前光板及其半穿反显示装置的制作方法

本发明与显示装置领域相关，尤其是一种可应用于半穿反显示装置的前光板及其半穿反显示装置。

背景技术：

现行的显示装置大多属非自发光的显示器，并可分为穿透式与反射式。穿透式显示装置于面板下方配置一背光模组作为背光源使用，以形成显示画面，反射式显示装置则采反射环境光的方式形成显示画面。近年来，由于可携式产品的普及化与其对薄型与省电方面的要求，透过环境光做为光源的反射式显示装置即被广泛地应用于可携式产品上。但是，反射式显示装置于室内或较暗环境下使用时，其显示质量则会大幅下降，会产生对比不佳导致画质失真等情况，并反射式显示装置于设计上亦具一定难度。故相关厂商遂改以半穿反显示装置代替反射式显示装置，以求改善显示质量。

半穿反显示装置属于近期开始发展的显示技术，其同时具备穿透式与反射式显示装置的特性。以目前的产品而言，半穿反显示装置中一般会配载背光模组，以便于当环境光较强时不点亮背光模组，仅利用环境光穿透面板反射发光，达到省电功效并防止过亮情况影响观看；若在室内或是环境光较弱时，则将背光模组点亮，利用其作为光线来源达到显示目的，避免亮度过暗的情况发生。

但是，目前视半穿反显示装置的应用需求，其结构设计仍具有多种变化可待开发，但无论半穿反显示装置的结构为何，其最终目的皆为如何有效提升半穿反显示装置的显示效能，使其具有较佳的使用质量，该些目标即为相关厂商重要的开发要点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的半穿反显示装置存在显示效能与质量不佳的缺陷，提供一种前光板及其半穿反显示装置，其可符合半穿反显示装置的光线需求，以达到显示目的并提高显示装置整体显示效能与质量。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种前光板，用于应用于一半穿反显示装置，该半穿反显示装置具有一液晶层，该前光板具有一入光面、一出光面及一下表面，该入光面用于接收至少一光源的光线，该出光面与该下表面为相对设置且分别与该入光面垂直邻接，该液晶层对应该下表面设置，其特点在于：

该前光板更具有若干微结构，该些微结构设置于该出光面，使光线自该入光面进入后分别于该出光面以一第一光型形成出光以及于该下表面以一第二光型形成出光，且该第一光型的主光轴与垂直该入光面的一基准轴的夹角介于15～25度，该第二光型的主光轴与该基准轴的夹角介于55～65度；

由此，该第二光型以所述介于55～65度的夹角朝向该半穿反显示装置的该液晶层提供光线，并于携带该液晶层所提供的一画面信息后反射到该出光面，进而避免因光线行进方向与该基准轴的夹角太小而直接穿透该液晶层。

鉴于半穿反显示装置的特性，透过该些微结构而使前光板具有前述第一光型与第二光型的出光模式，使液晶层可确切取得前光板提供的光线以达显示目的。

较佳地，该第一光型的50％最大光强度包络面剖面夹角为20度，通过揭露第二光型的光线开展状态，在此条件下可具有较佳的显示效能。

较佳地，该第二光型的50％最大光强度包络面剖面夹角为20度，通过是揭露第二光型的光线开展状态，以获得较佳的显示质量。

较佳地，该下表面涂设有一光学胶以与该液晶层黏合设置，且使该第一光型与该第二光型的光通量比例为2：8，以使前光板与液晶层相互组设。光学胶除可将前光板与液晶层相互黏合固定外，也可透过其导引光线的特性提高由下表面出光的光线能量，使液晶层获得更为足够的光线强度。

较佳地，该些微结构呈梯形凹陷状分布于该出光面，且任一该些微结构的底部与侧壁的夹角为130～150度，使该前光板对于第一光型与第二光型的展角及主光轴具有更佳的控光效果。

本发明还揭露了一种半穿反显示装置，其特点在于，其包括：

一光源；

一前光板，具有一入光面、一出光面、一下表面及若干微结构，该入光面用于接收该光源发出的光线，该出光面与该下表面相对设置并分别与该入光面垂直邻接，该些微结构设置于该出光面，使光线自该入光面进入该前光板后分别于该出光面以一第一光型形成出光以及于该下表面以一第二光型形成出光，且该第一光型的主光轴与垂直该入光面的一基准轴的夹角介于15～25度，该第二光型的主光轴与该基准轴的夹角介于55～65度；及

一液晶层，对应该下表面设置；

由此，该第二光型以所述介于55～65度的夹角朝向该液晶层提供光线，并于携带该液晶层所提供的一画面信息后反射到该出光面，进而避免因光线行进方向与该基准轴的夹角太小而直接穿透该液晶层。

由此，透过该些微结构调整前光板的出光模式，而使照射至液晶层的光线较为准直，而可防止光线穿透液晶层造成无法显示画面的情况。

较佳地，该第一光型的50％最大光强度包络面剖面夹角为20度，通过揭露第一光型的光线开展状态，在前述角度下可获得较佳的显示质量。

较佳地，该第二光型的50％最大光强度包络面剖面夹角为20度，通过揭露第二光型的光线开展状态，并于前述角度下可使半穿反显示装置具有较佳的显示效能。

较佳地，该下表面涂设有一光学胶以与该液晶层黏合设置，且使该第一光型与该第二光型的光通量比例为2：8。通过在该前光板的下表面涂设光学胶，达到固设前光板及液晶层的目的，同时，通过光学胶除了可达到黏合功效外，也可藉助光学胶的导光特性提升下表面的光能。

较佳地，为了使该前光板对于第一光型与第二光型的展角及主光轴具有更佳的调控效果，该些微结构呈梯形凹陷状分布于该出光面，且任一该些微结构的底部与侧壁的夹角为130～150度。

本发明的积极进步效果在于：

本发明揭示的前光板及其半穿反显示装置，使半穿反显示装置跳开以往用背光模组作为光源的结构，转而利用前光源方式。利用于前光板出光面的该些微结构，调整出光面与下表面的出光光型，透过较为准直的第二光型防止光线直接穿透液晶层的情况发生。并进一步可透过光学胶的设置黏合前光板与液晶层，并利用光学胶的导光特性提高下表面的光通量，使液晶层具更足够的光线。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的半穿反显示装置的立体分解图。

图2为本发明较佳实施例的半穿反显示装置的侧视图。

图3A为本发明较佳实施例的另一模式的微结构的加工示意图。

图3B为本发明较佳实施例的另一模式的微结构的示意图。

图4为本发明较佳实施例另一实施方式的半穿反显示装置的侧视图。

图5为本发明较佳实施例另一实施方式的半穿反显示装置的部分分解图。

附图标记说明

1：前光板

10：入光面

11：出光面

12：下表面

13：微结构

14：光学胶

2：半穿反显示装置

20：液晶层

21：光源

22：表面盖板

3：刀具

L₁：第一光型

L₂：第二光型

A₁：第一光型的主光轴

A₂：第二光型的主光轴

B：基准轴

α：夹角

β：夹角

θ₁：第一光型的50％最大光强度包络面剖面夹角

θ₂：第二光型的50％最大光强度包络面剖面夹角

a：夹角

b：夹角

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

目前的半穿反显示装置都是利用背光模组作为环境光以外的补强光源，如前述，半穿反显示装置兼具穿透式与反射式显示装置的特性，本发明人是跳开旧有技术思想，舍弃使用背光模组，而构思将前光模组的概念应用于半穿反显示装置中。前光模组之前应用于反射式显示装置，其包括前光板与光源并设置于显示面板前方，因此原则上让前光板的主要出光朝向面板处为最重要的设计要件，以具有足够出光强度并于显示面板反射形成显示画面，透过微结构的设置则可有效调配前光板的出光状态。一般将微结构设置于前光板对应结合面板的表面，以经由微结构导引由光源进入前光板的大部分光线于该表面形成出光，剩余的少部分光线则自相对该表面的出光面形成出光。同时，受微结构影响，由对应面板的表面出光的光线光型会较为偏斜，亦即该光型的主光轴与该表面的法线夹角较大，而由出光面出光的光线光型则相对较为准直，亦即该光型的主光轴与表面法线的夹角较小。前述为理想状态下的前光板设计，但在应用于半穿反显示装置时，经由反复光学实验发现，基于半穿反特性，由前光板对应面板的表面出光的光型过于偏斜时，会导致光线直接穿透，而无法于面板产生反射现象，致使无显示画面的情况。因此，在设计应用于半穿反显示装置的前光板时，与过往不同，并非以出光强度为最主要的设计要件，而是须先考虑出光光形状态，以防止产生直接穿透显示面板的情况。因此，在不断地构思与实验后，本发明人提出一种依据半穿反显示装置特性所设计的前光板，如下所述。

如1图及2所示，其为本发明较佳实施例的半穿反显示装置的立体分解图及半穿反显示装置的侧视图。本发明揭示一种前光板1，其用于应用于一半穿反显示装置2，且半穿反显示装置2具有一液晶层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的光线，且于此以光源21为LED灯条为例说明。出光面11与下表面12为相对设置且分别与入光面10垂直邻接，液晶层20则对应下表面12设置。

前光板1的特征在于其更具有设置于出光面11的若干微结构13，使光线自入光面10进入后分别于出光面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的主光轴A₁与垂直入光面10的一基准轴B的夹角α介于15～25度，第二光型L₂的主光轴A₂与基准轴B的夹角β则介于55～65度。由此，第二光型L₂以前述介于55～65度的夹角β朝向半穿反显示装置2的液晶层20提供光线，并于携带液晶层20所提供的一画面信息后反射到出光面11，进而避免因光线行进方向与基准轴B的夹角太小而直接穿透液晶层20。具体地，光源21的光线自入光面10进入前光板1后，受设置于出光面11的微结构13影响，自下表面出光的第二光型L₂可被调整而拉大其与基准轴B的夹角β，自出光面出光的第一光型L₁可被调整而缩小其与基准轴B的夹角α，进而符合液晶层的特性。较佳地，于本实施例中，该些微结构13为凹槽形态，并可依据与入光面10的距离，而呈现设置密度由入光面10侧朝相对侧渐增的模式，但是，此仅为一较佳设置方式，本发明并不以此为限。且较佳地，第一光型L₁的主光轴A₁与基准轴B夹角α为20度，第二光型L₂的主光轴A₂与基准轴B夹角β为60度，以获得更佳的反射效果。

而第一光型L₁与第二光型L₂的50％最大光强度包络面剖面夹角大小，可决定第一光型L₁与第二光型L₂的开展状态亦即其形状。于本实施例中，则揭示第一光型L₁的50％最大光强度的包络面剖面夹角θ₁为20度，且第二光型L₂的50％最大光强度的包络面剖面夹角θ₂亦可为20度，由此可供应用前述前光板1的半穿反显示装置2具有较佳的显示效能。其中，图2所示的第一光型L₁与第二光型L₂的模式仅为示意之用，并非为实际光型形状。

如图3A及3B所示，其为本发明较佳实施例的另一模式的微结构的加工示意图与微结构的示意图。更进一步的说，为了控制光型的展角与主光轴的方向，本发明于一实施例中，设计微结构13呈梯形凹陷状分布于出光面11，且其底部与侧壁的夹角b为130～150度，如图3B所示。从加工方法上来看，本实施例可利用倾角a约50度的精密刀具3直接加工前光板1，如图3A所示，刀具3接触出光面11后以旋转方式进行切削，进而于出光面11形成如3B图所示的梯形凹陷微结构13。或加工模具进行翻印后，再制作前光板1，进而形成梯形凹陷微结构13且其底部与侧壁的夹角b为140度。当然，根据制造过程的细微差异，例如选用前光板1材料的折射系数差异，整体模组迭构差异等，允许其有正负十度的调整值。

如图4及5所示，其为本发明较佳实施例的另一实施方式的半穿反显示装置的侧视图及半穿反显示装置的部分分解图。为组设前光板1与液晶层20，于下表面12涂设有一光学胶14，使下表面12与液晶层20黏合设置，且使第一光型L₁与第二光型L₂的光通量比例为2：8。透过光学胶14可改变前光板1的全反射条件，进而达到吸引光线出光的功效，使于下表面12出光的光线能量大于由出光面11出光的光线能量，以供液晶层20于获得较为准直的光线同时，更拥有足够的光线强度。其中，图4所示的第一光型L₁与第二光型L₂的模式仅为示意之用，非为实际光型形状。此外，由于前光板1设置于液晶层20上方，因此亦可于出光面11侧盖设一表面盖板22，如图5所示，以达到保护前光板1的功效。同样地，于此实施例中，以微结构13如前述而为梯型凹陷状设置于出光面11为例说明。

再如图1～5所示，本发明亦揭露一种半穿反显示装置2，其包括一光源21、一前光板1及一液晶层20。光源21对应设于前光板1的入光面10处，以提供光线予前光板1。前光板1除具入光面10外，亦具有分别与入光面10垂直邻接且为相对设置的入光面11与下表面12，并于出光面11设置有微结构13，而使光源21光线自入光面10进入前光板1后，分别于出光面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的主光轴A₁与垂直入光面10的基准轴B的夹角α介于15～25度，第二光型L₂的主光轴A₂与基准轴B的夹角β则介于55～65度。

液晶层20对应下表面12设置，由此第二光型L₂以介于55～65度的夹角朝向液晶层20提供光线，并于携带液晶层20所提供的画面信息后反射到出光面11，进而避免因光线行进方向与基准轴B夹角太小而直接穿透液晶层20，以达到显示效能。其余详细技术特征已于前述，如此不再赘述。

同样地，在此揭露的半穿反显示装置2中，第一光型L₁的50％最大光强度包络面剖面夹角θ₁为20度，第二光型L₂的50％最大光强度包络面剖面夹角θ₂为20度，而使前述半穿反显示装置2具有较佳的显示效果。并为了控制光型的展角与主光轴的方向，同于前述，本发明于一实施例中，设计微结构13呈梯形凹陷状分布于出光面11，且其底部与侧壁的夹角b为130～150度。如图3A及3B所示。以加工方法而言，本实施例可利用倾角a约50度的精密刀具3直接加工前光板1，刀具3接触出光面11后以旋转方式进行切削，进而于出光面11形成梯形凹陷的微结构13。同样地，也可于加工模具进行翻印后，再制作前光板1，进而形成梯形凹陷微结构13且其底部与侧壁的夹角b为140度。当然，依制程细微差异，例如选用前光板1材料的折射系数差异，整体模组迭构差异等，允许其有正负十度的调整值。

此外，如图4所示，为使前光板1与液晶层20相互固设，于下表面12涂设有一光学胶14，以透过黏合方式使液晶层20与前光板1组设，并透过光学胶14导引光线出光的特性，使第一光型L₁与第二光型L₂的光通量比例为2：8，提高由下表面12出光的光线能量，使液晶层20可接收足够的光线。并如图5所示，可于出光面11侧盖设一表面盖板22，以达到保护前光板1的功效。

综上所述，鉴于半穿反显示装置不同于穿透式与反射式显示装置，因此在供光的调整上，都需要经过多次测试才能得知最适切的结构与方式，并且光学不同于一般的机械结构，并非简易的转用或改变即可使光线顺利地达到所需模式，因此，本发明人在研究众多试验结果后，才了解传统应用于反射式显示装置的前光板不适应用于半穿反显示装置的原因，而后再进一步构思并反复进行光学试验，直至获得如本发明揭示的技术内容。而本发明揭示的前光板及其半穿反显示装置，使半穿反显示装置跳开以往用背光模组做为光源的结构，转而利用前光源方式有效提升显示质量，并利用该些微结构调整前光板的出光光型，透过较为准直的第二光型提供光线予液晶层，使液晶层的画面信息可被携带并反射至出光面，防止光线直接穿透液晶层的情况发生。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。