TWI747247B - 前光模組與具有前光模組的顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

前光模組包含光源以及導光板。光源具有出光面。導光板包含一微結構區，其中微結構區包含第一微結構以及至少一第二微結構。第一微結構位在光源的出光面與第二微結構之間。第一微結構靠近光源的一表面與光源的一光軸方向之間具有第一角度，第一微結構遠離光源的表面與光軸方向之間具有第二角度，第二微結構遠離光源的表面與光軸方向之間具有第三角度，第一角度在約30度至50度的一範圍中，且第二角度及第三角度在約60度至90度的一範圍中。

Description

前光模組與具有前光模組的顯示裝置
本揭露是有關於一種前光模組以及一種具有前光模組的顯示裝置。
現有的前光模組利用導光板的網點結構進行導光，網點結構通常具有火山口型的網點，或是直線型溝槽且非離散的設計。這樣的設計應用於反射式顯示面板時會造成導光光線寬度大，導致光線準直度低的問題。此外，導光光線偏離垂直方向(即導光板的法線方向)的角度大，導致相鄰兩次像素間的光線容易混色而降低顯示面板的色彩飽和度。
本揭露之一技術態樣為一種前光模組。
在一些實施例中，前光模組包含光源以及導光板。光源具有出光面。導光板包含微結構區，其中微結構區包含第一微結構以及至少一第二微結構。第一微結構位在光源的出光面與第二微結構之間。第一微結構靠近光源的一表面與光源的一光軸方向之間具有第一角度，第一微結構遠離光源的表面與光軸方向之間具有第二角度，第二微結構遠離光源的表面與光軸方向之間具有第三角度，第一角度在約30度至50度的一範圍中，且第二角度及第三角度在約60度至90度的一範圍中。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構自導光板的頂面凹陷。
在一些實施例中，第一微結構與第二微結構的俯視形狀為圓形、橢圓形或菱形。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構個別具有沿著光源之光軸方向的第一長度以及沿著垂直光軸方向之水平方向的第二長度，且第一長度與第二長度的比值在約0.5至2.5的範圍中。
在一些實施例中，第二微結構靠近光源的表面與光軸方向之間具有第四角度，且第四角度與第一角度相同。
在一些實施例中，第二角度與該第三角度相同。
在一些實施例中，第二微結構的數量為複數，且第二微結構的第三角度相同。
在一些實施例中，還包含彩色濾光層，彩色濾光層具有次像素，第二微結構的數量隨著次像素的寬度縮小而增加。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構中相鄰兩者之間具有一間距，且間距在約1微米至20微米的範圍中。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構相連。
在一些實施例中，第二微結構的數量為複數，且第二微結構彼此相連。
本揭露之另一技術態樣為一種顯示裝置。
在一些實施例中，顯示裝置包含前光模組以及顯示面板。前光模組包含光源以及導光板。光源具有出光面。導光板包含微結構區，其中微結構區包含第一微結構以及至少一第二微結構。第一微結構位在光源的出光面與第二微結構之間。第一微結構靠近光源的一表面與光源的一光軸方向之間具有第一角度，第一微結構遠離光源的表面與光軸方向之間具有第二角度，第二微結構遠離光源的表面與光軸方向之間具有第三角度，第一角度在約30度至50度的一範圍中，且第二角度及第三角度在約60度至90度的一範圍中。顯示面板位在導光板下方。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構自導光板的頂面凹陷。
在一些實施例中，第一微結構與第二微結構的俯視形狀為圓形、橢圓形或菱形。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構個別具有沿著光源之光軸方向的第一長度以及沿著垂直光軸方向之水平方向的第二長度，且第一長度與第二長度的比值在約0.5至2.5的範圍中。
在一些實施例中，第二微結構靠近光源的表面與光軸方向之間具有第四角度，且第四角度與第一角度相同。
在一些實施例中，第二角度與該第三角度相同。
在一些實施例中，第二微結構的數量為複數，且第二微結構的第三角度相同。
在一些實施例中，還包含彩色濾光層，彩色濾光層具有次像素，第二微結構的數量隨著次像素的寬度縮小而增加。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構中相鄰兩者之間具有一間距，且間距在約1微米至20微米的範圍中。
在一些實施例中，第一微結構及第二微結構中相鄰兩者之間具有一間距，且間距在約1微米至20微米的範圍中。在上述實施例中，藉由設置第一微結以及至少一個第二微結構於一個微結構區，並透過調整第一微結構的第一角度及第二角度以及第二微結構的第三角度，可使得朝向顯示面板入射的光束與垂直方向(導光板的法線方向)之間的角度縮減。如此一來，可降低相鄰兩次像素間的光線混合的機率，因此可增加顯示裝置的色彩飽和度。此外，由於經由第二微結構反射的光線可更接近垂直地向下行進，使得朝向顯示面板入射的光束更為集中，因此可具有較窄的光線寬度。如此一來，可降低導光板造成的導光擴散並提高導光板的發光準直性。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。且為了清楚起見，圖式中之層和區域的厚度可能被誇大，並且在圖式的描述中相同的元件符號表示相同的元件。
第1圖為根據本揭露一實施例之顯示裝置10之剖面圖。顯示裝置10包含前光模組100以及顯示面板200。前光模組100包含光源110、導光板120、彩色濾光層300以及蓋板400。導光板120位在蓋板400與彩色濾光層300之間。彩色濾光層300位在顯示面板200與導光板120之間。顯示面板200可以為電泳式顯示面板或液晶顯示面板，本揭露並不以此為限，只要可用於搭配前光模組100即可。
第2A圖為第1圖中的光源110及導光板120的上視圖。第1圖為沿著第2A圖中線段1-1之剖面。為了清楚表示，第2A圖中省略了位在導光板120上方之蓋板400及其他結構。請同時參閱第1圖及第2A圖。光源110具有出光面112，且出光面112面對導光板120。導光板120包含微結構區122，其中微結構區122包含第一微結構1222以及至少一個第二微結構1224。光源110具有光軸方向D1，自光源110朝向導光板120，也就是第1圖中的水平方向。第一微結構1222位在光源110的出光面112與第二微結構1224之間。換句話說，每個微結構區122中的第一微結構1222是位在距離光源110較近的一側，而第二微結構1224是位在距離光源110較遠的一側。也就是說，來自光源110的光線會先經過第一微結構1222再經過第二微結構1224。第一微結構1222與第二微結構1224個別具有沿著光軸方向D1的第一長度l1，以及沿著水平方向D2的第二長度l2。
在本實施例中，導光板120具有面對蓋板400的頂面124，且頂面124的一部分延伸至第一微結構1222與第二微結構1224之間的位置，且頂面124的此部分為平面。換句話說，如第1圖所示，導光板120的頂面124呈鋸齒狀，且具有位在第一微結構1222及第二微結構1224或是相鄰兩第二微結構1224之間的平面。也就是說，第一微結構1222及第二微結構1224是自導光板120的頂面124凹陷。第一微結構1222及第二微結構1224中相鄰兩者之間具有一間距d1，且間距d1在約1微米至20微米的範圍中。換句話說，每個第一微結構1222以及第二微結構1224彼此分離。如第2A圖所示，頂面124圍繞第一微結構1222及第二微結構1224，間距d1是第一微結構1222與第二微結構1224或是兩相鄰第二微結構1224之間的最短距離。
第2B圖為根據本揭露另一實施例的光源110及導光板120A的上視圖。導光板120A與第2A圖的導光板120大致相同，其差異在於導光板120A的微結構區122A的第一微結構1222A與第二微結構1224A之間不具有間距。換句話說，在本實施例中，第一微結構1222 A及第二微結構1224A或是相鄰兩第二微結構1224A之間彼此相連。
第一微結構1222與第二微結構1224的俯視形狀為圓形、橢圓形或菱形，於第2B圖中以橢圓形為例。在本實施例中，每個微結構區122包含兩個第二微結構1224。在一些其他實施例中，第二微結構1224的數量可以為一個到五個，其可依實際情況而定，將於後續段落舉例說明。
第3圖為根據本揭露一實施例之光源110及導光板120的上視圖。第3圖之導光板120可為第1圖與第2A圖中所示之導光板120相同。導光板120包含多個微結構區122。微結構區122沿著光軸方向D1之長度l3在約60微米至100微米的範圍中。每個微結構區122之間的距離隨著與光源110之間的距離不同而有差異。在本實施方式中，導光板120距離光源110越遠的區域具有越密集的微結構區122，導光板120距離光源110越近的區域具有較稀疏的微結構區122。舉例來說，距離光源110越遠的微結構區122之間距有間距d3，距離光源110越近的微結構區122之間距有間距d2。間距d3小於間距d2，以使整個導光板120所導出的光線可具有均勻的亮度。
請參閱第1圖，顯示裝置10還包含兩光學膠層500，分別位在導光板120相對兩側。在一些實施例中，光學膠層500可由矽基材料組成，且折射率約為1.41。在一些其他實施例中，光學膠層500可由丙烯酸基材料組成，且折射率約為1.47。彩色濾光層300包含多個次像素310、320、330。舉例來說，次像素310、320、330可分別對應紅色次像素、藍色次像素及綠色次像素。顯示面板200包含驅動基板210、顯示介質層220及黏膠層230。黏膠層230位在彩色濾光層300與顯示介質層220之間，顯示介質層220位在黏膠層230與驅動基板210之間。
第4圖為第1圖中的光源110、導光板120及光學膠層500的放大圖。在本實施例中，以相鄰的第一微結構1222及/或第二微結構之間1224具有間距d1之微結構區122為例。第一微結構1222具有靠近光源110的表面S1以及遠離光源110的表面S2，且表面S1及表面S2在沿著光軸方向D1上的剖面圖呈現鋸齒型。換句話說，表面S1位在表面S2與光源110的出光面112之間。表面S2位在表面S1與第二微結構1224之間。第一微結構1222的表面S1與光軸方向D1之間具有第一角度θ1，且第一角度θ1在約30度至50度的範圍中。第一微結構1222的表面S2與光軸方向D1之間具有第二角度θ2，且第二角度θ2在約60度至90度的範圍中。
第二微結構1224具有靠近光源110的表面S3以及遠離光源110的表面S4，且表面S1及表面S2在沿著光軸方向D1上的剖面圖呈現鋸齒型。換句話說，表面S3位在表面S4與第一微結構1222之間。表面S4位在表面S3與另一第二微結構1224之間。第二微結構1224的表面S3與光軸方向D1之間具有與第一微結構1222的第一角度θ1相同的第四角度θ4。第二微結構1224的表面S4與光軸方向D1之間具有第三角度θ3，且第三角度θ3在約60度至90度的範圍中。
第一角度θ1、第二角度θ2及第三角度θ3可根據導光板120之材料的折射率以及與導光板120相鄰之材料的折射率之間的差異而決定。在一些實施例中，第二微結構1224的數量為複數個，則每個第二微結構1224的第三角度θ3皆相同。在一些實施例中，第一微結構1222的第二角度θ2也可與第二微結構1224的第三角度θ3相同。
舉例來說，在第4圖所示之實施例中，導光板120之材料為聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，折射率約為1.59。導光板120的上方之光學膠層500由丙烯酸基材料組成，且折射率約為1.47。導光板120與位在導光板120之頂面124上的光學膠層500之間的折射率差異約為0.1-0.12。在本實施例中，第一微結構1222的第一角度θ1較佳地在約32.5度至37.5度的範圍中。圖中所示的垂直方向D3為垂直於光軸方向D1的方向，也就是自第1圖中的蓋板400朝向顯示面板200的方向。光軸方向D1、水平方向D2與垂直方向D3彼此垂直。
如第4圖所示，反射光線L1代表來自光源110的入射光線L0被第一微結構1222的表面S1反射後的一部分光線，且此光線朝向圖中下方行進。透射光線L1’代表入射光線L0透射第一微結構1222的表面S1的光線。反射光線L2代表透射光線L1’透射表面S2後，再接續地被第二微結構1224的表面S3反射後的一部分光線。反射光線L2比起反射光線L1更接近垂直地向下行進，也就是反射光線L2與垂直方向D3之間的夾角比反射光線L1與垂直方向D3之間的夾角來得小。透射光線L2’ 代表透射光線L1’透射第二微結構1224的表面S3的光線。反射光線L3代表透射光線L2’透射第二微結構1224的表面S4後，再接續地被另一第二微結構1224的表面S5反射後的一部分光線。反射光線L3比起反射光線L2更接近垂直地向下行進，也就是反射光線L3與垂直方向D3之間的夾角比反射光線L2與垂直方向D3之間的夾角來得小。
由此可知，藉由設置第一微結構1222以及至少一個第二微結構1224於一個微結構區122，可使得朝向顯示面板200入射的光束(即反射光線L1、反射光線L2以及反射光線L3之總和)與垂直方向D3之間的角度縮減。如此一來，可降低相鄰兩次像素間的光線混合的機率，因此可增加顯示裝置10的色彩飽和度。此外，由於經由第二微結構1224反射的反射光線L2、L3可更接近垂直地向下行進，使得朝向顯示面板200入射的光束更為集中，因此可具有較窄的光線寬度。如此一來，可降低導光板120造成的導光擴散並提高導光板120的發光準直性。
請同時參閱第5A圖及第5B圖。第5A圖為一示例性之顯示裝置的光路示意圖。第5B圖為根據第5A圖之顯示裝置的光束寬度模擬圖。第5B圖為模擬第5A圖之入射光I1的光強度等高線圖(第5B圖上方)及沿著光軸方向D1的光強度分佈圖(第5B圖下方)。第5A圖中的顯示裝置10的導光板120’之微結構122’例如為傳統的直線型溝槽設計。
如第5A圖所示，經由導光板120’導光後朝向顯示面板200行進的入射光I1行經對應次像素310的區域。入射光I1的行進方向與垂直方向D3(也就是導光板120的法線方向)之間具有光線角度A1，且光線角度A1約為在約62.5度至67.5度的範圍。如第5B圖所示，入射光I1之光強度分佈圖中的波峰位在位置P1，對應到第5A圖中與垂直方向D3偏離約65度的位置 P1，可據此推算得出第5A圖中的光線角度A1。於後續段落將直接以光線角度A1描述入射光I1偏離垂直方向D3的角度。
如第5A圖所示，入射光I1具有由光束邊界IR1所定義的光線寬度W1，且光線寬度W1約為30度。如第5B圖所示，入射光I1的光強度分佈圖具有與光線寬度W1相同的半高全寬(full width at half maximum，FWHM)，且半高全寬約30度，對應第5A圖中的光線寬度W1。應理解到，如第5A圖及第5B圖所示，入射光I1的光束寬度應為具有一立體角(Steradian)的發散區域。為了方便說明，此處以光軸方向D1上的光線寬度W1做為入射光I1發散程度的比較依據。
由第5A圖及第5B圖可知，入射光I1經由顯示面板200反射後形成朝向導光板120’的反射光R1，且反射光R1具有由光束邊界RR1所定義的發光寬度。由於入射光I1具有較寬的發光寬度，反射光R1也具有較寬的發光寬度，因此反射光R1行經對應次像素310以及次像素320的區域。換句話說，若是入射光I1偏離垂直方向D3的角度大，則會增加相鄰兩次像素間的光線混合的機率，因而降低顯示裝置10的色彩飽和度。
請同時參閱第6A圖及第6B圖。第6A圖為根據第1圖之顯示裝置10的光路示意圖。第6A圖中的微結構則可以是例如第4圖中所示的第一微結構1222及第二微結構1224。在第6A圖所示之實施例中具有與第4圖之導光板120及光學膠層500相同的材質與折射率。第6B圖為根據第6A圖之顯示裝置10的光束寬度模擬圖。第6B圖模擬第6A圖之入射光I2的光強度等高線圖(第6B圖上方)及沿著光軸方向D1的光強度分佈圖(第6B圖下方)。
如第6A圖所示，經由導光板120導光後朝向顯示面板200行進的入射光I2行經對應次像素332的區域。入射光I2的行進方向與垂直方向D3具有光線角度A2，且光線角度A2在約32.5度至37.5度的範圍。如第6B圖所示，入射光I2的波峰位在位置P2，對應到第6A圖中與垂直方向D3偏離約35度的位置 P2，可據此推算得出第6A圖中的光線角度A2。於後續段落終將以光線角度A2描述入射光I2偏離垂直方向D3的角度。
如第6A圖所示，入射光I2具有由光束邊界IR2所定義的光線寬度W2，且光線寬度W2約為15度。如第6B圖所示，入射光I2的光強度分佈圖具有與光線寬度W2相同的半高全寬 (FWHM)，且半高全寬約為15度，對應第6A圖中的光線寬度W2。應理解到，如第6A圖及第6B圖所示，入射光I2的光束寬度應為具有一立體角(Steradian)的發散區域。為了方便說明，此處以光軸方向D1上的光線寬度W2做為入射光I1發散程度的比較依據。
由第6A圖及第6B圖可知，入射光I2經由顯示面板200反射後形成朝向導光板120的反射光R2，反射光R2具有由光束邊界RR2所定義的發光寬度。由於入射光I2具有較小的光線寬度W2，因此反射光R2也具有較小的發光寬度。反射光R2行經對應次像素310的區域，而無行經對應次像素320的區域。換句話說，藉由設置第一微結構1222以及至少一個第二微結構1224於一個微結構區122，可使光線多次被導向以更接近垂直向下入設至顯示面板200，以縮小入射光I2偏離垂直方向D3角度(例如從第5A圖的光線角度A1縮減至光線角度A2)。如此一來，可降低相鄰兩次像素間的光線混合的機率，進而提升顯示裝置10的色彩飽和度。除此之外，由於經由第二微結構1224反射的反射光線L2、L3(見第4圖)可更接近垂直地向下行進，使得朝向顯示面板200入射光I2(即第4圖之反射光線L1、反射光線L2以及反射光線L3之總和)更為集中，以具有較窄的光線寬度W2(例如從第5A圖的光線寬度W1縮減至光線寬度W2)。如此一來，可降低導光擴散並提高導光板120的發光準直性。
第7圖為根據本揭露一實施例之第一角度θ1與光線角度的關係圖。第8圖為根據本揭露一實施例之第一角度θ1與光線寬度的關係圖。第7圖及第8圖之數據是根據第4圖之導光板120及光學膠層500的材質與折射率而計算。如第7圖所示，第一微結構1222(見第4圖)的第一角度θ1自約25度增加至約45度時，對應的發光角度(即入射光偏離垂直方向的角度)從約50度遞減至約20度。如第8圖所示，第一微結構1222(見第4圖)的第一角度θ1自約25度增加至約45度時，對應的發光寬度從約23度遞減至約40度，接著再增加至約25度。
具體來說，以第4圖中的入射光線L0為例，當第一角度θ1約為40度至45度時，入射光線L0的入射角降低。此時，導致入射光線L0在經過第一微結構1222時幾乎無全反射，使得透射光線L1’增加並且因發散而擴大了光線寬度。相反的，當第一角度θ1小於30度時，反射光線L1與垂直方向D3之間的角度過大，則會增加相鄰兩次像素間光線混合的機率。因此，由第7圖及第8圖之數據可歸納出本實施例之第一角度θ1較佳地可在約32.5度至37.5度的範圍中。
由此可知，透過第4圖之第一微結構1222的第一角度θ1與第二微結構1224的搭配，除了可避免因第一角度θ1過大造成光線寬度增加，同時將透射光線L1’及透射光線L2’再次導光以產生更接近垂直方向的反射光線L2及反射光線L3，使得朝向顯示面板的入射光可同時具有較小的光線角度及光線寬度。
請參照第1圖，舉例來說，在一些實施例中，當光學膠層500的折射率約為1.41時，光學膠層500的折射率與導光板120的折射率(1.59)之間的差異約為0.15-0.25。此時第一角度θ1較佳地可在約37.5度至42.5度的範圍中。在一些實施例中，導光板120的頂面124與光學膠層500之間還隔著空氣層(折射率1.0)，空氣層的折射率與導光板120的折射率(1.59)之間的差異約為0.55-0.60。此時第一角度θ1較佳地可在約42.5微米至47.5微米的範圍中。換句話說，本揭露之第一微結構1222與光軸方向D1之間的第一角度θ1較佳地可在約30微米至50微米的範圍中。
請參閱第1圖，在本實施例中，顯示裝置10還包含觸控層600，位在蓋板400與光學膠層500之間，但本揭露並不以此為限。具體來說，顯示裝置10還可具有不同功能的疊層結構，本領域人士可根據實際需求增加或減少顯示裝置10的疊構。
第9圖為根據本揭露另一實施例之顯示裝置20的剖面圖。顯示裝置20與第5B圖中的顯示裝置10大致相同，其差異在於次像素810、820、830之寬度較小，且每一次像素810、820、830所對應的第二微結構7224數量較多。請同時參照第6A圖及第9圖，顯示裝置10及顯示裝置20的總厚度約為2050微米。在其他實施例中，總厚度約在1700微米至2400微米的範圍中，可根據實際功能需求及材料的厚度限制而調整。
如第6A圖所示，此處以黏膠層230的厚度T為例，當厚度T越小，則相鄰兩次像素之間的光線發生混合的機會較低。然而，以次像素330的寬度P為例，當寬度P越大，則相鄰兩次像素之間的光線發生混合的機會較低。具體來說，以解析度為300dpi之顯示面板來說，長條式(Stripe)的次像素310、320、330之寬度P約為80微米，馬賽克式(Mosaic)的次像素之寬度約為120微米。當顯示面板的尺寸相同而解析度較大時，次像素310、320、330的寬度P較小。在此狀況下，光線角度及光線寬度對於光線混合的機率影響更大，也就是對於色彩飽和度的影響更大。因此，次像素310、320、330的寬度P越小，第二微結構1224的數量越多，以加強光線被導向接近垂直方向D3的程度。具體來說，如第9圖所示，第二微結構7224的數量至多可為五個。
由此可知，對於更高解析度之顯示裝置來說，色彩飽和度受光線角度與光線寬度的影響更大，因此本揭露之顯示裝置可透過調整微結構區中第二微結構之數量、以及第一微結構與第二微結構之角度(即第4圖中的第一角度θ1、第二角度θ2、第三角度θ3以及第四角度θ4)以降低光線角度及光線寬度，並可因應不同解析度的顯示裝置所需達到的顯示品質。因此，本揭露的微結構區之設計可適用於不同解析度的顯示裝置，具有較佳的通用性。
第10A圖至第10D圖為根據本揭露不同實施例之微結構區的上視圖。第10A圖之微結構區122a具有皆為圓形的第一微結構1222a及第二微結構1224a(第一長度l1等於第二長度l2)。第10B圖之微結構區122b具有皆為橢圓形的第一微結構1222a及第二微結構1224a(第一長度l1大於第二長度l2)。在一些實施例中，也可是第二長度l2大於第一長度l1)。第10C圖之微結構區122c具有圓形的第一微結構1222c以及橢圓形的第二微結構1224c。第10D圖之微結構區122d具有橢圓形的第一微結構1222d以及圓形的第二微結構1224d。在一些實施例中，多個第二微結構1224也可具有不同的俯視形狀(例如菱形)，只要對應第4圖的第二角度θ2及第三角度θ3相同即可。
第11圖為根據第6A圖之顯示裝置10在水平方向上的光線寬度模擬圖。第11圖為模擬第6A圖之入射光I2的光強度等高線圖及沿著水平方向D2的光強度分佈圖。由入射光I2的光強度分佈圖可得知入射光I2在水平方向D2上的半高全寬(FWHM)對應光線寬度W3。如同前述，入射光I2是具有一立體角的發散區域，此處以沿著水平方向D2的光線寬度W3做為比較依據。
第12圖為根據本揭露不同實施例之第一長度與第二長度之比值與水平方向上的光線寬度的關係圖。第13圖為根據第11圖之第一長度、第二長度及水平方向上的光線寬度的數據圖。請同時參照第12圖及第13圖，當第一長度l1與第二長度l2之間的比值小於0.5時，例如可為趨近於傳統的長條型溝槽設計，則在水平方向D2上的光線寬度W3會接近80度以上。當第一長度l1與第二長度l2之間的比值在約0.5至2.5的範圍時，在水平方向D2上的光線寬度W3可低於約70度。且第一長度l1與第二長度l2之間的比例接近2.5時，在水平方向D2上的光線寬度W3可縮減至約30度。舉例來說，當第一長度l1與第二長度l2的比值約為2時，光線寬度W3約在32度至38度之間。由此可知，藉由將第一微結構1222及第二微結構1224的俯視形狀設計為圓形、橢圓形、或菱形，且使第一長度l1與第二長度l2之間的比值在約0.5至2.5的範圍，可降低水平方向D2上的光線寬度W3，並提高導光板120的發光準直性。
綜上所述，藉由設置第一微結構以及至少一個第二微結構於一個微結構區，並透過調整第一微結構的第一角度及第二角度以及第二微結構的第三角度，可使得朝向顯示面板入射的光束與垂直方向(導光板的法線方向)之間的角度縮減。如此一來，可降低相鄰兩次像素間的光線混合的機率，因此可增加顯示裝置的色彩飽和度。此外，由於經由第二微結構反射的光線可更接近垂直地向下行進，使得朝向顯示面板入射的光束更為集中，因此可具有較窄的光線寬度。如此一來，可降低導光板造成的導光擴散並提高導光板的發光準直性。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10,20:顯示裝置 100:前光模組 110:光源 112: 出光面 120,120A,120’,720:導光板 122,122A,122’,122a,122b,122c,122d,222,722:微結構區 1222,1222A,1222a,1222b,1222c,1222d,2222,7222:第一微結構 1224,1224A,1222a,1224b,1224c,1224d,2224,7224:第二微結構 124:頂面 200:顯示面板 210:驅動基板 220:顯示介質層 230:黏膠層300,800:彩色濾光層 310,320,330,810,820,830:次像素 400:蓋板 500:光學膠層 600:觸控層 1-1:線段 D1:光軸方向 D2:水平方向 D3:垂直方向 d1,d2,d3:間距 S1,S2,S3,S4,S5:表面 θ1:第一角度 θ2:第二角度 θ3:第三角度 θ4:第四角度 L0:入射光線 L1,L2,L3:反射光線 L1’,L2’:透射光線 I1,I2:入射光 IR1,IR2:光束邊界 R1,R2:反射光 RR1,RR2:光束邊界 A1,A2:光線角度 W1,W2,W3:光線寬度 l1:第一長度 l2:第二長度 l3:長度 P1,P2:位置
第1圖為根據本揭露一實施例之顯示裝置的剖面圖。 第2A圖為第1圖中的光源及導光板的上視圖。 第2B圖為根據本揭露另一實施例的光源及導光板的上視圖。 第3圖為根據本揭露一實施例之光源及導光板的上視圖。 第4圖為第1圖中的光源、導光板及光學膠層的放大圖。 第5A圖為一示例性之顯示裝置的光路示意圖。 第5B圖為根據第5A圖之顯示裝置的光束寬度模擬圖。 第6A圖為根據第1圖之顯示裝置的光路示意圖。 第6B圖為根據第6A圖之顯示裝置的光束寬度模擬圖。 第7圖為根據本揭露一實施例之第一角度與光線角度的關係圖。 第8圖為根據本揭露一實施例之第一角度與光線寬度的關係圖。 第9圖為根據本揭露另一實施例之顯示裝置的剖面圖。 第10A圖至第10D圖為根據本揭露不同實施例之微結構區的上視圖。 第11圖為根據第6A圖之顯示裝置在水平方向上的光線寬度模擬圖。 第12圖為根據本揭露不同實施例之第一長度與第二長度之比值與水平方向上的光線寬度的關係圖。 第13圖為根據第11圖之第一長度、第二長度及水平方向上的光線寬度的數據圖。
10:顯示裝置 100:前光模組 110:光源 112: 出光面 120:導光板 122:微結構區 124:頂面 200:顯示面板 210:驅動基板 220:顯示介質層 230:黏膠層 300:彩色濾光層 310,320,330:次像素 400:蓋板 500:光學膠層 600:觸控層 D1:第一方向 D3:垂直方向

Claims (20)

  1. 一種前光模組，包含：一光源，具有一出光面；以及一導光板，包含一微結構區，其中該微結構區包含一第一微結構以及至少一第二微結構，該第一微結構位在該光源的該出光面與該第二微結構之間，該第一微結構靠近該光源的一表面與該光源的一光軸方向之間具有一第一角度，該第一微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第二角度，該第二微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第三角度，該第一角度在約30度至50度的一範圍中，且該第二角度及該第三角度在約60度至90度的一範圍中，該第一微結構及該第二微結構個別具有沿著該光源之一光軸方向的一第一長度以及沿著垂直該光軸方向之一水平方向的一第二長度，且該第一長度與該第二長度的比值在約0.5至2.5的一範圍中。
  2. 如請求項1所述之前光模組，其中該第一微結構及該第二微結構自該導光板的一頂面凹陷。
  3. 如請求項1所述之前光模組，其中該第一微結構與該第二微結構的俯視形狀為圓形、橢圓形或菱形。
  4. 如請求項1所述之前光模組，其中該第二微結構靠近該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第四角 度，且該第四角度與該第一角度相同。
  5. 如請求項1所述之前光模組，其中第二角度與該第三角度相同。
  6. 如請求項1所述之前光模組，其中該第二微結構的數量為複數，且該些第二微結構的該些第三角度相同。
  7. 如請求項1所述之前光模組，還包含一彩色濾光層，其中該彩色濾光層具有一次像素，該些第二微結構的數量隨著該次像素的寬度縮小而增加。
  8. 如請求項1所述之前光模組，其中該第一微結構及該第二微結構中相鄰兩者之間具有一間距，且該間距在約1微米至20微米的一範圍中。
  9. 如請求項1所述之前光模組，其中該第一微結構及該第二微結構相連。
  10. 如請求項1所述之前光模組，其中該第二微結構的數量為複數，且該些第二微結構彼此相連。
  11. 一種前光模組，包含： 一光源，具有一出光面；一導光板，包含一微結構區，其中該微結構區包含一第一微結構以及複數個第二微結構，該第一微結構位在該光源的該出光面與該些第二微結構之間，該第一微結構靠近該光源的一表面與該光源的一光軸方向之間具有一第一角度，該第一微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第二角度，每一該些第二微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第三角度，該第一角度在約30度至50度的一範圍中，且該第二角度及該第三角度在約60度至90度的一範圍中；以及一彩色濾光層，其中該彩色濾光層具有一次像素，該些第二微結構的數量隨著該次像素的寬度縮小而增加。
  12. 一種顯示裝置，包含：一前光模組，包含：一光源，具有一出光面；以及一導光板，包含一微結構區，其中該微結構區包含一第一微結構以及至少一第二微結構，該第一微結構位在該光源的該出光面與該第二微結構之間，該第一微結構靠近該光源的一表面與該光源的一光軸方向之間具有一第一角度，該第一微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第二角度，該第二微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第三角度，該第一角度在約30度至50度的一範圍中，且該第二角度及該第三角 度在約60度至90度的一範圍中，該第一微結構及該第二微結構個別具有沿著該光源之一光軸方向的一第一長度以及沿著垂直該光軸方向之一水平方向的一第二長度，且該第一長度與該第二長度的比值在約0.5至2.5的一範圍中；以及一顯示面板，位在該導光板下方。
  13. 如請求項12所述之顯示裝置，其中該第一微結構及該第二微結構自該導光板的一頂面凹陷。
  14. 如請求項12所述之顯示裝置，其中該第一微結構與該第二微結構的俯視形狀為圓形、橢圓形或菱形。
  15. 如請求項12所述之顯示裝置，其中該第二微結構靠近該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第四角度，且該第四角度與該第一角度相同。
  16. 如請求項12所述之顯示裝置，其中第二角度與該第三角度相同。
  17. 如請求項12所述之顯示裝置，其中該第二微結構的數量為複數，且該些第二微結構的該些第三角度相同。
  18. 如請求項12所述之顯示裝置，還包含一彩色濾光層，其中該彩色濾光層具有一次像素，該些第二微結構的數量隨著該次像素的寬度縮小而增加。
  19. 如請求項12所述之顯示裝置，其中該第一微結構及該第二微結構中相鄰兩者之間具有一間距，且該間距在約1微米至20微米的一範圍中。
  20. 一種顯示裝置，包含：一前光模組，包含：一光源，具有一出光面；一導光板，包含一微結構區，其中該微結構區包含一第一微結構以及複數個第二微結構，該第一微結構位在該光源的該出光面與該些第二微結構之間，該第一微結構靠近該光源的一表面與該光源的一光軸方向之間具有一第一角度，該第一微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第二角度，每一該些第二微結構遠離該光源的一表面與該光軸方向之間具有一第三角度，該第一角度在約30度至50度的一範圍中，且該第二角度及該第三角度在約60度至90度的一範圍中；以及一彩色濾光層，其中該彩色濾光層具有一次像素，該些第二微結構的數量隨著該次像素的寬度縮小而增加；以及一顯示面板，位在該導光板下方。
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