CN201748341U - 显示器背光单元和液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及显示器背光单元和液晶显示器。其中公开了一种显示器背光单元，包括：光导，所述光导被配置为在第一表面处从光源接收光线并且从第二表面发射所述光线，从而从所述第二表面发射的所述光线具有在四十五度和七十度之间的峰值入射角度；和被置于所述光导的所述第二表面之上的转向薄膜，所述转向薄膜包括被配置为接收并且重新导向从所述光导的所述第二表面发射的所述光线的多个棱镜。本公开的一个实施例解决的一个问题是提供显示器背光单元，该背光单元可以呈现增加的亮度、改进的视角或这两者，并且比某些传统的背光单元更薄。根据本公开的一个实施例的一个用途是提供具有更好的亮度和改进的视角的液晶显示器。

Description

显示器背光单元和液晶显示器
技术领域
本实用新型一般涉及诸如液晶显示器的电子显示板的背光单元。
背景技术
这个部分旨在向读者介绍可能与在下面描述和/或要求权利保护的、本实用新型的不同方面有关的不同技术方面。认为这个讨论有助于向读者提供背景信息以便更好地理解本实用新型的不同方面。从而，应该理解这些陈述可据此进行阅读，但不作为对现有技术的承认。
液晶显示器(LCD)通常被用作用于多种电子装置的屏幕或者显示器，包括诸如电视机、计算机和手持式装置(例如，蜂窝电话、音频和视频播放器、博弈***等等)的消费者电子设备。这种LCD设备通常在适于在各种电子货物中使用的相对薄的包装中提供平板显示器。另外，这种LCD设备通常使用比相当的显示器技术更少的电力，使得它们适于在电池供电的设备中或者在期望最小化电力使用的其它场合中使用。
LCD通常包括LCD面板，尤其是，LCD面板具有液晶层和用于控制在该层内的液晶的方向以调制穿过LCD面板的光量的各种电路。此外，虽然某些LCD可以通过反射和调制来自位于LCD面板前面的源的光线(例如，环境光线)的传输而操作，但是很多LCD包括从后面照亮LCD面板的光源，诸如内部光源。例如，在直下式背光配置中，光源(例如灯或者发光二极管)被设于后面，并且将光线导向LCD面板。为了减小LCD的厚度，可以替代地使用侧光式背光配置，其中光源被定向成照亮光导的边缘，光导的边缘则依次地将这种光线分布到LCD面板。虽然侧光式背光通常比直下式背光更薄，但是各种传统的侧光式背光可能呈现某些缺点，诸如降低的亮度和/或窄的可接受的视角。
实用新型内容
在下面总结了通过实例而在这里公开的实施例的某些方面。应该理解，提出这些方面仅仅是为了向读者提供在这里公开和/或要求权利保护的实用新型可能采取的某些形式的简要总结，并且这些方面并非旨在限制在这里公开和/或要求权利保护的任何实用新型的范围。实际上，在这里公开和/或要求权利保护的任何实用新型可以涵盖可能未在下面阐述的各种方面。
本公开的一个实施例的一个目的是提供一种显示器背光单元，该背光单元可以呈现增加的亮度、改进的视角或这两者，并且比某些传统的侧光式背光单元更薄。
根据一个实施例，提供了一种显示器背光单元，其特征在于，包括：
光导，所述光导被配置为在第一表面处从光源接收光线并且从第二表面发射所述光线，从而从所述第二表面发射的所述光线具有在四十五度和七十度之间的峰值入射角度；和
被置于所述光导的所述第二表面之上的转向薄膜，所述转向薄膜包括被配置为接收并且重新导向从所述光导的所述第二表面发射的所述光线的多个棱镜。
根据一个实施例，所述峰值入射角度在五十五度和六十五度之间。
根据一个实施例，所述峰值入射角度基本为六十度。
根据一个实施例，包括光源，所述光源包括冷阴极荧光灯或者发光二极管中的至少一种。
根据一个实施例，包括被置于所述转向薄膜之上的漫射器。
根据一个实施例，所述转向薄膜包括被配置为漫射从所述多个棱镜接收的、经重新导向的光线的漫射部分。
根据一个实施例，提供了一种显示器背光单元，其特征在于，包括：
光导，所述光导被配置为从光源接收光线并且从所述光导的发射表面发射所述光线，其中所述光导包括被配置为折射从所述光源接收的所述光线的各向异性光学元件；和
重新导向层，所述重新导向层被置于所述发射表面之上以从所述光导的所述发射表面接收所述光线。
根据一个实施例，所述各向异性光学元件被置于所述发射表面或者所述光导的、与所述发射表面相对的另外的表面中的至少一个上。
根据一个实施例，所述各向异性光学元件包括基本椭球面透镜。
根据一个实施例，所述各向异性光学元件被配置为折射从所述光源接收的所述光线，从而从所述发射表面发射的所述光线基本分布于在垂直于所述光源和所述发射表面的平面内测量的、大于三十五度且小于九十度的角度范围之上。
根据一个实施例，所述角度范围小于六十度。
根据一个实施例，所述角度范围基本在相对于所述发射表面的法线的六十度的入射角度处定中。
根据一个实施例，所述角度范围基本位于相对于所述法线的三十五度和八十五度的入射角度之间。
根据一个实施例，提供了一种液晶显示器，其特征在于，包括：
液晶显示板；和
侧光式背光单元，所述侧光式背光单元被配置为向所述液晶显示板输出光线，所述侧光式背光单元包括：
光源；
光导，所述光导被配置为发射从所述光源接收的光线，所述光导在所述光导的至少一个表面上包括光学元件，所述光学元件被配置为在相对于所述光导的发射表面的法线测量的、三十度到八十五度的主要分布范围内散射从所述光导发射的所述光线，并且其中所述光学元件被进一步配置为相对于所述法线以在五十七度和六十三度之间的峰值入射角度发射光线；
转向薄膜，所述转向薄膜被置于所述光导之上并且包括多个棱镜，所述多个棱镜被配置为接收从所述光导发射的光线并且朝向所述液晶显示板重新导向该光线，其中所述多个棱镜包括具有小于或者近似六十度的顶角的棱镜。
根据一个实施例，所述多个棱镜中的每一个棱镜是对称的。
根据一个实施例，包括反射器，所述反射器被邻近所述光导的、与所述发射表面相对的另外的表面置放并且被配置为朝向所述光导的所述发射表面导向在所述反射器的反射表面上入射的光线。
根据一个实施例，提供了一种显示器背光单元，其特征在于，包括：
光导，所述光导具有光线接收表面和光线发射表面；和
被置于所述光导的所述第二表面之上的转向薄膜，所述转向薄膜包括多个棱镜。
根据一个实施例，包括光源，所述光源包括冷阴极荧光灯或者发光二极管中的至少一种。
根据一个实施例，包括被置于所述转向薄膜之上的漫射器。
根据一个实施例，所述转向薄膜包括漫射部分。
根据一个实施例，提供了一种显示器背光单元，其特征在于，包括：
光导，所述光导具有光线接收表面和光线发射表面，其中所述光导包括各向异性光学元件；和
重新导向层，所述重新导向层被置于所述发射表面之上。
根据一个实施例，所述各向异性光学元件被置于所述发射表面或者所述光导的、与所述发射表面相对的另外的表面中的至少一个上。
根据一个实施例，所述各向异性光学元件包括椭球面透镜。
根据一个实施例，提供了一种液晶显示器，其特征在于，包括：
液晶显示板；和
侧光式背光单元，所述侧光式背光单元被配置为向所述液晶显示板输出光线，所述侧光式背光单元包括：
光源；
光导，在所述光导的至少一个表面上包括光学元件；
转向薄膜，所述转向薄膜被置于所述光导之上并且包括多个棱镜。
根据一个实施例，所述多个棱镜中的每一个棱镜是对称设置的。
根据一个实施例，包括反射器，所述反射器邻近所述光导的、与所述发射表面相对的另外的表面置放。
根据本公开的一个实施例的一个技术效果是提供一种液晶显示器，能够提供更好的亮度和改进的视角。
本公开一般涉及一种用于显示器的侧光式背光单元。在一个实施例中，该侧光式背光单元包括从光源接收光线并且向转向薄膜以宽广分布发射这个光线的光导。在一个实施例中，该光导包括折射光线从而发射到转向薄膜的光线落入诸如在近似五十度的范围之上的宽广分布内的各向异性光学元件。另外，该转向薄膜可以被配置为相对于背光单元朝向法线方向重新导向这个宽广分布的光线。在一个实施例中，当与传统的侧光式背光单元相比时，侧光式背光单元可以呈现增加的亮度、改进的视角，或这两者。另外，在一个实施例中，侧光式背光单元可以比某些传统的侧光式背光单元更薄。
关于本实用新型的不同方面，可能存在以上指出的特征的各种改进。同样地还可以在这些不同的方面中结合另外的特征。这些改进和另外的特征可以各自地或者以任何组合的方式存在。例如，在下面关于一个或者多个所示实施例讨论的各种特征可以单独地或者以任何组合的方式结合到本实用新型的上述方面中的任何一个方面中。再次地，以上给出的简要总结旨在仅仅使读者熟悉本实用新型实施例的某些方面和内容而不是限制要求权利保护的主题。
附图说明
在阅读了以下详细说明并参考附图之后，本公开的优点可以变得显而易见，其中：
图1是根据本公开多个方面的电子设备的示例性构件的框图；
图2是根据本公开多个方面的计算机的透视图；
图3是根据本公开多个方面的手持式电子设备的透视图；
图4是根据本公开多个方面的包括背光单元的液晶显示器(LCD)的分解视图；
图5描绘包括楔形光导和亮度增强薄膜的背光单元的一个实例；
图6描绘包括具有棱形特征的光导和具有被配置为从光导接收光的棱镜的转向薄膜的背光单元的另一个实例；
图7一般性示出通过也为图6所示的转向薄膜的棱镜来转向从图6的光导发射的、窄分布的光；
图8是一般性描绘具有根据本公开多个方面在比图6和7更加宽广的分布范围之上发射光线的光导的背光单元的局部分解视图；
图9一般性示出根据本公开多个方面通过图8的转向薄膜的棱镜转向从图8的光导发射的宽广分布的光线；
图10是根据本公开多个方面代表图9的棱镜在从光导接收和重新导向光线时的操作的流程图；
图11是根据本公开多个方面包括各向异性光学元件以在宽广分布范围之上发射光线的、图8和9的光导的顶平面视图；
图12是一般性描绘根据本公开多个方面具有在宽广分布范围之上发射光线的光导和多功能薄膜的背光单元的局部分解视图；
图13是一般性描绘根据本公开多个方面不包括在背光单元的转向薄膜之上的漫射层的背光单元的局部分解视图；
图14是一般性描绘根据本公开多个方面具有包括不同成形的棱镜的转向薄膜的背光单元的局部分解视图；
图15是代表作为沿着它的长轴和短轴的视角的函数的、图6的背光单元的亮度的图表；
图16是一般性代表从光导向根据本公开多个方面设置的转向薄膜发射宽广分布的光线的背光单元的短轴的亮度的改进的图表；并且
图17是一般性描绘根据本公开多个方面背光单元和显示器的峰值亮度方向的偏置的可能性的计算机的透视图。
具体实施方式
将在下面描述一个或者多个特定实施例。这些描述的实施例仅仅通过实例提供，不限制本公开的范围。另外，为了尽力提供这些示例性实施例的简洁说明，可能未在说明书中描述实际实施方式的全部特征。应该理解在任何这种实际实施方式的开发中，如在任何工程或者设计项目中那样，应该作出多个实施方式特定的决定以实现开发者的特定目标，诸如符合可能从一个实施方式到另一个实施方式发生改变的***相关和商业相关的约束。而且，应该认识到这种开发努力可能是复杂的和耗时的，但是尽管如此将仍然是得益于本公开的普通技术人员的例行的设计、制作和制造任务。
当介绍在下面描述的各种实施例的元件时，冠词“a”、“an”和“the”旨在表示存在一个或者多个元件。术语“包含(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”旨在是包含性的并且表示除了所列出元件之外可以存在另外的元件。而且，虽然可以在这里结合目前公开主题的多个方面或者多个实施例的某些实例而使用术语“示例性(exemplary)”，但是将理解，这些实例本质上是示意性的并且在这里术语“示例性(exemplary)”不用于表示关于所公开的方面或者实施例的任何偏好或者要求。另外，应该理解对于“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(an embodiment)”、“某些实施例(certain embodiments)”等的引用并非旨在被解释成排除同样结合所公开的特征的另外的实施例的存在。
本申请一般涉及用于显示器的侧光式背光单元。特别地，本申请公开了与采用亮度增强薄膜的某些传统的背光单元相比以更薄的型式提供改进的亮度的侧光式背光单元。另外，目前公开的背光单元还可以呈现比其它传统的背光单元更好的视角性能。如在下面更加详细讨论的那样，在一些实施例中，根据本技术的侧光式背光单元包括向转向薄膜以宽广分布发射光线的光导，转向薄膜一般操作成重新导向这种光线离开背光单元，诸如去到显示器的LCD面板。
记住这些前面的特征，在下面给出可以采用这种侧光式背光单元的电子设备的一般性说明。如可以理解的那样，电子设备可以包括有助于设备的功能的各种内部和/或外部构件。例如，图1是示出可以在一个这样的电子设备10中存在并且可以允许设备10根据在这里讨论的技术发挥功能的构件的框图。本领域普通技术人员将理解图1所示的各种功能块可以包括硬件元件(包括电路)、软件元件(包括在诸如硬驱或者***内存的计算机可读介质上存储的计算机代码)或者硬件和软件元件两者的组合。应该进一步注意到，图1仅仅是具体实施方式的实例并且仅仅旨在示出可以在电子设备10中存在的构件的类型。例如，在目前示出的实施例中，这些构件可以包括显示器12、I/O端口14、输入结构16、一个或者多个处理器18、内存(memory)设备20、非易失存储器(storage)22、扩展卡(一个或者多个)24、联网设备26和电源28。
关于这些构件中的每一个，首先注意到显示器12可以用于显示由设备10产生的各种图像。在各种实施例中，显示器12可以是液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)显示器，或者任何其它适当的显示器。另外，在电子设备10的某些实施例中，可以与诸如触摸屏的触敏元件相结合地提供显示器12，触敏元件可以用作设备10的控制接口的一部分。
I/O端口14可以包括被配置为连接到诸如电源、头戴耳机或者头戴式耳机，或者其它电子设备(诸如手持式设备和/或计算机、打印机、投影仪、外部显示器、调制解调器、底座等等)的各种外部设备的端口。I/O端口14可以支持任何接口类型，诸如通用串行总线(USB)端口、视频端口、串行连接端口、IEEE-1394端口、以太网或者调制解调器端口，和/或AC/DC电力连接端口。
输入结构16可以包括用以将用户输入或者反馈提供给处理器(一个或者多个)18的各种设备、电路和路径。这种输入结构16可以被配置为控制电子设备10的功能、在设备10上运行的应用程序、和/或连接到或者由设备10使用的任何接口或者设备。例如，输入结构16可以允许用户浏览所显示的用户接口或者应用程序接口。输入结构16的非限制实例包括按钮、滑动条、开关、控制垫、按键、旋钮、滚动轮、键盘、鼠标、触摸板等。与输入结构16的用户交互，诸如用以与在显示器12上显示的用户或者应用程序接***互，可以产生表示用户输入的电信号。这些输入信号可以经由诸如输入集线器或者总线的适当的路径而被转发到处理器(一个或者多个)18以进一步处理。
另外，在某些实施例中，诸如在触摸屏的情形中，可以与显示器12一起地提供一个或者多个输入结构16，其中与显示器12相结合地提供触敏机构。在这种实施例中，用户可以经由触敏机构选择接口元件交互或者与所显示的接口元件交互。以此方式，所显示的接口可以提供交互功能，允许用户通过触摸显示器12而浏览所显示的接口。
处理器(一个或者多个)18可以提供用于执行操作***、程序、用户和应用程序接口、以及电子设备10的任何其它功能的处理能力。处理器(一个或者多个)18可以包括一个或者多个微处理器，诸如一个或者多个“通用”微处理器、一个或者多个专用微处理器和/或ASICS，或者这种处理构件的一些组合。例如，处理器(一个或者多个)18可以包括一个或者多个精简指令集(RISC)处理器，以及图形处理器、视频处理器、音频处理器等。如将会理解的那样，处理器(一个或者多个)18可以通信地耦接到一个或者多个数据总线或者芯片集以在电子设备10的各种构件之间转移数据和指令。
可以在包括一个或者多个有形的、计算机可读的介质的任何适当的产品中存储由处理器(一个或者多个)18执行的程序或者指令，该介质至少集中存储所执行的指令或者例程，诸如但是不限于在下面描述的内存设备和存储器设备。而且，在这种计算机程序产品上编码的这些程序(例如操作***)还可以包括可以由处理器(一个或者多个)18执行的指令，以使得设备10能够提供包括在这里描述的各种功能。
可以在诸如存储器20的计算机可读介质中存储将由处理器(一个或者多个)18处理的指令或者数据。内存20可以包括诸如随机存取存储器(RAM)的易失内存，和/或诸如只读存储器(ROM)的非易失内存。内存20可以存储各种信息并且可以用于各种目的。例如，内存20可以存储用于电子设备10的固件(诸如基本输入/输出***(BIOS))、操作***、和可以在电子设备10上执行的各种其它程序、应用或者例程。另外，内存20可以在电子设备10的操作期间用于缓冲或者缓存。
设备10的构件可以进一步包括其它形式的计算机可读介质，诸如用于持久存储数据和/或指令的非易失存储器22。非易失存储器22可以包括例如闪存、硬驱或者任何其它光学、磁性和/或固态存储介质。非易失存储器22可以用于存储固件、数据文件、软件程序、无线连接信息和任何其它适当的数据。
在图1中示出的实施例还可以包括一个或者多个卡或者扩展槽。卡槽可以被配置为接纳可以用于给电子设备10添加功能，诸如另外的内存，I/O功能或者联网能力的一个或者多个扩展卡24。这种扩展卡24可以通过任何类型的适当连接器连接到设备10，并且可以在电子设备10的外壳的内部或者外部访问。例如，在一个实施例中，扩展卡24可以包括闪存卡，诸如安全数字(SD)卡、小型或者微型SD、紧凑式闪存卡、多媒体卡(MMC)等。另外，扩展卡24可以包括设备10的一个或者多个处理器(一个或者多个)18，诸如具有用以便于由设备10呈现图像的GPU的视频图形卡。
在图1中描绘的构件还包括网络设备26，诸如网络控制器或者网络接口卡(NIC)。在一个实施例中，网络设备26可以是通过任何802.11标准或者任何其它适当的无线联网标准而提供无线连接的无线NIC。网络设备26可以允许电子设备10通过诸如个人区域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)或者因特网的网络进行通信。此外，电子设备10可以连接到诸如便携式电子设备、个人计算机、打印机等的网络上的任何设备并与其发送或者接收数据。可替代地，在一些实施例中，电子设备10可以不包括网络设备26。在这种实施例中，可以将NIC添加为一个扩展卡24以提供与如上所述类似的联网能力。
此外，设备10还可以包括电源28。在一个实施例中，电源28可以是一个或者多个电池，诸如锂离子聚合物电池或者其它类型的适当电池。电池可以是用户可移除的或者可以紧固在电子设备10的外壳内，并且可以是可充电的。另外，电源28可以包括诸如由电插座提供的交流(AC)电力，并且电子设备10可以经由电力适配器连接到电源28。这个电力适配器还可以用于对设备10的一个或者多个电池充电。
电子设备10可以采取计算机***或者一些其它类型的电子设备的形式。这种计算机可以包括一般便携式(诸如膝上型、笔记本、平板式和手持式计算机)的计算机，以及一般在一个地方使用的计算机(诸如传统的桌上型计算机、工作站和/或服务器)。在某些实施例中，形式为计算机的电子设备10可以是可从Apple Inc.of Cupertino，CA公司获得的
Figure BSA00000155324300111
Pro、MacB买到的
Figure BSA00000155324300112
Figure BSA00000155324300113
mini或者Mac的一种机型。通过实例，根据一个实施例在图2中示出形式为膝上型计算机30的电子设备10。所描绘的计算机30包括外壳32、显示器12(例如，LCD 34或者一些其它适当的显示器)、输入/输出端口14和输入结构16。
在一个实施例中，输入结构16(诸如键盘和/或触摸垫)可以用于与计算机30交互，诸如用于启动、控制或者操作图形用户接口(GUI)或者在计算机30上运行的应用程序。例如，键盘和/或触摸垫可以允许用户浏览在显示器12上显示的用户接口或者应用程序s接口。
如所描绘的那样，形式为计算机30的电子设备10还可以包括各种I/O端口14以允许连接另外的设备。例如，I/O端口14可以包括USB端口、DVI端口、或者适用于连接到另一电子设备的某个其它端口、投影仪、辅助显示器等。另外，如关于图1描述的那样，计算机30可以包括网络连接、内存和存储能力。因此，计算机30可以存储和执行GUI和其它应用程序。
虽然在图2中的计算机的内容中一般性描绘了电子设备10，但是电子设备10还可以采取其它类型的电子设备的形式。在一些实施例中，各种电子设备10可以包括蜂窝电话、用于播放音乐和/或视频的媒体播放器、个人数据组织器、手持式游戏平台、照相机、和/或这种设备的组合。例如，如在图3中一般性描绘的那样，可以以包括各种功能(诸如照相、进行电话呼叫、访问互联网、经由电子邮件通信、记录音频和/或视频、收听音乐、玩游戏、连接到无线网络等能力)的手持式电子设备36的形式提供设备10。通过进一步的实例，手持式设备36可以是可以从Apple Inc.买到的
Figure BSA00000155324300121
或者
Figure BSA00000155324300122
的一种机型。然而，在其它实施例中，还可以适当地提供为电子设备10的其它类型的手持式设备(诸如用于播放音乐和/或视频的其它媒体播放器、个人数据组织器、手持式游戏平台、和/或这种设备的组合)。
目前示出的实施例的手持式设备36包括防止内部构件受到物理损坏并且针对电磁干扰屏蔽它们的罩或者本体。罩可以由诸如塑料、金属或者合成材料的任何适当的材料形成并且可以允许特定频率的电磁辐射穿透达到手持式设备36内的无线通信电路以便于无线通信。
手持式电子设备36还可以包括允许手持式设备36连接到外部设备的各种输入和输出(I/O)端口14。例如，一个I/O端口14可以是允许在手持式电子设备36和诸如计算机的另一电子设备之间传输和接收数据或者命令的端口。这种I/O端口14可以是来自Apple Inc.的专有端口，或者可以是开放标准I/O端口。
在所描绘的实施例中，罩包括用户输入结构16，用户可以通过用户输入结构与设备接口。每个用户输入结构16可以被配置为在受到激励时帮助控制设备功能。例如，在蜂窝电话实现方式中，一个或者多个输入结构16可以被配置为调用要显示的“主页(home)”屏幕或者菜单、在睡眠和唤醒模式之间转换、为蜂窝电话应用程序将振铃器静音、增加或者降低音量输出等。
在所描绘的实施例中，手持式设备36包括可以是LCD 34形式的显示器12。这种LCD 34可以用于显示允许用户与手持式设备36交互的图形用户接口(GUI)38。GUI 38可以包括可以在全部或者部分LCD 34中显示的不同的层、视窗、屏幕、模板或者其它图形元素。GUI 38一般可以包括诸如图标40的代表电子设备的应用程序和功能的图形元素，以及代表按钮、滑动条、菜单栏等的其它图像。图标40可以对应于可以在选择各个图标40后打开的、电子设备的各种应用程序。进而，选择特定图标40可以导致分级导航过程，从而选择特定图标40导致包括一个或者多个另外的图标或者其它GUI元素的屏幕。图标40可以经由在显示器12中包括的触摸屏进行选择，或者可以通过诸如轮或者按钮的一个或者多个用户输入结构16进行选择。当然，LCD 34还可以用于显示其它数据、图像或者可视输出。
根据一个实施例在图4中描绘了LCD显示器34的一个实例。LCD显示器34一般包括可以在框架46内组装的LCD面板42和背光单元44。如可以认识到的那样，LCD面板42可以包括被配置为选择性地调制从背光单元44穿过LCD面板42的光线的量和颜色的多个像素。例如，LCD面板42可以包括液晶层、被配置为经由电场控制液晶层的液晶的方向的一个或者多个薄膜晶体管层，和进行协作以使得LCD面板42能够控制由每个像素发射的光线的数量的偏振薄膜。另外，LCD面板42可以包括允许从像素发射特殊颜色的光线(例如，红色、绿色和蓝色)的滤色器。LCD面板42可以是扭曲向列(TN)面板、平面开关(IPS)面板、边缘场开关(FFS)面板、垂直排列面板(例如，多区域垂直排列(MVA)面板或者图像垂直调整(PVA)面板)、前面的类型面板的变体，或者任何其它适当的面板。
如在下面更加详细地讨论的那样，背光单元44包括光源48。来自光源48的光线被传送通过背光单元44的一些部分(例如，光导和光学薄膜)并且一般朝向LCD面板42发射。在各种实施例中，光源48可以包括冷阴极荧光灯(CCFL)、一个或者多个发光二极管(LED)，或者任何其它适当的光源(一个或者多个)。虽然可以在计算机30或者手持式设备36中结合各种LCD显示器34，但要注意到可以在电视机、计算机监视器和其它类型的设备中结合其它LCD显示器34。
在图5和6中描绘了背光单元的一些部分的更加详细的实例。在这两图中，所示出的背光单元是侧光式背光单元。在这种侧光式背光单元中，光源被定位成将光线提供给从发射表面(例如，光导的上表面)发射光线的光导的侧向边缘。例如，图5的背光单元50包括邻近光源54定位的光导52，诸如光线引导板。虽然将光源54一般性描绘成CCFL的一个部分，但是光源54还可以或者作为替代地包括任何适当的光源，诸如LED。
来自光源54的光线可以经由在光导52的上表面和下表面处的全内反射而一般通过光导52传播，并且可以最终从那里朝向各种光学薄膜56发射。例如，光导52可以在光导52的上表面和下表面中的任一个或者两者上包括破坏全内反射的某些光学特征，允许光线从光导52穿过到达光学薄膜56。这种光学特征可以包括例如在光导52的上表面和下表面中的任一个或者两者上的打印点或者微透镜。然而，在其它情形中，一般楔形的光导52可以逐渐地减小反射光线的入射角，最终允许光线逸出光导52。虽然在图5中被描绘成是一般楔形的，但是要注意到可以用其它形式提供光导52，诸如基本平坦的光导。
对于其中光导52包括打印点或者微透镜的背光单元50，这种光学特征通常在非常宽广的分布范围(即，大于九十度)之上散射光线。光学薄膜56可以用于聚焦这个非常宽广的光线分布以输出到LCD面板，由此增加LCD面板的外观亮度。例如，光学薄膜56可以包括一般地增加“轴上”亮度(即，背光单元50沿着背光单元50的上表面的法线的亮度)的亮度增强薄膜58和60。这种亮度增强薄膜58和60通常包括在这种薄膜的上表面上形成并且一般导向成远离光导52的棱镜，如在图5中一般性描绘的那样。
通过允许在围绕法线的期望观察范围内发射某些接收的光线，亮度增强薄膜58和60一般增加了背光单元50的轴上亮度，同时可以通过朝向反射器66反射光线而重复利用其它的接收的光线。例如，亮度增强薄膜58的下表面可以反射以大于表面的临界角度的角度入射的光线，并且可以折射以小于临界角度的角度入射的光线。在被下表面折射的光线中，这个光线中的一些可以被亮度增强薄膜58的棱镜的一个或者多个表面朝向光导52反射回去，而其它光线将从棱镜发射。亮度增强薄膜60可以用类似的方式操作。
从亮度增强薄膜58和60反射的光线可以朝向亮度增强薄膜58和60再次被反射器66反射回去。依据重复利用光线用以接近这种薄膜的角度，这个重复利用的光线可以接着穿过亮度增强薄膜58和60或者可以被再次反射。背光单元50还可以包括漫射层62和64以从背光单元50散射光线并且提供更加均匀的光线分布。背光单元50，和类似地具有在非常宽广的分布范围之上发射光线的光导和用于增加轴上亮度的一个或者多个亮度增强薄膜的其它背光，通常被称为“PMMA”背光，“PMMA”背光一般为常用于形成光导52的材料(即，有机玻璃、丙烯酸玻璃)而命名。然而，要注意到光导52可以由其它适当的材料形成。
在图6描绘的实例中，背光单元68包括被配置为向光导72输出光线的光源70。光导72包括破坏从光源70接收的光线的全内反射、从而使得这种光线从光导72(直接地或者经由从反射器66的反射)朝向转向薄膜76和漫射层78发射的多个微型棱镜74。包括具有微型棱镜的光导和一个或者多个转向薄膜以从光导重新导向光线的这种背光单元通常被称作棱镜背光单元。不象以上关于图5的PMMA背光讨论的、来自光导52的非常宽广的光线分布那样，光导72相反以非常窄的分布范围(即，小于或者近似等于三十度)从它的上表面向转向薄膜76发射光线。转向薄膜76包括在转向薄膜76的下表面上形成并且一般朝向相邻的光导72突出的小棱镜80。并非操作用于聚焦非常宽广分布的光线，诸如以上关于亮度增强薄膜58和60所讨论的那样，转向薄膜76操作用于接收非常窄分布的光线并且一般朝向包括背光单元68的显示器的法线来重新导向这种光线，由此允许由这种显示器的用户进行轴上观看。
参考图7可以更好地理解这种操作，图7一般性描绘通过棱镜背光单元68中的单棱镜80重新导向来自光导72的光线。在这种单元中，从光导72发射的光线82的射线可以朝向棱镜80导向。从光导72输出的光线可以包括透射的峰值方向84，并且这种光线可以大致落入分布范围86内。在背光单元68中，和在其它棱镜背光单元中，光线以陡峭的入射角88(例如，大致七十五度)从光导72发射并且落入一般由角度90(例如，小于或者大致等于三十度)代表的窄分布范围内。
如一般由附图标记94表示的那样，在棱镜80的表面92处接收的光线82被朝向表面96折射。如一般由附图标记98表示的那样，这种光线82之后可以被表面96反射并且被再次导向以穿过转向薄膜76(以及显示器的另外的层)。棱镜80可以包括由表面92和96的相交形成的顶点100，并且顶点100可以限定顶角102。在传统上，如此形成棱镜80，使得顶角102大致等于六十八度。
如在前注意到的那样，当从典型视角(例如，垂直于背光单元和显示器)观察时，包括棱镜背光单元的显示器经常呈现比PMMA背光单元更高的亮度，而PMMA背光通常提供比棱镜背光单元更好的视角(例如，当以广角观察在包括背光的显示器上的图像时更小的图像失真)。然而，根据本技术，在下面参考图8-17描述可以提供比传统的PMMA背光单元更高的亮度和比传统的棱镜背光单元更宽的视角的各种背光单元。
例如，根据一个实施例在图8中描绘了与背光单元68相比可以提供增强视角的背光单元104。背光单元104包括被配置为在其边缘上从诸如一个或者多个LED或者CCFL的光源108接收光线的光导106。光导106包括从其朝向背光单元104的另一些层发射光线的上发射表面110，和下表面112。背光单元104还可以包括被配置为朝向发射表面110导向光线的反射器114。反射器114可以包括镜面反射器或者漫射(例如，朗伯)反射器。如在下面更加详细地讨论的那样，光导106可以配置有允许光线在比从以上讨论的光导72发射的光线更加宽广的分布范围116中从光导106泄漏的各向异性光学元件。从光导106发射的光线一般朝向在转向薄膜120的下表面上形成的棱镜118而导向。可以按周期的方式或者带有一定程度的明显随机性在转向薄膜120上布置棱镜118。另外，棱镜118沿着它们的轴向长度可以是大致线性的，或者可以包括弯曲(例如，波型)。
根据一个实施例在下面参考图9-11描述关于背光单元104的另外的细节。图9一般性描绘关于从光导106发射的光线和根据在图10中一般性描绘的方法122通过单棱镜118重新导向这种光线的细节。另外，图11一般性描绘在光导106的表面上形成的各向异性光学特性的一个实例，用于以适于由转向薄膜120转向的宽广型的发射光线。
通过实例，并且如在图9中一般性描绘的那样，可以朝向棱镜118从光导106的发射表面110发射光线124。光线124落入包括峰值透射方向126的分布范围116内。而来自光导72的光线的分布是非常窄的并且处于陡峭的入射角，由光导106发射的光线124落于更加宽广的分布范围116之上并且包括更浅的入射角。例如，从法线132测量，峰值透射方向126的入射角130可以在五十度和七十五度之间，而不是如以上关于光导72讨论的那样近似等于七十五度。更加具体地，在某些实施例中，入射角130可以在大约五十五度到大约六十五度之间，在大约五十七度到大约六十三度之间，或者可以大致等于六十度。
宽广分布范围116可以包括大于由棱镜光导72提供的、一般由角度134代表的角度范围。例如，在垂直于光源108和光导106的发射表面110这两者的平面内(例如，在图9中描绘的视场)的分布116的角度范围可以大于三十度。在各种实施例中，这个角度范围可以在大约三十五度和大约九十度之间，诸如近似为：三十五度、四十度、四十五度、五十度、五十五度、六十度、六十五度、七十度、七十五度、八十度、八十五度，或者九十度。通过另外的实例，在一个实施例中，由角度134代表的角度范围可以是近似五十度宽，并且相对于法线132可以大致位于三十五度和八十五度的入射角之间，如一般由角度136和138代表的那样。此外，在这个或者另一些实施例中，分布范围116可以大致在峰值透射方向126上定中(即，在分布116内的光线的近似一半具有大于角度130的入射角，而近似另一半具有小于角度130的入射角)。
如在图10中由附图标记140一般表示的那样，可以在棱镜118的第一表面142处接收来自光导106的光线124。在第一表面142上入射的光线124可以被折射和透射到棱镜118的第二表面148，如由附图标记144一般表示的那样。可以从第二表面148反射折射光线146，如由附图标记150一般表示的那样，并且可以从转向薄膜120的发射表面156发射这个反射光线152，如由附图标记154一般表示的那样。此外，光线152可以接着穿过背光单元104或者显示器(例如，LCD 34)的任何另外的层，诸如漫射器158(图8)和LCD面板42的不同的层(图4)。要注意到漫射器158可以用于部分散射从转向薄膜120接收的光线并且从背光单元104提供更加均匀的光线分布。此外，包括漫射器158可以在由LCD 34显示的图像中防止或者减小由于在棱镜118和LCD面板42的像素之间的干涉导致的莫尔图案的幅度。在一些实施例中，漫射器158的雾度值可以是百分之三十或者更大，但是这个数值在另一些实施例中可能更小。
棱镜118的第一表面142和第二表面148可以在顶点162处相交，这一般限定了顶角164。与具有顶角102大于六十五度(例如，六十八度)的棱镜80的转向薄膜76(图6)相反，在图9中描绘的棱镜118的顶角164具有小于六十五度的更小的顶角164，诸如在大约五十度和六十五度之间。更加具体地，在一个实施例中，顶角164大致等于六十度，虽然根据本技术可以充分地采用其它顶角164，诸如在大约五十度和六十五度之间的任何其它角度。
可以相对于棱镜118的基部或者转向薄膜120以各种角度160发射光线152的射线。对于具体光线的射线得到的角度160依赖于各种几何参数，诸如对于从光导106发射的具体光射线的入射角130和棱镜118的各种方面(例如，顶角164、棱镜118的基础角度等)。转向薄膜120的一些或者全部棱镜118可以是线对称或者平面对称的，如由附图标记166一般表示的那样，或者可以是非对称的。例如，这种对称棱镜118可以具有一般为等腰三角形形式的、或一般为等边三角形形式的轴向横截面，该等腰三角形带有不同于顶角164的、大致相同的基础角度，该等边三角形具有相互间且与顶角164大致相同的基础角度。在一些实施例中棱镜118可以被如此配置，使得峰值光线分布沿着棱镜118的基础、发射表面156和LCD面板42的公共法线发生(即，使得峰值光线分布垂直于这种表面)，或者可以被如此配置，使得峰值光线分布相对于这种表面在非垂直角度160处发生。
如上所注意到的那样，并且与光导72相反，光导106可以包括各种各向异性光学元件以向转向薄膜120以一般更浅的入射角提供更加宽广的光线分布。例如，如根据一个实施例在图11中描绘的那样，光导106包括在光导106的表面176上形成的各向异性光学元件174，诸如一般细长的(例如，椭圆形或者椭球面)透镜。例如，可以在发射表面110和光导106的下表面112中的一个或者两者上形成这种各向异性光学元件174。来自光源108的光线可以在侧向表面178处接收并且可以借助于全内反射朝向相对表面180通过光导106一般性传播。诸如细长透镜的各向异性光学元件174可以破坏这种全内反射并且以如上所述的分布型116一般地发射光线。这种细长透镜或者其它各向异性光学元件可以在表面176上被以一种型式布置或者可以是随机化的。此外，在一个实施例中，在表面176上的光学元件174的相对密度可以作为离开侧向表面178的距离的函数而增加，以促进从光导106的光线发射的均匀性。虽然在目前示出的实施例中各向异性光学元件174一般被描绘成细长透镜，但是可以根据本技术充分地使用能够提供光线分布116的任何其它适当的各向异性元件(例如，各种棱镜)。
在图12-14中描绘了根据本技术的各种背光单元的另外的实施例。例如，如在图12中描绘的那样，背光单元184可以包括操作用于转向和漫射从光导106接收的光线的多功能薄膜186。例如，光导106可以从光源108接收光线，并且可以包括发射表面110和下表面112，如在上面一般性描述的那样。可以在分布范围116内并且朝向多功能薄膜186的转向棱镜118从发射表面110发射光线。棱镜118可以操作用于以在上面关于图9和10讨论的方式重新导向接收的光线。另外，多功能薄膜186还可以包括用于漫射重新导向的光线的一体化漫射层188，而非独立的漫射器158(图8)。在一些实施例中，一体化漫射层188的雾度值可以是百分之三十或者更大，虽然在其它实施例中可以采用更小的数值。多功能薄膜186，而非独立的转向薄膜120和漫射器158的使用，可以导致背光单元184与背光单元104相比厚度的降低。
在另一些实施例中，可能期望在棱镜118之上省去漫射层(例如，漫射器158和/或一体化漫射层188)，如关于图13中的背光单元194一般性示出的那样。在一个这样的实施例中，可以替代地通过给诸如LCD面板42的偏振层的显示器的一些其它的层施加一定的雾度而实现漫射。在图14中一般性描绘的又一个实施例中，背光单元204可以包括具有相互不同的、并且一般设有一定的混乱性的棱镜118的转向薄膜206，所述混乱性尤其可以减小或者防止在包括这种背光单元204的显示器34上呈现的图像中的莫尔图案。可以通过诸如棱镜角度、高度、方向等的任何适当参数的变化；通过在棱镜118的表面上提供随机散斑图；或者以某种其它方式都可以提供棱镜118的混乱性。如可以从其它实施例的以上讨论理解的那样，由棱镜118接收的光线可以被重新导向并且被从转向薄膜206的发射表面208发射。背光单元204可以包括漫射器158、一体化漫射层(例如，漫射层188)，或者可以在棱镜118之上省去这种漫射层。
如在图15和16中一般性描绘的那样，与用于结合诸如背光单元68的传统棱镜背光单元的显示器的视角相比，用于包括根据本技术配置的侧光式背光单元(例如，背光单元104、184、194和204)的显示器的视角可以得到显著地改进。在图15中，图表220一般性描绘作为(沿着水平轴线224代表的)视角的函数的(沿着竖直轴线222代表的)亮度。曲线226一般代表在沿着显示器的长轴(例如水平轴)的不同视角处的显示器的亮度，而曲线228一般代表在沿着显示器的短轴(例如竖直轴)的视角处的亮度。如在图表220中一般性示出的那样，对于沿着长轴的视角的改变比沿着短轴的改变，包括传统棱镜背光单元的显示器的亮度以显著更高的速率降低。
相反，在一个实施例中，根据本技术配置的侧光式背光单元可以对沿着显示器的长轴和短轴的视角变化作出响应而能够实现大致均匀的亮度，如在图16中一般性示出的那样。图表230描绘作为沿着图表230的竖直轴232和水平轴234的视角的函数的这种显示器的亮度。用于沿着显示器的长轴的视角变化的亮度响应由曲线236代表，而用于沿着显示器的短轴的视角变化的亮度响应由曲线238代表。如可以从图表220和230的比较确定的那样，通过使用根据本技术配置的侧光式背光单元，可以获得沿着显示器的短轴的改进的视角。另外，通过显著降低由背光单元损失的光量，这种侧光式背光单元可以提供大于由传统PMMA背光单元所提供的峰值亮度水平。进而，根据本技术的侧光式背光单元可以具有更少的光学层，并且因此具有比传统PMMA背光单元更薄的型式。例如，尽管PMMA背光单元可以包括两个棱镜薄膜和两个漫射器，但背光单元104包括一个棱镜薄膜(即，转向薄膜120)和一个漫射器158，同时背光单元194包括一个棱镜薄膜，而无漫射器。在一些实施例中，目前公开的背光单元可以比传统PMMA背光单元更薄百分之二十五或者甚至更多。
参考根据一个实施例提供的图17，要注意到，根据背光单元的配置，峰值亮度可以沿着计算机30(或者某个其它电子设备10)的显示器12的法线252、或者相对于显示器12以非垂直角度而发生。例如，如以上关于图9一般性讨论的那样，根据本技术的转向薄膜的棱镜118可以输出光线，从而使峰值亮度沿着转向薄膜和显示器12的公共法线发生，如由附图标记250一般性示出的那样。然而，在另一些实施例中，可以将光导106、棱镜118或者背光单元的其它方面配置成提供偏置角度性能，其中峰值亮度(由附图标记254一般性代表)相对于法线252以角度256发生。
已经通过实例显示了上述的具体实施例，并且应该理解这些实施例可以容许各种修改和可替代的形式。应该进一步理解，本技术并非旨在受限于所公开的具体形式，而是涵盖落入本公开的精神和范围内的全部修改、等价形式和可替代形式。

Claims (16)

1.一种显示器背光单元，其特征在于，包括：
光导，所述光导被配置为在第一表面处从光源接收光线并且从第二表面发射所述光线，从而从所述第二表面发射的所述光线具有在四十五度和七十度之间的峰值入射角度；和
被置于所述光导的所述第二表面之上的转向薄膜，所述转向薄膜包括被配置为接收并且重新导向从所述光导的所述第二表面发射的所述光线的多个棱镜。
2.根据权利要求1所述的显示器背光单元，其特征在于，所述峰值入射角度在五十五度和六十五度之间。
3.根据权利要求2所述的显示器背光单元，其特征在于，所述峰值入射角度基本为六十度。
4.根据权利要求1所述的显示器背光单元，其特征在于，包括光源，所述光源包括冷阴极荧光灯或者发光二极管中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的显示器背光单元，其特征在于，包括被置于所述转向薄膜之上的漫射器。
6.根据权利要求1所述的显示器背光单元，其特征在于，所述转向薄膜包括被配置为漫射从所述多个棱镜接收的、经重新导向的光线的漫射部分。
7.一种显示器背光单元，其特征在于，包括：
光导，所述光导被配置为从光源接收光线并且从所述光导的发射表面发射所述光线，其中所述光导包括被配置为折射从所述光源接收的所述光线的各向异性光学元件；和
重新导向层，所述重新导向层被置于所述发射表面之上以从所述光导的所述发射表面接收所述光线。
8.根据权利要求7所述的显示器背光单元，其特征在于，所述各向异性光学元件被置于所述发射表面或者所述光导的、与所述发射表面相对的另外的表面中的至少一个上。
9.根据权利要求8所述的显示器背光单元，其特征在于，所述各向异性光学元件包括基本椭球面透镜。
10.根据权利要求7所述的显示器背光单元，其特征在于，所述各向异性光学元件被配置为折射从所述光源接收的所述光线，从而从所述发射表面发射的所述光线基本分布于在垂直于所述光源和所述发射表面的平面内测量的、大于三十五度且小于九十度的角度范围之上。
11.根据权利要求10所述的显示器背光单元，其特征在于，所述角度范围小于六十度。
12.根据权利要求11所述的显示器背光单元，其特征在于，所述角度范围基本在相对于所述发射表面的法线的六十度的入射角度处定中。
13.根据权利要求12所述的显示器背光单元，其特征在于，所述角度范围基本位于相对于所述法线的三十五度和八十五度的入射角度之间。
14.一种液晶显示器，其特征在于，包括：
液晶显示板；和
侧光式背光单元，所述侧光式背光单元被配置为向所述液晶显示板输出光线，所述侧光式背光单元包括：
光源；
光导，所述光导被配置为发射从所述光源接收的光线，所述光导在所述光导的至少一个表面上包括光学元件，所述光学元件被配置为在相对于所述光导的发射表面的法线测量的、三十度到八十五度的主要分布范围内散射从所述光导发射的所述光线，并且其中所述光学元件被进一步配置为相对于所述法线以在五十七度和六十三度之间的峰值入射角度发射光线；
转向薄膜，所述转向薄膜被置于所述光导之上并且包括多个棱镜，所述多个棱镜被配置为接收从所述光导发射的光线并且朝向所述液晶显示板重新导向该光线，其中所述多个棱镜包括具有小于或者近似六十度的顶角的棱镜。
15.根据权利要求14所述的液晶显示器，其特征在于，所述多个棱镜中的每一个棱镜是对称的。
16.根据权利要求14所述的液晶显示器，其特征在于，包括反射器，所述反射器被邻近所述光导的、与所述发射表面相对的另外的表面置放并且被配置为朝向所述光导的所述发射表面导向在所述反射器的反射表面上入射的光线。
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