RU2617003C1 - Light guide plate and backlight device containing it - Google Patents
Light guide plate and backlight device containing it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617003C1 RU2617003C1 RU2015147647A RU2015147647A RU2617003C1 RU 2617003 C1 RU2617003 C1 RU 2617003C1 RU 2015147647 A RU2015147647 A RU 2015147647A RU 2015147647 A RU2015147647 A RU 2015147647A RU 2617003 C1 RU2617003 C1 RU 2617003C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- light
- guide plate
- light guide
- light beam
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
- G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
- G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
- A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
- A24F15/00—Receptacles or boxes specially adapted for cigars, cigarettes, simulated smoking devices or cigarettes therefor
- A24F15/12—Receptacles or boxes specially adapted for cigars, cigarettes, simulated smoking devices or cigarettes therefor for pocket use
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
- A24F—SMOKERS' REQUISITES; MATCH BOXES; SIMULATED SMOKING DEVICES
- A24F15/00—Receptacles or boxes specially adapted for cigars, cigarettes, simulated smoking devices or cigarettes therefor
- A24F15/12—Receptacles or boxes specially adapted for cigars, cigarettes, simulated smoking devices or cigarettes therefor for pocket use
- A24F15/18—Receptacles or boxes specially adapted for cigars, cigarettes, simulated smoking devices or cigarettes therefor for pocket use combined with other objects
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
- G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/20—Image signal generators
- H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
- H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
- H04N13/225—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor using parallax barriers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
- G02B6/0051—Diffusing sheet or layer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
- G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится в целом к технике освещения, в частности к световодной пластине и устройству задней подсветки, содержащему световодную пластину, которые могут быть использованы для получения 3D и 2D изображений без необходимости применения очков.The present invention relates generally to lighting techniques, in particular to a light guide plate and a backlight device comprising a light guide plate, which can be used to obtain 3D and 2D images without the need for glasses.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время устройства 3D отображения применяются в различных сферах деятельности, таких как медицинская визуализация, игры, рекламные объявления, образование, военная сфера и т.д. Кроме того, было выполнено множество исследований по отображению 3D изображений с использованием голографических и стереоскопических методов.Currently, 3D display devices are used in various fields of activity, such as medical imaging, games, advertisements, education, the military sphere, etc. In addition, a lot of research has been done on the display of 3D images using holographic and stereoscopic methods.
Стереоскопические методы могут быть классифицированы на те, в которых требуется использовать очки (т.е. когда поляризованный свет и затвор используются для того, чтобы позволить двум глазам пользователя видеть отдельные изображения), и на те, в которых не требуется использовать очки (т.е. так называемое автостереоскопическое отображение, при котором устройство отображения непосредственно разделяет изображения для формирования полей обзора).Stereoscopic methods can be classified into those in which glasses are required to be used (i.e. when polarized light and a shutter are used to allow two eyes of the user to see separate images), and those in which glasses are not required (i.e. e. the so-called autostereoscopic display, in which the display device directly divides the image to form fields of view).
В последнее время в отношении автостереоскопических устройств отображения имеется тенденция к освоению паралаксного барьера, который используется для виртуального создания 3D изображений с помощью стереоизображений. Параллаксный барьер включает в себя вертикальные или горизонтальные щели, сформированные перед изображениями, соответствующими левому и правому глазам пользователя, и позволяет пользователю наблюдать 3D изображения по отдельности посредством этих щелей для достижения стереоскопического эффекта.Recently, with respect to autostereoscopic display devices, there has been a tendency to master the parallax barrier, which is used for the virtual creation of 3D images using stereo images. The parallax barrier includes vertical or horizontal slits formed in front of the images corresponding to the left and right eyes of the user, and allows the user to observe 3D images separately through these slots to achieve a stereoscopic effect.
В то же время многие конструируемые сейчас устройства отображения должны обеспечивать простое переключение между режимами 3D и 2D отображения без использования структуры на основе параллаксного барьера, чтобы удовлетворять всем потребностям пользователей.At the same time, many display devices currently under construction should provide easy switching between 3D and 2D display modes without using a parallax barrier structure to satisfy all user needs.
US 8820997 В2 раскрывает переключаемое устройство 1000 3D/2D отображения, использующее способ параллаксного барьера для обеспечения 3D отображения. Как показано на Фиг. 10А-В, известное устройство отображения содержит световод 1010, имеющий рассеивающую структуру 1011 на одной своей плоскости, которая используется для формирования 3D изображений. Световод 1010 выполнен из РММА, который является бесцветным и прозрачным. Другие плоскости световода 1010 подвержены машинной обработке для получения зеркальной гладкости и не имеют никаких элементов. Свет от источников 1013 света, предусмотренных на торцах световода 1010, распространяется между отражающими поверхностями внутри световода 1010, но при попадании на рассеивающую структуру 1011 он диффузно отражается и испускается в направлении LCD 1030. Таким образом, за счет использования рассеивающей структуры 1011, предусмотренной в местоположениях, соответствующих щелям параллаксного барьера, можно получить такое же состояние освещения, как при параллаксном барьере и структуре задней подсветки.US 8820997 B2 discloses a switchable 3D /
Неструктурированные участки 1012 световода 1010 являются плоскими, бесцветными и прозрачными. Следовательно, свет от источника 1020 света, используемый для 2D отображения, проходит сквозь неструктурированные участки 1012 световода 1010. Однако этот свет от источника 1020 света, используемый для 2D отображения, рассеивается на рассеивающей структуре 1011. Это рассеяние на структуре 1011 не проявляется в той или иной мере в распределении освещенности на LCD 1030.The
Переключение между режимами 2D и 3D отображения достигается за счет переключения между источниками 1013 света и источниками 1020 света. Когда требуется отобразить 2D изображение, контроллер (не показан) активирует только источники 1020 света. Когда требуется отобразить 3D изображение, контроллер активирует только источники 1013 света.Switching between 2D and 3D display modes is achieved by switching between
Конструкция, показанная на Фиг. 10А-В, обеспечивает простой способ переключения между режимами 2D и 3D отображения без ухудшения разрешения, распределения освещенности и угла наблюдения в сравнении с традиционным 2D отображением. Тем не менее, рассеивающая структура 1011, используемая для режима 3D отображения, которая реализована в виде линий, может вызвать теневой эффект в режиме 2D отображения и значительно ухудшить качество изображения.The construction shown in FIG. 10A-B provides an easy way to switch between 2D and 3D display modes without compromising resolution, light distribution, and viewing angle compared to traditional 2D display. However, the
US 7626643 В2 раскрывает переключаемое устройство 1100 3D/2D отображения на основе параллаксного барьера. Как показано на Фиг. 11А-В, известное устройство отображения включает в себя панель 1130 отображения и систему задней подсветки, имеющей источник 1150 света и волновод 1110. Волновод 1110 включает в себя рассеивающие участки 1120 из рассеивающего материала. Свет распространяется через волновод 1110 за счет полного внутреннего отражения, но может рассеиваться на рассеивающих участках 1120. Рассеянный свет, выходящий из волновода 1110 через его выходную поверхность, создает линии света, соответствующие положениям рассеивающих участков 1110 и формирующие параллаксный барьер, используемый при освещении 3D автостереоскопического изображения, отображаемого панелью 1130 отображения. Промежуточные участки 1140 между рассеивающими участками 1120 сформированы из материала, который может переключаться между состоянием светопропускания и состоянием рассеивания. Оптические свойства промежуточных участков 1140 управляются с использованием электрических полей. Такое устройство отображения является переключаемым между режимом 2D отображения, при котором промежуточные участки 1140 являются рассеивающими, а волновод 1110 обеспечивает равномерное освещение, и режимом 3D отображения, при котором промежуточные участки 1140 являются светопропускающими, а волновод 1110 обеспечивает освещение в виде линий света.US 7,626,643 B2 discloses a switchable parallax barrier 3D /
Тип переключаемого устройства 3D/2D отображения, показанный на Фиг. 11А-В, позволяет реализовать требуемое переключение между режимами 3D и 2D отображения на одной световодной пластине 1110, тем самым обеспечивая уменьшение толщины, но в то же время требует дополнительных наборов столбцовых электродов. Используемые материалы для рассеивания и их структура обусловливают сложность производства и делают такое устройство отображения неэффективным, так как теряется значительная часть света, формируемого источником 1150 света. Также возникает ухудшение качества изображения вследствие появления усиленных перекрестных помех за счет неуправляемого направления рассеивания на рассеивающих участках 1120.The type of switchable 3D / 2D display device shown in FIG. 11A-B, allows you to implement the required switching between 3D and 2D display modes on the same
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Для устранения или смягчения одного или более из вышеупомянутых недостатков решений, известных из уровня техники, предложено настоящее изобретение, охарактеризованное в независимых пунктах приложенной формулы изобретения. Разные частные варианты осуществления настоящего изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах приложенной формулы изобретения.To eliminate or mitigate one or more of the aforementioned disadvantages of the solutions known from the prior art, the present invention is described in the independent claims. Various particular embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Технические эффекты, обеспечиваемые настоящим изобретением, заключаются в: уменьшении общей толщины устройства задней подсветки за счет использования одной световодной пластины для режимов 3D и 2D отображения; обеспечении простого переключения между режимами 3D и 2D отображения за счет использования по меньшей мере одного источника света для каждого режима отображения; и улучшении качества изображения за счет устранения теневого эффекта в режиме 3D отображения с помощью призматической и линейной структур на противоположных сторонах световодной пластины.The technical effects provided by the present invention are: reducing the total thickness of the backlight device by using one light guide plate for 3D and 2D display modes; providing easy switching between 3D and 2D display modes by using at least one light source for each display mode; and improving image quality by eliminating the shadow effect in 3D display using prismatic and linear structures on opposite sides of the light guide plate.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена световодная пластина. Световодная пластина содержит подложку, призматическую структуру и линейную структуру. Подложка выполнена с возможностью обеспечения распространения первого пучка света и второго пучка света внутри себя вследствие полного внутреннего отражения. Первый пучок света вводится с одной из передней поверхности и задней поверхности подложки, когда используется режим 3D отображения, в то время как второй пучок света вводится с по меньшей мере одной из боковых поверхностей подложки, когда используется режим 2D отображения. Первый и второй пучки света имеют разные угловые распределения. Призматическая структура обеспечена на верхней поверхности подложки и состоит из пространственно разнесенных рядов призм. Каждый ряд призм содержит множество одиночных призм, расположенных встык друг с другом. Линейная структура обеспечена на нижней поверхности подложки и состоит из массива линейных канавок или выступов. Призматическая структура выполнена с возможностью вывода первого пучка света из подложки, когда первый пучок света попадает на каждый ряд призм на верхней поверхности подложки. Линейная структура выполнена с возможностью вывода второго пучка света из подложки, когда второй пучок света попадает на каждую линейную канавку или выступ на нижней поверхности подложки.According to a first aspect of the present invention, there is provided a light guide plate. The light guide plate contains a substrate, a prismatic structure, and a linear structure. The substrate is configured to allow the propagation of the first light beam and the second light beam within itself due to total internal reflection. The first light beam is introduced from one of the front surface and the rear surface of the substrate when the 3D display mode is used, while the second light beam is introduced from at least one of the side surfaces of the substrate when the 2D display mode is used. The first and second light beams have different angular distributions. A prismatic structure is provided on the upper surface of the substrate and consists of spatially spaced rows of prisms. Each row of prisms contains a plurality of single prisms that are butt-mounted to each other. A linear structure is provided on the bottom surface of the substrate and consists of an array of linear grooves or protrusions. The prismatic structure is configured to output the first light beam from the substrate when the first light beam enters each row of prisms on the upper surface of the substrate. The linear structure is configured to output a second light beam from the substrate when the second light beam enters each linear groove or protrusion on the lower surface of the substrate.
В некоторых вариантах осуществления ряды призм призматической структуры периодически или непериодически пространственно разнесены на верхней поверхности подложки.In some embodiments, the rows of prisms of the prismatic structure are periodically or non-periodically spatially spaced on the upper surface of the substrate.
В некоторых вариантах осуществления канавки или выступы линейной структуры периодически или непериодически пространственно разнесены на нижней поверхности подложки.In some embodiments, the grooves or protrusions of the linear structure are periodically or non-periodically spatially spaced on the bottom surface of the substrate.
В некоторых вариантах осуществления ряды призм призматической структуры параллельны направлению распространения первого пучка света или расположены под произвольным углом относительно направления распространения первого пучка света.In some embodiments, the rows of prisms of the prismatic structure are parallel to the direction of propagation of the first light beam or are located at an arbitrary angle relative to the direction of propagation of the first light beam.
В некоторых вариантах осуществления канавки или выступы линейной структуры расположены перпендикулярно направлению распространения второго пучка света или расположены под произвольным углом относительно направления распространения второго пучка света.In some embodiments, the grooves or protrusions of the linear structure are perpendicular to the propagation direction of the second light beam or are located at an arbitrary angle relative to the propagation direction of the second light beam.
В одном варианте осуществления подложка, призматическая структура и линейная структура выполнены из РММА и/или другого оптически прозрачного материала, такого, например, как стекло. Подложка, призматическая структура и линейная структура могут быть выполнены как одно целое.In one embodiment, the substrate, prismatic structure, and linear structure are made of PMMA and / or other optically transparent material, such as, for example, glass. The substrate, prismatic structure and linear structure can be made as one unit.
В одном варианте осуществления призматическая структура обеспечена на верхней поверхности подложки посредством технологии травления, печати, склейки, формовки, резки или любого их сочетания.In one embodiment, a prismatic structure is provided on the upper surface of the substrate by etching, printing, gluing, molding, cutting, or any combination thereof.
В одном варианте осуществления линейная структура обеспечена на нижней поверхности подложки посредством технологии травления, печати или их сочетания.In one embodiment, a linear structure is provided on the bottom surface of the substrate by etching, printing, or a combination thereof.
В одном варианте осуществления ширина подложки является постоянной, или подложка имеет переменную ширину.In one embodiment, the width of the substrate is constant, or the substrate has a variable width.
В одном варианте осуществления призмы в каждом ряду призм призматической структуры расположены линейно встык друг с другом. В другом варианте осуществления призмы в каждом ряду призм призматической структуры расположены встык, но со смещением относительно друг друга, тем самым формируя линию зигзага.In one embodiment, the prisms in each row of prisms of the prismatic structure are linearly end-to-end with each other. In another embodiment, the prisms in each row of the prisms of the prismatic structure are end-to-end, but offset relative to each other, thereby forming a zigzag line.
В одном варианте осуществления период пространственного разнесения и ширина каждого ряда призм призматической структуры выбраны в соответствии с характеристиками источника света, освещающего подложку первым пучком света. Ширина каждого ряда призм может быть постоянной или переменной. Если ширина является переменной, ширина каждого ряда призм может увеличиваться с упомянутой одной из передней и задней поверхностей подложки, на которую падает первый пучок света, до другой из передней и задней поверхностей подложки. Ширина каждого ряда призм призматической структуры может также изменяться непрерывно или дискретно от призмы к призме.In one embodiment, the spatial diversity period and the width of each row of prisms of the prismatic structure are selected in accordance with the characteristics of the light source illuminating the substrate with the first light beam. The width of each row of prisms can be constant or variable. If the width is variable, the width of each row of prisms may increase from said one of the front and back surfaces of the substrate onto which the first light beam falls, to the other of the front and back surfaces of the substrate. The width of each row of prisms of the prismatic structure can also vary continuously or discretely from the prism to the prism.
В одном варианте осуществления основание каждой призмы в каждом ряду призм призматической структуры имеет постоянную или переменную ширину.In one embodiment, the base of each prism in each row of prisms of the prismatic structure has a constant or variable width.
В одном варианте осуществления ширина и глубина/высота каждой канавки или выступа в линейной структуре выбраны в соответствии с характеристиками источника света, освещающего подложку вторым пучком света. Ширина и/или глубина/высота каждой канавки или выступа в линейной структуре могут быть постоянными или разными. Ширина и/или глубина/высота каждой канавки или выступа в линейной структуре могут также изменяться вдоль длины канавки или выступа.In one embodiment, the width and depth / height of each groove or protrusion in the linear structure are selected in accordance with the characteristics of the light source illuminating the substrate with a second light beam. The width and / or depth / height of each groove or protrusion in the linear structure may be constant or different. The width and / or depth / height of each groove or protrusion in the linear structure may also vary along the length of the groove or protrusion.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено устройство задней подсветки. Устройство задней подсветки выполнено с возможностью переключения между режимом 3D отображения и режимом 2D отображения. Устройство задней подсветки содержит световодную пластину согласно первому аспекту настоящего изобретения, по меньшей мере один первый осветительный модуль, по меньшей мере один второй осветительный модуль, по меньшей мере одну перенаправляющую пленку и по меньшей мере одну отражающую пленку. Упомянутый по меньшей мере один первый осветительный модуль выполнен с возможностью испускания первого пучка света в направлении одной из передней поверхности и задней поверхности подложки световодной пластины. Упомянутый по меньшей мере один второй осветительный модуль выполнен с возможностью испускания второго пучка света в направлении по меньшей мере одной из боковых поверхностей подложки световодной пластины. Первый и второй пучки света имеют разные угловые распределения. Упомянутая по меньшей мере одна перенаправляющая пленка обеспечена над верхней поверхностью подложки. Упомянутая по меньшей мере одна отражающая пленка обеспечена под нижней поверхностью подложки. Когда выбран режим 3D отображения, упомянутый по меньшей мере один первый осветительный модуль является включенным, упомянутый по меньшей мере один второй осветительный модуль является выключенным и упомянутая по меньшей мере одна перенаправляющая пленка выполнена с возможностью перенаправления первого пучка света, выведенного из подложки через призматическую структуру, в направлении глаз наблюдателя. Когда выбран режим 2D отображения, упомянутый по меньшей мере один первый осветительный модуль является выключенным, упомянутый по меньшей мере один второй осветительный модуль является включенным и упомянутая по меньшей мере одна отражающая пленка выполнена с возможностью отражения второго пучка света, выведенного из подложки через линейную структуру, и изменения углового распределения второго пучка света для обеспечения прохождения второго пучка света сквозь подложку и упомянутую по меньшей мере одну перенаправляющую пленку в направлении глаз наблюдателя.According to a second aspect of the present invention, there is provided a backlight device. The backlight device is configured to switch between the 3D display mode and the 2D display mode. The backlight device comprises a light guide plate according to a first aspect of the present invention, at least one first lighting module, at least one second lighting module, at least one redirection film and at least one reflective film. Said at least one first lighting module is configured to emit a first light beam in the direction of one of a front surface and a rear surface of the substrate of the light guide plate. Said at least one second lighting module is configured to emit a second light beam in the direction of at least one of the side surfaces of the substrate of the light guide plate. The first and second light beams have different angular distributions. Said at least one redirection film is provided above the upper surface of the substrate. Said at least one reflective film is provided below the bottom surface of the substrate. When the 3D display mode is selected, said at least one first lighting module is turned on, said at least one second lighting module is turned off, and said at least one redirection film is adapted to redirect a first light beam outputted from the substrate through the prismatic structure, in the direction of the eye of the observer. When the 2D display mode is selected, said at least one first lighting module is turned off, said at least one second lighting module is turned on, and said at least one reflective film is capable of reflecting a second beam of light output from the substrate through a linear structure, and changing the angular distribution of the second light beam to allow the second light beam to pass through the substrate and said at least one redirection film into the eye of the observer.
В одном варианте осуществления упомянутый по меньшей мере один первый осветительный модуль состоит из по меньшей мере одного первого источника света и по меньшей мере одного первого модуля преобразования света, а упомянутый по меньшей мере один второй осветительный модуль состоит из по меньшей мере одного второго источника света и по меньшей мере одного второго модуля преобразования света. Упомянутый по меньшей мере первый модуль преобразования света выполнен с возможностью обеспечения коллимации, гомогенизации и углового преобразования света, испущенного упомянутым по меньшей мере одним первым источником света, и ввода преобразованного света в качестве первого пучка света в подложку. Упомянутый по меньшей мере один второй модуль преобразования света выполнен с возможностью обеспечения коллимации, гомогенизации и углового преобразования света, испущенного упомянутым по меньшей мере одним вторым источником света, и ввода преобразованного света в качестве второго пучка света в подложку.In one embodiment, said at least one first lighting module consists of at least one first light source and at least one first light conversion module, and said at least one second lighting module consists of at least one second light source and at least one second light conversion module. Said at least first light conversion module is adapted to collimate, homogenize and angularly transform the light emitted by said at least one first light source, and to introduce the converted light as a first light beam into the substrate. Said at least one second light conversion module is adapted to collimate, homogenize and angularly convert the light emitted by said at least one second light source, and to introduce the converted light as a second light beam into the substrate.
В одном варианте осуществления каждый из упомянутого по меньшей мере одного первого источника света и упомянутого по меньшей мере одного второго источника света выполнен в виде одного или более LED, лазерных диодов, ламп или любого их сочетания.In one embodiment, each of said at least one first light source and said at least one second light source is made in the form of one or more LEDs, laser diodes, lamps, or any combination thereof.
В одном варианте осуществления упомянутый по меньшей мере один первый модуль преобразования света содержит по меньшей мере один коллимирующий массив, по меньшей мере одну гомогенизирующую пленку и по меньшей мере один перенаправляющий куб. Коллимирующий массив может быть выполнен в виде набора отдельных или объединенных коллиматоров. Гомогенизирующая пленка может быть выполнена в виде пленки с микросферическими или микроцилиндрическими линзами. Гомогенизирующая пленка может быть выполнена в виде рассеивателя для придания формы пучку света. Перенаправляющий куб может быть выполнен в виде куба, имеющего симметричную или несимметричную призматическую структуру.In one embodiment, said at least one first light conversion module comprises at least one collimating array, at least one homogenizing film, and at least one redirecting cube. The collimating array can be made in the form of a set of separate or combined collimators. The homogenizing film can be made in the form of a film with microspherical or microcylinder lenses. The homogenizing film may be in the form of a diffuser to shape the light beam. The redirecting cube can be made in the form of a cube having a symmetric or asymmetric prismatic structure.
В одном варианте осуществления упомянутый по меньшей мере один второй модуль преобразования света выполнен в виде коллимирующего куба с параллельными или непараллельными поверхностями.In one embodiment, said at least one second light conversion unit is configured as a collimating cube with parallel or non-parallel surfaces.
В одном варианте осуществления упомянутая по меньшей мере одна перенаправляющая пленка имеет массив симметричных или несимметричных микропризм.In one embodiment, said at least one redirection film has an array of symmetric or asymmetric microprisms.
В одном варианте осуществления устройство задней подсветки дополнительно содержит пленку с линзами Френеля, обеспеченную над упомянутой по меньшей мере одной перенаправляющей пленкой и выполненную с возможностью фокусировки первого и второго пучков света от упомянутой по меньшей мере одной перенаправляющей пленки в плоскости наблюдателя. Пленка с линзами Френеля может иметь радиальную или цилиндрическую структуру.In one embodiment, the backlight device further comprises a film with Fresnel lenses provided over said at least one redirecting film and configured to focus the first and second light beams from said at least one redirecting film in an observer plane. A film with Fresnel lenses may have a radial or cylindrical structure.
В одном варианте осуществления отражающая пленка выполнена в виде пленки с выпуклыми или вогнутыми микросферическими или микропирамидальными линзами. В другом варианте осуществления отражающая пленка выполнена в виде отражающего рассеивателя с ламбертовым угловым распределением.In one embodiment, the reflective film is made in the form of a film with convex or concave microspherical or micropyramidal lenses. In another embodiment, the reflective film is made in the form of a reflective diffuser with a Lambert angular distribution.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны после прочтения следующего далее подробного описания и после просмотра сопроводительных чертежей.Other features and advantages of the present invention will be apparent after reading the following detailed description and after viewing the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность настоящего изобретения поясняется ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:The essence of the present invention is explained below with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую вид в перспективе переключаемого устройства 3D/2D задней подсветки в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;FIG. 1 is a diagram illustrating a perspective view of a switchable 3D / 2D backlight device in accordance with one exemplary embodiment of the present invention;
Фиг. 2А-В представляют собой схемы, иллюстрирующие виды сверху и снизу световодной пластины с призматической и линейной структурами для извлечения света;FIG. 2A-B are diagrams illustrating top and bottom views of a light guide plate with prismatic and linear structures for extracting light;
Фиг. 3A-D представляют собой схемы, иллюстрирующие общие виды верхней поверхности световодной пластины, содержащей по-разному расположенные призматические структуры;FIG. 3A-D are diagrams illustrating general views of the upper surface of a light guide plate containing differently located prismatic structures;
Фиг. 4А-В представляют собой схемы, иллюстрирующие общие виды одной призмы в призматической структуре, расположенной на верхней поверхности световодной пластины;FIG. 4A-B are diagrams illustrating general views of a single prism in a prismatic structure located on an upper surface of a light guide plate;
Фиг. 5 представляет собой схему, иллюстрирующую поперечный вид одной линейной канавки или выступа в линейной структуре, расположенной на нижней поверхности световодной пластины;FIG. 5 is a diagram illustrating a transverse view of one linear groove or protrusion in a linear structure located on a lower surface of a light guide plate;
Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую поперечный вид устройства задней подсветки, основанного на одной световодной пластине, функционирующей в режиме 3D отображения;FIG. 6 is a diagram illustrating a transverse view of a backlight device based on a single light guide plate operating in a 3D display mode;
Фиг.7 представляет собой схему, иллюстрирующую один пример осветительного модуля, используемого для режима 3D отображения;7 is a diagram illustrating one example of a lighting module used for a 3D display mode;
Фиг. 8А-С представляют собой схемы, иллюстрирующие поперечные виды осветительного модуля, используемого для режима 3D отображения, и общий вид одного коллиматора в коллимирующем массиве, который является частью осветительного модуля;FIG. 8A-C are diagrams illustrating transverse views of a lighting module used for a 3D display mode, and a general view of one collimator in a collimating array that is part of a lighting module;
Фиг. 9 представляет собой схему, иллюстрирующую поперечный вид устройства задней подсветки, основанного на одной световодной пластине, функционирующей в режиме 2D отображения;FIG. 9 is a diagram illustrating a transverse view of a backlight device based on one light guide plate operating in a 2D display mode;
Фиг. 10А-В представляют собой схемы, иллюстрирующие поперечный вид одного типа переключаемого устройства 3D/2D отображения, известного из уровня техники;FIG. 10A-B are diagrams illustrating a transverse view of one type of switchable 3D / 2D display device of the prior art;
Фиг. 11А-В представляют собой схемы, иллюстрирующие поперечный вид другого типа переключаемого устройства 3D/2D отображения, известного из уровня техники.FIG. 11A-B are diagrams illustrating a transverse view of another type of switchable 3D / 2D display device of the prior art.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Различные варианты осуществления настоящего изобретения описаны далее подробнее со ссылкой на сопроводительные чертежи. Однако настоящее изобретение может быть реализовано во многих других формах и не должно пониматься как ограниченное какой-либо конкретной структурой или функцией, представленной в нижеследующем описании. В отличие от этого, эти варианты осуществления предоставлены для того, чтобы сделать описание настоящего изобретения подробным и полным. Исходя из настоящего описания, специалисту в данной области техники будет очевидно, что объем настоящего изобретения охватывает любой вариант осуществления настоящего изобретения, который раскрыт в данном документе, вне зависимости от того, реализован ли этот вариант осуществления независимо или совместно с любым другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Например, устройство, раскрытое в данном документе, может быть реализовано на практике посредством использования любого числа вариантов осуществления, обеспеченных в данном документе. Кроме того, должно быть понятно, что любой вариант осуществления настоящего изобретения может быть реализован с использованием одного или более элементов, представленных в приложенной формуле изобретения.Various embodiments of the present invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in many other forms and should not be construed as being limited by any particular structure or function as described in the following description. In contrast, these embodiments are provided in order to make the description of the present invention detailed and complete. Based on the present description, it will be obvious to a person skilled in the art that the scope of the present invention covers any embodiment of the present invention that is disclosed herein, regardless of whether this embodiment is implemented independently or in conjunction with any other embodiment of the present invention . For example, the device disclosed herein may be practiced by using any number of embodiments provided herein. In addition, it should be understood that any embodiment of the present invention can be implemented using one or more of the elements presented in the attached claims.
Слово «примерный» используется в данном документе в значении «используемый в качестве примера или иллюстрации». Любой вариант осуществления, описанный здесь как «примерный», необязательно должен восприниматься как предпочтительный или имеющий преимущество над другими вариантами осуществления.The word “exemplary” is used herein to mean “used as an example or illustration”. Any embodiment described herein as “exemplary” need not be construed as preferred or having an advantage over other embodiments.
Кроме того, терминология, связанная с направлением, такая как «передняя», «задняя», «верхняя», «нижняя», «боковая» и т.д., используется со ссылкой на ориентацию описываемых фигур. Поскольку компоненты вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть расположены в разных ориентациях, терминология, связанная с направлением, используется в целях иллюстрации, а не ограничения. Должно быть понятно, что другие варианты осуществления могут быть использованы и структурные или логические замены могут быть выполнены без отступления от объема настоящего изобретения.In addition, terminology associated with the direction, such as “front”, “back”, “upper”, “lower”, “side”, etc., is used with reference to the orientation of the described figures. Since the components of the embodiments of the present invention can be arranged in different orientations, terminology associated with the direction is used for purposes of illustration and not limitation. It should be understood that other embodiments may be used and structural or logical substitutions may be made without departing from the scope of the present invention.
Фиг. 1 показывает вид в перспективе переключаемого устройства 100 3D/2D задней подсветки на основе параллаксного барьера в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 100 задней подсветки выполнено с возможностью переключения между режимом 3D отображения и режимом 2D отображения. Как показано, устройство 100 задней подсветки содержит световодную подложку 110, первый осветительный модуль 120, второй осветительный модуль 130, перенаправляющую пленку 140, отражающую пленку 150 и пленку 160 с линзами Френеля. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение не ограничено количеством конструктивных элементов, показанным на Фиг. 1, и, если потребуется, устройство 100 задней подсветки может дополнительно содержать два или более первых осветительных модулей 120, вторых осветительных модулей 130, перенаправляющих пленок 140 и/или отражающих пленок 150. Единственное ограничение состоит в том, что устройство 100 задней подсветки использует только одну световодную подложку 110, что является необходимым для обеспечения уменьшения его толщины. Количество других конструктивных элементов устройства 100 задней подсветки может изменяться в зависимости от конкретных применений.FIG. 1 shows a perspective view of a switchable parallax barrier 3D /
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, первый осветительный модуль 120 используется для режима 3D отображения и состоит из по меньшей мере одного источника 121 света и по меньшей мере одного модуля 122 преобразования света. Второй осветительный модуль 130 используется для режима 2D отображения и состоит из по меньшей мере одного источника 131 света и по меньшей мере одного модуля 132 преобразования света. Первый осветительный модуль 120 выполнен с возможностью испускания первого пучка света в направлении одной из передней поверхности и задней поверхности световодной подложки 110, в то время как второй осветительный модуль 130 выполнен с возможностью испускания второго пучка света в направлении по меньшей мере одной из боковых поверхностей световодной подложки 110. Поскольку осветительные модули 120 и 130 используются для режимов 3D и 2D отображения соответственно, первый и второй пучки света, испущенные осветительными модулями 120 и 130, должны иметь разные угловые распределения. Как будет показано далее, световодная подложка 110 снабжена призматической структурой 111 на ее верхней поверхности для извлечения первого пучка света в режиме 3D отображения и линейной структурой 112 на ее нижней поверхности для извлечения второго пучка света в режиме 2D отображения. Следует отметить, что термин «световодная пластина», используемый в данном документе, означает комбинацию световодной подложки 110 вместе с призматической и линейной структурами 111, 112. Перенаправляющая пленка 140 обеспечена над световодной подложкой 110, а отражающая пленка 150 обеспечена под световодной подложкой 110. Пленка 160 с линзами Френеля является необязательным конструктивным элементов и обеспечена над перенаправляющей пленкой 140.In the embodiment shown in FIG. 1, the
Источник 121 света может быть реализован в виде одного или более светоизлучающих диодов (LED), лазерных диодов, лам или любого их сочетания. В предпочтительных вариантах осуществления источник 121 света реализован в виде одного или более LED для испускания неколлимированного неполяризованного света или одного или более лазерных диодов для испускания поляризованного высококоллимированного света. В тех же предпочтительных вариантах осуществления модуль 122 преобразования света выполнен с возможностью обеспечения коллимации, гомогенизации и углового преобразования света, испущенного источником 121 света, и ввода преобразованного света в качестве первого пучка света в световодную подложку 110.
Источник 131 света может быть также реализован в виде одного или более LED или лам для испускания неколлимированного неполяризованного света или одного или более лазерных диодов для испускания поляризованного высококоллимированного света. Предпочтительно, чтобы модуль 132 преобразования света был выполнен с возможностью обеспечения коллимации, гомогенизации и углового преобразования света, испущенного источником 131 света, и ввода преобразованного света в качестве второго пучка света в световодную подложку 110.The
Перенаправляющая пленка 140 выполнена с возможностью перенаправления первого пучка света, испущенного первым осветительным модулем 120 и выведенного из световодной подложки 110 посредством призматической структуры 111, по нормали к верхней поверхности пленки 160 с линзами Френеля, если она используется, или непосредственно в направлении глаз наблюдателя. Пленка 160 с линзами Френеля используется для фокусировки первого пучка света (а также второго пучка света в случае режима 2D отображения) от перенаправляющей пленки 140 в плоскости наблюдателя.The
Отражающая пленка 150 выполнена с возможностью отражения второго пучка света, выведенного из подложки 110 через линейную структуру 112, и изменения углового распределения второго пучка света для обеспечения прохождения второго пучка света сквозь подложку 110 и перенаправляющую пленку 140 (и пленку 160 с линзами Френеля, если она применяется) в направлении глаз наблюдателя.The
Переключение между режимами 3D и 2D отображения реализуется посредством переключения между первым осветительным модулем 120 и вторым осветительным модулем 130. В режиме 3D отображения источник 121 света первого осветительного модуля 120 является включенным, в то время источник 131 света второго осветительного модуля 130 является выключенным. В режиме 2D отображения наблюдается обратная ситуация.Switching between 3D and 2D display modes is realized by switching between the
Световодная подложка 110 устройства 100 задней подсветки выполнена с возможностью обеспечения распространения первого и второго пучков света внутри себя вследствие эффекта полного внутреннего отражения. Конструкция световодной пластины будет далее описана подробнее со ссылкой на Фиг. 2А-В. Как отмечено выше, световодная пластина включает в себя световодную подложку 110 (далее упоминаемую как «подложка» для простоты), призматическую структуру 111, обеспеченную на верхней поверхности подложки 110, и линейную структуру 112, обеспеченную на нижней поверхности подложки 110. Подложка 110, призматическая структура 111 и линейная структура 112 могут быть выполнены из РММА и/или стекла, и/или другого оптически прозрачного материала. Кроме того, подложка 110, призматическая структура 111 и линейная структура 112 могут быть выполнены как одно целое.The
Фиг. 2А иллюстрирует призматическую структуру 111, выполненную с возможностью частично выводить первый пучок света, распространяющийся внутри подложки 110 (в случае режима 3D отображения), из подложки 110 в направлении перенаправляющей пленки 140, когда первый пучок света падает на призматическую структуру 111. Призматическая структура 111 состоит из пространственно разнесенных рядов 210 призм. Каждый ряд 210 призм содержит множество отдельных призм 211, расположенных встык друг с другом. Первый пучок света от первого осветительного модуля 120 (т.е. от источника 121 света) вводится через переднюю поверхность подложки 110. Верхняя поверхность и нижняя поверхность подложки 110 являются оптически полированными. Ряды 210 призм отделены друг от друга на верхней поверхности подложки 110 неструктурированными зонами 212. Если первый пучок света, вводимый от первого осветительного модуля 120 в подложку 110, попадает на неструктурированные зоны 212, он не нарушает эффекта полного внутреннего отражения и распространяется внутри подложки 110 без изменений. В то же время, если первый пучок света, вводимый от осветительного модуля 120 в подложку 110, попадает на ряд 210 призм, он частично выводится из подложки 110 вследствие нарушения эффекта полного внутреннего отражения. В этом случае ряды 210 призм представляют собой линейные щели для режима отображения на основе параллаксного барьера, и первый пучок света, выводимый из подложки 110 через ряды 210 призм, формирует освещение с автостереоскопическим эффектом отображения. В то же время неструктурированные зоны 212 формируют барьеры для режима отображения на основе параллаксного барьера (поскольку второй пучок света, попадающий на зоны 212, остается внутри подложки 110 за счет поддержания эффекта полного внутреннего отражения). Призматическая структура 111 может быть обеспечена на верхней поверхности подложки 110 посредством технологии травления, печати, склейки, формовки, резки или любого их сочетания.FIG. 2A illustrates a
Фиг. 3A-D показывают разные примерные варианты осуществления призматической структуры 111.FIG. 3A-D show various exemplary embodiments of a
Ряды 210 призм в призматической структуре 111 могут быть расположены параллельно направлению распространения первого пучка света, как показано на Фиг. 3А, или могут быть повернуты на некий угол относительно направления распространения первого пучка света, как показано на Фиг. 3B-D. Каждая призма 211 в ряду 210 призм призматической структуры 111 может быть ориентирована в направлении распространения первого пучка света, как показано на Фиг. 3А и 3С, или может быть повернута на некий угол в соответствии с общим направлением ряда в призматической структуре 111, как показано на Фиг. 3В и 3D. Призмы 211 в рядах 210 призм призматической структуры 111 могут расположены линейно встык друг с другом, как показано на Фиг. 3А, 3В и 3D, или с любым смещением для формирования линий зигзага, как показано на Фиг. 3С. Призматическая структура 111 характеризуется основными параметрами, такими как период 310 между рядами 210 призм и ширина 320 для каждого ряда 210 призм. Период 310 выбирается так, чтобы обеспечить возможность применения дальнейшего алгоритма составления изображения и достижения автостереоскопического изображения в процессе освещения и составления изображения. В общем, период 310 является постоянным, но может быть переменным согласно требованиям алгоритма. Ширина 320 выбирается в соответствии с шириной линейных источников света, освещающих составное изображение на панели, определяемой алгоритмом составления изображения. В общем, ширина 320 является постоянной, но может быть переменной согласно требованиям алгоритма или необходимости улучшения эффективности и равномерности извлечения света из подложки 110. Если ширина 320 изменяется, то ширина 320 в основном увеличивается от передней поверхности до задней поверхности подложки 110 (в соответствии с ориентацией, показанной на Фиг. 3A-D).The
Фиг. 4А-В показывают общие схемы каждой призмы 211 в призматической структуре 111. Как показано на этих фигурах, ширина 320 каждого ряда 210 призм может изменяться непрерывно или дискретно от призмы к призме в зависимости от применяемых требований алгоритма, распределения рядов призм и технологии производства. Ширина 320 определяется шириной 410 каждой призмы 211, расположенной в расчетной точке ряда призм в призматической структуре 111. Основные параметры каждого ряда 211 в призматической структуре 111 определяются таким образом, чтобы первый пучок света выводился из подложки 110 с высокой эффективностью и равномерным образом, но с небольшим ухудшением присущих ему параметров света, таких как угловое распределение. Ширина 410 может быть постоянной для одной заданной призмы 211, как показано на Фиг. 4А, или переменной с начальным значением 4101 и конечным значением 4102, как показано на Фиг. 4В, в соответствии с применяемыми условиями. Ширина 410 определяет часть первого пучка света, проходящую сквозь нижнюю поверхность 411 каждой призмы и, соответственно, выходящую из подложки 110 вследствие нарушения эффекта полного внутреннего отражения на поверхности 412 призмы. Для нарушения эффекта полного внутреннего отражения поверхность 412 ориентирована под неким углом, превышающим угол полного внутреннего отражения между первым пучком света, распространяющимся внутри подложки 110, и поверхностью 412. Угловое положение поверхности 412 определяется первым углом 413 при основании, который выбирается в зависимости от параметров первого осветительного модуля 120, и, таким образом, параметрами распространения первого пучка света внутри подложки 110. В общем, первый угол 413 при основании также задается в соответствии с угловой структурой призматической поверхности перенаправляющей пленки 140 (которая будет обсуждаться ниже) для обеспечения точного перенаправления первого пучка света, выводимого из подложки 110, по нормально к плоскости наблюдателя.FIG. 4A-B show the general diagrams of each
Второй угол 414 при основании задается таким образом, чтобы получить равномерное вертикальное угловое распределение выводимого первого пучка света после прохождения через поверхность 412. Длина 415 призмы выбирается так, чтобы обеспечить высококачественные равномерные линии выводимого первого пучка света, и может дополнительно определяться структурой перенаправляющей пленки 140, конструкцией панели отображения и требованиями алгоритма, в особенности в случае зигзагообразных рядов призм в призматической структуре 111.The
Для случаев вариантов осуществления, описанных выше со ссылкой на Фиг. 3В и 3D, призма 211 может быть реализована в виде необычной призмы, имеющей измененную форму, в которой стороны вдоль направления распространения не перпендикулярны боковым сторонам призмы и повернуты на угол 416 для компенсации возможных отклонений света. Другие отмеченные параметры, такие как верхний угол 417 и высота 418 призмы, представляют собой размеры, задаваемые в соответствии с углами 413, 414 и длиной 415.For the cases of the embodiments described above with reference to FIG. 3B and 3D,
Таким образом, параметры призмы 311 связаны с характеристиками первого пучка света (от источника 121 света), распространяющегося внутри подложки 110.Thus, the parameters of the prism 311 are related to the characteristics of the first light beam (from the light source 121) propagating within the
Возвращаясь к Фиг. 2В, линейная структура 112 показана как обеспеченная на нижней поверхности подложки 110 и состоящая из массива линейных канавок или выступов 220. Линейная структура 112 может быть обеспечена на нижней поверхности подложки 110 посредством технологии травления, печати или их сочетания. Второй пучок света вводится вторым осветительным модулем 130 (т.е. вторым источником 131 света) в подложку 110 с по меньшей мере одной из боковых поверхностей подложки 110. Линейная структура 112 выполнена с возможностью частично выводить второй пучок света (в случае режима 2D отображения) из подложки 110, когда второй пучок света попадает на каждую канавку или выступ на нижней поверхности подложки 110. Второй пучок света, частично выводимый из подложки 110 через линейную структуру 112, направляется к перенаправляющей пленке 150. Аналогично первому пучку света, используемому в режиме 3D отображения, когда второй пучок света попадает на неструктурированные зоны 221 между канавками или выступами 220, он не нарушает эффекта полного внутреннего отражения и распространяется дальше внутри подложки 110.Returning to FIG. 2B, a
Фиг. 5 представляет собой поперечный вид одной линейной канавки или выступа 220. Линейная структура 112 характеризуется следующими параметрами: периодом между линейными канавками или выступами, шириной 510, высотой 520 и длиной 530 каждой канавки или выступа. Период между линейными канавками или выступами может быть постоянным или переменным. Период выбирается таким образом, чтобы обеспечить равномерность освещения. Ширина 510 и высота 520 каждой канавки или выступа 220 в линейной структуре 112 могут также быть постоянными или переменными. Если ширина 510 и высота 520 являются переменными, эти параметры могут изменяться вдоль длины 530 для обеспечения равномерности извлечения второго пучка света вдоль всех направлений подложки 110. Следует отметить, что период, ширина 510 и высота 520 могут изменяться линейно, хаотично или любым другим подходящим образом. Кроме того, каждая из канавок или каждый из выступов линейной структуры может быть расположен перпендикулярно направлению распространения второго пучка света или может быть расположен под произвольным углом относительно направления распространения второго пучка света.FIG. 5 is a transverse view of one linear groove or
Функциональная схема освещения в режиме 3D отображения проиллюстрирована на Фиг. 6. Первый осветительный модуль 120 расположен близко к поверхности подложки 110 для ввода первого пучка света от источника 121 света (после прохождения модуля 122 преобразования света) в подложку 110. Если источник 121 света реализован в виде одного или более LED, модуль 122 преобразования света реализован в виде комбинации коллимирующего массива 123, обеспечивающего коллимацию света от LED за счет использования эффекта полного внутреннего отражения, гомогенизирующей пленки 124, обеспечивающей гомогенизацию коллимированного света от коллимирующего массива 123, перенаправляющего куба 125, обеспечивающего дополнительное смешивание света как зонный компонент лицевой панели и перенаправление света, чтобы увеличить эффективность и равномерность дальнейшего извлечения света из подложки 110. Разные виды такого типа модуля 122 преобразования света проиллюстрированы на Фиг. 7 и 8А-С. Снова следует отметить, что свет из первого осветительного модуля 120 вводится в подложку 110 в качестве первого пучка света.A functional illumination diagram in 3D display mode is illustrated in FIG. 6. The
Коллимирующий массив 123 может быть реализован в виде ряда объединенных или отдельных коллиматоров для каждого источника света в массиве источников 121 света или в качестве любого другого модуля с отличающейся структурой, но с теми же функциональными возможностями преобразования точечно-распределяемого неколлимированного света в равномерное пространственное распределение коллимированного света на выходе.The
Гомогенизирующая пленка 124 выполнена с возможностью преобразования углового распределения входного света в требуемое угловое распределение для дальнейшего ввода в подложку 110 и освещения. Гомогенизирующая пленка 124 может быть реализована в виде линзово-растравой пленки с микроцилиндрической структурой, пленки с микросферической структурой с выпуклыми и вогнутыми массивами линз, рассеивателя для придания формы пучку света, способного обеспечивать рассеивание света только для одного из двух или обоих вертикальной и горизонтальной осей, или может быть реализована в виде любой другой пленки с отличающейся структурой, но с теми же функциональными возможностями манипулирования светом за счет изменения направления его энергии.The
Перенаправляющий куб 125 выполнен с возможностью расщепления входного света на несколько взаимозависимых направлений для увеличения равномерности и эффективности дальнейшего извлечения света из подложки 110. Перенаправляющий куб 125 может быть реализован в виде куба, имеющего симметричную или несимметричную призматическую структуру, или в виде любого другого куба, имеющего отличающуюся структуру, но те же функциональные возможности манипулирования светом за счет расщепления света на несколько взаимозависимых направления. Перенаправляющий куб 125 может быть реализован с увеличенной длиной вдоль направления распространения света, чтобы функционировать аналогично зонному компоненту лицевой панели.The redirecting
Как показано на Фиг. 8А-В, которые представляют собой вид сверху и вид сбоку модуля 122 преобразования света соответственно, неколлимированный свет от периодически пространственно разнесенных источников 121 света отражается на передней поверхности каждого коллиматора в коллимирующем массиве 123 и вводится в него. Внутри свет коллимируется вследствие эффекта полного внутреннего отражения на боковых поверхностях 1231 для горизонтальной коллимации и верхней и нижней поверхностях 1232 для вертикальной коллимации. Цилиндрическая поверхность 1233 обеспечивает дополнительную требуемую коллимацию в горизонтальном направлении, компенсирующую длину коллимирующего массива 123.As shown in FIG. 8A-B, which are a top view and a side view of the
Коллимированный свет от коллимирующего массива 123 проходит сквозь гомогенизирующую пленку 124, реализованную в виде линзово-растравой пленки с вертикально ориентированными микроцилиндрическими поверхностями 1241. Параметры гомогенизирующей пленки 124 выбираются на основании ключевых угловых характеристик входного и требуемого выходного света.The collimated light from the
Затем свет от гомогенизирующей пленки 124 расщепляется в двух направлениях на перенаправляющем кубе 125, имеющем симметричную микропризматическую поверхность 1251, содержащую продолговатые микропризмы, расположенные с вертикальным периодом. Свет отражается на призматической поверхности 1251 с дополнительным угловым смещением и проходит сквозь куб 125, будучи перенаправленным в двух симметричных направлениях. Вертикальные и горизонтальные размеры всех компонентов модуля 122 преобразования света задаются дополнительно на основании размеров источника 121 света и передней поверхности подложки 110 (которая освещается источником 121 света). Все компоненты в модуле 122 преобразования света расположены встык друг с другом без воздушных зазоров или с малым воздушным зазором для уменьшения общей толщины первого осветительного модуля 120.Then, the light from the
Общий вид одного коллиматора в коллимирующем массиве 123 показан на Фиг. 8С. Горизонтальная ширина 1234 выбирается на основании горизонтального размера одной области освещения источника 121 света в соответствии с принципом, описанным выше, и вертикальная высота 1235 выбирается аналогичным образом. Горизонтальная ширина 1236 задается на основании заранее вычисленного количества источников света в массиве источников 121 света и его соответствующего периода, который также вычисляется в соответствии с размером передней поверхности подложки 110 (которая освещается источником 121 света). Длина 1237 задается так, чтобы обеспечить достаточную коллимацию неколлимированного света с широким угловым распределением от источников 121 света; в общем, она вычисляется из условия обеспечения равномерного пространственного и углового распределения коллимированного света. Длина 1238 задается в соответствии с возможностями производства и общими требованиями к длине коллиматора. Радиус 1239 для цилиндрической поверхности 1233 вычисляется так, чтобы получить компонент с фокальной длиной, достаточной для дополнительной коллимации. Все параметры для одного коллиматора в коллимирующем массиве 123 являются переменными, и конструкция, показанная на Фиг. 8А-С, представляет собой только пример и может быть изменена для достижения таких же выходных характеристик света.A general view of one collimator in collimating
Надлежащая реализация модуля 122 преобразования света позволяет обеспечить требуемое угловое и пространственное распределение света для дальнейшего ввода в подложку 110 и эффективного и равномерного извлечения света для высококачественного освещения в режиме 3D отображения.The proper implementation of the
Возвращаясь к Фиг. 6, первый пучок света, выведенный из подложки 110 через призматическую структуру 111, достигает перенаправляющей пленки 140, расположенной над подложкой 110. Перенаправляющая пленка 140 выполнена с возможностью перенаправления первого пучка света сквозь себя таким образом, что первый пучок света падает по нормали к верхней поверхности перенаправляющей пленки 140.Returning to FIG. 6, the first light beam removed from the
Перенаправляющая пленка 140 может быть реализована в виде пленки с призматической структурой 141 на своей нижней поверхности. В этом случае призматическая структура 141 выполнена с возможностью перенаправления первого пучка света вследствие эффекта полного внутреннего отражения. Первый пучок света, выведенный из подложки 110 через призматическую структуру 111, достигает одной из двух сторон каждой призмы в призматической структуре 141. После преломления на упомянутой одной из двух сторон каждой призмы в призматической структуре 141 первый пучок света попадает на противоположную сторону, где он отражается вследствие эффекта полного внутреннего отражения и проходит сквозь оставшуюся часть перенаправляющей пленки 140 по нормали к ее верхней поверхности. Перенаправляющая пленка 140 может быть также реализована в виде оптической пленки с отличающейся структурой, но с теми же функциональными возможностями.The
После прохождения сквозь перенаправляющую пленку 140 первый пучок света распространяется к структуре 161 с линзами Френеля, обеспеченной на нижней поверхности пленки 160 с линзами Френеля. Пленка 160 с линзами Френеля используется для фокусировки падающего первого пучка света (а также падающего второго пучка света в случае режима 2D отображения) от перенаправляющей пленки 140 в плоскости наблюдателя. Параметры каждой линзы Френеля, такие как радиус или кривизна, выбираются так, чтобы фокусировать пучок света в плоскости наблюдателя на требуемом расстоянии до дисплея.After passing through the
Таким образом, основная зона наблюдения параллаксного барьера формируется в плоскости наблюдателя. Эффект параллаксного барьера достигается главным образом за счет освещения пиксельной панели линейной картиной света от подложки 110. Упомянутая линейная картина света получается вследствие того, что призматическая структура 111 расположена периодически или непериодически, формируя линии света.Thus, the main observation area of the parallax barrier is formed in the plane of the observer. The parallax barrier effect is achieved mainly by illuminating the pixel panel with a linear light pattern from the
Функциональная схема освещения в режиме 2D отображения проиллюстрирована на Фиг. 9. Как показано, два вторых осветительных модуля 130 расположены на боковых поверхностях подложки 110 (и вдоль длины подложки 110) для обеспечения возможности ввода света от источников 131 света в подложку 110. Вместо двух осветительных модулей 130 может использоваться только один или более двух осветительных модулей в зависимости от конкретных применений.A functional lighting diagram in 2D display mode is illustrated in FIG. 9. As shown, two
Как отмечено выше, осветительный модуль 130 состоит из источника 131 света и модуля 132 преобразования света. Модуль 132 преобразования света может быть реализован с увеличенной длиной вдоль направления распространения света для функционирования в качестве зонного компонента лицевой панели. Свет, испущенный источником 131 света, проходит через модуль 132 преобразования света и, будучи подверженным угловому преобразованию, вводится через боковые поверхности в подложку 110 в качестве второго пучка света. Второй пучок света распространяется внутри подложки 110 как в волноводе.As noted above, the
Второй пучок света, выведенный из подложки 110 через линейную структуру 112, ориентирован не по нормали, а с заранее вычисленным угловым расхождением, и падает на отражающую пленку 150. Отражающая пленка 150 выполнена с возможностью отражения и изменения углового распределения второго пучка света таким образом, чтобы второй пучок света проходил сквозь перенаправляющую пленку 140 по нормали к верхней поверхности пленки 160 с линзами Френеля. Отражающая пленка 150 может быть реализована в виде отражающей структурированной пленки с микросферическими выпуклыми или вогнутыми линзами, отражающего рассеивателя, отражающей пленки с отличающейся структурой, но с теми же функциональными возможностями, или даже в виде компоновки выбранных пленок с одними и теми же комплексными функциональными возможностями. Второй пучок света, падающий на поверхность 151, отражается вверх с измененным угловым распределением света для прохождения сквозь перенаправляющую пленку 140.The second light beam extracted from the
Таким образом, вышеописанный способ позволяет обеспечить равномерное пространственное и достаточное угловое распределение света для дальнейшего освещения LCD с широким полем зрения в случае режима 2D отображения. Упомянутые характеристики в значительной степени достигаются за счет структуры и расположения линейной структуры 112 на нижней поверхности подложки 110.Thus, the above method allows for uniform spatial and sufficient angular distribution of light for further illumination of the LCD with a wide field of view in the case of the 2D display mode. The mentioned characteristics are largely achieved due to the structure and location of the
В общих словах, настоящее изобретение предлагает устройство 100 задней подсветки, выполненное с возможностью переключения между режимом 3D отображения и режимом 2D отображения. Когда выбран режим 3D отображения, первый осветительный модуль 120 является включенным, второй осветительный модуль 130 является выключенным и перенаправляющая пленка 140 выполнена с возможностью перенаправления первого пучка света, выводимого из подложки 110 через призматическую структуру 111, в направлении глаз наблюдателя. Когда выбран режим 2D отображения, первый осветительный модуль 120 является выключенным, второй осветительный модуль 130 является включенным и отражающая пленка 150 выполнена с возможностью отражения второго пучка света, выводимого из подложки 110 через линейную структуру 112, и изменения углового распределения второго пучка света для обеспечения прохождения второго пучка света сквозь подложку 110 и перенаправляющую пленку 140 в направлении глаз наблюдателя.In general terms, the present invention provides a
Хотя в данном документе были раскрыты примерные варианты осуществления настоящего изобретения, следует отметить, что в этих вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены любые различные изменения и модификации без отступления от объема правовой охраны, который определяется приложенной формулой изобретения. В приложенной формуле изобретения упоминание элементов в единственном числе не исключает наличия множества таких элементов, если в явном виде не указано иное.Although exemplary embodiments of the present invention have been disclosed herein, it should be noted that in these embodiments of the present invention, any various changes and modifications may be made without departing from the scope of legal protection that is determined by the appended claims. In the appended claims, reference to the singular does not exclude the presence of a plurality of such elements unless explicitly stated otherwise.
Claims (57)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147647A RU2617003C1 (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Light guide plate and backlight device containing it |
KR1020160004137A KR102476019B1 (en) | 2015-11-05 | 2016-01-13 | Light guide plate and backlighting device having the same |
JP2016214921A JP6803201B2 (en) | 2015-11-05 | 2016-11-02 | Light guide plate and backlight device including it |
EP16197245.0A EP3165948B1 (en) | 2015-11-05 | 2016-11-04 | Backlighting device |
CN201610977369.7A CN106680927B (en) | 2015-11-05 | 2016-11-07 | Light guide plate and backlight device including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147647A RU2617003C1 (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Light guide plate and backlight device containing it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617003C1 true RU2617003C1 (en) | 2017-04-19 |
Family
ID=58642698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015147647A RU2617003C1 (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Light guide plate and backlight device containing it |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6803201B2 (en) |
KR (1) | KR102476019B1 (en) |
CN (1) | CN106680927B (en) |
RU (1) | RU2617003C1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108534717A (en) * | 2018-04-10 | 2018-09-14 | 安徽利珀科技有限公司 | A kind of light guide plate positive and negative detection device and system |
CN109218479A (en) * | 2018-10-30 | 2019-01-15 | 维沃移动通信有限公司 | A kind of electronic equipment |
CN109407402A (en) * | 2018-12-17 | 2019-03-01 | 苏州龙桥光电有限公司 | A kind of slimming Novel back optical mode group and its display device |
CN110208983B (en) * | 2019-05-08 | 2022-02-18 | 马鞍山晶智科技有限公司 | Side-in type backlight module |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040114347A1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-17 | Charles Leu | Light guide plate with diffusing protrusions and method for fabricating the same |
US20070008619A1 (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | 2D/3D switchable stereoscopic display providing image with complete parallax |
US8035762B2 (en) * | 2003-12-03 | 2011-10-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | 2D/3D image display |
US8368993B2 (en) * | 2010-10-01 | 2013-02-05 | J Touch Corporation | 2D/3D image switching display device |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008507833A (en) * | 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 | Multiple radiation mode backlight |
US7905650B2 (en) * | 2006-08-25 | 2011-03-15 | 3M Innovative Properties Company | Backlight suitable for display devices |
JP5024992B2 (en) * | 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 | Display device |
JP4395802B2 (en) * | 2007-11-29 | 2010-01-13 | ソニー株式会社 | Image display device |
KR101747297B1 (en) | 2010-08-04 | 2017-06-27 | 삼성전자주식회사 | Backlight unit and 2D and 3D image display system |
WO2013042796A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | 3M Innovative Properties Company | Backlight device |
JP2013104917A (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-30 | Sony Corp | Light source device, display device, and electronic apparatus |
JP5917180B2 (en) * | 2012-02-09 | 2016-05-11 | ミネベア株式会社 | Surface lighting device |
JP5954097B2 (en) * | 2012-10-11 | 2016-07-20 | ソニー株式会社 | Display device |
US9927571B2 (en) | 2012-10-24 | 2018-03-27 | Seereal Technologies S.A. | Illumination device |
US20160054508A1 (en) * | 2013-03-29 | 2016-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Lighting device and display device |
CN103292219A (en) * | 2013-06-04 | 2013-09-11 | 北京京东方光电科技有限公司 | Backlight module and display device |
CN104238185B (en) * | 2013-06-19 | 2017-04-12 | 扬升照明股份有限公司 | Light source module, display device and light source module drive method |
-
2015
- 2015-11-05 RU RU2015147647A patent/RU2617003C1/en active
-
2016
- 2016-01-13 KR KR1020160004137A patent/KR102476019B1/en active IP Right Grant
- 2016-11-02 JP JP2016214921A patent/JP6803201B2/en active Active
- 2016-11-07 CN CN201610977369.7A patent/CN106680927B/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040114347A1 (en) * | 2002-12-06 | 2004-06-17 | Charles Leu | Light guide plate with diffusing protrusions and method for fabricating the same |
US8035762B2 (en) * | 2003-12-03 | 2011-10-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | 2D/3D image display |
US20070008619A1 (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | 2D/3D switchable stereoscopic display providing image with complete parallax |
US8368993B2 (en) * | 2010-10-01 | 2013-02-05 | J Touch Corporation | 2D/3D image switching display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106680927A (en) | 2017-05-17 |
KR20170053095A (en) | 2017-05-15 |
JP6803201B2 (en) | 2020-12-23 |
CN106680927B (en) | 2021-01-05 |
JP2017092029A (en) | 2017-05-25 |
KR102476019B1 (en) | 2022-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10156778B2 (en) | Display device for projecting image in midair using light guide plate | |
US10345505B2 (en) | Multibeam diffraction grating-based color backlighting | |
US10809444B2 (en) | Planar display with actively-controllable viewing directions | |
KR102239155B1 (en) | Polarization-mixing light guide and multipbeam grating-based backlighting using same | |
EP3175267B1 (en) | Multibeam diffraction grating-based color backlighting | |
RU165605U1 (en) | FLAT DIRECTIONS OF DIRECTED ACTION | |
KR102117220B1 (en) | Directional backlight | |
CA2996992C (en) | Time-multiplexed backlight and multiview display using same | |
US7859731B2 (en) | Illumination apparatus for display device using hologram-based light guide plate (LGP) | |
JP6714514B2 (en) | Autostereoscopic 3D display device using holographic optical element | |
KR20200081510A (en) | Mode-switchable backlight, display and method | |
RU2617003C1 (en) | Light guide plate and backlight device containing it | |
WO2014100753A1 (en) | Superlens component for directional display | |
EA031850B1 (en) | Directional backlight | |
JP2019500634A (en) | Multi-beam diffraction grating based near-eye display | |
KR102632185B1 (en) | Time-multiplexed backlight, multi-view display and method | |
RU2011123396A (en) | THIN LIGHTING SYSTEM AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY | |
KR20160138984A (en) | Asymmetric turning film with multiple light sources | |
JP7047132B2 (en) | Polarized Recycled Backlights with Sub-Wavelength Grids, Methods, and Multi-View Display | |
RU2592147C2 (en) | Backlight device and versions thereof | |
US20170131456A1 (en) | Light guide plate and backlighting device including the same | |
CN208833940U (en) | Backlight, peep-proof display device and the device shown for realizing naked eye three-dimensional image | |
EP3165948B1 (en) | Backlighting device | |
RU2572286C1 (en) | Rear illumination device and hologram writing circuit | |
TWI597532B (en) | Backlight module and stereo display device using the same |