CN106164756A - 层压显示单元 - Google Patents

层压显示单元 Download PDF

Info

Publication number
CN106164756A
CN106164756A CN201580018705.9A CN201580018705A CN106164756A CN 106164756 A CN106164756 A CN 106164756A CN 201580018705 A CN201580018705 A CN 201580018705A CN 106164756 A CN106164756 A CN 106164756A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photoconduction
type surface
light
lcd
multiplet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580018705.9A
Other languages
English (en)
Inventor
安德鲁·J·欧德科克
迈克尔·F·韦伯
罗伯特·R·齐斯切克
蒂莫西·J·内维特
查尔斯·戴维·霍伊尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN106164756A publication Critical patent/CN106164756A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)

Abstract

本发明公开了一种层压显示单元，该层压显示单元具有光导、层压到光导的主表面上的LCD面板以及层压到光导的背向LCD面板的一侧上的高模量层。具有折射率n1的第一材料紧邻光导的第一主表面设置，并且具有折射率n2的第二材料紧邻光导的第二主表面设置。光导的折射率ng比n最大大约1.05倍，其中n最大为n1和n2中的较大者。第一主表面和第二主表面中的至少一者包括多个多重峰，其中每个多重峰包括两个或更多个提取特征结构。

Description

层压显示单元
背景技术
在常规的液晶显示器(LCD)中，背光源生成用于照明LCD面板的输出光。为了在背光源的输出面处发生期望程度的全内反射，在背光源和背光源与LCD面板之间的任何光学膜之间包括气隙。在显示器中通常包括厚的玻璃层，以便提供所需程度的刚度。该厚的玻璃层增加显示器的厚度和重量。在许多应用中，期望不牺牲刚度的更薄且更轻的显示器。
发明内容
在一些方面，本说明书提供了包括光导的层压显示单元，该光导具有第一主表面、与第一主表面相背对的第二主表面、输入边缘和相对边缘。光导具有折射率ng。具有折射率n1的第一材料紧邻光导的第一主表面设置。具有折射率n2的第二材料紧邻光导的第二主表面设置。层压显示单元还包括与第一主表面相邻地层压到光导上的LCD面板和与第二主表面相邻地层压到光导上的第一高模量层。n最大为n1和n2中的较大者，并且ng比n最大大约1.05倍。第一主表面和第二主表面中的至少一者包括多个多重峰，其中每个多重峰包括两个或更多个提取特征结构。
在一些方面，本说明书提供了包括光导的层压显示单元，该光导具有第一主表面、与第一主表面相背对的第二主表面、输入边缘和相对边缘。光导具有折射率ng。具有折射率n1的第一材料紧邻光导的第一主表面设置。具有折射率n2的第二材料紧邻光导的第二主表面设置。层压显示单元还包括与第一主表面相邻地层压到光导上的LCD面板、与第二主表面相邻地层压到光导上的第一高模量层，以及被设置成将光注入光导的输入边缘中的光源。n最大为n1和n2中的较大者，并且注入光导中的光被至少部分地准直，使得注入光导中的光的至少90％相对于基本上平行于光导的中心平面的平面的角度不超过约n最大/ng的反余弦。
在一些方面，本说明书提供了包括光导的层压显示单元，该光导具有第一主表面、与第一主表面相背对的第二主表面、输入边缘和相对边缘。光导具有折射率ng。具有折射率n1的第一材料紧邻光导的第一主表面设置。具有折射率n2的第二材料紧邻光导的第二主表面设置。层压显示单元还包括与第一主表面相邻地层压到光导上的LCD面板以及层压到LCD面板的背向所述光导的一侧上的高模量层。光导包括透明的高模量材料。n最大为n1和n2中的较大者，并且ng比n最大大约1.05倍。第一主表面和第二主表面中的至少一者包括多个多重峰，其中每个多重峰包括两个或更多个提取特征结构。
附图说明
图1是具有多重峰提取特征结构的光导的示意性剖视图；
图2是具有多重峰提取特征结构的光导的示意性剖视图；
图3A是多重峰的俯视图；
图3B为图3A的多重峰的侧视图；
图4A是多重峰的俯视图；
图4B为图4A的多重峰的侧视图；
图5A是多重峰的俯视图；
图5B为图5A的多重峰的侧视图；
图6A是具有多重峰提取特征结构的光导的示意性俯视图；
图6B是图6A的多重峰的一部分的透视图；
图6C是具有多重峰提取特征结构的光导的示意性俯视图；
图7是具有多重峰提取特征结构的光导的示意性俯视图；
图8是具有多重峰提取特征结构的光导的示意性俯视图；
图9A是发光面板的示意性剖视图；
图9B是入射在图9A的发光面板的多重峰上的光束的示意性剖视图；
图10是显示器的示意性剖视图；
图11是显示器的示意性剖视图；
图12A是光源的等轴视图；
图12B是图11A的光源的分解图；
图13是光源的等轴视图；
图14A是背光源的示意性俯视图；以及
图14B是背光源的示意性侧视图。
具体实施方式
在常规的液晶显示器(LCD)中，背光源生成输出光，其穿过各种光学膜，诸如转向膜或循环利用膜，并且用于照明LCD面板。在常规的设计中，背光源和背光源与LCD面板之间的光学膜之间存在气隙。该气隙是所需的，因为背光源的输出光分布在背光源的输出面处强烈受全内反射(TIR)影响。通过将背光源层压到光学膜了来移除气隙将改变在背光源的输出表面上的折射率差，并由此改变光到光学膜中以及光到LCD面板中的分布。如果存在气隙，那么这将允许经由TIR已被反射回到背光源的浅入射光进入LCD面板。该浅入射光是不期望的，因为例如其可降低对比度，并且因此常规的LCD设计依赖于气隙。
在常规的LCD设计中，显示器通过将相对厚的(例如800微米)的玻璃板层压到LCD面板的外表面而被制成具有足够的硬度。这具有使显示器重且厚的效果。
如本文所用，第一层和第二层可通过粘合剂层被直接粘附在一起或通过一个或多个附加层被间接粘附在一起而进行层压。例如，第一层可通过用第一粘合剂层将第一层粘附到第三层并且用第二粘合剂层将第三层粘附到第二层而层压到第二层。
申请人已发现具有光导的背光源，其允许层之间的气隙被消除而不生成输入到LCD面板中的不期望的低角度光。背光源允许构造比常规的显示单元薄、硬和/或轻的层压显示单元。在一些实施方案中，层压显示单元包括LCD面板，其通常包括设置在两个刚性玻璃板之间的液晶材料，层压LCD面板的光导，其可为聚合物材料，以及层压到光导的背向所述LCD面板的一侧上的高模量层。LCD面板和高模量层提供产生高硬度的相对独立层。这允许构造比常规的显示单元薄且轻同时维持或增加硬度水平的显示单元，因为厚的玻璃板不需要提供足够水平的刚度。
本文所述的光导和发光面板的附加应用在名称为“光导”(Light Guide)”并且与本申请同一天提交的共同转让的美国专利申请序列号(代理人案卷号75269US002)中有所描述，在此其全文以引用方式并入本文。
如本文所用，“高模量”是指大于约5GPa的杨氏模量。在一些实施方案中，高模量层的杨氏模量大于约5GPa、或大于约10GPa、或大于约30GPa、或大于约50GPa。除非另外指明，否则材料的“模量”是指材料在受力情况下的杨氏模量。
在一些实施方案中，层压显示单元的总厚度小于约2mm、小于约1.5mm、或小于约1.3mm或小于约1.1mm。层压显示单元通常厚于约0.5mm。
层压显示单元的刚度可通过在固定区域支撑显示器并当固定力施加在中心处时测量在所述中心处的挠曲来表征。在一些实施方案中，层压显示单元测量至少18cm乘23.5cm，并且当层压显示单元被支撑在约18cm乘23.5cm的矩形区域的边界处时，当经受分布在所述矩形区的中心的1cm直径的圆形区域上1N的负载时，表现出小于35微米(或小于40微米、或小于30微米或小于25微米)的挠曲。
在一些实施方案中，层压显示单元的总厚度小于1.3mm(或小于约1.3mm或小于约1.1mm)，并且当层压显示单元被支撑在约18cm乘23.5cm的矩形区域的边界处时，当经受分布在所述矩形区的中心的1cm直径的圆形区域上1N的负载时，表现出小于35微米(或小于40微米、或小于30微米或小于25微米)的挠曲。
图10示出了显示器1001，其包括具有输入边缘1002、相对边缘1004、第一主表面1006和第二主表面1008的光导1010。显示器1001还包括第一层压部件1023、第二层压部件1020、与第二主表面1008相邻地层压到光导1010上的第一高模量层1040、与第一主表面1006相邻地层压到光导1010上的LCD面板1050，以及用任选的第三层压部件1025层压到LCD面板1050的背向光导1010的一侧上的任选的第二高模量层1045。任选的第二高模量层1045可任选地被包括以为LCD面板1050提供附加刚度或提供保护层。包括的任选的第二高模量层1045通常比用于常规的显示器中的玻璃层显著地薄，因为通过LCD面板1050和第一高模量层1040形成的加强结构提供高程度的刚度而不需要任选的第二高模量层1045。显示器1001还包括被设置成将光注入输入边缘1002的光源1060。
任选的第二高模量层1045是透明层(可为玻璃层，或可为蓝宝石)，或可为透明复合材料(可包括硬质涂膜，诸如类金刚石碳涂层用于耐刮擦性)。在许多实施方案中，任选的第二高模量层1045比用于常规的显示器中的玻璃层薄。例如，任选的第二高模量层1045可具有在约100微米至约400微米范围内的厚度。在期望非常刚性显示器的另选实施方案中，任选的高模量层可为厚(例如，800微米)的玻璃层并且可为碱性硅铝酸盐玻璃，诸如GORILLA玻璃(购自纽约康宁的康宁公司(Corning Inc,Corning,NY))。可用于任选的第二高模量层1045的任一种材料也可用于第一高模量层1040。然而，第一高模量层1040不需要是透明的，因为其与LCD面板1050在光导的相背对侧上，并且因此可使用其它材料，诸如金属或复合材料片材。合适的复合材料包括填充玻璃纤维的树脂、芳族聚酰胺纤维或碳纤维片材。例如，高模量碳纤维强化聚合物(CFRP)具有约420GPa的模量。其它合适的复合材料包括氧化铝纤维强化金属复合材料片材。示例为3M AMC(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN))材料，其是NEXTEL 610(明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))铝纤维(fibers in aluminum)。3M AMC表现出约210GPa的模量，其与钢大约相同。一些固体金属片材也可用于第一高模量层。示例包括铍，其具有约290GPa的模量和1.85的相对密度，以及钛，其具有120GPa的模量。在一些实施方案中，第一高模量层1040可具有约100微米至约1mm的厚度。
在许多实施方案中，选择具有类似于玻璃的热膨胀系数的高模量层，以便不引起显示器随温度的翘曲。
在一些实施方案中，显示装置的外框或外壳可被层压到第一高模量层，以进一步增加显示器的硬度。
第一层压部件1023、第二层压部件1020以及任选的第三层压部件1025可各自为单个粘合剂层或可包括多个层。例如，层压部件中的任一个可为聚合物膜的叠堆，其中在膜叠堆的顶部或底部处具有粘合剂层。在一些实施方案中，层压部件中的一个或多个是单层硅氧烷。第一层压部件1023包括紧邻光导1010的第一材料，并且第二层压部件1020包括紧邻光导1010的第二材料。在第一层压部件1023为单层粘合剂层的实施方案中，第一材料为粘合剂层的材料。类似地，在第二层压部件1020为单层粘合剂层的实施方案中，第二材料为粘合剂层的材料。
光源1060可通过光学透明的粘合剂例如光学耦合到光导1010，或在光源1060与光导1010之间可存在气隙。
在许多实施方案中，光导1010由聚合物材料诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)制成。在许多实施方案中，光导1010由透明的高模量材料诸如玻璃、蓝宝石或透明的复合材料制成。在这种情况下，第一高模量层1040可从层压体省略。第一层压部件1023的厚度可通过包括一个或多个聚合物间距层而增加，以将LCD面板1050和任选的第二高模量层1045与光导1010进一步隔开，在该实施方案中，光导1010将用作对使层压体刚性负责的结构的部件。
图11示出了显示器1101，其包括具有输入边缘1102、相对边缘1104、第一主表面1106和第二主表面1108的光导1110。显示器1101还包括第一层压部件1123、第二层压部件1120、与第二主表面1108相邻地层压到光导1110上的第一高模量层1140、与第一主表面1106相邻地层压到光导1110上的LCD面板1150，以及层压到LCD面板1150的背向光导1100的一侧上的聚合物层1126。聚合物层1126包括与LCD面板1150相背对的外表面1128。聚合物层1126可为硬质涂膜层，并且可被包括以为LCD面板1050提供保护层。合适的硬质涂膜包括包含烷氧基化的多(甲基)丙烯酸酯单体的涂层，诸如PCT公开号WO 2014/011731(Pokorny等人)中描述的那些。
第一层压部件1123包括紧邻第一主表面1106的第一材料1121、与第一材料1121的背向光导1110的一侧相邻的膜1122、以及在膜1122和LCD面板1150之间的粘合剂层1124。膜1122可包括一个或多个光学膜。例如，膜1122可包括反射偏振片，其可为多层光学膜，诸如DBEF(购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))。膜1122可包括吸收偏振片和反射偏振片，其中吸收偏振片层压到反射偏振片的背向光导1110的一侧上的主表面。
第二层压部件1120包括第二材料1119、膜1118和粘合剂层1117。膜1118可包括反射器，诸如购自3M公司(明尼苏达州圣保罗)(3M Company(St.Paul,MN))的增强型镜面反射器(ESR)。ESR为多层聚合物光学膜。膜1118可为聚合物隔层，其被包括以增加LCD面板1150与第一高模量层1140之间的间距，从而增加显示器1101的总体刚度。膜1118可为膜叠堆并且可包括一个或多个聚合物膜。例如，膜1118可包括层压到聚合物隔层的ESR膜。
光源1160和光导1110一起形成用于显示器1101的发光面板。此类发光面板还可用于不是显示器的照明应用。除非另外指明，否则提及“发光面板”或“背光源”还旨在适用于其它扩展面照明装置，该扩展面照明装置在其预期应用中提供了标称均匀的照明。此类其它装置可提供偏振输出或非偏振输出。这些装置的示例包括设计用于室内(例如家庭或办公室)或室外的灯箱、标牌、槽型字和常用照明装置，有时称之为“照明设备”。
在所有提取器在光导的同一侧上的实施方案中，可省略反射器。在一些实施方案中，光源1160和光导1110一起形成可在前光显示器中用作前灯的透明照明设备或发光面板。例如，此类前灯可在电子书阅读器中使用，并且可被放置在易于清洁的玻璃下，使得指纹不引起光提取。在一些实施方案中，光导1110可层压到反射显示器的前方(输出侧)，并且第一高模量层1140可为层压到光导的背向反射显示器的一侧上的透明层。反射显示器可为反射LCD面板或可为基于其它技术诸如电泳墨的反射显示器。在一些实施方案中，触摸面板可层压到第一高模量层1140的背向光导1110的一侧上。在本说明书的一些方面，由光导1110提供的透明照明设备可层压到玻璃面板或层压到玻璃面板之间，并且可用作窗口诸如天窗或与其一起使用。
第一材料1121和第二材料1119中的一者或两者可为低折射率粘合剂，诸如硅氧烷粘合剂、纳米空隙材料、溶胶-凝胶、气凝胶和含氟材料等。如在其它地方详细讨论的，光导1110可包括多个提取特征结构，其可为凹进特征结构。在第二主表面1108包括此类凹进提取特征结构的实施方案中，优选的是选择第二材料1119使得凹进提取特征结构在层压和使用时未用第二材料1119填充。类似地，在第一主表面1106包括凹进提取特征结构的实施方案中，优选的是选择第一材料1121，使得凹进提取特征结构在层压和使用时未用第一材料1121填充。特别地，优选的是在层压之后气阱保持在凹进提取特征结构内。实现该结果的合适的粘合剂包括低折射率固体粘合剂层，诸如压敏粘合剂(PSA)膜，诸如硅氧烷PSA膜。
第一材料1121具有折射率n1并且第二材料1119具有折射率n2。除非另外指明，否则如本文所用，折射率是指在25℃和大气压下使用具有532nm波长的光的折射率测量值。第一材料1121和第二材料1119可为相同的或者可为不同的。虽然从光学的角度而言可有利的是在光导的两侧上使用具有最低可能折射率的材料，但从工艺考虑而言可优选的是对于第一材料1121和第二材料1119使用不同材料。如上所述，当包括凹进提取特征结构时，优选的是在层压时在提取特征结构内形成气阱。在用凹进提取特征结构构造光导的一个主表面(例如，光导1110的第二主表面1108)并且不构造相背对主表面(例如，光导1110的第一主表面1106)的实施方案中，可优选的是紧邻结构化主表面的材料(例如，第二材料1119)通过低折射率的固体粘合剂层(诸如PSA膜)的层压而施用。紧邻非结构化相背对主表面的材料(例如，第一材料1121)可为具有低折射率的任何材料，诸如溶液涂覆的材料。例如，低折射率碳氟化合物层可通过涂覆从溶剂溶液施用。类似地，超低折射率的纳米空隙层也可从溶液沉积。例如，合适的纳米空隙材料在美国专利申请公开号2012/0038990(Hao等人)中有所描述。溶液涂覆的材料适用于沉积在光导的非结构化主表面，其不包含凹进提取特征结构，但对于包括凹进提取特征结构的结构化表面可不是优选的。
在一些实施方案中，第一主表面1106是非结构化的，而第二主表面1108包括凹进提取特征结构。在第一主表面1106上使用低折射率的溶液涂覆层可用于在光导1110与第一材料1121之间为尽可能多的光产生TIR。少量的光(例如1％或2％)可随着显示屏性能上小的降低而从光导的底部(第二主表面1108)损失。然而，如果从每个像素的各种金属线和特征结构散射，那么甚至少量漏出光导1110进入LCD面板1150的高角度的光可降低显示器的对比度。因此，期望的是高角度的光到LCD面板的泄漏被尽可能最小化。这可通过使用低折射率的溶液涂覆层作为第一主表面1106上的第一材料1121来实现。
第一材料1121的折射率n1和第二材料1119的折射率n2中的较大者在本文用n最大表示。在一些实施方案中，注入光导中的光被至少部分地准直，使得注入光导中的光的至少90％、或至少95％、或至少98％或至少99％相对于基本上平行于光导的中心平面(例如，光导200的中心平面207)的平面的角度不超过约n最大/ng的反余弦。这确保了大部分注入光导中的光在其中光不通过提取特征结构提取的界面处发生TIR。
对于硅氧烷PSA，n1和/或n2可为约1.41。对于纳米空隙材料，n1或n2可为约1.2。对于PMMA光导，ng可为约1.49。在一些实施方案中，n1在约1.2至约1.5的范围内，n2在约1.2至约1.5的范围内，并且ng大于约n最大除以θ的余弦，其中θ为与光源的准直程度相关的角度。角度θ可为5度、20度、25度或30度。在一些实施方案中，ng是n最大的约1.05倍、或约1.1倍、或约1.15倍、或约1.2倍、或约1.25倍、或约1.3倍。在一些实施方案中，ng除以n最大在约1.05至约1.4的范围内。
在一些实施方案中，光源被至少部分地准直，使得注入光导中的光的至少90％、或至少95％或至少98％或至少99％相对于基本上平行于光导的中心平面的平面的角度不超过约5度、不超过约20度、不超过约25度或不超过约30度。在一些实施方案中，准直由包括在光源1160中的单个或多个小平面化的楔形准直结构提供。此类准直结构包括线性、片段线性、抛物线、复合抛物线或其它结构。结构可在一个方向上或在两个方向上准直或部分准直。在一些实施方案中，使用激光光源。此类光源可以不超过约5度的相对于基本上平行于光导的中心平面的平面的角度将光注入光导中。
准直结构在图14A-图14B中示出，其示出了包括光导1410和光源1460的背光源1401，光导1410具有输入边缘1402和相对边缘1404。光源1460被设置用于将光注入输入边缘1402中。光源1460包括发光部件1462和光准直部件1464。发光部件1462可为发光二极管(LED)。许多LED，诸如具有荧光体涂层的LED，产生基本朗伯光。准直元件1464可用于为来自LED的输出光提供准直。光导1410具有从输入边缘1402到相对边缘1404的传播方向1493、宽度方向1496(与传播方向1493正交的平面内方向)、以及高度方向1497。在图14A-图14B所示的实施方案中，光准直元件是线性楔形，其在如图14A所示的宽度方向1496和如图14B所示的高度方向1497上均渐缩。发光部件1462可为多个发光二极管。光准直元件1464可具有2:1或更高例如3:1的纵横比。光准直元件1464可附接到光导1410或可为独立的。
适用于本说明书中的准直光源的示例由变形光源提供，该变形光源在PCT公开WO2013/122728(Ouderkirk等人)和于2013年12月5日提交的名称为“变形光学封装体”(Anamorphic Optical Package)的PCT专利申请号U.S.2013/073305中有所描述，两者全文以引用方式并入本文。适用于本说明书的变形光源的示例在图12A和图12B中示出。图12A示出了示例性光学封装体1200的等轴视图。图12B示出了光学封装体1200的分解图。光学封装体1200包括发光部件1210、转换器单元1205和外壳1290。发光部件1210为光学封装体1200提供光源。转换器单元1205包括变形光导1220，其将来自发光部件1210的光导向到转向器/聚光器元件1260中。转向器/聚光器元件1260包括转向器部分1250，其接收并使通过变形光导1220导向的光片段转向到耦合部分1270中。光通过耦合部分1270进一步被引导到转向器/聚光器元件1260的聚光器部分1280中。光学封装体1200有效地耦合来自发光部件的光并提供可在至少一个方向上任选被部分地准直的带有较大纵横比的输出光。此外，输出光的有效高度远远低于从发光部件发射的光的有效高度。在图12A和图12B所示的实施方案中，转向器部分1250为一系列转向器元件(转向器阵列)。
光学封装体1200包括转换器单元1205，其将从发光部件1210发射的具有小于约10:1(诸如约1:1到约1:2)的第一纵横比的光转换为具有大于第一纵横比的第二纵横比的输出光束。例如，第二纵横比可为发光部件的纵横比的至少两倍(或四倍或五倍)。在一些实施方案中，聚光器部分1280输出具有至少20:1或更大纵横比的光。在一些实施方案中，转换器单元1205产生线形输出光束。输出光束可在至少一个方向上基本上被准直，并且在一些实施方案中，可在两个方向上基本上被准直。来自转换器单元1205的输出光的有效高度(光束物理高度x平行于高度轴线发射的光的全宽半最大角)比来自发光部件1210的输出光的有效高度低。
光学封装体1200可使用PCT公开WO 2013/122728中描述的技术制成。在一些实施方案中，转换器单元部件的单一构造可使用用于转向器部分1250和变形光导1220的压缩或压缩-注射模塑而形成。
耦合部分1270接收离开转向器部分1250的光。耦合部分1270包括在一个或多个维度上伸展的一系列主体，例如，梯形耦合或耦合器主体。主体可具有大体为平面的形状或耦合器主体可具有楔形形状，诸如图13所示。在一些替代方面，楔形可为线性的或者楔形可在至少一个轴线上为非线性的。合适的非线性外形可包括抛物线。楔形特征结构帮助捕获直接穿过转向器部分(而不通过反射表面转向)的光。此外，耦合部分的楔形设计使直接穿过转向器部分的光准直。光经由TIR在耦合部分1270内导向。因此，耦合部分1270可使在耦合部分的平面中(即，在平行于耦合部分的主表面的平面内)的光准直。
图13示出了另一个示例性光学封装体1300，其可单独使用或作为一个模块与其它类似光学封装体模块组合使用以照明显示器或其它装置。光学封装体1300包括发光部件1310和包括变形光导与转向器/聚光器单元1360的转换器单元，转向器/聚光器单元1360具有包括转向器1351a的一系列转向器、耦合部分1370和聚光器部分1380。为简单起见从附图中省略外壳。发光部件1310为光学封装体1300提供光源并且沿变形光导设置在中心位置处。在这方面，发光部件1310包括两个LED。在这方面，变形光导被分成置于发光部件1310的两侧上的两部分(或较小的光导)1320a和1320b。在本构造中，提供可形成在直角棱镜或外壳(未示出)的表面上第一反射表面1302，以将从发光部件1310发射的光的至少一部分反射到变形光导1320a中。第二反射表面(未示出)可被设置在第一反射表面1302下方，以将从发光部件1310发射的光的另一部分反射到变形光导1320b中。变形光导1320a、变形光导1320b将来自发光部件1310的光导向到转向器/聚光器元件1360中。
在这方面，变形光导1320a、变形光导1320b具有比变形光导1220短的长度，但一般的设计和结构与上述相同。转向器/聚光器元件1360包括转向器部分，其接收并使通过变形光导1320a、变形光导1320b导向的光片段转向到耦合部分1370中。在这方面，转向器部分包括六个转向器(仅示出了转向器1315a)，其各自具有按约90°改变光的方向并将光导向到转向器/聚光器1360的耦合部分1370中的反射面1356(例如，图13中所示的面1356a)。在这方面，转向器部分包括相邻转向器之间的间隙。该转向器间距可提供光学封装体的更简单构造，因为该配置为在转向器的输出面处的耦合主体提供了更多的空间。
光通过耦合部分1370进一步被引导到转向器/聚光器元件1360的聚光器部分1380中。耦合部分1370包括在一个或多个维度上伸展的一系列耦合主体，例如，梯形主体(诸如耦合主体1371)。在这方面，主体包括在多个方向上的楔形，如楔形朝聚光器1380水平(平面内)线性地伸展和竖直地(垂直于转向器主体的平面)抛物线地伸展。该楔形特征结构帮助捕获直接穿过转向器部分(而不通过反射表面转向)的光。经由TIR在耦合部分1370内导向光。在该特定方面，气隙可或可不存在于转向器部分的离开面与耦合部分的输入面之间。
离开耦合部分1370的光进入聚光器部分1380。在这方面，聚光器1380包括无楔形的直线性主体，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输出表面1384。聚光器1380可由使用上述构造材料的连续模塑制品制成。使用该配置，发光部件1310的中心与聚光器1380的中心在高度上对准或一致，因此允许减小的总体封装体尺寸。
可用于本说明书中的光源可包括发光二极管(LED)。“发光二极管”或“LED”是指发射光的二极管，不管发射出的是可见光、紫外光还是红外光，其中发射的光将具有在约430至700nm范围内的峰值波长。术语LED包括非相干光源(作为“LED”(不论是常规型还是超辐射型)销售的封闭或封装的半导体装置)、以及相干半导体装置诸如激光二极管，包括但不限于垂直腔面发射激光器(VCSEL)。“LED晶粒”是LED的最基本形态，即经半导体加工过程而制成的单个部件或芯片的形态。例如，LED晶粒可由一种或多种III族元素的组合和一种或多种V族元素的组合形成(III-V半导体)。合适的III-V半导体材料的示例包括氮化物(诸如氮化镓)和磷化物(诸如磷化镓铟)。还可使用其它类型的III-V材料以及元素周期表中其它族的材料。该部件或芯片可包括适用于应用能量以使装置通电的电触点。示例包括引线结合、卷带式自动结合(TAB)或倒装芯片结合。部件或芯片的各个层和其它功能元件通常以晶片级形成，然后可将加工好的晶片切成单个元件，以生产大量的LED晶粒。LED晶粒可被配置用于表面安装、芯片直接贴装或其它已知的安装配置。一些封装的LED通过在LED晶粒和相关联的反射杯上形成聚合物封装剂而制成。LED可在若干基底中的一个基底上生长。例如，GaN LED可通过在蓝宝石、硅和氮化镓上外延而生长。与本说明书一起使用的LED可包括具有GaN基底的高功率GaN LED，诸如购自加利福尼亚州弗里蒙特的Soraa有限公司(Soraa,Inc.,Fremont,CA)的那些LED。就本说明书而言，“LED”还应被视为包括通常称为OLED的有机发光二极管。
如本文所用，提取特征结构的多重峰是指两个或更多个提取特征结构，其中提取特征结构之间的间距小于提取特征结构的宽度并且小于相邻多重峰之间的间距。在一些实施方案中，提取特征结构具有沿提取特征结构的长度变化的宽度，以及在多重峰中的提取特征结构之间沿多重峰的长度变化的间隙。在这种情况下，提取特征结构的多重峰应当理解为是指两个或更多个提取特征结构，其中提取特征结构之间的最小间距小于提取特征结构的最大宽度并且小于相邻多重峰之间的间距。在一些实施方案中，在多重峰内的提取特征结构之间的最小间距是提取特征结构的最大宽度的0.5或0.25或0.1倍。
图1示出了光导100，其具有输入边缘102、相对边缘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包括两个提取特征结构118a和118b，并且多重峰116包括三个提取特征结构119a,119b和119c。提取特征结构119c具有高度H、宽度W，并且在提取特征结构119b和提取特征结构119c之间存在比W小的间距S。在一些实施方案中，提取特征结构的厚度或高度H可在约1微米至约30微米的范围内、或在约2微米至约20微米的范围内或者在约5微米至约15微米的范围内。在一些实施方案中，提取特征结构的宽度W可在约1微米至约30微米的范围内、或在约2微米至约20微米的范围内或者在约5微米至约15微米的范围内。
提取特征结构118a和提取特征结构118b具有凹进几何结构，并且在提取特征结构的内部与第二主表面108之间形成气阱135。如本文所用，凹进几何结构是指从材料表面朝向材料内部延伸的特征结构的几何结构(例如，图1的提取特征结构118a)。
提取特征结构119a具有面向输入边缘102的第一表面166a、面向相对边缘104的第二表面168a和顶角169a。第一表面166a在面向输入边缘102的第一表面166a的侧面上与第二主表面108成第一角度142a，并且第二表面168a在面向相对边缘104的第二表面168a的侧面上与第二主表面108成第二角度144a。在一些实施方案中，第一角度142a在约110度至约150度的范围内或在约120度至约145度的范围内。第一表面166a可具有曲率，使得第一角度142a从靠近第二主表面108处的基部的较低值变化为靠近顶角169a的较高值。例如，靠近第二主表面108第一角度142a可在约120度至130度的范围内，并且靠近顶角169a在约135度至145度的范围内。在一些实施方案中，第二角度144a在约90度至约120度的范围内或在约90度至约110度的范围内。在一些实施方案中，每个提取特征结构具有如图1所示的非对称形状。
第一表面166a限定相对于从输入边缘102沿第二主表面108延伸到相对边缘104的方向的第一倾斜度。第二表面168a限定相对于从输入边缘102沿第二主表面108延伸到相对边缘104的方向的第二倾斜度。在一些实施方案中，第二倾斜度的大小大于第一倾斜度的大小。第一倾斜度可在约0.5至约1.5的范围内，并且可从靠近第二主表面108处的基部的较低值变化为靠近顶角169a的较高值。第二倾斜度可在约-1.5至约-150的范围内。
光导100可通过热压在平坦而光滑的板(诸如抛光铬板)与结构化压印工具(诸如结构化镍压印工具)之间的聚合物片材制成。合适的聚合物包括PMMA或其它丙烯酸类聚合物、环状的烯烃聚合物(COP)，诸如ZEONOR 1420R(肯塔基州路易斯维尔的瑞翁化学品公司(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。合适的压印工具可通过机加工(诸如通过单点金刚石机加工)制备。示例性的金刚石车削系统和方法可包括和利用例如PCT已公布的专利申请号WO 00/48037(Campbell等人)以及美国专利号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结构，其比使用正(顶角相对于光导面向外)型棱镜和负(顶角相对于光导面向内)型棱镜的组合的方法易于制造。与此相反，本说明书的优选实施方案提供了光导，其中所有提取特征结构具有凹进几何结构。在一些实施方案中，凹进特征结构具有朝向光导的本体向内指向的顶角。如果所有提取特征结构具有凹进几何结构，那么对于成形带有提取特征结构的聚合物光导所需的模具更易于制造。
在一些实施方案中，在多重峰中的每个提取特征结构基本上相同，但多重峰的几何结构随着从输入边缘102到相对边缘104而变化。例如，提取特征结构118a可基本上与提取特征结构118b相同，但提取特征结构118a可不同于提取特征结构119a。在一些实施方案中，所有多重峰是具有两个提取特征结构的双峰，在其它实施方案中，所有多重峰是具有三个提取特征结构的三重峰。在其它实施方案中，可使用双峰和/或三重峰的组合，或者可使用带有四个或更多个提取特征结构的多重峰。
图2示出了光导200，其具有输入边缘202、相对边缘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。图2还示出了光导200的中心平面207。光导200可与被定位在第一主表面206上方的LCD显示器和在第二主表面208下方的反射镜一起使用。输入到输入边缘202中的光由多重峰215和多重峰216朝向LCD面板重定向，并且输入到输入边缘202中的光由多重峰217和多重峰218朝向反射镜重定向，该反射镜然后朝向LCD面板反射光。在一些实施方案中，多重峰包括在如图2所示的光导的两个主表面中。在其它实施方案中，多重峰包括在仅第一主表面206或仅第二主表面208中。
提取特征结构可具有随着从光导的输入边缘到相对边缘而变化的几何结构。例如，提取特征结构可具有带有中心区域的几何结构，该中心区域具有相对大的高度H，其在中心区域几乎恒定，但在靠近提取特征结构边缘的楔形区域渐缩至零。宽度W在中心区域也可为恒定的，并且在提取特征结构的边缘处渐缩至零。靠近光导的输入边缘的多重峰可具有小的中心区域和大的楔形区域，使得提取相对小量的入射光，而靠近相对边缘的多重峰可具有大的中心区域和小的楔形区域，使得提取相对大量的入射光。此类构造可用于生成基本上均匀的照明，因为靠近输入边缘的光强度基本上高于靠近相对边缘的光强度。
这在图3A-图5B中示出。图3A和图3B分别示出了多重峰315的俯视图和侧视图，其在这种情况下是具有两个提取特征结构318a和318b的双峰。提取特征结构318a包括第一表面366a和第二表面368a。类似地，提取特征结构318b包括第一表面366b和第二表面368b。提取特征结构318a包括第一楔形区域373a、第二楔形区域374a和中心区域376a。在这种情况下，中心区域376a在尺寸上能够与第一楔形区域373a和第二楔形区域374a相比。提取特征结构318b包括类似区域。多重峰315可在输入边缘与相对边缘之间的光导的中心区域使用。图4A和图4B示出了包括提取特征结构418a和提取特征结构418b的多重峰415的俯视图和侧视图。提取特征结构418a包括第一表面466a和第二表面468a。类似地，提取特征结构418b包括第一表面466b和第二表面468b。提取特征结构418a包括第一楔形区域473a、第二楔形区域474a和中心区域476a。在这种情况下，中心区域476a显著地大于第一楔形区域473a和第二楔形区域474a。提取特征结构418b包括类似区域。多重峰415可在靠近与输入边缘相对的边缘的光导的区域中使用。图5A示出了包括提取特征结构518a和提取特征结构518b的多重峰515的俯视图。提取特征结构518a包括第一楔形区域573a、第二楔形区域574a和中心区域576a。在这种情况下，中心区域576a远小于第一楔形区域573a和第二楔形区域574a。提取特征结构518b包括类似区域。多重峰515可在靠近输入边缘的光导的区域中使用。图5B示出了多重峰515的侧视图。
多重峰的各种几何特征结构可随着从光导的输入边缘到相对边缘而变化，以便产生均匀的输出光。这些特征结构包括提取特征结构的形状，例如中心区域的长度相对于楔形区域长度、提取特征结构的长度、提取特征结构之间的一个或多个间距，以及它们的组合。
在一些实施方案中，多重峰的长度随着从光导的输入边缘到相对边缘而变化，以便产生均匀的输出光。这在图6A中示出，图6A示出了具有输入边缘602、相对边缘604和多个多重峰615的光导600。多重峰615的提取特征结构具有从输入边缘602到相对边缘604增加的长度。在一些实施方案中，相邻提取特征结构沿长度方向可具有通过合并两个较短的提取特征结构赋予的形状，以由两个楔形区域的合并赋予在中心具有窄区域的较长的提取特征结构。这在图6B中示出，图6B示出了在合并区域中由提取特征结构618a和提取特征结构618b组成的多重峰的一部分。
在一些实施方案中，提取特征结构歪斜或倾斜，使得它们不与光传播方向正交。这在图6C中示出，图6C示出了具有输入边缘602c、相对边缘604c和多个多重峰615c的光导600c。光导具有从输入边缘602指向相对边缘604的传播方向693和正交方向696。多重峰615c在与传播方向693正交的平面内方向696成角度677的方向上延伸。在一些实施方案中，提取特征结构在与从输入边缘602c到相对边缘604c的方向693正交的平面内方向696成约0度至约45度角度677的方向上延伸。倾斜提取特征结构可允许光导的输出在不垂直显示表面的方向上被至少部分地准直。这可用于某些类型的显示器(诸如手表显示器)。
在一些实施方案中，多重峰之间的间距随着从光导的输入边缘到相对边缘而变化，以便产生均匀的输出光。间距可在光传播方向上变化，或间距可在与光传播方向正交的方向上变化，或间距可在两个方向上变化。这在图7和图8中示意性地示出。图7示出了具有输入边缘702、相对边缘704和多个多重峰715的光导700。光导具有从输入边缘702指向相对边缘704的传播方向793和正交方向796。在正交方向796上相邻多重峰715之间的间距从输入边缘702到相对边缘704减小。例如，靠近输入边缘702的间距733a大于靠近相对边缘704的间距733b。图8示出了具有输入边缘802、相对边缘804和多个多重峰815的光导800。光导具有从输入边缘802指向相对边缘804的传播方向893和正交方向896。在传播方向893上相邻多重峰815之间的间距从输入边缘802到相对边缘804减小。例如，靠近输入边缘802的间距833a大于靠近相对边缘804的间距833b。
图9A示出了包括光导900和光源960的发光面板，其可为例如背光源或前灯。光导900包括输入边缘902、相对边缘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被设置成将光注入输入边缘902中。光导900包括中心平面907。来自光源960的光970在空气中相对于平行于中心平面907的平面具有角θa。在光970进入光导900之后，其在光导900的介质中相对于平行于中心平面907的平面具有角θb。
图9B提供了包括提取特征结构918a和提取特征结构918b的多重峰915的放大视图。提取特征结构918a和提取特征结构918b分别包含气阱935a和气阱935b。提取特征结构918a包括第一表面966a和第二表面968a。类似地，提取特征结构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包括光线972、光线973、光线974和光线975。光线972以相对于第一表面966a的法线的入射角入射在提取特征结构918a的第一表面966a上，该入射角高于发生TIR的临界角。光线972经由TIR反射离开第一表面966a，并且在接近于垂直于第一主表面906的方向上离开光导900。
光线973以低于TIR的临界角的入射角入射在第一表面966a上，并且光线973通过表面966a透射到气阱935a中。然后光线973通过第二表面968a透射回到光导900中。光线973未达到提取特征结构918b，并且以高于TIR的临界角的入射角入射在光导900的第一主表面906上。光线973从第一主表面906反射，并且随后当它与在光导900中的另一个多重峰(例如，多重峰916或多重峰917)进行交互时从光导中被提取。
光线974以低于TIR的临界角的入射角入射在第一表面966a上，并且光线974通过第一表面966a透射到气阱935a中。然后光线974通过第二表面968a透射回到光导900中，在光导900处光线974以高于TIR的临界角的入射角入射在第二提取特征结构918b的第一表面966b上。光线974从第一表面966b反射，并在约垂直于光导900的第一主表面906的方向上离开光导900。
光线975以低于TIR的临界角的入射角入射在第一表面966a上，并且光线975通过表面966a透射到气阱935a中。然后光线975通过第二表面968a透射到光导900中。然后光线975以低于TIR的临界角的入射角入射在提取特征结构918b的第一表面966b上。光线975通过第一表面966b透射到气阱935b中。然后光线975入射在第二表面968b上，并且重新进入光导900，在光导900处光线975以高于TIR的临界角的入射角入射在第一主表面906上。光线975从第一主表面906反射，并且随后当它与在光导900中的另一个多重峰进行交互时从光导中被提取。
第一表面966a具有远离输入边缘弯曲的弯曲形状。在一些实施方案中，第一表面966a可包括一个或多个平坦的或弯曲部分。
多重峰提取器可保留或改善源极光的准直。在一些实施方案中，当光离开LCD面板时，光相对于显示器的至少一个轴线的半最大功率半角宽不超过约35度、或不超过约30度、或不超过约25度。在一些实施方案中，来自光导的光照明LCD面板，并且当光离开LCD面板时，光相对于显示器的两个轴线的半最大功率半角宽不超过约35度、或不超过约30度、或不超过约25度。
如本文所用，层、部件或元件被描述为彼此相邻。层、部件或元件可通过直接接触、通过一种或多种其它部件连接或通过彼此保持在一起或彼此附接而彼此相邻。直接接触的层、部件或元件被描述为紧邻。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中使用的表示特征结构尺寸、数量和物理性质的所有数字应该理解为在所有情况下均被术语“约”修饰。
如果在本文中使用，那么空间相关的术语，包括但不限于“下部”、“上部”、“下面”、“下方”、“上方”、和“在顶部上”用于方便描述一个或多个元件相对于另一个元件的空间关系。除了附图中示出的或本文所述的具体取向外，此类空间相关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转或倒转，那么先前描述为在其它元件下方或下面的部分应当在那些其它元件上方。
实施例
实施例1
层压显示单元的模拟使用SolidWorks 2013(可从华盛顿州沃尔瑟姆的SolidWorks公司(SolidWorks Corp.,Waltham WA)商购获得的模拟软件)进行。在模拟中，将分布在直径为1cm的圆上的静态1牛顿力施加到19cm×24.5cm的覆盖玻璃的中心并且中心位于覆盖玻璃上，其中显示器中的其它层具有18cm×23.5cm的维度。在18cm×23.5cm边界处的挠曲设定为零，并计算在显示器中心处的最大挠曲。采用的覆盖玻璃为600微米厚的玻璃，采用的液晶面板(LCP)为400微米厚的玻璃，采用的背光单元(BLU)为500微米厚的PMMA，并且采用的高模量层(HML)为200微米厚的玻璃。每个玻璃层使用68.935GPa的杨氏模量和0.23的泊松比建模。背光单元被视为是具有2.77GPa的杨氏模量的PMMA，并且PMMA的泊松比被视为具有忽略不计的影响，所以其在模拟中设定为零。
所得的最大挠曲在下表中给出。
构造 总厚度(微米) 挠曲(微米)
覆盖玻璃+LCP 1000 34.4
覆盖玻璃+LCP+BLU 1500 31.0
覆盖玻璃+LCP+BLU+HML 1700 10.7
覆盖玻璃+LCP模拟得到代表常规的LCD显示单元的挠曲，因为在此类显示单元中，BLU未层压到覆盖玻璃+LCP，并且因此对于覆盖玻璃+LCP+BLU系统将不产生所报告的挠曲上的附加减少。与常规的LCD系统相比，在层压叠堆中HML的添加显著地降低挠曲。这示出了本说明书的层压显示单元允许制成具有能与常规的显示器相比的厚度，但具有显著改善的硬度的显示器。
实施例2
如实施例1一样执行模拟，不同的是覆盖玻璃被1微米厚的玻璃层替代以建模不包括覆盖玻璃的影响。所得的最大挠曲在下表中给出，其中忽略1微米厚的覆盖玻璃。
构造 总厚度(微米) 挠曲(微米)
LCP 400 475
LCP+BLU 900 230
LCP+BLU+HML 1100 29
这示出了本说明书的层压显示单元允许制成比常规的显示器硬，并且显著地比常规的显示器薄且轻(因为使用较少的总玻璃厚度)的显示器。
实施例3
如实施例2一样执行模拟，不同的是高模量层用具有105GPa的杨氏模量的200微米厚的复合材料板替代，所述复合材料板代表氧化铝纤维/铝复合材料和连续长丝氧化陶瓷纤维/铝复合材料。
构造 总厚度(微米) 挠曲(微米)
LCP+BLU+HML 1100 22
这示出了本说明书的层压显示单元允许制成显著地比常规的显示器硬，并且显著地比常规的显示器薄且轻的显示器。
除非另外指明，否则附图中元件的描述应被理解为同样适用于其它附图中的对应元件。不应当将本发明视为限于上述的特定实施方案，因为详细描述此类实施方案是为了有助于说明本发明的各个方面。相反，本发明应被理解为涵盖本发明的所有方面，包括落在所附权利要求书及其等同物所定义的本发明的范围内的各种修改、等同工艺和替代装置。

Claims (20)

1.一种层压显示单元，包括：
光导，所述光导具有第一主表面、与所述第一主表面相背对的第二主表面、输入边缘以及相对边缘，所述光导具有折射率ng；
紧邻所述光导的所述第一主表面设置的第一材料，所述第一材料具有折射率n1；
紧邻所述光导的所述第二主表面设置的第二材料，所述第二材料具有折射率n2；
LCD面板，所述LCD面板与所述第一主表面相邻地层压到所述光导上；和
第一高模量层，所述第一高模量层与所述第二主表面相邻地层压到所述光导上，
其中n最大为n1和n2中的较大者，并且ng比n最大大约1.05倍，并且其中所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者包括多个多重峰，每个多重峰包括两个或更多个提取特征结构。
2.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中ng比n最大大约1.1倍。
3.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中ng比n最大大约1.2倍。
4.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中n1在约1.2至约1.5的范围内，n2在约1.2至约1.5的范围内，并且ng除以n最大在约1.05至约1.4的范围内。
5.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中所述第一材料和所述第二材料中的至少一者选自由以下项组成的组：硅氧烷粘合剂、纳米空隙材料、溶胶-凝胶、气凝胶和含氟材料。
6.根据权利要求1所述的层压显示单元，还包括在所述LCD面板与所述第一材料之间的一个或多个光学膜。
7.根据权利要求6所述的层压显示单元，其中所述一个或多个光学膜包括反射偏振片以及在所述反射偏振片与所述LCD面板之间的第一粘合剂层。
8.根据权利要求1所述的层压显示单元，还包括在所述第二材料与所述高模量层之间的一个或多个聚合物膜。
9.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中所述光导包括如下所述的提取特征结构：所述提取特征结构被设置成将注入所述光导中的光重定向通过所述LCD面板，使得当所述光离开所述LCD面板时，所述光相对于显示器的至少一个轴线的半最大功率半角宽不超过约30度。
10.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中所述提取特征结构为包含气阱的凹进特征结构。
11.根据权利要求10所述的层压显示单元，其中第一提取特征结构包括具有第一长度的中心区域和具有小于所述第一长度的第二长度的楔形区域，并且第二特征结构包括具有第三长度的中心区域和具有大于所述第三长度的第四长度的楔形区域。
12.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中所述多个多重峰包括在相邻多重峰之间的间距，在相邻多重峰之间的间距从所述输入边缘到所述相对边缘减小。
13.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中所述提取特征结构的长度从所述输入边缘到所述相对边缘增加。
14.根据权利要求1所述的层压显示单元，还包括层压到所述LCD面板的背向所述光导的一侧上的第二高模量层。
15.根据权利要求1所述的层压显示单元，还包括在所述LCD面板的背向所述光导的一侧上的硬质涂膜层。
16.根据权利要求1所述的层压显示单元，其中所述层压显示单元的总厚度小于约1.3mm，并且其中当所述层压显示单元被支撑在约18cm乘23.5cm的矩形区域的边界处时，当经受分布在所述矩形区域的中心的1cm直径的圆形区域上1N的负载时，所述层压显示单元表现出小于35微米的挠曲。
17.一种层压显示单元，包括：
光导，所述光导具有第一主表面、与所述第一主表面相背对的第二主表面、输入边缘以及相对边缘，所述光导具有折射率ng；
紧邻所述光导的所述第一主表面设置的第一材料，所述第一材料具有折射率n1；
紧邻所述光导的所述第二主表面设置的第二材料，所述第二材料具有折射率n2；
LCD面板，所述LCD面板与所述第一主表面相邻地层压到所述光导上；
第一高模量层，所述第一高模量层与所述第二主表面相邻地层压到所述光导上；和
光源，所述光源被设置成将光注入所述光导的所述输入边缘中，
其中n最大为n1和n2中的较大者，并且注入所述光导中的所述光被至少部分地准直，使得注入所述光导中的所述光的至少90％相对于基本上平行于所述光导的中心平面的平面的角度不超过约n最大/ng的反余弦。
18.根据权利要求17所述的层压显示单元，其中所述光源包括：
发光部件，所述发光部件发射具有第一纵横比的光；和
转换器单元，所述转换器单元包括接收来自所述发光部件的所述光的变形光导、接收来自所述变形光导的光并使所述光转向的转向器阵列、以及收集从所述转向器阵列接收的光的聚光器，其中所述聚光器输出具有第二纵横比的光，所述第二纵横比大于所述第一纵横比，并且其中由所述聚光器输出的所述光的有效高度低于由所述发光部件发射的所述光的有效高度。
19.根据权利要求17所述的层压显示单元，其中所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者包括多个多重峰，每个多重峰包括包含气阱的两个或更多个凹进提取特征结构。
20.一种层压显示单元，包括：
光导，所述光导具有第一主表面、与所述第一主表面相背对的第二主表面、输入边缘以及相对边缘，所述光导具有折射率ng；
紧邻所述光导的所述第一主表面设置的第一材料，所述第一材料具有折射率n1；
紧邻所述光导的所述第二主表面设置的第二材料，所述第二材料具有折射率n2；
LCD面板，所述LCD面板与所述第一主表面相邻地层压到所述光导；
高模量层，所述高模量层层压到所述LCD面板的背对所述光导的一侧上，
其中所述光导包含透明的高模量材料，并且其中n最大为n1和n2中的较大者，并且ng比n最大大约1.05倍，并且其中所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一者包括多个多重峰，每个多重峰包括两个或更多个提取特征结构。
CN201580018705.9A 2014-04-16 2015-04-07 层压显示单元 Pending CN106164756A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/254,678 2014-04-16
US14/254,678 US9599766B2 (en) 2014-04-16 2014-04-16 Laminated display unit
PCT/US2015/024715 WO2015160572A1 (en) 2014-04-16 2015-04-07 Laminated display unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106164756A true CN106164756A (zh) 2016-11-23

Family

ID=54321894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580018705.9A Pending CN106164756A (zh) 2014-04-16 2015-04-07 层压显示单元

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9599766B2 (zh)
EP (1) EP3132310A4 (zh)
KR (1) KR20160145674A (zh)
CN (1) CN106164756A (zh)
TW (1) TW201602662A (zh)
WO (1) WO2015160572A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109782487A (zh) * 2019-02-19 2019-05-21 惠州市华星光电技术有限公司 液晶显示器

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107949801A (zh) 2015-08-26 2018-04-20 3M创新有限公司 准直阶梯楔光导
US10698267B2 (en) * 2017-05-04 2020-06-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Protective layers in display device
US11426818B2 (en) 2018-08-10 2022-08-30 The Research Foundation for the State University Additive manufacturing processes and additively manufactured products
CN114286764A (zh) * 2019-08-30 2022-04-05 匹兹堡玻璃工厂有限责任公司 光导玻璃窗
CN113740953B (zh) * 2020-05-27 2024-08-09 中强光电股份有限公司 导光板及光源模块
DE102020123873A1 (de) * 2020-09-14 2022-03-17 Preh Gmbh Funktionsanzeige zur selektiven Anzeige von Schaltfunktionen und/oder Schaltzuständen repräsentierenden Symbolen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121371A (zh) * 1993-04-19 1996-04-24 布莱特维技术股份有限公司 具有多次反射光注入系统并采用微棱镜的背照光照明系统
CN101542191A (zh) * 2006-11-20 2009-09-23 夏普株式会社 背光装置及显示器
CN102128388A (zh) * 2010-01-12 2011-07-20 欧姆龙株式会社 面光源装置及液晶显示装置
CN102171593A (zh) * 2008-08-08 2011-08-31 3M创新有限公司 具有粘弹性层的用于控制光的光导
CN102754003A (zh) * 2010-02-10 2012-10-24 3M创新有限公司 具有粘弹性层的照明装置
US20120287674A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-15 Flex Lighting Ii, Llc Illumination device comprising oriented coupling lightguides
TW201339711A (zh) * 2012-02-17 2013-10-01 3M Innovative Properties Co 背光系統

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6322236B1 (en) 1999-02-09 2001-11-27 3M Innovative Properties Company Optical film with defect-reducing surface and method for making same
JP4059692B2 (ja) 2001-04-24 2008-03-12 シャープ株式会社 照明装置およびそれを備える表示装置ならびに導光板
WO2002099474A1 (fr) * 2001-06-01 2002-12-12 Daicel Chemical Industries, Ltd. Film de diffusion de lumiere, dispositif d'eclairage de surface et dispositif d'affichage a cristaux liquides
US7595934B2 (en) 2002-03-26 2009-09-29 Brilliant Film Llc Integrated sub-assembly having a light collimating or transflecting device
JP2005268201A (ja) 2004-02-20 2005-09-29 Omron Corp 面光源装置
US7350442B2 (en) 2005-11-15 2008-04-01 3M Innovative Properties Company Cutting tool having variable movement in a z-direction laterally along a work piece for making microstructures
US20070139576A1 (en) 2005-12-21 2007-06-21 Alexander Hunt Display module for an electronic device
US7328638B2 (en) 2005-12-27 2008-02-12 3M Innovative Properties Company Cutting tool using interrupted cut fast tool servo
KR100813255B1 (ko) 2006-06-02 2008-03-13 삼성전자주식회사 고출력 도광판 및 이를 채용한 백라이트 유닛
US7655283B2 (en) 2006-06-27 2010-02-02 3M Innovative Properties Company Rigid optical laminates and methods of forming the same
WO2010082952A1 (en) 2009-01-13 2010-07-22 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Large area light panel and screen
CN102449508B (zh) 2009-04-15 2014-12-17 3M创新有限公司 光学膜
US8917447B2 (en) 2010-01-13 2014-12-23 3M Innovative Properties Company Microreplicated film for attachment to autostereoscopic display components
US20120051705A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 Skc Haas Display Films Co., Ltd. Optical sheet with laminated double-sided light guide plate
CN104808270B (zh) 2010-12-04 2017-08-15 3M创新有限公司 照明组件及其形成方法
TWI557477B (zh) 2012-02-03 2016-11-11 中強光電股份有限公司 光源模組
CN104471469A (zh) 2012-02-17 2015-03-25 3M创新有限公司 变形光导
EP2872537A1 (en) 2012-07-13 2015-05-20 3M Innovative Properties Company Hardcoats comprising alkoxylated multi (meth)acrylate monomers
US8944662B2 (en) 2012-08-13 2015-02-03 3M Innovative Properties Company Diffractive luminaires
WO2014089289A1 (en) 2012-12-05 2014-06-12 3M Innovative Properties Company Anamorphic optical package
TW201510823A (zh) * 2013-09-11 2015-03-16 Wintek Corp 光學式觸控面板以及觸控顯示面板

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121371A (zh) * 1993-04-19 1996-04-24 布莱特维技术股份有限公司 具有多次反射光注入系统并采用微棱镜的背照光照明系统
CN101542191A (zh) * 2006-11-20 2009-09-23 夏普株式会社 背光装置及显示器
CN102171593A (zh) * 2008-08-08 2011-08-31 3M创新有限公司 具有粘弹性层的用于控制光的光导
CN102128388A (zh) * 2010-01-12 2011-07-20 欧姆龙株式会社 面光源装置及液晶显示装置
CN102754003A (zh) * 2010-02-10 2012-10-24 3M创新有限公司 具有粘弹性层的照明装置
US20120287674A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-15 Flex Lighting Ii, Llc Illumination device comprising oriented coupling lightguides
TW201339711A (zh) * 2012-02-17 2013-10-01 3M Innovative Properties Co 背光系統

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109782487A (zh) * 2019-02-19 2019-05-21 惠州市华星光电技术有限公司 液晶显示器

Also Published As

Publication number Publication date
US9599766B2 (en) 2017-03-21
EP3132310A4 (en) 2018-03-21
TW201602662A (zh) 2016-01-16
KR20160145674A (ko) 2016-12-20
US20150301271A1 (en) 2015-10-22
EP3132310A1 (en) 2017-02-22
WO2015160572A1 (en) 2015-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106164756A (zh) 层压显示单元
CN1289952C (zh) 前照亮显示器
CN106164721B (zh) 光导
KR101299528B1 (ko) 측면 방출형 발광다이오드용 렌즈, 이를 구비하는 백라이트유닛 및 표시장치
US8172447B2 (en) Discrete lighting elements and planar assembly thereof
CN102326020B (zh) 面状照明装置和具备该装置的显示装置
US20070257270A1 (en) Led package with wedge-shaped optical element
JP2009503793A (ja) バックライトおよびフロントライト用のエテンデュ保存型照明光学部品
WO2008011377A2 (en) Led package with converging extractor
WO2007130928A2 (en) Led package with converging optical element
TW200925501A (en) Compact optical system and lenses for producing uniform collimated light
JP2010515092A (ja) 発光アプリケーションのための光取り込み構造
KR20010062552A (ko) 조명 장치
WO2007054848A1 (en) Thin and efficient light collimating device
US20200150331A1 (en) Light Guide Plate, Method of Fabricating Light Guide Plate, Backlight Module, Display Device
WO2007130935A1 (en) Led package with encapsulated converging optical element
TW201224602A (en) Back light module and assembly method of back light module
US10690839B2 (en) Reflective polarizing module for enabling bending reduction and back light unit having same
WO2008083188A2 (en) Led light source with converging extractor in an optical element
TWI735591B (zh) 包括結構化反射器之循環背光
KR101268085B1 (ko) 접합패턴이 형성된 광학시트를 가지는 광학시트 모듈
TW201004001A (en) Close proximity collimator for LED
TW201221826A (en) Light source for crystal lamp
WO2020245236A1 (en) Light-coupling unit with micro-grooves
TW200933085A (en) Illumination system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161123

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication