本发明专利技术公开了一种背光源单元（１０），所述背光源单元（１０）具有中空腔体（１６）而不是采用光导装置。将例如ＬＥＤ的一个或多个光源（２４ａ－ｃ）排列以向所述腔体中发射光，所述腔体由前反射器（１２）和后反射器（１４）形成。所述背光源通常为侧光型。所述背光源可具有大面积，其为薄型并由比常规装置更少的元件组成。所述背光源的设计允许进行光循环。所述单元发出预定偏振的光，并且可被布置以得到所需的水平／垂直视角特性。光在所述腔体内均匀分布并且输出光（２０ｂ、２０ｄ）是基本上准直的。此类背光源在由两个参数定义的参数空间内占据特定区域，所述两个参数为：第一参数，所述输出发射面积与所述光源发射总面积的比率应在０．０００１至０．１的范围内；和第二参数，ＳＥＰ与所述腔体高度（Ｈ）的比率应在３至１０的范围内，其中所述ＳＥＰ为平均平面图光源间距，其为所述单元平面中光源平均间距的特殊量度。本发明专利技术还讨论了所需的光源数目Ｎ以及所述输出发射区域的形状和尺寸，所述光源布置在所述腔体周边附近。本发明专利技术还公开了当将Ｍ个相邻光源的子集关闭时要维持的所需最小亮度均匀度（ＶＥＳＡ）值，其中Ｍ为至少０．１Ｎ或Ｍ＞２，或Ｍ为至少０．１Ｎ且Ｍ＞２。可将所述背光源用于显示器或用于普通照明用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于从后面照亮显示器或其他图形的扩展面积光源，通 常称为背光源。本公开尤其适用于，但不一定局限于，发射基本上仅具有 一种偏振态的可见光的背光源。
技术介绍
以往，简单的背光源装置仅包括三种主要元件光源或灯具、后反射器、和前漫射片。此类系统仍可用于通用广告牌和室内照明应用。近年来，已通过加入其他元件以提高亮度或降低功耗、提高均匀度、 和/或减小厚度对该基本背光源设计进行了改进。快速发展的消费电子行业对装配有液晶显示器(LCD)的产品(例如计算机显示器、电视显示器、手 机、数码相机、袖珍型MP3音乐播放器、个人数字助理(PDA)和其他手持装 置)的需求促进了这样的改进。这些改进中的一些，例如使用固体光导装5置以使得可以设计非常薄的背光源、使用光管理膜(例如线性棱柱膜和反 射偏振膜)以增加同轴亮度，在本文中连同有关LCD装置的其他背景信息 进行描述。尽管上述产品中的一些可以使用普通环境光来观看显示器，但是大部分都带有背光源从而使得显示器可见。就LCD装置而言，这是由于LCD面 板不是自发光的，因此通常使用照明组件或背光源来观看。背光源位于 LCD面板上与观察者相对的一侧，使得由背光源产生的光透过LCD到达观 察者。背光源结合了一个或多个光源，例如冷阴极荧光灯(CCFL)或发光二 极管(LED)，并将光源发出的光分配在与LCD面板的可视区域相匹配的输出 区域上。由背光源发出的光在背光源的输出区域上有利地具有足以使用户 对LCD面板所产生图像具有满意视觉体验的亮度和空间均匀度。因为操作方法的关系，LCD面板仅利用了一种偏振态的光，从而对LCD 应用而言，很重要的一点是要了解背光源发出具有正确或可用偏振态的光 的亮度和均匀度，而不只是可能非偏振的光的亮度和均匀度。考虑到这一 点，当所有其他因素都相同时，在LCD应用中，主要或专门地发射具有可 用偏振态的光的背光源比发射非偏振光的背光源更为有效。然而，由于通 过LCD面板背面设置的吸收型偏振器可轻松消除不可用的偏振态，故可发 射不仅仅具有可用偏振态的光、甚至可发射随机偏振光的背光源仍完全可 用于LCD应用中。LCD装置通常分为三类，背光源可用于这几类中的两类。在称为透 射型的第一类中，仅可借助照明背光源观看LCD面板。g卩，LCD面板被 构造为仅以透射方式观看，即来自背光源的光沿其光路透过LCD到达 观察者。在称为反射型的第二类中，除去背光源并代以反光材料，LCD 面板被构造为仅用位于LCD上观察者侧的光源观看。来自外部光源(如环 境室内灯)的光从LCD面板的前面传送到后面，经反光材料反射后再次沿 其光路透过LCD到达观察者。在称为透反型的第三类中，将背光源和 部分反光材料置于LCD面板的后面，LCD面板被构造为当打开背光源时 以透射方式观看，或者当背光源关闭并存在有足够环境光时则以反射方式 观看。以下的具体实施方式中所述的背光源可普遍用于透射型LCD显示器和透反型LCD显示器中。除了上述三类LCD显示器之外，根据内部光源相对于背光源输出区域 所处的位置，背光源还可分为两类，其中背光源的输出区域对应于显 示装置的可视区域或可视区。背光源的输出区域在本文中有时称为 输出区或输出表面以区分输出区或输出表面本身和输出区或输出 表面的面积(以平方米、平方毫米、平方英寸等为单位的数量)。在侧光式背光源中，从平面透视图的角度来看，通常在对应于输 出区域的区域或区之外沿背光源构造的外部边界或周边设置一个或多个光 源。通常，通过背光源输出区域的边界的框架或挡板使一个或多个光源不 会被看到。 一个或多个光源通常将光发射到被称为光导装置的元件 中，特别是在需要非常薄的外形的背光源时，例如在膝上型计算机显示器 中。光导装置是一种透明的并且相对较薄的固体板，其长度和宽度尺寸接 近背光源输出区域。光导装置使用全内反射(TIR)以传送或导向来自安装在 边缘的灯具的光，使其穿过光导装置的整个长度或宽度到达背光源的相对 边缘，在光导装置的表面上形成局部提取结构的不均匀图案以将离开光导 装置的部分导光重新导向至背光源的输出区域。(逐步提取的其他方法包 括使用锥形固体导向装置，其中， 一般来讲，由于随着光远离光源传播， 平均起来，越来越多的光线达到TIR角度，从而使得该装置倾斜的顶面产 生光的逐步提取。)此类背光源通常还包括光管理膜，例如设置在光导装 置后面或下面的反光材料、和设置在光导装置前面或上面的反射偏振膜和 一个或多个棱镜增亮膜(BEF)，从而增加同轴亮度。按照申请人的观点，现有侧光式背光源的缺点或局限性包括以下几 点与光导装置相关的相对较大质量或重量，特别是对于较大的背光源尺 寸而言；需要使用的元件在背光源之间不可互换，因为光导装置必须是注 射成型的或者说是根据特定背光源尺寸和特定光源构造加工而成；由于现 有的提取结构图案，故需要使用要求从背光源中一个位置到另一个位置具 有显著空间不均匀性的元件；以及，随着背光源尺寸的增加，因为矩形的 周长与面积之比随着特征面内尺寸L (例如对于给定长宽比的矩形而言， 背光源输出区的长度、宽度、或对角线尺寸)线性下降(1/U，故提供充分照明的难度也因沿着显示器边缘的有限空间或实际空间(real estate) 而增加。在直接照明式背光源中，从平面透视图的角度来看， 一个或多个 光源基本上设置在对应于输出区域的区域或区内，这些光源通常在该区域 形成规则阵列或图案。或者，可以说将直接照明式背光源中的一个或多个 光源设置在背光源输出区域的正后方。由于通过输出区域可能直接看见光 源，故通常将高效漫射板安装在光源的上方以将光扩散在输出区域中从而 遮挡光源避免直接看到光源。而且，为了改善同轴亮度和效率，还可将光 管理膜(例如反射偏振膜和一个或多个棱镜BEF膜)设置在漫射板的顶 部。大面积LCD应用往往会使用直接照明式背光源，这是因为这种背光源 不会受侧光式背光源的1/L局限性所约束并且固体光导装置相关的重量适 且。按照申请人的观点，现有直接照明式背光源的缺点或局限性包括以下 几点与高效漫射板相关的低效率；就LED光源而言，要实现足够的均匀 度和亮度，需要大量此类光源，以及与此相关的高元件成本和高发热量； 以及，背光源可达到的厚度的限制，超过该厚度，光源会产生不均匀和不 可取的穿通，这时各个光源上方的输出区域中会出现亮点。在一些情况下，直接照明式背光源还可包括位于背光源周边的一个或 一些光源，或者侧光式背光源可包括位于输出区域正后方的一个或一些光 源。在此类情况下，如果大部分光是从背光源输出区域正后方产生的，那 么认为该背光源是直接照明式，如果大部分光是从背光源输出区域周 边产生的，则认为该背光源为侧光式。
技术实现思路
本专利申请特别公开了包括形成中空光循环腔的前后反射器的侧光式 背光源。该光循环腔具有输出面积A输出和介于腔体输出区域和腔体背表 面之间的特征腔体深度H。在靠近背光源的周边处设置一个或多个光源以 向光循环腔中发射光。可通过它们相对于彼此的几何排列方式来描述这些 光源，包括它们之间的距离以及它们可以聚集的方式。例如，光源的平面 阵列可具有平均平面图光源集合SEP，并且光源总共具有有效发射面积A发射。背光源的特征在于0. 0001至0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种侧光式背光源，包括： 形成中空光循环腔的前反射器和后反射器，所述中空光循环腔具有腔体深度Ｈ和输出区域面积Ａ输出；和 靠近所述背光源的周边设置以向所述光循环腔发射光的一个或多个光源，所述光源具有平均平面图光源间距ＳＥＰ并且总共 具有有效发射面积Ａ发射； 其中第一参数等于Ａ发射／Ａ输出； 第二参数等于ＳＥＰ／Ｈ；和 所述背光源的特征在于，所述第一参数在０．０００１至０．１的范围内并且所述第二参数在３至１０的范围内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-20 60/939,0841.一种侧光式背光源，包括形成中空光循环腔的前反射器和后反射器，所述中空光循环腔具有腔体深度H和输出区域面积A输出；和靠近所述背光源的周边设置以向所述光循环腔发射光的一个或多个光源，所述光源具有平均平面图光源间距SEP并且总共具有有效发射面积A发射；其中第一参数等于A发射/A输出；第二参数等于SEP/H；和所述背光源的特征在于，所述第一参数在0.0001至0.1的范围内并且所述第二参数在3至10的范围内。2. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述一个或多个光源包括一个或多个LED。3. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述前反射器对非偏振可见光具有半球反射率Rf，，所述后反射器对非偏振可见光具有半球反射率Rb半球，并且Rf半球XR、球为至少0. 70。4. 根据权利要求3所述的背光源，其中R'半球XR、,为至少0. 80。5. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述背光源在所述输出区域上具有至少50%的VESA 9均匀度值。6. 根据权利要求5所述的背光源，其中所述背光源具有至少60%的VESA 9均匀度值。7. 根据权利要求6所述的背光源，其中所述背光源具有至少70%的VESA 9均匀度值。8. 根据权利要求6所述的背光源，其中所述背光源具有至少80%的VESA 9均匀度值。9. 根据权利要求1所述的背光源，其中所述输出区域大致为矩形并具有至少12英寸的对角线尺寸。10. 根据权利要求9所述的背光源，其中所述对角线尺寸为至少23英寸。11. 根据权利要求10所述的背光源，其中所述对角线尺寸为至少40英 寸。12. —种侧光式背光源，包括 形成中空光循环腔的前反射器和后反射器，所述中空光循环腔具有 腔体深度H和输出区域面积A输出；和靠近所述光循环腔的周边设置并向所述光循环腔发射光的一个或多 个光源；其中所述输出区域大致为矩形的形状并具有至少30英寸的...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西J内维特，蒂莫西J埃布林克，迈克尔F韦伯，罗尔夫W比尔纳特，戴维G弗赖尔，约翰A惠特利，安德鲁J欧德科克，查尔斯D霍伊尔，克里斯托弗J德克斯，
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]
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