指向性背光单元及具有其的三维图像显示装置
阅读：984发布：2020-05-12
专利汇可以提供指向性背光单元及具有其的三维图像显示装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及 指向性 背光 单元及具有其的三维图像显示装置。一种指向性背光单元和包括该指向性背光单元的三维图像显示装置被提供。该指向性背光单元包括 光源 、引导从光源发射的光的导光板、以及包括多个分区的衍射装置。所述分区中的每个包括被配置为调整从导光板射出的光的方向的光栅图案组。，下面是指向性背光单元及具有其的三维图像显示装置专利的具体信息内容。
1.一种指向性背光单元，包括：
光源；
导光板，所述导光板包括接收从所述光源发射的光的入射表面，所述导光板引导从所述光源发射的所述光；以及
包括多个分区的衍射装置，所述分区中的每个包括被配置为调整射出所述导光板的光的方向的光栅图案组，
其中所述光栅图案组包括多个光栅单元，以及所述光栅单元包括与光的波段相应的多个子光栅单元。
2.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个子光栅单元被配置为调整所述衍射装置的所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的光的输出量，并调整所述衍射装置的所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的分区中的光的输出量，所述第二距离大于所述第一距离。
3.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个光栅单元包括与红色波段相应的第一子光栅单元、与绿色波段相应的第二子光栅单元、以及与蓝色波段相应的第三子光栅单元，
其中所述第一子光栅单元具有第一尺寸的面积，所述第二子光栅单元具有第二尺寸的面积，所述第三子光栅单元具有第三尺寸的面积，以及
其中所述第一尺寸、所述第二尺寸和所述第三尺寸彼此不同。
4.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个分区中的每个中的所述多个子光栅单元具有不同尺寸的面积。
5.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中在入射在所述导光板上的所述光的传播方向上，所述多个子光栅单元的面积的尺寸增加。
6.如权利要求5所述的指向性背光单元，其中在入射在所述导光板上的所述光的所述传播方向上，所述子光栅单元的宽度增加。
7.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个子光栅单元与多种颜色光束分别相应，并且在所述多种颜色光束的传播方向上，所述多个子光栅单元的面积的尺寸分别增加。
8.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的所述多个光栅单元的高度大于所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的另外分区中的所述多个光栅单元的高度，所述第一距离大于所述第二距离。
9.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的所述多个光栅单元的折射率大于所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的另外分区中的所述多个光栅单元的折射率，所述第一距离大于所述第二距离。
10.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的第一分区中的所述多个光栅单元的第一占空比被调整，从而相比于通过所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的第二分区中的所述多个光栅单元的第二占空比获得的光输出效率，具有更大的光输出效率，所述第一距离大于所述第二距离，以及
其中所述第一占空比为所述多个分区中的所述第一分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值，所述第二占空比为所述多个分区中的所述第二分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值。
11.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中所述多个光栅单元中的每个的折射率、高度、节距和占空比中的至少一种彼此不同。
12.如权利要求1所述的指向性背光单元，其中根据所述入射光的方向和所述多个分区的数目，所述多个光栅单元具有不同的面积尺寸。
13.一种指向性背光单元，包括：
发射多种颜色光束的多个光源；
导光板，所述导光板包括分别接收从所述光源发射的所述多种颜色光束的多个入射表面并且引导从所述光源发射的所述多种颜色光束；以及
衍射装置，所述衍射装置包括多个分区，所述多个分区中的每个包括被配置为调整射出所述导光板的所述多种颜色光束的方向的多个光栅单元，
其中所述多个光栅单元中的每个包括分别与所述多种颜色光束相应的子光栅单元，并且与所述多种颜色光束中的一种颜色光束相应的所述子光栅单元的面积在所述一种颜色光束的传播方向上变化。
14.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中与所述多种颜色光束相应的所述子光栅单元的面积的尺寸在不同的分区中不同，并且在远离所述导光板的所述入射表面的方向上增加。
15.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中与所述多种颜色光束相应的所述子光栅单元的面积分别在所述多种颜色光束的传播方向上增加。
16.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中所述子光栅单元在与所述子光栅单元相应的所述颜色光束的传播方向上具有相同的长度和逐渐增大的不同的宽度。
17.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中所述多个光栅单元中的每个包括与红色光相应的第一子光栅单元、与绿色光相应的第二子光栅单元、以及与蓝色光相应的第三子光栅单元，以及
所述第一子光栅单元的面积的尺寸在所述红色光的传播方向上增加，所述第二子光栅单元的面积的尺寸在所述绿色光的传播方向上增加，所述第三子光栅单元的面积的尺寸在所述蓝色光的传播方向上增加。
18.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的所述多个光栅单元的高度大于所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的另外分区中的所述多个光栅单元的高度，所述第一距离大于所述第二距离。
19.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的所述多个光栅单元的折射率大于所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的另外分区中的所述多个光栅单元的折射率，所述第一距离大于所述第二距离。
20.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的第一分区中的所述多个光栅单元的第一占空比被调整，从而相比于通过所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的第二分区中的所述多个光栅单元的第二占空比获得的光输出效率，具有更大的光输出效率，所述第一距离大于所述第二距离，以及
其中所述第一占空比为所述多个分区中的所述第一分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值，所述第二占空比为所述多个分区中的所述第二分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值。
21.如权利要求13所述的指向性背光单元，其中所述多个光栅单元中的每个的折射率、高度、节距和占空比中的至少一种彼此不同，从而调整光输出效率和光均匀度。
22.一种三维(3D)图像显示装置，包括：
光源；
导光板，所述导光板包括接收从所述光源发射的光的入射表面并且引导从所述光源发射的所述光；
衍射装置，所述衍射装置包括多个分区，所述多个分区中的每个包括被配置为调整射出所述导光板的所述光的方向的光栅图案组；以及
显示面板，所述显示面板被配置为基于从所述衍射装置输出的所述光产生图像，其中所述光栅图案组包括多个光栅单元，且所述多个光栅单元包括与光的波段相应并且具有不同面积的多个子光栅单元。
23.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个子光栅单元被配置为调整所述衍射装置的所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的光的输出量，并调整所述衍射装置的所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的分区中的光的输出量，所述第二距离大于所述第一距离。
24.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个光栅单元包括与红色波段相应的第一子光栅单元、与绿色波段相应的第二子光栅单元、以及与蓝色波段相应的第三子光栅单元，
其中所述第一子光栅单元具有第一尺寸的面积，所述第二子光栅单元具有第二尺寸的面积，所述第三子光栅单元具有第三尺寸的面积，以及
其中所述第一尺寸、所述第二尺寸和所述第三尺寸彼此不同。
25.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个分区中的每个中的所述多个子光栅单元具有不同尺寸的面积。
26.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中在入射在所述导光板上的所述光的传播方向上，所述多个子光栅单元的面积的尺寸增加。
27.如权利要求26所述的三维图像显示装置，其中在入射在所述导光板上的所述光的所述传播方向上，所述多个子光栅单元的宽度增加。
28.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个子光栅单元与多种颜色光束分别相应，并且在所述多种颜色光束的传播方向上，所述多个子光栅单元的面积的尺寸分别增加。
29.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的所述多个光栅单元的高度大于所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的另外分区中的所述多个光栅单元的高度，所述第一距离大于所述第二距离。
30.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的分区中的所述多个光栅单元的折射率大于所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的另外分区中的所述多个光栅单元的折射率，所述第一距离大于所述第二距离。
31.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第一距离的第一分区中的所述多个光栅单元的第一占空比被调整，从而相比于通过所述多个分区中距所述导光板的所述入射表面第二距离的第二分区中的所述多个光栅单元的第二占空比获得的光输出效率，具有更大的光输出效率，所述第一距离大于所述第二距离，以及
其中所述第一占空比为所述多个分区中的所述第一分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值，所述第二占空比为所述多个分区中的所述第二分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值。
32.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中所述多个光栅单元中的每个的折射率、高度、节距和占空比中的至少一种彼此不同。
33.如权利要求22所述的三维图像显示装置，其中根据入射光的方向和所述衍射装置的所述分区的数目，所述光栅单元的所述子光栅单元具有不同的面积比。
34.一种指向性背光单元，包括：
至少一个光源，所述至少一个光源被配置为在第一传播方向上发射第一光，在第二传播方向上发射第二光，以及在第三传播方向上发射第三光；
多个第一光栅单元，所述多个第一光栅单元与所述第一光的波段相应，并且被布置为使在所述第一传播方向上所述多个第一光栅单元的面积的尺寸增加；
多个第二光栅单元，所述多个第二光栅单元与所述第二光的波段相应，并且被布置为使在所述第二传播方向上所述多个第二光栅单元的面积的尺寸增加；
多个第三光栅单元，所述多个第三光栅单元与所述第三光的波段相应，并且被布置为使在所述第三传播方向上所述多个第三光栅单元的面积的尺寸增加；以及多个分区，所述多个分区被布置成矩阵形式，所述多个分区中的每个包括所述多个第一光栅单元中的一个、所述多个第二光栅单元中的一个、以及所述多个第三光栅单元中的一个。
35.如权利要求34所述的指向性背光单元，其中所述多个第一光栅单元被布置为使在所述第一传播方向上所述多个第一光栅单元的凸脊的高度增加。
36.如权利要求34所述的指向性背光单元，其中所述多个第一光栅单元被布置为使在所述第一传播方向上所述多个第一光栅单元的凸脊的宽度增加。
37.如权利要求34所述的指向性背光单元，其中在所述第一传播方向上所述多个第一光栅单元的折射率变化，使得在所述第一传播方向上所述多个第一光栅单元的光输出效率增大。
指向性背光单元及具有其的三维图像显示装置
技术领域
[0001] 与示例性实施方式一致的装置和方法涉及具有改善的光均匀度的指向性背光单元和包括该指向性背光单元的3D图像显示装置。
背景技术
[0002] 随着三维(3D)电影的流行，用于3D图像显示装置的技术已经被研究。3D图像显示装置可以基于双目视差显示3D图像。目前商业化的双目视差3D图像显示装置被配置为通过将具有不同视点的左眼图像和右眼图像提供该观察者的左眼和右眼来显示3D图像。这样的3D图像显示装置可以被划分为需要特殊眼镜的需要眼镜的3D图像显示装置和不需要特殊眼镜的无眼镜3D图像显示装置。
[0003] 需要眼镜的3D图像显示装置的示例包括：用于电影院的红绿眼镜式3D图像显示装置；以及用于TV的偏光眼镜或液晶快门眼镜式3D图像显示装置。无眼镜3D图像显示装置可以根据其结构被划分为障壁式3D图像显示装置、柱状透镜式3D图像显示装置等。此外，无眼镜3D图像显示装置可以根据图像形成方法被划分为多视图渲染3D图像显示装置、配置为包含所有3D空间信息并且使用三维像素在3D空间中显示所述信息的体3D图像显示装置、使用如昆虫的复眼(苍蝇的眼)那样成形的透镜在多个角度捕获图像并且相反地显示所述图像的全景成像3D图像显示装置、全息3D图像显示装置、使用指向性背光单元的3D图像显示装置等等。
[0004] 指向性背光单元可以通过使用光栅调整光的输出方向来形成3D图像。在导光板中传播的光在被全反射的同时抵达导光板的一端。然而，相对大量的光通过导光板的传播开始区域输出，并且从导光板输出的光的量在远离导光板的传播开始区域的方向上减少，从而导致差的光学均匀度。发明内容
[0005] 示例性实施方式处理至少以上问题和/或缺点以及以上未描述的其它缺点。而且，示例性实施方式不被要求克服以上描述的缺点，并且可以不克服以上描述的任何问题。
[0006] 一种或更多种示例性实施方式提供具有改善的光学均匀度的指向性背光单元。
[0007] 此外，一种或更多种示例性实施方式提供包括具有改善的光学均匀度的指向性背光单元的三维(3D)图像显示装置。
[0008] 根据一示例性实施方式的一方面，提供一种指向性背光单元，其包括：光源；包括接收从光源发射的光的入射表面的导光板，导光板引导从光源发射的光；以及包含多个分区的衍射装置，所述分区中的每个包括被配置为调整射出导光板的光的方向的光栅图案组，其中光栅图案组包括多个光栅单元，并且光栅单元包括取决于光的波段的多个子光栅单元。
[0009] 所述多个子光栅单元可以被配置为调整衍射装置的所述多个分区中相对靠近导光板的入射表面的分区中的光的输出量，并调整衍射装置的所述多个分区中相对远离导光板的入射表面的分区中的光的输出量。
[0010] 所述多个光栅单元可以包括与红色波段相应的第一子光栅单元、与绿色波段相应的第二子光栅单元和与蓝色波段相应的第三子光栅单元，其中第一子光栅单元具有第一尺寸的面积，第二子光栅单元具有第二尺寸的面积，以及第三子光栅单元具有第三尺寸的面积，以及其中第一尺寸、第二尺寸和第三尺寸彼此不同。
[0011] 所述多个分区中的每个中的所述多个子光栅单元可以具有不同尺寸的面积。
[0012] 在从导光板入射的光的传播方向上，所述多个子光栅单元的面积的尺寸可以增加。
[0013] 在从导光板入射的光的传播方向上，所述多个子光栅单元的宽度可以增加。
[0014] 所述多个光栅单元分别与多种颜色光束相应，并且所述多个子光栅单元的面积的尺寸可以分别在所述多种颜色光束的传播方向上增加。
[0015] 所述多个分区中距导光板的入射表面第一距离的分区中的所述多个光栅单元的高度可以大于所述多个分区中距导光板的入射表面第二距离的另外分区中的所述多个光栅单元的高度，第二距离大于第一距离。
[0016] 所述多个光栅单元可以与多种颜色光束分别相应，并且分别在所述多种颜色光束的传播方向上，所述多个光栅单元的面积的尺寸可以增加。
[0017] 所述多个分区中距导光板的入射表面第一距离的第一分区中的所述多个光栅单元的第一占空比可以被调整，从而相比于通过所述多个分区中距导光板的入射表面第二距离的第二分区中的所述多个光栅单元的第二占空比获得的光输出效率，具有更大的光输出效率，第一距离大于第二距离。第一占空比可以相应于所述多个分区中的第一分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值，第二占空比可以相应于所述多个分区中的第二分区中的所述多个光栅单元的凸脊宽度与节距的比值。
[0018] 所述多个光栅单元中的每个的折射率、高度、节距和占空比中的至少一种彼此不同。
[0019] 根据入射光的方向和所述多个分区的数目，所述多个光栅单元可以具有不同的面积尺寸。
[0020] 根据另一实施方式的一方面，提供一种指向性背光单元，包括：导光板，其包括分别接收从光源发射的颜色光束的多个入射表面并且引导从光源发射的颜色光束；以及包括多个分区的衍射装置，所述多个分区中的每个包括被配置为调整射出导光板的光的方向的多个光栅单元，其中所述多个光栅单元中的每个包括分别与颜色光束相应的子光栅单元，并且与颜色光束中的一颜色光束相应的所述多个子光栅单元的面积在该颜色光束的传播方向上可以变化。
[0021] 根据另一实施方式的一方面，提供一种3D图像显示装置，其包括：光源；导光板，其包括接收从光源发射的光的入射表面并且引导从光源发射的光；包含多个分区的衍射装置，所述多个分区中的每个包含被配置为调整射出导光板的光的方向的光栅图案组；以及显示面板，其被配置为基于从衍射装置输出的光产生图像，其中光栅图案组可以包括多个光栅单元，并且所述多个光栅单元包括取决于波段并且具有不同面积的多个子光栅单元。
[0022] 根据另一实施方式的一方面，提供一种指向性背光单元，其包括：至少一个光源，其被配置为发射在第一传播方向上的第一光、在第二传播方向上的第二光和在第三传播方向上的第三光；多个第一光栅单元，所述多个第一光栅单元与第一光的波段相应并且被布置为使在第一传播方向上所述多个第一光栅单元的面积的尺寸增加；多个第二光栅单元，所述多个第二光栅单元与第二光的波段相应并且被布置为使在第二传播方向上所述多个第二光栅单元的面积的尺寸增加；多个第三光栅单元，所述多个第三光栅单元与第三光的波段相应并且被布置为使在第三传播方向上所述多个第三光栅单元的面积的尺寸增加；以及多个分区，所述多个分区被布置为矩阵形式，所述多个分区中的每个包含所述多个第一光栅单元中的一个、所述多个第二光栅单元中的一个和所述多个第三光栅单元中的一个。
[0023] 所述多个第一光栅单元可以被布置为使在第一传播方向上所述多个第一光栅单元的凸脊的高度增加。
[0024] 所述多个第一光栅单元可以被布置为使在第一传播方向上所述多个第一光栅单元的凸脊的宽度增加。
[0026] 通过参考附图描述某些示例性实施方式，以上和/或其它方面将更加明显，其中：
[0027] 图1是概要示出根据一示例性实施方式的指向性背光单元的视图；
[0028] 图2A、2B和2C是示出根据示例性实施方式的具有不同光源布置的指向性背光单元的俯视图；
[0029] 图3是示出根据一示例性实施方式的指向性背光单元的衍射装置的视图；
[0030] 图4是示出根据一示例性实施方式的图3中描绘的衍射装置的分区(section)中的光栅单元的示意图；
[0031] 图5是示出根据一示例性实施方式的图4中描绘的衍射装置的第一分区中包括的光栅单元的视图；
[0032] 图6是示出根据一示例性实施方式的当指向性背光单元的衍射装置包括九个分区时每个分区中的子光栅单元的面积比的视图；
[0033] 图7是示出子光栅单元的面积比的一示例的视图；
[0034] 图8是示出根据一示例性实施方式的改变指向性背光单元的衍射装置的光栅的高度的一示例的视图；
[0035] 图9是示出根据一示例性实施方式的改变指向性背光单元的衍射装置的光栅的折射率的一示例的视图；
[0036] 图10是示出根据一示例性实施方式的改变指向性背光单元的衍射装置的光栅的凸脊(land)的宽度的一示例的视图；
[0037] 图11是示出根据比较示例的包括衍射装置的背光单元中相对于全反射次数的红色光的全反射率的曲线图，所述衍射装置每个由单一光栅图案组构成；
[0038] 图12是示出根据比较示例的包括衍射装置的背光单元中相对于全反射次数的红色光输出效率的曲线图，所述衍射装置每个由单一光栅图案组构成；
[0039] 图13是示出根据比较示例的包括衍射装置的背光单元中相对于全反射次数的绿色光的全反射率的曲线图，所述衍射装置每个由单一光栅图案组构成；
[0040] 图14是示出根据比较示例的包括衍射装置的背光单元中相对于全反射次数的绿色光输出效率的曲线图，所述衍射装置每个由单一光栅图案组构成；
[0041] 图15是示出根据比较示例的包括衍射装置的背光单元中相对于全反射次数的蓝色光的全反射率的曲线图，所述衍射装置每个由单一光栅图案组构成；
[0042] 图16是示出根据比较示例的包括衍射装置的背光单元中相对于全反射次数的蓝色光输出效率的曲线图，衍射装置每个由单一光栅图案组构成；
[0043] 图17是示出示例性实施方式的背光单元中相对于全反射次数的红色光输出效率的曲线图；
[0044] 图18是示出示例性实施方式的背光单元中相对于全反射次数的绿色光输出效率的曲线图；
[0045] 图19是示出示例性实施方式的背光单元中相对于全反射次数的蓝色光输出效率的曲线图；
[0046] 图20是示出根据一示例性实施方式的背光单元的衍射装置的二十五个分区的每个中的子光栅单元的面积比的视图；
[0047] 图21是示出根据一示例性实施方式的，在图20中描绘的衍射装置的所述分区的第三列中的子光栅单元的面积的视图；
[0048] 图22是示出根据示例性实施方式的每个包括二十五个分区的背光单元中相对于全反射次数的绿色光输出效率的曲线图；
[0049] 图23是概要示出根据一示例性实施方式的包括指向性背光单元的三维(3D)图像显示装置的视图；
[0050] 图24是概要示出根据另一示例性实施方式的包括指向性背光单元的3D图像显示装置的视图；以及
[0051] 图25是示出图23中描绘的3D图像显示装置还包括滤色器的一示例的视图。
具体实施方式
[0052] 以下参考附图更详细地描述示例性实施方式。
[0053] 在以下描述中，即使在不同图中，相同附图标记也被用于相同元件。描述中限定的事物，诸如详细构造和元件，被提供以帮助对示例性实施方式的全面理解。然而，很明显，没有这些具体限定的事物，示例性实施方式也能被实践。此外，由于公知功能或构造将以不必要的细节使描述变得模糊，所以公知功能或构造不被详细描述。
[0054] 当在此处使用时，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或更多个的任意及所有组合。诸如“……中的至少一个”的表述，当位于一列元素之后时，修饰整列元素，而不修饰列中的个别元素。
[0055] 在下文中，背光单元和包括该背光单元的三维(3D)图像显示装置将根据实施方式参考附图被描述。
[0056] 在图中，相同附图标记指代相同元件，并且为了图示的清晰，每个元件的尺寸可以被夸大。将理解，尽管术语“第一”、“第二”等在这里可以被用来描述各种部件，但是这些部件不应被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一元件区分开。
[0057] 当在此处使用时，单数形式“一”和“该”也打算包括复数形式，除非上下文清楚地另行指示。还将理解，这里使用的术语“包含”和/或“包括”指明所陈述的特征或元件的存在，但是不排除一个或更多其它特征或元件的存在或添加。
[0058] 在本公开中，诸如单元或模块的术语被用来指代具有至少一种功能或执行至少一种操作和以硬件、软件或者硬件和软件的组合实现的单元。此外，诸如“A被设置在B上”的表述可以被解释为意思是A以接触或非接触的方式被设置至B。
[0059] 图1是概要示出根据一示例性实施方式的指向性背光单元BLU的视图。背光单元BLU可以包括发射光的光源S、引导从光源S发射的光的导光板LGP、布置在导光板LGP上的衍射装置D。
[0060] 例如，光源S可以沿导光板LGP的至少一个侧面布置。例如，光源S可以发射具有至少一个波段的光。例如，光源S可以包括发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。多个LED或LD可以沿导光板LGP的至少一个侧面布置。导光板LGP可以在反射来自光源S的光的同时引导所述光并且可以通过导光板LGP的上面输出所述光。导光板LGP可以包括：至少一个接收从光源S发射的光的入射表面11；以及在导光板LGP中传播的光经过其输出的射出表面13。
[0061] 图2A到2C是示出其中光源S被不同地布置的指向性背光单元BLU的俯视图。参考图2A，例如，光源S可以包括发射具有第一波段的光的第一光源S1、发射具有第二波段的光的第二光源S2和发射具有第三波段的光的第三光源S3。例如，第一光源S1可以发射红色光，第二光源S2可以发射蓝色光，以及第三光源S3可以发射绿色光。例如，导光板LGP可以具有长方体形状。第一光源S1可以沿导光板LGP的第一侧面布置，第二光源S2可以沿导光板LGP的第二侧面布置，第三光源S3可以沿导光板LGP的第三侧面布置。导光板LGP可以包括接收从第一光源S1发射的光的第一入射表面11a，接收从第二光源S2发射的光的第二入射表面
11b，以及接收从第三光源S3发射的光的第三入射表面11c。然而，第一到第三光源S1到S3的布置不限于此。也就是，第一到第三光源S1到S3可以按不同于图2A中示出的布置的方式布置。例如，第一到第三光源S1到S3可以沿导光板LGP的侧面交替布置。
11b，以及接收从第三光源S3发射的光的第三入射表面11c。然而，第一到第三光源S1到S3的布置不限于此。也就是，第一到第三光源S1到S3可以按不同于图2A中示出的布置的方式布置。例如，第一到第三光源S1到S3可以沿导光板LGP的侧面交替布置。
[0062] 在图2A中示出的示例中，光源S包括沿导光板LGP的三面布置的第一到第三光源S1到S3。此外，导光板LGP包括接收从第一光源S1发射的光的第一入射表面11a，接收从第二光源S2发射的光的第二入射表面11b，以及接收从第三光源S3发射的光的第三入射表面11c。
[0063] 参考图2B中示出的一示例，第一到第四光源S1到S4分别沿导光板LGP的四个面布置。例如，第一光源S1可以发射红色光，第二光源S2可以发射蓝色光，第三光源S3可以发射绿色光。第四光源S4可以发射具有与从第一到第三光源S1到S3发射的光的波长不同的波长的光。或者，第四光源S4 可以发射具有红色、蓝色、绿色中的一种的光来为三种颜色中的所述一种增加光的量。例如，第四光源S4可以发射红色光。按这种方式，由于相比于其它光源具有较低光学效率的光源的数量增加，所以光的量可以被增加。导光板LGP可以包括接收从第一光源S1发射的光的第一入射表面11a，接收从第二光源S2发射的光的第二入射表面11b，接收从第三光源S3发射的光的第三入射表面11c，以及接收从第四光源S4发射的光的第四入射表面11d。
[0064] 参考图2C，第一光源S1可以沿导光板LGP的第一侧面布置，第二光源S2可以沿导光板LGP的第二侧面布置，第三光源S3可以沿导光板LGP的第三侧面布置，第五光源S5和第六光源S6可以沿导光板LGP的第四侧面布置。例如，第一光源S1可以发射第一光L1，第二光源S2可以发射第二光L2，以及第三光源S3可以发射第三光L3。第一光L1和第二光L2可以以倾斜角倾斜地入射在导光板LGP上，并且第三光L3可以在垂直于导光板LGP的方向上垂直地入射在导光板LGP上。例如，从第一光源S1发射的第一光L1可以以与从第五光源S5发射的第一光L1入射在导光板LGP上的角度相同的角度入射在导光板LGP上。例如，从第二光源S2发射的第二光L2可以以与从第六光源S6发射的第二光L2入射在导光板LGP上的角度相同的角度入射在导光板LGP上。尽管第一光源S1和第五光源S5被示为彼此隔开，但是第一光源S1和第五光源S5可以与朝相同方向发射相同波长范围内的光的单个光源相应。同样地，第二光源S2和第六光源S6可以与朝相同方向发射相同波长范围内的光的另一单个光源相应。由于第一光源S1和第五光源S5如以上描述那样沿导光板LGP的不同侧面布置，第一光L1的量可以增加。此外，由于第二光源S2和第六光源S6沿导光板LGP的不同侧面布置，第二光L2的量可以增加。除以上描述的示例外，光源的数量和布置可以被各种各样地调整或改变。
[0065] 衍射装置D可以包括光栅G。衍射装置D可以根据光至导光板LGP的入射的角度和光的波长中的至少一种调整光的射出方向。例如，光到导光板LGP的入射的角度可以与光射出导光板LGP的光的射出方向相应。此外，衍射装置D可以相对于光的波长具有选择性。换言之，衍射装置D可以包括与具有特定波段的光相互作用的光栅图案。
[0066] 例如，衍射装置D可以包括与从导光板LGP入射在衍射装置D上的光的方向和光的波长中的至少一种相应的多个光栅图案组。特定波长的光可以与衍射装置D的光栅G相互作用，并且光可以根据诸如光栅G的节距、光栅G的排列方向、光栅G的折射率、光栅G的凸脊的宽度或者光栅G的相对于光的传播方向的角度的因素的组合沿特定方向离开衍射装置D。
[0067] 图3是示出根据一示例性实施方式的衍射装置D的光栅图案组的示意图。衍射装置D可以包括多个分区SE。所述分区SE可以包括不同的光栅图案组。这里，分区SE可以指物理上分开的区域。或者，分区SE可以是根据光栅图案组区别开的区域。例如，光可以根据衍射装置D的光栅图案组沿不同方向射出衍射装置D。沿不同方向射出的光可以提供不同视图，因此3D图像可以被实现。在这里，术语“视图”可以指提供到观察者的一只眼的图像。然而，本实施方式不限于此。例如，实现两个或更多视图的图像可以被提供到观察者的一只眼。衍射装置D可以控制光的射出方向。当不同视图根据光的射出方向被提供给观察者时，观察者可以感知3D图像。例如，根据光栅图案组，诸如36个视图，48个视图或96个视图的多个视图可以被提供。
[0068] 例如，参考图3，衍射装置D可以包括第一到第九分区SE1、SE2、SE3、SE4、SE5、SE6、SE7、SE8和SE9。这里，分区SE可以是包括不同的光栅图案组的区域。在另外的示例中，衍射装置D可以包括九个分区SE、十六个分区SE或者二十五个分区SE。此外，衍射装置D可以包括其它数量的分区SE。
[0069] 在图3示出的示例中，不同的光栅图案组被包括在第一到第九分区SE1、SE2、SE3、SE4、SE5、SE6、SE7、SE8和SE9中。光栅图案组中的每个可以包括多个光栅单元，并且在不同分区SE中光栅单元可以不同。光栅单元可以是光栅图案组的最小单元。例如，光栅单元可以包括与3D图像显示装置的像素对应的光栅图案。例如，第一分区SE1可以包括第一光栅单元GU1，第二分区SE2可以包括第二光栅单元GU2，第三分区SE3可以包括第三光栅单元GU3，第四分区SE4可以包括第四光栅单元GU4，第五分区SE5可以包括第五光栅单元GU5，第六分区SE6可以包括第六光栅单元GU6，第七分区SE7可以包括第七光栅单元GU7，第八分区SE8可以包括第八光栅单元GU8，第九分区SE9可以包括第九光栅单元GU9。
[0070] 图4示出第一到第九光栅单元GU1、GU2、GU3、GU4、GU5、GU6、GU7、GU8和GU9的示例结构。例如，光栅单元中的每个可以包括子光栅单元。例如，子光栅单元可以包括与3D图像显示装置的子像素对应的光栅图案。例如，子光栅单元可以包括取决于光的波段的光栅图案。例如，子光栅单元可以包括衍射第一波长光(例如具有红色波段的光)的第一子光栅单元，衍射第二波长光(例如具有蓝色波段的光)的第二子光栅单元，以及衍射第三波长光(例如具有绿色波段的光)的第三子光栅单元。然而，本实施方式不限于此。也就是，与各种各样波段相应的子光栅单元可以被提供。在本示例性实施方式中，子光栅单元可以具有不同的面积尺寸。例如，在不同的分区SE中，光栅单元的子光栅单元可以具有不同的面积比。
[0071] 参考图4，第一光栅单元GU1可以包括第一第一子光栅单元GU11、第一第二子光栅单元GU12、以及第一第三子光栅单元GU13。第二光栅单元GU2可以包括第二第一子光栅单元GU21、第二第二子光栅单元GU22、以及第二第三子光栅单元GU23。第三光栅单元GU3可以包括第三第一子光栅单元GU31、第三第二子光栅单元GU32、以及第三第三子光栅单元GU33。第四光栅单元GU4可以包括第四第一子光栅单元GU41、第四第二子光栅单元GU42、以及第四第三子光栅单元GU43。第五光栅单元GU5可以包括第五第一子光栅单元GU51、第五第二子光栅单元GU52、以及第五第三子光栅单元GU53。第六光栅单元GU6可以包括第六第一子光栅单元GU61、第六第二子光栅单元GU62、以及第六第三子光栅单元GU63。第七光栅单元GU7可以包括第七第一子光栅单元GU71、第七第二子光栅单元GU72、以及第七第三子光栅单元GU73。第八光栅单元GU8可以包括第八第一子光栅单元GU81、第八第二子光栅单元GU82、以及第八第三子光栅单元GU83。第九光栅单元GU9可以包括第九第一子光栅单元GU91、第九第二子光栅单元GU92、以及第九第三子光栅单元GU93。
[0072] 例如，第一到第九光栅单元GU1到GU9可以具有不同的子光栅单元面积比。在这种情况下，所有第一到第九光栅单元GU1到GU9可以具有不同的子光栅单元面积比，或者第一到第九光栅单元GU1到GU9中的一些可以具有相同的子光栅单元面积比。子光栅单元面积比可以被设置使得相对靠近导光板LGP的入射表面的分区SE中的光的输出量可以相对于相对远离导光板LGP的入射表面的分区SE中的光的输出量被调整。通过如以上描述地调整光的输出量，在导光板LGP的整个光射出表面上光的均匀度可以被改善。
[0073] 光的输出量可以通过改变每个分区SE的光输出效率被调整。例如，每个分区的光输出效率可以通过改变子光栅单元的面积被调整。除此之外，光输出效率可以通过改变光栅的节距、高度、凸脊宽度和折射率中的至少一种被调整。
[0074] 根据一示例性实施方式，指向性背光单元的光学均匀度可以通过改变每个分区SE中的子光栅单元的面积被改善。
[0075] 例如，每个光栅单元可以包括多个子光栅单元。例如，光栅单元可以包括与显示面板的像素对应的光栅图案。像素可以是控制光的透射率的单元。子光栅单元可以包括与显示面板的子像素对应的光栅图案。子像素可以是控制光的透射率和波长选择性的单元。例如，子像素可以是滤色器的波长选择单元。
[0076] 在图4中，为了图示的清晰，一个光栅单元以放大的比例被示出在衍射装置的每个分区SE中。每个分区SE中的光栅图案组可以包括相应的光栅单元。此外，光栅单元中的每个可以包括多个子光栅单元。例如，光栅单元中的每个可以包括三个子光栅单元。然而，子光栅单元的数量不限于此。也就是，子光栅单元的数量可以被改变。
[0077] 第一分区SE1的光栅图案组可以包括第一光栅单元GU1。例如，第一光栅单元GU1可以包括第一第一子光栅单元GU11、第一第二子光栅单元GU12、以及第一第三子光栅单元GU13。第二分区SE2的光栅图案组可以包括第二光栅单元GU2。例如，第二光栅单元GU 2可以包括第二第一子光栅单元GU21、第二第二子光栅单元GU22、以及第二第三子光栅单元GU23。第三分区SE3的光栅图案组可以包括第三光栅单元GU3。例如，第三光栅单元GU 3可以包括第三第一子光栅单元GU31、第三第二子光栅单元GU32、以及第三第三子光栅单元GU33。第四分区SE4的光栅图案组可以包括第四光栅单元GU4。例如，第四光栅单元GU4可以包括第四第一子光栅单元GU41、第四第二子光栅单元GU42、以及第四第三子光栅单元GU43。
[0078] 第五分区SE5的光栅图案组可以包括第五光栅单元GU5。例如，第五光栅单元GU 5可以包括第五第一子光栅单元GU51、第五第二子光栅单元GU52、以及第五第三子光栅单元GU53。第六分区SE6的光栅图案组可以包括第六光栅单元GU6。例如，第六光栅单元GU 6可以包括第六第一子光栅单元GU61、第六第二子光栅单元GU62、以及第六第三子光栅单元GU63。第七分区SE7的光栅图案组可以包括第七光栅单元GU7。例如，第七光栅单元GU 7可以包括第七第一子光栅单元GU71、第七第二子光栅单元GU72、以及第七第三子光栅单元GU73。第八分区SE8的光栅图案组可以包括第八光栅单元GU8。例如，第八光栅单元GU8可以包括第八第一子光栅单元GU81、第八第二子光栅单元GU82、以及第八第三子光栅单元GU83。第九分区SE9的光栅图案组可以包括第九光栅单元GU9。例如，第九光栅单元GU 9可以包括第九第一子光栅单元GU91、第九第二子光栅单元GU92、以及第九第三子光栅单元GU93。
[0079] 如图4所示，光栅单元的子光栅单元可以具有不同的面积尺寸。在另一示例性实施方式中，在不同分区中光栅单元的子光栅单元可以具有不同的面积比。
[0080] 在另一示例性实施方式中，在第一波长光的传播方向上，光栅单元的与第一波长光相应的第一子光栅单元可以具有不同的面积尺寸。此外，在第二波长光的传播方向上，光栅单元的与第二波长光相应的第二子光栅单元可以具有不同的面积尺寸。此外，在第三波长光的传播方向上，光栅单元的与第三波长光相应的第三子光栅单元可以具有不同的面积尺寸。这将在后面被进一步描述。
[0081] 图5是示出第一光栅单元GU1的详细视图。第一光栅单元GU1可以包括分别与第一第一子光栅单元GU11、第一第二子光栅单元GU12、以及第一第三子光栅单元GU13相应的光栅图案。例如，在不同子光栅单元中，光栅图案可以具有不同布置。第一第一子光栅单元GU11、第一第二子光栅单元GU12、以及第一第三子光栅单元GU13可以具有不同的面积尺寸。如此，不同分区SE中包括的第二到第九光栅单元GU2到GU9的子光栅单元可以具有不同的面积尺寸。此外，在不同分区SE中，子光栅单元可以具有不同面积比。分区SE的子光栅单元的面积比可以被设置，使得相对靠近导光板LGP的相应入射表面(或相应光源)的分区SE中的光的输出量可以相对于相对远离导光板LGP的相应入射表面(或相应光源)的分区SE中的光的输出量被调整。
[0082] 例如，参考图4，光栅单元的第一子光栅单元可以相应于第一光源S1，光栅单元的第二子光栅单元可以相应于第二光源S2，并且光栅单元的第三子光栅单元可以相应于第三光源S3。
[0083] 如果从第一光源S1发射的第一光L1在如图4所示的斜向上的方向上入射在导光板LGP上，则在第一光L1的传播方向上，即在远离第一光L1的入射表面的方向上(或者在远离第一光源S1的方向上)，分区SE的与第一光源S1相应的第一子光栅单元的面积可以增加。例如，在第一光L1的传播方向上，第七第一子光栅单元GU71、第五第一子光栅单元GU51、以及第三第一子光栅单元GU31的面积可以逐渐增加。此外，在第一光L1的传播方向上，第四第一子光栅单元GU41和第二第一子光栅单元GU21的面积可以增加。
[0084] 如果从第二光源S2发射的第二光L2在斜向上的方向上入射在导光板LGP上，则在第二光L2的传播方向上，即在远离第二光L2的入射表面的方向上(或在远离第二光源S2的方向上)，分区SE的与第二光源S2相应的第二子光栅单元的面积可以增加。例如，在第二光L2的传播方向上，第九第二子光栅单元GU92、第五第二子光栅单元GU52、以及第一第二子光栅单元GU12的面积可以逐渐增加。此外，在第二光L2的传播方向上，第六第二子光栅单元GU62和第二第二子光栅单元GU22的面积可以增加。
[0085] 如果从第三光源S3发射的第三光L3入射在导光板LGP上，则在第三光L3的传播方向上，即在远离第三光L3的入射表面的方向上(或者在远离第三光源S3的方向上)，分区SE的与第三光源S3相应的第三子光栅单元的面积可以增加。例如，第三光L3可以在垂直于导光板LGP的方向上入射在导光板LGP上。在第三光L3的传播方向上，第二第三子光栅单元GU23、第五第三子光栅单元GU53、以及第八第三子光栅单元GU83的面积可以逐渐增加。如果光如以上描述地在垂直于导光板LGP的方向上入射，则光的传播方向可以大致与分区SE的列平行。因此，第一第三子光栅单元GU13、第四第三子光栅单元GU43、第七第三子光栅单元GU73的面积比可以等于第二第三子光栅单元GU23、第五第三子光栅单元GU53、以及第八第三子光栅单元GU83的面积比。
[0086] 图6示出一示例，所述示例示出在第一光L1、第二光L2和第三光L3的传播方向上分区SE的子光栅单元的面积比如何被设置。例如，第一光L1可以是红色光R，第二光L2可以是蓝色光B，以及第三光L3可以是绿色光G。例如，在第一分区SE1中，与红色光R、绿色光G和蓝色光B相应的子光栅单元的面积比可以是50:30:100。在第二分区SE2中，与红色光R、绿色光G和蓝色光B相应的子光栅单元的面积比可以是100:30:100。以这种方式，在其它分区SE中，子光栅单元可以具有不同的面积比。以上，每个分区中的子光栅单元的面积比被描述。
[0087] 在另一示例性实施方式中，分区SE的与特定光相应的子光栅单元在所述特定光的传播方向上可以具有不同的面积尺寸。例如，分区SE的子光栅单元的面积在与所述子光栅单元相应的光的传播方向上可以逐渐增加。分区SE的与第一光L1相应的子光栅单元的面积在第一光L1的传播方向上可以逐渐增加。参考图6，分区SE的与第一光L1相应的子光栅单元的面积可以由R表示，分区SE的与第二光L2相应的子光栅单元的面积可以由B表示，以及分区SE的与第三光L3相应的子光栅单元的面积可以由G表示。例如，在第一光L1的传播方向上，第四分区SE4的第一子光栅单元的面积R可以是50，以及第二分区SE2的第一子光栅单元的面积R可以是100。这里，面积值可以是相对值。在第二光L2的传播方向上，第六分区SE6的第二子光栅单元的面积B可以是50，以及第二分区SE2的第二子光栅单元的面积B可以是100。在第三光L3的传播方向上，第二分区SE2的第三子光栅单元的面积G可以是30，第五分区SE5的第三子光栅单元的面积G可以是50，以及第八分区SE8的第三子光栅单元的面积G可以是100。
[0088] 以这种方式，子光栅单元的面积尺寸在与子光栅单元相应的光的传播方向上可以逐渐增加。在这种情况下，子光栅单元的面积比可以被不同地调整以改善光学均匀度。
[0089] 参考图7，例如，每个子光栅单元的面积可以通过改变子光栅单元的宽度W和长度LE中的至少一个被调整。这里，当用户观看包括示例性实施方式的指向性背光单元的3D图像显示装置时，宽度W可以与水平方向平行并且长度LE可以与垂直方向平行。参考图7示出的示例，第一到第三子光栅单元具有相同的宽度W，但是有不同的长度LE。例如，第一到第三子光栅单元可以分别具有长度LE、0.5LE和0.3LE，从而具有100:50:30的面积比。在另一示例中，第一到第三子光栅单元可以分别具有长度0.4LE、0.2LE和LE，从而具有40:20:100的面积比。子光栅单元的面积比可以根据诸如衍射装置D的分区SE的数量、光的入射的角度或者光的波长的因素被不同地调整。
[0090] 为调整子光栅单元的面积比，子光栅单元的宽度和长度两者都可以被改变。替代地，或者子光栅单元的宽度或者子光栅单元的长度可以被改变以调整子光栅单元的面积比。
[0091] 如以上描述地，在示例性实施方式的指向性背光单元中，在衍射装置D的不同分区SE中子光栅单元可以具有不同面积比。分区SE的子光栅单元的面积比可以被调整以改善从衍射装置D输出的光的均匀度。在另一示例性实施方式中，子光栅单元的面积可以在与子光栅单元相应的光的传播方向上被改变。也就是，在每个分区SE中，与不同种类的光相应的子光栅单元可以具有不同的面积尺寸，或者子光栅单元的面积在不同种类的光的传播方向上可以被改变。按这种方式，光的均匀度可以通过相对于相对远离光的入射表面的分区SE的光输出效率调整相对靠近光的入射表面的分区SE的光输出效率被改善。光源可以根据波段被布置在不同位置，并且与波段相应的子光栅单元沿所述波段的光路径可以具有不同的面积尺寸。
[0092] 此外，例如，每个分区SE的光输出效率可以通过改变子光栅单元的面积以及光栅的高度、节距、凸脊的宽度和折射率中的至少一种被调整。
[0093] 图8是示出改变光栅G的高度的一示例的剖视图。光栅G的高度可以被改变以调整光输出效率。在不同分区SE中光栅单元的光栅G可以具有不同的高度h。替代地，光栅G可以仅在一些分区SE中为不同高度h。如果光栅G的高度h增加，则光栅G的光输出效率可以增加。例如，相对靠近光源的分区SE的光栅G可以具有第一高度h1，相对远离光源的分区SE的光栅G可以具有第二高度h2，并且第一高度h1可以小于第二高度h2。或者，通过考虑到光栅G的光输出效率，光栅G可以被设为具有第一和第二高度h1和h2中的一种。
[0094] 图9是示出改变光栅G的折射率的一示例的剖视图。例如，光栅G可以具有第一折射率n1，1.46。或者，光栅G可以具有第二折射率n2，1.53。如果光栅G的折射率增加，则光栅G的输出效率可以增加。例如，相比于当光栅G的折射率是1.46时，当光栅G的折射率是1.53时光栅G的光输出效率可以更大。光输出效率可以通过改变衍射装置的分区SE的光栅G的折射率被调整。替代地，一些分区的光栅G的折射率可以被设为彼此不同。例如，相对靠近光源的分区SE的光栅G可以具有第一折射率n1，相对远离光源的分区SE的光栅G可以具有第二折射率n2，并且第一折射率n1可以小于第二折射率n2。替代地，通过考虑到光栅G的光输出效率，光栅G可以被设为具有第一和第二折射率n1和n2中的一种。
[0095] 图10示出改变光栅G的凸脊的宽度的一示例，其中三种宽度T1、T2和T3被示意性示出。光栅G可以包括凹槽GR和凸脊LD。术语“占空比”可以指光栅G的凸脊LD的宽度与节距T的比值。一般地，0.5的占空比可以导致最大光输出效率，并且小于或大于0.5的占空比可以导致相对低的光输出效率。因此，相对远离导光板的入射表面的分区SE的占空比可以相对于相对靠近导光板的入射表面的分区SE的占空比被调整，使得相对远离导光板的入射表面的分区SE的光栅可以具有相对高的光输出效率。替代地，光栅G的光输出效率可以通过改变光栅G的节距被调整。
[0096] 然后，将根据一示例性实施方式描述指向性背光单元的操作。
[0097] 图11是示出根据比较示例的包括衍射装置的背光单元中相对于全反射次数的红色光的全反射率的曲线图，所述衍射装置每个由单一光栅图案组构成。术语“单一光栅图案组”可以指由具有相同面积的子光栅单元构成的光栅图案组。
[0098] 图11是示出比较示例中相对于全反射次数的全反射率的曲线图。在图11中，A指的是具有100nm的光栅高度和1.46的光栅折射率的单一光栅图案组，B指的是具有120nm的光栅高度和1.46的光栅折射率的单一光栅图案组，C指的是具有100nm的光栅高度和1.53的光栅折射率的单一光栅图案组，D指的是具有120nm的光栅高度和1.53的光栅折射率的单一光栅图案组。全反射次数指的是光在导光板中传播的同时被全反射的次数，并且随全反射次数的增加，距光源的距离可以增加(或者距导光板的入射表面的距离可以增加)。
[0099] 全反射率随全反射次数增加而以指数方式减小。图12是示出对于情形A、B、C和D的相对于全反射次数的红色光输出效率的曲线图。红色光输出效率随全反射次数增加而减小。
[0100] 图13是示出对于情形A、B、C和D的相对于全反射次数的绿色光的全反射率的曲线图。全反射率随全反射次数增加而以指数方式减小。图14是示出对于情形A、B、C和D的相对于全反射次数的绿色光输出效率的曲线图。绿色光输出效率随全反射次数增加而减小。
[0101] 图15是示出对于情形A、B、C和D的相对于全反射次数的蓝色光的全反射率的曲线图。全反射率随全反射次数增加而以指数方式减小。图16是示出对于情形A、B、C和D的相对于全反射次数的蓝色光输出效率的曲线图。蓝色光输出效率随全反射次数增加而减小。
[0102] 参见曲线图，红色光、绿色光和蓝色光的输出效率随全反射次数增加而减小。这可以意味着导光板的相对远离光入射表面的区域的光输出效率小于导光板的相对靠近光入射表面的区域的光输出效率。
[0103] 图17是示出根据示例性实施方式的指向性背光单元中相对于全反射次数的红色光输出效率的曲线图。示例性实施方式的指向性背光单元中的每个可以包括九个分区。在图17示出的曲线图中，AA指的是具有九个分区中的图6所示的面积比、100nm的光栅高度和1.46的光栅折射率的多个光栅图案组；BB指的是具有九个分区中的图6示出的面积比、
125nm的光栅高度和1.46的光栅折射率的多个光栅图案组；CC指的是具有九个分区中的图6示出的面积比、100nm的光栅高度和1.53的光栅折射率的多个光栅图案组；以及DD指的是具有九个分区中的图6示出的面积比、125nm的光栅高度和1.53的光栅折射率的多个光栅图案组。参考图17，当与比较示例中使用单一光栅图案组的情形A相比时，在情形AA、BB、CC和DD中，红色光的输出量不随全反射次数增加而以指数方式减小。也就是，红色光的输出量反复减小和增加，并且从整体来看红色光输出效率相对均匀。
125nm的光栅高度和1.46的光栅折射率的多个光栅图案组；CC指的是具有九个分区中的图6示出的面积比、100nm的光栅高度和1.53的光栅折射率的多个光栅图案组；以及DD指的是具有九个分区中的图6示出的面积比、125nm的光栅高度和1.53的光栅折射率的多个光栅图案组。参考图17，当与比较示例中使用单一光栅图案组的情形A相比时，在情形AA、BB、CC和DD中，红色光的输出量不随全反射次数增加而以指数方式减小。也就是，红色光的输出量反复减小和增加，并且从整体来看红色光输出效率相对均匀。
[0104] 图18是示出根据示例性实施方式的相对于全反射次数的绿色光输出效率的曲线图。也就是，图18示出情形AA、BB、CC和DD中，相对于全反射次数的绿色光输出效率。绿色光的输出量不随全反射次数以指数方式减小。也就是，绿色光的输出量反复减小和增加，并且从整体来看绿色光输出效率相对均匀。
[0105] 图19是示出根据示例性实施方式的相对于全反射次数的蓝色光输出效率的曲线图。也就是，图19示出在情形AA、BB、CC和DD中，相对于全反射次数的蓝色光输出效率。蓝色光的输出量不随全反射次数以指数方式减小。也就是，蓝色光的输出量反复减小和增加，并且从整体来看蓝色光输出效率相对均匀。
[0106] 以下表1示出单一光栅图案组被使用的比较示例中的光输出效率。
[0107] 表1
[0108]
[0109]
[0110] *LOE：光输出效率
[0111] 例如，与使用具有100nm的光栅高度和1.46的折射率的单一光栅图案组的情形相比，在使用具有110nm的光栅高度和1.46的光栅折射率的单一光栅图案组的情形下，红色光输出效率可以增加约19％。在相同情况下，绿色光输出效率可以增加约16％，并且蓝色光输出效率可以增加约14％。例如，与使用具有100nm的光栅高度的单一光栅图案组的情形相比，在使用具有120nm的光栅高度的单一光栅图案组的情形下红色光输出效率可以增加约38％。在相同情况下，绿色光输出效率可以增加约32％，并且蓝色光输出效率可以增加约
30％。也就是，光栅的高度对光输出效率有影响。
30％。也就是，光栅的高度对光输出效率有影响。
[0112] 例如，与使用具有1.46的光栅折射率的单一光栅图案组的情形相比，在使用具有1.50的光栅折射率的单一光栅图案组的情形下红色光输出效率可以增加约25％。在相同情况下，绿色光输出效率可以增加约25％，并且蓝色光输出效率可以增加约26％。例如，与使用具有1.46的光栅折射率的单一光栅图案组的情形相比，在使用具有1.53的光栅折射率的单一光栅图案组的情形下红色光输出效率可以增加约46％。在相同情况下，绿色光输出效率可以增加约47％，并且蓝色光输出效率可以增加约49％。也就是，光栅的折射率对光输出效率有影响。
[0113] 例如，与使用具有100nm的光栅高度和1.46的折射率的单一光栅图案组的情形相比，在使用具有120nm的光栅高度和1.53的光栅折射率的单一光栅图案组的情况下红色光输出效率可以增加约100％。在相同情况下，绿色光输出效率可以增加约94％，并且蓝色光输出效率可以增加约87％。如果光栅的高度和折射率两者都被调整，则相比于仅调整光栅的高度和折射率中的一种的情形，光输出效率可以增加更多。
[0114] 尽管光输出效率如以上描述地增加，但是导光板的相对靠近光入射表面的区域和导光板的相对远离光入射表面的区域之间的光输出效率差异可以不减小。换言之，尽管光输出效率增加，但是光均匀度可以不增加。
[0115] 以下表2示出对根据比较示例的具有单一光栅图案组的衍射装置和根据示例性实施方式的具有多个光栅图案组的衍射装置执行的光均匀度模拟的结果。表2[0116]
[0117] 单一光栅图案组具有100nm的光栅高度和1.46的光栅折射率，并且单一光栅图案组的子光栅图案具有相同的面积。这里，光均匀度可以是光输出效率的最小值与最大值的比值。单一光栅图案组可以具有对于红色光的约8.53％的光均匀度，对于绿色光的约17.69％的光均匀度，以及对于蓝色光的约9.41％的光均匀度。
[0118] 情形(1)指的是划分为九个分区并且具有图6示出的多个光栅图案组以及100nm的光栅高度和1.46的光栅折射率的衍射装置。在情形(1)中，红色光均匀度是约45.97％，绿色光均匀度是约42.46％，以及蓝色光均匀度是约45.48％。在情形(2)中，光栅高度相比于情形(1)从100nm增加到120nm。在情形(2)中，红色光均匀度是约35.69％，绿色光均匀度是约45.23％，以及蓝色光均匀度是约39.63％。在情形(3)中，光栅折射率相比于情形(1)从1.46增加到1.53。在情形(3)中，红色光均匀度是约31.26％，绿色光均匀度是约38.75％，以及蓝色光均匀度是约30.19％。在情形(4)中，相比于情形(1)，光栅高度从100nm增加到120nm，并且光栅折射率从1.46增加到1.53。在情形(4)中，红色光均匀度是约18.36％，绿色光均匀度是约30.15％，以及蓝色光均匀度是约24.69％。
[0119] 参考表2，相比于比较示例，在情形(1)、(2)、(3)和(4)中光均匀度增加。红色光均匀度和蓝色光均匀度在情形(1)中最大，以及绿色光均匀度在情形(2)中最大。
[0120] 以下表3示出对于使用单一光栅图案组的情况以及情形(1)、(2)、(3)和(4)的光的输出量。
[0121] 表3
[0122] 单一光栅图案组 情形(1) 情形(2) 情形(3) 情形(4)
红色光 38.7 34.2 40.0 39.3 44.2
绿色光 37.9 32.7 39.0 39.5 45.6
蓝色光 42.3 37.6 43.5 43.9 49.7
红色光 38.7 34.2 40.0 39.3 44.2
绿色光 37.9 32.7 39.0 39.5 45.6
蓝色光 42.3 37.6 43.5 43.9 49.7
[0123] 参考表3，光的输出量在情形(4)中最大。
[0124] 考虑到光的输出量和光的均匀度，子光栅单元的面积比、折射率和光栅高度中的至少一种可以被改变。
[0125] 图20是示出根据一示例性实施方式的具有二十五个分区(5×5分区)的指向性背光单元的视图。在图20中，每个分区被表示为SEnm，其中n和m是整数。在每个分区中，作为一示例，与绿色光相应的子光栅单元的面积分数被示出。例如，如图20所示，5×5分区的第三列中的五个分区可以具有与绿色光相应的子光栅单元的面积比，SE13(G):SE23(G):SE33(G):SE43(G):SE53(G)＝0.2:0.3:0.4:0.5:1.0。例如，绿色光可以在垂直于导光板的方向上入射在导光板上。在这种情况下，绿色光可以在与5×5分区的列平行的方向上传播。因此，在这些列中，与绿色光相应的子光栅单元的面积比可以相等。例如，5×5分区的第二列中的五个分区可以具有与绿色光相应的子光栅单元的面积比，SE12(G):SE22(G):SE32(G):SE42(G):SE52(G)＝0.2:0.3:0.4:0.5:1.0。然而，本发明构思不限于此。例如，这些分区的子光栅单元在光的传播方向上可以具有不同的面积比。
[0126] 图21以图解的方式示出一示例，其中5×5分区的第三列中的五个分区具有与绿色光相应的子光栅单元的面积比，SE13(G):SE23(G):SE33(G):SE43(G):SE53(G)＝0.2:0.3:0.4:0.5:1.0。子光栅单元的宽度可以被固定到值W，并且子光栅单元的长度可以被改变以调整子光栅单元的面积。例如，与绿色光相应的五个子光栅单元的长度可以分别被调整为
0.2LE、0.3LE、0.4LE、0.5LE和1.0LE，从而获得0.2:0.3:0.4:0.5:1.0的面积比。或者，子光栅单元的长度可以被固定至相同值，并且子光栅单元的宽度可以被改变从而调整子光栅单元的面积比。或者，子光栅单元的长度和宽度两者都可以被改变从而调整子光栅单元的面积比。
0.2LE、0.3LE、0.4LE、0.5LE和1.0LE，从而获得0.2:0.3:0.4:0.5:1.0的面积比。或者，子光栅单元的长度可以被固定至相同值，并且子光栅单元的宽度可以被改变从而调整子光栅单元的面积比。或者，子光栅单元的长度和宽度两者都可以被改变从而调整子光栅单元的面积比。
[0127] 在以上，与绿色光相应的子光栅单元的面积比被描述。然而，与红色光相应的子光栅单元的面积比可以在红色光的传播方向上被不同地调整，与蓝色光相应的子光栅单元的面积比可以在蓝色光的传播方向上被不同地调整。按这种方式，根据分区的数量，与不同光颜色相应的子光栅单元可以被调整从而具有不同面积比。
[0128] 图22是示出对于5×5分区的情形的绿色光输出效率的曲线图。绿色光输出效率被相对于全反射的次数示出。在单一光栅图案组被使用的情形(A)中，绿色光输出效率以指数方式减小。然而，当与绿色光相应的子光栅单元具有不同的面积尺寸时，绿色光输出效率相对均匀。AA、BB、CC和DD指的是除分区的数量从九变到二十五之外，诸如光栅高度和折射率的因素与参考图17描述的因素相同的情形。
[0129] 如以上所述，在实施方式的指向性背光单元中，在衍射装置的不同分区中每个光栅单元的子光栅单元可以具有不同的面积尺寸。例如，在不同分区中每个光栅单元的子光栅单元可以具有不同面积比。在另一示例中，与特定颜色光相应的子光栅单元在所述特定颜色光的传播方向上可以具有不同的面积尺寸。在此情况下，与特定颜色光相应的子光栅单元的面积在该特定颜色光的传播方向上可以增加。因此，从导光板输出的光的均匀度可以被改善。在大导光板的情况下，相对靠近导光板的光入射表面的区域中的光的输出量可以明显不同于相对远离导光板的光入射表面的区域中的光的输出量。因此，保证大导光板的光学均匀度可以更加困难。在这种情况下，如果衍射装置的子光栅单元具有不同的面积尺寸，则光的均匀度可以被改善。除调整子光栅单元的面积比之外，高度、折射率和占空比中的至少一种也可以被调整以进一步改善光的均匀度。
[0130] 在实施方式中，导光板LGP和衍射装置D可以被分别制造然后被结合。或者，导光板LGP和衍射装置D可以被制造为一个部件。例如，衍射装置D可以通过在导光板LGP的一面形成光栅G被提供。例如，光栅G可以通过纳米压印光刻法被形成。然而，本发明构思不限于此。也就是，光栅G可以通过各种各样的方法形成。
[0131] 图23是概要示出根据一实施方式的3D图像显示装置的视图。3D图像显示装置可以包括光源LS、引导从光源LS发射的光的导光板LGP、设置在导光板LGP上的衍射装置D和显示图像的显示面板DP。光源LS、导光板LGP和衍射装置D与参考图1到22示出的光源、导光板和衍射装置基本相同，因此这里将不给出其详细描述。例如，显示面板DP可以包括液晶显示器。例如，显示面板DP可以包括布置为矩阵形式的多个像素，并且像素中的每个可以包括子像素，所述子像素每个与颜色光相应。例如，3D图像显示装置可以显示二十个视图。这里，术语“视图”可以指提供到观察者的一只眼的图像。然而，本发明构思不限于此。例如，实现两个或更多视图的图像可以被提供到观察者的一只眼。例如，对于显示二十个视图的情况，衍射装置D可以包括每个具有与二十个视图相应的光栅单元的光栅图案组。
[0132] 当从光源LS发射的光在朝向显示面板DP的方向上穿过衍射装置D时，衍射装置D可以根据光至导光板LGP的入射的角度和光的波长中的至少一种调整光的方向，因此3D图像可以被显示。衍射装置D的子光栅单元的面积可以根据衍射装置D的区域改变，从而改善射出衍射装置D的光的均匀度。
[0133] 参考图24，具有弯曲形状的3D图像显示装置可以被制造。例如，具有弯曲形状的导光板LGP、衍射装置D和显示面板DP可以被制造以更自然地显示图像。
[0134] 图25示出相比于图23中示出的3D图像显示装置进一步包括滤色器CF的3D图像显示装置。例如，滤色器CF可以被布置为面向显示面板DP的光输出表面。显示面板DP可以显示灰度，并且滤色器CF可以表达颜色，从而显示3D彩色图像。
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