CN1632667A - 背光组件及利用此背光组件的立体图像成像装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种背光组件、及利用此背光组件的立体图像成像装置和方法，其中背光组件包括一第一导光板、一第一光源、一第二导光板、以及一第二光源；第一导光板具有一第一微沟槽结构面、一第一侧、以及位于第一侧相反侧的一第二侧，第一光源设置于第一导光板的第一侧；第二导光板设置于第一导光板上，且具有一第二微沟槽结构面、一第三侧、以及位于第三侧相反侧的一第四侧，而第四侧是与第二侧位于相同侧，第二光源设置于第二导光板的第四侧。

Description

背光组件及利用此背光组件的 立体图像成像装置和方法

技术领域

本发明涉及一种背光组件，特别是涉及一种可应用于立体图像成像装置的背光组件。

背景技术

人造立体图像成像原理是仿真真实状况，产生真正的立体物体，或将不同图像(成对立体图像、stereo pairs)投影到左右眼，提供额外的深度信息以形成立体图像。

公知的立体图像成像技术可分成三种：全像式、多平面式及成对立体图像式。由于全像式、多平面式具有大量数据处理上的困难以及显示效果不佳的缺点，近年来立体图像显示器的研究以成对立体图像式为主。

公知的成对立体图像式的成像技术是采用空间多任务方式(spatial-multiplexed method，例如，lenticular screen和parallax barrier)，也即将液晶层画素划分成多个立体成像对，分别投影左右眼的图像到左右眼，形成立体图像；然而，空间多任务方式具有分辨率和亮度减半的缺点，且有对位问题，另外，其系统体积庞大，不利于制作。

有鉴于此，本发明的发明人已在台湾申请案第98114833号中，提出一种立体图像成像系统及方法，通过时间多任务的方式呈现立体图像，其中在立体图像成像系统中，具有两种不同型式的V型微沟槽结构；然而，为了简化架构及制作程序，故提出以下新的发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可应用于立体图像成像装置的背光组件。

根据本发明，提供一种应用于立体图像成像装置的背光组件，该背光组件包括一第一导光板、一第一光源、一第二导光板、以及一第二光源；第一导光板具有一第一微沟槽结构面、一第一侧、以及位于第一侧相反侧的一第二侧，第一光源设置于第一导光板的第一侧；第二导光板设置于第一导光板上，且具有一第二微沟槽结构面、一第三侧、以及位于第三侧相反侧的一第四侧，而第四侧是与第二侧位于相同侧，第二光源设置于第二导光板的第四侧。

在一较佳实施例中，背光组件还包括一第一反射板以及一第二反射板，其中第一反射板设置于第一导光板的第二侧，而第二反射板设置于第二导光板的第三侧。

又，第一微沟槽结构面是不面对第二导光板，且背光组件还包括一面对第一微沟槽结构面的吸收板，而吸收板可为一黑体；或者，第一微沟槽结构面是面对第二微沟槽结构面，而背光组件还包括一设置于第一导光板之下的第三反射板。

应注意的是第一导光板的结构和第二导光板的结构相同，且第一导光板的厚度是由第一侧朝第二侧渐缩，而第二导光板的厚度是由第四侧朝第三侧渐缩；或者，第一导光板和第二导光板可分别具有均一的厚度。

又，第一微沟槽结构面上形成多个微沟槽，且微沟槽间的间距由第一侧朝第二侧递减，而第二微沟槽结构面上形成多个微沟槽，且微沟槽间的间距由第四侧朝第三侧递减。

应了解的是微沟槽分别具有一第一面和一第二面，而第一面与第一微沟槽结构面或第二微沟槽结构面之间具有一夹角，可根据导光板不同的设计或材料而调整夹角的角度，大约为20度至60度。

在另一较佳实施例中，背光组件还包括一设置于第二导光板之上的扩散片，且扩散片的扩散系数是介于25至45之间。或者，第一导光板是可相对于第二导光板旋转一既定角度，而此既定角度是约小于15度。

又，第一微沟槽结构面和第二微沟槽结构面可由钻石刀加工、注射模塑成形、或微机械加工所制成。

又在本发明中，提供一种立体图像成像装置，具有一液晶面板和上述背光组件，其中液晶面板设置背光组件上。

在一较佳实施例中，第一光源和第二光源可同时射出光线，并同时投影到人体的双眼，借此在人体的眼睛成像出一平面图像。

又在本发明中，提供一种立体图像成像方法，该立体图像成像方法包括下列步骤：提供一液晶面板以及上述背光组件；切换第一光源和第二光源的亮暗状态，使从第一光源射出的光线和从第二光源射出的光线是以交替的方式射出，其中从第一光源射出的光线在第一微沟槽结构面上发生全反射后，穿过第二微沟槽结构面和液晶面板而投影至人体的一眼，而从第二光源射出的光线在第二微沟槽结构面上发生全反射，穿过液晶面板而投影至人体的另一眼，借此在人体的眼睛成像出立体图像。

应注意的是第一光源和第二光源每次点亮的时间小于等于8毫秒。

为了使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下面特举一较佳实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是为本发明的立体图像成像装置的第一实施例的示意图；

图2a是为图1a中的第一导光板和第二导光板的部份放大图；

图2b是为图1a中的第一导光板和第二导光板的平面示意图；

图2c是为图1a中的第二导光板的立体示意图；

图2d是为第二导光板的变形例的立体示意图；

图3是为本发明的立体图像成像方法的示意图；以及

图4是为本发明的立体图像成像装置的第二实施例的示意图。

符号说明

1、1’立体图像成像装置

10、10’背光组件

11、11’第一导光板

11a、11a’第一微沟槽结构面

11b微沟槽

11b’第一面

11b”第二面

11c第一侧

11d第二侧

111、131第一导光区域

112、132第二导光区域

113、133第三导光区域

114、134第四导光区域

115、135第五导光区域

116、136第六导光区域

12、12’第一光源

13、13’第二导光板

13a、13a’第二微沟槽结构面

13b微沟槽

13b’第一面

13b”第二面

13c第三侧

13d第四侧

14、14’第二光源

15第一反射板

16第二反射板

17吸收板

17’第三反射板

18扩散板

20液晶面板

21上玻璃

22液晶层

23下玻璃

E1右眼

E2左眼

具体实施方式

第一实施例

参考图1，本实施例的立体图像成像装置1包括一背光组件10以及一液晶面板20，其中背光组件10包括一第一导光板11、一第一光源12、一第二导光板13、一第二光源14、一第一反射板15、一第二反射板16、以及一吸收板17。

第一导光板11具有一第一侧11c、以及位于第一侧11c相反侧的一第二侧11d，且在底面上形成一具有多个微沟槽11b的第一微沟槽结构面11a，其中第一微沟槽结构面11a是不面对第二导光板13；又，各微沟槽11b如图2a所示，分别具有一第一面11b’和一第二面11b”，而在本实施例中，第一面11b’与第一微沟槽结构面11a之间的夹角约为38度；另外，微沟槽11b间的间距是由第一侧11c朝第二侧11d递减(P1＞P2)，也即，微沟槽结构成不等距分布，越靠近第一光源12，结构分布越疏松。

详而言之，透过光学仿真软件的分析，当第一导光板11的导光区域宽度约为30.4mm，且将微沟槽11b的宽度设定约为25μm时，可得到其中一组微沟槽结构分布，其结果如下：

f(y)＝-0.0004y²-0.0002y+0.368                     单位：mm

其中f(y)代表微沟槽11a之间的间距，而+y方向为第一导光板11的第一侧11c往第二侧11d的方向，并以导光区域靠近第一侧11c的边界为原点。

应注意的是在实际制作时，微沟槽11b的宽度可根据均匀度的需要、导光板的厚度等因素而调整。

第一光源12设置于第一导光板11的第一侧11c，用以射出一第一光线L1；第二导光板13设置于第一导光板11上，且具有一第三侧13c、以及位于第三侧13c相反侧的一第四侧13d，而第四侧13d是与第二侧11d位于相同侧，且在底面上形成一具有多个微沟槽13b的第二微沟槽结构面13a，由于第二导光板13的结构和第一导光板11的结构相同，在此省略其详细说明，应注意的是微沟槽13b间的间距是由第四侧13d朝第三侧13c递减。

另外，应了解的是在图1中，第一导光板11的厚度是由第一侧11c朝第二侧11d渐缩，而第二导光板13的厚度是由第四侧13d朝第三侧13c渐缩，借此可使光线投射的效果更佳，但并不限于此，也可使第一导光板11和第二导光板13具有均一的厚度。

第二光源14设置于第二导光板13的第四侧13d，用以射出一第二光线L2；第一反射板15设置于第一导光板11的第二侧11d，而第二反射板16设置于第二导光板13的第三侧13c，用以分别将从第一导光板11的第二侧11d和第二导光板13的第三侧13c射出的光线反射回第一导光板11和第二导光板13中，以提高光的利用率；吸收板17设置于第一导光板11之下，并面对第一微沟槽结构面11a，以吸收从第一导光板11的底面射出的光线，避免对图像投射造成不良的影响，而吸收板17可为一黑体。

应注意的是背光组件10可还包括一扩散片18，设置于第二导光板13之上，以消除可能产生的云彩花纹(moire’pattern)，而扩散片18的扩散系数是介于25至35之间是较佳的；又，消除云彩花纹的方式并不限于此，例如，可使第一导光板11相对于第二导光板13旋转一既定角度，而此既定角度是小于15度。

另外，参考图2c和图2d，在本实施例中，由于导光板11和13上的微沟槽11b和13b是如图2c所示，是为连续的型式，因此会有产生云彩花纹的可能，但如果导光板11和13上的微沟槽11b和13b采取如图2d所示分段的型式，则背光组件将不会产生云彩花纹，而可不用设置扩散片或旋转导光板。

液晶面板20设置于背光组件10之上，且包括一上玻璃21、一液晶层22、以及一下玻璃23，其中液晶层22是为可配合光源快速切换的液晶层，例如，扭转向列型(TN，twisted nematic)或光学补偿型(OCB，opticalcompensated bend)。

应了解的是立体图像成像装置1可为一液晶显示器。

本实施例的立体成像装置的构成如上所述，以下说明立体图像成像方法。

本实施例的立体成像方法包括下列步骤：提供如图1所示的立体图像成像装置1，当欲在人体的眼睛成像出立体图像时，切换第一光源12和第二光源14的亮暗状态，使从第一光源12射出的光线L1和从第二光源14射出的光线L2是以交替的方式被射出，其中从第一光源12射出的部份光线L1在第一导光板11的第一微沟槽结构面11a上的微沟槽11b上发生全反射后，反射而穿过第二导光板13的第二微沟槽结构面13a和液晶面板20，并投影至人体的右眼E1，而从第二光源14射出的部份光线在第二导光板13的第二微沟槽结构面13a上的微沟槽13b上发生全反射，反射而穿过液晶面板20，并投影至人体的左眼E2，也即，如图3所示般，当第一光源12在第一时间t1发亮时，图像投射至右眼E1，也即将成对立体图像的其中一个图像投射至右眼E1，当第二光源14在第二时间t2发亮时，图像投射至左眼E2，也即将成对立体图像的另一个图像投射至左眼E2，依此类推，通过左右眼图像的快速切换，以在人体的眼睛成像出立体图像。

应注意的是第一光源12和第二光源14每次点亮的时间约小于等于8毫秒，而第一导光板11的第一微沟槽结构面11a和第二导光板13的第二微沟槽结构面13a可由钻石刀加工、注射模塑成形、或微机械加工所制成。

另外，应了解的是当同时点亮第一光源12和第二光源14时，第一光源12和第二光源14是同时射出光线，并同时投影到人体的双眼，借此可在人体的眼睛成像出一平面图像。

如上述，通过由两组光源快速切换，且配合快速切换的液晶层，使成对的立体图像交替投影到左眼或右眼，可形成具有高分辨率、高亮度的立体图像；又，由于两个导光板的结构相同，使本实施例的背光组件架构简单，易于制作。

第二实施例

图4是为本发明的立体图像成像装置的第二实施例的示意图，本实施例的立体图像成像装置1’与第一实施例的立体图像成像装置1的不同点在于：本实施例的第一导光板11’的第一微沟槽结构面11a’是面对第二导光板13’的第二微沟槽结构面13a’，且在本实施例的背光组件10’中，是以一第三反射板17’取代吸收板17，其中第三反射板17’设置于第一导光板11’之下，用以将从第一导光板11’的底面射出的光线反射回第一导光板11’。

比较图4和图1的光线路径后可知，在本实施例中，从第二光源14’射出的光线L4的行进方向和从第一实施例的第二光源14射出的光线L2的行进方向相同，但从第一光源12’射出的光线L3的行进方向和从第一实施例的第一光源12射出的光线L1的行进方向则不同，光线L3在第一导光板11’的第一微沟槽结构面11a’上发生全反射后，反射至第三反射板17’，再经由第三反射板17’的反射而投射至人体的右眼。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当然可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所界定的为准。

Claims (18)

1.一种背光组件，应用于立体图像成像装置，包括：

一第一导光板，该第一导光板具有一第一微沟槽结构面、一第一侧、以及位于该第一侧相反侧的一第二侧；

一设置于该第一导光板的第一侧的第一光源；

一第二导光板，该第二导光板设置于该第一导光板上，具有一第二微沟槽结构面、一第三侧、以及位于该第三侧相反侧的一第四侧，其中该第四侧是与该第二侧位于相同侧；以及

一设置于该第二导光板的第四侧的第二光源。

2.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：还包括：

一设置于该第一导光板的该第二侧的第一反射板；以及

一设置于该第二导光板的该第三侧的第二反射板。

3.如权利要求2所述的背光组件，其特征在于：该第一微沟槽结构面是不面对该第二导光板。

4.如权利要求3所述的背光组件，其特征在于：还包括一面对该第一微沟槽结构面的吸收板。

5.如权利要求4所述的背光组件，其特征在于：该吸收板是为一黑体。

6.如权利要求2所述的背光组件，其特征在于：该第一微沟槽结构面是面对该第二微沟槽结构面。

7.如权利要求6所述的背光组件，其特征在于：还包括一设置于该第一导光板之下的第三反射板。

8.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：该第一导光板的结构和该第二导光板的结构相同。

9.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：该第一导光板的厚度是由该第一侧朝该第二侧渐缩，而该第二导光板的厚度是由该第四侧朝该第三侧渐缩。

10.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：该第一导光板和第二导光板分别具有均一的厚度。

11.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：该第一微沟槽结构面上形成多个微沟槽，且这些微沟槽间的间距由该第一侧朝该第二侧递减。

12.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：该第二微沟槽结构面上形成多个微沟槽，且这些微沟槽间的间距由该第四侧朝该第三侧递减。

13.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：该第一导光板是相对于该第二导光板旋转一既定角度。

14.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：该第一微沟槽结构面和该第二微沟槽结构面上分别形成有多个微沟槽，且这些微沟槽分别具有一第一面和一第二面，而该第一面与该第一微沟槽结构面或该第二微沟槽结构面之间具有一夹角，约20度到60度。

15.如权利要求1所述的背光组件，其特征在于：还包括一设置于该第二导光板之上的扩散片。

16.一种立体图像成像装置，包括：

如权利要求1所述的背光组件；以及

一设置于该背光组件上的液晶面板。

17.一种立体图像成像方法，包括：

提供一液晶面板；

提供如权利要求项第1项所述的背光组件；以及

切换该第一光源和该第二光源的亮暗状态，使从该第一光源射出的光线和从该第二光源射出的光线是以交替的方式被射出，其中从该第一光源射出的光线在该第一微沟槽结构面上发生全反射后，穿过该第二微沟槽结构面和该液晶面板而投影至人体的一眼，而从该第二光源射出的光线在该第二微沟槽结构面上发生全反射，穿过该液晶面板而投影至人体的另一眼，借此在人体的眼睛成像出立体图像。

18.如权利要求17所述的立体图像成像方法，其特征在于：该第一光源和该第二光源每次点亮的时间小于等于8毫秒。

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