CN102483544A

CN102483544A - 具有并入了反射层的背光的显示器

Info

Publication number: CN102483544A
Application number: CN2010800405046A
Authority: CN
Inventors: 洛恩·A·怀特黑德; 亨利·H·伊普; 文森特·克翁
Original assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-09-08
Also published as: CN102483544B; US20120169791A1; US9341887B2; WO2011031802A2; WO2011031802A3

Abstract

显示器包括诸如发光二极管阵列的光源(12)与诸如液晶显示面板的空间光调制器(14)之间的光学路径中的光控制层(16)。该光控制层包括与透明或半透明材料的至少一层(16B，16C)光学接触的增强镜面反射器(ESR，16a)膜。该光控制层比该ESR膜自身更容易透射来自该光源的光。在一些实施例中，该显示器可以提供增强的对比度和峰值照度。

Description

具有并入了反射层的背光的显示器

对相关申请的引用

本申请要求2009年9月11日提交的美国专利申请No.61/241,681、以及2009年12月16日提交的No.61/287,117的巴黎公约优先权。对于美国来说，本申请要求2009年9月11日提交的美国专利申请No.61/241,681、以及2009年12月16日提交的No.61/287,117的在35U.S.C§119下的权益，二者经引用并入本文。

技术领域

本发明涉及背光显示器。实施例可以提供诸如电视机、计算机显示器、诸如医学成像显示器或虚拟现实显示器的专用显示器、视频游戏显示器、广告显示器等的显示器。

背景技术

各种各样的电子显示器目前在包括电视机、计算机显示器、诸如医学成像显示器或虚拟现实显示器的专用显示器、视频游戏显示器、广告显示器等的众多不同的应用中使用。一些电子显示器包括背光光调制器。该光调制器可被控制成调整穿过它的像素的光以显示图像。在一些这样的显示器中，背光可被控制成引起光调制器上的光的不均匀分布。

需要用于照射能够显示高质量图像的显示器上的光调制器的实用的改进显示器以及方法和设备。特别需要能够显示具有增强的对比度和峰值照度的图像的实用的显示器。

发明内容

本发明具有许多不同的方面，其中的一些如下。

一个方面提供了一种包括光源、空间光调制器、以及光源与空间光调制器之间的光学路径中的光控制层的显示器。光控制层包括增强镜面反射器层以及与增强镜面反射器层的第一侧面光学接触的至少第一光学层。第一光学层是基本上透明的和基本上半透明的中的至少一个。在一些实施例中：光控制层与空间光调制器共存，光源包括被布置成阵列的多个可单独控制的发光器，显示器包括与光控制层间隔开且平行的背反射器，并且/或者第一光学层包括位于增强镜面反射器层与背反射器之间的后层，光学腔被限定在背反射器与增强镜面反射器层之间，并且后层占据光学腔厚度的至少3/4。

另一方面提供了一种包括光控制层以及被配置成朝着光控制层发光的光源的背光组件。光控制层包括增强镜面反射器层以及与增强镜面反射器层的第一侧面光学接触的第一光学层。第一光学层是基本上透明的和/或基本上半透明的。在一些实施例中：光控制层与空间光调制器共存，光源包括被布置成阵列的多个可单独控制的发光器，并且/或者第一光学层包括位于增强镜面反射器层与背反射器之间的后层，光学腔被限定在背反射器与增强镜面反射器层之间，并且后层占据光学腔厚度的至少3/4。

另一方面提供了一种包括增强镜面反射器层以及与增强镜面反射器层的第一侧面光学接触的第一光学层的光控制层。第一光学层是基本上透明的和/或基本上半透明的。在一些实施例中：光控制层与空间光调制器共存，光源包括被布置成阵列的多个可单独控制的发光器，显示器包括与光控制层间隔开且平行的背反射器；背光组件包括与光控制层间隔开且平行的背反射器，并且/或者第一光学层包括位于增强镜面反射器层与背反射器之间的后层，光学腔被限定在背反射器与增强镜面反射器层之间，并且后层占据光学腔厚度的至少3/4。

另一方面提供了一种包括发光区和封装的发光器，该封装包括背反射器以及安装在背反射器上并且将发光区封闭在其间的光控制层。在根据此方面的一些实施例中，光控制层包括增强镜面反射器层以及与增强镜面反射器层的第一侧面光学接触的第一光学层。第一光学层是基本上透明的和/或基本上半透明的。在一些这样的实施例中，增强镜面反射器层的第一侧面面对发光区。在其它这样的实施例中，增强镜面反射器层的第一侧面背对发光区。

另一方面提供了一种用于包括被配置成将光经过光控制层发射到光调制器上的光源的显示器的控制系统。该控制系统包括被配置成生成用于控制光源的控制信号的光源控制器、被配置成生成由从光源发出的穿过光控制层的光在光调制器处产生的光场的光场模拟的光场模拟器、以及被配置成至少部分地基于光场模拟来生成用于控制光调制器的光调制器控制信号的光调制器控制器。光场模拟器包括对如本文中所述的光控制层对从光源传播的光的影响进行建模或估算的模型。

另一方面提供了一种用于控制包括被配置成将光经过光控制层发射到光调制器上的光源的显示器的方法。该方法包括：生成用于控制光源的光源控制信号、生成响应于光源控制信号从光源发出并穿过光控制层的光在光调制器处产生的光场的光场模拟、并至少部分地基于光场模拟来生成用于控制光调制器的光调制器控制信号。

下面描述本发明的更多方面和本发明具体实施例的特征。

附图说明

附图示例了本发明的非限制性实例实施例。

图1是根据实例实施例的显示器的一部分的示意性横截面。

图1A是根据实例实施例的显示器的示意图。

图2是根据实例实施例的光控制层的一部分的示意性横截面。

图3是示出了来自发光器的光的点扩展函数的图。

图4A是放置在发光器的阵列上方的根据实例实施例的光控制层的一部分的示意性平面图。

图4B是放置在发光器的阵列上方的根据实例实施例的光控制层的一部分的示意性平面图。

图4C是放置在发光器的阵列上方的根据实例实施例的光控制层的一部分的示意性平面图。

图5是根据实例实施例的显示器的一部分的示意性横截面。

图6是根据实例实施例的显示器的一部分的示意性横截面。

图7是光源与光调制器之间的光学路径的示意性横截面描绘。

图8是单个发光器的典型和增强点扩展函数的作为光调制器上的位置的函数的光强度的图。

图8A是多个发光器的作为光调制器上的位置的函数的光强度的图。

图8B是多个发光器的作为光调制器上的位置的函数的光强度的图。

图9是用于控制显示器的控制系统的方框图。

图10是根据实例实施例的显示器的一部分的示意性横截面。

图11是根据实例实施例的光控制层的一部分的示意性横截面。

图12是根据实例实施例的发光片的立体图。

图13是根据实例实施例的发光二极管的示意性立体图。

图14是根据实例实施例的显示器10的一部分的示意性横截面。

图15A是显示器的一部分中的光的示意图。

图15B是来自发光器的光的点扩展函数的图。

图15C是来自发光器的光的扩展函数的图。

图16A是根据实例实施例的光学元件的横截面示意图。

图16B是沿着线的光的强度的图。

图17是根据实例实施例的显示器的一部分的透视图。

图18A是根据实例实施例的光学元件的横截面示意图。

图18B是各种入射角度的反射度的图。

图18C是沿着线的光的强度的图。

图19是传统液晶显示堆的示意图。

图20是根据实例实施例的液晶显示堆的示意图。

图21是来自光调制器上数个发光器的光的图案的图。

图22是网格上覆盖的点扩展函数的图。

具体实施方式

在全部以下描述中，叙述具体细节以提供本发明的较透彻理解。然而，可以在没有这些特定内容的情况下实践本发明。在其它状况中，并未详细示出或描述公知元件以避免不必要地妨碍本发明。相应地，应该以示例性、而非限制性的角度看待说明书和图。

图1示出了根据实例实施例的显示器10。显示器10包括被配置成发光以照射透射型光调制器14的光源12。光调制器14可以例如包括液晶显示面板(LCD面板)。光调制器14可以包括可被控制成使被光调制器14透射的入射光的量变化的像素的阵列。在一些实施例中，所述像素包括可单独控制的颜色子像素。

光控制层16位于光源12与光调制器14之间。来自光源12的光穿过光控制层16以到达光调制器14。光控制层具有面朝光源12的背侧面17A和面朝光调制器14的前侧面17B。

光控制层16包括增强镜面反射器(ESR)的层16A。ESR层16A可以包括以低吸收反射和透射遍及基本上所有可见波长的、处于宽范围入射角的光的多层介电膜。ESR层16A可以包括反射相当大比例可见光的高反射率ESR膜。ESR膜在商业上可从美国明尼苏达州圣保罗的3M电子显示照明光学系统公司、在商标名Vikuiti^TM下获得。据称Vikuiti^TM增强镜面反射器膜在整个可见光谱内均是98.5％反射率，而无论入射角如何。

ESR层16A可以是薄的。例如，适合于应用在如图1中所示实施例中的一种类型的Vikuiti^TMESR膜的厚度为65μm。

光控制层16还包括折射率大于空气(例如，大于1)并且与ESR层16A光学接触的透明或半透明材料的至少一层。在示例的实施例中，光控制层包括前层16B和后层16C这二者。其它实施例具有层16B和16C中的仅一个。

由于层16B和/或16C的存在，光控制层16的反射率显著低于ESR层16A在它自身处于空气中的情况下将具有的反射率。层16B和/或16C用来减小ESR层16A的反射率。层16B和/或16C可以包括例如合适的塑料，如：

·聚碳酸酯；

·聚(甲基丙烯酸甲酯)(例如，Plexiglas^TM)；

·丙烯酸树脂；以及

·聚氨酯；

·双折射聚酯；

·各向同性聚酯；以及

·间规聚苯乙烯。

层16B和16C可以由合适的玻璃、或者对可见范围内的光波长基本上通畅或半透明的其它材料制成。

可以使层16B和16C的厚度变化。在一些实施例中，层16B和16C的厚度超过1/2mm(500μm)。例如，在实例实施例中，层16B和16C的厚度在1mm至5mm的范围内。在一些情形中，层16B和16C比ESR层16A显著更厚。例如，层16B和16C中一个或两个的厚度可以是ESR层16A厚度的至少5倍。

如图1中所示，显示器10包括光源12处或后方的反射器18。反射器18可以例如包括诸如合适的白色墨或白色涂料的漫射散射器或ESR层。在光控制层16的层16A与反射器18之间限定光学腔19。在示例的实施例中，光源12朝着光控制层16发光。在光控制层16处，一些光被反射，一些光被透射。透射光传到光调制器14。反射光传到反射器18并且通过朝着光控制层16回反射而被再循环。

在一些实施例中，光源12包括多个可单独控制的发光器。发光器可以布置成使得可以通过控制可单独控制的发光器中的不同发光器所发出的光的量来使得光源12所发出的光的量随光源12上位置的不同而不同。提供如本文中所述的光控制层16可以提供也具有可局部控制的光源12的一些实施例中的特殊优点。

可以通过选择用于层16B和16C(或者在不存在另一个的情况下这些层中的一个)的适当材料来控制光控制层16的反射率。影响光控制层16的反射率的主要参数是与ESR层16A光学接触的层16B和16C的材料的折射率。可以控制光控制层16的反射率以调整从层16显露的来自光源12的光的点扩展函数。通常，层16的反射率越高，则层16将来自光源12的光的点扩展函数加宽越多。例如，在光源12包括LED的相对稀疏的阵列的情况下，以及在光源12包括在窄的角孔径内输出光的LED的情况下，增大的加宽可能是所期望的。在一些实施例中，光控制层16反射入射在其上的光的约65％至85％范围内的光。在一些实施例中，光控制层16反射入射在其上的光的大约73％±5％。在一些实施例中，光控制层16镜面反射入射在其上的光的约5-20％范围内的光。

通过非限制性实例，如本文中所述的光控制层可以被并入在具有如任何以下文献中所述的架构的显示器中的光源与光调制器之间：

·2005年5月10日发布并且标题为High Dynamic Range DisplayDevices的美国专利No.6891672，

·2008年7月22日发布并且标题为High Dynamic Range DisplayDevices的美国专利No.7403332，

·2008年7月31日公开并且标题为Rapid Image Rendering onDual-modulator Displays的美国专利申请公开No.2008/0180466，

·2002年9月6日公开并且标题为“High Dynamic Range DisplayDevices”的PCT公开No.WO 2002/069030；

·2003年9月18日公开并且标题为“High Dynamic Range DisplayDevices”的PCT公开No.WO 2003/077013；

·2005年11月10日公开并且标题为“Method for EfficientComputation of Image Frames for Dual Modulation Display SystemsUsing Key Frames”的PCT公开No.WO 2005/107237；

·2006年2月2日公开并且标题为“Rapid Image Rendering onDual-Modulator Displays”的PCT公开No.WO 2006/010244；

·2006年6月29日公开并且标题为：Wide Color Gamut Displays的PCT公开No.WO 2006/066380；以及

·2008年8月7日公开并且标题为：Calibration of Displays HavingSpatially-Variable Backlight的PCT公开No.WO 2008/092276；

它们全部出于所有的目的经引用而并入本文。

可以用多种方式改变光控制层16的构造。这些方式包括：

·是否存在层16B和16C中的一个、或另一个、或两个；

·层16B和16C的相对厚度(在一些实施例中，层16B比层16C厚)；

·制成层16B和16C的材料(层16B和16C在二者都存在的情况下由同一材料制成不是强制性的)；

·层16B和/或16C的折射率(层16B和16C在二者都存在的情况下具有相同的折射率不是强制性的)；

·ESR层16A的构造(在一些实施例中，在不存在层16B和16C的情况下，ESR层16A被构造成提供小于96％的反射率)；

·光控制层16中存在的ESR层的数目；

·可以消除或增大折射层16B与光调制器14之间的间距以提供对入射在光调制器14上的光的扩展的控制；

·层16B和/或16C的表面上的表面起伏全息漫射器元件的存在或不存在；以及

·层16B和/或16C中的散射中心的存在或不存在，以及在存在这样的散射中心的实施例中，散射中心和它们在层16B和/或16C内的三维分布的性质。

层16B和/或16C中的散射中心可以包括例如以下中的一个或多个：

·任何合适颜料的颗粒，颜料可以包括例如TiO₂；

·诸如小玻璃珠的折射性光散射器或其它折射性光散射器(在一些实施例中，折射性光散射器包括例如高折射率玻璃和/或折射率至少是1.6或至少是1.7的材料)；

·层16B和16C的材料的位错、泡或其它不连续；以及

·等等。

散射中心的尺寸范围可以从例如数纳米至100微米。在一些实施例中，散射中心是朗伯体(Lambertian)或几乎是朗伯体。在可替选实施例中，散射中心可以是各向异性散射器。在一些实施例中，各向异性散射器被定向为使得它们散射在某些优选方向上行进的光多于在其它方向上行进的光，并且/或者倾向于在一些方向上比在其它方向上散射更多的光。例如，在一些实施例中，各向异性散射器被定向为使得它们倾向于在调制器14的方向上比在反射器18的方向或与层16的平面大致平行的方向上散射更多的光。

图1A是根据实例实施例的显示器10的示意性描绘。显示器10具有用于发光的光源12(例如，背光)。来自光源12的光通过光学路径13被传递给空间光调制器14。在一些实施例中，光学路径16包括光学元件组件15。空间光调制器14包括调制来自光源12的光的光调制元件(LME)22。在简单实施例中，光源12和空间光调制器14平行且并置，使得光源12所发出的光直接穿过光学路径16到空间光调制器14上。

显示器10包括控制器28。控制器28接收输入信号29。输入信号29可以包括图像数据、视频数据等。控制器28生成提供空间光调制器14的LME 22的驱动值的输出信号30。LME驱动值确定向查看区域传送(透射或反射)从光源12入射在LME 22上的光的什么比例。控制器28还生成提供光源12的发光器12A的驱动值的输出信号24。

在包括可单独控制的发光器12A的实施例中，输出信号24可以包括可直接或间接驱动发光器12A发光的驱动信号。输出信号24可以控制以下中的一个或多个：光源12所发出的光的总体强度、光源12所发出的光的空间分布、光源12所发出的光的一个或多个颜色特性等。

在示例的实例实施例中，光源12包括发光器12A的阵列。每个发光器12A可以包括诸如发光二极管(LED)或其它发光装置的一个或多个发光元件。

在一些实施例中，可部分地基于来自光源12的光在空间光调制器14处的特性来生成输出信号30。这种特性可以是空间相关的。空间光调制器14上的来自光源12的光的特性可以通过计算、估算、测量、它们的组合等来确定。空间光调制器14上的来自光源12的光的特性的确定可以包括对来自各单独发光器12A的光的贡献。对来自发光器12A的入射在空间光调制器14上的特定点处的光的贡献可以基于包括发光器12A的已知特性和从发光器12A至空间光调制器14的光学路径以及发光器12A与空间光调制器14上的该点的空间关系在内的因素来确定。本领域技术人员可理解，来自多个发光器的光所贡献的光特性的计算可能在运算上昂贵。

在以下文献中描述了可以在用于生成输出信号30和24的控制器28中实施的一般方法的一些非限制性实例：

·标题为HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAY DEVICES的WO02/069030；

·标题为HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAY DEVICES的WO03/077013；

·标题为RAPID IMAGE RENDERING ON DUAL-MODULATORDISPLAYS的WO 2006/010244；

·2008年10月14日提交并且标题为：light source SIMULATION ATREDUCED RESOLUTION TO DETERMINE SPATIALMODULATIONS OF LIGHT FOR HIGH DYNAMIC RANGESIMAGES的US 61/105,419；

它们经引用并入本文。

发光器12A以使得与发光器的光学轴垂直的平面处的发出光的强度根据扩展函数分布的方式发光。在光源12包括这样的发光器的情况下，在光调制器14处可实现的光的空间均匀性程度取决于发光器12A的布置、发光器12A的扩展函数以及光源12与光调制器14之间的距离。对于一些发光器12A，通过单调减小远离光学轴的方向上的强度来特征化扩展函数。发光器12A的扩展函数可能受到包括光学元件组件15的光学路径13的光学特性的影响，如果存在的话。

显示器10可能被要求示出包括大的、亮的、均匀的特征(例如，蓝天)的视觉图像。由于光调制器14调制来自光源12的光的强度的能力可能有限，所以在来自光源12的光不足够空间均匀的情形中，可见伪影可能显现在应当均匀的图像特征中(例如，蓝天内的亮斑)。虽然可以降低空间非均匀光的强度以使得光调制器14能够提供没有可见伪影的均匀图像特征，但此方法减小了所显示的图像的亮度。因而，期望光源12能够提供空间均匀的高强度光。为了提供更空间均匀的照射，发光器12A通常被布置成使得来自不同发光器12A的光可以在空间调制器14处空间交叠。

在一些实施例中，单独地控制各发光器12A。单独地控制各发光器实现了入射在光调制器14上的光的强度的变化。有利地，使提供给光调制器的光的强度空间变化可用来增强对比度并且提供图像的亮与暗区域之间(例如，亮的天空与暗的山脉之间)的更大的亮度动态范围。为了提供更锐利的对比度，期望来自各单独发光器的光不提供在光调制器14的太大区域内扩展的光。例如，期望向显示亮的天空的光调制器14的区域提供光的发光器的仅小比例也向显示暗山脉的光调制器14的区域提供光。

通过把光源12与空间光调制器14间隔开以提供光源12与空间光调制器14之间的光学腔，可以实现在空间光调制器14处提供发光器12A的扩展函数的期望程度的交叠。来自任何一个发光器12A的光在空间光调制器14上的分布于是取决于包括以下因素的多个因素：

·发光器12A的固有扩展函数；

·光源12与空间光调制器14之间的间距；以及

·影响光在与空间光调制器14平行的方向上扩展的程度的空间光调制器14和光源12的光学特性。

来自不同发光器12A的光的交叠、使图像的区域局部变暗的能力和光学效率之间的期望平衡可以通过调整这些因素以及发光器12A在光源12上的布置来实现。对于一些应用，这种设计导致不期望地厚和/或需要不期望的大数目的发光器12A的显示器。

光学元件组件15可以包括影响来自光源12的光的光学元件。例如，光学元件可以通过使得光经历折射、反射、衍射、它们的组合等来使得光改变方向。光学元件还可以吸收和/或散射光。光学元件组件15中的光学元件可以被提供用来扩展来自光源12的光以使得发光器12A的扩展函数中的期望程度的交叠可以实现于光源12与光调制器14之间的、与没有这种光学元件的情况所可能的间距相比相对更靠近的间距处。这有利地使得显示器10能够更薄。

在光源包括可单独控制的发光器的情况下，光学元件组件15中的光学元件可以将扩展函数成形为使得来自光源12的照射在被不同地控制的发光器之间更平滑地变化，从而减小或消除某些可见伪影。

图2是根据实例实施例的光控制层16的一部分的示意性放大横截面。在示例的实施例中，光控制层16的层16B和16C被配置成漫射穿过它们的光。举例来说，层16B和/或16C可以包括分布在它们的体积中的散射中心17。散射中心17的存在和类型以及散射中心17三维地分布在层16B和/或16C内的方式可以实现穿过光控制层16的光的分布。在一些实施例中，散射中心17均匀地分布在层16B和16C中的一个或两个中。在一些实施例中，散射中心17不均匀地分布在层16B和16C中的至少一个中。

图3是包括作为空气间隙替代光控制层16的发光器的点扩展函数的曲线25A和作为具有光控制层16的发光器的点扩展函数的曲线25B的图。曲线25A和25B可以例如表示空间光调制器14处来自一个发光器的光的分布。通过比较曲线25A和25B可以看出光控制层16的存在相比于点扩展函数的中央部分中能量的量而言显著减小了点扩展函数的尾部26中能量的量的相对量。

在图3中，测量了曲线25B的显示器中的光控制层16由通过Castin’Craft^TM白色不透明颜料(从加利福尼亚，现场到达的环境技术公司可得)的三个0.04mL点滴掺杂的聚酯树脂的两个5mm厚层之间夹持的3MVikuiti^TM ESR膜的层构建。

在一些实施例中，光控制层16的存在将点扩展函数的中央部分中的光能量的量与点扩展函数的尾部中的光能量的量的比率增大A倍，A由下式表示：

A = \frac{(E_{CF} / E_{TF})}{(E_{CW} / E_{TW})} - - - (1)

其中：E_CF是具有光控制层16的点扩展函数的中央部分中(在点扩展函数的一个半高全宽之内)的光学能量；E_TF是具有光控制层16的点扩展函数的尾部中(在点扩展函数的两倍半高全宽之外)的光学能量；E_CW是没有光控制层16的点扩展函数的中央部分中的光学能量；E_TW是没有光控制层16的点扩展函数的尾部中的光学能量。在一些实施例中A在0.7至1.8的范围内。提供减小尾部26中能量的量的修改点扩展函数可以具有包括可实现对比度显著增加的大量优点。另外，在一些实施例中减小尾部26中能量的量促进减小需要考虑在内以估算空间光调制器14上给定位置处光强度的发光器的数量。

在一些实施例中，构建光控制层16以具有在光控制层16上周期性变化的属性。在光源12包括以空间周期性方式布置的离散发光器的情况下，可以使光控制层16的空间周期性与光源12发光器的空间周期性匹配。在一些实施例中与发光器相邻的它的部分中光控制层16一个或多个属性的可变化性针对发光器的光学轴对称。在一些实施例中，光控制层16属性的空间变化被配置成使得以相同方式修改光源12发光器所有或选定组的点扩展函数。可以变化以实现点扩展函数上这种控制的一个属性是层16B和/或16C的表面上和/或层16B和/或16C中散射中心的密度。得到了，散射中心的密度较高的区域获得光的较大透射。相应地，可以使用散射中心针对发光器光学轴的分布集中或分散针对它的光学轴来自发光器的光。

图4A示意性地示出了发光器12A的阵列上方放置的光控制层16的一部分。通过+符号标记发光器光学轴的位置。在此实例实施例中层16B和/或16C中散射中心的密度在紧接每个发光器上的区域31中相对更低和随着一个移动得远离发光器的光学轴而增大。在此实例实施例中，散射中心密度的变化在每个发光器12A的近处以圆形方式对称。在一些实施例中环形区域与发光器12A的光学轴对齐。

图4B示出了与图4A类似的另一实例实施例，其中，直接在每个发光器12A上存在具有较高密度散射中心的区域32，层16B和/或16C中散射中心的密度相对更低的环形区域33围绕每个区域32。在一些实施例中，散射中心密度的改变遵照平滑梯度。

图4C示出了光源12包括通过+符号、×符号和°符号分别表明位置的三个不同类型发光器12A、12B和12C的另一实例实施例。不同发光器例如可以发出不同颜色的光。在此实施例中，发光器12A、12B和12C各自分布在2维阵列图案中但是图案并非全部一样。在此实施例中，层16B和/或16C中散射中心的密度在不同类型的发光器近处不同地变化。

在一些实施例中，图案化、纹理化、加工或如果不然使得光控制层16的一个或两个表面散射与表面交互的光。这种图案化、纹理加工等可以在光控制层16上均匀或可以具有光控制层16的一个或多个表面17A和17B上的一些期望空间变化。例如，可以在背和/或前表面17A和17B中形成凹窝、霜状面、棱镜状凹口、或者其它表面特征的图案。作为另一实例，可以在背和/或前表面17A和17B上沉积光散射材料的图案。在对于所有目的经引用并入本文的2009年9月11日提交且标题为Methodsand Apparatus for Providing Illumination to a Light Modulator的未决美国专利申请No.61/241681中描述了可以加工光控制层16的表面以实现期望光分布属性的大量实例方式。在一些实施例中，层16B和/或16C可以各自包括一个或多个子层，可以在子层的表面上图案化表面特征。

图15A、15B、以及15C示例了包括增加来自发光器的光角度扩展的光学元件36的显示器可以如何在准许光源与光调制器之间的相对更小间隔和/或光源的发光器之间的相对更大间距的情况下向光调制器提供充分空间均匀的光。

图15A是显示器34的一部分中光的图解示例。发光器35在光学元件36的方向上发出光37。来自发光器35的光37穿过光学元件36至光调制器38的光源面向表面(面)。从光学元件36产生的光37A的角度扩展b大于进入光学元件36的光37的角度扩展a。角度扩展的改变使得光37A落在比光37将会在光学元件36不存在的情况下落在了的部分38B大的光调制器38的一部分38A上。光37角度扩展的改变还使得来自相邻发光器35的光37A的交叠39A大于将会在光学元件36不存在的情况下出现的交叠39B。将会明白，显示器可以通过并入扩展光的光学元件36使用较薄构造实现相同交叠。

图15B是将会在光学元件36不存在的情况下出现的光调制器38处来自发光器35的光37的扩展函数37B的图解示例。扩展函数37B表示沿着光调制器38上的线来自各发光器35的光的强度。包络39C表示沿着光调制器38上线的组合光的强度。

图15C是光37穿过光学元件36时出现的光调制器38处来自发光器35的光37A的扩展函数37C的图解示例。扩展函数37C表示沿着光调制器38上的线来自各发光器35的光的强度。包络39D表示沿着光调制器38上线的组合光的强度。

与扩展函数37B相比，扩展函数37C较宽，交叠较多和强度范围较小。这些差异表明提供发光器35与光调制器38之间的光学元件36使得来自发光器35的光在光调制器38的较大区域上分布。相比于包络39C而言，包络39D的范围较小和较平滑地变化。这表明提供发光器35与光调制器38之间的光学元件36使得光调制器38处入射的光较空间均匀。相应地，包括扩展光的光学元件(如，光学元件36)的显示器可以通过比不包括扩展光的光学元件的显示器薄的构造实现充分空间均匀的光。这会在显示器包括具有可单独控制的发光器的光源的情况下特别有益。

光学元件36可以例如包括一个或多个光管理膜，如，例如多层光学膜。例如在经引用并入本文的美国专利5600462、6846089、以及7220026中描述了这种膜的一些实例。

一些实施例提供改变来自发光器的光的点扩展函数形状的光学元件。例如，光学元件可以使得来自发光器的光的点扩展函数较不扩展和较局部均匀。一些实施例提供光学特性空间上变化的光学元件。光特性可以通过以与光源12的发光器12A的空间周期相等的周期是周期性的方式空间变化。在一些实施例中，光学元件包括通过光学元件影响光透射的表面特征。表面特征的周期性可以与光源12中排列的发光器12A的周期性匹配。

图16A是根据实例实施例的光学元件240的横截面示意图。发光器241在光学元件240的方向上发出光242。光通过角度a扩展。光242在界面240A处进入光学元件240，以及在界面240B处离开光学元件240。

表面特征246位于界面240B处。在一些实施例中表面特征246在光学元件240外。表面特征可以例如包括施加到或嵌入在光学元件240中的一个或多个材料或光学元件240的表面加工或纹理。表面特征还可以包括表面形变，如，例如冲压、蚀刻、腐蚀、研磨、局部化退火等引起的形变。在一些实施例中，为光学元件提供材料沉积和表面形变。在实例实施例中，特征包括漫射材料，如，向光学元件240施加的半透明白色涂料或与光学元件240相邻的层。

通过界面240B离开光学元件240的光与表面特征246交互。通常，与一个或多个表面特征交互的光可经历折射、反射、散射、吸收、衍射、其组合等。表面特征可被配置成使得改变来自发光器的光的点扩展函数。

图16B示出了沿着平行和远离光学元件240离开表面的平面上线的光强度的图250。扩展函数252和254表示光强度沿着轴251增加的情况下，沿着与表面平行的线来自发光器241的光的强度。点扩展函数252表示将会在表面特征246不存在的情况下观测的来自发光器241的光的强度。点扩展函数254表示存在散射光的表面特征246时观测的来自发光器241的光的强度。点扩展函数252较之点扩展函数254而言相对更窄(较不扩展)和更局部均匀。

用以计算实现对光特定作用的材料沉淀和/或表面纹理、修改等的配置和/或成分的算法对本领域技术人员而言是公知的。可以应用这些算法以确定变换来自发光器的光点扩展函数的材料沉淀的配置和/或成分以实现诸如具体施加理想扩展和局部均匀性的期望设计目标。在一些实施例中，可以施加表面特征以把光的点扩展函数从基本上高斯改变为基本上费米-狄拉克的或基本上超级高斯的。

在示例的实施例中，表面特征围绕发光器241的光学轴对称分布，表面特征的密度通过距发光器241光学轴的距离降低。一些发光器的点扩展函数特征在于降低远离它们光学轴的方向上的强度。例如，发光器241的点扩展函数252通常是沿着发光器241光学轴的强度最大的高斯。在来自这种发光器的光与围绕发光器的光学轴对称布置和以通过距发光器光学轴的距离降低的方式散射光的表面特征交互的情况下，表面特征将会相对更多地影响离开光学元件的相对更强光。在表面特征散射入射光的情况下，此布置倾向于使光远离发光器的光学轴分布。在材料沉淀的成分空间变化的实施例中，成分可以通过周期性空间变化以使得来自每个发光器的光与基本上一样的图案表面特征交互。在一些实施例中表面特征的空间频率等于或是光源中排列的发光器的空间频率的倍数。

在示例的实施例中，表面特征位于光学元件240的一个界面上。在其它实施例中，表面特征位于光学元件的多个界面上。例如，在一些实施例中，表面特征位于光进入光学元件的一个或多个界面上。

在一些实施例中，以重复光源的发光器的布置对应的配置的图案在光学元件上布置表面特征。图17是根据实例实施例的显示器260一部分的透视图。显示器260包括光源262和光学元件266。光源262的发光器264被配置成提供光学元件266上入射的光。光学元件266包括发光器264的布置对应的重复布置中的表面特征268。每个表面特征268与相应发光器264对齐。

在图17中示例的实例实施例中，发光器与表面特征的重复布置之间的对应性是一对一。在其它实施例中，发光器与表面特征的重复布置之间的对应性可以是一对多、多对一、一对一、或者不同位置处这些的组合。

在一些实施例中，发光器的布置是空间周期性的，通过匹配的空间周期性在光学元件上提供表面特征。

在一些实施例中，在多个光学元件表面上布置表面特征以使得一个光学元件表面上表面特征的布置对应于一个或多个光学元件表面上表面特征的布置。在一些这种实施例中，不同光学元件表面上表面特征的布置可以至少部分地基于不同光学元件表面之间的间隔。在包括多个光学元件表面上布置的表面特征的实施例中，光学元件表面可以属于一个或多个光学元件。在一些实施例中，光源与光调制器之间光学路径上放置的光学组件包括表面特征用于改变光点扩展函数的数个光学元件。在一些这种实施例中，具有表面特征的多个光学元件中的一些光学元件光学接触。

一些光源包括提供不同颜色光的发光器。在一些实施例中，布置表面特征以对应于发出特定颜色光的发光器。例如，表面特征可以被配置成以特定方式影响具有特定波长或波长范围的光。可以把这种表面特征布置在光学元件上以对应提供特定波长或波长范围的光的发光器。

通常，可以通过各种各样配置中的任何配置提供表面特征。以下内容只提供一些可行配置的实例。表面特征264可以包括光学元件240的表面上沉积的材料。材料沉淀可以包括选择以实现对离开光学元件的光的特定效果(比如折射、反射、散射、吸收、衍射、其组合等)的材料。例如，在一些实施例中材料沉淀可以包括折射率与沉积它们以引起离开光学元件的光折射的光学元件的折射率不同的介电材料。材料沉淀可以包括具有纯真实折射率的介电材料以使得材料不吸收离开光学元件的光。材料沉淀可以包括具有复杂折射率的介电材料，以使得完全或部分吸收离开光学元件的光。在一些实施例中，提供材料沉淀的半色调图案或其它表面特征。

在一些实施例中，在光学元件上沉积成分不同的多个材料沉淀。材料沉淀可以包括多于一个类型的材料。在一些实施例中，材料沉淀包括不同材料的层。包括多于一个类型材料的材料可以是例如同质混合物、胶体、悬浮物等。材料沉淀可以包括间质空洞，例如气泡。在一些实施例中，颗粒和/或空洞的集中在材料沉淀内空间变化。在一些实施例中，材料沉淀包括并非光学上小的颗粒和/或空洞，以使得沉积材料使得散射光。在一些实施例中，材料沉淀包括光学上小的颗粒和/或空洞以使得它们不散射光中的许多光。

可以调节、塑造和/或布置材料沉淀以实现对离开光学元件的光的特定效果。例如，可以按集合形状(如，线、通口、盘、圆环、方形、三角形等)形成表面沉淀以空间选择性地折射、反射、散射、吸收和/或衍射光。可以控制材料沉淀的厚度以影响光在沉淀材料中行进的距离，以实现特定量的散射、折射、吸收等。

在一些实施例中，通过图案化层(比如向光学元件施加的透明和/或半透明膜)提供表面特征。图案化层可以具有空间变化光散射和/或光吸收特性。空间变化的周期性可以与光源中发光器的匹配。可以通过光源的发光器注册空间变化。

在一些实施例中，光源和光学元件被配置成使得在光学元件内反射来自光源发光器的光。反射可以使得光在光学元件内扩展。在一些这种实施例中，一些光可以经历全内反射。在来自许多不同发光器的光由于重复内反射而宽地扩展的情况下，会造成背景级别的照射。此背景照射可以减小显示器的动态范围。

可以通过“抑制”光学元件的表面界面处光的内反射减轻和/或消除光学元件内光的内反射。当TIR在第一材料与第二材料之间的界面处出现时，已知为渐逝波的一些电磁能量穿透到第二材料中。渐逝波的强度通过去往第二材料中的距离指数衰变。可以通过提供处于渐逝波区域内的适当折射率的第三材料防止、或者“抑制”TIR。第三材料可以通过透射(散射)它或者通过吸收它耦合渐逝波之中的能量。得到了，即使在TIR不存在的情况下不存在渐逝波的情况下，也可以通过渐逝波区域中材料的存在控制部分反射光(PIR，与TIR相似)的强度。

渐逝波区域中材料的沉积提供基本上独立于波长和入射角度的反射的控制。(见A.Webster、M.Mossman和L.Whitehead，“Control ofreflection at an optical interface in the absence of total internal reflectionfor a retroreflective display application”，App.Opt.45(6)，2006年2月；M.Mossman和L.Whitehead，“A novel reflective image display usingtotal internal reflection”，J.Displays 25(5)，2004年11月；对于此现象较多的M.Mossman和L.Whitehead，“Controlled frustration of TIR byelectrophoresis of pigment particles”，Appl.Opt.44(9)，2005年3月formore on this phenomenon；以及US专利no.6,215,920，其全部对于所有目的经引用并入本文)。

在一些实施例中，沉积材料以抑制光学元件的表面上或附近的特定位置处的TIR和/或PIR以使从光学元件吸收和/或提取将会如若不然内反射的光。在一些这种实施例中，在光学元件的多于一个表面处或附近沉积材料。在一些实施例中，沉积材料的光学元件的表面粗糙和/或包括表面特征，如，例如半球形和/或棱镜形结构。在这种实施例中，可以通过沉积材料和表面几何的组合抑制TIR和/或PIR。

在光源包括发光器阵列的显示器中，会期望材料沉淀不覆盖光学元件界面的较大区域以使材料沉淀只吸收和/或散射将不会内反射的少量光。在一些实施例中，在将会内反射可观量的光的区域处光学元件的表面上沉积材料。可以通过来自一个或多个发光器的光的入射角度和/或来自一个或多个发光器的光的点扩展函数至少部分地定义这种区域。

图18A、18B和18C分别示出了根据实例实施例的光学元件270的横截面示意图、各种入射角度的光学元件的界面处反射度的图、以及沿着光学元件的界面上线的光的强度的图290。发光器271以角度a在光学元件270的方向上发出光272。光272在界面270A处进入光学元件270和跨过光学元件270以与界面270B交互。材料沉淀276A和276B在光学元件270外界的界面270B侧的界面270B的渐逝波区域中。在反射可观量入射光的界面270B的部分上图案化材料沉淀276A和276B。

图280包括作为在入射角度范围的光的界面270B处入射光的比例表明反射度的曲线281。图280的域282是非线性的以使得它对应于从轴273沿着界面270B的距离的线性域。(因为发光器271的尺度足够小得可以把发光器271作为点光源对待，所以可以作为入射点与界面270B处正常入射的光的点之间距离的反正弦逼近沿着界面270B的点处来自发光器271的光的入射角度。)调节和对齐图18A和图18B以使得通过沿着界面270B的点匹配图280的相应线性域上的点。

曲线281表明界面270B处来自发光器271的光的反射度对于低入射角度均匀地低。子域286A和286B各自包括略微小于和包括临界角的连续范围角度。曲线281表明界面270B处来自发光器271的光的反射度在子域286A和286B上显著增加。界面270B上材料沉淀276A的位置对应于子域286A，界面270B上材料沉淀276B的位置对应于子域286B。相应地，材料沉淀276A和276B在来自发光器271的光的反射度可观的界面270B的部分处。

图290包括表明沿着界面270B的点处光强度的曲线291。调节和对齐图18A和图18C以使得图290的域292中的点与沿着界面270B的点匹配。曲线291表明沿着界面270B的光的强度遵照围绕发光器271的光学轴273为中心的高斯分布。曲线291表明界面270B处来自发光器271的光的强度在子域296A和296B上低。曲线291表明界面270B处来自发光器271的光的强度在距大于子域296A和296B上限的轴293的距离处的位置处可忽略。界面270B上材料沉淀276A的位置对应于子域296A，界面270B上材料沉淀276B的位置对应于子域296B。相应地，材料沉淀276A和276B在来自发光器271的光强度低的界面270B的部分处。

将会明白，材料沉淀276A和276B覆盖反射光的强度将会最大的界面270B的部分。在沿着距轴273比材料沉淀276A和276B近的界面270B的点处，来自发光器271的光的反射度因为入射角度充分小于临界角所以低。在沿着界面270B比材料沉淀276A和276B远离轴273的点处，界面270B处光的强度可忽略，以使得即使在光经历全内反射的情况下，反射光的强度也将会可忽略。

将会明白，在发光器271是阵列中布置的多个发光器中的一个发光器的情况下，可以按重复发光器的布置对应的配置的图案在光学元件270上沉积材料。在一些实施例中，包括材料沉淀的光学元件和发光器被配置成使得包括材料沉淀的光学元件表面上临界入射和接近临界入射的光射线是低强度的和通过材料沉淀吸收。

在一些实施例中，光源与光调制器之间光学路径中放置的光学组件包括材料沉淀用于抑制TIR的数个光学元件。在一些这种实施例中，具有材料沉淀的多个光学元件中的至少一些光学元件光学接触。

材料沉淀对耦合光学元件之中光的使用还具有在维持薄显示器的情况下改进来自各发光器的光的局部扩展的过程中的应用。图19示出了传统液晶显示堆300。堆300包括LCD光调制器301、微结构亮度增强膜302、漫射器303、腔304、反射性膜305、LED 306和具有适当热学管理解决方案307的电路板。亮度增强膜302可以包括多于一个膜，例如，它可以包括单层Vikuiti^TM双亮度增强膜(DBEF)和单层Vikuiti^TM亮度增强膜(BEF)。

亮度增强膜302和漫射器303通常有效透射低，光的体积反射掉它们。为了改进来自堆的光透射，反射性膜305的反射度很高。高反射度因为光射线可以在通过亮度增强膜302和漫射器303实现透射之前经历大量反射所以重要。例如，在具有单层DBEF、单层BEF和标准漫射器的传统LCD堆中，到来光射线中的仅30％将会通过漫射器透射(将会反射65％)，那些透射射线中的仅50％将会通过BEF透射(将会反射透射的射线的50％)，将会通过DBEF透射通过BEF透射的射线中的仅50％(将会反射50％)。因而，入射光射线中的仅大约8％到达LCD的背部。

把未到达LCD背部的射线中的接近所有射线反射回到腔304中。通过高反射度反射性膜，把这些射线中的大约98％反射回到LCD堆的顶部，其中，将会把8％透射到LCD的背部，再次反射剩余部分。上堆叠层与反射性膜305之间多个反射的过程使得最终透射到LCD 301背部的光更加漫射。

一种类型的高度反射性膜使用相邻层的折射率不同的很薄层的堆。这些膜通过全内反射而非金属反射来反射到来的射线。未把这些膜设计成反射在与膜的表面几乎平行的角度的到来光，把在这种角度到来的光透射到膜外。即使在传统光学设计中不出现这种擦碰射线的情况下，也可以通过在膜的表面上或附近沉积材料人为创建它们。膜的表面上或附近沉积的材料将会散射许多方向上表面上入射的光。散射光中的一些散射光将会自然是擦碰入射射线。将会把这些“制造”擦碰入射射线透射到膜外。

可以利用此特性在增加局部均匀性和保留来自光源可单独控制的发光器的光的相对更窄扩展的情况下减小局部光调制显示器中腔的深度。图20示出了根据实例实施例的LCD堆310。堆310包括LCD光调制器311、微结构亮度增强膜312、漫射器313、腔314、反射性膜315、LED 316、以及具有适当热学管理解决方案317的电路板。堆310还包括具有它的表面上材料沉淀319的第二反射性膜318。

因为腔314比腔304更具反射性，所以它在实现漫射的过程中相对更空间高效。考虑在平行平面反射器光学腔中的每个反射之后，光射线随着它跨越腔而行进与腔的壁平行的一些距离。此行进扩展腔中的光。相对更反射性的腔中的光射线将会在透射之前经历较大数量的反射。相比于反射器之间的间距一样的较少反射性腔中的光而言，较多反射性腔中的光将会在与反射器的平面平行的方向上行进较大距离。因为光射线在与反射器的平面平行的方向上行进的距离是腔的壁之间距离与反射角度的函数，所以较多反射性腔可以实现与反射器之间的间距较小的较少反射性腔一样的光扩展。作为结果，堆310可以通过较紧凑布置实现与腔300一样的光扩展。

通过反射性膜318上的材料沉淀319从光学腔314提取光。在其它实施例中，可以在反射性膜315上沉积材料，但是优选地在最接近LCD光调制器311的反射性膜318上沉积材料。材料沉淀的配置确定从腔314提取的光的图案，以及因而部分地确定LCD光调制器311上光的图案。把材料沉淀319图案化成各LED 316对应的提取特征，以使得通过每个特征提取的光的量对应于相应LED的强度。可以应用以计算实现如同这些一样的迭代反射系统中特定输出照度轮廓的材料沉淀配置的算法对本领域技术人员而言是公知的。可以向此系统轻松施加光导的提取器图案。

将会明白，可简单和便宜地向标准膜施加材料沉淀或其它图案化。相比于创建膜中的孔径而言，布置膜上的材料沉淀可以较简单和较容易地用于具体应用(例如，发光器的特定布置)。相比于部分反射性膜而言，具有图案化材料沉淀的高度反射性膜可以提供输出照度轮廓的较精确控制。

在一些实施例中，显示器除了或并非如上所述的表面特征包括散射中心分布在它的体积中的光学元件。光学元件可以包括例如层、片、膜、多层光学膜等。体积分布散射中心的密度可以在光学元件上空间变化。空间变化的周期性可以与光源中发光器的空间周期性匹配。空间变化的周期性可以通过发光器的光学轴注册。可以把体积分布散射中心和/或表面特征布置成减小发光器点扩展函数的尾部中的光学能量对发光器点扩展函数的中央部分中光学能量的比率。可以把体积分布散射中心和/或表面特征布置成加宽发光器点扩展函数的中央部分。

使用特征控制来自发光器的光的输出照度轮廓可以简化用于在控制光调制器的过程中使用的光特性的确定。在一些实施例中，空间光调制器14上的点处来自光源12的光的特性确定包括参考或生成光特性图。

可以例如根据来自光源发光器的光的光场模拟生成光特性图。在这种光场模拟中，可以应用合适模型以确定每个发光器响应于施加的驱动信号发出的光的特性和空间光调制器处来自各发光器的光的特性。这种模拟可以包括应用模型以确定来自发光器的光上光学元素的作用。生成光调制器的光特性图可以包括组合从提供光的许多各发光器至光调制器的光的光特性图。

可以从光特性图提取和使用空间光调制器的像素处来自光源的光的特性确定像素应当穿过的光的量以正确显示期望图像的一部分。例如，可以在存储器中存储光源驱动值的不同集合对应的多个光特性图，使用光源驱动值作为密钥经由查找表访问适当光特性图。在期望图像是彩色图像的情况下，还可以使用光特性图确定光调制器的像素中的每个像素应当应用以显示期望图像的色彩过滤(如果存在的话)的量。

在来自许多发光器的光在显示器上的点交叠的情况下，光特性图的生成会在运算上昂贵，存储光源驱动值的范围对应的光特性图会需要大量存储器。图21是光调制器上来自数个发光器的光的图案的图。在图21中示出的特定实例中，圆形区域322的半径等于相邻发光器323之间的间距。作为结果，来自相邻发光器的光在光调制器的特定区域处交叠。块324内部的像素比任何其它发光器接近发光器321A。发光器321A投射圆形区域322A上的照射。在块324内，来自发光器321A和一个其它发光器的光照射区域326A和326B中的像素。来自发光器321A和两个其它发光器的光照射区域326C中的像素。来自发光器321A和三个其它发光器的光照射区域326D中的像素。来自发光器321A和四个其它发光器的光照射与发光器321A直接对齐的像素。

图22示出了网格333上交叠的点扩展函数331和332的图330。点扩展函数331是以与图21的网格中发光器321A的布置相似的方式从网格333内布置的发光器在光调制器上的线处照射强度的特性。点扩展函数331是光穿过增大入射光扩展的光学元件(例如漫射器、去往光调制器的路线)的情况下从相同发光器在光调制器上的相同线处照射强度的特性。

与点扩展函数331相比，点扩展函数332较宽和强度范围较小。虽然点扩展函数331只涵盖网格区域335、336A和336B，但点扩展函数332涵盖网格区域335、336A、336B、337A和337B。在确定网格区域337A中像素处光的特性的过程中，将会并非必定考虑点扩展函数331特征化的光，但是将会有必要考虑点扩展函数332特征化的光。相应地，增加入射光扩展的光学元件增加光影响的像素的数量，这致使确定像素处光特性的复杂性的相应增加。

在通过组合特定于发出器的光特性图对于像素的目标体生成光特性图的情况下，增加入射光扩展的光学元件增加特定于发出器的光特性图的尺寸。作为结果，增加需要组合以确定光调制器上的点处光特性图的特定于发出器的光特性图的平均数量。因为对特定于发出器的光特性图中任何一个特定于发出器的光特性图的改变影响包括改变光特性图的特定于发出器的光特性图各个组合的结果，所以存储驱动值的不同集合对应的多个光特性图需要的存储器也增加。通过使用表面特征减小来自发光器的光的扩展，可以在一些实施例中减小生成光特性的过程中可以考虑的发光器的数量。作为结果，还可以减小使用光特性图确定光调制器驱动值的运算和存储需求。

在一些实施例中，向光调制器提供的驱动信号至少部分地基于把离开光学元件的光上表面特征的作用考虑在内的光调制器处光特性的确定。

可以把包括表面特征的根据实施例的光学元件与光源(如，例如光源)整合。可以按程序产品的形式提供本发明的方面。程序产品可以包括携带包括在通过数据处理器执行时使得数据处理器执行本发明方法的指令的一套计算机可读信息的任何介质。根据本发明的程序产品可以按各种各样形式中的任何形式。程序产品可以包括例如诸如包括软盘的磁数据存储介质、硬盘驱动器、包括CD ROM的光学数据存储介质、包括ROM的电子数据存储介质、闪存RAM等的物理介质。可以可选地压缩或加密程序产品上的计算机可读信息。

诸如控制器28的控制器可以包括诸如微处理器、图像处理器、图形处理器、数字信号处理器、CPU等的执行软件指令的处理器；相似内容的硬连线逻辑电路或逻辑管线；诸如合适配置现场可编程门阵列(FPGA)的可配置逻辑电路；以上器件的组合等。控制器可包括被配置成运算来自发光器的光分布的功能元件，其中，光的分布是通过具有它的空间变化光学特性的光学元件的存在由发光器点扩展函数的修改引起的分布。可以应用来自此功能元件的输出以确定空间光调制器的可控元件上光的总体分布。可结合图像数据应用总体分布以确定空间光调制器可控元件的设置。

根据一些实施例的显示器可以包括具有除了光控制层16之外组件的光学堆。例如，图5是通过光学堆42除了光控制层16之外包括漫射器43和双明亮度增强膜44的显示器40一部分的示意性横截面。在一些实施例中，漫射器43部分地重新校准来自层16的光。

在一些实施例中，并入了反射器18的光控制层16有益地提供相对更薄封装中光源12发光器的期望点扩展函数。例如，在一些实施例中显示器厚度(即，反射器18与光调制器14的前表面之间的距离)等于或小于1/2英寸(大约1.25cm)，在一些实施例中反射器18与光调制器14的前表面之间的距离等于或小于1/4英寸(大约5/8cm)。在一些实施例中，光控制层16的层16C的厚度光学腔19厚度的至少60％，在一些实施例中，至少80％。

光控制层16在防止来自特定发光器的大多数光扩展得很远的情况下在以期望方式扩展光调制器14的对应区域上的局部化发光器发出的光时的有效性还可以促进通过较之将会如若不然需要的而言较少、较宽间距的发光器实现期望图像质量。这在响应于图像数据控制各发光器(例如以提供光源12的局部光调制)的实施例中特别有益。

在一些实施例中，在直径大约等于显示器厚度6倍的光调制器14的对应区域内集中各发光器发出的光。例如，显示器的显示器厚度可以为大约6mm，可以在半径为18mm的圆形内集中来自发光器的光中的大多数光。在一些实施例中把到达光调制器14的发光器发出的光中的50％(在一些实施例中多于55％)集中在此圆形内。在一些实施例中，通过把来自发光器的光中的55％集中在光调制器14处的圆形的半径±10％内的距离把光源12的各发光器与它们最接近的邻近者间隔开。

图6示出了薄和缺少光源12的发光器52与光调制器14之间任何大空气间隙的实例显示器50。在此实施例中，发光器52与光控制层16物理接触。在一些实施例中，发光器52与层16光学接触。可以提供光学凝胶、树脂等促进发出器52与光控制层16之间的光学接触或如若不然增强去往光控制层16中的来自发出器52的光的透射。在一些实施例中，把显示器50的层中的一些或所有层接合在一起。

此实施例中任何大空气间隙的不存在促进机械上健壮的构造。在示例的实施例中，结构基板54通过发光器52提供对光控制层16的支持。发光器52可以通过小距离以往反射器18投射以作为间距器以提供反射器18与光控制层16之间的薄空气间隙55。此空气间隙特别是在反射器18包括诸如3M Vikuiti^TM ESR膜后者的ESR膜的情形中可以促进使反射器18的反射性最大化。在其它实施例中，可以提供可替选间隔器。在一些实施例中不存在空气间隙55。

如图6中所示例的显示器50可以提供具有光源层12与光调制器14之间显著空气间隙的类型的显示器上的一些优点。一个优点是减小视差问题和可以增大显示图像质量良好的查看角度。

图7示意性地示例了在光源12与光调制器14之间的光学路径中包括大空气间隙59的显示器58。对在查看角度60A的观测者而言，通过直接在像素后方的光源12的相应发光器61照射光调制器14的像素。对在查看角度60B的观测者而言通过未直接在像素后方的发光器照射光调制器14的像素。在响应于图像数据各自控制发光器(如例如在局部光调制显示器中一样)的情况下对在查看角度60B处查看者的此视在未对齐会得到不期望的感知视觉伪影。

通过比较图6和7，可以看出，既因为显示器50比显示器58薄又因为接近光调制器14的光控制层16提供的光散射帮助使得显示器50显示的图像的外观较之显示器58上图像的外观而言通过角度变化较少所以在图6的实施例中减小视差作用。在一些实施例中，还作为层16使得调制器14上入射的光较朗伯的结果而减小视差作用。

光控制层16的适当设计可以协助塑造定义来自各发光器的光如何分布在光调制器14上的点扩展函数。图8是作为把通常点扩展函数70与增强点扩展函数71相比较的光调制器14上位置函数的光强度的绘制图。线72表明发光器的光学轴。在通常点扩展函数70中，光根据具有曲线峰值区域74A和延伸尾部区域74B的钟形分布来分布。尾部区域74B包含到达光调制器14的发光器发出的光的显著部分。相比而言，在增强点扩展函数71中，抑制尾部75A，平缓峰值75B。光控制层16中散射中心的合适分布可以既平缓点扩展函数的峰值又抑制点扩展函数的尾部。

图8A和8B示例了在来自发光器的光根据增强点扩展函数71分布和发光器适当间隔开的情况下，可以提供光平滑变化的光场。在光场中，光调制器14上任何点处的光强度是从光源12的所有发光器到达该点的光的总和。在图8A中，正在相同输出电平操作发光器中的所有发光器。在图8B中，减小了一些发光器的输出电平。从图8A，可以看出，点扩展函数峰值的软化促进通过相对更宽间隔的发光器实现合理均匀光场。在此实例中，发光器通过基本上与在点扩展函数半最大值的半宽相等的距离间隔开发光器。从图8B可以看出，点扩展函数尾部的抑制促进光场的最暗与最明亮部分之间的较大对比度和促进实现较短距离上从明亮到暗的转变。

图9示出了给出如本文中所述显示器可行控制架构实例的控制系统80。在光源控制器83的输入82和光调制器控制器85的输入84处获得图像数据81。光源控制器83和光调制器控制器85分别生成用以控制光源驱动电路86和光调制器驱动电路87的控制信号。光源12的控制信号可以直接或间接指定要在驱动光源12的各发光器或发光器组的过程中施加的驱动参数。光调制器14的控制信号可以直接或间接指定光调制器14的每个可控元件(例如，每个像素或子像素)要施加的光削减的量。

光场模拟器88接收光源12的控制信号和基于那些控制信号估算光调制器14处的光场。光场模拟器88合并光源12的发光器发出和穿过光学堆(包括光控制层16)的光的点扩展函数的模型。模型例如可以包括函数、参数化函数、查找表等。光场模拟器88向光调制器控制器85提供光场模拟器89。光调制器控制器85基于图像数据81和基于光场模拟器89得出光调制器14的控制信号。

在光控制层16削减点扩展函数尾部的情况下，可以简化和使得光场模拟器88执行的光场模拟较准确。因为具有削减尾部的点扩展函数对应于光调制器14上较小区域的有效照射，所以可以使用点扩展函数的较好模型(例如，避免不准确推断和“切除”实际点扩展函数尾部中的较少部分、或没有内容以减小运算复杂性的数学函数)，需要在模拟光调制器14上特定位置处的光场的过程中考虑较少发光器的点扩展函数。这准许较快速地和/或较之如若不然会需要的而言通过较简单、较缓慢硬件和/或通过较少存储器执行光场模拟。

图10是通过光控制层16提供作为明亮度增强膜的额外函数的光控制层16的显示器100的横截面。在显示器100中，光控制层16作为光的反射性偏振器。在示例的实施例中，光控制层包括位于接近光控制层16前侧面17A的ESR层。可以例如通过使得层16A薄、不提供层16A或提供光控制层16的前侧面上的第二ESR层实现此内容。

图11示出了根据包括两个或更多ESR层的可替选实施例的光控制层116。在示例的实施例中，相邻ESR层116A和116B与层116C光学接触并且由层116C间隔开，层116C的材料的折射率比空气的折射率更接近该ESR层的材料的折射率。提供额外层116D和116E。在一些实施例中，层116C、116D和116E中一个或多个的材料是漫射光的材料(例如，包括一定密度的光散射中心的材料)。

在根据一些实施例的显示器中，光源层12包括发出离散颜色光的发光器。例如，光源12可以发出离散位置处的红色、蓝色和绿色光。在这种实施例中，光控制层16可以提供在光到达光调制器14之前混合不同颜色光的额外功能。这可以帮助减小或消除颜色条纹。会例如在封装在至少一些方向上把来自不同发光器的光投影为不同程度的单个装置中相互间隔开的位置处提供红色、绿色和蓝色发出器的情况下出现颜色条纹。

可以把如本文中所述的光控制层合并在各种显示组件中。图12示出了例如把发光的一个或多个发光器121并入到前侧面向光控制层16和后反射器124的波导122中的发光片120。

图13示出了包括封装133中一个或多个发光区域132的发光二极管(LED)130。封装133包括通过在封装下部的透明材料135与额外层136之间夹持ESR膜16A形成的光控制层16。在封装中提供背反射器138以限定封装内的光学腔139。在一些实施例中，LED 130可以是表面组件LED。

图14示出了除了光源12包括由发光器144边缘照亮的波导142以外与图1的显示器10类似的边缘照亮显示器140。

在如本文中所述的任何实施例中期望避免光源12的发光器吸收光控制层16反射回的光中的太多光的情形。在一些实施例中，通过提供物理上小的发光器(例如，发光二极管或其它发光半导体)实现这一点。这准许使反射器18的覆盖最大化。还可以通过提供具有高度反射性封装的发光器或在反射器18中嵌入发光器使光源12的发光器对背反射光的吸收最小化。

通过在3M Vikuiti^TM ESR膜片的任一侧面上浇铸聚酯树脂的层生产了一些原型光控制层16。在这些原型中，聚酯树脂的层各自厚度为2 1/2或5mm，通过每40g树脂用Castin’Craft^TM白色不透明颜料的一个0.04mL点滴混合的聚酯树脂制成2 1/2mm厚层。通过每40g树脂用Castin’Craft^TM白色不透明颜料的一个0.04mL点滴或Castin’Craft^TM白色不透明颜料的三个0.04mL点滴混合的聚酯树脂制成5mm厚层。通过把整个图像上的照度值求和测量总PSF能量。得到了：

·增加倾向于增加峰值照度的从2 1/2至5mm的前层的厚度(观测到了大约13％的平均增加)；

·增加倾向于增加峰值照度的从1至3个点滴的前层中颜料的量(观测到了64％的平均增加)；

·增加倾向于降低峰值照度的从2 1/2至5mm的后层厚度(观测到了大约8％的平均降低)；

·增加倾向于增加峰值照度的从1至3个点滴的后层中颜料的量(观测到了42％的平均增加)；

·增加倾向于增加总PSF能量的从2 1/2至5mm的前层的厚度(观测到了大约7％的平均增加)；

·增加倾向于增加总PSF能量的从1至3个点滴的前层中颜料的量(观测到了14％的平均增加)；

·增加倾向于增加总PSF能量的从2 1/2至5mm的后层厚度(观测到了大约10％的平均降低)；

·增加倾向于增加总PSF能量的从1至3个点滴的后层中颜料的量(观测到了10％的平均增加)。

对于原型光控制层测量了点扩展函数的中央和尾部部分中能量的相对量。得到了假定测试尾部能量对原型中的中央能量的最低比率的情况下通过各自通过三个0.04mL点滴制成的5mm厚前和后聚酯层制成原型。

根据以上内容，明显的是，可以在诸如：显示器、显示器的组件、显示器中有用的光学堆、显示器的控制器、用于显示图像的方法、以及用于制成光控制层的方法的事项中实施如本文中所述的发明方面。

在以上引用组件(例如，膜、光源、控制器、处理器、组件、装置、电路等)的情况下，如非另作说明，应当把对该组件的引用(包括对“部件”的引用)解释成包括该组件的等同物，执行所描述组件的功能的任何组件(即，功能上等同)，包括并非与执行本发明的示例示范性实施例中功能的公开结构在结构上等同的组件。

如鉴于以上公开内容对本领域技术人员而言将会明白的，许多变换和修改在不脱离其精神或范围的情况下在本发明的实践中可行。例如：

·光反射器18包括ESR层并非是强制性的。在一些实施例中，光反射器18包括诸如白色涂料或墨层的漫射反射器或金属反射器。

·在一些实施例中可以提供全息漫射器以协助以期望方式散射和/或重新校准光。例如，可以使用全息漫射器在光调制器14的方向上离开光控制层16之后散射较宽角度分布中的光、考虑光调制器14的角度透射属性、或者提供离开光调制器14的光的特定角度分布特性。可以把全息漫射器与假定光控制层16与光调制器14之间提供、或者与光调制器14相邻和与光控制层16对置提供的光控制层16整合(作为单独层、或者替代或与层16B和/或16C整合)。

·在一些实施例中，光源12可以发出大量相对更窄波长范围内的光。在这种实施例中，ESR层16A在光源12未发出的波长是高度反射性的并非强制性的。在这种实施例中，可以把ESR层16A构建为对光源12发出的具体波长范围内的光是高度反射性的。

·在提供多个ESR层的一些实施例中，ESR层中的不同ESR层可以在不同波长范围内是反射性的。例如，对于光源12包括红色、绿色和蓝色光的发出器的显示器中，光控制层中的不同ESR层可以各自主要反射光的颜色中的两个颜色。作为另一实例，如本文中所述的光控制层可以一个ESR层被配置成良好地反射红色光(和无法也反射蓝色或绿色光)、另一ESR层被配置成良好地反射绿色光(和无法也反射蓝色或红色光)、以及另一ESR层被配置成良好地反射蓝色光(和无法也反射绿色或红色光)。在一些这种实施例中，被配置成反射来自特定颜色发光器的光的ESR层可以与具有空间周期性与特定颜色的发光器的空间周期性匹配的表面特征或图案的层相邻。

·在一些实施例中，光控制层16的属性电子可控。例如，层16B和/或16C内的区域可以包括包含可以造成以通过电学力的施加移动的散射中心的流体。作为另一实例，可以使得ESR层16A与层16B和16C中的一个或两个之间的光学接触响应于电学控制信号可切换或可变化。可以应用层16B和/或16C中散射中心分布的这种控制以控制经过光控制层16的光的点扩展函数和/或提供光调制器14处光场的增强局部控制。

从以下说明中将明白，本发明具有许多不同方面，其中的一些在下面阐明。

A.一种显示器，包括：

光源；

空间光调制器；以及

所述光源与所述空间光调制器之间的光学路径中的光控制层，所述光控制层包括：

增强镜面反射器层，以及

与所述增强镜面反射器层的第一侧面光学接触的第一光学层，所述第一光学层是基本上透明的和基本上半透明的中的至少一个。

B.一种背光组件，包括：

光控制层；以及

被配置成朝着所述光控制层发光的光源，

所述光控制层包括：

增强镜面反射器层，以及

C.一种发光器，包括：

发光区；以及

封装，

所述封装包括背反射器以及安装在所述背反射器上并且将所述发光区封闭在其间的光控制层。

C.一种光控制层，包括：

增强镜面反射器层，以及

E.一种用于包括被配置成将光经过光控制层发射到光调制器上的光源的显示器的控制系统，该控制系统包括：

被配置成生成用于控制所述光源的控制信号的光源控制器；

被配置成生成由从所述光源发出的穿过光控制层的光在所述光调制器处产生的光场的光场模拟的光场模拟器；以及

被配置成至少部分地基于所述光场模拟来生成用于控制所述光调制器的光调制器控制信号的光调制器控制器。

F.一种用于控制包括被配置成将光经过光控制层发射到光调制器上的光源的显示器的方法，该方法包括：

生成用于控制所述光源的光源控制信号；

生成响应于所述光源控制信号从所述光源发出并穿过所述光控制层的光在所述光调制器处产生的光场的光场模拟；并且

至少部分地基于光场模拟来生成用于控制光调制器的光调制器控制信号。

根据前述示例方面的实施例以及根据其它方面的实施例可以任选地包括以下特征中的一个或多个或者由以下特征中的一个或多个特征化。

·第一光学层与面对光源的镜面反射器层的一个侧面光学接触

·第一光学层与背对光源的镜面反射器层的一个侧面光学接触

·第一光学层与面对光调制器的镜面反射器层的一个侧面光学接触

·第一光学层包括介电材料，比如：

·TiO2

·SiO2

·碲

·聚合物

·第一光学层包括塑料，比如：

·聚碳酸酯

·聚甲基丙烯酸甲酯

·丙烯酸树脂

·聚酯树脂

·聚亚安酯

·双折射聚酯

·各向异性聚酯

·间同立构聚苯乙烯

·第一光学层包括玻璃

·第一光学层的厚度＞500μm

·第一光学层比增强镜面反射器层厚

·增强镜面反射器层被放置在与面对光控制层的光源侧面相对的光源侧面上

·增强镜面反射器层包括ESR膜

·增强镜面反射器层包括漫射反射器

·漫射反射器包括白色涂料

·漫射反射器包括白色墨

·光控制层反射入射在其上的光的65％至85％范围内的光

·光控制层反射入射在其上的光的大约73％±5％

·光控制层镜面反射入射在其上的光的5％至20％范围内的光

·第一层的厚度是2.5mm

·第一层由聚脂树脂(每40克树脂与1滴颜料混合)制成

·第一层的厚度是5mm

·第一层由聚脂树脂(每40克树脂与3滴颜料混合)制成

·光控制层包括与增强镜面反射器层的与第一侧面相对的第二侧面光学接触的第二光学层

·第一和第二光学层包括同一材料

·第一和第二光学层包括不同的材料

·第一和第二光学层具有基本上相同的折射率

·第一和第二光学层具有不同的折射率

·第一和第二层每个都具有5mm的厚度，并且由聚脂树脂(每40克树脂与3滴颜料混合)制成

·增强镜面反射器层对于从空气进入该层的光具有小于96％的反射率

·光控制层包括与如下光学层光学接触并且由如下光学层间隔开的两个增强镜面反射器层：该光学层的折射率比空气的折射率更接近增强镜面反射器层的折射率

·第一光学层包括散射中心

·散射中心包括颜料

·散射中心包括TiO₂

·散射中心包括折射性光散射器

·散射中心包括玻璃珠

·玻璃珠包括高折射率玻璃

·折射性光散射器的折射率大于1.6

·散射中心包括第一光学层中的不连续

·散射中心包括气泡

·散射中心包括位错

·散射中心包括朗伯散射中心

·散射中心包括各向异性散射器

·散射中心分布在第一光学层的体积中

·散射中心基本上均匀地分布在第一光学层的体积中

·散射中心不均匀地分布在第一光学层的体积中

·第一光学层被配置成使得光控制层将点扩展函数的中央部分中的光能的量与点扩展函数的尾部中的光能的量的比率增大A倍，A由下式表示：

A = \frac{(E_{CF} / E_{TF})}{(E_{CW} / E_{TW})}

其中：

E_CF是在光控制层存在的情况下点扩展函数的一个半高全宽之内的光学能量；

E_TF是在光控制层存在的情况下点扩展函数的两倍半高全宽之外的光学能量；

E_CW是在光控制层不存在的情况下点扩展函数的一个半高全宽之内的光学能量；以及

E_TW是在光控制层不存在的情况下点扩展函数的两倍半高全宽之外的光学能量。

·光源包括多个发光器

·发光器是可单独控制的

·发光器以空间周期性布置来放置，并且光控制层包括具有与发光器的布置的空间周期性相同的空间周期性的特征的布置

·光控制层包括关于该多个发光器中的至少一个发光器的光学轴对称的物理特征

·物理特征包括第一光学层中的散射中心的密度梯度

·物理特征包括第一光学层的表面上的散射中心的密度梯度

·散射中心的密度梯度朝着远离该至少一个发光器的光学轴的方向增大

·密度梯度包括：从该至少一个发光器的光学轴向外径向延伸的内部区中的散射中心的第一密度子梯度；以及与内部区相邻的外部环形区中的散射中心的第二密度子梯度，第一密度高于第二密度

·第一和第二密度子梯度是不连续的

·物理特征包括第一光学层的表面上的散射中心的密度梯度

·物理特征关于该至少一个散射中心的光学轴圆对称

·光源包括不同类型的发光器

·光源包括不同颜色的发光器

·散射中心的密度在不同颜色的发光器附近不同地变化

·发光器包括发光区和封装，该封装包括：

·背反射器；以及

·安装在背反射器上并且封闭发光区的光控制层

·光控制层包括

·安装在背反射器上的第一透明光学层

·与第一透明层光学接触的增强镜面反射膜

·光控制层包括与增强镜面反射膜光学接触的第二透明光学层

·第一光学层的第一表面包括空间变化的表面特征

·表面特征包括陷窝

·表面特征包括霜状面

·表面特征包括棱镜状凹口

·表面特征包括光散射材料的沉淀

·表面特征包括表面起伏全息漫射器元件

·第一光学层的第一表面与增强镜面反射器层相邻

·第一光学层的第一表面与增强镜面反射器层相对

·显示器包括漫射器

·显示器包括双亮度增强膜

·反射器与光调制器的前表面之间的距离小于1.25cm

·反射器与光调制器的前表面之间的距离小于0.625cm

·靠近反射器的光学层的厚度构成了不与增强镜面反射器层接触的、在反射器与与增强镜面反射器层的侧面接触的光学层表面之间限定的光学腔的厚度的60％

·靠近反射器的光学层的厚度构成了不与增强镜面反射器层接触的、在反射器与与增强镜面反射器层的侧面接触的光学层表面之间限定的光学腔的厚度的80％

·光控制层被配置成将各单独发光器所发出的光集中在光调制器的对应区域内，所述对应区域的直径基本上等于光源与光调制器之间的距离的六倍

·到达光调制器的发光器所发出的光的多于50％被集中在所述对应区域内

·到达光调制器的发光器所发出的光的多于55％被集中在所述对应区域内

·发光器与它们最靠近的邻居间隔开的距离在所述对应区域的半径的10％之内

·发光器与光控制层光学接触

·发光器从背反射器向外突出，且光控制层与背反射器由发光器间隔开

·发光器光学耦合到光控制层

·发光器嵌入在背反射器中

尽管上面讨论了多个示例方面和实施例，本领域的技术人员应知晓它们的特定修改、置换、添加和子组合。本文中所述的实施例的特征可以与其它实施例的特征相组合以得到更多的实施例。因此，下面所附的权利要求和下文中引入的权利要求意在被解释为包括落入它们的真实精神和范围内的所有这样的修改、置换、添加和子组合。

Claims

1.一种显示器，包括：

光源；

空间光调制器；以及

增强镜面反射器层，以及

2.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述光控制层与所述空间光调制器共存。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的显示器，其中，所述第一光学层与面对所述空间光调制器的镜面反射器层侧面光学接触。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的显示器，其中，所述第一光学层与背对所述空间光调制器的镜面反射器层侧面光学接触。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的显示器，其中，所述第一光学层比所述增强镜面反射器层更厚。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的显示器，其中，所述光控制层反射入射在其上的光的65％至85％范围内的光。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的显示器，其中，所述光控制层镜面反射入射在其上的光的5％至20％范围内的光。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的显示器，其中，所述光控制层包括与所述增强镜面反射器层的与所述第一侧面相对的第二侧面光学接触的第二光学层。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的显示器，其中，所述光控制层包括多个增强镜面反射器层。

10.根据权利要求9所述的显示器，其中，所述光控制层包括与如下光学层光学接触并且由如下光学层间隔开的两个增强镜面反射器层：该光学层的折射率比空气的折射率更接近所述增强镜面反射器层的折射率。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的显示器，其中，所述第一光学层包括散射中心。

12.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述散射中心包括颜料、或折射性光散射器、或所述第一光学层中的不连续、或朗伯散射中心、或各向异性散射中心。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的显示器，其中，所述散射中心分布在所述第一光学层的体积中。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的显示器，其中，所述第一光学层被配置成使得光控制层将点扩展函数的中央部分中的光能的量与点扩展函数的尾部中的光能的量的比率增大A倍，A由下式表示：

A = \frac{(E_{CF} / E_{TF})}{(E_{CW} / E_{TW})}

其中：

E_CF是在所述光控制层存在的情况下所述点扩展函数的一个半高全宽之内的光学能量；

E_TF是在所述光控制层存在的情况下所述点扩展函数的两倍半高全宽之外的光学能量；

E_CW是在所述光控制层不存在的情况下所述点扩展函数的一个半高全宽之内的光学能量；以及

E_TW是在所述光控制层不存在的情况下所述点扩展函数的两倍半高全宽之外的光学能量。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的显示器，其中，所述第一光学层的第一表面包括空间变化的表面特征。

16.根据权利要求15所述的显示器，其中，所述表面特征包括陷窝、或霜状面、或棱镜状凹口、或光散射材料的沉淀、或表面起伏全息漫射器元件。

17.根据权利要求1至16中的任一项所述的显示器，其中，所述光源包括多个发光器。

18.根据权利要求17所述的显示器，其中，所述多个发光器是可单独控制的并且被布置成阵列。

19.根据权利要求17或权利要求18所述的显示器，其中，所述发光器以空间周期性布置来放置，并且光控制层包括具有与发光器的布置的空间周期性相同的空间周期性的特征的布置。

20.根据权利要求17或权利要求18所述的显示器，其中，所述光控制层包括关于所述多个发光器中的至少一个发光器的光学轴对称的物理特征。

21.根据权利要求20所述的显示器，其中，所述物理特征包括所述第一光学层的散射中心的密度梯度。

22.根据权利要求17至21中的任一项所述的显示器，其中，所述发光器是不同类型的。

23.根据权利要求17至22中的任一项所述的显示器，其中，所述光源包括由所述多个发光器边缘照亮的波导。

24.根据权利要求17至23中的任一项所述的显示器，其中，所述光控制层被配置成将各单独发光器所发出的光集中在所述光调制器的对应区域内，所述对应区域的直径基本上等于所述光源与所述光调制器之间的距离的六倍。

25.根据权利要求1至24中的任一项所述的显示器，包括与所述光控制层间隔开且平行的背反射器。

26.根据权利要求17至24中的任一项所述的显示器，包括与所述光控制层间隔开且平行的背反射器，其中，所述发光器从所述背反射器向外突出，并且所述光控制层与所述背反射器由所述发光器间隔开。

27.根据权利要求17至24中的任一项所述的显示器，包括与所述光控制层间隔开且平行的背反射器，其中，所述发光器嵌入在所述背反射器中。

28.根据权利要求24至27中的任一项所述的显示器，其中，所述第一光学层包括位于所述增强镜面反射器层与所述背反射器之间的后层，光学腔被限定在所述背反射器与所述增强镜面反射器层之间，并且所述后层占据所述光学腔的厚度的至少3/4。

29.根据权利要求1至28中的任一项所述的显示器，其中，所述光控制层的光学透射系数大于所述增强镜面反射器层自身的光学透射系数。

30.根据权利要求1至29中的任一项所述的显示器，其中，所述增强镜面反射器层的反射率对于从空气进入所述增强镜面反射器层的光而言小于96％。

31.一种显示器，包括：

包括多个发光器的布置的光源；

与所述光源间隔开的空间光调制器，所述空间光调制器具有被布置成由所述光源照射的面；以及

放置在所述光源与所述空间光调制器之间的光学元件；其中，所述光学元件的表面包括多个表面特征的布置，所述多个表面特征的布置对应于所述多个发光器的布置。

32.根据权利要求31所述的显示器，其中，所述多个发光器的布置是空间周期性的，具有一空间周期性；并且所述多个表面特征的布置是空间周期性的，具有所述多个发光器的布置的所述空间周期性。

33.一种显示器，包括：

被布置成借助于贯穿光学元件的光学路径照射空间光调制器的第一面的发光器阵列，所述光学元件具有与所述空间光调制器的所述面平行地延伸的第一面，所述光学元件的所述第一面被配置成散射光以使得所述光学元件的所述第一面的散射系数根据具有等于所述发光器阵列中的发光器的间距的周期的空间重复图案而变化。

34.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件包括光学透明或半透明片。

35.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件包括与所述空间光调制器平行地定向的光学透明或半透明片的堆。

36.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件包括多层光学膜。

37.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括沉积在所述光学元件上的光散射材料的图案。

38.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括嵌入在所述光学元件内的光散射材料的图案。

39.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括光散射表面形变的图案。

40.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括半透明白色涂料的层。

41.根据权利要求33至40中的任一项所述的显示器，其中，所述光学元件包括空间变化的光吸收特性。

42.根据权利要求41所述的显示器，其中，所述光吸收特性具有等于所述发光器阵列中的发光器的间距的空间变化的周期。

43.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件被配置成加宽所述发光器的点扩展函数。

44.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件的多个面被配置成散射光。

45.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件被配置成减小所述发光器的点扩展函数的尾部中的光学能量与所述发光器的点扩展函数的中央部分中的光学能量的比率。

46.根据权利要求33所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面的所述散射系数具有与所述发光器的光学轴对齐的最大值。

47.根据权利要求33至46中的任一项所述的显示器，其中，所述发光器包括发光器的至少第一和第二集合，发光器的所述第一和第二集合分别被配置成发出第一和第二颜色的光。

48.根据权利要求47所述的显示器，其中，所述光学元件包括与发光器的所述第一和第二集合分别对应的表面特征的第一和第二集合，表面特征的所述第一集合被配置成影响所述第一颜色的光，而表面特征的所述第二集合被配置成影响所述第二颜色的光。

49.根据权利要求33至48中的任一项所述的显示器，其中，所述空间光调制器包括透射型空间光调制器。

50.根据权利要求49所述的显示器，其中，所述空间光调制器包括液晶显示面板。

51.一种显示器，包括：

被布置成借助于贯穿光学元件的光学路径照射空间光调制器的第一面的发光器阵列，所述光学元件具有与所述空间光调制器的所述面平行地延伸的第一面，所述第一面被配置成提供从所述光学元件的内部入射在所述第一面上的至少一些光的全内反射，被图案化成可变地抑制所述第一面处所述全内反射的所述第一面根据具有等于所述发光器阵列中的发光器的间距的周期的空间重复图案而变化。

52.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件包括光学透明或半透明片。

53.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件包括与所述空间光调制器平行地定向的光学透明或半透明片的堆。

54.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件包括多层光学膜。

55.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括沉积在所述光学元件上的全内反射抑制材料的图案。

56.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括嵌入在所述光学元件内的全内反射抑制材料的图案。

57.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括全内反射抑制表面形变的图案。

58.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件的所述第一面包括半透明白色涂料的图案化层。

59.根据权利要求51至58中的任一项所述的显示器，其中，所述光学元件包括空间变化的光吸收特性。

60.根据权利要求59所述的显示器，其中，所述光吸收特性具有等于所述发光器阵列中的发光器的间距的空间变化的周期。

61.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件被配置成加宽所述发光器的点扩展函数。

62.根据权利要求51所述的显示器，其中，所述光学元件被配置成减小所述发光器的点扩展函数的尾部中的光学能量与所述发光器的点扩展函数的中央部分中的光学能量的比率。

63.根据权利要求51至62中的任一项所述的显示器，其中，所述发光器包括发光器的至少第一和第二集合，发光器的所述第一和第二集合分别被配置成发出第一和第二颜色的光。

64.根据权利要求51至63中的任一项所述的显示器，其中，所述空间光调制器包括透射型空间光调制器。

65.根据权利要求64所述的显示器，其中，所述空间光调制器包括液晶显示面板。

66.一种用于控制显示器的控制器，所述显示器包括具有可单独控制的发光器的光源以及放置在所述光源与空间光调制器之间的光学元件，所述控制器被配置成至少部分地基于对所述显示器中的在所述光学元件与所述空间光调制器之间的位置处的来自所述光源的光的特性的确定来生成控制信号。

67.一种用于控制显示器的控制器，所述显示器包括具有可单独控制的发光器的光源以及放置在所述光源与空间光调制器之间的光学元件，所述控制器包括：

用于至少部分地基于图像数据来确定用于所述光源的所述发光器的第一驱动信号的第一控制信号发生器；

用于估算所述光学元件的空间变化的光学特性对所述发光器在由所述第一驱动信号驱动时所发出的光的影响的功能单元；

被连接以接收来自所述功能单元的输出和图像数据的第二控制信号发生器，所述第二控制信号发生器用于生成表示所述空间光调制器的可控元件处的来自所述光源的元件的光在所述空间光调制器上的分布的图、并至少部分地基于所述图像数据和所述图来确定用于所述空间光调制器的所述可控元件的第二驱动信号。

68.一种LED光源组件，包括：

由上片和下片限定的内反射性光学腔，所述上片的折射率大于相邻于其的介质的折射率；

LED阵列，其中，所述LED阵列中的至少一个LED被配置成向所述下片提供光；

其中，沉积在上片上的材料抑制所述上反射性片与相邻于其的所述介质之间的分界面处的全内反射。

69.一种包括如本文中所述的任何新颖且具创造性的特征、特征的组合或特征的子组合的设备。

70.一种包括如本文中所述的任何新颖且具创造性的步骤、操作、步骤和/或操作的组合或者步骤和/或操作的子组合的方法。