CN106680927A - 导光板和包括导光板的背光装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种导光板和包括该导光板的背光装置。所述导光板可包括：基底，被配置为基于全内反射的效应在基底内传播第一光束或第二光束；棱镜图案，被配置为在三维(3D)显示模式下将第一光束从基底耦合出来；直线图案，被配置为在二维(2D)显示模式下将第二光束从基底耦合出来。

Description

导光板和包括导光板的背光装置
本申请要求于2015年11月5日提交到俄罗斯联邦知识产权局的第2015147647号俄罗斯专利申请和2016年1与13日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0004137号韩国专利申请，所述专利申请二者的全部内容通过引用全部包含于此。
技术领域
至少一个示例实施例涉及导光板和/或包括导光板的背光装置。
背景技术
三维(3D)显示装置被用于各种领域(诸如，例如，医疗成像、游戏、广告、教育和军事事务)。此外，目前设计的3D显示装置可使3D显示模式与2维(2D)显示模式之间的简单切换成为可能。此外，已经开展了大量的研究以使用全息和立体技术显示3D图像。
立体技术可被分类成两种类型：一种是需要眼镜通过偏振光和快门将单独的图像提供给用户的眼睛的眼镜类型，另一种是不需要眼镜的无眼镜类型。无眼镜类型显示也被称为自由立体显示，并可通过直接分离图像以形成视场来实现立体效果。
无眼镜类型显示装置可使用立体图像来使用视差屏障产生3D图像。视差屏障可包括垂直的狭缝或被布置为倾斜的狭缝，并通过这样的狭缝将3D图像单独提供给用户的左眼和右眼以获得立体效果。
发明内容
一些示例实施例涉及导光板。
在一些示例实施例中，导光板可包括：基底，被配置为基于全内反射的效应传播第一光束和第二光束中的至少一个光束；棱镜图案，被配置为将第一光束从基底耦合出来；直线图案，被配置为将第二光束从基底耦合出来。
在一些示例实施例中，棱镜图案是在基底的第一面上，直线图案是在基底的第二面上。
在一些示例实施例中，棱镜图案包括：多个棱镜行，所述多个棱镜行在基底的第一面上被间隔开。
在一些示例实施例中，所述多个棱镜行沿第一棱镜方向和第二棱镜方向中的一个方向被布置，第一棱镜方向是与第一光束的传播方向平行的方向，第二棱镜方向是相对于第一光束的传播方向以角度旋转的方向。
在一些示例实施例中，棱镜图案被配置为：当第一光束与所述多个棱镜行中的一个棱镜行碰撞时，将第一光束从基底向外耦合出来。
在一些示例实施例中，所述多个棱镜行中的每个棱镜行包括：多个棱镜，所述多个棱镜在基底的顶面上彼此相邻，使得所述多个棱镜行中的每个棱镜行是直线形式和锯齿形式中的一个。
在一些示例实施例中，直线图案包括基底的第二面上的多个槽和多个突起两者中之一的直线阵列。
在一些示例实施例中，所述多个槽和多个突起两者中之一是在基底的第二面上规则地布置和在基底的第二面上不规则地布置中的一个。
在一些示例实施例中，所述多个槽和多个突起两者中之一沿第一直线方向和第二直线方向中的一个方向被布置，第一直线方向与第二光束的传播方向垂直，第二直线方向是相对于第二光束的传播方向以角度旋转的方向。
在一些示例实施例中，直线图案被配置为：当第二光束与所述多个槽和所述多个突起两者之一碰撞时，将第二光束从基底向外耦合出来。
在一些示例实施例中，导光板被配置为在三维(3D)显示模式和二维(2D)显示模式下运行，使得当导光板在3D显示模式下运行时，第一光束入射到基底的正面和背面中的一个面，当导光板在2D显示模式下运行时，第二光束入射到基底的多个侧面中的至少一个侧面；第一光束和第二光束具有不同的角分布。
在一些示例实施例中，基底、棱镜图案和直线图案是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃和光学透明材料中的一个或多个。
在一些示例实施例中，基底、棱镜图案和直线图案是单结构。
一些示例实施例涉及背光装置。
在一些示例实施例中，背光装置包括：导光板，包括被配置为将第一光束从导光板耦合出来的棱镜图案和被配置为将第二光束从导光板耦合出来的直线图案；第一照明装置，被配置为：如果背光装置正在三维(3D)显示模式下运行，则向导光板发射第一光束；第二照明装置，被配置为：如果背光装置正在二维(2D)显示模式下运行，则向导光板发射第二光束；光重定向膜，在导光板的第一面的上面；反射膜，在导光板的第二面的下面。
在一些示例实施例中，导光板包括：基底，被配置为基于全内反射的效应传播第一光束和第二光束中的至少一个光束，其中，棱镜图案是在基底的第一面上，直线图案是在基底的第二面上。
在一些示例实施例中，第一照明装置被配置为向导光板的第三面和第四面中的一个面发射第一光束，第二照明装置被配置为向导光板的第五面和第六面中的至少一个面发射第二光束，第一光束和第二光束具有不同的角分布。
在一些示例实施例中，背光装置被配置为：如果背光装置正在3D显示模式下运行，则启用第一照明装置并禁用第二照明装置；如果背光装置正在2D显示模式下运行，则启用第二照明装置并禁用第一照明装置。
在一些示例实施例中，第一照明装置包括：第一光源，被配置为如果背光装置正在3D显示模式下运行，则发射第一光；第一光转换装置，被配置为基于第一光产生第一光束并将第一光束定向为入射到导光板。
在一些示例实施例中，第一光转换装置被配置为对第一光执行角转换、均匀化和准直中的至少一个。
在一些示例实施例中，第一光转换装置包括准直阵列、均匀膜和重定向立方体。
在一些示例实施例中，准直阵列包括分离或联合的准直器，均匀膜包括微圆柱形图案化膜、微球形图案化膜和光成形扩散体中的至少一个，重定向立方体包括具有对称的棱镜结构和非对称的棱镜结构中的一个结构的立方体。
在一些示例实施例中，第二照明装置包括：第二光源，被配置为如果背光装置正在2D显示模式下运行，则发射第二光；第二光转换装置，被配置为通过调节第二光产生第二光束并将第二光束引导为入射到导光板。
在一些示例实施例中，第二光转换装置被配置为对第二光执行角转换、均匀化和准直中的至少一个。
在一些示例实施例中，光重定向膜被配置为：如果背光装置正在3D显示模式下运行，则将从导光板耦合出的第一光束重定向为朝向用户。
在一些示例实施例中，反射膜被配置为：如果背光装置正在2D显示模式下运行，则反射从导光板耦合出的第二光束并改变第二光束的角分布。
在一些示例实施例中，反射膜包括具有朗伯角分布的反射扩散体、微球形凸透镜图案化膜或微球形凹透镜图案化膜、以及微椎体透镜图案化膜中的至少一个。
在一些示例实施例中，背光装置包括：菲涅尔透镜膜，被配置为将来自光重定向膜的经重定向的第一光束和经重定向的第二光束中的一种光束朝向用户会聚。
在一些示例实施例中，菲涅尔透镜膜具有径向结构或柱状结构。
一些示例实施例涉及显示装置。
在一些示例实施例中，显示装置包括：背光装置；控制器，被配置为命令背光装置将显示模式设置为三维(3D)显示模式和二维(2D)显示模式中的一个模式。
在一些示例实施例中，背光装置包括：导光板，包括被配置为将第一光束从导光板耦合出来的棱镜图案和被配置为将第二光束从导光板耦合出来的直线图案；第一照明装置，被配置为：如果背光装置正在三维(3D)显示模式下运行，则向导光板发射第一光束；第二照明装置，被配置为：如果背光装置正在二维(2D)显示模式下运行，则向导光板发射第二光束；光重定向膜，在导光板的第一面的上面；反射膜，在导光板的第二面的下面。
在一些示例实施例中，控制器被配置为确定图像数据的类型，并基于图像数据的类型命令背光装置设置显示模式。
在一些示例实施例中，显示装置还包括：显示面板，被配置为输出图像数据，使得如果显示模式是三维(3D)显示模式，则显示面板输出三维(3D)图像。
在一些示例实施例中，控制器被配置为：如果显示模式是三维(3D)显示模式，则命令第一照明装置向导光板发射第一光束；如果显示模式是二维(2D)显示模式，则命令第二照明装置向导光板发射第二光束。
在一些示例实施例中，光重定向膜被配置为将从导光板耦合出的第一光束重定向为朝向用户，反射膜被配置为反射从导光板耦合出的第二光束并改变第二光束的角分布。
将在随后的描述中部分地提出示例实施例的额外方面，示例实施例的额外方面部分通过描述将是清楚的，或可通过本公开的实施而获得。
附图说明
通过下面结合附图对示例实施例进行的描述，这些和/或其他方面将会变得清楚和更加容易理解，其中：
图1是根据至少一个示例实施例的可在三维(3D)显示模式与二维(2D)显示模式之间切换的背光装置的透视图；
图2A和图2B分别是根据至少一个示例实施例的包括棱镜图案(prismaticpattern)和直线图案(linear pattern)的导光板的顶视图和底视图；
图3A至图3D是根据至少一个示例实施例的以各种形式布置的棱镜图案的示例的透视图；
图4A和图4B是示出根据至少一个示例实施例的棱镜图案中的单个棱镜的示图；
图5是根据至少一个示例实施例的布置在导光板的底面上的直线图案中的单个直线的槽或突起的剖视图；
图6是根据至少一个示例实施例的基于在3D显示模式下运行的单个导光板的背光装置的剖视图；
图7是根据至少一个示例实施例的用于3D显示模式的第一照明装置的透视图；
图8A和图8B是根据至少一个示例实施例的用于3D显示模式的照明装置的剖视图；
图8C是示出根据至少一个示例实施例的作为照明装置的部分的准直阵列中的单个准直器的示图；
图9是根据至少一个示例实施例的基于在2D显示模式下运行的单个导光板的背光装置的剖视图；
图10示出根据至少一个示例实施例的包括显示面板、背光装置和控制器的显示装置；
图11示出根据至少一个示例实施例的控制器。
具体实施方式
以下，将参照附图对一些示例实施例进行详细描述。关于附图中被分配给的元件的参考标记，应当注意，在任何可能的情况下，即使在不同的附图中示出相同的元件，他们也将由相同的参考标记表示。此外，在实施例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的描述会引起对本公开的模糊解释时，将省略对这样的公知的相关结构或功能的详细描述。
然而，应当理解，没有意图将本公开限制到公开的特定示例实施例。相反地，示例实施例将覆盖落入示例实施例的范围内的全部修改、等同物和替代物。
这里使用的术语仅是用于描述特定的示例实施例的目的，而意图不在于限制。如这里所使用的，除非上下文明确地另有指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括的”时，表明描述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。
此外，诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)等的术语可用于这里以描述组件。这些术语中的每一个术语不用于定义相应组件的本质、顺序或次序，而是仅用于区分相应元件与其他元件。应当注意，如果在本说明书这样描述，一个组件被“连接”、“结合”或“接合”到另一组件，则虽然第一组件可被直接连接、结合或接合到第二组件，但是第三组件可被“连接”、“结合”或“接合”在第一组件与第二组件之间。
除非另有定义，否则这里使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有和这些示例实施例所属领域的普通技术人员普遍理解的含义相同的含义。还将理解，除非在这里明确地定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域的语境中的含义一致的含义，而不将被解释为理想化或过于正式的意义。
此外，参照附图中指示的取向或方向在这里使用诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”和“边”的方向术语。可以以不同的方向布置组件，这里使用的定向术语不意图限制示例实施例的范围。
可参照可结合下面更加详细讨论的单元和/或装置来实现的操作(例如，以流程图、流程示图、数据流程示图、结构示图、框图等的形式的操作)的行为和符号表示对示例实施例进行描述。虽然以特定方式讨论了特定框中说明的功能或操作，但是在特定框中说明的功能或操作可与在流程图和流程示图等中说明的流程不同地被执行。例如，被示出为以连续框的形式被连续执行的功能或操作可实际上被同时执行，或者在一些情况下，以相反的顺序被执行。
可使用硬件、软件和/或其组合实施根据一个或多个示例实施例的单元和/或装置。例如，可使用处理电路(诸如，但不限于，处理器、中央处理器(CPU)、控制器、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器或能以限定方式响应并执行指令的任意其他装置)实施硬件装置。
例如，当硬件装置是计算机处理装置(例如，中央处理器(CPU)、控制器、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微计算机和微处理器等)时，计算机处理装置可被配置为通过根据程序代码执行算术、逻辑和/或输入/输出操作来执行程序代码。一旦程序代码被载入到计算机处理装置中，计算机处理装置就可被编程以执行程序代码，因而将计算机处理装置转变成专用计算机处理装置。在更具体的示例中，当程序代码被载入到处理器中，处理器变成程序化的以执行程序代码和与其对应的操作，因而将处理器转变为专用处理器。
根据一个或多个示例实施例，为了使描述更清楚，计算机处理装置可被描述为包括执行各种操作和/或功能的各种功能单元。然而，计算机处理装置不意图被限制到这些功能单元。例如，在一个或多个示例实施例中，可通过功能单元中的其他功能单元来执行功能单元的各种操作和/或功能。此外，在不将计算机处理装置的操作和/或功能子分割成这些各种功能单元的情况下，计算机处理装置可执行各种功能单元的操作和/或功能。
根据一个或多个示例实施例的单元和/或装置还可包括一个或多个存储装置。一个或多个存储装置可以是有形的或非暂时性计算机可读存储介质(诸如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、永久海量存储装置(诸如，磁盘驱动器))、固态(例如，NAND闪存)装置和/或能存储和记录数据的任意其他类似的数据存储机制)。一个或多个存储装置可被配置为存储用于一个或多个操作系统和/或用于实施这里描述的示例实施例的计算机程序、程序代码、指令或其一些组合。计算机程序、程序代码、指令或其一些组合还可使用驱动机制从单独的计算机可读存储介质被载入到一个或多个存储装置和/或一个或多个计算机处理装置中。这样的单独的计算机可读存储介质可包括通用串行总线(USB)闪存驱动器、存储器棒、蓝光/DVD/CD–ROM驱动器、存储卡和/或其他类似的计算机可读存储介质。计算机程序、程序代码、指令或其一些组合可通过网络接口而不是通过本地计算机可读存储介质从远程数据存储装置被载入到一个或多个存储装置和/或一个或多个计算机处理装置中。此外，计算机程序、程序代码、指令或其一些组合可从被配置为通过网络传送和/或分配计算机程序、程序代码、指令或其一些组合的远程计算系统被载入到一个或多个存储装置和/或一个或多个计算机处理装置中。远程计算系统可通过有线接口、空中接口和/或任意其他类似的介质传送和/或分配计算机程序、程序代码、指令或其一些组合。
一个或多个硬件装置、一个或多个存储装置和/或计算机程序、程序代码、指令或其一些组合可出于示例实施例的目的而被专门设计和构造，或者它们可以是出于示例实施例的目的而改变和/或修改的已知装置。
硬件装置(诸如，计算机处理装置)可运行操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用程序。计算机处理装置还可响应于软件的执行而访问、存储、操纵、处理和创建数据。为了简单起见，一个或多个示例实施例可被示例为有关计算机处理装置；然而，本领域的技术人员将理解，硬件装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，硬件装置可包括多个处理器，或包括处理器和控制器。此外，不同的处理配置是可行的，诸如，并行处理器。
以下将被描述的示例实施例涉及提供在三维(3D)显示模式与二维(2D)显示模式之间切换的功能的导光板和/或包括导光板的背光装置。显示装置(未示出)可包括具有用于3D显示模式和2D显示模式的照明的背光装置。3D显示模式表示显示3D图像的模式，2D显示模式表示显示2D图像的模式。
以下，将参照附图对示例实施例进行详细描述。附图中的相同的参考标记表示相同的元件，这里将省略已知功能或配置以及相同组件的多余描述。
图1是根据至少一个示例实施例的可在3D显示模式与2D显示模式之间切换的背光装置的透视图。
参照图1，背光装置100可包括基底110、第一照明装置120、第二照明装置130、光重定向膜140和反射膜150。对本领域技术人员来说清楚的是，示例实施例的范围不限于图1中示出的这样的组件的数量，因此背光装置100的组件的数量可根据示例实施例而改变。例如，背光装置100可根据示例实施例额外包括至少两个第一照明装置120、第二照明装置130、光重定向膜140和反射膜150。背光装置100可使用单个基底110以降低背光装置100的厚度。
如在图1中所示，第一照明装置120可用于3D显示模式，并包括至少一个光源121和至少一个光转换单元122。第二照明装置130可用于2D显示模式，并包括至少一个光源131和至少一个光转换单元132。第一照明装置120可向基底110的正面和背面中的一个面发射第一光束，第二照明装置130可向基底110的多个侧面中的至少一个侧面发射第二光束。
由于第一照明装置120和第二照明装置130被分别用于3D显示模式和2D显示模式，所以从第一照明装置120发射的第一光束和从第二照明装置130发射的第二光束可具有不同的角分布。如下所述，棱镜图案111可被布置在基底110的顶面上，直线图案112可被布置在基底的底面上。棱镜图案111可被提供以在3D显示模式下提取第一光束，直线图案112可被提供以在2D显示模式下提取第二光束。这里使用的术语“导光板”表示基底110与棱镜图案111和直线图案112的组合。光重定向膜140可被布置在基底110的上面，反射膜150可被布置在基底110的下面。
光源121可被体现为至少一个发光二极管(LED)、激光二极管、灯或其组合。根据至少一个示例实施例，光源121可被体现为被配置为发射非准直未偏振光的至少一个LED或被配置为发射偏振高准直光的至少一个激光二极管。光转换单元122可对从光源121发射的光执行例如角转换、均匀化和准直的功能，并允许被转换为第一光束的光入射到基底110。
光源131也可被体现为被配置为发射非准直未偏振光的至少一个LED或灯或被配置为发射偏振高准直光的至少一个激光二极管或其组合。光转换单元132可对从光源131发射的光执行例如角转换、均匀化和准直的功能，并允许被转换为第二光束的光入射到基底110。
根据至少一个示例实施例，背光装置100还可包括菲涅尔透镜膜160。菲涅尔透镜膜160可被布置在光重定向膜140的上面。菲涅尔透镜膜160可具有径向结构或柱状机构。
光重定向膜140可将从第一照明装置120发射并通过棱镜图案111从基底110耦合出(coupled out)的第一光束重定向到观察者或菲尼尔透镜膜160的顶表面。这里，“从某地耦合出的光或光束”或“从某地出来的耦合光或光束”可表示“从某地脱离或通过某地的光或光束”或“允许光或光束从某地脱离或通过某地”。在3D显示模式下，菲尼尔透镜膜160可用于将来自光重定向膜140的第一光束会聚在观察者所位于的区域上。在2D显示模式下，菲尼尔透镜膜160可用于将来自光重定向膜140的第二光束会聚在观察者所位于的区域上。
反射膜150可反射通过直线图案112从基底110耦合出的第二光束，并改变第二光束的角分布以允许第二光束在通过基底110和光重定向膜140(如果必要，以及菲尼尔透镜膜160)之后指向观察者。
可通过第一照明装置120与第二照明装置130之间的切换来实现3D显示模式与2D显示模式之间的切换。在3D显示模式下，第一照明装置120的光源121可被通电，而第二照明装置130的光源131可被断电。在2D显示模式下，第一照明装置120的光源121可被断电，而第二照明装置130的光源121可被通电。
第一光束和第二光束可基于全内反射的效果在背光装置100的基底110内传播。
如上所述，导光板可包括基底110、被布置在基底110的顶面上的棱镜图案111以及被布置在基底的底面上的直线图案112。基底110、棱镜图案111和直线图案112可由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、玻璃、其他光学透明材料或其组合形成。根据至少一个示例实施例，基底110、棱镜图案111和直线图案112可被形成为单个结构。
以下将参照图2A和图2B对导光板进行描述。
图2A是根据至少一个示例实施例的包括棱镜图案的导光板的顶视图。
参照图2A，在3D显示模式下，棱镜图案111可部分地将入射到基底110的第一光束耦合出基底110，并使第一光束指向光重定向膜140。棱镜图案111可包括之间有间隔的多个棱镜行210。棱镜行210中的每个棱镜行可包括彼此背对背布置的多个棱镜211。
从第一照明装置120的光源121发射的第一光束可入射到基底110的前表面。基底110的顶面和底面可被光学地磨光。棱镜行210可通过非图案化区域212而被彼此分开地布置在基底110的顶面上。当从光源121发射并入射到基底110的第一光束与非图案化区域212碰撞时，第一光束可由于全内反射的效应而在基底110内持续地传播。当从光源121发射并入射到基底110的第一光束与棱镜行210碰撞时，由于全内反射的效应消失，所以第一光束可被部分地耦合出基底110。
当棱镜行210起类似于视差屏障的狭缝的直线狭缝的作用时，通过棱镜行210从基底110耦合出的第一光束可形成具有立体显示效果的照明。由于与非图案化区域212碰撞的第一光束因全内反射的效应而停留在基底110内，所以非图案化区域212可起到视差屏障的屏障的作用。棱镜图案110可通过例如蚀刻、印刷、胶合、成型、切割或其组合而被设置在基底110的顶面上。
图3A至图3D是以各种形式布置的棱镜图案111的示例的透视图。
如在图3A中所示，可与从光源121发射的第一光束的传播方向平行地布置棱镜图案111中的棱镜行210。可选择地，如在图3B至图3D中所示，可沿相对于第一光束的传播方向旋转一定角度的方向来布置棱镜行210。
包括在棱镜图案111的棱镜行210中的每个棱镜211可被取向为与图3A和图3C中所示的第一光束的传播方向相同的方向，或可以以如在图3B和图3D中所示的棱镜图案111中的一般行方向中的角度被旋转。包括在棱镜行210中的棱镜211可如在图3A、图3B和图3D中所示地被直线布置为彼此背对背，或如在图3C中所示地以锯齿线的形式被布置。
可通过主要参数(诸如，棱镜行210之间的距离310或间隔以及每个棱镜行210的宽度320)来定义棱镜图案111。距离310可用于确定图像生成算法和将在图像生成和照明的处理中获得的多个立体图像，例如，图像的视图的分辨率和数量。通常，距离310可以是常数，但是可根据算法要求改变。可基于被配置为照射通过图像生成算法生成的面板图像的线光源之间的宽度来确定宽度320。通常，宽度320可以是常数，但是也可根据用于提高从基底110提取光的效率和均匀性的算法要求或需要而变化。例如，当宽度320不是常数时，宽度320可基于图3A至图3D中所示的布置方向从基底110的正面开始朝着基底110的背面增加。
图4A和图4B是示出包括在棱镜图案111中的单个棱镜的示图。
参照图4A和图4B，棱镜211可被布置为使得每个棱镜行210的宽度320可针对每个棱镜211根据施加的算法要求、棱镜行分布和生成技术连续或离散地改变。可通过被布置在棱镜行210中的每个棱镜211的宽度410来定义宽度320。棱镜图案111中的每个棱镜211的主要参数可被定义为允许第一光束在具有高效率和高均匀性以及没有劣化固有光参数(诸如，角分布)的情况下从基底110耦合出来。
根据应用条件，宽度410可以如在图4A中所示针对每个棱镜211是常数，或者如在图4B中所示是可变的并具有彼此不同的起始值4101和终止值4102。宽度410可用于限定通过每个棱镜的底部表面411的第一光束的量以及由于没有了全内反射的效果而将通过棱镜的表面412从基底110耦合出的第一光束的量。为了抵消全内反射的效果，表面412可以以比在基底110内传播的第一光束与表面412之间的全内反射的角度大的角度定向。可通过基于第一照明装置120的参数选择的第一基础角度413以及通过第一光束在基底110中的传播参数来定义表面412的角位置。通常，也可通过用于将从基底110耦合出的第一光束准确地朝着观察者所位于的区域重定向的光重定向膜140的棱镜表面的角结构来限定第一基础角度413。
第二基础角度414可被限定为用于获得在通过表面412之后从基底110耦合出的第一光束的均匀垂直角分布的值。棱镜长度415可被确定为用于提供从基底110耦合出的第一光束的高质量均匀线的值。当棱镜图案111中的棱镜行210被布置为锯齿形式时，可通过光重定向膜140的结构、显示面板的构造和算法要求来额外限定棱镜长度415。
如上面参照图3B和图3D所述，每个棱镜211以角度416旋转来补偿可能的光偏差。其他参数(诸如，例如，顶角417和棱镜高度418)可以是基于第一基础角度413、第二基础角度414和棱镜长度415来限定的大小(dimension)。
每个棱镜211的参数可与从光源121发射和在基底110内传播的第一光束的特征有关。
图2B是根据至少一个示例实施例的包括直线图案的导光板的底视图。
参照图2B，直线图案112可被布置在基底110的底面上，并包括直线的槽和/或突起220的阵列。直线图案112可通过例如蚀刻、印刷或其组合而被形成在基底110的底面上。
在2D显示模式下，第二光束可从第二照明装置130的第二光源131发出并入射到基底110的至少一个侧面。当第二光束与形成在基底110的底面上的直线的槽或突起220碰撞时，直线图案112可部分地将第二光束耦合出基底110。通过直线图案112部分耦合出基底110的第二光束可指向反射膜150。与用于3D显示模式的第一光束类似，当第二光束与直线的槽或突起220之间的非图案化区域221碰撞时，由于未失去全内反射的效果，所以第二光束还可在基底110内传播。
图5是直线图案112中的单个直线的槽或突起的剖视图。
参照图5，直线图案112可具有诸如例如直线的槽或突起220之间的距离或间隔以及每个直线的槽或突起220的宽度510、高度520和长度530的参数。直线的槽或突起220之间的距离可以是常数或变量。例如，直线的槽或突起220之间的距离可被确定为用于提供均匀照明的值。此外，直线图案112中的每个直线的槽或突起220的宽度510和高度520也可以是常数或变量。当宽度510和高度520是变量时，可基于长度530来确定宽度510和高度520以允许第二光束将从基底110的全部维度(dimension)被均匀提取。此外，直线的槽或突起220之间的距离、宽度510和高度520可线性地、杂乱地或以其他合适的方式改变。根据示例实施例，直线图案112的每个直线的槽或突起220可被与第二光束的传播方向垂直地布置，或被布置为相对于第二光束的传播方向具有一定的角度。
图6是根据至少一个示例实施例的基于在3D显示模式下运行的单个导光板的背光装置的剖视图，图6示出了3D显示模式下的照明的功能设计。
参照图6，第一照明装置120可位于靠近基底110的位置，以允许从光源121发射的第一光束在通过光转换单元122之后入射到基底110。在光源121被体现为至少一个LED的情况下，光转换单元122可包括被配置为使用全内反射的效应使LED的光准直的准直阵列123、被配置为使准直阵列123所准直的光的均匀的均匀膜124以及被配置为作为边框区域组件(Bezel zone component)提供额外的光混合和光重定向以增加从基底110提取光的效率和均匀性的重定向立方体125。在图7和图8A至图8C示出这样类型的光转换单元122的不同示图。如上所述，从第一照明装置120发射的光可作为第一光束而入射到基底110。
图7是根据至少一个示例实施例的用于3D显示模式的第一照明装置的透视图。
参照图6和图7，准直阵列123可以是针对包括在光源121的阵列中的每个光源121的一行联合或分离的准直器，或包括具有不同结构但执行将点分布非准直光转换为均匀空间分布的准直光的功能的其他组件。
均匀膜124可将输入光的角分布转换到用于注入到基底110并照明的角分布。均匀膜124可被体现为具有微圆柱形图案的柱状透镜膜、具有凹透镜阵列和凸透镜阵列的微球形图案化膜、被配置为向垂直轴和水平轴中的至少一个提供光扩散的光成形扩散器(LSD)或者具有不同结构但通过改变光能的方向操纵光而具有相同功能的其他膜。
重定向立方体125可将入射到重定向立方体125的光分开成几个相互依赖的方向，以增加从基底110提取光的效率和均匀性。重定向立方体125可被呈现为具有对称或非对称的棱镜结构，或者可被呈现为具有不同结构但具有通过将光分离成几个相互依赖的方向来操纵光的相同功能的其他立方体。重定向立方体125可具有沿光的传播方向增加的长度以类似于边框区域组件运行。
图8A和图8B分别是光转换单元122的顶视图和侧视图。
参照图8A和图8B，从规则布置的光源121发射的非准直光可在包括在准直阵列123中的每个准直器的正面折射并注入到准直器。可通过用于水平准直的侧面1231和用于垂直准直的底面1232上的全内反射的效应来使入射到每个准直器的光准直。圆柱面1233可提供补偿准直阵列123的长度的额外要求的沿水平方向的准直。
由准直阵列123准直的光可通过被具体化为具有垂直取向的微圆柱形表面1241的柱状透镜膜的均匀膜124。可基于输入光和要求的输出光的关键角特性来确定均匀膜124的参数。
可通过具有对称微棱镜表面1251的重定向立方体125来调节来自均匀膜124的光的分布。微棱镜表面1251可包括沿垂直方向规则布置的细长微棱镜。光可在微棱镜表面1251上地折射并具有额外的角位移，并穿过重定向立方体125。可基于光源121的大小和基底110的正面的被光源121照明的面积来限定光转换单元122中的全部组件的垂直大小和水平大小。可没有间隙或具有小间隙地彼此背对背布置光转换单元122中的全部组件，以降低第一照明装置120的整体厚度。
图8C是包括在准直阵列123中的单个准直器的示图。
参照图8C，可基于将由光源121照明的单个照明区域的水平大小来确定准直器的第一水平宽度1234。类似地，可基于将由光源121照明的照明区域的垂直大小来确定准直器的垂直高度1235。可基于包括在光源121的阵列中的光源的数量以及基于基底110的正面的将被光源121照射的大小计算的光源121的阵列中的光源之间的距离来限定准直器的第二水平宽度1236。可通过用于在充分地使非准直光准直的处理中提供宽角分布的方法来限定准直器的第一长度1237。通常，可基于用于提供准直光的均匀空间和角分布的条件来确定第一长度1237。可基于针对准直长度的一般要求和制造的可能性来限定准直器的第二长度1238。圆柱面1233的半径1239可具有适于获得具有足够用于额外准直的焦距的组件的值。包括在准直阵列123中的每个准直器的全部这样的参数可以是变量，在图8A至图8C中所示的设计仅被提供作为示例，因此，可改变参数的值以获得输出光的相同特征。
光转换单元122的适当和合适的实施例或实施方式可使针对3D显示模式下的高质量照明的有效和均匀的光提取成为可能，并使将被进一步注入到基底110的光所需的角分布和空间光分布成为可能。
回到图6，通过棱镜图案111从基底110耦合出的第一光束可到达被布置在基底110上面的光重定向膜140。光重定向膜140可重定向第一光束。光重定向膜140可被体现为被布置在光重定向膜140的底面上的棱镜结构141的膜。棱镜结构141可基于全内反射的效应重定向第一光束。通过棱镜图案111从基底110耦合出的第一光束可到达棱镜结构141中的每个棱镜的至少一个侧面。在第一光束在棱镜结构141中的每个棱镜的至少一个所述面上折射之后，第一光束可与相对侧碰撞。然后，第一光束可通过光重定向膜140的剩余部分，并正常地到达光重定向膜140的顶面。光重定向膜140还可被体现为具有不同结构但具有相同功能的光学膜。
在穿过光重定向膜140之后，第一光束可传播到被布置在菲涅尔透镜膜160的底面上的菲涅尔透镜结构161。在3D显示模式下，菲涅尔透镜膜160可用于将从光重定向膜140入射的第一光束会聚在观察者所位于的区域上。在2D显示模式下，菲涅尔透镜膜160可用于将从光重定向膜140入射的第二光束会聚在观察者所位于的区域上。可通过诸如半径或曲率的参数来定义每个菲涅尔透镜，参数可被确定为用于将一定方向的第一光束或一定方向的第二光束聚集在距显示器预定距离的观察者所处的区域上的值。
图9是基于在2D显示模式下运行的单个导光板的背光装置的剖视图，图9示出了2D显示模式下的照明的功能设计。
如在图9中所示，第二照明装置130可被布置在基底110的侧面上，以允许从光源131发射的光入射到基底110。根据示例实施例，第二照明装置130可以是单个照明装置或多个照明装置。
如上所述，第二照明装置130可包括光源131和光转换单元132。光转换单元132可具有沿光传播方向增加的长度以作为边框区域组件操作。从光源131发射的光可穿过光转换单元132，其角度被光转换单元132转换的光可通过基底110的侧面而入射到基底110作为第二光束。与波导类似，第二光束可在基底110内传播。
通过直线图案112从基底110耦合出的第二光束可被取向为以期望的(或，可选择地，预先计算的)角发散(angular divergence，发散角)远离法线方向，并到达反射膜150。反射膜150可反射第二光束，并改变第二光束的角分布。第二光束可穿过光重定向膜140，并法线地(normallly，正常地)指向菲涅尔透镜膜160的顶面。反射膜150可被体现为具有朗伯角分布的反射扩散器、反射微球形凹透镜或凸透镜图案化膜以及微椎体透镜图案化膜，或者被体现为具有不同结构但具有相同功能的反射膜或具有相同的功能的膜的组件。入射到反射膜150的表面151上的第二光束可向上反射并具有改变的角度光分布以穿过光重定向膜140。
因此，可在2D显示模式下提供用于进一步的液晶显示器(LCD)的均匀的空间光分布和足够的角度光分布以及宽视场。可通过在基底110的底面上形成的直线图案112来获得上述特征。
根据至少一个示例实施例，背光装置100可被配置为可在3D显示模式与2D显示模式之间切换。当3D显示模式被选择时，第一照明装置120可被通电，第二照明装置130可被断电，通过棱镜图案111从基底110耦合出的第一光束可被光重定向膜140重新定向为朝向观察者。相反地，当2D显示模式被选择时，第一照明装置120可被断电，第二照明装置130可被通电，通过直线图案112从基底110耦合出的第二光束可被反射膜150反射，第二光束的角分布可被改变，第二光束可在穿过基底110和光重定向膜140之后被重定向为朝向观察者。
根据至少一个示例实施例，利用用于3D显示模式和2D显示模式二者的单个导光板，背光装置的厚度可被降低。此外，使用用于3D显示模式和2D显示模式中的每个的至少一个光源，3D显示模式与2D显示模式之间的切换可被容易地执行。
图10示出根据示例实施例的包括显示面板、背光装置和控制器的显示装置，图11示出根据示例实施例的控制器。
参照图10和图11，显示装置1000可包括显示面板1010、背光装置1020和控制器1030。
背光装置1020可被体现为图1的背光装置100，并可被布置在显示面板1010的背部并提供用于将图像数据输出到显示面板1010的光。显示面板1010可以是具有基于矩阵形式布置的子像素的液晶显示屏(LCD)面板，并可基于从背光装置1020提供的光运行。
控制器1030可控制显示面板1010和背光装置1020。例如，控制器1030可基于例如图像数据的类型来命令背光装置1020进入第一模式或第二模式。在一些示例实施例中，第一模式可以是三维(3D)显示模式，第二模式可以是二维(2D)显示模式。
如在图11中所示，控制器1030可包括接口(I/F)1031、存储器1032、处理器1033、电源1034和数据总线1035。
接口(I/F)1031、存储器1032和处理器1033可被配置为使用数据总线1035彼此发送和/或接收数据。此外，接口(I/F)1031、存储器1032和处理器1033可从电源1034接收运行电力。
接口(I/F)1031可包括发送器和/或接收器。发送器可包括用于发送包括例如数据信号和/或控制信号的信号的硬件和任何必需的软件。接收器可包括用于接收包括例如数据信号和/或控制信号的信号的硬件和任何必需的软件。
存储器1032可以是非易失性存储器、易失性存储器、硬盘、光盘或上述装置中的两个或多个的组合。非暂时性计算机可读介质还可以是分布式网络，以便以分布式方式存储和执行程序指令。非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或闪速存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)。
可通过布置在印刷电路板上的至少一个半导体芯片来实现处理器1033。处理器1033可以是算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器或能以限定方式响应并执行指令的任意其他装置。
可使用将处理器1033配置为专用计算机的指令对处理器1033进行编程以控制显示面板1010和背光装置1020。例如，处理器1033可被配置为确定通过接口(I/F)1031接收的图像数据的类型，并可通过接口(I/F)1031基于图像数据的确定的类型来命令背光装置1020进入三维(3D)显示模式或二维(2D)显示模式，其中，类型可以是三维(3D)图像数据或二维(2D)图像数据中的一个。例如，处理器1033可命令背光装置100启用第一照明装置装置120和禁用第二照明装置130，以进入三维(3D)显示模式，并可命令背光装置100禁用第一照明装置120并启用第二照明装置130，以进入二维(2D)显示模式。
因此，控制器1030可将背光装置100在3D显示模式与2D显示模式之间切换，其中，在3D显示模式下，第一照明装置120被通电，第二照明装置130被断电，使得通过棱镜图案111从基底110耦合出的第一光束可被光重定向膜140重定向为朝向观察者；在2D显示模式下，第一照明装置120被断电，第二照明装置130被通电，使得通过直线图案112从基底110耦合出的第二光束可被反射膜150反射，第二光束的角分布可被改变，第二光束可在穿过基底110和光重定向膜140之后被重定向为朝向观察者。
上面已经描述了许多示例实施例。然而，应当理解，可对这些示例实施例做出各种修改。例如，如果所述技术被以不同的顺序执行和/或所述系统、架构、装置或电路中的组件被以不同的方式组合和/或被其它组件或它们的等价物替代或补充，则可获得合适的结果。因此，其他实施方式是在下面的权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种导光板，包括：
基底，被配置为基于全内反射的效应传播第一光束和第二光束中的至少一种光束；
棱镜图案，被配置为将第一光束从基底耦合出来；
直线图案，被配置为将第二光束从基底耦合出来。
2.如权利要求1所述的导光板，其中，
棱镜图案是在基底的第一面上，
直线图案是在基底的第二面上。
3.如权利要求1所述的导光板，其中，棱镜图案包括：
多个棱镜行，所述多个棱镜行在基底的第一面上间隔开。
4.如权利要求3所述的导光板，其中，所述多个棱镜行沿第一棱镜方向和第二棱镜方向中的一个方向布置，第一棱镜方向是与第一光束的传播方向平行的方向，第二棱镜方向是相对于第一光束的传播方向以一定角度旋转的方向。
5.如权利要求3所述的导光板，其中，棱镜图案被配置为：当第一光束与所述多个棱镜行中的一个棱镜行碰撞时，将第一光束从基底向外耦合出来。
6.如权利要求3所述的导光板，其中，所述多个棱镜行中的每个棱镜行包括：
多个棱镜，所述多个棱镜在基底的第一面上彼此相邻，使得所述多个棱镜行中的每个棱镜行具有直线形式和锯齿形式中的一个。
7.如权利要求1所述的导光板，其中，直线图案包括：
位于基底的第二面上的多个槽和多个突起两者之一的直线阵列。
8.如权利要求7所述的导光板，其中，所述多个槽和多个突起两者之一是在基底的第二面上规则地布置和在基底的第二面上不规则地布置这两者中的一个。
9.如权利要求7所述的导光板，其中，所述多个槽和多个突起两者之一沿第一直线方向和第二直线方向中的一个方向布置，第一直线方向与第二光束的传播方向垂直，第二直线方向是相对于第二光束的传播方向以一定角度旋转的方向。
10.如权利要求7所述的导光板，其中，直线图案被配置为：当第二光束与多个槽和多个突起两者之一碰撞时，将第二光束从基底向外耦合出来。
11.如权利要求1所述的导光板，其中，导光板被配置为在三维(3D)显示模式和二维(2D)显示模式下运行，使得：当导光板在3D显示模式下运行时，第一光束入射到基底的正面和背面中的一个面，当导光板在2D显示模式下运行时，第二光束入射到基底的多个侧面中的至少一个侧面，
第一光束和第二光束具有不同的角分布。
12.如权利要求1所述的导光板，其中，基底、棱镜图案和直线图案是单个结构。
13.一种背光装置，包括：
导光板，包括被配置为将第一光束从导光板耦合出来的棱镜图案和被配置为将第二光束从导光板耦合出来的直线图案；
第一照明装置，被配置为：如果背光装置正在三维(3D)显示模式下运行，则向导光板发射第一光束；
第二照明装置，被配置为：如果背光装置正在二维(2D)显示模式下运行，则向导光板发射第二光束；
光重定向膜，位于导光板的第一面的上面；
反射膜，位于导光板的第二面的下面。
14.如权利要求13所述的背光装置，其中，导光板包括：
基底，被配置为基于全内反射的效应传播第一光束和第二光束中的至少一个光束，其中，
棱镜图案位于基底的第一面上，直线图案位于基底的第二面上。
15.如权利要求13所述的背光装置，其中，
第一照明装置被配置为向导光板的第三面和第四面中的一个面发射第一光束，
第二照明装置被配置为向导光板的第五面和第六面中的至少一个面发射第二光束，
第一光束和第二光束具有不同的角分布。
16.如权利要求13所述的背光装置，其中，背光装置被配置为：
如果背光装置正在3D显示模式下运行，则启用第一照明装置并禁用第二照明装置；
如果背光装置正在2D显示模式下运行，则启用第二照明装置并禁用第一照明装置。
17.如权利要求13所述的背光装置，其中，第一照明装置包括：
第一光源，被配置为如果背光装置正在3D显示模式下运行，则发射第一光；
第一光转换装置，被配置为基于第一光产生第一光束并将第一光束引导为入射到导光板。
18.如权利要求17所述的背光装置，其中，第一光转换装置被配置为对第一光执行角转换、均匀化和准直中的至少一种。
19.如权利要求18所述的背光装置，其中，第一光转换装置包括准直阵列、均匀膜和重定向立方体，其中，
准直阵列包括分离或联合的准直器，
均匀膜包括微圆柱形图案化膜、微球形图案化膜和光成形扩散体中的至少一个，
重定向立方体包括具有对称的棱镜结构和非对称的棱镜结构中的一个结构的立方体。
20.如权利要求13所述的背光装置，其中，第二照明装置包括：
第二光源，被配置为如果背光装置正在2D显示模式下运行，则发射第二光；
第二光转换装置，被配置为通过调节第二光产生第二光束并将第二光束引导为入射到导光板。
21.如权利要求20所述的背光装置，其中，第二光转换装置被配置为对第二光执行角转换、均匀化和准直中的至少一个。
22.如权利要求13所述的背光装置，其中，光重定向膜被配置为：如果背光装置正在3D显示模式下运行，则将从导光板耦合出的第一光束重定向为朝向用户。
23.如权利要求13所述的背光装置，其中，反射膜被配置为：如果背光装置正在2D显示模式下运行，则反射从导光板耦合出的第二光束并改变第二光束的角分布，
其中，反射膜包括具有朗伯角分布的反射扩散体、微球形凸透镜图案化膜或微球形凹透镜图案化膜、以及微椎体透镜图案化膜中的至少一个。
24.如权利要求13所述的背光装置，其中，还包括：
菲涅尔透镜膜，被配置为将来自光重定向膜的经重定向的第一光束和经重定向的第二光束中的一种光束朝向用户会聚，
其中，菲涅尔透镜膜具有径向结构或柱状结构。
25.一种显示装置，包括：
如权利要求13所述的背光装置；
控制器，被配置为命令背光装置将显示模式设置为三维(3D)显示模式和二维(2D)显示模式中的一个。
26.如权利要求25所述的显示装置，其中，控制器被配置为：
如果显示模式是三维(3D)显示模式，则命令第一照明装置向导光板发射第一光束；
如果显示模式是二维(2D)显示模式，则命令第二照明装置向导光板发射第二光束。
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