TWI657277B

TWI657277B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI657277B
Application number: TW107107474A
Authority: TW
Inventors: 周育正; 林子聖
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-04-21
Also published as: CN108646465B; TW201939080A; CN108646465A

Abstract

一種顯示裝置，包括顯示模組以及背光模組。背光模組疊設於顯示模組。背光模組包含導光板、複數個光源以及第一稜鏡片。導光板具有入光面、底面以及相對底面之出光面。第一方向垂直於出光面。光源設置於入光面。於第二方向上光源與導光板具有最短間距。光源沿著第三方向排列。第一稜鏡片設置於出光面。第一稜鏡片具有複數個第一凸起結構。第一凸起結構的折射率大於或等於1.6。光源所提供之一光線經過導光板。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種具有背光模組的顯示裝置。

隨著科技的進步，電子產品在人類的生活中扮演的角色越來越重要，手機、電腦、電視、智慧型手錶......等產品的功能也越來越多。然而，在使用電子產品的各種功能時都需要消耗能源，因此，要如何減少電子產品之能源損耗變成目前各界亟欲解決的問題。

在具備顯示裝置的電子產品中，為了要顯示出具有足夠亮度的畫面，顯示裝置的背光模組往往需要消耗許多能源。在一些便攜式電子產品(如手機、平板電腦等)中，顯示裝置的耗電量若是太高，則電子產品容易出現續航力不足的問題。因此，要如何減少顯示裝置之耗電量便成為了目前急需解決的問題。

本發明提供一種顯示裝置，能節省背光模組所需要消耗的能源。

本發明的至少一實施例中，顯示裝置包括顯示模組以及背光模組。背光模組沿著第一方向疊設於顯示模組。背光模組包含導光板、複數個光源以及第一稜鏡片。導光板具有入光面、底面以及相對底面之出光面。第一方向垂直於出光面。複數個光源設置於入光面。於第二方向上光源與導光板具有最短間距。光源沿著第三方向排列。第一方向、第二方向以及第三方向互相正交。第一稜鏡片設置於出光面。第一稜鏡片具有複數個第一凸起結構。第一凸起結構的折射率大於或等於1.6。光源所提供之光線經過導光板。以第二方向為90度且以第一方向為0度，在光線於第一方向與第二方向構成的平面上之光分布中，以13度~70度離開出光面的部分光線佔據離開出光面之光線的總能量的35%以上。

顯示裝置包括顯示模組以及背光模組。背光模組於第一方向疊設於顯示模組。背光模組包含導光板、複數個光源以及第一稜鏡片。導光板具有入光面、底面以及相對底面之出光面。第一方向垂直於出光面。複數個光源設置於入光面。於第二方向上光源與導光板具有最短間距。光源沿著第三方向排列。第一方向、第二方向以及第三方向互相正交。第一稜鏡片設置於出光面。第一稜鏡片具有複數個第一凸起結構。第一凸起結構的折射率大於或等於1.6。光源所提供之光線經過導光板。以第二方向為90度且以第一方向為0度，在光線於第一方向與第二方向構成的平面上之光分布中，離開出光面之光線之最大亮度位於80度~90度。

為讓本發明的上述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。

10、20‧‧‧顯示裝置

100‧‧‧顯示模組

200‧‧‧背光模組

210‧‧‧導光板

220‧‧‧複數個光源

230‧‧‧第一稜鏡片

240‧‧‧第二稜鏡片

250‧‧‧擴散片

A1、A2‧‧‧方向

B‧‧‧底面

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

E‧‧‧出光面

I‧‧‧入光面

P‧‧‧電路板

P1‧‧‧第一凸起結構

P2‧‧‧第二凸起結構

R‧‧‧反射片

X、Y‧‧‧平面

α、γ‧‧‧垂直角

β、δ‧‧‧水平角

圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的斜視示意圖。

圖2是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖。

圖3是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖。

圖4是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖。

圖5是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的斜視示意圖。

圖6是依照本發明的一實施例的一種擴散片的光分布圖。

圖7是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖。

圖8是依照本發明的一實施例的一種擴散片的光分布圖。

圖9是依照本發明的一實施例的一種擴散片的光分布圖。

圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的斜視示意圖。

請參考圖1，在本實施例中，顯示裝置10包括顯示模組100以及背光模組200，其中背光模組200於第一方向疊設於顯示模組100。背光模組200包含導光板210、複數個光源220以及第一稜鏡片230。

於本實施例中，導光板210具有入光面I、底面B以及相對底面B之出光面E。導光板210、第一稜鏡片230與顯示模組100沿著第一方向D1而相疊而設置，換言之，第一方向D1實質地垂直於出光面E。在一些實施例中，導光板210的底面B及/或出光面E上具有複數個微結構(未繪出)，微結構例如分布於底面B及/或出光面E上。在一些實施例中，導光板210的材質例如為聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲脂(Polymethyl mcthacrylate,PMMA)、其他高分子材料或上述材料的組合，但本發明不以此為限。

於本實施例中，光源220例如是設置於電路板P上，且光源220設置於導光板210的入光面I，亦即光源220位置對應於入光面I。於圖1中，光源220設置於導光板210之側表面(如入光面I)，使得光源220提供的光線係由導光板的側表面而進入導光板，形成側入式背光模組。於第二方向D2上光源220與導光板210具有最短間距，且多個光源220沿著第三方向D3排列。具體而言，第二方向D2實質垂直於入光面I，第三方向D3則實質平行於入光面I，且第一方向D1、第二方向D2以及第三方向D3互相實質正交。光源220例如可以發出白光、藍光或其他顏色的光線，在本實施例中，係以發出白光的光源220為例，但本發明不以此為限。

於本實施例中，第一稜鏡片230設置於出光面E，使得第一稜鏡片230位於顯示模組100與導光板210之間。第一稜鏡片230具有複數個第一凸起結構P1。第一凸起結構P1例如為三角柱形，且第一凸起結構P1沿著方向A1排列。第一凸起結構P1的折射率大於或等於1.6。第一凸起結構P1的材質例如為高交聯壓克力樹脂(Crosslinked acrylic resin)、其他高分子材料或上述材料的組合，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，背光模組200更包括第二稜鏡片240以及反射片R。第二稜鏡片240設置於第一稜鏡片230與導光板210之間，且第二稜鏡片240具有複數個第二凸起結構P2。第二凸起結構P2例如為三角柱形，且第二凸起結構P2沿著方向A2排列，方向A2例如垂直於方向A1。於圖1中，第一稜鏡片230之凸起結構P1係沿著方向A1排列，且方向A1實質平行於第二方向D2。同時，第二稜鏡片240之凸起結構P2則沿著方向A2排列，且方向A2實質平行於第三方向D3。於另一變形例中，第一稜鏡片230之凸起結構P1則可沿著方向A2排列，而第二稜鏡片240之凸起結構P2為沿著方向A1排列。於另一變形例中，方向A1與方向A2實質垂直，亦即第一稜鏡片之凸起結構P1的走向與第二稜鏡片之凸起結構P2的走向為實質正交，但方向A1與第二方向D2之間夾有角度。換言之，方向A1與第二方向D2之間並非為平行，相比於圖1來說，方向A1為以第二方向D2為基準，以順時針或逆時針方向旋轉一角度，助於減少光學條紋。第二凸起結構P2的折射率大於或等於1.6。第二凸起結構P2的材質例如為高交聯壓克力樹脂(Crosslinked acrylic resin)、其他高分子材料或上述材料的組合，但本發明不以此為限。於本實施例中，折射率大於或等於1.6的第一凸起結構P1及第二凸起結構P2可以更佳的與導光板210配合，使離開第一稜鏡片230及第二稜鏡片240的光線更加集中。具體而言，以折射率大於或等於1.6的稜鏡片來說，最佳的光線入射角度為13~70度。

於本實施例中，反射片R設置於導光板210之底面B。在一些實施例中，反射片R的反射率大於或等於95%，詳言之，以可見光波長範圍為380~780nm來看，其反射率大於或等於95%，用以增加光學利用率，進而提高亮度。在一些實施例中，反射片中還包括擴散粒子，可減少於反射片吸附於導光板的情況，但本發明不以此為限。

圖2是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖。圖2~圖4例如是圖1之實施例的導光板的光分布圖。

圖2是光源220所提供之光線在經過導光板210後，於不同角度下之光分布圖。舉例來說，圖2例如為圖1中之光源220發出的光線在進入導光板210後，以不同角度離開導光板210中心的光分布圖。

圖3是光源220所提供之光線在經過導光板210後，以不同垂直角α離開出光面E之光線的光分布圖，其中垂直角α可以為正值或負值。圖3之縱軸的單位為nits且橫軸單位為度。請參考圖1與圖3，以第二方向D2為90度且以第一方向D1為0度，在光線於第一方向D1與第二方向D2構成的平面X上之光分布中，垂直角α例如是離開出光面E之光線與第一方向D1在平面X上的夾角，且第一方向D1與第二方向D2之間的垂直角α為正值，第一方向D1與相反於第二方向D2之方向之間的垂直角α為負值。換言之，同時對照圖2，則圖3對應了圖2的線段L1，在圖2中，中心點對應了圖3的0度，圖2中越靠近線段L1上方的垂直角α越大，圖2中越靠近線段L1下方的垂直角α越小。在本實施例中，在平面X上之光分布中，以13度~70度離開出光面E的部分光線佔據離開出光面E之光線的總能量的35%以上，其中又以40%以上較佳。換句話說，光線較佳集中於以13度~70度的垂直角α離開出光面E，藉此，導光板210可以更佳的與稜鏡片(例如為第一稜鏡片230及第二稜鏡片240)配合以增加顯示裝置的光學亮度。前述之光線的能量分布例如可以由圖3的光分布圖之積分面積求得，即13度~70度的範圍內之積分面積佔據總積分面積的35%以上，且又以40%以上較佳。

在本實施例中，在平面X上之光分布中，離開出光面E之光線之最大亮度位於80度~90度。換句話說，在本實施例中，以垂直角α為80度~90度離開出光面E之光線的亮度最大。

圖4是光源220所提供之光線以不同水平角β抵達顯示模組100之光線的光分布圖，其中水平角β可以為正值或負值。水平角β例如是抵達顯示模組100之光線與第一方向D1在平面Y上的夾角，且第一方向D1與第三方向D3之間的水平角β為正值，第一方向D1與相反於第三方向D3之方向之間的水平角β為負值。換言之，同時對照圖2，則圖4對應了圖2的線段L2。在一些實施例中，光源220發出的光線會經過導光板210、第一稜鏡片230、第二稜鏡片240以及其他光學膜片(例如為擴散片、增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film，DBEF)或其他光學膜片)，接著才抵達顯示模組100。圖4之縱軸的單位為nits且橫軸單位為度。請參考圖1與圖4，以第三方向D3為90度且以第一方向D1為0度，離開出光面E之光線於第一方向D1與第三方向D3構成的平面Y上之光分布的半高寬約為49度~52度，其中半高寬為光在進入顯示模組100前的半輝度角，且包含了由水平角β為負值的區域以及水平角β為正值的區域，藉此，背光模組200所發出之光線能更加準直，在一些實施例中，顯示裝置的視角為-24.5~+24.5度，亦即以第一方向D1為基準而形成正值、負值角度的對稱視角分布，其半高寬為49度，但本發明不以此為限。於其他實施例中，顯示裝置的視角可為-10~+39度，亦即以第一方向D1為基準而形成正值、負值角度的非對稱視角分布。

圖5是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的斜視示意圖。在此必須說明的是，圖5的實施例沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖5之實施例與圖1之實施例的主要差異在於：圖5之顯示裝置20的背光模組200更包括擴散片250。擴散片250例如平行於導光板210的出光面E而設置。請參考圖5，擴散片250設置於導光板210與該第一稜鏡片230之間。

圖6是依照本發明的一實施例的一種擴散片的光分布圖。圖6是光源220所提供之光線在經過擴散片250後，於不同角度下之光分布圖。舉例來說，圖6例如為圖5中之光源220發出的光線在經過導光板210並進入擴散片250後，以不同角度離開擴散片250中心的光分布圖。圖7是依照本發明的一實施例的一種導光板的光分布圖，例如是圖5之實施例的導光板的光分布圖。具體而言，圖7是光源220所提供之光線在經過導光板210後，以不同垂直角α離開出光面E之光線的光分布圖，其中垂直角α可以為正值或負值。圖7之縱軸的單位為nits且橫軸單位為度。

請參考圖5與圖7，以第二方向D2為90度且以第一方向D1為0度，在光線於第一方向D1與第二方向D2構成的平面X上之光分布中，垂直角α例如是離開出光面E之光線與第一方向D1在平面X上的夾角。換言之，同時對照圖6，則圖7對應了圖6的線段L1。在本實施例中，在平面X上之光分布中，以13度~70度離開出光面E的部分光線佔據離開出光面E之光線的總能量的35%以上，其中又以40%以上較佳。換句話說，光線較佳集中於以13度~70度的垂直角α離開出光面E，藉此，導光板210可以更佳的與稜鏡片(例如為第一稜鏡片230及第二稜鏡片240)配合以增加顯示裝置的光學亮度。前述之光線的能量分布例如可以由圖6的光分布圖之積分面積求得，即13度~70度的範圍內之積分面積佔據總積分面積的35%以上，且又以40%以上較佳。

圖8是依照本發明的一實施例的一種擴散片的光分布圖。圖9是依照本發明的一實施例的一種擴散片的光分布圖。圖7~圖9例如是圖5之實施例的擴散片的光分布圖。

圖8是光源220所提供之光線在經過導光板210以及擴散片250後，以不同垂直角γ離開擴散片250之光線的光分布圖其中垂直角γ可以為正值或負值。圖8之縱軸的單位為nits且橫軸單位為度。請參考圖5與圖8，以第二方向D2為90度且以第一方向D1為0度，在光線於第一方向D1與第二方向D2構成的平面X上之光分布中，垂直角γ例如是離開擴散片250之光線與第一方向D1在平面X上的夾角，且第一方向D1與第二方向D2之間的垂直角γ為正值，第一方向D1與相反於第二方向D2之方向之間的垂直角γ為負值。換言之，同時對照圖6，則圖8對應了圖6的線段L1，在圖6中，中心點對應了圖8的0度，圖6中越靠近線段L1上方的垂直角γ越大，圖6中越靠近線段L1下方的垂直角γ越小。在本實施例中，在平面X上之光分布中，以13度~70度離開擴散片250的部分光線佔據離開出光面E之光線的總能量的70%以上。換句話說，光線較佳集中於以13度~70度的垂直角γ離開擴散片250。藉此，導光板210及擴散片250可以更佳的與稜鏡片(例如為第一稜鏡片230及第二稜鏡片240)配合以增加顯示裝置的光學亮度。前述之光線的能量分布例如可以由圖8的光分布圖之積分面積求得，即13度~70度的範圍內之積分面積佔據總積分面積的70%以上。

在本實施例中，在平面X上之光分布中，離開擴散片250之光線之最大亮度位於40度~60度。換句話說，在本實施例中，以垂直角γ為40度~60度離開出光面E之光線的亮度最大。

圖9是光源220所提供之光線以不同水平角δ抵達顯示模組100之光線的光分布圖。其中水平角δ可以為正值或負值。水平角δ例如是抵達顯示模組100之光線與第一方向D1在平面Y上的夾角，且第一方向D1與第三方向D3之間的水平角δ為正值，第一方向D1與相反於第三方向D3之方向之間的水平角δ為負值。換言之，同時對照圖6，則圖9對應了圖6的線段L2。在一些實施例中，光源220發出的光線會經過導光板210、第一稜鏡片230、第二稜鏡片240以及其他光學膜片(例如為擴散片、反射式偏光增光片或其他光學膜片)，接著才抵達顯示模組100。圖9之縱軸的單位為nits且橫軸單位為度。請參考圖5與圖9，以第三方向D3為90度且以第一方向D1為0度，抵達顯示模組100之光線於第一方向D1與第三方向D3構成的平面Y上之光分布的半高寬約為49度~52度，其中半高寬為光在進入顯示模組100前的半輝度角，且包含了由水平角δ為負值的區域以及水平角δ為正值的區域，藉此，背光模組200所發出之光線能更加準直，在一些實施例中，顯示裝置的視角為-24.5~+24.5度，亦即以第一方向D1為基準而形成正值、負值角度的對稱視角分布，其半高寬為49度，但本發明不以此為限。於其他實施例中，顯示裝置的視角可為-10~+39度，亦即以第一方向D1為基準而形成正值、負值角度的非對稱視角分布。

綜上所述，本發明的顯示裝置藉由調整光線在經過導光板或光線在經過導光板及擴散片後之角度，可以使背光模組具有更高的亮度，且能減少顯示裝置所需消耗的能源。在一些實施例中，藉由導光板搭配第一稜鏡片以及第二稜鏡片可以進一步縮小光線之水平角，使光線更集中，並且進一步增加背光模組的亮度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故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。

Claims

一種顯示裝置，包括：一顯示模組；以及一背光模組，沿著一第一方向疊設於該顯示模組，該背光模組包含：一導光板，具有一入光面、一底面以及相對該底面之一出光面，且該第一方向垂直於該出光面；複數個光源，設置於該入光面，於一第二方向上該些光源與該導光板具有最短間距，且該些光源沿著一第三方向排列，其中該第一方向、該第二方向以及該第三方向互相正交；以及一第一稜鏡片，設置於該出光面，且該第一稜鏡片具有複數個第一凸起結構，且該些第一凸起結構的折射率大於或等於1.6，其中該些光源所提供之一光線經過該導光板，其中以該第二方向為90度且以該第一方向為0度，在該光線於該第一方向與該第二方向構成的平面上之光分布中，以13度~70度離開該出光面的部分該光線佔據離開該出光面之該光線的總能量的35%以上，且以該第三方向為90度且以該第一方向為0度，抵達該顯示模組之該光線於該第一方向與該第三方向構成的平面上之光分布的半高寬約為49度~52度。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中以該第二方向為90度且以該第一方向為0度，在該光線於該第一方向與該第二方向構成的平面上之光分布中，離開該出光面之該光線之最大亮度位於80度~90度。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該背光模組更包含：一第二稜鏡片，設置於該第一稜鏡片與該導光板之間，且該第二稜鏡片具有複數個第二凸起結構，且該些第二凸起結構的折射率大於或等於1.6。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該背光模組更包含：一反射片，設置於該導光板之該底面，且該反射片的反射率大於或等於95%。
如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該背光模組包含：一反射片，設置於該導光板之該底面，且該反射片中包括擴散粒子。
一種顯示裝置，包括：一顯示模組；以及一背光模組，沿著一第一方向疊設於該顯示模組，該背光模組包含：一導光板，具有一入光面、一底面以及相對該底面之一出光面，且該第一方向垂直於該出光面；複數個光源，設置於該入光面，於一第二方向上該些光源與該導光板具有最短間距，且該些光源沿著一第三方向排列，其中該第一方向、該第二方向以及該第三方向互相正交；一第一稜鏡片，設置於該出光面，且該第一稜鏡片具有複數個第一凸起結構，且該些第一凸起結構的折射率大於或等於1.6；以及一擴散片，設置於該導光板與該第一稜鏡片之間，且該光線經過該擴散片，其中該些光源所提供之一光線經過該導光板，其中以該第二方向為90度且以該第一方向為0度，在該光線於該第一方向與該第二方向構成的平面上之光分布中，以13度~70度離開該出光面的部分該光線佔據離開該出光面之該光線的總能量的35%以上，且以該第二方向為90度且以該第一方向為0度，在該光線於該第一方向與該第二方向構成的平面上之光分布中，以13度~70度離開該擴散片的部分該光線佔據該光線總能量的70%以上。
如申請專利範圍第6項所述的顯示裝置，其中以該第三方向為90度且以該第一方向為0度，抵達該顯示模組之該光線於該第一方向與該第三方向構成的平面上之光分布的半高寬約為49度~52度。
一種顯示裝置，包括：一顯示模組；以及一背光模組，於一第一方向而疊設於該顯示模組，該背光模組包含：一導光板，具有一入光面、一底面以及相對該底面之一出光面；複數個光源，設置於該入光面，於一第二方向上該些光源與該導光板具有最短間距，且該些光源沿著一第三方向排列，其中該第一方向、該第二方向以及該第三方向互相正交；以及一第一稜鏡片，設置於該出光面，且該第一稜鏡片具有複數個第一凸起結構，且該些第一凸起結構的折射率大於或等於1.6，其中該些光源所提供之一光線經過該導光板，其中以該第二方向為90度且以該第一方向為0度，在該光線於該第一方向與該第二方向構成的平面上之光分布中，離開該出光面之該光線之最大亮度位於80度~90度，其中以該第三方向為90度且以該第一方向為0度，抵達該顯示模組之該光線於該第一方向與該第三方向構成的平面上之光分布的半高寬約為49度~52度。
一種顯示裝置，包括：一顯示模組；以及一背光模組，於一第一方向而疊設於該顯示模組，該背光模組包含：一導光板，具有一入光面、一底面以及相對該底面之一出光面；複數個光源，設置於該入光面，於一第二方向上該些光源與該導光板具有最短間距，且該些光源沿著一第三方向排列，其中該第一方向、該第二方向以及該第三方向互相正交；一第一稜鏡片，設置於該出光面，且該第一稜鏡片具有複數個第一凸起結構，且該些第一凸起結構的折射率大於或等於1.6，其中該些光源所提供之一光線經過該導光板，其中以該第二方向為90度且以該第一方向為0度，在該光線於該第一方向與該第二方向構成的平面上之光分布中，離開該出光面之該光線之最大亮度位於80度~90度；以及一擴散片，設置於該導光板與該第一稜鏡片之間，且該光線經過該擴散片，其中以該第二方向為90度且以該第一方向為0度，在該光線於該第一方向與該第二方向構成的平面上之光分布中，以13度~70度離開該出光面的部分該光線佔據該光線總能量的70%以上，且以該第三方向為90度且以該第一方向為0度，抵達該顯示模組之該光線於該第一方向與該第三方向構成的平面上之光分布的半高寬約為49度~52度。