专利名称：用于显示面板的定向背光照明的制作方法
用于显示面板的定向背光照明
背景技术：
诸如膝上型计算机、平板计算机、板式计算机、智能电话等之类的显示设备可使用调制显示面板，例如液晶显示器，与背光源结合来向用户显示图像。已知各种用于这样的显示设备的背光源。某些背光源，例如发光二极管，与扩散器相结合地用于以可接受地均匀的强度分布光，而其它背光源，例如电致发光面板，可在无扩散器的情况下提供合适均匀的强度。这样的背光源通常输出具有宽强度分布的光。因此，相对较大的光通量可以以相对于显示面板表面平面的法线可能高的角度输出
发明内容
公开了各种实施例，其涉及显示面板背光系统，与扩散背光源相比，其输出具有更窄角强度分布的光。举例而言，一个公开的实施例提供一种背光系统，其包括楔形光导，楔形光导包括薄端和厚端，该楔形光导的厚端包括带有多个刻面(facet)的线性反射器，且还包括沿着光导的薄端布置的多个光源。提供此发明内容以便以简化的形式介绍概念的选择，这些概念将在下面在具体实施方式
中进一步描述。此发明内容不预期标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不预期被用于限制所要求保护的主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中所提出的任何或全部缺点的实施方式。
图I示出呈膝上型计算机形式的背光照明的显示设备的实施例。图2示出背光系统和调制显示面板的实施例的侧视图的示意性描绘。图3示出图2的背光系统实施例的顶视图的示意性描绘。图4示出用于图2的实施例的光导的刻面的端反射器的实施例的示意性描绘。图5示出包括圆柱形透镜的集中器的实施例。图6示出对于背光系统的实施例而言在多个测试位置的每一个位置处发射的光的角强度分布。图7示出对于背光系统的另一个实施例而言在多个测试位置的每一个位置处发射的光的角强度分布。图8示出背光系统的一个实施例，其包括被配置为发射具有较宽角强度分布的光的光源的第一子集和被配置为发射具有较窄角强度分布的光的光源的第二子集，且图示了由光源的第一子集发射的光。图9示出由图8的实施例的光源的第二子集发射的光。图10示出描绘操作背光照明的显示设备的方法的实施例的流程图。图11示出转向结构的实施例。图12示出图11的实施例的多个刻面的侧视图。图13示出转向结构的另一实施例。
图14示出计算设备的实施例的示意性描绘。图15示出匹配背光系统的滤色器的实施例的示意性描绘。图16示出行进穿过图15的实施例的光线的示意性描绘。图17示出了曲线图，该曲线图示出了对于来自图15的实施例的光的一种颜色作为位置的函数的强度的建模。
具体实施例方式如上文所提到的那样，用于调制显示面板的常规背光源常常输出具有宽强度分布的光。这样的背光源可允许从宽的角范围来观看显示的图像。但是，某些显示设备，包括(但不限于)膝上型计算机，常常由一个用户直接面向屏幕时使用。因此，在这样的设备中，以相对屏幕法线的高角度从显示面板导出的光可能被浪费。这种浪费的光的产生可能会影响电池寿命。另外在某些情形中，例如在处理可能机密的事物时和/或在紧靠陌生人工作的情况下(例如在飞机上)，可能期望的是，所显示的图像在高角度不被看到以帮助维护隐私。因此，在本文中公开了各种实施例，其涉及经由具有比扩散背光照明更窄的角强度分布的光对显示面板进行背光照明。所公开的实施例还可具有比准直源更宽的角光强度分布，由此在需要与另一人分享图像的情况下允许某种程度的离轴观看。图I示出具有背光照明的显示面板102的膝上型计算机100的形式的显示设备的实施例。应了解，膝上型计算机100出于举例说明目的而描绘且本文所描述的实施例可结合任何合适的显示设备而使用，包括但不限于笔记本计算机、平板计算机、板式计算机、智能电话和其它便携式电话、便携式媒体播放器、计算机监视器、电视等。图2示出显示面板201的背光系统200的示意性侧视图且图3示出背光系统200的示意性顶视图。应了解，在图2中所示的结构特征的相对大小出于说明目的而夸大且不预期限制。背光系统200包括楔形光导202，楔形光导202具有薄端204和厚端206。薄端204包括光输入界面，其被配置为接收由诸如所描绘的发光二极管或其它合适光源之类的多个光源208注射的光。厚端206包括线性反射器210，线性反射器210被配置为改变从光源208内部反射的光的角度并将光导向光出射界面212使得光以反射临界角或超过反射临界角离开光出射界面212。术语“线性反射器”指不在沿着楔形物宽度的维度(dimension)中弯曲的反射器。具有这种反射器的楔形物可由线性挤压而形成，如在下文中更详细地解释的那样，或者可以任何其它合适方式形成，例如注射模制。转向结构214可用于重指引由光导202的前部发射的光到弱扩散器且然后通过显示面板201。从光导的背部发射的光被反射器转向并返回到前部。反射器可例如为金属化聚酯薄片、棱柱形反射器或多层电介质涂敷的薄片。
背光系统200利用多个光源208 —起照明，而不是单个光源，因为光导202并不成像。如在图3中所示的那样，多个光源208沿着光导202的薄端204布置使得来自每个光源208的光散开且在其传播经过光导时重叠。基于扩散器的角分布使用足够数量的光源208可以允许产生跨出射界面212的区域具有合适均匀的强度的背光源。使用线性反射器210可提供各种优点。举例而言，制造具有线性挤压的反射器的楔形光导202可比制造具有环形反射器的成像楔形光导更容易且更廉价。这是因为带线性反射器的楔形物可通过线性挤压和抛光而形成，而无需任何机械加工来形成反射器形状。相比而言，环形反射器可需要在挤压之后进行机械加工以形成所需的反射器形状。另外，线性反射器允许楔形物具有与相对应的LCD面板相同或者略微更大的周界(perimeter)。相比而言，由于反射器的曲率，具有环形反射器的楔形物延伸超过相对应的LCD面板的周界。本文所述设计的光导具有受照亮光导薄端的LED的大小限制的厚度。举例而言，在一个具体实施例中，光导202具有O. 8/1. 8的薄端/厚端厚度比，并且对于包括160微米的转向结构厚度的2mm的最大背光系统目标厚度而言，具有I. 8mm的最大厚度。这种光导匹配标准3806侧部发射LED (3. Sx O. 6mm封装大小)。应了解，提出这些尺寸为了举例且不预期限制。光导202可以任何合适方式形成，其得到具有所需平滑度的表面。例如，对于用于膝上型计算机的薄光导，有利地通过注射模制来形成该部分。举例而言，可通过模制诸如聚 (甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)之类的材料实现每米90%光透射率和大约Inm的粗糙度平均值。应了解，描述这些具体实施例出于说明目的且不预期以任何方式具有限制意义，因为任何合适材料可用于形成具有任何合适平滑度和透射率的光导。可不进行机械加工，例如通过注射模制来形成反射器210。在注射模制中，聚合物进入与所需形式相反的腔。典型地，腔将包括光出射面212和相对的主表面以及刻面的反射器210。塑料通过薄端204进入注射模具腔。一旦塑料冻结，从注射模具工具移除该部分且移除沿着面204留下的栅材料(gate material)，并将该面机械加工和抛光或激光切割使得其为平滑的。在某些实施例中，如图4中所示，反射器210可包括多个刻面400。刻面反射器的使用可帮助避免调制接近反射器端的光。刻面400可具有任何合适的尺寸。举例而言，在薄/厚端比为O. 8/1. 8的实施例中，反射器可具有八个刻面，每个刻面具有O. 225mm的高度和相对于光导的端平面成17. O度的角度。应了解，提出这些值只是为了举例，且不预期以任何方式限制。在某些实施例中，集中器可用于集中来自每个光源的光以注射到光导202内。可使用任何合适的集中器设计。举例而言，LED光源可由嵌入于光学透射材料中的LED形成。在这样的实施例中，可以通过这样的方式来形成集中器在透射材料中形成切口(cutout)使得由切口所形成的空气与透射材料之间的界面通过全内反射而限定期望的发射器角和/或束形状。这样的集中器设计增加了外观上的源大小同时减小了发射角的范围。例如在1989 年出版的 Welford 和 Winston 的书 “High Collection Non Imaging Optics” 中公开了这样的设备。在另一个实施例中，集中器形状被切割或直接模制为光导202的薄面，且LED焊接到柔性PCB条带上。然后使得LED条带抵靠光导202对接。在其它实施例中，可使用在LED封装外的集中器。图5描绘了充当水平准直器的圆柱形透镜形式的这种集中器500的实例实施例(例如，其中光在沿着光导202的薄端的方向上集中)。可由圆柱形透镜的半径和圆锥常数来确定来自这种集中器的光的角分布。这样的透镜可制成条带，允许高效制造和安装。可例如通过用反射性条带界定集中器与楔形物之间的界面的顶部和底部来将光从集中器500耦合到光导202内。光导202可具有任何合适尺寸，包括但不限于上文所给出的具体实例。设计针对具体应用的光导202的方法的一个实施例如下。首先，基于所需的最终用途来选择光导202的大小和最大厚度。这些量可考虑诸如下列的因素转向结构厚度、显示面板厚度和其它这样的几何因素。接下来，可基于所需输出强度来计算功率预算。计算功率预算可考虑诸如下列的因素光源强度、显示面板透射和损耗因素，转向膜损失、光导损失因素(例如，由于吸收所致的光导材料损失、从转向结构的背部反射、从线性反射器的反射等)和光源耦合损失，且可帮助确定要利用多少光源和利用什么类型的光源。在确定了功率预算之后，可基于所需水平光源角度来设计集中器且可使用诸如可从Bellevue, WA的Zemax Development Corporation获得的ZEMAX之类的建模软件来通过修改反射器刻面角度和光导的薄端和厚端的厚度比来优化光分布。通过光线追踪来计算在出射面上的照度的分布。该分布可通过改变厚度比来加宽且可通过改变反射器中的刻面角而居中。在一个实施例中，发现0.8:1.8的厚度比和17度的刻面角(相对于光导的中心平面)是合适的。一般而言，光出射表面和相对表面可被配置为平面的。但是，还可通过改变光出射表面和相对主面的表面空间频率分量而使得光输出分布进一步平坦化。还可通过修改输入几何结构来使得分布进一步平坦化。一旦经由这种建模识别了合适的光引导结构，可构建原型且经由13点锥光测试或类似方法进行测试以确定从背光系统发射的光在背光输出上的不同点处的均匀性。然后设计修改过程可重复地执行以实现具有所需光学性质的产品设计。图6和图7示出了曲线图，这些曲线示了作为跨光导的光出射表面的多个位置处的视角的函数的亮度。在这些图中图示的数据经由楔形光导的13点锥光线追踪和具有在上文参考图4所述的配置的后反射器来采集，楔形光导具有平面的主表面，O. 8/1. 8薄/厚比。图6中的数据经由窄角配置来聚集，窄角配置利用沿着15. 6”对角线、16:9格式背光源的薄边缘以21. 4_间隔而隔开的16个LED，将光耦合到切割到背光源内的集中器结构内。图7中的数据经由第二宽角配置来采集，第二宽角配置利用32个LED，以2组，第一集合16个之间隔开，无需集中器结构。所描绘的曲线示出在垂直于光导的光轴的水平方向中的角强度变化。应了解在竖直方向中的强度变化在两种设计中可基本上类似，其中光源具有类似的竖直发射器角。首先参看图6，发现窄角配置具有大约84%的亮度均匀性。接着参看图7，发现宽角配置具有大约74%的亮度均匀性。在任一情况下，这种均匀性可足以用于膝上型、笔记本、记事本、板式等计算设备的显示面板，对于这些，可需要>60%的均匀性。宽角配置和窄角配置可一起用在双模式背光系统中，该双模式背光系统能在各种情形下在配置之间切换。图8和图9说明了这种双模式背光系统800的实施例，其具有被配置为输出具有较窄角的光的光源的第一子集和被配置为输出具有较宽角的光的光源的第二子集。在这些图中，光源802的第一子集被图示为LED，每个LED具有相对应的集中器804，而光源806的第二子集被图示为无集中器的LED。应了解，在其它实施例中，光源的两个子集可利用具有不同输出角度的集中器。另外，将了解可使用除了 LED之外的任何其它合适的光源。虽然光源的第一子集和第二子集的LED在图8和图9中以交替配置示出，应了解第一多个光源和第二多个光源可相对于彼此具有任何合适布置，且也可各具有任何合适数量的个别光源。另外，虽然在双模式系统的情形下展开描述，应了解背光照明系统可具有能允许任何合适数量的背光照明模式的任何合适数量的光源子集。、
背光系统800还包括控制器810。控制器包括数据保持子系统812，其被配置为保持机器可读指令；以及，逻辑子系统814，其被配置为执行存储于数据保持子系统中的指令以在发生触发事件时在窄角模式与宽角模式之间切换。控制器810可呈如下形式包含于显示系统封壳内的专用板载控制器，构建到相关设备内的专用控制器(例如，位于合并了背光系统的计算设备的母板上)，或者可具有任何其它合适配置。另外应了解，背光系统800可与控制背光系统的计算设备的其它构件(在图8和图9中未示出)通信。举例而言，控制器810可从背光系统控制器所耦合到的计算设备的处理器或其它逻辑构件接收指令，使得处理器或其它逻辑构件能触发在窄角模式与宽角模式之间的自动切换。图8描绘了处于窄角模式的双模式背光系统800的操作。在此模式中，光源806的第一子集以开启状态操作，而光源802的第二子集以关闭状态操作。在此模式中，从显示屏幕发射的光具有更窄的水平角亮度分布，从而帮助维护隐私和保存电池寿命。接下来，图9 描绘了处于宽角模式的双模式背光系统800的操作，其中第一子集和第二子集分别以关闭状态和开启状态操作。在此模式中，从显示屏幕发射的光具有比窄角模式的光宽的水平角亮度分布，但仍比常规背光窄。在窄角模式和宽角模式分别具有图6至图7中所示的角亮度分布的场合，窄角模式可具有大约40-45度的半最大值全宽度(FWHM)，而宽角模式可具有大约70-80度的FWHM。对于这些亮度分布，窄角模式可利用常规背光系统的功率的1/3，而宽角模式可利用常规背光系统的功率的2/3，其中常规背光系统为利用棱柱形亮度增强膜的系统。作为一个更具体的实例，参看关于图6至图7所描述的具体配置，通过接通16个LED的窄角子集，用户具有基本上私人的观看。通过接通32个LED的宽角子集，获得公共观看。当LED的两个子集都点売时，观看为公共的且在视维中央有闻売度，这例如在闻的环境照明情形下可以是有用的。在此实施例的隐私模式下的功率消耗可能以3-5的系数显著地低于常规背光单元，这取决于与之相比较的常规背光单元的设计。背光系统800可被配置为基于任何合适触发事件在宽角模式与窄角模式之间切换。实例包括但不限于手动用户选择和自动触发。举例而言，用户可以希望将窄角模式用作默认设置来保存电力和维护隐私，但手动切换到宽角模式以便共同观看显示于显示面板上的图像。同样，计算设备可包括机器可读指令，可由计算设备的逻辑子系统来执行机器可读指令以在程序执行期间基于触发事件的发生将观看模式从宽角观看模式切换到窄角观看模式。作为更具体的实例，可执行这样的指令以检测用户从不安全网页浏览到安全网页，且可响应地从宽角模式变为窄角模式。应了解提出此具体实施例是为了举例，且不预期以任何方式限制。图10示出操作背光照明的显示设备的方法1000的实施例。方法1000包括在1002照亮多个光源以在沿着楔形光导的薄端长度的多个位置处将光注射到楔形光导的薄端内，且在1004，经由安置于楔形光导厚端的反射器对光进行内反射。在某些实施例中，如在1003处所示的那样，光可在被引入到光导内之前被指引经过集中器。接着，方法1000包括在1006从楔形光导发射光且在1008，将从光导发射的光指引通过调制显示面板以产生显示的图像。如上文所述的那样，在某些情形中，所述多个光源可为第一多个光源，且背光照明系统可包括至少第二多个光源，其中每个光源被配置为将光以比第一多个光源更宽的角强度分布注射到光导内。照此，方法1000可选地包括在1010在发生触发事件时关断第一多个光源和接通第二多个光源。触发事件可为任何合适事件，包括但不限于用户请求手动切换观看模式和/或由软件、固件和/或硬件自动检测到的事件。在某些实施例中，可结合圆柱形反射楔形光导来利用转向结构来形成成像系统，转向结构具有作为位置函数的变化的刻面角。图11示出成像转向结构1100的实例实施例的示意图，成像转向结构1100被配置为与圆柱形反射楔形光导一起使用，且图12示出成像转向结构的刻面的示意性侧视图。在图12中示出为角度D的转向结构1100的刻面角从图11的点A至点C平滑变化，且点B表示中点。刻面角可在任何合适值之间变化。举例而言，在某些实施例中，刻面角可在50度与57度之间变化，且在点B的角度为53. 5度。应了解，提出这些值是为了举例，且不预期以任何方式限制。
转向结构1100的刻面沿着转向结构1100的长维度以直线延伸。图13示出成像转向结构1300的另一个实施例，其包括布置为圆形图案的刻面。如同转向结构1100，转向结构1300的刻面可跨转向结构而变化。在某些实施例中，刻面可在点A与点C之间在50度与57度之间变化且在中点B具有53. 5的值。在其它实施例中，刻面可具有任何其它合适值。转向结构1100和1300可具有任何合适厚度且可以任何合适方式形成。举例而言，在某些实施例中转向结构具有O. 65微米的厚度且通过线性挤压(转向结构1100)或者卷对卷复制(reel to reel replication)(转向结构1100或1300)或热压(转向结构1100或1300)而形成。应了解，描述这些具体实施例是为了举例，且不预期以任何方式限制。如上文所提到的那样，在某些实施例中，圆柱形反射楔形光导的主面(例如，光出射界面和相对面)可为非平面的以帮助改进照度均匀性。这样的光导的轮廓可以任何合适方式来确定。一个实例实施例如下。首先，光相对于光导的光轴的所需角增量(例如O. I度)的角光学功率分布可(a)在光源出口处，(b)在端反射器之前的光导内和(C)在端反射器之后的光导内确定。由于斯涅耳定律，在反射器之前的光导内的分布将比在光源出口处的分布更窄。而且，由于光导厚度可以大约为二的系数从薄端向厚端增加，根据折射率与厚度等价定理(equivalence of index to thickness theorem),光到楔形光导内的注射在效果上类似于将光注射到折射率为实际光导折射率二倍的光导内。端反射器使在光导内的分布以其相对于反射器的端平面的角度的二倍偏移。在任一点的光导的厚度由光线角度变化来确定。已知t*sin(theta)为常数，可确定源自线性反射器的角度theta的任何给定光线离开光导的点。由功率密度来设置在两光线之间的距离。为了得到在光导表面上的均匀照度，在两个相邻光线之间的距离与角空间中的功率密度成比例。到光线离开点的总距离因此与功率密度的积分成比例。首先离开的光线为那些在反射器处具有最高角度的光线。由此可确定作为光线角度的函数的光导厚度和距离。然后可相对于彼此绘制厚度和距离以确定在从光导离开时产生平坦功率分布的光导轮廓。应当指出的是平面度+/_ 15微米的变化可足以增加楔形光导的均匀度。如上文所提到的那样，在某些实施例中，所公开的背光系统和背光照明方法可与包括一个或多个计算机的计算系统关联。特别地，本文所述的方法和过程可实施为计算机应用、计算机服务、计算机API、计算机库和/或其它计算机程序产品。图14示意性地示出可执行上文所描述的方法和过程中的一个或多个的非限制性计算系统1400。计算系统1400以简化形式示出。应了解在不偏离本公开的范围的情况下，几乎可使用任何计算机架构。在不同实施例中，计算系统1400可呈大型计算机、服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机(诸如图I中所示的膝上型计算机)、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、移动计算设备、移动通信设备、游戏设备等的形式。计算系统1400包括逻辑子系统1402和数据保持子系统1404。计算系统1400还包括显示子系统1406和/或未在图14中示出的其它构件，例如通信子系统；用户输入设备，例如，诸如键盘、鼠标、游戏控制器、照相机、麦克风和/或触摸屏。逻辑子系统1402可包括被配置为执行一个或多个指令的一个或多个物理设备。举例而言，逻辑子系统1402可被配置为执行一个或多个指令，一个或多个指令为一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其它逻辑构造的部分。这样的指令可实现为执行任务、实施数据类型、转变一个或多个设备的状态或另外地达到所需结果。 逻辑子系统1402可包括一个或多个处理器，其被配置为执行软件指令。作为补充或作为替代，逻辑子系统1402可包括一个或多个硬件或固件逻辑机器，其被配置为执行硬件或固件指令。逻辑子系统1402的处理器可为单核或多核，且在其上执行的程序可被配置为进行并行或分布式处理。逻辑子系统可以可选地包括遍及两个或两个以上设备而分布的个体构件，其可远程定位和/或被配置为进行协调处理。逻辑子系统的一个或多个方面可被虚拟化且可由配置在云计算配置中的可远程访问的联网计算设备来执行。数据保持子系统1404可包括一个或多个被配置为保持数据和/或可由逻辑子系统执行以实施本文所述的方法和过程的指令的物理的、非暂态的设备。当实施这样的方法和过程时，可转换数据保持子系统1404的状态(例如，以便保持不同数据)。数据保持子系统1404可包括可移动介质和/或内置的设备。数据保持子系统1404除了别的之外可包括光学存储设备(例如，⑶、DVD、HD-DVD，蓝光盘等)、半导体存储设备(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁性存储设备(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)。数据保持子系统1404可包括具有下列特征中一种或多种特征的设备易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和内容可寻址。在某些实施例中，逻辑子系统1402和数据保持子系统1404可集成到一个或多个诸如专用集成电路或片上系统的公共设备内。图14还示出呈可移动计算机可读存储介质1408形式的数据保持子系统的方面，其可用于存储和/或转移数据和/或可执行以实施本文所述的方法和过程的指令。可移动计算机可读存储介质1408除了别的之外可呈⑶、DVD、HD-DVD、蓝光盘、EEPROM和/或软盘的形式。应了解数据保持子系统1404包括一个或多个物理的、非暂态设备。相比而言，在某些实施例中，本文所述的指令的各方面可通过纯信号(例如，电磁信号、光信号等)以暂态方式传播，该纯信号不由物理设备保持持续至少有限持续时间。而且，关于本公开的数据和/或其它形式的信息可通过纯信号传播。术语“软件”、“固件”和“程序”可用于描述被实施为执行一个或多个特定功能的计算系统1400的方面。在某些情况下，这种模块、程序或引擎可经由执行由数据保持子系统1404保持的指令的逻辑子系统1402来实例化。应了解，不同的模块、程序和/或引擎可从相同的应用、服务、代码块、对象、库、例程、API、功能等实例化。同样，相同的模块、程序和/或引擎可由不同的应用、服务、代码块、对象、例程、API、功能等来实例化。术语“模块”、“程序”和“引擎”表示涵盖个别或成组的可执行的文件、数据文件、库、驱动程序、脚本、数据
库记录等。应了解如本文中所用的“服务”可为可跨多个用户会话执行且可用于一个或多个系统构件、程序和/或其它服务的应用程序。在某些实施方式中，服务可响应于来自客户端的请求在服务器上运行。显示子系统1406可用于经由本文所公开的背光照明系统实施例来提供由数据保持子系统1404所保持的数据的视觉表示。由于本文所述的方法和过程改变由数据保持子系统所保持的数据且因此转变数据保持子系统的状态，显示子系统1406的状态可同样转变为在视觉上表示下层数据的变化。显示子系统1406可包括在共享的封壳中与逻辑子系统1402和/或数据保持子系统1404组合的一个或多个显示设备或者这样的显示设备可为外围显示设备。在某些实施例中，根据本公开的背光系统可结合衍射光学器件用于将白背光照明分开成有色光以被指引经过IXD面板的滤色器。这种系统可被称作颜色匹配背光照明系统。图15不出这种颜色匹配背光系统1500的实施例的不意性描绘。颜色匹配背光系统1500包括被配置为将光指引至光楔1504内的多个光源1502，光楔1504诸如具有如上文所述的线性后反射器的光楔。在从光楔1504出现之后，光被指引经过衍射透镜阵列1506，衍射透镜阵列1506包括多个透镜1507和衍射光栅，对于一个透镜1507示意性地示出为光被衍射为有色带(由图15中的不同线格式表示)的位置1508。衍射光栅可处于透镜阵列1506内或透镜阵列1506上的任何合适位置且可位于透镜阵列1506的透镜1507前方，后方或内部。另外，在某些实施例中，衍射光栅可单独于透镜阵列1506。衍射透镜阵列1506将来自每个光源的白光分成颜色的组成带，且然后将光指引经过IXD面板的像素1512的滤色器1510。图15示出来自三个光源的光进入单个透镜1507/衍射透镜阵列1506的衍射光栅区段。此光被衍射为彩色带(由图15中的不同线格式表示)，且然后被指引经过IXD屏幕的三个像素的滤色器(图示为三组滤色器)。接下来，图16示出了衍射透镜阵列1506产生每个光源的多个图像。因此，可使得不同光源的图像重叠，从而跨LCD面板产生可接受均匀的强度。在图16中，来自第一图像源的光线被图示在1600且来自第二图像源的光线被图示在1602。从图16，可看到由光线1600所表示的光源的图像和由光线1602所表示的光源的图像可经由透镜阵列的间距和透镜阵列中透镜焦距的选择被配置为重叠。通过衍射该光和指引所得到的颜色经过LCD面板的滤色器，颜色匹配背光系统1500可相对于用白光照亮LCD面板的背光系统增加光通量，因为由于颜色匹配的缘故，更少的总光功率由LCD滤色器过滤。应了解，扩散器可放置于IXD上以形成图像平面来观看由IXD所产生的图像。还应了解，本文所述的配置和/方案在本质上是示范性的，且这些具体的实施例或实例不认为具有限制意义，因为许多变型是可能的。本文所述的具体例程或方法可表示任意多个处理策略中的一个或多个策略。照此，所图示的各种行为可以以图示顺序执行、其它顺序执行、并行地执行或以省略的一些情形执行。同样，可改变上述过程的次序。本公开内容的主题包括本文所公开的各种过程、系统和配置和其它特征、功能、行为和/或性质的所有新颖的和不显而易见的组合和子组合，以及其任何和所有等效物。权利要求
1.一种用于显示面板(201)的背光系统(200)，该背光系统(200)包括 楔形光导(202)，其包括薄端(204)和厚端(206)，所述楔形光导(202)的厚端(206)包括具有多个刻面(400)的线性反射器(210);以及 多个光源(208)，其沿着所述楔形光导(202)的薄端(204)布置。
2.根据权利要求I所述的背光系统，其中，所述多个光源被配置为一起被照亮且从所述光源发射具有半最大值全宽度在40与80度之间的角分布的光。
3.根据权利要求I所述的背光系统，其中，所述楔形光导的薄端和厚端具有O.8:1:8的厚度比且所述多个刻面具有O. 225mm的高度和相对于所述反射器的平面17. O度的角度。
4.根据权利要求I所述的背光系统，还包括多个集中器，其中每个集中器在光学上安置于相对应的光源与所述楔形光导之间且一个或多个集中器各包括圆柱形透镜。
5.根据权利要求4所述的背光系统，其中，光源的第一子集的每个光源被配置为输出具有较窄发射器角度的光，且其中光源的第二子集的每个光源被配置为输出具有较宽发射器角度的光，且还包括控制器，其被配置为在以窄角模式操作所述背光系统和以宽角模式操作所述背光系统之间切换，在所述窄角模式中，所述光源的第一子集处于打开状态，在所述宽角模式中，所述光源的第二子集处于打开状态。
6.根据权利要求I所述的背光系统，还包括安置于所述楔形光导的出射表面上的转向结构和多个刻面，其中所述刻面的角度作为刻面位置的函数而变化。
7.根据权利要求I所述的背光系统，还包括衍射光栅和透镜阵列，所述衍射光栅被配置为将从所述光楔发射的光分成单独颜色，所述透镜阵列被配置为指引衍射光通过液晶显示面板的滤色器，其中所述楔形光导包括非平面出射表面。
8.一种操作背光照明的显示设备(201)的方法，包括 照亮(1002)多个光源(208)以在沿着楔形光导(202)的薄端(204)的长度的多个位置将光注射到楔形光导(202)的薄端(204)内； 经由安置于所述楔形光导(202)的厚端(206)处的线性反射器(210)来在内部反射(1004)所述光； 从所述楔形光导(202)发射(1006)所述光；以及 指引(1008)从所述光导(202)发射的光通过调制显示面板(201)以产生显示的图像。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括在将来自每个光源的光注射到所述楔形光导内之前指引来自每个光源的光经过集中器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个光源为第一多个光源，且其中所述方法还包括在发生触发事件时关断所述第一多个光源且接通第二多个光源，其中将来自所述第二多个光源中的每一个的光以比来自所述第一多个光源中的每一个的光更宽的角强度分布注射到所述楔形光导。
全文摘要
公开了各种实施例，其涉及显示面板(201)背光系统(200)，其输出具有比扩散背光更窄角强度分布的光。举例而言，一个公开的实施例提供一种背光系统(200)，其包括楔形光导(202)，其包括薄端(204)和厚端(206)，该楔形光导(202)的厚端(206)包括具有多个刻面(400)的线性反射器(210)，且其中背光系统(200)还包括沿着楔形光导(202)的薄端(204)布置的多个光源(208)。
文档编号F21V8/00GK102635809SQ20121002394
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月3日 优先权日2011年2月4日
发明者T.拉奇 申请人:微软公司