CN105511012B - 一种用于实现偏振准直面光源的导光结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于实现偏振准直面光源的导光结构,该导光结构由导光结构主体、入射偏振光源及微透镜阵列组构成。入射偏振光源发出的光线经过在出光面处设置的凹形调光网点的作用,反向入射至四分之一波片经过两次调制及抛物面反射型微透镜的准直后,最终在出光面形成偏振状态垂直于原偏振状态的高偏振度准直面光源。该导光结构能够实现高效率的偏振准直面光源,且集成度高,结构紧凑,加工工艺易于实现,特别适合于需要面光源的应用,并有利于***结构的薄型化设计。
Description
技术领域
本发明涉及照明光学领域,尤其适合于需要偏振准直面光源的应用,并有利于***结构的高集成化设计。特别地,可以运用于液晶显示的背光模组上。
背景技术
近年来,随着照明需求的进一步扩大,社会各个领域对于照明质量和照明***结构的要求越来越苛刻,能够实现多元化目标的照明光学器件具有更加广阔的应用前景。以液晶显示器为例,液晶面板本身是被动发光的,需要设计特殊的结构为其提供偏振入射的面光源,背光模组作为一种光的引导分布模块,协助液晶面板实现最终的匀光显示。常见于液晶显示的背光模组主要包括光源、反射片、导光板、扩散膜、增光膜等部件。背光模组按其规模主要有侧光式结构与直下式结构两种。侧光式结构具有轻薄化的特点,该结构将光源放置于模组的边缘,通过导光板表面微结构的设计将光均匀的从正面导出,并由扩散膜和增光片将光线控制在选择的视角范围内。直下式结构不需要导光板,LED阵列直接布置在背光体的底部,通过一定高度的混光,各颗LED发出的光线也能在背光体的顶部形成一个均匀的光能量分布,实现均匀出射。总结这两种传统结构不难发现,尽管它们都能够实现均匀的面光源出光,然而***中都包括了多层独立膜片,这并不利于***的集成化和薄型化的实现,例如,反射片可以将从导光板下表面透出的光线反射回导光板中,提高光能的利用率;扩散膜的作用在于柔和光线分布,尽量减小亮暗区的差异,使光的分布更加均匀;棱镜片则是将散射的光束会聚,通常还贴上增光膜,以提高视角范围内的正面亮度。
为了提高光能利用率且向集成化、薄型化方向发展,研究者展开了许多工作。在US6443583中研究者利用有相互垂直的微棱镜结构的棱镜片,使出射光集中到导光板的出光面法线附近正负25度的范围内,该背光***包括光源、导光板、反射片、扩散片和棱镜片。光源所发出的光线经过导光板的入光面进入导光板内部,由设置在导光板的底面下方的反射片反射并经导光板的出光面输出,导光板底面设有一定披覆率的调光网点,用来破坏导光板内部的全反射作用,实现面光源输出。但该装置中包含两片独立于主体外的棱镜片,不利于背光模组的集成化、薄型化设计,制造成本和装配误差也随之增加。在TW200745654中研究者利用光控制薄膜当做一遮蔽屏障贴附于液晶显示器前,以达到限制出射光源角度的目的。光控制薄膜具有紧密排列的黑色超微细百叶窗,其作用在于控制光线通过薄膜的传播方向,使得光线仅能透过薄膜上的透明区域。然而,光控制薄膜上黑色超微细百叶窗材料会吸收光线,使得光线透过率下降,光能利用率大幅下降,造成照明亮度不足的问题。综上,现有的照明装置都难以兼顾光学性能和集成度高的问题,而一些照明需求例如液晶显示背光模组还对准直性、偏振性有所要求,为了解决这一问题,有必要提供一种结构功能完整、工艺易于实现、成本低廉的面光源结构。
发明内容
本发明旨在提供一种以偏振光出射的准直型面光源照明装置,用于实现如液晶显示中的照明要求。该结构能够实现较高纯度的偏振光,并且出射光具有高准直性,且结构紧凑,加工工艺易于实现,相对于其他导光结构设计,集成度更高,结构功能更完整,由于出射光具有偏振性和准直特性,特别适合于需要偏振准直面光源的照明应用,并有利于***结构的薄型化设计。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:一种用于实现偏振准直面光源的导光结构,其特征在于:包括导光结构主体、入射偏振光源及微透镜阵列组;所述入射偏振光源位于导光结构主体侧面;微透镜阵列组包括抛物面反射型准直微透镜、四分之一波片、凹形调光网点及反射偏振器;凹形调光网点位于导光结构主体的出光面处;所述反射偏振器填充于凹形调光网点中,反射偏振器的偏振光透过方向与入射偏振光源的偏振方向相垂直;所述四分之一波片内侧紧贴于导光结构主体中与凹形调光网点相对的一侧;所述抛物面反射透镜设置在四分之一波片的外侧;抛物面反射型准直微透镜位于凹形调光网点的正下方,且凹形调光网点位于抛物面反射型准直微透镜的焦点上,形成唯一的对应关系;入射线偏振光由侧边入射,光振动沿着单一方向,入射光进入导光结构主体后将满足全反射条件在导光结构主体中传播,当光线遇到凹形调光网点和反射偏振器时,将在导光结构主体中改变传播方向,即向底面射去,再经由四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜的共同作用,使出射线偏振光变为振动方向垂直于原线偏振光的准直光,最终形成了具有较高偏振度的准直面光源。
在本发明一实施例中,入射偏振光源包括起偏器件及普通入射光源,起偏器件放置于普通入射光源和导光结构主体之间的入光处;对于导光结构而言,入射光源为线光源形式,或点光源按线状排列的集合。
在本发明一实施例中,入射偏振光源为直接出射偏振光的LED光源,该LED光源的集合按直线排列,形成侧入式线光源的形式。
在本发明一实施例中,四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜采用先成型后胶合、丝网印刷或增材制造的方式依次附着在导光结构主体上。
在本发明一实施例中,所述四分之一波片的快轴与入射偏振光方向呈45°夹角,原偏振光将经过四分之一波片两次,转换为垂直于原偏振光振动方向的出射线偏振光。
在本发明一实施例中,导光主体的折射率范围在1.4~1.9之间,导光结构主体材料的折射率大于四分之一波片的折射率;四分之一波片的折射率大于抛物面反射型微透镜的折射率,即抛物反射透镜的折射率与四分之一波片的折射率相匹配;抛物面反射型微透镜的实际焦点位于所述凹形调光网点处,且抛物面反射型准直微透镜与空气接触的抛物型界面上镀有一层反射膜,使从调光网点入射至抛物面的光线经反射后平行地由出光侧出射,而不由抛物面直接射出导光主体。
在本发明一实施例中,所述的反射型微透镜的形状为抛物面型,每个组合的口径相同,每一个抛物面反射型微透镜都对应着唯一的凹形调光网点,且凹形调光网点位于抛物面反射型微透镜的焦点上;抛物面反射型微透镜的焦距f、抛物面方程由以下公式得到:
其中,点(x,y,z)是抛物曲面上任意一点,坐标系的确定是以各抛物面反射型微透镜的顶点为原点,沿导光板长边方向为x方向,沿导光板短边方向为y方向,原点指向调光网点面的方向定义为z轴正方向,x、y、z三轴的正方向呈右手螺旋定则;θ 1 、θ 2 分别是导光板介质层入射光线夹角、抛物面反射型微透镜介质层出射光线夹角,h 1 、h 3 分别是导光主体的厚度、抛物面反射型微透镜的厚度;抛物面反射型微透镜的有效作用口径根据以下公式确定:
,
其中,θ即调光网点与相应抛物面反射型准直微透镜边缘连线和法线之间的夹角。
在本发明一实施例中,凹形调光网点的每一个调光网点均为半球形,且直径相同,沿远离入射面呈疏密排布,以控制出射面的照度分布的均匀性。
在本发明一实施例中,所述反射偏振器为选用多层反射偏振器,其依赖于至少两种不同材料折射指数的差异,选择性地反射一个偏振方向的光,而与该偏振光的偏振方向相异的光将透射出导光结构,使得导光结构内偏振光的统一性。
在本发明一实施例中,还包括量子点膜片,所述量子点膜片设置在导光主体的出光面一侧、入射偏振光源与导光结构主体之间或导光结构主体与反射型微透镜之间的任意一处;所述量子点膜片为红绿或者红绿蓝量子点膜片,由蓝光光源或紫外光源入射激发得到扩展色域的白光。
本发明的导光结构能够实现较高纯度的偏振光,并且出射光具有高准直性,且结构紧凑,加工工艺易于实现,相对于其他导光结构设计,集成度更高,结构功能更完整,由于出射光具有偏振性和准直特性,特别适合于需要偏振准直面光源的应用,并有利于***结构的薄型化设计。
附图说明
图1为本发明第一初始结构,以及其中普通光源、起偏元件、导光结构主体、微透镜阵列组的空间位置示意图。
图2为本发明第二初始结构,以及其中偏振光源、导光结构主体、微透镜阵列组的空间位置示意图。
图3为本发明第一初始结构中光线经微透镜阵列组准直后光线的出射情况。
图4为本发明第二初始结构中光线在导光主体中进行全反射的情况。
图5 (a)为在具体实施例1的基础上将量子点膜片与四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜胶合在一起的器件结构示意图。(b)为在具体实施例2基础上将量子点膜片与四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜胶合在一起的器件结构示意图。
图6 (a)为在具体实施例1基础上在入光处添加量子点膜片的器件结构示意图。(b)为在具体实施例2基础上在入光处添加量子点膜片的器件结构示意图。
图7 (a)为在具体实施例1基础上在出光处添加量子点膜片的器件结构示意图。(b)为在具体实施例2基础上在出光处添加量子点膜片的器件结构示意图。
图8为本发明中抛物面反射型准直微透镜口径计算示意图。
图9为本发明中抛物面反射型准直微透镜等效焦点计算示意图。
图10为本发明的建模仿真结构的三维示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。
在附图中,入射光源、起偏元件、导光结构主体、抛物面反射型准直微透镜、四分之一波片、凹形调光网点以及反射偏振器等结构为理想化模型,不应该被认为严格规定其参数、几何尺寸。在此,说明书附图是本发明的理想化实施例的示意图,本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状,而是包括能够实现相同功能的其他形状。在本实施例中的配件,图中的表示是示意性的,但这不应该被认为限制本发明的范围。
本发明提供一种用于实现偏振准直面光源的导光结构,其包括导光结构主体、射偏振光源及微透镜阵列组;所述入射偏振光源位于导光结构主体侧面;微透镜阵列组包括抛物面反射型准直微透镜、四分之一波片、凹形调光网点及反射偏振器;凹形调光网点位于导光结构主体的出光面处;所述反射偏振器填充于凹形调光网点中;所述四分之一波片内侧紧贴于导光结构主体中与凹形调光网点相对的一侧;所述抛物面反射透镜设置在四分之一波片的外侧;抛物面反射型准直微透镜位于凹形调光网点的正下方,且凹形调光网点位于抛物面反射型准直微透镜的焦点上,形成唯一的对应关系;入射线偏振光由侧边入射,光振动沿着单一方向,入射光进入导光结构主体后将满足全反射条件在导光结构主体中传播,当光线入射到各个凹形调光网点时,凹形调光网点将破坏原传播路径中的全反射,使光线传播方向发生变化,由反射偏振器的作用,光线被反射回导光结构主体中,经过四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜的共同作用,出射线偏振光变为振动方向垂直于原线偏振光的准直光,最终形成了具有较高偏振度的准直面光源。
在本发明一实施例中,入射偏振光源包括起偏器件及普通入射光源,起偏器件放置于普通入射光源和导光结构主体之间的入光处;
在本发明一实施例中,入射偏振光源为直接出射偏振光的LED光源。
在本发明一实施例中,四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜采用先成型后胶合、丝网印刷或增材制造的方式依次附着在导光结构主体上。
在本发明一实施例中,所述四分之一波片的快轴与入射偏振光方向呈45°夹角,原偏振光将经过四分之一波片两次,转换为垂直于原偏振光振动方向的出射线偏振光。
在本发明一实施例中,导光主体的折射率范围在1.4~1.9之间,导光结构主体材料的折射率大于四分之一波片的折射率;四分之一波片的折射率大于抛物面反射型微透镜的折射率,即抛物反射透镜的折射率与四分之一波片的折射率相匹配;抛物面反射型微透镜的实际焦点位于所述凹形调光网点处,且抛物面反射型准直微透镜与空气接触的抛物型界面上镀有一层反射膜,使从调光网点入射至抛物面的光线经反射后平行地由出光侧出射,而不由抛物面直接射出导光主体。
在本发明一实施例中,所述的反射型微透镜的形状为抛物面型,每个组合的口径相同,每一个抛物面反射型微透镜都对应着唯一的凹形调光网点,且凹形调光网点位于抛物面反射型微透镜的焦点上;抛物面反射型微透镜的焦距f、抛物面方程由以下公式得到:
其中,点(x,y,z)是抛物曲面上任意一点,坐标系的确定是以各抛物面反射型微透镜的顶点为原点,沿导光板长边方向为x方向,沿导光板短边方向为y方向,原点指向调光网点面的方向定义为z轴正方向,x、y、z三轴的正方向呈右手螺旋定则;θ 1 、θ 2 分别是导光板介质层入射光线夹角、抛物面反射型微透镜介质层出射光线夹角,h 1 、h 3 分别是导光主体的厚度、抛物面反射型微透镜的厚度;抛物面反射型微透镜的有效作用口径根据以下公式确定:
,
其中,θ即调光网点与相应抛物面反射型准直微透镜边缘连线和法线之间的夹角。
在本发明一实施例中,凹形调光网点的每一个调光网点均为半球形,且直径相同,沿远离入射面呈疏密排布,以控制出射面的照度分布的均匀性。
在本发明一实施例中,所述反射偏振器为选用多层反射偏振器,其依赖于至少两种不同材料折射指数的差异,选择性地反射一个偏振方向的光,而与该偏振光的偏振方向相异的光将透射出导光结构,保证导光结构内偏振光的统一性。
在本发明一实施例中,还包括量子点膜片,所述量子点膜片设置在导光主体的出光面一侧、入射偏振光源与导光结构主体之间或导光结构主体与反射型微透镜之间的任意一处;所述量子点膜片为红绿或者红绿蓝量子点膜片,由蓝光光源或紫外光源入射激发得到扩展色域的白光。
本发明具体实施例1中,图1示出了这种用于实现偏振准直面光源出射的背光装置,其中包括了在空间顺序排列的普通光源11、起偏器件2、导光结构主体3、微透镜阵列组4。在图1中所示的初始结构中,微透镜阵列组4由抛物面反射型准直微透镜44、四分之一波片43、反射偏振器42以及凹形调光网点41构成。其中,凹形调光网点41利用热压或者激光刻蚀的方式将槽蚀刻出来,反射偏振器42填充于凹形调光网点41中,反射偏振器42一般选用多层结构,其依赖于至少两种不同材料(优先选择聚合物)折射指数的差异,选择性地反射一个偏振方向的光,而与该偏振光的偏振方向相异的光将透射出导光结构,保证导光结构内偏振光的统一性。凹形调光网点41根据光线均匀性要求,沿远离入射面方向呈疏密非均匀排布。四分之一波片43和抛物面反射型准直微透镜44采用先成型后胶合、丝网印刷或增材制造的方式依次附着在导光结构主体3上,抛物面反射型准直微透镜44位于凹形调光网点41的正下方,且凹形调光网点41位于抛物面反射型准直微透镜44的焦点上,形成唯一的对应关系。导光主体3的折射率范围在1.4~1.9之间,为保证光线在导光主体3中产生全反射,四分之一波片43的折射率应小于导光结构主体3材料的折射率。抛物面反射型准直微透镜44的口径根据导光结构主体3与抛物面反射型准直微透镜44两种不同介质的全反射角确定。微透镜与空气接触的抛物型界面需镀上一层反射膜441,使从调光网点入射至抛物面的光线经反射后平行地由出光侧出射,而不能由抛物面直接射出导光主体。当普通光源11发出的光线通过起偏器件2后得到线偏振光,线偏振光从侧面进入导光结构主体3内,侧面入射的线光源改变传播方向,转变为正面出射的均匀面光源。通过上表面凹形调光网点41的设计,破坏原有的全反射,使光线在凹形调光网点41上发生折射。凹形调光网点41中填充反射偏振器件42,反射偏振器能够反射某一方向的偏振光,而与该偏振光的偏振方向垂直的光将透射出导光结构。由于光线经过起偏器2后得到偏振方向一致的线偏振光,这一偏振方向的光线将被反射偏振器42反射,线偏振光经过四分之一波片43后被抛物面反射型准直微透镜44下表面所镀反射膜441反射,由于抛物面反射型微透镜44与导光主体3的折射率不同,则抛物面反射型微透镜44的焦距f可以由抛物面反射型微透镜44的厚度h 3 与经换算后导光主体的等效厚度h 2 相加得到。以下公式确定:
其中,n 1 、n 2 、θ 1 、θ 2 分别是导光主体3材料的折射率、抛物面反射型微透镜44的折射率、导光结构主体3介质层入射光线夹角、抛物面反射型微透镜44介质层出射光线夹角。由折射定律可得公式1,如图9所示,根据几何关系解得焦距f的长度。建立直角坐标系,以各抛物面反射型微透镜44的顶点为原点,沿导光主体3长边方向为x方向,沿导光主体3短边方向为y方向,原点指向凹形调光网点41面的方向定义为z轴正方向,x、y、z三轴的正方向呈右手螺旋定则。根据反射型微透镜44的焦距f可以得到以反射型微透镜44顶点为坐标原点的抛物线方程:
如图8所示,抛物面反射型微透镜44的有效作用口径根据导光结构主体3的厚度h 1 以及全反射角确定,设置凹形调光网点41与相应抛物面反射型微透镜44边缘连线和法线之间的夹角θ大于或等于全反射角,使得网点41之间散射的光线不会发生串扰,则抛物面反射型微透镜44的有效作用口径,即透镜44的最小口径可由以下公式确定:
由于凹形调光网点41位于抛物面反射型准直微透镜44的等效焦点上,且口径由r式确定,则出射光线为准直光,由于四分之一波片43的快轴与入射偏振光方向呈45°夹角,原偏振光经过四分之一波片两次,转换为垂直于原偏振光振动方向的线偏振光出射,则光线二次通过四分之一波片43后得到偏振方向与起偏方向垂直的线偏振光,该偏振方向的光线可以透射反射偏振器42且能够直接从导光结构主体上表面出射,从而实现均匀偏振准直面光源出射。实施例1的初始结构1中光线经微透镜阵列组准直后光线的出射情况参见图3,初始结构1中光线在导光主体中进行全反射的情况参见图4。
本发明具体实施例2中,图2示出了这种用于实现准直面光源出射的背光装置,其中包括了在空间顺序排列的偏振光源12、导光结构主体3、微透镜阵列组4。在图2中所示的初始结构中对入射光源进行修改,微透镜阵列组4由抛物面反射型准直微透镜44、四分之一波片43、反射偏振器42以及凹形调光网点41构成。其中,反射偏振器42填充于凹形调光网点41中,凹形调光网点41根据光线均匀性要求,沿远离入射面方向呈由疏到密方式排布。四分之一波片43内侧紧贴于导光结构主体3中与凹形调光网点相对的一侧;所述抛物面反射透镜44设置在四分之一波片43的外侧;抛物面反射型准直微透镜44位于半球形凹形调光网点41的正下方,且半球形凹形调光网点41位于抛物面反射型准直微透镜44的焦点上。关于抛物面反射型准直微透镜44的焦点计算及其口径的确定参照具体实施例1,此处不加赘述。微透镜与空气接触的抛物型界面需镀上一层反射膜441,使从调光网点入射至抛物面的光线经反射后平行地由出光侧出射,而不能由抛物面直接射出导光主体。当偏振白光光源12发出的光线从侧面进入导光结构主体3内,侧面入射的线光源改变传播方向,转变为正面出射的均匀面光源。通过上表面半球形凹形调光网点41的设计,破坏原有的全反射条件,使光线在入射至抛物面反射型准直微透镜的有效口径范围内,光线经反射膜反射后,平行于z轴出射,从而实现均匀准直面光源出射。
本发明具体实施例3中,图5至图7示出了这种用于实现偏振准直面光源出射的背光装置,其中包括了在空间顺序排列的普通蓝光光源11(或者偏振蓝光光源12)、起偏器件2、导光结构主体3、微透镜阵列组4。在实施例1的基础上添加量子点膜片,其余元件的放置位置及几何关系保持不变,关于抛物面反射型准直微透镜44的焦点计算及其口径的确定参照具体实施例1,此处不加赘述。量子点膜片可以放置于导光主体的不同位置,在导光主体的出光面一侧加入量子点膜片、在起偏器件前或者起偏器件后加入量子点膜片、在导光主体和反射型微透镜之间加入量子点膜片,其目的都是相同的,使得出射光线半波峰宽度窄、色纯度高、发光效率高、色彩丰富。光线在导光主体中的传播途径与实施例1中的光线传播路线一致,此处不加赘述。红绿蓝三色按一定比例混光达到白平衡,得到白光出射,拓展色域宽度的目的。由蓝光光源入射激发得到红光和绿光(或者由紫外光光源入射激发得到红绿蓝三色光),其目的是混光达到均匀的白平衡或拓展色域。
图10为本发明实施例1的建模仿真结构的三维示意图,可以看出本发明将多个功能模块高度集成在一个导光模块中,改进了传统多层组件叠加的导光结构,采用本发明的技术方案能够实现较高纯度的偏振光,并且出射光具有高准直性,且结构紧凑,加工工艺易于实现,相对于传统导光结构设计,集成度更高,结构功能更完整,由于出射光具有偏振性和准直特性,特别适合于需要偏振准直面光源的应用,并有利于***结构的薄型化设计。
上列较佳实施例,对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于实现偏振准直面光源的导光结构,其特征在于:包括导光结构主体、入射偏振光源及微透镜阵列组;所述入射偏振光源位于导光结构主体侧面;
微透镜阵列组包括抛物面反射型准直微透镜、四分之一波片、凹形调光网点及反射偏振器;
凹形调光网点位于导光结构主体的出光面处;所述反射偏振器填充于凹形调光网点中,反射偏振器的偏振光透过方向与入射偏振光源的偏振方向相垂直;所述四分之一波片内侧紧贴于导光结构主体中与凹形调光网点相对的一侧;所述抛物面反射型准直微透镜设置在四分之一波片的外侧;抛物面反射型准直微透镜位于凹形调光网点的正下方,且凹形调光网点位于抛物面反射型准直微透镜的焦点上,形成唯一的对应关系;
入射线偏振光由侧边入射,光振动沿着单一方向,入射光进入导光结构主体后将满足全反射条件在导光结构主体中传播,当光线遇到凹形调光网点和反射偏振器时,将在导光结构主体中改变传播方向,即向底面射去,再经由四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜的共同作用,使出射线偏振光变为振动方向垂直于原线偏振光的准直光,最终形成了具有较高偏振度的准直面光源;入射偏振光源包括起偏器件及普通入射光源,起偏器件放置于普通入射光源和导光结构主体之间的入光处。
2.对于导光结构而言,入射光源为线光源形式或点光源按线状排列的集合;入射偏振光源为直接出射偏振光的LED光源,该LED光源的集合按直线排列,形成侧入式线光源的形式;四分之一波片和抛物面反射型准直微透镜采用先成型后胶合、丝网印刷或增材制造的方式依次附着在导光结构主体上;导光主体的折射率范围在1.4~1.9之间,导光结构主体材料的折射率大于四分之一波片的折射率;四分之一波片的折射率大于抛物面反射型准直微透镜的折射率;抛物面反射型准直微透镜的实际焦点位于所述凹形调光网点处,且抛物面反射型准直微透镜与空气接触的抛物型界面上镀有一层反射膜,使从调光网点入射至抛物面的光线经反射后平行地由出光侧出射,而不由抛物面直接射出导光主体。
3.根据权利要求1所述的用于实现偏振准直面光源的导光结构,其特征在于:所述四分之一波片的快轴与入射偏振光方向呈45°夹角,原偏振光将经过四分之一波片两次,转换为垂直于原偏振光振动方向的出射线偏振光。
4.根据权利要求1所述的用于实现偏振准直面光源的导光结构,其特征在于:所述的抛物面反射型准直微透镜的形状为抛物面型,每个组合的口径相同,每一抛物面反射型准直微透镜都对应着唯一的凹形调光网点,且凹形调光网点位于抛物面反射型准直微透镜的焦点上;
抛物面反射型准直微透镜的焦距f、抛物面方程由以下公式得到:
其中,点(x,y,z)是抛物曲面上任意一点,坐标系的确定是以各抛物面反射型准直微透镜的顶点为原点,沿导光板长边方向为x方向,沿导光板短边方向为y方向,原点指向调光网点面的方向定义为z轴正方向,x、y、z三轴的正方向呈右手螺旋定则;θ 1 、θ 2 分别是导光板介质层入射光线夹角、抛物面反射型准直微透镜介质层出射光线夹角,h 1 、h 3 分别是导光主体的厚度、抛物面反射型准直微透镜的厚度;
抛物面反射型准直微透镜的有效作用口径根据以下公式确定:
其中,θ即调光网点与相应抛物面反射型准直微透镜边缘连线和法线之间的夹角。
5.根据权利要求1所述的用于实现偏振准直面光源的导光结构,其特征在于:凹形调光网点的每一个调光网点均为半球形,且直径相同,沿远离入射面呈疏密排布,以控制出射面的照度分布的均匀性。
6.根据权利要求1所述的用于实现偏振准直面光源的导光结构,其特征在于:所述反射偏振器为选用多层反射偏振器,其依赖于至少两种不同材料折射指数的差异,选择性地反射一个偏振方向的光,而与该偏振光的偏振方向相异的光将透射出导光结构,使得导光结构内偏振光的统一性。
7.根据权利要求1所述的用于实现偏振准直面光源的导光结构,其特征在于:还包括量子点膜片,用于提升照明装置的色域,所述量子点膜片设置在导光主体的出光面一侧、入射偏振光源与导光结构主体之间或导光结构主体与抛物面反射型准直微透镜之间的任意一处;所述量子点膜片为红绿或者红绿蓝量子点膜片,由蓝光光源或紫外光源入射激发得到白光。
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