TWM637345U

TWM637345U - 前光模組及顯示裝置

Info

Publication number: TWM637345U
Application number: TW111208346U
Authority: TW
Inventors: 曹良闊; 林彥豪
Original assignee: 中強光電股份有限公司
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2023-02-11
Also published as: CN217112989U

Abstract

一種前光模組包括導光板及光源。導光板具有入光面、出光面及底面，出光面與底面連接入光面且彼此相反。導光板的出光面設有凹入出光面的多個微凹槽結構。這些微凹槽結構的其中每一個在垂直於入光面與出光面的平面上的正投影輪廓為梯形。光源設置在導光板的入光面的一側。這些微凹槽結構的其中每一個具有迎光面、背光面及連接迎光面與背光面的凹槽底面。迎光面位於入光面與背光面之間。凹槽底面平行於出光面所在的延伸平面。迎光面與延伸平面之間具有第一夾角，且第一夾角介於30度至38度的範圍。一種採用上述前光模組的顯示裝置亦被提出。

Description

前光模組及顯示裝置

本新型創作是有關於一種光學模組及電子裝置，且特別是有關於一種前光模組及顯示裝置。

反射式顯示面板是利用環境光作為光源照明顯示面板形成顯示光，再將顯示光反射至使用者的眼中。相較於穿透式顯示面板或自發光式顯示面板，反射式顯示面板具有低厚度、省電、在強光環境下有高對比度以及降低使用者視覺疲勞等優點。

然而在環境光不足的場合時，需要在反射式顯示面板的顯示側設置前光源以提供照明。但前光源會有一部分光束並未照射至反射式顯示面板就直接出光而形成雜散光，造成使用者同時收到雜散光跟顯示光，進一步產生眩光以及降低顯示畫面的對比度而影響觀看品質。

本新型創作提供一種前光模組，其生成的雜散光較少，且用於照明的出光量較多。

本新型創作提供一種顯示裝置，其具有較佳的顯示對比。

本新型創作的其他目的和優點可以從本新型創作所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本新型創作的一實施例提出一種前光模組。前光模組包括導光板及光源。導光板具有入光面、出光面以及底面，出光面與底面連接入光面且彼此相反。導光板的出光面設有凹入出光面的多個微凹槽結構。這些微凹槽結構的其中每一個在垂直於入光面與出光面的一平面上的正投影輪廓為梯形。光源設置在導光板的入光面的一側。這些微凹槽結構的其中每一個具有迎光面、背光面以及連接迎光面與背光面的凹槽底面。迎光面位於入光面與背光面之間。凹槽底面平行於出光面所在的延伸平面。迎光面與延伸平面之間具有第一夾角，且第一夾角介於30度至38度的範圍。

在本新型創作的一實施例中，上述的前光模組的背光面與延伸平面之間具有第二夾角，且第二夾角介於60度至90度的範圍。

在本新型創作的一實施例中，上述的前光模組的第一夾角介於34度至36度的範圍。

在本新型創作的一實施例中，上述的前光模組的凹槽底面與出光面沿著出光面的法線方向具有小於等於3.5微米的深度。

在本新型創作的一實施例中，上述的前光模組的部分多個微凹槽結構沿著平行於入光面的一方向排列於出光面，且彼此間隔開來。

在本新型創作的一實施例中，上述的前光模組的多個微凹槽結構的其中每一個在底面的正投影輪廓為第一圓弧線、第二圓弧線與兩直線所圍成的形狀。第一圓弧線朝向光源外凸。迎光面為朝向光源外凸的一圓弧面，且第一圓弧線的曲率半徑大於等於10微米。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本新型創作的一實施例提出一種顯示裝置。顯示裝置包括導光板、光源以及反射式顯示面板。導光板具有入光面、出光面以及底面，出光面與底面連接入光面且彼此相反。導光板的出光面設有凹入出光面的多個微凹槽結構。這些微凹槽結構的其中每一個在垂直於入光面和出光面的平面上的正投影輪廓為梯形。光源設置在導光板的入光面的一側。反射式顯示面板設置在導光板的底面的一側。這些微凹槽結構的其中每一個具有迎光面、背光面以及連接迎光面與背光面的凹槽底面。迎光面位於入光面與背光面之間。凹槽底面平行於出光面所在的延伸平面。迎光面與延伸平面之間具有第一夾角，且第一夾角介於30度至38度的範圍。

在本新型創作的一實施例中，上述的顯示裝置的背光面與延伸平面之間具有第二夾角，且第二夾角介於60度至90度的範圍。

在本新型創作的一實施例中，上述的顯示裝置的第一夾角介於34度至36度的範圍。

在本新型創作的一實施例中，上述的顯示裝置的凹槽底面與出光面沿著出光面的法線方向具有小於等於3.5微米的深度。

在本新型創作的一實施例中，上述的顯示裝置的部分多個微凹槽結構沿著平行於入光面的方向排列於出光面，且彼此間隔開來。

在本新型創作的一實施例中，上述的顯示裝置的多個微凹槽結構的其中每一個在底面的正投影輪廓為第一圓弧線、第二圓弧線與兩直線所圍成的形狀。第一圓弧線朝向光源外凸。迎光面為朝向光源外凸的圓弧面，且第一圓弧線的曲率半徑大於等於10微米。

在本新型創作的一實施例中，上述的顯示裝置更包括偏光片，設置在導光板與反射式顯示面板之間。

基於上述，在本新型創作的一實施例的顯示裝置中，前光模組的導光板的出光面上設有多個微凹槽結構。每一個微凹槽結構都具有朝向光源的迎光面。透過將迎光面與出光面的延伸平面之間的夾角設計在30度至38度的範圍內，可有效抑制雜散光的生成，並同時增加用來照明反射式顯示面板的照明光量，有助於提升顯示裝置的顯示對比。

為讓本新型創作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。

有關本新型創作之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本新型。

圖1是依照本新型創作的第一實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖2是圖1的前光模組的上視示意圖。圖3是圖1的導光板的出光對比對第一夾角的關係圖。圖4是圖1的導光板的出光對比對第二夾角的關係圖。圖5是圖1的導光板的出光對比對深度的關係圖。

請參照圖1及圖2，顯示裝置10包括導光板110、光源120以及反射式顯示面板200。導光板110和光源120設置在反射式顯示面板200的顯示面DS的一側。顯示裝置10適於利用環境光來作為反射式顯示面板200的照明光源。當環境光不足時，導光板110和光源120所構成的前光模組100，能為反射式顯示面板200提供顯示所需的照明光。

在本實施例中，反射式顯示面板200例如是反射式液晶顯示面板。因此，顯示裝置10還可選擇性地包括偏光片250，設置在反射式顯示面板200與前光模組100之間，進一步而言，偏光片250設置在導光板110與反射式顯示面板200之間。然而，本新型創作不限於此。根據其他實施例，反射式顯示面板200也可以是電泳顯示（Electro Phoretic Display，EPD）面板或電濕潤顯示（Electrowetting Display，EWD）面板，因此其所構成的顯示裝置無須配置偏光片250。

詳細地，導光板110具有入光面110is、出光面110es以及底面110bs，出光面110es與底面110bs連接入光面110is且彼此相反。導光板110的材料例如包括聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、環烯烴(COC)或聚碳酸酯(PC)等熱塑性聚合物，但不以此為限。特別注意的是，導光板110的出光面110es上設有多個微凹槽結構115。這些微凹槽結構115可沿著平行於入光面110is的方向（例如方向Y）在出光面110es上排成多行，且彼此間隔開來。在本實施例中，這些微凹槽結構115沿著方向X可錯位排列，但不以此為限。

每一個微凹槽結構115在垂直於入光面110is和出光面110es的平面上的正投影輪廓為梯形，且凹入出光面110es。每一個微凹槽結構115具有迎光面115r、背光面115s以及連接迎光面115r與背光面115s的凹槽底面115b，其中迎光面115r位於入光面110is與背光面115s之間。

光源120設置在導光板110的入光面110is的一側，且可以是多個發光二極體（Light Emitting Diode，LED）的組合。發光二極體例如是次毫米發光二極體（mini LED）或微型發光二極體（micro LED）。由於本新型創作的光源120是用來提供或補足環境光較弱時所需的照明光，因此光源120較佳地為白光光源，其可以是直接採用白光發光二極體來構成，或者是利用波長轉換材料將非白光發光二極體所發出的光線（例如藍光或紫外光）轉換成可混合成白光的色光（例如紅光、綠光或藍光）。

反射式顯示面板200設置在導光板110的底面110bs的一側，並且用於反射環境光EB或光源120發出的光束（例如第二光束LB2）來達到顯示影像的效果。

舉例來說，來自光源120的第一光束LB1在導光板110內傳遞後並未經由導光板110的底面110bs出射以及反射式顯示面板200的反射，而是經由微凹槽結構115的迎光面115r出射並形成不具有顯示訊息的雜散光。不同地，來自光源120的第二光束LB2在導光板110內傳遞後，經由微凹槽結構115的迎光面115r的反射後自導光板110的底面110bs出射，並且在通過偏光片250以及反射式顯示面板200的反射後形成具有顯示訊息的第二光束LB2。

特別說明的是，此處的第一光束LB1和第二光束LB2可以是用不同角度入射微凹槽結構115的兩道光束，也可以是同一道光束中經由微凹槽結構115的迎光面115r部分折射和部分反射後所產生的兩道不同子光束。

在本實施例中，凹槽底面115b平行於出光面110es及出光面110es所在的延伸平面P1，而迎光面115r傾斜於出光面110es和凹槽底面115b。更具體地，迎光面115r與出光面110es所在的延伸平面P1之間具有第一夾角A1，且第一夾角A1介於30度至38度的範圍內。據此，可明顯降低雜散光（例如第一光束LB1）的生成，並同時增加照明光（例如第二光束LB2）的出光量。也因此，可為顯示裝置10提供較佳的顯示對比。

另一方面，微凹槽結構115的背光面115s與出光面110es所在的延伸平面P1之間具有第二夾角A2，且第二夾角A2較佳地可介於60度至90度的範圍。凹槽底面115b與出光面110es沿著出光面110es的法線方向（例如方向Z）具有深度d，且深度d較佳地是小於或等於3.5微米。

在本實施例中，可依據一指標，例如：前述的照明光和雜散光的總出光量對雜散光的總出光量的比值所定義的出光對比，來衡量導光板110的光學表現。當導光板所產生的雜散光越少，甚至是產生的照明光越多時，其出光對比會越大；反之，則出光對比越小。

舉例來說，導光板110的出光對比會隨著迎光面115r的第一夾角A1（即迎光角）增加而下降（如圖3所示）。相反地，導光板110的出光對比則會隨著背光面115s的第二夾角A2（即背光角）增加而上升（如圖4所示）。從另一觀點來說，導光板110的出光對比會隨著微凹槽結構115的深度d的減少而增加（如圖5所示）。

特別說明的是，雖然圖3中的出光對比會隨著第一夾角A1的增加而下降，但藉由同步增加背光面115s的第二夾角A2，即使增加迎光面115r的第一夾角A1，也能讓導光板110的出光對比維持在理想的數值範圍內。舉例來說，在一較佳的實施例中，當背光面115s的第二夾角A2為60度，且迎光面115r的第一夾角A1介於34度至36度的範圍內時，導光板110的出光對比可維持在4.62（如圖3中的虛線所示）以上的範圍。當迎光面115r的第一夾角A1欲增加至37度或38度時，則可藉由將背光面115s的第二夾角A2增加至70度或80度以上，來維持理想的出光對比。

另一方面，由於反射式顯示面板200對於光線具有漫射的效果，當微凹槽結構115的迎光面115r的第一夾角A1設計在34度至36度的範圍內時，多數的照明光（例如第二光束LB2）在經由反射式顯示面板200的反射後會往正視角偏移。因此，還可增加顯示裝置10的正向出光量。舉例來說，此處的前光模組100在有設置反射式顯示面板200時的正向出光量相較於未設置反射式顯示面板200時的正向出光量更高，進而可為顯示裝置10提供更佳的顯示對比，但不以此為限。

以下將列舉另一實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。

圖6是依照本新型創作的第二實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖7是圖6的前光模組的下視示意圖。請參照圖6及圖7，本實施例的顯示裝置10A與圖1的顯示裝置10的差異在於：微凹槽結構的構型不同。具體而言，在本實施例的顯示裝置10A中，其前光模組100A的導光板110A上的微凹槽結構115A的迎光面115r”和背光面115s”都為圓弧面。

每一個微凹槽結構115A在導光板110A的底面110bs上的正投影輪廓為第一圓弧線CL1、第二圓弧線CL2與兩直線SL1、SL2所圍成的形狀。其中，兩直線SL1、SL2例如是相互平行的，第一圓弧線CL1和第二圓弧線CL2朝向光源120外凸，且具有一曲率半徑R。舉例來說，曲率半徑R可大於或等於10微米。較佳地，曲率半徑R可大於或等於25微米。然而，本新型創作不限於此。根據其他的實施例，第一圓弧線CL1和第二圓弧線CL2的曲率半徑也可彼此不同。

由於本實施例的微凹槽結構115A的迎光面115r”和背光面115s”在垂直於入光面110is和出光面110es的截面上的輪廓相似於圖1的微凹槽結構115，有關迎光面115r”相對於出光面110es的延伸平面P1的第一夾角以及背光面115s”相對於出光面110es的延伸平面P1的第二夾角的設計範圍都相似於圖1的顯示裝置10。因此，有關微凹槽結構115A的其他說明請參見前述實施例的相關段落，於此便不再贅述。

綜上所述，在本新型創作的一實施例的顯示裝置中，前光模組的導光板的出光面上設有多個微凹槽結構。每一個微凹槽結構都具有朝向光源的迎光面。透過將迎光面與出光面的延伸平面之間的夾角設計在30度至38度的範圍內，可有效抑制雜散光的生成，並同時增加用來照明反射式顯示面板的照明光量，有助於提升顯示裝置的顯示對比。

惟以上所述者，僅為本新型創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型創作實施之範圍，即大凡依本新型創作申請專利範圍及本新型創作內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型創作專利涵蓋之範圍內。另外本新型創作的任一實施例或申請專利範圍不須達成本新型創作所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本新型創作之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的 “第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10、10A:顯示裝置 100、100A:前光模組 110、110A:導光板 110bs:底面 110es:出光面 110is:入光面 115、115A:微凹槽結構 115b:凹槽底面 115r、115r”:迎光面 115s、115s”:背光面 120:光源 200:反射式顯示面板 250:偏光片 A1:第一夾角 A2:第二夾角 CL1:第一圓弧線 CL2:第二圓弧線 d:深度 DS:顯示面 EB:環境光 LB1:第一光束 LB2:第二光束 P1:延伸平面 R:曲率半徑 SL1、SL2:直線 X、Y、Z:方向

圖1是依照本新型創作的第一實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖2是圖1的前光模組的上視示意圖。圖3是圖1的導光板的出光對比對第一夾角的關係圖。圖4是圖1的導光板的出光對比對第二夾角的關係圖。圖5是圖1的導光板的出光對比對深度的關係圖。圖6是依照本新型創作的第二實施例的顯示裝置的剖視示意圖。圖7是圖6的前光模組的下視示意圖。

10:顯示裝置

100:前光模組

110:導光板

110bs:底面

110es:出光面

110is:入光面

115:微凹槽結構

115b:凹槽底面

115r:迎光面

115s:背光面

120:光源

200:反射式顯示面板

250:偏光片

A1:第一夾角

A2:第二夾角

d:深度

DS:顯示面

EB:環境光

LB1:第一光束

LB2:第二光束

P1:延伸平面

X、Y、Z:方向

Claims

一種顯示裝置，包括：一導光板，具有一入光面、一出光面以及一底面，該出光面與該底面連接該入光面且彼此相反，該導光板的該出光面設有凹入該出光面的多個微凹槽結構，該些微凹槽結構的其中每一個在垂直於該入光面和該出光面的一平面上的正投影輪廓為梯形；一光源，設置在該導光板的該入光面的一側；以及一反射式顯示面板，設置在該導光板的該底面的一側，其中該些微凹槽結構的其中每一個具有一迎光面、一背光面以及連接該迎光面與該背光面的一凹槽底面，該迎光面位於該入光面與該背光面之間，該凹槽底面平行於該出光面所在的一延伸平面，該迎光面與該延伸平面之間具有一第一夾角，且該第一夾角介於30度至38度的範圍。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該背光面與該延伸平面之間具有一第二夾角，且該第二夾角介於60度至90度的範圍。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一夾角介於34度至36度的範圍。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該凹槽底面與該出光面沿著該出光面的法線方向具有一深度，且該深度小於等於3.5微米。
如請求項1所述的顯示裝置，其中部分該些微凹槽結構沿著平行於該入光面的一方向排列於該出光面，且彼此間隔開來。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些微凹槽結構的其中每一個在該底面的正投影輪廓為第一圓弧線、第二圓弧線與兩直線所圍成的形狀，該第一圓弧線朝向該光源外凸，該迎光面為朝向該光源外凸的一圓弧面，且該第一圓弧線的曲率半徑大於等於10微米。
如請求項1所述的顯示裝置，更包括：一偏光片，設置在該導光板與該反射式顯示面板之間。
一種前光模組，包括：一導光板，具有一入光面、一出光面以及一底面，該出光面與該底面連接該入光面且彼此相反，該導光板的該出光面設有凹入該出光面的多個微凹槽結構，該些微凹槽結構的其中每一個在垂直於該入光面和該出光面的一平面上的正投影輪廓為梯形；以及一光源，設置在該導光板的該入光面的一側，其中該些微凹槽結構的其中每一個具有一迎光面、一背光面以及連接該迎光面與該背光面的一凹槽底面，該迎光面位於該入光面與該背光面之間，該凹槽底面平行於該出光面所在的一延伸平面，該迎光面與該延伸平面之間具有一第一夾角，且該第一夾角介於30度至38度的範圍。
如請求項8所述的前光模組，其中該背光面與該延伸平面之間具有一第二夾角，且該第二夾角介於60度至90度的範圍。
如請求項8所述的前光模組，其中該第一夾角介於34度至36度的範圍。
如請求項8所述的前光模組，其中該凹槽底面與該出光面沿著該出光面的法線方向具有一深度，且該深度小於等於3.5微米。
如請求項8所述的前光模組，其中部分該些微凹槽結構沿著平行於該入光面的一方向排列於該出光面，且彼此間隔開來。
如請求項8所述的前光模組，其中該些微凹槽結構的其中每一個在該底面的正投影輪廓為第一圓弧線、第二圓弧線與兩直線所圍成的形狀，該第一圓弧線朝向該光源外凸，該迎光面為朝向該光源外凸的一圓弧面，且該第一圓弧線的曲率半徑大於等於10微米。