前光板及其半穿反顯示裝置的制作方法

本發明與顯示裝置領域相關，尤其是一種可應用于半穿反顯示裝置的前光板及其半穿反顯示裝置。

背景技術：

現行的顯示裝置大多屬非自發光的顯示器，并可分為穿透式與反射式。穿透式顯示裝置于面板下方配置一背光模組作為背光源使用，以形成顯示畫面，反射式顯示裝置則采反射環境光的方式形成顯示畫面。近年來，由于可攜式產品的普及化與其對薄型與省電方面的要求，透過環境光做為光源的反射式顯示裝置即被廣泛地應用于可攜式產品上。但是，反射式顯示裝置于室內或較暗環境下使用時，其顯示質量則會大幅下降，會產生對比不佳導致畫質失真等情況，并反射式顯示裝置于設計上亦具一定難度。故相關廠商遂改以半穿反顯示裝置代替反射式顯示裝置，以求改善顯示質量。

半穿反顯示裝置屬于近期開始發展的顯示技術，其同時具備穿透式與反射式顯示裝置的特性。以目前的產品而言，半穿反顯示裝置中一般會配載背光模組，以便于當環境光較強時不點亮背光模組，僅利用環境光穿透面板反射發光，達到省電功效并防止過亮情況影響觀看；若在室內或是環境光較弱時，則將背光模組點亮，利用其作為光線來源達到顯示目的，避免亮度過暗的情況發生。

但是，目前視半穿反顯示裝置的應用需求，其結構設計仍具有多種變化可待開發，但無論半穿反顯示裝置的結構為何，其最終目的皆為如何有效提升半穿反顯示裝置的顯示效能，使其具有較佳的使用質量，該些目標即為相關廠商重要的開發要點。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的半穿反顯示裝置存在顯示效能與質量不佳的缺陷，提供一種前光板及其半穿反顯示裝置，其可符合半穿反顯示裝置的光線需求，以達到顯示目的并提高顯示裝置整體顯示效能與質量。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種前光板，用于應用于一半穿反顯示裝置，該半穿反顯示裝置具有一液晶層，該前光板具有一入光面、一出光面及一下表面，該入光面用于接收至少一光源的光線，該出光面與該下表面為相對設置且分別與該入光面垂直鄰接，該液晶層對應該下表面設置，其特點在于：

該前光板更具有若干微結構，該些微結構設置于該出光面，使光線自該入光面進入后分別于該出光面以一第一光型形成出光以及于該下表面以一第二光型形成出光，且該第一光型的主光軸與垂直該入光面的一基準軸的夾角介于15～25度，該第二光型的主光軸與該基準軸的夾角介于55～65度；

由此，該第二光型以所述介于55～65度的夾角朝向該半穿反顯示裝置的該液晶層提供光線，并于攜帶該液晶層所提供的一畫面信息后反射到該出光面，進而避免因光線行進方向與該基準軸的夾角太小而直接穿透該液晶層。

鑒于半穿反顯示裝置的特性，透過該些微結構而使前光板具有前述第一光型與第二光型的出光模式，使液晶層可確切取得前光板提供的光線以達顯示目的。

較佳地，該第一光型的50％最大光強度包絡面剖面夾角為20度，通過揭露第二光型的光線開展狀態，在此條件下可具有較佳的顯示效能。

較佳地，該第二光型的50％最大光強度包絡面剖面夾角為20度，通過是揭露第二光型的光線開展狀態，以獲得較佳的顯示質量。

較佳地，該下表面涂設有一光學膠以與該液晶層黏合設置，且使該第一光型與該第二光型的光通量比例為2：8，以使前光板與液晶層相互組設。光學膠除可將前光板與液晶層相互黏合固定外，也可透過其導引光線的特性提高由下表面出光的光線能量，使液晶層獲得更為足夠的光線強度。

較佳地，該些微結構呈梯形凹陷狀分布于該出光面，且任一該些微結構的底部與側壁的夾角為130～150度，使該前光板對于第一光型與第二光型的展角及主光軸具有更佳的控光效果。

本發明還揭露了一種半穿反顯示裝置，其特點在于，其包括：

一光源；

一前光板，具有一入光面、一出光面、一下表面及若干微結構，該入光面用于接收該光源發出的光線，該出光面與該下表面相對設置并分別與該入光面垂直鄰接，該些微結構設置于該出光面，使光線自該入光面進入該前光板后分別于該出光面以一第一光型形成出光以及于該下表面以一第二光型形成出光，且該第一光型的主光軸與垂直該入光面的一基準軸的夾角介于15～25度，該第二光型的主光軸與該基準軸的夾角介于55～65度；及

一液晶層，對應該下表面設置；

由此，該第二光型以所述介于55～65度的夾角朝向該液晶層提供光線，并于攜帶該液晶層所提供的一畫面信息后反射到該出光面，進而避免因光線行進方向與該基準軸的夾角太小而直接穿透該液晶層。

由此，透過該些微結構調整前光板的出光模式，而使照射至液晶層的光線較為準直，而可防止光線穿透液晶層造成無法顯示畫面的情況。

較佳地，該第一光型的50％最大光強度包絡面剖面夾角為20度，通過揭露第一光型的光線開展狀態，在前述角度下可獲得較佳的顯示質量。

較佳地，該第二光型的50％最大光強度包絡面剖面夾角為20度，通過揭露第二光型的光線開展狀態，并于前述角度下可使半穿反顯示裝置具有較佳的顯示效能。

較佳地，該下表面涂設有一光學膠以與該液晶層黏合設置，且使該第一光型與該第二光型的光通量比例為2：8。通過在該前光板的下表面涂設光學膠，達到固設前光板及液晶層的目的，同時，通過光學膠除了可達到黏合功效外，也可藉助光學膠的導光特性提升下表面的光能。

較佳地，為了使該前光板對于第一光型與第二光型的展角及主光軸具有更佳的調控效果，該些微結構呈梯形凹陷狀分布于該出光面，且任一該些微結構的底部與側壁的夾角為130～150度。

本發明的積極進步效果在于：

本發明揭示的前光板及其半穿反顯示裝置，使半穿反顯示裝置跳開以往用背光模組作為光源的結構，轉而利用前光源方式。利用于前光板出光面的該些微結構，調整出光面與下表面的出光光型，透過較為準直的第二光型防止光線直接穿透液晶層的情況發生。并進一步可透過光學膠的設置黏合前光板與液晶層，并利用光學膠的導光特性提高下表面的光通量，使液晶層具更足夠的光線。

附圖說明

圖1為本發明較佳實施例的半穿反顯示裝置的立體分解圖。

圖2為本發明較佳實施例的半穿反顯示裝置的側視圖。

圖3A為本發明較佳實施例的另一模式的微結構的加工示意圖。

圖3B為本發明較佳實施例的另一模式的微結構的示意圖。

圖4為本發明較佳實施例另一實施方式的半穿反顯示裝置的側視圖。

圖5為本發明較佳實施例另一實施方式的半穿反顯示裝置的部分分解圖。

附圖標記說明

1：前光板

10：入光面

11：出光面

12：下表面

13：微結構

14：光學膠

2：半穿反顯示裝置

20：液晶層

21：光源

22：表面蓋板

3：刀具

L₁：第一光型

L₂：第二光型

A₁：第一光型的主光軸

A₂：第二光型的主光軸

B：基準軸

α：夾角

β：夾角

θ₁：第一光型的50％最大光強度包絡面剖面夾角

θ₂：第二光型的50％最大光強度包絡面剖面夾角

a：夾角

b：夾角

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。

目前的半穿反顯示裝置都是利用背光模組作為環境光以外的補強光源，如前述，半穿反顯示裝置兼具穿透式與反射式顯示裝置的特性，本發明人是跳開舊有技術思想，舍棄使用背光模組，而構思將前光模組的概念應用于半穿反顯示裝置中。前光模組之前應用于反射式顯示裝置，其包括前光板與光源并設置于顯示面板前方，因此原則上讓前光板的主要出光朝向面板處為最重要的設計要件，以具有足夠出光強度并于顯示面板反射形成顯示畫面，透過微結構的設置則可有效調配前光板的出光狀態。一般將微結構設置于前光板對應結合面板的表面，以經由微結構導引由光源進入前光板的大部分光線于該表面形成出光，剩余的少部分光線則自相對該表面的出光面形成出光。同時，受微結構影響，由對應面板的表面出光的光線光型會較為偏斜，亦即該光型的主光軸與該表面的法線夾角較大，而由出光面出光的光線光型則相對較為準直，亦即該光型的主光軸與表面法線的夾角較小。前述為理想狀態下的前光板設計，但在應用于半穿反顯示裝置時，經由反復光學實驗發現，基于半穿反特性，由前光板對應面板的表面出光的光型過于偏斜時，會導致光線直接穿透，而無法于面板產生反射現象，致使無顯示畫面的情況。因此，在設計應用于半穿反顯示裝置的前光板時，與過往不同，并非以出光強度為最主要的設計要件，而是須先考慮出光光形狀態，以防止產生直接穿透顯示面板的情況。因此，在不斷地構思與實驗后，本發明人提出一種依據半穿反顯示裝置特性所設計的前光板，如下所述。

如1圖及2所示，其為本發明較佳實施例的半穿反顯示裝置的立體分解圖及半穿反顯示裝置的側視圖。本發明揭示一種前光板1，其用于應用于一半穿反顯示裝置2，且半穿反顯示裝置2具有一液晶層20。前光板1具有一入光面10、一出光面11及一下表面12，入光面10用于接收至少一光源21的光線，且于此以光源21為LED燈條為例說明。出光面11與下表面12為相對設置且分別與入光面10垂直鄰接，液晶層20則對應下表面12設置。

前光板1的特征在于其更具有設置于出光面11的若干微結構13，使光線自入光面10進入后分別于出光面11以一第一光型L₁形成出光及于下表面12以一第二光型L₂形成出光，且第一光型L₁的主光軸A₁與垂直入光面10的一基準軸B的夾角α介于15～25度，第二光型L₂的主光軸A₂與基準軸B的夾角β則介于55～65度。由此，第二光型L₂以前述介于55～65度的夾角β朝向半穿反顯示裝置2的液晶層20提供光線，并于攜帶液晶層20所提供的一畫面信息后反射到出光面11，進而避免因光線行進方向與基準軸B的夾角太小而直接穿透液晶層20。具體地，光源21的光線自入光面10進入前光板1后，受設置于出光面11的微結構13影響，自下表面出光的第二光型L₂可被調整而拉大其與基準軸B的夾角β，自出光面出光的第一光型L₁可被調整而縮小其與基準軸B的夾角α，進而符合液晶層的特性。較佳地，于本實施例中，該些微結構13為凹槽形態，并可依據與入光面10的距離，而呈現設置密度由入光面10側朝相對側漸增的模式，但是，此僅為一較佳設置方式，本發明并不以此為限。且較佳地，第一光型L₁的主光軸A₁與基準軸B夾角α為20度，第二光型L₂的主光軸A₂與基準軸B夾角β為60度，以獲得更佳的反射效果。

而第一光型L₁與第二光型L₂的50％最大光強度包絡面剖面夾角大小，可決定第一光型L₁與第二光型L₂的開展狀態亦即其形狀。于本實施例中，則揭示第一光型L₁的50％最大光強度的包絡面剖面夾角θ₁為20度，且第二光型L₂的50％最大光強度的包絡面剖面夾角θ₂亦可為20度，由此可供應用前述前光板1的半穿反顯示裝置2具有較佳的顯示效能。其中，圖2所示的第一光型L₁與第二光型L₂的模式僅為示意之用，并非為實際光型形狀。

如圖3A及3B所示，其為本發明較佳實施例的另一模式的微結構的加工示意圖與微結構的示意圖。更進一步的說，為了控制光型的展角與主光軸的方向，本發明于一實施例中，設計微結構13呈梯形凹陷狀分布于出光面11，且其底部與側壁的夾角b為130～150度，如圖3B所示。從加工方法上來看，本實施例可利用傾角a約50度的精密刀具3直接加工前光板1，如圖3A所示，刀具3接觸出光面11后以旋轉方式進行切削，進而于出光面11形成如3B圖所示的梯形凹陷微結構13。或加工模具進行翻印后，再制作前光板1，進而形成梯形凹陷微結構13且其底部與側壁的夾角b為140度。當然，根據制造過程的細微差異，例如選用前光板1材料的折射系數差異，整體模組迭構差異等，允許其有正負十度的調整值。

如圖4及5所示，其為本發明較佳實施例的另一實施方式的半穿反顯示裝置的側視圖及半穿反顯示裝置的部分分解圖。為組設前光板1與液晶層20，于下表面12涂設有一光學膠14，使下表面12與液晶層20黏合設置，且使第一光型L₁與第二光型L₂的光通量比例為2：8。透過光學膠14可改變前光板1的全反射條件，進而達到吸引光線出光的功效，使于下表面12出光的光線能量大于由出光面11出光的光線能量，以供液晶層20于獲得較為準直的光線同時，更擁有足夠的光線強度。其中，圖4所示的第一光型L₁與第二光型L₂的模式僅為示意之用，非為實際光型形狀。此外，由于前光板1設置于液晶層20上方，因此亦可于出光面11側蓋設一表面蓋板22，如圖5所示，以達到保護前光板1的功效。同樣地，于此實施例中，以微結構13如前述而為梯型凹陷狀設置于出光面11為例說明。

再如圖1～5所示，本發明亦揭露一種半穿反顯示裝置2，其包括一光源21、一前光板1及一液晶層20。光源21對應設于前光板1的入光面10處，以提供光線予前光板1。前光板1除具入光面10外，亦具有分別與入光面10垂直鄰接且為相對設置的入光面11與下表面12，并于出光面11設置有微結構13，而使光源21光線自入光面10進入前光板1后，分別于出光面11以第一光型L₁形成出光，以及于下表面12以第二光型L₂形成出光，且第一光型L₁的主光軸A₁與垂直入光面10的基準軸B的夾角α介于15～25度，第二光型L₂的主光軸A₂與基準軸B的夾角β則介于55～65度。

液晶層20對應下表面12設置，由此第二光型L₂以介于55～65度的夾角朝向液晶層20提供光線，并于攜帶液晶層20所提供的畫面信息后反射到出光面11，進而避免因光線行進方向與基準軸B夾角太小而直接穿透液晶層20，以達到顯示效能。其余詳細技術特征已于前述，如此不再贅述。

同樣地，在此揭露的半穿反顯示裝置2中，第一光型L₁的50％最大光強度包絡面剖面夾角θ₁為20度，第二光型L₂的50％最大光強度包絡面剖面夾角θ₂為20度，而使前述半穿反顯示裝置2具有較佳的顯示效果。并為了控制光型的展角與主光軸的方向，同于前述，本發明于一實施例中，設計微結構13呈梯形凹陷狀分布于出光面11，且其底部與側壁的夾角b為130～150度。如圖3A及3B所示。以加工方法而言，本實施例可利用傾角a約50度的精密刀具3直接加工前光板1，刀具3接觸出光面11后以旋轉方式進行切削，進而于出光面11形成梯形凹陷的微結構13。同樣地，也可于加工模具進行翻印后，再制作前光板1，進而形成梯形凹陷微結構13且其底部與側壁的夾角b為140度。當然，依制程細微差異，例如選用前光板1材料的折射系數差異，整體模組迭構差異等，允許其有正負十度的調整值。

此外，如圖4所示，為使前光板1與液晶層20相互固設，于下表面12涂設有一光學膠14，以透過黏合方式使液晶層20與前光板1組設，并透過光學膠14導引光線出光的特性，使第一光型L₁與第二光型L₂的光通量比例為2：8，提高由下表面12出光的光線能量，使液晶層20可接收足夠的光線。并如圖5所示，可于出光面11側蓋設一表面蓋板22，以達到保護前光板1的功效。

綜上所述，鑒于半穿反顯示裝置不同于穿透式與反射式顯示裝置，因此在供光的調整上，都需要經過多次測試才能得知最適切的結構與方式，并且光學不同于一般的機械結構，并非簡易的轉用或改變即可使光線順利地達到所需模式，因此，本發明人在研究眾多試驗結果后，才了解傳統應用于反射式顯示裝置的前光板不適應用于半穿反顯示裝置的原因，而后再進一步構思并反復進行光學試驗，直至獲得如本發明揭示的技術內容。而本發明揭示的前光板及其半穿反顯示裝置，使半穿反顯示裝置跳開以往用背光模組做為光源的結構，轉而利用前光源方式有效提升顯示質量，并利用該些微結構調整前光板的出光光型，透過較為準直的第二光型提供光線予液晶層，使液晶層的畫面信息可被攜帶并反射至出光面，防止光線直接穿透液晶層的情況發生。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。