專利名稱：背投屏幕及其光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種光學(xué)裝置，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于組成背投屏幕，可消除屏幕上的干涉紋(Moiré)現(xiàn)象的光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
隨著投影顯示器在光學(xué)技術(shù)上的發(fā)展愈趨成熟，大尺寸電視影像愈來愈受到市場的重視以及消費者的青睞。
依據(jù)投影顯示方式的不同，可以分為背投式(Real-Projection)以及前投式(Front-Projection)兩種，主要依據(jù)觀賞者的眼睛是從屏幕哪個方向觀看到影像，從屏幕前方看到稱之為前投式，反之，從屏幕后方看到則稱之為背投式。前投式最直接的應(yīng)用即是一般常見的投影機，而背投式現(xiàn)今主要應(yīng)用于大尺寸的背投電視，其中，在背投顯示系統(tǒng)中，主要的元件包括有投影機、背投屏幕以及反射鏡等，由投影機提供光線來源，經(jīng)由位于光路徑上的反射鏡反射光線最終進入背投屏幕而成像。
就背投屏幕來說，其影響背投顯示系統(tǒng)的參數(shù)主要包括有對比度、分辨率及可視角等，如圖1所示，已知的背投屏幕1包括有一菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)11及一柱狀透鏡(Lanticular Lens)12。
菲涅耳透鏡11為一聚焦透鏡，其主要將投影顯示器投射的入射光線，偏折至垂直屏幕的方向上且使光線能夠互相平行離開菲涅耳透鏡11，使得視域內(nèi)的光線能做良好的運用，進而提升影像的亮度與均勻度。
柱狀透鏡12則于入光面具有復(fù)數(shù)個柱狀凸部121，以及于出光面形成有復(fù)數(shù)個黑帶條紋(Black Stripes)122。如圖2所示，經(jīng)由菲涅耳透鏡11而產(chǎn)生的平行光線20垂直入射柱狀凸部121后，光線20將在柱狀透鏡12中被聚焦的后由出光面射出，另外，該等黑帶條紋122則分別精確地覆蓋在相對于柱狀凸部121的出光面的非聚焦部123，且黑帶條紋122以光吸收材料構(gòu)成，用以吸收非垂直入射進入柱狀透鏡12的雜散光線以及來自觀看者一方的環(huán)境光，進而可降低外部光線的影響，提高畫面的對比度。
然而，由于該等黑帶條紋122規(guī)則排列于出光面上且為相等寬度，因此黑帶條紋122規(guī)則之間距，使于投影顯示系統(tǒng)時容易造成光線20的干涉現(xiàn)象，而在視覺上產(chǎn)生俗稱的干涉紋(Moiré)現(xiàn)象，除了讓觀看者產(chǎn)生不舒服的視覺外，此外也降低了整個畫面的品質(zhì)。
由上所述得知，對于畫面品質(zhì)的改進，投影顯示系統(tǒng)仍有改善的空間，因此如何提供一種消除在屏幕上造成視覺不舒服的干涉紋(Moiré)現(xiàn)象的背投屏幕及其光學(xué)裝置實為當(dāng)前重要的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種消除干涉紋(Moiré)現(xiàn)象的背投屏幕及其光學(xué)裝置。
為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置包含一光學(xué)元件以及一光線吸收圖案層，其中，光學(xué)元件具有一入光面與一出光面，入光面具有一柱狀凸部結(jié)構(gòu)，且柱狀凸部結(jié)構(gòu)包含一第一凸部與一第二凸部，第一凸部與第二凸部的頂點至出光面的距離彼此相異；光線吸收圖案層具有復(fù)數(shù)個光線吸收單元，且光線吸收圖案層設(shè)置于出光面之上。
又，為達(dá)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的背投屏幕包含一第一光學(xué)元件、一光線吸收圖案層以及一第二光學(xué)元件，其中，第一光學(xué)元件具有一入光面與一出光面，入光面具有一柱狀凸部結(jié)構(gòu)，且柱狀凸部結(jié)構(gòu)包含一第一凸部與一第二凸部，第一凸部與第二凸部的頂點至出光面的距離彼此相異；光線吸收圖案層具有復(fù)數(shù)個光線吸收單元，且光線吸收圖案層設(shè)置于出光面之上；第二光學(xué)元件鄰設(shè)于第一光學(xué)元件。
承上所述，因依本發(fā)明的背投屏幕及其光學(xué)裝置利用光學(xué)元件(第一光學(xué)元件)的柱狀凸部結(jié)構(gòu)中該等凸部的頂點至出光面的距離相異，即光學(xué)元件(第一光學(xué)元件)的剖面高度相異，而使光線由入光面進入的基準(zhǔn)面不同，而導(dǎo)致光線在光學(xué)元件(第一光學(xué)元件)中的聚焦位置不同，進而使得出光范圍相異而得以消除因為規(guī)律的出光范圍間距所導(dǎo)致的干涉紋現(xiàn)象。


圖1為一顯示已知的背投屏幕的立體示意圖；圖2為一顯示已知的背投屏幕的剖面示意圖；圖3為一顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的光學(xué)裝置的剖面示意圖；圖4為一顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的另一光學(xué)裝置的剖面示意圖；圖5A～5E為一顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的又一光學(xué)裝置的一組示意圖；圖6為一顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的再一光學(xué)裝置的剖面示意圖；以及圖7為一顯示依本發(fā)明較佳實施例的背投屏幕的示意圖。
元件符號說明1 背投屏幕11菲涅耳透鏡12柱狀透鏡121 柱狀凸部122 黑帶條紋
123非聚焦部2 光學(xué)裝置20 光線21 光學(xué)元件21A光入射面21B出光面211第一凸部212第二凸部213第三凸部22 光線吸收圖案層221光線吸收單元P 聚焦點P’ 聚焦點23 光擴散層24 抗反射層3 背投屏幕30 第二光學(xué)元件31 第一光學(xué)元件32 光線吸收圖案層具體實施方式
以下將參照相關(guān)附圖，說明依本發(fā)明較佳實施例的背投屏幕及其光學(xué)裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖3所示，依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的光學(xué)裝置2包含一光學(xué)元件21以及一光線吸收圖案層22。
光學(xué)元件21具有一光入射面21A與一出光面21B，光入射面21A具有一柱狀凸部結(jié)構(gòu)，其用以將入射的平行光線聚焦后以進行成像作用，如圖3所示，柱狀凸部結(jié)構(gòu)包含一第一凸部211與一第二凸部212，第一凸部211與第二凸部212的頂點至出光面21B的距離彼此相異，即光學(xué)元件21的光入射面21A具有高低相異的柱狀凸部結(jié)構(gòu)。其中，光學(xué)元件21可為一柱狀透鏡，且第一凸部211與第二凸部212的曲率參數(shù)為相同。
光線吸收圖案層22設(shè)置于光學(xué)元件21的出光面21B上，且具有復(fù)數(shù)個光線吸收單元221，其用以吸收環(huán)境的干擾光線及散射光線，在制程中，光線吸收圖案層22的形成利用光阻為材料，再以曝光顯影等過程來將光線吸收單元221精確地分布在出光面21B的非聚焦部上，詳細(xì)的來說，首先于光學(xué)元件21的出光面21B上涂布正顯影或是負(fù)顯影光阻，接著再于光學(xué)元件21的光入射面21A之上照射光線進行光阻的曝光，最后經(jīng)過顯影過程讓曝光區(qū)域能夠去除(正顯影)或是保留(負(fù)顯影)而形成如圖3所示的復(fù)數(shù)個光線吸收單元221。
由于光學(xué)元件21具有高低相異的柱狀凸部結(jié)構(gòu)，因此入射光線的光入射面21A彼此不位于同一水平面上，由此光線入射后因光入射面21A的彼此相異造成聚焦點P、P’亦彼此相異，最終俾使光線的出光范圍彼此相異，故形成寬度不相等的光線吸收單元221，且將具此結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置2應(yīng)用于成像過程中時，將可消除已知出光范圍的規(guī)律間距所造成的干涉紋效應(yīng)。
又，如圖4所示，依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的光學(xué)裝置2的柱狀凸部結(jié)構(gòu)更包含一第三凸部213，其的頂點至出光面21B的距離與第一凸部211或第二凸部212的頂點至該出光面21B的距離相異，如上所述，用以造成光線出光范圍的變化，當(dāng)然，在本實施例中，光學(xué)裝置2更可包含頂點至出光面的距離與第一凸部211或第二凸部212的頂點至該出光面21B的距離相異的第四凸部、第五凸部....等等的應(yīng)用。其中，該等凸部211、212、213的曲率參數(shù)彼此相同，且該等凸部211、212、213的頂點至出光面21B的距離可具有規(guī)律性，例如2倍、3倍、6倍等的規(guī)律變化，亦可以是不具規(guī)律變化的組合。
承上所述，請參照圖5A～5E所示，依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的光學(xué)裝置2更包含一光擴散層23，其設(shè)置于出光面21B之上，如圖5A所示，光擴散層23可以形成于光線吸收圖案層22上且覆蓋的，抑或可以形成于光學(xué)元件21與光線吸收圖案層22之間(如圖5B所示)，另外，光學(xué)裝置2亦可更包含一抗反射層24，其亦可設(shè)置于出光面21B之上，如圖5C所示，抗反射層24的設(shè)置位置，可以形成于光線吸收圖案層22上且覆蓋的，抑或可以如圖5D所示形成于光學(xué)元件21與光線吸收圖案層22之間，此外，更可以將光擴散層23及抗反射層24互相組合形成于光線吸收圖案層22之上并覆蓋的(如圖5E所示)或是光學(xué)元件21與光線吸收圖案層22之間，以此些結(jié)構(gòu)使此光學(xué)裝置2應(yīng)用于背投屏幕時，能夠達(dá)到增加視角與光線強度的目的，進而提高背投屏幕的品質(zhì)。
又，如圖6所示，在本實施例中，光學(xué)裝置2的光學(xué)元件21內(nèi)可填入光擴散微粒，使光學(xué)裝置2除了可以增加視角外，更可以使影像亮度更具均勻性。
再請參考圖7所示，依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的背投屏幕3，包含一第一光學(xué)元件31、一光線吸收圖案層32與一第二光學(xué)元件30。
第一光學(xué)元件31為上述的光學(xué)元件21，其結(jié)構(gòu)、組成與特征如前述，故不再贅述，而在本實施例中，第二光學(xué)元件30鄰設(shè)于第一光學(xué)元件31，用以與上述的第一光學(xué)元件31組合形成背投屏幕3，其中，第二光學(xué)元件30為菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)，其用以將光源來的光線聚集后偏折光線，使離開菲涅耳透鏡的光線成為互相平行的光線以入射進入柱狀透鏡進行成像。
綜上所述，依據(jù)本發(fā)明較佳實施例的背投屏幕及其光學(xué)裝置利用一具有高低相異的柱狀凸部結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件(第一光學(xué)元件)與光線吸收圖案層組合成光學(xué)裝置，因高低相異的柱狀凸部結(jié)構(gòu)造成入射光線的入光面相異，進而導(dǎo)致聚焦點彼此不相同，以及出光范圍的相異，將此裝置應(yīng)用于背投屏幕上，相較于已知，因本發(fā)明消除了出光范圍規(guī)律的變化而可進而減低造成視覺不舒服的干涉紋效應(yīng)。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于所述的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，其特征是，包含一光學(xué)元件，其具有一入光面與一出光面，該入光面具有一柱狀凸部結(jié)構(gòu)，該柱狀凸部結(jié)構(gòu)包含一第一凸部與一第二凸部，該第一凸部與該第二凸部的頂點至該出光面的距離彼此相異；以及一光線吸收圖案層，其具有復(fù)數(shù)個光線吸收單元，且該光線吸收圖案層設(shè)置于該出光面之上。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征是，該柱狀凸部結(jié)構(gòu)更包含一第三凸部，其頂點至該出光面的距離與該第一凸部或該第二凸部的頂點至該出光面的距離相異。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征是，該第一凸部與該第二凸部的曲率參數(shù)相同。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)裝置，其特征是，該第一凸部、該第二凸部與該第三凸部的曲率參數(shù)相同。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征是，該光學(xué)元件為柱狀透鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征是，更包含一光擴散層，其設(shè)置于該出光面之上。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征是，該光學(xué)元件內(nèi)填有光擴散微粒。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征是，該等光線吸收單元的剖面寬度彼此相異。
9.一種背投屏幕，其特征是，包含一第一光學(xué)元件，其具有一入光面與一出光面，該入光面具有一柱狀凸部結(jié)構(gòu)，該柱狀凸部結(jié)構(gòu)包含一第一凸部與一第二凸部，該第一凸部與該第二凸部的頂點至該出光面的距離彼此相異；一光線吸收圖案層，其具有復(fù)數(shù)個光線吸收單元，且該光線吸收圖案層設(shè)置于該出光面之上；以及一第二光學(xué)元件，其鄰設(shè)于該第一光學(xué)元件。
10.如權(quán)利要求9所述的背投屏幕，其特征是，該柱狀凸部結(jié)構(gòu)更包含一第三凸部，其頂點至該出光面的距離與該第一凸部或該第二凸部的頂點至該出光面的距離相異。
11.如權(quán)利要求9所述的背投屏幕，其特征是，該第一凸部與該第二凸部的曲率參數(shù)相同。
12.如權(quán)利要求10所述的背投屏幕，其特征是，該第一凸部、該第二凸部與該第三凸部的曲率參數(shù)相同。
13.如權(quán)利要求9所述的背投屏幕，其特征是，該第一光學(xué)元件為柱狀透鏡。
14.如權(quán)利要求9所述的背投屏幕，其特征是，該第二光學(xué)元件為菲涅耳透鏡。
15.如權(quán)利要求9所述的背投屏幕，其特征是，更包含一光擴散層，其設(shè)置于該出光面之上。
16.如權(quán)利要求9所述的背投屏幕，其特征是，該第一光學(xué)元件內(nèi)填有光擴散微粒。
17.如權(quán)利要求9所述的背投屏幕，其特征是，該等光線吸收單元的剖面寬度彼此相異。
全文摘要
本發(fā)明為一種背投屏幕及其光學(xué)裝置，其包含一光學(xué)元件以及一光線吸收圖案層。其中，該光學(xué)元件具有一入光面與一出光面，入光面具有一柱狀凸部結(jié)構(gòu)，且柱狀凸部結(jié)構(gòu)包含一第一凸部與一第二凸部，第一凸部與第二凸部的頂點至出光面的距離彼此相異；光線吸收圖案層則具有復(fù)數(shù)個光線吸收單元，且光線吸收圖案層設(shè)置于出光面之上。本發(fā)明的光學(xué)裝置可消除屏幕上的干涉紋(Moiré)現(xiàn)象。
文檔編號G03B21/62GK1779562SQ20041009636
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者周彥均, 龔大焜 申請人:精碟科技股份有限公司