TWI467253B - 前光模組及其光源調制裝置 - Google Patents

Description

前光模組及其光源調制裝置

本發明是有關於一種前光模組，且特別是有關於一種前光模組及其光源調制裝置。

目前的電子書主要係採用反射式顯示面板，強調在自然光的環境下即能輕鬆進行閱讀。然而，採用反射式顯示面板會使得電子書十分依賴外界光源，一旦進到外界光源較弱的環境中，反射式電子書即無法清楚地顯示畫面。為了解決這樣的問題，可將一前光模組設置於反射式顯示面板的顯示面前方，以在外界光源不足時，提供反射式電子書光線，以利顯示畫面。

一般的前光模組可包含複數光源及一導光板。然而，導光板雖可幫助引導光線，卻也因為光線在導光板內發生全反射的現象，導致出光效率下降。為了克服全反射的問題，部分廠商遂發展出以下兩種態樣的導光板。

第一種態樣係在導光板上設置許多點狀式(dot)微結構，以散射的方式破壞全反射的現象，但是，這種態樣的導光板存在訊雜比(S/N ratio)過低的問題。第二種態樣係在導光板的表面上切出複數道V型切槽，其係以鏡面反射的方式來改變導光板內的光線角度，從而破壞全反射。

相較於具有點狀式導光板而言，雖然具有V型切槽之導光板的指向性更高，光場更容易控制。然而，由於光線在V型切槽中反射的方向相當一致，若其光源係如發光二極體之類的點光源，則每一顆發光二極體所發出的光線會 在導光板中呈現條狀影像，而在導光板上產生亮暗相間的條紋。

有鑑於此，本發明之一技術態樣係在於提供一種光源調制裝置，其目的係將前光模組中多個點光源整合為一能量分佈均勻與放射方向亂度均勻的光源，以消除導光板上的條狀影像及亮暗紋。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種光源調制裝置包含一本體以及複數勻光微結構。本體具有一入光面以及一出光面。入光面用以接收至少一點光源之光線。出光面相對於入光面。勻光微結構設置於本體之出光面上，其中每一勻光微結構係呈弧面狀。

於本發明之一或多個實施方式中，勻光微結構沿著本體之長度方向連續地鄰接。

於本發明之一或多個實施方式中，勻光微結構共同覆蓋該本體之出光面之整體。

於本發明之一或多個實施方式中，勻光微結構由本體之出光面向外凸起。

於本發明之一或多個實施方式中，勻光微結構由本體之出光面向內凹陷。

於本發明之一或多個實施方式中，光源調制裝置可進一步包含複數光學擴散微結構，其係設置於本體之入光面，用以擴大點光源之放射範圍。

於本發明之一或多個實施方式中，本體可包含一第一 子本體以及一第二子本體。第二子本體係與第一子本體相分隔。入光面係位於第一子本體上相對第二子本體之一側，出光面係位於第二子本體上相對第一子本體之一側。

本發明之另一技術態樣係在於提供一種前光模組。於一實施方式中，前光模組可包含至少一點光源、一光源調制裝置以及一導光板。光源調制裝置至少包含一本體以及複數勻光微結構。本體具有一入光面以及一出光面。點光源設置於入光面旁，而出光面相對入光面，且導光板面對出光面。勻光微結構係設置於本體之出光面上，其中每一勻光微結構係呈弧面狀。

於本發明之一或多個實施方式中，導光板包含複數切槽設置於導光板的表面。

於本發明之一或多個實施方式中，點光源為複數個並沿著光源調制裝置之本體之長度方向排列。

於本發明上述實施方式中，光源調制裝置可利用出光面上的多個勻光微結構將光線打散，除了可分散能量的分佈，亦可使光線的放射方向更均勻。因此，若由光源調制裝置的出光面觀之，則可看到整面均勻分佈的光，即使前光模組的導光板具有V型切槽，亦不會產生條狀影像或亮暗紋的現象。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式揭露本發明之複數實施方式，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，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本發明。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。

第1圖繪示依據本發明一實施方式之光源調制裝置10之立體圖。如圖所示，本實施方式之光源調制裝置10可包含一本體100以及複數勻光微結構200。本體100具有一入光面110以及一出光面120。出光面120相對於入光面110。勻光微結構200設置於本體100之出光面120上，其中每一勻光微結構200係呈弧面狀。

第2圖繪示第1圖之光源調制裝置10之光路圖。於本圖中，入光面110可用以接收至少一點光源400之光線，此光線會在本體100中前進而抵達出光面120，由於出光面120上的勻光微結構200呈弧面狀，故可使光線的能量及放射方向均勻地分散。

具體來說，如第2圖中的局部區域A所示，由於勻光微結構200係呈弧面狀，故其表面沿著圖中y方向所分佈的位置之法線方向彼此不同，與光線所夾的入射角亦會因而改變。因此，從勻光微結構200不同位置上所射出的光線a1、a2、a3、a4、a5及a6會朝向不同的方向放射，從而分散光線a1、a2、a3、a4、a5及a6之方向，使其非僅朝著特定方向前進。舉例來說，於局部區域A中，光線a1及a3係朝左側放射，而光線a2、a4、a5及a6係朝右側放 射，相似地，於局部區域B及局部區域C中，亦均有部分朝左側放射的光線及部分朝右側放射的光線。由於出光面120上沿著y方向的每個位置均可穿透出許多不同方向的光線，從而增加各個位置上光線方向的亂度。故若由出光面120觀之，則可看到整面均勻分佈的光，而非多顆分開的點光源400。因此，勻光微結構200可將多顆排列之點光源400轉換為能量分佈與方向亂度均勻的線光源或面光源。

請回頭參閱第1圖，勻光微結構200可沿著本體100之長度方向連續地鄰接。具體來說，本體100之長度方向係平行於第1圖中所示的y方向，而勻光微結構200之係大致上沿著y方向所連續地鄰接。

應瞭解到，本說明書全文中所述之『連續地鄰接』係代表兩相鄰之結構係直接連接而無間隙，例如第1圖所示之兩相鄰的勻光微結構200係為兩鄰接的弧面，而在兩個相鄰的勻光微結構200之間則無存在任何平面。由於這些勻光微結構200係連續地鄰接，而無任何平面形成於其中，故出光面120上沿著y方向的位置之法線方向係不斷地改變，從而幫助打散光線的方向。

於部分實施方式中，勻光微結構200共同覆蓋本體100之出光面120之整體。換句話說，勻光微結構200係佈滿於本體100之出光面120，使得出光面120上均呈連續鄰接的弧面而無平面。

第3圖繪示第1圖之光源調制裝置10之局部俯視圖。如圖所示，勻光微結構200係由本體100之出光面120向 外凸起。具體來說，勻光微結構200為凸出於出光面120之凸弧面，另外，相鄰兩勻光微結構200係以一接合部500相連接，此接合部500係為相鄰兩勻光微結構200之交界處的曲率轉折線。勻光微結構200可藉由接合部500連續地鄰接。

勻光微結構200具有一曲率半徑R1。相鄰兩勻光微結構200之間具有一節距P1，此節距P1可定義為相鄰兩勻光微結構200由俯視觀之的頂點距離。於部分實施方式中，曲率半徑R1可約為25微米(μm)，節距P1可約為45微米，而本體100之厚度可約為13毫米(mm)，在這樣的尺寸下，勻光微結構200可有效使光線的能量分佈及方向亂度更均勻。應瞭解到，本體100之厚度可定義為入光面110(請併參閱第1圖)與出光面120之間的垂直距離。

第4圖繪示依據本發明另一實施方式之光源調制裝置10之局部俯視圖。本實施方式與第3圖相似，主要差異在於本實施方式之勻光微結構210與第3圖之勻光微結構200不同。於本實施方式中，勻光微結構210係由本體100之出光面120向內凹陷。具體來說，勻光微結構210為凹陷於出光面120之凹弧面，另外，相鄰兩勻光微結構210係以一接合部510相連接，此接合部510係為相鄰兩勻光微結構210之交界處的曲率轉折線。勻光微結構210可藉由接合部510連續地鄰接。

勻光微結構210具有一曲率半徑R2。相鄰兩勻光微結構210之間具有一節距P2，此節距P2可定義為相鄰兩勻光微結構210由俯視觀之的頂點距離。於部分實施方式 中，曲率半徑R2可約為25微米，節距P2可約為45微米，而本體100之厚度可約為13毫米，在這樣的尺寸下，勻光微結構210可有效使光線的能量分佈及方向亂度更均勻。

請回頭參閱第1圖，於部分實施方式中，光源調制裝置10可進一步包含複數光學擴散微結構300，其可設置於本體100之入光面110。於本實施方式中，光學擴散微結構300係呈稜柱狀並凸出於本體100之入光面110。具體來說，光學擴散微結構300可包含一第一斜面302以及一第二斜面304，兩者係相交而構成截面為三角形的稜柱。

於部分實施方式中，光學擴散微結構300係沿著本體100之長度方向間隔地排列。換句話說，光學擴散微結構300之排列方向大致上平行於第1圖所示之y方向。另外，相鄰兩光學擴散微結構300之間具有一間距d，此間距d至少可使得光學擴散微結構300不致於相互連接，以利光學擴散微結構300間隔地排列。應瞭解到，『光學擴散微結構300間隔地排列』之技術特徵可代表任一光學擴散微結構300之第一斜面302與第二斜面304均無連接於其他光學擴散微結構300之第一斜面302或第二斜面304。

第5圖繪示依據本發明一實施方式之光學擴散微結構300之光路圖。如圖所示，點光源400可朝本體100之入光面110放射出多道光線，這些光線所涵蓋的範圍為第一光束面D，當第一光束面D中的光線接觸到入光面110上的光學擴散微結構300時，會由於折射率的差異而發生折射，且更會因為光學擴散微結構300的形狀而改變光線的入射角及折射角，使得光線更進一步地向外擴散，而使第 一光束面D擴張為範圍更廣的第二光束面E。具體來說，點光源400的光線會由近到遠地擴散，換言之，即使入光面110上為平坦表面而無任何光學擴散微結構300時，點光源400之光線進入本體100中亦會擴散。但是，由於光學擴散微結構300改變了點光源400之光線進入本體100時的入射角及折射角，故可使光線進一步地向外折射。因此，點光源400所放射之光線除了固有由近到遠的擴散現象以外，光學擴散微結構300可更進一步地擴大其放射範圍。

第6圖繪示依據本發明又一實施方式之光源調制裝置10之局部俯視圖。本實施方式之與第1圖之主要差異係在於本實施方式之光學擴散微結構310與第1圖之光學擴散微結構300不同。於本實施方式中，光學擴散微結構310係沿著本體100之長度方向連續地鄰接，且光學擴散微結構310由俯視觀之為梯形而非三角形。

具體來說，光學擴散微結構310可包含一第一斜面312及一第二斜面314以及一頂面316。頂面316之兩側分別鄰接第一斜面312與第二斜面314，而共同構成截面為梯形的稜柱。另外，相鄰兩個光學擴散微結構310係以一連接部600相連接，此連接部600係為相鄰兩光學擴散微結構310之交界處的斜率轉折線。光學擴散微結構310可藉由連接部600連續地鄰接。

第7圖繪示依據本發明再一實施方式之光源調制裝置10之局部俯視圖。本實施方式與第6圖之主要差異係在於本實施方式之光學擴散微結構320與第6圖之光學擴散微 結構310不同。於本實施方式中，光學擴散微結構320係呈弧面狀。具體來說，光學擴散微結構320係為本體100向外凸起之凸弧面，另外，相鄰兩個光學擴散微結構320係以一連接部610相連接，此連接部610係為相鄰兩光學擴散微結構320之交界處的曲率轉折線。光學擴散微結構320可藉由連接部610連續地鄰接。

第8圖繪示依據本發明再一實施方式之光源調制裝置10之局部俯視圖。本實施方式與第7圖之主要差異係在於本實施方式之光學擴散微結構330與第7圖之光學擴散微結構320不同。於本實施方式中，光學擴散微結構330係為本體100向內凹陷之凹弧面，另外，相鄰兩個光學擴散微結構330係以一連接部620相連接，此連接部620係為相鄰兩光學擴散微結構330之交界處的曲率轉折線。光學擴散微結構330可藉由連接部620連續地鄰接。

第9圖繪示依據本發明再一實施方式之光源調制裝置10之立體圖。如圖所示，於本實施方式中，本體100可包含一第一子本體102以及一第二子本體104。第一子本體102與第二子本體104相分隔。入光面110係位於第一子本體102上相對於第二子本體104之一側。出光面120係位於第二子本體104上相對於第一子本體102之一側。於本實施方式中，第一子本體102可利用入光面110上的光學擴散微結構300來擴大光線放射範圍，而第二子本體104可接收來自第一子本體102之光線，並利用出光面120上的勻光微結構200來打散光線的方向，以使光線能量分佈及方向亂度更均勻。於本實施方式中，第二子本體104係 位於第一子本體102的正後方，以接收光線。

第10圖繪示依據本發明一實施方式之前光模組之立體圖。如圖所示，本實施方式之前光模組可包含至少一點光源400、一光源調制裝置10以及一導光板700。光源調制裝置10至少包含一本體100以及複數勻光微結構200。本體100具有一入光面110以及一出光面120。點光源400設置於入光面110旁，而出光面120相對於入光面110。導光板700面對於出光面120。勻光微結構200係設置於本體100之出光面120上，其中每一勻光微結構200係呈弧面狀。

如前文中關於第2圖之光路的描述，由於勻光微結構200係呈弧面狀，故可使來自點光源400之光線的能量及放射方向均勻地分散。因此，若由光源調制裝置10的出光面120觀之，則可看到整面均勻分佈的光，而非多顆分開的點光源400。換句話說，勻光微結構200可將多顆沿著本體100長度方向所排列之點光源400轉換為能量分佈與方向亂度均勻的線光源或面光源。即使導光板700之表面704設置有複數切槽702，亦不會產生條狀影像或亮暗紋的現象。

於部分實施方式中，點光源400可為發光二極體，但不以此為限。於部分實施方式中，光源調制裝置10可為折射率約介於1.4至1.6之間的透光體。於部分實施方式中，光源調制裝置10可由透光塑料或玻璃所形成，其中透光塑料可為聚甲基丙烯酸酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)或是聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，但不以此為限。於部分實 施方式中，切槽702可為V型槽，但不以此為限。

第11圖繪示依據本發明一實施方式之顯示裝置之立體圖。如圖所示，本實施方式之顯示裝置可包含一點光源400、一光源調制裝置10、一導光板700以及一反射式顯示面板800。導光板700係位於反射式顯示面板800之顯示面上方，以提供反射式顯示面板800光線，從而可幫助反射式顯示面板800在外界光線不足時仍能順利顯示畫面。於部分實施方式中，反射式顯示面板800可為液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)或是電泳顯示器(Electro Phoretic Display,EPD)，但不以此為限。

應瞭解到，本說明書全文中關於第一特徵設置於第二特徵的上方或是第二特徵上的敘述，應包含了第一特徵與第二特徵兩者係直接接觸，以及第一特徵與第二特徵之間具有額外特徵而使第一特徵與第二特徵並非直接接觸形成等實施方式。

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‧‧‧光源調制裝置

100‧‧‧本體

102‧‧‧第一子本體

104‧‧‧第二子本體

110‧‧‧入光面

120‧‧‧出光面

200,210‧‧‧勻光微結構

300,310,320,330‧‧‧光學擴散微結構

302,312‧‧‧第一斜面

304,314‧‧‧第二斜面

316‧‧‧頂面

400‧‧‧點光源

500,510‧‧‧接合部

600,610,620‧‧‧連接部

700‧‧‧導光板

702‧‧‧切槽

704‧‧‧表面

800‧‧‧反射式顯示面板

A,B,C‧‧‧局部區域

a1,a2,a3,a4,a5,a6‧‧‧光線

d‧‧‧間距

D‧‧‧第一光束面

E‧‧‧第二光束面

R1,R2‧‧‧曲率半徑

P1,P2‧‧‧節距

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依據本發明一實施方式之光源調制裝置之立體圖； 第2圖繪示第1圖之光源調制裝置之光路圖；第3圖繪示第1圖之光源調制裝置之局部俯視圖；第4圖繪示依據本發明另一實施方式之光源調制裝置之局部俯視圖；第5圖繪示依據本發明一實施方式之光學擴散微結構之光路圖；第6圖繪示依據本發明又一實施方式之光源調制裝置之局部俯視圖；第7圖繪示依據本發明再一實施方式之光源調制裝置之局部俯視圖；第8圖繪示依據本發明再一實施方式之光源調制裝置之局部俯視圖；第9圖繪示依據本發明再一實施方式之光源調制裝置之立體圖；第10圖繪示依據本發明一實施方式之前光模組之立體圖；第11圖繪示依據本發明一實施方式之顯示裝置之立體圖。

10‧‧‧光源調制裝置

100‧‧‧本體

110‧‧‧入光面

120‧‧‧出光面

200‧‧‧勻光微結構

300‧‧‧光學擴散微結構

302‧‧‧第一斜面

304‧‧‧第二斜面

d‧‧‧間距

Claims (9)

1. 一種光源調制裝置，用於調制至少一點光源對一導光板所提供之光線，其中該導光板包含一側面、一底面、一頂面以及複數切槽，該頂面與該底面係相對的，該側面係鄰接該底面及該頂面，該些切槽係設置於該頂面，該光源調制裝置包含：一本體，具有一入光面以及一出光面，該出光面相對於該入光面，該入光面用以接收該點光源之光線，該出光面係用以面對該導光板之該側面，使得該光線從該出光面射出該本體外，並從該導光板之該側面進入該導光板內，而從該導光板之該底面射出該導光板外；以及複數勻光微結構，設置於該本體之該出光面上，其中每一該些勻光微結構係呈弧面狀，其中該本體之該出光面與該導光板之該側面相隔一間距，使得該些勻光微結構與該導光板之該側面相隔一間距。
2. 如請求項1所述之光源調制裝置，其中該些勻光微結構沿著該本體之長度方向連續地鄰接。
3. 如請求項2所述之光源調制裝置，其中該些勻光微結構共同覆蓋該本體之該出光面之整體。
4. 如請求項1所述之光源調制裝置，其中該些勻光微結構係由該本體之該出光面向外凸起。
5. 如請求項1所述之光源調制裝置，其中該些勻光微結構係由該本體之該出光面向內凹陷。
6. 如請求項1所述之光源調制裝置，更包含：複數光學擴散微結構，設置於該本體之該入光面，用以擴大該點光源之放射範圍。
7. 如請求項1所述之光源調制裝置，其中該本體包含：一第一子本體；以及一第二子本體，與該第一子本體相分隔；其中該入光面係位於該第一子本體上相對於該第二子本體之一側，該出光面係位於該第二子本體上相對於該第一子本體之一側。
8. 一種前光模組，包含：至少一點光源；一光源調制裝置，包含：一本體，具有一入光面以及一出光面，該出光面相對於該入光面，該點光源設置於該入光面旁，以將光線通過該入光面射入該本體中；以及複數勻光微結構，設置於該本體之該出光面上，其中每一該些勻光微結構係呈弧面狀；一導光板，具有一側面、一頂面、一底面以及複數切槽，該頂面與該底面係相對的，該側面鄰接該頂面及該底 面，該些切槽係設置於該頂面，該側面係面對該光源調制裝置之該本體之該出光面，使得該本體中的該光線從該側面進入該導光板，而從該導光板之該底面射出該導光板外，其中該本體之該出光面與該導光板之該側面相隔一間距，使得該些勻光微結構與該導光板之該側面相隔一間距。
9. 如請求項8所述之前光模組，其中該點光源為複數個，該些點光源沿著該光源調制裝置之該本體之長度方向排列。