CN103038567A - 包括膜基光导的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光装置包括膜基光导。所述光导包括光导区域和与所述光导区域接续的耦合光导阵列,每个所述耦合光导终止于界限边缘并且被折叠以使所述界限边缘限定光输入表面。光源发射光到所述光输入表面中。光在每个耦合光导内传播到所述光导区域,来自每个耦合光导的光与来自一个或多个其它耦合光导的光组合并且在所述光导区域内全内部反射。一个或多个光提取特征物阻碍全内部反射光以使光在发光区域中离开光导。低接触面积覆盖物的表面上的表面起伏特征物邻近光导的区域,表面起伏特征物中的一个或多个接触所述光导。公开了制造装置的方法。

Description

包括膜基光导的照明装置
相关申请的交叉引用
该申请要求2010年4月16日提交的标题为“Replaceable illuminatedsignage system for cooler doors”的美国临时申请No.61/325,266;2010年4月16日提交的标题为“Manufacturing device for ultra-loW profile filmlightguide”的美国临时申请No.61/325,252;2010年4月16日提交的标题为“Processing method for optical film lightguide and coupling system”的美国临时申请No.61/325,269;2010年4月16日提交的标题为“Method andapparatufor aligning lightguides in a coupling system”的美国临时申请No.61/325,271;2010年4月16日提交的标题为“Center aligned lightingconfiguration for ultra-thin LED backlight system for LCDs”的美国临时申请No.61/325,272;2010年4月16日提交的标题为“Low profile batterypowered lightguide”的美国临时申请No.61/325,275;2010年4月16日提交的标题为“Method and apparatus for enhanced LCD backlight”的美国临时申请No.61/325,277;2010年4月16日提交的标题为“Film coupling systemwith light propagation modifications”的美国临时申请No.61/325,280;2010年4月1 6日提交的标题为“Heatsinking methods for compact film light guidesystems”的美国临时申请No.61/325,282;2010年4月16日提交的标题为“Lamination method for a multi-layer optical lightguide film”的美国临时申请No.61/325,262;2010年4月16日提交的标题为“Edge-enhancement forfilm coupling technology”的美国临时申请No.61/325,270;2010年4月16日提交的标题为“Colored surface illumination by mixing dyes and scatteringfeatures into ink”的美国临时申请No.61/325,265;2010年5月24日提交的标题为“Light emitting device comprising a film-based lightguide”的美国临时申请No.61/347,567;2010年7月12日提交的标题为“Film lightguidewith light redirecting elements”的美国临时申请No.61/363,342;2010年7月28日提交的标题为“Light emitting device with optical redundancy”的美国临时申请No.61/368,560;2010年8月27日提交的标题为“Light emittingdevice comprising a lightguide film”的美国临时申请No.61/377,888;2010年9月9日提交的标题为“Light emitting device with externally or internallycontrolled output”的美国临时申请No.61/381,077;2010年11月18日提交的标题为“Light emitting device comprising a lightguide film and light turningoptical element”的美国临时申请No.61/415,250;2010年12月21日提交的标题为“Light emitting device comprising a removable and replaceablelightguide”的美国临时申请No.61/425,328;2011年2月11日提交的标题为“Front illumination device comprising a film-b ased lightguide”的美国临时申请No.61/441,871;以及2011年3月9日提交的标题为“Illuminationdevice comprising a film-based lightguide”的美国临时申请No.61/450,711的权益,其全部内容各自通过引用方式并入本文中。
技术领域
本文公开的主旨通常涉及诸如光固定装置、背光灯、发光标志、无源显示器、和有源显示器的发光装置和它们的组件以及制造方法。需要较薄、重量较轻、制造较廉价且可伸缩为大尺寸的发光装置。
背景技术
通常,为了降低显示器和背光灯的厚度,已将使用刚性光导的侧光式配置用于接收来自边缘的光以及将其导向更大面积面的外部。这些类型的发光装置通常封装在相对较厚、刚性框架中,该框架使得组件或装置不具挠性以及改变设计时需要更长研制周期。这些装置的体积仍然较大以及装置周围通常包括厚或大的框架或遮光板。厚光导(通常2mm以及更长)限制设计配置、制造方法、和照明方式。
进一步降低这些面积发光装置的厚度和整体体积的能力受到耦合充足光通量进入较薄光导的能力限制。通常的LED光源具有至少1mm的发光面积大小,并且通常有控制进入、传播通过、以及耦合输出2mm光导的光以满足设计需求的困难。合并2mm光导的显示器通常受到小显示器的限制,例如具有33cm对角线或更小的那些显示器。由于使用大光源和大输入耦合光学装置或方法,许多系统尺寸较厚。每个像素使用一个光导的一些系统(例如光纤基系统)需要大体积以及具有低对齐公差。制造时,薄光导受一体化光学组件的刚性晶片的限制。
发明概述
在一个实施方案中,发光装置包括由膜形成的光导,所述膜具有不大于0.5毫米的厚度。所述光导具有光导区域和与所述光导区域接续的耦合光导阵列,其中每个耦合光导终止于界限边缘并且每个耦合光导被折叠以使耦合光导阵列的界限边缘形成限定光输入表面的叠层。光源被配置为发射光到光输入表面中,以使光在每个耦合光导内传播到光导区域,来自每个耦合光导的光与来自耦合光导阵列的一个或多个其它耦合光导的光组合并且在光导区域内进行全内部反射。一个或多个光提取特征物与光导可操作地耦合并且配置为阻止光导区域内的全内部反射光,以使光在光导区域内限定的发光区域中离开光导。包括具有多个第一表面起伏特征物的表面的第一低接触面积覆盖物与光导的第一区域邻近,多个表面起伏特征物中的一个或多个表面起伏特征物接触光导。
在另一实施方案中,发光装置包括光导,所述光导包括膜,所述膜具有不大于0.5毫米的厚度。光导具有光导区域和与所述光导区域接续的耦合光导阵列,其中每个耦合光导终止于界限边缘并且每个耦合光导被折叠以使耦合光导阵列的界限边缘形成限定光输入表面的叠层。光源被配置成发射光到光输入表面中,以使光在每个耦合光导内传播到光导区域,来自每个耦合光导的光与来自耦合光导阵列的一个或多个其它的耦合光导的光组合并且在光导区域内进行全内部反射。多个光提取特征物与光导可操作地耦合并且配置为阻止光导区域内的全内部反射光,以使光在光导区域内限定的发光区域中离开光导。包括具有多个表面起伏特征物的表面的低接触面积覆盖物与光导的第一区域邻近,多个表面起伏特征物中的一个或多个接触光导,其中所述低接触面积覆盖物被配置成从光导中共提取出小于在光导内传播的光的30%的量。
在另外的实施方案中,制造发光装置的方法包括:形成从膜的光导区域连续延伸出的耦合光导阵列,耦合光导阵列的每个耦合光导在其端部具有界限边缘;将耦合光导阵列折叠,以使耦合光导阵列的界限边缘形成限定光输入表面的叠层;定位光源以将光引导到光输入表面中,以使来自光源的光通过全内部反射在每个耦合光导和光导区域内传播;在光导区域的发光区域中的膜上或膜内形成一个或多个光提取特征物;以及将包括多个表面起伏特征物的低接触面积覆盖物定位为与膜的第一区域邻近,其中多个表面起伏特征物中的一个或多个在小于第一区域中的膜的表面积的30%的面积中接触膜。
附图简述
图1是包括设置在光导一侧的光输入耦合器的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图2是具有在-y方向上折叠的耦合光导的光输入耦合器的一个实施方案的透视图。
图3是在光导一侧上具有三个光输入耦合器的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图4是具有设置在光导的相对侧的两个光输入耦合器的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图5是具有设置在光导的相同侧的两个光输入耦合器的发光装置的一个实施方案的俯视图,其中光源的光轴基本上朝向彼此来定向。
图6是具有基本上平整光输入表面的发光装置的一个实施方案的截面侧视图,该基本上平整光输入表面由设置接收来自光源的光的耦合光导的平整边缘组成。
图7是具有光输入耦合器的发光装置的一个实施方案的截面侧视图,该光输入耦合器具有光输入表面,该光输入表面在光输入表面上具有折射性和平整表面特征,其中光全部内部反射在类似于混合折射性-TIR菲涅耳透镜的一些外表面上。
图8是发光装置的一个实施方案的截面侧视图,其中耦合光导和光输入表面光学耦合光源。
图9是发光装置的一个实施方案的截面侧视图,其中耦合光导由套件保持在适当位置以及边缘表面被诸如凝胶的光学粘合剂或材料在耦合光导的末端和具有邻近光源的平整外表面的套件之间有效地平整化。
图10是发射红光、绿光和蓝光的背光灯的一个实施方案的俯视图,光输入耦合件沿着光导的三侧布置。
图11是包括光输入耦合件和光导的发光装置的一个实施方案的剖视侧视图,反射光学元件邻近表面布置。
图12是由红色、绿色和蓝色光导照射的显示器的一个实施方案的剖视侧视图,其中显示器的像素位置对应于按颜色分离的光导的发光区域。
图13是颜色顺序制显示器的一个实施方案的剖视侧视图。
图14是空间显示器的一个实施方案的剖视侧视图。
图15是包括白色光源背光灯的显示器的一个实施方案的剖视侧视图。
图16是包括波长转换背光灯的显示器的一个实施方案的剖视侧视图。
图17是具有背光灯的显示器的一个实施方案的剖视侧视图,背光灯包括以预定空间图案发射不同颜色光的多个光导。
图18是发光装置的一个实施方案的俯视图,该发光装置包括在相同边缘上中间区域中以相反方向定向的两个光输入耦合器。
图19是发光装置的一个实施方案的俯视图,该发光装置包括具有朝向-y方向折叠而后在+z方向上朝向单个光源折叠的耦合光导的一个光输入耦合器。
图20是与膜基光导光学耦合的显示器的一个实施方案的剖视侧视图。
图21是发光装置的一个实施方案的区域的截面侧视图,该发光装置包括具有芯区域的耦合光导的堆叠阵列,该芯区域包括垂直光转向光学边缘。
图22是发光装置的一个实施方案的区域的截面侧视图,该发光装置包括具有芯区域的耦合光导的堆叠阵列,该芯区域包括垂直光转向光学边缘和垂直光准直光学边缘。
图23是发光装置的一个实施方案的区域的截面侧视图,该发光装置包括具有空腔和芯区域的耦合光导的堆叠阵列,该芯区域包括垂直光转向光学边缘和光准直光学边缘。
图24是发光装置的一个实施方案的透视图,其中耦合光导光学耦合光导表面。
图25是发光装置的一个实施方案的截面侧视图,该发光装置包括设置邻近光源的光输入耦合器,该发光装置具有准直光学元件。
图26是发光装置的一个实施方案的透视图,该发光装置包括光耦合光导和与x、V、和z轴成角度定向的光源。
图27是包括耦合光导的阵列的膜基光导的一个实施方案的俯视图,其中各耦合光导进一步包括耦合光导的子-阵列。
图28是包括图27的膜基光导的发光装置的一个实施方案的透视俯视图,其中耦合光导折叠。
图29A是包括基本上与光导在相同平面内的耦合光导的阵列的制造光输入耦合器的方法的一个实施方案的透视图,并且耦合光导是包括两线性折叠区域的光传输膜的区域。
图29B是包括平移图29A的线性折叠区域之一的用于制造输入耦合器和光导的一个实施方案的透视图。
图29C是包括平移图29B的线性折叠区域之一的用于制造输入耦合器和光导的一个实施方案的透视图。
图29D是包括平移图29C的线性折叠区域之一的用于制造输入耦合器和光导的一个实施方案的透视图。
图29E是包括平移图29D的线性折叠区域之一的用于制造输入耦合器和光导的一个实施方案的透视图。
图30是包括设置在光调制像素(light modulating pixel)和反射元件之间的背光源的反射显示器的一个实施方案的区域的截面侧视图。
图31是输入耦合器和光导的一个实施方案的俯视图,其中耦合光导的阵列具有非-平行区域。
图32是具有折叠的耦合光导的图31的输入耦合器和光导的一部分的透视俯视图。
图33是包括设置在线性折叠区域近端的相对位置维持元件的光输入耦合器和光导的一个实施方案的透视图。
图34是包括折叠两次以及重新结合在与膜基光导基本上平行的平面中的耦合光导束的光输入耦合器和光导的一个实施方案的俯视图。
图35A是包括向上折叠(+z方向)以及重新结合在与膜基光导的平面基本上垂直的叠堆中的耦合光导束的光输入耦合器和光导的一个实施方案的俯视图。
图35B是包括耦合光导的向上折叠的图35A的区域的放大图。
图36是包括设置在传热元件的对齐空腔内的堆叠耦合光导阵列的发光装置的一个实施方案的区域的透视图。
图37是发光装置的一个实施方案的侧视图,该发光装置包括设置在具有延长的对齐臂和对齐空腔的对齐导向器内的堆叠耦合光导阵列。
图38是发光装置的一个实施方案的透视图,其中耦合光导光学耦合光导边缘。
图39是包括折叠区域的具有未折叠的光导的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图40是具有待折叠的光导的图39的发光装置的透视图。
图41是包括重叠折叠区域的具有光导的折叠的图39的发光装置的透视图。
图42是膜基光导的一个实施方案的升高视图(elevated view),该膜基光导包括设置接收来自第一组耦合光导的光的第一发光区域以及设置接收来自第二组耦合光导的光的第二发光区域。
图43是具有折叠的耦合光导的图42的膜基光导的升高视图。
图44是包括在z方向上堆叠的两个光导的具有光学冗余的发光装置的一个实施方案的截面侧视图。
图45是具有热耦合第一传热元件的第一光源和第二光源的发光装置的一个实施方案的截面侧视图。
图46是发光装置的一个实施方案的俯视图,该发光装置包括在各耦合光导内具有多个第一反射表面边缘和多个第二反射表面边缘的耦合光导。
图47是图46的耦合光导的输入端的放大透视图。
图48是包括设置在耦合光导的芯区域之间折射率匹配区域的发光装置的一个实施方案的耦合光导和光源的截面侧视图。
图49是包括锥形耦合光导阵列的膜基光导的一个实施方案的俯视图。
图50是包括图49的膜基光导以及光源的一个实施方案的发光装置的透视俯视图。
图51是发光装置的透视俯视图,其包括图50的发光装置,其中锥形耦合光导和光源在发光区域后折叠。
图52是包括成角度、锥形耦合光导的阵列的膜基光导的一个实施方案的俯视图,
图53是一个实施方案的发光装置的透视俯视图,该发光装置包括具有折叠的耦合光导的图52的膜基光导和未延伸超过膜基光导的侧面的光源。
图54是包括成角度、锥形耦合光导的第一和第二阵列的膜基光导的一个实施方案的俯视图。
图55是包括图54的膜基光导的一个实施方案的发光装置的透视俯视图。
图56是包括光导、耦合光导和曲面镜的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图57是包括光导、耦合光导、和具有两个弯曲区域的曲面镜的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图58是包括光导和两个光输入耦合器的发光装置的一个实施方案的俯视图,该光输入耦合器包括在发光装置的发光区域后已经折叠的耦合光导。
图59是包括在两正交侧上具有耦合光导的光导的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图60是包括光导和光输入耦合器的一个实施方案的发光装置的一部分的截面侧视图,其中低接触面积覆盖物(low contact area cover)物理耦合光输入耦合器。
图61显示与低接触面积覆盖物接触的光导区域的图60的放大部分。
图62是包括光导和经低接触面积覆盖物包括的光输入耦合器的一个实施方案的发光装置的一部分的侧视图。
图63A是包括耦合光导的一个实施方案的膜基光导的一部分的透视图,该耦合光导在耦合光导的末端区域各侧上包括两个凸缘。
图63B是包括膜基光导和光反射光学元件的发光装置的一个实施方案的透视图,该光反射光学元件也是光准直光学元件和挡光元件。
图64是包括光输入耦合器和光导的膜基光导的一个实施方案的透视图,该光导包括设置在线性折叠区域近端的相对位置维持元件。
图65是包括圆角边缘表面的相对位置维持元件的一个实施方案的透视图。
图66是包括圆角边缘表面和圆形尖端的相对位置维持元件的一个实施方案的透视图。
图67是包括耦合光导的一个实施方案的膜基光导的一部分的透视图,该耦合光导在耦合光导的末端区域各侧上包括两个凸缘。
图68是在图62示出的实施方案的发光装置的一部分的透视图。
图69是具有设置在光导相对侧的两个光输入耦合器、第一光源、和第二光源的发光装置的一个实施方案的俯视图。
图70是包括光导、光输入耦合器、以及设置在光输入耦合器和发光区域之间的光反射膜的发光装置的一个实施方案的透视图。
图71是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置接收来自光准直光学元件和光源的光的耦合光导叠堆。
图72是示于图71的实施方案的截面侧视图。
图73是包括物理耦合准直光学元件的耦合光导叠堆的发光装置的一个实施方案的区域的俯视图。
图74是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括邻近光转向光学元件的光源,该光转向光学元件光学耦合耦合光导的叠堆。
图75A是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置邻近耦合光导叠堆的侧向边缘的光源,该侧向边缘具有光转向光学边缘。
图75B是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置邻近耦合光导叠堆的延伸的区域的光输入表面边缘的光源,该光输入表面边缘具有光转向光学边缘。
图76是发光装置的一个实施方案的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入两个光转向光学元件内的光源,使用折射率匹配粘合剂使该光转向光学元件光学耦合耦合光导。
图77是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入双向光转向光学元件内的光源,该双向光转向光学元件光学耦合耦合光导的两个叠堆。
图78是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入双向光转向光学元件内的两个光源,该双向光转向光学元件光学耦合耦合光导的两个叠堆。
图79是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入耦合光导的两个叠堆内的光源,该耦合光导的两个叠堆具有光转向光学边缘。
图80是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入具有光转向光学边缘的耦合光导的两重叠叠堆内的光源。
图81是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入具有光转向光学边缘的耦合光导叠堆内的光源,其中耦合光导耦合光导具有翼片,该翼片具有翼片对齐孔(tab alignment hole)。
图82是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入具有光转向光学边缘的耦合光导叠堆内的光源以及在低光通量密度区域中定位孔。
图83是发光装置的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置包括设置耦合光进入耦合光导叠堆内的光源,该耦合光导叠堆具有用于光源定位的光源覆盖翼片区域。
图84是包括具有光转向光学边缘的耦合光导的光导的一个实施方案的俯视图。
图85是包括图84的光导的发光装置的一个实施方案的俯视图,该光导具有如此折叠使得它们延伸超过侧向边缘的耦合光导。
图86是包括非折叠的耦合光导的光导的一个实施方案的俯视图。
图87是包括图86的光导的发光装置的一个实施方案的俯视图,其中耦合光导折叠。
图88是光导的一个实施方案的俯视图,该光导包括具有光准直光学边缘区域和光转向光学边缘区域的耦合光导。
图89是包括图88的膜基光导的发光装置的一个实施方案的俯视图,其中耦合光导折叠。
图90是包括具有延伸的区域的耦合光导的光导的一个实施方案的俯视图。
图91是具有折叠的耦合光导的图90的光导一个实施方案的俯视图。
图92是光导的一个实施方案的俯视图,该光导包括具有转向光为两个方向的光转向光学边缘的耦合光导以及非折叠的耦合光导。
图93是发光装置的一个实施方案的透视俯视图,该发光装置包括具有各侧组合至一起的耦合光导的图92的膜基光导。
图94A是发光装置的一个实施方案的透视俯视图,该发光装置包括具有来自叠堆中交错侧的耦合光导的图92的膜基光导。
图94B是发光装置的一个实施方案的区域的截面侧视图,该发光装置包括具有内部导光边缘的耦合光导。
图95是膜基光导的一个实施方案的俯视图,该膜基光导包括具有以沿着第一方向倒转的形状延伸的光转向光学边缘的耦合光导。
图96是光导的透视图,其包括折叠以形成耦合光导的两个叠堆的图95的光导的实施方案。
图97是膜基光导的一个实施方案的俯视图,该膜基光导包括具有光转向光学边缘、光准直光学边缘的耦合光导以及包含对齐空腔的光源覆盖翼片区域。
图98是发光装置的一个实施方案的俯视图,该发光装置包括折叠至耦合光导叠堆的图97的膜基光导,该耦合光导叠堆位于光源上以及通过对齐导向器在z方向上导向。
图99是在靠近光源的区域中图98的发光装置实施方案的侧视图。
图100是具有耦合光导的发光装置的一个实施方案的区域的侧视图,该耦合光导具有未延伸以完全配合在对齐导向器上的对齐空腔。
图101是制造发光装置的方法的一个实施方案的框图。
发明详述
现更加详细描述某些实施方案的特征和其他细节。理解,本文所述的具体实施方案以示意性方式而非限制性显示。在未违背任何具体实施方案的范围下可采用各种实施方案的主要特征。除非另有说明,所有部分和百分数均以重量计。
定义
“电致发光的标志”在本文中定义为用于显示信息的构件,其中在其上的图例、信息、图像或标记通过照明的电激发源来形成或使得更为明显。这包括照明卡片、透明物质、图片、印刷图形、荧光标志、氖标志、信道字母标志、灯箱标志、公共汽车站标志、照明广告标识、EL(电致发光的)标志、LED标志、侧光式标志、广告显示器、液晶显示器、电泳显示器、购买点显示器、定向标志、照明图片、以及其他信息显示器标志。电致发光的标志可以为半-照明(发射)、后-照明(背光式)、前照明(前光式)、边缘-照明(侧光式)、波导-照明或其他配置,其中来自光源的光被导向通过用于产生图像或标记的静态或动态构件。
如本文所定义的“光学耦合的”是指两个或多个区域或层的耦合,使得从一个区域通过至另一区域的光亮度基本上未由于区域之间折射率差异的菲涅尔界面反射损耗而降低。“光学耦合”方法包括其中耦合至一起的两个区域具有类似的折射率以及使用具有基本上接近或者在区域或层的折射率之间的折射率的光学粘合剂的耦合的方法。“光学耦合”的例子包括但不限于:使用折射率-相匹配的光学粘合剂的叠层;将区域或层涂覆至另一区域或层;或者使用施加的压力以接合具有基本上接近的折射率的两个或两个层或区域的热叠层。热转移是可用于光学耦合材料的两个区域的另一种方法。将材料成型、改变、印刷、或施加在另一材料的表面上是光学耦合两种材料的其他例子。“光学耦合的”也包括在第二折射率的材料的体积内成型、加入、或去除区域、特征、或第一折射率的材料,使得光由第一材料传播至第二材料。例如,通过喷墨印刷油墨至表面上白光散射油墨(例如在甲基丙烯酸酯、乙烯基、或聚氨酯基粘结剂中二氧化钛)可以光学耦合聚碳酸酯或硅酮薄膜的表面。类似地,诸如在溶剂中二氧化钛的施加至表面的光散射材料可以使得光散射材料以紧密物理接触来渗透或粘附聚碳酸酯或硅酮薄膜的表面,从而使其光学耦合膜表面或体积。
“光导”或“波导”是指通过以比临界角大的角传播的光线反射和保留在区域内的条件结合的区域。在光导中,如果角度(α)满足以下条件,则光反射或TIR(全内部反射):
α > sin - 1 ( n 2 n 1 ) ,
其中n1是在光导内的介质的折射率,以及n2是光导外的介质的折射率。通常,n2是具有n≈1的折射率的空气,然而,可将高和低折射率材料用于获得光导区域。光导可包括反射组件,例如反射膜、镀铝的涂层、表面起伏特征物,以及可重新导向或反射光的其他组件。光导还可包括非-散射区域,例如基板。光可以入射在来自侧面或下面的光导区域上,以及在区域内表面起伏特征物或光散射域、相或元件可导向光进入更大角内使得它全内部反射,或者进入更小角使得光从光导溢出。光导无需光学耦合被认为是光导的其全部组件。光可以从波导区域的任意面(或界面折射率边界)进入以及可以从相同或另一折射率界面边界中全内部反射。只要厚度大于目标光波长,区域可用作本文所示目的波导或光导。例如,光导可以为5微米区域或膜层或者它可以为包含光传输聚合物的3毫米薄板。
“接触”和“设置在”通常用于描述两个物体彼此相邻,使得整个物体可根据需要工作。这意味着,只要物体可根据需要工作,另外的材料可存在于相邻物体之间。
如本文所使用的“膜”是指材料的薄的延伸的区域、膜、或层。
如本文所使用的“弯曲”是指例如通过相对第二区域移动元件的第一区域来变形或转变形状。弯曲的例子包括:当将重的衣服悬挂在架子上时衣服架的弯曲或者卷曲纸质文件以将其放入圆柱形油桶内。如本文所使用的“折叠”是弯曲的类型并且是指弯曲或放置元件的一个区域至第二区域上,使得第一区域覆盖至少第二区域的一部分。折叠的例子包括弯曲信件以及形成折痕以将其放置在信封中。折叠无需元件的所有区域重叠。弯曲或折叠可以为沿着物体表面的第一方向的方向改变。折叠或弯曲可以具有或不具有折痕,并且弯曲或折叠可以发生在一个或多个方向或平面,例如90度或45度。弯曲或折叠可以为水平、垂直、扭转、或其组合。
发光装置
在一个实施方案中,发光装置包括第一光源、光输入耦合器、光混合区域、以及光导,该光导包括具有光提取特征物的发光区域。在一个实施方案中,第一光源具有第一光源发射表面,光输入耦合器包括输入表面,该输入表面设置接收来自第一光源的光以及通过多个耦合光导的全内部反射传输光通过光输入耦合器。在该实施方案中,耦合光导出来的光重新结合以及混合在光混合区域中,并且在光导或光导区域内通过全内部反射来导向。在光导内,一部分入射光在光提取区域内通过光提取特征物被重新导向进入其上光的角度小于光导的临界角的条件,并且导向光射出光导通过光导发光表面。
在进一步实施方案中,光导是在发光装置输出表面下膜内具有光提取特征物的膜,并且膜分离成耦合光导条带,该耦合光导条带被折叠使得它们形成具有第一输入表面的光输入耦合器,该第一输入表面通过耦合光导边缘的聚集形成。
在一个实施方案中,发光装置具有光轴,本文的光轴定义为具有一个峰的输出分布的一个或多个装置的发光表面或区域发射的光的峰发光强度的方向。对于具有多于一个峰的光输出分布以及围绕轴对称的输出,例如具有“蝙蝠翼(batwing)”类型分布,发光装置的光轴是光输出的对称轴。在具有角发光强度光学输出分布的发光装置中,与轴不对称的该有角发光强度光学输出分布具有多于一个峰,则发光装置光轴是发光强度输出的角度加权平均值。对于非-平面输出表面,在两个正交输出平面中评估发光装置光轴,并且该发光装置光轴可以在第一输出平面中为恒定的方向,而在于第一输出平面正交的第二输出平面中为不同的角度。例如,来自圆柱形发光表面发射的光在不包括弯曲输出表面分布的光输出平面中可具有峰角发光强度(因而为发光装置光轴),并且发光强度的角度可以围绕在包括弯曲表面分布的输出平面中圆柱形表面周围的旋转轴基本上恒定,因而峰角强度是一系列角度。当发光装置具有以一系列角度的发光装置光轴时,则发光装置的光轴包括该系列的角度或者为该范围内选择的角度。透镜或元件的光轴是在至少一个平面上有一定程度的旋转对称的方向,并且如本文所使用该透镜或元件的光轴对应于机械轴。透镜或元件的区域、表面、范围、或者集合的光轴可以不同于透镜或元件的光轴,并且如本文所使用该透镜或元件的区域、表面、范围、或者集合的光轴取决于入射光角度和空间分布,例如在透镜或元件的离轴照明的情况下。
光输入耦合器
在一个实施方案中,光输入耦合器包括多个耦合光导,该耦合光导设置接收来自光源的光以及引导光进入光导内。在一个实施方案中,多个耦合光导是从光导膜切割的条带,使得它们在至少一个边缘上保持未切割,但可基本上独立于光导来旋转或定位(或平移)以耦合光通过条带的至少一个边缘或表面。在另一实施方案中,多个耦合光导未从光导膜中切割,并且单独光学耦合光源和光导。在一个实施方案中,光输入耦合器包括至少一种光源,该光源光学耦合耦合光导,该耦合光导在光混合区域中接合至一起。在另一实施方案中,光输入耦合器是从区域膜中切割的条带截面的集合,该条带截面的集合布置成组,使得光可进入通过条带的组或布置的边缘。在另一实施方案中,发光装置包括光输入耦合器,该光输入耦合器包括芯材料的芯区域和在具有小于芯材料的折射率的芯材料的至少一面或边缘上包覆材料的包覆区域或者包覆层。在其他实施方案中,光输入耦合器包括多个耦合光导,其中来自入射光源的一部分光在至少一个条带的表面上重新导向至光导内,使得其在波导条件下传播。光输入耦合器也可包括选自以下的至少一种:条带折叠装置;条带保持元件;以及输入表面光学元件。
光源
在一个实施方案中,发光装置包括选自下列的至少一种光源:荧光灯,圆柱形冷阴极荧光灯、平面荧光灯、发光二极管、有机发光二极管、场致放射灯、气体放电灯、氖灯、白炽灯、白热灯、电致发光灯、辐射荧光灯、卤素灯、白热灯、水银蒸汽灯、钠蒸汽灯、高压钠灯、金属卤化物灯、钨丝灯、碳弧灯、电致发光灯、激光器、光子能隙基光源、量子点基光源、高效等离子体光源、微等离子体灯。发光装置可包括布置成阵列、在光导相对侧上、在光导的正交侧上、在光导的三或更多侧、或基本上平面的光导的四侧上的多种光源。光源的阵列可以为具有离散LED封装的线性阵列,该离散LED封装包括至少一个LED管芯。在另一实施方案中,发光装置在一个封装内包括多种光源,该封装设置朝向光输入表面发射光。在一个实施方案中,发光装置包括1、2、3、4、5、6、8、9、10、或多于10种光源。在另一实施方案中,发光装置包括有机发光二极管,该有机发光二极管设置作为发光膜或薄板来发射光。在另一实施方案中,发光装置包括有机发光二极管,该有机发光二极管设置发射光进入光导内。
在一个实施方案中,发光装置包括至少一种宽带光源,该宽带光源发射大于100纳米的波长谱的光。在另一实施方案中,发光装置包括至少一种窄带光源,该窄带光源发射小于100纳米的窄带宽的光。在另一实施方案中,发光装置包括发射大于100纳米的波长谱的光的至少一种宽带光源以及发射小于100纳米的窄带宽的光的至少一种窄带光源。在一个实施方案中,发光装置包括具有在选自以下范围内的峰值波长的至少一种窄带光源:300nm-350nm;350nm-400nm;400nm-450nm;450nm-500nm;500nm-550nm;550nm-600nm;600nm-650nm;650nm-700nm;700nm-750nm;750nm-800nm;和800nm-1200nm。可选择光源以匹配红、绿和蓝色的光谱性质,使得当一起用在用作显示器的发光装置时,色域面积为选自以下的至少之一:标准观察者的70%NTSC、80%NTSC、90%NTSC、100%NTSC、和60%、70%、80%、90%、and 95%的可见CIE u’v’色域。在一个实施方案中,至少一种光源是包括红、绿、和蓝色LED的白色LED封装。
在另一实施方案中,将具有不同颜色的至少两种光源设置通过至少一个光输入耦合器来耦合光进入光导内。在另一实施方案中,发光装置包括至少三个光输入耦合器、具有不同颜色(例如红、绿和蓝)的至少三种光源以及至少三个光导。在另一实施方案中,光源进一步包括选自以下的至少一种:反射光学镜片、反光镜、反光杯、准直仪、初级光学镜片、次级光学镜片、准直透镜、复合抛物线型准直仪、透镜、反射区域、和输入耦合光学透镜。光源也可包括能够使光源(以及可能为散热片)沿着发光装置的不同边缘定向的光路折叠光学镜片,例如弯曲的反光镜。光源还可包括光子能隙结构、纳米结构或提供具有小于以下之一的角半宽度(FWHM)的光输出的其他三位布置:120度、100度、80度、60度、40度、和20度。
在另一实施方案中,发光装置包括发射小于选自以下之一的角半宽度强度(angular full-width at half maximum intensity)的光的光源:150度、120度、100度、80度、70度、60度、50度、40度、30度、20度、和10度。在另一实施方案中,光源进一步包括选自以下的至少一种:初级光学镜片、次级光学镜片、和光子能隙区域,并且光源的角半宽度强度小于选自以下之一:150度、120度、100度、80度、70度、60度、50度、40度、30度、20度、和10度。
LED阵列
在一个实施方案中,发光装置包括多个LED或LED封装,其中多个LED或LED封装包括LED阵列。阵列组件(LED或电子组件)可物理(和/或电)耦合单个电路板或者它们可耦合多个电路板,该多个电路板可以或可以不直接物理耦合(即例如未在相同电路板上)。在一个实施方案中,LED阵列是包括至少两种选自以下的阵列:红色、绿色、蓝色、和白色LED。在该实施方案中,由于制造或组件变化所致的白点变化可减少。在另一实施方案中,LED阵列包括至少一种冷光型LED和一种红色LED。在该实施方案中,CRI或显色指数大于单独的冷光型LED照明。在一个实施方案中,以白色模式驱动的包括发光装置和标志的选自发光区域、发光表面、光固定装置、发光装置、显示器中至少一种的CRI大于选自以下之一:70、75、80、85、90、95、和99。在另一实施方案中,以白色模式驱动的包括发光装置或标志的选自发光区域、发光表面、光固定装置、发光装置、显示器中至少一种的NIST Color Quality Scale(CQS)大于选自以下之一:70、75、80、85、90、95、和99。在另一实施方案中,包括发光装置的显示器具有大于70%、80%、85%、90%、95%、100%、105%、110%、120%、和130%的NTSC标准的色域。在另一实施方案中,LED阵列包括白色、绿色、和红色LED。在另一实施方案中,LED阵列包括至少一种绿色和蓝色LED以及两种类型的红色LED,其中一种类型具有比另一类型的红色LED较低照明效率或较小波长。如本文所使用,白色LED可以为荧光粉转换型蓝色LED或荧光粉转换型UV LED。
在另一实施方案中,可将输入LED阵列布置通过相比较短光导较长光导来补偿光的不均匀吸收。在另一实施方案中,通过导向更多光进入对应更长耦合光导或更长光导的光输入耦合器内来补偿吸收。在另一实施方案中,在第一波长带内光被吸收至光导内,该在第一波长带内光多于在第二波长带内光,并且在第一波长带内耦合至光输入耦合器内的辐射光通量与在第二波长带内耦合至光输入耦合器内辐射光通量的比率大于在第一波长带内从发光区域发射的辐射光通量与在第二波长带内从发光区域发射的辐射光通量的比率。
激光器
在一个实施方案中,发光装置包括一个或多个激光器,该激光器设置耦合光进入一个或多个输入耦合器或一个或多个耦合光导的表面内。在一个实施方案中,一种或多种光源的散度小于选自以下一种:20毫弧度、10毫弧度、5毫弧度、3毫弧度、和2毫弧度。在另一实施方案中,光混合区域包括光散射或光反射区域,在使光进入光导的发光区域或发光装置的发光表面区域之前,该光散射或光反射区域增加在光混合区域内来自一个或多个激光器的光的角半宽度。在进一步实施方案中,当使用具有小于5毫弧度的532nm激光二极管在区域中测定法线至膜的大面积表面时,在光混合区域内光散射区域为具有小于以下之一的透射光角半宽度的体积或表面光散射区域:50度、40度、30度、20度、10度、5度、和2度。在进一步实施方案中,当测定法线至膜的大面积表面(例如平行于发光表面)时,在光混合区域中扩散器的雾度小于选自以下之一:50%、40%、30%、20%、10%、5%、和2%。
颜色调整
在一个实施方案中,发光装置包括两种或多种光源,以及调整在发光装置上两种光源的相对输出以得到在光导的发光区域或光输出的区域中期望的颜色,该发光装置包括在区域中重叠的多个光导。例如,在一个实施方案中,发光装置包括红色、绿色、和蓝色LED,该红色、绿色、和蓝色LED设置耦合光进入耦合光导叠堆的光输入表面内。光在光导内混合以及输出在光导的发光区域中。通过打开红色和蓝色LED,例如,人们可得到紫色发光区域。在另一实施方案中,调整光源的相对光输出以补偿在发光装置的光学元件中非-均匀的光谱吸收。例如,在一个实施方案中,将以毫瓦计的蓝色LED输出增加至大于以毫瓦计的红色光输出的水平,从而在光导中补偿更多蓝光吸收(或蓝光散射),使得发光区域在特定区域中具有基本上白光输出。
LED阵列位置
在一个实施方案中,多个LED阵列设置耦合光进入单个光输入耦合器或多于一个光输入耦合器内。在进一步实施方案中,设置在电路板上的多个LED设置耦合光进入多个光输入耦合器内,该多个光输入耦合器朝向包括发光区域的发光装置的多侧导向光。在进一步实施方案中,发光装置包括LED阵列和光输入耦合器,将该LED阵列和光输入耦合器在发光装置的发光区域之后折叠,使得当以垂直于表面的角度观察发光区域的中心时,LED阵列和光输入耦合器不可见。在另一实施方案中,发光装置包括单个LED阵列,该单个LED阵列设置耦合光进入一个光输入耦合器内,该光输入耦合器设置导向来自发光装置的底部区域的光进入发光区域内。在一个实施方案中,发光装置包括第一LED阵列和第二LED阵列,该第一LED阵列和第二LED阵列设置分别耦合光进入第一光输入耦合器和第二光输入耦合器内,其中第一光输入耦合器和第二光输入耦合器设置分别导向来自发光装置的顶部区域和底部区域的光进入发光区域内。在进一步实施方案中,发光装置包括第一LED阵列、第二LED阵列、和第三LED阵列,该第一LED阵列、第二LED阵列、和第三LED阵列设置分别耦合光进入第一光输入耦合器、第二光输入耦合器、和第三光输入耦合器内,该第一光输入耦合器、第二光输入耦合器、和第三光输入耦合器设置分别导向来自底部区域、左部区域、和右部区域的光进入发光区域内。在另一实施方案中,发光装置包括第一LED阵列、第二LED阵列、第三LED阵列、和第四LED阵列,该第一LED阵列、第二LED阵列、第三LED阵列、和第四LED阵列设置分别耦合光进入第一光输入耦合器、第二光输入耦合器、第三光输入耦合器、和第四光输入耦合器内,该第一光输入耦合器、第二光输入耦合器、第三光输入耦合器、和第四光输入耦合器设置分别耦合来自发光装置的底部区域、左部区域、右部区域、和顶部区域的光进入发光区域内。
波长转换材料
在另一实施方案中,LED是合并荧光粉的蓝色或紫外LED。在另一实施方案中,发光装置包括具有第一激活能的光源以及波长转换材料,该波长转换材料转换第一激活能的第一部分为不同于该第一的第二波长。在另一实施方案中,发光装置包括至少一种选自以下的波长转换材料:荧光团;荧光粉;荧光染料;无机荧光粉;光子能隙材料;量子点材料;荧光蛋白;融合蛋白;连接蛋白至特定官能团(例如氨基(活性酯、羧酸酯、异硫氰酸酯、肼);羧基(碳化二亚胺);硫醇(马来酰亚胺、乙酰溴);叠氮化物(通过点击化学或非特异性(戊二醛)))的荧光团;量子点荧光团;小分子荧光团;芳香荧光团;共轭荧光团;荧光染料;以及其他波长转换材料。
在一个实施方案中,光源包括诸如LED的半导体光发射器和转换来自发射器的一部分光为更短或更长波长的波长转换材料。在另一实施方案中,选自光输入耦合器、包覆区域、耦合光导、输入表面光学镜片、耦合光学透镜、光混合区域、光导、光提取特征物或区域、以及发光表面的至少一种包括波长转换材料。
光输入耦合器输入表面
在一个实施方案中,膜基光导包括耦合光导阵列以及膜包括沿着其外周的界限边缘。在一个实施方案中,光输入耦合器包括耦合光导的集合,该耦合光导的集合具有形成光耦合器输入表面的多个界限边缘。在另一实施方案中,光学元件设置在光源和至少一个耦合光导之间,其中光学元件通过光耦合器输入表面来接收来自光源的光。在一些实施方案中,输入表面基本上光面、平整、或光学平滑,使得光不会从凹痕、突出物或其他粗糙表面特征物中向前或向后散射。在一些实施方案中,光学元件设置在光源和至少一个耦合光导之间以提供光重新导向的输入表面(当光学耦合至少一个耦合光导时)或者光学元件,该光学元件单独或光学耦合至少一个耦合光导,使得更多光以大于光导内比没有光学元件或使用平整输入表面的情况下相比的临界角的角度重新导向进入光导内。在另一实施方案中,使输入表面弯曲以折射更多来自光源的光以比使用平整输入表面下出现的临界角更大的角度进入光导内。在另一实施方案中,光学元件包括折射入射光的径向或线性菲涅耳透镜特征。在另一实施方案中,光学元件包括折射性-TIR混合型菲涅耳透镜(例如具有小于1.5的低F/#的一种透镜)。在进一步实施方案中,光学元件是反射和折射性光学元件。在一个实施方案中,通过机器、切割、磨光、成型、模塑、或另外去除或添加材料至光导耦合器可形成光输入表面,从而产生光滑、弯曲、圆形、凹面、凸面、索状(rigged)、槽形、微型-结构的、纳米-结构的、或者预定的表面形状。在另一实施方案中,光输入耦合器包括光学元件,该光学元件设计收集来自光源的光以及增加均匀性。这些光学元件可包括飞孔透镜、微型透镜阵列、一体化透镜、双面凸透镜、全息或具有独立于它们如何形成的微尺度特征或纳米尺度特征的其他扩散元件。在另一实施方案中,光输入耦合器光学耦合至少一个光导和至少一种光源。在另一实施方案中,光学元件为选自以下的至少一种:衍射元件;全息元件;双面凸元件;透镜;平面窗;折射性元件;反射元件;波导耦合元件;抗反射涂覆的元件;平面元件;以及选自耦合光导、光学粘合剂、UV固化粘合剂、和压敏粘合剂的至少一种中形成的部分或区域。其中光耦合器或元件可由至少一个光传输材料组成。在另一实施方案中,光输入耦合器或光输入窗、透镜、或表面的材料为硅酮材料,其中由于暴露于150摄氏度200小时,ASTM D1003透射光比改变小于选自以下之一:0.5%、1%、2%、3%、4%、和5%。在另一实施方案中,使用光传输光学粘合剂来使光学耦合输入表面的耦合光导的输入表面、耦合光导、或窗光学耦合光学窗、光源、LED外表面、光准直光学元件、光重新导向性光学元件、光转向光学元件、中间透镜、或光传输光学元件。
当在空气中传播的光以从法线至界面的大角度下入射至具有大于1.3的折射率的光传输材料的平面光输入表面时,例如,许多光从空气输入表面界面反射。减少由于反射的光损耗的一种方法是使光输入耦合器的输入表面光学耦合光源。减少损耗的另一种方法是使用准直光学镜片或者导向来自光源的一些光输出进入接近光源的光轴的角度内的光学镜片。准直光学镜片或光学元件可以光学耦合光源、耦合光导、粘合剂、或其他光学元件,使得它导向更多光在耦合光导内全内部反射条件下进入耦合光导内。在另一实施方案中,光输入表面包括嵌入式空腔或凹面区域,使得来自设置接近从空腔或凹面区域的光源的从输入表面反射的光百分率小于选自以下之一:40%、30%、20%、10%、5%、3%、和2%。
在另一实施方案中,总输入面积比率定义为接收来自任意光源的超过5%总光通量的发光装置的所有光输入耦合器输入表面总面积除以光源的总发光表面面积,该总输入面积比率大于选自以下之一:0.9、1、1.5、2、4、和5。在另一实施方案中,个别输入面积比率定义为接收来自光源的超过5%总光通量的发光装置的光输入耦合器输入表面积除以光源的发光表面面积,该个别输入面积比率大于选自以下之一:0.9、1、1.5、2、4、和5。对于不同输入耦合器,发光装置的个别输入面积比率可改变,并且对于具体输入耦合器,个别输入面积比率可大于或小于总输入面积比率。相对光源的输入表面位置
在一个实施方案中,在接通电源之前以及在20摄氏度的发光装置的维持周围温度下光源的基本上稳定状态连接温度之间的时间段内,在光源的外表面和光输入耦合器的输入表面之间的距离小于选自以下之一:3毫米、2毫米、1毫米、0.5毫米、和0.25毫米。
在一个实施方案中,用于储存机械能的弹性物体设置迫使光源的外表面与光输入耦合器的输入表面接触或相隔预定距离。在一个实施方案中,弹性物体是选自以下之一:拉力弹簧;牵引弹簧;压缩弹簧;扭力弹簧;圆线弹簧;盘簧;板簧;悬臂弹簧;线圈弹簧;螺旋弹簧,锥形弹簧;压缩弹簧;涡旋弹簧;细弹簧;平衡弹簧;弹簧片;V型弹簧;贝氏弹簧垫圈(Belleville washer);贝氏弹簧;恒压弹簧;气体弹簧,主发条;橡胶图;弹簧垫圈;在负载下扭转的扭杆;扭力弹簧;倒换器弹簧;以及波形弹簧。在一个实施方案中,弹性物体设置在光源或LED阵列以及外壳或诸如传热元件的其他元件之间,使得将压力施加至光源或LED阵列,从而使得在接通电源之前以及在20摄氏度的发光装置的维持周围温度下光源的基本上稳定状态连接温度之间的时间段内,在光源或LED阵列的外部发光表面以及光输入耦合器的输入表面之间的相对距离保持在0.5毫米的固定距离之内。
在进一步实施方案中,隔离物包括基本上维持至少一种光源以及至少一个光输入耦合器的至少一个输入表面的最小分隔距离的物理元件。在一个实施方案中,隔离物是选自以下之一:光源的组件;膜(例如,白色反射膜或低接触面积覆盖膜)的区域;LED阵列的组件(例如弹性突出物);外壳的组件;传热元件的组件;支持器的组件;相对位置维持元件的组件;光输入表面的组件;物理耦合光输入耦合器的组件;光输入表面;至少一个耦合光导;用于耦合光导的窗;光导;外壳或发光装置的其他组件。
在进一步实施方案中,选自膜、光导、光混合区域、光输入耦合器、和耦合光导的至少一种包括相对位置维持机械装置,在接通电源之前以及在20摄氏度的发光装置的维持周围温度下光源的基本上稳定状态连接温度之间的时间段内,该相对位置维持机械装置维持光源或LED阵列的外部发光表面以及光输入耦合器的输入表面之间的相对距离保持在0.5毫米的固定距离之内。在一个实施方案中,相对位置维持机械装置是在物理耦合源的光导中孔以及组件(例如传热元件)中销。例如,将物理耦合光源的薄铝板传热元件定位至在光输入耦合器(或者光输入耦合器的组件,例如耦合光导)内的孔内,从而维持光输入耦合器的输入表面以及光源的发光表面之间的距离。在另一实施方案中,相对位置维持机械装置是导向装置。形成光输入耦合器的膜的堆叠条带或片段
在一个实施方案中,光输入耦合器是膜的区域,该膜的区域包括光导和光输入耦合器,该光输入耦合器包括膜的条带截面,该条带截面形成耦合光导,使耦合光导组合至一起以形成光耦合器输入表面。可将耦合光导组合至一起,使得正对光导区域的边缘汇集在一起以形成输入表面,该输入表面由这些薄边缘组成。光输入耦合器的平面输入表面可提供有益折射以重新导向来自表面的一部分输入光进入角度内,使得它以大于光导的临界角的角度传播。在另一实施方案中,基本上平面光传输元件光学耦合耦合光导的组合边缘。可将耦合光导的一个或多个边缘磨光;熔化;使用光学粘合剂粘附;溶剂焊接;或者沿着边缘表面的区域另外光学耦合,使得表面基本上磨光、平滑、平整、或基本上平面化。磨光可帮助减少光散射、反射、或折射进入在耦合光导内小于临界角的角度内或者向后朝向光源。光输入表面可包括光学元件的表面;粘合剂的表面;多于一个光学元件的表面;一个或多个耦合光导的边缘表面;或一个或多个上述表面的组合。光输入耦合器还可包括具有开口或窗的光学元件,其中来自光源的一部分光可直接通过而不通过光学元件以进入耦合光导内。光输入耦合器或元件、或者其中区域还可包括包覆材料或区域。
在另一实施方案中,在材料中形成包覆层,其中在选自热、压力、溶剂、和电磁辐射的至少一种下可移除一部分的包覆层。在一个实施方案中,包覆层具有小于芯区域的玻璃化转变温度,并且施加至接近光输入边缘的耦合光导的压力降低包覆厚度至小于选自以下之一的在施加压力之前包覆区域的厚度:10%、20%、40%、60%、80%和90%。在另一实施方案中,包覆层具有小于芯区域的玻璃化转变温度,并且施加至接近光输入边缘的耦合光导的热量和压力降低包覆区域的总厚度至小于选自以下之一的在施加热量和压力之前包覆区域的厚度:10%、20%、40%、60%、80%和90%。在另一实施方案中,压敏粘合剂用作包覆层以及将耦合光导折叠,使得在耦合光导的一侧或两侧的压敏粘合剂或组件保持耦合光导在一起,并且通过施加热量和压力来从光输入表面中降低至少10%压敏粘合剂厚度。
使光源耦合光输入耦合器的光输入表面的导向装置
光输入耦合器还可包括导向器,该导向器包括机械、电子、手动、导向、或其他系统或组件以助于对齐光源至光输入表面。导向装置可包括开口或窗,以及可与选自以下一种或多种物理或光学耦合至一起:光源(或者物理连接光源的组件);光输入耦合器;耦合光导;外壳;以及发光装置的电、热、或机械元件。在该装置的一个实施方案中,光学元件包括一个或多个导向器,该导向器设置物理耦合或对齐光源(例如LED条带)至光学元件或耦合光导。在另一实施方案中,光学元件包括一个或多个导向区域,该导向区域设置物理耦合或对齐至输入耦合器的光输入表面。导向器可包括凹槽和脊、孔和销、阳和对应的阴组件、或固定器。在一个实施方案中,导向器包括选自下列的固定器:狭板、按钮、夹具、卡环、夹片、离合器(销固定器)、凸缘、护孔环、锚、钉、销、销钉、U形销、开尾销、开口销、R-夹片、紧扣环、簧环紧扣环、e-环、紧扣环、铆钉、螺旋锚、锁点、肘钉、缝、搭接片、图钉、螺纹固定器、系留螺纹固定器(螺帽、螺钉、柱螺栓、螺纹嵌件、螺杆)、拉杆、触发器、钩和环带、楔锚、以及拉链。在另一实施方案中,一个或多个导向区域设置物理耦合或对齐一种或多种膜、膜片段(例如耦合光导)、传热元件、外壳或发光装置的其他组件至一起。
光重新导向性光学元件
在一个实施方案中,光重新导向性光学元件设置接收来自至少一种光源的光以及重新导向光进入多个耦合光导内。在另一实施方案中,光重新导向性光学元件为选自以下的至少一种:次级光学镜片;装有镜子的元件或表面;诸如镀铝的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的反射膜;诸如3M Inc.的VikuitiTM增强型镜面反射器膜的巨型双折射光学膜;曲面镜;全内部反射元件;分光镜;和二向色反射镜或膜。
在另一实施方案中,来自光源的具有第一波长谱的一部分的光通过波长选择性反射元件(例如二向色滤光镜)的反射导向至多个耦合光导内。在另一实施方案中,来自光源的具有第一波长谱的一部分的光通过波长选择性反射元件(例如二向色滤光镜)的反射导向至多个耦合光导内以及来自第二光源的具有第二波长谱的第二部分的光通过波长选择性反射元件传输至多个耦合光导内。例如,在一个实施方案中,来自发射红色光的LED的红色光通过第一二向色滤光镜以45度定向反射,并且该第一二向色滤光镜反射光进入一组耦合光导内。来自发射绿色光的LED的绿色光通过第二二向色滤光镜以45度定向反射,并且该绿色光通过第一二向色滤光镜进入一组耦合光导内。来自蓝色LED的蓝色光被导向朝向以及通过第一和第二二向色滤光镜进入耦合光导内。光耦合或者合并来自多个光源的输出进入输入表面或光圈的其他组合是投影引擎设计的领域已知的,并且包括合并来自颜色LED的光输出至诸如微型显示器的光圈上的方法。这些技术可容易地适用于实施方案,其中微型显示器或空间光调节器被耦合光导的输入表面替代。
光准直光学元件
在一个实施方案中,光输入耦合器包括光准直光学元件。光准直光学元件接收来自光源的具有第一角半宽度强度的光在至少一个输入平面内以及重新导向来自光源的一部分入射光,使得光的角半宽度强度在第一输入平面中降低。在一个实施方案中,光准直光学元件是以下的一种或多种:光源初级光学镜片;光源次级光学镜片;光输入表面;以及设置在光源和至少一个耦合光导之间的光学元件。在另一实施方案中,光准直元件是以下的一种或多种:注射成型光学透镜;热成型光学透镜;以及由模具制造的交联透镜。在另一实施方案中,光准直元件降低在输入平面以及与输入平面正交的平面内角半宽度(FWHM)强度。
在一个实施方案中,发光装置包括光输入耦合器和膜基光导。在一个实施方案中,光输入耦合器包括光源和光准直光学元件,该光准直光学元件设置接收来自一种或多种光源的光以及提供光输出在第一输出平面、与第一平面正交的第二输出平面、或者两输出平面中,与光准直光学元件发射的光的光轴相比,在空气中该光输出具有小于以下之一的角半宽度强度:60度、40度、30度、20度、和10度。
在一个实施方案中,来自光准直元件的光的角半宽度强度中准直或降低基本上围绕光轴对称。在一个实施方案中,光准直光学元件接收来自光源的光,该光具有大于选自以下之一围绕光轴基本上对称的角半宽度强度:50、60、70、80、90、100、110、120、和130度,并且该光准直光学元件提供与光轴相比具有小于选自以下之一的角半宽度强度的输出光:60、50、40、30、和20度。例如,在一个实施方案中,光准直光学元件接收来自白色LED的具有围绕光轴对称的约120度的角半宽度强度的光以及提供与光轴相比具有约30度的角半宽度强度的输出光。
在另一实施方案中,来自光准直元件的光的角半宽度强度中准直或降低基本上围绕光轴对称。在一个实施方案中,光准直光学元件接收来自光源的光,该光具有大于选自以下之一围绕光轴基本上对称的角半宽度强度:50、60、70、80、90、100、110、120、和130度,并且该光准直光学元件提供具有小于选自60、50、40、30、和20度之一的角半宽度强度的输出光在第一输出平面中以及具有大于选自100、90、80、70、60、50、40、和30度之一的角半宽度强度的输出光在与第一输出平面基本上正交的第二输出平面中。例如,在一个实施方案中,光准直光学元件接收来自白色LED的具有围绕光轴对称的约120度的角半宽度强度的光以及提供与光轴相比具有约30度的角半宽度强度的输出光在与耦合光导叠堆的延伸膜表面正交的第一平面中以及具有约80度的角半宽度强度的输出光在与耦合光导叠堆的延伸膜表面平行的第二平面中。在一个实施方案中,第一输出平面基本上平行于在耦合光导叠堆中耦合光导的延伸膜表面,该耦合光导叠堆设置接收来自光准直光学元件的光。
在一个实施方案中,发光装置包括光输入耦合器和膜基光导,其中与在光导中传播的光的光轴相比,在光导内传播的光具有小于选自以下之一的角半宽度强度:60度、40度、30度、20度、和10度。在另一实施方案中,通过角带宽降低方法来降低耦合光导、光混合区域、光导区域、或发光区域的一个或多个区域中传播的光的角半宽度强度。在一个实施方案中,发光装置包括利用一种或多种角半宽度强度降低方法的膜基光导,该角半宽度强度降低方法包括但不限于:使用光准直光学元件来准直入射光;在使用一个或多个耦合光导的锥形或弓形侧向边缘的耦合光导或者耦合光导的区域内准直光;减少在一个或多个弯曲区域中一个或多个耦合光导的弯曲弧线的半径;减少芯区域和包覆区域之间折射率差异;降低包覆区域的厚度;以及降低包覆区域的折射率。
通过测量从光学性质端切法线至膜表面的光导的远场角强度输出以及计算和调整在空气-光导界面上的折射可测定在光导内传播的光的角半宽度强度。在另一实施方案中,来自一个或多个光提取特征物或者包括膜基光导的光提取特征物的光提取区域的提取光的平均角半宽度强度小于选自以下之一:50度、40度、30度、20度、10度、和5度。在另一实施方案中,与区域内光导的表面法线相比,从光提取特征物中提取的光的峰角强度为在50度内。在另一实施方案中,来自膜基光导的发光区域的提取光的远场总角半宽度强度小于选自以下之一:50度、40度、30度、20度、10度、和5度,以及与在发光区域中光导的表面法线相比,峰角强度为在50度之内。
光转向光学元件
在一个实施方案中,光输入耦合器包括光转向光学元件,该光转向光学元件设置接收来自光源的具有第一光轴角的光以及重新导向光以具有与第一光轴角不同的第二光轴角。在一个实施方案中,光转向光学元件重新导向光约90度。在另一实施方案中,光转向光学元件在至少一个平面内重新导向入射光的光轴选自75度和90度的范围内的角度。在另一实施方案中,光转向光学元件重新导向入射光的光轴选自40度和140度的范围内的角度。在一个实施方案中,光转向光学元件光学耦合光源或者耦合光导的光输入表面。在另一实施方案中,光转向光学元件通过空气间隙在来自光源的光的光路或耦合光导的光输入表面中分隔。在另一实施方案中,光转向光学元件重新导向来自两种或多种光源的具有第一光轴角的光以使光具有与第一光轴角不同的第二光轴角。在进一步实施方案中,光转向光学元件重新导向来自光源的具有第一光轴角的第一部分的光以使光具有与第一光轴角不同的第二光轴角。在另一实施方案中,光转向光学元件重新导向来自第一光源的具有第一光轴角的光以使光具有与第一光轴角不同的第二光轴角以及重新导向来自第二光源的具有第三光轴角的光以使光具有与第三光轴角不同的第四光轴角
双向光转向光学元件
在另一实施方案中,光转向光学元件重新导向来自一种或多种光源的光轴为两种不同方向。例如,在一个实施方案中,光输入耦合器的中间耦合光导是非折叠的耦合光导,并且堆叠、折叠的耦合光导的两阵列的光输入端被导向中间耦合光导。双向光转向光学元件设置在中间耦合光导之上,使得来自光源的第一部分的光进入中间耦合光导,来自光源的第二部分的光通过双向光转向光学元件被导向在平行于第一方向中以及朝向折叠耦合光导的第一堆叠阵列的输入表面,并且来自光源的第三部分的光通过双向光转向光学元件被导向在平行于第二方向中以及朝向折叠耦合光导的第二堆叠阵列的输入表面。在该实施方案中,光源可设置在发光区域或发光装置的侧向边缘之间,以及非折叠的耦合光导消除另外的黑色区域(在此折叠耦合光导没有足够空间)或者消除耦合光导中多个弯曲的需求,这些弯曲可导致进一步光损耗以及增加体积需求。
在一个实施方案中,双向光转向光学元件分离和转向光源的光轴为两个不同方向。在另一实施方案中,双向光转向光学元件旋转第一光源的光轴为第一方向以及旋转第二光源的光轴为与第一方向不同的第二方向。在另一实施方案中,诸如注射成型透镜的光学元件包括多于一个光转向光学元件和光准直元件,该多于一个光转向光学元件和光准直元件配置接收来自多于一个光源的光。例如,包括光学光转向表面和光准直表面的线性阵列的注射成型透镜可设置接收来自包括线性LED阵列的条带的光,使得光被导向至多个光输入耦合器或耦合光导的叠堆。通过形成单个光学元件以进行多种光源的光转向和光准直,需要较少的光学元件并且费用降低。在另一实施方案中,双向光转向元件可以为光学耦合光源、耦合光导、或其组合。
光转向和光准直光学元件
在另一实施方案中,光转向光学元件转向来自光源的光的光轴在光转向元件内的第一平面中,以及准直光在第一平面中、在与第一平面正交的第二平面中、或其组合。在另一实施方案中,光转向光学元件包括光转向区域和准直区域。在一个实施方案中,通过准直输入光在至少一个平面中,光更有效地在光导内传播,以及减少在弯曲区域中损耗,并且减少进入耦合光导内的输入耦合损耗。在一个实施方案中,光转向光学元件是注射成型透镜,将该注射成型透镜设计重新导向光从第一光轴角至与第一光轴角不同的第二光轴角。注射成型透镜可由诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的光传输材料、聚碳酸酯、硅酮、或任何合适的光传输材料构成。在进一步实施方案中,光转向元件可以为基本上平面元件,该基本上平面元件在第一平面中重新导向光从第一光轴角至第二光轴角,同时基本上保持在第二平面中光轴角与第一平面正交。例如,在一个实施方案中,光转向光学元件是在使用二氧化碳(CO2)激光切断机从PMMA的1mm薄板中切割的一个平面上具有弯曲轮廓的1毫米(mm)厚度透镜。
在一个实施方案中,光输入耦合器包括具有光转向边缘的光转向光学元件或耦合光导,该光转向边缘使得光源可设置在邻近进入光导区域的来自光源的光的输入侧发光表面侧的延伸界限区域之间。在该实施方案中,转向光学元件或光转向边缘使得光源在基本上未延伸超过各侧下可设置在光导区域的光输入侧区域上。此外,在该实施方案中,可将光源折叠在光导的发光区域之后,使得光源基本上未延伸超过发光区域的边缘或包括发光区域的发光装置的外表面。在另一实施方案中,使用其光轴将光源基本上朝向发光区域导向,并且耦合光导的转向光学元件或转向边缘使得光可转向,从而使得其可进入堆叠耦合光导阵列,该堆叠耦合光导阵列基本上平行于光导区域的输入侧以及基本上正交于光源光轴来堆叠。
光耦合光学元件
在一个实施方案中,发光装置包括光耦合光学元件,该光耦合光学元件设置接收来自光源的光以及传输比没有光耦合元件下更大通量的光进入耦合光导内。在一个实施方案中,光耦合元件折射来自光源的第一部分的入射光,使得其以从法线的较小的入射角入射在一个或多个耦合光导或一组耦合光导的输入表面上,使得更多光通量耦合至耦合光导或一组耦合光导内(由于反射的光线损耗更少)。在另一实施方案中,光耦合光学元件光学耦合选自以下至少一种:光源;多个耦合光导;多组耦合光导;多种光源。
挡光元件
在一个实施方案中,光输入耦合器包括挡光元件以阻挡外界光到达光导或光导区域、或者阻挡从发光装置的区域发射的光从观察者观察的装置中溢出。在一个实施方案中,挡光元件防止入射光的重要部分通过吸收、反射、或其组合来溢出或进入光输入耦合器。例如,在一个实施方案中,铝反射带粘附在光输入耦合器的耦合光导周围。在另一实施方案中,低折射率包覆或空气区域设置在光吸收或反射挡光元件之间,使得在耦合光导或光导的芯层内全内部反射的光未因全内部反射受阻,并且未被吸收或散射出耦合光导或光导。在另一实施方案中,挡光元件是基本上镜面反射元件,以及光学耦合一个或多个耦合光导或光导。在另一实施方案中,例如,光输入耦合器的外壳是黑色的,以及基本上吸收从耦合光导的边缘溢出的光,并且防止该光被发光装置的外观分散。在另一实施方案中,挡光元件是设置在低接触面积覆盖物上或者物理或光学耦合低接触面积覆盖物的区域。在另一实施方案中,挡光元件保持耦合光导彼此之间的相对位置或者保持耦合光导以及光导区域、光混合区域、或光源之间的相对位置。例如,在一个实施方案中,局部镜面反射铝膜在耦合光导周围包括粘合剂(铝带)、包裹物,并且也粘附至在光混合区域中光导。在一个实施方案中,挡光元件具有大于选自以下之一的ASTM D790挠曲模量:1.5、2、4、6、8、10、和15千兆帕(GPa)。
光学元件的热稳定性
在另一实施方案中,光耦合光学元件或光重新导向性光学元件包含具有比在耦合光导内包含材料的体积平均玻璃化转变温度更大的体积平均玻璃化转变温度的材料。在另一实施方案中,耦合光导的玻璃化转变温度小于100摄氏度以及光耦合光学元件或光重新导向性光学元件的玻璃化转变温度大于100摄氏度。在进一步实施方案中,耦合光导的玻璃化转变温度小于120摄氏度以及光耦合光学元件或光重新导向性光学元件的玻璃化转变温度大于120摄氏度。在进一步实施方案中,耦合光导的玻璃化转变温度小于140摄氏度以及光耦合光学元件或光重新导向性光学元件的玻璃化转变温度大于140摄氏度。在进一步实施方案中,耦合光导的玻璃化转变温度小于150摄氏度以及光耦合光学元件或光重新导向性光学元件的玻璃化转变温度大于150摄氏度。在另一实施方案中,光重新导向性光学元件或光耦合光学元件包含聚碳酸酯,并且耦合光导包含聚(甲基丙烯酸甲酯)。在另一实施方案中,至少一个光重新导向性光学元件和光耦合光学元件热耦合发光装置的传热元件或外壳。
耦合光导
在一个实施方案中,耦合光导是区域,其中在区域内的光可在波导条件下传播,以及输入耦合光导的表面或区域的一部分光通过耦合光导朝向光导或光混合区域。在一个实施方案中,耦合光导通过沿着膜的“主体”(光导区域)延伸的“支脚(leg)”来限定。在一个实施方案中,在波导条件下在耦合光导内传播的光从耦合光导的外表面反射,而后全内部反射在耦合光导的体积内。在另一实施方案中,耦合光导包括光学耦合耦合光导的芯区域的包覆区域或其他区域。在该实施方案中,在耦合光导内一部分光可传播通过芯区域,在耦合光导内一部分光可传播通过包覆区域或其他区域,或者光可在波导条件下传播通过两区域(或者在非-波导条件下接近输入表面处、在包覆或其他区域上接近光提取层处、或者接近弯曲区域处)。在一些实施方案中,耦合光导可用于几何级数转变来自第一成形区域的光源的一部分通量至与第一成形区域不同的第二成形区域。在该实施方案的例子中,由平面膜的折叠条带(耦合光导)的边缘形成的光输入耦合器的光输入表面具有3毫米×2.7毫米的矩形尺寸,并且光输入耦合器耦合光进入在光混合区域中膜的平面截面,该平面截面具有40.5毫米×0.2毫米的横截面尺寸。在一个实施方案中,光输入耦合器的输入面积与设置接收来自一个或多个耦合光导的光混合区域或光的光导的横截面面积基本相同。在另一实施方案中,总变换系数定义为:接收来自光源的超过5%的光通量的光输入耦合器的总光输入表面积除以设置接收来自耦合光导的光的混合区域或光导区域的总横截面面积,该总变换系数选自以下之一:1至1.1;0.9至1;0.8至0.9;0.7至0.8;0.6至0.7;0.5至0.6;0.5至.999;0.6至0.999;0.7至0.999;小于1;大于1;等于1。在另一实施方案中,对应耦合光导的边缘的各光输入耦合器的输入表面积与设置接收来自各对应耦合光导的光混合区域或光导区域的横截面面积基本上相同。在另一实施方案中,个别变换系数定义为:光输入耦合器的单个光输入表面的总光输入面积(对应于耦合光导的边缘)除以设置接收来自对应耦合光导的光的光混合区域或光导的总横截面面积,该个别变换系数选自以下之一:1至1.1;0.9至1;0.8至0.9;0.7至0.8;0.6至0.7;0.5至0.6;0.5至.999;0.6至0.999;0.7至0.999;小于1;大于1;等于1。
在另一实施方案中,耦合光导设置接收来自具有第一输入表面最长尺寸的至少一个输入表面的光以及传输光至具有发光表面的光导,该发光表面具有大于第一输入表面最大尺寸的发光表面最长尺寸。在另一实施方案中,耦合光导是多个光导,该光导设置接收来自至少一种光源的光通过耦合光导的边缘或表面,并且导向光进入包括发光表面的光导的表面、边缘、或区域。在一个实施方案中,耦合光导提供光通道,其中在光输入耦合器的光输出区域下在第一横截面中进入耦合光导的光通量可重新分布至与第一横截面不同的第二横截面内。光输入耦合器或光混合区域发射的光然后可传播至光导或光导区域,该光导或光导区域可以为相同元件的单独区域(例如相同膜的单独区域)。在一个实施方案中,发光装置包括光源和膜,加工该膜以形成具有光提取特征物的光导区域、光混合区域,其中来自多个来源、光输入耦合器、或耦合光导的光在进入光导区域之前混合。可使耦合光导、光混合区域、和光提取特征物全部由相同膜形成或形成在相同膜上或内,并且它们可保持彼此相互连通通过一个或多个区域。
在一个实施方案中,至少一个耦合光导设置接收来自具有至少两种不同颜色的多种光源的光,其中将通过耦合光导接收的光通过反射成角度、空间、或两者预混合通过耦合光导,以及当使用基于光谱仪的专色色度计时,在如VESA平面显示器测量标准(Flat Panel Display MeasurementsStandard)第2.0版,2001年6月1日(附录201,第249页)所述的1976u′,v′均匀色度等级(Uniform Chromaticity Scale)下测量的发光装置的发光表面的9-点取样的空间颜色不均匀性(9-spot sampled spatial colornon-uniformity),Δu′v′选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。耦合光导折叠和弯曲
在一个实施方案中,发光装置包括光混合区域,该光混合区域设置在光导以及经切割以形成耦合光导的条带或片段之间,其中将条带或片段的边缘集合汇集以形成光输入耦合器的光输入表面,该光输入耦合器设置接收来自光源的光。在一个实施方案中,光输入耦合器包括耦合光导,其中耦合光导在一个平面上包括至少一个折叠和弯曲,使得至少一个边缘重叠另一边缘。在另一实施方案中,耦合光导包括多个折叠和弯曲,其中耦合光导的边缘可在区域中相邻至一起,使得区域形成发光装置的光输入耦合器的光输入表面。
在一个实施方案中,发光装置包括光输入耦合器,该光输入耦合器包括弯曲或折叠的至少一个耦合光导,使得在弯曲或折叠之前在光导内以第一方向传播的光在弯曲或折叠之后在光导内以与第一不同的第二方向传播。
在一个实施方案中,至少一个耦合光导包括条带或片段,该条带或片段弯曲或折叠以使弧线半径比条带或片段的厚度小75倍。在另一实施方案中,至少一个耦合光导包括条带或片段,该条带或片段弯曲或折叠以使弧线半径比条带或片段的厚度大10倍。在另一实施方案中,至少一个耦合光导被弯曲或折叠,使得在至少一个平面中通过发光装置或耦合光导的横截面最长尺寸小于未折叠或弯曲的尺寸。可将片段或条带在多于一个方向或区域中弯曲或折叠,并且在条带或片段之间折叠或弯曲的方向可以不同。
光输入耦合器的光学效率
在实施方案中,光输入耦合器的光学效率定义为:通过光输入耦合器光输入表面以及射出光输入耦合器进入混合区域、光导、或发光表面内的来自光源的原始光通量的百分率,该光输入耦合器的光学效率大于选自以下之一:50%、60%、70%、80%、90%、和95%。准直度可影响光输入耦合器的光学效率。
进入耦合光导的光准直
在一个实施方案中,选自光源;光准直光学元件;光源初级光学镜片;光源次级光学镜片;光输入表面;设置在光源以及选自耦合光导、耦合光导形状、混合区域形状、光输入耦合器形状、和光输入耦合器的元件或区域的形状中至少一种之间的光学元件的至少一种提供在耦合光导内具有选自以下的角半宽度强度的光:小于80度;小于70度;小于60度;小于50度;小于40度;小于30度;小于20度;小于10度;在10度和30度之间;在30度和50度之间;在10度和60度之间以及在30度和80度之间。在一些实施方案中,高度准直(约10度或更小的FWHM)的光在具有光提取特征物的光导区域内未混合,使得可以有黑带或不均匀区域。然而,在该实施方案中,相对于准直更低的光,该光在光导中曲线和弯曲周围有效耦合,以及在一些实施方案中,高度准直使得可得到小弧线半径,因而在光输入耦合器以及该发光装置中折叠或弯曲的体积更小。在另一实施方案中,来自光源的具有低度准直(约120度的FWHM)的光的重要部分在耦合光导内被反射至角度内,使得它在接近具有小弧线半径的弯曲或折叠的区域中射出耦合光导。在该实施方案中,在光提取区域的范围的光导中来自耦合光导的光的空间光混合(提供均匀颜色或亮度)程度高,并且从光导中提取的光似乎具有更加均匀的角度或空间颜色、或亮度均匀性。
在一个实施方案中,通过光准直光学元件将来自光源的光准直在第一平面中以及通过耦合光导的光准直边缘将光准直在与第一平面正交的第二平面。在另一实施方案中,通过光准直元件将来自光源的第一部分的光准直在第一平面中以及通过一个或多个耦合光导的准直边缘将光的第一部分进一步准直在与第一平面正交的第二平面、第一平面、或其组合中。在进一步实施方案中,通过光准直元件将来自光源的光的第一部分准直在第一平面中以及通过一个或多个耦合光导的准直边缘将来自光源的光的第二部分或光的第一部分准直在与第一平面正交的第二平面、第一平面、或其组合中。
在另一实施方案中,将一个或多个耦合光导弯曲或折叠,以及将光源的光轴以第一重新导向角定向至发光装置光轴;以第二重新导向角定向至与发光装置光轴正交的第二方向;以第三重新导向角定向至与发光装置光轴和第二方向正交的第三方向。在另一实施方案中,第一重新导向角、第二重新导向角、或第三重新导向角选自以下之一:0度、45度、90度、135度、180度、0-90度、90-180度、和0-180度。
可以不同角度定向各光源。例如,沿着膜的一个边缘的具有条带-型光输入耦合器的两种光源可直接彼此定向(光轴相隔180度)。在另一例子中,光源可设置在膜的边缘的中心以及彼此远离定向(光轴也相隔180度)。
可将片段或条带折叠一次,例如沿着膜的一侧使条带定向和彼此相邻,使得光源光轴在与膜平面或光导平面基本上平行的方向上。也可将条带或片段折叠两次,例如使得光源光轴基本上垂直于膜平面或垂直于波导。
在一个实施方案中,在耦合光导或光输入耦合器的耦合光导、区域或片段中折叠或弯曲以相对光源光轴的弯曲角度方向具有折痕或弯曲的径向中心。在另一实施方案中,弯曲角度是选自以下之一:0度、45度、90度、135度、180度、0-90度、90-180度、和0-180度。
弯曲或折叠也可具有单一方向弯曲(例如垂直型、水平型、45度型或其他单个角度)或者弯曲或折叠为诸如扭曲型的多角度,其中条带或片段被扭转。在一个实施方案中,耦合光导的条带、片段或区域同时以两个方向弯曲,使得条带或片段被扭转。
在另一实施方案中,光输入耦合器包括至少一种光源,该光源设置输入光进入切割至膜内的条带(或耦合光导)的边缘,其中条带被扭转以及与形成输入表面的它们的边缘对齐,以及光源输出表面区基本上与耦合光导、光导、光导区域或光输入表面的边缘平行,或者光源的光轴基本上垂直于耦合光导、光导、光导区域、或光输入表面的边缘。在另一实施方案中,多种光源设置耦合光进入光输入耦合器内,该光输入耦合器包括切割至膜内的条带,使得至少一种光源具有基本上平行于光导边缘、耦合光导侧向边缘或光导区域的最接近边缘的光轴。在另一实施方案中,将两组耦合光导朝向彼此单独折叠,使得条带末端之间的距离基本上为两组之间中心条带的厚度,并且两种或多种光源设置导向光以基本上相反方向进入条带。在一个实施方案中,将两组耦合光导朝向彼此如此单独折叠,然后将两者以远离膜的方向折叠,使得耦合光导的边缘汇集至一起以形成单个光输入表面,该单个光输入表面设置接收来自至少一种光源的光。在该实施方案中,光源的光轴可以基本上垂直与基本上平面的膜基光导。
在一个实施方案中,将来自相同膜的耦合光导的两相对叠堆折叠以及重新结合在远离耦合设备端的一些点处。通过分裂膜为一束或多束来完成这个,将这些束彼此折叠。在该实施方案中,可将束在额外紧密半径下折叠以及重新结合至单个叠堆内。可将叠堆输入进一步磨光为单个平整输入表面或者光学耦合平面窗,并且设置接收来自光源的光。
在一个实施方案中,两个膜堆叠的组合配置以减少总体积。在一个实施方案中,将膜弯曲或折叠至弧线半径大于10×膜厚度以得到充足膜内传播的光的第一部分的全内部反射。
在另一实施方案中,光输入耦合器包括至少一个耦合光导,其中耦合光导包括弓形的反射边缘,以及将其以基本上平行于光导边缘或光导区域的最接近边缘的折叠方向折叠多次,其中多次折叠用于使边缘截面汇集至一起以形成具有小尺寸的光输入表面。在另一实施方案中,光耦合光导、条带、或片段具有从耦合光导切割的准直截面,该耦合光导导向光基本上更加平行于光源的光轴。在一个实施方案中,耦合光导、条带或片段的准直截面导向光在基本上平行于光导或光导区的至少一个平面中基本上更加平行于光源的光轴。
在进一步实施方案中,光输入耦合器包括具有圆弧、分段圆弧或切割至膜内的其他光重新导向边缘的至少一个耦合光导,并且光输入耦合器包括膜的区域,将该膜的区域卷曲以形成螺旋或中心环状光输入边缘,该光输入边缘设置接收来自光源的光。
耦合光导侧向边缘
在一个实施方案中,侧向边缘本文中定义为耦合光导的边缘,该耦合光导的边缘基本上不直接接收来自光源的光以及并不是光导的边缘的一部分。耦合光导的侧向边缘基本上仅接收来自耦合光导内传播光的光。在一个实施方案中,侧向边缘选自以下至少一种:未涂覆;使用反射材料涂覆;设置靠近反射材料;以及被特定横截面分布切割。可将侧向边缘涂覆、结合、或设置靠近镜面反射材料、局部漫射反射材料、或漫射反射材料。在一个实施方案中,使用包含纳米-尺寸或微米-尺寸颗粒或薄片的镜面反射油墨来涂覆边缘,当将耦合光导通过折叠或弯曲汇集至一起时,该边缘基本上以镜面方式反射光。在另一实施方案中,光反射元件(例如具有高反射的多层镜聚合物)设置靠近设置的耦合光导的至少一个区域的侧向边缘,具有高反射的多层镜聚合物膜设置接收来自边缘的光以及将其反射并且将其向后导向至光导内。在另一实施方案中,侧向边缘为圆形以及来自边缘的折射出光导的入射光百分率减小。达到圆形边缘的一种方法是使用激光器以通过控制加工参数(切割速度、切割频率、激光器功率等)来切割来自膜和边缘的条带、片段或耦合光导区域为圆形。产生圆形边缘的其他方法包括机械砂磨/磨光或化学/蒸汽磨光。在另一实施方案中,耦合光导的区域的侧向边缘为锥形、角锯齿状,或者另外被切割或成形,使得在耦合光导内传播的来自光源的光从边缘反射,从而将其导向至接近光源的光轴的角度内,朝向折叠或弯曲区域,或者朝向光导或光导区域。
耦合光导的宽度
在一个实施方案中,耦合光导在宽度和厚度上的尺寸基本上彼此相等,使得各边缘表面输入表面积基本上相同。在另一实施方案中,耦合光导的平均宽度,w通过以下等式测定:
w=MF*WLES/NC,
其中WLES是在平行于接收来自耦合光导的光的光导区域或光导的光入射边缘的方向中发光表面的总宽度;NC是在平行于接收来自耦合光导的光的光导区域或光导的光入射边缘的方向中耦合光导的总数目;以及MF是放大系数。在一个实施方案中,放大系数是选自以下之一:0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、0.7-1.3、0.8-1.2、和0.9-1.1。在另一实施方案中,选自耦合光导宽度、耦合波导的最大宽度、耦合光导的平均宽度、和各耦合光导的宽度至少一种选自:0.5mm-1mm;1mm-2mm;2mm-3mm;3mm-4mm;5mm-6mm;0.5mm-2mm;0.5mm-25mm;0.5mm-10mm;10-37mm;和0.5mm-5mm。在一个实施方案中,选自耦合光导宽度、耦合波导的最大宽度、耦合光导的平均宽度、和各耦合光导的宽度至少一种小于20毫米。
在一个实施方案中,设置接收来自第一光源的光的耦合光导的平均宽度与耦合光导的平均厚度的比率大于选自以下之一:1、2、4、5、10、15、20、40、60、100、150、和200。
在一个实施方案中,在耦合光导阵列中外部耦合光导或者在耦合光导阵列中两外部耦合光导的宽度比在阵列中内部或其他耦合光导的平均宽度更宽。在另一实施方案中,在耦合光导阵列中外部耦合光导或者在耦合光导阵列中两外部耦合光导的宽度比在阵列中所有内部或其他耦合光导更宽。在进一步实施方案中,当将耦合光导阵列以接收来自光源的光的方式在输入表面上堆叠时,在耦合光导阵列中外部耦合光导或在耦合光导阵列中两外部耦合光导的宽度比在阵列中内部或其他耦合光导的平均宽度更宽的量基本上大于在阵列中内部或其他耦合光导的厚度。在进一步实施方案中,在耦合光导阵列中外部耦合光导或者在耦合光导阵列中两外部耦合光导的宽度与内部或其他耦合光导的平均宽度的比率选自以下之一:大于0.5;大于0.8;大于1;大于1.5;大于2;大于3;在0.5和3之间;在0.8和3之间;在1和3之间;在1和5之间;在1和10之间。在另一实施方案中,在阵列的一侧上宽的外部耦合光导使得耦合光导的区域在待朝向其他耦合光导的侧向边缘折叠的宽度方向中延伸超过其他耦合光导,从而提供对灰尘、TUR防止光射出-耦合、划痕等的诸如低接触面积覆盖物的防护屏障。在另一实施方案中,可使延伸的耦合光导区域围绕选自以下一种或多种延伸:在一侧上的一个或多个耦合光导的侧向边缘;在阵列中底部耦合光导的侧向边缘和一个表面;在一个或多个耦合光导的相对侧上侧向边缘;在阵列中内部或其他耦合光导的相对侧上的侧向边缘;在阵列中内部或其他耦合光导的相对侧上的侧向边缘;以及在阵列中其他端耦合光导的外表面。例如,在一个实施方案中,包括具有10毫米宽度的9个耦合光导的10个耦合光导阵列布置在具有27毫米宽度的第10个耦合光导外部上一个侧向边缘处堆叠和对齐,其中各耦合光导为0.2毫米厚。在该实施方案中,使超过堆叠的9个耦合光导的边缘的外部耦合光导17mm区域围绕9个耦合光导的堆叠包裹,并且将其以重叠方式与自身固定(例如通过粘合剂或夹紧机械装置)以保护内部耦合光导。在另一实施方案中,堆叠耦合光导阵列包括在具有10毫米宽度的8个耦合光导之间具有15毫米宽度的2个外部耦合光导,其中各耦合光导为0.4毫米厚。在该实施方案中,将外侧顶部耦合光导沿着在堆叠耦合光导阵列的一侧上侧向边缘来侧折叠以及将外侧底部耦合光导沿着在堆叠耦合光导阵列的相对侧上相对侧向边缘来侧折叠。在该实施方案中,各折叠截面有助于保护耦合光导的侧向边缘。在另一实施方案中,将低接触面积膜置于耦合光导的侧向边缘和折叠截面之间。在另一实施方案中,折叠截面包括低接触面积表面特征物,在未显著耦合来自耦合光导的侧面区域和/或表面区域的光下使得它提供保护。在另一实施方案中,耦合光导包括粘合剂,该粘合剂设置在耦合光导的两个区域之间,使得它粘附自身并包裹耦合光导叠堆。
耦合光导之间的间隙
在一个实施方案中,两个或多个耦合光导包括在连接光导区域的区域、或光混合区域中光导之间的间隙。在另一实施方案中,由产生光导之间的间隙的制造方法来制造光导。例如,在一个实施方案中,通过模切膜来制造光导,并且耦合光导具有彼此之间的间隙。在一个实施方案中,耦合光导之间的间隙大于选自以下之一:0.25、0.5、1、2、4、5和10毫米。如果在耦合光导之间的间隙相对于耦合光导宽度而言非常大,且如果因为光导侧面具有光不进入光导区域的区域(间隙区域),在平行于在光导中传播的光的方向上光混合区域不够长,则发光区域的均匀性可能会降低(关于亮度或颜色均匀性)。在一个实施方案中,光导包括两个光导,其中两个耦合光导的宽度平均值除以在耦合光导接合光混合区域或光导区域的区域处耦合光导之间间隙的宽度值大于选自以下之一:1、1.5、2、4、6、10、20、40、和50。在另一实施方案中,光导包括在耦合光导之间大的间隙以及足够长光混合区域以提供均匀性的期望水平。在另一实施方案中,光导包括两个光导,其中在耦合光导之间的间隙宽度除以在耦合光导接合光混合区域或光导区域的区域处两个耦合光导的宽度平均值大于选自以下之一:1、1.5、2、4、6、10、20、40、和50。
成形或锥形耦合光导
耦合光导宽度可以预定方案改变。在一个实施方案中,当将耦合光导的光输入边缘设置在一起以形成在光输入耦合器上的光输入表面时,在光导中,耦合光导的宽度由中心耦合光导中大的宽度变小,该变小从所示中心耦合光导开始。在该实施方案中,具有基本上环形光输出光圈的光源可耦合至耦合光导内,使得在与光轴之间更高角度的光耦合至较小宽度条带内,使得发光表面的均匀性大于选自以下之一:60%、70%、80%、90%、和95%,该发光表面沿着光导或光导区域的边缘以及平行于设置接收来自耦合光导的光的光导区域的输入边缘。
可设想堆叠耦合光导的其他形状,例如三角形、矩形、椭圆形等,这些形状提供相匹配的输入区域至光源的发光表面。耦合光导的宽度也可逐渐减小,使得它们重新导向从光源接收的一部分光。在靠近光源处、在沿着光源和光导区域之间的耦合光导的区域中、靠近光导区域处、或其一些组合处,光导可以为锥形。
在一些实施方案中,一种光源无法提供足够光通量以使能得到特定发光装置所需的期望亮度或光输出分布。在该例子中,沿着光导区域或光导混合区域的边缘或侧面,人们可使用多于一个光输入耦合器和多于一种光源。在一个实施方案中,对于至少一个光输入耦合器,耦合光导的平均宽度为选自以下的第一宽度范围:1-3;1.01-3;1.01-4;0.7-1.5;0.8-1.5;0.9-1.5;1-2;1.1-2;1.2-2;1.3-2;1.4-2;0.7-2;0.5-2;和0.5-3倍的在光输入表面处光导耦合器宽度的方向中光源的光输出表面的最大宽度。
在一个实施方案中,一个或多个耦合光导在邻近光导区域或光混合区域的耦合光导的区域中逐渐变宽。通过向外逐渐变细,来自耦合光导的光在进入膜的光导区域(或其他区域)之前可扩张至更宽空间区域内。这可改善靠近光输入侧面处空间均匀性。而且,在该实施方案中,通过使耦合光导向外逐渐变细,需要更少耦合光导以照亮光导区域侧面。在一个实施方案中,锥形耦合光导使能够实用更少耦合光导,这使得光导更厚、光源输出面积更小、或者可使用具有特定光源的多于一个耦合光导叠堆。在一个实施方案中,耦合光导在其长度内平均宽度与在它们耦合光进入光混合区域或光导区域的区域宽度的比率小于选自以下之一:1、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、和0.1。在另一实施方案中,在光输入表面处耦合光导的宽度与在它们耦合光进入光混合区域或光导区域的区域宽度的比率小于选自以下之一:1、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、和0.1。
在一个实施方案中,耦合光导尺寸比率,耦合光导宽度(宽度为正交于在耦合光导内朝向光混合区域、光导、或光导区域传播的通常方向下测定的平均尺寸)与耦合光导厚度(厚度为在垂直于在耦合光导内光的传播平面的方向下测定的平均尺寸)的比率大于选自以下之一:5∶1、10∶1、15∶1、20∶1、25∶1、30∶1、40∶1、50∶1、60∶1、70∶1、和100∶1。在一个实施方案中,耦合光导的厚度小于600微米以及宽度大于10毫米。在一个实施方案中,耦合光导的厚度小于400微米以及宽度大于3毫米。在进一步实施方案中,耦合光导的厚度小于400微米以及宽度大于10毫米。在另一实施方案中,耦合光导的厚度小于300微米以及宽度小于10毫米。在另一实施方案中,耦合光导或光传输膜的厚度以及宽度小于20毫米。耦合光导的侧向边缘的不完整性(例如,由于条带的切割导致与完整平面、平整表面的偏差)可增加光通过耦合光导的边缘或表面的损耗。通过增加耦合光导的宽度,人们可降低边缘不完整的作用,这是因为对于给定角度范围的光传播,在耦合光导内反馈(反射)出随后边缘表面(与表面相互作用)的光在更宽耦合光导中比在窄的耦合光导中更少。耦合光导宽度是影响进入光导区域、光混合区域、或光导的光的空间颜色或亮度均匀性的因数,并且当与发光区域的宽度相比耦合光导的宽度较大(在相同方向中)时,则可出现空间非-均匀区域。
在另一实施方案中,发光表面面积的宽度与耦合光导的平均宽度的比率大于选自以下之一:5∶1;15∶1;20∶1;25∶1;30∶1;40∶1;50∶1;60∶1;70∶1;100∶1;150∶1;200∶1;300∶1;500∶1;和1000∶1,该发光表面面积设置接收在平行于耦合光导的宽度的方向中由形成光输入耦合器的一组耦合光导发射的至少10%的光。在另一实施方案中,总发光表面的总宽度与平均耦合光导宽度的比率大于选自以下之一:5∶1;15∶1;20∶1;25∶1;30∶1;40∶1;50∶1;60∶1;70∶1;100∶1;150∶1;200∶1;300∶1;500∶1;和1000∶1,该总发光表面设置接收由导向光朝向发光区域或沿着宽度的表面的所有耦合光导发射的光。
在一个实施方案中,耦合光导的宽度大于以下之一:1.1、1.2、1.3、1.5、1.8、2、3、4、和5倍光源的光输出表面宽度,该光源设置耦合光进入耦合光导内。在另一实施方案中,相对于光源的光输出表面宽度的耦合光导宽度更大使得通过耦合光导的光准直边缘的准直度更高(更低角半宽度强度)。
耦合光导的光转向边缘
在一个实施方案中,一个或多个耦合光导具有在耦合光导内通过全内部反射一部分光来光学转向的边缘形状,使得在耦合光导内光的光轴从第一光轴角转变为不同于第一光轴角的第二光轴角。一个或多个耦合光导的多于一个边缘可具有在耦合光导内转向光的形状或轮廓,并且该边缘还可提供对在耦合光导内传播的一部分光的准直。例如,在一个实施方案中,耦合光导叠堆的一个边缘被弯曲,使得在光导内传播的光的光轴被旋转90度。在一个实施方案中,通过耦合光导的一个边缘的光轴旋转角度大于以下之一:10度、20度、40度、45度、60度、80度、90度、和120度。在另一实施方案中,通过耦合光导的多于一个边缘区域的光轴旋转角度大于以下之一:10度、20度、40度、45度、60度、80度、90度、120度、135度、和160度。通过采用多于一个特定弯曲边缘,光可旋转到宽范围的角度。在一个实施方案中,在耦合光导内光通过第一边缘轮廓被重新导向在第一方向(+θ方向),以及通过第二边缘轮廓被旋转在第二方向(+θ2)中。在另一实施方案中,在耦合光导内光通过第一边缘轮廓被从第一方向重新定向至第二方向,以及通过进一步沿着耦合光导的第二边缘轮廓区域被旋转回第一方向。在一个实施方案中,耦合光导的光转向边缘设置在一个或多个区域,这包括但不限于:靠近光源;靠近耦合光导的光输入表面;靠近光混合区域;靠近光导区域;在耦合光导的光输入表面之间;靠近光混合区域;靠近在耦合光导和光导区域之间的区域;以及靠近光导区域。
在一个实施方案中,靠近耦合光导的光输入表面的一个侧向边缘具有光转向轮廓以及相对侧向边缘具有光准直轮廓。在另一实施方案中,靠近耦合光导的光输入表面的一个侧向边缘具有光准直轮廓,随后为光转向轮廓(在耦合光导内远离光输入表面传播的光方向中)。
在一个实施方案中,堆叠耦合光导的两阵列设置接收来自光源的光以及旋转光的光轴为两个不同的方向。在另一实施方案中,具有光转向边缘的多个耦合光导可沿着光导区域的边缘被折叠以及堆叠,使得定向朝向光导区域的来自光源的光进入折叠耦合光导的叠堆,光转向边缘重新导向光的光轴至基本上平行于边缘的第一方向以及在堆叠耦合光导中折叠重新导向光至基本上朝向光导区域的方向。在该实施方案中,堆叠、折叠的耦合光导的第二阵列可沿着光导区域的相同边缘堆叠在堆叠、折叠的耦合光导的第一阵列上方或下方(或交错),使得朝向光导区域定向的来自相同光源的光进入堆叠、折叠的耦合光导的第二阵列,堆叠、折叠耦合光导的第二阵列的光转向边缘重新导向光的光轴至基本上平行于边缘(以及与第一方向相反的)的第二方向,并且在堆叠耦合光导中折叠重新导向光至基本上朝向光导区域的方向。在另一实施方案中,来自两个不同阵列的耦合光导沿着光导边缘区域可替换地彼此堆叠。堆叠布置可以为预先安排、随机、或其变化形式。在另一实施方案中,来自非折叠的耦合光导的一侧的折叠耦合光导的第一叠堆设置邻近非折叠的耦合光导的一个表面,以及来自非折叠的耦合光导的另一侧的折叠耦合光导的第二叠堆设置邻近非折叠的耦合光导的相对表面。在该实施方案中,当在非折叠的耦合光导的顶部表面和底部表面上有相等数目的耦合光导时,可将非折叠的耦合光导对齐以接收来自光源的光的中心(更高通量)区域。在该实施方案中,因为没有折叠和弯曲,所以非折叠的耦合光导可具有更高透射(更少光损耗),因而更多光到达光导区域。
在另一实施方案中,一个或多个耦合光导的光转向边缘重新导向来自具有第一光轴角的两种或多种光源的光至具有不同于第一光轴角的第二光轴角的光。在进一步实施方案中,一个或多个耦合光导的光转向边缘重新导向来自具有第一光轴角的光源的第一部分的光至具有不同于第一光轴角的第二光轴角的一部分光。在另一实施方案中,一个或多个耦合光导的光转向边缘重新导向来自具有第一光轴角的第一光源的光至具有不同于第一光轴角的第二光轴角的光以及重新导向来自具有第三光轴角的第二光源的光至具有不同于第三光轴角的第四光轴角的光。
在一个实施方案中,当从基本上垂直于膜处观察,耦合光导的一个或多个边缘的光转向轮廓具有弯曲形状。在另一实施方案中,弯曲形状具有圆锥形、圆弧形、抛物线、双曲线、几何体、参数、或其他代数曲线区域。在另一实施方案中,通过最小化耦合光导、光输入表面、在弯曲(例如准直边缘)之前的光轮廓改变的特定光输入轮廓的弯曲损耗(增加的反射)、耦合光导材料的目标波长的折射率、边缘的表面光洁度、以及在弯曲边缘(例如低折射率材料、空间、或金属化)处涂覆或包覆类型,弯曲的形状设计提供通过耦合光导的改善的透射。在一个实施方案中,来自耦合光导的一个或多个边缘区域的光转向轮廓的光损耗小于以下之一:50%、40%、30%、20%、10%、和5%。
垂直光转向边缘
在一个实施方案中,耦合光导的垂直边缘(与较大膜表面呈切向的边缘)或者耦合光导的芯区域具有非-垂直横截面轮廓,该非-垂直横截面轮廓旋转一部分入射光的光轴。在一个实施方案中,一个或多个耦合光导的垂直边缘或者耦合光导的芯区域包括弯曲边缘。在另一实施方案中,一个或多个耦合光导的垂直边缘或者芯区域包括成角度边缘,其中与耦合光导的表面法线的角度为大于以下之一:10度、20度、30度、40度、50度、和60度。在一个实施方案中,芯区域或耦合光导的垂直光转向边缘的使用使得来自耦合光导膜表面的光进入耦合光导,其中因为该耦合光导膜表面可以为膜的光学光滑表面,所以它通常容易获得光学光洁度。在另一实施方案中,使耦合光导(耦合光导的芯区域)接触以及将垂直边缘以与表面法线成角度切割。在一个实施方案中,成角度的切割在耦合光导的边缘上产生光滑、连续、成角度垂直光转向边缘。在另一实施方案中,通过以下一种或多种来获得成角度、弯曲、或其组合的垂直光转向边缘:激光切割、磨光、研磨、模切、刀片切割或切片、和热刀片切割或切片。在一个实施方案中,当将耦合光导切割至光导膜内时,形成垂直光转向边缘,并且将耦合光导对齐以形成垂直光转向边缘。
在另一实施方案中,耦合光导的光输入表面是一个或多个耦合光导的表面,以及表面包括一个或多个表面起伏轮廓(例如凸起菲涅耳透镜、微型透镜阵列、或棱柱状结构),该表面起伏轮廓转向、准直、重新定向一部分来自光源的光。在进一步实施方案中,光准直元件、光转向光学元件、或光耦合光学元件设置在光源和耦合光导的光输入膜表面(非-边缘表面)之间。在一个实施方案中,光输入膜表面是耦合光导的包覆区域或芯区域的表面。在进一步实施方案中,光准直光学元件、光转向光学元件、或光耦合光学元件在光学元件和耦合光导之间光学耦合芯区域、包覆区域、或中间光传输区域。
垂直光准直边缘
在一个实施方案中,耦合光导的垂直边缘(与较大膜表面呈切向的边缘)或者耦合光导的芯区域具有非-垂直横截面轮廓,该非-垂直横截面轮廓准直一部分入射光。在一个实施方案中,一个或多个耦合光导的垂直边缘或者耦合光导的芯区域包括准直一部分入射光的弯曲边缘。在另一实施方案中,一个或多个耦合光导的垂直边缘或者芯区域包括成角度边缘,其中与耦合光导的表面法线的角度为大于以下之一:10度、20度、30度、40度、50度、和60度。
非折叠的耦合光导
在进一步实施方案中,膜基光导包括非折叠的耦合光导,该非折叠的耦合光导设置接收来自光输入表面的光以及在未转向光下导向光朝向光导区域。在一个实施方案中,连同一个或多个光转向光学元件、光耦合光学元件、具有光转向边缘的耦合光导、或具有准直边缘的耦合光导来使用非折叠的光导。例如,光转向光学元件可设置在非折叠的耦合光导之上或之下,使得第一部分的来自光源的光基本上维持其光轴的方向,同时通过非折叠的耦合光导,以及使通过光转向光学元件接收的来自光源的光转向进入堆叠耦合光导阵列。在另一实施方案中,堆叠耦合光导阵列包括折叠的耦合光导和非折叠的耦合光导。
在另一实施方案中,非折叠的耦合光导设置靠近光导的边缘。在一个实施方案中,非折叠的耦合光导设置在光导区域的边缘的中心区域中。在进一步实施方案中,非折叠的耦合光导沿着光导区域的侧面设置在光导区域的侧面之间的区域处。在一个实施方案中,非折叠的耦合光导沿着一个光导边缘区域设置在各种区域处,其中多个光输入耦合器用于导向光进入光导区域的侧面。
在另一实施方案中,折叠耦合光导具有光准直边缘、基本上线性边缘、或光转向边缘。在一个实施方案中,选自折叠耦合光导的阵列、光转向光学元件、光准直光学元件至少之一、以及光源物理耦合非折叠的耦合光导。在另一实施方案中,折叠耦合光导通过压敏粘合剂包覆层彼此物理耦合以及物理耦合至非折叠的耦合光导,并且包括发光区域和耦合光导阵列的无约束的光导膜的厚度小于以下之一:1.2倍、1.5倍、2倍、和3倍耦合光导阵列的厚度。仅通过胶结折叠耦合光导至自身,耦合光导(当无约束时)通常向上弯曲以及由于折叠耦合光导未物理耦合固定的或相对有约束的区域而增加阵列的厚度。通过物理耦合折叠的耦合光导至非折叠的耦合光导,耦合光导阵列物理耦合膜的单独区域,这增加稳定性以及因而降低待释放的储存在弯曲中的弹性能。
在一个实施方案中,非折叠的耦合光导包括以下的一个或多个光准直边缘、光转向边缘、成角度线性边缘、和弯曲的光重新导向边缘。非折叠的耦合光导或折叠耦合光导可包括靠近弯曲区域的弧形区域、转向区域、或准直区域,使得压力(例如由扭转或侧面弯曲所致)不会在锐角处聚积,并且不会增加破裂的可能性。在另一实施方案中,弯曲区域设置在耦合光导接合膜基光导的光导区域或光混合区域处。
在另一实施方案中,选自非折叠的耦合光导、折叠耦合光导、光准直元件、光转向光学元件、光重新导向性光学元件、光耦合光学元件、光混合区域、光导区域、和一个或多个元件的包覆区域的至少之一物理耦合相对位置维持元件。通过直接或间接物理耦合耦合光导至相对位置维持元件,储存在耦合光导中弯曲的弹性能保持在耦合光导内,并且无约束的耦合光导(未受外壳的限制)的合并厚度降低。
内部导光边缘
在一个实施方案中,一个或多个耦合光导的内部区域包括内部导光边缘。通过切割或者另外去除耦合光导的内部区域可形成内部光重新导向边缘。在一个实施方案中,内部导光边缘导向在耦合光导内第一部分的光。在一个实施方案中,内部光重新导向边缘提供在耦合光导内对导向光的另外水平的控制,以及可提供在耦合光导以及在光导区域内光通量重新分配,从而得到预定光输出图案(例如在特定区域中更高均匀性或更高通量输出)。
耦合光导内空腔区域
在一个实施方案中,一个或多个耦合光导或者耦合光导的芯区域包括至少一个空腔。在另一实施方案中,空腔设置接收光源以及耦合光导的芯区域的垂直边缘是垂直光准直光学边缘。在一个实施方案中,与耦合至没有空腔的耦合光导相比,较高通量的光耦合在至少一个耦合光导中具有空腔的耦合光导内。例如在将与芯区域折射率-相匹配的高透射比(>90%透射比)光传输材料(其光源设置邻近该材料的对应表面)填充空腔之前或之后,通过测定耦合光导射出(当切割时)或者具有一体化球体的发光装置射出的光通量。在另一实施方案中,空腔区域提供耦合光导相对光源的定位或对齐以及增加的光通量耦合至耦合光导内。在一个实施方案中,具有垂直光准直边缘和空腔的耦合光导阵列减少对光准直光学元件的需求。
包括耦合光导的耦合光导
在一个实施方案中,至少一个耦合光导包括多个耦合光导。例如,可将耦合光导进一步切割以包括连接耦合光导边缘的多个耦合光导。在一个实施方案中,膜厚度T包括耦合光导数目N的第一阵列,各自包括耦合光导数目M的子-阵列。在该实施方案中,将第一耦合光导阵列以第一方向折叠,使得将耦合光导对齐和堆叠,以及将耦合光导的子-阵列以第二方向折叠,使得将耦合光导对齐和堆叠。在该实施方案中,包括耦合光导的子-阵列的光输入边缘表面具有与各更窄耦合光导相同宽度,并且光输入表面具有高度,H,其由H=T×N×M计算。这可例如使得与光源使用的光导膜更薄,该光导膜具有非常大的光输出表面尺寸。在一个实施方案中,例如,当膜基光导是设置在反射显示器中触摸屏之上的前灯照明元件时,则使用该薄膜基光导。当用于接触光导膜时,在该实施方案中薄光导提供更准确、和灵敏的触摸屏(例如具有电容性触摸屏)。可选择地,根据具体光导膜厚度可使用具有更大尺寸的光输出表面的光源。
使用包括多个耦合光导的耦合光导的另一优势在于光源可设置在光导区域的侧边之间的区域内,因而例如当将光源和光输入耦合器折叠在发光表面之后时,其不会延伸超过显示器或发光区域的边缘。
在光输入耦合器中耦合光导数目
在一个实施方案中,在平行于接受来自耦合光导的光的光导区域或者光导的光入射边缘的方向中耦合光导,NC的总数目是:
NC=MF*WLES/w,
其中WLES是在平行于接受来自耦合光导的光的光导区域或光导的光入射边缘的方向中发光表面的总宽度;w是耦合光导的平均宽度;以及MF是放大系数。在一个实施方案中,放大系数选自以下之一:0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、0.7-1.3、0.8-1.2、和0.9-1.1。在另一实施方案中,在光输入耦合器中耦合光导数目或者在发光装置中耦合光导总数目选自:2、3、4、5、6、8、10、11、20、30、50、70、80、90、100、2-50、3-50、4-50、2-500、4-500、大于10、大于20、大于30、大于40、大于50、大于60、大于70、大于80、大于90、大于100、大于120、大于140、大于200、大于300、大于400、大于500。
导向至多于一个光输入表面内的耦合光导
在进一步实施方案中,耦合光导未以连续方式共同耦合光进入光混合区域、光导、或光混合区域内。例如,可将每一其他耦合光导从膜基光导中切断,同时还提供沿着一个或多个边缘的条带或耦合光导,但是未连续耦合光进入光导区域内。通过使用更少光导,可减小光输入边缘集合的尺寸。该尺寸减小例如可用于联合光学耦合相同光导的不同区域或者不同光导的多组耦合光导;更好匹配光输入表面尺寸与光源尺寸;使用更小的光源;或者使用具有特定光源的更厚光导膜,其中当设置耦合光进入光输入表面时,一组连续耦合光导在厚度方向上尺寸可选择:10%、20%、40%、50%、和100%大于光源在厚度方向上发光表面。
在进一步实施方案中,来自光导的第一区域的耦合光导具有汇集成两个或更多光输入表面的光输入边缘。例如,可将奇数耦合光导导向第一白色光源以及可使偶数耦合光导耦合红色、绿色、和蓝色光源。在另一实施方案中,来自光导的第一区域的耦合光导耦合多个白色光源以减少来自光源的颜色变化的可见度。例如,偶数耦合光导可耦合来自具有第一色温的白色光源的光以及奇数耦合光导可耦合来自具有第二色温的白色光源,该第二色温大于第一色温,使得沿着平行于发光表面的光导区域的边缘方向的颜色不均匀性,Δu′v′小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。
类似地,三个或更多光输入表面也可用于耦合来自1、2、3或者更多种光源的光。例如,使每次交替来自光导的第一区域的第一、第二、和第三耦合光导导向具有相同或不同颜色的第一、第二、和第三光源。
在进一步实施方案中,来自光导的第一区域的耦合光导具有光输入边缘,该光输入边缘汇集成两个或更多光输入表面,该光输入表面以不同操作方式设置耦合光进入光导。例如,可使第一光输入表面耦合至少一种光源,适合于与日光兼容输出的至少一种光源以及可使第二光输入表面耦合与NVIS兼容光输出的至少一种光源。
导向至多于一个光输入表面的耦合光导的顺序无需改变,以及可以为任意预定或随机配置。例如,可将来自光导的顶部和底部区域的耦合光导导向与中间区域不同的光输入表面。在进一步实施方案中,来自光导的区域的耦合光导设置在一起至多个光输入表面内,各自包括布置在阵列中、设置耦合来自光源的集合的光、设置在相同外壳内、设置使得光输入表面彼此相邻设置、以颠倒顺序设置以接收来自光源的集合的光、设置在非连续布置中的多于一个光输入边缘,其中邻近光输入表面没有耦合光进入光导、光导区域、或光混合区域的邻近区域内。
在进一步实施方案中,多组耦合光导布置以沿着同一边、边缘、后部、前部或者在发光装置的相同外壳区域内提供多组光输入表面,其中多个光输入表面设置接收来自一个或多个LED的光。
耦合光导的顺序
在一个实施方案中,耦合光导一起设置在形成光输入表面的光输入边缘处,使得当它们导向光进入光导或光导区域时,以第一方向的条带的顺序是耦合光导的顺序。在另一实施方案中,耦合光导交错,使得当它们导向光进入光导或光导区域时,以第一方向的条带的顺序耦合光导的顺序不同。在一个实施方案中,耦合光导交错,使得接收来自具有第一颜色的第一光源的光的至少一个耦合光导设置在靠近光导区域或光混合区域的区域处的两个耦合光导之间,该两个耦合光导接收来自具有不同于第一光源的颜色的第二颜色的第二光源的光。在一个实施方案中,沿着平行于发光表面的光导区域边缘的方向的颜色不均匀性,Δu′v′小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。在另一实施方案中,耦合光导交错,使得在靠近光混合区域、光导、或光导区域的光输入耦合器的输出区域处彼此邻近的至少一对耦合光导在靠近光输入耦合器的输入表面处没有彼此邻近。在一个实施方案中,通过分布耦合光导使得来自光输入耦合器的输出不会空间重复光源的角非-均匀性,交错的耦合光导布置使得在光输入耦合器的输出处非-均匀的角输出轮廓更加均匀。例如,当将它们在光输入表面处合并时,在光导区域的四个不同区域之间光输入耦合器的条带可替换,使得中间区域不具有非常高亮度发光表面区域,该发光表面区域相当于在0度处光源或沿着它的光轴的通常高强度。
在另一实施方案中,耦合光导交错,使得靠近光混合区域、光导、或光导区域的彼此邻近的至少一对耦合光导不接收来自至少一种相同光源、相同光输入耦合器、和相同混合区域的光。在另一实施方案中,耦合光导交错,使得靠近光输入表面的彼此邻近的至少一对耦合光导不耦合光至至少一个相同光输入耦合器、相同光混合区域、相同光导、相同光导区域、相同膜、相同光输出表面。在另一实施方案中,耦合光导在光输入表面处以二维布置交错,使得至少两个邻近的耦合光导在输入表面处不会以垂直、水平或其他方向耦合光至选自以下至少一个的邻近区域:相同光输入耦合器、相同光混合区域、相同光导、相同光导区域、相同膜、和相同光输出表面。
在进一步实施方案中,光学耦合靠近第一输入区域的光导区域、光混合区域、或发光区域的耦合光导一起布置在支持器中,该支持器设置基本上沿着或靠近第二边缘区域,该第二边缘区域设置沿着大于选自以下的边缘方向:30度、40度、50度、60度、70度、80度、和85度至第一边缘区域。例如,光输入耦合器可耦合来自第一光源和耦合光导支持器的光,该耦合光导支持器设置沿着液晶显示器的底部边缘,以及该光输入耦合器导向光进入光导的区域,该光导设置沿着与显示器的底部边缘约90度定向的显示器的侧面。耦合光导可导向来自光源的光,该光设置沿着顶部、底部或两者进入显示器的一个或多个侧面,使得光基本上平行于底部和顶部边缘在光导区域内传播。
结合光导区域表面的耦合光导
在一个实施方案中,耦合光导不是相同膜的分段(或切割)区域,其包括光导或光导区域。在一个实施方案中,使用选自以下至少一种来形成耦合光导以及使其物理或光学连接光导、光混合区域、或光导区域:光学粘合剂;结合方法(溶剂焊接、热结合、超声波焊接,激光器焊接、热气焊接、徒手焊接、快速焊嘴焊接、挤出焊接、接触焊接、热板焊接、高频焊接、注料焊接、摩擦焊接、旋转焊接、焊接杆);适合于聚合物的粘合或接合技术。在一个实施方案中,形成耦合光导以及耦合光导光学耦合光导、混合区域、或光导区域,使得来自耦合光导的光的重要部分转移至光混合区域、光导区域、或光导内的波导条件内。耦合光导可连接光混合区域、光导区域、或光导的边缘或表面。在一个实施方案中,耦合光导设置在第一膜内,其中包含光导区域的第二膜挤出至第一膜的区域上,使得耦合光导光学耦合光导区域。在另一实施方案中,耦合光导在光学耦合光导的区域中为锥形的。
通过将耦合光导的产物与光导区域的产物分离,具有不同性能的材料可用于各区域,例如,具有不同光学透射性能、弹性的挠曲模量、冲击强度(缺口冲击强度)、抗挠刚度、抗冲击性、机械性能、物理性能、和其他光学性能。在一个实施方案中,耦合光导包括具有小于2千兆帕的挠曲模量的材料以及光导或光导区域包括具有根据ASTM D790测定的大于2千兆帕的挠曲模量的材料。在一个实施方案中,光导是相对坚硬聚碳酸酯材料以及耦合光导包括挠性弹性体或聚乙烯。在另一实施方案中,光导是丙烯酸材料以及耦合光导包括挠性含氟聚合物、弹性体或聚乙烯。在一个实施方案中,光导区域或光导的平均厚度比至少一个耦合光导的平均厚度厚大于0.1mm。
在一个实施方案中,至少一个耦合光导光学耦合选自以下的至少一种:输入光耦合器的表面、边缘、或内部区域;光混合区域;光导区域;和光导。在另一实施方案中,包含沿着膜的方向平行直线切割的膜在挤出步骤中结合膜的表面,使得条带光学耦合光导膜,以及可以横向方向切割该切割区域以“游离”条带,使得它们可汇集至一起以形成光输入耦合器的光输入表面。
彼此结合的耦合光导
在一个实施方案中,一个或多个耦合光导基本上在一个或多个区域上结合至自身。在另一实施方案中,耦合光导阵列在选自5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、和80%的至少一个的区域中彼此光学耦合,其中耦合光导彼此邻近。在一个实施方案中,在靠近光输入表面的一个或多个区域中、在耦合光导阵列内、沿着光导或光导区域的长度和边缘、或在光导区域之后通过天然表面粘合剂在邻近耦合光导之间使耦合光导彼此光学耦合。在另一实施方案中,在一个或多个区域中两个或多个耦合光导光学耦合、操作耦合、或彼此粘合。
在光导区域内耦合光导终端
在一个实施方案中,将包含沿着膜的机器方向的平行直线切割的膜导向在两挤出层或涂层之间,使得条带末端有效地在其他两层或区域内。在另一实施方案中,耦合光导的一个或多个边缘在光导内光学耦合层或涂层(例如粘合剂),从而减少散射以及增加光耦合至光导内。可以单步骤或以连续步骤来进行。通过在光导、光导区域、或光混合区域内具有条带或耦合光导终端,因为有边缘有效光学耦合至形成光混合区域、光导区域或光导的光传输材料的体积内的简单表面结合(假设靠近边缘处的材料可围绕边缘流动或变形或者另外的材料用于(例如粘合剂)促进边缘和潜在表面的光学耦合),从通风端边缘界面有更少背反射。
条带或耦合光导定位或者固定特征
在一个实施方案中,靠近光输入耦合器的中心区域处的至少一个条带用于对齐或导向耦合条带或者用于连接耦合光导至光导或外壳。在折叠的设计中,其中将耦合光导朝向光输入耦合器的中心折叠,由于不能够折叠中心条带或耦合光导的几何限制,不能将中心条带或光导折叠以接收来自光源的光。该中心条带或耦合光导可用于选自以下之一:对齐光输入耦合器或外壳至条带(或光导);紧固条带或耦合光导叠堆的折叠以减少体积;固定、牢固或向下锁定光输入耦合器外壳的位置;设置杠杆或臂以拉动折叠装置的组件至一起,该折叠装置相对上述元件之一弯曲或折叠耦合光导、耦合光导、光导或其他元件。
翼片区域
在一个实施方案中,一个或多个条带或耦合光导包括翼片或翼片区域,该翼片或翼片区域用于固定、对齐、或牢固条带或耦合光导相对于发光装置的外壳、折叠器、支持器、光导、光源、光输入耦合器、或其他元件的位置。在另一实施方案中,至少一个条带或耦合光导包括用于固定、对齐、或牢固条带或耦合光导的位置的销、孔、中止装置、翼片、或其他特征物。在一个实施方案中,当光源设置耦合光进入耦合光导时,翼片区域设置在一种或多种光源的侧面处。在进一步实施方案中,通过例如在堆叠耦合光导之后断裂,可移除翼片区域。例如,耦合光导可具有在耦合光导内切割的开口或光圈,对齐该开口或光圈以形成在光源的发光区域内的空腔,该开口或光圈设置使得将来自光源的光导向至耦合光导的光输入表面内。在物理限制耦合光导(例如通过它们彼此粘附或粘附至另外的元件、或者通过机械夹紧、对齐导向器或其他装置)之后,通过在未降低设置接收来自光源的光的光输入表面的光学质量下断裂可将所以或一部分翼片区域移除。在另一实施方案中,翼片区域包括有助于翼片区域沿着预定途径断裂或移除的一个或多个穿孔或者切割区域。
在另一实施方案中,将包含定位或对齐开口或光圈的翼片区域或耦合光导的区域堆叠,使得开口或光圈对齐在定位销或端子上,该定位销或端子设置在光转向光学元件、光准直光学元件、光耦合元件、光源、光源电路板、相对位置维持元件、光输入耦合器外壳、或光输入耦合器的其他元件上或者物理耦合光转向光学元件、光准直光学元件、光耦合元件、光源、光源电路板、相对位置维持元件、光输入耦合器外壳、或光输入耦合器的其他元件,使得对齐耦合光导的光输入表面以及设置接收来自元件或光源的光。
在耦合光导中形成空腔的开口或光圈的各侧上,翼片区域可包括定位开口或光圈,使得定位销辅助对齐和相对定位耦合光导。在另一实施方案中,一个或多个耦合光导(折叠的、未折叠的)在低光通量区域中包括低光损耗定位开口或光圈。在耦合光导的低光通量区域中低光损耗定位开口或光圈是那些,其中来自光源的小于以下之一的光通量在耦合光导内直接或间接到达开口或光圈:2%、5%、10%、和20%。通过使用诸如黑色乳胶漆的黑色光吸收材料来填充开口或光圈以及使用一体化球体来测定来自发光区域的光输出损耗可测定该光通量。
在另一实施方案中,耦合光导的翼片区域使得在堆叠耦合光导之后堆叠耦合光导阵列的光输入表面可形成,使得可获得光输入表面改善的抛光。例如,在一个实施方案中,将耦合光导阵列与从耦合光导的输入区域延伸的翼片区域堆叠。然后将堆叠阵列在翼片区域中切割(以及光学、机械、热、化学或其他方式磨光)以提供连续光滑输入表面。
相对光源或光学元件来维持耦合光导位置
在另一实施方案中,可将翼片区域切割以提供光学元件或光源的物理限制装置。例如,在一个实施方案中,耦合光导包括一个或多个臂或脊,使得当将耦合光导堆叠在阵列中时,臂或脊形成限制凹槽或空腔以基本上维持在至少一个方向中的光学元件或光源。在另一实施方案中,堆叠耦合光导阵列形成空腔,使得光准直光学元件的延伸脊可定位在空腔内,使得光准直光学元件基本上维持相对于耦合光导的位置。凹槽、脊、连锁形状、销、开口、光圈和其他限制形状的各种形式可与光学元件(例如光转向光学元件或光准直光学元件)或者光源(或者光源的外壳)一起使用,并且该形状切割至耦合光导内以当将其放置在连锁形状内时来限制元件或光源。
延伸的耦合光导
在一个实施方案中,将耦合光导延伸,使得通过使用相对位置维持元件可将耦合光导以条理方式折叠。通过延伸耦合光导,在对齐和堆叠步骤中,可维持耦合光导的相对位置和顺序,使得可以条理方式堆叠和对齐耦合光导。例如,在一个实施方案中,使耦合光导延伸具有颠倒的形状,使得它们沿着第一方向装有镜子。在一个实施方案中,折叠操作产生两个耦合光导的堆叠阵列,可将其用于形成两个不同的发光装置或通过相同光源照明的两个照明区域。在另一实施方案中,第一相对位置维持元件基本上维持靠近第一光导区域的耦合光导的相对位置,以及第二相对位置维持元件基本上维持耦合光导的延伸的区域的相对位置(其可形成第二发光装置或区域的耦合光导)。
不同的耦合光导厚度
在一个实施方案中,至少一个耦合光导或条带沿着传播通过光导的光路径的方向上的厚度不同。在一个实施方案中,至少一个耦合光导或条带在基本上垂直于传播通过光导的光路径的方向上的厚度不同。在另一实施方案中,至少一个耦合光导或条带沿着传播通过光导的光路径在平行于发光装置的光轴方向上的尺寸不同。在一个实施方案中,当光从光源传播至光混合区域、光导、或光导区域时,耦合光导的厚度增加。在一个实施方案中,当光从光源传播至光混合区域、光导、或光导区域时,耦合光导的厚度增加。在一个实施方案中,在第一区域中耦合光导的厚度除以在第二区域中耦合光导的厚度大于选自以下之一:1、2、4、6、10、20、40、60、和100。
光源布置的光转向光学元件或边缘
在一个实施方案中,光转向光学元件或光转向耦合光导边缘可用于定位光源在耦合光导的光导区域的相同侧面。在另一实施方案中,光转向光学元件或光转向耦合光导边缘可用于定位光源在耦合光导的延伸边界内,使得光源不会延伸通过光导、发光区域的边缘;显示器区域、光导区域或斜面的边缘。例如,具有沿着一边折叠的耦合光导的膜基光导可具有不是直接从耦合光导照明的光导区域的成角度边缘或区域,从而定位光源在通过光导区域的边缘结合的区域内。可选择地,沿着一边的耦合光导叠堆可具有靠近光源端的光转向边缘,使得光源可设置光耦合朝向光导区域。这可使光转向以及导向光进入耦合光导内,以及当将光源折叠在显示器后时,光源不会延伸通过外显示器边缘。
光混合区域
在一个实施方案中,发光装置包括设置在光输入耦合器和光导区域之间的光路中的光混合区域。光混合区域可设置从个别耦合光导中光输出的区域以混合至一起以及改善在光导区域或者发光区域或发光装置的表面区域或输出区域内空间亮度均匀性、空间颜色均匀性、角颜色均匀性、角亮度均匀性、角发光强度均匀性、或其组合。在一个实施方案中,光混合区域的宽度选自0.1mm(对于小显示器)至3.048米(对于大广告牌)。在一个实施方案中,光混合区域是沿着靠近耦合光导的末端区域的光路设置的区域,在其上来自两个或多个耦合光导的光可混合在中间以及基本上传播至光导的发光区域。在一个实施方案中,从与光导、光导区域、光输入耦合器、和耦合光导的至少之一相同组件或材料形成光混合区域。在另一实施方案中,光混合区域包括与选自以下至少之一不同的材料:光导、光导区域、光输入耦合器、和耦合光导。光混合区域可以为矩形、正方形或其他成形区域,或者它可以为围绕所有或一部分发光区域或光导区域的外周区域。在一个实施方案中,发光装置的光混合区域的表面积为选自以下之一:小于1%;小于5%;小于10%;小于20%;小于30%;小于40%;小于50%;小于60%;小于70%;大于20%;大于30%;大于40%;大于50%;大于60%;大于70%;大于80%;大于90%;1-10%;10-20%;20-50%;50-70%;70-90%;80-95%的发光表面的总外表面积或者发射光的发光表面的面积。
在一个实施方案中,膜基光导包括具有比耦合光导宽度更长的横向尺寸的光混合区域,并且耦合光导没有从对应光导的发光区域的整个边缘区域中延伸。在一个实施方案中,沿着没有耦合光导的边缘的间隙的宽度大于以下之一:1倍、2倍、3倍、或4倍于邻近耦合光导的平均宽度。在进一步实施方案中,沿着没有耦合光导的边缘的间隙宽度大于以下之一:1倍、2倍、3倍、或4倍于光混合区域的横向宽度。例如,在一个实施方案中,膜基光导包括具有2厘米宽度的耦合光导,该耦合光导设置沿着光混合区域,除了其中在没有耦合光导延伸时有2厘米间隙处的中心区域外,该光混合区域沿着横向方向为4厘米(例如如果将光混合区域折叠在膜基前灯的反射显示器之后可很容易)。在该实施方案中,在邻近耦合光导内光可传播至未通过耦合光导直接照明的光混合区域的间隙区域内以及混合至一起,使得在发光面积中光充分均匀。在进一步实施方案中,光混合区域包括没有耦合光导从其中延伸的两个或多个间隙。在进一步实施方案中,光混合区域包括在沿着膜基光导的边缘的耦合光导延伸之间的交替间隙。
光输出光学元件
在一个实施方案中,发光装置包括光输出光学元件,该光输出光学元件设置接收来自光源的光以及耦合光进入膜基光导内。在一个实施方案中,光输出光学元件是接收来自光源的光以及传输来自光源的光通过光传输区域的光传输光学元件,使得当光学耦合膜基光导时,一部分光通过光接收区域传播进入光导内以及在全内部反射下传播。在另一实施方案中,光输出光学元件具有大于250微米的平均或最大厚度,并且通过注射成型、压缩成型、热成型、铸造、挤出或其他非膜基聚合物组件形成方法来形成。在另一实施方案中,当形成元件或光导时,光输出光学元件与包括发光装置的发光区域的膜基光导不连续。例如,光输出光学元件可以为挤压成500微米或1毫米厚度的丙烯酸的薄片、注射成型锥形的光导、或固定在光导光学元件内嵌入的光导膜区域的交联铸造光导。在另一实施方案中,例如,光输出光学元件是基本上产生线性光输出的注射成型丙烯酸光导,并且边缘或表面光学耦合膜基光导。在进一步实施方案中,光输出光学元件是丙烯酸注射成型光学元件以及光学耦合包括丙烯酸或硅酮芯区域的膜基光导。在上述实施方案中,丙烯酸材料可以相同或包括类似类型的组件,然而,可使它们单独形成或一者不是其他的连续延伸。在另一实施方案中,光输出光学元件的区域包括不是在光传输膜基光导的芯光导层中的至少一种材料,通过该光输出光学元件来传输来自光源的光至膜基光导内。在另一实施方案中,在朝向膜基光导的光传输区域或光提取区域的方向中,光输出光学元件逐渐变细。在一个实施方案中,光输出光学元件也在发光装置内用于选自以下的另一功能:外壳;外壳组件;光转向光学元件;光准直光学元件;光耦合光学元件;光学窗;相对位置维持元件;低接触区域;光输入耦合器;光重新导向性光学元件;一个或多个耦合光导;支撑装置;以及支持器。
光输出光学元件的厚度
在一个实施方案中,在以基本上垂直于在光学元件内传播的光的光轴方向中包括光传输区域的区域中光输出光学元件的平均或最大厚度小于选自以下之一:100%、90%、70%、50%、25%、10%、和5%的在光输出光学元件内平行于光的光轴方向中光输出光学元件的光传输区域尺寸。在另一实施方案中,在包括光传输区域的区域中光输出光学元件的平均或最大厚度小于选自之一:100%、90%、70%、50%、25%、10%、和5%的在基本上垂直于在光学元件内传播的光的光轴方向中膜基光导的芯层厚度。在一个实施方案中,光输出光学元件比膜基光导的芯层薄,使得在芯层内传播的光的更宽范围的输入角具有机会在芯层内横向传播(在光轴的方向中),使得它到达包覆层(或空气界面)以及全内部反射而不是传播回进入光输出光学元件内。
包覆层
在一个实施方案中,光输入耦合器、耦合光导、光混合区域、光导区域、和光导的至少一种包括包覆层,该包覆层光学耦合至少一个表面。如本文所使用,包覆区域是光学耦合表面的层,其中包覆层包括具有小于其光学耦合的表面材料折射率,nm的折射率,n包覆层。在一个实施方案中,nm-n包覆层选自以下之一:0.001-0.005;0.001-0.01;0.001-0.1;0.001-0.2;0.001-0.3;0.001-0.4;0.01-0.1;0.1-0.5;0.1-0.3;0.2-0.5;大于0.01;大于0.1;大于0.2;和大于0.3。在一个实施方案中,包覆层选自以下之一:基于甲基的硅酮压敏粘合剂;含氟聚合物材料(使用包含基本上溶解在溶剂中的含氟聚合物的涂料来涂覆);以及含氟聚合物膜。可将包覆层并入以在光导区域的芯或芯部分以及外表面之间提供单独的层,从而降低从光导的芯或芯区域中非期望的外部耦合(例如,通过用有油的手接触膜导致全内部反射受挫的光)。与光导的芯或芯区域直接接触或光学接触的诸如另外的膜、层、物体、手指、灰尘等的组件或物体可将光耦合出光导;吸收光或转移全内部反射的光进入新的层内。通过增加具有比芯更低的折射率的包覆层,一部分光在芯-包覆层界面处全内部反射。包覆层也可用于提供增加硬度、增加挠曲模量、增加抗冲击性、防眩光性能;例如在包覆层用作抗反射涂料的连结层或底部、或基板、诸如偏振器、液晶材料的光学组件的基材的情况下提供与其他层结合的中间层;增加抗划伤;提供另外的功能(例如低粘着性粘合剂以结合光导区域至另一元件,窗“附着类型”膜,例如高塑性PVC)的至少一种益处。包覆层可以为诸如低折射率硅酮粘合剂的粘合剂,其光学耦合设备、光导、光导区域、光混合区域、光输入耦合器、或前述元件或区域的一种或多种的组合的另一元件。在一个实施方案中,包覆层光学耦合在背光液晶显示器中后部偏振器。在另一实施方案中,包覆层光学耦合偏振器或前光式显示器的外表面,例如电泳显示器;电子书显示器;电子阅读器显示器;MEM类型显示器;诸如E Ink公司的
Figure BDA00002515484300621
显示器的电子纸显示器;反射或部分反射LCD显示器;胆甾显示器;或者能够从前面照射的其他显示器。在另一实施方案中,包覆层是粘合光导或光导区域至组件的粘合剂,例如基板(玻璃或聚合物);光学元件(例如偏振器、位相差膜、扩散器膜、亮度增强膜、保护性膜(例如保护性聚碳酸酯膜));光输入耦合器;耦合光导;或者发光装置的其他元件。在一个实施方案中,通过至少一个另外的层或粘合剂使包覆层从光导或光导区域芯层中分离。
在一个实施方案中,包覆材料的区域被去除或者在区域中不存在,其中光导层或光导光学耦合另一光导的区域,其中包覆被去除或没有包覆,使得在两个区域之间光可耦合。在一个实施方案中,在靠近光导边缘的区域、光导区域、从光导区域或耦合光导切割的条带或区域包覆被去除或没有包覆,使得通过折叠或弯曲区域返回至光导的区域上接近光导边缘的光可被重新导向,其中在光学耦合至一起的区域处包覆已经被去除。在另一实施方案中,在设置在两个耦合光导的光导区域之间的区域中包覆被去除或没有包覆,该两个耦合光导设置接收来自光源或接近光输入表面的光。通过在设置接收来自光源的光的两个或多个耦合光导的输入端之间的区域中去除或未施加或设置包覆,光未直接耦合入包覆区域边缘内。
在一个实施方案中,当使其接触另一组件时,包覆区域光学耦合光混合区域的一个或多个表面以防来自光导的光输出耦合。在该实施方案中,包覆也能够使包覆和光混合区域物理耦合另一组件。
包覆位置
在一个实施方案中,包覆区域光学耦合选自以下至少一个:光导、光导区域、光混合区域、光导的一个表面、光导的两个表面、光输入耦合器、耦合光导、膜的外表面。在另一实施方案中,包覆设置光学接触光导、光导区域、或者光学耦合光导的一层或多层,并且包覆材料未设置在一个或多个耦合光导上。在一个实施方案中,耦合光导不包括在靠近光输入表面或光源的区域中在芯区域之间的包覆层。在另一实施方案中,在堆叠之后可将芯区域压制或者保持在一起,并且可将边缘切割和/或磨光,或者可芯区域组装以形成平整、弯曲、或其组合的光输入表面或光转向边缘。在另一实施方案中,包覆层是压敏粘合剂,并且在一个或多个耦合光导的区域中将压敏粘合剂的防粘衬里选择性去除,该一个或多个耦合光导堆叠或对齐至一起至阵列内,使得包覆帮助维持耦合光导相对彼此的相对位置。在另一实施方案中,将保护性衬里从耦合光导的内部包覆区域中去除,并且保留在外部耦合光导的一个或两个外表面上。
在一个实施方案中,包覆层设置在发光区域的一个或两个相对表面上,并且未设置在光输入表面处的两个或多个耦合光导之间。例如,在一个实施方案中,将掩蔽层施加至对应耦合光导的末端区域的膜基光导,在切割(以及可能的耦合光导)之后该耦合光导的末端区域形成光输入表面,并且膜在一侧或两侧上涂覆有低折射率涂层。在该实施方案中,当掩蔽被去除以及将耦合光导折叠(使用例如相对位置维持元件)并且堆叠时,光输入表面可包括没有包覆层的芯层以及发光区域可包括包覆层(并且光混合区域还可包括包覆和/或光吸收区域),这对光学效率(光被导向至输入表面处包覆内)以及其中在发光区域中需要包覆的反射或半透反射式显示器的诸如膜基前灯的应用中是有益处的。
在另一实施方案中,将外部耦合光导的至少一个外表面的保护性衬里去除,使得耦合光导叠堆可粘合以下之一:电路板、非折叠的耦合光导、光准直光学元件、光转向光学元件、光耦合光学元件、挠性连接器或者显示器或触摸屏的基板、堆叠耦合光导的第二阵列、光输入耦合器外壳、发光装置外壳、传热元件、散热片、光源、对齐导向器、定位导件或包括光输入表面的窗的组件、以及设置在光输入表面或发光装置的元件上和/或物理耦合光输入表面或发光装置的元件的任何合适的元件。在一个实施方案中,耦合光导不包括在各平面侧的包覆区域,并且在耦合光导中弯曲或折叠处的光学损耗降低。在另一实施方案中,耦合光导不包括在各平面侧的包覆区域,并且由于相对具有至少一个包覆的光导具有更高集中度的光导接收表面的光输入表面积,光输入表面输入耦合效率增加。在进一步实施方案中,发光区域具有至少一个包覆区域或层,并且设置传输光进入耦合光导的光导部分的耦合光导的光输入表面的面积百分率大于以下之一:70%、80%、85%、90%、95%、98%和99%。包覆可仅在光导的一侧或者可将发光装置设计光学耦合具有比光导低的折射率的材料,例如,在暂时粘附至玻璃窗(n=1.51)的具有增塑的PVC膜(n=1.53)(或者其他低叠堆材料)的情况下。
在一个实施方案中,在光导的至少一个表面上施加包覆(例如,涂覆或共挤出),并且将在耦合光导上包覆随后去除。在进一步实施方案中,将包覆施加至光导的表面上(或者将光导施加至包覆的表面上),使得对应于耦合光导的区域不具有包覆。例如,可将包覆材料挤出或者涂覆在中心区域中光导膜上,其中膜的外侧包括耦合光导。类似地,在设置邻近一种或多种光源或光输入表面的区域中耦合光导上可没有包覆。
在一个实施方案中,耦合光导的两个或多个芯区域不包括在耦合光导的区域中在芯区域之间的包覆区域,该包覆区域设置距耦合光导的光输入表面边缘选自以下的距离内:1毫米、2毫米、4毫米、和8毫米。在进一步实施方案中,耦合光导的两个或多个芯区域不包括在耦合光导的区域中在芯区域之间的包覆区域,该包覆区域设置距耦合光导的芯为选自以下的距离内:10%、20%、50%、100%、200%、和300%的耦合光导的芯的合并厚度,该耦合光导设置接收来自耦合光导的光输入表面边缘的光源的光。在一个实施方案中,在区域中近似光输入表面的耦合光导不包括在芯区域之间的包覆(但是可包括在耦合光导的集合的外表面上包覆),并且耦合光导与折射率匹配粘合剂或材料光学耦合至一起或者通过施加热量和压力将耦合光导光学粘合、融合、或热机械焊接至一起。在进一步实施方案中,设置光源距耦合光导的光输入表面的距离小于选自以下之一:0.5毫米、1毫米、2毫米、4毫米、和6毫米,并且在平行于耦合光导的厚度方向上的第一方向中光输入表面的尺寸大于选自100%、110%、120%、130%、150%、180%、和200%之一的在第一方向中光源的发光表面的尺寸。在另一实施方案中,设置在耦合光导的芯区域之间或者光学耦合耦合光导或使耦合光导结合在接近光源的区域中的折射率匹配材料光学耦合选自10%、20%、30%、40%、和50%至少之一的比具有基本上延伸至耦合光导的光输入边缘的包覆区域的耦合至耦合光导内的更多光进入耦合光导内。在一个实施方案中,折射率匹配粘合剂或材料具有与芯区域的差异小于选自以下之一的折射率:0.1、0.08、0.05、和0.02。在另一实施方案中,折射率匹配粘合剂或材料具有比芯区域的折射率小选自0.1、0.08、0.05、和0.02之一更大的折射率。在进一步实施方案中,包覆区域设置在耦合光导的芯区域的第一集合以及耦合光导的第二集合之间;折射率匹配区域设置在耦合光导的芯区域之间或者将它们融合至一起。在进一步实施方案中,耦合光导设置接收在光源的光轴的第一角度内来自光源的发光区域的几何中心的光,该耦合光导具有设置在芯区域之间的包覆区域,并且在大于第一角度的角度处芯区域具有设置在耦合光导的芯区域之间的折射率匹配区域,或者将它们融合至一起。在一个实施方案中,第一角度选自:10度、20度、30度、40度、50度、和60度。在前述实施方案中,包覆区域可以为低折射率材料或者空气。在进一步实施方案中,在区域中耦合光导的总厚度小于n倍光导区域的厚度,该区域设置接收来自待耦合至耦合光导内光源的光,其中n是耦合光导的数目。在进一步实施方案中,在区域中耦合光导的总厚度基本上等于n倍在光导区域内光导层的厚度,该区域设置接收来自待耦合至耦合光导内的光源的光。
包覆厚度
在一个实施方案中,光导的一个或两个包覆层的平均厚度小于选自以下之一:100微米、60微米、30微米、20微米、10微米、6微米、4微米、2微米、1微米、0.8微米、0.5微米、0.3微米、和0.1微米。
在全内部反射条件中,由下式计算由稠密区域进入界面的稀疏介质的衰减波光的渗透深度,λe,在该界面的稀疏介质处光的振幅是1/e:
λ e = λ 0 2 π [ ( n s 2 ( sIn θ i ) 2 ) I n s 2 ] 1 2
其中λ0是在真空中光的波长,ns是稠密介质(芯区域)的折射率以及ne是稀疏介质(包覆层)的折射率,以及θi是入射至稠密介质内与界面的入射角。渗透深度的等式说明,对于在临界角以上的许多角度范围,在光导内传播的光无需非常厚的包覆厚度以维持光导条件。例如,在折射率1.47的硅酮膜基芯区域内传播的400纳米至700纳米的可见波长范围内的光具有约65度的临界角,该硅酮膜基芯区域具有折射率1.33的含氟聚合物包覆材料,并且在70度和90度之间传播的光具有小于约0.3微米的1/e渗透深度,λe。在该例子中,包覆区域厚度可以为约0.3微米以及光导显著地维持在光导条件下从法线至界面约70度至90度的可见光透射。在另一实施方案中,芯层与一个或多个包覆层的厚度比率大于选自以下之一:2、4、6、8、10、20、30、40、和60至一。在一个实施方案中,芯与包覆层厚度比率很高,其中包覆延伸至发光区域上,并且因为包覆区域呈现出在光输入表面处更低的表面积,耦合光导使更多光能够在光输入表面处耦合至芯层内。
在一个实施方案中,包覆层包括粘合剂,例如硅酮基粘合剂、丙烯酸酯基粘合剂、环氧树脂、辐射可固化粘合剂、UV可固化粘合剂、或者其他光传输粘合剂。包覆层材料可包括光散射区域以及可非均质地或各向同性地散射光。在一个实施方案中,包覆层是诸如描述在美国专利6,727,313中的粘合剂。在另一实施方案中,包覆材料包括尺寸小于200nm的具有低折射率的区域,例如描述在美国专利6,773,801的那些。可使用其他低折射率材料、含氟聚合物材料、聚合物和粘合剂,例如美国专利6,887,334和6,827,886以及美国专利申请系列号11/795,534中公开的那些。
在另一实施方案中,发光装置包括在光导的至少一侧上具有包覆的光导,该包覆的厚度在选自以下之一内:0.1-10;0.5-5;0.8-2;0.9-1.5;1-10;0.1-1;和1-5倍在光导内与芯包覆界面法线的角度,θ处1/e渗透深度,λe,该角度选自:80、70、60、50、40、30、20、和10度;以及当与包覆层光学接触时,光输出耦合器或光提取区域(膜)设置耦合入射光的第一部分输出光导。例如,在一个实施方案中,包含高折射率光散射特征(例如TiO2或高折射率玻璃颗粒、小珠、或薄片)的可移除和可替换光提取膜设置在光固定装置中光导的包覆层上,该光固定装置包括具有厚度λe的无定形含氟聚合物包覆的聚碳酸酯光导。在该实施方案中,在具有散射特征物的可移除和可替换光提取膜的区域中,从光导中光可被减弱以及溢出光导。在该实施方案中,可与具有包覆区域的光导来使用光提取膜以耦合光输出光导。在该实施方案中,包覆区域可帮助保护光导(以防划痕、非预期全内部反射抑制或者当例如接触表面时的吸收),同时还使得可移除和可替换光提取膜可允许用户配置光输出性能。在另一实施方案中,选自光输出耦合膜、分布光导、和光提取特征物的至少一种膜或组件光学耦合包覆区域;或设置在包覆区域上;或形成在包覆区域中,并且耦合第一部分的光输出光导和包覆区域。在一个实施方案中,第一部分大于选自5%、10%、15%、20%、30%、50%、和70%之一的在包括薄包覆层和膜或组件的光导内或区域内通量。
在一个实施方案中,设置接收来自光源的光的光输入表面不具有包覆层。在一个实施方案中,在光输入表面处包覆面积与芯层面积的比率大于0以及小于选自以下之一:0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、和0.01。在另一实施方案中,在光输入表面的区域中包覆面积与芯层面积的比率大于0以及小于选自以下之一:0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、0.02、和0.01,该光输入表面接收在光输入表面处具有至少5%的峰发光强度的来自光源的光。
包覆层材料
含氟聚合物材料可用作低折射率包覆材料以及可宽泛地划分为两碱性类别之一。第一类包括那些无定形含氟聚合物,该无定形含氟聚合物包含由二氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)以及任选的四氯乙烯(TFE)单体衍生的共聚单元。这些的例子为3M公司市售的DyneonTM氟代弹性体FC 2145和FT 2430。在实施方案中可使用的另外的无定形含氟聚合物是例如VDF-三氟氯乙烯共聚物。已知这些VDF-三氟氯乙烯共聚物之一是由3M公司市售的Kel-FTM 3700。如本文所使用,无定形含氟聚合物是包含基本上无结晶性或不具有如通过差示扫描量热法(DSC)测定的重要熔点的材料。为了该讨论,共聚物定义为由两种或多种不同单体同时聚合所产生的聚合材料,以及均聚物是由单个单体的聚合所产生的聚合材料。
用于实施方案的含氟聚合物的第二重要类别是那些基于诸如TFE或VDF的氟化的单体的那些均聚物和共聚物,其不包含结晶熔点,例如聚二氟乙烯(PVDF,由3M公司市售的DyneonTM PVDF),或者更优选为TFE的热塑性共聚物,例如基于TFE-HFP-VDF的结晶微观结构的那些。这些聚合物的例子是由3M市售的商标名为DyneonTM氟塑料THVTM200的那些。
这些类型的含氟聚合物的基本说明和制备可在Encyclopedia ChemicalTechnology,Fluorocarbon Elastomers,Kirk-Othmer(1993)或者ModernFluoropolymers,J.ScheirEd,(1997);J Wiley Science,第2、13、以及32章(ISBN 0-471-97055-7)中找到。
在一个实施方案中,含氟聚合物是由已知四氯乙烯(“TFE”)、六氟丙烯(“HFP”)、和二氟乙烯(“VdF,”“VF2,”)的组成单体形成的共聚物。这些组分的单体结构如下(1)、(2)和(3)所示:
TFE:CF 2=CF 2(1)
VDF:CH 2=CF 2(2)
HFP:CF 2=CF-CF 3(3)
在一个实施方案中,优选含氟聚合物由至少两种组成单体(HFP和VDF)组成,以及更优选全部由不同摩尔量的三种组成单体组成。但是,以上未示出的另外的单体也可用在实施方案中,这些单体包括一般结构的全氟乙烯醚单体:CF 2=CF-OR f,其中R f可以为1-8个碳的支链或直链全氟烷基以及可自身包含诸如氧的另外的杂原子。具体例子是全氟甲基乙烯醚、全氟丙基乙烯醚、和全氟(3-甲氧基-丙基)乙烯醚。另外的单体例子记录在Worm的WO00/12754,标记为3M;以及Carlson的美国专利No.5,214,100。可使用诸如公开在美国专利申请系列号11/026,614中的其他含氟聚合物材料。
在一个实施方案中,包覆材料是双折射的以及在至少第一方向中折射率小于其光学耦合的光导区域、光导芯、或材料的折射率。
由于散射(散射损耗系数)、吸收(吸收系数)、或者散射和吸收的组合(衰减系数),传播通过材料的准直的光的强度在穿过材料之后减弱。在一个实施方案中,包覆包括在400纳米至700纳米的可见波长谱上具有小于选自0.03cm-1、0.02cm-1、0.01cm-1、和0.005cm-1之一的准直的光的平均吸收系数的材料。在另一实施方案中,包覆包括在400纳米至700纳米的可见波长谱上具有小于选自0.03cm-1、0.02cm-1、0.01cm-1、和0.005cm-1之一的准直的光的平均散射损耗系数的材料。在另一实施方案中,包覆包括在400纳米至700纳米的可见波长谱上具有选自0.03cm-1、0.02cm-1、0.01cm-1、和0.005cm-1之一的准直的光的平均衰减系数的材料。
在进一步实施方案中,光导包括基本上保护软芯层(例如软硅酮或硅酮弹性体)的硬包覆层。
在一个实施方案中,光导包括具有小于50的邵氏硬度计(DurometerShore A)硬度的芯材料以及具有大于50的邵氏硬度计硬度(JIS)的至少一个包覆层。在一个实施方案中,光导包括具有在25摄氏度下小于2MPa的ASTM D638-10杨氏模量(Young′s ModuIus)的芯材料以及具有大于2MPa的ASTM D638-10杨氏模量的至少一个包覆层。在另一实施方案中,光导包括在25摄氏度下具有小于1.5MPa的ASTM D638-10杨氏模量的芯材料以及具有大于2MPa的ASTM D638-10杨氏模量的至少一个包覆层。在进一步实施方案中,光导包括具有在25摄氏度下小于1Mpa的ASTM D638-10杨氏模量的芯材料以及具有大于2MPa的ASTM D638-10杨氏模量的至少一个包覆层。
在一个实施方案中,光导包括在25摄氏度下具有小于2MPa的ASTMD638-10杨氏模量的芯材料以及大于2MPa的ASTM D638-10杨氏模量的光导膜。在另一实施方案中,光导包括在25摄氏度下具有小于1.5MPa的ASTM D638-10杨氏模量的芯材料以及具有大于2MPa的ASTMD638-10杨氏模量的光导膜。在一个实施方案中,光导包括在25摄氏度下具有小于1MPa的ASTM D638-10杨氏模量的芯材料以及具有大于2MPa的ASTM D638-10杨氏模量的光导膜。
在另一实施方案中,包覆包括由于微观结构或纳米结构有效折射率小于芯层的材料。在另一实施方案中,包覆层包括包含空气或其他气体或者材料的多孔区域,该材料具有小于1.2的折射率,使得包覆层的有效折射率小于围绕多孔区域的材料。例如,在一个实施方案中,包覆层是设置在芯层上的气凝胶或者纳米结构材料的布置,该气凝胶或者纳米结构材料产生有效折射率小于芯层的包覆层。在一个实施方案中,纳米结构材料包括在平行于芯层表面或者垂直于芯层表面的平面中具有小于选自以下之一的平均直径或尺寸的纤维、颗粒、或区域:1000、500、300、200、100、50、20、10、5、和2纳米。例如,在一个实施方案中,包覆层是涂层,该涂层包含纳米结构纤维;包含聚合材料,例如但不限于纤维素、聚酯、PVC、PTFE、聚苯乙烯、PMMA、PDMS、或其他光传输或部分光传输材料。在另一实施方案中,对于大于1米的光导长度(例如将大于10%的光散射经1米长度输出光导)的通常以原形散射大部分光的用作芯或包覆材料的材料(例如HDPE或聚丙烯)以纳米结构形式使用。例如,在一个实施方案中,当构成至散装固体形式(例如体积上没有机械成型的物理结构或者在设计基本上最小化雾度的膜处理条件下的表面上形成的200微米厚均匀膜)内时,在膜基光导上纳米结构的包覆材料具有大于0.5%的ASTM雾度。
在进一步实施方案中,微观结构的或纳米结构的包覆材料包括“润湿(wet-out)”或光学耦合光进入光提取特征物内的结构,该光提取特征物设置物理接触微观结构的或纳米结构的包覆材料。例如,在一个实施方案中,光提取特征物包括纳米结构的表面特征物,当靠近或接触纳米结构的包覆区域时,该纳米结构的表面特征物耦合来自包覆区域的光。在一个实施方案中,微观结构的或纳米结构的包覆材料具有诸如插入件-接纳件或者其他简单或复杂的互补结构的光提取特征物结构的互补结构,使得在包括两个结构的区域中效折射率大于没有光提取特征物的包覆区域的折射率。
反射元件
在一个实施方案中,光源、光输入表面、光输入耦合器、耦合光导、光导区域和光导至少一种包括光学耦合至其、设置邻近其、或者接受来自它的光的反射元件或表面,其中反射区域是选自以下之一:镜面反射区域;散射反射区域;在区域上金属涂层(例如ITO涂层、镀铝的PET、银涂层等);多层反光镜二向色反光镜;多层聚合反光镜;巨型双折射光学膜;增强型镜面反射器膜;在涂层或层内反射油墨或颗粒;以及包含选自二氧化钛、硫酸钡、和空隙至少一种的白色反射膜。在另一实施方案中,发光装置包括光导,其中至少一种光反射材料选自:光再循环元件;具有大于70%的漫反射率的镜反射带(包括镜面组件)的镜反射带;逆反射膜(例如角形反射器膜或者基于玻璃珠的逆反射膜);白反射膜;以及设置靠近或光学耦合光导的至少一个边缘区域的铝外壳,该光导的至少一个边缘设置接收来自光导的光以及重新导向第一部分的光回光导内。在另一实施方案中,发光装置包括光导,其中至少一种光吸收材料选自:具有小于50%的漫反射率(包括镜面组件)的吸光胶带;包含吸光染料或颜料的区域;包含炭黑粒子的区域;包含吸光油墨、涂料、膜或表面的区域;以及设置靠近或光学耦合光导的至少一个边缘区域的黑色材料,该光导的至少一个边缘区域设置接收来自光导的光以及重新导向第一部分的光回光导内。在进一步实施方案中,上述类型的光反射材料和光吸收材料设置靠近或光学耦合光导的至少一个边缘区域,该光导的至少一个边缘区域设置接收来自光导的光以及重新导向光的第一部分返回光导内以及吸收第二部分的入射光。在一个实施方案中,光反射或光吸收材料以油墨或胶带呈直线粘附至光导膜的表面上。在一个实施方案中,光反射材料是粘附至顶部表面、边缘、和靠近光导的边缘的光导的底部表面的镜面反射胶带。在另一实施方案中,光吸收材料是粘附至顶部表面、边缘、或者靠近光导的边缘的光导的底部表面的吸光胶带。在另一实施方案中,光吸收材料是粘附至选自以下的至少之一的吸光油墨或涂料(例如黑色丙烯酸基涂料):边缘、靠近边缘的顶部表面、以及靠近光导膜的边缘的底部表面。
在一个实施方案中,发光装置是背光照明显示器或者其他待照明的物体,以及设置在反射表面或元件之间的发光区域、光导、或光导区域以及待照明的物体。在另一实施方案中,反射元件是中空白色PET膜,例如TEIJIN(日本)的膜UX系列。在一个实施方案中,反射元件或表面具有使用Minolta CM508D分光计测定的大于选自以下之一的漫反射率d/8:60%、70%、80%、90%、和95%,该反射元件或表面包括镜面组件(DR-SCI)。在另一实施方案中,反射元件或表面具有大于选自以下之一的漫反射率d/8:60%、70%、80%、90%、和95%,该反射元件或表面不包括镜面组件(DR-SCE)。在另一实施方案中,反射元件或表面具有大于选自以下之一的镜面反射率:60%、70%、80%、90%、和95%。如本文所定义的镜面反射率是通过532纳米激光器照明的从表面反射的光的百分率,该表面与中心围绕反射的光的光轴的圆锥体在10度(全角)内。通过一体化球体来测定该值,其中用于一体化球体的光圈开口定位与反射点之间相隔一定距离,使得捕获光的角度范围是10度全角。经具有已知镜面反射率的反射率标准、反射率标准、具有极低水平的散射的膜、或物体测定反射百分率。
光反射光学元件也是第二元件
在一个实施方案中,除了反射入射光外,光反射元件也是选自以下至少之一的第二元件:挡光元件、低接触面积覆盖元件、外壳元件、光准直光学元件、光转向光学元件和传热元件。在另一实施方案中,光反射光学元件是在光反射光学元件的区域内的第二元件。在进一步实施方案中,光反射光学元件包括弯曲区域、翼片区域、孔穴区域、层区域、或作为其组件或形成其组件的延伸的区域、第二元件。例如,包括中空PET漫射反射膜的漫射光反射元件可设置邻近光导区域以提供漫射反射以及膜可进一步包括在膜的延伸的区域上镜面反射金属的涂层,该膜的延伸的区域是弯曲的以及用于准直来自光源的入射光。在另一实施方案中,光反射光学元件的第二元件或第二区域与光反射光学元件的一个或多个区域邻接。在进一步实施方案中,光反射光学元件是物理耦合第二元件的区域、涂层、元件或层。在另一实施方案中,第二元件是物理耦合光反射光学元件的区域、涂层、元件或层。例如,在一个实施方案中,光反射光学元件是粘附至透明、低接触面积膜的后面的金属化的PET膜,该透明、低接触面积膜包含聚氨酯和表面起伏轮廓,其中膜组合从光导区域下方延伸以围绕一个或多个耦合光导包裹。在进一步实施方案中,光反射光学元件物理和/或光学耦合膜基光导,以及在制造耦合光导的相同切割过程中被切割,并且光反射光学元件被切割至成角度、弯曲或基本上成角度或弯曲的区域内以形成光准直光学元件或光转向光学元件。光反射光学元件的翼片区域、光反射区域或其他区域的尺寸、形状、数量、定向、材料和位置可根据需要变化以提供光学(效率、光准直、光重新导向等)、机械(硬度、与其他元件连接、对齐、便于制造等)、或系统(减少体积、增加效率、诸如颜色混合的另外的功能)益处,例如本领域已知的光学元件、显示器、光固定装置等,例如,镜面反射入射光的光反射光学元件的翼片区域可包括抛物线型、多项式或其他几何横截面形状,使得角半宽度强度、光通量、定向、均一性、或者光分布受到控制。例如,一个或多个翼片区域的弯曲横截面形状可以为复合抛物线型聚能器的形状。在另一实施方案中,光反射光学元件包括孔穴区域;翼片区域;粘合剂区域或其他对齐、物理耦合、光学耦合、或定位区域,这些区域与发光装置的其他元件的形状、尺寸、或位置相对应以便于选自以下至少之一:与发光装置的第二元件或组件的对齐、定位、粘合、物理耦合、以及光学耦合。例如,光反射光学元件可以为镜面反射或镜样金属化的PET,该PET设置在基本上平面的发光区域的下面以及延伸至靠近光源的区域内,并且包括经折叠以及光学耦合光准直元件的至少一个外表面的延伸的翼片或者折叠区域。在该实施方案中,光反射光学元件也是光准直光学元件的组件。在另一实施方案中,光反射光学元件是镜面反射金属化的PET膜,使用压敏粘合剂使该镜面反射金属化的PET膜光学耦合非折叠的耦合光导以及使该镜面反射金属化的PET膜延伸朝向光源,使得延伸的区域光学耦合光准直光学元件的成角度表面,该光准直光学元件的成角度表面准直在与包括光学耦合光反射光学元件的非折叠的耦合光导的表面的平面垂直的平面中一部分的来自光源的光。
在一个实施方案中,光反射元件也是挡光元件,其中光反射元件阻挡第一部分的光溢出光输入耦合器、耦合光导、光源、光重新导向性光学元件、光准直光学元件、光混合区域、光导区域。在另一实施方案中,光反射元件防止杂光、不需要的光、或者预定面积的发光或者防止重新导向由显示器、标志、或发光装置到达观察者。例如,可将金属化的镜面反射PET膜设置反射来自光导区域的一侧的光返回朝向光导区域以及也延伸以使用光学耦合耦合光导(其可以是光导的包覆层)的PSA来围绕耦合光导叠堆包裹,从而粘附金属化的PET膜至叠堆以及阻挡杂光从耦合光导中溢出以及变得可视化。
在一个实施方案中,光反射元件也是低接触面积覆盖物。例如,在一个实施方案中,光反射元件是包含甲基丙烯酸酯基涂层的金属化的PET膜,该甲基丙烯酸酯基涂层包括表面起伏特征物。在该实施方案中,当将空气用作包覆区域时,在没有从耦合光导中显著提取光下光反射元件可围绕叠堆包裹。在另一实施方案中,反射元件具有非平面区域,使得反射表面不平整以及在光反射膜和一个或多个耦合光导或光导区域之间的接触面积与暴露表面积的比例小。在另一实施方案中,光反射元件为低接触面积覆盖物,其包括PED膜和表面起伏涂层,所述PED膜包括空隙和/或二氧化钛。
在另一实施方案中,光反射元件也是外壳元件。例如,在一个实施方案中,光反射元件是耦合光导的外壳内壁上反射涂层。外壳可具有反射表面或者反射光至(例如内反射层或材料)内。光反射元件可以是光导区域的外壳或者发光装置的其他光导或组件。
在进一步实施方案中,光反射元件也是光准直光学元件,该光准直光学元件设置在光进入一个或多个耦合光导之前降低来自光源的光的角半宽度强度。在一个实施方案中,光反射光学元件是设置在光导膜的发光区域的一侧上以及在朝向光源的方向中延伸的镜面反射多层聚合膜(例如巨型双折射光学膜),该镜面反射多层聚合膜具有被弯曲或折叠的折叠或弯曲区域以形成接收来自光源的光以及反射和准直光朝向一个或多个耦合光导的输入表面的成角度或弯曲形状。多于一个折叠或弯曲区域可用于提供不同区域的光反射表面的不同形状或定向,该光反射表面设置接收来自光源的光。例如,使用低折射率PSA包覆层设置和光学耦合膜基光导的光导区域的增强的镜面反射多层聚合物膜(例如巨型双折射光学膜)可延伸朝向光源以及包括围绕包覆区域包裹的第一延伸的区域以保护和阻挡杂光,并且进一步包括延伸的区域,该延伸的区域包括两个翼片,该两个翼片经折叠以及为空腔,其中光源可设置使得通过延伸的区域翼片在第一平面内来自光源的光被准直。在一个实施方案中,在发光装置(例如膜基光导或耦合光导)中物理耦合另一组件的光反射元件的使用提供锚或定位帮助以用于对齐光反射元件的光准直光学元件翼片反射区域。
在进一步实施方案中,光反射元件也是光转向光学元件,该光转向光学元件设置重新导向在第一平面中光的光轴。在一个实施方案中,光反射光学元件是镜面反射多层聚合物膜(例如巨型双折射光学膜),该镜面反射多层聚合物膜设置在光导膜的发光区域的一侧上以及在朝向光源的方向中延伸,该镜面反射多层聚合物膜具有被弯曲或折叠的折叠或弯曲区域以形成接收来自光源的光以及反射和重新导向入射光的光轴朝向一个或多个耦合光导的输入表面的成角度或弯曲形状。多于一个折叠或弯曲区域可用于提供不同区域的光反射表面的不同形状或定向,该区域设置接收来自光源的光。例如,使用低折射率PSA包覆层设置和光学耦合膜基光导的光导区域的镜面反射多层聚合物膜可延伸朝向光源,以及包括围绕包覆区域包裹的第一延伸的区域以保护和阻挡杂光,以及进一步包括延伸的区域,该延伸的区域包括两个翼片,该两个翼片被折叠以及为空腔的,其中光源可设置使得在第一方向中第一平面内来自光源的光的光轴通过延伸的区域翼片被重新导向至与第一方向不同的第二方向内。在一个实施方案中,在发光装置(例如膜基光导或耦合光导)中物理耦合另一组件的光反射元件的使用提供锚或定位帮助以用于对齐光反射元件的光转向光学元件翼片反射区域。
在进一步实施方案中,光反射元件也是将热量传输出光源的传热元件。例如,在一个实施方案中,光反射元件是反射铝外壳,该反射铝外壳设置在光导区域的一侧以及延伸至和热耦合电路板,该电路板热耦合光源,使得来自光源的热量被热转移至铝。在另一例子中,光反射光学元件是铝薄层的高反射率磨光的区域,该区域进一步包括(或热耦合)具有翅片或散热片延伸件的挤出区域。在另一实施方案中,传热元件是在内部区域中包括耦合光导的铝挤出件,其中挤出件的内表面是光反射光学元件,该光反射光学元件设置反射从耦合光导中接收的光朝向耦合光导返回。在另一实施方案中,传热元件是在内部区域中包括耦合光导的铝挤出件,其中挤出件进一步包括光准直反射表面,该光准直反射表面设置准直来自光源的光。
保护层
在一个实施方案中,选自光输入表面、光输入耦合器、耦合光导、光导区域、和光导的至少一者包括与它光学耦合、与它物理耦合、设置邻近它、或者设置在它和发光装置的发光表面之间的保护性元件或层。保护膜元件可具有适合保护选自以下至少一种的更高抗划伤、更高抗冲击性、硬涂层、抗冲吸收层或其他层或元件:光输入表面、光输入耦合器、耦合光导、光导区域、和光导的划痕、冲击、装置坠落、以及与尖的物体相互作用等。在另一实施方案中,光导(或其层)的至少一个外表面区域包括可移除的保护膜或掩蔽膜。例如,在一个实施方案中,膜基光导包括在芯区域的各侧上物理耦合包覆区域的可移除保护聚乙烯膜。在另一实施方案中,包覆区域之一是粘合剂以及在将膜粘附至窗之前保护聚乙烯膜放置粘合剂的污染,例如,以及其他包覆区域包括具有大于2H的铅笔硬度的“硬罩”涂层,其中在安装发光装置之前保护聚乙烯膜防止擦痕。
耦合光进入耦合光导的表面内
在一个实施方案中,光输入耦合器的光输入表面是至少一个耦合光导的至少一个表面。在一个实施方案中,光耦合至耦合光导内,使得通过至少一个光学元件或特征物的多次全内部反射它仍在光导中的至少一个表面上或者光学耦合包括选自以下的光学区域的至少一个表面:透镜、棱镜、棱形膜、衍射图案、全息光学元件、衍射光学元件、漫射体、各向异性漫射体漫射体、折射性表面起伏特征物、衍射表面起伏特征物、体积光重新导向特征物、微尺度体积或表面起伏特征物、纳米大小体积或表面起伏特征物、以及全内部反射体积或表面特征物。可将光学元件或特征物并入在耦合光导的堆叠或预定物理布置的分布中一个或多个耦合光导上。在一个实施方案中,将光学元件或特征物部分布置在耦合光导内或者在耦合光导上、或者穿过多个耦合光导的模式中。在一个实施方案中,光学元件或特征物的耦合效率大于选自50%、60%、70%、80%、和90%之一的选自以下的波长范围:350nm-400nm、400nm-700nm、450nm-490nm、490nm-560nm、和635nm-700nm。如本文所定义的耦合效率是来自设置耦合光在至少一个耦合光导上光源的入射光的百分率,该至少一个耦合光导耦合设置接收来自光源的光的至少一个耦合光导,该光源的光以大于临界角的角度仍然在耦合光导内,进一步沿着仅通过光输入表面区域的光导的区域,在一个实施方案中,两个或多个耦合光导堆叠或包捆在一起,其中它们各自具有设置耦合光进入耦合光导内的光学元件或特征物,并且该光学元件或特征物具有小于选自50%、60%、70%、80%、和90%之一的耦合效率的选自以下之一的波长范围:350nm-400nm、400nm-700nm、450nm-490nm、490nm-560nm、和635nm-700nm。通过堆叠一组耦合光导,例如,人们可使用较低耦合效率以能够使一部分的入射光通过第一耦合光导至第二耦合光导上,从而使得光被耦合至第二耦合光导内。在一个实施方案中,耦合效率在通过耦合光导的布置的第一方向上分级以及变化,并且光反射元件或区域设置在耦合光导的布置的相对侧上,该耦合光导设置反射一部分入射光返回通过耦合光导。
耦合光进入两个或多个表面内
在一个实施方案中,光被耦合通过在发光装置中至少一个光导的光输入耦合器、耦合光导、光学元件、或其组合至至少两个表面或者表面区域。在另一实施方案中,耦合通过光导表面或者光导区域的光通过光提取特征物被导向至与来自耦合通过发光装置的光导或光导区域的第二表面或第二表面区域的通过相同或不同光提取特征物导向的光不同的角度范围内。在另一实施方案中,在射出光导和第二光提取区域的发光表面时导向入射光通过第一表面或边缘至角度的第一范围内的包含光重新导向特征物或光提取特征物的第一集合的第一光提取区域包括光重新导向或光提取特征物的第二集合,在射出光导的发光表面时该光重新导向或光提取特征物导向入射光通过第二表面或边缘进入角度的第二范围内。在光重新导向特征物中变化包括但不限于:特征物高度、形状、定向、密度、宽度、长度、材料、表面的角度、在x、y、和z方向中定位,以及包括分散相域、凹槽、坑、微小透镜、棱镜元件、空气空腔、空心微球、分散的微球、以及其他已知光提取特征物或元件。在另一实施方案中,发光装置包括至少一个光导和设置耦合光通过至少一个光导的表面的第一光源以及设置耦合光通过至少一个光导的边缘的第二光源,其中耦合装置为选自以下至少一种:光输入耦合器、光学元件、耦合光导、光学组件、或者光学耦合表面或边缘的耦合光导、衍射光学元件、全息光学元件、衍射图案、菲涅耳透镜元件、棱形膜、光重新导向光学元件以及其他光学元件。
设置靠近多于一个光导边缘的光输入耦合器
在一个实施方案中,发光装置包括多种光输入耦合器,该光输入耦合器设置耦合来自至少两个输入区域的光进入光导内,该两个输入区域设置靠近光导的两个不同边缘。在另一实施方案中,两个光输入耦合器设置在光导的相对侧上。在另一实施方案中,光输入耦合器设置在膜类型光导的三或四侧。在进一步实施方案中,多于一个光输入耦合器、外壳、或光输入表面设置接收来自单个光源、光源组、光源或光源带的阵列(例如基本上线性LED阵列)的光。例如,两个光输入耦合器的两个外壳设置耦合光至光导的两个不同区域,该光导设置接收来自基本上线性LED阵列的光。在另一实施方案中,包括耦合光导的第一集合的第一输入表面光学耦合光导的第一区域以及包括耦合光导的第二集合的第二输入表面光学耦合与第一区域不同的光导的第二区域,该第二区域设置接收来自选自以下之一的光:相同光源、多种光源、封装的光源、光源的阵列或集合、光源的线性阵列、一个或多个LED、LED封装、线性LED阵列、以及多种颜色的LED。
条带折叠装置
在一个实施方案中,发光装置包括框架构件,其辅助耦合光导或条带的折叠或夹持的至少一者。使用框架构件折叠和夹持诸如膜基光导的耦合光导的方法公开在国际(PCT)公开号WO 2009/048863和AnthonyNicholand Shawn Pucylowski的2010年1月26日提交的标题为“ILLUMINATION VIA FLEXIBLE THIN FILMS”的PCT申请、美国临时专利申请系列号61/147,215和61/147,237,其内容各自通过引用方式并入本文中。在一个实施方案中,耦合光导折叠(或弯曲)和/或夹持(或外壳)元件由选自以下至少一种构成:硬质塑料材料、黑色材料、不透明材料、半透明材料、金属箔、金属薄板、铝薄板、以及铝箔。在一个实施方案中,折叠或夹持材料具有其折叠或夹持的膜或耦合光导的抗挠刚度(或模量)的至少两倍的抗挠刚度或(挠性模量)。
光输入耦合器的外壳或维持装置
在一个实施方案中,发光装置包括夹持或包括光输入耦合器和光源的至少一部分的外壳或维持装置。外壳或维持装置可容纳或包括选自以下至少一种:光输入耦合器、光源、耦合光导、光导、光学组件、电子组件、散热片或其他热组件、附着装置、定位装置、折叠装置、和框架。外壳或维持装置可包括多个组件或上述组件的任意组合。外壳或维持装置可用于选自以下的一个或多个功能:防尘和碎片污染;提供气密密封;提供防水密封;容纳或包括组件;提供电学或光学组件的安全外壳;辅助折叠或弯曲耦合光导;辅助对齐或夹持相对另一组件的光导、耦合光导、光源或光输入耦合器;维持耦合光导的布置;再利用光(例如使用反射内壁);提供用于附接发光装置至外部物体或表面的附着装置;提供不透明的容器,使得杂光不会溢出通过特定区域;提供半透明表明以用于显示标记或者提供照明至包括用于释放和可交换组件的发光装置的外部物体;以及提供插销或连接器以连接其他维持装置或外壳。
在一个实施方案中,耦合光导端接在外壳或夹持元件内。在另一实施方案中,外壳或夹持元件的内表面具有大于50%的镜面反射或漫反射率,并且内表面呈现白色或类似镜子。在另一实施方案中,外壳或维持装置的外表面具有大于50%的镜面反射或漫反射率,并且外表面呈现白色或类似镜子。在另一实施方案中,外壳或维持装置的至少一个壁具有小于50%的镜面反射或漫反射率,并且内表面呈现灰色、黑色或者类似深黑色镜子。在另一实施方案中,外壳或维持装置的至少一个壁或表面是不透明的以及具有根据ASTM D1003测定的小于50%的透射光比。在另一实施方案中,外壳或维持装置的至少一个壁或表面具有大于30%的根据ASTM D1003测定的透射光比,并且在外壳或维持装置内从光源射出壁或表面的光提供发光装置的组件的照明、发光装置的外部组件的照明、或者显示标志、标记、无源显示器、第二显示器或标记、或者有源显示器的照明,例如提供LCD的背光灯照明。
在一个实施方案中,外壳或维持装置包括选自以下至少一种:连接器、销、夹片、插销、粘合区域、接线夹、接合装置、以及其他连接元件或机械方式以连接或夹持外壳或维持装置至另一外壳或维持装置、光导、耦合光导、膜、条带、盒、可移除组件或构件、诸如窗或汽车的外表面、光源、电学或电子组件、诸如LED的电源或光源的电路板、散热片或其他热控制元件、发光装置的框架、和发光装置的其他组件。
在另外实施方案中,维持耦合光导的输入端和输出端物理接触通过选自以下至少一种的相对位置维持元件:磁盒子、机械盒子、接线夹、螺钉、机械粘合、化学粘合、分散粘合、漫射粘合、静电粘合、真空夹持、或者粘合剂。
弯曲或挠性外壳
在另一实施方案中,外壳包括至少一个弯曲的表面。弯曲的表面可以为非线性形状或装置,或者便于并入非平面或弯曲光导或耦合光导。在一个实施方案中,发光装置包括具有至少一个弯曲的表面的外壳,其中外壳包括弧形或弯曲的耦合光导。在另一实施方案中,外壳为挠性,使得可将它暂时、永久、或者半永久弯曲。通过使用挠性外壳,例如,发光装置能够弯曲使得沿着外壳弯曲发光表面,发光区域可围绕壁或角来弯曲。例如,在一个实施方案中,可将外壳或光导暂时弯曲使得基本上恢复初始形状(例如弯曲长外壳以通过门)。在另一实施方案中,可将外壳或光导永久性或半永久性弯曲,使得在释放之后基本上维持弯曲形状(例如当期望具有弯曲的发光装置以提供弯曲的标志或显示器时)。
包括传热元件的外壳
在一个实施方案中,外壳包括传热元件,该传热元件设置传输在外壳内来自组件的热量至外壳的外表面。在另一实施方案中,传热元件是选自以下之一:散热片;金属或陶瓷元件;风扇;热导管;合成喷嘴;产生空气喷射致动器;有源冷却元件;无源冷却元件;金属芯或其他导电电路板的后面部分;热导粘合剂;或用于导热的已知组件。在一个实施方案中,传热元件具有大于选自以下之一的导热性(W/(m·K)):0.2、0.5、0.7、1、3、5、50、100、120、180、237、300、和400。在另一实施方案中,支撑膜基光导的框架(例如维持在膜中张力的框架以维持平整的一种)是传热元件。在一个实施方案中,光源是LED,以及LED热耦合镇流管或框架,该框架为传热元件。在进一步实施方案中,框架或镇流管用于从光源热转移热量以及也是发光装置的外壳。
外壳或耦合光导维持装置的尺寸
在一个实施方案中,外壳或耦合光导维持装置的两个更小尺寸的尺寸是小于选自500、400、300、200、100、50、25、10、和5倍的光导或耦合光导的厚度。在另一实施方案中,由于使用沿着光导的边缘设置多于一个光输入耦合器,外壳或光导维持装置的至少一个尺寸较小。在该实施方案中,由于条带或耦合光带的固定数目,可将它们布置在多个更小堆叠而不是单个更大堆叠内,外壳或维持装置的厚度可减少。通过使用多个光输入耦合器和光源也能使更多光耦合至光导内。
低接触面积覆盖物
在一个实施方案中,低接触面积覆盖物设置在至少一个耦合光导和发光装置外部之间。低接触面积覆盖物或包裹物提供与光导或耦合光导的区域的低表面积接触以及可进一步提供选自以下至少一种:防止指纹;防尘或空气污染;防湿气;保护去耦或吸收比低接触面积覆盖物更多光的内部或外部物体,当使一个或多个区域接触一个或多个耦合光导时,该内部或外部物体提供容纳或包括至少一个耦合光导的装置;保持一个或多个耦合光导的相对位置;反射光返回通过光导;以及防止耦合光导展开至更大体积或者与可去耦或吸收光的表面接触。在一个实施方案中,低接触面积覆盖物设置基本上在一个或多个耦合光导叠堆或阵列的周围以及提供选自以下的一个或多个功能:减少在耦合光导上灰尘累积;保护一个或多个耦合光导以防通过接触另一光传输或吸收材料所致减弱全内部反射或吸收;以及防止或者限制由与其他组件或组合件和/或其他装置物理接触所致划痕、割痕、压痕、或变形。
在另一实施方案中,低接触面积覆盖物设置在发光装置的外表面以及耦合光导的区域之间,该耦合光导的区域设置在折叠或弯曲区域以及光导或光混合区域之间。在进一步实施方案中,低接触面积覆盖物设置在发光装置的外表面以及耦合光导的区域之间,该耦合光导的区域设置在耦合光导的光输入表面以及光导或光混合区域之间。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物设置在发光装置的外表面以及耦合光导的一部分区域之间,该耦合光导的一部分区域未被设置在发光装置的耦合光导和外表面之间的外壳、保护覆盖物、或其他组件封闭。在一个实施方案中,低接触面积覆盖物是外壳、相对位置维持元件、或一部分外壳、或者相对位置维持元件。在一个实施方案中,低接触面积表面特征物是来自膜、材料或层的挤出件。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物或包裹物设置基本上围绕发光装置。
膜基低接触面积覆盖物
在一个实施方案中,低接触面积覆盖物是具有比设置靠近低接触面积覆盖物的耦合光导的外部材料、在设置靠近至少一个耦合光导的膜基低接触面积覆盖物的表面上表面起伏轮廓或结构的折射率更小的至少之一的膜。在一个实施方案中,低接触面积包括设置靠近至少一个耦合光导的至少一个外表面的凸面或突出表面起伏特征物以及物理接触表面起伏特征物的设置邻近耦合光导或光导的外表面的面积平均百分率小于以下之一:70%、50%、30%、10%、5%、和1%。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物包括与膜基光导的区域邻近且实体接触的表面起伏特征物,并且膜基光导的与低接触面积覆盖物接触的区域(或光混合区域或耦合光导)的百分率小于下面中的一个:70%、50%、30%、10%、5%和1%。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物包括邻近以及物理接触膜基光导的区域的表面起伏特征物以及接触低接触面积覆盖物的膜基光导(或光混合区域、或耦合光导)的区域平均百分率小于以下之一:70%、50%、30%、10%、5%、和1%。在一个实施方案中,低接触面积覆盖物为这样一种表面起伏扩散器:其在膜基光导的与背光灯的发光面相对的一面布置在背光灯中以使表面起伏特征物与膜基光导相接触。在一个实施方案中,膜基光导与低接触面积覆盖物实体耦合,低接触面积覆盖物与刚性支撑件或背光灯的壳体实体耦合。
在一个实施方案中,设计具有低接触面积的耦合光导的表面的凸状表面起伏轮廓选自提取、吸收、散射、和另外改变在耦合光导内传播比相同材料的平整表面更低百分率的光的强度或方向的至少之一。在一个实施方案中,表面起伏轮廓是选自以下至少一者:随机、半随机、有序的、在一个或者两个方向上规则的、全息、修整的轮廓,包括椎体、被截的多面体、被截的半球体、被截的椎体、被截的棱锥体、棱锥体、棱镜、尖锐形状、圆锥形状、杆子、圆柱体、半球状、和其他几何形状。在一个实施方案中,低接触面积覆盖物材料或膜是选自透明、半透明、不透明、吸光、光反射、基本上黑色、基本上白色至少之一,该低接触面积覆盖物材料或膜具有包括小于70%的漫反射率镜面组件;具有小于30%的ASTM D1003透射光比;具有大于30%的ASTM D1003透射光比;吸收至少50%的入射光;吸收小于50%的入射光;具有小于10欧姆/平方的电板电阻;以及具有大于10欧姆/平方的电板电阻。在一个实施方案中,低接触面积材料具有根据STM E 1164-07和ASTM E 179在di/0几何体中测定的大于选自70%、80%、85%、90%、95%、和95%之一漫反射率。
在另一实施方案中,低接触面积覆盖物是具有小于选自以下之一的厚度的膜:600微米、500微米、400微米、300微米、200微米、100微米和50微米。
在另一实施方案中,由于微观结构和/或纳米结构,低接触面积覆盖物包括具有小于芯层的有效折射率的材料。例如,在一个实施方案中,低接触面积包括设置在膜上的纳米结构材料的气凝胶或布置,在靠近芯层的区域中该膜具有小于芯层的有效折射率。在一个实施方案中,纳米结构材料包括在平行于芯层表面或者垂直于芯层表面的平面中具有小于选自以下之一的平均直径或尺寸的纤维、颗粒、或域:1000、500、300、200、100、50、20、10、5、和2纳米。例如,在一个实施方案中,低接触面积覆盖物是包含纳米结构纤维;包含例如但不限于纤维素、聚酯、PVC、PTFE、聚苯乙烯、PMMA、PDMS的聚合材料;或者其他光传输或部分光传输材料的涂层或材料。在一个实施方案中,低接触面积是包含纤维、微观结构的、或纳米结构材料或表面的纸或者类似薄板或膜(例如滤纸)。在一个实施方案中,低接触面积材料是编织材料。在另一实施方案中,低接触面积材料是非编织的材料。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物基本上为透明或半透明的光传输膜,该光传输膜包括具有平均尺寸大于5微米的具有微观结构、纳米结构的“大”表面特征物、或者纤维材料、或者设置在“大”表面特征物的外部区域上或者在“大”表面特征物的外部区域内的表面特征物。在一个实施方案中,“大”表面特征物在平行于芯表面或者垂直于芯表面的第一方向上具有选自5、10、15、20、30、50、100、150、200、和500微米之一的平均尺寸以及微观结构的、纳米结构的、纤维材料或者表面特征物在第一方向上具有小于选自20、10、5、2、1、0.5、0.3、0.1、0.05、和0.01微米之一的平均尺寸。
在该实施方案中,可将“大”表面特征物布置在表面(例如通过挤出压花或者UV固化压花)内以及可仍然形成、包覆、粗糙化、或者另外改变外部区域(与芯层接触的挤出区域的最外层表面)以包括微观结构的、纳米结构的、或者纤维材料、或者表面特征物,使得当接触芯层时,由于与芯层接触的更小表面积,将更少的光耦合出芯层。在一个实施方案中,通过仅涂覆“大”突出物的末端,比涂覆整个低接触面积膜或平面膜时需要诸如纳米结构的材料,以及“凹部”或者“大”突出物周围的区域可以光传输、透明、或者半透明。在另一实施方案中,在“大”表面特征物上或在“大”表面特征物内的微观结构的、纳米结构的、或纤维材料、或表面特征物生成用作包覆层的有效较低折射率区域。18在一个实施方案中,低接触面积覆盖物提取物来自从与芯层相接触的至少一个区域(或整个区域)或与芯层邻近的区域中的芯区域的光的小于选自如下组中的一个的光:30%、20%、10%、5%、2%和1%。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物提取物来自发光区域中的光导的光的大于选自如下组中的一个的光:1%、5%、10%、15%和20%。
在一个实施方案中,低接触面积包括偏距、杆子、或其他突出物,该突出物提供在低接触面积覆盖物和芯层之间的分隔距离。在一个实施方案中,偏距、杆子、或其他突出物设置在选自邻近发光区域的区域、邻近正对发光表面的表面的区域、邻近光混合区域的区域、邻近光输入耦合器的区域、邻近耦合光导的区域的低接触面积覆盖物的一个或多个区域中;在低接触面积覆盖物的一个表面上的图案中;以及在低接触面积覆盖物的两表面上的图案中。在一个实施方案中,低接触面积覆盖物的偏距、杆子、或其他突出物在平行于芯层的表面或者垂直于芯层的方向中具有大于选自以下之一的平均尺寸:5、10、20、50、100、200、500、和1000微米。在另一实施方案中,纵横比(高度除以在平行于芯表面的平面中平均宽度)大于选自以下之一:1、2、5、10、15、20、50、和100。
在另一实施方案中,通过选自化学结合、物理结合、粘合剂层、磁吸引、静电力、范德华力、共价键、和离子键之一低接触面积覆盖物在选自在光导的发光区域周围的区域、发射小于5%的从光导中发射的总光通量的光导的外周区域、输入耦合器的外壳的区域、包覆层或区域、偏距区域、杆子区域、突出物区域、“大”表面特征物区域、纳米结构的特征区域、微观结构的特征区域、以及设置在凹部区域之间的平顶区域的一个或多个区域中物理耦合光导或芯层。在另一实施方案中,将低接触面积覆盖物层叠至芯层。
在一个实施方案中,低接触面积覆盖物是包括选自以下一者或多者的薄板、膜或组件:纸;纤维薄膜或薄板;纤维素材料;纸浆;低酸性纸;合成纸;闪纺纤维(flashspun fiber);闪纺高密度聚乙烯纤维;以及微观多孔膜。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物的膜材料或者在发光区域中接触光导的芯层的低接触面积覆盖物的区域包括在平行于或垂直于芯表面的方向中具有小于选自以下之一的大部分折射率或有效折射率。材料:1.6、1.55、1.5、1.45、1.41、1.38、1.35、1.34、1.33、1.30、1.25、和1.20。
在低接触面积覆盖物周围的包裹物
在进一步实施方案中,低接触面积覆盖物是内表面或者物理耦合外壳、维持装置、或相对位置维持元件的表面。在进一步实施方案中,低接触面积覆盖物是膜,其围绕至少一个耦合光导来包裹,使得至少一个侧向边缘和至少一个侧向表面被基本上覆盖,使得低接触面积覆盖物设置在耦合光导和装置的外表面之间。
在另一实施方案中,膜基光导包括围绕第一组的耦合光导来包裹的低接触面积覆盖物,其中通过低接触面积覆盖物物理耦合装置低接触面积覆盖物物理耦合选自光导、光导膜、光输入耦合器、光导、外壳、和传热元件至少之一。在另一实施方案中,发光装置包括第一圆柱形发光装置包括第一圆柱形张力杆,该第一圆柱形张力杆设置施加张力至低接触面积覆盖膜以及维持耦合光导靠近至一起和靠近光导,使得光输入耦合器具有较低的分布。在另一实施方案中,在物理耦合选自光导、光导膜、光输入耦合器、光导、外壳、传热元件、以及其他元件或外壳至少之一之后通过将第一圆柱形张力杆移出第二拉杆或移出夹持诸如支柱的拉杆的装置的物理耦合点,可将低接触面积覆盖物拉紧。可使用拉力形成元件的其他形状或形式,例如具有矩形、半球形截面截面的杆子或者当维持相对其他组件固定的平移的或者支撑拉力时在第一方向中能够提供拉力的更长的其他元件。在另一实施方案中,可将第一圆柱形张力杆在第一方向中平移以提供拉力,同时保持在支撑区域中,并且通过紧固诸如螺钉可锁定或者迫使圆柱形张力杆的位置以保持在适当的位置。在另一实施方案中,拉力形成元件和支撑或耦合它至光输入耦合器的另一组件的物理耦合装置未在平行于拉力形成元件的更长尺寸的方向中延伸选自1毫米、2毫米、3毫米、5毫米、7毫米和10毫米多于一者通过光导的至少一个边缘。
在一个实施方案中,低接触面积覆盖物基本上在一个或多个平面中围绕膜基光导来包裹。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物基本上围绕膜基光导和一个或多个光输入耦合器来包裹。例如,在一个实施方案中,低接触面积覆盖物围绕设置沿着膜基光导的相对侧的两个输入耦合器以及设置在光输入耦合器之间的光导的发光区域来包裹。可将低接触覆盖物的其他边缘密封、结合、夹紧至一起或者另外的材料或封闭方法可在相对边缘处密封或提供挡板以例如防尘或脏物污染。在该实施方案中,例如背光灯可包括基本上密封的膜基光导(以及在光输入耦合器内密封的耦合光导),该膜基光导没有一个或多个包覆区域或者基本上被保护以防在组装或使用中的刮痕或灰尘,这些刮痕或灰尘可引起不均匀或者降低亮度或光学效率。
低硬度低接触面积覆盖物
在另一实施方案中,低接触面积覆盖物具有在300克重量的压力下小于设置靠近低接触面积覆盖物的耦合光导的外表面区域的ASTM D3363铅笔硬度。在一个实施方案中,低接触面积覆盖物包括具有表面起图案或结构的硅酮、聚氨酯、橡胶、或热塑性聚氨酯。在进一步实施方案中,在300克重量的低接触面积覆盖物的压力下ASTM D3363铅笔硬度是小于设置靠近低接触面积覆盖物的耦合光导的外表面区域的至少2级。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物具有小于选自以下之一的ASTM D 3363铅笔硬度:5H、4H、3H、2H、H、和F。
低接触面积覆盖物的物理耦合装置
在一个实施方案中,通过选自缝合(或者穿线或供给纤维、金属丝或线)低接触面积覆盖物至光导、光混合区域、或其他组件;焊接(声波、激光器、热变形等)低接触面积覆盖物至一个或多个组件;粘合(环氧树脂、胶水、压敏粘合剂等)低接触面积覆盖物至一个或多个组件;固定低接触面积覆盖物至一个或多个组件的一者或多者,低接触面积覆盖在第一接触区域中物物理耦合发光装置、光输入耦合器、光导、外壳、低接触面积覆盖物的第二区域、或者传热元件。在进一步实施方案中,固定装置选自:狭板、按钮、夹具、卡环、夹片、离合器(销固定器)、凸缘、护孔环、锚、钉、销、销钉、U形销、开尾销、开口销、R-夹片、紧扣环、簧环紧扣环、e-环紧扣环、铆钉、螺旋锚、锁点、肘钉、缝、搭接片、图钉、螺纹固定器,系留螺纹固定器(螺帽、螺钉、柱螺栓、螺纹嵌件、螺杆)、拉杆、触发器、钩和环带、楔锚、和拉链。
在一个实施方案中,低接触面积膜与刚性支撑件实体耦合,所述刚性支撑件具有当根据ASTM D790测量时大于2吉帕斯卡(gigapascal)的弯曲刚度或弯曲模量。在一个实施方案中,刚性支撑件例如不限于:发光装置、背光灯或显示器的框架或壳体;框架,其保持实质上张紧(在张力作用下)或平坦的膜基光导和/或低接触面积膜。在一个实施方案中,膜基光导和/或低接触面积覆盖物与在发光区域外部的两个或更多个区域中的框架或壳体实体耦合。例如,在一个实施方案中,膜基光导为具有孔的硅酮膜,孔布置在靠近光导的边缘的两个或更多个区域中的框架或壳体中的栓钉上方,使低接触面积覆盖物布置在膜基光导和用于背光灯的壳体之间。在另一实施方案中,用于实体耦合的孔包括附着到孔且与孔基本同心的加固盘或垫圈,以减少光导撕裂的可能性。在另一实施方案中,膜基光导的发光区域与低接触面积材料实体耦合或者布置在两个低接触面积材料之间,并且接触面积材料和膜基光导的组合的弯曲刚度或弯曲模量大于选自如下组中的一个:2、4、6、8和10吉帕斯卡(根据ASTM D790测量)。
在另一实施方案中,物理耦合装置维持选自发光装置、光导、和耦合光导的至少一种的挠性。在进一步实施方案中,与选自低接触面积覆盖物、耦合光导、光导区域、光混合区域、和发光装置至少一种接触的物理耦合装置的总表面积小于选自以下之一:70%、50%、30%、10%、5%、和1%。在另一实施方案中,在耦合光导、光混合区域或光导区域内垂直于光的光轴的第一方向中包括低接触面积覆盖物物理耦合装置的最大组件的在全内部反射内传播光的层的横截面相对于在第一方向中横截面面积的总百分率小于选自以下之一:10%、5%、1%、0.5%、0.1%、和0.05%。例如,在一个实施方案中,低接触面积覆盖物是包括设置邻近和围绕耦合光导叠堆包裹的凸起半球体的二维阵列的具有表面的挠性透明聚氨酯膜,并且使用具有小于25微米直径的尼龙纤维以1厘米间隔穿线至25微米孔内,通过穿线膜至光混合区域来物理耦合包括25微米厚芯层的光导的光混合区域。在该例子中,物理耦合装置的最大组件是在芯区域中孔,其可将光散射处光导。因此,物理耦合装置(在芯层中孔)的上述横截面是0.25%的芯层的横截面。在另一实施方案中,在一个或多个组件中将纤维或材料穿线通过孔,该纤维或材料包括选自以下的至少一种:聚合物纤维、聚酯纤维、橡胶纤维、电缆、金属丝(例如细钢丝)、铝线、和诸如在钓鱼线中使用的尼龙纤维。在进一步实施方案中,穿线通过孔的纤维或材料的直径小于选自以下之一:500微米、300微米、200微米、100微米、50微米、25微米、和10微米。在另一实施方案中,纤维或穿线材料基本上透明或半透明。
在另一实施方案中,低接触面积覆盖物的物理耦合装置包括在光导内孔,通过该孔使结合低接触面积覆盖物的粘合剂、环氧树脂或其他粘合材料沉积。在另一实施方案中,粘合剂、环氧树脂、或其他粘合材料结合低接触面积覆盖物以及选自芯区域、包覆区域、和光导的至少之一。在另一实施方案中,粘合剂材料具有大于1.48的折射率以及使用空气间隙或者具有通过孔的纤维、线、或金属丝来降低从孔穴区域的光导的散射。在进一步实施方案中,将粘合剂施加作为在纤维上涂层(例如,在穿线之后其可UV激活、固化等)或者将粘合剂施加至在孔的区域中纤维,使得通过选自光学耦合孔的内表面以及光学耦合纤维至孔的内表面至少之一粘合剂递送至孔内以提供降低的散射。
在一个实施方案中,物理耦合装置可用于物理耦合一个或多个选自以下的元件至一起:膜基光导、低接触面积覆盖膜、外壳、相对位置维持元件、光重新导向元件或膜、漫射体膜、准直膜、光提取膜、保护膜、触摸屏膜、传热元件、以及在发光装置内其他膜或组件。
光导配置和性能
具有照亮光导的边缘厚度小于0.5mm的塑料膜的使用相比使用塑料盘或薄板具有多种优势。挠性膜能够形成表面;向上折叠用于储存;改变所需形状;或者在空气中形成波形。另一优势可以为更低的花费。厚度降低帮助降低材料、制造、储存和装运给定宽度和长度的光导的花费。另一原因可以为,在未显著改变表明形状、厚度和/或外观下降低厚度使得能够加入表面。例如,在未改变窗的样式下,可将它容易地加入窗的表面。另一优势可以为可将膜或光导卷曲。这帮助改善可运输性;可维持一些功能;以及可特别地用于手动维持的装置,其中使用辊平的屏幕。第五个原因为膜的重量更轻,这再次使得更易于处理和运输;第六个原因可以为,通常以更大的辊来挤出膜,从而可制造更大的侧光式标志。最后,第七个原因可以为,因为膜可用于许多其他工业中,有许多成立以涂覆、切割、层叠和操作膜的公司。通过吹胀挤塑或成型挤出制备至多6.096米或更长的宽度以及数千米长的辊的塑料膜。使用特定挤出冲模可获得来自2至100个层的不同材料的共同挤出。
膜或光导的厚度
在一个实施方案中,膜、光导或光导区域的厚度是在0.005mm至0.5mm的范围。在另一实施方案中,膜或光导的厚度是在0.025毫米至0.5毫米的范围。在进一步实施方案中,膜、光导或光导区域的厚度是在0.050毫米至0.175毫米的范围。在一个实施方案中,膜、光导或光导区域的厚度小于0.2毫米或小于0.5毫米。在一个实施方案中,光导或芯区域的平均厚度小于选自以下之一:150微米、100微米、60微米、30微米、20微米、10微米、6微米、和4微米。在一个实施方案中,选自厚度、最大厚度、平均厚度、大于90%的膜、光导、和光导区域的整厚度的至少之一小于0.2毫米。在另一实施方案中,尺寸与厚度比率定义为在发光区域的平面中发光区域的最大尺寸除以在发光区域内芯区域的平均厚度,该尺寸与厚度比率大于选自以下之一:100;500;1,000;3,000;5,000;10,000;15,000;20,000;30,000;and 50,000。在一个实施方案中,显示器包括光导,所述光导实质上比所述显示器的空间光调制器的像素薄,以使最大像素尺寸与光导的芯区域的厚度的比率大于选自如下组中的一个:1、1.5、2、4、5、6、7、8、9、10、15和20。
在一个实施方案中,发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中在膜基光导内在耦合光导、光混合区域、光导区域、或发光区域中平均光通量密度大于选自以下之一:5、10、20、50、100、200、300、500、和1000流明/立方毫米。在另一实施方案中,发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中在膜基光导内在耦合光导、光混合区域、光导区域、或发光区域中最大光通量密度大于选自以下之一:5、10、20、50、100、200、300、500、和1000流明/立方毫米。通过切割垂直于在区域处表面的光学质量边缘以及屏蔽在区域(使用光吸收材料时的光基本上未反射回膜内)周围的区域,并且使用测角光度计来测定远场发光强度来测定在区域中通量密度。
光导或光传输材料的光学性能
关于实施方案的光导或光传输材料的光学性能,本文所指定的光学性能可以为光导、芯、包覆、或其组合的一般性能或者它们可以对应于特定区域(例如发光区域、光混合区域、或光提取区域)、表面(光输入表面、漫射表面、平整表面)、和方向(例如从法线至表面测定或者以光传播通过光导的方向测定)。在一个实施方案中,根据ASTM D1003使用BYKGardner雾度计在选自发光区域、光混合区域、和光导的至少之一内测定的光导的平均透射光比大于选自以下之一:70%、80%、88%、92%、94%、96%、98%、和99%。在另一实施方案中,根据ASTM D1003使用BYKGardner雾度计在主要发光面积(包括大于80%的从光导发射的全部光的面积)内测定的光导的平均透射光比大于选自以下之一:70%、80%、88%、92%、94%、96%、98%、和99%。
在另一实施方案中,使用BYK Gardner雾度计在选自发光区域、光混合区域、和光导的至少之一内测定的光导的平均雾度小于选自以下之一:70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、5%、和3%。在另一实施方案中,根据与ASTM D1003相关的测量方法使用BYK Gardner雾度计在选自发光区域、标记区域、光混合区域、和光导的至少之一内测定的光导的平均透明度大于选自以下之一:70%、80%、88%、92%、94%、96%、98%、和99%。
在进一步实施方案中,当在内壁上放置在包括Edmund Optics Inc的吸光熄灭材料(Light Absorbing Black-Out Material)的吸光6”x6”x6”盒之上时,使用包括光谱组件或者排除光谱组件,使用Minolta CM-508d分光光度计在选自发光区域、标记区域、光混合区域、和光导的至少之一内测定的光导的漫反射率小于选自以下之一:30%、20%、10%、7%、5%、和2%。在另一实施方案中,光导的漫反射率。当在内壁上放置在包括EdmundOptics Inc的吸光熄灭材料的吸光6”x6”x6”盒之上时,使用包括光谱组件或者排除光谱组件,使用Minolta CM-508d分光光度计在主要发光面积(包括大于80%的从光导发射的全部光的面积)内测定的光导的漫反射率小于选自以下之一:30%、20%、10%、7%、5%、和2%,
在另一实施方案中,使用BYK Gardner雾度计在选自发光区域、标记区域、光混合区域、和光导的至少之一内测定的光导的平均透明度大于选自以下之一:70%、80%、88%、92%、94%、96%、98%、和99%。
可测定光通过膜(以厚度方向)的透射的因子包括颗粒的固有材料吸收、折射率(由于菲涅耳反射所致光损耗)、散射(折射、反射、或者衍射)或者在体积内或者在表面或界面上特征(在平行于膜平面中两正交方向上以及与膜正交的平面中尺寸、形状、间隔、或颗粒数目、或密度);由于其他材料(另外的层、包覆、粘合剂等)、抗反射涂料、表面起伏特征物的吸收/散射/反射/折射。
在一个实施方案中,光导的薄膜的使用使得可降低光提取特征物的尺寸,因为当膜的厚度降低时更多波导方式将到达光提取特征物。在薄光导中,当波导厚度降低时,折叠方式增加。
在一个实施方案中,在厚度方向中膜基光导具有分等级的折射率分布。在另一实施方案中,光导区域或光导的厚度小于10微米。在进一步实施方案中,光导区域的厚度小于10微米并且光导是单模光导。
在一个实施方案中,在选自耦合光导、光导、光导区域、光学元件、光学膜、芯层、包覆层、和光学粘合剂的至少之一中使用的光传输材料具有选自小于以下之一的光学吸收(dB/km):50、100、200、300、400、和500dB/km的目标波长范围。光学吸收值可以为通过目标范围的所有波长或者通过目标波长的平均值。高透射通过光传输材料的目标波长范围可涵盖光源输出光谱、发光装置输出光谱、光学功能需求(例如照相机、移动检测器等的IR透射)、或其一些组合。目标波长范围可以为选自以下的波长范围:400nm-700nm;300nm-800nm;300nm-1200nm;300nm-350nm;300-450nm;350nm-400nm;400nm-450nm;450nm-490nm;490nm-560nm;500nm-550nm;550nm-600nm;600nm-650nm;635nm-700nm;650nm-700nm;700nm-750nm;750nm-800nm和800nm-1200nm。
在通过材料之后,由于散射(散射损耗系数)、吸收(吸收系数)、或者散射和吸收(衰减系数)的组合,传播通过光传输材料的准直的光的强度可被降低。在一个实施方案中,在400纳米至700纳米的可见波长谱上光导的芯材料具有选自0.03cm-1、0.02cm-1、0.01cm-1、和0.005cm-1之一的准直的光的平均吸收系数。在另一实施方案中,在400纳米至700纳米的可见波长谱上光导的芯材料具有小于选自0.03cm-1、0.02cm-1、0.01cm-1、和0.005cm-1之一的准直的光的平均散射损耗系数。在一个实施方案中,在400纳米至700纳米的可见波长谱上光导的芯材料具有小于选自0.03cm-1、0.02cm-1、0.01cm-1、和0.005cm-1之一的准直的光的平均衰减系数。在另一实施方案中,光导设置接收红外光以及在700纳米至900纳米的波长谱上选自准直的光的芯层或包覆层的吸收系数、散射损耗系数、和衰减系数的至少之一的均值小于选自0.03cm-1、0.02cm-1、0.01cm-1、和0.005cm-1之一。
在一个实施方案中,在UV和蓝色区域中光导具有低吸收以及光导进一步包括荧光粉膜或波长转换元件。通过使用蓝色或UV光源以及靠近光导的输出表面处波长转换元件以用于产生白光,可将光传输材料优化至非常高蓝色或UV光透射。这可增加适合于光导的材料的范围以在诸如绿色和红色波长区域中包括具有高吸收系数的那些。
在另一实施方案中,光导是显示器技术的基材。各种高性能膜在作为具有充足机械和光学性能的显示器工业中是已知的。这些包括但不限于:聚碳酸酯、PET、PMMA、PEN、COC、PSU、PFA、FEP、以及由共混物和多层组件制造的膜。在一个实施方案中,在将膜用作制造或者用作诸如OLED显示器、MEM基显示器、聚合物膜基显示器、双稳态显示器、电泳显示器、电致变色显示器、电光显示器、无源基质显示器、或者可使用聚合物基材制造的其他显示器的显示器的基材的基材之前或之后,光提取特征物形成在膜的光导区域中。
光传输材料的折射率
在一个实施方案中,光导的芯材料具有高折射率以及包覆材料低折射率。在一个实施方案中,芯由具有大于选自以下之一的折射率(nD)的材料形成:1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、和3.0。在另一实施方案中,包覆材料的折射率(nD)小于选自以下之一:1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、和2.5。
在一个实施方案中,膜基光导的芯区域包括在两个或多个正交方向中具有小于选自以下之一的折射率差异的材料:0.1、0.05、0.02、0.01、0.005、和0.001。在一个实施方案中,光传输材料是具有低折射率双折射的半结晶。另一实施方案中,光传输材料基本上为无定形以及具有低应力诱导的双折射。
在实施方案内使用的芯或包覆、或者其他光传输材料可以为热塑性塑料、热固性塑料、橡胶、聚合物、硅酮或其他光传输材料。可从高折射率材料制备光学产物,包括例如高折射率(甲)丙烯酸酯单体、卤代的单体、和其他这些高折射率单体的单体是本领域已知的。例如这些和其他的高折射率材料公开在美国专利No.4,568,445;4,721,377;4,812,032;5,424,339;5,183,917;6,541,591;7,491,441;7297810;6,355,754;7,682,710;7,642,335;7,632,904;7,407,992;7,375,178;6,117,530;5,777,433;6,533,959;6,541,591;7,038,745和美国专利申请号11/866521;12/165765;12/307,555;以及11/556,432中。例如在美国专利申请系列号12/608,019中公开的那些高折射率压敏粘合剂也可用作芯层或者层组件。
低折射率材料包括溶胶凝胶、含氟聚合物、氟化的溶胶凝胶、PMP、以及例如公开在7,575,847中那些氟聚醚聚氨酯的其他材料,以及例如公开在美国专利申请号11/972034;12/559690;12/294694;10/098,813;11/026,614;以及美国专利No.7,374,812;7,709,551;7,625,984;7,164,536;5,594,830和7,419,707中那些的其他低折射率材料。
诸如纳米粒子(例如二氧化钛、和其他氧化物)、共混物、合金、掺杂物、溶胶凝胶的材料和其他技术可用于增加或降低材料的折射率。
在另一实施方案中,光导或光导区域的区域的折射率或位置与环境变化或者受控变化相对应。这些变化可包括电流;电磁场;磁场;温度;压力;化学反应;粒子或材料的运动(例如电泳或电润湿);光学辐射;物体相对重力场的定向;MEM装置;MOEMS装置;以及诸如改变已知智能材料的机械、电学、光学或物理特征的其他技术。在一个实施方案中,光提取特征物耦合响应施加的电压或电磁场的更多或更少光输出光导。在一个实施方案中,发光装置包括光导,其中光导的性能(例如光导的位置)改变以耦合更多或更少光输出光导,例如并入MEM类型显示器的那些和在美国专利申请系列号12/511693;12/606675;12/221606;12/258206;12/483062;12/221193;11/975411 11/975398;10/31/2003;10/699,397and美国专利号7,586,560;7,535,611;6,680,792;7,556,917;7,532,377;以及7,297,471中公开的装置。
光导的边缘
在一个实施方案中,将光导或光导区域的边缘涂覆,使其结合至或设置邻近镜面反射材料、局部漫射反射材料、或漫射反射材料。在一个实施方案中,使用镜面反射油墨来涂覆光导边缘,该镜面反射油墨包含纳米-尺寸的或微米-尺寸的颗粒或薄片,其基本上镜面反射光。在另一实施方案中,光反射元件(例如具有高反射率的镜面反射多层聚合物膜)设置靠近光导边缘和设置接收来自边缘的光以及将它反射和导向返回至光导内。在另一实施方案中,光导边缘为圆形以及从边缘折射的光的百分率降低。获得圆形边缘的一种方法是通过使用激光器以从膜中切割光导以及通过控制操作参数(切割速度、切割频率、激光器功率等)获得圆形边缘。在另一实施方案中,光导的边缘是锥形、角度锯齿形,或者另外切割或形成,使得在耦合光导内传播的来自光源的光从边缘反射,使得将其导向至更靠近光源的光轴的角度内;朝向折叠的区域;朝向弯曲区域;朝向光导;朝向光导区域;或者朝向发光装置的光轴。在进一步实施方案中,两种或多种光源各自设置耦合光进入两个或多个耦合光导内,该两个或多个耦合光导包括两种或多种光源的各自的光重新导向区域,该光重新导向区域包括第一和第二反射表面,其导向一部分来自光源的光至更靠近光源的光轴的角度内;朝向折叠或弯曲区域;朝向光导区域;朝向光导区域;或者朝向发光装置的光轴。在一个实施方案中,耦合光导的一个或多个边缘、光导、光混合区域、或光导区域在区域中膜的两个或多个表面之间交叉区域中包括弧形或弓形的轮廓。在一个实施方案中,在区域中边缘具有弯曲轮廓而不是尖角以减弱衍射效应和靠近区域的光的提取。在一个实施方案中,一个或多个区域的边缘是诸如半圆弧形的圆形切割边缘以去除在传播光上可作为折射元件的角。非常薄的光导(例如小于150微米厚)具有当光遇到尖角时光被衍射的较高的概率。例如但不限制通过激光器切割丙烯酸膜以保留重新固化至圆形边缘的熔化边缘可获得圆形角。
光导的表面
在一个实施方案中,将光导或光导区域的至少一个表面涂覆,使其结合至或设置邻近镜面反射材料、局部漫射反射材料、或漫射反射材料。在一个实施方案中,至少在光导表面上涂覆镜面反射油墨,该镜面反射油墨包含纳米-尺寸的或微米-尺寸的颗粒或薄片,其基本上镜面反射光。在另一实施方案中,光反射元件(例如具有高反射率的镜面反射多层聚合物膜)设置靠近正对发光表面的光导表面和设置接收来自表面的光以及将它反射和导向返回至光导内。在另一实施方案中,至少一个光导或组件的外表面耦合包括微观结构的光导以减少指纹的出现。这些微观结构是显示器的硬涂层领域已知的,并且公开在美国专利申请系列号12/537,930中。
光导的形状
在一个实施方案中,至少一部分光导形状或光导表面是选自以下的至少一种:基本上平面、弧形、圆柱形、由基本上平面的膜形成的形状、球形、部分球形、成角度、扭曲的、圆形的、具有二次曲面、球状体、长方体、平行六面体、三角形棱镜、矩形棱镜、椭圆体、卵圆形、锥形金字塔、锥形的三角形棱镜、波浪样形状、以及其他已知几何固体或形状。在一个实施方案中,光导是膜,通过热成形或其他成形技术将其构成在形状内。在另一实施方案中,膜或膜的区域在至少一个方向中变尖。在进一步实施方案中,发光装置包括物理耦合或者布置在一起(例如以1x2阵列铺叠的)的多个光导以及多种光源。在另一实施方案中,膜的光导区域包括或者基本上为选自以下的形状:矩形、正方形、圆形、环形(在内部区域具有椭圆形孔)、椭圆形、线条形、以及管性(具有环形、矩形、多边形、或其他形状的横截面)。在一个实施方案中,膜基光导是模压的、弯曲、折叠或者在一个多个地方(例如在耦合光导、光导区域、或光混合区域中)另外重新成形以辅助维持其相对另一组件的维持、或者将其附接或导向至另一组件(例如但不限于外壳、框架、光输入耦合器、装置外壳)。
在一个实施方案中,发光装置包括由膜形成至中空圆柱形管内的光导,该光导包括在短边上从膜分支朝向圆柱体的内部部分的耦合光导条带。在另一实施方案中,发光装置包括具有切割至膜内的耦合光导的膜光导,使得它们仍然耦合光导区域以及中心条带未光学耦合光导和在靠近中心条带区域或者靠近条带的光导区域的至少一个方向中提供具有增加刚性的脊。在进一步实施方案中,发光装置包括具有光输入耦合器的光导,该光输入耦合器布置使得光源设置在光导边缘的中心区域中以及光输入耦合器(或其组件)未延伸通过边缘以及使得光导能够铺叠在至少一个1x2、2x2、2x3、3x3或更大的阵列中。在另一实施方案中,发光装置包括发光光导,其中在沿着发光表面的至少一个方向中光导之间的间隔小于选自以下之一:10mm、5mm、3mm、2mm、1mm和0.5mm。
在另一实施方案中,光导包括靠近光导的边缘的单个折叠或弯曲,使得光导在自身下或上折叠。在该实施方案中,在折叠或弯曲之后可进一步将通过在光导边缘处会损耗的光提取以增加光导或装置的光学效率。在另一实施方案中,设置在光导内的光的光路中在光导上光提取特征物在折叠或弯曲之后提供增加选自以下至少一种的光提取特征物:亮度、亮度均匀性、颜色均匀性、光学效率、以及图像或标志清晰度、或分辨率。向后折叠至光导上的边缘
在一个实施方案中,选自光导、光导区域,、以及耦合光导的至少一个边缘区域向后折叠和弯曲至其自身之上以及光学耦合光导、光导区域或耦合光导,使得进入边缘区域的部分在远离边缘区域的方向中耦合返回至光导、光导区域、或耦合光导。使用诸如PSA或其他粘合剂可将边缘区域粘合、热结合、或者另外光学耦合返回至光导、光导区域、或耦合光导。在一个实施方案中,折叠光导的边缘区域重新导向光,该光通常射出膜的边缘返回至光导内,并且增加系统的光学效率。
在另一实施方案中,在靠近边缘的区域中光导、光导区域、或耦合光导的厚度比在发光区域或光导区域中光导的平均厚度薄。在另一实施方案中,光导、光导区域、或耦合光导的厚度小于选自90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%、和5%的在发光区域或光导区域中光导的平均厚度。
在一个实施方案中,在靠近边缘的区域中光导、光导区域、或耦合光导的厚度变小。在一个实施方案中,当它光学耦合光导或光导区域的表面时,在靠近边缘的区域中厚度变小使得更多光可耦合返回至光导内。
在一个实施方案中,发光装置具有大于选自50%、60%、70%、80%、和90%光学效率,该光学效率定义为在发光区域中发光装置射出的光的光通量除以设置导向光进入输入耦合器内的光源发射的光。
在另一实施方案中,未设置直接接收来自光源或光输入耦合器的光的光导的边缘区域构成或耦合至包括耦合光导的光输出耦合器内,将该耦合光导折叠或弯曲以产生光输出表面。在另一实施方案中,光输出表面光学耦合或设置邻近相同光导或膜、或者第二光导或膜的光输入耦合器的光输入表面。在该实施方案中,可将到达光导边缘的光耦合至耦合条带内,将该耦合条带折叠和弯曲以导向光返回至光导内以及循环利用光。
切割至光导的边缘内的反射特征物
在一个实施方案中,膜基光导的一个或多个区域包括反射特征物,该反射特征物设置通过全内部反射反射在第一角度范围内的光返回至光导内。在一个实施方案中,反射特征物是沿着边缘切割的选自以下一个或多个形状的特征物:成角度特征物、三角形特征物、具有基本上90度的顶点角度的三角形特征物、弧形、半圆弧形、具有弓形和线性特征物的形状、多面形、以及多边形。例如,在一个实施方案中,发光装置包括设置沿着一侧的光输入耦合器以及在膜中在具有90度顶点角度的相对侧上多个“之字形(zig-zagged)”角度切口。在该实施方案中,在膜内从相对侧以约0度直接到达成角度切口处的光基本上向后反射回光导内。成角度切口的形状、角度、折射率和位置影响角度范围和反射回光导内的光的百分率。切口可以为“微切口”,使得它们基本上未延伸出膜基光导的横向距离。在一个实施方案中,在膜基光导中传播的光的光轴是x方向,以及反射特征物的顶点角度是90度,使得未通过光提取表面特征物来提取的光的反射率最大化以及导向返回待循环利用的发光区域。也可从边缘切割其他平面形状或弯曲形状以获得期望反射或光传输性能。
光导材料
在一个实施方案中,发光装置包括从至少一种光传输材料形成的光导或光导区域。在一个实施方案中,光导是包括各自包含至少一种光传输材料的至少一个芯区域和至少一个包覆区域的膜。在一个实施方案中,芯材料基本上为挠性(例如橡胶或粘合剂)以及包覆材料支持和提供对于联合的元件选自以下的至少一种:增加的挠曲模量;增加的冲击强度;增加的抗撕裂性;以及增加的抗划伤性。在另一实施方案中,包覆材料基本上为挠性(例如橡胶或粘合剂)以及芯材料支持和提供对于联合的元件选自以下的至少一种:增加的挠曲模量;增加的冲击强度;增加的抗撕裂性;以及增加的抗划伤性。
在实施方案内使用的光传输材料可以为热塑性塑料、热固性塑料、橡胶、聚合物、高透射硅酮、玻璃、复合材料、合金、共混物、硅酮、其他光传输材料、或其组合、
在一个实施方案中,发光装置的组件或区域包括选自下列的光传输材料:纤维素衍生物(例如,诸如乙基纤维素和氰乙基纤维素的纤维素乙醚、诸如纤维素乙酸酯的纤维素酯);丙烯酸树脂;苯乙烯树脂(例如,聚苯乙烯);聚乙烯系树脂[例如,聚(乙烯酯)例如聚(乙酸乙烯酯);聚(乙酸卤化物)例如聚(乙酸氯化物);聚乙烯烷基醚或聚醚系树脂,例如聚(乙烯甲基醚)、聚(乙烯异丁基醚)和聚(乙烯叔丁基醚)];聚碳酸酯系树脂(例如,诸如双酚A-型聚碳酸酯的芳香聚碳酸酯);聚酯系树脂(例如,均聚酯,例如,诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的聚对苯二甲酸亚烷基酯、与聚对苯二甲酸亚烷基酯对应的聚萘二甲酸亚烷基酯;包含对苯二甲酸亚烷基酯和/或萘二甲酸亚烷基酯作为主要组分的共聚多酯;内酯的均聚物,例如聚已酸内酯);聚酰胺系树脂(例如,尼龙6、尼龙66、尼龙610);聚氨酯系树脂(例如,热塑性聚氨酯树脂);形成以上树脂的单体共聚物[例如,苯乙烯共聚物例如甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS树脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、苯乙烯-(甲)丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物以及苯乙烯-丁二烯共聚物;乙酸乙烯酯-乙酸氯化物共聚物;乙烯烷基醚-马来酸酐共聚物]。而且,共聚物可以随机为共聚物、嵌段共聚物、或接枝共聚物。
包括玻璃的光导材料
在一个实施方案中,耦合光导包括包含玻璃材料的芯材料。在一个实施方案中,玻璃材料是选自以下之一:熔凝硅石;紫外级别熔凝硅石(例如Dayoptics Inc.的JGS1;Heraeus Quartz America,LLC.的
Figure BDA00002515484301011
1和2;Saint-Gobain Quartz PLC的
Figure BDA00002515484301012
A和B;以及Corning Incorporated的Corning 7940;Dynasil Corporation的合成熔凝硅石1100和4100);光学级别熔凝石英;全光谱熔凝硅石;硼硅酸盐玻璃;冕牌玻璃;以及铝硼硅酸盐玻璃。
在另一实施方案中,芯材料包括经涂覆的玻璃,或者具有施加至选自边缘、顶部表面、和底部表面的至少一者的有机材料。在一个实施方案中,在玻璃上涂层用于选自以下至少一者:提供包覆区域;增加抗冲击性;以及提供增加的挠性。在另一实施方案中,在以第一方向折叠之前,将包含玻璃、聚合材料、或橡胶材料的耦合光导加热至它们玻璃化转变温度或VICAT软化点以上的温度。
多层光导
在一个实施方案中,光导包括至少两层或涂层。在另一实施方案中,层或涂层用作选自以下至少一种:芯层;包覆层;连结层(以促进两种其他层之间的粘合);增加抗弯强度的层;增加冲击强度的层(例如Izod、Charpy、Gardner);以及载体层。在进一步实施方案中,至少一个层或涂层包括微观结构、表面起伏图案、光提取特征物、透镜、或其他不平整表面特征物,其重新导向来自光导内的一部分入射光至角度,其中它溢出在靠近特征物的区域中。例如,载体膜可以为具有隆起的光提取特征物的硅酮薄膜,该光提取特征物设置容纳热固性塑料聚碳酸酯树脂。在另一实施方案中,将载体膜从在至少一个区域中芯材料的触电中移除。例如,载体膜可以为凸起FEP膜以及将热固性塑料甲基丙烯酸酯基树脂涂覆在膜上以及通过热、光、其他辐射、或其组合来固化。在另一实施方案中,芯材料包括甲基丙烯酸酯材料以及包覆包括硅酮材料。在另一实施方案中,将包覆材料涂覆至载体膜上以及随后将诸如硅酮、PC、或PMMA基材料的芯层材料涂覆或挤出至包覆材料上。在一个实施方案中,包覆层太薄而不能支撑其自身至涂装线中,因而使用载体膜。涂层可在诸如载体膜的相对一侧上具有表面起伏性能。
在一个实施方案中,光导包括设置在两个包覆区域之间的芯材料,其中芯区域包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、或其他无定形聚合物,以及将光导在第一弧线半径处弯曲,并且芯区域和包覆区域未在弯曲区域中断裂,其中当弯曲第一曲率半径时,在没有包覆区域或层的包含相同聚甲基丙烯酸甲酯的相同芯区域断裂超过50%的几率。在另一实施方案中,光导包括在没有冲击改性剂下诸如PMMA或聚苯乙烯的基本上设置在第一厚度的基本上脆性材料的两侧的可延伸的聚合物材料,以及光导的聚合物断裂韧性或者ASTM D4812无缺口Izod冲击强度大于第一厚度的脆性材料的单层。
包含热固性塑料材料的芯区域
在一个实施方案中,将热固性塑料材料涂覆至热塑性塑料膜上,其中热固性塑料材料是芯材料以及包覆材料是热塑性塑料膜或材料。在另一实施方案中,将第一热固性塑料材料涂覆至包含第二热固性塑料材料的膜上,其中第一热固性塑料材料是芯材料以及包覆材料是第二热固性塑料。
在一个实施方案中,通常用作成型材料的环氧树脂可用作环氧树脂(A)。例子包括由酚醛和酸酐衍生的酚醛清漆树脂的环氧化产物,例如酚醛清漆环氧树脂和邻甲酚酚醛清漆环氧树脂;双酚A、双酚F、双酚S、烷基取代的双酚等的二环氧甘油醚;通过与多胺反应获得的缩水甘油基胺环氧树脂,例如二氨基二苯甲烷以及具有环氧氯丙烷的异氰尿酸;通过使用诸如过乙酸的过酸来氧化烯烃键获得的直链脂肪族环氧树脂;以及脂环环氧树脂。这些树脂的任意两种或多种可联合使用。热固性树脂的例子进一步包括双酚A环氧树脂;双酚F环氧树脂;双酚环氧树脂;异氰脲酸二缩水甘油酯;以及异氰脲酸三缩水甘油酯;P(MMA-d8)材料;氟化树脂;氘化聚合物;聚(氟代烷基-MA);聚(氘化的氟代烷基-MA);三氘六氟丁基-五氘甲基丙烯酸酯;以及由三嗪衍生的环氧树脂。
在另一实施方案中,热固性树脂是热固性硅酮树脂。在进一步实施方案中,热固性硅酮树脂组合物包括含有缩合可反应取代基的硅化合物以及含有另外的可反应取代基的硅化合物。在另一实施方案中,热固性硅酮树脂组合物包括作为包含缩合可反应取代基的硅化合物的双端硅醇类型硅酮油;包含烯基的硅化合物;作为含有另外的可反应取代基的硅化合物的有机氢硅氧烷;缩合催化剂;以及氢化硅烷化催化剂。在一个实施方案中,热固性树脂是甲苯基二甲基共聚物或者包括诸如在美国专利7,551,830中公开的硅酮基材料。在另一实施方案中,热固性树脂包括平均每分子具有至少两个脂肪族未饱和有机基团和至少一个芳香基的聚二有机硅氧烷;(B)平均每分子具有至少一个脂肪族未饱和有机基团和至少一个芳香基的支链聚有机硅氧烷;(C)平均每分子具有至少两个硅键合的氢原子和至少一个芳香基的聚有机氢硅氧烷;(D)氢化硅烷化催化剂;以及(E)甲硅烷基化的炔烃抑制剂。在另一实施方案中,热固材料包括诸如在美国专利申请系列号12/085422和11/884612中公开的硅酮、聚硅氧烷、或倍半硅氧烷材料。
在进一步实施方案中,热固性材料包括:至少含有在主链中具有纽结结构的芳香或脂环结构单元以及具有在主链的一端或两端引入的一个或两个热交联活性基团的液晶热固性低聚物;在其两端处具有热交联活性基团或者环氧化合物的交联剂、或者具有两者的交联剂;以及有机溶剂。在进一步实施方案中,热固性组合物至少包括选自以下的物质:铝硅氧烷、在两端处含有硅醇基团的硅酮油、环氧硅酮、和硅酮弹性体。在该热固性组合物中,据认为,铝硅氧烷的各羟基和/或在各端处含有硅醇基团的硅酮油、以及环氧硅酮的高活性环氧基团反应以及交联,同时通过氢化硅烷化反应使硅酮弹性体与其交联。在另一实施方案中,热固性塑料是光致聚合组合物。在另一实施方案中,光致聚合组合物包括:包含硅键合的氢和不饱和的脂肪族的含硅树脂;可通过光化辐射来激活的含有第一金属的催化剂;以及可被热但不能被光化辐射来激活的含有第二金属的催化剂。
在另一实施方案中,热固性树脂包括倍半硅氧烷衍生物或者含有Q的硅酮。在另一实施方案中,热固性树脂是诸如在美国专利申请号12/679749;12/597531;12/489881;12/637359;12/637359;12/549956;12/759293;12/553227;11/137358;11/391021;和11/551323中公开的那些的基本上具有高透射的树脂。
在一个实施方案中,芯区域的光导材料包括具有小于选自以下之一的玻璃化转变温度的材料:-100;-110;-120;-130;-140;-150摄氏度。在另一实施方案中,光导的芯区域的材料包括具有小于选自以下之一的杨氏模量的材料:2.8;2;1.8;1.6;1.5;1.2;1;0.8;0.6;0.4;0.2;0.1;0.08;0.06;和0.04千帕。在一个实施方案中,当将耦合光导折叠时,例如但不限制当使用相对位置维持元件时,具有低杨氏模量和/或低玻璃化转变温度的材料用于减少撕裂或切割。
在进一步实施方案中,光导包括被涂覆至发光装置的元件(例如具有涂层的载体膜;光学膜;在LCD中后偏振器;亮度增强膜;诸如包含铝的薄板的传热元件;或者白色反光膜)以及随后固化或热固的热固性树脂。
具有粘合剂性能的光导材料
在另一实施方案中,光导包括使用选自化学粘合、色散粘合、静电粘合、扩散粘合、和机械粘合的至少一种至至少一种发光装置(例如具有涂层的载体膜;光学膜;在LCD中后偏振器;亮度增强膜;光导的另一区域;耦合光导;诸如包含薄板的传热元件;或者白色反光膜)的元件的材料。在进一步实施方案中,光导的芯材料或包覆材料的至少一种是粘合剂材料。在进一步实施方案中,选自芯材料、包覆材料、以及设置在光导的包覆材料上的材料的至少一种选自以下的至少一种:压敏粘合剂;a接触型粘合剂;热粘合剂;干燥粘合剂;多部分活性粘合剂;一部分活性粘合剂;天然粘合剂;以及合成粘合剂。在进一步实施方案中,由于第一芯材料、第二芯材料、或其组合的粘附性能,使第一耦合光导的第一芯材料粘合第二耦合光导的第二芯材料。在另一实施方案中,由于包覆材料的性能,使第一耦合光导的包覆材料粘合第二耦合光导的芯材料。在另一实施方案中,由于第一包覆材料、第二包覆材料、或其组合的粘附性能,使第一耦合光导的第一包覆材料粘合第二耦合光导的第二包覆材料。在一个实施方案中,芯层是粘合剂以及将其涂覆至选自以下至少一种:包覆层;可移除支持层;保护膜;第二粘合层;聚合物膜;金属膜,第二芯层;低接触面积覆盖物;和平面化层。在另一实施方案中,当粘附至例如但不限制包覆层、芯层、低接触面积覆盖物、电路板、或外壳的发光装置的元件时,包覆材料或芯材料具有粘合性能以及具有大于选自8.929、17.858、35.716、53.574、71.432、89.29、107.148、125.006、142.864、160.722、178.580千克/米之一的结合宽度的ASTM D3330剥离强度。
在另一实施方案中,连接层、底漆、或涂层用于促进在选自至少之一之间的粘合:芯材料和包覆材料;光导和外壳;发光装置的芯材料和元件;发光装置的包覆材料和元件。在一个实施方案中,连结层或涂层包括二甲基硅酮或其变体以及溶剂。在另一实施方案中,连接层包括基于苯基的底漆,例如使用基材材料用于桥接基于苯基硅氧烷的硅酮的那些。在另一实施方案中,连接层包括铂催化的、加成固化硅酮底漆,例如用于结合塑料膜基材和硅酮压敏粘合剂的那些。
在进一步实施方案中,芯材料或包覆材料的至少一个区域具有粘合性能以及光学耦合芯或包覆材的第二区域,使得通过界面的ASTM D1003透射光比是大于选自1%、2%、3%、和4%的至少一种的在具有设置在它们之间的空气间隙的相同区域处通过相同两种材料的透射。
在一个实施方案中,光导的芯材料包括具有小于选自如下组中的一个的临界表面张力的材料:33、32、30、27、25、24和20mN/m。在另一实施方案中,芯材料具有小于选自如下组的一个的临界表面张力:33、30、27、25、24和20mN/m,并且对芯材料进行表面处理以将临界表面张力提高至大于选自如下组的一个:27、30、33、35、37、40和50。在一个实施方案中,表面处理包括将表面暴露于选自如下组中的至少一个:等离子体、火焰和系层材料。在一个实施方案中,减小光导的芯材料的表面张力以减少来自由于“打湿”或光学耦合而接触的表面的光提取。在另一实施方案中,光导的表面的表面张力
膜或光导的最外层表面
在一个实施方案中,膜的最外层表面、光导或光导区域包括选自以下的至少一种:包覆;表面结构以模拟柔软感觉或者匹配布或室内装饰的表面结构;折射性元件以准直来自光提取特征物(例如微型透镜阵列)的光;粘合层;可移除背衬料;抗反射涂层;防眩光表面;以及橡胶表面。
在膜基光导或发光膜的最外层表面上的表面起伏
在一个实施方案中,膜、光导、发光膜、光重新导向元件、或发光装置的最外层表面包括表面起伏特征物以及表面的ASTM D523-8960光泽度小于选自100、50、25、和15之一。在一个实施方案中,在外表面上光泽降低突显表面的周围眩光强度。例如,在一个实施方案中,发光装置包括具有2个光泽单位的均匀低光泽的最外层表面的光导。当该光导设置在具有冰铜的壁或具有约2光泽单位的光泽漫射表面上,由于最外表面的光泽匹配,即使在来自光源的眩光角下,具有高可见光透射比的基本上透明或半透明光导基本上不可见。在该实施方案中,在应用中的断开状态下发光装置显著更加不可见。例如壁装式的光固定装置。在一个实施方案中,具有低光泽的最外层表面是防眩光膜、凸起膜、包覆层、光重新导向元件、光转向光学元件、光准直光学元件、光导、芯区域的表面(其中没有在芯区域的该侧的包覆表面),光重新导向元件、发光装置覆盖透镜或外壳元件。
在一个实施方案中,膜的最外层表面、光导、发光膜,光重新导向元件、或发光装置具有大于选自以下之一的ASTM D523-8960光泽度:50、70、90、100、和110。在该实施方案中,高光泽可匹配光泽表面,例如窗、玻璃隔壁、金属表面等,使得它在眩光角下断开状态下不可见。在另一实施方案中,工具箱(kit)包括发光装置和具有不同于发光装置的最外层表面的区域的光泽水平的一个或多个膜,使得可使其附接发光装置的最外层表面区域以得到新最外层表面的选择的光泽水平。例如,可选择具有正确光泽水平的膜以匹配邻近发光装置的壁的光泽水平。
光提取方法
在一个实施方案中,选自光导、光导区域、和发光区域的至少一者宝库至少一种光提取特征物或区域。在一个实施方案中,光提取方法包括可操作耦合光提取特征物至芯区域、光导区域、或者至操作耦合至芯区域或光导区域的材料。可操作耦合光提取特征物至区域包括但不限于:添加、去除、或改变在区域的表面上或者在区域的体积内的材料;设置材料在区域的表面上或者在区域的体积内;施加材料在区域的表面上或者在区域的体积内;印刷或涂覆材料在区域的表面上或者在区域的体积内;去除来自区域的表面或者来自区域的体积的材料;改性区域的表面或者在区域的体积内的区域;冲压或凸起区域的表面或者区域的体积内的区域;划痕、砂磨、烧蚀、或划线区域的表面或者区域的体积内的区域;形成光提取特征物在区域的表面上或者在区域的体积内;胶结材料在区域的表面上或者在区域的体积内;粘附材料至包覆区域的表面或者在包覆区域的体积内;光学耦合光提取特征物至区域的表面或者区域的体积;或者通过中间表面、层或设置在光提取特征物和区域之间的材料物理耦合光提取特征物至区域。在另一实施方案中,光提取特征物可操作耦合区域,使得入射在光提取特征物的在区域内传播的一部分光射出区域或者被重新导向至小于临界角的角度,使得通过全内部反射传播它不会保留在区域、芯区域、耦合光导、光导、或者其他区域内。
在一个实施方案中,通过隆起的或嵌入式表面图案或者体积区域来限定光提取区域或特征物。隆起的或嵌入式表面图案包括但不限于:散射材料、隆起的透镜、散射表面、坑、凹槽、表面调制、微型透镜、透镜、衍射表面特征物、全息表面特征物、光子能隙特征物、波长转换材料、孔、层的边缘(例如区域,其中包覆从覆盖芯层中被去除)、金字塔形状、棱镜形状、和具有平整表面的其他几何形状、弯曲的表面、随机表面、拟随机表面及其组合。在光提取区域内体积散射区域可包括分散相域、空隙、缺乏其他材料或区域(缺口、孔)、空气间隙、在层和区域之间的界限、以及在不同于具有平行界面的共平面层的材料的体积内的其他折射率不连续区域。在一个实施方案中,光提取区域包括成角度或弯曲的表面、或者体积光提取特征物重新导向第一重新导向百分率的光至在度的法线至发光装置的发光表面内的角度范围。在另一实施方案中,第一重新导向百分率大于选自以下之一:5、10、20、30、40、50、60、70、80、和90。在一个实施方案中,光提取特征物是光重新导向特征物、提取区域或光输出耦合特征物。
在一个实施方案中,光导或光导区域包括在多个区域中光提取特征物。在一个实施方案中,光导或光导区域包括在选自以下至少一种之上或之内的光提取特征物:一个外表面;两个外表面;两个外和正对表面;外表面和至少一个设置在两个外表面之间的区域;在两个不同体积区域内;基本上在平行于至少一个外表面或发光表面、或平面的两个不同体积平面内;以及在多个体积平面内。在另一实施方案中,发光装置包括在包括光提取特征物的多于一个区域的光导的光导区域上发光区域。在另一实施方案中,一个或多个光提取特征物设置在另一光提取特征物的顶部。例如,凹槽光提取特征物可包括光散射空心微球体,其可增加从光导提取的光的量或者其可进一步散射或重新导向通过凹槽提取的光。多于一种类型的光提取特征物可用在光导或光导区域、或其组合的体积内的表面上。
在一个实施方案中,在光导内在平行于光的光轴的方向的发光区域中在光提取特征物处一个或多个光提取特征物的侧向尺寸小于选自以下之一:1mm、500微米、250微米、200微米、150微米、100微米、75微米、50微米、25微米、20微米、10微米、5微米、2微米、1微米、0.5微米、和0.3微米。在另一实施方案中,在光导内在平行于光的光轴的方向的发光区域中在光提取特征物处光提取特征物的平均侧面尺寸小于选自以下之一:1mm、500微米、250微米、200微米、150微米、100微米、75微米、50微米、25微米、20微米、10微米、5微米、2微米、1微米、0.5微米、和0.3微米。
在另一实施方案中,在光导内在光提取特征物处垂直于光的光轴的方向或者垂直于在光提取特征物之间光导的表面的方向的发光区域中一个或多个光提取特征物的尺寸小于选自以下之一:1mm、500微米、250微米、200微米、150微米、100微米、75微米、50微米、25微米、20微米、10微米、5微米、2微米、1微米、0.5微米、和0.3微米。在另一实施方案中,在光导内在光提取特征物处垂直于光的光轴的方向或者垂直于在光提取特征物之间光导的表面的方向的发光区域中光提取特征物的尺寸的平均尺寸小于选自以下之一:1mm、500微米、250微米、200微米、150微米、100微米、75微米、50微米、25微米、20微米、10微米、5微米、2微米、1微米、0.5微米、和0.3微米。
在一个实施方案中,在第一光提取特征物和最紧密邻近光提取特征物之间的分隔距离小于选自以下之一:200微米、150微米、100微米、75微米、50微米、25微米、和20微米。在另一实施方案中,在基本上平行于在光提取特征物的区域中光导内传播的光的光轴的方向中膜基光导的发光区域中在两个邻近光提取特征物之间平均分隔距离小于选自以下之一:200微米、150微米、100微米、75微米、50微米、25微米、和20微米。在一个实施方案中,发光装置包括膜基光导,该膜基光导包括设置照明显示器的第一区域或像素的第一光提取特征物以及设置照明邻近显示器的第一区域或像素的显示器的第二区域或像素的第二光提取特征物(其是第一光提取特征物的最紧密邻近光提取特征物),使得通过第二区域或像素接收的来自第一光提取特征物的光通量的百分率以及通过第一区域或像素接受的来自第二光提取特征物的光通量的百分率小于选自以下之一:50%、40%、30%、20%、10%、和5%。在一个实施方案中,设置紧密靠近空间光调节器的非常薄膜基光导(例如25微米)和膜基光导基本上包括设置邻近空间光调节器的各光调制像素的一个光提取特征物。在该实施方案中,例如,例如在光提取特征物的区域中在平行于光导内光的光轴的方向的侧向尺寸中200微米的大光提取特征物(相对光导的厚度)重新导向和提取在光导中在宽范围角度上传播的光的非常重要部分,该宽范围角度使得在大的不易照明区域上可均匀照明。在一个实施方案中,在发光区域中膜基光导的平均厚度与在光提取特征物处在平行于在光导内传播的光的光轴的方向中在发光区域中光提取特征物的平均侧面尺寸的比率大于选自以下之一:2、4、6、8、10、15、20、40、60、80、和1000。在一个实施方案中,在发光区域中膜基光导的平均厚度与在光提取特征物处在垂直于在光导内传播的光的光轴的方向中在发光区域中光提取特征物的平均侧面尺寸或者在光提取特征物之间在垂直于光导的表面的方向中尺寸的比率大于选自以下之一:2、4、6、8、10、15、20、40、60、80、和1000。在另一实施方案中,在发光区域中膜基光导的平均厚度与在平行于在光导中在光提取特征物处传播的光的光轴的方向中两个邻近光提取特征物之间的平均分隔距离的比率大于选自以下之一:2、4、6、8、10、15、20、40、60、80、和1000。在另一实施方案中,在平行于在光导中在光提取特征物处传播的光的光轴的方向中在邻近光提取特征物之间平均分隔距离与在在光导内光提取特征物处在平行于光的光轴的方向中在发光区域中光提取特征物的平均侧面尺寸的比率大于选自以下之一:2、4、6、8、10、15、20、40、60、80、和1000。
在一个实施方案中,在第一方向的发光区域中在光提取特征物之间平均分隔距离与在第一方向中像素的节距或者子像素的节距的比率在选自以下的范围内:0.1至0.5;0.5至1;1至2;2至4;4至10;10至20;20至100;0.1至100;0.1至1;1至100;1至10;以及1至20。在另一实施方案中,在第一方向中发光区域的光提取特征物的平均侧面尺寸与在第一方向中像素的节距或者子像素的节距的比率在选自以下的范围之内:0.1至0.5;0.5至1;1至2;2至4;4至10;10至20;20至100;0.1至100;0.1至1;1至100;1至10;以及1至20。
在一个实施方案中,光提取特征物基本上定向以及包括选自成角度的表面特征物;弧形的表面特征物;粗糙表面特征物;随机表面特征物;非对称的表面特征物;划线的表面特征物;切割表面特征物;非平面表面特征物;冲压的表面特征物;成型的表面特征物;压缩成型的表面特征物;热成型表面特征物;磨碎表面特征物;挤出混合物;共混的材料;材料的合金;对称或非对称成形材料的复合材料;激光器烧蚀的表面特征物;凸起表面特征物;涂覆的表面特征物;注射成型表面特征物;挤出的表面特征物的一种或多种,以及设置在光导的体积中上述特征物之一。例如,在一个实施方案中,定向光提取特征物是通过UV固化凸起在光导膜上涂层形成的100微米长45度成角度的小平面凹槽,该光导膜基本上朝向从光导的表面法线的0度来导向在光导内的入射光。
光提取区域、光提取特征物、或发光区域可设置在光导的上表面和/或下表面上。例如,当将反射白色散射点印刷在一个光导表面上,通常大部分来自溢出光导的点的光散射溢出通过相反表面。使用表面起伏光提取特征物,由于来自表面起伏光提取特征物的重新导向的大部分光射出的光导侧区域于特征物的形状。
在进一步实施方案中,光提取特征物是凹槽、缺口、重新导向在相同平面内通过全内部反射在第一方向中入射至第二方向的一部分光的弯曲或成角度的特征物。在另一实施方案中,光提取特征物重新导向在大于在第一输出平面中临界角的第一角度入射至第二角度内的第一部分的光以及增加在与第一输出平面正交的第二输出平面中在半最大强度处角度全宽度。在进一步实施方案中,光提取特征物是区域,该区域包括凹槽、缺口、弧形或成角度的特征物以及进一步包括材料的基本上对称或各自同性的光散射区域,例如分散的空隙、小珠、微球体、基本上球形域、或者随机成形的域的集合,其中平均散射轮廓基本上对称或者各自同性。在进一步实施方案中,光提取特征物是区域,该区域包括凹槽、缺口、弧形或成角度的特征物以及进一步包括基本上各向异性漫射体或者材料的对称光散射区域,例如分散延长的空隙、拉伸的珠子、非对称成形的椭圆形颗粒、纤维、或成形域的集合,其中平均散射是基本上非对称的或各向异性的分布。在一个实施方案中,将光提取特征物的双向散射分布函数(BSDF)控制以制造发光装置的预定光输出轮廓或者光输入轮廓至光重新导向元件。
在一个实施方案中,至少一个光提取特征物是选自以下的波长转换材料的阵列、图案或布置:荧光团;荧光粉;荧光染料;无机荧光粉;光子能隙材料;量子点材料;荧光蛋白;融合蛋白;附接蛋白质特定官能团的荧光团;量子点荧光团;小分子荧光团;芳香荧光团;共轭荧光团以及荧光染料闪烁体;荧光粉,例如硫化镉;稀土掺杂的荧光粉;以及其他已知波长转换材料。
在一个实施方案中,光提取特征物是镜面、漫射、或其组合反射材料。例如,光提取特征物可以是以角度(例如涂覆至凹槽上)设置基本上镜面反射油墨或者它基本上可以是漫射反射油墨,例如在甲基丙烯酸酯基胶结剂(白色油漆)内包含二氧化钛颗粒的油墨。例如,在一个实施方案中,发光装置是反射显示器,该反射显示器包括膜基光导,该膜基光导包括在膜基光导的一个或多个表面上印刷或喷墨施加的光散射点或形状,该膜基光导提取来自光导的光朝向反射显示器。可选择地,光提取特征物可以是部分漫射反射油墨,例如具有小银颗粒(微米或亚微米;球形或非球形;盘状成形或非盘状成形;或银(或铝)涂覆的薄片)的进一步包含二氧化钛颗粒的的油墨。在另一实施方案中,将漫射反射程度控制以优化选自以下至少一种:装置的角度输出;光输出的准直度;以及从区域提取的光的百分率。
在另一实施方案中,发光装置包括具有光提取特征物的光导,该光提取特征物光学耦合光导的芯区域。例如,在一个实施方案中,光提取特征物是通过设置在光导的芯区域上光传输粘合区域的图案空间和光学耦合的白反射膜。在该实施方案中,在粘合区域之间空气间隙全内部反射在芯区域-空气界面处的入射光以及粘合剂传输入射光至重新导向光至在全内部反射条件外角度的白色反射膜。在另一实施方案中,光导包括传输来自光导的光至光提取特征物或者包括光提取特征物的第二光导的光传输区域的空间阵列。例如,在一个实施方案中,光传输区域包括空间印刷在光导上的粘合剂。在另一例子中,光传输区域包括具有从膜切割的孔的光传输膜以提供在光导表面处全内部反射的空气间隙以及光传输区域从而传输光至光提取特征物或者具有光提取特征物的另一光导。
在一个实施方案中,光提取特征物是来自膜基光导材料或层的凸出物。在另一实施方案中,光提取特征物是在膜基光导层内嵌入式区域。在一个实施方案中,光提取特征物是使得光射出在区域处的光导的嵌入式区域。在另一实施方案中,光提取区域是反射一部分入射光朝向膜基光导的正对表面的嵌入式区域,使得它溢出光导通过正对表面。在一个实施方案中,膜基光导包括设置接触凸出物或光导的一个或多个区域的在第一侧面和空气隙区域或包覆区域(例如低折射率涂层或压敏粘合剂)上凸出物。
在另一实施方案中,膜基光导包括第一光导区域,该第一光导区域包括第一凸出区域以及第一光导区域光学耦合一个或多个耦合区域至第二光导区域。在进一步实施方案中,第二光导区域包括第一嵌入式区域,该第一嵌入式区域部分符合但不是完全符合第一凸出区域的形状,使得空气隙区域保留在第一光导区域和第二光导区域之间。例如,在一个实施方案中,第一光导包括具有截断三角形横截面的第一凸出区域以及第二光导区域包括具有嵌入式三角形横截面的第一嵌入式区域,使得当膜设置邻近和对齐时,截断区域形成空气隙区域,该空气隙区域可通过全内部反射将光提取出通过第一和第二光学耦合光导区域形成的光导(例如在前灯应用中朝向反射空间光调节器的反射光)。在一个实施方案中,第一和第二光导区域的耦合区域设置在两个或多个光提取特征物之间,使得在光提取特征物之间传播的光可在第一和第二光导区域之间传播。例如,在一个实施方案中,第一光导区域是具有凸出特征物的硅酮层以及第二光导区域是具有嵌入式区域的硅酮层,以及由于在硅酮层之间天然粘附,在嵌入式和凸出区域之间基本上平面区域光学耦合和结合在一起,以及无需粘合剂或者折射率-相匹配的粘合剂。在另一实施方案中,第一光导区域和第二光导区域形成在可通过施加热和/或压力来光学耦合的材料中。
在进一步实施方案中,膜基光导的嵌入式区域包括在嵌入式区域内粘合剂或低折射率材料,使得在膜基光导和粘合剂或低折射率材料之间的折射率差异导致一部分入射光在光导内界面处反射或全内部反射,使得它用作光导的光提取特征物。在该实施方案中,粘合剂或低折射率涂层可设置在选自以下的一个或多个区域中或上:在光导中嵌入式区域的一部分体积;在光导中嵌入式特征物的一个或多个表面;在光导中凸出特征的一个或多个表面;光导的嵌入式区域的基本上所有体积;以及光导的一个或多个平面区域。
光提取特征物的图案或布置可改变在x、y、或z方向上尺寸、形状、节距、位置、高度、宽度、厚度、形状、定向。辅助布置的测定以达到空间亮度或者颜色均匀性的图案和式子或者等式是边缘照明背光灯领域已知的。在一个实施方案中,发光装置包括膜基光导,该膜基光导包括设置在微透镜下方的光提取特征物,其中光提取特征物基本上布置在微透镜下方的虚线形式中,使得在从双面凸透镜阵列光重新导向元件中重新导向之后,从线性特征物中提取的光具有低角度FHWM强度,并且虚线的长度改变以辅助光提取的均匀性。在另一实施方案中,光提取特征物的虚线图案在x和y方向中改变(其中z方向是发光装置的光轴)。类似地,二维微型透镜阵列膜(密集或常规阵列)或者微型透镜的布置可用作光重新导向元件以及光提取特征物可包括环的常规、非常规、或者其他布置、椭圆形状、或者可在x方向、y方向、或其组合中尺寸、形状、或位置改变的其他图案或者形状。
光提取特征物的可见度
在一个实施方案中,至少一个光提取区域包括光提取特征物,当未通过来自光导的光对区域照明时(例如当装置是断开状态或者在多个光导装置中特定光导未被照明),其具有对观察者的低可见度。在一个实施方案中,当放置在黑色吸光表面时暴露于来自选自10lux、50lux、75lux、100lux、200lux、300lux、400lux、500lux、750lux、和1000lux之一的一体化球体的漫射照明时,在选自至少一种的光导区域、对应通过至少一个光提取特征物、发光区域、光提取特征物、和光提取表面特征物、或者光提取特征物的集合来重新导向的光的发光表面的平方厘米测量区域的的第一测量角度处亮度小于选自以下之一:0.5cd/m2、1cd/m2、5cd/m2、10cd/m2、50cd/m2、和100cd/m2。吸光表面的例子包括但不限于:黑色丝绒布材料;黑色阳极化铝、具有小于5%的漫反射率(包括镜面组件)的材料、来自Edmund Optics Inc.的吸光熄灭材料、以及光捕获箱(具有作为壁的衬里的吸光黑色丝绒或者其他材料的箱子)的窗。在一个实施方案中,亮度的第一测量角度选自以下之一:0度、5度、8度、10度、20度、40度、0-10度、0-20度、0-30度、和0-40度。在一个实施方案中,当放置在来自Edmund Optics Inc.的吸光熄灭材料上暴露于来自一体化球体的200lux的漫射照明时,从与通过至少一个光提取特征物重新导向的光相对应的1cm2发光表面的测量面积中射出的光的亮度小于100cd/m2。在另一实施方案中,当放置在来自Edmund Optics Inc.的吸光熄灭材料上时暴露于来自一体化球体的200lux的漫射照明时,从对应于通过至少一个光提取特征物重新导向的光的发光表面的1cm2测量面积射出的光的亮度小于50cd/m2。在另一实施方案中,当放置在来自Edmund Optics Inc.的吸光熄灭材料上时暴露于来自一体化球体的200lux的漫射照明时,从对应于通过至少一个光提取特征物或者所有光提取特征物的平均重新导向的光的发光表面的1cm2测量面积射出的光的亮度小于25cd/m2。在一个实施方案中,薄光导膜使得更小特征物可用于光提取特征物或者使得由于光导薄,将光提取特征物可进一步相距放置。在一个实施方案中,在对应于发光装置的发光区域的平行于发光表面的平面中光提取表面特征物的平均最大尺寸大小小于选自以下之一:3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.080、0.050mm、0.040mm、0.025mm、和0.010mm。
在一个实施方案中,当在接通状态下装置发射发射光时,单独的光提取表面特征物、区域、或像素作为单独的像素不可辨认;以及当发光装置在断开状态下时,当在选自大于10厘米、20厘米、30厘米、40厘米、50厘米、100厘米、以及200厘米的距离观察时,并不容易辨认。在该实施方案中,区域似乎发射光,但单独的像素或子像素并入容易彼此辨认。在另一实施方案中,通过空间或时间递色、或者半色调印刷来控制发光装置的发光区域的强度或颜色。在一个实施方案中,在平均厘米的发光区域中在发光装置的外表面上光提取区域的平均尺寸小于500微米以及过增加在预定区域内光提取区域的数目来改变颜色和/或亮度。通在一个实施方案中,当具有未发射光的光源以及在50lux周围照明下从法线至具有光提取特征物的一侧或者没有光提取特征物的一侧的表面观察时,光提取区域或光提取特征物的亮度小于选自1、5、10、20、和50Cd/m2之一。
在一个实施方案中,发光装置是具有发光表面的标志,该发光表面包括选自发光区域、光提取区域、和光提取特征物的至少之一,当使用200lux的漫射光在来自Edmund Optics Inc.的吸光熄灭材料之前照明时,在20cm的距离处具有0.5和1.5弧分之间的视晰度的该光提取特征物不易被人辨别。
在另一实施方案中,光提取特征物的填充因素是选自以下之一:小于80%;小于70%;小于60%;小于50%;小于40%;小于30%;小于20%;和小于10%,该光提取特征物的填充因素定义为在光导或膜的发光区域、表面或层中包括光提取特征物表面积的百分率。可在完整发光平均厘米表面区域或者光导或膜的区域内(在发射光的光导的平面内在所有方向中通过区域结合)测定填充因素或者它可以为光导的发光面积的平均值。当发光装置在接通状态或在断开状态(未发射光)时,可以测量填充因素。在一个实施方案中,在接通状态中,当将膜的发光区域放置在黑色吸光表面的前面时,光提取特征物是人不连续可见的,在8cm的距离处该光提取特征物具有一弧分的视晰度,以及膜具有来自通过光输入耦合器通过膜重新导向的光的100cd/m2的亮度。
在另一实施方案中,发光装置是具有发光表面的标志,该发光表面包括发光区域,其中当装置未发射光但接通时,在20cm的距离处可见的两个邻近光提取特征物之间的夹角小于选自以下之一:0.001度、0.002度、0.004度、0.008度、0.010度、0.015度、0.0167度、0.02度、0.05度、0.08度、0.1度、0.16度、0.2度、0.3度、0.4度、0.5度、0.6度、0.7度、0.8度、1度、2度、和5度。在另一实施方案中,发光装置是具有发光表面的标志,该发光表面包括发光区域,其中当装置未发射光时,在20cm的距离处可见的两个邻近光提取特征物(当使用200lux的漫射光照明时其不易辨别)之间的夹角小于选自以下之一:0.3度、0.4度、0.5度、0.6度、0.7度、0.8度、1度、2度、和5度。
在进一步实施方案中,发光装置的光提取特征物包括具有不同于周围材料的折射率的材料的光散射域。在一个实施方案中,光散射域在具有光散射域(例如喷墨沉积的白色油墨像素)的连续区域内具有小于选自以体积和重量计的50%、40%、30%、20%、10%、5%、3%、1%、0.5%、和0.1%之一的浓度。光散射域的浓度或厚度可在x、y、或z方向中变化以及可添印像素或区域以增加厚度。在另一实施方案中,光提取特征物具有光吸收区域,该光吸收区域设置在光提取特征物和发光装置的至少一个输出表面之间。例如,光提取特征物可以为沉积在光导上的二氧化钛基白色喷墨沉积的像素以及吸光油墨(例如黑色染料或者包含炭黑粒子的油墨)沉积在白色油墨的顶部上,使得从白色像素散射的50%的光传输通过吸光油墨。在该例子中,如果没有吸光油墨,可从白色油墨反射的周围光减弱75%(是通过50%吸光油墨的两倍),以及点的可见度降低,但来自光导的足够的光由在靠近白色像素的区域中发光装置发射。在另一实施方案中,吸收选自5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、和70%的从第一光提取特征物发射的光的低光透射、光吸收材料设置在光提取特征物和发光装置的至少一个外表面之间。
在一个实施方案中,在选自垂直于光导的发光表面;垂直于在光导内在光提取特征物处光的光轴;以及垂直于在光导中在光提取特征物处传播的光的方向之一的第一方向中在光提取特征物处光导或芯层的厚度除以在平行于在光导中传播的光或者平行于在光导内光的光轴的第一方向中一个或多个光提取特征物的长度大于选自以下之一:1、2、5、10、15、20、和50。
在一个实施方案中,光导包括涂层或者设置光学接触包括光提取特征物的光导的层。在一个实施方案中,例如,基于UV可固化甲基丙烯酸酯的涂层被涂覆在经硅酮基光导处理的等离子体表面上以及当接触压印滚筒时将其固化,使得光提取特征物形成在硅酮基光导的涂层上。各种UV可固化涂层适合在该实施方案中使用,并且折射率、光透射性能、粘附性能、和散射性能是光学膜工业已知的。
在进一步实施方案中,将光提取区域设计为从仅一侧基本上可见。在一个实施方案中,光提取特征物设置在低光透射区域和光导之间的发光装置的不可见侧上。例如,在一个实施方案中,使用添印在白色油墨区域上的吸光黑色油墨将光提取区域印刷为白色油墨区域。在该实施方案中,白色油墨将光散射出在相对侧上光导以及传输通过白色油墨的光的重要部分被黑色油墨吸收。在另一实施方案中,光提取区域包括在光导的一侧上的表面起伏图案,并且诸如黑色PET膜的低光透射膜基本上在提取区域的形状中被切割以及设置邻近光提取区域。在另一实施方案中,低光透射区域不符合光提取区域的形状。例如,在一个实施方案中,发光装置包括光源、光导、光输入耦合器,以及将正方形黑色PET膜堆叠至包覆层,将其堆叠至白色油墨区域和光导的环形标志图案。在该实施方案中,当打开光源时,从与包括黑色PET膜的光导侧的相对侧可见白色油墨图案,以及从包括黑色PET膜的一侧中基本上可见白色油墨图案。在进一步实施方案中,当从包括低光透射膜的光导侧中垂直于表面观察时,发光显示器的亮度小于选自以下之一:1、5、10、20、和50Cd/m2。在进一步实施方案中,当从包括低光透射膜的光导侧中垂直于表面观察时,发光显示器的亮度大于选自以下之一:50、75、100、200、和300Cd/m2。在另一实施方案中,当使用未发射光的光源以及在50lux周围照明下从包括低光透射膜的光导侧中垂直于表面观察时,发光显示器的亮度大于选自以下之一:1、5、10、20、和50Cd/m2
在另一实施方案中,包括光提取特征物光提取区域设计从两相反方向可见或者可辩认。例如,在一个实施方案中,一个图像或图形基于光提取区域是基本上对称的,当从两边的窗,这样是视觉上可感知的和正确的,是光学耦合或相邻的。在另一实施方案中,发光装置包括布置在光导之间的区域中具有低光透射区域的两个光导。在上述实施方案中,例如,黑色的聚酯膜层可以可读文本的形式设置在光提取区域后面的区域的光导之间(以及两个光导的包覆层之间),使得有黑色或不透明的背景以及发光文本是从两侧可见的以及容易辩认的。在一个实施方案中,低光透射区域具有穿过通过发光装置发射的光的光的波长小于选自70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%和5%的通过准直在发光装置中使用的自光源的光以及测定在ASTM D1003标准中规定的设备规程中总透射比来测定的平均透射比。
在一个实施方案中,光提取特征物是在膜或组件上的凸出特征物,将该凸出特征物施加至光导的芯或包覆区域。在一个实施方案中,光提取特征物是来自膜的凸出物,该膜被压入薄包覆内,使得芯和包覆之间的间隔减小,使得在包覆中光的倏逝渗透深度使得第一部分的光的凸出物进入光提取特征物的材料(在诸如TiO2颗粒的散射光提取特征物的情况下,或由此的散射)。在一个实施方案中,光导包括高折射率芯层以及可压缩、薄低折射率材料,使得当压力大于选自1、2、5、10、20、40、和50英镑/平方英寸之一时,第一部分的光从光导中减弱。例如,在一个实施方案中,包括包含二氧化钛颗粒的光散射油墨的图案的光提取膜在包括聚碳酸酯芯层的膜基光导上物理耦合具有第一厚度的可压缩含氟聚合物包覆。玻璃板压缩光提取膜至包覆层上,使得由于光的倏逝耦合通过包覆至光散射油墨,包覆层的厚度降低至第二厚度和来自光导的第一部分的光被从光导散射。
在一个实施方案中,光提取特征物膜包括凸出光提取特征物,该凸出光提取特征物粘合至芯区域和的用作连接和粘附位置以保持光提取特征物膜在适当的位置,并保护发光区域。在该实施方案中,空气包覆设置在沿着芯层的表面的光提取特征物之间,例如,在一个实施方案中,背光灯包括光提取特征物膜,该光提取特征物膜包括100微米凸出物,该凸出物包含设置在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的表面上的图案中的光散射油墨和压敏粘合剂。将光提取特征物膜叠层至芯层以及粘合在光提取特征物粘合凸出物中。在该实施方案中,光提取特征物膜包含芯层以防在组装、运载或者最终使用中可发生的划痕或者防尘/污染聚集。
多个光导
在一个实施方案中,发光装置包括多于一个光导以提供选自以下的至少一种:颜色连续显示器;定位变暗背光灯;红色、绿色、和蓝色光导;动画效果;不同颜色的多种信息;NVIS和日光模式背光灯(例如NVIS的一个光导、日光的一个光导);铺叠的光导或背光灯;以及包括较小发光装置的大面积发光装置。在另一实施方案中,发光装置包括彼此光学耦合的多个光导。在另一实施方案中,至少一个光导或其组件包括具有抗阻塞特征物的区域,使得光导基本上没有由于接触耦合光直接进入彼此之内。在一些实施方案中,通过使用抗阻塞材料可降低或者消除对包覆的需求以维持在光导表面的区域上的间隔(以及空气间隙)。在另一实施方案中,发光装置包括第一和第二发光区域,该第一和第二发光区域设置分别接收来自第一和第二组的耦合光导的光,其中在第一组的耦合光导中弯曲或折叠与在第二组的耦合光导中弯曲或折叠的角度选自:10至30度;25度至65度;70至110度;115度至155度;160度至180度;以及5至180度。
在另一实施方案中,膜基光导具有两个单独的发光区域,该两个单独的发光区域具有第一和第二组的耦合光导,该第一和第二组的耦合光导设置分别耦合光进入第一发光区域和第二发光区域内,其中将第一和第二组的耦合光导折叠或弯曲以产生单个光输入耦合器,将该单个光输入耦合器设置耦合来自单个来源或者来源封装组件的光进入两发光区域内。在进一步实施方案中,两个单独的发光区域通过大于选自以下之一的分隔距离(SD)来分离:0.1毫米、0.5毫米、1毫米、5毫米、10毫米、1厘米、5厘米、10厘米、50厘米、1米、5米、10米耦合光导的宽度;折叠区域的宽度;第一发光区域表面积的尺寸;以及第二发光区域表面积的尺寸。
另一实施方案中,将两膜基光导设置在选自以下至少之一的彼此之上:光导区域;发光区域;光输入耦合器;光输入表面;和光输入边缘,使得来自光源、光源封装组件、光源的阵列、或者光源的布置的光被导向至多于一个膜基光导。
在进一步实施方案中,多个光导设置基本上彼此平行邻近第一发光区域以及光导射出第一和第二颜色的光。颜色可以相同或者不同,并且提供另外的颜色;另外的亮度;白色发光光导;红色、绿色、和蓝色或者其他颜色发光光导;或者靠近其的发光光导的组合;相邻或者其他相应发光区域或者光提取特征物。在另一实施方案中,发光装置包括第一光导和第二光导,其中第二光导的区域设置在平行于发光装置的光轴或者平行于装置的发光表面的法线的方向中的第一光导下方,以及来自第一光光导的至少一个耦合光导在来自第二光导的至少两个耦合光导之间交错。在进一步实施方案中,来自第一光导膜的耦合光导与第二光导区域的耦合光导交错。例如,可将具有沿着一边平行于彼此定向的耦合光导条带的两个膜基光导折叠至一起以形成单个光输入表面,其中形成光输入表面的光输入边缘在光导之间交替。类似地,可将具有光输入边缘1、2、和3的三个或者更多光导通过折叠来聚集至在沿着光输入表面的1-2-3-1-2-3-123...图案中具有交替输入边缘的光输入表面内。
在另一实施方案中,发光装置包括第一光导和第二光导,其中第二光导的区域设置在平行于发光装置的光轴或者平行于装置的发光表面的法线的方向中的第一光导的下方以及设置耦合光进入第一光导内的耦合光导的第一集合形成第一光输入表面以及设置邻近耦合光导的第二集合,该耦合光导的第二集合设置耦合光进入第二光导内。光导的第一和第二集合可以在相同光输入耦合器或者设置邻近彼此的不同光输入耦合器中,以及它们可设置接收来自相同光源、光源的集合、不同光源、或者光源的不同集合的光。
平铺的光导
在一个实施方案中,发光装置包括在第一方向中光导的线性阵列。在另一实施方案中,发光装置包括在第一方向中光导的线性阵列以及在与第一方向正交的第二方向中光导的线性阵列。在进一步实施方案中,发光装置包括光导的矩形矩阵。在包括平铺的光导的发光装置中,光输入耦合器、耦合光导、或光源可设置沿着平铺的光导的外周;在沿着光导一侧的光导的侧向边缘之间;朝向侧向边缘之间中心区域向后折叠;或者向下或者向上折叠光导以使得可得到在光导之间的低分隔距离。
降低弯曲损耗的多个光导
在另一实施方案中,发光装置包括第一光导和第二光导,其中第二光导的第一重叠区域设置在平行于发光装置的光轴或者平行于装置的发光表面的法线的方向中的第一光导下方,以及当耦合光导的第一和第二集合的平均和芯厚度等于在第一重叠区域中第一和第二光导的总芯厚度时,设置耦合光分别进入第一和第二光导内的耦合光导的第一和第二集合具有小于覆盖具有相同弧线半径的各第一和第二耦合光导的相同输入尺寸的光学耦合光导的一组耦合光导的总弯曲损耗。
在进一步实施方案中,将多个光导堆叠,使得来自一个光导的光输出通过另一光导的至少一个区域,并且固定弯曲损耗(每耦合光导或者总损耗)的弧线半径小于具有相同发光面积、相同曲率半径、以及合并光导的厚度的单个光导的弧线半径。例如,对于70%的弯曲损耗,可将第一厚度的第一光导限制至第一曲率半径。通过使用各自具有第一光导的一半厚度的第二和第三光导,由于各光导厚度降低,第二和第三光导各自的弧线半径可以更小以维持仅70%弯曲损耗。在一个实施方案中,各自具有小于具有相同弯曲损耗的较厚光导的弧线半径的多个薄光导降低体积以及构成发光装置的要素。来自不同光导的耦合光导的光输入表面可设置在第一方向中、在发光装置的不同侧上、在相同光输入耦合器内、在不同光输入耦合器内、在彼此之下、在彼此旁边彼此相邻;或者设置接收来自相同或者不同光源的光。
通过耦合光导连接的多个光导
在一个实施方案中,通过多个耦合光导将两个或多个光导光学耦合至一起。在一个实施方案中,包括第一连续光导区域和在区域中切割的条带状截面的膜设置在第一连续光导区域和第二连续光导区域之间。在一个实施方案中,将条带切割以及将第一和第二连续光导区域相对彼此平移,使得条带(在该实施方案中耦合光导)被折叠和重叠。所得第一和第二光导区域可以是单独区域,例如手机的键盘照明灯和LCD背光灯,将其通过耦合光导来连接。第一和第二光导区域也可与垂直于在一个或多个区域中膜表面的光相交,使得第一和第二光导区域至少部分地重叠。第一和第二传导地域向得另这少视两传用入耦合器。端过使输耦合传导将第视进第二传导地域耦合这视如对当它到达第视传导地域或末通来案向和视步光播这第二传导地域上时对以自耦合这第视传导地域内或用入耦合器或传未损耗素耦合用出素的者被吸收。因角传导图叠在地域中对至向使具到设度化定地域或传提取地域。在视两实施包及中对更接置收在第视进第二传导地域之间或传或这少视两地域向方例吸传滤波器对使具到达第二传导地域或传方例不同波于波谱分布对来案第二颜色向由从第视传导提取地域中提取或第视颜色不同或第二传导地域中提取。向使输端过得另视种素个种素的者度长个种发传颜色或第视用入耦合器并明或度长个两或传导地域对来案得另分装传用入耦合器或分装传导(的者传导地域)向更接在端过第视用入耦合器并明或视两的度两传导地域或下包素之间素的者上包。括起对第视传用入耦合器导可以自LED或白色传这第视传导地域内对其中传提取地域提取产生第视白色重像或传对照且被提取或传端过在相,侧或耦合传导对该耦合传导得另传学耦合传导或条带或地域(括起红色油墨条纹)对该条带或地域基本上吸收传谱或非红色部分。该传和视步光播这第二传导地域内对其中视部分传在红色重像中作角红色传被提取出传导。射似区对向使输方例减少或颜色或其他颜色来产生以自度两传导地域或发传或度种颜色来案传提取地域向图叠来产生有外或颜色混合。个两的度两传导的传导地域向图叠对其中在传导内光播或传或传轴角彼此约90多。
提供像素化颜色的多个光导
在视两实施包及中对发传离接方例更接端过个两不同传路置收分别以自第视进第二传源或传或第视传导进第二传导对其中第视进第二传源发类不同颜色或传来案第视进第二传导或发传地域方例像、特或地域空间对该像、特或地域空间在像、特地域处方例发传离接或传用出平面或平面中被分隔(括起对在膜基传导或厚多包可中分隔)。在视两实施包及中对在未放大发传地域或,为线(的直径)或个倍或距装这子像、或组合或有外或颜色下对端过得另1弧分或一晰多或观察者向感知第视进第二像、特发传地域或颜色。括起对在视两实施包及中对射似长使输红色素绿色素进蓝色像素的液晶显示器和使用红色绿色的LED标志以及组合至一起的蓝色LED,在显示器的不同空间区域中将颜色控制以得到不同区域中不同颜色。例如,在一个实施方案中,发光装置包括光学耦合绿色发光光导的红色发光光导,该绿色发光光导光学耦合蓝色光导。本文此后描述该实施方案的光导和光输出的各种区域。在发光装置的第一发光区域中,蓝色和绿色光导没有光提取特征物以及红色光导具有光提取特征物,使得第一发光区域在一个或多个方向中发射红色(例如朝向空间光调节器发射红色光或者射出发光装置)。在发光装置的第二发光区域中,红色和绿色光导没有光提取特征物以及蓝色光导具有光提取特征物,使得第二发光区域在一个或多个方向中发射蓝色光。在发光装置的第三发光区域中,蓝色和红色光导具有光提取特征物以及绿色光导没有任何光提取特征物,使得第三发光区域在一个或多个方向中发射紫色光。在发光装置的第四发光区域中,蓝色、绿色、和红色光导具有光提取特征物,使得第四发光区域在一个或多个方向中发射白色光。因此,通过使用多个光导以产生发散不同颜色光的发光区域,例如具有通过或连续发射不同颜色的不同区域的发光装置、显示器、或标志可以为多种颜色的。在另一实施方案中,发光区域包括在多个光导上合适尺寸和密度的光提取特征物,使得产生例如全部颜色图形、图像、标记、标志或照片。
从来自第一光导光提取特征物提取光到达在第二光导上邻近第二光提取特征物的百分率收受到以下的影响:例如,在第一和第二光提取特征物之间的光路的方向中光提取特征物和包覆表面之间的在第一光导内的距离;在第一和第二光提取特征物之间的光的光路中在光提取特征物之间的总间隔;在第一和第二光提取特征物之间的光路的包覆中的距离;第一光导的折射率;包覆的折射率;在光路中从包覆表面至第二光提取特征物,的距离;第二光导的折射率;以及第一光导光提取特征物的定向反射率(或透射)性能。在一个实施方案中,从第一光像素区域中射出第一光导的光的百分率小于选自以下之一:30%、20%、10%、5%、和1%,该第一光像素区域与在第二光导中第二像素区域相交。来自第一光导到达在第二光导上邻近像素的光的量受到以下的影响:光导的厚度;在厚度方向中总间隔;第一光导的折射率;包覆的折射率;以及第一光导光提取特征物的定向反射率(或透射)性能。相比大于临界角的角度,在光导内接近临界角的光在包覆区域中在厚度方向传播距离更远。在一个实施方案中,包覆区域厚度小于选自以下之一:50、25、10、5、3、2、和1微米。在另一实施方案中,芯区域的厚度小于选自以下之一:50、25、10、5、3、2、和1微米。来自在折射率n1和厚度t1的第一光导的表面上第一光提取特征物的边缘的在光导内以在第一光导和具有折射率,n2的包覆区域之间的临界角传播至其到达在第一光导和包覆之间的界面时的光的侧面间隔,x1是:
x 1 = t 1 ( n 2 n 1 ) 1 I ( n 2 n 1 ) 2
在一个实施方案中,在第一光导中第一像素和在第二光导中第二像素之间的侧面间隔大于选自以下之一:50%、60%、70%和80%的x1以及小于选自以下之一:150%、200%、250%、300%、400%、和500%的x1。例如,在一个实施方案中,在第一光导上光提取特征物是在膜基光导的后部上的第一印刷的白色油墨图案,该膜基光导具有1.49的折射率以及50微米厚。在第二光导上第二印刷的白色油墨图案被具有1.33的折射率的25微米包覆区域分隔以及光学耦合第一光导,该25微米包覆区域与第一印刷的白色区域通过100微米的距离来侧向定位(在平行于膜表面的方向中)。在该例子中,x1是99微米以及分隔距离是101%的x1
在另一实施方案中,光提取特征物是定向光提取特征物,该定向光提取特征物不对称地重新导向入射光,并且在第一光导中第一像素和在第二光导中第二像素之间的侧面间隔大于选自以下之一:20%、30%、40%和50%的x1以及小于选自以下之一:100%、150%、200%、和300%的x1
在另一实施方案中,对于一种像素在光导内在光轴的方向中光提取特征物的尺寸小于选自以下之一:200%、150%、100%、75%、和50%的在该区域中光导的平均厚度。
在进一步实施方案中,通过第一分隔距离使在第一光导上第一像素从在第二光导上第二像素侧面分隔,使得当使用基于光谱仪的专色色度计测定时,在通过在VESA平板显示器测量标准第2.0版(VESA Flat PanelDisplay Measurements Standard version 2.0),2001年6月1日(附录201,第249页)中规定的测定1976u′,v′均匀色度等级的像素的在0度,Δu′v′处的亮度的至少70%亮度所限定的角度内的角度颜色变化小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。
在一个实施方案中,发光装置是包括发光前灯的反射显示器,该发光前灯包括第一光导和第二光导,该第一光导包括光提取特征物的第一集合,该第二光导包括光提取特征物的第二集合,其中在平行于第一光导的平面中光提取特征物的第一集合的面积在平行于第二光导的平面中光提取特征物的第二集合的面积之间在基本上垂直于反射显示器的发光表面的方向中的重叠面积的百分率小于选自以下之一:80%、60%、40%、20%、10%、5%、和2%。类似地,在另一实施方案中,在三种不同光导中在光提取特征物的三集合之间的重叠面积小于选自以下之一:80%、60%、40%、20%、10%、5%、和2%的光导的各种组合。例如,在一个实施方案中,反射显示器包括来自具有第一光导的LED的分别发射红色、绿色、和蓝色光的第一、第二、和第三光导,该第一光导在第二光导的观察侧上以及被来自第二光导的包覆层分隔,该第二光导被来自第三光导的包覆层分隔,该第三光导设置邻近反射空间光调节器。在该实施方案中,当垂直于显示器观察时,在发射红色光的光导和发射绿色光的光导中在光提取特征物之间的重叠的面积小于10%。而且,在该实施方案中,当垂直于显示器观察时,在发射红色光的光导和发射蓝色光的光导中光提取特征物之间重叠的面积小于10%。在该实施方案中,来自发色红色光的光导的被导向反射空间光调节器的红色光可能由在绿色或者蓝色光导中光提取特征物反射,而不是从配置具有更大百分率的光提取特征物面积重叠的光导中反射。
围绕组件的光导折叠
在一个实施方案中,选自光导、光导区域、光混合区域、多个光导、耦合光导、和光输入耦合器至少一种弯曲或折叠,使得发光装置的组件、其他组件在观察时被掩蔽;位于另一组件或者发光区域的下方;或者部分地或者完全地密封。在其周围它们可以弯曲或者折叠的这些组件包括光装置的组件,例如光源、电子设备、驱动器、电路板、传热元件、空间光调节器、显示器、外壳、支持器、或者设置在折叠或弯曲光导或者其他区域或组件的后方的其他组件。在一个实施方案中,反射显示器的背光灯或者传输显示器的背光灯包括光导、耦合光导和光源,其中光导的一个或多个区域被折叠以及光源设置基本上在显示器后面。在一个实施方案中,光混合区域包括皱折,并且光源和/或耦合光导大致布置在膜基光导的与发光区域相对的一面。在一个实施方案中,皱折角在一个平面中在150度和210度之间。在另一实施方案中,皱折角在一个平面中大致为180度。在一个实施方案中,皱折在与在膜基光导中传播的光的光轴平行的平面中大致为150度和210度。在一个实施方案中,将多于一个输入耦合器或组件折叠在光导、光混合区域或发光区域后方或者围绕光导、光混合区域或发光区域折叠。在该实施方案中,例如,来自相同膜的发光区域的相对侧的两个光输入耦合器可设置彼此相邻或者利用共同的光源,并且将其折叠在显示器的空间光调节器后面。在另一实施方案中,平铺的发光装置包括光输入耦合器,使用相同或者不同光源的该光输入耦合器折叠在彼此后面以及彼此邻近或者物理耦合彼此。在一个实施方案中,光源或者光源的发光区域设置在通过发光区域的边缘结合以及垂直于正对观察侧的光导一侧上的发光区域的体积内。在另一实施方案中,光源、光输入耦合器、耦合光导、或者光混合区域的区域的至少一种设置在发光区域的后方(在正对观察侧的光导的一侧上)或者在通过发光区域的边缘结合以及垂直于在正对观察侧的光导的一侧上的发光区域的体积内。
再循环利用光的光导的卷曲边缘
在一个实施方案中,使光导边缘区域卷曲至自身上以及光学耦合光导的区域,使得朝向边缘传播的光沿着卷曲以及传播回光导内。在一个实施方案中,将包覆区域从两表面的光导中移除,该两表面光学耦合或者结合至彼此。可将多于一个边缘卷曲或者弯曲回至自身以循环利用光返回至光导内。
定位孔和空腔
在一个实施方案中,选自光导、光导区域、光混合区域、光输入耦合器、外壳、维持装置以及多个耦合光导的至少一种包括适合于使用装置的另一组件定位的至少一个开口或孔穴,该装置的另一组件包括可通过至少一个开口或者孔穴的至少一个销钉或者物体。在另一实施方案中,光转向光学元件、耦合光导、光重新导向性光学元件、光耦合光学元件、相对位置维持光学元件、电路板、挠性连接器、膜基触摸屏、膜基光导、和显示器膜基材的一种或多种包括定位开口、小孔、洞、或空腔。
对齐导向器
在另一实施方案中,光转向光学元件具有物理耦合光转向光学元件的对齐导向器,使得导向件导向耦合光导输入表面以对齐以下方向的至少一种:垂直于耦合光导的膜表面的方向;平行于耦合光导膜表面的方向;平行于光源的光轴的方向;以及与光源的光轴正交的方向。在一个实施方案中,对齐导向器物理耦合以下的一种或者多种:光转向光学元件、耦合光导、光重新导向性光学元件、光耦合光学元件、相对位置维持光学元件、电路板、光源、光源外壳、光学元件支持器、或者外壳、输入耦合器外壳、对齐装置、光源的散热片、挠性连接器、膜基触摸屏、膜基光导、和显示器膜基材。在一个实施方案中,对齐导向器包括对齐臂,例如金属或塑料杆、或者具有以下之一的挠曲模量的杆子:2倍、3倍、4倍、和5倍堆叠耦合光导阵列的挠曲模量,该堆叠耦合光导阵列设置在预定方向中导向耦合光导叠堆(或者光学元件)。对齐导向器可具有一个或多个弯曲区域以在没有划痕或者通过尖锐边缘损坏耦合光导下辅助导向功能。在另一实施方案中,对齐导向器是悬臂弹簧,该悬臂弹簧可施加力量至一个或多个耦合光导以暂时性或者永久性维持耦合光导的位置。在另一实施方案中,对齐导向器维持靠近光输入表面的耦合光导的相对位置,同时采用另外的、永久性相对位置方法(例如机械夹紧;使用粘合剂、环氧树脂或者光学粘合剂的粘附;围绕耦合光导形成外壳;或者插入耦合元件至外壳内),该永久性相对位置方法基本上维持耦合光导的相对位置至光源或者光输入耦合器。在另一实施方案中,包覆层(例如低折射率粘合剂)设置在以下的一种或多种之上:顶部表面、底部表面、侧向边缘、以及耦合光导阵列的光输入表面,使得当对齐导向器热耦合耦合光导阵列时,通过对齐导向器吸收更少的光。
在对齐导向器内对齐空腔
在一个实施方案中,对齐导向器包括在机械耦合器内空腔,其中堆叠耦合光导阵列可设置对齐它们的光输入边缘以接收来自光源的光。在一个实施方案中,对齐导向器包括具有延伸的臂或者杆子的传热元件以在一个尺寸中对齐耦合光导;施加垂直力至耦合光导以辅助保持它们在正确的侧面位置以及可置至耦合光导的输入表面内的空腔,使得它们对齐以接收来自光源的光。在另一实施方案中,对齐导向器包括具有延伸的臂的传热元件(用作施加力的悬臂弹簧)以及具有至少和靠近它们的光输入表面的堆叠耦合光导阵列的横截面分别的垂直和宽度尺寸一样大的横截面垂直和宽度尺寸的空腔。
热导对齐导向器
在另一实施方案中,对齐导向器热和物理耦合光源的散热片。例如,对齐导向器可包括铝散热片。设置在光源周围以及热耦合具有对齐空腔开口的光源,该对齐空腔开口设置接收耦合光导,使得将它们维持在空腔内。在该实施方案中,铝散热片用作对齐功能,并且也降低来自光源的热负荷。在另一实施方案中,对齐导向器包括在热耦合耦合光导的导热材料(例如金属、铝、铜、热导聚合物、或者包含热导材料的化合物)中对齐空腔,使得对齐导向器去除来自从光源接收的耦合光导的热量。当使用高功率LED时,例如来自光源的热量可潜在损坏或者导致耦合光导的问题(软化、热或光降解等)。通过从耦合光导中去除热量,该作用降低或者消除。在一个实施方案中,通过物理接触或者通过使用诸如热导粘合剂或者油脂的中间热导材料对齐导向器热耦合一个或多个耦合光导。
其他组件
在一个实施方案中,发光装置包括选自以下至少一种:电源;电池(可将其对齐以用于低分布或者低体积装置);传热元件(例如散热片、热导管、或者冲压的薄板金属散热片);框架;外壳;挤出以及对齐的散热片,使得它以平行于光导的至少一侧延伸;沿着传热元件或散热片的多个折叠或夹持模块;暴露于发光装置的表面外部的热耦合热量的传热元件;以及能够提供能量的太阳电池;通讯电子设备(例如控制光源、颜色输出、输入信息、远程通讯、Wi-Fi控制、蓝牙控制、无线网络控制等所需要的);暂时性固定发光装置至亚铁或者合适的金属表面的磁铁;运动传感器;接近传感器;向前和向后定向的运动传感器;光反馈传感器(包括在相反侧的作为检测器的光电二极管或者LED);诸如开光的控制装置;刻度盘;键盘(用于诸如开/关、亮度、颜色、色温、预设置(用于颜色、亮度、色温等)、无线控制的功能);外部触发开关(例如门控开光);同步开关;以及以阻挡外部光到达光导或光导区域或者以阻挡来自发光装置的区域发射的光被观察者看到的挡光元件。
在一个实施方案中,发光装置包括光源的第一集合,该光源的第一集合包括第一和第二光源,该第一和第二光源设置耦合光分别进入第一和第二光输入耦合器内;以及该发光装置进一步包括光源的第二集合,该光源的第二集合包括第三和第四光源,该第三和第四光源设置耦合光分别进入第一和第二光输入耦合器内,其中通过选自以下之一的方式光源的第一集合彼此热耦合以及光源的第二集合彼此热耦合:金属芯印刷的电路板;铝组件;铜组件;金属合金组件;传热元件;或者其他导热材料元件。在进一步实施方案中,通过在靠近光源的区域中通过空气间隙或者诸如基本上没有金属、陶瓷、或导热材料组分的聚合物的基本上热绝缘材料来分隔光源(或者光源的基材,例如PCB),光源的第一和第二集合基本上被热隔离。在另一实施方案中,相比第一和第二光源,第一和第三光源设置彼此更加靠近;以及当仅第一光源发光时,来自第一光源的热量更多地到达第二光源,相比到达第三光源。设置耦合光进入多于两个耦合光导内的多于两种光源可以通过传热元件热耦合至一起以及可通过空气间隙或热绝缘材料从多于两种光源的第二集合中分隔。
在另一实施方案中,发光装置包括膜光导,该膜光导发光以及也检测在光导内光改变,并且提供触摸屏功能。在一个实施方案中,膜光导包括设置接收来自光源的光以及导向光进入光导内以提供背光灯或前灯的耦合光导和设置检测光强度(例如由于在接触位置手指处受抑制或者通过耦合光被吸收的光所致的弱光)改变的至少一个耦合光导。可使用多于一个光强度检测光导。基于触摸屏的光学光导的其他配置是本领域已知的以及可联合实施方案使用。
在另一实施方案中,触摸屏包括至少两个膜光导。在另一实施方案中,触摸屏装置包括逆向使用的光输入耦合器以耦合来自膜光导的光进入检测器内。在另一实施方案中,发光装置或触摸屏对压力敏感,所以当按压第一膜或者第一光导或者施加压力时,使得第一膜移动至与第二膜或第二光导充分光学接触处内,其中来自第一光导或者第一光导的光的至少一者耦合至第二膜或第二光导内;来自第二膜或第二光导的光耦合至第一膜或第一光导内;或者来自各光导或膜的光耦合至彼此内。
耦合至耦合光导的传热元件
在另一实施方案中,传热元件热耦合包覆区域、光导区域、光导、耦合光导、耦合光导的叠堆或布置、在耦合光导中折叠的区域的组合、输入耦合器、光输入耦合器的窗或外壳组件、或者外壳。在另一实施方案中,传热元件热耦合耦合光导或者耦合光导的折叠的区域以从在该区域中基于聚合物的光导膜中抽取热量,使得可以对聚合物降低热量损耗来使用高功率LED或者其他朝向光导发散热量的光源。在另一实施方案中,传热元件物理和热耦合光输入耦合器的包覆区域或者耦合光导的折叠的区域。通过使用黑色的传热元件,传热元件也可用于吸收在多于一个的包覆区域中吸收光,或者吸收显著量的光(例如具有小于50%的包括的光谱组件的漫反射率)。在另一实施方案中,上部耦合光导的顶部表面和底部耦合光导的底部表面包括在耦合光导的区域或者靠近光输入边缘的耦合光导的折叠的区域中的包覆区域。通过移除(或为未施加或者设置)在耦合光导或者折叠的区域之间的包覆,更多来自光源的光可耦合至耦合光导或者折叠的区域内。外包覆层或区域可设置在外表面上以防与其他元件或外壳接触时的光吸收;或者可将它采用在顶部或底部表面上以例如物理和热耦合包覆区域至传热元件,从而在没有吸收来自芯区域的光(以及可能吸收在芯区域内的光)下耦合热量输出。
在一个实施方案中,发光装置包括传热元件,该传热元件设置接收来自至少一种光源的热量,其中传热元件具有小于选自10毫米、5毫米、4毫米、3毫米、2毫米、1毫米、和0.5毫米之一的所有均在垂直于发光装置发光表面的方向中的选自以下至少一种:总厚度;平均总厚度;以及平均厚度。在一个实施方案中,传热元件包括设置在光导的相对侧作为发光装置的发光表面的金属薄板或者金属板。在进一步实施方案中,低导热性组件设置在传热元件和光导之间。在另一实施方案中,低导热性组件具有在296开氏度下小于选自以下之一的导热性,k:0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1和0.05W·m-1·K-1。在进一步实施方案中,低导热性组件是白色反射基于聚酯的膜(或者PTFE基膜)。在进一步实施方案中,发光装置包括物理耦合传热元件的低导热性组件以及发光装置进一步包括选自以下至少一种:低折射率材料、包覆区域、以及具有设置在低导热性组件和光导之间的空气间隙的区域。
在进一步实施方案中,传热元件是细长组件,该细长组件在第一方向中的尺寸是在与第一方向正交的相互正交方向中尺寸的至少两倍,其中一部分传热元件设置在至少一个光输入耦合器的弯曲区域内。在另一实施方案中,发光装置包括光输入耦合器,其中在光输入耦合器内包括所有耦合光导的一部分最小矩形立方体包括传热元件。在另一实施方案中,发光装置包括光输入耦合器,其中在光输入耦合器内包括所有耦合光导的一部分最小矩形立方体包括选自下列的细长传热元件:热导管的管子;细长散热片;具有风扇的金属传热元件;在传热元件内的杆子;以及金属框架。
在另一实施方案中,传热元件包括至少一个金属框架组件或细长金属组件,其提供选自以下至少一种:增加的刚性;用于悬吊或者安装的框架支撑物;对偶然接触的保护;以及用于平面或者预定义非平面表面的框架支撑物。在进一步实施方案中,传热元件包括通过体积以相对彼此或者开口的角度定向的至少两个区域或者表面,该体积形成至少一部分通道,通过该通道空气可流通。在一个实施方案中,发光装置包括通过热元件的至少一个表面形成的多个通风道,通过该热元件空气流动以及通过有源或无源空气对流来传出来自产生热量的来源(例如,光源或者处理器)的热量。在一个实施方案中,发光装置包括沿着装置的垂直定向侧的多个通风道,通过其空气流动以及传出热量(自然空气或者加压空气)。在另一实施方案中,传热元件具有在296开氏度的温度下大于选自0.5、0.7、1、2、5、10、50、100、200、300、400、800、和1000W·m-1·K-1之一的导热性。
其他光学膜
在另一实施方案中,发光装置进一步包括光重新导向光学膜、元件、或区域,该光重新导向光学膜、元件、或区域重新导向在第一范围的角度、波长范围、和极化范围下的入射光至与第一范围不同的第二范围的角度内。
光重新导向性光学元件
在一个实施方案中,光重新导向性光学元件设置在发光区域的至少一个区域以及发光装置的外表面(其可以是光重新导向性光学元件的表面)之间。在进一步实施方案中,将光重新导向性光学元件成形或配置以基本上符合发光装置的发光区域的形状。例如,发光标志可包括光导膜,在发光区域周围的该光导膜是基本上透明,该发光区域是在标记的形状中;其中光导膜包括在标记的区域中的光提取特征物;以及切割在发光区域的形状中的光重新导向性光学元件(例如具有基本上半球形的光准直表面特征物的膜),该发光区域设置在光导膜的发光区域和发光装置的发光表面之间。在另一实施方案中,发光标志包括膜基光导和光重新导向性光学元件,该光重新导向性光学元件包括由微透镜或微型透镜形成的透镜阵列(例如在一体化图像或者3D一体化显示器或者照片中使用的基本上半球形的透镜),该透镜阵列设置接收来自光导的光,其中透镜阵列分隔来自光导的光成为两个或多个角度分隔图像,使得标志显示立体图像或者标记。在平行于光导膜的平面中透镜阵列膜或组件的形状可以基本上符合发光区域的形状或者发光区域的一个或多个子区域,使得在整个发光区域或者发光区域的一个或多个子区域中标志发射角度分隔的信息。例如,标志可具有第一两尺寸文本区域和具有立体图像的第二区域。
在一个实施方案中,光重新导向光学膜、元件或区域包括至少一个表面或者选自下列的体积特征物:折射性;棱形;全内部反射;镜面反射元件或涂层;漫反射元件或涂层;反射衍射光学元件;透射衍射光学元件;反射全息光学元件;透射全息光学元件;反射光散射;透射光散射;漫射光;多层抗反射涂层;蛾眼膜(moth-eye)或者基本上圆锥形表面结构类型抗反射涂层;巨大双折射光学元件多层反射;镜面反射偏振器;漫反射偏振器;胆甾偏振器;导向模式共振反射偏振器;吸收偏振器;透射各向异性漫射体散射(表面或体积);反射各向异性漫射体散射(表面或体积);基本上对称或者各自同性的散射;双折射;光减速;波长转换;准直;光重新导向;空间滤波;角度依赖性散射;电-光元件(PDLC、液晶等);电润湿;电泳;波长范围吸收滤波器;波长范围反射滤波器;结构的纳米特征物表面;光管理组件;棱柱状结构的表面组件;以及上述膜或组件的两个或多个的组合。
具有棱柱状结构的表面的光重新导向光学膜的一些例子可包括但不限于:VikuitiTM亮度增强膜(BEF I、BEF II、BEF III、BEF III 90/50 5T、BEF III 90/50M、BEF III 90/50M2、BEF III 90/50 7T、BEF III 90/50 10T、BEF III 90/50AS);VikuitiTM透明直角膜(TRAF);VikuitiTM光学照明膜(OLF或SOLF);IDF II;TRAF II;或3MTM Diamond GradeTM薄片,所有这些均可从3M Company,St.Paul,Minn市售。光管理组件结构的其他例子可包括描述在美国专利No.5,394,255和5,552,907(两者均出自Yokota等)中的圆形峰/谷膜;来自Mitsubishi Rayon Co.,Ltd的Reverse Prism Film或者例如共开在美国专利No.6,746,130、6,151,169、5,126,882、和6,545,827中的其他全内部反射离子基棱镜膜;双面凸透镜阵列膜;微型透镜阵列膜;漫射体膜;微观结构BEF;纳米结构BEF;来自Rowland Technologies的Rowlux微透镜膜;例如公开在美国专利No.7,160,017中具有光聚能器的布置的膜;以及上述膜的一种或者多种的组合。
在另一实施方案中,发光装置进一步包括角度选择的吸光膜、元件或区域。角度选择性吸光膜可基本上在第一入射角度范围内传输光以及基本上在第二入射角度范围内吸收光。这些膜可降低眩光;吸收在特定范围下非期望的光(例如在军事应用中非期望的,其中由于杂光反射导致杂光或者非所需光可照明一部分的座舱或者挡风玻璃)。百叶窗膜,例如通过以第一角度刮削多层的材料制备的那些是显示器领域已知的,并且包括诸如3M公司的3MTM Privacy膜的百叶窗膜以及其他角度吸收或者重新导向膜,例如公开在美国专利7,467,873;3,524,789;4,788,094;以及5,254,388中那些。
光反射膜
在另一实施方案中,发光装置包括设置在发光装置的光反射膜和发光表面之间的的光导。在一个实施方案中,光反射膜是光反射光学元件。例如,发光区域的至少相同尺寸和形状的白色反射聚酯膜可设置在光导的相对侧上作为发光装置的发光表面;或者光反射区域可符合发光区域的一个或者全部的尺寸和形状;或者光反射区域可以具有占用比发光区域更小面积的尺寸或形状。作为发光区域或者包括光提取特征物的区域的基本上相同形状的光反射膜或组件可维持发光装置在区域周围或者在发光区域或者包括光提取特征物的区域之间的透明度,同时通过反射一部分接收的光朝向发光表面来减少在发光装置的发光表面上在区域中的选自以下至少之一的平均亮度:20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、和110%。
角度增宽元件
在进一步实施方案中,发光装置包括:设置准直或降低来自光导的光的角半宽度的光重新导向元件;空间光调节器;以及设置在空间光调节器的观察侧上以增加射出空间光调节器的光的角半宽度的角度增宽元件(例如,漫射体或者光重新导向元件)。例如,可将光准直通过像素或空间光调节器的子像素或者至像素或空间光调节器的子像素上,然后可使光角度增宽(增加角半宽度)以增加装置的观察角度。在进一步实施方案中,角度增宽元件设置在空间光调节器的组件内或者在空间光调节器的组件上。例如,在通过液晶层已经将空间调整过之后,漫射体可设置在液晶显示器中外部玻璃和偏振器之间以增宽准直的或者分地准直的光。在进一步实施方案中,发光装置可进一步包括吸光膜、环形偏振器、微型透镜类型投影屏幕、或者其他后部投影类型屏幕以吸收在发光表面上的第一部分的周围入射光,从而改善对比度。
从包覆中提取光
在一个实施方案中,包覆区域设置在光导的芯区域上或者光学耦合光导的芯区域,以及包括在正对光导的第一包覆区域的侧面可操作耦合包覆区域的光提取区域,该光提取区域提取来自包覆区域的光。可操作地耦合光提取区域至包覆区域或者光提取特征物至区域包括但不限于:添加;移除;或者改变在包覆区域的表面上或者在包覆区域的体积内的材料;设置材料在包覆区域的表面上或者在包覆区域的体积内;施加材料在包覆区域的表面上或者在包覆区域的体积内;印刷或者涂覆材料在包覆区域的表面上或者在包覆区域的体积内;从包覆区域的表面或者从包覆区域的体积中移除材料;改性包覆区域的表面或者在包覆区域的体积内的区域;夹紧或者凸出包覆区域的表面或者在包覆区域的体积内的区域;划痕、砂磨、烧蚀、或划线包覆区域的表面或者在包覆区域的体积内的区域;在包覆区域的表面上或者在包覆区域的体积内形成光提取区域;胶结材料在包覆区域的表面上或者在包覆区域的体积内;粘附材料至包覆区域的表面或者在包覆区域的体积内;光学耦合光提取区域至包覆区域的表面或者包覆区域的体积;通过设置在光提取区域和包覆区域之间的中间表面、层或材料来光学耦合或者物理耦合光提取区域至包覆区域,使得在包覆区域内传播的入射在光提取区域上的一部分光射出包覆区域或者被重新导向至小于临界角的角度,使得通过将其传播的全内部反射它未保留在包覆区域、芯区域、耦合光导、光导、或其他区域内。
在一个实施方案中,通过提取来自包覆区域的光,接触在显示器的发光区域中包覆区域或光学耦合包覆区域的区域的其他层或者物体(例如手指或者灰尘)没有抑制或者提取来自包覆的光,这导致亮度对比度降低或者显示器或标志可见度变差。在一个实施方案中,通过直接吸收在包覆内或者在包覆的外表面上(正对芯区域的表面)来自包覆的光或散射光或者间接吸收在光学耦合包覆的外表面的膜或区域的外表面内或者上的光将来自包覆的光提取。提取来自包覆的光的散射的方法散射一部分入射光,使得它被重新导向至角度内,在包覆区域或者光学耦合正对芯区域的包覆区域的区域内该光未全内部反射。例如,在一个实施方案中,包覆区域的外表面被粗糙化或者包括表面起伏特征物,该表面起伏特征物提取在包覆中传播的光。在另一实施方案中,层或区域光学耦合包覆区域,该包覆区域包括光提取区域。例如,在一个实施方案中,使用用作在区域中包覆的压敏粘合剂使黑色PET膜光学耦合光导的芯区域。在一个实施方案中,在折叠在耦合光导之后,在耦合光导中以第一角度传播的来自全内部反射界面的光以更大的角度传播,以及通过光提取区域从第一包覆区域中被提取。
吸光或者散射区域或层
在一个实施方案中,选自包覆;粘合剂;设置在光导或光导区域之间的层以及发光装置的外发光表面;图案的区域;印刷的区域;和在一个或多个表面上或者在膜的体积内挤出的区域的至少一种包括光吸收材料,其吸收在第一预定的波长范围中第一部分的光。在一个实施方案中,光吸收区域是涂覆在包覆层或诸如黑色PET膜的光吸收材料上的黑色或吸光油墨,使用粘合剂将光吸收材料光学耦合至在光混合区域中在光导的芯层上的包覆层。
在一个实施方案中,光吸收区域或层光学耦合在选自以下的一个或多个区域上包覆区域:耦合光导区域;光混合区域;以及发光区域。在该实施方案中,光吸收区域可吸收在其光学耦合的包覆内的第一部分的光。在一个实施方案中,吸收的第一部分的光大于选自以下之一:5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、和95%。在一个实施方案中,在包覆中传播的光基本上被光吸收区域所吸收。在一个实施方案中,光吸收区域进一步包括光散射材料,该光散射材料散射一部分在第一包覆区域内传播的光至角度内,使得它被从第一包覆区域中提取或者以小于在正对光导的表面、或者光导的芯区域处第一包覆区域、第二包覆区域的临界角的角度来反射光。在一个实施方案中,光吸收区域包括白色油墨或材料,该白色油墨或材料吸收小部分的光以及与它吸收的光相比基本反射散射大部分的光。在另一实施方案中,光散射区域或层是在选自以下的一个或多个区域中光学耦合或者形成包覆的区域的外表面的体积内:耦合光导区域;光混合区域;以及发光区域。在该实施方案中,在包覆内传播的光可基本上在通过散射将它射出包覆区域的发光区域(或者在发光区域中目标面积)之前提取。将例如在包覆内传播的光移除在前灯应用中为所需的,其中由于当光源发射光时在包覆内传播的光,可照明或者可见包覆或外表面中指纹、污迹、油迹、残渣、灰尘、和划痕。在背光灯应用中移除在包层内传播的光能够例如无限制地减少像素或层之间的杂散光,提高空间照度对照比,减少从光提取特征物耦合到包层中的杂散光,减少耦合包层接触或耦合的其它膜或元件中的光,当一个光导与另一光导耦合到一起时减少从一个光导传播到另一光导的光,并且减少入射到光提取特征物上的光的角FWHM强度,从而减少从方向性光提取特征物提取的光的角FWHM强度。传播通过包覆的光可以小于芯区域和包覆区域界面的临界角的角度来传播通过光导。在芯区域中以临界角或者临界角以上的角度传播的光可渗透至在倏逝区域中包覆内。在一个实施方案中,来自在包覆区域界面处全内部反射的在光导中传播的光的小于10%的倏逝光延伸至光吸收区域内。在另一实施方案中,光吸收区域是平均选自大于0.5、1、1.5、2、2.5、和3微米之一远离在芯区域和包覆区域之间的界面。
在一个实施方案中,第一预定的波长范围包括300nm至400nm的光以及区域吸收UV光,该UV光可使光导区域、层或其他区域或层退化或变黄。在一个实施方案中,包覆区域设置在光吸收区域和光导之间,使得因为除非将光从光导中提取否则它没有通过吸收区域,传播通过光导的光以及在光导内传播的光的倏逝部分未由于吸收区域而吸收。在另一实施方案中,光吸收区域或层是吸光、荧光、或者光反射和吸收区域的布置,其选择性吸收在预定图案中的光以提供具有空间不同亮度或颜色的发光装置(例如,在染料升华的或者注射印刷的覆盖物,其被叠层或者印刷至膜的层上以提供着色的图像、图形、标志、或标记)。在另一实施方案中,光吸收区域设置邻近光提取区域,使得由于特定光提取特征物从发光装置中发射的光具有预定的颜色或者发光强度。例如,包含二氧化钛和吸光染料的油墨可设置在光导区域上,使得到达该区域中光导的表面的一部分光通过染料以及由于光提取特征物被提取出来,或者通过光提取特征物光被提取出来以及通过染料。
在一个实施方案中,发光装置包括具有UV光吸收材料的五层光导区域,该UV光吸收材料设置在外层中,该外层为光学耦合内部光导层的两光学耦合包覆层。在一个实施方案中,5层膜包括在中心光导层中聚碳酸酯材料,该中心光导层具有在1微米和150微米之间的厚度的低折射率包覆层,该低折射率包覆层光学耦合光导层和在膜的外层中UV光吸收材料。
在另一实施方案中,光吸收材料设置在发光装置的一侧上,使得从装置中发射的光与较暗背景的空间形成对比。在一个实施方案中,黑色PET层或区域设置邻近发光装置的一侧或区域。在另一实施方案中,白色反射区域设置邻近光提取区域,使得在白色反射区域的方向中溢出光导的光被反射回光导。在一个实施方案中,光导包括光导区域和包覆区域;以及吸光层设置(层叠、涂覆、或共同挤出等)在包覆区域上。在另一实施方案中,光吸收材料是升华或者灌注至包覆的体积内的染料。在一个实施方案中,来自激光器的光切割(或者烧蚀)在吸光层中区域以及产生在包覆区域和/或光导区域中光提取区域。诸如具有空隙的白色PET膜的白反射膜设置紧靠光吸收区域。通过空气间隙、粘合剂、或其他材料可将白色膜叠层或者放置。在该例子中,在通过激光器形成的光提取区域中提取的一部分光被导向至白色膜以及反射返回通过光导,其中一部分该光溢出在相对侧上的光导以及增加区域的亮度。该例子示出其中因为激光器在黑色膜中产生洞以及在同时产生光提取特征物,所以白色反射区域、黑色反射区域、和光提取区域的定位不是必要的。该例子也示出在断开状态中发光装置显示图像、标志、或标记的能力,其中因为白色反射区域反射周围光,所以光未从光源中发射。这可用于例如标志应用中,其中因为周围光可用于照明标志,所以在白天时可省电。也可将光吸收区域或层染成除了黑色之外的颜色,例如红色、绿色、蓝色、黄色、蓝绿色、洋红色等。
在另一实施方案中,光吸收区域或层是发光装置的一部分另外的元件。在一个实施方案中,光吸收区域是包括至少一部分的输入耦合器的一部分黑色外壳,使用粘合剂使该至少一部分的输入耦合器光学耦合包覆区域。
在另一实施方案中,包覆、外表面、或者发光装置的光导的一部分包括分别吸收或散射选自50%、60%、70%、80%和90%的多于一种的在包覆区域内传播的可见光的诸如黑色条带区域的光吸收区域或光散射区域。在一个实施方案中,光吸收区域吸收来自耦合的光的在包覆区域内传播的光至在光输入耦合器中耦合光导的光输入表面处包覆区域内。在另一实施方案中,光导的厚度小于200微米以及光学耦合包覆的光吸收区域吸收多于70%的在包覆内传播的光,其通过光导,其中在光导内传播的光的方向中光吸收区域的宽度小于选自以下之一:10毫米、5毫米、3毫米、2毫米、和1毫米。在另一实施方案中,光吸收区域具有在光导内光的传播方向中选自以下的宽度:0.5-3毫米;0.5-6毫米;0.5-12毫米;以及0.05-10厘米。在另一实施方案中,在体积内、在体积的表面上、或者光学耦合在芯区域的相对侧上包覆区域的光散射区域具有在光导内光传播的方向中选自以下之一的宽度:0.5-3毫米;0.5-6毫米;0.5-12毫米;和0.05-10厘米。
在一个实施方案中,光吸收区域选自以下至少一种:铺砌至线内的材料;铺砌至图形的形状或集合的材料;铺砌至光学耦合包覆的膜、包覆、或层的一侧或者两侧内的材料;铺砌在一个或多个光导耦合器上的材料;铺砌在光混合区域中材料;铺砌在光导中的材料;以及铺砌在光导区域中的材料。在另一实施方案中,在膜、耦合光导的切割步骤中或者其他区域、层或元件的切割步骤中将光吸收区域铺砌。在另一实施方案中,光吸收区域覆盖选自以下至少之一的耦合光导的表面积的百分率:1%、2%、5%、10%、20%、和40%。
光导、膜、包覆或其他层的粘附性能
在一个实施方案中,选自设置接触膜的层的光导、光传输膜、包覆、和层具有粘合性能。在一个实施方案中,包覆是使得膜可从窗或基本上平面表面中去除膜同时“润湿”界面的“低粘性”粘合剂。如本文所使用,通过“润湿”界面,两个表面光学耦合,使得在表面处来自界面的菲涅耳反射小于2%。粘合层或区域可包括聚丙烯酸酯粘合剂;动物胶或粘合剂;作为粘合剂的糖类聚合物;天然橡胶基粘合剂;多硫化物粘合剂;基于单宁的粘合剂;基于木质素的粘合剂;基于呋喃的粘合剂;尿素甲醛粘合剂;三聚氰胺甲醛粘合剂;异氰酸酯木材胶结剂;聚氨酯粘合剂;聚乙烯和乙烯乙酸乙烯酯;热熔粘合剂;活性丙烯酸粘合剂;厌氧粘合剂;或者环氧树脂粘合剂。
在一个实施方案中,粘合层或区域具有小于选自以下之一的标准窗的ASTM D 903(72小时停顿时间来变性)剥离强度:77N/100mm;55N/100mm;44N/100mm;33N/100mm;22N/100mm;以及11N/100mm。在另一实施方案中,当粘附至玻璃时,粘合剂支撑发光装置的重量。
可移除的保护层
在一个实施方案中,发光装置包括可移除的保护层。在另一实施方案中,光传输膜设置在发光装置的外表面上以及光导的ASTM D 903(72小时停顿时间来改性)剥离强度小于选自以下之一:77N/100mm;55N/100mm;44N/100mm;33N/100mm;22N/100mm;以及11N/100mm。在另一实施方案中,当发光装置的外表面被划上划痕、损坏、或者降低发光装置的光学性能时,可将膜的外层去除。在进一步实施方案中,保护层的标签或延伸的区域使得单独的层可被去除,同时维持光导的完整度或者位置,在其下方光导可具有设置在其上的一个或多个另外的保护层。在一个实施方案中,设置作为反射显示器的前灯的薄膜基光导包括可移除的保护层。保护层可以薄或厚以及可包括例如公开在美国专利申请系列号12/537930中的那些的例如用作显示器屏幕保护器、抗反射涂料、防眩光涂层或表面、硬涂层、环形偏振器、或者降低指纹的可见度的表面结构的那些的材料。
包括自动识别或者数据捕获的可移除的组件
在一个实施方案中,发光装置的可移除的组件或盒子包括自动识别和数据捕获方法(例如标记)或者信息承载方法以提供通过发光装置可读取的信息。在另一实施方案中,选自光输入耦合器、耦合光导、光混合区域、光导区域、光导、膜、包覆区域、光输入耦合器的外壳、以及装置的分隔组件的至少一种包括提供信息至发光装置的承载标记或信息方法。通过承载标记或信息的方法所提供的信息可包括与发光装置的光输出从第一状态改变至第二状态相关的信息。在一个实施方案中,承载标记或信息的方法提供信息至导向发光装置至选自以下至少一种的发光装置:打开;关闭;调节光输出的总强度;调节在一个或多个区域(例如仅在一个区域中打开蓝色以照明与水相对应的标志的蓝色区域)或者光导(打开一个光导以用于在软饮瓶子广告顶部上在待照明的光导内闪烁”SALE”标志)中来自一种或多种光源的光输出的相对强度(例如以改变颜色从暖白色至冷白色、从红色至蓝色;基于预期LED降解速率在时间内改变颜色,从基于RGB的白色至基于白色LED的白色等);改变平均颜色;改变打开和关闭的时间;改变用于改变光导膜或光源的时间内的识别光;改变警告或者特定打开时间;改变与真实度相关信息的显示器以用于防伪;改变定位特定信息;以及改变组件使用期信息(发光装置可显示例如与“改变膜的时间”或者“电池使用寿命短”、或者“服务电话(555)555-5555”相关的信息)。在另一实施方案中,可移除的组件包括多个光导层和信息以及信息承载方法以规定该光导或者光导的组合可打开在发光装置内在闹钟中相关日期或时间信息。例如,光导的叠堆可包括具有与圣诞节、感恩节、圣帕特里克节、万圣节等的图像对应的在发光窗显示器的一年中预定合适时间出现的图像的光导。
在一个实施方案中,标记包括在发光装置的组件上以图案、文本、或油墨布置的形式的信息;光提取表面或者体积特征物;或者其他光学可检测的图案或标记。可将组件设计为可移除的场,使得新组件特异性新信息或配置可通过装置读取以及可将它恰当地配置。在一个实施方案中,标记是在膜、光导、光导区域、或者可移除的组件的组件的光导、外壳或表面上的点、字母、字符、或标记的图案。点、字符、字母或标记的图案可改变尺寸、形状、间隔、颜色(例如,红色、绿色、蓝色、黑色、和白色点)、或者反射率%。在一个实施方案中,标记是作为条形码的1D条形或者2D矩阵、或者2D条形码的布置。
在另一实施方案中,信息承载方法是选自以下之一:在组件中物理凸出物或者切口;物理开关;在组件中识别物或凹槽;辅助射频识别(RFID)有源、无源标签或标记或电池;高频RFID或HFID/高FID、超高FID或UHFID;磁带条带;小卡片组件;光学RFID(或OPID)。在一个实施方案中,将RFID标签印刷在用作耦合光导、光导区域、光混合区域、或光导的膜内在表面或者层的表面上。在另一实施方案中,将RFID标签粘附至盒子的组件以及读取器是在基本单元内。在一个实施方案中,在发光装置中至少一种光源用于照明印刷的图案或者设置在光导、光导区域、光混合区域或光导上的光提取特征物图案。在另一实施方案中,当通过多种光源照明时,光导、光导区域,光混合区域、或耦合光导包括安排的多个吸光或散射区域以提供信息。例如,在一个实施方案中,包括可见光源和IRLED的各基本单元用作检测器或者发送器。当将盒子插入(或者在例如重设置或通电、或者改变诸如光导布置的状态的一些其他事件下)时,各种光源可循环通过图案(例如连续地、或者打开顶部3个光源模块,然后打开侧面模块)。各R LED可用作检测器或者发送器已经可电配置以在两种状态下切换。吸光或光反射区域的位置决定通过未发射光的IR发光二极管检测的相对强度。在该实施方案中,可编码吸光(例如吸收IR染料)或者光反射区域以提供对光导膜或盒子特异的信息。在另一实施方案中,使用可见LED以及将至少一个LED配置以当通过其他LED照明光导时,检测在光导内在特定波长范围内的光。可见LED可循环通过以及提供基于到达用作检测器的可见光LED的强度的编码的信息。当通过发光装置照明多个LED时,检测的相对强度可提供编码的信息。多于一个LED可用在仅检测器模式、检测器和照明器模式、或者仅照明器模式。
在进一步实施方案中,发光装置的各模块包括设计的红外(IR)LED以在检测器模式或者照明器模式的至少一种操作以及发光装置可独立地电循环通过各模块以照明IR LED。通过在选自耦合光导、光混合区域、光导区域、和光导的至少一种中合并IR光散射或反射区域、或IR光吸收区域,在多个模块处IR光的相对强度可用于解码通过IR吸光或光反射、或光散射区域编码提供的信息。在另一实施方案中,吸收大于700nm的一部分光的染料可用在区域中以及发射大于700nm的波长的一部分光的白色LED可用作照明来源以及IR LED可用作检测器和提供基于到达配置在相反方式的其他IR LED的光的信息。在该实施方案中,例如,IR散射薄片、粉末或材料、或者吸收IR染料可用在至少一个耦合光导上以提供相对强度信息至当用作检测器时的IR LED。
在一个实施方案中,图案是着色标记的布置,通过在装置中多于一种光源连续或者同时照明该图案。在一个实施方案中,图案是着色标记的阵列,其中取决于光源的颜色,来自多个标记的光的反射强度改变。例如,标记图案可以为包括红色点、蓝色点、紫色点、和橙色点的阵列。取决于照明波长光谱,在具有或者没有滤色器的诸如光生伏打电池、光电二极管、CMO成像器、CCD成像器等的线性阵列的光学读取装置检测不同相对反射的强度。例如,当将蓝色LED打开时,蓝色点具有反射光的高强度以及紫色点具有反射光的中和高强度,并且红色点具有反射的强度的低水平。不同点的不同照明光谱的相对反射率可提供编码的信息。
一个实施方案的发光装置的读取装置是检测器的阵列或者单个检测器。在检测器的阵列的情况下,检测装置可以为具有透镜、微型透镜阵列、或其他光学元件的CCD或CMO显像装置以投影标记标记的阵列至光检测阵列元件上。
在另一实施方案中,当将可移除的组件附接(或者去除)发光装置时,在发光装置上检测器是连续提供待读取信息的检测元件。例如,耦合光导阵列的维持装置可具有磁带,其被具有耦合光导阵列的维持装置的发光装置读取,将该耦合光导阵列放置在包括光源的主要基本发光装置单元内。在另一实施方案中,可移除的组件或盒子包括耦合至通电用作发送器(例如射频)的光导的光生伏打元件、或光源,使得信息继电返回基本单元。
在进一步实施方案中,盒子包括机械洞、凸出物、或开关、或者其阵列或矩阵,当将盒子附接至发光装置基本单元时,其提供信息至发光装置。
在另一实施方案中,耦合光导包括在低折射率区域上印刷的区域;耦合光导的光导区域;或者设置在表面上或者耦合光导之间的另一层。在一个实施方案中,将输入至耦合光导内的一部分光散射出耦合光导,以及通过诸如CCD或CMO成像器、或光生伏打电池、或发光二极管来将其检测。
包括电路或电子组件的光导
在一个实施方案中,至少一个电子组件物理设置在物理耦合光导的光导或层上。通过合并电子组件在光导膜上,无需一个或多个电子组件的隔离基材(因而体积更小以及组件花费更低)以及可采用挠性卷对卷加工以制造或者设置电子组件在光导膜上。在另一实施方案中,光导包括物理耦合包覆区域、包覆层、或层的至少一个电子组件或者物理耦合芯材料或包覆材料的区域。在另一实施方案中,发光装置包括包含多个电子组件的挠性层以及物理耦合挠性光导膜的层。在一个实施方案中,光导包括至少一个电子组件或使用设置其上的电子组件的组件,其中至少一个组件选自:有源电子组件;无源电子组件;晶体管;薄膜晶体管;二极管;电阻器;终端;连接器;插座;软线;引线;开关;键盘;继电器;舌簧开关;恒温器;断路器;限位开关;水银开关;离心式开关;电阻器;微调器;电势计;加热器;电阻线;热敏电阻;变阻器;保险丝;可复位的保险丝;金属氧化物变阻器;合闸电流限制器;气体放电管;断路器;火花放电器;白炽灯;电容器;可变电容器;感应器;可变感应器;饱和感应器;变压器;磁放大器;铁氧体阻抗;电动机;发电机;螺线管;扬声器;传声器;RC电路;LC电路;晶片;陶瓷谐振器;陶瓷滤波器;表面声波滤波器;换能器;超声发动机;动力源;电池;燃料电池;电源;光生伏打装置;热电发电机;电气发电机;传感器;蜂鸣器;线性差动变换器;旋转编码器;倾斜仪;运动传感器;流速计;应变计;加速度计;热耦合;热电堆;热敏电阻;电阻测温计;测辐射热器;热熔断路器;磁强计;湿度计;光敏电阻器;固态组件;标准二极管;整流器;桥接整流器;肖特基二极管;热载流二极管;齐纳二极管;瞬态电压抑制二极管;变容二极管;调谐二极管;变容二极管;可变电容二极管;发光二极管,激光器;光电二极管;太阳电池;光生伏打电池;光生伏打阵列;雪崩光电二极管;改变电流的二极管;DIAC;触发二极管;SIDAC;电流源二极管;珀耳帖致冷器;晶体管;双极晶体管;双极型结型晶体管;光电晶体管;达林顿晶体管(NPN or PNP);西克对管(Sziklai pair);场效应晶体管;结型场效应晶体管;金属氧化物半导体FET;金属半导体FET;高电子迁移率晶体管;晶闸管;单结型晶体管;可编程的单结型晶体管;硅可控整流器;静电感应晶体管/晶闸管;改变电流的三极管;复合晶体管;绝缘栅双极晶体管;混合型电路;光电电路;光隔离器;光耦合器;光电耦合器;光电二极管;BJT;JFET;SCR;TRIAC;集电极开路IC;CMOIC;固态继电器;光电开关;光遮断器;光开关;光断续器;光电开光;光电断续器;发光二极管显示器;真空荧光显示器;阴极射线管;液晶显示器(进行的特征物、点矩阵、无源矩阵、有源矩阵TFT、挠性显示器、有机LCD、单色LCD、颜色LCD);二极管;三极管;四极管;五极管;六极管;五栅管;八极管;镇流电压器;小型抗震管;小型电子管;微波;速调管;磁控管;组装在装置中在其自身内用作组件的多用电子组件;振子;显示器装置;滤波器;天线;元偶极子;双椎形;八木天线(yagi);相阵列;磁偶极子(环);金属浇丝;试验电路板;密封件;散热片;散热膏&垫片(heat sink paste &pads);风扇;印刷的电路板;灯;忆阻器;一体化电路;处理器;存储器;驱动器;以及电导线以及互联。
在另一实施方案中,电子组件包括有机组件。在一个实施方案中,至少一个电子组件形成在光导上;或者在光导的组件上;或者使用辊对辊加工物理耦合光导材料的层上。在进一步实施方案中,挠性光导膜材料物理耦合至少一种挠性电子组件或者电子组件的集合,使得当将发光区域弯曲至小于选自100毫米、75毫米、50毫米、25毫米、10毫米和5毫米之一的弧线半径时,在没有暂时或者永久可见的界限、折痕、不均匀的亮度、MURA、或瑕疵下所得光导是挠性以及可发射光。设置重新导向来自光导的光的光重新导向元件
在一个实施方案中,发光装置包括具有设置在光导上或者在光导内的光重新导向元件的光导以及相对一个或多个光重新导向元件设置在预定的关系中光提取特征物。在另一实施方案中,第一部分的光重新导向元件设置在基本上垂直于发光表面、光导、或光导区域的方向中的光提取特征物上。在进一步实施方案中,光重新导向元件设置重新导向光,其被光提取特征物导向,使得光重新导向元件射出的光选自以下之一:比具有基本上平面表面的类似光导更加准直;在第一光输出平面中具有小于60度、50度、40度、30度、20度、10度、或5度的半最大强度全角宽度;在第一光输出平面和与第一输出平面正交的第二光输出平面正交中具有小于60度、50度、40度、30度、20度、10度、或5度的半最大强度全角宽度;以及在平行于发光装置的光轴的平面中具有小于60度、50度、40度、30度、20度、10度、或5度的半最大强度全角宽度。
在一个实施方案中,光导包括正对光提取特征物的基本上线性阵列的设置在至少一个表面上微透镜的基本上线性阵列,其中光重新导向元件准直通过光提取特征物从光导提取的第一部分的光。在进一步实施方案中,发光装置包括双面凸透镜膜光导;该双面凸透镜膜光导进一步包括耦合光导,其中耦合光导设置基本上平行于在光导区域或光混合区域处微透镜以及双面凸透镜膜,该双面凸透镜膜进一步包括光反射油墨光提取特征物的线性区域,该光反射油墨光提取特征物设置在双面凸透镜膜光导的相反表面上基本上正对微透镜以及将射出发光装置的光准直。在进一步实施方案中,光提取特征物是光重新导向特征物(例如TIR凹槽或者线性衍射光栅),该光重新导向特征物重新导向显著多于来自与第一平面正交的平面的入射光的在一个平面内入射光。在一个实施方案中,双面凸透镜膜包括以与微透镜大于0度的第一角度定向的在微透镜的相反表面上的凹槽。
在另一实施方案中,发光装置包括在一个表面上具有微型透镜的阵列的微型透镜阵列膜光导以及膜进一步包括设置在双面凸透镜膜光导的相反表面上基本上正对微型透镜的反射油墨光提取特征物的区域,以及射出发光装置的光被基本上准直或者具有小于60度的角半宽度发光强度。例如微型透镜阵列膜可准直在放射对称方向中来自光提取特征物的光。在一个实施方案中,通过空气间隙将微型透镜阵列膜从光导中分隔。
光提取特征物的宽度(在上述的双面凸透镜光导膜实施方案中反射油墨线)有助于射出发光装置的光的准直度。在一个实施方案中,光重新导向元件设置基本上正对光提取特征物以及在第一方向中光提取特征物的平均宽度除以在光重新导向元件的第一方向中平均宽度小于选自以下之一:1、0.9、0.7、0.5、0.4、0.3、0.2、和0.1。在进一步实施方案中,在正对包括光提取特征物的表面的方向中在光重新导向元件上准直的入射光的焦点在至多选自5%、10%、20%、30%、40%、50%、和60%一种之内的来自光提取特征物的光重新导向元件的宽度。在另一实施方案中,当通过来自正对光导的方向中准直的光照明时,至少一个光重新导向元件的焦点长度或者光重新导向元件的平均焦点长度小于选自以下之一:1毫米、500微米、300微米、200微米、100微米、75微米、50微米、和25微米。
在一个实施方案中,光重新导向元件的焦点长度除以光重新导向元件的宽度小于选自以下之一:3、2、1.5、1、0.8、和0.6。在另一实施方案中,光重新导向元件的f/#小于选自以下之一:3、2、1.5、1、0.8、和0.6。在另一实施方案中,光重新导向元件是具有折射性菲涅耳结构的截面的线性菲涅耳透镜阵列。在另一实施方案中,光重新导向元件是具有折射性菲涅耳结构和全内部反射结构的截面的线性菲涅耳-TIR混合型透镜阵列。
在进一步实施方案中,光重新导向元件设置重新导向光,将其从光提取特征物中导向,使得使用以大于0度的角度的光轴将来自垂直于发光区域、光导区域、光导、或发光表面的方向的光重新导向元件发射的一部分光重新导向。在另一实施方案中,光重新导向元件设置重新导向光,将其从光提取特征物中导向,使得光重新导向元件发射的光被基本上平行于与发光区域、光导区域、光导、或发光表面垂直的方向中的光轴重新导向。在进一步实施方案中,光重新导向元件降低在光重新导向元件的区域上入射的光的半最大强度全角宽度以及以第一角度至与第一角度不同的第二角度重新导向入射至光重新导向元件的区域的光的光轴。
在另一实施方案中,将通过光提取特征物重新导向的光导角展度控制以优化光控制因素。一个光控制因素是到达邻近光重新导向元件的光的百分率,该光重新导向元件重新导向光至非期望的角度内。这可导致旁瓣或者光输出至非期望的区域内。例如,直接设置在双面凸透镜阵列的微透镜下方的强漫射反射散射光提取特征物可散射光至邻近微透镜内,使得有以更高角度强度的光的旁瓣,其在期望准直的光输出的应用中为所需的。类似地,光提取特征物重新导向光至更大角度范围内,例如具有相对小弧线半径的半球形的圆顶,该光提取特征物也可重新导向光至邻近微透镜内以及产生旁瓣。在一个实施方案中,将光提取特征物的双向散射分布函数(BSDF)控制以导向在第一角度范围内的入射光的第一部分至第二角度范围的光重新导向元件内,从而产生射出发光装置的光的预定的第三角度范围。
离轴光重新导向
在进一步实施方案中,至少一个光提取特征物位于第一平面的中心,该第一平面离轴光重新导向元件的轴。在该实施方案中,一部分光提取特征物可与光的光轴提取特征物相交或者可将它设置足够远离光轴,使得它未与光的光轴提取特征物相交。在另一实施方案中,在第一平面中在光提取特征物的中心以及相应光重新导向元件之间的距离变化通过光重新导向元件的阵列或布置。
在一个实施方案中,相对于对应光重新导向元件的位置的光提取特征物的位置改变在至少第一平面中,以及从发光表面的不同区域发射的光的光轴相对光重新导向元件的定向改变。在该实施方案中,例如,可将来自平面发光表面的两个不同区域的光导向在两个不同方向中。在该实施方案的另一例子中,来自具有向下导向的凸形弯曲的发光表面的光固定装置的两个不同区域(例如,底部和侧面区域)的光被导向在相同方向(各区域的光轴被向下导向朝向最低点,其中在底部区域中光重新导向元件的光轴基本上平行于最低点,并且在侧面区域中光重新导向元件的光轴与最低点为诸如45度的角度)。在另一实施方案中,相比中心区域,光提取特征物的位置进一步来自在发光表面的外部区域中对应光重新导向元件的以垂直于微透镜的方向中光轴,其中光提取区域基本上在轴上以及从发光装置中发射的光更加准直。类似地,如果光提取特征物进一步定位来自在与来自发光表面的第一边缘的微透镜正交的方向中光重新导向元件的光轴,可将从发光表面发射的光导向基本上离轴。可容易地设想,相对光重新导向元件的光提取特征物的位置的其他组合包括改变来自以非线性方式的光重新导向元件的光轴的光提取特征物的距离,移动更靠近轴,然后进一步来自轴,然后更加靠近在第一方向中轴;移动进一步来自轴,然后更加靠近轴,然后进一步至在第一方向中轴;在具有基本上在轴和具有光提取特征物的轮廓的壁上的光提取特征物的正弦状横截面(波长状)轮廓的发光表面的弯曲区域的顶点上和下,进一步来自光重新导向元件的光轴,在来自光重新导向元件的光轴等的光提取特征物的分隔距离中规则或不规则变化。
角度宽度控制
在一个实施方案中,光提取特征物的宽度相对于光重新导向元件的对应宽度在至少第一平面中改变以及从光重新导向元件中发射的光的半最大强度全角宽度在至少第一平面中改变。例如,在一个实施方案中,发光装置包括双面凸透镜阵列光导膜,其中在垂直于微透镜的方向中发光表面的中心区域包括光提取特征物,该光提取特征物具有约20%的微透镜的平均宽度,以及在垂直于微透镜的方向中发光表面的外部区域包括具有微透镜的平均宽度的约5%的平均宽度的光提取特征物,以及从中心区域中发射的光的半最大强度处角度全宽度大于外部区域的角度全宽度。
离轴和角度宽度控制
在一个实施方案中,光提取特征物的位置和宽度相对于光重新导向元件的分别对应的位置和宽度在至少第一平面中改变,以及从光重新导向元件中发射的光以及从发光表面的不同区域中发射的光的光轴的半最大强度全角宽度在至少第一平面中改变。通过控制光提取特征物的相对宽度和位置,可改变和控制从发光装置中发射的光的方向和角度宽度以得到期望光输出分布。
光重新导向元件
如本文所使用,光重新导向元件是光学元件,该光学元件重新导向入射在第一角度范围中第一波长范围的一部分的光至与第一角度范围不同的第二角度范围内。在一个实施方案中,光重新导向元件包括选自以下至少一种元件:折射性特征物;全内部反射的特征物;反射表面;棱镜表面;微型透镜表面;衍射特征物;全息特征物;衍射光栅;表面特征物;体积特征物;以及透镜。在进一步实施方案中,光重新导向元件包括多种上述的元件。多个元件可以为以下的形式:2-D阵列(例如微型透镜的栅格或者微型透镜的紧密堆叠的阵列);一个尺寸的阵列(例如双面凸透镜阵列);随机排列;预定的无规则的间隔;半随机排列;或者其他预定的排列。元件可包括具有不同表面或者体积特征物的不同特征物以及可设置在光重新导向元件、光导、或光导区域的体积内的不同厚度下。单独的元件的选自以下至少之一可在x、y、或z方向中改变:高度、宽度、厚度、位置、角度、曲率半径、节距、定向、间隔、横截面分布、和在x、y、或z轴中位置。
在一个实施方案中,光重新导向元件光学耦合在至少一个区域中光导。在另一实施方案中,将包括光重新导向元件的光重新导向元件、膜、或层在垂直于光导、光导区域、或者光导的发光表面的方向中通过空气间隙分隔。在进一步实施方案中,光导、光导区域、或者光导的发光表面设置基本上在两个或多个光重新导向元件之间。在另一实施方案中,包覆层或区域设置在光导或光导区域以及光重新导向元件之间。在另一实施方案中,光导或光导区域设置在两个光重新导向元件之间,其中光被从两侧的光导或光导区域中提取以及被光重新导向元件来重新导向。在该实施方案中,可将背光灯设计发射相反方向的光以照明两个显示器,或者可将发光装置设计以通过添加反射元件来发射来自光导的一侧的光,从而在相反方向中反射射出光导的光返回至光导以及射出另一侧。
在另一实施方案中,在光重新导向元件的至少一个输出平面中光重新导向元件的元件的平均或最大尺寸等于或者小于选自以下之一:100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、和10%的空间光调节器或显示器的像素或子像素的平均或最大尺寸。在另一实施方案中,背光灯包括光重新导向元件,该光重新导向元件重新导向光朝向显示器至30度的FWHM内,其中显示器的各像素或子像素接收来自两个或多个光重新导向元件的光。
在进一步实施方案中,光重新导向元件设置接收来自光电元件的光,其中通过施加压力或电流至装置,可在一个或多个区域中将光学性能选择性或者全部改变。在一个实施方案中,光提取特征物是聚合物分散的液晶材料的区域,其中通过光重新导向元件在漫射状态中来自光导的光散射被重新导向。在另一实施方案中,光提取特征物具有小无源区域以及更大的有源区域,该有源区域设置从清澈至基本上透射漫射(向前散射),使得当联合光重新导向元件使用时,通过施加或者移除来自光电区域或材料的电压或者电流,显示器可从狭窄观察角度显示器改变至更大观察角度显示器。例如,凹槽光提取特征物的系列设置邻近(x、y、或z方向)包括更宽系列聚合物分散的液晶(PDLC)材料的膜,在施加通过电极的压力时,该聚合物分散的液晶(PDLC)材料设置从基本上清澈改变至基本上漫射。也可使用通过施加电压、电流、或电磁场可改变他们的光学性能的其他光电材料,例如电泳、电浸润、电致变色、液晶、电活性、MEM装置、智能材料和其他材料。
在另一实施方案中,光重新导向元件是棱镜的集合,该棱镜的集合设置折射和全内部反射光通过空间光调节器。在一个实施方案中,棱镜的集合是具有在50度和70度之间的顶点角度的棱镜的线性阵列。在另一实施方案中,棱镜的集合是具有在50度和70度之间的顶点角度的棱镜的线性阵列,将光传输材料施加至其以及设置在区域内的棱镜和光导或光导区域之间,使得在这些区域中膜被有效地平面化以及棱镜的集合是棱镜的二维改变的布置(在它不再看似线性阵列的表面上)。在实施方案中可使用具有折射性或全内部反射反射特征物、或其组合的光重新导向元件、反相棱镜、混合型元件的其他形式。以下元件的改变形式是本领域已知的:波状改变;改变尺寸;尺寸;形状;间隔;节距;曲率;在x、y、或z方向中定向和结构;联合的弯曲的和直接截面等。这些元件在背光灯的区域以及显示器的光学膜中是已知的,以及包括公开在“Optical film to enhancecosmetic appearance and brightness in liquid crystal displays”,Lee等,OPTICEXPRESS,2009年7月9日,第15卷,No.14,8609-8618页;“Hybridnormal-reverse prism coupler for light-emitting diode backlight systems”,Aoyama等,APPLIED OPTICS,2006年10月1日,第45卷,No.28,7273-7278页;日本专利申请No.2001190876,“Optical Sheet”,KamikitaMasakazu;美国专利申请系列No.11/743,159;美国专利No.7,085,060、6,545,827、5,594,830、6,151,169、6,746,130、和5,126,882中那些。
背光灯或前灯
通常,由于显示器包括用于照明的发光光导,光导的位置将判定是否将其视为用于显示器的背光灯或前灯,通常地,前灯光导是布置在显示器(或光调制器)的视侧的光导,而背光灯光导为布置在显示器(或光调制器)的与视侧相反的一侧的光导。然而,要使用的前灯或背光灯术语可根据显示器或显示器构件的定义而在行业中不同,尤其在照明是来自显示器内或空间光调制器的构件内的情况(诸如光导布置在液晶盒和颜色过滤器之间或者液晶材料和LCD中的偏振器之间的情况)。在一些实施方案中,光导足够薄以便布置在空间光调制器内,诸如在光调制像素和反射显示器中的反射元件之间。在这些实施方案中,通过将光引导到反射元件以使其朝向光调制像素反射并通过光导,能够直接或间接地朝向光调制像素来引导光。在一个实施方案中,光导从一侧或两侧以及借助一个或两个光分配轮廓件来发射光,光分配轮廓件有助于光调制构件的“前”和/或“后”照明。在本文公开的实施方案中,其中光导的发光区域布置在空间光调制器(像素、分像素或像素元素的光电区域)和反射显示器的反射构件之间,从发光区域发射的光可以直接朝向空间光调制器传播或者通过朝向反射元件引导光来间接地朝向空间光调制器传播,使得所反射的光通过光导返回并且进入空间光调制器中。在此情况下,此处所使用的术语“前灯”和“背光灯”可互换使用。
在一个实施方案中,发光显示器背光灯或前灯包括光源、光输入耦合器和光导。在一个实施方案中,前灯或背光灯照射选自如下组中的显示器或空间光调制器:液晶显示器(LCD)、MEM显示器、电泳显示器、胆甾相显示器、时分复用光闸显示器、颜色顺序制显示器、干涉测量调制显示器、双稳显示器、电子纸显示器、LED显示器、TFT显示器、OLED显示器、碳纳米管显示器、纳米晶体显示器、头安装式显示器、平视显示器、分段显示器、被动矩阵显示器、主动矩阵显示器、扭曲向列显示器、平面内切换显示器、先进散射场切换显示器、垂直对准显示器、蓝色相位模式显示器、天顶双稳器件、反射LCD、透射性LCD、静电显示器、电润湿显示器、双稳TN显示器、微杯EPD显示器、光栅对准天顶显示器、光子晶体显示器、电流体显示器和电变色显示器。
LCD背光灯或前灯
在一个实施方案中,适合与液晶显示面板一起使用的背光灯或前灯包括至少一个光源、光输入耦合器和光导。在一个实施方案中,背光灯或前灯包括单个光导,其中液晶面板的照度是白色的。在另一实施方案中,背光灯或前灯包括多个光导,其布置为接收来自具有两种不同的色谱以使它们发射两种不同颜色光的至少两个光源的光。在另一实施方案中,背光灯或前灯包括单个光导,单个光导布置为接收来自具有两种不同的色谱以使它们发射两种不同颜色光的至少两个光源的光。在另一实施方案中,背光灯或前灯包括单个光导,所述单个光导布置为接收来自红色光源、绿色光源和蓝色光源的光。在一个实施方案中,光导包括多个光输入耦合器,其中光输入耦合器将光发射到具有不同波长谱或颜色的光导中。在另一实施方案中,发射两种不同颜色或波长谱的光的光源布置为将光耦合到单个光输入耦合器中。在该实施方案中,可以使用多于一个的光输入耦合器,并且可以通过调制光源来直接控制颜色。
在又一实施方案中,背光灯或前灯包括布置为接收来自蓝色或UV发光源的光的光导并且进一步包括包含诸如磷光膜的波长转换材料的区域。在另一实施方案中,背光灯包括3层膜基光导,其中当相应的光源接通时,每个光导以大致均匀的照度照射显示器。在该实施方案中,能够通过降低对颜色过滤器的要求来增加色域,并且显示器能够在颜色顺序制模式或所有颜色同时接通模式下工作。在另一实施方案中,背光灯或前灯包括具有三个空间不同的发光区域的3层膜基光导,所述发光区域包括光提取特征物,其中用于特定光导的每个光提取区域对应于显示器中的一组颜色像素。在该实施方案中,通过将光提取特征物(或区域)与显示器面板中的对应的红色、绿色和蓝色像素(例如)配准,不一定需要颜色过滤器,并且显示器更高效。然而,在该实施方案中,可以使用颜色过滤器来减少串扰。
在另外的实施方案中,发光装置包括多个光导(诸如红色、绿色和蓝色光导),多个光导被布置为接收来自发射具有不同波长谱(并且因此为不同颜色的光)的光的多个光源的光并且从与空间光调制器(诸如LCD面板)的不同颜色分像素对应的实质不同的区域发射光,并且发光装置进一步包括被布置为将来自光导的光朝向空间光调制器重新引导的多个光重新引导元件。例如,每个光导可以包括位于光导和空间光调制器之间的包层区域,其中诸如微摄镜的光重新引导元件布置在光导上的光提取特征物和空间光调制器之间并且以小于60度的FWHM、小于30度的FWHM、与空间光调制器输出表面的法向成50度以内的发射光的光轴、与空间光调制器输出表面的法向成30度以内的发射光的光轴或者与空间光调制器输出表面的法向成10度以内的发射光的光轴朝向空间光调制器引导光。在另外的实施方案中,光重新引导元件的布置设置在设于多个光导和空间光调制器之间的区域内以减少从多个光导发射的光的FWHM。布置在区域内(诸如膜层的表面上)的光重新引导元件可具有相似或不相似的光重新引导特征。在一个实施方案中,光重新引导元件被设计为将来自多个光导的光提取特征物的光重新引导至相互成10度以内的FWHM角或光轴。例如,包括红色、绿色和蓝色的膜基光导的背光灯可以包括大致在3个光导上的光提取特征物的3个深度附近具有不同焦距的微摄镜阵列。在一个实施方案中,小于100微米厚的光导膜使光重新引导元件能够更接近光导上的光提取特征物并且因此捕获更多的来自光提取特征物的光。在另一实施方案中,具有大致相同光重新引导特征(诸如相同的曲率半径)诸如微摄镜阵列的光重新引导元件可与在不同深度处具有光提取特征物的薄的光导一起使用,由于在厚度方向上最近的对应光提取特征物和最远的对应光提取特征物之间的距离相对于光重新引导元件、像素或分像素的直径(或尺寸)较小。
在一个实施方案中,颜色顺序制显示器包括至少一个光源、光输入耦合器、光导和显示器面板,其中所述面板具有比选自如下组中的一个快的刷新率:150hz、230hz、270hz、350hz、410hz、470hz、530hz、590hz、650hz和710hz。
在另一实施方案中,背光灯或前灯包括至少一个光源、光输入耦合器和光导,其中光导包括芯区域,芯区域实质上比膜薄并且印刷到膜上,以使得能够控制到达光提取区域的光的颜色或通量。
在另一实施方案中,背光灯或前灯包括至少一个光源、光输入耦合器和光导,其中光导在显示器面板内形成基板或保护区域。在一个实施方案中,光导是用于液晶显示器的基板。在另一实施方案中,光导与显示器的外表面光耦合,布置在显示器内、液晶盒内或显示器的两个基板之间。
在另一实施方案中,背光灯或前灯包括至少一个光源和光输入耦合器,所述光输入耦合器包括与至少一个显示器构件(诸如液晶显示器或其它显示器的基板、膜、玻璃、聚合物或其它层)光学耦合的至少一个耦合光导,其中构件在波导条件下引导自至少一个耦合光导接收到的光。通过将耦合光导与诸如例如LCD玻璃基板的显示器构件光学耦合,构件能够用作光导并且缓解对额外的背光灯膜或构件的需要。
在另一实施方案中,发光装置包括多于一个的光导或光导区域以在使用一个背光灯难以实现的情况下提供光输出冗余或者用于增强光输出。在军用和重要显示器应用(手术室)中,通常期望在电源或光源或其它构件故障的情况下具有冗余度。在实施方案中膜基光导的厚度减小容许使用一个或多个额外的背光灯,背光灯可以包括多于一个的额外光源以及驱动器和电子控制电路。在另外的实施方案中,在“逆向模式”下使用的诸如硅光电二极管或LED的一个或多个光电探测器检测区域内的光的光强度(或颜色)以判定冗余的光导、颜色补偿光导或高亮背光灯光导是否应当接通。在另一实施方案中,由相同或不同的电路驱动的多个LED可在相同或不同的光输入耦合器处使用以提供单个光输入耦合器内的冗余(或颜色补偿、或高亮模式)或者通过相同光导内的多个光输入耦合器提供冗余。当在相同的光导上使用多个光输入耦合器时,耦合器可以布置在相同侧、相反侧、正交侧或与第一光输入耦合器不同的边缘处。
发光装置的模式
在另一实施方案中,发光装置包括选自如下组的一个或多个模式:正常观看模式、日间观看模式、高亮模式、低亮模式、夜间观看模式、夜视或NVIS兼容模式、双重显示模式、单色模式、灰度模式、透明模式、全色模式、高色域模式、颜色校正模式、冗余模式、触摸屏莫斯、3D模式、场顺序制颜色模式、私密模式、视频显示模式、照片显示模式、报警模式、夜灯模式、应急照明/标示模式。日间观看模式可以包括以高亮度(例如,大于300Cd/m2)驱动装置(诸如显示器或灯具),并且可以包括:使用两个或更多个光导、两个或更多个光输入耦合器,或者在一个或多个光输入耦合器处驱动额外的LED以使得亮度提高。夜间观看模式可以包括以低亮度(例如,小于50Cd/m2)驱动装置。双重显示模式可以包括背光灯,其中光导照射多于一个的空间光调制器或显示器。例如,在翻转式配置中存在两个显示器的手机中,每个显示器可通过朝向每个显示器发射光的同一膜基光导来照射。在透明模式下,光导可设计成基本透明以使得能够通过显示器或背光灯来观看。在另一实施方案中,发光装置包括用于第一模式的至少一个光导以及用于不同于第一模式的第二模式的第二背光灯。例如,装置上的透明模式的背光灯光导可具有较低的光提取特征物密度,又使能看穿。对于相同装置上的高亮模式,第二光导可以提供相对于透明模式增强的显示照度。增强的色域模式可以利用一个或多个谱窄颜色的LED或光源来提供提高的色域(诸如大于100%的NTSC)。高色域模式下使用的这些LED可通过相同或不同光导或光输入耦合器的照射来提供提高的色域。颜色校正模式可以补偿随时间的光源颜色变化(诸如磷光变化)、LED颜色二进制差或者补偿由于温度或环境引起的变化。触摸屏模式可容许一个或多个光导作为基于光受妨碍的TIR的触摸屏来工作。冗余背光灯模式可以包括能够在故障或其它需要时而工作的一个或多个光导或光源。用于发光装置的3D模式可以包括显示器和光重新引导元件或者显示器和基于偏振的、基于LC光闸的或基于谱选择的眼镜以使能进行立体显示。该模式可以包括例如用于3D模式的一个或多个单独的膜背光灯光导或者膜基光导和配置为立体地显示图像的显示器。私密模式例如可以包括分散有聚合物的液晶的可切换区域,分散有聚合物的液晶布置在光重新引导元件的下方以通过分别切换到基本扩散模式或基本清楚模式来增加或减小视角。在另一实施方案中,发光装置进一步包括视频显示模式或照片显示模式,在该模式下色域提高。在另外的实施方案中,发光装置包括报警模式,在该模式中一个或多个光导接通以吸引对区域或显示器的注意。例如,当电话铃响时,形成在手机外部的周围或部分上的光导可被照亮以在手机响铃时“点亮”手机。通过使用膜基光导,光导膜可形成为电话壳体(例如热成形),或者可以膜嵌件成型到壳体的内部(半透明或透明壳体)或外部。在另一实施方案中,发光装置具有应急模式,在该模式中至少一个光导被照亮以提供通知(诸如显示照亮的词语“退出”)或照明(诸如走廊的应急灯)。在一个或多种模式下的照明可以为不同的颜色以提供烟雾(例如红色)来提供增强的可视性。
NVIS兼容模式
夜视或NVIS模式可以包括:照亮一个或多个光导、两个或更多个光输入耦合器,或者驱动一个或多个光输入耦合器处的额外的LED以生成期望的照度和谱输出。在该模式下,用于NVIS模式的LED的谱可以与例如美国军用规格MIL-STD-3009兼容。在要求NVIS兼容模式的应用中,可以使用具有不同颜色的LED或其它光源的组合来实现日间模式和夜间模式下的期望颜色和兼容性。例如,日间模式可以合并白色LED和蓝色LED,并且夜间或NVIS模式可以合并白色、红色和蓝色LED,其中能够对一个或多个LED的相对输出进行控制。择校白色或彩色的LED可与布置在相同的光输入耦合器或不同的光输入耦合器上、相同的光导或不同的光导上、光导的相同侧或光导的不同侧。这样,每个光导可以包括单一颜色或颜色的混合,并且反馈机构(诸如在逆向模式下使用的光电二极管或LED)可用于控制相对输出或者对随时间的颜色变化或背景(环境)灯条件进行补偿。发光装置以进一步包括NVIS兼容的过滤器以使非期望光输出最小化,诸如具有多层介电NVIS兼容过滤器的白色膜基背光灯光导,其中通过白色LED或白色LED和红色LED来照亮白色光导。在另外的实施方案中,背光灯包括由来自选自如下组的颜色的一个或多个LED的光照亮的一个或多个光导:红色、绿色、蓝色、暖白色、冷白色、黄色和琥珀色。在另一实施方案中,前述背光灯进一步包括布置在背光灯或光导和液晶显示器之间的NVIS兼容过滤器。
场顺序制颜色模式
在另一实施方案中,背光灯或前灯包括光导,光导包括光提取特征物和光重新引导元件,所述光重新引导元件被布置为接收从光导提取的光的部分并且将该光的部分引导到预定角范围内。在另一实施方案中,光重新引导元件大致准直,将半最大强度的角全宽度减小至60度,将半最大强度的角全宽度减小至30度,将半最大强度的角全宽度减小至20度,或者将半最大强度的角全宽度减小至10度,并且来自光导的光的部分并且减少来自到达非期望近邻像素、分像素或颜色过滤器的一个光提取区域的串扰光的百分率。当对光提取特征物、光重新引导元件和像素、分像素或颜色过滤器的相对位置进行控制时,则能够对来自预定的光提取特征物的光进行控制,以使得极少的光泄漏到近邻像素、分像素或颜色过滤器中。这在诸如颜色顺序制背光灯的背光灯或前灯中是有利的,其中三个光导(红色、铝和蓝色各一个)以如下模式提取光:由于光大致准直并且没有光或者通过对应于红色像素的像素下方的红色光导上的光提取特征物从光导提取的光的较小百分率将被引导到近邻的蓝色像素,所以不需要颜色过滤器(或者包含颜色过滤器,并且提高颜色品质、颜色对比度或色域)。在一个实施方案中,发光装置为包括前灯的反射显示器,前灯包括三个光导,每个光导具有一组光提取区域,其中当从显示器的视侧观看的放大率下观看时,三个光提取区域基本不重叠,并且光提取区域与发光显示器上的各个光调制像素基本对准。在该实施方案中,需要颜色过滤器,并且能够提高光导和发光装置的效率。在一个实施方案中,每个光导包括多个光提取区域,光提取区域基本包括大致在反射空间光调制器中的光调制像素上方对准的一个光提取特征物。在另一实施方案中,每个光导包括多个光提取区域,光提取区域包括多个光提取特征物,每个光提取区域在反射空间光调制器中的光调制像素上方大致对准。在一个实施方案中,发光显示器包括反射或透射空间光调制器和膜基光导,当沿显示器的发光表面的法向观看时,所述膜基光导在每个空间光调制像素上包括选自如下组的一个或多个的平均数:1、2、5、10、20、50、多于1个、多于2个、多于5个、多于10个、多于20个、多于20个以及多于50个的光提取特征物。
在另一实施方案中,发光装置为反射显示器,反射显示器包括反射空间光调制器和包括三个光导的前灯或背光灯,每个光导包括一组光提取区域,其中当单独照亮时从第一光导、第二光导和第三光导发射的光的均匀度大于选自如下组的一个:60%、70%、80%和90%。在该实施方案中,可以对将光引导到每个光导的光源的强度进行调制以为各个空间光调制器提供顺序制颜色照射。
单色模式或多色模式
在一个实施方案中,发光装置包括第一光导和第二光导,第一光导和第二光导布置为分别接收来自第一光源和第二光源的光导条件下的光,其中第一光源与第二光源具有大于0.004的色差Δu’v’。在另一实施方案中,发光装置包括三个光导,所述光导被布置为接收来自三个光源的处于光导条件下的光,其中三个光源各自具有大于0.004的色差Δu’v’。例如,在一个实施方案中,发射显示器包括前灯,前灯包括布置为接收来自红色、绿色和蓝色LED的光的第一、第二和第三光导,并且每个光导朝向反射空间光调制器发射光,在反射空间光调制器这对光进行空间调制,并且当在“接通”或反射模式下用所有像素进行驱动时,来自各个光导的发光图案的空间照度均匀度大于选自如下组的一个:60%、70%、80%和90%。
自动或者用户控制的颜色调节
在一个实施方案中,发光装置可以在单色模式(例如仅蓝色模式)中操作。在另一实施方案中,发光装置的用户可选择性挑选从显示器或发光装置发射的光的颜色。在另一实施方案中,用户可从一种或多种光源中选择改变模式和相对光输出强度。例如,在一个实施方案中,用户可从仅适用前灯的完整颜色的2D显示器切换至立体3D显示器模式。在一个实施方案中,用户可调节包括膜基光导的显示器的白点的色温,以及通过调节红色LED相对白色LED的光输出,光输入耦合器设置耦合来自红色LED和白色LED的光至光导的耦合光导内。在另一实施方案中,用户可将来自仅固定的白点色温前灯模式切换至自动白色色温调节前灯和周围光模式,该自动白色色温调节前灯和周围光模式相对白色LED(或者蓝色、绿色、和红色LED等的相对强度)自动调节来自红色LED的光输出以维持在诸如来自白炽灯泡的“冷”荧光照明和“暖”照明的各种环境周围光光谱条件中显示器的白点的色温。在另一实施方案中,用户可选择以改变完整颜色RGB显示器模式至具有更少红色光输出的NVIS可兼容显示器模式。在另一实施方案中,用户可选择以改变来自红色、绿色、和蓝色LED的光的RGB照明至来自白色LED的光的单色模式。
在进一步实施方案中,膜基光导设置接收来自基本上白色光源和红色光源的光。例如,通过耦合来自白色LED和红色LED的光,可调节显示器的色温。这可例如通过用户(例如,优选颜色)或者自动来改变。例如,在一个实施方案中,发光装置包括反射显示器和光敏感元件(例如,具有滤色器或逆向操作的LED的一个或多个光电二极管),该光敏感元件检测在一个或多个波长带宽内的光的颜色或者光谱强度以及调节前灯的总和/或相对光输出(或者设置耦合光至单个前灯内的LED),从而增加或者降低亮度和/或调节从反射显示器中发射的光的合并的颜色。在另一实施方案中,在一个或多个波长带宽内用于检测光的颜色或光谱强度的光检测器(或光敏感元件)也测定周围光的相对亮度以及基于预定或者用户调节的环境中增加或者降低来自前灯的光的强度。在一个实施方案中,光敏感元件包括一个或多个光传感器,例如相反方式使用的LED。在一个实施方案中,光敏感元件设置在选自以下的一个或多个位置:在显示器之后;在前灯之后;在显示器的发光区域和显示器的斜面、遮光板或框架之间;在显示器的框架之内;在显示器或发光装置的外壳或套管的外壳或光传输窗之后;以及在独立于显示器区域的发光装置的区域中。在另一实施方案中,光敏感元件包括相反驱动的红色、绿色、和蓝色LED以检测周围光的红色、绿色、和蓝色光谱组件的相对强度。在另一实施方案中,光敏感元件设置在耦合光导的布置的输入表面处,该耦合光导设置传输来自一种或多种光源的光至膜基光导的发光区域或者在从膜基光导中延伸的输出耦合光导的输出表面处。在该实施方案中,光敏感元件可有效地收集在显示器和膜基光导前灯上入射光的平均强度以及这可比较在装置中来自光源的光的相对输出。在该实施方案中,因为包括光提取特征物的光采集的区域更大,光敏感元件对阴影敏感更差,该光提取特征物有效地相反用作光输入耦合特征物,该光输入耦合特征物波导条件下耦合一部分周围光进入光导内朝向光敏感元件。
发光装置的一个或多个模式可配置自动打开以应答事件。当将手机用在视频模式中,或者应答环境条件,例如膜基应急光固定装置时,电耦合至检烟系统(装置内部或者外部)以当检测到烟时打开,或者当检测到高周围光水平时,自动打开高亮度显示器模式,事件可以为用户定向的,例如打开高色域模式。
在另一实施方案中,显示器模式可由更低亮度、更高色域模式(例如使用显示器照明的红色、绿色、和蓝色LED的模式)改变至更高亮度、更低色域模式(例如,使用照明用的白色LED)。在另一实施方案中,显示器可从更高色域模式(例如,发射来自红色、绿色、和蓝色LED的光的发光装置)切换(自动或者用户控制)至更低色域模式(例如使用荧光粉基LED的一种)。在另一实施方案中,显示器从高电功率模式(例如,发射来自红色、绿色、和蓝色LED的光的发光装置)自动或者用户控制切换至相等显示器亮度的相对低电功率模式(例如,仅使用基本上白色LED的模式)。
在进一步实施方案中,显示器从颜色连续或者场连续颜色模式前灯或背光灯照明模式自动或者用户控制切换至关闭或者基本上减少前灯或背光灯的光输出的周围光照明模式以及周围光提供多于50%的显示器射出的流量。
在一个实施方案中,显示器包括具有光输入耦合器的膜基光导,该光输入耦合器设置接收来自一种或多种光源的光,该一种或多种光源发射具有选自以下的一种或多种颜色的光:红色、绿色、蓝色、蓝绿色、洋红色、和黄色。例如,在一个实施方案中,显示器包括膜基光导,该膜基光导包括一个或多个光输入耦合器,该光输入耦合器设置接收来自红色、绿色、蓝色、蓝绿色和黄色LED的光。在该实施方案中,显示器的色域可在仅包括红色、绿色、和蓝色照明LED的显示器上显著增加。在一个实施方案中,LED设置在一个光输入耦合器内。在另一实施方案中,两种不同颜色的两个或多个LED设置输入光至耦合光导的布置内。在另一实施方案中,第一光输入耦合器包括具有进入膜基光导的光的第一光谱输出分布的一个或多个LED以及具有与第一光谱输出分布不同的进入膜基光导的光的第二光谱输出分布的第二光输入耦合器,以及在第一或第二光输入耦合器中耦合光导设置接收在具有第一峰值波长和小于100nm的输出波长带宽的LED的输入表面处光,并且在其他光输入耦合器中耦合光导未设置接收在具有基本上类似的峰值波长和基本上类似输出波长带宽的LED的输入表面处光。在另一实施方案中,发光装置包括两个或多个光输入耦合器,该两个或多个光输入耦合器包括不同颜色的LED的不同配置。在另一实施方案中,发光装置包括两个或多个光输入耦合器,该两个或多个光输入耦合器包括不同颜色LED的基本上相同的配制。
立体显示模式
在另一实施方案中,能够在立体显示模式下工作的显示器包括背光灯或前灯,其中至少一个光导或光提取区域布置在膜基光导内或顶部,其中能够对至少两组发光区域进行单独控制以与立体显示器相结合生成至少两组图像。3D显示器可以进一步包括光重新引导元件、视差屏障、双凸透镜元件或其它光学构件,以在对光进行空间调制之前或之后将空间分离的光区域有效地转换到角分离的光区域。
在另外的实施方案中,发光装置包括发射第一角范围内的光的至少一个第一光导以及发射第二角范围内的光的至少一个第二光导。通过采用将光发射到两个不同角范围的光导,可以生成诸如双视显示器或立体显示器或背光灯的视角相关特性。在一个实施方案中,第一光导发射光,其光轴距光输出表面的法向大致接近+45度,并且第二光导发射光,其光轴距光输出表面的法向大致接近-45度。例如,在汽车显示仪表板中用于驾驶员和乘客之间的显示器可以向各个人显示不同的信息,或者显示器可以通过将光与表面成法向引出而更加高效地朝向两个观看者引导光而不是废光。在另外的实施方案中,第一光导发射与照射对应于左图像的显示器的第一区域(或显示器的第一时间段)的光对应的光,并且第二光导发射与照射对应于右图像的显示器的第二区域(或者显示器的第二时间段)的光对应的光,以使显示器为立体3D显示器。
在一个实施方案中,第一光导沿第一角方向从第一组光提取特征物发射大致白色光,并且位于第一光导下方的第二光导沿第二角方向从第二组光提取特征物发射大致白色光。在另一实施方案中,第一组光提取特征物布置在与左显示图像对应的第一组像素下方,并且第二组光提取特征物与第一组光提取特征物基本空间分离并且布置在与右显示图像对应的第二组像素下方,并且显示器为自动立体显示器。在另外的实施方案中,前述自动立体显示器进一步包括第三光导,所述第三光导朝向第一和第二组像素发射光并且以2D显示模式显示器全分辨率来照射第三光导。
在一个实施方案中,发光显示器包括膜基光导和反射空间光调制器,其中由于从光导提取的光沿第一方向传播而由反射空间光调制器从自光导入射的光反射的光与由反射空间光调制器从从沿不同于第一方向的第二方向传播的光提取的自光导入射的光反射的光基本不重叠。在一个实施方案中,发光显示器包括具有漫反射特性的反射空间光调制器,其中当用激光测量时漫反射光的半最大强度的角全宽度小于选自如下组的一个:50度、40度、30度、20度和10度,所述激光具有在35度入射角处小于3毫弧度的散度。在一个实施方案中,漫反射空间光调制器接收来自在光导内传播的离开膜基光导的光的两个峰值方向的光,光轴大致沿相反的方向取向。例如,在该实施方案中,在光导内沿第一方向传播的光能够从光导中提取出以使其以与反射空间光调制器的法向成+20度的峰值发光强度角的入射到反射空间光调制器上,所述反射空间光调制器在第一输出平面中具有10度的半最大强度的角全宽度,并且沿与第一方向相反的第二方向在光导内传播的光能够从光导提取出以使其以距反射空间光调制器的法向成-20度的峰值发光强度角入射到反射空间光调制器上,所述反射空间光调制器在第一输出平面中具有10度的半最大强度的角全宽度。在该实施方案中,最初沿第一方向在光导内传播的光以与显示法向成大约-20度的峰值发光强度角输出,并且最初沿第二方向在光导内传播的光以与第一输出平面中的显示法向成大约+20度的角从显示器输出。通过调制光输出(诸如在发光区域的相反侧耦合到两个输入耦合光导中的两个白色LED的交替光),并且将磁与反射空间光调制器同步,来自显示器的交替图像可被引导到+20度和-20度的方向以使观看者看到立体3D图像、标记、图形或视频。在另一实施方案中,来自第一方向和第二方向的光的峰值强度角在前灯中变化,以使光朝向对应于在特定观看距离处平均的观看者眼睛的观看位置范围的两个“眼睛盒”聚集。在一个实施方案中,最初以第一方向为其光轴在膜基光导内传播的光的位于显示器中央的峰值发光强度角位于选自如下组的范围内:在第一输出平面中与显示器平面的法向成-40度至-30度、-30度至-20度、-20度至-10度以及-10度至-5度,并且最初以第二方向为其光轴在膜基光导中传播的光的位于显示器中央的封装发光强度角在选自如下组的范围内:与在第一输出平面中与显示器平面的法向成+40度至+30度、+30度至+20度、+20度至+10度以及+10度至+5度。在另一实施方案中,第一输出平面与第一方向和第二方向基本平行。
在一个实施方案中,发光显示器包括双凸透镜,所述双凸透镜布置为将光引导到两个或更多个观看区,以用于图像、视频、信息或标记的立体显示,并且双凸透镜为膜基光导或者包括膜基光导基板。在该实施方案中,能够通过将膜基光导合并到双凸透镜膜中来减小立体显示器的厚度。在另外的实施方案中,通过将来自双凸透镜的光朝向反射显示器引导而不通过微透镜空气表面直到从反射空间光调制器反射之后来减少空气微透镜表面处来自前灯的杂散光反射。
光伏充电的光采集
在一个实施方案中,发光装置包括膜基光导,该膜基光导包括光提取特征物,该光提取特征物提取来自设置在光输入耦合器中一种或多种光源的一部分入射光输出膜基光导,以及在光导条件下光提取特征物重新导向外部周围光的第一部分至在光导内的显示器。在一个实施方案中,通过光提取特征物(也用作光输入耦合特征物)导向至膜基光导内的一部分周围光传播至设置邻近或靠近在膜基光导的光输入耦合器中耦合光导的输入表面或者设置邻近或靠近在膜基光导的光输出耦合器中耦合光导的输出表面处光源的光生伏打电池。在一个实施方案中,可将发光装置切换至充电模式,使得将显示器关闭(立即或者在较短时间段之后)或者到达光生伏打电池的光充电电池、电容器、或其其他能量储存装置。在另一实施方案中,发光装置充电或者包括当打开发光装置时或者当打开或者关闭发光装置时当周围光足够明亮时充电能量储存装置的模式。在另一实施方案中,在没有通过能量储存装置下,当功率到达阈值电压或电流或其组合时,将从光生伏打电池中产生的电功率导向以供能显示器或装置。在另一实施方案中,当通过光敏感元件的电压、电流或其组合测定的周围光水平在阈值水平之上时,检测背光灯或前灯强度调节的周围光强度的光敏感元件也发送信号以打开充电装置以用于充电使用光生伏打电池的充电储能装置。
场顺序制颜色&立体模式
可以通过红色、绿色和蓝色(以及任选地用于提高色域的其它颜色如黄色)的光来照射一个或多个光导,这些光可以在场顺序制颜色(FSC)或颜色顺序制(CS)模式下照射空间光调制器。另外,可以快速模式驱动显示器,以使得当与液晶光闸眼镜同步时,显示器通过立体显示呈现为3D。诸如被动偏振器(线性或圆形)的观看眼镜和干涉过滤器谱选择3D方法(诸如由道尔贝(Dolby)3D使用)的其它方法也可与包括膜基光导的基于场顺序制颜色的背光灯一起使用。在另一实施方案中,可以顺序地驱动光导,或者可以顺序地驱动照射单独的光导的光源。在一个实施方案中,照射第一光导的一个或多个光源开启,随后开启照射第二光导的一个或多个光源,然后开启第一光导中的一个或多个光源。多个光导、一个或多个光导的空间区域或光导内的谱选择元件可以用于颜色顺序制显示器以提高色域,减小由颜色过滤器吸收的光的百分率,或者消除颜色过滤器。在另一实施方案中,用红色、绿色和蓝色的光来照射两个单独的光导,并且光导具有包括光提取特征物的两个空间上分离的区域,其中发光装置进一步包括光重新引导元件,所述光重新引导元件将来自第一光导的光重新引导到对应于左图像的第一角范围,并且进一步将来自第二光导的光重新引导到与右图像对应的第二角范围和液晶面板,所述液晶面板被驱动以在空间配置中显示立体信息,并且显示器为自动立体3D显示器。在另外的实施方案中,用红色、绿色和蓝色的光来照射两个单独的光导,并且光导具有两个空间上分离或重叠的区域,所述区域包括光提取特征物,其中发光装置进一步包括液晶面板,所述液晶面板以比100hZ高的频率被驱动以显示立体信息,使得能够用基于液晶光闸的眼镜来看到立体显示。在另外的实施方案中,从第一背光灯发射出的红色、绿色和蓝色的光分别具有R1、G1和B1的波长谱,并且从第二背光灯发射出的红色、绿色和蓝色的光分别具有波长谱R2、G2和B2,并且R1与R2不大致重叠,G1与G2不大致重叠,并且B1与B2不大致重叠,谱选择观看眼镜可用于观看立体3D显示,诸如在美国专利申请公布号US20090316114、US20100013911、US20100067108、US20100066976、US20100073769和US2010006085中的立体观看系统的实施方案中所公开的那些。
表1示出了包括一个或多个光导、一个或多个颜色源、3D驱动技术和用于2D和3D显示像素布置的实施方案的实施例。
Figure BDA00002515484301691
表1.在实施方案下驱动2D&3D显示器的实施例模式
液晶显示器、基于MEM的显示器、投影显示器或包括一个或多个实施方案的场顺序颜色驱动或颜色顺序驱动方案的其它显示器的驱动方案包括如下公开的那些:美国专利申请序号12/124317;美国专利7,751,663、7,742,031、7,742,016、7,696,968、7,695,180、7,692,624、7,731,371、7,724,220、7,728,810、7,728,514;以及美国专利申请公布号US20100164856;US20100164855;US20100164856;US20100165218;US20100156926;US20100149435;US20100134393;US20100128050;US20100127959;US20100118007;US20100117945;US20100117942;US20100110063;US20100109566;US20100079366;US20100073568;US20100072900;US20100060556;US20100045707;US20100045579;US20100039425;US20100039359;US20100039358;US20100019999;US20100013755。
在表1所示的一些实施方案中,显示器显示一个图像的信息并且随后显示第二个图像的信息(例如,左右图像)。应当理解的是,显示器的区域能够显示图像的部分以便由左眼观看,而显示器的不同区域同时显示对应于右眼的图像。显示器可以提供对应于继第二信息场之后的区域中的第一信息场(诸如继第二帧之后的第一帧、渐进式扫描、交错等)的空间光调制。实施方案包括标准像素布置以及诸如矩阵、RGB Stripes和PenTile分像素布置的3D背光灯和像素布置以及诸如下列所公开的其它布置:美国专利6,219,025;6,239,783;6,307,566;6,225,973;6,243,070;6,393,145;6,421,054;6,282,327;6,624,828;7,728,846;7,689,058;7,688,335;7,639,849;7,598,963;7,598,961;7,590,299;7,589,743;7,583,279;7,525,526;7,511,716;7,505,053;7,486,304;7,471,843;7,460,133;7,450,190;7,427,734;7,417,601;7,404,644;7,396,130;7,623,141;7,619,637;以及美国专利申请公布号US20100118045;US20100149208;US20100096617;US20100091030;US20100045695;US20100033494;US20100026709;US20100026704;US20100013848;US20100007637;US20090303420;US20090278867;US20090278855;US20090262048;US20090244113;US20090081064;US20090081063;US20090071734;US20090046108;US20090040207;US20090033604;US20080284758;US20080278466;US20080266330;andUS20080266329。
在一个实施方案中,发光装置朝向具有反射构件的显示器发射光以使照射从像素的视侧指向空间光调制像素。在另一实施方案中,显示器包括基于膜的发光装置,所述发光装置包括光源、光输入耦合器和从前面点亮显示器的光导,其中光导的光提取区域朝向诸如美国专利号6,680,792、7,556,917、7,532,377和7,297,471中公开的干涉测量调制器或IMOD引导光。光导可以为位于显示器外部的构件,可以为显示器的集成构件,或者与显示器的表面或层光学耦合。在一个实施方案中,前灯包括光导膜,所述光导膜包括包含硅酮的芯材料或包层材料。
在另一实施方案中,显示器包括基于膜的发光装置,所述发光装置包括光源、光输入耦合器和从前面点亮显示器的光导,其中光导的光提取区域朝向选自如下组的至少一个引导光:反射LCD、电泳显示器、胆甾醇显示器、天顶双稳器件、反射LCD、静电显示器、电润湿显示器、双稳TN显示器、微杯EPD显示器、格栅对准的天顶显示器、光子晶体显示器、电流体显示器和电变色显示器。在另一实施方案中,显示器包括基于膜的发光装置,发光装置包括光源、光输入耦合器和点亮显示器的光导,其中光导的光提取特征物朝向诸如美国专利申请序号12/050,045;12/050,032;12/050,045;11/524,704;12/564,894;12/574,700;12/546,601;11/766,007和美国专利号7,522,354和7,450,799中公开的时分复用光闸显示器引导光。
在一个实施方案中,发光装置包括布置在光导和用于发光装置的光源之间的反射空间光调制器。例如,光导可以布置在电泳显示器的前面上,并且光导、光导区域、光混合区域或耦合光导中的至少一个可以卷绕电泳显示器,并且光源可布置在显示器的后面。
在一个实施方案中,光导用作阻碍全内部反射型显示器的发光器,诸如由Unipixel Inc.制造的时分复用型光闸显示器、诸如由Pixtronix Inc.制造的显示器的具有活动光闸的MEM型显示器、或者诸如来自QualcommMEMS Technologies,Inc的基于反射MEM的干涉测量显示器。在一些实施方案中,MEM型显示器包括对从显示器的像素区域发射(在与反射显示器一起使用的前灯的情况下)或反射的光的强度进行空间调制的光调制像素或区域(例如,通过控制如Qualcomm MEMS Technology Inc.的基于干涉测量的调制装置中一个或多个构件之间的分离度)。
在诸如干涉测量调制器的一些反射显示技术(诸如于2008年12月19日提交的转让给QUALCOMM MEMS Technology,Inc.的美国专利申请序号12/340,497中所公开的技术)中,光入射的谱和角度影响特定视角的像素的强度和颜色。在一个实施方案中,反射显示器包括干涉测量反射空间光调制器和基于膜的前灯,其中离开前灯的光的峰值强度的角度在选自如下组的一个之内:从光导发射的光的峰值波长的角峰值反射效率的30度、20度、10度和5度。在另一实施方案中,反射显示器包括干涉测量反射空间光调制器和基于膜的前灯,其中从前灯提取的光的波长在选自如下组的一个之内:从自光导提取的光的峰值强度角反射的光的峰值波长的100nm、50nm、30nm、20nm和10nm。在另外的实施方案中,反射显示器包括干涉测量反射空间光调制器和基于膜的前灯,所述前灯包括第一、第二和第三光导,所述第一、第二和第三光导被配置为分别朝向反射空间光调制器发射第一峰值强度角和第一峰值波长的光、第二峰值强度角和第二峰值波长的光以及第三峰值强度角和第三峰值波长的光,其中第一、第二和第三峰值波长彼此不同,并且在从反射空间光调制器反射之后来自每个光导的光的强度的峰值角在选自如下组的一个之内:相互成40度、30度、20度、10度、5度和2度。在该实施方案中,例如,光提取特征物(和/或光导、光源、光准直元件或系统中其它构件的其它特性)可被设计成使得来自反射空间光调制器(诸如干涉测量调制器反射显示器的反射角)大致对准。
在另一实施方案中,可以使用光源以及将光源与各种特性匹配的各种配置,诸如本领域公知的以及转让给QUALCOMM MEMS Technology,Inc的美国专利申请序号12/340,497中公开的。
在一个实施方案中,发光装置包括光输入耦合器和厚度小于100微米的膜基光导,以及在与光导内的光轴平行的发光平面中平均尺寸小于50微米的光提取特征物。在该实施例中,由于较薄的膜基光导,光提取特征物可被布置为更靠近光调制像素,并且可以使用较小的光提取特征物以使它们与反射光调制像素尺寸相同或比其小。在一些实施方案中,通过使用接近反射空间光调制像素的较小的光提取特征物,能够对来自光提取特征物的光的散度和光的方向进行控制以照射光调制像素的调制区域或者使小于选自如下组的一个的光在从反射空间光调制器或反射光调制像素反射之后到达第一光提取特征物或第二光提取特征物:通过第一光提取特征物从光导重新导出的光通量的50%、40%、30%、20%、10%、5%和2%。在另一实施方案中,小于选自通过光提取特征物重新导出光导的总光通量的50%、40%、30%、20%、10%、5%和2%的组的一个的光在从反射空间光调制器或反射光调制像素反射之后到达光提取特征物。
在一个实施方案中,发光装置为用于基于电润湿的显示器的前灯或背光灯。在一个实施方案中,反射显示器包括电润湿材料和前灯,所述前灯包括光输入耦合器和膜基光导。例如,在一个实施方案中,电润湿显示器为包括电润湿材料的电润湿显示器,电润湿材料包括光吸收或光散射材料。电润湿显示器的实施例包括转让给Liquavista B.V的美国专利申请序号12/303,487和12/814,803中讨论的那些电润湿显示器。在一个实施方案中,发光装置为反射、半透(transfiective)或透射显示器,其中光提取特征物大致布置在大致位于显示器的像素的光透射或光反射区域上方或下方的空间区域中以使光不朝向非活动或非期望位置提取。例如,在一个实施方案中,电润湿显示器具有像素区域,其中一个液体从大致平面的区域朝向角落抽吸到一个较厚的区域中,并且光提取特征物布置在液体之前所在且大致为平面的区域大致上方(用于前灯)。在该实施方案中,大致从滚滚吸收区域变成透明区域的光吸收区域的区域大致为从前面(在前灯的情况下)照射的区域和从后面(在背光灯的情况下)照射的区域。
在一个实施方案中,发光装置包括膜基光导和光输入耦合器,其中光提取特征物为大致透明的平面区域电润湿材料的区域,平面区域电润湿材料不与光导光学接触或者大致为平面的以使其保持用于光导内的光的光导条件。在该实施方案中,当电润湿材料从大致平面的区域抽吸到包括曲面的形状(诸如液滴或液珠)时,曲面在该位置处从光导提取出光。在一个实施方案中,光提取电润湿材料布置在与膜基光导光学耦合的基板上。在一个实施方案中,被拉到一侧的电润湿材料与光导形成光学接触,以使光被提取出光导、通过电润湿材料并且到达光反射材料上(诸如铝涂层基板或白色反射膜)。
在另一实施方案中,膜基光导为用于制造用于空间光调制的电润湿层或基于MEM的层的基板。在另一实施方案中,膜基光导包括布置在光导和电润湿液体之间的基于含氟聚合物的涂层。在该实施方案中,基于含氟聚合物的涂层提供选自如下组的一个或多个特性:提供确保处于分离状态的诸如油膜的电润湿材料的扩散的强疏水层,提供低折射率的包层区域以防止来自光导的光的非期望的输出耦合,以及提供惰性涂层。在一个实施方案中,基于含氟聚合物的涂层为亚微米厚度的非晶质含氟聚合物层。
在另一实施方案中,显示器包括基于膜的发光装置,所述发光装置包括光源、光输入耦合器和光导,所述光导照射显示器或提供用于将光耦合出的用于显示器的光导,其中显示器或发光装置为如下公开的类型:美国专利申请序号12/511693;12/606675;12/221606;12/258206;12/483062;12/221193;11/97541111/975398;10/31/2003;10/699,397;或者美国专利号7,586,560;7,535,611;6,680,792;7,556,917;7,532,377;7,297,471;6680792;6865641;6961175;6980350;7012726;7012732;7035008;7042643;7046374;7060895;7072093;7092144;7110158;7119945;7123216;7130104;7136213;7138984;7142346;7161094;7161728;7161730;7164520;7172915;7193768;7196837;7198973;7218438;7221495;7221497;7236284;7242512;7242523;7250315;7256922;7259449;7259865;7271945;7280265;7289256;7289259;7291921;7297471;7299681;7302157;7304784;7304785;7304786;7310179;7317568;7321456;7321457;7327510;7333208;7343080;7345805;7345818;7349136;7349139;7349141;7355779;7355780;7359066;7365897;7368803;7369252;7369292;7369294;7369296;7372613;7372619;7373026;7379227;7382515;7385744;7385748;7385762;7388697;7388704;7388706;7403323;7405852;7405861;7405863;7405924;7415186;7417735;7417782;7417783;7417784;7420725;7420728;7423522;7424198;7429334;7446926;7446927;7447891;7450295;7453579;7460246;7460290;7460291;7460292;7470373;7471442;7471444;7476327;7483197;7486429;7486867;7489428;7492502;7492503;7499208;7502159;7515147;7515327;7515336;7517091;7518775;7520624;7525730;7526103;7527995;7527996;7527998;7532194;7532195;7532377;7532385;7534640;7535621;7535636;7542198;7545550;7545552;7545554;7547565;7547568;7550794;7550810;7551159;7551246;7551344;7553684;7554711;7554714;7556917;7556981;7560299;7561323;7561334;7564612;7564613;7566664;7566940;7567373;7570865;7573547;7576901;7582952;7586484;7601571;7602375;7603001;7612932;7612933;7616368;7616369;7616781;7618831;7619806;7619809;7623287;7623752;7625825;7626581;7626751;7629197;7629678;7630114;7630119;7630121;7636151;7636189;7642110;7642127;7643199;7643202;7643203;7643305;7646529;7649671;7653371;7660031;7663794;7667884;7668415;7675665;7675669;7679627;7679812;7684104;7684107;7692839;7692844;7701631;7702192;7702434;7704772;7704773;7706042;7706044;7706050;7709964;7710629;7710632;7710645;7711239;7715079;7715080;7715085;7719500;7719747;和7719752。
膜基光导前灯的位置
在一个实施方案中,膜基光导前灯布置在触摸屏膜和反射空间光调制器之间。在另一实施方案中,触摸屏膜布置在膜基光导和反射空间光调制器之间。在另一实施方案中,反射空间光调制器、膜基光导前灯和触摸屏均为基于膜的器件并且各个膜可层叠在一起。在另一实施方案中,用于触摸屏装置或显示器装置的透光导电涂层被涂覆到膜基光导前灯上。在另外的实施方案中,膜基光导与显示器或触摸屏的柔性电连接器实体耦合。在一个实施方案中,柔性连接器为“柔性线缆”、“挠曲线缆”、“带状电缆”或“柔性线束”,其包括橡胶膜、聚合物膜、聚酰亚胺膜、聚酯膜或其它适合的膜。
在另一实施方案中,膜基光导前灯包括光导区域、光混合区域、耦合光导或附着到一个或多个柔性连接器的光输入耦合器中的至少一个,并且光输入耦合器折叠在反射显示器的后面。例如,在一个实施方案中,包括聚二甲硅氧烷(PDMS)芯和低折射率压敏粘合剂包层的柔性膜基光导层叠到将显示器驱动器与反射显示器中的主动显示区域连接的聚酰亚胺柔性显示器连接器。
在一个实施方案中,包括膜基前灯和光源、耦合光导、非折叠耦合光导、输入耦合器壳体、对准引导件、光源热传递元件和相对位置保持元件中的一个或多个的发光装置与柔性电路连接器或电路板实体耦合,柔性电路连接器或电路板与用于反射显示器、触摸屏或前灯的柔性电路连接器实体耦合。例如,在一个实施方案中,用于膜基光导的光源布置在与反射显示器的驱动器相同的电路板上并且使用与反射显示器的驱动器相同的电路板对光源进行电驱动。在另一实施方案中,柔性膜基光导包括用于显示器或前灯的轨迹、导线或其它电连接,从而使一个较不柔性的连接器作为提供该功能的膜基光导。在另一实施方案中,用于膜基前灯的光源与具有下面中的一个或多个的共同电路板或柔性电路实体耦合或共用共同电路板或柔性电路:光源驱动器、显示器驱动器、触摸驱动器、微控制器、用于指示器的额外光源、对准或配准销、对准引导件、对准或配准孔、开口或孔隙、散热片、热传递元件、金属芯基板、光准直光学元件、光转弯光学元件、双向光学元件、光耦合光学元件、辅助光学器件、光输入耦合器、多个光输入耦合器和发光装置壳体。
在一个实施方案中,反射显示器包括布置在选自如下组的一个或多个区域内或邻近的一个或多个膜基光导:触摸屏层和反射光调制像素之间的区域、触摸屏层的视侧的区域、扩散层和反射光调制像素之间的区域、反射显示器中的扩散层的视侧、扩散层和光调制像素之间的区域、扩散层和反射元件之间的区域、光调制像素和反射元件之间的区域、用于构件或光调制像素的基板的视侧、反射显示器、颜色过滤器和空间光调制像素之间、颜色过滤器的视侧、颜色过滤器和反射元件之间、用于颜色过滤器的基板、用于光调制像素的基板、用于触摸屏的基板、保护透镜和反射显示器之间的区域、光提取层和光调制像素之间的区域、光提取层的视侧的区域、粘合剂和反射显示器的构件之间的区域、以及本领域公知的反射显示器的两个或更多个构件之间。在前述实施方案中,膜基光导可以包括测量容积的光提取特征物或位于光导的一个或多个表面上的光提取特征物,并且光导可以包括一个或多个光导区域、一个或多个包层区域或者一个或多个粘合剂区域。
提高显示器中空间上不同的元件之间的分离距离会由于视差导致非期望的光吸收或者以在相邻颜色过滤器或光调制像素中被吸收的角度进入的光。在一个实施方案中,显示器包括前灯或背光灯,所述前灯或背光灯包括膜基光导,光导在发光区域中的平均厚度小于选自如下组的一个:150、100、75、50、25和15微米,并且发光区域布置在颜色过滤器元件和光调制像素元件之间或者光调制像素元件和光反射元件之间,以使由于两个元件之间的分离度增加而导致光通量损失小于选自如下组的一个:40%、30%、20%、10%、5%和2%。
在一个实施方案中,膜基光导围绕反射空间光调制器和选自如下组的一个或多个后面的反射空间光调制器的主动区域的第一边缘折叠:触摸屏连接器、触摸屏膜基板、反射空间光调制器连接器,并且反射空间光调制器膜基板折叠在第一边缘、与第一边缘大致正交的第二边缘或与第一边缘相对的边缘的后面。在上述实施方案中,光导区域、光混合区域或耦合光导的部分包括皱折的弯曲区域并且可以延伸而越过反射空间光调制器柔性连接器、反射空间光调制器基板、触摸屏柔性连接器或触摸屏柔性基板。
在一个实施方案中,膜基光导前灯包括两个光输入耦合器,所述光输入耦合器沿着柔性连接器、显示器基板膜或触摸屏膜的相同或两个不同侧布置。在另一实施方案中,显示器连接器或触摸屏连接器布置在膜基光导前灯的两个光输入耦合器之间。在另一实施方案中,膜基前灯的耦合光导折叠并层叠成阵列、与光源(其可以布置在用于显示器或触摸屏的电路或连接器上)配准对准(使用例如销、空腔或对准引导件),并且膜基光导随后被层叠到柔性连接器和/或反射显示器或触摸屏上。在另一实施方案中,膜基光导层叠到柔性连接器和/或反射显示器或触摸屏上,并且随后膜基前灯的耦合光导折叠并层叠成阵列、与光源(其可以布置在用于显示器或触摸屏的电路或连接器上)配准对准(使用例如销、空腔或对准引导件)。在另外的实施方案中,基本同时进行层叠和配准。在另外的实施方案中,光提取特征物形成在膜基光导上(或膜基光导内),随后层叠(附着)到触摸屏或空间光调制器上。在该实施方案中,在层叠之前或期间不需要进行膜基前灯(或背光灯)的光提取区域(或发光区域)与空间光调制器的配准,因为在层叠或附着处理之后可易于使特征配准(诸如丝网印刷、蚀刻、镌刻或激光烧蚀)。
在另一实施方案中,选自耦合光导、光混合区域和光导区域的组的一个或多个在布置于发光区域和一个或多个耦合光导的光输入表面之间的区域内以渐小的横向宽度渐缩。在一个实施方案中,光混合区域渐缩以使铰链或支撑机构可用于支撑包括发光区域的显示器,以使铰链或支撑机构自显示器中央的开始是沿与显示器的宽度平行或垂直的方向发光区域的宽度结束之前。在该实施方案中,通过使用渐缩的光混合区域,可以使用用于显示器的支撑机构(位于侧部的这种铰链),其无需经过显示器的发光区域横向定位。在另一实施方案中,渐缩的发光区域、光导区域或耦合光导容许用于显示器的铰链或支撑机构至少部分横向地布置在由显示器的发光区域或发光区域的相对横向边缘界定的区域内,以使区域或耦合光导不直接布置在铰链或支撑机构的上方或下方。
在一个实施方案中,发光装置包括显示器、膜基光导和光输入耦合器,其中将包括显示器的装置的区域与装置的其余部分连接的铰链或枢转区域包括光混合区域,并且光输入耦合器大致布置在装置的其余部分内以使光导在铰链或枢转区域中的区域和布置为紧邻显示器的发光区域具有大致相同的厚度并且小于选自如下组的一个:200微米、150微米、100微米、50微米和25微米。在该实施方案中,例如,包括渐缩光混合区域的相对横向边缘上的铰链的膝上型计算机可以包括从膝上型计算机的基座延伸出并延伸到显示器模块中的100微米的膜,其中100微米的膜基光导用作透射显示器的背光灯。从膝上型计算机的基座到背光灯(或前灯)的薄的光学连接可以小于显示器的宽度并且容许用于具有能够被重新定位或重新取向的显示器模块的膝上型计算机或其它装置的铰链和极薄的显示器模块。在另一实施方案中,用于便携式计算机的背光灯或前灯的一个或多个光源布置在计算机的基座中,并且柔性膜基光导从计算机的基座延伸到显示器模块。在该实施方案中,通过将光源和第一热传递元件(诸如金属芯电路板)布置为与气流的热路径、散热片或布置在计算机基座中的热管相邻、热耦合或布置于其中,能够高效地移除由光源(诸如白色LED的阵列)产生的热。在一个实施方案中,用于一个或多个处理器(诸如CPU或图形处理器)的相同的热管、风扇或热传递元件可与为显示器提供照明的一个或多个光源共用。
挠性发光装置、背光灯、或前灯
在另一实施方案中,诸如显示器的发光装置包括膜基发光装置,该膜基发光装置包括光源、光输入耦合器、和光导,其中可将光导、光导区域或耦合光导弯曲或折叠至小于光导或光导区域的厚度的75倍的弧线半径以及类似于被类似弯曲的光导或光导区域来工作。在另一实施方案中,可将光导、耦合光导、或光导区域弯曲或折叠至大于厚度光导或光导区域的10倍的弧线半径以及类似于被类似弯曲的类似的光导或光导区域来工作。在另一实施方案中,显示器包括膜基发光装置,该膜基发光装置包括光源、光输入耦合器、和光导,其中可将显示器弯曲或折叠至小于显示器或光导区域的厚度的75倍的弧线半径以及类似于被类似弯曲的类似显示器来工作。在另一实施方案中,显示器能够被弯曲或折叠至大于厚度光导或光导区域的10倍的弧线半径以及类似于已经被类似弯曲的类似显示器来工作。
在一个实施方案中,将发光装置或者并入发光装置的显示器弯曲至基本上非平面发光装置或者并入发光装置的显示器内。在一个实施方案中,发光装置或者并入发光装置的显示器具有基本上为选自以下至少一种的形状或者包括选自以下至少一种的一部分形状的发光表面面积:圆柱形、球体、金字塔形、圆环形、圆锥形、弓形的表面、折叠表面、和弯曲表面。通过折叠输入耦合器在发光区域后面以及在发光装置或显示器的弧形或弯曲区域内部,输入耦合器可有效地从视觉中“隐藏”以及基本上可产生无缝显示器。在另一实施方案中,在发光装置中发光区域的两个或多个区域在厚度方向中彼此折叠,使得例如在圆柱形显示器或者围绕矩形实体的两侧或多侧包装的显示器的情况下,有连续发光区域。
在另一实施方案中,将背光灯或前灯并入便携式装置内,例如手机、智能手机、掌上电脑、个人数字助理、便携式电脑、平板电脑(tabletcomputer)、平板电脑(pad computer)(例如Apple Inc.的那些)、电子书、电子阅读器、或其他计算机装置。
键区和背光灯
在另一实施方案中,发光装置提供作为显示器的前灯或背光灯的灯并且还照亮物体。例如,光导可以从显示器区域延伸到用于膝上型计算机或手机的键区域。在另一实施方案中,照亮的物体是选自如下组的一个或多个:固定有显示器的壁或可安装物体、待按压键盘的键的表面、其它按钮和第二显示器。在另一实施方案中,发光装置提供作为显示器的前灯或背光灯的灯并且还提供作为诸如灯具或闪光灯的照明装置的外部的白色或彩色照明。在另一实施方案中,发光装置提供在装置的外部和内部区域上提供发光线、形状、标记或装饰性形状的图案。例如,在一个实施方案中,膜基光导照射薄的蜂窝电话的侧部区域,以使得当电话铃响时侧部发光。在一个实施方案中,膜基光导与诸如透明聚碳酸酯材料的壳体材料实体耦合或光学耦合。在另一实施方案中,膜基光导通过嵌件成型、膜嵌件成型或层叠到装置的壳体上。
在另一实施方案中,发光装置包括一个或多个膜基光导以及为两个或更多个发光显示器提供照明的一个或多个光输入耦合器。例如,在一个实施方案中,手机包括光输入耦合器,所述光输入耦合器包括从第一发光区域延伸出的第一组耦合光导和从第二发光区域延伸出的第二组耦合光导,第一发光区域布置在透射LCD的后面并且照射透射LCD,所述第二发光区域从前面照射反射显示器。
在另一实施方案中,膜基光导包括一个或多个切割或分离的区域,以使膜基光导的一个或多个区域可以围绕构件延伸、在构件下方延伸、在构件上方延伸、在构件之间延伸或者延伸通过构件。例如,在一个实施方案中,蜂窝电话包括光源、光输入耦合器和包括孔的膜基光导,其中用于照相机的透镜壳体或光路可穿过孔。在另一实施方案中,膜基光导的透明区域布置在照相机和待成像的外部环境之间,并且光导的雾度低以使得不会引入光扭曲或噪声。在另一实施方案中,膜基光导包括光导区域、光混合区域或一个或多个耦合光导区域内的线性切割,并且通过切割分离的区域的部分重叠于彼此之上。在另一实施方案中,发光装置包括膜基光导,所述膜基光导包括在两个不同的大致平行的平面内彼此大致平行的两个光导区域。在该实施方案中,两个大致平行的光导区域之间的区域可与平行的光导区域成角度、弯曲或大致正交。例如,在一个实施方案中,前灯包括膜基光导,其中布置在反射空间光调制器中的反射元件上方的发光区域与电路板上的膜区域大平行,其中平行区域之间的膜区域以大约90度沿着柔性显示器连接器布置,使得膜基光导的截面呈具有由与两个区域成大约90度的区域连接的两个平行区域的阶跃函数的部分的形状。在另一实施方案中,膜基光导的截面呈“Z”、“N”或“E”形(无“E”的内水平延伸部分)。在另外的实施方案中,平行区域之间的膜区域是弯曲的。
前灯和灯具
在一个实施方案中,发光装置为前灯或灯具,其发射在两个非重叠角范围内具有两个显著不同的平均照度强度的光。例如,在一个实施方案中,发光装置为用于显示器的前灯(诸如壁安装式自照明镜框)和提供屋顶的高角度照明的灯具(诸如壁安装式顶灯),灯具发光以使与发光表面成法向的发光表面的平均照度(处于“接通”状态或者以70%的反射率照射扩散的白色反射材料)小于500Cd/m2,并且与发光表面的法向成选自60度和90度之间的范围的角度的发光表面的平均照度大于2,000Cd/m2。在另一实施方案中,发光装置为用于显示器的前灯(诸如壁安装式自照明镜框)和提供屋顶的高角度照明的灯具(诸如壁安装式顶灯),以使与发光表面成法向的发光装置的照度强度(处于“接通”状态或以70%的反射率照射扩散的白色反射材料)小于选自如下组的一个:100坎德拉、200坎德拉、300坎德拉、400坎德拉和500坎德拉,并且与发光表面的法向成选自60度和90度之间的范围的角度的发光表面的平均照度大于选自如下组的一个:500坎德拉、750坎德拉、1000坎德拉、2000坎德拉、3000坎德拉、4000坎德拉和500坎德拉。在另一实施方案中,发光装置包括用作显示器的发光表面,发光表面具有在第一角范围内输出的第一峰值照度强度(处于“接通”模式、白色模式或以70%的漫反射率照射白色扩散的反射材料),并且发光表面用作第二角范围内而不与具有第二峰值照度强度的第一角范围重叠的灯具,其中第二照度强度与第一照度强度的比率大于选自如下组的一个:2、5、7、10、15、20、30、40、60、和80。在一个实施方案中,一个或多个包层区域包括位于与膜基光导相对的表面上的光提取特征物,并且来自光源的光耦合到包层区域中以使来自包层区域的光提供作为灯具的照明,并且从芯区域提取的光为被动或主动式显示器提供背光灯或前灯照明。例如,在一个实施方案中,膜基光导的两侧的每个包层区域的厚度为芯区域的厚度的三倍,并且来自布置为将光耦合到从膜基光导延伸出的耦合光导叠层中的多个LED的光将光耦合到膜基光导中以使得在包层区域内传播并且到达布置在外表面上或者一个或多个包层区域内的光提取特征物的光比在光导的芯区域内传播并且到达布置在光导的芯区域上、光导的芯区域内或与光导的芯区域邻近的光提取特征物的光多。
在另一实施方案中,发光装置作为显示器背光灯或前灯而工作并且取向大致水平以使得当向下(向上)观看时其将信息显示到显示器上,并且显示器照射布置为接收光的壁、台阶或其它表面。在另外的实施方案中,发光装置为用于显示器的背光灯和灯具。在另一实施方案中,发光装置为用于显示器的背光灯或前灯并且从选自如下组的一个或多个区域的边缘发出光:光导、芯层、包层以及两个或更多个包层区域。
光导也是发声装置
在一个实施方案中,光导也是薄、挠性膜片,通过换能器可使其振动以发射声音,例如公开在美国专利6,720,708和7,453,186以及美国专利申请系列号09/755895中。在一个实施方案中,光导是用于照明反射显示器的前灯,以及光导也是发射声音的扬声器。在一个实施方案中,光导包括多层的聚合物(例如芯光导和两包覆层),其增加光导膜的挠性以及提供改善的声性能。在一个实施方案中,光导具有选自以下至少之一的性能:高光透射比;低雾度;高清晰度;以及低漫反射率,使得光导或膜片的可见度降低。
光导也是触摸屏
在一个实施方案中,光导还是用于检测触觉反馈、接触、紧邻或通过手指或指示笔或其它装置的用户输入的位置的触摸屏。在一个实施方案中,光导携载由输入调整的照明或光中的至少一个,同时提供前灯、背光灯、声音或其它功能。在一个实施方案中,光导为光学触摸屏。基于光学的触摸屏在本领域是公知的,在一个实施方案中,基于光学的触摸屏是在美国专利申请序号11/826,079、12/568,931或12/250,108中公开的一种。在另一实施方案中,光导为适于夜视显示器或夜视显示模式的光学触摸屏。在另外的实施方案中,光导为如美国专利申请序号11/826,23中描述的夜视兼容触摸屏。
在另一实施方案中,光导是诸如公开在美国专利号5,784,054、6,504,530或美国专利申请系列号12/315,690中的表面声波基触摸屏。
平视显示器
平视显示器包括基于膜的发光装置,所述发光装置包括光源、光输入耦合器和光导。平视显示器用于汽车、飞机或轮船。在一个实施方案中,平视显示器的光导是选自如下的一个:合并到挡风玻璃中,挡风玻璃的一体部分,在封装在挡风玻璃内之前形成有光提取特征物,在封装在挡风玻璃内之后形成有光提取特征物,布置在挡风玻璃的内表面或外表面上、后市场HUD、适于放置到汽车仪表板上的自由直立的HUD,将光导包括PVB的地方形成为芯材料或包层材料。
较小的或基本无边缘的发光装置
在一个实施方案中,发光装置包括沿与接近边缘的发光装置输出表面正交的方向正交的第一方向位于发光区域和光导的最近边缘之间的边界区域,沿第一方向的区域尺寸小于选自如下组的一个:20毫米、10毫米、5毫米、2毫米、1毫米和0.5毫米。边界区域可足够小以使发光装置、背光灯、前灯、灯具或合并有发光装置的显示器看起来无边缘或基本无边缘。发光装置可具有沿着一个、两个、三个、四个或更多个边缘的较小边界区域。边界区域可以包括较小的框架、斜角、壳体或其它结构或构件。在另外的实施方案中,发光装置包括膜基光导,其中发光区域在第一无边界区域中围绕发光装置前表面的边缘延伸,以使发光装置不具有第一无边界区域中的边界或框架区域。例如,在一个实施方案中,具有大致平坦视表面的发光显示器包括柔性膜基光导,其中光导的发光区域的第一区域围绕发光区域的第二区域的后面折叠以使发光区域延伸到边缘并且围绕显示器的至少一个区域中的边缘延伸。通过将柔性膜基光导与诸如柔性LCD的柔性空间光调制器组合,显示器和包括膜基光导的背光灯可以围绕显示器的角部或边缘弯曲。
在一个实施方案中,发光装置包括沿着发光装置的一个边缘或侧部布置的至少两个耦合光导阵列,其中第一耦合光导阵列内的光大致沿第一方向传播,并且在第二耦合光导阵列内的光大致与第二方向传播,所述第二方向与第一方向的取向大于90度。在另一实施方案中,两个光源沿着发光装置的一侧或侧部布置,其光轴沿彼此大致相反的方向取向,以使光耦合到两个耦合光导阵列中并且任意光源均不布置为经过发光装置的边缘或侧部和相邻边缘或侧部的交叉处。在另外的实施方案中,一个光源沿着发光装置的一侧布置,发光装置被布置为沿大致相反的方向发射光,以使光耦合到两个耦合光导阵列中并且光源不布置为经过发光装置的边缘或侧部以及相邻的边缘或侧部的交叉处。
在另外的实施方案中,布置从远离发光装置的边缘或侧部的中央区域取向的方向接收来自光源的光的一个或多个光输入耦合器的使用容许相邻的侧部或边缘具有基本较小或无边缘的边界区域,因为光源未延伸经过相邻的边缘或边界。
在另外的实施方案中,至少一个光输入耦合器被折叠在光混合区域或发光区域中的至少一个的后面,以使发光区域的边缘和发光装置(边界区域)之间的距离小于选自如下组的一个:20毫米、10毫米、5毫米、2毫米、1毫米和0.5毫米。
在另外的实施方案中,多个光输入耦合器被折叠在光混合区域或发光区域中的至少一个的后面,以使发光区域的边缘和发光装置(边界区域)之间沿着发光装置的至少两个侧部或边缘的距离小于选自如下组的一个:20毫米、10毫米、5毫米、2毫米、1毫米和0.5毫米。
在另外的实施方案中,多个光输入耦合器被折叠在光混合区域或发光区域中的至少一个的后面以使发光区域的边缘和发光装置(边界区域)之间沿着发光装置的全部侧部或边缘的距离小于选自如下组的一个:20毫米、10毫米、5毫米、2毫米、1毫米和0.5毫米。在另一实施方案中,光输入表面和/或耦合光导大致折叠在光混合区域和发光区域中的至少一个的后面,以使发光区域的边缘和发光装置、边界区域之间沿着发光装置的至少三个侧部或边缘的距离小于选自如下组的一个:20毫米、10毫米、5毫米、2毫米、1毫米和0.5毫米。
在另一实施方案中,发光装置包括沿着一个边缘或侧部布置的至少一个光输入耦合器,光源布置在由发光装置的两个相邻边缘或侧部之间的区域限定的内部区域内。在该实施方案中,光输入耦合器可以为中间输入耦合器,其中光源布置在内部区域的大致中间区域中。
在另外的实施方案中,耦合光导阵列的至少一部分被布置成与光混合区域和其将光引导至其中的发光区域中的至少一个的边缘成第一耦合光导取向角度。在一个实施方案中,第一耦合光导取向角度大于零度,并且沿着发光装置的至少一个边缘或侧部的边界区域小于选自如下组的一个:20毫米、10毫米、5毫米、2毫米、1毫米和0.5毫米。在另一实施方案中,耦合光导以沿着发光装置的一个侧部的角度取向,以使光源可以布置在边缘的内部区域内,而无需耦合光导的多于一个的弯曲或皱折。
在另外的实施方案中,发光区域和发光装置的邻近发光区域的至少一个边缘或侧部之间的边界区域的第一部分具有大于80%的透光率和小于30%的雾度。在其它实施方案中,发光区域和发光装置的邻近发光区域的至少一个边缘或侧部之间的边界区域的第一部分具有大于85%的透光率和小于10%的雾度。在另一实施方案中,发光区域和发光装置的邻近发光区域的至少一个边缘或侧部之间的边界区域具有大于85%的透光率和小于10%的雾度。在另一实施方案中,发光区域和发光装置的邻近发光区域的至少三个边缘或侧部之间的边界区域具有大于85%的透光率和小于10%的雾度。
背光灯、前灯、或发光装置的亮度均匀性
在一个实施方案中,发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中根据VESA平板显示器测量标准第2.0版,2001年6月1日测定的发光装置的发光表面的9-斑点空间亮度均匀性大于选自以下之一:60%、70%、80%、90%、和95%。在另一实施方案中,显示器包括空间光调节器和发光装置,该发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中到达空间光调节器的光的9-斑点空间亮度均匀性(通过设置诸如LabsphereInc.的Spectralon的白色反射率标准表面在其中定位空间光调节器以接收来自光导的光的位置中以及根据VESA平板显示器测量标准第2.0版,2001年6月1日测定在9-斑点中标准表面的光反射来测量)大于选自以下之一:60%、70%、80%、90%、和95%。在另一实施方案中,显示器包括空间光调节器和发光装置,该发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中根据VESA平板显示器测量标准第2.0版,2001年6月1日)测定的显示器的9-斑点空间亮度均匀性大于选自以下之一:60%、70%、80%、90%、和95%。
背光灯、前灯、或发光装置的颜色均匀性
在一个实施方案中,发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中当使用基于光谱仪的专色色度计测定时,如在VESA平板显示器测量标准第2.0版,2001年6月1日(附录201,第249页)中描述的在1976u′,v′均匀色度等级上测定的发光装置的发光表面的9-斑点取样的空间颜色不均匀性,Δu′v′小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。在另一实施方案中,显示器包括空间光调节器和发光装置,该发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中当使用基于光谱仪的专色色度计测定时,到达空间光调节器的光的9-斑点取样的空间颜色不均匀性,Δu′v′(通过设置诸如Spectralon的白色反射率标准表面在其中定位空间光调节器以接收来自光导的光的位置中以及测定如在VESA平板显示器测量标准第2.0版,2001年6月1日(附录201,第249页)中所述在1976u′,v′均匀色度等级上测定标准表面的颜色来测定)小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。在另一实施方案中,显示器包括空间光调节器和发光装置,该发光装置包括光源、光输入耦合器、和膜基光导,其中当使用基于光谱仪的专色色度计测定时,如在VESA平板显示器测量标准第2.0版,2001年6月1日(附录201,第249页)所述在1976u′,v′均匀色度等级上测定的显示器的9-斑点取样的空间颜色不均匀性,Δu′v′小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。
来自发光装置的发光的角度轮廓
在一个实施方案中,在半最大强度(FWHM)处来自发光装置的至少一个表面的发光具有小于选自以下之一的角度全-宽度:120度、100度、80度、60度、40度、20度、和10度。在另一实施方案中,来自发光装置的至少一个表面的发光具有与发光表面的法线在选自以下至少一个角度范围内的强度的至少一个角度峰值:0-10度;20-30度;30-40度;40-50度;60-70度;70-80度;80-90度;40-60度;30-60度;以及0-80度。在另一实施方案中,来自发光装置的至少一个表面的发光具有在上述的角度范围的一个或多个内的两个峰值以及光输出类似于在照明工业中已知的“蝙蝠翼”类型轮廓以提供在预定的角度范围上均匀的照度。在另一实施方案中,发光装置发射来自在上述的角度范围的一个或多个内的两个相反表面的光以及发光装置选自以下之一:在背光灯的各侧上照明两个显示器的背光灯;提供向上照明以及向下照明的光固定装置;照明显示器以及在前灯的观察侧上具有未从反射空间光调节器的调制组件中反射的具有大于40度、50度、或60度的亮度的峰角度的光输出的前灯。在另一实施方案中,发光装置的光轴与发光表面的法线在选自下列的角度范围内:0-20;20-40;40-60;60-80;80-100;100-120;120-140;140-160;160-180;35-145;45-135;55-125;65-115;75-105;和85-95度。在进一步实施方案中,光导的形状是基本上管状以及光基本上在平行于管子的较长(长度)尺寸的方向中传播通过管子,并且光射出管子,其中使至少70%的光输出通量与发光表面包含在35度至145度的角度范围内。在进一步实施方案中,发光装置发射来自第一表面以及正对第一表面的第二表面的光,其中从以下组中选择分别射出第一和第二表面的光通量:5-15%和85-95%;15-25%和75-85%;25-35%和65-75%;35-45%和65-75%;45-55%和45-55%。在另一实施方案中,第一发光表面在基本上向下方向中发射光以及第二发光表面在基本上向上方向中发射光。在另一实施方案中,第一发光表面在基本上向上方向中发射光以及第二发光表面在基本上向下方向中发射光。
光学冗余度
在一个实施方案中,发光装置包括耦合光导,其提供光学冗余度的系统。光学冗余度提供装置能力以在可接受的照度均匀性、亮度均匀性、或颜色均匀性水平下用于通过来自在至少一个区域中重叠的不同光源的多个光路。通过堆叠光导;耦合来自多于一种光源的光至光输入耦合器内;或者设置相同光导膜的光输入耦合器在光导的多侧上(例如在光导的相对侧上)可获得光学冗余度。通过例如堆叠各自包括光输入耦合器的两个或多个光导可采用得到光学冗余度的多于一种方法,该光输入耦合器设置接收来自多种光源的光。
光学冗余度可用于增加空间或角度均匀性(亮度、照度、或者颜色);提供角度或者空间光输出分布的组合(例如,来自一个光导的低角度输出以及来自第二光导的高角度输出);提供增加的亮度水平;当在重叠区域中组件故障导致来自第一光导的光降到规格之下(例如颜色均匀性、亮度均匀性、或亮度)时,提供备存发光区域;增加色域(例如,联合来自白色和红色LED的光输出);或者提供颜色混合(例如,联合来自红色、绿色、和蓝色LED的输出)。
在一个实施方案中,光学冗余度用于维持或者降低光源故障或组件故障的非所需效果。(例如,LED驱动器或焊接接缝故障)。例如,可将两个光导各自耦合至具有单独的光源的单独的光输入耦合器以及可将光导在光输出方向中堆叠,并且将各自独立地设计具有光提取特征物以提供在发光区域中均匀的输出。如果LED在第一光输入耦合器中出现故障,第二光输入耦合器还可运行以及提供均匀的光输出。类似地,如果由于温度或者降解在第一光输入耦合器内第一LED的颜色改变,则由于堆叠的系统的光学冗余度而效果(例如灰白色的颜色改变)更少。
在另一实施方案中,将来自两种或多种光源的光输出耦合至包括光学冗余度的发光装置的光输入耦合器内,以及光学冗余度降低LED的颜色或亮度面元要求(binning requirement)。在该实施方案中,光学冗余度提供来自多种光源的光混合在区域内(例如在耦合光导内),使用各耦合光导使得来自各来源的颜色在空间上平均,该耦合光导接收来自各光源的光以及导向其至光导或光混合区域内。
在另一实施方案中,发光装置包括至少一个耦合光导,该耦合光导设置接收来自至少两种光源的光,其中来自至少两种光源的光被混合在至少一个耦合光导的第一区域内以及在与发光装置的发光区域小于选自以下之一的距离之内包括第一区域:100%、70%、50%、40%、30%、20%、10%、和5%的发光装置输出表面或发光区域的最大尺寸。
在进一步实施方案中,发光装置包括至少一个耦合光导,该耦合光导设置接收来自至少两种光源的光,其中来自至少两种光源的光被混合在至少一个耦合光导以及光混合区域的长度之上,以及在射出耦合光导的光传播的方向中至少一个耦合光导和光混合区域的合并长度大于选自以下之一:100%、70%、50%、40%、30%、20%、10%、和5%的发光装置输出表面或发光区域的最大尺寸。
在进一步实施方案中,包括多种光源的发光装置包括光学冗余度,以及通过调节一个或多个LED的光输出可使装置变暗同时保留驱动一个或多个LED的图案基本上恒定的输出。例如,通过调节至第二串的LED的电流可使发光装置从例如50%至100%输出亮度均匀地变暗(例如,变暗同时保持发光表面的空间亮度均匀性),该发光装置包括连接至电器系列以及分别光学耦合光至光输入耦合器LIC1、LIC2、和LIC3的第一串的LEDL1、L2、和L3;以及进一步包括连接电器系列以及分别光学耦合至光输入耦合器LIC1、LIC2、和LIC3内的第二串的LEDL4、L5、和L6。类似地,当第二串的光输出的颜色与第一串的颜色输出不同时,通过增加或者降低至第二串的电流可均匀地调节光输出的颜色。类似地,可独立地控制三串或多串以提供光学冗余度或者亮度或颜色的均匀调节。可调节具有不同颜色(例如,红色、绿色、和蓝色)的三组或者多组以改变输出颜色,同时提供空间颜色均匀性。
均匀性维护
在一个实施方案中,设置耦合光至光输入耦合器内的两种光源的第一色差Δu′v′1大于选自以下至少一种的空间颜色非均匀性Δu′v′2:设置接收来自光输入耦合器、发光装置、以及射出耦合光导的光的光输出表面的光的发光区域的9-斑点取样的颜色非均匀性。
在另一实施方案中,发光装置包括第一组的光源以及第二组的光源,该第一组的光源包括至少一种光源,该第二组的光源包括至少一种光源,其中来自第一组的至少一种光源以及来自第二组的至少一种光源耦合光至相同光输入耦合器内,并且当接收来自第一组的光源和第二组的光源的光时,当使用基于光谱仪的专色色度计测定时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间颜色非均匀性小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004;以及当仅接收来自第一组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间颜色非均匀性小于选自以下之一:0.2、0.1、0.05、0.01、和0.004。在另一实施方案中,当接收来自第一组的光源和第二组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间颜色非均匀性小于0.05以及当仅接收来自第一组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间颜色非均匀性小于0.05。在进一步实施方案中,当接收来自第一组的光源和第二组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间颜色非均匀性小于0.05以及当仅接收来自第一组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间颜色非均匀性小于0.1。
在另一实施方案中,发光装置包括第一组的光源以及第二组的光源,该第一组的光源包括至少一种光源,该第二组的光源包括至少一种光源,其中来自第一组的至少一种光源以及来自第二组的至少一种光源耦合光至相同光输入耦合器内,并且当接收来自第一组的光源和第二组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间亮度均匀大于选自以下之一:50%、60%、70%、80%、和90%以及当仅接收来自第一组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间亮度均匀性大于选自以下之一:50%、60%、70%、80%、和90%。在另一实施方案中,当接收来自第一组的光源和第二组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间亮度均匀大于70%以及当仅接收来自第一组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间亮度均匀性大于70%。在进一步实施方案中,当接收来自第一组的光源和第二组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间亮度均匀性大于80%以及当仅接收来自第一组的光源的光时,发光区域或光输出表面的9-斑点空间亮度均匀性大于70%。
堆叠的光导
在一个实施方案中,发光装置包括至少一个膜光导或光导区域,该膜光导或光导区域设置接收和传输来自第二膜光导或光导区域的光,使得当在重叠区域中组件故障导致来自第一光导的光降到规格之下(例如颜色均匀性、亮度均匀性、或亮度)时,来自第二光导的光改善亮度均匀性;改善照度均匀性;改善颜色均匀性;增加发光区域的亮度;或者提供备存发光区域。
进入光输入耦合器内的多种光源耦合
在另一实施方案中,多种光源设置耦合光进入光输入耦合器内,使得来自多种光源的一部分光耦合至至少一个耦合光导内,使得光输出被合并。通过合并来自多种光源的光输出至耦合光导内,光被“混合”至耦合光导内,并且输出的颜色、亮度、或者两者更加均匀。例如,如果一种光源出现故障,设置邻近在光输入耦合器内耦合光导的集合的光输入表面的两个白色LED可具有在发光区域中基本上相同空间亮度或颜色均匀性。在另一实施方案中,发射两种不同颜色的光的光源设置耦合光至相同光输入耦合器内。光输入耦合器可提供在耦合光导内混合,而且,在一种光源出现故障时,耦合光导提供光学冗余度。当将两个或多个颜色的光源耦合至相同光输入耦合器内,光学冗余度可改善颜色均匀性。例如,可将各自具有不同色温的三个白色LED耦合至相同光输入耦合器内以及如果光LED之一故障,则还将来自其他两个LED的光输出混合,并且提供比耦合至两个相邻光输入耦合器内的具有不同颜色输出的单个LED更高的均匀性。在一个实施方案中,光源包括设置在阵列或布置中选自3、5、10、15、20、25、和30个至少之一的LED芯片以耦合光至单个光输入耦合器内。在一个实施方案中,光源包括设置在阵列或布置中选自3、5、10、15、20、25、和30个至少之一的LED芯片以耦合光至多于一个光输入耦合器内。在进一步的实施方案中,光源设置耦合光至包括多个LED芯片的光输入耦合器内,该多个LED芯片具有小于选自以下之一的发光尺寸的发光表面面积:0.25毫米、0.3毫米、0.5毫米、0.7毫米、1毫米、1.25毫米、1.5毫米、2毫米、和3毫米。
在光导的不同侧上的光输入耦合器
在另一实施方案中,多个光输入耦合器设置在光导的两个或多个边缘区域上,其中将射出耦合光导的光的光轴以大于0度的角度定向至彼此。在进一步实施方案中,光输入耦合器设置在光导的相对或相邻边缘或者侧上。在一个实施方案中,发光装置包括设置在光导的两个或多个边缘区域上的多个光输入耦合器,以及当第一光输入耦合器的光输出相对于第二光输入耦合器的光输出增加或者降低时,发光区域的亮度或颜色均匀性基本上相同。在一个实施方案中,光提取特征物设置在发光区域内,使得当仅接收来自第一光输入耦合器的光以及接收来自第一和第二光输入耦合器的光时,空间亮度均匀性大于70%。在另一实施方案中,光提取特征物设置在发光区域内,使得当仅接收来自第一光输入耦合器的光以及接收来自第一和第二光输入耦合器的光时,9-斑点空间颜色非均匀性小于0.01。
发光装置的其他应用
由于本发明使能通过廉价的方式耦合成薄膜,可用于许多普通的照明和背部照明应用。第一个实施例是在壁或天花板上使用转出膜的普通家用和办公照明。除此之外,膜可弯曲以定形为用于普通照明的非平面形状。另外,其可用作许多已经开发出或正在开发的薄显示器中的背光灯或前灯。例如,LCD和E-ink薄膜显示器可使用薄的背照明膜或薄的前照明膜来进行改进;正在开发具有挠性且可卷绕显示器的手持式装置,并且它们需要用于使光进入背部照明膜的高效、低成本的方法。在一个实施方案中,发光装置包括光输入耦合器、光导和光源,光输入耦合器、光导和光源为诸如彩花玻璃窗的半透明物体或膜或者诸如销售现场显示器的标记或显示器提供照明。在一个实施方案中,薄膜使能印刷光提取特征物以使它们总体忽略与膜的面成法向传播的散射光。在该实施方案中,当薄=膜未被照射时,可通过膜清楚地看到物体而没有明显的雾度。当放置到透明的或局部透明的彩花玻璃窗的后面时,整体组装允许根据需要使光低散射透过组件。此外,膜的柔性使得比常规的板式光导背光灯具有更大的定位容差和设计自由度,因为膜能够弯曲并且适于各种彩花玻璃窗的形状、尺寸和拓扑结构。在该实施方案中,当未被照射时,彩花玻璃表现为规则的非照射彩花玻璃窗。当被照射时,彩花玻璃窗发出辉光。
另外的实施方案包括发光装置,其中彩花玻璃窗极具审美感并且不需要通过其观看物体(例如,陈列橱彩花玻璃窗或艺术品展示),并且不需要实现背光灯的整体看透清晰度。在该实施方案中,漫反射器或镜面反射器可放置到膜的后面以捕获沿远离彩花玻璃窗的方向从膜射出的光。扩散膜、光重新引导膜、反棱镜膜、散光器膜(测量容积、表面起伏或其组合)可以布置在光导和待照射物体之间。可以使用其它膜,诸如所知的适于在LCD背光灯内使用的其它光学膜。
在另一实施方案中,发光装置用作可被照射的具有标记的覆盖物。在一个实施方案中,光导区域在关断状态下具有低的可视度,并且在接通状态下可清楚地视为被照射标记。例如,光导区域可印有光散射点以照射并显示诸如“报警”、“退出”、“出售”、“检测到敌机”、“打开”、“关闭”、“圣诞节快乐”等标记。光导区域可布置在显示器(诸如LCD、等离子体、投影屏等)的视侧或者可以放置到商店或家庭窗户上、桌面上、路标、车辆上或空/水/陆用工具外部或窗户上、透明、半透明或不透明物体上或内部、门上、楼梯上、走廊中、擦鞋垫内等。标记还可以为图标、徽标、图像或诸如圣诞老人的卡通状画像、诸如Nike Swoosh、海滩风景的照片、人脸的震动照片等品牌徽标的其它表示。标记可以为全色、单色,包括彩色区域和单色区域的混合,并且可以分层或采用磷光、染料、墨或颜料来获得颜色。
通过使用在关断状态下基本不可见的光导膜,显示器、标牌或发光装置可用于多个地方,而基本不妨碍其所在的物体的外观。在另一实施方案中,发光装置提供空间的照明,其中在接通状态下发射光的区域在关断状态下不易觉察到。例如,这样可提供仅在接通状态下基本可见的薄的灯具或照明装置。例如,车辆尾灯、季节性窗膜显示器、天花板安装的灯具、灯、封闭标牌、道路危险标牌、危险/警告标牌等在关断状态基本不可见。在一些情形下,这使得仅当需要时张贴或接通标牌并且能够减少由于所需的安装时间造成的延迟。在另一实施方案中,发光装置为在关断状态下表现为其所放置的背景表面的颜色的灯具。在另一实施方案中,灯具的发光区域在关断状态下基本为黑色或者吸光。这种显示器可用于水下或者NVIS照明条件下的其它飞行器。
一个实施方案的发光装置可用于被动显示器中的背景照明或前景照明用途,例如作为用于照射广告张贴画的背光灯或前灯,以及用于诸如LCD显示器的主动(变化的)显示器。这种显示器包括但不限于移动电话的显示器、移动装置、飞行器显示器、水运工具显示器、电视机、监控器、膝上型计算机、手表(包括表带包括由手表或表带内的LED以预定图案照亮或“点亮”的柔性光导的一种手表)、标牌、广告显示器、窗标牌、透明显示器、汽车显示器、电子装置显示器以及已知使用LCD显示器的其它装置。
一些应用通常需要在照射区域内具有一致亮度和颜色的紧凑、低成本的白光照明。将来自红色、蓝色和绿色LED的光混合以用于该目的具有好的成本效益和能量效率,但是颜色混合通常存在问题。在一个实施方案中,来自红色、蓝色和绿色的光源的光被引导到每个耦合光导叠层/输入区域中并且充分混合以使得当其离开光导的光导区域时呈现为白色光。可使得光源的几何形状适用,调节其强度,以在整个光导区域内更佳地提供均匀的强度和颜色。可通过提供层叠的片材(更具体为层叠的片材体或光导)来实现相似的布置,其中,片材的颜色组合以提供白色光。由于一些显示器设置在柔性基板上,例如印刷页上的“E-ink”薄膜显示器,片材提供了允许在保持显示器媒介的柔性的同时进行背景照明的手段。
在一些实施方案中,发光装置为新颖的LCD背景照明方案,其包括将多种颜色的LED混合成单个光导。在一个实施方案中,条纹的长度和几何形状将光均匀地混合到膜光导的光导区域中,而不主要混合到位于边缘周围的光混合区域中。增强的颜色均匀度可用于静态显示器或颜色顺序制LCD和BLU系统。用于颜色顺序制系统的一种方法是基于在与LCD屏幕脉动同步的同时在红色、绿色和蓝色的背光灯颜色之间脉动。而且,呈现出组合而形成白色光的红色光膜、绿色光膜和蓝色光膜的分层变型例。基于像素的显示区域可具有指定为红色、绿色或蓝色的多个像素。在其后面是三个单独的膜光导,其各自具有与其耦合的单颜色的光。每个光导均具有与基于像素的显示器的对应颜色匹配的光提取特征物。例如,红光耦合到耦合光导,然后进入光导或光导区域中,并且从特征中提取到红色像素中。膜光导比像素的宽度薄得多,以使来自既定颜色的光的几何形状上的高百分率进入其相应组的像素。理想地,在像素内无需使用颜色过滤器,但是在像素之间存在串扰的情况下,应当使用颜色过滤器。
还应当注意的是,本发明在“逆向”工作时也具有可用性,即,片材的发光面可用作光收集器,片材收集光并且使其透过耦合光导传送到感光元件。作为实施例,依照本发明的片材可以收集入射光并且在内部反射光以将光引导到光伏装置,以用于太阳能收集用途。这种布置还可用于环境监控传感用途,因为片材能够检测并收集宽区域内的光,并且耦合光导处的检测器随后将提供整个区域的测量表示。除了光发射之后,片材可以进行这种本质的光收集。例如,在照明应用中,片材可以监控环境光,然后在检测到微光或黑暗时可被激活以发射光。有用的是,由于公知的是LED可“逆向运行”,即,当暴露于光时它们能够提供输出电流/电压,所以如果当片材用于光发射时LED用作光源,则当片材用于光收集时它们还可用作检测器。在一个实施方案中,光导捕获入射光的部分并且将其引导到接触器,其中检测器被设计成检测特定波长(诸如通过包括带通滤波器、窄带滤波器或具有逆向使用的特定带隙的二极管)。这些光检测装置具有如下优点:在较大的区域内收集一定量的光,并且在膜/片材/光导/装置保持基本透明的同时,检测特定波长的光朝向膜引导。这可用于对检测激光或光源(诸如用于照准装置、瞄准装置、基于激光的武器、LIDAR或基于激光的测距装置、目标指示、目标测距、激光对抗检测、单向能量武器检测、以眼睛为目标或强光灯激光检测)或红外照射器(可与夜视护目镜一起使用)感兴趣的军用操作。
在另一实施方案中,发光装置包括光源、光输入耦合器和膜基光导,其中发光装置为选自如下组的一个:罐灯、天花板凹槽灯、凹圆形天棚照明灯、火炬灯、地板灯、枝形吊灯、表面安装灯、吊灯、壁式烛台、跟踪灯、橱柜下灯、应急灯、壁插座灯、出口灯、高跨度灯、低跨度灯、条纹灯、花园灯、景观灯、建筑物灯、室外灯、街灯、路灯、系船栓灯、庭院灯、强光灯、背景灯、黑色灯、泛光灯、安全灯、安全用灯、搜索灯、安全灯、台阶灯、频闪灯光、追点灯或壁清洗灯。
在另一实施方案中,发光装置包括光源、光输入耦合器和膜基光导,其中发光装置为选自如下组的一个:建筑物安装标牌、独立标牌、内部标牌、壁标牌、仪表标牌、遮篷灯、投影标牌、标牌带、屋顶标牌、放浪标牌、窗标牌、床篷标牌、标塔标牌、联合供有标牌、界标、柱标、高层柱标、方向性标牌、电子消息中央标牌、视频标牌、电子标牌、广告牌、电子广告牌、内部方向标牌、内部方向性标牌、内部调节标牌、内部商场标牌以及内部现场销售标牌。
片材还可极有用地用于层叠标牌、图形和其它显示器。例如,膜可放置到壁上或窗上而不显著地改变壁或窗的外观。然而,当标记被照亮时,蚀刻到膜光导中的图像将变得可见。本发明还可用于将光耦合到位于一些杂货店冰箱前面作为绝缘物的膜中。具有有限空间的照明应用,诸如在曲棍球冰场的冰上,也可能需要塑料膜照明。由于片材能够安装到壁或窗上而不显著改变其外观,当光源被激活时发光区域变得可见,本发明允许将显示器定位在常规显示器在审美上不可接收的区域(例如,窗上)。片材还可以用于空间考虑至关重要的情形,例如,当在在溜冰场的冰内期望有照明时(如美国专利7,237,396中所述,其还描述了可用于本发明的其它特征和应用)。片材的柔性使其可代替有时用于保温的窗帘使用,例如有时用于杂货店冰箱前面以更佳地保持其内部温度的膜窗帘。片材的柔性还使其可用于移动的显示器,例如,在可在微风中移动的发光标志。
制造光输入/输出耦合器的方法
在一个实施方案中,通过产生对应于耦合光导的膜的片段以及平移和弯曲片段,使得多个片段重叠,由光传输膜来形成光导和光输入或输出耦合器。在进一步实施方案中,通过平移耦合光导以产生至少一个弯曲或者折叠,将耦合光导的输入表面布置以产生集合光输入表面。
在另一实施方案中,制造光导和包括具有连续耦合至在耦合光导阵列中各耦合光导的光导区域的光传输膜的光输入耦合器的方法包括以下步骤:(a)增加在第一线性折叠区域处在垂直于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;(b)降低在第一线性折叠区域处在基本上垂直于第一线性折叠区域以及平行于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵列的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;(c)增加在第一线性折叠区域处在基本上平行于第一线性折叠区域以及平行于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵列的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;降低在第一线性折叠区域处在垂直于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵列的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;(d)使得将耦合光导弯曲;基本上设置在彼此之上;以及基本上平行于彼此对齐,所述耦合光导阵列包括第一线性折叠区域和第二线性折叠区域。这些步骤(a)、(b)、(c)和(d)无需按字母顺序发生以及线性折叠区域可以基本上平行。
在一个实施方案中,组装的方法包括以相对方向平移耦合光导阵列(片段)的第一和第二线性折叠区域,使得将耦合光导以按顺序、连续布置来安排,并且多个耦合光导包括弧形的弯曲。耦合光导可重叠以及可相对彼此对齐以产生耦合光导的集合。可将耦合集合的第一线性折叠区域进一步弯曲、成弧形、或折叠、胶合、夹紧、切割、或者另外改变以产生光输入表面,其中表面积适合于接收和传输来自光源的光至耦合光导内。线性折叠区域是光传输膜的区域,该区域包括在将耦合光导在至少一个方向中弯曲之后的折痕。线性折叠区域具有至少包括耦合光导的至少一个弯曲以及可进一步包括物理、光学、或者机械耦合至相对位置维持元件的膜的区域的宽度。线性折叠区域与区域内的膜的表面是基本上共平面的,并且线性折叠区域基本上大于宽度方向的长度方向,使得线性折叠区域具有在平行于膜的平面的长度方向中定向的方向。在一个实施方案中,将耦合光导阵列以与第一线性折叠区域大于0度和小于90度的角度定向。
如本文所使用,第一线性折叠区域或第二线性折叠区域可设置靠近耦合光导的输入或输出端以及包括耦合光导的输入或输出端。在其中装置用于采集光的实施方案中,例如在其中耦合光导耦合从光导或光导区域接收的光至发光表面内的情况下,该发光表面设置导向光至光生伏打电池上,输入端可以靠近光混合区域、光导区域、或光导以及输出端可以靠近耦合光导的发光边缘。在本文所公开的实施方案和配置中,可将第一线性折叠区域或第二线性折叠区域转置以得到配置的进一步实施方案,其中光传播的方向基本上被逆转。
在一个实施方案中,耦合光导阵列具有第一线性折叠区域和第二线性折叠区域,以及制造光输入耦合器的方法包括平移步骤,该平移步骤产生重叠和弯曲同时基本上维持在第一和第二线性折叠区域内耦合光导的相对位置。在一个实施方案中,维持耦合光导的相对位置辅助有序的弯曲和对齐,以及在没有产生耦合光导的无序或者成角度的布置之下,可使得耦合光导折叠和重叠。这可显著改善组装和对齐;以及降低所需体积;特别是用于非常薄的膜或者耦合光导和/或非常窄的耦合光条带宽度。
在一个实施方案中,进行制造光导和包括具有光导区域的光传输膜的光输入耦合器的方法的上述步骤,使得至少:步骤(a)和(b)的至少一步基本上同时发生;步骤(c)和(d)基本上同时发生;以及步骤(c)和(d)发生在步骤(a)和(b)之后。在另一实施方案中,进行制造光导和包括具有光导区域的光传输膜的光输入耦合器的方法的上述步骤,使得步骤(a)、(b)、和(c)基本上同时发生。通过维持线性折叠区域固定以及平移其他线性折叠区域可获得耦合光导的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域的相对平移。在进一步实施方案中,设置在第一折叠区域处的相对位置维持元件仍然基本上固定,同时在第二线性折叠区域处第二相对位置维持元件被平移。可在一个或多个平面、或者在平行于x、y、或z轴的方向中、或者在与x、y、或z轴的角度中以弧状图案发生平移。
在另一实施方案中,进行上述的步骤,同时基本上维持在第一线性折叠区域内耦合光导阵列在平行于第一线性折叠区域的方向中相对于彼此的相对位置以及基本上维持在第二线性折叠区域内耦合光导阵列在平行于第一线性折叠区域的方向中的相对于彼此的相对位置。
在进一步实施方案中,在耦合光导阵列的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离增加至少距离,D,其是在基本上平行于第一线性折叠区域的方向中耦合光导的阵列的总宽度,Wt
在另一实施方案中,耦合光导阵列在平行于第一线性折叠区域的方向中包括具有基本上相同宽度Ws的数字N个耦合光导,并且D=NxW5
相对位置维持元件
在一个实施方案中,至少一个相对位置维持元件基本上维持在第一线性折叠区域、第二线性折叠区域、或者第一和第二线性折叠区域的区域中耦合光导的相对位置。在一个实施方案中,相对位置维持元件设置邻近耦合光导阵列的第一线性折叠区域,使得相对位置维持元件与耦合光导的组合提供足够的稳定性或者挠性以基本上维持在第一线性折叠区域相对于第二线性折叠区域平移运动以产生耦合光导的重叠集合以及在耦合光导中弯曲时在第一线性折叠区域内的耦合光导的相对位置。可将相对位置维持元件粘附、夹紧、设置接触、设置正对线性折叠区域或者设置在线性折叠区域和光导区域之间。相对位置维持元件可以为聚合物或者金属组件,至少在平移步骤之一中,正对耦合光导、光混合区域、光导区域或膜的表面粘附或者维持该聚合物或者金属组件。在一个实施方案中,相对位置维持元件是粘附至靠近耦合光导的第一线性折叠区域、第二线性折叠区域、或者第一和第二线性折叠区域处的膜的各侧的具有平面或锯齿状齿状物的聚合条带。通过使用锯齿状齿状物,该齿状物可通过设置成角度导向件促进或者便于弯曲。在另一实施方案中,相对位置维持元件是具有第一夹具和第二夹具的机械装置,该第一夹具和第二夹具维持在平行于夹具的方向中(该夹具平行于第一线性折叠区域)耦合光导的相对位置和平移夹具相对彼此的位置,使得将第一线性折叠区域和第二线性折叠区域相对彼此平移以产生重叠耦合光导和在耦合光导中弯曲。在另一实施方案中,相对位置维持元件维持在第一线性折叠区域、第二线性折叠区域、或者第一和第二线性折叠区域中耦合光导的相对位置意义提供装置以施加力量至耦合光导的末端上,从而在至少一个方向中平移它们。
在另一实施方案中,相对位置维持元件包括角度齿状物或者区域,在将至少一个耦合光导弯曲或者折叠之后,该角度齿状物或者区域在弯曲时重新分配力量至至少一个耦合光导或者维持力量的均匀重新分配。在另一实施方案中,相对位置维持元件重新分配来自弯曲和拉伸拐角点的一个或多个耦合光导至角度导向件的基本上长度的力量。在另一实施方案中,角度导向件的边缘是圆形。
在另一实施方案中,相对位置维持元件重新导向在弯曲操作时来自弯曲的力量以及提供抵抗以维持所需力量,从而维持耦合光导的低轮廓(在厚度方向中短尺寸)。在一个实施方案中,相对位置维持元件包括作为低接触面积材料、覆盖物、或区域操作的低接触面积区域、材料、或表面起伏区域,其中在发光装置的折叠操作和/或使用中,一个或多个表面起伏特征物物理接触光导的区域。在一个实施方案中,在相对位置维持元件上低接触面积表面起伏特征物降低来自耦合光导、光导、光混合区域、光导区域、或发光区域的光的去耦。
在进一步实施方案中,相对位置维持元件也是传热元件。在一个实施方案中,相对位置维持元件是具有角度导向件或者齿状物的铝组件,该角度导向件或者齿状物热耦合LED光源。
在进一步实施方案中,在上述的步骤(a)、(b)、(c)和(d)中中耦合光导阵列的输入端和输出端各自设置物理接触相对位置维持元件。
在一个实施方案中,设置邻近耦合光导阵列的第一线性折叠区域的相对位置维持元件在平行于光传输膜的方向中具有输入横截面边缘,该输入横截面边缘基本上线性以及平行于第一线性折叠区域;以及在耦合光导阵列的第二线性折叠区域处设置邻近耦合光导阵列的第二线性折叠区域的相对位置维持元件在基本上线性以及平行于线性折叠区域的第二线性折叠区域处在平行于光传输膜的平面中具有横截面边缘。
在另一实施方案中,在步骤(a)、(b)、(c)、和(d)时,设置邻近耦合光导阵列的第一线性折叠区域的相对位置维持元件的横截面边缘仍然基本上平行于相对位置维持元件的横截面边缘,该相对位置维持元件设置邻近耦合光导阵列的第二线性折叠区域。
在进一步实施方案中,设置邻近第一线性折叠区域的相对位置维持元件在平行于光传输膜表面的平面中具有横截面边缘,该光传输膜表面设置邻近第一线性折叠区域,该第一线性折叠区域包括以大于10度的角度定向至至少一个耦合光导的第一线性折叠区域的基本上线性截面。在进一步实施方案中,相对位置维持元件具有以基本上45度定向至耦合光导的线性折叠区域的锯齿状齿状物。
在一个实施方案中,相对位置维持元件的横截面边缘形成导向边缘以导向至少一个耦合光导的弯曲。在另一实施方案中,相对位置维持元件比耦合光导更厚,将该耦合光导围绕或者靠近相对位置维持元件折叠,使得相对位置维持元件(或者诸如齿状物的区域、或者角度延伸的区域)不会切割或者提供局部化应力的狭窄的区域,该局部化应力可切割、裂化、或者诱导应力在耦合光导上。在另一实施方案中,相对位置维持元件或组件(例如角度齿状物)厚度与在折叠之时或者之后接触的耦合光导的平均厚度的比率大于选自以下之一:1、1.5、2、3、4、5、10、15、20、和25。在一个实施方案中,在折叠之时或者之后接触耦合光导的相对位置维持元件(或其组件)大于选自以下之一:0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、和1毫米。
在另一实施方案中,上述的方法进一步包括切割通过重叠耦合光导以提供基本上在与光传输膜表面正交的一个平面结束的耦合光导的输入边缘的阵列的步骤。通过切割并行的膜以形成在膜中狭缝可形成耦合光导。在另一实施方案中,制造的上述的方法进一步包括通过在光传输膜内切割基本上平行线来在光传输膜中形成耦合光导阵列。在一个实施方案中,狭缝基本上平行以及相等地间隔开。在另一实施方案中,狭缝基本上不平行或者具有非恒定间隔。
在另一实施方案中,上述的方法进一步包括通过选自以下至少一种维持重叠耦合光导阵列在固定的位置中的步骤:将它们夹持至一起;通过设置壁或外壳在重叠耦合光导阵列的一个或多个表面周围来限制移动;以及将它们粘附至一起或者粘附至一个或多个表面。
在另一实施方案中,制造光导和包括具有连续耦合至在耦合光导阵列中各耦合光导的光导区域的光传输膜的光输入耦合器的方法包括以下步骤:(a)通过在第一方向中物理分隔光传输膜的至少两个区域来形成在光传输膜中物理耦合光导区域的耦合光导阵列;(b)增加在第一线性折叠区域处在垂直于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;(c)降低在第一线性折叠区域处在基本上垂直于第一线性折叠区域以及平行于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵列的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;(d)增加在第一线性折叠区域处在基本上平行于第一线性折叠区域以及平行于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵列的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;以及(e)降低在第一线性折叠区域处在垂直于光传输膜表面的方向中在耦合光导阵列的第一线性折叠区域和第二线性折叠区域之间的距离;使得将耦合光导弯曲;基本上设置在彼此之上;以及基本上平行于彼此对齐,所述耦合光导阵列包括第一线性折叠区域和基本上平行于第一折叠区域的第二线性折叠区域。
在另一实施方案中,制造光导和包括具有光学和物理耦合在耦合光导阵列中各耦合光导的光导区域的光传输膜的光输入耦合器的方法包括以下步骤:(a)在第一折叠区域处在基本上垂直于膜表面的方向中平移第一折叠区域和第二折叠区域远离彼此,使得在第一折叠区域处在平行于膜表面的平面中它们朝向彼此移动;以及(b)在平行于第一折叠区域的方向中平移第一折叠区域和第二折叠区域远离彼此,使得在第一折叠区域处在基本上垂直于膜表面的方向中第一折叠区域和第二折叠区域朝向彼此移动,使得将耦合光导弯曲以及设置基本上在彼此之上,所述耦合光导阵列包括第一折叠区域和第二折叠区域。
应力诱导的散射
膜基耦合光导的弯曲或折叠可导致在导致在耦合光导内的一部分光散射至方向的区域中应力诱导的散射,使得它射出靠近区域的光导。应力诱导的散射可以具有由于应力在散射区域中产生的应力龟裂、应力泛白、剪切带、应力银纹、或其他明显材料变形的类型。
诸如应力龟裂、应力泛白、剪切带、以及应力裂纹的应力诱导的变形描述在“Characterization and failure analysiof plastics”,ASM International(2003)。
如本文所使用的,应力裂缝是当局部的应力产生过度局部应变时发生的局部破损。该局部破损导致形成在整个局部区域内迅速扩散的微裂缝。易碎材料更易于遭遇应力泛白的应力裂缝。应力泛白是用于描述由于应力而在透明或半透明聚合物中产生云状、雾状或泛白的外观的许多不同的微观现象的通用术语。云状外观是聚合物折射率局部变化或形成气隙的结果。因此,传输的光被扩散。尺寸接近或大于光的波长的微隙簇被视为应力泛白的主要原因。微隙会由于填充物或纤维的分层而引起,或者它们会围绕诸如橡胶颗粒或其它抗冲改性剂的闭塞物而局部破损。剪力带也是理想地沿着剪力平面传播的微观局部变形区。类似于纹裂,剪力变形带或滑移线通常被视为展性非晶质聚合物不可逆拉伸变形的机构。几乎必然地,压缩应力状态将导致聚合物中的剪力变形。在单调拉伸负荷下,据报聚碳酸酯是由于剪力带而变形。应力裂缝是通过通常沿施加应力的方向取向的塑料纤丝跨距的微裂缝。裂缝的宽度为1至2微米的阶,并且其长度可增长几毫米,这取决于其与其它异质性的相互作用。由于可膨胀,裂缝与应力场的施加拉伸分量成法向地增长。
在一个实施方案中,在更高温度下通过弯曲或折叠耦合光导降低通过弯曲或折叠诱导的在一个或多个耦合光导中应力诱导的散射。在另一实施方案中,在弯曲或折叠之后通过使多于一个耦合光导或者耦合光导的区域在大于选自以下之一的温度下降低在一个或多个耦合光导中通过弯曲或折叠所诱导的应力诱导的散射:玻璃化转变温度;ASTM D1525 Vicat软化温度;小于ASTM D1525 Vicat软化温度10度的温度;以及等于或大于熔化温度的温度。
加热而弯曲的耦合光导
在一个实施方案中,将耦合光导弯曲或折叠,同时加热至30摄氏度以上的温度。在一个实施方案中,将包含至少一种材料的耦合光导加热至大于30摄氏度的温度以及弯曲或折叠以产生基本上没有应力诱导的散射的弯曲或折叠区域,当在小于30摄氏度的第一温度弯曲或折叠时,该耦合光导导致应力诱导的散射。当使用来自光输入耦合器的光来照明时,由于光的应力诱导的散射输出耦合光导,基本上没有应力诱导的散射的耦合光导未散射多于1%的在耦合光导内传播的光输出在弯曲、折叠或应力的区域中光导。当在3.048米的距离处来自准直至小于20度的卤素光源以入射光与垂直于表面的耦合光导的5度离轴通过眼睛透射观察耦合光导时,在弯曲、折叠、或应力的区域的面积中基本上没有应力诱导的散射的耦合光导不具有通过眼睛可见的散射区域。
在一个实施方案中,耦合光导的弯曲或折叠出现在选自以下的至少一种温度下:大于室温;大于27摄氏度;大于30摄氏度;大于40摄氏度;大于50摄氏度;大于60摄氏度;大于芯材料的玻璃化转变温度;大于包覆材料的玻璃化转变温度;大于芯材料的ASTM D1525 Vicat软化温度;大于包覆材料的ASTM D1525 Vicat软化温度;以及大于耦合光导膜或膜复合物的ASTM D1525 Vicat软化温度。
具有折叠区域的耦合光导
在一个实施方案中,光导包括耦合光导,该耦合光导包括通过折线和基本上重叠的反射边缘限定的折叠区域,使得光输入边缘的集合形成光输入表面。在进一步实施方案中,一个或多个折叠区域包括第一反射表面边缘,该第一反射表面边缘设置在膜的光输入边缘处重新导向一部分来自光源输入的光至小于临界角的角度,使得它溢出在反射边缘处耦合光导或者在外部边缘(例如远离光源的边缘)处光导区域。在另一实施方案中,一个或多个折叠区域包括第二反射表面边缘,该第二反射表面边缘设置重新导向一部分来自膜的光输入边缘的光输入至角度内,使得它不会溢出在反射边缘处耦合光导。在进一步实施方案中,第一和第二反射的表面边缘基本上准直一部分来自光源的光。在另一实施方案中,第一和第二反射的表面边缘具有抛物线型形状。
反射表面边缘可以是通过切割、夹紧或者其他边缘形成技术所形成的膜的边缘,以及反射能可以由于全内部反射或者施加的涂层(例如反射油墨涂层或者溅射涂覆的铝涂层)。反射表面边缘可以是设计以控制来自光输入边缘的光接收的角度反射的线性、抛物线型、角度的、弓形的、小面的或者其他形状。第一和第二反射表面边缘可以具有不同形状或者定向以达到期望光学功能。反射表面边缘可用于重新导向光至小于临界角的角度;准直光;或者重新导向光通量至特定区域以改善空间或角度亮度、颜色、或光输出均匀性。
在一个实施方案中,使反射边缘成角度、弯曲、或切割面以通过全内部反射导向第一部分的来自光源的光至光导区域内。在进一步实施方案中,反射边缘包括反射涂层。
在一个实施方案中,使折线成角度或者弯曲,使得折叠区域选自以下至少一种:以彼此成角度;以与光输入耦合器、光导区域、或光输入表面的一个或多个边缘成角度;以及以与光源的光轴成角度,其中角度大于0度和小于180度。
可将诸如反射边缘或反射表面边缘的膜基光导的一个或多个区域或边缘堆叠或涂覆。例如,可将多于一个光导堆叠以使用溅射涂层、汽相淀积、或其他技术来涂覆反射边缘。类似地,可将反射表面边缘折叠以及使用反射材料来涂覆。可将隔离物、保护膜或层、或材料用于分隔膜或者边缘。
具有折叠区域的光导可减少或者消除切割和折叠耦合光导的需求。通过形成用于来自光源的入射光的诸如准直表面的从单个膜切割的反射表面边缘,可将光重新导向,使得光不会在成角度边缘处(例如,从最靠近光导区域的光源)溢出光导以及来自光源的光不会在相反边缘处耦合输出光导(例如以小于临界角的角度在光导区域的相反边缘上入射的来自最靠近光导的LED的光)。在进一步实施方案中,第一和第二反射表面边缘的形状从最靠近光导区域或发光区域的光源朝向光导区域或发光区域的折叠区域改变。在一个实施方案中,离光导区域或发光区域最远的光源具有通过反射边缘形成的第二反射表面边缘以及第一反射表面边缘成角度以使得在没有从反射边缘反射下来自光源的光可到达光导区域或发光区域。在进一步实施方案中,第二反射表面边缘以大于临界角的角度重新导向在远离光导区域或发光区域的方向中(在未折叠布局中)来自光源的入射光朝向反射边缘以及第一反射表面边缘以大于临界角的角度重新导向在朝向光导区域或发光区域的方向中来自光源的入射光朝向反射边缘或者在没有从反射边缘反射下,使得来自光源的光可直接传播朝向光导区域或发光区域。
在一个实施方案中,通过沿着折线折叠光导膜以及重叠折叠区域在第一光输入边缘处来形成具有光输入耦合器的膜基光导,该光输入耦合器包括具有折叠区域的耦合光导。在一个实施方案中,在切割之前将膜基光导折叠。通过在切割之前折叠,例如当机械切割时内层的边缘可具有改善的表面质量。在进一步实施方案中,在折叠之前将膜基光导切割。通过在折叠之前切割,可将多个光导膜折叠至一起以降低需要切割的次数。此外,通过在折叠之前切割,第一和第二反射表面可具有不同的单独的形状以及可使反射边缘成角度或者将其切割。
在进一步实施方案中,在光输入耦合器区域中将多个膜光导堆叠或者设置在彼此之上以及使折叠区域(或者多个耦合光导)交织或者交替。例如,可将两个膜基光导堆叠至彼此之上以及通过机械膜折叠机(例如在造纸工业中使用的折叠机器)可将折叠区域同时折叠在两光导中。这可减少折叠步骤的次数,以及使得多个光导可通过单个光输入耦合器或光源照明。因为在各光导内光提取特征物(位置、尺寸、厚度等)可以不同以及单独地控制,交错光导也可增加均匀性。此外,通过单个光输入耦合器可照明其中光导区域或发光区域没有重叠或者仅部分重叠的多个光导。例如,通过折叠两个光导至一起,在电话中显示器和背光灯键盘;在计算机中显示器和背光灯键盘;或者在诸如电子书的便携式装置中前灯和键盘可被相同光源或者光源组照明。
在进一步实施方案中,在单个光导膜内两个单独的发光区域通过折叠的光输入耦合器(或者包括多个耦合光导的光输入耦合器)被照明。
可以类似的弧线半径将折叠区域折叠至耦合光导或者在包括多个耦合光导的光输入耦合器中使用的条带。在另一实施方案中,将光导维持在两个或多个区域中以及将多根金属丝朝向彼此引导,其中金属丝以交替的方式接触靠近折线的膜以及在膜中形成弯曲。然后可使折叠区域的输入边缘或者折叠区域的区域维持或者胶结至一起,使得可将金属丝移除以及保留折叠。在一个实施方案中,因为当将膜展开时它们没有形成可见线或者折痕,所以沿着折线的折叠不是“折痕”。在另一实施方案中,在朝向彼此的方向中移动的齿状物或者板以相反方向交替按压折线,并且在膜中产生“锯齿状”、褶状、或者波纹状折叠。用于维持多个耦合光导的诸如维持装置的外壳或者折叠维持元件可用于夹持至一起、容纳、或者保护由多个折叠区域形成的耦合光导。类似于多个耦合光导的外壳或维持装置,外壳可包括光学耦合窗、折射性透镜或者在多个耦合光导的外壳、折叠机、或维持装置中使用的其他特征物、元件或者性能。在进一步实施方案中,外壳、折叠机、或者维持装置包括在两相对部件上可交替刚性元件,使得当将元件汇集在一起时,设置在元件之间的膜被折叠成波纹状,从而产生在耦合光导内的折叠区域。
封装
在一个实施方案中,适合提供照明的套件包括光源、光输入耦合器、和光导。
卷曲或者可伸缩的光导
在一个实施方案中,可将挠性发光装置卷起至小于选自以下之一的直径的管子:152.4mm;76.2mm;50.8mm和25.4mm。在另一实施方案中,挠性发光装置包括弹簧或者基于弹性的拉紧装置,其可牵拉一部分光导、发光区域、或者光导区域至外壳内。例如,当按压在装置上的按钮时可将膜的发光区域收缩至圆柱形管子内以提供安全、受保护的储存。
使用其他膜的叠层或者用途
在一个实施方案中,将选自光导、光传输膜、发光装置外壳、传热元件、以及发光装置的组件的至少之一层叠至或设置邻近选自以下至少一种:反射膜、棱镜膜反射偏振器、低折射率膜、压敏粘合剂、空气间隙、吸光膜、防眩光涂层、抗反射涂料、保护膜、阻挡膜、和低粘性粘合剂膜。
膜制造
在一个实施方案中,膜或光导是选自以下之一:挤出膜;共同挤出膜;浇注薄膜;UV浇注薄膜;压膜;注射成型膜;刮涂膜;旋转涂覆膜;以及涂覆的膜。在一个实施方案中,将一个或多个包覆层在光导区域的一侧或两侧上共同挤出。在另一实施方案中,将连接层、粘附增强层、材料或者表面改性设置在包覆层以及光导层之间的表面上。在一个实施方案中,在膜形成工序中,耦合光导、或其芯区域与上述膜的光导区域连续。例如,通过在隔开的间隔下切开膜的区域形成的耦合光导可形成耦合光导,该耦合光导在膜的光导区域内是连续的。在另一实施方案中,通过在包括具有耦合光导区域的光导区域的模具中注射成型或者浇铸材料可形成与光导区域连续的具有耦合光导的膜基光导,该耦合光导区域具有在耦合光导之间的间隔。在一个实施方案中,在耦合光导和光导区域之间的区域是均匀以及例如但不限制空气间隙、折射率的小改变、形状或者输入-输出区域的不连续、和分子量或材料组成的小改变的没有界面过渡。
在另一实施方案中,将选自光导层、光传输膜、包覆区域、粘合区域、粘附增强区域、或防划痕层的至少之一涂覆至膜或光导的一个或多个表面上。在另一实施方案中,将光导或包覆区域涂覆至、挤出至或者另外设置至载体膜上。在一个实施方案中,载体膜允许选自以下至少之一:容易处理;更少静电问题;使用常规纸或者封装折叠设备的能力;表面保护(划痕、灰尘、折痕等);在切割操作时辅助获得光导的平整边缘;UV吸收;运输保护;以及使用具有较宽泛的张力以及平直度或者对齐调节的绕组和膜设备。在一个实施方案中,在涂层膜之前;在弯曲耦合光导之前;在折叠耦合光导之后;在添加光提取特征物之前;在添加光提取特征物之后;在印刷之前;在印刷之后;在转变步骤之前或者之后(进一步叠层;胶结;模切;打孔;封装等);在正好安装之前;在安装(当载体膜是外表面时)之后;以及当将光导从安装中移除时将载体膜移除。在一个实施方案中,将一个或多个另外的层叠层在片段或区域至芯区域(或者耦合至芯区域的层),使得在没有一个或多个另外的层下,产生膜的区域。例如,在一个实施方案中,将用作包覆层的光学粘合剂光学耦合触摸屏基材;以及光学粘合剂用于光学耦合触摸屏基材至膜基光导的发光区域,因而保留没有包覆层的耦合光导以用于增加的输入耦合效率。
在另一实施方案中,在耦合光导的区域中将载体膜切开或者移除。在该实施方案中,在将载体膜从线性折叠区域中移除之后,可将耦合光导弯曲或折叠至更小弧线半径。
分离耦合光导
在另一实施方案中,耦合光导与光导是不连续的,并且随后光学耦合光导。在一个实施方案中,将合光导进行选自以下之一:挤出至光导上;使用粘合剂光学耦合光导;通过注射成型胶结或者仍然接触耦合光导和光导的光传输材料来光学耦合光导;热胶结至光导;溶剂胶结至光导;激光器焊接至光导;声焊接至光导;化学胶结至光导;以及另外胶结、粘附或者设置光学接触光导。在一个实施方案中,耦合光导的厚度是选自小于80%;小于70%;小于50%;小于40%;小于20%;小于10%之一的光导的厚度。在一个实施方案中,将发光装置的耦合光导和光导区域模塑。该模塑方法可包括例如但不限于溶剂浇铸;注射成型;刮涂层;旋转涂层。适合于模塑的材料的例子包括但不限于溶剂浇铸丙烯酸和硅酮。该模塑方法还可包括在模塑中反向的提取特征物,该提取特征物形成在模塑的材料中提取特征物。在一个实施方案中,模具具有诸如在传播的方向中的在一个或者多个方向中厚度变化以增加在远离入口侧的末端处提取光输出膜基光导。在另一实施方案中,从相对侧中照明光导的发光区域以及从两侧向中间变尖。在进一步实施方案中,在具有入射至来自第二数目侧的发光区域内的光的光导的第一数目方向中膜基光导变尖,其中第一数目等于第二数目;第一数目是四,或者第一数目大于四。在另一实施方案中,膜基光导的一个或多个表面包括选自非线性、弓形、逐步、随机、光学设计的、拟随机、以及其他形状的一个或多个横截面形状以获得光导和/或装置的特定空间或者角度光输出分布。
玻璃叠层
在另一实施方案中,光导设置在玻璃叠层的一侧内或者上。在另一实施方案中,光导设置在安全玻璃叠层内。在进一步实施方案中,选自光导、包覆、或粘合层的至少一种包括聚乙烯丁酸酯。
图案的光导
在另一实施方案中,将光导或耦合光导的至少之一是设置在包覆、载体膜、基材、或者其他材料上的涂覆的区域。通过使用光导的涂覆的图案,可获得光的不同途径以用于导向光至耦合光导或光导内。在一个实施方案中,光导区域包括导向光以分隔发光区域的光导区域,其中具有光提取特征物的邻近光导区域发射不同颜色的光。在另一实施方案中,光导图案设置在包覆层、载体膜、或其他层上,其包括设置发射来自两种或多种光源的两种或者多种颜色的光的区域,该两种或多种光源耦合至具有耦合光导的输入耦合器内,该耦合光导设置导向来自光源的光至相应铺砌(或者痕迹)的光导。例如,红色LED可设置耦合光至具有耦合光导的光输入耦合器内(其可以为用于图案光导涂层的基于膜基或涂层的、或者相同材料)至光导图案,其中光提取特征物发射光在图案中以提供像素化的颜色显示器中的颜色。在一个实施方案中,在光导图案内光导图案或者光提取区域图案包括选自以下一个或者多个:弧形部分;弯曲直线部分;以及其他规则和不规则图案。耦合光导可以由作为图案的光导的相同材料组成以及它们可以为不同材料。
光提取特征物
在一个实施方案中,通过凸起或者采用“压花辊”以压印表面特征物在表面上,光提取特征物设置在膜、光导区域或包覆区域上或者内。在另一实施方案中,通过辐射(例如UV暴露)固化聚合物同时使它接触具有设置其上的表面特征物的鼓状物、辊、模具或者其他表面来产生光提取特征物。在另一实施方案中,在其中在光导之上或者之内的包覆或低折射率材料、或其他材料被移除或者形成缺口的区域中形成光提取特征物。在另一实施方案中,光导区域包括光反射区域,其中形成光提取特征物,其中光反射区域被移除。通过在光提取特征物或区域内或者邻近光提取特征物或区域添加散射、漫射、或者其他表面或者体积棱镜、折射、衍射、反射、或者散射元件来包括或者可改变光提取(例如到达被提取的区域的光的百分率或者提取光的方向分布),其中包覆或者其他层已经被移除。
在一个实施方案中,光提取特征物是体积光重新导向特征物,该体积光重新导向特征物折射、衍射、散射、反射、全内部反射、漫射、或者另外重新导向光。在层或区域的制备过程中,体积特征可设置在光导、光导区域、芯、包覆、或者其他层或区域内,或者特征物可设置在表面上,另一表面或层随后设置在其上。
在一个实施方案中,光提取特征物包括在胶结剂内的油墨或材料,该油墨或材料包括选自以下至少一种:二氧化钛、硫酸钡、金属氧化物、微球体或者包含聚合物(例如PMMA、聚苯乙烯)的其他非球形颗粒;橡胶;或者其他无机材料。在一个实施方案中,通过选自以下一种来沉积油墨或材料:热喷墨印刷;压电喷墨印刷;压电喷墨印刷;丝网印刷(溶剂或UV);激光器印刷;升华印刷;染料升华印刷;UV印刷;基于调色剂的印刷;LED调色剂印刷;固体油墨印刷;热传递印刷;或式印刷;胶版印刷;照相凹版轮转印刷;照相凹版印刷;胶版印刷;柔版印刷;热蜡染料转移印刷;压印;凸版印刷;活版印刷;静电印刷术;固体油墨印刷;箔片显像;彩箔烫印;热金属排字;模内装潢;以及模内复膜。
在另一实施方案中,通过选自以下之一移除或者改变表面来形成光提取特征物:机械划线;激光器划线;激光器烧蚀;表面划痕;冲压;热冲压;喷砂;辐射暴露;离子轰击;溶剂曝光;材料沉积;蚀刻;溶剂蚀刻;等离子蚀刻;以及化学蚀刻。
在进一步实施方案中,通过选自以下之一通过添加材料至表面或区域来形成光提取特征物:UV浇铸;具有模具的溶剂浇铸;注射成型;热成形;真空成形;真空热成形;以及叠层或者另外胶结;以及耦合包括表面起伏或体积特征物的膜或区域。
在一个实施方案中,选自罩、工具、筛、有图案的膜或组件;光敏抗蚀剂;毛细管膜;漏印板;以及其他有图案的材料或元件用于促进转移光提取特征物至光导、膜、光导区域、包覆区域、或沉积在光导上或内的层或者区域。
在另一实施方案中,使用包括光提取特征物的多于一个光提取层或区域以及可将光提取层或区域定位在一个表面、两个表面上、在体积内、在体积的多个区域内、或者在膜、光导、光导区域、包覆、或者沉积在光导上或内的层或者区域之内的上述位置的组合。
在在另一实施方案中,表面或体积光提取特征物设置在光导或包覆、或者在其上或者其间的区域或表面之上或者之内,该表面或体积光提取特征物导向选自20%、40%、60%、和80%至少之一的从光导内入射的光至与发光装置的发光表面的法线30度内或者与诸如反射空间光调节器的反射表面的法线30度内的角度。
折叠和组装
在一个实施方案中,在折叠或者弯曲步骤中将耦合光导加热以软化光导。在另一实施方案中,将耦合光导折叠,同时它们是在选自以下的温度之一以上:50摄氏度;70摄氏度;100摄氏度;150摄氏度;200摄氏度;以及250摄氏度。
折叠机
在一个实施方案中,使用反向折叠装置将耦合光导折叠或弯曲。在另一实施方案中,凹槽、导向件、销、或其他对应物便于汇集反向折叠装置至一起,使得在耦合光导中折叠和弯曲被正确地折叠。在另一实施方案中,定位导向件、凹槽、销、或其他对应物设置在折叠机上以保持在适当位置或者在折叠步骤时导向一个或多个耦合光导或者光导。在一个实施方案中,光导或耦合光导的至少之一包括洞以及支持器包括定位销,并且当在折叠步骤之前和之中将销放置通过洞时,将光导或耦合光导位置相对支持器固定在至少一个方向中。光导的折叠耦合光导或条带的例子公开在标题为“LIGHT COUPLING INTO ILLUMINATED FILMS”的国际专利申请号PCT/US08/79041,其内容通过引用并入本文中。
在一个实施方案中,折叠装置具有开口,该开口设置接收在折叠步骤中未被折叠的条带。在一个实施方案中,该条带用于拉伸耦合光导至折叠位置内;拉伸折叠装置的两个组件至一起;对齐折叠装置组件至一起;或者紧固折叠,使得耦合光导的弧线半径被降低。
在一个实施方案中,由选自以下之一形成选自叠装置、相对位置维持元件、支持器、或外壳的至少之一:金属薄板;箔片;膜;刚性橡胶;聚合物材料;金属材料;复合材料;以及上述材料的组合。
夹持器
在一个实施方案中,发光装置包括折叠装置,其在折叠操作之后基本上维持耦合光导的相对位置。在另一实施方案中,折叠机或外壳包括盖,其设置通过(例如滑动通过、折叠通过、悬挂通过、夹紧通过、弹扣通过灯)耦合光导以及提供对耦合光导的保护外壳。在进一步实施方案中,在将耦合光导折叠之后将折叠装置移除,并且支撑装置设置维持耦合光导的相对位置。在一个实施方案中,支撑装置是滑动通过耦合光导的具有环形、矩形、或其他几何形状横截面轮廓的管子以及进一步包括狭缝,其中耦合光导、光混合区域、或光导引出管子。在一个实施方案中,管子是选自以下之一:透明;黑色;具有大于70%的漫射照明反射率的内壁;以及在设置邻近耦合光导的区域中具有小于50的光泽,使得接触耦合光导的内管的表面积仍然小。
在进一步实施方案中,制造光输入耦合器和光导的方法包括选自以下至少之一的步骤:维持耦合光导;维持光导;在对应于耦合光导的膜中切割区域;以及折叠或弯曲耦合光导,其中在切割和折叠或弯曲步骤时相对位置维持元件维持光导或耦合光导。在另一实施方案中,制造光输入耦合器和光导的方法包括在膜中切割耦合光导;随后折叠或弯曲耦合光导,其中在切割时维持耦合光导或光导在适当位置处的相同组件也在折叠或者弯曲时维持耦合光导或光导在适当位置。
在另一实施方案中,通过选自以下一种或多种来基本上维持耦合光导的至少一个区域的相对位置:围绕耦合光导或一部分耦合光导包裹带、金属丝、绳子、纤维、线、皮带、绕线、或者类似拉杆材料;设置外壳管子、箱子、壁或者多个壁或组件围绕一部分耦合光导;包裹热收缩材料围绕耦合光导以及施加热量;使用粘合剂来胶结耦合光导;在耦合光导(例如靠近输入端)的一个或多个区域中热胶结或其他粘合剂、或者胶结技术;夹紧光导;设置低折射率环氧树脂、粘合剂、或材料在耦合光导的一个或多个区域周围或者之间;按压包括压敏粘合剂(或者UV固化或热粘合剂)的耦合光导至一起在一侧或者两侧。在一个实施方案中,膜的耦合光导区域包括压敏粘合剂,其中在使用粘合剂将耦合光导插入膜内之后,将耦合光导折叠在彼此顶部以及按压至一起,使得压敏粘合剂维持它们在适当位置。在该实施方案中,压敏粘合剂可具有比膜较低的折射率,可操作包覆层。
在另一实施方案中,折叠机和/或夹持器具有多个表面,该多个表面设置导向、对齐、汇集耦合光导至一起;导向耦合光导至平行;或者导向耦合光导的输入表面朝向光输入表面,当将在折叠机或支持器中平移耦合光导时,该光输入表面设置接收来自LED的光。在一个实施方案中,将耦合光导导向至空腔内,该空腔对齐平行于彼此的耦合光导以及设置耦合光导的输入边缘靠近输入窗。在一个实施方案中,窗开放,包括平整外表面,或者包括适合于接收来自光源的光的光外表面。在另一实施方案中,折叠机和/或夹持器包括低接触面积表面,该低接触面积表面包括设置在折叠机和/或夹持器以及光导之间的表面起伏特征物。
维持装置
在一个实施方案中,至少一个耦合光导包括设置靠近耦合光导的输入表面末端的至少一个挂钩区域。挂钩区域使得可导向对齐装置或下拉装置以维持选自以下至少一种:末端或者靠近耦合光导的末端的区域的相对位置;在耦合光导的厚度方向中耦合光导彼此的相对隔距;在光导的厚度方向中耦合光导相对光导的位置;以及在基本上平行于光导的平面中在一个或多个方向中末端区域或者耦合光导的末端的位置。在一个实施方案中,在耦合光导中挂钩区域包括选自以下至少一种:凸缘、倒钩、凸出物、洞、或小孔区域。在一个实施方案中,用于制造膜基光导的光导或者装置包括压制装置,该压制装置包括两个挂钩区域,该挂钩区域包括在至少一个耦合光导的各侧上的凸缘,其中凸缘使得皮带、金属丝或者其他膜或物体可相对挂钩区域定位,使得皮带、条带、金属丝或其他膜、或者物体可基本上维持在至少一个方向中耦合光导的末端的相对位置。在另一实施方案中,压制装置包括物理限制装置以用于容纳或维持压制装置或挂钩区域在相对诸如支持器、相对位置维持元件、外壳、传热元件、导向件、或拉力形成元件的暂时或永久基底组件或者其他组件的至少一个方向中。在另一实施方案中,用于制造膜基光导的光导或者装置包括压制装置,该压制装置包括挂钩区域,该挂钩区域在耦合光导的各侧上或者靠近耦合光导的输入端处包括两个洞;以及可将耦合光导堆叠在彼此顶部之上以及在基底元件的顶部之上,该基底元件包括对齐洞的两个销。销和洞定位耦合光导的末端以及基本上维持它们靠近耦合光导的输入端的相对位置。在另一实施方案中,一个或多个耦合光导包括挂钩区域,在维持装置按压耦合光导至一起之后,可将该挂钩区域移除。在另一实施方案中,可沿着耦合光导的一部分末端将挂钩区域移除。在一个实施方案中,在将耦合光导捆扎或者使其物理耦合基底或者其他元件之后,将挂钩区域和耦合光导的末端切割、剥落、或者隔离。在将挂钩区域和耦合光导从耦合光导的剩余部分中切割之后,耦合光导的新末端可形成输入表面或者适于光学耦合至诸如窗或次级光学镜片的一个或多个光学元件的表面。
在另一实施方案中,一个或多个耦合光导包括可移除的挂钩区域,该挂钩区域包括从光导中切割的孔穴,在移除挂钩区域之后,该挂钩区域形成耦合光导的光输入表面。例如,在一个实施方案中,将耦合光导阵列切割至膜内,其中靠近输入边缘处耦合光导的末端区域包括延伸通过耦合光导的平均宽度的凸肩状凸缘以及进一步包括切割延伸耦合光导的多于20%的宽度的孔穴。在该实施方案中,在相同工艺步骤中可切割耦合光导的侧向边缘以及孔穴切口,并且它们可包括高质量表面边缘。在使用凸肩状凸缘堆叠和对齐之后,当使用孔穴切口作为导向件间隔将边缘区域从耦合光导的末端中移除时,耦合光导叠堆具有通过孔穴切口形成的边缘集合所形成的光输入表面。类似地,可使用销和洞类型挂钩区域,以及在一个实施方案中,挂钩区域没有延伸通过耦合光导的宽度。例如,靠近耦合光导的宽度末端的洞可用作挂钩区域。
在另一实施方案中,一个或多个耦合光导物理耦合压制装置以及将压制装置在基本上平行于耦合光导的轴的第一方向中平移,使得耦合光导移动更加靠近彼此;更加靠近光导;或者更加靠近基底。例如,在一个实施方案中,耦合光导的末端区域包括洞,在低张力之下将洞对齐至销上。在将耦合光导对齐至销上,将销以及支撑销的基底在远离耦合光导的方向中平移,使得耦合光导朝向彼此和基底拉伸。
在膜或光输入耦合器上转换或者二次加工
在一个实施方案中,将选自耦合光导、光导、光传输膜、光导区域、发光区域、外壳、折叠机、和支持器组件的至少之一夹紧、切割、热成型、或者涂覆。在一个实施方案中,通过选自以下之一来进行组件的切割:刀片;解剖刀;加热的解剖刀;冲压裁剪机;喷水式裁剪机;锯;电热线锯;激光切断机;或者其他叶片或者尖锐边缘。在切割操作之前可将一个或多个组件堆叠。
使组件热成型(在真空、周围压力、或者另外的压力下)以产生弧形或者弯曲的区域。在一个实施方案中,将膜热成型至弯曲内以及随后将耦合光导条带从在光输入耦合器中弧形的膜和折叠切割。
在一个实施方案中,将选自耦合光导、光导、光传输膜、耦合光导的集合、或者在发光装置内其他层或材料的边缘的至少一个边缘改变以变得更加平整(更接近光学平整)、粗糙、或者形成具有预定的结构以在表面处重新导向光(例如在耦合光导的集合的区域中在输入耦合光导的边缘上形成菲涅耳折射特征物),从而在输入表面处在靠近平行于耦合光导的平面的方向中导向光至耦合光导内(例如,在设置靠近LED的耦合光导的集合的表面上形成菲涅耳准直透镜)。在一个实施方案中,边缘改变基本上磨光边缘。通过激光切割边缘;机械磨光边缘;热磨光(表面熔化;火焰磨光;印花平整表面);化学磨光(腐蚀剂、溶剂、二氯甲烷蒸汽磨光等)。
反射涂层或元件
在一个实施方案中,选自耦合光导、膜、和光导的至少一个边缘的至少一个区域包括光学耦合区域或者设置邻近边缘的基本上镜面反射涂层或元件。在一个实施方案中,基本上镜面反射元件或涂层可以在光导内通过TIR传播的角度重新导向一部分射出耦合光导、光导、或膜边缘返回至耦合光导、光导或膜内的光。在一个实施方案中,镜面反射涂层是在油墨和其他胶结剂中选自以下的光反射材料的分散体:铝、银、涂覆的薄片、岩心外壳颗粒、玻璃颗粒、和二氧化硅颗粒的分散体。在另一实施方案中,分散体包括选自以下的尺寸的颗粒:小于100微米的平均尺寸;小于50微米的平均尺寸;小于10微米的平均尺寸;小于5微米的平均尺寸;小于1微米的平均尺寸;小于500nm的平均尺寸。在另一实施方案中,分散体包括具有平行于选自以下的薄片表面的方向中的平均尺寸的基本上平面薄片:小于100微米的平均尺寸;小于50微米的平均尺寸;小于10微米的平均尺寸;小于5微米的平均尺寸;小于1微米的平均尺寸;小于500nm的平均尺寸。在另一实施方案中,将耦合光导折叠和堆叠,以及将光反射涂层施加在光导的边缘上的区域中。在另一实施方案中,将光反射涂层施加至耦合光导的集合的锥形区域。在进一步实施方案中,在切割操作时将切割通过膜、耦合光导、或光导的叶片通过膜,并且使该叶片接触包括反射油墨的坑;以及当叶片返回通过膜的边缘时,将油墨施加至边缘。在另一实施方案中,诸如镜面反射多层聚合物膜的多层反射膜设置在区域中邻近或者光学接触耦合光导,该区域至少覆盖靠近耦合光导的边缘的区域,以及镜面反射多层聚合物膜形成至基本上90弯曲,该弯曲形成耦合光导的反射侧。在切割光导、耦合光导、或者耦合光导的锥形区域时可获得反射膜的弯曲或折叠。在该实施方案中,可将反射膜粘附或者另外物理耦合膜、耦合光导、耦合光导的集合、或者光导,以及折叠产生靠近边缘处平整反射表面以反射光返回至光导、膜、耦合光导或者耦合光导的集合。通过弯曲;施加压力值膜;按压光导使得反射膜的壁或边缘弯曲可完成反射膜的折叠。在折叠之前,反射膜可设置使得它延伸通过边缘。可在多个堆叠的边缘上基本上同时完成反射膜的折叠。
以下是在图中示出的各种实施方案的更加详细描述。
图1是发光装置100的一个实施方案的俯视图,发光装置100包括光输入耦合器101,光输入耦合器101布置在膜基光导的一侧。光输入耦合器101包括耦合光导104的阵列和光源102,光源102布置成通过光输入表面103将光引导到耦合光导104中,光输入表面103包括耦合光导104的一个或多个输入边缘。在一个实施方案中,每个耦合光导104终止于界限边缘处。每个耦合光导104被折叠以使耦合光导的界限边缘层叠而形成光输入表面103。发光装置100进一步包括包含光混合区域105的光导区域106、光导107和发光区域108。来自光源102的光离开光输入耦合器101并且进入膜的光导区域106。在一个实施方案中,光源102被配置为将光发射到光输入表面103中,使得光在每个耦合光导104内传播到光导区域106,来自每个耦合光导104的光与来自耦合光导104的阵列的一个或多个其它耦合光导104的光组合并且在光导区域106内进行全内部反射。这些光在通过光导107传播时在空间上与不同耦合光导104的光在光混合区域105内混合。在一个实施方案中,由于光提取特征物(未示出),光在发光区域108中从光导107发射出。
图2是光输入耦合器200的一个实施方案的透视图,该光输入耦合器200具有折叠在-y方向中的耦合光导104。来自光源的光102被导向至光输入表面103,该光输入表面103包括耦合光导104的输入边缘204。在具有定向组件的耦合光导104内以+y方向传播的一部分来自光源102的光从耦合光导104的侧向边缘203中以+x和-x方向反射以及从耦合光导104的顶部和底部表面中以+z和-z方向反射。在耦合光导内传播的光通过在耦合光导104的折叠201被重新导向至-x方向。
图3是发光装置300的一个实施方案的俯视图,该发光装置300具有在光导区域106的一侧上的三个光输入耦合器101,该光导区域106包括光混合区域105、光导107、和发光区域108。
图4是发光装置400的一个实施方案的俯视图,该发光装置400具有设置在光导107的相对侧上两个光输入耦合器101。在某些实施方案中,可将一个或多个输入耦合器101沿着光导107的相应侧定位。
图5是发光装置500的一个实施方案的俯视图,该发光装置具有设置在光导区域106的相同侧上两个光输入耦合器101。将光源102基本上定向光彼此朝向+y和-y方向。
图6是发光装置600的一个实施方案的截面侧视图,该发光装置600限定靠近基本上平面光输入表面603的区域604,该光输入表面603由耦合光导104的平面边缘组成,该耦合光导104设置接收来自光源102的光。耦合光导包括芯区域601和包覆区域602。输入至耦合光导104的芯区域601的一部分来自光源102的光从耦合光导104的芯区域601和包覆区域602之间的界面全内部反射。在示于图6的实施方案中,将单个包覆区域602置于邻近芯区域601之间。在另一实施方案中,将两个或多个包覆区域602置于邻近芯区域601之间。
图7是发光装置700的一个实施方案的截面侧视图,该发光装置700限定靠近光输入耦合器101的光输入表面处区域704,该光输入耦合器101具有基本上平行于耦合光导104的叠堆方向(示于图7的z方向)的一个或多个平面表面特征物701;一个或多个折射性表面特征物702;以及一个或多个平面输入表面703;以及形成在耦合光导104的相对表面上的斜面,该斜面全内部反射一部分入射光至类似于混合型折射性-TIR菲涅耳透镜的耦合光导104内。
图8是发光装置800的一个实施方案的截面侧视图,该发光装置800限定靠近发光装置800的光输入表面处区域802。通过光学粘合剂801或者其他适合的耦合器或耦合材料使耦合光导104光学耦合光源102。在该实施方案中,由于反射(以及在光源和另一区域处的吸收)更少来自光源102的光损耗,并且容易维持光源102相对于耦合光导104的位置对齐。
图9是发光装置900的一个实施方案的截面侧视图,该发光装置900限定靠近发光装置900的光输入表面处区域903。在该实施方案中,通过具有外部耦合表面902的套筒901使耦合光导104维持在适当的位置,并且通过在耦合光导的末端和具有邻近光源102的外表面902的套筒901之间的光学粘合剂801将耦合光导104的边缘表面有效地平面化。在该实施方案中,因为使用光学粘合剂801使套筒901的外表面902光学耦合边缘,所以耦合光导的切割的表面精整的重要性降低,该光学粘合剂801可降低由于边缘的不完善切割所致否则出现在输入边缘的空气-输入边缘界面处的折射(或者散射损耗)。在另一实施方案中,可使用光学凝胶、流体、或者非粘合剂光学材料以替代光学粘合剂,从而有效地平面化在耦合光导的边缘处的界面。在某些实施方案中,在光学粘合剂、光学凝胶、流体、或者非粘合剂光学材料以及耦合光导的芯区域之间的折射率差别小于选自以下之一:0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05、和0.01。在一个实施方案中,套筒901的外表面902基本上平整和平面。
图10是配置为发射红色光、绿色光和蓝色光的发光背光灯1000的一个实施方案的俯视图。发光背光灯1000包括被布置为分别接收来自红光源1004、绿光源1005和蓝光源1006的光的红光输入耦合器1001、绿光输入耦合器1002和蓝光输入耦合器1003。来自光输入耦合器1001、1002和1003中的每个的光由于光提取特征物1007而从发光区域108发射出,光提取特征物1007将光的部分重新引导至更接近光导区域106内的表面法向的角度,使得光不保留在光导107内并且在发光区域108中离开发光装置1000。光提取特征物1007的图案在如下一个或多个方面是可变的:尺寸、空间、间距、节距、形状、以及在x-y平面内或遍及光导沿z方向的厚度的位置。
图11是包括光输入耦合器101和光导107的发光装置1100的一个实施方案的剖视侧视图,反射光学元件1101布置为邻近包层区域602和光轴沿+y方向的光源1102,光源102布置为将光引导到耦合光导104中。来自光源1102的光传播通过光输入耦合器101内的耦合光导104并且通过光导区域106内的光混合区域105和光输出区域108。参照图11,到达光提取特征物1007的光1104的第一部分以小于临界角的角度被重新引向反射光学元件1101,使其能够从光导107中逸出,从反射光学元件1101反射,通过光导107返回,并且通过发光区域108的发光表面1103离开光导107。到达光提取特征物1007的光1105的第二部分以小于临界角的角度被重新引向发光表面1103,逸出光导107,并且通过发光区域108的发光表面1103离开光导107。
图12是由红色光导1201、绿色光导1202和蓝色光导1203照射的发光显示器1200的一个实施方案的剖视侧视图。具有对应的红色像素12010、绿色像素1209和蓝色像素1208的显示器面板1204的像素的位置对应于光导的按颜色分离的发光区域。在该实施方案中,红色光导1201内的光提取特征物1205在x-y平面中大致对应于被驱动以显示红色信息的显示器面板1204的红色像素1210。类似地,绿色光导1202内的绿色光提取特征物1206和蓝色光导1203内的蓝光提取特征物1207在x-y平面中分别大致对应于被驱动显示相应的绿色信息和蓝色信息的显示器面板1204的绿色像素1209和蓝色像素1208。在另一实施方案中,显示器面板1204是空间光调制器,诸如液晶面板、电涌显示器、基于MEMS的显示器、铁电体液晶面板或诸如显示器行业公知的其它空间光调制器件。在另一实施方案中,显示器面板1204进一步包括像素区域内的颜色过滤器以进一步减少来自相邻光提取特征物的由于到达像素的光导照射引起的串扰。在另一实施方案中,光导彼此光学耦合,并且反射光学元件是镜面反射光学元件。在另外的实施方案中,液晶面板是透明的LCD(诸如来自SamsungElectronics的具有透明阴极的垂直对准型),并且在光导的与显示器面板相对的一侧不存在反射光学元件。在该实施方案中,显示器和背光灯基本是透明的并且能够通过总光透射度大于选自20%、30%、40%和50%的组中的一个的ASTM D1003“看透”。
图13是颜色顺序制显示器1300的一个实施方案的剖视侧视图,颜色顺序制显示器1300包括颜色顺序制显示器面板1301和红色、绿色和蓝色的颜色顺序制发光背光灯1302,发光背光灯1302包括膜基光导。在该实施方案中,来自红色、绿色和蓝色的光源(图13中未显示)的红色光、绿色光和蓝色光通过一个或多个光输入耦合器(图13中未显示)耦合到光导中。以颜色顺序制模式驱动光源,并且显示器面板1301的像素区域相应地切换以显示期望的颜色信息。在一个实施方案中,显示器面板1301为不具有颜色过滤器的空间光调制器。
图14是空间显示器1400的一个实施方案的剖视侧视图,空间显示器1400包括空间光调制器1401和膜基背光灯1402,膜基背光灯1402发射来自不同颜色的光源(图14中未示出)的光。包括第一表面起伏特征物1404的地低接触面积覆盖物1403被定位为在光导107的与空间光调制器1401相对的一侧邻近光导107,并且包括第二表面起伏特征物1406的第二低接触面积覆盖物1405被定位在光导的与空间光调制器相同的侧。在一个实施方案中,第一表面起伏特征物1404和/或第二表面起伏特征物1406中的一个或多个与光导107实体接触。如图14所示,第一低接触面积覆盖物1403也是漫反射率大于70%(通过在具有表面起伏特征物1404的一侧空间显示器1400的外部的第一低接触面积覆盖物1403测量出)的光反射光学元件。光1408在光导107中传播,通过光提取特征物1007从光导107中朝向第一低接触面积覆盖物1403耦合出,从第一低接触面积覆盖物1403反射,通过光导107传播,通过第二低接触面积覆盖物1405传播,并且通过空间显示器1400(其中可进行调制)传播。光1409在光导107中传播、反射离开光提取特征物1007并且从光导107中提取出。光1409随后传播通过第二低接触面积覆盖物1405传播并且通过空间显示器1400。如图14所示,第一低接触面积覆盖物1403和第二低接触面积覆盖物1405与光导107实体接触,并且第一表面起伏特征物1404和第二表面起伏特征物1406容许与光导107相接触,这使能进行封装,使能约束膜基光导107,使得其不会移动或起皱,使能得到平坦的膜(使其没有可起皱或弯曲的间隙),并且使能得到紧凑的、低容积的背光灯1402,而第一低接触面积覆盖物1403不显著地耦合来自光导107的光。在图14中,第一低接触面积覆盖物1403与刚性支撑件1407实体耦合,刚性支撑件1407具有当根据ASTM D790测量时大于2吉帕斯卡的弯曲模量。在一个实施方案中,将第一低接触面积覆盖物1403与刚性支撑件1407实体耦合防止第一低接触面积滑动、形成褶皱或弯曲,和/或有助于保持抵靠光导107和/或空间光调制器1401的压力以用于封闭、封装、防滑,并且有助于保持平坦性。在一个实施方案中,第一低接触面积覆盖物1403是具有表面起伏特征物1404的白色反射膜并且层叠到用作显示器1400的壳体构件(诸如铝壳体)的刚性支撑件1407上。在一个实施方案中,空间光调制器1401是液晶显示器。在另一实施方案中,膜基背光灯1402发射来自选自如下组的一个的光:红色、绿色和蓝色;白色和红色;红色、绿色、蓝色和黄色;红色、绿色、蓝色、黄色和蓝绿色;以及蓝绿色、黄色和品红色。
图15是空间显示器1500的一个实施方案的剖视侧视图,空间显示器1500包括空间光调制器1401和发射白色光的膜基背光灯1501。
图16是空间显示器1600的一个实施方案的剖视侧视图,空间显示器1600包括空间光调制器1401和背光灯1601,背光灯1601包括发射蓝光、UV光或蓝光和UV光的组合的膜基光导107。这些光的部分通过波长转换层1602并且转换成第二颜色的光。在一个实施方案中,波长转换层1602为磷光膜。在另一实施方案中,波长转换层1602为包括量子点的层。
图17是由背光灯1710照明的发光显示器1700的一个实施方案的剖视侧视图,背光灯1710包括以预定空间图案发射不同颜色光的多个光导。显示器面板1730由红色膜基光导1702、绿色膜基光导1703和蓝色膜基光导1704照射,红色膜基光导1702、绿色膜基光导1703和蓝色膜基光导1704彼此之间以及显示器面板1730通过光学粘合剂1701光学耦合,光学粘合剂1701具有比光导的折射率低的折射率。在一个实施方案中,光学粘合剂1701的折射率比光导(1702、1703和1704)的折射率小选自如下组的一个值:0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、0.05和0.01。显示器面板1730的红色像素1721、绿色像素1722和蓝色像素1723对应于光导的按颜色分离的发光区域。在该实施方案中,红色光导1702内的光提取特征物1711在x-y平面中大致对应于被驱动以显示红色信息的显示器面板1730的红色像素1721。类似地,绿色光导1703内的绿色光提取特征物1712和蓝色光导1704内的蓝色光提取特征物1713在x-y平面中分别大致对应于被驱动以显示相应的绿色信息和蓝色信息的显示器面板1703的绿色像素1722和蓝色像素1723。在一个实施方案中,反射光学元件1101镜面反射。在另一实施方案中,红色、绿色和蓝色的光导(1702、1703、1704)和布置在红色、绿色和蓝色的光导(1702、1703、1704)之间的光学粘合剂层1701的总厚度小于100微米。在另一实施方案中,红色、绿色和蓝色的光导1702、1703和1704是通过对两者之间具有低折射率层1701的光导膜层进行共压出而形成的。类似地,可以增加黄色光导,可以增加蓝绿色光导,或者可以使用其它颜色组合的光导来提高显示器的色域或者提供诸如适用于夜视兼容显示器的不同的预定色域。
图18是发光装置1800的一个实施方案的俯视图,该发光装置1800包括具有在中间区域的相同边缘上以相反方向定向的耦合光导104的两阵列的两个光输入耦合器以及两个光源102。如图18所示,当在如图1所示的实施方案中光源102如此时,因为包括LED的光源102不会延伸通过发光区域108的底部边缘,所以发光装置1800的+y和-y边缘可以非常靠近发光区域108的边界。因此,通过示于图18的发光装置1800照明的例如TV可具有从发光装置1800的边缘以+y和-y方向延伸小于2毫米的发光显示器区域。在示于图18的实施方案中,光源102设置基本上在发光装置1800的+y和-y边缘之间的发光区域108的中间区域中。
图19是发光装置1900的一个实施方案的俯视图,该发光装置1900包括具有以+y和-y方向折叠以及然后以+z方向(在图的页面外)折叠朝向单个光源102的耦合光导104的一个光输入耦合器。
图20是空间显示器2000的一个实施方案的剖视侧视图,空间显示器2000,液晶显示器面板2001的后偏振器2002用光学粘合剂801与膜基光导背光灯1402光学耦合。液晶显示器面板2001进一步包括两个显示基板2003(例如,玻璃或聚合物膜)、液晶材料2004和前偏振器2005。液晶显示器面板可进一步包括下面显示器行业公知的一个或多个:其它适合的膜、材料和/或层,诸如补偿膜、对准层、颜色过滤器、涂层、透明导电层、TFT、遮光膜、抗反射膜等。
图21是发光装置11200的一个实施方案的区域的剖视侧视图,发光装置11200包括包含芯区域601和包层区域602的耦合光导104的层叠阵列。芯区域601包括垂直光转弯光学边缘11201。位于耦合光导104的层叠的内部区域中的包层区域602不延伸至垂直光转弯光学边缘11201,并且芯区域601在靠近光源102的区域中由包层分离。光源102和光准直光学元件11203布置在耦合光导104的层叠阵列上的光输入表面11206处。来自光源102的光11207由光准直光学元件11203的反射表面11202准直,进入耦合光导104的叠层,并且通过耦合光导的芯区域601的垂直光转弯光学边缘11201使光11207的光轴12130朝向+x方向旋转。光11207在靠近光源102的芯区域601中传播并且当遇到气隙11208或包层602时在芯区域中进行全内部反射。在一个实施方案中,垂直光转弯光学边缘11201是通过以与耦合光导104的叠层的表面的法向11204成角度11205切割芯区域601的叠层而形成的。在另一实施方案中,靠近光源102的外包层区域602不延伸至光准直光学元件11203和靠近光准直光学元件11203的芯区域601的叠层之间的区域。在另一实施方案中,靠近光准直元件11203的包层区域602为将光准直光学元件11203与耦合光导104的叠层接合的低折射率光学粘合剂。
图22是发光装置11300的一个实施方案的区域的剖视侧视图,发光装置11300包括耦合光导104的叠层阵列,耦合光导104包括芯区域601和包层区域602。芯区域601包括垂直光转弯光学边缘11201和垂直光准直光学边缘11301。位于耦合光导104的叠层的内部区域中的包层区域602不延伸至垂直光转弯光学边缘11201或垂直光准直光学边缘11301,或者芯区域601不被靠近光源102的区域中的包层分离。光源102布置在耦合光导104的叠层上的光输入表面11206处。来自光源102的光11302进入耦合光导104的叠层并且由耦合光导104的芯区域601的垂直光准直光学边缘11301准直。通过耦合光导104的芯区域601的垂直光转弯光学边缘11201使光11302朝向+x方向旋转。光11302在靠近光源102的芯区域601中传播并且当遇到气隙11208或包层区域602时在芯区域601中全内部反射。
图23是发光装置11400的一个实施方案的区域的剖视侧视图,发光装置11400包括耦合光导104的叠层阵列,耦合光导104包括芯区域601和包层区域602。芯区域601包括垂直光转弯光学边缘11201和垂直光准直光学边缘11301。位于耦合光导104的叠层的内部区域中的包层区域602不延伸至垂直光转弯光学边缘11201或垂直光准直光学边缘11301,并且芯区域601不被靠近光源102的区域中的包层分离。靠近垂直光准直光学边缘11301的耦合光导104限定空腔11401。光源102布置在空腔11401内,并且来自光源102的光11402进入耦合光导104的叠层并且由耦合光导104的芯区域601的垂直光准直光学边缘11301准直。通过耦合光导的芯区域601的垂直光转弯光学边缘11201使光11402朝向+x方向旋转。光11402在靠近光源的芯区域601中传播并且当遇到气隙11208或包层区域602时在芯区域中全内部反射。在该实施方案中,空腔11401有利于配准并且提高发光装置11400的光学效率。空腔11401还能够用作对准空腔以将光源102相对于垂直光准直光学边缘11301和/或光转弯光学边缘11201定位在预定位置(x、y和+z配准)处。通过将光源102置于耦合光导104的叠层阵列的空腔11401内,被引导至耦合光导104的叠层阵列中并且在具有包层区域602或沿+x方向更靠近光导区域(未示出)的区域中在全内部反射条件下残留在耦合光导104的层叠阵列中的来自光源102的光通量相对于布置在较大的外表面处的光源增加。在另一实施方案中,空腔11401延伸通过两个或更多个耦合光导104或耦合光导104的芯区域601。
图24是发光装置11800的一个实施方案的立体图,发光装置11800包括耦合光导104,耦合光导104与光导107的表面光学耦合。在一个实施方案中,与光导107光学耦合的耦合光导104具有比光导107的厚度的选自40%、30%、20%、10%和5%的组的一个小的厚度。
图25是发光装置2500的一个实施方案的区域的剖视侧视图,发光装置2500包括布置为光源102邻近的耦合光导104的叠层,光源102具有基板2502和准直光学元件2501。在一个实施方案中,准直光学元件2501为对光进行折射和全内部反射以准直来自发光二极管的光的透镜。
图26是发光装置2600的一个实施方案的立体图,发光装置2600包括光源102和耦合光导104,耦合光导104与x、y和z轴成角度取向。耦合光导104以沿+z轴(发光装置光轴)的第一重定向角2601、沿+x方向的第二重定向角2602以及沿+y方向的第三重定向角2603取向。在另一实施方案中,光源光轴和耦合光导104以沿+z轴(发光装置光轴)的第一重定向角2601、沿+x方向的第二重定向角2602和沿+y方向的第三重定向角2603取向。
图27是光导11000的一个实施方案的俯视图,光导11000包括膜基光导107,膜基光导107包括耦合光导104的阵列。耦合光导阵列的每个耦合光导104进一步包括具有比相应的耦合光导104的沿y方向的宽度小的宽度的耦合光导分阵列11001。
图28是发光装置11100的一个实施方案的透视俯视图,该发光装置11100包括图27的光导11000,其中将耦合光导104折叠,使得它们重叠以及在基本上平行于y方向上对齐,以及随后将耦合光导11001的子-阵列折叠,使得它们重叠和在基本上平行于x方向上对齐,并且设置接收来自光源102的光,以及耦合光至耦合光导104内,该耦合光导104耦合光进入膜基光导107内。
图29A、29B、29C、29D、和29E示出使用光传输膜制备具有连续耦合的光导104的光导107。图29A是光导107的一个实施方案的透视图,该光导107连续耦合至在耦合光导阵列104中各耦合光导104。耦合光导阵列104包括基本上平行于彼此的线性折叠区域2902,其进一步包括设置在线性折叠区域2902内的相对位置维持元件2901。在示于图29A的配置中,当光导107和耦合光导104是光传输膜的区域时,耦合光导阵列是基本上在相同平面(x-y平面)内。在基本上平行于线性折叠区域2902的方向中耦合光导的阵列总宽度,Wt示于图29A。在示于图29A的实施方案中,耦合光导在平行于线性折叠区域的方向2906中具有基本上相同宽度,Ws。在线性折叠区域2902处垂直于膜表面2980的方向2903示于图29A。
如图29B所示,将线性折叠区域2902相对示于图29A的它们的位置彼此平移。在线性折叠区域2902处在垂直于光传输膜表面2980的方向2903(平行于z方向)中在耦合光导阵列104的两个线性折叠区域2902之间的距离增加。此外,如图29B所示,在线性折叠区域2902处在基本上垂直于线性折叠区域2902的方向2906和平行于光传输膜表面2980(x-y平面)的方向(y方向)中在合光导阵列104的线性折叠区域2902之间的距离降低。
如图29C所示,将线性折叠区域2902相对彼此从示于图29B的它们的位置平移。在图29C中,在线性折叠区域2902处本上平行于线性折叠区域2902的方向2906以及平行于光传输膜表面2980的方向(x方向)中在耦合光导阵列104的线性折叠区域2902之间的距离增加。
图29D示出线性折叠区域2902的进一步平移,其中在线性折叠区域2902处在基本上平行于线性折叠区域2902的方向2906以及平行于光传输膜表面2980的方向(x方向)中在耦合光导阵列104的线性折叠区域2902之间的距离增加以及在线性折叠区域2902处在垂直于光传输膜表面2980的方向2903中在耦合光导阵列104的线性折叠区域2902之间的距离增加。
如图29E所示,将线性折叠区域2902相对彼此从它们示于图29D的位置中平移。在图29E中,在线性折叠区域2902处在基本上平行于线性折叠区域2902的方向2906和平行于光传输膜表面2980的方向(x方向)中在耦合光导阵列104的线性折叠区域2902之间的距离进一步从图29D的距离增加以及在线性折叠区域2902处在垂直于光传输膜表面2980的方向2903中在耦合光导阵列104的线性折叠区域2902之间的距离在图29D中进一步降低。
由于如图29A-e所示线性折叠区域2902的平移,线性折叠区域2902的对应边缘2981通过距离,D来分隔。在一个实施方案中,距离,D至少等于在基本上平行于线性折叠区域2902的方向中耦合光导104的阵列的总宽度,Wt。在另一实施方案中,D=N x Ws,其中耦合光导阵列104包括多个,N耦合光导,该耦合光导在平行于线性折叠区域2902的方向中具有基本上相同宽度,Ws。可将设置基本上在彼此之上的耦合光导阵列104沿着第一方向2904切割以提供耦合光导104的输入边缘的阵列,该耦合光导104的输入边缘的阵列终止在垂直于线性折叠区域2902的基本上一个平面中。切割可以在其他角度下以及可包括角度的或者弓形的切割,该切割可提供来自光源的光的准直或光重新导向,该官员设置耦合光至耦合光导的输入表面内。
在进一步实施方案中,制造光输入耦合和光导的方法包括切割耦合光导,使得由相同膜形成两个输入耦合器和两个光导。例如,通过沿着方向2904切割耦合光导,可将光传输膜分成两部分,各自包括光输入耦合器和光导。
图30是反射显示器3000的一个实施方案的区域的剖视侧视图,反射显示器3000包括背光灯3028,背光灯3028在布置于两个包层602之间的膜基光导内具有光提取特征物1007。背光灯3028布置在光调制像素3002和反射显示器3000的反射元件3001之间。光调制像素3002布置在红色、绿色和蓝色的颜色过滤器2822和背光灯3028之间。位于显示器3000外部的环境光3003传播通过基板2823,通过颜色过滤器2822,通过光调制像素3002,通过背光灯3028,并且从反射元件3001反射回而通过背光灯3028、光调制像素3002、颜色过滤器2822、基板2823,并且离开反射显示器3000。通过光提取特征物1007将在背光灯3028的芯区域601内传播的光3004重新引向反射元件3001。这些光在离开反射显示器3000之前反射回而通过背光灯3028、光调制像素3002、颜色过滤器2822和基板2823。在该实施方案中,背光灯3028位于反射空间光调制器3030内。在一个实施方案中,例如且不限制,光调制像素包括液晶材料,反射显示器进一步包括偏振器,并且反射层为位于包层的外表面上的反射涂层。
图31是输入耦合器和具有耦合光导104的光导3100的进一步实施方案的俯视图,其中耦合光导阵列104具有非平行区域。在图31中示出的实施方案中,耦合光导104具有锥形的区域3101,该锥形的区域3101包括基本上平行于彼此的光准直边缘3181和线性折叠区域2902。在另一实施方案中,耦合光导104具有非恒定间隔。在另一实施方案中,制造具有耦合光导104的光导3100的方法包括切割耦合光导在设置在锥形的区域3101处或者靠近锥形的区域3101处的区域3103中,使得当将耦合光导阵列104折叠,耦合光导104重叠以形成能够重新导向光输入通过光输入表面的轮廓的、非平面输入表面,使得光被更加准直,该光导3100具有耦合光导104的锥形区域3101。在另一实施方案中,耦合光导104基本上平行,使得耦合光导104具有区域,该区域具有多于约2度变化的边缘之间的角度。
图32是具有示于图31的耦合光导104的一部分光导3100的透视图。将耦合光导104切割在设置靠近锥形区域3101和折叠的区域3103(示于图31)中,使得锥形的区域3101重叠以形成轮廓的光准直边缘3181,该轮廓的光准直边缘3181能够重新导向光输入通过光输入表面103,使得光在膜基光导107内的x-y平面中更加准直。
图33是光输入耦合器和光导3300的一个实施方案的透视图,该光导3300包括设置在线性折叠区域2902近端的相对位置维持元件3301。在该实施方案中,相对位置维持元件3301具有在平行于光传输膜表面2970的平面(如所示x-y平面)中横截面边缘2971,该光传输膜表面2970设置邻近线性折叠区域2902,该线性折叠区域2902包括以大于10度的角度3302至平行于至少一个耦合光导104的线性折叠区域2902的方向2906定向的基本上线性截面3303。在一个实施方案中,基本上线性截面3303以约45度的角度至平行于线性折叠区域2902的方向设置。
图34和35A是光输入耦合器的光导3400和3500的某些实施方案的分别的俯视图,将光导3400和3500配置使得总体装置的体积和/或尺寸降低,同时保持全内部反射(TIR)光从光源(未显示)中转移至光导内。在图35A中,光输入耦合器和光导3400包括耦合光导束(3401a,3401b),将该耦合光导束(3401a,3401b)折叠两次3402,然后重新结合3403在基本上平行于膜基光导107的平面中。
图35B示出具有光输入耦合器和光导3500的发光装置的一个实施方案,该光导3500包括束(3401a,3401b),将该束(3401a,3401b)向上3501(+z方向)折叠以及结合在叠堆3502中,该叠堆3502基本上垂直于膜基光导107的平面。
图36沿+z方向向上折叠3501的耦合光导束(3401a、3401b)De立体图。在另一实施方案中,束向下(-z方向)折叠。图36是发光装置11500的一个实施方案的区域的立体图,发光装置11500包括耦合光导104的叠层阵列,耦合光导104布置在与用于光源(图36中未示出)的基座9902可操作地耦合(诸如实体耦合)的热传递元件7002的对准空腔11501内。热传递元件7002包括延伸出的散热片7003。来自布置在热传递元件7002内的光源的热通过热传递元件7002传递而远离光源。光源被布置成将光耦合到耦合光导104的叠层中。对准空腔11501能够沿y方向和z方向配准耦合光导104的叠层,并且光源能够提供沿+x方向的配准(防止耦合光导104沿+x方向平移而经过光源)。摩擦或其它机械或粘合的手段能够有利于配准和/或沿-x方向保持叠层相对于光源102的位置(防止叠层从空腔中拉出)。在另一实施方案中,空腔11501的内脊或端防止或限制耦合光导104沿+x方向的横向移动并且提供光源102和耦合光导104的叠层之间的预定最小距离(这能够降低由于来自光源的热导致的耦合光导104的端部处的最大工作温度)。
图37是发光装置11600的一个实施方案的区域的侧视图,发光装置11600包括布置在对准引导件11601的对准空腔11501内的耦合光导104的叠层阵列,对准引导件11601包括延伸出的对准臂件11602。耦合光导104的叠层可插入到沿x方向和z方向配准耦合光导104的对准空腔11501中。对准空腔11501的内端11603能够提供用于耦合光导104的止挡件,其设定用于耦合光导104的叠层和光源102的最小分离距离。来自光源102的光9903被导向耦合光导104。
图38是发光装置3800的一个实施方案的立体图,发光装置3800包括与光导107的边缘3801光学耦合的耦合光导104。在一个实施方案中,与光导107的边缘3801光学耦合的耦合光导104具有小于选自如下组的一个的厚度:光导107的厚度的90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%和10%。
图39是发光装置3900的一个实施方案的非折叠的俯视图,该发光装置3900包括光输入耦合器3908,该光输入耦合器3908包括光导3903和单个耦合光导,该光导3903和单个耦合光导包括通过设置在单个膜内在第一反射表面边缘3906和第二反射表面边缘3907之间的折线3902、反射边缘3904和光输入边缘204限定的折叠区域3909。将光输入耦合器3908的膜沿着折线3902折叠,使得折叠区域3909基本上彼此重叠以及光源102耦合光至各光输入边缘204内。在图39中光学系统显示“未折叠”以及当将膜折叠时,光源3901对应于光源102相对于折叠区域3909的位置。如图39所示,来自光源102(以及当折叠时的光源3901)的光3905从反射边缘3904中全内部反射,该反射边缘3904成角度朝向光导3903的发光区域108。第一反射表面3906和第二反射表面3907通过在膜中成形的边缘(例如成角度或者弯曲)来形成以及用于以从成角度边缘3904全内部反射的角度重新导向一部分来自光源(102和3901)的光至光导内。
图40是当以表示在图中方向4001将膜沿着折线3902折叠时光导3903和光输入耦合器3908的透视图,该光输入耦合器3908包括光源102和图39的耦合光导。该折叠区域3909基本上层叠彼此之上,使得光输入边缘204堆叠和对齐以接收来自光源102的光。
图41是光导3903和图39的光输入耦合器3908的透视图,该光输入耦合器3908被折叠以及包括由膜光导3903的重叠折叠区域3909形成的耦合光导。折叠区域3909基本上层叠在彼此之上,使得光输入边缘204堆叠和对齐以接收来自光源的光102。
图42是膜基光导4205的实施方案的升高视图,该膜基光导4205包括第一发光区域4201和第二发光区域4202,该第一发光区域4201设置接收来自耦合光导4203的第一集合光,该第二发光区域4202设置接收laiI耦合光导4204的第二集合的光。将发光区域彼此在y方向中分隔距离“SD”4206。可将耦合光导4203和4204的组的自由端折叠朝向-y方向,使得两组如图43所示基本上重叠。
图43是图42的膜基光导4205的升高视图,其中将耦合光导4203折叠,使得它们基本上重叠以及形成光输入表面103。在该实施方案中,单个光源(未显示)可照明在相同膜内两个单独的发光区域。在另一实施方案中,两个单独的膜基光导具有被折叠的单独的光输入耦合器,以及将光输入边缘汇集至一起以形成耦合光导叠堆,该耦合光导叠堆设置接收来自光源的光。可使用该类型的配置,例如,其中第一发光区域背光灯LCD和第二发光区域照明在移动电话装置上键盘。
图44是具有光学冗余度的发光装置4400的一个实施方案的截面侧视图,该发光装置4400包括在z方向中堆叠的两个光导107。布置基本上邻近y方向的在支持器4402内光源和耦合光导导向光至芯区域601,使得光4401从各光导107的发光区域108中输出。
图45是发光装置4500的一个实施方案的截面侧视图,该发光装置4500具有热耦合第一传热元件4505(例如金属芯印刷的电路板(PCB))的第一光源4501和第二光源4502,以及从第二传热元件4506中热绝缘(在所示实施方案中通过空气间隙来物理分隔),该第二传热元件4506热耦合第三光源4503和第四光源4504。第一光源4501和第三光源4503设置耦合光至第一光输入耦合器4507和第二光源4502内,并且第四光源4504设置耦合光至第二光输入耦合器4508内。在该实施方案中,从第一光源4501中消散的热量沿着第一传热元件4505在x方向中消散朝向第二光源4502,使得来自第一光源4501的热量基本上没有通过传导增加在第三光源4503处温度。
图46是发光装置4600的一个实施方案的俯视图,该发光装置4600包括在各耦合光导104内具有多个第一反射表面边缘3906和多个第二反射表面边缘3907的多个耦合光导104。在如图46的实施方案中,光源102设置耦合光至各自光输入边缘204内,该光输入边缘204至少部分通过各自第一反射表面边缘3906和第二反射表面边缘3907来限定。
图47是设置在第一反射表面边缘3906和第二反射表面边缘3907之间的具有光输入边缘204的图46的耦合光导104的放大透视图。为了清晰,省略图47的光源102。
图48是发光装置4800的一个实施方案的耦合光导104和光源102的截面侧视图,该发光装置4800包括折射率匹配区域4801,该折射率匹配区域4801设置在耦合光导104的折射率-相匹配的区域4803中在耦合光导104的芯区域601之间,该耦合光导104设置邻近光源102。将光源102定位邻近耦合光导104以及来自光源102的高角的光4802传播通过耦合光导104和折射率匹配区域4801,并且在远离耦合光导104的光输入边缘204的位置处耦合至耦合光导104内。在如图48的实施方案所示,因为光以与光源102的光轴4830的诸如60度传播至靠近光源处芯区域601内;传播通过折射率匹配区域4801;以及全内部反射在芯区域601进一步远离光源102,所以来自光源102的光耦合至更多耦合光导内。在该实施方案中,一部分光耦合至外部耦合光导104内,该外部耦合光导104通常接收如果被包覆则出现在光输入边缘204处或者靠近光输入边缘204处的光。
图49是膜基光导4900的一个实施方案的俯视图,该膜基光导4900包括通过在光导107中切割区域所形成的锥形耦合光导4902的阵列。锥形耦合光导4902的阵列在第一方向(如所示y方向)尺寸,d1中延伸,其小于光导107的发光区域108的平行尺寸,d2。将补偿区域4901限定在膜基光导4900内,该膜基光导4900没有包括锥形耦合光导4902(当未折叠或弯曲锥形耦合光导4902时)。在该实施方案中,补偿区域提供在y方向中具有足够长度的体积以放置光源(未显示)使得光源没有延伸通过光导107的下边缘4903。发光区域108的补偿区域4901可具有更高密度的光提取特征物(未显示)以补偿从锥形耦合光导4902直接接收的较低输入通量至发光区域108内。在一个实施方案中,尽管在发光区域的补偿区域4901内通过光提取特征物接收的光通量水平较低,但是获得在发光区域108中每面积的基本上均匀亮度或光通量输出。通过例如增加光提取效率或者在补偿区域的一个或多个区域内光提取特征物与没有光提取特征物的面积的比率;增加在耦合光导和发光区域之间光混合区域的宽度;降低光提取效率或者在补偿区域外发光区域的一个或多个区域中光提取特征物与没有光提取特征物的面积之间的平均面积比率;及其任意合适的组合。
图50是发光装置5000的一个实施方案的透视俯视图,该发光装置5000包括示于图49的膜基光导和光源102。在该实施方案中,将锥形耦合光导4902在-y方向中折叠朝向光源102,使得耦合光导4902的光输入边缘204设置接收来自光源102的光。传播通过锥形耦合光导4902的来自光源102的光射出锥形耦合光导4902以及进入发光区域108内,其通常以+x方向传播同时以+y和-y方向扩散。在如图50所示的实施方案中,光源102设置在不包括锥形耦合光导4902的区域内,以及光源102不会以y方向延伸通过发光装置5000的下边缘4903。通过未延伸超过下边缘4903,发光装置5000在y方向中具有更窄的整体宽度。而且,发光装置5000在y方向(示于图49)中可维持更窄的尺寸,d1。当将锥形耦合光导4902和光源102向发光区域108之下(-z方向和然后+x方向)沿着折叠(或弯曲)线5001折叠。
图51是发光装置5100的透视图,该发光装置5100包括沿着折叠(或弯曲)线5001在发光区域108之后具有锥形耦合光导4902的示于图50的发光装置5000和示于图50折叠(-z方向以及然后+x方向)的光源102。如从图51中所示,在-y方向中在发光区域108的下边缘以及发光装置4903的相应边缘之间的距离相对较小。当该距离小,发光区域108可出现无边界,以及例如包括背光灯的显示器可出现无框架或者无边界,其中发光区域108延伸非常靠近背光灯的边缘。
图52是膜基光导5200的一个实施方案的俯视图,该膜基光导5200包括成角度、锥形耦合光导的阵列5201,该阵列通过在第一耦合光导定向角,γ处切割在光导107中区域来形成,该定向角定义为在耦合光导轴5202和平行于耦合光导5201的方向的主要组件与光导107的发光区域108之间的角度。通过在第一耦合光导定向角处在光导107内切割锥形耦合光导5201,当将其折叠时,成角度、锥形光导5201提供具有足够长度的尺寸的体积以放置光源,使得光源未延伸通过膜基光导5200的下边缘4903。
图53是发光装置5300的一个实施方案的透视图,该光装置5300包括示于图52的膜基光导5200和光源102。如图53所示,将成角度、锥形耦合光导5201在-y方向中折叠朝向光源102,使得堆叠耦合光导5201的光输入表面204设置接收来自光源的光102。
图54是膜基光导5400的一个实施方案的俯视图,该膜基光导5400包括通过以第一耦合光导定向角5406切割在光导107中的区域所形成的成角度、锥形耦合光导5201的第一阵列和通过在第二耦合光导定向角5407处切割在光导107中区域所形成的成角度、锥形耦合光导5402的第二阵列。通过分别以第一耦合光导定向角5406和第二耦合光导定向角5407切割在光导107内第一耦合光导阵列5201和第二耦合光导阵列5402,当折叠时,成角度、锥形的光导5201and5402提供具有足够长度的尺寸的体积以放置一种或多种光源102,使得一种或多种光源102未延伸通过光导107的下边缘4903。
图55是发光装置5500的一个实施方案的透视俯视图,该发光装置5500包括示于图54的膜基光导5400以及以+y方向和-y方向发光的光源102(例如设置背对背的两个LED)。将第一耦合光导阵列5201以-y方向折叠朝向光源102,使得各光输入表面204设置接收来自光源102的光以及将第二耦合光导阵列5402以+y方向折叠朝向光源102,使得各光输入表面204设置接收来自光源102的光。使第一和第二耦合光导阵列5201和5402成角度以远离发光区域108的中心,使得可将光源102设置在光导107的中心区域(在y方向中),使得光源102不会延伸通过光导107的下边缘4903或者上边缘5401。可将光源102、第一耦合光导阵列5201、以及第二耦合光导阵列5402沿着折叠(或弯曲)轴5001折叠至发光区域108下方,使得发光装置5500基本上无边缘或者具有延伸非常靠近在x-y平面中发光装置的边缘的发光区域。
图56是发光装置5600的一个实施方案的俯视图,该发光装置5600包括用作光重新导向性光学元件的光导107、耦合光导104和镜子5601,其包括弧形或者弓形的反射表面或区域,该表面或区域设置重新导向来自光源102的光至耦合光导104内。在耦合光导104内,光传播通过耦合光导104至光导107内以及射出在发光区域108中光导107。
图57是发光装置5700的一个实施方案的俯视图,该发光装置5700包括光导107、耦合光导104和镜子5701。在该实施方案中,镜子5701包括两个或者多个弧形或弓形的表面或区域,该表面或区域设置重新导向来自诸如示于图57的两种光源102的一种或多种光源的光至耦合光导104内,其中镜子用作双向光转向光学元件。在耦合光导104内,光传播通过耦合光导104至光导107内以及射出在发光区域108中光导107。如图57所示,光源102设置发射具有基本上平行于+x方向的相应光源光轴5702的光。曲面镜重新导向光至以+y定向的轴5703以及以-y方向定向的5704内。在另一实施方案中,将光源的光轴102基本上以-z方向(向页面内)定向以及曲面镜重新导向光至分别以+y和-y方向定向的轴5703和5704。
图58是发光装置5800的一个实施方案的俯视图,该发光装置5800包括光导107和在光导107的相对侧上耦合光导104,沿着侧面5001(由图58中的假想线表示)将该光导107折叠在发光装置5800的发光区域108后,使得在发光区域108和发光装置5800的相应边缘(5001,5832)之间的框架或者边界区域(5830,5831)在+x方向、-x方向、和+y方向中最小化以及沿着示于图58的诸如三边或者边缘的期望侧面或边缘数目,发光装置5800可以基本上无边缘(或者具有小框架)。
图59是发光装置5900的一个实施方案的俯视图,该发光装置5900包括在两正交侧上具有耦合光导104的光导107。在该实施方案中,光耦合光学元件5901设置增加光通量,该光耦合光学元件5901耦合光源102至两组耦合光导104内。将来自光源102的第一部分的光5902折射至其上以进入光耦合光学元件5901内以及将其波导条件下导向至基本上平行于x轴定向的耦合光导104内,并且第二部分的光5903折射至其上以进入光耦合光学元件5901和将其在波导条件下导向至基本上平行于y轴定向的耦合光导104内。
图60是发光装置6000的一个实施方案的一部分截面侧视图,该发光装置6000包括光导107和光输入耦合器101。在该实施方案中,将低接触面积覆盖物6001操作耦合(如图60所示的物理耦合)至光输入耦合器101(或者在光输入耦合器101内一个或多个元件)或者包裹光输入耦合器101以及通过诸如一根或多根光纤6002的合适的固定装置物理耦合或者维持在靠近光导107的区域中,该固定装置缝合接触或者邻近光导107的低接触面积覆盖物6001。在如图60所示的实施方案中,缝通过低接触面积覆盖物6001和光导107,以及在光导107的发光部分内在光的传播的主要方向(-x方向)中提供非常小表面积。在光导内具有小表面的物理耦合装置降低在光导内传播的可降低光学效率或者导致杂光的光的散射或反射。在如图60中示出的实施方案中,光纤(或者金属丝、线等)6002提供物理耦合装置的低接触面积,该物理耦合装置具有在y-z平面(与在光导区域内光的光轴方向(-x方向)正交)中横截面的小百分率。
图61显示示于图60的光导107的区域的放大视图,其中光导107接触低接触面积覆盖物6001。在该实施方案中,低接触面积覆盖物6001具有凸状表面特征物6101,该凸状表面特征物6101降低接触光导107的表面6103的接触面积6102,该光导107设置靠近低接触面积覆盖物6101。在其他实施方案中,低接触面积覆盖物6001包括任意合适的特征物和降低接触面积6102。
图62是发光装置6200的一个实施方案的一部分侧视图,该发光装置6200包括受到低接触面积覆盖物6001保护的光导107和耦合光导104。通过诸如一个或多个一个或多个缝接光纤6002的适合的固定装置可将低接触面积覆盖物6001如图62所示可操作耦合(例如物理耦合)至在低接触面积覆盖物6001的两个或多个区域处光导1007,使得低接触面积覆盖物包裹耦合光导104。非可调节的圆柱形张力杆6205和可调节的圆柱形张力杆6201设置在y方向中基本上平行于彼此以及通过两个支柱6202操作耦合(例如物理耦合),该两个支柱6202在x方向中基本上平行于彼此。低接触面积覆盖物6001的内表面6101包括凸状表面特征物。当将圆柱形张力杆6201平移在+x方向中时,将低接触面积覆盖物6001的内表面6101拉伸向+z和-z方向内至光导107和耦合光导104上。当将圆柱形张力杆6201在+x方向中平移时,在低接触面积覆盖物6001上表面起伏特征物降低从耦合光导104和/或光导107内光损耗的量。通过移动耦合光导104更靠近至一起以及更靠近光导107,在+x方向中平移张力杆也降低平行于z方向的发光装置6200的高度。低接触面积覆盖物6001也提供对灰尘污染的保护以及通过其他组件物理接触耦合光输出耦合光导104和/或the光导膜107。
图63A是膜基光导6300的一个实施方案的一部分的透视图,该膜基光导6300包括耦合光导6301,该耦合光导6301包括一个或多个凸缘。在该实施方案中,各耦合光导6301在如图63A所示的耦合光导6301的末端区域6307的各相对侧上包括凸缘6306。将搭接片6302导向通过在基底6304中形成的两个缝隙6303以及通过末端以y方向拉伸(或者以+y方向,例如,如果在-y方向中搭接片的区域相对于基底6304维持固定)。通过固紧搭接片6302,将耦合光导6301推动更加靠近至一起以及朝向在z方向中基底6304以便于相对基底6304固定耦合光导6301。而且,搭接片6303和通过凸缘6306形成的挂钩区域防止或者限制耦合光导6301在-x方向中平移。在一个实施方案中,在将耦合光导6301推动至一起之后,将耦合光导6301和/或凸缘6306的末端区域6307切割或者另外沿着切口轴6305来移除。沿着切口轴6305在耦合光导6301的末端处所得新边缘可以为输入表面或者另外耦合至光学元件、或者将其磨光以形成耦合光导6301的新输入表面。末端可物理或者光学耦合窗或粘合剂、或者诸如设置在耦合光导6301的末端以及高光泽氟化乙烯丙烯(FEP)膜之间的紫外(UV)可固化环氧树脂的环氧树脂、或者磨光玻璃,使得可将膜或玻璃移除,留下有光泽的、磨光的由环氧制成的输入表面,其也有助于容纳耦合光导6301的末端至一起。在另一实施方案中,在将一个或多个耦合光导6301粘附至一起或者至发光装置6300的另外的组件之后,将支撑装置移除。在另一实施方案中,未将末端区域6307从耦合光导6301中移除以及耦合光导6301的末端形成如图63A所示的光输入表面204的耦合光导6301。
图63B是发光装置11700的一个实施方案的透视图,该发光装置11700包括膜基光导11702和光反射光学元件11701(如图63B所示透明以示出反射光线),该光反射光学元件11701也是光准直光学元件和挡光元件。光反射光学元件11701具有区域11705,该区域11705延伸超过光导区域106以及包裹耦合光导叠堆104,并且具有翼片区域11703,将翼片区域11703折叠朝向光源102以形成光准直元件11706。将来自光源102的光11704射出光准直元件11706的翼片区域11703以及在y-z和y-x平面中变得准直(更小角半宽度强度),并且进入耦合光导104的输入边缘204。溢出耦合光导104的杂光被阻挡(在该实施方案中反射或者吸收)通过光反射光学元件11701直接从耦合光导叠堆104射出,该光反射光学元件11701也是光阻挡光学元件。在另一实施方案中,通过压敏粘合剂光反射光学元件11701可以光学耦合膜基光导11702以及光反射光学元件11701可散射性反射、镜面反射、或其组合一部分的入射光。在进一步实施方案中,光反射光学元件11701是低接触面积覆盖物或者包括接触膜基光导11702的表面起伏特征物。
图64是膜基光导6400的一个实施方案的透视图,该膜基光导6400包括光输入耦合器和光导107,该光导107包括设置邻近线性折线或区域的相对位置维持元件3301。在该实施方案中,相对位置维持元件3301具有在平行于光导107的平面(如所示x-y平面)中横截面导向件边缘,该横截面导向件边缘包括以平行于线性折叠方向(-y方向)的方向6404(+y方向)约45度的角度3302定向的基本上线性成角度的导向件边缘3303。如果在没有相对位置维持元件3301下将耦合光导6401折叠,以-y方向中拉伸耦合光导的折叠或弯曲的力量的应力点是在区域6402处,其中耦合光导6401从光导107中分隔。通过使用相对位置维持元件3301,当将耦合光导6401在-y方向中拉伸,将力量分配通过相对位置维持元件3301的成角度的导向件边缘3303的长度区域6403。在一个实施方案中,因为使用相对更多力量可将耦合光导6401拉伸,所以在相对位置维持元件3301上成角度的导向件边缘3303降低撕裂耦合光导6401的可能性以及能够使更低的分布(降低在z方向中高度)。在另一实施方案中,在靠近长度区域6403的耦合光导6401中相对位置维持元件3301的厚度和边缘轮廓支配折叠的最小弯曲半径。
图65是相对位置维持元件6501的一个实施方案的透视图,该相对位置维持元件6501包括圆角边缘表面6502。通过整圆边缘表面6502,具有折叠的膜的接触表面积增加至圆角边缘表面6502。通过在-y方向中分布拉伸力量在耦合光导6401的更大面积上,例如,耦合光导6401可能折叠或者撕裂。
图66是相对位置维持元件6600的一个实施方案的透视图,该相对位置维持元件6600包括圆角边缘表面6502和圆形尖端6601。通过整圆边缘表面6502,具有折叠的膜的接触表面积增加至圆角边缘表面6502。通过在-y方向中分布拉伸力量在耦合光导6401的更大面积上,例如,耦合光导6401可能折叠或者撕裂。当将耦合光导6401折叠(或者弯曲)或者同时维持折叠或弯曲时,通过整圆相对位置维持元件6600的尖端6601,边缘尖锐程度降低以及可能诱导定位在耦合光导6401中应力区域。
图67是膜基光导6700的一个实施方案的一部分透视图,该膜基光导6700包括耦合光导6301,该耦合光导6301包括一个或多个凸缘6306。在该实施方案中,在如图63中所示耦合光导6301的末端区域6307的各相对端上各耦合光导6301包括凸缘6306。将搭接片6302导向通过在基底6304中两个缝隙6303以及通过两端拉伸在y方向中(或者在+y方向中,例如,如果搭接片的区域在-y方向相对基底6304固定维持)。通过紧固搭接片6303,将耦合光导6301推动更靠近至一起以及朝向在z方向中基底6304以便于相对基底6304固定耦合光导6301。而且,搭接片6303和通过凸缘6306形成的挂钩区域阻止和限制耦合光导6301以-x方向平移。在一个实施方案中,通过沿着切口轴6305撕裂或者切割在孔穴切口6701和凸缘6306之间的区域,在推动耦合光导6301至一起,将耦合光导6301和/或凸缘6306的末端区域6307切割或者另外沿着孔穴切口6701来移除。然后使孔穴切口6701的边缘6702变成耦合光导6301的光输入表面。例如,在一个实施方案中,用于切割来自膜的耦合光导6301的切割装置也可在耦合光导上切割光输入表面,并且凸缘6306和搭接片6302辅助组装。
图68是示出在图62中发光装置6200的一个实施方案的一部分透视图,该发光装置6200包括通过低接触面积覆盖物6001所保护的光导107和光输入耦合器。在该实施方案中,通过使光纤6002通过在缝合或者穿线类型活动中低接触面积覆盖物6001和光导107的两层,通过光纤6002将低接触面积覆盖物6001物理耦合至在低接触面积覆盖物6001的两个区域中光导1007。
图69是发光装置6900的一个实施方案的俯视图,该发光装置6900具有两个光输入耦合器,该光输入耦合器包括设置在光导107的相对侧上耦合光导104和第一光源6902以及第二光源6903。铝棒类型传热元件6901设置热耦合来自第一光源6902和第二光源6903的热量,并且沿着发光装置6900的长度在x方向中消散热量。在其他事实方案中,可将一个或多个合适的传热元件并入发光装置6900内以便于消散来自发光装置6900的热量。
图70是发光装置7000的一个实施方案的透视图,该发光装置7000包括光导107、光输入耦合器101、和光反射膜7004,该光反射膜7004设置在光输入耦合器101和发光区域108之间。在光输入耦合器101中光源的电路板7001耦合来自光源的热量至传热元件散热片7002,该传热元件散热片7002热耦合电路板7001。在该实施方案中,传热元件7002包括风扇7003以及将其延伸在光反射膜7004和发光区域108之后的x-y平面中以提供增加的表面积,并且占用未延伸通过光导107的边缘7030的体积以将热量导出在光输入耦合器101中电路板7001和光源。
图71是发光装置7100的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7100包括耦合光导的叠堆7101,该叠堆7101设置接收来自光准直光学元件7102和光源102的光。光准直光学元件7102的输出表面7103对应于耦合光导的叠堆7101的光输入表面7105。通过光准直光学元件7102使来自光源102的光7104准直以及进入耦合光导的叠堆7101。例如,如图71所示,输出表面7103具有基本上匹配耦合光导的叠堆7101的光输入表面7105的矩形形状的矩形形状。
图72是示于图71中发光装置7100的截面侧视图。通过光准直光学元件7102准直的光7104进入耦合光导7201的叠堆7101。
图73是发光装置7300的一个实施方案的俯视图,该发光装置7300包括物理耦合光准直光学元件7102的耦合光导的叠堆7101。耦合光导的叠堆7101的物理耦合区域限定空腔7331,在其内设置光准直光学元件物理耦合区域7302。在所示的实施方案中,光准直光学元件物理耦合区域7302是在光准直光学元件7102上的脊7330以及耦合光导的叠堆7101的物理耦合区域是在各耦合光导内部分地围绕开口或孔穴切口的区域7301,当将其折叠时,其形成空腔7331,其在x和y方向中基本上限制和对齐光准直元件7102。
图74是发光装置7400的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7400包括使用折射率匹配粘合剂7402光学耦合至耦合光导的叠堆7101的光转向光学元件7401。来自光源102的光7403全内部反射出光转向光学元件7401的光转向表面7405;通过折射率匹配粘合剂7402以及进入耦合光导的叠堆7101内,并且将来自光源102的光7403的光轴旋转。在没有从光转向光学元件7401的光转向表面7405反射下,来自光源102的光7404直接通过耦合光导的叠堆7101内。
图75A是发光装置7500的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7500包括光源102,该光源102设置邻近具有光转向光学边缘7502的耦合光导的叠堆7501的侧向边缘7503。光转向光学边缘7502以第一方向(例如,-y方向)反射一部分入射来自具有光轴7504的光源102的光,通过与在第二方向(例如,-x方向)的角度7506使得将光轴7504从第一方向中旋转。
图75B是发光装置7530的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7530包括光源102,该光源102设置邻近具有光转向光学边缘7502的耦合光导的叠堆7501的延伸的区域7508的光输入表面边缘7507。在该实施方案中,在没有损坏(例如,划痕或者撕裂)或者不必要地耦合光输出耦合光导(例如,具有溢流粘合剂)的叠堆7501的侧向边缘7503下,延伸的区域7508使得光输入表面边缘7507可被切割、修整、和/或磨光(单独地或者作为叠堆的耦合光导的集合)或者胶结至光准直光学元件。
图76是发光装置7600的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7600包括光源102,使用粘合剂7402(例如折射率匹配粘合剂或光学粘合剂)光学耦合至耦合光导的两个叠堆7101,该光源102设置耦合光至两个光转向光学元件7401至内。
图77是发光装置7700的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7700包括光源102,使用折射率匹配粘合剂7402光学耦合至耦合光导的两个叠堆7101,该光源102设置耦合光至双向光转向光学元件7701内。在该实施方案中,单个双向光转向光学元件7701划分和旋转在第一方向(-y方向)中来自单个光源的光的光轴至两个不同方向(-x和+x方向)内;取代单向的光转向光学元件;以及降低部分数目和相关花费。
图78是发光装置7800的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7800包括设置耦合光至双向光转向光学元件7801内的两个光源102,使用折射率匹配粘合剂7402将该双向光转向光学元件7801光学耦合至耦合光导的两个叠堆7101。在该实施方案中,单个双向光转向光学元件7701设计划分和旋转来自第一方向(-y方向)的两种光源的光的光轴至两个不同方向(+x和-x方向)。
图79是发光装置7900的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置7900包括光源102,该光源102设置耦合至具有光转向光学边缘7502的耦合光导的两个叠堆7501内。在该实施方案中,将耦合光导的两个叠堆7501划分以及旋转来自第一方向(-y方向)的光源的光的光轴至两个不同方向(+x和-x方向)。
图80是发光装置8000的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置8000包括光源102,该光源102设置耦合光至具有光转向光学边缘7502的耦合光导的两个重叠叠堆7501内。在该实施方案中,耦合光导的两个叠堆7501划分和旋转来自第一方向(-y方向)的来自光源的光的光轴至两个不同方向(+x和-x方向)。
图81是发光装置8100的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置8100包括光源102,该光源102设置耦合光至具有光转向光学边缘7502的耦合光导的叠堆7501内。在该实施方案中,耦合光导的叠堆7501具有翼片8102,该翼片8102具有翼片对齐开口或者小孔8101。可使用翼片对齐开口或小孔8101以例如定位从电路板延伸具有销的耦合光导的叠堆7501(以及它们的光输入表面),该电路板包括光源以使能有效光耦合至耦合光导的叠堆7501内。
图82是发光装置8200的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置8200包括光源102,该光源102设置耦合光进入具有光转向光学边缘7502的耦合光导的叠堆7501内。在该实施方案中,在低光通量密度区域8202中耦合光导的叠堆7501具有对齐开口或者小孔8201以例如定位耦合光导的叠堆7501至光源102以及将它们定位在低光通量密度区域8202中,使得无需翼片,并且由于对齐开口或小孔8201的位置在耦合光导的叠堆7501被最小化。
图83是发光装置8300的一个实施方案的区域的俯视图,该发光装置8300包括光源102,该光源102设置耦合光至具有光源覆盖翼片区域8301的耦合光导的叠堆7501内,该光源覆盖翼片区域8301包括用于定位具有光源102的耦合光导的叠堆7501的光输入表面8303的对齐空腔8302。在该实施方案中,例如,可将在耦合光导的叠堆7501的对齐空腔7501放置在光源102上,使得耦合光导的叠堆7501的光输入表面8303基本上定位和对齐在具有光源102的x和y方向中。
图84是光导8400的一个实施方案的俯视图,该光导8400包括具有耦合光导8401的膜基光导107,该耦合光导8401具有光转向光学边缘7502。可将耦合光导8401以+z方向折叠以及以+x方向8402侧面平移(在图85中所示折叠),使得耦合光导8401堆叠和对齐彼此。
图85是发光装置8500的一个实施方案的俯视图,该发光装置8500包括具有耦合光导8401的示于图84的光导8400,该耦合光导8401被折叠和平移以形成耦合光导8401的叠堆7501,使得叠堆7501延伸通过膜基光导107的光导区域106的侧向边缘8501。来自光源102的光8502具有在-y方向中的光轴,通过耦合光导的叠堆7501的光转向光学边缘7502将该光轴旋转至-x方向以及在耦合光导8401的叠堆7501中折叠重新导向耦合光导定向至-y方向,使得光具有以-y方向射出的光轴。然后光8502传播至膜基光导107的光导区域106内以及射出在发光区域108中膜基光导107。
图86是光导8600的一个实施方案的俯视图,该光导8600包括具有耦合光导8401的膜基光导107和非折叠的耦合光导8603,该耦合光导8401具有光转向光学边缘7502。非折叠的耦合光导8603具有沿着由其耦合光导8401延伸的光导区域106的边缘的宽度8601以及在垂直于边缘的方向中长度8602,其中耦合光导8401连接光导区域106。
图87是发光装置8700的一个实施方案的俯视图,该发光装置8700包括如图86所示的具有耦合光导8401的光导8600,将耦合光导8401折叠和平移以形成耦合光导8401的叠堆7501,该耦合光导8401延伸通过膜基光导107的光导区域106的侧向边缘8501(或者包括侧向边缘8501的平面)。来自光源102的光8502以-y方向具有光轴,通过耦合光导8401的叠堆7501的光转向光学边缘7502将该光轴旋转至-x方向;以及在耦合光导8401的叠堆7501中折叠重新导向耦合光导定向至-y方向,使得光具有以-y方向射出耦合光导8401的光轴。然后光8502传播至光导区域106内以及射出在发光区域108中膜基光导107。来自光源102的光8702具有在-y方向中光轴已经通过非折叠的耦合光导8603以及直接通过至光导区域106内。在该实施方案中,因为非折叠的耦合光导8603无需折叠以及以+x方向平移以接收来自光源102的光,非折叠的耦合光导8603使得耦合光导8401的叠堆7501未延伸通过膜基光导107的光导区域106的侧向边缘8501。
图88是光导8800的一个实施方案的俯视图,该光导8800包括具有耦合光导8801的膜基光导107和光准直光学边缘8802,该耦合光导8801具有光转向光学边缘8803。可将耦合光导8801以+z方向折叠以及以+x方向8402侧向平移(在图89中所示折叠),使得耦合光导8801堆叠和对齐在彼此之上。
图89是发光装置8900的一个实施方案的俯视图,该发光装置8900包括具有耦合光导8801的示于图88的光导8800,以及将其平移以形成耦合光导8801的叠堆8902,使得耦合光导8801的叠堆8902延伸通过膜基光导107的光导区域106的侧向边缘8501。将来自光源102的光8901准直通过光准直光学边缘8802以及具有-y方向的光轴,通过耦合光导8801的叠堆8902的光转向光学边缘8803将其旋转至-x方向,并且在耦合光导8801的堆叠8902中折叠重新导向耦合光导定向至-y方向,使得光具有以-y方向射出耦合光导8801的光轴。然后使光8901传播至膜基光导107的光导区域106内以及射出在发光区域108中膜基光导107。
图90是光导9000的一个实施方案的俯视图,该光导9000包括具有耦合光导9001的膜基光导107,该耦合光导9001具有光转向光学边缘8803、光准直光学边缘8802、以及延伸的区域7508。可将耦合光导9001以+z方向折叠以及以+x方向8402(在图91中所示折叠)旁侧转移,使得耦合光导9001堆叠和对齐在彼此之上。
图91是示于图90的光导9000的一个实施方案的俯视图,该光导9000具有耦合光导9001,将耦合光导9001折叠和平移以形成耦合光导9001的叠堆9101,使得耦合光导9001的叠堆9101延伸通过膜基光导107的光导区域106的侧向边缘8501。耦合光导9001的叠堆9101的延伸的区域7508延伸通过耦合光导9001的侧向边缘7503,以及在没有损坏侧向边缘7503下,可将叠堆9101沿着切割线9102(或者粘附至光学元件或光源)切割和/或磨光。
图92是光导9200的一个实施方案的俯视图,该光导9200包括具有耦合光导8401的第一集合的膜基光导107和定向以在多个方向中转向光的具有光转向光学边缘9230的耦合光导9203的第二集合,以及非折叠的耦合光导9201。可将耦合光导8401在+z方向中折叠以及在+x方向8402(在图93中所示的折叠)侧向平移,使得它们堆叠和对齐在彼此之上。可将耦合光导9203在+z方向中折叠以及在-x方向9202(在图93中所示折叠)中侧向折叠,使得它们堆叠和对齐彼此之上。
图93是发光装置9300的一个实施方案的透视俯视图,该发光装置9300包括光源102,该光源102设置耦合光至示于图92的光导9200内,该光导9200具有耦合光导8401的第一集合和耦合光导9203的第二集合,将该耦合光导8401的第一集合在+x方向中折叠和平移,将该耦合光导9203的第二集合在-x方向中折叠和平移。在该实施方案中,将耦合光导8401的第一集合折叠和平移至耦合光导9203的第二集合上,将该耦合光导9203的第二集合折叠和平移在非折叠的耦合光导9201上,该非折叠的耦合光导9201设置接收来自光源102的光以及传输光至光导区域106。
图94A是发光装置9400的一个实施方案的俯视图,该发光装置9400包括光源102,该光源102设置耦合光至示于图92的光导9200内,该光导9200具有耦合光导8401的第一集合和耦合光导9203的第二集合,将该耦合光导8401的第一集合在+x方向中折叠和平移,将该耦合光导9203的第二集合在-x方向中折叠和平移。在该实施方案中,将耦合光导8401的第一集合折叠和平移,使得耦合光导8401的第一集合与折叠交错以及将耦合光导9203的第二集合平移至非折叠的耦合光导9201上。在一个实施方案中,交错靠近光源102的耦合光导8401和9203改善在光导区域106内光的均匀性,从而便于阻止或者限制光源对齐和/或光输出分布的非期望改变。
图94B是发光装置10100的一个实施方案的区域的截面侧视图,该发光装置10100包括具有耦合光导的叠堆7501,该叠堆7501具有设置靠近耦合光导的叠堆7501的输入边缘的内部导光边缘10101以及设置靠近膜基光导107的光导区域106的内部导光边缘10104。来自光源102的光10102进入耦合光导的叠堆7501,以及通过设置靠近耦合光导的叠堆7501的输入边缘表面的内部导光边缘10101来反射和重新导向。通过设置靠近耦合光导的叠堆7501的输入边缘的内部导光边缘10101来反射和重新导向光源102的光10103以及通过设置靠近膜基光导107的光导区域106的内部导光边缘10104来进一步反射和重新导向。
图95是光导9500的一个实施方案的俯视图,该光导9500包括膜基光导107,该膜基光导107包括耦合光导8401,该耦合光导8401具有光转向光学边缘7502,该光转向光学边缘7502具有沿着第一方向9501的相反形式延伸的耦合光导。
图96是折叠的光导9600的一个实施方案的透视图,该折叠的光导9600包括示于图95的光导9500。使用两相对位置维持元件2901在+z方向、+x、和-y、然后-z方向通过平移一端(示于图95的顶端)来折叠9602耦合光导8401以形成耦合光导8401的叠堆7501。在进一步实施方案中,可沿着切割线将耦合光导8401的叠堆7501切割以形成耦合光导8401的两个叠堆7501。
图97是光导9700的一个实施方案的俯视图,该光导9700包括膜基光导107,该膜基光导107具有耦合光导9702,该耦合光导9702具有光转向光学边缘8803、光准直光学边缘8802、和光源覆盖翼片区域8301,该光源覆盖翼片区域8301包括用于定位具有光源的耦合光导叠堆的光输入表面的对齐空腔8302。光导9700也包括具有准直光学边缘8802的非折叠耦合光导9703和光源覆盖翼片区域8301,该光源覆盖翼片区域8301包括用于定位具有光源的非折叠的耦合光导9703的光输入表面的对齐空腔8302。耦合光导9702进一步包括在耦合光导9702的边缘上弯曲区域9701以降低应力(例如由扭转或者侧向弯曲所致)聚集在尖角处的可能性,因而降低膜破裂的可能性。可将耦合光导9702在+z方向中折叠以及在+x方向8402(在图98中所示折叠)中侧向平移,使得它们堆叠和对齐彼此之上。
图98是发光装置9800的一个实施方案的俯视图,该发光装置9800包括光源102(示于图99)以及示于图97的具有耦合光导9702的光导9700,将耦合光导9702折叠和对齐以形成沿着光导区域106的一个边缘对齐的耦合光导9702的叠堆9803。来自光源102的光9802通过光准直光学边缘8802被准直以及具有在-y方向中光轴,通过耦合光导9702的叠堆9803的光转向光学边缘8803将该光轴旋转至-x方向,并且在耦合光导9702的叠堆9803中折叠重新导向耦合光导定向至-y方向,使得光具有以-y方向射出耦合光导9702的光轴。然后光9802传播通过膜基光导107的光导区域106。来自光源102的光8702具有-y方向的光轴以及传播通过非折叠的耦合光导9703,并且直接至膜基光导107内。
图99是示出在图98中发光装置9800的y-z平面中靠近光源102的放大侧视图。对齐导向器9903包括对齐臂9801,该对齐臂9801是具有设置在光源上的弧形前边缘的悬臂弹簧。对齐臂9801正对耦合光导9702的叠堆9803施加力量以维持靠近光源102的光输出表面9901处耦合光导9702的光输入表面103的位置。在该实施方案中,将对齐臂9801插入通过对齐空腔8302,以及可将耦合光导9702以+y方向和向下(-z方向)拉伸,使得将对齐空腔8302定位在对齐导向器9803和光源102的相对端上(如有必要在该移动过程中可稍微移动对齐臂9801的自由端)。在该实施方案中,对齐空腔8302定位和基本上维持耦合光导9702的光输入表面103相对于在x和y方向中光源102的光输出表面9901的位置,并且通过在-z方向中施加力量以定位耦合光导9702的叠堆9803正对彼此和光源基底(例如,其可以是电路板),在对齐导向器9903上对齐臂9801维持在z方向中相对位置。来自光源102的光9904射出光源102的光输出表面9901,以及传播至耦合光导9702内通过光输入表面103。
图100是在发光装置10000的一个实施方案的y-z平面中靠近光源102处区域的放大侧视图,该发光装置10000包括具有对齐臂9801的对齐导向器9903,该对齐臂9801是具有设置在光源102和光准直光学元件7102之上的弧形边缘的悬臂弹簧。对齐臂9801正对耦合光导叠堆9702施加力量以维持靠近光准直光学元件7102的光输出表面10002处耦合光导9702的光输入表面103的位置。在该实施方案中,将对齐臂9801插入通过对齐空腔8302,以及可以+y方向拉伸耦合光导9702。在该实施方案中,对齐空腔的长度不够以覆盖对齐导向器9903,并且通过对齐臂9801耦合光导9702仍然保持在z方向的适当的位置处。在该实施方案中,对齐空腔8302定位和基本上维持耦合光导9702的光输入表面103相对于在x和+y方向中光准直光学元件7102的光输出表面10002的位置,以及通过以-z方向施加力量以定位耦合光导9702的叠堆9803正对彼此以及光源基底9902(例如,其可以为电路板),在对齐导向器9903上对齐臂9801维持在z方向中相对位置。由于在-z方向中来自对齐臂9801的具有耦合光导叠堆9702和光源基底9902以及对齐臂9801的摩擦力以及空腔8302和光准直光学元件7102和/或光源102的内壁的装置的摩擦力有助于防止耦合光导9702在-y方向中平移。在另一实施方案中,将耦合光导9702的光输入表面103结合至光准直光学元件7401的光输出表面10002(或者它们光学结合至光源102或光转向光学元件的光输出表面)。来自光源102的光10003射出光源102的光输出表面9901以及传播至光准直光学元件7102内,其中光在x-y平面中被准直以及射出光准直光学元件7102的光输出表面10002,并且进入耦合光导9702的光输入表面103,其中它传播至光导区域106(未显示)。
图101是制造发光装置的方法10100的一个实施方案的框图,该方法包括:形成从膜的光导区域连续延伸出的耦合光导阵列,耦合光导阵列的每个耦合光导在其端部处具有界限边缘10101;折叠耦合光导阵列,以使耦合光导阵列的界限边缘形成限定光输入表面10102的叠层;定位光源以将光引导到光输入表面,使得来自光源的光通过全内部反射10103在每个耦合光导和光导区域内传播;在光导区域10104的发光区域中的膜上或膜内形成一个或多个光提取特征物;以及将包括多个表面起伏特征物的低接触面积覆盖物定位成与膜的第一区域邻近,其中多个表面起伏特征物中的一个或多个在小于第一区域中的膜的表面积的30%的区域中接触膜。在另一实施方案中,膜的第一区域限定在发光区域10105内。
实施例
某些实施方案示出在以下例子中。以下例子给出目的仅用于示意,而不是限制本发明的范围或精神。
在一个实施方案中,通过在形成耦合光导(条带)和光导区域(膜的剩余部分)的膜的一个或者多个端点处切割条带来形成耦合光导。在条带的自由端上,条带是捆绑在一起至布置内,该条带比其膜的厚度更厚。在其他端上,它们仍然物理和光学附接和对齐至更大的膜光导。通过冲压、激光器切割、机械切割、水射流切割、局部熔融或其他膜处理方法来获得膜切割。优选地,切割导致光学平滑表面以促进光的全内部反射,从而改善导向光通过条带的长度。光源耦合至成束条带。条带布置使得通过全内部反射使光传播通过它们,以及将它转移至膜光导部分内。成束条带形成具有远大于膜光导区域的厚度的光输入边缘。如与耦合边缘或膜的顶部的常规方法相比,成束条带的光输入边缘限定光输入表面以便于更有效地转移来自光源的光至光导内。在输入处可将条带熔化或者机械压迫至一起以改善耦合效率。如果束形成正方形,则其侧I之一的长度以I~√(w x t)表示,其中w是光导输入边缘的总宽度以及t是膜的厚度。例如,具有1m边缘的0.1mm厚膜给出具有1cm x 1cm的尺寸的正方形输入束。当使用通常光源(例如白炽灯、荧光、金属卤化灯、氙气、和LED源)时,鉴于这些尺寸,与沿着膜的长度耦合相比,束更加容易耦合光。因为厚度是许多LED和激光二极管芯片的大概尺寸,所以在耦合效率和花费的改善在0.25mm以下的膜厚度处特别显著。因此,因为种类繁多以及制造公差限定,所以制造微观光学元件以有效地耦合光至来自LED芯片的膜边缘是困难和/或昂贵的。而且,应当注意,在凹槽中折叠不是折痕,而是具有一些弧线半径以使得可有效地转移光。通常,折叠弧线半径是膜的厚度的至少十倍。
可进行实施的一个实施方案的例子给出在此处。组装开始于0.25mm厚聚碳酸酯膜,其是40cm宽度和100cm长度。约0.01mm厚度的更低折射率材料的包覆层设置在膜的顶部和底部表面上。通过涂层或者共同挤出具有折射率更低的材料至膜芯上可添加包覆层。使用诸如剃须刀片的锐利切割工具将膜的一个边缘机械切割至1cm宽度的40个条带内。将凹槽的边缘暴露于框架以改善光学转移的光滑度。将凹槽合并至约1cm x 1cm横截面的束内。可将大量不同类型的光源耦合至束的端点处(例如,氙气、金属卤化物、白炽灯、LED或激光器)。光传播通过在膜内的束以及射出图像面积。通过激光器蚀刻可将光从膜光导中提取至膜内,其增加导致受抑全内部反射的表面粗糙度。可将多个层或膜合并以得到多颜色或动态标志。
可进行实施的一个实施方案的例子给出在此处。装置开始381微米厚聚碳酸酯膜,其是457mm宽度和762mm长度。将457mm膜的边缘切割至6.35mm宽度条带。使用刀片的阵列将膜的457mm边缘切割至6.35mm内。将这些条带分成三个152.4mm宽度的条带组内,将其进一步分成两个相等组,将该组朝向彼此折叠以及单独堆叠至4.19mm X 6.35mm叠堆内。然后在方法的中心处将三对的堆叠各自合并至一起以产生8.38mm X6.35mm尺寸的合并和单独输入跌顿。LED模块、来自Cree Inc.的MCELED模块各自耦合至三个输入叠堆内。从LED发射的光进入具有非常均匀输入的膜叠堆,并且通过全内部反射使一部分光各自仍然在15mil条带内,同时传播通过条带。但将它们分开在单独的配置时,在进入更大光导之前,光继续向下各条带下传播。而且,将有翼的铝散热片向下放置三个耦合装置各自的长度以消散来自LED的热量。该组装显示紧凑设计,可将该组装对齐在线性阵列中以产生均匀光。
使用0.125毫米厚的聚碳酸酯膜的用于透光显示器的发光背光灯形成到光导中。白色的墨喷墨印刷到膜的表面上,形成具有白色墨光提取特征物的发光区域。使用阻力刀将膜切割成期望的形状。切割1cm宽的十个耦合光导,在耦合光导和印刷发光区域之间留有大约5cm的混合区域。丙烯酸棒附接到耦合光导的端部附近以辅助折叠以及在折叠之后保持条带的位置。耦合光导被折叠并层叠以形成尺寸为1cm乘以1.25mm的光输入区域。包括具有表面起伏特征物的聚氨酯膜的低接触面积覆盖物卷绕到耦合光导上,跨过光混区域的部分以及跨过发光区域,突出的表面起伏特征物中的一些与光导实体接触。具有大约0.5mm高度以及2.5mm宽度的白色LED与耦合光导叠层的输入表面耦合。盖保护光导并且增加刚性,来自膜的光解耦小于30%。光导的发光区域布置在透光液晶显示器的后面,低接触面积覆盖物布置在光导和显示器之间。包括表面起伏特征物的白色反射低接触面积覆盖物布置在膜的后面(膜的与显示器相反的一侧),白色反射低接触面积覆盖物的一些表面起伏特征物与膜实体接触。在光混合区域中以大约3.8mm的半径折叠膜,并且将LED折叠在白色反射低接触面积和刚性支撑件的后面。来自LED的挂钩穿行通过耦合光导,在发光区域中离开膜,并且从均匀发光区域的后面照射显示器。
制造包括三个膜基光导的背光灯的一个实施方案的方法如下。三层薄膜光导(<250微米)彼此层叠,使较低折射率材料层(例如,甲基硅酮PSA)介于它们之间。然后,成角度光束、离子或机械物质(即,颗粒和/或流体)将线或点分布到膜中。如果需要,感光材料应当提前层叠到各种材料上。光束的角度使得层上的提取特征具有恰当的偏移量。光束的角度是由光导厚度和像素宽度决定的并且由θ=tan-1(t/w)得出,其中θ是光与光导的平面的相对角度,t为光导和包层的厚度,w是像素的宽度。理想的是,提取特征主要沿朝向预期像素的方向的引导光以使串扰最小化。
在一个实施方案中,发光装置包括:光导,其由具有不大于0.5毫米的厚度的膜形成,所述光导具有光导区域和与光导区域接续的耦合光导阵列,其中每个耦合光导终止于界限边缘并且每个耦合光导被折叠以使耦合光导阵列的界限边缘形成限定光输入表面的叠层;光源,其被配置为将光发射到光输入表面,以使光在每个耦合光导内传播到光导区域,来自每个耦合光导的光与来自耦合光导阵列的一个或多个其它耦合光导的光组合并且在光导区域内进行全内部反射;一个或多个光提取特征物,其与光导可操作地耦合并且配准为阻碍光导区域内的全内部反射光以使光在限定在光导区域内的发光区域中离开光导;以及第一低接触面积覆盖物,其包括具有与光导的第一区域邻近的多个第一表面起伏特征物的表面,多个表面起伏特征物中的一个或多个接触光导。在另一实施方案中,发光装置包括低接触面积覆盖物,其中在第一区域中接触一个或多个第一表面起伏特征物的光导的表面积的百分率小于第一区域的表面积的30%或10%。在另一实施方案中,第一低接触面积覆盖物将在光导内传播的光的总共小于30%的光提取出光导。在一个实施方案中,第一低接触面积覆盖物包括膜和片材中的一个,膜和片材包括位于表面上的多个第一表面起伏特征物。在另一实施方案中,第一低接触面积覆盖物和光导的组合具有当根据ASTM D790测量时大于2吉帕斯卡的弯曲模量。在一个实施方案中,发光装置包括第二低接触面积覆盖物,第二低接触面积覆盖物包括具有与光导的第二区域邻近的多个第二表面起伏特征物的第二表面,其中多个第二表面起伏特征物中的一个或多个接触光导,并且第二区域布置在光导的与第一区域相对的一侧。在一个实施方案中,耦合光导阵列在耦合光导彼此相邻的区域的至少10%中彼此光学耦合。在一个实施方案中,耦合光导通过相邻耦合光导之间的自然表面粘合彼此光学耦合。在一个实施方案中,耦合光导阵列的第一耦合光导包括第一区域。在另一实施方案中,低接触面积覆盖物包括膜和片材中的一个,膜和片材包括具有多个第一表面起伏特征物的表面,并且膜或片材大致卷绕到耦合光导叠层的至少两侧上。在另外的实施方案中,光导的第一区域限定在光导的发光区域内。在一个实施方案中,低接触面积覆盖物具有大于70%的根据ASTM E 1164以d/0的几何形状测量到的漫反射率。在一个实施方案中,光导进一步包括布置在耦合光导的皱折之间的光混合区域和发光区域,来自每个耦合光导的光组合并且在光混合区域内全内部反射,并且光导的第一区域限定在光混合区域内。
在另一实施方案中,低接触面积覆盖物与刚性支撑件耦合,所述刚性支撑件具有当根据ASTM D790测量时大于2吉帕斯卡的弯曲模量。在另一实施方案中,发光装置包括显示器,其中所述发光装置为用于显示器的背光灯。在一个实施方案中,发光装置包括:光导,其包括具有不大于0.5毫米的厚度的膜,所述光导具有光导区域和与所述光导区域接续的耦合光导阵列,其中每个耦合光导终止于界限边缘并且每个耦合光导被折叠以使耦合光导阵列的界限边缘形成限定光输入表面的叠层;光源,其被配置为将光发射到光输入表面中,以使光在每个耦合光导内传播到所述光导区域,来自每个耦合光导的光与来自耦合光导阵列的一个或多个其它耦合光导的光组合并且在所述光导区域内进行全内部反射;多个光提取特征物,其与所述光导可操作地耦合并且被配置成阻碍所述光导区域内的全内部反射光,使得光在限定在光导区域内的发光区域中离开光导;以及低接触面积覆盖物,其包括具有与光导的第一区域邻近的多个表面起伏特征物的表面,多个表面起伏特征物中的一个或多个接触光导,其中低接触面积覆盖物被配置成从光导中总共提取出小于在光导内传播的光的30%的光。
在一个实施方案中,膜基光导包括芯材料,芯材料具有小于32mN/m的临界表面张力。在另一实施方案中,在第一区域中膜的表面具有大于32mN/m的临界表面张力。在另一实施方案中,在第一区域中接触一个或多个表面起伏特征物的光导的表面积的百分率小于第一区域的表面积的30%。在一个实施方案中,制造发光装置的方法包括:形成从膜的光导区域连续延伸出的耦合光导阵列,耦合光导阵列的每个耦合光导具有位于其端部的界限边缘;折叠耦合光导阵列以使耦合光导阵列的界限边缘形成限定光输入表面的叠层;定位光源以将光引导到光输入表面中,使得来自光源的光通过全内部反射在每个耦合光导和光导区域内传播;在光导区域的发光区域中的膜上或膜内形成一个或多个光提取特征物;以及定位包括与膜的第一区域邻近的多个表面起伏特征物的低接触面积覆盖物,其中多个表面起伏特征物中的一个或多个在小于第一区域中的膜的表面积的30%的区域中接触膜。在另一实施方案中,膜的第一区域限定在发光区域内。
以上详细描述了用于制造或生产其的发光装置和方法的示例性实施方案。装置、组件、和方法不限于本文所描述的具体实施方案,但是,装置、装置的组件和/或方法的步骤可以从本文所述的其他装置、组件和/或步骤中独立地和分开地使用。而且,所描述的装置,组件和/或所描述的方法步骤也可以与其他装置和/或方法定义,或联合使用,但并不仅限于仅适用本文所述装置和方法。
虽然本公开包括各种具体实施方案,但本领域中的技术人员意识到,在本公开和权利要求的精神和范围之内实施方案可以进行改变。
等同形式
使用不多于常规实验、本文所述的方法的多种等同形式,本领域技术人员将意识到或者能够确定。这些等同形式被认为在本发明的范围内。在未违背本发明的精神和范围下可得到各种替代形式、改变、和变更。其他方面、优势、和改变均在本发明的范围内。该申请旨在覆盖任意本文所讨论的具体实施方案的适应形式或变化形式。因此,其旨在,该公开仅受权利要求及其等同形式所限制。
除非另有说明,理解,在本说明书和权利要求中使用的所有数字表达特征物尺寸、数量、和物理性能可被属于“约”修饰。因此,除非另有相反说明,在上述说明书和所附权利要求中所阐述数值参数是近似形式,取决于利用本文所公开的技术通过本领域技术人员应当可获得的所需性能,该近似形式可变化。除非另有相反说明,当在25摄氏度的恒定周围温度下接通时(当指出时),所有测试和性能均在25摄氏度的周围温度或者环境温度下在装置内或者靠近装置处测定。

Claims (22)

1.发光装置,包括:
光导其由具有不大于0.5毫米的厚度的膜形成,所述光导具有光导区域和与所述光导区域接续的耦合光导阵列,其中每个耦合光导终止于界限边缘,并且每个耦合光导被折叠以使所述耦合光导阵列的所述界限边缘形成限定光输入表面的叠层;
光源,其被配置为发射光到所述光输入表面,以使光在每个耦合光导内传播到所述光导区域,使得来自每个耦合光导的光与来自所述耦合光导阵列的一个或多个其它的耦合光导的光结合并且在所述光导区域内进行全内部反射;
一个或多个光提取特征物与所述光导操作耦合并且被配置为阻碍所述光导区域内的全内部反射光,以使光在所述光导区域内限定的发光区域中离开所述光导;以及
第一低接触面积覆盖物,其包括具有邻近所述光导的第一区域的多个第一表面起伏特征物的表面,所述多个表面起伏特征物中的一个或多个接触所述光导。
2.如权利要求1所述的发光装置,其中,接触所述第一区域中的一个或多个第一表面起伏特征物的所述光导的表面积的百分率小于所述第一区域的表面积的30%。
3.如权利要求2所述的发光装置,其中,所述第一低接触面积覆盖物从所述光导总共提取出在所述光导内传播的光的小于30%的光。
4.如权利要求1所述的发光装置,其中,接触所述第一区域中的所述一个或多个第一表面起伏特征物的所述光导的表面积的百分率小于所述第一区域的表面积的10%。
5.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述第一低接触面积覆盖物包括膜和片材中的一个,所述片材包括在所述表面上的多个第一表面起伏特征物。
6.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述第一低接触面积覆盖物和所述光导的组合具有当根据ASTM D790测量时大于2吉帕斯卡的弯曲模量。
7.如权利要求1所述的发光装置,进一步包括第二低接触面积覆盖物,所述第二低接触面积覆盖物包括第二表面,所述第二表面具有邻近所述光导的第二区域的多个第二表面起伏特征物,其中所述多个第二表面起伏特征物中的一个或多个接触所述光导,并且所述第二区域布置在所述光导的相对侧而不是第一区域中。
8.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述耦合光导阵列在所述耦合光导彼此邻近的区域的至少10%中彼此光学耦合。
9.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述耦合光导通过相邻耦合光导之间的自然表面粘合性彼此光学耦合。
10.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述耦合光导阵列的第一耦合光导包括所述第一区域。
11.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述低接触面积覆盖物包括膜和片材中的一个,所述片材包括具有多个第一表面起伏特征物的表面,并且所述膜或所述片材基本卷绕所述耦合光导叠片的至少两侧。
12.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述光导的所述第一区域限定在光导的发光区域内。
13.如权利要求12所述的发光装置,其中,所述低接触面积覆盖物具有大于70%的以根据ASTM E 1164的d/0几何形状测量的漫反射系数。
14.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述光导进一步包括布置在耦合光导中的皱折和发光区域之间的光混合区域,来自各个耦合光导的光组合并且在光混合区域内进行全内部反射,并且所述光导的所述第一区域限定在光混合区域内。
15.如权利要求1所述的发光装置,其中,所述低接触面积覆盖物与刚性支撑件耦合,所述刚性支撑件具有当根据ASTM D790测量时大于2吉帕斯卡的弯曲模量。
16.如权利要求1所述的发光装置,进一步包括显示器,其中所述发光装置为用于所述显示器的背光灯。
17.发光装置,包括:
光导,其包括具有不大于0.5毫米的厚度的膜,所述光导具有光导区域和与所述光导区域接续的耦合光导阵列,其中每个耦合光导终止于界限边缘并且每个耦合光导均被折叠以使所述耦合光导阵列的所述界限边缘形成限定光输入表面的叠层;
光源,其被配置为发射光到光输入表面中,以使光在每个耦合光导内传播到所述光导区域,来自每个耦合光导的光与来自耦合光导阵列的一个或多个其它的耦合光导的光组合并且在所述光导区域内进行全内部反射;
多个光提取特征物,其与所述光导可操作地耦合并且被配置为阻碍在所述光导区域内的全内部反射光,以使光在限定在所述光导区域内的发光区域中离开所述光导;以及
低接触面积覆盖物,其包括具有邻近光导的第一区域的多个表面起伏特征物的表面,所述多个表面起伏特征物中的一个或多个接触所述光导,
其中,所述低接触面积覆盖物被配置为从所述光导中总共提取出在所述光导内传播的光的小于30%的光。
18.如权利要求17所述的发光装置,其中,所述膜包括具有小于32mN/m的临界表面张力的芯材料。
19.如权利要求18所述的发光装置,其中,所述第一区域中的所述膜的表面具有大于32mN/m的临界表面张力。
20.如权利要求17所述的发光装置,其中,接触所述第一区域中的所述一个或多个表面起伏特征物的所述光导的表面积的百分率小于所述第一区域中的所述表面积的30%。
21.制造发光装置的方法,所述方法包括:
形成从膜的光导区域连续延伸出的耦合光导阵列,所述耦合光导阵列的每个耦合光导具有位于其端部的界限边缘;
折叠所述耦合光导阵列以使所述耦合光导阵列的所述界限边缘形成限定光输入表面的叠层;
定位光源以将光引导到所述光输入表面以使来自所述光源的光在每个耦合光导和所述光导区域内通过全内部反射传播;
在所述光导区域的发光区域中的膜上或膜内形成一个或多个光提取特征物;以及
定位包括邻近所述膜的第一区域的多个表面起伏特征物的低接触面积覆盖物,其中所述多个表面起伏特征物中的一个或多个在小于所述第一区域中的所述膜的表面积的30%的面积中接触所述膜。
22.如权利要求21所述的方法,其中,所述膜的所述第一区域限定在所述发光区域内。
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