CN109212817A - 广视角显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种显示装置，包括背光模块、液晶显示面板以及光学模块。液晶显示面板位于背光模块上。液晶显示面板包括阵列基板、对向基板、显示介质层、上偏光图案以及下偏光图案。显示介质层位于阵列基板与对向基板之间。上偏光图案位于对向基板上。下偏光图案位于阵列基板上，且具有第一穿透轴。光学模块位于背光模块与液晶显示面板之间。光学模块包括双重增亮膜。双重增亮膜具有第二穿透轴。光线穿过光学模块后的偏振方向不同于光线穿过下偏光图案后的偏振方向。

Description

广视角显示装置
技术领域
本发明涉及一种广视角显示装置，且特别涉及一种包括双重增亮膜的显示装置。
背景技术
液晶显示装置自从问世以来，其轻、薄、短、小的外型，符合人们对于显示装置外型超薄化、轻量化的设计要求，使其成为目前市场上最主要的显示装置之一。
然而，液晶显示装置为非自发光型的显示装置，受限于其发光原理，液晶显示装置仍有一些亟待改善的现象。举例来说，液晶显示装置的视角范围过窄，容易使得液晶显示装置在观看角度过大时，显示品质有所下降。举例来说，液晶显示装置的对比度、色彩饱和度以及亮度等特性会随着观看角度得增加而下降。因此，目前亟需一种可以解决前述问题的方法。
发明内容
本发明提供一种显示装置，具有广视角的显示特性，能改善的观看角度过大时显示品质下降的问题。
本发明的至少一实施例提供一种显示装置，包括背光模块、液晶显示面板以及光学模块。液晶显示面板位于背光模块上。液晶显示面板包括阵列基板、对向基板、显示介质层、上偏光图案以及下偏光图案。显示介质层位于阵列基板与对向基板之间。上偏光图案位于对向基板上。下偏光图案位于阵列基板上，且具有第一穿透轴。光学模块位于背光模块与液晶显示面板之间。光学模块包括双重增亮膜。双重增亮膜具有第二穿透轴，其中光线穿过光学模块后的偏振方向不同于光线穿过下偏光图案后的偏振方向。
本发明的另一实施例提供一种显示装置，包括显示面板、偏光图案、光学模块。偏光图案，位于显示面板上，且具有第一穿透轴。光学模块位于显示面板与偏光图案之间，其中光线穿过光学模块后的偏振方向不同于光线穿过偏光图案后的偏振方向。光学模块包括起偏器与偏振转化层。起偏器具有第二穿透轴，且起偏器为双重增亮膜或偏光膜。偏振转化层对于偏振方向平行于第一方向上的光具有第一折射率，且对于偏振方向平行于第二方向上的光具有第二折射率，第一方向垂直于第二方向，且第一折射率大于第二折射率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。
图2是图1的显示装置的部分构件的分解示意图。
图3是依照本发明的一实施例的一种显示装置的部分构件的分解示意图。
图4是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。
图5是图4的显示装置的部分构件的分解示意图。
图6是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。
图7是图6的显示装置的部分构件的分解示意图。
图8是不同光轴旋转角度与80％亮度视角的柱状图。
图9是依照本发明的一实施例的一种显示装置的分解示意图。
图10是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。
其中，附图标记说明如下：
10、10a、20、30、40：显示装置
100：背光模块
110：灯条
120：导光板
130：棱镜片
140：扩散片
200：光学模块
210：双重增亮膜
210’：起偏器
210a：第二穿透轴
220：偏振转化层
220a：第一方向
220b：第二方向
230：微透镜片
300：液晶显示面板
300’：显示面板
310：下偏光图案
310a：第一穿透轴
320：阵列基板
330：显示介质层
340：对向基板
350：上偏光图案
L：光线
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。图2是图1的显示装置的部分构件的分解示意图。
请参考图1与图2，显示装置10包括背光模块100、液晶显示面板300以及光学模块200。光学模块200位于背光模块100与液晶显示面板300之间，换而言之，液晶显示面板300位于背光模块100上，使得液晶显示面板300面对于观看者U，而液晶显示面板300的后表面则面对背光模块100。
于本实施例中，液晶显示面板300包括阵列基板320、对向基板340、显示介质层330、上偏光图案350以及下偏光图案310。于图1中，上偏光图案350位于对向基板340上，而下偏光图案310位于阵列基板320上，显示介质层330则位于阵列基板320与对向基板340之间。具体而言，上偏光图案350与显示介质层330分别位于对向基板340的相对两表面(相对两侧)，但本发明不以此为限，举例而言，上偏光图案350亦可设置于对向基板340的内表面，使得上偏光图案350与显示介质层330可位于对向基板340的同一侧，如此一来，上偏光图案350则介于对向基板340与显示介质层330之间。相似地，于图1的实施例中，下偏光图案310与显示介质层330亦位于阵列基板320的相对两侧，然而，本发明不以此为限，比如说，下偏光图案310与显示介质层330亦可位于阵列基板320的同一侧，亦即下偏光图案310亦可设置于阵列基板320的内表面，使得下偏光图案310介于阵列基板320与显示介质层330之间。于本实施例中，阵列基板320与对向基板340例如通过框胶固定在一起，但本发明不以此为限。
于本实施例中，阵列基板320包括像素阵列，其包括多个主动元件、多个像素电极、多条扫描线以及多条数据线。在一些实施例中，阵列基板320还包括共用电极，换句话说，阵列基板320可以利用边缘场切换(fringe field switching，FFS)或共面切换(in-planeswitching，IPS)的技术来控制液晶的转向，但本发明不以此为限。在其他实施例中，共用电极位于对向基板340中。
于本实施例中，对向基板340例如为包括彩色滤光元件以及黑矩阵(blackmatrix)基板，但本发明不以此为限。在一些实施例中，彩色滤光元件位于阵列基板320中，以构成彩色滤光层于像素阵列上(color filter on array,COA)的结构。
请参阅图1的实施例，光学模块200包括双重增亮膜(DBEF，DualBrightnessEnhancement Film)210。双重增亮膜210例如包括数层互相交叠的具双折射率(Birefringence)特性的高子分膜层。具体而言，双重增亮膜210可以将非穿透方向的偏振光反射回背光模块100。在一些实施例中，背光模块100具有扩散(Diffusion)与扰乱(Scrambling)光线的功能，因此能将原本非穿透方向的偏振光部分转化为穿透方向的偏振光，并再次反射至双重增亮膜210，通过反复的反射，背光模块100所发出的光可以大部分都转变为可以通过双重增亮膜210的有效光，进而提升显示装置的亮度。
具体来说，如图2所示，下偏光图案310具有第一穿透轴310a，双重增亮膜210具有第二穿透轴210a，上偏光图案350具有第三穿透轴(未绘出)，其中下偏光图案310的第一穿透轴310a的轴向例如正交于上偏光图案350的第三穿透轴的轴向。在本实施例中，第一穿透轴310a的轴向与第二穿透轴210a的轴向不同，因此，背光模块100所发出的光线L在穿过光学模块200后的偏振方向不同于光线L穿过下偏光图案310后的偏振方向。在一些实施例中，第二穿透轴210a与第一穿透轴310a之间具有5度-50度的夹角。
基于上述，背光模块100所发出的光线L在穿过光学模块200后的偏振方向不同于光线L穿过下偏光图案310后的偏振方向，影响了显示装置10于正视方向上的穿透率，抑制了显示装置10于正视方向上的亮度，而前述影响会随着视角的增加而渐进式的减少，这使得显示装置10于大视角方向的显示品质得以接近正视方向的显示品质，以获得广视角的特性。
图3是依照本发明的一实施例的一种显示装置的部分构件的分解示意图。在此必须说明的是，图3的实施例沿用图1和图2的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图3的显示装置10a与图1和图2的显示装置10的主要差异在于：显示装置10a的第一穿透轴310a的轴向不同于显示装置10的第一穿透轴310a的轴向。
在本实施例中，通过调整下偏光图案310的第一穿透轴310a的轴向以使第一穿透轴310a的轴向不同于第二穿透轴210a的轴向。举例来说，双重增亮膜210的第二穿透轴210a约平行于显示装置10a的长边，而第一穿透轴310a不平行于显示装置10a的长边。
图4是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。图5是图4的显示装置的部分构件的分解示意图。在此必须说明的是，图4和图5的实施例沿用图1和图2的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图4和图5的显示装置20与图1和图2的显示装置10的主要差异在于：显示装置20的光学模块200还包括偏振转化层220。
请参考图4和图5，双重增亮膜210的第二穿透轴210a与下偏光图案310的第一穿透轴310a之间的夹角小于5度，举例来说，双重增亮膜210的第二穿透轴210a实质地平行于下偏光图案310的第一穿透轴310a。
于本实施中，偏振转化层220位于液晶显示面板300与双重增亮膜210之间，更具体地说，偏振转化层220设置于下偏光图案310与双重增亮膜210之间。偏振转化层220对于偏振方向平行于第一方向220a上的光具有第一折射率n1，且对于偏振方向平行于第二方向220b上的光具有第二折射率n2，其中第一方向220a垂直于第二方向220b，且第一折射率n1大于第二折射率n2。
在一些实施例中，第一方向220a与第一穿透轴310a之间的夹角为12度-85度或95度-168度，优选为25度-73度或107度-155度，例如优选为60度，更优选为31度-58度或122度-149度，例如更优选为33度。
由于偏振转化层220对于不同偏振方向的光具有不同的相对折射率，因此，偏振转化层220可用来改变光线L的偏振方向，使光线L在穿过光学模块200后的偏振方向不同于光线L在穿过下偏光图案310后的偏振方向。在本实施例中，双重增亮膜210的第二穿透轴210a与下偏光图案310的第一穿透轴310a之间的夹角小于5度，可以使显示装置20的中心点的亮度较亮。
图6是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。图7是图6的显示装置的部分构件的分解示意图。在此必须说明的是，图6和图7的实施例沿用图4和图5的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图6和图7的显示装置30与图4和图5的显示装置10的主要差异在于：显示装置30的第二穿透轴210a与第一穿透轴310a之间的夹角大于85度。
请参考图6和图7，双重增亮膜210的第二穿透轴210a与下偏光图案310的第一穿透轴310a之间的夹角大于85度，举例来说，双重增亮膜210的第二穿透轴210a实质地垂直于下偏光图案310的第一穿透轴310a。
于实施例中，偏振转化层220位于液晶显示面板300与双重增亮膜210之间，更具体地说，偏振转化层220设置于下偏光图案310与双重增亮膜210之间。偏振转化层220对于偏振方向平行于第一方向220a上的光具有第一折射率n1，且对于偏振方向平行于第二方向220b上的光具有第二折射率n2，第一方向220a垂直于第二方向220b，且第一折射率n1大于第二折射率n2。
在一些实施例中，第一方向220a与第一穿透轴310a之间的夹角为20度-40度或50度-70度。
在一些实施例中，显示装置30的双重增亮膜210可以是可抽换的，换句话说，可以依据不同需求的广视角方向而使用不同的双重增亮膜210，因此，不用改变液晶显示面板300的结构就可以制造出不同广视角方向的显示装置30。
图8是不同光轴旋转角度与80％亮度视角的柱状图。图8的横轴为不同光轴旋转角度，光轴旋转角度指的是第一方向220a与第一穿透轴310a之间的夹角。图8的纵轴指的是80％亮度视角，更具体地说，是将中心(或视角为0度)时的亮度订为100％，当亮度剩于80％时的视角即为图8的纵轴。
图8分别在平行于第二穿透轴210a的方向上以及垂直于第二穿透轴210a的方向上测量显示装置的80％亮度视角，显示装置例如是图6实施例的显示装置30。
从图8可以看出，显示装置80％亮度视角会随着双重增亮膜210的第二穿透轴210a与下偏光图案310的第一穿透轴310a之间的夹角变化而改变。
当光轴旋转角度为30度时平行于第二穿透轴210a的方向上具有较大的80％亮度视角。当光轴旋转角度为60度时垂直于第二穿透轴210a的方向上具有较大的80％亮度视角。也可以说，随着光轴旋转角度增加，平行于第二穿透轴210a的方向上的80％亮度视角下降，且垂直于第二穿透轴210a的方向上的80％亮度视角增加。经由图8可知，图6的实施例的显示装置30可应用于直向延伸设置或横向延伸设置，都可以让左右两侧有大视角。举例而言，图6的实施例可应用于美术作品的显示装置，通过旋转结构，可使美术作品以横幅或纵幅来呈现。图9是依照本发明的一实施例的一种显示装置的分解示意图。在此必须说明的是，图9的实施例沿用图4和图5的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图9的显示装置40与图4和图5的显示装置20的主要差异在于：光学模块40还包括微透镜片230。
微透镜片230位于双重增亮膜210与偏振转化层220之间。微透镜片230例如与双重增亮膜210互相贴合。背光模块100包括灯条110、导光板120、棱镜片130以及扩散片140。导光板120位于灯条110的一侧。棱镜片130位于导光板120上，且棱镜片130上具有多个与灯条110延伸方向相同的棱镜结构132。扩散片140位于棱镜片130上。在一些实施例中，背光模块100还可以包括其他光学膜，举例来说，背光模块100还可以包括量子点增色膜(QuantumDot Enhancement Film，QDEF)、荧光膜(phosphor film)、扩散膜(Diffuser film)、导光膜(Light guide film)、棱镜膜(Prism film)、双重增亮膜(Dual Brightness EnhancementFilm，DBEF)、绕射膜(Diffraction film)或其他光学薄膜或上述光学薄膜的组合。在一些实施例中，背光模块100为直下式背光模块。
图10是依照本发明的一实施例的一种显示装置的剖面示意图。在此必须说明的是，图10的实施例沿用图1和图2的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
图10的显示装置50与图1和图2的显示装置10的主要差异在于：本实施例的显示装置50的光学模块200设置于显示面板300’与观看者U之间，前述实施例的显示装置10的光学模块200则是设置于液晶显示面板300与背光模块100之间。
于本实施例中，显示装置50包括显示面板300’、下偏光图案310(或偏光图案)、光学模块200。下偏光图案310位于显示面板300a上，且具有第一穿透轴310a。光学模块200位于显示面板300a与下偏光图案310之间，其中光线穿过光学模块200后的偏振方向不同于光线穿过下偏光图案310a后的偏振方向。
光学模块200包括起偏器210’与偏振转化层220。起偏器210’具有第二穿透轴，且起偏器210’为双重增亮膜或偏光膜，举例来说，起偏器210’可以与前述实施例中的双重增亮膜210类似。偏振转化层220对于偏振方向平行于第一方向220a上的光具有第一折射率n1，且对于偏振方向平行于第二方向220b上的光具有第二折射率n2，第一方向220a垂直于第二方向220b，且第一折射率n1大于第二折射率n2。
在本实施例中，光学模块200例如是外挂在显示面板300’的外层。举例而言，本实施例可应用于窗户的调光，如大众交通工具、大楼或广告看板等等。
在本实施例中，显示面板300’可以是液晶显示面板、有机发光二极管显示面板、无机发光二极管显示面板或其他类型的显示面板。
综上所述，本发明的实施例的背光模块所发出的光线在穿过光学模块后的偏振方向不同于光线穿过下偏光图案后的偏振方向，影响了显示装置于正视方向上的穿透率，抑制了显示装置于正视方向上的亮度，而前述影响会随着视角的增加而渐进式的减少，这使得显示装置于大视角方向的显示品质得以接近正视方向的显示品质，以获得广视角的特性。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种显示装置，包括：
一背光模块；
一液晶显示面板，位于该背光模块上，包括：
一阵列基板；
一对向基板；
一显示介质层，位于该阵列基板与该对向基板之间；
一上偏光图案，位于该对向基板上；以及
一下偏光图案，位于该阵列基板上，且具有一第一穿透轴；以及
一光学模块，位于该背光模块与该液晶显示面板之间，且包括：
一双重增亮膜，该双重增亮膜具有一第二穿透轴，其中光线穿过该光学模块后的偏振方向不同于光线穿过该下偏光图案后的偏振方向。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，该第二穿透轴与该第一穿透轴之间的夹角小于5度，且该光学模块还包括：
一偏振转化层，其中该偏振转化层对于偏振方向平行于一第一方向上的光具有一第一折射率，且对于偏振方向平行于一第二方向上的光具有一第二折射率，该第一方向垂直于该第二方向，且该第一折射率大于该第二折射率。
3.如权利要求2所述的显示装置，其中，该第一方向与该第一穿透轴之间的夹角为12度-85度或95度-168度。
4.如权利要求2所述的显示装置，其中，该光学模块还包括：
一微透镜片，位于该双重增亮膜与该偏振转化层之间。
5.如权利要求2所述的显示装置，其中，该第二穿透轴平行于该第一穿透轴。
6.如权利要求2所述的显示装置，其中，该偏振转化层位于该液晶显示面板与该双重增亮膜之间。
7.如权利要求1所述的显示装置，其中，该第二穿透轴与该第一穿透轴之间的夹角大于85度，且该光学模块还包括：
一偏振转化层，其中该偏振转化层对于偏振方向平行于一第一方向上的光具有一第一折射率，且对于偏振方向平行于一第二方向上的光具有一第二折射率，该第一方向垂直于该第二方向，且该第一折射率大于该第二折射率。
8.如权利要求7所述的显示装置，其中，该第一方向与该第一穿透轴之间的夹角为20度-40度或50度-70度。
9.如权利要求7所述的显示装置，其中，该第二穿透轴垂直于该第一穿透轴。
10.如权利要求1所述的显示装置，其中，该第二穿透轴与该第一穿透轴之间的夹角为5度-50度。
11.一种显示装置，包括：
一显示面板；
一偏光图案，位于该显示面板上，且具有一第一穿透轴；以及
一光学模块，位于该显示面板与该偏光图案之间，其中，光线穿过该光学模块后的偏振方向不同于光线穿过该偏光图案后的偏振方向，且该光学模块包括：
一起偏器，具有一第二穿透轴，且该起偏器为一双重增亮膜或一偏光膜；以及
一偏振转化层，其中该偏振转化层对于偏振方向平行于一第一方向上的光具有一第一折射率，且对于偏振方向平行于一第二方向上的光具有一第二折射率，该第一方向垂直于该第二方向，且该第一折射率大于该第二折射率。
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