CN103939790A - 显示装置及其发光模块 - Google Patents

Abstract

一种显示装置，包括显示面板及相对而设的发光模块。发光模块包括导光板、多个导光凹槽及至少一发光单元。导光板具有至少一入光面及相对的第一侧面与第二侧面。此些导光凹槽设置于第一侧面并具有底部，各该导光凹槽最邻近第二侧面的部分。其中，各底部与最近的发光单元的距离愈大，底部与第二侧面的距离越小。

Description

显示装置及其发光模块

技术领域

本发明关于一种显示装置及其导光板与发光模块，特别是关于一种光均匀度高且光变异度低的显示装置及其导光板与发光模块。

背景技术

近年来，2D的平面显示器已开始满足不了消费者的需求，相关业者渐渐朝向3D立体显示技术发展。

「视差障壁」(Parallax Barrier)显示技术常用在裸眼3D显示器中，其主要是利用光线遮蔽原理，将含有交错排列的左右眼影像通过一整排细微的狭缝(Slits)所组成的「视差障壁」呈现。人眼通过狭缝所观看的影像将是分离后的左眼或右眼影像，如此将可产生立体视觉。

目前有一种将视差障壁直接设置在导光板内的显示器，其导光板内设置了多个并列的导光凹槽，光线仅会由导光凹槽对应的出光面导出，因而实现亮暗线交错分布的视差屏障。然而，由于光线从入光面到达各个导光凹槽所经的行程与路径不同，经此些导光凹槽反射而由出光面出光时，每一条亮线或暗线的亮度会不均匀，使整体的光变异度相对的大。详细来说，此类视差障壁与导光板合并设置的显示装置的光变异度(Luminance Variation)，也就是显示面上亮度最高处与最低处的比值高达4-6，对于使用者观看造成负担。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明提供一种显示装置及其导光板与发光模块，其导光凹槽的底部与导光板侧面(出光面)的距离依据导光凹槽与最近光源的入光面的距离而调整，使其光变异度为低变异度，而出光面亮度为高均匀度。

根据本发明，提供一种发光模块，包括导光板、至少一发光单元以及多个导光凹槽。导光板具有两相对的第一入光面与第二入光面及两相对的第一侧面与第二侧面。每一导光凹槽间隔设置于第一侧面并具有底部，各导光凹槽最邻近第二侧面的部分。发光单元发出的光线进入导光板之后，经由导光凹槽的导引，将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的第二侧面导出。其中，导光板于第一入光面与第二入光面各设置发光单元，各底部与第二侧面的距离符合函数关系y’＝D-(ax²+bx+c)。x、y’、D的单位为微米(μm)，而x为各导光凹槽的底部与第一入光面的最小距离且0＜x，y’为各导光凹槽的底部与第二侧面的距离，D为导光板最厚处的厚度，a、b、c为常数，且100＜D≤10000，-0.01≤a＜0，0＜b≤1且0＜c≤50。

根据本发明，提供一种发光模块，包括导光板、发光单元以及多个导光凹槽。导光板具有入光面及两相对的第一侧面与第二侧面。每一导光凹槽间隔设置于第一侧面并具有底部，底部各导光凹槽最邻近第二侧面的部分。发光单元发出的光线进入导光板之后，经由导光凹槽的导引，将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的第二侧面导出。其中，导光板仅于入光面处设有发光单元，各底部与第二侧面的距离符合函数关系y’＝D-(bx+c)。x、y’、D的单位为微米(μm)，而x为各导光凹槽的底部与入光面的最小距离且0＜x，y’为各导光凹槽的底部与第二侧面的距离，D为导光板最厚处的厚度，b、c为常数，且100＜D≤10000，0.01＜b≤0.3，5≤c≤50。

根据本发明，提出一种显示装置，包括显示面板及发光模块。发光模块与显示面板相对而设，且包括导光板、至少一发光单元以及多个导光凹槽。导光板具有两相对的第一入光面与第二入光面及两相对的第一侧面与第二侧面。每一导光凹槽间隔设置于第一侧面并具有底部，底部各导光凹槽最邻近第二侧面的部分。发光单元发出的光线进入导光板之后，经由导光凹槽的导引，将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的第二侧面导出。其中，各导光凹槽之中心线相对于第一入光面具有一夹角，此夹角大于等于0度且小于85度，且各底部与最近的发光单元的距离愈大，底部与第二侧面的距离越小。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1A绘示依据本发明一实施例的显示装置的示意图。

图1B绘示图1A的显示装置垂直入光面方向的剖面图。

图1C绘示依据本发明一实施例的显示装置的剖面图。

图2A绘示依据本发明一实施例的发光模块的示意图。

图2B绘示图2A的发光模块平行入光面方向的剖面图。

图3绘示依据本发明一实施例的发光模块垂直入光面方向的剖面图

图4绘示依据本发明一实施例的发光模块垂直入光面方向的剖面图。

图5绘示依据本发明一实施例的发光模块的垂直入光面方向的剖面图。

主要元件符号说明：

10：显示装置

100：发光模块

110：导光板

111：导光凹槽

112：第一入光面

112’：第二入光面

113a：第一侧面

113b：第二侧面

114：缺口

115：底部

120：第一发光单元

120’：第二发光单元

200：显示面板

300：背光模块

C：中心线

D：厚度

L、L’：光线

M：中线

y’：底部与第二侧面的距离

具体实施方式

请参照图1A，其绘示依据本发明一实施例的显示装置的示意图。显示装置10包括发光模块100与显示面板200，两者相对设置。发光模块100包括导光板110、多个导光凹槽111及第一发光单元120。

导光板110包括第一入光面112，以及相对设置的第一侧面113a及第二侧面113b。导光板110用以引导光线行进方向，并以透光材料制成。透光材料可为丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚乙烯树脂或玻璃，并不加以限制，只要其折射率大于导光板110的周边物质(例如空气，折射率约为1)即可。请参照图1B，其绘示图1A的显示装置垂直入光面方向(XY方向)的剖面图。具有特定角度的光线L于导光板110与周边物质的交界可形成全反射效应，将由第一入光面112入光的光线L引导至中央部分，形成较为均匀分布的出光形式。另外，导光板110的剖面形状可为平板状或楔形，此实施例中以平板状的导光板110为例，其具有均匀厚度D。

导光板110的第一侧面113a与第二侧面113b相对设置，此处的侧面指导光板110面积较大的表面。请参照图1A，第二侧面113b与显示面板200相对，也就是说第二侧面113b为导光板110的上表面(出光面)，第一侧面113a为导光板110的下表面。

请参照图1B，导光凹槽111间隔设置在第一侧面113a并朝该第二侧面113b方向凹设形成底部115。底部115各导光凹槽111最邻近第二侧面113b的部分。可将反射物质填充于导光凹槽111内或是涂布一层反射物质于导光凹槽111内，来增加导光凹槽111的反射能力。一般来说，光线L在导光板110会持续进行全反射，但当光线L射入导光凹槽111时，导光凹槽111可将光线L朝第二侧面113b(出光面)导出，因此使导出的光线亮暗交错排列。

本例中，请参照图1A，各导光凹槽111之中心线C平行于第一入光面112，也就是说中心线C与第一入光面112的夹角为0度。

另外在本例中，离导光凹槽111最近的光源位于第一入光面112，因此底部115离第一入光面112的距离越大，导光凹槽111的底部115离第二侧面113b的距离越小。换言之，导光凹槽111的底部115与第一入光面112的距离越大，导光板剩余的厚度越小(即导光凹槽111的底部115与第二侧面113b的距离越小)。如此一来，各个导光凹槽111因为底部115与第二侧面113b距离不同，可补偿光线从第一入光面112到达各个导光凹槽111所经的行程与路径，使经导光凹槽111导引至第二侧面113b出光光线的光变异度为低变异度，而亮度为高均匀度。

一实施例中，当导光凹槽111为单侧设置发光元件时，导光凹槽111的底部115与第一入光面112的距离及导光凹槽111深度可符合下列线性函数关系：

y＝bx+c，其中x为导光凹槽与第一入光面间的最小距离，y为导光凹槽的深度，而0.01＜b≤0.3，5≤c≤50。当此导光板为平板状，具有均匀厚度D时，导光凹槽111的底部115与导光板的第二侧面113b间的距离y’(剩余厚度)即为D-y，符合线性函数关系y’＝D-(bx+c)，而x、y’、D的单位为微米(μm)。一实施中，当0＜x时，b、c为常数，且100＜D≤10000，0.01＜b≤0.3，5≤c≤50。

请参照图1C，在一实施例中，显示装置10更可包括设置于发光模块100下方的背光模块300，用以提供光线L’给显示面板200。当背光模块300开启时，光线L’通过整个导光板110，没有亮暗的分，可使显示装置10显示2D影像。而当背光模块300关闭而只有发光模块100发光时，则可提供亮暗交错的光线形式，用以显示3D影像。据此，可进行影像模式切换而使显示装置10显示2D或3D的影像。

请参照第2A及2B图，图2A绘示依据本发明另一实施例的发光模块的示意图，图2B绘示图2A的发光模块平行入光面方向(YZ方向)的剖面图。本实施例的发光模块与图1A所示的发光模块100的差别主要在于导光凹槽111的排列方式不同，其余相同的处不再赘述。

图1A所示的导光凹槽111平行入光面112(YZ方向)排列，也就是中心线C与第一入光面112夹角为0度，且单一导光凹槽的深度相同。相对的，请参照图2A，其导光凹槽111斜向排列，各导光凹槽111之中心线C相对于第一入光面112具有一夹角θ，夹角θ大于0度且小于85度。因此在单一导光凹槽中，较靠近第一入光面112的部份的导光凹槽的深度较小，而较远离入光面的部份的导光凹槽111的深度较大。为使图式更为清楚，图2A中仅绘示XY平面方向的导光凹槽111。不过，如图2B所示，各个导光凹槽111在平行入光面方向(YZ方向)的剖面的尺寸相同。另外，虽然本实施例中导光凹槽111为斜向排列，但本发明并不加以限制，在其他实施例中，导光凹槽亦可弯曲排列，只要各个导光凹槽不相交即可。

请参照图3，其绘示依据本发明又一实施例的发光模块垂直入光面方向(XY方向)的剖面图。本实施例的发光模块与前述实施例的发光模块的差别主要在于导光板的形状，其余相同的处不再赘述。

图3中，导光板110的剖面形状为楔形，一侧较厚而另外一侧较薄，并以最厚的处作为第一入光面112。导光板110最厚的处的厚度为D。本例中，导光凹槽111为相同深度的凹槽，由于导光板110的厚度并非均匀，导光凹槽111离第一入光面112距离越大，其导光凹槽111的底部115位置对应的导光板110的剩余厚度越小，反之导光凹槽111离第一入光面112距离越小，导光凹槽111的底部115位置对应的导光板110的剩余厚度越大。因此，离第一入光面112距离较大的光线因为导光凹槽111底部115离第二侧面113b愈近而较容易将光线导向第二侧面113b出光，使光线由第二侧面113b导出时，光线的光变异度为低变异度，亮度为高均匀度。如图3所示，单侧入光的发光模块中，其导光凹槽底部115与导光板的第二侧面113b间的距离y’，也就是导光板的剩余厚度可符合线性函数关系y’＝D-(bx+c)，其中x为凹槽与入光面的最小距离，D为导光板最厚处的厚度，b、c为常数，且100＜D≤10000，0.01＜b≤0.3，5≤c≤50。

请参照图4，其绘示依据本发明再一实施例的发光模块垂直入光面方向(XY方向)的剖面图。本实施例的发光模块与前述实施例的发光模块的差别主要在于其更具有第二发光单元，其余相同之处不再赘述。

如图4所示的发光模块100包括导光板110、多个导光凹槽111、第一发光单元120及第二发光单元120’。第一发光单元120及第二发光单元120’分别对应于导光板110的两侧设置，于导光板110上定义相对的两个入光面分别为第一入光面112及第二入光面112’。第一发光单元120及第二发光单元120’发出的光线分别经由对应的第一入光面112及第二入光面112’进入导光板110。

如图4所示的导光板110具有平行于入光面(YZ方向)的中线M，各导光凹槽111之中心线相对于第一入光面112具有一夹角θ，夹角θ的范围可大于等于0度并小于85度。本实施例的导光凹槽111的夹角等于0，也就是平行并对称于中线M设置。请参照图4，导光凹槽111设置于导光板110的第一侧面113a。各导光凹槽111离最近发光单元的第一入光面112或第二入光面112’的距离愈小，则各导光凹槽111的底部115与第二侧面113b的距离越大。反之各导光凹槽111离最近发光单元的第一入光面112或第二入光面112’的距离愈大，各导光凹槽111的底部115与第二侧面113b的距离越小，也就是说，导光凹槽111与导光板110中线M的距离越近，导光凹槽111的深度越大，而导光板110剩余的厚度越小(导光凹槽111的底部115与第二侧面113b的距离越小)。如此一来，各个导光凹槽111因为底部115与第二侧面113b距离不同，可补偿光线从第一入光面112到达各个导光凹槽111所经的行程与路径，使经导光凹槽111导引至第二侧面113b出光光线的光变异度为低变异度，而亮度为高均匀度。

此实施例中，当导光凹槽111两侧设置发光元件时，导光凹槽111与任一入光面的距离及导光凹槽的深度可符合下列线性函数关系：

y＝ax²+bx+c，其中x为导光凹槽与第一入光面间的最小距离，y为导光凹槽的深度，-0.01≤a≤0，0＜b≤1且0＜c≤50。当此导光板为平板状，具有均匀厚度D时，导光凹槽的底部与导光板的第二侧面间的距离y’(剩余厚度)即为D-y，符合线性函数关系y’＝D-(ax²+bx+c)，其距离单位为μm，其中a、b、c为常数，且100＜D≤10000，-0.01≤a≤0，0＜b≤1且0＜c≤50。

表1导光板尺寸与对应的系数值

表1叙述5个不同导光板尺寸对应的函数系数值，以及测量的光变异度。当然，此些数值仅为例示说明之用，应用本发明时并不仅局限于此些数值。参照表1可知，相较于习知显示装置高达4-6的光变异度，本发明的导光板不论是应用在较小的手持平板(7-10时)、个人/办公用桌上型显示器(19-23时)，或者是娱乐/家用大型电视(30-60时)，皆可显著的降低光变异度至1.33以下，使光变异度为低变异度，并大幅的提升光均匀度。

请参照图5，其绘示依据本发明再一实施例的发光模块的垂直入光面方向(XY方向)的剖面图，其与图5实施例的发光模块的差别主要在于导光板的形状不同，其余相同之处不再赘述。

本例中，导光板110具有倒V形缺口114，倒V形缺口的最高点与导光板平行于入光面(YZ方向)的中线M对齐，使得导光板中间较薄而两侧较厚，并自中线M左右对称，而最厚之处的厚度为D。

图5的导光凹槽111为相同深度的凹槽，由于导光板110的厚度并非均匀，导光凹槽111与最近光源的第一入光面112或第二入光面112’的距离越小，则底部115与第二侧面113b的距离越大。反之导光凹槽111与最近光源的第一入光面112或第二入光面112’的距离越大，则底部115与第二侧面113b的距离越小。也就是说，导光凹槽111离中线M越近，导光凹槽111位置对应的导光板110的剩余厚度越小。因此，各个导光凹槽111因为底部115与第二侧面113b距离不同，可补偿光线从第一入光面112到达各个导光凹槽111所经的行程与路径，使经导光凹槽111导引至第二侧面113b出光光线的光变异度为低变异度，亮度为高均匀度。如图5所示，两侧设置发光元件时，导光凹槽111的底部115与导光板的第二侧面113b间的距离y’(剩余厚度)可符合线性函数关系y’＝D-(ax²+bx+c)，其中x为导光凹槽与入光面的最小距离，D为导光板最厚处的厚度，a、b、c为常数，且100＜D≤10000，-0.01≤a≤0，0＜b≤1且0＜c≤50。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，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权利要求书所界定者为准。

Claims (11)

1.一种发光模块，包括：

一导光板，具有两相对的一第一入光面与一第二入光面及两相对的一第一侧面与一第二侧面；

至少一发光单元；以及

数个导光凹槽，每一该导光凹槽间隔设置于该第一侧面并具有一底部，该底部各该导光凹槽最邻近该第二侧面的部分，该发光单元发出的光线进入该导光板之后，经由该些导光凹槽的导引，将光线以亮暗交错排列的形式由该导光板的该第二侧面导出；

其中，该导光板于该第一入光面与该第二入光面各设置该发光单元，各该底部与该第二侧面的距离符合一函数关系：

y’＝D-(ax²+bx+c)，x、y’、D的单位为微米(μm)；而x为各该导光凹槽的该底部与该第一入光面的最小距离且0＜x，y’为各该导光凹槽的该底部与该第二侧面的距离，D为该导光板最厚处的厚度，a、b、c为常数，且100＜D≤10000，-0.01≤a＜0，0＜b≤1且0＜c≤50。

2.如权利要求1所述的发光模块，其中该发光模块的光变异度小于或等于1.33，并大于零。

3.一种发光模块，包括：

一导光板，具有一入光面及两相对的一第一侧面与一第二侧面；

一发光单元；以及

数个导光凹槽，每一该导光凹槽间隔设置于该第一侧面并具有一底部，该底部各该导光凹槽最邻近该第二侧面的部分，该发光单元发出的光线进入该导光板之后，经由该些导光凹槽的导引，将光线以亮暗交错排列的形式由该导光板的该第二侧面导出；

其中，该导光板仅于该入光面处设有该发光单元，各该底部与该第二侧面的距离符合一函数关系：

y’＝D-(bx+c)，x、y’、D的单位为微米(μm)；而x为各该导光凹槽的该底部与该入光面的最小距离且0＜x，y’为各该导光凹槽的该底部与该第二侧面的距离，D为该导光板最厚处的厚度，b、c为常数，且100＜D≤10000，0.01＜b≤0.3，5≤c≤50。

4.如权利要求3所述的发光模块，其中该发光模块的光变异度小于或等于1.33，并大于零。

5.一种显示装置，包括：

一显示面板；以及

一发光模块，与该显示面板相对而设，该发光模块包括：

一导光板，具有两相对的一第一入光面与一第二入光面及两相对的一第一侧面与一第二侧面；

至少一发光单元；以及

数个导光凹槽，每一该导光凹槽间隔设置于该第一侧面并具有一底部，该底部各该导光凹槽最邻近该第二侧面的部分，该发光单元发出的光线进入该导光板之后，经由该些导光凹槽的导引，将光线以亮暗交错排列的形式由该导光板的该第二侧面导出；

其中，各该导光凹槽的中心线相对于该第一入光面具有一夹角，该夹角大于等于0度且小于85度，且各该底部与最近的该发光单元的距离愈大，该底部与该第二侧面的距离越小。

6.如权利要求5所述的显示装置，其中，该导光板于该第一入光面与该第二入光面各设置该发光单元，各该底部与该第二侧面的距离符合一函数关系：

y’＝D-(ax²+bx+c)，x、y’、D的单位为微米(μm)；而x为各该导光凹槽的该底部与该第一入光面的最小距离且0＜x，y’为各该导光凹槽的该底部与该第二侧面的距离，D为该导光板最厚处的厚度，a、b、c为常数，且100＜D≤10000，-0.01≤a≤0，0＜b≤1且0＜c≤50。

7.如权利要求5所述的显示装置，该导光板仅于该第一入光面处设有该发光单元，各该底部与该第二侧面的距离符合一函数关系：

y’＝D-(bx+c)，x、y’、D的单位为微米(μm)；而x为各该导光凹槽的该底部与该第一入光面的最小距离且且0＜x，y’为各该导光凹槽的该底部与该第二侧面的距离，D为该导光板最厚处的厚度，b、c为常数，且100＜D≤10000，0.01＜b≤0.3，5≤c≤50。

8.如权利要求5所述的显示装置，其中该发光模块的光变异度小于或等于1.33，并大于零。

9.如权利要求5所述的显示装置，其中该发光模块为该显示装置的一视差屏障元件。

10.如权利要求5所述的显示装置，其中该显示装置更包括一背光模块，该发光模块介于该显示面板及该背光模块之间，于该显示装置显示3D影像时，该背光模块关闭，于该显示装置显示2D影像时，该背光模块开启。

11.如权利要求7所述的显示装置，其中该导光板与该第一入光面正交的剖面形状为楔形，各该导光凹槽的深度相同。