视角可切换的背光单元的制作方法

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)或一般模式(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。

技术实现要素：

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，该导光膜包括设置在一侧的光进入部、设置在另一侧的光变化部以及将所述光进入部与所述光变化部连接的导光部；光照射部，该光照射部被设置在所述导光膜的上表面上；以及光源，该光源被设置在所述导光膜的所述光进入部处，其中，所述光进入部包括：楔形光耦合器，该楔形光耦合器将从所述光源提供的扩展的入射光转换成在水平面上具有窄扩展角并且在垂直面上呈半准直的垂直半准直光；以及光偏转元件，该光偏转元件将从所述楔形光耦合器接收到的所述垂直半准直光转换成在所述垂直面上的满足所述导光部内的全反射条件的垂直准直光，其中，所述光变化部包括：光反射图案，该光反射图案用于将从所述导光部接收到的所述垂直准直光转换成在所述水平面上进一步被准直的准直光，破坏所述导光部内的所述全反射条件并且在与所述光照射部的界面处满足全反射条件，以及用于将所述准直光发送到所述导光部，其中，所述光照射部包括：光照射膜，该光照射膜提供一些所述准直光作为背光并且将其它的所述准直光反射到所述导光部中。

在一种实施方式中，所述背光单元还包括：光吸收图案，该光吸收图案被设置在所述楔形光耦合器与所述光照射部之间，并且吸收不满足所述导光部内的所述全反射条件的一些所述垂直准直光。

在一种实施方式中，所述导光部包括：高折射率膜；以及低折射率膜，该低折射率膜被附接在所述高折射率膜的上表面和下表面中的任一表面上。此外，所述光照射膜包括附接在所述低折射率膜的外表面上的面光栅膜和体光栅膜中的任一种膜。

在一种实施方式中，所述楔形光耦合器包括：水平楔形部，该水平楔形部被设置为靠近所述光源；以及垂直楔形部，该垂直楔形部从所述水平楔形部延伸。

在一种实施方式中，所述水平楔形部包括：光入射面，该光入射面被设置为靠近所述光源并且具有与所述光源的尺寸相对应的高度和宽度；上表面和下表面，所述上表面和下表面以特定距离向一个方向延伸并且以扩展的角度进行扩展；以及两个侧面，所述两个侧面具有与所述光入射面的高度相对应的高度和与所述特定距离相对应的长度，其中，所述垂直楔形部包括倾斜面，该倾斜面从所述水平楔形部向所述一个方向延伸，在所述垂直楔形部中，所述两个侧面的高度沿着所述垂直楔形部的长度从所述上表面至所述下表面线性地减小。

在一种实施方式中，多个所述水平楔形部被设置为沿着所述垂直楔形部的与所述一个方向垂直的一侧。此外，多个所述光源被设置为逐个靠近多个所述光入射面。

在一种实施方式中，所述导光部通过重复所述全反射将所述垂直准直光从所述光进入部发送到所述光变化部。此外，所述导光部将一些所述准直光折射到所述光照射部并且将其它的所述准直光从所述光变化部发送到所述光进入部。

在一种实施方式中，所述楔形光耦合器被设置在所述高折射率膜的上表面上靠近所述光源的一侧。所述光偏转元件被设置在所述高折射率膜的所述下表面下方以面向所述楔形光耦合器。所述低折射率膜被附接在所述高折射率膜的所述上表面上。所述光反射图案被设置在所述高折射率膜的所述上表面上与所述楔形光耦合器相反的一侧。所述光照射膜被附接在所述低折射率膜的上表面上。

在一种实施方式中，所述楔形光耦合器被设置在所述高折射率膜的上表面上靠近所述光源的一侧。所述光偏转元件被设置在所述高折射率膜的上表面上且在所述楔形光耦合器下方。所述低折射率膜被附接在所述高折射率膜的所述上表面上。所述光反射图案被设置在所述高折射率膜的所述上表面上与所述楔形光耦合器相反的一侧。所述光照射膜被附接在所述低折射率膜的上表面上。

在一种实施方式中，所述楔形光耦合器被设置在所述高折射率膜的上表面上靠近所述光源的一侧。所述光偏转元件被设置为在所述高折射率膜的下表面下方面向所述楔形光耦合器。所述低折射率膜被附接为在所述高折射率膜的所述下表面下方靠近所述楔形光耦合器。所述光反射图案被设置在所述高折射率膜的所述下表面下方与所述楔形光耦合器相反的一侧。所述光照射膜被附接在所述低折射率膜的下表面下方。

在一种实施方式中，该背光系统还包括：可切换光散射膜，该可切换光散射膜被设置在所述导光膜上。

在一种实施方式中，所述背光系统还包括：设置在所述导光膜下方的直下型背光单元和边缘型背光单元中的任一种单元。

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采用全息技术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。

附记1.一种背光单元，该背光单元包括：

导光膜，该导光膜包括设置在一侧的光进入部、设置在另一侧的光变化部以及将所述光进入部与所述光变化部连接的导光部；

光照射部，该光照射部被设置在所述导光膜的上表面上；以及

光源，该光源被设置在所述导光膜的所述光进入部处，

其中，所述光进入部包括：

楔形光耦合器，该楔形光耦合器将从所述光源提供的扩展的入射光转换成在水平面上具有窄扩展角并且在垂直面上呈半准直的垂直半准直光；以及

光偏转元件，该光偏转元件将从所述楔形光耦合器接收到的所述垂直半准直光转换成在所述垂直面上的满足所述导光部内的全反射条件的垂直准直光，

其中，所述光变化部包括：光反射图案，该光反射图案用于将从所述导光部接收到的所述垂直准直光转换成在所述水平面上进一步被准直的准直光，破坏所述导光部内的所述全反射条件并且在与所述光照射部的界面处满足全反射条件，以及用于将所述准直光发送到所述导光部，

其中，所述光照射部包括：光照射膜，该光照射膜提供一些所述准直光作为背光并且将其它的所述准直光反射到所述导光部中。

附记2.根据附记1所述的背光单元，所述背光单元还包括：

光吸收图案，该光吸收图案被设置在所述楔形光耦合器与所述光照射部之间，并且吸收不满足所述导光部内的所述全反射条件的一些所述垂直准直光。

附记3.根据附记1所述的背光单元，其中，所述导光部包括：

高折射率膜；以及

低折射率膜，该低折射率膜被附接在所述高折射率膜的上表面和下表面中的任一表面上，并且

其中，所述光照射膜包括附接在所述低折射率膜的外表面上的面光栅膜和体光栅膜中的任一种膜。

附记4.根据附记1所述的背光单元，其中，所述楔形光耦合器包括：

水平楔形部，该水平楔形部被设置为靠近所述光源；以及

垂直楔形部，该垂直楔形部从所述水平楔形部延伸。

附记5.根据附记4所述的背光单元，其中，所述水平楔形部包括：

光入射面，该光入射面被设置为靠近所述光源并且具有与所述光源的尺寸相对应的高度和宽度；

上表面和下表面，所述上表面和下表面以特定距离向一个方向延伸并且以扩展的角度进行扩展；以及

两个侧面，所述两个侧面具有与所述光入射面的高度相对应的高度和与所述特定距离相对应的长度，

其中，所述垂直楔形部包括倾斜面，该倾斜面从所述水平楔形部向所述一个方向延伸，在所述垂直楔形部中，所述两个侧面的高度沿着所述垂直楔形部的长度从所述上表面至所述下表面线性地减小。

附记6.根据附记5所述的背光单元，其中，多个所述水平楔形部被设置为沿着所述垂直楔形部的与所述一个方向垂直的一侧，并且

其中，多个所述光源被设置为逐个靠近多个所述光入射面。

附记7.根据附记1所述的背光单元，其中，所述导光部通过重复所述全反射将所述垂直准直光从所述光进入部发送到所述光变化部，并且

其中，所述导光部将一些所述准直光折射到所述光照射部并且将其它的所述准直光从所述光变化部发送到所述光进入部。

附记8.根据附记3所述的背光单元，其中，所述楔形光耦合器被设置在所述高折射率膜的上表面上靠近所述光源的一侧，

其中，所述光偏转元件被设置在所述高折射率膜的所述下表面下方以面向所述楔形光耦合器，

其中，所述低折射率膜被附接在所述高折射率膜的所述上表面上，

其中，所述光反射图案被设置在所述高折射率膜的所述上表面上与所述楔形光耦合器相反的一侧，并且

其中，所述光照射膜被附接在所述低折射率膜的上表面上。

附记9.根据附记3所述的背光单元，其中，所述楔形光耦合器被设置在所述高折射率膜的上表面上靠近所述光源的一侧，

其中，所述光偏转元件被设置在所述高折射率膜的上表面上且在所述楔形光耦合器下方，

其中，所述低折射率膜被附接在所述高折射率膜的所述上表面上，

其中，所述光反射图案被设置在所述高折射率膜的所述上表面上与所述楔形光耦合器相反的一侧，并且

其中，所述光照射膜被附接在所述低折射率膜的上表面上。

附记10.根据附记3所述的背光单元，其中，所述楔形光耦合器被设置在所述高折射率膜的上表面上靠近所述光源的一侧，

其中，所述光偏转元件被设置为在所述高折射率膜的下表面下方面向所述楔形光耦合器，

其中，所述低折射率膜被附接为在所述高折射率膜的所述下表面下方靠近所述楔形光耦合器，

其中，所述光反射图案被设置在所述高折射率膜的所述下表面下方与所述楔形光耦合器相反的一侧，并且

其中，所述光照射膜被附接在所述低折射率膜的下表面下方。

附记11.根据附记1所述的背光单元，所述背光单元还包括：

可切换光散射膜，该可切换光散射膜被设置在所述导光膜上。

附记12.根据附记1所述的背光单元，所述背光单元还包括：

设置在所述导光膜下方的直下型背光单元和边缘型背光单元中的任一种背光单元。

附图说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解，且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用于解释本发明的原理。

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楔形光耦合器(或“光入射元件”)与光源之间的关系的立体图。

图5是例示根据本公开的楔形光耦合器的结构的平面图。

图6是例示根据本公开的楔形光耦合器的结构的侧视图。

图7是在XY平面中例示根据本公开的楔形光耦合器中的光路的水平平面图。

图8是在XZ平面中例示根据本公开的楔形光耦合器中的光路的垂直平面图。

图9是在XZ平面中例示根据本公开的光偏转元件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光偏转元件的光路的水平侧视图。

图11是在XZ平面中例示根据本公开的在导光部、光变化部和光照射部处的光路的变化的垂直侧视图。

图12是在XY平面中例示根据本公开的在导光部、光变化部和光照射部处的光路的变化的水平侧视图。

图13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14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侧视图。

图15是例示根据本公开的具有超薄膜型背光单元的液晶显示器的第一应用示例的立体图。

图16是例示根据本公开的具有超薄膜型背光单元的液晶显示器的第二应用示例的立体图。

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和设置在导光膜LGF的一侧处的光源阵列LSA。导光膜LGF包括光进入部LIN、导光部LWG、光变化部LRE和光照射部LOT。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。

首先，我们将对光源阵列LSA进行详细说明。根据本公开的背光单元是用于使用全息技术将来自点光源的准直光转换或改变成面光源的超薄膜型装置。因此，优选的是，光源LS可以是用于提供准直光的点光源。例如，光源LS可以包括激光二极管。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。

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60-80度的扩展角的导光膜LGF中。

光进入部LIN包括楔形光耦合器WLC和光偏转元件SHOE。此外，可以包括光吸收元件LA。楔形光耦合器WLC是用于在水平平面(XY平面)和垂直平面(XZ平面)两者上将从光源LS供应的光转换和/或改变成具有窄视角(或“准直”)的光的光学元件。光偏转元件SHOE是用于将通过楔形光耦合器WLC的窄视角的光发送到导光部LWG的全息元件。特别地，光偏转元件SHOE是用于控制窄视角的光(或“准直光”)的入射角以满足导光部LWG内的全反射条件的全息元件，使得能够在没有任何光的损失的情况下将窄视角的光引导到导光部LWG中。

导光部LWG是在没有任何准直光的损失的情况下用于在光进入部LIN处接收准直光并且用于将该准直光发送到光进入部LIN的相反侧的元件。导光部LWG可以包括高折射率层HR和层叠在高折射率层HR的上表面上的低折射率层LR。进入到光进入部LIN中的所有准直光可以在高折射率层HR内被反射，并且可以从光进入部LIN被引导到位于与光进入部LIN相反的一侧的光转换部LRE。

光转换部LRE改变利用全反射条件引导到导光部LWG的高折射率层HR中的准直光的入射角，从而在高折射率层HR的下表面处满足全反射条件，而在高折射率层HR的上表面(高折射率层HR与低折射率层LR之间的界面)处破坏全反射条件。此外，光转换部LRE将来自导光部LWG的准直光重新发送回导光部LWG。这里，光转换部LRE在水平平面上对从导光部LWG接收的准直光进行高度准直。光转换部LRE改变从导光部LWG接收的光的入射角，并且将其重新发送到导光部LWG以通向光进入部LIN。这里，重新引导的准直光进入低折射率层LR。优选的是，光转换部LRE可以具有光反射元件RHOE，该光反射元件RHOE具有全息图案，通过该全息图案，从导光部LWG接收的准直光在水平平面上被高度准直，并且准直光的入射角被改变成在高折射率层HR与低折射率层LR之间的界面处的全反射条件被破坏的第二入射角。

具有破坏在高折射率层HR与低折射率层LR之间的全反射条件的第二入射角的准直光进入到低折射率层LR中，并且通向低折射率层LR的上表面。在低折射率层LR的上表面处设置有光照射部LOT。光照射部LOT是包括折射率比低折射率层LR的折射率更高的光学元件的光照射膜VHOE。例如，光照射膜VHOE可以是面光栅膜或体光栅膜。在低折射率层LR与光照射部LOT之间的界面处，光的一些部分从光照射部LOT中出射，并且光的其它部分通过反射退回到低折射率层LR中。返回到低折射率层LR中的光进入到高折射率层HR中，该光在高折射率层HR的底表面处被反射，并且然后重新进入到低折射率层LR中。重复这些过程，随着一些准直光通过光照射部LOT出射，准直光将从光转换部LRE被引导到光进入部LIN。

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12，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，我们将对包括进根据本公开的超薄膜型背光单元中的光入射元件进行说明。图4是例示根据本公开的楔形光耦合器(或“光入射元件”)与光源之间的关系的立体图。图5是例示根据本公开的楔形光耦合器的结构的平面图。图6是例示根据本公开的楔形光耦合器的结构的侧视图。

根据本公开的超薄膜型背光单元的楔形光耦合器WLC包括：光入射面LIS，该光入射面LIS与光源LS面对；水平楔形部HWD，该水平楔形部HWD将进入光入射面LIS中的入射光控制为在水平平面(XY平面)上具有窄扩展角；以及垂直楔形部VWD，该垂直楔形部VWD将入射光控制为在垂直平面(XZ平面)上具有窄扩展角。

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可以具有高度可以是0.9mm且宽度可以是0.6mm的矩形形状。

水平楔形部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，其以相同高度一直延伸到第一距离。例如，水平楔形部HWD可以具有从光入射面LIS延伸直至3mm的距离(或长度)到具有0.9mm的高度和1.6mm的宽度的矩形面的矩形截棱锥。即，水平楔形部HWD的水平扩展角(2θ)可以是约18.92度。水平扩展角(2θ)可以由设计者不同地决定。考虑到多数制造的液晶显示器的尺寸，水平扩展角(2θ)优选可以是18～20度。

垂直楔形部VWD从水平楔形部HWD延伸和/或被链接到水平楔形部HWD。在水平平面(XY平面)上，垂直楔形部VWD可以具有相同宽度地被延伸有第二距离。在其间，在垂直平面(XZ平面)上，上表面从光入射面LIS的上表面向底表面会聚直至第二距离(或长度)。例如，截面形状可以是高度为0.9mm且基线为8mm的直角三角形。即，垂直楔形部VWD可以具有从水平楔形部HWD开始且其垂直倾斜角(φ)可以是约6.34度的楔形形状。垂直倾斜角(φ)可以由设计者不同地决定。考虑到导光膜LGF的高折射率膜HR的折射率和进入到高折射率膜HR中的全反射角，垂直倾斜角(φ)优选可以是6～7度。

多个水平楔形部HWD可以沿着Y轴以特定间隔被排布。垂直楔形部VWD优选可以具有使多个水平楔形部HWD的所有端面链接起来的形状。多个水平楔形部HWD的排布间隔和数量可以通过受水平楔形部HWD控制的变窄的水平扩展角以及到设置在光转换部LRE处的光反射元件RHOE的距离来决定。例如，考虑到主要使用和制造的液晶显示器的尺寸，可以将多个水平楔形部HWD排布为沿着垂直楔形部VWD的Y轴且在每个水平楔形部HWD之间具有4.9mm的间隔。

接下来，参照图7和图8，我们将对根据本公开的超薄膜型背光单元的楔形光耦合器WLC的光学功能进行说明。图7是在XY平面中例示根据本公开的楔形光耦合器中的光路的水平平面图。图8是在XZ平面中例示根据本公开的楔形光耦合器中的光路的垂直平面图。

参照图7，我们将对由水平楔形部HWD引起的光路的变化进行说明。来自光源LS的(入射)光10进入水平楔形部HWD中。入射光10是在水平平面(XY平面)上从光方向的轴线起具有特定扩展角的扩展光。水平楔形部HWD具有沿着水平扩展角(2θ)延伸的两个侧表面SL。即，两个侧表面SL中的每一个具有从水平线HL起的水平倾斜角(θ)。到具有水平倾斜角(θ)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，使得入射角可以被水平倾斜角(θ)改变成(α+2θ)。

在入射光10当中，具有比在水平楔形部HWD的侧表面SL处的全反射条件更小的入射角的全部光被侧表面SL反射，以通向光方向(X轴)。具有比全反射条件更大的入射角的一些光被反射，且其它的光可以泄漏到水平楔形部HWD外部。由于两个侧表面具有20度的水平扩展角(2θ)，所以可以使泄露光的量最小化。如上所述，被侧表面SL反射的光的入射角随着被反射而越多地变小。结果，入射光10在水平平面(XY平面)上具有小于20度的水平照射角(Hrad_ang)。即，入射光10将是满足以下条件的窄视角光20：水平照射角(Hrad_ang)<20度。

接下来，参照图8，我们将对由垂直楔形部VWD引起的光路的变化进行说明。水平照射角(Hrad_ang)通过水平楔形部HWD被控制为小于20度的窄视角光20进入垂直楔形部VWD中。垂直楔形部VWD包括水平表面HS和倾斜表面CS。在垂直平面(XZ平面)上，不对窄视角光20进行准直，或者其扩展角不被控制在窄范围中。然而，通过倾斜表面CS，窄视角光20在垂直平面(XZ平面)上可以是半准直的，使得其被称为垂直半准直光100。

图8示出了窄视角光20如何被转换成垂直半准直光100。以倾斜表面CS的倾斜角是约6度为例，窄视角光20当中的水平光可以被倾斜表面CS反射三次，且然后从楔形光耦合器WLC中出射并具有66度或更小的入射角(或折射角)。在其间，窄视角光20当中的扩展光可以被倾斜表面CS反射一次或两次，且然后从楔形光耦合器WLC中出射并具有54度或更大的入射角(或折射角)。

结果，来自光源LS的入射光10通过楔形光耦合器WLC的水平楔形部HWD被转换成在水平平面(XY平面)上具有20度的扩展角的窄视角光20。在此之后，窄视角光20通过垂直楔形部VWD被转换成在垂直平面(XZ平面)上具有60度左右的半准直角Vcoll的垂直半准直光100。即，在水平平面上具有窄扩展角的垂直半准直光100从楔形光耦合器WLC中出射，并且进入高折射率层HR中。

这里，在水平平面上，由于扩展角约为20度，因此其没有被确定为准直，而是被确定为具有窄扩展角。相反，在垂直平面上，由于扩展角的范围小于12度，因此我们确定其为半准直。半准直是指虽然其不是如激光那样完全准直，但是扩展角小于15度(接近准直条件)。

在下文中，参照图9和图10，我们将对根据本公开的光偏转元件SHOE的功能和/或操作进行说明。图9是在XZ平面中例示根据本公开的光偏转元件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光偏转元件的光路的水平侧视图。

参照图9，根据本公开的第一实施方式的光偏转元件SHOE在高折射率层HR的底表面下方被设置为面向楔形光耦合器WLC。光偏转元件SHOE不影响垂直半准直光100在水平平面中的扩展特性，但是其在垂直平面中将垂直半准直光100转换成垂直准直光200，该垂直准直光200满足高折射率层HR中的全反射条件。例如，光偏转元件SHOE可以是具有全息图案的光学元件，通过该全息图案，垂直准直光200具有比针对在高折射率层HR与空气之间的界面处的全反射的临界角THR_AIR和针对在高折射率层HR与低折射率层LR之间的界面处的全反射的临界角THR_LR更大的入射角(或反射角)Ta1。在一个示例中，当垂直半准直光100的半准直角Vcoll为约60度时，光偏转元件SHOE可以将垂直半准直光100改变成具有71度的第一全反射角Ta1的垂直准直光200。结果，可以通过重复全反射来将具有第一全反射角Ta1的垂直准直光200向与楔形光耦合器WLC相反的方向引导。

参照图10，光偏转元件SHOE不影响垂直准直光200在水平平面上的光学特性。即，在水平平面上，垂直准直光200可以通向光变化部LRE且具有20度的扩展角。

接下来，参照图11和图12，我们将对导光部LWG、光变化部LRE和光照射部LOT的功能和/或操作进行说明。图11是在XZ平面中例示根据本公开的在导光部、光变化部和光照射部处的光路的变化的垂直侧视图。图12是在XY平面中例示根据本公开的在导光部、光变化部和光照射部处的光路的变化的水平侧视图。

参照图11，通过重复在高折射率层HR中的全反射，将具有第一全反射角Ta1作为反射(或入射)角的垂直准直光200从光进入部LIN引导到光变化部LRE。例如，垂直准直光200是在垂直平面(XZ平面)上的具有71度的第一全反射角Ta1的准直光。在光变化部LRE处设置有光反射元件RHOE，在改变垂直准直光200的第一全反射角Ta1之后，垂直准直光200被该光反射元件RHOE再次反射。光反射元件RHOE将垂直准直光200的第一全反射角Ta1转换成具有第二全反射角Ta2的反射光300，且然后将该反射光300发送回高折射率层HR中。

第二全反射角Ta2优选可以是满足在高折射率层HR与空气之间的界面处的全反射条件并且破坏在高折射率层HR与低折射率层LR之间的界面处的全反射条件的角。结果，反射光300可以在高折射率层HR的底表面处被完全反射，但是在高折射率层HR与低折射率层LR之间的界面处不被完全反射。一些反射光300可以进入低折射率层LR中，并且未在附图中示出，其它反射光300可以被反射到高折射率层HR中。即，光反射元件RHOE将在高折射率层HR内引导的垂直准直光200转换成反射光300，使得一些反射光300能够通过高折射率层HR的一个表面进行照射。

光照射部LOT被设置在低折射率层LR的上表面上。光照射部LOT优选可以是用于对进入低折射率层LR的一些反射光300进行照射并且用于将其它反射光300再次反射到低折射率层LR中的光照射膜VHOE。例如，光照射膜VHOE可以是体光栅膜。通过光照射膜VHOE，一些反射光300可以是从根据本公开的超薄膜型背光单元中照射出的背光400。其它反射光300可以再次进入导光膜LGF中以作为反射光300。

参照图12，我们将对垂直准直光200在水平平面(XY平面)上的光路的变化进行说明。优选的是，光反射元件RHOE优选可以是在水平平面(XY平面)上对垂直准直光200进行准直的光学膜。例如，光反射元件RHOE优选可以是具有全息图案的光学元件，通过该全息图案，在垂直平面(XZ平面)上改变垂直准直光200的入射角，并且同时在水平平面(XY平面)上对垂直准直光200进行准直。因此，从水平平面的视角来看，反射光300通过光反射元件RHOE在水平平面(XY平面)上被准直，返回向光进入部LIN，并且然后一些反射光300作为背光400被照射出。通过控制光栅图案在光照射膜VHOE中的分布，均匀比例的反射光300优选可以作为背光400被照射出。结果，背光400可以具有在导光膜LGF的整个表面上的均匀的亮度分布。

<第二实施方式>

在下文中，参照图13，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13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。主要区别可以在于每个元件的位置上。

参照图13，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和设置在导光膜LGF的一侧处的光源阵列LSA。导光膜LGF包括光进入部LIN、导光部LWG、光变化部LRE和光照射部LOT。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。

光进入部LIN包括楔形光耦合器WLC和光偏转元件SHOE。导光部LWG可以包括高折射率层HR和低折射率层LR。在高折射率层HR的上表面上，光进入部LIN被设置在靠近光源LS的一侧，且光变化部LRE被设置在相反侧。

更详细地，在高折射率层HR的上表面上，在光进入部LIN所位于的一侧处，层叠有光偏转元件SHOE和楔形光耦合器WLC。在高折射率层HR的上表面上，在光变化部LRE所位于的一侧处，设置有光反射元件RHOE。在高折射率层HR的上表面上，低折射率层LR被设置在光偏转元件SHOE与光反射元件RHOE之间。进一步地，光照射膜VHOE被层叠在低折射率层LR的上表面上。

虽然未在附图中示出，但是在光偏转元件SHOE与光照射膜VHOE之间还可以包括光吸收图案。光吸收图案优选被层叠在低折射率层LR上，而不是在高折射率层HR上。因此，在包括光吸收图案的情况下，低折射率层LR优选可以被延伸到光偏转元件SHOE所位于的一侧以比光照射膜VHOE更长，并且光吸收图案优选可以位于低折射率层LR的延伸部分上。

虽然根据第二实施方式的超薄膜型背光单元的结构与第一实施方式不同，但是从根据第二实施方式的光源LS提供的光的光路与第一实施方式相同。因此，不再赘述针对光路的说明。

<第三实施方式>

在下文中，参照图14，我们将对根据本公开的第三实施方式的超薄膜型背光单元进行说明。图14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侧视图。

根据第三实施方式的超薄膜型背光单元是应用反射型光照射膜VHOE的情况。根据第三实施方式的超薄膜型背光单元的基本元件与第一实施方式或第二实施方式的超薄膜型背光单元的基本元件非常相似。区别在于元件的位置。

参照图14，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和设置在导光膜LGF的一侧处的光源阵列LSA。导光膜LGF包括光进入部LIN、导光部LWG、光变化部LRE和光照射部LOT。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。

光进入部LIN包括楔形光耦合器WLC、光偏转元件SHOE和光吸收图案(或“光吸收元件”)LA。导光部LWG可以包括高折射率层HR和低折射率层LR。在高折射率层HR的上表面上，光进入部LIN被设置在靠近光源LS的一侧，且光变化部LRE被设置在相反侧。

更详细地，在高折射率层HR的上表面上，在光进入部LIN所位于的一侧处，层叠有楔形光耦合器WLC。在高折射率层HR的底表面下方，在光进入部LIN所位于的一侧处，光偏转元件SHOE被层叠为面向楔形光耦合器WLC。在高折射率层HR的底表面下方，在光变化部LRE所位于的一侧处，设置有光反射元件RHOE。在高折射率层HR的底表面下方，低折射率层LR被设置在光偏转元件SHOE与光反射元件RHOE之间。进一步地，在低折射率层LR的底表面下方，层叠有光照射膜VHOE。特别地，光照射膜VHOE优选可以是反射图案，使得背光400向+Z轴方向进行照射。

优选的是，光吸收图案LA在高折射率层HR的上表面上被设置在楔形光耦合器WLC与高折射率层HR之间。在一些情况下，可以省略掉光吸收图案LA。

<第一应用示例>

在下文中，参照图15，我们将对具有根据本公开的超薄膜型背光单元的液晶显示器的第一应用示例进行说明。图15是例示根据本公开的具有超薄膜型背光单元的液晶显示器的第一应用示例的立体图。

如图15所示的第一应用示例涉及用户能够选择隐私模式和一般模式的液晶显示器。该液晶显示器包括根据本公开的液晶显示面板LCP和窄视角背光单元NBLU。在液晶显示面板LCP的底表面下方，设置有窄视角背光单元NBLU。根据本公开的窄视角背光单元NBLU提供具有窄视角的背光，通过该窄视角将显示信息提供给位于显示器正前方的个人。因此，仅利用该窄视角背光单元NBLU，液晶显示器无法在隐私模式与一般模式之间进行选择。

根据第一应用示例的液晶显示器还包括设置在液晶显示面板LCP与窄视角背光单元NBLU之间的诸如聚合物分散液晶的可切换光分散元件PDLC。例如，当可切换光分散元件PDLC被设置在“关闭”状态下时，仅将窄视角背光单元NBLU激活，使得液晶显示器在隐私模式下工作。相反，当可切换光分散元件PDLC被设置在“开启”状态下时，从窄视角背光单元NBLU提供的背光被可切换光分散元件PDLC分散，使得液晶显示器在一般模式下工作。

根据第一应用示例的液晶显示器还可以包括位于窄视角背光单元NBLU的底表面下方的反射片材REF。反射片材REF用于提高一般模式下的背光的效率，因为它将所泄露的背光反射到液晶显示器的前侧。

使用根据第一应用示例的液晶显示器，用户能够通过切换背光单元(特别是设置在液晶显示面板LCP下方的可切换光分散元件PDLC)来选择隐私模式和一般模式。因此，当将诸如触摸面板TCP的任何附加膜或板附接在液晶显示器上时，能够在隐私模式和一般模式下正常地运行触摸功能。

<第二应用示例>

在下文中，参照图16，我们将对具有根据本公开的超薄膜型背光单元的液晶显示器的第二应用示例进行说明。图16是例示根据本公开的具有超薄膜型背光单元的液晶显示器的第二应用示例的立体图。

如图16所示的第二应用示例也涉及用户能够选择隐私模式和一般模式的液晶显示器。该液晶显示器包括根据本公开的液晶显示面板LCP和窄视角背光单元NBLU。在液晶显示面板LCP的底表面下方，设置有窄视角背光单元NBLU。根据本公开的窄视角背光单元NBLU提供具有窄视角的背光，通过该窄视角将显示信息提供给位于显示器正前方的个人。因此，仅利用窄视角背光单元NBLU，液晶显示器无法在隐私模式与一般模式之间进行选择。

根据第二应用示例的液晶显示器还可以包括位于窄视角背光单元NBLU下方的普通背光单元BLU。普通背光单元BLU具有与常规背光单元相同的结构和功能。当窄视角背光单元NBLU在没有普通背光单元BLU的情况下被操作时，仅将具有窄视角的背光提供给液晶显示面板LCP。因此，液晶显示器在隐私模式下进行操作。当普通背光单元BLU被“开启”时，则液晶显示器在一般模式下进行操作。在一般模式下，窄视角背光单元NBLU的操作状态可以不影响模式选择。当普通背光单元BLU和窄视角背光单元NBLU同时被“开启”时，液晶显示器通过来自提供宽视角背光的普通背光单元BLU的背光而在一般模式下进行操作。普通背光单元BLU可以是直下型背光单元DBLU或边缘型背光单元EBLU。

使用根据第二应用示例的液晶显示器，用户能够通过切换背光单元(特别是设置在液晶显示面板LCP下方的普通背光单元BLU)来选择隐私模式和一般模式。因此，当将诸如触摸面板TCP的任何附加膜或板附接在液晶显示器上时，能够在隐私模式和一般模式下正常地运行触摸功能。

本公开提出了一种能够容易地应用于诸如液晶显示器的非自发光平板显示器的采用全息技术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。在隐私模式下能够选择性地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。

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。