專(zhuān)利名稱(chēng)：使用陳列微棱鏡的背面照明裝置的制作方法
發(fā)明的背景a.發(fā)明的領(lǐng)域總的說(shuō)來(lái)，本發(fā)明涉及平板電子顯示器，更確切地說(shuō)，涉及便于用作背面照明器的光準(zhǔn)直裝置，以為液晶顯示器或諸如此類(lèi)顯示器提供比較高的透射光。b.相關(guān)技術(shù)描述對(duì)于提供并不依賴(lài)于傳統(tǒng)性陰極射線(xiàn)管的大屏幕全色顯示系統(tǒng)，已經(jīng)有正在進(jìn)行的大范圍嘗試。例如可以參見(jiàn)“平板顯示器”一文，《科學(xué)美國(guó)人》，1993.3，pp.90-97。在諸如電視接收機(jī)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、航空電子設(shè)備顯示器、航天顯示器和與軍事有關(guān)的顯示器這類(lèi)系統(tǒng)中，淘汰陰極射線(xiàn)管生產(chǎn)技術(shù)是合乎需要的。參閱美國(guó)專(zhuān)利Nos.4,843,381、5,128,783以及5,161,041對(duì)于陰極射線(xiàn)管工藝缺陷的討論。
例如象投影顯示裝置、畫(huà)外顯示裝置和直接觀(guān)察顯示器之類(lèi)的顯示設(shè)備是已知的。例如可以參見(jiàn)EPO 0525755A1、美國(guó)專(zhuān)利Nos.4,659,185、5,132,830和5,159,478以及日本公開(kāi)Nos.245106和42241。這些顯示器被用在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)，其中包括電視、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、航空電子設(shè)備顯示器、航天顯示器、汽車(chē)儀表面板，以及其它能夠提供文本、圖表或者視頻信息的裝置。這些類(lèi)型的顯示器能夠替代傳統(tǒng)的陰極射線(xiàn)管顯示器，并且具有如外形降低、重量減輕和電能消耗下降等優(yōu)點(diǎn)。
能夠排除陰極射線(xiàn)管缺陷的一種顯示器，是平板液晶顯示器(LCD)。LCD通常不是反射型就是透射型的。反射型的顯示器，是一種取決于背景光條件以觀(guān)察該顯示的顯示器。透射型的LCD則要求照明裝置或者背面照明，以保證所顯示的圖像盡可能亮。LCD因許多固有的缺點(diǎn)而受到損害。例如在大的觀(guān)察角(距離顯示器表面的法線(xiàn)方向?yàn)榇蟮慕嵌?時(shí)，LCD表現(xiàn)出低的對(duì)比度，而且視覺(jué)色度隨觀(guān)察角變化而變化。
背面照明裝置的特性，對(duì)于由LCD的矩陣像素陣列顯示出來(lái)的圖像質(zhì)量和顯示器的外形是非常重要的。參閱美國(guó)專(zhuān)利Nos.5,128,783以及5,161,041對(duì)于已往背面照明結(jié)構(gòu)中缺陷的論述。
此外，在諸如膝上計(jì)算機(jī)之類(lèi)的應(yīng)用中，現(xiàn)行的背面照明系統(tǒng)，其觀(guān)察者所能看到的光量相對(duì)于光源產(chǎn)生的光是低效率的。一端朝上的光源所產(chǎn)生的光，僅有百分之十至二十被有效地透過(guò)計(jì)算機(jī)的顯示器。光產(chǎn)出能力的任何增加均將必然影響到電能消耗，并且終究要提高便攜計(jì)算機(jī)中電池的壽命。
因此，在平板電子顯示技術(shù)中，需要提供一種背面照明組件，在保持有限的外形(profile)的同時(shí)，能為該電子顯示提供節(jié)能而且均勻的光源。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于直接觀(guān)察的平板顯示器，特別是液晶顯示器，帶有改進(jìn)了的背面照明組件，能夠提供節(jié)能和均勻的光源。此外，本發(fā)明的目的還在于任何要求低外形的基本上為準(zhǔn)直的光源應(yīng)用于照明。
此平板電子顯示器包括能將圖像投影在位于遠(yuǎn)處的觀(guān)察者的調(diào)制裝置，該調(diào)制裝置與改進(jìn)了的背面照明組件相隔一定距離配置，且此背面照明組件包括有緊靠著光傳送裝置的光源，該光源被定位在讓光線(xiàn)沿著基本上平行于調(diào)制裝置平面的方向傳播，通過(guò)光傳送裝置；以及用于將光源發(fā)出的光線(xiàn)進(jìn)行準(zhǔn)直的反射裝置，所述反射裝置可操作地靠緊上述光發(fā)送裝置而被定位在上述光發(fā)送裝置和上述調(diào)制裝置之間。由于使用本發(fā)明而在顯示器上的改進(jìn)是，該反射裝置能夠提供節(jié)能、明亮而且均勻的光分布，并且是在低外形的組件上提供的。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，光源靠近光發(fā)送裝置的光接收表面定位，以使該光源發(fā)出的光線(xiàn)沿著基本上平行于調(diào)制裝置平面的方向傳播。光發(fā)送裝置可以是能將光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反射發(fā)送出去的任意結(jié)構(gòu)，諸如光管、光楔、板狀波導(dǎo)，或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它任何結(jié)構(gòu)。此光發(fā)送裝置最好由板狀波導(dǎo)組成，以接收光源產(chǎn)生的光并通過(guò)完全內(nèi)反射(TIR)將此光傳送出去。固定在此板狀波導(dǎo)一表面上的有列陣的微棱鏡。該微棱鏡包括有與此板狀波導(dǎo)鄰近的光輸入表面，以及平行于光輸入表面并與其隔開(kāi)的光輸出表面。該微棱鏡最好進(jìn)一步包括有以一定方式成角度傾斜的側(cè)壁，以使由此板狀波導(dǎo)透射的光線(xiàn)能夠通過(guò)TIR經(jīng)過(guò)微棱鏡反射，并且沿著基本上垂直于調(diào)制裝置的方向，作為實(shí)質(zhì)上被準(zhǔn)直的光源從微棱鏡中射出。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，有兩個(gè)光源，被定位在與光發(fā)送裝置相反配置的兩個(gè)光接收表面鄰近。該光發(fā)送裝置包括能夠接收此兩個(gè)光源產(chǎn)生的光線(xiàn)的板狀波導(dǎo)，并且通過(guò)TIR將此光線(xiàn)傳送出去。固定在此板狀波導(dǎo)一表面上的有列陣的微棱鏡。該微棱鏡包括按一定方式成角度相反配置的傾斜側(cè)壁，以使沿著兩個(gè)方向傳播的光線(xiàn)能夠沿此板狀波導(dǎo)透射出去，而且通過(guò)TIR經(jīng)過(guò)微棱鏡反射，并且沿著基本上垂直于調(diào)制裝置的方向，作為實(shí)質(zhì)上被準(zhǔn)直的光源從微棱鏡中射出。
在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，有四個(gè)光源，被定位在與板狀波導(dǎo)分立的光接收表面鄰近，而由此波導(dǎo)接收四個(gè)光源產(chǎn)生的光線(xiàn)，并且通過(guò)TIR將此光線(xiàn)傳送出去。固定在此板狀波導(dǎo)一表面上的有列陣的微棱鏡。該微棱鏡包括按一定方式成角度傾斜的四個(gè)側(cè)壁，以使沿著四個(gè)方向傳播的光線(xiàn)能夠沿此板狀波導(dǎo)透射出去，而且經(jīng)過(guò)微棱鏡反射，并且沿著基本垂直于調(diào)制裝置的方向，作為實(shí)質(zhì)上被準(zhǔn)直的光源射出。
在又一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明進(jìn)一步包括配置在微棱鏡和調(diào)制裝置之間的微透鏡。這些微透鏡以適當(dāng)?shù)慕咕嗉庸ぜ岸ㄎ?，以及基本上被?zhǔn)直的光能從每個(gè)微棱鏡發(fā)出，射在對(duì)應(yīng)的微透鏡上。該光透過(guò)微透鏡，并且實(shí)質(zhì)上作為調(diào)制裝置更為準(zhǔn)直的光源射出。
本發(fā)明的額外目的、優(yōu)點(diǎn)和新的特點(diǎn)，部分地將在以下描述中提出，而且對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)下面的審查或者通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐獲悉，均將部分地變成顯而易見(jiàn)。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在權(quán)利要求書(shū)中詳細(xì)指出的手段和組合，可以實(shí)現(xiàn)和獲得。
附圖的簡(jiǎn)要描述本發(fā)明的上述以及其它一些目的和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)描述將會(huì)明白，其中相同的參考號(hào)碼，是指完全相同的部分，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的液晶顯示器實(shí)施例的剖面圖；圖2根據(jù)本發(fā)明的背面照明組件一種實(shí)施例的部件分解正視圖；圖3A為本發(fā)明一種實(shí)施例的透視圖；圖3B為按矩形排列在板狀波導(dǎo)上的微棱鏡的平面圖3C為按六角形排列在板狀波導(dǎo)上的微棱鏡的平面圖；圖3D為更進(jìn)一步交錯(cuò)排列在板狀波導(dǎo)上的微棱鏡的平面圖；圖4為本發(fā)明另一種實(shí)施例的部件分解正視圖；圖5為單塊微棱鏡的透視圖；圖6為用來(lái)表示光線(xiàn)通過(guò)板狀波導(dǎo)傳播方向的單塊微棱鏡在板狀波導(dǎo)上的展示圖；圖7為帶有陣列微透鏡的反射裝置另一實(shí)施例的剖視圖；圖8為圖7所示另一實(shí)施例的透視圖；圖9為單塊微透鏡的剖面圖；圖10為使用兩個(gè)光源的本發(fā)明另一實(shí)施例的剖面圖；圖11為圖10所示實(shí)施例的透視圖；圖12為圖10所示實(shí)施例的另一種實(shí)施方案；圖13為帶有兩上傾斜邊的單塊微棱鏡的剖面圖；圖14為使用四個(gè)光源的本發(fā)明另一實(shí)施例的透視圖；圖15為圖14所示實(shí)施例的另一種實(shí)施方案；圖16為帶有四個(gè)傾斜邊的單塊微棱鏡的透視圖；圖17為圖16所示單塊微棱鏡的剖面圖；圖18為圖16所示單塊微棱鏡的另一剖面圖；圖19A表示用于制做圖1至5實(shí)施例的方法；圖19B表示用于制做圖10至13實(shí)施例的方法，以及圖19C表示用于制做圖14至18實(shí)施例的方法。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述參照以上附圖，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將能為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更好地加以理解。圖中表示的本發(fā)明這些實(shí)施例，并非用來(lái)窮舉或者將本發(fā)明局限在所公開(kāi)的確切形式。它們被挑選來(lái)對(duì)本發(fā)明的原理及其所適合的和實(shí)際的應(yīng)用進(jìn)行描述，或者作最好的解釋?zhuān)瑥亩贡绢I(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠最好地利用本發(fā)明。
本發(fā)明的優(yōu)先應(yīng)用，是作為平板顯示器如圖1中以數(shù)字2表示的液晶顯示器的背面照明裝置。該顯示器包括光發(fā)生裝置4、帶有光接收表面7的板狀波導(dǎo)6、與板狀波導(dǎo)6相接觸的透明的反射裝置8、可選的輸入光偏振裝置10、調(diào)制裝置12、可選的輸出光偏振裝置14和顯示裝置16。應(yīng)當(dāng)理解，在圖1及其全部表示的本發(fā)明，只是為了說(shuō)明的目的，并不打算通報(bào)規(guī)格或者限制該微棱鏡的可能性結(jié)構(gòu)。
光發(fā)生裝置4、調(diào)制裝置12、偏振裝置10和14以及顯示裝置16的準(zhǔn)確性能并非關(guān)鍵，并可廣泛地變化，而且通常用在平板顯示器技術(shù)中的任何這些元件，均可應(yīng)用在本發(fā)明實(shí)踐中。作為實(shí)用的光發(fā)生裝置4的例證，乃是激光器、熒光燈管、發(fā)光二極管、白熾燈、陽(yáng)光以及諸如此類(lèi)。用于本發(fā)明實(shí)際中的優(yōu)選的調(diào)制裝置12是液晶元件。液晶元件12中的液晶材料可以廣泛地變化，并可為若干類(lèi)型的液晶材料中的一種而又不局限于此，其中包括扭轉(zhuǎn)向列(TN)材料、超扭轉(zhuǎn)向列(STN)材料，以及聚合物彌散的液晶(PDLC)材料。這些液晶材料作為已知技術(shù)被安排在行和列的矩陣陣列中。實(shí)用的輸入光偏振裝置10和輸出光偏振裝置14的例子，乃是塑料片的偏振片材料以及諸如此類(lèi)。優(yōu)選的顯示裝置16，乃是轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)受讓人的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/086,414中公開(kāi)的顯示裝置，其公開(kāi)在此被引用作為參數(shù)。
在圖1中，光發(fā)生裝置4是緊靠著板狀波導(dǎo)6的，而且反射裝置8是緊靠著偏振裝置10的，且此偏振裝置10本身又緊靠著調(diào)制裝置12。如在此使用的那樣，“貼近”一詞意指緊密的物理接觸或者靠近定位，最好在約1英寸之內(nèi)，在約0.75英寸范圍內(nèi)更好，在約0.5英寸之內(nèi)最為可取，而且在所選擇的實(shí)施例中約在0.25英寸之內(nèi)，以使光不必從一個(gè)元件“投射”到下一個(gè)元件中。
圖2表示板狀波導(dǎo)6和反射裝置8的展示圖。板狀波導(dǎo)6是由任何透明的材料制成的，例如玻璃或者聚合物。反射裝置8則包括增粘層22、基片24、第二個(gè)增粘層26以及列陣的微棱鏡波導(dǎo)28。微棱鏡28的構(gòu)造是形成一六面的幾何形狀，帶有平行于光輸出表面32的光輸入表面30以及側(cè)面33和34。只有側(cè)面33在反射通過(guò)波導(dǎo)6傳播的光線(xiàn)方面是起作用的。最好使側(cè)面33與基片24或者其上的粘合層26的相交，能夠形成一條與光線(xiàn)的平均方向垂直的直線(xiàn)。例如圖3A中表示的那樣，對(duì)于矩形的板狀波導(dǎo)6來(lái)說(shuō)，側(cè)面33與基片24的相交，形成了一條平行于光接收表面7的直線(xiàn)，因而便與通過(guò)板狀波導(dǎo)24傳播的光線(xiàn)的平均方向垂直。雖然側(cè)面34被表示為平行于側(cè)面33，然而側(cè)面34的取向并非關(guān)鍵。這些微棱鏡28之間是由折射率比微棱鏡折射率低的填隙區(qū)域36隔開(kāi)的。經(jīng)過(guò)TIR反射后通過(guò)波導(dǎo)6的光線(xiàn)，經(jīng)由光輸入表面30進(jìn)入每一塊微棱鏡28，爾后經(jīng)反射離開(kāi)側(cè)面33，并且沿著基本上垂直于調(diào)制裝置的方向通過(guò)光輸出表面32射出微棱鏡28。
板狀波導(dǎo)6和基片24，對(duì)于波長(zhǎng)約在400至700nm范圍內(nèi)的光是透明的。在如下所述優(yōu)選的制造方法中，該基片24對(duì)于波長(zhǎng)約在250至400nm范圍內(nèi)的紫外光也是透明的。此波長(zhǎng)范圍允許這些微棱鏡能夠通過(guò)由紫外光激發(fā)的活性單體的光致聚合作用來(lái)形成。兩者的折射率相等或者大體上相等，而且可以在約1.45到1.60之間變化。最為可取的折射率約從1.50至1.60。此板狀波導(dǎo)6和基片24可以由任何透明的固體材料制成。優(yōu)選的材料包括透明的聚合物、玻璃和熔融石英。這些材料所需要的特性，包括在該裝典型工作溫度下的機(jī)械和光學(xué)穩(wěn)定性。最為可取的材料是玻璃、丙烯酸類(lèi)、聚碳酸酯和聚酯。
微棱鏡28可以由任何固體的透明聚合物材料構(gòu)成。優(yōu)選的材料具有折射率等于或大體上等于基片24的約在1.45和1.65之間的折射率，并且包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯，以及由丙烯酸酯單體的光致聚合作用形成的聚合物。更為可取的材料具有約在1.50和1.60之間的折射率，并且包括丙烯酸酯單體的混合物的光致聚合作用形成的聚合物，此丙烯酸酯單體的混合物則包括氨基甲酸乙酯丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、酯化(ester)丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、(聚)丙烯酸乙二醇酯和甲基丙烯酸酯以及含有機(jī)單體的乙烯基的混合物。實(shí)用的單體包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙己酯、丙烯酸異癸酸、丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸2-羥丙酯、丙烯酸環(huán)己酯、1，4-丁二醇丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、1.6-已二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯，以及季戊四醇四丙烯酸酯。特別實(shí)用的是其混合物，其中至少有一個(gè)單體是多功能的單體，如二丙烯酸酯或三丙烯酸酯，由于其在反應(yīng)的光聚合物中將產(chǎn)生出交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。用于本發(fā)明方法中的最為可取的材料，是由乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯的光致聚合混合物形成的交聯(lián)的聚合物。此最為可取的材料的折射率約在1.53至1.56之間變化。
為了使調(diào)制裝置12和顯示裝置16(圖1)具有更高的總的光輸出，最好使所有微棱鏡波導(dǎo)輸入表面30的面積之和大于基片24總面積的20％。所有微棱鏡波導(dǎo)輸入表面30的面積之和大于基片24總面積的35％更好。所有微棱鏡波導(dǎo)輸入表面30的面積之和大于基片24總面積的50％，則更為可取。
位于微棱鏡波導(dǎo)28之間填隙區(qū)域36的折射率，必須小于微棱鏡波導(dǎo)28的折射率。作為填隙區(qū)的優(yōu)選材料，包括折射率為1.00的空氣以及折射率約在1.16至1.35范圍內(nèi)的含氟的聚合物材料。最好的材料是空氣。
圖2表示的增粘層22和26是一種可透過(guò)光的有機(jī)材料，能夠使波導(dǎo)28，特別是使由聚合物如光致交聯(lián)的丙烯酸酯單體材料制成的波導(dǎo)牢固地粘在基片24上面。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這種材料是公知的。增粘層22的厚度并非關(guān)鍵，且可廣播變化。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，增粘層22和26的厚度約小于10微米。
圖3A表示光發(fā)生裝置4、板狀波導(dǎo)6、基片24、增粘層22和26以及陣列微棱鏡28的分解透視圖。在此實(shí)例中，微棱鏡28按照方形或者矩形陣列配置，如圖3B所示，雖然其它一些配置象六角形圖案也是能可的，如圖3C所示。這些微棱鏡之間沿著垂直于光發(fā)生裝置4的方向具有重復(fù)距離38，在平行于光發(fā)生裝置4的方向上具有重復(fù)距離40。重復(fù)距離38和40可以相等或不相等，并且可以根據(jù)顯示器的分辨本領(lǐng)和規(guī)格作廣泛的變化。此外，重復(fù)距離38和40可以跨越光反射裝置8的表面變化，以對(duì)波導(dǎo)6內(nèi)由于距離光發(fā)生裝置4距離增加帶來(lái)的光強(qiáng)度下降進(jìn)行補(bǔ)償。這種光強(qiáng)度下降，是由于陣列中的其它微棱鏡提取了光的緣故。理想的重復(fù)距離38和40值，約從10微米至40毫米。更為可取的重復(fù)距離38及40值，約從50微米至10毫米。重復(fù)距離38及40的最為可選的的值，約從100微米至2毫米。
圖4表示圖2及3所示本發(fā)明的另一種實(shí)施例。微棱鏡28的光輸入表面30，通過(guò)粘合層46固定在板狀波導(dǎo)6上面。固定在微棱鏡光輸出表面32上的，是通過(guò)粘合層44固定的基片層42。
單塊的微棱鏡波導(dǎo)28，表示在圖5中。傾斜角度72的理想值，約從25°至40°。此傾斜角72更為可取的值，約從28°至37°。此傾斜角72最為可取的值，約從30°至35°。估算傾斜角度72理想值的方法，將在下面討論。
在圖5中，微棱鏡波導(dǎo)28的高度尺寸為50。此高度50可以根據(jù)顯示器的規(guī)格和分辨本領(lǐng)廣泛地變化。就是說(shuō)，比較小的顯示器如膝上計(jì)算機(jī)的顯示器和航空電子設(shè)備顯示器，與較大的顯示器如大屏幕平板型電視相比，將具有大大減小的尺寸。尺寸50的理想值，約從10微米至40毫米。尺寸50更為可取的值，約從50微米至10毫米。尺寸50最為可取的值，約從100微米至2毫米。微棱鏡波導(dǎo)28的長(zhǎng)度尺寸為52。此長(zhǎng)度52可根據(jù)顯示器的規(guī)格和分辨本領(lǐng)廣泛地變化。此外，該長(zhǎng)度52可以跨越光反射裝置8的表面進(jìn)行變化，以對(duì)波導(dǎo)6內(nèi)部由于距離光發(fā)生裝置4距離增大帶來(lái)的光強(qiáng)度下降進(jìn)行補(bǔ)償。這種光強(qiáng)度下降，是由于陣列中的其它微棱鏡提取了光的緣故。作為長(zhǎng)度52的最大值，比重復(fù)距離38要小。尺寸52的理想值，約從10微米到小于40毫米。尺寸52更為可取的值，約從50微米到小于10毫米。尺寸52最為可取的值，約從100微米到小于2毫米。微棱鏡28的寬度尺寸為54。此寬度54可根據(jù)顯示器的規(guī)格和分辨本領(lǐng)廣泛地變化。此外，該寬度54可以跨越光反射裝置8的表面進(jìn)行變化，以對(duì)波導(dǎo)6內(nèi)部由于距離光發(fā)生裝置4距離增加帶來(lái)的光強(qiáng)度下降進(jìn)行補(bǔ)償。這種光強(qiáng)度下降，是由于陣列中的其它微棱鏡提取了光的緣故。作為寬度54的最大值是重復(fù)距離40。這就是說(shuō)，當(dāng)寬度54等于重復(fù)距離40時(shí)，微棱鏡跨越基片寬度為彼此鄰接的，如圖4D所示。尺寸54的理想值，約從10微米至40毫米。尺寸54更為可取的值，約從50微米至10毫米。尺寸54最為可取的值，約從100微米至2毫米。
用以近似地確定微棱鏡28角度72的方法，表示在圖6中。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們將假定微棱鏡28的折射率等于板狀波導(dǎo)6的折射率。斯涅耳折射定律用來(lái)確定光在波導(dǎo)6中傳播時(shí)的角度分散。對(duì)于波導(dǎo)6來(lái)說(shuō)，如果象由斯湟耳定律算出來(lái)的那樣角度56和58等于臨界角θC，那么對(duì)于能在波導(dǎo)6中傳播的光來(lái)說(shuō)，其總的角度分散乃是角度60和62之和，其中角度60和62中的每一個(gè)都等于90°-θC。以角度范圍約從零(平行于板狀波導(dǎo)的平面)直到角度60傳播的光線(xiàn)，僅有50％的光有機(jī)會(huì)通過(guò)碰撞微棱鏡28的光輸入表面30而從板狀波導(dǎo)中提取。以角度約從零到角度62傳播的光線(xiàn)，通過(guò)完全內(nèi)反射將被反射后離開(kāi)波導(dǎo)6的下表面，隨后射向波導(dǎo)6的上表面，且在此處有機(jī)會(huì)被沿波導(dǎo)進(jìn)一步往下的其它微棱鏡28從波導(dǎo)6中提取。
對(duì)于微棱鏡28的最佳功能來(lái)說(shuō)，表面33應(yīng)處在角度72，以使由角度60表示的光分布的中點(diǎn)，將以垂直于波導(dǎo)6平面的角度通過(guò)微棱鏡28的輸出表面32射出。角度60的中點(diǎn)為角度64，可被表示為(90°-θC)/2或者(45°-θC/2)。于是角度66等于(90°-角度64)或者(45°+θC/2)。如果角度72等于角度70，而且角度70依次又等于角度66的一半，則在微棱鏡28中對(duì)于光的正確定向?qū)?huì)發(fā)生。其結(jié)果是角度72等于(22.5°+θC/4)。例如，假如波導(dǎo)6和微棱鏡28的折射率為1.55，而且此波導(dǎo)和微棱鏡為折射率為1.00的空氣所環(huán)繞，則θC＝40°，而且角度72為32.5°。
本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，表示在圖7和8中。反射裝置8進(jìn)一步包括有陣列的微透鏡80。在此實(shí)施例中，微透鏡80被配置在微棱鏡28和調(diào)制裝置12(未表示)之間并緊靠著它們。微透鏡80最好由前面針對(duì)微棱鏡28公開(kāi)的同樣的一些單體制成，且其折射率等于或者基本上等于微棱鏡28的折射率。然而任何透明的材料都可以使用，例如前面討論過(guò)的那些材料。
在圖7中，作為微透鏡80的基片82，還用作微透鏡80和微棱鏡28之間的隔板?；?2的厚度被最優(yōu)化，以使來(lái)自微棱鏡28的光能夠被微透鏡80準(zhǔn)直。基片82可以由任何透明的固體材料制成。優(yōu)選的材料包括透明的聚合物、玻璃和熔融石英。這些材料的理想特性，包括在該裝置典型工作溫度下的機(jī)械和光學(xué)穩(wěn)定性。最為可取的材料是玻璃、丙烯酸類(lèi)、聚碳酸酯和聚酯。
微棱鏡陣列和微透鏡陣列80分解了的透視圖，表示在圖8中。此微透鏡陣列被表示為方形或者矩形的陣列，雖然其它如六邊形的排列也是可能的。微透鏡間中心至中心的距離，直接與微棱鏡28的重復(fù)距離38及40相關(guān)聯(lián)。就是說(shuō)，對(duì)于每個(gè)微棱鏡28來(lái)說(shuō)，都存在一個(gè)與其輸出表面32對(duì)準(zhǔn)的相應(yīng)的微透鏡80。在工作狀態(tài)下，由微棱鏡28發(fā)出的大體上準(zhǔn)直的光線(xiàn)，進(jìn)一步被微透鏡80準(zhǔn)直，以為調(diào)制裝置12提供實(shí)質(zhì)上更加準(zhǔn)直的光源。
單塊的微透鏡80表示在圖9中。該微透鏡可以是球面透鏡或者非球面透鏡。微透鏡80的寬度86，約可從20微米變化到80毫米。寬度86更為可取的值，其范圍約從100微米至20毫米。寬度86最為可取值的范圍，約從200微米至4毫米。高度88的理想值范圍，約為寬度86的0.05倍至3.0倍。高度88更為可取值的范圍，約為寬度86的0.1倍至2.0倍。高度88最為可取值的范圍，約為寬度86的0.2倍至1.0倍。如果微透鏡80為球面透鏡，則此透鏡將具有一個(gè)曲率半徑為84的彎曲表面。該曲率半徑可以根據(jù)相應(yīng)微棱鏡陣列的重復(fù)距離38及40廣泛地變化。該曲率半徑的優(yōu)選值范圍，約從10微米至80毫米。曲率半徑84更為可取值的范圍，約從50微米至20毫米。曲率半徑84最為可取值的范圍，約從100微米至4毫米。為了使微透鏡80基本上能夠收集到通過(guò)微棱鏡28射出波導(dǎo)6的所有光，微透鏡80的f-數(shù)應(yīng)當(dāng)比較小。作為微透鏡80的f-數(shù)，其范圍約從0.5至4.0。作為其f-數(shù)更為可取值的范圍，約從0.6至3.0。此f-數(shù)最為可取值的范圍，約從0.7至2.0。
本發(fā)明另外可選的實(shí)施例表示在圖10及11中。在此優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)光發(fā)生裝置4及4A，被定位在與板狀波導(dǎo)6按相反配置的兩個(gè)光接收表面7及7A鄰近。一陣列的微棱鏡90，按照以下公開(kāi)的類(lèi)似方式固定在板狀波導(dǎo)6上面。此微棱鏡90包括與光輸出表面94平行的光輸入表面92，其中光輸出表面94的表面積大于光輸入表面92的表面積。此微棱鏡90還包括按相反配置的兩個(gè)傾斜的側(cè)面96和98。側(cè)面96及98中的每一個(gè)，都與板狀波導(dǎo)6表面的法線(xiàn)構(gòu)成一定角度。每一傾斜的側(cè)面與平的基片24或者其上的粘合層26的交線(xiàn)，均與相反配置的光接收表面7及7A平行，因而與通過(guò)板狀波導(dǎo)6傳播的光線(xiàn)的平均方向垂直。最佳的傾斜角度與光在板狀波導(dǎo)6中傳播角度之間的關(guān)系，與圖6中描述的相同。每一塊微棱鏡90均能收集沿著板狀波導(dǎo)6在兩個(gè)相反方向上傳播的光線(xiàn)。從微棱鏡90射出的光，實(shí)質(zhì)上作為調(diào)制裝置12被準(zhǔn)直了的光源。微棱鏡90的優(yōu)選材料，與針對(duì)微棱鏡28公開(kāi)的材料相同。
為了使調(diào)制裝置12和顯示裝置16(圖1)能夠具有更高的總的光輸出，最好使所有微棱鏡90的輸入表面92面積之和大于基片24總面積的20％。更為可取地，是使所有微棱鏡90輸入表面92面積之和大于基片24的35％。最為可取地，是使所有微棱鏡90輸入表面92面積之和大于基片24總面積的50％。
圖12表示圖10及11中表示的本發(fā)明的另一實(shí)施例。微棱鏡90的光輸入表面92，通過(guò)粘合層114固定在板狀波導(dǎo)6上。通過(guò)粘合層112固定在光輸出表面94上的是基片層110。
單塊的微棱鏡波導(dǎo)90，表示在圖13中。傾斜角度126和128的理想值范圍，約從25°至40°。對(duì)此傾斜角126和128來(lái)說(shuō)，更為可取值的范圍約從28°至37°。其最為可取值的范圍約從30°至35°。此傾斜角126和128是逼近的，使用的是前面針對(duì)傾角72公開(kāi)的同樣方法。
微棱鏡90高度的尺寸為124。此高度124可根據(jù)顯示器的規(guī)格和分辨本領(lǐng)廣泛地變化。尺寸124理想值的范圍，約從10微米至40毫米。尺寸124更為可取值的范圍，約從50微米至10毫米。尺寸124最為可取值的范圍，約從100微米至2毫米。微棱鏡波導(dǎo)90的長(zhǎng)度尺寸為120和122。長(zhǎng)度122是長(zhǎng)度120和傾斜角度126及128的函數(shù)。長(zhǎng)度120可以根據(jù)顯示器的規(guī)格和分辨本領(lǐng)廣泛地變化。此外，長(zhǎng)度120可以跨越光反射裝置8的表面變化，以便對(duì)波導(dǎo)6中由于距光發(fā)生裝置4及4A距離的增加帶來(lái)的光強(qiáng)度下降進(jìn)行補(bǔ)償。這種光強(qiáng)度下降，是由于陣列中的其它微棱鏡提取了光的緣故。作為長(zhǎng)度120的最大值，小于圖11中表示的重復(fù)距離100。尺寸120的理想值范圍，約從10微米至小于40毫米，其更為可取值的范圍約從50微米至小于10毫米，且其最佳值的取值范圍約從100微米至小于2毫米。微棱鏡90的寬度尺寸為121(未表示)。此寬度121可以根據(jù)顯示器的規(guī)格和分辨本領(lǐng)廣泛地變化。此外，該寬度121可以跨越光反射裝置8的表面變化，以便對(duì)波導(dǎo)6內(nèi)由于距光發(fā)生裝置4及4A距離增加帶來(lái)的光強(qiáng)度下降進(jìn)行補(bǔ)償。這種光強(qiáng)度下降，是由于陣列中其它微棱鏡提取了光的緣故。寬度121的最大值為圖11中表示的重復(fù)距離102。就是說(shuō)，當(dāng)寬度121等于重復(fù)距離102時(shí)，微棱鏡跨越基片寬度為鄰接的，如圖3D所示。尺寸121的理想值范圍為約10微米至40毫米，其更為可取值的范圍為約50微米至10毫米，其最為可取值的范圍則為約100微米至2毫米。
圖10及11中公開(kāi)的本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施例還包括有如前公開(kāi)的陣列微透鏡80。在此實(shí)施例中，微透鏡80被配置在微棱鏡90和調(diào)制裝置12之間。微透鏡80被固定在基片82上，且此基片82是由作為基片24所公開(kāi)的同種基片材料制成的?；?2的厚度被優(yōu)化，以使來(lái)自微棱鏡90的光能被微透鏡80準(zhǔn)直。微透鏡之間中心至中心的距離，直接與微棱鏡90的重復(fù)距離100及102相關(guān)聯(lián)。就是說(shuō)，對(duì)于每個(gè)微棱鏡90來(lái)說(shuō)，存在一與每個(gè)微棱鏡90的輸出表面94對(duì)準(zhǔn)的相應(yīng)的微透鏡80。由微棱鏡90發(fā)出的大體上準(zhǔn)直的光線(xiàn)，被微透80進(jìn)一步準(zhǔn)直，以提供實(shí)質(zhì)上更加準(zhǔn)直的光模式。
本發(fā)明更進(jìn)一步的實(shí)施例表示在圖14中，且圖15表示圖14所示本發(fā)明的替代實(shí)例。在這些優(yōu)選實(shí)施例中，四個(gè)光發(fā)生裝置4、4A、4B及4C，被定位在與板狀波導(dǎo)6的四個(gè)光接收表面7、7A、7B及7C之一鄰近。陣列微棱鏡130，按照上面公開(kāi)的類(lèi)似方式被固定在板狀波導(dǎo)6上。單塊微棱鏡波導(dǎo)130的透視圖，表示在圖16中。圖17為沿圖16所示平面17所取微棱鏡130的剖面圖，而且圖18為沿圖16所示平面18所取微棱鏡130的剖面圖。如圖17和18所示，微棱鏡130包括平行于光輸出表面163的光輸入表面161，其中光輸出表面163的表面積大于光輸入表面161的表面積。微棱鏡130還包括四個(gè)傾斜的側(cè)面166、168、176和178。這些傾斜的側(cè)面被定位在使其與板狀波導(dǎo)相交構(gòu)成的線(xiàn)，平行于光接收表面中的兩個(gè)，并且與這通過(guò)板狀波導(dǎo)6從兩個(gè)光接收表面?zhèn)鞑?lái)的光線(xiàn)的平均方向垂直。每塊微棱鏡130均能收集板狀波導(dǎo)中沿四個(gè)方向傳播來(lái)的光線(xiàn)，并且通過(guò)TIR將其傳送給光輸出表面163。來(lái)自四個(gè)光發(fā)生裝置的光，將作為調(diào)制裝置12基本上被準(zhǔn)直的光源從微棱鏡130中射出。對(duì)于高度164、長(zhǎng)度160、162、170和172、傾斜角度167、169、177和179以及重復(fù)尺寸134和132來(lái)說(shuō)，其理想值與上述實(shí)施例中公開(kāi)的那些相同。
在圖15中，微棱鏡130的光輸入表面161是通過(guò)粘合層154固定在板狀波導(dǎo)6上的。通過(guò)粘合層152固定在光輸出表面163上的是基片層150。
公開(kāi)在圖14及15中的本發(fā)明另一實(shí)施例還包括有陣列的微透鏡80。在此實(shí)施例中，微透鏡80配置在微棱鏡130和調(diào)制裝置12之間。微透鏡80固定在基片82上，且此基片82是由作為基片24公開(kāi)的同樣基片材料制成的?；?2的厚度被優(yōu)化，以使來(lái)自微棱鏡130的光被微透鏡80準(zhǔn)直。微透鏡之間中心至中心的距離，與微棱鏡130的重復(fù)距離134和132直接關(guān)聯(lián)。就是說(shuō)，對(duì)于每塊微棱鏡130來(lái)說(shuō)，存在一塊與每塊微棱鏡130的輸出表面163對(duì)準(zhǔn)的相應(yīng)的微透鏡80。由微棱鏡130出來(lái)的大體上準(zhǔn)直的光線(xiàn)，被此微透鏡80進(jìn)一步準(zhǔn)直，以提供實(shí)質(zhì)上更加準(zhǔn)直的光模式。
陣列的微棱鏡28和微透鏡80，可以通過(guò)各種技術(shù)制做，其中包括注模方法、壓模方法、熱輥壓力鑄造、模具之中的光致聚合，以及并不使用模具的光致聚合工藝。優(yōu)選的技術(shù)是在上述提到的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)和說(shuō)明的光致聚合工藝。該工藝的一些簡(jiǎn)單變換表示在圖19中。
圖19A表示用于生產(chǎn)圖5所示類(lèi)型的微棱鏡28的工藝，其中微棱鏡的一條邊33是以角度72傾斜的。光掩模180與帶有粘合層26的基片24處在實(shí)際接觸狀態(tài)，其中的光掩模具有不透明和透明的兩種區(qū)域。由單體和光致引發(fā)劑組成的基本上為均勻厚度的可以光致聚合的混合物182，被放在帶有粘合層26的基片24和帶有脫模層184的墊板186之間。通過(guò)光掩模180的透明區(qū)域，將可以光致聚合的混合物182對(duì)基本上被準(zhǔn)直了的紫外光188曝光一段時(shí)間，并處在足以使此單體混合物區(qū)域光致聚合的條件下，以形成一陣列微棱鏡28。為使微棱鏡28能夠形成帶傾斜角72的側(cè)面，此紫外光必須按一定角度入射到掩模之上，該角度或者可以使用斯涅耳折射定律計(jì)算出來(lái)，或者用實(shí)驗(yàn)方法確定。在進(jìn)行紫外光曝光之后，掩模180、帶有脫模層184的墊板186和未曝光的可光致聚合的混合物182被除去，剩下的是由粘合層26固定在基片24上的陣列微棱鏡28。
圖19B表示用于生產(chǎn)圖13所示類(lèi)型微棱鏡90的工藝，其中微棱鏡90的邊96是以角度126傾斜的，且其另一邊98是以角度128傾斜的。光掩模180被放在與帶有粘合層26的基片24實(shí)際接觸，其中的光掩模帶有不透明和透明兩種區(qū)域。由單體和光致引發(fā)劑組成的基本上為均勻厚度的可光致聚合混合物182，被放在帶有粘合層26的基片24和帶有脫模層184的墊板186之間。穿過(guò)光掩模180的透明區(qū)域，使可光致聚合的混合物182對(duì)基本上被準(zhǔn)直了的紫外光190曝光一段時(shí)間，并處在足以使此單體混合物區(qū)域光致聚合的條件下，以形成一陣列微棱鏡90。為了使微棱鏡90能夠形成以帶有傾斜角126和128的兩個(gè)側(cè)面，此紫外光190必須從兩個(gè)不同的方向入射到掩模180上，該方向或者可通過(guò)使用斯涅耳折射定律計(jì)算出來(lái)，或者用實(shí)驗(yàn)方法確定。從兩種不同的方向進(jìn)行紫外曝光，不是同時(shí)做到，就是順序地進(jìn)行。在紫外光曝光之后，光掩模180、帶脫模層184的墊板186和未曝光的可光致聚合的混合物182被除掉，剩下來(lái)由粘合層26固定在基片24上的陣列微棱鏡90。
與圖19B中表示的形成帶有兩個(gè)傾斜的側(cè)面的微棱鏡90類(lèi)似的工藝(未表示)，還可用來(lái)形成圖16所示類(lèi)型的帶有四個(gè)傾斜側(cè)面的微棱鏡130。如果所有四個(gè)側(cè)面都是傾斜的，那么紫外光必須從四個(gè)不同的方向通過(guò)掩模180，不是同時(shí)就是順序地。對(duì)于紫外光要求的四個(gè)方向，可以用實(shí)驗(yàn)方法確定，或者由斯涅耳定律計(jì)算出來(lái)。
圖19C表示用于生產(chǎn)圖15及16所示類(lèi)型微棱鏡130的另一工藝過(guò)程，它帶有四個(gè)傾斜的側(cè)面。光掩模180被放在與帶有粘合層152的基片150實(shí)際接觸，而且其中的光掩模具有不透明和透明兩種區(qū)域。由單體和光致引發(fā)劑組成的基本上為均勻厚度的可光致聚合的混合物182，被放在帶有粘合層152的基片150和帶有脫模層184的墊板186之間。光致引發(fā)劑必須以足夠的量存在，以將顯著份額的紫外光吸收在可光致聚合混合物層中。光散射器194被放在光掩模180和紫外光源192之間，以使該紫外光在一定的角度范圍內(nèi)被發(fā)散。為使圖15及16所示類(lèi)型的微棱鏡130能被形成，該光散射器應(yīng)能使光在約20°的全部角度(在光強(qiáng)度為50％點(diǎn)上測(cè)得的)范圍內(nèi)發(fā)散。穿過(guò)光散射器194和光掩模180的透光區(qū)域，使可光致聚合的混合物182對(duì)紫外光192曝光一段時(shí)間，并處在足以使該單體混合物區(qū)域光致聚合的條件下，以形成一陣列微棱鏡130。雖然散射器194能使紫外光通過(guò)可光致聚合的混合物182時(shí)被發(fā)散，然而令人意外地是該棱鏡的形成以其大的表面與粘合層152相接觸，小的表面與脫模層184相接觸。此令人意外的結(jié)果，乃是由于散射器194對(duì)于光的發(fā)散以及可光致聚合混合物182中光致引發(fā)劑對(duì)紫外光的吸收，而使可光致聚合層182中靠近脫模層184的紫外光強(qiáng)相對(duì)粘合層152處降低的影響。較低的光強(qiáng)度，會(huì)使光致聚合過(guò)程更容易被可光致聚合混合物182中存在的氧遏止，造成光致聚合過(guò)程放慢以及較小的微棱鏡面與脫模層184鄰接。在經(jīng)紫外曝光之后，光掩模180、帶有脫模層184的墊板186和未曝光的可光致聚合混合物182被除掉，剩下來(lái)由粘合層152固定在基片150上的陣列微棱鏡130。此陣列微棱鏡被形成為可按圖15所示方式固定在適合的板狀波導(dǎo)上。
類(lèi)似圖19C所示用以形成帶有四個(gè)側(cè)面的微棱鏡130的工藝過(guò)程，還可用來(lái)形成圖9所示類(lèi)型微透鏡80。為了形成微透鏡，必須存在足夠量的光致引發(fā)劑，以在可光致聚合的混合物層中吸收顯著份額的紫外光。光散射器194被放在光掩模180和紫外光源192之間，以使該紫外光在一定角度范圍內(nèi)發(fā)散。為了使圖9所示類(lèi)型的微透鏡80能夠形成，此散射器應(yīng)能將光在約40°至100°的全部角度(在光強(qiáng)度為50％點(diǎn)測(cè)得的)范圍內(nèi)發(fā)散。穿過(guò)散射器194和光掩模180的透光區(qū)域，將可光致聚合的混合物182對(duì)紫外光192曝光一段時(shí)間，并且處在足以使此單體混合物區(qū)域光致聚合的條件下，以形成陣列的微透鏡80。在光致聚合的區(qū)域觸及脫模層184之前，將紫外光斷開(kāi)。通過(guò)控制穿過(guò)散射器194的光的發(fā)散角，通過(guò)控制基片層150的厚度，便可以形成或者球面或者非球面的微透鏡。
本發(fā)明可以用于需要背面照明的那些應(yīng)用。這些應(yīng)用的例證是計(jì)算機(jī)的終端，電視，飛機(jī)座艙顯示器，機(jī)動(dòng)車(chē)儀表面板，可以提供文本、圖表或視頻信息的其它裝置，以及需要低外形的光源準(zhǔn)直裝置的其它一些透射光應(yīng)用。
下面的一些具體實(shí)例被提供來(lái)詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，而且不應(yīng)當(dāng)構(gòu)成對(duì)其的限制。
實(shí)例I使用圖19A表示的方法，在厚度為0.004″的聚酯薄膜上面，形成如圖1-5所示形狀近似為平行四邊形的、帶有0.025″×0.025″的正方形底面和兩個(gè)面的微棱鏡。光掩模為5″×5″的玻璃掩模，帶有許多按照方形款式排列并由0.025″的暗線(xiàn)隔開(kāi)的0.025″×0.025″的正方形透光區(qū)域。相鄰的開(kāi)口正方形間中心至中心的距離為0.050″。微棱鏡的基片是由Hoechst Celanese生產(chǎn)的厚度為0.004″的Hostaphan-4500聚酯薄膜。此Hostaphan-4500薄膜的兩側(cè)涂以溶劑粘合層。通過(guò)在掩膜和此基片薄膜之間放置少許毫升甲醇及使用橡皮輥將兩塊壓在一起，將基片放在與掩模密切接觸。曝光時(shí)使用的墊板，乃是涂以市場(chǎng)上買(mǎi)得到的材料Raim-X薄膜的0.25″厚的玻璃板。此墊板被放在水平的表面上，約5毫升的液態(tài)的可光致聚合的混合物，用滴管吸移到墊板中心。可光致聚合的混合物，是由約65.1％的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、32.6％的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、0.3％的季戊四醇四雙(3.5-二叔丁基-4-羥基苯基)(商業(yè)名稱(chēng)為Irganox 1010)抗氧劑、0.67％的α，α-二甲氧基-α羥基乙酮(Darocur 1173)光致引發(fā)劑、0.67％的聯(lián)苯二甲基縮酮(Irgacure 651)光致引發(fā)劑，以及0.67％的Irgacure 500光致引發(fā)劑組成的。光致引發(fā)劑的總百分比為2.0％。4″×0.5″×0.016″厚的金屬隔板，被放在墊板邊緣外圍?；粋?cè)朝下，將光掩模/基片組件放在可光致聚合混合物的頂部。5″×5″×0.25″厚的清晰玻璃板，被放在此整體制作的組件頂部，并且使用金屬夾板和螺釘將這些板整體而且均勻地壓緊在一起，從而在墊板和聚酯薄膜的基片之間得到0.016″厚的可光致聚合層。
整體制作的組件大約以60°的角度相對(duì)于水平表面傾斜，且被放到紫外光曝光系統(tǒng)的準(zhǔn)直透鏡下面。此紫外曝光系統(tǒng)包含1000瓦的水銀-氙氣弧光燈，并且將強(qiáng)度約為70毫瓦/平方厘米的波長(zhǎng)為280-350nm的基本上被準(zhǔn)直的均勻光，提供整個(gè)5″×5″的傾斜的制作組件。此樣品被照射8秒鐘。隨后將此制作組件拆開(kāi)，而且?guī)в形⒗忡R的陣列薄膜現(xiàn)在便形成，但在微棱鏡之間的填隙區(qū)同仍散布有未反應(yīng)的可光致聚合材料，然后將其放在異丙醇的攪動(dòng)浴槽內(nèi)，擱置10分鐘。在去除剩余的單體之后，將此微棱鏡放在帶石英窗的氮?dú)怛?qū)氣箱內(nèi)的氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥，且在紫外光下面外加20秒的硬固化。
利用光學(xué)顯微鏡來(lái)對(duì)此微棱鏡作出評(píng)價(jià)。單獨(dú)的微棱鏡具有六個(gè)面，即四個(gè)側(cè)面以及上面和下面。處在微棱鏡相反兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)面，看上去具有接近平行四邊形的形狀。微棱鏡的上面和下面，約為尺寸0.025″×0.025″的正方形。棱鏡的高度約為0.016″，即制作組件中使用的金屬隔板的厚度。形狀為平行四邊形的兩側(cè)面的邊緣，相對(duì)于垂直基片表面所作假想線(xiàn)構(gòu)成約30°的角度。微棱鏡間分開(kāi)以約為0.025″的距離。
為了檢驗(yàn)微棱鏡的工作情況，將聚酯基片上列陣的微棱鏡放到尺寸約為12″×6″×0.25″厚的清晰的聚丙烯塑料平板上。在此聚酯基片和聚丙烯平板之間放一水薄膜，以使光能很容易地在平板和微棱鏡陣列的基片之間耦合。來(lái)自1瓦熒光燈泡的光，被耦合到0.25″厚的聚丙烯平板一側(cè)。讓聚酯基片上列陣的微棱鏡按順序旋轉(zhuǎn)，以使微棱鏡4個(gè)面中的每一個(gè)面向熒光燈。在四方向之一的圖2所示的取向時(shí)，來(lái)自聚丙烯平板的光，在復(fù)蓋約50°角分布方向的范圍內(nèi)(以50％光強(qiáng)度點(diǎn)來(lái)作為角分布的全寬度測(cè)得的)，被耦合后從微棱鏡頂部射出。來(lái)自微棱鏡的光分布的中心，處在約與聚丙烯平板表面垂直的方向上。換句話(huà)說(shuō)，此光分布可被描述為相對(duì)垂直于基片平面所作假想線(xiàn)任何一側(cè)以±25°擴(kuò)展。在微棱鏡其它三個(gè)方向上，只能觀(guān)察到非常少的光沿垂直于聚丙烯平板表面的方向射出。
實(shí)例II使用圖19A和實(shí)例I表示的方法，在厚度為0.002″的聚酯薄膜上面，形成如圖1-5所示形狀近似為平行四邊形、帶有35微米×35微米的正方形底面和兩個(gè)面的微棱鏡。光掩模為5″×5″的玻璃掩模，帶有許多按方形款式排列并由15微米的暗線(xiàn)隔開(kāi)的35×35微米2的正方形透光區(qū)域。相鄰的開(kāi)口正方形之間中心至中心的距離為50微米。微棱鏡的基片是由Hoechst Celanese生產(chǎn)的厚度為0.002″的Hostaphan-4500聚酯薄膜。墊板被放在水平的表面上，約1毫升的液態(tài)的可光致聚合的混合物，用滴管吸移到墊板中心?？晒庵戮酆系幕旌衔铮怯杉s65.1％的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、32.6％的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、0.3％的季戊四醇四雙(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)(商業(yè)名稱(chēng)為Irganox 1010)抗氧劑、0.67％的α，α-二甲氧基-α-羥基乙酮(Darocur 1173)光致引發(fā)劑、0.67％的聯(lián)苯二甲基縮酮(Irgacure 651)光致引發(fā)劑，以及0.67％的Irgacare 500光致引發(fā)劑組成的。光致引發(fā)劑的總百分比為2.0％。直徑25微米的兩金屬絲隔離物，沿著墊板的兩個(gè)邊緣放置?；囊粋?cè)朝下，將光掩模/基片組件放在可光致聚合混合物的頂部。5″×5″×0.25″厚的清晰玻璃板，被放在此整體制作的組件頂部，并且使用金屬夾板和螺釘將這些板整體而且均勻地壓緊在一起，從而在墊板和聚酯薄膜的基片之間得到約25微米厚的可光致聚合層。
整體制作的組件大約以60°的角度相對(duì)于水平表面傾斜，且被放到實(shí)例I所述紫外光曝光系統(tǒng)的準(zhǔn)直透鏡下面。此樣品被照射4秒鐘。隨后將此制作組件拆開(kāi)，而且?guī)в形⒗忡R的陣列薄膜現(xiàn)在便形成，但在微棱鏡之間的填隙區(qū)內(nèi)仍撒布有未反應(yīng)的可光致聚合材料，然后將其放在異丙醇的攪動(dòng)浴槽內(nèi)，擱置10分鐘。在去除剩余的單體之后，將此微棱鏡放在帶石英窗的氮?dú)怛?qū)氣箱內(nèi)于氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥，且在紫外光下面外加20秒的硬固化。
利用光學(xué)顯微鏡來(lái)對(duì)微棱鏡作出評(píng)價(jià)。單獨(dú)的微棱鏡具有六個(gè)面，即四個(gè)測(cè)面以及上面和下面。處在微棱鏡相兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)面，看上去具有接近平行四邊形的形狀。微棱鏡的上面和下面，約為尺寸35×35微米2的正方形。棱鏡的高度約為30微米，比制作組件中使用的金屬絲隔離物厚度略大。形狀為平行四邊形的兩側(cè)面的邊緣，相對(duì)于垂直基片表面所作假想線(xiàn)構(gòu)成約30°的角度。微棱鏡間分開(kāi)以約15微米的距離。
為檢驗(yàn)微棱鏡的工作情況，可將聚酯基片上列陣的微棱鏡放在尺寸約為12″×6″×0.25″厚的清晰的聚丙烯塑料平板上。在此聚酯基片和聚丙烯平板之間放一薄膜水，以使光能夠容易地在平板和微棱鏡陣列的基片之間耦合。來(lái)自1瓦熒光燈泡的光，被耦合到0.25″厚的聚丙烯平板一側(cè)。讓聚酯基片上列陣的微棱鏡按順序旋轉(zhuǎn)，以使微棱鏡4個(gè)面中的每一個(gè)面向熒光燈。在四方向之一的圖2所示取向時(shí)，來(lái)自聚丙烯平板的光，在復(fù)蓋約50°角分布方向的范圍內(nèi)(以50％光強(qiáng)度點(diǎn)作為角分布全部寬度而測(cè)得的)，被耦合后由微棱鏡頂部射出。來(lái)自微棱鏡的光分布的中心，處在約與聚丙烯平板表面垂直的方向上。換句話(huà)說(shuō)，該光分布可被描述為相對(duì)垂直于基片平面所作假想線(xiàn)任何一側(cè)以±25°擴(kuò)展。在微棱鏡其它三個(gè)方向上，只能觀(guān)察到非常少的光沿垂直于聚丙烯平板表面的方向射出。
實(shí)例III使用圖19B所示的方法，在厚度為0.004″的聚酯薄膜上面，形成如圖10-13所示形狀為梯形的帶有0.025″×0.025″正方形底面和兩個(gè)面的微棱鏡。光掩模為5″×5″的玻璃掩模，帶有許多按方形款式排列并由0.025″的暗線(xiàn)隔開(kāi)的0.025″×0.025″的正方形透光區(qū)域。相鄰的開(kāi)口正方形之間中心至中心的距離為0.050″。微棱鏡的基片是由Hoechst Celanese生產(chǎn)的厚度為0.004″的Hostaphan-4500聚酯薄膜。此Hostaphan-4500薄膜的兩側(cè)涂以溶劑粘合層。通過(guò)在掩膜和此基片薄膜之間放置少許毫升甲醇及使用橡皮輥將兩塊壓在一起，將基片放在與掩模密切接觸。曝光時(shí)使用的墊板一乃是涂以市場(chǎng)上買(mǎi)得到的材料Rain-X薄膜的0.25″厚的玻璃板。此墊板被放在水平的表面上，約5毫升的液態(tài)的可光致聚合的混合物，用滴管吸移到墊板中心?？晒庵戮酆系幕旌衔?，是由約65.1％的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、32.6％的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、0.3％的季戊四醇四雙(3.5-二叔丁基-4-羥基苯基)(商業(yè)名稱(chēng)為Irganox1010)抗氧化劑、0.07％的α，α-二甲氧基-α-羥基乙酮(Darocur1173)光致引發(fā)劑、0.67％的苯并二甲基縮酮(Irgacure 651)光致引發(fā)劑，以及0.67％的Irgacure 500光致引發(fā)劑組成的。光致引發(fā)劑的總百分比為2.0％。4″×0.5″×0.016″厚的金屬隔板，被放在墊板邊緣周?chē)??；粋?cè)朝下，將光掩模/基片組件放在可光致聚合混合物的頂部。5″×5″×0.25″厚的清晰玻璃板，被放在該整體制作的組件頂部，并使用金屬夾板和螺釘將這些板整體而且均勻地壓緊在一起，從而在墊板和聚酯薄膜的基片之間得到0.016″厚的可光致聚合層。
為了形成梯形形狀的帶兩個(gè)面的微棱鏡，將此整體制作的組件放到紫外光曝光系統(tǒng)(如實(shí)例I的同樣系統(tǒng))的準(zhǔn)直透鏡下面，而且首先以相對(duì)于水平表面約為+60°的角度傾斜。該樣品在此位置上照射2秒鐘。其次，隨后將此整體制作的組件旋轉(zhuǎn)-120°至相對(duì)同一水平表面約為-60°的新的方向。再將此樣品照射2秒鐘。此第一和第二個(gè)曝光步驟每個(gè)多重復(fù)3次，在兩個(gè)方向中的每一方向上總共曝光8秒鐘。隨后將此制作組件拆開(kāi)，而且?guī)в形⒗忡R的陣列薄膜現(xiàn)在便形成，但在微棱鏡之間的填隙區(qū)內(nèi)仍撒布著未反應(yīng)的可光致聚合材料，然后被放在異丙醇的攪動(dòng)浴槽內(nèi)，擱置10分鐘。在去除剩余的單體之后，將此微棱鏡放在帶石英窗的氮?dú)怛?qū)氣箱內(nèi)于氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥，且在紫外光下面附加20秒鐘的硬固化。
利用光學(xué)顯微鏡來(lái)對(duì)此微棱鏡作出評(píng)價(jià)。單獨(dú)的微棱鏡具有六個(gè)面，即四個(gè)側(cè)面以及上面的下面。處在微棱鏡相反兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)面，看上去具有約為梯形的形狀。鄰接在基片上的微棱鏡面(如圖19B所示)，約為尺寸0.025″×0.025″的正方形。與此基片相對(duì)的微棱鏡面(如圖19B所示)，約為尺寸0.025″×0.045″的矩形形狀。棱鏡的高度約為0.016″，即制作組件中使用的金屬隔板的厚度。微棱鏡兩梯形面的互不平行的邊緣，相對(duì)于垂直基片表面所作假想線(xiàn)構(gòu)成約30°的角度。
為檢驗(yàn)微棱鏡的工作情況，可將聚酯基片上列陣的微棱鏡放到尺寸約為12″×6″×0.25″厚的清晰的聚丙烯塑料平板上。在此聚酯基片和聚丙烯平板之間放一水薄膜，以使光能容易地在平板和微棱鏡陣列的基片之間耦合。來(lái)自1瓦熒光燈泡的光，被耦合到0.25″厚的聚丙烯平板的一側(cè)。讓聚酯基片上列陣的微棱鏡按順序旋轉(zhuǎn)，以使微棱鏡4個(gè)面中的每個(gè)面向熒光燈。在四個(gè)方向之二的圖10所示的取向時(shí)，來(lái)自聚丙烯平板的光，在復(fù)蓋約50°角分布方向的范圍內(nèi)(以50％光強(qiáng)度點(diǎn)作為角分布全部寬度測(cè)得的)，被耦合后從微棱鏡頂部射出。來(lái)自微棱鏡的光分布的中心，處在約與聚丙烯平板表面垂直的方向上。換句話(huà)說(shuō)，此光分布可被描述為相對(duì)垂直于基片表面所作假想線(xiàn)任何一側(cè)以±25°擴(kuò)展。在微棱鏡的其它兩個(gè)方向上，只能觀(guān)察到非常少的光沿垂直于聚丙烯平板表面的方向射出。
實(shí)例IV使用圖19C所示的方法，在厚度為0.004″的聚酯薄膜上面，形成如圖14-18所示帶有0.050″×0.050″的方形頂部的形狀為截棱錐的微棱鏡。光掩模為5″×5″的玻璃掩模，帶有許多按照方形款式排列并由0.025″的暗線(xiàn)隔開(kāi)的0.025″×0.025″的正方形透光區(qū)域。相鄰的開(kāi)口正方形之間中心至中心的距離為0.050″。微棱鏡的基片是由Hoechst Celanese生產(chǎn)的厚度為0.004″的Hostaphan-4500聚酯薄膜。此Hostaphan-4500薄膜的兩側(cè)涂以溶劑粘合層。0.032″厚的透明的聚酯片作為隔離薄膜，被放在微棱鏡基片和光掩模之間。將此基片、隔離薄膜和光掩模疊層在一起，是通過(guò)在基片和隔離薄膜之間以及在隔離薄膜和掩模之間分別放入少許毫升甲醇，然后使用橡皮輥將此三塊壓在一起。曝光時(shí)使用的墊板，乃是涂以市售的材料Rain-X薄膜的0.25″厚的玻璃板。此墊板被放在水平的表面上，約10毫升的液態(tài)的可光致聚合的混合物，用滴管吸移到墊板中心。可光致聚合的混合物，是由約64％的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、32％的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、2％的α，α-二甲氧基-α-羥基乙酮(Darocur 1173)光致引發(fā)劑、2％的苯并二甲基縮酮(Irgacure 651)光致引發(fā)劑，以及2％的Irgacure 500光致引發(fā)劑組成的。光致引發(fā)劑的總百分比為6％。0.040″厚的塑料隔板，被放在墊板邊緣外圍?；粋?cè)朝下，將此光掩模/隔離器/基片組件放在可光致聚合混合物的頂部。5″×5″×0.25″厚的清晰玻璃板，被放在此整體制作的組件頂部，并且使用金屬夾板和螺釘將這些板整體而且均勻地壓緊在一起，從而在墊板和聚酯薄膜的基片之間得到0.040″厚的可光致聚合層。
為了形成形狀為截棱錐的微棱鏡，將此整體制作的組件放到紫外光曝光系統(tǒng)(如實(shí)例I的同樣系統(tǒng))的準(zhǔn)直透鏡下面。將半透明塑料片的光散射器放在光掩模和紫外曝光系統(tǒng)的準(zhǔn)直透鏡之間，以使該紫外光能在一定角度范圍內(nèi)被發(fā)散。為了形成截棱錐形狀的微棱鏡，此散射器的挑選是使紫外光能在約20°(在50％強(qiáng)度點(diǎn)上測(cè)出的)的整個(gè)角度范圍內(nèi)被發(fā)散。制做的組件用紫外光照射10秒鐘。隨后將此制作組件拆開(kāi)，而且?guī)в形⒗忡R的陣列薄膜現(xiàn)在便形成，但在微棱鏡之間的填隙區(qū)內(nèi)仍撒布著未反應(yīng)的可光致聚合材料，然后將其放在異丙醇的攪動(dòng)浴槽內(nèi)，擱置10分鐘。在去除剩余的單體之后，將此微棱鏡放在帶石英窗的氮?dú)怛?qū)氣箱內(nèi)的氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥，且在紫外光下面附加20秒鐘的硬固化。
利用光學(xué)顯微鏡來(lái)對(duì)此微棱鏡作出評(píng)價(jià)。單獨(dú)的微棱鏡具有六個(gè)面，即四個(gè)側(cè)面以及上面和下面。在本實(shí)例中制出的上面是鄰接在聚酯基片上的，約為0.050″×0.050″的方形。與此聚酯基片相反的底面，約為0.015″×0.015″的方形。微棱鏡的高度約為0.040″。微棱鏡相同的四個(gè)側(cè)面中的每一個(gè)具有梯形形狀，而且以大約30°的角度相對(duì)于垂直基片表面所作假想線(xiàn)傾斜。
為了檢驗(yàn)微棱鏡工作情況，將此陣列微棱鏡暴露出來(lái)的0.015″×0.015″的底面，壓到尺寸約為12″×6″×0.25″厚的清晰的聚丙烯塑料平板上，該平板上涂有用于制造微棱鏡的同樣的可光致聚合混合物的薄膜。對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行約20秒的紫外曝光，以將微棱鏡的底面粘結(jié)在聚丙烯平板上。此可光致聚合混合物的薄膜被用作圖15所示的粘合層154。來(lái)自1瓦熒光燈泡的光，按順序被耦合在聚丙烯平板的每一個(gè)0.25″厚的邊中。對(duì)于熒光燈泡四種位置的每一位置來(lái)說(shuō)，來(lái)自聚丙烯平板的光，在覆蓋約50°的角度分布(以光強(qiáng)度50％的點(diǎn)作為角度分布的全寬度測(cè)得的)的方向范圍內(nèi)，被耦合后從微棱鏡頂部射出。來(lái)自微棱鏡的光分布的中心，處在約與聚丙烯平板表面垂直的方向上。換句話(huà)說(shuō)，此光分布可被描述為相對(duì)垂直于基片平面所作假想線(xiàn)任何一側(cè)以±25°擴(kuò)展。
實(shí)例V使用圖19C表示的曝光裝置，在0.004″厚的聚酯薄膜上面，形成如圖7-9所示中心至中心分開(kāi)0.050″的陣列微透鏡。光掩模為5″×5″的玻璃掩模，帶有許多按方形款式排列并由0.025″的暗線(xiàn)隔開(kāi)的0.025″×0.025″的正方形透光區(qū)域。相鄰的開(kāi)口正方形之間中心至中心的距離為0.050″。微透鏡的基片是由HoechstCelanese生產(chǎn)的厚度為0.004″的Hostaphan-4500聚酯薄膜。此聚酯薄膜的兩側(cè)涂以溶劑粘合層。厚度0.013″透明聚酯片作隔離薄膜，被放在微透鏡的基片和光掩模之間。將此基片、隔離薄膜和光掩模疊層在一起，是通過(guò)在基片和隔離薄膜之間以及在隔離薄膜和掩模之間分別放入少許毫升甲醇，然后使用橡皮輥將三塊壓在一起。曝光時(shí)使用的墊板，乃是涂以市售的材料Rain-X薄膜的0.25″厚的玻璃板。此墊板被放在水平的表面上，約10毫升的液態(tài)的可光致聚合的混合物，用滴管吸移到墊板中心?？晒庵戮酆系幕旌衔?，是由約64％的乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、32％的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、2％的α，α-二甲氧基-α-羥基乙酮(Darocur 1173)光致引發(fā)劑、2％的苯并二甲基縮酮(Irgacure 651)光致引發(fā)劑，以及2％的Irgacure 500光致引發(fā)劑組成的.光致引發(fā)劑的總百分比為6％。厚度為0.050″的隔離器，被放在墊板邊緣的外圍?；粋?cè)朝下，將此光掩模/隔離器/基片組件放在可光致聚合混合物的頂部。5″×5″×0.25″厚的清晰玻璃板，被放在此整體制作的組件頂部，并且使用金屬夾板和螺釘將這些板整體而且均勻地壓緊在一起，從而在墊板和聚酯薄膜的基片之間得到0.050″厚的可光致聚合層。
為了形成微透鏡列陣，將此整體制作的組件放到紫外曝光系統(tǒng)(如實(shí)例I的同樣系統(tǒng))的準(zhǔn)直透鏡下面。乳白色的光散射器(Oriel公司產(chǎn)品)被放在光掩模和紫外曝光系統(tǒng)的準(zhǔn)直透鏡之間，以使紫外光在一定的角度范圍內(nèi)被發(fā)散。為了形成微透鏡，該散射器的挑選，是使光能在約90°的整個(gè)角度范圍內(nèi)(在強(qiáng)度為50％點(diǎn)上測(cè)得的)被發(fā)散。此制作組件用紫外光照射25秒鐘。光致聚合的區(qū)域并不與墊板相接觸。然后將此制作的組件拆開(kāi)，于是帶有微透鏡的陣列薄膜現(xiàn)在便形成，但在微透鏡之間的填隙區(qū)內(nèi)仍撒布著未反應(yīng)的可光致聚合材料，然后將其放在異丙醇的攪動(dòng)浴槽內(nèi)，擱置10分鐘。在去除剩余的單體之后，將此微透鏡放在帶石英窗的氮?dú)怛?qū)氣箱內(nèi)的氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥，且在紫外光下面附加20秒鐘的硬固化。
利用光學(xué)顯微鏡來(lái)對(duì)此微透鏡作出評(píng)價(jià)。單獨(dú)的微透鏡為直徑約0.050″的圓形，其高度約為0.025″。
此微透鏡陣列連同實(shí)例I描述的微棱鏡陣列一起進(jìn)行檢驗(yàn)。例I的微棱鏡陣列被放在尺寸約為12″×6″×0.25″厚的清晰的聚丙烯塑料平板上。在聚酯基片和聚丙烯平板之間放一薄膜的水，以使光能夠容易地在平板和微棱鏡陣列的基片間耦合。來(lái)自1瓦熒光燈泡的光，被耦合到聚丙烯平板0.25″厚的邊之一中。將微棱鏡陣列旋轉(zhuǎn)，以使最大量的光能被耦合后離開(kāi)微棱鏡上表面。這就是圖所示的取向。光被耦合離開(kāi)微棱頂部，是在覆蓋約50°的角度分布的方向范圍之內(nèi)(以50％強(qiáng)度點(diǎn)作為角分布全寬度測(cè)出的)。一0.008″厚的聚酯隔離層，被放在此微棱鏡陣列的頂部。然后將微透鏡陣列放在此隔離薄膜的上部并對(duì)準(zhǔn)，以使最大量的光能夠垂直于聚丙烯平板的平面發(fā)出。由于微透鏡陣列是在微棱鏡陣列上方安裝好的，故光發(fā)射角度分布的寬度，約從僅僅使用微棱鏡時(shí)的50°減小到約25°(距離聚丙烯平板平面的垂線(xiàn)為±12.5°)。此微透鏡陣列能夠使耦合后離開(kāi)微棱鏡陣列的部分準(zhǔn)直光，進(jìn)一步被準(zhǔn)直。
應(yīng)當(dāng)理解，以上描述的特定實(shí)施例只是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理，而且各種變換均可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員作出，并不離開(kāi)本發(fā)明的范圍和精神，而僅受以下的權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種用在平板電子顯示器中的背面照明組件，所述電子顯示器帶有調(diào)制裝置，能將圖像提供給位于遠(yuǎn)處的觀(guān)察者，而且上述背面照明組件包括(a)用于產(chǎn)生出第一個(gè)光線(xiàn)源的光發(fā)生裝置；(b)光傳送裝置，帶有緊靠著所述光發(fā)生裝置的第一個(gè)光接收表面，其中所述的光發(fā)送裝置，能將所述光發(fā)生裝置發(fā)出的光線(xiàn)沿著基本上平行于上述調(diào)制裝置的觀(guān)察平面的方向傳送；(c)用于使上述光線(xiàn)準(zhǔn)直的反射裝置，所述反射裝置被配置在所述光發(fā)送裝置和上述調(diào)制裝置之間，并且包括列陣的微棱鏡，而且每一微棱鏡又包括(i)與所述光發(fā)送裝置光學(xué)耦合的光輸入表面；(ii)遠(yuǎn)離上述光輸入表面且與其平行的光輸出表面，以及(iii)位于所述光輸入表面和光輸出表面之間且與其相連接的第一個(gè)側(cè)面，該側(cè)面相對(duì)于上述光發(fā)送裝置表面的法線(xiàn)構(gòu)成一定的傾斜角，而且被進(jìn)一步定位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述輸入表面接收的所述光線(xiàn)的全反射，從而使由所述側(cè)面內(nèi)反射的上述光線(xiàn)，能夠沿著基本上垂直于所述調(diào)制裝置的方向通過(guò)所述光輸出表面射出。
2.如權(quán)利要求1的背面照明組件，其中所述的傾斜角約在25°至40°之間。
3.如權(quán)利要求1的背面照明組件，進(jìn)一步包括有與所述第一個(gè)側(cè)面相對(duì)分開(kāi)配置的第二個(gè)側(cè)面，而且其中所述光輸出表面的表面積，大于所述光輸入表面的表面積；第一和第二兩個(gè)側(cè)面均相對(duì)于所述光發(fā)送裝置表面的法線(xiàn)構(gòu)成所述的傾斜角，且被進(jìn)一步定位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上所述輸入表面接收的所述光線(xiàn)的全反射。
4.如權(quán)利要求3的背面照明組件，其中所述的光發(fā)生裝置進(jìn)一步包括有第二個(gè)光源，緊靠著與所述第一個(gè)光接收表面相對(duì)配置的第二個(gè)光接收表面。
5.如權(quán)利要求4的背面照明組件，其中所述的光發(fā)生裝置，進(jìn)一步包括有緊靠著第三個(gè)光接收表面的第三個(gè)光源以及緊靠著第四個(gè)光接收表面的第四個(gè)光源，所述第三和第四個(gè)光接收表面通常垂直于所述第一和第二個(gè)光接收表面；而且所述微棱鏡進(jìn)一步包括有第三和第四個(gè)側(cè)面，通常垂直于所述第一和第二個(gè)側(cè)面，并且與所述光發(fā)送裝置表面法線(xiàn)方向成一定角度傾斜，其中所述光輸出表面面積大于所述光輸入表面面積。
6.如權(quán)利要求5的背面照明組件，其中所述每一角度約在25°至40°之間。
7.如權(quán)利要求1的背面照明組件，進(jìn)一步包括有緊靠在所述反射裝置和所述調(diào)制裝置之間的列陣微透鏡，其中每一微棱鏡輸出的光被射在相應(yīng)的微透鏡上，而且透過(guò)所述微透鏡傳送的光，實(shí)質(zhì)上作為所述調(diào)制裝置更加準(zhǔn)直的光源射出去。
8.如權(quán)利要求7的背面照明組件，其中所述微棱鏡、微透鏡和光發(fā)送裝置，具有的折射率約在1.45和1.65之間。
9.如權(quán)利要求8的背面照明組件，進(jìn)一步包括有在所述微棱鏡之間的填隙區(qū)域，其所具有的折射率小于所述微棱鏡的折射率。
10.一種用于從光源中提供基本上被準(zhǔn)直光的組件，包括(a)緊靠著所述光源的光發(fā)送裝置，其中所述的光發(fā)送裝置能將所述光源發(fā)出的光線(xiàn)傳送出去；(b)用于使所述光線(xiàn)準(zhǔn)直的反射裝置，它包括列陣的微棱鏡，而且每一微棱鏡具有與所述光發(fā)送裝置光學(xué)耦合的光輸入表面和遠(yuǎn)離所述光輸入表面且與其平行的光輸出表面，以及至少一個(gè)側(cè)面，被定位來(lái)實(shí)現(xiàn)所述光輸入表面接收的所述光線(xiàn)的全反射；其中所述的通過(guò)所述光發(fā)送裝置反射的光線(xiàn)，穿過(guò)所述光輸入表面進(jìn)入所述微棱鏡，并且沿著基本上垂直于所述光輸出表面的方向通過(guò)此光輸出表面射出去。
全文摘要
一種改進(jìn)了的背面照明裝置，包括有平板波導(dǎo)，能夠接收光源產(chǎn)生的光線(xiàn)，并且通過(guò)完全內(nèi)反射將其發(fā)送出去。固定在該平板波導(dǎo)一面上的是列陣的微棱鏡，而且每一微棱鏡帶有與光輸出表面平行的光輸入表面，以及至少一個(gè)與此波導(dǎo)表面法線(xiàn)方向成一定角度傾斜的側(cè)面，以使透過(guò)平板波導(dǎo)的光線(xiàn)被此傾斜的側(cè)面反射后離開(kāi)，并且作為基本上垂直于光輸出表面的光源從微棱鏡中射出去。列陣的微透鏡可被定位來(lái)接收微棱鏡的輸出光，以使微透鏡出來(lái)的光實(shí)質(zhì)上更加垂直。此背面照明裝置能被有效地用作平板電子顯示器的背面照明裝置。
文檔編號(hào)F21V5/00GK1136349SQ94194324
公開(kāi)日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1994年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月5日
發(fā)明者K·W·貝森, S·M·茲姆爾曼, P·M·弗姆 申請(qǐng)人:聯(lián)合訊號(hào)公司