CN101358711A - 光源装置与平面显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源装置与平面显示器。光源装置包括导光件、第一发光组件以及第二发光组件。导光件具有相对的光出射面与光扩散面以及连接于光出射面与光扩散面之间的光入射侧面。第一发光组件配置于光入射侧面旁，而第二发光组件配置于光扩散面下方。借由控制第一发光组件与第二发光组件的发光与否，可改变光源装置的输出光源的光型分布。此外，平面显示器应用此光源装置作为背光模组，并借由光源装置的输出光源的光型分布变化来改变显示视角。

Description

光源装置与平面显示器

技术领域

本发明是有关于一种光源装置与显示装置，且特别是有关于一种可调整出光的光型分布的光源装置与应用此光源装置来提供可变的显示视角的平面显示器。

背景技术

随着制造技术的进步，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的平面显示器，如液晶显示器(TFT-LCD)，已逐渐取代旧有的阴极射线管，而成为市场的主流。另一方面，适应多媒体信息应用的需求，针对不同的应用场合或不同的应用目的，显示器也应该具有不同的显示效果，如不同的显示视角。举例而言，在特定的场合，如会议或聚会中，显示器所显示的内容最好可以与他人分享，所以必须具有广视角的特性。然而，若在公共场合以显示器显示私人信息或处理私事时，希望所显示的画面具有隐密性，则显示器必须具有窄视角的特性。

图1绘示美国专利第6398370号所提出的一种可改变显示器的显示视角的光学膜。如图1所示，此光学膜主要是由两个透明膜层102A与102B所构成，且在透明膜层102A与102B中的特定位置上设置有高吸收率的物质104A与104B，以吸收大角度入射或出射的光线。将此光学膜配置于显示器的显示面上，便可以窄化显示器的出光视角。然而，此种设计需外加光学膜，成本较高，且无法依据使用需求对显示器的显示视角进行即时的控制与转换，因此使用上也较不便利。

此外，美国专利第5877829号提出另一种可转换与控制显示器的显示视角的技术。如图2A与2B所示，此技术是在影像显示液晶层210前方增设另一液晶层220，并且搭配可输出平行光的背光模组230，其中利用电压控制液晶层220的液晶分子的倒向，使进入液晶层220的光线散射或是穿透，以达到转换与控制显示视角的效果。然而，此技术受限于液晶层220的成本与良率问题，不易应用于实际量产。

另外，现有另有一种切换显示器的显示视角的技术，如图3A与3B所示。在显示器300中配置了两组光源装置310与320，分别由导光板312与光源314所组成以及由导光板322与光源324所组成。光源装置310底部配置一反射片330，光源装置310与320之间配置一扩散片340，而光源装置320与液晶面板350之间配置棱镜片360或其他光学膜片。光源装置320可以提供平行的背光源，以达到窄视角的显示效果，而光源装置310提供散射的背光源，以达到大视角的显示效果，因此借由切换光源装置310与320的开启与否来控制与转换显示器300的显示视角。然而，此种技术需采用两组导光板与光源，且需增加膜片摆放的数量，因此不仅成本较高，且也相对增加了显示器的厚度，不利于显示器的薄型化发展。

上述或其他现有的显示视角转换与控制技术皆有其无法克服的缺点与瓶颈，因此如何提供有效且适当的设计以达到显示器的显示视角的转换与控制，仍是亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明提出一种光源装置，其可对出光的光型分布进行调整，以适应不同的应用需求。

本发明另提出一种平面显示器，其应用上述光源装置作为背光源，以达到可调整显示视角的效果。

为具体描述本发明的技术方案，在此提出一种光源装置，其适于输出一光源，且此光源装置包括一导光件、一第一发光组件以及一第二发光组件。导光件具有相对的一光出射面与一光扩散面以及连接于光出射面与光扩散面的间的一光入射侧面。第一发光组件配置于光入射侧面旁，且第一发光组件所发射的光线适于由光入射侧面进入导光件，并被光扩散面反射后，再由光出射面出射。第二发光组件配置于光扩散面下方，且第二发光组件所发射的光线适于由光扩散面进入导光件，并被光扩散面散射后，再由光出射面出射。借由控制第一发光组件与第二发光组件的发光与否，可改变光源装置的输出光源的光型分布。

在本发明的光源装置中，导光件例如是一平板形导光板或一楔形导光板。

在本发明的光源装置中，第一发光组件包括一反射罩以及配置于反射罩内的一线型发光元件。上述的线型发光元件例如是一萤光灯管或一发光二极管阵列。

在本发明的光源装置中，第一发光组件例如是一发光二极管封装件。此发光二极管封装件例如包括一透镜体以及一发光二极管元件。透镜体具有二反射面以及多个折射面，其中反射面设置于透镜体的一中央轴的两侧，而折射面设置于反射面之间。此外，发光二极管元件所发射的光线是进入透镜体，且投射至反射面的部分光线被反射至折射面至少其中之一，再被折射并被集中至一收敛角内。

在本发明的光源装置中，上述的光源装置还包括一光学膜片组，其配置于导光件的光出射面旁。此光学膜片组可包括一扩散片、一棱镜片或其他光学膜片。

在本发明的光源装置中，上述的导光件的光扩散面可具有多个散光结构。此散光结构可包括多个V形槽或其他可达成相同效果的结构。

在本发明的光源装置中，上述的第二发光组件例如是一平面型发光元件。更详细而言，此平面型发光元件例如是电激发光(electroluminescence，EL)元件、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)元件或纳米碳管(carbonnano tube，CNT)。

本发明还提出一种平面显示器，其包括一显示面板，并应用前述的光源装置来作为背光模组。显示面板配置于导光件的光出射面旁，以接收背光模组的输出光源，并可借由输出光源的光型分布变化来改变显示视角。

在本发明的平面显示器中，上述的显示面板例如是一液晶显示面板。

本发明的光源装置结合一导光件与两个发光组件来输出不同的光型分布的光源，并可将此特性应用于平面显示器上，以上述光源作为背光源来调整平面显示器的显示视角。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1～3分别绘示现有多种可切换显示器的显示视角的技术。

图4绘示本发明的一实施例的一种光源装置。

图5～7分别绘示本发明的光源装置在不同状态下的输出光源的光型分布图。

图8与9分别绘示本发明应用不同型态的第一发光组件的实施例。

图10A与10B分别为本发明的一实施例的一种平面显示器，其切换不同的显示视角的示意图。

具体实施方式

本发明的光源装置应用两个发光组件搭配一导光件来达到不同的光型输出，例如高指向性的平行输出光源以及高散射性的输出光源。下文将举例说明此光源装置的架构与运作方式，并且也将同时说明将此光源装置应用于液晶显示器的实施架构。当然，本发明的光源装置并不仅限于应用在液晶显示器上，凡是其他对输出光型具有相同需求的产品或是单独应用此光源装置作为照明用途等应用，皆不脱离本发明的精神范围。

图4绘示本发明的一实施例的一种光源装置。如图4所示，光源装置400包括第一发光组件410、第二发光组件420以及导光件430。在本实施例中，导光件430例如是常见的楔形导光板，其具有相对的光出射面430a与光扩散面430b，以及连接于光出射面430a与光扩散面430b之间的光入射侧面430c。当然，在本发明其他实施例中，也可以采用其他例如平板形导光板或是其他类型的元件来做为导光件。另外，上述的光扩散面430b上例如具有多个散光结构432，在此例如是多个V形槽，以使投射至光扩散面430b上的光线产生反射或散射等现象。

第一发光组件410配置于导光件430的光入射侧面430c旁。在此，第一发光组件410可提供一水平入射的光源，其中由第一发光组件410所发射的光线L1由光入射侧面430c进入导光件430，且被光扩散面430b反射后，再由光出射面430a平行出射。此处所提及的第一发光组件410在实际制作时可采用现行侧面入光式背光模组的光源装置，例如常见的萤光灯管或发光二极管阵列等线光源搭配一反射罩的设计，或是其他具有特殊光学设计而可提供高指向性光源的发光二极管封装件等等。关于此部分更详细的内容，将于后续的段落中进行说明。

第二发光组件420配置于光扩散面430b下方，其例如是提供一垂直入射的光源。第二发光组件420所发射的光线L2由光扩散面430b进入导光件430，且被光扩散面430b散射后，再由光出射面430c出射。此处所提及的第二发光组件420可为一平面型发光元件，较常见的例如有电激发光元件、有机发光二极管元件或纳米碳管元件等皆是可行的方案。

此外，为了进一步调制光源装置400的输出光源，在导光件430的光出射面430c旁还例如可设置一光学膜片组440。此光学膜片组440可包括扩散片或棱镜片等常见的光学膜片。

由于第一发光组件410与第二发光组件420可分别提供不同型态的光源，因此借由控制第一发光组件410与第二发光组件420的发光与否，便可改变光源装置400的输出光源的光型分布。经由实验的验证，图5～7分别绘示单独点亮第一发光组件410、单独点亮第二发光组件420以及同时点亮第一发光组件410与第二发光组件420时所得到的光源装置400在两正交的第一主轴与第二主轴上的光型分布图。为了清楚说明，在图4中绘出了第一主轴X1与第二主轴X2的方向，作为参考。

如图5所示，单独点亮第一发光组件410时，光源装置400所输出的光源在第一主轴X1上的光型分布具有高度的指向性，主要集中在一特定的区域内，而其光源在第二主轴X2上的光型分布则为较平均的光型分布。换言之，当单独点亮第一发光组件410，光源装置400可提供高指向性的光源输出。

此外，如图6所示，由于第二发光组件420具有较高的散射性，因此单独点亮第二发光组件420时，光源装置400所输出的光源在第一主轴X1与第二主轴X2上的光型分布皆为较平均的光型分布。值得注意的是，由于受到光扩散面430b的光散射作用，会有较少的光线由导光件430下方垂直通过光扩散面430b，而由光出射面430c出射，亦即在第一主轴X1上的光强度会在视角为90°(正视角)处大幅减弱。

另外，如图7所示，当同时点亮第一发光组件410与第二发光组件420时，如图5与6所绘示的光型分布会加总，其中原先如图5所示在第一主轴X1上具有高指向性的光型分布与原先在如图6所示在第一主轴X1上的光型分布在加总后会得到如图7所示的较为平均的光型分布。此外，如图5与6所示在第二主轴X2的光型分布在加总后也会得到如图7所示的较为平均的光型分布。换言之，当同时点亮第一发光组件410与第二发光组件420时，光源装置300可提供均匀的光源输出。

图8进一步绘示本发明的一种应用具有特殊光学设计的发光二极管封装件来作为第一发光组件的实施例。如图8所示，本实施例的第一发光组件510包括一发光二极管元件512以及一透镜体514。透镜体514覆盖发光二极管元件512，且透镜体514包含有二反射面514a与多个折射面514b。反射面514a是设置于透镜体514的一中央轴514c的两侧，而折射面514b是设置于反射面514a之间。发光二极管元件512所发射的光线进入透镜体514，且投射至各反射面514a的部分光线是被反射至折射面514b至少其中之一，再被折射并被集中至一收敛角内。此外，另一部分直接投射至折射面514b的光线会被折射并集中至此收敛角内。上述集中于收敛角内的光线A会沿特定方向进入导光件530。

值得注意的是，上述的发光二极管封装件及其透镜体514的设计可以具有多种变化，其中折射面例如可包括一菲涅耳表面或是可构成一弧面或一三角面，而反射面与折射面的设置角度、数量等皆可被调整，以提供具有不同特性的指向性光源。如中国台湾专利申请第96109689号便提出了多种可行的设计，该案所揭示的内容皆可适当地整合于本发明中，详细的技术内容便不再重复赘述。

图9绘示本发明的另一种第一发光组件的实施例。如图9所示，第一发光组件610包括一反射罩612以及一线型发光元件614，其中线型发光元件614配置于反射罩612内，且此线型发光元件614例如是一萤光灯管或一发光二极管阵列。反射罩612会将线型发光元件614所发射出来的光线反射，并准直化成为近乎于平行的光线B，再进入导光件630。另外，考虑到此类型的第一发光组件610的光源指向性可能不足，本实施例还可以在导光件630上配置棱镜片640来提高输出光源的指向性。此棱镜片640例如可整合于图4所绘示的光学膜片组440内。

图10A与10B分别为本发明的一实施例的一种平面显示器，其切换不同的显示视角的示意图。如图10A与10B所示，平面显示器700包括一背光模组710与一显示面板720，其中背光模组710可为前述各种类型的光源装置，以提供具有可变化的光型分布的输出光源，而显示面板720例如是一液晶显示面板，其以背光模组710的输出光源作为显示光源。更详细而言，如图10A所示，单独点亮背光模组710的第一发光组件712时，背光模组710输出至显示面板720的光源S1具有高指向性，因此显示面板720所显示的影像也具有窄视角的特性。此外，如图10B所示，当同时点亮背光模组710的第一发光组件712与第二发光组件714时，可提供具有平均的光型分布的输出光源S2至显示面板720，而显示面板720所显示的影像将适用于一般广视角的观看需求。

综上所述，本发明的光源装置借由两个发光组件搭配一导光件来达到输出光源的光型分布的转换与控制，因此可以适应不同的需求提供不同的输出光源。若将此光源装置应用于平面显示器的背光模组上，便可借由控制此光源装置的输出光源的光型分布变化来改变平面显示器的显示视角。换言之，针对不同的应用场合或不同的应用目的，本发明平面显示器可具有不同的显示视角。此外，相较于现有的技术，本发明仅增加一发光组件便可达到光型分布的控制与显示视角切换的效果，不仅成本较低，也因为设计简单，制作容易，而可具有高产出率。另外，本发明不需增加其他光学膜片或导光板，因此不会对光源装置或是平面显示器的薄型化造成限制。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然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，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (15)

1.一种光源装置，适于输出一光源，其特征在于，该光源装置包括：

一导光件，具有相对的一光出射面与一光扩散面以及连接于该光出射面与该光扩散面之间的一光入射侧面；

一第一发光组件，配置于该光入射侧面旁，该第一发光组件所发射的光线由该光入射侧面进入该导光件，且被该光扩散面反射后，再由该光出射面出射；以及

一第二发光组件，配置于该光扩散面下方，该第二发光组件所发射的光线由该光扩散面进入该导光件，且被该光扩散面散射后，再由该光出射面出射，其中借由控制该第一发光组件与该第二发光组件的发光与否来改变该光源装置的输出光源的光型分布。

2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该导光件包括一平板形导光板或一楔形导光板。

3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第一发光组件包括：

一反射罩；以及

一线型发光元件，配置于该反射罩内。

4.如权利要求3所述的光源装置，其特征在于，该线型发光元件包括一萤光灯管或一发光二极管阵列。

5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第一发光组件包括一发光二极管封装件。

6.如权利要求5所述的光源装置，其特征在于，该发光二极管封装件包括：

一透镜体，具有：

二反射面，设置于该透镜体的一中央轴的两侧；

多个折射面，设置于该些反射面之间；以及

一发光二极管元件，该发光半导体元件所发射的光线是进入该透镜体，且投射至该些反射面的部分光线被反射至该些折射面至少其中之一，再被折射并被集中至一收敛角内。

7.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，还包括一光学膜片组，配置于该光出射面旁。

8.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于，该光学膜片组包括一扩散片。

9.如权利要求7所述的光源装置，其特征在于，该光学膜片组包括一棱镜片。

10.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该导光件的该光扩散面具有多个散光结构。

11.如权利要求10所述的光源装置，其特征在于，该散光结构包括多个V形槽。

12.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，该第二发光组件包括一平面型发光元件。

13.如权利要求12所述的光源装置，其特征在于，该平面型发光元件包括电激发光元件、有机发光二极管元件或纳米碳管。

14.一种平面显示器，其特征在于，包括：

一背光模组，适于输出一光源，该背光模组包括：

一导光件，具有相对的一光出射面与一光扩散面以及连接于该光出射面与该光扩散面之间的一光入射侧面；

一第一发光组件，配置于该光入射侧面旁，该第一发光组件所发射的光线由该光入射侧面进入该导光件，且被该光扩散面反射后，再由该光出射面出射；

一第二发光组件，配置于该光扩散面下方，该第二发光组件所发射的光线由该光扩散面进入该导光件，且被该光扩散面散射后，再由该光出射面出射，其中借由控制该第一发光组件与该第二发光组件的发光与否来改变该背光模组的输出光源的光型分布；以及

一显示面板，配置于该光出射面旁，以接收该背光模组的输出光源，并借由该输出光源的光型分布变化来改变显示视角。

15.如权利要求14所述的平面显示器，其特征在于，该显示面板包括一液晶显示面板。

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