CN113671619A - 反射式显示装置及其前置光源模块 - Google Patents

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Abstract

一种反射式显示装置，包括显示面板以及前置光源模块，前置光源模块设置于显示面板上，前置光源模块包含导光组件及光源组件，导光组件包含导光体及多个面型光学微结构，导光体包含第一光学表面、第二光学表面及入光面，第一光学表面及第二光学表面相对，入光面连接于第一光学表面及第二光学表面之间；多个面型光学微结构嵌设于导光体内部，且每一面型光学微结构至少包含倾斜表面及部分穿透部分反射层，倾斜表面相对倾斜于第一光学表面及第二光学表面其中之一者，部分穿透部分反射层设置于倾斜表面上；光源组件设置于入光面旁。

Description

反射式显示装置及其前置光源模块
技术领域
本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种反射式显示装置及其前置光源模块。
背景技术
随着第5代移动通信网络(5th Generation Mobile Networks)，即5G通信技术的开发与日渐推广，超高速通信已经为大量无线资料传输打开想象无限的应用大门，相对应的资讯接收显示装置也将进入超高解析与低耗电的技术需求时代。可预期的资讯传输的便利性将大幅增加使用显示装置的时间，为了同时能兼顾低耗电与改善长时间观看的护眼性，新一代反射式显示面板相关零组件的技术开发已成为一重要课题。
有别于传统光直射型显示面板(如LCD、OLED、MicroLED等)，反射式显示面板近似纸张的光反射特性，具有阳光下可视度高、省电、轻薄的特性，唯其若为非自发光型反射式面板，在无外部光源环境下，面板可视度将大幅降低，因此如何在不影响显示画面情况下，提供反射式面板一稳定的照明来源，将是决定未来反射式面板产品能否应用普及化的关键要素。
发明内容
本发明提供了一种反射式显示装置及其前置光源模块，可改善反射式显示装置所呈现的影像亮度过低与对比度较差等现象，进而提升反射式显示装置的环境适应性。
本发明所提供的前置光源模块应用于反射式显示装置，前置光源模块包含导光组件及光源组件。导光组件包含导光体及多个面型光学微结构，导光体包含第一光学表面、第二光学表面及至少一入光面，第一光学表面及第二光学表面相对，至少一入光面连接于第一光学表面及第二光学表面之间，其中第一光学表面靠近观看者侧；多个面型光学微结构嵌设于导光体内部，且每一面型光学微结构至少包含倾斜表面及部分穿透部分反射层，倾斜表面相对倾斜于第一光学表面及第二光学表面其中之一者，部分穿透部分反射层设置于倾斜表面上；光源组件设置于至少一入光面旁。
在本发明的一实施例中，倾斜表面具有相对的第一端缘及第二端缘，第一端缘邻近第一光学表面，第二端缘邻近第二光学表面，倾斜表面的第一端缘偏向入光面且第二端缘远离入光面。
在本发明的一实施例中，倾斜表面与第二光学表面的夹角介于3度至88度之间，其中，多个面型光学微结构的倾斜表面的角度一致或不一致。
在本发明的一实施例中，倾斜表面的形状为矩形、圆形、椭圆形、多边形或其组合，其中倾斜表面的最大结构宽度介于2微米至60微米之间。
在本发明的一实施例中，倾斜侧面呈波浪起伏，倾斜表面的最大结构宽度不超过60微米。
在本发明的一实施例中，多个面型光学微结构矩阵排列于第一光学表面及第二光学表面之间。
在本发明的一实施例中，多个面型光学微结构的部分穿透部分反射层于导光体内具有不同的分布密度，其中，距离光源组件越远的区域，部分穿透部分反射层的分布密度越高。
在本发明的一实施例中，导光体由单一高分子材料或两种以上高分子材料分层组合而成，且导光体的光学雾度不大于25％。
在本发明的一实施例中，部分穿透部分反射层的穿透率大于反射率。于一实施例中，部分穿透部分反射层为光学镀层或粗糙表层。
在本发明的一实施例中，光源组件包含至少一发光二极管元件。于一实施例中，光源组件更包含光角度收敛元件，光角度收敛元件设置于发光二极管元件及至少一入光面之间。
在本发明的一实施例中，导光组件更包含功能性镀层设置于第一光学表面上，功能性镀层为抗眩层或抗反射结构层。
本发明所提供的反射式显示装置包括显示面板及上述的前置光源模块，前置光源模块射置于显示面板上，前置光源模块的第二光学表面面向显示面板。
在本发明的一实施例中，第二光学表面与显示面板之间具有空气隔层。于一实施例中，第二光学表面与显示面板之间具有透明胶黏介质层，且透明胶黏介质层的折射率大于1.36。
在本发明的一实施例中，由至少一入光面入射的照明光束于导光组件内传导及反射，且经由第二光学表面出射至显示面板，部分照明光束经显示面板反射为一影像光束，影像光束通过导光组件且经第一光学表面而出射至观看者侧。
在本发明的一实施例中，出射至显示面板的照明光束分布在特定的出射角度范围内，其中定义一法线垂直于显示面板，出射至显示面板的照明光束与法线的夹角小于45度。
在本发明的一实施例中，反射式显示装置更包含透明导电层及透明导电图样层，透明导电层设置于第一光学表面及第二光学表面的其中一者上，透明导电图样层设置于第一光学表面及第二光学表面的其中另一者上。
在本发明的一实施例中，反射式显示装置更包含至少一位相差光学层，设置于显示面板与导光组件之间，或者设置于导光组件与观看者侧之间。
本发明因借由前置光源模块的照明光束的反射来达成显示面板的影像呈现，且其中前置光源模块的导光组件内嵌有面型光学微结构，借由面型光学微结构的倾斜表面使出射至显示面板的照明光束分布在特定的出射角度范围内，此将可避免当外部光源环境不足时，反射式显示装置所呈现的影像亮度过低与对比度较差等现象，进而可提升反射式显示装置的环境适应性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例反射式显示装置的剖面结构示意图。
图2是本发明一实施例导光组件的部分结构示意图。
图3a及图3b分别是本发明又一实施例的不同态样的倾斜表面示意图。
图4是本发明又一实施例前置光源模块的剖面结构示意图。
图5是本发明又一实施例前置光源模块的剖面结构示意图。
图6是本发明又一实施例反射式显示装置的剖面结构示意图。
图7是本发明又一实施例反射式显示装置的剖面结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明一实施例反射式显示装置的剖面结构示意图，如图所示，反射式显示装置10包括前置光源模块12及显示面板14，前置光源模块12设置于显示面板14上。前置光源模块12包含导光组件16及光源组件18。图2是本发明一实施例导光组件的部分结构示意图，请同时参阅图1及图2所示，导光组件16包含导光体20及多个面型光学微结构22。导光体20例如呈板状，具有第一光学表面201、第二光学表面202及入光面203，第一光学表面201及第二光学表面202相对，且入光面203连接于第一光学表面201及第二光学表面202之间，于一实施例中，第一光学表面201靠近上方的观看者24，第二光学表面202面向显示面板14。其中，导光体20可由单一高分子材料或两种以上高分子材料分层组合而成，导光组件16具有高透明度且导光体20的光学雾度不大于25％。
接续上述说明，多个面型光学微结构22内嵌于导光体20内部，于一实施例中，多个面型光学微结构22矩阵排列于第一光学表面201及第二光学表面202之间。面型光学微结构22例如呈片状，具有倾斜表面26及部分穿透部分反射层28，倾斜表面26相对倾斜于第一光学表面201或第二光学表面202，部分穿透部分反射层28设置于倾斜表面26上。于一实施例中，倾斜表面26具有相对的第一端缘261及第二端缘262，第一端缘261邻近第一光学表面201，第二端缘262邻近第二光学表面202，优选地，倾斜表面26的倾斜态样为第一端缘261偏向入光面203且第二端缘262远离入光面203，倾斜表面26与第二光学表面202或第一光学表面201之间具有夹角θ，夹角θ介于3度至88度之间，又多个面型光学微结构22的倾斜表面26的角度可为一致或不一致。
于一实施例中，倾斜表面26的形状可为矩形、圆形、椭圆形、多边形或其组合。又上述的倾斜表面26亦不限定为平整的表面，图3a及图3b分别是本发明又一实施例的不同态样的倾斜表面示意图，于一实施例中，如图3a所示，倾斜表面26A的第一端缘261A与第二端缘262A具有曲线状棱线，而倾斜表面26A及其上的部分穿透部分反射层28则沿着曲线状棱线呈波浪起伏；于另一实施例中，如图3b所示，倾斜表面26B具有相对的第三端缘263及第四端缘264，第三端缘263及第四端缘264邻接于第一端缘261及第二端缘262之间，其中第三端缘263及第四端缘264具有曲线状棱线，而倾斜表面26B及其上的部分穿透部分反射层28则沿着曲线状棱线呈波浪起伏。其中，于一实施例中，上述平整或具波浪起伏的倾斜表面26/26A/26B具有一最大结构宽度W及最大结构长度D，最大结构宽度W及最大结构长度D介于2微米至60微米之间。
其中，部分穿透部分反射层28的穿透率大于反射率，优选的，部分穿透部分反射层28的穿透率例如为70％，反射率例如为30％。于一实施例中，部分穿透部分反射层28例如为光学镀层或粗糙表层。
请继续参阅图1所示，光源组件18设置于入光面203旁，光源组件18所发出的照明光束L1经由入光面203进入导光组件16，照明光束L1在传递至部分穿透部分反射层28时，部分照明光束L1被部分穿透部分反射层28反射而传递至第二光学表面202，经由第二光学表面202出射至显示面板14。于一实施例中，多个倾斜表面26上的部分穿透部分反射层28在导光体20内具有不同的分布密度，其中，距离光源组件18越远的区域，部分穿透部分反射层28的分布密度越高，如此借由部分穿透部分反射层28的疏密分布，使得照明光束L1均匀地由第二光学表面202出射，且大部分出射的照明光束L1分布在特定的出射角度范围内。于一实施例中，定义一法线N垂直于显示面板14，则出射至显示面板14的照明光束L1与法线N的夹角
Figure BDA0002491713050000061
小于45度。
请继续参阅图1所示，光源组件18包含发光二极管(LED)元件181，发光二极管元件181产生的照明光束L1经入光面203进入导光组件16，且部分照明光束L1经部分穿透部分反射层28反射至第二光学表面202。又，光源组件18更可包含光角度收敛元件(图中未示)，设置于发光二极管元件181的出光侧及导光体20的入光面203之间，光角度收敛元件可为微型透镜组、光导管及微柱状透镜阵列等，借以调整发光二极管元件181的照明光束L1进入导光组件116前的角度分布。
图4是本发明又一实施例前置光源模块的剖面结构示意图，如图所示，前置光源模块12A包含导光组件16A及光源组件18，其中导光组件16A更包含功能性镀层30，设置于导光体20的第一光学表面201上，功能性镀层30可为抗眩层或/及抗反射结构层，借以达到耐刮、抗反射及抗眩光的功效。
图5是本发明又一实施例前置光源模块的剖面结构示意图，如图所示，前置光源模块12B包含导光组件16B及两光源组件18、18’。如图5所示，导光组件16B包含导光体20及多个面型光学微结构22。导光体20例如呈板状，具有第一光学表面201、第二光学表面202及两入光面，两入光面分别为第一入光面203a及第二入光面203b，第一光学表面201及第二光学表面202相对，第一入光面203a及第二入光面203b相对且邻接于第一光学表面201及第二光学表面202之间。于一实施例中，一部分的面型光学微结构22a的倾斜表面26a的第一端缘261偏向第一入光面203a，另一部分的面型光学微结构22b的倾斜表面26b的第一端缘261偏向第二入光面203b，又倾斜表面26a及倾斜表面26b例如为交错分布，倾斜表面26a、26b上各设有部分穿透部分反射层28。
请继续参阅图1所示，在反射式显示装置中，于一实施例中，第二光学表面202与显示面板14之间具有空气隔层32。于一未绘示的实施例中，第二光学表面202与显示面板14之间亦可具有透明胶黏介质层，且透明胶黏介质层的折射率大于1.36。如图1所示，由入光面203入射的照明光束L1经由第二光学表面202出射至显示面板14，部分照明光束L1经显示面板14反射为影像光束Li，影像光束Li通过导光组件16且经第一光学表面201而出射至观看者24，其中部分影像光束Li通过部分穿透部分反射层28而抵达第一光学表面201，部分的影像光束Li通过相邻部分穿透部分反射层28之间而抵达第一光学表面201，进而由第一光学表面201作为影像出光侧，将影像光束Li出光至观看者24侧。
在本发明实施例中，显示面板14的影像呈现可通过前置光源模块12的照明光束L1的反射来达成，将可避免当外部光源环境不足时，反射式显示装置10所呈现的影像亮度过低与对比度较差等现象，进而可提升反射式显示装置10的环境适应性。
图6是本发明又一实施例反射式显示装置的剖面结构示意图，如图所示，图6所示的反射式显示装置10A与图1所示的反射式显示装置10的主要差异在于反射式显示装置10A更包含透明导电层34及透明导电图样层36，透明导电层34设置于第一光学表面201及第二光学表面202的其中一者上，透明导电图样层36设置于第一光学表面201及第二光学表面202的其中另一者上。于图6所示的实施例中，透明导电层34例如为设置在第一光学表面201，而具有编码图样设计的透明导电图样层36设置在第二光学表面202，如此使得反射式显示装置10A具有触控功能。
图7是本发明又一实施例反射式显示装置的剖面结构示意图，如图所示，图7所示的反射式显示装置10B与图1所示的反射式显示装置10的主要差异在于反射式显示装置10B更包含至少一位相差光学层38设置于显示面板14与导光组件16之间，或/及设置于导光组件16与观看者24之间。于图7所示的实施例中，位相差光学层38例如为设置在导光组件16及显示面板14之间，于一实施例中，位相差光学层38例如可提供入射的偏振光源的四分之一至二分之一位相差值，以利于使得反射式显示装置10B适于配戴有太阳眼镜的观看者24使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1.一种前置光源模块，应用于反射式显示装置，其特征在于，所述前置光源模块包含：
一导光组件，包含一导光体及多个面型光学微结构，
所述导光体包含一第一光学表面、一第二光学表面及至少一入光面，所述第一光学表面及所述第二光学表面相对，所述至少一入光面连接于所述第一光学表面及所述第二光学表面之间，其中所述第一光学表面靠近一观看者侧；
所述多个面型光学微结构嵌设于所述导光体内部，且每一所述面型光学微结构至少包含一倾斜表面及一部分穿透部分反射层，所述倾斜表面相对倾斜于所述第一光学表面及所述第二光学表面其中之一者，所述部分穿透部分反射层设置于所述倾斜表面上；以及
一光源组件，设置于所述至少一入光面旁。
2.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述倾斜表面具有相对的一第一端缘及一第二端缘，所述第一端缘邻近所述第一光学表面，所述第二端缘邻近所述第二光学表面，所述倾斜表面的所述第一端缘偏向所述入光面且所述第二端缘远离所述入光面。
3.如权利要求2所述的前置光源模块，其特征在于，所述倾斜表面与所述第二光学表面的夹角介于3度至88度之间，其中，所述多个面型光学微结构的所述倾斜表面的角度一致或不一致。
4.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述倾斜表面的形状为矩形、圆形、椭圆形、多边形或其组合，其中所述倾斜表面的一最大结构宽度介于2微米至60微米之间。
5.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述倾斜侧面呈波浪起伏，所述倾斜表面的一最大结构宽度不超过60微米。
6.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述多个面型光学微结构矩阵排列于所述第一光学表面及所述第二光学表面之间。
7.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述多个面型光学微结构的所述部分穿透部分反射层于所述导光体内具有不同的分布密度，其中，距离所述光源组件越远的区域，所述部分穿透部分反射层的分布密度越高。
8.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述导光体由单一高分子材料或两种以上高分子材料分层组合而成，且所述导光体的光学雾度不大于25％。
9.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述部分穿透部分反射层的穿透率大于反射率。
10.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述部分穿透部分反射层为一光学镀层或一粗糙表层。
11.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述光源组件包含至少一发光二极管元件。
12.如权利要求11所述的前置光源模块，其特征在于，所述光源组件更包含一光角度收敛元件，所述光角度收敛元件设置于所述发光二极管元件及所述入光面之间。
13.如权利要求1所述的前置光源模块，其特征在于，所述导光组件更包含一功能性镀层设置于所述第一光学表面上，所述功能性镀层为一抗眩层或一抗反射结构层。
14.一种反射式显示装置，其特征在于，包括：
一显示面板；以及
一如权利要求1至13任一项所述的前置光源模块，设置于所述显示面板上，所述前置光源模块的所述第二光学表面面向所述显示面板。
15.如权利要求14所述的反射式显示装置，其特征在于，所述第二光学表面与所述显示面板之间具有一空气隔层。
16.如权利要求14所述的反射式显示装置，其特征在于，所述第二光学表面与所述显示面板之间具有一透明胶黏介质层，且所述透明胶黏介质层的折射率大于1.36。
17.如权利要求14所述的反射式显示装置，其特征在于，由所述至少一入光面入射的照明光束于所述导光组件内传导及反射，且经由所述第二光学表面出射至所述显示面板，部分照明光束经所述显示面板反射为一影像光束，所述影像光束通过所述导光组件且经所述第一光学表面而出射至所述观看者侧。
18.如权利要求17所述的反射式显示装置，其特征在于，出射至所述显示面板的所述照明光束分布在一特定的出射角度范围内，其中定义一法线垂直于所述显示面板，出射至所述显示面板的所述照明光束与所述法线的夹角小于45度。
19.如权利要求14所述的反射式显示装置，其特征在于，所述反射式显示装置更包含一透明导电层及一透明导电图样层，所述透明导电层设置于所述第一光学表面及所述第二光学表面的其中一者上，所述透明导电图样层设置于所述第一光学表面及所述第二光学表面的其中另一者上。
20.如权利要求14所述的反射式显示装置，其特征在于，所述反射式显示装置更包含至少一位相差光学层，设置于所述显示面板与所述导光组件之间，或者设置于所述导光组件与所述观看者侧之间。
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