色彩混合照明单元以及使用该单元的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种照明单元（１１２），该照明单元包括：至少两个光源（１１６ａ，１１６ｂ），这两个光源产生不同波长的光。照明单元还包括：反射腔（１１８），其具有一个或多个反射器（２０２）和设置在所述反射腔的输出端的半透射镜（２００）。受控透射镜包括输入耦合元件（２０６）、输出耦合元件（２０８）和设置在所述输入耦合元件与所述输出耦合元件之间的第一多层反射器（２０４）。来自所述光源的光的至少一部分在所述反射腔内被一个或多个反射器反射并且混合。光通过半透射镜射出所述反射腔。该照明单元可以用于照明目的，或者作为照明显示器的背光源的一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学照明设备和显示器，更具体地涉及由背光源照 明的标志和显示系统。
技术介绍
液晶显示器(LCD)是用于诸如膝上型计算机、手持计算器、 电子表、电视机等装置中的光学显示器。 一些LCD,例如膝上型计 算机、移动电话以及某些LCD监视器和LCD电视机(LCD-TV)中 的LCD,是利用背光源从后面进行照明的，其中，该背光源具有位 于显示面板侧面的多个光源。利用位于显示器背面的光导将光从光源 导出。光导通常构造成从光导引出光并将光导向显示面板。这种布置方案通常称为边缘照明式显示器，并且常常在显示器不太大和/或显 示图像不必很亮的应用领域中使用。例如，大多数计算机监视器是近 距离观看的，因此不必像通常从较远距离观看的相等尺寸的电视显示 器那样亮。在较大或较亮的显示器中，背光源趋于使用位于显示面板正后 方的光源。这样做的一个原因是，为获得一定水平的显示器亮度所需 的光功率需求量按照显示器尺寸的平方增加。因为沿显示器的侧面设 置光源的可用空间仅随着显示器尺寸线性地增加，所以形成了如下观 点为获得所需的亮度水平，必须将光源置于面板后面而非设置在侧 面。背光源的一个重要方面是，照明显示面板的光应当是亮度均匀 的光。尤其是在所用光源为例如发光二极管(LED)等点光源时，照 明均匀性成为问题。在这种情况下，要求背光源使光在整个显示面板 上扩散，从而使显示的图像没有暗区。此外，在一些应用中，利用来自产生不同颜色光的多个不同LED的光照明显示面板。在这些情况 下，重要的是将来自不同LED的光混合，以使色彩和亮度在整个显 示图像上是均匀的。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及一种光学系统，该光线系统包括成像面板，其具有照明侧；以及背光单元，其设置在所述成像面板的照明侧。背光单元包括至少第一光源和第二光源，所述第一光源产生 第一波长的光，所述第二光源产生与所述第一波长不同的第二波长的 光。背光单元还包括反射腔，其具有至少一个反射表面和受控透射 镜。来自所述第一光源和所述第二光源的光在所述反射腔内被反射。 所述受控透射镜包括输入耦合元件、输出耦合元件和位于所述输入耦 合元件与所述输出耦合元件之间的第一多层反射器。所述第一多层反 射器对来自所述第一光源和所述第二光源的法向入射光是反射性的。 所述输入耦合元件使来自所述第一光源和所述第二光源的、沿与所述 第一多层反射器基本垂直的方向传播的光的至少一部分改向到透射通过所述第一多层反射器的方向。本专利技术的另一个实施例涉及一种照明单元，该照明单元包括 至少第一光源和第二光源，所述第一光源能够产生第一波长的照明 光，所述第二光源能够产生与所述第一波长不同的第二波长的照明 光。照明单元还包括反射腔，其具有一个或多个反射器和设置在所 述反射腔输出端的受控透射镜。所述受控透射镜包括输入耦合元件、 输出耦合元件和设置在所述输入耦合元件与所述输出耦合元件之间 的第一多层反射器。来自所述第一光源和所述第二光源的照明光的至 少一部分在所述反射腔内被所述一个或多个反射器反射，并且通过所 述受控透射镜透射出所述反射腔。本专利技术的上述概要说明不是为了描述本专利技术的每个举例性实施 例或者每种实施方式。下面的附图和详细描述更具体地举例说明了这些实施例。 附图说明通过下面结合附图对本专利技术各种实施例的详细描述，可以更全 面地理解本专利技术，其中图1A示意性示出了背光照明式液晶显示(LCD)设备，其具有 根据本专利技术原理的带受控透射镜的照明单元；图1B示意性示出了边缘照明式LCD设备，其具有根据本专利技术原理的带受控透射镜的照明单元；图2A至图2D示意性示出了根据本专利技术原理的具有受控透射镜 的照明单元的实施例的局部剖视图；图3A至图3D示意性示出了根据本专利技术原理的用于受控透射镜的输入耦合元件的不同实施例的局部剖视图；图4A至图4D示意性示出了根据本专利技术原理的用于受控透射镜 的输出耦合元件的不同实施例的剖视图；图5A示意性示出了根据本专利技术原理的偏振敏感受控透射镜的 实施例的剖视图；图5B和图5C示意性示出了根据本专利技术原理的用于受控透射镜的偏振敏感输出耦合元件的不同实施例；图6A至图6C示意性示出了根据本专利技术原理的使用受控透射镜 的照明单元的实施例的局部剖视图7示意性示出了根据本专利技术原理的可以在直接照明式显示器 的背光源中使用的多个照明单元的布置方案的实施例；图8A示意性示出了根据本专利技术原理的使用受控透射镜的照明 单元的示例性实施例；图8B示意性示出了根据本专利技术原理的具有将光导入光导的照 明单元的背光单元；图9A和图9B示意性示出了根据本专利技术原理的使用受控透射镜 的照明单元的实施例；图IOA和图IOB示意性示出了根据本专利技术原理的具有受控透射 镜的照明单元的另一示例性实施例；以及图IIA至图IIC示意性示出了根据本专利技术原理的具有受控透射 镜的照明单元的附加示例性实施例。本专利技术可以具有各种变型和替代形式，其细节在附图中通过实 例示出并将进行详细描述。然而，应该理解，其意图并非将本专利技术局 限于所述的这些具体实施例。相反，其意图在于覆盖落入由所附权利 要求书限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同物及其替换形 式。具体实施例方式本专利技术适用于诸如液晶显示器(LCD或LC显示器)等照明标 志和显示器，适用于利用位于显示面板正后方的光源照明的显示器 (即所谓的直接照明式显示器)，并且适用于利用位于显示面板侧面 的光源照明的显示器(即所谓的边缘照明式显示器)。相信本专利技术特 别可用于由不同色彩的光源照明的显示器。还相信本专利技术适用于提供 空间照明的系统。图1A示出了直接照明式显示系统100的示例性实施例的示意性 分解视图。这种显示系统100可以用于例如LCD监视器或LCD-TV中。在本示例性实施例中，设备100使用液晶(LC)显示面板102， LC面板102通常包括布置在面板基板106之间的LC层104。面板基 板106通常由玻璃形成，并可以包括位于其内表面上的用于控制LC 层104中的液晶取向的电极结构和配向层。电极结构通常排列成限定 LC面板像素，即LC层上可以独立于相邻像素对液晶取向进行控制 的区域。一个或多个面板基板106还可以包括用于在显示的图像上附 加颜色的滤色片。上吸收偏振片108位于LC层104上方，下吸收偏振片110位于 LC层104下方。在示出的实施例中，上吸收偏振片108、下吸收偏 振片110位于显示面板102之外。吸收偏振片108、 IIO和显示面板 102—起控制光从背光源112透射通过显示面板102到达观看者。在 一些示例性实施例中，在未激活状态下，LC层104的像素不改变从 中通过的光的偏振态。相应地，当吸收偏振片108、 IIO垂直地排列 时，上吸收偏振片108吸收通过下吸收偏振片110的光。另一方面， 当像素激活时，从LC层104中通过的光的偏振态发生旋转，从而使 得透射通过下吸收偏振片110的光的至少一部分也透射通过上吸收 偏振片108。例如利用控制器113选择性地激活LC层104的不同像 素，使得光在某些需要的位置射出显示器100,从而形成观察者可以 看到的图像。控制器113可以包括例如计算机或接收并显示电视图像 的电视控制器。在上吸收偏振片108上可以设置一个或多个可选层 109，例如以便为显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统，包括：成像面板，其具有照明侧；以及背光单元，其设置在所述成像面板的照明侧，所述背光单元包括：至少第一光源和第二光源，所述第一光源产生第一波长的光，所述第二光源产生与所述第一波长不同的第二波长的光，以及　 　反射腔，其具有至少一个反射表面和受控透射镜，来自所述第一光源和所述第二光源的光在所述反射腔内被反射，所述受控透射镜包括输入耦合元件、输出耦合元件和位于所述输入耦合元件与所述输出耦合元件之间的第一多层反射器，所述第一多层反射器对来自所述 第一光源和所述第二光源的法向入射光是反射性的，所述输入耦合元件使来自所述第一光源和所述第二光源的、在与所述第一多层反射器基本垂直的方向上传播的光的至少一部分改向到透射通过所述第一多层反射器的方向。

【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：肯尼思A爱泼斯坦，迈克尔F韦伯，
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]