[发明专利]具有多次反射光注入系统并采用微棱镜的背照光照明系统

说明书

本申请是申请日为1992年10月8日、申请号为07/958,238的共同待批专利申请的续展部分。

发明背景

I.发明领域

本发明总的说来涉及特别适用于液晶显示器的背照光照明(backlighting)系统。特别是，它包含上述共同待批申请中揭示的背照光照明系统的某些改进的特征。

II相关技术的描述

液晶显示器(LCD)常用于便携式计算机系统、电视机和其他电子显示装置。大面积、高性能的LCD需要一个用作操作的照明源。对LCD进行背照光照明已成为个人计算机、电视机以及投射型显示器最常用的光源。一般说来，要求以尽可能低的功耗获取足够明亮的背照光照明。对于三单元堆积组件(three cell stacked asembly，简称TSTN)的结构，必须配以具有特定准直度(即-有限发散角)的背照光照明系统。因为大多数LCD的透射率很低并具有依赖于视角的特征，所以有时要用一个以上的光源才足以明亮地展示画面。例如，彩色有源阵列LCD的透射率仅约2％，用于背照光照明常常需要耗能比冷阴极荧光灯大得多的热阴极荧光灯。采用按照本发明设计的背照光照明组件，可以大大提高将光从一线性漫射光源转换到一平面显示板(例如一LCD)的效率。因此，本发明可以延长便携式LCD显示器供电电池的寿命。背照光照明的均匀性以及由于所占空间较小而便于携带也可以通过本发明而实现。

在大多数已有的背照光照明系统中，使光穿出光导管的机理主要基于随机散射，这不仅依赖于波长，而且不是很有效。另外，这种方法不能提供在诸如堆积液晶显示器的应用中为避免视差效应所需的准直背照光照明。尽管有人建议采用某些方法来获取用于这类显示器的准直背照光照明，但都需要有一个点光源和基于透镜和镜面的光学系统。由于目前市售的点光源的功效通常比荧光灯低，并且在大多数情况下需要一个诸如风扇之类的冷却系统和基于透镜和镜面的光学系统，而这些系统占地空间较大，所以，前述高准直光源技术对于便携式计算机和平面电视机的背照光照明是不实用的。为此，目前堆积平面技术被限制在投射型显示器。

正如从本文中将看到的那样，采用按照本发明的设计的背照光照明组件，一种能够提供高光度和可控准直的背照光照明的小型节能光源可以被应用于便携式计算机中的堆积平面显示器、彩色显示器以及实时平面显示器。

所以，本发明的目的是提供一种背照光组件，该组件包括一个背照光光导管、将光传播到光导管中的装置以及用来使光在光导管中以通常是准直的方式通过其顶面向上反射的锥形微棱镜结构。

本发明的又一个目的是提供一种背照光组件，在该背照光组件中，用来传播光的装置还包括光控制装置，该光控制装置用来限制光进入光导管而与光导管的长度轴所成的最大角度。

本发明的再一个目的是提供一种背照光组件，在该背照光组件中，还包括使通过光导管顶面传播到光导管之外的光成线性偏振的装置。

本发明的另一个目的是提供一种背照光组件，在该背照光组件中，微棱镜相互间具有预定但是是变化的间距。

本发明的进一步的目的是提供一种背照光组件，在该背照光组件中，每一微棱镜的最底面的部分沿离开背照光光导管的顶面的方向延伸。

发明概述

本文详细揭示了一种对液晶显示器进行背照光照明的组件。该组件包括一个通常呈矩形的背照光照明光导管，该光导管具有相对的顶面和底面、两对相对的侧面；一将光从一个或多个侧面传送到光导管内并使之从光导管的一端传送到另一端的装置，以及一个直接靠近锥形或三角微棱镜(用作光导管底面)的机构。该微棱镜是按照本发明的若干实施例设计的，用来将光导管内的光通过顶面向上反射出去。