JP2013525955A - フィルムベースのライトガイドを備える照明デバイス - Google Patents
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Abstract
【選択図】図62
Description
本出願は、2010年4月16日に出願された「Replaceable illuminated signage system for cooler doors」と題する米国特許仮出願第61/325,266号、2010年4月16日に出願された「Manufacturing device for ultra−low profile film lightguide」と題する米国特許仮出願第61/325,252号、2010年4月16日に出願された「Processing method for optical film lightguide and coupling system」と題する米国特許仮出願第61/325,269号、2010年4月16日に出願された「Method and apparatus for aligning lightguides in a coupling system」と題する米国特許仮出願第61/325,271号、2010年4月16日に出願された「Center aligned lighting configuration for ultra−thin LED backlight system for LCDs」と題する米国特許仮出願第61/325,272号、2010年4月16日に出願された「Low profile battery powered lightguide」と題する米国特許仮出願第61/325,275号、2010年4月16日に出願された「Method and apparatus for enhanced LCD backlight」と題する米国特許仮出願第61/325,277号、2010年4月16日に出願された「Film coupling system with light propagation modifications」と題する米国特許仮出願第61/325,280号、2010年4月16日に出願された「Heatsinking methods for compact film light guide systems」と題する米国特許仮出願第61/325,282号、2010年4月16日に出願された「Lamination method for a multi−layer optical lightguide film」と題する米国特許仮出願第61/325,262号、2010年4月16日に出願された「Edge−enhancement for film coupling technology」と題する米国特許仮出願第61/325,270号、2010年4月16日に出願された「Colored surface illumination by mixing dyes and scattering features into ink」と題する米国特許仮出願第61/325,265号、2010年5月24日に出願された「Light emitting device comprising a film−based lightguide」と題する米国特許仮出願第61/347,567号、2010年7月12日に出願された「Film lightguide with light redirecting elements」と題する米国特許仮出願第61/363,342号、2010年7月28日に出願された「Light emitting device with optical redundancy」と題する米国特許仮出願第61/368,560号、2010年8月27日に出願された「Light emitting device comprising a lightguide film」と題する米国特許仮出願第61/377,888号、2010年9月9日に出願された「Light emitting device with externally or internally controlled output」と題する米国特許仮出願第61/381,077号、2010年11月18日に出願された「Light emitting device comprising a lightguide film and light turning optical element」と題する米国特許仮出願第61/415,250号、2010年12月21日に出願された「Light emitting device comprising a removable and replaceable lightguide」と題する米国特許仮出願第61/425,328号、2011年2月11日に出願された「Front illumination device comprising a film−based lightguide」と題する米国特許仮出願第61/441,871号、2011年3月9日に出願された「Illumination device comprising a film−based lightguide」と題する米国特許仮出願第61/450,711号に基づく優先権を主張するものであり、そのそれぞれのすべての内容が参照により本明細書に組み込まれる。
「エレクトロルミネッセント標識」は、本明細書では、その上の説明文(legend)、メッセージ、イメージ、又は印が、電気的に励起可能な照明源によって形成される又はより明らかにされる、情報を表示するための手段として定義される。これは、照らされたカード、透明性、ピクチャ、印刷されたグラフィックス、蛍光標識、ネオンサイン、チャネル文字標識、ライトボックス標識、バス停留所の標識、照らされた広告標識、EL(エレクトロルミネッセント)標識、LED標識、エッジライト標識、広告ディスプレイ、液晶ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、購買時点広告ディスプレイ、方向案内標識、照らされたピクチャ、及び他の情報表示標識を含む。エレクトロルミネッセント標識は、自己発光型(self−luminous)(放射性(emissive))、背面照射型(back−lit)、前面照射型(front−lit)、エッジ照射型(edge−lit)、導波管照射型、又は他の構成とすることができ、イメージ又は印をもたらするために光源からの光が静的又は動的手段を通して誘導される。
一実施形態では、発光デバイスは、第1の光源、光入力カプラ、光混合領域、及び光抽出機能部を伴う光放出領域を備えるライトガイドを備える。一実施形態では、第1の光源は第1の光源発光面を有し、光入力カプラは、第1の光源からの光を受光し、複数の結合ライトガイドを通して内部全反射によって光入力カプラを通して光を伝送するために配置される入力面を備える。この実施形態では、結合ライトガイドを出る光は、光混合領域において再結合され及び混合され、内部全反射を通してライトガイド又はライトガイド領域内を誘導される。ライトガイド内で、入射光の一部は、光の角度がライトガイドの臨界角よりも小さいとすぐに光抽出領域内で光抽出機能部によって或る条件に誘導され、誘導された光がライトガイド発光面を通してライトガイドを出る。
一実施形態では、光入力カプラは、光源から放出された光を受光し、且つ光をライトガイドの中に運ぶために配置される、複数の結合ライトガイドを備える。一実施形態では、複数の結合ライトガイドは、それらが少なくとも1つの縁上で切断されないまま残るが、光をストリップの少なくとも1つの縁又は表面を通して結合するためにライトガイドから実質的に独立して回転させ又は位置決めする(又は平行移動させる)ことができるようにライトガイドフィルムから切断されたストリップである。別の実施形態では、複数の結合ライトガイドは、ライトガイドフィルムから切断されず、光源及びライトガイドに別々に光学的に結合される。一実施形態では、光入力カプラは、光混合領域において一緒に接合される結合ライトガイドに光学的に結合される少なくとも1つの光源を備える。別の実施形態では、光入力カプラは、光がストリップのグループ分け又は配置の縁を通して入ってもよいようにグループ分けして配置されるフィルムの領域から切断されたストリップ区域の集合体である。別の実施形態では、発光デバイスは、コア材料のコア領域及びコア材料よりも低い屈折率をもつコア材料の少なくとも1つの面又は縁上のクラッド材料のクラッド領域又はクラッド層を備える光入力カプラを備える。他の実施形態では、光入力カプラは、複数の結合ライトガイドを備え、少なくとも1つのストリップの面上に入射する光源からの光の一部は、導波管の状態で伝搬するようにライトガイドの中に誘導される。光入力カプラはまた、ストリップ折り畳みデバイス、ストリップ保持要素、及び入力面光学要素からなる群から選択された少なくとも1つを備えてもよい。
一実施形態では、発光デバイスは、蛍光灯、円筒形冷陰極蛍光灯、平面蛍光灯、発光ダイオード、有機発光ダイオード、電界放出ランプ、ガス放電ランプ、ネオン灯、フィラメント灯、白熱灯、エレクトロルミネッセント灯、ラジオ蛍光灯(radiofluorescent lamp)、ハロゲン灯、白熱灯、水銀灯、ナトリウム灯、高圧ナトリウム灯、メタルハライド灯、タングステン灯、炭素アーク灯、エレクトロルミネッセント灯、レーザ、光バンドギャップベースの光源、量子ドットベースの光源、高効率プラズマ光源、マイクロプラズマランプからなる群から選択された少なくとも1つの光源を備える。発光デバイスは、ライトガイドの対向する側部、ライトガイドの直交する側部、ライトガイドの3つ以上の側部、又は実質的に平坦なライトガイドの4つの側部上にアレイに配置された複数の光源を備えてもよい。光源のアレイは、個別のLEDパッケージが少なくとも1つのLEDダイを備える、直線アレイであってもよい。別の実施形態では、発光デバイスは、光入力面の方に光を放出するために配置される複数の光源を1つのパッケージ内に備える。一実施形態では、発光デバイスは、1、2、3、4、5、6、8、9、10個、又は10個よりも多い光源を備える。別の実施形態では、発光デバイスは、発光フィルム又はシートとして光を放出するために配置される有機発光ダイオードを備える。別の実施形態では、発光デバイスは、ライトガイドの中に光を放出するために配置される有機発光ダイオードを備える。
一実施形態では、発光デバイスは、複数のLED又はLEDパッケージを備え、複数のLED又はLEDパッケージはLEDのアレイを備える。アレイコンポーネント(LED又は電気コンポーネント)は、単一の回路基板に物理的に(及び/又は電気的に)結合されてもよく、又はそれらは、物理的に直接結合されてもよいし又はされなくてもよい複数の回路基板に結合されてもよい(すなわち、例えば同じ回路基板上ではない)。一実施形態では、LEDのアレイは、赤色LED、緑色LED、青色LED、及び白色LEDからなる群から選択された少なくとも2つを備えるアレイである。この実施形態では、製造又はコンポーネントの変化に起因する白色点の変化を低減させることができる。別の実施形態では、LEDアレイは、少なくとも1つの青みを帯びた白色LED及び1つの赤色LEDを備える。この実施形態では、CRI、すなわち演色評価数(Color Rendering Index)は、青みを帯びた白色LED単独の照明よりも高い。一実施形態では、光放出領域、発光面、照明器具、発光デバイス、発光デバイスを備える白色モードで駆動するディスプレイ、及び標識からなる群から選択された少なくとも1つのCRIは、70、75、80、85、90、95、及び99からなる群から選択された1つよりも大きい。別の実施形態では、光放出領域、発光面、照明器具、発光デバイス、発光デバイスを備える白色モードで駆動するディスプレイ、及び標識からなる群から選択された少なくとも1つのNIST Color Quality Scale(CQS)は、70、75、80、85、90、95、及び99からなる群から選択された1つよりも大きい。別の実施形態では、発光デバイスを備えるディスプレイは、NTSC規格の色域の70%、80%、85%、90%、95%、100%、105%、110%、120%、及び130%を超える色域を有する。別の実施形態では、LEDアレイは、白色LED、緑色LED、及び赤色LEDを備える。別の実施形態では、LEDアレイは、少なくとも1つの緑色LED及び青色LEDと、1つのタイプが他のタイプの赤色LEDよりも低い発光効率又はより低い波長を有する2つのタイプの赤色LEDとを備える。本明細書で用いられる場合の白色LEDは、蛍光体により変換される青色LED又は蛍光体により変換されるUV LEDであってもよい。
一実施形態では、発光デバイスは、光を1つ又は複数の光入力カプラ若しくは1つ又は複数の結合ライトガイドの表面の中に結合するために配置される1つ又は複数のレーザを備える。一実施形態では、1つ又は複数の光源の発散度は、20ミリラジアン、10ミリラジアン、5ミリラジアン、3ミリラジアン、及び2ミリラジアンからなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、光混合領域は、ライトガイドの光放出領域又は発光デバイスの光放出面領域の中に入る前の光混合領域内の1つ又は複数のレーザからの光の角度FWHMを増加させる光散乱又は光反射領域を備える。さらなる実施形態では、光混合領域内の光散乱領域は、5ミリラジアン未満の発散度をもつ532nmレーザダイオードを伴う領域においてフィルムの大面積の表面の法線方向に測定したときに、50度、40度、30度、20度、10度、5度、及び2度からなる群から選択された1つ未満である伝送された光の角度FWHMをもつ体積(volumetric)又は表面光散乱領域である。さらなる実施形態では、光混合領域におけるディフューザのヘイズは、フィルムの大面積の表面の法線方向に(例えば発光面に平行に)測定したときに、50%、40%、30%、20%、10%、5%、及び2%からなる群から選択された1つ未満である。
一実施形態では、発光デバイスは2つ以上の光源を備え、2つの光源の相対的な出力は、ライトガイドの光放出領域又は領域において重なる複数のライトガイドを備える発光デバイス上の光出力領域において所望の色を達成するように調節される。例えば、一実施形態では、発光デバイスは、光を結合ライトガイドのスタックの光入力面の中に結合するために配置される赤色LED、緑色LED、及び青色LEDを備える。光は、ライトガイド内で混合され、ライトガイドの光放出領域において出力される。赤色LED及び青色LEDをオンにすることによって、例えば、1つには、紫色に色づいた光放出領域を達成することができる。別の実施形態では、光源の相対的な光出力は、発光デバイスの光学要素における一様でないスペクトル吸収を補償するために調節される。例えば、一実施形態では、光放出領域が特定の領域において実質的に白色光出力を有するようにライトガイドにおけるより多くの青色光吸収(又は青色光散乱)を補償するためにミリワットの青色LEDの出力は、ミリワットの赤色出力よりも高いレベルに増加する。
一実施形態では、光を単一の光入力カプラ又は1つよりも多い光入力カプラの中に結合するために複数のLEDアレイが配置される。さらなる実施形態では、回路基板上に配置される複数のLEDは、光放出領域を備える発光デバイスの複数の側部の方に光を誘導する複数の光入力カプラの中に光を結合するために配置される。さらなる実施形態では、発光デバイスは、表面に垂直な角度で光放出領域の中央を見たときにLEDアレイ及び光入力カプラが見えないように発光デバイスの光放出領域の後ろに折り畳まれるLEDアレイ及び光入力カプラを備える。別の実施形態では、発光デバイスは、発光デバイスの底部領域から光放出領域の中に光を誘導するために配置される少なくとも1つの光入力カプラの中に光を結合するために配置される単一のLEDアレイを備える。一実施形態では、発光デバイスは、それぞれ第1の光入力カプラ及び第2の光入力カプラの中に光を結合するために配置される第1のLEDアレイ及び第2のLEDアレイを備え、第1の光入力カプラ及び第2の光入力カプラは、発光デバイスのそれぞれ頂部領域及び底部領域から光放出領域の中に光を誘導するために配置される。さらなる実施形態では、発光デバイスは、発光デバイスのそれぞれ底部領域、左領域、及び右領域から光放出領域の中に光を誘導するために配置されるそれぞれ第1の光入力カプラ、第2の光入力カプラ、及び第3の光入力カプラの中に光を結合するために配置される第1のLEDアレイ、第2のLEDアレイ、及び第3のLEDアレイを備える。別の実施形態では、発光デバイスは、発光デバイスのそれぞれ底部領域、左領域、右領域、及び頂部領域から光放出領域の中に光を誘導するために配置されるそれぞれ第1の光入力カプラ、第2の光入力カプラ、第3の光入力カプラ、及び第4の光入力カプラの中に光を結合するために配置される第1のLEDアレイ、第2のLEDアレイ、第3のLEDアレイ、及び第4のLEDアレイを備える。
別の実施形態では、LEDは、蛍光体と組み合わされた青色又は紫外LEDである。別の実施形態では、発光デバイスは、第1の活性化エネルギーをもつ光源と、第1の活性化エネルギーの第1の部分を第1の波長とは異なる第2の波長に変換する波長変換材料を含む。別の実施形態では、発光デバイスは、フルオロフォア、蛍光体、蛍光色素、無機蛍光体、光バンドギャップ材料、量子ドット材料、蛍光タンパク質、融合タンパク質、特定の官能基へのタンパク質に付着したフルオロフォア(アミノ基(活性エステル、カルボン酸塩、イソチオシアネート、ヒドラジンのような)、カルボキシル基(カルボジイミド)、チオール(マレイミド、アセチルブロミド)、アジド(クリックケミストリーを介して又は非特異的に(グルタルアルデヒド)))、量子ドットフルオロフォア、小分子フルオロフォア、芳香族フルオロフォア、共役フルオロフォア、蛍光色素、及び他の波長変換材料からなる群から選択された少なくとも1つの波長変換材料を含む。
一実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、結合ライトガイドのアレイを備え、フィルムは、その周辺に沿って境界縁を備える。一実施形態では、光入力カプラは、光カプラ入力面を形成する複数の境界縁をもつ結合ライトガイドの集合体を備える。別の実施形態では、光学要素は、光源と少なくとも1つの結合ライトガイドとの間に配置され、光学要素は、光カプラ入力面を通して光源からの光を受光する。幾つかの実施形態では、入力面は、光がピット、突出部、又は他の粗い表面機能部から前方又は後方に散乱しないように実質的に研磨される、平らである、又は光学的に平滑である。幾つかの実施形態では、光学要素は、光学要素のない又は平らな入力面をもつ場合よりも多くの光がライトガイド内の臨界角よりも大きい角度でライトガイドの中に再誘導されるように、入力面として(少なくとも1つの結合ライトガイドに光学的に結合されるときに)又は別個の少なくとも1つの結合ライトガイドに光学的に結合される光学要素として、光の再誘導を提供するために光源と少なくとも1つの結合ライトガイドとの間に配置される。別の実施形態では、入力面は、平らな入力面で起こるよりも光源から受光した光のより多くをライトガイド内の臨界角よりも大きいライトガイド内の角度に屈折させるために湾曲される。別の実施形態では、光学要素は、入射光を屈折させる半径方向の又は直線フレネルレンズ機能部を備える。別の実施形態では、光学要素は、屈折性TIRハイブリッドフレネルレンズ(例えば1.5未満の低いF/#を有するもの)を備える。さらなる実施形態では、光学要素は、反射及び屈折光学要素である。一実施形態では、光入力面は、機械加工、切断、研磨、形成、成形、又は他の方法でライトガイドカプラから材料を除去し又は材料を付加して、平滑な、湾曲した、丸みをつけられた、凹形、凸形、リグ付き、溝付き、マイクロ構造化された、ナノ構造化された、又は所定の表面形状をもたらすことによって形成されてもよい。別の実施形態では、光入力カプラは、光源からの光を集める及び均一性を増加させるように設計される光学要素を備える。こうした光学要素は、どのようにしてそれらが形成されたかに関係なくマイクロスケール機能部又はナノスケール機能部をもつフライズアイ(fly’s eye)レンズ、マイクロレンズアレイ、一体のレンズ、レンチキュラレンズホログラフィック又は他の拡散要素を含むことができる。別の実施形態では、光入力カプラは、少なくとも1つのライトガイド及び少なくとも1つの光源に光学的に結合される。別の実施形態では、光学要素は、回折要素、ホログラフィック要素、レンチキュラ要素、レンズ、平坦な窓、屈折要素、反射要素、導波管結合要素、反射防止コーティングされた要素、平坦な要素、及び結合ライトガイド、光学接着剤、UV硬化接着剤、及び感圧接着剤からなる群から選択された少なくとも1つの形成された部分又は領域からなる群から選択される少なくとも1つである。光カプラ又はその中の要素は、少なくとも1つの光伝送材料からなってもよい。別の実施形態では、光入力カプラ、若しくは光入力窓、光入力レンズ、又は光入力面の要素はシリコーン材料であり、200時間にわたる摂氏150度への露出に起因するASTM D1003光線透過率の変化は、0.5%、1%、2%、3%、4%、及び5%からなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、結合ライトガイドの入力面、結合ライトガイド、又は入力面に光学的に結合される窓は、光伝送光学接着剤を用いて光学窓、光源、LEDの外面、光平行化光学要素、光再誘導光学要素、光方向転換光学要素、中間レンズ、又は光伝送光学要素に光学的に結合される。
一実施形態では、光源の外面と光入力カプラの入力面との間の距離は、光源の電源をオンにする直前から摂氏20度の発光デバイスのための維持された周囲温度での光源の実質的に定常状態の接合部温度の時間までの間の時間期間にわたって3ミリメートル、2ミリメートル、1ミリメートル、0.5ミリメートル、及び0.25ミリメートルからなる群から選択された1つ未満である。
一実施形態では、光入力カプラは、一緒にグループ化されて光カプラ入力面を形成する結合ライトガイドを形成するフィルムのストリップ区域を備えるライトガイド及び光入力カプラを備えるフィルムの領域である。結合ライトガイドは、ライトガイド領域の対向する縁が一緒にされてそれらの薄い縁からなる入力面を形成するように一緒にグループ化されてもよい。光入力カプラの平坦な入力面は、表面からの入力光の一部をライトガイドに対する臨界角よりも大きい角度で伝搬するような角度に再誘導するのに有益な屈折を提供することができる。別の実施形態では、実質的に平坦な光伝送要素は、結合ライトガイドのグループ化された縁に光学的に結合される。結合ライトガイドの縁のうちの1つ又は複数は、表面が実質的に磨かれ、平滑にされ、平らにされ、又は実質的に平坦化されるように、縁表面の領域に沿って磨かれ、溶融され、光学接着剤で接着され、溶剤溶接され、又は他の方法で光学的に結合されてもよい。この研磨は、結合ライトガイド内の臨界角よりも小さい角度の又は光源の方への後方の光の散乱、反射、又は屈折を減らすのを助けることができる。光入力面は、光学要素の表面、接着剤の表面、1つよりも多い光学要素の表面、1つ又は複数の結合ライトガイドの縁の表面、又は上述の表面のうちの1つ又は複数の組合せを備えてもよい。光入力カプラはまた、開口部又は窓を有する光学要素を備えてもよく、光源からの光の一部は、光学要素を通過せずに結合ライトガイドの中に直接渡されてもよい。光入力カプラ又はその中の要素又は領域はまた、クラッド材料又は領域を備えてもよい。
光入力カプラはまた、光入力面との位置関係を保った光源の位置合わせを容易にするために、機械的、電気、手動、ガイドされる、又は他のシステム又はコンポーネントを備えるガイドを備えてもよい。ガイドデバイスは、開口部又は窓を備えてもよく、光源(又は光源に物理的に取り付けられるコンポーネント)、光入力カプラ、結合ライトガイド、ハウジング、及び発光デバイスの電気的、熱的、又は機械的要素からなる群から選択された1つ又は複数と一緒に物理的に又は光学的に結合してもよい。このデバイスの一実施形態では、光学要素は、光源(例えばLEDストリップ)を光学要素又は結合ライトガイドに物理的に結合する又は位置合わせするために配置される1つ又は複数のガイドを備える。別の実施形態では、光学要素は、光学要素を入力カプラの光入力面に物理的に結合する又は位置合わせするために配置される1つ又は複数のガイド領域を備える。ガイドは、溝とリッジ、穴とピン、雄コンポーネントと対応する雌コンポーネント、又はファスナを備えてもよい。一実施形態では、ガイドは、バッテン、ボタン、クランプ、クラスプ、クリップ、クラッチ(ピンファスナ)、フランジ、グロメット、アンカー、釘、ピン、くぎ、クレビスピン、コッターピン、輪止め(linchpin)、R−クリップ、保持リング、サークリップ保持リング、e−リング保持リング、リベット、ねじアンカー、スナップ、ステープル、ステッチ、ストラップ、タック、ねじファスナ、キャプティブねじファスナ(ナット、ねじ、スタッド、ねじインサート、ねじロッド)、タイ、トグル、フック・ループ型ストリップ、くさび形アンカー、及びジッパーからなる群から選択されたファスナを備える。別の実施形態では、1つ又は複数のガイド領域は、1つ又は複数のフィルム、フィルムセグメント(例えば結合ライトガイド)、熱伝達要素、ハウジング、又は発光デバイスの他のコンポーネントを一緒に物理的に結合する又は位置合わせするために配置される。
一実施形態では、光再誘導光学要素は、少なくとも1つの光源からの光を受光する及び光を複数の結合ライトガイドの中に再誘導するために配置される。別の実施形態では、光再誘導光学要素は、二次光学系、鏡付き要素又は表面、アルミナイズを施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムのような反射フィルム、3M Inc.によるVikuiti(商標)Enhanced Specular Reflector Film(強化された鏡面反射フィルム)のような巨大な複屈折光学フィルム、湾曲したミラー、内部全反射要素、ビームスプリッタ、及びダイクロイック反射ミラー又はフィルムからなる群から選択される少なくとも1つである。
一実施形態では、光入力カプラは光平行化光学要素を備える。光平行化光学要素は、少なくとも1つの入力平面内の角度半値全幅強度をもつ光源からの光を受光し、光の角度半値全幅強度が第1の入力平面において減少されるように光源からの入射光の一部を再誘導する。一実施形態では、光平行化光学要素は、光源一次光学系、光源二次光学系、光入力面、及び光源と少なくとも1つの結合ライトガイドとの間に配置された光学要素のうちの1つ又は複数である。別の実施形態では、光平行化要素は、射出成形された光学レンズ、熱成形された光学レンズ、及びモールドから作成された架橋されたレンズのうちの1つ又は複数である。別の実施形態では、光平行化要素は、入力平面及び入力平面と直交する平面内の角度の半値全幅(FWHM)強度を減少させる。
一実施形態では、光入力カプラは、第1の光軸角をもつ光源からの光を受光し、及び光を第1の光軸角とは異なる第2の光軸角を有するように再誘導するために配置される光方向転換光学要素を備える。一実施形態では、光方向転換光学要素は、光を約90度だけ再誘導する。別の実施形態では、光方向転換光学要素は、入射光の光軸を少なくとも1つの平面内で75度及び90度の範囲内から選択された角度だけ再誘導する。別の実施形態では、光方向転換光学要素は、入射光の光軸を40度及び140度の範囲内から選択された角度だけ再誘導する。一実施形態では、光方向転換光学要素は、光源又は結合ライトガイドの光入力面に光学的に結合される。別の実施形態では、光方向転換光学要素は、光源又は結合ライトガイドの光入力面からの光の光路において空隙によって分離される。別の実施形態では、光方向転換光学要素は、第1の光軸角をもつ2つ以上の光源からの光を第1の光軸角とは異なる第2の光軸角を有する光に再誘導する。さらなる実施形態では、光方向転換光学要素は、第1の光軸角をもつ光源からの光の第1の部分を第1の光軸角とは異なる第2の光軸角を有する光に再誘導する。別の実施形態では、光方向転換光学要素は、第1の光軸角をもつ第1の光源からの光を第1の光軸角とは異なる第2の光軸角を有する光に及び第3の光軸角をもつ第2の光源からの光を第3の光軸角とは異なる第4の光軸角を有する光に再誘導する。
別の実施形態では、光方向転換光学要素は、1つ又は複数の光源からの光の光軸を2つの異なる方向に再誘導する。例えば、一実施形態では、光入力カプラの中央結合ライトガイドは折り畳まれていない結合ライトガイドであり、スタックされ折り畳まれた結合ライトガイドの2つのアレイの光入力端は、中央結合ライトガイドの方に誘導される。光源からの光の第1の部分が中央結合ライトガイドに入り、光源からの光の第2の部分が第1の方向に平行に及び双方向の光方向転換光学要素によって折り畳まれた結合ライトガイドの第1のスタックされたアレイの入力面に向けて誘導され、光源からの光の第3の部分が双方向の光方向転換光学要素によって第2の方向に平行に及び折り畳まれた結合ライトガイドの第2のスタックされたアレイの入力面の方に誘導されるように、双方向の光方向転換光学要素が中央結合ライトガイドの上に配置される。この実施形態では、光源は、光放出領域又は発光デバイスの横方向縁の間に配置されてもよく、折り畳まれていない結合ライトガイドは、そうでなければ暗い領域(折り畳まれる結合ライトガイドのための不十分な余地が存在する場所)をなくし、又はさらなる光損失を導入し及び体積要件を増加させる可能性がある結合ライトガイドにおける複数の屈曲に対する要件をなくす。
別の実施形態では、光方向転換光学要素は、光方向転換要素内の第1の平面内で光源からの光の光軸を方向転換させ、光を第1の平面内、第1の平面と直交する第2の平面内、又はこれらの組合せで平行化する。別の実施形態では、光方向転換光学要素は、光方向転換領域及び平行化領域を備える。一実施形態では、少なくとも1つの平面内で入力光を平行化することによって、光は、ライトガイド内でより効率よく伝搬し、屈曲領域での損失が低減され、結合ライトガイドへの入力結合損失が低減することになる。一実施形態では、光方向転換光学要素は、第1の光軸角から第1の光軸角とは異なる第2の光軸角に光を再誘導するように設計される射出成形されたレンズである。射出成形されたレンズは、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリカーボネート、シリコーン、又は任意の適切な光伝送材料のような光伝送材料で形成されてもよい。さらなる実施形態では、光方向転換要素は、第1の平面と直交する第2の平面内で光軸角を実質的に維持しながら第1の平面内で第1の光軸角から第2の光軸角に光を再誘導する実質的に平坦な要素であってもよい。例えば、一実施形態では、光方向転換光学要素は、二酸化炭素(CO2)レーザカッターを用いて1mmのPMMAシートから切断された1つの平面内で湾曲したプロフィールをもつ厚さ1ミリメートル(mm)のレンズである。
一実施形態では、発光デバイスは、光源からの光を受光し、光結合要素なしで生じるよりも大きい光束を結合ライトガイドの中に伝送するために配置される光結合光学要素を備える。一実施形態では、光結合要素は、結合ライトガイド又は結合ライトガイドの組の中により多くの光束が結合される(より少ない光が反射に起因して失われる)ように、光源からの入射光の第1の部分を、法線からより低い入射角で1つ又は複数の結合ライトガイドの入力面又は結合ライトガイドの組に入射するように屈折させる。別の実施形態では、光結合光学要素は、光源、複数の結合ライトガイド、結合ライトガイドの複数の組、複数の光源からなる群から選択された少なくとも1つに光学的に結合される。
一実施形態では、光入力カプラは、外部光がライトガイド又はライトガイド領域に到達するのをブロックする又は発光デバイスの領域から放出された光が観察者によって見られているデバイスを抜けるのをブロックするために、光ブロック要素を備える。一実施形態では、光ブロック要素は、吸収、反射、又はこれらの組合せを通して入射光の大部分が光入力カプラを抜ける又は入るのを防ぐ。例えば、一実施形態では、アルミニウム反射テープが光入力カプラの結合ライトガイドの周りに接着される。別の実施形態では、低屈折率クラッド又は空気領域は、結合ライトガイド又はライトガイドのコア層内で内部全反射する光が内部全反射から減衰されずに、結合ライトガイド又はライトガイドの外に吸収され又は散乱されるように光吸収又は反射光ブロック要素の間に配置される。別の実施形態では、光ブロック要素は、実質的に鏡面反射要素であり、1つ又は複数の結合ライトガイド又はライトガイドに光学的に結合される。別の実施形態では、例えば、光入力カプラのハウジングは、黒色であり、結合ライトガイドの縁から抜ける光を実質的に吸収し、この光が発光デバイスの視覚的外観から気をそらせるのを防ぐ。別の実施形態では、光ブロック要素は、低接触面積のカバー上に配置され又はこれに物理的に又は光学的に結合される領域である。別の実施形態では、光ブロック要素は、結合ライトガイドの互いに対する相対位置を維持し、又は結合ライトガイドとライトガイド領域、光混合領域、又は光源との間の相対位置を維持する。例えば、一実施形態では、部分鏡面反射アルミニウムフィルムは、結合ライトガイドの周りを包み、且つまた光混合領域においてライトガイドに接着される接着剤(アルミニウムテープ)を備える。一実施形態では、光ブロック要素は、1.5、2、4、6、8、10、及び15ギガパスカル(GPa)からなる群から選択された1つよりも大きいASTM D790曲げ弾性率を有する。
別の実施形態では、光結合光学要素又は光再誘導光学要素は、結合ライトガイド内に含有される材料の体積平均ガラス転移温度よりも高い体積平均ガラス転移温度をもつ材料を含有する。別の実施形態では、結合ライトガイドのガラス転移温度は摂氏100度未満であり、光結合光学要素又は光再誘導光学要素のガラス転移温度は摂氏100度を超える。さらなる実施形態では、結合ライトガイドのガラス転移温度は摂氏120度未満であり、光結合光学要素又は光再誘導光学要素のガラス転移温度は摂氏120度を超える。さらなる実施形態では、結合ライトガイドのガラス転移温度は摂氏140度未満であり、光結合光学要素又は光再誘導光学要素のガラス転移温度は摂氏140度を超える。さらなる実施形態では、結合ライトガイドのガラス転移温度は摂氏150度未満であり、光結合光学要素又は光再誘導光学要素のガラス転移温度は摂氏150度を超える。別の実施形態では、光再誘導光学要素又は光結合光学要素はポリカーボネートを含み、結合ライトガイドはポリ(メチルメタクリレート)を含む。別の実施形態では、光再誘導光学要素及び光結合光学要素のうちの少なくとも1つは、発光デバイスの熱伝達要素又はハウジングに熱的に結合される。
一実施形態では、結合ライトガイドは領域であり、領域内の光は、導波管の状態で伝搬し、結合ライトガイドの表面又は領域の中に入力される光の一部は、結合ライトガイドを通してライトガイド又は光混合領域の方に通過することができる。一実施形態では、結合ライトガイドは、フィルムの「本体」(ライトガイド領域)から延びる「脚部」領域によって画定される。一実施形態では、結合ライトガイド内を導波管の状態で伝搬する光は、結合ライトガイドの外面から反射し、したがって、結合ライトガイドの体積内で内部全反射する。別の実施形態では、結合ライトガイドは、結合ライトガイドのコア領域に光学的に結合されるクラッド領域又は他の領域を備える。この実施形態では、結合ライトガイド内の光の一部は、コア領域を通して伝搬してもよく、結合ライトガイド内の光の一部は、クラッド領域又は他の領域を通して伝搬してもよく、又は光は、両方の領域を通して導波管の状態で(又は入力面の付近、クラッド又は他の領域上の光抽出層の付近、又は屈曲領域の付近では非導波管の状態で)伝搬してもよい。結合ライトガイドは、幾つかの実施形態では、光源からの光束の一部を第1の形状設定された領域から第1の形状設定された領域とは異なる第2の形状設定された領域に幾何学的に変換するのに役立つ可能性がある。この実施形態の例では、平坦なフィルムの折り畳まれたストリップ(結合ライトガイド)の縁から形成された光入力カプラの光入力面は、3ミリメートル×2.7ミリメートルの矩形の寸法を有し、光入力カプラは、40.5ミリメートル×0.2ミリメートルの断面寸法をもつ光混合領域におけるフィルムの平坦な区域の中に光を結合する。一実施形態では、光入力カプラの入力面積は、1つ又は複数の結合ライトガイドからの光を受光するために配置される光混合領域又はライトガイドの断面積と実質的に同じである。別の実施形態では、光源からの光束の5%よりも多くを受光する光入力カプラの光入力面全面積を結合ライトガイドからの光を受光するために配置される光混合領域又はライトガイド領域の全断面積で割ったものとして定義される全変換比(total transformation ratio)は、1対1.1、0.9対1、0.8対0.9、0.7対0.8、0.6対0.7、0.5対0.6、0.5対.999、0.6対0.999、0.7対0.999、1未満、1よりも大きい、1に等しいからなる群から選択された1つである。別の実施形態では、光源からの光を受光するために配置される結合ライトガイドの縁に対応する各光入力カプラの入力表面積は、それぞれの対応する結合ライトガイドからの光を受光するために配置される光混合領域又はライトガイド領域の断面積と実質的に同じである。別の実施形態では、光入力カプラ(結合ライトガイドの縁に対応する)の単一の光入力面の全光入力面積を対応する結合ライトガイドからの光を受光するために配置される光混合領域又はライトガイドの全断面積で割ったものとして定義される個々の変換比は、1対1.1、0.9対1、0.8対0.9、0.7対0.8、0.6対0.7、0.5対0.6、0.5対.999、0.6対0.999、0.7対0.999、1未満、1よりも大きい、1に等しいからなる群から選択された1つである。
一実施形態では、発光デバイスは、ライトガイドと結合ライトガイドを形成するように切断されたストリップ又はセグメントとの間に配置される光混合領域を備え、これにより、ストリップ又はセグメントの縁の集合体は、一緒にされて光源からの光を受光するために配置される光入力カプラの光入力面を形成する。一実施形態では、光入力カプラは結合ライトガイドを備え、結合ライトガイドは、少なくとも1つの縁が別の縁に重なるように1つの平面内に少なくとも1つの折り畳み又は屈曲を備える。別の実施形態では、結合ライトガイドは複数の折畳部又は屈曲を備え、結合ライトガイドの縁は、領域が発光デバイスの光入力カプラの光入力面を形成するように領域において一緒に当接することができる。
一実施形態では、光源から光入力カプラ光入力面を通って及び光入力カプラの外を通って混合領域、ライトガイド、又は発光面の中に入る当初の(original)光束の割合として定義される光入力カプラの光学的効率は、50%、60%、70%、80%、90%、及び95%からなる群から選択された1つよりも大きい。平行化度は、光入力カプラの光学的効率に影響する可能性がある。
一実施形態では、光源、光平行化光学要素、光源一次光学系、光源二次光学系、光入力面、光源と、結合ライトガイド、結合ライトガイドの形状、混合領域の形状、光入力カプラの形状、及び光入力カプラの要素又は領域の形状からなる群から選択された少なくとも1つとの間に配置された光学要素からなる群から選択された少なくとも1つは、結合ライトガイド内で80度未満、70度未満、60度未満、50度未満、40度未満、30度未満、20度未満、10度未満、10度から30度までの間、30度から50度までの間、10度から60度までの間、及び30度から80度までの間からなる群から選択された角度半値全幅強度をもつ光を提供する。幾つかの実施形態では、高度に平行化される光(約10度以下のFWHM)は、暗いバンド又は不均一性の領域が存在するように、光抽出機能部をもつライトガイド領域内で空間的に混合されない。この実施形態では、光は、しかしながら、あまり平行化されていない光に比べてライトガイドにおける曲線及び屈曲の周りで効率よく結合されることになり、幾つかの実施形態では、高い平行化度は、光入力カプラ及び結果として得られる発光デバイスにおける折り畳み又は屈曲のための小さい曲率半径、したがって、より小さい体積を可能にする。別の実施形態では、結合ライトガイド内の低い平行化度(約120度のFWHM)をもつ光源からの光の大部分は、小さい曲率半径をもつ屈曲又は折り畳みの付近の領域において結合ライトガイドを出るような角度に反射されるであろう。この実施形態では、光抽出領域の領域におけるライトガイドの中での結合ライトガイドからの光の空間光混合(一様な色又は輝度を提供する)は高く、ライトガイドから抽出された光は、より一様な角度の又は空間的色又は輝度均一性を有するように見えるであろう。
一実施形態では、横方向縁は、本明細書では、光源から実質的に直接光を受光しない且つライトガイドの縁の一部ではない結合ライトガイドの縁として定義される。結合ライトガイドの横方向縁は、実質的に結合ライトガイド内を伝搬する光だけから受光する。一実施形態では、横方向縁は、反射材料で被覆されていない、被覆された、反射材料に隣接して配置された、及び特定の断面プロフィールをもつように切断されたものからなる群から選択された少なくとも1つである。横方向縁は、鏡面反射材料、部分拡散反射材料、又は拡散反射材料で被覆され、これに付着され、又はこれに隣接して配置されてもよい。一実施形態では、縁は、結合ライトガイドが折り畳み又は屈曲から一緒にされるときに鏡面の様態で実質的に光を反射させるナノサイズにされた又はミクロンサイズにされた粒子又はフレークを含む鏡面反射インクで被覆される。別の実施形態では、光反射要素(高い反射率をもつ多層ミラーポリマーフィルムのような)は、配置された結合ライトガイドの少なくとも1つの領域の横方向縁の付近に配置され、高い反射率をもつ多層ミラーポリマーフィルムは、縁からの光を受光し、これを反射させ、及びこれをライトガイドの中に戻るように誘導するために配置される。別の実施形態では、横方向縁は丸みをつけられ、縁からライトガイドの外に回折される入射光の割合が減少される。丸みをつけられた縁を達成する1つの方法は、レーザを用いてフィルムからストリップ、セグメント、又は結合ライトガイド領域を切断し、加工パラメータ(切断速度、切断周波数、レーザパワーなど)の制御を通じて縁を丸めることによる。丸みをつけられた縁をもたらするためにの他の方法は、機械的サンディング/研磨を含む又は化学/蒸気研磨による。別の実施形態では、結合ライトガイドの領域の横方向縁は、結合ライトガイド内を伝搬する光源からの光が縁から反射され、これにより光が折り畳まれる又は屈曲される領域の方に、若しくはライトガイド又はライトガイド領域の方に、光源の光軸により近い角度に誘導されるように、テーパされ、角度のついたぎざぎざが付けられ、又は他の方法で切断され又は形成される。
一実施形態では、結合ライトガイドの寸法は、各縁表面に対する入力表面積が実質的に同じであるように幅及び厚さが互いに実質的に等しい。別の実施形態では、結合ライトガイドの平均幅wは、次式によって求められ、
w=MF*WLES/NC
一実施形態では、2つ以上の結合ライトガイドは、それらがライトガイド領域、ライトガイド領域、又は光混合領域につながる領域においてライトガイド間にギャップを備える。別の実施形態では、ライトガイド間にギャップが生じる製造方法からライトガイドが形成される。例えば、一実施形態では、フィルムを打ち抜くことによってライトガイドが形成され、結合ライトガイドは互いの間にギャップを有する。一実施形態では、結合ライトガイド間のギャップは、0.25、0.5、1、2、4、5、及び10ミリメートルからなる群から選択された1つよりも大きい。結合ライトガイドの幅に対して結合ライトガイドの間のギャップが非常に大きい場合、ライトガイドの側部がライトガイド領域に光が入らない領域(ギャップ領域)を有するので、光混合領域がライトガイドの中を伝搬する光の光軸に平行な方向に十分に長くない場合に光放出領域の均一性は減少する場合がある(輝度又は色均一性に関して)。一実施形態では、ライトガイドは2つのライトガイドを備え、結合ライトガイドが光混合領域又はライトガイド領域と接合される領域における結合ライトガイドの間のギャップの幅で割った2つの結合ライトガイドの幅の平均は、1、1.5、2、4、6、10、20、40、及び50からなる群から選択された1つよりも大きい。別の実施形態では、ライトガイドは、所望のレベルの均一性を提供するために、結合ライトガイドと十分に長い光混合領域との間に大きいギャップを備える。別の実施形態では、ライトガイドは2つのライトガイドを備え、結合ライトガイドが光混合領域又はライトガイド領域と接合される領域における2つの結合ライトガイドの幅の平均で割った結合ライトガイドの間のギャップの幅は、1、1.5、2、4、6、10、20、40、及び50からなる群から選択された1つよりも大きい。
結合ライトガイドの幅は、所定のパターンで変化してもよい。一実施形態では、結合ライトガイドの光入力縁が一緒に配置されて光入力カプラ上に光入力面を形成するときに見た場合に、結合ライトガイドの幅は、中央結合ライトガイドにおける大きい幅から中央結合ライトガイドからさらに遠いライトガイドにおけるより小さい幅に変化する。この実施形態では、光軸からより高い角度での光がより小さい幅のストリップの中に結合され、これによりライトガイド又はライトガイド領域の縁に沿った及び結合ライトガイドから光を受光するために配置されるライトガイド領域の入力縁に平行な発光面の均一性が60%、70%、80%、90%、及び95%からなる群から選択された1つを上回るように、実質的に円形の光出力孔をもつ光源を結合ライトガイドの中に結合することができる。
一実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイドは、結合ライトガイド内の光の光軸が第1の光軸角から第1の光軸角とは異なる第2の光軸角に変わるように、内部全反射によって結合ライトガイド内の光の一部を光学的に方向転換する縁の形状を有する。1つ又は複数の結合ライトガイドの1つよりも多い縁は、結合ライトガイド内の光を方向転換する形状又はプロフィールを有してもよく、縁はまた、結合ライトガイド内を伝搬する光の一部の平行化を提供してもよい。例えば、一実施形態では、結合ライトガイドのスタックの1つの縁は、ライトガイド内を伝搬する光の光軸が90度だけ回転されるように湾曲される。一実施形態では、結合ライトガイドの1つの縁による光軸の回転角度は、10度、20度、40度、45度、60度、80度、90度、及び120度のうちの1つよりも大きい。別の実施形態では、結合ライトガイドの1つよりも多い縁領域による光軸の回転角度は、10度、20度、40度、45度、60度、80度、90度、120度、135度、及び160度のうちの1つよりも大きい。1つよりも多い特異的に湾曲した縁を採用することによって、光は広範囲の角度に回転されてもよい。一実施形態では、結合ライトガイド内の光は、第1の縁プロフィールによって第1の方向(+θ方向)に再誘導され、第2の縁プロフィールによって断面方向(+θ2)に回転される。別の実施形態では、結合ライトガイド内の光は、第1の縁プロフィールによって第1の方向から第2の方向に再誘導され、第2の縁プロフィール領域によってさらに結合ライトガイドに沿って第1の方向の方に戻るように回転される。一実施形態では、結合ライトガイドの光方向転換縁は、限定ではなしに、光源の付近、結合ライトガイドの光入力面の付近、光混合領域の付近、ライトガイド領域の付近、結合ライトガイドの光入力面の間、光混合領域の付近、結合ライトガイドとライトガイド領域との間の領域の付近、及びライトガイド領域の付近を含む1つ又は複数の領域に配置される。
一実施形態では、結合ライトガイドの垂直縁(より大きいフィルム表面に対して接線方向の縁)又は結合ライトガイドのコア領域は、入射光の一部の光軸を回転させる垂直でない断面プロフィールを有する。一実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイド又は結合ライトガイドのコア領域の垂直縁は湾曲した縁を備える。別の実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイド又はコア領域の垂直縁は、角度のついた縁を備え、結合ライトガイドの表面法線との角度は、10度、20度、30度、40度、50度、及び60度のうちの1つよりも大きい。一実施形態では、コア領域又は結合ライトガイドの垂直光方向転換縁の使用は、フィルムの光学的に平滑な表面とすることができる場合に光学仕上げを得るのが典型的により容易である結合ライトガイドフィルム表面から結合ライトガイドの中に光が入ることを可能にする。別の実施形態では、結合ライトガイド(又は結合ライトガイドのコア領域)は接触させられ、垂直縁は表面法線との或る角度に切断される。一実施形態では、角度のついた切断部は、結合ライトガイドの縁上に平滑な、連続する、角度のついた垂直光方向転換縁をもたらす。別の実施形態では、レーザ切断、研磨、研削、打抜き、ブレード切断又はスライス、及びホットブレード切断又はスライスのうちの1つ又は複数によって、角度のついた、湾曲した、又はこれらの組合せの垂直光方向転換縁が得られる。一実施形態では、垂直光方向転換縁は、結合ライトガイドがライトガイドフィルムに切断され、垂直光方向転換縁を形成するために結合ライトガイドが位置合わせされるときに形成される。
一実施形態では、結合ライトガイドの垂直縁(より大きいフィルム表面に対して接線方向の縁)又は結合ライトガイドのコア領域は、入射光の一部を平行化する垂直でない断面プロフィールを有する。一実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイド又は結合ライトガイドのコア領域の垂直縁は、入射光の一部を平行化する湾曲した縁を備える。別の実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイド又はコア領域の垂直縁は、角度のついた縁を備え、結合ライトガイドの表面法線との角度は、10度、20度、30度、40度、50度、及び60度のうちの1つよりも大きい。
さらなる実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、光入力面からの光を受光し、及び光を方向転換することなく光をライトガイド領域の方に誘導するために配置される折り畳まれていない結合ライトガイドを備える。一実施形態では、折り畳まれていないライトガイドは、1つ又は複数の光方向転換光学要素、光結合光学要素、光方向転換縁をもつ結合ライトガイド、又は平行化縁をもつ結合ライトガイドと併せて用いられる。例えば、光源からの光の第1の部分が折り畳まれていない結合ライトガイドを通過している間にその光軸の方向を実質的に維持し、且つ光方向転換光学要素によって受光される光源からの光が方向転換されて結合ライトガイドのスタックされたアレイの中に入るように、光方向転換光学要素は、折り畳まれていない結合ライトガイドの上に又は下に配置されてもよい。別の実施形態では、結合ライトガイドのスタックされたアレイは、折り畳まれた結合ライトガイド及び折り畳まれていない結合ライトガイドを備える。
一実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイドの内部領域は内部光誘導縁を備える。内部光再誘導縁は、結合ライトガイドの内部領域を切断すること又は他の方法で除去することによって形成されてもよい。一実施形態では、内部光誘導縁は、結合ライトガイド内の光の第1の部分を再誘導する。一実施形態では、内部光再誘導縁は、結合ライトガイド内の光を誘導するための付加的なレベルの制御を提供し、且つ所定の光出力パターン(特定の領域におけるより高い均一性又はより高い光束出力のような)を達成するために結合ライトガイド内及びライトガイド領域内の光束再分配を提供することができる。
一実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイド又は結合ライトガイドのコア領域は少なくとも1つのキャビティを備える。別の実施形態では、キャビティは、光源を受け入れるために配置され、結合ライトガイドのコア領域の垂直縁は垂直光平行化光学縁である。一実施形態では、キャビティなしの結合ライトガイドの中に結合されるよりも少なくとも1つの結合ライトガイドにおけるキャビティとより高い光束が結合ライトガイド内で結合される。これは、例えば、コア領域と屈折率整合する高透過率(>90% 透過率)光伝送材料(材料の対応する表面に隣接して配置された光源を伴う)をキャビティに充填する前に及び充填した後で積分球で結合ライトガイドの外(切断されるとき)又は発光デバイスの外の光束を測定することによって評価されてもよい。別の実施形態では、キャビティ領域は、結合ライトガイドと光源との見当合わせ又は位置合わせ、及び結合ライトガイドの中に結合される増加した光束を提供する。一実施形態では、垂直光平行化縁及びキャビティをもつ結合ライトガイドのアレイは、光平行化光学要素の必要性を低減させる。
一実施形態では、少なくとも1つの結合ライトガイドは複数の結合ライトガイドを備える。例えば、結合ライトガイドは、結合ライトガイドの縁に接続される複数の結合ライトガイドを備えるようにさらに切断されてもよい。一実施形態では、厚さTのフィルムは、それぞれがM個の結合ライトガイドのサブアレイを備えるN個の結合ライトガイドの第1のアレイを備える。この実施形態では、第1の結合ライトガイドのアレイは、結合ライトガイドが位置合わせされ及びスタックされるように第1の方向に折り畳まれ、結合ライトガイドのサブアレイは、結合ライトガイドが位置合わせされ及びスタックされるように第2の方向に折り畳まれる。この実施形態では、結合ライトガイドのサブアレイを備える光入力縁表面は、より細い結合ライトガイドのそれぞれと同じ幅を有し、光入力面は、H=TxNxMによって定義される高さHを有する。これは、例えば、より薄いライトガイドフィルムがかなり大きい寸法の光出力面をもつ光源と共に用いられるようにすることができる。一実施形態では、例えば、フィルムベースのライトガイドが反射型ディスプレイのタッチスクリーンよりも上に配置されたフロントライトの照明要素であるときに、薄いフィルムベースのライトガイドが使用される。この実施形態での薄いライトガイドは、ユーザがライトガイドフィルムに触れるときに、より正確な及び応答の良いタッチスクリーン(例えば容量性タッチスクリーンのような)を提供する。代替的に、特定のライトガイドフィルムの厚さに対してより大きい寸法の光出力面をもつ光源が用いられてもよい。
一実施形態では、結合ライトガイドから光を受光するライトガイド領域又はライトガイドの光入口縁に平行な方向の結合ライトガイドの総数NCは、
NC=MF*WLES/w
であり、式中、WLESは、結合ライトガイドから光を受光するライトガイド領域又はライトガイドの光入口縁に平行な方向の発光面の全幅であり、wは、結合ライトガイドの平均幅であり、MFは、拡大係数である。一実施形態では、拡大係数は、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、0.7〜1.3、0.8〜1.2、及び0.9〜1.1からなる群から選択された1つである。別の実施形態では、光入力カプラにおける結合ライトガイドの数又は発光デバイスにおける結合ライトガイドの総数は、2、3、4、5、6、8、10、11、20、30、50、70、80、90、100、2〜50、3〜50、4〜50、2〜500、4〜500、10よりも多い、20よりも多い、30よりも多い、40よりも多い、50よりも多い、60よりも多い、70よりも多い、80よりも多い、90よりも多い、100よりも多い、120よりも多い、140よりも多い、200よりも多い、300よりも多い、400よりも多い、500よりも多いからなる群から選択される。
さらなる実施形態では、結合ライトガイドは、光混合領域、ライトガイド、又は光混合領域の中に連続した様態で集合的に光を結合しない。例えば、すべての他の結合ライトガイドは、ライトガイド領域の中に連続的に光を結合しないが、1つ又は複数の縁に沿ってストリップ又は結合ライトガイドを依然として提供しながら、フィルムベースのライトガイドからの切取部であってもよい。より少ないライトガイドを用いることによって、光入力縁の集合体は、サイズが減少されてもよい。このサイズの減少は、例えば、同じライトガイド又は異なるライトガイドの異なる領域に光学的に結合される結合ライトガイドの複数の組を組み合わせる、光入力面のサイズを光源のサイズによりよく整合させる、より小さい光源を用いる、又は特定の光源と共により厚いライトガイドフィルムを用いるために使用することができ、この場合、厚さ方向に連続する結合ライトガイドの組の寸法は、光入力面の中に光を結合するために配置されるときに、厚さ方向の光源の発光面よりも10%、20%、40%、50%、及び100%大きいからなる群から選択された1つとなるであろう。
一実施形態では、結合ライトガイドは、それらがライトガイド又はライトガイド領域の中に光を誘導する場合に第1の方向のストリップの順序が結合ライトガイドの順序であるように、光入力面を形成する光入力縁に一緒に配置される。別の実施形態では、結合ライトガイドは、それらがライトガイド又はライトガイド領域の中に光を誘導する場合に第1の方向のストリップの順序が結合ライトガイドの順序と同じではないように交互配置される。一実施形態では、結合ライトガイドは、第1の色の第1の光源からの光を受光する少なくとも1つの結合ライトガイドが、第1の光源の色とは異なる第2の色をもつ第2の光源からの光を受光するライトガイド領域又は光混合領域の付近の領域において2つの結合ライトガイドの間に配置されるように交互配置される。一実施形態では、発光面に沿ったライトガイド領域の縁に平行な方向に沿った色不均一性、Δu’v’は、0.2、0.1、0.05、0.01、及び0.004からなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、結合ライトガイドは、光混合領域、ライトガイド、又はライトガイド領域の付近の光入力カプラの出力領域において互いに隣接する結合ライトガイドの少なくとも1つの対が光入力カプラの入力面の付近で互いに隣接しないように交互配置される。一実施形態では、交互配置される結合ライトガイドは、光入力カプラからの出力が光源の角度の不均一性を空間的に再現しないように結合ライトガイドを分配することによって、一様でない角度の出力プロフィールが光入力カプラの出力においてより一様に作製されるように配置される。例えば、光入力カプラのストリップは、中央領域が0度での又はその光軸に沿った光源から典型的に高い強度に対応する非常に高い輝度の光放出面領域を有することにならないように、それらが光入力面で組み合わされる際にライトガイド領域の4つの異なる領域の間で交互することができる。
一実施形態では、結合ライトガイドは、ライトガイド又はライトガイド領域を備える同じフィルムのセグメント化(又は切断)されない領域である。一実施形態では、結合ライトガイドが形成され、光学接着剤、ボンディング方法(溶媒溶接、熱的ボンディング、超音波溶接、レーザ溶接、熱ガス溶接、フリーハンド溶接、スピードチップ溶接、押出し溶接、接触溶接、ホットプレート溶接、高周波溶接、射出溶接、摩擦溶接、スピン溶接、溶接棒)、及びポリマーに適した接着剤又は接合技術からなる群から選択された少なくとも1つを用いてライトガイド、光混合領域、又はライトガイド領域に物理的に又は光学的に取り付けられる。一実施形態では、結合ライトガイドが形成され、結合ライトガイドからの光の大部分が混合領域、ライトガイド領域、又はライトガイド内を導波管の状態で伝送されるようにライトガイド、混合領域、又はライトガイド領域に光学的に結合される。結合ライトガイドは、光混合領域、ライトガイド領域、又はライトガイドの縁又は表面に取り付けられてもよい。一実施形態では、結合ライトガイドは、第1のフィルム内に配置され、ライトガイド領域を備える第2のフィルムは、結合ライトガイドがライトガイド領域に光学的に結合されるように第1のフィルムの領域上に押出される。別の実施形態では、結合ライトガイドは、ライトガイドに光学的に結合される領域においてテーパされる。結合ライトガイドの生産をライトガイド領域の生産と分けることによって、異なる光学的伝送特性、曲げ弾性率、衝撃強さ(ノッチ付きアイゾット)、曲げ剛性、衝撃抵抗、機械的特性、物理的特性、及び他の光学特性をもつ材料のような異なる特性をもつ材料が各領域に対して用いられてもよい。一実施形態では、結合ライトガイドは、2ギガパスカル未満の曲げ弾性率をもつ材料を含み、ライトガイド又はライトガイド領域は、ASTM D790に従って測定した2ギガパスカルを超える曲げ弾性率をもつ材料を含む。一実施形態では、ライトガイドは比較的堅いポリカーボネート材料であり、結合ライトガイドは可撓性のエラストマー又はポリエチレンを含む。別の実施形態では、ライトガイドはアクリル材料であり、結合ライトガイドは、可撓性のフルオロポリマー、エラストマー、又はポリエチレンを含む。一実施形態では、ライトガイド領域又はライトガイドの平均厚さは、少なくとも1つの結合ライトガイドの平均厚さよりも0.1mm以上厚い。
一実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイドは、1つ又は複数の領域においてそれら自身に実質的に付着される。別の実施形態では、結合ライトガイドのアレイは、結合ライトガイドが互いに隣接する領域の5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、及び80%からなる群から選択された少なくとも1つにおいて互いに光学的に結合される。一実施形態では、結合ライトガイドは、光入力面の付近、結合ライトガイドのアレイ内、ライトガイド又はライトガイド領域の縁及び長さに沿った、又はライトガイド領域の後ろの、1つ又は複数の領域における隣接する結合ライトガイド間の自然な表面接着によって互いに光学的に結合される。別の実施形態では、2つ以上の結合ライトガイドが1つ又は複数の領域において互いに光学的に結合される、作動的に結合される、又は接着される。
一実施形態では、フィルムの機械方向に沿った平行な直線切断部を備えるフィルムは、ストリップの端が効果的に他の2つの層又は領域の内部になるように2つの押出し層又はコーティング間でガイドされる。別の実施形態では、結合ライトガイドの1つ又は複数の縁は、散乱を減らし、ライトガイドの中に結合する光を増加させるためにライトガイド内で層又はコーティング(接着剤のような)に光学的に結合される。これは、単一のステップで又は一連のステップで行うことができる。ストリップ又は結合ライトガイドがライトガイド、ライトガイド領域、又は光混合領域内で終端することによって、縁が光混合領域、ライトガイド領域、又はライトガイドを形成する光伝送材料の体積の中に効果的に光学的に結合されることになるので、単純な表面ボンディング上にあるもののような空気と端縁との境界面からのより少ない後方反射が存在する(縁及び潜在的に表面の光学的結合を促進するために縁又は別の材料の周りに流れる又は変形することができる縁の付近の材料(接着剤のような)が用いられると仮定する。
一実施形態では、結合ストリップを位置合わせ又はガイドするために、若しくは結合ライトガイドをライトガイド又はハウジングに接続するために光入力カプラの中央領域の付近の少なくとも1つのストリップが用いられる。結合ライトガイドが光入力カプラの中央の方に折り畳まれる折り畳み設計では、中央ストリップ又はライトガイドは、中央ストリップ又は結合ライトガイドを折り畳むことができないことに対する幾何学的制限に起因して光源からの光を受光するために折り畳まれない場合がある。この中央ストリップ又は結合ライトガイドは、光入力カプラ又はハウジングをストリップ(又はライトガイド)と位置合わせすること、体積を減らするためにストリップ又は結合ライトガイドのスタックをしっかり折り畳むこと、光入力カプラハウジングの位置を見当合わせすること、固定すること、又は係止(locking down)すること、上述の要素のうちの1つに対して結合ライトガイド、結合ライトガイド、ライトガイド、又は他の要素を屈曲させる又は折り畳む折り畳み機構のコンポーネントを一緒に引っぱるためにレバー又はアームを提供することからなる群から選択されたことのために用いられてもよい。
一実施形態では、ストリップ又は結合ライトガイドのうちの1つ又は複数は、ハウジング、フォルダ、ホルダ、ライトガイド、光源、光入力カプラ、又は発光デバイスの他の要素に対するストリップ又は結合ライトガイドの場所を見当合わせする、位置合わせする、又は固定するのに用いられるタブ又はタブ領域を備える。別の実施形態では、少なくとも1つのストリップ又は結合ライトガイドは、ストリップ又は結合ライトガイドの場所を見当合わせする、位置合わせする、又は固定するのに有用なピン、穴、切取部、タブ、又は他の機能部を備える。一実施形態では、タブ領域は、光源が結合ライトガイドの中に光を結合するために配置されるときに1つ又は複数の光源の側部に配置される。さらなる実施形態では、タブ領域は、例えば、結合ライトガイドをスタックした後で引き裂くことによって除去されてもよい。例えば、結合ライトガイドは、位置合わせされて、光源からの光が結合ライトガイドの光入力面の中に誘導されるようにその中に光源の光放出領域が配置されてもよいキャビティを形成する開口部又は孔切断部を結合ライトガイド内に有してもよい。結合ライトガイドを物理的に拘束した後で(例えばそれらを互いに又は別の要素に接着することによって、若しくは位置合わせガイド又は他の手段を機械的にクランプすることによって)、タブ領域のすべて又は一部は、光源からの光を受光するために配置される光入力面の光学品質を低下させることなく引き裂くことによって除去されてもよい。別の実施形態では、タブ領域は、所定の経路に沿ったタブ領域の引き裂き又は除去を促進する1つ又は複数の穿孔又は切断領域を備える。
別の実施形態では、タブ領域は、光学要素又は光源に対する物理的拘束機構を提供するために切断されてもよい。例えば、一実施形態では、結合ライトガイドのタブ領域は、結合ライトガイドがアレイにスタックされるときに、光学要素又は光源を少なくとも1つの方向に実質的に維持するためにアーム又はリッジが拘束溝又はキャビティを形成するように、1つ又は複数のアーム又はリッジを備える。別の実施形態では、結合ライトガイドのスタックされたアレイは、光平行化光学系が結合ライトガイドに対するその位置を実質的に維持するように、光平行化光学系の延長されたリッジがキャビティ内に位置決めされることを可能にするキャビティを形成する。溝、リッジ、インターロック形状、ピン、開口部、孔、及び他の拘束形状の種々の形態が光学要素(光方向転換光学要素又は光平行化光学要素のような)又は光源(又は光源のハウジング)と共に用いられてもよく、形状は、インターロック形状にされるときに要素又は光源を拘束するために結合ライトガイドに切断される。
一実施形態では、結合ライトガイドは、相対位置維持要素を用いることによって結合ライトガイドが組織化された状態で折り畳まれてもよいように延長される。結合ライトガイドを延長することによって、結合ライトガイドが組織化された状態でスタックされ及び位置合わせされてもよいように位置合わせ及びスタックプロセス中に結合ライトガイドの相対位置及び順序が維持されてもよい。例えば、一実施形態では、結合ライトガイドは、それらが第1の方向に沿って鏡面対称になるように反転した形状で延長される。一実施形態では、折り畳み動作は、2つの異なる発光デバイス又は同じ光源によって照らされる2つの照らされた領域を形成するために用いられてもよい結合ライトガイドの2つのスタックされたアレイをもたらす。別の実施形態では、第1の相対位置維持要素は、第1のライトガイド領域の付近の結合ライトガイドの相対位置を実質的に維持し、第2の相対位置維持要素は、結合ライトガイド(第2の発光デバイス又は領域の結合ライトガイドを形成してもよい)の延長された領域の相対位置を実質的に維持する。
一実施形態では、少なくとも1つの結合ライトガイド又はストリップは、ライトガイドを通して伝搬する光の経路に沿った方向に厚さが変化する。一実施形態では、少なくとも1つの結合ライトガイド又はストリップは、ライトガイドを通して伝搬する光の経路に実質的に垂直な方向に厚さが変化する。別の実施形態では、少なくとも1つの結合ライトガイド又はストリップの寸法は、ライトガイドを通して伝搬する光の経路に沿って発光デバイスの光軸に平行な方向に変化する。一実施形態では、結合ライトガイドの厚さは、光が光源から光混合領域、ライトガイド、又はライトガイド領域に伝搬するのに伴って増加する。一実施形態では、結合ライトガイドの厚さは、光が光源から光混合領域、ライトガイド、又はライトガイド領域に伝搬するのに伴って減少する。一実施形態では、第1の領域における結合ライトガイドの厚さを第2の領域における結合ライトガイドの厚さで割ったものは、1、2、4、6、10、20、40、60、及び100からなる群から選択された1つよりも大きい。
一実施形態では、光方向転換光学要素又は光方向転換結合ライトガイド縁は、結合ライトガイドと同じライトガイド領域の側部上に光源を位置付けるために用いられてもよい。別の実施形態では、光方向転換光学要素又は光方向転換結合ライトガイド縁は、光源がライトガイドの縁、光放出領域、ディスプレイ領域、ライトガイド領域、又はベベルの縁を越えて延びないように、結合ライトガイドの延長された境界内に光源を位置付けるために用いられてもよい。例えば、1つの縁に沿って折り畳まれた結合ライトガイドを伴うフィルムベースのライトガイドは、ライトガイドの縁領域によって境界付けられる領域内に光源を位置付けるために、結合ライトガイドから直接照らされないライトガイド領域の角度のついた縁又は領域を有してもよい。代替的に、1つの縁に沿った結合ライトガイドのスタックは、光がライトガイド領域の方に誘導される状態で光源を配置することができるように、光源端部付近に光方向転換縁を有してもよい。これは、光が方向転換され及び結合ライトガイドの中に誘導されるようにすることができ、光源がディスプレイの後ろに折り畳まれるときに、光源は、ディスプレイの外縁を越えて延びない。
一実施形態では、発光デバイスは、光入力カプラとライトガイド領域との間の光路内に配置された光混合領域を備える。光混合領域は、一緒に混合し及び空間的輝度均一性、空間的色均一性、角度の色均一性、角度の輝度均一性、角度の光度均一性、又はライトガイドの又は光放出領域又は発光デバイスの表面又は出力の領域内のその任意の組合せのうちの少なくとも1つを改善するために、個々の結合ライトガイドからの光出力のための領域を提供することができる。一実施形態では、光混合領域の幅は、0.1mm(小型ディスプレイに対して)から3.048メートル(大きいビルボードに対して)を超える範囲から選択される。一実施形態では、光混合領域は、2つ以上の結合ライトガイドからの光が混ざり合い、その後ライトガイドの光放出領域に伝搬するところの結合ライトガイドの端領域の付近の光路に沿って配置される領域である。一実施形態では、光混合領域は、ライトガイド、ライトガイド領域、光入力カプラ、及び結合ライトガイドのうちの少なくとも1つと同じコンポーネント又は材料から形成される。別の実施形態では、光混合領域は、ライトガイド、ライトガイド領域、光入力カプラ、及び結合ライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つとは異なる材料を含む。光混合領域は、長方形、四角形、又は他の形状に設定された領域であってもよく、又はこれは、光放出領域又はライトガイド領域のすべて又は一部を包囲する周辺領域であってもよい。一実施形態では、発光デバイスの光混合領域の表面積は、発光面の全外表面積又はそこから光が放出される発光面の面積の1%未満、5%未満、10%未満、20%未満、30%未満、40%未満、50%未満、60%未満、70%未満、20%を超える、30%を超える、40%を超える50%を超える、60%を超える、70%を超える、80%を超える、90%を超える、1〜10%、10〜20%、20〜50%、50〜70%、70〜90%、80〜95%からなる群から選択された1つである。
一実施形態では、発光デバイスは、光源からの光を受光し、フィルムベースのライトガイドの中に光を結合するために配置される光出力光学要素を備える。一実施形態では、光出力光学要素は、フィルムベースのライトガイドに光学的に結合されるときに、光の一部が受光領域を通してライトガイドの中に伝搬し、且つ内部全反射の下で伝搬することになるように、光源からの光を受光し、光源からの光を光伝送領域を通して伝送する光伝送光学要素である。別の実施形態では、光出力光学要素は、250ミクロンを超える平均又は最大厚さを有し、射出成形、圧縮成形、熱成形、鋳造、押出し、又は他のフィルムベースでないポリマーコンポーネント形成方法によって形成される。別の実施形態では、光出力光学要素は、要素又はライトガイドが形成されるときに発光デバイスの光放出領域を備えるフィルムベースのライトガイドと連続しない。例えば、光出力光学要素は、500ミクロン又は1ミリメートルの厚さに押出されたアクリルシート、射出成形されテーパした光学ライトガイド、又はライトガイド光学要素内に埋め込まれるライトガイドフィルムの領域と共に硬化される架橋されたキャストライトガイドであってもよい。別の実施形態では、例えば、光出力光学要素は、実質的に光出力ラインを生じる射出成形されたアクリルライトガイドであり、縁又は表面は、フィルムベースのライトガイドに光学的に結合される。さらなる実施形態では、光出力光学要素は、射出成形されたアクリル光学要素であり、アクリル又はシリコーンコア領域を備えるフィルムベースのライトガイドに光学的に結合される。前の実施形態では、アクリル材料は、同じであってもよく、又は類似したタイプのコンポーネントを含んでもよいが、しかしながら、それらは別々に形成され、1つは他の連続する延長部ではない。別の実施形態では、それを通して光が光源からフィルムベースのライトガイドの中に伝送される光出力光学要素の領域は、光伝送フィルムベースのライトガイドのコアライトガイド層の中にない少なくとも1つの材料を含む。別の実施形態では、光出力光学要素は、フィルムベースのライトガイドの光伝送領域又は光抽出領域に向かう方向にテーパされる。一実施形態では、光出力光学要素はまた、ハウジング、ハウジングコンポーネント、光方向転換光学要素、光平行化光学要素、光結合光学要素、光学窓、相対位置維持要素、低接触面積、光入力カプラ、光再誘導光学要素、1つ又は複数の結合ライトガイド、保持機構、及びホルダからなる群から選択された発光デバイス内の別の機能を果たす。
一実施形態では、光学要素内を伝搬する光の光軸に実質的に垂直な方向の、光伝送領域を備える領域における光出力光学要素の平均厚さ又は最大厚さは、光出力光学要素内の光の光軸に平行な方向の光出力光学要素の光伝送領域の寸法の100%、90%、70%、50%、25%、10%、及び5%からなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、光伝送領域を備える領域における光出力光学要素の平均厚さ又は最大厚さは、光学要素内を伝搬する光の光軸に実質的に垂直な方向のフィルムベースのライトガイドのコア層の厚さの100%、90%、70%、50%、25%、10%、及び5%からなる群から選択された1つ未満である。一実施形態では、光出力光学要素は、クラッド層(又は空気境界面)に到達し、光出力光学要素の中に戻るように伝搬するのではなく内部全反射するようにコア層の中に伝搬するより広範囲の入力角度の光がコア層内を横方向に(光軸の方向に)伝搬する機会を有するように、フィルムベースのライトガイドのコア層よりも薄い。
一実施形態では、光入力カプラ、結合ライトガイド、光混合領域、ライトガイド領域、及びライトガイドのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの表面に光学的に結合されるクラッド層を備える。本明細書で用いられる場合のクラッド領域は、表面に光学的に結合される層であり、クラッド層は、クラッド層が光学的に結合される表面の材料(material)の屈折率、nmよりも小さい屈折率、ncladをもつ材料を含む。一実施形態では、nm−ncladは、0.001〜0.005、0.001〜0.01、0.001〜0.1、0.001〜0.2、0.001〜0.3、0.001〜0.4、0.01〜0.1、0.1〜0.5、0.1〜0.3、0.2〜0.5、0.01よりも大きい、0.1よりも大きい、0.2よりも大きい、及び0.3よりも大きいからなる群から選択された1つである。一実施形態では、クラッドは、メチルベースのシリコーン感圧接着剤、フルオロポリマー材料(実質的に溶媒中に溶解されたフルオロポリマーを含むコーティングを用いて塗布される)、及びフルオロポリマーフィルムからなる群から選択された1つである。クラッド層は、ライトガイドのコア又はコア領域からの望ましくない外部結合(例えば、脂気のある指でフィルムに触れることによる内部全反射光の減衰)を減らするために、ライトガイド領域のコア又はコア部と外面との間の分離層を提供するために組み込まれてもよい。ライトガイドのコア又はコア領域と接触することになる又は光学的に直接接触する付加的なフィルム、層、物体、指、粉塵などのような成分又は物体は、ライトガイドの外に光を結合する、光を吸収する、又は内部全反射光を新しい層に伝送する可能性がある。コアよりも低い屈折率をもつクラッド層を付加することによって、光の一部がコアとクラッド層との境界面で内部全反射するであろう。クラッド層はまた、増加した剛性、増加した曲げ弾性率、増加した衝撃抵抗、アンチグレア特性、タイ層又は反射防止コーティングのためのベース又は基板、偏光子、液晶材料のような光学部品のための基板として機能するクラッドの場合に他の層と組み合わせるための中間層を提供する、増加した引っかき抵抗性、付加的な機能性(例えば、ライトガイド領域を別の要素に付着させるための低粘着性接着剤、高度に可塑化された(highly plasticized)PVCのような窓「貼付け型」フィルム)を提供する、のうちの少なくとも1つの利点を提供するのに用いられてもよい。クラッド層は、デバイスの別の要素、ライトガイド、ライトガイド領域、光混合領域、光入力カプラ、又は上述の要素又は領域のうちの1つ又は複数の組合せに光学的に結合される低屈折率シリコーン接着剤のような接着剤であってもよい。一実施形態では、クラッド層は、バックライト付き液晶ディスプレイにおけるリア偏光子に光学的に結合される。別の実施形態では、クラッド層は、電気泳動ディスプレイ、電子ブックディスプレイ、電子リーダディスプレイ、MEMs型ディスプレイ、E Ink CorporationによるE−ink(登録商標)ディスプレイのような電子ペーパーディスプレイ、反射型又は部分反射型LCD ディスプレイ、コレステリックディスプレイ、又は前から照らすことができる他のディスプレイのような前面照射型ディスプレイの偏光子又は外面に光学的に結合される。別の実施形態では、クラッド層は、ライトガイド又はライトガイド領域を、基板(ガラス又はポリマー)、光学要素(例えば、偏光子、リターダフィルム、ディフューザフィルム、輝度増強フィルム、保護膜(保護ポリカーボネートフィルムのような)、光入力カプラ、結合ライトガイド、又は発光デバイスの他の要素のようなコンポーネントに付着させる接着剤である。一実施形態では、クラッド層は、少なくとも1つの付加的な層又は接着剤によってライトガイド又はライトガイド領域のコア層から分離される。
一実施形態では、クラッド領域は、ライトガイド、ライトガイド領域、光混合領域、ライトガイドの1つの表面、ライトガイドの2つの表面、光入力カプラ、結合ライトガイド、及びフィルムの外面からなる群から選択された少なくとも1つに光学的に結合される。別の実施形態では、クラッドは、ライトガイド、ライトガイド領域、又はライトガイドに光学的に結合される1つ又は複数の層と光学的に接触する状態で配置され、クラッド材料は1つ又は複数の結合ライトガイド上に配置されない。一実施形態では、結合ライトガイドは、光入力面又は光源の付近の領域においてコア領域の間にクラッド層を備えない。別の実施形態では、コア領域は、一緒に押され又は保持されてもよく、縁は、平らな、湾曲した、又はこれらの組合せである光入力面又は光方向転換縁を形成するためにスタック又は組み立て後に切断され及び/又は磨かれてもよい。別の実施形態では、クラッド層は感圧接着剤であり、感圧接着剤のための剥離ライナは、クラッドが結合ライトガイドの互いに対する相対位置を維持する一助となるように、一緒にアレイにスタックされ又は位置合わせされる1つ又は複数の結合ライトガイドの領域において選択的に除去される。別の実施形態では、結合ライトガイドの内側クラッド領域から保護ライナが除去され、外側結合ライトガイドの外面の一方又は両方に残される。
一実施形態では、ライトガイドのクラッド層の一方又は両方の平均厚さは、100ミクロン、60ミクロン、30ミクロン、20ミクロン、10ミクロン、6ミクロン、4ミクロン、2ミクロン、1ミクロン、0.8ミクロン、0.5ミクロン、0.3ミクロン、及び0.1ミクロンからなる群から選択された1つ未満である。
フルオロポリマー材料は、低屈折率クラッド材料として用いられてもよく、2つの基本クラスのうちの1つに概して分類されてもよい。第1のクラスは、フッ化ビニリデン(VDF)モノマー及びヘキサフルオロプロピレン(HFP)モノマー並びに随意的にテトラフルオロエチレン(TFE)モノマーから誘導された分子内重合単位(interpolymerized units)を含むアモルファスフルオロポリマーのものを含む。こうした例は、3M CompanyからDyneon(商標)Fluoroelastomer FC2145及びFT2430として市販されている。実施形態で用いることができる付加的なアモルファスフルオロポリマーは、例えば、VDF−クロロトリフルオロエチレンコポリマーである。1つのこうしたVDF−クロロトリフルオロエチレンコポリマーは、3M Companyから入手可能なKel−F(商標)3700として商業的に公知である。本明細書で用いられる場合のアモルファスフルオロポリマーは、本質的に結晶性をもたない又は例えば示差走査熱量測定(DSC)によって判定された場合に著しい融点を有さない材料である。この説明の目的上、コポリマーは、2つ以上の異種のモノマーの同時重合から得られるポリマー材料として定義され、ホモポリマーは、単一のモノマーの重合から得られるポリマー材料である。
別の実施形態では、光反射要素は、空隙、及び/又は二酸化チタンを含むPETフィルム及び表面レリーフコーティングを備える低接触面積のカバーである。
TFE:CF2=CF2(1)
VDF:CH2=CF2(2)
HFP:CF2=CF−CF3(3)
一実施形態では、光源、光入力面、光入力カプラ、結合ライトガイド、ライトガイド領域、及びライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つは、これに光学的に結合され、これに隣接して配置され、又はこれからの光を受光するために配置される反射要素又は反射面を備え、反射領域は、鏡面反射領域、拡散反射領域、領域上の金属コーティング(ITO コーティング、アルミナイズを施したPET、銀コーティングなどのような)、多層リフレクタ、ダイクロイックリフレクタ、多層ポリマーリフレクタ、巨大な複屈折光学フィルム、強化された鏡面反射フィルム、コーティング又は層内の反射インク又は粒子、及び二酸化チタン、硫酸バリウム、及び空隙からなる群から選択された少なくとも1つを含む白色反射フィルムからなる群から選択された1つである。別の実施形態では、発光デバイスは、ライトガイドを備え、光リサイクル要素、70%を超える拡散反射率(鏡面反射成分が含まれる)をもつ鏡面反射テープ、逆反射フィルム(コーナーキューブフィルム又はガラスビーズベースの逆反射フィルムのような)、白色反射フィルム、及びアルミニウムハウジングからなる群から選択された少なくとも1つの光反射材料は、ライトガイドからの光を受光し、光の第1の部分をライトガイドの中に戻るように再誘導するために配置されるライトガイドの少なくとも1つの縁領域の付近に配置され又は光学的に結合される。別の実施形態では、発光デバイスは、ライトガイドを備え、少なくとも1つの光吸収材料50%未満の拡散反射率(鏡面反射成分が含まれる)をもつ光吸収テープ、光吸収色素又は顔料を含む領域、カーボンブラック粒子を含む領域、光吸収インク、塗料、フィルム、又は表面を含む領域からなる群から選択され、黒色材料は、ライトガイドからの光を受光し、光の第1の部分をライトガイドの中に戻るように再誘導するために配置されるライトガイドの少なくとも1つの縁領域の付近に配置され又は光学的に結合される。さらなる実施形態では、上述のタイプの光反射材料及び光吸収材料は、ライトガイドからの光を受光し、光の第1の部分をライトガイドの中に戻るように再誘導し、入射光の第2の部分を吸収するために配置されるライトガイドの少なくとも1つの縁領域の付近に配置され又は光学的に結合される。一実施形態では、光反射又は光吸収材料は、ライトガイドフィルムの表面上に接着されるインク又はテープのラインの形態である。一実施形態では、光反射材料は、ライトガイドの縁の付近のライトガイドの頂面、縁、及び底面に接着される鏡面反射テープである。別の実施形態では、光吸収材料は、ライトガイドの縁の付近のライトガイドの頂面、縁、及び底面に接着される光吸収テープである。別の実施形態では、光吸収材料は、ライトガイドフィルムの縁、縁の付近の頂面、及び縁の付近の底面からなる群から選択された少なくとも1つに接着される光吸収インク又は塗料(黒色アクリルベースの塗料のような)である。
入射光を反射させることに加えて、一実施形態では、光反射要素はまた、光ブロック要素、低接触面積のカバー要素、ハウジング要素、光平行化光学要素、光方向転換光学要素、及び熱伝達要素からなる群から選択された少なくとも1つの第2の要素である。別の実施形態では、光反射光学要素は、光反射光学要素の領域内の第2の要素である。さらなる実施形態では、光反射光学要素は、屈曲領域、タブ領域、穴領域、層領域、又は延長された領域、すなわち、又はそのコンポーネントを形成する、第2の要素を備える。例えば、有孔PET拡散反射フィルムを備える散乱光反射要素は、拡散反射を提供するためにライトガイド領域に隣接して配置されてもよく、フィルムは、屈曲され及び光源からの入射光を平行化するように機能する、フィルムの延長された領域上の鏡面反射金属化コーティングをさらに備えてもよい。別の実施形態では、光反射光学要素の第2の要素又は第2の領域は、光反射光学要素の1つ又は複数の領域と連続する。さらなる実施形態では、光反射光学要素は、第2の要素に物理的に結合される領域、コーティング、要素、又は層である。別の実施形態では、第2の要素は、光反射光学要素に物理的に結合される領域、コーティング、要素、又は層である。例えば、一実施形態では、光反射光学要素は、ポリウレタン及び表面レリーフプロフィールを備える透明な低接触面積のフィルムの後ろに接着される金属化PETフィルムであり、フィルムの組合せは、1つ又は複数の結合ライトガイドの周りを包むためにライトガイド領域の下から延びる。さらなる実施形態では、光反射光学要素は、フィルムベースのライトガイドに物理的に及び/又は光学的に結合され、結合ライトガイドを生じる同じ切断プロセス中に切断され、光反射光学要素は、光平行化光学要素又は光方向転換光学要素を形成するために角度をつけられ、湾曲され、又は後で角度つけられ又は湾曲される領域に切断される。光反射光学要素のタブ領域、光反射領域、又は他の領域のサイズ、形状、量、配向、材料、及び場所は、光学要素、ディスプレイ、照明器具などの技術分野では公知のような光学的(効率、光平行化、光再誘導など)利点、機械的(剛性、他の要素との接続、位置合わせ、製造のしやすさなど)利点、又はシステム(低減した体積、増加した効率、色混合のような付加的な機能性)利点を提供するために必要に応じて変化してもよい。例えば、入射光を鏡面反射させる光反射光学要素のタブ領域は、角度FWHM強度、光束、配向、均一性、又は光プロフィールが制御されるように放物線形、多項式(polynomial)、又は他の幾何学的断面形状を備えてもよい。例えば、1つ又は複数のタブ領域の湾曲した断面形状は、複合放物面集光器の断面形状であってもよい。別の実施形態では、光反射光学要素は、発光デバイスの第2の要素又はコンポーネントとの位置合わせ、位置、接着、物理的結合、及び光学的結合からなる群から選択された少なくとも1つを容易にするために、形状、サイズ、又は場所が発光デバイスの他の要素に対応する穴領域、タブ領域、接着剤領域、又は他の位置合わせ、物理的結合、光結合、又は位置決め領域を備える。例えば、光反射光学要素は、実質的に平坦な光放出領域の下に配置され、光源の付近の領域の中に延び、折り畳まれる延長されたタブ又は折り畳み領域を備え、光平行化要素の少なくとも1つの外面に光学的に結合される、鏡面反射性又はミラー状の金属化PETであってもよい。この実施形態では、光反射光学要素はまた、光平行化光学要素のコンポーネントである。別の実施形態では、光反射光学要素は、延長された領域は、光反射光学要素に光学的に結合される折り畳まれていない結合ライトガイドの表面を備える平面に垂直な平面内で光源からの光の一部を平行化する光平行化光学要素の角度のついた表面に光学的に結合されるように、感圧接着剤を用いて折り畳まれていない結合ライトガイドに光学的に結合され、光源の方に延長される、鏡面反射金属化PETフィルムである。
一実施形態では、光入力面、光入力カプラ、結合ライトガイド、ライトガイド領域、及びライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つは、これに光学的に結合される、これに物理的に結合される、これに隣接して配置される、又はこれと発光デバイスの発光面との間に配置される保護要素又は層を備える。保護膜要素は、光入力面、光入力カプラ、結合ライトガイド、ライトガイド領域、及びライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つを、引っかき傷、衝撃、デバイスの落下、及び鋭い物体との相互作用などから保護するのに適した、より高い引っかき抵抗性、より高い衝撃抵抗性、硬質被覆層、衝撃吸収層又は他の層又は要素を有することができる。別の実施形態では、ライトガイドの少なくとも1つの外面領域(又はその層)は、取り外し可能な保護膜又はマスキングフィルムを備える。例えば、一実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、コア領域のいずれかの側部上でクラッド領域に物理的に結合される取り外し可能な保護ポリエチレンフィルムを備える。別の実施形態では、クラッド領域のうちの1つは接着剤であり、保護ポリエチレンフィルムは、フィルムが例えば窓に接着される前の接着剤の汚染を防ぎ、他のクラッド領域は、2Hよりも大きい鉛筆硬度をもつ「硬質被覆」コーティングを備え、この場合、保護ポリエチレンフィルムは、発光デバイスの設置前の引っかき傷を防ぐ。
一実施形態では、光入力カプラの光入力面は、少なくとも1つの結合ライトガイドの少なくとも1つの表面である。一実施形態では、光は、少なくとも1つの表面上の又はレンズ、プリズムレンズ、プリズムフィルム、回折格子、ホログラフィック光学要素、回折光学要素、ディフューザ、異方性ディフューザ、屈折性表面レリーフ機能部、回折表面レリーフ機能部、体積光再誘導機能部、マイクロスケール体積又は表面レリーフ機能部、ナノスケール体積又は表面レリーフ機能部、及び内部全反射体積又は表面機能部からなる群から選択された光学領域を備える少なくとも1つの表面に光学的に結合される少なくとも1つの光学要素又は機能部による複数の内部全反射のためにライトガイドの中に残るように結合ライトガイドの中に結合される。光学要素又は機能部は、結合ライトガイドのスタックされた又は所定の物理的に構成された分布で1つ又は幾つかの結合ライトガイド上に組み込まれてもよい。一実施形態では、光学要素又は機能部は、1つの結合ライトガイド内又は上の又は複数の結合ライトガイドにわたるパターンで空間的に構成される。一実施形態では、光学要素又は機能部の結合効率は、350nm〜400nm、400nm〜700nm、450nm〜490nm、490nm〜560nm、及び635nm〜700nmからなる群から選択された1つから選択された波長範囲にわたって50%、60%、70%、80%、及び90%からなる群から選択された1つよりも大きい。本明細書で定義される場合の結合効率は、光入力面領域を少し越えたライトガイドの領域にさらに沿って臨界角よりも大きい角度で結合ライトガイド内に残る光源からの光を受光するために配置される少なくとも1つの結合ライトガイドの中に結合される少なくとも1つの結合ライトガイド上に光を誘導するために配置される入射光源からの光の割合である。一実施形態では、2つ以上の結合ライトガイドは、スタックされ又は一緒に束にされ、それらは結合ライトガイドの中に光を結合するために配置される光学要素又は機能部をそれぞれ有し、光学要素又は機能部は、350nm〜400nm、400nm〜700nm、450nm〜490nm、490nm〜560nm、及び635nm〜700nmからなる群から選択された1つからなる群から選択された波長範囲にわたって50%、60%、70%、80%、及び90%から選択された1つ未満の結合効率を有する。結合ライトガイドの群をスタックすることによって、例えば、1つには、入射光の一部が第1の結合ライトガイドを通して第2の結合ライトガイド上に通過して光が第2の結合ライトガイドの中に結合されることを可能にするために、より低い結合効率を用いることができる。一実施形態では、結合効率は、結合ライトガイドの配置を通して第1の方向に次第に変化し(graded)又は変化し(varies)、光反射要素又は領域は、入射光の一部を結合ライトガイドを通して戻るように反射させるために配置される結合ライトガイドの構成の反対の側部上に配置される。
一実施形態では、光は、光入力カプラ、結合ライトガイド、光学要素、又はこれらの組合せを通して発光デバイスにおける少なくとも1つのライトガイドの少なくとも2つの表面又は表面領域に結合される。別の実施形態では、ライトガイド又はライトガイド領域の表面を通じて結合される光は、光抽出機能部によって、発光デバイスのライトガイド又はライトガイド領域の第2の表面又は第2の表面領域を通して結合される光と同じ又は異なる光抽出機能部によって誘導される光の角度範囲とは異なる角度範囲に誘導される。別の実施形態では、第1の光抽出領域は、第1の表面又は縁を通して入射する光をライトガイドの発光面を出る際に第1の範囲の角度に誘導する光再誘導機能部又は光抽出機能部の第1の組を備え、第2の光抽出領域は、第2の表面又は縁を通して入射する光をライトガイドの発光面を出る際に第2の範囲の角度に誘導する光再誘導機能部又は光抽出機能部の第2の組を備える。光再誘導機能部における変化は、機能部の高さ、形状、配向、密度、幅、長さ、材料、表面の角度、x、y、及びz方向の場所を含み、且つ分散相ドメイン、溝、ピット、マイクロレンズ、プリズム要素、空気キャビティ、中空ミクロスフェア、分散されたミクロスフェア、及び他の公知の光抽出機能部又は要素を含むがこれらに限定されない。別の実施形態では、発光デバイスは、少なくとも1つのライトガイドと、少なくとも1つのライトガイドの表面を通して光を結合するために配置される第1の光源及び少なくとも1つのライトガイドの縁を通して光を結合するために配置される第2の光源とを備え、結合機構は、光入力カプラ、光学要素、結合ライトガイド、表面又は縁に光学的に結合される光学部品又は結合ライトガイド、回折光学系、ホログラフィック光学要素、回折格子、フレネルレンズ要素、プリズムフィルム、光再誘導光学系、及び他の光学要素からなる群から選択される少なくとも1つである。
一実施形態では、発光デバイスは、ライトガイドの2つの異なる縁の近くに配置された少なくとも2つの入力領域からの光をライトガイドの中に結合するために配置される複数の光入力カプラを備える。別の実施形態では、2つの光入力カプラは、ライトガイドの対向する側部上に配置される。別の実施形態では、光入力カプラは、フィルム型ライトガイドの3つ又は4つの側部に配置される。さらなる実施形態では、1つよりも多い光入力カプラ、ハウジング、又は光入力面が、単一の光源、光源パッケージ、光源のアレイ、又は光源のストリップ(LEDの実質的にリニアアレイのような)からの光を受光するために配置される。例えば、ライトガイドの2つの異なる領域に光を結合するために配置される2つの光入力カプラのための2つのハウジングは、LEDの実質的にリニアアレイからの光を受光するために配置される。別の実施形態では、ライトガイドの第1の領域に光学的に結合される第1の結合ライトガイドの集合体を備える第1の入力面と、第1の領域とは異なるライトガイドの第2の領域に光学的に結合される第2の結合ライトガイドの集合体を備える第2の入力面は、同じ光源、複数の光源、パッケージの光源、光源のアレイ又は集合体、光源の直線アレイ、1つ又は複数のLED、LEDパッケージ、LEDのリニアアレイ、及び複数の色のLEDからなる群から選択された1つからの光を受光するために配置される。
一実施形態では、発光デバイスは、結合ライトガイド又はストリップの折り畳み又は保持のうちの少なくとも1つを支援するフレーム部材を備える。フレーム部材を用いてフィルムベースのライトガイドのような結合ライトガイドを折り畳む及び保持するための方法は、国際(PCT)公開番号第WO2009/048863及びAnthony Nichols及びShawn Pucylowskiによる2010年1月26日に出願された「ILLUMINATION VIA FLEXIBLE THIN FILMS」と題するPCT出願、米国特許仮出願整理番号第61/147,215号及び第61/147,237号で開示され、それぞれの内容は参照により本明細書に組み込まれる。一実施形態では、結合ライトガイドの折り畳み(又は屈曲)及び/又は保持(又はハウジング)要素は、剛性のプラスチック材料、黒色有色材料、不透明材料、半透明材料、金属ホイル、金属シート、アルミニウムシート、及びアルミニウムホイルからなる群から選択された少なくとも1つから形成される。一実施形態では、折り畳み又は保持材料は、これが折り畳む又は保持するフィルム又は結合ライトガイドの曲げ剛性(又は曲げ弾性率)の少なくとも2倍の曲げ剛性又は(曲げ弾性率)を有する。
一実施形態では、発光デバイスは、光入力カプラ及び光源の少なくとも一部を保持し又は収容するハウジング又は保持デバイスを備える。ハウジング又は保持デバイスは、光入力カプラ、光源、結合ライトガイド、ライトガイド、光学部品、電気コンポーネント、ヒートシンク、又は他の熱的コンポーネント、取り付け機構、見当合わせ機構、折り畳み機構デバイス、及びフレームからなる群から選択された少なくとも1つの内部に収納し又は収容してもよい。ハウジング又は保持デバイスは、複数のコンポーネント又は上述のコンポーネントのあらゆる組合せを備えてもよい。ハウジング又は保持デバイスは、粉塵及びごみ汚染から保護する、気密シールを提供する、水密シールを提供する、コンポーネントを収納する又は収容する、電気部品又は光学部品のための安全ハウジングを提供する、結合ライトガイドの折畳み又は屈曲を支援する、別のコンポーネントに対するライトガイド、結合ライトガイド、光源、又は光入力カプラの位置合わせ又は保持を支援する、結合ライトガイドの構成を維持する、光をリサイクルする(例えば反射内壁で)、発光デバイスを外部の物体又は表面に取り付けるための取り付け機構を提供する、迷光が特定の領域を通り抜けないように不透明容器を提供する、印を表示する又は発光デバイスの外部の物体に照明を提供するための半透明な表面を提供する、コンポーネントの解放及び互換性のためのコネクタを備える、及び他の保持デバイス又はハウジングと接続するためにラッチ又はコネクタを提供することからなる群から選択された機能のうちの1つ又は複数の役に立ってもよい。
別の実施形態では、ハウジングは、少なくとも1つの湾曲した表面を備える。湾曲した表面は、非線形の形状又はデバイスを可能にし、又は非平面の又は屈曲したライトガイド又は結合ライトガイドの組み込みを容易にすることができる。一実施形態では、発光デバイスは、少なくとも1つの湾曲した表面をもつハウジングを備え、ハウジングは、湾曲した又は屈曲した結合ライトガイドを備える。別の実施形態では、ハウジングは、これが一時的に、恒久的に、又は半恒久的に屈曲されてもよいように可撓性である。可撓性のハウジングを用いることによって、例えば、発光デバイスは、発光面がハウジングと共に湾曲されるように屈曲されることが可能であってもよく、光放出領域は、例えば壁又は角部の屈曲の周りで湾曲していてもよい。一実施形態では、ハウジング又はライトガイドは、最初の形状が実質的に回復されるように一時的に屈曲されてもよい(例えばドアを通れるように長いハウジングを屈曲させること)。別の実施形態では、ハウジング又はライトガイドは、解放後に屈曲された形状が実質的に持続するように恒久的に又は半恒久的に屈曲されてもよい(例えば、湾曲した標識又はディスプレイを提供するために湾曲した発光デバイスを有することが望まれるときのような)。
一実施形態では、ハウジングは、ハウジング内のコンポーネントからハウジングの外面に熱を伝達するために配置される熱伝達要素を備える。別の実施形態では、熱伝達要素は、ヒートシンク、金属又はセラミック要素、ファン、ヒートパイプ、シンセティックジェット、エアジェットを生じるアクチュエータ、強制冷却要素、受動冷却要素、メタルコア又は他の導電回路基板の後部、熱伝導性接着剤、又は熱を熱的に伝えることが知られている他のコンポーネントからなる群から選択された1つである。一実施形態では、熱伝達要素は、0.2、0.5、0.7、1、3、5、50、100、120、180、237、300、及び400からなる群から選択された1つよりも大きい熱伝導率(W/(m・K))を有する。別の実施形態では、フィルムベースのライトガイドを支持するフレーム(平坦度を維持するためにフィルムにおける張力を保つもののような)は、熱伝達要素である。一実施形態では、光源はLEDであり、LEDは、熱伝達要素であるバラスト又はフレームに熱的に結合される。さらなる実施形態では、フレーム又はバラストは、熱を光源から遠ざかる方に熱的に伝達するのに用いられ、これはまた、発光デバイスのためのハウジングである。
一実施形態では、ハウジング又は結合ライトガイド保持デバイスの2つのより小さい寸法のサイズは、ライトガイド又は結合ライトガイドの厚さの500、400、300、200、100、50、25、10、及び5倍からなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、ハウジング又はライトガイド保持デバイスの少なくとも1つの寸法は、ライトガイドの縁に沿って配置された1つよりも多い光入力カプラの使用に起因してより小さい。この実施形態では、一定数のストリップ又は結合ライトガイドに対して、それらを単一のより大きいスタックの代わりに複数のより小さいスタックに配置することができるため、ハウジング又は保持デバイスの厚さを減少させることができる。これはまた、複数の光入力カプラ及び光源を用いることによってより多くの光がライトガイドの中に結合されることを可能にする。
一実施形態では、低接触面積のカバーは、少なくとも1つの結合ライトガイドと発光デバイスの外部との間に配置される。低接触面積のカバー又はラップは、ライトガイドの領域又は結合ライトガイドとの低い接触表面積を提供し、且つさらに、指紋からの保護、粉塵又は空気汚染物質からの保護、水分からの保護、1つ又は複数の領域において1つ又は複数の結合ライトガイドと接触する状態にあるときに低接触面積のカバーよりも多くの光を脱結合する又は吸収することになる内部又は外部物体からの保護、少なくとも1つの結合ライトガイドを保持する又は収容するための手段を提供する、光をライトガイドを通して戻るように反射させる、1つ又は複数の結合ライトガイドの相対位置を保つ、及び結合ライトガイドがより大きい体積に広がる(unfolding)若しくは光を脱結合する又は吸収する可能性がある表面と接触するのを防ぐことからなる群から選択された少なくとも1つを提供してもよい。一実施形態では、低接触面積のカバーは、実質的に1つ又は複数の結合ライトガイドスタック又はアレイの周りに配置され、結合ライトガイド上の粉塵の蓄積を減らすこと、1つ又は複数の結合ライトガイドを減衰された内部全反射又は別の光伝送又は吸収材料と接触することで吸収されることから保護すること、及び他のコンポーネント又はデバイスの組立工及び/又はユーザとの物理的接触からの引っかき傷、切断、へこみ、又は欠陥を防ぐ又は制限することからなる群から選択された機能のうちの1つ又は複数を提供する。
一実施形態では、低接触面積のカバーは、低接触面積のカバーの付近に配置された結合ライトガイドの外側材料の屈折率よりも低い屈折率、及び少なくとも1つの結合ライトガイドの付近に配置されたフィルムベースの低接触面積のカバーの表面上の表面レリーフパターン又は構造のうちの少なくとも1つをもつフィルムである。一実施形態では、低接触面積のカバーは、少なくとも1つの結合ライトガイドの少なくとも1つの外面の付近に配置された凸形の又は突き出る表面レリーフ機能部を備え、結合ライトガイドの外面又は表面レリーフ機能部と物理的に接触した状態にあるライトガイドに隣接して配置された領域の平均割合は、70%、50%、30%、10%、5%、及び1%のうちの1つよりも少ない。別の実施形態では、低接触面積のカバーは、フィルムベースのライトガイドの領域と隣接する及び物理的に接触する状態にある表面レリーフ機能部を備え、低接触面積のカバーと接触するフィルムベースのライトガイドの領域(又は光混合領域、又は結合ライトガイド)の割合は、70%、50%、30%、10%、5%、及び1%のうちの1つよりも少ない。別の実施形態では、低接触面積のカバーは、フィルムベースのライトガイドの領域に隣接する表面レリーフ機能部を備え、7キロパスカルの一様な平坦な圧力が低接触面積のカバーに適用されるときのフィルムベースのライトガイドの領域(又は光混合領域、又は結合ライトガイド)に接触する表面レリーフ機能部の領域の割合は、70%、50%、30%、10%、5%、及び1%のうちの1つよりも少ない。一実施形態では、低接触面積のカバーは、表面レリーフ機能部がフィルムベースのライトガイドと接触するようにバックライトの発光側とは反対のフィルムベースのライトガイドの側部上のバックライトに配置される表面レリーフディフューザである。一実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、剛性支持体又はバックライトのハウジングに物理的に結合される低接触面積のカバーに物理的に結合される。
別の実施形態では、低接触面積のカバーは、光放出領域におけるライトガイドからの光の1%、5%、10%、15%、及び20%からなる群から選択された1つよりも多く抽出する。
さらなる実施形態では、低接触面積のカバーは、ハウジング、保持デバイス、又は相対位置維持要素の内面であり、又はこの表面に物理的に結合される。さらなる実施形態では、低接触面積のカバーは、低接触面積のカバーが結合ライトガイドとデバイスの外面との間に配置されるように少なくとも1つの横方向縁及び少なくとも1つの外側面が実質的に覆われるように少なくとも1つの結合ライトガイドの周りを包むフィルムである。
別の実施形態では、低接触面積のカバーは、低接触面積のカバーの付近に配置された結合ライトガイドの外面領域よりも低い、300グラム重からの力の下でのASTM D3363鉛筆硬度を有する。一実施形態では、低接触面積のカバーは、表面レリーフパターン又は構造をもつシリコーン、ポリウレタン、ゴム、又は熱可塑性ポリウレタンを含む。さらなる実施形態では、低接触面積のカバーの300グラム重からの力の下でのASTM D3363鉛筆硬度は、低接触面積のカバーの付近に配置された結合ライトガイドの外面領域よりも少なくとも2グレード低い。別の実施形態では、低接触面積のカバーは、5H、4H、3H、2H、H、及びFからなる群から選択された1つよりも低いASTM D3363鉛筆硬度を有する。
一実施形態では、低接触面積のカバーは、低接触面積のカバーをライトガイド、光混合領域、又は他のコンポーネントに縫いつけること(若しくはファイバ、ワイヤ、又は糸を通す又は送り込むこと)、低接触面積のカバーを1つ又は複数のコンポーネントに溶接(音波、レーザ、熱機械的になど)すること、低接触面積のカバーを1つ又は複数のコンポーネントに接着(エポキシ、にかわ、感圧接着剤など)すること、低接触面積のカバーを1つ又は複数のコンポーネントに締結することからなる群から選択された1つ又は複数の方法によって、第1の接触面積において、発光デバイス、光入力カプラ、ライトガイド、ハウジング、低接触面積のカバーの第2の領域、又は熱伝達要素に物理的に結合される。さらなる実施形態では、締結機構は、バッテン、ボタン、クランプ、クラスプ、クリップ、クラッチ(ピンファスナ)、フランジ、グロメット、アンカー、釘、ピン、くぎ、クレビスピン、コッターピン、輪止め(linchpin)、R−クリップ、保持リング、サークリップ保持リング、e−リング保持リング、リベット、ねじアンカー、スナップ、ステープル、ステッチ、ストラップ、タック、ねじファスナ、キャプティブねじファスナ(ナット、ねじ、スタッド、ねじインサート、ねじロッド)、タイ、トグル、フック・ループ型ストリップ、くさび形アンカー、及びジッパーからなる群から選択される。
エッジライト・ライトガイドのための厚さ0.5mm未満のプラスチックフィルムの使用は、プラスチックプレート又はシートを用いることを上回る多くの利点をもつことができる。可撓性のフィルムは、表面の形状に形状設定する、貯蔵のために折り畳む、必要に応じて形状が変わる、又は空気中で波を打つことができてもよい。別の利点は、より低い費用である場合がある。厚さの減少は、所与の幅及び長さのライトガイドの材料費、製作費、貯蔵費、輸送費を減らす一助となる。別の理由は、減少した厚さが、表面の形状、厚さ及び又は外観の感知できるほどの変化を伴わずにこれを表面に付加することができるようにすることである場合がある。例えば、これは、窓の見た目を変えることなく窓の表面に容易に付加することができる。別の利点は、フィルム又はライトガイドを巻くことができることである場合がある。これは、輸送可能であることの助けになり、幾つかの機能性を保持することができ、ロールアウトスクリーンが用いられる手持ち式デバイスに特に有用な場合がある。第5の理由は、フィルムをより軽量にすることができることであり、これはまた取扱及び輸送をより容易にする。第6の理由は、フィルムが通例、大きいロールに押出され、そのためより大きいエッジライト標識を生産できることである場合がある。最後に、第7の理由は、フィルムは多くの他の産業にとって有用なので、フィルムを被覆する、切断する、ラミネートする、及び扱うために設立された多くの企業が存在することである場合がある。プラスチックフィルムは、ブロー又はキャスト押出しによって6.096メートルまでの又はそれよりも長い幅及び1000メートルの長さのロールに作製される。特別な押出しダイで2から100層までの異なる材料の共押出しを達成することができる。
一実施形態では、フィルム、ライトガイド、又はライトガイド領域の厚さは、0.005mm〜0.5mmの範囲内である。別の実施形態では、フィルム又はライトガイドの厚さは、0.025ミリメートル〜0.5ミリメートルの範囲内である。さらなる実施形態では、フィルム、ライトガイド、又はライトガイド領域の厚さは、0.050ミリメートル〜0.175ミリメートルの範囲内である。一実施形態では、フィルム、ライトガイド、又はライトガイド領域の厚さは、0.2ミリメートル未満、又は0.5ミリメートル未満である。一実施形態では、ライトガイド又はコア領域の平均厚さは、150ミクロン、100ミクロン、60ミクロン、30ミクロン、20ミクロン、10ミクロン、6ミクロン、及び4ミクロンからなる群から選択された1つ未満である。一実施形態では、フィルム、ライトガイド、及びライトガイド領域の厚さ、最大厚さ、平均厚さ、全厚さからなる群から選択された少なくとも1つの90%以上は、0.2ミリメートル未満である。別の実施形態では、光放出領域の平面内の光放出領域の最大寸法を光放出領域内のコア領域の平均厚さで割ったものとして定義されるサイズと厚さとの比は、100;500;1000;3,000;5,000;10,000;15,000;20,000;30,000;及び50,000からなる群から選択された1つよりも大きい。一実施形態では、ディスプレイは、最大画素寸法とライトガイドのコア領域の厚さとの比が1、1.5、2、4、5、6、7、8、9、10、15、及び20から選択された1つよりも大きいように、ディスプレイの空間光変調器の画素よりも実質的に薄いライトガイドを備える。
幾つかの実施形態のライトガイド又は光伝送材料の光学特性に関して、本明細書で明記される光学特性は、ライトガイド、コア、クラッド、又はこれらの組合せの一般特性であってもよく、又はそれらは、特定の領域(光放出領域、光混合領域、又は光抽出領域のような)、表面(光入力面、拡散表面、平らな表面)、及び方向(表面の法線方向に測定した方向又はライトガイドを通した光の伝搬方向に測定した方向のような)に対応していてもよい。一実施形態では、BYKガードナーヘイズメータでASTM D1003に従って光放出領域、光混合領域、及びライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つの内部で測定したライトガイドの平均光線透過率は、70%、80%、88%、92%、94%、96%、98%、及び99%からなる群から選択された1つよりも大きい。別の実施形態では、BYKガードナーヘイズメータでASTM D1003に従って主要光放出領域(ライトガイドから放出されたすべての光の80%以上を含む領域)の内部で測定したライトガイドの平均光線透過率は、70%、80%、88%、92%、94%、96%、98%、及び99%からなる群から選択された1つよりも大きい。
一実施形態では、ライトガイドのコア材料は高い屈折率を有し、クラッド材料は低い屈折率を有する。一実施形態では、コアは、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、及び3.0からなる群から選択された1つよりも大きい屈折率(nD)をもつ材料から形成される。別の実施形態では、クラッド材料の屈折率(nD)は、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、及び2.5からなる群から選択された1つ未満である。
一実施形態では、ライトガイド又はライトガイド領域の縁は、鏡面反射材料、部分拡散反射材料、又は拡散反射材料で被覆され、これに付着される、又はこれに隣接して配置される。一実施形態では、ライトガイド縁は、光を実質的に鏡面反射するナノサイズにされた又はミクロンサイズにされた粒子又はフレークを含む鏡面反射インクで被覆される。別の実施形態では、光反射要素(高い反射率をもつ鏡面反射多層ポリマーフィルムのような)は、ライトガイド縁の付近に配置され、縁からの光を受光し、これを反射させ、及びこれをライトガイドの中に戻るように誘導するために配置される。別の実施形態では、ライトガイド縁は丸みをつけられ、縁から回折される光の割合が減少される。丸みをつけられた縁を達成する1つの方法は、レーザを用いてフィルムからライトガイドを切断し、加工パラメータ(切断速度、切断周波数、レーザパワーなど)の制御を通じて縁の丸めを達成することによる。別の実施形態では、ライトガイドの縁は、結合ライトガイド内を伝搬する光源からの光が縁から反射され、これにより光が折り畳まれる領域の方に、屈曲領域の方に、ライトガイドの方に、ライトガイド領域の方に、又は発光デバイスの光軸の方に、光源の光軸により近い角度に誘導されるように、テーパされ、角度のついたぎざぎざが付けられ、又は他の方法で切断され又は形成される。さらなる実施形態では、光源からの光の一部を折り畳まれ又は屈曲される領域の方に、ライトガイド領域の方に、ライトガイド領域の方に、又は発光デバイスの光軸の方に、光源の光軸により近い角度に誘導する第1及び第2反射表面を備える2つ以上の光源のそれぞれに対する光再誘導領域を備える2つ以上の結合ライトガイドの中にそれぞれ光を結合するために2つ以上の光源が配置される。一実施形態では、結合ライトガイド、ライトガイド、光混合領域、又はライトガイド領域の1つ又は複数の縁は、領域におけるフィルムの2つ以上の表面間の交点の領域において曲線又は弓形プロフィールを備える。一実施形態では、領域における縁は、領域の付近の光の回折効果及び抽出を減らするために、鋭い角部の代わりに湾曲したプロフィールを有する。一実施形態では、1つ又は複数の領域の縁は、伝搬する光に対して回折要素として作用する可能性がある角部をとるために半円形円孤のような円形切断縁である。非常に薄いライトガイド(例えば厚さ150ミクロン未満)は、鋭い角部に直面した時に光が回折される、より高い確率を有する。丸みをつけられた角部は、例えば、限定ではなしに、アクリルフィルムをレーザ切断して丸みをつけられた縁に再固化される溶融した縁を残すことによって達成することができる。
一実施形態では、ライトガイド又はライトガイド領域の少なくとも1つの表面は、鏡面反射材料、部分拡散反射材料、又は拡散反射材料で被覆され、これに付着される、又はこれに隣接して配置される。一実施形態では、少なくとも1つのライトガイド表面は、光を実質的に鏡面反射するナノサイズにされた又はミクロンサイズにされた粒子又はフレークを含む鏡面反射インクで被覆される。別の実施形態では、光反射要素(高い反射率をもつ鏡面反射多層ポリマーフィルムのような)は、発光面とは反対のライトガイド表面の付近に配置され、表面からの光を受光し、これを反射させ、これをライトガイドの中に戻るように誘導するために配置される。別の実施形態では、少なくとも1つのライトガイド又はライトガイドに結合されたコンポーネントの外面は、指紋の外観を減らするためにマイクロ構造を備える。こうしたマイクロ構造は、当該技術分野では公知のディスプレイのための硬質被覆であり、例は米国特許出願整理番号第12/537,930号で開示される。
一実施形態では、ライトガイドの形状又はライトガイドの表面の少なくとも一部は、実質的に平坦、湾曲した、円筒形、実質的に平坦なフィルムから形成された形状、球形、部分的に球形、角度のついた、ねじられた、丸みをつけられた、二次曲面を有する、回転楕円体、直方体、平行六面体、三角形プリズム、長方形プリズム、楕円形、卵形、円錐ピラミッド、テーパした三角形プリズム、波状の形状、及び他の公知の幾何学的固体又は形状からなる群から選択される少なくとも1つである。一実施形態では、ライトガイドは、熱成形又は他の成形技術によって或る形状に形成されているフィルムである。別の実施形態では、フィルム又はフィルムの領域は、少なくとも1つの方向にテーパされる。さらなる実施形態では、発光デバイスは、物理的に一緒に結合され又は構成される複数のライトガイド及び複数の光源を備える(例えば1×2アレイに並べられるような)。別の実施形態では、フィルムのライトガイド領域は、長方形、四角形、円形、ドーナツ形状に設定されたもの(内側領域に穴をもつ楕円形)、楕円形、直線ストリップ、及び管(円形、長方形、多角形、又は他の形状設定された断面をもつ)からなる群から選択された1つの形状を備える又は実質的にこの形状である。一実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、別のコンポーネントに対するその場所を維持するのを支援する又はこれを別のコンポーネントに取り付ける又はこれを別のコンポーネントに対してガイドするために(例えば、限定ではなしに、ハウジング、フレーム、光入力カプラ、デバイスハウジングのような)、1つ又は複数の場所(例えば、結合ライトガイド、ライトガイド領域、又は光混合領域におけるような)でスタンプされる、屈曲され、折り畳まれ、又は他の方法で再び形状設定される。
一実施形態では、ライトガイド、ライトガイド領域、及び結合ライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つの縁領域は、縁領域に入る部分が縁領域から遠ざかる方向にライトガイド、ライトガイド領域、又は結合ライトガイドの中に折り返して結合されるように、自身の上に折り返すように折り畳まれ又は屈曲され、ライトガイド、ライトガイド領域、又は結合ライトガイドに光学的に結合される。縁領域は、PSA又は他の接着剤のような接着剤を用いてライトガイド、ライトガイド領域、又は結合ライトガイド上に折り返すように接着され、熱的に付着され、又は他の方法で光学的に結合されてもよい。一実施形態では、ライトガイドの縁領域を折り畳むことは、普通はライトガイドの中に戻るようにフィルムの縁を出ることになる光を再誘導し、システムの光学的効率が増加する。
一実施形態では、フィルムベースのライトガイドの1つ又は複数の領域は、第1の角度範囲内の光を内部全反射によってライトガイドの中に戻るように反射させるために配置される反射機能部を備える。一実施形態では、反射機能部は、角度のついた機能部、三角形機能部、実質的に90度の頂角をもつ三角形機能部、円孤、半円の円孤、弓形機能部及び直線機能部をもつ形状、多面的形状、及び多角形の形状からなる群から選択された縁に沿って切断された1つ又は複数の形状設定された機能部である。例えば、一実施形態では、発光デバイスは、1つの側部に沿って配置された光入力カプラと、90度の頂角をもつ反対の側部上のフィルムにおける複数の「ジグザグにされた」角度のついた切断部とを備える。この実施形態では、反対の側部から約0度をなして角度のついた切断部に直接到達するフィルム内の光は、ライトガイドの中に戻るように実質的に逆反射することになる。角度のついた切断部の形状、角度、屈折率、及び場所は、ライトガイドの中に戻るように反射される光の角度範囲及び割合に影響するであろう。切断部は、それらがフィルムベースのライトガイドの横方向の距離を実質的に延びないように「マイクロ切断部(micro−cuts)」であってもよい。一実施形態では、フィルムベースのライトガイドの中を伝搬する光の光軸は、x方向であり、反射機能部の頂角は、光抽出表面機能部によって抽出されない光の反射率が最大にされ、且つ光放出領域の方に戻るように誘導されてリサイクルされるように、90度である。他の多面形状又は湾曲した形状もまた、所望の反射又は光伝送特性を達成するために縁から切断されてもよい。
一実施形態では、発光デバイスは、少なくとも1つの光伝送材料から形成されたライトガイド又はライトガイド領域を備える。一実施形態では、ライトガイドは、それぞれが少なくとも1つの光伝送材料を含む少なくとも1つのコア領域及び少なくとも1つのクラッド領域を備えるフィルムである。一実施形態では、コア材料は実質的に可撓性(ゴム又は接着剤のような)であり、クラッド材料は、組み合わされた要素に関する増加した曲げ弾性率、増加した衝撃強さ、増加した引裂き抵抗性、及び増加した引っかき抵抗性からなる群から選択された少なくとも1つをサポートし及び提供する。別の実施形態では、クラッド材料は、実質的に可撓性(ゴム又は接着剤のような)であり、コア材料は、組み合わされた要素に関する増加した曲げ弾性率、増加した衝撃強さ、増加した引裂き抵抗性、及び増加した引っかき抵抗性からなる群から選択された少なくとも1つをサポートし及び提供する。
[例えば、ポリ(酢酸ビニル)のようなポリ(ビニルエステル)、ポリ(塩化ビニル)のようなポリ(ハロゲン化ビニル)、ポリ(ビニルメチルエーテル)、ポリ(ビニルイソブチルエーテル)、及びポリ(ビニルt−ブチルエーテル)のようなポリビニルアルキルエーテル又はポリエーテル系樹脂]、ポリカーボネート系樹脂(例えば、ビスフェノールA型ポリカーボネートのような芳香族ポリカーボネート)、ポリエステル系樹脂(例えば、ホモポリエステル、例えば、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートのようなポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンテレフタレートに対応するポリアルキレンナフタレート;主成分としてアルキレンテレフタレート及び/又はアルキレンナフタレートを含有するコポリエステル;ポリカプロラクトンのようなラクトンのホモポリマー)、ポリアミド系樹脂(例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610)、ウレタン系樹脂(例えば、熱可塑性ポリウレタン樹脂)、上記の樹脂を形成するモノマーのコポリマー[例えば、メチルメタクリレート−スチレンコポリマー(MS樹脂)、アクリロニトリル−スチレンコポリマー(AS樹脂)、スチレン−(メタ)アクリル酸コポリマー、スチレン−無水マレイン酸コポリマー、及びスチレン−ブタジエンコポリマーのようなスチレンコポリマー、酢酸ビニル−塩化ビニルコポリマー、ビニルアルキルエーテル−無水マレイン酸コポリマー]からなる群から選択された光伝送材料を含む。付随的に、コポリマーは、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、又はグラフトコポリマーのいずれであってもよい。
一実施形態では、結合ライトガイドは、ガラス材料を含むコア材料を備える。一実施形態では、ガラス材料は、溶融シリカ、紫外グレード溶融シリカ(Dayoptics Inc.によるJGS1、Heraeus Quartz America、LLC.によるSuprasil(登録商標)1及び2、Saint−Gobain Quartz PLCによるSpectrosil(登録商標)A及びB、並びにCorning IncorporatedによるCorning7940、Dynasil CorporationによるDynasil(登録商標)合成溶融シリカ1100及び4100のような)、光学グレード溶融石英、フルスペクトル溶融シリカ、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス、及びアルミノホウケイ酸ガラスからなる群から選択された1つである。
一実施形態では、ライトガイドは、少なくとも2つの層又はコーティングを備える。別の実施形態では、層又はコーティングは、コア層、クラッド層、タイ層(2つの他の層の間の接着を促進するために)、曲げ強さを増加させる層、衝撃強さを増加させる層(例えばアイゾット、シャルピー、ガードナーのような)、及びキャリア層からなる群から選択された少なくとも1つとして機能する。さらなる実施形態では、少なくとも1つの層又はコーティングは、ライトガイド内からの入射光の一部を機能部の付近の領域においてライトガイドを抜けるとすぐに或る角度に再誘導するマイクロ構造、表面レリーフパターン、光抽出機能部、レンズ、又は他の平らでない表面機能部を備える。例えば、キャリアフィルムは、熱硬化性ポリカーボネート樹脂を受け入れために配置されるエンボス加工された光抽出機能部をもつシリコーンフィルムであってもよい。別の実施形態では、少なくとも1つの領域においてコア材料との接触からキャリアフィルムが除去される。例えば、キャリアフィルムは、エンボス加工されたFEPフィルムであってもよく、熱硬化性メタクリレートベースの樹脂は、フィルム上に被覆され、熱、光、他の放射線、又はこれらの組合せによって硬化される。別の実施形態では、コア材料はメタクリレート材料を含み、クラッドはシリコーン材料を含む。別の実施形態では、クラッド材料は、キャリアフィルム上に被覆され、その後、シリコーン、PC、又はPMMAベースの材料のようなコア層材料がクラッド材料上に被覆され又は押出される。一実施形態では、クラッド層は、薄すぎてコーティングラインで自身を支持できず、したがってキャリアフィルムが用いられる。コーティングは、例えば、キャリアフィルムとは反対の側部上に表面レリーフ特性を有してもよい。
一実施形態では、熱硬化性材料は、熱可塑性フィルム上に被覆され、熱硬化性材料はコア材料であり、クラッド材料は熱可塑性フィルム又は材料である。別の実施形態では、第1の熱硬化性材料は、第2の熱硬化性材料を含むフィルム上に被覆され、第1の熱硬化性材料はコア材料であり、クラッド材料は第2の熱硬化性プラスチックである。
別の実施形態では、ライトガイドは、発光デバイスの少なくとも1つの要素(例えば、コーティングを伴うキャリアフィルム、光学フィルム、LCDにおけるリア偏光子、輝度増強フィルム、ライトガイドの別の領域、結合ライトガイド、アルミニウムを含む薄いシートのような熱伝達要素、又は白色リフレクタフィルム)への化学的接着、分散接着、静電接着、拡散接着、及び機械的接着からなる群から選択された少なくとも1つを伴う材料を含む。さらなる実施形態では、ライトガイドのコア材料又はクラッド材料のうちの少なくとも1つは接着剤材料である。さらなる実施形態では、ライトガイドのコア材料、クラッド材料、及びクラッド材料上に配置される材料からなる群から選択された少なくとも1つは、感圧接着剤、コンタクト型接着剤、ホット接着剤、乾式接着剤、マルチパート(multi−part)反応型接着剤、ワンパート(one−part)反応型接着剤、天然接着剤、及び合成接着剤からなる群から選択される少なくとも1つである。さらなる実施形態では、第1の結合ライトガイドの第1のコア材料は、第1のコア材料、第2のコア材料、又はこれらの組合せの接着特性に起因して第2の結合ライトガイドの第2のコア材料に接着される。別の実施形態では、第1の結合ライトガイドのクラッド材料は、クラッド材料の接着特性に起因して第2の結合ライトガイドのコア材料に接着される。別の実施形態では、第1の結合ライトガイドの第1のクラッド材料は、第1のクラッド材料、第2のクラッド材料、又はこれらの組合せの接着特性に起因して第2の結合ライトガイドの第2のクラッド材料に接着される。一実施形態では、コア層は、接着剤であり、クラッド層、取り外し可能なサポート層、保護膜、第2の接着剤層,ポリマーフィルム、金属フィルム、第2のコア層、低接触面積のカバー、平坦化層からなる群から選択された少なくとも1つの上に被覆される。別の実施形態では、クラッド材料又はコア材料は接着特性を有し、且つ例えば、限定ではなしに、クラッド層、コア層、低接触面積のカバー、回路基板、又はハウジングのような発光デバイスの要素に接着されるときに8.929、17.858、35.716、53.574、71.432、89.29、107.148、125.006、142.864、160.722、178.580キログラム毎ボンド幅メートルからなる群から選択された1つよりも大きいASTM D3330剥離強度を有する。
一実施形態では、フィルム、ライトガイド、又はライトガイド領域の最外面は、クラッド、柔らかい感触を模擬する若しくはクロス又は室内装飾品の表面テクスチャと整合させるための表面テクスチャ、光抽出機能部からの光を平行化するための屈折要素(マイクロレンズアレイのような)、接着剤層、取り外し可能な裏当て材、反射防止コーティング、アンチグレア表面、及びゴム面からなる群から選択された少なくとも1つを備える。
一実施形態では、フィルム、ライトガイド、発光フィルム、光再誘導要素、又は発光デバイスの最外面は、表面レリーフ機能部を備え、表面のASTM D523−89 60度光沢は、100、50、25、及び15からなる群から選択された1つ未満である。一実施形態では、外面上の光沢は、表面に光をあてることになる周囲グレア光の強さを低減させる。例えば、一実施形態では、発光デバイスは、2つの光沢単位の一様な低い光沢をもつ最外面を有するライトガイドを備える。このライトガイドが約2つの光沢単位の光沢をもつ艶消し面又は拡散面を有する壁上に配置されるときに、高い可視光透過性をもつ実質的に透明な又は半透明なライトガイドは、最外面の光沢の整合に起因して光源からのグレア角度であってもほとんど見えない。この実施形態では、発光デバイスは、壁掛け式照明器具のような用途においてオフ状態では顕著にあまり見えない。一実施形態では、低い光沢をもつ最外面は、アンチグレアフィルム、エンボス加工されたフィルム、クラッド層、光再誘導要素、光方向転換光学要素、光平行化光学要素、ライトガイド、コア領域(コア領域の側部上にクラッド面が存在しない場所)、光再誘導要素、発光デバイスカバー、レンズ、又はハウジング要素の表面である。
一実施形態では、ライトガイド、ライトガイド領域、及び光放出領域からなる群から選択された少なくとも1つは、少なくとも1つの光抽出機能部又は領域を備える。一実施形態では、光抽出方法は、光抽出機能部を、コア領域、ライトガイド領域に、若しくはコア領域又はライトガイド領域に作動的に結合された材料に作動的に結合することを含む。光抽出機能部を領域に作動的に結合することは、限定ではなしに、領域の表面上又は領域の体積内で材料を加えること、除去すること、又は変化させること、領域の表面上又は領域の体積内に材料を配置すること、領域の表面上又は領域の体積内に材料を塗布すること、領域の表面上又は領域の体積内に材料を印刷すること又は塗装すること、領域の表面から又は領域の体積から材料を除去すること、領域の表面又は領域の体積内の領域を改質すること、領域の表面又は領域の体積内の領域をスタンピングすること又はエンボス加工すること、領域の表面又は領域の体積内の領域をスクラッチすること、サンディングすること、アブレートすること、又はスクライビングすること、領域の表面上又は領域の体積内に光抽出機能部を形成すること、領域の表面上又は領域の体積内に材料を結合すること、クラッド領域の表面に又はクラッド領域の体積内に材料を接着すること、光抽出機能部を領域の表面又は領域の体積に光学的に結合すること、光抽出機能部と領域との間に配置された中間表面、中間層、又は中間材料によって光抽出機能部を領域に光学的に結合する又は物理的に結合することを含む。別の実施形態では、光抽出機能部は、領域内を伝搬して光抽出機能部に入射する光の一部が領域を出る又は臨界角よりも小さい角度に再誘導されることになり、光がそれを通して内部全反射によって伝搬する領域、コア領域、結合ライトガイド、ライトガイド、又は他の領域内に残らないように、領域に作動的に結合される。
一実施形態では、少なくとも1つの光抽出領域は、ライトガイド内からの光によって領域が照らされないとき(デバイスがオフ状態である又はマルチライトガイドデバイスにおける特定のライトガイドが照らされないときのような)に観察者への低い可視性を有する光抽出機能部を備える。一実施形態では、ライトガイド領域、少なくとも1つの光抽出機能部、光放出領域、光抽出機能部、及び光抽出表面機能部又は光抽出機能部の集合体によって再誘導される光に対応する発光面の平方センチメートルの測定面積からなる群から選択された少なくとも1つの第1の測定角度における輝度は、黒色の光吸収面上におかれたときに10ルクス、50ルクス、75ルクス、100ルクス、200ルクス、300ルクス、400ルクス、500ルクス、750ルクス、及び1000ルクスからなる群から選択された1つのルクスの積分球からの拡散照度に露出されたときに0.5cd/m2、1cd/m2、5cd/m2、10cd/m2、50cd/m2、及び100cd/m2からなる群から選択された1つ未満である。光吸収面の例は、限定ではなしに、黒色ベロアクロス材料、黒色陽極酸化処理アルミニウム、5%未満の拡散反射率(鏡面反射成分(specular component)が含まれる)をもつ材料、Edmund Optics Inc.からの光吸収ブラックアウト材料、及び光トラップボックス(光吸収黒色ベロア又は他の壁をライニングする材料を伴うボックス)への窓を含む。一実施形態では、輝度に関する第1の測定角度は、0度、5度、8度、10度、20度、40度、0〜10度、0〜20度、0〜30度、及び0〜40度からなる群から選択された1つである。一実施形態では、少なくとも1つの光抽出機能部によって再誘導される光に対応する発光面の1cm2の測定面積から放出された光の輝度は、Edmund Opticsからの光吸収ブラックアウト材料の上におかれたときに積分球からの200ルクスの拡散照度に露出されたときに100cd/m2未満である。別の実施形態では、少なくとも1つの光抽出機能部によって再誘導される光に対応する発光面の1cm2の測定面積から放出された光の輝度は、Edmund Optics Inc.からの光吸収ブラックアウト材料の上におかれたときに積分球からの200ルクスの拡散照度に露出されたときに50cd/m2未満である。別の実施形態では、少なくとも1つの光抽出機能部又はすべての光抽出機能部の平均によって再誘導される光に対応する発光面の1cm2の測定面積から放出された光の輝度は、Edmund Optics Inc.からの光吸収ブラックアウト材料の上におかれたときに積分球からの200ルクスの拡散照度に露出されたときに25cd/m2未満である。一実施形態では、薄いライトガイドフィルムは、ライトガイドの薄さに起因してさらに離間される光抽出機能部又は光抽出表面機能部のためにより小さい機能部が用いられることを可能にする。一実施形態では、発光デバイスの光放出領域に対応する発光面に平行な平面内の光抽出表面機能部の平均最大寸法サイズは、3mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.080、0.050mm、0.040mm、0.025mm、及び0.010mmからなる群から選択された1つ未満である。
一実施形態では、発光デバイスは、色順次ディスプレイ、局所的調光(dimming)バックライト、赤色ライトガイド、緑色ライトガイド、及び青色ライトガイド、アニメーション効果、異なる色の複数のメッセージ、NVIS及び昼光モードバックライト(例えば、NVIS用の1つのライトガイド、昼光用の1つのライトガイド)、並べられたライトガイド、又はバックライト、及びより小さい発光デバイスからなる大面積の発光デバイスからなる群から選択された少なくとも1つを提供するために1つよりも多いライトガイドを備える。別の実施形態では、発光デバイスは、互いに光学的に結合される複数のライトガイドを備える。別の実施形態では、少なくとも1つのライトガイド又はそのコンポーネントは、ライトガイドが触れることに起因して互いの中に実質的に光を直接結合しないように、ブロッキング防止機能部をもつ領域を備える。幾つかの実施形態では、ライトガイド表面の領域上の分離(及び空隙)を維持するためにブロッキング防止材料を用いることによってクラッドに対する必要性を低減させ又は軽減させることができる。別の実施形態では、発光デバイスは、結合ライトガイドの第1及び第2の群からの光をそれぞれ受けために配置される第1の及び第2の光放出領域を備え、結合ライトガイドの第1の群における屈曲又は折り畳みは、結合ライトガイドの第2の群における屈曲又は折り畳みから10〜30度、25度〜65度、70〜110度、115度〜155度、160度〜180度、及び5〜180度からなる群から選択された角度をなす。
一実施形態では、発光デバイスは、第1の方向のライトガイドの直線アレイを備える。別の実施形態では、発光デバイスは、第1の方向のライトガイドの直線アレイ及び第1の方向と直交する第2の方向のライトガイドの直線アレイを備える。さらなる実施形態では、発光デバイスはライトガイドの長方形マトリクスを備える。並べられたライトガイドを備える発光デバイスでは、光入力カプラ、結合ライトガイド、又は光源は、並べられたライトガイドの周辺に沿って、てもよい、ライトガイドの側部に沿ったライトガイドの横方向縁の間に配置され、横方向縁の間の中央領域の方に後ろに折り畳まれ、又はライトガイド間の低い分離距離を可能にするためにライトガイドの下又は上に折り畳まれてもよい。
別の実施形態では、発光デバイスは、第1のライトガイド及び第2のライトガイドを備え、第2のライトガイドの第1の重なる領域は、発光デバイスの光軸に平行又はデバイスの発光面の法線に平行な方向に第1のライトガイドの下に配置され、第1のライトガイド及び第2のライトガイドの中にそれぞれ光を結合するために配置される結合ライトガイドの第1及び第2の組は、結合ライトガイドの第1及び第2の組の平均と同じ曲率半径及び第1の重なる領域における第1のライトガイド及び第2のライトガイドの全コア厚さに等しいコア厚さをもつ第1の及び第2の各結合ライトガイドの同じ入力寸法をカバーするライトガイドに光学的に結合される結合ライトガイドの組の全屈曲損失よりも小さい全屈曲損失を有する。
一実施形態では、複数の結合ライトガイドによって2つ以上のライトガイドが光学的に一緒に結合される。一実施形態では、フィルムは、第1の連続するライトガイド領域と、第1の連続するライトガイド領域と第2の連続するライトガイド領域との間に配置された領域において切断されるストリップ状の区域とを備える。一実施形態では、ストリップが切断され、ストリップ(この実施形態では結合ライトガイド)が折り畳まれ及び重なるように第1の及び第2の連続するライトガイド領域が互いに対して平行移動される。結果として得られる第1の及び第2のライトガイド領域は、結合ライトガイドによって接続される携帯電話のためのキーパッド照明器及びLCDバックライトのような別個の領域であってもよい。第1の及び第2のライトガイド領域はまた、第1の及び第2のライトガイド領域が少なくとも部分的に重なるように両方とも1つ又は複数の領域においてフィルム表面の法線方向の光と交差してもよい。第1の及び第2のライトガイド領域は、少なくとも1つの光入力カプラを有してもよい。結合ライトガイドの使用を通じて第1の及び第2のライトガイド領域を一緒に結合することによって、第1のライトガイド領域の中に結合される入力カプラからの光は、第1のライトガイド領域の端に到達するときに失われず、外に結合されず、又は吸収されず、第2のライトガイド領域上にさらに伝搬してもよい。これは、ライトガイドが領域において重なるので、特定の領域に対してより多くの光抽出領域を可能にすることができる。一実施形態では、第1の及び第2のライトガイド領域の間の光を受光するために配置される少なくとも1つの領域は、第2のライトガイド領域に到達する光が異なる波長スペクトルプロフィールを備え、且つ第1のライトガイド抽出領域から抽出された第1の色とは異なる第2のライトガイド領域から第2の色を抽出することができるように、光吸収フィルタを備えてもよい。1つ、2つ、又は2つよりも多い発光色をもつ第1の入力カプラによって照らされる2つよりも多いライトガイド領域が用いられてもよく、別個の光入力カプラを伴う別個のライトガイド(又はライトガイド領域)が、第1の入力カプラによって照らされるライトガイド領域のうちの1つ又は複数の後ろに、間に、又は上に配置されてもよい。例えば、第1の光入力カプラは、LEDからの白色光を第1のライトガイド領域の中に誘導し、光抽出領域は、第1の白色イメージをもたらす光を抽出し、抽出されない光は、スペクトルの非赤色部分を実質的に吸収するライトガイド(赤色に色づいたインク縞のような)に光学的に結合される縞領域を有する反対の端部上の結合ライトガイドの中に通過する。この光は、第2のライトガイド領域の中にさらに伝搬し、そこで光の一部が赤色イメージにおける赤色光としてライトガイドの外に抽出される。同様に、複数のライトガイド領域から放出された光の複数の色をもたらするために減法的な色(subtractive colors)を含む他の色が用いられてもよく、光抽出領域は加法混色をもたらするために重なってもよい。2つ以上のライトガイド又はライトガイド領域は重なってもよく、ライトガイド内を伝搬する光の光軸は互いに対しておよそ90度である
一実施形態では、発光デバイスは、2つの異なる光路を通してそれぞれ第1の光源及び第2の光源からの光を受光するために配置される第1のライトガイド及び第2のライトガイドを備え、第1の及び第2の光源は異なる色の光を放出し、第1の及び第2のライトガイドの光放出領域は、画素化した領域において発光デバイスの光出力平面を含む平面内で空間的に分離された(例えば、フィルムベースのライトガイドの厚さ方向に分離された)画素化した領域を備える。一実施形態では、第1及び第2の画素化した光放出領域の色は、サブ画素の組合せの加法的な色となるべき光放出領域の対角(又は直径)の2倍の距離での倍率(magnification)なしに、1分角の視力をもつ観察者によって知覚される。例えば、一実施形態では、ディスプレイの異なる空間領域における色は、赤色画素、緑色画素、及び青色画素を用いる液晶ディスプレイ及び一緒にグループ化される赤色LED、緑色LED、及び青色LEDを用いるLED標識と類似した異なる領域における異なる色を達成するために空間的に制御される。例えば、一実施形態では、発光デバイスは、青色ライトガイドに光学的に結合される緑色光を放出するライトガイドに光学的に結合される赤色光を放出するライトガイドを備える。ライトガイドの種々の領域及びこの実施形態の光出力が以下で説明される。第1の発光デバイスの光放出領域では、青色ライトガイド及び緑色ライトガイドは、光抽出機能部を有さず、赤色ライトガイドは、第1の光放出領域が1つ又は複数の方向に赤色を放出する(例えば、空間光変調器の方に又は発光デバイスの外に赤色光を放出する)ように光抽出機能部を有する。第2の発光デバイスの光放出領域では、赤色ライトガイド及び緑色ライトガイドは光抽出機能部を有さず、青色ライトガイドは、第2の光放出領域が1つ又は複数の方向に青色光を放出するように光抽出機能部を有する。第3の発光デバイスの光放出領域では、青色ライトガイド及び赤色ライトガイドが光抽出機能部を有し、緑色ライトガイドは、第3の光放出領域が1つ又は複数の方向に紫色光を放出するように如何なる光抽出機能部も有さない。第4の発光デバイスの光放出領域では、青色、緑色、及び赤色ライトガイドは、第4の光放出領域が1つ又は複数の方向に白色光を放出するように光抽出機能部を有する。したがって、異なる色の光を放出する光放出領域をもたらするために複数のライトガイドを用いることによって、例えば、発光デバイス、ディスプレイ、又は標識は、同時に又は順次に異なる色を放出する異なる領域により多色とすることができる。別の実施形態では、光放出領域は、例えば、フルカラーグラフィック、イメージ、印、ロゴ、又は写真が再現されるように、複数のライトガイド上に適切なサイズ及び密度の光抽出機能部を備える。
一実施形態では、ライトガイド、ライトガイド領域、光混合領域、複数のライトガイド、結合ライトガイド、及び光入力カプラからなる群から選択された少なくとも1つは、発光デバイスのコンポーネント又は他のコンポーネントが視野から隠れる、別のコンポーネント又は光放出領域の後ろに位置付けられる、又は部分的に又は十分に包囲されるように屈曲され又は折り畳まれる。その周りにそれらが屈曲され又は折り畳まれてもよいこれらのコンポーネントは、光源、電子装置、ドライバ、回路基板、熱伝達要素、空間光変調器、ディスプレイ、ハウジング、ホルダ、若しくは折り畳まれ又は屈曲されたライトガイド又は他の領域又はコンポーネントの後ろに配置される他のコンポーネントのような発光デバイスのコンポーネントを含む。一実施形態では、反射型ディスプレイのためのバックライト又は透過型ディスプレイのためのバックライトは、ライトガイド、結合ライトガイド、及び光源を備え、ライトガイドの1つ又は複数の領域は折り畳まれ、光源は、ディスプレイの実質的に後ろに配置される。一実施形態では、光混合領域は折畳部を備え、光源及び/又は結合ライトガイドは、光放出領域とは反対のフィルムベースのライトガイドの側部上に実質的に配置される。一実施形態では、折り畳み角度は、1つの平面内で150度から210度までの間である。別の実施形態では、折り畳み角度は、1つの平面内で実質的に180度である。一実施形態では、折畳部は、フィルムベースのライトガイドの中を伝搬する光の光軸に平行な平面内で実質的に150及び210度である。一実施形態では、1つよりも多い入力カプラ又はコンポーネントは、ライトガイド、光混合領域、又は光放出領域の後ろに又は周りに折り畳まれる。この実施形態では、例えば、同じフィルムの光放出領域の対向する側部からの2つの光入力カプラは、互いに隣接して配置され又は共通の光源を使用し、ディスプレイの空間光変調器の後ろに折り畳まれてもよい。別の実施形態では、並べられた発光デバイスは、後ろに折り畳まれ、互いに隣接し、若しくは同じ又は異なる光源を用いて物理的に結合された、光入力カプラを備える。一実施形態では、光源又は光源の光放出領域は、光放出領域の縁及び視る側とは反対のライトガイドの側部上の光放出領域の法線によって境界付けられた体積内に配置される。別の実施形態では、光源、光入力カプラ、結合ライトガイド、又は光混合領域の領域のうちの少なくとも1つは、光放出領域の後ろ(視る側とは反対のライトガイドの側部上)又は光放出領域の縁及び視る側とは反対のライトガイドの側部上に配置される光放出領域の法線によって境界付けられた体積内に配置される。
一実施形態では、ライトガイド縁領域は、縁の方に伝搬する光がカールに従い、ライトガイドの中に戻るように伝搬することになるように、自身の上に戻るようにカールされ及びライトガイドの領域に光学的に結合される。一実施形態では、光学的に一緒に結合され又は付着されるべき両方の表面からのライトガイドからクラッド領域が除去される。1つよりも多い縁は、光をライトガイドの中に戻るようにリサイクルするために自身の上に戻るようにカールされ又は屈曲されてもよい。
一実施形態では、ライトガイド、ライトガイド領域、光混合領域、光入力カプラ、ハウジング、保持デバイス、及び複数の結合ライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つは、少なくとも1つの開口部又は孔を通過してもよい少なくとも1つのピン又は物体を収容するデバイスの別のコンポーネントと見当合わせするのに適した少なくとも1つの開口部又は孔を備える。別の実施形態では、光方向転換光学要素、結合ライトガイド、光再誘導光学要素、光結合光学要素、相対位置維持光学要素、回路基板、可撓性コネクタ、フィルムベースのタッチスクリーン、フィルムベースのライトガイド、及びディスプレイフィルム基板のうちの1つ又は複数は、見当合わせ開口部、孔、穴、又はキャビティを備える。
別の実施形態では、光方向転換光学要素は、ガイドが結合ライトガイド入力面を結合ライトガイドのフィルム表面に垂直な方向、結合ライトガイドフィルム表面に平行な方向、光源の光軸に平行な方向、及び光源の光軸と直交する方向のうちの少なくとも1つの方向に位置合わせするべく誘導するように光方向転換光学要素に物理的に結合される位置合わせガイドを有する。一実施形態では、位置合わせガイドは、光方向転換光学要素、結合ライトガイド、光再誘導光学要素、光結合光学要素、相対位置維持光学要素、回路基板、光源、光源ハウジング、光学要素ホルダ又はハウジング、入力カプラハウジング、位置合わせ機構、光源のためのヒートシンク、可撓性コネクタ、フィルムベースのタッチスクリーン、フィルムベースのライトガイド、及びディスプレイフィルム基板のうちの1つ又は複数に物理的に結合される。一実施形態では、位置合わせガイドは、結合ライトガイドのスタック(又は光学要素)を所定の方向にガイドするために配置される結合ライトガイドのスタックされたアレイの曲げ弾性率の2倍、3倍、4倍、及び5倍のうちの1つの曲げ弾性率をもつ金属又はプラスチックバー又はロッドのような位置合わせアームを備える。位置合わせガイドは、鋭い縁を通して結合ライトガイドを引っかく又は損傷させることなくガイド機能を支援するために1つ又は複数の湾曲した領域を有してもよい。別の実施形態では、位置合わせガイドは、結合ライトガイドの位置を一時的に又は恒久的に維持するために1つ又は複数の結合ライトガイドに対して力をかけることができる片持ちばねである。別の実施形態では、位置合わせガイドは、光源又は光入力カプラに対する結合ライトガイドの相対位置を実質的に維持する付加的な恒久的な相対位置決め方法が採用される(機械的にクランプすること、接着剤、エポキシ、又は光学接着剤を用いて接着すること、結合ライトガイドの周りにハウジングを形成すること、又は結合ライトガイドをハウジングの中に挿入することのような)ときに、光入力面の付近の結合ライトガイドの相対位置を維持する。別の実施形態では、クラッド層(低屈折率接着剤のような)は、位置合わせガイドが結合ライトガイドのアレイに熱的に結合されるときに位置合わせガイドによってより少ない光が吸収されるように、頂面、底面、横方向縁、及び結合ライトガイドのアレイの光入力面のうちの1つ又は複数の上に配置される。
一実施形態では、位置合わせガイドは、光源からの光を受光するべくそれらの光入力縁を位置合わせするために結合ライトガイドのスタックされたアレイがその中に配置されてもよい、機械的カプラ内のキャビティを備える。一実施形態では、位置合わせガイドは、結合ライトガイドを一次元に位置合わせし、それらを正しい横方向位置に保持するのを支援するべく結合ライトガイドに垂直方向の力を適用するために、延長されたアーム又はロッドをもつ熱伝達要素と、それらが光源からの光を受光するために位置合わせされるように結合ライトガイドの入力面がその中に位置付けられ(placed)てもよいキャビティとを備える。別の実施形態では、位置合わせガイドは、延長されたアーム(力をかけるために片持ちばねとして機能する)をもつ熱伝達要素と、それらの光入力面の付近の結合ライトガイドのスタックされたアレイの断面のそれぞれ垂直及び幅寸法と少なくとも同じだけ大きい断面垂直及び幅寸法をもつキャビティを備える。
別の実施形態では、位置合わせガイドは、光源のためのヒートシンクに熱的に及び物理的に結合される。例えば、位置合わせガイドは、それらがキャビティ内に保持されるように結合ライトガイドを受け入れるために位置合わせキャビティ開口部が配置された状態で光源の周りに配置され及びこれに熱的に結合される、アルミニウムヒートシンクを備えてもよい。この実施形態では、アルミニウムヒートシンクは、位置合わせ機能を果たし、且つまた光源からの熱負荷を減らす。別の実施形態では、位置合わせガイドは、光源から受け取った結合ライトガイドからの熱を位置合わせガイドが除去するように結合ライトガイドに熱的に結合される熱伝導性材料(金属、アルミニウム、銅、熱伝導性ポリマー、又は熱伝導性材料を含む化合物のような)の中に位置合わせキャビティを備える。ハイパワーLEDを用いるときに、例えば、光源からの熱は、結合ライトガイドを潜在的に損傷する又はこれに伴う問題を引き起こす可能性がある(軟化、熱的又は光学的劣化など)。結合ライトガイドから熱を除去することによって、この効果は、低減され又はなくされる。一実施形態では、位置合わせガイドは、物理的接触によって若しくは熱伝導性接着剤又はグリースのような中間熱伝導性材料の使用を通じて1つ又は複数の結合ライトガイドに熱的に結合される。
一実施形態では、発光デバイスは、電源、バッテリ(低プロフィール又は低体積のデバイスのために位置合わせされてもよい)、熱伝達要素(ヒートシンク、ヒートパイプ、又はスタンプされた金属薄板ヒートシンクのような)、ライトガイドの少なくとも1つの側部に平行に延びるように押出され及び位置合わせされるフレーム、ハウジング、ヒートシンク、熱伝達要素又はヒートシンクに沿った複数の折り畳み又は保持モジュール、発光デバイスの外部の表面に熱を熱的に結合するために露出される熱伝達要素、及び電力を提供することができる太陽電池、通信電子装置(光源、色出力、入力情報、リモート通信、Wi−Fi制御、ブルートゥース制御、無線インターネット制御などを制御するのに必要とされるような)、発光デバイスを鉄又は適切な金属の表面に一時的に取り付けるための磁石、動きセンサ、近接センサ、前方及び後方に配向される動きセンサ、光学フィードバックセンサ(検出器としてリバースで採用されるフォトダイオード又はLEDを含む)、スイッチ、ダイヤル、キーパッド(オン/オフ、輝度、色、色温度、プリセット(色、輝度、色温度などのため)、無線制御のような機能のための)のような制御機構、外部的にトリガされるスイッチ(例えばドア閉スイッチ)、同期スイッチ、及び外部光がライトガイド又はライトガイド領域に到達するのをブロックする又は発光デバイスの領域から放出された光が観察者によって見られるのをブロックする光ブロック要素からなる群から選択された少なくとも1つを備える。
別の実施形態では、熱伝達要素は、クラッド領域、ライトガイド領域、ライトガイド、結合ライトガイド、結合ライトガイドのスタック又は構成、結合ライトガイドにおける折り畳まれた領域の組合せ、入力カプラ、窓、又は光入力カプラのハウジングコンポーネント、又はハウジングに熱的に結合される。別の実施形態では、熱伝達要素は、ライトガイドの方に熱を放出するハイパワーLED又は他の光源がポリマーへの熱損傷が低減した状態で用いられてもよいように該領域においてポリマーベースのライトガイドフィルムから遠ざかる方に熱を引き出するために結合ライトガイド又は結合ライトガイドの折り畳まれた領域に熱的に結合される。別の実施形態では、熱伝達要素は、光入力カプラのクラッド領域又は結合ライトガイドの折り畳まれた領域に物理的に及び熱的に結合される。熱伝達要素はまた、黒色である又はかなりの量の光(例えば50%未満の拡散反射スペクトル成分を含む)を吸収する熱伝達要素を用いることによって1つ又は複数のクラッド領域において光を吸収するのに役立つ場合がある。別の実施形態では、上側結合ライトガイドの頂面及び底部結合ライトガイドの底面は、結合ライトガイドの領域又は光入力縁の付近の結合ライトガイドの折り畳まれた領域においてクラッド領域を備える。結合ライトガイド又は折り畳まれた領域の間のクラッドを除去すること(若しくは適用又は配置しないこと)によって、光源から結合ライトガイド又は折り畳まれた領域の中により多くの光を結合することができる。外側クラッド層又は領域は、他の要素又はハウジングとの接触からの光の吸収を防ぐために外面上に配置されてもよく、又はこれは、例えば、クラッド領域を熱伝達要素に物理的及び熱的に結合してコア領域からの光を吸収する(及び潜在的にコア領域内で光を吸収する)ことなく熱を外に結合するために頂面又は底面上に採用されてもよい。
別の実施形態では、発光デバイスは、第1の範囲の角度、波長範囲、及び偏光範囲で入射する光を第1の角度とは異なる第2の範囲の角度に再誘導する光再誘導光学フィルム、要素、又は領域をさらに備える。
一実施形態では、光再誘導光学要素は、光放出領域の少なくとも1つの領域と発光デバイスの外面(光再誘導光学要素の表面であってもよい)との間に配置される。さらなる実施形態では、光再誘導光学要素は、発光デバイスの光放出領域の形状に実質的に適合するように形状設定され又は構成される。例えば、発光標識は、印の形状の光放出領域を包囲する実質的に透明なライトガイドフィルムを備えてもよく、ライトガイドフィルムは、印の領域における光抽出機能部を備え、光放出領域の形状に切断される光再誘導光学要素(実質的に半球形の光平行化表面機能部をもつフィルムのような)は、ライトガイドフィルムの光放出領域と発光デバイスの発光面との間に配置される。別の実施形態では、発光標識は、フィルムベースのライトガイドと、ライトガイドからの光を受光するために配置されるレンチキュラ又はマイクロレンズから形成されたレンズアレイを備える光再誘導光学要素(一体のイメージ又は3D一体のディスプレイ又は写真に用いられる実質的に半球形のレンズのような)とを備え、レンズアレイは、標識が立体イメージ又は印を表示するようにライトガイドからの光を2つ以上の角度的に分離された(angularly separated)イメージに分離させる。ライトガイドフィルムに平行な平面内のレンズアレイフィルム又はコンポーネントの形状は、標識が全光放出領域又は光放出領域の1つ又は複数のサブ領域において角度的に分離された情報を放出するように、光放出領域又は光放出領域の1つ又は複数のサブ領域の形状と実質的に共形(conformal)であってもよい。例えば、標識は、第1の二次元テキスト領域及び立体イメージをもつ第2の領域を有してもよい。
別の実施形態では、発光デバイスは、光反射フィルムと発光デバイスの発光面との間に配置されるライトガイドを備える。一実施形態では、光反射フィルムは光反射光学要素である。例えば、光放出領域の少なくとも同じサイズ及び形状の白色反射ポリエステルフィルムが、発光デバイスの発光面としてライトガイドの反対の側部上に配置されてもよく、又は光反射領域は、光放出領域の1つ又はすべてのサイズ及び形状に適合してもよく、又は光反射領域は、光放出領域よりも小さい領域を占めるサイズ又は形状であってもよい。光反射フィルム又はコンポーネントは、光放出領域と実質的に同じ形状であり、又は光抽出機能部を備える領域は、受光した光の一部を発光面の方に反射させることによって20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、及び110%からなる群から選択された少なくとも1つの割合だけ発光デバイスの発光面上の領域における平均輝度を増加させながら、光放出領域又は光抽出機能部を備える領域を包囲する又はこの間の領域における発光デバイスの透明性を維持してもよい。
さらなる実施形態では、発光デバイスは、ライトガイドからの光の角度FWHMを平行化する又は減少させるために配置される光再誘導要素と、空間光変調器と、空間光変調器を出る光の角度FWHMを増加させるために空間光変調器の視る側に配置される角度ブロードニング要素(ディフューザ又は光再誘導要素のような)とを備える。例えば、光は、空間光変調器の画素又はサブ画素を通過するように又はこの上に平行化されてもよく、光は、次いで、デバイスの観察角度を増加させるために角度ブロードニングされてもよい(角度FWHMを増加させる)。さらなる実施形態では、角度ブロードニング要素は、空間光変調器のコンポーネント内に又は上に配置される。例えば、液晶層によって空間的に変調された後で平行化された又は部分的に平行化された光をブロードニングするために、外側ガラスと液晶ディスプレイにおける偏光子との間にディフューザが配置されてもよい。さらなる実施形態では、発光デバイスは、コントラストを改善するべく発光面上に入射する周辺光の第1の部分を吸収するために、光吸収フィルム、円形偏光子、マイクロレンズ型投写スクリーン、又は他の背面投写型スクリーンをさらに備えてもよい。
一実施形態では、クラッド領域は、ライトガイドのコア領域上に配置され又は光学的に結合され、クラッド領域から光を抽出するライトガイドとは反対の第1のクラッド領域の側部上でクラッド領域に作動的に結合される、光抽出領域を備える。光抽出領域をクラッド領域に又は光抽出機能部を領域に作動的に結合することは、光抽出領域上に入射するクラッド領域内を伝搬する光の一部がクラッド領域を出る又は臨界角よりも小さい角度に再誘導されることになり、クラッド領域、コア領域、結合ライトガイド、ライトガイド、又は内部全反射によってそれを通して伝搬する他の領域内には残らないように、限定ではなしに、クラッド領域の表面上又はクラッド領域の体積内で材料を加えること、除去すること、又は変化させること、クラッド領域の表面上又はクラッド領域の体積内に材料を配置すること、クラッド領域の表面上又はクラッド領域の体積内に材料を塗布すること、クラッド領域の表面上又はクラッド領域の体積内に材料を印刷又は塗装すること、クラッド領域の表面から又はクラッド領域の体積から材料を除去すること、クラッド領域の表面又はクラッド領域の体積内の領域を改質すること、クラッド領域の表面又はクラッド領域の体積内の領域をスタンピング又はエンボス加工すること、クラッド領域の表面又はクラッド領域の体積内の領域を引っかく、サンディングする、アブレートする、又はスクライビングすること、クラッド領域の表面上又はクラッド領域の体積内に光抽出領域を形成すること、クラッド領域の表面上又はクラッド領域の体積内に材料をボンディングすること、クラッド領域の表面又はクラッド領域の体積内に材料を接着すること、クラッド領域の表面又はクラッド領域の体積に光抽出領域を光学的に結合すること、光抽出領域とクラッド領域との間に配置される中間面、層又は材料によってクラッド領域に光抽出領域を光学的に結合する又は物理的に結合することを含む
一実施形態では、フィルムの1つ又は複数の表面上又は体積内のクラッド、接着剤、ライトガイド又はライトガイド領域と発光デバイスの外側発光面との間に配置された層、パターン形成された領域、印刷された領域、及び押出された領域からなる群から選択された少なくとも1つは、第1の所定の波長範囲内の光の第1の部分を吸収する光吸収材料を含む。一実施形態では、光吸収領域は、光混合領域においてライトガイドのコア層上のクラッド層に接着剤を用いて光学的に結合される黒色PETフィルムのようなクラッド層上に被覆された黒色又は光吸収インク若しくは光吸収材料である。
一実施形態では、ライトガイド、光伝送フィルム、クラッド、及びフィルムの層と接触した状態で配置される層からなる群から選択された少なくとも1つは、接着特性を有する。一実施形態では、クラッドは、境界面を「ウェットアウト」しながら窓又は実質的に平坦な表面からフィルムが除去されることを可能にする「低粘着性」接着剤である。本明細書で用いられる場合のように境界面を「ウェットアウト」することによって、表面における境界面からのフレネル反射が2%未満であるように2つの表面が光学的に結合される。接着剤層又は領域は、ポリアクリレート接着剤、動物性にかわ又は接着剤、接着剤としての炭水化物ポリマー、天然ゴムベースの接着剤、ポリスルフィド接着剤、タンニンベースの接着剤、リグニンベースの接着剤、フランベースの接着剤、尿素ホルムアルデヒド接着剤、メラミンホルムアルデヒド接着剤、イソシアネート木材バインダ、ポリウレタン接着剤、ポリビニル及びエチレン酢酸ビニル、ホットメルト接着剤、反応型アクリル系接着剤、嫌気性接着剤、又はエポキシ樹脂接着剤を備えてもよい。
一実施形態では、発光デバイスは取り外し可能な保護層を備える。別の実施形態では、光伝送フィルムは、発光デバイスの外面上に配置され、ライトガイドに対するASTM D903(72時間の滞留時間に修正された)剥離強度は、77N/100mm、55N/100mm、44N/100mm、33N/100mm、22N/100mm、及び11N/100mmからなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、発光デバイスの外面が引っかき傷をつけられる、損傷される、又は発光デバイスの光学性能を低下させるときには、フィルムの外側層は除去されてもよい。さらなる実施形態では、保護層のタグ又は延長された領域は、その上に配置される1つ又は複数の付加的な保護層をその下に有してもよいライトガイドの一体性又は位置を維持しながら個々の層が除去されることを可能にする。一実施形態では、反射型ディスプレイのためのフロントライトとして配置される薄いフィルムベースのライトガイドは、取り外し可能な保護層を備える。保護層は、薄くてもよいし又は厚くてもよく、ディスプレイ画面プロテクタ、反射防止コーティング、アンチグレアコーティング又はアンチグレア面、硬質被覆、円形偏光子、又は米国特許出願整理番号第12/537930号で開示されたような指紋の可視性を低減させる表面構造として用いられるような材料を含んでもよい。
一実施形態では、発光デバイスの取り外し可能なコンポーネント又はカートリッジは、発光デバイスで読み出すことができる情報を提供するために、自動識別及びデータ取り込み方法(印のような)又は情報搬送方法を含む。別の実施形態では、光入力カプラ、結合ライトガイド、光混合領域、ライトガイド領域、ライトガイド、フィルム、クラッド領域、光入力カプラのためのハウジング、及びデバイスの別個のコンポーネントからなる群から選択された少なくとも1つは、発光デバイスに情報を提供する印又は情報搬送方法を備える。印又は情報搬送方法によって提供される情報は、発光デバイスの光出力を第1の状態から第2の状態に変化させることに関係する情報を含んでもよい。一実施形態では、印又は情報搬送方法は、オンにする、オフにする、全光出力強度を調節する、1つ又は複数の領域(水に対応するロゴの青色領域を照らするために1つの領域において青色だけをオンにする)又はライトガイド(清涼飲料ボトル広告の頂部上の照らされるべきライトガイド内の点滅する「Sale」ロゴのための1つのライトガイドをオンにする)における1つ又は複数の光源からの光出力の相対強度を調節する(例えば、黄色みを帯びた白色から青みを帯びた白色に、赤色から青色に色を変化させる、期待LED劣化速度(expected LED degradation rates)に基づいて経時的に、RGBに基づく白色から白色LEDに基づく白色に色を変化させることなど)、平均色を変化させる、オン及びオフの時間を変化させる、ライトガイドフィルム又は光源の交換時期の識別光を変化させる、警報又は特別にオンにする時間を変化させる、偽造防止のためのコンポーネントの信頼性に関係するディスプレイ情報を変化させる、場所特有の情報を変化させる、及びコンポーネント寿命情報を変化させる(発光デバイスは、例えば、「フィルムの交換時期」又は「バッテリ寿命が低い」又は「サービス呼出し番号(Call for service)(555)555−5555」に関係する情報を表示することができる)からなる群から選択された少なくとも1つのために発光デバイスを誘導する情報を発光デバイスに提供する。別の実施形態では、取り外し可能なコンポーネントは、複数のライトガイド層と、どのライトガイド又はライトガイドの組合せが発光デバイス内の時計の日付又は時刻情報に関連してオンにされるべきかを規定する情報及び情報搬送方法とを備える。例えば、ライトガイドのスタックは、発光ウィンドウディスプレイのために年の適切な所定の時期に来ることになるクリスマス、感謝祭、聖パトリック祭、ハロウィンなどに関するイメージに対応するイメージをもつライトガイドを備えることができる。
一実施形態では、少なくとも1つの電気コンポーネントが、ライトガイド又はライトガイドに物理的に結合される層上に物理的に配置される。ライトガイドフィルム上に電気コンポーネントを組み込むことによって、1つ又は複数の電気コンポーネントのための別個の基板は必要とされず(したがって、より低い体積及びコンポーネント費用)、ライトガイドフィルム上の電気コンポーネントを製造する又は配置するために可撓性のロール−ツー−ロール(roll−to−roll)処理を採用することができる。別の実施形態では、ライトガイドは、クラッド領域、クラッド層、若しくはコア材料又はクラッド材料に物理的に結合される層又は領域に物理的に結合される少なくとも1つの電気コンポーネントを備える。別の実施形態では、発光デバイスは、複数の電気コンポーネントを備える可撓性の層を備え、層は、可撓性のライトガイドフィルムに物理的に結合される。一実施形態では、ライトガイドは、少なくとも1つの電気コンポーネント又はその上に配置される電気コンポーネントと共に用いられるコンポーネントを備え、少なくとも1つのコンポーネントは、能動電気コンポーネント、受動電気コンポーネント、トランジスタ、薄膜トランジスタ、ダイオード、レジスタ、端末、コネクタ、ソケット、コード、リード、スイッチ、キーパッド、継電器、リードスイッチ、サーモスタット、回路遮断器、リミットスイッチ、水銀スイッチ、遠心スイッチ、レジスタ、トリマー、ポテンショメータ、ヒータ、抵抗線、サーミスタ、バリスタ、ヒューズ、リセット可能ヒューズ、金属酸化物バリスタ、突入電流リミッタ、ガス放電管、回路遮断器、火花ギャップ、フィラメント灯、コンデンサ、可変コンデンサ、インダクタ、可変インダクタ、可飽和インダクタ、変圧器、磁気増幅器、フェライトインピーダンス、モータ、発電機、ソレノイド、スピーカ、マイクロフォン、RC回路、LC回路、結晶、セラミック発振子、セラミックフィルタ、弾性表面波フィルタ、変換器、超音波モータ、電源、バッテリ、燃料電池、電源、光起電デバイス、熱電発電機、電気発電機、センサ、ブザー、線形可変差動変圧器、ロータリエンコーダ、インクリノメータ、動きセンサ、フローメータ、歪みゲージ、加速度計、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、測温抵抗体、ボロメータ、熱的カットオフ、磁力計、湿度計、フォトレジスタ、ソリッドステートコンポーネント、標準ダイオード、整流器、ブリッジ整流器、ショットキーダイオード、ホットキャリアダイオード、ツェナーダイオード、過渡電圧抑制ダイオード、バラクタ、チューニングダイオード、バリキャップ、可変容量ダイオード、発光ダイオード、レーザ、フォトダイオード、太陽電池、光起電力セル、光起電アレイ、アバランシェフォトダイオード、交流用ダイオード、DIAC、トリガダイオード、SIDAC、電流源ダイオード、ペルチェ冷却器、トランジスタ、バイポーラトランジスタ、バイポーラ接合形トランジスタ、フォトトランジスタ、ダーリントントランジスタ(NPN又はPNP)、Sziklai pair、電界効果トランジスタ、接合型電界効果トランジスタ、金属酸化物半導体FET、金属半導体FET、高電子移動度トランジスタ、サイリスタ、ユニジャンクショントランジスタ、プログラム可能ユニジャンクショントランジスタ、シリコン制御整流器、静電誘導トランジスタ/サイリスタ、交流用三極管、複合トランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、ハイブリッド回路、光電子回路、光遮断器、オプトカプラ、フォトカプラ、フォトダイオード、BJT、JFET、SCR、トライアック、オープンコレクタIC、CMOS IC、ソリッドステート継電器、オプトスイッチ、オプトインタラプタ、オプティカルスイッチ、オプティカルインタラプタ、フォトスイッチ、フォトインタラプタ、ledディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ、陰極線管、液晶ディスプレイ(前もって形成された(preformed)キャラクタ、ドットマトリクス、パッシブマトリクス、アクティブマトリクスTFT、フレキシブルディスプレイ、有機LCD、モノクロLCD、色LCD)、ダイオード、三極管、四極管、五極管、六極管、七極管、八極管、バレッタ、ヌビスタ、コンパクトロン、マイクロ波、クライストロン、マグネトロン、それ自体が部品として用いられるデバイスに組み立てられた複数の電子部品、発振器、ディスプレイデバイス、フィルタ、アンテナ、エレメント双極子(elemental dipole)、バイコニカル、八木、フェーズドアレイ、磁気双極子(ループ)、ワイヤーラップ、ブレッドボード、包囲体、ヒートシンク、ヒートシンクペースト&パッド、ファン、プリント回路基板、ランプ、メモリスタ、集積回路、プロセッサ、メモリ、ドライバ、並びに導線及びインターコネクトからなる群から選択される。
一実施形態では、発光デバイスは、ライトガイド上に又はライトガイド内に配置される光再誘導要素及び1つ又は複数の光再誘導要素に対して所定の関係性をもって配置された光抽出機能部を伴うライトガイドを備える。別の実施形態では、光再誘導要素の第1の部分は、発光面、ライトガイド、又はライトガイド領域に実質的に垂直な方向に光抽出機能部よりも上に配置される。さらなる実施形態では、光再誘導要素は、光再誘導要素を出る光が、実質的に平坦な表面をもつ類似のライトガイドよりもさらに平行化され、第1の光出力平面内の60度、50度、40度、30度、20度、10度、又は5度未満の角度半値全幅強度を有し、第1の光出力平面及び第1の出力平面と直交する第2の光出力平面内の60度、50度、40度、30度、20度、10度、又は5度未満の角度半値全幅強度を有し、発光デバイスの光軸に平行なすべての平面内の60度、50度、40度、30度、20度、10度、又は5度未満の角度半値全幅強度を有することからなる群から選択された状態であるように、光抽出機能部から再誘導された光を再誘導するために配置される。
さらなる実施形態では、少なくとも1つの光抽出機能部は、光再誘導要素の軸から軸外の第1の平面内を中心とする。この実施形態では、光抽出機能部の一部は、光抽出機能部の光軸と交差してもよく、又はこれは、光抽出機能部の光軸と交差しない光軸から十分に遠くに配置されてもよい。別の実施形態では、第1の平面内の光抽出機能部の中心と対応する光再誘導要素との間の距離は、光再誘導要素のアレイ又は配置にわたって変化する。
一実施形態では、光再誘導要素の対応する幅に対する光抽出機能部の幅は、少なくとも第1の平面内で変化し、光再誘導要素から放出された光の角度半値全幅強度は少なくとも第1の平面内で変化する。例えば、一実施形態では、発光デバイスは、レンチキュラレンズアレイライトガイドフィルムを備え、レンチキュラに垂直な方向の発光面の中央領域は、レンチキュラの平均幅のおよそ20%の平均幅を有する光抽出機能部を備え、レンチキュラに垂直な方向の発光面の外側領域は、レンチキュラの平均幅のおよそ5%の平均幅をもつ光抽出機能部を備え、中央領域から放出された光の角度半値全幅強度は、外側領域からの強度よりも大きい。
一実施形態では、光再誘導要素のそれぞれ対応する場所及び幅に対する光抽出機能部の場所及び幅は少なくとも第1の平面内で変化し、光再誘導要素から放出された光の角度半値全幅強度及び発光面の異なる領域から放出された光の光軸は少なくとも第1の平面内で変化する。光抽出機能部の相対的な幅及び場所を制御することによって、所望の光出力プロフィールを達成するために発光デバイスから放出された光の方向及び角度の幅を変化させ及び制御することができる。
本明細書で用いられる場合の光再誘導要素は、第1の角度範囲内で入射する第1の波長範囲内の光の一部を第1の角度範囲とは異なる第2の角度範囲に再誘導する光学要素である。一実施形態では、光再誘導要素は、屈折型機能部、内部全反射機能部、反射表面、プリズム表面、マイクロレンズ表面、回折型機能部、ホログラフィック機能部、回折格子、表面機能部、体積機能部、及びレンズからなる群から選択された少なくとも1つの要素を備える。さらなる実施形態では、光再誘導要素は複数の上述の要素を備える。複数の要素は、2−Dアレイ(マイクロレンズのグリッド又はマイクロレンズの最密アレイのような)、一次元アレイ(レンチキュラレンズアレイのような)、ランダム構成、所定の規則的でない間隔、半ランダム構成、又は他の所定の構成の形態であってもよい。要素は、異なる表面又は体積機能部又は境界面と共に異なる機能部を備えてもよく、光再誘導要素、ライトガイド、又はライトガイド領域の体積内に異なる厚さで配置されてもよい。個々の要素は、高さ、幅、厚さ、位置、角度、曲率半径、ピッチ、配向、間隔、断面プロフィール、及びx軸、y軸、又はz軸における場所からなる群から選択された少なくとも1つによってx方向、y方向、又はz方向に変化してもよい。
LCD バックライト又はフロントライト
発光デバイスのモード
ナイトビジョン又はNVISモードは、所望の輝度及びスペクトル出力をもたらするために、1つ又は複数のライトガイドを照らすこと、2つ以上の光入力カプラを照らすこと、又は1つ又は複数の光入力カプラで付加的なLEDを駆動させることを含んでもよい。このモードでは、NVISモードに対するLEDのスペクトルは、例えば米軍仕様MIL−STD−3009と適合する可能性がある。NVIS適合モードを要求する用途では、昼間モード及び夜間モードでの所望の色及び適合性を達成するために異なる色をもつLED又は他の光源の組合せが用いられてもよい。例えば、昼間モードは、白色LED及び青色LEDを組み込んでもよく、夜間又はNVISモードは、白色、赤色、及び青色LEDを組み込んでもよく、この場合、LEDのうちの1つ又は複数の相対的な出力を制御することができる。これらの白色又は有色LEDは、同じ光入力カプラ又は異なる光入力カプラ、同じライトガイド又は異なるライトガイド上、ライトガイドの同じ側部上、又はライトガイドの異なる側部上に配置されてもよい。したがって、各ライトガイドは、単色又は混合色を備えてもよく、相対的な出力を制御する若しくは経時的な又は背景(周囲)照明条件に対する色変化を補償するために、フィードバック機構(リバースモードで用いられるフォトダイオード又はLEDのような)が用いられてもよい。発光デバイスは、多層誘電体NVIS適合フィルタを伴う白色フィルムベースのバックライトライトガイドのような望ましくない光出力を最小にするためにNVIS適合フィルタをさらに備えてもよく、この場合、白色ライトガイドは白色LED又は白色LEDと赤色LEDによって照らされる。さらなる実施形態では、バックライトは、赤色、緑色、青色、黄色みを帯びた白色、青みを帯びた白色、黄色、及び琥珀色からなる群から選択された色の1つ又は複数のLEDからの光によって照らされる1つ又は複数のライトガイドを備える。別の実施形態では、上述のバックライトは、バックライト又はライトガイドと液晶ディスプレイとの間に配置されたNVIS適合フィルタをさらに備える。
さらなる実施形態では、バックライト又はフロントライトは、光抽出機能部と、ライトガイドから抽出された光の一部を受光し、この光の一部を所定の角度範囲に誘導するために配置される光再誘導要素とを備えるライトガイドを備える。別の実施形態では、光再誘導要素は、ライトガイドからの光の一部を実質的に平行化し、角度半値全幅強度を60度に低下させ、角度半値全幅強度を30度に低下させ、角度半値全幅強度を20度に低下させ、又は角度半値全幅強度を10度に低下させ、望ましくない隣接する画素、サブ画素、又はカラーフィルタに到達する1つの光抽出領域からのクロストーク光の割合を低減させる。光抽出機能部、光再誘導要素、及び画素、サブ画素、又はカラーフィルタの相対位置が制御されるときに、隣接する画素、サブ画素、又はカラーフィルタへの少しの光の漏れが存在するように所定の光抽出機能部からの光を制御することができる。これは、光が実質的に平行化され、赤色画素に対応する画素の下の赤色ライトガイド上の光抽出機能部によってライトガイドから抽出される光が、隣接する青色画素の中に誘導されない又はその割合が小さいため、カラーフィルタが必要とされない(又はカラーフィルタが含まれ、色品質、コントラスト、又は色域が増加される)ようなパターンで3つのライトガイド(赤色、緑色、及び青色に対して1つ)が光を抽出する、色順次バックライトのようなバックライト又はフロントライトに有用である可能性がある。一実施形態では、発光デバイスは、それぞれが光抽出領域の組を有する3つのライトガイドを備えるフロントライトを備える反射型ディスプレイであり、ディスプレイの視る側から見る倍率(magnification)の下で観察したときに3つの光抽出領域は実質的に重ならず、光抽出領域は発光ディスプレイ上の個々の光変調画素と実質的に位置合わせされる。この実施形態では、カラーフィルタは必要とされず、ライトガイド及び発光デバイスの効率を増加させることができる。一実施形態では、各ライトガイドは、反射型空間光変調器における光変調画素の上に実質的に位置合わせされた実質的に1つの光抽出機能部を備える複数の光抽出領域を備える。別の実施形態では、各ライトガイドは、反射型空間光変調器における光変調画素の上に実質的に位置合わせされた各光抽出領域をもつ複数の光抽出機能部を備える複数の光抽出領域を備える。一実施形態では、発光ディスプレイは、反射型又は透過型空間光変調器と、ディスプレイ発光面の法線方向に見たときに1つの空間光変調画素につき1、2、5、10、20、50、1よりも多い、2よりも多い、5よりも多い、10よりも多い、20よりも多い、20よりも多い、及び50よりも多いからなる群から選択された1つ又は複数の平均の光抽出機能部を備えるフィルムベースのライトガイドとを備える。
一実施形態では、発光デバイスは、それぞれ第1の光源及び第2の光源からライトガイド条件で光を受光するために配置される第1のライトガイド及び第2のライトガイドを備え、第1の光源は、第2の光源からの0.004を超える色差Δu’v’を有する。別の実施形態では、発光デバイスは、3つの光源からライトガイド条件で光を受光するために配置される3つのライトガイドを備え、3つの光源は、それぞれ0.004を超える色差Δu’v’を有する。例えば、一実施形態では、反射型ディスプレイは、赤色、緑色、及び青色LEDからの光を受光するために配置される第1、第2、及び第3のライトガイドを備えるフロントライトを備え、各ライトガイドは、そこで光が空間的に変調される反射型空間光変調器の方に光を放出し、「オン」又は反射モードですべての画素と共に駆動されたときに、個々の各ライトガイドからの発光パターンの空間的輝度均一性は、60%、70%、80%、及び90%からなる群から選択された1つよりも大きい。
一実施形態では、発光デバイスは、モノクロモード(青色オンリーモードのような)で作動することができる。別の実施形態では、発光デバイスのユーザは、ディスプレイ又は発光デバイスから放出された光の色を選択的に選ぶことができる。別の実施形態では、ユーザは、モード及び1つ又は複数の光源からの相対的な光出力強度を変えることを選ぶことができる。例えば、一実施形態では、ユーザは、フロントライトだけを用いてフルカラー2Dディスプレイモードから立体3Dディスプレイモードに切り替えることができる。一実施形態では、ユーザは、フィルムベースのライトガイドと白色LEDに対する赤色LEDの光出力を調整することによって赤色LED及び白色LEDからの光をライトガイドの結合ライトガイドの中に結合するために配置される光入力カプラとを備えるディスプレイの白色点の色温度を調整することができる。別の実施形態では、ユーザは、「寒色」蛍光照明及び白熱電球からの「暖色」照明のような種々の環境周辺光スペクトル条件でのディスプレイの白色点の色温度を維持するために、反射型ディスプレイを固定の白色点色温度フロントライトオンリーモードから白色LEDに対する赤色LEDからの光出力(又は青色LED、緑色LED、及び赤色LEDなどの相対強度)を自動調整する自動白色色温度調整フロントライト及び周辺光モードに切り替えることができる。別の実施形態では、ユーザは、フルカラーRGBディスプレイモードから赤色光出力の少ないNVIS適合ディスプレイモードに変えることを選択することができる。別の実施形態では、ユーザは、赤色LED、緑色LED、及び青色LEDからの光を伴うRGB照明から白色LEDからの光を伴うモノクロモードに変えることを選択することができる。
別の実施形態では、立体ディスプレイモードで作動できるディスプレイは、バックライト又はフロントライトを備え、少なくとも1つのライトガイド又は光抽出領域は、フィルムベースのライトガイド内に又はこの頂部に配置され、光放出領域の少なくとも2つの組は、立体ディスプレイと併せてイメージの少なくとも2つの組をもたらするために別々に制御することができる。3Dディスプレイは、光を空間的に変調する前又は後のいずれかに空間的に分離された光放出領域を角度的に分離された光領域に効果的に変換するために光再誘導要素、パララックスバリア、レンズ状要素、又は他の光学部品をさらに備えてもよい。
一実施形態では、発光デバイスは、入射光の一部を光入力カプラに配置された1つ又は複数の光源からフィルムベースのライトガイドの外に抽出する光抽出機能部を備えるフィルムベースのライトガイドを備え、光抽出機能部は、ディスプレイの外部の周辺光の第1の部分をライトガイドの中にライトガイド条件で再誘導する。一実施形態では、光抽出機能部(光入力結合機能部としても機能する)によってフィルムベースのライトガイドの中に誘導される周辺光の一部は、フィルムベースのライトガイドのための光入力カプラにおける結合ライトガイドの入力面で光源に隣接又は近接して配置された又はフィルムベースのライトガイドのための光出力カプラにおける結合ライトガイドの出力面に隣接又は近接して配置された光起電力セルに伝搬する。一実施形態では、発光デバイスは、ディスプレイがオフにされ(すぐに又は短い時間の後で)、光起電力セルに到達する光がバッテリ、コンデンサ、又は他のエネルギー蓄積装置を充電するように、充電モードに切換えられてもよい。別の実施形態では、発光デバイスは、周辺光が十分に明るいとき、発光デバイスがオンにされるとき、又は発光デバイスがオン又はオフにされるときにエネルギー蓄積装置を充電するモードを充電する又は備える。別の実施形態では、光起電力セルから発生した電力は、電力が閾値電圧又は電流又はこれらの組合せに到達するときにエネルギー蓄積装置を通過することなくディスプレイ又はデバイスに電力を与えるために誘導される。別の実施形態では、バックライト又はフロントライト強度調節のための周辺光強度を検出する光センサはまた、周辺光レベルが光センサからの電圧、電流、又はこれらの組合せによって測定される閾値レベルを上回るときに、電荷蓄積器を充電するための充電機構をオンにするために光起電力セルを用いて信号を送信する。
1つ又は複数のライトガイドは、空間光変調器をフィールド順次カラー(FSC)又は色順次(CS)モードで照らしてもよい赤色、緑色、及び青色(及び随意的に黄色のような増加した色域のための他の色)光によって照らされてもよい。加えて、ディスプレイは、液晶ベースのシャッターガラスと同期されるときにディスプレイが立体ディスプレイを通して3Dに見えるように、高速モードで駆動されてもよい。受動偏光子(直線又は円形)ベースの観察ガラス(viewing glass)及び干渉フィルタスペクトル選択性3D方法(ドルビー3Dによって用いられるような)のような他の方法もまた、フィルムベースのライトガイドを備えるフィールド順次カラーベースのバックライトに採用されてもよい。別の実施形態では、ライトガイドは順次に駆動されてもよく、又は別個のライトガイドを照らす光源は順次に駆動されてもよい。一実施形態では、第1のライトガイドを照らす1つ又は複数の光源がオンにパルスされ、その後、第2のライトガイドを照らす1つ又は複数の光源をオンにパルシングし、次いで第1のライトガイドにおける1つ又は複数の光源をパルシングする。色域を増加させる、カラーフィルタによって吸収される光の割合を減少させる、又はカラーフィルタをなくするために、色順次ディスプレイにおいて複数のライトガイド、1つ又は複数のライトガイドの空間領域、又はライトガイド内のスペクトル的に選択された要素が用いられてもよい。別の実施形態では、2つの別個のライトガイドが赤色、緑色、及び青色光で照らされ、ライトガイドは、光抽出機能部を備える2つの空間的に分離した領域を有し、発光デバイスは、第1のライトガイドからの光を左のイメージに対応する第1の角度範囲に再誘導し、さらに、第2のライトガイドからの光を右のイメージに対応する第2の角度範囲に再誘導する光再誘導要素と、立体情報を空間的構成で表示するために駆動される液晶パネルとをさらに備え、ディスプレイは裸眼立体3Dディスプレイである。さらなる実施形態では、2つの別個のライトガイドが赤色、緑色、及び青色光で照らされ、ライトガイドは、光抽出機能部を備える2つの空間的に分離した又は重なる領域を有し、発光デバイスは、立体ディスプレイを液晶シャッターベースのガラスで見ることができるように立体情報を表示するために100hzよりも高い周波数で駆動される液晶パネルをさらに備える。さらなる実施形態では、第1のバックライトから放出される赤色、緑色、及び青色光は、それぞれ波長スペクトルR1、G1、及びB1を有し、第2のバックライトから放出される赤色、緑色、及び青色光は、それぞれ波長スペクトルR2、G2、及びB2を有し、R1は、実質的にR2に重ならず、G1は実質的にG2に重ならず、B1は実質的にB2に重ならず、米国特許第出願公開番号US20090316114、US20100013911、US20100067108、US20100066976、US20100073769、及びUS2010006085における立体視システムの実施形態で開示されたもののようなディスプレイを立体3Dで観察するために、スペクトル選択型観察ガラスが用いられてもよい。
一実施形態では、フィルムベースのライトガイドフロントライトは、タッチスクリーンフィルムと反射型空間光変調器との間に配置される。別の実施形態では、タッチスクリーンフィルムは、フィルムベースのライトガイドと反射型空間光変調器との間に配置される。別の実施形態では、反射型空間光変調器、フィルムベースのライトガイドフロントライト、及びタッチスクリーンはすべて、フィルムベースのデバイスであり、個々のフィルムは一緒にラミネートされてもよい。別の実施形態では、タッチスクリーンデバイス又はディスプレイデバイスのための光伝送導電性コーティングは、フィルムベースのライトガイドフロントライト上に被覆される。さらなる実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、ディスプレイ又はタッチスクリーンの可撓性電気コネクタに物理的に結合される。一実施形態では、可撓性コネクタは、ゴムフィルム、ポリマーフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、又は他の適切なフィルムを含む「可撓性ケーブル」、「フレックスケーブル」、「リボンケーブル」、又は「可撓性ハーネス」である。
別の実施形態では、ディスプレイのような発光デバイスは、光源、光入力カプラ、及びライトガイドを備えるフィルムベースの発光デバイスを備え、ライトガイド、ライトガイド領域、又は結合ライトガイドは、ライトガイド又はライトガイド領域の厚さの75倍未満の曲率半径に屈曲し又は折り畳むことができ、同様に屈曲されていない類似のライトガイド又はライトガイド領域と同様に機能する。別の実施形態では、ライトガイド、結合ライトガイド、又はライトガイド領域は、ライトガイド又はライトガイド領域の厚さの10倍を超える曲率半径に屈曲し又は折り畳むことができ、同様に屈曲されていない類似のライトガイド又はライトガイド領域と同様に機能する。別の実施形態では、ディスプレイは、光源、光入力カプラ、及びライトガイドを備えるフィルムベースの発光デバイスを備え、ディスプレイは、ディスプレイ又はライトガイド領域の厚さの75倍未満の曲率半径に屈曲し又は折り畳むことができ、同様に屈曲されていない類似のディスプレイと同様に機能する。別の実施形態では、ディスプレイは、ライトガイド又はライトガイド領域の厚さの10倍を超える曲率半径に屈曲され又は折り畳まれることが可能であり、同様に屈曲されていない類似のディスプレイと同様に機能する。
別の実施形態では、発光デバイスは、ディスプレイのフロントライト又はバックライトとして光を提供し、且つまた物体を照らす。例えば、ライトガイドは、ラップトップ又は携帯電話のディスプレイ領域からキーパッド領域に延びてもよい。別の実施形態では、照明の物体は、それにディスプレイが取り付けられる壁又は壁掛け物体、押されるべきキーボードのキーの表面、他のボタン、及び第2のディスプレイからなる群から選択される1つ又は複数である。別の実施形態では、発光デバイスは、ディスプレイのフロントライト又はバックライトとして光を提供し、且つまた、照明器具又はフラッシュライトのような照明デバイスとして外部白色又はカラー照明を提供する。別の実施形態では、発光デバイスは、デバイスの外部又は内部領域上に発光ライン、形状、印、又は装飾的形状のパターンを提供する。例えば、一実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、電話が鳴るときに側部が光を放出するように薄い携帯電話の側部領域を照らす。一実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、透明なポリカーボネート材料のようなハウジング材料に物理的に又は光学的に結合される。別の実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、インサート成形される、フィルム−インサート成形され、又はデバイスのハウジング上にラミネートされる。
一実施形態では、発光デバイスは、2つの重ならない角度範囲内の2つの著しく異なる平均光度で光を放出するフロントライト及び照明器具である。例えば、一実施形態では、発光デバイスは、発光面に対して法線方向の発光面の平均輝度(「オン」状態での又は反射率70%で拡散白色反射材料を照らす)が500cd/m2未満であり、発光面の法線から60度から90度までの間の範囲から選択された角度での発光面の平均輝度は、2,000cd/m2を超えるように、ディスプレイのためのフロントライト(壁掛け式自己発光ピクチャフレームのような)であり、及び光を放出する天井の高角度の照明を提供する照明器具(壁掛け式アップライトのような)である。別の実施形態では、発光デバイスは、ディスプレイのためのフロントライト(壁掛け式自己発光ピクチャフレームのような)であり、発光面に対して法線方向の発光デバイスの光度(「オン」状態での又は70%反射率で拡散白色反射材料を照らす)が100カンデラ、200カンデラ、300カンデラ、400カンデラ、及び500カンデラからなる群から選択された1つよりも小さく、発光面の法線から60度から90度までの間の範囲から選択された角度での発光面の平均輝度が500、750、1000、2000、3000、4000、及び500カンデラからなる群から選択された1つよりも大きいように光を放出する天井の高角度の照明を提供する照明器具(壁掛け式アップライトのような)。別の実施形態では、発光デバイスは、第1の角度範囲内の第1のピーク光度出力をもつディスプレイとして機能する発光面を備え(「オン」モード、白色モードでの又は70%拡散反射率で白色拡散反射材料を照らす)、発光面は、第2のピーク光度をもつ第1の角度範囲に重ならない第2の角度範囲内の照明器具として機能し、第2の光度と第1の光度との比は、2、5、7、10、15、20、30、40、60、及び80からなる群から選択された1つよりも大きい。一実施形態では、1つ又は複数のクラッド領域は、フィルムベースのライトガイドとは反対の表面上に光抽出機能部を備え、光源からの光は、クラッド領域からの光(単数又は複数)が照明器具としての照明を提供し且つコア領域から抽出された光がパッシブ又はアクティブディスプレイのためのバックライト又はフロントライト照明を提供するように、クラッド領域(単数又は複数)の中に結合される。例えば、一実施形態では、フィルムベースのライトガイドの両方の側部上の各クラッド領域は、コア領域の3倍の厚さであり、フィルムベースのライトガイドから延びる結合ライトガイドのスタックの中に光を結合するために配置される複数のLEDからの光は、ライトガイドのコア領域内を伝搬し、及びライトガイドのコア領域上に、コア領域内に、又はコア領域に隣接して配置される光抽出機能部に到達するよりも多くの光がクラッド領域内を伝搬し、及び外面上又は1つ又は複数のクラッド領域内に配置される光抽出機能部に到達するように、フィルムベースのライトガイドの中に光を結合する。
一実施形態では、ライトガイドはまた、音を発するために変換器によって振動されてもよい、米国特許第6,720,708号及び第7,453,186号並びに米国特許出願整理番号第09/755895号で開示されたような薄い可撓性のダイヤフラムである。一実施形態では、ライトガイドは、反射型ディスプレイを点灯するためのフロントライトであり、ライトガイドはまた、音響を発するスピーカである。一実施形態では、ライトガイドは、ライトガイドフィルムの剛性を増加させ、且つ改善された音響性能を提供する、ポリマーの複数の層(コアライトガイド及び2つのクラッド層のような)を備える。一実施形態では、ライトガイドは、ライトガイド又はダイヤフラムの可視性が減少されるように高い光透過性、低いヘイズ、高い透明度、及び低い拡散反射率からなる群から選択された少なくとも1つの特性を有する。
一実施形態では、ライトガイドはまた、触覚フィードバック、接触、近接、又は指又は手書き入力用のペン又は他のデバイスによるユーザ入力の場所を検出するためのタッチスクリーンである。一実施形態では、ライトガイドは、入力並びにフロントライト、バックライト、音響、又は他の機能性を提供することによって修正される照明又は光のうちの少なくとも1つを搬送する。一実施形態では、ライトガイドは、光学タッチスクリーンである。光学ベースのタッチスクリーンは、当該技術分野では公知であり、一実施形態では、光学ベースのタッチスクリーンは、米国特許出願整理番号第11/826,079号、第12/568,931号、又は12/250,108号で開示されたものである。別の実施形態では、ライトガイドは、ナイトビジョンディスプレイ又はナイトビジョンディスプレイモードに適した光学タッチスクリーンである。さらなる実施形態では、ライトガイドは、米国特許出願整理番号第11/826,23号で説明されるようなナイトビジョン適合タッチスクリーンである。
別の実施形態では、ヘッドアップディスプレイは、光源、光入力カプラ、及びライトガイドを備えるフィルムベースの発光デバイスを備える。ヘッドアップディスプレイは、自動車、航空機、及び船で用いられる。一実施形態では、ヘッドアップディスプレイのライトガイドは、フロントガラスに組み込まれたもの、フロントガラスの一体の部品、フロントガラス内に封入されてくる前に光抽出機能部と共に形成されたもの、フロントガラス内に封入されていった後で光抽出機能部と共に形成されたもの、フロントガラスの内側又は外面上に配置されたもの、アフターマーケットHUD、自動車のダッシュボード上に配置するのに適した自立型HUD、ライトガイドがコア又はクラッド材料としてPVBを備える場所に形成されたものからなる群から選択された1つである。
一実施形態では、発光デバイスは、光放出領域と縁の付近の発光デバイス出力面と直交する方向と直交する第1の方向のライトガイドの最も近い縁との間に20ミリメートル、10ミリメートル、5ミリメートル、2ミリメートル、1ミリメートル、及び0.5ミリメートルからなる群から選択された1つ未満である第1の方向の領域寸法をもつ境界領域を備える。境界領域は、発光デバイス、バックライト、フロントライト、照明器具、又は発光デバイスを組み入れたディスプレイがエッジレスである又は実質的に縁なしに見えるように十分に小さくてもよい。発光デバイスは、1、2、3、4、又はそれ以上の縁に沿って小さい境界領域を有してもよい。境界領域は、小さいフレーム、ベベル、ハウジング、又は他の構造体又はコンポーネントを備えてもよい。さらなる実施形態では、発光デバイスは、フィルムベースのライトガイドを備え、光放出領域は、発光デバイスが第1の無境界(borderless)領域において境界又はフレーム領域を有さないように、第1の無境界領域において発光デバイス前面の縁の周りに延びる。例えば、一実施形態では、実質的に平坦な観察面をもつ発光ディスプレイは、可撓性のフィルムベースのライトガイドを備え、ライトガイドの光放出領域の第1の領域は、光放出領域がディスプレイの少なくとも1つの領域において縁に及び縁の周りに延びるように、光放出領域の第2の領域の後ろの周りに折り畳まれる。可撓性のフィルムベースのライトガイドをフレキシブルLCDのような可撓性の空間光変調器と組み合わせることによって、フィルムベースのライトガイドを備えるディスプレイ及びバックライトをディスプレイの角部又は縁の周りに屈曲させることができる。
一実施形態では、発光デバイスは、光源、光入力カプラ、及びフィルムベースのライトガイドを備え、VESAフラットパネル・ディスプレイ測定規格バージョン2.0、2001年6月1日に従って測定した発光デバイスの発光面の9スポット空間的輝度均一性は、60%、70%、80%、90%、及び95%からなる群から選択された1つよりも大きい。別の実施形態では、ディスプレイは、空間光変調器と、光源、光入力カプラ、及びフィルムベースのライトガイドを備える発光デバイスとを備え、空間光変調器に到達する光の9スポット空間的輝度均一性(ライトガイドからの光を受光するために空間光変調器が位置することになる場所にLabsphere Inc.によるSpectralonのような白色反射率標準面を配置し、VESAフラットパネル・ディスプレイ測定規格バージョン2.0、2001年6月1日に従って9スポットの標準表面からの光反射を測定することによって測定した)は、60%、70%、80%、90%、及び95%からなる群から選択された1つよりも大きい。別の実施形態では、ディスプレイは、空間光変調器と、光源、光入力カプラ、及びフィルムベースのライトガイドを備える発光デバイスとを備え、VESAフラットパネル・ディスプレイ測定規格バージョン2.0、2001年6月1日)に従って測定したディスプレイの9スポット空間的輝度均一性は、60%、70%、80%、90%、及び95%からなる群から選択された1つよりも大きい。
一実施形態では、発光デバイスは、光源、光入力カプラ、及びフィルムベースのライトガイドを備え、VESAフラットパネル・ディスプレイ測定規格バージョン2.0、2001年6月1日(付録201、頁249)で説明される場合の1976u’,v’均等色度図で測定した発光デバイスの発光面の9スポットサンプリングされた空間的色不均一性、Δu’v’は、分光計ベースのスポットカラーメータを用いて測定したときに0.2、0.1、0.05、0.01、及び0.004からなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、ディスプレイは、空間光変調器と、光源、光入力カプラ、及びフィルムベースのライトガイドを備える発光デバイスとを備え、空間光変調器に到達する光の9スポットサンプリングされた空間的色不均一性、Δu’v’(ライトガイドからの光を受光するために空間光変調器が位置することになる場所にSpectralonのような白色反射率標準表面を配置し、VESAフラットパネル・ディスプレイ測定規格バージョン2.0、2001年6月1日(付録201、頁249)で説明される場合の1976u’,v’均等色度図上の標準表面の色を測定することによって測定される)は、分光計ベースのスポットカラーメータを用いて測定したときに0.2、0.1、0.05、0.01、及び0.004からなる群から選択された1つ未満である。別の実施形態では、ディスプレイは、空間光変調器と、光源、光入力カプラ、及びフィルムベースのライトガイドを備える発光デバイスとを備え、VESAフラットパネル・ディスプレイ測定規格バージョン2.0、2001年6月1日(付録201、頁249)で説明される場合の1976u’,v’均等色度図で測定したディスプレイの9スポットサンプリングされた空間的色不均一性、Δu’v’は、分光計ベースのスポットカラーメータを用いて測定したときに0.2、0.1、0.05、0.01、及び0.004からなる群から選択された1つ未満である。
一実施形態では、発光デバイスの少なくとも1つの表面からの発光は、120度、100度、80度、60度、40度、20度、及び10度からなる群から選択された1つ未満である角度半値全幅強度(FWHM)を有する。別の実施形態では、発光デバイスの少なくとも1つの表面からの発光は、発光面の法線から0〜10度、20〜30度、30〜40度、40〜50度、60〜70度、70〜80度、80〜90度、40〜60度、30〜60度、及び0〜80度からなる群から選択された少なくとも1つの角度範囲内の強度の少なくとも1つの角度のピークを有する。別の実施形態では、発光デバイスの少なくとも1つの表面からの発光は、上述の角度範囲のうちの1つ又は複数内の2つのピークを有し、光出力は、所定の角度範囲にわたって一様な照度を提供するために照明産業では公知の「コウモリ翼(bat−wing)」型プロフィールに似ている。別の実施形態では、発光デバイスは、上述の角度範囲のうちの1つ又は複数内で2つの反対の表面から光を放出し、発光デバイスは、バックライトのいずれかの側部上の2つのディスプレイを照らすバックライト、アップライト、及びダウンライトを提供する照明器具、40度、50度、又は60度よりも大きい輝度のピーク角度をもつ反射型空間光変調器の変調コンポーネントから反射されていなかったフロントライトの視る側での光出力を有する、ディスプレイを照らすフロントライトからなる群から選択された1つである。別の実施形態では、発光デバイスの光軸は、発光面の法線から0〜20、20〜40、40〜60、60〜80、80〜100、100〜120、120〜140、140〜160、160〜180、35〜145、45〜135、55〜125、65〜115、75〜105、及び85〜95度からなる群から選択された角度範囲内である。さらなる実施形態では、ライトガイドの形状は実質的に管状であり、光は、管のより長い(長さ)寸法に平行な方向に管を通して実質的に伝搬し、光は管を出て、出力光束の少なくとも70%は、発光面から35度〜145度の角度範囲内で収容される。さらなる実施形態では、発光デバイスは、第1の表面及び第1の表面とは反対の第2の表面から光を放出し、それぞれ第1及び第2の表面を出る光束は、5〜15%及び85〜95%、15〜25%及び75〜85%、25〜35%及び65〜75%、35〜45%及び65〜75%、45〜55%及び45〜55%からなる群から選ばれる。別の実施形態では、第1の発光面は、実質的に下向き方向に光を放出し、第2の発光面は、実質的に上向き方向に光を放出する。別の実施形態では、第1の発光面は、実質的に上向き方向に光を放出し、第2の発光面は、実質的に下向き方向に光を放出する。
一実施形態では、発光デバイスは、システムに光学冗長性を提供する結合ライトガイドを備える。光学冗長性は、少なくとも1つの領域において重なる異なる光源からの複数の光路を通して容認可能な照度均一性、輝度均一性、又は色均一性レベルで機能する能力をデバイスに提供する。光学冗長性は、ライトガイドをスタックすること、1つよりも多い光源からの光を光入力カプラの中に結合すること、又は同じライトガイドフィルムのための光入力カプラをライトガイドの複数の側部上(ライトガイドの対向する側部上のような)に配置することを通じて達成されてもよい。光学冗長性を達成する1つよりも多い方法は、例えば、それぞれが複数の光源からの光を受光するために配置される光入力カプラをそれぞれが備える2つ以上のライトガイドをスタックすることによって採用されてもよい。
一実施形態では、光入力カプラの中に光を結合するために配置される2つの光源の第1の色差Δu’v’1は、光入力カプラ、発光デバイスの光出力面からの光及び結合ライトガイドを出る光を受光するために配置される光放出領域の9スポットサンプリングされた色不均一性からなる群から選択された少なくとも1つの空間的色不均一性Δu’v’2よりも大きい。
一実施形態では、発光デバイスは、第2のライトガイドからの光が輝度均一性を改善し、照度均一性を改善し、色均一性を改善し、光放出領域の輝度を増加させ、又はコンポーネントの故障が第1のライトガイドからの光を重なる領域における仕様(色均一性、輝度均一性、又は輝度のような)以下に落とすときのバックアップ光放出領域を提供するように、第2のフィルムライトガイド又はライトガイド領域からの光を受光し及び伝送するために配置される少なくとも1つのフィルムライトガイド又はライトガイド領域を備える。
別の実施形態では、光出力が組み合わされるように複数の光源からの光の一部が少なくとも1つの結合ライトガイドの中に結合されるように光を光入力カプラの中に結合するために複数の光源が配置される。結合ライトガイド内の複数の光源からの光出力を組み合わせることによって、光が結合ライトガイド内で「混合される」、出力は色、輝度、又はこの両方においてより一様である。例えば、光入力カプラ内の結合ライトガイドの集合体の光入力面に隣接して配置された2つの白色LEDは、光源のうちの1つが故障する場合に光放出領域において実質的に同じ空間的輝度又は色均一性を有することができる。別の実施形態では、2つの異なる色の光を放出する光源が、同じ光入力カプラの中に光を結合するために配置される。光入力カプラは、結合ライトガイド内での混合を提供してもよく、さらに、結合ライトガイドは、1つの光源が故障する場合に光学冗長性を提供する。光学冗長性は、2つ以上の色の光源が同じ光入力カプラの中に結合されるときに、色均一性を改善することができる。例えば、それぞれが異なる色温度をもつ3つの白色LEDは、同じ光入力カプラの中に結合されてもよく、光LEDのうちの1つが故障する場合、他の2つのLEDからの光出力は依然として混合され、2つの隣接する光入力カプラに結合される異なる色出力をもつ単一のLEDよりも高い均一性を提供する。一実施形態では、光源は、単一の光入力カプラの中に光を結合するためにアレイ又は配置に配置される3、5、10、15、20、25、及び30個のLEDチップからなる群から選択された少なくとも1つを備える。一実施形態では、光源は、1つよりも多い光入力カプラの中に光を結合するためにアレイ又は配置に配置される3、5、10、15、20、25、及び30個のLEDチップからなる群から選択された少なくとも1つを備える。さらなる実施形態では、光入力カプラの中に光を結合するために配置される光源は、0.25ミリメートル、0.3ミリメートル、0.5ミリメートル、0.7ミリメートル、1ミリメートル、1.25ミリメートル、1.5ミリメートル、2ミリメートル、及び3ミリメートルからなる群から選択された1つ未満である発光寸法をもつ発光面積をもつ複数のLEDチップを備える。
別の実施形態では、複数の光入力カプラは、ライトガイドの2つ以上の縁領域に配置され、結合ライトガイドを出る光の光軸は、互いに対して0度を超える角度で配向される。さらなる実施形態では、光入力カプラは、ライトガイドの対向する又は隣接する縁又は側部上に配置される。一実施形態では、発光デバイスは、ライトガイドの2つ以上の縁領域上に配置された複数の光入力カプラを備え、第1の光入力カプラの光出力が第2の光入力カプラの光出力に対して増加又は減少されるときに、光放出領域の輝度又は色均一性は実質的に同じである。一実施形態では、光抽出機能部は、第1の光入力カプラのみから光を受光するとき、並びに第1の光入力カプラ及び第2の光入力カプラから光を受光するときに空間的輝度均一性が70%よりも高くなるように光放出領域内に配置される。別の実施形態では、光抽出機能部は、第1の光入力カプラのみから光を受光するとき、並びに第1の光入力カプラ及び第2の光入力カプラから光を受光するときに9スポット空間的色不均一性が0.01未満であるように光放出領域内に配置される。
本発明は、薄膜の中への低価格な結合を可能にするので、多くの全般照明及びバックライト用途が存在する。第1の例は、壁又は天井のロールアウトフィルムを用いる全般家庭及びオフィス照明である。その他に、フィルムは、全般照明のための平面的でない形状に形状設定するために屈曲(屈曲)することができる。加えて、これは、開発されている又は開発中の多くの薄いディスプレイにおけるバックライト又はフロントライトとして用いることができる。例えば、LCD及び電子インク薄膜ディスプレイは、薄いバックライトフィルム又は薄いフロントフィルムを用いて改善されてもよく、可撓性の及び巻くことができる(scrollable)ディスプレイをもつ手持ち式デバイスが開発中であり、それらはバックライトフィルムの中に光を採り入れるために効率的な低コストの方法を必要とする。一実施形態では、発光デバイスは、光入力カプラ、ライトガイド、及びステンドガラス窓又は標識若しくは購買時点広告ディスプレイのようなディスプレイといった半透明の物体又はフィルムのための照明を提供する光源を備える。一実施形態では、薄いフィルムは、フィルムの面の法線方向に伝搬する光をそれらが全体として無視できるほど小さく散乱させるように光抽出機能部が印刷されることを可能にする。この実施形態では、フィルムが照らされないときに、物体を、フィルムを通して顕著なヘイズ(haze)なしに明瞭に見ることができる。透明又は部分的に透明なステンドガラス窓の後ろにおかれるときに、組立体全体は、所望であれば組立体を通した光の低散乱の伝送を可能にする。さらに、フィルムは、屈曲することができ且つ種々のステンドガラス窓形状、サイズ、及びトポロジーに適応することができるので、フィルムの可撓性は、伝統的なプレートライトガイドバックライトよりもはるかに大きい位置的許容誤差及び設計自由度を可能にする。この実施形態では、照らされないときに、ステンドガラスは、規則的な照らされないステンドガラス窓として現れる。照らされるときに、ステンドガラス窓は輝く。
一実施形態では、ライトガイド及び光入力又は出力カプラは、結合ライトガイドに対応するフィルムのセグメントをもたらし、平行移動させ、及び複数のセグメントが重なるようにセグメントを屈曲させることによって、光伝送フィルムから形成される。さらなる実施形態では、結合ライトガイドの入力面は、少なくとも1つの屈曲又は折り畳みをもたらす結合ライトガイドの平行移動によって集合的な光入力面をもたらすように構成される。
一実施形態では、少なくとも1つの相対位置維持要素は、第1の直線折り畳み領域、第2の直線折り畳み領域、又は第1及び第2の直線折り畳み領域の両方の領域における結合ライトガイドの相対位置を実質的に維持する。一実施形態では、相対位置維持要素と結合ライトガイドとの組合せが、結合ライトガイドの重なる集合体及び結合ライトガイドにおける屈曲をもたらするために、第2の直線折り畳み領域に対する第1の直線折り畳み領域の並進運動中に、第1の直線折り畳み領域内の結合ライトガイドの相対位置を実質的に維持するのに十分な安定性又は剛性を提供するように、相対位置維持要素は結合ライトガイドのアレイの第1の直線折り畳み領域に隣接して配置される。相対位置維持要素は、直線折り畳み領域に接着され、クランプされ、これと接触する状態で配置され、これに対して配置され、直線折り畳み領域とライトガイド領域との間に配置されてもよい。相対位置維持要素は、少なくとも平行移動ステップのうちの1つの間に結合ライトガイドの表面、光混合領域、ライトガイド領域、又はフィルムに接着され又はこれに対して保持される、ポリマー又は金属コンポーネントであってもよい。一実施形態では、相対位置維持要素は、結合ライトガイドの第1の直線折り畳み領域、第2の直線折り畳み領域、又は第1の及び第2の直線折り畳み領域の両方の付近のフィルムのいずれかの側部に接着される平坦な又は鋸歯状の歯をもつポリマーストリップである。鋸歯状の歯を用いることによって、歯は、角度のついたガイドを提供することによって屈曲を促進し又は容易にすることができる。別の実施形態では、相対位置維持要素は、第1の直線折り畳み領域に平行なクランプに平行な方向の相対位置で結合ライトガイドを折り畳み、第1の直線折り畳み領域及び第2の直線折り畳み領域が互いに関して平行移動されて重なる結合ライトガイド及び結合ライトガイドにおける屈曲をもたらすように互いに対するクランプの位置を平行移動する、第1のクランプ及び第2のクランプをもつ機械的デバイスである。別の実施形態では、相対位置維持要素は、第1の直線折り畳み領域、第2の直線折り畳み領域、又は第1及び第2直線折り畳み領域の両方における結合ライトガイドの相対位置を維持し、それらを少なくとも1つの方向に平行移動させるために結合ライトガイドの端に対して力を及ぼす機構を提供する。
フィルムベースの結合ライトガイドの屈曲又は折り畳みは、結果として領域に応力誘起散乱を生じる場合があり、これは結合ライトガイド内の光の一部を領域の付近のライトガイドを出るような方向に散乱させる。応力誘起散乱は、結果的に応力に起因する散乱領域をもたらす応力クラッキング、応力白化、剪断バンド、応力クレージング、又は他の目に見える材料変形の類のものである場合がある。
一実施形態では、結合ライトガイドは、摂氏30度を上回る温度に加熱されている状態で屈曲され又は折り畳まれる。一実施形態では、摂氏30度未満の第1の温度で屈曲され又は折り畳まれるときに結果的に応力誘起散乱をもたらす少なくとも1つの材料を含む結合ライトガイドは、摂氏30度よりも高い温度に加熱され、実質的に応力誘起散乱のない屈曲又は折り畳み領域をもたらするために屈曲され又は折り畳まれる。実質的に応力誘起散乱のない結合ライトガイドは、光入力カプラからの光で照らされるときに結合ライトガイドの外への光の応力誘起散乱に起因して屈曲、折り畳み、又は応力領域において結合ライトガイド内を伝搬する光の1%よりも多くをライトガイドの外に散乱させない。実質的に応力誘起散乱のない結合ライトガイドは、結合ライトガイドが3.048メートルの距離で20度未満に平行化されるハロゲン光源から表面の法線方向に結合ライトガイドに入射する光の5度軸外で目で透かして見られるときに、屈曲され、折り畳まれ、又は応力のある領域の区域において目に見える散乱領域を有さない。
一実施形態では、ライトガイドは、光入力縁の集合体が光入力面を形成するように実質的に重なる折り畳みライン及び反射縁によって画定される折り畳み領域を備える結合ライトガイドを備える。さらなる実施形態では、1つ又は複数の折り畳み領域は、フィルムの光入力縁で入力される光源からの光の一部を、これが反射縁で結合ライトガイド又は外縁(光源から遠位の縁のような)でライトガイド領域を抜けないように臨界角よりも小さい角度に再誘導するために配置される第1の反射表面縁を備える。別の実施形態では、1つ又は複数の折り畳み領域は、フィルムの光入力縁から入力される光の一部を、これが反射縁で結合ライトガイドを抜けないような角度に再誘導するために配置される第2の反射表面縁を備える。さらなる実施形態では、第1及び第2の反射表面縁は、光源からの光の一部を実質的に平行化する。別の実施形態では、第1及び第2の反射表面縁は放物線形の形状を有する。
一実施形態では、照明を提供するのに適したキットは、光源、光入力カプラ、及びライトガイドを備える。
一実施形態では、可撓性の発光デバイスは、152.4mm、76.2mm、50.8mm、及び25.4mmからなる群から選択された1つ未満である直径の管に巻くことができる。別の実施形態では、可撓性の発光デバイスは、ライトガイド、光放出領域、又はライトガイド領域の一部をハウジングの内部に引き込むことができるばね又は弾性ベースの巻き取り機構を備える。例えば、フィルムの光放出領域は、安全な保護された保管を提供するためにデバイス上のボタンが押されるときに円筒形の管の中に引っ込めることができる。
一実施形態では、ライトガイド、光伝送フィルム、発光デバイスハウジング、熱伝達要素、及び発光デバイスのコンポーネントからなる群から選択された少なくとも1つは、反射フィルム、プリズムフィルム、反射偏光子、低屈折率フィルム、感圧接着剤、空隙、光吸収フィルム、アンチグレアコーティング、反射防止コーティング、保護膜、障壁フィルム、及び低粘着性接着剤フィルムからなる群から選択された少なくとも1つにラミネートされ又はこれに隣接して配置される。
一実施形態では、フィルム又はライトガイドは、押出されたフィルム、同時押出しされたフィルム、キャストフィルム、溶媒キャストフィルム、UVキャストフィルム、プレス加工されたフィルム、射出成形されたフィルム、ナイフコーティングされたフィルム、スピンコートされたフィルム、及びコーティングされたフィルムからなる群から選択された1つである。一実施形態では、1つ又は2つのクラッド層は、ライトガイド領域の一方又は両方の側部上に同時押出しされる。別の実施形態では、タイ層、接着促進層、材料、又は表面改質物は、クラッド層とライトガイド層の表面又はこの間に配置される。一実施形態では、結合ライトガイド又はそのコア領域は、フィルム形成プロセス中に形成される際にフィルムのライトガイド領域と連続する。例えば、離間された間隔でフィルムの領域をスライスすることによって形成された結合ライトガイドは、フィルムのライトガイド領域と連続した結合ライトガイドを形成することができる。別の実施形態では、ライトガイド領域と連続した結合ライトガイドを伴うフィルムベースのライトガイドは、材料を射出成形すること又は結合ライトガイド間の分離をもつ結合ライトガイド領域と共にライトガイド領域を備える型の中にキャストすることによって形成することができる。一実施形態では、結合ライトガイドとライトガイド領域との間の領域は均一であり、限定ではなしに、空隙、屈折率の軽微な変化、形状又は入力−出力領域における不連続性、及び分子量又は材料組成物の軽微な変化のような界面遷移を伴わない。
別の実施形態では、結合ライトガイドはライトガイドとは不連続であり、その後、ライトガイドに光学的に結合される。一実施形態では、結合ライトガイドは、ライトガイド上に押出された、接着剤を用いてライトガイドに光学的に結合された、結合ライトガイド及びライトガイドと接触する状態で付着させる又は残る光伝送材料を射出成形することによってライトガイドに光学的に結合された、ライトガイドに熱的に付着された、ライトガイドに溶媒付着された、ライトガイドにレーザ溶接された、ライトガイドに音波溶接された、ライトガイドに化学的に付着された、及び他の方法でライトガイドと光学的に接触する状態で付着された、接着された、又は配置されたものからなる群から選択された1つである。一実施形態では、結合ライトガイドの厚さは、ライトガイドの厚さの80%未満、70%未満、50%未満、40%未満、20%未満、10%未満からなる群から選択された1つである。一実施形態では、発光デバイスの結合ライトガイド及びライトガイド領域が成形される。この成形方法は、例えば限定ではなしに、溶媒キャスト、射出成形、ナイフコーティング、スピン・コーティングを含んでもよい。成形に適した材料の例は、限定ではなしに、溶媒キャストされたアクリル及びシリコーンを含む。この成形方法はまた、成形された材料に抽出機能部を形成する型の中の反転された抽出機能部を含んでもよい。一実施形態では、型は、例えば、入口側から遠い端でのフィルムベースのライトガイドの外への光の抽出を増加させるべくくさび形の又はテーパしたライトガイドを形成するために伝搬方向のような1つ又は複数の方向の厚さ変化を有する。別の実施形態では、ライトガイドの光放出領域は、対向する側部から照らされ、両方の側部から中央の方にテーパする。さらなる実施形態では、フィルムベースのライトガイドは、第2の数の側部から光放出領域の中に光が入射する状態でライトガイドから第1の数の方向にテーパし、第1の数は第2の数に等しく、第1の数は4であり、又は第1の数は4よりも大きい。別の実施形態では、フィルムベースのライトガイドの1つ又は複数の表面は、ライトガイド及び/又はデバイスの特定の空間的又は角度の光出力プロフィールを達成するために、非線形、弓形、階段状、ランダム、光学的に設計された、準ランダム、及び他の形状からなる群から選択された1つ又は複数の断面形状を備える。
別の実施形態では、ライトガイドは、ガラスラミネートの1つの側部内に又はこの上に配置される。別の実施形態では、ライトガイドは、安全ガラスラミネート内に配置される。さらなる実施形態では、ライトガイド、クラッド、又は接着剤層からなる群から選択された少なくとも1つは、ポリビニルブチレートを含む。
別の実施形態では、ライトガイド又は結合ライトガイドのうちの少なくとも1つは、クラッド、キャリアフィルム、基板、又は他の材料上に配置される被覆された領域である。ライトガイドのための被覆パターンを用いることによって、結合ライトガイド又はライトガイドの中に誘導される光に対して光の異なる経路を達成することができる。一実施形態では、ライトガイド領域は、光放出領域を分離するために光を誘導するライトガイド領域を備え、光抽出機能部をもつ隣接するライトガイド領域は、異なる色の光を放出する。別の実施形態では、ライトガイドパターンは、光源からの光を対応するパターン形成された(又はトレース)ライトガイドに誘導するために配置される結合ライトガイドを伴う入力カプラの中に結合される2つ以上の光源からの2つ以上の色の光を放出するために配置される領域を備える、クラッド層、キャリアフィルム、又は他の層上に配置される。例えば、赤色LEDは、結合ライトガイド(フィルムベースの材料又はコーティングベースの材料又はパターンライトガイドコーティングのために用いられるのと同じ材料であってもよい)を伴う光入力カプラの中にライトガイドパターンに光を結合するために配置されてもよく、光抽出機能部は、画素化された(pixilated)カラーディスプレイにおける色を提供するパターンで光を放出する。一実施形態では、ライトガイドパターン又はライトガイドパターン内の光抽出領域パターンは、湾曲した区域、屈曲した直線区域、形状、及び他の規則的な及び不規則なパターンからなる群から選択された1つ又は複数を備える。結合ライトガイドは、パターン形成されたライトガイドと同じ材料からなってもよく、又はそれらは異なる材料であってもよい。
一実施形態では、光抽出機能部は、表面上に表面機能部を刻印(imprint)するためにエンボス加工すること又は「ナールロール(knurl roll)」を用いることによってフィルム、ライトガイド領域、又はクラッド領域上に又は内に配置される。別の実施形態では、光抽出機能部は、その上に表面機能部が配置されたドラム、ロール、型、又は他の表面と接触しているときに、ポリマーを放射線(UV露光のような)硬化させることによってもたらされる。別の実施形態では、光抽出機能部は、ライトガイド上の又は内のクラッド又は低屈折率材料又は他の材料がギャップとして除去され又は形成される領域に形成される。別の実施形態では、ライトガイド領域は光反射領域を備え、光反射領域が除去される場所に光抽出機能部が形成される。光抽出は、(例えば領域に到達し抽出される光の割合又は抽出された光の方向プロフィール)を備え、又は光抽出機能部若しくはクラッド又は他の層が除去されている領域内に又はこれに隣接して散乱、拡散、又は他の表面又は体積プリズム、屈折、回折、反射、又は散乱要素を付加することによって、これを修正されてもよい。
一実施形態では、結合ライトガイドは、折り畳む又は屈曲させるステップの間にライトガイドを柔らかくするために加熱される。別の実施形態では、結合ライトガイドは、それらが摂氏50度、摂氏70度、摂氏100度、摂氏150度、摂氏200度、及び摂氏250度からなる群から選択された温度を上回る温度の状態で折り畳まれる。
一実施形態では、結合ライトガイドは、対向する折り畳み機構を用いて折り畳まれ又は屈曲される。別の実施形態では、溝、ガイド、ピン、又は他の対応部品(counterparts)は、結合ライトガイドにおける折畳部又は屈曲が適正に折り畳まれるように、対向する折り畳み機構を引き合わせるのを容易にする。別の実施形態では、見当合わせガイド、溝、ピン、又は他の対応部品は、折り畳みステップ中に1つ又は複数の結合ライトガイド又はライトガイドを定位置に保持する又はガイドするためにフォルダに配置される。一実施形態では、ライトガイド又は結合ライトガイドのうちの少なくとも1つは穴を備え、ホルダは位置合わせピンを備え、折り畳みステップの前に又は折り畳みステップの間にピンが穴を通して位置決めされるときに、ホルダに対するライトガイド又は結合ライトガイドの位置が少なくとも1つの方向に固定される。結合ライトガイド又はライトガイドのためのストリップを折り畳む例は、その内容が引用により本明細書に組み込まれる「LIGHT COUPLING INTO ILLUMINATED FILMS」と題する国際特許出願番号PCT/US08/79041号で開示される。
一実施形態では、発光デバイスは、折り畳み動作の後の結合ライトガイドの相対位置を実質的に維持する折り畳み機構を備える。別の実施形態では、フォルダ又はハウジングは、結合ライトガイドの上に配置される(例えばスライドされる、折り畳まれる、ヒンジ式に取り付けられる、クリップされる、スナップされるなど)カバーを備え、結合ライトガイドの実質的な閉じ込めを提供する。さらなる実施形態では、結合ライトガイドが折り畳まれた後で折り畳み機構が除去され、保持機構は、結合ライトガイドの相対位置を保持するために配置される。一実施形態では、保持機構は、結合ライトガイドの上をスライドする円形、長方形、又は他の幾何学的形状の断面プロフィールをもつ管であり、且つ結合ライトガイド、光混合領域、又はライトガイドが管を出る場所にスリットをさらに備える。一実施形態では、管は、結合ライトガイドと接触する状態にある内管の表面積が小さいままであるように結合ライトガイドの近傍に配置された領域において透明、黒色、70%を超える拡散視感反射率をもつ内壁を有する、及び50未満の光沢を有する、からなる群から選択された1つである。
一実施形態では、少なくとも1つの結合ライトガイドは、結合ライトガイドの入力面の端の付近に配置された少なくとも1つのフック領域を備える。フック領域は、ガイド、位置合わせ機構、又は引き下げ(pull−down)機構が、ライトガイドに実質的に平行な平面内で1つ又は複数の方向の結合ライトガイドの端又は端の付近の領域の相対位置、結合ライトガイドの厚さ方向の結合ライトガイドの互いに対する相対的分離、ライトガイドの厚さ方向のライトガイドに対する結合ライトガイドの位置、及び結合ライトガイドの端領域又は端の位置からなる群から選択された少なくとも1つを維持することを可能にする。一実施形態では、フック領域は、少なくとも、結合ライトガイドにおけるフランジ、止め部、突出部、穴、又は孔領域からなる群から選択された1つを備える。一実施形態では、ライトガイド又はフィルムベースのライトガイドを製造するための手段は、少なくとも1つの結合ライトガイドのいずれかの側部上にフランジを備える2つのフック領域を備える据え付け機構を備え、フランジは、ストラップ、ストリップ、ワイヤ、又は他のフィルム又は物体が少なくとも1つの方向の結合ライトガイドの端の相対位置を実質的に維持するように、ストラップ、ワイヤ、又は他のフィルム又は物体がフック領域に対して位置決めされることを可能にする。別の実施形態では、据え付け機構は、据え付け機構又はフック領域をホルダ、相対位置維持要素、ハウジング、熱伝達要素、ガイド、又は張力生成要素のような一時的又は恒久的ベース又は他のコンポーネントに対して少なくとも1つの方向に保持する又は維持するための物理的拘束機構を備える。別の実施形態では、ライトガイド又はフィルムベースのライトガイドを製造するための手段は、結合ライトガイドのいずれかの側部上に又は結合ライトガイドの入力端の近くに2つの穴を備えるフック領域を備える据え付け機構を備え、結合ライトガイドは、互いの上に及び穴と位置合わせされる2つのピンを備えるベース要素の上にスタックされてもよい。ピン及び穴は、結合ライトガイドの端を見当合わせし、結合ライトガイドの入力端の近くのそれらの相対位置を実質的に維持する。別の実施形態では、1つ又は複数の結合ライトガイドは、据え付け機構が結合ライトガイドを強制的に一緒にした後で除去することができるフック領域を備える。別の実施形態では、フック領域は、結合ライトガイドの端の一部と共に除去されてもよい。一実施形態では、フック領域と結合ライトガイドの端は、結合ライトガイドがベース又は他の要素にくくりつけられ(strapped)又は物理的に結合された後で切断され、剥離され、又は引っ張って外される。フック領域と結合ライトガイドが結合ライトガイドの残りから切断された後で、結合ライトガイドの新しい端は、窓又は二次光学系のような1つ又は複数の光学要素に光学的に結合するのに適した入力面又は表面を形成してもよい。
一実施形態では、結合ライトガイド、ライトガイド、光伝送フィルム、ライトガイド領域、光放出領域、ハウジング、フォルダ、及びホルダコンポーネントからなる群から選択された少なくとも1つは、スタンプされ、切断され、熱成形され、又は塗装される。一実施形態では、コンポーネントの切断は、ナイフ、外科用メス、加熱される外科用メス、ダイカッター、ウォータージェットカッター、鋸、熱線鋸(hot wire saw)、レーザカッター、又は他のブレード又は鋭い縁からなる群から選択された1つによって行われる。1つ又は複数のコンポーネントは、切断動作の前にスタックされてもよい。
一実施形態では、結合ライトガイド、フィルム、及びライトガイドからなる群から選択された少なくとも1つの縁の少なくとも1つの領域は、領域に光学的に結合される又は縁の近位に配置される実質的に鏡面反射性コーティング又は要素を備える。一実施形態では、実質的に鏡面反射要素又はコーティングは、結合ライトガイド、ライトガイド、又はフィルム縁を出る光、光の一部を、ライトガイド内をTIRによって伝搬することになる角度で結合ライトガイド、ライトガイド、又はフィルムの中に戻るように再誘導することができる。一実施形態では、鏡面反射性コーティングは、アルミニウム、銀、被覆されたフレーク、コア・シェル粒子、ガラス粒子、及びシリカ粒子の分散物からなる群から選択された、インク又は他のバインダ中に配置される光反射材料の分散物である。別の実施形態では、分散物は、平均サイズで100ミクロン未満、平均サイズで50ミクロン未満、平均サイズで10ミクロン未満、平均サイズで5ミクロン未満、平均サイズで1ミクロン未満、平均サイズで500nm未満からなる群のうちの1つから選択された粒径を備える。別の実施形態では、分散物は、平均サイズで100ミクロン未満、平均サイズで50ミクロン未満、平均サイズで10ミクロン未満、平均サイズで5ミクロン未満、平均サイズで1ミクロン未満、平均サイズで500nm未満からなる群のうちの1つから選択されたフレーク表面に平行な方向の平均寸法をもつ実質的に平坦なフレークを含む。別の実施形態では、結合ライトガイドは、折り畳まれ及びスタックされ、ライトガイドの縁上の領域において光反射性コーティングが適用される。別の実施形態では、結合ライトガイドの集合体のテーパした領域に光反射性コーティングが適用される。さらなる実施形態では、フィルム、結合ライトガイド、又はライトガイドを通して切断するブレードは、切断動作中にフィルムを通過し、反射インクを備えるウェルと接触することになり、フィルムの縁によってブレードが後ろに戻るときにインクが縁に適用される。別の実施形態では、鏡面反射多層ポリマーフィルムのような多層反射フィルムが、少なくとも結合ライトガイドの縁の付近の領域を覆う領域において結合ライトガイドに隣接して配置され又はこれと光学的に接触し、鏡面反射多層ポリマーフィルムは、実質的に90屈曲に形成され、結合ライトガイドに対する反射側を形成する。反射フィルムの屈曲又は折り畳みは、ライトガイド、結合ライトガイド、又は結合ライトガイドのテーパ領域の切断中に達成されてもよい。この実施形態では、反射フィルムは、フィルム、結合ライトガイド、結合ライトガイドの集合体、又はライトガイドに接着され又は他の方法で物理的に結合されてもよく、折り畳みは、光をライトガイド、フィルム、結合ライトガイド、又は結合ライトガイドの集合体の中に戻るように反射させるために縁の付近に平らな反射表面をもたらす。反射フィルムの折り畳みは、屈曲させること、フィルムに適用される圧力、壁又は縁が反射フィルムを屈曲させるようにライトガイドを押すことによって達成されてもよい。反射フィルムは、折り畳みの前に縁を越えて延びるように配置されてもよい。反射フィルムの折り畳みは、複数のスタックされた縁上で実質的に同時に行われてもよい。
以下の実施例(単数又は複数)で或る実施形態が例証される。以下の実施例は、本発明の範囲又は精神を制限する目的ではなく、例証する目的で与えられる。
当業者は、ルーチン実験を用いる程度で、本明細書で説明される特定の手順への多くの均等物を認識する又は確かめることができるであろう。こうした均等物は、本発明の範囲内となると考えられる。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明に種々の置換え、変更、及び修正がなされてもよい。他の態様、利点、及び修正は本発明の範囲内である。本出願は、本明細書で説明された具体的な実施形態のあらゆる適応又は変形をカバーすることを意図される。したがって、本開示は、請求項及びその均等物によってのみ制限されることを意図される。
Claims (22)
- 発光デバイスであって、
0.5ミリメートルを超えない厚さを有するフィルムから形成されたライトガイドであり、ライトガイド領域及び前記ライトガイド領域と連続した結合ライトガイドのアレイを有し、前記各結合ライトガイドが境界縁において終端し、前記結合ライトガイドのアレイの前記境界縁が光入力面を画定するスタックを形成するように前記各結合ライトガイドが折り畳まれる、ライトガイドと、
前記各結合ライトガイドからの光が前記ライトガイド領域内で前記結合ライトガイドのアレイのうちの1つ又は複数の他の結合ライトガイドからの光と組み合わされ及び内部全反射する状態で光が前記各結合ライトガイド内で前記ライトガイド領域に伝搬するように、前記光入力面の中に光を放出するように構成された光源と、
前記ライトガイドに作動的に結合され、前記ライトガイド領域内に画定される光放出領域において光が前記ライトガイドを出るように、前記ライトガイド領域内の内部全反射光を減衰させるように構成される1つ又は複数の光抽出機能部と、
前記ライトガイドに接触する複数の表面レリーフ機能部のうちの1つ又は複数をもつ前記ライトガイドの第1の領域に隣接する複数の第1の表面レリーフ機能部を有する表面を備える第1の低接触面積のカバーと、
を備える発光デバイス。 - 前記第1の領域における1つ又は複数の前記第1の表面レリーフ機能部に接触する前記ライトガイドの表面積の割合が前記第1の領域の表面積の30%未満である、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記第1の低接触面積のカバーが、前記ライトガイド内を伝搬する光のうちの合計30%未満を前記ライトガイドの外に抽出する、請求項2に記載の発光デバイス。
- 前記第1の領域における1つ又は複数の前記第1の表面レリーフ機能部に接触する前記ライトガイドの表面積の割合が前記第1の領域の表面積の10%未満である、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記第1の低接触面積のカバーが、前記表面上に複数の第1の表面レリーフ機能部を備えるフィルム及びシートのうちの1つを含む、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記第1の低接触面積のカバーと前記ライトガイドとの組合せが、ASTM D790に従って測定したときに2ギガパスカルを超える曲げ弾性率を有する、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記ライトガイドの第2の領域に隣接する複数の第2の表面レリーフ機能部を有する第2の表面を備える第2の低接触面積のカバーをさらに備え、前記複数の第2の表面レリーフ機能部のうちの1つ又は複数が前記ライトガイドに接触し、前記第2の領域が前記第1の領域とは反対の前記ライトガイドの側部上に配置される、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記結合ライトガイドのアレイが、前記結合ライトガイドが互いに隣接する領域の少なくとも10%において互いに光学的に結合される、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記結合ライトガイドが、隣接する結合ライトガイド間の自然な表面接着によって互いに光学的に結合される、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記結合ライトガイドのアレイのうちの第1の結合ライトガイドが前記第1の領域を備える、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記低接触面積のカバーが、複数の第1の表面レリーフ機能部を有する表面を備えるフィルム及びシートのうちの1つを備え、前記フィルム又は前記シートが、前記結合ライトガイドのスタックの少なくとも2つの側部の周りを実質的に包む、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記ライトガイドの前記第1の領域が前記ライトガイドの前記光放出領域内に画定される、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記低接触面積のカバーが、ASTM E1164に従うd/0幾何学的形状で測定した70%を超える拡散反射率を有する、請求項12に記載の発光デバイス。
- 前記ライトガイドが、前記結合ライトガイドの折畳部と前記光放出領域との間に配置される光混合領域をさらに備え、前記各結合ライトガイドからの光が、前記光混合領域内で組み合わされ及び内部全反射し、前記ライトガイドの前記第1の領域が、前記光混合領域内に画定される、請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記低接触面積のカバーが、ASTM D790に従って測定したときに2ギガパスカルを超える曲げ弾性率をもつ剛性支持体に結合される、請求項1に記載の発光デバイス。
- ディスプレイをさらに備え、前記発光デバイスが前記ディスプレイのためのバックライトである、請求項1に記載の発光デバイス。
- 発光デバイスであって、
0.5ミリメートルを超えない厚さを有するフィルムを備えるライトガイドであり、ライトガイド領域及び前記ライトガイド領域と連続した結合ライトガイドのアレイを有し、前記各結合ライトガイドが境界縁において終端し、前記結合ライトガイドのアレイの前記境界縁が光入力面を画定するスタックを形成するように前記各結合ライトガイドが折り畳まれる、ライトガイドと、
前記各結合ライトガイドからの光が前記ライトガイド領域内で前記結合ライトガイドのアレイのうちの1つ又は複数の他の結合ライトガイドからの光と組み合わされ及び内部全反射する状態で光が前記各結合ライトガイド内で前記ライトガイド領域に伝搬するように、前記光入力面の中に光を放出するように構成された光源と、
前記ライトガイドに作動的に結合され、前記ライトガイド領域内に画定される光放出領域において光がライトガイドを出るように、前記ライトガイド領域内の内部全反射光を減衰させるように構成される、複数の光抽出機能部と、
前記ライトガイドに接触する複数の表面レリーフ機能部のうちの1つ又は複数をもつ前記ライトガイドの第1の領域に隣接する複数の表面レリーフ機能部を有する表面を備える低接触面積のカバーと、
を備え、
前記低接触面積のカバーが、前記ライトガイド内を伝搬する光のうちの合計30%未満を前記ライトガイドの外に抽出するように構成される、
発光デバイス。 - 前記フィルムが、32mN/m未満の臨界表面張力をもつコア材料を備える、請求項17に記載の発光デバイス。
- 前記第1の領域におけるフィルムの表面が32mN/mを超える臨界表面張力を有する、請求項18に記載の発光デバイス。
- 前記第1の領域における1つ又は複数の前記表面レリーフ機能部に接触する前記ライトガイドの表面積の割合が前記第1の領域の表面積の30%未満である、請求項17に記載の発光デバイス。
- 発光デバイスを生産する方法であって、
a.結合ライトガイドのアレイのうちの各結合ライトガイドがその端部に境界縁を有する、フィルムのライトガイド領域から連続的に延びる結合ライトガイドのアレイを形成するステことと、
b.前記結合ライトガイドのアレイの前記境界縁が光入力面を画定するスタックを形成するように前記結合ライトガイドのアレイを折り畳むことと、
c.光源からの光が内部全反射によって前記各結合ライトガイド及び前記ライトガイド領域内を伝搬するように、前記光入力面の中に光を誘導するために前記光源を位置決めすることと、
d.前記ライトガイド領域の光放出領域における前記フィルム上又は前記フィルム内に1つ又は複数の光抽出機能部を形成することと、
e.複数の表面レリーフ機能部のうちの1つ又は複数が前記第1の領域における前記フィルムの表面積の30%未満の領域で前記フィルムと接触する、前記フィルムの第1の領域に隣接する複数の表面レリーフ機能部を備える低接触面積のカバーを位置決めすることと、
を含む方法。 - 前記フィルムの前記第1の領域が前記光放出領域内に画定される、請求項21に記載の方法。
Applications Claiming Priority (43)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US32528010P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
US32526610P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
US32527710P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
US32526210P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
US32527210P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
US32527510P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
US32528210P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
US32526910P | 2010-04-16 | 2010-04-16 | |
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