CN106932854A - 视角可切换的背光单元 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种能够选择液晶显示器中的一般模式和隐私模式的视角可切换的背光单元。本公开提出了一种薄膜型背光单元，该薄膜型背光单元包括：导光膜、光照射器、第一光源和光准直器。所述导光膜包括被限定在一侧处的光进入部、从所述一侧延伸至所述一侧的相反侧的导光部以及被限定在一个平面上的光照射部。所述光照射器被设置在所述光照射部上。所述第一光源被设置成面向所述光进入部。所述光准直器被设置在所述光进入部上以面向所述第一光源。所述光准直器从所述第一光源接收扩展光，将所述扩展光转换成准直光以及将所述准直光提供给所述光进入部。

Description

视角可切换的背光单元
技术领域
本公开涉及一种能够选择液晶显示器中的一般模式和隐私模式的视角可切换的背光单元。具体地，本公开涉及一种能够通过使用超薄导光膜在液晶显示器中的特定视角内给出显示信息的背光单元。
背景技术
现今，由于轻重量、薄厚度、低电功耗的特性，液晶显示装置(或LCD)正越来越多地得到广泛应用。LCD被应用于诸如笔记本PC、办公自动化装置、音频/视频装置、用于室内或户外的广告显示装置等的便携式计算机。透射型LCD是使用最多的类型，其通过控制被施加到液晶层的电场对从背光单元入射的光的发射进行调制来表示视频图像。
通常，有两种类型的背光单元，一种类型是直下型，且另一种是边缘型。直下型背光单元具有多个光学片材和扩散板被层叠在液晶面板下方并且在扩散板的下方设置多个光源的结构。图1是例示根据现有技术的具有包括发光二极管(或LED)阵列作为光源的直下型背光单元的液晶显示器的结构的截面图。
直下型背光单元DBLU包括设置在液晶面板LCP下方并且直接向液晶面板LCP照射背光的光源。光源可以是薄型荧光灯。另外，如图1所示，光源可以是具有更低功耗和增强的发光的LED阵列LEDAR。LED阵列LEDAR以矩阵方式被设置在壳体CASE的底表面上。壳体CASE可以被安装在盖底部CB处。在一些情况下，可以省略掉壳体CASE，并且可以直接将LED阵列LEDAR设置在盖底部CB处。在LED阵列LEDAR上设置有扩散板DIFF。扩散板DIFF使来自LED阵列LEDAR的背光扩散，以在液晶面板LCP的光入射面上提供均匀分散的背光。
在扩散板DIFF与液晶面板LCP之间，可以设置多个光学片材OPT。光学片材OPT包括一个或更多个棱镜片材、一个或更多个扩散片材和/或双亮度增强膜(或DBEF)。棱镜片材将由扩散板DIFF分散和/或扩散的背光会聚到液晶面板LCP以用于增强背光的亮度。扩散片材再次将由棱镜片材会聚的背光扩散在液晶面板LCP上以便具有均匀分布的发光。
导板GP包围和/或围绕液晶面板LCP和直下型背光单元DBLU的侧表面，并且通过插入在液晶面板LCP与光学片材OPT之间来支撑液晶面板LCP。盖底部CB包围和/或围绕壳体CASE和直下型背光单元的底表面。在具有LED阵列LEDAR的壳体CASE的底表面上，反射片材REF被设置为将从扩散板DIFF和/或光学片材OPT泄露的背光反射到液晶面板LCP。顶部壳体TC围绕液晶面板LCP的上边缘和导板GP的侧表面。
在其间，边缘型背光单元可以具有比直下型背光单元更薄的厚度。当前，液晶显示装置具有LED光源而不是荧光灯。特别地，由于光源安装容易，在液晶面板的侧表面处设置LED光源的边缘型背光单元得到更广泛的应用。
在下文中，参照图2，我们将对边缘型背光单元进行说明。图2是例示根据现有技术的具有包括发光二极管阵列作为光源的边缘型背光单元的液晶显示器的结构的截面图。
参照图2，边缘型背光单元包括盖底部CB；设置在盖底部CB的底表面处的光导LG；以及设置在光导LG的侧表面与盖底部CB之间并且向光导LG的侧表面提供背光的光源。光源可以是薄型荧光灯。另外，如图1所示，光源可以是具有更低功耗和增强的发光的LED阵列LEDAR。可以使用类似于外壳的安装构件将光源设置在光导LG的侧表面处。光导LG从LED阵列LEDAR接收背光，并且将背光的方向折射为与液晶面板LCP的光入射面垂直。在光导LG与液晶面板LCP之间设置有多个光学片材OPT。光学片材OPT包括一个或更多个棱镜片材以及用于使来自光导LG的背光分散和/或扩散的一个或更多个扩散片材。为增强亮度和/或发光，光学片材OPT还可以包括双亮度增强膜(或DBEF)。
导板GP包围和/或围绕液晶面板LCP的侧表面和边缘型背光单元的侧表面，并且通过插入在液晶面板LCP与光学片材OPT之间来支撑液晶面板LCP。在盖底部CB与光导LG之间，反射片材REF被设置为将从扩散板DIFF和/或光学片材OPT泄露的背光反射到液晶面板LCP。顶部壳体TC围绕液晶面板LCP的上边缘和导板GP的侧表面。
如上所述，液晶显示器作为非自发光显示器的一个示例，应具有背光单元。背光单元将被配置为给出在液晶面板的整个表面上均匀分布的背光。因此，存在用于将来自点光源或线光源的光转换成来自面光源的光的各种光学装置和/或构件。进一步地，考虑到这些光学装置和/或构件的光学特性和结构，背光单元将具有一定厚度。虽然包括液晶显示器的平板型显示器比类似于CRT(即，阴极射线管)的常规显示器显著地更薄，但是需要用于开发适用于更薄且更低功耗的显示装置的新型背光单元的更先进的技术。
根据如上所述的现有技术的光系统可以被应用在诸如液晶显示器的非自发光显示器中的背光单元中。背光单元被设置在液晶显示器的后侧，以用于将背光提供到观察者所位于的前侧。背光单元被设计为采用均匀分布的亮度向前方照射背光。
在多数情况下，液晶显示器向能够观看显示器的前表面的所有人提供视频信息。然而，在一些情况下，液晶显示器可以被设计为将其视频信息提供给位于显示器的正前方的特定人。以电视机或户外信息显示器为例，优选的是将显示器设计为向尽可能多的公众人群提供良好的视频质量。在这种情况下，背光单元将具有180度的宽视角和在显示器的整个表面上的均匀亮度分布特性。相反，对于个人便携式显示器而言，优选的是可以选择显示器以在隐私模式下操作，在该隐私模式下，显示器能够将视频信息仅提供给拥有该装置的个人。多数背光单元无法选择性地被控制为隐私模式(在窄视角下运行)和一般模式(在宽视角下运行)。
在隐私模式与一般模式之间进行选择的唯一方法是将隐私光学膜附接到显示器表面上或者将隐私光学膜从显示器表面上拆下。更详细地，当将隐私光学膜设置在液晶显示器的前表面上时，可以在显示信息仅能被位于显示器的正前方的个人观察到的隐私模式下使用显示器。在这种情况下，如果显示器具有诸如触摸面板的特定附加装置，则隐私光学膜被添加到该附加装置上，使得该附加装置可能无法正常地运行。进一步地，对于用户而言，管理隐私光学膜多少有些令人厌烦或不容易。
发明内容
为克服上述缺点，本公开的目的在于提出一种应用于平板显示器的超薄膜型背光单元。本公开的另一目的在于提出一种针对用户能够选择窄视角模式和宽视角模式的平板显示器的超薄膜型背光单元。本公开的又一目的在于提出一种可以被应用于能够自由地选择窄照射角(针对搜索光系统)和宽照射角(针对一般光系统)的多用途光系统的超薄膜型背光单元。
为了实现上述目的，本公开提出了一种薄膜型背光单元，该薄膜型背光单元包括：导光膜、光照射器、第一光源和光准直器。所述导光膜包括被限定在一侧处的光进入部、从所述一侧延伸至所述一侧的相反侧的导光部以及被限定在一个平面上的光照射部。所述光照射器被设置在所述光照射部上。所述第一光源被设置成面向所述光进入部。所述光准直器被设置在所述光进入部上以面向所述第一光源。所述光准直器从所述第一光源接收扩展光，将所述扩展光转换成准直光以及将所述准直光提供给所述光进入部。
在一种实施方式中，所述光准直器包括：水平锥形部和垂直楔形部。所述水平锥形部被设置在所述第一光源附近。所述水平锥形部在水平面上准直来自所述第一光源的所述入射光。所述垂直楔形部从所述水平锥形部延伸。所述垂直楔形部在垂直面上准直来自所述第一光源的所述入射光。所述水平锥形部包括：光入射面、顶部表面和底部表面以及两个侧面。所述光入射面靠近所述第一光源，并且具有与所述第一光源的尺寸相对应的高度和宽度。所述顶部表面和所述底部表面从所述光入射面向一个方向延伸预定距离并且具有预定扩展角。所述两个侧面被限定为从所述光入射面延伸所述预定距离并且具有相同的高度。所述垂直楔形部包括倾斜表面，所述倾斜表面从所述水平锥形部沿着所述一个方向延伸，在所述倾斜表面中，随着沿着所述垂直楔形部的长度从所述顶部表面向所述底部表面会聚，所述高度线性地减小。
在一种实施方式中，所述导光部从所述一侧向所述相反侧传播所述准直光。随着所述准直光的传播，所述导光部在面向所述一个平面的相反平面处全反射所述准直光。所述导光部在所述一个平面处向所述光照射器折射一些所述准直光，以从所述导光膜输出所述一些准直光，并且向所述相反平面反射其它的所述准直光。
在一种实施方式中，该背光单元还包括第二光源。所述第二光源被设置成面向各个所述水平锥形部之间的空隙。在一种情况下，所述背光单元还包括光耦合器，所述光耦合器被横向地设置在空隙中的所述光准直器的附近，其中，所述第二光源被设置成面向所述光耦合器。在另一种情况下，该背光单元还包括反射器，所述反射器被设置在顶部表面和底部表面中的至少一个上。
本公开提出了一种能够很容易地应用于诸如液晶显示器的非自发光平板显示器的超薄膜型背光单元。此外，本公开提出了一种能够在具有宽视角的一般模式和具有窄视角的隐私模式下选择性地进行操作的背光单元。能够选择性地在隐私模式下使用根据本公开的背光单元，而无需液晶显示器上的任何附加光学膜。因此，在具有触摸面板功能的液晶显示器中，能够选择隐私模式和一般模式，而没有使用触摸面板功能的任何障碍。另外，本公开提出了一种能够根据使用环境或目的在一般光模式和搜索光模式下选择性地进行操作的光系统。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书中且构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本描述一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1是例示根据现有技术的具有包括发光二极管阵列作为光源的直下型背光单元的液晶显示器的结构的截面图。
图2是例示根据现有技术的具有包括发光二极管阵列作为光源的边缘型背光单元的液晶显示器的结构的截面图。
图3是例示根据本公开的第一实施方式的超薄膜型背光单元的结构的示图。
图4是例示根据本公开的第一实施方式的光准直器与光源之间的关系的立体图。
图5是例示根据本公开的第一实施方式的光准直器的结构的平面图。
图6是例示根据本公开的第一实施方式的光准直器的结构的侧视图。
图7是在XY平面上例示根据本公开的第一实施方式的光准直器的水平锥形部分中的光路的水平平面图。
图8是在XZ平面上例示根据本公开的第一实施方式的光准直器的垂直楔形部分中的光路的垂直平面图。
图9是在XZ平面上例示根据本公开的第一实施方式的背光单元中的光路的垂直侧视图。
图10是在XY平面上例示根据本公开的第一实施方式的背光单元中的光路的水平侧视图。
图11是在XY平面上例示根据本公开的第一实施方式的在光入射部、导光部和光照射部处的光路的变化的平面图。
图12是例示根据本公开的第二实施方式的超薄膜型背光单元的结构的侧视图。
图13是例示根据本公开的第三实施方式的超薄膜型背光单元的结构的平面图。
图14A和图14B是例示根据本公开的第四实施方式的超薄膜型背光单元的结构的视图。
具体实施方式
参照附图，我们将对本公开的优选实施方式进行说明。相同的参考标记贯穿详细描述指示相同的元件。然而，本公开不受这些实施方式的限制，而是在不改变技术精神的情况下能够适用于各种变化或修改。在下面的实施方式中，通过考虑说明的容易度来选择元件的名称，从而它们可能与实际名称不同。
<第一实施方式>
图3是例示根据本公开的第一实施方式的超薄膜型背光单元的结构的示图。在图3中，如从薄膜型背光单元的上侧所见，上部是平面图，并且如从侧面所见，下部是侧视图。方便起见，注意在附图的一个角落处有坐标图。
参照图3，根据本公开的第一实施方式的超薄膜型背光单元包括导光膜LGF、光源阵列LSA、光准直器WLC、粘合层AH和光照射器VHOE。导光膜LGF包括光进入部LIN、导光部LWG和光照射部LOT。被限定在导光膜的一侧处的光进入部LIN向导光膜LGF发送从光源提供的光。导光部LWG在导光膜LGF的所有区域的大部分区域上分布并传播来自光进入部LIN的入射光。即，导光部LWG从导光膜LGF的一侧延伸至光进入部LIN的相反侧。光照射部LOT被限定在一个平面(即，顶面)上。光照射部LOT通过导光膜LGF的顶面输出均匀分布在顶面区域上的背光。
光源阵列LSA被设置在导光膜LGF的光进入部LIN的附近。特别地，光源阵列LSA被设置成面对光准直器WLC，以用于向光准直器WLC提供光。光源阵列LSA包括多个光源LS以及具有按照特定阵列方式的多个光源LS和用于向光源LS提供电力的电路的光源板LB。
我们将对光源阵列LSA进行详细说明。根据本公开的第一实施方式的背光单元是从面光源照射准直光的用于提供定向光的超薄膜型装置。可以优选的是，光源LS是用于提供准直光的光源。例如，光源LS包括激光二极管。然而，激光二极管应用于通用器件是非常昂贵的，并且其可能产生极多的热。此外，将激光二极管应用于通用背光单元是非常困难的。因此，在本公开的第一实施方式中，优选的是，价格便宜且产生相对较低的热的一般发光二极管可以被用于光源LS。而且，需要来自光源LS的光将被配置成是准直的。
正常的发光二极管可能不提供准直光，而是具有60～150度的扩展角的扩展(或“发散”)光。当使用扩展光时，光损失可能较高。即使能够应用用于减少扩展光的损失的各种方法，光的损失也将是不可避免的。对于大面积液晶显示器或户外液晶显示器，应保证更高的亮度。要做到这一点，优选的是包括多个光源LS。
考虑到上述情况，光源阵列LSA可以包括以阵列排布的方式设置的多个光源LS。例如，光源阵列LSA可以包括光源板LSB和以特定间隔沿着一条水平线在光源板LSB的表面上排布的多个光源LS。虽然没有在附图中示出，但是光源板LSB可以包括用于向光源LS供应电力和信号的布线和/或驱动电路。存在多种类型的电路板或驱动电路，从而在本说明书中将不会提及详细的说明。
针对光源阵列LSA中的光源LS的排布方式可以是各种各样的。最重要的事情是：保证足够亮度的光量，并且扩展光被转换和改变成准直光。因此，优选的是，排布方式是通过导光膜LGF的结构或光学功能和/或特性来决定的。设计者可以根据下面说明的导光膜LGF的物理结构和光学特性来不同地应用光源LS的排布方式。
导光膜LGF的光进入部LIN从设置在光源阵列LSA上的光源LS接收光。来自光源LS的光被照射和/或扩展为中心轴在光的方向上的角型。例如，从光源LS照射的光可以进入到从光方向的轴线起在一侧方向上具有60-120度的扩展角的导光膜LGF中。为了将从光源LS提供的扩展光改变或转换成准直光，在本公开中提出了光准直器WLC。
在导光膜LGF的光进入部LIN处，设置有光准直器WLC。具体地，光准直器WLC可以在光进入部LIN处通过粘合层AH被附接在导光膜LGF的上表面上。光准直器WLC是用于在水平面(XY平面)和垂直面(XZ平面)二者上将从光源LS供应的光转换和/或改变成准直光的光学元件。具体地，光准直器WLC从光源LS接收扩展光，将扩展光转换成准直光，并且向光进入部LIN提供该准直光。水平锥形部HWD和垂直楔形部VWD通过具有比光准直器WLC的折射率更低的折射率的粘合层AH被附接在导光膜LGF的光进入部LIN上。在一些情况下，光吸收器LA还可以被附接在导光膜LGF的底部表面下方，以面对光准直器WLC。光吸收器LA是用于吸收或消除从光准直器WLC泄漏的任何光的光学元件。泄漏光可以是可能会阻碍光的准直特性的漫反射光。
通过光准直器WLC的准直光进入具有入射角的导光膜LGF的导光部LWG中。导光部LWG是用于在准直光没有任何损失的情况下从光进入部LIN接收准直光以及将该准直光发送给光进入部LIN的相反侧的元件。导光部LWG是导光膜LGF的所有部分中的大部分。在导光部LWG的上表面上，设置了光照射器VHOE。优选的是，光照射器VHOE具有比导光部LWG的折射率更低的折射率。具体地，导光膜LGF中的光将在导光膜LGF的底部表面处通过内部全反射来进行传播。在导光膜LGF的上表面处，随着光的传播，大部分光将根据全反射条件来进行反射，并且一些部分的光将被折射并且从导光膜LGF射出。因此，优选的是，光照射器VHOE的折射率高于空气的折射率且低于导光膜LGF的折射率。
随着光通过导光膜LGF进行传播，光照射器VHOE从导光膜LGF中提取并照射出一些部分的光。通过被附接在导光膜LGF的上表面上，光照射器VHOE提供与导光膜LGF的表面基本上垂直的背光。而且，优选的是，光照射器VHOE提供在导光膜LGF的整个表面上具有均匀发光分布的背光。为此，优选的是，光照射器VHOE将被配置成具有可变的光提取效率，所述可变的光提取效率从设置有光进入部LIN的一侧至相反侧成指数地增大。
迄今为止，参照图3，我们对根据本公开的第一实施方式的超薄膜型背光单元的整体结构和操作进行了说明。下文中，参照图4至图11，我们将详细地对根据第一实施方式的超薄膜型背光单元的每个元件进行说明。
参照图4至图6，我们将对根据本公开的第一实施方式的在超薄膜型背光单元中所包括的光准直器WLC的结构进行说明。图4是例示根据本公开的第一实施方式的光准直器与光源之间的关系的立体图。图5是例示根据本公开的第一实施方式的光准直器的结构的平面图。图6是例示根据本公开的第一实施方式的光准直器的结构的侧视图。
根据本公开的第一实施方式的超薄膜型背光单元的光准直器WLC包括光入射面LIS、水平锥形部HWD和垂直楔形部VWD。光入射面LIS面对光源LS。水平锥形部HWD在水平面(XY平面)上对穿过光入射面LIS的入射光进行准直。垂直楔形部VWD在垂直面(XZ平面)上对入射光进行准直。入射光是指从光源LS提供的扩展光。
优选的是，光入射面LIS具有与光源LS的光照射面的表面相对应的尺寸。例如，考虑到光源LS的尺寸，光入射面LIS可以具有以下方形形状：其高度和宽度均可以为0.4mm。另外，其可以具有以下矩形形状：其高度可以为0.9mm且宽度可以为0.6mm。在下文中，我们将对方形(0.4mm×0.4mm)形状的情况进行说明。
水平锥形部HWD具有在水平平面(XY平面)上离光入射面LIS具有第一距离的以特定扩展角对侧表面进行扩展的V形形状、楔形形状或漏斗形形状。在其间，在垂直平面(XZ平面)上，其具有按照相同高度沿着第一距离延伸(不是扩展)的薄片型。水平锥形部HWD的水平扩展角(2φ)可以由设计者不同地决定。考虑到大部分制造的液晶显示器的尺寸，水平扩展角(2φ)优选可以为12～15度。例如，水平锥形部HWD可以具有沿着10mm距离(或长度)从0.4mm×0.4mm(高度×宽度)的光入射面LIS至0.4mm×2.8mm(高度×宽度)的矩形表面的矩形截棱锥。即，水平锥形部HWD的水平扩展角(2φ)可以约为13.7度。
垂直楔形部VWD从水平锥形部HWD延伸和/或被链接至水平锥形部HWD。在水平面(XY平面)上，垂直楔形部VWD可以以具有相同宽度的第二距离延伸。在其间，在垂直面(XZ平面)上，上(或“顶”)面沿着第二距离(或长度)从光入射面LIS的上表面向下(或“底”)表面会聚(倾斜)。垂直倾斜角(θ)可以由设计者不同地决定。考虑到导光膜LGF的折射率以及在导光膜LGF的底表面处的内部全反射角度，垂直倾斜角(θ)优选可以为3～6度。
例如，垂直楔形部VWD的截面形状为以下的直角三角形形状：其高度为0.4mm以及底边为6mm。垂直楔形部VWD可以具有起始于水平锥形部HWD的端部并且垂直倾斜角(θ)约为3.8度的楔形形状。另外，垂直楔形部VWD可以具有高度为0.4mm以及底边为4.0mm的直角三角形形状。在这种情况下，垂直楔形部VWD可以具有起始于水平锥形部HWD的端部并且垂直倾斜角(θ)约为5.7度的楔形形状。在下文中，方便起见，我们对垂直楔形部VWD的截面图具有高度为0.4mm以及底边为5.0mm的直角三角形形状的情况进行说明。在这种情况下，垂直倾斜角(θ)可以为4.5度或更小。
随着垂直倾斜角(θ)变得越小，垂直面上的准直特性变得越好。考虑到垂直楔形部VWD的物理形状，优选的是，垂直倾斜角(θ)约为4度。因此，方便起见，我们将对垂直倾斜角(θ)为4度的实施方式进行说明。
多个水平锥形部HWD可以沿着Y轴按照特定间隙来进行排布。换言之，沿着垂直楔形部VWD的一侧连续地设置多个水平锥形部HWD。所述一侧的方向(Y轴)垂直于X轴的方向。因此，水平锥形部HWD可以具有一系列多个三角形从垂直楔形部VWD的一侧分支出来的锯齿形形状。
接下来，参照图7和图8，我们将对根据本公开的第一实施方式的超薄膜型背光单元的光准直器WLC的光学功能进行说明。图7是在XY平面中例示在根据本公开的第一实施方式的光准直器的水平锥形部中的光路的水平面图。图8是在XZ平面中例示在根据本公开的第一实施方式的光准直器的垂直楔形部中的光路的垂直平面图。
这里，通过采用提供扩展光的光源LS，我们使用包括水平锥形部HWD和垂直楔形部VWD的光学元件来产生准直光。该光学元件被认为是“光准直器WLC”。虽然由本公开配置的准直光并不是完美地准直，但该准直光具有非常窄的扩展范围，足以与完美的准直光(诸如激光)具有非常相似的光学性质。因此，我们将由本公开所配置的光看作是“准直光”。
参照图7，我们将对通过水平锥形部HWD的光路的变化进行说明。来自光源LS的(入射)光10进入水平锥形部HWD。在水平面(XY平面)上，入射光10为距离光方向的轴线具有特定扩展角的扩展光。水平锥形部HWD具有沿着水平扩展角(2φ)延伸的两个侧表面SL。即，两个侧表面SL中的各个侧表面距离水平线HL具有水平倾斜角(φ)。朝向具有水平倾斜角(φ)的侧表面SL的具有α度入射角的入射光10被侧表面SL反射，使得该入射角可以通过水平倾斜角(φ)被改变为(α+2φ)。入射光10的入射角α为在朝向水平线HL的方向上与垂直线VHL之间的角度。入射光10遇到具有倾斜角φ的侧表面SL，并且然后被改变为反射光20。反射光20相对于侧表面SL的反射角将是α+φ，即在朝向侧表面SL的方向上与垂直线VSL之间的角度。在其间，在朝向水平线HL的方向上反射光20与垂直线VHL之间的入射角将是(α+2φ)。因此，入射光10的入射角在被侧表面SL反射后被改变为向水平线HL会聚(其表示“准直”)。
在入射光10当中，所有具有小于在水平锥形部HWD的侧表面SL处的全反射条件的入射角的光被侧表面SL反射，从而转到光方向(X轴)。具有大于全反射条件的入射角的一些光被反射，且其它的光可能从水平锥形部HWD中泄漏出。由于这两个侧表面具有20度或更小的水平扩展角(2φ)并且水平锥形部HWD具有比空气更高的折射率，所以可以最小化泄漏的光量。如上所述，被侧表面SL反射的光20的入射角随着多次被反射而变小。因此，入射光10在水平面(XY平面)上具有小于15度的水平照射角(Hrad_ang)。即，反射光20将为满足以下条件的水平准直光：水平照射角(Hrad_ang)<15度。
接下来，参照图8，我们将对通过垂直楔形部VWD的光路的变化进行说明。水平照射角(Hrad_ang)被水平锥形部HWD控制为小于15度的水平准直光20进入垂直楔形部VWD。垂直楔形部VWD包括水平表面HS和倾斜表面CS。在垂直面(XZ平面)上，水平准直光20还没有被准直或者其扩展角还没有被控制在窄范围内。然而，通过倾斜表面CS，水平准直光20在垂直面(XZ平面)上可以是垂直准直光100。
图8示出了水平准直光20如何被转换成垂直准直光100。例如，倾斜表面CS的倾斜角度约为4度，在水平准直光20当中的水平光可以被倾斜表面CS反射三次，并且然后从光准直器WLC中以74度或更小的入射角(或折射角)射出。在其间，在水平准直光20当中的扩展光可以被倾斜表面CS反射一次或两次，并且然后从光准直器WLC中以66度或更大的入射角(或折射角)射出。
因此，来自光源LS的入射光10被光准直器WLC的水平锥形部HWD在水平面(XY平面)上转换成具有15度或更小的扩展角的水平准直光20。之后，水平准直光20被垂直楔形部VWD在垂直面(XZ平面)上转换成具有约70度的准直角Vcol的垂直准直光100。这里，垂直准直光100在垂直面以及水平面上被准直。即，通过光准直器WLC，来自一般LED光源的发散光可以被改变或转换成水平-垂直准直光100。水平-垂直准直光进入导光膜LGF的光进入部LIN。
这里，由于水平面上的扩展角范围小于13度以及垂直面上的扩展角范围小于10度，所以可以确定的是，光在水平面和垂直面二者上被准直。尽管其没有像激光那样被完美地准直，但我们根据各种光学实验证实或确定了本公开的水平-垂直准直光具有与激光基本上相同的性质。因此，当光的扩展角在水平面和垂直面上被控制在15度以内时，我们可以说光被准直了。
以下，参照图9和图10，我们将对根据本公开的第一实施方式的光在导光膜中从光进入部通过导光部到光照射部的概况和/或过程进行说明。图9是在XZ平面中例示根据本公开的第一实施方式的背光单元中的光路的垂直侧视图。图10是在XY平面中例示根据本公开的第一实施方式的背光单元中的光路的水平侧视图。
参照图9，通过光准直器WLC的水平-垂直准直光100(或“准直光”)通过光进入部LIN进入导光膜LGF。这里，准直光100的入射角Vcol约为70度。优选的是，准直光100的入射角Vcol大于在导光膜LGF的底表面处的内部全反射角TLGF-AIR。为了当准直光100进入导光膜LGF时保持该条件，优选的是，导光膜LGF的折射率等于或小于光准直器WLC的折射率。
例如，当光准直器WLC和导光膜LGF具有相似的折射率时，准直光100在从光准直器WLC进入导光膜LGF时不会被折射。即，准直光100的入射角Vcol在穿过导光膜LGF的顶(或“上”)表面时被维持或没有被改变太多。然后，在导光膜LGF中，准直光100以相同的入射角Vcol到达导光膜LGF的底表面。由于准直光100的入射角Vcol大于在导光膜LGF的底表面处的内部全反射角TLGF-AIR，所以准直光100的所有部分都被反射。反射光200到达导光膜LGF的上表面。
当光准直器WLC的折射率大于导光膜LGF的折射率时，准直光100在导光膜的顶表面处被折射以使准直光100的入射角Vcol变大。即，准直光100的入射角Vcol具有比在导光膜LGF的底表面处的内部全反射角TLGF-AIR更大的值。因此，在导光膜LGF的底表面处，准直光100的所有部分全部被全反射。反射光200到达导光膜LGF的上表面。优选地，在没有任何损失的情况下，反射光200被传播至导光膜LGF的设置有光照射器VHOE的顶表面。
为了使准直光100的入射角Vcol大于在导光膜LGF的底表面处的内部全反射角TLGF-AIR，优选适当地调整或选择在光准直器WLC与导光膜LGF之间的粘合层AH的折射率。例如，粘合层AH可以具有比光准直器WLC的折射率更低的折射率。在这种情况下，准直光100在穿过粘合层AH时被折射，并且在进入导光膜LGF中时被再次折射。由准直器WLC、粘合层AH和导光膜LGF之间的折射率差决定的准直光100的最终入射角可以稍微大于70度的准直光100的入射角Vcol。
反射光200到达导光膜LGF的顶表面。在导光膜LGF的顶表面上，附接了光照射器VHOE。光照射器VHOE是一种具有比空气更大的折射率的光学膜。因此，在导光膜LGF与光照射器VHOE之间的界面处，一些反射光200被折射，并且然后作为折射光300进入光照射器VHOE。其它部分的反射光200被反射到导光膜LGF中。这里，当光照射器VHOE的折射率低于导光膜LGF的折射率时，所有反射光200中的大部分被反射到导光膜LGF中，并且少量的反射光200可以作为折射光300被折射到光照射器VHOE中。因此，优选的是，准直光100的入射角Vcol小于导光膜LGF与光照射器VHOE之间的内部全反射角TLGF_VHOE。
进入光照射器VHOE中的折射光300可以被光照射器VHOE进一步折射，以便成为几乎与导光膜LGF的顶表面垂直并且出射到空气的背光400。在光照射器VHOE的所有表面上，从根据本公开的背光单元提供背光400的总和。
在导光膜LGF与光照射器VHOE之间的界面处反射的反射光200在导光膜LGF的底表面处再次被全反射。上述光路再次被执行。因此，通过光照射器VHOE提取出一些反射光200并且其它反射光被反射到导光膜LGF中。因此，当反射光200从设置有光进入部LIN的一侧到相反侧在导光膜LGF中传播时，一些部分的反射光200被提取以作为背光400。
为了完全满足上述光路，各个元件的光学性质非常重要。例如，优选的是，导光膜LGF由折射率为1.40至1.55中之一的透明膜制成。光准直器WLC优选是由折射率为1.41至1.57中之一并且稍微高于导光膜LGF的折射率的透明膜制成。而且，优选的是，用于将光准直器WLC附接在导光膜LGF上的粘合层AH包括折射率为1.35至1.42中之一的粘合材料。特别地，粘合层AH的折射率优选地稍微低于光准直器WLC的折射率。在其间，粘合层AH的折射率可以等于或低于导光膜LGF的折射率。然而，需要使准直光100的入射角变得更大。优选的是，粘合层AH的折射率高于导光膜LGF的折射率。而且，优选的是，光照射器VHOE的折射率为1.35至1.50中之一。光照射器VHOE的折射率优选低于导光膜LGF的折射率。
参照图10，从光源LS提供的大部分光进入水平锥形部HWD中以便被水平准直。这里，一些部分的光可能会从水平锥形部HWD中泄漏出而成为泄漏光211。泄漏光211在水平准直范围之外。进入到导光膜LGF中，泄漏光211可以被反射至导光膜LGF的顶表面，并且然后其可能成为阻碍形成具有特定方向性的背光400的关键要素之一。为了消除泄漏光211，优选的是，光吸收器LA被设置在导光膜LGF的底表面以下以与水平锥形部HWD对应，如图9所示。
接下来，参照图11，我们将在平面图中对根据第一实施方式的背光单元如何提供背光进行说明。图11是在XY平面上例示根据本公开的第一实施方式的在光入射部、导光部和光照射部处的光路的变化的平面图。
参照图11，来自光源LS的光通过光准直器WLC被转换成准直光100，并且然后该准直光100进入导光膜LGF中。光准直器WLC被配置成控制准直光100以具有满足在导光膜LGF与空气之间的界面处的内部全反射条件的入射角。随着从导光膜LGF的设置有光进入部LIN的一侧到相反侧重复全反射，准直光100可以在导光膜LGF内传播。
随着反射光200在导光膜LGF内传播，一定量的反射光200被逐渐地提取并且通过光照射器VHOE被提供为背光400。光照射器VHOE可以是包括体光栅图案或全息图案的透明膜。例如，光照射器VHOE可以具有体光栅图案或全息图案，该体光栅图案或全息图案具有在光照射器VHOE的所有表面上均匀分布的光照射效率。具体地，当在光照射器VHOE的与光进入部LIN最近的部分处光照射器VHOE的光辐射效率为3％时，3％的反射光200被提取为背光400，以及97％被反射到导光膜LGF中以作为反射光200。接下来，97％的反射光200从导光膜LGF的底表面被全反射。然后，97％中的3％(即，原始光(准直光100)的2.9％)被提取为背光400。
通过这种方式，随着到达光进入部LIN的相反侧，背光400的亮度可能会逐渐地变暗。然而，如图11所示，来自光源LS的准直光100的各反射光200彼此交叠。而且，随着从光进入部LIN到达相反侧，该交叠区域越来越大。因此，随着反射光200通过全反射传播而变暗(或“减少”)的光量可以通过各个反射光200的交叠来补偿。因此，背光400的亮度(或“照度”)可以在光照射器VHOE的所有表面区域上均匀地分布。
在以下情况下：随着反射光200的交叠，背光400的亮度无法被配置为均匀分布，则优选的是，随着从设置有光进入部LIN的一侧到相反侧，光照射器VHOE的光提取效率逐渐增大。例如，在体光栅图案被包括进光照射器VHOE中的情况下，体光栅图案的密度从光进入部LIN侧到相反侧可以逐渐变大。在这种情况下，逐渐增大的轮廓(profile)可以是线性增大的轮廓或成指数增大的轮廓。
再例如，在光照射器VHOE包括全息图案的情况下，全息图案被记录为具有根据离光进入部LIN的距离而可变的提取效率。具体地，随着与光进入部LIN间隔开，全息图案可以被记录为具有线性增大的光提取效率或成指数增大的光提取效率。
在光照射器VHOE由具有全息图案的透明膜制成的情况下，“光提取功能”、“光偏转功能”和/或“光扩散功能”可以根据背光单元的目的而被选择性地组合，以便确保任何想要的功能。因此，使用全息图案是用于确保设计根据本公开的背光单元所需的高自由度的更容易的方法。
<第二实施方式>
在下文中，参照图12，我们将对根据本公开的第二实施方式的超薄膜型背光单元进行说明。图12是例示根据本公开的第二实施方式的超薄膜型背光单元的结构的侧视图。
根据第二实施方式的超薄膜型背光单元的元件的基本结构与第一实施方式的超薄膜型背光单元的元件的基本结构非常相似。主要区别可以在于光准直器WLC的位置上。
参照图12，根据本公开的第二实施方式的超薄膜型背光单元包括导光膜LGF、光源阵列LSA、光准直器WLC、粘合层AH和光照射器VHOE。导光膜LGF包括光进入部LIN、导光部LWG和光照射部LOT。光进入部LIN向导光膜LGF发送从光源提供的光。导光部LWG在导光膜LGF的所有区域的大部分区域上分布并传播来自光进入部LIN的入射光。光照射部LOT通过导光膜LGF的上表面输出在该表面区域上均匀分布的背光。
光源阵列LSA被设置在导光膜LGF的光进入部LIN附近。特别地，光源阵列LSA被设置成向光准直器WLC提供光。光源阵列LSA包括多个光源LS以及具有按照特定阵列方式的多个光源LS和用于向光源LS提供电力的电路的光源板LB。
在导光膜LGF的光进入部LIN处，设置有光准直器WLC。具体地，光准直器WLC可以在光进入部LIN处通过粘合层AH被附接在导光膜LGF的上表面上。光准直器WLC是用于在水平面(XY平面)和垂直面(XZ平面)二者上将从光源LS供应的光转换和/或改变为准直光的光学元件。
根据本公开的第二实施方式的超薄膜型背光单元的光准直器WLC包括光入射面LIS(与第一实施方式相同)、水平锥形部HWD和垂直楔形部VWD。光入射面面向光源LS。水平锥形部HWD在水平面(XY平面)上对穿过光入射面LIS的入射光进行准直。垂直楔形部VWD在垂直面(XZ平面)上对入射光进行准直。当入射光进入光准直器WLC的水平锥形部HWD中时，一些入射光可能会从水平锥形部HWD中泄漏出。为了防止这些泄漏的光进入导光膜LGF中，仅光准直器WLC的垂直楔形部VWD被附接在导光膜LGF的端部上。换言之，水平锥形部HWD没有被附接在导光膜LGF上，而是被设置在导光膜LGF的外部。
通过光准直器WLC的准直光进入具有窄入射角范围的导光膜LGF的导光部LWG中。导光部LWG是用于在准直光没有任何损失的情况下接收来自光进入部LIN的准直光并且将该准直光发送至光进入部LIN的相反侧的元件。导光部LWG是导光膜LGF的所有部分中的大部分。在导光部LWG的上表面上，设置有光照射器VHOE。优选的是，光照射器VHOE具有比导光部LWG的折射率更低的折射率。具体地，导光膜LGF中的光将在导光膜LGF的底表面处通过内部全反射来进行传播。在导光膜LGF的上表面处，随着光的传播，大部分光将根据全反射条件来进行反射，且一些部分的光将被折射并从导光膜LGF中射出。因此，优选的是，光照射器VHOE的折射率高于空气的折射率且低于导光膜LGF的折射率。
随着光通过导光膜LGF进行传播，光照射器VHOE从导光膜LGF中提取并照射出一些部分的光。通过被附接在导光膜LGF的上表面上，光照射器VHOE提供基本上与导光膜LGF的表面垂直的背光。而且，优选的是，光照射器VHOE提供在导光膜LGF的整个表面上具有均匀发光分布的背光。为此，优选的是，光照射器VHOE将被配置成具有可变的光提取效率，所述可变的光提取效率从设置有光进入部LIN的一侧到相反侧成指数地增大。
<第三实施方式>
在第一实施方式和第二实施方式中，我们说明了(尤其聚焦于)提供视角被控制的背光(我们称其为“受控视角背光”)的超薄膜型背光单元。根据第一实施方式和第二实施方式，背光单元将扩展光改变成准直光，从而其可以提供视角被控制的背光。例如，背光单元可以仅在针对特定用户的特定区域内提供背光。在该背光单元被应用于液晶显示器的情况下，该液晶显示器仅用于用户可以识别视频信息的隐私模式。
对于一般目的，液晶显示器还可以包括用于一般模式的常规背光单元。在本公开中，我们提出了可以由用户选择一般模式和隐私模式的一种背光单元。
以下，参照图13，我们将对本公开的第三实施方式进行说明。根据本公开的第三实施方式的超薄膜型背光单元具有选择宽视角模式(或“一般模式”)和窄视角模式(或“隐私模式”)的特性。我们称之为“视角可切换背光单元”。图13是例示根据本公开的第三实施方式的超薄膜型背光单元的结构的平面图。
参照图13，根据本公开的第三实施方式的超薄膜型背光单元包括导光膜LGF、光源阵列LSA、光准直器WLC、光耦合器LC、粘合层AH和光照射器VHOE。导光膜LGF包括光进入部LIN、导光部LWG和光照射部LOT。光进入部LIN将从光源提供的光发送给导光膜LGF。导光部LWG在导光膜LGF的所有区域中的大部分区域上分布并传播来自光进入部LIN的入射光。光照射部LOT通过导光膜LGF的上表面输出均匀分布在该表面区域上的背光。
光源阵列LSA被设置在导光膜LGF的光进入部LIN附近。特别地，光源阵列LSA包括第一光源LS1、第二光源LS2和光源板LSB。第一光源LS1将光提供给光准直器WLC。第二光源LS2将光提供给光耦合器LC。在光源板LSB上，第一光源LS1和第二光源LS2以特定阵列方式被安装。而且，光源板LSB包括用于向第一光源LS1和第二光源LS2提供电力的电路。
在导光膜LGF的光进入部LIN处，设置有光准直器WLC。具体地，光准直器WLC可以在光进入部LIN处通过粘合层AH被附接在导光膜LGF的上表面上。光准直器WLC是用于在水平面(XY平面)和垂直面(XZ平面)二者上将从第一光源LS1供应的光转换和/或改变为准直光的光学元件。
如同第一实施方式和第二实施方式，根据本公开的第三实施方式的超薄膜型背光单元的光准直器WLC包括光入射面LIS、水平锥形部HWD和垂直楔形部VWD。光入射面LIS面向第一光源LS1。各个第一光源LS1被设置在水平锥形部HWD的各个光入射面LIS处。水平锥形部HWD在水平面(XY平面)上对穿过光入射面LIS的入射光进行准直。垂直楔形部VWD在垂直面(XZ平面)上对入射光进行准直。
光耦合器LC聚集来自第二光源LS2的光，并将该光提供给导光膜LGF。不同于光准直器WLC，光耦合器LC并不准直光，而是聚集扩展光并将其提供给导光膜LGF的光进入部LIN。
光耦合器LC可以具有占据光准直器WLC的各个水平锥形部HWD之间的空隙的三角板形状。第二光源LS2与第一光源LS1可以是相同类型的发光二极管。来自第一光源LS1的光通过光准直器被转换成准直光。即使与来自第一光源LS1的光具有相同的性质，来自第二光源LS2的光也不会被光耦合器LC进行准直，而是仅传输到导光膜LGF的光进入部LIN中。
通过光准直器WLC的准直光进入具有窄入射角范围的导光膜LGF的导光部LWG中。导光部LWG是用于在准直光没有任何损失的情况下接收来自光进入部LIN的准直光并且将该准直光发送至光进入部LIN的相反侧的元件。导光部LWG是导光膜LGF的所有部分中的大部分。在导光部LWG的上表面上，设置有光照射器VHOE。优选的是，光照射器VHOE具有比导光部LWG的折射率更低的折射率。具体地，导光膜LGF中的光将在导光膜LGF的底表面处通过内部全反射来进行传播。在导光膜LGF的上表面处，随着光的传播，大部分光将根据全反射条件来进行反射，且一些部分的光将被折射并从导光膜LGF中射出。因此，优选的是，光照射器VHOE的折射率高于空气的折射率且低于导光膜LGF的折射率。
随着光通过导光膜LGF进行传播，光照射器VHOE从导光膜LGF中提取并照射出一些部分的光。通过被附接在导光膜LGF的上表面上，光照射器VHOE提供基本上与导光膜LGF的表面垂直的背光。而且，优选的是，光照射器VHOE提供在导光膜LGF的整个表面上具有均匀发光分布的背光。为此，优选的是，光照射器VHOE将被配置成具有可变的光提取效率，所述可变的光提取效率从设置有光进入部LIN的一侧到相反侧成指数地增大。
本公开的第三实施方式提出了视角可切换的背光单元。换言之，第三实施方式提出了可以在窄视角与宽视角之间进行自由选择的超薄膜型背光单元。优选的是，光照射器VHOE具有各种光学功能以及优异的光学性质。例如，光照射器VHOE可以是具有体光栅图案或全息图案的透明膜。
根据本公开的第三实施方式的背光单元包括第一光源LS1和用于提供视角被控制的背光的光准直器WLC。而且，其包括第二光源LS2和用于提供具有宽视角的背光的光耦合器LC。当仅接通第一光源LS1时，光准直器WLC将来自第一光源LS1的光转换成准直光100。随着准直光100在导光膜LGF内传播，具有特定方向性的背光400通过光照射器VHOE输出，以在特定区域内提供该背光400。
当接通第二光源LS2时，来自第二光源LS2的光通过光耦合器LC被传输至导光膜LGF。被光耦合器LC传输的光没有被准直，而是具有光的原始光学性质。随着穿过导光膜LGF，没有任何方向性的背光通过导光膜LGF和光照射器VHOE输出。当背光单元用于一般用途时，可以仅接通第二光源LS2。在某些情况下，可以同时接通第二光源LS2和第一光源LS1二者。
<第四实施方式>
以下，参照图14A和图14B，我们将对本公开的第四实施方式进行说明。根据本公开的第四实施方式的超薄膜型背光单元具有选择宽视角模式(或“一般模式”)和窄视角模式(或“隐私模式”)的特性。图14A是例示根据本公开的第四实施方式的超薄膜型背光单元的结构的平面图。图14B是例示根据本公开的第四实施方式的超薄膜型背光单元的结构的侧视图。
参照图14A和图14B，根据本公开的第四实施方式的超薄膜型背光单元包括导光膜LGF、光源阵列LSA、光准直器WLC、反射器REF、粘合层AH和光照射器VHOE。导光膜LGF包括光进入部LIN、导光部LWG和光照射部LOT。光进入部LIN将从光源提供的光发送给导光膜LGF。导光部LWG在导光膜LGF的所有区域中的大部分区域上分布并传播来自光进入部LIN的入射光。光照射部LOT通过导光膜LGF的上表面输出均匀分布在该表面区域上的背光。
光源阵列LSA被设置在导光膜LGF的光进入部LIN附近。特别地，光源阵列LSA包括第一光源LS1、第二光源LS2和光源板LSB。第一光源LS1将光提供给光准直器WLC。第二光源LS2被设置成面向各个水平锥形部HWD之间的空隙并向该空隙提供光。在光源板LSB上，第一光源LS1和第二光源LS2以特定阵列方式被安装。而且，光源板LSB包括用于向第一光源LS1和第二光源LS2提供电力的电路。
在导光膜LGF的光进入部LIN处，设置有光准直器WLC。具体地，光准直器WLC可以在光进入部LIN处通过粘合层AH被附接在导光膜LGF的上表面上。光准直器WLC是用于在水平面(XY平面)和垂直面(XZ平面)二者上将从光源LS供应的光转换和/或改变为准直光的光学元件。
如同第一实施方式和第二实施方式，根据本公开的第三实施方式的超薄膜型背光单元的光准直器WLC包括光入射面LIS、水平锥形部HWD和垂直楔形部VWD。光入射面面向第一光源LS1。水平锥形部HWD在水平面(XY平面)上对穿过光入射面LIS的入射光进行准直。垂直楔形部VWD在垂直面(XZ平面)上对入射光进行准直。
第二光源LS2被设置成面向各个水平锥形部HWD之间的空隙。在第三实施方式中，光耦合器LC占据各个水平锥形部HWD之间的空隙。在第四实施方式中，该空隙保持为空白状态。该空隙具有倒锥形三角形形状，即水平锥形部HWD的颠倒形状。因此，作为没有被准直但具有扩展性的光，从第二光源LS2提供的光进入导光膜LGF的光进入部LIN。
第二光源LS2与第一光源LS1可以是相同类型的发光二极管。来自第一光源LS1的光通过光准直器被转换成准直光。即使与来自第一光源LS1的光具有相同的性质，来自第二光源LS2的光也不会被光耦合器LC进行准直，而是仅传输到导光膜LGF的光进入部LIN中。
当刚从第二光源LS2离开时，从第二光源LS2射出到空气中的光并没有遇到任何光学元件。因此，来自第二光源LS2的光为扩展光。即，这些光向包括右侧、左侧、上侧和下侧的所有方向扩展。到达右侧和左侧的光遇到水平锥形部HWD。由于按照空隙的角度观察的水平锥形部HWD的两侧具有倒锥形三角形形状，所以当进入到导光膜LGF中时，到达右侧和左侧的光的扩展性将会扩展得更宽。在其间，到达上侧和下侧的光可能会泄漏或成为噪声光。
为了防止到达上侧和下侧的光被泄漏或产生噪声光，优选的是，反射器REF分别被设置在上侧和下侧中的每一侧处。为易于附接反射器REF，优选的是，反射器REF被附接在光准直器WLC的水平锥形部HWD的顶部表面和底部表面上。优选地，选择涂覆有反射层的反射膜或反射片中的任一种作为反射器REF。
通过光准直器WLC的准直光进入具有窄入射角范围的导光膜LGF的导光部LWG中。导光部LWG是用于在准直光没有任何损失的情况下接收来自光进入部LIN的准直光并且将该准直光发送至光进入部LIN的相反侧的元件。导光部LWG是导光膜LGF的所有部分中的大部分。在导光部LWG的上表面上，设置有光照射器VHOE。优选的是，光照射器VHOE具有比导光部LWG的折射率更低的折射率。具体地，导光膜LGF中的光将在导光膜LGF的底表面处通过内部全反射来进行传播。在导光膜LGF的上表面处，随着光的传播，大部分光将根据全反射条件来进行反射，且一些部分的光将被折射并从导光膜LGF中射出。因此，优选的是，光照射器VHOE的折射率高于空气的折射率且低于导光膜LGF的折射率。
随着光通过导光膜LGF进行传播，光照射器VHOE从导光膜LGF中提取并照射出一些部分的光。通过被附接在导光膜LGF的上表面上，光照射器VHOE提供基本上与导光膜LGF的表面垂直的背光。而且，优选的是，光照射器VHOE提供在导光膜LGF的整个表面上具有均匀发光分布的背光。为此，优选的是，光照射器VHOE将被配置成具有可变的光提取效率，所述可变的光提取效率从设置有光进入部LIN的一侧到相反侧成指数地增大。
根据本公开的第四实施方式的背光单元包括第一光源LS1和用于提供视角被控制的背光的光准直器WLC。而且，其包括第二光源LS2和用于提供具有宽视角的背光的反射器REF。当仅接通第一光源LS1时，光准直器WLC将来自第一光源LS1的光转换成准直光100。随着准直光100在导光膜LGF内传播，具有特定方向性的背光400通过光照射器VHOE输出，以在特定区域内提供该背光400。
当接通第二光源LS2时，由于扩展性增强，所以来自第二光源LS2的光通过光准直器WLC的水平锥形部HWD被传输至导光膜LGF。随着穿过导光膜LGF，没有任何方向性的背光通过导光膜LGF和光照射器VHOE输出。当背光单元用于一般用途时，可以仅接通第二光源LS2。在某些情况下，可以同时接通第二光源LS2和第一光源LS1二者。
通过将根据本公开的实施方式的背光单元应用于液晶显示器，可以设计出与有机发光二极管显示器的厚度类似的总厚度非常薄的超薄膜型液晶显示器。由于超薄膜型背光单元选择性地提出了宽视角或窄视角，所以超薄膜型液晶显示器可以应用于更多种不同的电器。而且，应用于诸如单元内触摸面板类型或单元上触摸面板类型的嵌入触摸输入装置的液晶显示器，该液晶显示器可以选择性地在隐私模式或一般模式下进行操作，而不会对触摸操作有任何妨碍和/或阻碍。
尽管已参照附图详细地对本发明的实施方式进行了描述，本领域技术人员将理解的是，在不改变本发明的技术精神或本质特征的情况下，能够以其它特定形式来实现本发明。因此，应注意的是，上述实施方式在全部方面都仅是例示性的，且不被理解为限制本发明。本发明的范围通过所附权利要求书来限定，而不是通过本发明的详细描述来限定。在权利要求书的含义和范围内进行的全部变更或修改或者其等同物都应被理解为落入本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种背光单元，该背光单元包括：
导光膜，所述导光膜包括被限定在所述导光膜的一侧处的光进入部、从所述导光膜的所述一侧延伸至所述导光膜的所述一侧的相反侧的导光部以及被限定在所述导光膜的一个平面上的光照射部；
光照射器，所述光照射器被设置在所述光照射部上；
第一光源，所述第一光源被设置为靠近所述光进入部；以及
光准直器，所述光准直器被设置在所述光进入部上以面向所述第一光源，
其中，所述光准直器从所述第一光源接收扩展光，将所述扩展光转换成准直光以及将所述准直光提供给所述光进入部。
2.根据权利要求1所述的背光单元，
其中，所述导光膜的折射率等于或小于所述光准直器的折射率。
3.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述光准直器包括：
水平锥形部，所述水平锥形部被设置为靠近所述第一光源，其中，所述水平锥形部在水平面上对来自所述第一光源的所述扩展光进行准直；以及
垂直楔形部，所述垂直楔形部从所述水平锥形部延伸，其中，所述垂直楔形部在垂直面上对来自所述第一光源的所述扩展光进行准直。
4.根据权利要求3所述的背光单元，该背光单元还包括：
光吸收器，所述光吸收器被设置在所述导光膜的底部表面上以面向所述光准直器，
其中，所述水平锥形部和所述垂直楔形部通过粘合层被附接在所述导光膜的所述光进入部上，所述粘合层具有比所述光准直器的折射率更低的折射率。
5.根据权利要求3所述的背光单元，其中，仅所述光准直器的所述垂直楔形部通过粘合层被附接在所述导光膜的所述光进入部上，所述粘合层具有比所述光准直器的折射率更低的折射率，并且
其中，所述水平锥形部被设置在所述导光膜的外部。
6.根据权利要求3所述的背光单元，其中，所述水平锥形部包括：
光入射面，所述光入射面接近所述第一光源，并且具有与所述第一光源的尺寸对应的高度和宽度；
顶部表面和底部表面，所述顶部表面和所述底部表面从所述光入射面向一个方向延伸预定距离并且具有预定扩展角；以及
两个侧表面，所述两个侧表面被限定为从所述光入射面延伸所述预定距离并且具有相同的高度，并且
其中，所述垂直楔形部包括倾斜表面，所述倾斜表面从所述水平锥形部沿着所述一个方向延伸，在所述倾斜表面中，随着沿着所述垂直楔形部的长度从所述顶部表面向所述底部表面会聚，所述高度线性地减小。
7.根据权利要求6所述的背光单元，其中，多个所述水平锥形部沿着所述垂直楔形部的一侧连续地设置，所述一侧与所述一个方向垂直，并且
其中，多个所述第一光源中的每一个被设置在所述水平锥形部的所述光入射面中的每一个处。
8.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述光准直器将所述准直光的入射角控制为大于在所述导光膜与空气之间的界面处的内部全反射临界角并且小于在所述导光膜与所述光照射器之间的界面处的内部全反射临界角。
9.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述导光部从所述一侧向所述相反侧传播所述准直光，
随着传播所述准直光，所述导光部在所述导光膜的面向所述一个平面的相反平面处全反射所述准直光，并且
所述导光部在所述一个平面处向所述光照射器折射所述准直光中的一些，以从所述导光膜输出所述准直光中的所述一些，并且向所述相反平面反射其它的所述准直光。
10.根据权利要求1所述的背光单元，该背光单元还包括：
光耦合器，所述光耦合器被设置为横向靠近所述光准直器；以及
第二光源，所述第二光源被设置成面向所述光耦合器，并且横向靠近所述第一光源。
11.根据权利要求3所述的背光单元，该背光单元还包括：
第二光源，所述第二光源被设置成面向各个所述水平锥形部之间的空隙；以及
反射器，所述反射器被设置在所述水平锥形部的顶部表面和底部表面中的至少一个上。
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