TWI711840B - Led背光 - Google Patents

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TWI711840B
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薩米爾 邁茲沃瑞
艾哈邁德 馬卡埃
基思 斯特里克蘭
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英商普利希半導體有限公司
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Abstract

本發明提供一種與顯示面板一起使用的LED背光，背光包含： 單體LED陣列，具有表面且包含複數個LED用於從陣列的表面發射光； 單體準直器陣列，包含複數個準直通道，且經對齊使得準直通道之各者與複數個LED之一或更多者對齊，其中準直通道配置成對從LED發射之所發射的光進行準直，成為由實質上正交於LED陣列的表面的線在約+/-50°的範圍中的角度； 微透鏡陣列，用於將準直的光聚焦至無限，微透鏡陣列包含複數個鏡片，各個鏡片與單體準直器陣列之準直通道對齊；及 中繼透鏡，用於從微透鏡陣列聚焦光在顯示面板上。

Description

LED背光
本揭露案關於光學照明裝置，更具體而言，關於與顯示面板一起使用的LED背光，具有更少的光學部件、減少的尺寸及減少的重量，以及在數位顯示裝備中背光的使用。此外，本發明的裝置允許照明區域的分段或拼接，允許當僅需要全部顯示區域的部分時節省能源。
在許多應用中，例如數位投影機，光學照明裝置必須轉換結構性光源，例如從LED或數個LED，且將其轉換成同質或均勻的光源，以便提供照明至顯示面板。顯示面板可為LCoS（矽上液晶）、例如DMD（數位鏡面裝置）的MEMS裝置或LC（液晶）面板。傳統系統使用蠅眼透鏡或均質棒，以便同質化光。使用分開的RGB LED而非單一白色LED作為光源為在許多應用中較佳的。然而，此舉進一步複雜化照明裝置，因為單獨光源必需結合成相同的光學路徑。
攜帶式裝置的需求意味著不論LED技術、透鏡技術及顯示面板的進化，仍存在對於具有更小外型尺寸及更少重料的照明裝置的需求。此外，已知裝置的大量的個別部件增加製造成本，且可限制耐久力。因此，存在對提供更簡單照明裝置而不會減少亮度或影像品質的需求。
此外，在照明裝置的某些應用中，於裝置使用期間在某些時段僅使用部分的顯示區域。舉例而言，平視顯示及增強實境裝置可僅需要在小部分的顯示提供影像。傳統裝置即使僅需要部分的顯示面板，仍照明整個顯示面板以產生影像。此等裝置因此即使當僅產生部分影像時，仍使用全部的電力。因此，存在對當僅需要部分影像時減少電力使用之裝置的需求。
US2005237488關於影像顯示技術，意圖藉由從光源輻射光至影像顯示元件上而顯示影像且形成光學影像。
WO2010052304關於LED光源矩陣，包含具有LED光源的光源單元，所述矩陣在啟動狀態以白色光由準直的方式照明接續的微透鏡陣列，其中光源單元與複數個微透鏡相關聯，而聚焦光束且引導其通過定位於微透鏡陣列的後方焦平面外部的散射構件，所述散射構件具有預界定輻射特徵。
GB2464102關於照明設備，包含對齊至複數個光學元件的複數個光發射元件；以及用於製造照明設備之方法。
WO2017111801關於單體紅色、藍色及綠色LED的製造，使用低缺陷密度的III-V族材料。
KR20090053435關於單體光發射二極體陣列，且更具體而言關於具有接線結構的單體光發射二極體陣列，接線結構適合用於各種連接類型，例如光發射二極體的串聯或並聯，以及製造此之方法。
GB2510401關於用於高功率二極體雷射之微光學元件，且更具體而言關於單體雙凸快軸準直器陣列。
本發明之目標為提供對先前技術相關聯之至少一個問題改良的照明裝置，或至少提供商業上實用的替代品。
根據第一態樣，本揭露案提供與顯示面板一起使用的LED背光，背光包含： 單體LED陣列，具有表面且包含複數個LED用於從陣列的表面發射光； 單體準直器陣列，包含複數個準直通道，且經對齊使得準直通道之各者與複數個LED之一或更多者對齊，其中準直通道配置成對從LED發射之所發射的光進行準直，成為由實質上正交於LED陣列的表面的線在約+/-50°的範圍中的角度； 微透鏡陣列，用於將準直的光聚焦至無限，微透鏡陣列包含複數個鏡片，各個鏡片與單體準直器陣列之準直通道對齊；及 中繼透鏡，用於從微透鏡陣列聚焦光在顯示面板上。
現將進一步說明本發明。在以下段落中，更詳細界定本發明的不同態樣。所界定的各個態樣可與任何其他一或更多態樣結合，除非有清楚的相反指示。具體而言，指示為較佳或有益的任何特徵可與指示為較佳或有益的任何其他一或更多特徵結合。
本發明關於與顯示面板一起使用的LED背光。本發明的LED背光對顯示面板提供同質/均勻的光源。有益地，本發明的背光比傳統背光更小且更簡單。此外，本設計意味著在LED陣列中的任何壞像素為不可見的，且單純導致強度的些微降低。
背光包含單體LED陣列，具有表面且包含複數個LED用於從陣列的表面發射光。LED陣列可包括紅色、綠色、藍色、白色LED或此等之任何結合。通常的LED陣列包含至少2x2格點的LED，較佳地為至少10x10格點的LED，例如100x100格點的LED。較佳的格點將包含從4x4至8x8 LED。應理解格點不必為方形的。
各個LED可具有不同的尺寸及外型。LED的製造在本領域中已知，為適合的材料及層狀結構。可選地，單體LED陣列可包含氮化銦鎵，且LED可發射在從400至500nm（藍色光）範圍中的光。可選地，可選擇性地施加磷光材料以將發射的光轉換成較長波長，以達成彩色化，例如綠色及紅色。以此方式可提供RGB光的範圍。
較佳地，單體LED陣列為單體微LED陣列。微LED陣列的使用提供小的外型且減少裝置的重量。WO2016146658揭露適合在本發明中使用的生產LED陣列之方法。
背光包含單體準直器陣列，單體準直器陣列包含複數個準直通道。通道經對齊，使得準直通道之各者與複數個LED之一或更多者對齊。此意味著準直通道配置成對從LED發射的所發射的光進行準直。亦即，準直通道經安排，使得來自各個LED的至少某些光與通過通道的通道對齊。準直為成為由實質上正交於陣列的表面的線在約+/-50°的範圍中的角度。
較佳地，準直通道配置成對從LED發射的所發射的光進行準直，成為在約+/-40°的範圍中的角度，較佳地為+/-30°，較佳地為+/-20°。由於製造準直器通道的複雜度及意圖使用更多LED發射的光，+/-30°為良好的折衝。準直的光的較小角度範圍降低來自相鄰準直器通道的光之間的串擾，且可允許改善裝置的效率。
較佳地，各個準直器通道與單一LED對齊，較佳地為紅色、綠色、藍色或白色LED。
較佳地，單體準直器的各個通道具有內部表面，內部表面具有鏡面（類似鏡子的）修面及小於20nm的表面粗糙度（Sq ），及/或其中內部表面具有在其上的反射塗層。較佳地，當存在時，反射塗層為金屬塗層，例如銀或鋁，較佳的為PVD沉積的銀。低的表面粗糙度增加裝置的效率，因為其最大化光發射的實用性。類似地，在準直器通道的內部表面上的反射塗層可進一步增加效率。因此，低的表面粗糙度及反射塗層在電力使用為關鍵因素時為較佳的，例如當背光在具有受限的電力供應下的可攜式裝置中使用時。
準直器通道的內部表面的表面粗糙度可藉由使用3D光學顯微鏡影像分析特徵化，或間接藉由量測來自準直器的發射角度而特徵化。
為了使用影像分析量測表面粗糙度，準直器陣列栽種於硬化的環氧樹脂塊中，以便通過至少一個通道實行精確且乾淨的剖面。使用3D光學顯微鏡（例如布魯克3D顯微鏡輪廓GT-1），準確地量測暴露的內部表面剖面且得知其表面粗糙度Sq。
第二種方法使用來自準直器陣列的發射角度，以間接驗證其表面修面。當表面粗糙度大於20nm時，離開準直器陣列的光的截止發射角度將高於預期的（計算的）值。此外，準直器陣列的光學效率亦將降低，因為受到內部表面的粗糙度影響，而在各個準直器通道內部增加光的反射數量。
從準直器發射的光的空間輻射圖案可使用來自Instrument Systems的LEDGON測角光度計決定。以0.2°的高角度解析度作成量測，以給出精確量測用於與模擬資料關聯。
較佳地，各個準直器通道包含錐形微腔體。錐形角度可為固定的或可變化。固定的錐形（即，平坦側）允許準直器陣列的較簡單的製造。較佳地，微腔體具有複合拋物線形狀，包含四個錐形壁，而具有在兩端處的矩形入口及出口孔洞。更佳地，入口及出口孔洞為方形的。
單體準直器陣列可藉由任何適合的手段生產。舉例而言，單體準直器陣列可藉由注射成型、增材製造或奈米光刻而生產。注射成型尤其為較佳地，歸因於製造的速度且因為其可用以達成合理的表面粗糙度。
若為注射成型，則單體準直器可以任何熱塑性塑膠形成，具有良好的塑形及物理氣相沉積（PVD）塗層特性，例如聚碳酸酯。
用於增材製造的適合的聚合物包括PEEK（聚醚醚酮）及PEKK（聚醚酮酮）。PEEK考量為先進的生物材料最常用於醫療植入，且PEKK為聚芳醚酮（PAEK）系列中的半結晶熱塑性塑膠，具有高的耐熱性、抗化學性及能夠忍受高的機械負載。
準直器陣列亦可在矽晶圓規模下，以二氧化矽（SiO2 ）硬遮罩使用單一光刻步驟製成。對此製作可使用兩種方式。第一種牽涉在濃縮的氫氧化鉀（KOH）下單一濕式異向蝕刻步驟，且第二種為結合的方式，包含深度反應離子蝕刻（DRIE），然後進行濕式異向蝕刻。
背光包含微透鏡陣列，用於將準直的光聚焦於無限，微透鏡陣列包含複數個鏡片（lenslet），各個鏡片與單體準直器陣列的準直通道對齊。微透鏡陣列為已知的，且亦已知稱為鏡片陣列或蠅眼透鏡。
本揭露案的微透鏡陣列以透明材料形成，較佳地為聚碳酸酯或丙烯酸。較佳地，鏡片表面具有小於10nm的表面粗糙度Sq 。透鏡表面的低的表面粗糙度最小化或避免光散射，而提升裝置效率。
可選地，微透鏡陣列可以抗反射層塗佈，以便減少歸因於菲涅耳反射的光學損失。
背光包含中繼透鏡，用於將來自微透鏡陣列的光聚焦在顯示面板上。微透鏡陣列及中繼透鏡的結合將來自準直通道的光同質化、放大且聚焦在顯示面板上。
有益地，本發明的背光僅需要單一微透鏡陣列，且不需要如已知背光所需的收集器或二向色組合器。
在本發明的各種實施例中，各個鏡片可與一或更多準直器通道對齊，且鏡片的中心軸可與一或更多準直器通道的中心軸對齊或偏離。具體而言，微透鏡陣列的各個鏡片與以下元件對齊：a)單一準直器通道，其中準直器通道的中心軸及鏡片的中心軸對齊；或b) 一或更多準直器通道，其中一或更多準直器通道之各者的中心軸從鏡片的中心軸偏離；或c) (a)及(b)之結合。
當如以上(a)中鏡片及準直器通道的中心軸對齊時，在使用中，來自準直器通道的光實質上照明整個顯示面板。亦即，各個LED橫跨整個顯示面板提供光。此為設備能夠在光強度僅些微降低時應對壞掉的LED的原因。
當鏡片及準直器通道的中心軸偏離時，在使用中，來自準直器通道的光照明顯示面板的界定的部分。
較佳地，單體準直器陣列包含準直器通道的至少第一及第二子陣列，其中在準直器通道的第一子陣列中的各個準直器通道從相對應鏡片的中心軸相同地偏離，且在準直器通道的第二子陣列中的各個準直器通道從相對應鏡片的中心軸相同地偏離，因此選擇性致動LED與準直器通道的第一或第二子陣列對齊將在顯示面板的非相同部分上提供照明。應理解在此實施例中，各個子陣列可包含例如少至一個準直器通道的數量。
有益地，LED、準直器通道及鏡片的此安排，藉由致動部分的LED而允許顯示面板的界定的部分選擇性照明，同時仍提供同質光的亮光源。此外，當僅在顯示面板的部分上需要影像時，部分的LED可關閉，提供相對應的能源節省。
舉例而言，本發明的背光可在平視顯示單元中使用，其中某些時候可能需要全螢幕影像，且某些時候僅需要一部分的影像，例如在螢幕的底部或一側。當僅需要在螢幕的一個部分上的影像時，相對應至其他部分的LED可關閉。
本發明的進一步優點藉由在LED陣列中有效的剩餘LED來提供。在已知背光中，單一紅色、綠色、藍色或白色LED可用以照明整個顯示面板。若單一LED失效，可造成裝置無法作用且需要替換LED。
相反地，在本發明中，LED的陣列相對應至整個或其部分的螢幕。因此，單一LED的失效僅導致背光或其部分的變暗。本發明的陣列可包括大量的LED，且歸因於單一LED的失效的變暗將因此可忽略。
可選地，單體LED陣列及單體準直器陣列為一體成型。有益地，此舉可提供更堅固的裝置且減少在製造處理中所需的對齊步驟的次數。
較佳地，LED陣列為微LED陣列。微LED陣列的使用提供裝置更小的外型，適合用於較小的最終產物，例如可攜式裝置。微LED陣列的使用亦可允許在給定的顯示面板部分增加個別LED的數量，而增加剩餘率，且因此增加裝置的可靠度。
較佳地，單體準直器陣列具有從100至2000微米的深度。此提供準直器適合與微LED陣列一起使用。深度對應至沿著各個準直器通道的中心軸的準直器的長度。
在本揭露案的進一步態樣中，提供用於形成此處所述的LED背光的LED照明裝置，裝置包含：單體LED陣列，具有表面且包含複數個LED用於從陣列的表面發射光；單體準直器陣列，包含複數個準直通道，且經對齊使得準直通道之各者與複數個LED之一或更多者對齊，其中準直通道配置成對從LED發射之所發射的光進行準直，成為由實質上正交於LED陣列的表面的線在約+/-50°的範圍中的角度；微透鏡陣列，用於將準直的光聚焦至無限，微透鏡陣列包含複數個鏡片，各個鏡片與單體準直器陣列之準直通道對齊。本揭露案的LED照明裝置提供用於本揭露案的LED背光的前體。
本揭露案的LED背光或LED照明裝置可進一步包含偏振器。偏振器為本領域中已知的。偏振器可用以在光藉由中繼透鏡聚焦之前偏振聚焦的準直的光，或可用以在光已藉由中繼透鏡聚焦之後偏振聚焦的光。
因此，當存在時，在本揭露案的LED背光中，偏振器可放置於微透鏡陣列及中繼透鏡之間，或在中繼透鏡之後，作為在光學路徑中的最後部件。或者，當存在於本發明的LED照明裝置中時，偏振器可放置於微透鏡陣列之後，作為在光學路徑中的最後部件。在本發明的裝置中包括偏振器可在某些應用中為實用的，例如當背光或照明設備用於LCoS或LC顯示面板時。
在本揭露案的進一步態樣中，提供數位光投影機，包含第一態樣的LED背光及顯示面板。此相對應至以上所述的LED照明裝置，而與中繼透鏡及顯示面板結合。較佳地，顯示面板安排於與中繼透鏡分開處，使得來自LED背光實質上所有的光入射在顯示面板上。此安排最大化裝置的效率。
在本揭露案的進一步態樣中，提供單體準直器陣列之用途，用於在LED背光中準直來自單體LED陣列的光。此處所討論的其他態樣之所有元件可自由地與此態樣結合。
在第一態樣的較佳實施例中，提供與顯示面板一起使用的LED背光，背光包含：單體LED陣列，具有表面且包含複數個LED用於從陣列的表面發射光；單體準直器陣列，包含複數個準直通道，且經對齊使得準直通道之各者與複數個LED之一或更多者對齊，其中準直通道配置成對從LED發射之所發射的光進行準直，成為由實質上正交於LED陣列的表面的線在約+/-50°的範圍中的角度；微透鏡陣列，用於將準直的光聚焦至無限，微透鏡陣列包含複數個鏡片，各個鏡片與單體準直器陣列之準直通道對齊；及中繼透鏡，用於從微透鏡陣列聚焦光在顯示面板上。
第1圖的背光(100)的分解視圖包含具有複數個微LED(115)的單體LED陣列(110)；具有複數個準直器通道(125)的單體準直器陣列(120)；具有複數個鏡片(135)的微透鏡陣列(130)；及中繼透鏡(140)。
在使用中，從複數個微LED(115)發射的光透過單體準直器陣列(120)的準直器通道(125)進行準直。來自各個通道(125)的光通入微透鏡陣列(130)的鏡片(135)中。此舉將光聚焦至無限。光接著通至中 繼透鏡(140)。中繼透鏡接著將光聚焦朝向顯示螢幕(在第1圖中未顯示)。
第2A圖的先前技術投影機光學系統包含綠色LED(216)及結合的紅色/藍色LED(217)、與各個LED(216、217)相關聯的準直器(220、221)、二向色鏡(245)、蠅眼透鏡陣列(231)、第一中繼透鏡(241)、鏡子(250)、第二中繼透鏡(242)、全內反射稜鏡(255)、數位微鏡面裝置(260)及投影機透鏡設備(260)。在第2B圖中的投影機光學系統中，LED(216、217)、準直器(220、221)、二向色鏡(245)透鏡陣列(231)及第一中繼透鏡(241)已藉由本揭露案的LED背光(200及241)取代。
如藉由第2A圖及第2B圖所顯示，本發明的LED背光減少在投影機光學系統中必須的個別光學零件的數量。此外，儘管圖式並未按照比例，本發明的背光清楚地相較於先前技術系統具有減小的外型。因此，本揭露案的LED背光允許用於更小、更輕且更簡單的裝置。
第3A圖顯示本揭露案的LED背光的實施例的射線追蹤圖，其中各個準直器通道(325)與單一LED(315)對齊，且各個鏡片(335)與單一準直器通道(325)對齊，且其中各個鏡片(335)的中心軸(未顯示)與相對應準直器通道(325)的中心軸對齊。
在第3A圖的實施例中，從各個個別LED(315)發射的光為朗伯分佈(180度發射角度)。從LED (315)發射的光通過相關聯的準直器通道(325)且因此被準直。在準直之後，於出口孔洞處出現的光具有較窄的角度分佈。具體而言，來自出口孔洞的截止發射角度不超過50度，且較佳地為約30度。
離開給定準直器通道(325)的準直的光藉由相關聯鏡片(335)折射，以形成聚焦在無限的準直器通道(335)的出口孔洞的影像。中繼透鏡(340)將出口孔洞的影像聚焦在顯示面板(370)上。因為相關聯鏡片及準直器通道的中心軸為對齊的，所以在陣列中來自各個準直器通道(325)的光藉由中繼透鏡(340)聚焦在顯示面板(370)的相同平面區域上。
第3B圖根據第3A圖顯示準直器陣列的概要圖，其中格線的交叉顯示鏡片的中心軸。第3C圖圖示來自各個準直器通道的光疊加在相同平面區域上。
第4圖顯示另一實施例的射線追蹤圖，其中各個鏡片(435)與單一準直器通道(425)對齊。然而，不像其中各個準直器通道(325)與相關聯鏡片(335)的中心軸對齊的第3A至3C圖的實施例，在此實施例中，各個準直器通道(425)從相關聯鏡片(435)的中心或光學軸(436)偏離。具體而言，相鄰準直器相對於其相關聯的鏡片(435)的中心軸(436)以相同的距離但在相反的方向上偏離。準直器以其格點位置及L或R標示，以表明其從相關聯鏡片光學軸偏離。
此實施例的準直器陣列之部分的頂部下視圖顯示於第4B圖中，如與第3B圖中一樣格線的交叉顯示相關聯鏡片的中心軸。來自LED的光的疊加的圖示顯示於第4C圖中。技藝人士應理解儘管在顯示面板上於圖示「磚」之間顯示間隙，此舉是為了清楚起見。此可藉由調整本發明的背光的部件之配置而作成連續或分開的，例如藉由調整透鏡設計。
第4圖的實施例提供顯示面板的磚形照明。開啟替代LED將照明面板的一部分或另一部分。由技藝人士將理解在第4圖中圖示的特定陣列僅為說明性。在陣列中給定的LED-準直器-鏡片組合之位置並不影響圖示的顯示面板的部分。然而，相對於鏡片的準直器的安排才是控制顯示面板進行照明的何者部分。
此舉允許關於LED背光的設計的顯著彈性。舉例而言，LED陣列可安排成紅色、藍色及綠色LED的三個區塊，在生產期間分別允許LED結構中磷光材料或其他層的輕易施加。各個上色的區段可接著分開成子區段，其中在給定子區段中的準直器相對於其鏡片軸均具有相同的偏離，潛在地允許更簡單的LED陣列的繞線。
第5圖顯示進一步實施例，其中各個鏡片與2 x 2格點的LED對齊。此安排將提供顯示面板的選擇性2 x 2拼接照明。
技藝人士將理解以上所討論的各種實施例可結合於單一LED背光中。舉例而言，部分的裝置可如第 3A至3C圖中安排以提供橫跨整體顯示面板的照明，同時其他部分具有一或更多準直器與各個鏡片對齊，以便照明顯示面板的非相同部分。
100:背光
110:單體LED陣列
115:微LED
120:單體準直器陣列
125:準直器通道
130:微透鏡陣列
135:鏡片
140:中繼透鏡
216:綠色LED
217:紅色/藍色LED
220:準直器
221:準直器
231:蠅眼透鏡陣列
241:第一中繼透鏡
242:第二中繼透鏡
245:二向色鏡
250:鏡子
255:全內反射稜鏡
260:投影機透鏡設備
315:單一LED
325:準直器通道
335:鏡片
340:中繼透鏡
370:顯示面板
425:準直器通道
435:鏡片
436:中心或光學軸
本發明現將關於以下非限制圖式而說明。本揭露案的進一步優點藉由參考詳細說明而與圖式連結考量時將為顯而易見的，圖式並非按照比例，以便更清楚顯示細節，其中類似的元件符號代表數個視圖中類似的元件，且其中：
第1圖顯示本發明的背光的分解視圖。
第2A圖顯示先前技術投影機光學系統，包含傳統LED背光，而包含綠色LED及結合的藍色及紅色LED。
第2B圖顯示併入本揭露案的LED背光的投影機光學系統。
第3A至3C圖顯示本揭露案的實施例，用於照明整個顯示面板。
第3A圖顯示射線追蹤圖，顯示本揭露案的LED背光如何在顯示面板上產生同質的光。
第3B圖顯示此實施例的準直器陣列的出口孔洞的概要圖。
第3C圖圖示來自第3B圖的陣列的準直器之各者的光的疊加。
第4A-4C圖相對應至第3A-3C圖，但顯示替代實施例，其中各個鏡片與單一準直器通道對齊，且各個準直器通道相對於其相關聯的鏡片的中心軸偏離。
第5圖顯示進一步實施例，其中各個鏡片與2 x 2格點的準直器通道對齊。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:背光
110:單體LED陣列
115:微LED
120:單體準直器陣列
125:準直器通道
130:微透鏡陣列
135:鏡片
140:中繼透鏡

Claims (19)

  1. 一種與一顯示面板一起使用的LED背光，該背光包含：一單體LED陣列，具有一表面且包含複數個LED用於從該陣列的該表面發射光；一單體準直器陣列，包含複數個準直通道，且經對齊使得該等準直通道之各者與該複數個LED之一或更多者對齊，其中該等準直通道配置成對從該等LED發射之所發射的光進行準直，成為由實質上正交於該LED陣列的該表面的一線在約+/-50°的範圍中的角度；一微透鏡陣列，用於將該準直的光聚焦至無限，該微透鏡陣列包含複數個鏡片(lenslet)；及一中繼透鏡，用於從該微透鏡陣列聚焦該光在一顯示面板上，其中：a)該微透鏡陣列的各個鏡片與一或更多準直器通道對齊，其中該一或更多準直器通道之各者的一中心軸從該鏡片的一中心軸偏離；或b)該微透鏡陣列的一些鏡片與一或更多準直器通道對齊，其中該一或更多準直器通道之各者的一中心軸從該鏡片的一中心軸偏離，並且該微透鏡陣列的剩餘鏡片與一單一準直器通道對齊，其中該單一準直器 通道的一中心軸與該剩餘鏡片的一中心軸對齊；及其中該單體準直器陣列包含準直器通道的至少第一及第二子陣列，其中在準直器通道的該第一子陣列中的各個準直器通道從相對應鏡片的該中心軸相同地偏離，且在準直器通道的該第二子陣列中的各個準直器通道從相對應鏡片的該中心軸相同地偏離，藉此選擇性致動該等LED與準直器通道的該等第一或第二子陣列對齊將在一顯示面板的非相同部分上提供照明。
  2. 如請求項1所述之LED背光，其中各個準直器通道與一單一LED對齊，較佳地為一紅色、綠色、藍色或白色LED。
  3. 如請求項1所述之LED背光，其中該單體LED陣列及該單體準直器陣列為一體成型(integrally formed)。
  4. 如請求項1所述之LED背光，其中該LED陣列為一微LED陣列。
  5. 如請求項1所述之LED背光，其中該等準直通道配置成對從該等LED發射之所發射的光進行準直，成為在約+/-40°的範圍中的角度。
  6. 如請求項5所述之LED背光，其中該等準直通道配置成對從該等LED發射之所發射的光進行準直，成為在+/-30°的範圍中的角度。
  7. 如請求項6所述之LED背光，其中該等準直通道配置成對從該等LED發射之所發射的光進行準直，成為在+/-20°的範圍中的角度。
  8. 如請求項1所述之LED背光，其中該單體準直器具有從100至2000微米的一深度。
  9. 如請求項1所述之LED背光，其中該單體準直器的各個通道具有一內部表面，該內部表面具有小於20nm的一表面粗糙度(Sq)及/或其中該內部表面具有在其上的一反射塗層。
  10. 如請求項9所述之LED背光，其中該內部表面具有一金屬塗層的一反射塗層，例如PVD沉積的銀。
  11. 如請求項1所述之LED背光，其中該單體準直器為注射成型。
  12. 如請求項1所述之LED背光，其中該單體準直器使用奈米光刻製成。
  13. 如請求項1所述之LED背光，進一步包含一偏振器。
  14. 一種數位光投影機，包含如請求項1所述之LED背光及一顯示面板。
  15. 如請求項14所述之數位光投影機，其中該顯示面板安排於與該中繼透鏡的一分離處，使得來自 該LED背光實質上所有的光均入射在該顯示面板上。
  16. 一種用於形成如請求項1所述之LED背光的LED照明裝置，該裝置包含：一單體LED陣列，具有一表面且包含複數個LED用於從該陣列的該表面發射光；一單體準直器陣列，包含複數個準直通道，且經對齊使得該等準直通道之各者與該複數個LED之一或更多者對齊，其中該等準直通道配置成對從該等LED發射之所發射的光進行準直，成為由實質上正交於該LED陣列的該表面的一線在約+/-50°的範圍中的角度；一微透鏡陣列，用於將該準直的光聚焦至無限，該微透鏡陣列包含複數個鏡片，其中：a)該微透鏡陣列的各個鏡片與一或更多準直器通道對齊，其中該一或更多準直器通道之各者的一中心軸從該鏡片的一中心軸偏離；或b)該微透鏡陣列的一些鏡片與一或更多準直器通道對齊，其中該一或更多準直器通道之各者的一中心軸從該鏡片的一中心軸偏離，並且該微透鏡陣列的剩餘鏡片與一單一準直器通道對齊，其中該單一準直器 通道的一中心軸與該剩餘鏡片的一中心軸對齊；及其中該單體準直器陣列包含準直器通道的至少第一及第二子陣列，其中在準直器通道的該第一子陣列中的各個準直器通道從相對應鏡片的該中心軸相同地偏離，且在準直器通道的該第二子陣列中的各個準直器通道從相對應鏡片的該中心軸相同地偏離，藉此選擇性致動該等LED與準直器通道的該等第一或第二子陣列對齊將在一顯示面板的非相同部分上提供照明。
  17. 如請求項16所述之LED照明裝置，進一步包含一偏振器。
  18. 一種數位光投影機，包含如請求項16所述之LED照明裝置及一顯示面板。
  19. 一種單體準直器陣列之用途，用於在如請求項1所述之LED背光中準直來自一單體LED陣列的光。
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