CN113287061A - 用于图像形成设备的包括由相对的冷镜和热镜形成的光学腔体的背光源 - Google Patents

用于图像形成设备的包括由相对的冷镜和热镜形成的光学腔体的背光源 Download PDF

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马修·B·约翰逊
瑞安·T·法比克
纳撒尼尔·K·奈史密斯
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Abstract

本发明公开了一种用于图像形成设备(70)的背光源(100)，所述背光源包括：间隔开的前光学反射器(20)和后光学反射器(10)，所述前光学反射器和所述后光学反射器在两者间限定光学腔体(18)；以及至少一个光源(15)，所述至少一个光源用于将光发射到所述光学腔体中。所述前光学反射器(20)设置在所述图像形成设备和所述后光学反射器(10)之间。对于基本上垂直入射的光并且对于不重叠的第一(例如，可见光)波长范围和第二(例如，红外)波长范围，所述前光学反射器(20)可对于所述第一波长范围内的每个波长而言透射(80c)至少70％的光(80a)，并且可对于所述第二波长范围内的每个波长而言反射(90b)至少70％的光(90a)。所述后光学反射器(10)可对于所述第一波长范围内的每个波长而言反射(80b)至少70％的光，并且可对于所述第二波长范围内的每个波长而言透射(90c)至少70％的光(90b)。由所述至少一个光源(15)发射的所述光(80a,90a)具有所述第一波长范围内的至少一个波长和所述第二波长范围内的至少一个波长。

Description

用于图像形成设备的包括由相对的冷镜和热镜形成的光学腔 体的背光源
发明内容
在本说明书的一些方面，提供了用于向图像形成设备提供照明的背光源。在一些实施方案中，所述背光源包括：间隔开的前光学反射器和后光学反射器，所述前光学反射器和所述后光学反射器在两者间限定光学腔体；以及至少一个光源，所述至少一个光源用于将光发射到所述光学腔体中。
所述前光学反射器可被配置为设置在所述图像形成设备和所述后光学反射器之间。对于基本上垂直入射的光并且对于正交的第一偏振态和第二偏振态中的每一者以及对于非重叠的第一波长范围和第二波长范围，所述前光学反射器可对于所述第一波长范围内的每个波长而言透射至少70％的光，并且可对于所述第二波长范围内的每个波长而言反射至少70％的光。所述后光学反射器可对于所述第一波长范围内的每个波长而言反射至少70％的光，并且可对于所述第二波长范围内的每个波长而言透射至少70％的光。所发射的光可包括所述第一波长范围内的至少一个波长和所述第二波长范围内的至少一个波长。
在本说明书的一些方面，提供了一种显示***，所述显示***包括设置在背光源上的图像形成设备。所述背光源可包括：光源；前光学反射器，所述前光学反射器设置在所述图像形成设备和后光学反射器之间；以及热管理层，所述热管理层远离所述前光学反射器设置在所述后光学反射器上。
在一些实施方案中，所述前光学反射器可基本上将由所述光源发射的可见光朝向所述图像形成设备透射，并且可基本上将由所述光源生成的热量朝向所述后光学反射器反射。在一些实施方案中，所述后光学反射器可基本上朝向所述前光学反射器反射由所述光源发射的可见光，并且可基本上透射由所述前光学反射器反射的热量，使得所述热管理层基本上吸收由所述后光学反射器透射的热量。
附图说明
图1是根据本文所述的一个实施方案的热管理***的剖视图；
图2是根据本文所述的一个实施方案的热管理***的另选实施方案的剖视图；
图3是根据本文所述的一个实施方案的绘制镜面反射器的示例性透射率值和反射率值的图表；并且
图4是根据本文所述的一个实施方案的将现有技术的典型白色反射器的透射率曲线与镜面反射器的透射率曲线进行比较的图表。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
超高清晰度(UHD)显示器、高动态范围(HDR)显示器由于图片质量的标准、显示面板的低效、几乎瞬时的图片和数据处理，以及这些显示器的规模和光源的数量而需要具有空前量的亮度和功率消耗。多层光学膜技术可允许在显示器内管理电磁光谱的特定部分，从而在***上提供最佳图片质量和减小的热负载。这些UHD、HDR***需要高亮度、基本上朝向观看者引导的可见光，以及被引导到可适当管理热量(例如，通过散热器耗散)的位置的近红外能量(即，热量)。与UHD、HDR***一起使用的典型光源发射在约400nm至约750nm范围内的人类可见光。具有较高色域的一些***发射波长以蓝色为中心或以约450nm为中心的光。这两种类型的光源还发射红外谱带汇总的能量，这可向***添加不需要的热量。
根据本说明书的一些方面，提供了用于向图像形成设备提供照明的背光源。在一些实施方案中，所述背光源包括：间隔开的前光学反射器和后光学反射器，所述前光学反射器和所述后光学反射器在两者间限定光学腔体；以及至少一个光源，所述至少一个光源用于将光发射到所述光学腔体中。所述前光学反射器可被配置为设置在所述图像形成设备和所述后光学反射器之间。
对于基本上垂直入射的光并且对于正交的第一偏振态和第二偏振态中的每一者以及对于非重叠的第一波长范围和第二波长范围，所述前光学反射器可对于所述第一波长范围内的每个波长而言透射至少70％的光，并且可对于所述第二波长范围内的每个波长而言反射至少70％的光。所述后光学反射器可对于所述第一波长范围内的每个波长而言反射至少70％的光，并且可对于所述第二波长范围内的每个波长而言透射至少70％的光。所发射的光可包括所述第一波长范围内的至少一个波长和所述第二波长范围内的至少一个波长。
在一些实施方案中，所述前光学反射器和所述后光学反射器中的每一者包括将所述第一波长范围与所述第二波长范围分开的谱带边缘，使得所述谱带边缘彼此相差50nm以内。在其他实施方案中，所述谱带边缘彼此相差40nm以内，或彼此相差30nm以内。在又一些其他实施方案中，所述第一波长范围和所述第二波长范围相隔小于约10nm。
在一些实施方案中，第一波长范围从400nm延伸到约600nm、或从约400nm延伸到约700nm、或从约400nm延伸到约750nm、或从约400nm延伸到约800nm。在一些实施方案中，第二波长范围从约700nm延伸到约800nm，或从约700nm延伸到约850nm。在一些实施方案中，第二波长范围从约700nm延伸到约1.7微米。
在一些实施方案中，所述前光学反射器和所述后光学反射器中的一者或两者可为多层光学膜，所述多层光学膜由数量在50和1000之间的第一聚合物层和第二聚合物层的多个交替层构成，其中所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的每一者具有小于约500nm的平均厚度。通过针对每个反射器选择具有适当折射率的适当层对、层厚、和/或层对数量，多层光学膜可被设计用于透射或反射所需波长的光。通过选择具有特定折射率的聚合物，以及控制交替的聚合物层对的数量，可以形成光学反射器，该光学反射器将透射波长处于第一组波长(例如，对应于第一波长范围)中的光，并且反射波长处于第二组波长(例如，对应于第二波长范围)中的光。
例如，在所述第一光学反射器的一个实施方案中，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层可具有各自的折射率：沿所述第一偏振态的nx1和nx2、沿所述第二偏振态的ny1和ny2以及沿与所述第一偏振态和所述第二偏振态正交的z轴的nz1和nz2，使得对于所述第一波长范围内的至少一个波长：
第一聚合物层：
nx1介于约1.60和约1.70之间(例如，约1.655)
ny1介于约1.60和约1.70之间(例如，约1.655)
nz1介于约1.45和约1.55之间(例如，约1.498)
第二聚合物层：
nx2介于约1.45和约1.55之间(例如，约1.491)
ny2介于约1.45和约1.55之间(例如，约1.491)
nz2介于约1.45和约1.55之间(例如，约1.491)
又如，在所述后光学反射器的一个实施方案中，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层可具有各自的折射率：沿所述第一偏振态的nx1和nx2、沿所述第二偏振态的ny1和ny2以及沿与所述第一偏振态和所述第二偏振态正交的z轴的nz1和nz2，使得对于所述第一波长范围内的至少一个波长：
第一聚合物层：
nx1介于约1.62和约1.80之间(例如，约1.75)
ny1介于约1.62和约1.80之间(例如，约1.75)
nz1介于约1.41和约1.55之间(例如，约1.498)
第二聚合物层：
nx2介于约1.41和约1.55之间(例如，约1.491)
ny2介于约1.41和约1.55之间(例如，约1.491)
nz2介于约1.41和约1.55之间(例如，约1.491)
上文所示的折射率仅为示例，并且可使用折射率的任何适当值来实现光学反射器的最适合于特定应用的预期功能。所提供的示例不以任何方式进行限制。
第一聚合物层的示例性材料可为结晶材料，包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、结晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(coPET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或结晶聚萘二甲酸乙二醇酯(coPEN)。第二聚合物层的示例性材料可为基本上非结晶的材料，包括但不限于非结晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(coPET)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(coPMMA)，以及与氟的共混物，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)或THV(四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物)。
在一些实施方案中，所述背光源还可包括反射偏振器，所述反射偏振器在所述光学腔体外侧设置在所述前光学反射器上，使得对于基本上垂直入射的光以及对于所述第一波长范围内的每个波长，所述反射偏振器反射至少70％的具有所述第一偏振态的光，并且透射至少70％的具有所述第二偏振态的光。在一些实施方案中，所述反射偏振器可包括数量在50和1000之间的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，其中所述第一聚合物层和所述第二聚合物层中的每一者具有小于约500nm的平均厚度。例如，在所述反射偏振器的一个实施方案中，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层可具有各自的折射率：沿所述第一偏振态的nx1和nx2、沿所述第二偏振态的ny1和ny2以及沿与所述第一偏振态和所述第二偏振态正交的z轴的nz1和nz2，使得对于所述第一波长范围内的至少一个波长：
第一聚合物层：
nx1介于约1.75和约1.85之间(例如，约1.810)
ny1介于约1.50和约1.64之间(例如，约1.574)
nz1介于约1.50和约1.64之间(例如，约1.570)
第二聚合物层：
nx2介于约1.50和约1.64之间(例如，约1.574)
ny2介于约1.50和约1.64之间(例如，约1.565)
nz2介于约1.50和约1.64之间(例如，约1.565)
例如，这些值可在约632nm的波长下可见，其中x为所述反射偏振器的膜拉伸的方向(即，基本上单轴的膜拉伸)。对于镜膜，所述拉伸方向为x和y方向(平面内)(即，基本上双轴的膜拉伸)。
在一些实施方案中，所述光源可包括任何适当的光源，包括但不限于发光二极管(LED)、激光器或它们的组合。在一些实施方案中，所述光源可在所述光学腔体内设置在所述前光学反射器和所述后光学反射器之间。在一些实施方案中，所述光源可设置成更靠近所述后光学反射器并且更远离所述前光学反射器。在一些实施方案中，所述光源可设置在所述光学腔体的外侧并且沿着所述光学腔体的侧边缘设置。
在一些实施方案中，所述光学腔体是实质上中空的充气腔体。在其他实施方案中，所述光学腔体是实质上实心体积(例如，填充的腔体或实心材料)，所述实心体积包括相对的顶部主表面和底部主表面，其中所述前光学反射器设置在所述顶部主表面上，并且所述后光学反射器设置在所述底部主表面上。例如，在一些实施方案中，所述光学腔体可以是实心光导以通过全内反射来分配从设置在所述光学腔体外侧的光源接收的光。
在一些实施方案中，所述背光源还可包括在所述光学腔体外侧设置在所述前光学反射器上的光学漫射器，所述光学漫射器漫射通过所述前光学反射器离开所述光学腔体的光。在一些实施方案中，所述背光源还可包括被设计成增强从所述背光源输出的光的亮度的一个或多个多层光学膜。此类膜的示例包括被设计成在一个或多个维度上准直输出光的亮度增强膜，以及可使光偏振以使得其可透射通过显示器诸如液晶面板的反射偏振器。
在一些实施方案中，所述背光源可包括在所述光学腔体外侧设置在所述后光学反射器上的热管理层。该热管理层可包括红外吸收层、导热层或它们的组合(例如，导热且红外吸收的单个层)中的一者或多者。在一些实施方案中，所述热管理层可吸收至少50％的具有在第二波长范围内的波长并且由所述后光学反射器透射的光(例如，对应于辐射热能的波长)。在一些实施方案中，所述热管理层可具有大于至少100W/mK的热导率。在一些实施方案中，所述热管理层可为或包括散热多层膜。用于所述热管理层的示例性导热材料可包括但不限于石墨、石墨箔、铜和银纳米线。在一些实施方案中，所述背光源还可包括设置在所述热管理层上的散热器(例如，用于耗散热量的铝翅片)。
在一些实施方案中，所述热管理层可吸收具有长于第二波长范围的至少一个波长的光/能量的至少一部分(例如，至少5％)。例如，在一个常用的细分方案下，红外能量可细分为近红外(约750nm至约1400nm)、短波长红外(约1400nm至3微米)、中波长红外(约3微米至约8微米)、长波长红外(约8微米至约15微米)和远红外(约15微米至约1000微米)。在一些实施方案中，所述第二波长范围可在近红外光谱的一部分上延伸，而所述热管理层可吸收第三波长范围内的附加波长的光/能量，所述第三波长范围包括比所述第二波长范围内的波长更长的波长(即，长于第二波长范围的至少一个波长)。例如，在一个实施方案中，所述第三波长范围可包括如本文所定义的短波长范围、中波长范围和长波长范围内的波长(例如，约1.5微米到至少约15微米)。
在一些实施方案中，该第三波长范围内的能量可由至少一个光源发射、由与所述背光源相邻设置或设置在所述背光源内的电子电路发射、或从所述光学腔体内的其他光源发射。在一些实施方案中，所述第三波长范围为至少约200nm宽。在一些实施方案中，所述后光学反射器可透射所述第三波长范围内的至少一个波长的至少10％。
根据本说明书的一些方面，显示***可包括设置在背光源上的图像形成设备(例如，液晶显示面板)。所述背光源可包括：光源(例如，一个或多个LED)；前光学反射器，所述前光学反射器设置在所述图像形成设备和后光学反射器之间；以及热管理层，所述热管理层远离所述前光学反射器设置在所述后光学反射器上。
在一些实施方案中，所述前光学反射器可基本上将由所述光源发射的可见光(即，人眼可见范围内的波长的光)朝向所述图像形成设备透射，并且可基本上将由所述光源生成的热量(即，红外范围内的光)朝向所述后光学反射器反射。在一些实施方案中，所述后光学反射器可基本上朝向所述前光学反射器反射由所述光源发射的可见光，并且可基本上透射由所述前光学反射器反射的热量，使得所述热管理层基本上吸收由所述后光学反射器透射的热量。在一些实施方案中，散热器可设置在所述热管理层上或附近以有助于由所述光源发射的热量的耗散。
现在转到附图，图1是根据本文所述的一个实施方案的用于背光源100的热管理***的剖视图。背光源100包括在两者间限定光学腔体18的间隔开的前光学反射器20和后光学反射器10，以及用于将光发射到光学腔体18中的至少一个光源15。在一些实施方案中，前光学反射器20被配置为设置在图像形成设备70和后光学反射器10之间。图像形成设备70可以是例如液晶面板。
在一些实施方案中，光学漫射器40可与光学腔体18相对地设置在前光学反射器20的外侧上。光学漫射器40可漫射通过前光学反射器20离开光学腔体18的任何光。在一些实施方案中，光学增强层中的一层或多层也可存在于前光学反射器20和图像形成设备70之间。在图1所示的实施方案中，第一亮度增强膜50a设置在漫射器40上方，并且第二亮度增强膜50b可设置在亮度增强膜50a上方。在一些实施方案中，亮度增强膜50a/50b可用于朝向“同轴”观察者压缩输出光。将亮度增强膜(诸如50a和50b)的两个这样层放置在一起(相对于彼此以90度旋转)可允许由前光学反射器20透射的光在两个单独的正交维度上被压缩，从而在光到达图像形成设备70之前基本上准直光。在一些实施方案中，反射偏振增强膜60(例如，3M双倍亮度增强膜)可用于进一步增强输出光(例如，改变透射光的偏振以更有效地穿过图像形成设备70)。
在操作期间，光源15发射光，该光可包含人类可见的波长的光80，以及红外能量90，该红外能量不有助于人类可见光，但表示可有助于从设备的前部辐射热的热量。在图1中，光源15发射人类可见光80a和红外能量90a。人类可见光80a和红外能量90a可在光学腔体18内沿各个方向发射。应当指出的是，图1和本文的其他图中所示的箭头是示例性的，并且旨在示出光在整个背光源腔体中的总体移动。人类可见光80a和红外能量90a最终入射在前光学反射器20上。在一些实施方案中，前光学反射器20透射(允许穿过)人类可见光80a的大部分(其变为透射的人类可见光80c)，并且反射红外能量90a的大部分(其变为反射的红外能量90b)。
反射的红外能量90b可被捕集在光学腔体18内，从而导致背光源100的不期望的加热。因此，在一些实施方案中，后光学反射器10可被设计成透射(允许穿过)反射红外能量的大部分(其变为透射的红外能量90c)，并且反射人类可见光的大部分(包括发射的人类可见光80a和人类可见光80的最初未被前光学反射器20透射的任何部分)。反射的人类可见光80b可在整个光学腔体18中被反射(即，光被循环)，直到其再次入射在前光学反射器20上并且可基本上被允许作为透射的人类可见光80c穿过。
在一些实施方案中，热管理层30可设置在后光学反射器10的一侧上。该热管理层30可被设计成吸收和/或耗散透射的红外能量90c，由此从背光源***100移除不需要的热量。在一些实施方案中，热管理层可以是红外吸收层，该红外吸收层吸收至少一部分(例如，至少50％)的具有第二波长范围内的波长(例如，可引起过量热量的红外能量)的并且由后光学反射器10透射的光/能量。在一些实施方案中，热管理层30可包括除红外吸收层之外并与红外吸收层相邻设置的导热层，以用于传导由于红外吸收层吸收的红外能量而生成的热量。在一些实施方案中，热量可由光源15生成，由背光源100附近或其内的电子电路发射，或从背光源100内的其他源发射。在一些实施方案中，热管理层30可仅包括导热层，该导热层将热量拉离背光源100，使得热量可被耗散、吸收或以其他方式减轻。在一些实施方案中，散热器(未示出)可设置在热管理层30上或附近以有助于从背光源100移除热量。在一些实施方案中，散热器可直接涂覆有红外吸收层以从背光源100移除热量。
图2是根据本文所述的另选实施方案的图1的热管理***的实施方案的剖视图。图2所示的部件中的许多部件与图1所示的部件是共同的。这些部件共享类似的参考标号并且以与图1所述的类似编号的部件相同的方式起作用。还应当指出的是，为了简单起见，图像形成设备70和增强层50a、50b和60已经从图2中移除，但在一些实施方案中可以存在。
返回图2，一个或多个光源15可设置在光学腔体18的一个或多个侧面上。光作为人类可见光80a和红外能量90a发射。人类可见光80a和红外能量90a以各种角度进入光学腔体18，并且被前光学反射器20和后光学反射器10适当地反射和/或透射。例如，入射在后光学反射器10上的发射的人类可见光80a基本上被反射，从而变为反射的人类可见光80b。然后，反射的人类可见光80b可变为入射在前光学反射器20上并且基本上被透射(穿过)以变为透射的人类可见光80c。反之，入射在前光学反射器20上的发射红外能量90a基本上被反射，从而变为反射的红外能量90b。然后，反射的红外能量90b可入射在后光学反射器10上并且基本上被透射(穿过)以变为透射的红外能量90c。
换句话讲，前光学反射器20被配置为基本上透射(例如，至少70％的)人类可见光80，并且基本上反射(例如，至少70％的)红外能量90。相反，后光学反射器10被配置为基本上透射(例如，至少70％的)红外能量90，并且基本上反射(例如，至少70％的)人类可见光80。这样，人类可见光80基本上被透射朝向图像形成设备(图2中未示出)，并且红外能量90基本上被透射远离图像形成设备并透射到光学腔体18的外侧。
在一些实施方案中，反射偏振器25可在光学腔体18外侧设置在前光学反射器20上。对于基本上垂直入射的光并且对于第一波长范围内的每个波长，反射偏振器基本上反射(例如，至少70％的)具有第一偏振态的光，并且基本上透射(例如，至少70％的)具有第二偏振态的光。在一些实施方案中，反射偏振器25可有助于通过改变光的偏振类型以对应于基本上由图像形成设备透射的类型来增加透射通过图像形成设备的光的效率。
图3是绘制红外镜面反射器的实施方案(诸如图1至图2的前光学反射器20的实施方案)的示例性透射率值和反射率值的图表。线300T示出了前光学反射器的一个可能实施方案的透射率曲线，该前光学反射器基本上透射波长介于约400至约870nm之间的光，并且基本上反射对应于红外能量的波长介于约970nm至约1150nm之间的光。线300R示出了前光学反射器的一个可能实施方案的反射率曲线，其基本上反射波长介于约850nm和约1200nm之间的光。图3的图表为了示意性目的而示出了前光学反射器的一个可能实施方案的示例性透射率和反射率曲线，而非限制性的。透射率曲线300T示出了人类可见光的示例性带通区或其子集，其中平均透射率值为至少约60％、或至少约70％、或至少约80％。类似地，反射率曲线300R示出了红外能量的反射区或其子集的示例，其中平均反射率值为至少约60％、或至少约70％、或至少约80％。
最后，图4是将现有技术的典型白色反射器的透射率曲线与可见光镜面反射器的透射率曲线(诸如图1至图2的后光学反射器10的透射率曲线)进行比较的图表。线400W示出了现有技术中所见的典型白光反射器对波长介于约700nm至约1200nm的光的透射百分比。对于典型的白光反射器400W，该范围内的所有波长的小于约5％被透射(即，被允许穿过反射器)，并且因此基本上被反射回背光源的光学腔体中。当与红外反射前光学反射器组合时，白光反射器将红外能量捕集在光学腔体内，从而产生***的不需要的加热。线400S示出了可见光反射器的实施方案(诸如图1至图2的后光学反射器10的实施方案)对于波长处于相同范围(约700nm至约1200nm)内的光的透射百分比。针对曲线400S的波长介于约700nm和约1000nm之间的光基本上被反射(即，不被透射通过反射器)，并且波长介于约1000nm和约1200nm之间的光基本上被透射。图4的图表示出了根据本文所述的实施方案的后光学反射器的一个实施方案的透射曲线，而非限制性的。仅为了示意性目的，此处所示的透射率曲线为示例。
如本文其他地方所述，蓝光源(例如，蓝色LED)可用作较高色域显示器的光源。在这种情况下，可使用光谱反射器膜，该光谱反射器膜允许蓝光在漫射器和颜色转换膜(诸如包含量子点或荧光体片材的膜层)之前穿过并反射红外光。在不偏离所述实施方案的情况下，前光学反射器和后光学反射器的其他变型形式和实施方案也是可能的。
诸如“约”的术语将在本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特征大小、数量和物理特性的量的使用不清楚，则“约”将被理解为是指在指定值的10％以内。给定为约指定值的量可精确地为指定值。例如，如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚，则具有约1的值的量是指该量具有介于0.9和1.1之间的值，并且该值可为1。
本领域普通技术人员将在本说明书中使用和描述的上下文中理解术语诸如“基本上”。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上相等”的使用不清楚，则“基本上相等”将指约大致为如上所述的约的情况。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上平行”的使用不清楚，则“基本上平行”将指在平行的30度以内。在一些实施方案中，描述为彼此基本上平行的方向或表面可以在平行的20度以内或10度以内，或者可以是平行的或标称平行的。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上对准”的使用不清楚，则“基本上对准”将指在对准对象的宽度的20％以内对准。在一些实施方案中，描述为基本上对准的对象可在对准对象的宽度的10％以内或5％以内对准。
上述所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其他附图中的对应的元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (50)

1.一种用于向图像形成设备提供照明的背光源，所述背光源包括：
间隔开的前光学反射器和后光学反射器，所述前光学反射器和所述后光学反射器在两者间限定光学腔体，所述前光学反射器被配置为设置在所述图像形成设备和所述后光学反射器之间；
使得对于基本上垂直入射的光并且对于正交的第一偏振态和第二偏振态中的每一者以及对于非重叠的第一波长范围和第二波长范围：
所述前光学反射器对于所述第一波长范围内的每个波长而言透射至少60％的光，并且对于所述第二波长范围内的每个波长而言反射至少70％的光；并且
所述后光学反射器对于所述第一波长范围内的每个波长而言反射至少70％的光，并且对于所述第二波长范围内的每个波长而言透射至少70％的光；和
至少一个光源，所述至少一个光源用于将光发射到所述光学腔体中，所发射的光具有所述第一波长范围内的至少一个波长和所述第二波长范围内的至少一个波长。
2.根据权利要求1所述的背光源，其中所述前光学反射器对于所述第一波长范围内的每个波长而言透射至少70％的光。
3.根据权利要求1所述的背光源，其中所述前光学反射器和所述后光学反射器中的每一者包括多个聚合物层。
4.根据权利要求1所述的背光源，其中所述前光学反射器和所述后光学反射器中的每一者包括将所述第一波长范围与所述第二波长范围分开的谱带边缘，所述谱带边缘彼此相差50nm以内。
5.根据权利要求4所述的背光源，其中所述谱带边缘彼此相差40nm以内。
6.根据权利要求4所述的背光源，其中所述谱带边缘彼此相差30nm以内。
7.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一波长范围和所述第二波长范围相隔小于10nm。
8.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一波长范围从约400nm延伸到约600nm。
9.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一波长范围从约400nm延伸到约650nm。
10.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一波长范围从约400nm延伸到约700nm。
11.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一波长范围从约400nm延伸到约750nm。
12.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第一波长范围从约400nm延伸到约800nm。
13.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第二波长范围从约700nm延伸到约800nm。
14.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第二波长范围从约700nm延伸到约850nm。
15.根据权利要求1所述的背光源，其中所述第二波长范围从约700nm延伸到至少约1.7微米。
16.根据权利要求1所述的背光源，其中所述前光学反射器包括数量在50和1000之间的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，第一聚合物层和第二聚合物层每者具有小于约500nm的平均厚度，对于每对相邻的第一聚合物层和第二聚合物层：
在所述第一聚合物层和所述第二聚合物层的平面中，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层具有各自的折射率：沿所述第一偏振态的nx1和nx2、沿所述第二偏振态的ny1和ny2以及沿与所述第一偏振态和所述第二偏振态正交的z轴的nz1和nz2，使得对于所述第一波长范围内的至少一个波长：
nx1介于约1.60和约1.70之间，
ny1介于约1.60和约1.70之间，
nz1介于约1.45和约1.55之间，
nx2介于约1.45和约1.55之间，
ny2介于约1.45和约1.55之间，并且
nz2介于约1.45和约1.55之间。
17.根据权利要求16所述的背光源，其中
nx1为约1.655，
ny1为约1.655，
nz1为约1.498，
nx2为约1.491，
ny2为约1.491，并且
nz2为约1.491。
18.根据权利要求1所述的背光源，其中所述后光学反射器包括数量在50和1000之间的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，第一聚合物层和第二聚合物层每者具有小于约500nm的平均厚度，对于每对相邻的第一聚合物层和第二聚合物层：
在所述第一聚合物层和所述第二聚合物层的平面中，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层具有各自的折射率：沿所述第一偏振态的nx1和nx2、沿所述第二偏振态的ny1和ny2以及沿与所述第一偏振态和所述第二偏振态正交的z轴的nz1和nz2，使得对于所述第一波长范围内的至少一个波长：
nx1介于约1.62和约1.80之间，
ny1介于约1.62和约1.80之间，
nz1介于约1.41和约1.55之间，
nx2介于约1.41和约1.55之间，
ny2介于约1.41和约1.55之间，并且
nz2介于约1.41和约1.55之间。
19.根据权利要求18所述的背光源，其中
nx1为约1.75，
ny1为约1.75，
nz1为约1.498，
nx2为约1.491，
ny2为约1.491，并且
nz2为约1.491。
20.根据权利要求1所述的背光源，所述背光源还包括反射偏振器，所述反射偏振器在所述光学腔体外侧设置在所述前光学反射器上，使得对于基本上垂直入射的光以及对于所述第一波长范围内的每个波长，所述反射偏振器反射至少70％的具有所述第一偏振态的光，并且透射至少70％的具有所述第二偏振态的光。
21.根据权利要求20所述的背光源，其中所述反射偏振器包括多个聚合物层。
22.根据权利要求20所述的背光源，其中所述反射偏振器包括数量在50和1000之间的多个交替的第一聚合物层和第二聚合物层，第一聚合物层和第二聚合物层每者具有小于约500nm的平均厚度，对于每对相邻的第一聚合物层和第二聚合物层：
在所述第一聚合物层和所述第二聚合物层的平面中，所述第一聚合物层和所述第二聚合物层具有各自的折射率：沿所述第一偏振态的nx1和nx2、沿所述第二偏振态的ny1和ny2以及沿与所述第一偏振态和所述第二偏振态正交的z轴的nz1和nz2，使得对于所述第一波长范围内的至少一个波长：
nx1介于约1.75和约1.85之间，
ny1介于约1.50和约1.64之间，
nz2介于约1.50和约1.64之间，
nx2介于约1.50和约1.64之间，
ny2介于约1.50和约1.64之间，并且
nz2介于约1.50和约1.64之间。
23.根据权利要求22所述的背光源，其中
nx1为约1.810，
ny1为约1.574，
nz1为约1.570，
nx2为约1.574，
ny2为约1.565，并且
nz2为约1.565。
24.根据权利要求1所述的背光源，所述背光源还包括在所述光学腔体外侧设置在所述前光学反射器上的光学漫射器，所述光学漫射器漫射通过所述前光学反射器离开所述光学腔体的光。
25.根据权利要求1所述的背光源，其中所述至少一个光源在所述前光学反射器和所述后光学反射器之间设置在所述光学腔体内。
26.根据权利要求25所述的背光源，其中所述至少一个光源被设置成更靠近所述后光学反射器并且更远离所述前光学反射器。
27.根据权利要求1所述的背光源，其中所述至少一个光源设置在所述光学腔体的外侧并且沿着所述光学腔体的侧边缘设置。
28.根据权利要求27所述的背光源，其中所述光学腔体包括实心光导以分配从设置在所述光学腔体的外侧并且沿着所述光学腔体的侧边缘设置的所述至少一个光源接收的光。
29.根据权利要求1所述的背光源，其中所述光学腔体是实质上中空的充气腔体。
30.根据权利要求1所述的背光源，其中所述光学腔体是实质上实心体积，所述实心体积包括相对的顶部主表面和底部主表面，所述前光学反射器设置在所述顶部主表面上，并且所述后光学反射器设置在所述底部主表面上。
31.根据权利要求1所述的背光源，所述背光源还包括热管理层，所述热管理层在所述光学腔体外侧设置在所述后光学反射器上，以用于吸收至少50％的具有在所述第二波长范围内的波长并且由所述后光学反射器透射的光。
32.根据权利要求31所述的背光源，其中所述后光学反射器设置在所述前光学反射器和所述热管理层之间。
33.根据权利要求31所述的背光源，其中所述热管理层具有大于至少100W/mK的热导率。
34.根据权利要求31所述的背光源，所述背光源还包括设置在所述热管理层上的散热器。
35.根据权利要求31所述的背光源，其中所述热管理层吸收具有长于所述第二波长范围内的波长的至少一个波长的光的至少一部分。
36.根据权利要求35所述的背光源，其中所述光的至少一部分包括光的至少5％。
37.根据权利要求35所述的背光源，其中所述至少一个波长包括第三波长范围，所述第三波长范围包括比所述第二波长范围内的波长更长的波长。
38.根据权利要求37所述的背光源，其中所述第三波长范围为至少约200nm宽。
39.根据权利要求35所述的背光源，其中具有长于所述第二波长范围的所述至少一个波长的所述光由所述至少一个光源发射。
40.根据权利要求35所述的背光源，其中具有长于所述第二波长范围的所述至少一个波长的所述光从所述背光源内发射。
41.根据权利要求35所述的背光源，其中具有长于所述第二波长范围的所述至少一个波长的所述光由与所述背光源相邻设置的电子电路发射。
42.根据权利要求37所述的背光源，其中所述后光学反射器透射所述第三波长范围内的至少一个波长的至少10％。
43.根据权利要求37所述的背光源，其中所述第三波长范围从约1.5微米延伸到至少约15微米。
44.根据权利要求31所述的背光源，其中所述热管理层包括导热层。
45.根据权利要求31所述的背光源，其中所述热管理层包括红外吸收层。
46.根据权利要求31所述的背光源，其中所述热管理层包括与红外吸收层相邻设置的导热层，所述导热层用于传导由于被所述红外吸收层吸收的红外光而生成的热量。
47.根据权利要求46所述的背光源，其中所述导热层和所述红外吸收层的至少部分彼此物理接触。
48.根据权利要求46所述的背光源，其中所述导热层具有大于至少100W/mK的热导率。
49.一种显示***，所述显示***包括：
根据权利要求1所述的背光源；和
所述图像形成设备，其在所述光学腔体外侧设置在所述前光学反射器上，使得由所述至少一个光源发射的光在通过所述前光学反射器离开所述光学腔体之后照亮所述图像形成设备。
50.一种显示***，所述显示***包括：
图像形成设备，所述图像形成设备设置在背光源上，所述背光源包括：
光源；
前光学反射器，所述前光学反射器设置在所述图像形成设备和后光学反射器之间，以及
热管理层，所述热管理层远离所述前光学反射器设置在所述后光学反射器上，使得：
所述前光学反射器基本上将由所述光源发射的可见光朝向所述图像形成设备透射，并且基本上将由所述光源生成的热量朝向所述后光学反射器反射；
所述后光学反射器基本上将由所述光源发射的可见光朝所述前光学反射器反射，并且基本上透射由所述前光学反射器反射的热量；并且
所述热管理层基本上吸收和传导由所述后光学反射器透射的热量。
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