TWI270690B - Display device - Google Patents

Description

1270690 玖'發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於顯示器 用當中的顯示器。 【先前技術】 特疋言之是用於想要控 制视角之應 過去在例如用於 表板顯示器發現有一問題為顯示器發出的光以一 :# 圍运出。冑一些此類光可能照射到#近的反射表面如—撐 風玻璃或座艙窗且反射回載具操作者。雖然白天的陽光： 致防止此等反射讓人看見，其在夜間經常是清楚可見的 此等反射可能因為讓操作者分^或甚至混淆操作者視力而 造成一危險狀態。 除了由顯示器發出之光造 面反射給操作者的環境光可 舉例來說可能是一穿過一鄰 所穿之白色襯衫造成的反射 成的反射，從顯示器之觀看表 能遮到顯示器自身。環境光源 近窗戶進入的光或是由操作者 為消除上述反射，頃使用過各類的圍蔽件、護罩及類似 物來至少局部圍蔽或包圍顯示器以防止環境光直接落到顯 示器的前表面上且用以控制顯示器自身發出之光的角度。 使用圍蔽件之一實例為一具備一或多個嵌入式顯示器的儀 表板。有護罩顯示器之一實例為一汽車儀表板，其一頂部 邵分（或遮簷）外伸超過顯示器以防光（例如來自於太陽的光） 穿過擋風玻璃且從速度計之觀看表面往駕駛人反射。據稱 此遮簷亦有助防止來自於間接來源的反射（例如前述之‘‘白 84800 1270690 襯衫”反射）。 使用圍蔽件、護罩、遮I及類似物控制環境或發射光的 方式有一缺點為添加於儀表板的额外重量和深度。舉例來 說，汽車製造商極其想要減輕整體車重以提高燃料效率。 車儀表板深度有助於降低車重。減小—儀表板之深 度亦此在周遭區域内提供更多可用空間。 吾人亦知對用於姆儀表板之顯示器的表面提供隨機 結構或紋理會有助防止來自於顚示器前表面令人分心的反 射:=構並不能解決因顯示器發出之光所導致的反射。 制：：：括―系列微型格柵元件之光準直薄膜的作用是限 '、二之光的視角。其習知是用在-顯示器(例如 二=勞幕)前面來限制視角，使得僅有在勞幕正前方 的人可以看到顯示内容。習 膜用在一、凌曰η北為了相同目的而將光準直薄 胰用在硬日日顯不斋的背後，例如一公 (ATM)顯示器。然而，此等 "使用自動出納機 一方向限制視角。“例中〈光控制薄膜的使用僅就 曾有人提出以準直軸線相互正六、 配置在-顯示器前面的組八人〈兩片相鄰光準直薄膜 人滿意。 、°1此種組合如下所述未能令 【發明内容】 本發：包括一具有受控的照明和 實施例中’-顯示元件與第……、不裝置在— 第-和第二光控制元件合作 光&制疋件結合。該 光源之光照射該顯示元件的：二少兩個方向限制來自- 的疋向性。該第-和第二光控制 84800 1270690 元件當中僅有一元件限制反射環境光照射該顯示器的定 向性。 在一特定實施例中，一顯示裝置安置在一照明源與一觀 看者之間。該顯示裝置可包含一顯示元件例如一指示哭。 一第一光準直元件安置在該指示器與照明源之間，且一第 二光準直元件安置在該指示器前面，例如介於觀看者與指 不器之間。 在另一實施例中，該顯示裝置包含一類比顯示器。該指 示器可為一指針型指示器。 ^另-實施例中，該顯示裝置包含—數位顯示器。該指 示器可為一數位指示器，例如一液晶顯示器。 在另一實施例中，該顯示裝置包括一被動顯示器，其中不 是用指示器或指標來回應外界刺_如機械或電子輸入）。 【實施方式】 在本說明書中除非另有註明，“前 則面（in front of)，，和“前方 (forward)”是指鄰近於或在顯示器 戎儀表面之内朝向觀看者 的相對位置，且“背後咖咖句”和 便万（rearward)，，是指鄰近 於或在顯示器或儀表面之内背向 同π靦看者的相對位置。 本％明大f豆上針對於一種顯示裝 此命 …、下&置，其中二個光控制元 件人一照明源協同作用以限制由 二> ”肩不备發出又光的定向性 。孩寺光控制元件至少就兩個方 # ϋ. 万向控制光。該等光控制元 件其中s 一更限制進入顯示器 > 1 反射裱境光的定向性。在 一覜點中，該顯示裝置的使％ 一化+ 使用此減少或消除來自鄰近於顯 不态（舉例來說在顯示器上方及旁 您表面的反射，其依據 84800 1270690 為能就至少兩個方向控制顯示器所發出之光的定向性或是 視角在另一觀點中，由於該顯示裝置可僅就一方向限制 進=顯示器之反射環境光的定向性，可藉由環境光看見顯 $益且㈤0寺減少n佘環境光對顯示器本身*成的不想要 反射:限制從顯示器反射之環境光的定向性如下所述亦能 用以提供一視覺上無外露線路（dead-front)的外觀。 如本又所逑，舉光準直薄膜為例之光控制元件是藉由顯 示元件或指示器插入其間而分開。相較於僅將兩相鄰的光 準^薄膜結合在指示器前面或背後的習知方式，本發明容 # Ί、、明式和背照式二者都有可接受的性能。當二個光 準尊膜用if光性黏著劑黏接在一起使得一薄膜之光準 直軸、、泉的万向正叉於另一薄膜之光準直軸線的方向，且將 此相接的薄膜紐人么壤如 句一 、四 、、、口文置在一頌示構件的前面時，顯示器難 、S兄光下靖取，因為組合的薄膜降低了光穿透率。在 使用上來說，此一顯示裝置會需要顯示器之恆定背照以確 保在、且口式準直薄膜背後的顯示器和指標有充分可見度。 ^、料！^互疋的背照會縮短照明源的壽命且因而遭致成本增 加且讓使用者不方僮。一、 ,^ 更另一万面，當相接的薄膜組合安置 在扣tf構件的背德 Μ Α %境光此從指示器或指標的前表面反 射且導致顯示器至少局部模糊不清。 依據一本發明實施例，一， 能製作成不需要—㈣件〜儀表板顯示器 地減少因顯示器發出之光迭=\遮詹或類似物仍能有效 置亦有效地減少㈣于哭^的不想要的反射。該顯示裝 〜、不的表面反射的不想要的環境光。這 84800 1270690 點相當重要，因為環境光對於許多顯示器來說被視為是— 重要的照明源’因此不管是用何種方式防止反射都必須亦 能在需要時容許充分環境光進入顯示器將其照明而無須提 供额外的照明設備。一依據本發明之一觀點示 口口 」月& 疋在#由來自-照明源之透射光以及僅藉由反射環境光兩 種情況下都可看見。 般型顯示裝置。顯示裝置1 〇〇 一第二光控制元件1 3 〇、及一 圖1顯示一依據本發明之一 包括一第一光控制元件1 2 〇、 安插在第-和第二光準直薄膜之間的顯示元件125。如前所 述，光控制元件120和13〇協同控制環境光以防止或減少不 想要的反射。該等光㈣元件其中之—（例如最接近一觀看 者的元件）更用來減少環境光反射。可另外使用一光源（圖中 未示）來照明顯示器。 -依據本發明-觀點之特定實施例示於圖2，該圖繪出一 類比顯示裝置200。類比顯示器為眾人所熟知且可用指針型 儀表作代表’例如速度計、高度計、油壓表、及類似物。 指針型儀表通常有一可旋轉地耦接於一機械或電機致動裝 置的指示器:例如—指針)。在圖2中，一顯示元件或指示器 2 2 5 i成扣針型針頭且圖中顯示其附接於一可旋轉耦接 軸240&—端。軸240之另—端接合一指示器致動機構，例 如一機械或電機儀表馬達（圖中未示”軸24〇穿過第一光準 直薄膜220内之一孔215。 照明源235用來照明該顯示裝置。該照明源可為一或多個 白熱燈、螢光燈、發光二極體、電致發光面板、及類似物 84800 1270690 。照明源235通常安置在顯示裝置背後使得由照明源⑶ 發出之光經第一準直薄膜22〇傳送、照明指示器225、經第 一準直薄膜230傳送給觀看者。然本發明亦涵蓋一般用於液 晶顯示器或光纖光導管的投影背光，二者皆許可將真正的 照明源安置在顯示裝置背後以外的地方。 一罘一光準直薄膜220安插在指示器225與照明源235之 間’該第-光準直薄膜具備一取向一第一方向的第一準直 軸線。一第二光準直薄膜230安置在指示器225前面，該第 二光準直薄膜具備一取向一第二方向的第二準直軸線。在 -特定實施例中’第一準直薄膜220之光準直轴線的取向膏 質：同於第二準直薄膜230之光準直軸線的取向。當此一顯 不奋疋月肤型’由照明源235發出之光經第一準直薄膜⑽ 以第一方向準直’此準直光照射指示器然後經第二準直薄 膜230以$ 一万向準直，減小此發射光的視角。整體而士 ，最受限制的視角兩側及頂部至底部範圍會在第一準㈣ 膜220之準直軸線取向為對第二準直薄膜23〇之準直轴線大 致成90度的時候獲得。冑了解到在本說明書中，準直是指 減小光的視角(或錐角）’並非要求光完美地準直。 當環境光照到顯示器表面，有—些環境光穿過第二準直 薄膜230之格栅進入照射到指示器奶，藉此許可觀看者在 缺 < 背光之時也能觀看顯示器。 /作說明，胃中顯示有—或多個記號或指標260位在圖 弟-光準直薄膜220之前表面上。範例指標是—速度計上七 表每小時哩數、-高度計上代表英尺數的數字，或者是獲 84800 -10- 1270690 形如水溫计上 < 一水的符號或一油壓計上之一油的符號 及類似物。 指標配置並不侷限於第一準直薄膜22〇之一表面而是可 在任何表面上。舉例來說，可將指標訂在指針背後之一表 面上或是指針前面之一表面上，依期望的顯示器外觀而定 。訂在指示器225前面（例如在第二光準直薄膜23〇之一表面 上）的指標看起來會像是相對於指示器浮在空間内。另一選 擇，訂在第一準直薄膜22〇之一表面上的指標看起來會像是 在指示器225的背後。訂在第二準直薄膜23〇之前表面上的 2標在任何時間都會因反射光或透射光成為可見，而訂在 第二準直薄膜230後表面上的指標會傾向於只能藉由透射 光成為可見，且視薄膜23〇之準直軸線的取向而定有可能只 有顯示益正前方的操作者可以看見。 為求可見度，指標最好是不透明的，然亦可使用半透明 才曰標及甚至是例如藉由顏色或紋理對比而在顯示器内呈現 可見的透明指#。指標可用眾多方法當中任-方法施加。 舉例來說’指標可以是熱壓印、用絹印或其他印刷技術印 上、浮化壓印、或是用黏著劑黏在一顯示器表面上。 j準直薄膜為眾人所熟知。舉例來說，彳一類光控制薄 荑疋、…a緊欲間隔之透光性和吸光性材料之交錯微型格 柵或準直元件的薄塑膠片。第二類光控制薄膜舉例來說是 -大致透明的薄塑膠片，其在薄膜之一或兩表面上具備光 準直結構。 習知將光控制薄膜用在電腦螢幕及其他固定式顯示器上 84800 -11 - 1270690 以保護使用者的隱私並協助抽 垂直方向内之光準直取向 4丨°具有-在一大致 角。具有-在—大致水平方1:限制了顯示器的左右侧視 丫箱千哭的s 万向内之光準直取向的格栅限制 了頌不印的頂邵至底部視角。 阻擋環境光到達顧示勞幕的、:控制薄膜藉由實質 …口、勞幕的万式協助減少從顯示器而來的 反射和炫光且提高對比度。 用不本發明之光準直薄膜的 貫例為M，St Paul,簡出品之Ught ^ίΓ〇ι心；由美國專 利弟3:524,789號所述切片程序製成之格柵薄膜，·以及例如 象。國專利5,204，16。號所逑具有充滿或塗钸著—吸光材料 之溝槽的透光薄膜。 為了進行非限制性的解釋，在圖3中繪出一特定的準直薄 膜、。圖3繪出一片3M FHm綱之無比例大幅放 大i面圖其包括父替的透光格柵元件320及吸光格柵元件 31〇經孩薄膜傳送之光線350受格柵元件影響往一由格柵 角α决足之方向準直。如熟習此技藝者所能理解，準直光 具有一由格柵角、格柵元件間距、薄膜厚度、及依據斯涅 耳（Snell)定律之薄膜折射係數決定的最大視角0。因此，舉 例來說可藉由加大薄膜之厚度、減小透光格柵元件之厚度 、或二者之一組合而得到一較窄的視角。 不官是藉由透射光或反射環境光使其可見，顯示器之可 見度亦為光準直薄膜之透光量之一函數。薄膜之透射角一 部份是吸光格柵元件間距（亦即薄膜之透光元件的厚度）之 —函數。吸收性格柵元件的間距越大即有更多光透射穿過 ~r直薄膜。一更透光的準直薄膜會會許可更多環境光穿過 84800 -12- 1270690 如準直薄膜進人& ή 而…、射到指示器且會許可更多光從顧 背後的照明源傳送通過顯示器送往觀看者。 月’’、可知藉由利用 '顯示裝置内之二個光準直薄膜的袼 柵角與準直軸線的各樣組合，能夠控制由顯示裝置發出之 光的万：：視角。舉例來說，在一具有多個顯示器之儀表 板内’件精由正確地選擇準直軸線、格柵角及透射角 疋弟-準直薄膜的上述因子）而不f顯示器、儀表或計量哭 是在操作者之上方、下方或旁邊都將每一顯示器發出之I 導引到一靜止操作者位置。 再次參照圖2，在一適用於一無遮豹气車儀表板之顯示裝 置的楂構造中，具有一大約〇度格柵角之第一光準直薄膜 220最好取向為以其準直軸線處於一大致垂直取向。第二光 準直薄膜230可取向為以其準直軸線處於—大致水平方向 。經第-薄膜220準直的光減少往旁邊發射的光，從而傾向 於消除來自於顯示器旁邊之反射表面的反射。經第二薄膜 230傳运 < 光的準直減少垂直發射光，從而傾向於消除來自 於顯π斋上方及/或下方之表面的反射，但在此同時會容許 -載具内的乘客從顯示器旁邊之一位置看到顯示器的至少 邵刀。此外，第二準直薄膜230之格柵協助防止環境光進 入顯示器導致指示器225或指標26〇的外觀模糊不清。 一依據本發明一實施例之顯示器的另一優點在於藉由光 準直薄膜之適當選擇和取向（特別是第二光準直薄膜23〇)， 顯示器可藉由來自照明源235之透射光以及僅藉由環境反 射光讓人看見。 84800 -13 - 1270690 指示器和指標僅可藉由透射光看見但無法藉由反射光看 見之顯示器習知會有一視覺上無外露線路的外觀。一累色 、視覺上無外露線路的顯示器被認為是具有一與眾不同、 時髦、美觀的外觀。此一外觀能在一依據本發明之一觀點 的顯示器達成。以圖2所示實施例為一實例，當第二準直薄 膜230是安置為讓其準直軸線處於一垂直取向且第二準直 薄膜23 0之視角夠窄，指示器225和指標260將無法從第二準 直薄膜2 3 0之視月以外看見。舉例來說，在一汽車儀表板顯 示器中，此顯示器會讓駕駛人看見但會對坐在前客座之人 呈現一視覺上無外露線路的外觀。 然而’相對來說，當圖2顯示器之第二準直薄膜2 3 〇有一 夠大視角或如果第二準直薄膜230安置為讓其準直軸線處 於一水平取向，更有可能是指示器225和指標260會藉由反 射環境光和透射光讓駕駛人還有乘客都看見。 圖4顯示另一實施例，其中顯示器4〇〇包括一數位指示器 425。在此特定實施例中，一照明源43 5安裝在一無遮簷汽 車儀表板405内。指示器425是一液晶顯示器（LCD)，其由一 冃光例如黾致發光（E L)面板4 3 5照明。一第一光準直薄膜 420安插在LCD 425與此.面板435之間。一第二光準直薄膜 430女置在LCD 425與觀看者之間。在此特定實施例中，圖 中顯不一撓性第二光準直薄膜43〇安置成一朝向觀看者的 凹形。在此第二光準直薄膜43〇凹形構造中，環境光入射至 …、丁 = $。卩（例如從一觀看者穿著之白襯衫往顯示器反射的 %境光）會傾向於以一不會反射回觀看者之方向從顯示器反 84800 -14- 1270690 射’藉此減少白襯衫反射。 一撓性光準直薄膜之使用舉例來說可能有助於更進一步 控制顯示器之視角或是控制顯示器之照明。吾人能輕易瞭 解到一光準直薄膜的彎曲可影響到格柵元件的相對取向。 舉例來說，當一具有大致相互平行且大致垂直於薄膜厚度 之格柵元件的光準直薄膜繞一大致平行於該薄膜之光準直 車由線的軸線彎曲’此彎曲薄膜内之相鄰格栅元件的平面不 再是大致相互平行而是會大致平行於一彎曲曲率半徑。因 此，從該撓曲薄膜之凹面侧傳送到凸面侧之光的視角會加 大。相似地，從該撓曲薄膜之凸面侧傳送到凹面側之光的 視角會減小。在一繞一大致垂直於薄膜之光準直軸線的軸 線彎曲的光準直薄膜内，相鄰格柵元件之平面會維持大致 相互平行，且該薄膜之視角會保持不變。一具有較大之離 開薄膜光視角的薄膜也會對穿過該薄膜進入之環境光有一 較大的進入角。因此有可能將曲率導入—依據本發明之顯 示器的-或多個光準直薄膜内（例如藉由彎折或模塑薄膜的 万式）以便控制特㈣點之顯示器可見度或照明。此曲率不 需要是在整個薄膜上，丨亦可為導入薄膜之局部區域以提 供區域性光控制。 如可文提及之本發明實施例所述，從照明源435發出之光 少有一部分會經第-準直薄膜傳送並準直化，通過 指示器425之透射區，且經第二準直薄膜430準直化。 在本發明之另一實施你丨由 - 1她例中，顯不裝置得兼具一類比顯示 口口和—數位顯7F器。此實施例之一 」之貫例為一具有用來指示 84800 -15 - 1270690 母小時哩數之指針型指示器搭配一顯示總行欲哩數之數位 指示器的速度計。 在另一實施例中，一顯示裝置為被動型。舉例來說，一 被動指示為當中不是用指示器或指標來回應一外界刺激（例 如機械或電子輸入）。在一依據本發明之範例被動型顯示裝 置内，舉例來說，指tf器是一招牌元件，例如是其上固定 著大致不透明指標的一大致透光基板，或另一選擇為一具 有大致透光區之大致不透明基板。 熟習 修改和 片或在 外觀。 舉例來 第二準 者的一 抗反射 望或要 之一或 應了 例實施 呈現， 範圍。 此技藝者明顯可知不脫離本發明範圍和精神之各樣 替代。舉例來說，可在顯示器内使用_或多個滤色 光準直薄膜内使用有色格柵元件以改變顯示裝置的 可將一包含指標之附加透射薄膜安置在顯示器内， 說安置在第-準直薄膜與指示器之間或是指示器與 直薄膜之間。包含光準直薄膜之上述薄膜當中任-或夕個表面可經塗伟或處理以對薄膜提供抗炫光、 、抗塵或抗磨特質。可依對_特定顯示器應用之期 求而使用這歧塗声式旁 一孟層或處理的任何組合。可將顯示器 多個組件圍蔽在一框架或殼體内。 解到本發明並不希访木 6 ,布王不备地交到說明書中提及之範 例和貫例約束，此签本 — 寺5例和貫施例僅是以舉例方式 預期中本發明之> 乾圍僅雙限於以下提出之申請專利 L圖式簡單說明】 圖1以側視圖繪出一太政⑽、 餐月心一般型顯示裝置 圖2以斜向透視圖繪出一 ^ w 本發明實施例。 84800 -16- 1270690 圖3繪出一光準直薄膜之剖面圖。 圖4以斜向透視圖繪出一本發明第二實施例。 【圖式代表符號說明】 100 顯示裝置 1 20 第一光控制元件 125 顯示元件 130 第二光控制元件 200 類比顯示裝置 215 孔 220 第一光準直薄膜 225 顯示元件或指示器 230 第二光準直薄膜 235 照明源 240 可旋轉耦接軸 260 記號或指標 3 00 3M 的 Light Control Film 片 310 吸光格柵元件 320 透光格柵元件 350 光線 405 無遮簷汽車儀表板 420 第一光準直薄膜 425 數位指示器 430 第二光準直薄膜 43 5 照明源 84800 -17-

Claims (1)

1270690 拾、申請專利範圍： L 一種顯示裝置，其包括： 一第一光準直薄膜，其有一第一準直取向； 一第二光準直薄膜，其有一第二準直取向；及 至少一顯示元件，其安置在該第一和第二光準直薄膜 之間。 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該顯示元件包 含一類比指示器、一數位指示器、一被動顯示器或以上 之任何組合。 如申凊專利範圍第1項之顯示裝置，其中該第一準直薄 膜之第一準直取向實質不同於該第二準直薄膜之第二 準直取向。 4. 6. 如申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該第一準直取 向與該第二準直取向之間的差異大約是9〇度。 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中任一光準直薄 膜包括交替的吸光材料格柵元件和透光材料格柵元件。 如申請專利範圍第丨項之顯示裝置，其進一步特徵為一 視覺上無外露線路的外觀。

如以上申請專利範圍任一 和第二光準直薄膜之至少 一抗反射表面、一防（亏表 何組合。 項之顯示裝置，其中該第一 一表面包括一抗炫光表面、 面、一抗刮表面或以上之任 8. —種顯示器，其包括： 一照明源； 84800 1270690 一第一光準直薄膜，其有一第一準直取向； 一第二光準直薄膜’其有一第二準直取向；及 至少一顯示元件’其安置在該第一和第二光準直薄月莫 之間’使得該照明源發出之光經該第一準直薄膜準直化 ，照明該顯示元件，然後經該第二準直薄膜準直化。 9.如申請專利範圍第8項之顯示器，其中該顯示元件包含 一類比指示器、一數位指示器、一被動顯示器或以上之 任何組合。 I 〇.如申請專利範圍第8項之顯示器，其中該第一準直薄騰 之第一準直取向實質不同於該第二準直薄膜之第二準 直取向。 II ♦如申明專利範圍弟1 〇項之顯示器，其中該第一準直取向 與該第二準直取向之間的差異大約是90度。 1 2.如申請專利範圍第8項之顯示器，其中任一光準直薄膜 包括交替的吸光材料格柵元件和透光材料格柵元件。 1 3 .如申請專利範圍第8項之顯示器，其進一步特徵為該指 示器僅藉由環境光就可讓人看見。 1 4 .如申請專利範圍第8至1 3項中任一項之顯示器，其中該 第一和第二光準直薄膜之至少一表面包括一抗炫光表 面、一抗反射表面、一防污表面、一抗剖表面或以上之 任何組合。 1 5 · —種無遮簷汽車儀表板，其包括至少一個如申請專利範 圍第8項之顯示器。 16. —種顯示裝置，其包括： 84800 1270690 一顯示元件，及 第一和第二光控制元件， 其中該第一和第二光控制元件共同就至少兩個方向 限制來自一光源之光照射該顯示元件的定向性，同時該 第一和第二光控制元件當中僅有一元件限制反射環境 光照射該顯示器的定向性。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之顯示裝置，其中該顯示元件包 含一類_比指示器、一數位指示器、一被動顯示器或以上 之任何組合。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之顯示裝置，其中任一光控制元 件包括交替的吸光材料格柵元件和透光材料格柵元件。 1 9 .如申請專利範圍第1 6至1 8項中任一項之顯示裝置，其中 該第一和第二光控制元件之至少一表面包括一抗炫光 表面、一抗反射表面、一防污表面、一抗刮表面或以上 之任何組合。 84800