一种背照灯，它包括：一光导向体（１６）；一光源（１２），相对于光导向体（１６）设置该光源，以将光线引入光导向体（１６）；以及一转向薄膜。光线结构（４０）形成在光导向体（１６）的一输出表面（１８）和一背面（２０）之一中。光学结构（４０）被设置成从光导向体（１６）引出光线。一背反射体（２４）设置在背面（２０）附近。形成包括一变化特性的光学结构（４０），该变化特性被设置成遮盖光导向体（１６）的输出中的不均匀性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总地涉及一种背照灯，更具体地说，涉及一种包括在光导向体的一个或多个表面中形成有光学结构的光导向体的背照灯。一种背照光显示器的性能测量是其均匀性。用户易于从显示器的一个区域到下一个区域察觉到相对较小的显示器亮度的差异。即使是相对较小的不均匀性也会使显示器的使用者非常烦恼。使离开光导向体的光散射的表面漫射体或整体漫射体(bulk diffuser)片材有时可用于遮盖或柔化不均匀性。然而，这种漫射也会导致光线被引离较佳的观察轴线。最终结果可能是显示器的整体亮度沿较佳观察轴线降低，这是显示器装置的又一个性能测量。出于主观立场，整体亮度的相对较小的升高或降低不象离散的不均匀性那样易于被显示器装置的用户察觉。然而，即使是最小的整体亮度的降低，包括小得只能由客观测量察觉到的降低，也会使显示器装置的设计者沮丧。这是由于显示器的亮度与显示器的功率要求紧密相关。如果可以在不增加所需功率的情况下增加整体亮度，则设计者实际上可将更少的功率分配给显示器装置，且仍能获得可接受的亮度级别。对于由电池供电的便携式装置来说，这将转变成更长的运行时间。在本专利技术的第一方面中，一种具有一第一表面、一第二表面、一第一边缘和一第二边缘的光学透射薄膜形成有多个形成在第一表面中的光学结构。将多个光学结构以预定图案设置在第一表面上，每个光学结构具有至少一种从包括波幅、周期和纵横比(aspect ratio)的组中选出的特性。每种特性具有一第一数值，该第一数值用于第一边缘和第二边缘之间的薄膜上的一第一预定位置，而特性具有一不同于第一数值的第二数值，该第二数值用于第一边缘和第二边缘之间的薄膜上的、一不同于薄膜上的第一预定位置的第二预定位置。在本专利技术的另一方面中，本专利技术的结构是厚光学元件例如一光导向体楔块或平板的部分。通过注模法、铸造、压模法或通过将一具有该结构的薄膜粘合于厚光学元件，在厚元件上实现该结构。请参见附图说明图1，一照明系统10包括一光源12；一光源发射体14；一光导向体16，该光导向体具有一输出表面18、一背面20、一输入表面21和一端面22；一靠近背面20的反射体24；一第一光线重定向元件26；一第二光线重定向元件28；以及一反射偏光镜30。光导向体16可为楔形、其变型或一平板。众所周知，光导向体的用途是将来自光源12的光分布到一远大于光源12的区域，更具体地说，大致分布到由输出表面18构成的整个区域。光导向体16最好还能以紧凑、薄的单元实现这些任务。光源12可以是一将光线输入到光导向体16的边缘表面21的CCFL，而灯反射体14可以是一围绕光源12以形成灯腔的反射膜。背反射体24位于光导向体16的后面、靠近背面20。背反射体24可以是一有效的背反射体，例如一漫反射膜或一镜面反射膜。在图示的实施例中，边缘结合的光线从输入表面21向端面22传播，这是由全内反射(TIR)限定的。通过使TIR无效可以从光导向体16引出光线。由于楔形角的原因，限定在光导向体16内的光线增加相对于顶壁和底壁的平面的入射角，使每个TIR回升。因而，由于光线不再受到TIR的限制，其最终将折射出输出表面18，并与其形成一掠射角。将一些光线引出背面20。通过背反射体24将这些光线反射回来，进入并通过光导向体16。第一光线重定向元件26被设置成一转向薄膜，以使离开输出表面18的这些光线沿大致与较佳观察方向平行的方向重新定向。仍然参见图1并简要参见图2，第一光线重定向元件26可以是一具有一第一表面32和一第二表面34的光透射光学薄膜。在一转向薄膜应用中，第一表面32被设置成一输入表面，并且形成有棱镜44，它可以折射和反射沿较佳观察方向离开光导向体16的光线。第二表面34因此是一输出表面。棱镜可具有一大致均匀的结构，或者可具有一如同编号为No.09/415,873、提交于1999年10月8日的普通转让美国专利申请“具有可变角棱镜的光学薄膜”所述的非均匀结构，本文将援引其揭示内容作为参考。请返回参见图1，在照明系统10的每种结构中，可以不需要第二光线重定向元件28。当第二光线重定向元件被包括在系统10中时，它可以是一漫射体、一透镜状分布器(lenticular spreader)或一棱镜薄膜，例如可从明尼苏达州圣保罗市的3M公司购得的3M亮度增强薄膜产品(作为BEFII或BEFIII出售)之类的亮度增强薄膜。反射偏光镜30可以是一无机、聚合或胆甾醇(cholesteric)液晶偏光镜薄膜。一适当的薄膜是漫反射偏光镜薄膜产品(作为DRPF出售)或镜面反射偏光镜薄膜产品(作为DBEF出售)，它们都可从3M公司购得。此外，至少可将第二光线重定向元件28和反射偏光镜30、并可能将第一光学重定向元件26结合成一单个光学元件。题为“显示器照明装置和增加显示器照明装置中的亮度的方法”、编号为No.09/415,100、提交于1999年10月8日的普通转让美国专利申请叙述了几种这样结合的光学结构，本文将援引其揭示内容作为参考。使用用于背照明的光导向体，例如光导向体16，在从光导向体输出的光线中通常具有不均匀性。这些不均匀性通常集中在输入表面21附近。为了遮盖通常被看作缺陷的不均匀性，通常使用一覆盖光导向体的输出表面的漫射体。然而，一漫射体会降低显示器的整体亮度，并且不足以遮盖所有缺陷。如上所述，在照明系统10中，第一光线重定向元件26被设置成一转向薄膜，并且可具有一图2所示的结构。再次参见图2，薄膜包括一光学结构40(棱镜)的图案42，这些光学结构被设置成具有一异相可变波幅。对于转向薄膜应用来说，图案42形成在一表面上，该表面是薄膜的光线输入表面。然而，在本文将要叙述的几个其它应用中，图案42可以形成在楔块、平板或薄膜的顶面和/或底面上。对于图1所示的转向薄膜应用来说，除了形成在第一光线重定向元件26的第一表面32上的棱镜以外，第二表面34可以形成有光学结构。继续结合图2进行讨论，第一光学重定向元件26具有一第一边缘36和一第二边缘38。光学结构40在图案42中从第一边缘36朝第二边缘38延伸。每个光学结构40可具有许多特性，例如波幅、周期以及波峰44和波谷46的纵横比。图案42还可以具有若干特性，例如光学结构40之间的间距p。图2所示的结构40具有波幅变化。在第一光学重定向结构26的应用中，可将诸槽设置成使其波幅的变化与光源12(图1)垂直。继续参见图2，显然在图案42中，光学结构40在第一边缘36处形成有数量更大的波幅变化，该波幅变化的数量朝第二边缘38减少。由于表面斜度越高，光学结构40中的数量更大的波幅变化沿槽轴线产生越大的光功率。那么，该图案的光功率随离开第一边缘36的距离的一函数而减少。这种光学结构40和图案42的设置是有目的的。如同所述，光导向体16的输出中的不均匀性可以集中在输入表面21附近，而距离输入表面21越远处的不均匀性越少。因而，光学结构40和图案42被设置成在第一边缘36附近提供更多的漫射。在应用中，第一边缘36基本上被设置在光导向体16的输入表面21附近。图案42具有一间距p，该间距可以是均匀或可变的，而光学结构40的波幅朝第二边缘38减少为零。如同下面将更详细讨论的那样，可以用任何工具形状来制造该图案。应予理解的是，使用光线跟踪和其它分析本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种背照灯，它包括：一光导向体；一光源，相对于所述光导向体设置所述光源，以将光线引入所述光导向体；形成在所述光导向体的一输出表面和一背面之一中的光学结构，所述光学结构被设置成从所述光导向体引出光线；一转向薄膜，所述转向薄膜设 置在所述输出表面附近；一背反射体，所述背反射体设置在所述背面附近；以及其中，所述光学结构包括一变化特性，该特性被设置成遮盖所述光导向体的输出中的不均匀性。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：ME加德纳，S科布，WD克雷特曼，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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