CN1779560A - 背投屏幕及其光学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种背投屏幕及其光学装置，其包含一光学元件以及一光线吸收图案层，该光学元件的一表面具有一柱状凸部结构，且柱状凸部结构包含曲率参数相异的一第一凸部与一第二凸部；光线吸收图案层具有复数个光线吸收单元，且光线吸收图案层设置于相对光学元件的柱状凸部结构的另一表面之上。本发明可以消除在屏幕上造成视觉不舒服的干涉纹(Moiré)现象。
Description
技术领域
本发明关于一种光学装置，特别是关于一种应用于组成背投屏幕的光学装置，以消除在屏幕上造成视觉不舒服的干涉纹(Moiré)现象。
背景技术
随着HDTV与DVD-Player的普及，以及投影显示器在光学技术上的发展愈趋成熟，大尺寸电视影像愈来愈受到市场的重视以及消费者的青睐。
依据投影显示方式的不同，可以分为背投式(Real-Projection)以及前投式(Front-Projection)两种，主要依据观赏者的眼睛是从屏幕哪个方向观看到影像，从屏幕前方看到称之为前投式，反之，从屏幕后方看到则称之为背投式。现今，由于背投式电视机具有无辐射线、高清晰度的大屏幕显示功能、价格低等优点，因此逐渐成为购买电视的消费主流。
请参照图1所示，已知的背投屏幕1包括有一菲涅耳透镜(FresnelLens)11及一柱状透镜(Lanticular Lens)12，菲涅耳透镜11为一聚焦透镜，其主要将投影显示器投射的入射光线，偏折至垂直屏幕的方向上而使光线互相平行离开菲涅耳透镜11，而使得视域内的光线能做良好的运用，进而提升影像的亮度与均匀度，而柱状透镜12则用以提供影像的成像。
柱状透镜12具有复数个柱状凸部121设置于入光面，以及复数个黑带条纹(Black Stripes)122设置于出光面。如图2所示，经由离开菲涅耳透镜11的平行光线20垂直入射柱状凸部121后，光线20将在柱状透镜12中被聚焦而后由出光面射出，位于出光面的黑带条纹122则分别精确地覆盖在出光面相对于柱状凸部121的非聚焦部123，且黑带条纹122以光吸收材料构成，用以吸收非垂直入射进入柱状透镜12的杂散光线以及来自观看者一方的环境光，进而可降低外部光线的影响，提高画面的对比度。
黑带条纹122的制作，如产业界所熟知，先于柱状透镜12的出光面，涂布适当厚度的光阻，接着再利用光源照射柱状凸部121，通过柱状凸部121将光源的光线20规则性地聚焦并投射于光阻上，进行正显影(或是负显影)等的制程步骤，而产生复数个黑带条纹122，由于柱状凸部121为规则排列，且高度曲率大致相同，因此形成规则排列且等宽度的黑带条纹122，由于黑带条纹122规则之间距，使得应用于投影显示系统时容易造成光线的干涉现象，而在视觉上产生俗称的干涉纹(Moiré)现象，除了让观看者产生不舒服的视觉外，此外也降低了整个画面的品质。
承上所述，当今背投屏幕仍具有改善的空间，因此如何提供一种消除在屏幕上造成视觉不舒服的干涉纹(Moiré)现象的背投屏幕及其光学装置实为当前重要的课题之一。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种消除干涉纹现象的背投屏幕及其光学装置。
为达上述目的，依据本发明的光学装置包含一光学元件以及一光线吸收图案层，其中，光学元件的一表面具有一柱状凸部结构，且柱状凸部结构包含曲率参数相异的一第一凸部与一第二凸部；光线吸收图案层具有复数个光线吸收单元，且光线吸收图案层设置于相对光学元件的柱状凸部结构的另一表面之上。
为达上述目的，依据本发明的背投屏幕包含一第一光学元件、一光线吸收图案层以及一第二光学元件，其中，第一光学元件的一表面具有一柱状凸部结构，柱状凸部结构包含曲率参数相异的一第一凸部与一第二凸部；光线吸收图案层具有复数个光线吸收单元，且光线吸收图案层设置于相对光学元件的柱状凸部结构的另一表面之上；第二光学元件邻设于第一光学元件。
承上所述，因依据本发明的背投屏幕及其光学装置利用一具有曲率参数相异的柱状凸部结构的光学元件，由于柱状凸部结构的凸部曲率参数相异因此可使入射光线改变规律性的聚焦位置，同时造成不等宽度的光线吸收单元的光线吸收图案层，因而使得以此光学装置组合的背投屏幕，通过光线出光范围的不规则变化，进而消除造成视觉上不舒服的干涉纹现象。
附图说明
图1为一显示已知的背投屏幕的立体示意图；
图2为一显示已知的背投屏幕的剖面示意图；
图3为一显示依本发明较佳实施例的光学装置的剖面示意图；
图4为一显示依本发明较佳实施例的另一光学装置的剖面示意图；
图5为一显示依本发明另一较佳实施例的光学装置的示意图；
图6A～6E为一显示依本发明较佳实施例的又一光学装置的一组剖面示意图；
图7为一显示依本发明较佳实施例的再一光学装置的剖面示意图；以及
图8为一显示依本发明较佳实施例的背投屏幕的示意图。
元件符号说明：
1 背投屏幕
11 菲涅耳透镜
12 柱状透镜
121 柱状凸部
122 黑带条纹
123 非聚焦部
2 光学装置
20 光线
21 光学元件
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 光线吸收图案层
221 光线吸收单元
P 聚焦点
P’ 聚焦点
23 光扩散层
24 抗反射层
3 背投屏幕
30 第二光学元件
31 第一光学元件
32 光线吸收图案层
41A 光入射面
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依据本发明较佳实施例的背投屏幕及其光学装置，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
请参照图3所示，依据本发明较佳实施例的光学装置2包含一光学元件21以及一光线吸收图案层22。
光学元件21的一表面具有一柱状凸部结构，柱状凸部结构可将入射的平行光线聚焦后进行成像作用，如图3所示，此柱状凸部结构包含一第一凸部211与一第二凸部212，且第一凸部211与第二凸部212的曲率参数相异。其中，光学元件21可为一柱状透镜。
光线吸收图案层22设置于相对光学元件21的柱状凸部结构的另一表面之上，即相对于光学元件21的光入射面21A的出光面21B上，承上所述，光线吸收图案层22具有复数个光线吸收单元221，在制程中，光线吸收图案层22的形成于相对光学元件21的出光面21B上涂布正显影或是负显影的光阻，通过光线的照射后，在光学元件21中聚焦后而散发出的光线，使受光线曝光的光阻显影而可移除(正显影光阻)或显影后仍附着于出光面21B上(负显影光阻)，因而形成由复数个光线吸收单元221构成的图案层，由于入射光在光学元件21中的聚焦点P、P’位置相异，而造成出光范围亦相异，故形成的光线吸收单元211的宽度亦不相同。
承上所述，更由于柱状凸部结构的凸部的曲率参数相异，因此，具该结构的光学装置2用以在成像过程中，通过光线入射后聚焦点位置的变化而消除因为出光范围之间距一致所导致的干涉纹现象。
又，如图4所示，依据本发明较佳实施例的光学装置2的柱状凸部结构更包含一第三凸部213，其的曲率参数相异于第一凸部211或第二凸部212的曲率参数，用以造成光线出光范围的变化，以达消除干涉纹效应的目的，当然，在本实施例中，光学装置2更可包含曲率参数相异于第一凸部211或第二凸部212的曲率参数的第四凸部、第五凸部....等等的应用。其中，柱状凸部结构的该等凸部211、212、213的曲率参数变化可以具有规律性，例如2倍、3倍、6倍等的规律变化，抑或可以是不具规律变化的组合。
在本实施例中，该等凸部211、212、213的曲率参数可以依据光入射面21A非位于同一基准水平线上做变化(如图3与4所示)，亦可以依据光入射面41A位于同一基准水平线上做曲率参数的变化(如图5所示)，使入射光线聚焦的聚焦点不同，进而有出光范围不同的变化。
承上所述，依据本发明较佳实施例的光学装置2更包含一光扩散层23，其设置于相对该光学元件21的柱状凸部结构的另一表面之上，然，其设置位置，可以形成于光线吸收图案层22上且覆盖的(如图6A所示)，抑或可以形成于光学元件21与光线吸收图案层22之间(如图6B所示)，另外，光学装置2亦可更包含一抗反射层24，其亦可设置于光线吸收图案层22之上，如上所述，抗反射层24的设置位置，可以形成于光线吸收图案层22上且覆盖的(如图6C所示)，抑或可以形成于光学元件21与光线吸收图案层22之间(如图6D所示)，此外，更可以是光扩散层23以及抗反射层24互相组合形成于光线吸收图案层22上(如图6E所示)或是光学元件21与光线吸收图案层22之间，以此些结构使此光学装置2应用于背投屏幕时，能够达到增加视角与光线强度的目的，进而提高背投屏幕的品质。
又，如图7所示，在本实施例中，光学装置2的光学元件21内可填入光扩散微粒，使光学装置2除了可以增加视角外，更可以使影像亮度更具均匀性。
再请参考图8所示，依据本发明较佳实施例的背投屏幕3，包含一第一光学元件31、一光线吸收图案层32与一第二光学元件30。
第一光学元件31为上述的光学元件21，其结构、组成与特征如前述，故不再赘述，而在本实施例中，第二光学元件30邻设于第一光学元件31，用以与上述的第一光学元件31组合形成背投屏幕3，其中，第二光学元件30为菲涅耳透镜(Fresnel Lens)，其将光源来的光线聚集后偏折光线，使离开菲涅耳透镜的光线成为互相平行的光线以入射进入柱状透镜，而进行成像。
综上所述，依据本发明的较佳实施例的背投屏幕及其光学装置，利用光学元件(第一光学元件)具有不同曲率参数的凸部组合的柱状凸部结构，俾使光线入射后可以产生不同位置的聚焦点，进而使光线的出光范围有不规则的变化，将此光学装置应用于背投屏幕，来达到消除让视觉不舒服感受的干涉纹效应的目的，进而提高背投屏幕的品质。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所述的权利要求范围中。
Claims (13)
1.一种光学装置，其特征是，包含：
一光学元件，其之一表面具有一柱状凸部结构，该柱状凸部结构包含曲率参数相异的一第一凸部与一第二凸部；以及
一光线吸收图案层，其具有复数个光线吸收单元，且该光线吸收图案层设置于相对该光学元件的柱状凸部结构的另一表面之上。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征是，该柱状凸部结构更包含：
一第三凸部，其曲率参数相异于该第一凸部或该第二凸部的曲率参数。
3.如权利要求1所述的光学装置，其特征是，该光学元件为柱状透镜。
4.如权利要求1所述的光学装置，其特征是，更包含：
一光扩散层，其设置于相对该光学元件的柱状凸部结构的另一表面之上。
5.如权利要求1所述的光学装置，其特征是，该光学元件内填有光扩散微粒。
6.如权利要求1所述的光学装置，其特征是，该等光线吸收单元的剖面宽度彼此相异。
7.一种背投屏幕，其特征是，包含：
一第一光学元件，其之一表面具有一柱状凸部结构，该柱状凸部结构包含曲率参数相异的一第一凸部与一第二凸部；
一光线吸收图案层，其具有复数个光线吸收单元，且该光线吸收图案层设置于相对该光学元件的柱状凸部结构的另一表面之上；以及
一第二光学元件，其邻设于该第一光学元件。
8.如权利要求7所述的背投屏幕，其特征是，该柱状凸部结构更包含：
一第三凸部，其的曲率参数相异于该第一凸部或该第二凸部的曲率参数。
9.如权利要求7所述的背投屏幕，其特征是，该第一光学元件为柱状透镜。
10.如权利要求7所述的背投屏幕，其特征是，该第二光学元件为菲涅耳透镜。
11.如权利要求7所述的背投屏幕，其特征是，更包含：
一光扩散层，其设置于相对该光学元件的柱状凸部结构的另一表面之上。
12.如权利要求7所述的背投屏幕，其特征是，该第一光学元件内填有光扩散微粒。
13.如权利要求7所述的背投屏幕，其特征是，该等光线吸收单元的剖面宽度彼此相异。
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