TWI746103B - 前光模組及其反射式顯示裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種前光模組及其反射式顯示裝置，前光模組覆蓋於反射式顯示屏上，且包含一前光板、複數網點結構及一第一光學膠。前光板具有出光面、底面及入光側面，出光面與底面相對設置且分別與入光側面鄰接。網點結構佈設於底面，其中底面與各網點結構之側壁面的實心肉厚夾角為100~115度，網點結構之深度為d，寬度為w，且符合d/w<0.15之關係式。第一光學膠塗佈於底面且係填滿於網點結構內。據此，透過前述網點結構特徵，係能有效消除鄰近入光側之亮帶所造成的亮暗不均出光現象，進而大幅提升前光模組之出光均勻度及後續應用上之顯示效能。

Description

前光模組及其反射式顯示裝置

本發明係與導光產品領域相關，尤其是一種前光模組及其反射式顯示裝置。

目前，市面常見的顯示器大致可分為穿透式顯示器與反射式顯示器兩種，穿透式顯示器為透過設置在面板底側之背光模組提供所需光線，以顯示畫面之電子裝置，而反射式顯示器則為利用環境光作為供光源來顯示畫面之電子裝置。由於反射式顯示器較多時候係以環境光作為光線來源，是以對人眼來說具有較小負擔，可降低長時間觀看對眼睛造成之傷害。然而，反射式顯示器若在室內空間等環境光線不足之應用場合中，則會導致顯示品質大受影響。因此，反射式顯示器多半會再設置前光模組來輔助照明，以補足光線強度，維持顯示品質。

前光模組為設置在顯示面板前側，並應用導光板特性而形成出光之光學組件。前光模組的設計，會對顯示器之顯示品質造成一定的影響，例如前光模組的出光強度與均勻度，皆會影響顯示畫面狀態，同時由於前光模組設置於顯示面板前側，因此如何避免觀看者看到明顯可見之結構進而造成觀看瑕疵，亦為一重要的設計考量。例如中華民國專利號第I490568號文獻即為針對出光輝度之改善，其係揭露採在導光板頂側設置空氣層，底側設置反射層之方式達到提升透光率之功效，以具備足夠亮度而讓顯示品質隨之提升。

然前光板於實際使用上，出光的均勻度亦為一重要的設計要點。現有之前光板，於實際應用上是易出現亮暗不均表現的，特別是有反射層之情況，而入光側區域則為最難處理的區塊。前光板之入光側附近，會有一次亮帶與二次反射亮帶，進而形成亮暗交錯紋，如此導致整體出光均勻度隨之下降，甚至造成觀看者直視到該些出光瑕疵。是以如何克服此種不佳之出光現象，亦為現今亟需解決之課題。

有鑑於此，本發明人係基於多年從事相關行業之豐富經驗以及針對相關課題之研討結果，係構思並提出一種前光模組及其反射式顯示裝置，希冀以更簡化之設計提供具備更優異出光呈現之光學產品。

本發明之一目的，旨在提供一種前光模組及其反射式顯示裝置，其係可消除亮帶造成之出光不均現象，且使出光對比度具有更好的表現，進而大幅提升顯示畫面之效能與品質。

為達上述目的，本發明於一實施方式中係揭露一種前光模組，供以覆蓋於一反射式顯示屏上，包含：一前光板，具有一出光面、一底面及一入光側面，該出光面與該底面相對設置，該入光側面鄰接該出光面及該底面；複數網點結構，佈設於該底面，其中該底面與各該網點結構之側壁面的實心肉厚夾角為100~115度，該等網點結構之深度為d，該等網點結構之寬度為w，且符合d/w<0.15之關係式；及一第一光學膠，塗佈於該底面以使該前光板與該反射式顯示屏相互接合，且該第一光學膠係填滿於該等網點結構內。據此，透過設置在底面之準直型且具深寬比限制之網點結構，能有效消除亮帶造成的亮暗不均問題，進而提升前光板之整體出光均勻度，並具有更好的對比度表現。

進一步地，於一實施方式中係揭露該等網點結構之深度小於5μm，據此以避免直視到網點結構，造成觀看瑕疵。

此外，於再一實施方式中，係揭示該第一光學膠之厚度為90~110μm，據此係能具備良好黏固性，同時亦可確實地使第一光學膠填滿於網點結構內。

本發明亦於一實施方式中揭露一種反射式顯示裝置，包含：一反射式顯示屏；一前光模組，覆設於該反射式顯示屏上，包含：一前光板，具有一出光面、一底面及一入光側面，該出光面與該底面相對設置，該入光側面鄰接該出光面及該底面；複數網點結構，佈設於該底面，其中該底面與各該網點結構之側壁面的實心肉厚夾角為100~115度，該等網點結構之深度為d，該等網點結構之寬度為w，且符合d/w<0.15之關係式；及一第一光學膠，塗佈於該底面以使該前光板與該反射式顯示屏相互接合，且該第一光學膠係填滿於該等網點結構內；一光源，對應該入光側面設置，以提供光線進入該前光板；一第二光學膠，塗佈於該出光面；及一保護件，覆設於該第二光學膠上。如此透過前光模組中，前光板之網點結構設計，係能有效提升整體出光均勻度，消除亮帶造成的亮暗不均問題，進而使反射式顯示裝置之顯示效能得以大幅增進。

基於前述實施方式，於再一實施方式中係提及該等網點結構之深度小於5μm，據此以避免直視到網點結構。

而次一實施方式中，則揭示該第一光學膠之厚度為90~110μm，以兼具良好黏固性同時又可確實地使膠體填滿於網點結構內。

此外，於又一實施方式中揭露當該第一光學膠之折射係數為N1，該前光板之折射係數為N2，該第二光學膠之折射係數為N3時，係符合N2>N1>N3之關係式，以使反射式顯式裝置之光線穿透率更為提升，整體出光效能更佳。

綜上所述，本發明之前光模組及其反射式顯示裝置，係利用設置於前光板底面，準直且具備特定深寬比例之網點結構，消除前光板於出光時產生之亮帶現象，進而提升整體出光均勻度與對比度，後續應用上即可讓顯示畫面具有更優異的顯示效能。且更進一步地，關於網點結構之深度尺規亦有所揭露，以利消除觀看瑕疵，增進顯示效能與品質。

1:前光模組

10:前光板

101:出光面

102:底面

103:入光側面

11:網點結構

12:第一光學膠

2:反射式顯示屏

3:光源

4:第二光學膠

5:保護件

9:反射式顯示裝置

θ:底面與網點結構側壁面的實心肉厚夾角

d:網點結構之深度

w:網點結構之寬度

第1圖，為本發明一實施方式之前光模組與反射式顯示屏之立體示意圖。

第2圖，為本發明一實施方式之前光模組與反射式顯示屏之組裝剖面示意圖。

第3圖，為本發明一實施方式之反射式顯示裝置立體示意圖。

第4圖，為本發明一實施方式之反射式顯示裝置組裝剖面示意圖。

關於前光板之設計，本發明人係進行諸多相關研究。於日前，本發明人提出透過在前光板設置較平緩之微結構，以達提升出光亮度，增進出光對比度之功效。而關於前光板應用上鄰近入光側區域，可能會產生的一次亮帶與因應反射而產生的二次反射亮帶，本發明人則是提出以交錯混合方式佈設兩種不同網點，以解決該問題。續以在更進一步的研究中，本發明人係針對於前光板底面進行導光設計之方式予以探究，並以在底面設置有別於先前技術之準直型微結構的方案進行實驗與測試，證實關於鄰近入光側之一次亮帶與反射之 二次反射亮帶造成的亮暗交錯紋，確實能夠透過設置在底面的單一種準直型網點結構予以消除，而讓前光板之整體出光均勻度更為一致，同時亦得具備優異之出光對比度。故本發明人即於此提出有別於其先前提出之前光模組與其反射式顯示裝置，以下即針對本發明之技術內容進行說明。

首先關於前光模組，請參閱第1及2圖，其係為本發明一實施方式之前光模組與反射式顯示屏立體示意圖與剖面示意圖，其中各圖所示之結構狀態僅為利於示意說明之用，非表示實際尺規比例。本發明所揭露之一種前光模組1，供以覆蓋於一反射式顯示屏2上，其中反射式顯示屏2係為朗伯(Lambertian)散射面之電泳顯示屏(EPD)，亦即業界所稱之電子紙。前光模組1包含一前光板10、複數網點結構11及一第一光學膠12。前光板10具有一出光面101、一底面102及一入光側面103，出光面101與底面102為相對設置以利光線出光，入光側面103鄰接出光面101及底面102。為提供前光板10光線，於對應入光側面103處係可設置光源(圖中未示)，以使前光板10得以接收側入之光線。

該些網點結構11則佈設於底面102，其中底面102與各網點結構11之側壁面的實心肉厚夾角θ為100~115度，網點結構11之深度為d，網點結構11之寬度為w，且符合d/w<0.15之關係式。使各網點結構11側壁面實心肉厚與底面之夾角θ呈前述範圍，且其深寬比例d/w符合該關係式時，各網點結構11會為一準直且較屬淺寬之凹陷結構，如此光線進入前光板10而因應網點結構11所導引時，即可讓第一亮帶與反射形成之第二反射亮帶相互疊合，進而達到不會呈現亮暗分明之均勻出光功效，實現透過配置於前光板10底面102之單種準直型網點，即可消除亮暗交錯紋之不佳出光呈現之效能。其中，網點結構11係可透過微機電加工方式製成，而有別於傳統之CNC刀具加工或雷射轟擊網點，以利於 確實地製成夾角θ介於前述範圍之微小且準直的凹陷結構，而具有優異加工效率與結構精確性，突破加工準直性極限，進而提升前光板10之製程良率。此外，一個實施狀態中，網點結構11之佈設密度可為距離入光側面103越近越小，反之距離入光側面103越遠則越大之狀態予以設置，惟此僅是一個示例說明，而圖中所示之網點結構11分布狀態亦僅為利於示意說明之用，不得用以限制本發明之網點結構11佈設狀態。而第一光學膠12係塗佈於底面102以使前光板10與反射式顯示屏2相互接合，且第一光學膠12係填滿於網點結構11內。

據此，於應用上，透過準直且具特定深寬比之網點結構11，係能有效消除如前述亮帶所造成的亮暗分明紋路，使整體出光更為均勻，同時亦得讓出光對比度具有更好表現，如此即能使搭載之顯示器顯示效能與水準隨之提高。特別一提的是，本實施方式之前光模組1，其網點結構11係需設置於底面102，並透過準直且具一定深寬比例之網點結構11特徵，讓前光板10具有均勻且具高對比度之出光表現；申言之，光線較準直地朝下導向顯示屏，攜帶畫面的光訊號後，再反彈至出光面，以增加訊號光線相對於非訊號之白光的比例。前光板10於出光面101及底面102之結構設計規格，因應各種需求條件等，在出發點上即會有所不同，是以，前述之網點結構11特徵，乃是因設置於底面102之限制條件所設計出，並非可任意摘選或透過設置於其他區域的微結構規格而輕易思及，特別是有別於傳統設置於頂面的思路。

關於網點結構11之夾角θ設定，經由實驗驗證，當網點結構11設置於底面102，且網點結構11側壁面的實心肉厚與前光板10底面102之夾角θ為90以上，小於100度時，前光板10會具有明顯間隔分布之亮帶，亦即會呈現亮暗交錯的出光狀態；當網點結構11側壁面的實心肉厚與前光板10底面102之夾角θ為 100~115度時，亮帶則會相互交疊延續，進而形成均勻且不具亮暗分線之出光狀態；當網點結構11側壁面的實心肉厚與前光板10底面102之夾角θ為大於115，小於155度時，前光板10上的亮帶亦會呈交疊狀態，但是因整體折射角度高於反射面要求，進而造成重疊後的亮帶區域相較於其他區域過亮，如此仍會造成前光板10呈現局部過亮之非均勻出光表現，且造成對比度下降。因此，本發明之前光模組1，係限制網點結構11側壁面的實心肉厚與前光板10底面102之夾角θ為100~115度，以取得均勻之出光呈現，提升後續應用上之顯示畫面品質。

進一步地，為避免直視到前光板10上之結構而影響觀看品質，係可使網點結構11之深度d小於5μm，以藉由微型化之低淺槽狀設計降低直視到網點結構11之可能性。另一方面，在網點直徑的考量上，對人眼來說，最敏感的光波長λ為550nm，而人眼瞳孔大小d為1.5~8mm，人眼的最小解像度

，因此當瞳孔大小d為1.5mm時，

10^-6；當瞳孔大小d為8mm時，

。據此，在大氣中(折射率n=1時)，人眼可看清的最小尺寸則為θ _R ×f=(447.3×10^-6)×(30×10^-2)=134μm，至θ _R ×f=(83.88×10^-6)×(30×10^-2)=25μm。是以，基於上述資訊，除網點結構11深度d小於5μm外，亦應考量控制網點結構11直徑小於25μm，於本實施例下，確實提供人眼無法直接觀察到網點存在之結構，因而消除網點結構11在未點亮時或應用時對觀看者之視覺影響。

此外，於另一實施狀態中，第一光學膠12之厚度係可為90~110μm，以確實地填滿於網點結構11，進而取得較好的出光效能，同時並兼具確實黏固反射式顯示屏2與前光板10之功效。

請一併參閱第3及4圖，其係為本發明一實施方式之反射式顯示裝置立體示意圖及剖面示意圖，其中各圖所示之結構狀態僅為利於示意說明之用，非表示實際尺規比例。本發明亦揭示一種反射式顯示裝置9，其包含一反射式顯示屏2、一前光模組1、一光源3、一第二光學膠4及一保護件5。反射式顯示屏2可為電泳顯示屏(EPD)，前光模組1則如前述包含前光板10、網點結構11與第一光學膠12。

前光板10具有出光面101、底面102與入光側面103，出光面101及底面102相對設置且分別與入光側面103鄰接。網點結構11佈設於底面102，其中底面102與各網點結構11之側壁面的實心肉厚夾角θ為100~115度，各網點結構11之深度為d，寬度為w，且符合d/w<0.15之關係式。第一光學膠12塗佈於底面102以使前光板10與反射式顯示屏2相互接合，且第一光學膠12填滿於該些網點結構11內。光源3對應入光側面103設置，以提供光線進入前光板10內，具體實施上，光源3係可為於一電路板上設置有多個LED之燈條結構。第二光學膠4則塗佈於出光面101，保護件5覆設於第二光學膠4上，以相對前光板10達到保護作用。其中保護件5可例如為玻璃面板，以提升前光板10之抗刮耐磨效能，同時也能藉由保護件5降低使用者直接觀看到前光板10上設置之結構的可能性。據此，前光板10因應為準直且具一定深寬比例之網點結構11，係可消彌明顯之亮帶，讓整體出光更為均勻，亦得具備更好之對比度，有效增進顯示裝置之顯示水準與效能。

同樣地，反射式顯示裝置9中的前光板10，其上之網點結構11深度d，亦可設定為小於5μm，以利消除使用者可明顯觀看到前光板10網點結構11 之問題。其餘詳細之技術特徵與對應功效，請復參閱前述內容，於此即不再贅述。

此外，反射式顯示裝置9中，第一光學膠12之厚度亦可限定為90~110μm，除可確實填滿網點結構11，亦可具備足夠的黏固強度，以利固定反射式顯示屏2及前光板10。

而一個實施狀態中，當第一光學膠12之折射係數為N1，前光板10折射係數為N2，第二光學膠4之折射係數為N3時，係符合N2>N1>N3之關係式，如此，能達到使更多光線通過之功效，有效提升出光亮度，讓反射式顯示裝置9之畫面顯示效能與水準更為提升。

綜上所述，本發明係針對前光板底面之光學微結構設計進行研究探討，進而揭露利用設置於底面，準直且具備特定深寬比例之網點結構，消除前光板於出光時產生之亮帶現象，亦即透過特殊設計網點，使因應入光而產生的一次亮帶及二次反射亮帶得以呈現相互疊合之狀態，而使原先過亮的亮帶形成均勻出光，消除亮帶造成的明顯亮暗對比表現，進而達到提升整體出光均勻度之功效，後續應用上即可讓顯示畫面具有更優異的畫面呈現。且更進一步地，關於網點結構之深度尺規亦有所揭露，以利增進顯示效能與品質。附帶一提的是，前光板因相對顯示面板之設置位置，以及搭配應用之顯示面板種類，於設計考量上係有別於背光板，並在前光板之研究中，供以調整光線之微結構設置於不同側面時，亦會有相異的設計規格與出發點，而本發明之前光模組與反射式顯示裝置，則是特別針對設置於前光板底面之網點結構予以設計與構思，進而提出可有效改善出光均勻度、對比度之結構條件，以提供具備更優異出光效能之相關產品。

1:前光模組

10:前光板

101:出光面

102:底面

103:入光側面

11:網點結構

12:第一光學膠

2:反射式顯示屏

Claims (7)

1. 一種前光模組，供以覆蓋於一反射式顯示屏上，包含：一前光板，具有一出光面、一底面及一入光側面，該出光面與該底面相對設置，該入光側面鄰接該出光面及該底面；複數網點結構，佈設於該底面，其中該底面與各該網點結構之側壁面的實心肉厚夾角為100~115度，該等網點結構之深度為d，該等網點結構之寬度為w，且符合d/w<0.15之關係式；及一第一光學膠，塗佈於該底面以使該前光板與該反射式顯示屏相互接合，且該第一光學膠係填滿於該等網點結構內。
2. 如請求項1所述之前光模組，其中，該等網點結構之深度d小於5μm。
3. 如請求項1所述之前光模組，其中，該第一光學膠之厚度為90~110μm。
4. 一種反射式顯示裝置，包含：一反射式顯示屏；一前光模組，覆設於該反射式顯示屏上，包含：一前光板，具有一出光面、一底面及一入光側面，該出光面與該底面相對設置，該入光側面鄰接該出光面及該底面；複數網點結構，佈設於該底面，其中該底面與各該網點結構之側壁面的實心肉厚夾角為100~115度，該等網點結構之深度為d，該等網點結構之寬度為w，且符合d/w<0.15之關係式；及 一第一光學膠，塗佈於該底面以使該前光板與該反射式顯示屏相互接合，且該第一光學膠係填滿於該等網點結構內；一光源，對應該入光側面設置，以提供光線進入該前光板；一第二光學膠，塗佈於該出光面；及一保護件，覆設於該第二光學膠上。
5. 如請求項4所述之反射式顯示裝置，其中，該等網點結構之深度d小於5μm。
6. 如請求項4所述之反射式顯示裝置，其中，該第一光學膠之厚度為90~110μm。
7. 如請求項4所述之反射式顯示裝置，其中，當該第一光學膠之折射係數為N1，該前光板之折射係數為N2，該第二光學膠之折射係數為N3時，係符合N2>N1>N3之關係式。

Images