TWI491954B - 顯示裝置 - Google Patents

Description

顯示裝置

本發明關於一種顯示裝置，特別是關於一種具有兩種不同出光視角的顯示裝置。

圖1為一示意圖，顯示一種具有兩種不同出光視角的習知顯示裝置，所述之習知顯示裝置因具有兩種不同出光視角，故可於同一時間點提供兩種不同畫面給使用者觀賞。圖1之實線代表提供給右側觀察者的畫面，虛線代表提供給左側觀察者的畫面。如圖1所示，液晶面板102為畫面的提供來源，背光104提供一均勻的面光源故具有各個方向之出光量，所以需利用一視差屏障(parallax barrier)元件106控制出光方向。藉由調整視差屏障元件106的出光區106a寬度、兩相鄰出光區106a的間距，以及視差屏障元件106與液晶面板102的相對位置，可調整出不同的出光視角，使右側觀察者看到的畫面為R1、R3、R5及R7，左側觀察者看到的畫面為L2、L4、L6、L8，亦即可同時提供兩種不同畫面分別給不同位置的使用者觀賞。然而，依此一設計左、右兩側的觀察者均只能觀賞到解析度減半的畫面。

因此，另一習知設計提出一種具有時序性及同步控制視差屏障元件106與液晶面板102的同步裝置108，於第一個 時間點時，可同時控制視差屏障元件106與液晶面板102，使右側觀察者如圖1所示看到畫面R1、R3、R5、R7，且左側觀察者如圖1所示看到畫面L2、L4、L6、L8。於下一個時間點，再同時控制視差屏障元件106與液晶面板102，使右側觀察者如圖2所示看到畫面R2、R4、R6、R8，且左側觀察者如圖2所示看到畫面為L1、L3、L5、L7。由於人的眼睛具有視覺暫留，在同步裝置108快速切換下，左、右兩側的觀察者可以看到包含所有畫面的一全解析度畫面(全解析度畫面應包含畫面R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8或者畫面L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7及L8)。

然而，上述這些習知設計因採用視差屏障元件106來獲得控制視角的效果，導致整體的厚度、重量及製造成本增加。另一方面，因視差屏障元件106與液晶面板102需精確對位才能獲得控制視角的效果，如此會提高組裝難度並降低成品良率。

本發明提供一種具有兩種不同出光視角的顯示裝置，此種顯示裝置可於同一時間點提供兩種不同畫面給使用者觀賞。本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明 之一實施例提供一種顯示裝置，包含一導光板、一第一光源裝置、一第二光源裝置、一顯示面板、複數個第一微結構及一影像光源同步驅動單元。導光板具有相對的一第一入光面及一第二入光面、及相對的一底面及一出光面。第一光源裝置設置於鄰近第一入光面位置處，且第二光源裝置設置於鄰近第二入光面位置處。顯示面板適於交替顯示供一左側的一觀察者觀看的一左側影像及供一右側的一觀察者觀看的一右側影像，且複數個第一微結構排列於底面上。每一第一微結構至少包含一第一平面及一第二平面，第一平面與底面形成一第一角度且第一平面適於使第二光源裝置發出的光束往右側偏折，其中第一角度的範圍為大於或等於15度且小於或等於35度。第二平面與底面形成一第二角度且第二平面適於使第一光源裝置發出的光束往左側偏折，其中第二角度的範圍為大於或等於15度且小於或等於35度。影像光源同步驅動單元適於在開啟第一光源裝置並關閉第二光源裝置時顯示左側影像，並適於在開啟第二光源裝置並關閉第一光源裝置時顯示右側影像。

於一實施例中，每一第一微結構的長軸方向大致平行第一入光面及第二入光面。

於一實施例中，左側的觀察者的一出光視角範圍為大於或等於15度且小於或等於65度，且右側的觀察者的一出光視角範圍為大於或等於15度且小於或等於65度。

於一實施例中，顯示裝置更包含複數個第二微結構排列於出光面上，其中每一第二微結構的長軸方向與每一第一微結構的長軸方向大致垂直。

於一實施例中，第一微結構為一V型溝槽且第二微結構為一V型溝槽或一柱狀透鏡。

於一實施例中，當左側的觀察者與右側的觀察者之間的距離為D，左側的觀察者與右側的觀察者各自到顯示面板的距離為S，導光板的折射率為n，第二光源裝置發出的光束入射至第一平面前的行進方向與一垂直方向的夾角為θ 3，第一角度為α，其中第一角度為α滿足如下關係式：α=[θ 3-sin^-1 (D/2ns)]/2。

於一實施例中，當該左側的觀察者與右側的觀察者之間的距離為D，左側的觀察者與右側的觀察者各自到顯示面板的距離為S，導光板的折射率為n，第一光源裝置發出的光束入射至第二平面前的行進方向與一垂直方向的夾角為θ 3，第二角度為β，其中第二角度β滿足如下關係式：β=[θ 3-sin^-1 (D/2ns)]/2。

於一實施例中，當導光板的三個相鄰的第一微結構分別為具有深度h_i-1 的第N_i-1 微結構、深度h_i 的第N_i 微結構、及深度h_i+1 的第N_i+1 微結構，第N_i-1 微結構及第N_i 微結構間的距離為 p_i-1 ，第N_i 微結構及第N_i+1 微結構之間距離為p_i+1 ，第一微結構符合如下關係式：0.001≦h_i /p_i ≦0.35，其中p_i =(p_i-1 +p_i+1 )/2。

於一實施例中，其中第N_i-1 微結構、第N_i 微結構、及第N_i+1 微結構三者的深度彼此不同。

於一實施例中，V型溝槽的尖端形成有一朝V型溝槽指向相反方向凹入的一凹陷部，且當V型溝槽的深度為h且凹陷部的寬度為W，第一微結構符合如下關係式：0≦(W/h)≦7.5。

綜上所述，本發明之實施例的顯示裝置至少具有下列其中一個優點：藉由上述實施例之設計，可省略習知設計中的視差屏障元件亦可獲得不同出光視角的效果，讓左右兩側的觀察者看到各自的影像，因此可有效減少整體厚度、重量及製造成本。另一方面，於習知設計中視差屏障元件與液晶面板需精確對位才能獲得控制視角的效果，但上述實施例因可省略視差屏障元件，故不需進行精確的定位程序因此可降低組裝難度並提高成品良率。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖 式，作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

如圖3所示，依本發明一實施例的一種顯示裝置10包含一背光模組12、一顯示面板14及一影像光源同步驅動單元16。圖4為背光模組12之一例的俯視示意圖，且圖5為背光模組12之一例的側視示意圖。請同時參考圖4及圖5，背光模組12包含一導光板22、一第一光源裝置24a及一第二光源裝置24b。導光板22具有相對的一第一入光面22a及一第二入光面22b、及相對的一底面22c及一出光面22d。第一光源裝置24a設置於鄰近第一入光面22a位置處，且第二光源裝置24b設置於鄰近第二入光面22b位置處，其中，第一光源裝置24a與第二光源裝置24b可分別為一發光二極體燈條或一冷陰極螢光燈管，然而，第一光源裝置24a與第二光源裝置24b並不以上述實施方式為限。在本實施例中，第一光源裝置24a與第二光源裝置24b例如為發光二極體燈條，其中，第一光源裝置24a與第二光源裝置24b分別設置 有複數個發光二極體。一反射片28設置於鄰近底面22c位置處，且一光學膜片組26設置於鄰近出光面22d位置處，光學膜片組26例如可包含增亮片及擴散片的至少其一。複數個第一微結構32排列於於底面22c上，且每一第一微結構32的長軸方向大致平行第一入光面22a及第二入光面22b。複數個第二微結構34排列於出光面22d上，且每一第二微結構34的長軸方向大致垂直第一入光面22a及第二入光面22b。如圖6所示，於本實施例中，第一微結構32例如可為一V型溝槽，V型溝槽的長軸方向大致平行第一入光面22a及第二入光面22b，且V型溝槽至少包含一第一平面32a及一第二平面32b，第一平面32a與導光板22的底面22c形成一α角，且第二平面32b與導光板22的底面22c形成一β角。當第一光源裝置24a開啟且第二光源裝置24b關閉時，第二平面32b可使第一光源裝置24a發出的光束往左側偏折，且當第一光源裝置24a關閉且第二光源裝置24b開啟時，第一平面32a可使第二光源裝置24b發出的光束往右側偏折。於一實施例中，α角與β角的角度範圍分別為15⁰ ≦α≦35⁰ 及15⁰ ≦β≦35⁰ 。

如圖7所示，於另一實施例中，第一微結構42例如可為包含一第一平面42a及一第二平面42b構成的一V型溝槽，且V型溝槽的尖端形成有一朝V型溝槽指向的相反方向凹入的一凹陷部42c，具體而言，第一微結構42具有概略呈 W字之截面外形。再者，於一實施例中，顯示面板14例如可為一液晶面板。

如圖8所示，於一第一時間點時，影像光源同步驅動單元16可使影像源18提供影像A且同時開啟第一光源裝置24a並關閉第二光源裝置24b，此時光線經第一微結構偏折後，左側的觀察者可看到影像A，接著於下一時間點時，影像光源同步驅動單元16可使影像源18提供影像B且同時關閉第一光源裝置24a並開啟第二光源裝置24b，此時光線經第一微結構偏折後右側的觀察者可看到影像B，如此顯示面板14不間斷地輪流顯示影像A及影像B，因為人的眼睛具有視覺暫留，所以左側的觀察者可看到連續畫面的影像A，且右側的觀察者可看到連續畫面的影像B。藉由上述實施例之設計，可省略習知設計中的視差屏障元件(parallax barrier)亦可獲得不同出光視角的效果，讓左右兩側的觀察者看到各自的影像，因此可有效減少整體厚度、重量及製造成本。另一方面，於習知設計中視差屏障元件106與液晶面板102需精確對位才能獲得控制視角的效果，但上述實施例因可省略視差屏障元件，故不需進行精確的定位程序因此可降低組裝難度並提高成品良率。

另外，形成於出光面22d上的第二微結構34的長軸方向與第一微結構32的長軸方向垂直，因此可提供另一向度的視角收斂效果，且第二微結構34的外形並不限定，例如 可如圖9所示為一柱狀透鏡(lenticular lens)或如圖10所示為一V型溝槽。

如圖11所示，假設在導光板22上任三個相鄰之第一微結構32之編號分別為N_i-1 、N_i 及N_i+1 且分別具有深度h_i-1 、h_i 及h_i+1 ，微結構N_i-1 與微結構N_i 之間的距離為p_i-1 ，且微結構N_i 與微結構N_i+1 之間距離為p_i+1 。當定義p_i =(p_i-1 +p_i+1 )/2時，於一實施例中，第一微結構32可滿足此一關係式：0.001≦h_i /p_i ≦0.35，藉此可使背光模組12的出光均勻性進一步改善。

如圖12所示，假設導光板22上任三個相鄰之第一微結構42之編號分別為N_i-1 、N_i 及N_i+1 且分別具有深度h_i-1 、h_i 及h_i+1 ，各凹陷部42c的兩尖角間之寬度分別為W_i-1 、W_i 、W_i+1 ，微結構N_i-1 與微結構N_i 之間的距離為p_i-1 ，微結構N_i 與微結構N_i+1 之間的距離為p_i+1 。當定義p_i =(p_i-1 +p_i+1 )/2時，於一實施例中，第一微結構42可滿足此一關係式：0.001≦h_i /p_i ≦0.35，且0<W_i /h_i <7.5，藉此可改善背光模組12出光均勻性。再者，於上述各個實施例中，相鄰的微結構各自的深度及間距可相同或不同均可。

圖13及圖14為說明微結構的平面傾角與出光視角的關係的示意圖。如圖13所示，當左側的觀察者與右側的觀察者之間的距離為D，兩位觀察者各自到顯示面板14的距離為S，且顯示面板14之右側及左側的出光方向與垂直方向的 夾角分為為θ 1、θ 2，上述參數符合以下關係式：sin(θ 1)=D/2S...........(1)

第一微結構32的第一平面32a與導光板22的底面22c形成α角，假設導光板22的折射率為n ，第二光源裝置24b發出的光束入射至第一微結構32的第一平面32a前的行進方向與垂直方向的夾角為θ 3，光束被第一平面32a全反射後的行進方向與垂直方向為夾角為θ 4，光束離開導光板22的出光方向與垂直方向的夾角為θ 1，則由圖14可推導出以下關係：θ 3-2 α=θ 4...................(2)

n sin(θ 4)=sin(θ 1).........(3)根據公式(1)、(2)、(3)可求得：α=[θ 3-sin^-1 (D/2ns)]/2。

同樣地，第一微結構的一第二平面32b與導光板22的底面22c形成β角，假設第一光源裝置24a發出的光束入射至第一微結構的第二平面32b前的行進方向與垂直方向的夾角為θ 3，則β=[θ 3-sin^-1 (D/2ns)]/2。

以一4.8吋顯示裝置為例，當左側及右側兩位觀察者之間的距離為150cm，兩者各自到顯示面板中心的距離為 125cm，兩出光視角以出光面之法線方向為對稱，即θ 1=θ 2，可推算出顯示裝置所需的發光角度相對法線方向為±37度。根據光線在導光板內部傳導的角度，可再推算出α=β=20°，圖15顯示本發明一實施例的顯示裝置之出光視角的模擬結果，顯示當α=β=20°時，背光模組的兩側的出光角度為±37度，其中實線代表第一光源裝置24a的出光角度且虛線代表第二光源裝置24b的出光角度。另外，於一實施例中，右側觀察者的視角範圍可落在15°≦θ 1≦65°，左側觀察者的視角範圍可落在15°≦θ 2≦65°，且θ 1和θ 2可依實際需求設計為相等或不相等均可。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10‧‧‧顯示裝置

12‧‧‧背光模組

14‧‧‧顯示面板

16‧‧‧影像光源同步驅動單元

18‧‧‧影像源

22‧‧‧導光板

22a‧‧‧第一入光面

22b‧‧‧第二入光面

22c‧‧‧底面

22d‧‧‧出光面

24a‧‧‧第一光源裝置

24b‧‧‧第二光源裝置

26‧‧‧光學膜片組

28‧‧‧反射片

32、42‧‧‧第一微結構

32a‧‧‧第一平面

32b‧‧‧第二平面

34‧‧‧第二微結構

42a‧‧‧第一平面

42b‧‧‧第二平面

42c‧‧‧凹陷部

102‧‧‧液晶面板

104‧‧‧背光

106‧‧‧視差屏障元件

106a‧‧‧出光區

108‧‧‧同步裝置

D‧‧‧兩觀察者距離

S‧‧‧觀察者至顯示器距離

R1-R8、L1-L8‧‧‧畫面

α、β、θ 1、θ 2、θ 3、θ 4‧‧‧角度

圖1為一示意圖，顯示一具有兩種不同出光視角的習知 顯示裝置。

圖2為一示意圖，顯示另一具有兩種不同出光視角的習知顯示裝置。

圖3為一示意圖，顯示依本發明一實施例的一種顯示裝置。

圖4為本發明一實施例的背光模組之俯視示意圖

圖5為圖4的背光模組之側視示意圖。

圖6為本發明一實施例的第一微結構的示意圖。

圖7為本發明另一實施例的第一微結構的示意圖。

圖8為說明本發明一實施例的顯示裝置的作動方式的示意圖。

圖9為本發明一實施例的第二微結構的示意圖。

圖10為本發明另一實施例的第二微結構的示意圖。

圖11為本發明一實施例的第一微結構的尺寸之一例的示意圖。

圖12為本發明另一實施例的第一微結構的尺寸的示意圖。

圖13及圖14為本發明一實施例的第一微結構的平面傾角與出光視角的關係的示意圖。

圖15為本發明一實施例的顯示裝置之出光視角的模擬結果圖。

10‧‧‧顯示裝置

12‧‧‧背光模組

14‧‧‧顯示面板

16‧‧‧影像光源同步驅動單元

18‧‧‧影像源

Claims (11)

1. 一種顯示裝置，包含：一導光板，具有相對的一第一入光面及一第二入光面，及相對的一底面及一出光面；一第一光源裝置，設置於鄰近該第一入光面位置處；一第二光源裝置，設置於鄰近該第二入光面位置處；一顯示面板，適於交替顯示供一左側的一觀察者觀看的一左側影像及供一右側的一觀察者觀看的一右側影像；複數個第一微結構，排列於該底面上，其中每一該第一微結構的長軸方向平行該第一入光面及該第二入光面，每一該第一微結構係為一V型溝槽，該V型溝槽的尖端形成有一朝該V型溝槽指向相反方向凹入的一凹陷部，該V型溝槽的深度為h，該凹陷部的寬度為W且符合如下關係式：0≦(W/h)≦7.5，且該V型溝槽至少包含：一第一平面，與該底面形成一第一角度且該第一平面適於使該第二光源裝置發出的光束往該右側偏折，其中該第一角度的範圍為大於或等於15度且小於或等於35度；以及一第二平面，與該底面形成一第二角度且該第二平面適於將該第一光源裝置發出的光束往該左側偏折，其中該第二角度的範圍為大於或等於15度且小於或等於35度；以及 一影像光源同步驅動單元，適於在開啟該第一光源裝置並關閉該第二光源裝置時顯示該左側影像，且適於在開啟該第二光源裝置並關閉該第一光源裝置時顯示該右側影像。
2. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該左側的該觀察者的一出光視角範圍為大於或等於15度且小於或等於65度，且該右側的該觀察者的一出光視角範圍為大於或等於15度且小於或等於65度。
3. 如請求項1所述之顯示裝置，更包含：複數個第二微結構，排列於該出光面上，其中每一該第二微結構的長軸方向與每一該第一微結構的長軸方向彼此垂直。
4. 如請求項3所述之顯示裝置，其中每一該第二微結構為一V型溝槽或一柱狀透鏡。
5. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該左側的該觀察者與該右側的該觀察者之間的距離為D，該左側的該觀察者與該右側的該觀察者各自到該顯示面板的距離為S，該導光板的折射率為n，該第二光源裝置發出的該光束入射至該第一平面前的行進方向與一垂直方向的夾角為θ 3，該第一角度為α，其中該第一角度α滿足如下關係式：α=[θ 3-sin^-1 (D/2ns)]/2。
6. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該左側的該觀察者與該右側的該觀察者之間的距離為D，該左側的該觀察者與 該右側的該觀察者各自到該顯示面板的距離為S，該導光板的折射率為n，該第一光源裝置發出的該光束入射至該第二平面前的行進方向與一垂直方向的夾角為θ 3，該第二角度為β，其中該第二角度β滿足如下關係式：β=[θ 3-sin^-1 (D/2ns)]/2。
7. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該導光板的三個相鄰的該第一微結構分別為具有深度h_i-1 的第N_i-1 微結構、深度h_i 的第N_i 微結構、及深度h_i+1 的第N_i+1 微結構，第N_i-1 微結構及第N_i 微結構間的距離為p_i-1 ，第N_i 微結構及第N_i+1 微結構之間距離為p_i+1 ，且該第一微結構符合如下關係式：0.001≦h_i /p_i ≦0.35，其中p_i =(p_i-1 +p_i+1 )/2。
8. 如請求項7所述之顯示裝置，其中該第N_i-1 微結構、該第N_i 微結構、及該第N_i+1 微結構三者的深度彼此不同。
9. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該導光板的三個相鄰的該第一微結構分別為具有深度h_i-1 的第N_i-1 微結構、深度h_i 的第N_i 微結構、及深度h_i+1 的第N_i+1 微結構，第N_i-1 微結構及第N_i 微結構間的距離為p_i-1 ，第N_i 微結構及第N_i+1 微結構之間距離為p_i+1 ，且第一微結構符合如下關係式：0.001≦h_i /p_i ≦0.35，其中p_i =(p_i-1 +p_i+1 )/2。
10. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該顯示面板為一液晶面板。
11. 如請求項1所述之顯示裝置，其中該第一光源裝置與該第二光源裝置分別為一發光二極體燈條或一冷陰極螢光燈管。