CN116774338A - 光源模块及电泳显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光源模块及电泳显示设备，光源模块包括导光板及光源。导光板具有第一表面、第二表面、入光面及相对的二个侧面。第二表面相对于第一表面，入光面连接第一表面与第二表面。每一侧面连接第一表面与第二表面，其中入光面连接此二个侧面。光源配置于入光面旁，且用以朝向入光面发出照明光束。导光板包括多个光学微结构，设置于每一侧面上，且靠近入光面，这些光学微结构包括多个弯曲凸面，从靠近入光面的一端往远离入光面的一端排列。

Description

光源模块及电泳显示设备

技术领域

本发明涉及一种光源模块及显示设备，尤其涉及一种光源模块与电泳显示设备(electrophoretic display device)。

背景技术

随着显示技术的进步，电泳显示设备被发展出来。电泳显示设备可作为电子纸，而电泳显示面板(electrophoretic display panel)本身不会发光，而是利用多种不同的电泳粒子对光的不同反射效果来产生图像画面。为了使电泳显示设备在各种光源环境下均能维持观看质量，光源模块便发展出来，且被设置于电泳显示面板上。

光源模块一般具有导光板及配置于导光板的入光面旁的光源条。光源条所发出的往两侧发散的光在被导光板的侧面全反射后，会在导光板上形成亮区，相对之下，导光板在靠近入光面处便会形成相对较暗的三角暗区。举例而言，当导光板的材质是采用折射率为1.59的材质时，以大于39度入射导光板的侧面的光会被导光板全反射后，在导光板的可视区中形成亮区，而小于39度入射导光板的侧面的光则无法被全反射，因此导光板在靠近入光面处便会形成相对较暗的三角暗区，因而导致光源模块的亮度不均匀

改善三角暗区的方法之一是在导光板的底面于入光面的两端处设置局部高密度网点。局部高密度网点可将光打散，以减轻三角暗区，但其缺点为会导致人眼看到导光板在靠近入光面的两角落有亮区产生。

另一种改善三角暗区的方法是在导光板的左右侧边粗抛破坏全反射，但其缺点为光损失过大，例如大于20％。

发明内容

本发明是针对一种光源模块，其可有效改善上述三角暗区的问题，而能提供均匀的面光源，且同时保有较低的光损失。

本发明是针对一种电泳显示设备，其可有效改善上述三角暗区的问题，而能提供均匀的面光源，且同时保有较低的光损失。

本发明的一实施例提出一种光源模块，包括导光板及光源。导光板具有第一表面、第二表面、入光面及相对的二个侧面。第二表面相对于第一表面，入光面连接第一表面与第二表面。每一侧面连接第一表面与第二表面，其中入光面连接此二个侧面。光源配置于入光面旁，且用以朝向入光面发出照明光束。导光板包括多个光学微结构，设置于每一侧面上，且靠近入光面，这些光学微结构包括多个弯曲凸面，从靠近入光面的一端往远离入光面的一端排列。

本发明的一实施例提出一种电泳显示设备，包括电泳显示面板及上述光源模块。光源模块配置于电泳显示面板上，且导光板的第二表面朝向电泳显示面板。

在本发明的实施例的光源模块与电泳显示设备中，导光板包括多个光学微结构，设置于每一侧面上，且靠近入光面。此外，这些光学微结构包括多个弯曲凸面，从靠近入光面的一端往远离入光面的一端排列。因此，光源所发出的朝向两侧发散的光可被弯曲凸面以多种不同的角度反射，而使得反射光能够均匀分布至导光板在靠近入光面处的各区。如此一来，便可有效改善上述三角暗区的问题，而能提供均匀的面光源，且同时保有较低的光损失。此外，导光板的角落亦可以没有过亮的亮区产生。

附图说明

图1A为本发明的一实施例的电泳显示设备的剖面示意图。

图1B为图1A中的导光板与光源的上视示意图。

图2A为图1B中的这些光学微结构的局部放大示意图。

图2B为图1B中的一个光学微结构的放大示意图。

图3为图1B中的一个光学微结构的几何关系示意图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

图1A为本发明的一实施例的电泳显示设备的剖面示意图，而图1B为图1A中的导光板与光源的上视示意图。请参照图1A与图1B，本实施例的电泳显示设备100包括电泳显示面板110及光源模块200。光源模块200配置于电泳显示面板110上，且包括导光板300及光源210。导光板300具有第一表面310、第二表面320、入光面330、相对的二个侧面340及相对面(opposite surface)350。第二表面320相对于第一表面310，且朝向电泳显示面板110。入光面330连接第一表面310与第二表面320。每一侧面340连接第一表面310与第二表面320，其中入光面330连接此二个侧面340。相对面350相对于入光面330，连接第一表面310与第二表面320，且连接此二个侧面340。

光源210配置于入光面330旁，且用以朝向入光面330发出照明光束211。在本实施例中，光源210包括沿着入光面330在直线上排列的多个发光组件212，而发光组件212例如为发光二极管。在其他实施例中，光源210也可以是其他适当的光源，例如冷阴极荧光灯管。

在本实施例中，导光板300还包括多个光散射微结构322，设置于第一表面310与第二表面320的至少其中之一(在图1A中是以设置于第二表面320为例)。光散射微结构322例如是导光板300上的凸点、凹点、凸纹、凹纹或其组合。光源210所发出的照明光束211经由入光面330进入导光板300后，大部分会被第一表面310与第二表面320全反射，而在导光板300中传递。光散射微结构322则会破坏全反射，使照射到光散射微结构322的照明光束211散射而往下方传递至电泳显示面板110。电泳显示面板110反射照明光束211(例如是电泳显示面板110中具有至少两种不同颜色的电泳粒子反射照明光束211)，以形成图像光束112。图像光束穿透导光板300而传递至使用者的眼睛，如此使用者便能看见电泳显示面板110所显示的画面，且在各种光源环境、无光源环境或低光源环境下皆能观看到质量良好的显示画面。

导光板310包括多个光学微结构360，设置于每一侧面340上，且靠近入光面330，其中，具有多个光学微结构360的侧面340长度约占整个侧面340长度的1/3至1/2。这些光学微结构360包括多个弯曲凸面362，从靠近入光面330的一端往远离入光面330的一端排列。也就是说，在本实施例中，每一光学微结构360具有一个弯曲凸面362。

在本实施例的光源模块200与电泳显示设备100中，光源210所发出的朝向两侧发散的光213(即照明光束211的一部分)可被弯曲凸面362以多种不同的角度反射，而使得反射光361能够均匀分布至导光板300在靠近入光面330处的各区。如此一来，便可有效改善上述三角暗区的问题，而能在光源模块200的可视区(active area)205中提供均匀的面光源。此外，由于大部分的光213都可被弯曲凸面362反射，因此光源模块200在提供均匀的面光源的同时，亦能够保有较低的光损失。此外，导光板300的角落亦可以没有过亮的亮区产生。

在本实施例中，弯曲凸面362可以全反射或部分反射的方式来反射光213，而弯曲凸面362上可以不用镀有反射膜。然而，在其他实施例中，亦可在弯曲凸面362上镀反射膜来反射光213。此外，在本实施例中，导光板300与电泳显示面板110之间可设有光学透明胶(optical clear adhesive)220，且导光板300的第一表面310上可设有光学层230，其中光学层230例如为光学透明胶、保护盖板、防眩层(anti-glare layer)或其组合。

图2A为图1B中的这些光学微结构的局部放大示意图，而图2B为图1B中的一个光学微结构的放大示意图。请参照图1B、图2A及图2B，在本实施例中，每一弯曲凸面相对于入光面的法线方向具有倾斜角α，倾斜角α定义为arctan(h/w)，其中h为具有弯曲凸面362的光学微结构360的高，w为此光学微结构360的底边364的长度。在本实施例中，光学微结构360的高h平行于入光面330，且光学微结构360的底边364垂直于入光面330。此外，高h可以是平行于第一表面310。在本实施例中，弯曲凸面362在平行于第一表面310的平面上是呈弯曲状，而在垂直于第一表面310的方向上可以呈直线延伸而不弯曲。也就是说，弯曲凸面362可以呈弯曲带状，也就是弯曲凸面362可为一柱面。此外，在一实施例中，弯曲凸面362在平行于第一表面310的截面上可以呈拋物线、圆弧线、双曲线或其他曲线。在本实施例中，光学微结构360还可包括连接面366，连接弯曲凸面362与底边364。此外，在本实施例中，导光板300可还包括二个连接面370，位于导光板300的入光面330旁的两个角落，每一连接面370连接入光面330与侧面340。

在本实施例中，0<α≦θ/2，其中θ＝arcsin(1/n)，其中n为导光板300的折射率。当导光板300的材质例如为聚碳酸酯(polycarbonate,PC)时，导光板300的折射率n例如为1.59，代入上式可得θ为39°，所以0<α≦19.5°。当导光板的材质例如为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)时，导光板300的折射率n例如为1.48，代入上式可得θ为42.5°，所以0<α≦21.25°。

图3为图1B中的一个光学微结构的几何关系示意图。请参照图1B、图2B及图3，在本实施例中，若以光学微结构360的底边364的一侧的一点为圆心，以夹角度θ/2的两个半径R的末端分别连接弯曲凸面362的两端，可得到w＝R×sin(θ/2)，且h＝R-R×cos(θ/2)，因此可以得到w:h＝sin(θ/2):(1-cos(θ/2))。在本实施例中，h落在10微米至100微米的范围内，且w落在28.2微米至582微米的范围内。举例而言，当导光板300的材质为聚碳酸酯，导光板300的折射率为1.59，则θ/2＝19.5°，而w/h＝5.82。此时，h例如为20微米，而w例如为116微米。

综上所述，在本发明的实施例的光源模块与电泳显示设备中，导光板包括多个光学微结构，设置于每一侧面上，且靠近入光面。此外，这些光学微结构包括多个弯曲凸面，从靠近入光面的一端往远离入光面的一端排列。因此，光源所发出的朝向两侧发散的光可被弯曲凸面以多种不同的角度反射，而使得反射光能够均匀分布至导光板在靠近入光面处的各区。如此一来，便可有效改善上述三角暗区的问题，而能提供均匀的面光源，且同时保有较低的光损失。此外，导光板的角落亦可以没有过亮的亮区产生。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种光源模块，其特征在于，包括：

导光板，具有：

第一表面；

第二表面，相对于所述第一表面；

入光面，连接所述第一表面与所述第二表面；以及

相对的二个侧面，每一侧面连接所述第一表面与所述第二表面，其中所述入光面连接所述二个侧面；以及

光源，配置于所述入光面旁，且用以朝向所述入光面发出照明光束，

其中，所述导光板包括多个光学微结构，设置于每一侧面上，且靠近所述入光面，所述多个光学微结构包括多个弯曲凸面，从靠近所述入光面的一端往远离所述入光面的一端排列。

2.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，每一弯曲凸面相对于所述入光面的法线方向具有倾斜角α，倾斜角α定义为arctan(h/w)，其中h为具有所述弯曲凸面的光学微结构的高，w为所述光学微结构的底边的长度。

3.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，所述光学微结构的所述高平行于所述入光面，且所述光学微结构的所述底边垂直于所述入光面。

4.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，0<α<21.25°。

5.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，w落在10微米至100微米的范围内，且h落在28.2微米至582微米的范围内。

6.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，h:w＝sin(θ/2):(1-cos(θ/2))，其中θ＝arcsin(1/n)，其中n为所述导光板的折射率。

7.根据权利要求2所述的光源模块，其特征在于，0<α≦θ/2，其中θ＝arcsin(1/n)，其中n为所述导光板的折射率。

8.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述导光板具有多个光学微结构的侧面长度为整个所述侧面长度的1/3至1/2。

9.根据权利要求1所述的光源模块，其特征在于，所述光源包括沿着所述入光面在直线上排列的多个发光二极管。

10.一种电泳显示设备，其特征在于，包括：

电泳显示面板；以及

光源模块，配置于所述电泳显示面板上，且包括：

导光板，具有：

第一表面；

第二表面，相对于所述第一表面，且朝向所述电泳显示面板；

入光面，连接所述第一表面与所述第二表面；以及

相对的二个侧面，每一侧面连接所述第一表面与所述第二表面，

其中所述入光面连接所述二个侧面；以及

光源，配置于所述入光面旁，且用以朝向所述入光面发出照明光束，

其中，所述导光板包括多个光学微结构，设置于每一侧面上，且靠近所述入光面，所述多个光学微结构包括多个弯曲凸面，从靠近所述入光面的一端往远离所述入光面的一端排列。

11.根据权利要求10所述的电泳显示设备，其特征在于，每一弯曲凸面相对于所述入光面的法线方向具有倾斜角α，倾斜角α定义为arctan(h/w)，其中h为具有所述弯曲凸面的光学微结构的高，w为所述光学微结构的底边的长度。

12.根据权利要求11所述的电泳显示设备，其特征在于，w:h＝sin(θ/2):(1-cos(θ/2))，其中θ＝arcsin(1/n)，其中n为所述导光板的折射率。

13.根据权利要求11所述的电泳显示设备，其特征在于，0<α≦θ/2，其中θ＝arcsin(1/n)，其中n为所述导光板的折射率。