JP2016100342A - 導光板及びディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導光板、及び導光板を有するディスプレイ装置を提供する。【解決手段】 導光板は、第１方向に交互に配置される第１出光部及び第２出光部を含む。交互に配置される前記第１出光部と前記第２出光部とは、光バリアによって分離する。導光板でガイドされる出力パターンは、異方性散乱板によって一方向に拡散する。【選択図】 図１

Description

本発明は、導光板及びディスプレイ装置に関し、より詳しくは、２Ｄ映像と３Ｄ映像とを提供できるディスプレイ装置の導光板構造及び動作制御に関する。

ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を利用して裸視３Ｄディスプレイを実現する技術には、ＦＰＤの前面に視点を分割する光学板を利用することが知られている。この光学板の例として、レンチキュラーレンズとパララックスバリアとがある。レンチキュラーレンズ方式は、２次元のＦＰＤの前面にピッチが小さいシリンダーレンズをいくつか配列して、左目の映像と右目の映像とを分離する。そしてパララックスバリア方式は、ＦＰＤの前面に光の進行方向を制限する障壁を配置して左目と右目に他の映像を提供する。

本発明の目的は、導光板及びディスプレイ装置を提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、導光板（ＬＧＰ：Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐｌａｔｅ）が提供される。導光板は、第１方向に交互に配置される第１出光部（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｓｅｇｍｅｎｔ）と第２出光部とを含む。前記第１出光部は、２Ｄ映像を生成するための第１光源から入射される光をガイドし、前記第２出光部は、３Ｄ映像を生成するための第２光源から入射される光をガイドしてもよい。

本発明によると、導光板及びディスプレイ装置を提供することができる。

一実施形態に係る導光板を示す斜視図である。 導光板を示す平面図である。 導光板の光バリアの例示的構造を示す。 導光板の光バリアの例示的構造を示す。 散乱板の通過前後の第１出光部の出光パターンを示す。 散乱板の通過前後の第１出光部の出光パターンを示す。 異方性散乱板の通過前後の第２出光部出光パターンを示す。 異方性散乱板の通過前後の第２出光部出光パターンを示す。 異方性散乱板の通過前後の第２出光部出光パターンを示す。 異方性散乱板の通過前後の第２出光部出光パターンを示す。 第２出光部に形成される光路変更パターンの例示的構造を示す。 第２出光部に形成される光路変更パターンの例示的構造を示す。 第２出光部に形成される光路変更パターンの例示的構造を示す。 第２出光部に形成される光路変更パターンの例示的構造を示す。 別の一実施形態に係る導光板と散乱板を示す平面図である。 別の一実施形態に係る導光板と散乱板を示す平面図である。 別の一実施形態に係る導光板と散乱板を示す平面図である。 第１出光部の出光パターンが第１異方性散乱板及び第２異方性散乱板を通過して変化する過程を示す。 第１出光部の出光パターンが第１異方性散乱板及び第２異方性散乱板を通過して変化する過程を示す。 第１出光部の出光パターンが第１異方性散乱板及び第２異方性散乱板を通過して変化する過程を示す。 一実施形態に係る図７Ｂの散乱板の例示的断面図である。 一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 また別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 また別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 別の一実施形態に係る導光板及び散乱板を示す。 一実施形態により画面分割を用いて２Ｄ映像と３Ｄ映像とを同時に提供することができるよう導光板の出光パターンを形成したものを示す。 ディスプレイ装置の動作方法を示す。 一実施形態に係るディスプレイ装置の製造方法を示す。 また別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 また別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 また別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。 また別の一実施形態に係るディスプレイ装置を示す。

以下、実施形態に添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、権利範囲は、このような実施形態によって制限されたり、限定されるものではない。各図面に提示された同一の参照符号は、同一の部材を示す。

以下の説明で用いられる用語は、関連の技術分野において一般的且つ、普遍的なものとして選択されたが、技術の発達及び／又は変化、慣例、技術者の選好などにより他の用語があってもよい。従って、以下の説明で用いられる用語は、技術的思想を限定するものとして理解されなくてはならず、実施形態を説明するための例示的用語として理解されなければならない。

また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、該当する説明の部分において詳細なその意味を記載する。従って、以下の説明で用いられる用語は、単純な用語の名称でないその用語が有する意味と明細書全般にわたった内容とを土台に理解されなければならない。

図１は、一実施形態に係る導光板を示す斜視図である。一実施形態に係る導光板１００は、光源から入射される光をガイドするセグメント（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｓｅｇｍｅｎｔｓ、以下「出光部」と表現する）を含む。出光部は、プラスチックのような合成樹脂やガラスなど多様な物質で構成することができる。例えば、反射率が１．４９であるＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、反射率が１．５２であるガラスなどが出光部を実現するのに利用される場合がある。もちろんこのような例示は、一部に過ぎず、いくらでも他の例が存在する。技術的又はデザイン的な要求により当業者が採択できる多様な変形実施形態が存在することは、十分に予測可能である。

一実施形態によると、第１出光部（１１１，１１２など）と第２出光部（１２１，１２２など）は、第１方向に交互に配置され得る。例示的に、しかし、限定されないように、第１方向は図示されたＸ軸方向にあってもよい。以下、Ｘ軸とＹ軸は、平板ディスプレイＦＰＤの画面に平行する軸であり、Ｚ軸は、前記画面に直交する方向の軸として理解することができる。第１出光部は、２Ｄ映像の提供のための光をガイドし、第２出光部は、３Ｄ映像の提供のための光をガイドすることができる。第１出光部は、２Ｄ映像用光源（図示せず）の光をガイドし、第２出光部は、３Ｄ映像用光源（図示せず）の光をガイドし、この２Ｄ映像用光源と３Ｄ映像用光源は、視聴モードの選択によってオン又はオフにされてもよい。

一方、このように互いに交互に配置される第１出光部と第２出光部との間は、光の干渉を防ぐ光バリア（１３１，１３２，１３３など）により互いに隔離される。この光バリアを導光板１００に実現する方法については、多様な例示がある。１つの例は、導光板の他の部分と差別して光バリアの部分をドーピング処理することである。このようにドーピング処理された光バリアの部分は、第１出光部と相違する屈折率を有し、また、第２出光部とも相違する屈折率を有する。このような屈折率の差により光バリアは、第１出光部と第２出光部とを光学的に分離することができる。光学的分離は、一方の光が他方へ進行できないよう遮断することである。一方、他の１つの例によると、導光板１００をカッティング加工して光バリアを作ることもできる。この場合、光バリアは、第１出光部と第２出光部との間に形成された空間である。この場合、空いた空間の屈折率と出光部の屈折率の差によって第１出光部と第２出光部は、互いに光学的に分離することができる。さらに、このような光学的分離をさらに高い水準で保証するために、光バリアの少なくとも一部の面は、反射率が閾値以上の物質でコーティングされ得る。このような閾値は、反射率５０％、反射率７５％、又は、反射率９０％などの値であってもよいが、これは例示に過ぎず、他の値も可能である。

上述したように、裸眼３Ｄ映像の提供を可能にする方式のうちの１つであるパララックスバリア方式では、平板ディスプレイＦＰＤの外側に左目及び右目に入る視点を分割する障壁が設けられるが、この障壁は、２Ｄ映像を提供するときの解像度の低下や光量損失の原因になり得る。実施形態に係わる導光板１００は、３Ｄ映像を裸視で提供することができるようにしつつも、物理的な視差障壁の通過がなくても２Ｄ映像が実現されるため、２Ｄ映像の提供の際も光量や解像度の損失がない。

並びに、単一のパネルに２Ｄ用光ガイドと３Ｄ用光ガイドとを比較的に簡単な構造でパターニングすることができるため、導光板１００の製造工程が単純であり、従って費用を削減することができる。また、２Ｄ映像用光源と３Ｄ映像用光源とを別途のパターンでガイドしつつも、第１出光部と第２出光部とが単一層に配列されている構造であるため、導光板の厚さが薄い。そして、光源、例えば、バックライトユニット（ＢＬＵ）から入射された光が導光板１００においてガイドされてＬＣＤパネル側（Ｚ軸方向）に進行する経路において、第１出光部と第２出光部は重なっていない。即ち、２Ｄ映像の提供のために第１出光部が光をガイドする場合、光の進行経路に第２出光部は存在しない。反対に、３Ｄ映像の提供のために第２出光部が光をガイドする場合、光の進行経路に第１出光部は存在しない。従って、光ガイドにおいて干渉がないため画面の乱れがなく、光量が低下しないため効率が高い。以下では実施形態に係る導光板１００の構造と動作に関してより具体的に説明する。

図２は、一実施形態に係る導光板を示す平面図である。図示されたところによると、導光板２００において、２Ｄ映像の提供に関する第１出光部と３Ｄ映像の提供に関する第２出光部とが交互に配置される。下段からＸ軸方向に観察すると、第２出光部２２４、第１出光部２１３、第２出光部２２３、第１出光部２１２、第２出光部２２２、第１出光部２１１、そして、第２出光部２２１の順で交互に配置された構造が確認される。そして、第１出光部と第２出光部との間は、光バリアにより隔離される。図示されてはいないが、導光板２００は、第１出光部に光を入射する第１光源から第２出光部を隔離し、第２出光部に光を入射する第２光源から第１出光部を隔離する光ブロックをさらに含んでもよい。

一実施形態によると、第１出光部２１１，２１２，２１３は、２Ｄ映像を提供するための第１光源（図示せず）から入射される光をガイドしてＹ軸方向のストライプパターン光として出力する。そして、第２出光部２２１，２２２，２２３，２２４は、３Ｄ映像を提供するための第２光源（図示せず）から入射される光をガイドして不連続的な、例えば、スクエアスポットパターンの光として出力する。そして、導光板２００のＺ軸方向の外側の上面に一定の間隔を置いて異方性散乱板が配置され、光パターンをＸ軸方向に散乱させてもよい。このような異方性散乱板により第１出光部２１１，２１２，２１３によってガイドされたストライプパターン光は、パターンがなくなった平面の光になってもよい。そして、異方性散乱板により第２出光部２２１，２２２，２２３，２２４がガイドしたスクエアスポットパターンの光は、縦方向（Ｘ軸方向）のストライプパターン光になってもよい。出力光のパターンと異方性散乱による変化に関しては、図４Ａ〜図５Ｄを参照して詳細に説明する。

一方、一実施形態によると、第１出光部２１１，２１２，２１３の幅Ｗ１と第２出光部２２１，２２２，２２３，２２４の幅Ｗ２は、異方性散乱板（図示せず）がＸ軸方向に光を散乱させることができる範囲内であってもよい。もちろんＷ１とＷ２の２つのうち１つだけがこのような範囲内であってもよい。さらに、Ｗ１とＷ２は、同一であってもよく、必要により相違する値に決定されてもよい。そして、Ｗ１とＷ２は、ＬＧＰの大きさにより決定されてもよい。第１出光部と第２出光部とを分離する光バリアの構造と実現は、導光板の側面構造を参照して以下でさらに説明する。

図３Ａ及び図３Ｂは、導光板の光バリアの例示的構造を示す。図３Ａの例は、光バリアを実現する例のうちの１つであるドーピング処理方法に対応する。第１出光部３１１，３１２，３１３と第２出光部３２１，３２２，３２３，３２４とを分離する光バリア３３１は、屈折率が異なる物質でドーピング処理されている。例えば、光バリア３３１は、第１出光部や第２出光部よりさらに高い屈折率を有するように不純物がドーピングされてもよい。図３Ｂの例は、光バリアを実現する異なる例であるカッティング加工方法に対応する。導光板において第１出光部になる部分３５１，３５２，３５３と第２出光部になる部分３６１，３６２，３６３，３６４との間をカッティングして光バリア３７１，３７２，３７３を形成した。カッティングによって空いた空間になった光バリア３７１，３７２，３７３の少なくとも一部の面は、屈折率又は反射率が高い物質によってコーティングされてもよい。

図４Ａ及び４Ｂは、散乱板の通過前後の第１出光部の出光パターンを示す。２Ｄ映像の提供が要求される場合、２Ｄ映像用光源から図２の第１出光部２１１，２１２，２１３に入射される光がガイドされてパターン４１０として出力される。このようなパターンをＹ軸方向のストライプパターンと呼ぶこともできる。２Ｄ映像の提供のためにＦＰＤのＬＣＤに伝えられる光は、面光の形態でなければならないため、異方性散乱板がＸ軸方向にパターン４１０を散乱する。それによると、パターンがない面光の形態４２０が生成され得る。異方性散乱板の散乱範囲を考慮して第１出光部の幅を設計すると、人工的でない均等な面光４２０が生成され得る。このように２Ｄ映像用光源の光がガイドされる間の３Ｄ映像用光源は、オフされてもよい。そして、人工的でない均等な面光の形態４２０を生成することに問題がなければ、異方性散乱板の散乱方向は、必ずしもＸ軸方向である必要はない。即ち、Ｘ軸方向と一定の角度をなす斜線方向に異方性散乱してもよい。さらに、ストライプパターン４１０を面光の形態４２０に変えることさえできれば、必ずしも異方性散乱板を用いる必要はない。従って、第２出光部に影響を与えずに第１出光部に影響を与える範囲で、異方性散乱板の代わりに等方性散乱板が利用されてもよい。

図５Ａ〜５Ｄは、異方性散乱板の通過前後の第２出光部の出光パターンを示す。３Ｄ映像の提供が要求される場合、３Ｄ映像用光源から図２の第２出光部２２１，２２２，２２３，２２４に入射される光がガイドされてパターン５１０として出力される。このようなパターンを不連続スクエアスポットパターンと呼ぶこともできる。異方性散乱板がＸ軸方向にパターン５１０を散乱すると、Ｘ軸方向のストライプパターン５２０が生成され得る。これは、第２出光部の間のギャップが異方性散乱板の光拡張を利用して補償されるものとして理解することができる。そして、異方性散乱板の散乱範囲を考慮して第２出光部の幅を設計すると、人工的でなく均等なストライプパターン５２０が生成され得る。このように生成されたストライプパターン５２０は、実際に存在しない視差障壁の代わりをして３Ｄ映像のための指向性の光パターンを提供することができる。３Ｄ映像用光源の光がガイドされる間の２Ｄ映像用光源は、オフにされてもよい。

一方、３Ｄ映像を提供するための第２出光部は、Ｘ軸方向に整列されておらず、斜線方向に配置されてもよい。このような実施形態における第２出光部の出光パターンは、図５Ｃに示されたパターン５３０である。この場合、異方性散乱板を用いてＸ軸方向に光分布を補償すると、パターン５３１が生成され得る。そして、図５Ｄを参照すると、出光パターン５４０における第２出光部が整列される斜線方向に異方性散乱板の散乱方向を調整すればパターン５４１が生成され得る。３Ｄ映像を提供するのにこのような斜線方向のストライプパターン光が解像度の向上や画素の効率的な配置に役に立つことができる。

図６Ａ〜６Ｄは、第２出光部に形成される光路変更パターンの例示的構造を示す。光路変更パターンは、第２出光部の少なくとも一部分に形成されて３Ｄ映像用光源から入射した光の経路を図６Ａに示したように変更する物理的構造である。光路変更パターン６２１においては、３Ｄ映像用光源で入射されて第２出光部６２０でガイドされた光が多様な方向に屈折及び／又は反射して指向性の光線が生じる。このような指向性の光線が上面にあるＬＣＤを通過しながら、視聴者の左目又は右目に選択的に到達することによって３Ｄ映像を生成することができる。第１出光部６１０にはこのような光路変更パターンが存在しない可能性がある。

実施形態によっては、このような光路変更パターンの形や構造、繰り返しパターンの幅などは、多様に変更設計され得る。図６Ｂ〜図６Ｄにいくつかの例示的構造が示されている。例示的な導光板の断面図である図６Ｂを参考にすると、導光板内における光路変更パターンは、四角形の断面を有してもよい。３Ｄ映像用光源が導光板に入射されてこの四角形の断面において進行方向が多様に変更されることによって、図６Ａに示されたような多様な方向への指向性の光線が作られる。他の例示的な導光板の断面図の図６Ｃでは、導光板内において光路変更パターンが楕円形である。そして、また別の例示的な導光板の断面図である図６Ｄでは、光路変更パターンの断面が逆三角形に対応する。このように図６Ａに示されたように３Ｄ映像用光源の光をガイドして多様な方向に進行する指向性の光線を作ることができれば、光路変更パターンの形は多様になり得る。従って、光路変更パターンは、図示されたいくつかの例示的な構造に限定されない。一方、以上においては、第１出光部６１０と第２出光部６２０との構造が異なってもよい。第２出光部６２０にだけ光路変更パターン６２１が形成されるものがその例である。しかし、他の実施形態では、第１出光部と第２出光部とがその構造において違いがない場合もある。以下、このような例について説明する。

図７Ａは、別の一実施形態に係る導光板を示す平面図である。ここに示された実施形態では、２Ｄ映像の提供に関する第１出光部と３Ｄ映像の提供に関する第２出光部とが構造的には区分されない場合がある。このような構造は、少なくとも工程のステップや複雑度の側面において、図２に示された例に比べて単純である。例示的に、導光板になるパネルにＸ軸方向に光路変更パターンを加工して、光バリアをＹ軸方向にカッティング加工すると製造することができる。構造的には区分されないが、２Ｄ映像用光源と３Ｄ映像用光源との配置、そして、導光板の外側の上面にある異方性散乱板の構造によって出光部は、第１出光部と第２出光部とに区分することができる。このような実施形態における導光板の外側の上面には、相違する構造を有する第１異方性散乱板及び第２異方性散乱板を別に備えて配置される。図７Ｄは、第１異方性散乱板を示し、図７Ｃは、第２異方性散乱板を示す。

図７Ｄ〜図７Ｆは、第１出光部の出光パターンが第１異方性散乱板及び第２異方性散乱板を通過して変化する過程を示す。例示的に、第１出光部７１１，７１２，７１３は、２Ｄ映像を提供するための第１光源（図示せず）から入射される光をガイドして不連続的な、例えば、スクエアスポットパターン７３０として出力することができる。それにより、図７Ｂに示された第１異方性散乱板は、このパターン７３０をＹ軸方向に散乱させ、Ｙ軸方向に対応するストライプパターン７４０で作ることができる。図７Ｂを参照すると、一枚の薄いパネル又はフィルムで製造される第１異方性散乱板は、第１出光部７１１，７１２，７１３の上面に配置される第１領域７１０と第２出光部７２１，７２２，７２３，７２４の上面に配置される第２領域７２０とを含む。第１領域７１０は、Ｙ軸方向に異方性散乱するよう製造され、第２領域７２０は、散乱せずに光を通過させるよう製造され得る。

一方、第１異方性散乱板は、Ｙ軸方向に異方性散乱する第１領域７１０が第１出光部７１１，７１２，７１３の上面にだけ選択的に配置され、第２出光部７２１，７２２，７２３，７２４の上面には何の構造も配置されない場合がある。この場合には、領域７２０がなく、第１領域７１０だけ不連続的に配置される形態であってもよい。

一方、導光板においてガイドされる光が第１異方性散乱板を通過した結果であるパターン７４０は、図２の実施形態に係わる導光板２００の第１出光部の出力パターンである図４のパターン４１０に類似することが分かる。即ち、導光板の構造ではなく異方性散乱板の配置と散乱方向の設定により同一の結果を期待することができる。再度、図７Ｃを参照すると、第２異方性散乱板は、Ｘ軸方向に異方性散乱の特性を有し、第１異方性散乱板の上面に配置され得る。それにより、第１異方性散乱板によって生成されたＹ軸方向のストライプパターン７４０は、図７Ｃの第２異方性散乱板によってパターンのない面光の形態７５０に変わることができる。

３Ｄ映像の提供が要求される場合、第２光源（図示せず）から第２出光部７２１，７２２，７２３，７２４へ光が入射されてもよい。それにより、第２出光部は、この光をガイドして不連続的な、例えば、スクエアスポットパターンとして出力することができる。このパターンの例示は、図５Ａに示されたパターン５１０と同一であってもよい。一方、パターンは、上述したように、第１異方性散乱板によって変形されず、第２異方性散乱板によってＸ軸方向に散乱されて、Ｘ軸方向に対応するストライプパターンになる。この結果は、図５Ｂに示されたパターン５２０と同一であってもよい。以上では、実施形態に係る導光板の構造と出力光のパターンに関して説明した。以下では、このような構造の導光板を含むディスプレイ装置の実施形態を詳細に説明する。

図８Ａ及び８Ｂは、それぞれ一実施形態に係るディスプレイ装置の側面図及び平面図である。導光板８１０の一側面には、２Ｄ映像の提供のための第１光源８２１が配置され、他の側面には、３Ｄ映像の提供のための第２光源８２２が配置された。本実施形態では、第１光源８２１と第２光源８２２とが導光板８１０の側面に向かい合って配置された。導光板８１０の構造は、図１、図２、及び図７などを参照して多様な例示を説明した。導光板８１０のＺ軸方向の上面には、異方性散乱板８３０が配置され、その外部にＬＣＤパネル８４０が配置されることによってディスプレイ装置が実現される。

提供する映像が２Ｄであるか、３Ｄであるかの選択情報によって、第１光源８２１と第２光源８２２とが選択的にオンにされてもよい。図８Ｂを参照すると、２Ｄ光源８２１の光が導光板８１０に光を入射させるのに光ブロック８５２が一部の光を防ぐことによって２Ｄ出光部にだけ光が入射される。そして、３Ｄ光源８２２の光が導光板８１０に入射されるとき、光ブロック８５３によって一部を選択的に防いで３Ｄ出光部にだけ光が入射される。このように光ブロック８５２，８５３は、光バリア８５１とともに光ガイド経路を分離する。そして、前記３Ｄ出光部では、図６Ａに示されたように光路変更パターンによって３Ｄ光源８２２の光の光路が変更されてもよい。このような構造によって２Ｄ光パターンと３Ｄ光パターンとが提供される過程は、図４Ａ〜図５Ｄなどを参照して上述したものと同一である。

光入射部の形状は、２Ｄ又は３Ｄ用光を効果的に集光すると同時に２Ｄ又は３Ｄのためのそれぞれの光路を効果的に分離することができるよう多様な形態で変形して適用することができる。例えば、入射部の形状を三角形の形態で配置したり、又は光集束レンズを挿入したりして光ブロック８５２，８５３の役割を同時に行いつつも、２Ｄ又は３Ｄ用光源８２１，８２２の光が導光板８１０に効果的に入射されるよう構造を多様に変形することができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、別の一実施形態に係るディスプレイ装置の側面図と平面図である。図８Ａの実施形態と異なる点は、光源の配置が変更されたことである。導光板９１０の両側の側面に２Ｄ映像の提供のための第１光源９２１，９２２が配置され、導光板９１０の下部に３Ｄ映像の提供のための第２光源９２３が配置された。２Ｄ光源に対してはエッジ型、３Ｄ光源に対しては直下型バックライトユニットを備えた構造として理解することができる。導光板９１０、異方性散乱板９３０、及びＬＣＤパネル９４０の構造と配置は、図８Ａの例と同一である。

図９Ｂを参照すると、光ブロック９５２，９５３の配置が図８Ｂの実施形態と相違することが分かる。光ブロック９５２，９５３は、導光板９１０の側面に配置される第１光源９２１，９２２の光を第１出光部へ入射させ、第２出光部への入射を防ぐ。そして、図示されていないが、導光板９１０の下面に配置されるバックライトユニットの第２光源の光は、第１出光部に入射してはならないため、第１出光部の下面は、他の光ブロック（図示せず）によって防いでいる。このような光ブロック９５２，９５３と光バリア９５１とによって、図４Ａ〜図５Ｄなどを参照して上述した実施形態の光パターンを提供することができる。さらに詳しく説明すると、図８Ａ及び図８Ｂの構造においては、図６Ａに示されたように側面から入射された３Ｄ用光が光路変更パターンによって指向性の光線に変更されるが、図９Ａ及び図９Ｂの実施形態では、下面から光路変更パターンで３Ｄ用光が入射されて指向性の光線に変更される。図８Ａ及び図８Ｂの実施形態に係わる構造と光路変更パターンそのものが異なる必要はない。図６Ａ〜図６Ｄにて説明された構造で光の入射角度だけを異なるようにすると、導光板においてガイドされて出力されるパターンは、結局、同一に作ることができる。この場合、導光板９１０の下部において第２出光部へ光を入射する第２光源９２３は、光路変更パターンで特定方向と角度を有する指向性の光を入射してもよい。しかし、他の実施形態における第２光源９２３は、面光を入射してもよい。この場合、第２光源９２３と導光板９１０との間にスリットバリア構造（図示せず）を備えてもよく、スリットバリア構造は、第１出光部と第２出光部との構造に対応して１つ置きに１つずつバリアが存在することと理解することができる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、また別の一実施形態に係るディスプレイ装置の側面図と平面図である。図９Ａ〜図９Ｂの実施形態とは２Ｄ光源と３Ｄ光源との位置が反対である。導光板１０１０の両側の側面に３Ｄ映像の提供のための第２光源１０２２，１０２３が配置され、導光板１０１０の下部に２Ｄ映像の提供のための第１光源１０２１が配置された。上述の実施形態とは反対に、３Ｄ光源に対してはエッジ型、２Ｄ光源に対しては直下型バックライトユニットを備えた構造として理解することができる。導光板１０１０、異方性散乱板１０３０、及びＬＣＤパネル１０４０の構造と配置は、図８Ａの例と同一である。

図１０Ｂを参照すると、光ブロック１０５２，１０５３の配置が図９Ｂの実施形態と異なって第１出光部への光の入射を防ぐためのものであることが分かる。さらに詳しく説明すると、光ブロック１０５２，１０５３は、導光板１０１０の側面に配置される第２光源１０２２，１０２３の光を第２出光部へ入射させ、第１出光部への入射を防ぐ。そして、図示されていないが、導光板１０１０の下面に配置されるバックライトユニットである第１光源の光は、第２出光部に入射してはならないため、第２出光部の下面は、他の光ブロック（図示せず）によって防いでいる。このような光ブロック１０５２，１０５３と光バリア１０５１によって、図４Ａ〜図５Ｄなどを参照して上述した実施形態の光パターンを提供することができる。

他の実施形態が図１５Ａ〜図１５Ｄに提示されている。図１５Ａの導光板１５１０の一側面には、２Ｄ映像の提供のための第１光源１５２１が配置され、他の側面には、３Ｄ映像の提供のための第２光源１５２２が配置された。本実施形態では、第１光源１５２１と第２光源１５２２とが導光板１５１０の側面に向かい合って配置された。導光板１５１０の構造は、図１、図２、及び図７などを参照して多様な例示を説明した。導光板１５１０のＺ軸方向の上面には異方性散乱板１５３０が配置され、その外部にＬＣＤパネル１５４０が配置されることによってディスプレイ装置が実現される。

提供する映像が２Ｄであるか、３Ｄであるかの選択情報によって、第１光源１５２１と第２光源１５２２とが選択的にオンにされてもよい。図１５Ｂを参照すると、２Ｄ光源１５２１の光が導光板１５１０に光を入射させるのに光ブロック１５５２が部分的に光の進行を防ぐことによって２Ｄ出光部にのみ光が入射される。そして、３Ｄ光源１５２２の光が導光板１５１０に入射されるとき、光ブロック１５５３によって一部を選択的に防いで３Ｄ出光部にだけ光が入射される。このように光ブロック１５５２，１５５３は、光バリア１５５１とともに光ガイド経路を分離する。図８Ａと図８Ｂを参照して説明した実施形態とは異なり、図１５Ａと図１５Ｂの例によると、光ブロック１５５２，１５５３は、導光板１５１０の内部に含まれもしなかった。導光板１５１０の表面につける必要もなく、フィルムやパネルのような形態で導光板１５１０と別個の構造であってもよい。また、図１５Ｃと図１５Ｄを参照すると、光ブロック１５５２，１５５３は、両者の間の形が同一であるが位置が変わり、即ち、光ブロック１５５３が光ブロック１５５２より下にシフトして同一の機能を果たしてもよい。さらに、光源が２Ｄ用や３Ｄ用に分けられなくてもこのような光ブロック１５５２，１５５３の位置を調整することによって２Ｄ用光と３Ｄ用光とを区別して提供することも可能である。このような場合には、駆動部１５６５がその役割をしてもよい。

図１１は、別の一実施形態に係る導光板及び散乱板を示す。導光板には、第１出光部１１１１，１１１２，１１１３と第２出光部１１２１，１１２２，１１２３とが交互に配置されている。図示されていない第１光源は、２Ｄ映像を提供する場合に光を提供して第１出光部によってガイドされる。そして第２光源は、３Ｄ映像を提供するための光を提供するのに第２出光部によってガイドされる。そして、交互に配置される第１出光部と第２出光部とは光バリアによって光学的に分離されてもよい。導光板の構造は、多様であってもよい。例えば、一実施形態は、図１と図２を参照して説明したように第１出光部１１１１，１１１２，１１１３と第２出光部１１２１，１１２２，１１２３との構造が異なってもよく、別の一実施形態においては、図７Ａを参照して説明したように構造は同一であってもよい。

本実施形態においては、散乱板１０３０の構造が上述した実施形態と異なる。フィルム又はパネル形態であってもよい散乱板１０３０は、２種類の領域に区分することができる。１つは、第１出光部１１１１，１１１２，１１１３の上面に配置される第１領域１０３１，１０３３，１０３５であり、他の１つは、第２出光部１１２１，１１２２，１１２３の上面に配置される第２領域１０３２，１０３４，１０３６である。図１１において参照される実施形態では、第１領域は等方性散乱特性を有し、第２領域は異方性散乱特性を有する。従って、２Ｄ映像を提供するために第１出光部１１１１，１１１２，１１１３でストライプパターン光又はスクエアスポットパターンの光が形成されれば、これらは散乱板１０３０の第１領域で等方性散乱されて面光の形態に変形される。そして、３Ｄ映像を提供するために第２出光部１１２１，１１２２，１１２３で不連続スクエアスポットパターンの光が形成されれば、これらは散乱板１０３０の第２領域で異方性散乱されて垂直方向のストライプパターン光に変形される。２Ｄ映像提供のためには第１出光部が提供する光が面光の形態に変形されさえすればよいため、第１出光部の上段である第１領域は、あえて異方性散乱特性を有する必要はなく、等方性散乱特性を有するものでもよい。しかし、３Ｄ映像を提供するようにする第２出光部の上段では、依然として異方性散乱にならなければならない。従って、一枚のフィルム（又はパネル）の形態を有しつつ、等方性散乱特性を有する第１領域と異方性散乱特性を有する第２領域とが交互に配置される形態の散乱板１０３０を利用してもよい。図１１の散乱板１０３０は、図７Ｂにおいて示された第１異方性散乱板と図７Ｃにおいて示された第２異方性散乱板とが領域を分けて一枚のフィルム又はパネルとして実現されたものと理解することができる。

図１２は、一実施形態により画面分割を用いて２Ｄ映像と３Ｄ映像とを同時に提供することができるよう導光板の出光パターンを形成したものを示す。本実施形態によると、導光板と異方性散乱板とによって生成されるパターン１２００は、複数個の領域、例えば、領域１２０１と領域１２０２とに区分することができる。導光板の構造は、図１又は図７Ａによって提示された実施形態のうちいずれか１つであってもよいが、２Ｄ映像と３Ｄ映像とを同時に提供する要求に応答して領域１２０１に対応する部分では３Ｄモードが行われ、領域１２０２に対応する部分では２Ｄモードが行われてもよい。パターン領域１２０１では、３Ｄ光源をオンにして、２Ｄ光源をオフにした状態において、３Ｄ光源が３Ｄ用の第２出光部に入射した光が示された領域１２０１のようになる。それにより、このパターンに含まれる指向性の光線がＬＣＤ（図示せず）を通過して３Ｄ映像を提供する。そして、パターン領域１２０２では、２Ｄ光源をオンにして、３Ｄ光源をオフにした状態において、２Ｄ光源が２Ｄ用の第１出光部に入射した光が示された領域１２０２のように面光になる。それにより、この面光がＬＣＤ（図示せず）を通過しながら２Ｄ映像を提供する。以上の構成は、前述したように異方性散乱板を用いて垂直散乱方法で構成してもよく、２Ｄと３Ｄの実現領域を相互干渉を排除して配置する場合には、異方性散乱板なしで構成してもよい。一方、領域分割は、多様な方式でなされてもよく、光源の制御だけ可能であれば、任意の形態の分割も可能であることは当然のことである。

図１３は、ディスプレイ装置の動作方法を示す。説明されるディスプレイ装置の構造は、図８Ａ〜図１２を参照して説明した多様な実施形態のうち任意のものであってもよい。２Ｄモード又は３Ｄモードの選択情報が受信されると（Ｓ１３１０）、ディスプレイ装置は、選択情報により２Ｄ光源と３Ｄ光源をオン／オフ制御する（Ｓ１３２０）。このステップＳ１３２０において、２Ｄ映像を提供するために、２Ｄ光源をオンにし、３Ｄ光源をオフにしてもよい。そして、３Ｄ映像を提供するために３Ｄ光源をオンにし、２Ｄ光源をオフにしてもよい。一方、図１２を参照して説明した例のように、２Ｄ映像と３Ｄ映像とを同時提供することも可能であり、このような同時提供の要求に応答して一部領域では、２Ｄ光源をオンにし、他の一部領域では、３Ｄ光源をオンにしてもよい。

図１４は、一実施形態に係るディスプレイ装置の製造方法を示す。ステップＳ１４１０において、導光板の素材になるパネルに第１方向に交互に配置される第１出光部及び第２出光部を交互に配置する。交互に配置される第１出光部と第２出光部との構造は、図２、図３、及び図７Ａなどを参照して上述したものと同一である。この段階において、第２出光部内には、光路変更パターンが形成されてもよい。そして、図７Ａで上述した例においては、このステップＳ１４１０を介して第１出光部と第２出光部との構造が実質的に区別されることはないであろう。そして、ステップＳ１４２０において光バリアが形成されるが、光バリアを形成する実施形態は、図３Ａ及び３Ｂなどを参照して上述したものと同一である。具体的に、導光板と異なる屈折率を有するように不純物をドーピングしてもよく、他の実施形態では、カッティング加工方法で光バリアを形成してもよい。そして、光バリアの少なくとも一部の面は、屈折率又は反射率が高い物質によってコーティングされてもよい。

ステップＳ１４２０において光ブロックが形成されるが、２Ｄ光源と３Ｄ光源との配置に関する図８Ａ〜図１０Ｂを参照して説明した多様な実施形態のように、光ブロックの位置は、光源位置により決定される。２Ｄ光源からの光が２Ｄの出光部にだけ入射され、３Ｄの出光部には入射されないように、そして、３Ｄ光源からの光が３Ｄ出光部にだけ入射され、２Ｄの出光部には入射されないように光ブロックが形成される。このような光ブロックの形成は、透過率が低い物質のコーティングによって行われてもよい。そして、ステップＳ１４４０において散乱板が導光板の上面に適切なギャップを置いて配置されることによってディスプレイ装置が製造される。上述したステップＳ１４１０〜ステップＳ１４４０のうち少なくとも一部は、製造工程の便宜や効率のために互いに替わってもよい。そして、いずれか１つのステップが異なるステップに併合されて一度に行われることも可能である。さらに、解釈によってはいずれか１つのステップの実行が省略されることも可能である。例えば、導光板にカッティング加工方式によって光バリアを生成した場合、ステップＳ１４２０によって出光部が区分されるため（図３Ｂ参照）、ステップＳ１４１０は省略されると理解してもよく、ステップＳ１４１０とステップＳ１４２０がともに行われてもよい。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、上記の記載から多様な修正及び変形が可能である。例えば、説明した技術を説明した方法と異なる順序で行ったり、及び／又は説明したシステム、構造、装置、回路などの構成要素を説明した方法と異なる形態で結合又は組合せたり、他の構成要素又は均等物によって代替、置換したとしても適切な結果を達成することができる。

従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

８４０、９４０、１０４０、１５４０ パネル
１００、２００、８１０、９１０、１０１０、１５１０ 導光板
１１１、１１２、２１１〜２１３、３１１〜３１３、６１０、７１１〜７１３、１１１１〜１１１３ 第１出光部
１２１、１２２、２２１〜２２４、３２１〜３２４、６２０、７２１〜７２４、１１２１〜１１２３ 第２出光部
１３１〜１３３、３３１、３７１〜３７３、８５１、９５１、１０５１、１５５１ 光バリア
８５２、８５３、９５２、９５３、１０５２、１０５３、１５５２、１５５３ 光ブロック
８２１、８２２、９２１〜９２３、１０２１、１５２１、１５２２ 光源
８３０、９３０、１０３０ 異方性散乱板

Claims (22)

1. 第１方向に交互に配置される第１出光部及び第２出光部を含み、
   前記第１出光部は、２Ｄ映像を生成するための第１光源から入射される光をガイドし、前記第２出光部は、３Ｄ映像を生成するための第２光源から入射される光をガイドする導光板。
2. 前記第１出光部及び前記第２出光部は、それぞれ前記第１光源及び前記第２光源から入射される光をスクエアドットパターンの出力光として出力する、請求項１に記載の導光板。
3. 前記第１出光部に対応する前記出力光を面光に変換して前記第２出光部に対応する前記出力光をストライプパターンに変換する散乱板をさらに含む、請求項２に記載の導光板。
4. 前記散乱板は、前記第１出光部に対応する部分では等方性散乱し、前記第２出光部に対応する部分では異方性散乱する、請求項３に記載の導光板。
5. 前記散乱板は、単一フィルムからなる、請求項４に記載の導光板。
6. 前記散乱板は、第１方向に散乱する部分を有する第１散乱板及び前記第１方向と異なる第２方向に散乱する第２散乱板を含む、請求項４に記載の導光板。
7. 前記第１出光部は、前記第１光源から入射される光を第２方向に対応するストライプパターンの第１出力光として出力し、
   前記第２出光部は、前記第２光源から入射される光をスクエアドットパターンの第２出力光として出力する、請求項１に記載の導光板。
8. 前記第１出力光を前記第１方向に散乱させて前記ストライプパターンを面分布に変換し、前記第２出力光を前記第１方向に散乱させて前記スクエアドットパターンをストライプパターンに変換する異方性散乱板をさらに含む、請求項７に記載の導光板。
9. 前記第１出光部及び前記第２出光部の上層部に配置され、前記第１出力光を等方性散乱してパターンのない面光に変換する第１領域と前記第２出力光を異方性散乱してストライプパターンに変換する第２領域とを有する散乱板をさらに含む、請求項７に記載の導光板。
10. 前記第１出光部と前記第２出光部とを分離する光バリアをさらに含み、
    前記光バリアは、ドーピング処理されて前記第１出光部及び前記第２出光部と相違した屈折率を有することによって前記第１出光部と前記第２出光部とを光学的に分離する、請求項１に記載の導光板。
11. 前記第１出光部と前記第２出光部とを分離する光バリアをさらに含み、
    前記光バリアは、前記第１出光部と前記第２出光部との間をカッティング加工して形成された空間である、請求項１に記載の導光板。
12. 前記光バリアの少なくとも一部は、反射率が閾値以上の物質でコーティングされ、前記光バリアが前記第１出光部と前記第２出光部とを光学的に分離する、請求項１１に記載の導光板。
13. 前記第１出光部に光を入射する第１光源から前記第２出光部を隔離して、前記第２出光部に光を入射する第２光源から前記第１出光部を隔離する光ブロックをさらに含む、請求項１に記載の導光板。
14. パネルを用いた２Ｄ映像を提供するための第１光源と、
    前記パネルを用いた３Ｄ映像を提供するための第２光源と、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の導光板と、
    を含むディスプレイ装置。
15. 前記第１光源は、前記導光板の第１側面に配置され、前記第２光源は、前記導光板の第２側面に配置される、又は
    前記第１光源及び前記第２光源のうちいずれか１つは、前記導光板の側面に配置され、他の１つは、前記導光板の下面に板状に配置される、
    請求項１４に記載のディスプレイ装置。
16. 前記２Ｄ映像と前記３Ｄ映像との同時提供の要求があることに対応して、
    前記第１光源は、前記パネル中の第１領域に対応する部分でオンにされ、前記第２光源は、前記パネル中の前記第１領域以外の第２領域に対応する部分でオンにされ、前記第１光源から入射される光は、前記第１出光部のうち前記第１領域に対応する少なくとも一部を用いて出光され、前記第２光源から入射される光は、前記第２出光部のうち前記第２領域に対応する少なくとも一部を用いて出光される、請求項１４又は１５に記載のディスプレイ装置。
17. 第１方向に並んで配置されて互いに光バリアで分離するよう形成される複数の出光部を含む導光板と、
    前記複数の出光部の上に配置されて、前記複数の出光部のうち２Ｄ映像の提供に関する第１出光部から出力される不連続パターンの光を第２方向に対応するストライプパターンの第１出力光に変換する第１異方性散乱板と、
    前記第１異方性散乱板の上に配置されて、前記第１出力光を前記第１方向に散乱させて面分布に変換する第２異方性散乱板と、
    を含むディスプレイ装置。
18. 前記２Ｄ映像の提供が要求される場合、オンにされて前記第１出光部に光を入力する第１光源と、
    ３Ｄ映像の提供が要求される場合、オンにされて前記複数の出光部のうち前記第１出光部と相違する第２出光部に光を入力する第２光源と、
    をさらに含む請求項１７に記載のディスプレイ装置。
19. 前記第１異方性散乱板は、前記第２出光部が出力する第２出力光を前記第２方向に散乱させないように第２出光部の上面に形成されないよう配置し、前記第２異方性散乱板は、前記第２出力光を前記第１方向に散乱させて前記第１方向に対応するストライプパターンに変換する、請求項１８に記載のディスプレイ装置。
20. 第１方向に交互に配置される第１出光部及び第２出光部と、
    前記交互に配置される前記第１出光部と前記第２出光部とを分離する光バリアと、
    を含む導光板。
21. 前記第１出光部は、第１光源から入射される光を第２方向に対応するストライプパターンの第１出力光として出力する光ガイドを含み、前記第２出光部は、第２光源から入射される光の方向を変えて不連続であるスクエアドットパターンの第２出力光として出力する光路変更パターンを含む、請求項２０に記載の導光板。
22. 前記第１出力光及び前記第２出力光のうち少なくとも１つを前記第１方向に散乱させる異方性散乱板をさらに含む、請求項２１に記載の導光板。