TWI421590B - 可切換視角的顯示器及其背光模組 - Google Patents

可切換視角的顯示器及其背光模組 Download PDF

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Description

可切換視角的顯示器及其背光模組
本發明是關於一種可切換視角的顯示器及其背光模組；具體而言，本發明是關於一種平面顯示器，藉由其背光模組的設計來達到以電子方式切換視角的功能。
相較於傳統的CRT(cathode ray tube，陰極射線管)顯示器，液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)因為其厚度薄、重量輕、低輻射等優點而逐漸取代CRT顯示器，成為現今顯示器市場的主流產品而廣泛應用於各類消費電子產品中。
特別是對筆記型電腦(notebook computer)、個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、數位相機(digital camera)、行動電話(mobile phone)等可攜式(portable)電子裝置而言，作為其不可或缺的元件之一的顯示裝置也必須具備輕、薄、短、小的特性，才能達到便於攜帶的目的。可攜式電子裝置使得人們得以隨時隨地進行打電話、收發簡訊、收發電子郵件、文書編輯等日常生活或工作上的活動，而不限制於在裝設有相應設備的家中或是辦公室內等特定場合才得以進行，大大地增添了使用上的方便性。
然而，由於可攜式電子裝置在開放式空間或公共場合使用的機會很大，在隱私性方面就比較難以兼顧。以顯示器來說，其確保隱私性的方式主要是提供防窺的功能，目前市面上已推出的防窺片、防窺保護貼等額外加裝於顯示器上的防窺裝置就具有防窺的效果。防窺片等類似的防窺裝置實質上是一種濾光片，用以縮小輸入光線的出光角度。設置於顯示器上的防窺片可達到縮小顯示器視角的功能，因而可達到防窺的效果。
然而，額外加裝的防窺片等防窺裝置在使用時必須以手動的方式裝設在顯示器上，不使用時也相對地必須手動取下，對於必須頻繁裝卸防窺片的使用者來說，會明顯地感覺到不便。此外，防窺片的價格一般比較昂貴，而且取下後的防窺片還必須額外小心地加以存放。
本發明的目的在於提供一種可切換視角的顯示器及其背光模組，相較於先前技術，不需要額外加裝防窺裝置，並具有以電子方式切換顯示器視角的功能。
本發明的顯示器包含背光模組及顯示面板。背光模組包含導光板、第一光學結構、反射片、第一光源及第二光源。其中導光板包含底面、出光面、第一入光面及第二入光面，底面與出光面為導光板的兩個相對表面，顯示面板設置於出光面上，第一入光面與第二入光面則分別位於底面的兩個相對端緣。數個第一光學結構沿第一入光面延伸而並列形成於底面上，每個第一光學結構包含第一斜面及第二斜面，分別相對於第一入光面及第二入光面且夾一角度相互連接，其中第一斜面與底面延伸方向所在平面的夾角小於第二斜面與底面延伸方向所在平面的夾角。反射片沿底面設置。第一光源及第二光源分別沿第一入光面與第二入光面設置，使第一光源與第二光源的光線分別自第一入光面與第二入光面進入導光板，而後可經由第一斜面或第二斜面反射，或經由第一斜面或第二斜面折射至反射片，再透過反射片反射而自第一斜面或第二斜面進入導光板。本發明利用了第一斜面及第二斜面與底面延伸方向所在平面具有不同夾角的設計，並配合反射片的反射而在顯示面板上呈現出寬、窄不同的視角，進而使得切換視角的功能可藉由對第一光源與第二光源進行開關控制來實現。
本發明提供一種可切換視角的顯示器及其背光模組。在較佳實施例中，本發明的顯示器為液晶顯示器等使用背光模組的平面顯示器。然而在其他實施例中，本發明的顯示器可以為其他類型的顯示器，本發明的背光模組亦可用於其他使用背光模組的裝置。
圖1A為本發明可切換視角的顯示器的一實施例的示意圖；圖1B則為圖1A所示可切換視角的顯示器的剖面圖。如圖1A及圖1B所示，此顯示器包含背光模組10、顯示面板20及反射板30。背光模組10包含導光板11、第一光學結構12、第一光源13及第二光源14。導光板11包含底面111、出光面112、第一入光面113及第二入光面114，其中底面111與出光面112為導光板11的兩個相對表面。顯示面板20設置於出光面112上，反射板30設置於底面111下方，第一入光面113與第二入光面114則分別位於底面111(或出光面112)的兩個相對的端緣。
數個第一光學結構12沿著第一入光面113(或第二入光面114)延伸而並列地形成於底面111上，使每個第一光學結構12皆與第一入光面113(或第二入光面114)平行。每個第一光學結構12包含夾有角度A而相互連接的第一斜面121及第二斜面122，使第一斜面121、第二斜面122與底面111延伸方向的所在平面P1 三者共同形成一個三角形的剖面。其中在各個第一光學結構12中，第一斜面121較第二斜面122遠離第一入光面113，而第二斜面122則較第一斜面121遠離第二入光面114。此時第一斜面121朝第一光學結構12內部方向往第一入光面113靠近，使得第一斜面121於導光板11內相對於第一入光面113，亦即第一斜面121在導光板11內部以一個角度面對第一入光面113，換言之第一斜面121是以迎向第一入光面113的形式設置；第二斜面122則朝第一光學結構12內部方向往第二入光面114靠近，使得第二斜面122於導光板11內相對於第二入光面114，亦即第二斜面122在導光板11內部以一個角度面對第二入光面114，換言之第二斜面122是以迎向第二入光面114的形式設置。第一斜面121與平面P1 之間的夾角θ1 小於第二斜面122與平面P1 之間的夾角θ2 。在較佳實施例中，夾角θ1 介於0.1度與0.6度之間，夾角θ2 則介於41.9度與46.4度之間；然而在其他實施例中，夾角θ1 與夾角θ2 可以不限於上述範圍。
在本實施例中，第一光源13沿第一入光面113設置，第二光源14則沿第二入光面114設置，使第一光源13與第二光源14隔著導光板11相互平行設置。在導光板11內部，由於第一斜面121是以迎向第一入光面113的形式設置，而非如同第二斜面122是以背向第一入光面113的形式設置。而第二斜面122是以迎向第二入光面114的形式設置，而非如同第一斜面121是以背向第二入光面114的形式設置。因此第一光源13與第二光源14所產生的光線可由第一斜面或第二斜面反射，或自第一斜面121或第二斜面122離開導光板11，並經由反射片30的反射而自第一斜面121或第二斜面122再次進入導光板11。在本實施例中，第一光源13與第二光源14可為發光二極體(light emitting diode，LED)所構成的光條(light bar)或冷陰極螢光管(cold cathode fluorescent lamp，CCFL)；然而在其他實施例中，可採用其他類型的光源。
第一斜面121與第二斜面122的設計使得第一光源13與第二光源14所產生的光線在經由反射片30反射進入導光板11後，於出射時會呈現不同的出光場型。具體而言，上述的夾角θ1 與夾角θ2 之間的角度差異使得光線在藉由第一斜面121及第二斜面122反射後，或自第一斜面121與第二斜面122離開導光板11並藉由反射片30反射回導光板11後，能以不同的出光角度自導光板11出射，進而在通過顯示面板20以後於顯示面板20上相對地呈現寬、窄不同的視角。夾角θ1 與夾角θ2 的角度可視需求加以調整，藉以改變光線自導光板11出射的角度。
圖2A為圖1B所示可切換視角的顯示器的第一光源發光時的光學行為的示意圖；圖2B為圖1B所示可切換視角的顯示器的第二光源發光時的光學行為的示意圖。如圖2A及圖2B所示，當導光板11內的光線接觸導光板11邊緣的角度大於臨界角度θCR 時會被反射，反之則會被折射出導光板11邊緣。在本實施例中，第一光源13所產生的光線RA1 經由第一斜面121反射而以角度θA1 自導光板11出射並進入顯示面板20；光線RA2 則經由第一斜面121折射離開導光板11，而後藉由反射片30反射進入導光板11，最後以角度θA2 自導光板11出射並進入顯示面板20。第二光源14所產生的光線RB1 經由第一斜面121反射而以角度θB1 自導光板11出射並進入顯示面板20；光線RB2 則經由第二斜面122折射離開導光板11，而後藉由反射片30反射進入導光板11，最後以角度θB2 自導光板11出射並進入顯示面板20。由於光線RA1 /RA2 的出射角度θA1 /θA2 小於光線RB1 /RB2 的出射角度θB1 /θB2 ，第一光源13所產生的光線RA1 /RA2 在顯示面板20上所呈現的視角會小於第二光源14所產生的光線RB1 /RB2 在顯示面板20上所呈現的視角。角度θA1 /θA2 較佳為一個能達到防窺目的的較小角度。
基於上述的設計，此顯示器可藉由對第一光源13與第二光源14進行開關控制(亦即控制其致能與否)來實現切換視角的功能。在本實施例中，背光模組10可工作於第一模式M1 、第二模式M2 及第三模式M3 。工作於第一模式M1 時，僅致能第一光源13，也就是開啟第一光源13而關閉第二光源14；工作於第二模式M2 時，僅致能第二光源14，也就是開啟第二光源14而關閉第一光源13；工作於第三模式M3 時，同時致能第一光源13與第二光源14，也就是同時開啟第一光源13與第二光源14。
如前所述，由於第一光源13所產生的光線在顯示面板20上所呈現的視角小於由第二光源14所產生的光線在顯示面板20上所呈現的視角，因此當背光模組10工作於第一模式M1 時，顯示面板20上的顯示光線具有較窄的視角，而使第一模式M1 可作為防窺模式使用。而當背光模組10工作於第二模式M2 時，顯示面板20上的顯示光線具有較寬的視角，而使第二模式M2 可作為一般模式使用。此外，由於第一光源13所產生的光線具有較窄的視角，在第一光源13與第二光源14能產生等量光能的情況下，第一光源13所產生的光線會相對比較集中而使得背光模組10工作於第一模式M1 時會有較高的亮度。因此在較佳實施例中，可使第一光源13的亮度低於第二光源14，以避免背光模組10工作於第一模式M1 時的亮度與工作於第二模式M2 時的亮度不一致。當背光模組10工作於第三模式M3 時，由兩個光源所產生的光能會多於第一模式M1 與第二模式M2 時由一個光源所產生的光能，使得顯示面板20上的顯示光線相應地具有較高的亮度，因而第三模式M3 可作為高亮度模式使用。
模式之間的切換較佳可利用設置於顯示器上的按鈕或與顯示器相連的電腦的鍵盤來完成，此時必須設置相應的電路來對第一光源13與第二光源14進行開關控制，必要時也可以配合其他軟硬體設備。相較於先前技術，本發明的顯示器以導光板11的設計來實現兩個大小不同的出光角度，進而相對地在顯示面板20上呈現出寬、窄不同的兩個視角，因而本發明的顯示器較佳並不需要額外加裝防窺裝置。然而在其他實施例中，亦可配合各式光學膜片來達到所需的防窺效果。此外，本發明的顯示器可藉由電子方式來實現切換顯示器視角的功能。
圖3為本發明可切換視角的顯示器的另一實施例的示意圖。如圖3所示，相較於前述的實施例，本實施例在導光板11與顯示面板20之間設有光學膜40。光學膜40的表面41上形成有併排的數個第二光學結構411，第二光學結構411與導光板11的第一光學結構12相互平行。每個第二光學結構411包含夾有一角度相互連接的第三斜面4111及第四斜面4112，其中第三斜面4111與表面41所在平面P2 的夾角與第四斜面4112與表面41所在平面P2 的夾角相等，使第三斜面4111、第四斜面4112與平面P2 三者共同形成一個等腰三角形的剖面，也就是每個第二光學結構411皆具有左右對稱的結構。此種左右對稱的結構可以維持背光模組10工作於第一模式M1 時的光線出射角與工作於第二模式M2 時的光線出射角之間的比例，使得光學膜40的設置不影響背光模組10於第一模式M1 與第二模式M2 之間作切換時所能達到的寬、窄視角切換的效果。光學膜40可以為增亮膜(brightness enhancement film,BEF)、擴散板(diffuser)等光學膜片。
本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明的範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明的範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明的範圍內。
10．．．背光模組
11．．．導光板
111．．．底面
112．．．出光面
113．．．第一入光面
114．．．第二入光面
12．．．第一光學結構
121．．．第一斜面
122．．．第二斜面
13．．．第一光源
14‧‧‧第二光源
20‧‧‧顯示面板
30‧‧‧反射板
40‧‧‧光學膜
41‧‧‧表面
411‧‧‧第二光學結構
4111‧‧‧第三斜面
4112‧‧‧第四斜面
A‧‧‧角度
P1 ‧‧‧平面
P2 ‧‧‧平面
RA1 ‧‧‧光線
RA2 ‧‧‧光線
RB1 ‧‧‧光線
RB2 ‧‧‧光線
θA1 ‧‧‧夾角
θA2 ‧‧‧夾角
θB1 ‧‧‧夾角
θB2 ‧‧‧夾角
θCR ‧‧‧臨界角度
圖1A為本發明可切換視角的顯示器的一實施例的示意圖；
圖1B為圖1A所示可切換視角的顯示器的剖面圖；
圖2A為圖1B所示可切換視角的顯示器的第一光源發光時的光學行為的示意圖；
圖2B為圖1B所示可切換視角的顯示器的第二光源發光時的光學行為的示意圖；以及
圖3為本發明可切換視角的顯示器的另一實施例的示意圖。
11．．．導光板
111．．．底面
112．．．出光面
113．．．第一入光面
114．．．第二入光面
12．．．第一光學結構
121．．．第一斜面
122．．．第二斜面
13．．．第一光源
14．．．第二光源
20．．．顯示面板
30．．．反射板
A．．．角度
P1 ．．．平面
θ1 ．．．夾角
θ2 ．．．夾角

Claims (12)

  1. 一種背光模組，包含：一導光板(Light Guide Plate,LGP)，包含一底面、一第一入光面及一第二入光面，該第一入光面與該第二入光面分別位於該底面的兩個相對端緣；複數個第一光學結構，沿該第一入光面延伸並列形成於該底面上，各該第一光學結構包含一第一斜面及一第二斜面，該第一斜面與該第二斜面分別相對於該第一入光面及該第二入光面，且夾一角度相互連接，其中該第一斜面與該底面延伸方向所在平面的夾角小於該第二斜面與該底面延伸方向所在平面的夾角；一反射片，沿該底面設置；一第一光源，沿該第一入光面設置；以及一第二光源，沿該第二入光面設置；其中，該第一光源與該第二光源的光線分別自該第一入光面與該第二入光面進入該導光板，並經由該第一斜面及該第二斜面折射至該反射片，光線再透過該反射片反射而自該第一斜面或該第二斜面進入該導光板，且該第一斜面與該第二斜面的設計使得該第一光源與該第二光源所產生的光線在經由該反射片反射進入該導光板後，於出射時會呈現不同的出光場型。
  2. 如請求項1所述的背光模組，其中該背光模組另包含一第一模式及一第二模式，當工作於該第一模式時，致能該第一光源，當工作於該第二模式時，致能該第二光源。
  3. 如請求項2所述的背光模組，其中該背光模組工作於該第一模式時的視角小於該第二模式時的視角。
  4. 如請求項1所述的背光模組，其中該背光模組另包含一第三模式，當工作於該第三模式時，同時致能該第一光源與該第二光源。
  5. 如請求項4所述的背光模組，其中該背光模組工作於該第三模式時的亮度大於該第一模式及該第二模式時的亮度。
  6. 如請求項1所述的背光模組，其中該第一斜面與該底面延伸方向所在平面的夾角實質上介於0.1度及0.6度之間。
  7. 如請求項1所述的背光模組，其中該第二斜面與該底面延伸方向所在平面的夾角實質上介於41.9度及46.4度之間。
  8. 如請求項1所述的背光模組，其中該第一光源的亮度低於該第二光源。
  9. 如請求項1所述的背光模組，其中更包含至少一光學膜，該導光板包含一出光面相對於該底面，該光學膜設置於該出光面上，且於一表面上形成有併排的複數個第二光學結構平行於該導光板的該些第一光學結構。
  10. 如請求項9所述的背光模組，其中該光學膜的各該第二光學結構包含一第三斜面及一第四斜面，其中該第三斜面與該表面所在平面的夾角與該第四斜面與該表面所在平面的夾角相等。
  11. 如請求項1所述的背光模組，其中各該第一光學結構之該第一斜面係較該第二斜面遠離該第一入光面。
  12. 一種顯示器，包含：一導光板，包含一底面、一出光面、一第一入光面及一第二入光面，該底面與該出光面為該導光板的兩個相對表面，該第一入 光面與該第二入光面分別位於該底面與該出光面之間的兩個相對側邊；複數個第一光學結構，沿該第一入光面延伸並列形成於該底面上，各該第一光學結構包含一第一斜面及一第二斜面，該第一斜面與該第二斜面分別相對於該第一入光面及該第二入光面，且夾一角度相互連接，該第一斜面與該底面延伸方向所在平面的夾角小於該第二斜面與該底面延伸方向所在平面的夾角；一反射片，沿該底面設置；一顯示面板，設置於該出光面上；一第一光源，沿該第一入光面設置；以及一第二光源，沿該第二入光面設置；其中，該第一光源與該第二光源的光線分別自該第一斜面及該第二斜面離開該導光板，並經由該反射片的反射而自該第一斜面或該第二斜面進入該導光板，且該第一斜面與該第二斜面的設計使得該第一光源與該第二光源所產生的光線在經由該反射片反射進入該導光板後，於出射時會呈現不同的出光場型。
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