包括产生多个照明峰值的光导和光转向膜的反射型显示器的制作方法

1.本文所公开的主题总体涉及光导、膜和发光设备，诸如但不限于灯具、背光源、前光源、发光标牌、无源显示器和有源显示器以及它们的部件和制造方法。


背景技术：

2.需要一类发光设备，它们具有非常薄的形状因数，能够产生具有特定角光输出轮廓的光。常规上，为了减小显示器和背光源的厚度，已经使用了利用刚性光导的侧光式构型来接收来自边缘的光并且将光引导到较大面积的表面之外。这些类型的发光设备通常容纳在相对厚的刚性框架中，这些框架不允许部件或设备自由灵活，而且需要较长的交货时间来进行设计更改。这些设备的体积仍然较大，并且通常在设备周围包括较厚或较大的框架或边框。厚光导(通常为2毫米(mm)或更厚)限制了设计构型、制造方法和照明模式。将足够的光通量耦合到更薄的光导中的能力已经限制了进一步减小这些面发光设备的厚度和总体积的能力。


技术实现要素：

3.在一个实施方案中，一种显示器包括：光源，其被定位成将光发射到具有光提取特征的0.5毫米厚的光导中；包层，其在第一侧上光学地耦接到光导的芯层；光转向膜，其在相对侧上光学地耦接到包层，该光转向膜包括光转向特征，该光转向特征将来自芯层的受抑全内反射光重定向为在第一角度具有第一峰值发光强度的第一部分光和在不同于第一角度的第二角度并且在厚度方向的相对侧上具有第二峰值发光强度的第二部分光，并且从反射型空间光调制器漫反射的光具有与垂直于该显示器表面的方向成10度内的峰值发光强度。
4.在一个实施方案中，一种显示器包括：反射型空间光调制器，其将入射光漫反射；光导，其包括具有其间厚度不大于0.5毫米的相对表面的芯层、光导区域和发光区域；光源，其被定位成发射通过在光导区域内的全内反射传播到发光区域的光；包层，其具有光学地耦接到芯层的第一侧和与第一侧相对的第二侧；在发光区域内以在发光区域中空间变化的图案布置的多个光提取特征，该多个光提取特征抑制来自光源的在芯层的相对表面之间传播的全内反射光，使得光在发光区域中从芯层离开并进入包层；和光转向膜，其光学地耦接到包层的第二侧，该光转向膜在厚度方向上具有厚度并且包括具有第一光接收表面和第二光接收表面的多个光转向特征，其中，受抑并离开芯层的全内反射光的第一部分被第一光接收表面重定向，使得其以与光转向膜的厚度方向成第一角度的第一峰值发光强度朝向反射型空间光调制器离开光转向膜，受抑并离开芯层的全内反射光的第二部分至少由第二光接收表面重定向，使得其在光转向膜的厚度方向的与第一角度相对的侧上以与光转向膜的厚度方向成第二角度的第二峰值发光强度朝向反射型空间光调制器离开光转向膜，并且由于受抑并离开芯层的全内反射光的第一部分和第二部分的组合而从反射型空间光调制器漫反射的光具有与垂直于该显示器的发光表面的方向成10度内的峰值发光强度。在另一个
实施方案中，第一光接收表面具有与光转向膜的厚度方向成25度至65度的角度范围内的第一取向角，并且第二光接收表面具有与正交于光转向膜的厚度方向的方向成60度至90度的角度范围内的第二取向角。在另一个实施方案中，该多个光转向特征是多面光转向特征。在一个实施方案中，第一光接收表面或第二光接收表面的至少一部分是弯曲的。在一个实施方案中，第一光接收表面具有与光转向膜的厚度方向成30度至60度的角度范围内的第一取向角，并且第二光接收表面具有与正交于光转向膜的厚度方向的方向成80度至90度的角度范围内的第二取向角。在另一个实施方案中，受抑并离开芯层的全内反射光的第二部分通过从第一光接收表面和第二光接收表面的全内反射而重定向，使得该第二部分以与光转向膜的厚度方向成第二角度的第二峰值发光强度在光转向膜的厚度方向的与第一角度相对的侧上离开光转向膜。在另一个实施方案中，受抑并离开芯层的全内反射光的第一部分具有第一半最大值发光强度全角宽度，受抑并离开芯层的全内反射光的第二部分具有第二半最大值发光强度全角宽度，并且由于受抑并离开芯层的全内反射光的第一部分和全内反射光的第二部分而从反射型空间光调制器反射的光具有大于第一半最大值发光强度全角宽度和第二半最大值发光强度全角宽度的第三半最大值发光强度全角宽度。在另一个实施方案中，在空气中测量的第一半最大值发光强度全角宽度和第二半最大值发光强度全角宽度在5度和40度之间。在另一个实施方案中，光转向膜位于光导和反射型空间光调制器之间。在另一个实施方案中，反射型空间光调制器具有如下光学特性：将与该反射型空间光调制器的顶表面的法线成35度的角度入射的具有小于3毫弧度的发散度的光漫反射成具有在空气中测量的小于30度的半最大值强度全角宽度的光。在一个实施方案中，经在空气中测量，第一角度在15度和30度之间并且第二角度在15度和30度之间。在另一个实施方案中，反射型空间光调制器是反射型液晶显示器。在另一个实施方案中，光导的芯层的折射率大于1.5。
5.在一个实施方案中，一种显示器包括：光转向膜，其光学地耦接到包层的第二侧，该光转向膜在厚度方向上具有厚度并且包括多个光转向特征，该多个光转向特征将来自芯层的受抑全内反射光重定向成第一部分光和第二部分光，其中第一部分光以与光转向膜的厚度方向成第一角度的第一峰值发光强度朝向反射型空间光调制器离开光转向膜，第二部分光以与光转向膜的厚度方向成第二角度的第二峰值发光强度在光转向膜的厚度方向的与第一角度相对的侧上朝向反射型空间光调制器离开光转向膜，并且由于受抑全内反射光的第一部分光和第二部分光而从反射型空间光调制器漫反射的光具有与垂直于该显示器的发光表面的方向成10度内的峰值发光强度。在一个实施方案中，该多个光转向特征包括至少一个弯曲表面。在一个实施方案中，光导由膜形成并且包括该膜的从该膜的光导区域延伸并与该光导区域相连的条形式的耦合光导的阵列；该耦合光导阵列中的每个耦合光导终止于边界边缘；每个耦合光导在折叠区域中折叠，使得该耦合光导阵列堆叠并在平行于其堆叠表面的第一方向上取向，并且该耦合光导阵列的边界边缘堆叠；并且光源被定位成将光发射到边界边缘中，该光在耦合光导阵列内传播到光导区域，来自每个耦合光导的光在光导区域内组合并且全内反射。
6.在一个实施方案中，第一部分光以在空气中测量的与光转向膜的厚度方向成5度到20度之间的第一角度的第一峰值发光强度朝向反射型空间光调制器离开光转向膜，第二部分光以在空气中测量的与光转向膜的厚度方向成15度和35度之间的第二角度的第二峰
值发光强度在光转向膜的厚度方向的与第一角度相同的侧上朝向反射型空间光调制器离开光转向膜，第二角度大于第一角度，并且由于受抑并离开芯层的全内反射光的第一部分和第二部分而从反射型空间光调制器漫反射的光具有在空气中测量的与垂直于显示器的发光表面的方向成10度内的峰值发光强度。
7.在一个实施方案中，发光设备包括由膜形成的光导，该膜具有从该膜的光导区域延伸的耦合光导条的阵列，该耦合光导折叠而且堆叠，并且光源被定位成将光发射到堆叠的耦合光导的边缘中以使其传播到光混合区域中，然后传播到发光区域中，其中光混合区域完全包裹在耦合光导堆叠周围，使得其围绕耦合光导堆叠。在一个实施方案中，光混合区域包裹物与耦合光导堆叠的至少两个侧面接触。在另一个实施方案中，光混合区域包括包层，该包层包括压敏粘合剂材料。
附图说明
8.图1是发光设备的一个实施方案的顶视图，该发光设备包括设置在光导的一侧上的光输入耦合器。
9.图2是光输入耦合器的一个实施方案的透视图，该输入耦合器具有沿
‑
y方向折叠的耦合光导。
10.图3是发光设备的一个实施方案的顶视图，该发光设备的两个光输入耦合器设置在光导的同一侧上，其中光源的光轴被取向成基本上彼此相对。
11.图4是基于膜的光导的一个实施方案的顶视图，该基于膜的光导包括定向耦合光导的阵列，该定向耦合光导具有与入射表面相邻的锥形光准直侧边缘以及在光输入表面与该基于膜的光导的光混合区域之间的光转向边缘。
12.图5是包括前光源的空间显示器的一个实施方案的横截面侧视图。
13.图6是包括光导的发光显示器的一个实施方案的横截面侧视图，该光导还用作反射型空间光调制器的顶部基板。
14.图7是发光设备的一个实施方案的透视图，该发光设备包括基于膜的光导，该基于膜的光导还用作反射型空间光调制器的顶部基板，其中光源设置在物理地耦接到柔性连接器的电路板上。
15.图8是由前光源照明的空间显示器的一个实施方案的一部分的横截面侧视图，该前光源包括粘附并且光学地耦接到彩色反射型显示器的基于膜的光导，使得来自该前光源的光被引向该彩色反射型显示器的彩色滤光片。
16.图9是包括低角度光定向特征的发光设备的一个实施方案的横截面侧视图。
17.图10是包括光转向特征的发光设备的一个实施方案的横截面侧视图。
18.图11是包括光转向特征和低角度定向特征的发光设备的一个实施方案的横截面侧视图。
19.图12是包括基于膜的光导的发光显示器的一个实施方案的横截面侧视图，在该基于膜的光导的芯层的下表面上具有多个低角度定向特征。
20.图13是包括光转向膜的发光显示器的一个实施方案的横截面侧视图，在该光转向膜的与第二压敏粘合剂层相对的顶表面上具有多个光转向特征。
21.图14是包括光转向膜的发光显示器的一个实施方案的横截面侧视图，在该光转向
膜的底表面上具有光转向特征。
22.图15是发光显示器的一个实施方案的横截面侧视图，该发光显示器包括涂覆到光转向膜的底表面上的低折射率保形涂层。
23.图16是多面光转向特征的一个实施方案的横截面侧视图。
24.图17是包括三个光接收表面的多面光转向特征的一个实施方案的横截面侧视图。
25.图18是包括第一光接收表面和第二光接收表面的多面光转向特征的一个实施方案的横截面侧视图。
具体实施方式
26.现在将更具体地描述多个实施方案的特征和其他细节。应当理解，本文描述的特定实施方案是通过举例说明而不是限制的方式示出的。在不脱离任何特定实施方案的范围的情况下，可以在各种实施方案中采用主要特征。除非另外指明，否则所有份数和百分数均以重量计。
27.定义
[0028]“电致发光显示器”在本文中被定义为用于显示信息的装置，其中该装置上的图例、消息、图像或标记由电可激发的照明源形成或变得更明显。这包括照明卡、透明胶片、图片、印刷图形、荧光标牌、霓虹灯标牌、槽型发光字标牌、灯箱标牌、公交车站标牌、照明广告标牌、el(电致发光)标牌、led标牌、侧光式标牌、广告显示器、液晶显示器、电泳显示器、购买点显示器、方向标牌、照明图片和其他信息显示标牌。电致发光显示器可以是自发光的(发光式)、背部照明的(背光式)、前部照明的(前光式)、边缘照明的(侧光式)、波导照明的或其他构型，其中来自光源的光被引导经过用于形成图像或标记的静态或动态装置。
[0029]
如本文所定义的“光学地耦接”是指两个或更多个区域或层的耦接，使得由于这些区域之间折射率的差异，从一个区域传递到另一区域的光的亮度不会因菲涅耳界面反射损耗而明显减小。“光学地耦接”方法包括耦接方法，其中耦接在一起的两个区域具有相似的折射率，或者使用折射率基本上接近或介于要耦接区域或层的折射率之间的光学粘合剂。“光学地耦接”的示例包括但不限于使用折射率匹配的光学粘合剂进行层压，将一个区域或层涂覆到另一个区域或层上，或者使用施加的压力进行热层压以将两个或更多个具有基本上接近的折射率的层或区域接合在一起。热传递是可用于光学地耦接材料的两个区域的另一种方法。将一种材料在另一种材料的表面上形成、更改、印刷或施加是光学地耦接两种材料的其他示例。“光学地耦接”还包括在第二折射率的材料的体积内形成、增加或去除第一折射率的区域、特征或材料，使得光从第一材料传播到第二材料。例如，可通过将墨水喷墨印刷到聚碳酸酯或硅树脂膜的表面上，来将白色光散射墨水(诸如，基于甲基丙烯酸乙酯或聚氨酯的粘结剂中的二氧化钛)光学地耦接到该表面。类似地，在施加到表面的溶剂中的光散射材料(诸如二氧化钛)可允许光散射材料与聚碳酸酯或硅树脂膜的表面紧密物理接触地渗透或粘附，使得该材料光学地耦接到该膜表面或体积。
[0030]“光导”或“波导”是指以这样的条件为边界的区域：以大于临界角的角度传播的光线将反射并保留在该区域内。在光导中，如果角(α)满足条件α>sin
‑1(n2/n1)，其中n1是光导内部介质的折射率，n2是光导外部介质的折射率，则光将反射或tir(全内反射)。通常，n2是折射率n≈1的空气；然而，高折射率材料和低折射率材料可用于实现光导区域。不需要将光
导光学地耦接到其所有部件，就可将其视为光导。光可从波导区域的任何表面(或界面折射率边界)进入，并且可从相同或另一种折射率的界面边界全内反射。只要一个区域的厚度大于感兴趣的光的波长，该区域就能够充当波导或光导，以达到本文所示的目的。例如，光导可以是膜的5微米的区域或层，也可以是包括透光聚合物的3毫米的片。
[0031]
一般使用“接触”和“设置在
……
上”来描述两个物件彼此相邻，使得整个物件可根据需要工作。这可意味着在相邻的物件之间可存在其他材料，只要该物件可根据需要工作。如本文所用，“膜”是指材料的薄的延伸区域、隔膜或层。如本文所用，“弯曲”是指例如元件的第一区域相对于第二区域的移动所引起的变形或形状改变。弯曲的示例包括当重衣服挂在晾衣杆上时晾衣杆的弯曲或者卷起纸质文件以将其装入圆柱形邮筒中的情况。如本文所用，“折叠”是弯曲的一种类型，并且是指元件的一个区域在第二区域上的弯曲或铺设，使得第一区域覆盖第二区域的至少一部分。折叠的示例包括将信件弯曲并形成压褶以将其放进信封中。折叠不需要元件的所有区域都重叠。弯曲或折叠可以是在沿着物体的表面的第一方向上的变化。折叠或弯曲可具有压褶或可不具有压褶，并且弯曲或折叠可在一个或多个方向或平面(诸如90度或45度)中发生。弯曲或折叠可以是侧向的、垂直的、扭转的或它们的组合。
[0032]
发光设备
[0033]
在一个实施方案中，发光设备包括第一光源、光输入耦合器、光混合区域和光导，该光导包括具有光提取特征的发光区域。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，该输入表面被设置成接收来自第一光源的光并且使该光由于经过多个耦合光导的全内反射而透射经过该光输入耦合器。在该实施方案中，离开耦合光导的光在光混合区域中被重新组合和混合，并被引导通过光导或光导区域内的全内反射。在光导内，入射光的一部分被光提取特征引导到光提取区域内，进入一种状态，此时该光的角度小于该光导的临界角，使得所引导的光经过光导发光表面离开该光导。
[0034]
在另一个实施方案中，光导是一种膜，在该膜内的发光设备输出表面下方具有光提取特征。该膜被分离成耦合光导条，这些耦合光导条折叠使得耦合光导条形成光输入耦合器，该光耦合器具有由耦合光导条的边缘的集合形成的第一输入表面。
[0035]
在一个实施方案中，该发光设备具有光轴，该光轴在本文中被定义为：对于输出轮廓的具有一个峰的设备，从设备的发光表面或区域发射的光的峰值发光强度的方向。对于具有多于一个峰的光学输出轮廓并且输出关于某个轴对称，诸如具有“蝙蝠翼”型轮廓，则发光设备的光轴是光输出的对称轴。在具有角发光强度光学输出轮廓而且该轮廓具有关于某个轴不对称的多于一个峰的发光设备中，发光设备光轴是发光强度输出的角加权平均值。对于非平面的输出表面，在两个正交的输出平面中评估发光设备光轴，并且发光设备光轴在第一输出平面中可以是恒定的方向，并且在与第一输出平面正交的第二输出平面中可以处于变化的角度。例如，从圆柱形发光表面发射的光可在不包括弯曲输出表面轮廓的光输出平面中具有峰值角发光强度(因此是发光设备光轴)，并且发光强度的角度可在包括曲面轮廓的输出平面中围绕圆柱形表面的旋转轴基本上恒定。因此，在该示例中，峰值角强度是角度范围。当发光设备具有在角度范围内的发光设备光轴时，该发光设备的光轴包括该角度范围或在该范围内选择的角度。透镜或元件的光轴是其在至少一个平面中具有一定程度的旋转对称性的方向，并且如本文所用，它对应于机械轴。透镜或元件的区域、表面、部位
或集合的光轴可不同于该透镜或元件的光轴，并且如本文所用，它取决于入射光角度和空间轮廓，诸如在透镜或元件的离轴照射的情况下。
[0036]
光输入耦合器
[0037]
在一个实施方案中，光输入耦合器包括多个耦合光导，该多个耦合光导被设置成接收从光源发射的光并将该光引导到光导中。在一个实施方案中，该多个耦合光导是从光导膜切割下来的条，使得每个耦合光导条在至少一个边缘上保持未被切割，但是可基本上独立于光导旋转或定位(或平移)以使光通过该条的至少一个边缘或表面耦合。在另一个实施方案中，该多个耦合光导不是从光导膜切割下来的，而是分别光学地耦接到光源和光导。在另一个实施方案中，发光设备包括光输入耦合器，该光输入耦合器具有芯材料的芯区域，和在芯材料的至少一个表面或边缘上的包层区域或包层，该包层的折射率小于芯材料的折射率。在另一个实施方案中，光输入耦合器包括多个耦合光导，其中来自光源的入射在至少一个条的表面上的光的一部分被引导到光导中，使得光在波导条件下传播。光输入耦合器还可包括以下中的一者或多者：条状折叠设备、条状保持元件和输入表面光学元件。
[0038]
在一个实施方案中，光输入耦合器的第一阵列被定位成将光输入到光混合区域、发光区域或光导区域中，并且光输入耦合器之间的间隔距离变化。在一个实施方案中，发光设备包括沿着膜的一侧设置的至少三个光输入耦合器，其中沿着该膜的该侧的第一对输入耦合器之间的间隔距离不同于沿着该膜的该侧的第二对输入耦合器之间的间隔距离。例如，在一个实施方案中，沿着该膜的该侧的第一对输入耦合器之间的间隔距离大于沿着该膜的该侧的第二对输入耦合器之间的间隔距离。
[0039]
光源
[0040]
在一个实施方案中，发光设备包括选自下组的至少一个光源：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、场发射灯、气体放电灯、霓虹灯、白炽灯、白热灯、电致发光灯、放射性荧光灯、卤素灯、白热灯、汞蒸气灯、钠蒸气灯、高压钠灯、金属卤化物灯、钨丝灯、碳弧灯、电致发光灯、激光器、基于光子带隙的光源、基于量子点的光源、高效等离子体光源、微等离子体灯。该发光设备可包括多个光源，该多个光源被布置成阵列，在光导的相对侧上，在光导的正交侧上，在光导的3个或更多侧上，或在基本上平面的光导的4个侧上。光源的阵列可以是具有离散的led封装的线性阵列，其中led封装包括至少一个led管芯。在另一个实施方案中，发光设备包括在一个封装内的多个光源，该多个光源被设置成朝光输入表面发射光。在一个实施方案中，该发光设备包括1个、2个、3个、4个、5个、6个、8个、9个、10个或多于10个光源。在另一个实施方案中，该发光设备包括被设置作为发光膜或片来发射光的有机发光二极管。在另一个实施方案中，该发光设备包括被设置成将光发射到光导中的有机发光二极管。
[0041]
光输入耦合器输入表面
[0042]
在一个实施方案中，光输入耦合器包括耦合光导的集合，这些耦合光导具有形成光耦合器输入表面的多个边缘。在另一个实施方案中，光学元件设置在光源与至少一个耦合光导之间，其中该光学元件通过光耦合器输入表面接收来自光源的光。在一个实施方案中，光输入耦合器是包括光导和光输入耦合器的膜的一个区域，该区域包括膜的形成耦合光导的条状部分，这些耦合光导被分在一组以形成光耦合器输入表面。耦合光导可被分在一组，使得与光导区域相对的边缘被聚集在一起以形成包括它们的薄边缘的输入表面。用
于光输入耦合器的平面输入表面可提供有益的折射，以将来自该表面的输入光的一部分重定向为使其以大于光导临界角的角度传播的角度。在另一个实施方案中，将基本上平面的透光元件光学地耦接到耦合光导的成组边缘。耦合光导的一个或多个边缘可使用苛性或溶剂材料进行抛光、熔化、平滑化，利用光学粘合剂粘附，溶剂焊接，或以其他方式沿边缘表面的区域光学地耦接，使得该表面基本上抛光、光滑、平坦或基本上平面化。
[0043]
光准直光学元件
[0044]
在一个实施方案中，光输入耦合器包括光准直光学元件。光准直光学元件在至少一个输入平面内以第一半最大值强度全角宽度接收来自光源的光，并且将来自光源的入射光的一部分重定向，使得该光的半最大值强度全角宽度在第一输入平面中减小。在一个实施方案中，光准直光学元件是以下中的一者或多者：光源主要光学器件、光源次要光学器件、光输入表面，和设置在光源与至少一个耦合光导之间的光学元件。在另一个实施方案中，光准直元件是以下中的一者或多者：注模光学透镜、热成形光学透镜，和由模具制成的交联透镜。在另一个实施方案中，光准直元件减小了输入平面和与输入平面正交的平面内的半最大值强度全角宽度(角fwhm)。在一个实施方案中，光准直光学元件接收来自光源的光，该光源具有围绕光轴的大于选自下组中的一者的基本上对称的角fwhm：空气中50度、60度、70度、80度、90度、100度、110度、120度和130度，并且提供角fwhm小于选自下组中的一者的输出光：在空气中测量与光轴成60度、50度、40度、30度和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的光，该光具有关于其光轴对称的约120度的角fwhm，并且提供输出光，该输出光的角fwhm为与光轴成约30度。
[0045]
在一个实施方案中，耦合光导是这样的区域，其中该区域内的光可在波导条件下传播，并且输入到耦合光导的表面或区域中的光的一部分经过耦合光导朝向光导或光混合区域。在一些实施方案中，耦合光导可用于将来自光源的通量的一部分从第一成形区域几何地变换成不同于第一成形区域的第二成形区域。在一个实施方案中，发光设备包括设置在光导与被切割以形成耦合光导的条或片段之间的光混合区域，由此，这些条或片段的边缘的集合聚集在一起以形成光输入耦合器的光输入表面，该光输入表面被设置成接收来自光源的光。在一个实施方案中，发光设备包括设置在光输入耦合器与光导区域之间的光路中的光混合区域。光混合区域可提供用于使从各个耦合光导输出的光混合在一起的区域，并且改善在光导的区域或发光区域或发光设备的表面或输出的区域内的空间亮度均匀度、空间颜色均匀度、角颜色均匀度、角亮度均匀度、角发光强度均匀度或它们的组合中的至少一者。在一个实施方案中，光混合区域的宽度选自从0.1毫米(对于小型显示器)到大于10英尺(对于大型广告牌)的范围。
[0046]
包层
[0047]
在一个实施方案中，光输入耦合器、耦合光导、光混合区域、光导区域和光导中的至少一者包括光学地耦接到至少一个表面的包层。如本文所用，包层区域是光学地耦接到表面的一层，其中包层包括折射率为n
包层
的材料，该折射率小于该包层所光学地耦接的表面的材料的折射率n
m
。在一个实施方案中，光导的一个或两个包层的平均厚度小于选自下组中的一者：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。在一个实施方案中，包层包括粘合剂，诸如基于硅树脂的粘合剂、基于丙烯酸酯的粘合剂、环氧树脂、可辐射固化的粘合剂、可uv固化的粘合剂或其他透
光粘合剂。含氟聚合物材料可用作低折射率包层材料。在一个实施方案中，包层区域光学地耦接到以下中的一者或多者：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，和膜的外表面。在另一个实施方案中，包层被设置成与光导、光导区域或光学地耦接到光导的一个或多个层光学接触并且包层材料不设置在一个或多个耦合光导上。
[0048]
在一个实施方案中，包层是选自下组中的一者：甲基硅树脂压敏粘合剂、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层来施加)和含氟聚合物膜。可结合包层以在光导区域的芯或芯部分与外表面之间提供分隔层，以减少来自光导的芯或芯区域的不希望的外耦合(例如，由于用油性手指接触膜而产生的受抑全内反射光)。在另一个实施方案中，包层包括有效折射率由于微结构或纳米结构而小于芯层折射率的材料。在另一个实施方案中，包层包括多孔区域，该多孔区域包括空气或其他气体或折射率小于1.2的材料，使得包层的有效折射率比多孔区域周围的材料的有效折射率小。例如，在一个实施方案中，包层是设置在芯层上的气凝胶或纳米结构材料的布置，其形成具有比芯层小的有效折射率的包层。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垂直于芯层表面的平面中的平均直径或尺寸小于选自下组中的一者的纤维、颗粒或域：1000纳米、500纳米、300纳米、200纳米、100纳米、50纳米、20纳米、10纳米、5纳米和2纳米。例如，在一个实施方案中，包层是包括纳米结构纤维的涂层，该纳米结构纤维包含聚合物材料，诸如但不限于纤维素、聚酯、pvc、ptfe、聚苯乙烯、pmma、pdms或其他透光或部分透光的材料。在另一个实施方案中，如果通常块状形式将散射过多光的材料(诸如hdpe或聚丙烯)将用作长度大于1米的光导的芯或包层材料(诸如在1米长度上将大于光的10％散射到光导之外)，则将该材料以纳米结构形式使用。例如，在一个实施方案中，基于膜的光导上的纳米结构包层材料当形成为块状固体形式时(诸如200微米厚的均质膜，其被形成为不具有在设计用于尽量降低雾度的膜处理条件下在体积或表面上机械地形成的物理结构)具有大于0.5％的astm雾度。
[0049]
在另一个实施方案中，微结构或纳米结构包层材料包括将光“浸透”或光学地耦合到被设置成与该微结构或纳米结构包层材料物理接触的光提取特征中的结构。例如，在一个实施方案中，光提取特征包括纳米结构表面特征，该纳米结构表面特征在与纳米结构包层区域紧密接近或接触时耦合来自包层区域的光。在一个实施方案中，微结构或纳米结构包层材料具有与光提取特征结构互补的结构，诸如凸
‑
凹部分或其他简单或复杂的互补结构，使得包括这两个结构的区域中的有效折射率大于不具有光提取特征的包层区域的有效折射率。
[0050]
包层也可用于提供以下优点中的至少一项：增加的刚度，增加的挠曲模量，增加的耐冲击性，防眩光性能，提供中间层以与其他层组合(诸如在包层充当防反射涂层的粘结层或基底或基板，光学部件(诸如偏振片、液晶材料)的基板的情况下)，增加的耐划伤性，提供其他功能(诸如用于将光导区域粘结到另一个元件的低粘性粘合剂，窗用“粘着型”膜诸如高度塑化的pvc)。包层可以是粘合剂，诸如低折射率硅树脂粘合剂，其光学地耦接到设备的另一个元件、光导、光导区域、光混合区域、光输入耦合器，或前述元件或区域中的一者或多者的组合。在一个实施方案中，包层光学地耦接到背光液晶显示器中的后部偏振片。在另一个实施方案中，包层光学地耦接到前光式显示器(诸如电泳显示器、电子书显示器、电子阅读器显示器、mem型显示器、电子纸显示器诸如e ink公司的显示器)、反射型或部分
反射型lcd显示器、胆甾相显示器或其他能够从前部照明的显示器的偏振片或外表面。在另一个实施方案中，包层是将光导或光导区域粘结到部件诸如基板(玻璃或聚合物)、光学元件(诸如偏振片、延迟膜、漫射膜、增亮膜、保护性膜(诸如保护性聚碳酸酯薄膜))、光输入耦合器、耦合光导或发光设备的其他元件的粘合剂。在一个实施方案中，包层由至少一个附加层或粘合剂与光导或光导区域芯层分开。
[0051]
在一个实施方案中，包层区域光学地耦接到光混合区域的一个或多个表面，以防止当光导与另一个部件接触时光从光导外耦合。在该实施方案中，包层还使得包层和光混合区域能够物理地耦接到另一个部件。
[0052]
包层位置
[0053]
在一个实施方案中，包层区域光学地耦接到选自下组中的至少一者：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，和膜的外表面。在另一个实施方案中，包层被设置成与光导、光导区域或光学地耦接到光导的一个或多个层光学接触并且包层材料不设置在一个或多个耦合光导上。在一个实施方案中，耦合光导在靠近光输入表面或光源的区域中的芯区域之间不包括包层。在另一个实施方案中，可将芯区域压在一起或保持在一起，并且可在堆叠或组装之后切割和/或抛光边缘以形成平坦、弯曲或它们的组合的光输入表面或光转向边缘。在另一个实施方案中，包层是压敏粘合剂，并且用于压敏粘合剂的剥离衬垫在堆叠或对准在一起成为阵列的一个或多个耦合光导的区域中被选择性地移除，使得包层有助于保持耦合光导相对于彼此的相对位置。在另一个实施方案中，保护衬垫从耦合光导的内包层区域移除，并留在外耦合光导的一个或两个外表面上。
[0054]
在一个实施方案中，包层设置在发光区域的一个或两个相对的表面上，并且不设置在光输入表面处的两个或更多个耦合光导之间。例如，在一个实施方案中，掩模层被施加到基于膜的光导，该光导对应于在切割之后将形成光输入表面的耦合光导的端部区域(以及可能的耦合光导)，并且该膜在一侧或两侧上涂覆有低折射率涂层。在该实施方案中，当掩模被移除并且耦合光导折叠(例如使用相对位置保持元件)而且堆叠时，光输入表面可包括不具有包层的芯层，并且发光区域可包括包层(并且光混合区域也可包括包层和/或吸光区域)，这对于光学效率(光在输入表面处被引导到包层中)以及在诸如用于反射型或透射反射型显示器的基于膜的前光源的应用(其中在发光区域中可能需要包层)中是有利的。
[0055]
在另一个实施方案中，移除外耦合光导的至少一个外表面的保护衬垫，使得耦合光导堆叠可结合到以下中的一者：电路板、非折叠耦合光导、光准直光学元件、光转向光学元件、光耦合光学元件、用于显示器或触摸屏的柔性连接器或基板、第二堆叠耦合光导阵列、光输入耦合器外壳、发光设备外壳、热传递元件、散热器、光源、对准引导件、包括用于光输入表面的窗口的配准引导件或部件，以及设置在光输入表面或发光设备的元件上和/或物理地耦接到该元件的任何合适的元件。在一个实施方案中，耦合光导在任一平面侧上不包括包层区域，并且耦合光导中的弯曲或折叠处的光学损耗减小。在另一个实施方案中，耦合光导在任一平面侧上不包括包层区域，并且由于光输入表面区域相对于具有至少一个包层的光导具有更高浓度的光导接收表面，因此光输入表面输入耦合效率增大。
[0056]
在一个实施方案中，在光导的至少一个表面上施加(例如涂覆或共挤出)包层，随后移除耦合光导上的包层。在另一实施方案中，施加在光导的表面上的包层(或将光导施加
在包层的表面上)使得对应于耦合光导的区域不具有包层。例如，包层材料可在中心区域中挤出或涂覆到光导膜上，其中该膜的外侧将包括耦合光导。类似地，在紧邻一个或多个光源或光输入表面设置的区域中的耦合光导上可以不存在包层。
[0057]
在一个实施方案中，耦合光导的两个或更多个芯区域在耦合光导的设置在选自下组的距离内的区域中的芯区域之间不包括包层区域：距耦合光导的光输入表面边缘1毫米、2毫米、4毫米和8毫米。
[0058]
光导相对侧上的折射率较高和较低的材料的层或区域
[0059]
在一个实施方案中，基于膜的光导的发光区域包括：具有第一折射率的第一材料的第一层或涂层，其在发光区域中光耦接到基于膜的光导的第一表面；具有第二折射率的第二材料的第二层或涂层，其在发光区域中光学地耦接到基于膜的光导的相对表面，第二折射率高于第一折射率，第二折射率和第一折射率小于在光导的芯区域中的材料的折射率。在该实施方案中，在发光区域中在基于膜的光导的芯层或区域内传播的(诸如因为低角度定向特征而)经历低角度光重定向的光将优先地在具有第二折射率的一侧泄漏或离开光导，因为第二折射率的大于第一折射率，并且临界角也较高。在该实施方案中，从与膜的厚度方向成高于临界角的角度偏离到较小角度的光将首先通过芯层或区域的光学地耦接到具有较高折射率的包层或区域的一侧上的全内反射界面。
[0060]
光导的构型和特性
[0061]
在一个实施方案中，膜、光重定向光学元件、反射型显示器、光导和/或光导区域的厚度在0.005毫米到0.5毫米的范围内。在另一个实施方案中，膜或光导的厚度在0.025毫米(0.001英寸)至0.5毫米(0.02英寸)的范围内。在另一个实施方案中，膜、光导和/或光导区域的厚度在0.050毫米到0.175毫米的范围内。在一个实施方案中，膜、光导或光导区域的厚度小于0.2mm或小于0.5mm。在一个实施方案中，膜、光导和光导区域的厚度、最大厚度、平均厚度、大于90％的整个厚度中的一者或多者小于0.2毫米。
[0062]
光导或透光材料的光学特性
[0063]
对于某些实施方案的光导、光重定向光学元件或区域、光提取膜或区域或透光材料的光学特性，本文指定的光学特性可以是光导、芯、包层或它们的组合的一般特性，或者所述光学特性可对应于特定区域(诸如发光区域、光混合区域或光提取区域)、表面(光输入表面、漫射表面、平坦表面)和方向(诸如垂直于表面或沿光行进经过光导的方向来测量)。
[0064]
透光材料的折射率
[0065]
在一个实施方案中，光导的芯材料具有比包层材料更高的折射率。在一个实施方案中，芯由折射率(n
d
)大于选自下组中的一者的材料形成：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。在另一个实施方案中，包层材料的折射率(n
d
)小于选自下组中的一者：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。
[0066]
光导的形状
[0067]
在一个实施方案中，光导形状或光导表面的至少一部分是基本上平坦的、弯曲的、圆柱形，由基本上平坦的膜形成的形状、球形、部分球形、成角度的、扭曲的、圆形、具有二次表面、椭球形、长方体、平行六面体、三棱柱、直角棱柱、椭圆体、卵形、锥形棱锥、锥形三棱柱、波状形状和/或其他已知的合适的几何实体或形状。在一个实施方案中，光导是通过热
成型或其他合适的成型技术形成形状的膜。在另一个实施方案中，膜或膜的区域在至少一个方向上呈锥形。在另一个实施方案中，发光设备包括物理地耦接或布置在一起(诸如例如以1x2阵列平铺)的多个光导和多个光源。在另一个实施方案中，膜的光导区域的表面基本上是多边形、三角形、矩形、正方形、梯形、菱形、椭圆形、圆形、半圆形、圆的片段或扇形、月牙形、卵形、环形、字母数字字符形状(例如“u形”或“t形”)，或上述形状中的一者或多者的组合。在另一个实施方案中，膜的光导区域的形状基本上是多面体、环形多面体、弯曲多面体、球形多面体、矩形长方体、长方体、立方体、棱正交多面体、星状多面体、棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、截锥、椭圆体、抛物线体、双曲线体、球体的形状，或上述形状中的一者或多者的组合。
[0068]
光导的厚度
[0069]
在一个实施方案中，膜、光导区域和/或发光区域的厚度在0.005毫米到0.5毫米的范围内。在另一个实施方案中，膜或光导的厚度在0.025毫米(0.001英寸)至0.5毫米(0.02英寸)的范围内。在另一个实施方案中，膜、光导和/或光导区域的厚度在0.050毫米到0.175毫米的范围内。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，膜、光导和光导区域的厚度、最大厚度、平均厚度、大于90％的整个厚度中的一者或多者小于0.2毫米。在一个实施方案中，光导在发光区域中的芯层或区域的两个表面之间的间隔与平均间隔的偏离量小于选自平均间隔的30％、20％、10％和5％的组中的一者。在另一个实施方案中，限定光导在发光区域内的全内反射表面的两个表面之间的间隔距离与平均间隔距离的偏离量小于选自平均间隔距离的30％、20％、10％和5％的组中的一者。在一个实施方案中，限定光导在发光区域内的全内反射表面的两个表面之间的平均角度小于选自包括10度、8度、6度、5度、4度、3度、2度、1和0.5度的组中的一者。
[0070]
在一个实施方案中，反射型显示器包括光导，其中光导的由全内反射界面界定的有效厚度对于芯层内的受到多个光提取特征抑制的全内反射光而言增大，使得该光经过第一包层并且在光重定向光学元件的全内反射界面中的一个处发生全内反射。在另一个实施方案中，发光设备包括：第一光导，其具有芯层，该芯层具有相对的表面，两者间的厚度不大于约0.5毫米，由相对的表面限定的该第一光导通过全内反射来引导光；以及第二光导，其包括芯层，第二光导由来自第一光导的通过全内反射传播的受抑全内反射光的第二部分限定，所述全内反射在第一光导的表面与光重定向元件在光重定向光学特征之间的表面区域之间发生。在另一个实施方案中，第一光导和第二光导包括芯层，第二光导由来自第一光导的通过在第一光导的表面与光重定向光学元件的表面区域之间的全内反射传播的受抑全内反射光的一部分限定，其中光重定向光学元件的光重定向特征占据小于光重定向光学元件的表面的50％，光重定向元件的该表面区域被限定在光重定向特征之间，并且将来自光提取特征的受抑全内反射光的第二部分通过全内反射而反射，再次经过第一包层，并进入第一光导的芯层，在这里，该光从第一光导的表面全内反射，随后被光重定向特征朝向反射型空间光调制器反射。
[0071]
光导材料
[0072]
在一个实施方案中，发光设备包括由至少一种透光材料形成的光导或光导区域。在一个实施方案中，光导是包括至少一个芯区域和至少一个包层区域的膜，每个芯区域和包层区域各自包括至少一种透光材料。在一个实施方案中，透光材料是热塑性的、热固性
的、橡胶、聚合物、高透射硅树脂、玻璃、复合材料、合金、共混物、硅树脂或其他合适的透光材料，或它们的组合。在一个实施方案中，发光设备的部件或区域包括合适的透光材料，诸如以下的一者或多者：纤维素衍生物(例如，纤维素醚，诸如乙基纤维素和氰基乙基纤维素，纤维素酯，诸如乙酸纤维素)、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂(例如，聚苯乙烯)、聚乙烯基系列树脂[例如，聚(乙烯基酯)，诸如聚(乙酸乙烯酯)，聚(乙烯基卤化物)，诸如聚(氯乙烯)，聚乙烯基烷基醚，或聚醚系列树脂，诸如聚(乙烯基甲基醚)、聚(乙烯基异丁基醚)和聚(乙烯基叔丁基醚)]、聚碳酸酯系列树脂(例如，芳族聚碳酸酯，诸如双酚a型聚碳酸酯)、聚酯系列树脂(例如，均聚酯，例如聚对苯二甲酸亚烷基酯，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯，对应于聚对苯二甲酸亚烷基酯的聚萘二甲酸亚烷基酯；包括对苯二甲酸亚烷基酯和/或萘二甲酸亚烷基酯作为主要成分的共聚酯；内酯的均聚物，诸如聚己内酯)、聚酰胺系列树脂(例如，尼龙6、尼龙66、尼龙610)、尿烷系列树脂(例如，热塑性聚氨酯树脂)、形成上述树脂的单体的共聚物[例如，苯乙烯共聚物，诸如甲基丙烯酸甲酯
‑
苯乙烯共聚物(ms树脂)、丙烯腈
‑
苯乙烯共聚物(as树脂)、苯乙烯
‑
(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物和苯乙烯
‑
丁二烯共聚物、乙酸乙烯酯
‑
氯乙烯共聚物、乙烯基烷基醚
‑
马来酸酐共聚物]。顺便提及，该共聚物可以是无规共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物中的任何一种。在另一个实施方案中，光导包括具有选自下组中的至少一者的材料：对发光设备的至少一个元件(诸如具有涂层的载体膜、光学膜、lcd中的后部偏振片、增亮膜、光导的另一个区域、耦合光导、热传递元件诸如包含铝的薄片，或白色反射膜)的化学粘附、分散粘附、静电粘附、扩散粘附和机械粘附。在另一个实施方案中，光导的芯材料或包层材料中的至少一者是粘合剂材料
[0073]
多层光导
[0074]
在一个实施方案中，光导包括至少两个层或涂层。在另一个实施方案中，该层或涂层用作选自下组中的至少一者：芯层、包层、粘结层(以促进其他两个层之间的粘合)、增加挠曲强度的层、增加冲击强度(例如，诸如izod、charpy、gardner)的层，和载体层。光提取方法
[0075]
在一个实施方案中，光导、光导区域和发光区域中的一者或多者包括至少一个光提取特征或区域。在一个实施方案中，光提取区域可以是凸起或凹陷的表面图案或体积区域。凸起和凹陷的表面图案包括但不限于：散射材料、凸起的透镜、散射表面、凹坑、凹槽、表面调制、微透镜、透镜、衍射表面特征、全息表面特征、光子带隙特征、波长转换材料、孔、层的边缘(诸如从去除包层以露出芯层的区域)、棱锥形状、棱柱形状，以及其他具有平坦表面、曲面、随机表面、准随机表面和它们的组合的几何形状。光提取区域内的体积散射区域可包括分散相域，空隙，不存在其他材料或区域(间隙、孔)，气隙，层和区域之间的边界，以及在不同于具有平行界面的共面层的材料的体积内的其他折射率不连续或不均匀。
[0076]
在一个实施方案中，光提取特征基本上是方向性的，并且包括以下中的一者或多者：成角度的表面特征、弯曲的表面特征、粗糙的表面特征、无规的表面特征、不对称的表面特征、划线的表面特征、切割的表面特征、非平面表面特征、冲压的表面特征、模制的表面特征、压缩模制的表面特征、热成型的表面特征、铣削的表面特征、挤出的混合物、混合材料、材料的合金、对称或不对称形状材料的复合物、激光烧蚀的表面特征、压印的表面特征、经涂覆的表面特征、注模的表面特征、挤出的表面特征，和设置在光导的体积中的前述特征中
的一者。例如，在一个实施方案中，方向性的光提取特征是通过在光导膜上压印uv固化的涂层而形成的100微米长、成45度角的刻面凹槽，该涂层基本上将光导内的入射光的一部分引向与光导的表面法线成0度。
[0077]
在一个实施方案中，光提取特征是镜面反射材料、漫反射材料或它们的组合的反射材料。例如，光提取特征可以是以一定角度设置的基本上镜面反射的墨水(诸如涂覆到凹槽上)或者光提取特征可以是基本上漫反射的墨水，诸如在甲基丙烯酸类粘结剂内包括二氧化钛颗粒的墨水。在一个实施方案中，薄光导膜允许较小的特征用于光提取特征或者光提取表面特征由于光导的薄度而间隔得更开。在一个实施方案中，光提取表面特征在与对应于发光设备的发光区域的发光表面平行的平面中的平均最大尺寸小于选自包括3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.080mm、0.050mm、0.040mm、0.025mm和0.010mm的组中的一者。
[0078]
在另一个实施方案中，光提取特征、光转向特征或低角度定向特征的填充因子被定义为在光导或膜的发光区域、表面或层中包括该特征的面积(以平方厘米为单位)的百分比，该填充因子选自包括小于80％、小于70％、小于60％、小于50％、小于40％、小于30％、小于20％和小于10％的组中的一者。填充因子可在光导或膜的整个发光的平方厘米表面区域或面积上测得(由区域限定的范围是光导平面内所有发光的方向)，也可以是光导的发光面积的平均值。填充因子可在发光设备处于开启状态或关闭状态(不发光)时测量，其中在关闭状态下，光提取特征被定义为具有平均视觉敏锐度的人在小于10厘米的距离处所看到的视觉不连续。
[0079]
光提取区域可包括体积散射区域，其具有分散相域，空隙，不存在其他材料或区域(间隙、孔)，气隙，层和区域之间的边界，以及在不同于具有平行界面的共面层的材料的体积内的其他折射率不连续。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体积光提取特征，其将第一重定向百分比的光重定向为与发光设备的发光表面的法线成5度内或与垂直于发光设备的发光表面的方向成80度
‑
90度或85度
‑
90度内的角度范围。在另一个实施方案中，第一重定向百分比大于选自包括5、10、20、30、40、50、60、70、80和90的组中的一者。在一个实施方案中，光提取特征是光重定向特征、光提取区域或光输出耦合特征。
[0080]
在一个实施方案中，光导或光导区域在多个区域中包括光提取特征。在一个实施方案中，光导或光导区域在选自下组中的一者上或在选自下组中的一者内包括光提取特征：一个外表面，两个相对的外表面，外表面和设置在两个外表面之间的至少一个区域，在两个不同的体积区域内，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的体积平面内，在多个体积平面内。在另一个实施方案中，发光设备在光导的光导区域上包括发光区域，该光导包括多于一个光提取特征区域。在另一个实施方案中，一个或多个光提取特征设置在另一个光提取特征的顶部。例如，带凹槽的光提取特征可包括光散射中空微球，这些微球可增加从光导提取的光的量，或者可进一步散射或重定向由凹槽提取的光。可在表面上、在光导或光导区域的体积内或它们的组合中使用多于一种类型的光提取特征。
[0081]
在一个实施方案中，包括膜层的第一光导包括光提取特征，第二光导由光重定向光学元件的表面和第一光导的表面限定，并且光重定向光学元件包括光重定向特征或光转向特征，这些特征也是第二光导的光提取特征。
[0082]
在另一个实施方案中，光提取特征是凹槽、凹痕、弯曲或成角度的特征，其通过全
内反射将在第一方向上入射的一部分光重定向到相同平面内的第二方向。在另一个实施方案中，光提取特征将以第一角度入射的第一部分光在第一输出平面中重定向到大于临界角的第二角度，并且增大在与第一输出平面正交的第二输出平面中的半最大值强度全角宽度。在另一个实施方案中，光提取特征是包括凹槽、压痕、弯曲或成角度特征的区域，并且还包括材料的基本上对称或各向同性的光散射区域，诸如分散的空隙、微珠、微球、基本上球形的域，或随机形状的域的集合，其中平均散射分布基本上是对称的或各向同性的。在另一个实施方案中，光提取特征是包括凹槽、压痕、弯曲或成角度特征的区域，并且还包括材料的基本上各向异性或不对称光散射区域，诸如分散的细长空隙、拉伸的微珠、不对称形状的椭球颗粒、纤维，或成形域的集合，其中平均散射分布基本上是不对称的或各向异性的。在一个实施方案中，控制光提取特征的双向散射分布函数(bsdf)以创建发光设备的预定光输出轮廓或到光重定向元件的光输入轮廓。
[0083]
在一个实施方案中，至少一个光提取特征是波长转换材料的阵列、图案或排列，该波长转换材料选自下组：荧光团、磷光体、荧光染料、无机磷光体、光子带隙材料、量子点材料、荧光蛋白、融合蛋白、附着在蛋白质特定官能团上的荧光团、量子点荧光团、小分子荧光团、芳香族荧光团、共轭荧光团、荧光染料闪烁体、磷光体诸如硫化镉、稀土掺杂磷光体和其他已知的波长转换材料。
[0084]
在一个实施方案中，光提取特征是镜面反射材料、漫反射材料或它们的组合的反射材料。例如，光提取特征可以是以一定角度设置的基本上镜面反射的墨水(诸如涂覆到凹槽上)或者它可以是基本上漫反射的墨水，诸如在甲基丙烯酸类粘结剂内包括二氧化钛颗粒的墨水(白漆)。另选地，光提取特征可以是还包括二氧化钛颗粒的部分漫反射的墨水，诸如具有小的银颗粒(微米或亚微米，球形或非球形，板状形状或非板状形状，或涂在薄片上的银(或铝))的墨水。在另一个实施方案中，控制漫反射的程度以优化设备的角度输出、光输出的准直度和从区域提取的光的百分比中的至少一者。
[0085]
光提取特征的图案或布置可在x、y或z方向上改变大小、形状、节距、位置、高度、宽度、深度、形状、方向。有助于确定用于实现空间亮度或颜色均匀度的布置的图案和算式或公式在边缘照明的背光源领域中是已知的。在一个实施方案中，发光设备包括基于膜的光导，该基于膜的光导包括设置在微透镜下方的光提取特征，其中光提取特征基本上以虚线的形式布置在微透镜下方，使得从这些线特征提取的光在从微透镜透镜阵列的光重定向元件重定向之后具有较低的角fhwm，并且虚线的长度变化以有助于光提取的均匀度。在另一个实施方案中，光提取特征的虚线图案在x和y方向(其中z方向是发光设备的光轴)上变化。类似地，二维微透镜阵列膜(密排或规则阵列)或微透镜的布置可用作光重定向元件，并且光提取特征可包括圆形、椭圆形的规则、不规则或其他布置，或尺寸、形状或位置可在x方向、y方向或它们的组合上变化的其他图案或形状。在一个实施方案中，节距、特征在垂直于膜的厚度方向的第一方向上的第一尺寸、特征在垂直于第一方向并且垂直于膜的厚度方向的第二方向上的第二尺寸；特征在厚度方向上的尺寸；以及特征在第一方向和/或第二方向上的密度中的至少一者在第一方向和/或第二方向上变化。在一个实施方案中，低角度定向特征在第一和/或第二方向上的不均匀节距、特征尺寸或密度用于将光以空间上均匀的光通量引导到小于光导的芯区域的一个或多个界面的临界角的角度，使得通过折射率比光导的芯区域的相对表面上的包层或区域高的包层或区域耦合的光入射在一个或多个光转向
特征上，这些光转向特征将光引导到与光导在发光区域中的厚度方向成三十度以内的角度范围内。在一个实施方案中，在第一和/或第二方向上改变低角度定向特征的节距、特征尺寸或密度使得能够对朝向光转向特征重定向的光通量进行空间控制，其中低角度定向特征不会引起与由该发光设备所照明的物体(诸如反射或透射液晶显示器)的莫尔干涉。因此，在该示例中，可将光转向特征的节距选择为不会产生莫尔干涉的恒定节距，并且通过在空间上改变低角度定向特征的节距、特征尺寸或密度来实现到达照明物体的光的亮度均匀度。在一个实施方案中，提供对物体的均匀照明的方法包括提供多种类型的光定向特征(诸如低角度定向特征和光转向特征)，其中通过改变第一类型的特征的节距、尺寸或密度来提供该均匀度，并且通过具有基本上恒定的节距、尺寸和/或密度的第二类型的特征来实现将光重定向到逸出光导以照明物体(诸如反射或透射lcd)的角度，使得光定向特征和照明的物体之间的莫尔条纹对比度小于选自包括50％、40％、30％、20％和10％的组中的一者。低角度定向特征可以形成在材料的表面上或一定体积内，并且该材料可以是热塑性、热固性或粘合性材料。在一个实施方案中，低角度定向特征是光提取特征。在另一个实施方案中，低角度定向特征是用于第一光导和第二光导的光提取特征。在另一个实施方案中，发光设备在发光设备的光输出方向上的两个或更多个层或区域中包括低角度定向特征。
[0086]
低角度定向特征
[0087]
在一个实施方案中，耦合光导、光混合区域或发光区域中的至少一者包括两个或更多个低角度定向特征。如本文所用，低角度定向特征是折射、全内反射、衍射或散射的表面、特征或界面，其将在全内反射光导内以与光导的芯区域中的膜的厚度方向成第一角度传播的光重定向成在光导的芯区域中的第二角度，该第二角度小于第一角度，平均总偏向角小于20度。在另一个实施方案中，低角度定向特征将入射光重定向成第二角度，其平均总偏向角小于选自包括与入射角成18度、16度、14度、12度、10度、8度、6度、5度、4度、3度、2度、1度的组中的一者。在一个实施方案中，低角度定向特征由反射型空间光调制器的一个或多个反射表面限定。例如，在一个实施方案中，反射型空间光调制器的后反射表面包括低角度定向特征，并且反射型空间光调制器在发光区域中光学地耦接到光导。在另一个示例中，反射型空间光调制器的反射像素是低角度定向特征，并且反射型空间光调制器在发光区域中光学地耦接到光导。
[0088]
在一个实施方案中，节距、特征在垂直于膜的厚度方向的第一方向上的第一尺寸、特征在垂直于第一方向并且垂直于膜的厚度方向的第二方向上的第二尺寸；特征在厚度方向上的尺寸；以及特征在第一方向和/或第二方向上的密度中的至少一者在第一方向和/或第二方向上变化。在一个实施方案中，不均匀节距、特征尺寸或密度用于将光以空间上均匀的光通量引导到小于光导的芯区域的一个或多个界面的临界角的角度，使得通过折射率比光导的芯区域的相对表面上的包层或区域高的包层或区域耦合的光入射在一个或多个光转向特征上，这些光转向特征将光引导到与光导在发光区域中的厚度方向成三十度以内的角度范围内。在一个实施方案中，在第一和/或第二方向上改变低角度定向特征的节距、特征尺寸或密度使得能够对朝向光转向特征重定向的光通量进行空间控制，其中低角度定向特征不会引起与由该发光设备所照明的物体(诸如反射或透射液晶显示器)的莫尔干涉。因此，在该示例中，可将光转向特征的节距选择为不会产生莫尔干涉的恒定节距，并且通过在空间上改变低角度定向特征的节距、特征尺寸或密度来实现到达照明物体的光的亮度均匀
度。在一个实施方案中，提供对物体的均匀照明的方法包括提供多种类型的光定向特征(诸如低角度定向特征和光转向特征)，其中通过改变第一类型的特征的节距、尺寸或密度来提供该均匀度，并且通过具有基本上恒定的节距、尺寸和/或密度的第二类型的特征来实现将光重定向到逸出光导以照明物体(诸如反射或透射lcd)的角度，使得光定向特征和照明的物体之间的莫尔条纹对比度小于选自包括50％、40％、30％、20％和10％的组中的一者。低角度定向特征可以形成在材料的表面上或一定体积内，并且该材料可以是热塑性、热固性或粘合性材料。在一个实施方案中，低角度定向特征是光提取特征。在另一个实施方案中，光重定向特征是低角度定向特征。在另一个实施方案中，低角度定向特征是用于第一光导和第二光导的光提取特征。在另一个实施方案中，发光设备在发光设备的光输出方向上的两个或更多个层或区域中包括低角度定向特征。
[0089]
在一个实施方案中，光重定向元件的折射率小于或等于基于膜的光导的芯层的折射率。例如，在一个实施方案中，反射型显示器包括前光源，该前光源具有在折射率为约1.6的聚碳酸酯材料中形成的光重定向元件，该光重定向元件使用折射率为约1.5的用作包层的粘合剂光学地耦接到折射率为约1.6的聚碳酸酯光导，其中该光导包括用于基于膜的光导的光提取特征的低角度定向特征，并且该光导使用折射率为约1.42的用作包层的粘合剂在与光重定向光学元件相对的一侧上光学地耦接到反射型空间光调制器。
[0090]
在一个实施方案中，发光设备包括基于膜的光导，该基于膜的光导包括：芯层，该芯层具有相对的表面，两者间的厚度不大于约0.5毫米，其中光通过在相对的表面之间全内反射而传播；第一包层，该第一包层具有光学地耦接到芯层的第一侧，和相对的第二侧；与该光导的光导区域连续的耦合光导阵列，该耦合光导阵列中的每个耦合光导终止于边界边缘，并且每个耦合光导在折叠区域中折叠以使得该耦合光导阵列的边界边缘堆叠；包括多个光提取特征的发光区域，该多个光提取特征被布置成在发光区域中在空间上变化的图案，该多个光提取特征抑制全内反射光在芯层内传播，使得该光在发光区域中离开芯层并进入第一包层；光源，该光源被定位成将光发射到堆叠的边界边缘中，使在耦合光导阵列内传播的光到达到光导区域，来自每个耦合光导的光在光导区域内组合并全内反射；光学地耦接到第一包层的第二侧的光重定向光学元件，该光重定向光学元件包括光重定向特征，该光重定向特征将受抑全内反射光从光提取特征引向反射型空间光调制器，该光重定向特征占据小于光重定向光学元件在发光区域中的表面的50％，并且其中芯层在发光区域中具有平均厚度，发光区域在发光区域的垂直于芯层的厚度方向的平面中具有最大尺寸，发光区域的该最大尺寸除以芯层在发光区域中的平均厚度大于100，光提取特征是低角度定向特征，离开光源的光在垂直于膜的厚度方向的平面中具有第一半最大值强度全角宽度，离开该发光设备的光在平行于该厚度方向的第二平面中具有第二半最大值强度全角宽度，并且在平行于膜的厚度方向并垂直于第二平面的第三平面中具有第三半最大值强度全角宽度。在一个实施方案中，第一全角宽度小于选自下组中的一者：1度、2度、5度、7度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度和50度(在空气中测量)。在另一个实施方案中，第二全角宽度小于选自下组中的一者：1度、2度、5度、7度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度和50度(在空气中测量)。在另一个实施方案中，第三全角宽度小于选自下组中的一者：1度、2度、5度、7度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度和50度(在空气中测量)。在另一个实施方案中，第一、第二和第三全角宽度各自小于选自包括1度、2度、5度、7
度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度和50度(在空气中测量)的组中的一者。在一个实施方案中，离开光源的光在平行于膜的厚度方向的平面上具有大于第一全角宽度的半最大值强度全角宽度。例如，在一个实施方案中，在发光区域中，光源基本上在垂直于光导、膜或耦合光导堆叠的厚度方向的平面中准直(或者具有小于10度的第一半最大值强度全角宽度)，并且在平行于膜或耦合光导堆叠的厚度方向的平面中未准直或具有更大的半最大值强度全角宽度。在一个实施方案中，来自光源的光经过耦合光导并进入光导区域，该光被低角度定向特征重定向，经过第一包层，被光重定向光学元件重定向，然后以第二半最大值强度全角宽度和第三半最大值强度全角宽度离开发光设备，该第二半最大值强度全角宽度可由于光源输出的准直(例如被主要透镜和/或次要透镜或反射镜准直)而较低(诸如小于10度)，该第三半最大值强度全角宽度可由于低角度定向特征、两个包层之间的折射率之差和光重定向光学元件的光重定向特征的组合所引起的准直而较低(诸如小于10度)。
[0091]
反射型低角度定向特征
[0092]
在一个实施方案中，基于膜的光导包括具有低角度定向特征的发光区域，该低角度定向特征由具有两种不同折射率的材料之间的成角度或弯曲的界面限定。在该实施方案中，折射率之差可以使入射光的至少一部分以与入射角成小于20度的平均总偏向角反射。在一个实施方案中，在光导的第一芯材料的芯区域内传播的光相互作用并从压印到第一芯材料中的成角度的表面特征反射，使得入射光的至少一部分以与入射角成小于20度的平均总偏向角反射；其中芯材料具有第一芯折射率，芯区域与具有小于第一折射率的第二折射率的区域相邻。在一个实施方案中，在成角度的或弯曲的表面特征处的反射是全内反射。例如，在一个实施方案中，基于膜的光导包括具有低角度定向特征的发光区域，该低角度定向特征由与平行于发光区域中膜的表面(或芯区域层界面)的方向成平均4度的角的线性表面特征的布置限定(与发光区域中膜的表面法线成平均86度)。在该示例中，可在材料的芯层中形成表面(诸如通过划线或压印)，并且具有较低折射率的材料可被定位在该表面附近，使得入射在该表面上的光的一部分以8度的总偏向角反射(指向低角度)。
[0093]
折射型低角度定向特征
[0094]
在另一个示例中，基于膜的光导包括具有低角度定向特征的发光区域，该低角度定向特征由表面的布置限定，其中经过该表面的光折射(并且可选地反射)至少一次，成为具有与入射角成小于20度的平均总偏向角的新角度。在该示例中，这些表面可在材料的芯层中形成，并且具有与表面相邻的较低折射率材料，使得入射在该表面上的光的一部分在界面处折射(指向低角度)，经过较低折射率材料并从第二界面反射离开，再次经过较低折射率材料，并且再次经过光导，在那里该光可在相对的表面界面处逸出光导，并随后由光转向特征重定向。
[0095]
衍射型低角度定向特征
[0096]
在另一个示例中，基于膜的光导包括具有低角度定向特征的发光区域，该低角度定向特征由衍射特征或表面的布置限定，其中经过该特征或表面的光衍射(并且可选地反射)至少一次，成为具有与入射角成小于20度的平均总偏向角的新角度。例如，在一个实施方案中，基于膜的光导的在膜的发光区域中的一个表面包括二元光栅或闪耀衍射光栅，该光栅将以第一波长带宽内的第一角度入射的光重定向到不同于第一角度的第二角度，该第二角度与入射角成小于20度的平均总偏向角。在一个实施方案中，一个或多个衍射特征或
表面的节距、尺寸、长度尺寸、深度或角度沿第一方向从发光区域的在发光区域内的光传播方向上的第一侧到相对侧变化。例如，在一个实施方案中，光导在发光区域中的芯区域包括具有第一、第二和第三节距的重复阵列的衍射光栅，该第一、第二和第三节距被配置为分别针对蓝光、绿光和红光将入射光的平均角度衍射成小于20的平均总偏向角。
[0097]
散射型低角度定向特征
[0098]
在另一个示例中，基于膜的光导包括具有低角度定向特征的发光区域，该低角度定向特征由具有光散射特征、域或颗粒的层或区域限定，其中经过该光散射层或区域的光被散射至少一次，成为具有与入射角成小于20度、15度、10度、8度、6度、4度、3度、2度或1度的平均总偏向角的新角度。在一个实施方案中，光散射层或区域可在材料的芯层的区域附近、上方、下方或内部形成。在该示例中，光散射层或区域可包括光散射界面或由光散射界面限定，该光散射界面在第一折射率的第一材料上具有规则或不规则表面结构，该第一材料与第二材料的第二表面接触，第二表面适形于第一材料表面，具有比第一材料的折射率低或高的折射率，使得入射在该界面上的光的一部分被散射(前向和/或后向散射)，从而使该光在表面界面处逸出光导，并且随后被光转向特征重定向。在另一个实施方案中，基于膜的光导包括低角度散射特征，该低角度散射特征由第一材料在第二基质材料中的分散相(诸如涂层基质内的分散的小珠)限定。在该实施方案中，入射光从一个或多个域
‑
基质界面散射或折射，使得入射光的平均总偏向角与入射角成小于20度的角。在一个实施方案中，低角度定向特征逐渐地将光重定向，使得该光偏斜成一个角度，使得全部或部分该光逃离光导内的全内反射条件。
[0099]
偏振相关的低角度定向特征
[0100]
在一个实施方案中，低角度定向特征将具有第一偏振的光比具有不同于第一偏振的第二偏振的光更多地重定向。在另一个实施方案中，具有第一偏振的光被重定向的百分比与具有第二偏振的光被重定向的百分比之比，即偏振定向比，大于选自下组中的一者：1、2、3、4、5、10、15、20、30和50。例如，在一个实施方案中，第一偏振是s偏振光并且第二偏振是p偏振光。在一个实施方案中，低角度定向特征或表面，或光学地耦接到低角度定向特征或表面的材料包括基本上各向同性的材料、双折射材料或三折射材料。在一个实施方案中，双折射材料中的结构化的低角度定向特征用于重定向第一偏振的光，使得入射光的平均总偏向角与入射角成小于20度的角。例如，在一个实施方案中，第一偏振的光(诸如s偏振光)被引导成低角度，使得其角度小于光导的光学地耦接到包层的一侧的临界角，该侧具有比相对侧的包层更高的折射率。因此，在该示例中，期望的偏振态的光(即s偏振光)被低角度定向特征优先地提取。在另一个实施方案中，光学地耦接到光导的一个或多个层或区域包括波片、双折射材料、三折射材料或各向异性材料，其将保留在光导中的光转换成期望的偏振态，使得该光可通过与偏振相关的低角度定向特征的第二或后续相互作用而重定向。
[0101]
光转向特征
[0102]
在一个实施方案中，光导的发光区域包括具有光转向特征的层或区域或光学地耦接到具有光转向特征的层或区域。如本文所用，光转向特征是折射、全内反射、衍射或散射的表面、特征或界面，其将在第一角度范围内入射的光的至少一部分重定向到不同于第一角度范围的第二角度范围，其中第二角度范围是当在空气中测量时与发光区域中膜的厚度方向成30度以内的角。例如，在一个实施方案中，在第一外表面上具有凹槽的聚碳酸酯膜光
学地耦接到基于膜的光导，该光学耦接通过在该聚碳酸酯膜的与第一外表面相对的第二表面上使用压敏粘合剂来完成。在该实施方案中，通过压敏粘合剂逸出光导(例如由于低角度定向特征而逸出)的光在该聚碳酸酯膜中的凹槽
‑
空气界面处全内反射，并且被引导成与发光区域中该膜的厚度方向成30度以内的角度(在空气中测量)，在这里该光进一步经过光导以照明物体(诸如反射型lcd)，并且可任选地再次经过光导。在一个实施方案中，光转向特征从低角度定向特征接收光，并且将该光重定向成与发光区域中的厚度方向成小于30度的角度(在空气中测量)。光转向特征可以形成在材料的表面上或一定体积内，并且该材料可以是热塑性、热固性或粘合性材料。出于本文的目的，包括光转向特征的材料具有小于0.5毫米的厚度，并且被认为是膜，而不考虑其制造方法，这样该光转向膜可以是例如挤出膜、uv固化膜、注模丙烯酸光学器件或注模聚碳酸酯光学器件。在一个实施方案中，光转向特征是在光转向膜中压印(uv固化或热机械压印)的表面特征，该光转向膜光学地耦接(诸如通过使用压敏粘合剂)到发光区域中的基于膜的光导。在一个实施方案中，在膜的第一表面上包括光转向特征的光转向膜在与第一表面相对的第二表面上光学地耦接到光导，光转向特征包括在第一表面中的凹陷区域或凹槽，并第一表面在凹陷区域或凹槽之间的区域中使用压敏粘合剂粘附到第二膜，该粘合剂在凹陷区域或凹槽中留下气隙。在该实施方案中，聚合物光转向膜与凹陷区域或凹槽内的空气之间的大折射率差增加了该界面处的全内反射光的百分比，该百分比优于用来填充凹陷部分或凹槽以使该表面有效地平坦化的粘合剂的该百分比。在另一个实施方案中，包括光转向特征的光转向膜或区域或层延伸到基于膜的光导的光混合区域的小于选自包括30％、20％、10％和5％的组中的一者。
[0103]
在一个实施方案中，光转向膜的光转向特征将第一部分光以在空气中测量的与该光转向膜的厚度方向成5度到20度之间的第一角度的第一峰值发光强度朝向反射型空间光调制器引导，并且第二部分光以在空气中测量的与该光转向膜的厚度方向成15度和35度之间的第二角度的第二峰值发光强度在该光转向膜的厚度方向的与第一角度相同的侧上朝向反射型空间光调制器离开该光转向膜，第二角度大于第一角度。在该实施方案中，具有多个光接收表面的光转向特征可将光引导成多个波瓣或部分的光，其中该光的一部分可具有超过30度(诸如高达35度)的峰值强度，并且可以尤其是出于本文的目的的光转向特征，诸如将第一部分光引导成与光转向膜的厚度方向成30度内的峰值发光强度并且还将第二部分光引导成具有与光转向膜的厚度方向成大于30度的第二峰值的光转向特征。
[0104]
光转向特征的尺寸和形状
[0105]
在一个实施方案中，发光设备包括提供前照明的基于膜的光导，诸如用于反射型显示器的前光源，并且该膜的发光区域中(或在光学地耦接到发光区域的膜中)的光转向特征的密度小于约50％，以便减小从被照明的物体反射并再次经过该光导和包括光转向特征的层或区域的光的不希望的第二光偏向(诸如不希望的反射)。在一个实施方案中，光转向特征的在光导的发光区域中沿第一方向的面密度或密度是选自下组中的第一密度：小于50％；小于40％；小于30％；在1％到50％之间；在1％到40％之间；在1％到30％之间；在5％到30％之间；和在5％到20％之间。在另一个实施方案中，光转向特征在第一和/或第二方向上的密度和/或尺寸小于第一密度，并且由视觉敏锐度为1弧分的人从45.7厘米或更大的距离处观察，该光转向特征不可见。在另一个实施方案中，由光转向特征在第一方向和/或第二方向上的尺寸所对应的夹角度在45.7厘米的距离处小于1弧分。在另一个实施方案中，包
括光转向特征的第一方向和第二方向的平面中的面密度小于第一密度，并且光转向特征将从照明对象(诸如反射型显示器)反射的光的小于选自下组中的一者的百分比朝向照明对象重定向：50％、40％、30％、20％和10％。因此，在该实施方案中，光转向特征的密度和/或尺寸可被构造成减少再次朝向对象反射的光，该光可能减小对象的可见光亮度对比度。
[0106]
在另一个实施方案中，光转向特征的在包括光转向特征的膜的层或区域的厚度方向上的平均深度是选自下组中的一者或多者：在1微米和500微米之间，在3微米至300微米之间，在5微米和200微米之间，大于2微米，小于500微米，小于200微米，小于100微米，小于75微米，小于50微米，和小于10微米。
[0107]
在另一个实施方案中，光转向特征的在光传播方向上从光导的发光区域的第一输入侧到该光导的发光区域的相对侧的平均宽度是选自下组中的一者或多者：在2微米和500微米之间，在5微米至300微米之间，在10微米和200微米之间，大于5微米，小于500微米，小于200微米，小于100微米，小于75微米，小于50微米，小于25微米，和小于10微米。
[0108]
在一个实施方案中，光转向特征包括以下中的一者或多者：成角度的表面特征、弯曲的表面特征、粗糙的表面特征、无规的表面特征、不对称的表面特征、划线的表面特征、切割的表面特征、非平面表面特征、冲压的表面特征、模制的表面特征、压缩模制的表面特征、热成型的表面特征、铣削的表面特征、对称或不对称形状材料的复合物、激光烧蚀的表面特征、压印的表面特征、经涂覆的表面特征、注模的表面特征、挤出的表面特征，和定位在光导的体积中的前述特征中的一者。
[0109]
在一个实施方案中，反射型显示器包括：具有基于膜的光导的发光设备，和反射型空间光调制器。在该实施方案中，发光设备包括具有光重定向特征或光转向特征的光重定向光学元件，该光重定向光学元件在与基于膜的光导的厚度方向正交的平面中的尺寸大于反射型空间光调制器的平均尺寸，或者大于2个、3个、4个、5个、7个、10个、20个、30个或50个平均尺寸像素的尺寸。
[0110]
在另一个实施方案中，光重定向特征或光转向特征之间的平均间隔与光重定向特征或光转向特征在与基于膜的光导的厚度方向正交的平面中的方向上的平均尺寸之比大于选自包括1、1.5、2、3、4、5、7、10、15、20、30、40、50、70和100的组中的一者。
[0111]
多面光转向特征
[0112]
在一个实施方案中，光重定向特征或光转向特征包括将入射光的部分重定向到不同方向的多个小平面和/或弯曲部分。在一个实施方案中，光转向膜包括多个光转向特征，这些光转向特征包括第一光接收表面和第二光接收表面，其中第一光接收表面和/或第二光接收表面可以是平坦的或弯曲的。在一个实施方案中，光转向膜包括多个光转向特征，这些光转向特征包括第一光接收表面、第二光接收表面和第三光接收表面，其中第一光接收表面、第二光接收表面、和/或第三光接收表面可以是平坦的或弯曲的。在一个实施方案中，光转向特征的第一光接收表面将光提取特征从芯层(诸如从低角度定向特征)提取的第一部分光重定向成具有与光转向膜的厚度方向成选自下组的第一峰值发光强度角(在空气中测量)的光：5度和20度，5度和35度，10度和35度，10度和30度，15度和35度，10度和30度，并且光转向特征的第二光接收表面将光提取特征从芯层(诸如从低角度定向特征)提取的第二部分光重定向成具有与光转向膜的厚度方向成选自下组的第二峰值发光强度角(在空气中测量)的光：5度和35度，10度和35度，10度和30度，15度和35度，10度和30度，其中第二峰
值发光强度角与第一峰值发光强度角在厚度方向的相对的侧上。在一个实施方案中，从芯层提取的光的第二部分被至少第二光接收表面重定向成具有第二峰值发光强度角的光。在一个实施方案中，从芯层提取的光的第二部分被第一光接收表面和第二光接收表面重定向成具有第二峰值发光强度角的光。在一个实施方案中，由光转向特征重定向的第一部分光和第二部分光被空间光调制器漫反射，使得由于受抑全内反射光的第一部分和第二部分而从空间光调制器反射的光具有与垂直于显示器的发光表面的方向成5、10或15度内的峰值发光强度角(在空气中测量)。在一个实施方案中，由于来自一个或多个光源的通过全内反射在光导中传播的光而被光转向膜的光转向特征引导并且被光提取特征朝向光转向膜提取的光包括具有角轮廓(在空气中测量)的反射光，其第一波瓣具有第一峰值发光强度角，第二波瓣具有不同于第一角的第二峰值发光强度角。在一个实施方案中，在空气中测量的第一波瓣和/或第二波瓣的半最大值发光强度全角宽度在选自下组中的一者之间：5度和40度；10度和40度；10度和30度；15度和30度；以及10度和20度。
[0113]
在一个实施方案中，由光转向膜重定向的光包括两个波瓣，这两个波瓣被漫反射型空间光调制器组合并展开成更大的半最大值强度全角宽度，使得从反射型空间光调制器(以及可选地显示器)输出的反射光具有在空气中测量的与包括该反射型空间光调制器的显示器的光转向膜的法线、光转向膜的厚度方向或光发射表面(诸如通过反射环境光来发射光)的法线成5度、10度或15度的峰值发光强度角(诸如单个峰值发光强度角)。
[0114]
光转向特征的节距
[0115]
在一个实施方案中，光重定向特征或光转向特征之间的平均节距或间距是恒定的。在一个实施方案中，光转向特征的在光传播方向上从光导的发光区域的第一输入侧到该光导的发光区域的相对侧的平均节距(例如，诸如在发光区域中光导内的平均传播角的方向)是选自下组中的一者或多者：在5微米和500微米之间，在10微米至300微米之间，在20微米和200微米之间，大于5微米，小于500微米，小于200微米，小于100微米，小于75微米，和小于50微米。在一个实施方案中，光转向特征的节距基本上恒定。在一个实施方案中，光转向特征或光重定向特征的节距被构造成减小照明物体(诸如反射型或透射型lcd)的规则间隔的元件的莫尔条纹对比度。
[0116]
在诸如显示器的发光设备中，莫尔干涉图案的可见度可能在视觉上分散注意力并降低亮度均匀度。莫尔条纹图案的可见度或亮度对比度被定义为lmmax
‑
lmmin/(lmmax lmmin)，其中lmmax和lmmin分别是当元件被照明时沿着基本上垂直于重复的莫尔条纹图案的横截面的最大亮度和最小亮度。在一个实施方案中，包括光转向特征或光重定向特征的发光设备的莫尔条纹对比度较低，使得该莫尔条纹对比度小于选自包括50％、40％、30％、20％和10％的组中的一者。可通过相对于照明物体的规则特征移动光转向特征或光重定向特征的节距来减小莫尔条纹对比度，使得莫尔条纹对比度足够小，以至于不能被肉眼看到或不仔细检查的话看不到。可通过以下方法中的一种或多种来减少或基本消除莫尔条纹：调整光转向特征或光重定向特征的节距，相对于照明物体中的规则特征阵列旋转光转向特征或光重定向特征，将光转向特征或光重定向特征的节距随机化，或增加光转向特征或光重定向特征与照明物体之间的间距。
[0117]
在另一个实施方案中，光重定向特征或光转向特征与空间光调制器的像素隔开第一距离，其中该第一距离大于选自下组中的一者：0.05毫米、0.1毫米、0.2毫米、0.3毫米、
0.4毫米、0.5毫米、0.6毫米、0.7毫米、0.8毫米、0.9毫米、1毫米、1.5毫米和2毫米。在另一个实施方案中，发光设备包括透镜，该透镜被定位成接收由光重定向特征或光转向特征所重定向的反射或透射经过空间光调制器的光，其中在光重定向特征或光转向特征的第一距离或位置处用于该透镜的调制传递函数小于0.5，并且在包括空间光调制器的像素的平面处，用于该透镜的调制传递函数大于0.7。例如，在一个实施方案中，头戴式显示器包括基于膜的光导、光重定向元件、反射型空间光调制器，和用于放大该反射型空间光调制器的像素的透镜(或透镜组合)，其中光重定向元件的光重定向特征被定位在距反射型空间光调制器的像素第一距离处，使得用于光重定向特征的调制传递函数小于0.5，并且对于平均敏锐度为1弧分的人而言，光重定向特征不可辨别或几乎不可辨别。类似地，在投影系统中，针对光转向特征或光重定向特征的位置，透镜的调制传递函数可小于0.5。
[0118]
通过当光转向特征基本上平行于照明物体中的特征时调整光转向特征的节距，可以降低莫尔条纹对比度。在一个实施方案中，光转向特征阵列之间的节距与照明物体中的规则特征(诸如显示器中的像素)的节距之比等于1/(n 0.5)，其中n是整数并且降低或消除了莫尔条纹对比度。从0.9/(n 0.5)到1.1/(n 0.5)的节距比将具有较低的莫尔条纹可见性。在一个实施方案中，光转向特征的节距和照明物体上的规则元件阵列(反射型lcd中的规则像素阵列)的节距符合上述公式，并且具有可接受的水平的莫尔条纹可见性。在一个实施方案中，发光设备包括具有第一节距p1的光转向特征，这些光转向特征被定位成将光重定向成与膜的厚度方向成30度以内的角度，朝向具有第二节距p2的规则元件阵列(诸如反射型lcd中的像素)的照明物体，其中0.9/(n 0.5)<p2/p1<1.1/(n 0.5)，n是整数。
[0119]
偏振相关的光转向特征
[0120]
在一个实施方案中，光转向特征将具有第一偏振的光比具有不同于第一偏振的第二偏振的光更多地重定向。在另一个实施方案中，具有第一偏振的光被重定向的百分比与具有第二偏振的光被重定向的百分比之比，即偏振定向比，大于选自下组中的一者：1、2、3、4、5、10、15、20、30和50。例如，在一个实施方案中，第一偏振是s偏振光并且第二偏振是p偏振光。在一个实施方案中，光转向特征或表面，或光学地耦接到光转向特征或表面的材料包括基本上各向同性的材料、双折射材料或三折射材料。在一个实施方案中，双折射材料中的结构化的光转向特征用于重定向第一偏振的光，使得入射光的平均总偏向角与入射角成小于20度的角。例如，在一个实施方案中，来自低角度定向特征的入射在光转向特征上的第一偏振的光(诸如s偏振光)被引导成与膜在发光区域中的厚度方向成小于30度的角度，使得该光在发光区域中逸出基于膜的光导，从而照明反射型显示器，并且可任选地再次经过光导。第二偏振的光可经过光转向特征并且在离光导的芯区域更远的界面处全内反射。在该示例中，第二偏振的光可被改变为第一偏振态，并且在光导和光学地耦接到光导的层内再循环。因此，在该示例中，期望的偏振态的光(例如，s偏振光)优先被定向成一定角度，使得该光可从光转向特征旁边的光导和层透射出去。光转向特征可将光直接耦合出光导，而不再次经过光导的芯区域，或者光转向特征可将光引向光导的相对侧，朝向用于前照明的物体。在另一个实施方案中，光学地耦接到光导的一个或多个层或区域包括波片、双折射、三折射或各向异性材料，其将保留在光导中的光转换成期望的偏振态，使得该光可通过与偏振相关的光转向特征的第二或后续相互作用而重定向。
[0121]
发光显示器配置
[0122]
在一些实施方案中，层或膜、它们的位置以及它们的用于从反射型空间光调制器前面照明的光学特性得到优化，以在发光模式和/或环境光照明模式(其中用于发光显示器的光源不发光)下减少界面反射和/或增加发光显示器的对比度。
[0123]
发光显示器的第一实施方案
[0124]
在发光显示器的第一实施方案中，该显示器包括光输入耦合器、基于膜的光导，该基于膜的光导包括具有芯折射率n
dl
的芯层，该芯层使用具有第一折射率n
d1
的第一压敏粘合剂层光学地耦接到反射型空间光调制器。光混合区域位于发光显示器的光输入耦合器和发光区域之间。光源被定位成将光发射到耦合光导的折叠堆叠中。在该实施方案中，基于膜的光导在该基于膜的光导的芯层的下表面上包括多个低角度定向特征，这些低角度定向特征可以是形成到该下表面中或印刷在该下表面上或如本文另外公开的特征。例如，低角度定向特征可以是例如压印到聚碳酸酯膜中的线性小面结构或印刷在芯层上的光散射区域或线。低角度定向特征可在经过芯层的传播的间隔距离中减小，以在光进一步传播经过反射型空间光调制器时从基于膜的光导的芯层中提取更多的光，从而增加到达反射型空间光调制器的光的空间亮度均匀性和由此产生的发光显示器的空间亮度均匀性。在该实施方案中，芯层可选地使用具有第二折射率n
d2
的第二压敏粘合剂层光学地耦接到芯层的上表面上的光转向膜。在该实施方案中，光转向膜在光转向膜的与第二压敏粘合剂层相对的顶表面上包括多个光转向特征。在该实施方案中，第三压敏粘合剂层在该顶表面的一部分上将覆盖层(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜等)光学地耦接到光转向膜，使得在光转向特征处形成气隙。可选地，在该实施方案中，不透明层可使用第二压敏粘合剂层光学地耦接到光混合区域中的基于膜的光导。该不透明层可以是吸光层，它吸收经过第二压敏粘合剂层到达不透明层的在400纳米和700纳米之间的波长范围内的光的至少70％。光转向膜具有折射率n
dt
。
[0125]
在发光显示器的该第一实施方案中，来自光源的第一光、第二光和第三光传播经过光输入耦合器内的耦合光导，在基于膜的光导的芯层内全内反射并且传播经过光混合区域，然后在芯层内以例如相同的传播角度进入基于膜的光导的发光区域。在该实施方案中，第一光从低角度定向特征反射到光导的芯层中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于选自包括30度、20度、15度和10度的组中的一者。在该实施方案中，第二角度小于芯层和第二压敏粘合剂层之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光和第二光在基于膜的光导的芯层的上表面上优先地逃离芯层内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层的折射率n
d1
。在从芯层透射到第二压敏粘合剂层之后，该实施方案的第一光传播到光转向膜中，并且从光转向膜中的光转向特征全内反射到与基于膜的光导的厚度方向成选自包括40度、30度、25度、20度、15度和10度(在空气中测量)的组中的一者内的角度。该实施方案的第一光然后再次传播经过光转向膜、第二压敏粘合层、芯层和第一压敏粘合层，从反射型空间光调制器反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征相互作用，然后在发光区域中从发光显示器发射。在该实施方案中，第二光在被低角度定向特征重定向之后从芯层传播到第二压敏粘合剂层中并进入光转向膜中。在该实施方案中，第二光在第一程不会与光转向特征相交，而是在光转向特征之间从光转向膜的顶表面全内反射，然后再次传播经过光转向膜，经过第二压敏粘合层，经过芯层，然后在芯层与第一压敏粘合层之间的界面处全内反射，以相反
的顺序再次经过上述各层，然后从光转向膜中的光转向特征全内反射成在空气中测量的与基于膜的光导的厚度方向(或垂直于发光显示器的发光表面的方向)成选自包括40度、30度、25度、20度、15度和10度的组中的一者内的角度。在该实施方案中，第二光然后再次传播经过光转向膜、第二压敏粘合层、芯层和第一压敏粘合层，从反射型空间光调制器反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在发光区域中从发光显示器发射。
[0126]
在该实施方案中，第三光传播经过光输入耦合器内的耦合光导，在基于膜的光导的芯层内全内反射并且传播经过光混合区域，然后进入基于膜的光导的发光区域中。该实施方案的第三光然后从低角度定向特征反射到光导的芯层中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于选自包括30度、20度、15度和10度的组中的一者。在该实施方案中，n
dt
>n
d2
，并且第三光在光转向特征之间从光转向膜的顶表面全内反射，并且在返回到芯层的途中在光转向膜中以与垂直于光转向膜表面的方向成比它原本在到达光转向膜的顶表面之前直接从光转向特征反射的角度更大的角度从光转向特征反射。第三光的一部分从光转向膜与第二压敏粘合剂层之间的界面反射，它传播到发光显示器之外，并降低发光显示器的对比度，因为它没有被反射型空间光调制器调制，并且将增加暗像素的亮度。
[0127]
例如，在该实施方案中，第一压敏粘合剂层可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层可以是具有第二折射率n
d2
＝1.49的丙烯酸类粘合剂，芯层可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，并且光转向膜可以是具有折射率n
dt
＝1.58的聚碳酸酯膜。在该示例中，由于折射率差异大(折射率差为0.09)，pc膜(光转向膜和芯层)与第二压敏粘合剂之间的界面具有高反射率，使得显示器对比度相对于一些其他实施方案降低。
[0128]
发光显示器的第二实施方案
[0129]
发光显示器的第二实施方案类似于发光显示器的第一实施方案，不同的是|n
dt
‑
n
d2
|小于选自包括0.1、0.07、0.05、0.03、0.02和0.01的组中的一者；n
dl
‑
n
dt
大于选自包括0.1、0.07、0.05、0.03、0.02和0.01的组中的一者。i；并且第三光在光转向特征之间从光转向膜的顶表面全内反射，在返回到芯层的途中从光转向特征反射(间接反射)成光转向膜中的一个角度，该角度比发光显示器的第一实施方案中的角度更接近从光转向特征的直接反射的直接反射角度，因为光转向膜的折射率低于发光显示器的第一实施方案中的光转向膜的折射率，并且n
dl
‑
n
dt
大于选自包括0.1、0.07、0.05、0.03、0.02和0.01的组中的一者。在该实施方案中，与发光显示器的第一实施方案相比，第三光在光转向膜中的传播角度与光转向膜的顶表面的法线成更大的角度，使得来自光转向特征的直接反射光与间接反射光的反射角度之差小于发光显示器的第一实施方案，因此，与发光显示器的第一实施方案相比，照明显示器(并最终从发光显示器输出)的光(包括第一光、第二光和第三光)的角展度由于间接反射而更小，并且具有减小或消除的第二角波瓣。在一个实施方案中，在与光导的芯层中的光的总体传播方向平行的平面(或与光转向特征的线性阵列的阵列方向平行的平面或与低角度定向特征的线性阵列的阵列方向平行的平面)中，从该实施方案的显示器发射的光的半最大值发光强度全角宽度小于选自包括70度、60度、50度、40度、30度和20度的组中的一者(在空气中测量)。在发光显示器的第二实施方案中，第三光的从光转向膜与第二压敏粘合剂层之间的界面反射的从发光显示器传播出去的部分可以是比第一发光显示器实施方案的第三光的该部分的反射百分比更小的反射百分比，因为光转向膜的折射率n
dt
可以更
接近第二压敏粘合剂层的折射率n
d2
。因此，在发光显示器的第二实施方案中，发光显示器的对比度相对于发光显示器的第一实施方案的发光显示器的对比度增大，因为与发光显示器的第一实施方案相比，反射的第三光的部分可以是入射光的更小百分比，并且更少的未被反射型空间光调制器调制的光将从发光显示器发射。例如，在发光显示器的该第二实施方案中，第一压敏粘合剂层可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层可以是具有第二折射率n
d2
＝1.491的丙烯酸类压敏粘合剂，芯层可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，并且光转向膜可以是具有折射率n
dt
＝1.490的丙烯酸膜。在发光显示器的第二实施方案的该示例中，光转向膜(在该实施方案中为丙烯酸膜)与第二压敏粘合剂(在该实施方案中为丙烯酸类压敏粘合剂)之间的界面由于低折射率差(折射率差为0.001)而具有低反射率，使得显示器对比度相对于发光显示器的第一实施方案增加。
[0130]
发光显示器的第三实施方案
[0131]
在发光显示器的第三实施方案中，该显示器包括光输入耦合器、基于膜的光导，该基于膜的光导包括具有芯折射率n
dl
的芯层，该芯层使用具有第二折射率n
d2
的第二压敏粘合剂层光学地耦接到在该芯层的下表面上的具有折射率n
dt
的光转向膜。在该实施方案中，光转向膜在光转向膜的底表面上包括光转向特征。将高折射率保形涂层涂覆到光转向膜的底表面上，使得高折射率保形涂层适形于光转向膜的底表面并且适形于光转向特征的表面。高折射率保形涂层的折射率n
dh
大于选自包括1.49、1.52、1.55、1.6、1.62、1.68、1.70、1.72、1.74、1.76和1.8的组中的一者；并且n
dh
‑
n
dt
大于选自包括0.1、0.07、0.05、0.03、0.02和0.01的组中的一者。在该实施方案中，反射型空间光调制器使用第三压敏粘合剂层光学地耦接到高折射率保形涂层，光源被定位成将光发射到耦合光导的折叠堆叠中，并且基于膜的光导在该基于膜的光导的芯层的顶表面上包括多个低角度定向特征，并且使用具有第一折射率n
d1
的第一压敏粘合剂层光学地耦接到覆盖层(诸如例如保护性pet膜或触摸屏膜)。在该实施方案中，来自光源的第一光传播经过光输入耦合器内的耦合光导，在基于膜的光导的芯层内全内反射，传播经过光混合区域并进入基于膜的光导的发光区域，从低角度定向特征(它可以是例如压印表面或印刷在芯层上的光散射区域)反射到该光导的芯层中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于选自包括30度、20度、15度和10度的组中的一者。在该实施方案中，第二角度小于芯层和第二压敏粘合剂层之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光和第二光在基于膜的光导的芯层的下表面上优先地逃离芯层内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层的折射率n
d1
。在从芯层透射到第二压敏粘合剂层之后，第一光传播到光转向膜中，折射到光转向特征的第一表面处的高折射率保形涂层中，并且从光转向特征的第二表面全内反射成与基于膜的光导的厚度方向(或垂直于发光显示器的发光表面的方向)成选自包括30度、25度、20度、15度和10度的组中的一者的角度内(在空气中测量)。然后，第一光传播经过第三压敏粘合层并从反射型空间光调制器反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征相互作用，然后在发光区域中从发光设备发射。在从芯层透射到第二压敏粘合剂层后，第二光传播到光转向膜中，折射到光转向特征的外侧的高折射率保形涂层中，并从该高折射率保形涂层与第三压敏粘合剂之间的界面全内反射。然后，第二光传播经过高折射率保形涂层并经过光转向特征的第二表面，并且基本上不因折射(或折
射使得传播角度旋转小于15度、10度或5度)而偏射到光转向膜中。因此，在该实施方案中，第二光和平行于第二光的从高折射率保形涂层与第三压敏粘合剂之间的界面全内反射但是错过了光转向特征的光仍然可从芯层与第一压敏粘合剂层之间的界面全内反射，使得它直接返回到反射型空间光调制器，不会直接从发光显示器发射并且不会降低发光显示器的对比度。在发光显示器的第三实施方案中，光转向特征可包括彼此成大于选自包括20度、30度、40度、50度、60度的组中的一者的角度的两个基本上平坦的表面(可在与光在光导的芯层中的传播方向正交的方向上延伸)。在发光显示器的该第三实施方案中，光转向特征的第一表面被取向为与基于膜的光导的厚度方向(或垂直于发光显示器的发光表面的方向)成选自包括5度、10度和15度的组中的一者内的第一角度，并且和第二表面的被取向为与基于膜的光导的厚度方向(或垂直于发光显示器的发光表面的方向)成比第一角度更远的第二角度，第二角度在与基于膜的光导的厚度方向(或垂直于发光显示器的发光表面的方向)成选自包括40度和50度、35度和55度、30度和60度以及25度和65度的组的角度范围内。例如，在发光显示器的该第三实施方案中，第一压敏粘合剂层可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层可以是具有第二折射率n
d2
＝1.49的丙烯酸类粘合剂，芯层可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，光转向膜可以是具有折射率n
dt
＝1.58的聚碳酸酯膜，并且高折射率保形涂层可以具有折射率n
dc
＝1.7。
[0132]
发光显示器的第四实施方案
[0133]
在发光显示器的第四实施方案中，发光显示器包括光输入耦合器、基于膜的光导，该基于膜的光导包括具有芯折射率n
dl
的芯层，该芯层使用具有第二折射率n
d2
的第二压敏粘合剂层光学地耦接到在该芯层的下表面上的光转向膜。光转向膜在光转向膜的底表面上包括光转向特征。具有折射率n
dc1
的低折射率保形涂层被涂覆到光转向膜的底表面上，使得低折射率保形涂层适形于光转向膜的底表面并且适形于光转向特征的第一表面和第二表面(其相对于第一表面成角度)。在该实施方案中，低折射率保形涂层的折射率n
dc1
可小于选自包括1.5、1.49、1.45、1.43、1.4、1.39和1.38的组中的一者；并且n
dt
‑
n
dc1
大于选自包括0.1、0.07、0.05、0.03、0.02和0.01的组中的一者。在发光显示器的该第四实施方案中，光转向特征的表面可被取向为类似于发光显示器实施方案的第三实施方案的光转向特征表面。在发光显示器的该第三实施方案中，具有折射率n
dc2
的第二保形涂层(其中，例如，|n
dc1
‑
n
dc2
|可小于选自包括0.1、0.07、0.05、0.03、0.02和0.01的组中的一者)位于低折射率保形涂层与具有折射率n
d3
的第三压敏粘合剂层之间。反射型空间光调制器使用第三压敏粘合剂层光学地耦接到第二保形涂层。光源被定位成将光发射到耦合光导的折叠堆叠中。在该实施方案中，基于膜的光导在该基于膜的光导的芯层的顶表面上包括印刷的光散射线或区域形式的多个低角度定向特征，并且使用具有第一折射率n
d1
的第一压敏粘合剂层光学地耦接到覆盖层(诸如例如保护性pet膜或触摸屏膜)。在该实施方案中，光混合区域位于发光设备的光输入耦合器和发光区域之间。在该实施方案中，来自光源的第一光传播经过光输入耦合器内的耦合光导，在基于膜的光导的芯层内全内反射并且传播经过光混合区域，然后进入基于膜的光导的发光区域中。在该实施方案中，第一光然后从低角度定向特征反射(例如反射散射)到该光导的芯层中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，第二角度小于芯层601和第二压敏粘合剂层之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光和第二光在基于膜的光导的芯层的下表面上优先地逃离
芯层内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层的折射率n
d1
。在该实施方案中，在从芯层透射到第二压敏粘合剂层之后，第一光传播到光转向膜中，折射到光转向特征的第一表面处的低折射率保形涂层中，经过低折射率保形涂层，折射到第二保形涂层中，从第二保形涂层与低折射率保形涂层之间的界面全内反射成与基于膜的光导的厚度方向(在该实施方案中平行于z方向)成选自包括30度、25度、20度、15度和10度的组中的一者的角度内(在空气中测量)。在该实施方案中，第一光然后传播经过第三压敏粘合剂层并从反射型空间光调制器反射，以相反的顺序再次经过上述层，不会第二次与光转向特征相互作用，然后在发光区域中从发光设备发射。在该实施方案中，在从芯层透射到第二压敏粘合剂层之后，第二光传播到光转向膜中，在低折射率保形涂层处全内反射，并再次通过第二压敏粘合剂层，进入芯层，并从芯层的顶表面反射。在该实施方案中，在从芯层透射到第二压敏粘合剂层之后，第三光传播到光转向膜中，在低折射率保形涂层处全内反射，并在光转向特征处进入低折射率保形涂层，经过第二保形涂层的一部分，经过低折射率保形涂层，经过光转向膜，再次经过第二压敏粘合剂层，经过芯层并从芯层的顶表面反射。在该实施方案中，由于第二压敏粘合剂层的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层的折射率n
d1
，第四光在基于膜的光导的芯层的下表面上优先地逃离芯层内的全内反射条件。在该实施方案中，在从芯层透射到第二压敏粘合剂层之后，第四光传播到光转向膜中，在光转向特征的第一表面折射到低折射率保形涂层中，折射到第二保形涂层中，在第二保形涂层与第三压敏粘合剂层之间的界面处全内反射，并且在光导条件下在第二保形涂层内继续全内反射，直到达到不同的光转向特征，其中当第三光传播时，第四光可再次耦合到光转向膜中。在发光显示器的该第四实施方案中，第二光、第三光和第四光在发光显示器内保持处于波导条件，直到从邻近光转向特征的第二表面的低折射率保形涂层朝向反射型空间光调制器全内反射。例如，在该实施方案中，第一压敏粘合剂层可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层可以是具有第二折射率n
d2
＝1.49的丙烯酸类粘合剂，芯层可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，光转向膜可以是具有折射率n
dt
＝1.52的丙烯酸膜，低折射率保形涂层可以具有折射率n
dc1
＝1.38，第二保形涂层可以是具有折射率n
dc2
＝1.52的丙烯酸涂层，并且第三压敏粘合剂可以是具有折射率n
d3
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂。
[0134]
保形涂层
[0135]
在一个实施方案中，一个或多个光定向特征、光转向特征、层或膜涂覆有保形涂层，该保形涂层可以是低折射率保形涂层或高折射率保形涂层，并且该保形涂层可以是使得一个或多个特征的一个或多个表面基本上没有被涂覆的部分涂层。在一个实施方案中，保形涂层通过凹板式涂覆以第一辊速和第一幅材速度涂覆。在一个实施方案中，凹板式涂覆是微凹板式涂覆。在另一个实施方案中，第一辊速和第一幅材速度被选择为使得涂层覆盖小于光转向特征或光定向特征的第一表面或第二表面的选自包括50％、40％、30％、20％和10％的组中的一者。在一个实施方案中，保形涂层是紫外光固化涂层，其中第一表面或第二表面中的一者暴露于光并固化，并且第一表面或第二表面中的另一者由于掩蔽或全内反射而不暴露于光，使得可移除第一表面或第二表面中的另一者的涂层材料，诸如通过清洗来移除涂层。类似地，涂层可以被配置为在未暴露于光的区域中固化，并且暴露的区域可被移除。在一个实施方案中，保形涂层是电子敏感抗蚀剂或材料，并且该抗蚀剂或材料暴露于
电子(诸如在电子束光刻中)并固化，其中第一表面或第二表面中的一者处的该抗蚀剂或材料暴露于电子并固化，并且第一表面或第二表面中的另一者处的该抗蚀剂或材料由于掩蔽、全内反射或直接写入或扫描而没有暴露于电子，使得第一表面或第二表面中的另一者的该抗蚀剂或涂层材料可诸如通过清洗而被移除。类似地，抗蚀剂或其他材料可被配置为在未暴露于电子的区域中固化，并且暴露的区域可被移除。
[0136]
多个光导
[0137]
在一个实施方案中，发光设备包括多于一个光导以提供以下一项或多项：彩色顺序制显示器，局部调光背光源，红色、绿色和蓝色光导，动画效果，不同颜色的多个消息，nvis和日光模式背光源(例如，一个光导用于nvis，一个光导用于日光)，平铺式光导或背光源，以及包括较小发光设备的大面积发光设备。在另一个实施方案中，发光设备包括彼此光学地耦接的多个光导。在另一个实施方案中，至少一个光导或其部件包括具有防粘连特征的区域，使得光导不会由于接触而将光基本上直接耦合到彼此中。
[0138]
多个光导提供像素化颜色
[0139]
在一个实施方案中，发光设备包括第一光导和第二光导，该第一光导和第二光导被设置成分别通过两条不同的光路接收来自第一光源和第二光源的光，其中第一光源和第二光源发射不同颜色的光，并且第一光导和第二光导的发光区域包括像素化区域，这些像素化区域在包括发光设备的光输出平面的平面中在空间上分离(例如，在基于膜的光导的厚度方向上分离)。
[0140]
光导围绕部件折叠
[0141]
在一个实施方案中，选自包括光导、光导区域、光混合区域、多个光导、耦合光导和光输入耦合器的组中的至少一者弯曲或折叠，使得发光设备的其他部件不可见，位于另一个部件或发光区域后面，或者部分地或完全被包围。可能围绕其弯曲或折叠的这些部件包括发光设备的部件，诸如光源、电子器件、驱动器、电路板、热传递元件、空间光调制器、显示器、外壳、支架，或其他部件，使得这些部件被设置在折叠或弯曲的光导或其他区域或部件的后面。在一个实施方案中，用于反射型显示器的前光源包括光导、耦合光导和光源，其中光导的一个或多个区域折叠并且光源被设置成基本上在显示器的后面。在一个实施方案中，光混合区域包括折叠部，并且光源和/或耦合光导基本上设置在基于膜的光导的与该设备或反射型显示器的发光区域相对的一侧上。在一个实施方案中，反射型显示器包括光导，该光导折叠，使得该光导的区域设置在反射型显示器的反射型空间光调制器的后面。
[0142]
吸光区域或吸光层
[0143]
在一个实施方案中，包层、粘合剂、设置在光导和光导区域与发光设备的外侧发光表面之间的层、图案化的区域、印刷的区域以及一个或多个表面上或膜的一定体积内的挤出区域包括吸光材料，该材料吸收第一预定波长范围内的第一部分光。
[0144]
设置成将来自光导的光重定向的光重定向元件
[0145]
在一个实施方案中，发光设备包括光导，该光导具有设置在该光导上或该光导内的光重定向元件，和被设置成相对于一个或多个光重定向元件成预定关系的光提取特征。在另一个实施方案中，光重定向元件的第一部分在基本上垂直于发光表面、光导或光导区域的方向上设置在光提取特征上方。
[0146]
在另一个实施方案中，光重定向元件被设置为将从光提取特征重定向的光重定
向，使得离开光重定向元件的光是选自下组中的光：比具有基本上个平坦表面的类似光导更准直；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度的半最大值强度全角宽度；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中具有小于60度、50度、40度、30度、20度、10度或5度的半最大值强度全角宽度；在平行于发光设备的光轴的所有平面中具有小于60度、50度、40度、30度、20度、10度或5度的半最大值强度全角宽度(在空气中测量)。
[0147]
基于膜的光导的位置
[0148]
在一个实施方案中，基于膜的光导的芯区域被定位在选自下组中的两层之间：硬涂层基板、层或粘合剂；防眩光层或防反射层、基板或粘合剂；彩色滤光片材料、层、基板或粘合剂；光导的第一包层；光导的第二包层；包层基板或粘合剂；基于膜的光导粘合剂；电光层(例如，诸如液晶层或电泳层)；用于电光层的观察者侧基板；电光层在非观察者侧的基板；用于电光层的粘合剂或基板；反射材料、膜、层或基板或用于反射层的粘合剂；偏振片层基板，或用于偏振片的粘合剂；光重定向层；光提取特征膜；冲击保护层；内部涂层；保形涂层；电路板；柔性连接器；导热膜、层(诸如不锈钢、铜或铝箔层)、基板或粘合剂；密封剂层，膜基板或粘合剂；气隙层；隔离层或用于隔离层的基板；导电层(透明或不透明)、基板或粘合剂；阳极层、基板，或用于阳极层的粘合剂；阴极层、基板或用于阴极层的粘合剂；有源基质层、基板或用于有源基质层的粘合剂；无源基质层、基板或用于无源基质层的粘合剂；触摸屏层、用于触摸屏的基板，或用于触摸屏层的粘合剂。在另一个实施方案中，除了在波导条件下传播光之外，基于膜的光导还用作上述层中的一者或多者。
[0149]
在一个实施方案中，基于膜的光导前光源设置在触摸屏膜和反射型空间光调制器之间。在另一个实施方案中，触摸屏膜设置在基于膜的光导和反射型空间光调制器之间。在另一个实施方案中，反射型空间光调制器、基于膜的光导前光源和触摸屏都是基于膜的设备并且各个膜可被层压在一起。在另一个实施方案中，用于触摸屏设备或显示设备的透光导电涂层被涂覆到基于膜的光导前光源上。在另一个实施方案中，基于膜的光导物理地耦接到显示器或触摸屏的柔性电连接器。在一个实施方案中，柔性连接器是“柔性电缆”、“排线”、“带状电缆”或“柔性线束”，包括橡胶膜、聚合物膜、聚酰亚胺膜、聚酯膜或其他合适的膜。
[0150]
在一个实施方案中，反射型显示器包括一个或多个基于膜的光导，这些光导设置在选自以下组的一个或多个区域内或附近：在触摸屏层和反射型光调制像素之间的区域，在触摸屏层的观察侧上的区域，在漫射层和反射型光调制像素之间的区域，反射型显示器中的漫射层的观察侧，在漫射层和光调制像素之间的区域，在漫射层和反射元件之间的区域，在光调制像素和反射元件之间的区域，用于部件或光调制像素的基板的观察侧，反射型显示器，在滤色器和空间光调制像素之间，滤色器的观察侧，在滤色器和反射元件之间，用于滤色器的基板，用于光调制像素的基板，用于触摸屏的基板，在保护性透镜和反射型显示器之间的区域，在光提取层和光调制像素之间的区域，在光提取层的观察侧上的区域，在反射型显示器的粘合剂和部件之间的区域，以及在本领域已知的反射型显示器的两个或更多个部件之间。在前述实施方案中，基于膜的光导可在该光导的一个或多个表面上包括体积光提取特征或光提取特征，并且该光导可包括一个或多个光导区域、一个或多个包层区域或一个或多个粘合剂区域。
[0151]
在一个实施方案中，基于膜的光导在反射型空间光调制器和选自下组中的一者或多者的后面围绕反射型空间光调制器的有源区域的第一边缘折叠：触摸屏连接器、触摸屏膜基板、反射型空间光调制器连接器，并且反射型空间光调制器膜基板折叠在第一边缘、与第一边缘基本上正交的第二边缘或与第一边缘相对的边缘的后面。在前述实施方案中，光导区域、光混合区域或耦合光导的一部分包括折叠部的弯曲区域，并且可延伸超过反射型空间光调制器柔性连接器、反射型空间光调制器基板、触摸屏柔性连接器或触摸屏柔性基板。
[0152]
显示器内的光的取向
[0153]
在一个实施方案中，基于膜的光导照明设备以与在电光层相邻的层或材料或空间光调制器的层内在第一照明平面中的显示器照明角度来照明该空间光调制器(从观察者侧，从与观察者相对的一侧，或从显示器内)。如本文所用，显示器照明角度被定义为在与空间光调制部件或层相邻(在观察者侧)的层或材料内在第一照明平面中测量(或计算)的与该空间光调制部件或层(诸如例如，电泳显示器的电光元件，或液晶显示器中的液晶层)的表面法线所成的峰值强度角。在一个实施方案中，显示器照明角度小于选自下组中的一者：60度、50度、40度、30度、20度、10度和5度(在空气中测量)。在一个实施方案中，第一照明平面平行于耦合光导的延伸方向。在另一个实施方案中，第一照明平面垂直于耦合光导的延伸方向。
[0154]
发光设备
[0155]
在一个实施方案中，一种发光设备包括：具有光导折射率n
dl
的光导材料的膜光导，该膜光导包括具有第一表面和相对的第二表面的主体；从主体延伸的多个耦合光导，该多个耦合光导中的每个耦合光导具有端部，该多个耦合光导折叠并堆叠成使得该多个耦合光导的端部限定光输入表面；该膜的主体包括第一包层和第二包层，第一包层包括具有第一折射率n
d1
的第一材料，第二包层包括具有第二折射率n
d2
的第二材料，其中n
dl
>n
d2
>n
d1
；光学地耦接到该光导的主体的多个低角度定向特征；光学地耦接到该光导的多个光转向特征；其中在全内反射下在该光导内以第一角度传播的光被低角度定向特征重定向成第二角度，该第二角度小于芯光导层与第二层之间的界面的临界角，所重定向的光的一部分传播经过该界面并被光转向特征重定向成在空气中测量的与膜的厚度方向成30度以内的角度。
[0156]
在该实施方案中，在发光区域中在基于膜的光导的芯层或区域内传播的(诸如因为低角度定向特征而)经历低角度光重定向的光将优先地在具有第二折射率的一侧泄漏或离开光导的芯层或区域，因为第二折射率的大于第一折射率，并且临界角也较高。在该实施方案中，光与膜表面(或芯层界面)的法线所成的偏向角从高于临界角变到更小的角度使得光将首先在光学地耦接到包层或区域的芯层或区域的一侧越过临界角边界，芯层或区域的该侧的包层或区域的折射率比芯区域或芯层的相对侧的包层或区域的折射率高。
[0157]
在一个实施方案中，低角度定向特征被构造成使光从入射角偏离，总偏向角小于最大第一总偏向角θ
f
，其遵循公式：θ
f
＝θ
c2
‑
θ
c1
，其中θ
c2
是芯层或区域与第二包层或区域之间的临界角，也可表示为θ
c2
＝sin
‑1(n
d2
/n
dl
)，θ
c1
是芯层或区域与第一包层或区域之间的临界角，可表示为θ
c1
＝sin
‑1(n
d1
/n
dl
)。在另一个实施方案中，低角度定向特征被构造成提供小于最大第一总偏向角的110％的最大总偏向角θ
max
，或θ
max
<1.1
×
θ
f
。在另一个实施方案中，低角度定向特征被构造成提供相对于入射角的平均第一总偏向角θ
fave
，θ
fave
＝θ
c2
‑
θ
c1
。在另
一个实施方案中，低角度定向特征被构造成提供小于平均第一总偏向角的110％的平均总偏向角θ
ave
，或θ
ave
<1.1
×
θ
fave
。
[0158]
例如，在一个实施方案中，第一材料的折射率为n
d1
＝1.4，第二材料的折射率为n
d2
＝1.5，芯层或区域材料的折射率为n
dl
＝1.6。在该示例中，低角度光定向特征包括成角度的反射表面，其中该表面的角度导致总光偏离小于θ
f
，使得光优先经过较高折射率的包层或区域逸出光导的芯层。在该示例中，θ
c1
＝61度，θ
c2
＝70度，因此用于最佳耦合到第二包层区域中的最大第一总偏向角小于9度。因为从成角度的表面反射的光经历的总偏向角是特征的角度的两倍，所以特征的角度被选择为与垂直于特征处的膜的厚度方向的方向成小于4.5度在一个实施方案中，在接收在光导内传播的光的反射型低角度定向特征的表面的特征处与垂直于膜的厚度方向的方向所成的平均角度小于度或小于度。在另一个实施方案中，基于膜的光导的芯层或区域的厚度小于100微米，并且低角度定向特征在单次相互作用(例如，诸如单次反射或单次折射)中(例如，诸如通过反射或折射)引导入射光的小于选自包括100％、80％、60％、40％、30％、20％、10％和5％的组中的一者。在另一个实施方案中，在光导内传播的与低角度光定向特征相互作用并传播到光转向特征的光与平均多于1个、2个、3个、4个、5个、10个、15个或20个低角度定向特征相互作用，然后达到光转向特征。
[0159]
背光源或前光源
[0160]
在一个实施方案中，基于膜的光导照明显示器，从而形成电致发光显示器。在一个实施方案中，基于膜的光导是用于反射型或透射反射型显示器的前光源。在另一个实施方案中，基于膜的光导是用于透射型或透射反射型显示器的背光源。通常，对于包括用于照明的发光光导的显示器，光导的位置将决定是将其视为电致发光显示器的背光源还是前光源，其中在传统上，前光源光导是设置在显示器或(光调制器)的观察侧的光导，而背光源光导是设置在显示器(或光调制器)的与观察侧相对的另一侧的光导。然而，将在行业中使用的前光源或背光源术语可能会根据显示器或显示器部件的定义而变化，尤其是在照明是来自显示器内或空间光调制器的部件内的情况下(诸如在lcd中，光导被设置在液晶单元和彩色滤光片中间，或设置在液晶材料和偏振片中间的情况)。在一些实施方案中，光导足够薄以便设置在空间光调制器内，诸如设置在反射型显示器中的光调制像素与反射元件之间。在该实施方案中，可通过将光引导至反射元件，使得该光被反射并经过光导而朝向空间光调制像素，来将光直接或间接地引向光调制像素。在一个实施方案中，光导从一侧或两侧发射光，并具有一个或两个光分布轮廓，这些光分布轮廓有助于光调制部件的“前”照明和/或“后”照明。在本文所公开的实施方案中，光导的发光区域设置在空间光调制器(或像素、子像素或像素元件的电光区域)与反射型显示器的反射部件之间，这样来自发光区域的光可直接朝空间光调制器传播，或通过将光引向反射元件以使得反射的光再次经光导并进入空间光调制器，来间接地朝空间光调制器传播。在这种特定情况下，本文中使用的术语“前光源”和“背光源”可以互换地使用。
[0161]
在一个实施方案中，发光显示器背光源或前光源包括光源、光输入耦合器和光导。在一个实施方案中，前光源或背光源照明选自下组的显示器或空间光调制器：透射型显示
器、反射型显示器、液晶显示器(lcd)、基于mem的显示器、电泳显示器、胆甾相显示器、时分多路光学快门显示器、彩色顺序制显示器、干涉式调制器显示器、双稳态显示器、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、头戴式显示器、平视显示器、分段显示器、无源矩阵显示器、有源矩阵显示器、扭转向列型显示器、平面内切换显示器、高级边缘场切换显示器、垂直对准显示器、蓝相模式显示器、顶点双稳态设备、反射型lcd、透射型lcd、静电显示器、电润湿显示器、双稳态tn显示器、微杯epd显示器、光栅对准的顶点显示器、光子晶体显示器、电流体显示器和电致变色显示器。
[0162]
lcd背光源或前光源
[0163]
在一个实施方案中，适用于液晶显示面板的背光源或前光源包括至少一个光源、光输入耦合器和光导。在一个实施方案中，背光源或前光源包括单个光导，其中液晶面板的照明是白色的。在另一个实施方案中，背光源或前光源包括多个光导，该多个光导被设置成接收来自至少两个光源的光，这些光源具有两个不同的颜色谱，使得它们发出两种不同颜色的光。在另一个实施方案中，背光源或前光源包括单个光导，该单个光导被设置成接收来自至少两个光源的光，这些光源具有两个不同的颜色谱，使得它们发出两种不同颜色的光。在另一个实施方案中，背光源或前光源包括单个光导，该单个光导被设置成接收来自红色、绿色和蓝色光源的光。在一个实施方案中，光导包括多个光输入耦合器，其中光输入耦合器以不同的波长谱或颜色将光发射到光导中。在另一个实施方案中，发射两种不同颜色或波长谱的光的光源被设置成将光耦合到单个光输入耦合器中。在该实施方案中，可以使用多于一个光输入耦合器并且可通过调制光源来直接控制颜色。
[0164]
反射型显示器
[0165]
在一个实施方案中，制造显示器的方法包括：从膜的包括芯区域和包层区域的光导区域形成耦合光导的阵列，具体是通过使耦合光导彼此分离，使得它们保持与膜的光导区域连续并且在耦合光导的端部包括边界边缘；折叠多个耦合光导，使得边界边缘堆叠；将来自光源的光引导到堆叠的边界边缘中，使得来自光源的光通过全内反射在芯区域内传播经过耦合光导和膜的光导区域；在膜的光导区域的发光区域中的芯层上或芯层内形成光提取特征；在耦合光导与发光区域之间的光导区域的光混合区域中，将光提取区域设置在包层区域上或者将光提取区域光学地耦接到包层区域；以及将发光区域设置成与反射型空间光调制器相邻。
[0166]
本文所公开的光导可用于照明反射型显示器。在一个实施方案中，反射型显示器包括第一反射表面，和包括多个耦合光导的基于膜的光导。在该实施方案中，反射型显示器可以是漫反射型空间光调制器或镜面反射型空间光调制器。例如，漫反射型空间光调制器可包括诸如基于电泳粒子的反射型显示器的反射型显示器，而镜面反射型空间光调制器可包括具有镜面反射背面电极的反射型lcd。反射型空间光调制器，或发光设备的部件或光导，或定位在其中的涂层或层可包括光散射或漫射表面或体积光散射颗粒或域。
[0167]
在一个实施方案中，发光设备是用于包括反射型显示器的手表的前光源。在另一个实施方案中，在垂直于发光区域的光导或显示器的厚度方向的平面中的最大尺寸小于选自包括100毫米、75毫米、50毫米、40毫米、30毫米和25毫米的组中的一者。
[0168]
发光设备的模式
[0169]
在另一个实施方案中，发光设备包括选自下组中的一个或多个模式：正常观看模
式、白天观看模式、高亮度模式、低亮度模式、夜间观看模式、夜视或nvis兼容模式、双显示器模式、单色模式、灰度模式、透明模式、全彩色模式、高色域模式、色彩校正模式、冗余模式、触摸屏模式、3d模式、场序制彩色模式、隐私模式、视频显示器模式、照片显示器模式、警报模式、夜灯模式、紧急照明/标牌模式、用户可调彩色模式和立体显示模式。在一个实施方案中，发光显示器包括基于膜的光导和反射型空间光调制器，其中由于从光导提取的光在第一方向上传播而由反射型空间光调制器从来自光导的入射光反射的光基本上不与由反射型空间光调制器从来自光导的从在不同于第一方向的第二方向上传播的光而提取的入射光反射的光重叠。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型空间光调制器，其中漫反射光的半最大值强度全角宽度小于选自下组中的一者：当在空气中使用发散度小于3毫弧度的激光在入射角为35度时测量时为50度、40度、30度、20度和10度。
[0170]
头戴式显示器(hmd)
[0171]
在一个实施方案中，头戴式显示器(hmd)包括基于膜的光导，其中从发光区域输出的光向振幅或相位空间光调制器提供照明。在一个实施方案中，来自发光区域的光作为前光或背光向振幅或相位空间光调制器提供照明。在另一个实施方案中，来自振幅或相位空间光调制器的空间调制光被引导到光输入耦合器的输入表面上，传播经过光导膜，并且从光导发射并被引导到佩戴头戴式显示器的观看者的一只或多只眼睛。在一个实施方案中，眼镜镜架或镜架的一个或多个镜腿包括选自下组中的一者或多者：光导的光混合区域、光导的无效区域、空间光调制器、光源和电子器件。在一个实施方案中，基于膜的光导的发光区域位于眼镜的表面上或镜片内。在另一个实施方案中，头戴式显示器是可永久地或可移除地附接到诸如太阳镜或处方眼镜的眼镜的附件。在该实施方案中，发光区域可以是可被按压、层压、胶合、放置在眼镜的镜片或镜架附近、物理地耦接或光学地耦接到眼镜的镜片或镜架或与之相邻的膜。在一个实施方案中，耦合光导阵列在选自下组中的一者上延伸：沿着眼镜的一侧的镜架的长度的5％、10％、15％、20％、30％、40％、50％、60％和70％。在另一个实施方案中，光导的光混合区域在选自下组中的一者上延伸：沿着眼镜的一侧的镜架的长度的5％、10％、15％、20％、30％、40％、50％、60％和70％。
[0172]
从发光设备发射的光的角轮廓
[0173]
在一个实施方案中，从发光设备的至少一个表面发射的光的在空气中测量的半最大值强度全角宽度(fwhm)小于选自下组中的一者：120度、100度、80度、60度、40度、20度和10度。在另一个实施方案中，从发光设备的至少一个表面发射的光在选自下组中的至少一个角度范围内具有至少一个角强度峰值：与发光表面的法线成0度
‑
10度，20度
‑
30度，30度
‑
40度，40度
‑
50度，60度
‑
70度，70度
‑
80度，80度
‑
90度，40度
‑
60度，30度
‑
60度和0度
‑
80度(在空气中测量)。在另一个实施方案中，从发光设备的至少一个表面发射的光在一个或多个上述角度范围内具有两个峰，并且光输出类似于照明行业中已知的“蝙蝠翼”型轮廓以在预定的角度范围内提供均匀的照明。在另一个实施方案中，发光设备从两个相对表面发射在一个或多个上述角度范围内的光，并且该发光设备是选自下组中的一者：背光源，其照明背光源的任一侧上的两个显示器；提供向上照明和向下照明的灯具；前光源，其照明显示器，并且在前光源的观察侧具有光输出，该光输出未从反射型空间光调制器的调制部件反射，峰值照明角大于40度、50度或60度。在另一个实施方案中，发光设备的光轴在选自下组的角度范围内：与发光表面的法线成0度
‑
20度、20度
‑
40度、40度
‑
60度、60度
‑
80度、80度
‑
100度、
100度
‑
120度、120度
‑
140度、140度
‑
160度、160度
‑
180度、35度
‑
145度、45度
‑
135度、55度
‑
125度、65度
‑
115度、75度
‑
105度和85度
‑
95度(在空气中测量)。在另一个实施方案中，光导的形状是基本上管状的，并且光在平行于该管的较长(长度)维度的方向上基本上传播经过该管，并且光离开该管，其中光输出通量的至少70％被容纳在与发光表面成35度至145度(在空气中测量)的角度范围内。在另一个实施方案中，发光设备从第一表面和与第一表面相对的第二表面发射光，其中分别离开第一表面和第二表面的光通量选自下组：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％。在另一个实施方案中，第一发光表面基本上在向下方向上发射光，第二发光表面基本上在向上方向上发射光。在另一个实施方案中，第一发光表面基本上在向上方向上发射光，第二发光表面基本上在向下方向上发射光。
[0174]
膜的制备
[0175]
在一个实施方案中，膜或光导是选自下组中的一者：挤出膜、共挤出膜、流延膜、溶剂流延膜、uv流延膜、压制膜、注模膜、刮涂膜、旋涂膜和涂覆膜。在一个实施方案中，在光导区域的一侧或两侧上共挤出一个或两个包层。在另一个实施方案中，粘结层、粘合促进层、材料或表面改性设置在包层和光导层的表面上或它们之间。在一个实施方案中，耦合光导或其芯区域与在膜形成过程中形成的膜的光导区域相连。例如，通过以间隔的区间对膜的区域进行切片而形成的耦合光导可形成与膜的光导区域相连的耦合光导。在另一个实施方案中，具有与光导区域相连的耦合光导的基于膜的光导可通过在包括具有耦合光导区域的光导区域的模具中注模或铸造材料来形成，其中在耦合光导之间具有间隔。在一个实施方案中，耦合光导和光导区域之间的区域是同质的并且没有界面转变，诸如但不限于气隙、折射率的微小变化、形状或输入
‑
输出区域的不连续以及分子量或材料组成的微小变化。
[0176]
在另一个实施方案中，选自包括光导层、透光膜、包层区域、粘合剂区域、粘合促进区域或耐刮擦层的组中的至少一者被涂覆到膜或光导的一个或多个表面上。在另一个实施方案中，光导或包层区域被涂覆在载体膜上、挤出到载体膜上或以其他方式设置在载体膜上。
[0177]
相对位置保持元件
[0178]
在一个实施方案中，至少一个相对位置保持元件基本上保持耦合光导在第一线性折叠区域、第二线性折叠区域或第一和第二线性折叠区域两者中的区域中的相对位置。在一个实施方案中，相对位置保持元件被成置成与耦合光导阵列的第一线性折叠区域相邻，使得相对位置保持元件与耦合光导的组合提供足够的稳定性或刚度，以在第一线性折叠区域相对于第二线性折叠区域平移运动来产生重叠的耦合光导集合和耦合光导中的弯曲期间，基本上保持耦合光导在第一线性折叠区域内的相对位置。相对位置保持元件可粘附、夹紧线性折叠区域、设置为接触、设置为抵靠线性折叠区域或设置在线性折叠区域和光导区域之间。
[0179]
在另一个实施方案中，相对位置保持元件包括在至少一个耦合光导弯曲时重新分配力或者在至少一个耦合光导弯曲或折叠之后保持力的均匀重新分配的成角度的齿或区域。在另一个实施方案中，相对位置保持元件将来自弯曲和拉动一个或多个耦合光导的力从拐角点重新分配到成角度的导件的基本上长度。在另一个实施方案中，成角度的导件的边缘是圆形。在另一个实施方案中，相对位置保持元件在弯曲操作期间重新分配来自弯曲
的力，并且提供阻力以保持为了保持耦合光导的薄轮廓(在厚度方向上具有短尺寸)所需的力。在另一个实施方案中，相对位置保持元件也是热传递元件。在一个实施方案中，相对位置保持元件是具有成角度的导件或齿的铝部件，该铝部件热耦接到led光源。
[0180]
以下是附图中示出的各种实施方案的更详细描述。
[0181]
图1是发光设备100的一个实施方案的顶视图，该发光设备包括设置在基于膜的光导的一侧上的光输入耦合器101。光输入耦合器101包括耦合光导104和光源102，该光源被设置为将光经过包括耦合光导104的输入边缘的光输入表面103而引导到耦合光导104中。在一个实施方案中，每个耦合光导104包括终止于边界边缘的耦合光导。每个耦合光导折叠以使得耦合光导的边界边缘堆叠形成光输入表面103。发光设备100还包括光导区域106，该光导区域限定光混合区域105、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，然后进入膜的光导区域106。随着光传播经过光导107，该光在光混合区域105内与来自不同耦合光导104的光在空间上混合。在一个实施方案中，由于光提取特征(未示出)而在发光区域108中从光导107发射光。
[0182]
图2是光输入耦合器200的一个实施方案的透视图，该光输入耦合器具有沿
‑
y方向折叠的耦合光导104。来自光源102的光被引导经过或沿着耦合光导104的输入边缘204而进入光输入表面103。来自光源102的在耦合光导104内传播的光的具有沿 y方向的方向分量的一部分将沿 x和
‑
x方向从耦合光导104的侧边缘203反射并且将沿 z和
‑
z方向从耦合光导104的顶面和底面反射。在耦合光导内传播的光被耦合光导104中的折痕201朝
‑
x方向重定向。
[0183]
图3是发光设备500的一个实施方案的顶视图，其中两个光输入耦合器101设置在光导区域106的同一侧上。在该实施方案中，光源102被基本上取向为使光沿 y和
‑
y方向彼此相对。
[0184]
图4是基于膜的光导5800的一个实施方案的顶视图，该光导包括定向耦合光导5801的阵列，这些耦合光导平行于第一方向5806取向，与第二方向5807成耦合光导取向角5808，该第二方向垂直于耦合光导5801的该阵列在光混合区域5805的阵列方向(y方向)。定向耦合光导5801的该阵列包括与输入表面5804相邻的锥形光准直侧边缘5803，和在光输入表面5804和基于膜的光导107的光混合区域5805之间的光转向侧边缘5802。在该实施方案中，来自被设置成在定向耦合光导5801的阵列折叠时将光发射到光输入表面5804中的光源(未示出)的光传播，其光轴平行于定向耦合光导5801的阵列的第一方向5806，然后光轴由光转向侧边缘5802转向，使得光轴基本上平行于第二方向5807，该第二方向垂直于定向耦合光导5801的阵列在光混合区域5805的阵列方向(y方向)。在该实施方案中，当定向耦合光导5801折叠时，光源可被定位在包括光导107的侧边缘(5809,5810)的平面(平行于z方向)之间，使得包括具有基于膜的光导5800的发光设备的设备或显示器不需要大框架或边界区域在y方向上延伸为明显超过该基于膜的光导的侧边缘(5809,5810)(如折叠一次或当定向耦合光导5801的阵列折叠时，并且光源、定向耦合光导5801的阵列和光混合区域5805被折叠在基于膜的光导107的发光区域108的后面)。定向耦合光导5801的阵列允许光源被定位在包括基于膜的光导的侧边缘(5809,5810)的平面之间，并且光转向侧边缘5802将光的光轴朝向第二方向5807重定向，该第二方向垂直于定向耦合光导5801的阵列在光混合区域5805的阵列方向(y方向)，使得在光重定向表面基本上平行于定向耦合光导5801的阵列的
阵列方向(y方向)取向的情况下当光由光提取特征(未示出)提取时，光的光轴基本上平行于第二方向5807取向。
[0185]
图5是空间显示器3600的一个实施方案的横截面侧视图，该空间显示器包括光学地耦接到反射型空间光调制器3601的前光源3603。前光源3603包括基于膜的光导3602，该基于膜的光导具有光提取特征1007，该光提取特征将光以接近反射型空间光调制器3601的表面法线的角度引导到反射型空间光调制器3601。在一个实施方案中，反射型空间光调制器3601是电泳显示器、基于微机电系统(mems)的显示器，或反射型液晶显示器。在一个实施方案中，光提取特征1007将离开前光源3603的光的50％、60％、70％、80％和90％中的一者在与前光源3603的发光面成60度至120度的角度范围内朝向反射型空间光调制器3601引导。
[0186]
图6是发光显示器1550的一个实施方案的横截面侧视图，该发光显示器具有物理地耦接到柔性显示器连接器1556的基于膜的光导1551。在该实施方案中，反射型空间光调制器1559包括底部基板1554，并且基于膜的光导1551是顶部基板。来自物理地耦接到柔性显示器连接器1556的光源102的光1552被引导进入基于膜的光导1551，并由光提取特征1561重定向到有源层1553，在这里光1552反射并且再次通过基于膜的光导光1551和上包层1557，然后离开发光显示器1550。
[0187]
图7是发光设备3800的一个实施方案的透视图，该发光设备包括基于膜的光导3802，该基于膜的光导物理地耦接到用于反射型空间光调制器1559的柔性显示器连接器1556，其中光源102设置在物理地耦接到柔性显示器连接器1556的电路板3805上。在该实施方案中，反射型空间光调制器1559包括定位在底部基板1554和顶部基板1650之间的有源层1553。反射型空间光调制器1559的顶部基板1650使用粘合剂包层3806光学地耦接到基于膜的光导3802。
[0188]
图8是由包括基于膜的光导9610的前光源9604照明的空间显示器9600的一个实施方案的一部分的横截面侧视图。基于膜的光导9610光学地耦接到彩色反射型显示器9622，该彩色反射型显示器包括彩色滤光片基板9606、彩色滤光片层9611，和反射型空间光调制器9621。在该实施方案中，基于膜的光导9610使用粘合剂9620(诸如光学透明的压敏粘合剂)粘附并光学地耦接到彩色反射型显示器9622，以将基于膜的光导9610在彩色反射型显示器9622的有效区域9608中粘附到彩色滤光片基板9606。彩色滤光片层9611包括由彩色滤光片层9611的无效区域9603(没有彩色滤光片9601的区域)隔开的第一彩色滤光片9601和第二彩色滤光片9602的阵列。在离开光源(未示出)和折叠的堆叠耦合光导(未示出)之后传播经过前光源9604的光9623通过从基于膜的光导9610的表面上的光提取特征1007以接近彩色反射型显示器9622的表面法线9607的角度朝向彩色反射型显示器9622反射而离开基于膜的光导9610。由于光提取特征1007的物理和光学特性(诸如位置和小平面角)，光9623被引向第一彩色滤光片9601和第二彩色滤光片9602。在一个实施方案中，光9623不会通过彩色滤光片层9611的无效区域9603。在另一个实施方案中，通过使光提取特征1007与第一彩色滤光片9601和第二彩色滤光片9602对准并且将光9623以接近彩色反射型显示器9622的表面法线9607的角度引导经过第一彩色滤光片9601和第二彩色滤光片9602，光9623不会被引导到彩色滤光片层9611的无效区域9603，在这里该光可能会被吸收。在图23所示的实施方案中，硬涂层基板9203上的耐刮擦硬涂层9204保护空间显示器9600的外侧顶表面
9207，并使用粘合剂9205(诸如基于硅树脂的压敏粘合剂)光学地耦接到基于膜的光导9610。在一个实施方案中，硬涂层基板9203与基于膜的光导9610之间的粘合剂9205，以及基于膜的光导9610与彩色滤光片基板9606之间的粘合剂9620还用作在彩色反射型显示器9622的有效区域9608中用于基于膜的光导9610的包层。
[0189]
图9是发光设备3400的一个实施方案的横截面侧视图，该发光设备包括光输入耦合器101、基于膜的光导107，该基于膜的光导包括芯层601，该芯层具有芯折射率n
dl
的芯材料，该芯层使用第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到反射型空间光调制器3408，该第一压敏粘合剂层包含具有第一折射率n
d1
的第一材料。光轴平行于 y方向(进入页面)的光源1102被定位成将光发射到耦合光导104的折叠的堆叠中。基于膜的光导107包括在基于膜的光导107的芯层601的下表面3413上的多个低角度定向特征3503，并且使用第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到芯层601的上表面3414上的光转向膜3403，该第二压敏粘合剂层包括具有第二折射率n
d2
的第二材料。光转向膜3403在光转向膜3403的与第二压敏粘合剂层3412相对的顶表面3415上包括多个光转向特征3401。第三压敏粘合剂层3405在顶表面3415的一部分上将覆盖层3406(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜等)光学地耦接到光转向膜3403，使得在光转向特征3401处形成气隙3416。光混合区域105被定位在发光设备3400的光输入耦合器101与发光区域108之间。不透明层3411使用第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到光混合区域105中的基于膜的光导107。在该实施方案中，不透明层3411是吸光层，它吸收经过第二压敏粘合剂层3412到达不透明层3411的在400纳米和700纳米之间的波长范围内的光的至少70％。在该实施方案中，来自光源1102的第一光3409和第二光3410传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后进入基于膜的光导107的发光区域108中。第一光3409从低角度定向特征3503反射到该光导的芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，第二角度小于芯层601和第二压敏粘合剂层3412之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光3409和第二光3410在基于膜的光导107的芯层601的上表面3414上优先地逃离芯层601内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层3407的折射率n
d1
。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412中之后，第一光3409传播到光转向膜3403中并且在光转向膜3403中从光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第一光3409再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征3401相互作用，然后在发光区域108中从发光设备3400发射。
[0190]
在被低角度定向特征3503重定向之后，第二光3410从芯层601传播到第二压敏粘合剂层3412和光转向膜3403中。第二光3410在第一程不会与光转向特征3401相交，而是在光转向特征3401之间从光转向膜3403的顶表面3415全内反射，然后再次传播经过光转向膜3403，经过第二压敏粘合层3412，经过芯层601，然后在芯层601与第一压敏粘合层3407之间的界面处全内反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在光转向膜3403中从光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第二光3410再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘
合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在发光区域108中从发光设备3400发射。
[0191]
图10是发光设备3500的一个实施方案的横截面侧视图，该发光设备包括光输入耦合器101、基于膜的光导107，该基于膜的光导包括芯层601，该芯层具有芯折射率n
dl
的芯材料，该芯层使用第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到反射型空间光调制器3408，该第一压敏粘合剂层包含具有第一折射率n
d1
的第一材料。光轴平行于 y方向(进入页面)的光源1102被定位成将光发射到耦合光导104的折叠的堆叠中。基于膜的光导107包括在基于膜的光导107的芯层601的上表面3414上的具有折射性的多个低角度定向特征3503，并且使用第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到芯层601的上表面3414上的光转向膜3403，该第二压敏粘合剂层包括具有第二折射率n
d2
的第二材料。光转向膜3403在光转向膜3403的与第二压敏粘合剂层3412相对的顶表面3415上包括多个光转向特征3401。第三压敏粘合剂层3405在顶表面3415的一部分上将覆盖层3406(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜等)光学地耦接到光转向膜3403，使得在光转向特征3401处形成气隙3416。光混合区域105被定位在发光设备3500的光输入耦合器101与发光区域108之间。不透明层3411使用第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到光混合区域105中的基于膜的光导107。在该实施方案中，不透明层3411是吸光层，它吸收经过第二压敏粘合剂层3412到达不透明层3411的在400纳米和700纳米之间的波长范围内的光的至少70％。在该实施方案中，来自光源1102的第一光3501和第二光3502传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后进入基于膜的光导107的发光区域108中。第一光3501在具有折射性的低角度定向特征3503处折射成小于入射角的新角度，其平均总偏向角小于20度，使得该光传播到光导的芯层601之外。在该实施方案中，来自芯层601内的与具有折射性的低角度定向特征3503相互作用的光的一部分可透射经过具有折射性的低角度定向特征3503并且一部分可从低角度定向特征3503反射。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得从低角度定向特征3503反射的光的一部分可以小于20度的总偏向角反射，使得该光从芯层601与第一压敏粘合剂层3407之间的边界反射，然后在芯层601的上表面3414处离开芯层601。在穿过芯层601与第二压敏粘合剂之间的界面之后，第一光3501然后传播经过第二压敏粘合剂层3412进入光转向膜3403中，并且在光转向膜3403中从光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第一光3501再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征3401相互作用，然后在发光区域108中从发光设备3500发射。
[0192]
在被低角度定向特征3503重定向之后，第二光3502传播经过第二压敏粘合剂层3412并进入光转向膜3403中。第二光3502在第一程不会与光转向特征3401相交，而是在光转向特征3401之间从光转向膜3403的顶表面3415全内反射，然后再次传播经过光转向膜3403，经过第二压敏粘合层3412，经过芯层601，然后在芯层601与第一压敏粘合层3407之间的界面处全内反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在光转向膜3403中从光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第二光3502再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺
序再次经过上述各层，然后在发光区域108中从发光设备3500发射。
[0193]
图11是发光设备3700的一个实施方案的横截面侧视图，该发光设备包括光输入耦合器101、基于膜的光导107，该基于膜的光导包括芯层601，该芯层具有芯折射率n
dl
的芯材料，该芯层在光转向膜3403的顶表面3704的一部分上使用第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到光转向膜3403(使得在光转向特征3401处形成气隙3416)，该第二压敏粘合剂层包括具有第二折射率n
d2
的第二材料。反射型空间光调制器3408使用第三压敏粘合剂层3405光学地耦接到光转向膜3403。光转向膜3403在光转向膜3403的与第三压敏粘合剂层3405相对的顶表面3705上包括多个光转向特征3401。光轴平行于 y方向(进入页面)的光源1102被定位成将光发射到耦合光导104的折叠的堆叠中。基于膜的光导107包括在基于膜的光导107的芯层601的上表面上的多个低角度定向特征3503，并且使用第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到覆盖层3406(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜)，该第一压敏粘合剂层包括具有第一折射率n
d1
的第一材料。
[0194]
光混合区域105被定位在发光设备3700的光输入耦合器101与发光区域108之间。不透明层3411使用第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到光混合区域105中的基于膜的光导107。在该实施方案中，不透明层3411是吸光层，它吸收经过第一压敏粘合剂层3407到达不透明层3411的在400纳米和700纳米之间的波长范围内的光的至少70％。在该实施方案中，来自光源1102的第一光3701传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后进入基于膜的光导107的发光区域108中。第一光3701从低角度定向特征3503(它可以是例如压印表面或印刷在芯层601上的光散射区域)反射到该光导的芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，第二角度小于芯层601和第二压敏粘合剂层3412之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光3701在基于膜的光导107的芯层601的下表面3706上优先地逃离芯层601内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层3407的折射率n
d1
。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412中之后，第一光3701传播到光转向膜3403中并且从光转向膜3403中的光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度。然后，第一光3701传播经过第三压敏粘合层3405并从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征3401相互作用，然后在发光区域108中从发光设备3700发射。
[0195]
图12是发光显示器2700的一个实施方案的横截面侧视图，该发光显示器包括光输入耦合器101、基于膜的光导107，该基于膜的光导包括具有芯折射率n
dl
的芯层601，该芯层使用具有第一折射率n
d1
的第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到反射型空间光调制器3408。光轴平行于 y方向(进入页面)的光源1102被定位成将光发射到耦合光导104的折叠的堆叠中。基于膜的光导107在基于膜的光导107的芯层601的下表面3413上包括多个低角度定向特征3503。低角度定向特征3503可以是例如压印到聚碳酸酯膜中的线性(在y方向上)小面结构或例如印刷在芯层601上的光散射区域或线，并且低角度定向特征3503可在 x方向上减小间隔距离，以在光在 x方向上进一步经过反射型空间光调制器3408传播时从基于膜的光导107的芯层601中提取出更多的光，从而增加到达反射型空间光调制器的光的空间亮度均匀性以及所得的发光显示器2700的空间亮度均匀性。芯层601使用具有第二折射率n
d2
的
第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到芯层601的上表面3414上的光转向膜3403。光转向膜3403在光转向膜3403的与第二压敏粘合剂层3412相对的顶表面3415上包括多个光转向特征3401。第三压敏粘合剂层3405在顶表面3415的一部分上将覆盖层3406(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜等)光学地耦接到光转向膜3403，使得在光转向特征3401处形成气隙3416。光混合区域105被定位在发光显示器2700的光输入耦合器101与发光区域108之间。可选地，不透明层3411可使用第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到光混合区域105中的基于膜的光导107。不透明层3411可以是吸光层，该吸光层吸收在400纳米与700纳米之间的波长范围内的经过第二压敏粘合剂层3412到达不透明层3411的光的至少70％。在该实施方案中，光转向膜3403具有折射率n
dt
[0196]
在该实施方案中，来自光源1102的第一光2701a、第二光2702a和第三光2703传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后以例如在芯层601内的相同传播角度进入基于膜的光导107的发光区域108中。第一光2701a从低角度定向特征3503反射到该光导的芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，第二角度小于芯层601和第二压敏粘合剂层3412之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光2701a和第二光2702a在基于膜的光导107的芯层601的上表面3414上优先地逃离芯层601内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层3407的折射率n
d1
。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412中之后，第一光2701a传播到光转向膜3403中并且在光转向膜3403中从光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度。然后，第一光2701a再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征3401相互作用，然后在发光区域108中从发光显示器2700发射。
[0197]
在被低角度定向特征3503重定向之后，第二光2702a从芯层601传播到第二压敏粘合剂层3412和光转向膜3403中。第二光2702a在第一程不会与光转向特征3401相交，而是在光转向特征3401之间从光转向膜3403的顶表面3415全内反射，然后再次传播经过光转向膜3403，经过第二压敏粘合层3412，经过芯层601，然后在芯层601与第一压敏粘合层3407之间的界面处全内反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在光转向膜3403中从光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第二光2702a再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在发光区域108中从发光显示器2700发射。
[0198]
在该实施方案中，第三光2703a传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后进入基于膜的光导107的发光区域108中。第三光2703a从低角度定向特征3503反射到该光导的芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，n
dt
>n
d2
，并且第三光2703a在光转向特征3401之间从光转向膜3403的顶表面3415全内反射，并且在返回到芯层601的途中在光转向膜3403中以与垂直于该光转向膜表面的方向成某个角度从光转向特征3401反射，该角度比该光在到达光转向膜3403的顶表面3415之前直接从光转向特
征3401反射的情况要大。第三光2703a的一部分2704a从光转向膜3403与第二压敏粘合剂层3412之间的界面反射，该部分传播到发光显示器2700之外，并降低发光显示器2700的对比度，因为它没有被反射型空间光调制器调制，并且将增加暗像素的亮度。
[0199]
例如，在该实施方案中，第一压敏粘合剂层3407可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层3412可以是具有第二折射率n
d2
＝1.49的丙烯酸类粘合剂，芯层601可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，并且光转向膜3403可以是具有折射率n
dt
＝1.58的聚碳酸酯膜。在该示例中，pc膜(光转向膜3403和芯层601)和第二压敏粘合剂3412之间的界面由于高折射率差(折射率差为0.09)而具有高反射率，使得显示器对比度降低。
[0200]
图13是发光显示器2800的一个实施方案的横截面侧视图，该发光显示器包括光输入耦合器101、基于膜的光导107，该基于膜的光导包括具有芯折射率n
dl
的芯层601，该芯层使用具有第一折射率n
d1
的第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到反射型空间光调制器3408。光轴平行于 y方向(进入页面)的光源1102被定位成将光发射到耦合光导104的折叠的堆叠中。基于膜的光导107在基于膜的光导107的芯层601的下表面3413上包括多个低角度定向特征3503。低角度定向特征3503可以是例如压印到聚碳酸酯膜中的线性(在y方向上)小面结构或印刷在芯层上的光散射区域或线，并且低角度定向特征3503可在 x方向上减小间隔距离，以在光在 x方向上进一步经过反射型空间光调制器3408传播时从基于膜的光导107的芯层601中提取出更多的光，从而增加到达反射型空间光调制器的光的空间亮度均匀性以及所得的发光显示器2800的空间亮度均匀性。芯层601使用具有第二折射率n
d2
的第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到芯层601的上表面3414上的光转向膜3403。光转向膜3403在光转向膜3403的与第二压敏粘合剂层3412相对的顶表面3415上包括多个光转向特征3401。第三压敏粘合剂层3405在顶表面3415的一部分上将覆盖层3406(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜等)光学地耦接到光转向膜3403，使得在光转向特征3401处形成气隙3416。光混合区域105被定位在发光显示器2800的光输入耦合器101与发光区域108之间。可选地，不透明层3411可使用第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到光混合区域105中的基于膜的光导107。不透明层3411可以是吸光层，该吸光层吸收在400纳米与700纳米之间的波长范围内的经过第二压敏粘合剂层3412到达不透明层3411的光的至少70％。在该实施方案中，光转向膜3403具有折射率n
dt
。
[0201]
在该实施方案中，来自光源1102的第一光2701b、第二光2702b和第三光2703传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后以例如在芯层601内的相同传播角度进入基于膜的光导107的发光区域108中。第一光2701b从低角度定向特征3503反射到该光导的芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，第二角度小于芯层601和第二压敏粘合剂层3412之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光2701b和第二光2702b在基于膜的光导107的芯层601的上表面3414上优先地逃离芯层601内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层3407的折射率n
d1
。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412中之后，第一光2701b传播到光转向膜3403中并且在光转向膜3403中从光转向特征3401直接反射(在到达光转向膜3403的顶表面3415之前直接全内反射)成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平
行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第一光2701b再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征3401相互作用，然后在发光区域108中从发光显示器2700发射。
[0202]
在被低角度定向特征3503重定向之后，第二光2702b从芯层601传播到第二压敏粘合剂层3412和光转向膜3403中。第二光2702b在第一程不会与光转向特征3401相交，而是在光转向特征3401之间从光转向膜3403的顶表面3415全内反射，然后再次传播经过光转向膜3403，经过第二压敏粘合层3412，经过芯层601，然后在芯层601与第一压敏粘合层3407之间的界面处全内反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在光转向膜3403中从光转向特征3401全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中为平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第二光2702b再次传播经过光转向膜3403、第二压敏粘合层3412、芯层601和第一压敏粘合层3407，从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，然后在发光区域108中从发光显示器2800发射。
[0203]
在该实施方案中，第三光2703b传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后进入基于膜的光导107的发光区域108中。第三光2703b从低角度定向特征3503反射到芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，|n
dt
‑
n
d2
|<0.03并且n
dl
‑
n
dt
>0.03，并且第三光2703b在光转向特征3401之间从光转向膜3403的顶表面3415全内反射，然后在返回芯层601的途中从光转向特征3401反射(间接反射)成光转向膜3403中的与图27的实施方案相比更接近于直接反射角为2701b(来自光转向特征3401的直接反射)的角度，因为光转向膜3403的折射率低于图27的实施方案中的光转向膜3403的折射率(并且n
dl
‑
n
dt
>0.03)。与图27的实施方案相比，第三光2703b在光转向膜3403中的传播角度与光转向膜3403的顶表面3415的法线成更大的角度，使得来自光转向特征3403的直接反射光(2701b)与间接反射光(2703b)的反射角度之差小于图27的实施方案，因此，与图27的实施方案相比，照明显示器(并最终从发光显示器2800输出)的光(包括2701b、2702b和2703b)的角展度由于间接反射而更小，并且具有减小或消除的第二角波瓣。在从光转向特征3401反射之后，第三光2703b传播经过这些层，到达反射型空间光调制器3408，在那里它反射并经过这些层从发光显示器2800射出(为了清楚起见未示出)。
[0204]
第三光2703b的部分2704b从光转向膜3403和第二压敏粘合剂层3412之间的界面反射，该部分光传播到发光显示器2800之外。该部分2704b是比来自图27的实施方案的部分2704a的反射百分比小的反射百分比，因为光转向膜3403的折射率n
dt
更接近第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
。因此，发光显示器2800的对比度相对于发光显示器2700增加，因为部分2704b相比2704a占更小的入射光百分比，并且更少的未被反射型空间光调制器调制的光将从发光显示器2800发射。
[0205]
例如，在该实施方案中，第一压敏粘合剂层3407可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层3412可以是具有第二折射率n
d2
＝1.491的丙烯酸类压敏粘合剂，芯层601可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，并且光转向膜3403可以是具有折射率n
dt
＝1.490的丙烯酸膜。在该示例中，光转向膜3403(在该实施方案中为丙烯酸膜)和第二压敏粘合剂3412(在该实施方案中为丙烯酸类压敏粘合剂)之间的界
面由于低折射率差(折射率差为0.001)而具有低反射率，使得显示对比度相对于图27的实施方案增大。
[0206]
图14是发光显示器2900的一个实施方案的横截面侧视图，该发光设备包括光输入耦合器101、基于膜的光导107，该基于膜的光导包括芯层601，该芯层具有芯折射率n
dl
，该芯层在该芯层601的下表面3706上使用具有第二折射率n
d2
的第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到光转向膜3403。光转向膜3403在该光转向膜3403的底表面3705上包括光转向特征3401。高折射率保形涂层2918被涂覆到光转向膜3403的底表面上，使得高折射率保形涂层2918适形于光转向膜3403的底表面3705并且适形于光转向特征3401的表面。反射型空间光调制器3408使用第三压敏粘合剂层3405光学地耦接到高折射率保形涂层2918。光轴平行于 y方向(进入页面)的光源1102被定位成将光发射到耦合光导104的折叠的堆叠中。基于膜的光导107包括在基于膜的光导107的芯层601的上表面3705上的多个低角度定向特征3503，并且使用具有第一折射率n
d1
的第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到覆盖层3406(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜)。
[0207]
光混合区域105被定位在发光设备3700的光输入耦合器101与发光区域108之间。可选地，不透明层3411使用第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到光混合区域105中的基于膜的光导107。在该可选构型中，不透明层3411是吸光层，它吸收经过第一压敏粘合剂层3407到达不透明层3411的在400纳米和700纳米之间的波长范围内的光的至少70％。在图29所示的实施方案中，来自光源1102的第一光2911传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后进入基于膜的光导107的发光区域108中。第一光2911从低角度定向特征3503(它可以是例如压印表面或印刷在芯层601上的光散射区域)反射到该光导的芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，第二角度小于芯层601和第二压敏粘合剂层3412之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光2911和第二光2912在基于膜的光导107的芯层601的下表面3706上优先地逃离芯层601内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层3407的折射率n
d1
。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412中之后，第一光2911传播到光转向膜3403中，在光转向特征3401的第一表面2915处折射到高折射率保形涂层2918中，并且从光转向特征3401的第二表面2916全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第一光2911传播经过第三压敏粘合层3405并从反射型空间光调制器3408反射，以相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征3401相互作用，然后在发光区域108中从发光设备2900发射。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412之后，第二光2912传播到光转向膜3403中，在光转向特征3401之外折射到高折射率保形涂层2918中，并且从高折射率保形涂层2918和第三压敏粘合剂3405之间的界面全内反射。然后第二光2912传播经过高折射率保形涂层2918并经过光转向特征3401的第二表面2916，并且基本上不因折射(或折射使得传播角度旋转小于10度)而偏射到光转向膜3403中。因此，在该实施方案中，第二光2912和平行于第二光2912的从高折射率保形涂层2918和第三压敏粘合剂3405之间的界面全内反射但错过了光转向特征3401的光仍然可从芯层601和第一压敏粘合剂层3407之间的界面全内反射，使得它不直接从发光显示2900发射并且不会降低发光显示器2900的对比度。
[0208]
例如，在该实施方案中，第一压敏粘合剂层3407可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层3412可以是具有第二折射率n
d2
＝1.49的丙烯酸类粘合剂，芯层601可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，光转向膜3403可以是具有折射率n
dt
＝1.58的聚碳酸酯膜，并且高折射率保形涂层可以具有n
dc
＝1.7的折射率。
[0209]
图15是发光显示器3000的一个实施方案的横截面侧视图，该发光设备包括光输入耦合器101、基于膜的光导107，该基于膜的光导包括芯层601，该芯层具有芯折射率n
dl
，该芯层在该芯层601的下表面3706上使用具有第二折射率n
d2
的第二压敏粘合剂层3412光学地耦接到光转向膜3403。光转向膜3403在该光转向膜3403的底表面3705上包括光转向特征3401。具有折射率n
dc1
的低折射率保形涂层3010被涂覆到光转向膜3403的底表面上，使得低折射率保形涂层3010适形于光转向膜3403的底表面3705并且适形于光转向特征3401的第一表面2915和第二表面2916(其相对于第一表面2915成角度)。具有折射率n
dc2
的第二保形涂层3011(其中，例如|n
dc1
‑
n
dc2
|可小于0.01)位于低折射率保形涂层3010和具有折射率n
d3
的第三压敏粘合剂层3405之间。反射型空间光调制器3408使用第三压敏粘合剂层3405光学地耦接到第二保形涂层3011。光轴平行于 y方向(进入页面)的光源1102被定位成将光发射到耦合光导104的折叠的堆叠中。基于膜的光导107在基于膜的光导107的芯层601的顶表面3012上包括印刷的光散射线或区域形式的多个低角度定向特征3006，并且使用具有第一折射率n
d1
的第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到覆盖层3406(例如，诸如保护性pet膜或触摸屏膜)。
[0210]
光混合区域105被定位在发光设备3700的光输入耦合器101与发光区域108之间。可选地，不透明层3411使用第一压敏粘合剂层3407光学地耦接到光混合区域105中的基于膜的光导107。在该可选构型中，不透明层3411是吸光层，它吸收经过第一压敏粘合剂层3407到达不透明层3411的在400纳米和700纳米之间的波长范围内的光的至少70％。在图30所示的实施方案中，来自光源1102的第一光3001传播经过光输入耦合器101内的耦合光导104，在基于膜的光导107的芯层601内全内反射并且传播经过光混合区域105，然后进入基于膜的光导107的发光区域108中。第一光3001从低角度定向特征3006反射(诸如反射散射)到该光导的芯层601中的第二角度，该第二角度小于入射角，其平均总偏向角小于20度。在该实施方案中，第二角度小于芯层601和第二压敏粘合剂层3412之间的界面的临界角。在该实施方案中，n
dl
>n
d2
>n
d1
，使得第一光3001和第二光3002在基于膜的光导107的芯层601的下表面3706上优先地逃离芯层601内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层3407的折射率n
d1
。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412中之后，第一光3001传播到光转向膜3403中，在光转向特征3401的第一表面2915处折射到低折射率保形涂层3010中，经过低折射率保形涂层3010，折射到第二保形涂层3011中，并且从第二保形涂层3011和低折射率保形涂层3010之间的界面全内反射成与基于膜的光导107的厚度方向(在该实施方案中平行于z方向)成30度以内的角度(在空气中测量)。然后，第一光3001传播经过第三压敏粘合层3405并从反射型空间光调制器3408反射，以如图30所示的相反的顺序再次经过上述各层，不会第二次与光转向特征3401相互作用，然后在发光区域108中从发光设备3000发射。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412之后，第二光3002传播到光转向膜3403中，在低折射率保形涂层处全内反射并再次经过第二压敏粘合剂层3412，进入芯层601并从芯层的顶表面3012反射。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412之
后，第三光3003传播到光转向膜3403中，在低折射率保形涂层3010处全内反射，并在光转向特征3401处进入低折射率保形涂层3010，经过第二保形涂层3011的一部分，经过低折射率保形涂层3010，经过光转向膜3403，再次经过第二压敏粘合剂层3412，进入芯层601并从芯层的顶表面3012反射。
[0211]
第四光3004在基于膜的光导107的芯层601的下表面3706上优先地逃离芯层601内的全内反射条件，因为第二压敏粘合剂层3412的折射率n
d2
大于第一压敏粘合剂层3407的折射率n
d1
。在从芯层601透射到第二压敏粘合剂层3412中之后，第四光3004传播到光转向膜3403中，在光转向特征3401的第一表面2915处折射到低折射率保形涂层3010中，折射到第二保形涂层3011中，在第二保形涂层3011和第三压敏粘合剂层3405之间的界面处全内反射，并且在第二保形涂层3011内在光导条件下继续全内反射，直到到达不同的光转向特征3401，在这里，当第三光3003传播时，第四光可耦合回到光转向膜中。
[0212]
在图30所示的实施方案中，第二光3002、第三光3003和第四光3004在发光显示器3000内保持处于波导条件，直到从邻近光转向特征3401的第二表面2916的低折射率保形涂层3010朝向反射型空间光调制器3408全内反射。
[0213]
例如，在图30所示的实施方案中，第一压敏粘合剂层3407可以是具有第一折射率n
d1
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂，第二压敏粘合剂层3412可以是具有第二折射率n
d2
＝1.49的丙烯酸类粘合剂，芯层601可以是具有折射率n
dl
＝1.58的聚碳酸酯膜，光转向膜3403可以是具有折射率n
dt
＝1.52的丙烯酸膜，低折射率保形涂层3010可以具有折射率n
dc1
＝1.38，第二保形涂层3011可以是具有折射率n
dc2
＝1.52的丙烯酸涂层，并且第三压敏粘合剂可以是具有折射率n
d3
＝1.47的基于硅树脂的压敏粘合剂。
[0214]
图16是包括第一光接收表面3105和第二光接收表面3106的多面光转向特征3100的一个实施方案的横截面侧视图。第一光接收表面3105具有与光转向膜3111的厚度方向3109(也可以是光转向膜3111的相对表面的法线)的第一取向角θ1，并且第二光接收表面3106具有与正交于光转向膜3111的厚度方向3109的方向3110的第二取向角θ2。在一个实施方案中，第一取向角θ1在选自包括40度至50度、35度至55度、30度至60度以及25度至65度的组的角度范围内。在一个实施方案中，第二取向角θ2在选自包括85度和90度、80度和90度、70度和90度以及60度和90度的组的角度范围内。多面光转向特征3100可具有其它角面或表面，诸如后表面3107和尖端区域或表面3108。在该实施方案中，在光转向膜3111内传播的光3101、3102入射到光转向特征3100上。在该实施方案中，第一光3101从第一光接收表面3105向下全内反射(诸如在朝向反射型空间光调制器(未示出)的方向上)，并且第二光3102全内反射离开第一表面3105，然后在不同于第一光3101的方向上向下全内反射离开第二光接收表面3106。因此，在该实施方案中，向下引导的光可具有两个光强度角峰值。此外，在该实施方案中，第二光3102在光转向膜3111的厚度方向3109的与第一光3101相反的一侧被反射成角度。如果第一光接收表面3105和第二光接收表面3106被取向成处于彼此更接近的角度而不处于相同的取向角，则发光强度峰值可开始合并，使得来自光转向膜3111(或包括光转向膜3111的发光显示器)的输出的角光强度仅具有一个峰值，并且来自光转向膜3111(和可选地发光显示器或设备)的输出的半最大值强度全角宽度相对于具有单个光接收面的光转向特征增大。在一个实施方案中，第一光接收表面3105和/或第二光接收表面3106可以是弓形的或包括圆弧，并且在这些实施方案中，为了本文所公开的目的，相应的取向角是跨越包括
该圆弧的曲线或区段的平均角。图31仅示出了光转向膜3111的一部分，其将包含许多刻面的、弯曲的和/或多面的光转向特征3100。光转向特征3100可用于本文所公开的其他实施方案中以提供对从光转向特征3100反射的光的增强的控制。
[0215]
图17是包括第一光接收表面3105、第二光接收表面3106和第三光接收表面3112的多面光转向特征3200的一个实施方案的横截面侧视图。第一光接收表面3105具有与光转向膜3111的厚度方向3109(也可以是光转向膜3111的相对表面的法线)的第一取向角θ1；第二光接收表面3106具有与光转向膜3111的厚度方向3109(也可以是光转向膜3111的相对表面的法线)的第二取向角θ2；并且第三光接收表面3112具有与正交于光转向膜3111的厚度方向3109的方向3110的第三取向角θ3。在一个实施方案中，第一取向角θ1在选自包括40度至50度、35度至55度、30度至60度、25度至65度以及45度至75度的组的角度范围内。在一个实施方案中，第二取向角θ2在选自包括40至50度、35至55度、30至60度、25至65度、10和40度以及10和30度的组的角度范围内。在一个实施方案中，第三取向角θ3在选自包括85度和90度、80度和90度、70度和90度以及60度和90度的组的角度范围内。多面光转向特征3200可具有其它角面或表面，诸如后表面3107和尖端区域或表面3108。在该实施方案中，在光转向膜3111内传播的光3101、3102入射到光转向特征3100上。在该实施方案中，第一光3101从第一光接收表面3105全内反射，然后从第二光接收表面3106向下全内反射(诸如在朝向反射型空间光调制器(未示出)的方向上)，并且第二光3102全内反射离开第一表面3105，然后全内反射离开第二光接收表面3106，然后在不同于第一光3101的方向上向下全内反射离开第三光接收表面3112。因此，在该实施方案中，向下引导的光可具有两个光强度角峰值。此外，在该实施方案中，第二光3102在光转向膜3111的厚度方向3109的与第一光3101相反的一侧被反射成角度。在该实施方案中，第一光接收表面3105第二光接收表面3106和第三光接收表面被取向成的角度使得来自由第一光3101和第二光3102表示的光的发光强度峰值可开始合并，使得来自光转向膜3111(或包括光转向膜3111的发光显示器)的输出的角光强度仅具有一个峰值，并且来自光转向膜3111(和可选地发光显示器或设备)的输出的半最大值强度全角宽度相对于具有单个光接收面的光转向特征增大。在一个实施方案中，第一光接收表面3105、第二光接收表面3106和/或第三光接收表面3112可以是弓形的或包括圆弧，并且在这些实施方案中，为了本文所公开的目的，相应的取向角是跨越包括该圆弧的曲线或区段的平均角。图32仅示出了光转向膜3111的一部分，其将包含许多刻面的、弯曲的和/或多面的光转向特征3200。光转向特征3200可用于本文所公开的其他实施方案中以提供对从光转向特征3100反射的光的增强的控制。
[0216]
图18是包括第一光接收表面3105和第二光接收表面3106的多面光转向特征3201的一个实施方案的横截面侧视图。第一光接收表面3105具有与光转向膜3111的厚度方向3109(也可以是光转向膜3111的相对表面的法线)的第一取向角θ1，并且第二光接收表面3106具有与正交于光转向膜3111的厚度方向3109的方向3110的第二取向角θ2。在一个实施方案中，第一取向角θ1在选自包括40度至50度、35度至55度、30度至60度以及25度至65度的组的角度范围内。在一个实施方案中，第二取向角θ2在选自包括85度和90度、80度和90度、70度和90度以及60度和90度的组的角度范围内。多面光转向特征3100可具有其它角面或表面，诸如后表面3107和垂直表面。
[0217]
在一个实施方案中，发光设备(例如，诸如用于反射型显示器的前光源)包括基于
膜的光导，该膜的表面限定第一光导，第一光导光学地耦接到光重定向光学元件或其他膜，并且该光重定向光学元件或其他膜的一个或多个表面与第一光导的表面组合限定第二光导，其中第二光导可包括第一光导。在一个实施方案中，反射型显示器包括光导，其中光导的由全内反射界面界定的有效厚度对于芯层内的受到多个光提取特征抑制的全内反射光而言增大，使得该光经过第一包层并且在光重定向光学元件的全内反射界面中的一个处发生全内反射。在另一个实施方案中，第一光导和第二光导包括芯层，第二光导由来自第一光导的通过在第一光导的表面与光重定向光学元件的表面区域之间的全内反射传播的受抑全内反射光的一部分限定，其中光重定向光学元件的光重定向特征占据小于光重定向光学元件的表面的50％，光重定向元件的该表面区域被限定在光重定向特征之间，并且将来自光提取特征的受抑全内反射光的第二部分通过全内反射而反射，再次经过第一包层，并进入第一光导的芯层，在这里，该光从第一光导的表面全内反射，随后被光重定向特征朝向反射型空间光调制器反射。
[0218]
在一个实施方案中，一种发光设备包括：具有折射率n
dl
的光导材料的膜光导，该膜光导包括具有第一表面和相对的第二表面的主体；从主体延伸的多个耦合光导，该多个耦合光导中的每个耦合光导具有端部，该多个耦合光导折叠并堆叠成使得该多个耦合光导的端部限定光输入表面；该膜的主体包括第一芯层和第二层，第一芯层包括具有第一折射率n
d1
的第一材料，第二层包括具有第二折射率n
d2
的第二材料，其中n
dl
>n
d2
>n
d1
；光学地耦接到该光导的主体的多个低角度定向特征；光学地耦接到该光导的多个光转向特征；其中在全内反射下在该光导内以第一角度传播的光被低角度定向特征重定向成第二角度，该第二角度小于芯光导层与第二层之间的界面的临界角，所重定向的光的一部分传播经过该界面并被光转向特征重定向成在空气中测量的与膜的厚度方向成30度以内的角度。
[0219]
在一个方面，一种包括具有从其延伸的耦合光导的膜的发光设备包括耦合光导相对位置保持元件(rpme)，该rpme包括连接成角度的齿或导件的阵列的脊部区域。在另一方面，该rpme的成角度的齿或导件被脊部物理地耦接，该脊部没有延伸到耦合光导阵列的在折叠区域中的重叠部分之间限定的体积之外。在另一方面，rpme中的成角度的齿的阵列包括第一边缘和第二边缘，第一边缘被取向成与齿的延伸方向(齿从脊部延伸的方向，垂直于齿的阵列的阵列方向)成第一齿边缘角，第二边缘被取向成与齿的延伸方向成第二齿边缘角，其中第一齿边缘角和第二齿边缘角大于0度。
[0220]
在另一方面，光导、包层或光学地耦接到光导的粘合剂包括柔韧材料或冲击吸收材料。在另一方面，该透光光导、粘合剂或物理地和/或光学地耦接到光导的部件的astm d2240邵氏a硬度大于选自下组中的一者：5、10、20、30、40、50、60、70和80。
[0221]
在一个方面，一种用于发光设备的光输入耦合器包括围绕耦合光导堆叠的包裹物，其中该包裹物包括膜，该膜具有小于选自下组中的一者的杨氏模量：10、8、6、4、2、1、0.5和0.1吉帕斯卡。在另一方面，该包裹物包括穿孔或对准孔。在另一方面，该包裹材料是涂覆或注入到包括耦合光导的腔或区域中的保形材料。
[0222]
上文详细描述了发光设备及其制造或制备方法的示例性实施方案。设备、部件和方法不限于本文描述的特定实施方案，而是：设备、设备的部件和/或方法的步骤可独立于并且与本文描述的其他设备、部件和/或步骤分开地使用。此外，所描述的设备、部件和/或所描述的方法步骤也可在其他设备和/或方法中定义或与其他设备和/或方法结合使用，并
且不限于仅利用本文描述的设备和方法来实践。
[0223]
尽管本公开包括各种特定的实施方案，但是本领域技术人员将认识到，可在本公开和权利要求的实质和范围内进行修改来实施这些实施方案。
[0224]
应当理解，本文使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同形式以及附加项目。除非另外指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦接”及其变型均按广义使用，并且涵盖直接和间接这两方面的安装、连接、支撑和耦接。此外，“连接”和“耦接”不限于物理或机械连接或耦接。
[0225]
在整个本说明书中，对“一个实施方案”或“实施方案”的引用可意味着结合特定实施方案描述的特定特征、结构或特性可被包括在所要求保护的主题的至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书中各处出现的短语“在一个实施方案中”或“一个实施方案”不一定是指相同的实施方案或所描述的任何一个特定的实施方案。此外，应当理解，所描述的特定特征、结构或特性可在一个或多个实施方案中以各种方式组合。当然，一般而言，这些和其他问题可能会随使用的特定上下文而变化。因此，描述的特定上下文或这些术语的使用可为关于要针对该上下文得出的推论提供有用的指导。在涉及“压敏粘合剂”的前述实施方案和示例中，可使用其他涂层或粘合剂，诸如紫外固化粘合剂、热固性粘合剂、热塑性粘合剂或已知可用于粘结光学元件的其他粘合剂。
[0226]
等同形式
[0227]
在仅使用常规实验的情况下，本领域的技术人员将认识到或能够确定本文描述的特定过程的许多等同形式。此类等同形式被认为在本公开的范围内。可在不脱离本公开的实质和范围的情况下以对实施方案进行各种替换、变更和修改。其他方面、优点和修改在本公开的范围内。本公开旨在覆盖本文讨论的特定实施方案的任何改编或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求书及其等同形式的限制。
[0228]
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的表达特征尺寸、量和物理特性的所有数字均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员使用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性而变化。除非有相反的说明，否则所有测试和特性均在25摄氏度的环境温度或当设备在25摄氏度的恒定环境室温下开机(当指示时)时内部或附近的环境温度下测量。除非另有说明，否则本文所指的折射率是在黄光双峰钠d线处测量的，波长为589纳米。附图中的元件未按比例绘制。本说明书中对“一个实施方案”、“示例性实施方案”、“另一个实施方案”等的任何引用意味着结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。这些短语在说明书中各个地方的出现不一定都指同一个实施方案。此外，当结合任何实施方案描述特定特征、结构或特性时，可以认为，结合实施方案中的其他实施方案影响这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的权限内。