TW201523021A - 顯示模組及抬頭顯示器 - Google Patents

Abstract

一種顯示模組，包括多個發光單元及顯示面板。每一發光單元包括光源及光收斂元件。光收斂元件具有靠近光源的底面、遠離光源的頂面及連接底面與頂面的周面。發光單元分為至少一第一發光單元列及相鄰於第一發光單元列的第二發光單元列。第一發光單元列的光收斂元件的頂面位於第一表面。第二發光單元列的光收斂元件的頂面位於第二表面。第一表面位於顯示面板與第二表面之間。第二發光單元列的每一光收斂元件的頂面與周面的交界與第一發光單元列的至少一光收斂元件的周面接觸。此外，一種包括上述顯示模組的抬頭顯示器亦被提出。

Description

顯示模組及抬頭顯示器

本發明是有關於二種光電裝置，且特別是有關於一種顯示模組以及一種抬頭顯示器。

抬頭顯示器是目前普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器，部分汽車亦配備抬頭顯示器，以將車速、轉速、引擎水溫、油耗等車輛狀態資訊投影在擋風玻璃前方供駕駛者觀看。

一般而言，抬頭顯示器包括顯示模組及曲面反射鏡。曲面反射鏡可用以將顯示模組發出的影像光束傳遞至擋風玻璃，影像光束再藉由擋風玻璃反射，而成像在駕駛者前方。當影像光束的發散程度越大時，為了有效地接收影像光束，曲面反射鏡的體積亦需增加，而不利於抬頭顯示器體積的縮減。

為改善上述問題，有人將多個光收斂元件分別配置於顯示模組的顯示面板與多個光源之間，以降低影像光束的發散程度。然而，由於經過每一光收斂元件的照明光束會向對應光源的光軸集中，因此顯示模組的顯示面板對應於多個光收斂元件交界 處(即各光收斂元件的邊緣處)的區域，其接收到的照明光束的光量偏低，進而導致顯示模組發生顯示不均勻的問題。

本發明提供一種顯示模組，其顯示效果佳。

本發明提供一種抬頭顯示器，其顯示效果佳。

本發明提出一種顯示模組包括多個發光單元以及顯示面板。每一發光單元包括光源以及光收斂元件。光源適於發出照明光束。光收斂元件配置於照明光束的傳遞路徑上且具有靠近光源的底面、遠離光源並相對於底面的頂面以及連接底面與頂面的周面。顯示面板配置於每一發光單元發出的照明光束的傳遞路徑上。發光單元分為至少一第一發光單元列以及相鄰於第一發光單元列的第二發光單元列。第一發光單元列的光收斂元件的頂面位於同一第一表面。第二發光單元列的光收斂元件的頂面位於同一第二表面。第一表面位於顯示面板與第二表面之間。第二發光單元列的每一光收斂元件的頂面與周面的交界與第一發光單元列的至少一光收斂元件的周面接觸。

本發明提出一種包括上述顯示模組的抬頭顯示器。抬頭顯示器配置於交通工具的擋風透光元件下。發光單元發出的多個照明光束穿過顯示面板而轉換為多個影像光束。影像光束投射於交通工具的擋風透光元件上而形成一影像。

基於上述，在本發明的顯示模組及抬頭顯示器中，位於不同列的發光單元的光收斂元件是上下錯開且互相接觸的，因此 相鄰二列發光單元列的光收斂元件間的排列空隙可被縮減，進而使二者發出的照明光束投射至顯示面板上的重疊區域面積增加。如此一來，顯示面板中對應相鄰二發光單元列交界處的區域亮度便可提升，從而改善習知技術中由於相鄰光收斂元件交界處的區域亮度偏低而造成的顯示不良問題。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧第一截點

2‧‧‧第二截點

2’‧‧‧正投影

100、100A~100C、100’、100’’‧‧‧顯示模組

110‧‧‧發光單元

112‧‧‧光源

114、114C‧‧‧光收斂元件

114a‧‧‧底面

114b‧‧‧頂面

114c‧‧‧周面

120‧‧‧顯示面板

121‧‧‧顯示區

122‧‧‧內顯示區

124‧‧‧外顯示區

126‧‧‧非顯示區

130‧‧‧承載架

130a‧‧‧上表面

130b‧‧‧側壁

140‧‧‧驅動單元

200‧‧‧擋風透光元件

300‧‧‧第一光學元件

400‧‧‧第二光學元件

510、520‧‧‧子表面

1000‧‧‧抬頭顯示器

A-A’、B-B’、C-C’、D-D’、E-E’、F-F’‧‧‧剖線

b‧‧‧高度

C1‧‧‧直線

C2‧‧‧參考線

c‧‧‧距離

F、F1‧‧‧平面

G‧‧‧空隙

h‧‧‧開口

I、I1、I2、I3‧‧‧交界

K‧‧‧接觸處

K’‧‧‧正投影

L、H‧‧‧距離

L1‧‧‧照明光束

L2‧‧‧影像光束

M‧‧‧影像

N‧‧‧高度

P1、P1’、P1’’‧‧‧第一表面

P2、P2’、P2’’‧‧‧第二表面

P11‧‧‧第一子表面

P12‧‧‧第二子表面

P21‧‧‧第三子表面

P22‧‧‧第四子表面

R1‧‧‧第一發光單元列

R2‧‧‧第二發光單元列

S‧‧‧使用者

s、s1、s2‧‧‧內表面

T‧‧‧參考平面

T1、T2‧‧‧距離

U‧‧‧凹陷

W‧‧‧內徑

W1~W4‧‧‧寬度

X‧‧‧光軸

x、y、z、d1~d3‧‧‧方向

θ、θ 1‧‧‧角度

α、β‧‧‧銳角

△δ 1、△δ 2‧‧‧亮度差異

圖1為本發明一實施例的顯示模組的立體示意圖。

圖2為圖1的顯示模組的爆炸示意圖。

圖3A為沿圖1的剖線A-A’所繪的顯示模組的剖面示意圖。

圖3B為本發明另一實施例的顯示模組的剖面示意圖。

圖3C為本發明又一實施例的顯示模組的剖面示意圖。

圖4為沿圖1的剖線B-B’所繪的顯示模組的剖面示意圖。

圖5為圖4的光收斂元件的放大示意圖。

圖6示出一比較例之顯示模組的亮度分布情形。

圖7示出圖1之顯示模組的亮度分布情形。

圖8為圖1之顯示面板與發光單元的剖面示意圖。

圖9為圖1之顯示面板與發光單元的上視示意圖。

圖10為本發明另一實施例的顯示模組的立體示意圖。

圖11為圖10的顯示模組的爆炸示意圖。

圖12為沿圖10的剖線C-C’所繪的顯示模組的剖面示意圖。

圖13為沿圖10的剖線D-D’所繪的顯示模組的剖面示意圖。

圖14為圖10之顯示面板與發光單元的剖面示意圖。

圖15為圖10之顯示面板與發光單元的上視示意圖。

圖16為本發明又一實施例的顯示模組的立體示意圖。

圖17示出圖16的顯示面板與第一發光單元列(或第二發光單元列)重疊區域的亮度分佈。

圖18為本發明再一實施例的顯示模組的上視示意圖。

圖19為沿圖18之剖線E-E’所繪之顯示模組的剖面示意圖。

圖20為沿圖18之剖線F-F’所繪之顯示模組的剖面示意圖。

圖21示出本發明一實施例的抬頭顯示器的示意圖。

圖1為本發明一實施例的顯示模組的立體示意圖。圖2為圖1的顯示模組的爆炸示意圖。請參照圖1及圖2，本實施例的顯示模組100包括多個發光單元110以及配置於發光單元110發出的照明光束L1(標示於圖3A)傳遞路徑上的顯示面板120。顯示面板120可視實際的需求選擇為穿透(transitive)式或穿透反射(transflective)式。在本實施例中，顯示面板120例如為液晶顯示面板。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，顯示面板120亦可為其他適當種類的顯示面板。

本實施例的顯示模組100可進一步包括承載架130。承載架130配置於顯示面板120與發光單元110之間。承載架130具有上表面130a、相對於上表面130a的下表面130c以及連接上表面130a與下表面130c的側壁130b。顯示面板120搭載於承載架130的上表面130a，以和發光單元110維持適當距離。更進一步地說，本實施例的承載架130可具有相當的高度N，而使搭載在承載架130上表面130a上的顯示面板120與覆蓋於承載架130下方的發光單元110之間維持相當大的空隙G。空隙G的高度可遠超過一個發光單元110厚度與顯示面板120厚度的總和。如此一來，若欲提高發光單元110的亮度而使顯示模組100具有高亮度時，發光單元110所產生的廢熱便會透過空隙G中的介質(例如空氣)傳導至承載架130的側壁130b而離開顯示模組100，而不易過度地累積在顯示面板120上，進而造成顯示模組100的信賴性(reliability)問題。

圖3A為沿圖1的剖線A-A’所繪的顯示模組的剖面示意圖。請參照圖1、圖2及圖3A，在本實施例中，承載架130的側壁130b具有面向光軸X且相對的二內表面s。其中一內表面s1鄰近於第一發光單元列R1而較遠離第二發光單元列R2。內表面s1位於顯示面板120與第二表面P2之間。另一內表面s2鄰近於第二發光單元列R2而較遠離第一發光單元列R1。內表面s2位於顯示面板120與第二表面P2之間。在本實施例中，內表面s1、s2可皆為面向發光單元110的光軸X傾斜的平面。內表面s1、s2的 傾斜程度可不同。詳言之，內表面s1與垂直於顯示面板120的參考平面T所夾的銳角α可小於內表面s2參考平面T所夾的銳角β。然而，本發明不限於此，內表面s的形式可視實際需求而調整之。以下以圖3B、圖3c為例說明。

圖3B為本發明另一實施例的顯示模組的剖面示意圖。請參照圖3B，圖3B的顯示模組100’與圖3A的顯示模組100相似，因此相同或相對應的元件以相同或相對應的標號表示。在顯示模組100’中，內表面s可不為單一平面，而為曲折的表面。詳言之，每一表面s包括子表面510以及連接顯示面板120與子表面510的另一子表面520。子表面520可為垂直於顯示面板120的平面，而子表面510可為面向光軸X傾斜的平面。更進一步地說，內表面s1的子表面510在第一表面P1上的正投影於第一發光單元列R1的多個發光單元110的排列方向(例如與方向x平行的方向)上具有寬度W1，第一發光單元列R1的每一發光單元110的光收斂元件114於第一發光單元列R1的多個發光單元110的排列方向(例如與方向x平行的該方向)上具有寬度W2，其中W1小於[(W2)/3]或W1小於[(W2)/4]；內表面s2的子表面510在第二表面P2上的正投影於第二發光單元列R2的多個發光單元110的排列方向(例如與方向x平行的另一方向)上具有寬度W3，第二發光單元列R2的每一發光單元110的光收斂元件114於第二發光單元列R2的多個發光單元110的排列方向(例如與方向x平行的該另一方向)上具有寬度W4，其中W3小於[(W4)/3]或W3小於[(W4)/4]。於另一變 形例中，子表面520亦可為傾斜斜面，即非垂直於顯示面板120。當子表面520為傾斜斜面時，子表面520的斜率需小於子表面510的斜率，以助於顯示模組的亮度均勻。

圖3C為本發明又一實施例的顯示模組的剖面示意圖。請參照圖3C，圖3C的顯示模組100’’與圖3B的顯示模組100’相似，因此相同或相對應的元件以相同或相對應的標號表示。在顯示模組100’’中，子表面510’’可不像子表面510般朝向靠近光軸X的方向傾斜，而可朝向遠離光軸X的方向傾斜。於另一變形例中，子表面520亦可為傾斜斜面，即非垂直於顯示面板120。當子表面520為傾斜斜面時，子表面520的斜率需小於子表面510’’的斜率，以助於顯示模組的亮度均勻。圖3A至圖3C的內表面s均可調整多個發光單元110共同投射至顯示面板120的光型及發光面均勻度，以使該光型與顯示面板120的顯示區的形狀及大小更為接近，進而進一步地提升顯示模組的光使用效率。

請再參照圖2及圖3A，每一發光單元110包括適於發出照明光束L1的光源112以及配置於照明光束L1的傳遞路徑上的光收斂元件114。在本實施例中，每一光收斂元件114可為實心的且覆蓋對應的光源112，但本發明不以此為限，在其他實施例中，光收斂元件114亦可為其他適當樣態。每一光收斂元件114具有靠近光源112的底面114a、遠離光源112並相對於底面114a的頂面114b以及連接底面114a與頂面114b的周面114c。頂面114b位於顯示面板120與底面114a之間。在本實施例中，底面114a 可具有一凹陷U，光源112可對應凹陷U設置，而凹陷U的形狀可依光源不同而有所設計，舉例而言，凹陷U可為U形、V形等。周面114c可為環狀表面，且此環狀表面的內徑W可由底面114a向頂面114b漸增。在本實施例中，周面114c可為朝向遠離光軸X方向凸起的曲面。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，周面114c可為凹向光軸X的曲面或朝向遠離光軸X方向傾斜的平面。發光單元110發出的照明光束L1可被周面114c反射或折射而收斂，進而沿著與光源112的光軸X夾角較小的方向傳遞。如此一來，顯示模組100便可具有高亮度及窄視角的特性。

在本實施例中，光收斂元件114例如為二次透鏡(second lens)。二次透鏡可調整對應光源112發出的照明光束L1的分佈情形。舉例而言，在本實施例中，二次透鏡可使每一發光單元110發出的照明光束L1的分佈範圍向光源112的光軸X集中。詳言之，二次透鏡的工作機制如下：首先，二次透鏡的底面114a可折射原本與光軸X夾角較大的照明光束L1，而使照明光束L1以適當的入射角入射至周面114c。然後，向遠離光軸X方向傾斜的周面114c可反射或折射此照明光束L1，而使照明光束L1朝著與光軸X夾角較小的方向傳遞，進而達到收斂照明光束L1的目的。需說明的是，本發明的光收斂元件不限於二次透鏡，在其他實施例中，光收斂元件114亦可為其他適當形式的光學元件。凡可改變照明光束L1的傳遞路徑並使照明光束L1的分佈範圍向光源112的光軸X集中的光學元件均在本發明界定之光收斂元件的範疇 內。

如圖2所示，發光單元110分為至少一第一發光單元列R1以及相鄰於第一發光單元列R1的第二發光單元列R2。第一發光單元列R1的多個光收斂元件114在第一列方向d1上對齊。第二發光單元列R2的多個光收斂元件114在第二列方向d2上對齊。第二列方向d2與第一列方向d1平行且不重合。在本實施例中，發光單元110可分為二個第一發光單元列R1以及夾設於二個第一發光單元列R1之間的一個第二發光單元列R2。然而，本發明的第一發光單元列的數量以及第二發光單元列的數量，並不限於圖2中所繪。第一發光單元列R1的數量以及第二發光單元列R2的數量可視實際的需求而定。舉例而言，在其他實施例中，若單一第一發光單元列R1的發光面積以及單一第二發光單元列R2的發光面積遠小於顯示面板120的顯示區面積，則可設置沿著行方向d3交替排列的多個第一發光單元列R1與多個第二發光單元列R2，換言之，第一發光單元列R1與第二發光單元列R2交錯排列，使在第一發光單元列R1相鄰兩光源112與其相鄰之第二發光單元列R2之光源112可形成等腰三角形，以滿足顯示面板120的背光需求。

在本實施例中，製造者可利用一模具同時形成第一發光單元列R1的多個光收斂元件114，所形成的第一發光單元列R1的多個光收斂元件114可成片狀。然後，製造者於另一時點可利用上述模具再形成第二發光單元列R2的多個光收斂元件114。之 後再將第一發光單元列R1的多個光收斂元件114以及第二發光單元列R2的多個光收斂元件114組裝至顯示模組100中。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，製造者亦可利用一模具同時形成顯示模組100的所有光收斂元件114，而一次將所有光收斂元件114組裝至顯示模組100中。

圖4為沿圖1的剖線B-B’所繪的顯示模組的剖面示意圖。請參照圖2及圖4，在本實施例中，每一光收斂元件114的頂面114b與周面114c的交界I可呈圓形。於本實施例中，頂面114b與周面114c的交角可具有導角設計，以避免光收斂元件114結構本身造成的干涉問題。如圖2所示，每一第一發光單元列R1的相鄰的二個光收斂元件114之間配置有第二發光單元列的R2的其中一個光收斂元件114。第二發光單元列R2的相鄰二個些光收斂元件114之間配置有第一發光單元列R1的其中一個光收斂元件114。換言之，顯示模組100的多個光收斂元件114是以單位面積中數量密度最高的方式配置。然而，需說明的是，頂面114b與周面114c的交界I形狀以及第一發光單元列R1的光收斂元件114與第二發光單元列的R2的光收斂元件114間的配置關係並不限於上述。在其他實施例中，交界I亦可呈其他適當形狀，而第一發光單元列R1的光收斂元件114與第二發光單元列的R2的光收斂元件114間的配置關係可以「單位面積中數量密度最高」為原則搭配合交界I的形狀而做其他設計。後續將以其他實施例為例，具體說明之。

請再參照圖2及圖4，第一發光單元列R1的光收斂元件114的頂面114b位於同一個第一表面P1。第二發光單元列R2的光收斂元件114的頂面114b位於與第一表面P1不同的同一個第二表面P2。第一表面P1位於顯示面板120與第二表面P2之間。第二發光單元列R2的每一光收斂元件114的頂面114b與周面114c的交界I2與第一發光單元列R1的至少一個光收斂元件114的周面114c接觸。換言之，第一發光單元列R1的光收斂元件114與第二發光單元列R2的光收斂元件114不共平面。第二發光單元列R2的每一光收斂元件114至顯示面板120的最短距離T2大於與其接觸的第一發光單元列R1的其中一個光收斂元件114至顯示面板120的最短距離T1。

在本實施例中，第一表面P1以及第二表面P2可均為平面。第一表面P1以及第二表面P2可與顯示面板120互相平行。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，第一表面P1與第二表面P2不一定要為平面，且第一表面P1以及第二表面P2不一定要與顯示面板120平行。後續將以其他實施例為例，具體說明之。

值得一提的是，透過上述之將第一發光單元列R1的光收斂元件114與第二發光單元列R2的光收斂元件114上下錯開的設計，第一發光單元列R1的光收斂元件114與第二發光單元列R2的光收斂元件114可更加地緊密推疊，而使得二者分別於顯示面板120上形成之二光斑的重疊面積增加。如此一來，顯示面板120中對應第一發光單元列R1與第二發光單元列R2交界處的區域亮 度便可提升，從而改善習知技術中顯示均勻度不佳的問題。

圖5為圖4的光收斂元件的放大示意圖。請參照圖5，在本實施例中，每一光收斂元件114的周面114c與頂面114b的交界I被與頂面114b垂直的參考平面(例如圖5的紙面)剖出第一截點1。每一光收斂元件114的周面114c與底面的114a的交界I3被與參考平面(例如圖5的紙面)剖出第二截點2。第一截點1與第二截點2連成直線C1。直線C1與垂直於頂面114b的參考線C2夾有一角度θ。第二截點2於頂面114b所在平面F上的正投影2’至第一截點1的最短距離為c。每一發光單元110的光收斂元件114在垂直於頂面114b的方向z的最大高度為b。第二發光單元列R2的每一光收斂元件114的頂面114b與周面114c的交界I2與第一發光單元列R1的其中一個光收斂元件114的周面114c有接觸處K。接觸處K在第一表面P1上的正投影K’與第一發光單元列R1的光收斂元件114的頂面114b與周面114c的交界I的最短距離為L。第一表面P1與第二表面P2之間的最短距離為H。當θ、c、L、H滿足L≦c-(b-H)×tan θ及H<b時，第二發光單元列R2發出的照明光束便不致於過度地被相鄰的第一發光單元列R1擋住，從而顯示模組100在改善習知技術中顯示不良問題的同時，更可兼顧發光單元的光使用效率。

請再參照圖3A及圖4，本實施例的顯示模組100可選擇性地包括驅動單元140。驅動單元140與每一發光單元110的光源112電性連接。若第一發光單元列R1的發光單元110的數量等於 第二發光單元列R2的發光單元110的數量，驅動單元140可令每一第一發光單元列R1的多個光源112的光通量(Luminous flux)總和小於每一第二發光單元列R2的多個光源112的光通量總和，其中光通量是指單位時間內由光源所發出的光能。舉例而言，若光源112為電流驅動元件(例如發光二極體等)，則驅動單元140可提供多個第一電流至每一第一發光單元列R1的多個光源112、多個第二電流至每一第二發光單元列R2的多個光源112，其中多個第一電流的總和小於多個第二電流的總和。當多個第一電流的總和小於多個第二電流的總和時，第一發光單元列R1的多個光源112所發出的光通量總和會小於第二發光單元列R2的多個光源112所發出的光通量總和，又由於第一發光單元列R1的多個光源112與顯示面板120的平均距離小於第二發光單元列R2的多個光源112與顯示面板120的平均距離，因此顯示面板120與第一發光單元列R1重疊區域的背光亮度和顯示面板120與第二發光單元列R2重疊區域的背光亮度可被調整至十分接近，進而使顯示模組100具有更佳的顯示效果。

在本實施例中，第一發光單元列R1的每一個光源112至顯示面板120的距離可相同，因此驅動單元140可選擇提供相等多個第一電流(例如18毫安培)分別至第一發光單元列R1的多個光源112。第二發光單元列R2的每一個光源112至顯示面板120的距離可相同，因此驅動單元140可選擇提供相等多個第二電流(例如20毫安培)分別至第二發光單元列R2的多個光源112。然 而，本發明不限於此，在其他實施例中，第一發光單元列R1(或第二發光單元列R2)的每一個光源112至顯示面板120的距離不一定要相同，而驅動單元140分別提供至第一發光單元列R1(或第二發光單元列R2)的多個光源112的多個電流大小亦不一定要相同。詳言之，若第一發光單元列R1(或第二發光單元列R2)的每一個光源112至顯示面板120的距離不等，則驅動單元140可以「光源112與顯示面板120的距離越遠則提供越大的電流至該光源112」為原則供應第一發光單元列R1(及第二發光單元列R2)的每一個光源112適當大小的電流。

需說明的是，本發明不限定驅動單元140一定要使「第一發光單元列的多個光源所發出的光通量總和小於第二發光單元列的多個光源所發出的光通量總和」。驅動單元140使「第一發光單元列的多個光源所發出的光通量總和小於第二發光單元列的多個光源所發出的光通量總和」是在第一發光單元列R1的發光單元110的數量等於第二發光單元列R2的發光單元110的數量的情況下而言。

更一般性的說(即無論第一發光單元列R1的發光單元110的數量等於或不等於第二發光單元列R2的發光單元110的數量)，驅動單元140可提供第三電流至第一發光單元列R1的其中一個光源112且提供第四電流至第二發光單元列R2的其中一個光源112。接收第三電流的光源112所屬發光單元110與接收第四電流的光源112所屬發光單元110接觸。接收第三電流的發光單元 110與顯示面板120的距離小於接收第四電流的發光單元110與顯示面板120的距離。驅動單元140可使第三電流小於第四電流，如此一來，顯示面板120與第一發光單元列R1重疊區域的背光亮度和顯示面板120與第二發光單元列R2重疊區域的背光亮度可被調整至十分接近，而使顯示模組100的顯示效果佳。

圖6示出一比較例之顯示模組的亮度分布情形。圖7示出圖1之顯示模組的亮度分布情形。比較例之顯示模組與圖1之顯示模組100主要的差異在於：在顯示模組100中，第一發光單元列R1的光收斂元件114與第二發光單元列R2的光收斂元件114上下錯開，即第一發光單元列R1與第二發光單元列的光收斂元件114交錯設置在不同平面，而在比較例的顯示模組中所有光收斂元件114是位在同一平面上。比較圖6及圖7得佐證，本發明一實施例的顯示模組100利用「第一發光單元列的光收斂元件的頂面所在表面位於顯示面板與第二發光單元列的光收斂元件的頂面位所在表面之間」以及「第二發光單元列的每一光收斂元件的頂面與周面的交界與第一發光單元列的至少一個光收斂元件的周面接觸」的技術手段，可達成提升顯示面板背光均勻度的功效，進而使顯示模組100的顯示效果佳。具體而言，透過將光收斂元件114在水平平面與垂直平面設置密集堆積，能夠優化均勻度與顯示效果。

圖8為圖1之顯示面板與發光單元的剖面示意圖。圖9為圖1之顯示面板與發光單元的上視示意圖。由圖8及圖9可知， 在本實施例中，第二發光單元列R2最外側的二個發光單元110所發出的照明光束L1可能無完全投射在顯示面板120的有效影像顯示區121內，且會被非影像顯示區的遮光層吸收，如黑色樹脂(Black matrix,BM)，而轉換成熱，進而影響顯示模組100整體的光使用及散熱效率。為了改善此問題，本發明的另一實施例的顯示模組亦被提出，以下利用圖10至圖13說明之。

圖10為本發明另一實施例的顯示模組的立體示意圖。圖11為圖10的顯示模組的爆炸示意圖。圖12為沿圖10的剖線C-C’所繪的顯示模組的剖面示意圖。圖13為沿圖10的剖線D-D’所繪的顯示模組的剖面示意圖。請參照圖10、圖11、圖12及圖13，顯示模組100A與顯示模組100類似，因此相同的元件以相同的標號表示。以下就二者相異處做說明，二者相同處請對應標號參照前述說明，於此便不再重述。

請參照圖10、圖11、圖12及圖13，顯示模組100A的發光單元110亦分為至少一第一發光單元列R1以及相鄰於第一發光單元列R1的第二發光單元列R2。第一發光單元列R1的光收斂元件114的頂面114b位於同一個第一表面P1’(標示於圖12)。第一表面P1’亦可為平面。第二發光單元列R2的光收斂元件114的頂面114b位於同一個第二表面P2’(標示於圖12)。第二表面P2’亦可為平面且亦可與第一表面P1’平行。第一表面P1’位於顯示面板120與第二表面P2’之間。如圖11及圖13所示，第二發光單元列R2的每一光收斂元件114的頂面114b與周面114c的 交界I與第一發光單元列R1的至少一個光收斂元件114的周面114c接觸。與顯示模組100不同的是，在顯示模組100A中，第一表面P1’及第二表面P2’可與顯示面板120不平行。更進一步地說，第一表面P1’(或第二表面P2’)和與顯示面板120平行的參考平面F1所夾的銳角θ 1以小於或等於10度為佳，當銳角θ 1大於10度時，會使得顯示面板的影像對比度下降。

圖14為圖10之顯示面板與發光單元的剖面示意圖。圖15為圖10之顯示面板與發光單元的上視示意圖。由圖14及圖15可知，當第一表面P1’與第二表面P2’相對於顯示面板120傾斜時，第二發光單元列R2最外側的二個發光單元110所發出的照明光束L1的投射範圍位在顯示面板120的顯示區121內，而不像顯示模組100第二發光單元列R2最外側的二個發光單元110所發出的照明光束L1可能無法全部投射至顯示區121內，且可以減少一個發光單元110。換言之，顯示模組100A利用光收歛元件114之頂面114b傾斜於顯示面板120的設計，可更進一步地提升顯示模組100A的光使用效率。此外，比較圖9及圖15可發現，相較於顯示模組100，顯示模組100A透過「第一表面P1’及第二表面P2’可與顯示面板120不平行」的技術手段，可使第二發光單元列R2減少位於最外側(例如最右邊)的一個發光單元110的用量且仍保有良好的均勻度(uniformity)。換言之，顯示模組100A在具有高顯示品質下更具有低成本的優勢。

圖16為本發明又一實施例的顯示模組的立體示意圖。請 參照圖16，顯示模組100B與顯示模組100類似，因此相同的元件以相同的標號表示。以下就二者相異處做說明，二者相同處請對應標號參照前述說明，於此便不再重述。

顯示模組100B的發光單元110亦分為至少一第一發光單元列R1以及相鄰於第一發光單元列R1的第二發光單元列R2。第一發光單元列R1的光收歛元件114的頂面114b位於同一個第一表面P1’’。第二發光單元列R2的光收斂元件114的頂面114b位於同一個第二表面P2’。第一表面P1’’位於顯示面板120與第二表面P2’’之間。第二發光單元列R2的每一光收斂元件114的頂面114b與周面114c的交界與第一發光單元列R1的至少一個光收斂元件114的周面114c接觸。

與顯示模組100不同的是，第一表面P1’’及第二表面P2’’可不為連續水平平面，而為一曲折的表面。詳言之，顯示面板120具有內顯示區122、環繞內顯示區122的外顯示區124以及環繞外顯示區124的非顯示區126。第一表面P1’’包括與顯示面板120平行的第一子表面P11以及與第一子表面P11連接且向顯示面板120傾斜的第二子表面P12。每一第一發光單元列R1的部份光收斂元件114的頂面114b位於第一子表面P11。每一第一發光單元列R1的其餘光收斂元件114的頂面114b位於第二子表面P12。通過第一子表面P11的照明光束L1至少穿過顯示面板120的內顯示區122而不穿過顯示面板120的非顯示區126。通過第二子表面P12的照明光束L1穿過顯示面板120的外顯示區 124而不穿過顯示面板120的非顯示區126。第二表面P2’’包括與顯示面板120平行的第三子表面P21以及與第三子表面P21連接且向顯示面板120傾斜的第四子表面P22。第二發光單元列R2的部份光收斂元件114的頂面114b位於第三子表面P21。第二發光單元列R2的其餘光收斂元件114的頂面114b位於第四子表面P22。通過第三子表面P21的照明光束L1至少穿過顯示面板120的內顯示區122而不穿過顯示面板120的非顯示區126。通過第四子表面P22的照明光束L1穿過顯示面板120的外顯示區124而不穿過顯示面板120的非顯示區126。第一子表面P11、第二子表面P12、第三子表面P21以及第四子表面P22皆為平面。第一子表面P11以及第三子表面P21與顯示面板120平行。第二子表面P12與第四子表面P22相平行。第二子表面P12以及第四子表面P22與顯示面板120不平行。

顯示模組100B利用上述之部分光收斂元件114的頂面114b與顯示面板120平行，部分的光收斂元件114的頂面114b傾斜於顯示面板120的設計，仍可達到與圖14的顯示模組100A類似的提升光使用效率的功效。圖17示出圖16的顯示面板與第一發光單元列(或第二發光單元列)重疊區域的亮度分佈模擬，x軸為位置，舉例而言，如x=0表示為如圖16最左邊的位置，而x漸變大表示越往右邊的位置，而y軸為平均亮度，且實線為圖16的亮度分佈，虛線為一比較例的顯示模組的亮度分佈，其中比較例的顯示模組與圖12的顯示模組相似，二者差異主要在於：在比較例 的顯示模組中，驅動單元140是提供相同的電流至每一發光單元110。由圖17可看出，顯示模組100B即使在選擇性地令驅動單元140不提供不同電流至發光單元110(例如對所有發光單元110的光源112均提供相同電流)下，圖16之顯示面板120之內顯示區122與外顯示區124的亮度差異△δ 1小於上述比較例之顯示面板120的顯示區內部與顯示區外緣亮度差異△δ 2。換言之，相較於上述比較例的顯示模組，多個發光單元110在顯示面板120上形成的亮度分佈可較均勻，而使顯示模組100B顯示的畫面品質優於上述比較例的顯示模組。另一方面，相較於圖12的顯示模組100A，顯示模組100B可在省去具特殊設計而成本較高的驅動單元140下，仍可實現一定品質的顯示畫面。

圖18為本發明再一實施例的顯示模組的上視示意圖。圖19為沿圖18之剖線E-E’所繪之顯示模組的剖面示意圖。圖20為沿圖18之剖線F-F’所繪之顯示模組的剖面示意圖。請參照圖18、圖19及圖20，顯示模組100C與顯示模組100類似，因此相同的元件以相同的標號表示。以下就二者相異處做說明，二者相同處請對應標號參照前述的說明，於此便不再重述。

請參照圖18、圖19及圖20，顯示模組100C的發光單元110亦分為至少一第一發光單元列R1以及相鄰於第一發光單元列R1的第二發光單元列R2。第一發光單元列R1的光收斂元件114C的頂面114b位於同一個第一表面P1。第二發光單元列R2的光收斂元件114C的頂面114b位於同一個第二表面P2。第一表面P1 位於顯示面板120與第二表面P2之間。第二發光單元列R2的每一光收斂元件114C的頂面114b與周面114c的交界I與第一發光單元列R1的至少一個光收斂元件114C的周面114c接觸。

與顯示模組100不同的是，顯示模組100C的光收斂元件114C的形式與顯示模組100的光收斂元件114的形式不同，且多個光收斂元件114C間的相對位置與多個光收斂元件114間的相對位置略有差異。詳言之，光收斂元件114C可為反射器。換言之，光收斂元件114C可包括一基材以及形成於基材表面的反射膜或是利用高反射材料，如鋁材直接沖壓成型。

如圖18所示，在顯示模組100C中，每一光收斂元件114C的頂面114b與周面114c的交界I可選擇性地呈矩形。每一光收斂元件114C可具有開口h，開口h暴露出對應的發光元件110。換言之，光收斂元件114C可為空心的。第一發光單元列R1的光收斂元件114C在第一列方向d1上對齊。第二發光單元列R2的光收斂元件114C在與第一列方向d1平行的第二列方向d2上對齊。第一發光單元列R1的每一光收斂元件114C與第二發光單元列R2的其中一個光收斂元件114C在與第一列方向d1垂直的行方向d3上不對齊。顯示模組100C亦具有與顯示模組100類似的功效與優點，於此便不再重述。另外，顯示模組100C亦可運用於如圖12或圖16之斜面設置的實施例中。此外，如圖18之實施例中，由反射材料製成之光收斂元件114C為矩形，而圖12之實施例中，由二次透鏡形成之光收斂元件為114為圓形，但本發明皆不以此 為限。

圖21示出本發明一實施例的抬頭顯示器的示意圖。請參照圖21，抬頭顯示器1000配置於交通工具的擋風透光元件200下方。在本實施例中，交通工具例如是汽車，而擋風透光元件200例如是位於駕駛正前方的擋風玻璃。然而，本發明不限於此，在其他實施例中，交通工具亦可為火車、飛機、船、潛水艇或其他種類的交通工具，而擋風透光元件200亦可為搭乘交通工具的乘客旁的窗戶或設置於其他位置的透光屏幕。但本發明不以此為限，前述之任一顯示模組之實施例亦可應用於投影機。

抬頭顯示器1000可包括上述任一種顯示模組100、100A~100C。顯示模組100、100A~100C的發光單元110所發出的照明光束L1可穿過顯示面板120而轉換為多個影像光束L2。影像光束L2可投射於交通工具的擋風透光元件200上而形成影像M，進而讓使用者S觀看。

詳言之，本實施例的抬頭顯示器1000可選擇性包括配置於影像光束L2傳遞路徑上的第一光學元件300。在本實施例中，第一光學元件300例如平面反射鏡。第一光學元件300可改變影像光束L2的傳遞方向，進而使影像光束L2傳遞至擋風透光元件200上成像。本實施例的抬頭顯示器1000更可選擇性包括第二光學元件400。第二光學元件400位於來自第一光學元件300的影像光束L2傳遞路徑上。在本實施例中，第二光學元件400可為曲面反射鏡。第二光學元件400除了可再度改變影像光束L2的傳遞方 向，增加影像光束L2的傳遞路徑長，以提升影像M的尺寸外，第二光學元件400更可補償形成於呈曲面的擋風透光元件200上影像M的像差，進而讓使用者S觀看到成像品質良好的畫面。但本發明之抬頭顯示器不限於此，抬頭顯示器可依不同需求而使用多片光學元件，舉例而言，可利用三件反射之光學元件或兩件反射之光學元件搭配一件透鏡元件來組成抬頭顯示器的光學路徑。

需說明的是，抬頭顯示器1000為本發明顯示模組的其中一種應用方式。本發明的顯示模組並不限於只能應用在交通工具用的抬頭顯示器中，本發明的顯示模組亦可應用在其他適當場合。舉例而言，顯示模組可搭配適當的至少一光學元件(例如投影鏡頭、曲面鏡其中之一)，而構成投影機。此投影機可應用於任意場合。

綜上所述，在本發明一實施例顯示模組及抬頭顯示器中，位於不同列的發光單元的光收斂元件是上下錯開且互相接觸的，因此相鄰二列發光單元列的光收斂元件間的空隙可被縮減，進而使二者發出的照明光束投射至顯示面板上的重疊區域面積增加。如此一來，顯示面板中對應相鄰二發光單元列交界處的區域亮度便可提升，而改善習知技術中由於相鄰光收斂元件交界處的區域亮度偏低而造成的顯示不良問題。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍 當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧顯示模組

110‧‧‧發光單元

112‧‧‧光源

114‧‧‧光收斂元件

114b‧‧‧頂面

114c‧‧‧周面

120‧‧‧顯示面板

130‧‧‧承載架

130a‧‧‧上表面

130b‧‧‧側壁

130c‧‧‧下表面

G‧‧‧空隙

N‧‧‧高度

I、I1、I2‧‧‧交界

R1‧‧‧第一發光單元列

R2‧‧‧第二發光單元列

x、y、z、d1~d3‧‧‧方向

Claims (14)

1. 一種顯示模組，包括：多個發光單元，每一該發光單元包括：一光源，適於發出一照明光束；以及一光收斂元件，配置於該照明光束的傳遞路徑上且具有靠近該光源的一底面、遠離該光源並相對於該底面的一頂面以及連接該底面與該頂面的一周面；以及一顯示面板，配置於每一該發光單元發出的該照明光束的傳遞路徑上，其中該些發光單元分為至少一第一發光單元列以及相鄰於該第一發光單元列的一第二發光單元列，該第一發光單元列的該些光收斂元件的該些頂面位於同一第一表面，該第二發光單元列的該些光收斂元件的該些頂面位於同一第二表面，該第一表面位於該顯示面板與該第二表面之間，且該第二發光單元列的每一該光收斂元件的該頂面與該周面的一交界與該第一發光單元列的至少一該光收斂元件的該周面接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中該第一表面與該第二表面皆為平面，而該第一表面、該第二表面以及該顯示面板互相平行。
3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中該第一表面與該第二表面皆為平面，該第一表面與該第二表面平行，而該第一表面與該顯示面板不平行。
4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中每一該發光 單元的該光收斂元件為一二次透鏡。
5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中每一該光收斂元件的該頂面與該周面的一交界實質上呈圓形，該第一發光單元列的相鄰二該些光收斂元件之間配置有該第二發光單元列的其中一該光收斂元件，且該第二發光單元列的相鄰二該些光收斂元件之間配置有該第一發光單元列的其中一該光收斂元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中每一該發光單元的該光收斂元件為一反射器。
7. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中每一該光收斂元件的該頂面與該周面的一交界實質上呈矩形，該第一發光單元列的該些光收斂元件在一第一列方向上對齊，該第二發光單元列的該些光收斂元件在與該第一列方向平行的一第二列方向上對齊，該第一發光單元列的每一該光收斂元件與該第二發光單元列的其中一該光收斂元件在與該第一列方向垂直的一行方向上不對齊。
8. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中每一該發光單元的該光收斂元件的該頂面位於該顯示面板與該光收斂元件的該底面之間，每一該發光單元的該光收斂元件的該周面為一環狀表面，該環狀表面的內徑由該光收斂元件的該底面向該光收斂元件的該頂面漸增。
9. 如申請專利範圍第8項所述的顯示模組，其中每一該光收斂元件的該周面與該頂面的一交界被與該頂面垂直的一參考平面 剖出一第一截點，每一該光收斂元件的該周面與該底面的一交界被與該參考平面剖出一第二截點，該第一截點與該第二截點連成一直線，該直線與垂直於該頂面的一參考線夾有一角度θ，，該第二截點於該頂面所在平面上的正投影至該第一截點的最短距離為c，每一該發光單元的該光收斂元件在垂直於該頂面的方向上的高度為b，該第二發光單元列的每一該光收斂元件的該頂面與該周面的該交界與該第一發光單元列的其中一該光收斂元件的該周面有一接觸處，該接觸處在該第一表面上的正投影至該第一發光單元列的該光收斂元件的該頂面與該周面的一交界的最短距離為L，該第一表面與該第二表面平行，該第一表面與該第二表面之間的最短距離為H，其中θ、c、L、H滿足L≦c-(b-H)×tan θ及H<b。
10. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中該顯示面板具有一內顯示區、環繞該內顯示區的外顯示區以及環繞該外顯示區的一非顯示區，該第一表面包括與該顯示面板平行的一第一子表面以及與該第一子表面連接且向該顯示面板傾斜的一第二子表面，該第一發光單元列的部份該些光收斂元件的該些頂面位於該第一子表面，該第一發光單元列的其餘該些光收斂元件的該些頂面位於該第二子表面，通過該第一子表面的該些照明光束至少穿過該顯示面板的該內顯示區而不穿過該顯示面板的該非顯示區，通過該第二子表面的該些照明光束穿過該顯示面板的該外顯示區而不穿過該顯示面板的該非顯示區，該第二表面包括與該顯 示面板平行的一第三子表面以及與該第三子表面連接且向該顯示面板傾斜的一第四子表面，該第二發光單元列的部份該些光收斂元件的該些頂面位於該第三子表面，該第二發光單元列的其餘該些光收斂元件的該些頂面位於該第四子表面，通過該第三子表面的該些照明光束至少穿過該顯示面板的該內顯示區而不穿過該顯示面板的該非顯示區，通過該第四子表面的該些照明光束穿過該顯示面板的該外顯示區而不穿過該顯示面板的該非顯示區。
11. 如申請專利範圍第10項所述的顯示模組，其中該第一子表面、該第二子表面、該第三子表面以及該第四子表面皆為平面，該第一子表面、該第三子表面以及該顯示面板互相平行，該第二子表面與該第四子表面平行，而該第二子表面與該顯示面板不平行。
12. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中該第一發光單元列的該些發光單元的數量等於該第二發光單元列的該些發光單元的數量，而該顯示模組更包括：一驅動單元，與每一該發光單元的該光源電性連接，該驅動單元提供多個第一電流至該第一發光單元列的該些光源，該驅動單元提供多個第二電流至該第二發光單元列的該些光源，其中該些第一電流的總和小於該些第二電流的總和。
13. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，更包括：一驅動單元，與每一該發光單元的該光源電性連接，該驅動單元提供一第三電流至該第一發光單元列的其中一該光源，該驅 動單元提供一第四電流至該第二發光單元列的其中一該光源，接收該第三電流的該光源所屬該發光單元與接收該第四電流的該光源所屬該發光單元接觸，接收該第三電流的該發光單元與該顯示面板的距離小於接收該第四電流的該發光單元與該顯示面板的距離，而該第三電流小於該第四電流。
14. 一種抬頭顯示器，配置於一交通工具的一擋風透光元件下，該抬頭顯示器包括：一種顯示模組，包括：多個發光單元，每一該發光單元包括：一光源，適於發出一照明光束；以及一光收斂元件，配置於該照明光束的傳遞路徑上且具有靠近該光源的一底面、遠離該光源並相對於該底面的一頂面以及連接該底面與該頂面的一周面；以及一顯示面板，配置於該些發光單元發出的該些照明光束的傳遞路徑上，該些照明光束穿過該顯示面板而轉換為多個影像光束，該些影像光束投射於該交通工具的該擋風透光元件上而形成一影像，其中該些發光單元分為至少一第一發光單元列以及相鄰於該第一發光單元列的一第二發光單元列，該第一發光單元列的該些光收斂元件的該些頂面位於同一第一表面，該第二發光單元列的該些光收斂元件的該些頂面位於同一第二表面，該第一表面位於該顯示面板與該第二表面之間，且該第二發光單元列的每一該光收斂元件的該頂面與該周面的一交界與該第一發光單元列的至少一該光收斂元件的該周面接觸。