CN109358447A - 光学膜及具有光学膜的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学膜，其包含第一层以及设置于第一层上并贴合第一层的第二层。第一层具有多个微结构分别沿第一方向延伸设置且彼此间隔并列。微结构是凸向第二层。每一微结构至相邻的次一微结构在并列的方向上具有第一节距。第一节距大于入射光波长的10倍。此外，本发明亦提供一种显示装置，包含上述的光学膜。

Description

光学膜及具有光学膜的显示装置
技术领域
本发明涉及一种光学膜及具有光学膜的显示装置；具体而言，本发明涉及广视角显示的光学膜及显示装置。
背景技术
显示装置已被广泛地应用于生活之中，例如电视、移动电话、个人电脑等。为了提高使用者的视觉感受，业者仍在不断地就显示装置的光学表现进行改良。例如对于在广视角显示效果要求较高的显示装置而言，部分显示装置随着观看视角改变，所呈现的显示影像有差异。相较于在正视角观看时的显示影像，在斜视角观看时的显示影像可能有画面色彩泛白(color washout)的问题，因而影响广视角的显示效果。因此，现有的显示装置仍有待改进。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种光学膜，可增加光线扩散角度。
本发明的一目的在于提供一种具有光学膜的显示装置，可改善斜视角显示影像的品质。
光学膜包含第一层以及设置于第一层上并贴合第一层的第二层。第一层具有多个微结构分别沿第一方向延伸设置且彼此间隔并列。微结构是凸向第二层。每一微结构至相邻的次一微结构在并列的方向上具有第一节距。第一节距大于入射光波长的10倍。
显示装置包含显示模块、光学膜以及光源模块。显示模块具有多个子像素，而光学膜设置于显示模块上。光源模块设置于显示模块相反于光学膜的一侧，用以产生入射光。每一微结构至相邻的次一微结构的第一节距大于入射光波长的10倍且小于每一子像素宽度的0.5倍。借此增加朝斜视角出射的光线量。
附图说明
图1A为本发明显示装置的一实施例示意图。
图1B为光学膜的一实施例俯视图。
图2为光学膜的剖视放大图。
图3为微结构宽度间距比与Gamma值关系图。
图4为像素电极的示意图。
图5为光学膜的另一实施例示意图。
图6为视角与亮度关系图。
图7A为显示装置的另一实施例示意图。
图7B为准直片的一实施例俯视图。
图7C为吸光结构周期与叠纹宽度关系图。
图8为准直片的剖视放大图。
图9为显示装置的另一实施例示意图。
图10A和图10B为微结构的不同实施例示意图。
图11为视角与色偏值关系图。
图12为视角与亮度关系图。
图13A为微结构的另一实施例示意图。
图13B和图13C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。
图14A为微结构的另一实施例示意图。
图14B和图14C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。
图15为微结构的另一实施例示意图。
图16A为微结构的另一实施例示意图。
图16B和图16C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。
图17A为微结构的另一实施例示意图。
图17B和图17C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。
附图标记说明：
1 显示装置
10 光学膜
20 显示模块
22 子像素
24 液晶分子
30 光源模块
40 准直片
110 第一层
111 基部
112 微结构
112A 第一微结构
112B 第二微结构
114 顶面
115 顶边
116 底部
118 连接面
118A 第一部分
118B 第二部分
119 斜边
120 第二层
122 出光面
130 染色层
220 像素电极
222 电极主干
410 吸光结构
414 顶面
418 斜面
420 间隔层
a 第一方向
b 方向
d 距离
e 夹角
h 高度
h1 第一高度
h2 第二高度
s 垂线
θ 角度
θ11,θ12,θ1n 第一底角
θ1H,θ1L 第一底角
θ21,θ2H,θ2L 第二底角
θA 第一角度
θB 第二角度
C1,C2 光线
D 方向
P1 第一节距
P2 第二节距
P3 (子像素)宽度
具体实施方式
本发明是提供一种光学膜及具有光学膜的显示装置，通过光学膜的微结构改善显示影像色彩泛白的问题。优选而言，本发明的显示装置是为具有背光模块的液晶显示器，但不以此为限。
图1A为本发明显示装置1的一实施例示意图、图1B为光学膜的一实施例俯视图。如图1A及图1B所示，显示装置1包含显示模块20、光学膜10以及光源模块30。显示模块20优选为液晶显示面板并具有多个子像素22，而光学膜10设置于显示模块20上。光源模块30设置于显示模块20相反于光学膜10的一侧，用以产生入射光。光学膜10用于接收入射光。
如图1A、图1B所示，光学膜10包含第一层110以及设置于第一层110上并贴合第一层110的第二层120。第一层110具有多个微结构112分别沿第一方向a延伸设置且彼此间隔并列。微结构112是凸向第二层120。亦即，第一层110与第二层120交界形成非平坦界面，界面中陷入第二层120的部分(较接近出光面122的部分)为前述凸向第二层122的微结构112。从另一角度观之，第一层110包含基部111及微结构112，微结构112位于基部111上并伸入第二层120。第二层120具有出光面122位于第二层120相反于第一层110的一面。参考图1B，图1B为光学膜10的一实施例俯视图。如图1B所示，微结构112为长条状沿第一方向a延伸，且沿方向b彼此间隔并列。
如图1A所示，每一微结构112具有顶面114、底部116、以及连接顶面114与底部116的连接面118。前述底部116是指斜边的最下方，即微结构112接近基部111的一侧。于图1A的实施例，连接面118为单一斜率的表面，光学膜10例如为具有折射率大于1的材质。来自光源模块30的光线通过连接面118可增大偏离正视角的角度而朝斜视角出射。例如，观测者位于正视角的方向(视线轴平行显示面法线)，来自光源模块30的光线C1与光线C2入射光学膜10，光线C1具有较小的入射角，通过连接面118后稍微偏离正视角。光线C2具有较大的入射角，通过连接面118后以较大出射角自出光面122出射。借此增加朝斜视角出射的光线量。
此外，如图1B所示，每一微结构112至相邻的次一微结构112的对应位置在并列的方向b上具有第一节距P1。第一节距P1包含微结构112所在的凸起部分以及微结构112之间的平坦部分。应理解第一节距P1于两微结构对应位置可以有不同的标示方式，第一节距P1的范围可对应一个完整的微结构112(如图1A所示)，或对应两个部分的微结构112。第一节距P1大于入射光波长的10倍。例如，入射光具有波长0.4μm～0.7μm时，第一节距P1例如可等于或大于7μm。借此避免入射光通过光学膜10产生绕射现象。通过上述设计，可增加显示装置光线扩散角度，以改善斜视角显示影像的品质。
另外，在另一实施例，第一层110和第二层120为具有不同折射率的材质所构成，且第一层110的折射率小于第二层120的折射率。举例而言，第一层110为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，而第二层120为PET(聚对苯二甲酸乙二酯)。由于连接面118相对于入射光方向为倾斜面，利用第一层110的折射率小于第二层120的折射率的设计，通过连接面118的光线的扩散角度增加，亦即自出光面122出射的出射角更大，以确保朝斜视角出射的光线量可以增加，借此改善斜视角显示影像的品质。在优选的实施例，第一层110与第二层120的折射率差值大于0.12。
图2为光学膜10的剖视放大图。如图2所示，每一微结构112沿横切第一方向a的剖面具有顶边115及底部116，且具有连接顶边115与底部116的斜边119。斜边119与底部116之间夹有一角度，该角度范围介于80度至90度。也就是说，连接面具有底角θ，且底角θ的范围介于80度至90度。借此避免光线通过连接面后，以小于入射角的出射角自出光面出射。特别是对于入射角较大的光线，通过上述设计避免光线被导向正视角，以确保朝斜视角出射的光线量可以增加，借此改善斜视角显示影像的品质。
另外，如图2所示，微结构112具有高度h。每一微结构112具有第一数值定义为：顶边115的宽度W1与底部116的宽度的差(即连接面朝两侧突出的距离总和，可表示为2hcotθ)。在优选实施例，第一数值与第一节距P1的比值小于0.1。借此可控制正视角的亮度降幅约为10％，以及控制正视角的对比降幅约为20％。也就是说，在改善显示影像色彩泛白时，可以减少光穿透率及对比的损失程度。
此外，如图2所示，每一微结构112底部116至相邻的次一微结构112底部116之间具有间距W2。在优选实施例，顶边115的宽度W1与间距W2的比值范围介于0.8至1.45。请参考图3。图3为微结构宽度间距比(W1/W2)与Gamma值关系图。如图3所示，横轴为顶边的宽度W1与间距W2的比值，纵轴为Gamma值(无单位)。图3中不同曲线表示不同视角的测试结果，其中曲线L1为视角45度，曲线L2为60度，曲线L3为75度。Gamma值大小与色彩泛白改善程度有关，当斜视角Gamma值愈接近正视角Gamma值，表示显示影像在不同视角愈一致。
如图3所示，不同视角随宽度间距比的改变而有不同的Gamma值，并且在某一比值范围内Gamma值变动幅度较小(例如5％以内)。以曲线L3为例，宽度间距比在约0.4至1.5范围内，Gamma值大致维持在1.50至1.55之间，当超出0.4至1.5范围，Gamma值有明显的下降，表示显示影像与正视角的显示影像的效果差距愈大。对于不同的曲线，Gamma值变动幅度较小所共同对应的宽度间距比在约0.8至1.45。借此改善斜视角显示影像的品质。
表1为不同显示装置于不同视角对应Gamma值的比较结果。样品X为未使用光学膜的显示装置。样品A及样品B为使用本发明光学膜的显示装置。其中样品A的光学膜采用底角θ为86度，宽度间距比(W1/W2)为1.09，第一层110和第二层120的折射率差值为0.12。样品B的光学膜采用底角θ为86度，宽度间距比(W1/W2)为1.09，第一层110和第二层120的折射率差值为0.17。
视角 0度(正视角) 45度 60度 75度
样品X 2.2 1.5 1.22 0.96
样品A 2.2 1.63 1.52 1.37
样品B 2.2 1.69 1.62 1.56
表1
如表1所示，样品A及样品B在不同斜视角的Gamma值较样品X在斜视角的Gamma值更接近正视角的Gamma值(2.2)。此外，样品B在不同斜视角的Gamma值较样品A在斜视角的Gamma值更接近正视角的Gamma值。由此可知当折射率差值大于0.12可进一步改善斜视角显示影像的品质。
图4为像素电极220的示意图。图4是示出多区块垂直配向所采用像素电极220的一个例子。如图4所示，每一子像素22包含一像素电极220。像素电极220具有电极主干222沿第一方向a延伸并划分像素电极220为多个区域。不同区域中液晶分子24倒向不同。像素电极220的宽度可以电极主干222之间的距离来界定。电极主干222至相邻子像素22的次一电极主干222的距离d与子像素宽度大致相等。对于采用图4所示的像素电极的显示装置，前述第一节距优选与像素电极的宽度互相配合。参考图1A及图4，每一微结构112至相邻的次一微结构112的第一节距P1小于每一子像素宽度P3的0.5倍。也就是说，电极主干222至相邻子像素的次一电极主干222的距离的一半大于第一节距P1。由于通过不同区域的光线会使位于同一斜视角(优选指视线轴与显示面法线夹角大于45度的角度)观察者的感受不同，藉上述设计，子像素22于一区域内对应有不同倾斜方向的连接面，可使不同区域的光扩散效果趋于一致。整体而言，第一节距P1大于入射光波长的10倍且小于每一子像素宽度P3的0.5倍。
图5为光学膜10的另一实施例示意图。如图5所示，光学膜10中混合不同形态的微结构(112A与112B)。具体而言，每一微结构沿横切第一方向的剖面具有连接顶边与底部的斜边。微结构中具有第一微结构112A与相邻的第二微结构112B彼此交错设置。第一微结构112A沿凸向的方向D具有第一高度h1大于第二微结构112B的第二高度h2。此外，第一微结构112A的斜边119与底部116之间夹有第一角度θA，第二微结构112B的斜边119与底部116之间夹有第二角度θB，第一角度θA大于第二角度θB。也就是说，第一微结构112A的底角角度与第二微结构112B的底角角度不相等。借此可提供不同的光扩散效果。
表2为不同显示装置于不同视角对应Gamma值的比较结果。样品X为未使用光学膜的显示装置。样品C为使用图5所示光学膜的显示装置。其中样品C的光学膜采用底角为86度(第一微结构)与82度(第二微结构)，宽度间距比(W1/W2)为1.076，第一层110和第二层120的折射率差值为0.17。需注意的是，采用图5的微结构，顶边115的宽度W1是指第二微结构112B的顶边115的宽度。第一节距P1定义为第一微结构112A至第二微结构112B的对应位置在并列的方向b上的距离。第一节距P1包含第一微结构112A和第二微结构112B所在的凸起部分以及第一微结构112A和第二微结构112B之间的平坦部分。应理解第一节距P1于两微结构对应位置可以有不同的标示方式，第一节距P1的范围可对应一个完整的第一微结构112A(如图5所示)以及第一微结构112A和第二微结构112B之间的平坦部分；或可对应一个完整的第二微结构112B以及第一微结构112A和第二微结构112B之间的平坦部分；或可对应一个部分的第一微结构112A与一个部分的第二微结构112B以及第一微结构112A和第二微结构112B之间的平坦部分。
视角 0度(正视角) 45度 60度 75度
样品X 2.2 1.5 1.22 0.96
样品C 2.2 1.69 1.56 1.39
表2
如表2所示，样品C在不同斜视角的Gamma值较样品X在斜视角的Gamma值更接近正视角的Gamma值(2.2)。由此可知采用混合不同形态的微结构亦可改善斜视角显示影像的品质。
此外，采用图5所示光学膜10的显示装置可提供更均匀的光型分布。请参考图6，图6为不同视角与亮度关系图。如图6所示，横轴为视角(度)，纵轴为亮度(任意单位，为标准化后的结果)。图6中曲线L4代表光学膜具有单一微结构的显示装置(如图1A)，曲线L5代表光学膜具有混合微结构的显示装置(如图5)。如图6所示，曲线L5较曲线L4在斜视角的亮度分布更均匀。
图7A为显示装置1的另一实施例示意图，图7B为准直片40的一实施例俯视图。如图7A、图7B所示，显示装置1还包含准直片40。准直片40位于光源模块30及光学膜10之间。在图7A的实施例，准直片40设置于显示模块20与光学膜10之间。具体而言，准直片40设置于光源模块30上且位于光学膜10的出光面122的相反侧。准直片40具有多个吸光结构410沿第一方向a延伸设置且彼此间隔并列。吸光结构410为长条状沿第一方向a延伸，且沿方向b彼此间隔并列。吸光结构410之间填充有可透光的间隔层420。于一实施例，间隔层420的折射率大于1，且大于光学膜10第一层110的折射率。
如图7A所示，每一吸光结构410至相邻的次一吸光结构410的对应位置在并列的方向b上具有第二节距P2。第二节距P2至少包含一个吸光结构410，亦即，第二节距P2的范围可对应一个完整的吸光结构410(如图7A所示)，或可对应两个部分的吸光结构410。第二节距P2小于每一子像素宽度P3。借此可减轻子像素周围线路(如数据线)与吸光结构410叠合后于显示影像产生的叠纹。整体而言，第二节距P2大于第一节距P1且小于每一子像素宽度P3。
请参考图7C，图7C为吸光结构周期与叠纹宽度关系图。如图7C所示，纵轴为叠纹宽度(μm)，横轴为吸光结构的周期(μm)，即第二节距P2的大小。在图7C中，是以子像素宽度为62μm的显示装置测试不同吸光结构周期下对应的叠纹宽度。叠纹宽度数值愈大表示显示影像受叠纹干扰的情形愈明显。以人眼距离观测物1米的分辨能力为1角分(约291μm)作为上限来评估，大致对应吸光结构的周期为51μm。也就是说，第二节距P2小于每一子像素宽度P3的0.82倍，可减轻叠纹。若以人眼距离观测物1米的理论分辨能力为20角秒(约97μm)来评估，大致对应吸光结构的周期为39μm，因此优选而言，第二节距P2小于每一子像素宽度P3的0.63倍，可进一步减轻叠纹。
表3为不同显示装置于不同视角对应Gamma值的比较结果。样品X为未使用光学膜的显示装置。样品D为使用图7A所示光学膜及准直片的显示装置。其中样品D的光学膜采用底角为86度，第一节距30μm，宽度间距比(W1/W2)为1.09，第一层110和第二层120的折射率差值为0.17。样品D的准直片采用第二节距39μm，吸光结构410的斜面418与垂直顶面414的垂线s(通过顶面与斜面连接处，参考图8)的夹角e为1.68度。
视角 0度(正视角) 45度 60度 75度
样品X 2.2 1.5 1.22 0.96
样品D 2.2 1.88 1.77 1.58
表3
如表3所示，样品D在不同斜视角的Gamma值较样品X在斜视角的Gamma值更接近正视角的Gamma值(2.2)。由此可知采用准直片及微结构亦可改善斜视角显示影像的品质。
图9为显示装置1的另一实施例示意图。在图9的实施例，准直片40设置于光源模块30与显示模块20之间。具体而言，准直片40设置于显示模块20相反于光学膜10一侧。借此设计，光源模块30产生的光线可在通过显示模块20前先通过准直片40，以进一步改善斜视角显示影像的品质。
图10A和图10B为微结构112的不同实施例示意图。除前述单一斜率的表面构成的连接面之外，可采用多个斜率的表面构成的连接面。如图10A所示，每一微结构112具有顶面114、底部116、以及连接顶面114与底部116的连接面118。连接面118由至少两种不同斜率的表面所组成。在图10A的例子中，连接面118由三个不同斜率的表面所组成。每一表面具有第一底角(θ1,θ2,θ3，即表面与平行顶面114的平面的夹角)。应理解，对于每一表面，第一底角于表面外侧皆有对应相等大小的外侧角，为标示方便，部分附图中会指出外侧角的位置来代替底角。
如图10B所示，连接面118为内凹曲面。内凹曲面可视为多个斜率的表面构成，每一表面同样具有第一底角。优选而言，自顶面114至底部116，斜率绝对值递减。以图10B为例，内凹曲面接近顶面114的一侧具有角度较大的第一底角θ1H，远离顶面114的一侧具有角度较小的第一底角θ1L。
整体而言，第一底角平均值的范围介于81度至90度。借此改善显示影像于侧视角产生色偏(color shift)的情形。所述第一底角平均值是指连接面上不同斜率表面的总和平均值。例如，在图10A，第一底角平均值为：(θ1+θ2+θ3)/3。以内凹曲面作为连接面的情形，第一底角平均值可以为第一底角中最大值与最小值的平均。例如，在图10B，第一底角平均值为：(θ1H+θ1L)/2。另外，对于多个第一底角，第一底角具有第一变异值定义为：第一底角中最大值与最小值之差的一半。第一变异值的范围大于或等于1度。此外，第一变异值的范围优选小于9度，借此避免顶面与连接面之间形成尖角(即锐角)，亦即，使顶面与连接面的夹角大于90度。整体而言，由上述两个角度范围可知，第一底角平均值与第一变异值的和小于90度。
图11为视角与色偏值关系图。如图11所示，横轴为视角(度)，纵轴为色偏值。色偏值为CIE1976(u’、v’)坐标中v’在不同视角的色偏变化，定义为delta v’(色偏值)＝v’(不同视角)–v’(正视)，是一个无单位的指标。色偏值愈大表示色偏现象愈明显。图11中曲线L6代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置，底角为83度。曲线L7代表多个斜率的表面的光学膜的显示装置，底角范围为78度～88度(第一变异值为5度)。如图11所示，曲线L6有明显的突起(对应视角约25度至40度，以及约-25度至-40度)，相对于此，曲线L7的色偏值分布较为平缓，突起部分被抑制。由此可知采用多个斜率的表面的光学膜可改善显示影像于侧视角产生色偏的情形。
图12为视角与亮度关系图。如图12所示，横轴为视角，纵轴为亮度。图11中曲线L8代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置，底角为83度。曲线L9代表多个斜率的表面的光学膜的显示装置，底角范围为78～88度(第一变异值为5度)。如图12所示，曲线L9较曲线L8在斜视角的亮度分布更均匀(亦即，随视角增加，亮度下降速率较稳定，曲线较为平滑)。
图13A为微结构112的另一实施例示意图。如图13A所示，连接面118包含第一部分118A及第二部分118B。第一部分118A可采用如前述图10A或图10B的连接面，具有至少两种不同斜率的表面所组成。在图13A的例子中，第一部分118A采用如图10A由多个斜面所组成。简言之，图13A的结构相较于图10A的结构形成角度范围不同的两个部分。第一部分位于较大的角度范围，第二部分位于较小的角度范围，两者角度范围不重叠。
如前所述，第一部分118A的第一底角平均值的范围介于81度至90度，第一变异值的范围大于或等于1度且小于9度，第一底角平均值与第一变异值的和小于90度。优选而言，自顶面至底面，第一部分的斜率绝对值递减。亦即，自顶面至底面，第一角度渐减，具有θ11>θ12>...>θ1n。
另一方面，对于第二部分118B，如图13A所示，第一部分118A一侧连接顶面114，另一侧连接第二部分118B，且第二部分118B具有至少一种不同斜率的表面。第二部分118B的表面倾斜程度与第一部分118A的表面倾斜程度不同。具体而言，第二部分118B具有至少一第二底角θ21。在图13A的例子中，第二部分118B采用单一斜率的表面。第二底角的范围介于45度至55度。借此控制正视角的亮度降幅约为10％，以及改善光型的全宽半高值。在其他实施例，亦可采用多个不同斜率的表面形成连接面的第一部分118A，并搭配不同斜率的表面形成连接面的第二部分118B。因此，综上所述第一部分的第一底角平均值范围(或第一底角范围)与第二底角平均值范围(或第二底角范围)不同，且范围不重叠。
图13B和图13C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。图13B中曲线L10代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L11代表如图13A具有第一部分和第二部分的光学膜的显示装置，第一底角范围为79度～86度(自顶面一侧到底部一侧的第一底角分别为86度、84.5度、82.9度、81度、79度，第一底角平均值为82.68度)，第二底角为50度。如图13B所示，曲线L10有明显的突起，相对于此，曲线L11的色偏值分布较为平缓，突起部分被抑制。由此可知采用多个斜率的表面的光学膜可改善显示影像于侧视角产生色偏的情形。
图13C中曲线L12代表未使用光学膜的显示装置。曲线L13代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L14代表如图13A具有第一部分和第二部分的光学膜的显示装置，第一底角范围为79～86度(自顶面一侧到底部一侧的第一底角分别为86度、84.5度、82.9度、81度、79度，第一底角平均值为82.68度)，第二底角为50度。如图13C所示，曲线L14较曲线L13全宽半高值增加，且接近曲线L12的全宽半高值F13。由此可知采用多个斜率的表面的光学膜可改善光型的全宽半高值。
图14A为微结构112的另一实施例示意图。如图14A所示，连接面118包含第一部分118A及第二部分118B。在图14A的例子中，第一部分118A采用如图10B由内凹曲面所组成。内凹曲面接近顶面114的一侧具有角度较大的第一底角θ1H，远离顶面114的一侧具有角度较小的第一底角θ1L。简言之，图14A的连接面结构相较于图10B的连接面结构形成底角角度范围不同的两个部分。第一部分118A的底角(即第一底角)位于较大的角度范围，第二部分118B的底角(即第二底角)位于较小的角度范围，第一部分118A的底角角度范围和第二部分118B的底角角度范围不重叠。
如前所述，第一部分118A的第一底角平均值的范围介于81度至90度，第一变异值的范围大于或等于1度且小于9度，第一底角平均值与第一变异值的和小于90度。优选而言，自顶面114至底面116，第一部分118A的斜率绝对值递减。亦即，自顶面114至底面116，第一底角的角度渐减。亦即，内凹曲面自顶面114至底面116不同位置的切线斜率绝对值渐减。
另一方面，对于第二部分118B，在图14A的例子中，第二部分118B采用单一斜率的表面。第二底角的范围介于45度至55度。借此控制正视角的亮度降幅约为10％，以及改善光型的全宽半高值。在其他实施例，亦可采用多个不同斜率的表面形成连接面的第一部分118A，并搭配不同斜率的表面形成连接面的第二部分118B，第一部分118A的第一底角范围与第二部分118B的第二底角范围不同，且范围不重叠。
图14B和图14C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。图14B中曲线L15代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L16代表如图14A具有第一部分118A和第二部分118B的光学膜的显示装置，第一底角范围为79度～86度(第一底角平均值为82.5度)，第二底角为50度。如图14B所示，曲线L15有明显的突起，相对于此，曲线L16的色偏值分布较为平缓，突起部分被抑制。由此可知采用多个斜率的表面的光学膜可改善显示影像于侧视角产生色偏的情形。
图14C中曲线L17代表未使用光学膜的显示装置。曲线L18代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L19代表如图14A具有第一部分118A和第二部分118B的光学膜的显示装置，第一底角范围为79度～86度(第一底角平均值为82.5度)，第二底角为50度。如图14C所示，曲线L19较曲线L18全宽半高值F18增加，且接近曲线L17的全宽半高值。由此可知采用多个斜率的表面的光学膜可改善光型的全宽半高值。
图15为微结构112的另一实施例示意图。相较于图13A的例子，可选择将第二部分118B替换为内凹曲面。如图15所示，连接面118包含第一部分118A及第二部分118B。第一部分118A采用如图10A由多个斜面所组成。第二部分118B采用类似图10B的内凹曲面。
图16A为微结构112的另一实施例示意图。相较于图13A与图14A的例子，可选择将第一部分118A及第二部分118B皆替换为内凹曲面。如图16A所示，连接面118包含第一部分118A及第二部分118B。第一部分118A采用如图10B由内凹曲面所组成。第二部分118B采用类似图10B的内凹曲面。第二底角平均值的范围介于45度至55度。
在图15及图16A，采用内凹曲面的第二部分118B可视为具有多个第二底角。第二底角具有第二变异值定义为：第二底角中最大值与最小值之差的一半。第二变异值的范围大于或等于0度。此外，第二变异值的范围优选小于10度，借此控制正视角的亮度降幅约为10％，以及改善光型的全宽半高值。并且，可避免第一部分118A与第二部分118B于接合处形成尖角，亦即，使第一部分118A与第二部分118B的接合位置附近的表面较为平滑。整体而言，第二变异值的范围大于或等于0度且小于10度。
进一步而言，由前述角度范围(第一底角平均值的范围介于81度至90度、第一变异值的范围大于或等于1度且小于9度、第二底角平均值的范围介于45度至55度、第二变异值的范围大于或等于0度且小于10度)，可知第一底角平均值与第一变异值的差较第二底角平均值与第二变异值的和大于7度。另外亦可知第一底角平均值与第二底角平均值的差大于26度。
图16B和图16C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。图16B中曲线L20代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L21代表如图16A具有第一部分和第二部分的光学膜的显示装置，第一底角范围为79度～86度(第一底角平均值为82.5度)，第二底角范围为46度～54度(第二底角平均值为50度)。如图16B所示，曲线L20有明显的突起，相对于此，曲线L21的色偏值分布较为平缓，突起部分被抑制。由此可知采用多个斜率的表面的光学膜可改善显示影像于侧视角产生色偏的情形。
图16C中曲线L22代表未使用光学膜的显示装置。曲线L23代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L24代表如图16A具有第一部分118A和第二部分118B的光学膜的显示装置，第一底角范围为79度～86度(第一底角平均值为82.5度)，第二底角范围为46度～54度(第二底角平均值为50度)。如图16C所示，曲线L24较曲线L23全宽半高值F23增加，且接近曲线L22的全宽半高值。由此可知采用多个斜率的表面的光学膜可改善光型的全宽半高值。
图17A为微结构112的另一实施例示意图。在图17A的例子中与图13A的结构大体相同，第一部分118A采用如图10A由多个斜面所组成。第二部分118B采用单一斜率的表面。不同之处在于，如图17A所示，光学膜的第一层还包含染色层130贴附于连接面118上，且自第一部分118A延伸至第二部分118B。对于入射角较大的光线，当光线被导向正视角，会被染色层130吸收。借此除了提供改善显示影像色彩泛白的效果外，同时可控制正视角显示影像的对比降幅约为10％。
图17B和图17C分别为视角与色偏值关系图以及视角与亮度关系图。图17B中曲线L25代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L26代表如图17A的光学膜的显示装置，第一底角范围为79度～86度(自顶面一侧到底部一侧的第一底角分别为86度、84.5度、82.9度、81度、79度，第一底角平均值为82.68度)，第二底角为50度。如图17B所示，曲线L25有明显的突起，相对于此，曲线L26的色偏值分布较为平缓，突起部分被抑制。由此可知采用多个斜率的表面搭配染色层的光学膜可改善显示影像于侧视角产生色偏的情形。
图17C中曲线L27代表未使用光学膜的显示装置。曲线L28代表单一斜率的表面的光学膜的显示装置。曲线L29代表如图17A的光学膜的显示装置，第一底角范围为79度～86度(自顶面一侧到底部一侧的第一底角分别为86度、84.5度、82.9度、81度、79度，第一底角平均值为82.68度)，第二底角为50度。如图17C所示，曲线L29较曲线L28全宽半高值F28增加，且接近曲线L27的全宽半高值。由此可知采用多个斜率的表面搭配染色层的光学膜可改善光型的全宽半高值。
表4为不同显示装置于不同视角对应Gamma值的比较结果。样品X1为未使用光学膜的显示装置。样品E为使用光学膜的显示装置，光学膜采用图13A所示微结构，第一底角范围为79度～86度，第二底角为50度，第一节距30μm，宽度间距比(W1/W2)为1.167，第一层110和第二层120(参考图1A)的折射率差值为0.17。样品F为使用光学膜的显示装置，光学膜采用图14A所示微结构，第一底角范围为79度～86度，第二底角为50度，第一节距30μm，宽度间距比(W1/W2)为1.167，第一层110和第二层120(参考图1A)的折射率差值为0.17。样品G为使用光学膜的显示装置，光学膜采用图16A所示微结构，第一底角范围为79度～86度，第二底角为46度～54度，第一节距30μm，宽度间距比(W1/W2)为1.167，第一层110和第二层120(参考图1A)的折射率差值为0.17。样品H为使用光学膜的显示装置，光学膜采用图17A所示微结构，第一底角范围为79度～86度，第二底角为50度，第一节距30μm，宽度间距比(W1/W2)为1.167，第一层110和第二层120(参考图1A)的折射率差值为0.17。
视角 0度(正视角) 45度 60度
样品X1 2.2 1.5 1.22
样品E 2.2 1.69 1.53
样品F 2.2 1.70 1.53
样品G 2.2 1.70 1.53
样品H 2.2 1.66 1.51
表4
如表4所示，样品E在不同斜视角的Gamma值较样品X1在斜视角的Gamma值更接近正视角的Gamma值(2.2)。样品F、样品G以及样品H皆能提供斜视角的Gamma值较接近正视角的Gamma值的效果。由此可知采用前述微结构可改善斜视角显示影像的品质。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种光学膜，用于接收一入射光，该光学膜包含：
一第一层，该第一层具有多个微结构分别沿一第一方向延伸设置且彼此间隔并列；以及
一第二层，设置于该第一层上并贴合该第一层，所述多个微结构是凸向该第二层，
其中，每一该微结构至相邻的次一该微结构在并列的方向上具有一第一节距，该第一节距大于入射光波长的10倍。
2.如权利要求1所述的光学膜，其中每一该微结构沿横切该第一方向的剖面具有一顶边及一底部，每一该微结构底部至相邻的次一该微结构底部之间具有一间距，该顶边的宽度与该间距的比值范围介于0.8至1.45。
3.如权利要求2所述的光学膜，其中每一该微结构沿横切该第一方向的剖面具有连接该顶边与该底部的一斜边，该斜边与该底部之间夹有一角度，该角度范围介于80度至90度。
4.如权利要求2所述的光学膜，其中每一该微结构具有一第一数值为该顶边的宽度与该底部的宽度的差，且该第一数值与该第一节距的比值小于0.1。
5.如权利要求2所述的光学膜，其中每一该微结构沿横切该第一方向的剖面具有连接该顶边与该底部的一斜边，所述多个微结构中具有一第一微结构与相邻的一第二微结构彼此交错设置，该第一微结构沿凸向的方向具有一第一高度大于该第二微结构的一第二高度，且该第一微结构的该斜边与该底部之间夹有一第一角度，该第二微结构的该斜边与该底部之间夹有一第二角度，该第一角度大于该第二角度。
6.如权利要求1所述的光学膜，其中该第二层具有一出光面位于该第二层相反于该第一层的一面，该第一层的折射率小于该第二层的折射率；该第一层与该第二层的折射率差值大于0.12。
7.如权利要求1所述的光学膜，其中每一该微结构具有一顶面、一底部、以及连接该顶面与该底部的一连接面，该连接面包含一第一部分，该第一部分具有至少两种不同斜率的表面所组成；自该顶面至该底部，该第一部分的斜率绝对值递减。
8.如权利要求7所述的光学膜，其中该连接面还包含一第二部分，该第一部分一侧连接该顶面，另一侧连接该第二部分，且该第二部分具有至少一种不同斜率的表面。
9.如权利要求8所述的光学膜，还包含一染色层贴附于该连接面上，且自该第一部分延伸至该第二部分。
10.如权利要求8所述的光学膜，其中该第一部分具有至少一第一底角，该第一底角平均值的范围介于81度至90度；该第二部分具有至少一第二底角，该第二底角平均值的范围介于45度至55度。
11.如权利要求10所述的光学膜，其中该第一部分有多个第一底角，所述多个第一底角具有一第一变异值为所述多个第一底角中最大值与最小值之差的一半，该第一变异值的范围大于或等于1度且小于9度；该第二部分有多个第二底角，所述多个第二底角具有一第二变异值为所述多个第二底角中最大值与最小值之差的一半，该第二变异值的范围大于或等于0度且小于10度。
12.如权利要求11所述的光学膜，其中所述多个第一底角平均值与该第一变异值的和小于90度；所述多个第一底角平均值与该第一变异值的差较所述多个第二底角平均值与该第二变异值的和大于7度。
13.如权利要求11所述的光学膜，其中所述多个第一底角平均值与所述多个第二底角平均值的差大于26度。
14.一种显示装置，包含：
一显示模块，具有多个子像素；
如权利要求1至13任一项所述的光学膜，设置于该显示模块上；以及
一光源模块，设置于该显示模块相反于该光学膜的一侧，用以产生入射光，
其中，每一该微结构至相邻的次一该微结构的该第一节距大于入射光波长的10倍且小于每一该子像素宽度的0.5倍。
15.如权利要求14所述的显示装置，其中每一该子像素包含一像素电极，该像素电极具有一电极主干沿该第一方向延伸并划分该像素电极为多个区域，该电极主干至相邻该子像素的次一该电极主干的距离的一半大于该第一节距。
16.如权利要求14所述的显示装置，还包含一准直片，设置该光源模块上且位于该光学膜的一出光面的相反侧，该准直片具有多个吸光结构，沿该第一方向延伸设置且彼此间隔并列，其中，每一该吸光结构至相邻的次一该吸光结构具有一第二节距，该第二节距大于该第一节距且小于每一该子像素宽度。
17.如权利要求16所述的显示装置，其中该第二节距小于每一该子像素宽度的0.82倍。
18.如权利要求16所述的显示装置，其中该第二节距小于每一该子像素宽度的0.63倍。
19.如权利要求16所述的显示装置，其中该准直片设置于该显示模块相反于该光学膜一侧。
20.如权利要求16所述的显示装置，其中该准直片设置于该显示模块与该光学膜之间。
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