TWI597532B - 背光模組及其應用之立體顯示裝置 - Google Patents

Description

背光模組及其應用之立體顯示裝置

本發明係關於一種背光模組及其應用之立體顯示裝置。

近年來，隨著虛擬實境(Virtual Reality；VR)的技術蓬勃發展，能呈現立體視覺顯示的光學產品也日益受到重視。一般而言，立體顯示裝置係藉由分別提供不同的影像至使用者之左眼與右眼，使得使用者之左眼與右眼可分別接收不同的影像資訊，再利用人類的兩眼視差，從而觀看到立體的影像。

一般而言，裸視立體顯示裝置係運用時間多工或空間多工的方式，分別傳送不同影像至使用者之左眼與右眼，如此一來，使用者可在不需配戴眼鏡的情況下觀察到立體的影像，增加使用上的舒適度與方便性。然而，如何進一步改善裸視立體顯示裝置的各項光學特性以及提供多點視域等功能，已成為相關研究領域研發課題之一，亦係當前相關領域亟需改進的目標。

於本發明之多個實施方式中，在側向發光的背光模組中設計柱狀透鏡陣列以及具有反射微結構的導光板，可以使出射光維持經透鏡陣列後的光學分佈，此光學分佈可以與後續的另一柱狀透鏡陣列搭配，而在立體顯示裝置的顯示面板上聚焦光線。於本發明之多個實施方式中，藉由側向發光的背光模組，可以降低立體顯示裝置的厚度並節省光源的數量，便於大功率光源的使用。

根據本發明之部分實施方式，背光模組包含光源組件以及導光板。導光板具有入光面、底面以及出光面，其中入光面相鄰底面以及出光面。導光板包含至少一微結構，設置於底面，其中導光板的微結構具有平面反射面。光源組件包含多個光源組、第一柱狀透鏡陣列以及第二柱狀透鏡。每一光源組包含第一光源以及第二光源，其中第一光源以及第二光源沿X方向排列，且依時序提供第一光線以及第二光線。第一柱狀透鏡陣列光學耦合於光源組與導光板之間，其中第一柱狀透鏡陣列包含多個第一柱狀透鏡，其中第一柱狀透鏡於X方向上具有光學能力，其中每一光源組對應每一第一柱狀透鏡設置。第二柱狀透鏡光學耦合於光源組與導光板之間，其中第二柱狀透鏡於Z方向上具有光學能力，其中Z方向垂直於X方向。來自光源組的第一光線以及第二光線經該第一柱狀透鏡陣列與該第二柱狀透鏡分別成為朝第一方向分布前進的第一側向入光光線以及朝第二方向分布前進的第二側向入光光線，而進入該導光板之該入光面， 其中導光板之平面反射鏡適於將第一側向入光光線以及第二側向入光光線分別轉換為與第一方向分布相關的第一出光光線以及與第二方向分布相關的第二出光光線從該出光面離開，其中第一方向分布不同於第二方向分布。

於本發明之部分實施方式中，每一光源組中的第一光源以及第二光源至對應的每一第一柱狀透鏡的光軸的距離不同。

於本發明之部分實施方式中，各個光源組之第一光源與第二光源設置於各個第一柱狀透鏡的焦面上。

於本發明之部分實施方式中，平面反射面平行於X方向。

於本發明之部分實施方式中，光源組之第一光源與第二光源設置於第二柱狀透鏡的焦面上。

於本發明之部分實施方式中，背光模組更包含控制器，用以時序性地控制光源組的第一光源以及第二光源依時序提供第一光線以及第二光線。

於本發明之部分實施方式中，導光板的微結構包含一反射材料，位於該微結構的該平面反射面上。

根據本發明之部分實施方式，立體顯示裝置包含前述之背光模組、第三柱狀透鏡陣列、顯示模組以及第四柱狀透鏡陣列。第三柱狀透鏡陣列設置於導光板之出光面，用以將來自出光面的第一出光線聚焦形成第一斜向長條光線並將來自入光面的第二出光光線聚焦形成第二斜向長條光線。顯示模組設置於第三柱狀透鏡陣列相對導光板之一焦 面上，顯示模組包含至少一子畫素，其中第一斜向長條光線經子畫素而形成第一畫素光線，第二斜向長條光線經子畫素而形成第二畫素光線。第四柱狀透鏡陣列設置於顯示模組相對導光板之一側，用以將第一畫素光線分別導引至第一視域，將第二畫素光線分別導引至第二視域。

於本發明之部分實施方式中，立體顯示裝置更包含第五柱狀透鏡陣列，包含多個第五柱狀透鏡，設置於第四柱狀透鏡陣列相對導光板之一側，第四柱狀透鏡陣列具有多個第四柱狀透鏡，第四柱狀透鏡與第五柱狀透鏡的排列方向為互相垂直。

於本發明之部分實施方式中，該至少一子畫素的數量為複數個且至少沿一X方向排列，第三柱狀透鏡陣列具有多個第三柱狀透鏡，第四柱狀透鏡陣列具有多個第四柱狀透鏡，其中第三柱狀透鏡以及第四柱狀透鏡的長軸相較於X方向為傾斜設置。

於本發明之部分實施方式中，第三柱狀透鏡與第四柱狀透鏡的排列方向為互相平行。

於本發明之部分實施方式中，顯示模組位於第四柱狀透鏡陣列的焦面上。

100‧‧‧背光模組

110‧‧‧光源組件

112‧‧‧光源組

112a‧‧‧第一光源

112b‧‧‧第二光源

114‧‧‧第一柱狀透鏡陣列

114a‧‧‧第一柱狀透鏡

116‧‧‧第二柱狀透鏡

118‧‧‧控制器

120‧‧‧導光板

122‧‧‧入光面

124‧‧‧出光面

126‧‧‧底面

128‧‧‧微結構

128a‧‧‧平面反射面

200‧‧‧第三柱狀透鏡陣列

210‧‧‧第三柱狀透鏡

300‧‧‧顯示模組

310‧‧‧畫素

310R、310G、310B‧‧‧子畫素

400‧‧‧第四柱狀透鏡陣列

410、410’、410”‧‧‧第四 柱狀透鏡

500‧‧‧第五柱狀透鏡陣列

510‧‧‧第五柱狀透鏡

SD‧‧‧立體顯示裝置

LS‧‧‧燈條

X、Y、Z‧‧‧方向

IL1‧‧‧第一側向入光光線

IL2‧‧‧第二側向入光光線

EL1‧‧‧第一出光光線

EL2‧‧‧第二出光光線

PL1‧‧‧第一畫素光線

PL2‧‧‧第二畫素光線

LL1‧‧‧第一斜向長條光線

LL2‧‧‧第二斜向長條光線

V1‧‧‧第一視域

V2‧‧‧第二視域

CR1、CR2‧‧‧聚焦區域

AD‧‧‧排列方向

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

C1‧‧‧光軸

δ‧‧‧夾角

410a~410e‧‧‧部分

第1圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置的立體示意圖。

第2A圖為第1圖之立體顯示裝置之背光模組之上視示意圖。

第2B圖為第2A圖之背光模組之側視剖面示意圖。

第3圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置之背光模組之輸出光線之示意圖。

第4圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置之平面光學示意圖。

第5圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置的顯示模組的部分平面示意圖。

第6圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置的顯示模組的部分平面示意圖。

第7圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置之部分光路示意圖。

第8圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置的第四柱狀透鏡陣與第五柱狀透鏡陣立體示意圖。

第9圖為依據本發明之另一實施方式之立體顯示裝置的顯示模組的部分示意圖。

以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結 構與元件在圖式中將以簡單示意的方式為之。

第1圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置SD的立體示意圖。立體顯示裝置SD包含背光模組100、第三柱狀透鏡陣列200、顯示模組300、第四柱狀透鏡陣列400以及第五柱狀透鏡陣列500。以下先詳細介紹背光模組100，再介紹其他各個元件。

首先，背光模組100包含光源組件110以及導光板120。導光板120具有入光面122、出光面124以及底面126，入光面122以及出光面124相鄰設置，出光面124與底面126相對設置。光源組件110用以朝導光板120之入光面122依時序提供兩群前進方向不同的入射光線，導光板120適於將此兩群前進方向的光線轉換為兩群前進方向不同的出射光線。

具體而言，參照第2A圖與第2B圖。第2A圖為第1圖之立體顯示裝置SD之背光模組100之上視示意圖。第2B圖為第2A圖之背光模組100之側視剖面示意圖。於本實施方式中，光源組件110包含多個光源組112、第一柱狀透鏡陣列114、第二柱狀透鏡116以及控制器118。於本實施方式中，多個光源組112重複排列而構成燈條LS。每一光源組112包含第一光源112a以及第二光源112b，其中第一光源112a以及第二光源112b沿X方向排列。於本實施方式中，第一柱狀透鏡陣列114光學耦合於光源組112與導光板120之間，其中第一柱狀透鏡陣列114包含多個第一柱狀透鏡114a，第一柱狀透鏡114a於X方向上具有光學能力。第 二柱狀透鏡116光學耦合於光源組112與導光板120之間，第二柱狀透鏡116於Z方向上具有光學能力，其中Z方向垂直於X方向。控制器118電性連接第一光源112a以及第二光源112b，以時序性地控制第一光源112a以及第二光源112b分別提供第一光線以及第二光線(未標示)。

於本發明之多個實施方式中，第一柱狀透鏡陣列114設置於第二柱狀透鏡116以及導光板120之間，但不應以此順序限制本發明之範圍。於其他實施方式中，第一柱狀透鏡陣列114可以設置於第二柱狀透鏡116以及燈條LS之間。第一柱狀透鏡陣列114以及第二柱狀透鏡116分別用以提供X方向上的聚焦能力以及Z方向上的聚焦能力。如第2A圖所示，經由第二柱狀透鏡116以及一個第一柱狀透鏡114a，來自第一光源112a的第一光線(未標示)轉換成朝向第一方向分布(包含多個第一方向D1)前進的第一側向入光光線IL1，來自第二光源112b的第二光線(未標示)轉換成朝向第二方向分布(包含多個第二方向D2)前進的第二側向入光光線IL2，其中多個第一方向D1不同於多個第二方向D2。

詳細而言，有鑑於第一柱狀透鏡陣列114的一個第一柱狀透鏡114a(提供的X方向上的聚焦能力者)會將處於X方向上不同位置的第一光源112a以及第二光源112b以不同角度聚焦，第二柱狀透鏡116(提供的Z方向上的聚焦能力者)會將處於Z方向上相同位置的第一光源112a以及第二光源112b以相同角度聚焦。於此，每個第一柱狀透鏡114a將第一光線與第二光線分別轉換為具有第一方向分布(包含 多個第一方向D1)的第一側向入光光線IL1與具有第二方向分布(包含多個第二方向D2)的第二側向入光光線IL2。如此一來，第一側向入光光線IL1所前進的第一方向分布(包含多個第一方向D1)與第二側向入光光線IL2所前進的第二方向分布(包含多個第二方向D2)至少於X方向上的分量不同，相較之下，(多個)第一方向D1與(多個)第二方向D2於Z方向的分量大致相同，而使多個第一方向D1不同於多個第二方向D2。

於部分實施方式中，光源組件110還可以包含有透明板115(參照第2B圖)，設置於第一柱狀透鏡陣列114以及第二柱狀透鏡116之間，以調整兩者距離並協助光線傳送。於部分實施方式中，第一柱狀透鏡陣列114以及/或第二柱狀透鏡116可黏附於透明板115上。

於本發明之多個實施方式中，每一光源組112對應每一第一柱狀透鏡114a設置，且每一光源組112中的第一光源112a以及第二光源112b至對應的每一第一柱狀透鏡114a的光軸C1的距離不同。舉例而言，於此，第一光源112a位於第一柱狀透鏡114a的光軸C1上，而第二光源112b不位於第一柱狀透鏡114a的光軸C1上。如此一來，可以使(多個)第一側向入光光線IL1所前進的第一方向分布(包含多個第一方向D1)與(多個)第二側向入光光線IL2所前進的第二方向分布(包含多個第二方向D2)至少於X方向上的分量不同，且第一側向入光光線IL1以及第二側向入光光線IL2於X方向上位置交替的情況。於其他實施方式中，可以配置第 一光源112a與第二光源112b皆不位於第一柱狀透鏡114a的光軸C1上，且第一光源112a與第二光源112b至光軸C1的距離不同。於此，「每一光源組112對應每一第一柱狀透鏡114a設置」係指每兩個相鄰的光源組112之間的間距與每兩個相鄰的第一柱狀透鏡114a之間的間距大致相同。

於本發明之部分實施方式中，第一光源112a以及第二光源112b可以是白光光源，例如由藍色發光晶片搭配黃色螢光膠所形成。應了解到每一光源組112並不限於僅包含二個時序開關的第一光源112a以及第二光源112b，於其他實施方式中光源組112可以包含三個或更多時序開關的光源。

於本發明之部分實施方式中，第一光源112a與第二光源112b為發散的點光源，其發散程度有賴於光源內部的結構與製程品質。為避免光源發散的特性影響導光板的耦合效率，於本發明之部分實施方式中，各個光源組112之第一光源112a與第二光源112b設置於各個第一柱狀透鏡114a的焦面上，以及光源組112之第一光源112a與第二光源112b設置於第二柱狀透鏡116的焦面上。藉以較佳地將來自各個第一光源112a與各個第二光源112b的發散光線(例如前述的第一光線與第二光線)轉換為平行光(例如各個第一側向入光光線IL1以及第二側向入光光線IL2較接近平向光)，以提升導光板120的耦合效率。

於本實施方式中，如此一來，控制器118可以時序性地控制光源組件110提供第一側向入光光線IL1以及 第二側向入光光線IL2。

至此，有鑑於X方向上第一柱狀透鏡陣列114的光學能力不同，且第一光源112a以及第二光源112b係沿X方向排列，如此一來，光源組件110向導光板120之入光面122依時序產生朝第一方向分布(包含多個第一方向D1)前進的(多個)第一側向入光光線IL1以及朝第二方向分布(包含多個第二方向D2)前進的(多個)第二側向入光光線IL2，其中多個第一方向D1不同於多個第二方向D2。

於本發明之部分實施方式中，耦合進入導光板120後，第一側向入光光線IL1以及第二側向入光光線IL2在導光板120中前進，並經全反射而保持其前進方向。

於本發明之部分實施方式中，導光板120包含至少一微結構128，設置於底面126，微結構128由在X方向的平面反射面128a並排構成。由於光源組112與第二柱狀透鏡116的配合，(多個)第一側向入光光線IL1的第一方向分布(包含多個第一方向D1)以及(多個)第二側向入光光線IL2的第二方向分布(包含多個第二方向D2)於Z方向的分量大致相同。舉例而言，在第2B圖中，由Y-Z平面觀察，第一側向入光光線IL1以及第二側向入光光線IL2的前進方向相同。藉此，從Y-Z平面觀察，平面反射面128a可反射Z方向分量相同的第一側向入光光線IL1以及第二側向入光光線IL2使其轉向相同的Z方向。如此一來，導光板120適於將來自入光面122的多個第一側向入光光線IL1以及多個第二側向入光光線IL2分別轉換為多個第一出光光線EL1以及 多個第二出光光線EL2從出光面124離開。於部分實施例中，微結構128可為朝沿X方向延伸的長條狀，其具有三角形的剖面。於其他實施方式中，微結構128亦可為具有相同作用的其他形狀，如四角錐形。

於本發明之部分實施方式中，微結構128可以是反射鏡。舉例而言，微結構128可以是由反射材料所組成，例如銀、鋁、銅。或者，於其他實施方式中，可在導光板120的底面126設置微型凹槽以供反射層設置，微型凹槽的其餘部分可填有適當填充材料。舉例而言，可在微型凹槽的底面鍍上反射層，以形成平面反射面128a。

同時參照第2B圖以及第3圖。第3圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置SD之背光模組100之輸出光線之示意圖。於部分實施方式中，第一出光光線EL1以及第二出光光線EL2是來自導光板120的出光面124的面光線(area light)，但具有不同方向分布。為了便於說明，在此虛線圓圈分別表示與第一方向分布相關的多個第一出光光線EL1在無窮遠處所觀察到的狀況，以實線圓圈分別表示與第二方向分布相關的多個第二出光光線EL2在無窮遠處所觀察到的狀況。在一時間點，僅呈現多個第一出光光線EL1或多個第二出光光線EL2。如同前面提到，於此，第一側向入光光線IL1以及第二側向入光光線IL2分別在X方向上沿第一方向分布與第二方向分布前進，然後經由微結構128的平面反射面128a，被轉換成與第一方向分布相關的第一出光光線EL1以及與第二方向分布相關的第二出光光線 EL2。如圖所示，經過第一柱狀透鏡陣列114的處理，虛線圓圈與實線圓圈分別對應第一柱狀透鏡陣列114的多個第一柱狀透鏡114a設置，且虛線圓圈與實線圓圈在X方向上交替排列。

同時參照第3圖、第4圖以及第5圖。第4圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置SD之平面光學示意圖。第4圖以虛線VL畫分的左右兩側分別表示光線以Y方向前進時以及經導光板120反射而改以Z方向前進時的結構與光學路徑，其中虛擬線VL畫分的左右兩側分別為X-Y平面以及X-Z平面，X、Y、Z方向互相垂直。第5圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置SD的顯示模組300的部分平面示意圖。於本發明之部分實施方式中，第三柱狀透鏡陣列200設置於導光板120之出光面124，用以將來自出光面124的多個第一出光光線EL1聚焦形成多個第一斜向長條光線LL1並將來自出光面124的多個第二出光光線EL2聚焦形成多個第二斜向長條光線LL2。於此，參照第3圖與第5圖，藉由妥善設計第一柱狀透鏡陣列114的焦距和第三柱狀透鏡陣列200的焦距，多個第一出光光線EL1被聚焦成為多個第一斜向長條光線LL1，多個第二出光光線EL2被聚焦成為多個第二斜向長條光線LL2。

同時參照第4圖、第5圖與第6圖，第6圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置SD的顯示模組300的部分平面示意圖。於本實施方式中，顯示模組300設置於第三柱狀透鏡陣列200相對導光板120之焦面上，顯示模組 300包含多個畫素310，每一畫素310包含多個子畫素310R、310B、310G，其中(多個)第一斜向長條光線LL1(參照第5圖)經子畫素310R/310B/310G而形成多個第一畫素光線PL1(參照第6圖)，(多個)第二斜向長條光線LL2(參照第5圖)經子畫素310R/310B/310G而形成多個第二畫素光線PL2(參照第6圖)。

具體而言，第三柱狀透鏡陣列200具有多個第三柱狀透鏡210，其中第三柱狀透鏡210的長軸相較於X方向為傾斜設置。詳細而言，第三柱狀透鏡210沿排列方向AD設置，第三柱狀透鏡210的長軸垂直於排列方向AD。於此，因為顯示模組300位於第三柱狀透鏡陣列200的焦面上，所以第三柱狀透鏡陣列200會對於背光模組100發射的多個第一出光光線EL1以及多個第二出光光線EL2進行光學傅立葉轉換，而多個第一出光光線EL1會自然地聚焦於多個聚焦區域CR1，多個第二出光光線EL2會自然地聚焦於多個聚焦區域CR2，聚焦區域CR1、CR2為長條狀，且長條的方向將會垂直於第三柱狀透鏡陣列200的排列方向AD。

於此，子畫素310R/310B/310G為沿著第X方向與Y方向排列顯示模組300中。於本發明之多個實施方式中，兩相鄰的第三柱狀透鏡210之間的間距對應於顯示模組300之子畫素310R/310B/310G之間的間距。藉以在光線聚焦至聚焦區域CR1、CR2時，每個子畫素310R/310B/310G對應於聚焦區域CR1、CR2設置。每個子畫素310R/810B/310G將聚焦至聚焦區域CR1的第一斜向長條 光線LL1轉換為第一畫素光線PL1，將聚焦至聚焦區域CR2的第二斜向長條光線LL2轉換為第二畫素光線PL2。於此，子畫素310R、310B、310G可以分別包含紅色濾光片、藍色濾光片以及綠色濾光片，多個子畫素310R沿Y方向縱向排列、多個子畫素310B沿Y方向縱向排列，多個子畫素310G沿Y方向縱向排列，而使多個第一畫素光線PL1以及/或多個第二畫素光線PL2包含不同顏色，其順序不以為限制。

於本發明之多個實施方式中，顯示模組300可以是液晶顯示面板，其中可包含主動陣列元件基板、彩色濾光片陣列、偏光片、液晶層、配向層等。應了解到，於其他實施方式中，顯示模組300可以採用能夠各別控制畫素310的其他配置。

同時參照第4圖、第6圖以及第7圖。第7圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置之部分光路示意圖。第四柱狀透鏡陣列400設置於顯示模組300相對導光板120之一側，用以將多個第一畫素光線PL1分別導引至多個第一視域V1，將多個第二畫素光線PL2分別導引至多個第二視域V2。於本實施方式中，第四柱狀透鏡陣列400具有複數個第四柱狀透鏡410，第四柱狀透鏡410相較於X方向與Y方向為傾斜設置。具體而言，第四柱狀透鏡410的長軸垂直於排列方向AD。於本發明之部分實施方式中，第三柱狀透鏡210與第四柱狀透鏡410的排列方向為互相平行。換句話說，第四柱狀透鏡410亦沿排列方向AD排列。於本發明之 部分實施方式中，顯示模組300位於第四柱狀透鏡陣列400的焦面上。

為便於說明，圖中將每個第四柱狀透鏡410沿著排列方向AD虛擬地分為五個部分410a~410e，分別對應於五組不同子畫素310R、310G、310B。在此，以Y方向上縱向排列的紅色子畫素310R為例，在Y方向上縱向排列的紅色子畫素310R產生的第一畫素光線PL1分別透過不同的部分410a~410e而傳送至五個第一視域V1，在Y方向上縱向排列的紅色子畫素310R產生的第二畫素光線PL2分別透過不同的部分410a~410e而傳送至五個第二視域VR。理想上，第一視域V1與第二視域VR互不重疊。換句話說，每個第四柱狀透鏡410沿著排列方向AD分為十個子部分，分別對應於五個子畫素310R/310G/310B的左右兩側。於是，第四柱狀透鏡陣列400分別將子畫素310R/310G/310B所產生的十組畫素光線分別導引至十個視域。

在此，如圖所示，X方向與排列方向AD之間的夾角δ為tan^-1(1/3)，但並不限於此。在其他實施方式中，X方向與排列方向AD之間的夾角δ可為其他角度。舉例而言，於其他實施方式中，夾角δ可為45度，以利用於容易轉換觀看方向的電子產品，例如平板、手機等。

第8圖為依據本發明之部分實施方式之立體顯示裝置SD的第四柱狀透鏡陣列400與第五柱狀透鏡陣500的立體示意圖。於本發明之部分實施方式中，第五柱狀透鏡陣列500包含多個第五柱狀透鏡510，設置於第四柱狀透鏡 陣列400相對導光板120之一側。第四柱狀透鏡410與第五柱狀透鏡510的排列方向為互相垂直。於本實施方式中，第四柱狀透鏡410與第五柱狀透鏡510朝向彼此設置。在此以平凸柱狀透鏡為例，第四柱狀透鏡410與第五柱狀透鏡510的凸面朝向彼此設置。藉由第五柱狀透鏡陣列500的設置，可以拓展畫素光線於垂直於排列方向AD上的長度(即第一視域V1與第二視域VR在垂直於排列方向AD上的長度)，以便於觀察者觀察到立體影像。

藉此，透過時序控制光源發光(時間多工)以及第四柱狀透鏡410分配畫素光線至不同視域(空間多工)，立體顯示裝置產生了位於十個視域的不同影像，但人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度僅會是顯示模組300的解析度的五分之一。於其他實施方式中光源組112可以包含三個或更多時序開關的光源，藉以增加視角數量。

第9圖為依據本發明之另一實施方式之立體顯示裝置的顯示模組300的部分示意圖。本實施方式與前述實施方式相似，差別在於：本實施方式中，X方向與排列方向AD之間的夾角δ為45度。

為便於說明，圖中將每個第四柱狀透鏡410沿著排列方向AD虛擬地分為四個部分410a~410d，最左上角上下相鄰的子畫素310R之間大約對應四個不同部分410a、410d、410c、410b。理想上，所產生的第一斜向長條光線LL1以及第二斜向長條光線LL2分別對應不同部分410a、410d、410c、410b，且大致填滿其對應的該部 分的範圍。換句話說，在X方向上，每個第一斜向長條光線LL1或第二斜向長條光線LL2為子畫素310R的1/2寬度。如此一來，在X方向上，每個部分410a、410d、410c、410b大約為子畫素310R的1/2寬度，使得每個第四柱狀透鏡410在X方向上大約為子畫素310R的2寬度。

在此，以Y方向上縱向排列的紅色子畫素310R為例，在Y方向上縱向排列的多個紅色子畫素310R產生的多個第一畫素光線(第一斜向長條光線LL1轉換後的光線)分別透過不同的部分410a~410d而傳送至四個視角。在另一時序中，在Y方向上縱向排列的多個紅色子畫素310R產生的多個第二畫素光線(第二斜向長條光線LL2(參考第3圖)轉換後的光線)亦可分別透過不同的部分410a~410d而傳送至四個視角。

為方便說明起見，於此分別以第四柱狀透鏡410、410’、410”代稱相鄰設置的三個第四柱狀透鏡。換句話說，每個第四柱狀透鏡410、410’、410”沿著排列方向AD分為四個子部分。在一第一時間點，背光模組100經第三柱狀透鏡陣列200輸出了第一斜向長條光線LL1，第一斜向長條光線LL1經子畫素310R轉化成第一畫素光線，第四柱狀透鏡410的部分410a以及第四柱狀透鏡410’的部分410c分別將上下相鄰的兩個子畫素310R所產生的第一畫素光線(第一斜向長條光線LL1經子畫素310R轉化而成)傳送至兩個區域。在一第二時間點，背光模組100經第三柱狀透鏡陣列200輸出了第二斜向長條光線LL2，第二斜向長條 光線LL2經子畫素310R轉化成第二畫素光線，第四柱狀透鏡410的部分410d以及第四柱狀透鏡410”的部分410b分別將上下相鄰的兩個子畫素310R所產生的第二畫素光線(第二斜向長條光線LL2經子畫素310R轉化而成)傳送至另外兩個區域。

於是，第四柱狀透鏡陣列400分別將兩個子畫素310R所產生的畫素光線導引至四個視域。如此一來，人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度將會是顯示模組300的解析度的二分之一，但是立體顯示裝置卻產生了位於四個視域的不同影像。

於本發明之多個實施方式中，在側向發光的背光模組中設計柱狀透鏡陣列以及具有反射微結構的導光板，可以使出射光維持經透鏡陣列後的光學分佈，此光學分佈可以與後續的另一柱狀透鏡陣列搭配，而在立體顯示裝置的顯示面板上聚焦光線。於本發明之多個實施方式中，藉由側向發光的背光模組，可以降低立體顯示裝置的厚度並節省LED光源的數量，便於大功率光源的使用。

於本發明之部分實施方式中，雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧背光模組

110‧‧‧光源組件

112‧‧‧光源組

114‧‧‧第一柱狀透鏡陣列

116‧‧‧第二柱狀透鏡

118‧‧‧控制器

120‧‧‧導光板

122‧‧‧入光面

124‧‧‧出光面

126‧‧‧底面

200‧‧‧第三柱狀透鏡陣列

300‧‧‧顯示模組

400‧‧‧第四柱狀透鏡陣列

500‧‧‧第五柱狀透鏡陣列

SD‧‧‧立體顯示裝置

LS‧‧‧燈條

X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (12)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，具有一入光面、一底面以及一出光面，其中該入光面相鄰該底面以及該出光面，該導光板包含至少一微結構，設置於該底面，其中該導光板的該微結構具有一平面反射面；以及一光源組件，包含：複數個光源組，其中每一該些光源組包含一第一光源以及一第二光源，其中該第一光源以及該第二光源沿一X方向排列，且分別依時序提供一第一光線以及一第二光線；一第一柱狀透鏡陣列，光學耦合於該些光源組與該導光板之間，其中該第一柱狀透鏡陣列包含複數個第一柱狀透鏡，其中該些第一柱狀透鏡於該X方向上具有光學能力，其中每一該些光源組對應每一該些第一柱狀透鏡設置；以及一第二柱狀透鏡，光學耦合於該些光源組與該導光板之間，其中該第二柱狀透鏡於一Z方向上具有光學能力，其中該Z方向垂直於該X方向，其中來自該些光源組的該些第一光線以及該些第二光線經該第一柱狀透鏡陣列與該第二柱狀透鏡分別成為朝一第一方向分布前進的一第一側向入光光線以及朝一第二方向分布前進的一第二側向入光光線，而進入該導光板之該入光面，該導光板之該平面反射鏡適於將該第一側向入光光線以及該第二側向入光光線分別轉換為與該第一方向分布相關的一第一 出光光線以及與該第二方向分布相關的一第二出光光線從該出光面離開，其中該第一方向分布不同於該第二方向分布。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中每一該些光源組中的該第一光源以及該第二光源至對應的每一該些第一柱狀透鏡的一光軸的距離不同。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中各個該些光源組之該第一光源與該第二光源設置於各個該些第一柱狀透鏡的一焦面上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該平面反射面於該X方向並排構成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些光源組之該第一光源與該第二光源設置於該第二柱狀透鏡的一焦面上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，更包含：一控制器，用以時序性地控制該些光源組的該第一光源以及該第二光源依時序提供該第一光線以及該第二光線。
7. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其 中該導光板的該微結構包含一反射材料，位於該微結構的該平面反射面上。
8. 一種立體顯示裝置，包含：如請求項1所述之背光模組；一第三柱狀透鏡陣列，設置於該導光板之該出光面，用以將來自該出光面的該第一出光光線聚焦形成一第一斜向長條光線並將來自該入光面的該第二出光光線聚焦形成一第二斜向長條光線；一顯示模組，設置於該第三柱狀透鏡陣列相對該導光板之一焦面上，該顯示模組包含至少一子畫素，其中該第一斜向長條光線經該子畫素而形成一第一畫素光線，該第二斜向長條光線經該子畫素而形成一第二畫素光線；以及一第四柱狀透鏡陣列，設置於該顯示模組相對該導光板之一側，用以將該第一畫素光線導引至一第一視域，將該第二畫素光線導引至一第二視域。
9. 如申請專利範圍第8項所述之立體顯示裝置，更包含：一第五柱狀透鏡陣列，包含複數個第五柱狀透鏡，設置於該第四柱狀透鏡陣列相對該導光板之一側，該第四柱狀透鏡陣列具有複數個第四柱狀透鏡，該些第四柱狀透鏡與該些第五柱狀透鏡的排列方向為互相垂直。
10. 如申請專利範圍第8項所述之立體顯示裝 置，其中該至少一子畫素的數量為複數個且至少沿該X方向排列，第三柱狀透鏡陣列具有複數個第三柱狀透鏡，該第四柱狀透鏡陣列具有複數個第四柱狀透鏡，其中該些第三柱狀透鏡以及該些第四柱狀透鏡的長軸相較於該X方向為傾斜設置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示裝置，該些第三柱狀透鏡與該些第四柱狀透鏡的排列方向為互相平行。
12. 如申請專利範圍第8項之立體顯示裝置，其中該顯示模組位於該第四柱狀透鏡陣列的焦面上。