[发明专利]具有窄角光输出的光导及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于提供照明(例如用于显示装置或用于照亮房间或工作区域)的系统及方法，并涉及机电系统。

背景技术

机电系统包含具有电元件及机械元件、致动器、转换器、传感器、光学组件(例如，镜子)及电子器件的装置。机电系统可以多种尺度制造，包含但不限于微尺度及纳米尺度。例如，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围从约一微米到几百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小的结构，包含例如小于几百纳米的大小。机电元件可使用将衬底及/或沉积的材料层的部分蚀除或添加层以形成电及机电装置的沉积、蚀刻、微影及/或其它微加工过程而建立。

一种类型的机电系统装置称为干涉式调制器(IMOD)。如本文中所使用，术语干涉式调制器或干涉测量光调制器指代使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板的一者或两者可为完全或部分透明及/或具反射性，且在施加适当电信号之后可相对运动。在实施方案中，一块板可包含沉积于衬底上的固定层，且另一板可包含通过空气间隙与所述固定层分离的反射膜。一块板相对于另一块板的位置可改变入射于所述干涉式调制器上的光的光学干涉。干涉式调制器装置具有广泛应用范围，且预期用于改善现存产品及创造新产品，尤其是具有显示能力的产品。

光导(例如光棒)可用于传输来自光源的光以照亮显示装置中的显示元件(例如，IMOD)或以提供光用于其它光照系统。一些可用光导不能在适于特定光照应用的配置中配光。例如，在一些情况中，光源可直接光学耦合到光导。对于提供大角度光输出的光源，一点光可以不经历全内反射(TIR)的角度进入光导，以使得接近输入的更大量的光退出光导，这样可降低显示装置中提供的照明均匀度。因此，继续开发新照明系统以满足显示装置的需求或提供一般环境照明。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，仅仅其中的单一者无法造就本文中揭示的期望属性。

本发明中揭示的主题的一个创新方面可在照明系统中实施，所述照明系统包含光导，所述光导实质上具有长度长于宽度的棒的形状，并由经配置以在其中传播光的材料形成。所述光导可包含细长输出表面和与所述输出表面相对的细长背侧。输出表面可比背侧宽。光抽取元件可沿光导的长度分散，且光抽取元件可经配置以引导光通过输出表面离开光导。光导可包含从输出表面延伸到背侧的一或多个锥形侧壁，且所述锥形侧壁可经配置以部分校准经引导离开输出表面的光。

侧壁的锥形可遵循倾斜平面表面和多项式成形表面中的至少一者。侧壁可具有复合抛物面聚光器(CPC)沟槽的形状。纵轴可沿光导的长度延伸，并且所述光导的一或多个侧壁可经配置以部分校准经引导离开输出表面的光，以使得在实质上与所述纵轴正交的平面中退出输出表面的光相对于垂直于输出表面的方向实质上受限于约±60°或更小的输出角度范围。

侧壁可是平面的，以使得光导具有一般梯形横截面形状。侧壁可在光导的背侧会聚，以使得光导具有一般三角形横截面形状。背侧可包含与输出表面相对的细长背表面。背表面可实质上是平面的。

光抽取元件可是反射性的。光抽取元件可包含一或多个散射特征。光抽取元件可包含一或多个反射小面。光抽取元件可位于光导的输出表面上，且反射器可接近光导的背侧定位。光抽取元件可经配置以使入射光转向反射器，且反射器可经配置以重新引导转向光离开输出表面。光抽取元件可沿光导的实质上整个长度分散。

照明系统可包含光源，所述光源经配置以引导光通过光导的第一端面进入光导中，且所述第一端面在输出表面、背侧与侧壁之间延伸。

显示装置可包含所述照明系统。显示器还可包含经定位以从所述照明系统接收光的显示元件阵列。显示元件可是反射性的。显示元件可包含干涉式调制器(IMOD)。显示装置可包含经配置以与显示元件通信的处理器。所述处理器可经配置以处理图像数据。显示装置可包含存储器装置，其可经配置以与处理器通信。显示装置可包含驱动器电路，其可经配置以将至少一个信号发送到显示元件。显示装置可包含控制器，其可经配置以将图像数据的至少一部分发送到驱动器电路。显示装置可包含图像源模块，其可经配置以将图像数据发送到处理器。图像源模块可包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。显示装置可包含输入装置，其可经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到处理器。