TWI470335B - 顯示裝置 - Google Patents

Description

顯示裝置

本發明是一種顯示裝置，特別是一種透過反射環境光使得使用者可以觀看其顯示之畫面之顯示裝置。

電泳顯示器(Electro-Phoretic Display，EPD，又稱電子紙)具有低耗能及適合長時間觀看等特性，因而被廣泛應用於電子書裝置中，成為大多數電子書裝置之顯示面板。

電泳顯示器屬於反射型顯示技術(reflective-display)，其主要係透過反射環境光的方式，使得使用者可以觀看其顯示之畫面。在環境光低照度的情況下，此種反射型顯示面板的畫面並無法供使用者觀看。

為了解決環境光低照度問題，傳統在液晶顯示器領域上有許多照明方案被提出。如美國專利US 6,951,401揭露一種顯示器照明裝置，包含相疊合之二導光板及一反射元件，用以將光源發出之光線散佈至一液晶顯示面板，以背光源方式照亮液晶顯示面板中之液晶分子。然而，US 6,951,401之二片導光板加上一片液晶顯示面板相疊合之設計很明顯地將導致顯示裝置整體厚度過大。美國專利US 6,341,872提出另一種顯示器照明裝置，其包含一導光板及一光源。導光板疊置於液晶顯示面板上，而光源則設置於導光板之側邊，以由側邊投射光線，經過導光板散佈至液晶顯示面板上。於US6,341,872中，顯示裝置中亦需要預留一定邊框寬度，以容納光源以及導光板，導致其邊框寬度過大，況且利用疊置在液晶顯示面板上方的導光板會降低對比度(Contrast Ratio)與反射度(Reflectance)。於先前技術中，適用於顯示技術照明手段，大多具有增加顯示裝置之邊框寬度或是增加顯示裝置之厚度的問題，更重要的是，傳統上大多是在解決具有背光源的液晶顯示面板的照明問題，至於像本身缺乏背光源而只依靠環境光源照亮顯示面內容的電子書而言，顯少有適合的解決方案。

先前技術中，反射環境光之顯示面板在低照度下無法觀看其顯示畫面，而附加照明模組又會增加邊框寬度或是增加顯示裝置之厚度。本發明實施例提出一種照明模組，藉以解決反射環境光之顯示面板在低照度的情況之下無法閱讀之問題，且不會過度增加邊框寬度或是增加顯示面板之厚度。

本發明提出一種照明模組，適用於照明一反射環境光之顯示面板。照明模組包含一基板、一可見光源及一導光件。

基板具有一頂面；可見光源設置於基板之頂面，用以投射一可見光。導光件對應於基板之頂面設置。導光件包含一入光面及一出光面；可見光由入光面入射，並在導光件內進行至少一次反射後，由出光面朝一出光方向射出。

本發明進一步提出一種顯示裝置，包含一基板、至少一可見光源、一顯示面板及一導光件。

基板具有一頂面；可見光源設置於基板之頂面，用以投射一可見光。顯示面板設置於基板之頂面上方，用以顯示一畫面。導光件對應於基板之頂面設置，導光件包含一入光面及一出光面，可見光由入光面入射，並在導光件內進行至少一次反射後，由出光面朝一出光方向射出，其中出光方向平行於該顯示面板，使該可見光照明顯示面板。

透過導光件之轉換可見光之行進方向，可見光源係可被設置於基板上，而隱藏於基板與顯示面板之間。因此，於本發明中，可見光源而不需直接設置於顯示面板之邊緣。透過控制出光面之高度，可以大幅減少照明模組突出於顯示面板上之高度，從而降低顯示裝置之整體厚度，並縮小顯示模組之邊框寬度。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

請參閱「第1圖」所示，為本發明第一實施例所揭露之一種照明模組100，適用於照明一藉由環境光反射而可視之顯示面板210。照明模組100包含一基板110、一可見光源120及一導光件130。

如「第1圖」所示，基板110可為一印刷電路板或配置導線之一般板體，用以提供電力及訊號傳遞。基板110係設置於電子裝置內之容置空間中，並結合於電子裝置之殼體，以固定基板110。基板110具有一頂面112及一底面114。頂面112及底面114分別用以供不同的元件設置，並與基板110之電子線路連接。

如「第1圖」所示，可見光源120設置於基板110至少一側邊或近側邊處，較佳者為該側邊之頂面112，且電性連接於基板110之電子線路，藉以透過基板110取得電力。於基板110為金屬板之應用例中，可見光源120更可透過基板110散熱。可見光源120至少用於投射一可見光。於第一實施例中，可見光源120之位置接近基板110之邊緣，且朝向遠離頂面112之方向投射可見光，使該可見光之投射方向與基板110之頂面112約略呈垂直。可見光源120之一具體實施例可為發光二極體。

如「第1圖」所示，導光件130對應於基板110之頂面112設置。導光件130具有第一導光部131與第二導光部132。第一導光部131與第二導光部132互相連接，且朝向互相垂直之方向延伸，使得導光件130之外觀為概呈L狀，較佳者，第一導光部131與第二導光部132為一體成型之單一透光元件。

此外，導光件130更具有一入光面133及一出光面134。入光面133係位於第一導光部131之自由端部，而出光面134則位於第二導光部132之自由端部，使得入光面133及出光面134分別位於導光件130之二端。

如「第1圖」所示，第一導光部131與基板110約略呈垂直，使得入光面133大致平行於頂面112，且面向可見光源120。可見光源120所投射之可見光之投射方向，與基板110之頂面112約略呈垂直。可見光由入光面133入射至導光件130內，並於導光件130內進行至少一次反射後，再經由出光面134朝一出光方向射出。第二導光部132大致平行於基板110，使得出光面134垂直於基板110，藉以使得該出光方向平行於該基板110；其中，出光面134於垂直於頂面112之方向的高度較佳地為0.8 mm-1 mm。

如「第1圖」所示，為了使可見光於於導光件130內進行至少一次反射，導光件130更具有第一反射面135，位於第一導光部131與第二導光部132之間銜接處；亦即，第一反射面135係位於導光件130之垂直彎折處。於一具體實施例中，第一反射面135與入光面133之間具有45度夾角，且第一反射面135與出光面134之間具有45度夾角。

如「第1圖」所示，第一反射面135用以反射光線。當可見光於第一導光部131中行進至導光件130之垂直彎折處時，第一反射面135反射該可見光，使可見光朝向第二導光部132行進，再經由出光面134朝出光方向射出。於一具體實施例中，導光件130材質之折射率係經過選擇，使得可見光於到達第一反射面135時可產生全反射；於另一具體實施例中，導光件130至少於垂直彎折處之外表面磨光並鍍膜，以在導光件130之內部形成該第一反射面135。

請參閱「第2圖」所示，為本發明第一實施例更揭露之一種顯示裝置200，係整合前述之照明模組100於其中。顯示裝置200包含如第一實施例所述之照明模組100、一顯示面板210及一隔離板220。

照明模組100之結構與第一實施例相同，以下不再贅述。顯示面板210設置於基板110之頂面112上方，用以顯示一畫面，且可見光源120位於顯示面板210與基板110之間。顯示面板210採用反射型顯示(reflective-display)技術，透過反射環境光之方式，使得使用者可以觀看其顯示畫面。顯示面板210之一具體實施例為電泳顯示器(Electro-Phoretic Display，EPD)，又稱電子紙。

隔離板220設置於基板110之頂面112，且位於顯示面板210與基板110之間，使得顯示面板210與基板110之間保有一定間距，並支撐顯示面板210於基板110之頂面112上。

導光件130之第二導光部132大致位於顯示面板210之上的側邊，使得出光面134位於顯示面板210上，且出光方向大致平行於顯示面板210或與顯示面板210形成較小之夾角(例如低於30度)。透過導光件130之導引，可見光源120投射之可見光係被轉換方向，而沿著顯示面板210投射，而被顯示面板210反射，使得使用者可透過被反射之可見光觀看畫面。

透過導光件130之轉換可見光之行進方向，可見光源120係可被內藏設置於基板110上，而不需直接設置於顯示面板210之邊緣或是該邊緣之上方位置。透過出光面134之高度控制，可以大幅減少照明模組100突出於顯示面板210上之高度，從而降低顯示裝置200之整體厚度。

請參閱「第3圖」及「第4圖」所示，為本發明第二實施例所揭露之照明模組100及顯示裝置200。第二實施例與第一實施例之差異處在於，於第二實施例中，可見光源120之位置接近基板110之邊緣，且朝向平行於頂面112之方向投射可見光，使該可見光之投射方向與基板110之頂面112平行。可見光於導光件130中經過兩次反射，而由出光面134且沿著出光方向離開導光件130。

為了達成反射可見光兩次，導光件130更具有一第二反射面136，位於第一導光部131之一端。第二反射面136用以反射由入光面133入射之可見光，並使可見光朝第一反射面135行進，並進一步透過第一反射面135之反射，而由出光面134且沿著出光方向離開導光件130。

第二反射面136之傾斜角度與基板110約略呈45度，但本發明並非以此為限。於一具體實施例中，導光件130材質之折射率係經過選擇，使得可見光於到達第二反射面136時可產生全反射；於另一具體實施例中，第一導光部131之外部形成一斜面，且外表面經過磨光並鍍膜，以在第一導光部131之內部形成該第二反射面136。

第一實施例與第二實施例之差異在於可見光源120投射光線之方向。透過光線於導光件130中經過一或多次的反射，使得光線最後可以經由出光面134朝出光方向射出。基此，出光面134需匹配顯示面板210設置，使得出光方向可以平行於顯示面板210。但可見光源120之可見光之投射方向可任意改變，只要可見光於導光件130中經過的反射足以改變其方向，而朝向出光面134離開即可。

本發明利用導光件130改變可見光源120照射，使得可見光源120可以被設置於顯示面板210與基板110之間的既有空間，而不會額外地於顯示面板210的邊緣佔用設置空間，而可降低照明模組100於顯示面板210上突出之高度，並縮小顯示面板210周邊的邊框寬度。並且藉由此種間接投射之隱藏光源設計，可幫助使用者在環境光源不足之昏暗環境中仍可以正常看清顯示面板上的內容而克服傳統此類顯示裝置並無背光源輔助照明之困擾。

於第一實施例及第二實施例中，雖然圖式僅繪示單一可見光源120，但實際上導光件130可朝向垂直於紙面之方向延伸設置，即設置於顯示裝置200之左右二側邊各一整條或甚至是上下左右四側邊而呈環框狀，且照明模組100可包含複數個可見光源120，沿著垂直於紙面之方向排列設置，使得顯示面板210之各邊緣可以均勻地被複數個可見光源120發出之可見光照明。

請參閱「第5圖」及「第6圖」所示，為本發明第三實施例所揭露之照明模組100及顯示裝置。於第三實施例中，照明模組100更包含一不可見光源140，設置於基板110之頂面112，且其位置接近基板110之邊緣，以朝向入光面133投射不可見光。該不可見光於導光件130中經過至少一次反射，而由出光面134且沿著出光方向離開導光件130。於一具體實施例中，可見光源120及不可見光源140皆為發光二極體，整合為單一封裝；於不同實施例中，可見光源120及不可見光源140為個別封裝。

照明模組100或顯示裝置更進一步包含光感應器150及波長選擇濾光片160。光感應器150設置於顯示面板210之邊緣，而面對該出光面134。波長選擇濾光片160設置於光感應器150之上，用以選擇性地供不可見光通過，而濾除可見光；不可見光之一具體實施例為紅外光。

光感應器150及波長選擇濾光片160之數量分別位複數個，且每一組光感應器150及波長選擇濾光片160分別對應於一不可見光源140。不可見光源140可持續或間斷地發出不可見光，於導光件130中經過至少一次反射，而由出光面134且沿著出光方向離開導光件130，而朝向對應之光感應器150行進。透過光感應器150是否接收不可見光，可用以判斷不可見光是否被阻斷，從而判斷該顯示面板210上是否有使用者以手指或觸控筆進行觸控操作之動作。透過多個光感應器150之接收結果交叉比對，係可用於決定前述之觸控操作之座標。

請參閱「第7圖」及「第8圖」所示，為本發明第四實施例所揭露之照明模組100及顯示裝置。於第四實施例中，照明模組100顯示裝置更進一步包含至少一影像擷取模組170，設置於顯示面板210之一邊緣，而朝向導光件130擷取影像，亦即影像擷取模組170沿著平行於顯示面板210之方向擷取影像。透過影像擷取模組170擷取之影像，可用以判斷該顯示面板210上是否有使用者以手指或觸控筆進行觸控操作之動作。透過多個影像擷取模組170解取之影像交叉比對，係可用於決定前述之觸控操作之座標。

需特別說明的是，上述各實施例中顯示裝置200之導光件130外可以再包覆一機殼，使導光件130隱藏在機殼邊框之內側，惟實際上，導光件130本身也可以是構成顯示裝置200包覆機殼之一部份，即導光件130就是顯示裝置200的邊框或是邊框之一部份而毋需再令機殼形成邊框而包覆該導光件130，以避免增加整體裝置厚度。

本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．照明模組

110．．．基板

112．．．頂面

114．．．底面

120．．．可見光源

130．．．導光件

131．．．第一導光部

132．．．第二導光部

133．．．入光面

134．．．出光面

135．．．第一反射面

136．．．第二反射面

140．．．不可見光源

150．．．光感應器

160．．．波長選擇濾光片

170．．．影像擷取模組

200．．．顯示裝置

210．．．顯示面板

220．．．隔離板

第1圖為本發明第一實施例中，照明模組之剖面示意圖。

第2圖為本發明第一實施例中，顯示模組之剖面示意圖。

第3圖為本發明第二實施例中，照明模組之剖面示意圖。

第4圖為本發明第二實施例中，顯示模組之剖面示意圖。

第5圖為本發明第三實施例中，照明模組之剖面示意圖。

第6圖為本發明第三實施例中，顯示模組之剖面示意圖。

第7圖為本發明第四實施例中，照明模組之剖面示意圖。

第8圖為本發明第四實施例中，顯示模組之剖面示意圖。

100‧‧‧照明模組

110‧‧‧基板

112‧‧‧頂面

114‧‧‧底面

120‧‧‧可見光源

130‧‧‧導光件

131‧‧‧第一導光部

132‧‧‧第二導光部

133‧‧‧入光面

134‧‧‧出光面

135‧‧‧第一反射面

200‧‧‧顯示裝置

210‧‧‧顯示面板

220‧‧‧隔離板

Claims (13)

1. 一種顯示裝置，包含：一基板，具有一側邊；至少一可見光源，設置於該基板之該側邊，用以投射一可見光；一反射型顯示面板，設置於該基板之上，用以顯示一畫面，該反射型顯示面板需藉由反射環境光以顯示出可被使用者所見的畫面；及一導光件，為透光材料，對應於該基板之該側邊設置，該導光件包含一第一導光部及一第二導光部，互相連接且朝向互相垂直之方向延伸以沿著一入射方向導引該可見光，使該可見光於該導光件內進行至少一次反射後，沿不同於該入光方向之一出光方向離開該導光件，該第一導光部具有一入光面，該入光面位於該第一導光部之一端部，該端部朝向該可見光源以接收該可見光，該第二導光部實質上僅位於該反射型顯示面板之顯示面之一側邊，且該第二導光部具有一出光面可供被反射之該可見光離開，該出光面係位於該第二導光部之一端部，以使從該出光面離開之該可見光可從該反射型顯示面板之側邊實質上沿著該反射型顯示面板之顯示面傳播而被該反射型顯示面板之顯示面所反射。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，更包含一隔離板，設置於該反射型顯示面板與該基板之間。
3. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該入光面平行於該基板之一頂面。
4. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該第一導光部及一第二導光部係一體成型之單一透光元件。
5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該導光件更包含一第一反射面，位於該第一導光部與該第二導光部之間銜接處，用以反射光線。
6. 如請求項5所述之顯示裝置，其中入射於該第一導光部之光線經由該第一反射面反射後，朝向該第二導光部。
7. 如請求項5所述之顯示裝置，其中該導光件更包含一第二反射面，接近於該第一導光部之入光面，用以反射光線，使光線朝向該第一反射面投射以進行二次反射。
8. 如請求項1所述之顯示裝置，所述導光件內該至少一次反射係為全反射。
9. 如請求項1所述之顯示裝置，更包含：一不可見光源，設置於基板之該側邊，該不可見光源係相鄰或者整合於該可見光源，用以朝向該入光面投射不可見光，且該不可見光於該導光件中經過至少一次反射，而由該出光面且沿著該出光方向離開該導光件；及一光感應器，該光感應器面對該出光面，用以接收從該出光面離開之該不可見光，以偵測從該出光面離開之該不可見光是否被阻擋而決定是否有手指或觸控筆位於該反射型顯示面 板上，使該手指或觸控筆所在位置之座標得以被決定。
10. 如請求項9所述之顯示裝置，更包含設置於該光感應器上之一波長選擇濾光片，用以選擇性地供特定波長之不可見光通過而為光感應器所接收。
11. 如請求項1所述之顯示裝置，更包含：一影像擷取模組，設置於該反射型顯示面板之一邊緣，沿著平行於反射型該顯示面板之方向擷取影像以決定是否有手指或觸控筆位於該反射型顯示面板上，使該手指或觸控筆所在位置之座標得以被決定。
12. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該導光件本身即為該顯示裝置之一邊框或一邊框之一部份。
13. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該反射型顯示面板係為電泳顯示器。