混合光导背光制造技术

公开一种背光照明系统，其包括光导（１３０）和反射腔（１４０），该光导具有与该光导边缘光学连接的至少一个光源（１６５），用于向光导内部提供光，该反射腔具有与反射腔光学连接的至少一个光源（１８５），用于向反射腔内部提供光。该反射腔可以包括第一反射器（１４５）和第二反射器（１４７），并且可以将至少一个光源设置在反射腔的边缘处。可选择的是，该反射腔可以包括背反射部分，并且可以将该光源设置在该背反射部分处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及背光系统，其可以有利地用于大的高性能液晶显示器。更具体地讲，本专利技术涉及包括具有不同构造的光导的背光系统，例如侧光光导和直射光光导。可选的是，本专利技术的背光系统包括各种回收增强结构。
技术介绍
液晶显示器(LCD)广泛地用于电子显示设备中，例如计算机监视器、手持设备和电视。与阴极射线管(CRT)显示器不同，LCD不发光，因此需要独立的光源，以用于观察这种显示器上形成的图像。环境光照明对于一些用途而言足够了，但是对于大多数大面积和高性能LCD，环境光造成眩光，并且对于清晰度有不良影响。因此，为了提高清晰度，大多数大面积和高性能LCD包括位于显示器之后的光源，其通常称作“背光”。目前，许多用于背光照明LCD的通用系统包括直射光背光，其中在显示器之后将多个灯或者单一的螺旋形灯设置在使用者视场内，或者包括侧光背光，其中沿着位于显示器之后的光导的一条或多条边缘放置了光源，使得光源在使用者的视场之外。为了达到CRT显示器的效果，大LCD显示器(例如对角线大于20”或50cm的LCD显示器)必须具有高亮度目标，例如约500nt或更大。目前，利用用于LCD的单腔直射光背光实现了这种高亮度目标。然而，使用常规直射光背光系统在大LCD(例如LCD电视)的制造商当中已经引起了一定的担忧。一个担忧是该LCD的期望寿命与电视背光中的个别灯的寿命之间的差异，对于大多数LCD电视购买者而言期望寿命可能是10到20年，个别灯的寿命约为10000到20000小时，并且通常接近这个范围的下限。尤其是，经常用于背光照明的冷阴极荧光灯(CCFL)具有变化的寿命和老化特性。如果常规直射光背光中的一个CCFL烧坏，则后果是直接在显示器上出现黑线。此外，直射光显示器的空间色彩均匀度随着每个CCFL的老化而不同程度地受损。目前，主要的LCD制造商和电视机制造商没有用于维修以这两种模式中的任何一种模式损坏的LCD电视背光的机型。此外，从常规的直射光背光中的多个光源到达观察者的光通常不像侧光背光中的光混合得那样好。但是，尽管常规的直射光背光具有这个缺点和其它缺点，以及均匀度和老化缺点，但目前其是用于背光LCD电视的普遍选择，这是因为它们可以达到与CRT电视不相上下的亮度目标。另一方面，尽管侧光背光在许多方面似乎更有利，但是利用常规侧光背光实现希望的亮度级仍然是个挑战。一个难点是将足够大量的光源设置在单一光导的边缘处，以提供足够的光能，从而达到目标亮度。其它难点包括常规背光中的增亮膜翘曲，这是由于例如高的热梯度和处理问题造成的。因此，在背光领域中，仍然需要用于背光照明系统的能够实现高亮度目标并且更有效的大的高性能LCD。此外，仍然需要用于大的高性能LCD的可以克服上述当前能得到的背光照明系统的其它缺点的背光系统。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人通过提供一种如本文中公开并请求保护的混合背光照明系统，解决了目前已知的用于大的高性能LCD的背光照明系统的这些和其它缺点。这种系统可以有利地用于各种设备，包括LCD电视、LCD监视器、售货点设备，以及其它适当的设备。本专利技术降低了使用变化寿命光源的风险，使得个别光源的烧毁或者老化不会对显示器观察质量产生严重影响。因此，如果在根据本专利技术实施例的混合系统中个别光源老化或者烧坏，则对于空间亮度和色彩均匀性的影响将由于光混合增强而不太显著。本专利技术消除了对于单腔直射光背光中常规使用的厚扩散片的需求，以使观察者看不到各个光源，从而提供亮度的附加增益。此外，直接从顶部光导提取的光可以以很大的角度范围出射，这将增强该显示器的轴外可观看性。而且，本专利技术可以包含用于防止可用于本专利技术示例性实施例中的各种增强结构翘曲和物理损坏的附加特征。因此，本专利技术涉及背光照明系统，在一些示例性实施例中，其包括光导、与光导边缘光学连接的至少一个光源，以用于向该光导内部提供光，还包括反射腔，以及与反射腔光学连接的至少一个光源，以用于向该反射腔内部提供光。与该反射腔光学连接的至少一个光源可以设置在反射腔的边缘处或者反射腔的内部中。可选择的是，至少一个光源可以设置在反射腔的边缘处，并且至少一个光源可以设置在反射腔的内部中。在其它示例性实施例中，该背光照明系统包括光导、与光导的第一边缘光学连接的至少一个光源，以用于向该光导内部提供光，还包括反射腔，以及与反射腔的第一边缘光学连接的至少一个光源，以用于向该反射腔内部提供光。第一光导的第一边缘可以或者可以不与反射腔的第一边缘基本上对准。根据本专利技术这些示例性实施例的背光系统进一步可以包括设置在与反射腔光学连接的光源上面的准直结构，或者其可以包括用于从反射腔提取光的扩散提取器。反射腔可以包括第一反射器和设置在光导与第一反射器之间的第二半透明反射器。可选的是，该第一反射器也可以是半透明的。至少一个光源可以与反射腔的第二边缘光学连接。第一准直结构可以设置在与反射腔的第一边缘光学连接的至少一个光源上面，并且第二准直结构可以设置在与反射腔的第二边缘光学连接的至少一个光源上面。该第一和第二准直结构可以包括棱镜结构或者具有二维菲涅尔透镜，其中所述棱镜结构具有基本上平行于第一和第二反射器的凹槽，并且棱镜顶点基本上面向反射腔内部。如果将菲涅尔透镜用作准直结构，则优选将光源设置在菲涅尔透镜的焦线附近，该光源可以包括线性LED阵列。在本专利技术的适当实施例中，第二半透明反射器包括棱镜结构，其棱镜顶点基本上背离反射腔，并且第一和第二准直结构构造为基本上在该棱镜结构数值孔径之内透射光。第一和第二准直结构分别可以包括反射偏振器，其传递轴基本上垂直于可能包含在第二半透明反射器中的反射偏振器的传递轴。本专利技术还涉及一种背光照明系统，其包括光导、与光导的第一边缘光学连接的至少一个光源，以用于向光导内部提供光，还包括反射腔，以及设置在该反射腔内部中的至少一个光源。该反射腔可以包括背反射部分、设置在该背反射部分处的至少一个光源，并且进一步可以包括侧反射部分。在一些实施例中，该背光照明系统进一步可以包括设置在反射腔与光导之间的扩散器，其可以包括刚性光学透明板和附着于该板上的扩散片。设置在反射腔中的光源可以包括光源阵列、延伸的光源，或者基本上相互平行的线性光源阵列。在后一种情况中，该光导的第一边缘可以基本上垂直或者平行于该线性光源。该光导可以包括设置在面对反射腔的表面上的表面结构，例如基本上围绕水平轴对称的多个棱镜结构。在本专利技术的适当实施例中，该背光照明系统包括设置在光导表面处的第一回收增强结构。该第一增强结构可以包括反射偏振器、反射偏振器和扩散器，或者反射偏振器和棱镜结构。在某些实施例中，该第一回收增强结构附着于光导的表面上。可选的是或者此外，该背光照明系统进一步包括设置在光导与反射腔之间的第二回收增强结构。该第二回收增强结构可以包括一个或多个棱镜结构。在某些实施例中，该第二回收增强结构附着于该光导的表面上。根据以下详细说明以及附图，本领域普通技术人员将更容易理解本专利技术背光照明系统的这些及其它方面。附图说明为使属于本专利技术
的普通技术人员能更容易了解如何制造和使用本专利技术，以下参照附图详细描述本专利技术的示例性实施例，在附图中图1是用于LCD电视的常规直射光背光的示意横截面图；图2是根据本专利技术的背光照明系统的示例性实施例的示意横截面图； 图2A是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背光照明系统，包括：具有内部的光导；与光导的边缘光学连接的至少一个光源，用于向光导内部提供光；具有内部的反射腔；以及与反射腔光学连接的至少一个光源，用于向反射腔内部提供光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维J兰姆，基思M科奇克，马克E加迪纳，马克B奥尼尔，帕特里克H马鲁申，肯尼思A爱泼斯坦，菲利普E沃森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]