具有准直反射器的背光源的制作方法
【专利说明】具有准直反射器的背光源
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 不适用。
[0003] 关于联邦资助的研究或发展的声明
[0004] 不适用。
【背景技术】
[0005] 电子显示器是用于将信息传递给各种各样的设备和产品的用户的几乎无处不在 的介质。最普遍存在的电子显示器中有阴极射线管（CRT)、等离子体显示面板（PDP)、液晶 显示器（IXD)、电致发光（EL)显示器、有机发光二极管（0LED)和有源矩阵OLED(AMOLED)显 示器、电泳（EP)显示器以及使用电机或电流体光调制的各种显示器（例如数字微镜器件、 电润湿显示器等）。通常，电子显示器可被分类为有源显示器（即发光的显示器）或无源显 示器（即调制由另一源提供的光的显示器）。有源显示器中最明显的示例中有CRT、PDP和 0LED/AM0LED。一般在考虑发光时被分类为无源的显示器有IXD和EP显示器。无源显示器 虽然常常表现出良好的性能特征，包括但不限于固有的低功耗，但考虑到它们缺乏发光的 能力，在大量实际应用中可能发现用处稍微受限。
[0006] 为了克服无源显示器与发光相关联的各种应用相关限制，大量无源显示器耦合到 外部光源。耦合的光源可允许这些无源显示器发光并基本上起有源显示器的作用。这样耦 合的光源的示例有背光源。背光源是放置在无源显示器后面以照亮无源显示器的光源（常 常是平板光源）。例如，背光源可耦合到LCD或EP显示器。背光源发出光，光穿过LCD或 EP显示器。所出射的光由IXD或EP显示器调制，且经调制的光然后又从IXD或EP显示器 发出。背光源常常被配置成发射白光。然后利用滤色器将白光转换成在显示器中使用的各 种颜色。滤色器可例如放置在LCD或EP显示器的输出处（较不普遍）或放置在例如背光 源与IXD或EP显示器之间。
【附图说明】
[0007] 参考下面结合附图给出的详细描述，可以更容易理解根据在本文描述的原理的示 例的各种特征，在附图中，相似的附图标记表示相似的结构元件，且其中：
[0008] 图1A示出根据与本文描述的原理一致的示例的背光源的剖视图。
[0009] 图1B示出根据与本文描述的原理一致的示例的在图1A中示出的背光源的一部分 的平面图。
[0010] 图1C示出根据与本文描述的原理一致的示例的在图1A中示出的背光源的透视 图。
[0011] 图2A示出根据与本文描述的原理一致的示例的位于第一平面中的抛物线形反射 器的示意图。
[0012] 图2B示出根据与本文描述的原理一致的示例的位于第二平面中的图2A的抛物线 形反射器的示意图。
[0013] 图3示出根据与本文描述的原理一致的示例的位于准直反射器和光源之间的透 镜的剖视图。
[0014] 图4示出根据与本文描述的原理一致的示例的包括衍射光栅的背光源的一部分 的剖视图。
[0015] 图5示出根据与本文描述的原理一致的示例的电子显示器的框图。
[0016] 图6示出根据与本文描述的原理一致的示例的背光照明的方法的流程图。
[0017] 某些示例具有其它特征，其是下面的情况之一：除了和代替在上面提到的附图中 示出的特征。这些和其它特征在下面参考上面提到的附图被详述。
【具体实施方式】
[0018] 根据本文描述的原理的示例提供使用被引导在光导内的准直光的背光照明。背光 照明可用于照亮例如电子显示器。特别是，本文描述的电子显示器的背光照明使用准直反 射器，来对来自基本上非准直光源的光进行准直。由准直反射器产生的准直光然后导入光 导内并在光导内被引导。此外，根据一些示例，准直光可以以相对于光导的表面的非零角导 入光导内。在一些示例中，可使用衍射光栅将光导中的准直光的一部分耦合出去，以产生用 于背光照亮电子显示器的光。在其它示例中，包括但不限于各向异性散射的其它手段可用 于将引导光耦合出。根据本文描述的原理的背光照明可应用于各种电子显示配置，包括但 不限于二维（2-D)显示器和三维（3-D)显示器。
[0019] 在本文中，"准直反射器"被定义为用于接受通常发散的光束并使光改变方向或反 射作为基本上准直的光的反射器。根据各种示例，由准直反射器产生的准直光可沿特定的 方向（即准直方向）被准直。按照定义，"准直方向"是正交于光的传播方向的、有很少或 没有光的发散的方向。特别是，按照本文的定义，沿准直方向的准直光的光线基本上彼此平 行。
[0020] 在一些示例中，准直反射器可沿第一方向而不沿第二方向准直光。例如，可沿水平 方向（例如与光导的表面平行）而不沿垂直方向（例如与光导表面垂直）准直光。当在沿 水平方向截取的剖面中观看时，水平准直光中的光线基本上是平行的。然而，当在垂直剖面 中观看时水平准直光中的光线可能是不平行的，且水平准直光可仍然例如表现出在垂直方 向上的相当大的发散。另一方面，沿两个基本上正交的方向准直的光在与光的传播方向正 交的任何方向上可表现出很少或没有发散，并被称为双准直光或简单地称为准直"光束"。 在准直光束中，光线基本上都彼此平行，而不考虑准直光束被观看的剖面方向。
[0021] 在一些示例中，准直反射器可以是抛物柱面的一部分。抛物柱面反射器例如在垂 直于圆柱体的轴的方向上准直反射光。在其它示例中，准直反射器沿基本上彼此正交的两 个方向（例如平行于光导表面和垂直于光导表面）准直光。例如，准直反射器可以是抛物 面反射器的一部分。抛物面反射器使反射光在两个正交方向上准直以产生准直光束。
[0022] 在一些示例中，准直反射器可进一步以非零角导入准直光。例如，不是在水平方向 上离开准直反射器，准直光可以以从水平线测量的角0远离准直反射器传播。在一些示例 中，通过使准直反射器倾斜或斜切来实现非零角。在其它示例中，准直反射器是具有由对等 式（1)的解定义的表面的成形抛物面反射器：
[0023]
[0024] 其中x和y位于水平面中，z位于垂直方向，以及c是比例因子。在一些示例中， 比例因子c是成形抛物面反射器的焦距f的两倍。
[0025] 在本文中，"衍射光栅"被定义为多个要素，多个要素被布置成提供入射在各要素 上的光的延伸。"定向衍射光栅"是选择性地为在预定或特定方向上传播的光提供衍射的衍 射光栅。进一步按照本文的定义，衍射光栅的要素是在用于支持光的传播的材料的表面中 和/或上形成的要素。材料可以是例如光导的材料。要素可包括衍射光的各种要素或结构 中的任一个，包括但不限于在材料表面上的凹槽、脊、孔和隆起。例如，衍射光栅可包括位于 材料表面中的多个平行凹槽。在另一示例中，衍射光栅可包括从材料表面升起的多个平行 脊。由抛物面衍射光栅衍射的光的衍射角吣可由等式（2)给出为：
[0026]
[0027] 其中X是光的波长，m是衍射级，d是在衍射光栅的各要素之间的距离，以及0 i 是光在衍射光栅上的入射角。
[0028] 在一些示例中，多个要素可布置为周期性阵列。在一些示例中，衍射光栅可包括被 布置为一维（1-D)阵列的多个要素。例如，多个平行凹槽是1-D阵列。在其它示例中，衍 射光栅可以是二维（2-D)要素阵列。例如，衍射光栅可以是位于材料表面上的隆起的二维 (2-D)阵列。要素（例如凹槽、脊、孔、隆起等）可具有提供衍射的各种剖面形状或轮廓中的 任一种，包括但不限于矩形剖面、三角形剖面和锯齿形剖面中的一个或多个。
[0029] 在本文中，"衍射耦合"被定义为电磁波（例如光）由于衍射（例如通过衍射光栅） 而在两种材料之间的边界上的耦合。例如，衍射光栅可用于通过在光导的边界上的衍射耦 合而将在光导中传播的光耦合出。衍射耦合基本上克服了在光导内引导光的内部全反射以 例如親合出光。
[0030] 此外在本文中，"光导"被定义为使用内部全反射来在结构内引导光的结构。特别 是，根据一些示例，光导可包括在光导的操作波长处基本上是透明的"核"。在一些示例中， 术语"光导"通常指提供内部全反射以在光导的介电材料与围绕该光导的材料或介质之间 的界面处引导光的介电光波导。例如，光导材料的折射率可大于周围介质的折射率，