TWI807671B - 光源模組及電泳顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種光源模組，包括一導光板及一光源。導光板具有一第一表面、一第二表面、一入光面及相對的二側面。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。每一側面連接第一表面與第二表面，其中入光面連接此二側面。光源配置於入光面旁，且用以朝向入光面發出一照明光束。導光板包括多個光學微結構，設置於每一側面上，且靠近入光面，這些光學微結構包括多個彎曲凸面，從靠近入光面的一端往遠離入光面的一端排列。一種電泳顯示裝置亦被提出。

Description

光源模組及電泳顯示裝置
本發明是有關於一種光源模組及顯示裝置，且特別是有關於一種光源模組與電泳顯示裝置（electrophoretic display device）。
隨著顯示技術的進步，電泳顯示裝置被發展出來。電泳顯示裝置可作為電子紙，而電泳顯示面板（electrophoretic display panel）本身不會發光，而是利用多種不同的電泳粒子對光的不同反射效果來產生影像畫面。為了使電泳顯示裝置在各種光源環境下均能維持觀看品質，光源模組便發展出來，且被設置於電泳顯示面板上。
光源模組一般具有導光板及配置於導光板的入光面旁的光源條。光源條所發出的往兩側發散的光在被導光板的側面全反射後，會在導光板上形成亮區，相對之下，導光板在靠近入光面處便會形成相對較暗的三角暗區。舉例而言，當導光板的材質是採用折射率為1.59的材質時，以大於39度入射導光板的側面的光會被導光板全反射後，在導光板的可視區中形成亮區，而小於39度入射導光板的側面的光則無法被全反射，因此導光板在靠近入光面處便會形成相對較暗的三角暗區，因而導致光源模組的亮度不均均
改善三角暗區的方法之一是在導光板的底面於入光面的兩端處設置局部高密度網點。局部高密度網點可將光打散，以減輕三角暗區，但其缺點為會導致人眼看到導光板在靠近入光面的兩角落有亮區產生。
另一種改善三角暗區的方法是在導光板的左右側邊粗拋破壞全反射，但其缺點為光損失過大，例如大於20%。
本發明提供一種光源模組，其可有效改善上述三角暗區的問題，而能提供均勻的面光源，且同時保有較低的光損失。
本發明提供一種電泳顯示裝置，其可有效改善上述三角暗區的問題，而能提供均勻的面光源，且同時保有較低的光損失。
本發明的一實施例提出一種光源模組，包括一導光板及一光源。導光板具有一第一表面、一第二表面、一入光面及相對的二側面。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。每一側面連接第一表面與第二表面，其中入光面連接此二側面。光源配置於入光面旁，且用以朝向入光面發出一照明光束。導光板包括多個光學微結構，設置於每一側面上，且靠近入光面，這些光學微結構包括多個彎曲凸面，從靠近入光面的一端往遠離入光面的一端排列。
本發明的一實施例提出一種電泳顯示裝置，包括一電泳顯示面板及上述光源模組。光源模組配置於電泳顯示面板上，且導光板的第二表面朝向電泳顯示面板。
在本發明的實施例的光源模組與電泳顯示裝置中，導光板包括多個光學微結構，設置於每一側面上，且靠近入光面。此外，這些光學微結構包括多個彎曲凸面，從靠近入光面的一端往遠離入光面的一端排列。因此，光源所發出的朝向兩側發散的光可被彎曲凸面以多種不同的角度反射，而使得反射光能夠均勻分布至導光板在靠近入光面處的各區。如此一來，便可有效改善上述三角暗區的問題，而能提供均勻的面光源，且同時保有較低的光損失。此外，導光板的角落亦可以沒有過亮的亮區產生。
圖1A為本發明的一實施例的電泳顯示裝置的剖面示意圖，而圖1B為圖1A中的導光板與光源的上視示意圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例的電泳顯示裝置100包括一電泳顯示面板110及一光源模組200。光源模組200配置於電泳顯示面板110上，且包括一導光板300及一光源210。導光板300具有一第一表面310、一第二表面320、一入光面330、相對的二側面340及一相對面（opposite surface）350。第二表面320相對於第一表面310，且朝向電泳顯示面板110。入光面330連接第一表面310與第二表面320。每一側面340連接第一表面310與第二表面320，其中入光面330連接此二側面340。相對面350相對於入光面330，連接第一表面310與第二表面320，且連接此二側面340。
光源210配置於入光面330旁，且用以朝向入光面330發出一照明光束211。在本實施例中，光源210包括沿著入光面330在一直線上排列的多個發光元件212，而發光元件212例如為發光二極體。在其他實施例中，光源210也可以是其他適當的光源，例如冷陰極螢光燈管。
在本實施例中，導光板300更包括多個光散射微結構322，設置於第一表面310與第二表面320的至少其中之一（在圖1A中是以設置於第二表面320為例）。光散射微結構322例如是導光板300上的凸點、凹點、凸紋、凹紋或其組合。光源210所發出的照明光束211經由入光面330進入導光板300後，大部分會被第一表面310與第二表面320全反射，而在導光板300中傳遞。光散射微結構322則會破壞全反射，使照射到光散射微結構322的照明光束211散射而往下方傳遞至電泳顯示面板110。電泳顯示面板110反射照明光束211（例如是電泳顯示面板110中具有至少兩種不同顏色的電泳粒子反射照明光束211），以形成影像光束112。影像光束穿透導光板300而傳遞至使用者的眼睛，如此使用者便能看見電泳顯示面板110所顯示的畫面，且在各種光源環境、無光源環境或低光源環境下皆能觀看到品質良好的顯示畫面。
導光板310包括多個光學微結構360，設置於每一側面340上，且靠近入光面330，其中，具有多個光學微結構360的側面340長度約占整個側面340長度的1/3至1/2。這些光學微結構360包括多個彎曲凸面362，從靠近入光面330的一端往遠離入光面330的一端排列。也就是說，在本實施例中，每一光學微結構360具有一個彎曲凸面362。
在本實施例的光源模組200與電泳顯示裝置100中，光源210所發出的朝向兩側發散的光213（即照明光束211的一部分）可被彎曲凸面362以多種不同的角度反射，而使得反射光361能夠均勻分布至導光板300在靠近入光面330處的各區。如此一來，便可有效改善上述三角暗區的問題，而能在光源模組200的可視區（active area）205中提供均勻的面光源。此外，由於大部分的光213都可被彎曲凸面362反射，因此光源模組200在提供均勻的面光源的同時，亦能夠保有較低的光損失。此外，導光板300的角落亦可以沒有過亮的亮區產生。
在本實施例中，彎曲凸面362可以全反射或部分反射的方式來反射光213，而彎曲凸面362上可以不用鍍有反射膜。然而，在其他實施例中，亦可在彎曲凸面362上鍍反射膜來反射光213。此外，在本實施例中，導光板300與電泳顯示面板110之間可設有光學透明膠（optical clear adhesive）220，且導光板300的第一表面310上可設有一光學層230，其中光學層230例如為光學透明膠、保護蓋板、防眩層（anti-glare layer）或其組合。
圖2A為圖1B中的這些光學微結構的局部放大示意圖，而圖2B為圖1B中的一個光學微結構的放大示意圖。請參照圖1B、圖2A及圖2B，在本實施例中，每一彎曲凸面相對於入光面的法線方向具有一傾斜角α，傾斜角α定義為arctan(h/w)，其中h為具有彎曲凸面362的光學微結構360的高，w為此光學微結構360的底邊364的長度。在本實施例中，光學微結構360的高h平行於入光面330，且光學微結構360的底邊364垂直於入光面330。此外，高h可以是平行於第一表面310。在本實施例中，彎曲凸面362在平行於第一表面310的平面上是呈彎曲狀，而在垂直於第一表面310的方向上可以呈直線延伸而不彎曲。也就是說，彎曲凸面362可以呈彎曲帶狀，也就是彎曲凸面362可為一柱面。此外，在一實施例中，彎曲凸面362在平行於第一表面310的截面上可以呈拋物線、圓弧線、雙曲線或其他曲線。在本實施例中，光學微結構360還可包括一連接面366，連接彎曲凸面362與底邊364。此外，在本實施例中，導光板300可更包括二連接面370，位於導光板300的入光面330旁的兩個角落，每一連接面370連接入光面330與側面340。
在本實施例中，0＜α≦θ/2，其中θ=arcsin(1/n)，其中n為導光板300的折射率。當導光板300的材質例如為聚碳酸酯（polycarbonate, PC）時，導光板300的折射率n例如為1.59，代入上式可得θ為39°，所以0＜α≦19.5°。當導光板的材質例如為聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacrylate, PMMA）時，導光板300的折射率n例如為1.48，代入上式可得θ為42.5°，所以0＜α≦21.25°。
圖3為圖1B中的一個光學微結構的幾何關係示意圖。請參照圖1B、圖2B及圖3，在本實施例中，若以光學微結構360的底邊364的一側的一點為圓心，以夾角度θ/2的兩個半徑R的末端分別連接彎曲凸面362的兩端，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))。在本實施例中，h落在10微米至100微米的範圍內，且w落在28.2微米至582微米的範圍內。舉例而言，當導光板300的材質為聚碳酸酯，導光板300的折射率為1.59，則θ/2=19.5°，而w/h=5.82。此時，h例如為20微米，而w例如為116微米。
綜上所述，在本發明的實施例的光源模組與電泳顯示裝置中，導光板包括多個光學微結構，設置於每一側面上，且靠近入光面。此外，這些光學微結構包括多個彎曲凸面，從靠近入光面的一端往遠離入光面的一端排列。因此，光源所發出的朝向兩側發散的光可被彎曲凸面以多種不同的角度反射，而使得反射光能夠均勻分布至導光板在靠近入光面處的各區。如此一來，便可有效改善上述三角暗區的問題，而能提供均勻的面光源，且同時保有較低的光損失。此外，導光板的角落亦可以沒有過亮的亮區產生。
100:電泳顯示裝置
110:電泳顯示面板
200:光源模組
205:可視區
210:光源
211:照明光束
212:發光元件
213:光
220:光學透明膠
230:光學層
300:導光板
310:第一表面
320:第二表面
322:光散射微結構
330:入光面
340:側面
350:相對面
360:光學微結構
361:反射光
362:彎曲凸面
364:底邊
366、370:連接面
h:高
R:半徑
w:底邊的長度
α:傾斜角
θ/2:角度
圖1A為本發明的一實施例的電泳顯示裝置的剖面示意圖。 圖1B為圖1A中的導光板與光源的上視示意圖。 圖2A為圖1B中的這些光學微結構的局部放大示意圖。 圖2B為圖1B中的一個光學微結構的放大示意圖。 圖3為圖1B中的一個光學微結構的幾何關係示意圖。
205:可視區
210:光源
211:照明光束
212:發光元件
213:光
300:導光板
310:第一表面
330:入光面
340:側面
350:相對面
360:光學微結構
361:反射光
362:彎曲凸面
370:連接面

Claims (10)

  1. 一種光源模組，包括：一導光板，具有：一第一表面；一第二表面，相對於該第一表面；一入光面，連接該第一表面與該第二表面；以及相對的二側面，每一側面連接該第一表面與該第二表面，其中該入光面連接該二側面；以及一光源，配置於該入光面旁，且用以朝向該入光面發出一照明光束，其中，該導光板包括多個光學微結構，設置於每一側面上，且靠近該入光面，該些光學微結構包括多個彎曲凸面，從靠近該入光面的一端往遠離該入光面的一端排列，每一彎曲凸面相對於該入光面的法線方向具有一傾斜角α，傾斜角α定義為arctan(h/w)，其中h為具有該彎曲凸面的光學微結構的高，w為該光學微結構的底邊的長度，該光學微結構的該高平行於該入光面，且該光學微結構的該底邊垂直於該入光面。
  2. 如請求項1所述的光源模組，其中0<α<21.25°。
  3. 如請求項1所述的光源模組，其中h落在10微米至100微米的範圍內，且w落在28.2微米至582微米的範圍內。
  4. 如請求項1所述的光源模組，其中每一彎曲凸面相對於該入光面的法線方向具有一傾斜角α，傾斜角α定義為 arctan(h/w)，其中h為具有該彎曲凸面的光學微結構的高，w為該光學微結構的底邊的長度，其中w：h=sin(θ/2)：(1-cos(θ/2))，其中θ=arcsin(1/n)，其中n為該導光板的折射率。
  5. 如請求項1所述的光源模組，其中0<α≦θ/2，其中θ=arcsin(1/n)，其中n為該導光板的折射率。
  6. 如請求項1所述的光源模組，其中該導光板具有多個光學微結構的側面長度為整個該側面長度的1/3至1/2。
  7. 如請求項1所述的光源模組，其中該光源包括沿著該入光面在一直線上排列的多個發光二極體。
  8. 一種電泳顯示裝置，包括：一電泳顯示面板；以及一光源模組，配置於該電泳顯示面板上，且包括：一導光板，具有：一第一表面；一第二表面，相對於該第一表面，且朝向該電泳顯示面板；一入光面，連接該第一表面與該第二表面；以及相對的二側面，每一側面連接該第一表面與該第二表面，其中該入光面連接該二側面；以及一光源，配置於該入光面旁，且用以朝向該入光面發出一照明光束，其中，該導光板包括多個光學微結構，設置於每一側 面上，且靠近該入光面，該些光學微結構包括多個彎曲凸面，從靠近該入光面的一端往遠離該入光面的一端排列，每一彎曲凸面相對於該入光面的法線方向具有一傾斜角α，傾斜角α定義為arctan(h/w)，其中h為具有該彎曲凸面的光學微結構的高，w為該光學微結構的底邊的長度，該光學微結構的該高平行於該入光面，且該光學微結構的該底邊垂直於該入光面。
  9. 如請求項8所述的電泳顯示裝置，其中w：h=sin(θ/2)：(1-cos(θ/2))，其中θ=arcsin(1/n)，其中n為該導光板的折射率。
  10. 如請求項8所述的電泳顯示裝置，其中0<α≦θ/2，其中θ=arcsin(1/n)，其中n為該導光板的折射率。
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