CN102162600B - 背光模块与立体显示器 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种背光背板及立体显示器。能够对第一眼目标点与第二眼目标点提供指向性背光的背光模块包含导光板、第一光源、第二光源与控制器。导光板于其入光侧具有至少一沟槽，且此沟槽包含第一侧面与第二侧面。第一侧面与第一眼目标点相对。第二侧面与第一侧面相连，且此第二侧面与第二眼目标点相对。第一光源的出光面设置于第一侧面，使得第一光源的出光面与第一眼目标点相对。第二光源的出光面设置于第二侧面，使得第二光源的出光面与第二眼目标点相对。控制器用以交替点亮第一光源与第二光源。

Description

背光模块与立体显示器

技术领域

本发明是有关于一种光学组件，且特别是有关于一种立体显示器。

背景技术

立体显示器的光学原理从发展至今已经超过60年。基本上，立体显示器是利用人类的两眼视差，分别提供给两眼不同的影像而产生立体感。传统的立体显示器大致可以区分为戴眼镜式与裸眼式。戴眼镜式又可细分为偏光眼镜(Polarization Glasses)、红绿眼镜(Anaglyph Glasses)、快门眼镜(Shutter Glasses)与头盔式显示器(Head Mounted Display；HMD)。

然而，不论是哪一种戴眼镜式的立体显示器，使用者在观赏时都必须佩带特殊的眼镜或头盔，这些眼镜或头盔常会阻碍人类的自然视觉。此外，对平常就配戴近视眼镜的使用者而言，使用者不是必须同时配戴两副眼镜，就是必须在观赏前先换戴隐形眼镜，使用上极为不便。因此，近几年来，裸眼式的立体显示器逐渐蓬勃发展起来。

目前裸眼式的立体显示器大致可分为全像式(E-Holographic)、多平面式(Multi-Planar)与空间多任务式(Spatial-Multiplexed)三种。全像式与多平面式由于有数据处理量庞大、显示效果不佳...等问题，因此近来关于立体显示器的研究主要是以空间多任务式为主。

空间多任务式主要是将液晶面板的像素区分为若干个奇数像素与偶数像素的影像对。奇数像素影像提供使用者一眼的影像，偶数像素影像则提供使用者另一眼的影像。这种类型的立体显示器可利用柱状透镜(Lenticular Lens)或视差遮屏(Parallax Barrier)将光线分光，并进而将奇数像素影像与偶数像素影像，分别投影至使用者的双眼。

然而，这种立体显示器的缺点在于柱状透镜或视差遮屏与液晶面板的对位必须十分精准，否则奇数像素影像与偶数像素影像将无法准确地投影至使用者的双眼。此外，由于这种立体显示器将液晶面板的像素区分为影像对，因此相较于平面显示，这种立体显示器的分辨率与亮度都会减半。

发明内容

因此，本发明一目的是在提供一种背光模块，其能够提供指向性的背光，使得安装此背光模块的立体显示器能够以交替显示的方式，分别朝左右眼显示不同的画面，达成立体显示的效果。

根据本发明一实施方式，一种能够对第一眼目标点与第二眼目标点提供指向性背光的背光模块包含导光板、第一光源、第二光源与控制器。导光板于其入光侧具有至少一沟槽，且此沟槽包含第一侧面与第二侧面。第一侧面与第一眼目标点相对。第二侧面与第一侧面相连，且此第二侧面与第二眼目标点相对。第一光源的出光面设置于第一侧面，使得第一光源的出光面与第一眼目标点相对。第二光源的出光面设置于第二侧面，使得第二光源的出光面与第二眼目标点相对。控制器用以交替点亮第一光源与第二光源。

在本发明一或多个实施方式中，上述的第一侧面与导光板的出光侧的法线方向间倾斜第一角度，使得第一侧面面向第一眼目标点，而第二侧面与导光板的出光侧的法线方向间倾斜第二角度，使得第二侧面面向第二眼目标点。

在本发明一或多个实施方式中，上述的第一侧面的向内法线朝向第一眼目标点，而上述的第二侧面的向内法线则朝向第二眼目标点。

在本发明一或多个实施方式中，上述的沟槽为V形沟槽，且第一侧面与第二侧面分别为V形沟槽的两侧。

在本发明一或多个实施方式中，上述的导光板的出光侧与入光侧相对。

在本发明一或多个实施方式中，上述的导光板不具有扩散网点结构于其中。

在本发明一或多个实施方式中，上述的控制器交替点亮的频率超过人眼视觉暂留的频率。

本发明另一目的是在提供一种立体显示器。

根据本发明一实施方式，一种能够分别对第一眼目标点与第二眼目标点提供第一眼影像与第二眼影像的立体显示器包含背光模块、液晶面板与驱动电路。背光模块包含导光板、第一光源、第二光源、控制器与光学膜片。导光板于其入光侧具有至少一沟槽，且此沟槽包含彼此相连的第一侧面与第二侧面。第一光源的出光面设置于第一侧面，用以对一第一眼目标点发光。第二光源的出光面设置于第二侧面，用以对第二眼目标点发光。控制器用以交替点亮第一光源与第二光源。光学膜片位于导光板的出光侧。液晶面板位于背光模块的出光侧。驱动电路用以在第一光源点亮时，对液晶面板写入第一眼影像，并在第二光源点亮时，对液晶面板写入第二眼影像。

在本发明一或多个实施方式中，上述的沟槽为V形沟槽，且第一侧面与第二侧面分别为V形沟槽的两侧。

在本发明一或多个实施方式中，上述的导光板的出光侧与入光侧相对。

在本发明一或多个实施方式中，上述的控制器交替点亮的频率超过人眼视觉暂留的频率。

本发明上述实施方式，与已知的先前技术相较，至少具有以下优点其中之一：

(1)相较于空间多任务式，本发明上述实施方式采用时间多任务式的方式，因此不降低液晶面板的分辨率。

(2)本发明上述实施方式不需要应用柱状透镜或视差遮屏来分光，因此组装时不需要严格的对位。

(3)本发明上述实施方式采直下式架构，因此第一光源与第二光源可均匀地配置，让光线更均匀地传达到液晶面板。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施方式的背光模块的示意图；

图2绘示如何决定第一侧面的倾斜角度；

图3绘示如何决定第二侧面的倾斜角度；

图4绘示图1的导光板的示意图；

图5绘示根据本发明一实施方式的立体显示器的示意图。

【主要组件符号说明】

100：背光模块

110：导光板

111：第一侧面

112：沟槽

113：第二侧面

115：入光侧

117：出光侧

120：第一光源

130：第二光源

140：控制器

150：光学膜片

160：反射片

200：液晶面板

250：驱动电路

260：箭头

270：箭头

300：第一眼目标点

500：第二眼目标点

D：第一眼目标点与第二眼目标点之间的距离

Z：第一眼目标点与第二眼目标点至导光板的出光侧之间的距离

L₁：第一光源的出光面至导光板中心的距离

h₁：第一光源的出光面与导光板的出光侧之间的距离

d₁：第一光源所发出的光线通过导光板的出光侧的点与导光板中心之间的距离

θ₁：第一角度

L₂：第二光源的出光面至导光板中心的距离

h₂：第二光源的出光面与导光板的出光侧之间的距离

d₂：第二光源所发出的光线通过导光板的出光侧的点与导光板中心之间的距离

θ₂：第二角度

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与组件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

图1绘示依照本发明一实施方式的背光模块100的示意图。如图所示，一种背光模块100包含导光板110、第一光源120、第二光源130与控制器140。导光板110于其入光侧115具有至少一沟槽112，且此沟槽112包含彼此相连的第一侧面111与第二侧面113。第一光源120的出光面设置于第一侧面111，用以对第一眼目标点300发光。第二光源130的出光面设置于第二侧面113，用以对第二眼目标点500发光。控制器140用以交替点亮第一光源120与第二光源130。

具体而言，上述的第一侧面111可设计为与第一眼目标点300相对，而第二侧面113则可设计为与第二眼目标点500相对。如此一来，设置于第一侧面111的第一光源120的出光面即可与第一眼目标点300相对，而设置于第二侧面113的第二光源130的出光面则可与第二眼目标点500相对。在使用时，第一光源120与第二光源130能够分别对第一眼目标点300与第二眼目标点500提供指向性的背光，使得安装此背光模块100的立体显示器能够以交替显示的方式，分别朝第一眼目标点300与第二眼目标点500显示不同的画面，达成立体显示的效果。

更具体地说，上述的第一侧面111与导光板110的出光侧117的法线方向间可倾斜一第一角度θ₁，使得第一侧面111面向第一眼目标点300，亦即第一侧面111的向内法线朝向第一眼目标点300。同理，上述的第二侧面113亦可与导光板110的出光侧117的法线方向间倾斜一第二角度θ₂，使得第二侧面113面向第二眼目标点500，亦即第二侧面113的向内法线朝向第二眼目标点500。以下将举图2及图3为例，具体说明如何决定第一角度θ₁与第二角度θ₂。

诚如以上所述，第一侧面111与第二侧面113的作用在于定义第一光源120与第二光源130的出光角度，使得第一光源120与第二光源130能够提供指向性的背光。因此，第一角度θ₁与第二角度θ₂由第一光源120与第二光源130的所在位置、导光板110在此位置的厚度、第一眼目标点300与第二眼目标点500的位置、导光板110的折射率等因素共同决定。

如图2所示，已知第一眼目标点300与第二眼目标点500之间的距离为D，第一眼目标点300与第二眼目标点500至导光板110的出光侧117之间的距离为Z，导光板110的折射率为n，第一光源120的出光面至导光板110中心的距离为L₁，第一光源120的出光面与导光板110的出光侧117之间的距离为h₁，若要第一光源120所发出的光线能够指向性地照射第一眼目标点300，可满足以下方程式：

d₁＝L₁-h₁tanθ₁..............................................(1)

${\cos \mathrm{\θ}}_1=\frac{d_1+\frac{D}{2}}{n[{(d_1+\frac{D}{2})}^2+Z^2]}...(2$

其中，d₁为第一光源120所发出的光线通过导光板110的出光侧117的点，与导光板110中心之间的距离，而θ₁为第一侧面111与导光板110的出光侧117的法线方向间的第一角度。

联立以上式(1)～(2)，即可解出第一角度θ₁。

同样地，如图3所示，已知第二光源130的出光面至导光板110中心的距离为L₂，第二光源130的出光面与导光板110的出光侧117之间的距离为h₂，若要第二光源130所发出的光线能够指向性地照射第二眼目标点500，可满足以下方程式：

d₂＝L₂+h₂tanθ₂........................................(3)

${\cos \mathrm{\θ}}_2=\frac{\frac{D}{2}-d_2}{n[{(\frac{D}{2}-d_2)}^2+Z^2]}...\left(4\right)$

其中，d₂为第二光源130所发出的光线通过导光板110的出光侧117的点，与导光板110中心之间的距离，而θ₂为第二侧面113与导光板110的出光侧117的法线方向间的第二角度。

联立以上式(3)～(4)，即可解出第二角度θ₂。

此外，其余各第一侧面111与第二侧面113的倾斜角度，也都可以依相同的方式计算而得。

应了解到，以上所举的第一侧面111与第二侧面113的设计方式仅为例示，并非用以限制本发明，本发明所属技术领域具有通常知识者，应视实际需要与条件，设计第一侧面111与第二侧面113，只要第一侧面111与第二侧面113能够让第一光源120与第二光源130所发出的光，分别指向性地照射第一眼目标点300与第二眼目标点500即可。

图4绘示图1的导光板110的示意图。如图所示，本实施方式的沟槽112可为V形沟槽，且当沟槽112为V形沟槽时，第一侧面111与第二侧面113可分别为V形沟槽的两侧。应了解到，虽然图4将沟槽112绘示成V形沟槽，但此并不限制本发明，实际上沟槽112也可以是其它形状，只要第一侧面111与第二侧面113能够让第一光源120与第二光源130分别对第一眼目标点300与第二眼目标点500提供指向性的背光即可。

回到图1，本实施方式的背光模块100采直下式的架构，亦即导光板110的出光侧117与入光侧115相对，第一光源120与第二光源130所发出的光线将直接穿过导光板110照射液晶面板，而不需要经由网点导光。相较于侧进光式的架构，本实施方式将可均匀地配置第一光源120与第二光源130，使得光线能够更均匀地传达到液晶面板。

此外，也由于本实施方式的背光模块100采直下式的架构，因此导光板110可不具有任何扩散网点结构于其中。在本发明一或多个实施方式中，上述的导光板110的材质可为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate；PMMA)。

在本实施方式中，上述的控制器140交替点亮的频率可超过人眼视觉暂留的频率。如此一来，人眼将不会察觉第一光源120与第二光源130有交替点亮的闪烁情况，而感觉像是连续的影像。举例来说，在本发明一实施方式中，上述的控制器140交替点亮的频率可达120Hz。

在本实施方式中，上述的背光模块100可包含至少一光学膜片150。此光学膜片150可位于导光板110的出光侧117，用以修饰光线的光学性质。在实务上，上述的光学膜片150可为增亮膜、扩散片、聚光膜或上述的任意组合。

此外，背光模块100尚可包含一反射片160，此反射片160可装设于第一光源120与第二光源130的下方，并面向导光板110的入光侧115。如此一来，当第一光源120与第二光源130所发射的光线有部分经反射或折射而往第一光源120与第二光源130的下方射出时，反射片160能够将这部份的光线反射回来再利用。

图4绘示根据本发明一实施方式的立体显示器的示意图。如图所示，一种立体显示器包含图1的背光模块100、液晶面板200与驱动电路250。液晶面板200位于背光模块100的出光侧。驱动电路250用以在第一光源120点亮时，对液晶面板200写入第一眼影像，并在第二光源130点亮时，对液晶面板200写入第二眼影像。

如同以上所述，由于图1的背光模块100可以提供指向性的背光，因此在第一光源120点亮时，第一光源120所射出的光线能够将第一眼影像投射至第一眼目标点300(如箭头260所示)，而在第二光源130点亮时，第二光源130所射出的光线能够将第二眼影像投射至第二眼目标点500(如箭头270所示)。通过第一眼影像与第二眼影像高速交替显示，使用者将能感受到立体影像的空间深度。

在本实施方式中，由于背光模块100采用时间多任务式的方式操作，因此在立体显示时能不降低液晶面板的分辨率，而不像先前技术只能以液晶面板的一半分辨率来显示画面。因此，在使用者感受上，本实施方式所显示的立体影像将更为精致细腻。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种背光模块，其特征在于，用以对一第一眼目标点与一第二眼目标点提供指向性的背光，包含：

一导光板，该导光板的出光侧与入光侧相对，且该导光板具有至少一沟槽于其入光侧，其中该沟槽包含：

至少一第一侧面，该第一侧面与该第一眼目标点相对；以及

至少一第二侧面，与该第一侧面相连，且该第二侧面与该第二眼目标点相对；

至少一第一光源，该第一光源的出光面设置于该第一侧面，使得该第一光源的出光面与该第一眼目标点相对；

至少一第二光源，该第二光源的出光面设置于该第二侧面，使得该第二光源的出光面与该第二眼目标点相对；以及

一控制器，用以交替点亮该第一光源与该第二光源。

2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一侧面与该导光板的出光侧的法线方向间倾斜一第一角度，使得该第一侧面面向该第一眼目标点，而该第二侧面与该导光板的出光侧的法线方向间倾斜一第二角度，使得该第二侧面面向该第二眼目标点。

3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一侧面的向内法线朝向该第一眼目标点，该第二侧面的向内法线朝向该第二眼目标点。

4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该沟槽为一V形沟槽，且该第一侧面与该第二侧面分别为该V形沟槽的两侧。

5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该导光板不具有扩散网点结构于其中。

6.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该控制器交替点亮的频率超过人眼视觉暂留的频率。

7.一种立体显示器，其特征在于，用以分别对一第一眼目标点与一第二眼目标点提供一第一眼影像与一第二眼影像，包含：

一背光模块，包含：

一导光板，该导光板的出光侧与入光侧相对，且该导光板具有至少一沟槽于其入光侧，其中该沟槽包含彼此相连的至少一第一侧面与至少一第二侧面；

至少一第一光源，该第一光源的出光面设置于该第一侧面，用以对该第一眼目标点发光；

至少一第二光源，该第二光源的出光面设置于该第二侧面，用以对该第二眼目标点发光；

一控制器，用以交替点亮该第一光源与该第二光源；以及

至少一光学膜片，位于该导光板的出光侧；

一液晶面板，位于该背光模块的出光侧；以及

一驱动电路，用以在该第一光源点亮时，对该液晶面板写入该第一眼影像，并在该第二光源点亮时，对该液晶面板写入该第二眼影像。

8.根据权利要求7所述的立体显示器，其特征在于，该沟槽为一V形沟槽，且该第一侧面与该第二侧面分别为该V形沟槽的两侧。

9.根据权利要求7所述的立体显示器，其特征在于，该控制器交替点亮的频率超过人眼视觉暂留的频率。

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