可切换背光单元制造技术

提供了用于背光单元的各实施例。在一个示例中，背光单元包括：光导，其被配置成在位于该光导的端处的第一光接口处接收光并经由位于该光导的面处的第二光接口输出光；以及多个光源，其被配置成在第一光接口处将光注入光导。该示例背光单元还包括梯度折射率膜，其被配置成从光导的第二光接口接收光、使从接受角范围内入射在梯度折射率膜上的接收到的光均匀化并且不使从接受角范围外入射在梯度折射率膜上的光均匀化、以及将经均匀化的光定向到眼框。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景背光单元可被用来通过以一定范围的角度将漫射光定向到显示面板来照亮该面板。光被定向到显示面板的角度可以限定观看者可感知显示在显示面板上的图像的观看角度的范围。概述公开了与在所定义的角范围内提供均匀光强度的高效背光单元相关的各实施例。在一个示例中，背光单元包括：光导，其被配置成在位于该光导的端处的第一光接口处接收光并经由位于该光导的面处的第二光接口输出光；以及多个光源，其被配置成在第一光接口处将光注入光导。该示例背光单元还包括梯度折射率膜，其被配置成从光导的第二光接口接收光、使从接受角范围内入射在梯度折射率膜上的接收到的光均匀化并且不使在接受角范围外入射在梯度折射率膜上的光均匀化、以及将经均匀化的光定向到眼框。提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决该公开的任一部分中所注的任何或全部缺点的实现方式。附图简述图1A示意性地解说经由示例显示设备的窄观看模式对视觉内容的显示。图1B示意性地解说经由图1A的示例显示设备的宽观看模式对视觉内容的显示。图2示意性地示出示例背光系统和调制显示面板的侧视图。图3和4示意性地示出配置成以宽和窄观看模式来输出光的示例背光系统。图5A-5C示出用于窄模式和两个示例宽模式的示例眼框。图6示出配置成漫射并均匀化光的示例梯度折射率膜层。图7示出解说操作显示设备的示例方法的流程图。图8示出示例计算设备的框图。图9A-9G示出用于创建宽和窄模式眼框的集中器的示例配置。图10解说用于窄和宽观看模式的示例角输出轮廓。图11A和11B解说用于单片式背光单元配置的示例光学堆叠。图12A和12B解说用于单片式显示配置的示例光学堆叠。图13解说示例背光系统的重定向元件的示例重定向元件层。详细描述如上所述，背光可被配置成以相对于显示面板的各种入射角(AOI)(低或高)来提供照明。来自背光单元的光的强度分布可在显示面板前接近Lambertian。这样的背光可通过以任何角度重新散射以达到均匀性来利用混合光的自由。然而，在其中需要有限集光率(etendue)作为到显示面板的输入的实现中，这样的重新散射可能不再有利，并且一些其他机制可被用来维持对角宽度的约束，同时达到可接受的均匀性水平。体积散射漫射器可由于向后散射而将过多散射引入较高角度。这可造成角退出轮廓中“肩部”形式的背景水平的增加。表面凹凸漫射器可帮助降低退出轮廓中的这样的高角光，但也可导致所需低观看角(相对于显示屏的法线)内的不可接受的低均匀性，因为当在名义观看距离处观看时，光强度的衰减被映射到视野(FOV)。通过层压多个表面凹凸漫射器来形成的漫射器可帮助沿z方向(在显示屏的图像面法向)提供某种混合水平，但可能没有跨观看角范围创建所需平顶强度轮廓。跨观看区的平顶强度轮廓连同到没有向其递送光的区域的急剧转变可能难以用传统漫射器来达到，因为难以使用传统漫射器在退出角轮廓的边缘处达到急剧衰减。这可使得对于低到中集光率背光场景而言难以同时达到高均匀性和高效率。另外，当前受限的集光率背光单元可能不包括漫射功能性。此外，观看区与非观看区之间的光强度的急剧转变可能难以只经由漫射来达到。因而，本文公开了被配置成经由利用漫射功能性以及还利用引导均匀化的背光单元提供在眼框区域内的相对平角的光强度轮廓以及在眼框区域的边缘处的强度急剧转变的各实施例，如下文更详细地解释的。将理解，术语“眼框区域”等表示在其中可看到经由背光显示面板所显示的图像的角区域。尽管眼框可被认为是可在其中看到显示面板的空间体，但限定该眼框的界限的角范围可被认为是由角区域的范围来限定的。在一些情况下，显示设备的用户可能希望限制眼框的角范围以提供私人或窄角观看模式。在其他情况下，较大眼框可能适合于提供公共或宽观看模式，诸如在群体观看活动期间，其中多个观看者以相对于显示面板的较宽角范围围绕该显示面板来定位。相应地，本文还公开了与经由可切换背光单元提供具有不同眼框的多个观看模式相关的各实施例。窄观看角度或模式的非限制性示例是+/-30°角区域。图1A示意性地描绘示例观看环境100，并解说了经由示例显示器102以窄角观看模式显示内容。如图所示，显示器102被包括在膝上型计算机内。在其他实施例中，显示器可以容纳在其他类型的设备外壳中(例如，台式计算设备、智能电话、平板，等等)，或与提供图像数据的计算设备分开地容纳，如潜在地在电视机或计算机监视器的情况下。显示器102可以在本文中称为私人观看模式的模式中操作，在该模式中，所显示的内容可由用户108容易地观看但不能由人110A和110C辨别。在所示示例中，显示器102输出的视觉内容包括由通用项内容(CONTENT)来表示的图像，它通常是能由用户108从观看角112B来完全辨认和感知的，用户108对视觉内容的感知由窗116B示意性地表示。相反，人110A和110B感知到大致均匀的灰色视觉内容，并且看起来缺少任何可感知文本。人110A和110C对视觉内容的感知由代表性窗116A和116C示意性地示出。在这一示例中，用户108可能正在从处于窄模式眼框内的角度112B观看显示器102，而人110A和110C分别观看显示器102的观看角112A和112C可在该窄模式眼框之外。现在转向图1B，显示器102和/或显示器102的相关联的背光单元可被切换到公共或宽观看模式。在图1B所示的示例中，显示器102所呈现的视觉内容(例如，图像、视频，等等)可被公共地观看。在所示示例中，显示器102输出的视觉内容(同样由通用项内容来表示)可以是能由用户108以及人110A和110C完全辨认且感知的。用户108和人110A和110C对视觉内容的感知由窗116B示意性地示出，指示用户108和人110A和110C中的每一者可看到相同的视觉内容。在这一示例中，用户108和人110A和110C观看显示器102的角度112A-112C中的每一者可被包括在宽模式眼框中。图2示出了可被用来照亮显示面板201的示例背光系统200a和200b的侧视图。在一些示例中，背光系统200a和200b各自可适于用作图1A和1B中的显示器102。背光系统200a包括具有薄端204和厚端206的楔形光导202。厚端206包括配置成接收由多个光源208(它可包括发光二极管或其他合适的光源)注入的光的光输入接口209。虽然被示为楔形光导，但将理解，光导202可以按任何合适的配置来被形成。例如，在一些应用中，光导可包括菲涅耳板，诸如具有棱柱波或楔形波提取特征以跨光导提取均匀强度对位置的光导板(LGP)。在一些实施例中，这样的特征可以被稀疏地放置。此外，在一些实现中，光输入接口也可位于楔形光导202的薄端。光导202可被配置成改变来自光源208的内发射光的角度并输出该光。这样的膜在下文更详细地描述。在光导的底表面210(即，在低折射率隔离层212正上方且与其平行地延伸的面)处的光退出接口，使得光以内发射的临界角或高于临界角退出光退出接口。将理解，光导202的各尺寸以及所描绘的光路出于解说的目的而被夸大。来自光源208的光可穿过低折射率隔离层212和角度相关漫射层21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背光单元，包括：光导，其被配置成在位于所述光导的端处的第一光接口处接收光并经由位于所述光导的面处的第二光接口输出光；多个光源，其被配置成在所述第一光接口处将光注入所述光导；以及梯度折射率膜，其被配置成从所述光导的所述第二光接口接收光、使从接受角范围内入射在所述梯度折射率膜上的接收到的光均匀化并且不使从所述接受角范围外入射在所述梯度折射率膜上的光均匀化、以及将经均匀化的光定向到眼框。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.27 US 14/288,2421.一种背光单元，包括：光导，其被配置成在位于所述光导的端处的第一光接口处接收光并经由位于所述光导的面处的第二光接口输出光；多个光源，其被配置成在所述第一光接口处将光注入所述光导；以及梯度折射率膜，其被配置成从所述光导的所述第二光接口接收光、使从接受角范围内入射在所述梯度折射率膜上的接收到的光均匀化并且不使从所述接受角范围外入射在所述梯度折射率膜上的光均匀化、以及将经均匀化的光定向到眼框。2.如权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述梯度折射率膜是第一梯度折射率膜，所述接受角范围是第一接受角范围，并且所述眼框是第一眼框，所述背光单元进一步包括：第二梯度折射率膜，其被配置成从所述光导的所述第二光接口接收光、使从第二接受角范围内入射在所述第二梯度折射率膜上的接收到的光均匀化并且不使从所述第二接受角范围外入射在所述第二梯度折射率膜上的光均匀化、以及将经均匀化的光从所述第二梯度折射率膜朝具有与所述第一眼框不同位置的第二眼框进行定向。3.如权利要求2所述的背光单元，其特征在于，所述多个光源包括所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·D·鲍威尔，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US