CN104181697A

CN104181697A - 显示装置及其发光模块

Info

Publication number: CN104181697A
Application number: CN201310203884.6A
Authority: CN
Inventors: 潘政晟; 杨仁智; 黄大晋; 康宙煜
Original assignee: Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明提出一种显示装置，包括显示面板及与其相对而设的发光模块。发光模块包括导光板、至少一发光单元以及多个导光元件。导光板具有至少一入光面、两相对的第一侧面及第二侧面。发光单元对应入光面设置。导光元件间隔设置于导光板的第一侧面，导光元件具有多个截面与第一入光面平行，各截面与第一入光面的距离越大则其面积越大。发光单元发出的光线由入光面进入导光板之后，借由导光元件的导引，以亮暗交错排列的形式由导光板的第一侧面或第二侧面其中之一导出。

Description

显示装置及其发光模块

技术领域

本发明是关于一种显示装置及其发光模块与导光板，特别是关于一种具有变动截面面积的导光元件的显示装置，及其发光模块与导光板。

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，将含有交错排列且具有视差的左右眼影像透过一整排细微的狭缝(Slits)所组成的“视差障壁”呈现。人眼透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。

目前有一直接由背光模块的导光板形成视差障壁的显示器，其导光板内设置了多个并列的导光元件，光线仅会由与出光面上与导光元件对应的部分导出，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元件所经的路径长度不同，经此些导光元件反射而由出光面出光后产生的每条亮线的亮度会有差异，使整体的光均齐度(Uniformity)降低，影响立体显示效果。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明提供一种显示装置及其发光模块与导光板，其导光元件的截面面积依据此导光元件与入光面的距离而调整，能提高光均齐度。

根据本发明的一方面，提出一种显示装置。显示装置包括显示面板及与其相对的发光模块。发光模块包括导光板、发光单元以及多个导光元件。导光板具有第一入光面、第一侧面及第二侧面，第一侧面与第二侧面相对。发光单元对应第一入光面设置。多个导光元件间隔设置于导光板的第一侧面。导光元件具有多个截面与第一入光面平行，各截面与第一入光面的距离越大，则各截面的面积越大。发光单元发出的光线由第一入光面进入导光板之后，由导光元件导引，将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的第一侧面或第二侧面其中之一导出。

根据本发明的另一方面，提出一种发光模块。发光模块包括导光板、一发光单元以及多个导光元件。导光板具有第一入光面、第一侧面及一第二侧面。第一侧面与第二侧面相对。发光单元对应第一入光面设置。多个导光元件间隔设置于导光板的第一侧面。导光元件具有多个截面与第一入光面平行，各截面与第一入光面的距离越大，则各截面的面积越大。其中，发光单元发出的光线由第一入光面进入导光板之后，由导光元件导引，将光线以亮暗交错排列的形式由导光板的第一侧面或第二侧面其中之一导出。

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1A绘示根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(YZ平面)的剖面图；

图1C绘示另一实施例的显示装置垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图；

图1D绘示图1A的显示装置的底部视图；

图1E绘示依据本发明一实施例的显示装置的剖面图；

图2A绘示根据本发明一实施例的发光模块垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图；

图2B绘示根据本发明又一实施例的发光模块垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图；

图3绘示根据本发明一实施例的发光模块垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图。

图4A绘示根据本发明一实施例的发光模块的示意图；

图4B绘示图4A的发光模块的底部视图；

图4C绘示图4A的发光模块垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图。

图中元件标号说明：

10：显示装置

100、200、300、400：发光模块

110、210、310、410：导光板

120、120’、220、220’、320、320’、420：发光元件

111、211、311、411：导光元件

112a、212a、312a：第一入光面

112b、212b、312b：第二入光面

113a、213a、313a、413a：第一侧面

113b、213b、313b、413b：第二侧面

412：入光面

500：显示面板

600：背光模块

M1：第一界面

S：截面

X：中心线

A、C、D、E、F：位置

W_A、W_C、W_D、W_E、W_F：宽度

L、L’：光线

具体实施方式

请参照图1A，其绘示根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500，两者相对设置。发光模块100包括导光板110、多个导光元件111及两个发光单元120,120’。

导光板110具有第一入光面112a、第二入光面112b、第一侧面113a及第二侧面113b。导光板110为双侧入光形式，第一入光面112a与第二入光面112b相对设置且实质上互相平行，两个发光单元120,120’对应第一入光面112a及第二入光面112b设置。导光板110另外具有两平面实质上与第一入光面112a、第二入光面112b、第一侧面113a及第二侧面113b正交，并可选择涂布或贴附反射物质于其表面以回收光线。发光单元120,120’包括多个LED以阵列方式排列于一驱动电路板上，LED出光对应于第一入光面112a或第二入光面112b，驱动电路与第一入光面112a或第二入光面112b实质上互相平行。发光单元120,120’亦可为阴极射线管或有机发光二极管等发光元件。导光板110用以引导光线朝显示面板500行进，其尺寸对应于显示面板的尺寸，并以透光材料制成。透光材料可以是丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚乙烯树脂或玻璃，本发明并不加以限制，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10垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图。具有特定角度的光线L于导光板110与周边物质的交界会发生全反射(totalreflection)，因此大多数由入光面112a入光的光线L不会直接透出导光板110，而能被引导至整个导光板110，使出光均匀分布。

导光板110的第一侧面113a与第二侧面113b是相对设置，此处的侧面是指导光板110面积较大的表面。请参照图1B，第二侧面113b与显示面板500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(底面)。

发光单元120,120’于导光板110内会形成一第一界面M1，此界面表示发光单元120光场与发光单元120’光场的交界，于两发光单元120,120’光场强度均等的情况下，第一界面M1是与两发光单元120,120’为最远的平面，一般于第一界面M1的位置其光照射的强度为最低，第一界面M1可以是亮度最低的界面。当发光模块100具有两发光单元120,120’时，第一界面M1介于第一入光面112a及第二入光面112b之间。当发光模块100仅具有一发光单元120或发光单元120时，另一发光单元视为位于无限远处，则第一界面M1可视为第二入光面112b或第一入光面112a。

如图1A及图1B，导光元件111例如是一凹槽，其间隔设置在第一侧面113a，凹槽的底部朝向第二侧面113b并具有一深度，凹槽由第一侧面113a延伸至第二侧面113b，凹槽深度小于导光板110的厚度。其延伸的几何中心轴方向称为导光元件111的中心线X，亦称为长轴。凹槽内表面可填充或涂布反射物质，以增加其散射光线能力。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射入导光元件111时，导光元件111可将光线L朝第二侧面113b(出光面)导出，因此导出的光线会以亮暗交错排列。此外，在其他实施例中，导光元件111亦可间隔设置在第二侧面113b，并朝第一侧面113a延伸，如图1C所示。

请参照图1D，其绘示图1A的显示装置的底部视图，此图中仅绘示部分的导光元件111。导光元件111为一长形凹槽，各凹槽内平行于入光面方向(X轴方向)的宽度W、高度及截面积并非固定，而是根据离入光面的距离而调整。详细来说，在单一导光元件111中具有多个与入光面112a,112b平行(法线平行)的截面(cross-section)，截面与入光面112a,112b距离越小则截面的面积越小，可以是宽度或高度(深度)的部分缩小；反之，截面与入光面112a,112b距离越大则截面的面积越大，可以是宽度或高度(深度)的部分增加。换句话说，导光元件111与入光面112a,112b平行的截面，其面积及其与入光面112a,112b的距离成正比例，其比例关系可以直线或曲线表示。上述“与入光面的距离”是指导光元件111与入光面112a,112b平行的截面与入光面的垂直距离，宽度W为截面与第一侧面113a交线长度，高度(深度)为截面上与宽度W延伸线垂直的线段长度。于两发光单元120,120’光场强度均等的情况下，第一界面M1可视为一分界面，于第一界面M1至第一入光面112a范围的面积、宽度W或高度(深度)变化是对应于第一入光面112a，而于第一界面M1至第二入光面112b范围的面积、宽度W或高度(深度)变化是对应于第二入光面112b，以下内容皆以此为参照。例如在图1C所示的导光元件111中，A处离第一入光面112a较近，故宽度W_A较小；C处离第二入光面112b较近，故宽度W_C也较小；D处离第一入光面112a与第二入光面112b等距离，故宽度W_D为最大。此处的宽度W变化亦可由高度(深度)变化取代，其归结于截面面积的变化。如此一来，光线L射至离入光面较远处(本例为导光板中间区域，可同时参照图1B)的导光元件111的几率将增加，使此部分经导光元件111导引至第二侧面113b出光的亮度提升，提升整体的光均齐度。

另外，图1D更绘示了显示面板500的像素阵列与导光元件111的相对关系。显示面板500具有多个像素，此些像素于X轴及Y轴方向形成一像素阵列，且各像素分别具有多个子像素(sub-pixel)，子像素同样形成一阵列。本例中，各像素分别具有三个子像素R、G、B，各子像素的长边及短边尺寸相同，短边尺寸为长边尺寸的1/3。一实施例中，各导光元件111的最大宽度不超过1.5倍的子像素长边尺寸，而最小宽度不低于0.5倍的长边子像素尺寸，也就是同一导光元件111中最宽处的宽度等于或小于最窄处的3倍。特别注意的是，图1D的导光元件111为线性斜向排列，但并不限制于此，于其它的实施例中，导光元件111的中心线X相对于子像素长边形成的夹角θ可为大于0度且小于90度的任意角度，较佳的是夹角θ大于5度且小于50度的任意角度，最佳的是夹角θ实质上等于9.46度(两直式排列子像素对角线与长边夹角)、18.43度(单一子像素对角线与长边夹角)或45度(单一像素对角线与长边夹角)。导光元件111亦可弯曲排列，只要各个导光元件111彼此不相交即可。此种斜向排列或弯曲排列的导光元件111可减少云纹(moire)产生。

表1

表1叙述面板尺寸为23.6吋下导光元件的宽度变化范围，以及所测量的光均齐度。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，相较于已知显示装置普遍为低于45%的光均齐度，本发明的显示装置借由将导光板的导光元件的宽度变化，显著的提升光均匀度至68%以上，增加了34%之多。

请参照图1E，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600，用以提供光线L’给显示面板500，用于2D显示使用。当背光模块300为主而发光模块100为辅同步开启时，由背光模块600提供的光线L’及发光模块100提供的一部分光线L(用于补充因导光元件111遮蔽而产生的部分)是通过整个导光板110，提供2D显示所需的均匀化平面光源，可使显示装置10显示2D影像。而当背光模块600关闭而只有发光模块100发光时，则可提供亮暗交错形式的光线作为视差障壁，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。

请参照图2A，其绘示根据本发明另一实施例的发光模块200垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图。本实施例的发光模块200与前述实施例的发光模块100的差别主要在于导光元件的形状，其余相同的处不再赘述。

图2A中，导光元件211为条状的凸起，设置在导光板210的第一侧面213a。与图1C相似，单一导光元件211具有变动的截面面积、宽度或高度(深度)，与入光面(212a,212b)距离小的部分宽度(截面面积或高度)较小，而与入光面距离大的部分宽度(截面面积或高度)较大。其中“与入光面的距离”是指导光元件211截面与最近的入光面的距离，而宽度是指导光元件211于平行入光面方向(XZ平面方向)的宽度。本例中，导光元件211并非沿Y轴方向排列，因此从YZ方向剖面的图2A中仍可看到多个导光元件211。由于导光元件211的截面面积、宽度或高度(深度)并非相同，可增加光线射向离入光面较远的导光元件211(例如导光板210的中间区域)的几率，使经导光元件211导引至第二侧面213b出光的光均齐度提升。如图2B所示，导光元件211亦可设置在第二侧面213b，其凸起的顶部远离第二侧面113b。导光元件211外表面亦可选择涂布反射物质。导光元件的凹槽或是凸起依其材质可使得光线可进行散射(scattering)、折射(refraction)或反射(reflection)，可区别其他区域反射所产生的亮度，使得光由导光板出光后呈现亮暗交错排列的形式，形成立体影像所需的视差障壁。

请参照图3，其绘示根据本发明又一实施例的发光模块300垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图。本实施例的发光模块300与前述实施例的发光模块100的差别主要在于导光元件的深度，其余相同的处不再赘述。

图3所示的导光元件311为一凹槽，各个凹槽具有底部315，底部315为导光元件311的截面最邻近第二侧面(出光面)的部分。本例中，单一导光元件311除了宽度不固定之外，深度亦不固定。详细来说，与入光面距离小的部分深度较小，而离入光面距离大的部分深度较大，其中“与入光面的距离”是指导光元件311的截面与最近的入光面(312a,312b)的距离。换言之，当导光板310的厚度均匀时，导光元件311的底部离315最近的入光面的距离越大，导光板310剩余的厚度越小。如此一来，光线从入光面到达离入光面较远的导光元件311所走的路径会变小，而到达离入光面较近的导光元件311所走的路径则不变，如此补偿可使光线更易通入离入光面较远的导光元件311。配合导光元件311的宽度变化，可更加提升经导光元件311导引至第二侧面313b出光的光均齐度。

图4A绘示根据本发明再一实施例的发光模块400的示意图。发光模块400与前述实施例的发光模块的差别主要在于其导光板410为单侧入光形式。发光模块400包括导光板410与发光元件412。导光板410为单侧入光形式，仅具有一个入光面412。发光单元420对应入光面412设置。第一界面M1为相对入光面412的对侧入光面。

请参照图4B，其绘示图4A的发光模块400的底部视图，图中仅绘示部分的导光元件411。多个导光元件411设置在导光板410的第一侧面413b。导光元件411平行于入光面方向(X轴方向)的宽度W可根据离入光面的距离而调整。在单一导光元件411中，越接近入光面的部分宽度(截面面积或高度、深度)较小，越远离入光面的部分宽度(截面面积或高度、深度)较大，例如F处的宽度W_F大于E处的宽度W_E。

请参照图4C，其绘示图4A的发光模块400垂直入光面方向(YZ平面)的剖面图。由于导光元件411的面积、宽度或高度(深度)根据其截面离入光面412的距离调整，光线L射入离入光面较远处(本例中为导光板右侧区域)的导光元件411的几率将增加，使经导光元件411导引至第二侧面413b出光的光均齐度提升。

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

1.一种显示装置，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，具有一第一入光面、一第一侧面及一第二侧面，该第一侧面与该第二侧面相对；

一第一发光单元，对应该第一入光面设置；以及

多个导光元件，间隔设置于该导光板的该第一侧面，各该导光元件具有多个截面与该第一入光面平行，各该截面与该第一入光面的距离越大，则各该截面的面积越大；

其中，该第一发光单元发出的光线由该第一入光面进入该导光板之后，由所述导光元件导引，将光线以亮暗交错排列的形式由该导光板的该第一侧面或该第二侧面其中之一导出。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，各该导光元件的各该截面与该第一入光面的距离越大，则各该截面于该第一侧面的宽度越大。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，该显示面板的子像素长边尺寸为X，各该导光元件的各该截面于该第一侧面的宽度等于或小于1.5X，且各该导光元件的各该截面于该第一侧面的宽度大于或等于0.5X。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，各该导光元件为凹槽或凸起。

5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，各该导光元件为凹槽且具有一底部，该底部是凹槽最邻近该第二侧面的部分，该底部与该第一入光面的距离越大，则该底部与该第二侧面的距离越小。

6.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，各该导光元件为凸起且具有一顶部，该顶部是凸起最远离该第二侧面的部分，该凸起与该第一入光面的距离越大，则该顶部与该第二侧面的距离越大。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，各该导光元件表面具有反射材质。

8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，各该导光元件的中心线方向与该显示面板的子像素长边具有一夹角，该夹角大于5度且小于50度。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，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9所述的显示装置，其特征在于，更包括一背光模块，该发光模块是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1所述的显示装置，其特征在于，该发光模块的该导光板具有一第二入光面，该第二入光面与该第一入光面相对，该发光模块包括：

一第二发光单元，对应该第二入光面设置；

其中，该导光板具有一第一界面介于该第一入光面及该第二入光面之间；于该第一入光面及该第一界面之间的范围，各该导光元件的各该截面与该第一入光面的距离越大，则各该截面的面积越大；于该第一界面及该第二入光面之间的范围，各该导光元件的各该截面与该第二入光面的距离越大，则各该截面的面积越大。

12.一种发光模块，包括：

一第一发光单元，对应该第一入光面设置；以及

其中，该第一发光单元发出的光线由该第一入光面进入该导光板之后，借由所述导光元件的导引，将光线以亮暗交错排列的形式由该导光板的该第一侧面或该第二侧面其中之一导出。

13.如权利要求12所述的发光模块，其特征在于，各该导光元件的各该截面与该第一入光面的距离越大，则各该截面于该第一侧面的宽度越大。

14.如权利要求13所述的发光模块，其特征在于，该发光模块用以提供一显示面板光源，该显示面板的子像素长边尺寸为X，各该导光元件的各该截面于该第一侧面的宽度等于或小于1.5X，且各该导光元件的各该截面于该第一侧面的宽度大于或等于0.5X。

15.如权利要求12所述的发光模块，其特征在于，各该导光元件可为凹槽或凸起。

16.如权利要求15所述的发光模块，其特征在于，各该导光元件为凹槽且具有一底部，该底部是凹槽最邻近该第二侧面的部分，该底部与该第一入光面的距离越大，则该底部与该第二侧面的距离越小。

17.如权利要求15所述的发光模块，其特征在于，各该导光元件为凸起且具有一顶部，该底部是凸起最远离该第二侧面的部分，该凸起与该第一入光面的距离越大，则该顶部与该第二侧面的距离越大。

18.如权利要求12所述的发光模块，其特征在于，各该导光元件表面具有反射材质。

19.如权利要求12所述的发光模块，其特征在于，各该导光元件的中心线方向与该显示面板的子像素长边具有一夹角，该夹角大于5度且小于50度。

20.如权利要求12所述的发光模块，其特征在于，该导光板具有一第二入光面，该第二入光面与该第一入光面相对，该发光模块更包括一第二发光单元，对应该第二入光面设置；其中，该导光板具有一第一界面介于该第一入光面及该第二入光面之间；于该第一入光面及该第一界面之间的范围，各该导光元件的各该截面与该第一入光面的距离越大，则各该截面的面积越大；于该第一界面及该第二入光面之间的范围，各该导光元件的各该截面与该第二入光面的距离越大，则各该截面的面积越大。