CN102057319A - 具有斜光源的中空背光源 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，本发明提供了背光源，所述背光源包括前反射器(102)和后反射器(104)，其设置形成中空光腔(106)，第一光源(108)靠近所述前反射器(102)的一端，并具有5°至90°的倾角(110)；并且所述背光源包括第一不对称光准直仪(116)，所述第一不对称光准直仪(116)在至少所述第一光源(108)和所述后反射器(104)之间延伸，以将所述第一光源(108)发出的光导入所述中空光腔(106)。

Description

具有斜光源的中空背光源
背景技术
本发明涉及适用于照明显示内容或图像的扩展面光源，其通常被称为背光源。
背光源用来照明显示器，例如计算机LCD显示器、手机显示屏、个人数字助理和其他手持装置。为了减轻重量，已经开发了中空背光源。一些中空背光源已经将对称的聚光器或光注入器(包括对称抛物面聚光器)与光源结合使用，以将光导入中空光腔。然而，由于对称光注入器的体积，这种光注入器增加了显示器的总尺寸。显示器尺寸增加是由于容纳对称光注入器的尺寸所需要的框的宽度增加。
图8示出了采用对称光注入器的现有技术背光源800。背光源800具有限定光腔808的前反射器802、后反射器804和侧反射器806。在光源810和光腔808之间，复合抛物面聚光器812将光从光源导向光腔。框宽度用“W”表示。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供了背光源，该背光源包括前反射器和后反射器，其设置形成中空光腔，其中第一光源靠近前反射器一端，并具有5°至90°的倾角；并且该背光源包括第一不对称光准直仪，第一不对称光准直仪在至少第一光源与后反射器之间延伸，用于将来自第一光源的光导入中空光腔。
在另一个实施例中，本发明提供了上述背光源，该背光源还包括靠近前反射器另一端并具有5°至90°的倾角的第二光源以及第二不对称光准直仪，第二不对称光准直仪在第二光源和后反射器之间延伸，用于将来自第二光源的光导入中空光腔。
在其他实施例中，不对称光准直仪是弯曲的。不对称准直仪是抛物面的；在光源和前后反射器之间可以设置不止一个不对称准直仪；并且光源包括CCFL灯或LED晶粒。
附图说明
图1为背光源的一个实施例的示意性剖视图；
图2为背光源的一个实施例的示意性剖视图；
图3为背光源的一个实施例的示意性剖视图；
图4为光学显示器的一个实施例的示意性剖视图；
图5为光学显示器的一个实施例的示意性剖视图；
图6为亮度与竖直位置的曲线图；
图7为背光源的一个实施例的示意性剖视图；以及
图8为现有技术背光源的示意性剖视图；
具体实施方式
除了别的优点以外，本发明的背光源比具有实心光导的背光源重量更轻，并且提供了减小中空侧光式背光源系统框宽度的方式，同时提供了足以满足预期应用的亮度和空间均匀度。本发明的背光源可用于荧光灯管和LED光源。这种背光源可用于LCD、标牌箱和灯具。
图1示出了本发明的背光源的一个实施例。背光源100包括前反射器102和后反射器104，前反射器和后反射器的设置方式使其形成中空光腔106。在该实施例中，前反射器102是平面的。在其他实施例中，前反射器可以是弯曲的或具有曲率。光源108靠近前反射器102，并且其相对于前反射器102切线的位置由倾角110限定。倾角110由下列各线的交线128限定：i)平行于前反射器平面的切线的线条122；以及ii)垂直平分光源的孔径面126的线条124。
倾角可以大致在5°至90°的范围内，并且可以为5°和90°之间的任何角度或范围。在其他实施例中，倾角可以为15°、30°、45°、60°或90°，或者在15°和90°之间的任何角度或范围。
光源108包括光元件112、光元件反射器114和用于将光导入中空光腔的不对称光准直仪116。与准直仪相关的“不对称”是指与光源有关的每个准直仪都具有不同的形状，例如具有不同长度(包括零长度)和/或不同形状。第一光准直仪116在光源108和后反射器104之间延伸，并进入光腔。在该实施例中，第二光准直仪在光源108和前反射器102之间没有长度。在该实施例中，光准直仪116和后反射器104是一体的。在其他实施例中，光准直仪和后反射器或其部分可以是单独的部件，或者可由不同材料制成。
光准直仪116和后反射器之间的边界在光准直仪的切线为水平105处。
如图1所示，光准直仪116是弯曲的或具有曲率。期望入射到前反射器102的光线具有相对较大的入射角。因此，由光源提供的光线有利地与切线122成相对较小的角度。然而，一些光线可以以与切线122成相对较大的角度传输。在这种情况下，弯曲的光准直仪反射这些光，以使得这些光以相对较大的入射角入射到前反射器122。在其他实施例中，光准直仪116的曲面可以描述为抛物面，抛物面顶点位于与孔径面126的相交处，焦点位于孔径面126和前反射器102的相交处。因此，抛物面的轴线有利地平行于孔径面126。在该实施例中，光元件为冷阴极荧光灯(CCFL)，光元件反射器可以描述为一对渐开线118和120。
在其他实施例中，光元件反射器可以用围绕光元件的任何一般形状描述。这些形状包括(但不限于)卵形、矩形或梯形的横截面。
在一些应用中，希望光元件对前反射器没有直接视线(例如当倾角为90°时)。在这种情况下，光元件和已有的光元件反射器可以进一步围绕光元件反射器与前反射器的交点一起旋转。光元件反射器接着可以具有在其远端从前反射器到后反射器之间的反射延长部分。该延长部分可以是平面或弯曲的。在一个实施例中，延长部分为圆弧。
在其他实施例中，光元件可以是具有或不具有光元件反射器的LED或一排LED。此外，LED可以在靠近每个LED和在每个LED与中空光腔之间具有折射透镜元件，用来帮助光提取和/或光准直。此外，还可以有在LED或折射透镜元件(如有)和准直仪之间延伸的光元件反射器。这些光元件反射器可以是平面的，或者具有弯曲的横截面。有利地，可以将散热器(例如，包裹在光源周围并在准直仪一部分上方延伸的散热器)和LED光元件一起使用，用来对LED散热。
如果需要，可以在本发明所公开的背光源的光源中使用其他可见光发射器，例如热阴极荧光灯(HCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)或灯管(例如US 6,267,492中描述的那些)。此外，还可使用混合系统，例如CCFL/LED(包括发冷白光和暖白光的CCFL/LED)、CCFL/HCFL/EEFL(例如发出不同光谱的CCFL/HCFLL/EEFL)。发光器的组合可有多种变化，包括LED和CCFL，以及诸如多个CCFL、多个不同颜色的CCFL、LED和CCFL之类的复合体。
与荧光灯一起使用的光元件反射器有利地成形为荧光灯管的圆横截面的一对渐开线，如图1所示。
图2示出了本发明的背光源200的另一个实施例。背光源200包括前反射器202和后反射器204，前反射器和后反射器的设置方式使其形成中空光腔206。光源208靠近前反射器202，并且其相对于前反射器202的位置由上文定义的倾角210限定。光源208包括光元件212、光元件反射器214、和用于将光导入中空光腔206的第一不对称光准直仪216和第二不对称光准直仪217。光准直仪216和后反射器之间的边界在光准直仪的切线为水平205处。光准直仪217具有大致小于光准直仪216的长度，并且在光源208和前反射器202之间延伸。
光准直仪217可以是平面的，或具有曲率。期望入射到前反射器202的光线具有相对较大的入射角。如果倾角210较小，使得一些向前传播的光以比所期望的更大的角度入射到前反射器202，则可以设置光准直仪217，使得通过反射将光向下重新导向，并且在反射后与后反射器204或光准直仪216成一角度，从而使光线以所需角度入射到前反射器202。因此，光准直仪216和217所提供的光准直使得光源发出的光线与前反射器202成有利的较小角度。在其他实施例中，光准直仪217的曲面可以描述为抛物断面。在该实施例中，光元件为冷阴极荧光灯(CCFL)，光元件反射器214可以描述为一对渐开线。
图3示出了本发明的背光源300的另一个实施例。背光源300包括前反射器302和后反射器304，前反射器和后反射器的设置方式使其形成中空光腔306。第一光源208和第二光源210均靠近前反射器302，并且其相对于前反射器的位置由倾角312限定。每个光源包括两个光元件314、光元件反射器316、以及用于将光导入中空光腔306的每个光源的光准直仪318和320。光准直仪318和后反射器之间的边界在光准直仪的切线为水平305处。
图7示出了本发明的背光源700的另一个实施例。背光源700包括前反射器702和后反射器704，前反射器和后反射器的设置方式使其形成中空光腔706。光源708靠近前反射器702，并且其相对于前反射器702的位置由上文定义的倾角710限定。光源208包括LED晶粒712和用于将光导入中空光腔706的第一不对称光准直仪716。光准直仪716和后反射器之间的边界在光准直仪的切线为水平705处。
后反射器和光准直仪都包括提供面向中空光腔内部的高反射率表面的片状材料，反射表面160和162能够使入射光束以有限受控方式扩散成宽的反射光束。这种材料通常被称为“散射材料”，并且可以进一步划分成“宽”或“窄”散射材料，具体取决于反射光束的角展度(参见“Daylighting in Architecture-A European Reference Book”，published by James and James，London，1993.ISBN 1-873936-21-4(《建筑采光-欧洲参考书》，James and James出版，伦敦，1993年，ISBN 1-873936-21-4)第4.3至4.5页)。一般来讲，反射表面160和162包括窄漫反射器(即该反射器具有小于约15°的散射角，或者对于本专利申请更典型地在约5°和15°之间的散射角)，但对于以不垂直于表面的方向入射的光而言应使其反射率不显著减小，并且为至少85％(优选地至少90％，最有利地至少98％)。
术语“散射角”是指反射光最大强度(I最大)的方向与强度值为I最大/2的方向之间的角度，假设反射光强度分布曲线围绕I最大方向对称。如果反射光强度分布曲线围绕I最大方向不对称，则本文所用术语“散射角”表示I最 大方向与强度I最大/2方向之间的平均角度。宽的反射光束可以(或可以不)在最大强度方向显示具有显著的峰值。
合适的高反射率材料的例子包括得自3M公司的VikuitiTM增强型镜面反射器(ESR)(VIKUITITM Enhanced Specular Reflector(ESR))多层聚合膜；使用0.4密耳厚的丙烯异辛酯-丙烯酸压敏粘结剂将掺有硫酸钡的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(2密耳厚)层合到VikuitiTMESR膜上所形成的膜，本文将所得的这种层合膜称为“EDR II”膜；得自Toray Industries，Inc.的E-60系列LUMIRRORTM聚酯膜；得自Alanod Aluminum-Veredlung GmbH & Co.的MIROTM阳极氧化铝膜(包括MIROTM 2薄膜)；以及得自3M公司的SILVERLUX和/或ECP 305+太阳膜。
后反射器面向中空光腔的反射表面可以大致平坦和平滑，或者可具有与其相关的结构化表面，以促进光的散射或混合。这种结构化表面可以施加在(a)后反射器和/或准直仪的反射表面160上或(b)涂敷于表面的透明涂层上。在前一种情况下，可以将高反射率膜层合到预先形成结构化表面的基底上，或者将高反射率膜层合到平坦基底(如金属薄片，这与购自3M公司的VikuitiTM耐用增强型镜面反射片-金属(DESR-M)(VIKUITITM Durable Enhanced Specular Reflector-Metal(DESR-M))反射器类似)上，然后再如采用压印操作形成结构化表面。在后一种情况下，可以将具有结构化表面的透明薄膜层合到平的反射表面，或者可以将透明薄膜施加到反射器，然后将结构化表面施加到透明薄膜顶部，或者可以将反射性金属涂层通过(例如)蒸镀涂敷到具有结构化表面的透明薄膜的结构化侧或平面侧。
在另一个实施例中，后反射器可以是半镜面反射器。“半镜面反射器”是指正向散射显著多于反向散射的反射器。任何合适的一种或多种半镜面材料可用于本发明的后反射器。例如，半镜面后反射器可包括在高反射率漫射反射器上的部分透射镜面反射器。合适的半镜面反射器包括ESR(得自3M公司)，其靠近在第一侧面或主表面上具有细长的透镜状结构的线性透镜膜，如下所述。线性透镜膜位于前反射器和后反射器之间，并且其透镜状结构平行于光元件。
微复制型透镜状结构是细长的，并且在许多实施例中设置为彼此平行。在许多实施例中，透镜状结构在垂直方向具有光焦度，而在正交的水平方向的光焦度可忽略不计。
在一个实施例中，透镜状结构具有在1至250微米或10至100微米、或25至75微米的范围内的曲率半径。这些棱镜结构具有1至250微米、或1至75微米、或5至50微米范围内的高度。在许多实施例中，上述平行细长透镜状结构具有1至1000微米、或1至500微米、或1至250微米、或1至100微米、或10至75微米范围内的周期或间距。
在另一个实施例中，半镜面后反射器可以在高反射镜面反射器上包括部分朗伯曲线漫射片。或者，高反射镜面反射器上的正向散射漫射片能够提供半镜面后反射器。另一个合适的半镜面反射器为可以商品名“RADIANT LIGHT FILM EMBOSSED VM2000”得自3M公司(St.Paul，MN.)的压印有喷砂图案的薄膜材料。
如本文所提及的，本发明的背光源可用作显示系统的背光源。图4是光学显示器400的一个实施例的示意性剖视图。显示器400包括液晶面板410以及布置为向液晶面板410提供光的照明组件402。在该实施例中，照明组件402包括背光源420，并且可包括另外的光管理组件480，例如光学膜。
如图4所示，液晶面板410包括液晶层412、入射板414和出射板416。入射板414和出射板416可各自包括玻璃基底，并且可各自包括电极矩阵、定向层、偏振器、补偿膜、保护层和其他层。色彩滤镜矩阵也可被包括在板414和416之一或其二者中，以用于在液晶面板410所显示的图像上附加颜色。在液晶面板410中，液晶层412的部分的光学状态通过借助电极矩阵施加的电场而改变。根据其状态，液晶层412的给定部分(与显示器400的像素或亚像素相对应)会或多或少地使透射透过其的光的偏振旋转。透过入射板414的入射偏振器、液晶层412和出射板416的出射偏振器行进的光减弱至不同的程度，这取决于偏振器的取向以及光遇到的液晶层部分的光学状态。显示器400利用这种行为来获得在不同区域具有不同外观的电子可控的显示器。
光管理组件480(也可称为光管理单元)的排列可布置在背光源420和液晶面板410之间。光管理组件480影响从背光源420传送的照明光。例如，光管理组件480的排列可包括漫射层，或简称为漫射片。漫射片用来漫射从背光源420接收的光。
漫射片可以是任何合适的漫射膜或板。例如，漫射层可以包含任何合适的一种或多种漫射材料。在一些实施例中，漫射层可包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物基质，该基质具有各种分散相，包括玻璃、聚苯乙烯微珠和CaCO3颗粒。示例性漫射片可包括得自3M公司(St.Paul，Minnesota)的3635-30型、3635-70型、以及3635-100型3MTM ScotchcalTM漫射膜。
可选的光管理组件480还可包括反射型偏振器。可以使用任何合适类型的反射型偏振器，例如多层光学膜(MOF)反射型偏振器；漫反射型偏振膜(DRPF)，如连续相偏振器/分散相偏振器；线栅反射型偏振器；或胆甾型反射型偏振器。
MOF反射型偏振器以及连续相/分散相反射型偏振器均依赖至少两种材料之间折射率的差值，这些材料通常为聚合物材料，从而在以垂直偏振状态透射光时，选择性地反射偏振态的光。在共同拥有的美国专利No.5,882,774(Jonza等人)中描述了MOF反射型偏振器的一些例子。市售的MOF反射型偏振器的例子包括VikuitiTM DBEF-D280和DBEF-D400多层反射型偏振器，其包括漫射表面，可得自3M公司。
可用于本发明的DRPF的例子包括连续相/分散相反射型偏振器，例如共同拥有的美国专利No.5,825,543(Ouderkirk等人)中所描述的那些，还包括漫反射型多层偏振器，例如共同拥有的美国专利No.5,867,316(Carlson等人)中所描述的那些。其他合适类型的DRPF在美国专利No.5,751,388(Larson)中有所描述。
可用于本发明的线栅偏振器的一些例子包括美国专利No.6,122,103(Perkins等人)中所描述的那些。线栅偏振器尤其可得自Moxtek Inc.(Orem，Utah)。
可用于本发明的胆甾型偏振器的一些例子包括如在美国专利No.5,793,456(Broer等人)以及美国专利No.6,917,399(Pokorny等人)中所述的那些。胆甾型偏振器通常在输出面与四分之一波长延迟层一起提供，以使得透过胆甾型偏振器传输的光被转换为线性偏振光。
在一些实施例中，在背光源420和反射型偏振器之间可设置偏振控制层。偏振控制层的例子包括四分之一波长延迟层以及偏振旋转层(例如液晶偏振旋转层)。偏振控制层可用于改变被反射型偏振器反射的光的偏振，从而增加透射通过反射型偏振器的再循环光的比率。
光管理组件480的可选排列还可包括一个或多个增亮层或膜(也被称为定向再循环层或膜)。增亮层是包括如下表面结构的一种层：该表面结构将偏轴光的方向改变为更靠近显示器法向轴线的方向。这样能增加透过液晶面板410轴向传送的光量，从而增加观看者所看到图像的亮度和对比度。增亮层的一个例子为棱镜增亮层，该增亮层具有数个棱镜隆起，通过折射和反射改变照明光的方向。可用于显示系统100的棱镜增亮层的例子包括VikuitiTM BEF II和BEF III系列的棱镜膜，这些膜可得自3M公司，包括BEF II 90/24、BEF II 90/50、BEF IIIM 90/50、以及BEF IIIT。如本文进一步描述的那样，也可以通过前反射器的一些实施例来提供增强亮度。
光管理组件480的可选排列还可包括其他定向再循环膜(例如增益漫射片)，并且在膜或层的一个或两个主表面上包括排列成规则或不规则矩阵阵列的结构，例如珠、圆顶、棱锥或其他凸起结构。
图4所示实施例的显示系统400包括背光源420。背光源420包括形成中空光腔462的前反射器430和后反射器460。腔462包括输出表面464。输出表面464可以是任何合适的形状(例如矩形)，并且其尺寸可适用于任何所需的显示器应用，例如小至用于移动电话的子显示器(对角线测量大约为30mm)，大至膝上型计算机屏幕(对角线测量大约为30cm)、监视器或电视(对角线测量大约为50cm、80cm、100cm、150cm或更大)。在该实施例中，背光源420包括设置为向腔462内发光的单个光源466。光源466靠近前反射器430，并且其相对于前反射器430的位置由倾角412限定。光源466包括光元件414、光元件反射器416和用于将光导入中空光腔462的不对称光准直仪418。在该实施例中，背光源420可包括在不具有光源的侧面围绕中空光腔462外围的侧反射器或表面468。形成这些壁能够采用与用于后反射器460的反射材料相同的反射材料，或者也可以使用不同的反射材料。
图4的显示器400的背光源420包括具有多个定向再循环膜或层432的前反射器430。在其他实施例中，使用单个定向再循环膜或层。定向再循环膜为大致包括表面结构的光学膜，该表面结构将偏轴光重新导向至更靠近显示器轴线的方向。这样能增加透过液晶面板410轴向传送的光量，从而增加观看者所看到图像的亮度和对比度。定向再循环膜通常使从中空光腔462入射到其上的很大一部分光返回或再循环到中空光腔中。定向再循环膜也可被称为增亮膜或层。一些定向再循环膜可包括再导引光的细长棱镜的阵列。其他定向再循环膜可被称为增益漫射片，并且在膜或层的一个或两个主表面上包括排列成规则或不规则矩阵阵列的结构，例如珠、圆顶、棱锥或其他凸起结构。
前反射器具有相对较高的总反射率以支持腔体内相对较高的循环率。这可用术语“半球反射率”来表征，其表示当光从所有可能的方向入射到组件或一叠组件上时组件或一叠组件(无论是表面、膜还是膜的集合)的总反射率。因此，用以法线方向为中心的半球内的所有方向入射(以及所有偏振态，除非另外指明)的光(具有适用于预期应用的光谱分布)照射所述组件，并且收集所有反射入同一半球内的光。反射光的总通量与入射光的总通量之比得出半球反射率R半球。对于再循环腔而言，用其R半球来表征反射器特别方便，因为光通常以所有角度入射在腔的内表面上(无论是前反射器、后反射器还是侧反射器)。另外，与针对法线入射的反射率不同，R半球考虑了反射率随入射角的变化，这种变化对某些组件(例如，棱镜膜)而言可能非常明显。
优选的后反射器也具有高的半球反射率—通常比前反射器高出许多，因为前反射器被有意地设计为部分透射型，以便提供所需的背光源光输出。再循环背光源构造可用前反射器和后反射器的半球反射率(分别为Rf 半球和Rb 半球)的乘积来表征。优选地，乘积Rf 半球*Rb 半球为至少70％(0.70)、或75％、或80％。
用在本发明的背光源中的前反射器可包括两个、三个、四个、五个、六个或更多个定向再循环膜的各种组合。在带有棱镜膜(例如BEF膜)以及其他定向再循环膜的实施例中，棱镜膜可被设置成最靠近再循环腔，而其他定向再循环膜设置成比棱镜膜距腔更远。这种定向膜可以设置成使棱镜与轴线(例如光发射轴)平行或垂直对齐。
用作定向再循环膜的棱镜光学膜可包括大致均匀形状的棱镜，或者其可包括形状、高度、侧向位置和/或其他尺寸特性可随膜上的位置不同而显著变化的棱镜。具有变化的几何形状的棱镜光学膜的例子在美国专利No.5,771,328(Wortman等人)和6,354,709(Campbell等人)以及美国专利公布No.2007/0047,254 A1(Schardt等人)中有所描述。
在一些实施例中，增益漫射片可用作前反射器430内的定向再循环膜432。增益漫射片的一个例子是得自Keiwa Corp.的OPALUS BS-702。其他增益漫射片在美国专利公布No.2006/0103777 A1(Ko等人)、2006/0146566 A1(Ko等人)、2006/0152943 A1(Ko等人)、2006/0146562 A1(Ko等人)、2006/0250707 A1(Whitney等人)和2007/0024994 A1(Whitney等人)中有所公开。本领域的技术人员应该理解，前述美国专利申请中所描述的一些增益漫射片包括实质上为棱镜型的光学元件，并且可被描述成包括沿轴线延伸的棱镜的阵列。这样的光学膜可被描述成棱镜定向再循环膜，以及被描述成增益漫射膜。在一些实施例中，前反射器包括不必一定包含棱镜定向再循环膜的增益漫射片。在其他实施例中，具有相同或不同构造的一个、两个、三个或更多个增益漫射片与两个、三个或更多个棱镜膜组合。
本发明的背光源420的前反射器430可包括表征为定向再循环膜的那些光学膜之外的光学膜。例如，前反射器430可包括反射型偏振器，例如DBEF、DRPF或APF，如本文所述。包含这样的反射型偏振器可以在多个方面改善背光源的性能，包括使背光源更高效，或者使背光源能够针对一个或多个光源的给定能量输入产生更多的可用光。
在其他实施例中，前反射器可包括(从最近处向中空光腔)漫射板、BEF膜(垂直于光源的棱镜)、增益漫射片和BEF膜(平行于光源的棱镜)；提交于2007年12月14日的美国专利申请No.61/013,782(该专利有关光学制品的描述内容以引用方式并入本文)中描述的漫射板、具有漫射片涂层或与棱镜(垂直于光源的棱镜)一体化的一体漫射片的BEF膜；以及BEF膜(平行于光源的棱镜)。在其他实施例中，漫射板可以为透光板。
背光源的前反射器的定向再循环膜和其他光学膜可以是自立式的，或者其中一些或全部可通过任何合适的技术物理上彼此附接，所述技术包括诸如本文中结合显示器的光管理单元中的其他膜的描述所公开的技术。另外，无论是对“前反射器”还是“光管理单元”中所包括的膜的描述可被认为是任意的且非排他性的。
讨论了对本公开涉及的示例性实施例并提及本公开范围内可能的变型。在不偏离本公开范围的前提下，对于本领域的技术人员来说，本公开的这些和其他变化和修改形式将是显而易见的，而且应当理解，本公开不受限于本文所提供的示例性实施例。因此，本公开仅受限于下面提供的权利要求书的限制。
实例
构造类似于图5所示背光源的背光源测试原型。背光源500包括设置为形成中空光腔530的多层前反射器510和后反射器520。第一光源540和第二光源542均靠近前反射器510，并且其相对于前反射器的位置由60°的倾角544限定。光元件544为CCFL。前反射器包括透光板512(ACRYLITE FF丙烯酸树脂薄板，得自Cyro Industries(Parsippany，NJ))、具有细长棱镜结构514(BEFII-5T，得自3M公司(St.Paul，MN))的增亮薄膜，棱镜垂直于光源。膜514上方为增益漫射膜516(取自型号AL1916W、纵横比16∶10的ACER 19英寸显示器)，膜516上方为具有倒圆顶端和平行于光元件的细长棱镜的棱镜膜518(RBEF-8M，得自3M公司)。
光准直仪550由SOMOS光聚合物11120(DSM Desotech，Inc.(Elgin，IL))形成，然后与DESR-M反射器层合在一起。光准直仪的曲面可以描述为抛物面，其顶点位于孔径面526与准直仪550的相交处，其焦点位于孔径面526与前反射器510的相交处528。因此，抛物面的轴线平行于孔径面526。
后反射器520由DESR-M形成，然后拉紧到中心柱上方，并用双面胶带保持位置，以形成反射表面522。准直仪和后反射器的反射表面上设置有线性透镜膜524，其具有约45微米的间距和4微米的透镜高度。
使用AUTRONIC-MELCHERS锥光镜(AUTRONIC-MELCHERS CONOSCOPE)(Karlsruhe，Germany)测量视角。将视角定义为亮度降至轴向亮度50％的角度，按照该定义，水平视角为±46°，竖直视角为±36.5°。这些视角非常适合电视和显示器应用。
使用得自Radiant Imaging(Duvall，WA)的型号PM-1613F-1的PROMETRIC成像光度计测量空间均匀度。图6示出了穿过显示器中心的竖直分布图。测量分布用实线表示，所需分布用虚线表示。缩窄腔体对增加中心的光提取有效。测量的数据的最大值为7880cd/m2，最小值除以最大值为80％。图6中优选的分布用虚线表示。优选的分布在曲线下方的积分面积与测量分布相同。该优选的分布的中心亮度为7170cd/m2。

Claims (17)

1.一种背光源，包括：
前反射器和后反射器，所述前反射器和所述后反射器设置形成中空光腔；
第一光源，所述第一光源靠近所述前反射器的一端，并且具有5°至90°的倾角；以及
第一不对称光准直仪，所述第一不对称光准直仪在至少所述第一光源与所述后反射器之间延伸，以将来自所述第一光源的光导入所述中空光腔。
2.根据权利要求1所述的背光源，其中所述不对称光准直仪是弯曲的。
3.根据权利要求1所述的背光源，其中所述不对称光准直仪是抛物面的。
4.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一光源包括具有一对渐开线形状的光元件和光元件反射器。
5.根据权利要求1所述的背光源，还包括围绕与所述光源相对的外围的侧反射器。
6.根据权利要求1所述的背光源，其中所述光源包括具有CCFL的光元件。
7.根据权利要求1所述的背光源，其中所述光源包括具有LED的光元件。
8.根据权利要求1所述的背光源，还包括在所述第一光源和所述前反射器之间延伸的第二不对称光准直仪。
9.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一不对称光准直仪和所述后反射器为一体的。
10.根据权利要求1所述的背光源，其中所述后反射器包含散射材料。
11.根据权利要求1所述的背光源，其中所述后反射器包含半镜面材料。
12.根据权利要求1所述的背光源，其中所述后反射器还包括线性透镜膜。
13.根据权利要求1所述的背光源，其中所述前反射器包括多个层。
14.根据权利要求1所述的背光源，还包括靠近所述前反射器的另一端并具有5°至90°的倾角的第二光源；以及
第二不对称光准直仪，所述第二不对称光准直仪在所述第二光源与所述后反射器之间延伸，以将来自所述第二光源的光导入所述中空光腔。
15.根据权利要求1所述的背光源，其中所述前反射器包括以下元件中的至少一个：漫射板、增益漫射片、增亮薄膜、反射型偏振器、或它们的任何组合。
16.根据权利要求1所述的背光源，其中所述光源包括光元件反射器，所述光元件反射器具有卵形、矩形或梯形的横截面形状。
17.根据权利要求1所述的背光源，其中所述光源包括LED和散热器。
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