CN114442214A - 反射式显示装置及其导光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反射式显示装置及其导光模块，导光模块配置在反射式显示面板上，并包括导光板与遮光体。导光板具有第一表面、相对第一表面的第二表面以及形成于第一表面的光学结构，其中第一表面具有显示区以及围绕显示区的边缘区，而光学结构分布于显示区。遮光体配置于第一表面上，并覆盖边缘区，其中遮光体具有开口，而开口暴露显示区。通过以上光学结构，导光模块能帮助发光元件的光线从导光板均匀出射，减少或避免出现亮暗不均的影像。另外，包括上述导光模块的反射式显示装置在此也提出。

Description

反射式显示装置及其导光模块
技术领域
本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种反射式显示装置及其导光模块。
背景技术
目前有的显示装置具有导光模块来导引光源所发出的光线，以使显示装置可以显示明亮的影像，从而有助于使用者观赏，其中上述显示装置大多采用多个发光二极管(Light Emitting Diode，LED)来作为光源。由于发光二极管(LED)通常具有指向性(directionality characteristic)，因此各个发光二极管所发出的光束具有较小的发散角，以至于容易造成亮暗不均的影像，从而降低显示装置的影像品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反射式显示装置及其导光模块，其有助于让光线均匀出射，以减少或避免出现亮暗不均的影像。
本发明至少一个实施例所提出的导光模块适于配置在反射式显示面板上，并包括导光板与遮光体。导光板具有第一表面、相对第一表面的第二表面以及形成于第一表面的光学结构，其中第一表面具有显示区以及围绕显示区的边缘区，而光学结构分布于显示区。遮光体配置于第一表面上，并覆盖边缘区，其中遮光体具有开口，而开口暴露显示区。
在本发明至少一个实施例中，上述光学结构不分布于边缘区，而遮光体还覆盖邻近边缘区的部分光学结构，其中光学结构具有被遮光体覆盖的边缘，而开口具有邻近边缘的侧壁。此外，上述边缘与侧壁之间的距离小于或等于1毫米。
在本发明至少一个实施例中，上述光学结构包括多个凹槽，而各个凹槽从第一表面朝向第二表面延伸。
在本发明至少一个实施例中，上述遮光体的厚度介于5微米至20微米之间。
在本发明至少一个实施例中，上述导光板还具有入光部。入光部连接在第一表面与第二表面之间，并具有多个外凸柱面与多个内凹柱面，其中多个外凸柱面与多个内凹柱面彼此交错排列。
在本发明至少一个实施例中，各面外凸柱面的宽度与各面内凹柱面的宽度相等。
在本发明至少一个实施例中，相邻两面外凸柱面的中心轴之间的距离介于35微米至70微米之间。
在本发明至少一个实施例中，各面外凸柱面具有波峰部，而各面内凹柱面具有波谷部，其中入光部在波峰部与波谷部之间的厚度介于5微米至35微米之间。
本发明至少一个实施例所提出的反射式显示装置包括反射式显示面板、上述导光模块与多个发光元件。导光模块配置于反射式显示面板上，并具有第一表面、相对第一表面的第二表面、形成于第一表面的光学结构以及连接在第一表面与第二表面之间的入光部。这些发光元件配置于入光部，其中各个发光元件用于朝向入光部发出光线。
在本发明至少一个实施例中，上述反射式显示装置还包括保护层，其中保护层覆盖导光模块，且导光模块位于保护层与反射式显示面板之间。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的反射式显示装置及其导光模块，利用上述光学结构，导光模块能帮助发光元件的光线从导光板均匀出射，以减少或避免出现亮暗不均的影像。
附图说明
图1A是本发明至少一个实施例的反射式显示装置的俯视示意图。
图1B是图1A中沿线1B-1B剖面而绘制的剖面示意图。
图1C是图1A中的反射式显示装置的亮度分布示意图。
图1D是图1A中的反射式显示装置与对照例反射式显示装置两者亮度分布的比较示意图。
图2A是本发明另一实施例的反射式显示装置的局部俯视示意图。
图2B是图2A中的导光板的局部立体示意图。
主要附图标记说明：
100、400-反射式显示装置，110-反射式显示面板，120-发光元件，130-保护层，200-导光模块，210、310-导光板，211a-第一表面，211b-第二表面，212-光学结构，212a-凹槽，213、313-入光部，214-对向侧，220-遮光体，221-开口，313p-外凸柱面，313r-内凹柱面，A11-显示区，A12-边缘区，A31-中心轴，C10、C11-数线，D22、D30-距离，D31-波谷部，L1-光线，S22-侧壁，T22、T31-厚度，U31-波峰部，W3p、W3r-宽度。
具体实施方式
在以下的内文中，为了清楚呈现本案的技术特征，附图中的元件(例如层、膜、基板以及区域等)的尺寸(例如长度、宽度、厚度与深度)会以不等比例的方式放大。因此，下文实施例的说明与解释不受限于附图中的元件所呈现的尺寸与形状，而应涵盖如实际工艺及/或公差所导致的尺寸、形状以及两者的偏差。例如，附图所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非线性的特征，而附图所示的锐角可以是圆的。所以，本发明附图所呈示的元件主要是用于示意，并非旨在精准地描绘出元件的实际形状，也非用于限制本发明的申请专利范围。
其次，本发明内容中所出现的“约”、“近似”或“实质上”等这类用字不仅涵盖明确记载的数值与数值范围，而且也涵盖本发明所属技术领域中具有通常知识者所能理解的可允许偏差范围，其中此偏差范围可由测量时所产生的误差来决定，而此误差例如是起因于测量系统或工艺条件两者的限制。举例而言，两物件(例如基板的平面或走线)“实质上平行”或“实质上垂直”，其中“实质上平行”与“实质上垂直”分别代表这两物件之间的平行与垂直可包括允许偏差范围所导致的不平行与不垂直。
此外，“约”可表示在上述数值的一个或多个标准偏差内，例如±30％、±20％、±10％或±5％内。本发明文中所出现的“约”、“近似”或“实质上”等这类用字可依光学性质、蚀刻性质、机械性质或其他性质来选择可以接受的偏差范围或标准偏差，并非单以一个标准偏差来套用以上光学性质、蚀刻性质、机械性质以及其他性质等所有性质。
图1A是本发明至少一个实施例的反射式显示装置的俯视示意图，而图1B是图1A中沿线1B-1B剖面而绘制的剖面示意图。请参阅图1A与图1B，反射式显示装置100包括反射式显示面板110、多个发光元件120以及导光模块200，其中反射式显示面板110可为电泳式显示面板、电湿润式显示面板或胆固醇液晶显示面板，而发光元件120例如是发光二极管。
导光模块200可以配置于反射式显示面板110上，而这些发光元件120配置于导光模块200的同一侧或依照需求配置于不同侧。反射式显示面板110可以利用光学胶(Optically Clear Adhesive，OCA，未绘示)粘合于导光模块200，或其他方式以使反射式显示面板110被固定在导光模块200下方。
导光模块200包括导光板210，其中导光板210为透明基板，其例如是玻璃板或透明塑胶板，其中此透明塑胶板的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methylmethacrylate)，PMMA，也就是压克力)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、环烯烃共聚物(Cyclo Olefin Coplymer，COC)或环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymers，COP)。
导光板210具有第一表面211a、相对第一表面211a的第二表面211b以及形成于第一表面211a的光学结构212，其中第二表面211b位于第一表面211a与反射式显示面板110之间。因此，光学结构212形成于导光板210远离反射式显示面板110的一侧(即第一表面211a)，且未形成于导光板210邻近反射式显示面板110的一侧(即第二表面211b)。
第一表面211a具有显示区A11以及围绕显示区A11的边缘区A12，其中边缘区A12邻接显示区A11。图1A以虚线框表示边缘区A12与显示区A11之间的边界(boundary)，其中显示区A11位于虚线框内，而边缘区A12位于虚线框外。反射式显示面板110所产生的影像主要显示于显示区A11，而光学结构212分布于显示区A11，但不分布于边缘区A12。
光学结构212可以包括多个凹槽212a，其中各个凹槽212a从第一表面211a朝向第二表面211b延伸。从图1B来看，各个凹槽212a的深度明显小于导光板210的厚度，其中导光板210的厚度相当于第一表面211a与第二表面211b之间的距离。因此，各个凹槽212a不是贯穿导光板210而形成。
在本实施例中，各个凹槽212a在第一表面211a的截面形状可以是圆形(如图1A所示)。然而，在其他实施例中，各个凹槽212a在第一表面211a的截面形状可以是三角形、矩形、五边形、六边形或椭圆形。或者，这些凹槽212a在第一表面211a的截面形状可包括多种几何形状，例如三角形、矩形、圆形、椭圆形、五边形与六边形其中至少两种。此外，这些凹槽212a至少一个可以是条状的沟槽，例如V形切槽(V-cut)。
其次，在本实施例中，这些凹槽212a可以随机分布在第一表面211a，即这些凹槽212a可以呈不规则排列，如图1A所示。然而，在其他实施例中，这些凹槽212a可以呈规则排列，例如阵列排列。因此，图1A与图1B仅供举例说明，并非限制这些凹槽212a的形状与排列。
遮光体220配置在第一表面211a上，并覆盖边缘区A12，其中遮光体220具有开口221，而开口221暴露显示区A11。遮光体220可以是由油墨所形成，且具有较薄的厚度T22，其例如可以介于5微米至20微米之间。因此，当使用者以大视角观赏反射式显示装置100所显示的影像时，使用者不易看到遮光体220，以避免反射式显示装置100的影像品质因受到遮光体220的影响而降低。
由于光学结构212不分布于边缘区A12，因此遮光体220基本上不覆盖光学结构212。然而，受限于工艺公差的影响，在实际情况中，遮光体220可能会还覆盖邻近边缘区A12的部分光学结构212，即遮光体220会覆盖至少一个凹槽212a。以图1A与图1B为例，遮光体220会覆盖一些邻近边缘区A12的凹槽212a。
光学结构212具有被遮光体220覆盖的边缘，其中此边缘为整个光学结构212的外缘。以本实施例为例，此边缘可以相当于显示区A11的边缘，即边缘区A12与显示区A11之间的边界(如图1A所示的虚线框)。或者，在其他实施例中，此边缘也可以是被遮光体220覆盖的最外围凹槽212a的边缘。
遮光体220的开口221具有邻近上述边缘(例如图1A中的边缘区A12与显示区A11之间的边界)的侧壁S22。基于现有的工艺公差，边缘与侧壁S22之间的距离D22可以控制在小于或等于1毫米，以使遮光体220仅覆盖极少部分的光学结构212。如此，遮光体220实质上不覆盖光学结构212。
导光板210还具有入光部213与相对于入光部213的对向侧214，其中入光部213与对向侧214皆连接在第一表面211a与第二表面211b之间。在本实施例中，入光部213与对向侧214皆可为导光板210的两个相对侧平面。这些发光元件120配置于入光部213，其中各个发光元件120能朝向入光部213发出光线L1，以使光线L1能从入光部213进入导光板210内。
当光线L1在导光板210内传递时，光线L1可以被位于第二表面211b的反射式显示面板110反射至光学结构212。当光线L1入射至光学结构212时，这些凹槽212a能减少对光线L1的全反射(Total internal reflection)，促使大部分的光线L1从第一表面211a出射。此外，光学结构212还能使这些发光元件120所发出的光线L1均匀地从第一表面211a出射，以减少或避免出现亮暗不均的影像，从而维持或提升反射式显示装置100的影像品质。
在本实施例中，反射式显示装置100可以还包括保护层130，其中保护层130可以是透明基板，例如玻璃板或透明塑胶板，而透明塑胶板的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)或环烯烃聚合物(COP)。保护层130覆盖导光模块200的导光板210，所以导光模块200会位于保护层130与反射式显示面板110之间。保护层130能保护导光模块200，以防止导光板210与遮光体220被撞伤或刮伤。
图1C是图1A中的反射式显示装置的亮度分布示意图。请参阅图1B与图1C，在图1C中，纵轴代表亮度，而横轴代表导光板210的位置，其中左端代表入光部213的位置，而右端代表对向侧214的位置。数线C11代表反射式显示装置100从入光部213至对向侧214的亮度分布。从图1C来看，数线C11没有大幅度起伏，因此这些发光元件120所发出的光线L1能从第一表面211a均匀出射，以使反射式显示装置100的影像亮度均匀而不会出现亮暗不均的影像。
图1D是图1A中的反射式显示装置与对照例反射式显示装置两者亮度分布的比较示意图。请参阅图1B与图1D，与图1C相同，在图1D中，纵轴代表亮度，横轴代表导光板210的位置，其中左端代表入光部213的位置，而右端代表对向侧214的位置。数线C10(以虚线表示)代表对照例反射式显示装置的亮度分布，而数线C11代表反射式显示装置100的亮度分布。
对照例反射式显示装置与反射式显示装置100两者相似，而两者之间的唯一差异仅在于：在对照例反射式显示装置中，光学结构212不仅分布于显示区A11，而且还分布于边缘区A12。换句话说，对照例反射式显示装置的光学结构212是全面性地分布于第一表面211a。相较于反射式显示装置100，对照例反射式显示装置的遮光体220覆盖较多光学结构212，例如覆盖较多凹槽212a。
从图1D的数线C10来看，对照例反射式显示装置在其入光部213附近具有明显偏高的亮度，以至于对照例反射式显示装置的入光部213附近会产生明显的亮纹，导致影像品质下降。反之，反射式显示装置100各处的亮度彼此相差不大，即反射式显示装置100的影像亮度均匀。由此可知，减少或避免遮光体220对光学结构212的覆盖有助于均匀化反射式显示装置100的影像亮度，以维持或提升反射式显示装置100的影像品质。
图2A是本发明另一实施例的反射式显示装置的局部俯视示意图，而图2B是图2A中的导光板的局部立体示意图。请参阅图2A与图2B，反射式显示装置400与反射式显示装置100相似。例如，反射式显示装置400包括导光板310，而导光板310具有第一表面211a、第二表面211b、光学结构212(图2A与图2B未绘示)与入光部313，其中入光部313连接在第一表面211a与第二表面211b之间，而发光元件120配置于入光部313。
反射式显示装置100与400两者唯一差异仅在于：入光部313不是平面，并具有多个外凸柱面313p与多个内凹柱面313r。这些外凸柱面313p与这些内凹柱面313r彼此交错排列，以使这些外凸柱面313p与这些内凹柱面313r形成波浪面，其中这些外凸柱面313p与这些内凹柱面313r可以沿着第一表面211a与第二表面211b两者的边缘而排列。以图2A为例，这些交错排列的外凸柱面313p与内凹柱面313r会形成正弦波形状的曲面，其中各面外凸柱面313p的宽度W3p与各面内凹柱面313r的宽度W3r相等，而相邻两面外凸柱面313p的中心轴A31之间的距离D30可以介于35微米至70微米之间。
此外，各面外凸柱面313p具有波峰部U31，而各面内凹柱面313r具有波谷部D31，其中入光部313在波峰部U31与波谷部D31之间的厚度T31可以介于5微米至35微米之间。利用这些外凸柱面313p与这些内凹柱面313r，入光部313能将发光元件120所发出的光线发散，以减少或避免亮暗不均的影像，从而维持或提升反射式显示装置400的影像品质。
综上所述，本发明的反射式显示装置及其导光模块，利用上述光学结构，本发明至少一个实施例的导光模块能帮助发光元件的光线从导光板的第一表面均匀出射，以减少或避免出现亮暗不均的影像，进而提升反射式显示装置的影像品质。
虽然本发明已经以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许变动与润饰，因此本发明保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (17)

1.一种导光模块，其特征在于，所述导光模块配置在反射式显示面板上，所述导光模块包括：
导光板，具有第一表面、相对所述第一表面的第二表面以及形成于所述第一表面的光学结构，其中所述第一表面具有显示区以及围绕所述显示区的边缘区，而所述光学结构分布于所述显示区；以及
遮光体，配置于所述第一表面上，并覆盖所述边缘区，其中所述遮光体具有开口，而所述开口暴露所述显示区。
2.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述光学结构不分布于所述边缘区，而所述遮光体还覆盖邻近所述边缘区的部分所述光学结构，其中所述光学结构具有被所述遮光体覆盖的边缘，而所述开口具有邻近所述边缘的侧壁，所述边缘与所述侧壁之间的距离小于或等于1毫米。
3.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述光学结构包括多个凹槽，而各所述凹槽从所述第一表面朝向所述第二表面延伸。
4.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述遮光体的厚度介于5微米至20微米之间。
5.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述导光板还具有入光部，连接在所述第一表面与所述第二表面之间，并具有多个外凸柱面与多个内凹柱面，其中所述多个外凸柱面与所述多个内凹柱面彼此交错排列。
6.如权利要求5所述的导光模块，其特征在于，各所述外凸柱面的宽度与各所述内凹柱面的宽度相等。
7.如权利要求5所述的导光模块，其特征在于，相邻两面所述外凸柱面的中心轴之间的距离介于35微米至70微米之间。
8.如权利要求5所述的导光模块，其特征在于，各所述外凸柱面具有波峰部，而各所述内凹柱面具有波谷部，所述入光部在所述波峰部与所述波谷部之间的厚度介于5微米至35微米之间。
9.一种反射式显示装置，其特征在于，包括：
反射式显示面板；
导光模块，配置于所述反射式显示面板上，并包括：
导光板，具有第一表面、相对所述第一表面的第二表面、形成于所述第一表面的光学结构以及连接在所述第一表面与所述第二表面之间的入光部，其中所述第一表面具有显示区以及围绕所述显示区的边缘区，而所述光学结构分布于所述显示区，所述第二表面位于所述第一表面与所述反射式显示面板之间；及
遮光体，配置于所述第一表面上，并覆盖所述边缘区，其中所述遮光体具有开口，而所述开口暴露所述显示区；以及
多个发光元件，配置于所述入光部，其中各所述发光元件用于朝向所述入光部发出光线。
10.如权利要求9所述的反射式显示装置，其特征在于，所述光学结构不分布于所述边缘区，而所述遮光体还覆盖邻近所述边缘区的部分所述光学结构，其中所述光学结构具有被所述遮光体覆盖的边缘，而所述开口具有邻近所述边缘的侧壁，所述边缘与所述侧壁之间的距离小于或等于1毫米。
11.如权利要求9所述的反射式显示装置，其特征在于，所述光学结构包括多个凹槽，而各所述凹槽从所述第一表面朝向所述第二表面延伸。
12.如权利要求9所述的反射式显示装置，其特征在于，所述遮光体的厚度介于5微米至20微米之间。
13.如权利要求9所述的反射式显示装置，其特征在于，所述入光部具有多个外凸柱面与多个内凹柱面，其中所述多个外凸柱面与所述多个内凹柱面彼此交错排列。
14.如权利要求13所述的反射式显示装置，其特征在于，各所述外凸柱面的宽度与各所述内凹柱面的宽度相等。
15.如权利要求13所述的反射式显示装置，其特征在于，相邻两面所述外凸柱面的中心轴之间的距离介于35微米至70微米之间。
16.如权利要求13所述的反射式显示装置，其特征在于，各所述外凸柱面具有波峰部，而各所述内凹柱面具有波谷部，所述入光部在所述波峰部与所述波谷部之间的厚度介于5微米至35微米之间。
17.如权利要求9所述的反射式显示装置，其特征在于，还包括保护层，其中所述保护层覆盖所述导光模块，且所述导光模块位于所述保护层与所述反射式显示面板之间。
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