CN114137759A - 背光模块 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一种背光模块。背光模块用于具有相机区的显示面板。背光模块能够在显示模式或相机模式下操作。背光模块包括多个发光单元。当背光模块操作在显示模式下时，多个发光单元皆被开启。当背光模块操作在相机模式下时，多个发光单元中对应于显示面板的相机区的一部分被关闭，且多个发光单元中的另一部分被开启。

Description

背光模块
技术领域
本揭露涉及一种电子装置，尤其涉及一种背光模块。
背景技术
为了实现全屏显示，有技术提出将相机隐藏至显示装置中的显示面板以及背光模块的下方。然而，在此架构下，来自拍摄对象的图像光束须穿过显示面板以及背光模块才能被相机接收，而背光模块中的某些元件或膜层可能影响图像光束的传递，进而影响取像质量。因此，如何同时满足显示模式和相机模式的要求，便成为本领域研发人员亟欲解决的问题之一。
发明内容
本揭露提供一种背光模块，其有助于降低背光模块对于取像质量的负面影响。
根据本揭露的实施例，背光模块用于具有相机区的显示面板。背光模块能够在显示模式或相机模式下操作。背光模块包括多个发光单元。当背光模块操作在显示模式下时，多个发光单元皆被开启。当背光模块操作在相机模式下时，多个发光单元中对应于显示面板的相机区的一部分被关闭，且多个发光单元中的另一部分被开启。
为让本揭露的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本揭露的第一实施例的背光模块的剖面示意图；
图2A是根据本揭露的导光板以及多个发光单元在显示模式下的一种立体示意图；
图2B是根据本揭露的导光板以及多个发光单元在相机模式下的一种立体示意图；
图3至图7分别是根据本揭露的导光板以及多个发光单元在相机模式下的其他种俯视示意图；
图8是根据本揭露的第二实施例的背光模块的剖面示意图；
图9A及图9B分别是根据本揭露的第三实施例的背光模块在显示模式以及相机模式下的剖面示意图。
具体实施方式
通过参考以下的详细描述并同时结合附图可以理解本揭露。须注意的是，为了使读者能容易了解及附图的简洁，本揭露中的多张附图只绘出电子装置/显示装置的一部分，且附图中的特定元件并非依照实际比例绘图。此外，图中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本揭露的范围。举例来说，为了清楚起见，各膜层、区域或结构的相对尺寸、厚度及位置可能缩小或放大。
本揭露通篇说明书与后附的权利要求中会使用某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应理解，电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的元件。本文并不意在区分那些功能相同但名称不同的元件。在下文说明书与权利要求中，“具有”与“包括”等词为开放式词语，因此其应被解释为“包括但不限定为…”之意。
本文中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本揭露。应了解到，当元件或膜层被称为设置在另一个元件或膜层“上”或“连接”另一个元件或膜层时，所述元件或膜层可以直接在所述另一元件或膜层上或直接连接到所述另一元件或膜层，或者两者之间存在有***的元件或膜层(非直接情况)。相反地，当元件或膜层被称为“直接”在另一个元件或膜层“上”或“直接连接”另一个元件或膜层时，两者之间不存在有***的元件或膜层。
本文中所提到的术语“大约”、“等于”、“相等”、“相同”、“实质上”或“大致上”通常代表落在给定数值或范围的10％范围内，或代表落在给定数值或范围的5％、3％、2％、1％或0.5％范围内。此外，用语“给定范围为第一数值至第二数值”、“给定范围落在第一数值至第二数值的范围内”表示所述给定范围包含第一数值、第二数值以及它们之间的其它数值。
在本揭露一些实施例中，关于接合、连接的用语例如“连接”、“互连”等，除非特别定义，否则可指两个结构系直接接触，或者亦可指两个结构并非直接接触，其中有其它结构设于此两个结构之间。关于接合、连接的用语亦可包括两个结构都可移动，或者两个结构都固定的情况。此外，用语“电性连接”、“耦接”包含任何直接及间接的电性连接手段。
另外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名不同的元件或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限，也并非用以限定元件的制造顺序或设置顺序。
本揭露的电子装置可包括显示装置、天线装置、感测装置、发光装置、或拼接装置，但不以此为限。电子装置可包括可弯折或可挠式电子装置。电子装置可例如包括液晶(liquid crystal)层或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。发光二极管可例如包括有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)、次毫米发光二极管(mini LED)、微发光二极管(micro LED)或量子点发光二极管(quantum dot LED，可包括QLED、QDLED)、萤光(fluorescence)、磷光(phosphor)或其他适合的材料、或上述组合，但不以此为限。下文将以显示装置做为电子装置以说明本揭露内容，但本揭露不以此为限。
本揭露的显示装置可以是非自发光显示装置。非自发光显示装置可包括液晶显示装置，但不以此为限。液晶显示装置可包括显示面板、背光模块、相机以及机壳，但不以此为限。下文将以液晶显示装置作为显示装置以说明本揭露内容，但本揭露不以此为限。
图1是根据本揭露的第一实施例的背光模块的剖面示意图。除了背光模块1之外，图1还示出出显示面板3、相机5以及机壳7，以便于理解显示装置DD中的元件相对设置关系。
请参照图1，显示装置DD可包括背光模块1、显示面板3、相机5以及机壳7，但不以此为限。显示面板3设置在背光模块1上。机壳7设置在背光模块1下，且机壳7具有用于容纳相机5的开口A。相机5设置在机壳7的开口A中。
显示面板3可具有相机区R1以及显示区R2。相机区R1对应于相机5。举例来说，相机区R1在显示装置DD的厚度方向(如第三方向D3)上与相机5重叠设置。
显示装置DD可具有显示模式以及相机模式。在显示模式中，显示装置DD提供显示功能，例如相机区R1以及显示区R2可共同提供显示画面。在拍照模式中，显示装置DD提供拍照功能，例如相机5接收穿透显示面板3的相机区R1以及背光模块1的图像光束，据此获得对应于拍摄对象的图像。依据不同的需求，显示装置DD也可在拍照模式中提供显示功能，例如在相机5获取拍摄对象的图像的同时，显示装置DD可在至少部分显示区R2中显示获取到的图像，但不以此为限。
背光模块1能够在显示模式或相机模式下操作。详细而言，背光模块1可包括多个发光单元10(图1仅示意性示出出一个发光单元10)。发光单元10可包括发光二极管、有机发光二极管、次毫米发光二极管、微发光二极管或量子点发光二极管。
在一些实施例中，如图1所示，背光模块1可以是侧入式背光模块。举例来说，除了多个发光单元10之外，背光模块1还可包括导光板11、可调反射器(tunable reflector)12、可调扩散器(tunable diffuser)13以及光学元件层14，但不以此为限。
导光板11的材质可包括塑胶、玻璃或任何适于传递光的材料。导光板11包括顶面ST、底面SB以及侧面SS。底面SB与顶面ST相对，且侧面SS连接底面SB与顶面ST。多个发光单元10邻近侧面SS设置。在一些实施例中，多个发光单元10可在第二方向D2上排列且朝向侧面SS发射光。多个发光单元10发射的光可经由侧面SS进入导光板11，并以全内反射(TotalInternal Reflection，TIR)的方式传递于导光板11中。
依据不同的需求，导光板11的顶面ST以及底面SB中的至少一者可形成有微结构或网点。举例来说，导光板11的底面SB上可设置多个网点(未示出)，以破坏全内反射，使光自导光板11的顶面ST射出。关于微结构或网点的设计参数(如材质、制作方式、分布方式、形状、尺寸等)可参照现有设计，于此不多加赘述。
可调反射器12设置在导光板11的底面SB上。可调反射器12例如是电控式反射率调整元件，其可通过电压控制来在透明态与反射态之间做切换。举例来说，可调反射器12可包括两个透光基板、两层导电层以及胆固醇液晶(Cholesteric Liquid Crystal，CLC)。两个透光基板相对设置。两层导电层分别设置在两个透光基板上并面向彼此。胆固醇液晶设置在两层导电层之间。
两层导电层的其中至少一者可为图案化透光电极层。在一些实施例中，两层导电层均局部图案化。图案化透光电极层中与相机区R1重叠的电极图案以及与显示区R2重叠的电极图案可彼此分离，以能够独立地控制对应于相机区R1以及显示区R2的胆固醇液晶的状态，或独立地控制与相机区R1重叠的可调反射器12以及与显示区R2重叠的可调反射器12的状态。
当背光模块1操作在显示模式下时，可通过电压的控制使与相机区R1重叠的可调反射器12以及与显示区R2重叠的可调反射器12皆呈现反射态。如此，可调反射器12整体可用于将射向可调反射器12的光反射，使更多的光能够自显示面板3射出，进而提升相机区R1以及显示区R2中图像的亮度。
当背光模块1操作在相机模式下时，可通过电压的控制使与相机区R1重叠的可调反射器12呈现透明态，使图像光束能够穿透与相机区R1重叠的可调反射器12并传递至相机5。另一方面，当背光模块1操作在相机模式下时，可通过电压的控制使与显示区R2重叠的可调反射器12呈现反射态。如此，与显示区R2重叠的可调反射器12可用于将光反射，使更多的光能够自显示面板3的显示区R2射出，进而在相机模式下提升显示区R2中图像的亮度。
可调扩散器13设置在导光板11的顶面ST上。可调扩散器13例如是电控式反射率调整元件，其通过电压控制来在透明态与散射态之间做切换。举例来说，可调扩散器13可包括两个透光基板、两层导电层以及聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)。两个透光基板相对设置。两层导电层分别设置在两个透光基板上并面向彼此。聚合物分散液晶设置在两层导电层之间。
两层导电层的其中至少一者可为图案化透光电极层。图案化透光电极层中与相机区R1重叠的电极图案以及与显示区R2重叠的电极图案可彼此分离，以能够独立地控制对应于相机区R1以及显示区R2的聚合物分散液晶的状态，或独立地控制与相机区R1重叠的可调扩散器13以及与显示区R2重叠的可调扩散器13的状态。
当背光模块1操作在显示模式下时，可通过电压的控制使与相机区R1重叠的可调扩散器13以及与显示区R2重叠的可调扩散器13皆呈现散射态，以提升光的均匀性。
当背光模块1操作在相机模式下时，可通过电压的控制使与相机区R1重叠的可调扩散器13呈现透明态，使图像光束能够穿透与相机区R1重叠的并传递至相机5。另一方面，当背光模块1操作在相机模式下时，可通过电压的控制使与显示区R2重叠的可调扩散器13呈现散射态。如此，与显示区R2重叠的可调扩散器13可用于将光散射，使得在相机模式下，射向显示区R2的光更均匀。
光学元件层14设置在可调扩散器13上且位于可调扩散器13与显示面板3之间。光学元件层14可用于控制光参数(如角度、偏振方向、穿透率或反射率等)。举例来说，光学元件层14可包括多层光学膜(multilayer optical film)或微透镜阵列(micro lensarray)，但不以此为限。多层光学膜可包括多个低折射率层以及多个高折射率层，且多个低折射率层以及多个高折射率层可在第三方向D3上交替排列。
图2A是根据本揭露的导光板以及多个发光单元在显示模式下的一种立体示意图。图2B是根据本揭露的导光板以及多个发光单元在相机模式下的一种立体示意图。图2A及图2B所示的导光板以及多个发光单元可应用于图1的实施例中。
请参照图2A，当背光模块操作在显示模式下时，多个发光单元10皆被开启。请参照图2B，当背光模块操作在相机模式下时，多个发光单元10中对应于显示面板的相机区R1的一部分(如发光单元10-1)被关闭，且多个发光单元10中的另一部分(如发光单元10-2)被开启。
详细而言，导光板11可包括两个部分(如部分P1以及部分P2)。两个部分中的一个(如部分P1)邻近多个发光单元10中的一部分(如发光单元10-1)，且两个部分中的另一个(如部分P2)邻近多个发光单元10中的另一部分(如发光单元10-2)。在一些实施例中，部分P1以及部分P2可以是一体成形的，即部分P1以及部分P2直接连接，且两者之间无明显分界或是拼接介面，但不以此为限。
由于发光单元10发射的光具有发散角度，为了收敛光使进入导光板11的光大体上直线前进(例如沿着第一方向D1的反方向前进)，导光板11可包括多个条状微结构110。多个条状微结构110可为三角柱结构，并沿着从多个发光单元10发射至导光板11的光的主传递方向(如第一方向D1的反方向)延伸，且多个条状微结构110可在第二方向D2上排列。在一些实施例中，多个条状微结构110中的至少一部分的三角柱可具有在85度至95度范围内的角度θ。举例来说，角度θ可为90度，但不限于此。
多个条状微结构110可设置在顶面ST上，且从俯视图观之，多个条状微结构110位于相机区R1之外，即多个条状微结构110在第三方向D3上不与相机区R1重叠。举例来说，多个条状微结构110可在第三方向D3上与显示区R2重叠。在一些实施例中，显示装置可进一步包括非可见光传感器(未示出)，如用于脸部识别的红外光传感器，但不以此为限。显示装置DD可进一步包括对应非可见光传感器设置的可见光感测区R3，且从俯视图观之，多个条状微结构110可位于非可见光感测区R3以外的区域，以降低对非可见光感测结果的影响。
在显示模式下，如图2A所示，通过将所有的发光单元10开启，部分P1以及部分P2皆被点亮，因此相机区R1、显示区R2以及非可见光感测区R3可共同用于显示图像。在相机模式下，通过将对应于相机区R1的发光单元10-1关闭且将其余的发光单元(如发光单元10-2)开启，部分P1未被点亮而部分P2被点亮，因此可降低发光单元10-1发射的光对于取像质量的干扰(例如过曝)，与此同时，部分P2仍可提供用于显示的背光，因此与部分P2在第三方向D3上重叠的显示区R2仍可用于显示图像。在一些实施例中，可在顶面ST与非可见光感测区R3在第三方向D3上重叠的区域中设置过滤可见光的光学膜，以降低发光单元10-2发射的光对于非可见光传感器的干扰。
以图1的架构为例，当显示装置DD操作于相机模式时，相机区R1中的可调扩散器13以及可调反射器12皆切换成透明态，且对应于相机区R1的发光单元10-1被关闭(如图2B所示)，以利相机5获取拍摄对象的图像；另一方面，显示区R2中的可调扩散器13切换成散射态，显示区R2中的可调反射器12切换成反射态，且对应于显示区R2的发光单元10-2被开启，使得至少部分的显示区R2在相机模式下仍可用于显示图像。当显示装置DD操作于显示模式时，在相机区R1以及显示区R2中，可调扩散器13切换成散射态，可调反射器12切换成反射态，且所有的发光单元10皆被开启(如图2A所示)，即相机区R1以及显示区R2可共同用于显示图像。
在下述实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号，且将省略其赘述。此外，不同实施例中的特征只要不违背发明精神或相冲突，均可任意混合搭配使用，且依本说明书或权利要求所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本揭露涵盖的范围内。
图3至图7分别是根据本揭露的导光板以及多个发光单元在相机模式下的其他种俯视示意图。图3至图7所示的导光板以及多个发光单元也可应用于图1的实施例中。
在一些实施例中，如图3所示，部分P1以及部分P2可在第二方向D2上排列且在第一方向D1上延伸。从俯视图观之，发光单元10-1以及相机区R1可分别位于部分P1的相对侧，且发光单元10-2以及发光单元10-1可在第二方向D2上排列于导光板11的同一侧。
部分P1以及部分P2可以彼此分离。举例来说，在部分P1以及部分P2的交界I处，可存在间隙(如空气间隙)、反射层以及吸收层中的一者。通过在部分P1以及部分P2的交界I处形成间隙、反射层以及吸收层中的一者，可降低在部分P2中传递的光进入部分P1中的机率。因此，当背光模块操作在相机模式下时，可降低发光单元10-2发射的光对于取像质量的干扰。此外，在部分P1以及部分P2彼此分离的架构下，导光板11可以不用包括多个条状微结构110(参照图2A或图2B)，且导光板11可选择性的包括设置在底面SB(参照图2A或图2B)的多个网点(未示出)。以下实施例皆可依此改变，于下便不再赘述。
在一些实施例中，如图4所示，部分P1以及部分P2可在第一方向D1上排列且在第二方向D2上延伸。从俯视图观之，发光单元10-1以及相机区R1可位于部分P1的同一侧，且发光单元10-2以及发光单元10-1可分别位于导光板11的相邻两侧。
在一些实施例中，如图5所示，部分P1以及部分P2可在第一方向D1上排列且在第二方向D2上延伸。从俯视图观之，发光单元10-2以及发光单元10-1可分别位于导光板11的相对侧且各自在第二方向D2上排列。
在一些实施例中，如图6所示，部分P1以及部分P2可在第一方向D1上排列且在第二方向D2上延伸。从俯视图观之，发光单元10-1以及相机区R1可位于部分P1的同一侧，且发光单元10-2以及发光单元10-1可在第一方向D1上排列于导光板11的同一侧。
在一些实施例中，如图7所示，发光单元10-2以及发光单元10-1可在第二方向D2上排列于导光板11邻近相机区R1的一侧，且交界I可由导光板11的该侧延伸至导光板11中。交界I在第一方向D1上的长度LI可近似于相机区R1在第一方向D1上的长度LR1且小于导光板11在第一方向D1上的长度L11。
图8是根据本揭露的第二实施例的背光模块的剖面示意图。请参照图8，显示装置DDA与图1的显示装置DD的差异说明如下。在显示装置DDA中，背光模块1A以反射片12A取代可调反射器12。反射片12A的材料可包括金属或其他具有反射特性的材料。反射片12A包括开口AA。开口AA在第三方向D3上与相机区R1重叠，使得图像光束能够通过开口AA而传递至相机5。在一些实施例中，反射片12A够薄，开口AA的孔径范围为1mm至3mm。
在图8的架构下，当显示装置DDA操作于相机模式时，在相机区R1中，可调扩散器13切换成透明态，且对应于相机区R1的发光单元(参照图2B至图7的发光单元10-1)被关闭，以利相机5获取拍摄对象的图像；另一方面，在显示区R2中，可调扩散器13切换成散射态，且对应于显示区R2的发光单元(参照图2B至图7的发光单元10-2)被开启，使得至少部分的显示区R2仍可用于显示图像。当显示装置DDA操作于显示模式时，在相机区R1以及显示区R2中，可调扩散器13切换成散射态，且所有的发光单元10皆被开启，即相机区R1以及显示区R2可共同用于显示图像。
图9A及图9B分别是根据本揭露的第三实施例的背光模块在显示模式以及相机模式下的剖面示意图。请参照图9A及图9B，显示装置DDB与图8的显示装置DDA的差异说明如下。在显示装置DDB中，背光模块1B是直下式背光模块。具体地，背光模块1B可包括多个发光单元10、反射片12A、可调扩散器13以及光学元件层14，但可不包括导光板11。多个发光单元10在第三方向D3上与可调扩散器13重叠设置。当背光模块操作在显示模式下时，如图9A所示，多个发光单元10皆被开启，且可调扩散器13切换成散射态。当背光模块操作在相机模式下时，如图9B所示，相机区R1中的可调扩散器13切换成透明态，且多个发光单元10中对应于显示面板的相机区R1的一部分(如邻近相机区R1的发光单元10-1)被关闭；另一方面，显示区R2中的可调扩散器13切换成散射态，且多个发光单元10中的另一部分(如发光单元10-2)被开启。
在显示模式下，通过将所有的发光单元10开启，相机区R1以及显示区R2可共同用于显示图像。在相机模式下，通过将对应于相机区R1的发光单元10-1关闭且将其余的发光单元(如发光单元10-2)开启，可降低发光单元10-1发射的光对于取像质量的干扰(例如过曝)，与此同时，至少部分的显示区R2仍可用于显示图像。
综上所述，在本揭露的实施例中，当背光模块操作在显示模式下时，通过将多个发光单元皆开启，相机区也可用于显示图像。当背光模块操作在相机模式下时，通过将对应于相机区的发光单元关闭且将其余的发光单元开启，可降低对于取像质量的干扰，与此同时，至少部分的发光单元仍可提供用于显示的光。在一些实施例中，背光模块可为侧入式背光模块，且背光模块可进一步包括导光板。在一些实施例中，导光板的两个部分上可形成多个条状微结构或者两个部分可彼此分离，以使进入导光板的光大体上直线前进，再搭配分区点亮的方式，以同时满足显示模式和相机模式的要求。在一些实施例中，背光模块也可为直下式背光模块。在一些实施例中，背光模块可进一步包括可调反射器或可调扩散器，且可通过可调反射器或可调扩散器的状态切换，来降低可调反射器或可调扩散器对于取像质量的干扰或提升取像质量。
以上各实施例仅用以说明本揭露的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本揭露进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本揭露各实施例技术方案的范围。
虽然本揭露的实施例及其优点已揭露如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰，且各实施例间的特征可任意互相混合替换而成其他新实施例。此外，本揭露的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中技术人员可从本揭露揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本揭露使用。因此，本揭露的保护范围包括上述制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本揭露的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。本揭露的保护范围当视随附的权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.一种背光模块，其特征在于，所述背光模块用于具有相机区的显示面板，所述背光模块能够在显示模式或相机模式下操作，且所述背光模块包括：
多个发光单元；
其中当所述背光模块操作在所述显示模式下时，所述多个发光单元皆被开启，且当所述背光模块操作在所述相机模式下时，所述多个发光单元中对应于所述显示面板的所述相机区的一部分被关闭，且所述多个发光单元中的另一部分被开启。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块是直下式背光模块。
3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，所述背光模块是侧入式背光模块。
4.根据权利要求3所述的背光模块，其特征在于，还包括导光板。
5.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，所述导光板包括两个部分，所述两个部分中的一个邻近所述多个发光单元中的所述部分，且所述两个部分中的另一个邻近所述多个发光单元中的所述另一部分。
6.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，所述两个部分彼此分离。
7.根据权利要求4所述的背光模块，其特征在于，所述导光板包括多个条状微结构，所述多个条状微结构沿着从所述多个发光单元发射至所述导光板的光的主传递方向延伸。
8.根据权利要求7所述的背光模块，其特征在于，所述多个条状微结构中的至少一部分具有在85度至95度范围内的角度。
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