具有复合棱镜的双面的膜制造技术

双面的光学膜具有在一个主表面中形成的延伸的棱镜，和在背对的主表面中形成的延伸的小透镜。棱镜中的一些或全部是复合棱镜，其中每个复合棱镜的两个倾斜表面各自包括顶端部分、基部部分、以及设置在顶端部分和基部部分之间的中间部分，中间部分和顶端部分形成凹形，并且中间部分和基部部分形成凸形，或反之亦然。当倾斜入射的光(例如来自光导)入射在所述膜的棱镜侧时，输出光束从所述膜的小透镜侧出现。输出光束的强度分布具有尖锐的左光束边缘和尖锐的右光束边缘，这些光束边缘具有不超过7度、6度、5度、4度、3度或2度的10％到90％的过渡角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及微结构化光学膜，具体涉及其中背对的主表面均为结构化的此类膜，以及包含此类膜的制品与系统和有关此类膜的方法。
技术介绍
已知的是在背对的主表面上具有结构化表面的光学膜，其在本文中称为双面的光学膜。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部，并且另一个结构化表面具有形成于其中的棱镜特征部。棱镜特征部与透镜特征部之间存在一一对应关系，并且各个棱镜特征部是伸长的，并且彼此平行并平行于各个透镜特征部延伸，所述各个透镜特征部也是伸长的。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)，以及专利申请公开 US 2005/0052750 (King 等人)、US 2011/0149391 (Brott 等人)和 US2012/0236403 (Sykora 等人)。
技术实现思路
我们已经研发出新型双面的光学膜，在这种新型双面的光学膜中，延伸的棱镜和延伸的小透镜在膜的背对主表面中形成并且彼此处于一一对应关系中，并且这些元件被构造成产生输出光束，所述输出光束通过观察平面来表征，所述观察平面通过在光束的两侧的尖锐过渡或边缘并且通过有限的角扩展或宽度而垂直于棱镜。所述膜可由具有适于优先在斜角处发出光的至少一个主表面的光导来操作，并且双面的膜设置在光导近侧并取向成使得从光导的主表面发出的斜光透过棱镜进入光学膜，并且双面的膜将斜光转换为具有尖锐边缘的输出光束。光源可以设置在光导的相对两端处，以在两个不同方向上发出斜光，使得在一个方向上的斜光(源自一个光源)通过双面的膜转换为第一此类锐缘输出光束，并且在另一个方向上的斜光(源自另一个光源)通过双面的膜转换为第二此类锐缘输出光束。第一锐缘输出光束和第二锐缘输出光束可以重叠(包括其中第一输出光束和第二输出光束的最近光束边缘重合的极限情况)，或者可以不重叠。所述新型双面的膜可在系统中用于提供薄型(薄的)照明装置，所述照明装置的输出光束具有清晰、尖锐的光束边缘，例如将通过常规的聚光灯提供的，但其侧面更薄，而无需笨重的透镜或挡板诸如在聚光灯中使用的透镜或挡板，并且具有(通常)较大且在平面内更为延伸的发光表面。在双面的膜上的棱镜中的一些或全部是复合棱镜，其中每个复合棱镜的两个倾斜表面各自包括顶端部分、基部部分、以及设置在顶端部分和基部部分之间的中间部分。每个复合棱镜还具有尖锐顶点。给定复合棱镜的每个倾斜表面的中间部分与顶端部分形成第一侧面形状并与基部部分形成第二侧面形状。第一侧面形状是凹形并且第二侧面形状是凸形，或者第一侧面形状是凸形并且第二侧面形状是凹形。在一些情况下，中间部分具有比顶端部分和基部部分的倾斜角小的倾斜角，使得第一侧面形状是凹形并且第二侧面形状是凸形。在其它情况下，中间部分具有比顶端部分和基部部分的倾斜角大的倾斜角，使得第一侧面形状是凸形并且第二侧面形状是凹形。当倾斜入射的光入射在膜的棱镜侧时，输出光束从膜的小透镜侧出现。在垂直于棱镜的伸长轴的观察平面内，输出光束的强度分布具有尖锐的左光束边缘和尖锐的右光束边缘，这些光束边缘具有不超过7度、或6度、或5度、或4度、或3度、或2度的10%到90%的过渡角。本申请进一步公开特别是具有背对的第一结构化表面和第二结构化表面的光学膜，所述光学膜包括在第一结构化表面中形成的多个延伸的棱镜，以及在第二结构化表面中形成的多个延伸的小透镜，棱镜和小透镜被布置成处于小透镜与棱镜的--对应关系中。至少一些棱镜是复合棱镜，每个复合棱镜具有复合的两个倾斜表面，每个复合棱镜的每个此类复合倾斜表面具有顶端部分、基部部分、以及设置在顶端部分和基部部分之间的中间部分。复合棱镜还各自具有尖锐顶点。中间部分与顶端部分形成第一侧面形状并与基部部分形成第二侧面形状。第一侧面形状是凹形并且第二侧面形状是凸形，或者第一侧面形状是凸形并且第二侧面形状是凹形。对于每个复合棱镜的每个复合倾斜表面，顶端部分、基部部分和中间部分中的至少一者可以是平面的。此外，顶端部分、基部部分和中间部分可以都是平面的。对于每个复合棱镜的每个复合倾斜表面，顶端部分、基部部分和中间部分中的至少一者可以是弯曲的。此外，顶端部分、基部部分和中间部分可以都是弯曲的。每个复合棱镜的复合倾斜表面可以是连续弯曲的。对于每个复合棱镜，其两个倾斜表面的顶端部分可以相交以形成尖锐顶点，并且顶点可以具有不超过3微米、或不超过2微米、或不超过I微米的曲率半径。棱镜可以沿彼此平行的各自的第一伸长轴延伸，并且小透镜可以沿彼此平行的各自的第二伸长轴延伸。第一轴可以平行于第二轴。棱镜可以具有各自的棱镜光轴，并且至少一些复合棱镜相对于棱镜光轴可以是对称成形的。然而，至少一些复合棱镜相对于它们各自的棱镜光轴可以不是对称成形的。对于每个棱镜-小透镜对，小透镜可以具有焦点，并且棱镜可以具有设置在所述焦点处或所述焦点附近的顶点。中间部分可以具有比顶端部分和基部部分的倾斜角小的倾斜角，使得第一侧面形状是凹形，并且第二廓形状是凸形。另选地，中间部分可以具有比顶端部分和基部部分的倾斜角大的倾斜角，使得第一侧面形状是凸形并且第二侧面形状是凹形。我们还公开了光学系统，所述光学系统包括与光导结合的此类光学膜，所述光导具有适于优先在斜角处发出光的主表面，并且光学膜可以设置在光导近侧并取向成使得从光导的主表面发出的光透过第一结构化表面进入光学膜。在一些情况下，光学膜和光导可以是非平面的。在一些情况下，光学膜和光导可以是柔性的。在一些情况下，系统还可以包括附接到光导的一个或多个光源。在一些情况下，系统可以是或可包括显示器、背光源、照明设备、工作灯或通用照明模块。我们还公开了包括光导、第一光源和光学膜的光学系统。光导具有适于发出光的主表面。第一光源被构造成沿第一方向将光注入到光导中。光学膜具有背对的第一结构化表面和第二结构化表面，所述第一结构化表面具有形成于其中的多个延伸的棱镜，并且所述第二结构化表面具有形成于其中的多个延伸的小透镜，并且棱镜和小透镜被布置成处于小透镜与棱镜的一一对应关系中。光学膜设置在光导近侧并取向成使得从光导的主表面发出的光透过第一结构化表面进入光学膜并离开光学膜的第二结构化表面，当第一光源被通电时离开光学膜的光形成第一输出光束。第一输出光束具有作为角度Θ的函数的第一强度分布，该第一强度分布通过在角度Θ U1处的第一左光束边缘、在角度Θ RE1处的第一右光束边缘、第一基线强度Ibaselinel、以及在第一左光束边缘和第一右光束边缘之间的第一最大强度Imaxl和第一最小强度Iminl来表征。第一左光束边缘具有通过过渡角Δ Θ m来表征的锐度，并且第一右光束边缘具有通过过渡角△ Θ RE1来表征的锐度，其中Δ Θ LE1和Δ Θ RE1根据介于Imaxl和Ibaselinel之间的10%到90%的强度水平来测量。过渡角△ 9 m不超过7度(或不超过6度、或5度、或5度、或4度、或3度、或2度)，过渡角A Θ RE1不超过7度(或不超过6度、或5度、或4度、或3度、或2度)，Iminl为至少Ibaselinel+20% *(Imaxl -1baselinel)，并且等于 θ RE1- Θ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有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：在所述第一结构化表面中形成的多个延伸的棱镜；在所述第二结构化表面中形成的多个延伸的小透镜；并且其中所述棱镜和所述小透镜被布置成处于小透镜与棱镜的一一对应关系中；并且其中至少一些所述棱镜是复合棱镜，每个复合棱镜具有复合的两个倾斜表面和尖锐顶点，每个复合棱镜的每个此类复合倾斜表面具有顶端部分、基部部分、以及设置在所述顶端部分和所述基部部分之间的中间部分，所述中间部分与所述顶端部分形成第一侧面形状并与所述基部部分形成第二侧面形状，并且其中所述第一侧面形状是凹形并且所述第二侧面形状是凸形，或者所述第一侧面形状是凸形并且所述第二侧面形状是凹形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·J·希科劳，约翰·A·惠特利，
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