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CN108983488B - 背光模块及显示设备 - Google Patents

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CN108983488B
CN108983488B CN201710404424.8A CN201710404424A CN108983488B CN 108983488 B CN108983488 B CN 108983488B CN 201710404424 A CN201710404424 A CN 201710404424A CN 108983488 B CN108983488 B CN 108983488B
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Abstract

一种背光模块包含两个导光板、两个发光模块以及控制器。两个导光板各具有入光面以及出光面。两个导光板相并排而使出光面共平面。每一发光模块被配置以提供第一种类光线以及第二种类光线至对应的导光板的入光面。第一种类光线具有第一三重态。第二种类光线具有第二三重态。第二三重态不同于第一三重态。控制器被配置以非同时地驱动任一发光模块依时序地提供第一种类光线与该第二种类光线。

Description

背光模块及显示设备
技术领域
本发明是有关于一种背光模块以及显示设备。
背景技术
利用人类的两眼视差，习知的立体显示设备以分别提供观赏者的两眼不同的影像来达成三维显示。而依照达成不同影像的方式差异，立体显示设备包含偏振式、红蓝式或波长多任务式。
其中，波长多任务式立体显示设备，顾名思义，是以提供观赏者具不同波长范围的影像来达成三维显示。而因彩色影像多由加法三原色(R(红色)、G(绿色)、B(蓝色))来混合出色域空间内的各种颜色，因此习知的波长多任务式立体显示设备以两组三原色R1、G1、B1与R2、G2、B2来区分左右眼影像。
目前，已发展出一种采用直下式(direct back-lit)背光技术的波长多任务式立体显示设备，其系以均匀分布的二组光源来提供两组三原色。然而，由于采用了直下式背光技术，这种习知立体显示设备不仅会具有较大的壳体深度，且所使用的光源的数量亦过多。因此如何缩小立体显示设备尺寸以及减少所使用的光源的数量，是业界共同努力的目标。
发明内容
有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可缩小整体尺寸以及减少所使用的光源数量的背光模块以及应用其的显示设备。
为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种背光模块包含两个导光板、两个发光模块以及控制器。导光板各具有入光面以及出光面。导光板相并排而使出光面共平面。每一发光模块被配置以提供第一种类光线以及第二种类光线至对应的导光板的入光面。第一种类光线具有第一三重态。第二种类光线具有第二三重态。第二三重态不同于第一三重态。控制器被配置以非同时地驱动任一发光模块依时序地提供第一种类光线与该第二种类光线。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的每一发光模块包含第一光发射器、第二光发射器、第一滤光器、第二滤光器以及光导引组件。第一滤光器具有第一光反射频谱。第二滤光器具有第二光反射频谱。光导引组件被配置以将第一光发射器与第二光发射器所发射的光分别导引至第一滤光器与第二滤光器，进而分别获得第一种类光线与第二种类光线。光导引组件还被配置以将第一种类光线与第二种类光线导引至对应的导光板的入光面。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的光导引组件包含第一全反射菱镜以及第二全反射菱镜。第一全反射菱镜具有依序邻接的第一表面、第二表面以及第三表面。第二全反射菱镜具有依序邻接的第四表面、第五表面以及第六表面。第一表面与第四表面相背对。第二表面与第五表面相背对。第三表面与第六表面相面对。第一光发射器与第二光发射器朝向第一表面发光。第一滤光器与第二滤光器分别设置于第四表面与第二表面上。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的光导引组件还包含准直透镜。准直透镜被配置以将第一光发射器与第二光发射器所发射的光分别转换成第一准直光线以及第二准直光线，并使第一准直光线与第二准直光线各自相对于第三表面的入射角相异。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的光导引组件还包含导光组件。导光组件光耦合于第五表面与对应的导光板的入光面之间。导光组件实质上正对对应的导光板的入光面，并在实质上平行于对应的入光面的一方向上正对第五表面。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的第一光发射器与第二光发射器实质上在第一方向上并排，且各包含多个光源。第一光发射器与第二光发射器中任一个中的光源实质上沿着第二方向排列。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的控制器被配置以分别在一工作周期中的四个时间区间驱动两个发光模块提供第一种类光线与第二种类光线。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的工作周期依序具有六个时间区间。控制器系被配置以在前述时间区间中的第一时间区间与第四时间区间驱动发光模块中的一个提供第一种类光线与第二种类光线，并被配置以在前述时间区间中的第三时间区间与第六时间区间驱动发光模块中的另一个提供第一种类光线与第二种类光线。
为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种显示设备包含前述的背光模块以及液晶显示面板。每一导光板还各具有出光面。液晶显示面板具有受光面。两个导光板的两个出光面分别面对受光面的两个部分。
于本发明的一个或多个实施方式中，上述的液晶显示面板具有讯号同步(Vertical Sync)扫描方向。两个导光板实质上沿着讯号同步扫描方向排列。
综上所述，本发明的背光模块系利用两个发光模块分别朝向两个导光板的侧面发光，且背光模块的控制器可驱动每一发光模块中的两个光发射器在不同时间区间分别提供两个种类的光线。进一步来说，本发明的背光模块可藉由控制器适当地配合液晶显示面板的讯号同步扫描方向而驱动四组光发射器依时序进行启闭，进而使得本发明的显示设备可在侧照式背光架构下具体地实现同时采用时间多任务与波长多任务的显示技术。并且，由于本发明的背光模块属于侧照式背光架构，因此本发明的显示设备相较于采用直下式背光技术的习知立体显示设备可有效地缩小整体尺寸以及减少所使用的光源的数量。
以上所述仅系用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，对所附附图说明如下：
图1为绘示本发明一实施方式的显示设备的立体示意图。
图2为绘示本发明一实施方式的背光模块的局部立体示意图。
图3为绘示图2中的部分组件的局部立体示意图。
图4为绘示本发明一实施方式的第一滤光器与第二滤光器的反射率-波长线图。
图5A至图5F为依序绘示背光模块与液晶显示面板分别在一个工作周期中的六个时间区间的运作状态。
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些习知惯用的结构与组件在附图中将以简单示意的方式绘示之。
请参照图1，其为绘示本发明一实施方式的显示设备100的立体示意图。如图1所示，显示设备100包含背光模块200以及液晶显示面板300。背光模块200包含两个导光板210、两个发光模块220以及控制器230。以下陆续详细介绍背光模块200的各个组件的结构、功能与各组件之间的连接关系。
请参照图2以及图3。图2为绘示本发明一实施方式的背光模块200的局部立体示意图。图3为绘示图2中的部分组件的局部立体示意图。如图1至图3所示，两个导光板210各具有入光面211以及出光面212。两个导光板210相并排而使两个出光面212共平面。液晶显示面板300具有受光面310。两个导光板210的两个出光面212分别面对受光面310的两个部分。
每一发光模块220被配置以提供第一种类光线A’以及第二种类光线B’(标示于图3)至对应的导光板210的入光面211。第一种类光线A’具有第一三重态(triplet)。第二种类光线B’具有第二三重态。第二三重态不同于第一三重态。举例来说，第一种类光线A’的第一三重态分别对应一组三原色R1、G1、B1，而第二种类光线B’的第二三重态分别对应另一组三原色R2、G2、B2。
具体来说，每一发光模块220包含第一光发射器221、第二光发射器222、第一滤光器223、第二滤光器224以及光导引组件255。请参照图4，其为绘示本发明一实施方式的第一滤光器223与第二滤光器224的反射率-波长线图。由图4所示的反射率-波长曲线C1、C2可知，第一滤光器223具有第一光反射频谱，而第二滤光器224具有第二光反射频谱，且第一光反射频谱偏离第二光反射频谱。光导引组件255被配置以将第一光发射器221与第二光发射器222所发射的光分别导引至第一滤光器223与第二滤光器224，进而分别获得前述第一种类光线A’与第二种类光线B’，其中第一种类光线A’的第一三重态实质上与第一光反射频谱匹配，而第二种类光线B’的第二三重态实质上与第一光反射频谱匹配。光导引组件255还被配置以将第一种类光线A’与第二种类光线B’导引至对应的导光板210的入光面211。
进一步来说，为了达到前述将第一光发射器221与第二光发射器222所发射的光分别导引至第一滤光器223与第二滤光器224以及将所产生的第一种类光线A’与第二种类光线B’导引至对应的导光板210的入光面211的目的，于本实施方式中，光导引组件255包含第一全反射菱镜255a以及第二全反射菱镜255b。如图3所示，第一全反射菱镜255a具有依序邻接的第一表面255a1、第二表面255a2以及第三表面255a3。第二全反射菱镜255b具有依序邻接的第四表面255b1、第五表面255b2以及第六表面255b3。第一表面255a1与第四表面255b1相背对。第二表面255a2与第五表面255b2相背对。第三表面255a3与第六表面255b3相面对。第一光发射器221与第二光发射器222朝向第一表面255a1发光。第一滤光器223与第二滤光器224分别设置于第四表面255b1与第二表面255a2上。
如图2所示，第一光发射器221与第二光发射器222实质上在第一方向D1上并排，且各包含多个光源(图中未示出)。这些光源例如为发光二极管。第一光发射器221与第二光发射器222中任一个中的光源实质上沿着第二方向D2排列。于本实施方式中，第一方向D1与第二方向D2实质上相互垂直，但本发明并不以此为限。光导引组件255还包含多个聚焦透镜255c以及准直透镜255d。每一聚焦透镜255c被配置以将对应的光源所发射的光进行聚焦，以缩小光源所发射的光的光束角(beam angle)。准直透镜255d光耦合于任一聚焦透镜255c与第一全反射菱镜255a之间，并被配置以将第一光发射器221与第二光发射器222所发射的光分别转换成第一准直光线A以及第二准直光线B，并使第一准直光线A与第二准直光线B各自相对于第三表面255a3的入射角相异。
举例来说，在一些实施方式中，第一表面255a1与第二表面255a2之间的夹角为90度，而第一表面255a1与第三表面255a3之间的夹角以及第二表面255a2与第三表面255a3之间的夹角皆为45度。于一些实施方式中，第四表面255b1与第五表面255b2之间的夹角为90度，而第四表面255b1与第六表面255b3之间的夹角以及第五表面255b2与第六表面255b3之间的夹角皆为45度。于一些实施方式中，第三表面255a3与第六表面255b3相互平行。如图3所示，由于准直透镜255d系被配置以使第一准直光线A相对于第三表面255a3的入射角较小，因此在第一全反射菱镜255a与第二全反射菱镜255b依照前述结构配置的情况之下，第一准直光线A会依序穿过第三表面255a3、第六表面255b3与第四表面255b1而抵达第一滤光器223，而被第一滤光器223反射的第一准直光线A将被转换为第一种类光线A’，并依序穿过第四表面255b1以及被第六表面255b3反射，最后由第五表面255b2离开第二全反射菱镜255b。相对地，由于准直透镜255d系被配置以使第二准直光线B相对于第三表面255a3的入射角较大，因此在第一全反射菱镜255a与第二全反射菱镜255b依照前述结构配置的情况之下，第二准直光线B会依序被第三表面255a3反射以及穿过第二表面255a2而抵达第二滤光器224，而被第二滤光器224反射的第二准直光线B将被转换为第二种类光线B’，并依序穿过第二表面255a2、第三表面255a3与第六表面255b3，最后由第五表面255b2离开第二全反射菱镜255b。
如图2所示，藉由使第一全反射菱镜255a与第二全反射菱镜255b依照前述结构进行配置，第一滤光器223与第二滤光器224即不须平行且并排设置。举例来说，第二滤光器224并不须在第一方向D1上与第一滤光器223平行且并排设置，因此第一光发射器221与第二光发射器222在第一方向D1上的距离即可缩小，进而有效缩小发光模块220的尺寸。
如图2所示，光导引组件255还包含发散透镜255e以及导光组件255f。发散透镜255e光耦合于第二全反射菱镜255b的第五表面255b2与导光组件255f之间，并被配置以将第一种类光线A’与第二种类光线B’发散。导光组件255f光耦合于第五表面255b2(经由发散透镜255e)与对应的导光板210的入光面211之间。导光组件255f实质上正对对应的导光板210的入光面211，并在实质上平行于对应的入光面211的一方向上正对第五表面255b2。藉由使用导光组件255f，即可减少背光模块200在垂直于导光板210的入光面211的方向上的尺寸，因此有利于显示设备100的窄边框设计。
如图1所示，背光模块200的控制器230被配置以非同时地驱动任一发光模块220依时序地提供第一种类光线A’与该第二种类光线B’。举例来说，控制器230被配置以分别在一工作周期中的四个时间区间驱动两发光模块220提供第一种类光线A’与第二种类光线B’。
具体来说，请参照图5A至图5F，其为依序绘示背光模块200与液晶显示面板300分别在一工作周期中的六个时间区间的运作状态。液晶显示面板300具有讯号同步扫描方向，如图5A至图5F中的空心箭头所指示的方向。两个导光板210实质上沿着讯号同步扫描方向排列。如图5A所示，在第一时间区间期间，讯号同步扫描于液晶显示面板300的上半部(对应于上方导光板210)，而控制器230系被配置以驱动下方导光板210所对应的发光模块220提供第一种类光线A’，致使下方导光板210将第一种类光线A’的面光源提供至液晶显示面板300的下半部。如图5B所示，在第二时间区间期间，讯号同步扫描于液晶显示面板300的中央(对应于两个导光板210之间的过渡区域)，而控制器230未驱动任一发光模块220。如图5C所示，在第三时间区间期间，讯号同步扫描于液晶显示面板300的下半部(对应于下方导光板210)，而控制器230系被配置以驱动上方导光板210所对应的发光模块220提供第一种类光线A’，致使上方导光板210将第一种类光线A’的面光源提供至液晶显示面板300的上半部。如图5D所示，在第四时间区间期间，讯号同步扫描于液晶显示面板300的上半部(对应于上方导光板210)，而控制器230系被配置以驱动下方导光板210所对应的发光模块220提供第二种类光线B’，致使下方导光板210将第二种类光线B’的面光源提供至液晶显示面板300的下半部。如图5E所示，在第五时间区间期间，讯号同步扫描于液晶显示面板300的中央(对应于两个导光板210之间的过渡区域)，而控制器230未驱动任一发光模块220。如图5F所示，在第六时间区间期间，讯号同步扫描于液晶显示面板300的下半部(对应于下方导光板210)，而控制器230系被配置以驱动上方导光板210所对应的发光模块220提供第二种类光线B’，致使上方导光板210将第二种类光线B’的面光源提供至液晶显示面板300的上半部。
由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，本发明的背光模块系利用两个发光模块分别朝向两个导光板的侧面发光，且背光模块的控制器可驱动每一发光模块中的两个光发射器在不同时间区间分别提供两个种类的光线。进一步来说，本发明的背光模块可藉由控制器适当地配合液晶显示面板的讯号同步扫描方向而驱动四组光发射器依时序进行启闭，进而使得本发明的显示设备可在侧照式背光架构下具体地实现同时采用时间多任务与波长多任务的显示技术。并且，由于本发明的背光模块属于侧照式背光架构，因此本发明的显示设备相较于采用直下式背光技术的习知立体显示设备可有效地缩小整体尺寸以及减少所使用的光源的数量。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求书为准。
符号说明
100：显示设备
200：背光模块
210：导光板
211：入光面
212：出光面
220：发光模块
221：第一光发射器
222：第二光发射器
223：第一滤光器
224：第二滤光器
255：光导引组件
255a：第一全反射菱镜
255a1：第一表面
255a2：第二表面
255a3：第三表面
255b：第二全反射菱镜
255b1：第四表面
255b2：第五表面
255b3：第六表面
255c：聚焦透镜
255d：准直透镜
255e：发散透镜
255f：导光组件
230：控制器
300：液晶显示面板
310：受光面
A：第一准直光线
B：第二准直光线
A’：第一种类光线
B’：第二种类光线
C1、C2：反射率-波长曲线
D1：第一方向
D2：第二方向

Claims (8)

1.一种背光模块，包含：
两个导光板，各具有一入光面以及一出光面，其中所述两个导光板相并排而使两出光面共平面；
两个发光模块，所述两个发光模块中的每一个被配置以提供一第一种类光线以及一第二种类光线至对应的一个所述导光板的所述入光面，其中所述第一种类光线具有一第一三重态，所述第二种类光线具有一第二三重态，且所述第二三重态不同于所述第一三重态；以及
一控制器，被配置以非同时地驱动所述两个发光模块中的任一个依时序地提供所述第一种类光线与所述第二种类光线，
其中，所述两个发光模块中的每一个包含：
一第一光发射器；
一第二光发射器；
一第一滤光器，具有一第一光反射频谱；
一第二滤光器，具有一第二光反射频谱；以及
一光导引组 件，被配置以将所述第一光发射器与所述第二光发射器所发射的光分别导引至所述第一滤光器与所述第二滤光器，进而分别获得所述第一种类光线与所述第二种类光线，所述光导引组 件还被配置以将所述第一种类光线与所述第二种类光线导引至对应的所述导光板的所述入光面，
所述光导引组件包含：
一第一全反射菱镜，具有依序邻接的一第一表面、一第二表面以及一第三表面；以及
一第二全反射菱镜，具有依序邻接的一第四表面、一第五表面以及一第六表面，其中所述第一表面与所述第四表面相背对，所述第二表面与所述第五表面相背对，且所述第三表面与所述第六表面相面对，
其中所述第一光发射器与所述第二光发射器朝向所述第一表面发光，且所述第一滤光器与所述第二滤光器分别设置于所述第四表面与所述第二表面上。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其中所述光导引组件还包含：
一准直透镜，被配置以将所述第一光发射器与所述第二光发射器所发射的光分别转换成一第一准直光线以及一第二准直光线，并使所述第一准直光线与所述第二准直光线各自相对于所述第三表面的入射角相异。
3.根据权利要求1或2所述的背光模块，其中所述光导引组件还包含：
一导光元件，光耦合于所述第五表面与对应的所述导光板的所述入光面之间，其中所述导光元件正对对应的所述导光板的所述入光面，并在平行于对应的所述入光面的一方向上正对所述第五表面。
4.根据权利要求1或2所述的背光模块，其中所述第一光发射器与所述第二光发射器在一第一方向上并排，且各包含多个光源，并且所述第一光发射器与所述第二光发射器中任一个中的所述多个光源沿着一第二方向排列。
5.根据权利要求1或2所述的背光模块，其中所述控制器被配置以分别在一工作周期中的四个时间区间驱动所述两个发光模块提供所述第一种类光线与所述第二种类光线。
6.根据权利要求5所述的背光模块，其中所述工作周期依序具有六个所述时间区间，所述控制器系被配置以在所述六个时间区间中的一第一时间区间驱动所述两个发光模块中的一个提供所述第一种类光线、在一第四时间区间驱动所述两个发光模块中的一个提供所述第二种类光线，以及所述控制器系被配置以在所述六个时间区间中的一第三时间区间驱动所述两个发光模块中的另一个提供所述第一种类光线、在一第六时间区间驱动所述两个发光模块中的另一个提供所述第二种类光线。
7.一种显示装置，包含：
一根据权利要求1至6中任一项所述的背光模块；以及
一液晶显示面板，具有一受光面，其中所述两个导光板的所述两个出光面分别面对所述受光面的两个部分。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述液晶显示面板具有一讯号同步扫描方向，且所述两个导光板沿着所述讯号同步扫描方向排列。
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