專利名稱：背光裝置及顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于至少局部透射的空間光調(diào)制器的背光裝置。 本發(fā)明還涉及一種包括該背光裝置的顯示器。
背景技術(shù)：
US4616295 (Hewlett Packard)描述了一種用于顯示照明的基本 光導(圖l)。其包括平板型光導，該光導安裝有兩根熒光管，每端一 根。該光導具有"磨砂面(frosting)",光通過該磨砂面耦合到外部。 該文獻并沒有公開"磨砂面"的性質(zhì)。
US6904225 (Nichia)描述了一種在光導中防止全內(nèi)反射的特征 的圖案。該圖案專用于沿著邊緣并非均勻照射的點狀光源，如LED。 該圖案在LED之間增加特征密度，并在靠近LED處減小特征密度， 以提高均勻性。
JP2006/066282 (Sharp)描述了一種平板型光導，該光導在相對 的端部具有熒光管。在光導的下表面中切割有直線三角形槽。槽面向 一根熒光管的一側(cè)是漫射性的，而另一面是反射性的。在一根熒光管 打開的情況下，主要是漫射側(cè)被照射，從而得到寬的發(fā)射角。在另一 根熒光管打開時，反射側(cè)被照射，從而產(chǎn)生較窄的發(fā)射角。
JP2002/131555 (Koike)描述了一種板型光導，其具有兩根熒光 管，每端一根，用于對光導進行照明。該光導包括破壞全內(nèi)反射的均 勻散射介質(zhì)，并且光導頂面上的直線三角形結(jié)構(gòu)改變散射光的發(fā)射角。 其中并沒有指出三角形結(jié)構(gòu)用于將光從光導耦合到外部，并且光導的 "均勻"散射設(shè)置并非在任何情況下都能得到很好的均勻發(fā)射。
JP2001/332112 (Mitsubishi)描述了一種板型光導以及可形成楔 形、梯形或三角形結(jié)構(gòu)的散射特征。這也可應(yīng)用于一根或兩根照明熒光管。這些結(jié)構(gòu)控制光向外部的耦合，但是并不控制光的方向性。而 且這些特征是一種規(guī)則圖案(原則上在光導上不存在足夠漫射的情況 下可以看到這種圖案)，并且其尺寸隨位置改變以便改變向外耦合的效 率從而保持均勻性。特征尺寸的較大差異所帶來的問題在于在制造 過程中必須以不同方式來單獨切割這些特征。這可能是昂貴而耗時的。
US6761461以及US6786613 (Minebea)描述了一種用于與熒光 管照明裝置一起使用的板型光導。散射特征具有斜三角形狀，并被修 改以改進視角和方向性。但是，特征是槽，而非單獨的特征。此外， 特征的尺寸(并非形狀或分布)隨位置改變以改變散射效率。
US6211929 (Enplas)描述了一種錐型光導，在該光導之下具有 側(cè)面照明裝置和反射器。反射器由散射區(qū)構(gòu)成。通過適當設(shè)計前背光 面，這可控制光的方向性。背光面可以是棱鏡或者單獨的棱鏡片。這 涉及到單獨的反射器特征。
US6667782 (IBM)描述了一種用于方向控制的背光系統(tǒng)。該背 光系統(tǒng)包括熒光照明裝置。也包括錐形光導，在該光導下表面上置有 折射層。在此之下是另一折射層，其界面開槽，并充當反射器。這涉 及到單獨的反射器特征和折射層。
JP2004/288570 (Toshiba)描述了一種板狀光導，其隨熒光和LED 光源一起被彎曲。引出特征被限制為光控板或光導內(nèi)的體散射特征。
附圖中的圖1示出了公知類型的典型顯示器，其用在如移動或"蜂 窩"電話和個人數(shù)字助理之類的小型移動裝置、以及如膝上型電腦或 監(jiān)視裝置之類的中型設(shè)備中。該顯示器包括液晶顯示(LCD)面板1 形式的平坦透射空間光調(diào)制器(SLM)，具有輸入和輸出偏振器2和3。 面板l具有背光裝置，該背光裝置的主要部件為光導4、光源或照明 裝置5、后反射器6、漫射裝置7以及一對正交取向的亮度增強膜8 和9。
光導在與圖1的平面垂直的平面內(nèi)具有至少與面板1的顯示區(qū)域 一樣大的面積或"尺寸"，其厚度遠小于它的其他維度。圖1中所示的 光導4為"板"型，其厚度在整個面積上幾乎相同。然而，己知光導 4也可以是"錐"型，其厚度典型地隨著與直接面對照明裝置5的光導端面之間的距離增加而線性減小。
圖1中所示的背光裝置包括沿光導4的一條邊緣設(shè)置的單個照明 裝置5，其中光導4在平面視圖中通常為矩形。然而，可以沿多于一 個的端面設(shè)置照明裝置，且一種已知的設(shè)置沿光導4的相對邊緣設(shè)置
照明裝置。該照明裝置5或每個照明裝置5通常包括冷陰極熒光燈 (CCFL)或沿一條或多條光導邊緣分布的多個發(fā)光二極管(LED)。
反射器6位于光導4之后但并不與之接觸，且通常為高效率鏡型、 或漫射鏡型反射器。反射器6使從光導4后表面泄漏的光返回進入光 導中，從而改進光的利用效率。
漫射裝置7用于改進光輸出的均勻性，并提供比沒有漫射裝置情 況下更寬的視角范圍。通常，顯示器應(yīng)該在"在軸(on-axis)"方向觀 看，該方向基本上為面板1的顯示表面的法向。增強膜8和9設(shè)置用 于將光重新引導到顯示器法向或軸向，且通常采取透鏡棱鏡(lenticular prism)層的形式，其中棱鏡按正交方向取向。
光導4在光導后表面上設(shè)置有以"10"示意性示出的引出特征。 然而，這種特征可以設(shè)置在光導4的前表面或兩個表面上。這種特征 通常釆取光導4任一主表面或兩個主表面上的點、刮痕或漫射區(qū)的形 式，并用來破壞光導4內(nèi)的全內(nèi)反射(TIR)，以便將光從光導4的前 表面耦合輸出到面板1。特征IO通常被設(shè)置為從前表面提供相當均勻 的光輸出，但是輸出光在適當方向上的均勻性通常不足以直接與面板 l一起使用，從而漫射裝置7及增強膜8和9是必要的。
附圖中的圖2示出了具有典型引出特征10的典型光導4的光引 導性能，以便說明漫射裝置7及增強膜8和9的必要性。具體地，圖 2中的曲線針對一系列典型的特征尺寸，示出了來自光導4的光發(fā)射 (任意單位)vs.發(fā)射角(以度為單位)的關(guān)系，其中在該曲線圖下方 示出了取向。因此，典型的散射特征10使光耦合出光導4，其中大部 分光在與光導4的輸出表面或前表面的法向成40。角的周圍出射。這 種性能通常是不可接受的，且需要使用漫射裝置7及增強膜8和9
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于至少部分透射的空間光 調(diào)制器的背光裝置，包括至少一個第一光源以及非平坦光導，所述非 平坦光導具有用于輸出光的前主表面、后主表面、和用于從所述至少 一個第一光源輸入光的第一次表面，所述前表面是非平坦的，因為其 是非平面的從而不能處于單個平面內(nèi)，所述前表面和后表面中至少一 個表面具有多個凹特征，每個所述凹特征由從主表面延伸進入光導的 多個表面限定，所述多個凹特征的第一組中的每個凹特征具有實質(zhì)平 坦的第一表面，所述第一表面面對第一次表面，并且相對于主表面在 該特征處的切平面具有第一傾角，該第一表面的取向使得將源于所述 至少一個第一光源的光反射出光導，所述第一組中的至少一個特征具 有與第一組中至少一個其他特征不同的第一傾角。
后表面可以具有所述特征中的至少一些。后表面可以具有所有所 述特征。后表面中的特征的第一表面可以取向為將光向著前表面反射 并通過前表面。
所述至少一個特征和所述至少一個其他特征與第一次表面的距 離可以不同。
所述至少一個特征和所述至少一個其他特征處的切平面可以不 平行。
第一傾角可以被設(shè)置為減小離開前表面的光的角向擴散。 對于源于所述至少一個第一光源的大部分光，后表面可以實質(zhì)上 為全內(nèi)反射。
光導可以具有至少一個第一部分，所述至少一個第一部分的前表 面為凹面，后表面為凸面。所述至少一個第一部分的前表面和后表面 可以是柱狀的。相對于所述至少一個特征，所述至少一個其他特征可 以離第一次表面較遠，且可以具有較小的第一傾角。
光導可以具有至少一個第二部分，所述至少一個第二部分的前表 面為凸面，后表面為凹面。所述至少一個第二部分的前表面和后表面 可以是柱狀的。相對于所述至少一個特征，所述至少一個其他特征可 以離第一次表面較遠，且可以具有較大的第一傾角。
光導可以具有至少一個平坦的第三部分。第一傾角可以隨著特征與第一次表面的距離而改變。
所述凹特征可以被設(shè)置為將離開光導的光沿著相對于光導實質(zhì) 相同的方向來引導。作為可選方案，所述凹特征可以被設(shè)置為在光導 上分布的第一組和第二組，并被設(shè)置為將離開光導的光實質(zhì)上分別沿 著相對于光導的第一和第二不同方向來引導。
光導可以具有實質(zhì)恒定的厚度。作為可選方案，光導的厚度可以 隨著與第一次表面的距離增大而減小。
該背光裝置可以包括至少一個第二光源，所述光導具有用于從所
述至少一個第二光源輸入光的第二次表面。所述第一和第二次表面可
以包括光導彼此面對的端面。所述特征的第二組中的每個特征可以具
有實質(zhì)平坦的第二表面，所述第二表面面對第二次表面，并且相對于
主表面在該特征處的切平面具有第二傾角，該第二表面的取向使得將
源于所述至少一個光源的光反射出光導，所述第二組中的至少一個特 征具有與第二組中至少一個其他特征不同的第二傾角。
第二組中的所述至少一個特征和所述至少一個其他特征與第二 次表面的距離可以不同。
第二組中的所述至少一個特征和所述至少一個其他特征處的切 平面可以不平行。
第二傾角可以被設(shè)置為減小離開前表面的光的角向擴散。
對于具有至少一個第一部分的光導，其中所述至少一個第一部分
的前表面為凹面且后表面為凸面，相對于第二組中的所述至少一個特 征，第二組中的所述至少一個其他特征可以離第二次表面較遠，且可 以具有較小的第二傾角。
對于具有至少一個第二部分的光導，其中所述至少一個第二部分 的前表面為凸面且后表面為凹面，相對于第二組中的所述至少一個特 征，第二組中的所述至少一個其他特征可以離第二次表面較遠，且可 以具有較大的第二傾角。
第二傾角可以隨著特征與第二次表面的距離而改變。
第二組可以包括所有所述特征。
第一組可以包括所有所述特征。
10所述特征在主表面中可以具有相同的底部。
第一表面的表面密度可以隨著與第一次表面的距離增加而增加。 第二表面的表面密度可以隨著與第二次表面的距離增加而增加。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種顯示器，包括根據(jù)本發(fā)明第 一方面的背光裝置以及至少部分透射的空間光調(diào)制器。 所述調(diào)制器可以是液晶裝置。
該顯示器可以包括設(shè)置在背光裝置和調(diào)制器之間的單個亮度增 強膜。
因此，可以提供一種非平坦的背光裝置，可以控制其角向光擴散 從而改進顯示器的所需視角范圍。這使得可以使用較弱的漫射裝置， 并無需在背光裝置為非平坦的面內(nèi)提供任何其他亮度增強技術(shù)。在一 些應(yīng)用中，可以省略常規(guī)使用的兩個增強膜。因此，可以提供更薄、 成本更低的背光裝置。
另外，無需專門的亮度增強膜結(jié)構(gòu)。在設(shè)置單個膜的情況下，其 可以為常規(guī)類型。這種設(shè)置使得非平坦顯示器可以具有良好的視角性 能，且其厚度和成本下降。
在本文中，術(shù)語"非平坦"用于稱呼光導或顯示器時，表示至少 輸出表面為非平面的裝置，從而其不可能處于單個平面內(nèi)。 一般地， 光導和顯示器面板相對較薄，具有典型地輪廓相同或相似的相對表面。 在提到光導時，至少輸出表面為非平坦意味著其不能處于單個平面內(nèi)， 且通常后表面將遵循類似的"平行"形狀，從而厚度基本恒定或者相 對漸變。因此，圖l所示類型的顯示器是平坦的，因為面板l的輸出 或圖像表面是平坦的，這是因為其可以處于單個平面內(nèi)。類似地，圖 1所示的光導4是平坦的，因為其輸出表面類似地可處于單個平面內(nèi)。
本發(fā)明并非排他地涉及非平坦光導(用于與通常具有相應(yīng)輪廓的 非平坦顯示裝置一起使用)。光導可在一維或二維中連續(xù)彎曲，或者可 以包括多個部分，其中至少一些部分可以是平坦的。實際上，所有部 分均可以是平坦的，只要它們并不共面且不平行。
這里所使用的術(shù)語"凹(面)"和"凸(面)"均為其最常用的含 義，除非上下文存在其他需要。具體地，"凹(面)"是指向內(nèi)彎曲，而"凸(面)"向外彎曲。限定這些彎曲的表面可以是連續(xù)彎曲的，或 者可以通過彎曲和/或平坦的小平面或表面構(gòu)成的多面結(jié)構(gòu)。


圖1是公知類型的顯示器和背光裝置的示意截面圖2是圖1所示顯示器中光導的光輸出與發(fā)射角之間的關(guān)系圖3是構(gòu)成本發(fā)明實施例的顯示器和背光裝置的示意截面圖4和5是圖3中光導的引出特征的示意截面圖6是示出了引出特征的一般形狀和底部的示意圖7是引出特征不同傾角下的光輸出與角方向之間的關(guān)系圖8是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明裝 置和光導的示意截面圖9是可以在圖3所示類型的顯示器中使用的照明裝置和光導的 示意截面圖10是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明 裝置和光導的示意截面圖11是構(gòu)成本發(fā)明實施例的顯示器和背光裝置的示意截面圖12是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明 裝置和光導的示意截面圖13是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明 裝置和光導的示意截面圖14是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明 裝置和光導的示意截面圖15是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明 裝置和光導的示意截面圖16是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明 裝置和光導的示意截面圖；以及
圖17是可以在圖3所示類型的顯示器和背光裝置中使用的照明 裝置和光導的示意截面圖。
1具體實施例方式
圖3示出了一種顯示器，其與圖1所示顯示器的主要區(qū)別在于該 顯示器并非是平坦的。具體地，在該實施例中，顯示器繞與附圖平面 垂直的單一軸彎曲。因此，LCD1具有柱狀彎曲的輸出表面，并具有 基本上恒定的厚度。輸入和輸出偏振器2和3相應(yīng)彎曲，光導4、反 射器6、漫射裝置7以及增強膜8同樣如此。圖3的顯示器的另一區(qū) 別在于漫射裝置7是比圖1中所需的漫射裝置弱的漫射裝置，并且僅 需要單片增強膜8。另外，圖3中光導4的結(jié)構(gòu)與圖1所示的結(jié)構(gòu)不 同。該顯示器是凹面的，因為在從顯示器前方的觀看區(qū)域觀看時，圖 像平面是凹面。
如圖3中以放大比例所示，引出特征10是光導4后表面中的凹 特征。如圖4所示，每一特征IO具有第一表面11，其面對光導4的 光輸入端面12，從而從照明裝置5沿大體方向13傳播通過光導4的 光大體傳播到第一表面11。第一表面11與光導4的后表面在特征10 處的切平面15成14所示的傾斜角。每一特征IO具有第二表面16， 在該實施例中，該第二表面16處于與切平面15基本正交的平面內(nèi)。 但是，第二表面16可具有其他取向，例如為了便于制造而選擇的其他 取向。
如圖5所示，特征IO控制從表面11的全內(nèi)反射，使得從光導后 表面反射的光向著前表面反射并從前表面輸出。同光導4的其他表面 一樣，特征IO的表面是折射表面，從這些表面的反射源于全內(nèi)反射。 無需進行專門的表面處理來使得如11這樣的表面呈反射性。
圖6示出了這些特征的形狀，這些特征在光導4的后表面上具有 典型的"底部(foot print)",該"底部"為方形，并在光導各處具有 相同尺寸。在該示例中，每一特征的底部為20微米見方。特征20被 示出為以規(guī)則圖案排列，但是可選地可以其他方式排列，例如以隨機 或偽隨機圖案排列為微透鏡組(lenticnles)。特征具有用以實現(xiàn)更加均 勻的光輸出分布或所需光輸出分布的表面密度。
圖7示出了在相對于局部切平面(定義法向)具有不同的特征傾 角情況下的引出特征性能。如圖3所示，引出特征10的傾角在光導4上改變，具體地，隨著同光從照明裝置5引入光導4所經(jīng)過的輸入端
面12之間的距離而改變。在圖3所示光導4的前表面為凹面而后表面 為凸面的"凹面顯示器"情況下，凹特征10所具有的傾角(相對于局 部切平面)從靠近表面12的特征如10a向著遠離表面12的特征如10b 逐步減小。在圖3所示的實施例中，傾角隨著與表面12之間的距離增 加而逐步減小。然而，傾角可以步進方式改變，其中各組相鄰特征具 有相同的傾角，而組之間的傾角隨著與表面12之間的距離增加而逐步 減小。
如上所述，選擇特征10的分布，以實現(xiàn)從光導4輸出的相對均 勻光輸出或者任何其他所需光分布。例如，表面密度(每單位面積的 特征數(shù))可隨著與表面12之間的距離增加而增加。
選擇引出特征10的表面11的傾角，以實現(xiàn)從光導4輸出的所需 光角向分布。例如，可以選擇傾角，使得將光輸出集中于圖像顯示表 面在該顯示器中間處的切平面的法向方向上，從而提供最大亮度以供 在軸觀看。因此，光被集中在該"顯示器法向"方向，盡管局部法向 (相對于局部切平面)相對顯示器法向在方向上改變。例如，在一維 曲率半徑為200毫米的典型2.6英寸顯示器的情況下，特征的傾角從 顯示器的一條邊緣到另一邊緣可在約39°到約51。之間改變，以便將光 集中為與顯示器法向或觀看軸的方向相平行。
由于光導4將光集中到顯示器的所需視角范圍，漫射裝置7無需 如圖1所示類型的公知顯示器中那樣強。此外，在圖3的平面中不需 要亮度增強，因此無需用于該功能的增強膜。單片增強膜8控制與圖 3的平面垂直的平面內(nèi)的光角向擴散。
因此，可以提供具有良好觀看性能的非平坦顯示器。具體地，光 可以集中到所需的觀看方向，從而提供相對明亮的圖像顯示。相對弱 的漫射裝置就足夠了，因此提升了光效率，并且只需要一片增強膜， 從而可以提供更薄、更便宜的顯示器。
圖8示出了可以與凸面顯示器一起使用的凸光導4，在該凸面顯 示器中圖3所示的所有"凹"元件均由相應(yīng)的"凸"元件所替代。因 此，在從顯示器前方的法向觀看方向觀看時，這種顯示器提供凸圖像平面。
凸光導4具有凸前表面4a和凹后表面4b。以與凹光導中相同的 方式，在凸光導的后表面4b中設(shè)置凹引出特征10。然而，這些特征 的不同之處在于傾角從靠近輸入表面12的特征如10a向著遠離表面 12的特征如10b增加。特征的分布也可以是使得在波導前表面4a上 提供相對均勻的光輸出，并且選擇傾角，以便將光引導為主要與顯示 器法向或軸相平行，如箭頭20所示。
照明裝置5可以是長條狀的，并可以沿著光導4的邊緣之一延伸。 例如，這種照明裝置可包括冷陰極熒光燈和反射器。作為一種備選方 案，照明裝置5可包括沿邊沿間隔設(shè)置的多個小光源如發(fā)光二極管。 在一些應(yīng)用中，僅沿顯示器的一條邊緣設(shè)置照明裝置是可接受的。然 而，在其他應(yīng)用中，可能必須或者可能希望沿光導4的多條邊緣提供 照明。例如，如圖9和10所示，可以沿著光導的相對端面12a和12b 設(shè)置照明裝置5a和5b。
圖9示出了凸光導4的情況。在這種情況下，每一凹引出特征IO 具有用于將光從"左"照明裝置5a引導出光導的第一表面11、以及 用于將光從"右"照明裝置5b引導出光導的第二表面16。圖9更詳 細地示出了光導4左、右、中部的引出特征10a、 10b和10c，以更清 楚地示出相對的傾角。因此，表面11的傾角隨著與輸入表面12a的距 離增加而增加，而表面16的傾角隨著與輸入表面12b的距離增加而增 加。每一引出特征10的表面1和16兩者傾角的變化使得將光導4 的前表面4a上的光引導到繞顯示器法向或軸的相對窄的角向擴散范 圍。
在圖10所示的凹光導4的情況下，表面11的傾角從輸入表面12a 向輸入表面12b減小，而表面16的傾角從表面12b向表面12a減小。 對于在光導4的曲面中間處的特征10c，表面11和16的傾角相同。 事實上，對于圖9所示凸光導中的特征10c，傾角同樣可相同。
圖3所示的光導4為"板"型，其具有基本恒定的厚度。然而， 可以使用錐型光導，圖11中示出了其用于凹面顯示器的示例。光導4 的厚度逐漸減小，使得厚度從其在輸入表面12處的最厚部分向著其在遠離表面12的邊緣處的最薄部分逐漸減小。
在此前所描述的實施例中，光導4包括為柱狀凹面或凸面的單一 部分，以便與LCD1的形狀相對應(yīng)。然而，包括多個部分的其他非平
坦形狀也可用于顯示器，且光導可適當成形。其他形狀的例子在圖12 至16中示出。
圖12示出了包括三個平坦部分4,、 42和43的"凸"光導4。第 一部分4,的引出特征10a可具有相同的傾角，或者傾角可隨與輸入表 面12之間的距離而改變。第二部分42的特征10c具有比特征10a大 的傾角，并且可具有相同的傾角，或者傾角可在部分42上改變。第三 部分43的特征10b具有比特征10c大的傾角，并且可具有相同的傾角， 或者傾角可在該部分上改變。
圖13示出了也包括均為平坦的第一、第二和第三部分4,、 42和 43的"凹"光導4。第一部分A的特征10a可具有相同的傾角，或者 傾角可在該部分上改變。第二部分42的特征10c具有比特征10a小的 傾角，并且可具有相同的傾角，或者傾角可在該部分上改變。第三部 分43的特征10b具有比特征10c小的傾角，并且可具有相同的傾角，
或者傾角可在該部分上改變。
圖14示出了具有第一平坦部分4,、第二凸部分42和第三平坦部 分43的光導4。第一部分4,的特征10a可具有相同的傾角，或者傾角 可在該部分上改變。第二部分42的特征10c的傾角隨著與輸入表面.12 之間的距離增加而增加。部分42中間處的特征10c通常具有與特征10a 的傾角基本相同的角度。第三部分43的特征10b可具有彼此相同、且 與特征10a的傾角相同的傾角，或者傾角可在該部分上改變。
圖15示出了圖14所示光導4的"凹"等同物。因此，圖15中 的光導4與圖14中的光導的不同之處在于第二部分42為凹面，其 特征10c的傾角隨著與輸入表面12之間的距離增大而減小。特征10a 和10b的傾角可彼此基本相等，且與部分42中間處特征的傾角基本相 等。
圖16所示的光導4具有一般的S形截面，并包括第一小平坦邊 緣部分4,、第二凸部分42、第三凹部分43、和第四小平坦邊緣部分44。
16邊緣部分4,和44具有特征10a和10b，特征10a和10b可具有相同或 相似的傾角，這些傾角也可以與第二和第三部分42和43中間處特征 10c和10d的傾角相同或相似。第二部分42的特征的傾角隨著與輸入 表面12之間的距離增加而增加，而第三部分43的特征的傾角隨著與 輸入表面12之間的距離增加而減小。
如此前所述，將特征10設(shè)置為使得光導4輸出的光集中到沿單 個方向(即，沿顯示器的觀看軸方向)的相對小的角度范圍內(nèi)。然而， 可將特征IO設(shè)置為使得光集中到多于一個的角度范圍或方向。例如， 這種光導可用在沿不同方向提供不同圖像的不同視圖的顯示器所用的 背光裝置中。這種顯示器可用作自動立體(autosterosc叩ic)顯示器， 用于顯示兩個(或更多)立體視圖，這些視圖需要對觀察者的雙眼可 見以便提供3D效果。其他應(yīng)用包括多視圖顯示器，其中觀看者需要 在不同觀看位置看到獨立的圖像。例如，車載雙視圖顯示器可設(shè)置在 車輛中，并用于使得司機和乘客看到不同的圖像或圖像序列。在這種 應(yīng)用中，觀看者遠離顯示器軸。
此前所公開的任何光導可被修改或設(shè)置為將光集中到兩個或更 多不同方向，圖17示出了這樣一個示例，其中為此目的對圖3所示的 光導4進行了修改。在這種情況下，特征10被設(shè)置為在光導4上分布 的兩組。其中一組的特征如10a的傾角使得光沿方向20a離開光導4， 而另一組的特征如10b使得光沿方向20b離開光導。兩組的引出特征 10a和10b的傾角在光導4上改變，使得將輸出光集中到兩個方向20a 和20b。雖然這些方向被示出為傾斜到觀看或顯示器軸的每一側(cè)，但 是這些方向之一可平行于軸，而另一方向可與軸成一定角度。此外， 可設(shè)置多于兩組，以將光引導到多于兩個的不同方向。
權(quán)利要求
1.一種用于至少部分透射的空間光調(diào)制器的背光裝置，包括至少一個第一光源以及非平坦光導，所述非平坦光導具有用于輸出光的前主表面、后主表面、和用于從所述至少一個第一光源輸入光的第一次表面，所述前表面是非平坦的，因為其是非平面的從而不能處于單個平面內(nèi)，所述前表面和后表面中至少一個表面具有多個凹特征，每個所述凹特征由從主表面延伸進入光導的多個表面限定，所述多個凹特征的第一組中的每個凹特征具有實質(zhì)平坦的第一表面，所述第一表面面對第一次表面，并且相對于主表面在該特征處的切平面具有第一傾角，該第一表面的取向使得將源于所述至少一個第一光源的光反射出光導，所述第一組中的至少一個特征具有與第一組中至少一個其他特征不同的第一傾角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，后表面具有所述特 征中的至少一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光裝置，其中，后表面具有所有所 述特征。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光裝置，其中，后表面中的特征的 第一表面取向為將光向著前表面反射并通過前表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述至少一個特征 和所述至少一個其他特征與第一次表面的距離不同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述至少一個特征 和所述至少一個其他特征處的切平面不平行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，第一傾角被設(shè)置為 減小離開前表面的光的角向擴散。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，對于源于所述至少 一個第一光源的大部分光，后表面實質(zhì)上為全內(nèi)反射。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，光導具有至少一個 第一部分，所述至少一個第一部分的前表面為凹面，后表面為凸面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光裝置，其中，所述至少一個第一部分的前表面和后表面是柱狀的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的背光裝置，其中，相對于所述至少一 個特征，所述至少一個其他特征離第一次表面較遠，且具有較小的第 一傾角。
12. 根據(jù)^5l利要求1所述的背光裝置，其中，光導具有至少一個 第二部分，所述至少一個第二部分的前表面為凸面，后表面為凹面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的背光裝置，其中，所述至少一個第 二部分的前表面和后表面是柱狀的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的背光裝置，其中，相對于所述至少 一個特征，所述至少一個其他特征離第一次表面較遠，且具有較大的 第一傾角。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，光導具有至少一個 平坦的第三部分。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，第一傾角隨著特征 與第一次表面的距離而改變。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述凹特征設(shè)置為 將離開光導的光沿著相對于光導實質(zhì)相同的方向來引導。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述凹特征被設(shè)置 為在光導上分布的第一組和第二組，并被設(shè)置為將離開光導的光實質(zhì) 上分別沿著相對于光導的第一和第二不同方向來引導。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，光導具有實質(zhì)恒定 的厚度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，光導的厚度隨著與 第一次表面的距離增大而減小。
21. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的背光裝置，包括至少一個第二光源， 所述光導具有用于從所述至少一個第二光源輸入光的第二次表面。
22，根據(jù)權(quán)利要求21所述的背光裝置，其中，所述第一和第二次表面包括光導的彼此面對的端面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的背光裝置，其中，所述特征的第二組中的每個特征具有實質(zhì)平坦的第二表面，所述 第二表面面對第二次表面，并且相對于主表面在該特征處的切平面具 有第二傾角，該第二表面的取向使得將源于所述至少一個光源的光反 射出光導，所述第二組中的至少一個特征具有與第二組中至少一個其他特 征不同的第二傾角。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，第二組中的所述至少一個特征和所述至少一個其他特征與第二次表面的距離不同。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，第二組中的所述 至少一個特征和所述至少一個其他特征處的切平面不平行。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，第二傾角被設(shè)置 為減小離開前表面的光的角向擴散。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，光導具有至少一 個第一部分，所述至少一個第一部分的前表面為凹面，后表面為凸面， 以及相對于第二組中的所述至少一個特征，第二組中的所述至少一個 其他特征離第二次表面較遠，且具有較小的第二傾角。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，光導具有至少一 個第二部分，所述至少一個第二部分的前表面為凸面，后表面為凹面， 以及相對于第二組中的所述至少一個特征，第二組中的所述至少一個 其他特征離第二次表面較遠，且具有較大的第二傾角。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，第二傾角隨著特 征與第二次表面的距離而改變。
30. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，第二組包括所有 所述特征。
31. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，第一組包括所有所 述特征。
32. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，所述特征在主表面中具有相同的底部。
33. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光裝置，其中，第一表面的表面密度隨著與第一次表面的距離增加而增加。
34. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的背光裝置，其中，第二表面的表面密度隨著與第二次表面的距離增加而增加。
35. —種顯示器，包括前述任一項權(quán)利要求中所述的背光裝置以及至少部分透射的空間光調(diào)制器。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的顯示器，其中，所述調(diào)制器是液晶裝置。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的顯示器，包括設(shè)置在背光裝置和調(diào)制器之間的單個亮度增強膜。
全文摘要
為諸如液晶裝置(1)之類的透射空間光調(diào)制器提供了一種背光裝置。該背光裝置包括光源(5)，該光源(5)通過非平坦光導(4)的輸入端面(12)提供光，非平坦光導(4)具有前表面(4a)和后表面(4b)。后表面(4b)包括多個凹特征(10)，每個特征具有與輸入表面(12)相面對的表面(11)，該表面(11)被取向為將光引導向前表面(4a)并輸出前表面(4a)。表面(11)相對于后表面(4b)在該特征(10)處的切平面具有傾角，傾角隨著與輸入表面(12)的距離而改變，以便將來自光導(4)的輸出光集中到所需的角向輸出范圍。
文檔編號F21V8/00GK101542191SQ20078004252
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者大衛(wèi)·詹姆斯·蒙哥馬利, 弗洛里安·吉勒斯·皮埃爾·羅卡爾 申請人:夏普株式會社