TWI521269B - 可透視顯示裝置 - Google Patents

Description

可透視顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置；具體而言，本發明係關於一種可透視之顯示裝置。

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，由於其背側均設有背光模組，因此僅能顯示影像，本身並無透明的效果，無法穿過液晶顯示裝置本身而看到後方的背景事物。其他類型的平面顯示亦有類似的狀況。然而在某些狀況下，例如汽車擋風玻璃上的抬頭顯示或是展示櫃的說明顯示，均可能需要在顯示影像的同時或不同時允許透視後方的背景事物。因此傳統的液晶顯示裝置並無法滿足此類型的需求。

本發明係提供一種顯示裝置，具有可透視的效果。

本發明係提供一種顯示裝置，可選擇切換於透視模式或顯示模式之間。

顯示裝置包含有複數個白光子畫素區及複數個色光子畫素 區相互混合排列。白光子畫素區之至少部分為可部分或全透明，或可被透視。各畫素區可藉由主動或被動發光的方式產生光線，以組合形成顯示裝置所產生的影像。顯示裝置另包含有控制模組，以對白光子畫素區及色光子畫素區進行控制。顯示裝置可選擇性地被設定為透視模式或是顯示模式。當設定為透視模式時，控制模組將控制經由色光子畫素區發出的光線減少或關閉；另至少部分白光子畫素區後方(即相對顯示方向之背側)之環境光線被允許通過白光子畫素區發出，以達到透視的效果。而當顯示裝置被設定為顯示模式時，控制模組即會對白光子畫素區及色光子畫素區中至少其一進行調整，使得經由白光子畫素區位置所產生之光線遠小於經由色光子畫素區位置所產生之光線，以進行影像顯示。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧白光子畫素區

130‧‧‧色光子畫素區

131‧‧‧紅光子畫素區

133‧‧‧綠光子畫素區

135‧‧‧藍光子畫素區

200‧‧‧控制模組

300‧‧‧顯示面板

301‧‧‧顯示區

303‧‧‧背面

307‧‧‧上基板

308‧‧‧下基板

310‧‧‧畫素

311‧‧‧白光子畫素

313‧‧‧色光子畫素

500‧‧‧光源模組

501、502、503、504‧‧‧有機發光二極體層

510‧‧‧導光板

511‧‧‧底面

513‧‧‧出光微結構

530‧‧‧側光源

550‧‧‧反射板

570‧‧‧直下式光源

700‧‧‧可切換式擴散膜

810‧‧‧第一方向

圖1為顯示裝置之示意圖；圖2A為顯示裝置切換為透視模式之示意圖；圖2B為顯示裝置切換為顯示模式之示意圖；圖3A為以側光式液晶顯示器為例之示意圖；圖3B為圖3A所示實施例之變化例示意圖；圖4A為圖3A所示實施例切換為透視模式之示意圖；圖4B為圖3A所示實施例切換為顯示模式之示意圖；圖5為以直下式液晶顯示器為例之示意圖；圖6A為圖5所示實施例切換為透視模式之示意圖； 圖6B為圖5所示實施例切換為顯示模式之示意圖；圖7A及圖7B為圖3A所示實施例加上可切換式擴散膜之實施例示意圖；圖8為以有機發光二極體顯示器為例之實施例示意圖；圖9A及圖9B為不同之畫素配置示意圖；圖10為畫素配置之另一實施例示意圖。

本發明係提供一種可透視之顯示裝置。在較佳實施例中，顯示裝置可包含液晶顯示裝置、有機發光二極體顯示裝置或其他不同類型的顯示裝置。液晶顯示裝置較佳可包含使用側光式光源或直下式光源之背光模組，均可實施本發明之技術特徵。

如圖1所示，顯示裝置100包含有複數個白光子畫素區110及複數個色光子畫素區130相互混合排列。白光子畫素區110之至少部分為可部分或全透明，或可被透視。在較佳實施例中，色光子畫素區130可包含數種不同色的畫素區，例如紅光子畫素區131、綠光子畫素區133及藍光子畫素區135。一個白光子畫素區110可與一個紅光子畫素區131、一個綠光子畫素區133及一個藍光子畫素區135合組成一個畫素區。各畫素區可藉由主動或被動發光的方式產生光線，以組合形成顯示裝置100所產生的影像。在本例中，顯示裝置100係可為自發光式顯示裝置，例如有機發光二極體顯示器；或是非自發光式顯示裝置，例如液晶顯示器。就有機發光二極體顯示器而言，各畫素區係分別包含該所畫分出的區域中之上下二基板及其間之 有機發光材料等各層結構；而就液晶顯示器而言，各畫素區則分別包含該所畫分出的區域中含液晶層之顯示面板、背光模組及其他可能出現之各層結構，進一步說，在前述的液晶顯示器中各畫素區藉由被動發光的方式產生光線，較佳係指利用光源模組而使其發出光線，同時配合控制各畫素區中之液晶分子旋轉以配合偏光層之設置而允許光線穿過，以達成在顯示面板上顯示影像之效果。

此外，顯示裝置100另包含有控制模組200，以對白光子畫素 區110及色光子畫素區130進行控制。針對不同的顯示裝置100，控制模組200對白光子畫素區110及色光子畫素區130控制方式亦有所不同。例如就液晶顯示器而言，控制模組200對於白光子畫素區110及色光子畫素區130的控制包含對液晶轉向的控制及/或對背光源的控制。然而就有機發光二極體顯示器而言，控制模組200對白光子畫素區110及色光子畫素區130的控制則包含對有機發光二極體層之電壓控制等。

以較佳實施例而言，顯示裝置100可選擇性地被設定為透視 模式或是顯示模式。當設定為透視模式時，如圖2A所示，控制模組200將控制經由色光子畫素區130發出的光線減少或關閉；另至少部分白光子畫素區110後方(即相對顯示方向之背側)之環境光線被允許通過白光子畫素區110發出。如前所述，控制模組200控制色光子畫素區130發出光線減少的方式可依顯示裝置100之種類不同而加以改變，例如可控制液晶分子旋轉以阻擋光線通過、降低背光源的亮度或是降低有機發光二極體層之發光亮度等。另白光子畫素區110可因本身至少可被部分透視的特性而允許環境光線通過；然而亦可配合控制模組200控制液晶分子旋轉等方式來增加環境光線穿 過白光子畫素區110的量。

而當顯示裝置100被設定為顯示模式時，如圖2B所示，控制模組200即會對白光子畫素區110及色光子畫素區130中至少其一進行調整，使得白光子畫素區110所具有之一第一亮度小於色光子畫素區130所具有之一第二亮度。以液晶顯示器為例，控制模組200可選擇或同時以控制液晶分子旋轉或控制背光亮度增加等方式來提高色光子畫素區130之光線亮度；亦可以相同或不同的方式來降低白光子畫素區110之光線亮度。而以發光二極體顯示器為例，控制模組200則可選擇或同時控制增加色光子畫素區130之發光二極體層亮度，以及降低白光子畫素區110之發光二極體層亮度。當然，白光子畫素區110內亦可不設有發光二極體層。當白光子畫素區110內本身沒有光源主動發光產生之光線或主動發光產生之光線量很小時，部分由色光子畫素區130產生之光線仍可能經由白光子畫素區110發出，然此部分經白光子畫素區110發出的光線自然遠小於經色光子畫素區130產生之光線。

圖3A為顯示裝置為液晶顯示器之一具體實施例示意圖。如圖3A所示，顯示裝置包含顯示面板300及光源模組500。在本例中，顯示面板300係為包含有液晶層之面板，且其顯示區301可畫分為複數個畫素310；而每個畫素310則由複數個不同色的色光子畫素313及至少一個白光子畫素311所組成。換言之，顯示區301內分佈有混合排列的複數個白光子畫素310及色光子畫素330。光源模組500係設置或形成於顯示區301之背側；例如可設置於顯示面板300背面303之內或背面303外。在本例中，光源模組500係為液晶顯示器之背光模組，其係設置於顯示面板300之背側303外，並產生 光線穿過顯示面板300以供於顯示區301顯示影像。

在較佳實施例中，光源模組500於對應於白光子畫素311位置所產生之光線小於光源模組500於對應色光子畫素313位置所產生之光線。以圖3A所示實施例而言，光源模組500係為側入光式之背光模組，包含導光板510及側光源530。導光板510係設置於顯示面板300之背面303外，並於遠離顯示面板300之底面511上形成有複數個出光微結構513。在此較佳實施例中，出光微結構513之設置位置僅位於白光子畫素311於底面511之投影範圍外。側光源530係設置對應於導光板510之側緣，並產生光線進入導光板510內。進入導光板510之光線會在導光板510內進行傳導，並因接觸到底面511上之出光微結構513而變向自導光板510之頂面出射。由於底面511在白光子畫素311之投影範圍內沒有設置出光微結構513，因此在導光板510內傳遞的光線不易自白光子畫素311之投影範圍內出射；即便有出射角度較大的光線進入到白光子畫素311之投影範圍內，其量值亦遠小於在色光子畫素313投影範圍內出射之光線。

藉由此一設計，由於導光板510為透光或可被透視之材質，當其對應於白光子畫素311之投影範圍內未設有出光微結構513，因此導光板510後方之光線即得以在未被過度擴散或扭曲之狀況下穿透光源模組500，並經由顯示面板300而出射。換言之，即可自顯示面板300顯示影像之一面看到顯示裝置後方之景物，而達到透視之效果。如圖3B所示，若光源模組500在導光板510背面設有反射板550，則反射板550對應於白光子畫素311投影範圍之位置較佳需挖空或形成為透明，以允許後方的環境光線通過。

如圖4A所示，以液晶顯示器為例之顯示裝置進一步包含有控制模組200控制顯示面板300及光源模組500。當設定為透視模式時，控制模組200控制白光子畫素311供來自光源模組500相對於顯示面板300之背側之環境光線穿透，並同時控制減少自色光子畫素313產生之光線。具體而言，在本實施例中，控制模組200係可控制白光子畫素311中之液晶分子旋轉以配合偏光層之設置而允許後方光線穿過。此外，控制模組200減少自色光子畫素313產生光線之方法可以多種選擇，例如可藉由關閉光源模組500而使其不發出光線，或是控制色光子畫素313中之液晶分子旋轉以配合偏光層之設置而阻擋光線穿過。當然，以上各種方式均可共同使用或單獨使用，而達成本發明之功效。

如圖4B所示，當設定為顯示模式時，背光之光線通過顯示區301後，使白光子畫素311具有一第一亮度值，色光子畫素313具有一第二亮度值。控制模組200控制減少白光子畫素311之第一亮度值，並同時控制增加色光子畫素313產生之第二亮度值，第一亮度值較佳小於第二亮度值。具體而言，在本實施例中，控制模組200係可控制白光子畫素311中之液晶分子旋轉以配合偏光層之設置而阻擋或部分阻擋後方光線穿過。控制模組200增加自色光子畫素313產生光線之方法可以多種選擇，例如可藉由開啟光源模組500而使其發出光線，同時配合控制色光子畫素313中之液晶分子旋轉以配合偏光層之設置而允許光線穿過，以達成在顯示區301顯示影像之效果。

此外，顯示裝置亦可被設定為部分區域透明及透明同時顯示等不同狀態。當被設定為部分區域透明時，即顯示區301中之部分區域為透視模式，而部分區域為顯示模式，此係可以控制模組200分別控制不同白光 子畫素311及色光子畫素313，並可選擇性配合光源模組500之區域點亮技術來達成。當被設定透明同時顯示之狀態時，控制模組200即部分採用透視模式之設定，而部分採用顯示模式之設定，以達到在顯示影像時同時可透視看到後方景物的效果。舉例而言，控制模組200可控制白光子畫素311中之液晶分子旋轉以配合偏光層之設置而允許後方環境光線穿過，同時開啟光源模組500而使其發出光線，並配合控制色光子畫素313中之液晶分子旋轉以配合偏光層之設置而允許光線穿過進行影像顯示。

圖5所示為採用直下式光源設計之液晶顯示器示意圖。如圖5所示，光源模組500包含複數個直下式光源570設置朝向顯示面板300之背側，並產生光線進入顯示區301之範圍。直下式光源570之設置位於顯示區301之投影範圍較佳係僅在白光子畫素311之範圍外，且較佳對應於色光子畫素313之範圍。直下式光源570較佳可為水晶發光二極體(Crystal LED)或其他體積較小之光源，以對應於色光子畫素313之範圍設置。此外，直下式光源570之發光張角較佳係小於120度，以減少其產生較大角度之光線而進入白光子畫素311範圍內之機會。由於在白光子畫素311之範圍內沒有設置對應的直下式光源570，因此白光子畫素311之範圍不會產生大量的光線；即便有出射角度較大的光線自色光子畫素313的區域進入到白光子畫素311之範圍內，其量值亦遠小於在色光子畫素313範圍內出射之光線。

如圖6A及圖6B所示，以直下式背光液晶顯示器為例之顯示裝置進一步包含有控制模組200控制顯示面板300及光源模組500。相較於側光式背光之液晶顯示器，當切換於圖6A之透視模式、圖6B顯示模式及其他應用時，本實施例中之控制模組200可更精確及自由地控制各位置直下式光 源570之點亮與關閉，因而具有較高的控制能力。此外，由於光源模組500中未有導光板之設計，因此亦可提高透視模式時後方環境光之穿透率而增加亮度。

在圖7A及圖7B所示之實施例中，顯示裝置進一步包含了可 切換式擴散膜700，設置於顯示面板300及光源模組500之間。可切換式擴散膜700係可切換於擴散模式及穿透模式之間，且較佳係藉由電壓控制液晶分子層之方式來達成。當切換為擴散模式時，如圖7A所示，液晶分子層較佳被控制為散亂排列之狀況，使得光線經過時會產生散射；當切換為穿透模式時，液晶分子層較佳被控制為線性排列，使得光線經過時較不會改變方向。當顯示裝置設定為透視模式時，如圖7B所示，可切換擴散膜700對應於白光子畫素311之部分較佳切換至上述之穿透模式，以減少散射而允許背側之環境光線穿過；當顯示裝置設定為顯示模式時，可切換擴散膜700對應於色光子畫素313之部分則較佳切換至上述之擴散模式，以在背光經過時提供擴散的效果，而得到較均勻的背光。可切換式擴散膜700在擴散模式及穿透模式之間的切換可採整面切換方式及依各畫素區域分別切換的方式。整面切換方式在電路設計上較為簡單而易達成；而依各畫素區域分別切換的方式在設計上可享有較大的彈性，易於配合顯示裝置進行部分區域透明及透明同時顯示等不同狀態之設定。

圖8所示為以有機發光二極體顯示器為例之顯示裝置。如圖8 所示，顯示裝置同樣包含顯示面板300及光源模組500。在本例中，顯示面板300之顯示區301亦可畫分為複數個畫素310；而每個畫素310則由複數個不同色的色光子畫素313及至少一個白光子畫素311所組成。換言之，顯示 區301內分佈有混合排列的複數個白光子畫素310及色光子畫素330。光源模組500同樣也是設置於顯示區301之背側，然與前述液晶顯示器實施例不同之處在於，光源模組500係設置或形成於顯示面板300之上基板307或下基板308的內表面上。在本例中，光源模組500係為主動發光之有機發光二極體層501、502、503、504，可配合所對應之子畫素為白光子畫素311或色光子畫性313而設置不同顏色之有機發光二極體層501、502、503、504，以主動產生光線於顯示區301顯示影像。

在較佳實施例中，光源模組500於對應於白光子畫素311位置 所產生之光線遠小於光源模組500於對應色光子畫素313位置所產生之光線。以圖8所示實施例而言，光源模組500於對應白光子畫素311之位置可形成有較透明、較薄或較少量之有機發光二極體層501，或是不形成有機發光二極體層，以提供此一區塊足夠的透明度。當顯示裝置設定為透視模式時，控制模組200即控制光源模組500中對應於色光子畫素313之有機發光二極體層502、503不產生光線，同時因對應於白光子畫素311之有機發光二極體層501具有可透視性，因此可自顯示面板300顯示影像之一面看到顯示裝置後方之景物，而達到透視之效果。

圖9A所示為顯示區301中畫素310排列之實施例示意圖。在 此實施例中，同一畫素310中之白光子畫素311係位於色光子畫素313之同一側。具體而言，如圖9A所示，同一畫素310中具有相同數量之色光子畫素313及白光子畫素311。不同色之色光子畫素313係沿第一方向810排列，而白光子畫素311亦沿第一方向810排列，且位於這些色光子畫素313平行於第一方向810之側邊外；換言之，色光子畫素313係與白光子畫素311並排。在此實 施例中，由於每一色光子畫素313之一側均有一白光子畫素311，因此經由白光子畫素311而漏出之色光子畫素313光線將較為均勻，不會偏向於單一顏色而造成色偏。然而在另一實施例中，如圖9B所示，同一畫素310中之白光子畫素311仍位於色光子畫素313之同一側，但白光子畫素311之設置位置係加入色光子畫素313沿第一方向810之排列。在此實施例中，由於每一畫素310中僅具有單一的白光子畫素311，因此在驅動電路上之設計較為簡便。

圖10所示為另一畫素310配置之實施例。在本實施例中，畫 素310可由複數個不同色之色光子畫素313所組成，或是由複數個白光子畫素311所組成。但由色光子畫素313所組成之畫素310係與由白光子畫素311組成之畫素間隔排列。在此實施例中，除了有上述驅動電路設計簡便之優點外，亦可因增加白光子畫素311之分佈面積，而使得透視效果及透視亮度增加。

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。

300‧‧‧顯示面板

301‧‧‧顯示區

303‧‧‧背面

310‧‧‧畫素

311‧‧‧白光子畫素

313‧‧‧色光子畫素

500‧‧‧光源模組

510‧‧‧導光板

511‧‧‧底面

513‧‧‧出光微結構

530‧‧‧側光源

Claims (19)

1. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板，具有一顯示區，且顯示區內分佈有混合排列的複數個白光子畫素及複數個色光子畫素；以及一光源模組，設置於該顯示區之一背側，且產生一光線供於該顯示區顯示影像，其中該光線通過該顯示區後，使該些白光子畫素具有一第一亮度值，該些色光子畫素具有一第二亮度值，且該第一亮度值小於該第二亮度值；其中該光源模組包含一導光板，該導光板係設置於該顯示面板之該背側，該導光板於遠離該顯示面板之一底面上形成有複數個出光微結構，該些出光微結構僅位於該些白光子畫素於該底面之投影範圍外。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該光源模組於對應於該些白光子畫素位置所產生之光線遠小於該光源模組於對應於該些色光子畫素位置所產生之光線。
3. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示區係畫分為複數個畫素，每一該畫素係由複數個不同色之該色光子畫素及至少一該白光子畫素組成，同一畫素中之該白光子畫素係位於該些色光子畫素之同一側。
4. 如請求項3所述之顯示裝置，其中同一畫素中之該些色光子畫素係沿一第一方向排列，至少一該白光子畫素亦沿該第一方向與該些色光子畫素排列。
5. 如請求項3所述之顯示裝置，其中同一畫素中之該些色光子畫素係沿一第一方向排列，該些白光子畫素則位於該些色光子畫素平行該第一方向之側邊外。
6. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示區係畫分為複數個畫素，每一該畫素係由複數個不同色之該色光子畫素或由複數該白光子畫素組成，由該色光子畫素組成之該畫素係與由該白光子畫素組成之該畫素間隔排列。
7. 如請求項1所述之顯示裝置，進一步包含一可切換式擴散膜設置於該顯示面板及該光源模組之間，該可切換式擴散膜係可選擇地被切換於一擴散模式及一穿透模式之間。
8. 如請求項1所述之顯示裝置，進一步包含一控制模組控制該顯示面板及該光源模組；其中當設定為一透視模式時，該控制模組控制該些白光子畫素供光線穿透，並同時控制減少自該些色光子畫素產生之光線。
9. 如請求項8所述之顯示裝置，其中當設定為該透視模式時，該控制模組控制該光源模組之光線關閉。
10. 如請求項8所述之顯示裝置，其中當設定為一顯示模式時，該控制模組控制增加該第二亮度值。
11. 如請求項10所述之顯示裝置，進一步包含一可切換式擴散膜設置於該顯示面板及該光源模組之間；其中，當設定為該透視模式時，該可切換式擴散膜對應於該些白光子畫素之部分係切換至一穿透模式；當設定為該顯示模式時，該可切換式擴散膜對應於該些色光子畫素之部分係切換至一擴散模式。
12. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板，具有一顯示區；其中該顯示區內分佈有混合排列的複數個白光子畫素及複數個色光子畫素；一光源模組，設置或形成於該顯示區之一背側，且產生光線供於該顯示區顯示影像；其中，該光源模組對應於該些白光子畫素位置之部分為至少 可部分透視；以及一控制模組，控制該顯示面板及該光源模組；其中當設定為一透視模式時，該控制模組控制該些白光子畫素供光線穿透，並同時控制減少該些色光子畫素之顯示亮度；其中該光源模組包含複數個直下式光源設置朝向該顯示面板之該背側，並產生光線進入該顯示區，該些直下式光源之設置位置於該顯示區之投影範圍僅在該些白光子畫素之範圍外，且該些直下式光源之發光張角係小於120度。
13. 如請求項12所述之顯示裝置，其中，該光源模組於對應於該些白光子畫素位置所產生之光線遠小於該光源模組於對應於該些色光子畫素位置所產生之光線。
14. 如請求項12所述之顯示裝置，其中該顯示區係畫分為複數個畫素，每一該畫素係由複數個不同色之該色光子畫素及至少一該白光子畫素組成，同一畫素中之該白光子畫素係位於該些色光子畫素之同一側。
15. 如請求項14所述之顯示裝置，其中同一畫素中之該些色光子畫素係沿一第一方向排列，至少一該白光子畫素亦沿該第一方向與該些色光子畫素排列。
16. 如請求項14所述之顯示裝置，其中同一畫素中之該些色光子畫素係沿一第一方向排列，該些白光子畫素則位於該些色光子畫素平行該第一方向之側邊外。
17. 如請求項12所述之顯示裝置，其中該顯示區係畫分為複數個畫素，每一該畫素係由複數個不同色之該色光子畫素或由複數該白光子畫素組成，由該色光子畫素組成之該畫素係與由該白光子畫素組成之該畫素間隔排列。
18. 如請求項12所述之顯示裝置，進一步包含一可切換式擴散膜設置於該顯示面板及該光源模組之間，該可切換式擴散膜係可選擇地被切換於一擴散模式及一穿透模式之間；其中，當設定為該透視模式時，該可切換式擴散膜係切換至該穿透模式。
19. 一種顯示裝置，包含：一自發光顯示模組，係具有複數個白光子畫素區與複數個色光子畫素區；其中，該些白光子畫素區位置之部分為至少可部分透視，且該些色光子畫素區與該些白光子畫素區混合排列；以及一控制模組，控制該些白光子畫素區及該些色光子畫素區；其中，當該控制模組設定為一透視模式時，該控制模組控制經由該些色光子畫素區發出的光線減少，且至少部分該些白光子畫素區後方之環境光線被允許通過該些白光子畫素區發出；其中當設定為一顯示模式時，該控制模組控制經由該些白光子畫素區位置所產生之光線遠小於經由該些色光子畫素區位置所產生之光線。