JP2012003260A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】ディスプレイ装置は、導光板と、第一光源装置と、第二光源装置と、表示パネルと、映像光源同期駆動ユニットとを含む。第一光源装置と第二光源装置はそれぞれ導光板の對向する両側に設けられる。第一光源装置をオンし、かつ第二光源装置をオフする際に、映像光源同期駆動ユニットは表示パネルに左側映像を表示し、導光板に形成された微構造は第一光源装置から発出された光束を左側に向かせ、第一光源装置をオフし、第二光源装置をオンする際に、映像光源同期駆動ユニットは表示パネルに右側映像を表示し、導光板に形成された微構造は第二光源装置から発出された光束を右側に向かせる。
【選択図】 図３

Description

本発明はディスプレイ装置に関し、特に二種の異なる出光視角を有するディスプレイ装置に関する。

図１は二種の異なる出光視角を有する従来のディスプレイ装置を示す斜視図である。上記の従来のディスプレイ装置は、二種の異なる出光視角を有するため、同一時点で二種の異なる画面を使用者に提供して観賞させることができる。図１の実線は右側の観賞者に提供する画面を代表し、破線は左側の観賞者に提供する画面を代表する。図１を参照するに、画面は液晶パネル１０２から提供され、バックライト１０４は均一の面光源を提供して、各方向において出射光量を有するため、視差バリアー（parallax barrier）素子１０６を用いて出光方向を制御する必要がある。視差バリアー素子１０６の出光領域１０６aの幅、隣接する二つの出光領域１０６aの間隔及び液晶ディスプレイパネル１０２に対する視差バリアー素子１０６の位置を調整することにより、異なる出光視角を調整し、右側の観賞者にR１、R３、R５及びR７の画面を見せ、左側の観賞者にL２、L４、L６、L８の画面を見せる。即ち、二種の異なる画面を同時にそれぞれ異なる位置の使用者に提供して観賞させることができる。しかし、この構成によると、左側と右側の観賞者は、二人とも解像度が半分に下がった画面しか見られない。

従って、他の従来技術において、時系列・同期制御視差バリアー素子１０６と液晶パネル１０２を有する同期装置１０８を提出し、第一時点において視差バリアー素子１０６と液晶パネル１０２を同時に制御して、図１に示しているように、右側観賞者にR１、R３、R５及びR７の画面を見せ、左側の観賞者にL２、L４、L６、L８の画面を見せる。次の時点において、更に視差バリアー素子１０６と液晶パネル１０２を同時に制御し、図２に示しているように、右側観賞者にR２、R４、R６及びR８の画面を見せ、左側の観賞者にL１、L３、L５、L７の画面を見せる。この場合、人の目は視角の持続性を有するため、同期装置１０８が快速に切替える場合、左と右側の観賞者は全ての画面を含む全解像度（全解像度の画面は画面R１、R2、R３、R４、R５、R６、R７、R８又は画面L１、L２、L３、L４、L５、L６、L７及びL8を含む）の画面を見ることができる。

しかし、上述の従来の構成は、視差バリアー素子１０６を用いて視角制御の効果を得るため、全体の厚さ、重量及び生産コストが増加する。一方、視差バリアー素子１０６と液晶パネル１０２が精確に位置合わせしなければ、視角制御の効果が得られないため、組み立てが難しく、歩留まりが下がる。

本発明は、同一時点で二種の異なる画面を使用者に提供して観賞させる二種の異なる出光視角を有するディスプレイ装置を提供する。

本発明の他の目的と利点は、本発明によって開示される技術特徴から更に明らかになる。

本発明の上記の一部又は全部の目的、あるいは他の目的を達成するために、本発明の実施例によるディスプレイ装置は、導光板と、第一光源装置と、第二光源装置と、表示パネルと、複数の第一微構造と、映像光源同期駆動ユニットと、を含む。導光板は對向する第一入光面と第二入光面、及び對向する底面と出光面を有する。第一光源装置は第一入光面に隣接する位置に設けられ、かつ第二光源装置は第二入光面に隣接する位置に設けられる。表示パネルは左側の観賞者に提供する左側映像と右側の観賞者に提供する右側映像を交替的に表示するのに適用され、かつ底面に複数の第一微構造が配列されている。各第一微構造は少なくとも第一平面及び第二平面を有し、第一平面と底面は第一角度を形成し、かつ第一平面は第二光源装置から発出された光束を右側に向かせるように適用され、第一角度の範囲は１５度以上、かつ３５度以下である。第二平面と底面と第二角度を形成し、かつ第二平面は第一光源装置から発出された光束を左側に向かせるように適用され、第二角度の範囲は１５度以上、かつ３５度以下である。映像光源同期駆動ユニットは、第一光源装置をオンし、かつ第二光源装置をオフする際に、左側映像を表示し、第二光源装置をオンし、かつ第一光源装置をオフする際に、右側映像を表示する。

本実施例において、各第一微構造の長軸方向は大体第一入光面及び第二入光面に平行する。

本実施例において、左側の観賞者の出光視角範囲は１５度以上、かつ６５度以下であり、右側の観賞者の出光視角範囲は１５度以上、かつ６５度以下である。

本発明の実施例において、ディスプレイ装置は更に複数の第二微構造が出光面に配列され、各第二微構造の長軸方向は各第一微構造の長軸方向に大体垂直する。

本発明の実施例において、第一微構造はV型溝に形成され、かつ第二微構造はV型溝又は柱状レンズに形成される。

本発明の実施例において、左側の観賞者と右側の観賞者の間の距離がD、左側の観賞者と右側の観賞者各自から表示パネルまでの距離がS、導光板の屈折率がｎ、第二光源装置からの光束が第一平面に入射される前の進行方向と垂直方向の間の夾角がθ３、第一角度がαである場合、第一角度αは

を満足する。

本発明の実施例において、左側の観賞者と右側の観賞者の間の距離がD、左側の観賞者と右側の観賞者各自から表示パネルまでの距離がS、導光板の屈折率がｎ、第一光源装置からの光束が第二平面に入射される前の進行方向と垂直方向の間の夾角がθ３、第二角度がβである場合、第二角度βは

を満足する。

本発明の実施例において、導光板における三つの隣接する第一微構造はそれぞれ深さh_i-1を有する第N_i-1微構造、深さh_iを有する第N_i微構造、及び深さh_i+1を有する第N_i+1微構造であり、第N_i-1微構造と第N_i微構造の間の距離はｐ_i-1であり、第N_i微構造と第N_i+1微構造の間の距離はｐ_i+1である場合、第一微構造は0.001≦ｈ_i/ｐ_i≦0.35を満足し、ｐ_i＝（ｐ_i-1+ｐ_i+1）／２である。

実施例において、第N_i-1微構造、第N_i微構造及び第N_i+1微構造の三者の深さは相互異なる。

本発明の実施例において、V型凹槽の先端にはV型凹槽の方向と逆方向に凹む凹部が形成され、かつV型凹槽の深さがｈ、凹部の幅がWである場合、第一微構造は０≦（W/h）≦7.5を満足する。

以上のように、本発明の実施例によるディスプレイ装置は少なくとも以下の利点のうちの一つを有する。
本発明の上記の実施例の構成により、従来構成における視差バリアー素子を省いても異なる出光視角の効果が得られ、左右の両側の観賞者に各自の映像を見せることができるため、ディスプレイ装置の全体の厚さ、重量及び製造コストを効率的に低減することができる。一方、従来の構造において、視角制御の効果を得るため、視差バリアー素子と液晶パネルは精確に位置合わせする必要があったが、上記の実施例による構造は、視差バリアー素子を省くことができるため、精確に位置合わせする工程を設ける必要がなく、組立が容易になり、歩留まりが向上する。

本発明の上述及びその他の目的、特徴及び効果をより明らかにするために、以下は図面を参照しながら最適実施例を詳細に説明する。

二つの異なる出光視角を有する従来のディスプレイ装置を示す斜視図である。 二つの異なる出光視角を有する他の従来のディスプレイ装置を示す斜視図である。 本発明の実施例によるディスプレイ装置を示す斜視図である。 本発明の実施例によるバックライトモジュールの平面図である。 図４に示されたバックライトモジュールの側面図である。 本発明の実施例による第一微構造の斜視図である。 本発明の他の実施例による第一微構造の斜視図である。 本発明の実施例によるディスプレイ装置の作動方式を説明するための斜視図である。 本発明の実施例による第二微構造の斜視図である。 本発明の他の実施例による第二微構造の斜視図である。 本発明の実施例による第一微構造の寸法の一例を示す図である。 本発明の他の実施例による第一微構造の寸法を示す図である。 本発明の実施例による第一微構造の平面傾角と出光視角の関係を示す図である。 本発明の実施例による第一微構造の平面傾角と出光視角の関係を示す図である。 本発明の実施例によるディスプレイ装置の出光視角のシミュレーション結果を示す図である。

本発明の上記及び他の技術内容、特点及び効果は、添付された図面を参考しながら例示する実施例により明確に説明される。本実施例に記載された方向の用語、例えば「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等は単に図面における方向を参照したものに過ぎない。従って、記載された方向用語は本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。

図３を参照するに、本発明の実施例によるディスプレイ装置１０は、バックライトモジュール１２、表示パネル１４及び映像光源同期駆動ユニット１６を含む。図４はバックライトモジュール１２の一例の平面図であり、図５はバックライトモジュール１２の一例の側面図である。図４及び図５を参照するに、バックライトモジュール１２は、導光板２２と、第一光源装置２４aと、第二光源装置２４ｂとを含む。導光板２２は對向する第一入光面２２aと第二入光面２２ｂ、及び對向する底面２２ｃと出光面２２ｄを有する。第一光源装置２４aは第一入光面２２aに隣接する位置に配置され、第二光源装置２４ｂは第二入光面２２ｂに隣接する位置に配置され、第一光源装置２４aと第二光源装置２４ｂはそれぞれLEDライトバー又は冷陰極管から構成されるが、第一光源装置２４aと第二光源装置２４ｂは上記の実施例に限られたものではない。本実施例において、第一光源装置２４aと第二光源装置２４ｂは例えLEDライトバーであり、第一光源装置２４aと第二光源装置２４ｂにそれぞれ複数のLEDが設けられている。反射シート２８は底面２２ｃに隣接する位置に設けられ、光学フィルムセット２６は出光面２２ｄに隣接する位置に設けられ、光学フィルムセット２６は例えば輝度向上フィルム及び拡散フィルムのうちの少なくとも一つを含む。底面２２ｃに複数の第一微構造３２が配列され、かつ各第一微構造３２の長軸方向は大体第一入光面２２a及び第二入光面２２ｂに平行する。出光面２２ｄに複数の第二微構造３４が配列され、かつ各第二微構造３４の長軸方向は大体第一入光面２２a及び第二入光面２２ｂに垂直する。図６を参照するに、本実施例において、第一微構造３２は例えばV型溝に形成され、V型溝の長軸方向は大体第一入光面２２a及び第二入光面２２ｂに平行し、かつV型溝は少なくとも第一平面３２a及び第二平面３２ｂを有し、第一平面３２aと導光板２２の底面２２ｃはα角を形成し、第二平面３２ｂと導光板２２の底面２２ｃはβ角を形成する。第一光源装置２４aがオンされ、かつ第二光源装置２４ｂがオフされる場合、第一光源装置２４aから発出される光束は第二平面３２ｂによって左側に偏光し、第一光源装置２４aがオフされ、かつ第二光源装置２４ｂがオンされる場合、第二光源装置２４ｂから発出される光束は第一平面３２aによって右側に偏光される。本実施例において、α角とβ角の角度範囲はそれぞれ１５°≦α≦３５°及び１５°≦β≦３５°である。

図７を参照するに、他の実施例において、第一微構造４２は例えば第一平面４２a及び第二平面４２bを有するV型溝に形成され、かつV型溝の先端にはV型溝の方向と逆方向に凹む凹部４２ｃが形成される。具体的に、第一微構造４２は略W文字の形状を有する。さらに、本実施例において、表示パネル１４は例えば液晶パネルである。

図８を参照するに、第一時点において、映像光源同期駆動ユニット１６は映像源１８に映像Aを提供させると共に、第一光源装置２４aをオン、かつ第二光源装置２４ｂをオフする。この場合、光線は第一微構造を介して片側に偏光し、左側の観賞者は映像Aを見ることができる。続いて、次の時点において、映像光源同期駆動ユニット１６は映像源１８に映像Bを提供させると共に、第一光源装置２４aをオフ、かつ第二光源装置２４ｂをオンする。この場合、光線は第一微構造を介して片側に偏光し、右側の観賞者は映像Bを見ることができる。このように、表示パネル１４は絶え間なく、順番に映像A及び映像Bを表示し、人の目に視角の持続性を有するため、左側の観賞者は連続画面による映像Aを見ることができ、かつ右側の観賞者は連続画面による映像Bを見ることができる。上記実施例の構成により、従来構成における視差バリアー素子（parallax
barrier）を省いても、異なる出光視角が得られ、左右の両側の観賞者に各自の映像を見せることができるため、ディスプレイ装置の全体の厚さ、重量及び製造コストを効率的に低減することができる。一方、従来の構造において、視角制御の効果を得るため、視差バリアー素子１０６と液晶パネル１０２は精確に位置合わせする必要があったが、上記の実施例の構造によると、視差バリアー素子を省くことができるため、精確に位置合わせする工程を設ける必要がなく、組立が容易になり、歩留まりが向上する。

一方、出光面２２ｄに形成される第二微構造３４の長軸方向は第一微構造３２の長軸方向に垂直するため、他の方向への視角収斂効果を提供することができ、かつ第二微構造３４の形状は限定されず、例えば図９に示される柱状レンズ（lenticular lens）又は図１０に示されるV型溝にすることができる。

図１１を参照するに、仮に導光板２２に設けられるいずれか三つの隣接する第一微構造３２をそれぞれN_i-1、N_i及びN_i+1と標記し、それぞれ深さh_i-1、h_i及びh_i+1を有し、微構造N_i-1と微構造N_iの間の距離をｐ_i-1にし、微構造N_iと微構造N_i+1の間の距離をｐ_i+1にする。ｐ_i＝（ｐ_i-1+ｐ_i+1）／２である場合、本実施例において、第一微構造３２は関係式0.001≦ｈ_i/ｐ_i≦0.35を満足し、これによりバックライトモジュール１２の出光均一性を更に改善する。

図１２を参照するに、仮に導光板２２に設けられるいずれか三つの隣接する第一微構造４２をそれぞれN_i-1、N_i及びN_i+1に標記し、それぞれ深さh_i-1、h_i及びh_i+1を有し、各凹部４２ｃの両先端の間の幅をそれぞれW_i-1、W_i及びW_i+1にし、微構造N_i-1と微構造N_iの間の距離をｐ_i-1にし、微構造N_iと微構造N_i+1の間の距離をｐ_i+1にする。ｐ_i＝（ｐ_i-1+ｐ_i+1）／２である場合、本実施例において、第一微構造4２は関係式0.001≦ｈ_i/ｐ_i≦0.35、かつ0＜W_i／ｈ_i＜7.5を満足し、これによりバックライトモジュール１２の出光均一性を改善する。さらに、上述の各実施例において、隣接する各微構造の深さ及び間隔は、同一又は異なってよい。
図１３及び図１４は、本発明の実施例による第一微構造の平面傾角と出光視角の関係を示す図である。図１３を参照するに、左側の観賞者と右側の観賞者の間の距離がDであり、観賞者各自から表示パネル１４までの距離がSであり、かつ表示パネル１４の右側及び左側の出光方向と垂直方向の夾角がそれぞれθ１、θ２である場合、上述のパラメーターは下記の関係式を満足する。

sin(θ１)=D/2S ………… （１）
第一微構造３２の第一平面３２aと導光板２２の底面２２ｃはα角を形成し、仮に導光板２２の屈折率がｎであり、第二光源装置２４ｂからの光束が第一微構造３２の第一平面３２aに入射される前の進行方向と垂直方向の間の夾角がθ３であり、光束が第一平面３２aに全反射された後の進行方向と垂直方向の間の夾角がθ４であり、光束が導光板２２から離れる出光方向と垂直方向の間の夾角がθ１である場合、図１４によって以下の関係式を導き出せる。

θ３−２α＝θ４………… （２）
ｎsin(θ４)=sin(θ1) ………… （3）
式（１）、（２）及び（３）から、

同様に、一微構造３２の第一平面３２aと導光板２２の底面２２ｃはβ角を形成し、仮に第一光源装置２４aからの光束が第一微構造３２の第二平面３２bに入射する前の進行方向と垂直方向の夾角がθ３である場合、

ここで、4.8インチのディスプレイ装置を例として挙げると、左側の観賞者と右側の観賞者の間の距離が１５０cmであり、観賞者各自から表示パネルまでの距離が１２５cmであり、二つの出光視角は出光面の法線方向に対して対称する（即ち、θ１＝θ２）場合、法線方向に対するディスプレイ装置の必要な発光角度は±３７度であることが導き出せる。導光板内部における光線の伝導角度によって、更にα＝β＝２０°であることが導き出せる。図１５は本発明の実施例によるディスプレイ装置の出光視角のシミュレーション結果を表示し、α＝β＝２０°である場合、バックライトモジュールの両側の出光角度が±３７度であることが示されている。なお、実線は第一光源装置２４aの出光角度を代表し、破線は第二光源装置２４ｂの出光角度を代表する。一方、実施例において、右側観賞者の視角範囲は１５°≦θ１≦６５°であり、左側観賞者の視角範囲は１５°≦θ２≦６５°である。なお、θ１とθ２は必要に応じて同様又は異なる値に設定してよい。

以上は、本発明の実施例を記載しているが、本発明は上記の実施例に限られず、本発明の精神と範囲内で変更、変換することができる。一方、本発明の何れの実施例又は請求項範囲は、本発明により開示された全ての目的又は利点又は特徴を実現すべきではない。また、要約部分と発明の名称はただ特許文献のサーチ作業を補助するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではない。

１０ ディスプレイ装置
１２ バックライトモジュール
１４ 表示パネル
１６ 映像光源同期駆動ユニット
１８ 映像源
２２ 導光板
２２a 第一入光面
２２ｂ 第二入光面
２２ｃ 底面
２２ｄ 出光面
２４a 第一光源装置
２４ｂ 第二光源装置
２６ 光学フィルムセット
２８ 反射シート
３２、４２ 第一微構造
３２a 第一平面
３２ｂ 第二平面
３４ 第二微構造
４２a 第一平面
４２ｂ 第二平面
４２ｃ 凹部
１０２ 液晶パネル
１０４ バックライト
１０６ 視差バリアー素子
１０６a 出光領域
１０８ 同期装置
D 両観賞者間の距離
S 観賞者からディスプレイまでの距離
R１−R８、L１−L８ 画面
α、β、θ１、θ２、θ３、θ４ 角度

Claims (15)

1. ディスプレイ装置であって、
   對向する第一入光面と第二入光面、及び對向する底面と出光面を有する導光板と、
   前記第一入光面に隣接する位置に設けられる第一光源装置と、
   前記第二入光面に隣接する位置に設けられる第二光源装置と、
   左側の観賞者に提供する左側映像と右側の観賞者に提供する右側映像を交替的に表示する表示パネルと、
   前記底面に配列される複数の第一微構造と、
   前記第一光源装置をオンし、かつ前記第二光源装置をオフする際に、前記左側映像を表示し、前記第二光源装置をオンし、かつ前記第一光源装置をオフする際に、前記右側映像を表示する映像光源同期駆動ユニットと、を含み、
   前記第一微構造は少なくとも第一平面及び第二平面を有し、
   前記第一平面と前記底面は第一角度を形成し、前記第一平面は前記第二光源装置から発出された光束を前記右側に向かせ、前記第一角度の範囲は１５度以上、かつ３５度以下であり、
   前記第二平面と前記底面は第二角度を形成し、前記第二平面は前記第一光源装置から発出された光束を前記左側に向かせ、前記第二角度の範囲は１５度以上、かつ３５度以下である、ことを特徴とするディスプレイ装置。
2. 前記各第一微構造の長軸方向は大体前記第一入光面及び前記第二入光面に平行することを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 前記左側の前記観賞者の出光視角範囲は１５度以上、かつ６５度以下であり、前記右側の前記観賞者の出光視角範囲は１５度以上、かつ６５度以下であることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
4. さらに、複数の第二微構造が前記出光面に配列され、前記各第二微構造の長軸方向は前記各第一微構造の長軸方向に大体垂直することを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
5. 前記各第二微構造はV型溝又は柱状レンズに形成されることを特徴とする請求項４記載のディスプレイ装置。
6. 前記左側の前記観賞者と前記右側の前記観賞者の間の距離はD、前記左側の前記観賞者と前記右側の前記観賞者各自から前記表示パネルまでの距離はS、前記導光板の屈折率はｎ、前記第二光源装置からの前記光束が前記第一平面に入射される前の進行方向と垂直方向の間の夾角はθ３、前記第一角度はαであり、前記第一角度αは
   

   

   
   を満足することを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
7. 前記左側の前記観賞者と前記右側の前記観賞者の間の距離はD、前記左側の前記観賞者と前記右側の前記観賞者各自から前記表示パネルまでの距離はS、前記導光板の屈折率はｎ、前記第一光源装置からの前記光束が前記第二平面に入射される前の進行方向と垂直方向の間の夾角はθ３、前記第二角度はβであり、前記第二角度βは
   

   

   
   を満足することを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
8. 前記各第一微構造はV型溝に形成されることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
9. 前記導光板における三つの隣接する前記第一微構造はそれぞれ深さh_i-1を有する第N_i-1微構造、深さh_iを有する第N_i微構造、及び深さh_i+1を有する第N_i+1微構造であり、第N_i-1微構造と第N_i微構造の間の距離はｐ_i-1であり、第N_i微構造と第N_i+1微構造の間の距離はｐ_i+1であり、かつ第一微構造は0.001≦ｈ_i/ｐ_i≦0.35を満足し、ｐ_i＝（ｐ_i-1+ｐ_i+1）／２であることを特徴とする請求項８記載のディスプレイ装置。
10. 前記第N_i-1微構造、前記第N_i微構造及び前記第N_i+1微構造の三者の深さは相互異なることを特徴とする請求項９記載のディスプレイ装置。
11. 前記V型溝の先端には前記V型溝の方向と逆方向に凹む凹部が形成されることを特徴とする請求項８記載のディスプレイ装置。
12. 前記V型溝の深さはｈ、前記凹部の幅はWであり、前記第一微構造は０≦（W/h）≦7.5を満足することを特徴とする請求項１１記載のディスプレイ装置。
13. 前記導光板における三つの隣接する前記第一微構造はそれぞれ深さh_i-1を有する第N_i-1微構造、深さh_iを有する第N_i微構造、及び深さh_i+1を有する第N_i+1微構造であり、第N_i-1微構造と第N_i微構造の間の距離はｐ_i-1であり、第N_i微構造と第N_i+1微構造の間の距離はｐ_i+1であり、かつ第一微構造は0.001≦ｈ_i/ｐ_i≦0.35を満足し、ｐ_i＝（ｐ_i-1+ｐ_i+1）／２であることを特徴とする請求項１１記載のディスプレイ装置。
14. 前記ディスプレイパネルは液晶パネルであることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
15. 前記第一光源装置と前記第二光源装置はそれぞれ発光ダイオードライトバー又は冷陰極管であることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。

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