本发明专利技术揭示一种准直波导、一种光学背光设备及一种产生辐射电磁能的准直波束的方法。一种准直波导包括用以接收来自点源的辐射电磁能的输入表面及用以发出实质上准直辐射电磁能的输出波束的输出表面。所述波导的第一准直表面接收从所述输入表面进入、在第一方向上行进的所述辐射电磁能的波束，且将所述辐射电磁能反射成在与所述第一方向相反的第二方向上行进的辐射电磁能的实质上准直波束。所述波导的第二准直表面接收辐射电磁能的所述实质上准直波束，且朝向所述输出表面重定向所述实质上准直波束。一种光学背光设备包括用以接收准直波导的反射性腔及定位在所述准直波导的输出表面上的漫射器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直波束。在一个实施例中，辐射电磁能的重定向波束124以实质上法向于输出表面104的角度从输出表面104发出。在所说明的实施例中，第二准直表面108也是反射性表面。辐射电磁能的重定向波束124向外耦合到狭窄的准直且均匀的角视场。应了解，重定向波束124的出射角并不限于法向角，且可预先确定为比相对于会造成TIR发生的输出表面104的法线的临界角小的任何适宜出射角。因此，重定向波束124将会实质上准直且将会以大于相对于输出表面104的法线的临界TIR角的角度离开输出表面104。如图2中展示，准直波导100具有界定角度Θ I的楔形体。在一个实施例中，楔形角Θ3^7°。然而，所述实施例并不限于这些特定尺寸。确切的说，可利用介于约6°到约8°范围内的楔形角91来实现所揭示实施例的适宜实施方案，且在一个实施例中，Q1可为介于约5°到约9°的范围内。在一个实施例中，准直波导100的输入表面102包括微结构。所述微结构包括由特定顶角及半径界定的微棱镜特征以耦合来自点源(举例来说，例如LED)的辐射电磁能。在一个实施例中，所述微棱镜特征包括多个线性棱镜105，每一线性棱镜105界定顶角、顶部尖端半径及底部尖端半径。在说明的实施例中，所述顶部尖端半径大于所述底部尖端半径。在其它实施例中，所述顶部尖端半径可大于所述底部尖端半径。图1到7中展示的准直波导100的输入表面102实质上类似于图8到14中展示的准直波导200的输入表面202。现在参考图7及13，在一个实施例中，输入表面202包括间隔开距离S1的多个线性棱镜205。线性棱镜105(205)中的每一者可由顶角Θ 2、第一顶部尖端半径r3及第二底部尖端半径r4界定。在图7及13中说明的实施例中，线性棱镜105(205)的间隔约0.1毫米(约100微米),顶角Θ 2约80° ,顶部尖端半径r3约50微米,且底部尖端半径r4约10微米。然而，所述实施例并不限于这些特定尺寸。确切地说，可利用介于约0.09毫米到约0.11毫米(约90微米到约110微米)范围内的间隔距离、介于约70°到约90°范围内的顶角Θ 2、介于约40微米到约80微米范围内的顶部尖端半径r3及介于约I微米到约20微米范围内的底部尖端半径r4来实现所揭示实施例的适宜实施方案。现在参考图7，在一个实施例中，输入表面102的光学作用输入区域可从约1.4毫米(h)乘约3毫米(W)的范围内选择，其中h是高度且w是宽度。然而，所述实施例并不限于这些特定尺寸。确切地说，可在输入表面102具有介于约I毫米到约2毫米范围内的高度h及介于约2毫米到约4毫米范围内的宽度w的情况下实现所揭示实施例的适宜实施方案。返回到图1到7，在一个实施例中，准直波导100的输出表面104实质上光学平坦以使表面粗糙度最小化。在图1到7中说明的实施例中，输出表面104是光滑未涂布光学TIR表面。因此，辐射电磁能的输入波束120可通过输出表面104的TIR重定向在准直波导100内。在一个实施例中，输出表面104具有约4:3的纵横比。在图3中说明的实施例中，输出表面104具有光学作用区域，所述区域具有约20毫米的长度Itl、约15毫米的宽度Wtl及沿对角线测量的约2.54厘米( 1.0")的孔径。然而，所述实施例并不限于这些特定尺寸。确切地说，可在所述光学作用区域具有介于约I毫米到约100毫米范围内的长度Itl及介于约0.75毫米到约75毫米范围内的宽度Wtl的情况下实现所揭示实施例的适宜实施方案。在不限制所揭示实施例的范围情况下，其它适宜纵横比包含例如大屏幕笔记型计算机及大屏幕IXD TV中当前流行的16:9的X:Y纵横比。应了解，可根据输出表面104的期望纵横比及期望光学作用区域按比例调整上文参考输入表面102所论述的尺寸。仍参考图1到7，在一个实施例中，准直波导100的第一反射/准直表面106包括弯曲表面。所述弯曲表面可由第一半径F1 (如图2中展示)及第二半径r2 (如图3中展示)界定。在说明的实施例中，所述弯曲表面是球面且因Mr1=A，且曲率半径可由单一半径I^r2界定。在一个实施例中,所述球面可具有约55毫米的曲率半径;T1=JV第一反射/准直表面106的表面可为光滑的，且可具有约18毫米的宽度Wtl及约4.1毫米的高度tv然而，所述实施例并不限于这些特定尺寸。确切地说，可在曲率半径在约45毫米到约65毫米的范围内、所述宽度Wtl在约16毫米到约20毫米的范围内且所述高度Iitl在约I毫米到约6毫米的范围内的情况下实现所揭示实施例的适宜实施方案。在一个实施例中,第一反射/准直表面106的表面可为反射性的。所述反射性表面可由金属材料(例如保护性铝)或具有特定反射率的其它反射性金属或非金属材料制成。图2A是图2中展示的准直波导的实施例的准直表面的细节图。在一个实施例中，准直波导100的第二反射/准直表面108包括在所述第二反射/准直表面108的内部部分上形成的微结构。也就是说，所述微结构定位在准直波导100的本体部分内，以重定向辐射电磁能的实质上准直波束122。所述微结构朝向输出表面104重定向准直波束122。重定向波束124向外耦合到输出表面 104作为实质上准直均匀波束。在一个实施例中，所述微结构包括棱镜特征，例如(举例来说)多个线性棱镜109，每一线性棱镜109界定具有预定间隔的多个棱镜(例如，阶梯状)特征。多个线性棱镜109朝向输出表面104射出辐射电磁能的入射准直波束122。可选择所述棱镜特征(例如，线性棱镜109)的间隔距离s2，以使重定向到输出表面104的经射出辐射电磁能波束124的均匀度最优化。如图2A中展示，线性棱镜109的每一棱镜特征包括第一琢面110及第二琢面112。第二琢面112是相对于轴线A形成角度的射出琢面。在一个实施例中，第一琢面110相对于实质上平行于输出表面104的轴线A形成第一角度Θ 3,且第二琢面112 (例如，射出表面)相对于轴线A形成第二角度θ4。在所说明的实施例中，第一角度θ3小于第二角度θ4。所述棱镜特征的间隔由距离S2界定。在所说明的实施例中，间隔S2约0.1毫米，第一角度03约10°且第二角度94约37.5°。然而，所述实施例并不限于这些特定尺寸。确切地说，可在间隔S2在约0.09毫米到约0.11毫米(约90微米到约110微米)的范围内、第一角度θ3在约9°到约11°的范围内且第二角度θ4在约33.75°到约41.25°的范围内的情况下实现所揭示实施例的适宜实施方案。在一个实施例中，准直波导100的第二反射/准直表面108包括反射性表面。所述反射性表面可由金属材料(例如保护性铝)或具有特定反射率的其它反射性金属或非金属材料制成。在图1到7中所说明的实施例中，可使用注塑成型或类似制造技术将准直波导100制造为单一光学组件。举例来说，可使用压缩成型、组合注塑及压缩成型、铸造、紫外线(UV)铸造固化卷轴式工艺及/或使用金刚石研磨切割工艺(举例来说)的机械加工来制造准直波导100。换句话说，包含输入表面102、第一反射/准直表面106及第二反射/准直表面108的准直波导100的本体可整体形成为单一光学组件。包括所述微结构(例如，所述线性棱镜)的输入表面102及第二反射/准直表面108可经成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：乔治·W·帕纳戈塔科斯，戴维·G·佩尔卡，布莱尔·昂格尔，
申请(专利权)人：泰利尼科技公司，
类型：
国别省市：
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