CN104654108A - 直下式背光模块及其控制方法与显示器 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种直下式背光模块及其控制方法与显示器。直下式背光模块包含一导光元件以及一发光二极管阵列。导光元件具有相对的一入光面以及一出光面，其中出光面包含多个金字塔形结构，每一金字塔形结构包含四个斜面，斜面投影于入光面后，将金字塔形结构分割为四个区域。发光二极管阵列设置于导光元件的入光面的一侧，发光二极管阵列包含多个发光二极管，发光二极管分别对应于这些区域设置。

Description

直下式背光模块及其控制方法与显示器

技术领域

本发明是有关于一种背光模块，特别是有关于一种直下式背光模块。

背景技术

立体显示技术为一种利用人类的两眼视差，透过分别提供观赏者的两眼不同的影像来达成立体显示的目的。主动式视差光栅(Active Parallax Barrier)立体显示技术为裸眼式(又称为自动立体显示技术，Autostereoscopictechnology)立体显示技术的其中一类，其利用在显示面板上方设置有柱状透镜，借以产生光栅效果区分出左右眼影像，进而产生立体影像。但是，此种采用柱状透镜设计的立体显示器的解析度会受到限制。

另外，还有一种时间多工式的立体显示技术，其为透过在不同的时间分别提供左眼影像以及右眼影像，以合成为立体影像。但是此种类型的立体显示器多是使用侧入式的背光模块，亦即光源为设置在背光模块的左右两侧。

上述的立体显示器仅能提供预定方向的立体显示，然而，现今的移动装置，如智能手机或是平板电脑等，常会根据不同的需求旋转屏幕，因而使得立体显示技术难以应用在移动装置中。

发明内容

本发明提供了一种具有方向性的直下式背光模块及其控制方法与显示器。

本发明的一方面为一种直下式背光模块，包含一导光元件以及一发光二极管阵列。导光元件具有相对的一入光面以及一出光面，其中出光面包含多个金字塔形结构，每一金字塔形结构包含四个斜面，斜面投影于入光面后，将金字塔形结构分割为四个区域。发光二极管阵列设置于导光元件的入光面的一侧，发光二极管阵列包含多个发光二极管，发光二极管分别对应于这些区域设置。

于本发明的一或多个实施例中，每一个金字塔形结构所对应的发光二极管的数量为四，并且发光二极管分别对应于斜面设置。

于本发明的一或多个实施例中，导光元件可以为导光板或光学膜。

于本发明的一或多个实施例中，导光元件还选择性地包含多个V形微结构，设置于出光面上。

于本发明的一或多个实施例中，V形微结构的夹角小于30度。

于本发明的一或多个实施例中，直下式背光模块中的每一金字塔形结构下方对向的发光二极管为交替地被导通。

本发明的另一方面中，直下式背光模块包含一发光二极管阵列，以及一导光元件。发光二极管阵列包含多个发光二极管元件，其中每一发光二极管元件包含一基板、设置于基板上的四个发光二极管晶粒，以及用以封装发光二极管晶粒的金字塔形封胶。金字塔形封胶具有四个斜面，斜面投影于基板后将基板分割为四个区域，发光二极管晶粒分别对应于这些区域设置。

于本发明的一或多个实施例中，每一个金字塔形封胶所对应的发光二极管晶粒的数量为四，并且发光二极管晶粒分别对应于斜面设置。

于本发明的一或多个实施例中，直下式背光模块中的每一金字塔形结构下方对向的发光二极管为交替地被导通。

本发明的又一方面为一种立体显示器，包含前述的直下式背光模块，以及设置于直下式背光模块上的液晶显示面板。

本发明所提供的直下式背光模块可以提供具有方向性的背光，并且可以配合屏幕的放置方向，调整所导通的发光二极管(或是发光二极管晶粒)，使得不管是横向画面或是直向画面均可以具有立体显示的效果。

附图说明

图1A为本发明的直下式背光模块一实施例的上视图；

图1B为本发明的直下式背光模块一实施例的侧视图；

图1C为本发明的直下式背光模块一实施例的立体视图；

图2A以及图2B分别为应用直下式背光模块的立体显示器一实施例于横向画面时不同时序的示意图；

图3A与图3B分别为应用直下式背光模块的立体显示器一实施例于纵向画面时不同时序的示意图；

图4为本发明的直下式背光模块中的导光元件另一实施例的局部放大图；

图5为本发明的直下式背光模块另一实施例的侧视图；

图6为图5中的发光二极管元件的立体视图。

具体实施方式

以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。

参照图1A至图1C，其中图1A为本发明的直下式背光模块一实施例的上视图，图1B为本发明的直下式背光模块一实施例的侧视图，图1C为本发明的直下式背光模块一实施例的立体视图。

直下式背光模块100包含有一导光元件110以及设置于导光元件110下方的一发光二极管阵列150。直下式背光模块100可以应用在立体显示器中，以做为立体显示器的背光。本发明的直下式背光模块100特别是应用于时间多工式的立体显示器中。

在直下式背光模块100中，做为光源的发光二极管阵列150包含有多个发光二极管152，所述发光二极管152依照一定的规律排列，并且位于导光元件110的下方。

导光元件110具有相对的入光面112以及出光面114。导光元件110的入光面112为较接近发光二极管阵列150的表面，而出光面114则是较为远离发光二极管阵列150的表面。发光二极管阵列150所发出的光线为从导光元件110的入光面112进入，再由导光元件110的出光面114出光。

为了使直下式背光模块100提供具有方向性的背光，导光元件110的出光面114具有多个锥状结构，用以将发光二极管阵列150所发出的光线折射，使得直下式背光模块100可以提供具有方向性的背光。

更具体地说，导光元件110为横向较宽的矩形。出光面114具有多个金字塔形结构120，每一个金字塔形结构120具有四个斜面122，斜面122为等腰三角形。斜面122拼接之后得到如金字塔一般外形的金字塔形结构120。斜面122投影于入光面112之后，便可通过斜面122之间彼此相互拼接的棱线将金字塔形结构120分割为四个区域130a、130b、130c、130d，其中区域130a与区域130b对向，区域130a与区域130c、130d相邻；区域130c与区域130d对向，区域130c与区域130a、130b相邻。例如，以图1A中的单一个金字塔形结构120为例，区域130a为四个区域中位于上方者；区域130b为四个区域中位于下方者；区域130c为四个区域中位于左方者；区域130d为四个区域中位于右方者。导光元件110可以为导光板或是光学膜。

发光二极管阵列150中的发光二极管152亦会对应于金字塔形结构120配置，并且位于斜面122的下方。具体而言，每一个金字塔形结构120下方会配置有四个发光二极管152a、152b、152c、152d，发光二极管152a～152d为分别对应于区域130a～130d设置。例如，发光二极管152a位于区域130a内，发光二极管152b位于区域130b内，发光二极管152c位于区域130c内，发光二极管152d位于区域130d内。

发光二极管152所发出的光线由入光面112进入导光元件110从出光面114射出时，会因为导光元件110以及外界空气的折射率不同，而在斜面122处产生折射的现象，因此使得不同区域的光线具有不同的射出方向，因此，可以使得直下式背光模块100提供具有方向性的背光。

参照图2A以及图2B，其为应用直下式背光模块100的立体显示器一实施例于横向画面时不同时序的示意图。立体显示器200包含有前述的直下式背光模块100，以及设置于直下式背光模块100上的液晶显示面板210。立体显示器200为时间多工式的立体显示器，亦即在不同的时序中分别提供左右眼的影像，图2A与图2B分别为提供右眼影像以及提供左眼影像的时序的示意图，并且在此实施例中立体显示器200为横向配置。

如图2A所示，在提供右眼影像的时序中，液晶显示面板210被写入右眼影像的数据，并且，在此时序中仅有发光二极管152c被导通，其余的发光二极管152a、152b、152d均不导通。此处所指的发光二极管152c为在每一个金字塔形结构120中对应于区域130c(参照图1A)，即四个区域中位于左方区域的发光二极管。

发光二极管150c所发出的光线，会前进到位于其上方的斜面122，当光线从导光元件110的表面射出至空气中时，会因为导光元件110以及空气的折射率不同，而使得光线产生折射的现象，使得光线具有明显的偏折角度，而具有方向性，例如朝向图面中的左方。

液晶显示面板210被写入右眼的影像数据，并且直下式背光模块100所发出的光线亦被偏折而指向观看者的右眼，使得观看者可以在此一时序接收到右眼影像。

如图2B所示，在提供左眼影像的时序中，液晶显示面板210被写入左眼影像的数据，并且，在此时序中仅有发光二极管152d被导通，其余的发光二极管152a、152b、152c均不导通。此处所指的发光二极管152d为在每一个金字塔形结构120中对应于区域130d(参照图1A)，即四个区域中位于右方区域的发光二极管。

发光二极管150d所发出的光线，会前进到位于其上方的斜面122，当光线从导光元件110的表面射出至空气中时，会因为导光元件110以及空气的折射率不同，因此使得光线离开斜面122后具有明显的偏折角度，而具有方向性，例如朝向图面中的右方。

液晶显示面板210被写入左眼的影像数据，并且直下式背光模块100所发出的光线亦被偏折而指向观看者的左眼，使得观看者可以在此一时序接收到左眼影像。

液晶显示面板210的频率例如可以为120Hz，亦即在一秒内写入120幅影像数据，其中包含有交替出现的60幅左眼影像数据以及60幅右眼影像数据。由于发光二极管的反应速率极快，因此可以使得发光二极管152c与152d快速地轮流导通，实现直下式背光模块100在1秒之内切换120次的目标。观看者在短时间内接收左眼影像以及右眼影像，便可借以合成为立体影像。

使用者在使用如智能手机或是平板电脑等移动装置时，有时会需要翻转屏幕，使得屏幕从横放转换为直放。当屏幕从横向画面转为纵向画面时，如图3A与图3B所示，液晶显示面板210同样为分别写入左右眼的影像数据，但是此时直下式背光模块100中所轮流导通的变成是发光二极管152a以及发光二极管152b，其产生立体影像的原理已经详述如前，在此便不再赘述。

参照图4，其为本发明的直下式背光模块中的导光元件另一实施例的局部放大图。为了进一步强化导光元件110的指向性，导光元件110上可以还选择性地具有多个V形微结构140，设置于导光元件110的出光面上。请配合图1B，导光元件110的出光面114包含有多个斜面122，V形微结构140便是分布于这些斜面122上，使得发光二极管152所发出的光线更为集中。举例而言，一般发光二极管152的发光角度约为120度左右，当使用V形微结构140之后，便可以限缩发光二极管152的出光角度，以提升直下式背光模块100的指向性。

V形微结构140可以与金字塔形结构120一体成形地制作而成。例如，当导光元件110为导光板时，导光元件110可以使用模具制作而成，此时可以在模具上预先形成对应于金字塔形结构120以及V形微结构140的形状，以在导光材料注入后，得到具有金字塔形结构120上具有V形微结构140的导光元件110。V形微结构140可以为刺针状的结构或是微沟槽的形式。V形微结构140的夹角的角度较佳地为小于30度。

参照图5，其为本发明的直下式背光模块另一实施例的侧视图。直下式背光模块300中包含有一发光二极管阵列310以及至少一导光元件320。发光二极管阵列310中包含有多个发光二极管元件330。导光元件320可以为导光板或是光学膜。不同于前述实施例透过导光元件110改变光线的出光方向，本实施例是通过发光二极管元件330的封胶形状，达到改变光线出光方向的目的。

请同时参照图5与图6，其中图6为图5中的发光二极管元件330的立体视图。每一个发光二极管元件330包含有基板340、设置于基板340上的四个发光二极管晶粒350，以及用以封装发光二极管晶粒350的金字塔形封胶360。基板340可以为正方形基板，发光二极管晶粒350分别位于基板340的四个侧边上，金字塔形封胶360则是将发光二极管晶粒350包覆其中。

金字塔形封胶360系以基板340做为底面的金字塔形封胶。金字塔形封胶360具有四个斜面362，斜面362投影于基板340后将基板340分割为四个区域342，更具体地说，区域342之间为透过斜面362之间邻接的棱线分隔。

发光二极管晶粒350为分别位于基板340上的四个区域342。发光二极管元件330则具有四组电极连接发光二极管晶粒350与电源，以使四个发光二极管晶粒350可以被控制独立发光。发光二极管晶粒350所发出的光线则会在射出金字塔形封胶360的斜面362时发生偏折，以提供具有方向性的光线。

如前所述，直下式背光模块300可以应用于立体显示器中，每一个发光二极管元件330在单一时序中，仅会有一个发光二极管晶粒350被导通，并且所述发光二极管晶粒350的相对位置均为相同，例如在同一时序中，仅有在四个发光二极管晶粒350中位于上方者被导通。

通过在不同的时序中交替地导通设置于对向的发光二极管晶粒350，发光二极管晶粒350所发出的光线便会朝向相对的两方向射出，再配合液晶显示面板所写入的左右眼影像数据，便可以提供左右眼影像而达到立体显示的功效。

从上所述，本发明所提供的直下式背光模块可以提供具有方向性的背光，并且可以配合屏幕的放置方向，调整所导通的发光二极管(或是发光二极管晶粒)，使得不管是横向画面或是直向画面均可以具有立体显示的效果。

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，任何熟悉此技艺者，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所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种直下式背光模块，其特征在于，包含：

一导光元件，具有相对的一入光面以及一出光面，其中该出光面包含多个金字塔形结构，每一所述金字塔形结构包含四个斜面，所述斜面投影于该入光面后，将该金字塔形结构分割为四个区域；以及

一发光二极管阵列，设置于该导光元件的该入光面的一侧，该发光二极管阵列包含多个发光二极管，所述多个发光二极管分别对应于所述区域设置。

2.根据权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，每一所述金字塔形结构所对应的所述发光二极管的数量为四，并且所述发光二极管分别对应于所述斜面设置。

3.根据权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，该导光元件为一导光板、一光学膜或其结合。

4.根据权利要求1所述的直下式背光模块，其特征在于，该导光元件还包含多个微结构，设置于该出光面上。

5.根据权利要求4所述的直下式背光模块，其特征在于，所述微结构为V形时，其夹角小于30度。

6.一种如权利要求1所述的直下式背光模块的控制方法，其特征在于，包含：

交替地导通每一所述金字塔形结构下方对向的所述发光二极管。

7.一种直下式背光模块，其特征在于，包含：

一发光二极管阵列，包含多个发光二极管元件，其中每一所述发光二极管元件包含：一基板；四个发光二极管晶粒，设置于该基板上；以及一金字塔形封胶，用以封装所述发光二极管晶粒，该金字塔形封胶具有四个斜面，所述斜面投影于该基板后将该基板分割为四个区域，所述发光二极管晶粒分别对应于所述区域设置；以及

一导光元件，设置于该发光二极管阵列上。

8.根据权利要求7所述的直下式背光模块，其特征在于，该导光元件为一导光板、一光学膜或其结合。

9.一种如权利要求7所述的直下式背光模块的控制方法，其特征在于，包含：

交替地导通每一所述发光二极管元件中对向的所述发光二极管晶粒。

10.一种显示器，其特征在于，包含：

如权利要求1或7所述的直下式背光模块；以及

一显示面板，设置于该直下式背光模块上。