CN102691931A - 背光单元、三维图像显示装置及显示三维图像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种背光单元、三维图像显示装置及显示三维图像的方法。三维(3D)图像显示装置包括背光单元。该背光单元包括包含多个导光单元的导光部。每个导光单元包括：导光板，包括光发射面、底面和侧面，供应的光通过光发射面发射，底面面向光发射面，侧面将光发射面连接至底面；多个光源，朝向侧面中的至少一个发射光；以及带通滤波器，位于光发射到的侧面与光源之间。

Description

背光单元、三维图像显示装置及显示三维图像的方法

本申请要求于2011年3月24日提交的第10-2011-0026565号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及一种背光单元以及具有该背光单元的三维(3D)图像显示装置，并且更具体地，涉及一种能够防止3D图像的质量由于左眼图像和右眼图像的混合而劣化的背光单元、以及具有该背光单元的3D图像显示装置。

背景技术

通常，3D图像显示装置将具有双眼视差的图像彼此分离，以在观察者的左眼和右眼上分别显示分离后的图像。因此，观察者通过左眼和右眼观看到左眼图像和右眼图像，在大脑中将左眼图像和右眼图像相互混合，从而实现3D效果。

3D图像显示装置在显示面板上交替地显示左眼图像和右眼图像，以实现3D图像。当显示在显示面板上的图像从左眼图像转换成右眼图像或从右眼图像转换成左眼图像时，由于显示面板的扫描过程使左眼图像和右眼图像相互混合，致使三维图像的质量劣化。

发明内容

本公开提供一种能够防止由于左眼图像和右眼图像的混合致使3D图像的质量劣化的背光单元。

本公开还提供一种包括该背光单元的3D图像显示装置。

本公开的实施方式提供一种包括导光部的背光单元，该导光部包括多个导光单元。每个导光单元包括：导光板，其包括光发射面、底面和侧面，其中，供应的光通过光发射面发射，底面面向光发射面，侧面将光发射面连接至底面；多个光源，朝向侧面中的至少一个发射光；以及带通滤波器，位于光发射到的侧面与光源之间。

在一些实施方式中，导光部可包括第一导光单元和第二导光单元，第一导光单元和第二导光单元在从第一导光单元出射光的方向上依次布置。

在其他实施方式中，带通滤波器可包括多个滤波单元，滤波单元包括堆叠的且具有彼此不同的折射率的多个膜。

在另一些其他实施方式中，每个滤波单元可包括第一膜和第二膜，第二膜位于第一膜上且具有与第一膜的折射率不同的折射率。

在又一些其他实施方式中，第一膜可包含聚萘二甲酸乙二醇酯，并且第二膜可包含聚苯乙烯。

在再一些其他实施方式中，带通滤波器可包括堆叠的五个滤波单元。

在本发明的其他实施方式中，3D图像显示装置包括：显示面板，显示左眼图像和右眼图像；以及背光单元，向显示面板供应光。背光单元包括导光部，该导光部包括多个导光单元，其中，每个导光单元包括：导光板，其包括光发射面、底面和侧面，其中，供应的光通过光发射面发射，底面面向光发射面，侧面将光发射面连接至底面；多个光源，朝向侧面中的至少一个发射光；以及带通滤波器，位于光发射到的侧面与光源之间。

附图说明

附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且附图被结合进本说明书并构成说明书的一部分。附图示出了本发明的示例性实施方式，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明的显示装置的示例性实施方式的分解立体图；

图2是用于图1的显示装置中的导光部的示例性实施方式的立体图；

图3是示出图2的导光部的截面图；

图4是示出图3的带通滤波器的示例性实施方式的放大视图；

图5是用于图1的显示装置中的光源的示例性实施方式的立体图；以及

图6是示出图5的光源的截面图。

具体实施方式

因为本发明可具有多种变型实施方式，所以在附图中示出了并在本发明的具体描述中描述了几个示例性实施方式。然而，这并不是将本发明局限于具体的实施方式，并且应当理解的是，本发明覆盖在本发明的思想和技术范围内的所有变型、等同物和替换。

在全文中，相同的参考标号表示相同的元件。为便于描述和清楚起见，在附图中，每个结构的尺寸和大小进行了放大、省略或示意性地示出。将理解的是，虽然本文中使用第一和第二的术语来描述各个元件，但这些元件不应受限于这些术语。术语仅仅用来将一个部件与其他部件区别开。因此，在一个实施方式中被称为第一部件的部件在另一实施方式中可被称为第二部件。单数形式的术语可包括复数形式，除非另外指明。

“包括”、“包含”或“具有”的含义表示存在特性、区域、固定数、步骤、工艺、元件和/或部件，但不排除其它的特性、区域、固定数、步骤、工艺、元件和/或部件。在说明书中，将理解的是，当指出一个层(或膜)、区域或板位于另一层、区域或板“上”时，其可直接位于其它层、区域或板上，或者也可存在中间的层、区域或板。在说明书中，将理解的是，当指出一个层(或膜)、区域或板位于另一层、区域或板“下方”时，其可直接位于另一层、区域或板下方，或者也可存在中间的层、区域或板。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解相同的含义。将进一步理解，诸如常用字典中定义的术语，术语应被解释为具有与在相关领域的背景中的含义相一致的含义，并且不应被解释为理想化或过于正式的含义，除非文中明确地如此限定。

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方式。

图1是根据本发明的显示装置的示例性实施方式的分解立体图。

参照图1，根据本发明的显示装置包括背光单元300、上盖410以及下盖420。

诸如液晶显示面板(LCD)或电泳显示面板(EDP)的各种面板可用作显示面板100。在所示的实施方式中，描述的是LCD。

在平面视图中，显示面板100为具有长边和短边的矩形板形状。图像显示在显示面板100的显示区域140上。并且，显示区域被划分成两个区域，以在这两个区域上分别显示左眼图像和右眼图像。并且，显示面板100包括阵列基板110、面向阵列基板110的对向基板120、以及介于阵列基板110与对向基板120之间的液晶层(未示出)。

根据本发明的实施方式，阵列基板110可包括布置成矩阵形式的多个像素(未示出)。在此，每个像素可包括多个子像素。每个子像素可具有红色、绿色和蓝色中的一种。并且，每个像素包括栅线(未示出)、数据线(未示出)和像素电极(未示出)，栅线沿第一方向(例如，与阵列基板100的边缘平行的方向)延伸，数据线沿垂直于第一方向的第二方向延伸，以绝缘方式与栅线交叉。并且，每个像素包括薄膜晶体管(未示出)，所述薄膜晶体管电连接至栅线和数据线并且电连接至相应的像素电极。薄膜晶体管切换传输到与该薄膜晶体管相对应的像素电极的驱动信号。

并且，驱动器IC 130可位于阵列基板110的一侧上。驱动器IC 130从外部接收各种信号，并且响应于所输入的各种信号而朝向薄膜晶体管输出用于驱动显示面板100的驱动信号。

对向基板120可包括RGB滤色器(未示出)和公共电极(未示出)，RGB滤色器利用从背光单元300提供的光而在其上的表面上实现预定的颜色，公共电极位于RGB滤色器上以面向像素电极。在此，RGB滤色器可通过薄膜工艺制造。尽管在本发明中作为实例描述了对向基板120上的滤色器，但本发明不限于此。在一替换实施方式中，例如，滤色器可位于阵列基板110上。

液晶层的液晶分子可通过施加至像素电极和公共电极的电压而排列在特定方向上，以调节从背光单元300提供的光的透射性，由此允许显示面板100显示图像。

模架200位于显示面板100的边缘上，以支撑显示面板100的下部。模架200大致具有方环形形状。如图1中所示，模架200可被设置为单个整体不可分割的元件。然而，根据需要，模架200可包括连接在一起以形成模架200的多个单独的构件。而且，根据需要，可省去模架200。

背光单元300位于显示面板100下方(例如，与显示面板重叠)。背光单元300包括包含多个导光单元310和320的导光部、光学件330、以及反射片340。在此，导光部可包括位于显示面板100下方的第一导光单元310和位于第一导光单元310与显示面板100之间的第二导光单元320。

第一导光单元310和第二导光单元320中的每个包括导光板311和321、产生光并将光发射至导光板311和321上的多个光源312和322、以及分别位于导光板311与光源312之间及导光板321与光源322之间的带通滤波器313和323。

光学件330可位于第二导光单元320与显示面板100之间。光学件330可控制从第二导光单元320出射的光。并且，光学件330包括漫射片336、棱镜片334和保护片332。

漫射片336可漫射从第二导光单元320出射的光。棱镜片334可收集由漫射片336漫射的在垂直于显示面板100的平面方向的方向上的光。透射过棱镜片334的光几乎都入射到显示面板100中。保护片332位于棱镜片334之上。保护片332保护棱镜片334免受外部冲击。

尽管在所示的实施方式中光学件330包括一个漫射片336、一个棱镜片334和一个保护片332，但本发明不限于此。在一替换实施方式中，例如，光学件330可包括多个漫射片336、棱镜片334和保护片332中的至少一个。可替换地，根据需要，可省去漫射片336、棱镜片334和保护片332中的一个。

反射片340位于第一导光单元310的正下方，用于反射未向显示面板100提供的泄漏光，以将光的路径改变到显示面板100的方向上。反射片340包含能够反射光的材料。反射片340位于下盖420之上，以反射从光源312和322产生的光。因此，反射片340增加了向显示面板100提供的光量。

上盖410位于显示面板100的上方。上盖410具有与显示面板100的形状相对应的形状。上盖410包括上表面412和上盖侧表面414，上表面中限定了用于露出显示面板100的显示区域140的窗口411并且用于支撑显示面板100的前表面的边缘，上盖侧表面从上表面412沿下盖420的方向延伸。上盖侧表面414可从上表面412弯曲，以形成单个整体不可分割的上盖410。在此，由于显示面板100具有方形板形状，所以上盖410可具有四个侧表面。上盖410结合于下盖420并支撑显示面板100的前表面的边缘。

下盖420位于背光单元300的下方。下盖420包括底表面422和下盖侧表面424，底表面具有与显示面板100以及背光单元300的形状相对应的形状，下盖侧表面从底表面422向上延伸。下盖侧表面424可从底表面422弯曲，以形成单个整体不可分割的下盖420。在此，由于显示面板100和背光单元300中的每一个都具有方形形状，所以下盖420可具有四个侧表面。下盖420包括由底表面422和下盖侧表面424限定的空间，并且该空间容纳显示面板100和背光单元300。并且，下盖420结合于上盖410以在其中容纳显示面板100和背光单元300，并支撑显示面板100和背光单元300。

图2是用于图1的显示装置中的导光部的示例性实施方式的立体图。图3是示出图2的导光部的截面图。图4是示出图3的带通滤波器的示例性实施方式的放大视图。

参照图2至图4，导光部包括在从第一导光单元310出射光的方向上依次布置的第一导光单元310和第二导光单元320。

第一导光单元310和第二导光单元320中的每一个包括：至少与显示面板100的显示区域140重叠的导光板311和321、发射光到导光板311和321上的多个光源312和322、以及分别位于导光板311与光源312之间及导光板321与光源322之间的带通滤波器313和323。

导光板311和321均包括光发射面、底面和侧面，从光源312和322提供的光通过光发射面朝向显示面板100发射，底面面向光发射面，侧面将光发射面连接至底面。在此，光发射面和底面中的每一个可具有各种形状。侧面的数量可由光发射面和底面中的每一个的形状确定。在一个实施方式中，例如，光发射面和底面中的每一个可具有方形形状。在此，导光板311和321可具有四个侧面。

并且，导光板311和321均可包含聚碳酸酯(PC)。并且，导光板311和321可进一步分别包括位于光发射面上的光漫射图案314和324。光漫射图案314和324漫射从光发射面出射的光。

光源312和322将光发射到导光板311和321的至少一个侧面上。在此，光用来在显示面板100上显示图像。从每个光源312和322发射的光通过带通滤波器313和323供应到导光板311和321中。在此，光源312和322可以以封装形式安装在印刷电路板(未示出)上。光源312和322均可以是发光二极管。第一导光单元310的光源312与导光板311共面。类似地，第二导光单元320的光源322与导光板321共面。

带通滤波器313和323透射从光源312和322发射的光的一部分，以将所透射的光供应至导光板311和321。并且，带通滤波器313和323选择性地反射所发射的光的其余部分。在此，带通滤波器313和323均可包括多个滤波单元315，所述滤波单元中堆叠有具有彼此不同的折射率的多个膜。

并且，每个滤波单元315包括包含聚合物材料的第一膜315a和第二膜315b。第二膜315b位于从第一膜315a出射光的方向上。并且，第一膜315a可包含聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。第二膜315b可包含聚苯乙烯(PS)。

在此，第一膜315a和第二膜315b反射具有从光源312和322发射的光的一部分波长的光，例如红光、绿光和蓝光中的至少一种光。并且，被第一膜315a和第二膜315b反射的波长可根据第一膜315a和第二膜315b中的每一个的厚度确定。第一膜315a和第二膜315b的厚度表示为以下等式(1)。

(2n+1)*λ/4＝n_A*d_A＝n_B*d_B            .....(1)

其中，n是大于0的正数，n_A表示第二膜315b的折射率，d_A表示第二膜315b的厚度，n_B表示第一膜的315a的折射率，并且d_B表示第一膜315a的厚度。用于第二膜315b的PS可具有约1.52的折射率，并且用于第一膜315a的PEN可具有约1.85的折射率。

下面的表1示出了根据等式(1)的用于反射红光、绿光和蓝光的质心波长的第一膜315a和第二膜315b的厚度。在此，当第一膜315a包含PEN时，第一膜315a具有约1.85的折射率。并且，当第二膜315b包含PS时，第二膜315b具有约1.52的折射率。

表1用于反射红光、绿光和蓝光的质心波长的第一膜和第二膜的厚度

	红光(630nm)	绿光(540nm)	蓝光(450nm)
				第二膜的厚度	104nm	89nm	74nm
第一膜的厚度	85nm	73nm	61nm

参照表1，当滤波单元315包括第一膜315a和第二膜315b时，可发现，第一膜315a和第二膜315b的厚度被调整成反射红光、绿光和蓝光中的两种光的质心波长并透射其他光。在所示的实施方式中，例如，当第一膜315a具有约85纳米(nm)的厚度以反射红光并且第二膜315b具有约89nm的厚度以反射绿光时，滤波单元315分别反射具有630nm和540nm的质心波长的红光和绿光，并且透射其他剩余的光。

并且，当滤波单元315包括除了第一膜315a和第二膜315b之外的附加膜(未示出)时，该附件膜可进一步反射除了红光和绿光之外具有特定波长的光。

当包括在第一和第二导光单元310和320中的带通滤波器313和323的滤波单元315具有彼此不同的构造(例如，材料和/或尺寸)时，滤波单元315可反射具有彼此不同波长的光。

带通滤波器313和323应该反射从LED发射的光中除了要被透射的光之外的约70％或更多的光。在此，带通滤波器313和323的反射系数表示为以下等式(2)。

$R_{\max }={\left[\frac{n_m/n_s-{(n_B/n_A)}^{2N}}{n_m/n_s+{(n_B/n_A)}^{2N}}\right]}^2---\left(2\right)$

其中，N是带通滤波器313和323的滤波单元315的数量，n_m表示大气的折射率，n_s表示导光板311和321的折射率。

下面的表2示出了根据等式(2)的带通滤波器313和323的反射系数。在此，当第一膜315a包含PEN时，第一膜315a具有约1.85的折射率。并且，当第二膜315b包含PS时，第二膜315b具有约1.52的折射率。大气具有约1的折射率。当导光板311和321均包含PC时，导光板311和321均具有约1.59的折射率。

表2在每个带通滤波器的质心波长中的反射率

滤波单元的数量	1	2	3	4	5	6
							反射率	16.3％	30.7％	45.6％	59.1％	70.2％	78.8％

参照表2，可发现，随着带通滤波器313和323的滤波单元315数量的增加，反射率增加。具体地，当带通滤波器313和323包括五个或更多个滤波单元315时，可发现反射率高于约70％。

因此，当带通滤波器313和323包括五个或更多个滤波单元315时，带通滤波器313和323可反射从LED发射的光中除了要被透射的光之外的约70％或更多的光。

如上所述，带通滤波器313和323可选择性地反射光，以仅透射具有期望波长的光。

图5是用于图1的显示装置中的光源的示例性实施方式的立体图，并且图6是示出图5的光源的截面图。

参照图5和图6，光源600包括发光二极管(LED)芯片610、密封LED芯片610的模制部620、以及收集从LED芯片610产生的光的透镜部630。并且，相对于LED芯片610的中心，光源600可具有约-15度至约15度的发光角度。这样做的原因在于光源600应用于显示装置500，以使在光发射到导光板311和321上的情况下泄漏的光最小化。

LED芯片610是一种p-n结半导体，其中电子和空穴彼此结合以发光。也就是说，LED芯片610是一种半导体器件，其中，电流流动以形成包括少量电子和空穴的载流子，并且利用电子和空穴彼此重新结合时所发射的能量来发光。并且，LED芯片610可安装在引线框(未示出)上并电连接至印刷电路板(未示出)。

模制部620密封LED芯片610，以使LED芯片610与外部环境隔离。在此，模制部620可具有圆锥形状，其中，安置有LED芯片610的表面的面积小于与该表面相对的表面的面积。

透镜部630可位于模制部620的位于从LED芯片610发射的光的路径上的一个表面(例如，模制部620上的与安置有LED芯片610的表面相对的表面)上。并且，透镜部630包括导光部631和集光部632，导光部用于引导从LED芯片610发射并透射过模制部620的光，集光部位于通过其发射光的导光部631的前端处，以收集光。在此，归因于模制部620，导光部631可具有圆柱形状。并且，集光部632可具有拱顶形状。并且，导光部631可具有约2毫米(mm)至约6mm的长度以及约3mm至约5mm的直径。这样做的原因在于导光部631有效地引导从LED芯片610发射的光。

模制部620和透镜部630中的每一个均具有相对于空气和湿气的透光性。模制部620和透镜部630中的每一个均包含具有良好透光性的材料。具有良好透光性的材料可以是从玻璃和树脂构成的组中选择的一种。树脂可以是从硅树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、感光性树脂及它们的等同物所组成的组中选择的一种。

并且，光源600可进一步包括围绕导光部631的反射件640，以反射从LED芯片610发射的光中的通过透镜部630的导光部631泄漏的光，从而提高光源600的光效率。因此，从LED芯片610发射的光中的更多的光可发射到导光板311和321上。

根据本发明的背光单元分离具有期望波长的光，以向显示面板提供分离后的光。因此，包括该背光单元的3D图像显示装置可减少或有效地防止由于左眼图像和右眼图像的混合而导致的3D图像质量的劣化。

以上公开的主题应被认为是示例性和非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖落在本发明的实质精神和范围内的所有变型、改进和其他实施方式。因此，在法律允许的最大程度下，本发明的范围由所附权利要求及其等同物的最广泛的可允许解释来确定，而不应由以上详细描述来限制或限定。

Claims (23)

1.一种背光单元，包括：

导光部，包括多个导光单元，

其中，每个导光单元包括：

导光板，其包括光发射面、底面和侧面，供应的光通过所述光发射面发射，所述底面面向所述光发射面，所述侧面将所述光发射面连接至所述底面；

多个光源，朝向所述侧面中的至少一个发射光；以及

带通滤波器，位于光发射到的侧面与所述光源之间。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述导光部包括第一导光单元和第二导光单元，所述第一导光单元和所述第二导光单元在从所述第一导光单元出射光的方向上依次布置。

3.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述带通滤波器包括多个滤波单元，每个滤波单元均包括堆叠的且具有彼此不同的折射率的多个膜。

4.根据权利要求3所述的背光单元，其中，每个所述滤波单元包括第一膜和第二膜，所述第二膜位于所述第一膜上且具有与所述第一膜的折射率不同的折射率。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其中，所述第一膜包含聚萘二甲酸乙二醇酯，并且所述第二膜包含聚苯乙烯。

6.根据权利要求3所述的背光单元，其中，所述带通滤波器包括堆叠的至少五个滤波单元。

7.根据权利要求3所述的背光单元，其中，所述带通滤波器：

将选定波长的发射光透射到所述导光板，并且

反射70％或更多的非选定波长的发射光。

8.根据权利要求1所述的背光单元，其中，每个所述光源包括：

发光二极管芯片；

模制部，密封所述发光二极管芯片；以及

透镜部，收集从所述发光二极管芯片发射的光。

9.根据权利要求8所述的背光单元，其中，所述透镜部包括：

导光部，引导从所述发光二极管芯片发射的光；以及

集光部，收集由所述导光部引导的光。

10.根据权利要求9所述的背光单元，其中，每个所述光源进一步包括围绕所述导光部的反射件。

11.根据权利要求9所述的背光单元，其中，所述导光部的直径为3毫米至5毫米，并且高度为2毫米至6毫米。

12.根据权利要求8所述的背光单元，其中，相对于所述发光二极管芯片的中心，每个所述光源具有-15度至15度的发光角度。

13.根据权利要求1所述的背光单元，其中，所述导光板进一步包括位于所述光发射面上的光漫射图案。

14.一种三维图像显示装置，包括：

显示面板，显示左眼图像和右眼图像；以及

背光单元，向所述显示面板供应光，

其中，所述背光单元包括包含多个导光单元的导光部，

其中，每个所述导光单元包括：

导光板，其包括光发射面、底面和侧面，供应的光通过所述光发射面发射，所述底面面向所述光发射面，所述侧面将所述光发射面连接至所述底面；

多个光源，朝向所述侧面中的至少一个发射光；以及

带通滤波器，位于光发射到的侧面与所述光源之间。

15.根据权利要求14所述的三维图像显示装置，其中，所述导光部包括第一导光单元和第二导光单元，所述第一导光单元和所述第二导光单元在从所述第一导光单元出射光的方向上依次布置。

16.根据权利要求14所述的三维图像显示装置，其中，所述带通滤波器包括多个滤波单元，每个滤波单元均包括堆叠的且具有彼此不同的折射率的多个膜。

17.根据权利要求16所述的三维图像显示装置，其中，每个所述滤波单元包括第一膜和第二膜，所述第二膜位于所述第一膜上且具有与所述第一膜的折射率不同的折射率。

18.根据权利要求17所述的三维图像显示装置，其中，所述第一膜包含聚萘二甲酸乙二醇酯，并且所述第二膜包含聚苯乙烯。

19.根据权利要求16所述的三维图像显示装置，其中，所述带通滤波器包括堆叠的至少五个滤波单元。

20.根据权利要求14所述的三维图像显示装置，其中，每个所述光源包括：

发光二极管芯片；

模制部，密封所述发光二极管芯片；以及

透镜部，收集从所述发光二极管芯片发射的光。

21.根据权利要求20所述的三维图像显示装置，其中，所述透镜部包括：

导光部，引导从所述发光二极管芯片发射的光；以及

集光部，收集由所述导光部引导的光。

22.根据权利要求21所述的三维图像显示装置，其中，每个所述光源进一步包括围绕所述导光部的反射件。

23.一种在显示左眼图像和右眼图像的显示面板上显示三维图像的方法，所述方法包括：

向所述显示面板的背光单元的带通滤波器发射光；

通过所述带通滤波器透射图像光；

由所述带通滤波器反射70％或更多的非图像光；以及

向所述显示面板提供被透射的图像光，以显示所述左眼图像和所述右眼图像。

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