KR102476019B1 - 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

도광판 및 이를 포함하는 백라이트 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 도광판은 전반사 효과에 기초하여 내부에서 제1 광빔 또는 제2 광빔을 전파하는 기판, 3D 디스플레이 모드에서 기판으로부터 제1 광빔을 이탈시키기 위한 프리즘 패턴과 2D 디스플레이 모드에서 기판으로부터 상기 제2 광빔을 이탈시키기 위한 선형 패턴을 포함할 수 있다.

Description

도광판 및 이를 포함하는 백라이트 장치{LIGHT GUIDE PLATE AND BACKLIGHTING DEVICE HAVING THE SAME}
아래의 설명은 도광판 및 도광판을 포함하는 백라이트 장치에 관한 것이다.
3D 디스플레이 장치는 의료 영상(medical imaging), 게임, 광고, 교육, 군사 등과 같은 다양한 영역에 적용되고 있다. 최근에는 3D 디스플레이 장치가 3D 디스플레이 모드와 2D 디스플레이 모드 사이에서 전환되는 기능을 제공한다. 3D 디스플레이와 관련하여, 홀로그래피(holography)과 스테레오스코피(stereoscopy) 기술을 이용하여 3D 영상을 디스플레이 하기 위해 많은 연구들이 진행되고 있다.
스테레오스코피 기술은 편광된 광(polarized light)과 셔터(shutter)를 통해 사용자의 두 눈에 분리된 영상들을 제공하기 위한 안경을 필요로 하는 안경식과 안경을 필요로 하지 않는 무안경식으로 분류될 수 있다. 무안경식은 무안경 입체 디스플레이(autostereoscopic display)라고도 지칭되며, 디스플레이 장치가 영상들을 직접 분리하여 입체 효과를 구현한다.
무안경식에 기반한 디스플레이 장치에서, 스테레오 영상을 이용하여 3D 영상을 생성하기 위해 패럴랙스 배리어(parallax barrier)가 이용될 수 있다. 패럴랙스 배리어는 수직 슬릿들(vertical slits) 또는 기울여져 배치되는 슬릿들을 포함할 수 있고, 해당 슬릿들에 의해 사용자의 좌안 및 우안에 별개의 3D 영상이 제공되어 입체 효과가 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른 도광판은, 전반사 효과에 기초하여 내부에서 제1 광빔 및 제2 광빔 중 적어도 하나를 전파하는 기판; 3D 디스플레이 모드에서 상기 기판으로부터 상기 제1 광빔을 이탈시키기 위한 프리즘 패턴; 및 2D 디스플레이 모드에서 상기 기판으로부터 상기 제2 광빔을 이탈시키기 위한 선형 패턴을 포함할 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 프리즘 패턴은, 상기 기판의 상부면에 배치되고, 상기 선형 패턴은, 상기 광 가이드기판의 하부면에 배치될 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 프리즘 패턴은, 서로 간에 간격을 가지고 배치된 복수의 프리즘 열들을 포함할 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 프리즘 열들은, 상기 제1 광빔의 전파 방향에 평행한 구조로 배치되거나 또는 상기 제1 광빔의 전파 방향을 기준으로 임의의 각도만큼 회전되어 배치될 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 프리즘 패턴은, 상기 제1 광빔이 상기 프리즘 열들 중 어느 하나에 부딪힐 때, 상기 제1 광빔을 상기 기판의 외부로 이탈시킬 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 프리즘 열들 각각은, 서로 맞대어 배치된 복수의 프리즘들을 포함하고, 상기 프리즘들은, 서로 맞대어 선형적으로 배치되거나 또는 서로 맞대어 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 선형 패턴은, 홈 또는 돌출부들의 어레이를 포함할 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 홈 또는 돌출부들은, 상기 제2 광빔의 전파 방향에 수직하게 배치되거나 또는 상기 제2 광빔의 전파 방향을 기준으로 임의의 각을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 도광판에서, 상기 선형 패턴은, 상기 제2 광빔이 상기 홈 또는 돌출부들 중 어느 하나에 부딪힐 때, 상기 제2 광빔을 상기 기판의 외부로 이탈시킬 수 있다.
상기 백라이트 장치는, 3D 디스플레이 모드에서 제1 광빔을 도광판을 향해 방사하는 제1 조명부; 2D 디스플레이 모드에서 제2 광빔을 상기 도광판을 향해 방사하는 제2 조명부; 상기 제1 광빔을 이탈시키기 위한 프리즘 패턴과 상기 제2 광빔을 이탈시키기 위한 선형 패턴을 포함하는 상기 도광판; 상기 도광판의 상부에 배치된 광 재지향 필름; 및 상기 도광판의 하부에 배치된 반사 필름을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 3D 디스플레이 모드에서는 상기 제1 조명부에 전원이 인가되고 상기 제2 조명부는 파워 오프되며, 상기 2D 디스플레이 모드에서는 상기 제2 조명부에 전원이 인가되고 상기 제1 조명부는 파워 오프될 수 있다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 제1 조명부는, 상기 3D 디스플레이 모드에서 제1 광을 방사하는 제1 광원; 및 상기 제1 광에 기초하여 상기 제1 광빔을 형성하고, 상기 제1 광빔을 상기 도광판에 입사시키는 제1 광변환부를 포함할 수 있다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 제2 조명부는, 상기 2D 디스플레이 모드에서 제2 광을 방사하는 제2 광원; 및 상기 제2 광을 조정하여 상기 제2 광빔을 형성하고, 상기 제2 광빔을 상기 도광판에 입사시키는 제2 광변환부를 포함할 수 있다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 광 재지향 필름은, 상기 3D 디스플레이 모드에서 상기 도광판으로부터 이탈된 제1 광빔이 시청자를 향하도록 상기 이탈된 제1 광빔을 지향시킬 수 있다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 반사 필름은, 상기 2D 디스플레이 모드에서 상기 도광판으로부터 이탈된 제2 광빔을 반사하고, 각 분포를 변화시킬 수 있다.
상기 백라이트 장치는, 상기 광 재지향 필름으로부터 나온 제1 광빔 또는 제2 광빔을 시청자가 위치한 영역으로 집중시키기 위한 프레넬 렌즈 필름을 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 3D/2D 디스플레이 모드 전환형 백라이트 장치의 사시도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 각각 일 실시예에 따른 프리즘 패턴 및 선형 패턴이 구비된 도광판의 상면도(top view) 및 저면도(bottom view)를 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 일 실시예에 따른 다양한 형태로 배치된 프리즘 패턴의 일례들을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 프리즘 패턴에 포함된 하나의 프리즘을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 도광판의 하부면에 구비된 선행 패턴에 포함된 하나의 선형 홈 또는 돌출부의 단면도를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 3D 디스플레이 모드에서 동작하는 하나의 도광판에 기초한 백라이트 장치의 단면도를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 3D 디스플레이 모드에서 이용되는 제1 조명부의 일례를 도시한다.
도 8a 및 8b는 일 실시예에 따른 3D 디스플레이 모드에서 이용되는 조명부의 단면도들을 도시한다.
도 8c는 일 실시예에 따른 조명부의 일 부분인 시준 어레이에 포함된 하나의 시준기를 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 2D 디스플레이 모드에서 동작하는 하나의 도광판에 기초한 백라이트 장치의 단면도를 도시한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, "상부(top)", "하부(bottom)", "정면(front)", "후면(back)", "측면(side)" 등과 같은 지향성 용어(directional terminology)들은 설명되는 도면의 배향을 참조하여 이용된다. 실시 형태의 구성 요소들은 상이한 배향으로 배치될 수 있으며, 위 지향성 용어에 의해 실시예의 범위가 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
아래 실시예들은 3D 디스플레이 모드와 2D 디스플레이 모드 간의 전환 기능을 제공하는 도광판 및 도광판을 포함하는 백라이트 장치에 관한 것이다. 백라이트 장치는 3D 디스플레이 모드를 위한 조명(illumination)과 2D 디스플레이 모드를 위한 조명을 백라이트 장치를 포함하는 디스플레이 장치(미도시)에 제공할 수 있다. 여기서, 3D 디스플레이 모드는 3D 영상을 디스플레이하기 위한 모드이고, 2D 디스플레이 모드는 2D 영상을 디스플레이하기 위한 모드이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 3D/2D 디스플레이 모드 전환형(switchable) 백라이트 장치(100)의 사시도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 백라이트 장치(100)는 기판(110), 제1 조명부(120), 제2 조명부(130), 광 재지향 필름(light redirecting film, 140) 및 반사 필름(reflecting film, 150)을 포함한다. 실시예의 범위가 도 1에 도시된 구성 요소들의 개수에 의해 제한되지 않음은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백하며, 백라이트 장치(100)의 구성 요소들의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 백라이트 장치(100)는 실시예에 따라 두 개 이상의 제1 조명부(120)들, 제2 조명부(130)들, 광 재지향 필름(140)들 또는 반사 필름(150)들을 포함할 수도 있다. 실시예에 따르면, 백라이트 장치(100)는 백라이트 장치(100)의 두께를 감소시키기 위해 하나의 기판(110)을 이용할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 제1 조명부(120)는 3D 디스플레이 모드에서 이용되고, 하나 이상의 광원(121)과 하나 이상의 광 변환부(122)를 포함할 수 있다. 제2 조명부(130)는 2D 디스플레이 모드에서 이용되고, 하나 이상의 광원(131)과 하나 이상의 광 변환부(132)를 포함할 수 있다. 제1 조명부(120)는 제1 광빔(light beam)을 기판(110)의 앞면 및 후면 중 어느 하나를 향해 방사할 수 있고, 제2 조명부(130)는 제2 광빔을 기판(110)의 측면들 중 하나 이상의 측면을 향해 방사할 수 있다.
제1 조명부(120) 및 제2 조명부(130)는 각각 3D 디스플레이 모드 및 2D 디스플레이 모드에 이용되기 때문에, 제1 조명부(120)로부터 방사되는 제1 광빔 및 제2 조명부(130)로부터 방사되는 제2 광빔은 서로 다른 각 분포를 가진다. 아래에서 보다 자세히 설명하겠지만, 기판(110)은 상부면에는 프리즘 패턴(prismatic pattern, 111)이 배치되고, 기판(110)의 하부면에는 선형 패턴(linear pattern, 112)이 배치될 수 있다. 프리즘 패턴(111)은 3D 디스플레이 모드에서 제1 광빔의 추출을 위한 것이고, 선형 패턴(112)은 2D 디스플레이 모드에서 제2 광빔의 추출을 위한 것이다. 본 명세서에 기재된 "도광판(light guide plate, LGP)"의 용어는 기판(110)과 프리즘 패턴(111) 및 선행 패턴(112) 간의 결합체를 의미한다. 광 재지향 필름(140)은 기판(110)의 상부에 배치되고, 반사 필름(150)은 기판(110)의 하부에 배치된다.
광원(121)은 하나 이상의 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode), 또는 램프(lamp) 또는 이것들의 어느 조합으로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광원(121)은 시준되지 않은(non-collimated) 비편광된(unpolarized) 광을 방사하는 하나 이상의 발광 다이오드 또는 편광된(polarized) 고시준성(high-collimated) 광을 방사하는 하나 이상의 레이저 다이오드에 의해 구현될 수 있다. 광 변환부(122)는 광원(121)에 의해 방사되는 광에 대해 각 변환(angular transformation), 균일화(homogenization) 및 시준(collimation) 등의 기능을 수행하고, 제1 광빔으로서 변환된 광을 기판(110)에 입사시킨다.
광원(131)도 시준되지 않은 비편광된 광을 방사하는 하나 이상의 발광 다이오드 또는 램프, 편광된 고시준성 광을 방사하는 하나 이상의 레이저 다이오드, 또는 이것들의 어느 조합으로서 구현될 수 있다. 광 변환부(132)도 광원(131)에 의해 방사되는 광에 대해 각 변환, 균일화 및 시준 등의 기능을 수행하고, 제2 광빔으로서 변환된 광을 기판(110)에 입사시킨다.
다른 실시예에 따르면, 백라이트 장치(100)는 프레넬 렌즈 필름(Fresnel lense film, 160)을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 프레넬 렌즈 필름(160)은 광 재지향 필름(140)의 상부에 배치될 수 있다. 실시예에 따르면, 프레넬 렌즈 필름(160)은 방사형(radial) 구조 또는 원통형(cylindrical) 구조를 가질 수 있다.
광 재지향 필름(140)은 제1 조명부(120)에 의해 방사되고, 프리즘 패턴(111)에 의해 기판(110)의 외부로 이탈된 제1 광빔을 프레넬 렌즈 필름(160)의 상부면 또는 시청자를 향하도록 재지향시킬 수 있다. 프레넬 렌즈 필름(160)은 3D 디스플레이 모드에서 광 재지향 필름(140)으로부터 나온 제1 광빔을 시청자가 위치한 영역 내로 집중시키는데 이용될 수 있다. 2D 디스플레이 모드에서 프레넬 렌즈 필름(160)은 광 재지향 필름(140)으로부터 나온 제2 광빔을 시청자가 위치한 영역 내로 집중시키는데 이용될 수 있다.
반사 필름(150)은 선형 패턴(112)을 통해 기판(110)의 외부로 이탈된 제2 광빔을 반사하고, 제2 광빔이 기판(110) 및 광 재지향 필름(140)(실시예에 따라 프레넬 렌즈 필름(160)까지)을 통과하여 시청자를 향하도록 제2 광빔의 각 분포를 변화시킬 수 있다.
3D 디스플레이 모드와 2D 디스플레이 모드 간의 전환은 제1 조명부(120)와 제2 조명부(130) 간의 전환에 의해 인지될 수 있다. 3D 디스플레이 모드에서, 제1 조명부(120)의 광원(121)에는 전원이 인가(powered on)되는 반면에, 제2 조명부(130)의 광원(131)은 파워 오프(power off)된다. 반대로, 2D 디스플레이 모드에서는, 제1 조명부(120)의 광원(121)은 파워 오프되고, 제2 조명부(130)의 광원(131)에 전원이 인가된다.
백라이트 장치(100)의 기판(110)의 내부에서는 전반사 효과(effect of total internal reflection)에 기초하여 제1 광빔 및 제2 광빔이 전파될 수 있다. 이하에서는, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 도광판에 대하여 설명한다. 위에서 이미 설명한 바와 같이, 도광판은 기판(110), 기판(110)의 상부면에 배치된 프리즘 패턴(111) 및 기판(110)의 하부면에 배치된 선형 패턴(112)을 포함할 수 있다. 기판(110), 프리즘 패턴(111) 및 선형 패턴(112)은 PMMA(polymethyl methacrylate), 유리, 광학적으로 투명한 다른 물질, 또는 이들의 어느 조합에 의해 형성될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 기판(110), 프리즘 패턴(111) 및 선형 패턴(112)은 하나의 구조체로 형성될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 프리즘 패턴(111)을 도시한다. 프리즘 패턴(111)은 3D 디스플레이 모드에서 기판(110)의 내부에 입사된 제1 광빔을 부분적으로 기판(110)의 외부로 이탈시키고, 제1 광빔이 광 재지향 필름(140)을 향하도록 한다. 프리즘 패턴(111)은 서로 간에 간격을 가지고 배치된 프리즘 열(rows of prisms, 210)들을 포함할 수 있다. 각 프리즘 열(210)은 서로 맞대어 배치된 프리즘들(211)을 포함할 수 있다.
제1 조명부(120)의 광원(121)으로부터 방사된 제1 광빔은 기판(110)의 앞면에 입사될 수 있다. 기판(110)의 상부면 및 하부면은 광학적으로 연마(polish)될 수 있다. 프리즘 열(210)들은 패턴화되지 않은(non-patterned) 영역(212)들에 의해 기판(110)의 상부면 상에서 이격되어 배치될 수 있다. 만일, 광원(121)으로부터 방사되어 기판(110)에 입사된 제1 광빔이 패턴화되지 않은 영역(212)들에 부딪힌다면, 전반사 효과에 의해 제1 광빔은 기판(110)의 내부에서 계속적으로 전파될 수 있다. 만일, 광원(121)으로부터 방사되어 기판(110)에 입사된 제1 광빔이 프리즘 열(210)에 부딪힌다면, 전반사 효과가 깨져 제1 광빔은 부분적으로 기판(110)의 외부로 이탈될 수 있다.
프리즘 열(210)들이 패럴랙스 배리어(parallax barrier)의 슬릿(slit)들처럼 선형 슬릿들(linear slits)로서 기능하는 경우, 프리즘 열(210)들에 의해 기판(110)의 외부로 이탈된 제1 광빔은 입체 디스플레이 효과를 가진 조명을 형성할 수 있다. 패턴화되지 않은 영역(212)에 부딪힌 제1 광빔은 전반사 효과에 의해 기판(110)의 내부에 머무르기 때문에, 패턴화되지 않은 영역(212)들은 패럴랙스 배리어의 배리어(barrier)들처럼 기능할 수 있다. 프리즘 패턴(111)은 예를 들어, 에칭(etching), 프린팅(printing), 글루잉(gluing), 몰딩(molding), 컷팅(cutting), 또는 이들의 어느 조합에 의해 기판(110)의 상부면에 형성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 일 실시예에 따른 다양한 형태로 배치된 프리즘 패턴(111)의 일례들을 도시하는 도면들이다. 프리즘 패턴(111)에 포함된 프리즘 열(210)들은, 도 3a에 도시된 것과 같이 광원(121)으로부터 방사된 제1 광빔의 전파 방향에 평행한 구조로 배치되거나, 또는 도 3b 내지 도 3d에 도시된 것과 같이 제1 광빔의 전파 방향을 기준으로 임의의 각도만큼 회전된 구조로 배치될 수 있다.
프리즘 패턴(111)의 프리즘 열(210)들에 포함된 각 프리즘(211)은, 도 3a 및 도 3c에 도시된 것과 같이 제1 광빔의 전파 방향과 동일한 방향으로 지향되거나 또는 도 3b 및 도 3d에 도시된 것과 같이 프리즘 패턴(111) 내 기본 열 방향(general row direction)에 따라 임의의 각도만큼 회전될 수 있다. 또한, 프리즘 열(210)들에 포함된 프리즘(211)들은, 도 3a, 도 3b 및 도 3d에 도시된 것과 같이 서로 맞대어 선형적으로 배치되거나 또는 도 3c에 도시된 것과 같이 지그재그 라인(line)들을 형성하는 형태로 배치될 수 있다.
프리즘 패턴(111)은 프리즘 열(210)들 간의 간격(310) 및 각 프리즘 열(210)의 너비(320) 등과 같은 주요 파라미터들(principal parameters)에 의해 정의될 수 있다. 간격(310)에 의해 영상 생성 알고리즘, 영상 생성과 조명 처리에 의해 달성될 입체 영상의 화질(예를 들어, 해상도 또는 영상의 시점 수 등)이 결정될 수 있다. 일반적으로, 간격(310)은 일정(constant)하지만, 알고리즘 요건에 따라 가변될 수 있다. 너비(320)는 영상 생성 알고리즘에 의해 생성된 패널 영상을 조명할 선형 광원들 간의 너비에 기초하여 결정될 수 있다. 일반적으로, 너비(320)의 값은 일정하거나, 알고리즘 요건 또는 기판(110)으로부터의 광 추출에 대한 효율성 및 균일성을 개선시키기 위한 필요에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 너비(320)가 일정하지 않은 값을 가지는 경우, 너비(320)는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 방향에 따라 기판(110)의 앞면에서 시작하여 후면으로 갈수록 증가될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 프리즘 패턴(111)에 포함된 각 프리즘(211)을 도시하는 도면들이다.
각 프리즘 열(210)의 너비(320)는 적용된 알고리즘의 요건, 프리즘 열(210)의 분포 및 생산 기술에 따라 프리즘마다 연속적 또는 이산적으로 변화될 수 있다. 너비(320)는 프리즘 열(210)에 배치된 각 프리즘(211)의 너비(410)에 의해 정의될 수 있다. 제1 광빔이 각 분포와 같은 본질적인 광 파라미터들(light parameters)의 큰 열화(degradation) 없이 높은 효율성과 균일성을 가지고 기판(110)으로부터 이탈되도록 하기 위한 프리즘(211)의 주요 파라미터들이 정의될 수 있다.
너비(410)의 값은 도 4a에 도시된 것과 같이 프리즘(211)마다 일정하거나 또는 구현 예에 따라 도 4b에 도시된 바와 같이 서로 다른 시작 값(4101) 및 끝 값(4102)을 가지는 것과 같이 일정하지 않을 수 있다. 너비(410)에 의해 각 프리즘(211)의 하부면(411)을 통해 지나가는 제1 광빔의 양이 정의되고, 이에 기초하여 프리즘(211)의 표면(412)에서 전반사 효과가 깨져 기판(110)으로부터 이탈되는 제1 광빔의 양이 정의될 수 있다. 전반사 효과를 깨기 위해, 표면(412)은 기판(110)의 내부에서 전파되는 제1 광빔과 표면(412) 간의 전반사 각도보다 큰 각도로 지향될 수 있다. 표면(412)의 각 위치(angular position)는 제1 조명부(120)의 파라미터들에 따라 선택된 제1 밑각(base angle, 413) 및 기판(110)의 내부에서의 제1 광빔에 대한 전파 파라미터들(propagating parameters)에 의해 정의될 수 있다. 일반적으로, 제1 밑각(413)은 또한 기판(110)으로부터 이탈된 제1 광빔을 시청자가 위치한 영역으로 정확하게 재지향하는데 이용되는 광 재지향 필름(140)의 프리즘 표면이 가지는 각 구조(angular structure)에 의해 정의될 수도 있다.
제2 밑각(414)은 제1 광빔이 표면(412)을 빠져 나간 이후에 해당 이탈된 제1 광빔에 대한 균일한 수직 각 분포를 획득하기 위한 값으로 정의될 수 있다. 프리즘 길이(415)는 해당 이탈된 제1 광빔에 대한 고품질의 균일한 라인들을 제공하기 위한 값으로 선택될 수 있다. 프리즘 패턴(111) 내 프리즘 열(210)이 지그재그 형태(zigzag-shaped)를 가지는 경우, 프리즘 길이(415)는 광 재지향 필름(140)의 구조, 디스플레이 패널의 구성 및 알고리즘 요건들에 의해 추가적으로 정의될 수도 있다.
도 3b 및 도 3d를 참조하여 위에 설명된 실시예에서, 프리즘(211)은 가이드(guide)들이 프리즘의 측면들에 수직이 아니고, 프리즘(211)의 각도(416)가 가능성 있는 광 일탈(light deviations)을 보상하기 위한 각을 가지는 것과 같이 변형된 형태의 프리즘으로서 구현될 수 있다. 위쪽 각도(top angle, 417)과 프리즘 높이(418)와 같은 다른 파라미터들은 제1 밑각(413), 제2 밑각(414) 및 프리즘 길이(415)에 기초하여 정의된 값을 가진다.
또한, 프리즘(211)의 파라미터들은 광원(121)으로부터 방사되어 기판(110) 내부에 전파되는 제1 광의 특징들에 관련될 수 있다.
도 2b로 돌아오면, 도 2b는 일 실시예에 따른 선형 패턴(112)을 도시한다. 도 2b를 참조하면, 선행 패턴(112)은 기판(110)의 하부면에 구비되고, 선형 홈 또는 돌출부(220)들(linear grooves or protrusions)의 어레이(array)를 포함할 수 있다. 선형 패턴(112)은 예를 들어, 에칭, 프린팅 또는 이들의 조합에 의해 기판(110)의 하부면에 형성될 수 있다.
2D 디스플레이 모드에서, 제2 광빔은 제2 조명부(130)의 제2 광원(131)으로부터 방사되어 기판(110)의 하나 이상의 측면에 입사될 수 있다. 제2 광빔이 기판(110)의 하부면에 형성된 각 선형 홈 또는 돌출부(220)에 부딪히는 경우, 제2 광빔은 선형 패턴(112)에 의해 부분적으로 기판(110)의 외부로 이탈될 수 있다. 선형 패턴(112)에 의해 기판(110)으로부터 부분적으로 이탈된 제2 광빔은 반사 필름(150)을 향할 수 있다. 3D 디스플레이 모드에서서의 제1 광빔과 유사하게, 제2 광빔이 홈 또는 돌출부(220)들 사이에 패턴화되지 않은 영역들(221)에 부딪히는 경우, 전반사 효과가 깨지지 않아 제2 광빔은 기판(110)의 내부에서 계속적으로 전파될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 하나의 선형 홈 또는 돌출부(220)의 단면도를 도시한다. 선형 패턴(112)은 선형 홈 또는 돌출부(220)들 간의 간격, 각 선형 홈 또는 돌출부(220)의 너비(510), 높이(520) 및 길이(530)와 같은 파라미터들에 의해 특징지어질 수 있다. 선형 홈 또는 돌출부(220)들 간의 간격은 일정하거나 또는 가변될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 선형 홈 또는 돌출부(220)들 간의 간격은 균일한 조명을 제공하기 위한 값을 가질 수 있다. 선형 패턴(112) 내 각 선형 홈 또는 돌출부(220)의 너비(510) 및 높이(520)도 또한 일정한 값을 가지거나 또는 가변될 수 있다. 너비(510) 및 높이(520)가 가변되는 경우, 너비(510) 및 높이(520)는 기판(110) 전체적으로 제2 광빔이 균일하게 추출될 수 있도록 길이(530)에 따라 결정될 수 있다. 또한, 선형 홈 또는 돌출부(220)들 간의 간격, 너비(510) 및 높이(520)의 값은 선형적으로 또는 무질서하게 변화하거나, 또는 다른 적절한 방식에 따라 변화될 수 있다. 실시예에 따라, 선형 패턴(112)의 각 홈 및 돌출부(220)는 제2 광빔의 전파 방향에 수직하게 배치되거나 또는 제2 광빔의 전파 방향을 기준으로 임의의 각을 갖도록 배치될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 3D 디스플레이 모드에서 동작하는 하나의 도광판에 기초한 백라이트 장치의 단면도로서, 3D 디스플레이 모드의 조명에 대한 기능적 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제1 조명부(120)는 광원(121)으로부터 방사된 제1 광빔이 광 변환부(122)를 지나간 이후에 기판(110)에 입사되도록 기판(110)에 근접하게 위치할 수 있다. 광원(121)이 하나 이상의 발광 다이오드로 구현되는 경우, 광 변환부(122)는 전반사 효과를 이용하여 발광 다이오드의 광을 시준하기 위한 시준 어레이(collimating array, 123), 시준 에러이(123)에 의해 시준된 광을 균일화하기 위한 균일화 필름(homogenizing film, 124), 기판(110)으로부터의 광 추출을 보다 균일하고 효율적으로 하기 위해 베젤 영역 컴포넌트(Bezel zone component)와 광 재지향으로서 추가적인 광 혼합(light interfusion)을 제공하기 위한 재지향 큐브(redirecting cube, 125)를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8a 내지 도 8c는 일 실시예에 따른 광 변환부(122)를 다른 시점에서 바라본 도면들이다. 위에서 이미 설명한 바와 같이, 제1 조명부(120)로부터 방사된 광은 제1 광빔으로서 기판(110)에 입사될 수 있다.
시준 어레이(123)는 광원(121)들의 어레이에 포함된 각 광원(121)에 대한 분리 또는 통합된 시준기들(collimators)의 열(row)이거나, 또는 다른 구조를 가지지만 점 분포(point-distributed)의 시준되지 않은 광을 시준된 광의 균일한 공간 분포로 변환하는 기능을 수행하는 어느 다른 구성들로 구현될 수 있다.
균일화 필름(124)은 입력된 광의 각 분포를 기판(110)으로의 입사 및 조명을 위해 필요한 각 분포로 변환시킬 수 있다. 균일화 필름(124)은 마이크로-원통형 패턴(micro-cylindrical pattern)을 가지는 렌티큘러 필름(Lenticular film), 오목 및 볼록 렌즈 어레이들을 가지는 마이크로-구형 패턴 필름(micro-spherical patterned film), 수직 축 및 수평 축 중 하나 이상에 대한 광 확산(light diffusion)을 제공할 수 있는 광 형성 확산기(light shaping diffuser, LSD), 또는 구조는 다르지만 광 에너지의 방향을 변화시켜 광을 조작(manipulation)하는 것과 동일한 기능을 수행하는 어느 다른 필름으로서 구현될 수 있다.
재지향 큐브(125)는 기판(110)으로부터의 광 추출이 보다 균일하고 효율적으로 수행되도록 재지향 큐브(125)에 입사된 광을 몇몇의 상호 의존적인 방향들로 분리(split)시킬 수 있다. 재지향 큐브(125)는 대칭적(symmetrical) 프리즘 구조 또는 비대칭적(non-symmetrical) 프리즘 구조를 가지는 큐브, 또는 구조는 다르지만 광을 몇몇의 상호 의존적인 방향들로 분리하여 광을 조정하는 것과 동일한 기능을 가지는 어느 다른 큐브로서 구현될 수 있다. 재지향 큐브(125)는 베젤 영역 컴포넌트와 유사하게 동작하도록 광의 전파 방향에 따라 증가된 길이를 가질 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 각각 일 실시예에 따른 광 변환부(122)의 상면도 및 측면도(side view)를 도시한다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 규칙적으로 배치된 광원(121)들로부터 방사되는 시준되지 않은 광은 시준 어레이(123)에 포함된 각 시준기의 앞면에서 굴절되어 시준기에 입사된다. 각 시준기에 입사된 광은 수평 시준(horizontal collimation)을 위한 측면(1231) 및 수직 시준(vertical collimation)을 위한 하부면(1232) 상에서의 전반사 효과로 인해 시준될 수 있다. 원통형의 면(1233)은 시준 어레이(123)의 길이를 보상하는 수평 방향에서 추가적으로 필요한 시준을 제공한다.
시준 어레이(123)에 의해 시준된 광은 수직 방향의 마이크로 원통형 표면(1241)을 가지는 렌티큘러 필름으로서 구현되는 균일화 필름(124)을 지나갈 수 있다. 균일화 필름(124)의 파라미터들은 입력 광 및 요구되는 출력 광에 대한 기본 각 특성들(key angular characteristics)에 기초하여 선택될 수 있다.
균일화 필름(124)으로부터 나온 광은 대칭적인 마이크로 프리즘 표면(1251)을 가지는 재지향 큐브(125)에 의해 광의 분포가 조정될 수 있다. 마이크로 프리즘 표면(1251)은 수직 방향으로 규칙적으로 배치된 가늘고 긴(elongated) 마이크로 프리즘(microprism)들을 포함할 수 있다. 광은 추가적인 각 변위(angular displacement)를 가지고 마이크로 프리즘 표면(1251)에서 굴절되어 재지향 큐브(125)를 지나갈 수 있다. 광 변환부(122)에 포함된 모든 구성 요소들의 수직 크기 및 수평 크기는, 광원(121)의 크기와 광원(121)에 의해 조명되는 기판(110)의 앞면의 면적에 기초하여 정의될 수 있다. 광 변환부(122)의 모든 구성 요소들은 제1 조명부(120)의 전체적인 두께를 감소시키기 위해 간격 없이 서로 맞대어 배치되거나 또는 서로 간에 짧은 간격을 가지고 배치될 수 있다.
도 8c는 일 실시예에 따른 시준 어레이(123)에 포함된 하나의 시준기를 도시하는 도면이다. 도 8c를 참조하면, 시준기의 제1 수평 너비(1234)는 광원(121)에 의해 조명되는 하나의 조명 영역의 수평 치수(horizontal dimension)에 기초하여 선택될 수 있다. 이와 유사하게, 시준기의 수직 높이(1235)도 광원(121)에 의해 조명되는 하나의 조명 영역의 수직 치수(vertical dimension)에 기초하여 선택될 수 있다. 시준기의 제2 수평 너비(1236)는 광원(121)의 어레이에 포함된 광원의 개수 및 광원(121)에 의해 조명되는 기판(110)의 앞면의 치수에 따라 계산된 광원(121)들 간의 간격에 기초하여 정의될 수 있다. 시준기의 제1 길이(1237)는 시준되지 않은 광을 충분히 시준하는 과정에서 넓은 각 분포를 제공하기 위한 방식에 의해 정의될 수 있다. 일반적으로, 제1 길이(1237)는 시준된 광의 균일한 공간적 분포 및 균일한 각 분포를 제공하기 위한 조건에 기초하여 결정될 수 있다. 시준기의 제2 길이(1238)는 시준 길이(collimation length)에 대한 일반 요건들(general requirements) 및 제조 가능성(manufacturing possibilities)에 기초하여 정의될 수 있다. 원통형의 면(1233)에 대한 반지름(1239)은 추가 시준을 위해 충분한 초점 거리(focal length)를 가지는 구성 요소를 획득하는데 적합한 값을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 시준 어레이(123)에 포함된 각 시준기에 대한 모든 파라미터들의 값은 달라질 수 있고, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 설계는 단지 일례를 도시한 것으로, 시준기의 파라미터들의 값은 동일한 출력 광 특성을 달성하기 위하여 변경될 수 있다.
광 변환부(122)의 적절한 구현은 3D 디스플레이 모드에서 고품질의 조명(illumination)에 대한 효율적이고 균일한 광 추출을 가능하게 하고, 기판(110)으로 입사되기 위해 요구되는 광의 각 분포 및 광의 공간적 분포를 가능하게 한다.
도 6으로 돌아오면, 프리즘 패턴(111)을 통해 기판(110)으로부터 이탈된 제1 광빔은 기판(110)의 상부에 배치된 광 재지향 필름(140)에 도달할 수 있다. 광 재지향 필름(140)은 제1 광빔을 재지향시킬 수 있다. 광 재지향 필름(140)은 하부면 상에 프리즘 구조(141)가 구비된 필름으로서 구현될 수 있다. 여기서, 프리즘 구조(141)는 전반사 효과에 기초하여 제1 광빔을 재지향시킬 수 있다. 프리즘 패턴(111)을 통해 기판(110)으로부터 이탈된 제1 광빔은 프리즘 구조(141)에 포함된 각 프리즘의 하나 이상의 측면에 도달할 수 있다. 프리즘 구조(141)에 포함된 각 프리즘의 하나 이상의 측면에서 제1 광빔이 굴절된 후, 제1 광빔은 반대편에 부딪힌다. 그 후, 제1 광빔은 광 재지향 필름(140)의 나머지 부분을 지나가고, 일반적으로 광 재지향 필름(140)의 상부면에 도달하게 된다. 광 재지향 필름(140)은 또한 다른 구조를 가지지만 동일한 기능을 가지는 광학 필름에 의해 구현될 수 있다.
광 재지향 필름(140)을 지나간 이후에, 제1 광빔은 프레넬 렌즈 필름(160)의 하부면에 구비된 프레넬 렌즈 구조(161)로 전파될 수 있다. 프레넬 렌즈 필름(160)은 3D 디스플레이 모드에서 광 재지향 필름(140)으로부터 입사된 제1 광빔을 시청자가 위치한 영역으로 집중시키는데 이용될 수 있다. 2D 디스플레이 모드의 경우, 프레넬 렌즈 필름(160)은 광 재지향 필름(140)으로부터 입사된 제2 광빔을 시청자가 위치한 영역으로 집중시키는데 이용될 수 있다. 프레넬 렌즈는 반지름 또는 곡률(curvature) 등과 같은 파라미터들에 의해 정의될 수 있고, 해당 파라미터들은 디스플레이와 특정 거리를 가지고 위치한 시청자를 향해 제1 광빔 또는 제2 광빔의 방향을 시청자가 위치한 영역으로 집중시키기 위한 값으로 선택될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 2D 디스플레이 모드에서 동작하는 하나의 도광판에 기초한 백라이트 장치의 단면도로서, 2D 디스플레이 모드의 조명에 대한 기능적 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2 조명부(130)들은 광원(131)들로부터 방사된 광이 기판(110)으로 입사되는 것을 가능하게 하기 위해 기판(110)의 측면들에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 조명부(130)는 하나의 조명부 또는 복수 개의 조명부들로 구성될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 제2 조명부(130)는 광원(131)과 광 변환부(132)를 포함할 수 있다. 광 변환부(132)는 베젤 영역 컴포넌트처럼 동작하기 위해 광의 전파 방향에 따라 증가된 길이를 가질 수 있다. 광원(131)으로부터 방사된 광은 광 변환부(132)를 지나가고, 광 변환부(132)에 의해 각도가 변환된 광은 제2 광빔으로서 기판(110)의 측면을 통해 기판(110)에 입사될 수 있다. 제2 광빔은 도파관(waveguide)에서와 같이 기판(110)의 내부에서 전파될 수 있다.
선형 패턴(112)에 의해 기판(110)으로부터 이탈된 제2 광빔은 미리 계산된 각 발산(angular divergence)을 가지고 정방향(normal direction)과 먼 방향으로 지향되어 반사 필름(150)에 도달할 수 있다. 반사 필름(150)은 제2 광빔을 반사하고, 제2 광빔의 각 분포를 변화시킬 수 있다. 제2 광빔은 광 재지향 필름(140)을 지나 일반적으로 프레넬 렌즈 필름(160)의 상부면으로 향한다. 반사 필름(150)은 반사 마이크로-구형의(reflecting micro-spherical) 볼록 또는 오목 렌즈가 패턴화된 필름, 마이크로-피라미드형(micro-pyramidal) 렌즈가 패턴화된 필름, 램버시안(Lambertian) 각 분포를 가지는 반사 확산기(reflecting diffuser), 구조는 다르지만 동일한 기능을 제공하는 반사 필름, 또는 동일한 기능을 가지는 필름들의 집합체(assembly)로서 구현될 수 있다. 반사 필름(150)의 표면(151)에 입사된 제2 광빔은 광 재지향 필름(140)을 지나가기 위한 변화된 광 각도 분포(angular light distribution)를 가지고 위로 반사될 수 있다.
이에 따라, 위에 설명된 실시예는 2D 디스플레이 모드에서 넓은 시야(field of view)와 함께 LCD 조명을 위한 균일한 광 분포 및 충분한 광 각도 분포를 제공하는 것을 가능하게 한다. 위에 설명된 특징들은 기판(110)의 하부면에 구비된 선형 패턴(112)에 의해 달성될 수 있다.
요약하면, 실시예들은 3D 디스플레이 모드와 2D 디스플레이 모드 사이에서 전환될 수 있는 백라이트 장치(100)를 제공한다. 3D 디스플레이 모드가 선택되는 경우, 제1 조명부(120)에 전원이 인가되고, 제2 조명부(130)는 파워 오프된다. 그리고, 프리즘 패턴(111)을 통해 기판(110)으로부터 이탈된 제1 광빔은 광 재지향 필름(140)에 의해 시청자를 향하도록 지향될 수 있다. 2D 디스플레이 모드가 선택된 경우, 제1 조명부(120)는 파워 오프되고, 제2 조명부(130)에 전원이 인가된다. 그리고, 선형 패턴(112)을 통해 기판(110)으로부터 이탈된 제2 광빔은 반사 필름(150)에 의해 반사되고 각 분포가 변화되고, 기판(110) 및 광 재지향 필름(140)을 통과하여 시청자를 향하도록 지향될 수 있다.
실시예들에 따르면, 3D 디스플레이 모드 및 2D 디스플레이 모드를 위해 하나의 도광판을 이용함으로써 백라이트 장치의 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 3D 디스플레이 모드 및 2D 디스플레이 모드 각각을 위한 하나 이상의 광원을 이용하는 것에 의해 3D 디스플레이 모드 및 2D 디스플레이 모드 간의 전환을 간단히 수행할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (28)

  1. 전반사 효과에 기초하여 내부에서 제1 광빔 및 제2 광빔 중 적어도 하나를 전파하는 기판;
    3D 디스플레이 모드에서 상기 기판으로부터 상기 제1 광빔을 이탈시키기 위한 프리즘 패턴; 및
    2D 디스플레이 모드에서 상기 기판으로부터 상기 제2 광빔을 이탈시키기 위한 선형 패턴
    을 포함하고,
    상기 프리즘 패턴은,
    서로 간에 간격을 가지고 배치된 복수의 프리즘 열들을 포함하고,
    상기 복수의 프리즘 열들은,
    서로 맞대어 배치된 복수의 프리즘들을 포함하는, 도광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 패턴은, 상기 기판의 상부면에 배치되고,
    상기 선형 패턴은, 상기 기판의 하부면에 배치되는, 도광판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 열들은,
    상기 제1 광빔의 전파 방향에 평행한 구조로 배치되거나 또는 상기 제1 광빔의 전파 방향을 기준으로 임의의 각도만큼 회전되어 배치된, 도광판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 패턴은,
    상기 제1 광빔이 상기 프리즘 열들 중 어느 하나에 부딪힐 때, 상기 제1 광빔을 상기 기판의 외부로 이탈시키는, 도광판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘 열들 각각은,
    서로 맞대어 배치된 복수의 프리즘들을 포함하고,
    상기 프리즘들은,
    서로 맞대어 선형적으로 배치되거나 또는 서로 맞대어 지그재그 형태로 배치되는, 도광판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선형 패턴은,
    홈 또는 돌출부들의 어레이를 포함하는, 도광판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홈 또는 돌출부들은,
    상기 기판의 하부면에 규칙적 또는 불규칙적으로 배치된, 도광판.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 홈 또는 돌출부들은,
    상기 제2 광빔의 전파 방향에 수직하게 배치되거나 또는 상기 제2 광빔의 전파 방향을 기준으로 임의의 각을 갖도록 배치된, 도광판.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 선형 패턴은,
    상기 제2 광빔이 상기 홈 또는 돌출부들 중 어느 하나에 부딪힐 때, 상기 제2 광빔을 상기 기판의 외부로 이탈시키는, 도광판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광빔은, 상기 3D 디스플레이 모드에서, 상기 기판의 앞면 및 후면 중 어느 하나에 입사되고,
    상기 제2 광빔은, 상기 2D 디스플레이 모드에서, 상기 기판의 측면들 중 적어도 하나에 입사되고,
    상기 제1 광빔 및 상기 제2 광빔은, 서로 다른 각 분포를 가지는, 도광판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기판, 상기 프리즘 패턴 및 상기 선형 패턴은,
    PMMA(polymethyl methacrylate), 유리 또는 광학적으로 투명한 물질에 의해 형성되는, 도광판.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판, 상기 프리즘 패턴 및 상기 선형 패턴은, 하나의 구조체로 형성되는, 도광판.
  14. 3D 디스플레이 모드에서 제1 광빔을 도광판을 향해 방사하는 제1 조명부;
    2D 디스플레이 모드에서 제2 광빔을 상기 도광판을 향해 방사하는 제2 조명부;
    상기 제1 광빔을 이탈시키기 위한 프리즘 패턴과 상기 제2 광빔을 이탈시키기 위한 선형 패턴을 포함하는 상기 도광판;
    상기 도광판의 상부에 배치된 광 재지향 필름; 및
    상기 도광판의 하부에 배치된 반사 필름
    을 포함하고,
    상기 프리즘 패턴은,
    서로 간에 간격을 가지고 배치된 복수의 프리즘 열들을 포함하고,
    상기 복수의 프리즘 열들은,
    서로 맞대어 배치된 복수의 프리즘들을 포함하는, 백라이트 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도광판은,
    전반사 효과에 기초하여 내부에서 상기 제1 광빔 및 상기 제2 광빔 중 적어도 하나를 전파하는 기판
    을 포함하고,
    상기 프리즘 패턴은, 상기 기판의 상부면에 배치되고,
    상기 선형 패턴은, 상기 기판의 하부면에 배치되는, 백라이트 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    제1 조명부는, 상기 제1 광빔을 상기 도광판의 앞면 및 후면 중 어느 하나를 향해 방사하고,
    상기 제2 조명부는, 상기 제2 광빔을 상기 도광판의 측면들 중 적어도 하나의 측면을 향해 방사하고,
    상기 제1 광빔 및 상기 제2 광빔은 서로 다른 각 분포를 가지는, 백라이트 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 3D 디스플레이 모드에서는 상기 제1 조명부에 전원이 인가되고 상기 제2 조명부는 파워 오프되며,
    상기 2D 디스플레이 모드에서는 상기 제2 조명부에 전원이 인가되고 상기 제1 조명부는 파워 오프되는, 백라이트 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 조명부는,
    상기 3D 디스플레이 모드에서 제1 광을 방사하는 제1 광원; 및
    상기 제1 광에 기초하여 상기 제1 광빔을 형성하고, 상기 제1 광빔을 상기 도광판에 입사시키는 제1 광변환부
    를 포함하는 백라이트 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 광변환부는,
    상기 제1 광에 대해 각 변환, 균일화 및 시준 중 적어도 하나를 수행하는, 백라이트 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 광변환부는,
    시준 어레이, 균일화 필름 및 재지향 큐브를 포함하는, 백라이트 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 시준 어레이는, 분리된 시준기들 또는 통합된 시준기들을 포함하고,
    상기 균일화 필름은, 마이크로-원통형 패턴을 가지는 필름, 마이크로-구형 패턴을 가지는 필름 및 광 형성 확산기 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 재지향 큐브는, 대칭적 프리즘 구조를 가지는 큐브 또는 비대칭적 프리즘 구조를 가지는 큐브를 포함하는, 백라이트 장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 제2 조명부는,
    상기 2D 디스플레이 모드에서 제2 광을 방사하는 제2 광원; 및
    상기 제2 광을 조정하여 상기 제2 광빔을 형성하고, 상기 제2 광빔을 상기 도광판에 입사시키는 제2 광변환부
    를 포함하는 백라이트 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2 광변환부는,
    상기 제2 광에 대해 각 변환, 균일화 및 시준 중 적어도 하나를 수행하는, 백라이트 장치.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 광 재지향 필름은,
    상기 3D 디스플레이 모드에서 상기 도광판으로부터 이탈된 제1 광빔이 시청자를 향하도록 상기 이탈된 제1 광빔을 지향시키는, 백라이트 장치.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 반사 필름은,
    상기 2D 디스플레이 모드에서 상기 도광판으로부터 이탈된 제2 광빔을 반사하고, 각 분포를 변화시키는, 백라이트 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 반사 필름은,
    마이크로-구형의 볼록 또는 오목 렌즈가 패턴화된 필름, 마이크로-피라미드형 렌즈가 패턴화된 필름 및 램버시안 각 분포를 가지는 반사 확산기 중 적어도 하나를 포함하는 백라이트 장치.
  27. 3D 디스플레이 모드에서 제1 광빔을 도광판을 향해 방사하는 제1 조명부;
    2D 디스플레이 모드에서 제2 광빔을 상기 도광판을 향해 방사하는 제2 조명부;
    상기 제1 광빔을 이탈시키기 위한 프리즘 패턴과 상기 제2 광빔을 이탈시키기 위한 선형 패턴을 포함하는 상기 도광판;
    상기 도광판의 상부에 배치된 광 재지향 필름; 및
    상기 도광판의 하부에 배치된 반사 필름
    을 포함하고,
    상기 광 재지향 필름으로부터 나온 제1 광빔 또는 제2 광빔을 시청자가 위치한 영역으로 집중시키기 위한 프레넬 렌즈 필름
    을 더 포함하는 백라이트 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 프레넬 렌즈 필름은,
    방사형 구조 또는 원통형 구조를 가지는, 백라이트 장치.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108534717A (zh) * 2018-04-10 2018-09-14 安徽利珀科技有限公司 一种导光板正反面检测装置及系统
CN109218479A (zh) * 2018-10-30 2019-01-15 维沃移动通信有限公司 一种电子设备
CN109407402A (zh) * 2018-12-17 2019-03-01 苏州龙桥光电有限公司 一种薄型化新型背光模组及其显示装置
CN110208983B (zh) * 2019-05-08 2022-02-18 马鞍山晶智科技有限公司 一种侧入式背光模组

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507833A (ja) * 2004-07-26 2008-03-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 複数放射モードバックライト
JP2010501985A (ja) * 2006-08-25 2010-01-21 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ディスプレイデバイスに好適なバックライト
US20120032997A1 (en) 2010-08-04 2012-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Backlight unit and 2d and 3d image display system
JP2013164921A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Minebea Co Ltd 面状照明装置
WO2014157482A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 シャープ株式会社 照明装置及び表示装置
US20150268399A1 (en) 2012-10-24 2015-09-24 Seereal Technologies S.A. Illumination device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI282444B (en) * 2002-12-06 2007-06-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Light guide plate having diffusion function
GB0328005D0 (en) * 2003-12-03 2004-01-07 Koninkl Philips Electronics Nv 2D/3D Displays
KR20070006116A (ko) * 2005-07-07 2007-01-11 삼성전자주식회사 2차원/3차원 영상 호환용 완전시차 입체 영상 디스플레이장치
JP5024992B2 (ja) * 2007-02-02 2012-09-12 株式会社ジャパンディスプレイセントラル 表示装置
JP4395802B2 (ja) * 2007-11-29 2010-01-13 ソニー株式会社 画像表示装置
TW201215916A (en) * 2010-10-01 2012-04-16 J Touch Corp Display device structure improvement featuring 2D/3D image switching
KR20140066237A (ko) * 2011-09-20 2014-05-30 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 백라이트 장치
JP2013104917A (ja) * 2011-11-10 2013-05-30 Sony Corp 光源デバイスおよび表示装置、ならびに電子機器
JP5954097B2 (ja) * 2012-10-11 2016-07-20 ソニー株式会社 表示装置
CN103292219A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 北京京东方光电科技有限公司 一种背光模组及显示装置
CN104238185B (zh) * 2013-06-19 2017-04-12 扬升照明股份有限公司 光源模块、显示装置及驱动光源模块的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507833A (ja) * 2004-07-26 2008-03-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 複数放射モードバックライト
JP2010501985A (ja) * 2006-08-25 2010-01-21 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ディスプレイデバイスに好適なバックライト
US20120032997A1 (en) 2010-08-04 2012-02-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Backlight unit and 2d and 3d image display system
JP2013164921A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Minebea Co Ltd 面状照明装置
US20150268399A1 (en) 2012-10-24 2015-09-24 Seereal Technologies S.A. Illumination device
WO2014157482A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 シャープ株式会社 照明装置及び表示装置

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Publication number Publication date
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