具有不对称出耦合的波导制造技术

一种波导（１），布置为引导来自至少一个光源（３）的光，包括：出耦合结构（４），其适于使来自所述波导的光按照总的出耦合的方向出耦合，至少一个引导侧面（５），其适于通过反射所述光使其朝向所述出耦合结构来将所述光包含在所述波导中，其中，出耦合结构包括不对称漫射层（６，７）。上述不对称漫射层改善了颜色混合，且去除或者限制了色带或者亮度带的出现，同时限制了不存在颜色混合或者亮度变化问题的方向中的发散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及布置为引导来自至少 一 个光源的光的波导(waveguide),波导包括至少一个适于将光包含(contain)在波导中的引 导侧面(guide edge)，以及适于使光从波导中提取出的提取侧面 (extraction edge)。本专利技术进一步地涉及包括上述波导的照明装置和包含上述照明 装置的显示装置。
技术介绍
有一些照明应用，其中来自至少一个光源的光耦合进入波导，且 从波导的一个或者几个表面射出。在一些应用中，例如，用于液晶显 示器的背光源，光可以通过大尺寸平面波导的顶面出耦合。在其它的 应用中，光可以在波导的一个或者几个侧面(edge)耦合出来。通过 使用平面波导和将光从其至少一个侧面中耦合出来，可以实现几种不 同类型的照明装置。 一个上述照明装置的实例是透明灯，所述透明灯 由多个平面波导形成。就上述灯来说，可以通过在合适位置将波导的 射出侧面形成为角镜(angle mirror )来从灯表面的选定部分提取光。用于上述照明装置的适当光源包括发光二极管(LED) 。 LED通 常是狭窄带状的，且一般产生白色需要光对从LED发射的光作某些调 整。产生白色光的节能方法是，将由适当颜色(典型地为红，绿和蓝) 的由诸如LED的光源发射的光相结合来形成白光。来自不同颜色LED的光的上述结合可以在波导中发生，且在波导 的提取侧面处，从波导中射出的混合光的亮度及空间颜色分布通常更 加均匀。然而，远离这/这些侧面(edge)的一段距离，在亮度和/或 颜色中的变化是可见的。由于人眼对颜色的微小变化非常敏感，产生 均匀的白光需要很好的颜色混合。还有，就由单光源发射且通过波导引导的白色或有色光而言，可 能有不足的空间均匀性，特别是在远离波导提取侧面的一定距离处。改善从波导提取的光的空间均匀性的 一种已知方法是，使波导的3出耦合侧面漫射(diffuse)。通过该方法，可以获得改善的空间均匀 性。然而，通过光反向散射，降低了能源效率，且提取光可以比所预 期更加发散。因此，需要更加节能的方法减少所感知的在远离波导的提取側面 的一定距离处的空间亮度和/或颜色变化。专利技术目的鉴于现有技术的上述和其它缺陷，本专利技术的目的是提供更加节能 的方法改善由波导所射出光的空间均匀性。此处，光的"空间均匀性"应该理解为在空间域中光的均匀性。 空间均匀性包括颜色和亮度的均匀性。实际上，在"白光"应用中颜 色的变化可以与单色应用中亮度的变化等同。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，这些和其它的目的是通过波导实现，所 述波导包括提取侧面，适于使所述光能够按照整体(general)出 耦合方向从所述波导出耦合；至少一个引导侧面，适于通过反射所述其中，提取侧面设置有不对称漫射层。此处，"漫射(diffusing)"应该理解为，在反射面中的不规则 性是在光波长的量级，而表面仍然是宏观上的扁平。"不对称漫射"应该理解为漫射度并非在所有平面中相同。特 别地，漫射层可以适于在与整体出耦合方向平行的两个不同(例如， 相互垂直的)平面中不同地扩散光。波导可以布置为入耦合以及引导来自多个光源的光，以及在至少 一个混合平面中混合所述光。于是，漫射层可以在该混合平面中比在 与所述混合平面垂直的平面中扩散更多的光。所述不对称漫射改善了 颜色混合，且去除或者限制了色带或者亮度带的出现，同时限制了沿 着不存在任何颜色混合或者强度变化问题的方向上的发散。出耦合结构可以是透射面，其适于通过该表面出耦合光，或者是 反射面，其适于通过波导的顶和/或底面出耦合光，接着在反射面中 反射。出耦合结构可以按照多种方式配置一其可以是扁平的，弯曲的，4棱柱形的，圆形的，或多或少漫射的等等。在光通过提取侧面出耦合的情况下，该漫射层可以是透明的漫射层。光在提取侧面中反射后通过顶或底面出耦合的情况下，漫射层可以是漫射镜(diffusing mirror)。可以例如通过将金属涂层应用到漫 射引导侧面表面来形成漫射镜。波导优选地是平面波导。此处，"平面波导"限定为基本上在一 个平面内具有延展的波导，即，与平面中波导的尺寸相比，从波导任 何点到平面的距离很小。可替换地，波导是非扁平的，其可用于特定 设计的照明设备。进一步地，波导可以布置为引导来自诸如发射多种不同颜色的多 个光源的光。根据本专利技术该实施例的光导将改善光的颜色混合，且例 如使得能够发射由不同颜色LED所产生的白光，而在距离波导一定距 离的位置没有颜色变化。根据本专利技术的第二方面，这些和其它的目的通过照明装置来实 现，所述照明装置包括至少 一个光源和根据本专利技术的波导。有益地，该至少一个光源可以是侧射或者前射(例如，朗伯式) LED中至少一个。根据本专利技术的第三方面，这些和其它目的由显示装置来实现，所 述显示装置包括显示器和根据本专利技术的照明装置。附图说明参考示出了本专利技术当前优选实施例的附图，现在更详细地描述 本专利技术的上述和其它方面。图l是根据本专利技术实施例波导的透视图； 图2是不对称漫射的示例；图3a-c示意性地示出了应用根据本专利技术的波导的实例。 具体实施例方式图la-b示出了扁平面波导l,其包括适于接收来自多个光源3 (例如，发光二极管)的光的入耦合结构2，以及适于从波导l出耦合 光的出耦合结构4。在入耦合结构2和出耦合结构4之间，光由引导侧5面(edge) 5限制在波导中。引导侧面5可以依靠在侧面和/或顶和/或 底面处的全内反射(TIR)、反射体或者TIR与反射体的组合。波导可以由一个单一绝缘材料或者几种绝缘材料的混合的板形 成。适当的绝缘材料包括不同的透明材料，例如，不同类型的玻璃， 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等等。波导还可以是至少部分地由波导 反射体所封闭的空气。优选地，选定波导的材料，以便波导和周围介 质之间的接触面达到用于由入耦合结构所设置入射角的光的全内反 射条件。在图la中，出耦合结构4由波导的侧面6形成，所述侧面6适于允 许光穿过。在TIR波导的情况下，这意味着侧面6适于消除全内反射 的条件。例如，侧面6可以设置有散射光的结构，或者包括漫射层。在图lb中，出耦合结构4是反射面7，该反射面7适于将光射向引 导侧面之一，但是具有入射角，使得不再满足全内反射的条件，且光 将通过引导侧面5。根据本专利技术的实施例，出耦合结构，例如图la中的漫射层或者图 lb中的反射面，设置有不对称漫射层(diffusing layer ) 8、 9。在光通过出耦合结构来出耦合的情况下，所述不对称漫射层是透 明层。所述层可以由下述来实现通过包括但不限定于层压漫射薄片 的不同技术，或者通过使用机械力使表面在一个方向粗糙，在波导热 (且因此可变形)时压花图案，通过使用激光来实现结构，或者通过 平板印刷。在光在非耦合(uncoupling)结构(例如，图lb )中反射的情况 下，不对称漫射层可以是不对称漫射镜，例如，阳极氧化铝(anodized aluminum)的反射体。上述反射体由例如以MIRO为商标的安铝 (Alanod)公司来提供。图2示出了不对称漫射的概念。当光线21经过不对称漫射体22时， 光在第一平面A中比在第二平面B中扩散(diffuse)更多。由此，出射束 23将具有椭圆形的横截面24。图3a在透视图中图示了以主要由悬浮在两个支撑物33本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波导（１），其布置为引导来自至少一个光源（３）的光，所述波导包括：　出耦合结构（４），其适于使得来自所述波导的光能够以整体的出耦合方向出耦合；　至少一个引导侧面（５），其适于通过反射所述光使其朝向所述出耦合结构来将所述光包含在所述波导中；　其特征在于，所述出耦合结构包括不对称的漫射层（６；７）。

【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：RP范戈科姆，MPCM克里恩，AH伯格曼，MCJM维森伯格，WL伊泽曼，WFJ胡根斯特拉滕，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]