[发明专利]LED背光

说明书

本发明提供了一种与显示面板一起使用的LED背光，该背光包括：单片LED阵列，具有表面并且包括用于从阵列的表面发射光的多个LED；单片准直仪阵列，包括多个准直通道，并且被对准使得准直通道中的每一个与多个LED中的一个或多个对准，其中，准直通道被配置为使从LED发射的发射光准直到与大致垂直于LED阵列的表面的线在约+/‑50°的范围内的角度；微透镜阵列，用于将准直光聚焦到无限远，该微透镜阵列包括多个小透镜，每个小透镜与单片准直仪阵列的准直通道对准；以及中继透镜，用于将来自微透镜阵列的光聚焦在显示面板上。

技术领域

本公开涉及一种光学照明装置，具体地，涉及一种与具有较少光学部件、尺寸减小且重量降低的显示面板一起使用的LED背光，以及该背光在数字显示设备中的用途。此外，本发明的装置允许分割或平铺照明区域，从而当仅需要整个显示区域的部分区域时允许节省能量。

背景技术

在诸如数字投影仪的许多应用中，光学照明装置必须转换诸如来自一个LED或多个LED的结构化光源，并且将其转换成均质或均匀的光源，以便向显示面板提供照明。显示面板可以是LCoS(硅上液晶)、诸如DMD(数字镜装置)的MEMS装置、或LC(液晶)面板。常规系统使用复眼透镜或均质化杆，以便使光均质化。在许多应用中，优选使用分开的RGB LED而不是单个白色LED作为光源。然而，这进一步使照明装置复杂化，因为单独的光源必须被组合到同一光路中。

对便携式装置的需求意味着，尽管LED技术、透镜技术和显示面板在进步，但是仍然需要具有较小形状因数和较低重量的照明装置。此外，已知装置的大量单独部件增加了制造成本并且可能限制耐久性。因而，希望提供一种不降低亮度或图像质量的更简单的照明装置。

此外，在照明装置的一些应用中，在装置使用期间的某些时期仅使用显示区域的一部分。例如，平视显示器和增强现实装置可能仅需要在显示器的一小部分中提供图像。常规装置照亮整个显示面板，即使仅所述显示面板的一部分需要产生图像。因此，即使当仅产生部分图像时，这样的装置也使用全电力。因而，当仅需要部分图像时，仍然需要可以减少电力使用的装置。

US 2005237488涉及一种图像显示技术，旨在通过将来自光源的光照射到图像显示元件上并且形成光学图像来显示图像。

WO 2010052304涉及一种LED光源矩阵，该LED光源矩阵包括具有LED光源的光源单元，所述矩阵在激活状态下以准直的方式用白光照亮随后的微透镜阵列，其中，光源单元与多个微透镜相关联，多个微透镜聚焦光束并引导光束通过位于微透镜阵列的后焦平面外部的散射装置，所述散射装置具有预定义的辐射特性。

GB 2464102涉及一种照明设备，该照明设备包括与多个光学元件对准的多个发光元件；以及照明设备的制造方法。

WO 2017111801涉及使用低缺陷密度III-V材料制造单片红色、蓝色和绿色LED。

KR 20090053435涉及一种单片发光二极管阵列，并且更具体地，涉及一种具有适于诸如发光二极管的串联或并联的各种连接类型的布线结构的单片发光二极管阵列及其制造方法。

GB 2510401涉及用于高功率的二极管激光器的微光学元件，并且具体地，涉及单片双凸快轴准直仪阵列。

本发明的目标是提供一种解决与现有技术装置相关联的至少一个问题的改进的照明装置，或者至少提供一种商业上有用的替代方案。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种与显示面板一起使用的LED背光，该背光包括：

单片LED阵列，具有表面并且包括用于从阵列的表面发射光的多个LED；

单片准直仪阵列，包括多个准直通道，并且被对准使得准直通道中的每一个与多个LED中的一个或多个对准，其中，准直通道被配置为将从LED发射的发射光准直到与大致垂直于LED阵列的表面的线在约+/-50°的范围内的角度；