TWI476486B - 具漸進注入之照明裝置 - Google Patents

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Rolf Werner Biernath
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Description

具漸進注入之照明裝置
本揭示內容係關於適合於自後面照明一顯示器或另一圖形之照明裝置，例如背光。該揭示內容係特別適合於(但不限於)發射實質一個偏光狀態之可見光的大區域背光。
諸如背光之照明裝置能考量為落在兩個種類之一中，其係取決於相對於背光之輸出區域將內部光源定位於何處，其中背光「輸出區域」對應於顯示裝置之可檢視區域或區。一背光之「輸出區域」有時係在本文中稱為「輸出區」或「輸出表面」以區分該區或表面本身與該區或表面之區域(具有平方米、平方毫米、平方吋或類似物之單位的數值數量)。
第一種類係「側射光式(edge-lit)」。在一側射光式背光中，自一平面透視圖，沿背光構造的外部邊線或周邊，一般在對應於該輸出區域之區域或地區的外面佈置一或多個光源。通常地，藉由與背光之輸出區域接壤的一框架或斜面(bezel)自視圖遮蔽該(等)光源。該(等)光源通常發射光至稱為一「光導」的一組件中，特別在其中需要極薄分佈背光的情況下，如在膝上型電腦顯示器中。該光導係清晰、固體以及相對較薄的板，其長度及寬度尺寸係約背光輸出區域。該光導使用全內反射(TIR)以自邊緣安裝燈橫跨該光導的整個長度或寬度傳輸或指導光至該背光之相對邊緣，而且在該光地之一表面上提供局部擷取結構之一不均勻圖案以朝該背光之輸出區域從該光導重新引導出此導光之某些。此類背光通常亦包括光管理膜(例如佈置於該光導後面或以下的一反射材料以及佈置於該光導前面或以上的一反射偏光膜及稜鏡BEF膜以增加軸上亮度。
考慮到申請者，現有側射光式背光之缺點或限制包括：與該光導相關聯的相對較大質量或重量，特別對於較大背光大小；因為光導必須加以注入模製或另外針對一特定背光大小並且針對一特定光源組態而加製作，需要使用不可自一個背光交換至另一個背光的組件；需要使用要求自該背光中的一個位置至另一個位置的實質空間非均勻度的組件，如採用現有擷取結構圖案；以及隨著背光大小增加，在提供充分照明中的困難由於沿該顯示器之邊緣的有限空間或「佔用面積」而增加，因為一矩形之周長與面積的比率隨特性平面內尺寸L(例如對於一給定縱橫比矩形，該背光之輸出區的長度，或寬度，或對角測量)而線性地(1/L)減少。由於昂貴的加工及拋光操作，難以在除周邊以外的任一點處將光注入至一固體光導中。
第二種類係「直射光式(direct-lit)」。在直射光式背光中，自平面透視圖，實質上在對應於該輸出區域之區域或地區內，通常以該地區內的一規則陣列或圖案佈置一或多個光源。或者，可認為一直射光式背光中的該(等)光源係直接佈置於該背光之輸出區域後面。一強烈擴散板係通常安裝於該等光源以上以在該輸出區域之上分散光。同樣，亦能在擴散器板頂上放置諸如一反射偏光器膜以及稜鏡BEF膜之光管理膜以獲得改良式軸上亮度及效率。得到直射光式背光中的均勻度之一劣勢係，必須隨著增加燈之間的間距而增加該背光之厚度。因為燈的數目會直接影響系統成本，故此折衷係直射光式系統之缺點。
考慮到申請者，現有直射光式背光之缺點或限制包括：與強烈擴散板相關聯的低效率；在LED光源的情況下，需要大量此類光源以獲得充分均勻度及亮度，其帶有相關聯的高組件成本及熱產生；以及對該背光之可達到薄度的限制，超出該等限制光源會產生不均勻及不合需要的「穿孔」，其中一光亮點會顯現於每一光源以上的輸出區域中。當使用諸如紅、綠及藍色LED之多色LED叢集時，亦能存在色彩非均勻度以及亮度非均勻度。
在一些情況下，一直射光式背光亦可包括在該背光之周邊處的一個或一些光源，或者一側射光式背光可包括直接於該輸出區域後面的一個或一些光源。在此類情況下，若該光之大部分直接源自該背光之輸出區域後面，則該背光係考量為「直射光式」，而且若該光之大部分源自該背光之輸出區域的周邊，則該背光係考量為「側射光式」。
一種類型或另一種類型之背光係通常用於以液晶(LC)為主的顯示器。液晶顯示器(LCD)面板因其操作方法而僅利用光之一個偏光狀態，而且因此對於LCD應用，可能重要的係瞭解對於正確或可使用偏光狀態之光的該背光之亮度及均勻度，而非僅僅可以不加以偏光的光之亮度及均勻度。在該方面，在所有其他因素相等的情況下，主要或專門在可用偏光狀態中發射光的一背光在LCD應用中係比發射非偏光之光的一背光更有效率。不過，發射並非專門在可用偏光狀態中的光(甚至達發射隨機偏光之光的程度)之背光，仍可完全用於LCD應用中，因為能藉由在該LED面板之後面處提供的一吸收偏光器來容易地消除不可用偏光狀態。
在一個態樣中，揭示一照明裝置，其包括具有一輸出區域的一部分透射前反射器、面對該前反射器的一後反射器以及在該等前與後反射器之間的一空心空腔。該照明裝置亦包括佈置於該空心空腔中的一第一及一第二光注入器、在該等第一與第二光注入器之間的一傳輸區以及佈置於該空心空腔中的一半鏡面元件。該等第一與第二光注入器各包括自該後反射器凸出並且面對該部分透射前反射器的一第一反射表面，與該第一反射表面鄰接並且面對該後反射器的一第二反射表面，以及可操作以在該第二反射表面與該後反射器之間注入光之一光源，以致注入光係於在平行於該前反射器之一橫向平面之30度內的一第一方向上部分地準直。自該第一光注入器的注入光之至少一部分自該第二光注入器之第一反射表面反射而且係朝該部分透射前反射器引導。
在另一個態樣中，揭示一照明裝置，其包括具有一輸出區域的一部分透射前反射器、面對該前反射器的一後反射器以及在該等前與後反射器之間的一空心空腔。該照明裝置亦包括以一陣列佈置於該空心空腔的中的複數個光注入器，以及在鄰近光注入器之間的一傳輸區。該複數個光注入器之每一者包括自該後反射器凸出並且面對該部分透射前反射器的一第一反射表面，與該第一反射表面鄰接並且面對該後反射器的一第二反射表面以及可操作以在該第二反射表面與該後反射器之間注入光之一光源，以致注入光係於在平行於該前反射器之一橫向平面之30度內的一第一方向上部分地準直。該照明裝置進一步包括佈置於該空心空腔中的一半鏡面元件。自一第一光注入器的注入光之至少一部分自一鄰近光注入器之第一反射表面反射而且係朝該部分透射前反射器引導。
在另一個態樣中，揭示一照明裝置，其包括具有一輸出區域的一部分透射前反射器、面對該部分透射前反射器的一後反射器，從而形成在該部分透射前反射器與後反射器之間的一空心空腔。該照明裝置亦包括可操作以注入一第一準直光束至該空心空腔中的一第一光源以及藉由自該後反射器凸出至該空心空腔中的一隔板所形成的一光注入器。該隔板包括經定位用以朝該部分透射前反射器反射該第一準直光束之一部分的一第一反射表面。該照明裝置亦包括佈置於該光注入器內的一第二光源，其中該第二光源可操作以注入一第二準直光束至該空心空腔中。該照明裝置亦包括在該第一光源與該光注入器之間的一傳輸區，以及佈置於該空心空腔中的一半鏡面元件。自該第一光源的注入光之至少一部分自該隔板之該第一反射表面反射而且係朝該部分透射前反射器引導。
自以下詳細說明將明白本發明之此等及其他態樣。然而，以上概述決不能視為對主張的標的之限制，該標的係唯獨由隨附申請專利範圍來定義，如可在實行期間加以修正。
對於背光，有利的將係組合下列特性之某些或全部，同時提供對於意欲應用係充分的亮度及空間均勻度：薄分佈；設計簡單，例如最小數目的膜組件以及最小數目的光源，與方便的光源佈局；低重量；不使用或不需要具有自該背光中的一個位置至另一個位置的實質空間非均勻度(例如，沒有明顯分級)之膜組件；與LED光源以及其他小區域、高亮度光源(例如固態雷射光源)的相容；對與全部名義上係相同色彩之LED光源當中的色彩可變性相關聯之問題的不敏感性，稱為「裝箱」的程序；對LED光源之一子集之燃燒或其他故障的不敏感達可能的程度；以及消除或減小在以上先前技術章節中提及的限制及缺點之至少某些。
此等特性是否能成功地併入至一背光中部分取決於用於照明該背光的光源之類型。例如，CCFL(冷陰極螢光燈)提供其長窄發射區域之上的白光發射，而且該等發射區域亦能操作以散射撞擊在該CCFL上的一些光，例如將出現在一再循環空腔中。然而，自一CCFL的典型發射具有實質上係朗伯(Lambertian)的一角分布，而且此可能係效率低的或另外在一給定背光設計中不合需要的。同樣，一CCFL之發射表面，儘管稍具擴散反射性，但亦通常具有申請者已發現在需要高度再循環空腔情況下將係明顯的一吸收損失。
一LED(發光二極體)晶粒亦以朗伯方式發射光，但是因為其相對於CCFL之更小的大小，能輕易地修改LED光分布，例如採用一整合囊封透鏡或反射器或擷取器以使所得封裝LED成為前向發射器、側發射器或另一非朗伯分佈。此類擷取器之範例能在(例如)美國專利第7,304,425號(Ouderkirk等人)以及美國專利公開案第2007/0257266號中(Leatherdale等人)查閱。非朗伯分佈能為揭示的背光提供重要優點。然而，LED光源相對於CCFL的較小大小及較高強度亦能使得使用LED來產生空間均勻背光輸出區域更困難。此在下列情況下特別係如此：使用諸如紅/綠/藍色(RGB)LED之配置的個別彩色LED以生白光，因為未能提供此光之充分的橫向傳輸或混合能容易地產生不合需要的彩色頻帶或區域。其中藉由藍色或紫外線(UV)發射LED晶粒激發一磷光體以自約為一LED晶粒之一較小區域或體積產生強白光的白色發光LED能用以減小此色彩非均勻度，但是白色LED可能不能提供與採用個別彩色LED配置可達到的LCD色域一樣寬的LCD色域，並且因此可能並非為所有終端使用者應用所需要。
申請者已發覺背光設計特徵的組合，其係與LED光源照明相容，而且其能產生背光設計，該等設計在至少一些態樣中勝過在最新商用LCD裝置中找到的背光。此等背光設計特徵係在名稱為「具有半鏡面組件的再循環背光」之共同待審的PCT專利申請案第US 2008/064115號中論述。
背光設計能包括一再循環光學空腔，其中光之一較大比例在自係部分透射及部分反射的前反射器顯現之前經歷實質同延前及後反射器之間的多個反射。
背光設計能為在該再循環空腔中傳播的光提供總損失，其係保持為格外低，例如藉由提供低吸收損失之一實質封閉空腔，包括低損失前及後反射器與側反射器；以及藉由保持與光源相關聯的損失為極低，例如藉由確保所有光源之累積發射區域係背光輸出區域之一小部分兩者。
背光設計能包括係空心的一再循環光學空腔，即該空腔內的光之橫向傳輸主要出現在空氣、真空或類似物中而非在諸如丙烯酸或玻璃之光學密集媒介中。
在經設計用以僅發射在一特定(可用)偏光狀態中的光之背光情況下，前反射器能具有足夠高之反射率以供此可用光支援橫向傳輸或分散，而且供光線角隨機化達到背光輸出之可接受空間均勻度，但是具有至適當應用可用角的足夠高之透射以確保背光之應用亮度係可接受地高。
背光設計能包括一再循環光學空腔，其含有使該空腔具備鏡面及擴散特性之平衡的一或多個組件，該組件具有充分的鏡面以支援該空腔內的明顯橫向光傳輸或混合，但是亦具有充分的擴散性以實質上均勻化該空腔內的穩定狀態光之角分布，即使當僅在窄範圍的角之上注入光至該空腔中時亦如此。此外，在該空腔內再循環能產生相對於入射光偏光狀態的反射光偏光之一定程度的隨機化。此允許一機構，藉由該機構不可用偏光之光能藉由再循環至可用偏光之光中來加以轉換。
背光設計能包括再循環空腔之一前反射器，其具有一般隨入射角增加的反射率，以及一般隨入射角減少的透射，其中反射率及透射係對於未偏光可見光以及對於任一入射平面，及/或對於入射在一平面中的一可用偏光狀態之光，針對該平面p偏光該可用偏光狀態之斜光。此外，前反射器具有半球反射率的高數值，而且同時具有應用可用光之透射的充分高數值。
背光設計能包括光注入光學元件，其部分準直或限定初始注入至該再循環空腔中的光至接近於一橫向平面(該橫向平面係平行於該背光之輸出區域)的傳播方向，例如一注入光束在自0至90度，或0至60度，或0至30度的範圍中具有半最大功率完全角寬度(關於該橫向平面)(FWHM)。在一些實例中，可能需要注入光的最大功率具有一在該橫向平面以下且以與不大於40度之該橫向平面的角之向下凸出，而且在其他實例中，具有注入光的最大功率以具有一在該橫向表面以上朝前反射器且以與不大於40度之該橫向平面的角之向上凸出。
併入以上論述並在共同待審之PCT專利公開案第US 2008/064115號(代理人檔案號碼63032WO003)中揭示的設計特徵之背光提供有效率、均勻、薄、空心背光。然而，可能需要增加能藉由該背光所照明的表面積，同時維持均勻度。至少基於此原因，可能需要在該空心空腔內的一個以上位置處注入光。申請者已發現漸進注入裝置能散佈於整個空腔中，因而增加均勻照明區域。背光設計能包括佈置於背光輸出區域中的至少一個光注入器(交替地稱為光注入埠)。個別光注入器能彼此分開藉由一傳輸地區來定位，以致自該光注入器注入至該空腔中的光能在退出該背光之前自表面之一組合反射。一或多個反射能自後反射器、前反射器以及一鄰近光注入器之一表面出現。以此方式，注入光加以適當混合並且均勻地退出該背光。
基於許多原因，能夠注入一光導之內部中的光係重要的。例如，採用自兩個相對側射光式的一側射光式系統，光之強度一般在一背光之中心附近減少，因為該中心係自光源的最遠點。隨著距離自該邊緣增加，吸收損失會增加，從而使達到均勻度漸進困難，特別對於極高L/H縱橫比。注入光至一空心光導之內部致使光能行進至超出側射光式之限制並且產生極薄尺寸之系統。
另一重要應用係LED背光之分區。一分區系統係一顯示器，其中發射的光係至少部分地分隔成能基於影像內容加以獨立控制的區。分區至少因為對比度改良中的利益及系統功率需求中的較大減小而對顯示器行業具有高度的商業關注。
分區背光對於場序系統亦係重要的，該等系統提供電位以移除彩色濾波器，改良系統效率，並且改良快速運動影像之品質。一場序彩色(FSC)顯示器係能自分區獲益的系統之另一商業重要類型。在傳統顯示器中，LCD像素係採用吸收彩色濾波器定位於暫存器中。取決於影像內容，LCD像素開啟並且關閉以計量透射至該等彩色濾波器的光量。此等吸收濾波器將透射光之數量減小多於2/3，從而產生由於光源之增加數目及增加的系統功率，與對亮度增強膜之需求所致的系統成本中的增加。場序系統經由依序閃現紅、綠及藍色(RGB)光的一系統來消除彩色濾波器，從而在時間上而非在空間上分色。由於彩色濾波器之移除以及改良縱橫比的像素之數目中的減小(多達1/3)而增加系統效率。頃發現以色序插入一黑色圖框能改良在此等系統中觀察到的運動假像以及色分裂現象。將FSC用於諸如OCB(光學補償雙折射)之一快速切換LCD面板亦能有利於減小運動及色效應，如(例如)在美國專利6,424,329(Okita)及6,396,469(Miwa等人)中所示。對於分區控制，場序系統能使用一維垂直掃描背光或二維分區控制。波長控制能係白色、RGB，或另一者(例如RGBCY)，如(例如)在美國專利7,113,152(Ben-David等人)中所示。
以其最簡單形式之用於LCD面板的背光由光產生表面(例如LED晶粒的主動發射表面或一CCFL燈泡中的磷光體之外部層)以及以諸如產生稱為背光輸出區域之一延伸或較大區域照明表面或區(其在其發射亮度中係空間均勻)的方式來分布或分散此光之一幾何及光學配置組成。一般地，轉化極高亮度區域光源至一較大區域均勻輸出表面之此程序因與背光空腔表面之全部的相互作用以及與光產生表面的相互作用而產生光之損失。關於一第一近似值，未藉由此程序透過與光學上至一所需應用檢視器錐形物中(若有)的一前反射器，以及與一特定(例如LCD可用)偏光狀態(若有)相關聯的輸出區域或表面遞送之任何光係「損失」光。在名稱為「具有有利設計特性的薄空心背光」之PCT專利申請案US 2008/064096(代理人檔案號碼63031 WO003)中說明藉由兩個基本參數來唯一地特徵化含有一再循環空腔之任何背光的方法。
現在參考圖1中所示的一般背光10，其中一前反射器12及一後反射器14形成一空心空腔16。背光10發射在一輸出區域18之上的光，該輸出區域在此情況下對應於前反射器12之外部主要表面。該等前及後反射器係顯示平面並且彼此平行，而且在一橫向尺寸13之上同延，該尺寸亦對應於諸如輸出區域18之長度或寬度的一橫向尺寸。儘管該等前及後反射器在圖1中係顯示平面並且平行，但是在其之間的空間能係可變或不連續的，此取決於應用。該前反射器自該空腔內反射入射於其上的實質光量，如藉由反射至一相對較強反射光束20a及一相對較弱透射光束20b中的初始光束20所示。應注意，代表各種光束的箭頭本質係示意性的，例如不同光束之解說的傳播方向及角分布並非意欲係完全準確的。參考該圖式，反射光束20a係藉由後反射器14強烈地反射至一光束20c中。光束20c係藉由前反射器12部分透射以產生透射光束20d，而且部分地加以反射以產生另一光束(未顯示)。在該等前及後反射器之間的多個反射幫助支援藉由箭頭22指示之該空腔內的光之橫向傳播。所有透射光束20b、20d等之總體不相干地添加在一起以提供背光輸出。
基於解說目的，小區域光源24a、24b、24c係在該圖式中顯示於替代位置處，其中光源24a係顯示在側射光式位置處並且具備能幫助準直(至少部分地)自光源24a的光之一反射結構26。光源24b及24c係顯示在光注入位置處；光源24b及24c兩者係顯示為無包括於光注入器中的準直光學元件(例如如別處說明的隔板)，而且光源24c一般係與提供在後反射器14中的一洞或孔徑(未顯示)對準以准許光注入至空心空腔16中。反射側表面(未顯示，除反射結構26以外)一般典型地亦加以提供於尺寸13之端點處，從而較佳地針對最小損失以密封方式來連接前及後反射器12、14。在一些具體實施例中，一般垂直反射側表面實際上可以係薄分割，其自類似或相同相鄰背光分離該背光，其中每一此背光實際上係一較大分區背光之一部分。在一些具體實施例中，能使用傾斜反射側表面，以按需要引導光至前反射器12。在個別子背光中的光源能以任一所需組合加以接通或切斷，或調光，以提供用於較大背光的照明及黑暗地區之圖案。能動態地使用此分區背光以改良對比度並且節省一些LCD應用中的能量。在一些具體實施例中，能藉由一回授電路結合在該空腔內部、在該空腔外部或在內部及外部位置之組合中所定位的一或多個光感測器來控制分區背光。
能使用反射及透射光學組件之一組合來製成將線或點光源轉換成均勻延伸區域光源的一背光空腔，或更一般地任一發光空腔。在許多情況下，所需空腔與其橫向尺寸比較係極薄的。用於提供均勻延伸區域光源的較佳空腔係建立橫向地分散光並且隨機化光線方向兩者之多個反射的空腔。一般地，與前表面之區域比較的光源之區域越小，建立該空腔之輸出區之上的均勻光強度中的問題就越大。
如別處所說明，高效率低損失半鏡面反射器對於促進背光空腔內的光之最佳橫向傳輸可係重要的。光之橫向傳輸能藉由光源之光學組態來起始；其能藉由一空腔中利用低損失半鏡面反射器的光線之廣泛再循環引起；而且其能針對更大距離並藉由漸進地將光注入整個空心空腔中來傳播。
在該空心空腔之任一側上的空間分離式低損失反射器落在兩個一般種類中。一個種類係用於前表面的一部分反射器(亦稱為一部分透射反射器)而且第二種類係用於後及側表面的一完全反射器。對於該空腔中的光之最佳傳輸及光之混合，前及後反射器兩者可以係鏡面或半鏡面而非朗伯；某一類型的半鏡面組件在該空腔內的某處係有用的以提升光之均勻混合。使用空氣作為用於大光導中的光之橫向傳輸的主要媒介實現更輕、更薄、更低成本以及更均勻顯示背光之設計。
為使一空心光導明顯地提升光之橫向分散，注入光至該空腔中的構件係重要的，正如其係在固體光導中。一空心光導之格式允許更多選項以在一直射光式背光中，尤其在具有多個但為光學隔離地區之背光中的各點處注入光。在一空心光導系統中，能採用一鏡面反射器及一半鏡面、前向散射擴散元件的組合來實現TIR及朗伯反射器之功能。如別處所說明，朗伯散射元件之過度使用並非考量為最佳。
吾人在此處說明的範例性部分反射器(前反射器)，特別係(例如)在名稱為「背光及使用背光之顯示系統」的PCT專利公開案第US 2008/064133號(代理人檔案號碼63274WO004)中說明的不對稱反射膜(ARF)，提供低損失反射並且亦提供優於在一固體光導中單獨採用TIR可獲得的偏光之光之透射及反射的控制。因此，除橫向地橫跨該顯示器之表面的改良式光分布以外，空心光導亦能提供對較大系統的改良式偏光控制。亦可採用以上提及的較佳ARF來採用入射角進行透射之顯明控制。以此方式，自混合空腔的光能加以準直至一明顯程度而且提供具有單一膜構造的偏光之光輸出。
較佳前反射器具有一相對較高總反射率，以支援該空腔內的相對較高再循環。吾人根據「半球反射率」來特徵化此，從而意指當光係自所有可行方向入射在一組件上時該組件(無論係一表面、膜或膜之集合)的總反射率。因此，該組件係採用自關於一法線方向而居中的一半球體內的所有方向(以及所有偏光狀態，除非另外指定)入射之光來照明，而且收集反射至相同半球體中的所有光。反射光的總通量與入射光的總通量之比率產生半球反射率Rhemi 。根據一反射器的Rhemi 來特徵化該反射器對於再循環空腔係尤其方便的，因為光一般係以所有角入射在該空腔之內部表面上，無論該反射器係前反射器、後反射器或側反射器。此外，不像對於法線入射的反射率，Rhemi 對反射率隨入射角的可變性係不敏感的，而且已經考慮該可變性，其對於一些組件(例如稜鏡膜)可能係極明顯的。前反射器能係一單一組件或組件的組合，例如光學膜之堆疊，以遞送所要求的Rhemi 。
事實上，較佳前反射器至少針對入射在一個平面中的光展現隨遠離法線的入射角而增加的一(方向特定)反射率(以及一般隨入射角而減小的一透射)。此類反射性質使光以更接近於法線(即更接近於該背光之視軸)的角而優先地從該前反射器透射出，並且此舉幫助以在顯示器行業中係重要的視角(以通常不那麼重要的較高視角以較低感應亮度為代價)來增加該顯示器之感覺亮度。吾人認為，隨角行為增加反射率係「至少對於入射在一個平面中的光」，因為有時一窄視角僅為一個視平面所需要，而且在正交平面中需要一較寬視角。一範例係一些LCD TV應用，其中針對在水平平面中檢視需要一寬視角，但是針對垂直平面指定一較窄視角。在其他情況下，在兩個正交平面中需要窄視角以便最大化軸上亮度。
當吾人論述斜角反射率時，有幫助的係記住圖1a之幾何考量。此處，吾人看見位於一x-y平面中的表面50，其具有z軸法線方向。若該表面係一偏光膜或部分偏光膜，例如在PCT專利公開案第US 2008/064133號(代理人檔案號碼63274WO004)中說明的ARF，則吾人基於此申請案之目的而指明y軸為「傳遞軸」以及x軸為「阻擋軸」。換言之，若該膜係一偏光膜，則與其偏光軸係平行於x軸的法線入射光比較，其偏光軸平行於y軸的法線入射光係優先地透射。當然，一般地，表面50不必係一偏光膜。
光能自任一方向入射在表面50上，但是吾人集中在平行於x-z平面的一第一入射平面52，以及平行於y-z平面的一第二入射平面54上。「入射平面」當然指含有表面法線以及光傳播之一特定方向的一平面。吾人在該圖式中顯示入射在平面52上的一個斜光線53，以及入射在平面54中的另一個斜光線55。假定該等光線將不加以偏光，其將各具有位於其各別入射平面中的一偏光成分(在該圖式中稱為「p偏光」光並且標識為「p」)，以及垂直於各別入射平面所定向的一正交偏光成分(在該圖式中稱為「s偏光」光並且標識為「s」)。重要的係注意，對於偏光表面，「s」及「p」能與傳遞軸或阻擋軸對準，此取決於光線之方向。在該圖式中，光線53之s偏光成分以及光線55之p偏光成分係與傳遞軸(y軸)對準並且因此將係優先地透射，而相對偏光成分(光線53之p偏光以及光線55之s偏光)係與阻擋軸對準。
記住此點，在其中該前反射器係諸如在別處所參考的PCT專利公開案第US 2008/064133號中說明的一ARF之情況下，讓吾人考量指定(若吾人需要)該前反射器「展現隨入射角極大地增加之反射率」的含意。該ARF包括一多層構造(例如已在適當條件下加以定向以產生所需折射率關係及所需反射率特性的共擠聚合物微層)，其具有對於在阻擋偏光狀態中的法線入射光之極高反射率以及對於在傳遞偏光狀態中的法線入射光之較低但仍實質的反射率(例如25至90%)。阻擋狀態光(光線53之p偏光成分以及光線55之s偏光成分)之極高反射率對於所有入射角一般保持極高。更有趣行為係對於傳遞狀態光(光線53之s偏光成分以及光線55之p偏光成分)，因為其展現法線入射下的一中間反射率。入射平面52中的斜傳遞狀態光將由於s偏光之光反射率之屬性而展現隨增加入射光的增加反射率(然而，相對的增加數量將取決於法線入射下的傳遞狀態反射率之初始數值)。因此，自平行於平面52之視平面中的ARF膜發射的光將以角度部分地加以準直或限定。然而，另一入射平面54中的斜傳遞狀態光(即光線55之p偏光成分)能展現取決於微層之間相對於平面內折射率差異的z軸折射率差異之量值與極性的三個行為之任一者，如在PCT專利公開案第US 2008/064133號中所論述。
在一個情況下，存在一布魯斯特角(Brewster angle)，而且此光之反射率隨增加的入射角而減少。此舉產生平行於平面54之視平面中的光亮軸外瓣，其在LCD檢視應用中通常係不合需要的(儘管在其他應用中此行為可能係可接受的，而且即使在LCD檢視應用情況下，此瓣式輸出仍可在使用一稜鏡轉動膜的情況下朝視軸加以重新引導)。
在另一個情況下，一布魯斯特角不存在或係極大的，而且p偏光之光之反射率隨增加入射角而係相對恆定的。此舉產生參考視平面中的一相對較寬視角。
在第三個情況下，布魯斯特角不存在，而且p偏光之光之反射率隨入射角而明顯地增加。此舉能產生參考視平面中的一相對較窄視角，其中準直的程度係至少部分藉由控制ARF中的微層之間的z軸折射率差異之量值來裁製。
當然，反射表面50不必如採用ARF一樣具有不對稱軸上偏光性質。例如，對稱多層反射器能經設計用以藉由適當選擇微層之數目、層厚度分佈、折射率等而具有高反射率但具有實質透射。在此一情況下，光線53及55兩者之s偏光成分將以彼此相同的方式隨入射角增加。同樣，此係由於s偏光之光反射率之屬性，但是相對的增加數量將取決於法線入射反射率之初始數值。光線53及光線55兩者之p偏光成分將具有彼此相同的角行為，但是此行為能藉由控制微層之間相對於平面內折射率差異的z軸折射率差異之量值與極性加以控制為以上提及的三個情況之任一者，如在PCT專利申請案第US 2008/064133號中所論述。
因此，吾人看見該前反射器中隨入射角之反射率中的增加(若有)能指入射在一平面中的一可用偏光狀態之光，針對該平面p偏光該可用偏光狀態之斜光。或者，此反射率中的增加能指任一入射平面中的未偏光之光之平均反射率。
較佳後反射器亦具有對於可見光的高半球反射率，其通常係甚高於前反射器的半球反射率，因為該前反射器經故意地設計以具有部分透射性以便提供該背光之要求的光輸出。該後反射器之半球反射率係稱為Rb hemi ，而該前反射器之半球反射率係稱為Rf hemi 。較佳地，乘積Rf hemi* Rb hemI 係至少55%(0.55)或65%，或80%。
存在對於一空心空腔之設計的數個態樣，其係相關於自小區域光源有效率且均勻地分散光至輸出區之完全區域。此等係1)自光源適當定向注入光至該空腔中；2)使用該空腔內的前向散射擴散器或半鏡面反射表面或組件；3)一前反射器，其透射光，但是其亦係實質反射性的以致大部分光線係在該前反射器與該後反射器之間再循環許多次以便最終隨機化該空腔內的光線方向；以及4)藉由最佳組件設計來最小化損失。
傳統背光已使用此等技術之一或多個以增強該背光之均勻度，但是絕非同時在用於薄及空心背光之正確組態中的所有四個背光具有極小區域光源。空腔設計之此等態樣係在以下更詳細地檢查。
能藉由使用一部分準直光源，或具有準直光學構件的一朗伯光源來製成一更均勻空心背光，以便產生提升光之橫向傳輸的高度定向光源。用於邊緣注入光的適當光注入器之範例係說明在名稱為「用於側射光式背光之準直光注入器」的PCT專利申請案第US 2008/064125號(代理人檔案號碼63034WO004)中。該等光線係較佳隨一主要水平方向(即具有相對於橫向於該背光之視軸的一平面之相對較小偏差角)注入至一空心光導中。不能避免光線角之某一有限分布，而且能藉由準直光學元件之形狀結合光源之發射圖案來最佳化此分布以維持橫跨該空腔之輸出區域的光之均勻度。部分反射前反射器及半鏡面反射器之部分擴散產生一光再循環及隨機化光空腔，其與注入光學元件一致工作以建立一均勻、薄及有效率的空心光導。
在直射光式系統中，一般較佳的係自一給定光源的僅少量光係直接入射在該前反射器上於直接相對於該光源的輸出區域之區中。用於達到此點的一個方法係封裝式LED或類似物，其係定位在該空腔中而且經設計用以發射大部分在橫向方向上的光。通常藉由LED封裝之光學設計(明確地，囊封透鏡)來達到此特徵。另一個方法係將一隔板放置於該LED以上以阻擋該前反射器之其視線。如本文中所論述，用以阻擋一光源之視線的一光源(例如一LED)及一隔板與該前反射器的組合係共同稱為「光注入器」。該隔板通常包括該隔板之一或兩側上的一高效率反射表面以朝該前反射器反射光。該高效率反射表面能係平面的，或以凸起形狀彎曲的以便遠離該光源分散反射光，因此反射光不會加以再吸收。此配置亦給予實質橫向成分至光線方向向量。另一個方法係採用包括相對於該前反射器之一偏光傳遞軸而未對準的一件反射偏光器之一隔板來覆蓋該光源。藉由區域反射偏光器透射的光進行至該前反射器，其中該光大部分加以反射並且再循環，因而引起該光之實質橫向分散。在此方面參考名稱為「具有光再循環及光源偏光器的直射光式背光」之美國申請公開案第2006/0187650號(Epstein等人)。
可存在其中基於製造成本或效應之原因，朗伯發射LED在一直射光式背光中係較佳的實例。仍可採用此一空腔藉由在該空腔中強加更大程度的再循環來達到良好的均勻度。此可藉由使用一前反射器來達到，該前反射器係更高度反射性的，例如具有小於約10%或20%的總透射。對於一偏光背光，此配置進一步要求具有極低透射(約1%至2%或更小)的該前反射器之一阻擋軸。然而，極端數量的再循環可能導致該空腔中的不可接受之損失。
已回顧空心空腔之利益及設計挑戰之某些，吾人現在參考半鏡面反射及透射組件之詳細解釋，以及使用其而非唯獨於空心再循環空腔背光中的朗伯或鏡面組件之優點。
有時稱為鏡的純鏡面反射器依據陳述「入射角等於反射角」之光學規則來實行。在一個態樣中，該前反射器及該後反射器兩者皆係純鏡面的。初始發起的斜光線之一小部分係透射穿過該前反射器，但是其餘部分係以一相等角反射至該後反射器，並且再次以一相等角反射至該前反射器，等等。此配置提供橫跨該空腔的光之最大橫向傳輸，因為再循環光線在該空腔之其橫向轉變中未受阻礙。然而，沒有角混合出現在該空腔中，因為不存在機構用以轉換以一給定入射角傳播的光至以其他入射角傳播的光。
另一方面，一純朗伯反射器在所有方向上相等地重新引導光線。相同初始發起斜光線係在所有方向上藉由該前反射器立即散射，散射光之大部分係反射回至該空腔中但是一些係透射穿過該前反射器。反射光之某些「前向」(一般在發起方向上)行進，但是一相等數量「後向」行進。藉由前向散射，吾人參考反射光之橫向或平面內(在平行於在討論中的散射表面之平面中)傳播成分。當加以重複時，此程序極大地減少在數個反射之後一光線之前向引導成分。該光束係迅速地散開，從而產生最小橫向傳輸。
一半鏡面反射器提供鏡面與擴散性質的平衡。例如，吾人考量其中該前反射器係純鏡面，但是該後反射器係半鏡面的情況。相同初始發起斜光線之反射部分衝擊該後反射器，而且係以受控制數量實質上前向散射。光之反射錐形物係接著部分地透射但是大部分反射(鏡面地)回至該後反射器，同時仍全部在一很大程度上在「前向」方向上傳播。
因此能看見半鏡面反射器提升橫跨再循環空腔的光之橫向分散，同時仍提供光線方向及偏光的充分混合。部分地擴散但是具有實質前向引導成分的反射器將採用光線之較少總反射來傳輸橫跨更大距離的更多光。以定性方式，吾人能說明一半鏡面反射器為提供實質上多於反向散射之前向散射的反射器。一半鏡面擴散器能加以定義為不倒轉對於入射光之實質大多數的光線方向之法線成分的擴散器，即光係實質上在前向方向上透射並且在某一程度上在正交方向上散射。在PCT專利申請案第US 2008/064115號(代理人檔案號碼63032WO003)中提供半鏡面之更定量說明。
無論該半鏡面元件係任一反射器之一整合部分，或層壓至任一反射器，或放置在該空腔中作為一分離組件，總所需光學效能係具有一角分散函數的效能，該函數係實質上窄於對於完成自該後反射器至該前反射器並且再次返回的一個往返傳遞之一光線的朗伯分布。較佳的係該空腔係半鏡面的，而且因此一半鏡面元件能係在該前反射器與該後反射器之間的一分離元件，其能附接於該前反射器或該後反射器，或者其能加以佈置在位置之一組合中。一半鏡面反射器能具有一鏡面或朗伯反射器兩者之特性或者能係關於鏡面方向的適當定義高斯(Gaussian)錐形物。效能極大地取決於如何構造該反射器。記住擴散器組件亦能與該反射器分離，數個可行構造針對該後反射器並且針對該隔板上的高效率反射表面而存在，例如：
1)部分透射鏡面反射器加一高反射比擴散反射器；
2)覆蓋一高反射比鏡面反射器的部分朗伯擴散器；
3)前向散射擴散器加一高反射比鏡面反射器；或者
4)波紋高反射比鏡面反射器。
對於每一編號構造，所列舉的第一元件係配置為在該空腔內。構造1至3之第一元件在該後反射器及該光注入器隔板的區域之上能係連續或不連續的，如別處所說明。此外，該第一元件能具有擴散器性質之分級，或者能採用加以分級的額外擴散器圖案來印刷或塗布。分級擴散器係可選擇的，但是可能係所需的以最佳化各種背光系統之效率。術語「部分朗伯」經定義用以意指僅散射入射光之某些的一元件。藉由此一元件散射的光之部分係幾乎均勻地在所有方向上引導。在構造1)中，部分鏡面反射器係不同於用於該前反射器的組件之一組件。在此情況下的部分反射器能係中等反射率之空間均勻膜，或者其能係諸如穿孔多層之空間不均勻反射器或金屬反射器。能藉由改變穿孔之大小及數目，或藉由改變該膜之基礎反射率，或兩者來調整單向反射性的程度。
在一個態樣中，圖2顯示一照明裝置100，其包括：一部分透射前反射器110，其具有一輸出表面115；以及一後反射器120，其係與部分透射前反射器110隔開以形成在兩者之間的一空心空腔130。一反射側元件195能加以定位於如所示的該空腔內，以界定照明裝置100之一邊緣或邊界，或者能用以分離如別處所說明的照明裝置100之不同部分。一半鏡面元件180係佈置於空心空腔130內。如圖2中所示，該半鏡面元件係鄰近於部分透射前反射器110而佈置；然而，該半鏡面元件能加以放置於空心空腔130內的任一位置處，而且能甚至係該空腔內的其他反射元件之一部分，如別處所論述。
一第一及一第二光注入器140及150自後反射器120凸出至空心空腔130中。空心空腔130內的第一及第二光注入器140及150之邊界係各藉由自後反射器120凸出的一隔板190以及係連接一隔板邊緣192與後反射器120的一線之一退出孔徑142、152界定。隔板190能係平面的，例如一薄片或膜；隔板190能相反地具有在一或多個方向上的一彎曲形狀，例如拋物線、拋物面、橢圓、橢面、複合拋物線、罩蓋以及類似物，如別處所說明。在一些具體實施例中，光注入器140、150能係在與本發明一致的日期申請之名稱為「準直光引擎」之共同待審的代理人檔案號碼64131US002中說明的任何準直光引擎。退出孔徑142、152係自部分透射前反射器110定位在一垂直方向上。
一傳輸區170係界定在第一光注入器140的退出孔徑142與具有後反射器120的第二光注入器150之隔板190的接觸點之間。傳輸區170係用以進一步提供空心空腔130內的光之混合，如別處所說明。在一些具體實施例中，一光分散膜(未顯示)能接近於退出孔徑142、152加以佈置以控制自注入器140、150的光之橫向分散(即在一般平行於後反射器120之一平面中分散)。
隔板190之每一者的隔板邊緣192能自部分透射前反射器110隔開，如圖2中所示；或者其能延伸以接觸部分透射前反射器110(未顯示)。隔板邊緣192自部分透射前反射器的分離能按需要加以調整，以進一步提供自第一光注入器140的光與自第二光注入器150的光之混合。在一些情況下，可能需要將自第一光注入器140的光與自第二光注入器150的光隔離，而且隔板190之每一者將具有與透射前反射器接觸的隔板邊緣192。在一些情況下，可能需要提供某一位準的混合，而且隔板邊緣192能與部分透射前反射器110分離以致自一個注入器的光能通過此分離以與自另一注入器的光混合。此分離能係開放空間，或一部分透射膜部分。該部分透射膜部分能係(例如)一穿孔膜、一裂縫膜、一部分反射器、反射偏光器、具有不同區之上的反射及透射中的變化之一膜以及類似物，但是一般地其展現不同透射率區。
在空心空腔130內的一或多個位置處，能放置一光感測器185以監視光強度，而且能藉由(例如)一回授電路來調整該等光源之任何一個或數個。光強度之控制能係手動或自動的，而且能用以獨立地控制該照明裝置的各種區之光輸出。
第一及第二光注入器140、150包括：佈置於隔板190上並且面對部分透射前反射器110的一第一反射表面144、154；佈置於隔板190上並且面對後反射器120的一第二反射表面146、156；以及可操作以注入光至空心空腔130中的一光源148、158。第一及第二反射表面能係諸如金屬化鏡的表面反射器，而且亦能係諸如多層干擾反射器的體積反射器。第一及第二反射表面能係鄰接的，包括具有兩個相對表面的一膜、已加以形成或摺疊以致在摺疊線之後該第一表面變為該第二表面的一膜，或沿至少一個共同邊緣相連的兩個分離膜。在一項具體實施例中，第一及第二反射表面能加以安裝於提供對該隔板之機械支援的一基板上。若光源148、158朝一高度反射表面引導光線，則第二反射表面146、156能係此表面。在一些情況下，如別處所論述，光源148、158經組態以致一般不要求光自第二反射表面146、156反射，因此該等表面不必係高度反射的。
光源148及158係定位於光注入器140及150內以致部分準直光能加以注入至空心空腔130中。如本文中所用，「部分準直」指示光在空心空腔130內在接近於一般平行於部分透射前反射器110的一橫向平面160之一傳播方向上行進。如別處所論述，若在空心空腔130內行進的光以自掠入射的自0至40度，或0至30度，或0至15度的角θ攔截部分透射前反射器110，則該光能傳播相對較長距離。
該照明裝置能包括：任一適當前反射器，包括(例如)ARF；多層反射器，包括(例如)穿孔鏡，例如穿孔增強鏡面反射(ESR，可自3M公司獲得)膜；金屬反射器，包括(例如)薄膜增強金屬膜；擴散反射器，包括(例如)不對稱DRPF(可自3M公司獲得之擴散反射偏光器膜)；以及膜的組合，包括在PCT專利申請案US 2008/064096(代理人檔案號碼63031WO003)中說明的膜。
該照明裝置能包括任一適當後反射器及隔板。在一些情況下，該後反射器及隔板(包括該第一反射表面以及該第二反射表面)能採用具有高反射率塗層的剛性金屬基板或能加以層壓至一支撐基板的高反射率膜製成。適當高反射率材料包括可自3M公司獲得之VikuitiTM 增強鏡面反射器(ESR)多層聚合物膜；一藉由使用一0.4密爾厚之異辛基丙烯酸酯丙烯酸壓敏黏著劑將一載有硫酸鋇之聚對苯二甲酸乙二酯膜(2密爾厚)層壓至VikuitiTM ESR膜所製成的一膜，所得層壓膜在本文中稱為「EDR II」膜；可自Toray工業公司獲得之E-60系列LumirrorTM 聚酯膜；多孔聚四氟乙稀(PTFE)膜，例如可自W.L. Gore & Associate公司獲得之膜；可自Labsphere公司獲得之SpectralonTM 反射材料；可自Alanod Aluminum-Veredlung GmbH & Co.公司獲得之MiroTM 陽極化鋁膜(包括MiroTM 2膜)；自Furukawa Electric有限公司之MCPET高反射率發泡薄片；以及可自Mitsui化學公司獲得之白RefstarTM 膜及MT膜；以及包括在PCT專利申請案US 2008/064096中說明的材料之其他材料。
該照明裝置能包括任一適當光源，包括(例如)表面發射LED，例如藍色或UV發射LED，其具有一降頻轉換磷光體以自表面半球地發射白光；個別彩色LED，例如紅/綠/藍色(RGB)LED之配置；以及其他光源，例如在名稱為「背光及使用背光之顯示系統」的PCT專利申請案US 2008/064133中說明的光源。可代替離散LED光源或除其以外而使用諸如線性冷陰極螢光燈(CCFL)或熱陰極螢光燈(HCFL)之其他可見光發射器作為用於揭示的照明裝置之光源。此外，可使用諸如包括冷白及暖白CCFL/HCFL的(CCFL/LED)之混雜系統，例如發射不同光譜的系統。光發射器之組合可廣泛地變化，而且包括LED及CCFL，以及複數個光發射器，例如多個CCFL、不同色彩之多個CCFL與LED及CCFL。
圖3顯示在照明裝置100內的數個代表光線之路徑。光線AB、AC、AD、AE及AF係藉由佈置於第一光注入器140中的光源148注入至空心空腔130中。在圖3中，光源148係顯示為定位在隔板190與一後反射器120之間，而且在一般沿該空心空腔之長度之一方向上注入光。在一項具體實施例中，光源148能加以定位在藉由後反射器120界定的平面以下，而且加以定位以注入一般垂直於該空心空腔之長度的光，以自隔板190反射並且沿該空心空腔(未顯示)之長度加以重新引導。
光源148能係一表面發射LED，例如一藍色或UV發射LED，其具有一降頻轉換磷光體以自該表面半球地發射白光。在此一表面發射LED的情況下，第一光線AB自隔板190之第二反射表面146反射，並且朝部分透射前反射器110引導。一第二光線AC係朝部分透射前反射器110引導而不反射。一第三光線AD自(第二光注入器150的)隔板190之第一反射表面154反射，而且係朝部分透射前反射器110引導。一第四光線AE自第一光注入器140內的後反射器120反射，而且係朝部分透射前反射器110引導。一第五光線AF自傳輸區170內的後反射器反射，自(第二光注入器150的)隔板190之第一反射表面154反射，而且係朝部分透射前反射器110引導。隔板190係定位以致自第一光源148的光線係一般限定以在接近於如別處說明的橫向平面160之角θ的範圍內行進穿過空心空腔130。
圖3顯示自該光注入器注入的光能在加以引導至部分透射前反射器(其中光將進一步經歷如別處所說明的反射及透射)之前經歷各種反射。此等互動與不同表面的組合提供光之均勻化以致能最小化非均勻度。此外，傳輸區170能提供額外混合，並且提供光源之間的實體分離。放置於該空心空腔內的隔板用以自輸出表面115「隱藏」該等LED光源，從而阻擋該等光源之直視線視界(direct line of sight view)。
如別處所說明，該部分透射前反射器之材料性質改良發射光的均勻度，但是隨著該傳輸區之長度增加，存在透過該空心空腔的輻射通量之減少，從而導致該照明裝置之亮度中的減少。至少基於此原因，漸進較多光係透過額外注入埠注入以增加輻射通量並且延伸該背光之可用長度。
在該空心空腔內的一或多個位置處，能放置一光感測器185以監視光強度或色彩，而且能藉由(例如)一回授電路來調整該等光源之任何一個或數個。光強度或色彩之控制能係手動或自動的，而且能用以獨立地控制該照明裝置的各種區之光輸出。
現在參考圖4，說明依據一個態樣的一照明裝置200。在此具體實施例中，光源148及158係具有相關聯準直光學元件149、159的LED裝置。準直光學元件149、159能係(例如)形成一透鏡於LED輸出之上之以樹脂為主的囊封物。退出該等準直光學元件的光線保持在相對於橫向平面160的一窄角分散內，而且不要求自隔板190之第二反射表面146、156或自該光注入器內的後反射器120之部分的反射。注入光線能在退出輸出表面115之前跟隨數個不同路徑。例如，光能入射在傳輸區170、隔板190之第一反射表面154以及部分透射前反射器110上。
圖5顯示包括一邊緣光源501及光注入器140、150之一組合的一照明裝置300。圖5顯示藉由光之漸進注入的該照明裝置之面積大小中的增加。邊緣光源501能係耦合至該空心空腔之一傳統邊緣光，如(例如)在名稱為「側射光式背光用之準直光注入器」的PCT專利申請案第US 2008/064125號(代理人檔案號碼63034WO004)中說明。在圖5中，額外光注入器140及150係放置在多個位置處以注入額外光並且亦重新引導自該顯示器之另一部分注入的光。放置在該照明裝置內的一或多個光感測器185能監視在該空心空腔內的光之強度，而且能用以調整該等光源以提供一所需強度及均勻度。
本文中說明的照明裝置能加以裝配至佈置於可適用於(例如)顯示器或發光應用之一底板上的裝置之一較大陣列中。在一個態樣中，圖6係用於一部分透射前反射器(未顯示)之具有後反射器620的照明裝置底板600之透視圖。依據此態樣，複數個第一光源648a至648d係佈置在第一光注入器隔板690下面，該隔板縱向地橫跨裝置底板600在本質上平行於該裝置底板之一邊緣的方向上延伸。複數個第二光源658a至658d係在本質上平行於該第一光注入器的一方向上佈置在第二光注入器隔板690'下面。藉由傳輸區670自第一光注入器錯置第二光注入器。一或多個光感測器685能接近於該底板加以放置以監視藉由該裝置底板產生的光。隔板邊緣692、692'能用以在需要的情況下機械地支撐該部分透射前反射器。基於清楚，圖6顯示放置在該等隔板邊緣附近的光源；然而，應瞭解該等光源係進一步佈置在該等隔板下面，如別處所說明。照明裝置底板600能用於本文中說明的任一照明裝置，例如如圖2中所示的照明裝置200。
在另一個態樣中，圖7係用於一部分透射前反射器(未顯示)之具有後反射器720的照明裝置底板700之透視圖。依據此態樣，複數個第一光源748a至c係佈置在第一光注入器740內；複數個第二光源758b至c係佈置在第二光注入器750內；以及複數個第三光源768a至c係佈置在第三光注入器760內。圖7中所示的光注入器之陣列能加以延伸以覆蓋照明裝置底板700之任一所需部分。光注入器740、750及760之每一者包括以罩蓋之形狀的隔板，其能藉由(例如)衝孔後反射器720並且使其變形來形成。藉由傳輸區770自一鄰近光注入器錯置每一光注入器。一或多個光感測器785能加以放置以監視藉由該裝置底板產生的光。隔板邊緣792能用以在需要的情況下機械地支撐該部分透射前反射器。基於清楚，圖7顯示放置在該等隔板邊緣附近的光源；然而，應瞭解該等光源係進一步佈置在該等隔板下面，如別處所說明。照明裝置底板700能用於本文中說明的任一照明裝置，例如如圖2中所示的照明裝置200。
在另一個態樣中，圖8係用於一部分透射前反射器(未顯示)之一分區照明裝置底板800之透視圖。依據此態樣，複數個光注入器840係以一陣列佈置在後反射器820之上的一陣列中，而且後反射器820係藉由分離兩個地區的一脊形物825而劃分成一第一地區I及一第二地區II。分區照明裝置能在需要的情況下藉由放置分離光注入器陣列之不同部分的多個脊形物而劃分成多個地區。一或多個光感測器885及885'係佈置在該等地區之每一者中，以允許獨立監視每一地區中的光強度。
該前反射器之半球反射率Rf hemi 能具有對藉由一光源發射的光之分散的明顯影響。隨著Rf hemi 增加，較少的光係隨每一反射而透射穿過該前反射器，並且因此光係由於多個反射而在該空心空腔內的一較大區域之上分散。圖9係針對具有不同Rf hemi 數值的三個前反射器膜，垂直於該前反射器所測量的亮度之標繪圖，該亮度與自一光注入器之退出孔徑的中心線距離成函數關係。隨著Rf hemi 增加，亮度中的變化自該退出孔徑減少，伴隨自該中心線的橫向光之分散中的增加。
範例
以膜為主的光注入器係依據在對應於在與本發明相同的日期申請之名稱為「準直光引擎」的代理人檔案號碼64131US002之共同待審的美國專利申請案中說明的程序來構造。此等光注入器係佈置在如以下說明之各種組態中的一底板上。所用的底板係一ESR膜底板，其係已先前加以層壓至0.004"(0.16mm)厚的不銹鋼墊片塊。
範例1：以膜為主的注入器之總光通量
一以膜為主的光注入器之總光通量(TLF)係在一光電子整合球體中藉由下列方式來測量：翻轉形成楔形物的上ESR膜，從而完全曝露該等LED以致其能在無障礙的情況下發射至該球體中。當在19.8V及30mA下驅動時TLF係測量為49.94流明(lumen)，並且此TLF數值係視為代表自該光引擎之100%的理想光發射。上ESR膜係接著返回至原始位置以致該底板以上的ESR之最大高度係約2.2mm，從而形成自LED位置的2：1擴展楔形物。在該組態中測量的TLF係47.95流明，從而指示該引擎係96%有效率。
範例2：背光系統之偏光半球效率
一背光系統係使用製成為2.5mm高、100mm寬、200mm長並且具有8mm之壁厚度的一背光框架來構造。該框架之內周長表面係採用ESR覆蓋。該框架係放置在佈置於如以下說明之各種組態中的底板上之以膜為主的光注入器上。每一以膜為主的光注入器係測量為具有29mm的長度，並且係在30mA及19.7V下供電。該前反射器由一層壓物組成，該層壓物包括一珠形擴散器(可自日本大阪Keiwa公司獲得之Keiwa Opalus 702)，其係附著於一不對稱反射膜(ARF)(32%機器中透射方向(TMD)對準偏光，可自3M公司獲得)，該膜係附著於一0.005"(0.2mm)厚的聚碳酸酯薄片。該層壓物中的各層之每一者係使用OPT-1黏結劑(可自3M公司獲得)來黏著。一吸收偏光器係放置於如在一LCD中使用的用於測量偏光之光的板之上。再次在一光電子整合球體中測量用於每一組態的TLF。
第一組態：一單一光注入器係放置在自100mm側壁的4mm處，其中該退出孔徑向下面對該背光之長度。TLF測量係27.23流明，其對應於相對於自該等LED的總光輸出之54.5%的總偏光半球系統效率。藉由與具有楔形物的該等LED之TLF比較，空腔效率係56.8%。
第二組態：在該空腔中放置兩個光注入器。該第一光注入器係再次放置在自100mm側壁的4mm處，其中該退出孔徑向下面對該背光之長度。該第二光注入器係平行於藉由1mm傳輸地區所分離的該第一光注入器而放置，其中該退出孔徑向下面對該背光之長度。僅為該第一光注入器供電。該系統的TLF測量係24.17流明，其對應於相對於自該等LED的總光輸出之48.4%的總偏光半球系統效率。藉由與具有楔形物的該等LED之TLF比較，空腔效率係50.4%。
第三組態：在該空腔中放置兩個光注入器。該第一光注入器係再次放置在自100mm側壁的4mm處，其中該退出孔徑向下面對該背光之長度。該第二光注入器係平行於藉由30mm傳輸地區所分離的該第一光注入器而放置，其中該退出孔徑面朝該第一光注入器。僅為該第一光注入器供電。該系統的TLF測量係22.48流明，其對應於相對於自該等LED的總光輸出之45.0%的總偏光半球系統效率。藉由與具有楔形物的該等LED之TLF比較，空腔效率係46.9%。
範例3：四光注入器背光系統亮度分佈
一四光注入器背光系統係使用具有4個光注入器的範例2之背光系統來構造，以測量在數個組態中的一背光之亮度分佈。除非另外指定，每一光注入器具有LED之3個子單元；每一子單元係針對在19.8V下用於每一光注入器的總共30mA，在10mA下操作。該第一光注入器係放置在自100mm側壁的4mm處，其中該退出孔徑向下面對該背光之長度。該第二光注入器係平行於藉由1mm傳輸地區所分離的該第一光注入器而放置，其中該退出孔徑向下面對該背光之長度。該第三光注入器係平行於藉由1mm傳輸地區所分離的該第二光注入器而放置，其中該退出孔徑向下面對該背光之長度。該第四光注入器係平行於該第一光注入器而放置在自相對100mm側壁的4mm處(即在該空腔之另一端處)，其中該退出孔徑面朝該等第一、第二及第三光注入器。針對以下說明的條件，垂直於該前反射器來測量四光注入器背光裝配件的中心線亮度分佈(即沿在100mm寬度之中心中的200mm長度測量的亮度)。
範例4：使用沒有前反射器的一擴散器薄片之一四光注入器背光系統的控制亮度分佈。
該四光注入器背光系統之前反射器ARF層壓物係自背光框架移除，並且採用已自一索尼(Sony)23"(58.4cm)監視器移除的一體擴散器板來取代。接通所有四個光注入器，而且測量中心線亮度分佈。與在其之間的坪區之亮度(例如2322尼特(nit))比較，所有四個注入器展現在退出孔徑附近測量的粗略兩倍亮度(例如4941尼特)之尖峰。在該等注入器與該等側壁之間(在該第一光注入器與側壁以及該第四光注入器與相對側壁之間)的區之平均亮度係近似100尼特。
範例5：一四光注入器背光系統之亮度分佈-所有光注入器都接通。
接通具有ARF層壓前反射器之該四光注入器背光系統中的四個光注入器之每一者，並且測量中心線亮度。第一至第四光注入器係分別在25mA、26mA、23mA及31mA下供電。中心線亮度顯示峰值及谷值，其展現甚小於範例4中的控制之變化。最大亮度係3745尼特，且「光亮地區」(第一至第三光注入器附近)中的平均亮度係3254尼特。在(彼此面對的)第三與第四光注入器之間看見一明顯槽，而且該等注入器與該等側壁之間的區之平均亮度係近似400尼特。
範例6：一四光注入器背光系統之亮度分佈-分區控制。
藉由使用與範例5相同的條件來證實該背光之分區控制，切斷第二光注入器除外。中心線最大亮度係3530尼特，且「光亮地區」中的平均亮度係2362尼特。該等注入器與該等側壁之間的區之平均亮度係近似400尼特。
範例7：一四光注入器背光系統之亮度分佈-高亮度。
使用與範例4中相同之條件，對第一至第四光注入器之每一者的電力係增加至60mA除外。中心線亮度顯示峰值及谷值，其展現甚小於範例4中的控制之變化。最大亮度係10225尼特，且「光亮地區」中的平均亮度係7512尼特。在(彼此面對的)第三與第四光注入器之間看見小於範例6中的槽。該等注入器與該等側壁之間的區之平均亮度係近似1200尼特。
範例8：一四光注入器背光系統之亮度分佈-均勻度改良。
使用與範例5中相同之條件，僅接通第一及第二光注入器除外。中心線亮度係在第一至第三光注入器附近測量，而且顯示峰值及谷值，其展現在此區中甚小於範例4中的控制之變化。最大亮度係3748尼特，且「光亮地區」中的平均亮度係3405尼特。該等注入器與該等側壁之間的區之平均亮度係近似400尼特。
接著藉由放置與該ARF之傳遞軸對準的聚碳酸酯亮度增強膜(可自3M公司獲得之PCBEF)之一薄片來改良均勻度。中心線亮度顯示比沒有PCBEF情況下小的峰值及谷值。最大亮度係4173尼特，且「光亮地區」中的平均亮度係3818尼特，從而代表亮度中近似12%的增益。該等注入器與該等側壁之間的區之平均亮度係近似400尼特。
接著橫向於該ARF之傳遞軸來移除並且對準PCBEF膜。最大亮度係4870尼特，且「光亮地區」中的平均亮度係4451尼特，從而代表亮度中近似31%的增益。該等注入器與該等側壁之間的區之平均亮度係近似400尼特。
範例9：一四光注入器背光系統之亮度分佈-零斜面。
使用與範例5中相同之條件，僅接通第一至第三光注入器除外，而且將一額外反射側壁放置在第三與第四光注入器之間於自該第三光注入器的近似一個光注入器寬度之分離處。以此方式，該第三光注入器之退出孔徑面對該額外反射側壁。中心線亮度係在第一至第三光注入器附近測量，而且顯示峰值及谷值，其展現在此區中甚小於範例4中的控制之變化。最大亮度係3720尼特，且「光亮地區」中的平均亮度係3260尼特。該第一注入器與該側壁之間的區之平均亮度係近似400尼特。最接近於該額外側壁所測量的亮度係1800尼特，而且證實能在無需外部注入或一斜面的情況下操作該背光。
範例10：一四光注入器背光系統之亮度分佈-藉由光擷取速率(Rf hemi 的影響)之控制來分區。
藉由使用不同百分比透射的前反射器膜來控制光擷取之速率。使用與範例5中相同之條件，僅接通第四光注入器而且改變前反射器層壓物之ARF部分除外。圖9顯示用於三個不同膜的該第四光注入器附近的中心線亮度：ARF具有11% TMD(小Rf hemi )、ARF具有32% TMD(中間Rf hemi )，以及先進偏光器膜(APF，可自3M公司獲得)具有98% TMD(高Rf hemi )。該第四光注入器之退出孔徑係定位於圖9中的50mm位置處。隨著Rf hemi 增加，亮度中的變化自退出孔徑減少，伴隨自該中心線的橫向光之分散中的增加。
範例11：內部注入背光之模型化模擬
使用圖10a中所示的佈局來模型化一40吋對角(inch diagonal)、16：9縱橫比、內部注入背光。該模型中使用的尺寸(單位為mm)係：a=38.1；b=112.1；c=74.0；d=38.1；e=95.8；f=178.1；g=3.8；h=12.9；i=3.8；j=9.1；k=2.6；1=3.8mm。12.9mm深的框架具有一前反射器，其係由附著於在該框架之上的一珠形擴散器(例如可自日本大阪Keiwa公司獲得之Keiwa Opalus 702)之一ARF(32%機器中透射方向(TMD)，例如可自3M公司獲得)、一氣隙，以及在該前反射器之上的一溝槽垂直BEF稜鏡膜組成。該空腔之其餘內部表面係符合鏡面反射高效率鏡膜(例如可自3M公司獲得之ESR，其具有99.5%的反射率)。
一外部、對稱3.5：1、38.1-mm楔形物填充該空腔之一邊緣(「B」)，並且係藉由遠(淺)端附近的楔形物之後表面上的LED 1(例如可自加州聖荷西的飛利浦Lumileds公司獲得之39 LumiLeds Luxeon Rebel LED)來照明。LED 1由以均勻23-mm節距的WWWBGRGRGBWWW裝置之三個群組組成。一內部、不對稱、3.5：1、38.1-mm隔板(「C」至「E」)填充空腔深度之一實質部分，而且係藉由遠端附近的後表面上之LED 2(與LED 1相同)來照明。內部楔形物之近似孔徑係9.1mm高，而且係定位在如圖10a中所示的背光之中點附近的一位置(「E」)處。一傾斜端反射器(「F」至「G」)經定位用以朝該背光之前表面上的ARF反射自LED 2發射的光。
其餘內部表面除就在遠端附近的LED附近以外係符合ESR，如圖10a中所示，其中該等表面係符合一高效率擴散反射器(例如可自3M公司獲得之MCPET，其具有98.5%的反射率)以減小光學效能對該等LED之精確對準的敏感度。兩個LED陣列LED 1及LED 2係假定發射相同通量。
圖10b顯示當從自該前反射器之中心的一位置72吋(183cm)檢視時、在平行於該背光之照明邊緣之水平位置之上所平均的預測亮度之標繪圖，該亮度與自該前反射器之垂直中心線的位置(單位為吋)成函數關係。所示的亮度數值係以流明/平方吋/球面度之單位，而且對應於一流明之總發射光源通量。位置「C」、「E」及「F」對應於圖10a中所示的位置。對於許多側射光式背光，非均勻度之位準一般係可接受的。
達到等於5000尼特之平均法線圖亮度所需要的總光源通量(透過一吸收偏光器測量，即LCD可用發射)係6850流明。所需的6850流明係使用78個LED(LED 1及LED 2)以對應於正好在每裝置2.5瓦特之上的功率消耗之一操作電流來達到。在被動冷卻之預期上限附近，對應熱負載沿兩個光源陣列之每一者係近似1.2W/cm。總功率消耗係208W。
以上說明的具體實施例能應用於其中使用薄、光學透射結構的任何情況，包括諸如TV、筆記型電腦及監視器的顯示器，而且能用於廣告、資訊顯示或發光。本揭示內容亦可應用於電子裝置，包括併入光學顯示器的膝上型電腦及手持裝置，例如個人數位助理(PDA)、個人遊戲裝置、行動電話、個人媒體播放器、手持電腦及類似物。本揭示內容之照明裝置可應用於許多其他領域。例如，分區背光LCD系統，其中不同地控制該背光之不同區，此係取決於顯示內容、照明器具、作業燈、光源、標記而且能使用本發明來實施購買點顯示器。
除非另外指示，說明書及申請專利範圍中使用的表達特徵大小、數量及實體性質之所有數字應理解為藉由術語「大約」來修改。因此，除非指示相反意思，上述說明書及隨附申請專利範圍中提出的數字參數係近似值，其能限決於尋求藉由熟習此項技術者利用本文中揭示的教示獲得之需要性質而變化。
本文中敍述的所有參考及公開案係在本文中全文明確地以引用的方式併入此揭示內容中，其可直接同此揭示內容抵觸除外。儘管已在本文中解說並說明特定具體實施例，但是熟習此項技術者應瞭解，各種替代方式及/或等效實施方案能適合於所示及說明的特定具體實施例而不脫離本揭示內容之範疇。此申請案係意欲涵蓋本文中論述的特定具體實施例之任何調適或變化。因此，意欲此揭示內容僅受申請專利範圍及其等效物的限制。
10．．．背光
12．．．前反射器
13．．．橫向尺寸
14．．．後反射器
16．．．空心空腔
18．．．輸出區域
20．．．初始光束
20a．．．光束
20b．．．透射光束
20c．．．光束
20d．．．透射光束
24a．．．光源
24b．．．光源
24c．．．光源
26．．．反射結構
50．．．表面
52．．．第一入射平面
53．．．斜光線
54．．．第二入射平面
55．．．斜光線
100．．．照明裝置
110．．．部分透射前反射器
115．．．輸出表面
120．．．後反射器
130．．．空心空腔
140．．．第一光注入器
142．．．退出孔徑
144．．．第一反射表面
146．．．第二反射表面
148．．．光源
149．．．準直光學元件
150．．．第二光注入器
152．．．退出孔徑
154．．．第一反射表面
156．．．第二反射表面
158．．．光源
159．．．準直光學元件
160．．．橫向平面
170．．．傳輸區
180．．．半鏡面元件
185．．．光感測器
190．．．隔板
192．．．隔板邊緣
195．．．反射側元件
200．．．照明裝置
300．．．照明裝置
501．．．邊緣光源
600．．．照明裝置底板
620．．．後反射器
648a至648d．．．第一光源
658a至658d．．．第二光源
670．．．傳輸區
685．．．光感測器
690．．．第一光注入器隔板
690'．．．第二光注入器隔板
692．．．隔板邊緣
692'．．．隔板邊緣
700．．．照明裝置底板
720．．．後反射器
740．．．第一光注入器
748a至c．．．第一光源
750．．．第二光注入器
758b至c．．．第二光源
760．．．第三光注入器
768a至c．．．第三光源
770．．．傳輸區
785．．．光感測器
792．．．隔板邊緣
800．．．照明裝置底板
820．．．後反射器
825．．．脊形物
840．．．光注入器
885．．．光感測器
885'．．．光感測器
在整個說明書中參考附圖，其中相同參考數字指明相同元件，而且其中：
圖1係一空心背光之示意側視圖；
圖1a係顯示不同入射平面及不同偏光狀態的一表面之透視圖；
圖2係包括注入器的一空心背光之示意側視圖；
圖3係包括光注入器之一空心背光內的光線之示意側視圖；
圖4係包括具有準直光源之光注入器的一空心背光之示意側視圖；
圖5係包括一邊緣光及光注入器的一空心背光之示意側視圖；
圖6係一照明底板之透視圖；
圖7係一照明底板之透視圖；
圖8係一分區照明底板之透視圖；
圖9係垂直於一空心背光測量的亮度之標繪圖；
圖10a係一模型化背光之示意側視圖；以及
圖10b係垂直於圖10a之模型化背光的亮度之標繪圖。
該等圖式並未按比例繪製。該等圖式中使用的相同數字指相同組件。然而，應瞭解使用一數字以指一給定圖式中的一組件並非意欲限制採用相同數字所標識之另一圖式中的組件。
100．．．照明裝置
110．．．部分透射前反射器
115．．．輸出表面
120．．．後反射器
130．．．空心空腔
140．．．第一光注入器
142．．．退出孔徑
144．．．第一反射表面
146．．．第二反射表面
148．．．光源
150．．．第二光注入器
152．．．退出孔徑
154．．．第一反射表面
156．．．第二反射表面
158．．．光源
160．．．橫向平面
170．．．傳輸區
180．．．半鏡面元件
185．．．光感測器
190．．．隔板
192．．．隔板邊緣
195．．．反射側元件

Claims (39)

  1. 一種照明裝置，其包含：一部分透射前反射器，其具有一輸出區域；一後反射器，其面對該部分透射前反射器，從而形成在該部分透射前反射器與該後反射器之間的一空心空腔；一第一及第二光注入器，其係佈置於該空心空腔中，該等第一及第二光注入器之每一者包含：一第一反射表面，其自該後反射器凸出並且面對該部分透射前反射器；一第二反射表面，其與該第一反射表面鄰接並且面對該後反射器；一光源，其可操作以在該第二反射表面與該後反射器之間注入光，以致注入光係於在平行於該部分透射前反射器的一橫向平面之30度以內的一第一方向上部分地準直；一傳輸區，其在該等第一及第二光注入器之間；以及一半鏡面元件，其係佈置於該空心空腔中且提供多於反向散射之前向散射，其中自該第一光注入器的注入光之至少一部分自該第二光注入器之該第一反射表面反射，而且係朝該部分透射前反射器引導。
  2. 一種照明裝置，其包含：一部分透射前反射器，其具有一輸出區域；一後反射器，其面對該部分透射前反射器，從而形成 在該部分透射前反射器與該後反射器之間的一空心空腔；複數個光注入器，其係以一陣列佈置於該空心空腔中，該複數個光注入器之每一者包含：一第一反射表面，其自該後反射器凸出並且面對該部分透射前反射器；一第二反射表面，其與該第一反射表面鄰接並且面對該後反射器；以及一光源，其可操作以在該第二反射表面與該後反射器之間注入光，以致注入光係於在平行於該部分透射前反射器的一橫向平面之30度以內的一第一方向上部分地準直；一傳輸區，其係佈置於鄰近光注入器之間；以及一半鏡面元件，其係佈置於該空心空腔中且提供多於反向散射之前向散射，其中自一第一光注入器的注入光之至少一部分自一鄰近光注入器之該第一反射表面反射，而且係朝該部分透射前反射器引導。
  3. 如請求項1或2之照明裝置，其中該第一反射表面及該後反射器形成一連續表面。
  4. 如請求項1或2之照明裝置，其中該第一反射表面及該第二反射表面係共面的。
  5. 如請求項1或2之照明裝置，其中鄰近於該部分透射前反射器來佈置該半鏡面元件。
  6. 如請求項1或2之照明裝置，其中該部分透射前反射器反 射多於法線入射光之斜角光。
  7. 如請求項1或2之照明裝置，其中該部分透射前反射器包含對於在一第一平面中偏光的可見光的至少90%之一軸上平均反射率，以及對於在垂直於該第一平面之一第二平面中偏光的可見光的至少25%但小於90%之一軸上平均反射率。
  8. 如請求項1或2之照明裝置，其中該後反射器包含對於任何偏光之可見光的至少95%之一軸上平均反射率。
  9. 如請求項1或2之照明裝置，其中該第一反射表面及該第二反射表面的至少一個包含對於任何偏光之可見光的至少95%之一軸上平均反射率。
  10. 如請求項1或2之照明裝置，其中至少一個光源包含一LED。
  11. 如請求項10之照明裝置，其中該LED發射在垂直於該部分透射前反射器之一軸周圍的小於360度之一角分散內的光。
  12. 如請求項1或2之照明裝置，其中至少一個光注入器係沿實質上與該後反射器之一周邊邊緣平行的一軸伸長。
  13. 如請求項1或2之照明裝置，其中至少一個光注入器係一罩蓋光注入器。
  14. 如請求項1或2之照明裝置，其中至少一個光源係定位在該第二反射表面與該後反射器之間。
  15. 如請求項1或2之照明裝置，其進一步包含沿在該部分透射前反射器與該後反射器之間的該空心空腔之一周長所 定位的一第三反射器。
  16. 一種照明裝置，其包含：一部分透射前反射器，其具有一輸出區域；一後反射器，其面對該部分透射前反射器，從而形成在該部分透射前反射器與該後反射器之間的一空心空腔；一第一光源，其可操作以注入一第一準直光束至該空心空腔中；一光注入器，其係藉由自該後反射器凸出至該空心空腔中的一隔板形成，該隔板包含經定位用以朝該部分透射前反射器反射該第一準直光束之一部分的一第一反射表面；一第二光源，其係佈置於該光注入器內，該第二光源可操作以注入一第二準直光束至該空心空腔中；一傳輸區，其在該第一光源與該光注入器之間；以及一半鏡面元件，其係佈置於該空心空腔中，其中自該第一光源的注入光之至少一部分自該隔板之該第一反射表面反射，而且係朝該部分透射前反射器引導。
  17. 如請求項16之照明裝置，其中該等第一及第二準直光束包含於實質上在平行於該部分透射前反射器之一橫向平面的30度內之一方向上的準直。
  18. 如請求項16之照明裝置，其中該第一反射表面及該後反射器形成一連續表面。
  19. 如請求項16之照明裝置，其中該隔板進一步包含相對於該第一反射表面的一第二反射表面。
  20. 如請求項19之照明裝置，其中該第一反射表面及該第二反射表面係共面的。
  21. 如請求項16之照明裝置，其中鄰近於該部分透射前反射器來佈置該半鏡面元件。
  22. 如請求項16之照明裝置，其中該部分透射前反射器反射多於法線入射光之斜角光。
  23. 如請求項16之照明裝置，其中該部分透射前反射器包含對於在一第一平面中偏光的可見光之至少90%的一軸上平均反射率，以及對於在垂直於該第一平面之一第二平面中偏光的可見光之至少25%但小於90%的一軸上平均反射率。
  24. 如請求項16之照明裝置，其中該後反射器包含對於任何偏光之可見光的至少95%之一軸上平均反射率。
  25. 如請求項16之照明裝置，其中該第一反射表面包含對於任何偏光之可見光的至少95%之一軸上平均反射率。
  26. 如請求項16之照明裝置，其中至少一個光源包含一LED。
  27. 如請求項26之照明裝置，其中該LED發射在垂直於該部分透射前反射器之一軸周圍的小於360度之一角分散內的光。
  28. 如請求項16之照明裝置，其中該光注入器係沿實質上與該後反射器之一周邊邊緣平行的一軸伸長。
  29. 如請求項16之照明裝置，其中該光注入器係一罩蓋光注入器。
  30. 如請求項16之照明裝置，其進一步包含沿在該部分透射前反射器與該後反射器之間的該空心空腔之一周長所定位的一第三反射器。
  31. 如請求項19或26之照明裝置，其中至少一個LED包含一準直透鏡。
  32. 2或16中任一項之照明裝置，其進一步包含佈置於該空心空腔中並且可操作以提供輸入至一控制電路的至少一個光感測器。
  33. 2或16中任一項之照明裝置，其進一步包含佈置於該空心空腔外面並且可操作以提供輸入至一控制電路的至少一個光感測器。
  34. 2或16中任一項之照明裝置，其中每一光源係可獨立控制。
  35. 2或16中任一項之照明裝置，其中該部分透射前反射器及該後反射器在至少一個區中並非平行及共面的。
  36. 2或16中任一項之照明裝置，其中至少一個隔板為該部分透射前反射器提供機械支撐。
  37. 一種包含如請求項1、2或16中任一項的照明裝置之背光。
  38. 一種包含請求項37之背光的液晶顯示器，其中近似於輸出區域來佈置該液晶顯示器。
  39. 一種包含請求項37之背光的圖形顯示器，其中近似於輸出區域來佈置該圖形顯示器。
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