背光模块及液晶显示装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种背光模块及液晶显示装置，该背光模块可切换操作于一第一模式与一第二模式背光模块，并包括：一第一光源、一第二光源、一导光板及一光调变单元。第一光源在第一模式时产生第一光束，且第二光源在第二模式时产生第二光束。导光板，包括：一入光面，接收第二光源的第二光束；两相对的侧面，与入光面连接；以及多个导光元件，可反射可见光，设置于两相对的侧面其中之一。光调变单元具有一第一表面与一相对于第一表面的第二表面。当背光模块操作于第一模式时，光调变单元对应于自第一表面入射的第一光束具有一第一穿透率。当背光模块操作于第二模式时，光调变单元对应于自第二表面入射的第二光束具有一第二穿透率，其中第一穿透率大于上述第二穿透率。本发明也提供一种应用上述背光模块的液晶显示装置。
【专利说明】背光模块及液晶显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液晶显示装置及其背光模块，特别是涉及一种可切换操作于2D/3D显示的液晶显示装置及其背光模块。
【背景技术】
[0002]传统裸眼立体显示装置中利用光栅(lenticular)以及视差屏障(paralIaxbarrier)的技术以达成立体显示器的功能,其中视差屏障技术是通过显示器中的光学元件(例如:屏障装置)，使观看者左眼看到影像与右眼看到的影像两者之间在视角上有所差异，以产生立体的视觉。
[0003]现有的屏障式立体显不器的背光模块包括一 2D背光模块以及一设置于2D背光模块前方的3D背光模块。在显不器于2D显不操作时,关闭3D背光模块仅开启2D背光模块，显示面板利用2D背光模块所提供的光源呈现影像。在显示器于3D显示操作时，关闭2D背光模块仅开启3D背光模块，显示面板利用3D背光模块所提供的光源呈现影像。然而，3D背光模块容易产生漏光的现象，使得部分3D背光模块光源可能往位于后方的2D背光模块投射，进而导致3D影像成像失败。
[0004]业界解决上述问题的方法包括在3D背光模块与2D背光模块之间设置一个压克力板制成的光学衰减器，以阻挡来自3D背光模块的漏光。然而，上述光学衰减器的效果有限，自2D背光模块反射回来的光线仍然会增加3D影像的Cross-talk。另外，光学衰减器也会产生降低2D背光模块光利用率的问题。
[0005]因此，提供一种能防止光利用效率下降并在2D显示及3D显示之间切换而不使显示品质退化的立体显示器是高度需要的。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的液晶显示装置的缺点，本发明的目的在于提供一种背光模块，使应用该背光模块的液晶显示装置具有较佳的成像品质。
[0007]为达上述目的，本发明公开一种背光模块，其可切换操作于一第一模式与一第二模式背光模块，并包括:一第一光源、一第二光源、及一光调变单兀。第一光源在第一模式时产生第一光束，且第二光源在第二模式时产生第二光束。导光板，包括:一入光面，接收第二光源的第二光束；两相对的侧面，与入光面连接；以及多个导光元件，可反射可见光，设置于两相对的侧面其中之一。光调变单元具有一第一表面与一相对于第一表面的第二表面。当背光模块操作于第一模式时，光调变单元对应于自第一表面入射的第一光束具有一第一穿透率。当背光模块操作于第二模式时，光调变单元对应于自第二表面入射的第二光束具有一第二穿透率，其中第一穿透率大于上述第二穿透率。本发明也提供一种应用上述背光模块的液晶显示装置。
[0008]在一实施例中，第一穿透率介于60 %到90 %之间。第二穿透率介于3 %到50 %之间。[0009]在一实施例中，背光模块更包括一设置于第一光源与光调变单元之间的反射增亮膜，且光调变单兀与一偏光片，其中偏光片的偏振方向与反射偏光片的偏振方向相同。
[0010]在一实施例中，光调单元括电致变色村料，当背光模块于第一模式时，光调变单元具有第一穿透率，当背光模块自第一模式切换至第二模式，电致变色材料受一电压所驱动，使光调变单元具有第二穿透率。
[0011]在一实施例中，背光模块的导光板的两相对侧面包括一前出光面及一后出光面。入光面接收第二光源的第二光束。前出光面相邻入光面，后出光面相对前出光面。多个导光元件设置于后出光面，包括多个凹槽朝导光板内部凹陷。部分第二光束反射于凹槽，且部分第二光束经后出光面射向光调变单元。另外，导光板的后出光面与光调变单元之间具有
一空隙。
[0012]本发明还提供一种应用上述的背光模块的液晶显示装置，其中一液晶面板配置用于接收来自上述背光模块的第一光束以及/或者第二光束以提供一影像。
[0013]在上述实施例中，液晶显示装置还包括一上偏光片、及一下偏光片分别配置于液晶面板的二个相对表面上，其中光调变单兀的偏振方向与下偏光片的偏振方向相同。
[0014]本发明的背光模块的光调变单元在不同模式切换时具有不同的光学表现，使得液晶显示装置在2D/3D显示下皆具有良好的成像品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1A显示本发明的一实施例的液晶显示装置于2D显示的示意图，其中背光模块于一第一模式下操作；
[0016]图1B显示图1A的液晶显示装置于3D显示的示意图，其中背光模块于一第二模式下操作；
[0017]图2A显示本发明的一实施例的液晶显示装置于2D显示的示意图，其中背光模块于一第一模式下操作；
[0018]图2B显示图2A的液晶显示装置于3D显示的示意图，其中背光模块于一第二模式下操作；
[0019]图3显示本发明另一实施例的液晶显示装置于2D显示的示意图；以及
[0020]图4显示本发明另一实施例的液晶显示装置于2D显示的示意图。
[0021]主要元件符号说明
[0022]1、2、3、4?液晶显示装置；
[0023]10、10a、10b、IOc?背光模块；
[0024]110?第一光源；
[0025]120?第一导光板；
[0026]121?第一入光面；
[0027]123?第一后出光面；
[0028]125?第一前出光面；
[0029]130"反射板；
[0030]140?光学模片组；
[0031]141?第一扩散片；[0032]143?增亮模；
[0033]145?第二扩散片；
[0034]147?反射增亮模；
[0035]150?光调变单元(偏光片)；
[0036]150a?第一表面；
[0037]150b?第二表面；
[0038]160?第二光源；
[0039]170?第二导光板；
[0040]171?第二入光面；
[0041]173?第二后出光面；
[0042]175?第二前出光面；
[0043]177?凹槽；
[0044]178?间隔；
[0045]180?光调变单元；
[0046]20?液晶面板模块；
[0047]2f液晶面板；
[0048]23?下偏光片；
[0049]25?上偏光片；
[0050]30?第一光源；
[0051]31?发光二极管；
[0052]33"光学透镜；
[0053]40?基板；
[0054]A、B、C、D?节点；
[0055]Lp L4> L6?第一光束；
[0056]L2、L3、L5 ?第二光束；
[0057]GpGf 空隙。
【具体实施方式】
[0058]为了让本发明的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示图1A至图4，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中附图标号的部分重复，为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。
[0059]请参照图1A，本发明的液晶显示装置I包括一背光模块10、及一液晶面板模块20。背光模块10包括多个第一光源110、一对应于第一光源110的第一导光板120、一反射板130、一光学膜片组140、一光调变单元150、多个第二光源160、及一对应于第二光源160的第二导光板170。
[0060]多个第一光源110分别为一发光二极管,可发出一第一光束Lp第一导光板120包括一第一入光面121、一第一后出光面123、及一第一前出光面125。第一后出光面123相邻第一入光面121且相对于第一前出光面125。第一入光面121面对第一光源110,以接收第一光源110所提供的第一光束Li。反射板130面对第一导光板120的第一后出光面123并配置用于反射光线，以增加光线均匀度。
[0061]光学膜片组140设置于第一导光板120与光调变单兀150之间。更明确而言,光学膜片组140设置于第一导光板120的第一前出光面125上。在一不限定的实施例中，光学膜片组 140 包括一第一扩散片 141、增亮膜(Brightness Enhancement Film ;BEF)143、第二扩散片 145、及反射增亮膜(Dual Brightness Enhancement Film ;DBEF) 147。光学膜片组140的配置可依照需求增加或减少，并不受限于上述实施例。
[0062]在此实施例中，光调变单兀150为一偏光片，具有一第一表面150a、及一相对于第一表面150a的第二表面150b,其中第一表面150a面对光学膜片组140,且第二表面150b面对第二导光板170。在此实施例中,偏光片150的偏振方向与反射增亮膜147的偏振方向相同，且偏光片150与反射增亮膜147所透射的光线皆为线形极光。
[0063]多个第二光源160分别为一发光二极管,可发出一第二光束L2。第二导光板170包括一第二入光面171、一第二后出光面173、及一第二前出光面175。第二后出光面173相邻第二入光面171且相对于第二前出光面175。第二入光面171面对第二光源160,以接收第二光源160所提供的第二光束L2。第二后出光面173面对光调变单元150且包括多个凹槽177朝第二导光板170内部凹陷，凹槽177的内缘涂布有高反射率的油墨(未附图)，以反射来自第二光源160的第二光束L2。
[0064]液晶面板模块20面对第二导光板170的第二前出光面175且包括一液晶面板21、一下偏光片23、及一上偏光片25。下偏光片23与上偏光片25分别配置于液晶面板21的二个相对表面上，其中下偏光片23的偏振方向与偏光片150的偏振方向相同。液晶面板21包括多个像素单元(未附图)，且每一像素单元分别包括一左次像素单元及一右次像素单元，其中每一像素单元分别对应于第二导光板170的凹槽177。值得注意的是，第二导光板170的第二后出光面173与偏光片150之间具有一间隔Gl,彼此未相互连结，以增加第二导光板170的出光效率。
[0065]本实施例的液晶显示装置I的作动方式说明如下。请参照图1A、图1B，图1A显示液晶显示装置I于2D显示的示意图，其中背光模块10于一第一模式下操作；图1B显示液晶显示装置I于3D显示的示意图，其中背光模块10于一第二模式下操作。
[0066]当背光模块10操作于第一模式时,如图1A所不,第一光源110发出的第一光束L1经由第一导光板120的后射入光学膜片组140。光学膜片组140进一步提升第一光束L1的均勻度，并通过反射偏光膜147使第一光束L1成为偏振态。通过光学膜片组140的第一光束L1随后射入偏光片150的第一表面150a,由于偏光片150与反射偏光膜147的偏振方向相同，大部分经过反射偏光膜147的第一光束L1皆可通过偏光片150。在一具体实施例中，偏光片150对应于自第一表面150a入射的第一光束L1具有83%的第一穿透率。接着，第一光束L1经导光板170后射入液晶面板模块20，以提供液晶面板模块20所需的光线。值得注意的是，偏光片150对应于自第一表面150a入射的第一光束L1的第一穿透率可介于60%到90 %之间。
[0067]通过背光模块10的配置,来自第一光源110的第一光束L1的光利用率可获得提升。举例而言，在一实验数据中，对于自第一光源110射出的光线而言，第一导光板的穿透率为90%;第一扩散片141的穿透率为90%;增亮膜143的穿透率为120%;第二扩散片145的穿透率为90% ;反射增亮膜147的穿透率为68% ;偏光片150的穿透率为44%。因此，背光模块10的第一光源110的光利用率为25%。相反地，若利用碳粒子进行雾化的压克力材料取代偏光片150，在其余配置不变动的情况下，第一光源110的光利用率仅存18.6%。
[0068]另一方面，由于第一光束L1无法通过第二导光板170的凹槽177,第二导光板170可能产生光线分布较不均匀的现象。为克服此问题，本实施例进一步提供以下方法。如图1A所不般，当背光模块10于第一模式操作时,第二光源160也同时开启，其中来自第二光源160的第二光束L2自第二导光板170的第二入光面171射入第二导光板170之后经由凹槽177上的反射油墨(未附图)反射至液晶面板模块20。应当理解的是，在液晶显示装置I于2D显示下开启第二光源160并非本实施例必要的特征，第二光源160所提供的第二光束L2用于增加光线均匀性。
[0069]请参照图1B，在液晶显示装置I于3D显示下时，位于第二导光板170 二个相对第二入光面171的第二光源160轮流开启以产生第二光束L3。部分第二光束L3经由第二入光面171进入第二导光板170后遭凹槽177上的反射油墨(未附图)反射后经由第二导光板170的第二前出光面175离开第二导光板170，以提供液晶面板21产生3D影像所需的指向背光(directionalbacklight)。
[0070]然而，少部分第二光束L3可能自相邻二个凹槽177之间的间隔178射向偏光片150的第二表面150b。由于第二光束L3为未极化光,偏光片150仅允许具有特定偏振方向的第二光束L3通过并吸收其余光线，因此第二光束L3通过偏光片150后将明显减弱。在一具体实施例中，偏光片150对应于自第二表面150b入射的第二光束L3具有44%的第二穿透率。接着，第二光束L3依序通过光学膜片组140及导光板120并遭反射板130反射。受反射板130反射的第二光束L3再依序通过第一导光板120、光学膜片组140、偏光片150后再回到第二导光板170。值得注意的是 ,偏光片150对应于自第二表面150b入射的第二光束L3的第二穿透率可介于3 %到50 %之间。
[0071]通过背光模块10的配置，液晶显示装置I的Cross-talk的现象可获得改善。举例而言，在一实验数据中，对于经由间隔178射向反射板130的第二光束L3而言偏光片150的穿透率为44% ;第一扩散片141的穿透率为90% ;增亮膜143的穿透率为120% ;第二扩散片145的穿透率为90% ;反射增亮膜147的穿透率为68% ;第一导光板120的穿透率为90% ;反射板130的反射率为97%。
[0072]对于自反射板130反射并射入第二导光板170的第二光束L3而言,第一导光板120的穿透率为90% ;第一扩散片141的穿透率为90% ;增亮膜143的穿透率为90% ;第二扩散片145的穿透率为90% ;反射增亮膜147的穿透率为68% ;偏光片150的穿透率为44%。是以，第二光源的漏光率(第二光束L3在图1B的节点B的位置的光强度除以第二光束1^3在图1B的节点A的位置的光强度的比值)仅为6.345%。相反地，若利用碳粒子进行雾化的压克力材料取代偏光片150，在其余配置不变动的情况下，第二光源110的漏光率为
6.8475% ο
[0073]总地来说，本实施例的背光模块10除了有效改善液晶显示装置I于3D显示下Cross-talk的现象，同时背光模块10也可增加液晶显示装置I于2D显示下的光利用率，其中背光模块第一光源110的光利用率(25%)与第二光源160的漏光率(9.4%)之间的比值为
3.94。[0074]请参照图2A，其显示本发明另一实施例的液晶显示装置2的示意图。液晶显示装置2与图1A的液晶显示装置I相同或相似的结构将以相同或相似的标号标示，且其特征将不再说明。液晶显示装置2与液晶显示装置I相比，液晶显示装置2以光调变单元180取代液晶显示装置的光调变单元150。光调变单元180具有一第一表面180a、及一相对于第一表面180a的第二表面180b,其中第一表面180a面对光学膜片组140,且第二表面180b面对第二导光板170，其中光调变单元180与第二导光板170的间距有一间隙G2,以加强第二导光板170的光学特性。光调变单元180包含电致变色材料及二个位于电致变色材料相对二侧的电极(未图示)，其中电极施加电压于电致变色材料实，光调变单元180光穿透率降低。
[0075]本实施例的液晶显示装置2的作动方式说明如下。请参照图2A、图2B，图2A显示液晶显示装置2于2D显示的示意图，其中背光模块IOa于一第一模式下操作；图2B显示液晶显示装置2于3D显示的示意图，其中背光模块IOa于一第二模式下操作。
[0076]当背光模块IOa操作于第一模式时,如图2A所不，由第一光源220发出的第一光束L4依序通过第一导光板120、及光学膜片组140之后射入光调变单元180。此时，光调变单元180中的电极未施加电压于电致变色材料，光调变单元180具有高度穿透率。在一具体实施例中，光调变单元180对应于自第一表面180a入射的第一光束L4具有67%的第一穿透率。因此，背光模块IOa的第一光源110的光利用率为18.6%。值得注意的是，光调变单元180对应于自第一表面180a入射的第一光束L4的第一穿透率可介于60 %到90 %之间。
[0077]当背光模块IOa操作于第二模式时，如图2B所示，少部分第二光束L5可能自间隔178射向光调变单元180的第二表面180b。此时，光调变单元180中的电致变色材料受电压驱动降低光调变单元180的光穿透率。在一具体实施例中，光调变单元180对应于自第二表面180b入射的第二光束L5具有4%的第二穿透率。值得注意的是，光调变单元180对应于自第二表面180b入射的第二光束L5的第一穿透率可介于3 %到50 %之间。接着，第二光束L5依序通过光学膜片组140及第一导光板120并遭反射板130反射。受反射板130反射的第二光束L5再依序通过第一导光板120、光学膜片组140、光调变单元180后再回到第二导光板170。在此实施例中，第二光源160的漏光率(第二光束L5在图2B的节点D的位置的光强度除以第二光束L5在图2B的节点C的位置的光强度的比值)仅为0.0256%。
[0078]总地来说，本实施例的背光模块IOa除了有效改善液晶显示装置2于3D显示下Cross-talk的现象，同时背光模块IOa也可增加液晶显示装置2于2D显示下的光利用率，其中背光模块第一光源110的光利用率(18.6%)与第二光源160的漏光率(0.0256%)之间的比值为726.56。亦即，液晶显示装置2较液晶显示装置I具有更佳的成像品质。
[0079]请参照图3,其显示本发明另一实施例的液晶显示装置3的示意图。液晶显示装置3与图2A的液晶显示装置2相同或相似的结构将以相同或相似的标号标示，且其特征将不再说明。液晶显示装置3相较于液晶显示装置2减少了光学膜片组140的设置。因此，液晶显示装置3的第一光源110的光利用率将进一步提升。
[0080]请参照图4,其显示本发明另一实施例的液晶显示装置4的示意图。液晶显示装置4与图2A的液晶显示装置2相同或相似的结构将以相同或相似的标号标示，且其特征将不再说明。液晶显示装置4与液晶显示装置3的差异在于液晶显示装置采用直下式背光，其中背光模块IOc包含多个第一光源30、基板40、多个第二光源160、第二导光板170、及光调变单元180。
[0081 ] 多个第一光源30设置于基板40上，且每一第一光源30分别包括一发光二极管31及一罩设发光二极管31的光学透镜33。发光二极管31发出的第一光束L6受光学透镜33均匀扩散并经由光调变单元180、及第二导光板170射向液晶面板模块20。在一些实施例中，基板40具有反射性质。在另一些实施例中，基板40不具有反射性质，来自导光板170的间隔178的漏光不自基板40反射，由此进一步改善液晶显示装置4于3D显示下Cross-talk的现象。
[0082]虽然已结合以上较佳实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1.一种背光模块，可切换操作于一第一模式与一第二模式，该背光模块包括: 第一光源，在该第一模式时产生一第一光束； 第二光源，在该第二模式时产生一第二光束； 导光板，包括: 入光面，接收该第二光源的第二光束； 两相对的侧面，与该入光面连接；以及 多个导光元件，设置于该多个侧面其中之一，配置用于反射可见光；以及光调变单兀，设置于该导光板下，具有第一表面与相对于该第一表面的第二表面，其中当该背光模块操作于第一模式时，该光调变单元对应于自该第一表面入射的第一光束具有一第一穿透率，当该背光模块操作于第二模式时，该光调变单元对应于自该第二表面入射的第二光束具有一第二穿透率，其中该第一穿透率大于该第二穿透率。
2.如权利要求1所述的背光模块，其中该第一穿透率介于60%到90 %之间。
3.如权利要求1所述的背光模块，其中该第二穿透率介于3%到50 %之间。
4.如权利要求1所述的背光模块，还包括一反射增亮膜，设置于该第一光源与该光调变单兀之间，且该光调变单兀为一偏光片，其中该偏光片的偏振方向与该反射增亮膜的偏振方向相同。
5.如权利要求1所述的背光模块，其中该光调变单元包括一电致变色材料。
6.如权利要求5所述的背光模块，其中该背光模块为第一模式时，该光调变单元具有该第一穿透率。
7.如权利要求6所述的背光模块，其中该背光模块自该第一模式切换至该第二模式时，该电致变色材料受一电压所驱动，使该光调变单元具有该第二穿透率。
8.如权利要求1所述的背光模块，其中该导光板的该多个侧面，包括: 前出光面,相邻该入光面；以及 后出光面,相对该前出光面。
9.如权利要求8所述的背光模块，其中该多个导光元件设置于该后出光面，包括: 多个凹槽朝该导光板内部凹陷，其中部分该第二光束反射于该多个凹槽，且部分该第二光束经该后出光面射向该光调变单元。
10.如权利要求8所述的背光模块，其中该导光板的后出光面与该光调变单元之间具有一空隙。
11.一种液晶显示装置,包括: 背光模块，可切换操作于一第一模式与一第二模式，该背光模块，包括: 第一光源，在该第一模式时产生一第一光束； 第二光源，在该第二模式时产生一第二光束； 导光板，包括: 入光面，接收该第二光源的第二光束； 两相对的侧面，与该入光面连接；以及 多个导光元件，设置于该多个侧面其中之一，配置用于反射可见光；以及光调变单兀，设置于该导光板下，具有第一表面与相对于该第一表面的第二表面，其中当该背光模块操作于第一模式时，该光调变单元对应于自该第一表面入射的第一光束具有一第一穿透率，当该背光模块操作于第二模式时，该光调变单元对应于自该第二表面入射的第二光束具有一第二穿透率，其中该第一穿透率大于该第二穿透率；以及液晶面板，接收来自该背光模块的该第一光束或该第二光束以提供一影像。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其中该第一穿透率介于60%到90 %之间。
13.如权利要求11所述的液晶显示装置，其中该第二穿透率介于3%到50 %之间。
14.如权利要求11所述的液晶显示装置，还包括上偏光片、及下偏光片，配置于该液晶面板的二个相对表面上，且该光调变单兀为一偏光片，其中该偏光片的偏振方向与该下偏光片的偏振方向相同。
15.如权利要求11所述的液晶显示装置，其中该光调变单元包括一电致变色材料。
16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其中该背光模块为第一模式时，该光调变单元具有该第一穿透率。
17.如权利要求16所述的液晶显示装置，其中该背光模块自该第一模式切换至该第二模式时，该电致变色材料受一电压所驱动，使该光调变单元具有该第二穿透率。
18.如权利要求11所述的液晶显示装置，其中该导光板的该多个侧面，包括: 前出光面,相邻该入光面；以及 后出光面,相对该前出光面。
19.如权利要求18所述的液晶显示装置，其中该多个导光元件设置于该后出光面，包括: 多个凹槽朝该导光板内 部凹陷，其中部分该第二光束反射于该多个凹槽，且部分该第二光束经该后出光面射向该光调变单元。
【文档编号】G02F1/13357GK103851407SQ201210493334
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】洪嘉良 申请人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美电子股份有限公司