CN101975995B

CN101975995B - 光学薄膜及应用其的立体显示器

Info

Publication number: CN101975995B
Application number: CN2010102931870A
Authority: CN
Inventors: 徐新翰; 吴丰旭
Original assignee: BenQ Materials Corp
Current assignee: BenQ Materials Corp
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: CN101975995A

Abstract

本发明关于一种光学薄膜及立体显示器。此光学薄膜包括聚光透镜阵列层以及棱镜阵列层。聚光透镜阵列层具有多个聚光透镜，此聚光透镜阵列层配置于此些像素之前，聚光透镜阵列层至少具有不互相重叠的第一部分与第二部份。棱镜阵列层至少包括第一棱镜子阵列，具有多个第一棱镜，此些第一棱镜用以使穿透聚光透镜阵列层的第一部分的聚光透镜的光线沿第一方向行进。其中，穿过聚光透镜阵列层的第二部份的光线沿第二方向行进，第一方向与第二方向为不同方向。本发明揭露的光学薄膜可直接贴附于显示器之上，安装简便，且用以配置于显示器面板之前，不需要改变原有的显示器面板或背光模组的制程，因此可大幅降低制程的成本与复杂度。

Description

光学薄膜及应用其的立体显示器

技术领域

本发明涉及一种光学薄膜及立体显示器，且特别是有关于一种使用光学薄膜的立体显示器。

背景技术

过去欲达到立体影像显示的效果，大多采用配戴辅具，例如配戴特制偏光眼镜的方式来达到。而目前常见的立体显示技术在背光模组的两侧各设计一光源，例如冷阴极射线管。藉由控制两侧的光源于不同的时序时开启与控制像素分别于不同的时序时输出不同的影像讯号，使得人的左眼与右眼接收不同的影像，来达到立体显示的效果。

然而，在背光模组的两侧各设计一光源的作法，必需增设使背光模组中的光线行进路线的改变的光学元件，使得背光模组组装的复杂度增加。因此，如何在不增加组装复杂度的前提之下，又可达到立体显示的效果，为目前业界致力的方向之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种光学薄膜及应用其的立体显示器，由于本发明的光学薄膜可直接贴附于显示器面板上，让显示器的影像具有立体显示的效果，使得本发明的设计相对于目前的立体显示技术的设计简便许多。

根据本发明的一方面，提出一种光学薄膜，应用于显示器面板中，该显示器面板具有多个像素，该多个像素包含多个第一像素，该光学薄膜包括聚光透镜阵列层以及棱镜阵列层。该聚光透镜阵列层具有多个聚光透镜，该聚光透镜阵列层配置于该多个像素之前，该聚光透镜阵列层至少具有不互相重叠的第一部分与第二部分；该棱镜阵列层至少包括：第一棱镜子阵列，具有多个第一棱镜，该多个第一棱镜分别与该多个第一像素一对一设置，该多个第一棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第一部分的聚光透镜的光线沿第一方向行进；其中，穿过该聚光透镜阵列层的该第二部分的光线沿第二方向行进，该第一方向与该第二方向为不同方向，使该显示器面板所显示的影像具有立体显示效果。

作为可选的技术方案，该棱镜阵列层还包括第二棱镜子阵列，该第二棱镜子阵列具有多个第二棱镜，该多个第二棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第二部分的光线沿第三方向行进，该第三方向与该第二方向为不同方向。

作为可选的技术方案，该多个第一棱镜与该多个第二棱镜交错地排列。

作为可选的技术方案，各该第二棱镜与相邻的该第一棱镜对称于中线。

作为可选的技术方案，该棱镜阵列层还包括第三棱镜子阵列及第四棱镜子阵列，该第三棱镜子阵列及该第四棱镜子阵列分别具有多个第三棱镜与多个第四棱镜，该聚光透镜阵列层更具有第三部分与第四部分，该第一至该第四部分不互相重叠，该多个第三棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第三部分的聚光透镜的光线沿第四方向行进，该多个第四棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第四部分的聚光透镜的光线沿第五方向行进，该第一、第三、第四、第五方向为不同方向。

作为可选的技术方案，该多个第一棱镜、该多个第二棱镜、该多个第三棱镜、该多个第四棱镜依序且交错地排列。

作为可选的技术方案，各该第一棱镜与对应的该第二棱镜对称于中线，各该第三棱镜与对应的该第四棱镜亦对称于该中线。

作为可选的技术方案，该多个聚光透镜为半圆柱透镜或半圆透镜。

作为可选的技术方案，该多个半圆柱透镜具有平面，该多个第一棱镜具有表面，该平面与该表面相对。

作为可选的技术方案，该多个第一棱镜用以以一对一的方式，配置于该多个像素之前。

根据一具体实施方式，本发明提供一种立体显示器，其包括显示器面板以及上述的光学薄膜。

作为可选的技术方案，该多个像素放置于该多个聚光透镜的焦平面上。

作为可选的技术方案，该立体显示器为液晶显示器或有机发光二极体显示器。

由本发明揭露的光学薄膜，用以配置于显示器面板之前，不需要改变原有的显示器面板或背光模组的制程，因此可大幅降低制程的成本与复杂度。更且本发明的光学薄膜可直接贴附于显示器之上，安装简便。相对传统上需在背光模组上增加光源及相对应的光学元件，并配合适当的光源的控制方式的作法，本发明的设计相对地简便许多，易于实现，成本低廉，且不需对光源做额外的控制即可达到立体显示的效果。再者，由于本发明的光学薄膜可将光源汇聚在中央区域，两侧的光强分布较弱，因此本发明的立体显示器更有防窥的效果。

于本发明的优点与精神可以由以下的附图说明及具体实施方式详述得到进一步的了解。

附图说明

图1A绘示依照本发明的立体显示器的第一实施例的示意图。

图1B绘示图1A的立体显示器操作时的部分光路图。

图2A绘示依照本发明的立体显示器的第二实施例的示意图。

图2B绘示图2A的立体显示器操作时的部分光路图。

图3A绘示依照本发明的立体显示器的第三实施例的示意图。

图3B绘示图3A的立体显示器操作时的部分光路图。

具体实施方式

本具体实施方式揭露一种立体显示器，包括显示器面板以及光学薄膜。显示器面板具有多个像素。此光学薄膜包括聚光透镜阵列层以及棱镜阵列层。聚光透镜阵列层具有多个聚光透镜。此聚光透镜阵列层用以配置于此些像素之前，此聚光透镜阵列层至少具有不互相重叠的第一部分与第二部分。棱镜阵列层至少包括第一棱镜子阵列，具有多个第一棱镜。此些第一棱镜用以使穿透聚光透镜阵列层的第一部分的聚光透镜的光线沿第一方向行进，穿过该聚光透镜阵列层的第二部分的光线沿第二方向行进，此第一方向与此第二向为不同，使此立体显示器所显示的影像具有立体显示效果。

请同时参照图1A及图1B。图1A绘示依照本发明的立体显示器的第一实施例的示意图，图1B绘示图1A的立体显示器操作时的部分光路图。如图1A所示，立体显示器10包括显示器面板100以及光学薄膜200。显示器面板100可例如为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)面板或有机发光二极体显示器(Organic Light-Emitting Diode，OLED)面板。显示器面板100具有多个像素102与104，用以分别输出不同角度的影像。

光学薄膜200包括聚光透镜阵列层220以及棱镜阵列层240。聚光透镜阵列层220具有多个聚光透镜，例如具有多个第一部分的聚光透镜222及多个第二部分的聚光透镜224。在本实施例中，像素102与104分别配置于聚光透镜222及224的顶点处，较佳地，像素102与104分别配置于聚光透镜222及224的焦平面上(其与聚光透镜的曲率半径相关)，但不限于此，只要能使像素102与104发出的光于穿过聚光透镜222及224后为近似的平行光即可。

聚光透镜222可例如为半圆透镜或半圆柱透镜，但不限于此，只要能使经由像素102与104射出的光线分别穿透聚光透镜222与224后可以使光线近似平行射出的聚光透镜皆在本发明的范围内。棱镜阵列层240包括第一棱镜子阵列，此第一棱镜子阵列例如具有多个第一棱镜242，此些第一棱镜242可例如以一对一的方式，配置于像素102之前。一对一的方式是指，一个第一棱镜242对应一个像素102。再者，聚光透镜222具有平面2221，第一棱镜242具有表面2421，此平面2221与此表面2421相对。于另一实施例中，平面2221与表面2421可直接贴合。

如图1B所示，第一棱镜242用以使穿透聚光透镜阵列层220的第一部分的聚光透镜222的光线L沿第一方向D1行进，其中，穿过聚光透镜阵列层的第二部分的光线L沿第二方向D2行进，此第一方向D1与此第二方向D2为不同方向，使得像素102与104的不同角度的影像，可让人的左眼及右眼分别接收，来达到立体显示的效果。

请同时参照图2A及图2B。图2A绘示依照本发明的立体显示器的第二实施例的示意图，图2B绘示图2A的立体显示器操作时的部分光路图。如图2A所示，立体显示器20包括显示器面板100以及光学薄膜300。图2A的立体显示器20与图1A的立体显示器10不同之处在于图2A的立体显示器20的棱镜阵列层还包括第二棱镜子阵列，第二棱镜子阵列具有多个第二棱镜344，第一棱镜子阵列的第一棱镜342与第二棱镜子阵列的第二棱镜344交错地排列。

第二棱镜344与相邻的第一棱镜342对称于两棱镜的中线。如图2A所示，此些第二棱镜344的每一个与相邻的第一棱镜342对称于中线M，亦即，第一棱镜342与第二棱镜344具有相同的底角θ₁。再者，此些第一棱镜342与此些第二棱镜344例如以一对一的方式分别配置于像素102与104之前。也就是说，一个第一棱镜342对应一个像素102，一个第二棱镜344对应一个像素104。

如图2B所示，第二棱镜344用以使穿透聚光透镜阵列层的第二部分的聚光透镜324的光线L沿第三方向D3行进，本实施例的第三方向D3与第一实施例中的第二方向D2不同。藉由第一棱镜342与第二棱镜344分别使穿透第一部分的聚光透镜322与穿透第二部分的聚光透镜324的光线L沿第一方向D1及第三方向D3行进，使得像素102与104的不同角度的影像，可让观看者的左眼及右眼分别接收，来达到立体显示的效果。

请参照图3A及图3B。图3A绘示依照本发明的立体显示器的第三实施例的示意图，图3B绘示图3A的立体显示器的部分光路图。如图3A所示，立体显示器30包括显示器面板100以及光学薄膜400。图3A的立体显示器30与图2A的立体显示器20不同之处在于，图3A的立体显示器30的棱镜阵列层440还包括第三棱镜子阵列及第四棱镜子阵列。第三棱镜子阵列及第四棱镜子阵列分别具有多个第三棱镜446与第四棱镜448。此些第三棱镜446与此些第四棱镜448可例如具有相同的底角θ₂。且第三棱镜446与第四棱镜448的底角θ₂可例如与第一棱镜442及第二棱镜444的底角θ₁不同。此外，第一棱镜442及对应的第二棱镜444可例如对称于中线M，且第三棱镜446与对应的第四棱镜448可例如也对称于中线M。

第一棱镜442、第二棱镜444、第三棱镜446与第四棱镜448可例如以一对一的方式，分别配置于像素102、104、106与108之前。也就是说，第一棱镜442以一对一的方式对应至像素102，第二棱镜444以一对一的方式对应至像素104，第三棱镜446以一对一的方式对应至像素106，及第四棱镜448以一对一的方式对应至像素108。此外，第一棱镜442、第二棱镜444、第三棱镜446与第四棱镜448依序且交错地排列，也就是说，在棱镜阵列层440中，第一棱镜442、第二棱镜444、第三棱镜446与第四棱镜448会依序且重复的排列。

如图3B所示，第三棱镜446用以使穿透聚光透镜阵列层的第三部分的聚光透镜426的光线L沿第四方向D4行进，第四棱镜448用以使穿透聚光透镜阵列层的第四部分的聚光透镜428的光线L沿第五方向D5行进，本实施例的第四方向D4与第五方向D5与第二实施例的第一方向D1及第三方向D3皆不同。藉此可相对应地控制像素102、104、106与108分别输出不同角度的影像讯号，使得人的左眼与右眼接收不同的影像讯号，来达到立体显示的效果。

虽然本实施例只以4个视角(view)的立体显示器为例，然而本领域具有通常知识者当可理解本发明亦可应用于6个视角、8个视角、或者是更多视角的立体显示器上。

根据以上具体实施方式的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的具体实施方式来对本发明加以限制。

Claims

1.一种光学薄膜，应用于显示器面板中，该显示器面板具有多个像素，其特征在于，该光学薄膜包括：

聚光透镜阵列层，具有多个聚光透镜，该聚光透镜阵列层配置于该多个像素之前，该聚光透镜阵列层至少具有不互相重叠的第一部分、第二部分、第三部分与第四部分，该第一至该第四部分不互相重叠；以及

棱镜阵列层，至少包括：第一棱镜子阵列、第二棱镜子阵列、第三棱镜子阵列及第四棱镜子阵列，该第一棱镜子阵列具有多个第一棱镜，该第二棱镜子阵列具有多个第二棱镜，该第三棱镜子阵列具有多个第三棱镜，该第四棱镜子阵列具有多个第四棱镜，该多个第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜、第四棱镜分别与该多个像素一对一设置，该多个第一棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第一部分的聚光透镜的光线沿第一方向行进，该多个第二棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第二部分的光线沿第二方向行进，该多个第三棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第三部分的聚光透镜的光线沿第三方向行进，该多个第四棱镜用以使穿透该聚光透镜阵列层的该第四部分的聚光透镜的光线沿第四方向行进；

其中，该第一方向、第二方向、第三方向与该第四方向为不同方向，使该显示器面板所显示的影像具有立体显示效果。

2.根据权利要求1所述的光学薄膜，其特征在于：各该第二棱镜与相邻的该第一棱镜对称于中线。

3.根据权利要求1所述的光学薄膜，其特征在于：该多个第一棱镜、该多个第二棱镜、该多个第三棱镜、该多个第四棱镜依序且交错地排列。

4.根据权利要求3所述的光学薄膜，其特征在于：各该第一棱镜与对应的该第二棱镜对称于中线，各该第三棱镜与对应的该第四棱镜亦对称于该中线。

5.根据权利要求1所述的光学薄膜，其特征在于：该多个聚光透镜为半圆柱透镜或半圆透镜。

6.根据权利要求5所述的光学薄膜，其特征在于：该多个半圆柱透镜具有平面，该多个第一棱镜具有表面，该平面与该表面相对。

7.一种立体显示器，其特征在于，包括：

显示器面板，具有多个像素；以及如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的光学薄膜。

8.根据权利要求7所述的立体显示器，其特征在于：该多个像素位于该多个聚光透镜的焦平面上。

9.根据权利要求7所述的立体显示器，其特征在于：该立体显示器为液晶显示器或有机发光二极体显示器。