专利名称：显示装置及其制法和使用该装置的投影光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置及其制造方法以及使用使显示装置的投影光学装置，特别涉及一种具有高对比度的显示装置及其制造方法以及使用使显示装置的投影光学装置背景技术现今显示器的趋势朝向轻薄化、大尺寸化发展，在这种发展趋势下，由于投影显示器具有厚度薄、尺寸大等优点，因而投影显示器逐渐取代传统电视而成为显示器的主流商品之一。在投影显示器的种类中，又以背投式显示器最为重要。
在现今的背投式显示器中，其屏幕具有下列主要的功能要求(1)用以扩大可视范围。以使显示器的观看视角增大。
(2)用以保护显示器。以避免显示器内部零件受到外界灰尘、水气的影响。
(3)用以控制外部杂散光的反射。以提高显示器的对比度。
现今的屏幕制作技术虽然可以轻易地达成上述(1)、(2)的要求，然而，在其达到上述要求(3)且要同时保持较高的有效光穿透率的课题上，目前的屏幕均无法有较为理想的效果。
现今背投式显示器的屏幕通常使用US2378252所揭露的方式。如图1及图2所示，此技术的屏幕100在光学面板102与光学球104之间加上一层光吸收物质层106，通过此光吸收物质层106吸收外部杂散光并防止其反射，同时由光学球104及光学面板102将光线的角度扩大，以增大可视范围。
然而，在此技术中具有一个先天上的限制，亦即当光从背面以垂直角度入射时，其可轻易地穿透整个屏幕(如图1所示)。而当光线以一定夹角θ入射时，则很容易被光吸收物质层106吸收，进而降低其穿透率(如图2所示)。由图1与图2可知，光线的入射角度θ愈大，其所需面对的光吸收物质层106的厚度会从L1增大为L2，如此则会大幅降低整个屏幕100的效率，甚至影响整个屏幕100的均匀度。如同图3所示，以现有技术而言，光线自光学投影组件108射至屏幕100的入射角度θ将高达20度至30度左右，因此前述现象不容忽视。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提出一种显示装置，以同时提高对比度与显示效率。
再者，本发明又提出一种显示装置，以大幅降低制造成本及制造时间。
另外，本发明还提出一种投影光学装置，以更进一步增大显示尺寸，并同时提高对比度与显示效率。
为此，本发明提供一种显示装置，此显示装置具有光学聚焦结构、光学面板及光吸收层。此光学聚焦结构具有多个微光学聚焦组件。光吸收层位于光学聚焦结构与光学面板之间，且具有多个光学穿透窗口，光学穿透窗口分别与微光学聚焦组件相互对应，其中，光学穿透窗口以光学曝光法所形成。
本发明又提供一种显示装置，此显示装置具有光学聚焦结构及光吸收层。光学聚焦结构具有多个微光学聚焦组件。一光吸收层，位于光学聚焦结构上，且具有多个光学扩散反射窗，前述光学扩散反射窗分别与微光学聚焦组件相互对应，其中，光学扩散反射窗以光学曝光法所形成。
在上述本发明的显示装置中，形成光学穿透窗口或光学扩散反射窗的方式为曝光显影法。另外，光学穿透窗口或光学扩散反射窗位置随着光线照射到光学聚焦结构后聚焦的光点位置而变，且光学穿透窗口或光学扩散反射窗的形状与前述光线的光道形状相对应。
另外，本发明又提供一种投影光学装置，此装置具有光学投影组件及显示装置，其中显示装置具有光学聚焦结构、光学面板及光吸收层。光学投影组件用以提供光线。显示装置则是用以接收在特定入射角度范围内的光线并显示此光线所含的信息。光学聚焦结构具有多个微光学聚焦组件。光吸收层位于光学聚焦结构与光学面板之间，且具有多个光学穿透窗口，此光学穿透窗口分别与微光学聚焦组件相互对应，其中，光学穿透窗口以光学曝光法所形成。
另外，本发明还提供一种投影光学装置，此装置具有光学投影组件及显示装置，其中显示装置具有光学聚焦结构及光吸收层。光学投影组件用以提供光线。显示装置则是用以接收在特定入射角度范围内的光线并显示此光线所含的信息。光学聚焦结构具有多个微光学聚焦组件。一光吸收层，位于光学聚焦结构上，且具有多个光学扩散反射窗，前述光学扩散反射窗分别与微光学聚焦组件相互对应，其中，光学扩散反射窗以光学曝光法所形成。
在上述本发明的显示装置中，形成光学穿透窗口或光学扩散反射窗的方式为曝光显影法。另外，光学穿透窗口或光学扩散反射窗位置随着光线照射到光学聚焦结构后聚焦的光点位置而变，且光学穿透窗口或光学扩散反射窗的形状与前述光线的光道形状相对应。
另外，在上述本发明的显示装置中，更包括有一个超薄型放大镜，其中超薄型放大镜可以为全像波带板或菲涅耳透镜(Fresnel lens)。
再者，本发明还提供一种显示装置的制造方法，首先，提供一个光学聚焦结构，且在此光学聚焦结构上形成有多个微光学聚焦组件，之后，在此光学聚焦结构上形成光敏感材料层。接着，进行曝光显影步骤，在光敏感材料层中形成多个具有光学窗口形状的图案，再移除部分光敏感材料层，以在光敏感材料层内形成多个具有光学窗口形状的图案区块。
另外，在上述本发明的显示装置的制造方法中，光敏感材料层为一个光敏感材料层，其形成方法以涂布光阻剂的方式所形成。再者，在上述本发明的显示装置的制造方法中，也可以在图案区块中形成材料层，甚至在此材料层及光敏感材料层上形成一个光学面板。当光敏感材料层的材质包括光吸收物质时，前述材料层为光学穿透材料层或光学扩散反射材料层。
再者，在上述本发明的显示装置的制造方法中，在图案区块中形成材料层后，也可以移除光敏感材料层，并在移除的部位形成另一材料层，甚至在前述材料层上形成一个光学面板。
另外，在上述本发明的显示装置的制造方法中，前述曝光显影步骤可以在预设使用光源位置上提供曝光光源，此曝光光源经光学聚焦结构聚焦于光敏感材料层。其中，此光敏感材料层所使用的光阻剂是正光阻剂或负光阻剂，另外，移除部分光敏感材料层的方法是移除已曝光的光敏感材料层或是未曝光的该光敏感材料层。
综上所述，在本发明的显示装置，由于是其光学穿透窗口或光学扩散反射窗的形成方式为光学曝光的方式，且其曝光光源位于此显示装置的预设灯源的位置，因此此光学穿透窗口的形状、位置与预设的光线通道相互吻合，故可完全避免来自预设灯源的光受到不必要的损耗，而得到大幅提高显示效率。
再者，由于在预设的不透光区形成有光吸收物质层，因此可以有效地吸收来自外界的杂散光或来自光学投影组件中的杂散光，甚至当外界入射光射入此显示装置后，也可以因折射率的缘故，而将其偏折至光吸收物质层，如此即可大幅提高对比度。
由于本发明的显示装置的光学穿透窗口或光学扩散反射窗由简易的光学曝光原理而轻易完成定位，因此也可以大幅降低制造成本与时间。
另外，由于本发明的显示装置的光学穿透窗口或光学扩散反射窗的形状、尺寸随着光入射角的变化而自动调整，因此当显示装置的显示尺寸增大时，光学穿透窗口或光学扩散反射窗仍可位于最佳的穿透或反射位置，且将光学穿透窗口或光学扩散反射窗的开口面积维持在最小尺寸。
再者，本发明的投影光学装置，由于使用前述显示装置作为显示屏幕，因此可以在增大显示尺寸之际，同时得到最佳的对比度与显示效率。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下
图1为已有的显示屏幕的局部示意图。
图2为光源以θ角入射至图1的显示屏幕的示意图。
图3为已有的投影光学装置的示意图。
图4为本发明的显示装置的局部示意图。
图5A至图5C为本发明的第一较佳实施例的显示装置的制造流程示意图。
图6为本发明的一较佳实施例的投影光学装置的示意图。
图7A至图7E为本发明的第二较佳实施例的显示装置的制造流程示意图。
图8A为本发明的第三较佳实施例的显示装置的局部示意图。
图8B为光源以θ角入射至图8A的显示装置的示意图。
图9为本发明的第一较佳实施例的投影光学装置的另一实例的示意图。
具体实施例方式
图4为本发明的显示装置的局部示意图。如图4所示，显示装置200具有光学聚焦结构206、光学面板202及具有光学穿透窗口208的光吸收物质层204，其中光学穿透窗口208以光学曝光法所形成。
光学面板202用以将来自其一侧面的入射光从另一侧面散射出去。其作用原理为通过光学面板202与外界的空气介质间的折射率的差异，而使光自光学面板202的表面射出时产生较大的散射角度，如此即可达到广视角的效果。
光学聚焦结构206具有多个微光学聚焦组件210。每一微光学聚焦组件210用以将来自一侧的光聚焦于相对应的另一侧，以使入射的光线聚焦于一焦点上。
光吸收物质层204位于光学面板202与光学聚焦结构206之间，其用以吸收不必要的杂散光线。另外，光吸收物质层204内具有多个光学穿透窗口208，其中，光学穿透窗口208的位置与微光学聚焦组件210的聚焦焦点相互对应，而且光学穿透窗口208的材质例如是空气介质、光学扩散穿透物质或光学穿透物质。另外，光学穿透窗口208的形成方法例如是诸如曝光显影法等的光学曝光法。
接着，以第一较佳实施例说明本发明的显示装置300的制造方式。请参照图5A，首先提供一个光学聚焦结构302，且此光学聚焦结构302具有多个微光学聚焦组件314。接着，在光学聚焦结构302上形成一层光敏感材料层304a，其中光敏感材料层304a内掺杂有光吸收物质。光敏感材料层304a的材料例如是正光敏感材料、负光敏感材料或含前述任一光敏感材料的光阻剂。
之后，在预设使用光源位置(约为图6所示的光学投影组件310的位置)上设置一曝光光源(未画出)，此曝光光源例如是UV光源，此曝光光源的发光形式与光学投影组件310的形式相同，例如是点光源。
接着，驱动此曝光光源以使其发射出光线，此光线(如同图中箭头所示)以入射角度θ的方式入射至光学聚焦结构302中，经由其上的微光学聚焦组件314的聚焦作用，而在光敏感材料层304a上形成一聚焦光点，并使此部分的光敏感材料层304a曝光。而且，此部分的形状与曝光光源的光道相对应。
之后，请参照图5B，移除被曝光的光敏感材料层304a而形成具有多个开口306a的光敏感材料层，其中此部分的光敏感材料层作为光吸收物质层304b。
接着，请参照图5C，在开口306a中形成光学穿透材料层，以作为光学穿透窗口306b。另外，此光学穿透窗口306b也可以直接由空气介质所构成。之后，在光学穿透窗口306b及光吸收物质层304b上形成光学面板308。如此即可完成显示装置300的制作。
请参照图6，组合上述本发明的显示装置300与光学投影组件310即可得到本发明的投影光学装置312。其中光学投影组件310用以提供投影光学装置312所需的光源，并由特定的设计而在特定角度范围内射出光线。而显示装置300则可接收前述特定角度范围内的光线，并显示此光线中所包含的光信息。
由于本发明的光学穿透窗口306b在形成的过程中，由位于光学投影组件310的曝光光源所散发出来的光线而达到图案化的效果，此曝光光源的发光形式与光学投影组件310中所使用的光源相似且其照射角度也与光学投影组件的照射角度相似，因此曝光光源所射出的光线的光道与光学投影组件310相似，故光学穿透窗口304b也与光学投影组件310的光源光道形状相对应。
而且，光学穿透窗口304b的位置会随着入射光线的角度的差异而自动调整。如此，即可在提供聚焦后的光具有最大的穿透效果的情形下，仍可以保持最小的窗口开口面积。
综上所述，此显示装置上的光学穿透窗口的位置与形状皆为最佳的，因此使用此显示装置的投影光学装置可以同时具有最佳的对比度与显示效率。
另外，图7A至图7E所示为本发明的第二较佳实施例的显示装置的制造流程。
首先，请参照图7A，提供一个光学聚焦结构402，且此光学聚焦结构402具有多个微光学聚焦组件412。接着，在光学聚焦结构402上形成一层光敏感材料层404a，其中光敏感材料层404a例如是正光敏感材料层、负光敏感材料层。
之后，在预设使用光源位置(约为图6所示的光学投影组件310的位置)上设置一曝光光源(未画出)，此曝光光源例如是UV光源，此曝光光源的发光形式与光学投影组件310的形式相同，例如是点光源。
接着，驱动此曝光光源以使其发射出光线，此光线(如同图中箭头所示)以入射角度θ的方式入射至光学聚焦结构402中，经由其上的微光学聚焦组件412的聚焦作用，而在光敏感材料层404a上形成一聚焦光点，并使此部分的光敏感材料层404a曝光。而且，此部分的形状与曝光光源的光道相对应。
之后，请参照图7B，移除未曝光的光敏感材料层404a而形成暴露出光学聚焦结构402的区域404c的光敏感材料层404b。接着，请参照图7C，在区域404c上形成光吸收物质层406。
接着，请参照图7D，移除残留的光敏感材料层404b而形成开口408a。之后，请参照图7E，在开口408a中形成光学穿透材料层，以作为光学穿透窗口408b。其中，光学穿透窗口408b的材质例如是光学扩散穿透物质或光学穿透物质。另外，此光学穿透窗口408b也可以直接由空气介质所构成。之后，在光学穿透窗口408b及光吸收物质层406上形成光学面板410。如此即可完成显示装置400的制作。
再者，当杂散光入射至本发明的显示装置300、400时，则会因入射角度与预设的入射角度不同而被光吸收物质层304b、406所吸收，故显示装置300、400在显示影像时，不会受到杂散光的干扰而有较佳的对比度。
另外，本发明虽以具有光学穿透窗口的显示装置为例进行说明，然并不以此为限，也可以变更为具有光学扩散反射窗的显示装置。请参照图8A，本发明的显示装置500也可以在完成前述步骤中的开口306a或开口408a之后，在开口306a、408a中形成光学扩散反射材料层506，如此即可得到本发明的显示装置500。
在此较佳实施例中，光线行进的路径自光路1、2、3射入光学聚焦结构502的微光学聚焦组件508中，并经微光学聚焦组件508聚焦于光学扩散反射材料层506上。之后，光学扩散反射材料层506将光路1、2、3反射，再经过光学聚焦结构502折射至外界(亦即光路4、5、6、7、8、9)。
另外，请参照图8B，当光路1、2、3以一入射角度θ射入光学聚焦结构502时，由于光学扩散反射材料层506的位置在制造之际，自动随着入射角度θ的变化而调整位置，因此，以入射角度θ射入的光路1、2、3不会被光吸收物质层504吸收，而可维持较佳的显示效率。
另外，如同图9所示，本发明的显示装置300也可以包括有超薄型放大镜316，此超薄型放大镜316是用以提升投射光线的亮度与均匀度的光学组件。超薄型放大镜316例如是全像波带板或菲涅耳透镜(Frenel lens)。
再者，当外界的杂散光入射至本发明的显示装置500时，则会因入射角度与预设的入射角度不同而被光吸收物质层504所吸收，故显示装置500在显示影像时，不会受到外界杂散光的干扰而有较佳的对比度。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书所申请的保护范围为准。
权利要求
1.一种显示装置，其特征在于一光学聚焦结构，具有多个微光学聚焦组件；以及一光吸收层，位于该光学聚焦结构上，且具有多个光学窗口，该些光学窗口分别与该些微光学聚焦组件相互对应，其中，该些光学窗口以一光学曝光法所形成。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该些光学窗口的材质选自由空气介质、光学扩散穿透材料、光学穿透材料及光学扩散反射材料所组成的族群其中之一。
3.一种投影光学装置，其特征在于一光学投影组件，其用以提供一光线；以及一显示装置，用以接收从一特定入射角度范围内入射的该光线并显示该光线的信息，其中该显示装置包括，一光学聚焦结构，具有多个微光学聚焦组件，及一光吸收层，位于该光学聚焦结构上，且具有多个光学窗口，该些光学窗口分别与该些微光学聚焦组件相互对应，其中，该些光学窗口以一光学曝光法所形成。
4.根据权利要求3所述的投影光学装置，其特征在于，该些光学窗口的材质选自由空气介质、光学扩散穿透材料、光学穿透材料及光学扩散反射材料所组成的族群其中之一。
5.一种显示装置的制造方法，其特征在于提供一光学聚焦结构，且该光学聚焦结构上形成有多个微光学聚焦组件；在该光学聚焦结构上形成一光敏感材料层；进行一光学曝光步骤，在该光敏感材料层中形成多个第一图案；以及移除部分该光敏感材料层，以在该光敏感材料层内形成多个第一图案区块。
6.根据权利要求5所述的显示装置的制造方法，其特征在于，在该些第一图案区块中形成一第一材料层。
7.根据权利要求6所述的显示装置的制造方法，其特征在于，该光敏感材料层的材质包括光吸收物质，且该第一材料层的材料选自由空气介质、光学扩散穿透材料、光学穿透材料及光学扩散反射材料所组成的族群其中之一。
8.根据权利要求6所述的显示装置的制造方法，其特征在于移除该光敏感材料层，以形成多个第二图案区块；以及在该些第二图案区块中形成一第二材料层。
9.根据权利要求8所述的显示装置的制造方法，其特征在于，该第二材料层是光吸收物质层时，该第一材料层的材质选自由空气介质、光学扩散穿透材料、光学穿透材料及光学扩散反射材料所组成的族群其中之一。
10.根据权利要求8所述的显示装置的制造方法，其特征在于，该第一材料层是光吸收物质层时，该第二材料层的材料选自由空气介质、光学扩散穿透材料、光学穿透材料及光学扩散反射材料所组成的族群其中之一。
11.根据权利要求5所述的显示装置的制造方法，其中该光学曝光步骤包括在一预设使用光源位置上提供一曝光光源；以及以该曝光光源照射该光学聚焦结构并聚焦于该光敏感材料层。
全文摘要
本发明提供一种显示装置，此显示装置具有光学聚焦结构、光学面板及光吸收层。此光学聚焦结构具有多个微光学聚焦组件。光吸收层位于光学聚焦结构与光学面板之间，且具有多个光学穿透窗口，光学穿透窗口分别与微光学聚焦组件相互对应，其中，光学穿透窗口以光学曝光法形成。
文档编号H04N5/74GK1549052SQ03123448
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月8日 优先权日2003年5月8日
发明者张绍雄 申请人:台达电子工业股份有限公司