CN101561580A - 显示装置及其制造光学复合层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示装置及其制造光学复合层的方法，该显示装置包含光源以及光学复合层，其中该光源适合射出光线且该光线具有一偏振方向，而该光学复合层对应于该光源设置以接收该光线。光学复合层包含薄膜以及多个掺杂物，其中薄膜与掺杂物二者其中之一具有与该偏振方向相同的特定方向性，而且薄膜与掺杂物二者折射率实质相同。
Description
技术领域
本发明是关于一种显示装置，特别是关于一种具有良好的抗眩光效果且又能提高色彩的对比度输出品质的显示装置。
背景技术
随着显示科技的快速发展，对于显示装置所输出的影像对比度及抗眩光(anti-glare)等要求也随之提高。所谓影像对比度是指黑色与白色间的渐变层次，渐变层次愈多，色彩的表现愈鲜明丰富；而所谓眩光是指一透光材料对反射光线的特性，当该透光材料对光线的反射率愈高，则意味该材料对光线的透光率相对地愈低，如此一来，该透光材料表面便存在许多反射光线，这样的现象谓的眩光。因此，如何增加光线的透光率、降低反射率，以减少眩光现象，亦是当今显示装置为呈现完美的影像所亟待克服的难题之一。
在此趋势下，为获得高品质的影像输出，并带给使用者一种舒服的视觉效果，显示装置内部所采用的光学元件的设计及其制造工艺就变得十分重要。现有的显示装置，例如：液晶显示器，其面板上需要制作一抗眩膜，目的是为了防止外界环境的光源入射至面板时，于面板表面造成部份反射而造成眩光。然而，现有的抗眩膜虽然具有抗眩光的作用，但是却降低了色彩对比度的输出。
请参考图1所示，其是为显示装置中利用现有抗眩膜散射光线的示意图。为简单说明现有技术，在此仅于图1中绘示显示装置中用来作为抗眩光的抗眩膜作为阐释现有技术的缺陷。在此，显示装置以液晶显示器为例作说明，显示装置中的偏振片13(polarizer)上设有抗眩膜17，该抗眩膜17内具有多个掺杂物153。当光源11所发出的光线15入射至偏振片13，透过偏振片13将光线15的偏振方向转变成一特定的偏振方向(例如：线性偏振方向)后，即偏振光线15P，最后再经由抗眩膜17出射，而由抗眩膜17的表面151所出射的光线，则为偏振光线15P’。需说明的是，现有的抗眩膜17是利用其内部充填的多个掺杂物153的颗粒大小改善表面眩光的现象。然而，这样的抗眩膜17却反向地降低色彩的对比度。主要原因是部分用来显示的偏振光线15P’，也会同时被抗眩膜17凌乱地自表面151散射，而造成显示器正视对比的损失。特别是当使用者正视液晶显示器的荧幕(图未示)时，荧幕内所呈现的影像的色彩对比度已被大幅降低，简单来说，影像的黑色与白色间的灰阶渐变层次较少，以致于色彩的表现单调。
有鉴于此，为解决上述的问题，如何降低显示装置中的眩光现象，却又能兼顾色彩对比度的输出，乃为业界亟需解决的问题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种显示装置，其具有良好的抗眩光效果，而且又可提高影像的色彩对比度的输出品质。
为达上述目的，本发明提供一种显示装置，包含光源以及光学复合层，其中该光源适合射出光线且该光线具有一偏振方向，而该光学复合层对应于该光源设置以接收该光线。光学复合层包含方向性薄膜以及多个掺杂物，该方向性薄膜于该偏振方向上具有第一折射率对应于第一光轴，该第一光轴与该偏振方向实质相同，而该多个掺杂物配置于该方向性薄膜中并具有第二折射率，其中第一折射率与第二折射率的差值范围介于0与0.04之间。
本发明又提供一种显示装置，包含光源以及光学复合层，其中该光源适合射出光线且该光线具有偏振方向，而该光学复合层对应于该光源设置以接收该光线。与前述的显示装置不同之处在于，此处的光学复合层包含薄膜以及多个方向性掺杂物，该薄膜具有第一折射率，该多个方向性掺杂物配置于该薄膜中且于该偏振方向上具有第二折射率对应于第二光轴，该第二光轴与该偏振方向实质相同，其中第一折射率与第二折射率的差值范围介于0.01与0.15之间。
本发明的另一目的在于提供一种制造光学复合层的方法，以制造出一种有效抵抗环境光源的反射所造成的眩光，并改善影像的对比度输出品质的一种显示装置。
为达上述目的，本发明制造应用于显示装置中光学复合层的方法包含下列步骤：(a)提供薄膜；(b)对该薄膜进行配向，使该薄膜转变为一方向性薄膜；(c)掺杂多个掺杂物于该方向性薄膜内。
为达上述目的，本发明制造光学复合层的另一方法包含下列步骤：(a)提供薄膜；(b)掺杂多个掺杂物于该薄膜内；(c)对该多个掺杂物进行配向，使该多个掺杂物转变为多个方向性掺杂物。
在参阅图式及随后描述的实施方式后，此技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施态样。
附图说明
图1是为现有的显示装置利用抗眩膜散射光线的示意图；
图2是为本发明一实施例中一显示装置的示意图；
图3是为本发明一实施例中一显示装置的示意图；
图4是为本发明一实施例中一显示装置的示意图；
图5是为本发明的一制造光学复合层的流程图；以及
图6是为本发明另一制造光学复合层的流程图。
11、21、31、41光源 13偏振片
15、25、35、45光线 151表面
153、233、333掺杂物 17抗眩膜
2、3、4显示装置
23、33、43 光学复合层 231 薄膜
331 方向性薄膜
27 偏振薄膜 h 厚度
37、47 线性偏振薄膜 335 第一光轴方向
351、451 偏振方向 431 薄膜
433 方向性掺杂物 435 第二光轴方向
15P、15P’、25P、35P、45P 偏振光线
具体实施方式
以下将透过数个实施例与数个图式来解释本发明内容，然而，本发明的实施例以及图式所示的结构外型、尺寸仅用以阐释本发明，并非用以限制本发明需在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。
请参考图2所示，其是为本发明一实施例中显示装置2的示意图。需特别说明是，为简单说明本发明的技术内容，仅针对用于抗眩光的光学元件并搭配相关图式阐释，显示装置2中的其余元件兹不予赘述。
显示装置2包含光源21、偏振薄膜27以及光学复合层23。其中，光源21适合射出光线25，其具有寻常光线(ordinary ray)与非寻常光线(extra-ordinaryray)两个偏振方向的光线，偏振薄膜27设置于光源21与该光学复合层23之间。于本实施例中，偏振薄膜27是线性偏振器，但不仅限于此。本实施例中偏振薄膜27的功能在于使光源21射出的光线25通过偏振薄膜27后具有一特定的偏振方向的偏振光线25P，例如：线性偏振方向，亦即仅通过寻常光线与非寻常光线其中的一方向的偏振光线25P。光学复合层23的一表面对应于光源21设置，以接收该偏振光线25P，并使偏振光线25P自光学复合层23的另一相对表面向外射出。
光学复合层23包含薄膜231以及多个掺杂物233。本发明的一特征在于，适当地搭配薄膜231的材料以及掺杂物233的材料，使薄膜231以及掺杂物233其中之一具有特定的方向性，而该特定的方向性与前述通过偏振薄膜27后的偏振光线25P中的寻常光线与非寻常光线其中之一的偏振方向实质相同，而与另一未通过偏振薄膜27的寻常光线或非寻常光线的偏振方向垂直(正交)。举例来说，若通过的偏振光线25P为寻常光线，则薄膜231以及掺杂物233其中之一所具有的特定的方向性会与寻常光线的偏振方向实质相同，而与未通过的非寻常光线(图未示)的偏振方向垂直(正交)。反之，若通过的偏振光线25P为非寻常光线，则薄膜231以及掺杂物233其中之一所具有的特定的方向性会与非寻常光线的偏振方向实质相同，而与未通过的寻常光线(图未示)的偏振方向垂直(正交)。
再者，于该偏振光线25P的偏振方向上，薄膜231与掺杂物233其中之一所具有的折射率实质相同，或者二者折射率的差值介于0与0.04间的范围。具体而言，若薄膜231为方向性薄膜，其对应寻常光线的折射率(ordinaryrefraction index)为Fno，而对应非寻常光线的折射率(extra-ordinary refractionindex)为Fne，薄膜231对应寻常光线的折射率Fno与薄膜23对应非寻常光线的折射率Fne实质相同，抑或是，二者折射率的差值介于0.01与0.15间的范围(0.01≤|Fno-Fne|≤0.15)，掺杂物233不具有方向性，其折射率为Dn。当入射的偏振光线25P为寻常光线时，薄膜231对应寻常光线的折射率Fno与掺杂物233的折射率Dn实质相同，抑或是，二者折射率的差值介于0与0.04间的范围(0≤|Fno-Dn|≤0.04)。而当入射的偏振光线25P为非寻常光线时，薄膜23对应非寻常光线的折射率Fne与掺杂物233的折射率Dn实质相同，抑或是，二者折射率的差值介于0与0.04间的范围(0≤|Fne-Dn|≤0.04)。
另一种情形，若掺杂物233为方向性掺杂物，其对应寻常光线的折射率(ordinary refraction index)为Dno，而对应非寻常光线的折射率(extra-ordinaryrefraction index)为Dne，掺杂物233对应寻常光线的折射率Dno与掺杂物233对应非寻常光线的折射率Dne实质相同，抑或是，二者折射率的差值介于0.01与0.15间的范围(0.01≤|Dno-Dne|≤0.15)，薄膜231不具有方向性，其折射率为Fn。当入射的偏振光线25P为寻常光线时，掺杂物233对应寻常光线的折射率Dno与薄膜231的折射率Fn实质相同，抑或是，二者折射率的差值介于0与0.04间的范围(0≤|Dno-Fn|≤0.04)。而当入射的偏振光线25P为非寻常光线时，掺杂物233对应非寻常光线的折射率Dne与薄膜231的折射率Fn实质相同，抑或是，二者折射率的差值介于0与0.04间的范围(0≤|Dne-Fn|≤0.04)。
如此一来，对于来自光源21并经偏振薄膜27射出的偏振光线25P而言，此光学复合层23实质成为完全透明膜(也就是不具任何散射效应)，藉此可提升显示器的正视对比度，然而，另一方面，对于来自外部的环境光而言，由于该环境光不具有偏极性，因此，光学复合层23仍发挥抗眩膜的功能而呈现雾面效果，以同时兼顾抗眩以及提升对比度的目的。以下将以两个不同实施态样，分别具体说明光学复合层23的不同等效变化。
请参考图3，为本发明用于抗眩光的显示装置3的第一较佳实施例的示意图。显示装置3包含光源31、线性偏振薄膜37以及光学复合层33。光学复合层33包含的一方向性薄膜331及多个掺杂物333。以上所述的光学元件的组合大致上与图2所示的显示装置2相同，因此各光学元件的设置，以及由光源31所发出的光线35，经由线性偏振薄膜37射出偏振光线35P，再经由光学复合层33射出偏振光线35P的整个过程中，均可参考前述，于此不再赘述。光线35在穿过线性偏振薄膜37之前可为一般光线或任何偏振方向的光线，例如：线性偏振、椭圆偏振或是圆偏振等光线，然而当光线35穿过线性偏振薄膜37后，即形成一线性偏振的偏振光线35P，然后再入射至光学复合层33。
本实施例中的光学复合层33的厚度h范围介于50微米与500微米之间，其中较为理想的厚度h为150微米。光学复合层33内所包含的方向性薄膜331由一聚合材料制成，该聚合材料包含聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol；PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate；PET)、磺化聚醚砜(Polysulfone；PES)及聚碳酸酯(Polycarbonates；PC)至少其中之一。此外，方向性薄膜331亦可由高分子液晶材料制成，该高分子液晶材料包含正型液晶材料及负型液晶材料其中之一。
方向性薄膜331经由配向后，即可具有第一光轴方向335，其与寻常光线的偏振方向或非寻常光线的偏振方向实质相同，对应于第一光轴方向335则具有第一折射率Fno、Fne，其为方向性薄膜331对应寻常光线的折射率Fno或方向性薄膜331对应非寻常光线的折射率Fne，第一折射率Fno、Fne的范围介于1.40与1.80之间(1.40≤Fno≤1.80或1.40≤Fne≤1.80)。该第一光轴方向335与光学复合层33所接收偏振光线35P的偏振方向351实质相同，亦即第一光轴方向335与寻常光线的偏振方向实质相同，或者第一光轴方向335与非寻常光线的偏振方向实质相同，如此一来，该偏振光线35P适合经由该光学复合层33后射出。图3中所示的光轴方向335与偏振方向351仅为了表示一种光学中的物理现象，并非用来表示方向性薄膜331内“实体”存在一导引光线行进方向的物质；同样的，偏振方向351并非用来表示偏振光线35P行进时的一特定运动方向，熟悉光学或光电领域的人应当理解其技术意涵，于此不多加赘述。
至于多个掺杂物333配置于方向性薄膜331中，并具有一第二折射率Dn，该第二折射率Dn的范围介于1.40与1.80之间(1.40≤Dn≤1.80)。在本实施例中，该多个掺杂物333为多个球状颗粒，其直径范围介于0.2微米与2微米之间，且该多个掺杂物333所使用的材料包含聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate；PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate；PET)、磺化聚醚砜(Polysulfone；PES)及聚碳酸酯(Polycarbonates；PC)至少其中之一。
根据前述的第一折射率Fno、Fne其中之一与第二折射率Dn所界定的范围内，只要在显示器出光的偏振方向上，该第一折射率Fno、Fne其中之一与该第二折射率Dn的差值范围介于0与0.04之间(即0≤|Fno-Dn|≤0.04或0≤|Fne-Dn|≤0.04)，便能使光学复合层33对于通过线性偏振薄膜37之偏振光线35P而言为一实质透明膜而射出偏振光线35P，而该第一折射率Fno、Fne其中的另一与该第二折射率Dn的差值范围介于0.01与0.15之间(0.01≤|Fne-Dn|≤0.15或0.01≤|Fno-Dn|≤0.15)，则可造成外部光源穿透光学复合层33而不会被反射，故可产生抗眩效果，是故，显示装置3不仅可在光学复合层33的出射面上具有现有的抗眩光效果，同时又可大幅提高色彩对比度输出。
综上所述，第一较佳实施例可以再整理并细分为第一实施例A与第一实施例B，如表1所示：
表1
请参考图4，为本发明用于抗眩光的显示装置4的第二较佳实施例的示意图。显示装置4包含光源41、线性偏振薄膜47以及光学复合层43。光学复合层43包含的薄膜431及多个方向性掺杂物433。以上所述的光学元件的组合大致上与图2所示的显示装置2相同，因此各光学元件的设置，以及由光源41所发出的光线45，依序经由线性偏振薄膜47后，偏振光线45P再由光学复合层43射出偏振光线45P的整个过程中，均可参考前述，诸多相同的处于此不再赘述。光线45在穿过线性偏振薄膜47之前，可为一般光线或任何偏振方向的光线45，例如：线性偏振、椭圆偏振或是圆偏振等光线，然而当光线45穿过线性偏振薄膜47后，即形成线性偏振的偏振光线45P，然后再入射至光学复合层43。本实施例中以薄膜431取代方向性薄膜331，且以方向性掺杂物433取代掺杂物333。更明确来说，本实施例中的薄膜431不具有方向性的特性，而方向性掺杂物433具有方向性的特性。
更具体而言，本实施例中的薄膜431材料包含聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate；PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate；PET)、磺化聚醚砜(Polysulfone；PES)及聚碳酸酯(Polycarbonates；PC)至少其中之一。薄膜331具有第一折射率Fn，其范围介于1.40与1.80之间。
至于多个方向性掺杂物433配置于薄膜431中，其经由配向后，即可具有第二光轴方向435，而对应于第二光轴方向435则具有第二折射率Dno、Dne，其范围介于1.40与1.80之间，该第二光轴方向435与偏振光线45通过光学复合层43后所具有的偏振方向451实质相同，如此一来，该偏振光线45P适合经由该光学复合层43后射出。图4中所示的光轴方向435与偏振方向451仅为了表示一种光学中的物理现象，并非用来表示多个方向性掺杂物433内“实体”存在一导引光线行进方向的物质；同样的，偏振方向451并非用来表示偏振光线45P行进时的一特定运动方向，熟悉光学或光电领域的技术人员应当理解其技术意涵，于此不多加赘述。
需说明的是，该多个方向性掺杂物433为多个球状颗粒，其直径范围介于0.2微米与2微米之间，且该多个方向性掺杂物433由一聚合材料制成，该聚合材料包含聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol；PVA)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate；PET)、磺化聚醚砜(Polysulfone、PES)及聚碳酸酯(Polycarbonates；PC)至少其中之一。此外，该多个方向性掺杂物433亦可由高分子液晶材料制成，该高分子液晶材料包含正型液晶材料及负型液晶材料其中之一。
根据前述的第一折射率Fn与第二折射率Dno、Dne所界定的范围内，只要在显示器出光的偏振方向上，该第一折射率Fn与该第二折射率Dno、Dne其中之一的差值范围介于0与0.04之间(即0≤|Dno-Fn|≤0.04或0≤|Dne-Fn|≤0.04)，便能使光学复合层43对于通过线性偏振薄膜47的偏振光线45P而言为一实质透明膜而射出偏振光线45P，而该第一折射率Fn与该第二折射率Dno、Dne其中的另一的差值范围介于0.01与0.15之间(即0.01≤|Dne-Fn|≤0.15或0.01≤|Dno-Fn|≤0.15)，则可造成外部光源穿透光学复合层33而不会被反射，故可产生抗眩效果，是故，显示装置4不仅可在光学复合层43的出射面上具有现有的抗眩光效果，同时又可大幅提高色彩对比度输出。
综上所述，第二较佳实施例可以再整理并细分为第二实施例A与第二实施例B，如表2所示：
表2
再者，实施以上所述的实施例时，若是光源所发出的光线为一线性偏振光线，则线性偏振薄膜可选择不使用，而直接使光线穿过光学复合层后射出。
本发明亦提供一制造显示装置的方法，特别是适用于制造应用于显示装置中一光学复合层的方法，以提供同时兼具抗眩光效果，以及高对比度的显示器。请参考图5，是关于制造光学复合层的流程图，特别是制造如前述图3所示实施例的光学复合层的方法。
首先，于步骤S51中，提供薄膜，其中该薄膜为聚合薄膜。接着，于步骤S53中，对该薄膜进行配向，使该薄膜转变为具有方向性薄膜。具体而言，薄膜的配向制造工艺可为下列几种方式：第一：通过拉伸该聚合薄膜，使该聚合薄膜转变为具有方向性薄膜；以及第二：透过摩擦该薄膜，使该薄膜转变为配向膜，接着，形成高分子液晶薄膜于该配向膜上，最后，固化该高分子液晶薄膜，使该薄膜转变为方向性薄膜，其中固化该高分子液晶薄膜以紫外光照射该聚合薄膜，使该薄膜转变为具有方向性薄膜。最后，于步骤S55中，掺杂多个掺杂物于经配向薄膜内。
本发明亦提供另一制造光学复合层的方法，特别是制造如前述图4所示实施例的光学复合层的方法，请参考图6所示的流程图。
首先，于步骤S61，提供薄膜。接着，于步骤S63，掺杂多个掺杂物于该薄膜内。最后，于步骤S65中，以紫外光照射该多个掺杂物以进行配向，使该多个掺杂物转变为多个方向性掺杂物。
综上所述，本发明所提供的显示装置及其制造方法，不但使外界的环境光源照射至显示装置的光学复合层时产生抗眩光的效果，另一方面可提升显示装置内的正视对比度，以减少射出后的光线散射，进而大幅提高影像的输出品质。
上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的范畴。任何本技术领域技术人员可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利范围应以权利要求为准。
Claims (14)
1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包含：
光源，适合射出光线，所述光线具有寻常光线偏振方向与非寻常光线偏振方向；以及
光学复合层，对应于所述光源设置以接收所述光线，所述光学复合层包含：
方向性薄膜，具有第一光轴方向、对应寻常光线的折射率Fno与对应非寻常光线的折射率Fne，且0.01≤|Fno-Fne|≤0.15；以及
掺杂物，配置于所述方向性薄膜中，并具有折射率Dn。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，1.40≤Fno≤1.80，1.40≤Fne≤1.80，且1.40≤Dn≤1.80。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包含一线性偏振薄膜，设置于所述光源与所述光学复合层之间。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述第一光轴方向与所述寻常光线偏振方向相同。
5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述0≤|Fno-Dn|≤0.04，且0.01≤|Fne-Dn|≤0.15。
6.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述第一光轴方向与所述非寻常光线偏振方向相同。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，0≤|Fne-Dn|≤0.04，且0.01≤|Fno-Dn|≤0.15。
8.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包含：
光源，适合射出光线，所述光线具有寻常光线偏振方向与非寻常光线偏振方向；以及
光学复合层，对应于所述光源设置以接收所述光线，所述光学复合层包含：
薄膜，具有一折射率Fn；以及
方向性掺杂物，配置于所述薄膜中，具有第二光轴方向、对应寻常光线的折射率Dno与对应非寻常光线的折射率Dne，且0.01≤|Dno-Dne|≤0.15。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，1.40≤Dno≤1.80，1.40≤Dne≤1.80，且1.40≤Fn≤1.80。
10.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包含一线性偏振薄膜，设置于所述光源与所述光学复合层之间。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述第二光轴方向与所述寻常光线偏振方向相同。
12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，0≤|Dno-Fn|≤0.04，且0.01≤|Dne-Fn|≤0.15。
13.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述第一光轴方向与所述非寻常光线偏振方向相同。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，0≤|Dne-Fn|≤0.04，且0.01≤|Dno-Fn|≤0.15。
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