專利名稱：適用于照明顯示器的光波導設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及適用于照明顯示器的光波導設備(light guides)。
背景技術(shù)：
在通常的照明和顯示器應用中(例如用于照明標記和廣告，也用于照明液晶顯示器)人們已經(jīng)知道使用光波導設備來照明面板。在一種形式下，通常稱作燈箱，該光波導設備包括中空的限定光學腔的箱形結(jié)構(gòu)，而在另一種形式下，它包括固體光波導板。在這兩種形式下，都可以由通常是平行于該主表面的方向進入光導體的光照明光波導設備的一個主表面，例如光可以從位于鄰近光波導設備邊緣的至少一個延伸的光源出射。
在EP-A-0 490 279；0 377 309；和0 293 182；以及GB-A-2 310 525中描述了以中空燈箱(light box)形式出現(xiàn)的光波導設備。在這些燈箱中，使用棱鏡光學薄膜以便得到被照明表面上更均勻的光分布。另外，由美國明尼蘇達St.Paul明尼蘇達礦業(yè)和制造公司發(fā)布的題名為“薄燈箱”的申請公告描述了一種燈箱的設計和結(jié)構(gòu)，它使用ScotchTM光學照明薄膜與有一定形狀的V-5115 ScotchTM取光薄膜結(jié)合在一起來照明圖形顯示器。
在上述使用固體光波導板的光波導設備的情況下，眾所周知，在光波導板后主表面上形成某種類型的取光元件可以使得在前表面(也就是被照明的表面)上有更均勻的光分布。在一些情況下，可采用印刷取光元件并且將其直接用于光波導板的后表面。這類配置在下述專利中有描述，例如，US-A-5 736 686；5 649 754；5600 462；5 377 084；5 363 294；5 289 351；5 262 928；5 667 289；和3 241256。
US-A-5 618 096描述了不同類型的發(fā)光面板和提到了在面板一側(cè)或兩側(cè)都提供取光變形(deformities)的可能性以控制來自面板任意區(qū)域的發(fā)光量。文中也提到該變形可以印刷到薄層或薄膜上，這些薄層或薄膜是用來把變形施加到面板元件上。WO 92/05535描述了一種包括透明面板的照明顯示系統(tǒng)，在透明面板的兩側(cè)有點陣并且在后側(cè)附有不透明的背向薄膜。把待照明的圖象印刷在位于面板前側(cè)的另一個薄膜上。
從現(xiàn)有揭示中可知，在構(gòu)建用于照明目的的光波導設備中要說明的主要問題包括要在被照明面板上得到均勻亮度的程度，并把產(chǎn)生對環(huán)境是適合的照明程度所需的能量減到減小。至于這些問題中的第一個問題，經(jīng)常發(fā)生的情況是在面板上靠近光源的區(qū)域會得到更亮的照明，這減小了總的可視外觀和照明效率。至于這些問題中的第二個問題，從環(huán)境和花費的觀點要求用于照明目的的能量消耗盡可能低顯然是大家都希望的。而且，當能量由電池提供時(當照明液晶顯示器LCD和計算機顯示器時的情況下)，通常也要求所使用的能量應盡量小從而使電池可以盡可能小和輕。
除了那些考慮以外，還需要能夠以相對地方便和在低成本的情況下生產(chǎn)各種不同尺寸的光波導設備，該光波導設備適宜用于不同的情形但是仍然保持高效性能是有好處的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光波導設備，該光波導設備包括限定光波導的光學腔的外罩，它有第一和第二相對的主表面，和至少一個使光從光學腔一端進入光學腔并且在兩個主表面之間傳導的光源；其中第一主表面包括一個窗口，通過它光可以從光學腔發(fā)射出去，而第二主表面包括含有鏡面反射表面的薄膜材料，所述鏡面反射表面面向光學腔內(nèi)并且在預定的結(jié)構(gòu)中的有漫反射取光元件，它可以使光通過所述窗口從光學腔發(fā)射出去。
在文中的術(shù)語“取光元件”表示了一種結(jié)構(gòu)，它能夠以一個角度反射光使得光能夠通過所述窗口從光學腔中發(fā)射出去。在較適宜的形式中，取光元件是在漫反射材料上形成的印刷元件。在這里使用的術(shù)語“印刷”包括通過包含在印刷表面(其中至少一個取光元件的形狀是預先確定的)和要形成的取光元件的表面之間暫時接觸的常規(guī)印刷工藝沉積漫反射材料?！坝∷ⅰ币部梢园ㄍㄟ^在要形成的取光元件表面上的預定位置噴射的方法沉積漫反射材料。
根據(jù)本發(fā)明的光波導設備可以使用相對低成本的材料和相對高生產(chǎn)量的方式以不同尺寸生產(chǎn)，并且能夠使用合適的光源對顯示器面板進行有效均勻的照明。


參考下述的附圖將描述本發(fā)明的實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的光波導設備的透視圖；圖2是與圖1示出的光波導設備相似的光波導設備的透視示意圖，其中光波導設備分解示出；圖3是以圖2中線III-III截出的光波導設備的橫截面圖；圖4示出了圖1到3所示類型的光波導設備的后表面；圖5是描述圖1到3所示類型的光波導設備的后表面特性圖；圖6和圖7是和圖3和圖4相似的另一個光波導設備和那個光波導設備的后表面；圖8是和圖5相似的用于描述圖7所示后表面特性的圖；以及圖9示出對圖2和3中光波導設備的修改。
具體實施例方式
如圖1所示的光波導設備1包括限定光學腔的盒式外罩3。外罩3有相對的主表面5，6和相對的狹窄側(cè)面7，8和9，10。鄰近一個狹窄側(cè)面7布置伸長的光源11并以通常平行于主表面5，6的方向把光引入光學腔。在其中一個主表面(表面5)形成一個窗口，光學腔中的光可以通過這個窗口發(fā)射出去并且用于照明。
圖3示出在外罩3中的光學腔13。鄰近光源11的狹窄側(cè)面7包括形成窗口的光學薄層材料15，來自光源11的光通過這個窗口可以進入光波導設備1。薄層材料15在遠離光源的一側(cè)有結(jié)構(gòu)化表面以再引導來自光源11的光并且保證通過這個窗口的光通常以平行于表面5，6的方向優(yōu)先地進入光學腔13。例如，光學薄層材料15可以有這樣的結(jié)構(gòu)化表面，它包括一系列由許多平行三角形棱鏡形成的凸起和凹槽。在EP-A-0 293 182中描述了薄層材料的類似使用。在光波導設備1中，最好為材料15確定方向，使得棱鏡延伸平行于伸長的光源。在市場上可以買到的由美國明尼蘇達州的明尼蘇達St.paul礦業(yè)和制造公司提供的商品名稱為“ScotchTMOptical Lighting Film”的薄膜材料。
光波導設備1中相對窗口15的狹窄側(cè)面8在面對光學腔13的一側(cè)有反射表面17。這個反射表面較適宜是高效率鏡面反射表面，它可以由任意適宜的材料來提供但是較適宜是由US-A-5 882 774和WO97/01774描述的一類多層光學薄膜。合適的可替換材料是銀反射薄膜，例如在市場上可以買到的由美國明尼蘇達的明尼蘇達St.paul礦業(yè)和制造公司提供的商品名稱為“Silverlux”的薄膜。
光波導設備的其它兩個相對的狹窄側(cè)面9，10也有面向腔內(nèi)的反射表面。在這個例子中，反射表面較適宜是在市場上可以買到的由美國明尼蘇達州的明尼蘇達St.paul礦業(yè)和制造公司提供的商品名稱為“Light Erhancement Film”的薄膜材料。但是，也可以使用任意其它合適的反射材料人們發(fā)現(xiàn)通常當這些狹窄側(cè)面的長寬比小于10時較適宜使用漫反射材料，當長寬比大于10時較適宜使用鏡面反射材料?？梢岳斫膺@個比率符合光波導設備1的長度/厚度比率(另稱作“縱橫比”)。
光波導設備的前表面或窗口5包括光學薄層材料19，薄層材料較適宜地沿著光學腔13在表面5，6之間引導來自光源11的波導并且只有當光從特定角度入射到材料19上時才允許光離開光學腔。更具體地說，薄層材料19有面向光學腔的光滑表面，并且在朝著光學腔外的一側(cè)有一個結(jié)構(gòu)化表面，所述結(jié)構(gòu)化表面包括一系列由多個平行三角棱鏡組成的凸起和凹槽，利用它把光入射到材料19上，當光沿著光學腔13傳輸時，只要是以預定角度范圍內(nèi)入射到材料19上的光將被完全內(nèi)部反射。同樣地，材料19可以和材料15相同，在這種情況下，確定材料的方向使得棱鏡從直角方向延伸到圖2所示的光源11的延伸方向。EP-A-0 293 182描述了那種材料的類似使用。為了保護薄膜材料19上的棱鏡結(jié)構(gòu)，需要在光波導設備外罩的外側(cè)鄰近材料19處布置另外的面板21。這個另外的面板雖然不是必要的，但是當使用時，它可以包括乳白色的光散射材料薄膜來提高通過薄膜材料19更進一步的光均勻性。
光波導設備1的后表面6包括薄膜材料23，薄膜材料提供了面向光學腔13內(nèi)的高效率鏡面反射表面24。對于與垂直入射到表面的方向不同的光，反射表面24的反射率應基本上不減小，并且至少是90％(較適宜是98％)。薄膜材料23較適宜是由US-A-5 882 774和WO97/01774描述的一類多層光學薄膜。特別對有比較低的縱橫比(約小于10)的光波導設備，合適的替換材料是在市場上可買到的由美國明尼蘇達的明尼蘇達St.paul礦業(yè)和制造公司提供的商品名稱為“Silverlux”的薄膜。
下面更詳細地描述，鏡面反射表面24在預定結(jié)構(gòu)中裝有漫反射取光元件，使得光受控制地通過窗口5從光學腔13中發(fā)射出去。在這種情況下，取光元件包括如圖4所示的在表面24上的在漫反射材料中形成的點陣列27。
在圖2和3中，光波導設備11布置在有三個側(cè)面的箱體25中，箱體的敞開側(cè)面布置在鄰近形成光波導設備1的進入窗口的薄層材料15處。依照下述觀點構(gòu)造箱體25，即確保光源11可以盡可能多的把光導入光學腔13，為此，在箱體的內(nèi)表面可以覆蓋上合適的諸如反射涂層或薄膜材料之類的高效漫反射材料。用另一種方法，光源11可以裝備拋物面的反射器來把來自光源的光導向光學腔13，或是可由合適的裝有孔徑的光源來替代。雖然在鄰近光源11的光波導設備的狹窄側(cè)面7中較適宜使用薄膜材料15，但并不必要。
下面描述如上所述光波導設備1的運作。來自光源11的光(可能在箱體25的各壁上隨后的反射或再傳導)通過窗口材料15進入光學腔13并且優(yōu)先地以平行于光波導設備的主表面5，6的方向傳輸?shù)奖砻?7，在表面17光被反射并且返回。但是，任何入射到后表面24(也就是點群27)的取光元件上的光將被漫反射，因而，一些光將以能夠通過光學薄膜材料19并且射出光波導設備的角度撞擊光波導設備的前表面5。
眾所周知，可以使用各種形式的取光元件使光射出光波導設備。在圖1到3所示的光波導設備中，取光元件27(如上所述)由在鏡面表面24上的漫反射材料上形成的點陣列組成。環(huán)形的取光元件并不必要，但是，它們可以是任意能夠由印刷工藝便利地形成的形狀(例如矩形，三角形，直線，等等)并且甚至可以包括形狀和/或尺寸的組合。取光元件也可以是在反射表面24上的連續(xù)直線。取光元件27較適宜直接印刷到反射表面24上，但是也可以替換地先印刷到透明薄膜上然后粘到表面24上來形成。而且，雖然較適宜使用印刷的取光元件，也可以使用如下所述的其它形式。
布置光波導設備1的反射表面24上的印刷取光元件27來提供在光波導設備前表面5上的所需照明圖案。在許多情況下需要對表面5均勻照明，并且如果表面24由漫反射部分27覆蓋的百分比面積隨著與光源11的距離(在光源延長方向的垂直角度方向測量)而變化(最典型是增加)就可以達到那種效果。在圖4中示意性地示出，其中可見由取光元件27覆蓋的薄膜材料23的表面24百分比在緊鄰光源11的區(qū)域為零，然后該百分比隨著離開光源距離的增加而增加。在圖4中，在離薄膜23另一端的近距離位置取光元件27的表面覆蓋達到了最大值，然后表面覆蓋在距離光源11的最遠區(qū)域略為減小。該減小為光學腔13的遠端反射表面17產(chǎn)生效果創(chuàng)造條件在各種情況下由光波導設備的特定結(jié)構(gòu)決定它(及其延伸)的這種需要。可以理解圖4只是示意而用，取光元件27的表面覆蓋變化通常是連續(xù)的而不是如圖4中所示的不連續(xù)。圖5示出取光元件27表面覆蓋的更典型變化，即在從光源11測量的光學腔13的第一個10％長度中表面覆蓋為零，接著線性增加，從光源測量的光學腔在大約90％的長度距離處到達100％(也就是完全覆蓋)。然后在遠離光源11的光學腔13末端，表面覆蓋略為減小。
圖6和7示出與圖2到4示出的光波導設備大致相同的光波導設備31，不過在相對光源11的位置使用附加光源11’(也就是鄰近外罩3的狹窄側(cè)面8)。為了使光從光源11’進入光學腔13，外罩3的側(cè)面8包括形成窗口的光學薄層材料15’，而不是圖3中的反射材料17。另外，光波導設備的后表面24是裝備有取光點群27’合適的已修改好的結(jié)構(gòu)，這將在下面詳細討論。
和光源11相似，光源11’位于有三個側(cè)面的箱體25’中，但和光源11一樣，可以用另一種方法，它可以裝備拋物面反射器或由合適的裝有孔徑的光源來代替把光從光源導向光學腔，形成從箱體25’進入光學腔13的窗口材料15’較適宜和光學薄膜材料15相同。
光波導設備31以上述光波導設備1相似的方式工作，除了在這種情況下，來自光源11，11’的光(可能在相應的箱體25，25’的各壁上隨后的反射或再導向)通過相應的窗口材料15，15’進入光學腔13并且較優(yōu)先地以平行于光波導設備主表面5，6的方向傳輸?shù)皆诠鈱W腔另一端的光波導箱體，在光波導箱體中一些光會被反射和返回。任何入射到后表面24的取光元件(也就是點群27’)上的光將被漫反射，因而，一些光將以能夠通過光學薄層材料19并且射出光波導設備的角度，碰撞光波導設備的前表面5。
正如圖2到4中的光波導設備的情況一樣，在光波導設備31的反射表面24上的印刷取光點群27’被布置為能夠為光波導設備的前表面5提供所需的照明圖案。在許多情況下，需要對表面5均勻照明，如果由漫反射點群27’覆蓋的表面24的百分比面積隨著距離每個光源11，11’的位置(在與光源延伸方向成直角的方向測量)一直變化(一般主要是增加)并且在距離兩個光源的等距離中心區(qū)域都達到最大，就能夠得到均勻照明。這在圖7中示意性地示出，其中可見由取光元件27’覆蓋的薄膜材料23的表面24百分比在緊鄰光源11，11’的區(qū)域為零，然后隨著距離各個光源的位置的增加百分比也增加，在表面的中心區(qū)域33達到最大值。可以理解圖7只是示意性的，取光點群27’的表面覆蓋變化通常是連續(xù)的而不是圖中所示的不連續(xù)。圖8示出了取光元件27’的表面覆蓋的更典型變化，圖中示出從各個光源11，11’測量的光學腔13的第一個10％長度中表面覆蓋為零，接著線性增加，從距離各個光源測量的在光學腔中大約40％的距離處的中心區(qū)域到達100％(也就是完全覆蓋)。
圖4和7都說明了在保持均勻的點尺寸時，由取光元件27，27’提供的表面覆蓋隨著表面24單位面積點群數(shù)目的改變而變化。作為替換，當保持表面24單位面積上的取光元件數(shù)目恒定時，取光元件的尺寸可以改變，作為另一個替換，取光元件的尺寸和單位面積上的數(shù)目都可以變化。
在一些情況下，橫向地改變光學腔(也就是平行于光源11，11’的延伸方向的方向)的取光元件27，27’的表面覆蓋，也可能是合適的。
圖4和7中的取光元件27，27’使用任意合適的印刷介質(zhì)印制并且將起到漫反射器的作用，在使用印刷工藝時取光元件和并與反射表面24和所用印刷工藝不矛盾。一種合適的介質(zhì)是高效漫反射無光澤白油墨?？梢允褂萌魏芜m宜的印刷工藝來把印刷介質(zhì)沉積到薄膜材料的表面，包括網(wǎng)板印刷，凹版印刷和膠板印刷。也可以使用噴墨印刷。在較佳的工藝中，使用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷工藝來沉積印刷介質(zhì)，因為那是一個常用的相對低成本的工藝，該工藝適合于長的生產(chǎn)過程但是仍然能夠保持對于取光元件27，27’尺寸的良好控制。可以從經(jīng)驗上為特定的光波導設備確定由印刷介質(zhì)應該覆蓋的反射表面24的程度，這需要在表面24上提供適宜的，線性變化的取光元件27，27’的圖案并且把光波導設備前表面5所形成的照明和在沒有任何取光元件時所獲得的情況進行比較。然后根據(jù)上述比較調(diào)整圖案來得到所需的照明。
雖然通常在光波導設備1，31的前表面5需要連續(xù)不變的照明層次，但有時也需要以預定的方式在表面5提供變化的照明分布層次。例如，分布在前表面5的照明層次需要與被照明的圖象匹配，這樣圖象的較亮部分得到較多的光而圖象的較暗部分得到較少的光。例如首先在反射表面24上提供能夠使前表面5均勻照明的取光元件27，27’的圖案并且接著在那個圖案上添加安置在與圖象有關的(image-dependent)結(jié)構(gòu)上的另一個取光元件來得到上述的效果。而且，所述另一個取光元件可以直接印刷在元件27，27’上或被印刷在將被粘附到已經(jīng)印刷的表面24上的分離的透明薄膜上。作為替換，所述另一個取光元件可以布置到光波導設備的前表面5的光學薄膜材料19的平滑表面上，在這個例子中，取光元件需要由半透明材料形成，能夠反射和透射來自光學腔13的入射光。作為另一個替換，可以從反射表面24上省略取光元件27，27’(至少在某些區(qū)域)只有所提供的另一個與圖象相關的取光元件。
圖9示出在前面圖中提及的如圖2和圖3所示的由單一光源11照明的光波導設備的一類布置。圖中示出含有為光波導設備前表面提供均勻照明的取光元件27圖案的反射表面24，它結(jié)合了含有被照明圖象的薄膜35。添加到反射表面24上的是透明薄膜37，透明薄膜含有另外的布置在與圖象相關結(jié)構(gòu)上的取光元件39，從而使圖象的較亮部分接收到較多的光而圖象的較暗部分接收到的光較少。通常，薄膜35上的圖象是數(shù)字印刷圖象，如果需要，考慮到諸如用于圖象的油墨特性和人眼的光譜靈敏度之類的因素，其中用于印刷圖象的圖象數(shù)據(jù)文件也能夠用于在薄膜37上印刷取光元件39。
雖然圖9示出位于分離的薄膜37上的另外的取光元件39，可以理解它們在反射表面24上可以互相交換位置。在那種情況下，當使用數(shù)字印刷工藝時，所有需要的取光元件(也就是元件27和元件39)可以方便地一起放沉積到表面24上。
把薄膜材料23用于光波導設備1，31的光學腔13的后表面是有利的，因為這樣的材料不僅在實際印刷工藝中(當薄膜材料表面是平坦，未結(jié)構(gòu)化時(unstructured)特別有利)便于加工，而且在光波導設備總裝之前的任何隨后的干燥和貯藏階段中也便于處理。當反射薄膜材料23用于光波導設備中時，該薄膜材料23防止光通過后表面6泄漏出光學腔13并因此增強了前表面5的照明。另外，反射薄膜材料表面上的任意劃痕(例如在觸摸或裝配光波導設備時)將不會不利地影響到前表面5的照明。而且，因為取光元件27印刷在平面反射表面24上，所以，即使當取光元件以規(guī)則排列方式布置時也不會產(chǎn)生更多干涉的圖案的危險。
選擇用于形成取光元件27，27’的印刷介質(zhì)來使與所使用的薄膜材料兼容也擁有耐久性和漫反射特性。較適宜使用高度不透明的白色油墨，在網(wǎng)板印刷工藝中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用紫外固化油墨可以得到最好的印刷質(zhì)量。網(wǎng)板印刷有另一個優(yōu)點，即沉積在薄膜材料23上的油墨層是厚的并且從而使油墨層相對堅固而且也不容易褪色或變色。而且，與一些印刷工藝不同，網(wǎng)板印刷工藝不需要對材料23施加高壓力，對材料產(chǎn)生的損害也較小。印刷介質(zhì)也可以在廣大的尺寸范圍內(nèi)用于廣大的不同薄膜材料的范圍。不過，可以理解也可以用其它材料形成取光元件27，27’，也可以包括其它工藝，例如，激光印刷，噴墨印刷，熱轉(zhuǎn)移印刷，和熱噴墨印刷。
在一些情況下，取光元件27，27’可以由其它方法形成，這些方法可諸如包括在使用涂覆或噴射工藝的所需結(jié)構(gòu)中對薄膜材料表面粗糙處理或漫反射材料的沉積(包括微粒)。
參考圖1到3或圖6的上述中空光波導設備可以以這樣的方式來制造，即它是相對輕便的方式制造。當光波導設備是大尺寸時特別有利(例如為照明大的標記)，尤其當該設備需要安裝在難以進入的位置時。它也使較厚的光波導設備用得更為普遍(它可以容許更多光進入光學腔13)?？梢韵喈敽唵蔚刂苽溥@類光波導設備成許多不同的尺寸，特別是具有廣泛不同的縱橫比(也就是長度/厚度比)。例如，可在小到5，大到100的縱橫比中生產(chǎn)這類光波導設備在兩個例子中都能有效工作。有小的縱橫比的光波導設備的優(yōu)點是，容許進入光學腔13中的光從窗口5出射以前經(jīng)過的反射較少。因此，取光元件27，27’的結(jié)構(gòu)所需精確度是較低的。
人們對照明標記領域的特別興趣是圖1到3和6中示出的這類光波導設備可以制造成寬度小到10cm的事實，甚至根據(jù)標記的尺寸可以小到3cm。這類光波導設備有低的縱橫比(通常小于10)并且使用常規(guī)熒光管作為光源，人們發(fā)現(xiàn)這樣的光波導設備相對固體光波導設備性能更好(在一些情況下非常好)。在光波導設備有較大的縱橫比的另一個情況下，人們發(fā)現(xiàn)它們比固體光波導設備更能夠適應一定程度的未對準光源。
和光波導設備1，31一起使用的光源不需要有如所示的伸長形式。也可以使用諸如發(fā)光二極管(LEDs)之類的其它光源。依照光源的形式，可以使用多于一種光源通過外罩3的鄰近側(cè)把光導入光學腔13。在那種情況下，取光元件27，27’的表面覆蓋也可以沿著光學腔橫向變化(也就是在9，10兩側(cè)間變化)。
上述圖1到3和6中示出的光波導設備用于照明圖象顯示器，但它們可以用于其它目的，例如照明液晶顯示器。
現(xiàn)在描述結(jié)合圖1到3中示出的這類光波導設備的照明標記的例子。
除去前表面5的光波導設備1的外罩3可以是諸如PVC(聚氯乙烯)之類的由任意合適材料組成的單體的已形成真空的結(jié)構(gòu)。外罩可以替換地由多面形成，這些面例如是丙烯酸材料，各自形成外罩的一側(cè)，并且以任意適當?shù)姆绞浇Y(jié)合在一起。外罩大約是60×60×4.5cm。
外罩的后主表面6的內(nèi)表面由薄膜23覆蓋，在薄膜表面的法線方向的反射率至少為98％，其中所述薄膜是由US-A-5 882 774和WO 97/01774描述的一類鏡面反射的多層光學薄膜。圖5示出了面向外罩3的薄膜23的表面24上的印刷點圖案的表面覆蓋百分比的變化。使用一類按對于小型圓盤的配方制造的白色紫外固化油墨(是由英國漢普郡Eastleigh的NOR-COTE供應的一種合適的油墨)把點圖案用網(wǎng)印刷到薄膜23的表面24。通過變化點的尺寸而保持表面的單位面積上點的數(shù)量不寬(基于包含每英寸(2.54cm)20個點的點橫線)可以得到由油墨覆蓋的表面24的表面覆蓋百分比的變化。
外罩3的一個狹窄側(cè)面7的內(nèi)表面由上述“ScotchTM光學薄膜”的薄膜15覆蓋，并且使棱鏡面向外罩并且沿著平行于外罩該側(cè)面長邊的方向延伸。外罩3另一邊狹窄側(cè)面8的內(nèi)表面由與后主表面6相同但沒有印刷點圖案的鏡面反射薄膜覆蓋。外罩3剩下的兩個狹窄側(cè)面9，10的內(nèi)表面由上述“LightEnhancement Film(增光薄膜)”覆蓋。
外罩3靠近上述在前主表面5上形成的“ScotchTM光學薄膜”的薄膜19。布置薄膜使得在棱鏡在外罩的外側(cè)并且在狹窄側(cè)面7和8之間延伸。
這樣形成的光波導設備模塊放置在標記外罩中并在鄰近光波導設備外罩3的狹窄側(cè)面7處的高反射外罩25之內(nèi)裝置60cm長，14W的熒光管并使光導向后者。我們發(fā)現(xiàn)外罩3的前主表面5有高程度均勻照明并且足以有效照明位于表面5前面的圖形圖象。
權(quán)利要求
1.一種光波導設備，其特征在于，包括限定光波導設備光學腔的有第一和第二相對主表面的外罩，和至少一個把光從一端導入光學腔并且在兩個主表面之間傳導的光源；其中第一主表面包括一個窗口，通過它光可以從光學腔中發(fā)射出去，第二主表面包括有鏡面反射表面的薄片材料，它面向光學腔內(nèi)并且在那里有以預定結(jié)構(gòu)布置的漫反射取光元件，可以使得光通過所述窗口從光學腔發(fā)射出去。
2.如權(quán)利要求1所述的光波導設備，其特征在于，其中鏡面反射表面對以任意角度入射到表面上的光的反射率至少為90％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光波導設備，其特征在于，其中薄膜材料有疊層到外罩內(nèi)表面的鏡面反射表面。
4.如權(quán)利要求1，2，3任一項所述的光波導設備，其特征在于，其中取光元件是以漫反射材料形成的印刷元件。
5.如權(quán)利要求4所述的光波導設備，其特征在于，其中取光元件直接印刷到鏡面反射表面上。
6.如前面任一項權(quán)利要求所述的光波導設備，其特征在于，其中由取光元件覆蓋的鏡面反射表面的百分比面積在第二主表面整個區(qū)域不固定。
7.如權(quán)利要求6所述的光波導設備，其特征在于，其中在第二主表面的任意區(qū)域，由取光元件覆蓋的鏡面表面的百分比面積隨著該區(qū)域相對光源的距離而變化。
8.如前面任一項權(quán)利要求所述的光波導設備，其特征在于，包括使得光從相對所述第一光源的相反位置把光導入光學腔并使光在主表面之間傳導的第二光源。
9.如前面任一項權(quán)利要求所述的光波導設備，其特征在于，其中第一主表面的結(jié)構(gòu)化表面包括在遠離光學腔一側(cè)上的多個平行棱鏡。
10.如前面任一項權(quán)利要求所述的光波導設備，其特征在于，其中被照明的顯示器位于窗口前方。
11.如權(quán)利要求10所述的光波導設備，其特征在于，其中至少一部分漫反射取光元件以與顯示相關的結(jié)構(gòu)應用于鏡面反射表面。
12.如權(quán)利要求10所述的光波導設備，其特征在于，包括以與顯示相關的結(jié)構(gòu)應用于面向光學腔內(nèi)一側(cè)窗口上的漫反射取光元件。
13.所述光波導設備參考由附圖中的圖1到5；或圖6到8示出；或由圖9對圖1到5修改；或由圖9對圖6到8修改而示出。
全文摘要
一種光波導設備(1)，包括帶有第一和第二相對主表面(5，6)的限定光波導的光學腔的外罩(3)，和一個把光從一端導入光學腔并且在兩個主表面之間傳導的光源(11)。第一主表面(5)包括一個窗口，通過它光可以從光學腔中發(fā)射出去，并且可以用來照明圖形顯示。為了改進第一主表面(5)上的光分布，第二主表面(6)包括含有鏡面反射表面(24)的薄膜材料(23)，它面向光學腔內(nèi)并且在那里有以預定結(jié)構(gòu)布置的漫反射取光元件(27)，可以使得光通過所述窗口從光學腔發(fā)射出去。
文檔編號F21V8/00GK1418304SQ01806677
公開日2003年5月14日 申請日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
發(fā)明者J·C·賴特, A·M·希克斯, B·米勒 申請人:3M創(chuàng)新有限公司