[发明专利]准直光引擎

说明书

技术领域

本发明涉及部分准直适用于从背面照射显示器或其他图形的光(例如背光源)的照明装置。

背景技术

根据内部光源相对于背光源输出区域的位置，可以将背光源归为两类中的一类，其中背光源“输出区域”对应于显示装置的可视区域或可视区。本文中背光源的“输出区域”有时称为“输出区”或“输出表面”，以将背光源的输出区或输出表面与输出区或输出表面的面积(数量单位为平方米、平方毫米、平方英寸等)区别开来。

第一类为“侧光式”。在侧光式背光源中，从平面透视图来看，通常在对应于输出区域的区域或地带之外，沿背光源构造的外边界或周边设置了一个或多个光源。通常，光源因形成背光源输出区域边界的框架或挡板的遮挡而观察不到。光源通常将光射入称为“光导装置”的元件中，尤其是在需要超薄型背光源的情况下，如在膝上型计算机显示器中。光导装置为相对薄的透光固态板，其长度和宽度尺寸接近于背光源输出区域的尺寸。光导装置利用全内反射(TIR)使从安装在边缘的灯发出的光穿过整个光导装置的长度或宽度传送或导向至背光源的相对边缘，并且在光导装置的表面上设置有不均一的局部提取结构图案，从而将此已导向光的其中一些朝向背光源的输出区域从光导装置中重新导出。这种背光源通常也包括光控膜(例如设置在光导装置之后或之下的反射材料)和设置在光导装置之前或之上的反射偏振膜和棱柱BEF膜，以增加同轴亮度。

在申请人看来，现有侧光式背光源的缺点或局限包括：与光导装置相关的相对大的质量或重量，尤其对于较大的背光源尺寸而言；需要使用在背光源之间不可互换的元件，因为光导装置必须通过注塑成型或其他加工方法才能达到特定的背光源尺寸和特定的光源构造；需要使用要求在背光源的各位置间存在基本的空间不均匀因素的元件，如现有的提取结构图案；而且，随着背光源尺寸的增加，由于沿着显示器边缘的空间或“实际使用面积”有限，所以提供充足照明的难度增加，这是因为矩形的周长与面积的比率随特征性面内维度L的增大(如对于给定长宽比的矩形而言为背光源输出区域的长度、或宽度、或对角线测量值)而线性降低(1/L)。由于昂贵的加工和抛光操作，所以很难将光射入位于该周边之外任何一点的固体光导装置中。

第二类为“直接照明式”。在直接照明式背光源中，从平面透视图来看，基本在与输出区域相对应的区域或地带中设置了一个或多个光源，通常以规则的阵列或图案排布在地带内。或者，可以说直接照明式背光源中的光源是直接设置在背光源的输出区域后方。强扩散板通常安装在光源的上方以将光散布在输出区域上。另外，光控膜(例如反射偏振膜和棱柱BEF膜)也可以设置在扩散板顶部以用于改善同轴亮度和效率。直接照明式背光源在实现均匀度方面的缺点是增大灯之间的间距时，必须增大背光源的厚度。由于灯的数量直接影响系统成本，因此这种权衡是直接照明式系统的一个缺点。

在申请人看来，现有直接照明式背光源的缺点或局限包括：与强扩散板相关的低效率；就LED光源而言，需要使用大量的这种光源来保证足够的均匀度和亮度，这就涉及较高的元件成本和生热性；此外，为避免光源产生不均一和不可取的“击穿现象”(其中在每一个光源之上的输出区域中会出现亮点)而限制了背光源可实现的薄度。在使用诸如红色、绿色和蓝色LED的多色LED集群时，还会存在颜色不均匀以及亮度不均匀的因素。

在一些情况下，直接照明式背光源也可以包括位于背光源周边的一个或多个光源，或侧光式背光源可以包括直接位于输出区域后方的一个或多个光源。在这种情况下，如果大部分光直接从背光源输出区域的后方发出，则认为背光源为“直接照明式”，如果大部分光从背光源输出区域的周边发出，则认为背光源为“侧光式”。

期望具有一种可以高性价比方式轻松组装成背光源的光源。还期望具有一种既可在侧光式构造中使用又可在直接照明式构造中使用的光源。还期望具有一种通过利用标准化元件来组装各种尺寸的背光源的方法，其中较大的尺寸通过添加附加元件实现。

发明内容