CN102734701B - 光源设备和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光源设备和显示装置。光源设备包括：导光板，其具有第一内反射面和第二内反射面，并且具有一个或多个侧面；一个或多个第一光源，其将第一照明光照射到导光板内；和第二光源，其设置成面对导光板的、与第二内反射面相对应的表面，第二光源从外部将第二照明光照射到第二内反射面。第一内反射面和第二内反射面中的一者或两者各自具有散射区域，散射区域允许来自第一光源的第一照明光被散射并从第一内反射面出射到导光板的外部，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自第二光源的第二照明光从中透过。

Description

光源设备和显示装置
技术领域
本发明涉及能够使用视差屏障技术实现立体视觉的光源设备和显示装置。
背景技术
使用视差屏障技术的立体显示装置已知能够通过观察者的眼睛直接实现立体视觉，而不需要观察者佩戴任何专用眼镜。这种立体显示装置包括与二维(2D)显示面板的前表面(即，显示表面一侧)相对的视差屏障。视差屏障通常构造成包括沿着水平方向交替设置的光屏蔽部分和条形开口部分(狭缝部分)。光屏蔽部分用于屏蔽来自2D显示面板的显示图像光，开口部分用于使显示图像光从中穿过。
采用视差屏障技术，为了立体观察，视差图像(对于两个视点，是右眼视点图像和左眼视点图像)在显示在2D显示面板上之前在空间上分隔开。之后使用视差屏障使产生的视点图像受到沿着水平方向的视差分离，以执行立体观察。在视差屏障中，通过适当地设置狭缝宽度等，当观察者从预定方向在预定位置处观察立体显示装置时，不同的视差图像光穿过狭缝部分被提供至观察者的右眼和左眼。
这里，当使用的2D显示面板是透过型液晶显示面板时，例如，视差屏障可以设置在2D显示面板的后表面侧(例如，参见日本专利No.3565391的图10和日本未审查专利申请公开No.2007-187823的图3)。如果采用这种构造，则视差屏障位于透过型液晶显示面板和背光源之间。
发明内容
但是，采用使用视差屏障技术的这样的立体显示装置使用作为专为三维(3D)显示设计的组件的视差屏障。因此，与用于2D显示的常规显示装置相比，这产生需要使用更多数量的组件和更大的显示装置放置空间的缺点。
因此，期望提供使用导光板来实现与视差屏障等效的功能的光源设备和显示装置。
根据本发明的实施例的光源设备包括：导光板，其具有彼此面对的第一内反射面和第二内反射面，并且具有一个或多个侧面；一个或多个第一光源，其将第一照明光穿过导光板的侧面照射到导光板内；和第二光源，其设置成面对导光板的、与第二内反射面相对应的表面，第二光源从外部将第二照明光照射到第二内反射面。第一内反射面和第二内反射面中的一者或两者各自具有多个散射区域，散射区域允许来自第一光源的第一照明光被散射并从第一内反射面出射到导光板的外部，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自第二光源的第二照明光从中透过。
根据本发明的实施例的显示装置包括：显示部分，其执行图像显示；和光源设备，其朝向显示部分发射用于图像显示的光，光源设备包括：导光板，其具有彼此面对的第一内反射面和第二内反射面，并且具有一个或多个侧面；一个或多个第一光源，其将第一照明光穿过导光板的侧面照射到导光板内；和第二光源，其设置成面对导光板的、与第二内反射面相对应的表面，第二光源从外部将第二照明光照射到第二内反射面。第一内反射面和第二内反射面中的一者或两者各自具有多个散射区域，散射区域允许来自第一光源的第一照明光被散射并从第一内反射面出射到导光板的外部，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自第二光源的第二照明光从中透过。
根据本发明的另一实施例的显示装置包括：显示部分；和光源设备，其包括导光板、一个或多个第一光源以及第二光源，导光板具有彼此面对的第一面和第二面并具有一个或多个侧面，第一光源设置成面对导光板的相应侧面，第二光源设置成面对导光板的、与第二面相对应的表面，第二光源受到控制以在显示部分处于3D模式时保持在关灯状态，并且第二光源受到控制以在显示部分处于2D模式时保持在开灯状态。第一面和第二面中的一者或两者各自具有多个散射区域，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自第二光源的光透过。
采用根据本发明的实施例的光源设备或显示装置，来自第一光源的第一照明光被散射区域所散射，得到的光部分地或全部地从第一内反射面发射到导光板的外部。这因而可以使得导光板自身具有作为视差屏障的功能。也就是说，可以使得导光板等效地用作视差屏障，而散射区域用作开口部分(狭缝部分)。此外，来自第二光源的第二照明光穿过每个散射区域中的透过区域。
采用根据本发明的实施例的光源设备或显示装置，导光板的第一或第二内反射面具有散射区域。这因而使得导光板自身具有与视差屏障等效的功能。此外，在每个散射区域中设置有透过区域，以允许来自第二光源的第二照明光从中穿过，从而有利地防止第二光源的光使用效率的任何可能的降低。
应理解的是，上文的概述和下文的详细描述都是示例性的，旨在提供对要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
所包括的附图提供对本发明的进一步理解，并且并入本说明书中并组成本说明书的一部分。附图与说明书一起举例说明实施例，并用于说明本发明的原理。
图1是本发明的第一实施例的显示装置的截面图，并示出该显示装置的示例性构造、以及光线如何从只有第一光源处于打开状态(开灯状态)的光源装置射出。
图2是图1的显示装置的截面图，并示出该显示装置的示例性构造、以及光线如何从只有第二光源处于打开状态(开灯状态)的光源装置射出。
图3是图1的显示装置在第一修改形式中的截面图。
图4是图1的显示装置在第二修改形式中的截面图。
图5A是图1的显示装置中的导光板的截面图，并示出该导光板的表面的第一示例性设计，图5B是示意性示出光线在图5A的导光板的表面上如何被散射和反射的说明图。
图6A是图1的显示装置中的导光板的截面图，并示出该导光板的表面的第二示例性设计，图6B是示意性示出光线在图6A的导光板的表面上如何被散射和反射的说明图。
图7A是图1的显示装置中的导光板的截面图，并示出该导光板的表面的第三示例性设计，图7B是示意性示出光线在图7A的导光板的表面上如何被散射和反射的说明图。
图8是显示部分的平面图，并示出该显示部分中的示例性像素构造。
图9的(A)是图8的显示部分的平面图，并示出该显示部分中的像素构造具有用于两个视点图像的分配模式和用于散射区域的布置模式之间的第一示例性对应关系，图9的(B)是该对应关系的截面图。
图10A是图1的显示装置的截面图，并示出在只有第二光源处于打开状态(开灯状态)时光线如何从光源设备射出，图10B是示意性示出在图10A的光射出状态下的亮度分布的说明图。
图11A是在每个散射区域中设置有透过区域的第一示例的平面图，图11B是该第一示例的截面图。
图12A是在每个散射区域中设置有透过区域的情况下的截面图，并示出在只有第二光源处于打开状态(开灯状态)时光线如何从光源设备射出，图12B是示意性示出在图12A的光射出状态下的亮度分布的说明图。
图13A是在每个散射区域中设置有透过区域的第二示例的平面图，图13B是该第二示例的截面图。
图14A是在每个散射区域中设置有透过区域的第三示例的平面图，图14B是该第三示例的截面图。
图15A是示出不具有透过区域的散射区域和显示部分中的像素之间的对应关系的平面图和截面图，图15B是示出第一示例中的散射区域(即，在每个散射区域中设置有透过区域)和显示部分中的像素之间的对应关系的平面图和截面图，图15C是示出第三示例中的散射区域(即，在每个散射区域中设置有透过区域)和显示部分中的像素之间的对应关系的平面图和截面图。
图16A是在每个散射区域中设置有透过区域的第四示例的平面图和截面图，图16B是在每个散射区域中设置有透过区域的第五示例的平面图和截面图，图16C是在每个散射区域中设置有透过区域的第六示例的平面图和截面图。
图17是本发明的第二实施例的显示装置的截面图，并示出该显示装置的示例性构造、以及光线如何从光源设备射出。
图18A是图17的显示装置中的导光板的截面图，并示出该导光板的表面的第一示例性设计，图18B是示意性示出光线在图18A的导光板的表面上如何被散射和反射的说明图。
图19A是图17的显示装置中的导光板的截面图，并示出该导光板的表面的第二示例性设计，图19B是示意性示出光线在图19A的导光板的表面上如何被散射和反射的说明图。
图20A是图17的显示装置中的导光板的截面图，并示出该导光板的表面的第三示例性设计，图20B是示意性示出光线在图20A的导光板的表面上如何被散射和反射的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。
(第一实施例)
(显示装置的整体构造)
图1和2各自示出本发明的第一实施例的显示装置的示例性构造。该显示装置具有负责图像显示的显示部分1以及光源设备。光源设备设置在显示部分1的后表面侧上，用于朝向显示部分1发出光以在显示部分1上进行图象显示。光源设备构造成包括第一光源2(用于2D/3D显示的光源)、导光板3和第二光源7(用于2D显示的光源)。导光板3具有第一内反射面3A和第二内反射面3B。第一内反射面3A设置成面对显示部分1，第二内反射面3B设置成面对第二光源7。应注意，尽管该显示装置还具有由显示部分1用来实现显示的控制电路等，但是因为它们的构造与用于显示的常规控制电路等的构造类似，所以在此对它们不进行描述。尽管图中未示出，光源设备具有用于对第一光源2和第二光源7进行打开(开灯)/关闭(关灯)控制的控制电路。
该显示装置能够在全屏幕2D显示模式和全屏幕3D显示模式之间任意选择性的进行模式切换。通过两种类型的切换控制(即，一种是对在显示部分1上显示的图像数据的切换控制，另一种是对第一光源2和第二光源7的打开和关闭进行的切换控制)，来实现2D显示模式和3D显示模式之间的模式切换。图1中示意性示出的状态(即，在只有第一光源2处于打开状态(开灯状态)时光线如何从光源设备射出)对应于3D显示模式。图2中示意性示出的状态(即，在只有第二光源7处于打开状态(开灯状态)时光线如何从光源设备射出)对应于2D显示模式。应注意，图2所示的状态对于第二照明光L10如何从第二光源7射出来说是理想的。
通过透过型2D显示面板(例如，透过型液晶显示面板)来构造显示部分1。如图8中示例性示出的，显示部分1具有包括R(红色)像素11R、G(绿色)像素11G和B(蓝色)像素11B的多个像素。这些像素以矩阵形式布置。这样的显示部分1通过以像素为基础、根据图像数据对来自光源设备的光进行调制，来进行二维图像显示。对于显示部分1上的图形显示，任意选择性地切换图像，即，基于3D图像数据的多个视点图像以及基于2D图像数据的图像。这里，3D图像数据是包括分别与用于3D显示的多个视角方向相对应的多个视点图像的图像数据。对于双眼3D显示，例如，3D图像数据与用于右眼和左眼显示的视点图像有关。对于3D显示模式中的图像显示，例如，产生包括多个条形视点图像的合成图像，以在显示部分1的全屏幕上进行显示。应注意，后面将详细描述将多个视点图像分配到显示部分1中的每个像素的模式、与散射区域31的布置模式之间的具体示例性对应关系。
例如，通过荧光灯(例如，CCFL(冷阴极荧光灯))或LED(发光二极管)来构造第一光源2。第一光源2从侧面方向朝向导光板3的内部发出第一照明光L1(图1)。第一光源2至少设置在导光板3的侧表面上。当在平面示图中导光板3是方形形状时，例如，存在四个侧表面。但是，第一光源2可以设置在四个侧表面中的至少一个上。图1示出第一光源2设置在导光板3的两个相对侧表面上的示例性构造。响应于2D显示模式和3D显示模式之间的模式切换，控制第一光源2打开(开灯)或关闭(关灯)。具体地，对于基于3D图像数据在显示部分1上的图像显示(在3D显示模式中)，第一光源2受到控制处于开灯状态，对于基于2D图像数据在显示部分1上的图形显示，第一光源2受到控制处于关灯或开灯状态。
第二光源7在形成第二内反射面3B的一侧与导光板3相对。第二光源7从外部朝向第二内反射面3B发出第二照明光L10(参见图2)。第二光源7可以是以均匀的面内亮度发光的平面光源，并且可以任何可商购的平面背光源，这是因为第二光源7的构造不具体限制。第二光源7的可能构造包括发光体(例如CCFL或LED)和用于使面内亮度均匀的光扩散板。响应于在2D显示模式和3D显示模式之间的模式切换，控制第二光源7打开(开灯)或关闭(关灯)。具体地，对于基于3D图像数据在显示部分1上的图像显示(在3D显示模式中)，第二光源7受到控制处于关灯状态，对于基于2D图像数据在显示部分1上的图形显示，第二光源7受到控制处于开灯状态。
例如，通过由丙烯酸树脂制成的透明塑料板来构造导光板3。除了第二内反射面3B之外，导光板3整体是透明的。例如，当导光板3在平面示图中是方形形状时，第一内反射面3A和四个侧面整体是透明的。
第一内反射面3A整体是经镜面加工的，从而在导光板3中对以满足全反射条件的光入射角射入的任意光线进行全反射，并将不满足全反射条件的任意光线射出到外部。
第二内反射面3B包括散射区域31和全反射区域32。如之后将描述的，通过对导光板3的表面进行处理(例如，通过激光处理、喷砂处理、涂饰处理)，或者通过将片状光散射构件结合到导光板3的表面，来形成每个散射区域31。在第二内反射面3B中，当进行模式切换到3D显示模式时，对于来自第一光源2的第一照明光L1，散射区域31各自用作视差屏障的开口部分(狭缝部分)，全反射区域32各自用作视差屏障的光屏蔽部分。在第二内反射面3B中，散射区域31和全反射区域32设置成一图案，以构造成与视差屏障类似。也就是说，全反射区域32设置成与视差屏障的光屏蔽部分类似的图案，散射区域31设置成与视差屏障的开口部分类似的图案。这里，已知视差屏障的屏障图案看起来像包括大量竖直长狭缝形状的开口部分的条形，开口部分沿着水平方向经过光屏蔽部分而并排地布置。但是，屏障图案不具体限制，可以使用各种现有类型的屏障图案。
第一内反射面3A以及第二内反射面3B中的全反射区域32用于对以满足全反射条件的光入射角θ1射入的任意光线进行内部全反射，即，对以大于预定临界角α的光入射角θ1射入的任意光线进行内部全反射。采用这样的构造，从第一光源2以满足全反射条件的光入射角θ1射入的第一照明光L1通过在第一内反射面3A和第二内反射面3B的全反射区域32之间的内部全反射而被引导至侧表面方向。此外，如图2所示，全反射区域32允许来自第二光源7的第二照明光L10从中穿过，并引导得到的光朝向第一内反射面3A，作为不满足全反射条件的光线。
这里，假设导光板3具有n1的折射率，且导光板3外部的介质(空气层)具有n0(＜n1)的折射率，临界角α表示如下。
sinα＝n0/n1
其中，α和θ1各自是相对于导光板的表面的法向的角度。满足全反射条件的入射角θ1是θ1＞α。
如图1所示，散射区域31各自用于对来自第一光源2的第一照明光L1进行散射和反射，并朝向第一内反射面3A发出至少一部分的第一照明光L1，作为不满足全反射条件的光线(即，作为被散射的光线L20)。
(显示装置的修改形式构造)
在图1的显示装置中，为对显示部分1上显示的多个视点图像进行空间分离，期望显示部分1的像素部分与导光板3的散射区域31相对，且两者之间具有预定距离d。在图1中，显示部分1和导光板3之间设置有空气间隔。可替换地，如图3的第一修改形式所示，可以在显示部分1和导光板3之间设置间隔件8，用于在显示部分1和导光板3之间保持预定距离d。间隔件8可以由无色透明、并不会引起很多光散射的材料制成，例如，PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)。该间隔件8可以设置成完全覆盖显示部分1的后表面侧上的表面和导光板3的表面，或者设置成部分地占据保持距离d所必要的最少量的空间。
可替换地，对于图4的第二修改形式，导光板3可以整体增加厚度以消除空气间隔。
(散射区域31的具体示例性构造)
图5A示出导光板3的第二内反射面3B的第一示例性设计。图5B示意性示出光线在图5A的第一示例性构造中的第二内反射面3B上如何被反射和散射。采用该第一示例性设计，散射区域31相对于全反射区域32形成为凹入形状，即，凹入形状散射区域31A。例如，通过喷砂处理或激光处理来形成这样的凹入形状散射区域31A。例如，为形成凹入形状散射区域31A，在对导光板3的表面进行镜面加工之后，与第一内反射面3A相对应的任何部分受到激光处理。采用该第一示例性设计，在第二内反射面3B上，从第一光源2以满足全反射条件的光入射角θ1射入的第一照明光L11在全反射区域32上受到内部全反射。另一方面，采用凹入形状散射区域31A，即使第一照明光L12以与入射到全反射区域32相同的光入射角θ1射入，第一照明光L12在凹入形状区域的侧表面部分33上部分地不满足全反射条件。结果，第一照明光L12部分地被散射并穿过该侧表面部分，剩余的光被散射和反射。如图1所示，这样被散射和反射的光线(即，散射光线L20)部分地或全部地射向第一内反射面3A，作为不满足全反射条件的光线。
图6A示出导光板3的第二内反射面3B的第二示例性设计。图6B示意性示出光线在图6A的第二示例性构造中的第二内反射面3B上如何被反射和散射。采用该第二示例性设计，散射区域31相对于全反射区域32形成为凸起形状，即，凸起形状散射区域31B。例如，通过使导光板3的表面受到模制来形成这样的凸起形状散射区域31B。在这种情况下，与全反射区域32相对应的任何部分受到模具表面的镜面处理。采用该第二示例性设计，在第二内反射面3B上，从第一光源2以满足全反射条件的光入射角θ1射入的第一照明光L11在全反射区域32上受到内部全反射。另一方面，采用凸起形状散射区域31B，即使第一照明光L12以与入射到全反射区域32相同的光入射角θ1射入，第一照明光L12在凸起形状区域的侧表面部分34上部分地不满足全反射条件。结果，第一照明光L12部分地被散射并穿过该侧表面部分，剩余的光被散射和反射。如图1所示，这样被散射和反射的光线(即，散射光线L20)部分地或全部地射向第一内反射面3A，作为不满足全反射条件的光线。
图7A示出导光板3的第二内反射面3B的第三示例性设计。图7B示意性示出光线在图7A的第三示例性构造中的第二内反射面3B上如何被反射和散射。采用图5A和6A的示例性设计，通过对导光板3的表面进行处理以形成与全反射区域32不同的形状，来形成散射区域31。另一方面，图7A的示例性构造中的散射区域31C不是在表面上进行处理得到的，而是向导光板3的与第二内反射面3B相对应的表面部分提供光散射构件35而得到的，光散射构件35由与导光板3不同的材料制成。如果在这种情况下，使用白色的涂料(例如，硫酸钡)作为光散射构件35，通过丝网印刷对导光板3的表面进行图案化来形成散射区域31C。采用该第三示例性设计，在第二内反射面3B上，从第一光源2以满足全反射条件的光入射角θ1射入的第一照明光L11在全反射区域32上受到内部全反射。另一方面，采用各自具有光散射构件35的散射区域31C，即使第一照明光L12以与入射到全反射区域32相同的光入射角θ1射入，由于有光散射构件35，第一照明光L12部分地被散射并穿过散射区域，剩余的光被散射和反射。这样被散射和反射的光线部分地或全部地射向第一内反射面3A，作为不满足全反射条件的光线。
(显示装置的基本操作)
在该显示装置中，对于处于3D显示模式的显示，在显示部分1上基于3D图像数据进行图像显示，同时，使第一光源2和第二光源7受到用于3D显示的打开(开灯)/关闭(关灯)控制。具体地，如图1所示，第一光源2受到控制而处于打开(开灯)状态，第二光源7受到控制而处于关闭(关灯)状态。在这种状态下，来自第一光源2的第一照明光L1在导光板3中(即，在第一内反射面3A和第二内反射面3B的全反射区域32之间)重复地受到内部全反射，以致于第一照明光L1从设置有第一光源2的一个侧表面被引导至另一相对侧表面，以从该另一相对侧表面射出。同时，来自第一光源2的第一照明光L1在导光板3的散射区域31上部分地被散射和反射，以使得第一照明光L1穿过导光板3的第一内反射面3A，然后射出到导光板3的外部。如此，导光板3自身具有作为视差屏障的功能。也就是说，当从第一光源2发出第一照明光L1时，导光板3等效地用作视差屏障，其中散射区域31用作开口部分(狭缝部分)而全反射区域32用作光屏蔽部分。如此，等效地，采用在显示部分1的后表面侧上设置的视差屏障，实现了使用视差屏障技术的3D显示。
另一方面，对于处于2D显示模式的显示，在显示部分1上基于2D图像数据进行图像显示，同时，使第一光源2和第二光源7受到用于2D显示的打开(开灯)/关闭(关灯)控制。具体地，如图2所示，例如，第一光源2受到控制而处于关闭(关灯)状态，第二光源7受到控制而处于打开(开灯)状态。在这种状态下，来自第二光源7的第二照明光L10穿过第二内反射面3B中的全反射区域32和散射区域31。因此，第二照明光L10从几乎整个第一内反射面3A射出到导光板3的外部，作为不满足全反射条件的光线。也就是说，导光板3用作任意常规背光源类似的平面光源。如此，等效地，使用在显示部分1的后表面侧上设置的常规背光源，实现了使用背光源技术的2D显示。
这里，即使只有第二光源7打开，也从导光板3的几乎整个表面射出第二照明光L10。可替换地，适当时，第一光源2也可以打开。如果在这种情况下，当只打开第二光源7在与散射区域31相对应的部分和与全反射区域32相对应的部分之间产生亮度分布差别时，适当地调整第一光源2的照明状态(即，执行打开/关闭控制或调整亮度等级)可以对全屏幕的亮度分布进行优化。应注意，对于2D图像显示，如果在显示部分1侧将对亮度充分进行调整，则将只打开第二光源7。
(视点图像的分配模式和散射区域31的布置模式之间的相关性)
在该显示装置中，对于处于3D显示模式的显示，显示部分1通过使用预定分配模式将多个视点图像分配到每个相应的像素来进行显示。根据与预定分配模式相对应的预定布置模式来设置导光板3中的散射区域31。
在下文中，将描述视点图像的分配模式和散射区域31的布置模式之间的具体示例性对应关系。在下面的描述中，在与显示部分1的显示表面平行、或与导光板3的第二内反射面3B平行的平面中，第一方向(竖直方向)称作Y方向，与第一方向正交的第二方向(水平方向)称作X方向。与Y方向和X方向都正交的方向(厚度方向)称作Z方向。
如图8所示，显示部分1的像素构造具有多个像素，包括红色像素11R、绿色像素11G和蓝色像素11B。假设沿着Y和X方向以矩阵形式来布置这些像素。在X方向上，三种颜色的像素11R、11G和11B布置成使得这三种颜色以交替顺序周期性的出现，在Y方向上，以相同的颜色来布置像素11R、11G和11B。在这样的像素构造中，对于显示部分1上的常规2D图像的显示(即，处于2D显示模式)，沿着X方向连续地布置的三种颜色的像素的组合(即，像素11R、11G和11B)作为用于2D颜色显示的一块像素(即，用于2D颜色显示的单位像素)。图8示出在X方向上有六个用于2D颜色显示的单位像素，在Y方向上有三个用于2D颜色显示的单位像素。
图9的(A)示出在图8的像素构造中的模式(即，当将两个视点图像(第一和第二视点图像)分配到显示部分1中的每个像素时的分配模式)与散射区域31的布置模式之间的示例性对应关系。图9的(B)对应于沿着图9的(A)中的A-A’切开的部分的截面图。图9的(B)示意性示出如何将两个视点图像彼此分离开。在本示例中，用于2D颜色显示的单位像素被分配作为用于显示一个视点图像的像素，执行像素分配，以使得沿着X方向交替地显示第一和第二视点图像。因此，在X方向上用于2D颜色显示的两个单位像素的组合是用于3D显示的单位像素(即，立体像素)。如图9的(B)所示，通过只到达观察者的右眼10R的第一视点图像以及只到达观察者的左眼10L的第二视点图像实现立体视觉。在本示例中，散射区域31各自经设置，以使得散射区域31在X方向上的位置基本到达用于3D显示的相应单位图像的中心部分。此外，散射区域31各自在Y方向上彼此相对的导光板3的两个侧表面之间沿着Y方向延伸，并且沿着X方向并排地布置。
这里，假设散射区域31具有X方向宽度D1，X方向宽度D1与用于显示视点图像的像素的宽度D2具有预定关系。具体地，散射区域31的宽度D1优选为大于或等于宽度D2的0.5倍、且小于或等于宽度D2的1.5倍。散射区域31的宽度D1越大，则越有可能变成更大量的光在散射区域31中被散射，且从导光板3射出的光的量增加。因此这产生更高的亮度。但是，如果散射区域31的宽度D1变得大于宽度D2的1.5倍，这引起在图像观察期间来自视点图像的光混合(即，产生所谓的串扰)，因此这不是优选的。相反，散射区域31的宽度D1越小，则越有可能变成更少量的光在散射区域31中被散射，且从导光板3射出的光的量减少。因此这产生更低的亮度。如果散射区域31的宽度D1变得小于宽度D2的0.5倍，这引起亮度过多减少。由于产生的图像显示看起来太暗，因此这不是优选的。
此外，对于散射区域31，期望散射区域31从导光板的表面(即，在本实施例中从第二内反射面3B)的高度(深度)H1相对于该散射区域31的宽度D1具有预定关系。具体地，高度(深度)H1优选满足下列预定条件(1A)。也就是说，如果高度(深度)H1小于散射区域31宽度D1的两倍，则该高度(深度)H1被认为是优选的。如果高度(深度)H1满足下列条件(1B)，则被认为是更优选的。也就是说，如果高度(深度)H1等于或大于散射区域31宽度D1的0.2倍、且等于或小于该宽度D1的0.5倍，则该高度(深度)H1被认为是更优选的。应注意，当散射区域是图5A所示的凹入形状(即，散射区域31A)时，高度(深度)H1是从导光板的表面沿着向内方向的高度。此外，当散射区域是图6A所示的凸起形状或图7A所示的印制图案等(即，散射区域31B或31C)时，高度(深度)H1是从导光板的表面沿着向外方向的高度。
0＜H1＜2·D1...(1A)
0.2≤H1≤0.5·D1...(1B)
在图9中，描述以两个视点作为示例的情况，但是视点的数量(待显示的视点图像的数量)不限于两个，还可以有三个或更多个视点。此外，图9中视点图像的分配模式和散射区域31的布置模式并不是限制性的，还可以有任意其他模式。作为示例性分配模式，可以将沿着倾斜方向的红色像素11R、绿色像素11G和蓝色像素11B的组合分配作为用于显示一个视点图像的像素。如果是这种分配模式，则散射区域31可以是沿着倾斜方向布置的模式。此外，散射区域31可以不限制为处于沿着Y方向或这样的倾斜方向连续布置的模式。可替换地，散射区域31可以沿着Y和X方向离散地布置。
(散射区域31的优选示例性构造)
图10A示出在图1的显示装置中当只有第二光源7处于打开状态(开灯状态)时(即，在2D显示模式)光线如何射出。图10B示出在图10A的光射出状态下沿着X方向的亮度分布。当只有第二光源7处于打开状态(开灯状态)时，理想地，如图2所示，第二照明光L10等同地穿过导光板3中的全反射区域32和散射区域31，并且从几乎整个第一内反射面3A均匀地射出到外部。但是，实际上，如图10A和10B所示，在与散射区域31相对应的位置，将射出到导光板3外部的光线的亮度会减小，并且因此亮度分布会变得不均匀。这是因为在散射区域31中产生光散射，并且光线因此改变射出方向。特别是当散射区域31的布置模式构造成与两个视点相对应时，因为散射区域31和全反射区域32具有一一对应关系，所以亮度减小变得显著。另一方面，更多数量视点可防止亮度减小。
通过参照附图11A至16C，下面描述用于改进上述亮度分布的技术。在图11A至16C中，举例说明散射区域31各自沿着Y方向延伸并且沿着X方向并排地布置的情况。但是，为改进亮度分布，例如，该技术还可应用于散射区域31处于沿着倾斜方向布置的模式中或者处于沿着Y和X方向离散地布置的模式中的情况。
为如上改进亮度分布，每个散射区域31中可以设置有透过区域，以使得从第二光源7射出的第二照明光L10从中穿过。图11A和11B各自示出了透过区域的第一示例。在本示例中，在沿着Y方向延伸的多个散射区域31中的每一个中，设置有沿着Y方向延伸的狭缝形状透过区域51。散射区域31因此各自看起来被一分为二。
图12A示出在图11A和11B的第一示例中光线如何从第二光源7射出。图12B示出在图12A的光射出状态下沿着X方向的亮度分布。为进行对比，图12B由虚线示出在没有设置透过区域51时的亮度分布。如图12A和12B所示，采用如此设置的透过区域51，在散射区域31中防止了亮度减小，以使得亮度分布的不均匀性有利地显示出改进。
在图11A和11B的第一示例中，在每个散射区域31的中心处设置狭缝形状透过区域51，以使得得到的散射区域31看起来被均匀地一分为二。可替换地，狭缝形状透过区域51的位置可以偏离该中心，并且所得到的散射区域31可以看起来被非均匀地一分为二。此外，在每个散射区域31中设置的狭缝形状透过区域51的数量不限制为一个，可替换地，每个散射区域31可以看起来被一分为三或更多。例如，作为图13A和13B的第二示例，通过在每个散射区域31中设置有两个狭缝形状透过区域51，每个散射区域31可以看起来被均匀地一分为三。此外当散射区域31看起来被一分为三或更多时，没有必要要求尺寸均匀性，也可以存在尺寸不均匀性。
此外，透过区域51不限制为狭缝形状，也可以有任意其他形状。此外，在每个散射区域31中可以设置有多个透过区域，这些透过区域随机地定位。例如，作为图14A和14B的第三示例，在每个散射区域31中可以设置有多个透过区域52，每个透过区域52的形状像圆形。这样的圆形形状不是限制性的，也可以有其他各种类型的形状，例如，椭圆形、方形、三角形和星形。可替换地，在每个散射区域31中可以设置有形状彼此不同的透过区域，或者每个散射区域31可以具有形状和位置彼此不同的透过区域。
图15A示出各自不具有透过区域的散射区域31与显示部分1中的像素之间的对应关系。图15B示出与在第一示例(图11A和11B)中类似的对应关系(即，设置狭缝形状透过区域51)。图15C示出在第三示例(图14A和14B)中类似的对应关系(即，设置圆形透过区域52)。图15A至15C各自示出与在图9A和9B中类似的情况，即，散射区域31的布置模式对应于两个视点，并且在X方向上用于2D颜色显示的两个单位像素的组合是用于3D图像显示的单位图像(立体像素)。
(透过区域的其他示例性构造)
图16A至16C分别示出在每个散射区域31中设置有透过区域的第四至第六示例、以及散射区域31和显示部分1中的像素之间的对应关系。这里，与图15A至15C类似，举例说明散射区域31的布置模式对应于两个视点的情况。
在图16A的第四示例中，在每个散射区域31中设置有多个透过区域53，每个透过区域53的形状像斜线狭缝。在如上所述图16A的第四示例中，尽管在与立体像素相对应的每个区域中设置斜向狭缝形状的透过区域53，但是没有必要限制为这样的一一对应关系。
在图16B的第五示例中，在每个散射区域31中设置有多个透过区域54，每个透过区域54的形状像X形状狭缝。在如上所述图16B的第五示例中，尽管在与立体像素相对应的每个区域中设置X形状狭缝的透过区域54，但是没有必要限制为这样的一一对应关系。
在图16C的第六示例中，在每个散射区域31中设置有多个透过区域55，每个透过区域55形成沿着X方向的狭缝。在如上所述图16C的第六示例中，尽管在与立体像素相对应的每个区域中设置狭缝形状的透过区域55，但是没有必要限制为这样的一一对应关系。
在如上所述图11A至16C的示例中，例如，散射区域31中的透过区域优选占据散射区域31的面积的50％或更少。如果透过区域占据散射区域31的面积多于50％，这会产生在3D图像显示过程中显示质量降低的缺点。
(效果)
如上所述，根据第一实施例中的显示装置，导光板3的第二内反射面3B具有散射区域31和全反射区域32，以允许来自第一光源2的第一照明光和来自第二光源7的第二照明光L10都选择性地被射出到导光板3的外部。如此，导光板3自身等效地具有作为视差屏障的功能。与使用视差屏障技术的现有立体显示装置相比，这有利地减少组件的数量，并从而减少占据的空间。
此外，根据第一实施例中的显示装置，在每个散射区域31中设置有透过区域，以允许来自第二光源7的第二照明光L10从中穿过，从而防止第二光源7的光使用效率的任何可能的减小。这相应地防止在2D图像显示过程中亮度分布的任何可能的非均匀性，并改进显示质量。
(第二实施例)
然后将描述本发明的第二实施例中的显示装置。应注意，与在上述第一实施例的显示装置中基本类似的任意组件具有相同的附图标记，并适当地不再进行描述。
(显示装置的整体构造)
在上述第一实施例中，举例说明在导光板3中在第二内反射面3B一侧上设置散射区域31和全反射区域32的构造，但是可替换地，散射区域31和全反射区域32可以设置在第一内反射面3A一侧上。
图17示出本发明的第二实施例中的显示装置的示例性构造。与图1的显示装置类似，该显示装置能够在2D显示模式和3D显示模式之间任意选择性的进行模式切换。图17示出在3D显示模式中的构造。图17还示意性示出在3D显示模式中光线如何从光源设备射出。
第二内反射面3B整体是经镜面加工的，从而对以满足全反射条件的光入射角θ1射入的第一照明光L1进行全反射。第一内反射面3A具有散射区域31和全反射区域32。在第一内反射面3A中，全反射区域32和散射区域31交替地设置成例如条形，以与视差屏障的构造等效。也就是说，如之后将描述的，在3D显示模式中，散射区域31用作视差屏障的开口部分(狭缝部分)，全反射区域32用作视差屏障的光屏蔽部分。
全反射区域32各自用于对以满足全反射条件的光入射角θ1射入的第一照明光L1进行内部全反射，即，对以大于预定临界角α的光入射角θ1射入的第一照明光L1进行内部全反射。散射区域31各自用于将以满足全反射区域32上的预定全反射条件的光入射角θ1射入的至少一部分光线L2射出到外部，即，将以与大于预定临界角α的光入射角θ1相对应的角度射入的至少一部分光线射出到外部。此外，在散射区域31上，一部分剩余的光线L12将受到内部反射。
在图17的显示装置中，为对显示部分1上显示的多个视点图像进行空间分离，期望显示部分1的像素部分与导光板3的散射区域31相对，且两者之间具有预定距离d。在图1中，显示部分1和导光板3之间设置有间隔件8。间隔件8可以由无色透明、并不会引起很多光散射的材料制成，例如，PMMA。该间隔件8可以设置成完全覆盖显示部分1的后表面侧上的表面和导光板3的表面，或者设置成部分地占据保持距离d所必要的最少量的空间。
(散射区域31的具体示例性构造)
图18A示出导光板3的表面的第一示例性设计。图18B示意性示出光线在图18A的导光板3的表面上如何被反射和散射。采用该第一示例性设计，散射区域31相对于全反射区域32形成为凹入形状，即，凹入形状散射区域31A。为形成这样的凹入形状，在对导光板3的表面进行镜面加工之后，与散射区域31A相对应的任意部分受到激光处理。采用如上所述的凹入形状散射区域31A，以与满足全反射区域32上的预定全反射条件的光入射角θ1相对应的角度射入的光线至少部分地在凹入形状区域的侧表面部分33上不满足全反射条件，并因此射出到外部。
图19A示出导光板3的表面的第二示例性设计。图19B示意性示出光线在图19A所示的导光板3的表面上如何被反射和散射。采用该第二示例性设计，散射区域31相对于全反射区域32形成为凸起形状，即，凸起形状散射区域31B。通过使导光板3的表面受到模制来形成这样的凸起形状。在这种情况下，与全反射区域32相对应的任何部分受到模具表面的镜面处理。采用如上所述的凸起形状散射区域31B，以与满足全反射区域32上的预定全反射条件的光入射角θ1相对应的角度射入的光线至少部分地在凸起形状区域的侧表面部分34上不满足全反射条件，并因此射出到外部。
图20A示出导光板3的表面的第三示例性设计。图20B示意性示出光线在图20A所示的导光板3的表面上如何被反射和散射。采用图18A和19A的示例性设计，通过对导光板3的表面进行处理以形成与全反射区域32不同的形状，来形成散射区域31。另一方面，图20A的示例性构造中的散射区域31C不是在表面上进行处理得到的，而是向导光板3的与第一内反射面3A相对应的表面部分提供光散射构件35而得到的。光散射构件35由具有与导光板3相等或更高的折射率的材料制成，例如具有约1.57的折射率的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。为形成散射区域31C，例如，使用丙烯酸粘结剂将由PET树脂制成的光散射板结合到导光板3的表面。采用如上所述具有光散射构件35的散射区域31C，以与满足全反射区域32上的预定全反射条件的光入射角θ1相对应的角度射入的光线，由于通过光散射构件35改变折射率，至少部分地不满足全反射条件，并因此射出到外部。
上述示例性构造不是限制性的，任意其他示例性构造也可以用于散射区域31。例如，在导光板3的表面上，例如，与散射区域31相对应的任意部分可以受到喷砂处理或涂覆。
(显示装置的基本操作)
在该显示装置中，对于处于3D显示模式的显示(图18A和18B)，在显示部分1上基于3D图像数据进行图像显示，同时，在屏幕上使第二光源7处于关闭状态(关灯状态)。使得设置在导光板3的侧表面上的第一光源2处于打开状态(开灯状态)。在这种情况下，来自第一光源2的第一照明光L1在导光板3中(即，在第一内反射面3A和第二内反射面3B的全反射区域32之间)重复地受到内部全反射，以致于第一照明光L1从设置有第一光源2的一个侧表面被引导至另一相对侧表面，以从该另一相对侧表面射出。同时，对于进入导光板3的第一内反射面3A的散射区域31的光线L2，不满足全反射条件的一部分光线L2从散射区域31被射出到外部。此外在散射区域31上，一部分剩余的光线受到内部反射。这样的光线经由导光板3的第二内反射面3B而射出到外部，并且对图像显示没有做出贡献。结果，从导光板3的第一内反射面3A，光线只从散射区域31射出。也就是说，导光板3的表面等效地用作视差屏障，其中散射区域31用作开口部分(狭缝部分)，而全反射区域32用作光屏蔽部分。如此，等效地，采用在显示部分1的后表面侧上设置的视差屏障，实现了使用视差屏障技术的3D显示。
另一方面，对于处于2D显示模式的显示，在显示部分1上基于2D图像数据进行图像显示，同时，在屏幕上使得第二光源7处于打开状态(开灯状态)。例如，使得设置在导光板3的侧表面上的第一光源2处于关闭状态。在这种状态下，从第二光源7射出的第二照明光L10经过第二内反射面3B基本垂直地进入导光板3。因此，光线的光入射角不满足全反射区域32上的全反射条件，光线只从散射区域31、而不从全反射区域32射出。结果，光线从导光板3的几乎整个第一内反射面3A射出。也就是说，导光板3用作与任意常规背光源类似的平面光源。如此，等效地，使用在显示部分1的后表面侧上设置的常规背光源，实现了使用背光源技术的2D显示。
可替换地，对于处于2D显示模式的显示，设置在导光板3的侧表面上的第一光源2还可以像第二光源7一样受到控制，以处于打开状态(开灯状态)。可替换地，对于处于2D显示模式的显示，第一光源2可以适当地在关灯状态和开灯之间改变状态。如果在这种情况下，例如，当只打开第二光源7而在散射区域31和全反射区域32之间产生亮度分布差别时，适当地调整第一光源2的照明状态(即，执行打开/关闭控制或调整亮度等级)可以对全屏幕的亮度分布进行优化。
此外，在本第二实施例中，与图11A至16C的示例类似，在每个散射区域31中设置有透过区域，从而防止第二光源7的光使用效率的任何可能的减小。
(效果)
如上所述，根据第二实施例中的显示装置，导光板3的第一内反射面3A具有散射区域31和全反射区域32，以允许两种类型的光(即，来自第一光源2的第一照明光和来自第二光源7的第二照明光L10)都选择性地被射出到导光板3的外部。如此，导光板3自身等效地具有作为视差屏障的功能。与使用视差屏障技术的现有立体显示装置相比，这有利地减少组件的数量，并从而减少占据的空间。
此外，与上述第一实施例中的显示装置类似，采用各自设置有透过区域的散射区域31，从而防止防止第二光源7的光使用效率的任何可能的减小。这相应地防止在2D图像显示过程中亮度分布的任何可能的非均匀性，并改进显示质量。
(其他实施例)
尽管通过参照实施例详细描述了本发明，但是本发明不限于上述实施例，应理解，可以想到很多其他修改形式。
例如，在上述实施例中，举例说明导光板3仅在第一内反射面3A或第二内反射面3B上包括散射区域31和全反射区域32的构造。作为可替换构造，可以将散射区域31和全反射区域32设置到第一内反射面3A和第二内反射面3B两者。
本发明还可以有下列构造。
(1)一种光源设备，其包括：
导光板，其具有彼此面对的第一内反射面和第二内反射面，并且具有一个或多个侧面；
一个或多个第一光源，其将第一照明光穿过导光板的侧面照射到导光板内；和
第二光源，其设置成面对导光板的、与第二内反射面相对应的表面，第二光源从外部将第二照明光照射到第二内反射面，
其中，第一内反射面和第二内反射面中的一者或两者各自具有多个散射区域，散射区域允许来自第一光源的第一照明光被散射并从第一内反射面出射到导光板的外部，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自第二光源的第二照明光从中透过。
(2)根据(1)的光源设备，其中，多个散射区域设置成在第一内反射面或第二内反射面上沿着第一方向延伸，并且沿着第二方向并排地布置。
(3)根据(2)的光源设备，其中，透过区域各自形成沿着第一方向延伸的狭缝形状。
(4)根据(2)的光源设备，其中
透过区域各自形成沿着第二方向延伸的狭缝形状。
(5)根据(2)的光源设备，其中，透过区域各自形成沿着相对于第一方向的倾斜方向延伸的狭缝形状。
(6)根据(1)至(5)中任一项的光源设备，其中，每个散射区域具有多个透过区域。
(7)根据(1)至(6)中任一项的光源设备，其中，透过区域占据每个散射区域的面积的50％或更少。
(8)一种显示装置，其包括：
显示部分，其执行图像显示；和
光源设备，其朝向显示部分发射用于图像显示的光，光源设备包括：
导光板，其具有彼此面对的第一内反射面和第二内反射面，并且具有一个或多个侧面；
一个或多个第一光源，其将第一照明光穿过导光板的侧面照射到导光板内；和
第二光源，其设置成面对导光板的、与第二内反射面相对应的表面，第二光源从外部将第二照明光照射到第二内反射面，
其中，第一内反射面和第二内反射面中的一者或两者各自具有多个散射区域，散射区域允许来自第一光源的第一照明光被散射并从第一内反射面出射到导光板的外部，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自第二光源的第二照明光从中透过。
(9)根据(8)的显示装置，其中
显示部分构造成在基于三维图像数据的多个视点图像和基于二维图像数据的图像之间选择性地切换要显示的图像，并且
第二光源受到控制以在显示部分上显示多个视点图像时保持在关灯状态，并且第二光源受到控制以在显示部分上显示基于二维图像数据的图像时保持在开灯状态。
(10)根据(9)的显示装置，其中
第一光源受到控制以在显示部分上显示多个视点图像时保持在开灯状态，并且第一光源受到控制以在显示部分上显示基于二维图像数据的图像时保持在关灯状态或者开灯状态。
(11)一种显示装置，其包括：
显示部分；和
光源设备，其包括导光板、一个或多个第一光源以及第二光源，导光板具有彼此面对的第一面和第二面并具有一个或多个侧面，第一光源设置成面对导光板的相应侧面，第二光源设置成面对导光板的、与第二面相对应的表面，第二光源受到控制以在显示部分处于3D模式时保持在关灯状态，并且第二光源受到控制以在显示部分处于2D模式时保持在开灯状态，
其中，第一面和第二面中的一者或两者各自具有多个散射区域，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自第二光源的光透过。
本申请包含与2011年4月6日递交于日本特许厅的日本在先专利申请JP2011-084732中公开的内容相关的主题，上述专利申请的全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应当理解，只要在权利要求书的范围或其等价的范围内，根据设计需要和其他因素可以产生各种修改、组合、变形和替换。

Claims (11)

1.一种光源设备，其包括：
导光板，其具有彼此面对的第一内反射面和第二内反射面，并且具有一个或多个侧面；
一个或多个第一光源，其将第一照明光穿过所述导光板的侧面照射到所述导光板内；和
第二光源，其设置成面对所述导光板的、与所述第二内反射面相对应的表面，所述第二光源从外部将第二照明光照射到所述第二内反射面，
其中，所述第一内反射面和所述第二内反射面中的一者或两者各自具有多个散射区域，所述散射区域允许来自所述第一光源的所述第一照明光被散射并从所述第一内反射面出射到所述导光板的外部，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自所述第二光源的所述第二照明光从中透过。
2.根据权利要求1所述的光源设备，其中，所述多个散射区域设置成在所述第一内反射面或所述第二内反射面上沿着第一方向延伸，并且沿着第二方向并排地布置。
3.根据权利要求2所述的光源设备，其中，所述透过区域各自形成所述第一方向延伸的狭缝形状。
4.根据权利要求2所述的光源设备，其中
所述透过区域各自形成沿着所述第二方向延伸的狭缝形状。
5.根据权利要求2所述的光源设备，其中，所述透过区域各自形成沿着相对于所述第一方向的倾斜方向延伸的狭缝形状。
6.根据权利要求1所述的光源设备，其中，每个散射区域具有多个透过区域。
7.根据权利要求1所述的光源设备，其中，所述透过区域占据每个散射区域的面积的50％或更少。
8.一种显示装置，其包括：
显示部分，其执行图像显示；和
光源设备，其朝向所述显示部分发射用于图像显示的光，所述光源设备包括：
导光板，其具有彼此面对的第一内反射面和第二内反射面，并且具有一个或多个侧面；
一个或多个第一光源，其将第一照明光穿过所述导光板的侧面照射到所述导光板内；和
第二光源，其设置成面对所述导光板的、与所述第二内反射面相对应的表面，所述第二光源从外部将第二照明光照射到所述第二内反射面，
其中，所述第一内反射面和所述第二内反射面中的一者或两者各自具有多个散射区域，所述散射区域允许来自所述第一光源的所述第一照明光被散射并从所述第一内反射面出射到所述导光板的外部，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自所述第二光源的所述第二照明光从中透过。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中
所述显示部分构造成在基于三维图像数据的多个视点图像和基于二维图像数据的图像之间选择性地切换要显示的图像，并且
所述第二光源受到控制以在所述显示部分上显示所述多个视点图像时保持在关灯状态，并且所述第二光源受到控制以在所述显示部分上显示所述基于二维图像数据的图像时保持在开灯状态。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中
所述第一光源受到控制以在所述显示部分上显示所述多个视点图像时保持在开灯状态，并且所述第一光源受到控制以在所述显示部分上显示所述基于二维图像数据的图像时保持在关灯状态或者开灯状态。
11.一种显示装置，其包括：
显示部分；和
光源设备，其包括导光板、一个或多个第一光源以及第二光源，所述导光板具有彼此面对的第一面和第二面并具有一个或多个侧面，所述第一光源设置成面对所述导光板的相应侧面，所述第二光源设置成面对所述导光板的、与所述第二面相对应的表面，所述第二光源受到控制以在所述显示部分处于3D模式时保持在关灯状态，并且所述第二光源受到控制以在所述显示部分处于2D模式时保持在开灯状态，
其中，所述第一面和所述第二面中的一者或两者各自具有多个散射区域，每个散射区域具有一个或多个透过区域，每个透过区域允许来自所述第二光源的光透过。
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