超薄照明单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及显示装置以及用于该显示装置的照明单元(light unit)。更具体地讲，本公开涉及一种用于显示装置的能够提供准直光的超薄照明单元。
【背景技术】
[0002]近来，已积极地进行用于制作和再现三维(3D)图像/视频的各种技术和研究。与3D图像/视频有关的媒体是用于虚拟现实的一种新概念，其能够进一步改进视觉信息并且预期将引领下一代显示装置。传统二维(2D)图像系统仅将图像和视频数据再现为平面视图，但是3D图像系统可向观察者提供全真实图像数据。因此，3D图像/视频技术是真北(TrueNorth)图像/视频技术。
[0003]通常，存在三种再现3D图像/视频的方法:体视方法、全息方法和积分成像方法。在这些方法当中，全息方法使用激光束，使得可利用裸眼来观察3D图像/视频。全息方法是最理想的方法，因为它具有优异的视觉立体性质，而不会使观察者有任何疲劳。
[0004]为了在图像中的各个点处生成光波的相位的记录，全息术使用参考光束，该参考光束与来自场景或物体的光(物光束)组合。如果这两个光束相干，则由于光波的重叠引起的参考光束与物光束之间的光学干涉生成一系列的强度条纹，这些条纹可被记录在标准全息膜上。这些条纹在胶片上形成一种衍射光栅(被称为全息图)。全息术的核心目标在于，当稍后通过替代的参考光束照射所记录的光栅时，原始物光束被重构(或者被再现)，从而实现3D图像/视频。
[0005]当利用根据现有技术的全息技术来实现显示系统时，可能难以获得均匀分布的亮度，因为从光源辐射的光的强度遵循高斯分布。另外，当来自光源的入射光具有倾斜的入射角以便减小导致图像噪声的高阶衍射分量时，激光的准直度可降低。
[0006]为了解决现有技术的这些缺点，已进行了研究以提供一种即使当入射光具有倾斜角以减小高阶衍射分量时也可提供准直光的照明单元。例如，提出了一种使用准直透镜的系统。
[0007]图1A示意性地示出根据现有技术的可利用准直透镜来提供准直光的照明单元的结构。
[0008]参照图1A，通过将点光源30设置在光源的位置处并且将准直透镜CL定位在光源30以外的焦距位置处，从点光源30辐射的光可形成为准直光束。在无眼镜型显示系统中，该准直光束可用作参考光束。
[0009]然而，在大多数全息显示系统中，优选的是，参考光束相对于与衍射光学元件的入射表面垂直的方向以倾斜角入射在衍射光学元件上。这是因为，当诸如全息膜的衍射元件可生成在全息图像中可充当噪声的第O模图像和/或第I模图像时，可通过使参考光束以倾斜角入射到衍射元件上来减少或消除第O模和/或第I模。例如，点光源30的位置可在任一侧偏移，以在图1A所示的照明单元中形成倾斜角。
[0010]图1B示意性地示出根据现有技术的利用准直透镜生成准直光束的照明单元的结构，其中所述准直光束具有倾斜角。
[0011 ]参照图1B，点光源30相对于光轴130朝上侧偏移或移动，使得相对于光轴朝透镜CL的中心前进的倾斜角可为α。理论上，如图1B中的虚线所指示的，准直光束相对于光轴130具有倾斜角α。然而，在实际情况中，由于诸如球面像差的物理特性，实际光路可能不准直和/或与倾斜角α平行，如图1B中的实线所指示的。结果，来自照明单元BLU的光束可能没有均匀地入射到所期望的区域和/或方向中，而是不均匀地分布在衍射光学元件的入射表面上。
[0012]为了解决这一问题，已提出将准直透镜与棱镜片组合的方法来控制来自照明单元的光的方向。下面参照图2简要描述这种光方向可控照明单元。
[0013]图2示意性地示出根据现有技术的提供方向可控的准直光束的照明单元的结构。
[0014]根据现有技术的光方向可控照明单元BLU包括准直透镜CL、设置在准直透镜CL的一侧的点光源30以及设置在准直透镜CL的另一侧的棱镜片PS ο点光源30可以是可从一点在辐射方向上辐射光的任何类型的光源。为了将大部分光从点光源30引导至准直透镜CL，在点光源30的后侧还可包括反射镜(未示出)。
[0015]点光源30可优选地被设置在准直透镜CL的焦平面处。特别是，点光源30可被设置在连接在准直透镜CL的中心点与准直透镜CL的焦平面的中心点之间的光轴130上。
[0016]准直透镜CL可将从点光源30辐射的光改变为准直光束100。即，准直光束100可在与光轴130平行的一个方向上辐射。准直透镜CL可包括诸如菲涅耳透镜的任何光学透镜。
[0017]棱镜片PS优选地与点光源30相对设置，准直透镜CL被夹在这二者间。棱镜片PS可折射或改变相对于光轴130倾斜的特定角度α的光传播方向。利用棱镜片PS，维持了准直光束100的平行性质，并且准直光的传播方向以相对于光轴130的角度α向下重新引导。结果，棱镜片PS可将准直光束100改变为受控的准直光束200。棱镜片PS可包括菲涅耳棱镜片。
[0018]上述照明单元可被应用于全息图3D显示器或者超薄平板显示器，例如受控查看窗口显示器等。具体地讲，超薄平板显示器可被应用于各种显示系统。例如，因为观看窗口可被控制，所以超薄平板显示器可被应用于显示信息仅呈现给特定人的安全显示系统。对于另一示例，超薄平板显示器可被应用于可向不同的位置(或者“观看区域”)提供不同的视频数据的多视角显示系统。另外，由于左眼图像和右眼图像可在没有任何干扰的情况下被分别提供给左眼和右眼，所以可设计良好的3D显示器。
[0019]图3示意性地示出根据现有技术的超薄平板显示器的结构。
[0020]参照图3，根据现有技术的超薄平板显示器包括表示视频数据的显示面板LCP以及照明单元BLU。显示面板LCP可以是使用照明系统的平板显示器，例如液晶显示面板。超薄平板显示器将显示面板LCP上所表示的显示信息引导到特定区域或特定观看窗口中。为了控制观看窗口，期望照明单元BLU控制光的辐射区域。例如，照明单元BLU可采用图2所示的光控制系统。
[0021]详细地讲，根据现有技术的超薄平板显示器的照明单元BLU可包括光源LED、透镜LEN、反射板REF和全息膜HOE。为了实现全息技术，优选的是使用高度准直光束，所述光源LED是激光器或者发光二极管激光器。当光源LED是一般的发光二极管时，可另外包括准直透镜LEN以获得准直光束。全息膜HOE用于使得准直光朝特定观看区域辐射。通过将作为参考光束的光辐射到全息膜HOE上，可向显示面板LCP提供可根据全息膜HOE的记录图案控制辐射区域的光。
[0022]为了开发大面积超薄平板显示器，期望在大面积显示面板LDP的后侧设置大面积全息膜Η0Ε。另外，可包括反射板REF以将从光源LED辐射并且通过准直透镜LEN准直的光引导到大面积全息膜Η0Ε。
[0023]如上所述，超薄平板显示器包括透镜LEN和反射板REF以用于使光光学会聚和发散。结果，可能需要用于确保足够的光路的物理空间，以便提供高度准直光。即，根据现有技术的照明单元BLU可能需要大体积的空间，因此，根据现有技术的超薄平板显示器也可具有大体积的空间，从而使得难以将它们应用于各种显示系统。另外，照明单元BLU可具有受限范围的受控观看窗口，从而使得难以用作一般用途的照明单元。
【发明内容】
[0024]因此，本发明涉及一种基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题的显示装置和用于该显示装置的照明单元。
[0025]本发明的优点在于提供了一种用于显示装置的能够提供准直光的超薄照明单元。
[0026]本发明的附加特征和优点将部分地在接下来的描述中阐述，并且部分地将从所述描述而显而易见，或者可从本发明的实践中学习。本发明的这些和其它优点将通过在所撰写的说明书及其权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和达到。
[0027]为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如本文具体实现和广义描述的，提出了一种具有显示面板和照明单元的显示装置，所述照明单元可以例如包括:高折射膜，其包括所述高折射膜的第一侧处的倾斜部分以及从所述倾斜部分延伸至所述高折射膜的第二侧的平坦部分;第二构件，其在所述高折射膜的所述第一侧处的所述倾斜部分上，并且具有第一宽度;第一构件，其在所述高折射膜的所述第二侧的中间的所述平坦部分上，并且与所述第二构件分离开;第三构件，其在所述平坦部分上并且具有所述第一宽度；以及光源，其在所述平坦部分的侧面处与所述第一构件相邻。
[0028]在本公开的另一方面中，例如，一种用于显示装置的照明单元可包括:高折射膜，其包括所述高折射膜的第一侧处的倾斜部分以及从所述倾斜部分延伸至所述高折射膜的第二侧的平坦部分;第二构件，其在所述高折射膜的所述第一侧处的所述倾斜部分上，并且具有第一宽度;第一构件，其在所述高折射膜的所述第二侧的中间的所述平坦部分上，并且与所述第二构件分离开;第三构件，其在所述平坦部分上并且具有所述第一宽度；以及光源，其在所述平坦部分的侧面处与所述第一构件相邻。
[0029]将理解，本发明的以上总体描述和以下详细描述二者是示例性和说明性的，旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
【附图说明】
[0030]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来说明本发明的原理。附图中:
[0031]图1A是示意性地示出根据现有技术的利用准直透镜来生成准直光束的照