(57)【特許請求の範囲】
【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、
を含み、前記プリズムパターンは間隔を隔てて配置される複数のプリズム列を含み、各プリズム列は複数のプリズムを含む、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】
前記プリズムは、前記第１面上で線形的に配置されるか、又は前記第１面上で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、
を含み、前記プリズムパターンは間隔を隔てて配置される複数のプリズム列を含み、各プリズム列は複数のプリズムを含む、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照明部に電源が印加されて前記第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、対称的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、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。
【発明の詳細な説明】
【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】
３Ｄ表示装置は、医療映像、ゲーム、広告、教育、軍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、ホログラフィと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に別個の３Ｄ映像が提供されて立体効果を具現することができる。
【発明の概要】
【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照明部に電源が印加されて前記第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】
【図１】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。
【図２Ａ】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。
【図２Ｂ】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。
【図３Ａ】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。
【図３Ｂ】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。
【図３Ｃ】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。
【図３Ｄ】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。
【図４Ａ】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。
【図４Ｂ】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８Ａ】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。
【図８Ｂ】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。
【図８Ｃ】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。
【図９】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。
【図１０】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】一実施形態に係るコントローラを示す。
【発明を実施するための形態】
【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を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。単数の表現は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、理想的又は過度に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の画質（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で全反射条件が崩れて基板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を他の視点で観測した図である。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  ｓｈａｐｉｎｇ  ｄｉｆｆｕｓｅｒ：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、対称的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、サブピクセルが行列状に配置し、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。
【符号の説明】
【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
【図１】
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【図２Ａ】
0006803201.tif 000003
【図２Ｂ】
0006803201.tif 000004
【図３Ａ】
0006803201.tif 000005
【図３Ｂ】
0006803201.tif 000006
【図３Ｃ】
0006803201.tif 000007
【図３Ｄ】
0006803201.tif 000008
【図４Ａ】
0006803201.tif 000009
【図４Ｂ】
0006803201.tif 000010
【図５】
0006803201.tif 000011
【図６】
0006803201.tif 000012
【図７】
0006803201.tif 000013
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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