TWI274128B - Display device - Google Patents

Description

1274128

發明背景 本發明有關於一顧示裝置，里 〜、不衣罝具包括一具有一提供著以行 列配置於像素區域之電極之第一 ，、， ^ ^ ^ 先傳導基板、一第二光傳 寸基板及，丨於邊二基板間之光電材料之顯示面⑯，一座落 在巨d光私材料返端《第二基板側之照明系統，該照明系 統包括-具有一面對該顯示面板之出口面之透光材料之光 導件。 本型顯示裝置係用於例如膝上型電腦、行動電話、個人 檔案整理器等等之可攜式設備例中，也用於電視應用例中。 本發明也關於一用於這類顯示裝置之照明系統。 月ί述该型顯7F裝置係述於美國專利5，1〇3,328。本文件 顯示一建立於一平面光源（背光）及一顯示面板間之可分別切 換區^又之液晶開關。該液晶開關係適用於以該顯示面板之 奴數列像素對應至一區段之這類方式且它的功能係保護寫 入之像素避開該背光中之光。 每個區段係耦合至分別切換之開關部分。利用透過這類 裝置之開關之相關部分連續照射不同連續列像素，掃描視 窗應用係可能的，其中，來自該背光之光係以條狀形式出 現。該開關涵蓋一具有該顯示面板表面區域尺寸之表面區 域。同時’來自背光之光必須涵蓋本表面區域，其因該離 去光所需之均句性，故不僅需要更多材料也強行加入對該 背光品質之重要需求。 發明概述 此外’本發明之一目地係儘可能避免這類缺點。本發明 -5- 1274128 A7 B7 五、發明説明（2 ) 之另一目的係提供一易於替換之照明系統。 最後，根據本發明之一顯示裝置係特徵化於該光導件包 括用以選擇性向外耦合光至一用於一群列像素或一群行像 素之顯示面板之裝置並提供用以一實質平行於該出口面之 方向耦合光之裝置。 該敘述’’實質平行於該出口面”在此意謂光束係以平均上它 們係配置平行於該出口面但局部性該光束可以一相對於一 平行於該出口面（直到例如最多5 0度角）之平面之某角度來延 伸之這類方式來搞合。 該光現在自例如該導件邊緣耦合至該光導件中。所耦合 之光束具有遠小於該顯示面板之表面區域尺寸。本表面區 域現在係例如由一光條（其係例如該顯示面板總高度之一部 分）寬度來決定且該光導件（其通常係例如遠小於該顯示面板 總寬度）厚度。此使它易於耦合某強度光至該光導件中（均勻 光源）。 該光束也可透過例如該光係依序以條狀形式向外耦合至 該顯示面板方向中之光導件整個寬度來耦合。然而，分成 複數個子開關之開關填入一具有該顯示面板表面區域尺寸 之表面區域。 根據本發明之一顯示裝置較佳具體實施例係因而特徵化 於該照明系統包括至少一背光及一具有至少一用於光之入 口表面之光導件，而來自該背光之光可沿著實質橫向於該 出口面延伸之入口面耦合，且一選擇性可切換光開關係座 落在該背光及該入口面之間。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 1274128 A7 B7 五、發明説明γι~) --- S入口面係沿著例如實質橫向於該列延伸之光導件終端 面座落，而來自該背光之光可沿著本終端面耦合。該選擇 Τ可切換光開關接著包括例如一具有一介於二基板間之液 、液曰曰開關，其一（例如，該液晶側）或兩者可提供條狀電 極d a光不僅具有一比在傳統顯示裝置中更小表面區域 ，且該光開關也是更小且因此可以較低價製造。因此，該 月光及咸光開關可輕易地整合至一組件中。替代這類結合 係因只需對準一種尺寸故比熟知之裝置更簡單。 根據本發明之一第二較佳具體實施例係特徵化於該照明 系統包括子區段及具有一用於各子區段之光之入口面之至 少一背光，而來自該背光之光可耦合至該子區段。事實上 ，該裝置現在包括更多開關但這些不需分成子開關。 根據本發明之又一較佳具體實施例係特徵化於該照明系 統包括至少一背光且具有一用於該光導件區域之光之入口 面，而來自該背光之光可沿著一實質橫向於該出口面延伸 之入口面耦合，且該背光零件係選擇性可於一具有一高度 光度之動作狀態及一關閉狀態間作切換。此可以例如一 組led來達成，也可以於一動作狀態及一關閉狀態間產生 切換之螢光燈來達成而該燈不需關閉就可射出具有一狗低 強度之光來確保一令人滿意的對比。 既然該像素需要某些時間來達到它們定義之調整，顯然 地，在液晶顯示裝置中，該顯示裝置最好包括用以為了寫 入像素而出現信號至資料及行電極之驅動裝置，且用於選 擇性制動與該群列像素相關之照明系統部分，該驅動裝置

1274128 A7 B7 發明説明 引進一介於出現該信號至該資料及行電極之延遲及選擇性 制動與該群列像素相關之照明系統部分。 一根據本發明包括一具有一出口面之透光材料之光導件 及用以在土 y 一入口面李禺合光至一平行於該出口面之方向 中心裝置之照明系統係特徵化於提供該光導件來選擇性耦 合邵分該出口面之光之裝置。 本發明之這些及其它觀念係明顯的且將參考此後所述之 具體實施例作說明。 圖式說明： 圖1係根據本發明之一顯示裝置之具體實施例之透視圖； 圖2係用於圖1所示之具體實施例中之照明系統之平面圖； 圖3係圖2中在線πΐ-ΐπ所取之剖面圖； 圖4至6係圖1、2所示之部分照明系統之不同形式剖面圖； 圖7至9係根據本發明之不同照明系統之平面圖，而 圖10係圖9中在線χ-χ所取之剖面圖；及 圖11顯示不同形式所示之照明系統。 這些圖形係圖示性的且未按比例繪製。相關零件大體上 係以相同參考號標示。 詳細說明 圖1及2圖示之顯示裝置包括一顯示面板2及一照明系統8。 該顯示裝置2包括一介於二基板3、4間之光電材料，本具 體實施例中之一其操作係根據例如該扭轉陣列（TN)、該超 扭轉陣列（STN)或該鐵電效應來調變其上射入光之極性方向 之液晶材料5。該顯示面板包括例如一其中透明圖像電極6 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

裝 訂

線 I274128 A7

係配置在該基板3上之像素矩陣。一主動矩陣（驅動著分開 之開關）係最好用於本例中。該基板4係光導性且具有例士 ITO (銦錫氧化物）之光導電極7。該圖像電極係經二。 動單元9所提供驅動電壓之連接線6,、7，來提供電壓。甚者 ，該顯示面板係專門來提供一極化器2〇及一分析器22。 該照明系統8包括由一透光材料並具有四終端面1〇、所 組成之光導件1 5。一其光係經由該終端面丨〇耦合至該光導 件15中之光源或背光12係配置在例如，10之終端面之相反 面。該背光12可為例如一棒狀螢光燈。該背光可替代性地 由例如一或更多發光二極體（LED)來構成，尤其是在具有例 如可攜式電視例中之小顯示面板之平面顯示器中之裝置。 甚者，該背光12可以被拆除。 邊光導件15之出口面18面對該顯示面板2。沒有光搞人於 其中之透明板各終端面10,可提供一反射器。在本方式中， 在該出口面1S上未耦出因而傳導透過該導件而達到一終端 面1(V之光係免於經由本終端面10,留在該導件15。 為了避免光留在該導件1 5而沒貢獻至該照明系統之光輸 出，來自該燈管12之光係最好經由例如以一限制該進入光 束角度至相對於該面18、19為15度之楔狀光導件之摘入裝 置13來耦合至該導件15中。 所示顯示裝置1係驅動於該掃描視窗模式中。此意為列電 極群（例如，該電極6)係以一具有該列電極群寬度之光束來 連續照明。在本具體實施例中，該光束係置放於該箭頭16 方向中。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1274128 A7

此係例如以一液晶光開關21來達成。本光開關包括例如一 介於二基板23、24間之液晶材料25，其操作係再根據例如一 扭轉陣列（TN)、該超扭轉陣列（STN)或該鐵電效應或根據例 如由互鏈切換於一透明或一吸收狀態間之Lc單體而得之_ LC膠系統。該光開關或開關21包括在該光導基板23、24上 之條狀光導透明圖像電極26、27。該條狀電極係經由以該 驅動單元9提供之驅動電壓之連接線26,、27，來提供電壓。 若有需要，同時該光開關21係以一傳統方式來提供極化器。 該驅動單元9係用於致使在該相關列像素（及將述及之另一 具體實施例中之行像素）已提供資訊後，該條狀部分3〇連續 性成為光導的（被打開）。在連接一在該顯示裝置2之液晶材 料中之可能慣性中，一最少等待時間係最好用以打開該光 開關21之相關部分來觀察。 所示之照明系統之具體實施例具有超過美國專利 5，592，193所示系統之許多優點。例如，該光束進入一具有 該光導件之一終端面10之表面區域尺寸之表面區域上。本 表面區域係遠小於該出口面1 8致使一具有一均勾光強度之 光束能更易於產生。甚者，該背光不再需要定位於二尺寸 中（那些列及行）而只有該電極26、27係相對於該條狀部分 (區段）3 0來定位。既然該光開關21及該波導1 〇間之介面係 座落在該顯示裝置視野外，那麼可因本原因來提供例如特 定（機械式）標記。此使得形成背光及光開關結合成一可拆卸 組件係有吸引力的。因該光開關係較小的，它需要較少材 料。因該小尺寸，該填充速率增加，同時，該光開關中之 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1274128

光私材料層有較小厚度。接著該較小厚度導致較快切換時 間。 為了避免該光束因在該光導件中之發散而需要一大於該 區段3〇之寬度’該光導件係在二區段間之介面仙供一具 有一較低折射率之窄區域。這些窄區域可以是例如也可用 作該（機械式）標記之想渠。該溝渠可座落於例如在該出口 面18上仁同時也可座落在該面對面Η上。該區段又可由反 射器來分開。 在圖1、2、3之顯示裝置中，由該背光12發射之光係只由 Θ區&其中足一來吸收。一大部分該射出光係因而仍在該 光開關12中被吸收。此係部分受阻於圖4之裝置中，其中， 光只存在一區段30 (選於那一瞬間）之位置下。各條狀部分 (區段）30現在係座落在二背光12、12，間且由以一 45度角延 伸至該出口面18之光開關21、21，、21，，從中分開。例如，在 圖4所示情況中，只有該開關21"係光導性的，而該開關21 、21’不傳光的。因此，只有一具有一寬度光係由該光導 管之部分15,來耦出。在其它部分位置上沒有光被耦出。光 (及消耗）之不必要損失能由暫時關閉未有貢獻（在本具體實 施例中，在該光導件15終端面1〇上之燈管12)之背光來進一 步作限制。圖中之其它參考號具有相同於前具體實施例中 之意義。 圖4係相當有圖不性的。實務上，該背光係安排成例如於 具有該背光及該區段間之光開關之基板中之溝渠，而該溝 、係涵i著不用光搞合區域之吸收或反射材料。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) ' ------— _ 1274128 A7 ____B7 五、發明説明（8 ) 圖5顯示圖4之一不同形式，其中二區段3〇係示著最少量 之元件（二光開關21及一背光12)。 在所示具體實施例中，仍是吸收於該光開關21中。一最 大光輸出係利用選擇用於這些光開關21之可切換之反射鏡 而得。 圖6之顯示裝置顯示該光開關形成部分該光導件之另一例 。來自該燈管12之光係經耦合裝置13耦合至形成為一液晶 光開關之導件（光開關）31中。它還是在二平行基板33、34 間包括例如一液晶材料35，其操作也可根據例如該扭轉陣 列（TN)、該超扭轉陣列（STN)或該鐵電效應，但最好係根據 一散射效應。現在也作用如一光導件之光開關或開關3 i在 至少一基板上包括在該光導基板33、34上之條狀光導透明 圖像電極36、37。該條狀電極係經由上述之驅動裝置來提 供電壓。遠液晶材料或另一合適光電材料，例如，電泳材 料現在變成透明或消散。來自該背光12之光束38因全反射 (該組件作用如一波導管）而留在該光導件3丨内，但在以該顯 示面板2 (如光束b所示）方向發生光散射處之激能電極區域 除外。該反射器39用來反射光經由該表面19至該顯示面板2 或該導件-光開關組合3 1而留在該導件-光開關組合3丨。根據 使用型式，本反射器可形成如一散射或如一反射之反射器。 圖7顯示圖2之一不同形式。現在，該背光係由可分別切 換之LED 4〇來取代。如所述，來自該LED 40之光係最好經 由李禹合裝置13搞至該光導件1 5中。介於該區段3 〇間之溝渠 3 1再阻止該區段間之光串音。在圖7中，其中一區段係自具 -12- ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ~ ----— 1274128 A7 ____B7 五、發明説明（9~" 有6 LED (紅色、監色及一綠色LED中之2者結合）之兩側 作照明，此係由在那瞬間動作之區段3〇，中之箭頭41來指示 。其中一區段係自每段有一 LED之兩侧作照明之本例及圖8 之不同形式兩者中，一優良的顏色混合係於該光導件中得 到。在照明一區段後，該對應LED不須完全關閉但可切換 至例如一較低操作電壓（其中沒有或幾乎沒任何傳輸）。其它 參考數字具有如該前面具體實施例中之相同意義。 圖9及10顯示一其中該照明之光輸出係利用沿著該溝渠3 i 在該光導件下面19上提供每段30 一列LED 40來可觀地增加 。光束41係經由菱鏡性元件42來耦合至該光導件丨5中。該 些LED列係經由黑條43來隱藏不見。 圖11之具體實施例顯示圖7之一不同形式，其中該區段3 〇 現在包括行群。這類裝置優點係為具有更多空間用於該 LED因而可放置更多LED而得一較高光輸出。用於該16:9型 之顯示面板係顯著地吸引人。當然，該驅動必須用於這類 型之顯示裝置。本移位掃描模式係因可使用較低D/A轉換器 而全部更吸引人。 本發明保護範圍不限於所示具體實施例。本發明存在於 每個及各新特徵且每個及各結合之特徵。申請專利範圍中 之參考號不限它們保護範圍。使用動詞”包括”及它的結合 詞不排除不在該申請專利範圍中所述那些而出現之元件。 使用前置於一元件之冠詞” a ”或”an"不排除出現許多這類元 件。 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1274128 A7 B7 五、發明説明（ 10 ) 圖式元件符號說明 1 顯示裝置 20 極化器 2 顯示面板 21，21，，21ff 液晶開關/光開關 3, 4 基板 22 分析器 5 液晶材料 23, 24 基板 6 透明圖像電極 25 液晶材料 6，，7， 連接線 26, 27 條狀光導透明圖像電極 7 光導電極 26，，27 連接線 8 照明系統 30, 30， 區段 9 驅動單元 31 光導件 10, 10， 終端面 33, 34 光導基板 12, 40 光源/背光 35 液晶材料 13 耦入裝置 36, 37 條狀光導透明圖像電極 15 光導件 38 光束 15， 光導件部分 39 反射器 16 箭頭方向 40 LED 18 出口面 41 箭頭 19 面 42 菱鏡性元件 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

1. 7¾¾¾464號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(94年6月） 申請專利範圍 種〜、丁裝置(1) ’其包括一具有一提供以行列方式安排 於像素區域之電極⑹之第—光傳導基板（3)、_第二光傳 導基板⑷及介於該二基板間之光電材料(5)之顯示面板 ⑺，4落在㈣光電材料遠端之#中任_基板侧之照 明系統⑻’ Μ照明彳、、统包括—具有—面對該顯示面板之 出口面⑽之透光材料之光導件（15),特徵在於光導件包 括用以選擇性耦出光至一用於一群列像素或一群行像素 之顯示面板之裝置，並提供用於以一實質平行該出口面 方向來耦入光之裝置。 2·如申請專利範圍第1項之顯示裝置，特徵在於該照明系統 (8)包括至少一背光（12)及一具有至少一用於光之入口面 (10)之光導件（15)，而來自該背光之光可沿著實質橫向於 該出口面（1 8)延伸之入口面耦入，且一選擇性可切換光 開關（21)係座落在該背光及該入口面之間。 3·如申請專利範圍第1項之顯示裝置，特徵在於該照明系統 (8)包括一在實質橫向於該列延伸之光導件至少一終端面 (10)區域具有一入口面之背光（12)，而來自該背光之光可 沿著該終端面來耦合。 4·如申請專利範圍第2或3項之顯示裝置，特徵在於該選擇 性可切換光開關（21)包括一具有一介於二基板（23、24)間 之光電材料（25)之光電切換裝置，至少一基板係以條狀 電極（26、27)來提供。 5.如申請專利範圍第1項之顯示裝置，特徵在於該照明系統 包括子區段及具有一用於每個子區段之光之入口面之至 73559-940620.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐）

   裝 玎

   1274128 ABCD 六、申請專利範圍 '一^ 少一背光（12)，而來自該背光之光可耦入至該子區段中。 6·如申清專利範圍第5項之顯示裝置，特徵在於來自該背光 之光可沿著以一角度延伸至該出口面（18)之入口面耦入 ’及選擇性可切換光開關（21)係座落在該背光及該光導 管區段間。 7·如申請專利範圍第2項之顯示裝置，特徵在於該選擇性可 切換光開關包括一可切換反射鏡。 8·如申請專利範圍第1項之顯示裝置，特徵在於該光導件 (15)包括一具有一介於二基板（33、34)間之光電材料（35) 足光電切換裝置，至少一基板係以條狀電極（36、37)提 供於該光電材料側上。 9·‘如申請專利範圍第1項之顯示裝置，特徵在於該照明系統 包括具有在該光導件區域下用於光之 一入口面之至少一 背光’而來自該背光之光可沿著實質橫向於該出口面延 伸之入口面來耦合，及該背光零件（4〇)係選擇性切換於 一具有一高度光強度之動作狀態及一關閉狀態間。 10·如申請專利範圍第9項之顯示裝置，特徵在於該背光在該 入口面區域包括一菱鏡式元件（42)。 11 ·如申請專利範圍第丨項之顯示裝置，特徵在於該顯示裝置 包括用於為了寫入像素目的來呈現信號至資料及行電極 及用於選擇性制動與該群像素列相關之照明系統部分之 驅動裝置（9)。 12·如申請專利範圍第〗丨項之顯示裝置，特徵在於該驅動裝 置產生一介於出現信號至該資料及行電極以及選擇性制 73559-940620.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公I) 8 8 8 8 ABCD 1274128 六、申請專利範圍 動與該群像素列相關之照明系統部分間之延遲。 13. —種照明系統（8)，其包括一具有一出口面（is)之透光材 料之一光導件（1 5)，及用以一平行於該出口面方向來耦 合光於至少一入口面（10)上之裝置，特徵在於該光導件 係提供用以選擇性耦入用於部分該出口面之光之裝置。 14. 如申請專利範圍第13項之照明系統，特徵在於該照明系 統包括具有在該光導件（15)區域下用於光之一入口面之 至少一背光（12)，而來自該背光之光係沿著一實質橫向 於該出口面延伸之入口面（1 〇)來耦入，及一選擇性可切 換光開關（2 1)係座落在該背光（12)及該入口面之間。 1 5 ·如申請專利範圍第14項之照明系統，特徵在於該選擇性 可切換光開關包括一具有一介於在該光電材料側上以條 狀電極（26、27)提供之二基板（23、24)間之光電材料（25) 之光電切換裝置。 16·如申請專利範圍第13項之照明系統，特徵在於該照明系 統包括子區段及具有一用於每個子區段之光之入口面之 至少一背光（12)，而來自該背光之光可耦合至該子區段。 1 7·如申請專利範圍第丨6項之照明系統，特徵在於來自該背 光之光可沿著以一角度延伸至該出口面之入口面韓入， 及選擇性可切換光開關（21)係座落在該背光及該光導件 區段間。 1 8·如申請專利範圍第14項之照明系統，特徵在於該選擇性 可切換光開關包括一可切換反射鏡。 19·如申請專利範圍第13項之照明系統，特徵在於該光導件 73 559-940620. doc -3 - ^紙張尺度適财關家鮮(CNS) Μ規格(2·挪公楚)---*-- 1274128 A8 B8 C8

   包括一具有一介於二基板 、 u 電切換裝置，至少一λ柄作疋光電材料（35)之光 該光電材料側上。 狀電極（36、37)提供於 2 〇 · ^ ΐ專利範圍第13項之照”統，特徵在於該照明系 1 =具有在該光導件區域下用於光之-人口面之至少 先’而來自孩背光之光可沿著實質橫向於該出口面 ^ 入口面來耦合’及該背光零件（40)係選擇性切換 万、具有一咼度光強度之動作狀態及一關閉狀態間。 21·如申請專利範圍第2〇項之照明系統，特徵在於該 背光在 該入口面區域包括一菱鏡式元件（42)。 73559-940620.doc 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)