CN105301690A - 光学膜片及应用其的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光学膜片，具有一第一表面与一第二表面，第二表面邻接于第一表面且具有一第一区域、一第二区域与一第三区域。第一区域连接第一表面，第二区域连接第一区域，第三区域连接第二区域。光学膜片包括一第一微结构与一第二微结构。第一微结构位于第一表面，且包括多个气泡结构。第二微结构位于第一区域与第二区域，且包括多个凸出部及多个凹陷部。

Description

光学膜片及应用其的显示装置

技术领域

本发明是有关于一种光学膜片及应用其的显示装置，且特别是有关于一种具有微结构的光学膜片及应用其的显示装置。

背景技术

随着科技的进步，各式显示器已广泛地运用于电视、手机、笔记本电脑与平板电脑等领域。为了使背光源所发出的光线能够传递至整个显示面板，传统上是利用传统射出、挤出成形等制程，来制作导光板，以使光线能够传递至整个显示面板。

然而，传统射出、挤出成形等制程会使导光板的厚度受到限制，不容易达到厚度0.3mm以下的目标。此外，导光板在薄形化的趋势下，更凸显了纹路(mura)与热点(hotspot)的现象，进而影响使用者的观赏品质。

发明内容

本发明提出一种光学膜片及应用其的显示装置，其利用激光切割制程在光学膜片的表面上形成微结构，能有效解决亮度不均匀的问题，同时也能兼顾显示装置的薄型化。

根据本发明，提出一种光学膜片，光学膜片具有一第一表面与一第二表面，第二表面邻接于第一表面且具有一第一区域、一第二区域与一第三区域。第一区域连接第一表面，第二区域连接第一区域，第三区域连接第二区域。光学膜片包括一第一微结构与一第二微结构。第一微结构位于第一表面，第一微结构包括多个气泡结构。第二微结构位于第一区域与第二区域，且包括多个凸出部及多个凹陷部。

根据本发明，提出一种显示装置，包括一背光模块以及一显示模块。背光模块包括一光学膜片及一光源。光学膜片具有一第一表面与一第二表面，第一表面为一入光面，第二表面为一出光面，第二表面邻接于第一表面且具有一第一区域、一第二区域与一第三区域。第一区域连接第一表面，第二区域连接第一区域，第三区域连接第二区域。光学膜片包括一第一微结构及一第二微结构。第一微结构位于第一表面，且包括多个气泡结构。第二微结构位于第一区域与第二区域，且包括多个凸出部及多个凹陷部。光源与第一表面相对设置。显示模块设置于背光模块上。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示本发明实施例的光学膜片的立体示意图。

图2A绘示本发明实施例的光学膜片在X-Z平面的侧视图。

图2B绘示本发明实施例的光学膜片在X-Y平面的俯视图。

图2C绘示本发明实施例的光学膜片在Y-Z平面的侧视图。

图3A绘示本发明实施例的光学膜片的第一平面在另一角度的示意图。

图3B绘示本发明实施例的光学膜片的第二平面在另一角度的示意图。

图4绘示本发明实施例的光学膜片沿图2B中D-D’剖面线所切的剖面示意图。

图5绘示由光源发出的光线，在进入光学膜片后的行进路径的示意图。

图6绘示本发明另一实施例的光学膜片的剖面示意图。

图7绘示本发明又一实施例的光学膜片的俯视图。

图8A绘示本发明一实施例的光学膜片的剖面示意图。

图8B绘示本发明另一实施例的光学膜片的剖面示意图。

图9A绘示本发明一实施例的光学膜片的剖面示意图。

图9B绘示本发明另一实施例的光学膜片的剖面示意图。

图10A～10C绘示本发明实施例的光学膜片的制造方法。

图11为本发明实施例与一比较例的UFindex比较图。

图12绘示本发明实施例的显示装置的剖面示意图。

图中元件标号说明：

1：显示装置

10：背光模块

20：显示模块

100、200、300、400、400’、500、500’、600：光学膜片

11：第一表面

12：第二表面

121：第一区域

122：第二区域

123：第三区域

13：第三表面

60：光学膜片母基板

71：第一微结构

710：气泡结构

72：第二微结构

73：网点

90：滚轮

91、92：图案化结构

901：凹槽

d：离入光面的距离

C1、C2：曲线

D-D’：剖面线

H1：凸出部的高度

H100：光学膜片于第三区域的厚度

L：光线

LS：激光

S、S’：光源

θ：第一表面与第二表面的夹角

X、Y、Z：座标轴

具体实施方式

以下参照附图详细叙述本发明的实施例。附图中相同的标号是用以标示相同或类似的部分。需注意的是，附图是已简化以利清楚说明实施例之内容，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制，因此并非作为限缩本发明保护范围之用。

图1绘示本发明实施例的光学膜片100的立体示意图。如图所示，光学膜片100具有一第一表面11与一第二表面12，第二表面12邻接于第一表面11。在本实施例中，第二表面12具有一第一区域121、一第二区域122与一第三区域123。第一区域121连接第一表面11，第二区域122连接第一区域121，第三区域123连接第二区域122。

在一实施例中，光学膜片100可包括一第一微结构71与一第二微结构72。第一微结构71位于第一表面11，且第一微结构71具有多个气泡结构710。第二微结构72位于第二表面12的第一区域121与第二区域122，且第二微结构72包括多个凸出部及多个凹陷部。

在本发明实施例中，第一微结构71与第二微结构72是由激光裁切所形成，举例来说，是以第一表面11为裁切面，利用激光切割以形成光学膜片100。此外，在第二表面12中，第一区域121与第二区域122的粗糙度(roughness)大于第三区域123。

图2A绘示本发明实施例的光学膜片100在X-Z平面的侧视图；图2B绘示本发明实施例的光学膜片100在X-Y平面的俯视图；图2C绘示本发明实施例的光学膜片100在Y-Z平面的侧视图。也就是说，图2A～2C是通过绘示光学膜片100的俯视图与侧视图以呈现第一表面11与第二表面12的特征。

图3A绘示本发明实施例的光学膜片100的第一平面11在另一角度的示意图；图3B绘示本发明实施例的光学膜片100的第二平面12在另一角度的示意图。

如图2A、3A所示，位于第一表面11的第一微结构71具有各种大小不同的气泡结构710。此外，第一表面11为激光制程中的切割面，与激光直接接触，激光使得第一表面11上的第一微结构71除了具有多数气泡结构710外，其表面也会产生高低起伏的现象，而使第一表面11的粗糙度介于0μm与10μm之间。

如图2B所示，第二表面12包括第一区域121、第二区域122与第三区域123。在本发明实施例中，第一区域121与第二区域122是于施行激光制程后所形成，且第一区域121与第二区域122的宽度和W1小于400μm。再者，如第1、2C与3B图所示，第二微结构72上的凸出部的高度H1，与光学膜片100于第三区域123的厚度H100的比值小于0.15。举例来说，凸出部的高度H1可介于0至60μm之间。

图4绘示本发明实施例的光学膜片100沿图2B中D-D’剖面线所切的剖面示意图。要注意的是，为了便于说明光线L进入光学膜片100受到第一微结构71的影响，图4是将第一表面11夸张化。在本实施例中，光学膜片100的第一表面11例如是一入光面，第二表面12例如是一出光面。

如图4所示，光线L在进入光学膜片100后可接触第一微结构71中的数个气泡结构710，气泡结构710会改变光线L原本的路径，使得光线L可扩散，减少热点的产生。

此外，由于光学膜片100是经由激光裁切制程所形成，在裁切过程中，激光产生的高温会使第一表面11以及第二表面的第一区域121与第二区域122呈融熔状，待冷却后重新凝结而形成具有气泡结构710的第一微结构71以及具有多个凸出部与凹陷部的第二微结构72。因此，虽然第一微结构71以及第二微结构72使得第一表面11以及第二表面的第一区域121与第二区域122的粗糙度上升，但其表面仍为光滑的抛光面，不需要重新进行抛光。

图5绘示由光源S发出的光线L，在进入光学膜片100后的行进路径的示意图。在本实施例中，光学膜片100的第一表面11例如是一入光面，第二表面12例如是一出光面。如图所示，由于出光面包括第二微结构72，自光源S发出的光线L接触第二微结构72后会产生偏折，而使光线更容易自出光面射出。

在一实施例中，第二微结构72的凸出部的形状可例如为山丘状的突起，凹陷部的形状可例如为山谷状的凹陷，这些凸出部与凹陷部彼此的大小、高度与距离可皆不相同，因此，当光线接触第二微结构72的凸出部与凹陷部时，可被分散至各个不同的方向，有效改善光线分布不均匀的现象。

图6绘示本发明另一实施例的光学膜片200的剖面示意图。在本实施例中，光学膜片200的第一表面11与第二表面12的夹角θ是大于90度，例如是介于90～100度。此外，光源S是平行第一表面11设置。也就是说，光学膜片200可具有一倾斜的入光面(第一表面11)，且光源S是配合倾斜的入光面设置。这样的配置方式，可减少接近入光面附近在第二表面12产生漏光的现象，亦可使光源能量最强的光易打到底下网点(未绘示于图6)出光以增加出光效率。

虽然图6的实施例是以第一表面11与第二表面12的夹角θ是大于90度为例说明，但本发明并未限定于此。相对地，第一表面11与第二表面12的夹角θ也可小于90度，例如是介于80～90度。

图7绘示本发明又一实施例的光学膜片300的俯视图。如图7所示，第二表面12的第一区域121与第二区域122可借由激光切割制程而形成为波浪形。此波浪形结构同样可改变光线进入光学膜片300后的路径，进而避免热点的产生。

虽然图7的实施例是以第二表面12的第一区域121与第二区域122为波浪形进行说明，但本发明并未限定于此。相对地，对于能有效改善光线分布不均匀现象的形状，皆可轻易地借由激光切割制程所形成。

由于光学膜片是以激光裁切制程所形成，不需要额外的刀模或模具，即可轻易地在入光面(例如是第一表面11)制作倾斜(如光学膜片200)或将第二表面12的第一区域121与第二区域122形成为其他形状(如光学膜片300的波浪形)。再者，由于激光裁切是为非接触式裁切，光学膜片不会因为刀具的作用力而产生应力变形，适合于薄型光学膜片的裁切。

图8A绘示本发明一实施例的光学膜片400的剖面示意图。与前述各实施例类似，光学膜片400的第一表面11是为入光面且包括第一微结构(未绘示)，光源S可与第一表面11相对设置。光学膜片400的第二表面12是为出光面且包括第二微结构72。此外，光学膜片400的第三表面13是实质上平行于第二表面12且邻接于第一表面11。在本实施例中，光学膜片400更包括多个网点73，网点73可位于第三表面13，且网点73不限于凹或凸。

图8B绘示本发明另一实施例的光学膜片400’的剖面示意图。与图8A所绘示的光学膜片400的不同的处，是在于光源S’与光学膜片400’在Z方向上的高度可相同。这样的结构可增加光源S’导入光学膜片400’的光。其余类似于图8A的处，在此不多加赘述。

图9A绘示本发明一实施例的光学膜片500的剖面示意图。如图9A所示，光学膜片500的第一表面11是为入光面且包括第一微结构(未绘示)，光源S可与第一表面11相对设置。在本实施例中，是以光学膜片500的第三表面13为出光面，而包括第二微结构72的第二表面12是邻接于第一表面11并实质上平行于第三表面13。此外，光学膜片500也包括多个网点73，网点73可位于第二表面12，且网点73不限于凹或凸。

要注意的是，第二微结构72所在的位置，是取决于激光裁切制程中，激光射入光学膜片的位置，在本发明实施例中，是以第二微结构72位于第二表面12的第一区域121与第二区域122为例进行说明。但是第二表面12并未限定作为光学膜片的出光面，如图9A实施例的光学膜片500，是以第三表面13作为出光面。

类似地，图9B绘示本发明另一实施例的光学膜片500’的剖面示意图。与图9A所绘示的光学膜片500的不同的处，是在于光源S’与光学膜片500’在Z方向上的高度可相同。这样的结构可增加光源S’导入光学膜片500’的光。其余类似于图9A的处，在此不多加赘述。

图10A～10C绘示本发明实施例的光学膜片600的制造方法。如图10A所示，首先是以滚轮90进行一卷绕式(rolltoroll)层压制程，以形成一光学膜片母基板60。接着如图10B所示，是以激光LS对光学膜片母基板60施行激光裁切制程，使光学膜片母基板60被分割以形成如图10C所示的光学膜片600。

在本实施例中，滚轮90上可具有数个凹槽901，以在进行卷绕式层压制程时，于光学膜片母基板60上形成数个图案化结构91。此外，在图10B中，激光LS是沿着图案化结构91对光学膜片母基板60进行切割，使光学膜片600具有图案化结构92。但本发明并未限定于此，相对地，滚轮90上的标号901也可为一凸块，而激光LS也不需要沿着图案化结构91对光学膜片母基板60进行切割，可依据光学膜片600的需求进行调整。

在一实施例中，光学膜片600也可包括多个网点73。可于进行卷绕式层压制程时，借由滚轮90直接在光学膜片母基板60上形成网点73，也可借由激光LS在光学膜片母基板60上打出网点73。激光LS可于进行激光裁切制程时同时形成网点，也可于完成裁切制程后再进行。

除了通过滚论90与激光LS之外，也可利用网印、喷墨印刷(inkjetprinting,IJP)等方式形成网点73于光学膜片600的表面。此外，可于激光LS进行激光裁切制程之前，通过上述网印、喷墨印刷等方式于光学膜片母基板60形成网点73，再进行裁切。或者，可于激光LS进行激光裁切制程之后，通过上述网印、喷墨印刷等方式直接于光学膜片600上形成网点73。

在一实施例中，也可对光学膜片600进行表面涂布(coating)制程，以增加光学膜片600的表面硬度，可减少光学膜片600擦刮伤、增加本体强度以防止翘曲变形，或者进一步增加光学效益。类似地，表面涂布制程可于激光LS进行激光裁切制程之前，施行于光学膜片母基板60的表面，也可于激光LS进行激光裁切制程之后，直接施行于光学膜片600的表面。

图11为本发明实施例与一比较例的UFindex比较图。UFindex是为判断在一平面上的各点亮度是否均匀的参考值，其定义为在离入光面一距离d的一平面中，最亮点与最暗点的亮度相减，再除以最暗点的亮度，可如下方公式(1)表示：

在图11中，横轴代表离入光面的距离d(单位：mm)，纵轴代表UFindex。曲线C1为本发明实施例的光学膜片100经模拟所得的图形，光学膜片100包括第一微结构71与第二微结构72，第一微结构71位于第一表面11(入光面)，第二微结构72位于第二表面12(出光面)。曲线C2为一比较例的光学膜片经模拟所得的图形，在比较例的光学膜片的入光面与出光面中，皆不包括任何的微结构。

如图11所示，在越靠近入光面之处(例如d小于8mm)，曲线C1(对应于本发明实施例的光学膜片100)明显低于曲线C2(对应于比较例的光学膜片)，也就是说，在靠近入光面之处，本发明实施例的光学膜片100的最亮点与最暗点的亮度差异，明显较比较例的光学膜片的最亮点与最暗点的亮度差异小。因此，不容易产生热点现象。

由图11的曲线C1与曲线C2可知，由于本发明实施例的光学膜片100包括第一微结构71位于第一表面11(入光面)与第二微结构72位于第二表面12(出光面)，可借由第一微结构71与第二微结构72改变光线于光学膜片100中的行进路径，相较于比较例的光学膜片(其入光面与出光面不具有任何微结构)，能有效地改善热点现象的产生。

在本发明各实施例中，光学膜片100、200、300、400、500的材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚合物(MS)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate,PET)、玻璃或具光穿透性的材料。此外，光学膜片100、200、300、400、500可应用于显示装置的背光模块中，举例来说，可作为一侧向式液晶显示装置中的导光板。

图12绘示本发明实施例的显示装置1的剖面示意图。如图所示，显示装置1可包括一背光模块10以及一显示模块20。显示模块20设置于背光模块10上。背光模块10可包括如图1～5所绘示的光学膜片100及一光源S，光源S设置于光学膜片100的一侧。

光学膜片100的结构可参照图1～5所示，具有一第一表面11与一第二表面12，第二表面12邻接于第一表面11。此外，由于光学膜片100是经由激光裁切制程所形成，使得第二表面12具有一第一区域121、一第二区域122与一第三区域123，第一区域121连接第一表面11，第二区域122连接第一区域121，第三区域123连接第二区域122。光学膜片包括一第一微结构71与一第二微结构72，第一微结构71设置于第一表面11且包括多个气泡结构710。第二微结构72设置于第一区域121与第二区域122且具有多个凸出部与凹陷部。

在本实施例中，第一区域121与第二区域122的粗糙度大于第三区域123。显示模块20可例如可包括一液晶显示面板。要注意的是，虽然图12是以光学膜片100为例说明，但本发明并未限定于此。本发明其他实施例的附图中所绘示的光学膜片200、300、400、500也可应用于显示装置1当中。

承上述说明，本发明实施例的光学膜片包括第一微结构与第二微结构，这些微结构可改变光线射入光学膜片后的移动路径，使光线的亮度分布更为均匀，能有效防止热点或纹路或边缘亮线等观看不良的现象的产生。

此外，由于本发明实施例的光学膜片是经由激光裁切制程所形成，激光的高温使光学膜片的第一表面与部分第二表面呈融熔状态后再重新凝固，所形成的第一微结构与第二微结构虽然具有气泡或不规则的凸出部与凹陷部可改变光线的路径，但其仍为光滑的抛光面，不需要再进行抛光制程。

再者，于本发明实施例中，光学膜片的制造方法是先以卷绕式层压制程形成一光学膜片母基板，再使用激光裁切以形成光学膜片，卷绕式层压制程可压出厚度小于0.3mm的光学膜片母基板，而激光可依照需求裁切出不同形状的入光面，或于光学膜片(母基板)上形成网点。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (20)

1.一种光学膜片，具有一第一表面与一第二表面，该第二表面邻接于该第一表面且具有一第一区域、一第二区域与一第三区域，该第一区域连接该第一表面，该第二区域连接该第一区域，该第三区域连接该第二区域，该光学膜片包括：

一第一微结构，位于该第一表面，该第一微结构包括多个气泡结构；以及

一第二微结构，位于该第一区域与该第二区域，且包括多个凸出部及多个凹陷部。

2.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该第一区域与该第二区域的粗糙度大于该第三区域。

3.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该第一区域与该第二区域的宽度和小于400μm。

4.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该多个凸出部的高度与该光学膜片于该第三区域的厚度的比值小于0.15。

5.如权利要求4所述的光学膜片，其特征在于，该多个凸出部的高度介于0至60μm之间。

6.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该第一表面的粗糙度介于0μm与10μm之间。

7.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该第一区域与该第二区域为波浪形。

8.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该光学膜片还具有一第三表面，该第三表面实质上平行于该第二表面且邻接于该第一表面，该光学膜片还包括多个网点，该多个网点位于该第三表面。

9.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该光学膜片还包括多个网点，该多个网点位于该第二表面。

10.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该光学膜片的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、玻璃或具光穿透性的材料。

11.一种显示装置，包括：

一背光模块，包括：

一光学膜片，具有一第一表面与一第二表面，该第一表面为一入光面，该第二表面为一出光面，该第二表面邻接于该第一表面且具有一第一区域、一第二区域与一第三区域，该第一区域连接该第一表面，该第二区域连接该第一区域，该第三区域连接该第二区域，该光学膜片包括：

一第一微结构，位于该第一表面，该第一微结构包括多个气泡结构；及

一第二微结构，位于该第一区域与该第二区域，且包括多个凸出部及多个凹陷部；及

一光源，与该第一表面相对设置；以及

一显示模块，设置于该背光模块上。

12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，该第一区域与该第二区域的粗糙度大于该第三区域。

13.如权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，该第一区域与该第二区域的宽度和小于400μm。

14.如权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，该多个凸出部的高度与该光学膜片于该第三区域的厚度的比值小于0.15。

15.如权利要求13所述的光学膜片，其特征在于，该多个凸出部的高度介于0至60μm之间。

16.如权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，该第一表面的粗糙度介于0μm与10μm之间。

17.如权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，该第一区域与该第二区域为波浪形。

18.如权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，该光学膜片还具有一第三表面，该第三表面实质上平行于该第二表面且邻接于该第一表面，该光学膜片还包括多个网点，该多个网点位于该第三表面。

19.如权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，该光学膜片还包括多个网点，该多个网点位于该第二表面。

20.如权利要求11所述的光学膜片，其特征在于，该光学膜片的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、玻璃或具光穿透性的材料。