TWI509328B - 透明顯示裝置及其使用之背光模組 - Google Patents

Description

透明顯示裝置及其使用之背光模組

本發明係關於一種顯示裝置及其背光模組；具體而言，本發明係關於一種可部分透視之顯示裝置及其背光模組。

近年來，平面顯示裝置已被廣泛使用於各種領域中，可單獨作為顯示器，亦可嵌入電子裝置中作為資訊顯示之用。平面顯示裝置種類繁多，例如有機發光二極體顯示器、液晶顯示器、電泳顯示器等，其中又以液晶顯示器為目前最常見之平面顯示裝置。

以傳統的液晶顯示裝置而言，僅單純提供影像之顯示，而無法穿過顯示裝置而透視後方的景物。然在近來的發展方向上，為了配合特定使用之需求，開始有可透視的顯示裝置產生。如圖1所示，現今可透視的液晶顯示裝置1可在其顯示區10中同時包含透視範圍11及顯示範圍13；亦即可在顯示範圍13進行顯示時同時將透視範圍11設定為透明，因此使用者可在檢視顯示範圍13內的顯示資訊時同時透過透視範圍11看到後方的景物。

為了在顯示範圍13內顯示影像或資訊，必需在顯示範圍13的後方提供背光，再以液晶層控制背光之穿過程度而產生影像或資訊。唯 當背光產生時，部分背光可能由顯示範圍13所涵蓋之區域漏出到透視範圍11所涵蓋之區域。此一漏光現象將會影響透視範圍11內之透明效果，而無法穿過透視範圍11而清楚看到後方景物。

本發明之目的在於提供一種顯示裝置及背光模組，可以減少在透明區域產生漏光的機會。

本發明之另一目的在於提供一種顯示裝置及背光模組，可以增加透明區域的透明程度。

本發明之另一目的在於提供一種背光模組，可以控制背光的產生區域。

顯示裝置包含顯示面板及背光模組；其中顯示面板係設置於背光模組上，並具有透視區及顯示區。背光模組包含導光板及光源模組；導光板包含本體及入光部。本體具有出光面及入光側，其中入光側位於出光面側邊之端緣。入光部設置連接於本體之入光側，顯示面板之顯示區於本體上之投影形成了顯示對應區，入光部連接入光側之位置係與顯示對應區相對應。光源模組係對應於入光部設置，且產生光線經由入光部進入本體，光線通過入光部後會較通過入光部前具有較收束之光型。

具體而言，入光部具有並排且間隔設置之複數入光通道；每一入光通道分別具有入光端及出光端。出光端係連結於入光側。光源模組具有複數個光源，且每個光源對應入光通道之入光端設置。光源產生光線自入光端進入入光通道，且部分或全部進入之光線經由入光通道側邊反射 後穿過出光端及入光側進入本體。

100‧‧‧顯示面板

110‧‧‧透視區

130‧‧‧顯示區

300‧‧‧背光模組

400‧‧‧入光通道

401‧‧‧橋接部

410‧‧‧入光端

430‧‧‧出光端

450‧‧‧側邊

500‧‧‧導光板

510‧‧‧本體

511‧‧‧出光面

513‧‧‧入光側

515‧‧‧顯示對應區

517‧‧‧透視對應區

530‧‧‧入光部

533‧‧‧光吸收層

535‧‧‧空氣間隙

570‧‧‧光學膠層

700‧‧‧光源模組

710‧‧‧光源

711‧‧‧發光面

730‧‧‧直射光源

圖1為傳統透明顯示裝置之示意圖；圖2為本發明顯示裝置及背光模組之實施例元件爆炸圖；圖3為導光板之實施例上視圖；圖4為背光模組光路之實施例示意圖；圖5A及圖5B為入光部之另一實施例示意圖；圖6A及圖6B為入光部之另一實施例示意圖；圖7A為加設光吸收層之實施例上視圖；圖7B至圖7F為採不同光吸收層長度時之光場效果示意圖；圖8為背光模組之另一實施例示意圖；圖9為入光部採附加連接設置之實施例示意圖；圖10為背光模組具有複數個入光部之實施例上視圖。

本發明係提供一種可透視之顯示裝置及其使用之背光模組。在較佳實施例中，顯示裝置可包含液晶顯示裝置，且較佳可包含使用側光式光源之背光模組。

在圖2所示之實施例中，顯示裝置包含顯示面板100及背光模組300。顯示面板100係設置於背光模組300上，並具有透視區110及顯示區 130。透視區110係與顯示區130相鄰，且透視區110較佳設置於顯示面板100靠近側邊之位置。在較佳實施例中，透視區110在不同的操作模式之下，亦可如同顯示區130進行影像及資訊之顯示；相對而言，顯示區130在不進行顯示時，亦可選擇設定為透明，以讓後方環境光線穿過，而可自顯示裝置正面透視看到後方的景物。

如圖2所示，背光模組300包含導光板500及光源模組700。導光板500包含本體510及入光部530。本體510具有出光面511及入光側513，其中入光側513位於出光面511側邊之端緣。在本實施例中，背光模組300較佳為側入光式之背光模組，而出光面511為平行本體510延伸方向且朝向顯示面板100之表面。本體510較佳為透明或半透明材質，因此當本體510與顯示面板100疊合時，可自顯示裝置之正面穿過顯示面板100及導光板500而看到後方的景物。

入光部530設置連接於本體510之入光側513，此處之連接可以為一體成型式之連接，亦可為附加式之連接。如圖2及圖3所示，顯示面板100之顯示區130於本體510上之投影形成了顯示對應區515，入光部530連接入光側513之位置較佳係僅與顯示對應區515相對應。換言之，自入光部530進入本體510之光線，主要係進入了顯示對應區515之範圍內。光源模組700係對應於入光部530設置，且產生光線經由入光部530進入本體510。在較佳實施例中，光線通過入光部530後會較通過入光部530前具有較收束之光型；換言之，光線在通過入光部530後之強度分佈會較集中於發光正面中央的位置，或者說光線在通過入光部530後之分佈會相對較向發光正面之法線收攏。

入光部530具有並排且間隔設置之複數入光通道400。每一入光通道400較佳為彼此獨立，且分別具有入光端410及出光端430。出光端430係連結於入光側513，且可允許光線經由入光端410進入入光通道400內，再穿過出光端430及入光側513進入於本體510；換言之，出光端430與入光側513間具有結構上的連接關係以及光傳導上的連接關係，入光通道400中的光線可經由出光端430進入入光側513。

如圖3所示，光源模組700具有複數個光源710，且每個光源710係對應入光通道400之入光端410設置。光源710較佳係為發光二極體，而光源模組700較佳為由發光二極體所組成之光條。光源710產生光線自入光端410進入入光通道400，且部分或全部進入之光線經由入光通道400側邊450反射後穿過出光端430及入光側513進入本體510。入光通道400之側邊450係指連接於入光端410及出光端430間之入光通道400邊緣，其較佳係垂直於入光側513。側邊450較佳係以全反射方式對入光通道400內之光線進行反射，使得光線得以繼續向前行進；然而在不同實施例中，亦可於側邊450上加設反光材料或反光片，以反射入光通道400內之光線。

在圖3所示之實施例中，入光通道400較佳形成為透光矩形板，而入光端410及出光端430分別為透光矩形板之二相對短端；側邊450則為透光矩形板之長邊。藉由此一設計，入光通道400得以有效使光線在通過入光通道400的過程中，將光線的張角減小，以產生收束的效果。

如圖4所示，光源710產生之光線在進入入光端410前具有張角θ。張角較佳係指光線涵蓋範圍自光源710發光面711之中線N向外張開之角度。當進入入光通道400內後，較靠近中線N的光線，例如張角小於□的 部分，可以在不接觸到側邊450的狀況下即抵達出光端430而出光，因此此部分出光之張角即會小於□。至於光線張角界於θ和□之間的部分，則較靠近於中線N的部分可藉由側邊450提供之全反射而被傳遞向前自出光端430出光，而少數張角過大的光線則可能直接自側邊450出光，或是以其他方式改變其角度後再向前傳遞。藉由此一設計，可使光線進入入光端410前之張角大於離開出光端430時之張角，即可產生所謂光線收束之效果。由於光線在收束後具有較小的張角，因此在進入本體510後也比較不易離開顯示對應區515之範圍，而減少對顯示對應區515旁之透明對應區517之影響。在較佳實施例中，當光線離開入光部530而進入入光側513時，光線向透視對應區517偏斜之張角係小於8度。

如圖4所示，為了使張角較大的光線能經過第二次以上的反射才進入本體510，如光線x之行進路徑所示，側邊450較佳需具有一定的長度。當張角較大的光線在經過多次反射後，一方面可產生損耗，另一方面可在反射位置加設吸光材料，以進一步降低其強度。在較佳實施例中，當入光通道400之材質全反射角為R時，側邊450之長度，亦即透光矩形板垂直於入光側513方向上之長度，至少大於1.5tan(R)乘以入光端410之寬度。若以一般材質折射率介於1.4至1.6間時，即全反射角約在38度至45度間之狀況而言，例如當全反射角為41.8度時，側邊450之長度較佳需大於入光端410寬度的1.34倍。在更佳實施例中，側邊450之長度約為入光端410寬度的2倍。

承前所述，透視區110在不同的操作模式之下，亦可如同顯示區130進行影像及資訊之顯示；相對而言，顯示區130在不進行顯示時，亦可選擇設定為透明，以讓後方環境光線穿過。如圖5A所示的實施例，整 個入光側513均分佈有入光部530及光源模組700。當部分光源模組700被點亮以產生光線進入入光部530時，這些入光部530所對應之本體510區塊即為顯示區130，供顯示影像；而其餘對應未點亮光源模組700之區域則為透視區110，可供後方環境光線穿過，以產生透視效果。

在圖5B所示之實施例中，如同前述實施例，本體510包含相鄰之顯示對應區515及透明對應區517。入光通道400自入光端410向出光端430延伸時係朝遠離透視對應區517方向偏斜一角度ω；角度ω較佳在8度以內，以兼顧導正光線之角度及模組空間設計之便利性。如圖5B所示，由於顯示對應區515係設置在靠近本體510邊緣的位置，因此入光通道400即朝向本體510的邊緣偏斜。藉由此一設計，原本自入光通道400進入本體510後可能偏向透視對應區517的光線，亦可被導正而減少向透視對應區517偏斜的角度。此外，在變化實施例中，入光端410亦可調整為垂直於入光部400之延伸方向，且光源710之設置角度亦可隨之調整傾斜，以提高光使用效率。

在圖6A所示之實施例中，入光通道400自入光端410起朝出光端430收束；換言之，入光410之寬度大於出光端430之寬度。藉由此一設計，可使進入入光通道400之光線，在經側邊450反射時，可進一步貼近中線N，而產生光線收束的效果。另在圖6B的實施例中，入光通道400亦可在靠近入光端410的部分具有上述之收束設計，而在接近出光端430的部分採原本的矩形設計，以調整對光線收束的程度。

圖7A所示為入光部之另一實施例。在本實施例中，入光部530具有複數光吸收層533分別設置於入光通道400位於入光端410及出光端430間之側邊450，且較佳係設置於入光通道400背向透視對應區517一側之 側邊450。換言之，如圖7A所示，當光線抵達設有光吸收層533之側邊450位置時，即會至少部分被光吸收層533所吸收，而不會再被反射至透視對應區517。此外，光吸收層533較佳僅對應於透視對應區517設置，亦即光吸收層533本身是面向或在一傾角範圍內面向透視對應區517的。藉由此一設計，可進一步減少朝向透視對應區517偏斜的光線。此外，光吸收層533較佳係自出光端430而朝入光端410延伸，以避免過早開始吸收光線而造成光線使用效率不佳。

在較佳實施例中，如圖7A所示，光吸收層533之長度l係小於入光通道400之長度L。另圖7B至圖7F為光吸收層533長度l與入光端寬度W之比例不同時之試驗結果，其中圖上徑向之座標表示光分佈之強度；而圓心角所對應之圓弧上刻度則為相對於出光端430法線之張角。由圖上所示之結果可知，當光吸收層533長度l為入光端寬度W之2倍時，自出光端430測得之光線張角已有收束的效果。當光吸收層533之長度l大於入光端寬度W的2.5倍時，自出光端430測得之光線張角更可收束在10度之內。

在圖8所示之實施例中，光源模組700除了對應於入光部530之光源710外，另設有一或多個直射光源730。直射光源730係沿入光側513設置，並對應於顯示對應區515旁的透明對應區517。當透明對應區517需顯示影響時，直射光源730即產生光線射入本體510內透明對應區517之部分。當透明對應區517設定為透明狀態時，則直射光源730停止產生光線進入透明對應區517。

如圖9所示，在此實施例中，入光部530可以附加方式連接於入光側513。較佳而言，入光部530可以光學膠層570貼附於入光側513上； 其中，光學膠層570較佳具有與入光部530或本體510相同或近似的折射率。入光部530之折射率較佳與本體510之折射率相同或相近；但在不同實施例中，入光部530之折射率亦可大於本體510之折射率，以減少光線在進入本體510時因折射而偏離的狀況。如圖9所示，入光部530另包含至少一橋接部401，橋接部401係於靠近出光端430之位置分別連接相鄰之二入光通道400。換言之，橋接部401係位於相鄰之入光通道400之間，使得相鄰之入光通道400可藉由橋接部401連接而產生連動，且在結構上可提供較佳的強度。在較佳實施例中，橋接部401之邊緣係切齊於所連接之入光通道400之出光端430；藉由此設置，可使相鄰之入光端430及其間之橋接部401邊緣連接成同一平面，以增加與入光側513接著時與光學膠層570之接觸面積，提高結構穩定性。

在圖10所示之實施例中，導光板500具有複數個入光部530沿入光側513分佈。本體510上此時可有複數個相鄰的顯示對應區515，每一入光部530分別對應不同的顯示對應區515。在使用時，複數個顯示對應區515可同時顯示影像或僅其中部分顯示影像，而其他的顯示對應區515則呈透明狀態，以供使用者透視後方景物。相鄰的入光部530之間夾有空氣間隙535；藉由空氣間隙535之阻隔，可減少光線在不同入光部530間傳遞的可能性，並同時減少對相鄰顯示對應區515內在透明狀態下的影響。此外，不同入光部530可選擇對應同一光源模組700，亦可配置不同的光源模組700來對應。

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之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範 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之範圍內。

100‧‧‧顯示面板

110‧‧‧透視區

130‧‧‧顯示區

300‧‧‧背光模組

400‧‧‧入光通道

410‧‧‧入光端

430‧‧‧出光端

450‧‧‧側邊

500‧‧‧導光板

510‧‧‧本體

511‧‧‧出光面

513‧‧‧入光側

515‧‧‧顯示對應區

517‧‧‧透視對應區

530‧‧‧入光部

535‧‧‧空氣間隙

700‧‧‧光源模組

710‧‧‧光源

Claims (16)

1. 一種背光模組，包含：一導光板，包含：一本體，具有一出光面及一入光側；其中該入光側係位於該出光面之一側邊；以及一入光部，設置連接該入光側；其中，該入光部具有並排且間隔設置之複數入光通道，每一該入光通道具有一入光端及一出光端，該些出光端係分別連結於該入光側；其中該本體更包含相鄰之一透視對應區及一顯示對應區，該入光部僅對應於該顯示對應區設置；一光源模組，具有複數個光源，每一該光源係對應每一該入光端設置；其中，該些光源產生光線係經由該些入光端進入於該些入光通道，並分別穿透至該些入光側再進入於該本體，此外，部分該光線經由該些入光通道側邊反射後亦穿過該入光側而進入該本體中。
2. 如請求項1所述之背光模組，其中該入光通道係形成透光矩形板，該入光端及該出光端分別為該透光矩形板之二相對短端。
3. 如請求項2所述之背光模組，其中該透光矩形板之材質折射率介於1.4至1.6間時，該透光矩形板垂直該入光側之長度至少大於該入光端之寬度的1.34倍。
4. 如請求項1所述之背光模組，其中該入光部進一步包含至少一橋接部，該橋接部係於靠近該出光端之位置分別連接相鄰之二該入光通道。
5. 如請求項4所述之背光模組，其中該橋接部之側邊係切齊所連接該入光通道之該出光端。
6. 如請求項1所述之背光模組，係包含複數該入光部沿該入光側分布，其 中相鄰之二該入光部間夾有一間隙。
7. 如請求項6所述之背光模組，係包含複數該光源分別對應該些入光部之該些入光通道；其中，該些光源可選擇性地不同時點亮。
8. 如請求項1所述之背光模組，包含複數光吸收層分別設置於該些入光通道位於該入光端及出光端間之一側邊，且該些光吸收層僅對應於該透視感應區設置，並位於該些入光通道背向該透視對應區之一側邊。
9. 如請求項8所述之背光模組，其中該光吸收層沿該入光通道之長度係大於該入光端之寬度的2.5倍。
10. 如請求項1所述之背光模組，其中本體包含相鄰之一透視對應區及一顯示對應區，該入光部係設置對應於該顯示對應區，且該光源模組包含一直射光源對應於該透視對應區，並提供光線射入該透視對應區。
11. 如請求項1所述之背光模組，其中本體包含相鄰之一透視對應區及一顯示對應區，該入光部係設置對應於該顯示對應區，該入光通道自該入光端向該出光端延伸時係朝遠離該透視對應區方向偏斜一角度。
12. 如請求項1所述之背光模組，其中該入光通道自該入光端起朝該出光端收束。
13. 一種背光模組，包含：一導光板，包含：一本體，具有一入光側；以及一入光部，設置連接該入光側；以及一光源模組，對應該入光部設置，並產生光線經由該入光部進入該本體；其中該本體更包含相鄰之一透視對應區及一顯示對應區，該入光部僅對應於該顯示對應區設置；以及 其中，該光源模組產生之光線通過該入光部後較通過該入光部前收束。
14. 如請求項13所述之背光模組，其中當該光線離開該入光部進入該入光側時，該光線向該透視對應區偏斜之張角小於8度。
15. 如請求項13所述之背光模組，其中該入光部具有並排且間隔設置之複數入光通道，每一該入光通道具有一入光端及一出光端，該些出光端係分別連結該入光側；該光源模組具有複數個光源，每一該光源係對應每一該入光端設置；該光源產生光線進入該入光端之張角係大於該光線離開該出光端時之張角。
16. 一種顯示裝置，包含：如請求項1至15中任一所述之背光模組；以及一顯示面板，設置於該背光模組上，並具有相鄰之一透視區及一顯示區；其中該顯示區於該本體上之投影形成一顯示對應區，該入光部係對應該顯示對應區設置。