具有窄角光输出的光导及方法技术

本发明专利技术提供用于提供照明的系统、方法及设备。在一个方面中，光导可经配置以传播从光源接收的光。所述光可通过全内反射TIR在光导内传播。所述光导可包含经配置以输出光的输出表面和一或多个光抽取元件，所述一或多个光抽取元件经配置以重新引导在所述光导中传播的所述光，以使得所述光通过所述输出表面退出所述光导。所述光导可具有经配置以至少部分地校准将退出所述输出表面的所述光的锥形侧壁。在一些实施方案中，所述光导可用于提供照明以用于显示装置、其它机电系统或用于照亮房间或工作区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于提供照明（例如用于显示装置或用于照亮房间或工作区域）的系 统及方法，并涉及机电系统。
技术介绍
机电系统包含具有电元件及机械元件、致动器、转换器、传感器、光学组件（例如， 镜子）及电子器件的装置。机电系统可以多种尺度制造，包含但不限于微尺度及纳米尺度。 例如，微机电系统（MEMS)装置可包含具有范围从约一微米到几百微米或更大的大小的结 构。纳米机电系统（NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小的结构，包含例如小于几百纳 米的大小。机电元件可使用将衬底及/或沉积的材料层的部分蚀除或添加层以形成电及机 电装置的沉积、蚀刻、微影及/或其它微加工过程而建立。 -种类型的机电系统装置称为干涉式调制器（IM0D)。如本文中所使用，术语干涉 式调制器或干涉测量光调制器指代使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。 在一些实施方案中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板的一者或两者可为完 全或部分透明及/或具反射性，且在施加适当电信号之后可相对运动。在实施方案中，一块 板可包含沉积于衬底上的固定层，且另一板可包含通过空气间隙与所述固定层分离的反射 膜。一块板相对于另一块板的位置可改变入射于所述干涉式调制器上的光的光学干涉。干 涉式调制器装置具有广泛应用范围，且预期用于改善现存产品及创造新产品，尤其是具有 显示能力的产品。 光导（例如光棒）可用于传输来自光源的光以照亮显示装置中的显示元件（例 如，IM0D)或以提供光用于其它光照系统。一些可用光导不能在适于特定光照应用的配置中 配光。例如，在一些情况中，光源可直接光学耦合到光导。对于提供大角度光输出的光源， 一点光可以不经历全内反射（TIR)的角度进入光导，以使得接近输入的更大量的光退出光 导，这样可降低显示装置中提供的照明均匀度。因此，继续开发新照明系统以满足显示装置 的需求或提供一般环境照明。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，仅仅其中的单一者无法造就 本文中揭示的期望属性。 本专利技术中揭示的主题的一个创新方面可在照明系统中实施，所述照明系统包含光 导，所述光导实质上具有长度长于宽度的棒的形状，并由经配置以在其中传播光的材料形 成。所述光导可包含细长输出表面和与所述输出表面相对的细长背侧。输出表面可比背侧 宽。光抽取元件可沿光导的长度分散，且光抽取元件可经配置以引导光通过输出表面离开 光导。光导可包含从输出表面延伸到背侧的一或多个锥形侧壁，且所述锥形侧壁可经配置 以部分校准经引导离开输出表面的光。 侧壁的锥形可遵循倾斜平面表面和多项式成形表面中的至少一者。侧壁可具有复 合抛物面聚光器（CPC)沟槽的形状。纵轴可沿光导的长度延伸，并且所述光导的一或多个 侧壁可经配置以部分校准经引导离开输出表面的光，以使得在实质上与所述纵轴正交的平 面中退出输出表面的光相对于垂直于输出表面的方向实质上受限于约±60°或更小的输 出角度范围。 侧壁可是平面的，以使得光导具有一般梯形横截面形状。侧壁可在光导的背侧会 聚，以使得光导具有一般三角形横截面形状。背侧可包含与输出表面相对的细长背表面。背 表面可实质上是平面的。 光抽取元件可是反射性的。光抽取元件可包含一或多个散射特征。光抽取元件可 包含一或多个反射小面。光抽取元件可位于光导的输出表面上，且反射器可接近光导的背 侧定位。光抽取元件可经配置以使入射光转向反射器，且反射器可经配置以重新引导转向 光离开输出表面。光抽取元件可沿光导的实质上整个长度分散。 照明系统可包含光源，所述光源经配置以引导光通过光导的第一端面进入光导 中，且所述第一端面在输出表面、背侧与侧壁之间延伸。 显示装置可包含所述照明系统。显示器还可包含经定位以从所述照明系统接收光 的显示元件阵列。显示元件可是反射性的。显示元件可包含干涉式调制器（MOD)。显示装 置可包含经配置以与显示元件通信的处理器。所述处理器可经配置以处理图像数据。显示 装置可包含存储器装置，其可经配置以与处理器通信。显示装置可包含驱动器电路，其可经 配置以将至少一个信号发送到显示元件。显示装置可包含控制器，其可经配置以将图像数 据的至少一部分发送到驱动器电路。显示装置可包含图像源模块，其可经配置以将图像数 据发送到处理器。图像源模块可包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。显示装置可 包含输入装置，其可经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到处理器。 本专利技术中揭示的主题的另一创新方面可在照明系统中实施，所述照明系统包含光 导，所述光导实质上具有长度长于宽度的棒的形状，并由经配置以在其中传播光的材料形 成。所述光导可包含细长输出表面和与所述输出表面相对的细长背侧。输出表面可比背侧 宽。光导可包含沿光导长度定位的用于抽取光的装置。所述光抽取装置可经配置以引导光 通过输出表面离开光导。光导可包含用于部分校准经引导离开输出表面的光的装置。 光抽取装置可包含光抽取元件。用于部分校准光的装置可包含从光导的输出表面 延伸到背侧的一或多个锥形侧壁。用于部分校准光的装置可包含具有倾斜平面表面和多项 式成形表面中的至少一者的至少一个侧壁。 光抽取装置可位于光导的输出表面上。反射器可接近光导的背侧定位。光抽取装 置可经配置以使入射光转向反射器，且反射器可经配置以重新引导转向光离开输出表面。 纵轴沿光导的长度延伸，且用于部分校准光的装置可经配置以使得在实质上与所 述纵轴正交的平面中退出输出表面的光相对于垂直于所述输出表面的方向实质上受限于 约±60°或更小的输出角度范围。 本专利技术中揭示的主题的又另一创新方面可在制造光导的方法中实施，所述光导实 质上具有长度长于宽度的棒的形状。所述方法可包含提供经配置以在其中传播光的材料。 所述材料可经成形以具有细长输出表面、与所述输出表面相对的细长背侧，和从所述输出 表面延伸到所述背侧的一或多个锥形侧壁。输出表面可比背侧宽。锥形侧壁可经配置以部 分校准经引导离开输出表面的光。所述方法可包含沿光导长度提供光抽取元件。所述光抽 取元件可经配置以引导光通过输出表面离开光导。 提供光抽取元件可包含在光导的输出表面上形成光抽取元件。所述方法可进一步 包含接近光导的背侧提供反射器。光抽取元件可经配置以使入射光转向反射器，且反射器 可经配置以重新引导转向光离开输出表面。 所述方法可进一步包含将光源光学耦合到光导以引导光通过光导的第一端面进 入光导中，所述第一端面在输出表面、背侧与侧壁之间延伸。 本说明书中描述的主题的一或多个实施方案的细节在随附图式及下文的描述中 阐明。其它特征、方面及优点将从描述、图式及权利要求书而变得显而易见。请注意，以下 图的相对尺寸可能不按比例绘制。 【附图说明】 图1展示描绘干涉式调制器（IM0D)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的 等距视图的实例。 图2展示说明并入有3X3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。 图3展示说明图1的干涉式调制器的可移动反射层位置相对于所施加电压的图的 实例。 图4展示说明当施加多种共同及分段电压时干涉式调制器的多种状态的表的实 例。 图5A展示说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统，其包括：光导，其实质上具有长度长于宽度的棒的形状，并由经配置以在其中传播光的材料形成，所述光导包含：细长输出表面；与所述输出表面相对的细长背侧，其中所述输出表面比所述背侧宽；光抽取元件，其沿所述光导的所述长度分散，其中所述光抽取元件经配置以引导光通过所述输出表面离开所述光导；及一或多个锥形侧壁，其从所述输出表面延伸到所述背侧，其中所述锥形侧壁经配置以部分校准经引导离开所述输出表面的所述光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.24 US 13/454,9311. 一种照明系统，其包括： 光导，其实质上具有长度长于宽度的棒的形状，并由经配置以在其中传播光的材料形 成，所述光导包含： 细长输出表面； 与所述输出表面相对的细长背侧，其中所述输出表面比所述背侧宽； 光抽取元件，其沿所述光导的所述长度分散，其中所述光抽取元件经配置以引导光通 过所述输出表面离开所述光导；及 一或多个锥形侧壁，其从所述输出表面延伸到所述背侧，其中所述锥形侧壁经配置以 部分校准经引导离开所述输出表面的所述光。2. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述侧壁的锥度遵循倾斜平面表面和多项式 成形表面中的至少一者。3. 根据权利要求2所述的照明系统，其中所述侧壁具有复合抛物面聚光器CPC沟槽的 形状。4. 根据权利要求1所述的照明系统，其中纵轴沿所述光导的所述长度延伸，并且所述 光导的所述一或多个侧壁经配置以部分校准经引导离开所述输出表面的所述光，以使得在 实质上与所述纵轴正交的平面中退出所述输出表面的光相对于垂直于所述输出表面的方 向被实质上局限于约±60°或更小的输出角度范围。5. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述侧壁为平面的，以使得所述光导具有大 体梯形的横截面形状。6. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述侧壁会聚于所述光导的所述背侧处，以 使得所述光导具有大体三角形的横截面形状。7. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述背侧包含与所述输出表面相对的细长背 表面。8. 根据权利要求7所述的照明系统，其中所述背表面实质上是平面的。9. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光抽取元件是反射性的。10. 根据权利要求9所述的照明系统，其中所述光抽取元件包含一或多个散射特征。11. 根据权利要求9所述的照明系统，其中所述光抽取元件包含一或多个反射小面。12. 根据权利要求1所述的照明系统，其进一步包括反射器，其中所述光抽取元件定位 在所述光导的所述输出表面上，且其中所述反射器定位在接近所述光导的所述背侧处，其 中所述光抽取元件经配置以使入射光朝向所述反射器转向，且其中所述反射器经配置以重 新引导所述经转向光离开所述输出表面。13. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光抽取元件沿所述光导的实质上所述 整个长度分散。14. 根据权利要求1所述的照明系统，其进一步包括光源，所述光源经配置以引导光通 过所述光导的第一端面进入所述光导，其中所述第一端面在所述输出表面、所述背侧与所 述侧壁之间延伸。15. -种显示装置，其包括： 根据权利要求1所述的照明系统；及 显示元件阵列，其经定位以从所述照明系统接收光。16. 根据权利要求15所述的显示装置，其中所述显示元件是反射性的。17. 根据权利要求16所述的显示装置，其中所述显示元件包含干涉式调制器IMOD。18. 根据权利要求15所述的显示装置，其进一步包括： 处理器，其经配置以与所述显示元件通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及 存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。19. 根据权利要求18所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·L·霍尔曼，
申请(专利权)人：高通MEMS科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US