CN110398797A - 光偏折膜及应用该光偏折膜的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光偏折膜及应用该光偏折膜的显示装置。显示装置包括显示面板及光偏折膜。光偏折膜设置于显示面板上且包括第一层、第二层以及介于第一层及第二层之间的界面间的光偏折结构。第一层具有第一折射率。第二层形成于第一层上且具有第二折射率。光偏折膜的第一层位于第二层与显示面板之间，且第一折射率大于第二折射率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光偏折膜及应用该光偏折膜的显示装置，且特别是涉及一种具有光偏折结构的光偏折膜及应用其的显示装置。
背景技术
基于市场对于大尺寸及高分辨率的显示面板需求增大，现有的显示产品技术遇到瓶颈。例如，以尺寸为65英寸的显示面板为例，相较于分辨率为4K的产品，分辨率为8K的产品的像素数量增加到4倍且电路数量更多，导致开口率下降、光利用率低、制作工艺难度提高及成本大幅增加等问题。
发明内容
因此，本发明提出一种光偏折膜及应用其的显示装置，可改善前述现有问题。
根据本发明的一实施例，提出一种光偏折膜。本发明所述光偏折膜用以设置在光源上，其包括：具有第一折射率的第一层、形成于第一层上且具有第二折射率的第二层，及介于第一层与第二层界面间的光偏折结构，而由光源所发出的光线依序穿过第一层及第二层，且第一折射率大于第二折射率。
根据本发明的另一实施例，提出一种光偏折膜。本发明所述光偏折膜，其包括：具有第一折射率的第一层、形成于第一层上且具有第二折射率的第二层、形成于第二层上的保护层，及介于第一层与第二层的界面间的光偏折结构，其中第一折射率大于第二折射率。
根据本发明的另一实施例，提出一种显示装置。本发明所述显示装置包括：显示面板及设置于该显示面板上的光偏折膜。所述光偏折膜包括：具有第一折射率的第一层、形成于第一层上且具有第二折射率的第二层，及介于第一层与第二层界面间的光偏折结构。第一层位于第二层与显示面板之间，且第一折射率大于第二折射率。
根据本发明的另一实施例，提出一种显示装置。本发明所述显示装置包括：显示面板及设置于显示面板上的光偏折膜。所述光偏折膜包括：具有第一折射率的第一层、形成于第一层上且具有第二折射率的第二层、形成于第二层上的保护层，及介于第一层与第二层的界面间的光偏折结构，其中第一折射率大于第二折射率。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附的附图详细说明如下：
附图说明
图1为本发明一实施例的光偏折膜的局部剖视图；
图2为图1的光偏折膜进行激光光分配的示意图；
图3A为本发明一实施例的显示装置的示意图；
图3B为图3A的显示装置的显示面板、光偏折膜及粘合层沿方向3B-3B’的剖视图；
图4为图3B的光偏折膜应用在显示装置上的色偏改善结果的示意图。
符号说明
100：显示装置
110：显示面板
120：光偏折膜
121：第一层
122：第二层
123：保护层
124：光偏折结构
125：粘合层
D、DA、DB：光分配比例
I、I'：光强
θ：视角
θ0：绕射角
N1：第一折射率
N2：第二折射率
L1：激光
L2：光线
L21：分光
L2’：色偏光
X、Y、Z：轴
T：周期
具体实施方式
以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。
图1绘示本发明一实施例的光偏折膜的局部剖视图。如图1所示，光偏折膜120包括：第一层121及第二层122。第一层121具有第一折射率N1，第二层122位于第一层121上且具有第二折射率N2，在第一层121及第二层122之间的界面包含光偏折结构124，且第一折射率N1大于第二折射率N2。其中，当光偏折膜120设置于光源(未绘示)上时，光源所发出的光线(未绘示)依序穿过第一层121及第二层122。
在一实施例中，光偏折结构124为提供入射在界面上的可见光产生绕射的微结构。举例而言，光偏折结构124可为由第一层121及第二层122的界面所界定的光栅结构。前述光偏折结构124可具有任何周期性重复的形状，例如，正弦波形状、方波形状，或者光栅结构可具有其它周期性重复的规则或不规则形状。
在一实施例中，第一折射率N1可介于约1.4与约2之间，例如：第一折射率N1介于约1.5与约1.8之间。第二折射率N2可介于约1.2与约1.8之间，例如：第二折射率N2介于约1.4与约1.7之间。光偏折结构124可具有一种或二种以上的周期T，周期T介于约0.5微米与约20微米之间，例如：介于约0.5微米与约8微米之间。
在一实施例中，第一层121及第二层122各者可为粘弹性或弹性粘着剂层，例如：压敏粘着剂(PSA)、橡胶基粘着剂及聚硅氧基粘着剂。举例而言，适当的粘弹性或弹性粘着剂包括：弹性聚氨基甲酸乙酯或聚硅氧粘着剂、基于苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烃、及聚甲基丙烯酸酯。在另一实施例中，第一层121及第二层122各者可为交联树脂层或可溶树脂层。举例而言，适当的交联树脂层材料例如是包括：(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯系、环氧系、聚硅氧系等热硬化型树脂或紫外线硬化型树脂等。在一特定实施例中，第一层121及第二层122均为交联树脂层。
在一实施例中，第一层121及第二层122中各可含有无机纳米粒子或光漫射粒子等填料，以调整该层的折射率值。在此情况下，折射率值为复合材料的平均折射率。合适的纳米材料可包括无机纳米粒子或有机纳米粒子，例如是：金属氧化物纳米颗粒、氧化锆、二氧化钛、氧化铝、氧化锡、二氧化硅及聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)纳米颗粒。
如图1所示，在一实施例中，光偏折膜120还包括保护层123位于第二层122上，以保护第二层122。可使用合成树脂作为保护层123。举例而言，可作为保护层123的材料包括：纤维素系、聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚醚砜系、聚砜系、聚苯乙烯系、聚烯系、聚烯烃系、(甲基)丙烯酸系、乙酸酯系等透明树脂等。又，也可列举(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯系、环氧系、聚硅氧系等热硬化型树脂或紫外线硬化型树脂等。此外，也可列举硅氧烷系聚合物等玻璃质聚合物。在一实施例中，保护层123可包括功能涂层，例如：表面硬化涂层、防眩光涂层或一些特殊的功能涂层。
在一实施例中，光偏折膜120还包括粘合层125位于第一层121相对于第二层122的一侧上，以将光偏折膜120贴附至光源上。在一实施例中，光偏折膜120也可省略粘合层125。在此特定实施例中，第一层121为粘弹性或弹性粘着剂层，而第二层122为交联树脂层。
经研究发现，光偏折膜120中紧邻光偏折结构的两个膜层的折射率可决定光学膜的补偿效果，而本发明实施例的光偏折膜120在使用第一折射率N1大于第二折射率N2的配置时，拥有较佳的视角补偿效果。
请参照图2，其绘示图1的光偏折膜120进行激光光分配的示意图。如图所示，以激光L1(如红光激光)穿透光偏折膜120，并以光强侦测器(未绘示)测量相对于入射光延长线方向夹角θ0为25度范围内的光强I′，然后计算光强I'与激光L1的总光强I的比值(即)，此比值定义为光分配比例D(Distribution Ratio)。
根据上述测量方式，当光偏折膜120以第一层121作为入光侧，使光线依序通过第一层121及第二层122(光线先通过高折射率层再通过低折射率层)时所测得的比值定义为光分配比例DA；而将光偏折膜120以第二层122作为入光侧，使光线依序通过第二层122及第一层121(光线先通过低折射率层再通过高折射率层)时所测得的比值定义为光分配比例DB。
依据测试结果可知，本发明实施例的光偏折膜120的光分配比例DA小于光分配比例DB，此表示当光以第一层121作为入光侧通过光偏折膜120时，夹角θ0内的光强分布小于夹角θ0外的光强分布。亦即，光偏折膜120以第一层121作为入光侧时具有较大视角的绕射分布。如此，采用以第一层121作为入光侧的光偏折膜120在显示装置100上所产生的分光涵盖视角范围较大，而能改善大视角范围的色偏、画面泛白及/或灰阶反转等问题。
此外，光偏折膜120具有以下数种特性(1)～(4)的至少一者：(1).DA介于约0.99与约0.3之间；(2).介于约50与约0.4之间；(3).介于约1.03与约3之间；以及(4).|DB-DA|介于约0.03与约2之间。
如表一所示，其表示以不同周期T、第一折射率N1及第二折射率N2作为条件下，进行激光分配测试所得到的DA、DB、及|DB-DA|的数值。
表一
如表一的第1组所示，以周期T为0.9微米，第一折射率N1为1.68，而第二折射率N2为1.53作为条件，所得到的光分配比例DA为0.86，光分配比例DB为0.877，而为1.02。
如表一的第2组所示，以周期T为1.3微米，第一折射率N1为1.68，而第二折射率N2为1.54作为条件，所得到的光分配比例DA为0.76，光分配比例DB为0.81，而为1.07。
如表一的第3组所示，以周期T为2微米，第一折射率N1为1.60，而第二折射率N2为1.53作为条件，所得到的光分配比例DA为0.9，光分配比例DB为0.98，而为1.09。
如表一的第4组所示，以周期T为4微米，第一折射率N1为1.64，而第二折射率N2为1.54作为条件，所得到的光分配比例DA为0.85，光分配比例DB为0.97，而为1.14。
如表一的第5组所示，以周期T为5.6微米，第一折射率N1为1.68，而第二折射率N2为1.53作为条件，所得到的光分配比例DA为0.79，光分配比例DB为0.93，而为1.18。
如上述，由表一可知，相较于第一折射率N1小于第二折射率N2，当第一折射率N1大于第二折射率N2时，光分配比例DA小于光分配比例DB，足见采用较高折射率层(第一层121)作为入光侧的光偏折膜120确实具有较大视角补偿范围。
请参照图3A及图3B，图3A绘示依照本发明一实施例的显示装置100的示意图，而图3B绘示图3A的显示装置100的显示面板110、光偏折膜120及粘合层125沿方向3B-3B’的剖视图。如图所示，在平行于显示面板110的显示面的平面上，选定二条互相垂直的线为坐标轴，例如以指向右方的水平线称为X轴，指向上方的垂直线称为Y轴，并将垂直于显示面板110的显示面的轴线定义为Z轴。
如图3A及图3B所示，显示装置100包括显示面板110及光偏折膜120设置于显示面板110的出光侧。在本实施例中，显示面板110以液晶显示面板为例说明。在另一实施例中，显示面板110不限于液晶显示面板，其可以是自发光型显示面板，如有机发光二极管显示面板。
如图3B所示，经由粘合层125固定光偏折膜120于显示面板110上，以使光偏折膜120的第一层121位于第二层122与显示面板110之间。在一实施例中，粘合层125可以预形成在第一层121上(即图1的结构)，然后再粘贴于显示面板110。或者，粘合层125可预形成于显示面板110上，然后再将光偏折膜120的第一层121通过粘合层125粘贴于显示面板110上。
当显示装置100所发出的光线L2通过光偏折膜120后，经过光偏折膜120的光偏折结构而产生分光(或绕射光)L21。分光L21可补偿显示面板110在不同观赏角度所产生的色偏光L2’，减少显示装置100显示画面的色偏程度。
详言之，以显示面板110为液晶显示面板举例来说，垂直(沿Z轴向)通过显示面板110的液晶分子的光线L2并无色偏现象(或色偏程度最小)，而通过视角θ处液晶分子的光线会产生色偏(以下称为色偏光L2’)。无色偏的光线L2经过光偏折结构产生的分光L21自然也无色偏(或色偏程度最小)，其可在绕射光分布范围内补偿相同视角θ的色偏光L2’，减少显示装置100的显示画面在视角θ的色偏程度。虽然图3B仅绘示视角θ处有分光L21，然而实际上相对Z轴的夹角介于0度～90度的视角θ范围内都可能产生分光L21。
由于本发明实施例的光偏折膜120的结构设计，通过绕射光做补偿，能减少观看者以视角θ观看显示装置100的显示画面时的色偏程度。
请参照图4，其绘示不同实施例的光偏折膜120应用在显示装置100上，于60度视角所测得的色度坐标差异值(du’v’，色偏值)结果。图示的方形点表示以光偏折膜120的第一层121贴附于显示面板110出光侧的显示装置100所测量到的色偏值；三角形点表示以光偏折膜120的第二层122贴附于显示面板110出光侧的显示装置100所测量到的色偏值；而棱形点(参考组)表示未使用光偏折膜120的显示装置100所测量到的色偏值。当色偏值愈小，表示色偏改善程度愈佳。
如图4所示，在光偏折结构周期T为1.3微米下，以光偏折膜120的第一层121贴于显示面板110侧所测量的色偏值为0.014，以光偏折膜120的第二层122贴于显示面板110侧所测量的色偏值为0.017，而未使用光偏折膜120的显示装置100所测量的色偏值为0.029，其中以光偏折膜120的第一层121贴于显示面板110侧所测量的色偏值最小。可见，以光偏折膜120的第一层121贴于显示面板110侧的显示装置100的色偏现象明显改善。
相同地，如图4所示，在光偏折结构周期T为2微米及4微米下，以光偏折膜120的第一层121贴于显示面板110侧的显示装置100的色偏现象也都明显改善。
综上所述，虽然结合以上实施例已公开了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (12)
1.一种光偏折膜，用以设置在一光源上，包括：
第一层，具有第一折射率；
第二层，形成于该第一层上且具有第二折射率；以及
介于该第一层及该第二层之间的界面包含光偏折结构；
其中，该光源所发出的光线依序穿过该第一层及该第二层，且该第一折射率大于该第二折射率。
2.一种光偏折膜，包括：
第一层，具有第一折射率；
第二层，形成于该第一层上且具有第二折射率；
保护层，形成于该第二层上；以及
介于该第一层及该第二层之间的界面包含光偏折结构；
其中，该第一折射率大于该第二折射率。
3.如权利要求1或2所述的光偏折膜，其中该光偏折膜以该第一层作为入光侧的光分配比例DA小于该光偏折膜以该第二层作为入光侧的光分配比例DB。
4.如权利要求3所述的光偏折膜，其中该光分配比例DA介于0.99与0.3之间。
5.如权利要求3所述的光偏折膜，其中DA/(1-DA)＝50～0.4。
6.如权利要求1或2所述的光偏折膜，其中该光偏折结构具有周期，该周期介于0.5微米与20微米之间。
7.如权利要求1或2所述的光偏折膜，其中该第一折射率介于1.4与2之间。
8.如权利要求1或2所述的光偏折膜，其中该第二折射率介于1.2与1.8之间。
9.如权利要求3所述的光偏折膜，其中DB/DA＝1.03～3。
10.如权利要求3所述的光偏折膜，其中│DB-DA│＝0.03～2。
11.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示面板；以及
光偏折膜，设置于该显示面板上，且包括：
第一层，具有第一折射率；
第二层，形成于该第一层上且具有第二折射率；以及
介于该第一层及该第二层之间的界面包含光偏折结构；
其中，该光偏折膜的该第一层位于该第二层与该显示面板之间，且该第一折射率大于该第二折射率。
12.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示面板；以及
光偏折膜，设置于该显示面板上，包括：
第一层，具有第一折射率；
第二层，形成于该第一层上且具有第二折射率；
保护层，形成于该第二层上；以及
介于该第一层及该第二层之间的界面包含光偏折结构；
其中，该光偏折膜的该第一折射率大于该第二折射率。
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