專利名稱：具有不同粒子分布濃度的板的加工方法
具有不同粒子分布濃度的板的加工方法 領域本發(fā)明涉及到材料，尤其是涉及到具有不同粒子分布濃度的板的
加工方法。
背景包含第二種材料粒了的第 張材料板被用于多種用途。該粒子可 能會使板的某些屬性(如，強度，脆性，耐熱性等)發(fā)生變化。粒子板還被用 于光學領域。例如，透明板中可能包含具有不同折射系數的粒子。透明板起光 導的作用，內含的粒子會擴散所導入的光?？梢园言搩x器用作光源。可能會給 粒子染色，粒子再以把該顏色傳給板。如果粒子的分布濃度不是一個常數，板 的各部位粒子分布濃度不同，則要使用具有恒定粒子分布濃度的板。具有不同粒子分布濃度的板的 個用途是，用作具有特殊光擴散 圖案的光源?？梢酝ㄟ^使用具有不同粒子分布濃度的板來獲得不同的光擴散圖 案。可以調節(jié)板上的粒子分布濃度，以從板,l::均勻取光，或取得所需圖案的光 。這些光源在藝術方面得到廣泛應用(包括液晶顯示屏的背光，攝影用的光源 和建筑...I::的光源)。還把具有不同粒子分布濃度的板用在藝術、路標、材料學 和光學方面。
摘要本發(fā)明公開了一種加工具有不同粒子分布濃度的板的方法。在實 際應用中，該方法包含加工具有不同粒子分布濃度的第 張板的方法。加工第 二張具有第二種粒子分布濃度和第一種形狀的板，第一種形狀具有不同的厚度 。加工第三張具有第三種粒子分布濃度的第二種形狀的板，第二種形狀具有不 同的厚度。把第二張板和第三張板疊合到一起就產生了第一張板。根據附圖和權利要求書中所指出的情況來描述上述特征及其它首 選特征(包括元件的加工和合并的細節(jié))。不言而喻，此處所描述的具體方法 和系統僅如圖解所示，不受任何局限性。正如藝術領域的技術人員所理解的，在不超出本發(fā)明的范圍的前提下，可將此處所描述的原理和特征應用于很多實 例。
附圖的簡要說明本說明書中所包括的


了目前的首選實例、上文中的一般 性說明及下文中的詳細說明，以解釋本發(fā)明的原理。圖1為具有不同粒子分布濃度的板的典型加工工藝實例流程圖。
圖2為具有不同粒子分布濃度的板的典型加工工藝實例流程圖。
圖3為加工板的儀器實例框圖。
圖3B為加工板的儀器實例框圖。
圖3C為儀器的實例框圖。
圖3D為儀器的實例框圖。圖4為具有不同粒子分布濃度的板的典型加工工藝實例流程圖。圖5A為儀器的實例框圖。圖5B為儀器的實例框圖。圖5C為儀器的實例框圖。圖6A為波紋板的典型連續(xù)加工工藝實例框圖。圖6B為具有不同粒子分布濃度的板的典型連續(xù)加工工藝實例框6C為具有不同粒子分布濃度的板件的連續(xù)加工工藝實例框圖。
圖7A為曲面板的典型連續(xù)加工工藝實例框圖。
圖7B為具有不同粒子分布濃度的板的連續(xù)加工工藝實例框圖。
圖7C為具有不同粒子分布濃度的板的連續(xù)加工工藝實例框圖。
圖8為具有不同粒子分布濃度的板的典型加工工藝實例框圖。
圖9為具有不同粒子分布濃度的板(該板是由具有不同厚度和不 同粒子分布濃度的板粘合而成的)的實例框圖。圖10A為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例主視圖。 (修訂)圖l()B為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例側視圖。
圖10C為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例俯視圖。
圖10D為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例主視圖。
圖10E為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工歩驟實例側視圖。圖10F為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例俯視圖。圖l()G為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工歩驟實例主視圖。圖10H為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例側視圖。圖101為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例俯視圖。圖10J為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工歩驟實例主視圖。圖l()K為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例側視圖。圖10L為具有不同粒子分布濃度的圓柱的加工步驟實例俯視圖。圖11為不同厚度的柱狀l剖休的典型加工工藝實例框圖。圖12A為典型的透l貝光源框圖。圖12B為典型的透明光源的實例側視框圖。圖13為典型表面形光源的典型核心元件的實例框圖。圖14為具有不同擴散粒子分布濃度的典型表面形光源的實例圖。圖15為具有兩個光源的典型表面形光源的實例圖。圖16為A有一個反射式核心的典型表面形光源的實例圖。圖17為典型彩色背光系的實例圖。圖18A為彩色背光顯示系統的典型圓柱的實例俯視框圖。圖18B為彩色背光顯示系統的典型圓柱的實例主視框圖。圖18C為彩色背光顯示系統的典型圓柱的實例側視框圖。圖19為發(fā)光器圓柱的典型元件的實例框圖。圖20為A有不同擴散粒f分布濃度的發(fā)光器圓柱的實例圖。圖21為冇兩個光源的發(fā)光器岡柱實例。圖22為典型的反射式發(fā)光器圓柱實例圖。
詳細說明本發(fā)明公丌了一種加工J4冇不同粒子分布濃度的板的方法。在實 際應用中，該方法包含加工具有不同粒子分布濃度的第一張板的方法。加工第 二張具有第二種粒子分布濃度和第一種形狀的板，第一種形狀具有不同的厚度 。加工第三張具有第三種粒子分布濃度的第二種形狀的板，第二種形狀具有不 同的厚度。把第二張板和第三張板疊合到一起就產生了第一張板。圖1為幾有不同粒子分布濃度的板的典型加工工藝100的實例流程圖。加工若千張板(ll())，每張板上的粒子分布濃度不同。任何 --種粒子 分布濃度都可能為零，即，該板不含粒子。這些板的厚度不固定，但是，板的
不同部位具有不同的厚度。用粘合、膠合或熔合的方法(120)把這些板合并 起來。合并這些板后就產牛了一張板，該板的各部位都達到所耍求的尺寸，當 需要時，就可以獲得粒子的W部分布密度。在實際應用中，當這些板為液態(tài)時，通過合并這些板來實現板的 熔合。然后，使疊合板凝固，形成具有不同粒子分布濃度的最終板。加工時使 溫度維持在某個溫度就可能出現液態(tài)，通過冷卻來凝固。液態(tài)可能為單體態(tài)或 局部聚合態(tài)，通過聚合來凝間。板的液態(tài)可能為粘性液態(tài)，如，板的各種熱塑 性塑料熔融或高級似不完合聚合。疊合板可能為不同的粘性態(tài)，該粘性態(tài)是通 過不同的溫度或不同的聚合態(tài)來實現。例如，其中一張疊合板為液態(tài)，而其它 板則可能為粘性液態(tài)或全固態(tài)。在可選實例中，合并的過程包括粒子從 一張板進入另 一張板的物 理擴散(130)。該擴散過程會減小疊合板....I二的粒子分布濃度間的最初差異。 控制粒P擴散的數鏡，從而使II終板上的粒子分布濃度達到要求?？梢酝ㄟ^控 制擴散速度和辦''散吋間來控制粒子擴散的數量，而可以通過溫度和粘度來控制 粒子擴散的速度。圖2為具有不同粒子分布濃度的板的典艱加工工藝200的實例流 程圖。用曲面板(210)把鑄件分成兩個腔。把具有某種粒子分布濃度的液體 倒入一個鑄件腔(220)內，把具有不同粒子分布濃度的液體倒入另一個鑄件 腔內。在預定時間把曲面板移開，或當液體達到預定的粘性態(tài)(230)時，把 曲面板移開。在另 個實例中，液體起溶劑的作用，溶解曲面板。該液體經過 合并，混合，最終凝固，形成具有不同粒子分布濃度的固體(240)。通過冷 卻，聚合，或類似的物理或化學過程使液體凝固。凝固過程釆用可控制的溫度， 聚合或ffi它過程，從而使液體內粒子的物理擴散速度按照時間函數得以控制。
在此過程中，粒子可能還會經過物理和化學變化。在凝固的過程中，粒子會因 物理擴散而移動，而在另外 -個實例中，粒f會在浮力、對流、不均勻的擴散 速度和其它力的作用—F發(fā)生移動。圖3A為加工板的儀器398的實例框圖。儀器398包括鑄件300和 具有預定形狀的曲面302，該曲面把鑄件300分成304和306兩個腔。對該曲 面的形狀進行設計，在加工工藝(如，加工工藝2(K))結束時，得到具有所要求的粒子分布濃度的板。圖3B為加工液態(tài)板的儀器396的實例框圖。用具有特殊粒子分布 濃度的液體308填充....匕面的腔，用具有不同粒子分布濃度的液體310填充—F面 的腔。任何一種分布濃度都可能為零，即，液體內沒有粒子。在實際應用中， 通過凝固相同的液體(如，308或310)來加工曲面3()2。允許曲面302溶解到 液態(tài)材料中。液體308和310開始凝固，變得更加粘稠。在預定時間把曲面302 移開，或當液體達到預定的粘性態(tài)時，把曲面移開。在實際應用中，用機械方 式把曲面3()2移開，而在另一個實際應用中，液體起溶劑的作用，溶解并鎩終 移開曲面302?？梢酝ㄟ^加熱液體來實現曲面302的溶解。圖3C為加工不含曲面3()2的板的儀器394的實例框圖。液體308 和31()開始凝固，變得更加粘稠。在預定時間把曲面302移開，或當液體達到 預定的粘性態(tài)時，把曲面移開。在實際應用中，用機械方式把曲面302移開， 而在另一個實際應用中，液體起溶劑的作用，溶解并最終移開曲面302。可以 通過加熱液體來實現曲面302的溶解。移開曲面3()2后，生成的液體312具有不同的粒子分布濃度。例 如，液體322內的粒子平均分布濃度與液體324內的粒子平均分布濃度不同。 這是因為液體308和310在這兩種液體中所占的比例不同。在另-個實例中， 液體308和31()完全擴散開來(如—卜'文所述)。圖3D為加工擴散板的儀器392的實例框圖。液體308和310凝固， 生成具有所要求的粒子分布濃度的板314。在實際應用中，通過液體的聚合或 冷卻來實現凝固。在另一個實際應用中，該液體為塑料單體，通過聚合該塑料 單體來實現凝固。在實際應用中，粒子在凝固過程中經過物理擴散，在凝固之前進 入液體312中，形成具有粒子分布濃度等級(粒子具有預定的分布圖案)的板 314。這種擴散使粒f的分布濃度局部均勻。例如，液體314在局部液體324 內的豎向濃度梯度比液體312在相同的局部液體324內的豎向濃度梯度小。同 樣地，液體314在局部液體322內的豎向濃度梯度比液體312在相同的局部液 體322內的豎向濃度梯度小。通過控制擴散的速度和時間來控制粒子擴散的數 量。該擴散數量足以引起粒子分布濃度的局部均勻，而不足以使粒子在整張板 314內的分布完全均勻。
當粒子進行物理擴散時，應根據如一卜'所述的情況來設計曲面302 。物理擴散過程與位置不變的系統的線形接近，即，褶積運算。設計初始分布 圖案，從而使經過物理擴散后的最終分布圖案為所要求的粒子分布圖案。這可 以通過反褶積運算獲得。使ffl曲面3()2會影響該初始分布圖案。鑄件300內任 何一點處的初始分布圖案就是液體308禾l」310內粒子分布的加權平均值(以鑄 件邊界320和318 "該點處的曲面302之間的距離來衡敏)。在實際應用中， 實驗認為(或根據溫度知識計劃表，或根據其它控制凝問過程得出)，褶積運 算的脈沖響應是進行反褶積運算所必需的。由于邊界處的位S是變化的，因此， 應根據線性系統的迭代算法(包括矩陣求逆或最小二乘方法)來計算粒子的初 始分布圖案。圖4為具冇不同粒子分布濃度的板的典型加工工藝400的實例流 程圖。把具有特殊粒產分布濃度的曲面物體插入到容器410內。該曲面物體可 能是用鑄造、噴射鑄造、鑄模聚合、機加工等工藝制作而成的。鑄造、噴射鑄 造和鑄模聚合可以在容器內d行完成，這樣，容器內就出現了成形的曲面物休 。把具有特殊粒子分布濃度的液體倒入該曲面物體(420)內。液體與曲面物 體合并，混合，il終凝固(430)。在實際應用中，該曲面物體在液體完全凝 固之前就擴散到該液體中。該曲面物體在液體中的部分或完全溶解可引起擴散 。該溶解是因液體中的IM休受熱或物理溶解而產生的。液體最終凝固，形成具 有不同粒子分布濃度的固態(tài)板。通過冷卻，聚合，或類似的物理或化學過程使 液體凝固。凝固過程采用可控制的溫度，聚合或其它過程，從而使液體內固體 的物理擴散速度按照時間函數得以控制。在此過程中，粒子可能還會經過物理 和化學變化。在凝固的過程中，粒子會因物理擴散而移動，而在可選實例中， 粒子會在浮力、對流、不均勻的擴散速度和其它力的作用—F發(fā)生移動。圖5A為加丁板的儀器589的實例框圖。把具有特殊粒子分布濃度 的山l面物體502插入到容器500內。根據加工工藝結束時所要求的粒子分布濃 度來設計曲面物體502的形狀。l川面物體502和容器500共同起加工工藝中鑄 件的作用。圖5B為加工液態(tài)板的儀器596的實例框圖。把具有特殊粒子分布 濃度的曲面物體504插入到由容器500和曲面物體502形成的鑄件內。粒子在 液體504內的分布濃度匈粒f在曲面物體502內的分布密度不同。圖5C為加工板的儀器598的實例框圖。液體5()4凝固，形成兵有所要求的粒子分布濃度的板506。在實際應用中，通過液體的聚合或冷卻來實 現凝固。在另一個實際應用中，該液體為塑料單體，通過聚合該塑料單體來實 現凝固。根據實際應用，在液體504完全凝固之前，把曲面物體502擴散 到液體504內。曲面物體502在液體504中的部分或完全溶解可引起擴散?？?以通過加熱液體504來實現該溶解。圖6A為加工典型板材的設備698的實例框圖。熔化板600具有特 殊的粒子分布濃度，該熔化板600穿過運轉的輥式給料機602。輥式給料機602 把板600送入，穿過壓帶輪604和導輪606。壓帶輪運轉就生產出波紋板608 。根據所要求的波紋的圖案來確定輥子運轉情況?？梢杂眉庸げy板的設備698來加工曲面。通過切削波紋板來加 工曲面板。按照如—F所述的方法用連續(xù)的工藝把波紋板608與其它波紋板疊合 起來。對板608的波紋圖案進行設計，以便在加工工藝結束時得到所要求的粒 子分布濃度。圖6B為加工典型板材的設備696的實例框圖。把具有特殊粒子分 布濃度的波紋板620與具有不同粒子分布濃度的相應波紋板622疊合起來，制 成具有不同粒子分布濃度的疊合板624。用設備698來加工板62()和622 (加 工成不同的波紋圖案的板)。在實際應用中，這兩張板在疊合期間處于熔融狀 態(tài)，并因受熱而熔合到一起。該熔合可能包括粒子從一張板擴散到另一張板。 在使用溶劑的前提—「 ，還可以通過溶解來實現擴散。在可選實例中，用粘合劑 來膠合波紋板。板624具有連續(xù)不同的粒子分布濃度。該板可以被切成更小的片圖6C為加工板材的設備694的實例框圖。把具有特殊粒子分布濃 度的波紋板636與具有不同粒子分布濃度的液體634融合，制成具有不同粒子 分布濃度的疊合板638。在實際應用中，板636和液體634因受熱而熔合到一 起。該熔合可能包括粒子從一張板擴散到另一張板。輥子630除去波紋，把板 638的表面fE平。輥于632充當板636的導軌。板638具有連續(xù)不同的粒子分 布濃度。該板可以被切成更小的片。圖7A為加工典型曲面板的設備798的實例框圖。把熔化板702推 進圓頂狀的孔704。在實際應用中，板702為熔化塑料板。從圓頂狀的孔704
10的另一端擠壓出來曲面板708。塑料板702的橫截面面積與曲面板708的橫截 面積相等。加工曲面板的設備798可以用來加工曲面板。也可以按照如下所 述的方法ffl連續(xù)加工工藝把曲面板708與另一張曲面板粘合到-起。對圓頂狀 的孔704的曲面進行設計，以便在加工工藝結束時生產出具有所要求的粒子分 布濃度的板。圖7B為加工板材的設備796的實例框圖。把具有特殊粒子分布濃 度的曲面板722與具有不同粒子分布濃度的相應板720疊合起來，制成具有不 同粒予分布濃度的疊合板。借助設備798，用不同的圓頂狀的孔來加工板720 不722。在實際應用中，這兩張板/K昝合期間處于熔融狀態(tài)，并因受熱而熔合 到一起。該熔合可能包括粒子從 張板擴散到另 張板。用粘合劑來膠合曲面 板。疊合板為具有連續(xù)不同的粒子分布濃度的板。可以把該板切成更小的片。圖7C為加工板材的設備794的實例框圖。曲面板732為.具有特殊 粒子分布濃度的板，把該板與具有不同粒子分布濃度的液體730融合到 起， 制成具有不同粒子分布濃度的疊合板736。在實際應用中，板732與液體730 因受熱而熔合到一起。該熔合可能包括粒亍從 一張板擴散到另-張板。輥子734 除去波紋，把板736的農面壓平。板736具有連續(xù)不同的粒子分布濃度。該板 可以被切成更小的片。圖8為具有不同粒子分布濃度的典型板材898的實例框圖。把若 千具有不同粒子分布濃度的薄板802堆積成具有規(guī)定粒子分布濃度的板?？梢?ffl文中所述的任何 一種工藝來加丁每張板802。在實際應用中，該熔合可能包 括粒子從一張板擴散到另 張板。在可選實例中，用粘合劑來膠合板802。在實際應用中，板,..匕的粒子經過物理擴散，從一張板擴散到另一 張板。這就引起粒子分布濃度的最小梯度變化。在本應用中，按照如.F所述的 情況來設計板802。物理擴散過程與位置不變的系統的線形接近，即，褶積運 算。確定毎張板8()2的初始分布圖案，從而使經過物理擴散后的最終分布圖案 為所要求的粒子分布圖案。這可以通過反褶積運算獲得。在實際應用中，實驗 認為(或根據溫度知識計劃表，或根據其它控制凝固過程得出)，柳積運算的 脈沖響應是進行反褶積運算所必需的。由于邊界處的位胃是變化的，因此，在 另一個實例中可以采用線型，而不是位置不變模型。然后，根據線性系統的迭 代算法(包括矩陣求逆或最小二乘方法)來計算毎張板802的初始粒子分布圖案。圖9為具有不同粒子分布濃度的典型板材998 (該板是由具有不
同厚度和不同粒子分布濃度的板粘合而成的)的實例框圖。板902和904中的每張板都具有不同的厚度和不同的粒子分布濃 度。在實際應用中，ffl框圖599或699中所示的加工工藝來加工具有不同厚度 的板902和904。用粘合劑把這些板粘合到 一起。在實際應用中，板902禾::l 904 在疊合期間處于熔融狀態(tài)，并因受熱而熔合到 一 起。該熔合可能包括粒子從 張板擴散到另一張板。板間粒子的局部擴散足以粘合這些板。對不同厚度的板 進行設計，以便在加工丁藝結束吋得到所要求的分布濃度的板。
具有不同粒子分布濃度的圓柱圖10A為加工圓柱的設備1098的實例::li視圖。加工帶槽1002的 鑄件1000。在槽1002內加工具有不同粒子分布濃度的圓柱。在實際應用中，鑄件1000和圓柱都是ffl透明材料加工成的。加工 成的圓柱不能搬出透明鑄件1000。圖IOB為加工圓柱的設備1098的實例側視圖。在實際應用中，鑄 件l()()O和圓柱都是用透明材料加工成的。加工成的圓柱不能搬出透明鑄件 1000。圖10C為加工圓柱的設備1098的實例俯視圖。加工帶槽1002的 鑄件1000。在槽1002內加工具有不同粒f分布濃度的圓柱。圖IOD為加工圓柱的設備1()96的實例主視圖。把具有不同粒子分 布濃度的液體倒入鑄件1000的槽1002內凝固，以便在槽1002的全長內使液 體達到不同的厚度，制成具有不同粒子分布濃度和不同厚度的圓柱狀固體1010 ?？梢酝ㄟ^在鑄造過程中使用預埋塊來實現厚度的變化。使厚度發(fā)生變化，以 便在加工工藝結束時獲得具有規(guī)定要求的粒子分布濃度的圓柱。圖10E為通過用固體1010填充鑄件l()OO來加工典型圓柱的設備 1096的實例側視圖。使固體1010的厚度發(fā)生變化，以便在加工工藝結束時獲 得幾有規(guī)定要求的粒子分布濃度的圓柱。圖10F為通過用固體IOIO填充鑄件IO()()來加工典型圓柱的設備 1096的實例俯視圖。使固體1010的厚度發(fā)生變化，以便在加工工藝結束時獲 打J l- ff規(guī)定要求的粒子分布濃度的岡柱。
圖10G為用液體1020來加工圓柱的設備1094的實例主視圖。具 有不同厚度的圓柱狀固體I()IO起鑄件的作用，把具有不同粒子分布濃度的液 體i()20倒入該鑄件內。在實際應用中，把液體1()20凝固成它現在的形狀。在 另一個實例中，使液體1()20擴散到固體1010內。圖10H為通過用液體1020填充鑄件l()OO來加工典型圓柱的設備 1094的實例側視圖。使固體1010的厚度發(fā)生變化，以便在加工工藝結束時獲 符U冇規(guī)定要求的粒子分布濃度的圓柱。液體1020與禱件1000內的固體1010 的形狀一致。圖101為通過用液體1020填充鑄件l()()()來加工典型圓柱的設備 1094的實例俯視圖。圖l()J為加工典型圓柱1030的設備1092的實例主視圖。不同厚 度的圓柱狀固體1010和液體1020因受熱而熔合，該熔合可能包括粒子在固體 和液體之間擴散。凝固液體1020，制成具有預定粒子分布濃度的圓柱1030。 在實際應用中，通過液體的聚合或冷卻來實現該凝固。在另一個實際應用中， 該液體為塑料單體，通過聚合該塑料單體來實現凝固。圖l()K為用鑄件1000來加工典型圓柱1030的設備1092的實例側 視圖。凝固液體1020，制成具有預定粒子分布濃度的圓柱1030。圖l()L為用鑄件1000來加工典型圓柱1030的設備1092的實例俯 視圖。凝固液體1()20，制成具有預定粒子分布濃度的圓柱1030。圖11為加工具有不同厚度的典型柱狀的設備的實例框圖。鑄件 1120有 個單槽。把具有特殊粒子分布濃度的液體倒入圓柱1120內。把預埋 塊1104放到槽1102上。使預埋塊的曲面發(fā)生變化，以便最終得到所要求形狀 的固體。液體凝固，制成具有不同厚度的圓柱狀固體，該形狀是由預埋塊1104 來決定的。
用途本發(fā)明涉及到具有不同粒子分布濃度的板的加工。如—F所述為透 明光源板的一種用途。本發(fā)明還公開了粒子分布濃度部件的用途。可以加工具 有所耍求的粒子分布濃度的透明板。要達到板的透明度，就要使用透明粘合劑 。這種透明粘合劑也就是通常所說的光學粘合劑。在不影響最終產品透明度的 前提—F，可以使用熔合(包括受熱熔合或溶解)的其它方法來加工部件。
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圖12A為典型透明光源1299的實例框圖。光源1299起初是透明 的，它可能有一個帶核1204的光導1206，核1204被低折射覆層板1203禾[:l 1205 包圍。核1204包含 個光擴散粒子稀疏分布的擴散器。核1204內的擴散器由 反射入射光的金屬、其它粉末或顏料制成。核1204內的擴散器也可能由小的 透明粒子或泡狀物組成，這些透明粒子或泡狀物通過在邊緣....匕的折射，反射， 粒子內的擴散，或全內反射來傳播光。線光源12()2透過底邊1207照亮光導1206 。...t邊緣12()8不是反射面。反射體1201把線光源1202發(fā)出的光集中起來射 入光導1206。初始光源1202發(fā)出的光傳播到光導1206的整個表面上，并從它 的大表面射出。因此，當從任何一個面觀察時，光導12()6起初都是透明、清 晰的。圖12B為典型的透明光源1299的實例側視框圖。光源1299起初 是透明的，它有一個被低折射率覆層板1203和1205包圍的核1204。核1204 包含 個光擴散粒子稀疏分布的擴散器。核1204內的擴散器由反射入射光的 金屬、有機體、其它粉末或顏料制成。核1204內的擴散器也可能由小的透明 粒子或泡狀物組成，這些透明粒子或泡狀物通過在邊緣上的折射，反射，粒子 內的擴散，或全內反射來傳播光。線光源1202透過底邊1207照亮光導。反射 體1201把線光源1202發(fā)出的光狼中起來射入核1204。圖13為表面形光源的核1304的典型核心元件1399的實例框圖 。核心元件1399的厚度和寬度與核1304的厚度和寬度相同，但高度很小。光 1300進入元件1399。部分光被擴散開來，離開照明光1302的光導，其余光1304 傳播到相鄰的核心元件。入射光1300的功率與擴散光1302及進入相鄰核心元 件1304的光的總功率相當。擴散光1302與進入核心元件1399的光1300的比 率為核心元件1399的光分散性差。核心元件1399的光分散性差與元件1399 的高度成正比。此關系允許根據該元件的擴散密度來計算核心元件699的光擴 散密度，反過來，此關系也允許根據核心元件699的光擴散密來計算度該元件 的擴散密度。當核心元件1399的高度降低時，擴散光1302的功率也會相應降 低。擴散光1302的功率與核心元件1399的高度之間的比率為元件1399處的 擴散光的功率密度，當元件的高度降低時，該比率接近一個常置。元件1399 處的擴散光的功率密度等亍光的擴散密度與入射光功率(即，穿過元件的光的 功率)和乘積。通過元件1399的光的功率梯度為擴散光功率密度的負值。這兩者的關系可用微分方程式來表示。該方程式為"dP/dh = -qP = -K"，其中 h為初始光源1207的邊緣到核心元件的距離； P為通過元件的光的功率； q為元件的光擴散密度； K為元件處的擴散光的功率密度。當知道各元件處的光擴散密度時，用該方程式來計算擴散光的功 率密度。當知道擴散光的功率密度時，還用該方程式來計算各元件的光擴散密 度。為了設計出具有特殊擴散光功率密度的特殊線光源，可用上述微分方程式 計算出各線光源元件(如，線光源1299)處的光擴散密度。這樣，就可以計算 出核的各個核元件處的擴散器分布濃度。把這個核用作光導，以得到具有所要 求的擴散光功率密度(在線光源表面上的擴散光功率密度)的線光源。如果核上的擴散光分布均勻，則該擴散光的功率密度會隨著高度 的上升而指數下降?？梢允咕鶆驍U散光的功率密度接近于所選擇的擴散器分布 濃度，從而把功率從光源的一邊(如，1207的邊緣)附近到其對邊1208的功 率下降減到最小。為了減少功率損失，增加擴散光功率的均勻度，對邊把光反 射回核。在可選實例中，另外一個光源把光反射到對邊上。為了獲得均勻照明，光的擴散密度和擴散器的擴散濃度必須在核 的長度上發(fā)生變化。這可通過上述方法來實現。所需的光的擴散密度為 q=K/(A-hK)，其中，A為進入線光源1304的擴散光功率，K為各元件處的擴散 光的功率密度，均勻照明的擴散光功率密度是一個常量。如果線光源的總高度 為H，則H與K的乘積應小于A，即，擴散光的總功率應小于進入光導的光的 總功率，如果是這樣的話，上述解決方案就是切實可行的。如果進入光導的光 的全部功率被充分用于照明，則H與K的乘積等于A。在實際應用中，應使H 與K的乘積略小于A，這樣的話，就只會浪費少量功率，光的擴散密度也總是 有限的。圖14為具有不同擴散粒子分布濃度的典型表面形光源1499的實 例圖。從線光源圓柱1404的光源端到核1204的對邊，擴散器1402的擴散粒 子分布濃度由稀疏變?yōu)槌砻?。圖15為具有兩個光源1508和1509的典型表面形光源1599的實 例圖。當使用光源1508和1509時，核內擴散粒子的分布濃度1502就不需要 發(fā)生巨大變化。用上文中的微分方程式來分別計算光源1508和1509的擴散光
15的功率密度。這兩個功率密度之和就是特殊核心元件處的擴散光的總功率密度可以通過光的擴散密度q=l/sqrt ((h-H/2) A2+C/KA2)來實現光源 1599的均勻照明，其中，sqrt為平方根函數，八代表取冪，K為每個光源的擴 散光平均功率密度(數量等于各元件處的擴散光總功率密度的一半)，OA(A-服 )。圖16為具有一個反射式核心1604的典型表面形光源1699的實 例圖。當使用反射式核心1604時，核心1604內擴散器1602的擴散光擴散濃 度就不需要發(fā)生巨大變化。核1610的上邊緣把光反射回到核1604。要實現光 源1699的均勻照明，就要利用光的擴散密度方程式.-
q=l/sqrt((h-H/2)A2+C/KA2)
其中，D=4A(A-服)對于上文所述的任何系統(如，表面形光源1499， 1599和1699 )而言，即使光源的功率發(fā)生變化，光的擴散圖案也應相同。例如，如果線光 源圓柱1499的初始光源供給一半額定功率，則核的各元件就會擴散一半的額 定功率。在改變其光源或其它光源的功率時，專門設計的用作均勻線光源的光 導核心在所有額定功率時都起均勻線光源的作用。如果有兩個光源，則它們的 功率會相繼發(fā)生變化，以達到其效果。
彩色發(fā)光器圖17為典型彩色背光系統1799的實例圖。彩色發(fā)光器系統包含 背光，這樣，背光顯示器的各個像素柱就被特殊顏色的光照亮。光照亮各個像 素柱就出現了各種顏色。柱狀光源1702為顯示器提供照明。把反光鏡1703安 裝在柱狀光源1702的后面。把液晶矩陣1701安裝在柱狀光源1702的前面。圖18A為典型的彩色背光顯示系統的典型圓柱1899的實例俯視 框圖。偏光鏡1806,液晶1805和偏光鏡1804 起組成光閥，該光閥對通過它 的光的強度進行調節(jié)。發(fā)光器圓柱1802和覆層板1803 —起組成波導，發(fā)光器 1802的折射率比覆層板1803的折射率高。把濾色器1808安裝在覆層板1803 的前面。發(fā)光器1802的光擴散粒子分布濃度較低。波導內的光會經過連續(xù)的 全內反射。后視鏡1801反射來自后面的光。側視鏡1807反射來自側面的光。 側視鏡1807可防止光泄漏而進入相鄰的圓柱。反光鏡1801和1807可以為任何一種反射體(如，金屬表面，分布布拉格反射體，混合反射體，全內反射體， 全向反射體或散射反射體)。圖18B為典型的彩色背光顯示系統的典型圓柱1899的實例主視 框圖。偏光鏡1806、液晶1805和偏光鏡1804 起組成光閥，該光閥對通過它 的光的強度進行調節(jié)。發(fā)光器圓柱1802和覆層板1803—起組成波導，發(fā)光器 1802的折射率比覆層板1803的折射率高。把濾色器1808安裝在覆層板1803 的前面。發(fā)光器1802的光擴散粒子分布濃度較低。波導內的光會經過連續(xù)的 全內反射。后視鏡1801反射來自后面的光。側視鏡1807反射來自側面的光。 側視鏡1807可防止光泄漏而進入相鄰的圓柱。圖18C為典型彩色背光顯示系統的典型圓柱1899的實例側視框 圖。側視鏡18()7可防止光泄漏而進入相鄰的圓柱。圖19為發(fā)光器圓柱1802的典型核心元件1999的框圖。核心元 件1999的高度非常小。當光1900進入核心元件1999時，部分光被擴散并離 開照明光1902的光導，其余光1904傳播到下一個發(fā)光器圓柱元件。與對圖13 中核心元件1399所討論的情況相同，用柱狀光源的微方程式"dP/dh = -qP = -K"來表示核元件1999導入的光的功率(P)、元件的高度(h)及元件的光 擴散密度(q)之間的關系，其中，K為核元件1999處的擴散光的功率密度。如果發(fā)光器上的擴散光分布均勻，則該擴散光的功率密度會隨著 高度的上升而指數下降。可以使均勻擴散光的功率密度接近于所選擇的擴散器 分布濃度，從而把功率從光源的一端附近到相對端的功率下降減到最小。為了 減少功率損失，增加擴散光功率的均勻度，相對端把光反射回發(fā)光器圓柱。在 可選實例中，另外一個光源把光反射到相對端上。為了獲得均勻照明，光的擴散密度和擴散器的擴散濃度必須在發(fā) 光器表面上發(fā)生變化。這可通過上述方法來實現。所需的光的擴散密度為 q=K/(A-hK)，其中，A為進入發(fā)光器圓柱1802的光的功率，K為各元件處的擴 散光的功率密度，均勻照明的擴散光功率密度是一個常量。如果發(fā)光器的總高 度為H，則H與K的乘積應小于A，即，總功率應小于進入光導的光的總功率， 如果是這樣的話，上述解決方案就是切實可行的。如果進入光導的光的全部功 率被充分用于照明，則H與K的乘積等于A。在實際應用中，應使H與K的乘 積略小于A，這樣的話，就只會浪費少量功率，光的擴散密度也總是有限的。圖20為具有不同擴散粒子分布濃度的發(fā)光器圓柱2099的實例圖
17。從發(fā)光器圓柱2004的光源端到其對應端，擴散器2002的擴散光分布濃度由 稀疏變?yōu)槌砻堋９庠?008向發(fā)光器圓柱2004提供光。圖21為有兩個光源1408和M09的發(fā)光器圓柱2199的實例圖。 當使用光源2108和2109時，發(fā)光器圓柱2104內擴散器2102的擴散粒子分布 濃度就不需要發(fā)生巨大變化。應利用上文列出的微分方程式來分別計算光源 2108和2109的擴散光功率密度。這兩個功率密度之和就是特殊核心元件處的 擴散光的總功率密度?？梢酝ㄟ^光的擴散密度q=l/sqrt((h-H/2) A2+C/KA2))來實現光 源2199的均勻照明，其中，sqrt為平方根函數，A代表取冪，K為每個光源的 擴散光平均功率密度(數量等于各元件處的擴散光總功率密度的一半)，C二A (A-服)。圖22為典型的反射式發(fā)光器圓柱2299的實例圖。當使用反射式 發(fā)光器2204時，核2204內的擴散器2202的擴散光分布濃度就不需要發(fā)生巨 大變化。中心發(fā)光器圓柱2204的上端2210把光反射回中心發(fā)光器圓柱1504 。要實現光源2299的均勻照明，就要利用光的擴散密度方程式
q=l/sqrt((h-H)A2+C/KA2)
其中，D=4A(A-HK)對于任何系統(如，表面形光源2099， 2199和2299)而言，即 使光源的功率發(fā)生變化，光的擴散圖案也應相同。例如，如果發(fā)光器圓柱1899 的光源供給一半額定功率，則核的各元件就會擴散一半的額定功率。在改變其 光源或其它光源的功率時，專門設計的用作均勻發(fā)光器的光導核心在所有額定 功率時都起均勻發(fā)光器的作用。如果有兩個光源，則它們的功率會相繼發(fā)生變 化，以達到其效果。本發(fā)明描述了一種具有不同粒子分布濃度的儀器和方法。不言而 喻，此處所描述的實際應用的目的是進行圖解，不應視為對本發(fā)明所涵蓋內容 的限制。對藝術技術人員來說，與本發(fā)明的范圍或精神相符的所有修改、使用、 替換、重新組合、改進和生產方法是顯而易見的。
權利要求
1.一種方法，包括用第二張板和第三張板來加工具有第一種不同粒子分布濃度的第一第板；加工第二張具有第二種不同粒子分布濃度和第一種形狀的板，第一種形狀具有不同的厚度；加工第三張具有第三種不同粒子分布濃度和第二種形狀的板，第二種形狀具有不同的厚度；把第二張板和第三張板疊合到一起就產生了第一張板。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，用粘合劑把第二張板粘合到第三 張板上。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，粘合劑為透明粘合劑。
4. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，用熔合的方法把第二張板熔合到 第三張板上。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，與第三張板疊合時，第二張板為 液態(tài)。
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括凝固第二張板。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，對第二張板的凝固包括對第二張 板的冷卻。
8. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，對第二張板的凝固包括聚合。
9. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，還包括第二張板經過物理擴散進 入第三張板。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括控制物理擴散的速度和 持續(xù)時間。
11. 如權利要求IO所述的方法，其特征在于，物理擴散的速度包括控制第二 張板處于液態(tài)時的粘度。
12. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，第二張板的物理擴散會在第一 張板內產生不同的粒子分布濃度。
13. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，用連續(xù)的工藝加工第二張板。
14. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，第二張板的疊合包括用連續(xù)的 工藝來疊合第二張板。
15. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，通過在模子里鑄造第二張板來 加工第二張板。
16. —種方法，包括加工帶第一種圓柱的第一張板，第一種圓柱具有第一種粒子分布濃度； 加工若干根第二種圓柱，每根圓柱具有不同的粒子分布濃度和不同的厚度； 把若干根第二種圓柱合并起來就制成了具有第一種粒子分布濃度的第一種 圓柱。
17. —種方法，包括通過疊合若干張板來加工具有不同粒子分布濃度的板，其中每張板具有不同 的粒子分布濃度。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用來加工具有不同粒子分布濃度的板的儀器和方法。在一實施例中，該方法包括加工第一張具有不同粒子分布濃度的板的方法。加工第二張具有第二種粒子分布濃度和第一種形狀的板，第一種形狀具有不同的厚度。加工第三張具有第三種粒子分布濃度的第二種形狀的板，第二種形狀具有不同的厚度。把第二張板和第三張板疊合到一起就產生了第一張板。
文檔編號G01N35/00GK101529256SQ200780028786
公開日2009年9月9日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權日2006年5月25日
發(fā)明者烏達安·卡納德, 巴拉吉·加納帕蒂 申請人:I2Ic公司