在常規的液晶顯示器(LCD)中，背光源提供輸入到LCD面板中的光。背光源包括光源和通常包括一些類型的提取器的光導，提取器從光導中提取光。提取的光通常不具有期望的角分布，并且在顯示器中包括增亮膜以循環利用光，以便提供改善的角分布。由此類循環利用可發生大量反射，并且存在相關聯的輻射能損耗。存在對于可提供減小的循環利用和改善的效率的光導的需要。

技術實現要素：

在一些方面，本說明書提供了光導，其包括第一主表面、第二主表面、輸入邊緣和相對邊緣，其中第一主表面和第二主表面中的至少一者包括多個多重峰。每個多重峰包括兩個或更多個提取特征結構，并且每個提取特征結構具有凹進幾何結構。

在一些方面，提供發光面板，其包括光導和被設置成將光注入光導中的光源。

在一些方面，提供包括發光面板的顯示器。

附圖說明

圖1是具有多重峰提取特征結構的光導的示意性剖視圖；

圖2是具有多重峰提取特征結構的光導的示意性剖視圖；

圖3A是多重峰的俯視圖；

圖3B為圖3A的多重峰的側視圖；

圖4A是多重峰的俯視圖；

圖4B是圖4A的多重峰的側視圖；

圖5A是多重峰的俯視圖；

圖5B為圖5A的多重峰的側視圖；

圖6A是具有多重峰提取特征結構的光導的示意性俯視圖；

圖6B是圖6A的多重峰的一部分的透視圖；

圖6C是具有多重峰提取特征結構的光導的示意性俯視圖；

圖7是具有多重峰提取特征結構的光導的示意性俯視圖；

圖8是具有多重峰提取特征結構的光導的示意性俯視圖；

圖9A是發光面板的示意性剖視圖；

圖9B是入射在圖9A的發光面板的多重峰上的光束的示意性剖視圖；

圖10是顯示器的示意性剖視圖；

圖11A是發光面板的示意性俯視圖；

圖11B是發光面板的示意性側視圖；

圖12A是光源的等軸視圖；

圖12B是圖11A的光源的分解圖；

圖13是光源的等軸視圖；

圖14是從顯示器輸出的光的角分布的曲線圖；

圖15是從顯示器輸出的光的角分布的曲線圖；

圖16是從顯示器輸出的光的角分布的曲線圖；

圖17A是發光面板的示意性俯視圖；以及

圖17B是發光面板的示意性側視圖。

具體實施方式

在常規的液晶顯示器(LCD)中，背光源提供輸入到LCD面板中的光。背光源包括光源和光導。通常，散射的背反射器設置在光導后面，并且包括增亮膜(BEF)的膜疊堆放置在光導與LCD面板之間以循環利用通過背光源輸出的光，從而賦予光改善的角分布。反射偏振片通常還包括在光導與LCD面板之間的膜疊堆中用于偏振循環利用。

本說明書提供了能夠提供帶有角分布的輸出光的光導，使得僅最少量的光循環利用是所需的。在一些實施方案中，僅偏振循環利用是所需的。這在常規的設計上提供了改善的效率，因為存在與大量反射相關聯的一些損耗。與常規的LCD設計相比，光導還提供了改善的視角和對比度。

本文所述的光導和發光面板的另外應用在名稱為“層壓顯示單元”(Laminated Display Unit)并且與本申請同一天提交的共同轉讓的美國專利申請序列號14/254,678(代理人案卷號75271US002)中有所描述，在此其全文以引用方式并入本文。

如本文所用，提取特征結構的多重峰是指兩個或更多個提取特征結構，其中提取特征結構之間的間距小于提取特征結構的寬度，并且小于相鄰多重峰之間的間距。在一些實施方案中，提取特征結構具有沿提取特征結構的長度變化的寬度，以及在多重峰中的提取特征結構之間沿多重峰的長度變化的間隙。在這種情況下，提取特征結構的多重峰應當理解為是指兩個或更多個提取特征結構，其中提取特征結構之間的最小間距小于提取特征結構的最大寬度并且小于相鄰多重峰之間的間距。在一些實施方案中，在多重峰內的提取特征結構之間的最小間距是提取特征結構的最大寬度的0.5或0.25或0.1倍。

圖1示出了光導100，其具有輸入邊緣102、相對邊緣104、第一主表面106和第二主表面108。第二主表面108包括多重峰115和多重峰116。多重峰115包括兩個提取特征結構118a和118b，并且多重峰116包括三個提取特征結構119a,119b和119c。提取特征結構119c具有高度H、寬度W，并且在提取特征結構119b和提取特征結構119c之間存在比W小的間距S。在一些實施方案中，提取特征結構的厚度或高度H可在約1微米至約30微米的范圍內、或在約2微米至約20微米的范圍內或者在約5微米至約15微米的范圍內。在一些實施方案中，提取特征結構的寬度W可在約1微米至約30微米的范圍內、或在約2微米至約20微米的范圍內或者在約5微米至約15微米的范圍內。

提取特征結構118a和提取特征結構118b具有凹進幾何結構，并且在提取特征結構的內部與第二主表面108之間形成氣阱135。如本文所用，凹進幾何結構是指從材料表面朝向材料內部延伸的特征結構的幾何結構(例如，圖1的提取特征結構118a)。

提取特征結構119a具有面向輸入邊緣102的第一表面166a、面向相對邊緣104的第二表面168a和頂角169a。第一表面166a在面向輸入邊緣102的第一表面166a的側面上與第二主表面108成第一角度142a，并且第二表面168a在面向相對邊緣104的第二表面168a的側面上與第二主表面108成第二角度144a。在一些實施方案中，第一角度142a在約110度至約150度的范圍內或在約120度至約145度的范圍內。第一表面166a可具有彎曲，使得第一角度142a從靠近第二主表面108處的基部的較低值變化為靠近頂角169a的較高值。例如，靠近第二主表面108第一角度142a可在約120度至130度的范圍內，并且靠近頂角169a在約135度至145度的范圍內。在一些實施方案中，第二角度144a可在約90度至約120度的范圍內或在約90度至約110度的范圍內。在一些實施方案中，每個提取特征結構具有如圖1所示的非對稱的形狀。

第一表面166a限定相對于從輸入邊緣102沿第二主表面108延伸到相對邊緣104的方向的第一傾斜度。第二表面168a限定相對于從輸入邊緣102沿第二主表面108向相對邊緣104延伸的方向的第二傾斜度。在一些實施方案中，第二傾斜度的大小大于第一傾斜度的大小。第一傾斜度可在約0.5至約1.5的范圍內，并且可從靠近第二主表面108處的基部的較低值變化為靠近頂角169a的較高值。第二傾斜度可在約-1.5至約-150的范圍內。

光導100可通過熱壓在平坦而光滑的板(諸如拋光鉻板)與結構化壓印工具(諸如結構化的鎳壓印工具)之間的聚合物片材制成。合適的聚合物包括PMMA或其它丙烯酸類聚合物、環狀的烯烴聚合物(COP)，諸如ZEONOR 1420R(肯塔基州路易斯維爾的瑞翁化學品公司(Zeon Chemicals,Louisville,KY))、聚碳酸酯、CR-39(烯丙基二乙二醇碳酸酯)和聚苯乙烯。合適的壓印工具可通過機加工(諸如通過單點金剛石機加工)制備。示例性的金剛石車削系統和方法可包括和利用例如PCT已公布的專利申請號WO 00/48037(Campbell等人)以及美國專利號7,350,442(Ehnes等人)和7,328,638(Gardiner等人)中所述的快速刀具伺服(FTS)。

本文所述的方法提供提取特征結構，其比使用正(頂角相對于光導面向外)型棱鏡和負(頂角相對于光導面向內)型棱鏡的組合的方法易于制造。與此相反，本說明書的優選實施方案提供了其中所有提取特征結構具有凹進幾何結構的光導。在一些實施方案中，凹進特征結構具有朝向光導的本體向內指向的頂角。如果所有提取特征結構具有凹進幾何結構，那么對于成形帶有提取特征結構的聚合物光導所需的模具更易于制造。

在一些實施方案中，在多重峰中的每個提取特征結構基本上相同，但多重峰的幾何結構隨著從輸入邊緣102到相對邊緣104而變化。例如，提取特征結構118a可與提取特征結構118b基本上相同，但提取特征結構118a可不同于提取特征結構119a。在一些實施方案中，所有多重峰是具有兩個提取特征結構的雙峰，在其它實施方案中，所有多重峰是具有三個提取特征結構的三重峰。在其它實施方案中，可使用雙峰和三重峰的組合，或者可使用帶有四個或更多個提取特征結構的多重峰。

圖2示出了光導200，其具有輸入邊緣202、相對邊緣204、第一主表面206和第二主表面208。第二主表面208包括多重峰215和多重峰216，并且第一主表面206包括多重峰217和多重峰218。圖2還示出了光導200的中心平面207。光導200可與被定位在第一主表面206上方的LCD顯示器和在第二主表面208下方的反射鏡一起使用。輸入到輸入邊緣202中的光由多重峰215和多重峰216朝向LCD面板改變方向，并且輸入到輸入邊緣202中的光由多重峰217和多重峰218朝向反射鏡改變方向，該反射鏡然后朝向LCD面板反射光。在一些實施方案中，多重峰包括在如圖2所示的光導的兩個主表面中。在其它實施方案中，多重峰包括在僅第一主表面206或僅第二主表面208中。

提取特征結構可具有隨著從光導的輸入邊緣到相對邊緣而變化的幾何結構。例如，提取特征結構可具有帶有中心區域的幾何結構，該中心區域具有相對大的高度H，其在中心區域幾乎恒定，但在靠近提取特征結構邊緣的楔形區域漸縮至零。寬度W在中心區域也可約為恒定的，并且在提取特征結構的邊緣處漸縮至零。靠近光導的輸入邊緣的多重峰可具有小的中心區域和大的楔形區域，使得提取相對小量的入射光，而靠近相對邊緣的多重峰可具有大的中心區域和小的楔形區域，使得提取相對大量的入射光。此類構造可用于產生基本上均勻的照明，因為靠近輸入邊緣的光強度基本上高于靠近相對邊緣的光強度。

這在圖3A-圖5B中示出。圖3A和圖3B分別示出了多重峰315的俯視圖和側視圖，其在這種情況下是具有兩個提取特征結構318a和318b的雙峰。提取特征結構318a包括第一表面366a和第二表面368a。類似地，提取特征結構318b包括第一表面366b和第二表面368b。提取特征結構318a包括第一楔形區域373a、第二楔形區域374a和中心區域376a。在這種情況下，中心區域376a在尺寸上能夠與第一楔形區域373a和第二楔形區域374a相比。提取特征結構318b包括類似區域。多重峰315可在輸入邊緣與相對邊緣之間的光導的中心區域中使用。圖4A和圖4B示出了包括提取特征結構418a和提取特征結構418b的多重峰415的俯視圖和側視圖。提取特征結構418a包括第一表面466a和第二表面468a。類似地，提取特征結構418b包括第一表面466b和第二表面468b。提取特征結構418a包括第一楔形區域473a、第二楔形區域474a和中心區域476a。在這種情況下，中心區域476a顯著地大于第一楔形區域473a和第二楔形區域474a。提取特征結構418b包括類似區域。多重峰415可在靠近與輸入邊緣相對的邊緣的光導的區域中使用。圖5A示出了包括提取特征結構518a和提取特征結構518b的多重峰515的俯視圖。提取特征結構518a包括第一楔形區域573a、第二楔形區域574a和中心區域576a。在這種情況下，中心區域576a遠小于第一楔形區域573a和第二楔形區域574a。提取特征結構518b包括類似區域。多重峰515可在靠近輸入邊緣的光導的區域中使用。圖5B示出了多重峰515的側視圖。

多重峰的各種幾何特征結構可隨著從光導的輸入邊緣到相對邊緣而變化，以便產生均勻的輸出光。這些特征結構包括提取特征結構的形狀，例如中心區域的長度相對于楔形區域對長度、提取特征結構的長度、提取特征結構之間的一個或多個間距，以及它們的組合。

在一些實施方案中，多重峰的長度隨著從光導的輸入邊緣到相對邊緣而變化，以便產生均勻的輸出光。這在圖6A中示出，圖6A示出了具有輸入邊緣602、相對邊緣604和多個多重峰615的光導600。多重峰615的提取特征結構具有從輸入邊緣602到相對邊緣604增加的長度。在一些實施方案中，相鄰提取特征結構沿長度方向可具有通過合并兩個較短的提取特征結構而賦予的形狀，以由兩個楔形區域的合并賦予在中心具有窄區域的較長的提取特征結構。這在圖6B中示出，圖6B示出了在合并區域中由提取特征結構618a和提取特征結構618b組成的多重峰的一部分。

在一些實施方案中，提取特征結構歪斜或傾斜，使得它們不與光傳播方向正交。這在圖6C中示出，圖6C示出了具有輸入邊緣602c、相對邊緣604c和多個多重峰615c的光導600c。光導具有從輸入邊緣602指向相對邊緣604的傳播方向693和正交方向696。多重峰615c在與傳播方向693正交的平面內方向696成角度677的方向上延伸。在一些實施方案中，提取特征結構在與從輸入邊緣602c到相對邊緣604c的方向693正交的平面內方向696成約0度至約45度角度677的方向上延伸。傾斜提取特征結構可允許光導的輸出在不垂直顯示表面的方向上被至少部分地準直。這可用于于某些類型的顯示器(諸如手表顯示器)。

在一些實施方案中，多重峰之間的間距隨著從光導的輸入邊緣到相對邊緣而變化，以便產生均勻的輸出光。間距可在光傳播方向上變化，或間距可在與光傳播方向正交的方向上變化，或間距可在兩個方向上變化。這在圖7和圖8中示意性地示出。圖7示出了具有輸入邊緣702、相對邊緣704和多個多重峰715的光導700。光導具有從輸入邊緣702指向相對邊緣704的傳播方向793和正交方向796。在正交方向796上鄰近多重峰715之間的間距從輸入邊緣702到相對邊緣704減小。例如，靠近輸入邊緣702的間距733a大于靠近相對邊緣704的間距733b。圖8示出了具有輸入邊緣802、相對邊緣804和多個多重峰815的光導800。光導具有從輸入邊緣802指向相對邊緣804的傳播方向893和正交方向896。在傳播方向893上鄰近多重峰815之間的間距從輸入邊緣802到相對邊緣804減小。例如，靠近輸入邊緣802的間距833a大于靠近相對邊緣804的間距833b。

圖9A示出了包括光導900和光源960的發光面板，其可為例如背光源或前燈。光導900包括輸入邊緣902、相對邊緣904、第一主表面906和第二主表面908。第二主表面908包括多重峰915、多重峰916和多重峰917。光源960被設置成將光注入輸入邊緣902中。光導900包括中心平面907。來自光源960的光970在空氣中相對于平行于中心平面907的平面具有角θ_a。在光970進入光導900之后，其在光導900的介質中相對于平行于中心平面907的平面具有角θ_b。

圖9B提供了包括提取特征結構918a和提取特征結構918b的多重峰915的放大視圖。提取特征結構918a和提取特征結構918b分別包含氣阱935a和氣阱935b。提取特征結構918a包括第一表面966a和第二表面968a。類似地，提取特征結構918b包括第一表面966b和第二表面968b。光束971入射在多重峰915上。光束971包括光線972、光線973、光線974和光線975。光線972以相對于第一表面966a的法線的入射角入射在提取特征結構918a的第一表面966a上，該入射角高于發生TIR的臨界角。光線972經由TIR反射離開第一表面966a，并且在接近于垂直于第一主表面906的方向上離開光導900。

光線973以低于TIR的臨界角的入射角入射在第一表面966a上，并且光線973通過表面966a透射到氣阱935a中。然后光線973通過第二表面968a透射回到光導900中。光線973未達到提取特征結構918b，并且以高于TIR的臨界角的入射角入射在光導900的第一主表面906上。光線973從第一主表面906反射，并且隨后當它與在光導900中的另一個多重峰(例如，多重峰916或多重峰917)進行交互時從光導中被提取。

光線974以低于TIR的臨界角的入射角入射在第一表面966a上，并且光線974通過第一表面966a透射到氣阱935a中。然后光線974通過第二表面968a透射回到光導900中，在所述光導900處光線974以高于TIR的臨界角的入射角入射在第二提取特征結構918b的第一表面966b上。光線974從第一表面966b反射，并在約垂直于光導900的第一主表面906的方向上離開光導900。

光線975以低于TIR的臨界角的入射角入射在第一表面966a上，并且光線975通過表面966a透射到氣阱935a中。然后光線975通過第二表面968a透射到光導900中。然后光線975以低于TIR的臨界角的入射角入射在提取特征結構918b的第一表面966b上。光線975通過第一表面966b透射到氣阱935b中。然后光線975入射在第二表面968b上，并且重新進入光導900，在光導900處光線975以高于TIR的臨界角的入射角入射在第一主表面906上。光線975從第一主表面906反射，并且隨后當它與在光導900中的另一個多重峰進行交互時從光導中被提取。

第一表面966a具有遠離輸入邊緣彎曲的彎曲形狀。在一些實施方案中，第一表面966a可包括一個或多個平坦的或彎曲部分。

圖10示出了顯示器1001，其包括具有輸入邊緣1002、相對邊緣1004、第一主表面1006和第二主表面1008的光導1010。顯示器1001還包括反射器1040、光學膜1022、LCD面板1050和光源1060。在圖10所示的實施方案中，反射器1040鄰近第二主表面1008設置，其中光導1010與反射器1040之間具有氣隙，并且光學膜1022鄰近第一主表面1006設置，其中光導1010與光學膜1022之間具有氣隙。光源1060將光注入光導1010的輸入邊緣1002中。

光學膜1022可為單個膜，或可為包括一個或多個光學膜的膜疊堆。在一些實施方案中，光學膜1022是反射偏振片，諸如DBEF，購自明尼蘇達州圣保羅的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的多層聚合物光學膜。在一些實施方案中，光學膜1022是附接到吸收偏振片的反射偏振片，其中吸收偏振片與光導1010相對。在一些實施方案中，在顯示器1001中不包括BEF棱鏡膜。因為多重峰提取器提供傳播方向(從輸入邊緣1002到相對邊緣1004的方向)上的準直，所以BEF膜無需提供該方向上的準直。在一些實施方案中，單個BEF膜被包括，其中棱鏡取向以提供寬度方向(與傳播方向正交的平面內方向)上的準直。在其它實施方案中，使用準直或部分地準直的光源，并且不需要BEF膜提供準直的輸出。在一些實施方案中，注入光導中的光被至少部分地準直，使得光相對于基本上平行于光導的中心平面的平面在光導中具有不超過約30度、或不超過約25度、或不超過約20度的半最大功率半角寬。

光源1060和光導1010一起形成用于顯示器1001的發光面板。此類發光面板還可用于不是顯示器的照明應用。除非另外指明，否則提及“發光面板”或“背光源”還旨在適用于其它擴展面照明裝置，所述擴展面照明裝置在其預期應用中提供了標稱均勻的照明。此類其它裝置可提供偏振或非偏振輸出。這些裝置的示例包括設計用于室內(例如家庭或辦公室)或室外的燈箱、標牌、槽型字和常用照明裝置，有時稱之為“照明設備”。

在所有提取器在光導的同一側上的實施方案中，可省略反射器。在一些實施方案中，光源1060和光導1010一起形成可在前光顯示器中用作前燈的透明照明設備或發光面板。例如，此類前燈可在電子書閱讀器中使用，并且可被放置在易于清潔的玻璃下，使得指紋不引起光提取。在一些實施方案中，光導1010可放置在反射顯示器面板的前方(輸出側)，此類電泳墨面板或反射LCD面板，并且觸摸面板可相對光導鄰近反射顯示器面板放置。在本說明書的一些方面，由光導1010提供的透明照明設備可附接到玻璃面板或在玻璃面板之間，并且可用作窗口諸如天窗或與其一起使用。

在一些實施方案中，光源1060提供輸入到光導1010中的基本朗伯光。在其它實施方案中，光源1060提供在一個或兩個方向上被至少部分地準直的光。在一些實施方案中，準直由包括在光源1060中的單個或多個小平面化的楔形準直結構提供。此類準直結構包括線性、片段線性、拋物線、復合拋物線或其它結構。結構可在一個方向上或在兩個方向上準直或部分地準直。

圖11A-圖11B示出了包括光導1110和光源1160的發光面板1101，光導1110具有輸入邊緣1102和相對邊緣1104。光源1160被設置成將光注入輸入邊緣1102。光源1160包括發光部件1162和光準直元件1164。發光部件1162可為發光二極管(LED)。許多LED，諸如具有熒光體涂層的LED，產生基本朗伯光。準直元件1164可用于為來自LED的輸出光提供準直。光導1110具有從輸入邊緣1102到相對邊緣1104的傳播方向1193、寬度方向1196(與傳播方向1193正交的平面內方向)，以及高度方向1197。在圖11A-圖11B所示的實施方案中，光準直元件是線性楔形，其在如圖11A所示的寬度方向1196上漸縮，但在如圖11B所示的高度方向1197上是基板上平坦的。楔形兩側具有總角間距1199。發光部件1162可為多個發光二極管。光準直元件1164可具有2:1或更高例如3:1的縱橫比。光準直元件1164可附接到光導1110或可為獨立的。

如本文所用，如果相對于平面具有大于30度角的光的量小于當光源由具有相同強度和位置的朗伯光源替代作為第一光源時相對于平面具有大于30度角的光的量，那么來自第一光源的光被稱為在一個方向上被至少部分地準直。平面可為光導的中心平面，并且光可在一個方向上通過使光穿過準直元件1164而被部分地準直，準直元件1164在一個方向上漸縮并且可具有2:1或更高的縱橫比。

另選的實施方案在圖17A-圖17B中示出，圖17A-圖17B示出了包括光導1710和光源1760的發光面板1701，光導1710具有輸入邊緣1702和相對邊緣1704。發光面板1701可為背光源或前燈。光源1760被設置成將光注入輸入邊緣1702中。光源1760包括發光部件1762和光準直元件1764。光導1710具有從輸入邊緣1702到相對邊緣1704的傳播方向1793、寬度方向1796(與傳播方向1793正交的平面內方向)、以及高度方向1797。在圖17A-圖17B所示的實施方案中，光準直元件是線性楔形，其在如圖17A所示的寬度方向1796上和如圖17B所示的高度方向1797上均漸縮。發光部件1762可為多個發光二極管。光準直元件1764可具有2:1或更高例如3:1的縱橫比。光準直元件1764可附接到光導1710或可為獨立的。

如本文所用，如果相對于傳播方向具有大于30度極角的光的量小于當光源由具有相同強度和位置的朗伯光源替代作為第一光源時相對于傳播方向具有大于30度極角的光的量，那么來自第一光源的光被稱為在兩個方向上被至少部分地準直。光可在兩個方向上通過使光穿過準直元件1764而被部分地準直，準直元件1764在兩個方向上漸縮并且可具有2:1或更高的縱橫比。

可在本說明書中使用的光源可包括發光二極管(LED)。“發光二極管”或“LED”是指發射光的二極管，不管發射出的是可見光、紫外光還是紅外光，其中發射的光將具有在約430至700nm范圍內的峰值波長。術語LED包括非相干光源(作為“LED”(不論是常規型還是超輻射型)銷售的封閉或封裝的半導體裝置)、以及相干半導體裝置諸如激光二極管，包括但不限于豎直腔面發射激光器(VCSEL)。“LED晶粒”是LED的最基本形態，即經半導體加工過程而制成的單個部件或芯片的形態。例如，LED晶粒可由一種或多種III族元素的組合和一種或多種V族元素的組合形成(III-V半導體)。合適的III-V半導體材料的示例包括氮化物(諸如氮化鎵)和磷化物(諸如磷化鎵銦)。還可使用其它類型的III-V材料以及元素周期表中其它族的材料。該部件或芯片可包括適用于應用能量以使裝置通電的電觸點。示例包括引線結合、卷帶式自動結合(TAB)或倒裝芯片結合。部件或芯片的各個層和其它功能元件通常以晶片級形成，然后可將加工好的晶片切成單個元件，以生產大量的LED晶粒。LED晶粒可被配置用于表面安裝、芯片直接貼裝或其它已知的安裝配置。一些封裝的LED通過在LED晶粒和相關聯的反射杯上形成聚合物封裝劑而制成。LED可在若干基底中的一種基底上生長。例如，GaN LED可通過在藍寶石、硅和氮化鎵上外延而生長。與本說明書一起使用的LED可包括具有GaN基底的高功率GaN LED，諸如購自加利福尼亞州弗里蒙特的Soraa有限公司(Soraa,Inc.,Fremont,CA)的那些LED。就本說明書而言，“LED”還應被視為包括通常稱為OLED的有機發光二極管。

適用于本說明書中的準直光源的示例由變形光源提供，所述變形光源在PCT公開WO 2013/122728(Ouderkirk等人)和于2013年12月5日提交的名稱為“變形光學封裝體”(Anamorphic Optical Package)的PCT專利申請號U.S.2013/073305中有所描述，兩者全文以引用方式并入本文。適用于本說明書中的變形光源的示例在圖12A和圖12B中示出。圖12A示出了示例性光學封裝體1200的等軸視圖。圖12B示出了光學封裝體1200的分解圖。光學封裝體1200包括發光部件1210、轉換器單元1205和外殼1290。發光部件1210為光學封裝體1200提供光源。轉換器單元1205包括變形光導1220，其將光從發光部件1210導向到轉向器/聚光器元件1260中。轉向器/聚光器元件1260包括轉向器部分1250，其接收并使通過變形光導1220導向的光片段轉向到耦合部分1270中。光通過耦合部分1270進一步被引導到轉向器/聚光器元件1260的聚光器部分1280中。光學封裝體1200有效地耦合來自發光部件的光并提供可在至少一個方向上任選被部分地準直的帶有較大縱橫比的輸出光。此外，輸出光的有效高度遠遠低于從發光部件發射的光的有效高度。在圖12A和圖12B所示的實施方案中，轉向器部分1250為一系列轉向器元件(轉向器陣列)。

光學封裝體1200包括轉換器單元1205，其將從發光部件1210發射的具有小于約10:1(諸如約1:1到約1:2)的第一縱橫比的光轉換為具有大于第一縱橫比的第二縱橫比的輸出光束。例如，第二縱橫比可為發光部件縱橫比的至少兩倍(或四倍或五倍)。在一些實施方案中，聚光器部分1280輸出具有至少20:1或更大縱橫比的光。在一些實施方案中，轉換器單元1205產生線形輸出光束。輸出光束可在至少一個方向上基本上被準直，并且在一些實施方案中，可在兩個方向上基本上被準直。來自轉換器單元1205的輸出光的有效高度(光束物理高度x平行于高度軸線發射的光的全寬半最大角)比來自發光部件1210的輸出光的有效高度低。

光學封裝體1200可使用PCT公開WO 2013/122728中描述的技術制成。在一些實施方案中，轉換器單元部件的單一構造可使用用于轉向器部分1250和變形光導1220的壓縮或壓縮-注射模塑而形成。

耦合部分1270接收離開轉向部分1250的光。耦合部分1270包括一系列在一個或多個維度上伸展的主體，例如，梯形耦合或耦合器主體。主體可具有大體為平面的形狀或耦合器主體可具有楔形形狀，諸如圖13所示。在一些替代方面，楔形可為線性的或者楔形可在至少一個軸線上為非線性的。合適的非線性外形可包括拋物線。楔形特征結構幫助捕獲直接穿過轉向器部分(而不通過反射表面轉向)的光。此外，耦合部分的楔形設計使直接穿過轉向器部分的光準直。經由TIR在耦合部分1270內導向光。因此，耦合部分1270可使在耦合部分的平面內(即，在平行于耦合部分的主表面的平面內)的光準直。

圖13示出了另一個示例性光學封裝體1300，其可單獨使用或作為一個模塊與其它類似光學封裝體模塊組合使用以照明顯示器或其它裝置。光學封裝體1300包括發光部件1310和包括變形光導與轉向器/聚光器單元1360的轉換器單元，所述轉向器/聚光器單元1360具有包括轉向器1351a的一系列轉向器、耦合部分1370和聚光器部分1380。為簡單起見從附圖中省略外殼。發光部件1310為光學封裝體1300提供光源并且沿變形光導設置在中心位置處。在這方面，發光部件1310包括兩個LED。在這方面，變形光導被分成置于發光部件1310的兩側上的兩部分(或較小的光導)1320a和1320b。在本構造中，提供可形成在直角棱鏡或外殼(未示出)的表面上第一反射表面1302，以將從發光部件1310發射的光的至少一部分反射到變形光導1320a中。第二反射表面(未示出)可設置在第一反射表面1302下方，以將從發光部件1310發射的光的另一部分反射到變形光導1320b中。變形光導1320a、變形光導1320b將來自發光部件1310的光導向到轉向器/聚光器元件1360中。

在這方面，變形光導1320a、變形光導1320b具有比變形光導1220短的長度，但一般的設計和結構與上述相同。轉向器/聚光器元件1360包括轉向器部分，其接收并使通過變形光導1320a、變形光導1320b導向的光片段轉向到耦合部分1370中。在這方面，轉向器部分包括六個轉向器(僅示出了轉向器1315a)，其各自具有按約90°改變光的方向并將光導向到轉向器/聚光器1360的耦合部分1370中的反射面1356(例如，圖13中所示的面1356a)。在這方面，轉向器部分包括鄰近轉向器之間的間隙。該轉向器間距可提供光學封裝體的更簡單構造，因為該配置為在轉向器的輸出面處的耦合主體提供了更多的空間。

光通過耦合部分1370進一步被引導到轉向器/聚光器元件1360的聚光器部分1380中。耦合部分1370包括一系列在一個或多個維度上伸展的耦合主體，例如，梯形主體(諸如耦合主體1371)。在這方面，主體包括在多個方向上的楔形，因為楔形朝聚光器1380水平地(平面內)線性伸展和豎直地(垂直于轉向器主體的平面)拋物線伸展。該楔形特征結構幫助捕獲直接穿過轉向器部分(而不通過反射表面轉向)的光。經由TIR在耦合部分1370內導向光。在該特定方面，氣隙可或可不存在于轉向器部分的離開面與耦合部分的輸入面之間。

離開耦合部分1370的光進入聚光器部分1380。在這方面，聚光器1380包括無楔形的直線性主體，使得聚光器主表面1381和聚光器主表面1382大致平行于彼此并且大致垂直于輸出表面1384。聚光器1380可由使用上述構造材料的連續模塑制品制成。使用該配置，發光部件1310的中心與聚光器1380的中心在高度上對準或一致，因此允許減小的總體封裝體尺寸。

在基本上準直的光輸入到光導中的實施方案中，多重峰可為雙峰。在基本朗伯光輸入到光導中的實施方案中，多重峰可為三重峰。已發現，三重峰在從光導中提取朗伯光上可比雙峰更有效。

多重峰提取器可保留或改善來源光的準直。在一些實施方案中，來自光導的光照明LCD面板，并且當光離開LCD面板時，所述光相對于顯示器的至少一個軸線的半最大功率半角寬不超過約35度、或不超過約30度、或不超過約25度。在一些實施方案中，來自光導的光照明LCD面板，并且當光離開LCD面板時，所述光相對于顯示器的兩個軸線的半最大功率半角寬不超過約35度、或不超過約30度、或不超過約25度。

顯示器的效率可被定義為從顯示器提取的光的量除以射入到顯示器的發光面板的光導中的光的量。在本說明書的一些實施方案中，顯示器具有大于60％或大于70％的效率。

如本文所用，層、部件或元件被描述為鄰近彼此。層、部件或元件可通過直接接觸、通過一種或多種其它部件連接或通過彼此保持在一起或彼此附接而彼此鄰近。直接接觸的層、部件或元件被描述為緊鄰。

除非另外指明，否則說明書和權利要求書中使用的表示特征結構尺寸、數量和物理性質的所有數字應該理解為在所有情況下均被術語“約”修飾。

如果在本文中使用，那么空間相關的術語，包括但不限于“下部”、“上部”、“下面”、“下方”、“上方”、和“在頂部上”用于方便描述一個或多個元件相對于另一個元件的空間關系。除了附圖中示出的或本文所述的具體取向外，此類空間相關術語涵蓋裝置在使用或操作時的不同取向。例如，如果附圖中所描繪的對象翻轉或倒轉，那么先前描述為在其它元件下方或下面的部分應當在那些其它元件上方。

實施例

實施例1

具有雙峰提取器的光導使用標準光線跟蹤軟件建模。雙峰具有在圖3A-圖3B中所示的幾何結構，并且在長度和間距上是變化的，以賦予在光導的區域上產生幾乎均勻的光輸出強度的提取器密度。該提取器密度從在輸入邊緣處的約1％變化為在相對邊緣處的約14％。所有提取特征結構為10.9微米高，并且提取特征結構的反射面(例如第一表面366a)以48.5微米的曲率半徑彎曲且具有45度的平均傾斜度(或參考圖1，第一角度142a的平均值為45度)。提取特征結構的近似豎直面(例如，第二表面368a)具有距豎直的5度的傾斜度(或參考圖1，第二角度144a為95度)。光導的維度從輸入邊緣到相對邊緣(這是顯示器的豎直方向)為150mm，在正交的平面內方向上(這是顯示器的水平方向)為200mm，以及在厚度上為500微米。

光導被建模為具有1.53的折射率的透光聚合物。反射偏振片被包括在光導上方，其中光導與反射偏振片之間具有氣隙。吸收偏振片與光導相對附接到反射偏振片。具有0.95的反射率的鏡面消偏振反射器被包括在光導下方，其中光導與反射器之間具有氣隙。

假設均勻的朗伯光輸入分布沿具有1瓦特總功率的光導的200mm輸入邊緣。輸出作為視角的函數在圖16中示出。曲線1607給出沿顯示器的豎直方向對于視角以瓦特/球面度為單位的輸出，并且曲線1609給出沿顯示器的水平方向對于視角以瓦特/球面度為單位的輸出。輸出示出了在豎直方向上相當程度的準直和在水平方向上的近似朗伯輸出分布。

實施例2

如實施例1一樣模擬系統，不同的是光源用與圖11A-圖11B所示的系統類似的系統替代。所采用的輸入楔形為具有輸入面的寬度為1mm并且輸出面的寬度為2mm的線性楔形。該幾何結構將楔形兩側限定為具有14度的總角間距(圖11A中的1199)。輸出作為視角的函數在圖14中示出。曲線1407給出沿顯示器的豎直方向對于視角以瓦特/球面度為單位的輸出，并且曲線1409給出沿顯示器的水平方向對于視角以瓦特/球面度為單位的輸出。輸出示出了在豎直方向和水平方向兩者上相當程度的準直。

實施例3

如實施例1一樣模擬系統，不同的是光源用圖12A-圖12B所示的光源替代。輸出作為視角的函數在圖15中示出。曲線1507給出沿顯示器的豎直方向對于視角以瓦特/球面度為單位的輸出，并且曲線1509給出沿顯示器的水平方向對于視角以瓦特/球面度為單位的輸出。輸出示出了在豎直方向和水平方向兩者上相當程度的準直。系統的效率確定為72％，其中效率被定義為提取的光的量除以射入到光導中的光的量。相比之下，對于使用朗伯光源和BEF膜用于循環利用的常規系統的典型效率根椐系統在約40％-50％的范圍內。

除非另外指明，否則附圖中元件的描述應被理解為同樣適用于其它附圖中的對應元件。不應當將本發明視為限于上述的特定實施方案，因為詳細描述此類實施方案是為了有助于說明本發明的各個方面。相反，本發明應被理解為涵蓋本發明的所有方面，包括落在所附權利要求書及其等同物所定義的本發明的范圍內的各種修改、等同工藝和替代裝置。