针对背光的混合集中器的制造方法
【专利说明】针对背光的混合集中器
[0001 ] 背景
[0002]传统的显示器背光将光发射到近似半球形的立体角，从而将光引导到低和高出射角两者。对于由单个用户观看的显示设备，以高角度出射的光直接不被采用。这导致光功率和电功率都被浪费。
[0003]概述
[0004]本文档描述了用于实现用于背光的混合集中器的技术和装置。背光包括光导和沿光导的输入端放置的多个光源。背光还包括多个混合集中器，每一个混合集中器包括位于集中器的中央区域中的透镜以及一个或多个全内反射(TIR)区域。每个混合集中器被放置在对应的光源和光导之间，并且被配置成将光集中到光导中。光导随后投射集中的光以照亮调制显示面板以形成供观看的图像。
[0005]提供本概述是为了以精简的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的简化概念。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护的主题的必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0006]附图简述
[0007]参考下列附图描述了用于实现用于背光的混合集中器的技术和装置的实施例。在各附图中，使用相同的标号来指示相同的特征和组件:
[0008]图1示出了可以在其中实现用于背光的混合集中器的示例环境。
[0009]图2示出图1的显示器的详细示例。
[0010]图3示出了具有光源、混合集中器、以及光导的背光的俯视图的详细示例。
[0011]图4示出图3的单个光源和单个混合集中器的详细示例。
[0012]图5示出混合集中器的各种的详细示例。
[0013]图6示出来自单个光源的光线被入射到图4的单个集中器的详细示例。
[0014]图7示出了用于控制配备了混合集中器的背光的详细示例方法。
[0015]图8示出了可以在其中实现用于背光的混合集中器的示例设备。
[0016]详细描述
[0017]概览
[0018]传统的基于光导板(LGP)的背光使用被沿一条或多条直边放置的光源，以便将来自光源的光親合到光导中。在这些示例中，近朗伯(near-Lambertian)输入光通过直边折射到光导中，因而不会进一步限制集光率。传统地，集中器不与背光单元(BLU) —起使用，因为集中器被用于在许多应用中限制照明光的角对向。然而，如此处所描述的，一维形式的集中器可被用于将光耦合到光导中，使得光的校对向被限制在受控的角宽度和伸展内。
[0019]本文档描述了用于实现用于背光的混合集中器的技术和装置。背光包括光导和沿光导的输入端放置的多个光源。背光还包括多个混合集中器，每一个混合集中器包括位于集中器的中央区域中的透镜以及一个或多个全内反射(TIR)区域。每个混合集中器被放置在对应的光源和光导之间，并且被配置成将光集中到光导中。光导随后投射集中的光以照亮调制显示面板以形成供观看的图像。
[0020]如以下更详细描述的，每个混合集中器的中央区域中的透镜为传统集中器中不存在的低角度光提供光功率，而TIR区域折射和反射高角度光以提供对于高角度光的比传统集中器更大的控制。因此，混合集中器与传统集中器相比允许以更高水平的集中度将光沿更短的光路或光程集中到光导中。
[0021 ] 示例环境
[0022]图1是可在其中实现用于背光的混合集中器的示例环境100的图示。环境100可在显示设备102中实现，该显示设备102以示例而非限制的方式被示出为智能手机104、膝上型计算机106、电视设备108、台式计算机110，或平板计算机112之一。
[0023]显示设备102包括处理器114和包括存储器介质118和存储介质120的计算机可读介质116。实现为计算机可读介质116上的计算机可读指令的应用程序和/或操作系统(未示出)可以由处理器114执行以提供此处所描述的功能中的一些或全部。计算机可读介质还包括控制器122。控制器122如何实现和使用变化，且在下面更详细地描述。
[0024]显示设备102还包括显示器124，显示器124包括被配置成照亮显示面板128的背光126。如以下将更详细描述的，背光126包括光源130、混合集中器132、以及光导134。需要注意，可在光导134的背面或正面侧包括额外的光学薄片，以便将来自光导134的高角度光反射和/或重新引导向观看立体角。此外，可包括光漫射器薄片以便在所述观看立体角内提供能量填充。此外，可包括偏振分光光学薄片以便包括在将光用作为显示面板128的输入方面的效率改善。显示面板128可被配置为偏振的液晶显示器(LCD)面板，诸如线性偏置的LCD。然而，显示面板128可以是任何适当结构，诸如由能够进行光调制和/或操纵的像素或子像素阵列组成的LCD面板。显示设备124可通过向观看者的每个瞳孔显示相同图像来向观看者提供二维(2D)内容，或通过向每个瞳孔显示不同图像来向观看者提供三维(3D)内容。显示器124可以与显示设备102分开或与显示设备102集成;集成的示例包括智能手机104、膝上型计算机106、电视机设备108、以及平板计算机112;分开的示例包括台式计算机110(例如，当实现为所示出的分开的塔式机箱和监视器时)。
[0025]照明器130可被实现为任何适合类型或数目的光源，诸如作为示例而非限制的发光二极管(LED)、激光器、紧凑圆柱荧光光源(CCFL)、或被配置成在显示设备中使用的任何其他类型的光源。在一些实施例中，光源130可被实现为一个或多个激光器，诸如红光激光器、绿光激光器、以及蓝光激光器。红光、绿光以及蓝光激光器可以是半导体激光器，诸如低功率二极管激光器，或任何其他适当的激光器。在一些示例中，展示仅单一模式性能的激光器可能不完全受益于使用混合集中器，因为这类激光器已经具有有限的集光率。然而，展示大的集光率的一些多模激光器可受益于这样的使用。红光、绿光和蓝光激光器可被控制器122独立偏置和调制。在一些情况下，背光126使用一起照明的多个光源130，而不是单个光源，因为光导134是不成像的。
[0026]显示设备102可还包括输入/输出(I/O)端口 136，该I/O端口 136允许与其他设备、介质、或用户的交互。I/o端口 136可包括各种端口，诸如高清多媒体(HDMI)、数字视频接口(DVI)、显示端口、光纤或基于光的、音频端口(例如，模拟、光学，或数字)、USB端口、串行高级技术附件(SATA)端口、基于高速外围组件互连(PCI)高速通道的端口或卡槽、串行端口、并行端口，或其它传统端口。在至少一些实例中，2D或3D内容由显示设备102经由一个或多个I/O端口 136从另一设备或源(例如，机顶盒或内容接收设备)接收。
[0027]显示设备102还可包括网络接口 138，用于通过有线、无线，或光学网络来进行数据通信。通过这样的网络传递的数据可包括可通过显示器124显示或交互的2D或3D内容。作为示例而不是限制，网络接口 138可以通过局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、个域网(PAN)、广域网(WAN)、内联网、因特网、对等网络、点对点网络、网状网络等等，传递数据。
[0028]图2示出图1的显示器124的详细示例200。显示器124可被配置为非基于投影的平板显示器，其具有类似液晶显示器(IXD)面板等的深度或厚度。在这一示例中，显示器124包括背光126以及显不面板128。背光126包括光源130、混合集中器132、以及光导134。在一些情况下，可在光导134的背面或正面侧包括额外的光学薄片，以便将来自光导134的高角度光反射和/或重新引导向观看立体角。此外，可包括光漫射器薄片以便在所述观看立体角内提供能量填充。另外，当显示面板128被配置为偏振LCD面板时，可包括偏振分光光学薄片以便包括在将光用作为显示面板128的输入方面的效率改善。光导134可被实现为通过全内反射传送光的光学透镜或多面体波导。在一些实施例中，光导134可被实现为光学楔子，其具有一个薄端和一个厚端。光导134还可被实现为薄膜型光导，或者诸如具有TIR侧壁横边并具有提取特征(诸如稀疏间隔的棱镜特征或小透镜窝和/或隆起)的光导板(LGP)之类的板。光导134还可被实现为具有非线性的锥形，其可被用于从光导中提取光，而无需光穿行两遍。以此方式，光导134被实现为“圆柱”形楔子光导，其采用混合集中器132来允许标准白LED的使用。
[0029]控制器122被配置成控制光源130将光在光导134的输入端202处入射到光导134。如以下更详细描述的，放置在光源130和光导134的输入端202之间的混合集中器132被配置成将每个光源130的光集中到光导134中。
[0030]来自混合集中器132的集中的光传播通过光导134并且通过全内反射(TIR)保留在光导中。集中的光随后由光导134的反射端204处的反射器反射。反射器可被实现为任何类型的反射表面，诸如线性反射器、反射镀层、或呈角度的镜子，并且被配置成改变内反射的光的角度。反射器将光反射向位于反射临界角处或之上的光导134的射出面206，使得光在出射面206处射出光导134以照亮显示面板128，显示面板128为观看者208形成图像。光导134内源端附近的输入角度基本对应于光导134的射出面处的出射位置。
[0031]虽然光导134被示出