CN113552747A - 前光模块与具有前光模块的显示装置 - Google Patents

前光模块与具有前光模块的显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113552747A
CN113552747A CN202010331616.2A CN202010331616A CN113552747A CN 113552747 A CN113552747 A CN 113552747A CN 202010331616 A CN202010331616 A CN 202010331616A CN 113552747 A CN113552747 A CN 113552747A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microstructure
light
angle
light source
microstructures
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010331616.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113552747B (zh
Inventor
廖经桓
黄信道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E Ink Holdings Inc
Original Assignee
E Ink Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E Ink Holdings Inc filed Critical E Ink Holdings Inc
Priority to CN202010331616.2A priority Critical patent/CN113552747B/zh
Publication of CN113552747A publication Critical patent/CN113552747A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113552747B publication Critical patent/CN113552747B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

一种前光模块与具有前光模块的显示装置。前光模块包含光源以及导光板。光源具有出光面。导光板包含一微结构区，其中微结构区包含第一微结构以及至少一第二微结构。第一微结构位于光源的出光面与第二微结构之间。第一微结构靠近光源的一表面与光源的一光轴方向之间具有第一角度，第一微结构远离光源的表面与光轴方向之间具有第二角度，第二微结构远离光源的表面与光轴方向之间具有第三角度，第一角度在约30度至50度的一范围中，且第二角度及第三角度在约60度至90度的一范围中。通过此设计，可降低相邻两次像素间的光线混合的机率，增加显示装置的色彩饱和度，并降低导光板造成的导光扩散并提高导光板的发光准直性。

Description

前光模块与具有前光模块的显示装置
技术领域
本揭露是有关于一种前光模块以及一种具有前光模块的显示装置。
背景技术
现有的前光模块利用导光板的网点结构进行导光，网点结构通常具有火山口型的网点，或是直线型沟槽且非离散的设计。这样的设计应用于反射式显示面板时会造成导光光线宽度大，导致光线准直度低的问题。此外，导光光线偏离垂直方向(即导光板的法线方向)的角度大，导致相邻两次像素间的光线容易混色而降低显示面板的色彩饱和度。
发明内容
本揭露的一技术态样为一种前光模块。
在一些实施例中，前光模块包含光源以及导光板。光源具有出光面。导光板包含微结构区，其中微结构区包含第一微结构以及至少一第二微结构。第一微结构位于光源的出光面与第二微结构之间。第一微结构靠近光源的一表面与光源的一光轴方向之间具有第一角度，第一微结构远离光源的表面与光轴方向之间具有第二角度，第二微结构远离光源的表面与光轴方向之间具有第三角度，第一角度在约30度至50度的一范围中，且第二角度及第三角度在约60度至90度的一范围中。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构自导光板的顶面凹陷。
在一些实施例中，第一微结构与第二微结构的俯视形状为圆形、椭圆形或菱形。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构个别具有沿着光源的光轴方向的第一长度以及沿着垂直光轴方向的水平方向的第二长度，且第一长度与第二长度的比值在约0.5至2.5的范围中。
在一些实施例中，第二微结构靠近光源的表面与光轴方向之间具有第四角度，且第四角度与第一角度相同。
在一些实施例中，第二角度与该第三角度相同。
在一些实施例中，第二微结构的数量为复数，且第二微结构的第三角度相同。
在一些实施例中，还包含彩色滤光层，彩色滤光层具有次像素，第二微结构的数量随着次像素的宽度缩小而增加。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构中相邻两者之间具有一间距，且间距在约1微米至20微米的范围中。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构相连。
在一些实施例中，第二微结构的数量为复数，且第二微结构彼此相连。
本揭露的另一技术态样为一种显示装置。
在一些实施例中，显示装置包含前光模块以及显示面板。前光模块包含光源以及导光板。光源具有出光面。导光板包含微结构区，其中微结构区包含第一微结构以及至少一第二微结构。第一微结构位于光源的出光面与第二微结构之间。第一微结构靠近光源的一表面与光源的一光轴方向之间具有第一角度，第一微结构远离光源的表面与光轴方向之间具有第二角度，第二微结构远离光源的表面与光轴方向之间具有第三角度，第一角度在约30度至50度的一范围中，且第二角度及第三角度在约60度至90度的一范围中。显示面板位于导光板下方。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构自导光板的顶面凹陷。
在一些实施例中，第一微结构与第二微结构的俯视形状为圆形、椭圆形或菱形。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构个别具有沿着光源的光轴方向的第一长度以及沿着垂直光轴方向的水平方向的第二长度，且第一长度与第二长度的比值在约0.5至2.5的范围中。
在一些实施例中，第二微结构靠近光源的表面与光轴方向之间具有第四角度，且第四角度与第一角度相同。
在一些实施例中，第二角度与该第三角度相同。
在一些实施例中，第二微结构的数量为复数，且第二微结构的第三角度相同。
在一些实施例中，还包含彩色滤光层，彩色滤光层具有次像素，第二微结构的数量随着次像素的宽度缩小而增加。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构中相邻两者之间具有一间距，且间距在约1微米至20微米的范围中。
在一些实施例中，第一微结构及第二微结构中相邻两者之间具有一间距，且间距在约1微米至20微米的范围中。在上述实施例中，通过设置第一微结以及至少一个第二微结构于一个微结构区，并透过调整第一微结构的第一角度及第二角度以及第二微结构的第三角度，可使得朝向显示面板入射的光束与垂直方向(导光板的法线方向)之间的角度缩减。如此一来，可降低相邻两次像素间的光线混合的机率，因此可增加显示装置的色彩饱和度。此外，由于经由第二微结构反射的光线可更接近垂直地向下行进，使得朝向显示面板入射的光束更为集中，因此可具有较窄的光线宽度。如此一来，可降低导光板造成的导光扩散并提高导光板的发光准直性。
附图说明
图1为根据本揭露一实施例的显示装置的剖面图；
图2A为图1中的光源及导光板的上视图；
图2B为根据本揭露另一实施例的光源及导光板的上视图；
图3为根据本揭露一实施例的光源及导光板的上视图；
图4为图1中的光源、导光板及光学胶层的放大图；
图5A为一示例性的显示装置的光路示意图；
图5B为根据图5A的显示装置的光束宽度模拟图；
图6A为根据图1的显示装置的光路示意图；
图6B为根据图6A的显示装置的光束宽度模拟图；
图7为根据本揭露一实施例的第一角度与光线角度的关系图；
图8为根据本揭露一实施例的第一角度与光线宽度的关系图；
图9为根据本揭露另一实施例的显示装置的剖面图；
图10A至图10D为根据本揭露不同实施例的微结构区的上视图；
图11为根据图6A的显示装置在水平方向上的光线宽度模拟图；
图12为根据本揭露不同实施例的第一长度与第二长度的比值与水平方向上的光线宽度的关系图；
图13为根据图11的第一长度、第二长度及水平方向上的光线宽度的数据图。
【符号说明】
10,20:显示装置
100:前光模块
110:光源
112:出光面
120,120A,120’,720:导光板
122,122A,122’,122a,122b,122c,122d,222,722:微结构区
1222,1222A,1222a,1222b,1222c,1222d,2222,7222:第一微结构
1224,1224A,1222a,1224b,1224c,1224d,2224,7224:第二微结构
124:顶面
200:显示面板
210:驱动基板
220:显示介质层
230:粘胶层300,800:彩色滤光层
310,320,330,810,820,830:次像素
400:盖板
500:光学胶层
600:触控层
1-1:线段
D1:光轴方向
D2:水平方向
D3:垂直方向
d1,d2,d3:间距
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:入射光线
L1,L2,L3:反射光线
L1’,L2’:透射光线
I1,I2:入射光
IR1,IR2:光束边界
R1,R2:反射光
RR1,RR2:光束边界
A1,A2:光线角度
W1,W2,W3:光线宽度
l1:第一长度
l2:第二长度
l3:长度
P1,P2:位置
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。且为了清楚起见，附图中的层和区域的厚度可能被夸大，并且在附图的描述中相同的元件符号表示相同的元件。
图1为根据本揭露一实施例的显示装置10的剖面图。显示装置10包含前光模块100以及显示面板200。前光模块100包含光源110、导光板120、彩色滤光层300以及盖板400。导光板120位于盖板400与彩色滤光层300之间。彩色滤光层300位于显示面板200与导光板120之间。显示面板200可以为电泳式显示面板或液晶显示面板，本揭露并不以此为限，只要可用于搭配前光模块100即可。
图2A为图1中的光源110及导光板120的上视图。图1为沿着图2A中线段1-1的剖面。为了清楚表示，图2A中省略了位于导光板120上方的盖板400及其他结构。请同时参阅图1及图2A。光源110具有出光面112，且出光面112面对导光板120。导光板120包含微结构区122，其中微结构区122包含第一微结构1222以及至少一个第二微结构1224。光源110具有光轴方向D1，自光源110朝向导光板120，也就是图1中的水平方向。第一微结构1222位于光源110的出光面112与第二微结构1224之间。换句话说，每个微结构区122中的第一微结构1222是位于距离光源110较近的一侧，而第二微结构1224是位于距离光源110较远的一侧。也就是说，来自光源110的光线会先经过第一微结构1222再经过第二微结构1224。第一微结构1222与第二微结构1224个别具有沿着光轴方向D1的第一长度l1，以及沿着水平方向D2的第二长度l2。
在本实施例中，导光板120具有面对盖板400的顶面124，且顶面124的一部分延伸至第一微结构1222与第二微结构1224之间的位置，且顶面124的此部分为平面。换句话说，如图1所示，导光板120的顶面124呈锯齿状，且具有位于第一微结构1222及第二微结构1224或是相邻两第二微结构1224之间的平面。也就是说，第一微结构1222及第二微结构1224是自导光板120的顶面124凹陷。第一微结构1222及第二微结构1224中相邻两者之间具有一间距d1，且间距d1在约1微米至20微米的范围中。换句话说，每个第一微结构1222以及第二微结构1224彼此分离。如图2A所示，顶面124围绕第一微结构1222及第二微结构1224，间距d1是第一微结构1222与第二微结构1224或是两相邻第二微结构1224之间的最短距离。
图2B为根据本揭露另一实施例的光源110及导光板120A的上视图。导光板120A与图2A的导光板120大致相同，其差异在于导光板120A的微结构区122A的第一微结构1222A与第二微结构1224A之间不具有间距。换句话说，在本实施例中，第一微结构1222A及第二微结构1224A或是相邻两第二微结构1224A之间彼此相连。
第一微结构1222与第二微结构1224的俯视形状为圆形、椭圆形或菱形，于图2B中以椭圆形为例。在本实施例中，每个微结构区122包含两个第二微结构1224。在一些其他实施例中，第二微结构1224的数量可以为一个到五个，其可依实际情况而定，将于后续段落举例说明。
图3为根据本揭露一实施例的光源110及导光板120的上视图。图3的导光板120可为图1与图2A中所示的导光板120相同。导光板120包含多个微结构区122。微结构区122沿着光轴方向D1的长度l3在约60微米至100微米的范围中。每个微结构区122之间的距离随着与光源110之间的距离不同而有差异。在本实施方式中，导光板120距离光源110越远的区域具有越密集的微结构区122，导光板120距离光源110越近的区域具有较稀疏的微结构区122。举例来说，距离光源110越远的微结构区122之间距有间距d3，距离光源110越近的微结构区122之间距有间距d2。间距d3小于间距d2，以使整个导光板120所导出的光线可具有均匀的亮度。
请参阅图1，显示装置10还包含两光学胶层500，分别位于导光板120相对两侧。在一些实施例中，光学胶层500可由硅基材料组成，且折射率约为1.41。在一些其他实施例中，光学胶层500可由丙烯酸基材料组成，且折射率约为1.47。彩色滤光层300包含多个次像素310、320、330。举例来说，次像素310、320、330可分别对应红色次像素、蓝色次像素及绿色次像素。显示面板200包含驱动基板210、显示介质层220及粘胶层230。粘胶层230位于彩色滤光层300与显示介质层220之间，显示介质层220位于粘胶层230与驱动基板210之间。
图4为图1中的光源110、导光板120及光学胶层500的放大图。在本实施例中，以相邻的第一微结构1222及/或第二微结构之间1224具有间距d1的微结构区122为例。第一微结构1222具有靠近光源110的表面S1以及远离光源110的表面S2，且表面S1及表面S2在沿着光轴方向D1上的剖面图呈现锯齿型。换句话说，表面S1位于表面S2与光源110的出光面112之间。表面S2位于表面S1与第二微结构1224之间。第一微结构1222的表面S1与光轴方向D1之间具有第一角度θ1，且第一角度θ1在约30度至50度的范围中。第一微结构1222的表面S2与光轴方向D1之间具有第二角度θ2，且第二角度θ2在约60度至90度的范围中。
第二微结构1224具有靠近光源110的表面S3以及远离光源110的表面S4，且表面S1及表面S2在沿着光轴方向D1上的剖面图呈现锯齿型。换句话说，表面S3位于表面S4与第一微结构1222之间。表面S4位于表面S3与另一第二微结构1224之间。第二微结构1224的表面S3与光轴方向D1之间具有与第一微结构1222的第一角度θ1相同的第四角度θ4。第二微结构1224的表面S4与光轴方向D1之间具有第三角度θ3，且第三角度θ3在约60度至90度的范围中。
第一角度θ1、第二角度θ2及第三角度θ3可根据导光板120的材料的折射率以及与导光板120相邻的材料的折射率之间的差异而决定。在一些实施例中，第二微结构1224的数量为多个，则每个第二微结构1224的第三角度θ3皆相同。在一些实施例中，第一微结构1222的第二角度θ2也可与第二微结构1224的第三角度θ3相同。
举例来说，在图4所示的实施例中，导光板120的材料为聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，折射率约为1.59。导光板120的上方的光学胶层500由丙烯酸基材料组成，且折射率约为1.47。导光板120与位于导光板120的顶面124上的光学胶层500之间的折射率差异约为0.1-0.12。在本实施例中，第一微结构1222的第一角度θ1较佳地在约32.5度至37.5度的范围中。图中所示的垂直方向D3为垂直于光轴方向D1的方向，也就是自图1中的盖板400朝向显示面板200的方向。光轴方向D1、水平方向D2与垂直方向D3彼此垂直。
如图4所示，反射光线L1代表来自光源110的入射光线L0被第一微结构1222的表面S1反射后的一部分光线，且此光线朝向图中下方行进。透射光线L1’代表入射光线L0透射第一微结构1222的表面S1的光线。反射光线L2代表透射光线L1’透射表面S2后，再接续地被第二微结构1224的表面S3反射后的一部分光线。反射光线L2比起反射光线L1更接近垂直地向下行进，也就是反射光线L2与垂直方向D3之间的夹角比反射光线L1与垂直方向D3之间的夹角来得小。透射光线L2’代表透射光线L1’透射第二微结构1224的表面S3的光线。反射光线L3代表透射光线L2’透射第二微结构1224的表面S4后，再接续地被另一第二微结构1224的表面S5反射后的一部分光线。反射光线L3比起反射光线L2更接近垂直地向下行进，也就是反射光线L3与垂直方向D3之间的夹角比反射光线L2与垂直方向D3之间的夹角来得小。
由此可知，通过设置第一微结构1222以及至少一个第二微结构1224于一个微结构区122，可使得朝向显示面板200入射的光束(即反射光线L1、反射光线L2以及反射光线L3的总和)与垂直方向D3之间的角度缩减。如此一来，可降低相邻两次像素间的光线混合的机率，因此可增加显示装置10的色彩饱和度。此外，由于经由第二微结构1224反射的反射光线L2、L3可更接近垂直地向下行进，使得朝向显示面板200入射的光束更为集中，因此可具有较窄的光线宽度。如此一来，可降低导光板120造成的导光扩散并提高导光板120的发光准直性。
请同时参阅图5A及图5B。图5A为一示例性的显示装置的光路示意图。图5B为根据图5A的显示装置的光束宽度模拟图。图5B为模拟图5A的入射光I1的光强度等高线图(图5B上方)及沿着光轴方向D1的光强度分布图(图5B下方)。图5A中的显示装置10的导光板120’的微结构122’例如为传统的直线型沟槽设计。
如图5A所示，经由导光板120’导光后朝向显示面板200行进的入射光I1行经对应次像素310的区域。入射光I1的行进方向与垂直方向D3(也就是导光板120的法线方向)之间具有光线角度A1，且光线角度A1约为在约62.5度至67.5度的范围。如图5B所示，入射光I1的光强度分布图中的波峰位于位置P1，对应到图5A中与垂直方向D3偏离约65度的位置P1，可据此推算得出图5A中的光线角度A1。于后续段落将直接以光线角度A1描述入射光I1偏离垂直方向D3的角度。
如图5A所示，入射光I1具有由光束边界IR1所定义的光线宽度W1，且光线宽度W1约为30度。如图5B所示，入射光I1的光强度分布图具有与光线宽度W1相同的半高全宽(fullwidth at half maximum，FWHM)，且半高全宽约30度，对应图5A中的光线宽度W1。应理解到，如图5A及图5B所示，入射光I1的光束宽度应为具有一立体角(Steradian)的发散区域。为了方便说明，此处以光轴方向D1上的光线宽度W1做为入射光I1发散程度的比较依据。
由图5A及图5B可知，入射光I1经由显示面板200反射后形成朝向导光板120’的反射光R1，且反射光R1具有由光束边界RR1所定义的发光宽度。由于入射光I1具有较宽的发光宽度，反射光R1也具有较宽的发光宽度，因此反射光R1行经对应次像素310以及次像素320的区域。换句话说，若是入射光I1偏离垂直方向D3的角度大，则会增加相邻两次像素间的光线混合的机率，因而降低显示装置10的色彩饱和度。
请同时参阅图6A及图6B。图6A为根据图1的显示装置10的光路示意图。图6A中的微结构则可以是例如图4中所示的第一微结构1222及第二微结构1224。在图6A所示的实施例中具有与图4的导光板120及光学胶层500相同的材质与折射率。图6B为根据图6A的显示装置10的光束宽度模拟图。图6B模拟图6A的入射光I2的光强度等高线图(图6B上方)及沿着光轴方向D1的光强度分布图(图6B下方)。
如图6A所示，经由导光板120导光后朝向显示面板200行进的入射光I2行经对应次像素332的区域。入射光I2的行进方向与垂直方向D3具有光线角度A2，且光线角度A2在约32.5度至37.5度的范围。如图6B所示，入射光I2的波峰位于位置P2，对应到图6A中与垂直方向D3偏离约35度的位置P2，可据此推算得出图6A中的光线角度A2。于后续段落终将以光线角度A2描述入射光I2偏离垂直方向D3的角度。
如图6A所示，入射光I2具有由光束边界IR2所定义的光线宽度W2，且光线宽度W2约为15度。如图6B所示，入射光I2的光强度分布图具有与光线宽度W2相同的半高全宽(FWHM)，且半高全宽约为15度，对应图6A中的光线宽度W2。应理解到，如图6A及图6B所示，入射光I2的光束宽度应为具有一立体角(Steradian)的发散区域。为了方便说明，此处以光轴方向D1上的光线宽度W2做为入射光I1发散程度的比较依据。
由图6A及图6B可知，入射光I2经由显示面板200反射后形成朝向导光板120的反射光R2，反射光R2具有由光束边界RR2所定义的发光宽度。由于入射光I2具有较小的光线宽度W2，因此反射光R2也具有较小的发光宽度。反射光R2行经对应次像素310的区域，而无行经对应次像素320的区域。换句话说，通过设置第一微结构1222以及至少一个第二微结构1224于一个微结构区122，可使光线多次被导向以更接近垂直向下入设至显示面板200，以缩小入射光I2偏离垂直方向D3角度(例如从图5A的光线角度A1缩减至光线角度A2)。如此一来，可降低相邻两次像素间的光线混合的机率，进而提升显示装置10的色彩饱和度。除此之外，由于经由第二微结构1224反射的反射光线L2、L3(见图4)可更接近垂直地向下行进，使得朝向显示面板200入射光I2(即图4的反射光线L1、反射光线L2以及反射光线L3的总和)更为集中，以具有较窄的光线宽度W2(例如从图5A的光线宽度W1缩减至光线宽度W2)。如此一来，可降低导光扩散并提高导光板120的发光准直性。
图7为根据本揭露一实施例的第一角度θ1与光线角度的关系图。图8为根据本揭露一实施例的第一角度θ1与光线宽度的关系图。图7及图8的数据是根据图4的导光板120及光学胶层500的材质与折射率而计算。如图7所示，第一微结构1222(见图4)的第一角度θ1自约25度增加至约45度时，对应的发光角度(即入射光偏离垂直方向的角度)从约50度递减至约20度。如图8所示，第一微结构1222(见图4)的第一角度θ1自约25度增加至约45度时，对应的发光宽度从约23度递减至约40度，接着再增加至约25度。
具体来说，以图4中的入射光线L0为例，当第一角度θ1约为40度至45度时，入射光线L0的入射角降低。此时，导致入射光线L0在经过第一微结构1222时几乎无全反射，使得透射光线L1’增加并且因发散而扩大了光线宽度。相反的，当第一角度θ1小于30度时，反射光线L1与垂直方向D3的间的角度过大，则会增加相邻两次像素间光线混合的机率。因此，由图7及图8的数据可归纳出本实施例的第一角度θ1较佳地可在约32.5度至37.5度的范围中。
由此可知，透过图4的第一微结构1222的第一角度θ1与第二微结构1224的搭配，除了可避免因第一角度θ1过大造成光线宽度增加，同时将透射光线L1’及透射光线L2’再次导光以产生更接近垂直方向的反射光线L2及反射光线L3，使得朝向显示面板的入射光可同时具有较小的光线角度及光线宽度。
请参照图1，举例来说，在一些实施例中，当光学胶层500的折射率约为1.41时，光学胶层500的折射率与导光板120的折射率(1.59)之间的差异约为0.15-0.25。此时第一角度θ1较佳地可在约37.5度至42.5度的范围中。在一些实施例中，导光板120的顶面124与光学胶层500之间还隔着空气层(折射率1.0)，空气层的折射率与导光板120的折射率(1.59)之间的差异约为0.55-0.60。此时第一角度θ1较佳地可在约42.5微米至47.5微米的范围中。换句话说，本揭露的第一微结构1222与光轴方向D1之间的第一角度θ1较佳地可在约30微米至50微米的范围中。
请参阅图1，在本实施例中，显示装置10还包含触控层600，位于盖板400与光学胶层500之间，但本揭露并不以此为限。具体来说，显示装置10还可具有不同功能的叠层结构，本领域人士可根据实际需求增加或减少显示装置10的叠构。
图9为根据本揭露另一实施例的显示装置20的剖面图。显示装置20与图5B中的显示装置10大致相同，其差异在于次像素810、820、830的宽度较小，且每一次像素810、820、830所对应的第二微结构7224数量较多。请同时参照图6A及图9，显示装置10及显示装置20的总厚度约为2050微米。在其他实施例中，总厚度约在1700微米至2400微米的范围中，可根据实际功能需求及材料的厚度限制而调整。
如图6A所示，此处以粘胶层230的厚度T为例，当厚度T越小，则相邻两次像素之间的光线发生混合的机会较低。然而，以次像素330的宽度P为例，当宽度P越大，则相邻两次像素之间的光线发生混合的机会较低。具体来说，以解析度为300dpi的显示面板来说，长条式(Stripe)的次像素310、320、330的宽度P约为80微米，马赛克式(Mosaic)的次像素的宽度约为120微米。当显示面板的尺寸相同而解析度较大时，次像素310、320、330的宽度P较小。在此状况下，光线角度及光线宽度对于光线混合的机率影响更大，也就是对于色彩饱和度的影响更大。因此，次像素310、320、330的宽度P越小，第二微结构1224的数量越多，以加强光线被导向接近垂直方向D3的程度。具体来说，如图9所示，第二微结构7224的数量至多可为五个。
由此可知，对于更高解析度的显示装置来说，色彩饱和度受光线角度与光线宽度的影响更大，因此本揭露的显示装置可透过调整微结构区中第二微结构的数量、以及第一微结构与第二微结构的角度(即图4中的第一角度θ1、第二角度θ2、第三角度θ3以及第四角度θ4)以降低光线角度及光线宽度，并可因应不同解析度的显示装置所需达到的显示品质。因此，本揭露的微结构区的设计可适用于不同解析度的显示装置，具有较佳的通用性。
图10A至图10D为根据本揭露不同实施例的微结构区的上视图。图10A的微结构区122a具有皆为圆形的第一微结构1222a及第二微结构1224a(第一长度l1等于第二长度l2)。图10B的微结构区122b具有皆为椭圆形的第一微结构1222a及第二微结构1224a(第一长度l1大于第二长度l2)。在一些实施例中，也可是第二长度l2大于第一长度l1)。图10C的微结构区122c具有圆形的第一微结构1222c以及椭圆形的第二微结构1224c。图10D的微结构区122d具有椭圆形的第一微结构1222d以及圆形的第二微结构1224d。在一些实施例中，多个第二微结构1224也可具有不同的俯视形状(例如菱形)，只要对应图4的第二角度θ2及第三角度θ3相同即可。
图11为根据图6A的显示装置10在水平方向上的光线宽度模拟图。图11为模拟图6A的入射光I2的光强度等高线图及沿着水平方向D2的光强度分布图。由入射光I2的光强度分布图可得知入射光I2在水平方向D2上的半高全宽(FWHM)对应光线宽度W3。如同前述，入射光I2是具有一立体角的发散区域，此处以沿着水平方向D2的光线宽度W3做为比较依据。
图12为根据本揭露不同实施例的第一长度与第二长度的比值与水平方向上的光线宽度的关系图。图13为根据图11的第一长度、第二长度及水平方向上的光线宽度的数据图。请同时参照图12及图13，当第一长度l1与第二长度l2之间的比值小于0.5时，例如可为趋近于传统的长条型沟槽设计，则在水平方向D2上的光线宽度W3会接近80度以上。当第一长度l1与第二长度l2之间的比值在约0.5至2.5的范围时，在水平方向D2上的光线宽度W3可低于约70度。且第一长度l1与第二长度l2之间的比例接近2.5时，在水平方向D2上的光线宽度W3可缩减至约30度。举例来说，当第一长度l1与第二长度l2的比值约为2时，光线宽度W3约在32度至38度之间。由此可知，通过将第一微结构1222及第二微结构1224的俯视形状设计为圆形、椭圆形、或菱形，且使第一长度l1与第二长度l2之间的比值在约0.5至2.5的范围，可降低水平方向D2上的光线宽度W3，并提高导光板120的发光准直性。
综上所述，通过设置第一微结构以及至少一个第二微结构于一个微结构区，并透过调整第一微结构的第一角度及第二角度以及第二微结构的第三角度，可使得朝向显示面板入射的光束与垂直方向(导光板的法线方向)之间的角度缩减。如此一来，可降低相邻两次像素间的光线混合的机率，因此可增加显示装置的色彩饱和度。此外，由于经由第二微结构反射的光线可更接近垂直地向下行进，使得朝向显示面板入射的光束更为集中，因此可具有较窄的光线宽度。如此一来，可降低导光板造成的导光扩散并提高导光板的发光准直性。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种前光模块，其特征在于，包含：
一光源，具有一出光面；以及
一导光板，包含一微结构区，其中该微结构区包含一第一微结构以及至少一第二微结构，该第一微结构位于该光源的该出光面与该第二微结构之间，该第一微结构靠近该光源的一表面与该光源的一光轴方向之间具有一第一角度，该第一微结构远离该光源的一表面与该光轴方向之间具有一第二角度，该第二微结构远离该光源的一表面与该光轴方向之间具有一第三角度，该第一角度在30度至50度的一范围中，且该第二角度及该第三角度在60度至90度的一范围中。
2.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第一微结构及该第二微结构自该导光板的一顶面凹陷。
3.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第一微结构与该第二微结构的俯视形状为圆形、椭圆形或菱形。
4.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第一微结构及该第二微结构个别具有沿着该光源的一光轴方向的一第一长度以及沿着垂直该光轴方向的一水平方向的一第二长度，且该第一长度与该第二长度的比值在0.5至2.5的一范围中。
5.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第二微结构靠近该光源的一表面与该光轴方向之间具有一第四角度，且该第四角度与该第一角度相同。
6.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中第二角度与该第三角度相同。
7.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第二微结构的数量为复数，且该些第二微结构的该些第三角度相同。
8.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，还包含一彩色滤光层，其中该彩色滤光层具有一次像素，该些第二微结构的数量随着该次像素的宽度缩小而增加。
9.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第一微结构及该第二微结构中相邻两者之间具有一间距，且该间距在1微米至20微米的一范围中。
10.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第一微结构及该第二微结构相连。
11.根据权利要求1所述的前光模块，其特征在于，其中该第二微结构的数量为复数，且该些第二微结构彼此相连。
12.一种显示装置，其特征在于，包含：
一前光模块，包含：
一光源，具有一出光面；以及
一导光板，包含一微结构区，其中该微结构区包含一第一微结构以及至少一第二微结区，该第一微结构位于该光源的该出光面与该第二微结构之间，该第一微结构靠近该光源的一表面与该光源的一光轴方向之间具有一第一角度，该第一微结构远离该光源的一表面与该光轴方向之间具有一第二角度，该第二微结构远离该光源的一表面与该光轴方向之间具有一第三角度，该第一角度在30度至50度的一范围中，且该第二角度及该第三角度在60度至90度的一范围中；以及
一显示面板，位于该导光板下方。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，其中该第一微结构及该第二微结构自该导光板的一顶面凹陷。
14.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，其中该第一微结构与该第二微结构的俯视形状为圆形、椭圆形或菱形。
15.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，其中该第一微结构及该第二微结构个别具有沿着该光源的一光轴方向的一第一长度以及沿着垂直该光轴方向的一水平方向的一第二长度，且该第一长度与该第二长度的比值在0.5至2.5的一范围中。
16.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，其中该第二微结构靠近该光源的一表面与该光轴方向之间具有一第四角度，且该第四角度与该第一角度相同。
17.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，其中第二角度与该第三角度相同。
18.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，其中该第二微结构的数量为复数，且该些第二微结构的该些第三角度相同。
19.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，还包含一彩色滤光层，其中该彩色滤光层具有一次像素，该些第二微结构的数量随着该次像素的宽度缩小而增加。
20.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，其中该第一微结构及该第二微结构中相邻两者之间具有一间距，且该间距在1微米至20微米的一范围中。
CN202010331616.2A 2020-04-24 2020-04-24 前光模块与具有前光模块的显示装置 Active CN113552747B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010331616.2A CN113552747B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 前光模块与具有前光模块的显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010331616.2A CN113552747B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 前光模块与具有前光模块的显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113552747A true CN113552747A (zh) 2021-10-26
CN113552747B CN113552747B (zh) 2024-04-02

Family

ID=78101207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010331616.2A Active CN113552747B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 前光模块与具有前光模块的显示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113552747B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11940645B2 (en) 2022-08-08 2024-03-26 Darwin Precisions Corporation Front light module and front light guide plate of high-contrast structure

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020057561A1 (en) * 2000-09-18 2002-05-16 Eiki Niida Light guiding plate
CN1416000A (zh) * 2001-08-27 2003-05-07 欧姆龙株式会社 图像显示装置和正面光学组件
JP2003151330A (ja) * 2001-11-12 2003-05-23 Nidec Copal Corp フロントライト及びこれを有する電子機器
TW569069B (en) * 2001-06-20 2004-01-01 Litek Opto Electronics Co Ltd Improved light guiding plate structure of front light module and its manufacturing method
CN102096233A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 康佳集团股份有限公司 用于液晶显示的导光板、背光模组及液晶显示装置
CN102767748A (zh) * 2011-05-03 2012-11-07 元太科技工业股份有限公司 前光模块
CN103363440A (zh) * 2012-04-03 2013-10-23 元太科技工业股份有限公司 前光模块及其光源调制装置
TW201426122A (zh) * 2012-12-21 2014-07-01 Innocom Tech Shenzhen Co Ltd 背光模組及顯示裝置
CN104614801A (zh) * 2015-02-26 2015-05-13 苏州茂立光电科技有限公司 侧入式背光模块及侧入式导光板
US20160238777A1 (en) * 2014-05-27 2016-08-18 Radiant Opto-Electronics Corporation Light guide plate ,light source module and display device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020057561A1 (en) * 2000-09-18 2002-05-16 Eiki Niida Light guiding plate
TW569069B (en) * 2001-06-20 2004-01-01 Litek Opto Electronics Co Ltd Improved light guiding plate structure of front light module and its manufacturing method
CN1416000A (zh) * 2001-08-27 2003-05-07 欧姆龙株式会社 图像显示装置和正面光学组件
JP2003151330A (ja) * 2001-11-12 2003-05-23 Nidec Copal Corp フロントライト及びこれを有する電子機器
CN102096233A (zh) * 2009-12-14 2011-06-15 康佳集团股份有限公司 用于液晶显示的导光板、背光模组及液晶显示装置
CN102767748A (zh) * 2011-05-03 2012-11-07 元太科技工业股份有限公司 前光模块
CN103363440A (zh) * 2012-04-03 2013-10-23 元太科技工业股份有限公司 前光模块及其光源调制装置
TW201426122A (zh) * 2012-12-21 2014-07-01 Innocom Tech Shenzhen Co Ltd 背光模組及顯示裝置
US20160238777A1 (en) * 2014-05-27 2016-08-18 Radiant Opto-Electronics Corporation Light guide plate ,light source module and display device
CN104614801A (zh) * 2015-02-26 2015-05-13 苏州茂立光电科技有限公司 侧入式背光模块及侧入式导光板

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11940645B2 (en) 2022-08-08 2024-03-26 Darwin Precisions Corporation Front light module and front light guide plate of high-contrast structure

Also Published As

Publication number Publication date
CN113552747B (zh) 2024-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7366392B2 (en) Lighting device and display device using the same
CN110140008B (zh) 采用荧光多束元件的多视图背光照明
US8388207B2 (en) Illuminating device and display device having the same
JP4245014B2 (ja) バックライト装置、光源装置、レンズ、電子機器及び導光板
US8233117B2 (en) Wavelength separator, planar illumination device and liquid crystal display device using the wavelength separator
US11244985B2 (en) Color film assembly, display substrate and method for fabricating same, and display apparatus
US20110013417A1 (en) Luminaire having a two-way waveguide
EP2196830B1 (en) Backlight assembly
US10545278B2 (en) Optical member and display including the same
JP2009511996A (ja) 光学リサイジング及びバックライティングのための装置および方法
WO2019000987A1 (zh) 背光源及其制造方法、显示装置
US20230085463A1 (en) Light-emitting device and planar light source
JP2021057574A (ja) 発光モジュール
JP2005332719A (ja) 面状光源装置および該面状光源装置を備えた表示装置
CN113552747A (zh) 前光模块与具有前光模块的显示装置
TWI747247B (zh) 前光模組與具有前光模組的顯示裝置
US20220260771A1 (en) Front light module
US20220050239A1 (en) Light source, multiview backlight, and method with a bifurcated emission pattern
WO2018143039A1 (ja) 照明装置及び表示装置
JP5138493B2 (ja) 表示装置
JP5184240B2 (ja) 表示装置
US12038594B2 (en) Light guide plate, lighting apparatus, and display apparatus
CN114879408B (zh) 背光模组和显示模组
US20230341609A1 (en) Light guide plate, lighting apparatus, and display apparatus
US11796155B2 (en) Backlight assembly and display device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant