CN216748375U

CN216748375U - 前光模块及显示装置

Info

Publication number: CN216748375U
Application number: CN202220168835.8U
Authority: CN
Inventors: 曹良阔; 林彦豪; 陈冰彦; 方崇仰
Original assignee: Coretronic Corp
Current assignee: Coretronic Corp
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2032-01-21
Also published as: TWM634024U

Abstract

本实用新型提供一种显示装置，该显示装置包括导光板、光源、反射式显示面板、显示偏光片及前光偏光片。导光板具有入光面、出光面及底面。光源用于朝入光面发出第一光束和第二光束。反射式显示面板设置在底面的一侧。显示偏光片设置在导光板与反射式显示面板之间。前光偏光片设置在出光面的一侧。第一光束只经由出光面传递至前光偏光片。第二光束经由反射式显示面板反射后由出光面出射并传递至前光偏光片。前光偏光片对第一光束的穿透率小于等于60％，且对第二光束的穿透率大于等于80％。一种前光模块亦被提出。本实用新型提出的显示装置及前光模块具有改善眩光的功效。

Description

前光模块及显示装置

技术领域

本实用新型关于一种显示装置，且特别是关于一种具有前光模块及反射式显示面板的显示装置。

背景技术

反射式显示面板是利用环境光作为光源照明显示面板的各画素形成具有反射式显示面板的显示资讯的显示光，并且显示光传递至使用者的眼中。相较于穿透式显示面板或自发光式显示面板，反射式显示面板具有低厚度、省电、在强光环境下有高对比度以及降低使用者视觉疲劳等优点。

然而在环境光不足的场合时，需要在反射式显示面板的显示侧设置前光源模块以提供照明。但前光源模块会有一部分光束并未照射至反射式显示面板就直接出光而形成杂散光，造成使用者同时收到杂散光跟显示光，虽然显示光的光强度明显大于杂散光的光强度，但杂散光的存在将进一步产生眩光以及降低显示画面的对比度而影响观看品质。

实用新型内容

本实用新型提供一种显示装置，可有效降低杂散光的强度，进一步改善眩光以及对比度下降的问题。

本实用新型提供一种前光模块，可有效降低杂散光的强度。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种显示装置。显示装置包括导光板、光源、反射式显示面板、显示偏光片及前光偏光片。导光板具有入光面以及连接入光面且彼此相对的出光面与底面。光源设置在入光面的一侧，用于发出第一光束和第二光束。反射式显示面板设置在导光板的底面的一侧。显示偏光片设置在导光板与反射式显示面板之间。前光偏光片设置在导光板的出光面的一侧。第一光束只经由出光面出射导光板并传递至前光偏光片，第二光束经由反射式显示面板反射后由出光面出射并传递至前光偏光片。前光偏光片对第一光束的穿透率小于等于60％，且对第二光束的穿透率大于等于80％。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种前光模块，用于设置在反射式显示面板上。前光模块包括导光板、光源及前光偏光片。导光板具有入光面以及连接入光面且彼此相对的出光面与底面。光源设置在入光面的一侧，用于发出第一光束和第二光束。前光偏光片设置在导光板的出光面的一侧。第一光束只经由出光面出射导光板并传递至前光偏光片，第二光束经由反射式显示面板反射后由出光面出射并传递至前光偏光片。前光偏光片对第一光束的穿透率小于等于60％，且对第二光束的穿透率大于等于80％。

基于上述，在本实用新型的一实施例的前光模块和显示装置中，前光偏光片对于来自光源且只经由出光面出射导光板的的第一光束的穿透率较小，而对于来自光源并且经由反射式显示面板反射的第二光束的穿透率较大。因此，相当于杂散光的第一光束在通过前光偏光片后，其光强度的降幅比例会明显较相当于显示光的第二光束的光强度的降幅比例来得大，进而达到降低眩光以及提升显示对比的效果。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本实用新型的一实施例的显示装置的剖视示意图。

图2是图1的显示装置的分解示意图。

图3是本实用新型的另一实施例的显示偏光片的第一穿透轴和前光偏光片的第二穿透轴的轴向关系示意图。

图4A是图1的前光偏光片对非偏振光的穿透率对波长的示意图。

图4B是图1的前光偏光片对偏振光的穿透率对波长的示意图。

图5A是本实用新型的又一实施例的前光偏光片对非偏振光的穿透率对波长的示意图。

图5B是本实用新型的又一实施例的前光偏光片对偏振光的穿透率对波长的示意图。

附图标记列表

10:显示装置

100:导光板

100b:底面

100e:出光面

100i:入光面

110:光源

140:前光偏光片

200:反射式显示面板

210:显示偏光片

EB:环境光束

FLU:前光模块

LB1:第一光束

LB2:第二光束

MS:光学微结构

P1:第一线偏振态

P2:第二线偏振态

TA1:第一穿透轴

TA2:第二穿透轴

ΔT1、ΔT2:穿透率差值

θ:夹角。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本新型。

图1是依照本实用新型的一实施例的显示装置的剖视示意图。图2是图1的显示装置的分解示意图。图3是本实用新型的另一实施例的显示偏光片的第一穿透轴和前光偏光片的第二穿透轴的轴向关系示意图。图4A是图1的前光偏光片对非偏振光的穿透率对波长的示意图。图4B是图1的前光偏光片对偏振光的穿透率对波长的示意图。为清楚呈现起见，图2省略了图1的光学微结构MS的绘示。

请参照图1以及图2，显示装置10包括导光板100、光源110、反射式显示面板200、显示偏光片210以及前光偏光片140。显示偏光片210设置在反射式显示面板200面向导光板100的一侧，且位于导光板100与反射式显示面板200之间。前光偏光片140设置在导光板100的出光面100e的一侧。

导光板100具有入光面100i，以及连接入光面100i且彼此相对的出光面100e与底面100b。导光板100的材料例如包括聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、环烯烃(COC)或聚碳酸酯(PC)等热塑性聚合物，但本实用新型不局限于此。上述的材料具有较低的复合折射率，可以避免不必要的光学干涉所形成的彩虹纹。特别一提的是，显示装置10用于利用环境光EB来作为反射式显示面板200的照明光源。当环境光EB不足时，则改由导光板100、光源110和前光偏光片140所构成的前光模块FLU来提供显示所需的照明光。

本实施例的导光板100还包括光学微结构MS，设置于导光板100的出光面100e上(光学微结构MS例如包含多个光学微结构，且均匀分布于出光面100e上)。举例来说，光学微结构MS可以是凹陷结构，且其横截面轮廓例如圆形、椭圆形或锯齿形等。光学微结构MS例如具有反射面，反射面用于使至少一部分来自光源110的光束(例如未经反射式显示面板200反射的光束)产生全反射，而使光束朝向底面100b出射以照射反射式显示面板200。在本实施例中，光学微结构MS较佳地为锯齿形。举例来说，光学微结构MS可以透过射出成形或是热压成型来制作，但不局限于此。在其他实施例中，光学微结构MS也可以是印刷而成的微结构。

光源110设置在导光板100的入光面100i的一侧，且可以是多个发光二极管(LightEmitting Diode，LED)的组合。发光二极管例如是次毫米发光二极管(mini LED)或微型发光二极管(micro LED)。由于本实用新型的光源110是用来提供或补足环境光较弱时所需的照明光，因此光源110较佳地为白光光源，其可以是直接采用白光发光二极管来构成，或者是利用波长转换材料将非白光发光二极管所发出的光线(例如蓝光或紫外光)转换成可混合成白光的色光(例如红光、绿光或蓝光)。波长转换材料例如是黄光荧光粉(Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺，YAG)或氟化物荧光粉(K₂SiF₆:Mn4⁺，KSF)，但不局限于此。较佳地，本实施例的光源110是使用搭配KSF荧光粉的发光二极管。

光源110用于发出第一光束LB1以及第二光束LB2。其中，第一光束LB1并未经由导光板100的底面100b出射，而是在导光板100中传递后，直接只经由出光面100e出射并传递至前光偏光片140。也就是说，第一光束LB1并未通过显示偏光片210，更未经由反射式显示面板200的反射，故第一光束LB1不具有反射式显示面板200的显示信息(意即，在传递至前光偏光片140时，第一光束LB1例如为非偏振光)。相反地，第二光束LB2在导光板100中传递后，由底面100b出射并在通过显示偏光片210且经由反射式显示面板200的反射后，穿过导光板100并再由导光板100的出光面100e出射，并传递至前光偏光片140，故第二光束LB2具有反射式显示面板200的显示信息(意即，在传递至前光偏光片140时，第二光束LB2例如为偏振光)。

特别说明的是，此处的第一光束LB1和第二光束LB2可以是用不同角度入射光学微结构MS的两光束，也可以是同一光束中经由光学微结构MS的折射和反射(全反射)后所产生的两道不同子光束。更具体地说，光学微结构MS用于折射第一光束LB1，并用于反射第二光束LB2，使其朝向反射式显示面板200传递。

反射式显示面板200设置在导光板100的底面100b的一侧，并且用于反射光源110发出的第二光束LB2或环境光EB来达到图像的的显示效果。反射式显示面板200可以是硅基液晶面板(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)、其它种类的反射式液晶面板、或电子纸显示器，但不局限于此。特别说明的是，反射式显示面板200可为单色灰阶显示面板(黑白灰阶显示面板)或彩色显示面板，本实用新型并不特别限制。

另一方面，在本实施例中，显示偏光片210具有第一穿透轴TA1，前光偏光片140具有第二穿透轴TA2，第一穿透轴TA1平行于第二穿透轴TA2(如图2所示)。在其他实施例中，第一穿透轴TA1与第二穿透轴TA2之间的夹角θ可小于等于45度(如图3所示)。在一较佳的实施例中，此夹角θ可小于等于10度。

图4A和图4B都绘示出当光源110以采用KSF荧光粉的发光二极管来制作时的发光光谱(如图中的曲线)。由图可知，本实施例的光源110所发出的第一光束LB1及第二光束LB2的发光波长范围包括至少一波长范围(至少一波长范围例如为发光强度大于发光强度门槛值的波长范围，且各波长范围至少包括一主波长，主波长例如发光光谱的波峰，发光强度门槛值例如为10％。意即，发光光谱的主波长均落在各波长范围中)，如图4A所示，至少一波长范围例如可包含430nm至470nm(即第一波长范围)、510nm至580nm(即第二波长范围)以及610nm至650nm(即第三波长范围)，但不局限于此。特别说明的是，一般偏光片对于非偏振光及具有不同偏振态的偏振光会有不同的穿透率。在其他实施例中，至少一波长范围例如为各主波长±10nm或±20nm的波长范围，或各主波长的半高宽的波长范围。然而，除此之外，本实用新型的前光偏光片140对于不同波长范围的光束也会具有不同的穿透率。

举例来说，如图4A的折线所示，前光偏光片140对于波长落在前述的第一波长范围、第二波长范围和第三波长范围的非偏振光(例如第一光束LB1)的穿透率小于对波长落在该些波长范围以外(在可见光的波长范围内)的非偏振光的穿透率。相似地，如图4B的折线所示，前光偏光片140对于波长落在前述的第一波长范围、第二波长范围和第三波长范围的偏振光(例如第二光束LB2)的穿透率小于对波长落在该些波长范围以外的偏振光的穿透率。特别注意的是，本实施例的前光偏光片140在不同的波长范围内的穿透率差值ΔT1可选择性地小于10％，或小于10％且大于5％，但不局限于此。在本实施例中，前光偏光片140对于非偏振光的穿透率都小于50％，而对于偏振光的穿透率都大于80％，但不局限于此。

以下将针对显示装置10如何消除杂散光的机制进行示例性的说明。请继续参照图1，来自光源110的第一光束LB1和第二光束LB2在未通过任何的偏光片前，都具有非偏振态，且其各自的波长范围例如包含前述的第一波长范围、第二波长范围和第三波长范围的至少一者。其中，当第一光束LB1经由光学微结构MS(或出光面100e)的折射后从导光板100的出光面100e的一侧出射，并且通过前光偏光片140时，其第二线偏振态P2的光分量会被吸收并形成大致上具有第一线偏振态P1的光束。例如：前光偏光片140对于具有非偏振态的第一光束LB1的穿透率小于等于50％(如图4A所示)。借此，可大幅降低不具有显示信息的第一光束LB1(即杂散光)的出光强度，其中出光强度的降幅比例可大于等于50％。

另一方面，当第二光束LB2在导光板100内横向传递并且经由光学微结构MS(或出光面100e)的反射后，从导光板100的底面100b的一侧出射并通过显示偏光片210时，其第二线偏振态P2的光分量也会被吸收并形成大致上具有第一线偏振态P1的光束。进一步来说，此光束再经由反射式显示面板200的反射后，形成具有显示信息的第二光束LB2(即显示光)。在本实施例中，由于显示偏光片210的第一穿透轴TA1是平行于前光偏光片140的第二穿透轴TA2，具有第一线偏振态P1的第二光束LB2在通过前光偏光片140后，其光能量的吸收效应会明显降低，使前光偏光片140对夹带显示信息的第二光束LB2的穿透率大于等于80％(如图4B所示)。亦即，具有显示信息的第二光束LB2在通过前光偏光片140后的出光强度的降幅比例可小于20％。

由于第一光束LB1在通过前光偏光片140后的光强度降幅明显较第二光束LB2通过前光偏光片140后的光强度降幅来得多。因此，可大幅降低杂散光(即第一光束LB1)对显示光(即第二光束LB2)的成像干扰，进而有效提升显示装置10的显示对比。

特别说明的是，当第一穿透轴TA1与第二穿透轴TA2之间的夹角θ小于等于45度时，本实用新型的显示装置的显示对比都会较未设有前光偏光片的显示装置来得好，且显示对比的改善幅度会随着上述夹角θ的减小而增加。需说明的是，此处的显示对比例如是由杂散光和显示光的亮度总和对杂散光的亮度的比值来定义。

请参照图1、图4A及图4B，进一步而言，由于前光偏光片140在光源110的发光波长范围(例如前述的第一波长范围至第三波长范围)外具有较高的光穿透率，使得波长位在光源110的前述发光波长范围以外的部分环境光EB在通过前光偏光片140后的能量损耗得以缩减，以进一步确保环境光EB能为反射式显示面板200提供足够的照明亮度。

图5A是本实用新型的又一实施例的前光偏光片对非偏振光的穿透率对波长的示意图。图5B是本实用新型的又一实施例的前光偏光片对偏振光的穿透率对波长的示意图。请参照图5A以及图5B，为了进一步增加环境光的光能利用率，本实施例的前光偏光片在不同的波长范围内的穿透率差值ΔT2可选择性地大于10％。亦即，相较于图4A及4B的前光偏光片140在不同的波长范围内的穿透率差值ΔT1来得更大。特别注意的是，也因此，本实施例的前光偏光片对于波长位在前述波长范围内的非偏振光的穿透率可以小于50％，但对于波长位在前述发光波长范围以外的非偏振光的穿透率可大于50％(例如接近60％)且例如小于60％。意即，在本实施例中，前光偏光片对于具有非偏振态的第一光束的穿透率小于等于60％，且对第二光束的穿透率大于等于80％。借此，在达到前述实施例的提升显示对比功效的情况下，还能进一步确保环境光在通过前光偏片后能为反射式显示面板提供足够的照明亮度。

举例来说，为了让本实施例的前光偏光片对非偏振光的穿透率大于50％，可降低偏光片中偏光子的浓度，使其对于特定偏振方向的光吸收能力下降。较佳地，本实施例的前光偏光片在可见光波长范围(例如图5A中400nm至700nm的范围)内的偏光率大于95％且小于99％。据此，在增加本实用新型的显示装置对环境光的光能利用率的同时，还能确保前光偏光片的偏光品质。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡是依照本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达到本实用新型所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括导光板、光源、反射式显示面板、显示偏光片以及前光偏光片，其中

所述导光板具有入光面以及连接所述入光面且彼此相对的出光面与底面；

所述光源设置在所述导光板的所述入光面的一侧，且用于朝向所述入光面发出第一光束和第二光束；

所述反射式显示面板设置在所述导光板的所述底面的一侧；

所述显示偏光片设置在所述导光板与所述反射式显示面板之间；以及

所述前光偏光片设置在所述导光板的所述出光面的一侧，其中所述第一光束只经由所述出光面出射所述导光板并传递至所述前光偏光片，所述第二光束经由所述反射式显示面板的反射后由所述导光板的所述出光面出射并传递至所述前光偏光片，所述前光偏光片对所述第一光束的穿透率小于等于60％，且对所述第二光束的穿透率大于等于80％。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述导光板的所述出光面设有多个光学微结构，所述多个光学微结构用于折射所述第一光束，并用于反射所述第二光束朝向所述反射式显示面板传递。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示偏光片具有第一穿透轴，所述前光偏光片具有第二穿透轴，所述第一穿透轴与所述第二穿透轴之间的夹角小于等于10度。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一光束具有至少一波长范围，所述前光偏光片在所述至少一波长范围内的穿透率小于在所述至少一波长范围外的穿透率，所述至少一波长范围为主波长±20nm的波长范围。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述前光偏光片在所述至少一波长范围外的穿透率大于50％。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述前光偏光片的偏光率大于95％且小于99％。

7.一种前光模块，其特征在于，所述前光模块用于设置在反射式显示面板上，所述前光模块包括导光板、光源以及前光偏光片，其中

所述光源设置在所述导光板的所述入光面的一侧，且用于朝向所述入光面发出第一光束和第二光束；以及

所述前光偏光片设置在所述导光板的所述出光面的一侧，其中所述第一光束只经由所述出光面出射所述导光板并传递至所述前光偏光片，所述第二光束经由所述反射式显示面板的反射后由所述导光板的所述出光面出射并传递至所述前光偏光片，所述前光偏光片对所述第一光束的穿透率小于等于60％，而对所述第二光束的穿透率大于等于80％。

8.根据权利要求7所述的前光模块，其特征在于，所述导光板的所述出光面设有多个光学微结构。

9.根据权利要求7所述的前光模块，其特征在于，所述第一光束具有至少一波长范围，所述前光偏光片在所述至少一波长范围内的穿透率小于在所述至少一波长范围外的穿透率，所述至少一波长范围为主波长±20nm的波长范围。

10.根据权利要求9所述的前光模块，其特征在于，所述前光偏光片在所述至少一波长范围外的穿透率大于50％。

11.根据权利要求7所述的前光模块，其特征在于，所述前光偏光片的偏光率大于95％且小于99％。