背光單元以及使用該背光單元的圖像顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有背光單元的顯示裝置，更具體地，涉及一種在沒有導(dǎo)光板的情況下在實(shí)現(xiàn)平面圖像和立體圖像期間可適用的背光單元，以及使用該背光單元的圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]可以將立體圖像顯示裝置劃分成立體技術(shù)和自動立體技術(shù)。立體技術(shù)使用具有大型立體效果的、左眼和右眼的視差圖像，并且包括眼鏡技術(shù)和無眼鏡技術(shù)，而實(shí)際上使用這兩種技術(shù)。
[0003]眼鏡技術(shù)在直視型顯示裝置或投影儀上以交替方式顯示右視差圖像和左視差圖像的偏振并且使用偏振眼鏡來實(shí)現(xiàn)立體圖像，或者以時(shí)分方式顯示右視差圖像和左視差圖像，并且使用快門眼鏡來實(shí)現(xiàn)立體圖像。
[0004]無眼鏡技術(shù)使用諸如視差屏障、雙凸透鏡片(lenticular lens sheet)或可切換透鏡/屏障這樣的光學(xué)板來劃分右視差圖像和左視差圖像的光軸，以實(shí)現(xiàn)立體圖像。
[0005]由于能夠允許用戶在不佩戴快門眼鏡或偏振眼鏡的情況下觀看立體圖像的便利，近年來，已經(jīng)將無眼鏡技術(shù)應(yīng)用到諸如智能電話、平板電腦、筆記本電腦等這樣的小到中型顯示器。
[0006]將參照圖1和圖2如下示意性地描述采用這種無眼鏡技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)中的背光單元的結(jié)構(gòu)。
[0007]圖1是例示了具有采用現(xiàn)有技術(shù)中的無眼鏡技術(shù)的背光單元的顯示裝置的示意側(cè)視圖。
[0008]參照圖1，現(xiàn)有技術(shù)中的無眼鏡顯示裝置可以包括:楔形導(dǎo)光板10，其被構(gòu)造為改變光的行進(jìn)方向；液晶面板20，其被設(shè)置在導(dǎo)光板10的上部上，以通過從導(dǎo)光板10入射的光來實(shí)現(xiàn)圖像；LED光源陣列30，其被設(shè)置在導(dǎo)光板10的橫向表面上，以將光發(fā)射到導(dǎo)光板10。
[0009]這里，楔形導(dǎo)光板10可以包括:薄端部10a，其與LED光源陣列30近似對應(yīng)；厚端部10b，其與薄端部10a對應(yīng)；出射光表面10c，其與薄端部10a和厚端部10b接觸，以朝向液晶面板20發(fā)射光；以及底表面10d，其以預(yù)定間隔形成有多個階梯圖案(step pattern) 15，以對應(yīng)于出射光表面10c。
[0010]導(dǎo)光板10的厚端部10b形成有反射彎曲表面17，并且薄端部10a和出射光表面10c形成在平坦表面上。
[0011]參照圖2，從LED光源在第一方向陣列30上傳播的光可以在沒有重大損失的情況下通過楔形導(dǎo)光板10被引導(dǎo)到楔形導(dǎo)光板10的內(nèi)部，并且使用階梯圖案15來將從導(dǎo)光板10的內(nèi)部在第二方向上反射并傳播的光從導(dǎo)光板10提取到其外部。
[0012]參照圖1，從LED光源陣列30產(chǎn)生的光從導(dǎo)光板10的薄端部10a起沿著導(dǎo)光板的長度在第一方向上傳播到厚端部10b，并且隨后從導(dǎo)光板10的厚端部10b反射，然后，當(dāng)沿著導(dǎo)光板的長度在第二方向上移動到薄端部10a時(shí)，光可以沿著導(dǎo)光板的長度傳播到薄端部10a，并且在任何位置處進(jìn)行傳播，并且可以通過與階梯圖案15的相互作用從導(dǎo)光板10提取光。換句話說，當(dāng)光在從非平坦的表面反射之前正在第一方向上傳播時(shí)，可以使光均勻并擴(kuò)展，并且當(dāng)正在第二方向上傳播時(shí)，可以提取光。
[0013]導(dǎo)光板10的階梯圖案15基本上不具有用于使光從第一入射側(cè)經(jīng)過導(dǎo)光板到第二反射側(cè)的光學(xué)定向功能，由此實(shí)現(xiàn)光反射側(cè)的長的后部工作距離以及實(shí)現(xiàn)導(dǎo)光板的小厚度。
[0014]圖2是例示了用于示意性地說明通過第一光源和第二光源以及采用現(xiàn)有技術(shù)中的無眼鏡技術(shù)的背光單元的反射彎曲表面提取的光的行進(jìn)狀態(tài)的導(dǎo)光板的平面圖。
[0015]圖3是示意性地示例了在使用現(xiàn)有技術(shù)中的背光單元的導(dǎo)光板時(shí)是否存在光學(xué)損失的仿真圖。
[0016]參照圖2，在楔形導(dǎo)光板10中，通過厚端部10b處的反射彎曲表面17和階梯圖案15，從第一光源30a發(fā)出的光束40被引導(dǎo)到第一觀看窗60，并且從第二光源30b發(fā)出的光束44被引導(dǎo)到在水平方向上與第一觀看窗60分離的第二觀看窗64。
[0017]具體地，從兩個LED光源30a、30b發(fā)出的光輸入到楔形導(dǎo)光板10的薄端部10a，然后以扇形方式擴(kuò)散到在相反側(cè)處形成有反射彎曲表面17的厚端部10b，其中，經(jīng)擴(kuò)散的光束40、44的光路轉(zhuǎn)變，并且以基本上平行的方式(S卩，遙遠(yuǎn)的反射焦距)在反射彎曲表面17反射上。
[0018]以基本上平行的方式通過反射彎曲表面17反射的光束40、44通過形成在底表面10f上的階梯圖案15以平面光源形式分別發(fā)送到第一觀看窗60和第二觀看窗64，以實(shí)現(xiàn)三維圖像顯示。
[0019]然而，形成諸如楔形導(dǎo)光板10的階梯圖案15這樣的特殊的微圖案具有在商品化方面的困難水平，并且成本增加的程度具有下面的缺點(diǎn):由于利用當(dāng)前的技術(shù)而具有超過90%的故障率，因此即使在增加設(shè)施投資時(shí)，大量生產(chǎn)也是困難的。
[0020]此外，在現(xiàn)有技術(shù)中的背光單元的情況下，上部擋板(bezel)的厚度可能由于形成在楔形導(dǎo)光板的出射光表面上的反射彎曲表面而增加，由此導(dǎo)致設(shè)計(jì)限制。
[0021]另外，楔形導(dǎo)光板的下部階梯圖案結(jié)構(gòu)需要精密的機(jī)械加工，并且應(yīng)該使用注塑方法來產(chǎn)生階梯圖案的結(jié)構(gòu)。然而，即使精密的機(jī)械加工對于模具是可能的，也不存在用于在將PMMA成型樹脂放置在模具框架(frame)中時(shí)在微觀水平上解決階梯圖案結(jié)構(gòu)的粉碎現(xiàn)象的方法。
[0022]此外，即使當(dāng)解決了階梯圖案，也應(yīng)該使用注入方法來生產(chǎn)楔形導(dǎo)光板本身，由此導(dǎo)致了在大尺寸生產(chǎn)方面的困難。
[0023]此外，在現(xiàn)有技術(shù)中的楔形導(dǎo)光板的情況下，即使當(dāng)完整地設(shè)計(jì)導(dǎo)光板的下面的階梯圖案結(jié)構(gòu)，也不存在消除由于如圖3中例示的結(jié)構(gòu)的原理而產(chǎn)生的針對導(dǎo)光板的下端部的光學(xué)損失的方法，并且因?yàn)樵谟捎谥圃斓睦щy而無法實(shí)現(xiàn)精密的機(jī)械加工時(shí)會出現(xiàn)大得多的光學(xué)損失，所以期望的光控制變得困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本發(fā)明的目的在于，提供一種在沒有導(dǎo)光板的情況下在實(shí)現(xiàn)平面圖像和立體圖像期間可適用的背光單元，以及使用該背光單元的圖像顯示裝置。
[0025]為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，根據(jù)一個方面，提供了一種背光單元，該背光單元包括:光源，其被構(gòu)造為向顯示面板提供光；光路轉(zhuǎn)換片，其被設(shè)置為與所述光源相鄰；以及反射板，其被設(shè)置為在所述光路轉(zhuǎn)換片的上邊緣部處面對所述光源。
[0026]在所述背光單元中，多個棱鏡圖案可以形成為在所述光路轉(zhuǎn)換片上沿著長度方向彼此分離，以使得光能夠從光源以扇形方式擴(kuò)散，并且通過反射板反射以被引導(dǎo)到顯示面板。
[0027]在所述背光單元中，所述光路轉(zhuǎn)換片可以包括使用除了諸如棱鏡擴(kuò)散片、反射器等這樣的幾何光學(xué)方法以外的衍射光學(xué)元件(diffractive optic)的全息膜等。
[0028]在所述背光單元中，所述反射板是彎曲形狀的反射鏡(mirror)。
[0029]在所述背光單元中，所述反射板可以包括與彎曲表面不同的另一形狀的反射鏡。
[0030]所述反射鏡可以包括除了幾何光學(xué)反射鏡以外的使用衍射的反射構(gòu)件(包括全息膜等)。
[0031]在所述背光單元中，所述光源可以是激光光源、發(fā)光二極管(LED)光源或者有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)。
[0032]在所述背光單元中，當(dāng)所述光源是激光光源時(shí)，在所述激光光源和所述光路轉(zhuǎn)換片之間設(shè)置有擴(kuò)展器(expander)。
[0033]所述擴(kuò)展器可以包括被構(gòu)造為以扇形方式擴(kuò)散光的所有類型的透鏡和全息圖等。
[0034]為了解決上述任務(wù)，提供了一種圖像顯示裝置，該圖像顯示裝置包括:顯示面板，其被構(gòu)造為以時(shí)分方式顯示左眼圖像和右眼圖像；第一光源，其被構(gòu)造為照射第一光達(dá)顯示所述左眼圖像的第一時(shí)間段，以及第二光源，其被構(gòu)造為照射第二光達(dá)顯示所述右眼圖像的第二時(shí)間段；光路轉(zhuǎn)換片，其被設(shè)置為與所述第一光源和所述第二光源相鄰；以及反射板，其被設(shè)置為在所述光路轉(zhuǎn)換片的上邊緣部處面對所述第一光源和所述第二光源。
[0035]在所述圖像顯示裝置中，多個棱鏡圖案可以形成為在所述光路轉(zhuǎn)換片上沿著長度方向彼此分離，以使得光能夠從第一光源和第二光源以扇形方式擴(kuò)散，