CN105358906A - 平坦光导 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了一种平坦光导，该平坦光导被构造成由一个或多个小光源诸如发光二极管(LED)光源照明。一个或多个小光源将光注入到阶梯状光导的端部中，该阶梯状光导包括光重定向元件，该光重定向元件能够改变光的方向，以使光垂直于阶梯状光导离开并进入平坦光导的边缘。

Description

平坦光导
背景技术
空间光调制器(特别是包括液晶显示器(LCD))通常使用背光源或前光源来为显示器提供光。这些光的通用光源是发光二极管(LED)，其中LED位于LCD的正下方(所谓的“直下式”)、或者照亮设置在LCD下方的波导管边缘(所谓的“侧光式”)，或这二者的组合。在背光源由照亮波导管的LED阵列组成的组合的一个实例中，波导管被平铺以形成背光源。
光学波导管可以是平坦片材或可以为锥形，并且可以具有涂覆有反射材料诸如金属带的边缘。波导管通常通过将树脂模塑或浇铸为接近最终形状或最终形状来制造，或由较大片材加工而成。
发明内容
本公开描述了一种平坦光导，该平坦光导被构造成由一个或多个小光源诸如发光二极管(LED)光源照明。一个或多个小光源将光注入到阶梯状光导的端部中，所述阶梯状光导包括光重定向元件，所述光重定向元件能够改变所述光的方向，以使所述光垂直于所述阶梯状光导离开并进入平面光导边缘。在一方面，本公开提供了一种光导，所述光导包括：第一光导层，所述第一光导层沿着所述光导的沿着第一方向的第一长度延伸；和第二光导层，所述第二光导层沿着所述光导的沿着不同的第二方向的第二长度延伸。所述第一光导层包括：第一顶部表面，所述第一顶部表面包括第一阶梯，所述第一阶梯沿着所述第一方向延伸并且具有形成交替的第一踢板和第一踏板的多个第一台阶；相背对的第一底部表面；以及第一光输入侧，所述第一光输入侧在所述第一顶部表面与所述第一底部表面之间延伸，所述第一光导层配置成接收来自所述第一光输入侧的光。所述第二光导层沿着所述光导的沿着不同的第二方向的第二长度延伸，并且包括：第二顶部表面；相背对的第二底部表面；以及第二光输入侧，所述第二光输入侧在所述第二顶部表面与所述第二底部表面之间延伸，并且具有沿着所述第二光输入侧设置的一行第一光重定向元件，每个第一光重定向元件设置在不同的相应第一踏板上并且光学耦合到不同的相应第一踢板，所述第一光重定向元件被配置成使离开所述相应第一踢板的光重定向。
另一方面，本公开提供了如上所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：第一光重定向输入侧，所述第一光重定向输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述光重定向元件的所述第一踢板；以及第一光重定向侧，所述第一光重定向侧与所述第一光重定向输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第一踢板并从所述第一光输入侧进入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
另一方面，本公开提供了如上所述光导，其中每个第一光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第一踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第一踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述输入面进入所述第一光重定向元件的光重定向。
另一方面，本公开提供了如上所述光导，其中：所述第一光导层的第一顶部表面还包括第二阶梯，所述第二阶梯沿着所述第一方向延伸并且具有形成交替的第二踢板和第二踏板的多个第二台阶；所述第一光导层还包括第二光输入侧，所述第二光输入侧与所述第一光输入侧相背对并且在所述第一顶部表面与所述第一底部表面之间延伸，所述第一光导层被构造成接收来自所述第二光输入侧的光，所接收的光在所述第一光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第二踢板离开所述第一光导层；并且所述第二光导层还具有沿着所述第二光输入侧设置的一行第二光重定向元件，每个第二光重定向元件设置在不同的相应第二踏板上并且光学耦合到不同的相应第二踢板，所述第二光重定向元件被构造成使离开所述相应第二踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
另一方面，本公开提供了如上所述的光导，其中每个第二光重定向元件包括：第二光输入侧，所述第二光输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述光重定向元件的所述第二踢板；以及第二光重定向侧，所述第二光重定向侧与所述第二光输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第二踢板并从所述第二光输入侧进入所述第二光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
另一方面，本公开提供了如上所述光导，其中每个第二光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第二踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第二踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第二踢板并通过所述输入面进入所述第二光重定向元件的光重定向。
另一方面，本公开提供了一种光导，所述光导包括第一一体化光导层以及第二一体化光导层。所述第一一体化光导层包括相背对的第一侧和第二侧，以及从所述第一侧朝所述第二侧延伸的阶梯，所述阶梯包括交替的踢板和踏板。所述第二一体化光导层包括相背对的第一侧和第二侧，以及沿着所述第二一体化光导层的第一侧设置的多个光重定向元件，每个光重定向元件光学耦合到不同的相应踢板，使得从所述第一一体化光导层的第一侧进入所述第一一体化光导层、在所述第一一体化光导层内朝所述第一一体化光导层的所述第二侧行进、从所述踢板离开所述第一一体化光导层的光被所述光重定向元件重定向，并且所述重定向的光在所述第二一体化光导层内朝所述第二一体化光导层的第二侧行进并从所述第二一体化光导层的发射侧离开所述光导。
另一方面，本公开提供了一种光导，所述光导包括：第一细长光导层，所述第一细长光导层沿着所述光导的沿着第一方向的第一长度延伸；第二平坦光导层，所述第二平坦光导层沿着所述光导的沿着不同的第二方向的第二长度延伸；以及耦合器。所述第一细长光导层包括：第一光输入侧；以及第一顶部表面，所述第一顶部表面包括第一阶梯，所述第一阶梯沿着所述第一方向随着远离所述第一光输入侧而下降并且包括形成交替的第一踢板和第一踏板的多个第一台阶，所述第一细长光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光，所接收的光在所述第一细长光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第一踢板离开所述第一细长光导层。所述第二平坦光导层包括第二顶部表面以及第二光输入侧。所述耦合器包括一行第一光重定向元件，每个第一光重定向元件设置在不同的相应第一踏板上、光学耦合到不同的相应第一踢板并且光学耦合到所述第二光输入侧，所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向，所述重定向的光通过所述第二光输入侧进入所述第二平坦光导层，并且在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
另一方面，本公开提供了如上所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：第一光重定向输入侧，所述第一光重定向输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述光重定向元件的所述第一踢板；以及第一光重定向侧，所述第一光重定向侧与所述第一光重定向输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第一踢板并从所述第一光重定向输入侧进入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
上述发明内容并非旨在描述本公开的每个所公开的实施例或每种实施方式。以下附图以及具体实施方式更具体地举例说明示例性实施例。
附图说明
在整个本说明书中，参考附图，在附图中，类似附图标号表示类似元件，并且其中：
图1A示出光导的透视图；
图1B示出光导的示意性侧视图；
图1C示出光导的示意性顶视图；
图2A示出光导的透视图；以及
图2B示出光导的分解性透视图。
这些附图并不一定按比例绘制。附图中使用的类似标号表示类似的部件。然而，应当理解，在给定的附图中使用标号指示部件并非旨在限制另一附图中用相同标号标记的部件。
具体实施方式
本公开描述了用于例如空间光调制器显示器诸如液晶显示器(LCD)中的背光源或前光源的光分配装置。光分配装置通常可描述为接收来自一个或多个光源(诸如一个或多个点光源或其他横截面积小的光源)的输入光并将光转换为可用于例如照亮波导管边缘的多个线光源的照明转换器。
在以下说明中参考附图，附图形成本说明的一部分，并且其中通过举例说明的方式示出。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，设想并可进行其他实施例。因此，以下的具体实施方式不应被视为具有限制意义。
除非另外指明，否则本文使用的所有科学和技术术语具有在本领域中普遍使用的含义。本文提供的定义旨在有利于理解本文频繁使用的某些术语，并且并非旨在限制本公开的范围。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中使用的所有表达特征尺寸、量和物理特性的数值在所有情况下均应理解成由术语“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书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的期望性能而变化。
除非内容另外明确地指出，否则如本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一个”“一种”和“所述”涵盖了具有多个指代物的实施例。除非内容另外明确地指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以包括“和/或”的意义采用。
空间相关的术语包括但不限于“下面”、“上面”、“在...下面”、“在...之下”、“在...之上”和“在顶部”，如果在本文中使用，则用于便于描述一个或多个元件相对于另一个元件的空间关系。除了附图中描绘的和本文所述的具体取向外，此类空间相关的术语涵盖装置在使用或操作时的不同取向。例如，如果附图中所描绘的对象翻过来或翻转过来，那么然后先前描述的在其他元件之下或下面的部分就在那些其他元件之上。
如本文所用，例如当元件、部件或层被描述为与另一元件、部件或层形成“一致界面”，或在另一元件、部件或层“上”、“连接到”、“耦合到”或“接触”另一元件、部件或层时，其意为例如直接在元件、部件或层上，直接连接到，直接耦合到、直接接触、或居间的元件、部件或层可能在特定元件、部件或层上、连接到、耦合到或接触特定元件、部件或层。例如，当元件、部件或层被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接耦合到”另一元件或“直接接触”另一元件时，则例如不存在居间的元件、部件或层。
如本文所用，“具有”、“包括”、“包含”等等均以其开放性意义使用，并且一般是指“包括但不限于”。应当理解，术语“由...组成”和“基本上由...组成”将术语“包括”等包括在范围内。
在一个具体实施例中，平坦光导可以包括至少一个发光二极管(LED)、用于LED发射的光的收集和/或准直光学器件、以及透明光导层，该透明光导层具有阶梯，该阶梯具有能够将光从透明光导层重定向至平坦光导层的多个台阶。在一个具体实施例中，光重定向元件的输入边缘和输出边缘形成直角，并且光重定向元件包括相对于输入边缘和输出边缘成45度角的反射边缘。在一些情况下，输出边缘被定位成将光注入到耦合器中，该耦合器将光重定向元件的输出边缘接合到平坦光导层的输入边缘。
在一个具体实施例中，可能期望形成透明光导层，使得可以沿着光输入侧定位多个光源。在一些情况下，多个光源可以发射相同颜色的光，使得输入到透明光导层中的光的强度为每个单独光源的强度之和。在一些情况下，以此方式对准LED可有利于光源的效率、使用寿命、色彩平衡和/或热管理。在一些情况下，多个光源可以发射不同颜色的光，使得可以通过混合不同颜色来控制输入到透明光导层中的光，并且/或者可以执行有色光输入的时间定序，诸如以符合显示器的不同输出颜色。多个光源中的每个可与能够将待输入到输入侧中的光聚焦或准直的收集和/或准直光学器件相关联。在一个具体实施例中，可将多于一个透明光导层定位在平坦光导层的一个边缘上，并且在一些情况下，每个阶梯可被定位成彼此相邻，其中阶梯沿着平坦光导边缘上升，然后下降。在一些情况下，如果需要，还可以将透明光导层定位在平坦光导的多于一个边缘上。
边缘照明相对于直下式照明更具优势，这是因为波导管较薄同时实现了均匀照明的显示器。然而，边缘照明具有多个挑战。波导管边缘的纵横比(例如，宽度比厚度)通常非常高，通常超过10:1或甚至超过100:1，而典型的LED具有接近1的纵横比。在试图将LED联接到波导管边缘以充分照亮显示器时，这可能产生多个问题。在一些情况下，通常只有少量LED用于照亮波导管的一个或多个边缘，并且这可能跨波导管的表面产生LCD照明的不均匀度。在一些情况下，光学系统的集光率可能提高，导致波导管所需的厚度增大。这可能导致使用不同增益膜的背光源的循环系统效率的潜在下降。
在一些情况下，LED侧光式显示器使用多种方法中的一种来生成白光。一种此类方法是将荧光粉添加到紫外光(UV)或蓝光LED中以通过降频转换所发射的辐射来产生白光。通常，荧光粉增加小型LED的集光率的程度比增加大型LED的集光率的程度更大。另一种生成白光的方法是将发射红光、绿光和蓝光的LED进行组合。常规的侧光式波导管可能很难使用此类颜色组合光学系统来降低集光率。
本公开通过使用一种光导层来提供光源与背光源波导管之间的集光率匹配，该光导层包括光重定向元件，该光重定向元件设置在沿着光导层的长度从光输入侧下降的阶梯上。每个光重定向元件可将输入光的一部分注入到平坦光导层的边缘中。所述平坦光导使用循环膜来增加背光源的光效率，减小背光源的厚度，并且降低材料成本和消耗。在该实施例中，照明转换器改变从多个LED收集的光的典型的低纵横比输出，并将其转换为可适用于侧光式显示器的线性光源。
图1A示出了根据本公开的一个方面的光导100的透视图。光导100包括第一光导层102，该第一光导层包括顶部表面110、相背对的底部表面135、光输入侧140、相背对端侧142、以及阶梯115。阶梯115包括多个台阶120，这些台阶具有沿着顶部表面110从光输入侧140延伸至相背对端侧142的踏板130和踢板125。至少一个光源160可被安装到散热器161并定位成使光穿过至少一个光准直器169注入到第一光导层102的光输入侧140中。在一些情况下，附加的光源160’也可被安装到散热器161并定位成使光穿过附加光准直器169’注入到第一光导层102的光输入侧140中。可将任何所需数量的光源定位成将光注入到光输入侧140中，并且这些光源可为相同或不同的，如果需要，这些光源还可通过不同的光准直器或通过相同的准直器。
光导100还包括第二光导层180，该第二光导层具有顶部表面182和相背对的底部表面184。第二光导层180可为平坦光导、锥形光导、弯曲光导等等。多个光重定向元件150被定位成接收来自第一光导层102的每个踢板125的光并将光重定向到光耦合器170，该光耦合器用作第一光导层102与第二光导层180之间的接合部，如在本文其他地方所述。
第一光导层102、第二光导层180、准直器169,169’、光重定向元件150、以及光耦合器170可由相同或不同材料制成。在一个具体实施例中，材料可为高度透明的聚合物或玻璃膜、片材或块，优选地对于具有介于450nm和650nm之间的波长的光具有小于约6dB/m的损耗。在一些情况下，损耗可能是由诸如体积或表面散射和吸收等效应所引起的。合适的聚合物材料包括丙烯酸酯，尤其是聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸乙酯、硅树脂、聚酯、聚烯烃、聚碳酸酯、聚氨酯等等。聚合物膜、片材和块可由任何合适技术制成，包括例如模制、挤出、浇铸并固化、或溶剂涂布。
合适的玻璃材料包括基于无机氧化物特别是非晶态无机氧化物的那些玻璃材料。优选的是基于二氧化硅的玻璃，尤其是基于二氧化硅与以下项中的一种或多种的混合物的玻璃：铝、镁、钙、锂、钠、钾、铁、铬、锰、钴、钛、硫、钡、锶、铅、锌以及包括氟和硒的元素的氧化物。特别优选的是硼硅酸盐玻璃诸如由肖特玻璃公司(Schottglass)制造的N-BK7。在一些情况下，可使用本领域已知的合适拉延工艺诸如用于制造用于液晶显示器(LCD)行业的玻璃膜的那些工艺来将玻璃制成具有非常平滑的表面的膜。术语“膜”或“片材”在本文中可互换使用以用于描述聚合物和玻璃形式，并且包括具有介于约10和2000微米之间的厚度的材料。
准直器169,169’可为可用于减小进入光输入侧140的光的准直半角的任何合适光准直器。如本领域的技术人员已知的，典型光准直器包括锥形隧道或其他非成像光学元件诸如复合抛物面聚光器(CPC)设计。准直器可以是中空或实心的，并且可以包括反射表面，或可以替代地使用全内反射(TIR)来操纵光。
本文所述的膜、片材、板材和其他元件的每个边缘具有厚度“t”，其中“t”远远小于平坦光导中的任何其他尺寸，这导致高纵横比(即，宽度或长度除以厚度)波导管。其他尺寸各自可比膜或片材元件的边缘厚度“t”大最多至10倍、大最多至100倍、或甚至大100倍以上。
图1B示出了根据本公开的一个方面的光导100的示意性侧视图。图1B中所示的元件102-180中的每个对应于图1A所示的此前已描述的类似编号元件102-180。例如，图1B所示的光源160对应于图1A所示的光源160，以此类推。光导100包括第一光导层102，该第一光导层包括顶部表面110、相背对的底部表面135、光输入侧140、相背对端侧142、以及阶梯115。阶梯115包括多个台阶120，这些台阶具有沿着顶部表面110从光输入侧140延伸至相背对端侧142的踏板130和踢板125。踢板125和踏板130可独立地为平面或曲面，并且可以任何所需角度彼此相交；然而，平坦表面垂直于彼此相交可为优选的。
第一光导层102的表面(包括顶部表面110、相背对的底部表面135、光输入侧140、踏板130以及踢板125)中的每个可为抛光的光滑表面，使得在每个表面处可以发生全内反射(TIR)。至少一个光源160可被安装到散热器161并定位成使光穿过光准直器169并且作为部分准直输入光束162注入到第一光导层102的光输入侧140中。在一些情况下，附加的光源(未示出)也可被定位成将光注入到第一光导层102的光输入侧140中，如在其他地方所述。
每个部分准直输入光束162包括准直半角θ1。在一些情况下，准直半角θ1可在最多至约45度、最多至约40度、最多至约30度、最多至约20度或最多至约15度的范围内，这如本领域技术人员已知的那样取决于光源的构造。优选地，准直半角θ1可在约5度至约20度的范围内。
在一个具体实施例中，每个部分准直输入光束162可源自于组合或混合的两个或更多个不同光源，以便呈现均匀分布，如在其他地方所述。由于每个部分准直输入光束162的部分准直以及平坦光导100的制造技术，进入光输入侧140的若干光源可组合以通过第二光导层180，在该第二光导层，可发生进一步的混合和匀化。
光重定向元件150诸如第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d设置在阶梯115的台阶120的连续踏板130上，使得第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d中的每个的输入边缘与每个连续踢板125光学接触。应当了解，可将任何所需数量的包括踏板130和踢板125的台梯120设置在阶梯115上，并且图1B所示的四个台阶120仅是为了进行示意性的说明。第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d中的每个可以分别具有对于每个元件而言相同或不同的第一至第四高度h1,h2,h3,h4，并且分别具有同样对于每个元件而言相同或不同的第一至第四长度L1,L2,L3,L4。一般来说，不同高度和/或长度可导致光在整个平坦光导上的不同分布，如在其他地方所述。另外，一般来说，第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d的第一至第四高度h1,h2,h3,h4中的每个各自可与相关联踢板125的相应高度相同或不同。在一些情况下，光重定向元件的高度可大于踢板的高度。
TIR层155可设置在第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d中的每个之间，以增强光重定向元件内的以及来自阶梯115的踏板130的TIR。在一个具体实施例中，TIR层155可为光学粘合剂层，该层具有的折射率低于第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d的折射率，并且还低于第一光导层102的折射率。在一些情况下，可以沿着踢板125设置光学粘合剂层(未示出)以粘附第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d，并且在这种情况下，TIR层155可为设置在踏板130或光重定向元件150上的低折射率涂层。
一般来讲，TIR可在其中传播光的材料的折射率大于接触表面的材料的折射率时发生。同样，在一些情况下，邻近需要TIR的每个表面来提供间隙诸如气隙。在一些情况下，表面可与低折射率涂层(包括碳氟化合物、硅树脂和多孔材料诸如超低折射率涂层和相分离的聚嵌段共聚物)一起涂布在一个或多个表面上，以便提高TIR。在一些情况下，表面可涂布有反射材料，诸如金属或介电涂层。在一些情况下，反射材料可以包括金属或合金涂层诸如银、铝等等，并且可为沉积薄膜(例如，通过溅射和/或气相沉积)或层压薄膜诸如金属箔或镜膜；或者反射涂层可以包括介电涂层诸如包括交替的无机或有机介电层的多层介电涂层(无论沉积或层压)，如本领域的熟知技术。光导可以在一个或多个表面上具有其他涂层，包括硬涂层、平面化涂层和防静电涂层。
部分准直输入光束162包括中心光线163以及在中心光线163的准直半角θ1内的边界光线164。当部分准直输入光束162沿着第一方向105行进穿过第一光导层102时，部分准直输入光束162的部分被阶梯115的台阶120的踢板125拦截并注入各种光重定向元件中。例如，第一至第四重定向光束165,166,167,168(各自具有与部分准直输入光束162相同的准直半角θ1)分别进入第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d。
图1C示出了根据本公开的一个方面的光导100的示意性顶视图。图1C中所示的元件102-184中的每个元件对应于图1A中所示的此前已描述的类似标号的元件102-184。例如，图1C所示光源160对应于图1A所示光源160，等等。光导100包括第一光导层102，该第一光导层包括顶部表面110、相背对的底部表面135、光输入侧140、相背对端侧142、以及阶梯115。阶梯115包括多个台阶120，这些台阶具有沿着顶部表面110从光输入侧140延伸至相背对端侧142的踏板130和踢板125。第一光导层102的表面(包括顶部表面110、相背对的底部表面135、光输入侧140、踏板130以及踢板125)中的每个可为抛光的光滑表面，使得在每个表面处可以发生全内反射(TIR)。至少一个光源160可被安装到散热器161并定位成使光穿过光准直器169并且作为部分准直输入光束162注入到第一光导层102的光输入侧140中。在一些情况下，附加的光源(未示出)也可被定位成将光注入到第一光导层102的光输入侧140中，如在其他地方所述。
光重定向元件150诸如第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d设置在阶梯115的台阶120的连续踏板130上，使得第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d中的每个的输入边缘152与每个连续踢板125光学接触。应当了解，包括踏板130和踢板125的任何所需数量阶梯120可以设置在阶梯115上，并且图1C所示四个台阶120仅是为了进行示意性的说明。第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d中的每个可以具有对于每个元件而言相同或不同的宽度“W”。一般来说，不同宽度可以导致光在平坦光导中的不同分布，如在其他地方所述；然而，为了清楚起见，仅示出均匀宽度“W”。
第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d中的每个包括光重定向侧154，该光重定向侧与相应输入边缘152形成倾斜角度φ。倾斜角度φ可在约20度至约70度，或约30度至约60度，或约40度至约50度的范围内，或可为约45度。在一个具体实施例中，倾斜角度φ优选地为45度。光重定向侧154能够反射其上入射的光并且将光引导至光重定向元件150的输出边缘156。光重定向侧154可以包括能够在光重定向元件内进行全内反射(TIR)的抛光表面，或其可以包括设置在其上的反射涂层。在一些情况下，反射涂层可以包括金属或合金涂层诸如银、铝等等，并且可为沉积薄膜(例如，通过溅射和/或气相沉积)或层压薄膜诸如金属箔或镜膜；或者反射涂层可以包括介电涂层诸如包括交替的无机或有机介电层的多层介电涂层(沉积和层压均可)，如本领域的熟知技术。
光导100还包括第二光导层180，该第二光导层具有顶部表面182和相背对的底部表面184。第二光导层180可为平坦光导、锥形光导、弯曲光导等等。多个光耦合器170，例如第一至第四光耦合器170a,170b,170c,170d横跨第二光导层180的输入边缘171与第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d中的每个的输出边缘156之间的距离。多个光耦合器170中的每个包括可光学耦合到光重定向元件150中的每个的输出边缘156的耦合器输入边缘172。多个光耦合器170中的每个还包括与相邻光耦合器170的分隔接头173，使得每个光耦合器170可以扭转和/或旋转成与相邻光重定向元件150光学配合。多个光耦合器170用作在第一光导层102和第二光导层180之间的接合部，如在其他地方所述。在一些情况下，光耦合器170中的每个可与第二光导层180整合并且形成一体化结构。在一些情况下，光耦合器170中的每个可与相应光重定向元件150整合并且形成一体化结构。在一些情况下，光耦合器170中的每个可与第二光导层180和相应光重定向元件150两者整合并且形成一体化结构。
部分准直输入光束162包括中心光线163以及在中心光线163的第二准直半角θ2内的边界光线164。当部分准直输入光束162沿着第一方向105行进穿过第一光导层102时，部分准直输入光束162的部分被阶梯115的台阶120的踢板125拦截并注入各种光重定向元件中。例如，第一至第四重定向光束165,166,167,168(各自具有与部分准直输入光束162相同的准直半角θ1)穿过光输入侧152分别进入第一至第四光重定向元件150a,150b,150c,150d，从光重定向侧154反射，穿过光输出侧156离开，穿过相应光耦合器170，并且作为第一至第四重定向光束165,166,167,168(各自具有与部分准直输入光束162相同的第二准直半角θ2，并且沿着第二方向106行进穿过第二光导层180)进入第二光导层180。在一些情况下，准直角度θ1和第二准直半角θ2可以相同，即，部分准直输入光束162均匀地准直到具有圆形横截面的光锥中；然而，在一些情况下，准直可以不同，并且光锥可以具有椭圆形横截面或其他横截面。
图2A示出了根据本公开的一个方面的光导200的透视图。图2A所示元件202-284中的每个元件对应于图1A中示出的此前已描述的类似标号的元件102-184。例如，图2A所示第一光导层202对应于图1A所示第一光导层102，等等。光导200包括第一光导层202，该第一光导层包括顶部表面210、相反底部表面235、光输入侧240、相背对端侧242、以及阶梯215。阶梯215包括多个台阶220，这些台阶具有沿着顶部表面210从光输入侧240延伸至相背对端侧242的踏板230和踢板225。至少一个光源(未示出)可定位成将光注入第一光导层202的光输入侧240，如在其他地方所述。光导200还包括了第二第一光导层202’，该第二第一光导层包括第二顶部表面210’、相背对的第二底部表面235’、第二光输入侧240’、第二相背对端侧242’、以及第二阶梯215’。第二阶梯215’包括多个第二台阶220’，这些台阶具有沿着第二顶部表面210’从第二光输入侧240’延伸至第二相背对端侧242’的第二踏板230’和第二踢板225’。至少一个光源(未示出)可被定位成将光注入第二第一光导层202’的第二光输入侧240’，如在其他地方所述。第一光导层202和第二第一光导层202’被定位成使得相背对端侧242和第二相背对端侧242’邻近彼此，并且阶梯215和第二阶梯215’各自朝彼此下降。
光导200还包括了具有顶部表面282和相背对的第二底部表面284的第二光导层280。第二光导层280可为平坦光导、锥形光导、弯曲光导等等，并且可对准使得它们之间形成接合角度“ω”。多个第一光重定向元件250和第二光重定向元件250’被定位成分别接收来自第一光导层202和第二第一光导层202’的每个踢板225,225’的光并且将光分别重定向到用作第一光导层202与第二光导层280之间以及第二第一光导层202’与第二光导层280之间的接合部的光耦合器270，如在本文其他地方所述。
图2B示出根据本发明的一个方面的图2B的光导200的一部分的分解性透视图。图2B所示元件202-284中的每个元件对应于图2A中示出的此前已描述的类似标号的元件202-284。例如，图2B所示第一光导层202对应于图2A所示第一光导层202，等等。光导200包括第一光导层202，该第一光导层包括顶部表面210、相反底部表面235、光输入侧240、相背对端侧242、以及阶梯215。阶梯215包括多个台阶220，这些台阶具有沿着顶部表面210从光输入侧240延伸至相背对端侧242的踏板230和踢板225。至少一个光源(未示出)可被定位成将光注入第一光导层202的光输入侧240，如在其他地方所述。
光导200还包括了第二光导层280，该第二光导层可为平坦光导、锥形光导、弯曲光导等等，如在其他地方所述。多个第一光重定向元件250设置在阶梯215的台阶220的连续踏板230上，使得每个光重定向元件250的输入边缘252与每个连续踢板225光学接触。每个光重定向元件250包括光重定向侧254，该光重定向侧与相应输入边缘252形成倾斜角度φ。光重定向侧254能够反射其上入射的光并且将光引导到光重定向元件250的输出边缘256。光重定向侧254可以包括能够在光重定向元件内进行全内反射(TIR)的抛光表面，或其可以包括设置在其上的反射涂层。在一些情况下，反射涂层可以包括金属涂层例如银、铝等等，或者反射涂层可以包括介电涂层例如多层介电涂层，包括交替的如本领域已知的无机或有机介电层。光导200还包括了多个光耦合器270，所述光耦合器具有耦合器输入边缘272，该耦合器输入边缘被定位成接收穿过光重定向元件250的输出边缘256的光并且将光重定向到第二光导层280中，如在其他地方所述。
以下为本公开的实施例的列表。
项1为一种光导，该光导包括：第一光导层，所述第一光导层沿着所述光导的沿着第一方向的第一长度延伸并且包括：第一顶部表面，所述第一顶部表面包括第一阶梯，所述第一阶梯沿着所述第一方向延伸并且包括形成交替的第一踢板和第一踏板的多个第一台阶；相背对的第一底部表面；以及第一光输入侧，所述第一光输入侧在所述第一顶部表面与所述第一底部表面之间延伸，所述第一光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光；以及第二光导层，所述第二光导层沿着所述光导的沿着不同的第二方向的第二长度延伸并且包括：第二顶部表面；相背对的第二底部表面；以及第二光输入侧，所述第二光输入侧在所述第二顶部表面与所述第二底部表面之间延伸并且包括沿着所述第二光输入侧设置的一行第一光重定向元件，每个第一光重定向元件设置在不同的相应第一踏板上并且光学耦合到不同的相应第一踢板，所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向。
项2为根据项1所述的光导，其中所述第一光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光，所接收的光在所述第一光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第一踢板离开所述第一光导层。
项3为根据项1或项2所述的光导，其中所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项4为根据项1至项3所述的光导，其中所述第一光导层为一体化构造。
项5为根据项1至项4所述的光导，其中所有所述第一踢板具有相同高度。
项6为根据项1至项5所述的光导，其中至少两个第一踢板具有不同高度。
项7为根据项1至项6所述的光导，其中更靠近所述第一光输入侧的第一踢板的高度小于距所述第一光输入侧更远的第一踢板的高度。
项8为根据项1至项7所述的光导，其中所有所述第一踢板具有相同宽度。
项9为根据项1至项8所述的光导，其中至少两个第一踢板具有不同宽度。
项10为根据项1至项9所述的光导，其中每个第一踢板具有矩形轮廓。
项11为根据项1至项10所述的光导，其中至少一个第一踢板是平面的。
项12为根据项1至项11所述的光导，其中至少一个第一踢板被构造成改变从所述至少一个第一踢板沿着至少一个方向离开所述第一光导层的光的发散度。
项13为根据项1至项12所述的光导，其中至少一个第一踢板被构造成改变从所述至少一个第一踢板沿着两个正交方向离开所述第一光导层的光的发散度。
项14为根据项1至项13所述的光导，其中至少一个第一踢板是弯曲的。
项15为根据项1至项14所述的光导，其中对于每个第一台阶，所述第一踢板垂直于所述第一踏板。
项16为根据项1至项15所述的光导，其中所有所述第一踏板沿着所述第一方向具有相同长度。
项17为根据项1至项16所述的光导，其中至少两个第一踏板沿着所述第一方向具有不同长度。
项18为根据项1至项17所述的光导，其中更靠近所述第一光输入侧的第一踏板的长度小于距所述第一光输入侧更远的第一踏板的长度。
项19为根据项1至项18所述的光导，其中更靠近所述第一光输入侧的第一踏板的长度大于距所述第一光输入侧更远的第一踏板的长度。
项20为根据项1至项19所述的光导，其中所有所述第一踏板具有相同宽度。
项21为根据项1至项20所述的光导，其中至少两个第一踏板具有不同宽度。
项22为根据项1至项21所述的光导，其中每个第一踏板具有矩形轮廓。
项23为根据项1至项22所述的光导，其中至少一个第一踏板是平面的。
项24为根据项1至项23所述的光导，其中至少一个第一踏板是弯曲的。
项25为根据项1至项24所述的光导，其中所述第一底部表面是平面。
项26为根据项1至项25所述的光导，其中所述第一底部表面为弯曲的。
项27为根据项1至项26所述的光导，其中所述第一底部表面被构造成通过全内反射来反射在所述第一光导层内传播的光。
项28为根据项1至项27所述的光导，其中所述第一光导层包括反射层，所述反射层设置在所述第一底部表面上以反射在所述第一光导层内传播的光。
项29为根据项1至项28所述的光导，其中所述第一光导层包括与所述第一光输入侧相背对的反射端。
项30为根据项1至项29所述的光导，其中所述第一光导层具有基本上小于所述第一长度的第一宽度以及基本上小于所述第一宽度的第一厚度。
项31为根据项1至项30所述的光导，其中所述第一光导层为基本上平面的。
项32为根据项1至项31所述的光导，其中所述第一光导层是弯曲的。
项33为根据项1至项32所述的光导，其中所述第一光导层是柔性的。
项34为根据项1至项33所述的光导，其中所述第一光导层是刚性的。
项35为根据项1至项34所述的光导，其中所述第一阶梯在远离所述第一光输入侧的方向上并且沿着所述第一光导层的第一长度的至少一部分下降。
项36为根据项1至项35所述的光导，其中所述第一阶梯在远离所述第一光输入侧的方向上并且沿着所述第一光导层的第一长度下降。
项37为根据项1至项36所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：第一光重定向输入侧，所述第一光重定向输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述光重定向元件的所述第一踢板；和第一光重定向侧，所述第一光重定向侧与所述第一光重定向输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第一踢板并从所述第一光输入侧进入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项38为根据项1至项37所述的光导，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。
项39为根据项1至项38所述的光导，其中所述第一方向不垂直于所述第二方向。
项40为根据项1至项39所述的光导，其中所述第二长度大于所述第一长度。
项41为根据项1至项40所述的光导，其中所述第二光导层的最大宽度大于所述第一长度。
项42为根据项1至项41所述的光导，其中所述第二光导层具有变化的宽度。
项43为根据项1至项42所述的光导，其中所述第二光导层具有基本上恒定的宽度。
项44为根据项1至项43所述的光导，其中所述第二光导层的宽度作为距所述第一光导层的距离的函数而增大。
项45为根据项1至项44所述的光导，其中所述第二光导层为基本上平面的。
项46为根据项1至项45所述的光导，其中所述第二光导层是弯曲的。
项47为根据项1至项46所述的光导，其中所述第二光导层是柔性的。
项48为根据项1至项47所述的光导，其中所述第二光导层是刚性的。
项49为根据项1至项48所述的光导，其中所述第二光导层为一体化构造。
项50为根据项1至项49所述的光导，其中所述第二顶部表面为基本上平面的。
项51为根据项1至项50所述的光导，其中所述第二顶部表面为弯曲的。
项52为根据项1至项51所述的光导，其中所述第二底部表面为基本上平面的。
项53为根据项1至项52所述的光导，其中所述第二底部表面为弯曲的。
项54为根据项1至项53所述的光导，其中所述第二光导层是楔形件，其中所述第二光导层的厚度作为距所述第一光导层的距离的函数而减小。
项55为根据项1至项54所述的光导，其中所述第二光导层包括用以提取在所述第二光导层内传播的光的多个光提取特征，所提取的光从所述第二顶部表面离开所述第二光导层。
项56为根据项55所述的光导，其中所述多个光提取特征包括设置在所述第二顶部表面和所述第二底部表面中的至少一个上或形成于所述第二顶部表面和所述第二底部表面中的至少一个中的多个结构。
项57为根据项55或项56所述的光导，其中所述多个光提取特征包括设置在所述第二光导层内的多个颗粒。
项58为根据项1至项57所述的光导，其中每个第一光重定向元件经由粘合剂粘附到所述相应第一踏板。
项59为根据项58所述的光导，其中所述粘合剂的折射率基本上小于所述第一光导层的折射率以及所述第二光导层的折射率。
项60为根据项1至项59所述的光导，其中每个第一光重定向元件经由粘合剂光学耦合到所述相应第一踢板。
项61为根据项1至项60所述的光导，其中所述粘合剂的折射率介于所述第一光导层的折射率与所述第二光导层的折射率之间。
项62为根据项1至项61所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第一踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第一踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述输入面进入所述第一光重定向元件的光重定向。
项63为根据项62所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成20度至70度范围内的倾斜角度。
项64为根据项62或项63所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成30度至60度范围内的倾斜角度。
项65为根据项62至项64所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成40度至50度范围内的倾斜角度。
项66为根据项62至项65所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成45度角。
项67为根据项62至项66所述的光导，其中所述输入面和所述光重定向面中的每个垂直于所述底面。
项68为根据项62至项67所述的光导，其中每个第一光重定向元件还包括顶面，所述顶面与所述底面相背对并且在所述输入面与所述光重定向面之间延伸。
项69为根据权利要求1所述的光导，其中每个光重定向元件的高度基本上等于所述相应第一踢板的高度。
项70为根据项1至项69所述的光导，其中每个光重定向元件的高度大于所述相应第一踢板的高度。
项71为根据项1至项70所述的光导，其中每个第一光重定向元件为直角棱镜。
项72为根据项71所述的光导，其中所述直角棱镜的基部设置在所述相应第一踏板上，所述直角棱镜的第一侧光学耦合到所述相应第一踢板，并且所述直角棱镜的斜边被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述第一侧进入所述直角棱镜的光重定向。
项73为根据项1至项72所述的光导，其中所述第一光导层和所述第二光导层中的每个为一体化构造，并且其中所述第二光导层经由粘合剂粘附到所述第一光导层。
项74为根据项1至项73所述的光导，其中所述第一光导层的折射率不同于所述第二光导层的折射率。
项75为根据项1至项75所述的光导，其中：所述第一光导层的第一顶部表面还包括第二阶梯，所述第二阶梯沿着所述第一方向延伸并且包括形成交替的第二踢板和第二踏板的多个第二台阶；所述第一光导层还包括第二光输入侧，所述第二光输入侧与所述第一光输入侧相背对并且在所述第一顶部表面与所述第一底部表面之间延伸，所述第一光导层被构造成接收来自所述第二光输入侧的光，所接收的光在所述第一光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第二踢板离开所述第一光导层；并且所述第二光导层还包括沿着所述第二光输入侧设置的一行第二光重定向元件，每个第二光重定向元件设置在不同的相应第二踏板上并且光学耦合到不同的相应第二踢板，所述第二光重定向元件被构造成使离开所述相应第二踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项76为根据项75所述的光导，其中所述第一阶梯在从所述第一光输入侧朝所述第一光导层的中部的方向上下降，并且所述第二阶梯在从所述第二光输入侧朝所述第一光导层的中部的相反方向上下降。
项77为根据项75或项76所述的光导，其中所述第二光导层被构造成接收来自所述第二光输入侧的光，所接收的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二踢板离开所述第二光导层。
项78为根据项75至项77所述的光导，其中所述第二光重定向元件被构造成使离开所述相应第二踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项79为根据项75至项78所述的光导，其中所述第二光导层为一体化构造。
项80为根据项75至项79所述的光导，其中所有所述第二踢板具有相同高度。
项81为根据项75至项80所述的光导，其中至少两个第二踢板具有不同高度。
项82为根据项75至项81所述的光导，其中更靠近所述第二光输入侧的第二踢板的高度小于距所述第二光输入侧更远的第二踢板的高度。
项83为根据项75至项82所述的光导，其中所有所述第二踢板具有相同宽度。
项84为根据项75至项83所述的光导，其中至少两个第二踢板具有不同宽度。
项85为根据项75至项84所述的光导，其中每个第二踢板具有矩形轮廓。
项86为根据项75至项85所述的光导，其中至少一个第二踢板是平面的。
项87为根据项75至项86所述的光导，其中至少一个第二踢板被构造成改变从所述至少一个第二踢板沿着至少一个方向离开所述第二光导层的光的发散度。
项88为根据项75至项87所述的光导，其中至少一个第二踢板被构造成改变从所述至少一个第二踢板沿着两个正交方向离开所述第二光导层的光的发散度。
项89为根据项75至项88所述的光导，其中至少一个第二踢板是弯曲的。
项90为根据项75至项89所述的光导，其中对于每个第二台阶，所述第二踢板垂直于所述第二踏板。
项91为根据项75至项90所述的光导，其中所有所述第二踏板沿着所述第二方向具有相同长度。
项92为根据项75至项91所述的光导，其中至少两个第二踏板沿着所述第二方向具有不同长度。
项93为根据项75至项92所述的光导，其中更靠近所述第二光输入侧的第二踏板的长度小于距所述第二光输入侧更远的第二踏板的长度。
项94为根据项75至项93所述的光导，其中更靠近所述第二光输入侧的第二踏板的长度大于距所述第二光输入侧更远的第二踏板的长度。
项95为根据项75至项94所述的光导，其中所有所述第二踏板具有相同宽度。
项96为根据项75至项95所述的光导，其中至少两个第二踏板具有不同宽度。
项97为根据项75至项96所述的光导，其中每个第二踏板具有矩形轮廓。
项98为根据项75至项97所述的光导，其中至少一个第二踏板是平面的。
项99为根据项75至项98所述的光导，其中至少一个第二踏板是弯曲的。
项100为根据项75至项99所述的光导，其中所述第二底部表面是平面的。
项101为根据项75至项100所述的光导，其中所述第二底部表面为弯曲的。
项102为根据项75至项101所述的光导，其中所述第二底部表面被构造成通过全内反射来反射在所述第二光导层内传播的光。
项103为根据项75至项102所述的光导，其中所述第二光导层包括反射层，所述反射层设置在所述第二底部表面上以反射在所述第二光导层内传播的光。
项104为根据项75至项103所述的光导，其中所述第二光导层包括与所述第二光输入侧相背对的反射端。
项105为根据项75至项104所述的光导，其中所述第二光导层具有基本上小于所述第二长度的第二宽度以及基本上小于所述第二宽度的第二厚度。
项106为根据项75至项105所述的光导，其中所述第二光导层为基本上平面的。
项107为根据项75至项106所述的光导，其中所述第二光导层是弯曲的。
项108为根据项75至项107所述的光导，其中所述第二光导层是柔性的。
项109为根据项75至项108所述的光导，其中所述第二光导层是刚性的。
项110为根据项75至项109所述的光导，其中所述第二阶梯在远离所述第二光输入侧的方向上并且沿着所述第二光导层的所述第二长度的至少一部分下降。
项111为根据项75至项110所述的光导，其中所述第二阶梯在远离所述第二光输入侧的方向上并且沿着所述第二光导层的所述第二长度下降。
项112为根据项75至项111所述的光导，其中每个第二光重定向元件包括：第二光输入侧，所述第二光输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述光重定向元件的所述第二踢板；以及第二光重定向侧，所述第二光重定向侧与所述第二光输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第二踢板并从所述第二光输入侧进入所述第二光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项113为根据项75至项112所述的光导，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。
项114为根据项75至项113所述的光导，其中所述第一方向不垂直于所述第二方向。
项115为根据项75至项114所述的光导，其中每个第二光重定向元件经由粘合剂粘附到所述相应第二踏板。
项116为根据项115所述的光导，其中所述粘合剂的折射率基本上小于所述第一光导层的折射率以及所述第二光导层的折射率。
项117为根据项75至项116所述的光导，其中每个第二光重定向元件经由粘合剂光学耦合到所述相应第二踢板。
项118为根据项117所述的光导，其中所述粘合剂的折射率介于所述第一光导层的折射率与所述第二光导层的折射率之间。
项119为根据项75至项118所述的光导，其中每个第二光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第二踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第二踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第二踢板并通过所述输入面进入所述第二光重定向元件的光重定向。
项120为根据项119所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成20度至70度范围内的倾斜角度。
项121为根据项119或项120所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成30度至60度范围内的倾斜角度。
项122为根据项119至项121所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成40度至50度范围内的倾斜角度。
项123为根据项119至项122所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成45度角。
项124为根据项119至项123所述的光导，其中所述输入面和所述光重定向面中的每个垂直于所述底面。
项125为根据项119至项124所述的光导，其中每个第二光重定向元件还包括顶面，所述顶面与所述底面相背对并且在所述输入面与所述光重定向面之间延伸。
项126为根据项75至项125所述的光导，其中每个光重定向元件的高度基本上等于所述相应第二踢板的高度。
项127为根据项75至项126所述的光导，其中每个光重定向元件的高度大于所述相应第二踢板的高度。
项128为根据项75至项127所述的光导，其中每个第二光重定向元件为直角棱镜。
项129为根据项128所述的光导，其中所述直角棱镜的基部设置在所述相应第二踏板上，所述直角棱镜的第二侧光学耦合到所述相应第二踢板，并且所述直角棱镜的斜边被构造成使离开所述相应第二踢板并通过所述第二侧进入所述直角棱镜的光重定向。
项130为根据项75至项129所述的光导，其中所述第一光导层和所述第二光导层中的每个为一体化构造，并且其中所述第二光导层经由粘合剂粘附到所述第一光导层。
项131为根据项75至项130所述的光导，其中所述第一光导层的折射率不同于所述第二光导层的折射率。
项132为一种光导，该光导包括：第一一体化光导层，所述第一一体化光导层包括相背对的第一侧和第二侧，以及从所述第一侧朝所述第二侧延伸的阶梯，所述阶梯包括交替的踢板和踏板；以及第二一体化光导层，所述第二一体化光导层包括相背对的第一侧和第二侧，以及沿着所述第二一体化光导层的所述第一侧设置的多个光重定向元件，每个光重定向元件光学耦合到不同的相应踢板，使得从所述第一一体化光导层的第一侧进入所述第一一体化光导层并在所述第一一体化光导层、朝所述第一一体化光导层的第二侧行进、从所述踢板离开所述第一一体化光导层的光被所述光重定向元件重定向，并且所述重定向的光在所述第二一体化光导层内朝所述第二一体化光导层的第二侧行进并从所述第二一体化光导层的发射侧离开所述光导。
项133为一种光导，该光导包括：第一细长光导层，所述第一细长光导层沿着所述光导的沿着第一方向的第一长度延伸并且包括：第一光输入侧；以及第一顶部表面，所述第一顶部表面包括第一阶梯，所述第一阶梯沿着所述第一方向随着远离所述第一光输入侧而下降并且包括形成交替的第一踢板和第一踏板的多个第一台阶，所述第一细长光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光，所接收的光在所述第一细长光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第一踢板离开所述第一细长光导层；第二平坦光导层，所述第二平坦光导层沿着所述光导的沿着不同的第二方向的第二长度延伸并且包括：第二顶部表面；以及第二光输入侧；以及耦合器，所述耦合器包括一行第一光重定向元件，每个第一光重定向元件设置在不同的相应第一踏板上、光学耦合到不同的相应第一踢板并且光学耦合到所述第二光输入侧，所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向，所述重定向的光通过所述第二光输入侧进入所述第二平坦光导层，并且在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项134为根据项133所述的光导，其中所述第一细长光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光，所接收的光在所述第一细长光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第一踢板离开所述第一细长光导层。
项135为根据项133或项134所述的光导，其中所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项136为根据项133至项135所述的光导，其中所述第一细长光导层为一体化构造。
项137为根据项133至项136所述的光导，其中所有所述第一踢板具有相同高度。
项138为根据项133至项137所述的光导，其中至少两个第一踢板具有不同高度。
项139为根据项133至项138所述的光导，其中更靠近所述第一光输入侧的第一踢板的高度小于距所述第一光输入侧更远的第一踢板的高度。
项140为根据项133至项139所述的光导，其中所有所述第一踢板具有相同宽度。
项141为根据项133至项140所述的光导，其中至少两个第一踢板具有不同宽度。
项142为根据项133至项141所述的光导，其中每个第一踢板具有矩形轮廓。
项143为根据项133至项142所述的光导，其中至少一个第一踢板是平面的。
项144为根据项133至项143所述的光导，其中至少一个第一踢板被构造成改变从所述至少一个第一踢板沿着至少一个方向离开所述第一细长光导层的光的发散度。
项145为根据项133至项144所述的光导，其中至少一个第一踢板被构造成改变从所述至少一个第一踢板沿着两个正交方向离开所述第一细长光导层的光的发散度。
项146为根据项133至项145所述的光导，其中至少一个第一踢板是弯曲的。
项147为根据项133至项146所述的光导，其中对于每个第一台阶，所述第一踢板垂直于所述第一踏板。
项148为根据项133至项147所述的光导，其中所有所述第一踏板沿着所述第一方向具有相同长度。
项149为根据项133至项148所述的光导，其中至少两个第一踏板沿着所述第一方向具有不同长度。
项150为根据项133至项149所述的光导，其中更靠近所述第一光输入侧的第一踏板的长度小于距所述第一光输入侧更远的第一踏板的长度。
项151为根据项133至项150所述的光导，其中更靠近所述第一光输入侧的第一踏板的长度大于距所述第一光输入侧更远的第一踏板的长度。
项152为根据项133至项151所述的光导，其中所有所述第一踏板具有相同宽度。
项153为根据项133至项152所述的光导，其中至少两个第一踏板具有不同宽度。
项154为根据项133至项153所述的光导，其中每个第一踏板具有矩形轮廓。
项155为根据项133至项154所述的光导，其中至少一个第一踏板是平面的。
项156为根据项133至项155所述的光导，其中至少一个第一踏板是弯曲的。
项157为根据项133至项156所述的光导，其中所述第一底部表面是平面的。
项158为根据项133至项157所述的光导，其中所述第一底部表面为弯曲的。
项159为根据项133至项158所述的光导，其中所述第一底部表面被构造成通过全内反射来反射在所述第一细长光导层内传播的光。
项160为根据项133至项159所述的光导，其中所述第一细长光导层包括反射层，所述反射层设置在所述第一底部表面上以反射在所述第一细长光导层内传播的光。
项161为根据项133至项160所述的光导，其中所述第一细长光导层包括与所述第一光输入侧相背对的反射端。
项162为根据项133至项161所述的光导，其中所述第一细长光导层具有基本上小于所述第一长度的第一宽度以及基本上小于所述第一宽度的第一厚度。
项163为根据项133至项162所述的光导，其中所述第一细长光导层为基本上平面的。
项164为根据项133至项163所述的光导，其中所述第一细长光导层是弯曲的。
项165为根据项133至项164所述的光导，其中所述第一细长光导层是柔性的。
项166为根据项133至项165所述的光导，其中所述第一细长光导层是刚性的。
项167为根据项133至项166所述的光导，其中所述第一阶梯在远离所述第一光输入侧的方向上并且沿着所述第一细长光导层的第一长度的至少一部分下降。
项168为根据项133至项167所述的光导，其中所述第一阶梯在远离所述第一光输入侧的方向上并且沿着所述第一细长光导层的第一长度下降。
项169为根据项133至项168所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：第一光重定向输入侧，所述第一光重定向输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述光重定向元件的所述第一踢板；以及第一光重定向侧，所述第一光重定向侧与所述第一光重定向输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第一踢板并从所述第一光重定向输入侧进入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
项170为根据项133至项169所述的光导，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。
项171为根据项133至项170所述的光导，其中所述第一方向不垂直于所述第二方向。
项172为根据项133至项171所述的光导，其中所述第二长度大于所述第一长度。
项173为根据项133至项172所述的光导，其中所述第二平坦光导层的最大宽度大于所述第一长度。
项174为根据项133至项173所述的光导，其中所述第二平坦光导层具有变化的宽度。
项175为根据项133至项174所述的光导，其中所述第二平坦光导层具有基本上恒定的宽度。
项176为根据项133至项175所述的光导，其中所述第二平坦光导层的宽度作为距所述第一细长光导层的距离的函数而增大。
项177为根据项133至项176所述的光导，其中所述第二平坦光导层为基本上平面的。
项178为根据项133至项177所述的光导，其中所述第二平坦光导层是弯曲的。
项179为根据项133至项178所述的光导，其中所述第二平坦光导层是柔性的。
项180为根据项133至项179所述的光导，其中所述第二平坦光导层是刚性的。
项181为根据项133至项180所述的光导，其中所述第二平坦光导层为一体化构造。
项182为根据项133至项181所述的光导，其中所述第二顶部表面为基本上平面的。
项183为根据项133至项182所述的光导，其中所述第二顶部表面为弯曲的。
项184为根据项133至项183所述的光导，其中所述第二底部表面为基本上平面的。
项185为根据项133至项184所述的光导，其中所述第二底部表面为弯曲的。
项186为根据项133至项185所述的光导，其中所述第二平坦光导层是楔形件，其中所述第二平坦光导层的厚度作为距所述第一细长光导层的距离的函数而减小。
项187为根据项133至项186所述的光导，其中所述第二平坦光导层包括用以提取在所述第二平坦光导层内传播的光的多个光提取特征，所述所提取的光从所述第二顶部表面离开所述第二平坦光导层。
项188为根据项187所述的光导，其中所述多个光提取特征包括设置在所述第二顶部表面和所述第二底部表面中的至少一个上或形成于所述第二顶部表面和所述第二底部表面中的至少一个中的多个结构。
项189为根据项187或项188所述的光导，其中所述多个光提取特征包括设置在所述第二平坦光导层内的多个颗粒。
项190为根据项133至项189所述的光导，其中每个第一光重定向元件经由粘合剂粘附到所述相应第一踏板。
项191为根据项190所述的光导，其中所述粘合剂的折射率基本上小于所述第一细长光导层的折射率以及所述第二平坦光导层的折射率。
项192为根据项133至项191所述的光导，其中每个第一光重定向元件经由粘合剂光学耦合到所述相应第一踢板。
项193为根据项192所述的光导，其中所述粘合剂的折射率介于所述第一细长光导层的折射率与所述第二平坦光导层的折射率之间。
项194为根据项133至项193所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第一踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第一踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述输入面进入所述第一光重定向元件的光重定向。
项195为根据项194所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成20度至70度范围内的倾斜角度。
项196为根据项194或项195所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成30度至60度范围内的倾斜角度。
项197为根据项194至项196所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成40度至50度范围内的倾斜角度。
项198为根据项194至项197所述的光导，其中所述光重定向面与所述输入面成45度角。
项199为根据项194至项198所述的光导，其中所述输入面和所述光重定向面中的每个垂直于所述底面。
项200为根据项194至项199所述的光导，其中每个第一光重定向元件还包括顶面，所述顶面与所述底面相背对并且在所述输入面与所述光重定向面之间延伸。
项201为根据项133至项200所述的光导，其中每个光重定向元件的高度基本上等于所述相应第一踢板的高度。
项202为根据项133至项201所述的光导，其中每个光重定向元件的高度大于所述相应第一踢板的高度。
项203为根据项133至项202所述的光导，其中每个第一光重定向元件为直角棱镜。
项204为根据项203所述的光导，其中所述直角棱镜的基部设置在所述相应第一踏板上，所述直角棱镜的第一侧光学耦合到所述相应第一踢板，并且所述直角棱镜的斜边被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述第一侧进入所述直角棱镜的光重定向。
项205为根据项133至项204所述的光导，其中所述第一细长光导层和所述第二平坦光导层中的每个为一体化构造，并且其中所述第二平坦光导层经由第二粘合剂粘附到所述第一细长光导层。
项206为根据项133至项205所述的光导，其中所述第一细长光导层的折射率不同于所述第二平坦光导层的折射率。
除非另外指明，否则说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理性能的所有数字应当被理解为由术语“约”来修饰。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书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的期望性能而变化。
本文中所引用的所有参考文献和出版物均明确地以全文引用方式并入本公开中，但它们可能会与本公开直接冲突的部分除外。尽管本文示出和描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员应该明白，在不脱离本公开的范围的情况下，大量的替代形式和/或等同实施方式可替换所示和所述的特定实施例。本申请旨在涵盖本文讨论的特定实施例的任何调整或变型。因此，本公开应仅由权利要求书及其等同物进行限定。

Claims (20)

1.一种光导，包括：
第一光导层，所述第一光导层沿着所述光导的沿着第一方向的第一长度延伸并且包括：
第一顶部表面，所述第一顶部表面包括第一阶梯，所述第一阶梯沿着所述第一方向延伸并且包括形成交替的第一踢板和第一踏板的多个第一台阶；
相背对的第一底部表面；和
第一光输入侧，所述第一光输入侧在所述第一顶部表面与所述第一底部表面之间延伸，所述第一光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光；和
第二光导层，所述第二光导层沿着所述光导的沿着不同的第二方向的第二长度延伸并且包括：
第二顶部表面；
相背对的第二底部表面；和
第二光输入侧，所述第二光输入侧在所述第二顶部表面与所述第二底部表面之间延伸并且包括沿着所述第二光输入侧设置的一行第一光重定向元件，每个第一光重定向元件设置在不同的相应第一踏板上并且光学耦合到不同的相应第一踢板，所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向。
2.根据权利要求1所述的光导，其中所述第一光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光，所接收的光在所述第一光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第一踢板离开所述第一光导层。
3.根据权利要求1所述的光导，其中所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
4.根据权利要求1所述的光导，其中所述第一光导层为一体化构造。
5.根据权利要求1所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：
第一光重定向输入侧，所述第一光重定向输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述第一光重定向元件的所述第一踢板；和
第一光重定向侧，所述第一光重定向侧与所述第一光重定向输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第一踢板并从所述第一光重定向输入侧进入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
6.根据权利要求1所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第一踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第一踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述输入面进入所述第一光重定向元件的光重定向。
7.根据权利要求1所述的光导，其中：
所述第一光导层的第一顶部表面还包括第二阶梯，所述第二阶梯沿着所述第一方向延伸并且包括形成交替的第二踢板和第二踏板的多个第二台阶；
所述第一光导层还包括第二光输入侧，所述第二光输入侧与所述第一光输入侧相背对并且在所述第一顶部表面与所述第一底部表面之间延伸，所述第一光导层被构造成接收来自所述第二光输入侧的光，所接收的光在所述第一光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第二踢板离开所述第一光导层；并且
所述第二光导层还包括沿着所述第二光输入侧设置的一行第二光重定向元件，每个第二光重定向元件设置在不同的相应第二踏板上并且光学耦合到不同的相应第二踢板，所述第二光重定向元件被构造成使离开所述相应第二踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
8.根据权利要求7所述的光导，其中所述第一阶梯在从所述第一光输入侧朝所述第一光导层的中部的方向上下降，并且所述第二阶梯在从所述第二光输入侧朝所述第一光导层的中部的相反方向上下降。
9.根据权利要求7所述的光导，其中所述第二光导层被构造成接收来自所述第二光输入侧的光，所接收的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二踢板离开所述第二光导层。
10.根据权利要求7所述的光导，其中所述第二光重定向元件被构造成使离开所述相应第二踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
11.根据权利要求7所述的光导，其中每个第二光重定向元件包括：
第二光输入侧，所述第二光输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述第二光重定向元件的所述第二踢板；和
第二光重定向侧，所述第二光重定向侧与所述第二光输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第二踢板并从所述第二光输入侧进入所述第二光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
12.根据权利要求7所述的光导，其中每个第二光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第二踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第二踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第二踢板并通过所述输入面进入所述第二光重定向元件的光重定向。
13.一种光导，包括：
第一一体化光导层，所述第一一体化光导层包括相背对的第一侧和第二侧以及从所述第一侧朝所述第二侧延伸的阶梯，所述阶梯包括交替的踢板和踏板；和
第二一体化光导层，所述第二一体化光导层包括相背对的第一侧和第二侧以及沿着所述第二一体化光导层的第一侧设置的多个光重定向元件，每个光重定向元件光学耦合到不同的相应踢板，使得从所述第一一体化光导层的第一侧进入所述第一一体化光导层、在所述第一一体化光导层内朝所述第一一体化光导层的第二侧行进、从所述踢板离开所述第一一体化光导层的光被所述光重定向元件重定向，并且所述重定向的光在所述第二一体化光导层内朝所述第二一体化光导层的第二侧行进并从所述第二一体化光导层的发射侧离开所述光导。
14.一种光导，包括：
第一细长光导层，所述第一细长光导层沿着所述光导的沿着第一方向的第一长度延伸并且包括：
第一光输入侧；和
第一顶部表面，所述第一顶部表面包括第一阶梯，所述第一阶梯沿着所述第一方向随着远离所述第一光输入侧而下降并且包括形成交替的第一踢板和第一踏板的多个第一台阶，所述第一细长光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光，所接收的光在所述第一细长光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第一踢板离开所述第一细长光导层；
第二平坦光导层，所述第二平坦光导层沿着所述光导的沿着不同的第二方向的第二长度延伸并且包括：
第二顶部表面；和
第二光输入侧；和
耦合器，所述耦合器包括一行第一光重定向元件，每个第一光重定向元件设置在不同的相应第一踏板上、光学耦合到不同的相应第一踢板并且光学耦合到所述第二光输入侧，所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向，所述重定向的光通过所述第二光输入侧进入所述第二平坦光导层并且在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
15.根据权利要求14所述的光导，其中所述第一细长光导层被构造成接收来自所述第一光输入侧的光，所接收的光在所述第一细长光导层内沿着所述第一方向传播并从所述第一踢板离开所述第一细长光导层。
16.根据权利要求14所述的光导，其中所述第一光重定向元件被构造成使离开所述相应第一踢板的光重定向，所述重定向的光在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
17.根据权利要求14所述的光导，其中所述第一细长光导层为一体化构造。
18.根据权利要求14所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：
第一光重定向输入侧，所述第一光重定向输入侧邻近并且光学耦合到对应于所述第一光重定向元件的所述第一踢板；和
第一光重定向侧，所述第一光重定向侧与所述第一光重定向输入侧成倾斜角度并且被构造成使离开所述相应第一踢板并从所述第一光重定向输入侧进入所述第一光重定向元件的光重定向，所述重定向的光在所述第二平坦光导层内沿着所述第二方向传播并从所述第二顶部表面离开所述光导。
19.根据权利要求14所述的光导，其中每个第一光重定向元件包括：底面，所述底面设置在所述相应第一踏板上；输入面，所述输入面从所述底面向上延伸并且光学耦合到所述相应第一踢板；和光重定向面，所述光重定向面与所述输入面相背对并从所述底面向上延伸，所述光重定向面被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述输入面进入所述第一光重定向元件的光重定向。
20.根据权利要求14所述的光导，其中每个第一光重定向元件为直角棱镜，并且所述直角棱镜的基部设置在所述相应第一踏板上，所述直角棱镜的第一侧光学耦合到所述相应第一踢板，并且所述直角棱镜的斜边被构造成使离开所述相应第一踢板并通过所述第一侧进入所述直角棱镜的光重定向。
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