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技術 導光板及びこれを含むバックライト装置

出願人 三星電子株式会社
発明者 モロゾフアレキサンデルヴィクトロヴィッチヤヌシックイゴールヴィタリエヴィッチ李振鎬崔倫善
出願日 2016年11月2日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2016-214921
公開日 2017年5月25日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-092029
状態 未査定
技術分野 液晶4(光学部材との組合せ) 面状発光モジュール ライトガイド一般及び応用
主要キーワード 基本列 基本角 線形溝 垂直スリット 線形パターン 切り替え型 照明処理 主要パラメータ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

課題

導光板及びこれを含むバックライト装置を提供すること。

解決手段

一実施形態に係る導光板は、全反射効果に基づいて第1光ビーム又は第2光ビームを伝搬する基板、第1光ビームを離脱させるためのプリズムパターンと基板から第2光ビームを離脱させるための線形パターンを含む。

概要

背景

D表示装置は、医療映像、ゲーム、広告教育事などのような様々な領域に適用され得る。最近では、3D表示装置が3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間で転換される機能を提供する。3Dディスプレイに関連して、ホログラフィステレオスコピ技術を用いて3D映像を表示するために多くの研究が行われている。

ステレオスコピー技術は、偏光した光とシャッターによってユーザの両目に分離した映像を提供するためのメガネを必要とするメガネ式と、メガネを必要としない裸眼式とに分類される。裸眼式は、裸眼立体ディスプレイとも称し、ディスプレイ装置が映像を直接分離して立体効果を具現することができる。

裸眼式に基づいたディスプレイ装置において、ステレオ映像を用いて3D映像を生成するためにパララックスバリアを用いてもよい。パララックスバリアは、垂直スリット又は斜めに配置するスリットを含み、当該のスリットによってユーザの左眼及び右眼別個の3D映像が提供されて立体効果を具現することができる。

概要

導光板及びこれを含むバックライト装置を提供すること。 一実施形態に係る導光板は、全反射効果に基づいて第1光ビーム又は第2光ビームを伝搬する基板、第1光ビームを離脱させるためのプリズムパターンと基板から第2光ビームを離脱させるための線形パターンを含む。

目的

最近では、3D表示装置が3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間で転換される機能を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

全反射効果に基づいて第1光ビーム及び第2光ビームのうち少なくとも1つを伝搬する基板と、前記基板から前記第1光ビームを離脱させるためのプリズムパターンと、前記基板から前記第2光ビームを離脱させるための線形パターンと、を含む、導光板

請求項2

前記プリズムパターンは、前記基板の第1面に配置され、前記線形パターンは、前記基板の第2面に配置される、請求項1に記載の導光板。

請求項3

前記プリズムパターンは、前記第1面で互いに間隔を隔てて配置する複数のプリズム列を含む、請求項2に記載の導光板。

請求項4

前記プリズム列は、前記第1光ビームの伝搬方向に平行な構造で配置されるか、又は前記第1光ビームの伝搬方向を基準にして任意の角度だけ回転して配置されている、請求項3に記載の導光板。

請求項5

前記プリズムパターンは、前記第1光ビームが前記プリズム列のうちいずれか1つに照射された場合に、前記第1光ビームを前記基板の外部に離脱させる、請求項3又は4に記載の導光板。

請求項6

前記プリズム列のそれぞれは、背中合わせに配置される複数のプリズムを含み、前記プリズムは、背中合わせに線形的に配置されるか、又は背中合わせにジグザグ状に配置されている、請求項3に記載の導光板。

請求項7

前記線形パターンは、溝又は突出部のアレイを含む、請求項1ないし6のうちいずれか一項に記載の導光板。

請求項8

前記溝又は突出部は、前記基板の下面に規則的又は不規則的に配置されている、請求項7に記載の導光板。

請求項9

前記溝又は突出部は、前記第2光ビームの伝搬方向に垂直に配置されるか、又は前記第2光ビームの伝搬方向を基準にして任意の角度を有するように配置されている、請求項7に記載の導光板。

請求項10

前記線形パターンは、前記第2光ビームが前記溝又は突出部のうちいずれか1つに照射された場合に、前記第2光ビームを前記基板の外部に離脱させる、請求項7ないし9のうちいずれか一項に記載の導光板。

請求項11

前記導光板は、3Dディスプレイモード又は2Dディスプレイモードで動作し、前記第1光ビームは、前記3Dディスプレイモードで、前記基板の前面及び後面のうちいずれか1つに入射され、前記第2光ビームは、前記2Dディスプレイモードで、前記基板の側面のうち少なくとも1つに入射され、前記第1光ビーム及び前記第2光ビームは、互いに異なる角分布を有する、請求項1ないし10のうちいずれか一項に記載の導光板。

請求項12

前記基板、前記プリズムパターン、及び前記線形パターンは、1つの構造体で形成される、請求項1ないし11のうちいずれか一項に記載の導光板。

請求項13

バックライト装置であって、第1光ビームを離脱させるためのプリズムパターンと第2光ビームを離脱させるための線形パターンを含む導光板と、前記バックライト装置が3Dディスプレイモードで動作する場合、前記第1光ビームを導光板に向かって放射する第1照明部と、前記バックライト装置が2Dディスプレイモードで動作する場合、前記第2光ビームを前記導光板に向かって放射する第2照明部と、前記導光板の上部に配置する光再指向フィルムと、前記導光板の下部に配置する反射フィルムと、を含む、バックライト装置。

請求項14

前記導光板は、全反射効果に基づいて内部で前記第1光ビーム及び前記第2光ビームのうち少なくとも1つを伝搬する基板を含み、前記プリズムパターンは、前記基板の上面に配置し、前記線形パターンは、前記基板の下面に配置する、請求項13に記載のバックライト装置。

請求項15

第1照明部は、前記第1光ビームを前記導光板の前面及び後面のうちいずれか1つに向かって放射し、前記第2照明部は、前記第2光ビームを前記導光板の側面のうち少なくとも1つの側面に向かって放射し、前記第1光ビーム及び前記第2光ビームは互いに異なる角分布を有する、請求項13又は14に記載のバックライト装置。

請求項16

前記3Dディスプレイモードでは、前記第1照明部に電源印加されて前記第2照明部はパワーオフされ、前記2Dディスプレイモードでは、前記第2照明部に電源が印加されて前記第1照明部はパワーオフされる、請求項13ないし15のうちいずれか一項に記載のバックライト装置。

請求項17

前記第1照明部は、前記3Dディスプレイモードで第1光を放射する第1光源と、前記第1光に基づいて前記第1光ビームを形成し、前記第1光ビームを前記導光板に入射させる第1光変換部と、を含む、請求項13ないし16のうちいずれか一項に記載のバックライト装置。

請求項18

前記第1光変換部は、前記第1光に対して角変換、均一化、及び視準のうち少なくとも1つを行う、請求項17に記載のバックライト装置。

請求項19

前記第1光変換部は、視準アレイ、均一化フィルム及び再指向キューブを含み、前記視準アレイは、分離した視準器又は統合された視準器を含み、前記均一化フィルムは、マイクロ円筒状のパターンを有するフィルム、マイクロ・球形のパターンを有するフィルム及び光形成拡散器のうち少なくとも1つを含み、前記再指向キューブは、対称プリズム構造を有するキューブ又は非対称的プリズム構造を有するキューブを含む、請求項18に記載のバックライト装置。

請求項20

前記第2照明部は、前記2Dディスプレイモードで第2光を放射する第2光源と、前記第2光を調整して前記第2光ビームを形成し、前記第2光ビームを前記導光板に入射させる第2光変換部と、を含む、請求項13ないし19のうちいずれか一項に記載のバックライト装置。

請求項21

前記第2光変換部は、前記第2光に対して角変換、均一化、及び視準のうち少なくとも1つを行う、請求項20に記載のバックライト装置。

請求項22

前記光再指向フィルムは、前記3Dディスプレイモードで前記導光板から離脱した第1光ビームが視聴者に向かうように前記離脱した第1光ビームを指向させる、請求項13ないし21のうちいずれか一項に記載のバックライト装置。

請求項23

前記反射フィルムは、前記2Dディスプレイモードで前記導光板から離脱した第2光ビームを反射し、角分布を変化させ、前記反射フィルムは、マイクロ・球形の凸面レンズ又は凹面レンズパターン化されたフィルム、マイクロ−ピラミッド型レンズがパターン化されたフィルム、及びランバート角分布を有する反射拡散器のうち少なくとも1つを含む、請求項13ないし22のうちいずれか一項に記載のバックライト装置。

請求項24

前記光再指向フィルムから出た第1光ビーム又は第2光ビームを視聴者が位置する領域に集中させるためのフレネルレンズフィルムをさらに含み、前記フレネルレンズフィルムは、放射状の構造又は円筒状の構造を有する、請求項13ないし23のうちいずれか一項に記載のバックライト装置。

請求項25

前記バックライト装置のディスプレイモードを前記3Dディスプレイモード及び前記2Dディスプレイモードのうちいずれか1つに設定するためのコントローラをさらに含む、請求項13ないし24のうちいずれか一項に記載のバックライト装置。

請求項26

前記コントローラは、前記バックライト装置が3Dディスプレイモードで動作する場合、前記第1光ビームを前記導光板に向かって放射するように前記第1照明部を制御し、前記バックライト装置が2Dディスプレイモードで動作する場合、前記第2光ビームを前記導光板に向かって放射するように第2照明部を制御する、請求項25に記載のバックライト装置。

技術分野

0001

本発明は、導光板及び導光板を含むバックライト装置に関する。

背景技術

0002

D表示装置は、医療映像、ゲーム、広告教育事などのような様々な領域に適用され得る。最近では、3D表示装置が3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間で転換される機能を提供する。3Dディスプレイに関連して、ホログラフィステレオスコピ技術を用いて3D映像を表示するために多くの研究が行われている。

0003

ステレオスコピー技術は、偏光した光とシャッターによってユーザの両目に分離した映像を提供するためのメガネを必要とするメガネ式と、メガネを必要としない裸眼式とに分類される。裸眼式は、裸眼立体ディスプレイとも称し、ディスプレイ装置が映像を直接分離して立体効果を具現することができる。

0004

裸眼式に基づいたディスプレイ装置において、ステレオ映像を用いて3D映像を生成するためにパララックスバリアを用いてもよい。パララックスバリアは、垂直スリット又は斜めに配置するスリットを含み、当該のスリットによってユーザの左眼及び右眼別個の3D映像が提供されて立体効果を具現することができる。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、導光板及び導光板を含むバックライト装置を提供する。

課題を解決するための手段

0006

一実施形態に係る導光板は、全反射効果に基づいて第1光ビーム及び第2光ビームのうち少なくとも1つを伝搬する基板と、前記基板から前記第1光ビームを離脱させるためのプリズムパターンと、前記基板から前記第2光ビームを離脱させるための線形パターンとを含む。

0007

前記導光板において、前記プリズムパターンは、前記基板の第1面に配置され、前記線形パターンは、前記基板の第2面に配置され得る。

0008

前記導光板において、前記プリズムパターンは、前記第1面で互いに間隔を隔てて配置する複数のプリズム列を含み得る。

0009

前記導光板において、前記プリズム列は、前記第1光ビームの伝搬方向に平行した構造に配置するか、又は前記第1光ビームの伝搬方向を基準にして任意の角度だけ回転して配置し得る。

0010

前記導光板において、前記プリズムパターンは、前記第1光ビームが前記プリズム列のうちいずれか1つとぶつかった時、前記第1光ビームを前記基板の外部に離脱させ得る。

0011

前記導光板において、前記プリズム列のそれぞれは、背中合わせに配置する複数のプリズムを含み、前記プリズムは、背中合わせに線形的に配置するか、又は背中合わせにジグザグ状に配置し得る。

0012

前記導光板において、前記線形パターンは、溝又は突出部のアレイを含み得る。

0013

前記導光板において、前記溝又は突出部は、前記基板の下面に規則的又は不規則的に配置したり、前記第2光ビームの伝搬方向に垂直に配置するか、又は前記第2光ビームの伝搬方向を基準にして任意の角度を有するように配置し得る。

0014

前記導光板において、前記線形パターンは、前記第2光ビームが前記溝又は突出部のうちいずれか1つとぶつかった時、前記第2光ビームを前記基板の外部に離脱させ得る。

0015

バックライト装置は、第1光ビームを離脱させるためのプリズムパターンと第2光ビームを離脱させるための線形パターンを含む前記導光板と、前記バックライト装置が3Dディスプレイモードで動作する場合、前記第1光ビームを導光板に向かって放射する第1照明部と、前記バックライト装置が2Dディスプレイモードで動作する場合、前記第2光ビームを前記導光板に向かって放射する第2照明部と、前記導光板の上部に配置する光再指向フィルムと、前記導光板の下部に配置する反射フィルムとを含む。

0016

バックライト装置において、前記3Dディスプレイモードでは、前記第1照明部に電源印加されて前記第2照明部はパワーオフされ、前記2Dディスプレイモードでは、前記第2照明部に電源が印加されて前記第1照明部はパワーオフされ得る。

0017

バックライト装置において、前記第1照明部は、前記3Dディスプレイモードで第1光を放射する第1光源と、前記第1光に基づいて前記第1光ビームを形成し、前記第1光ビームを前記導光板に入射させる第1光変換部とを含み得る。

0018

バックライト装置において、前記第2照明部は、前記2Dディスプレイモードで第2光を放射する第2光源と、前記第2光を調整して前記第2光ビームを形成し、前記第2光ビームを前記導光板に入射させる第2光変換部とを含み得る。

0019

バックライト装置において、前記光再指向フィルムは、前記3Dディスプレイモードで前記導光板から離脱した第1光ビームが視聴者に向かうように前記離脱した第1光ビームを指向させ得る。

0020

バックライト装置において、前記反射フィルムは、前記2Dディスプレイモードで前記導光板から離脱した第2光ビームを反射し、角分布を変化させ得る。

0021

バックライト装置は、前記光再指向フィルムから出た第1光ビーム又は第2光ビームを視聴者が位置する領域に集中させるためのフレネルレンズフィルムをさらに含み得る。

発明の効果

0022

本発明によると、3Dディスプレイモード及び2Dディスプレイモードのために1つの導光板を用いることによって、バックライト装置の厚さを減少させることができる。

0023

また、3Dディスプレイモード及び2Dディスプレイモードそれぞれのための1つ以上の光源を用いることによって、3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間の転換を簡単に行うことができる。

図面の簡単な説明

0024

一実施形態に係る3D/2Dディスプレイモード切り替え型バックライト装置の斜視図を示す。
一実施形態に係るプリズムパターン及び線形パターンが備えられた導光板の上面図を示す。
一実施形態に係るプリズムパターン及び線形パターンが備えられた導光板の底面図を示す。
一実施形態に係る様々な形態に配置するプリズムパターンの一例を示す。
一実施形態に係る様々な形態に配置するプリズムパターンの一例を示す。
一実施形態に係る様々な形態に配置するプリズムパターンの一例を示す。
一実施形態に係る様々な形態に配置するプリズムパターンの一例を示す。
一実施形態に係るプリズムパターンに含まれた1つのプリズムを示す。
一実施形態に係るプリズムパターンに含まれた1つのプリズムを示す。
一実施形態に係る導光板の下面に備えられた線形パターンに含まれた1つの線形溝又は突出部の断面図を示す。
一実施形態に係る3Dディスプレイモードで動作する1つの導光板に基づいたバックライト装置の断面図を示す。
一実施形態に係る3Dディスプレイモードで用いられる第1照明部の一例を示す。
一実施形態に係る3Dディスプレイモードで用いられる照明部の断面図を示す。
一実施形態に係る3Dディスプレイモードで用いられる照明部の断面図を示す。
一実施形態に係る照明部の一部分である視準アレイに含まれた1つの視準器を示す。
一実施形態に係る2Dディスプレイモードで動作する1つの導光板に基づいたバックライト装置の断面図を示す。
一実施形態に係るディスプレイパネル、バックライト装置、及びコントローラを含むディスプレイ装置を示す。
一実施形態に係るコントローラを示す。

実施例

0025

以下の特定な構造的乃至機能的な説明は、単に実施形態を説明するための目的で例示するものであり、特許出願の範囲が本明細書に説明された内容に限定されるものと解釈されることはない。

0026

第1又は第2などの用語が複数のコンポーネント区分するために用いることができるが、構成要素が第1又は第2の用語によって限定されると解釈されてはいけない。また、実施形態で用いた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられるものであって、実施形態を限定しようとする意図はない。単数表現文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。

0027

本明細書において、「含む」又は「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、処理、構成要素、部品又はその組み合わせの存在を指定するためのものであって、1つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、処理、構成要素、部品又はそれを組み合わせたもの存在又は付加可能性を予め排除しないものとして理解されなければならない。

0028

異なる定義さがれない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度形式的な意味として解釈されることはない。

0029

また、「上部」、「下部」、「正面」、「後面」、「側面」などのような指向性用語は、説明される図面の配向を参照して用いられる。実施形態の構成要素は、異なる配向に配置されてもよく、上記の指向性用語によって実施形態の範囲が限定されるものとして解釈されることはない。

0030

下記の実施形態は、3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間の転換機能を提供する導光板及び導光板を含むバックライト装置に関する。バックライト装置は、3Dディスプレイモードのための照明と2Dディスプレイモードのための照明をバックライト装置を含むディスプレイ装置(図示せず)に提供する。ここで、3Dディスプレイモードは3D映像を表示するためのモードであり、2Dディスプレイモードは2D映像を表示するためのモードである。

0031

以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。添付図面を参照して説明するにおいて、図面符号に関係なく同一の構成要素は同一の参照符号を付与し、これに対する重複する説明は省略することにする。

0032

図1は、一実施形態に係る3D/2Dディスプレイモード切り替え型バックライト装置100の斜視図を示す。図1を参照すると、バックライト装置100は、基板110、第1照明部120、第2照明部130、光再指向フィルム140、及び反射フィルム150を含む。実施形態の範囲が図1に示された構成要素の個数に応じて制限されないことは、関連の技術分野の当業者にとって明白であり、バックライト装置100の構成要素の個数は実施形態によって変わり得る。例えば、バックライト装置100は、実施形態によって2つ以上の第1照明部120、第2照明部130、光再指向フィルム140又は反射フィルム150を含み得る。実施形態によると、バックライト装置100は、バックライト装置100の厚さを減少させるために1つの基板110を用いてもよい。

0033

図1に示した実施形態において、第1照明部120は3Dディスプレイモードで利用され、1つ以上の光源121と1つ以上の光変換部122を含む。第2照明部130は2Dディスプレイモードで利用され、1つ以上の光源131と1つ以上の光変換部132を含む。第1照明部120は、第1光ビームを基板110の前面及び後面のいずれか1つに向かって放射され、第2照明部130は第2光ビームを基板110の側面のうちの1つ以上の側面に向かって放射され得る。

0034

第1照明部120及び第2照明部130は、それぞれの3Dディスプレイモード及び2Dディスプレイモードに用いられるため、第1照明部120から放射される第1光ビーム、及び第2照明部130から放射される第2光ビームは互いに異なる角分布を有する。以下でより詳しく説明するが、基板110は、上面にはプリズムパターン111が配置し、基板110の下面には線形パターン112が配置される。プリズムパターン111は、3Dディスプレイモードで第1光ビームを抽出するためのものであり、線形パターン112は、2Dディスプレイモードで第2光ビームを抽出するためのものである。本明細書に記載された「導光板(light guide plate:LGP)」の用語は、基板110とプリズムパターン111及び線形パターン112間の結合体を意味する。光再指向フィルム140は基板110の上部に配置し、反射フィルム150は基板110の下部に配置する。

0035

光源121は、1つ以上の発光ダイオードLED)、レーザダイオード、又はランプ又はこれらの組合せで具現され得る。一実施形態によると、光源121は、視準されない非偏光された光を放射する1つ以上の発光ダイオード又は偏光された高視準性の光を放射する1つ以上のレーザダイオードによって具現される。光変換部122は、光源121によって放射される光に対して角変換、均一化、及び視準などの機能を行い、第1光ビームとして変換された光を基板110に入射させる。

0036

光源131も視準されない非偏光された光を放射する1つ以上の発光ダイオード又はランプ、偏光された高視準性光を放射する1つ以上のレーザダイオード、又は、これらの組合せで具現され得る。光変換部132も光源131によって放射される光に対して角変換、均一化、及び視準などの機能を行い、第2光ビームとして変換された光を基板110に入射させる。

0037

他の実施形態によると、バックライト装置100は、フレネルレンズフィルム160をさらに含み得る。この場合、フレネルレンズフィルム160は、光再指向フィルム140の上部に配置する。実施形態によると、フレネルレンズフィルム160は、放射状の構造又は円筒状の構造を有する。

0038

光再指向フィルム140は第1照明部120によって放射され、プリズムパターン111によって基板110の外部に離脱した第1光ビームをフレネルレンズフィルム160の上面又は視聴者に向かうように再指向させることができる。フレネルレンズフィルム160は、3Dディスプレイモードで光再指向フィルム140から出た第1光ビームを視聴者が位置する領域内に集中させるために用いられる。2Dディスプレイモードでフレネルレンズフィルム160は、光再指向フィルム140から出た第2光ビームを視聴者が位置する領域内に集中させるために用いられる。

0039

反射フィルム150は、線形パターン112によって基板110の外部に離脱した第2光ビームを反射し、第2光ビームが基板110及び光再指向フィルム140(実施形態によりフレネルレンズフィルム160まで)を通過して視聴者に向かうよう第2光ビームの角分布を変化させることができる。

0040

3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間の転換は、第1照明部120と第2照明部130との間の転換によって認知される。3Dディスプレイモードで、第1照明部120の光源121には電源が印加される一方、第2照明部130の光源131はパワーオフされる。反対に、2Dディスプレイモードでは、第1照明部120の光源121はパワーオフされ、第2照明部130の光源131に電源が印加される。

0041

バックライト装置100の基板110内では全反射効果に基づいて第1光ビーム及び第2光ビームが伝搬される。以下では、図2A及び図2Bを参照して導光板について説明する。上記ですでに説明したように、導光板は基板110、基板110の上面に配置するプリズムパターン111及び基板110の下面に配置する線形パターン112を含む。基板110、プリズムパターン111、及び線形パターン112は、PMMA(polymethyl methacrylate)、ガラス光学的に透明な他の物質、又は、これらの組合せによって形成し得る。また、実施形態によって、基板110、プリズムパターン111、及び線形パターン112は1つの構造体で形成される。

0042

図2Aは、一実施形態に係るプリズムパターン111を示す。プリズムパターン111は、3Dディスプレイモードで基板110の内部に入射した第1光ビームを部分的に基板110の外部に離脱させ、第1光ビームが光再指向フィルム140に向かうようにする。プリズムパターン111は、互いに間隔をもって配置するプリズム列210を含む。各プリズム列210は背中合わせに配置したプリズム211を含む。

0043

第1照明部120の光源121から放射された第1光ビームは基板110の前面に入射される。基板110の上面及び下面は光学的に研磨される。プリズム列210はパターン化されない領域212によって基板110の上面上で離隔して配置され得る。もし、光源121から放射されて基板110に入射した第1光ビームがパターン化されない領域212にぶつかると、全反射効果によって第1光ビームは基板110の内部で継続的に伝搬され得る。もし、光源121から放射されて基板110に入射した第1光ビームがプリズム列210にぶつかると、全反射の条件が充足されず第1光ビームは部分的に基板110の外部に離脱される。

0044

プリズム列210がパララックスバリアのスリットのように線形スリットとして機能する場合、プリズム列210によって基板110の外部に離脱した第1光ビームは、立体ディスプレイ効果を有する照明を形成する。パターン化されない領域212にぶつかった第1光ビームは、全反射効果によって基板110内に留まるため、パターン化されていない領域212はパララックスバリアのように機能する。プリズムパターン111は、例えば、エッチングプリンティング粘着成形、切断、又は、これらの組合せによって基板110の上面に形成され得る。

0045

図3A図3Dは、一実施形態に係る様々な形態に配置するプリズムパターン111の一例を示す図である。プリズムパターン111に含まれたプリズム列210は、図3Aに示すように、光源121から放射された第1光ビームの伝搬方向に平行した構造に配置するか、又は、図3B図3Dに示すように、第1光ビームの伝搬方向を基準にして任意の角度だけ回転した構造に配置され得る。

0046

プリズムパターン111のプリズム列210に含まれた各プリズム211は、図3A及び図3Cに示すように、第1光ビームの伝搬方向と同じ方向に指向されたり、又は、図3B及び図3Dに示すように、プリズムパターン111内の基本列方向に応じて任意の角度だけ回転する。また、プリズム列210に含まれたプリズム211は、図3A図3B、及び図3Dに示すように、背中合わせに線形的に配置するか、又は図3Cに示すようにジグザグラインを形成している形態に配置され得る。

0047

プリズムパターン111は、プリズム列210間の間隔310及び各プリズム列210の幅320などのような主要パラメータによって定義され得る。間隔310によって映像生成アルゴリズム、映像生成と照明処理によって達成される立体映像画質(例えば、解像度又は映像の視点数など)が決定される。一般に、間隔310は一定であるが、アルゴリズムの要件により可変し得る。幅320は、映像生成アルゴリズムによって生成されたパネル映像を照明する線形光源の間の幅に基づいて決定され得る。一般に、幅320の値は一定であるが、アルゴリズムの要件又は基板110からの光抽出に対する効率性及び均一性を改善するために、必要に応じて変わり得る。例えば、幅320が一定ではない値を有する場合、幅320は、図3A図3Dに示された方向に応じて、基板110の前面から始まって後面に行くほど増加する。

0048

図4A及び図4Bは、一実施形態に係るプリズムパターン111に含まれた各プリズム211を示す図である。

0049

各プリズム列210の幅320は、適用されたアルゴリズムの要件、プリズム列210の分布、及び生産技術によりプリズムごとに連続的又は離散的に変化し得る。幅320は、プリズム列210に配置する各プリズム211の幅410によって定義される。第1光ビームが角分布のような本質的な光パラメータの大きい劣化なしに高い効率性及び均一性をもって基板110から離脱させるためのプリズム211の主要パラメータが定義される。

0050

幅410の値は、図4Aに示すように、プリズム211ごとに一定であるか、又は具現に応じて図4Bに示すように、互いに異なる開始値4101及び終了値4102を有するように一定ではない。幅410によって各プリズム211の下面411を介して通過する第1光ビームの量が定義され、ここで、基づいてプリズム211の表面412で全反射条件崩れて基板110から離脱する第1光ビームの量が定義される。全反射条件が崩れるために、表面412は、基板110の内部で伝搬される第1光ビームと表面412との間の全反射角度よりも大きい角度で指向され得る。表面412の角位置は、第1照明部120のパラメータにより選択された第1底角413及び基板110の内部での第1光ビームに対する伝搬パラメータによって定義される。一般的に、第1底角413及び基板110から離脱した第1光ビームを、視聴者が位置する領域に正確に再指向するため使用される光再指向フィルム140のプリズムの表面が有する角構造によって定義されてもよい。

0051

第2底角414は、第1光ビームが表面412を通過した後に当該の離脱した第1光ビームに対する均一な垂直角分布を取得するための値として定義される。プリズム長さ415は、当該の離脱した第1光ビームに対する高品質の均一ラインを提供するための値に選択され得る。プリズムパターン111内のプリズム列210がジグザグ状を有する場合、プリズム長さ415は、光再指向フィルム140の構造、ディスプレイパネルの構成、及びアルゴリズム要件に応じて追加的に定義されることもできる。

0052

図3B及び図3Dを参照して上記で説明した実施形態において、プリズム211は、ガイドがプリズムの側面に垂直ではなく、プリズム211の角度416が可能性のある光偏位(light deviations)を補償するための角を有するよう変形された形態のプリズムとして具現され得る。上側角度417とプリズム高さ418のような他のパラメータは、第1底角413、第2底角414、及びプリズム長さ415に基づいて定義された値を有する。

0053

また、プリズム211のパラメータは、光源121から放射されて基板110の内部に伝搬される第1光の特徴に関する。

0054

再度図2Bを参照して説明すると、図2Bは、一実施形態に係る線形パターン112を示す。図2Bを参照すると、線形パターン112は基板110の下面に備えられ、線形溝又は突出部220のアレイを含む。線形パターン112は、例えば、エッチング、プリンティング又はこれらの組合せで基板110の下面に形成され得る。

0055

2Dディスプレイモードで、第2光ビームは、第2照明部130の第2光源131から放射されて基板110の1つ以上の側面に入射される。第2光ビームが基板110の下面に形成された各線形溝又は突出部220にぶつかる場合、第2光ビームは、線形パターン112によって部分的に基板110の外部に離脱する。線形パターン112によって基板110から部分的に離脱した第2光ビームは、反射フィルム150に向かう。3Dディスプレイモードにおける第1光ビームと類似に、第2光ビームが溝又は突出部220間にパターン化されていない領域221にぶつかる場合、全反射条件が崩れずに、第2光ビームは基板110の内部で継続的に伝搬され得る。

0056

図5は、一実施形態に係る1つの線形溝又は突出部220の断面図を示す。線形パターン112は、線形溝又は突出部220間の間隔、各線形溝又は突出部220の幅510、高さ520、及び長さ530のようなパラメータに応じて特徴づけられる。線形溝又は突出部220間の間隔は一定であるか又は可変される。一実施形態によると、線形溝又は突出部220間の間隔は、均一な照明を提供するための値を有する。線形パターン112内の各線形溝又は突出部220の幅510及び高さ520も一定の値を有するか又は可変される。幅510及び高さ520が可変する場合、幅510及び高さ520は、基板110の全体的に第2光ビームが均一に抽出されるよう長さ530によって決定される。また、線形溝又は突出部220間の間隔、幅510及び高さ520の値は線形的又は無秩序に変化したり、又は、他の適切な方式によって変化し得る。実施形態により、線形パターン112の各溝及び突出部220は第2光ビームの伝搬方向に垂直に配置したり、又は第2光ビームの伝搬方向を基準にして任意の角度を有するように配置され得る。

0057

図6は、一実施形態に係る3Dディスプレイモードで動作する1つの導光板に基づいたバックライト装置の断面図であり、3Dディスプレイモードの照明に対する機能的設計を説明するための図である。

0058

図6を参照すると、第1照明部120は、光源121から放射された第1光ビームが光変換部122を通過した後、基板110に入射されるよう基板110に近接して位置する。光源121が1つ以上の発光ダイオードに具現される場合、光変換部122は、全反射効果を用いて発光ダイオードの光を視準するための視準アレイ123、視準アレイ123によって視準された光を均一化するための均一化フィルム124、基板110からの光抽出をより均一かつ効率的にするためにベゼル領域コンポーネント(Bezel zone component)と光再指向として追加的な光混合を提供するための再指向キューブ125を含む。図7及び図8A図8Cは、一実施形態に係る光変換部122を他の視点観測した図である。上記で既に説明したように、第1照明部120から放射された光は第1光ビームとして基板110に入射される。

0059

視準アレイ123は、光源121のアレイに含まれた各光源121に対する分離又は統合された視準器の列、又は、他の構造を有しない点分布の視準されない光を視準された光の均一な空間分布に変換する機能を行う他の構成で具現され得る。

0060

均一化フィルム124は、入力された光の角分布を基板110への入射及び照明のために必要な角分布に変換させる。均一化フィルム124は、マイクロ・円筒状のパターンを有するレンチキュラーフィルム凹面レンズ及び凸面レンズアレイを有するマイクロ・球形のパターンフィルム垂直軸及び水平軸のうちの1つ以上に対する光拡散を提供することのできる光形成拡散器(light shapingdiffuser:LSD)、又は、構造は相違しているが、光エネルギーの方向を変化して光を操作するものと同じ機能を行う他のフィルムとして具現され得る。

0061

再指向キューブ125は、基板110からの光抽出がより均一かつ効率的に実行されるよう、再指向キューブ125に入射した光を数個の互いに依存的な方向に分離させることができる。再指向キューブ125は、対称プリズム構造又は非対称的プリズム構造を有するキューブ、又は、構造はそういているが光を数個の互いに依存的な方向に分離して光を調整するものと同じ機能を有する他のキューブとして具現され得る。再指向キューブ125は、ベゼル領域コンポーネントと類似に動作するよう光の伝搬方向に応じて増加した長さを有する。

0062

図8A及び図8Bは、それぞれの一実施形態に係る光変換部122の上面図及び側面図を示す。図8A及び図8Bを参照すると、規則的に配置する光源121から放射される視準されない光は、視準アレイ123に含まれた各視準器の前面で屈折して視準器に入射される。各視準器に入射した光は、水平視準のための側面1231及び垂直視準のための下面1232上における全反射効果によって視準され得る。円筒状の面1233は、視準アレイ123の長さを補償する水平方向で追加的に必要な視準を提供する。

0063

視準アレイ123によって視準された光は、垂直方向のマイクロ円筒状の表面1241を有するレンチキュラーフィルムとして具現される均一化フィルム124を通過する。均一化フィルム124のパラメータは、入力光及び要求される出力光に対する基本角の特性に基づいて選択される。

0064

均一化フィルム124から出た光は、対称的なマイクロプリズム表面1251を有する再指向キューブ125によって光の分布が調整される。マイクロプリズム表面1251は、垂直方向に規則的に配置する細長いマイクロプリズムを含む。光は、追加的な角変位をもってマイクロプリズムの表面1251で屈折して再指向キューブ125を通過する。光変換部122に含まれた全ての構成要素の垂直及び水平の大きさは、光源121の大きさと光源121によって照明される基板110の前面の面積に基づいて定義される。光変換部122の全ての構成要素は、第1照明部120の全体的な厚さを減少させるために間隔なしに互いに背中合わせに配置されるか、又は互いに短い間隔をもって配置される。

0065

図8Cは、一実施形態に係る視準アレイ123に含まれた1つの視準器を示す図である。図8Cを参照すると、視準器の第1水平幅1234は、光源121によって照明される1つの照明領域の水平寸法に基づいて選択される。類似に、視準器の垂直高さ1235も光源121によって照明される1つの照明領域の垂直寸法に基づいて選択される。視準器の第2水平幅1236は、光源121のアレイに含まれた光源の個数及び光源121によって照明される基板110の前面の寸法により算出された光源121の間の間隔に基づいて定義される。視準器の第1長さ1237は、視準されない光を十分に視準する過程において、広い角分布を提供するための方式により定義される。一般的に、第1長さ1237は、視準された光の均一な空間的分布及び均一な角分布を提供するための条件に基づいて決定される。視準器の第2長さ1238は、視準の長さに対する一般要件及び製造可能性に基づいて定義される。円筒状の面1233に対する半径1239は、追加視準のために十分な焦点距離を有する構成要素を取得するために適切な値を有し得る。実施形態によって、視準アレイ123に含まれた各視準器に対する全てのパラメータ値は変わり、図8A図8Cに示された設計は単に一例を示すものであり、視準器のパラメータの値は同じ出力光特性を達成するために変更され得る。

0066

光変換部122の適切な具現は、3Dディスプレイモードで高品質の照明に対する効率的かつ均一な光抽出を可能にし、基板110に入射されるために要求される光の角分布及び光の空間的分布を可能にする。

0067

再び図6を参照すると、プリズムパターン111によって基板110から離脱した第1光ビームは、基板110の上部に配置する光再指向フィルム140に達する。光再指向フィルム140は、第1光ビームを再指向させ得る。光再指向フィルム140は、下面上にプリズム構造141が備えられたフィルムとして具現される。ここで、プリズム構造141は、全反射効果に基づいて第1光ビームを再指向させ得る。プリズムパターン111によって基板110から離脱した第1光ビームは、プリズム構造141に含まれた各プリズムの1つ以上の側面に達する。プリズム構造141に含まれた各プリズムの1つ以上の側面で第1光ビームが屈折された後、第1光ビームは反対側にぶつかる。その後、第1光ビームは光再指向フィルム140の残り部分を通過し、一般的に光再指向フィルム140の上面に達することになる。光再指向フィルム140も他の構造を有し得るが、同じ機能を有する光学フィルムによって具現される。

0068

光再指向フィルム140を通過した後に、第1光ビームはフレネルレンズフィルム160の下面に備えられたフレネルレンズ構造161で伝搬される。フレネルレンズフィルム160は、3Dディスプレイモードで光再指向フィルム140から入射した第1光ビームを、視聴者が位置する領域に集中させるために用いてもよい。2Dディスプレイモードの場合、フレネルレンズフィルム160は、光再指向フィルム140から入射した第2光ビームを視聴者が位置する領域に集中させるために用いてもよい。フレネルレンズは半径又は曲率などのようなパラメータによって定義され、当該のパラメータは、ディスプレイと特定距離をもって位置する視聴者に向かって第1光ビーム又は第2光ビームの方向を視聴者が位置する領域に集中させるための値に選択される。

0069

図9は、一実施形態に係る2Dディスプレイモードで動作する1つの導光板に基づいたバックライト装置の断面図であり、2Dディスプレイモードの照明に対する機能的設計を説明するための図である。図9に示すように、第2照明部130は、光源131から放射された光が基板110に入射されることを可能にするため、基板110の側面に配置される。実施形態によって、第2照明部130は1つの照明部又は複数の照明部から構成される。

0070

上記にて説明したように、第2照明部130は、光源131と光変換部132を含む。光変換部132は、ベゼル領域コンポーネントのように動作するため、光の伝搬方向により増加した長さを有し得る。光源131から放射された光は光変換部132を通過し、光変換部132によって角度が変換された光は第2光ビームとして基板110の側面を介して基板110に入射される。第2光ビームは導波管のように基板110の内部で伝搬され得る。

0071

線形パターン112によって基板110から離脱した第2光ビームは予め算出された角発散をもって正常方向と遠い方向に指向されて反射フィルム150に達することができる。反射フィルム150は第2光ビームを反射し、第2光ビームの角分布を変化させ得る。第2光ビームは、光再指向フィルム140を通過して一般的にフレネルレンズフィルム160の上面へ向かう。反射フィルム150は、反射マイクロ・球形の凸面レンズ又は凹面レンズがパターン化されたフィルム、マイクロ−ピラミッド型レンズがパターン化されたフィルム、ランバート角分布を有する反射拡散器、構造は相違しているが同じ機能を提供する反射フィルム、又は、同じ機能を有するフィルムの集合体として具現され得る。反射フィルム150の表面151に入射した第2光ビームは、光再指向フィルム140を通過するための変化した光角度分布をもって上方に反射される。

0072

これによって、上記で説明した実施形態は、2Dディスプレイモードで広い視野と共にLCD照明のための均一な光分布及び十分な光角度分布を提供することができる。上記で説明した特徴は、基板110の下面に備えられた線形パターン112によって達成され得る。

0073

要約すると、実施形態は、3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間で転換されることができるバックライト装置100を提供する。3Dディスプレイモードが選択される場合、第1照明部120に電源が印加され、第2照明部130はパワーオフされる。そして、プリズムパターン111によって基板110から離脱した第1光ビームは、光再指向フィルム140によって視聴者に向かうよう指向される。2Dディスプレイモードが選択された場合、第1照明部120はパワーオフされ、第2照明部130に電源が印加される。そして、線形パターン112によって基板110から離脱した第2光ビームは、反射フィルム150によって反射して角分布が変化し、基板110及び光再指向フィルム140を通過して視聴者に向かうように指向される。

0074

実施形態によると、3Dディスプレイモード及び2Dディスプレイモードのために1つの導光板を用いることで、バックライト装置の厚さを減少することができる。また、3Dディスプレイモード及び2Dディスプレイモードそれぞれのための1つ以上の光源を用いることで、3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードとの間の転換を簡単に行うことができる。

0075

図10は、一実施形態に係るディスプレイパネル、バックライト装置、及びコントローラを含むディスプレイ装置を示す。図11は、一実施形態に係るコントローラを示す。

0076

図10及び図11を参照すると、ディスプレイ装置1000は、ディスプレイパネル1010、バックライト装置1020、及びコントローラ1030を含む。

0077

バックライト装置1020は、図1に示すバックライト装置100であり得る。バックライト装置1020は、ディスプレイパネル1010の下部又は後方に配置し、ディスプレイパネル1010に映像データを出力するための光を提供する。ディスプレイパネル1010は、サブピクセル行列状に配置し、バックライト装置1020から提供された光に基づいて機能する液晶クリスタルディスプレイ(LCD)パネルであり得る。

0078

コントローラ1030は、ディスプレイパネル1010及びバックライト装置1020を制御する。例えば、コントローラ1030は、例えば、映像データのタイプに基づいて第1モード又は第2モードに進入するようにバックライト装置1020を制御する。一実施形態によると、第1モードは3Dディスプレイモードであり、第2モードは2Dディスプレイモードであり得る。

0079

図11に示すように、コントローラ1030は、インターフェース1031、メモリ1032、プロセッサ1033、電源装置1034、及びデータバス1035を含む。

0080

インターフェース1031、メモリ1032、及びプロセッサ1033は、データバス1035を用いて他のコンポーネントとデータを交換する。また、インターフェース1031、メモリ1032、及びプロセッサ1033は電源装置1034から電力が供給される。

0081

インターフェース1031は、送信機及び/又は受信機を含む。送信機は、例えば、データ信号及び/又は制御信号を含む信号を送信するために必要なソフトウェア及びハードウェアを含む。受信機は、データ信号及び/又は制御信号を含む信号を受信するために必要なソフトウェア及びハードウェアを含む。

0082

メモリ1032は、プロセッサ1033の演算結果を格納したり、上記で説明した1つ以上の動作を実行させるための命令を格納する。メモリは、例えば、不揮発性メモリ揮発性メモリハードディスク光ディスク、及びこれらの組合せであり得る。

0083

プロセッサ1033は、ディスプレイパネル1010及びバックライト装置1020を制御するための命令を実行する。例えば、プロセッサ1033はインターフェース1031によって受信した映像データのタイプを決定し、決定された映像データのタイプに基づいて3Dディスプレイモードと2Dディスプレイモードのうちバックライト装置1020をいずれかのディスプレイモードとして動作するかを決定する。ここで、映像データのタイプは、3D映像データ又は2D映像データであり得る。例えば、プロセッサ1033は、3Dディスプレイモードに進入するために第1照明部120を活性化し、第2照明部130を不活性化させるようにバックライト装置100を制御する。また、プロセッサ1033は、2Dディスプレイモードに進入するために第1照明部120を不活性化し、第2照明部130を活性化させるようにバックライト装置100を制御する。

0084

したがって、コントローラ1030は第1照明部120に電力が供給され、第2照明部130には電力が遮断されて第1光ビームがプリズムパターン111によって基板110から離脱する3Dディスプレイモードと第1照明部120に電力が遮断され、第2照明部130に電力が供給され、第2光ビームが線形パターン112によって基板110から離脱する2Dディスプレイモードのうちバックライト装置1020のディスプレイモードを切り替えることができる。

0085

上述したように実施形態をたとえ限定された図面によって説明したが、当技の術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で実行されたり、及び/又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって置き換えたり置換されても適切な結果を達成することができる。

0086

100:バックライト装置
110:基板
120:第1照明部
130:第2照明部
140:光再指向フィルム
150:反射フィルム

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