TWI518387B - 前光模組及顯示裝置 - Google Patents

Description

前光模組及顯示裝置

本發明是有關於一種光學模組及顯示裝置，且特別是有關於一種前光模組及顯示裝置。

目前彩色電子閱讀器之彩色顯示技術係在反射式顯示面板上設置一彩色濾光片(color filter)。反射式顯示面板包含多個黑白電子墨水膠囊(electrophoretic ink capsule)。彩色濾光片包含多個具有不同顏色(例如：紅、綠及藍色)的次畫素區。藉由控制位於不同次畫素區下之電子墨水膠囊的灰階變化，可使彩色電子閱讀器產生全彩影像效果。

由於彩色濾光片之次畫素區係利用吸收白光中部分波段的方式，來顯示出剩餘波段的色彩，又由於來自外界或前光模組的光線必須來回通過彩色濾光片，故彩色濾光片將大幅降低能量的使用效率，致使在一般環境下，彩色電子閱讀器的畫面會比黑白電子閱讀器的畫面顯得黯淡。因此，相較於黑白電子閱讀器，彩色電子閱讀器更需要提昇前光模組所能提供的亮度，並改善畫面整體的對比度及品質。

本發明的實施例提供一種前光模組，其可以提昇一顯示畫面的亮度及整體的對比度。

本發明的實施例提供一種顯示裝置，其具有良好的顯示畫面亮度、整體的對比度及色彩飽和度。

本發明的一實施例提供一種前光模組，其包括一導光板、一光源、一透光蓋板以及一環狀連接單元。導光板包括一第一表面、多個微結構群、一第二表面以及一入光面。第一表面包括一第一區域以及圍繞該第一區域之一第二區域。多個微結構群配置於第一表面上，且位於第一區域中。這些微結構群各具有多個相鄰的微結構，且這些微結構群彼此分離。第二表面相對於第一表面，入光面連接第一表面與第二表面。光源配置於入光面旁，且光源用以照射導光板。環狀連接單元連接第一表面之第二區域與透光蓋板，並使這些微結構群與透光蓋板維持間距。

本發明的一實施例提供一種顯示裝置，其包括一反射式顯示面板、上述之導光板、上述之光源、上述之透光蓋板以及上述之環狀連接單元。導光板配置於反射式顯示面板上，導光板的第一表面背對反射式顯示面板，且導光板的第二表面朝向反射式顯示面板。

在本發明的一實施例中，上述的這些微結構中的至少其中之一包括朝向入光面方向的一第一光學表面、一朝向遠離入光 面方向的一第二光學表面及一連接第一光學表面與第二光學表面的第三光學表面，且第三光學表面背對第一表面。

在本發明的一實施例中，上述的第二光學表面相對於入光面的法線的傾斜角度是落在從30度至50度的範圍內。

在本發明的一實施例中，上述的第一光學表面相對於入光面的法線的傾斜角大於80度且小於等於90度。

在本發明的一實施例中，上述的這些微結構群中的至少其中之一的這些微結構沿著一方向排列，且在相鄰的二微結構中，一微結構的第一光學表面與另一微結構的第二光學表面相鄰。

在本發明的一實施例中，上述的方向實質上垂直於入光面。

在本發明的一實施例中，上述的環狀連接單元為環狀膠。

在本發明的一實施例中，上述的這些微結構群中的至少其中之一在實質上平行於第二表面的方向上的長邊寬度與短邊寬度均小於200微米。

在本發明的一實施例中，上述的這些微結構群中的至少其中之一的任二相鄰的微結構之間的間距小於或等於第三光學表面短邊寬度的三分之一。

在本發明的一實施例中，上述的這些微結構中的至少其中之一的第三光學表面之寬度小於或等於所述微結構的高度。

在本發明的一實施例中，上述的這些微結構群所各具有的這些微結構的數量彼此相同或不相同。

基於上述，本發明的實施例中所提供的前光模組藉由上述的這些微結構群以及微結構群和透光蓋板之間的間距可以使來自光源的光更有效率地的自第二表面發出。本發明的實施例中所提供的顯示裝置藉由上述的這些微結構群以及微結構群和透光蓋板之間的間距可以使更多來自光源的光有效地照射到反射式顯示面板，並藉以提昇顯示裝置所提供的顯示畫面的品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

α、β‧‧‧角度

A、B‧‧‧區域

D、E‧‧‧間距

h‧‧‧高度

I1I1、I2I2‧‧‧切面線

k1‧‧‧方向

L1、L2‧‧‧光束

R‧‧‧空間

W1、W2‧‧‧寬度

100‧‧‧前光模組

110‧‧‧導光板

112‧‧‧第一表面

112A、112B‧‧‧區域

114、114A、114B‧‧‧微結構群

115、115A、115B、115C、115D、115E、115F、115G‧‧‧微結構

1151A、1151B‧‧‧第一光學表面

1152A‧‧‧第二光學表面

1153A‧‧‧第三光學表面

1154A、1155A‧‧‧側面

116‧‧‧第二表面

118‧‧‧入光面

118A‧‧‧法線

120‧‧‧光源

130‧‧‧透光蓋板

140‧‧‧環狀連接單元

200、300‧‧‧顯示裝置

210‧‧‧反射式顯示面板

220、330‧‧‧光學膠層

310‧‧‧彩色濾光片

圖1是本發明的第一實施例中前光模組的剖面圖。

圖2是本發明的第一實施例中前光模組的部份立體圖。

圖3A是根據圖1中區域A的放大圖。

圖3B是根據圖2中區域B的放大圖。

圖4是本發明的第二實施例中顯示裝置的切面圖。

圖5是本發明的第二實施例中顯示裝置的部份立體圖。

圖6是本發明的另一實施例中導光板的部份剖面圖。

圖7是本發明的另一實施例中導光板的俯視圖。

圖8是本發明的另一實施例中顯示裝置的部份立體圖。

圖9是本發明的另一實施例中顯示裝置的剖面圖。

在下列說明中，為了能清楚表示，以下所參照的圖式中會將微結構放大繪示，藉以清楚說明其結構，並非用以限定其大小關係。圖1是本發明的第一實施例中前光模組的剖面圖。圖2是本發明的第一實施例中前光模組的部份立體圖。特別要說明的是，為了能清楚表示，圖2所繪示之本發明一實施例的前光模組的立體圖省略了透光蓋板，而圖1例如是根據圖2中切面線I1I1所繪示的剖面圖。請參照圖1及圖2，在本發明的第一實施例中，前光模組100包括導光板110、光源120、透光蓋板130以及環狀連接單元140。導光板110包括第一表面112、多個微結構群114、第二表面116以及入光面118。第一表面112包括第一區域112A以及環繞第一區域112A的第二區域112B。微結構群114配置於第一表面112上，且位於第一區域112A中。每個微結構群114具有多個相鄰的微結構115(在本實施例中以五個為例)，且這些微結構群114彼此分離。第二表面116相對於第一表面112，且入光面118連接第一表面112及第二表面116。光源120配至於入光面118旁，且光源120用以照射導光板110。環狀連接單元140連接第一表面112的第二區域112B與透光蓋板130，並使這些微結構群114與透光蓋板130之間維持間距D。

詳細來說，請參照圖2，在本發明的第一實施例中，微結構群114在遠離入光面118的第一表面112上的分佈較接近入光面118的第一表面112上的分佈密集。也就是說，在本實施例中 微結構群114自靠近入光面118的一側至遠離入光面118的一側以由疏到密的方式排列。

更具體來說，請參照圖1，在本發明的第一實施例中，環狀連接單元140、第一表面112以及透光蓋板130形成一空間R，而空間R中例如具有空氣，因此導光板110和空間R中的折射率差異較大，對於進入入光面118後入射到第一表面112的光束較容易被第一表面112反射並穿出第二表面116。而自微結構115穿出的光束也會再進入相鄰的微結構115並由微結構115內部全反射往第二表面116傳遞。在本實施例中，透光蓋板130的材質例如是玻璃，但不限於此。在其他實施例中，透光蓋板的材質更可以例如是聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)等塑膠材質或塑膠複合材。在本實施例中，光源120例如是發光二極體(Light Emitting Diode,LED)，但不限於此，在其他實施例中光源更可以是有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)或其他適於發光的元件。

圖3A是根據圖1中區域A的放大圖。詳細來說，請一併參照圖1及圖3A，在本發明的第一實施例中，微結構群114中的微結構(例如是微結構115A)包括朝向入光面118方向的一第一光學表面1151A、朝向遠離入光面118方向的一第二光學表面1152A及連接第一光學表面1151A與第二光學表面1152A的一第三光學表面1153A，且第三光學表面1153A背對第一表面112。在本實施例中，其他微結構例如是微結構115B至115E之表面的配 置與上述微結構115A相同，在此不再贅述。具體來說，請一併參照圖1及圖3A，在本發明的第一實施例中，例如是來自光源120的光束L1傳遞到第二光學表面1152A後，會被第二光學表面1152A反射往第二表面116傳遞，且相對第二表面116來說，反射過後的光束L1會以例如是等於或接近0度的入射角到達第二表面116。在本實施例中，例如是來自光源120的光束L2穿出第二光學表面1152A後再進入第一光學表面1151B，然後被第二光學表面1152B反射往第二表面116傳遞，且相對第二表面116來說，反射過後的光束L2會以例如是等於或接近15度的入射角到達第二表面116。在本實施例中，經由微結構115E的光束在穿出微結構115E的第二光學表面後也會往第一表面112傳遞，進而進入導光板110並到達第二表面116，並以例如是等於或接近40度的入射角到達第二表面116。也就是說，在本實施例中，微結構群114中的多個微結構115可以使更多來自光源120的光束較準直地往第二表面116傳遞，藉以提供更良好的照明。

圖3B是根據圖2中區域B的放大圖。詳細來說，請參照圖3B，在本發明的第一實施例中，微結構群114的微結構(例如是微結構115A)更包括兩側面1154A、1155A。側面1154A及側面1155A各自連接第一光學表面1151A、第二光學表面1152A以及第三光學表面1153A，且側面1154A及側面1155A傾斜配置使第一光學表面1151A及第二光學表面1152A連接第三光學表面1153A的上緣較相對的下緣短。在本實施例中，微結構群114例 如是以模具所製作，但不限於此。在其他實施例中，也可以是藉由蝕刻導光板來製作微結構群。

圖4是本發明的第二實施例中顯示裝置的切面圖。請參照圖4，在本發明的第二實施例中，顯示裝置200包括反射式顯示面板210、導光板110、光源120、透光蓋板130以及環狀連接單元140。在本實施例中，導光板110、光源120、透光蓋板130以及環狀連接單元140的配置與上述第一實施例的前光模組100之配置相同，在此不再贅述，而導光板110配置於反射式顯示面板210上，導光板110的第一表面112背對反射式顯示面板210，且導光板110的第二表面116朝向反射式顯示面板210。也就是說，藉由導光板110及空間R的折射率差異以及微結構群114可以使更多來自光源120的光束自第二表面116穿出並有效地照射到反射式顯示面板210，藉以使顯示裝置200的顯示畫面品質提昇。

請參照圖4，在本發明的第二實施例中，顯示裝置200更包括光學膠層(Optical Clear Adhesive,OCA)220，光學膠層220配置於導光板110和反射式顯示面板210之間。在其他實施例中，顯示裝置更可以包括一抗反射層或一低反射層藉由黏貼或是鍍膜的方式配置在透光蓋板130面對導光板110的表面或背對導光板110的表面。在其他實施例中，顯示裝置更可以包括配置在透光蓋板130面對導光板110的表面或背對導光板110的表面的抗紫外線層(例如是抗紫外線膜片或抗紫外線膜)或摻於透光蓋板130中的抗紫外線材料。

具體來說，請參照圖4及圖3A，在本發明的第二實施中，第二光學表面(例如是第二光學表面1152A)相對於入光面118的法線118A的傾斜角度α是落在從30度至50度的範圍內，但不限於此。在本實施例中，第一光學表面(例如是第一光學表面1151A)相對於入光面118的法線118A的傾斜角β大於80度且小於等於90度，但不限於此。

圖5是本發明的第二實施例中顯示裝置的部份立體圖。特別要說明的是，為了能清楚表示，圖5所繪示之本發明一實施例的前光模組的立體圖省略了透光蓋板，而圖4是根據圖5中切面線I2I2所繪示的剖面圖。更具體來說，請參照圖3A及圖5，在本發明的第二實施例中，微結構群114的這些微結構115沿著一方向k1排列，且在相鄰的二微結構115，例如是微結構115A及微結構115B，微結構115B的第一光學表面1151B與微結構115A的第二光學表面1152A相鄰，但不限於此。更具體來說，在本實施例中，方向k1實質上垂直於入光面118。

圖6是本發明的另一實施例中導光板的部份剖面圖。請參照圖6，在本發明的另一實施例中，微結構群114中的任二相鄰的微結構115(例如是微結構115F及微結構115G)之間的間距E小於或等於第三光學表面1153A寬度的三分之一。微結構115F(或是115G)的第三光學表面1153A的寬度小於或等於微結構115F(或是115G)的高度h。

請參照圖5，在本發明的第二實施例中，環狀連接單元 140例如是環狀膠，但不限於此。

圖7是本發明的另一實施例中導光板的俯視圖。請一併參照圖4及圖7，在本發明的另一實施例中，第一表面112上微結構群114的配置類似於上述實施例中的微結構群114，且微結構群114在實質上平行於第一表面112的方向上的長邊寬度W1與短邊寬度W2均小於200微米。

圖8是本發明的另一實施例中顯示裝置的部份立體圖。請參照圖5，在本發明的第二實施例中，這些微結構群114所各具有的微結構115數量彼此相同(例如是5個)，但不限於此。請參照圖8，在本發明的另一實施例中，微結構群114所各具有的微結構115的數量彼此不相同。更具體來說，請參照圖8，在本實施例中，微結構群114A具有五個微結構115，而微結構群114B具有三個微結構115。

需要特別說明的是，在上述關於圖1至圖8所繪示之實施例中，所述這些關於微結構群114及微結構115的技術特徵可以是全部微結構群114及微結構115都具有的技術特徵，但不限於此。在其他實施例中，導光板110所包括的這些微結構群114及微結構115中更可以是部份具有上述這些關於微結構群114及微結構115的技術特徵的其中之一或其組合。

圖9是本發明的另一實施例中顯示裝置的剖面圖。請參照圖9，在本發明的另一實施例中，顯示裝置300類似於上述第二實施例中的顯示裝置200，請參照圖4，惟其不同之處在於，本實 施例的顯示裝置300更包括一彩色濾光片310、基板320以及光學膠層330。更具體來說，本實施例的顯示裝置300例如是彩色電子閱讀器。在本實施例中，藉由微結構群114與透光蓋板130之間所維持的間距D以及微結構群114，可以使顯示裝置300所顯示的彩色顯示畫面具有更高的亮度、對比，進而提昇顯示畫面的品質。更具體來說，在本實施例中的反射式顯示面板210例如是彩色顯示面板，而前光模組所提供的光的發散角較小，可盡量避免從前光模組發出的光被反射式顯示面板210反射回前光模組時，經過了兩種不同顏色的彩色濾光片310。也就是說，光源120所發出的光束藉由導光板110可以較為準直地穿透第二表面並照射到反射式顯示面板210上。

綜上所述，本發明的實施例所提供的前光模組藉由微結構群與透光蓋板之間所維持的間距和導光板之間的折射率差異，以及藉由微結構群，可以使來自光源的光在打到第一表面後更容易被反射，使光束更有效率地的自第二表面發出。本發明的實施例所提供的顯示裝置藉由微結構群與透光蓋板之間所維持的間距和導光板之間的折射率差異，以及藉由微結構群，可以使來自光源的光在打到第一表面後更容易被反射，並使更多來自光源的光經由導光板有效地照射到反射式顯示面板，進而提昇顯示畫面的品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

A‧‧‧區域

D‧‧‧間距

R‧‧‧空間

100‧‧‧前光模組

110‧‧‧導光板

112‧‧‧第一表面

112A、112B‧‧‧區域

114‧‧‧微結構群

115‧‧‧微結構

116‧‧‧第二表面

118‧‧‧入光面

120‧‧‧光源

130‧‧‧透光蓋板

140‧‧‧環狀連接單元

Claims (20)

1. 一種前光模組，包括：一導光板，包括：一第一表面，包括一第一區域以及圍繞該第一區域之一第二區域；多個微結構群，配置於該第一表面上，且位於該第一區域中，該些微結構群各具有多個相鄰的微結構，且該些微結構群彼此分離；一第二表面，相對於該第一表面；以及一入光面，連接該第一表面與該第二表面；一光源，配置於該入光面旁，該光源用以照射該導光板；一透光蓋板；以及一環狀連接單元，連接該第一表面之該第二區域與該透光蓋板，並使該些微結構群與該透光蓋板維持間距。
2. 如申請專利範圍第1項所述的前光模組，其中該些微結構中的至少其中之一包括朝向該入光面方向的一第一光學表面、一朝向遠離該入光面方向的一第二光學表面及一連接該第一光學表面與該第二光學表面的第三光學表面，且該第三光學表面背對該第一表面。
3. 如申請專利範圍第2項所述的前光模組，其中該第二光學表面相對於該入光面的法線的傾斜角度是落在從30度至50度的範圍內。
4. 如申請專利範圍第2項所述的前光模組，其中該第一光學表面相對於該入光面的法線的傾斜角大於80度且小於等於90度。
5. 如申請專利範圍第2項所述的前光模組，其中該些微結構群中的至少其中之一的任二相鄰的該微結構之間的間距小於或等於該第三光學表面寬度的三分之一。
6. 如申請專利範圍第2項所述的前光模組，其中該些微結構中的至少其中之一的該第三光學表面之寬度小於或等於該微結構的高度。
7. 如申請專利範圍第2項所述的前光模組，其中該些微結構群中的至少其中之一的該些微結構沿著一方向排列，且在相鄰的二該微結構中，一該微結構的該第一光學表面與另一該微結構的該第二光學表面相鄰。
8. 如申請專利範圍第7項所述的前光模組，其中該方向實質上垂直於該入光面。
9. 如申請專利範圍第1項所述的前光模組，其中該環狀連接單元為環狀膠。
10. 如申請專利範圍第1項所述的前光模組，其中該些微結構群中的至少其中之一在實質上平行於該第一表面的方向上的長邊寬度與短邊寬度均小於200微米。
11. 一種顯示裝置，包括：一反射式顯示面板；一導光板，配置於該反射式顯示面板上，該導光板包括： 一第一表面，背對該反射式顯示面板，且包括一第一區域以及圍繞該第一區域之一第二區域；多個微結構群，配置於該第一表面上，且位於該第一區域中，該些微結構群各具有多個相鄰的微結構，且該些微結構群彼此分離；一第二表面，相對於該第一表面，且朝向該反射式顯示面板；以及一入光面，連接該第一表面與該第二表面；一光源，配置於該入光面旁，該光源用以照射該導光板；一透光蓋板；以及一環狀連接單元，連接該第一表面之該第二區域與該透光蓋板，並使該些微結構群與該透光蓋板維持間距。
12. 如申請專利範圍第11項所述的顯示裝置，其中該些微結構中的至少其中之一包括朝向該入光面方向的一第一光學表面、一朝向遠離該入光面方向的一第二光學表面及一連接該第一光學表面與該第二光學表面的第三光學表面，且該第三光學表面背對該第一表面。
13. 如申請專利範圍第12項所述的顯示裝置，其中該第二光學表面相對於該入光面的法線的傾斜角度是落在從30度至50度的範圍內。
14. 如申請專利範圍第12項所述的顯示裝置，其中該第一光學表面相對於該入光面的法線的傾斜角大於80度且小於等於90 度。
15. 如申請專利範圍第12項所述的顯示裝置，其中該些微結構群中的至少其中之一的任二相鄰的該微結構之間的間距小於或等於該第三光學表面寬度的三分之一。
16. 如申請專利範圍第12項所述的顯示裝置，其中該些微結構中的至少其中之一的該第三光學表面之寬度小於或等於該微結構的高度。
17. 如申請專利範圍第12項所述的顯示裝置，其中該些微結構群中的至少其中之一的該些微結構沿著一方向排列，且在相鄰的二該微結構中，一該微結構的該第一光學表面與另一該微結構的該第二光學表面相鄰。
18. 如申請專利範圍第17項所述的顯示裝置，其中該方向實質上垂直於該入光面。
19. 如申請專利範圍第11項所述的顯示裝置，其中該環狀連接單元為環狀膠。
20. 如申請專利範圍第11項所述的顯示裝置，其中該些微結構群中的至少其中之一在實質上平行於該第一表面的方向上的長邊寬度與短邊寬度均小於200微米。