TWI807368B - 視角補償膜及使用其之顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種視角補償膜及使用其之顯示裝置。視角補償膜包含微結構層以及保護層。微結構層具有位於相反兩側之第一表面及第二表面，包含複數個第一凹槽以及複數個第二凹槽。複數個第一凹槽由第一表面往內凹且具有第一深度，複數個第二凹槽由第一表面往內凹且具有第二深度。其中，第一凹槽與第二凹槽混雜分佈，第一深度與第二深度不相等。保護層覆蓋第一表面且填滿第一凹槽及第二凹槽，保護層之折射率大於微結構層之折射率。顯示裝置包含具有顯示面的顯示面板以及視角補償膜。視角補償膜設置於顯示面上，且微結構層介於顯示面及保護層之間。

Description

視角補償膜及使用其之顯示裝置

本發明係關於一種視角補償膜及使用其之顯示裝置。

近年來液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display)已成為各類顯示裝置之主流。例如家用的電視、個人電腦、膝上型電腦、監視器、行動電話及數位相機等，均為大量使用液晶顯示裝置之產品。隨著用途擴大，放置的地方和位置也變得多樣化。然而，當不是從液晶顯示裝置正面的方向觀看時，亦即在視角以外範圍時，影像的清晰度即降低。因此，有使用視角補償膜改善視角問題。

習知視角補償膜係利用單一或隨機的微結構增加視角。然而，如圖1A所示之光型亮態模擬結果，與未設置習知視角補償膜的光型相比，有設置習知視角補償膜的光場有較明顯不均勻的狀況。此外，如圖1B所示之光型暗態模擬結果，有設置習知視角補償膜（以實線表示）的無因次化明度明顯大於未設置視角補償膜（以虛線表示）的無因次化明度，亦即暗態漏光的情況較明顯，因此容易導致對比度較不佳。

本發明的目的在於提供一種視角補償膜，可增廣視角且具有較佳的光場均勻性。

本發明的視角補償膜包含微結構層以及保護層。微結構層具有位於相反兩側之第一表面及第二表面，包含複數個第一凹槽以及複數個第二凹槽。複數個第一凹槽由第一表面往內凹且具有第一深度，複數個第二凹槽由第一表面往內凹且具有第二深度。其中，第一凹槽與第二凹槽混雜分佈，第一深度與第二深度不相等。保護層覆蓋第一表面且填滿第一凹槽及第二凹槽，保護層之折射率大於微結構層之折射率。

本發明的顯示裝置包含具有顯示面的顯示面板以及視角補償膜。視角補償膜設置於顯示面上，且微結構層介於顯示面及保護層之間。

以下通過特定的具體實施例並配合圖式以說明本發明所公開的連接組件的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。然而，以下所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍，在不悖離本發明構思精神的原則下，本領域技術人員可基於不同觀點與應用以其他不同實施例實現本發明。在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」或「耦合」係可為二元件間存在其它元件。

應當理解，儘管術語「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的「第一元件」、「部件」、「區域」、「層」或「部分」可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。

此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的”下”側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的「約」、「近似」或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

如圖2所示的實施例，本發明的視角補償膜800包含微結構層100以及保護層200，可由玻璃、光學透明基材如壓克力、樹脂等有機或無機材料構成，是作為顯示裝置900之視角補償膜，以貼合於顯示面310之方式設置於顯示面板300上而形成顯示裝置900，其中微結構層100介於顯示面310及保護層200之間。進一步而言，顯示面板300具有面向使用者的顯示面310。顯示面310位於顯示面板300之能顯示畫面的區域，即本領域所慣稱的主動區（active area，AA）。視角補償膜800設置在顯示面310上，可以重新分配光場，有助於改善視角（Viewing Angle），進而提升使用者觀看顯示面板300的舒適性。以顯示介質的種類而言，在本實施例中，顯示面板300可以是液晶顯示面板（liquid crystal display，LCD）；然而，本發明不限於此，在其他實施例中，顯示面板300也可以是有機發光二極體顯示面板（organic light emitting diode，OLED）、微型發光二極體顯示面板（micro-LED display）或其他適當型式的顯示面板。以可撓的程度而言，在本實施例中，顯示面板300可以是硬質（rigid）顯示面板；然而，本發明不限於此，在其他實施例中，顯示面板300也可以是軟性（flexible）顯示面板。

更具體而言，如圖3A所示的實施例，本發明的視角補償膜800包含微結構層100以及保護層200。微結構層100具有位於相反兩側的第一表面101以及第二表面102，第二表面102（即與例如圖2所示顯示面310相接之一側）為入光側。微結構層100包含混雜分佈之複數個第一凹槽110以及複數個第二凹槽120。複數個第一凹槽110由第一表面101往內凹且具有第一深度H1，複數個第二凹槽120由第一表面101往內凹且具有第二深度H2。進一步而言，在此實施例中，第一凹槽110與第二凹槽120之側壁為直平面，至接近底部時轉為曲面，第一深度H1與第二深度H2分別指由第一表面101往內凹至直平面側壁與曲面交界位置的深度，亦即不含底部曲面部分的深度，第一深度H1與第二深度H2不相等。在一實施例中，第一深度H1小於第二深度H2，亦即 。

第一凹槽110與第二凹槽120可在使用射出成形技術形成微結構層100時同時形成，亦可在形成微結構層100後另外形成，例如使用化學氣相沈積法沈積與微結構層100相同的材料，或是以蝕刻、機械加工、噴砂、雷射雕刻等方式去除部分的微結構層100。其中，如圖3B所示之實施例，第一凹槽110與第二凹槽120可相互平行且互不交錯，使凹槽間形成條狀結構。在如圖3C所示的不同實施例中，第一凹槽110與第二凹槽120可進一步交錯，使凹槽間形成島狀結構。此外，凹槽間的交錯方式亦不限於垂直交錯。另一方面，凹槽的排列方式可以是例如圖3B所示第一凹槽110與第二凹槽120輪流連續重複設置的具規律性方式，也可以是例如圖3D所示的非規律性的方式。進一步而言，在一特定區域中，至少各設置一個第一凹槽110與第二凹槽120，亦即設置有兩組不同深度的凹槽。其中，特定區域可為長、寬各大於0.8μm的任意區域。

如圖3A所示的實施例，保護層200覆蓋第一表面101且填滿第一凹槽110及第二凹槽120。其中，保護層200可以使用例如旋轉塗布（Spin Coating）、刷塗、噴灑等方式設置。以不同角度觀之，保護層200由第一表面101之外側延伸進入成微結構層100之第一凹槽110與第二凹槽120內。保護層200之折射率大於微結構層100之折射率。

另一方面，如圖3A所示的實施例，第一凹槽110之側壁與第二表面102之法線方向之間具有第一夾角θ1，第二凹槽120之側壁與第二表面102之法線方向之間具有第二夾角θ2。更具體而言，第一夾角θ1為第一凹槽110之直平面側壁與第二表面102之法線方向的夾角，第二夾角θ2為第二凹槽120之直平面側壁與第二表面102之法線方向的夾角。其中，第一夾角θ1≦第二夾角θ2。在一實施例中，65°≦第一夾角θ1≦第二夾角θ2≦86°，藉以獲得較佳的擴光效果。更具體而言，如圖4A所示的實施例，使用光學視角檢測儀（法國Eldim，EZContrast XL88），對未設置視角補償膜之亮態面板光強度分布進行檢測，可以發現視角範圍約在±35°以內的無因次化明度在0.5以上，亦即在此區域內的光強度較強。65°≦第一夾角≦第二夾角≦86°可使在此區域內的光線進一步折射至視角範圍較大的區域（例如到約±45°），亦即獲得較佳的擴光效果。其中，視角係使用者之眼睛400與顯示面板300之顯示面310（請參見圖2）之法線方向的夾角角度。舉例而言，當使用者正對顯示面310時，眼睛400與顯示面310之法線方向的夾角為0，視角即為0；當使用者在顯示面310之兩側時，眼睛400與顯示面310之法線方向的夾角為90°，視角即為±90°。

此外， 在一實施例中，70°≦第一夾角θ1≦第二夾角θ2，藉以避免造成正視漏光增加的情形。更具體而言，如圖4B所示的實施例，對未設置視角補償膜之暗態面板光強度分布進行檢測，可以發現視角範圍約在-70°至-40°及40°至70°區域間的暗態漏光較大。70°≦第一夾角θ1≦第二夾角θ2可避免將在-70°至-40°及40°至70°區域間內的光線進一步折射至視角範圍到約±20°以內，藉以避免造成正視漏光增加，連帶使對比也下降。

對未設置視角補償膜及有設置本發明視角補償膜之亮態及暗態面板光強度分布分別進行檢測，結果如圖5A及5B所示。其中，本發明視角補償膜之規格為保護層折射率1.61、微結構層折射率1.51、第一夾角θ1= 81°、θ2= 86°、第一深度H1=3μm、第二深度H2=5μm。如圖5A所示之結果，由未設置視角補償膜（以虛線表示）的光型來看，無因次化明度在0.5以上（即亮度在50%以上）的視角範圍約在±35°以內。相對的，由有設置本發明視角補償膜（以實線表示）的光型來看，無因次化明度在0.5以上的視角範圍可擴大到約±45°以內。據此，本發明視角補償膜可達到增廣視角的效果。此外，由於有設置本發明視角補償膜的光型呈現平滑曲線，故可知其光場之均勻性較佳。如圖5B所示之結果，以視角範圍約在-70°至-40°及40°至70°區域間的暗態漏光而言，未設置視角補償膜（以虛線表示）的無因次化明度明顯大於有設置本發明視角補償膜（以實線表示）的無因次化明度。據此，本發明視角補償膜可達到降低暗態漏光並連帶使對比提升的效果。

另一方面，第一凹槽110與第二凹槽120頂部或底部可以具有曲面設計，藉此可使光型曲線更為平滑，亦即使光場之均勻性更佳。可能原因在於曲面可使光線往不同角度折射，因此不容易出現只往單一方向折射的情況，可以使光場均勻性更好。更具體而言，在如圖3A所示的實施例中，第一凹槽110與第二凹槽120的底部為內凹曲面，第一凹槽110與第二凹槽間120具有平面的間隔，亦即底部具有曲面設計。在如圖6A所示的實施例中，第一凹槽110與第二凹槽120的底部為內凹曲面，第一凹槽110與第二凹槽間120具有外凸曲面的間隔，亦即頂部及底部均具有曲面設計。在如圖6B所示的實施例中，第一凹槽110與第二凹槽120的底部為平面，第一凹槽110與第二凹槽間120具有外凸曲面的的間隔，亦即頂部具有曲面設計。在如圖6C所示的實施例中，第一凹槽110與第二凹槽120的底部為平面，第一凹槽110與第二凹槽間120具有平面的間隔，亦即無曲面設計。其中，就使光型曲線更為平滑、使光場之均勻性更佳的效果而言，圖3A所示的實施例優於或等於圖6A所示的實施例，又優於圖6B所示的實施例，再優於圖6C所示的實施例。進一步而言，曲面可使光線往不同角度折射而使光場均勻性更好，然而頂部平坦設計有利於正視光線直接穿透，有助於提升穿透率。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

100:微結構層 101:第一表面 102:第二表面 110:第一凹槽 120:第二凹槽 200:保護層 300:顯示面板 310:顯示面 800:視角補償膜 900:顯示裝置 H1:第一深度 H2:第二深度 θ1:第一夾角 θ2:第二夾角

圖1A為有、無設置習知視角補償膜的光型亮態模擬結果圖。

圖1B為有、無設置習知視角補償膜的光型暗態模擬結果圖。

圖2為本發明視角補償膜設置於顯示面板上的實施例示意圖。

圖3A為本發明視角補償膜的實施例示意圖。

圖3B至3D為本發明視角補償膜中微結構層的實施例立體示意圖。

圖4A為未設置本發明視角補償膜的亮態面板光強度分布檢測結果圖。

圖4B為未設置本發明視角補償膜的暗態面板光強度分布檢測結果圖。

圖5A為有設置本發明視角補償膜的亮態面板光強度分布檢測結果圖。

圖5B為有設置本發明視角補償膜的暗態面板光強度分布檢測結果圖。

圖6A至6C是本發明視角補償膜的不同實施例示意圖。

100:微結構層

101:第一表面

102:第二表面

110:第一凹槽

120:第二凹槽

200:保護層

800:視角補償膜

H1:第一深度

H2:第二深度

θ1:第一夾角

θ2:第二夾角

Claims (10)

1. 一種視角補償膜，包含：一微結構層，具有位於相反兩側之一第一表面以及一第二表面，該微結構層包含：複數個第一凹槽，由該第一表面往內凹且具有一第一深度；以及複數個第二凹槽，由該第一表面往內凹且具有一第二深度；其中該些第一凹槽與該些第二凹槽混雜分佈，該第一深度與該第二深度不相等；以及一保護層，覆蓋該第一表面且填滿該些第一凹槽及該些第二凹槽，其中該保護層之折射率大於該微結構層之折射率，其中該些第一凹槽與該些第二凹槽的底部為內凹曲面，該些第一凹槽與該些第二凹槽之間的間隔頂部為平面，且連接該些第一凹槽與該些第二凹槽之間的間隔頂部與底部之側壁為直平面。
2. 如請求項1所述的視角補償膜，其中該些第一凹槽與該些第二凹槽相互平行。
3. 如請求項1所述的視角補償膜，其中0<

   

   <1，該些第一凹槽之側壁與該第二表面之法線方向之間具有一第一夾角，該些第二凹槽之側壁與該第一表面之法線方向之間具有一第二夾角，該第一夾角≦該第二夾角。
4. 如請求項3所述的視角補償膜，其中65°≦該第一夾角≦該第二夾角≦86°。
5. 如請求項4所述的視角補償膜，其中70°≦該第一夾角≦該第二夾角≦86°。
6. 如請求項1所述的視角補償膜，其中該些第一凹槽與該些第二凹槽至少其中之一的底部為內凹曲面。
7. 如請求項6所述的視角補償膜，其中該些第一凹槽與該些第二凹槽之開口間具有間隔。
8. 如請求項1所述的視角補償膜，其中該第二表面為一入光側。
9. 如請求項1所述的視角補償膜，其中該第一凹槽與該第二凹槽為連續重複設置。
10. 一種顯示裝置，包含：一顯示面板，具有一顯示面；以及如請求項1至請求項9中任一項所述的視角補償膜，係設置於該顯示面上，且該微結構層介於該顯示面及該保護層之間。

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