三范围是相对于该反射偏振器的法向轴线测量的。没有角θ也是角在另一个方面中,本说明书涉及再循环背光系统。再循环背光系统包括反射偏振器、结构化反射器和具有输入表面的光导,该光导设置在该反射偏振器与该结构化反射器之间。该光导具有耦合到该输入表面中并从该光导提取的光的发射角θ的第一范围,该发射角θ的范围是相对于该反射偏振器的法向轴线测量的。该结构化反射器被构造成以角的第二范围反射光但不重定向光,该角的第二范围是相对于该反射偏振器的法向轴线测量的。该结构化反射器还被构造成将来自角ψ的第三范围的光重定向到该反射偏振器的法向轴线的30度内,该角ψ的第三范围是相对于该反射偏振器的法向轴线测量的。没有角θ也是角附图说明图1是包括结构化反射器的再循环背光源的分解前正视图。图2是示例性结构化反射界面的前正截面。图3是示例性结构化反射器的前正截面。图4是另一个示例性结构化反射器的前正截面。图5是另一个示例性结构化反射器的前正截面。图6是针对实施例1中的三个棱镜几何形状中的每一个的作为极角函数的向下引导亮度分布的曲线图。图7是针对实施例2的作为极角函数的亮度的曲线图。图8是针对实施例3和实施例4的作为极角函数的向下引导亮度分布的曲线图。具体实施方式图1是包括结构化反射器的再循环背光源的分解前正视图。再循环背光源100包括反射偏振器110、结构化反射器120和具有输入表面132的光导130。反射偏振器110可以是任何合适的反射偏振器。在一些实施方案中,反射偏振器可以是线性反射偏振器。在一些实施方案中,反射偏振器可以是圆形反射偏振器。在一些实施方案中,反射偏振器可以是多层光学膜。例如,反射偏振器可以是或包括反射偏振器层压体,诸如DBEF反射偏振器(可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minn.))。在一些实施方案中,线性反射偏振器可以是玻璃上型反射偏振器,诸如APF反射偏振器(可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minn.))。多层光学膜反射偏振器可以通过交替双折射材料(尤其是聚合物材料)的任何合适组合来形成。在一些实施方案中,交替层中的仅一个层可以是双折射的。当在仔细控制的过程和材料状况下进行定向时,这些层沿着正交的x方向、y方向和z方向中的至少一个形成交替的高折射率和低折射率的堆叠,其中x方向是最大拉伸的平面内方向。反射偏振器通常具有在一个平面内方向上的层之间的紧密匹配(小于0.05)的折射率差异,以及在另一个平面内方向上的层之间的不匹配(大于0.05)的折射率差异。每层对的光学厚度(折射率乘以物理厚度)确定与该层对相对应的反射带的中心,并且两层之间的折射率对比(差异)确定该反射带的相对强度。各种其他细节(诸如层轮廓设计、保护性边界层、表层或层对的f比)可以被修改为适合于期望的应用。反射偏振器还可以具有尺寸上较厚或稳定的层以保持或增强物理特性,诸如抗翘曲性或刚度。结构化反射器120可以是任何合适的材料和任何合适的尺寸和形状。结构化反射器120可以是或包括多层光学膜,诸如ESR反射器(可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minn.))。在一些实施方案中,结构化反射器120是反射金属。在一些实施方案中,反射器是聚合物或包括反射金属化表面的其他基材。在图2-图5中更详细地描述结构化反射器120的特定结构化表面。光导130可以是任何合适的厚度并且可以具有任何合适的形状。在一些实施方案中,光导130可以是基本上平面的或膜形的。在一些实施方案中,光导130可以是楔形的。在一些实施方案中,光导130通过注塑或任何其他合适的方法由透明聚合物材料形成。光导130可以包括任何数量的提取特征(例如,正或负微观特征)。在一些实施方案中,提取特征可以是印刷的或丝网印刷的点或其他散射特征。在一些实施方案中,为了按区域提供更均匀的光提取,提取特征可能以特定图案或梯度进行布置。光导具有至少一个输入表面132。输入表面132可以包括特定的几何形状或结构化特征以改善光到光导130中的耦合。输入表面132还可以包括准直光学器件。在一些实施方案中,再循环背光源100可以层压或结合在一起以形成整体。在一些实施方案中,通过压敏粘合剂、通过可固化(UV或可热固化)粘合剂、通过超声波焊接、热粘合、通过光学透明粘合剂、或通过任何合适的粘合剂以及通过任何合适的方法,可以粘附或结合再循环背光源100的部件。在一些实施方案中,再循环背光源的部件可以通过多种方法的组合来结合在一起。图1还示出了描述再循环背光源100的构造的角的若干范围。所示的每个角是相对于反射偏振器的法线(如虚线垂直线所标识的)测量的。由θ所示的角的范围是从光导发射的角。在一些实施方案中,考虑包含提取光的每个单角的角的范围可能是不实际的。例如,制造不精确、材料杂质或其他不均匀性可能形成若干杂散光线。因此,在一些实施方案中,可以优选将角的范围表征为包括从光导提取的光的90%的范围,在一些实施方案中,可以优选将角的范围表征为包括从光导提取的光的95%的范围。结构化反射器被构造成使得它将从ψ所示的角的范围入射的光重定向到反射偏振器110的法向轴线的30度内。在一些实施方案中,结构化反射器被构造成使得它被设计成将从ψ所示的角的范围入射的光重定向到反射偏振器的法向轴线的20度内。结构化反射器还被构造成使得它回射从所示的角的范围入射的光。回射意味着入射光沿其入射方向被反射(在垂直于反射表面的平面中测量)。在一些实施方案中,在其入射方向的1度内的回射是足够的。在一些实施方案中,在其入射方向的5度内的回射是足够的。在一些实施方案中,没有角θ也是角在一些实施方案中,所有的角θ也是角ψ。图2是示例性结构化反射界面的前正截面。结构化反射器200包括在第一材料220与第二材料230之间的反射界面210。作为第一材料220和第二材料230之间的边界的反射界面210示出了可用于结构化反射器的各种构造。例如,在一种构造中,第一材料220是基本上透明的聚合物或玻璃材料(诸如丙烯酸)并且第二材料230是空气。在这种情况下,光将在反射界面210上以某些超临界入射角全内反射。该结构可以通过任何合适的过程(包括微复制、压花等)制备。在替代性构造中,第一材料220是空气并且第二材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种再循环背光系统,包括:反射偏振器;结构化反射器;具有输入表面的光导,所述光导设置在所述反射偏振器与所述结构化反射器之间,其中所述光导具有耦合到所述输入表面中并从所述光导提取的光的发射角θ的第一范围,所述发射角θ的所述范围是相对于所述反射偏振器的法向轴线测量的,其中所述结构化反射器被构造成以角

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 US 62/348,2291.一种再循环背光系统,包括:反射偏振器;结构化反射器;具有输入表面的光导,所述光导设置在所述反射偏振器与所述结构化反射器之间,其中所述光导具有耦合到所述输入表面中并从所述光导提取的光的发射角θ的第一范围,所述发射角θ的所述范围是相对于所述反射偏振器的法向轴线测量的,其中所述结构化反射器被构造成以角的第二范围回射光,所述角的所述第二范围是相对于所述反射偏振器的所述法向轴线测量的,其中所述结构化反射器被构造成将来自角ψ的第三范围的光重定向到所述反射偏振器的所述法向轴线的30度内,所述角ψ的所述第三范围是相对于所述反射偏振器的所述法向轴测量的,并且其中没有角θ也是角2.根据权利要求1所述的再循环背光系统,其中所有的角θ也是角ψ。3.根据权利要求1所述的再循环背光系统,其中所述结构化反射器是金属化的结构化反射器。4.根据权利要求1所述的再循环背光系统,其中所述结构化反射器是透射材料与空气之间的界面。5.根据权利要求1所述的再循环背光系统,其中所述结构化反射器在没有气隙的情况下结合到所述光导。6.根据权利要求1所述的再循环背光系统,其中所述结构化反射器是自由浮动的。7.根据权利要求1所述的再循环背光系统,其中所述反射偏振器在没有气隙的情况下结合到所述光导。8.根据权利要求7所述的再循环背光源,其中所述反射偏振器通过低折射率粘合剂结合到所述光导。9.根据权利要求8所述的再循环背光源,其中所述低折射率粘合剂具有折射率并且所述光导具有折射率,并且所述低折射率粘合剂的折射率比所述光导的折射率小至少0.1。10.根据权利要求1所述的再循环背光系统,其中所述结构化反射器包括多个微结构,所述多个微结构中的每一个包括直角回射部分和与至少一个直角回射部分相邻设置的倾斜重定向部分。11.根据权利要求10所述的再循环背光系统,其中所述倾斜重定向部分是平坦的。12.根据权利要求10所述的再循环背光系统,其中所述倾斜重定向部分是弯曲的。13.根据权利要求12所述的再循环背光系统,其中所述倾斜重定向部分远离所述反射偏振器的所述法向轴线弯曲。14.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:纳撒尼尔·K·奈史密斯斯蒂芬·J·埃茨科恩大卫·A·罗森
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

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