TWI622835B - 背光模組及顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種背光模組包含兩導光板、兩發光模組以及控制器。導光板各具有入光面以及出光面。導光板相並排而使出光面共平面。每一發光模組配置以提供第一種類光線以及第二種類光線至對應之導光板的入光面。第一種類光線具有第一三重態。第二種類光線具有第二三重態。第二三重態不同於第一三重態。控制器配置以非同時地驅動任一發光模組時序地提供第一種類光線與該第二種類光線。

Description

背光模組及顯示裝置

本發明是有關於一種背光模組以及顯示裝置。

利用人類的兩眼視差，習知的立體顯示裝置以分別提供觀賞者之兩眼不同的影像來達成三維顯示。而依照達成不同影像的方式差異，立體顯示裝置包含偏振式、紅藍式或波長多工式。

其中，波長多工式立體顯示裝置，顧名思義，是以提供觀賞者具不同波長範圍的影像來達成三維顯示。而因彩色影像多由加法三原色（R（紅色）、G（綠色）、B（藍色））來混合出色域空間內的各種顏色，因此習知的波長多工式立體顯示裝置以兩組三原色R1、G1、B1與R2、G2、B2來區分左右眼影像。

目前，已發展出一種採用直下式(direct back-lit)背光技術的波長多工式立體顯示裝置，其係以均勻分佈的二組光源來提供兩組三原色。然而，由於採用了直下式背光技術，這種習知立體顯示裝置不僅會具有較大的殼體深度，且所使用之光源的數量亦過多。因此如何縮小立體顯示裝置尺寸以及減少所使用之光源的數量，是業界共同努力的目標。

有鑑於此，本發明之一目的在於提出一種可縮小整體尺寸以及減少所使用之光源數量的背光模組以及應用其之顯示裝置。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種背光模組包含兩導光板、兩發光模組以及控制器。導光板各具有入光面以及出光面。導光板相並排而使出光面共平面。每一發光模組配置以提供第一種類光線以及第二種類光線至對應之導光板的入光面。第一種類光線具有第一三重態。第二種類光線具有第二三重態。第二三重態不同於第一三重態。控制器配置以非同時地驅動任一發光模組時序地提供第一種類光線與該第二種類光線。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之每一發光模組包含第一光發射器、第二光發射器、第一濾光器、第二濾光器以及光導引組件。第一濾光器具有第一光反射頻譜。第二濾光器具有第二光反射頻譜。光導引組件配置以將第一光發射器與第二光發射器所發射之光分別導引至第一濾光器與第二濾光器，進而分別獲得第一種類光線與第二種類光線。光導引組件還配置以將第一種類光線與第二種類光線導引至對應之導光板的入光面。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之光導引組件包含第一全反射稜鏡以及第二全反射稜鏡。第一全反射稜 鏡具有依序鄰接之第一表面、第二表面以及第三表面。第二全反射稜鏡具有依序鄰接之第四表面、第五表面以及第六表面。第一表面與第四表面相背對。第二表面與第五表面相背對。第三表面與第六表面相面對。第一光發射器與第二光發射器朝向第一表面發光。第一濾光器與第二濾光器分別設置於第四表面與第二表面。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之光導引組件還包含準直透鏡。準直透鏡配置以將第一光發射器與第二光發射器所發射之光分別轉換成第一準直光線以及第二準直光線，並使第一準直光線與第二準直光線各別相對於第三表面之入射角相異。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之光導引組件還包含導光元件。導光元件光耦合於第五表面與對應之導光板的入光面之間。導光元件實質上正對對應之導光板的入光面，並在實質上平行於對應之入光面的一方向上正對第五表面。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之第一光發射器與第二光發射器實質上在第一方向上並排，且各包含複數個光源。第一光發射器與第二光發射器任一者中之光源實質上沿著第二方向排列。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之控制器配置以分別在一工作週期中之四個時間區間驅動兩發光模組提供第一種類光線與第二種類光線。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之工作週期依序具有六個時間區間。控制器係配置以在前述時間區間中之第一時間區間與第四時間區間驅動發光模組中之一者提供第一種類光線與第二種類光線，並配置以在前述時間區間中之第三時間區間與第六時間區間驅動發光模組中之另一者提供第一種類光線與第二種類光線。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種顯示裝置包含前述之背光模組以及液晶顯示面板。每一導光板還各具有出光面。液晶顯示面板具有受光面。兩導光板之兩出光面分別面對受光面之兩部分。

於本發明的一或多個實施方式中，上述之液晶顯示面板具有訊號同步(Vertical Sync)掃描方向。兩導光板實質上沿著訊號同步掃描方向排列。

綜上所述，本發明之背光模組係利用兩個發光模組分別朝向兩個導光板的側面發光，且背光模組的控制器可驅動每一發光模組中的兩光發射器在不同時間區間分別提供兩種類光線。進一步來說，本發明的背光模組可藉由控制器適當地配合液晶顯示面板的訊號同步掃描方向而驅動四組光發射器依時序進行啟閉，進而使得本發明之顯示裝置可在側照式背光架構下具體地實現同時採用時間多工與波長多工之顯示技術。並且，由於本發明之背光模組屬於側照式背光架構，因此本發明之顯示裝置相較於採用直下式背光技術之習知立體顯示裝置可有效地縮小整體尺寸以及減少所使用之光源的數量。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖，其為繪示本發明一實施方式之顯示裝置100的立體示意圖。如第1圖所示，顯示裝置100包含背光模組200以及液晶顯示面板300。背光模組200包含兩導光板210、兩發光模組220以及控制器230。以下陸續詳細介紹背光模組200的各個元件的結構、功能與各元件之間的連接關係。

請參照第2圖以及第3圖。第2圖為繪示本發明一實施方式之背光模組200的局部立體示意圖。第3圖為繪示第2圖中之部分元件的局部立體示意圖。如第1圖至第3圖所示，兩導光板210各具有入光面211以及出光面212。兩導光板210相並排而使兩出光面212共平面。液晶顯示面板300具有受光面310。兩導光板210之兩出光面212分別面對受光面310之兩部分。

每一發光模組220配置以提供第一種類光線A’以及第二種類光線B’ (標示於第3圖)至對應之導光板210的入光面211。第一種類光線A’具有第一三重態(triplet)。第二種類光線B’具有第二三重態。第二三重態不同於第一三重態。舉例來說，第一種類光線A’的第一三重態分別對應一組三原色R1、G1、B1，而第二種類光線B’的第二三重態分別對應另一組三原色R2、G2、B2。

具體來說，每一發光模組220包含第一光發射器221、第二光發射器222、第一濾光器223、第二濾光器224以及光導引組件225。請參照第4圖，其為繪示本發明一實施方式之第一濾光器223與第二濾光器224的反射率-波長線圖。由第4圖所示之反射率-波長曲線C1, C2可知，第一濾光器223具有第一光反射頻譜，而第二濾光器224具有第二光反射頻譜，且第一光反射頻譜偏離第二光反射頻譜。光導引組件225配置以將第一光發射器221與第二光發射器222所發射之光分別導引至第一濾光器223與第二濾光器224，進而分別獲得前述第一種類光線A’與第二種類光線B’，其中第一種類光線A’的第一三重態實質上與第一光反射頻譜匹配，而第二種類光線B’的第二三重態實質上與第一光反射頻譜匹配。光導引組件225還配置以將第一種類光線A’與第二種類光線B’導引至對應之導光板210的入光面211。

進一步來說，為了達到前述將第一光發射器221與第二光發射器222所發射之光分別導引至第一濾光器223與第二濾光器224以及將所產生的第一種類光線A’與第二種類光線B’導引至對應之導光板210的入光面211的目的，於本實施方式中，光導引組件225包含第一全反射稜鏡225a以及第二全反射稜鏡225b。如第3圖所示，第一全反射稜鏡225a具有依序鄰接之第一表面225a1、第二表面225a2以及第三表面225a3。第二全反射稜鏡225b具有依序鄰接之第四表面225b1、第五表面225b2以及第六表面225b3。第一表面225a1與第四表面225b1相背對。第二表面22582與第五表面225b2相背對。第三表面225a3與第六表面225b3相面對。第一光發射器221與第二光發射器222朝向第一表面225a1發光。第一濾光器223與第二濾光器224分別設置於第四表面225b1與第二表面225a2。

如第2圖所示，第一光發射器221與第二光發射器222實質上在第一方向D1上並排，且各包含複數個光源(圖未示)。這些光源例如為發光二極體。第一光發射器221與第二光 發射器222任一者中之光源實質上沿著第二方向D2排列。於本實施方式中，第一方向D1與第二方向D2實質上相互垂直，但本發明並不以此為限。光導引組件225還包含複數個聚焦透鏡225c以及準直透鏡225d。每一聚焦透鏡225c配置以將對應之光源所發射之光進行聚焦，以縮小光源所發射之光的光束角(beam angle)。準直透鏡225d光耦合於任一聚焦透鏡225c與第一全反射稜鏡225a之間，並配置以將第一光發射器221與第二光發射器222所發射之光分別轉換成第一準直光線A以及第二準直光線B，並使第一準直光線A與第二準直光線B各別相對於第三表面225a3之入射角相異。

舉例來說，於一些實施方式中，第一表面225a1與第二表面225a2之間的夾角為90度，而第一表面225a1與第三表面225a3之間的夾角以及第二表面225a2與第三表面225a3之間的夾角皆為45度。於一些實施方式中，第四表面225b1與第五表面225b2之間的夾角為90度，而第四表面225b1與第六表面225b3之間的夾角以及第五表面225b2與第六表面225b3之間的夾角皆為45度。於一些實施方式中，第三表面225a3與第六表面225b3相互平行。如第3圖所示，由於準直透鏡225d係配置以使第一準直光線A相對於第三表面225a3之入射角較小，因此在第一全反射稜鏡225a與第二全反射稜鏡225b依照前述結構配置的情況之下，第一準直光線A會依序穿過第三表面225a3、第六表面225b3與第四表面225b1而抵達第一濾光器223，而被第一濾光器223反射之第一準直光線A將被轉換為第一種類光線A’，並依序穿過第四表面 225b1以及被第六表面225b3反射，最後由第五表面225b2離開第二全反射稜鏡225b。相對地，由於準直透鏡225d係配置以使第二準直光線B相對於第三表面225a3之入射角較大，因此在第一全反射稜鏡225a與第二全反射稜鏡225b依照前述結構配置的情況之下，第二準直光線B會依序被第三表面225a3反射以及穿過第二表面225a2而抵達第二濾光器224，而被第二濾光器224反射之第二準直光線B將被轉換為第二種類光線B’，並依序穿過第二表面225a2、第三表面225a3與第六表面225b3，最後由第五表面225b2離開第二全反射稜鏡225b。

如第2圖所示，藉由使第一全反射稜鏡225a與第二全反射稜鏡225b依照前述結構進行配置，第一濾光器223與第二濾光器224即不須平行且並排設置。舉例來說，第二濾光器224並不須在第一方向D1上與第一濾光器223平行且並排設置，因此第一光發射器221與第二光發射器222在第一方向D1上的距離即可縮小，進而有效縮小發光模組220的尺寸。

如第2圖所示，光導引組件225還包含發散透鏡225e以及導光元件225f。發散透鏡225e光耦合於第二全反射稜鏡225b的第五表面225b2與導光元件225f之間，並配置以將第一種類光線A’與第二種類光線B’發散。導光元件225f光耦合於第五表面225b2(經由發散透鏡225e)與對應之導光板210的入光面211之間。導光元件225f實質上正對對應之導光板210的入光面211，並在實質上平行於對應之入光面211的一方向上正對第五表面225b2。藉由使用導光元件225f，即可減少背光模組200在垂直於導光板210之入光面211的方向上的尺寸，因此有利於顯示裝置100的窄邊框設計。

如第1圖所示，背光模組200的控制器230配置以非同時地驅動任一發光模組220時序地提供第一種類光線A’與該第二種類光線B’。舉例來說，控制器230配置以分別在一工作週期中之四個時間區間驅動兩發光模組220提供第一種類光線A’與第二種類光線B’。

具體來說，請參照第5A圖至第5F圖，其為依序繪示背光模組200與液晶顯示面板300分別在一工作週期中的六個時間區間的運作狀態。液晶顯示面板300具有訊號同步(Vertical Sync)掃描方向，如第5A圖至第5F圖中之空心箭頭所指示之方向。兩導光板210實質上沿著訊號同步掃描方向排列。如第5A圖所示，在第一時間區間期間，訊號同步掃描於液晶顯示面板300的上半部(對應於上方導光板210)，而控制器230係配置以驅動下方導光板210所對應之發光模組220提供第一種類光線A’，致使下方導光板210將第一種類光線A’的面光源提供至液晶顯示面板300的下半部。如第5B圖所示，在第二時間區間期間，訊號同步掃描於液晶顯示面板300的中央(對應於兩導光板210之間的過渡區域)，而控制器230未驅動任一發光模組220。如第5C圖所示，在第三時間區間期間，訊號同步掃描於液晶顯示面板300的下半部(對應於下方導光板210)，而控制器230係配置以驅動上方導光板210所對應之發光模組220提供第一種類光線A’，致使上方導光板210將第一種類光線A’的面光源提供至液晶顯示面板300的上半部。如第5D圖所示，在第四時間區間期間，訊號同步掃描於液晶顯示面板300的上半部(對應於上方導光板210)，而控制器230係配置以驅動下方導光板210所對應之發光模組220提供第二種類光線B’，致使下方導光板210將第二種類光線B’的面光源提供至液晶顯示面板300的下半部。如第5E圖所示，在第五時間區間期間，訊號同步掃描於液晶顯示面板300的中央(對應於兩導光板210之間的過渡區域)，而控制器230未驅動任一發光模組220。如第5F圖所示，在第六時間區間期間，訊號同步掃描於液晶顯示面板300的下半部(對應於下方導光板210)，而控制器230係配置以驅動上方導光板210所對應之發光模組220提供第二種類光線B’，致使上方導光板210將第二種類光線B’的面光源提供至液晶顯示面板300的上半部。

由以上對於本發明之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，本發明之背光模組係利用兩個發光模組分別朝向兩個導光板的側面發光，且背光模組的控制器可驅動每一發光模組中的兩光發射器在不同時間區間分別提供兩種類光線。進一步來說，本發明的背光模組可藉由控制器適當地配合液晶顯示面板的訊號同步掃描方向而驅動四組光發射器依時序進行啟閉，進而使得本發明之顯示裝置可在側照式背光架構下具體地實現同時採用時間多工與波長多工之顯示技術。並且，由於本發明之背光模組屬於側照式背光架構，因此本發明之顯示裝置相較於採用直下式背光技術之習知立體顯示裝置可有效地縮小整體尺寸以及減少所使用之光源的數量。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧顯示裝置

200‧‧‧背光模組

210‧‧‧導光板

211‧‧‧入光面

212‧‧‧出光面

220‧‧‧發光模組

221‧‧‧第一光發射器

222‧‧‧第二光發射器

223‧‧‧第一濾光器

224‧‧‧第二濾光器

225‧‧‧光導引組件

225a‧‧‧第一全反射稜鏡

225a1‧‧‧第一表面

225a2‧‧‧第二表面

225a3‧‧‧第三表面

225b‧‧‧第二全反射稜鏡

225b1‧‧‧第四表面

225b2‧‧‧第五表面

225b3‧‧‧第六表面

225c‧‧‧聚焦透鏡

225d‧‧‧準直透鏡

225e‧‧‧發散透鏡

225f‧‧‧導光元件

230‧‧‧控制器

300‧‧‧液晶顯示面板

310‧‧‧受光面

A‧‧‧第一準直光線

B‧‧‧第二準直光線

A’‧‧‧第一種類光線

B’‧‧‧第二種類光線

C1、C2‧‧‧反射率-波長曲線

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為繪示本發明一實施方式之顯示裝置的立體示意圖。 第2圖為繪示本發明一實施方式之背光模組的局部立體示意圖。 第3圖為繪示第2圖中之部分元件的局部立體示意圖。 第4圖為繪示本發明一實施方式之第一濾光器與第二濾光器的反射率-波長線圖。 第5A圖至第5F圖為依序繪示背光模組與液晶顯示面板分別在一工作週期中的六個時間區間的運作狀態。

Claims (8)

1. 一種背光模組，包含：兩導光板，各具有一入光面以及一出光面，其中該些導光板相並排而使該兩出光面共平面；兩發光模組，每一該些發光模組配置以提供一第一種類光線以及一第二種類光線至對應之一該導光板的該入光面，其中該第一種類光線具有一第一三重態，該第二種類光線具有一第二三重態，且該第二三重態不同於該第一三重態，每一該些發光模組包含：一第一光發射器；一第二光發射器；一第一濾光器，具有一第一光反射頻譜；一第二濾光器，具有一第二光反射頻譜；以及一光導引組件，配置以將該第一光發射器與該第二光發射器所發射之光分別導引至該第一濾光器與該第二濾光器，進而分別獲得該第一種類光線與該第二種類光線，該光導引組件還配置以將該第一種類光線與該第二種類光線導引至對應之該導光板的該入光面；以及一控制器，配置以非同時地驅動任一該些發光模組時序地提供該第一種類光線與該第二種類光線，其中該光導引組件包含：一第一全反射稜鏡，具有依序鄰接之一第一表面、一第二表面以及一第三表面；以及一第二全反射稜鏡，具有依序鄰接之一第四表 面、一第五表面以及一第六表面，其中該第一表面與該第四表面相背對，該第二表面與該第五表面相背對，且該第三表面與該第六表面相面對，其中該第一光發射器與該第二光發射器朝向該第一表面發光，且該第一濾光器與該第二濾光器分別設置於該第四表面與該第二表面。
2. 如請求項第1項所述之背光模組，其中該光導引組件還包含：一準直透鏡，配置以將該第一光發射器與該第二光發射器所發射之光分別轉換成一第一準直光線以及一第二準直光線，並使該第一準直光線與該第二準直光線各別相對於該第三表面之入射角相異。
3. 如請求項第1項所述之背光模組，其中該光導引組件還包含：一導光元件，光耦合於該第五表面與對應之該導光板的該入光面之間，其中該導光元件實質上正對對應之該導光板的該入光面，並在實質上平行於對應之該入光面的一方向上正對該第五表面。
4. 如請求項第1項所述之背光模組，其中該第一光發射器與該第二光發射器實質上在一第一方向上並排，且各包含複數個光源，並且該第一光發射器與該第二光發射器任一者中之該些光源實質上沿著一第二方向排列。
5. 如請求項第1項所述之背光模組，其中該控制器配置以分別在一工作週期中之四個時間區間驅動該兩發光模組提供該第一種類光線與該第二種類光線。
6. 如請求項第5項所述之背光模組，其中該工作週期依序具有六個該時間區間，該控制器係配置以在該些時間區間中之一第一時間區間與一第四時間區間驅動該些發光模組中之一者提供該第一種類光線與該第二種類光線，並配置以在該些時間區間中之一第三時間區間與一第六時間區間驅動該些發光模組中之另一者提供該第一種類光線與該第二種類光線。
7. 一種顯示裝置，包含：一如請求項第1至6項任一所述之背光模組；以及一液晶顯示面板，具有一受光面，其中該兩導光板之該兩出光面分別面對該受光面之兩部分。
8. 如請求項第7項所述之顯示裝置，其中該液晶顯示面板具有一訊號同步掃描方向，且該兩導光板實質上沿著該訊號同步掃瞄方向排列。