TWI819249B - 反射式顯示裝置及其導光模組 - Google Patents

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Abstract

導光模組適於配置在反射式顯示面板上，並包括導光板與遮光體。導光板具有第一表面、相對第一表面的第二表面以及形成於第一表面的光學結構，其中第一表面具有顯示區以及圍繞顯示區的邊緣區，而光學結構分布於顯示區。遮光體配置於第一表面上，並覆蓋邊緣區，其中遮光體具有一開口，而開口暴露顯示區。

Description

反射式顯示裝置及其導光模組
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種反射式顯示裝置及其導光模組。
目前有的顯示裝置具有導光模組來導引光源所發出的光線，以使顯示裝置可以顯示明亮的影像，從而有助於使用者觀賞，其中上述顯示裝置大多採用多個發光二極體（Light Emitting Diode，LED）來作為光源。由於發光二極體（LED）通常具有指向性（directionality characteristic），因此各個發光二極體所發出的光束具有較小的發散角，以至於容易造成亮暗不均的影像，從而降低顯示裝置的影像品質。
本發明至少一實施例提出一種導光模組，其有助於讓光線均勻出射，以減少或避免出現亮暗不均的影像。
本發明至少一實施例還提出一種反射式顯示裝置，其包括上述導光模組。
本發明至少一實施例所提出的導光模組適於配置在反射式顯示面板上，並包括導光板與遮光體。導光板具有第一表面、相對第一表面的第二表面以及形成於第一表面的光學結構，其中第一表面具有顯示區以及圍繞顯示區的邊緣區，而光學結構分布於顯示區。遮光體配置於第一表面上，並覆蓋邊緣區，其中遮光體具有一開口，而開口暴露顯示區。
在本發明至少一實施例中，上述光學結構不分布於邊緣區，而遮光體更覆蓋鄰近邊緣區的部分光學結構，其中光學結構具有被遮光體覆蓋的邊緣，而開口具有鄰近邊緣的側壁。此外，上述邊緣與側壁之間的距離小於或等於1公厘。
在本發明至少一實施例中，上述光學結構包括多個凹槽，而各個凹槽從第一表面朝向第二表面延伸。
在本發明至少一實施例中，上述遮光體的厚度介於5微米至20微米之間。
在本發明至少一實施例中，上述導光板還具有入光部。入光部連接在第一表面與第二表面之間，並具有多個外凸柱面與多個內凹柱面，其中這些外凸柱面與這些內凹柱面彼此交錯排列。
在本發明至少一實施例中，各面外凸柱面的寬度與各面內凹柱面的寬度相等。
在本發明至少一實施例中，相鄰兩面外凸柱面的中心軸之間的距離介於35微米至70微米之間。
在本發明至少一實施例中，各面外凸柱面具有波峰部，而各面內凹柱面具有一波谷部，其中入光部在波峰部與波谷部之間的厚度介於5微米至35微米之間。
本發明至少一實施例所提出的反射式顯示裝置包括反射式顯示面板、上述導光模組與多個發光元件。導光模組配置於反射式顯示面板上，並具有第一表面、相對第一表面的第二表面、形成於第一表面的光學結構以及連接在第一表面與第二表面之間的入光部。這些發光元件配置於入光部，其中各個發光元件用於朝向入光部發出光線。
在本發明至少一實施例中，上述反射式顯示裝置還包括保護層，其中保護層覆蓋導光模組，且導光模組位於保護層與反射式顯示面板之間。
利用上述光學結構，導光模組能幫助發光元件的光線從導光板均勻出射，以減少或避免出現亮暗不均的影像。
在以下的內文中，為了清楚呈現本案的技術特徵，圖式中的元件（例如層、膜、基板以及區域等）的尺寸（例如長度、寬度、厚度與深度）會以不等比例的方式放大。因此，下文實施例的說明與解釋不受限於圖式中的元件所呈現的尺寸與形狀，而應涵蓋如實際製程及/或公差所導致的尺寸、形狀以及兩者的偏差。例如，圖式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非線性的特徵，而圖式所示的銳角可以是圓的。所以，本案圖式所呈示的元件主要是用於示意，並非旨在精準地描繪出元件的實際形狀，也非用於限制本案的申請專利範圍。
其次，本案內容中所出現的「約」、「近似」或「實質上」等這類用字不僅涵蓋明確記載的數值與數值範圍，而且也涵蓋發明所屬技術領域中具有通常知識者所能理解的可允許偏差範圍，其中此偏差範圍可由測量時所產生的誤差來決定，而此誤差例如是起因於測量系統或製程條件兩者的限制。舉例而言，兩物件（例如基板的平面或走線）「實質上平行」或「實質上垂直」，其中「實質上平行」與「實質上垂直」分別代表這兩物件之間的平行與垂直可包括允許偏差範圍所導致的不平行與不垂直。
此外，「約」可表示在上述數值的一個或多個標準偏差內，例如±30％、±20％、±10％或±5％內。本案文中所出現的「約」、「近似」或「實質上」等這類用字可依光學性質、蝕刻性質、機械性質或其他性質來選擇可以接受的偏差範圍或標準偏差，並非單以一個標準偏差來套用以上光學性質、蝕刻性質、機械性質以及其他性質等所有性質。
圖1A是本發明至少一實施例的反射式顯示裝置的俯視示意圖，而圖1B是圖1A中沿線1B-1B剖面而繪製的剖面示意圖。請參閱圖1A與圖1B，反射式顯示裝置100包括反射式顯示面板110、多個發光元件120以及導光模組200，其中反射式顯示面板110可為電泳式顯示面板、電濕潤式顯示面板或膽固醇液晶顯示面板，而發光元件120例如是發光二極體。
導光模組200可以配置於反射式顯示面板110上，而這些發光元件120配置於導光模組200的同一側或依照需求配置於不同側。反射式顯示面板110可以利用光學膠（Optically Clear Adhesive，OCA，未繪示）黏合於導光模組200，或其他方式以使反射式顯示面板110被固定在導光模組200下方。
導光模組200包括導光板210，其中導光板210為透明基板，其例如是玻璃板或透明塑膠板，其中此透明塑膠板的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯（Poly(methyl methacrylate)，PMMA，也就是壓克力）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、環烯烴共聚物（Cyclo Olefin Coplymer，COC）或環烯烴聚合物（Cyclo Olefin Polymers，COP）。
導光板210具有第一表面211a、相對第一表面211a的第二表面211b以及形成於第一表面211a的光學結構212，其中第二表面211b位於第一表面211a與反射式顯示面板110之間。因此，光學結構212形成於導光板210遠離反射式顯示面板110的一側（即第一表面211a），且未形成於導光板210鄰近反射式顯示面板110的一側（即第二表面211b）。
第一表面211a具有顯示區A11以及圍繞顯示區A11的邊緣區A12，其中邊緣區A12鄰接顯示區A11。圖1A以虛線框表示邊緣區A12與顯示區A11之間的邊界（boundary），其中顯示區A11位於虛線框內，而邊緣區A12位於虛線框外。反射式顯示面板110所產生的影像主要顯示於顯示區A11，而光學結構212分布於顯示區A11，但不分布於邊緣區A12。
光學結構212可以包括多個凹槽212a，其中各個凹槽212a從第一表面211a朝向第二表面211b延伸。從圖1B來看，各個凹槽212a的深度明顯小於導光板210的厚度，其中導光板210的厚度相當於第一表面211a與第二表面211b之間的距離。因此，各個凹槽212a不是貫穿導光板210而形成。
在本實施例中，各個凹槽212a於第一表面211a的截面形狀可以是圓形(如圖1A所示)。然而，在其他實施例中，各個凹槽212a於第一表面211a的截面形狀可以是三角形、矩形、五邊形、六邊形或橢圓形。或者，這些凹槽212a於第一表面211a的截面形狀可包括多種幾何形狀，例如三角形、矩形、圓形、橢圓形、五邊形與六邊形其中至少兩種。此外，這些凹槽212a至少一者可以是條狀的溝槽，例如V形切槽(V-cut)。
其次，在本實施例中，這些凹槽212a可以隨機分布於第一表面211a，即這些凹槽212a可以呈不規則排列，如圖1A所示。然而，在其他實施例中，這些凹槽212a可以呈規則排列，例如陣列排列。因此，圖1A與圖1B僅供舉例說明，並非限制這些凹槽212a的形狀與排列。
遮光體220配置於第一表面211a上，並覆蓋邊緣區A12，其中遮光體220具有開口221，而開口221暴露顯示區A11。遮光體220可以是由油墨所形成，且具有較薄的厚度T22，其例如可以介於5微米至20微米之間。因此，當使用者以大視角觀賞反射式顯示裝置100所顯示的影像時，使用者不易看到遮光體220，以避免反射式顯示裝置100的影像品質因受到遮光體220的影響而降低。此外，遮光體220可接觸於導光板210的第一表面211a。
由於光學結構212不分布於邊緣區A12，因此遮光體220基本上不覆蓋光學結構212。然而，受限於製程公差的影響，在實際情況中，遮光體220可能會更覆蓋鄰 近邊緣區A12的部分光學結構212，即遮光體220會覆蓋至少一個凹槽212a。以圖1A與圖1B為例，遮光體220會覆蓋一些鄰近邊緣區A12的凹槽212a。
光學結構212具有被遮光體220覆蓋的邊緣，其中此邊緣為整個光學結構212的外緣。以本實施例為例，此邊緣可以相當於顯示區A11的邊緣，即邊緣區A12與顯示區A11之間的邊界(如圖1A所示的虛線框)。或者，在其他實施例中，此邊緣也可以是被遮光體220覆蓋的最外圍凹槽212a的邊緣。
遮光體220的開口221具有鄰近上述邊緣(例如圖1A中的邊緣區A12與顯示區A11之間的邊界)的側壁S22。基於現有的製程公差，邊緣與側壁S22之間的距離D22可以控制在小於或等於1公厘，以使遮光體220僅覆蓋極少部分的光學結構212。如此，遮光體220實質上不覆蓋光學結構212。
導光板210還具有入光部213與相對於入光部213的對向側214，其中入光部213與對向側214皆連接在第一表面211a與第二表面211b之間。在本實施例中，入光部213與對向側214皆可為導光板210的兩相對側平面。這些發光元件120配置於入光部213，其中各個發光元件120能朝向入光部213發出光線L1，以使光線L1能從入光部213進入導光板210內。
當光線L1在導光板210內傳遞時，光線L1可以被位於第二表面211b的反射式顯示面板110反射至光學 結構212。當光線L1入射至光學結構212時，這些凹槽212a能減少對光線L1的全反射(Total internal reflection)，促使大部分的光線L1從第一表面211a出射。此外，光學結構212還能使這些發光元件120所發出的光線L1均勻地從第一表面211a出射，以減少或避免出現亮暗不均的影像，從而維持或提升反射式顯示裝置100的影像品質。
在本實施例中，反射式顯示裝置100可以還包括保護層130，其中保護層130可以是透明基板，例如玻璃板或透明塑膠板，而透明塑膠板的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴共聚物(COC)或環烯烴聚合物(COP)。保護層130覆蓋導光模組200的導光板210，所以導光模組200會位於保護層130與反射式顯示面板110之間。保護層130能保護導光模組200，以防止導光板210與遮光體220被撞傷或刮傷。
圖1C是圖1A中的反射式顯示裝置的亮度分布示意圖。請參閱圖1B與圖1C，在圖1C中，縱軸代表亮度，而橫軸代表導光板210的位置，其中左端代表入光部213的位置，而右端代表對向側214的位置。數線C11代表反射式顯示裝置100從入光部213至對向側214的亮度分布。從圖1C來看，數線C11沒有大幅度起伏，因此這些發光元件120所發出的光線L1能從第一表面211a均勻出射，以使反射式顯示裝置100的影像亮度均勻而不會出現亮暗不均的影像。
圖1D是圖1A中的反射式顯示裝置與對照例反射式顯示裝置兩者亮度分布的比較示意圖。請參閱圖1B與圖1D，與圖1C相同，在圖1D中，縱軸代表亮度，橫軸代表導光板210的位置，其中左端代表入光部213的位置，而右端代表對向側214的位置。數線C10(以虛線表示)代表對照例反射式顯示裝置的亮度分布，而數線C11代表反射式顯示裝置100的亮度分布。
對照例反射式顯示裝置與反射式顯示裝置100兩者相似，而兩者之間的唯一差異僅在於：在對照例反射式顯示裝置中，光學結構212不僅分布於顯示區A11，而且更分布於邊緣區A12。換句話說，對照例反射式顯示裝置的光學結構212是全面性地分布於第一表面211a。相較於反射式顯示裝置100，對照例反射式顯示裝置的遮光體220覆蓋較多光學結構212，例如覆蓋較多凹槽212a。
從圖1D的數線C10來看，對照例反射式顯示裝置在其入光部213附近具有明顯偏高的亮度，以至於對照例反射式顯示裝置的入光部213附近會產生明顯的亮紋，導致影像品質下降。反之，反射式顯示裝置100各處的亮度彼此相差不大，即反射式顯示裝置100的影像亮度均勻。由此可知，減少或避免遮光體220對光學結構212的覆蓋有助於均勻化反射式顯示裝置100的影像亮度，以維持或提升反射式顯示裝置100的影像品質。
圖2A是本發明另一實施例的反射式顯示裝置的局部俯視示意圖，而圖2B是圖2A中的導光板的局部立體 示意圖。請參閱圖2A與圖2B，反射式顯示裝置400與反射式顯示裝置100相似。例如，反射式顯示裝置400包括導光板310，而導光板310具有第一表面211a、第二表面211b、光學結構212(圖2A與圖2B未繪示)與入光部313，其中入光部313連接在第一表面211a與第二表面211b之間，而發光元件120配置於入光部313。
反射式顯示裝置100與400兩者唯一差異僅在於：入光部313不是平面，並具有多個外凸柱面313p與多個內凹柱面313r。這些外凸柱面313p與這些內凹柱面313r彼此交錯排列，以使這些外凸柱面313p與這些內凹柱面313r形成波浪面，其中這些外凸柱面313p與這些內凹柱面313r可以沿著第一表面211a與第二表面211b兩者的邊緣而排列。以圖2A為例，這些交錯排列的外凸柱面313p與內凹柱面313r會形成正弦波形狀的曲面，其中各面外凸柱面313p的寬度W3p與各面內凹柱面313r的寬度W3r相等，而相鄰兩面外凸柱面313p的中心軸A31之間的距離D30可以介於35微米至70微米之間。
此外，各面外凸柱面313p具有波峰部U31，而各面內凹柱面313r具有波谷部D31，其中入光部313在波峰部U31與波谷部D31之間的厚度T31可以介於5微米至35微米之間。利用這些外凸柱面313p與這些內凹柱面313r，入光部313能將發光元件120所發出的光線發散，以減少或避免亮暗不均的影像，從而維持或提升反射式顯示裝置400的影像品質。
綜上所述，利用上述光學結構，本發明至少一實施例的導光模組能幫助發光元件的光線從導光板的第一表面均勻出射，以減少或避免出現亮暗不均的影像，進而提升反射式顯示裝置的影像品質。
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，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、400:反射式顯示裝置
110:反射式顯示面板
120:發光元件
130:保護層
200:導光模組
210、310:導光板
211a:第一表面
211b:第二表面
212:光學結構
212a:凹槽
213、313:入光部
214:對向側
220:遮光體
221:開口
313p:外凸柱面
313r:內凹柱面
A11:顯示區
A12:邊緣區
A31:中心軸
C10、C11:數線
D22、D30:距離
D31:波谷部
L1:光線
S22:側壁
T22、T31:厚度
U31:波峰部
W3p、W3r:寬度
圖1A是本發明至少一實施例的反射式顯示裝置的俯視示意圖。 圖1B是圖1A中沿線1B-1B剖面而繪製的剖面示意圖。 圖1C是圖1A中的反射式顯示裝置的亮度分布示意圖。 圖1D是圖1A中的反射式顯示裝置與對照例反射式顯示裝置兩者亮度分布的比較示意圖。 圖2A是本發明另一實施例的反射式顯示裝置的局部俯視示意圖。 圖2B是圖2A中的導光板的局部立體示意圖。
100:反射式顯示裝置
110:反射式顯示面板
120:發光元件
130:保護層
200:導光模組
210:導光板
211a:第一表面
211b:第二表面
212:光學結構
212a:凹槽
213:入光部
214:對向側
220:遮光體
221:開口
A11:顯示區
A12:邊緣區
D22:距離
L1:光線
S22:側壁
T22:厚度

Claims (11)

  1. 一種導光模組，配置在一反射式顯示面板上，該導光模組包括：一導光板，具有一第一表面、一相對該第一表面的第二表面、一入光部以及一形成於該第一表面的光學結構，其中該第一表面具有一顯示區以及一圍繞該顯示區的邊緣區，而該光學結構分布於該顯示區，但不分布於該邊緣區，其中該光學結構包括多個凹槽，而各該凹槽從該導光板之該第一表面朝向該第二表面延伸，使得該些凹槽的底部位於該第一表面與該第二表面之間，其中該入光部連接在該第一表面與該第二表面之間，並具有多個外凸柱面與多個內凹柱面，其中該些外凸柱面與該些內凹柱面彼此交錯排列；以及一遮光體，配置於該第一表面上，並覆蓋該邊緣區，其中該遮光體具有一開口，而該開口暴露該顯示區，該遮光體更覆蓋鄰近該邊緣區的部分該光學結構，其中該光學結構具有一被該遮光體覆蓋的邊緣，且該邊緣位於該邊緣區以及該顯示區之間，而該開口具有一鄰近該邊緣的側壁，該邊緣與該側壁之間的距離小於或等於1公厘，其中該遮光體的厚度介於5微米至20微米之間。
  2. 如請求項1所述的導光模組，其中各該外凸柱面的寬度與各該內凹柱面的寬度相等。
  3. 如請求項1所述的導光模組，其中相鄰兩該外凸柱面的中心軸之間的距離介於35微米至70微米之間。
  4. 如請求項1所述的導光模組，其中各該外凸柱面具有一波峰部，而各該內凹柱面具有一波谷部，該入光部在該波峰部與該波谷部之間的厚度介於5微米至35微米之間。
  5. 如請求項1所述的導光模組，其中該遮光體接觸該第一表面。
  6. 一種反射式顯示裝置，包括：一反射式顯示面板；一導光模組，配置於該反射式顯示面板上，並包括：一導光板，具有一第一表面、一相對該第一表面的第二表面、一形成於該第一表面的光學結構以及一連接在該第一表面與該第二表面之間的入光部，其中該第一表面具有一顯示區以及一圍繞該顯示區的邊緣區，而該光學結構分布於該顯示區，但不分布於該邊緣區，該第二表面位於該第一表面與該反射式顯示面板之間，其中該光學結構包括多個凹槽，而各該凹槽從該導光板之該第一表面朝向該第二表面延伸，使得各該凹槽的一底部位於該第一表面與該第二表面之間，其中該入光部具有多 個外凸柱面與多個內凹柱面，其中該些外凸柱面與該些內凹柱面彼此交錯排列；以及一遮光體，配置於該第一表面上，並覆蓋該邊緣區，其中該遮光體具有一開口，而該開口暴露該顯示區，該遮光體更覆蓋鄰近該邊緣區的部分該光學結構，其中該光學結構具有一被該遮光體覆蓋的邊緣，且該邊緣位於該邊緣區以及該顯示區之間，而該開口具有一鄰近該邊緣的側壁，該邊緣與該側壁之間的距離小於或等於1公厘，其中該遮光體的厚度介於5微米至20微米之間；以及多個發光元件，配置於該入光部，其中各該發光元件用於朝向該入光部發出一光線。
  7. 如請求項6所述的反射式顯示裝置，其中各該外凸柱面的寬度與各該內凹柱面的寬度相等。
  8. 如請求項6所述的反射式顯示裝置，其中相鄰兩該外凸柱面的中心軸之間的距離介於35微米至70微米之間。
  9. 如請求項6所述的反射式顯示裝置，其中各該外凸柱面具有一波峰部，而各該內凹柱面具有一波谷部，該入光部在該波峰部與該波谷部之間的厚度介於5微米至35微米之間。
  10. 如請求項6所述的反射式顯示裝置，還包括一保護層，其中該保護層覆蓋該導光模組，且該導光模組位於該保護層與該反射式顯示面板之間。
  11. 如請求項6所述的反射式顯示裝置，其中該遮光體接觸該第一表面。
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