CN101561584A - 背光模块及应用其的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光模块以及应用其的液晶显示装置。该背光模块包括基板、多个第一出光单元、多个第二出光单元以及光学调变元件。第一出光单元均匀分布于基板之上，第二出光单元邻接第一出光单元并均匀分布于基板之上。光学调变元件位于第一出光单元及第二出光单元之上，光学调变元件用以控制第一出光单元及第二出光单元于不同方向出光。第一出光单元及第二出光单元通过电源供应模块于不同时间的作用而在不同时间提供不同方向的出光。根据本发明，可根据产品设计出不同范围的出光角度。

Description

背光模块及应用其的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种背光模块及应用其的液晶显示装置，且特别涉及一种可控制出光方向的背光模块以及应用其的液晶显示装置。

背景技术

随着显示装置产业的快速成长，对于各种创新的显示效果的开发成为各家厂商努力研发的目标。近年来新式的显像技术包括3D图像显示，还有于不同视角显示不同画面等等。而这些显示技术，皆有赖于控制不同的出光方向的技术。

目前已知可控制出光方向的背光模块，大多为侧出光式背光模块。请参照图1A及图1B，其分别绘示传统的侧光式背光模块往第一方向及第二方向出光的示意图。如图1A所示，当背光模块10在某个时段将光源1a开启而光源1b关闭时，光源1a所发出的光线打在反射片2上。由于反射片2上具有网点分布，光线打在网点上造成散射并经由棱镜片3折射后出光，产生与棱镜片3的法线的一侧呈夹角θ1的平行光；而在下一个时段则轮到光源1b开启而光源1a关闭，此时光源1b所发出的光线打在反射片2上散射后经由棱镜片3折射后出光，并产生与棱镜片3的法线的另一侧呈夹角θ2的平行光。因此背光模块10可在不同时间往不同方向出光，对应显示面板在不同时段显示不同的图像，可使人的左右两眼分别接受不同的图像。经由适当的图像显示方式的安排，可使观看者产生看到立体图像的效果。

然而，一般为了弥补两侧光源的光强度随距离减少，将反射片2上的网点分布设计为离光源近的地方较疏，而离光源远的地方较密，使整体背光模块的发光强度均匀。但是对于两侧交替发光的侧光式背光模块10来说，由于结构上的限制，不论网点分布如何设计，皆无法同时满足两侧的光源达到均匀出光，产生图像亮度不均匀的现象。

此外，此类的背光模块仅能提供特定范围的出光方向，且其光能利用效率低。且整体背光模块必须具有一定的厚度，因此无法制造出薄型显示装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种背光模块及应用其的液晶显示装置，可根据产品设计出不同范围的出光角度。由于采用直下式光源，光能利用率高，且整体出光亮度可以做到均匀一致。

根据本发明的目的，提出一种背光模块，包括：基板、多个第一出光单元、多个第二出光单元以及光学调变元件。第一出光单元均匀分布于基板之上，第二出光单元邻接第一出光单元并均匀分布于基板之上。光学调变元件位于第一出光单元及第二出光单元之上，光学调变元件用以控制第一出光单元及第二出光单元于不同方向出光。背光模块耦接一电源供应模块，第一出光单元及第二出光单元通过电源供应模块于不同时间的作用而在不同时间提供不同方向的出光。

根据本发明的目的，提出一种液晶显示装置，包括：液晶显示面板、背光模块及电源供应模块。一上偏光膜及一下偏光膜分别贴附于液晶显示面板的上表面及下表面。背光模块位于液晶显示面板之下，包括：基板、多个第一出光单元及多个第二出光单元。第一出光单元均匀分布于基板之上，第二出光单元邻接第一出光单元并均匀分布于基板之上。光学调变元件位于第一出光单元及第二出光单元之上，光学调变元件用以控制第一出光单元及第二出光单元于不同方向出光。电源供应模块耦接背光模块，分别于不同时间控制第一出光单元及第二出光单元的出光。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举几个实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。

附图说明

图1A绘示传统的侧光式背光模块往第一方向出光的示意图；

图1B绘示传统的侧光式背光模块往第二方向出光的示意图；

图2A绘示实施例一的液晶显示装置的立体分解图；

图2B绘示实施例一的液晶显示装置的侧视图；

图2C绘示光学调变元件控制出光方向的原理示意图；

图2D绘示电源供应模块与背光模块的连接方块图；以及

图3绘示实施例二的液晶显示装置的侧视图。

附图标记说明

1a、1b：光源

2：反射片

3：棱镜片

10：背光模块

100、200：液晶显示装置

110：液晶显示面板

110a：第一基板

110b：液晶层

110c：第二基板

112：上偏光膜

114：下偏光膜

120：光学膜片

130：背光模块

132：光学调变元件

134、234：光源

134a、233a：第一出光单元

134b、233b：第二出光单元

134c：第三出光单元

136、236：基板

138：焦点平面

150：电源供应模块

151：第一控制电路

152：第二控制电路

153：第三控制电路

233：光开关元件

240：反射层

具体实施方式

实施例一

请同时参照图2A及图2B，其分别绘示实施例一的液晶显示装置的立体分解图及侧视图。液晶显示装置100包括液晶显示面板110、光学膜片120、背光模块130及电源供应模块(未显示)。上偏光膜112及一下偏光膜114分别贴附于液晶显示面板110的上表面及下表面。液晶显示面板110包括第一基板110a、液晶层110b及第二基板110c，其中第一基板110a例如为彩色滤光片基板，第二基板110c例如为薄膜晶体管基板。背光模块130位于液晶显示面板110之下，光学膜片120位于液晶显示面板110及背光模块130之间，光学膜片120可以是棱镜片、漫射片、反射式增光膜或其组合。背光模块130包括光学调变元件132及光源134，光源134由多个第一出光单元134a、多个第二出光单元134b及多个第三出光单元134c设置于基板136上而组成。第一出光单元134a、第二出光单元134b及第三出光单元134c皆均匀设置于基板136之上，每一第二出光单元134b与一第一出光单元134a及一第三出光单元134c邻接。本实施例中，各出光单元为自发光元件，包括发光二极管(light emitting diode，LED)芯片、有机发光二极管(organic lightemitting diode，OLED)或高分子发光二极管(polymer light emitting diode，PLED)，本实施例以各发光元件为一OLED，且均匀设置于基板136上为例做说明。由于本实施例采用自发光元件做为光源，可以减少整体背光模块的厚度，使整体显示装置更为轻薄。光学调变元件132位于第一出光单元134a、第二出光单元134b及第三出光单元134c之上，光学调变元件132分别用以控制第一出光单元134a、第二出光单元134b及第三出光单元134c于不同方向出光。当然基板136上也可以仅具有第一出光单元134a及第三出光单元134c。

请参照图2C，其绘示光学调变元件控制出光方向的原理示意图。本实施例中，光学调变元件132为一透镜片(lenticular sheet)，包括多个柱状透镜单元，每一透镜单元至少涵盖一第一出光单元134a、一第二出光单元134b及一第三出光单元134c，每一出光单元位于透镜单元的焦点平面上。当然也可以采用具有圆形透镜阵列的透镜片，每一圆形透镜单元涵盖一第一出光单元134a、一第二出光单元134b及一第三出光单元134c。因此当位于透镜单元的焦点的光源o发光时，经由透镜单元折射会产生沿焦点平面138的法线方向的平行光；当离光源o的距离为x的光源a发光时，会产生与焦点平面138的法线方向成角度α的平行光，因此角度α可以视为x的函数。只要控制发光源与透镜单元的焦点的相对位置，即可以控制出光的角度。通过电源供应模块(未绘示)于不同时间的作用，而分别在不同时间点亮不同的出光单元，即可提供不同方向的出光。而光学调变元件132亦可以采用全像记录膜(holographically recorded film)，可以使相对于全像记录膜不同位置的光源所发出的光线，通过全像记录膜后往不同的角度折射。

此外，本实施例中，第一出光单元134a、第二出光单元134b及第三出光单元134c的形状为三角形，且以马赛克拼接的形式排列。此种光源模块与透镜片搭配，可以使每一出光单元于部分出光角度产生重叠，不会在某些出光角度产生过暗的情况。因此当所有的出光单元一起点亮时，液晶显示装置100可以呈现出一般的显像效果；单独点亮位于透镜单元的焦点的第二出光单元134b时，便成为窄视角(narrow viewing angle)的显示装置。当第一出光单元134a及第三出光单元134c交替点亮，例如以120赫兹(Hz)的频率交替出光时，搭配液晶显示面板110分别于出光单元134a及出光单元134c显示不同图像，便成为可于不同角度看到不同图像的双显像(dual view)显示装置；或者是针对同一人的左右双眼，配合于液晶显示面板110的出光单元134a及出光单元134c显示同一画面在不同眼睛所观察到的不同图像，即成为3D图像显示装置。

然而，出光单元也可以是矩形或其他形状，亦不脱离本发明的范围。只要在一透镜单元下涵盖至少两个独立的出光单元，即可产生不同的出光光形，设计出符合产品需求的最佳出光范围。

请参照图2D，其绘示电源供应模块与背光模块的连接方块图。电源供应模块150耦接背光模块130，电源供应模块150包括第一控制电路151、第二控制电路152及第三控制电路153，第一控制电路151、第二控制电路152及第三控制电路153分别控制第一出光单元134a、第二出光单元134b及第三出光单元134c于不同时间点点亮。

实施例二

请参照图3，其绘示实施例二的液晶显示装置的侧视图。本实施例的液晶显示装置200与实施例一的液晶显示装置100的主要不同之处在于，背光模块230包括一光源234及一光开关元件233。其余与实施例一相同的元件，继续沿用其标号。光源234位于基板236之上，本实施例中基板236为一背板，基板236上具有一反射层240，用以反射光源234以提高光能利用效率。光开关元件233位于光源234之上，第一出光单元233a及第二出光单元233b均匀分布于光开关元件233上。光源234可以是发光二极管(light emittingdiode，LED)芯片、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)、高分子发光二极管(polymer light emitting diode，PLED)或冷阴极射线荧光灯管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)或任何传统背光模块的光源，本实施例中光源234以多根冷阴极射线荧光灯管为例做说明。在光源234持续发光的状态下，光开关元件233预设为透光(normally white)的状态，因此预设的显示模式为正常模式；当要控制出光方向时，则配合光开关元件233进行控制，通过电源控制模块(未绘示)控制光开关元件233，以控制第一出光单元233a及第二出光单元233b的开关。当要往左边出光时，将第一出光单元233a关闭，则经由光调变元件132折射后产生偏左的平行光；当要往右边出光时，将第二出光单元233b关闭，则经由光调变元件132折射后产生偏右的平行光。光开关元件233例如可以使用液晶面板。透过外加电压控制液晶面板的像素的开关，并配合光调变元件132可以控制出光的方向。当然也可以使用预设为关闭状态(normally black)的液晶显示面板做为光开关元件，视出光角度需要将对应位置的像素打开。

此外，光开关元件对应每一透镜单元之处也可以更具有一第三出光单元，可以形成更多种类的出光光形。

本发明上述实施例所披露的背光模块及应用其的液晶显示装置，应用一光学调变元件，控制背光模块于不同角度出光。并可通过不同出光单元的形状或几何排列的设计，产生不同的出光光形，可应用于双显像显示装置、3D图像显示装置或用以控制液晶显示装置的视角。本发明采用直下式光源，因此不会产生亮度不均匀的现象。其中实施例一采用自发光元件，整个背光模块的厚度可以显著减少，提升整体产品的外观品味。实施例二的背光模块设计采用冷阴极射线管做为光源，可以在利用原有的背光模块修改为能够改变出光方向的背光模块。

综上所述，虽然本发明已以两个实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，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，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种背光模块，耦接一电源供应模块，包括：

一基板；

多个第一出光单元，均匀分布于该基板之上；

多个第二出光单元，邻接该些第一出光单元并均匀分布于该基板之上；以及

一光学调变元件，位于该些第一出光单元及该些第二出光单元之上，该光学调变元件用以控制该些第一出光单元及该些第二出光单元于不同方向出光；

其中，该些第一出光单元及该些第二出光单元通过该电源供应模块于不同时间的作用而在不同时间提供不同方向的出光。

2.如权利要求1所述的背光模块，其中该些第一出光单元及该些第二出光单元分别为多个第一自发光元件及多个第二自发光元件，该些第一自发光元件及该些第二自发光元件均匀设置于该基板上。

3.如权利要求1所述的背光模块，还包括：

一光源，位于该基板之上；以及

一光开关元件，位于该光源之上，该些第一出光单元及该些第二出光单元均匀分布于该光开关元件上，并通过该电源控制模块控制该光开关元件，以控制该些第一出光单元及该些第二出光单元的开关。

4.如权利要求1所述的背光模块，其中该电源供应模块包括至少一第一控制电路及一第二控制电路，该第一控制电路及该第二控制电路分别控制该些第一出光单元及该些第二出光单元于不同时间出光。

5.如权利要求1所述的背光模块，该光学调变元件为一透镜片，包括多个透镜单元，每一该些透镜单元至少涵盖该些第一出光单元及该些第二出光单元其中之一。

6.一种液晶显示装置，包括：

一液晶显示面板；

一背光模块，位于该液晶显示面板之下，包括：

一基板；

多个第一出光单元，均匀分布于该基板之上；

多个第二出光单元，邻接该些第一出光单元并均匀分布于该基板之上；及

一光学调变元件，位于该些第一出光单元及该些第二出光单元之上，该光学调变元件用以控制该些第一出光单元及该些第二出光单元于不同方向出光；以及

一电源供应模块，耦接该背光模块，分别于不同时间控制该些第一出光单元及该些第二出光单元的出光。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中该些第一出光单元及该些第二出光单元分别为多个第一自发光元件及多个第二自发光元件，该些第一自发光元件及该些第二自发光元件均匀设置于该基板上。

8.如权利要求6所述的液晶显示装置，还包括：

一光源，位于该基板之上；以及

一光开关元件，位于该光源之上，该些第一出光单元及该些第二出光单元均匀分布于该光开关元件上，并通过该电源控制模块控制该光开关元件，以控制该些第一出光单元及该些第二出光单元的开关。

9.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中该电源供应模块包括至少一第一控制电路及一第二控制电路，该第一控制电路及该第二控制电路分别控制该些第一出光单元及该些第二出光单元于不同时间出光。

10.如权利要求6所述的液晶显示装置，该光学调变元件为一透镜片，包括多个透镜单元，每一该些透镜单元至少涵盖该些第一出光单元及该些第二出光单元其中之一。

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