光發射體陣列的製作方法
2023-09-15 15:29:45 1
專利名稱：光發射體陣列的製作方法
技術領域：
本發明涉及光發射體，並且特別地涉及用於產生光斑陣列的光發射體陣列。
背景技術：
當在電視顯示器上觀看圖像時通過將在顯示器上形成的圖像與在電視顯示器後面的牆壁上形成的像素化圖像組合來增強觀看體驗是已知的。該像素化圖像可以由布置在顯示器的背面上的光發射體陣列產生。隨著顯示器變得更窄，使光發射體陣列更加緊湊也將是期望的。W02008/068718公開了一種用於包括圖像顯示區域的顯示設備的環境照明系統。提供了基本上類似於點且設置成陣列的可控光源，每個適合於向對於觀看者而言在視覺上
看起來在外圍圍繞顯示器的區域上發射至少一個波長的光束。由於光源的基本上類似於點的性質以及其在陣列內的布置，發射到該區域上的光束形成像素化圖像，從而提供圖像顯示區域的至少部分擴展。儘管W02008/068718公開了用於產生像素化圖像的光發射體陣列，但目的是獲得更緊湊的光發射體陣列。
發明內容
因此，本發明優選地設法緩解或消除上述缺點和可能的其它缺點。特別地，可以看到本發明的目的是提供緊湊但仍提供高質量光束的光發射體陣列。在本發明第一方面通過提供用於產生多個輸出光束的光發射體陣列來達到此目的和數個其它目的，該光發射體陣列包括，
第一和第二光發射體，具有第一和第二光傳播方向，
第一和第二準直反射器，布置為使得從第一和第二光發射體發射的光沿著第一和第二準直方向準直，
第一和第二重定向反射器，布置為將沿著第一和第二準直方向傳播的準直光的方向變成第一和第二輸出方向以便產生第一和第二輸出光束。本發明特別地但並不是排他地有利於獲得能夠產生準直輸出光束陣列的緊湊的光發射體陣列。通過提供重定向反射器，並不是由輸出光束的要求方向來限定準直反射器的取向，因此，可以使準直反射器取向為形成緊湊的光發射體陣列。此外，由於可以使準直反射器更靈活地取向，所以可以允許準直反射器的長度更長，這可以使得能夠實現高度準直的輸出光束。在一個實施例中，第一和第二光發射體位於平面上,並且第一和第二主準直反射器布置為使光沿著第一和第二準直方向準直，所述第一和第二準直方向與所述平面基本上平行地延伸。使光沿著平面(例如印刷電路板)準直以形成沿著遠離(例如垂直於)平面的方向具有低高度的光發射體陣列可能是有利的。在一個實施例中，將第一重定向反射器和第二準直反射器布置在平面上，並且在第一重定向反射器與平面之間形成的空間容納第二準直反射器的一部分。因此，可以通過允許第一重定向反射器與第二準直反射器重疊來減小第一和第二光發射體單元的覆蓋區。在一個實施例中，將第一和第二主準直反射器布置為將沿著第一和第二光發射體的第一和第二方向的光傳播方向變成第一和第二準直方向。將準直反射器配置為改變由光發射體發射的光的方向同時對所述光進行準直可能是有利的，因為這允許使用不沿著準直方向發射光的光發射體，例如，這允許將頂發射光發射體安裝在平面上，準直反射器可以被安裝到該平面上。在一個實施例中，第一和第二準直方向是基本上平行的。可以將光發射體和準直反射器同樣地安裝在平面(例如印刷電路板)上，使得準直方向在自然偏差內是基本上平行的。還可以安裝光發射體和/或準直反射器，使得準直方向有意地相互偏離幾度，例如達到10度，以便使在牆壁上形成的光斑從相鄰光斑略微移位。在一個實施例中，成直線地分布第一和第二準直反射器以形成光發射體單元的
列。可以有利地使第一和第二光發射體單元和因此的第一和第二準直反射器沿著一列分布以形成緊湊的光發射體陣列。可以通過將例如重定向反射器配置為具有不同的反射角以形成光斑的二維陣列來將單列的光發射體單元布置為形成光斑的二維陣列一諸如m乘n陣列。替換地，可以形成多列光發射體單元以產生光斑的二維陣列。在一個實施例中，第一和第二準直反射器僅在一個平面中彎曲以便使光僅在一個維度上準直。使光僅沿著一個方向準直，例如以便在牆壁上產生橢圓形光斑可能是有利的。然而，應理解的是還可以使準直反射器在兩個平面中彎曲以便使光在兩個維度上準直，在該兩個維度上可能具有不同的準直度。在一個實施例中，可以有利地將第一和第二重定向反射器形成為用於提供簡單光發射體陣列的平面鏡。然而，可以替換地將重定向反射器形成為曲面反射器以便獲得光束的進一步準直和/或以便對光束進行成形從而在牆壁上形成特殊形狀的光斑。本發明的第二方面涉及顯示設備，包括，
顯示器，其用於顯示圖像，以及
根據第一方面的光發射體陣列。通過將顯示器與光發射體陣列組合，光發射體陣列可以通過將顯示器上的圖像延伸為也形成在牆壁上來有利地增強觀看體驗。通過使用用於根據控制顯示圖像形成的電信號以電學方式來控制光發射體陣列的光發射體的控制設備，可以在牆壁上形成圍繞顯示器的光斑矩陣，其在某種程度上模擬在顯示器上顯示的圖像。在根據第二方面的一個實施例中，沿著顯示設備的邊緣布置光發射體陣列，使得來自第一和第二光發射體的光沿著與顯不器的邊緣基本上平行的方向準直。有利地，如果與顯示器的邊緣平行地準直光，則可以使得光發射體陣列更加緊湊，從而使光發射體陣列不是造成顯示設備厚度增加的原因。在根據第二方面的一個實施例中，第一和第二準直反射器以及第一和第二重定向反射器沿著顯示設備的邊緣成直線地分布。可以有利地沿著被布置為與顯示器的邊緣平行的列分布第一和第二光發射體單元和因此的第一和第二準直反射器從而形成緊湊的光發射體陣列。可以通過將例如重定向反射器配置為具有不同的反射角以形成光斑的二維陣列來將單列的光發射體單元布置為形成光斑的二維陣列一諸如m乘n陣列。替換地，可以沿著顯示器的邊緣布置多列光發射體單元以產生光斑的二維陣列。本發明的第三方面涉及一種用於產生輸出光束的陣列的方法，該方法包括，
從具有第一和第二光傳播方向的第一和第二光發射體產生第一和第二光束，
使用第一和第二準直反射器來準直第一和第二光束，所述第一和第二準直反射器布置為使得所述光束沿著第一和第二準直方向被準直，
使用第一和第二重定向反射器將沿著第一和第二準直方向傳播的準直光重定向成第一和第二輸出方向，以便產生第一和第二輸出光束。可以將本發明的第一、第二和第三方面每個與任何其它方面組合。通過參考下文
描述的實施例，本發明的這些及其它方面將是明了的並由此進行闡述。
現在將參考附圖僅以示例的方式來解釋本發明，在附圖中 圖IA示出具有光發射體陣列的顯示設備，
圖IB示出作為各個單元的矩陣的發射體單元的布置，
圖2A B不出光發射體單兀的光發射體和反射器組件，
圖2C示出光發射體單元的透視圖，
圖3舉例說明用於從單列的發射體單元在牆壁上產生光斑的二維陣列的光發射體陣
列，
圖4A B示出可以使準直反射器在一個維度或在兩個維度上彎曲，
圖5示出可以如何通過利用相鄰光發射體單元之間的空洞的空間來減小被光發射體單元佔用的覆蓋區，
圖6示出來自圖IA的顯示設備的側視圖。
具體實施例方式圖IA示出光發射體陣列100作為顯示設備190上的環境光源的應用。顯示設備190可以是電視顯示器，例如包括用於顯示圖像的顯示器191的IXD顯示器。可以將光發射體陣列100固定到顯示器的邊緣192或與之集成以便向例如位於顯示設備190後面的牆壁193上投射輸出光束101。圖IB示出光發射體陣列100包括布置成行111和列112的多個光發射體單元110。每個光發射體單元110可以能夠用光斑照亮牆壁193。從每個發射體單元110發射的光的顏色可以是可調整或固定的。因此，光發射體陣列100能夠在牆壁193上產生光斑陣列，例如3乘8個光斑的陣列。為了在牆壁上產生在直徑上不太大的界限分明的光斑，要求使由諸如發光二極體的光源產生的光準直。由於準直光學裝置佔用光發射體陣列中的空間，所以設計能夠產生準直光的光發射體陣列是個挑戰。因此，雖然可以使得光發射體陣列緊湊，但使得緊湊的光發射體單元陣列具有集成準直光學裝置更有挑戰性。圖2A示出第一和第二光發射體單元210a、210b是光發射體陣列100的列112的一部分。發射體單兀210a、210b分別包括第一和第二光發射體201a、201b,第一和第二準直反射器203a、203b以及第一和第二光反射器204a、204b。可以將光發射體單元210a、210b的各組件安裝到平面205上，例如印刷電路板。光發射體201a、201b可以是被配置為通過邊緣202發射光的邊緣發射光源，使得第一和第二光發射體201a、201b分別具有第一和第二光傳播方向206a、206b。用於邊緣發射的發射體20la、20Ib的光傳播方向206a、206b在某些製造公差內基本上平行於平面205。圖2B示出第一和第二光發射體單元220a、220b，其與圖2A的第一和第二光發射體單元210a、210b相同，不同的是光發射體211a、211b是被構造為通過頂面212發射光的頂發射光源，使得第一和第二光發射體220a、220b分別具有第一和第二光傳播方向216a、216b。用於頂發射的發射體211a、211b的光傳播方向216a、216b在某些製造公差內基本上垂直於平面205。光傳播方向206a、206b和216a、216b被理解為由光發射體201a、201b或211a、211b發射的所有發散光線的平均方向。因此，精確的平均光傳播方向對於不同的光發射體而言通常是不同的。第一和第二準直反射器203a、203b具有沿著基本上平行於平面205的方向且沿著邊緣發射的發射體20la、20Ib的光傳播方向206a、206b延伸的第一和第二準直方向231a、231b (圖2C中所示)。應理解的是，準直方向231a、231b可能由於光發射體和準直反射器的公差或準直方向的其它偏差而僅僅近似平行於平面205和光傳播方向206a、206b。因此，如果準直方向相互之間偏離幾度，例如2度，則仍獲得光發射體陣列的全部功能。第一和第二準直方向231a、231b在上述意義上是基本上平行的。圖2C示出包括安裝在平面205上的光發射體201、準直反射器203和重定向反射器204的第一和第二光發射體單元210 (210a、210b或220a、220b)的透視圖。為了方便起見，將第一和第二光發射體單元210a、210b或220a、220b共同地稱為光發射體單元210，並且每當不需要在第一和第二光發射體單元210a、210b、220a、220b的各組件之間進行區分時，將光發射體單兀210的各組件稱為例如光發射體201而不是第一和第二光發射體201a、201b。準直反射器203 (203a、203b)被布置為使從光發射體201發射的光準直。因此，準直反射器203減少由光發射體201發射的光線的角擴展，從而獲得與從發射體201發射的光的原始擴展相比具有減小的角擴展的準直光線束208。每個準直光線束208形成輸出光束101，並且從多個光發射體單元210a、210b輸出的多個準直光線束208形成將被投射到牆壁上的輸出光束陣列101。無論光發射體是通過邊緣面202還是頂面212發射光，準直反射器203使光沿著準直方向231準直，即與平面205平行。因此，當通過頂面212、即沿著基本上垂直於平面205的方向216a、216b發射光時,準直反射器另外將頂發射的發射體201的光傳播方向216a、216b變成準直方向231。重定向反射器204、204a、204b被布置為將沿著第一和第二準直方向231a、231b傳播的準直光的方向變成相應的第一和第二輸出方向241a、241b。已重定向的光束208組成可以投射到牆壁193上的輸出光束。輸出光束是由光發射體單元210通過在準直反射器203與重定向反射器204之間形成的開口 250輸出的。如圖2C所示，光發射體單元210、光發射體201、準直反射器和重定向反射器成直線地分布以形成光發射體陣列100的列112。通過如圖IB所示地相互緊挨著布置列112，形成光發射體單元210的二維陣列，其能夠產生光斑的二維陣列，例如光斑的2X8陣列、3X8陣列或一般地nXm陣列。圖3舉例說明用於從沿著方向332成直線地布置的單列n乘m光發射體單元310在牆壁193上產生光斑的nXm陣列的替換光發射體陣列300 (左側的頂視圖)。每個光發射體單元310包括準直反射器303和重定向反射器304、314、324、334。為了從光發射體單元310的一維陣列產生光斑的二維陣列，使重定向反射器304、314、324、334成角度以形成沿著與光發射體單元310的方向332垂直的方向331移位的光斑305、315、325、335，如右側的前視圖所示。可以以各種方式使重定向反射器304、314、324、334相互之間成角度以獲得成二維陣列的光斑的各種分布。底部的圖3示出使重定向反射鏡成角度、從而通過使沿著方向331處於不同距離處的光斑移位來用光斑填充牆壁的一個示例。可以通過對準直反射
器和/或重定向反射器的曲率進行成形來獲得光斑的不同尺寸和橢圓形狀，以產生此類不同形狀的光斑。圖4A和圖4B示出左側的光發射體單元204的側視圖和右側的沿著CC切割線的視圖。圖4A示出準直反射器203僅在一個平面中彎曲以便減少沿著垂直於平面205的第一方向401的光擴展。圖4B示出準直反射器203可以在第一平面和第二平面兩者中彎曲以便減少沿著第一方向401和平行於平面205的第二方向402兩者的光擴展。因此，圖4A中的準直反射器203能夠使來自光發射體204的光在一個維度上準直，而圖4B中的準直反射器203能夠在兩個維度上進行準直。重定向反射器204可以是僅用於使光束重定向的平面或平面鏡。替換地，重定向反射鏡可以是既用於使光束重定向又用於改變反射光的擴展的曲面鏡。例如，重定向反射鏡可以是曲面的以便獲得最初由準直反射器準直的光的進一步準直。重定向反射器204可以在一個平面或兩個平面中彎曲，以便使光在一個或兩個維度上準直。重定向反射器甚至可以以高度不規則的形式彎曲或成形，例如，可以為重定向反射器局部地提供傾斜且彎曲的部分以便產生特殊光束效果。圖5示出布置在平面205上的第一光發射體單元210a的第一重定向反射器204a和第二光發射體單元210b的第二準直反射器203b。第一重定向反射器204a相對於平面205成角度，例如成45度的角，因此，沿著與平面205平行且與光發射體單元210a、210b的列112平行的方向延伸。與反射側相對的重定向反射器204a的背面和平面205組成假想空洞空間501，其中，來自光發射體201的光不傳播。因此，通過使在第一重定向反射器204a的背面與第二準直反射器203b之間的距離最小化使得在第一重定向反射器204a與平面205之間形成的空間501的一部分容納第二準直反射器203b的一部分、即提供用於第二準直反射器的一部分的空間，可以通過接近於第一重定向反射器204a放置第二準直反射器203b來使得光發射體單元210的行更緊湊。因此，通過布置光發射體單元的各組件，使得第一重定向反射器204a容納第二光發射體單元210b的一部分且可能容納第二光源201b來節省空間。換言之，第一重定向反射器204a的非反射面超過相鄰第二準直反射器203b的非反射面且在其之上延伸距離502。為了解釋此空間節省優點，換言之，第一重定向反射器204a和第二準直反射器203b這兩者以及可能的第二光發射體201b延伸通過垂直於大致準直方向231的假想平面503。圖6示出圖IA中的顯示設備190的側視圖。該側視圖示出如何將光發射體陣列100安裝到邊緣192上或與之集成。光發射體單元110的準直反射器使光沿著邊緣192準直。因此，準直器被布置為從光發射體201接收光並使光沿著基本上平行於邊緣192的方向601、即在顯示設備正確地位於起居室中時沿著地板602或天花板的方向準直。被配置為使光沿著顯示設備190的邊緣192準直的準直反射器的使用使得與其中準直器使光例如沿著遠離顯示設備190的方向準直的配置相比能夠實現顯示設備的更緊湊的設計。此外，由於準直反射器203主要在沿著邊緣192的方向上延伸，所以可以使得準直反射器203與主要沿著遠離顯示設備190的方向延伸的準直反射器相比更長，並從而使得能夠實現用於在牆壁193上產生更小的像素光斑的改善的準直能力。相比較而言，較短的準直長度將產生用於光束的較大開度角，而這又使得牆壁193上的像素光斑更大，可能達到甚至使相鄰像素高度重疊的程度。在沿著邊緣192的單行112中或在多行112中的多個光發射體單元210的分布使得能夠在牆壁193上產生mXn像素光斑的陣列。像素光斑擴展了用戶在觀看例如電影時的觀看體驗，因為可以通過在牆壁193上產生有色光斑的像素陣列來使顯示器191上的圖像延伸到顯示區域之外，所述有色光斑的像素陣列模擬了顯示器191上的圖像的空間延伸。除為側邊緣192提供光發射體陣列100之外，還可以為頂部和底部邊緣提供光發射體陣列以在顯示設備190周圍360度產生像素光斑。可以將布置在頂部和底部邊緣上的陣列的準直器布置為使光沿著基本上與顯示器191的頂部和底部邊緣平行且與地板602或天花板平行的方向準直。
權利要求
1.一種用於產生多個輸出光束(101)的光發射體陣列(100),該光發射體陣列包括，第一和第二光發射體(201a, 201b, 211a, 211b),具有第一和第二光傳播方向(206a,206b,216a,216b), 第一和第二準直反射器(203a, 203b),布置為使得從第一和第二光發射體發射的光沿著第一和第二準直方向(231a，231b)準直，第一和第二重定向反射器(204a, 204b),布置為將沿著第一和第二準直方向傳播的準直光的方向變成第一和第二輸出方向(241a, 241b)以便產生第一和第二輸出光束(101 )。
2.根據權利要求I所述的光發射體陣列，其中，第一和第二光發射體位於平面(205)上，並且其中，第一和第二主準直反射器布置為使得光沿著與所述平面基本上平行地延伸的第一和第二準直方向準直。
3.根據權利要求I所述的光發射體陣列，其中，所述第一重定向反射器和所述第二準直反射器布置在平面上，並且其中，在所述第一重定向反射器與所述平面之間形成的空間(501)容納所述第二準直反射器的一部分。
4.根據權利要求I所述的光發射體陣列，其中，第一和第二主準直反射器布置為將沿著第一和第二光發射體(211a，211b)的第一和第二方向(216a，216b)的光傳播方向變成第一和第二準直方向(231a，231b)。
5.根據權利要求I所述的光發射體陣列，其中，所述第一和第二準直方向是基本上平行的。
6.根據權利要求I所述的光發射體陣列，其中，所述第一和第二準直反射器成直線地分布以形成光發射體單元(I 10)的列(112)。
7.根據權利要求I所述的光發射體陣列，其中，所述第一和第二準直反射器僅在一個平面中彎曲以便使光僅在一個維度上準直。
8.根據權利要求I所述的光發射體陣列，其中，所述第一和第二重定向反射器是平面鏡。
9.一種顯不設備(190),包括， 顯示器(191)，用於顯示圖像， 根據權利要求I所述的光發射體陣列(100)。
10.根據權利要求9所述的顯示設備(190)，其中，所述光發射體陣列沿著顯示設備的邊緣(192)布置，使得來自第一和第二光發射體的光沿著與顯示器的邊緣(192)基本上平行的方向被準直。
11.根據權利要求9所述的顯示設備，其中，所述第一和第二準直反射器以及所述第一和第二重定向反射器沿著顯示設備的邊緣成直線地分布。
12.—種用於產生輸出光束的陣列的方法,該方法包括， 從具有第一和第二光傳播方向(206a, 206b, 216a, 216b)的第一和第二光發射體(201a，201b，211a，211b)產生第一和第二光束， 使用第一和第二準直反射器(203a, 203b)來準直第一和第二光束，所述第一和第二準直反射器(203a，203b)布置為使得所述光束沿著第一和第二準直方向(231a，231b)被準直， 使用第一和第二重定向反射器(204a，204b)將沿著第一和第二準直方向傳播的準直光重 定向成第一和第二輸出方向(241a, 241b),以便產生第一和第二輸出光束(101)。
全文摘要
本發明涉及光發生器陣列，其中，每個光發生器包括反射準直光學裝置，其為用於使由諸如表面安裝發光二極體的光源發射的光準直的曲面鏡的形式。準直光學裝置被形成為使光沿著與平面(例如印刷電路板)平行的方向準直，光源被安裝到該平面上。光源可以發射與準直的方向平行或與準直的方向不平行(例如垂直)的光，在不平行的情況下，準直光學裝置使來自光源的光線重定向。可以與電視顯示器組合地使用光發生器陣列以便產生在觀看者看來為在外圍圍繞顯示器的圖像的像素化圖像。
文檔編號G02B17/06GK102804042SQ201080026020
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月8日 優先權日2009年6月12日
發明者B.A.薩爾特斯, M.P.C.M.克裡恩 申請人:Tp視覺控股有限公司