TWI494654B - 背光投影勻光系統 - Google Patents

背光投影勻光系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI494654B
TWI494654B TW102139429A TW102139429A TWI494654B TW I494654 B TWI494654 B TW I494654B TW 102139429 A TW102139429 A TW 102139429A TW 102139429 A TW102139429 A TW 102139429A TW I494654 B TWI494654 B TW I494654B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
display panel
light
user
pupil
homogenizing
Prior art date
Application number
TW102139429A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201516528A (zh
Inventor
Jinn Chou Yoo
Chun Min Chen
Cheng Shun Liao
Original Assignee
Shinyoptics Corp
Shinwa Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinyoptics Corp, Shinwa Technology Ltd filed Critical Shinyoptics Corp
Priority to TW102139429A priority Critical patent/TWI494654B/zh
Priority to CN201410317405.8A priority patent/CN104597604A/zh
Publication of TW201516528A publication Critical patent/TW201516528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI494654B publication Critical patent/TWI494654B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0905—Dividing and/or superposing multiple light beams
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G02B27/0961—Lens arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

背光投影勻光系統
本發明是有關於一種背光投影勻光系統，特別是有關於一種不需使用擴散片之背光投影勻光系統。
液晶顯示器(Liquid-Crystal Display，LCD)是目前最為廣泛使用的平面顯示器，且由於液晶顯示器本身不具有發光功能，因此皆需仰賴背光模組給予光源。背光模組的主要結構是由光源、反射片(Reflector)、導光板(Light Guide Plate)、擴散片(Diffuser)及增光膜(Brightness Enhancement Film，BEF)所組成。其中，光源則為冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或發光二極體(Light Emitting Diode，LED)。
以習知的側光式背光模組為例，光源係放置於導光板之一側，藉以使得光線由導光板之一側入射，接著經由導光板引導光線後，使光線由正面方向射出以依序穿過擴散片及增光膜，藉由此配置方式可使得背光模組達成輕量及薄型化等特性。其中，擴散片之功能在於將光線均勻的分佈以達成影像均勻之目的，然而光線通過擴散片後會降低光線的方向性，因 此需藉由增光膜來修正光線的方向。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種不需擴散片之背光投影勻光系統，以達成使用者所觀看到之影像為均勻之目的。
根據本發明之目的，提出一種背光投影勻光系統，至少包含光源、系統鏡片模組及顯示面板。其中，光源係用以提供光線；系統鏡片模組係配置於光線之傳遞路徑上，藉以使得光線聚焦於使用者之瞳孔；以及顯示面板係配置於光線之傳遞路徑上，以提供影像至使用者之瞳孔。
前述之顯示面板可例如配置於系統鏡片模組之內部或外部。
此外，顯示面板可例如為穿透式顯示面板，且系統鏡片模組可例如包含一個或多個透鏡，以將光線聚焦於使用者之瞳孔。
此外，顯示面板亦可例如為反射式顯示面板，且系統鏡片模組可例如包含聚焦透鏡、分光鏡及中繼透鏡，其中分光鏡可例如為偏振分光鏡(Polarized Beam Splitter)或內部全反射稜鏡(TIR prism)。其中，光源所提供之光線係穿過聚焦透鏡以藉由分光鏡反射至反射式顯示面板，反射式顯示面板更反射光線以穿透分光鏡，藉以將光線聚焦於使用者之瞳孔，而中繼透鏡則引導穿過分光鏡之光線傳遞至使用者之瞳孔。
前述之穿透式顯示面板可例如為液晶(Liquid Crystal，LC)顯示面板。前述之反射式顯示面板可例如為矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)顯示面板或微機電系統(MEMS)顯示面板。
承上所述，依本發明之背光投影勻光系統，其可具有一或多個下述優點：
(1)本發明之背光投影勻光系統藉由將光線聚焦於使用者之瞳孔，因此不需使用擴散片即可使得使用者所觀看到之影像為均勻的。
(2)本發明之背光投影勻光系統由於省去了擴散片，因此不僅可提高背光投影系統整體的發光效率，亦可降低背光投影系統之製造成本，實具高度產業應用價值。
茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。
10‧‧‧光源
11‧‧‧光線
20‧‧‧系統鏡片模組
21‧‧‧聚焦透鏡
22‧‧‧中繼透鏡
23‧‧‧偏振分光鏡
24‧‧‧反射鏡
25‧‧‧凹面鏡
26‧‧‧擋風玻璃
27‧‧‧內部全反射稜鏡
30‧‧‧穿透式顯示面板
31、32‧‧‧反射式顯示面板
40‧‧‧瞳孔
第1圖為本發明之背光投影勻光系統使用穿透式顯示面板之第一實施例之示意圖。
第2圖為本發明之背光投影勻光系統使用穿透式顯示面板之第二實施例之示意圖。
第3圖為本發明之背光投影勻光系統使用反射式顯示面板之第一實施例之示意圖。
第4圖為本發明之背光投影勻光系統使用反射式顯示面板之第二實施例之示意圖。
第5圖為本發明之背光投影勻光系統結合抬頭顯示系統之較佳實施例之示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之背光投影勻光系統之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖，第1圖為本發明之背光投影勻光系統使用穿透式顯示面板之第一實施例之示意圖。
以穿透式顯示面板30為例，本發明之背光投影勻光系統至少包含光源10、系統鏡片模組20及穿透式顯示面板30。其中，系統鏡片模組20可例如包含聚焦透鏡21及中繼透鏡22。
續言之，光源10所提供之光線11係穿過聚焦透鏡21及中繼透鏡22，以分別藉由聚焦透鏡21將光線11聚焦於使用者之瞳孔40及藉由中繼透鏡22引導穿過聚焦透鏡21之光線11傳遞至使用者之瞳孔40。其中，中繼透鏡22之形式亦可例如為聚焦透鏡，聚焦透鏡21及中繼透鏡22可例如為平凸透鏡，且並不限於第1圖所繪示之配置方式。此外，本發明之背光投影勻光系統使用穿透式顯示面板之第一實施例之系統鏡片模組20並不限於僅具有聚焦透鏡21及中繼透鏡22，只要能夠使得光源10所提供之光線11聚焦於使用者之瞳孔40之系統鏡片模組20及其配置方式，皆應屬本發明所請求保護之範圍。
續言之，穿透式顯示面板30係可例如配置於系統鏡片模組20之外部，且可例如配置於系統鏡片模組20至使用者之瞳孔40間之光線11傳遞路徑上之任意位置，以提供影像至使用者之瞳孔40。惟本發明不限於此，穿透式顯示面板30亦可配置於光源10至系統鏡片模組20間之任意位置或系統鏡片模組20之內部。
前述之穿透式顯示面板30可例如為液晶(Liquid Crystal，LC)顯示面板。惟本發明不限於此，只要能夠提供影像至使用者之瞳孔40之穿透式顯示面板30，皆應屬本發明所請求保護之範圍。
由於本發明係將光源10所提供之光線11聚焦於使用者之瞳孔40，因此本發明之背光投影勻光系統不需使用擴散片即可使得使用者所觀 看到之穿透式顯示面板30所提供之影像為均勻的。
請參閱第2圖，第2圖為本發明之背光投影勻光系統使用穿透式顯示面板之第二實施例之示意圖。其中，第二實施例與第一實施例之差異僅在於系統鏡片模組20，因此於第二實施例中僅針對系統鏡片模組20作描述，其餘元件則不再贅述。
在第二實施例中，系統鏡片模組20可例如為僅具有一個聚焦透鏡，且可例如為聚焦透鏡及中繼透鏡共同組成之雙凸透鏡，以藉由聚焦透鏡將光線11聚焦於使用者之瞳孔40。惟本發明之背光投影勻光系統使用穿透式顯示面板之第二實施例之系統鏡片模組20中之透鏡數量並不限於此，且亦可包含其他光學元件，因此只要能夠使得光源10所提供之光線11聚焦於使用者之瞳孔40之系統鏡片模組20，皆應屬本發明所請求保護之範圍。
請參閱第3圖，第3圖為本發明之背光投影勻光系統使用反射式顯示面板之第一實施例之示意圖。
以反射式顯示面板31為例，本發明之背光投影勻光系統至少包含光源10、系統鏡片模組20及反射式顯示面板31。其中，系統鏡片模組20可例如包含聚焦透鏡21、偏振分光鏡23及中繼透鏡22。
續言之，光源10所提供之光線11係穿過聚焦透鏡21以藉由偏振分光鏡23反射至反射式顯示面板31，接著反射式顯示面板31更反射光線11以依序穿透偏振分光鏡23及中繼透鏡22，中繼透鏡22係用以引導穿過偏振分光鏡23之光線11傳遞至使用者之瞳孔40，進而將光線11聚焦於使用者之瞳孔40。如此一來，本發明之背光投影勻光系統不需使用擴散片即可使得使用者所觀看到之反射式顯示面板31所提供之影像為均勻的。惟本發明之背光投影勻光系統使用反射式顯示面板之較佳實施例之系統鏡片模組20並不限於僅具有聚焦透鏡21、偏振分光鏡23及中繼透鏡22，只要 能夠使得光源10所提供之光線11聚焦於使用者之瞳孔40之系統鏡片模組20，皆應屬本發明所請求保護之範圍。
此外，反射式顯示面板31係可例如配置於系統鏡片模組20之外部，且可例如配置於系統鏡片模組20之一側之光線11傳遞路徑上之任意位置，以提供影像至使用者之瞳孔40。惟本發明不限於此，反射式顯示面板31亦可配置系統鏡片模組20之內部。
前述之反射式顯示面板31可例如為矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)顯示面板。惟本發明不限於此，只要能夠提供影像至使用者之瞳孔40之反射式顯示面板31，皆應屬本發明所請求保護之範圍。
請參閱第4圖，第4圖為本發明之背光投影勻光系統使用反射式顯示面板之第二實施例之示意圖。
以反射式顯示面板32為例，本發明之背光投影勻光系統至少包含光源10、系統鏡片模組20及反射式顯示面板32。其中，系統鏡片模組20可例如包含聚焦透鏡21、分光鏡23及中繼透鏡22。
續言之，光源10所提供之光線11係穿過聚焦透鏡21以藉由內部全反射稜鏡27將光線11全反射至反射式顯示面板32，接著反射式顯示面板32更反射光線11以依序穿透內部全反射稜鏡27及中繼透鏡22，中繼透鏡22係用以引導穿過內部全反射稜鏡27之光線11傳遞至使用者之瞳孔40，進而將光線11聚焦於使用者之瞳孔40。如此一來，本發明之背光投影勻光系統不需使用擴散片即可使得使用者所觀看到之反射式顯示面板31所提供之影像為均勻的。
前述之反射式顯示面板32可例如為微機電系統(MEMS)顯示面板，如數位光處理(Digital Light Processing)系統。惟本發明不限於此，只要能夠提供影像至使用者之瞳孔40之反射式顯示面板32，皆應屬本發明所請 求保護之範圍。
請參閱第5圖，第5圖為本發明之背光投影勻光系統結合抬頭顯示系統之較佳實施例之示意圖。
以穿透式顯示面板30為例，穿透式顯示面板30可例如配置於系統鏡片模組20之內部。系統鏡片模組20除了可包含聚焦透鏡21及中繼透鏡22以外，更可包含反射鏡24、凹面鏡25及擋風玻璃(Windshield)26所構成之抬頭顯示系統。
光源10所提供之光線11係依序穿過聚焦透鏡21、中繼透鏡22及穿透式顯示面板30，並且藉由反射鏡24將光線11反射至凹面鏡25，以藉由凹面鏡25放大穿透式顯示面板30所提供之影像。接著凹面鏡25更將光線11反射至擋風玻璃26，擋風玻璃26更反射部分光線11至使用者之瞳孔40，使得光線11聚焦於使用者之瞳孔40。藉以令使用者所觀看到之穿透式顯示面板30所提供之影像為均勻的，而不需使用擴散片將光線11均勻的分佈。
綜上所述，本發明之背光投影勻光系統由於不需使用擴散片即可令使用者所觀看到之影像為均勻的，因此不僅可避免使用擴散片所造成的發光效率降低，亦可降低背光投影系統之製造成本，實具高度產業應用價值。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
10‧‧‧光源
11‧‧‧光線
20‧‧‧系統鏡片模組
21‧‧‧聚焦透鏡
22‧‧‧中繼透鏡
30‧‧‧穿透式顯示面板
40‧‧‧瞳孔

Claims (9)

  1. 一種背光投影勻光系統，包含：一光源，用以提供一光線；一系統鏡片模組，係配置於該光線之傳遞路徑上，藉以使得該光線聚焦於一使用者之一瞳孔；以及一顯示面板，係配置於該光線之傳遞路徑上，以提供一影像至該使用者之該瞳孔；其中該系統鏡片模組包含一或多個聚焦透鏡，以將該光線聚焦於該使用者之該瞳孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背光投影勻光系統，其中該顯示面板係配置於該系統鏡片模組之內部或外部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之背光投影勻光系統，其中該顯示面板為一穿透式顯示面板。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之背光投影勻光系統，其中該穿透式顯示面板為液晶(Liquid Crystal，LC)顯示面板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之背光投影勻光系統，其中該顯示面板為一反射式顯示面板。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之背光投影勻光系統，其中該系統鏡片模組更包含一分光鏡，該光線係穿過該聚焦透鏡以藉由該分光鏡反射至該反射式顯示面板，該反射式顯示面板更反射該光線以穿透該分光鏡，藉以將該光線聚焦於該使用者之該瞳孔。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之背光投影勻光系統，其中該分光 鏡為偏振分光鏡(Polarized Beam Splitter)或內部全反射稜鏡(TIR prism)。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之背光投影勻光系統，其中該系統鏡片模組更包含一中繼透鏡，以引導穿過該分光鏡之該光線傳遞至該使用者之該瞳孔。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之背光投影勻光系統，其中該反射式顯示面板為矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)顯示面板或微機電系統(MEMS)顯示面板。
TW102139429A 2013-10-30 2013-10-30 背光投影勻光系統 TWI494654B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102139429A TWI494654B (zh) 2013-10-30 2013-10-30 背光投影勻光系統
CN201410317405.8A CN104597604A (zh) 2013-10-30 2014-07-04 背光投影匀光系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102139429A TWI494654B (zh) 2013-10-30 2013-10-30 背光投影勻光系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201516528A TW201516528A (zh) 2015-05-01
TWI494654B true TWI494654B (zh) 2015-08-01

Family

ID=53123499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102139429A TWI494654B (zh) 2013-10-30 2013-10-30 背光投影勻光系統

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104597604A (zh)
TW (1) TWI494654B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106297675A (zh) * 2015-05-18 2017-01-04 西安中兴新软件有限责任公司 一种背光控制方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200708800A (en) * 2005-08-19 2007-03-01 United Microdisplay Optronics Corp Reflective liquid crystal on silicon panel and projection display apparatus using the same
TW201243452A (en) * 2011-04-20 2012-11-01 Chimei Innolux Corp Direct type backlight module and display device using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200708800A (en) * 2005-08-19 2007-03-01 United Microdisplay Optronics Corp Reflective liquid crystal on silicon panel and projection display apparatus using the same
TW201243452A (en) * 2011-04-20 2012-11-01 Chimei Innolux Corp Direct type backlight module and display device using the same

Also Published As

Publication number Publication date
TW201516528A (zh) 2015-05-01
CN104597604A (zh) 2015-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101706246B1 (ko) 디스플레이 모듈 및 광 가이드 디바이스
US20170023724A1 (en) Optical Module And Reflective Display Apparatus
WO2017164117A1 (ja) 表示装置及びヘッドマウントディスプレイ
JP2002116410A (ja) 頭部装着用ディスプレー用光学システム
JP2015025977A (ja) 走査型投影装置
KR20160088397A (ko) 헤드업 디스플레이 장치용 액정 표시 장치 및 헤드업 디스플레이 장치
US20080278658A1 (en) Front light unit and flat display apparatus employing the same
KR200473436Y1 (ko) 와이어 그리드 편광자, 편광 빔 스플리터 및 투영 장치
US11598971B2 (en) Image device with a compact homogenizer
JP6279951B2 (ja) 反射型液晶表示装置
JP2008068766A (ja) 車両用表示装置
WO2019037370A1 (zh) 一种hud照明系统、抬头显示装置以及实现方法
TWI301900B (en) Prism sheet and backlight unit including the same
JP2016095411A (ja) ヘッドアップディスプレイ
KR20160092968A (ko) 표시 패널 유닛 및 표시 장치
WO2017131185A1 (ja) 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
TWI494654B (zh) 背光投影勻光系統
JP2005215669A (ja) ディスプレイシステム及び当該ディスプレイシステム用光学変換モジュール
US9739445B2 (en) Backlight module having two light source layers and display device
US20120127436A1 (en) Illumination module and projection apparatus
JP2012181487A (ja) 投影表示装置
US20210231857A1 (en) Backlight module and display device
JP2007047409A (ja) 液晶表示装置およびそれを備えた携帯型電子機器
EP3451047B1 (en) Display apparatus and vehicular head-up display
KR100831374B1 (ko) 광학필름 및 광학필름을 구비한 디스플레이모듈