CN117742021A - 防窥光源模块以及显示装置 - Google Patents

Abstract

一种防窥光源模块以及显示装置。防窥光源模块包括光源模块以及视角切换模块。光源模块具有光源以及导光板，光源具有沿第一方向排列的多个发光元件。视角切换模块位于光源模块的照明光束的传递路径上，包括视角限制元件以及视角调整元件。视角限制元件具有光栅结构，光栅结构的延伸方向与第一方向之间的夹角介于88度至92度之间。视角调整元件用以改变照明光束的视角，其中视角限制元件位于视角调整元件与光源模块之间。本发明的防窥光源模块以及显示装置具有良好的光学效能、使用体验以及生产良率。

Description

防窥光源模块以及显示装置

技术领域

本发明是有关于一种光学模块以及电子装置，且特别是有关 于一种防窥光源模块以及显示装置。

背景技术

随着科技发展，显示装置已经成为日常生活中常见的电子装 置，目前有部分的显示装置会提供防窥功能以维护使用者的观看 隐私。进一步而言，由于目前的防窥型显示装置中的液晶显示器 与电控液晶视角切换器皆为液晶面板，因此会造成穿透率大幅下 降，故用于防窥型显示装置中的背光模块通常会使用能最大化正 向辉度的高光学效能架构来降低系统能耗。

然而，如此一来，也会使得防窥型显示装置在使用者视野的 垂直方向上的视野角明显小于一般无防窥功能的显示装置，因而 影响防窥型显示装置的使用体验。此外，由于高光学效能的架构 为了追求光效能最大化，因此，其整体光学路径有较少的散射行 为，所以牺牲了遮瑕性，而容易使显示画面上的光学瑕疵变得明 显，因此，其对于生产制造的品质有较高的要求，而影响生产制 造良率。

据此，如何兼顾防窥型显示装置的光学效能、使用体验以及 生产良率是重要的课题。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景 技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中 的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容， 不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种防窥光源模块以及显示装置，具有良好的光 学效能、使用体验以及生产良率。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一 实施例提出防窥光源模块。防窥光源模块包括光源模块以及视角 切换模块。光源模块具有光源以及导光板，光源用以提供光束， 光源具有多个发光元件，这些发光元件沿第一方向排列，第一方 向平行于导光板的入光面，导光板在第一表面上具有多个光学微 结构，光束经由导光板的这些光学微结构的光学面后离开导光板 的第二表面并形成一照明光束，且入光面位于第一表面与第二表 面之间。视角切换模块位于照明光束的传递路径上，包括视角限 制元件以及视角调整元件。视角限制元件具有光栅结构，光栅结 构的延伸方向与第一方向之间的夹角的角度范围介于88度至92 度之间。视角调整元件用以改变照明光束的视角范围，其中视角限制元件位于视角调整元件与光源模块之间。

为达上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一 实施例提出一种显示装置。显示装置包括前述的防窥光源模块以 及显示面板，位于照明光束的传递路径上，且显示面板位于视角 限制元件远离导光板之一侧。

基于上述，在本发明的一实施例的防窥光源模块以及显示装 置，通过导光板的光学微结构的迎光角的角度范围设置，可扩展 照明光束在显示装置的各方向上的视角范围的亮度，进而扩大使 用者的视野范围，并且，照明光束可通过视角限制元件的配置在 显示装置的水平方向的视角范围具有较大的正向辉度，且同时不 致影响照明光束在显示装置的垂直方向的视角范围的亮度，并可 通过视角调整元件来实现一般模式与防窥模式下的视角范围的切 换。如此一来，可兼顾防窥光源模块的光学效能以及使用体验。 并且，通过至少一光学膜具有适当雾度的配置，而可使防窥光源 模块以及显示装置可以兼顾亮度以及遮瑕性的需求，进而同时具 有良好的光学效能以及产品良率。如此，能使防窥光源模块以及 显示装置具有良好的光学效能、使用体验以及生产良率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施 例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的一实施例的显示装置的正视示意图。

图2是图1的显示装置在垂直方向上的剖视示意图。

图3是图1的显示装置在水平方向上的剖视示意图。

图4A与图4B分别是图1的显示装置与比较例的显示装置在 一般模式时的水平方向以及垂直方向上的视角与亮度的关系曲线 图。

图4C与图4D分别是图1的显示装置与比较例的显示装置在 防窥模式时的水平方向以及垂直方向上的视角与亮度的关系曲线 图。

图5是本发明的另一实施例的显示装置的结构示意图。

图6是本发明的又一实施例的显示装置的结构示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配 合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以 下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后 等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并 非用来限制本发明。

图1是本发明的一实施例的显示装置的正视示意图。图2是 图1的显示装置在垂直方向上的剖视示意图。图3是图1的显示 装置在水平方向上的剖视示意图。请参照图1至图3，在本实施 例中，显示装置200包括防窥光源模块100以及显示面板210。 防窥光源模块100包括光源模块110、视角切换模块120以及至少 一光学膜130。光源模块110具有光源111、导光板112以及反射 元件RE，光源111具有多个发光元件1110，而能用以提供光束L。举例而言，如图1所示，在本实施例中，光源111可为灯条。如 图1所示，发光元件1110沿第一方向D1(即，灯条的延伸方向) 排列。其中，发光元件1110可为发光二极管(light-emittingdiode， LED)。

并且，导光板112具有入光面IS以及彼此相对的第一表面S1 与第二表面S2，其中入光面IS位于第一表面S1与第二表面S2 之间，而连接第一表面S1与第二表面S2。更详细而言，在本实 施例中，第一表面S1为导光板112的底面，而面向反射元件RE， 第二表面S2为出光面，而面向视角切换模块120，且其中第一方 向D1平行于导光板112的入光面IS。

进一步而言，如图2所示，在本实施例中，导光板112在第 一表面S1上具有多个光学微结构MS。更详细而言，光学微结构 MS的光学面OS与第一表面S1之间具有迎光角，迎光角的角度 范围介于162度至177度之间，迎光角的补角即为光学微结构MS 的有效光学角θ，有效光学角θ约为3度至18度。并且，在本实 施例中，导光板112的光学微结构MS的光学面OS的轮廓不限于 平面，亦可设计成曲面，只要其有效光学角θ的范围在3度至18 度内即可。来自光源111的光束L在经由导光板112的光学微结 构MS的光学面OS后离开导光板112的第二表面S2并形成照明 光束IL。此处，由于光学微结构MS的迎光角相较于一般的光源 模块110的微结构的角度较大，而使其有效光学角θ较小，因此， 如图2所示，照明光束IL的发光角并不会集中于导光板112的法 线方向上，而会稍稍偏离，如此，将有助于照明光束IL在显示装置200的各方向上的视角范围的亮度，进而扩大使用者的视野范 围。

另一方面，如图2与图3所示，在本实施例中，视角切换模 块120位于照明光束IL的传递路径上，包括视角限制元件121以 及视角调整元件122，其中视角限制元件121位于视角调整元件 122与光源模块110之间。如图2与图3所示，视角限制元件121 具有光栅结构GS，光栅结构GS的延伸方向D2与第一方向D1 之间的夹角的角度范围介于88度至92度之间，在本实施例中， 光栅结构GS的延伸方向D2与第一方向D1之间的夹角的角度范 围例如为90度。如此，如图3所示，通过光栅结构GS的设置， 照明光束IL在显示装置200的水平方向的视角范围(即，使用者 视野的左右方向上的视野角)可先被进行第一次的限缩，并且，由 于光栅结构GS的延伸方向D2实质上与显示装置200的垂直方向 (即使用者视野的上下方向上)近似平行，因此不会对照明光束IL 在显示装置200的垂直方向的视角进行限缩。

此外，在本实施例中，视角调整元件122例如为液晶面板， 而能以电讯号控制的方式来切换照明光束IL的视角范围，并对照 明光束IL在显示装置200的水平方向与垂直方向的视角范围 (即，使用者视野的左右方向以及上下方向上的视野角)同时进行范 围的切换，例如从广出光视角变成窄出光视角。更进一步而言， 如图2与图3所示，在本实施例中，显示面板210位于照明光束 IL的传递路径上，且显示面板210位于视角限制元件121远离导光板112之一侧，其中视角调整元件122位于显示面板210与视 角限制元件121之间。如此，当照明光束IL通过显示面板210后， 即可形成显示光束进而显示影像画面。如此，当防窥光源模块100 控制视角调整元件122，并使其从广出光视角切换为窄出光视角 时，照明光束IL随后经由显示面板210而形成的显示光束的出光 视角范围也会随之明显变窄。如此一来，此时旁人在侧边时看不 清楚显示装置200的画面，因此显示装置200处于防窥模式，具有保护隐私的功效。

如此一来，在防窥光源模块100与显示装置200中，通过导 光板112的光学微结构MS的迎光角的角度范围设置，可扩展照 明光束IL在显示装置200的各方向上的视角范围的亮度，进而扩 大使用者的视野范围，并且，照明光束IL可通过视角限制元件121 的配置在显示装置200的水平方向的视角范围具有较大的正向辉 度，且同时不致影响照明光束IL在显示装置200的垂直方向的视 角范围的亮度，并可通过控制视角调整元件122来实现一般模式 与防窥模式下的视角范围的切换。如此一来，可兼顾防窥光源模 块100以及显示装置200的光学效能以及使用体验。

以下将搭配图4A至图4D对其效果进行进一步地解说。

图4A与图4B分别是图1的显示装置200与比较例的显示装 置200’在一般模式时的水平方向以及垂直方向上的视角与亮度的 关系曲线图。图4C与图4D分别是图1的显示装置200与比较例 的显示装置200’在防窥模式时的水平方向以及垂直方向上的视角 与亮度的关系曲线图。在本实施例中，比较例的显示装置200’与 本发明的显示装置200大致相同，而其结构在于比较例的显示装 置200’的光学微结构MS的迎光角的角度范围大于177度，其有效光学角θ小于3度，且其未配置有视角限制元件121的配置。 进一步而言，如图4A至图4B所示，在一般模式下，显示装置200 相对于水平方向上的视角变化的亮度曲线的半峰全宽(Full width at half maximum,FWHM)与比较例的显示装置200’并未具有显著 的差异，然而，显示装置200相对于垂直方向上的视角变化的亮 度曲线的半峰全宽明显宽于比较例的显示装置200’。此即意味着， 显示装置200与比较例的显示装置200’在水平方向的视角范围并 未具有显著的差异，而在垂直方向的视角范围，显示装置200会 大于比较例的显示装置200’。另一方面，在防窥模式下，显示装 置200与比较例的显示装置200’亦有类似的表现，显示装置200 与比较例的显示装置200’在水平方向的视角范围并未具有显著的 差异，而在垂直方向的视角范围，显示装置200也会明显大于比 较例的显示装置200’。如此，使用者无论在一般模式或防窥模式 下，其在垂直方向的视角范围都可有效扩展，且显示装置200亦 可具有相同的防窥效能，因此能让使用者具有良好的体验。

此外，在前述的实施例中，视角调整元件122虽以位于显示 面板210与视角限制元件121之间为例示，但本发明不局限于此。 在另一未绘示的实施例中，显示面板210亦可位于视角调整元件 122与视角限制元件121之间。如此，照明光束IL会先形成显示 光束，而视角调整元件122用以切换显示光束的出光视角范围， 而仍可以提供广视角的正常观赏模式以及窄视角的防窥模式，而 使显示装置200仍能达到前述的功能，而能实现类似的效果与优 点，在此就不再赘述。

此外，如图2至图3所示，防窥光源模块100还包括至少一 光学膜130。具体而言，如图2至图3所示，至少一光学膜130 位于照明光束IL的传递路径上，其中视角限制元件121位于至少 一光学膜130与视角调整元件122之间，且至少一光学膜130位 于视角限制元件121与光源模块110之间，设置在视角限制元件 121面向该光源模块110的表面上。举例而言，在本实施例中，光 学膜130可为反射式增光膜(Dual Brightness Enhancement Film)， 而可使原本会被视角调整元件122或显示面板210吸收的具有特 定偏振态的照明光束IL能被通过反射而改变其偏振态并被有效地 被再利用，而提升了整体显示亮度，进而提升防窥光源模块100 以及显示装置200的光学效能。

此外，在本实施例中，至少一光学膜130面向光源模块110 的表面上设有粗糙结构或扩散粒子，且至少一光学膜130面向光 源模块110的表面的雾度范围介于3％至30％之间。如此，通过至 少一光学膜130具有适当雾度的配置，而可使防窥光源模块100 以及显示装置200可以兼顾亮度以及遮瑕性的需求，进而同时具 有良好的光学效能以及产品良率。

此外，值得注意的是，在其他的实施例中，至少一光学膜130 亦可通过不同类型的增亮膜或扩散片的组合，来改善防窥光源模 块以及显示装置的遮瑕性，而亦能有助于提高产品良率。以下将 搭配图5以及图6来进行进一步地解说。

图5是本发明的另一实施例的显示装置的结构示意图。本实 施例的显示装置200A以及防窥光源模块500分别与图2的显示装 置200以及防窥光源模块100类似，而差异如下所述。请参照图 5，在本实施例中，至少一光学膜530可为棱镜结构式增光膜，而 分别具有多个棱镜结构PM，这些棱镜结构PM设置在各至少一光 学膜530面向视角限制元件121的表面上。在本实施例中，至少 一光学膜530的棱镜结构PM的延伸方向与第一方向D1之间的夹角的角度范围介于0度至±30度之间，且至少一光学膜530的棱 镜结构PM的延伸方向与视角限制元件121的光栅结构GS的延伸 方向之间的夹角的角度范围介于60度至120度之间。如此，通过 棱镜结构PM的设置，亦可使整体显示亮度提升，进而提升防窥 光源模块100以及显示装置200的光学效能。

进一步而言，至少一光学膜530包括第一光学膜531以及第 二光学膜532，其中第一光学膜531的棱镜结构PM的延伸方向与 第二光学膜532的棱镜结构PM的延伸方向之间的夹角的角度范 围介于2度至10度之间。如此，由于第一光学膜531的棱镜结构 PM的延伸方向与第二光学膜532的棱镜结构PM的延伸方向并不 一致，因此可以避免干涉条纹的产生。

并且，在本实施例中，第一光学膜531位于第二光学膜532 与光源模块110之间，其中第一光学膜531的折射率小于第二光 学膜532的折射率。举例而言，以现行光学膜的折射率来看，光 学膜530的折射率的下限值约可在1.48-1.55之间，因此，第一光 学膜531的折射率的下限值可大于等于1.48，而第二光学膜532 的折射率的下限值则可大于等于1.55。此外，在本实施例中，各 光学膜530(即，第一光学膜531以及第二光学膜532)面向光源模块110的表面上亦可皆设有粗糙结构或扩散粒子，且各光学膜530 面向光源模块110的表面的雾度范围介于3％至30％之间。如此， 通过光学膜530在其中一表面具有棱镜结构PM的设置以及在另 一表面具有适当雾度的配置，而可使防窥光源模块500以及显示 装置200A可以兼顾亮度以及遮瑕性的需求，进而同时具有良好的 光学效能以及产品良率。

此外，在本实施例中，由于防窥光源模块500与防窥光源模 块100具有类似的迎光角与视角切换模块120的结构，因此，防 窥光源模块500以及显示装置200A也能达到与图2的防窥光源模 块100以及显示装置200类似的功能，进而能达到类似的效果与 优点，在此就不再赘述。

图6是本发明的另一实施例的显示装置的结构示意图。本实 施例的显示装置200B以及防窥光源模块600分别与图5的显示装 置200A以及防窥光源模块500类似，而差异如下所述。请参照图 6，在本实施例中，各光学膜530(即，第一光学膜531以及第二光 学膜532)面向光源模块110的表面上未设有粗糙结构或扩散粒子， 取代的是，在本实施例中，防窥光源模块600还包括扩散片640， 位于第一光学膜531与第二光学膜532之间，且扩散片640的表 面的雾度范围介于3％至30％之间。如此，通过光学膜530具有棱 镜结构PM的第一光学膜531与第二光学膜532的设置以及扩散 片640的配置，亦可使防窥光源模块600以及显示装置200B可以 兼顾亮度以及遮瑕性的需求，进而同时具有良好的光学效能以及 产品良率。

此外，在本实施例中，由于防窥光源模块600与防窥光源模 块500具有类似的迎光角与视角切换模块120的结构，因此，显 示装置200B以及防窥光源模块600也能达到与图5的显示装置 200A以及防窥光源模块500类似的功能，进而能达到类似的效果 与优点，在此就不再赘述。

综上所述，在本发明的一实施例的防窥光源模块以及显示装 置，通过导光板的光学微结构的迎光角的角度范围设置，可扩展 照明光束在显示装置的各方向上的视角范围的亮度，进而扩大使 用者的视野范围，并且，照明光束可通过视角限制元件的配置在 显示装置的水平方向的视角范围具有较大的正向辉度，且同时不 致影响照明光束在显示装置的垂直方向的视角范围的亮度，并可 通过控制视角调整元件来实现一般模式与防窥模式下的视角范围 的切换。如此一来，可兼顾防窥光源模块的光学效能以及使用体 验。并且，通过至少一光学膜具有适当雾度的配置，而可使防窥 光源模块以及显示装置可以兼顾亮度以及遮瑕性的需求，进而同 时具有良好的光学效能以及产品良率。如此，能使防窥光源模块 以及显示装置具有良好的光学效能、使用体验以及生产良率。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此 限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所 作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。 另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全 部目的或优点或特点。此外，摘要和标题(发明名称)仅是用来 辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外， 本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命 名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来 限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明：

200、200A、200B、200’：显示装置

100、500、600：防窥光源模块

110：光源模块

111：光源

1110：发光元件

112：导光板

120：视角切换模块

121：视角限制元件

122：视角调整元件

130、530：至少一光学膜

210：显示面板

531：第一光学膜

532：第二光学膜

640：扩散片

D1：第一方向

D2：延伸方向

GS：光栅结构

IL：照明光束

IS：入光面

L：光束

MS：光学微结构

OS：光学面

PM：棱镜结构

RE：反射元件

S1：第一表面

S2：第二表面

θ：光学角。

Claims (13)

1.一种防窥光源模块，其特征在于，所述防窥光源模块包括光源模块以及视角切换模块，其中：

所述光源模块具有光源以及导光板，所述光源用以提供光束，所述光源具有多个发光元件，所述多个发光元件沿第一方向排列，所述第一方向平行于所述导光板的入光面，所述导光板在第一表面上具有多个光学微结构，所述光束经由所述导光板的所述多个光学微结构的光学面后离开所述导光板的第二表面并形成照明光束，且所述入光面位于所述第一表面与所述第二表面之间；以及

所述视角切换模块位于所述照明光束的传递路径上，且包括视角限制元件以及视角调整元件，其中：

所述视角限制元件具有光栅结构，所述光栅结构的延伸方向与所述第一方向之间的夹角的角度范围介于88度至92度之间；以及

所述视角调整元件用以改变所述照明光束的视角范围，其中所述视角限制元件位于所述视角调整元件与所述光源模块之间。

2.根据权利要求1所述的防窥光源模块，其特征在于，各所述多个光学微结构的光学面与所述第一表面之间具有迎光角，所述迎光角的角度范围介于162度至177度之间。

3.根据权利要求1所述的防窥光源模块，其特征在于，还包括：

至少一光学膜，其位于所述照明光束的传递路径上，其中所述视角限制元件位于所述至少一光学膜与所述视角调整元件之间，且所述至少一光学膜位于所述视角限制元件与所述光源模块之间。

4.根据权利要求3所述的防窥光源模块，其特征在于，各所述至少一光学膜具有多个棱镜结构，所述多个棱镜结构设置在各所述至少一光学膜面向所述视角限制元件的表面上。

5.根据权利要求4所述的防窥光源模块，其特征在于，所述多个棱镜结构的延伸方向与所述第一方向之间的夹角的角度范围介于0度至±30度之间。

6.根据权利要求4所述的防窥光源模块，其特征在于，所述多个棱镜结构的延伸方向与所述视角限制元件的光栅结构的延伸方向之间的夹角的角度范围介于60度至120度之间。

7.根据权利要求4所述的防窥光源模块，其特征在于，所述至少一光学膜包括第一光学膜以及第二光学膜，且所述第一光学膜的所述多个棱镜结构的延伸方向与所述第二光学膜的所述多个棱镜结构的延伸方向之间的夹角的角度范围介于2度至10度之间。

8.根据权利要求7所述的防窥光源模块，其特征在于，所述第一光学膜位于所述第二光学膜与所述光源模块之间，且所述第一光学膜的折射率小于所述第二光学膜的折射率。

9.根据权利要求7所述的防窥光源模块，其特征在于，还包括：

扩散片，其位于所述第一光学膜与所述第二光学膜之间，且所述扩散片的表面的雾度范围介于3％至30％。

10.根据权利要求3所述的防窥光源模块，其特征在于，各所述光学膜面向所述光源模块的表面上设有粗糙结构或扩散粒子，且各所述光学膜面向所述光源模块的表面的雾度范围介于3％至30％。

11.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括防窥光源模块以及显示面板，其中：

所述防窥光源模块包括光源模块以及视角切换模块，其中：

所述光源模块具有光源以及导光板，所述光源用以提供光束，所述光源具有多个发光元件，所述多个发光元件沿第一方向排列，所述第一方向平行于所述导光板的入光面，所述导光板在第一表面上具有多个光学微结构，所述光束经由所述导光板的所述多个光学微结构的光学面后离开所述导光板的第二表面并形成照明光束，且所述入光面位于所述第一表面与所述第二表面之间；以及

所述视角切换模块位于所述照明光束的传递路径上，且包括视角限制元件以及视角调整元件，其中：

所述视角限制元件具有光栅结构，所述光栅结构的延伸方向与所述第一方向之间的夹角的角度范围介于88度到92度之间；以及

所述视角调整元件用以改变所述照明光束的视角范围，其中所述视角限制元件位于所述视角调整元件与所述光源模块之间；以及

所述显示面板位于所述照明光束的传递路径上，且所述显示面板位于所述视角限制元件远离所述导光板之一侧。

12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板位于所述视角调整元件与所述视角限制元件之间。

13.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述视角调整元件位于所述显示面板与所述视角限制元件之间。