照明系统和显示设备技术方案

本发明专利技术涉及用于照明显示设备（４０）的照明系统（１０、２０、３０）并涉及显示设备（４０）。照明系统包含光混合腔室（５０），光混合腔室包含光出射窗（５２）、位于光出射窗（５２）对面的后壁（５４），以及在光出射窗（５２）和后壁（５４）之间延伸的边缘壁（５６、５８）。后壁（５４）的表面（５５）基本上是镜面反射的，用于镜面反射打到后壁表面上的并且相对于垂直于后壁的轴具有相对大的入射角的光。照明系统更进一步地包含光源（６０、６２）和多个光耦合输出元件（７０）。光源以基本平行于光出射窗的方向将光发射到光混合腔室中。照明系统更进一步地包含应用在光出射窗处的角度反射滤光器（８０）。该角度反射滤光器由多个基本透明层（８１、８２、８３、８４）组成，透明层的每一层具有基本均匀的厚度。角度反射滤光器的每组两个相邻层（８１、８２、８３、８４）具有不同的折射率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于照明显示设备的照明系统。 本专利技术还涉及显示设备。
技术介绍
用于照明显示设备的照明系统本身是已知的。它们尤其用在非发射性的显示器中，例如液晶显示器(也称为LCD面板)，其用于例如电 视接收机、(计算机)监视器、(无绳)电话和便携式数字助理。照 明系统还可以用于例如诸如数字投影仪或所谓光束器(beamer)之类 的投影系统中，用于投影图像或显示电视节目、电影、视频节目或DVD 等等。另外，这样的照明系统用于一般照明目的，比如诸如应用于例 如标牌、轮廓照明和告示板之类中的大面积直视发光面板。比如在US2 005/0001537中公开了这种照明系统。在所引用的美国 申请中所公开的照明系统中，该照明系统包含在混合腔室中的红、绿 和蓝色发光二极管阵列。在照明系统的实施例中，照明系统包含两个 扩散器(diffuser),它们被分开相当远，以便形成两个混合腔室。 第 一扩散器显示在照明系统中大概中心的位置》第二扩散器基本上形 成照明系统的顶部，限定了上层混合腔室的室顶。下层混合腔室提供 相对好的光混合，然后由第一扩散器使之更均匀。然后，该相当均匀 的光分布更进一步地在第二混合腔室中混合。然后该混合光再次由第 二扩散器扩散，以创建相对均匀的光外形。所述已知的照明系统的缺点在于用于在光出射窗上混合光的光混 合腔室相对厚。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有改进的光混合腔室的照明系统。 根据本专利技术的第一方面，利用一种照明系统实现该目的，该照明 系统包含光混合腔室，包含光出射窗、位于光出射窗位置对面的后壁、以及在光出射窗和后壁之间延伸的边缘壁，后壁的表面基本上是镜面反 射的，用于镜面反射打在后壁的表面上并且相对于垂直于后壁的轴具 有相对大的入射角的光。用于将光发射进光混合腔室的光源，所述光以基本上与光出射窗 平行的方向发射到光混合腔室中，多个光耦合输出元件，用于耦合输出来自光混合腔室的光，以及 设置在光出射窗的角度反射滤光器，所述角度反射滤光器由多个基本透明层构成，每层具有基本均匀的(uniform)层厚度和具有折射率， 每组两个相邻层具有不同的折射率。在权利要求书和说明书中，"相对于垂直于后壁的轴的相对大的入 射角"意思指大于60度的入射角，并且优选大于80度。根据本专利技术的措施的效果是光源发射的光基本上被约束在光混合腔室内部，发射到光 混合腔室中的光的方向基本上与光出射窗平行。由于光的方向的这个 取向，发射到光混合腔室中的大部分光以相对于光出射窗的法线轴相 对大的角度打到(impinge)光出射窗上。光出射窗包含用于约束发射 到光混合腔室中的大部分光的角度反射滤光器。角度反射滤光器由多 个透明层构成。每一透明层具有一折射率，且每组两个相邻层具有不 同的折射率。这种透明层结构用作角度反射滤光器，反射打到光出射 窗(因此打在角度反射滤光器上)的、相对于法线轴具有相对大角度 的光，同时透射打到光出射窗上的、相对于法线轴具有相对小入射角 的光。角度反射滤光器从反射性变为透射性的角度取决于比如构成角 度反射滤光器的透明层的数目，或者比如取决于相邻透明层的折射率 之间差异。光混合腔室的后壁表面对于以相对于后壁法线轴的相对大 的入射角打到该表面上的光基本上是镜面反射的。因此，当光源发射 的光由后壁反射时，其基本上保持其角度分布。后壁的镜面反射面、 发射到光混合腔室中的光的方向的取向、以及在光出射窗处存在角度 反射滤光器的组合，导致在光混合腔室内部有效率地约束发射到光混 合腔室中的大部分光。该约束使在光混合腔室内部的光被更有效率地 混合，产生在光混合腔室内部的光的基本上均匀的分布。由于这种有 效率约束，相对于已知光混合腔室，所述光混合腔室厚度可以被减少 ,同时实现光混合腔室内部的光的基本均匀的分布。光混合腔室的厚 度是光混合腔室在基本垂直于光出射窗的方向上的尺寸。照明系统更进一步地包含多个光耦合输出元件。当被约束在光混合腔室内部的光 打在光耦合输出元件上时，光的传播方向被改变。传播方向被改变的 部分光将以一角度打在光出射窗上，使得所述光被角度反射滤光器透 射并随后被从照明系统朝向显示设备发射。传播方向被改变的另一部 分光将以一角度打光出射窗上，使得所述光被角度反射滤光器反射， 并因此打在光耦合输出元件上的所述另一部分光被再次约束在光混合 腔室中。光耦合输出元件比如可以是散射元件，散射打在光耦合输出 元件上的光，或者，可选地，光耦合输出元件比如可以是镜面反射元 件，通过镜面反射打在光耦合输出元件上的光改变光的方向。角度反射滤光器的基本透明层的层厚度被定义为在基本垂直于光 出射窗的方向上基本透明层的尺寸。当光源的光以基本上平行于基本 透明层法线的方向打在基本透明层上时，所述多个基本透明层上每一 层对于光源发射的至少部分光必须是基本透明的。当使用设置在光出射窗的角度反射滤光器时的另一种好处在于部 分准直了照明系统发出的光。由于透射光的角度相关性，由角度反射 滤光器透射的光是以某一入射角范围之内的入射角打在角度反射滤光 器上的光。以不同于所述某一入射角范围的角度打在角度反射滤光器 上的光将由角度反射滤光器反射，并将仍然约束在光混合腔室内部。 由于由角度反射滤光器透射的光的角度相关性，透射光并且因此从照 明系统发射的光被准直。准直水平取决于比如构成角度反射滤光器的 透明层的数目或者比如取决于相邻透明层的折射率之间的差异。在已知显示设备中，反射偏振器经常用于向显示设备的液晶层透 射偏振光，并用于将其余的光再循环回到照明系统中。 一般地，在照 明系统的光已经被混合并且已被均匀分布在照明系统的光出射窗之后 ，应用这些已知的反射偏振器。反射偏振器由多层结构构成，该多层本发^的角度1射滤光器中，每组:个相^的ii明层必须具有不同的 折射率。为了有效地约束光，在两个相邻的透明层之间的折射率差异 必须对发射到光混合腔室中的光的任何偏振方向都有效。反射偏振器 设计成基本上完全透射照明系统发射的预定偏振方向的光，并基本上 完全反射照明系统发射的剩余的光。由于这个原因，反射偏振器的多 层结构被设计成使得预定偏振方向的光的折射率没有变化，同时用于剩余光的折射率的变化被设计成将光完全反射回照明系统中，与打到 反射偏振器上的光的入射角无关。因此已知的反射偏振器教导技术人 员，必须使多层结构最优化以基本上完全透射具有预定偏振方向的光 ，同时基本上阻碍全部剩余的光。将已知的反射偏振器应用为角度反 射滤光器不会解决该问题，因为反射偏振器将完全透射具有预定偏振 方向的光，这不会导致预定偏振方向的光在光混合腔室内部的约束和 混合。此外，由于具有预定偏振方向的光被已知的反射偏振器基本上自由透射(free transmission)，将反射偏振器用作角度反射滤光器 将不会导致从照明系统所发射的光的准直。在照明系统的实施例中，后壁表面以及每一边缘壁表面都是镜面 反射的，用于镜面反射在光混合腔室内的光。这个实施例的益处在于 ，它导致基本保持在光混合腔室内反射光的角度分布，并且混合量被 提高。可选地，每一边缘壁表面是漫反射的，用于漫反射光混合腔室内 的光。这个实施例的益处在于可以获得更均匀的光分布。在照明系统的一个实施例中，发射到光混合腔室中的光包含预定 颜色本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于照明显示设备（４０）的照明系统（１０、２０、３０），照明系统（１０、２０、３０）包含：　光混合腔室（５０），其包含光出射窗（５２）、位于光出射窗（５２）相对面的后壁（５４），以及在光出射窗（５２）和后壁（５４）之间延伸的边缘壁（５６、５８），后壁（５４）的表面（５５）是基本上镜面反射的，用于镜面反射打到后壁表面的并且相对于垂直于后壁的轴具有相对大的入射角的光，　光源（６０、６２），用于将光发射到光混合腔室（５０）中，所述光以基本平行于光出射窗（５２）的方向被发射到光混合腔室（５０）中，　多个光耦合输出元件（７０，７２），用于耦合输出来自光混合腔室（５０）的光，以及　角度反射滤光器（８０），其设置在光出射窗（５２），该角度反射滤光器（８０）由多个基本透明层（８１、８２、８３、８４）组成，每层（８１、８２、８３、８４）具有基本均匀的层厚度且具有折射率（ｎ１、ｎ２），每组两个相邻层（８１、８２、８３、８４）具有不同的折射率（ｎ１、ｎ２）。

【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：F皮尔曼，G森尼尼，MCJM维森伯格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]