CN111736391A - 光学组件与显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种光学组件，包括第一光学膜与第二光学膜。第一光学膜具有多个第一微结构，这些第一微结构以第一方向为基准呈现棋盘式排列。第二光学膜具有多个第二微结构，这些第二微结构以第二方向为基准呈现棋盘式排列，其中第一方向与第二方向之间的夹角大于30度且小于60度。藉此可以避免显示不均的现象。

Description

光学组件与显示装置
技术领域
本揭露是有关于一种光学组件，可以减轻显示不均(mura)的现象。
背景技术
在一般的背光模组中发光源会搭配多张光学膜，这些光学膜可以包括棱镜层、扩散层、导光板等等。一些光学膜中可能会有一些微结构，当上下两层光学膜的微结构相同，例如具有重复的条纹，则会产生莫瑞(moire)效应，进而造成显示不均的现象，如何解决此问题，为此领域技术人员所关心的议题。
发明内容
本发明的实施例提出一种光学组件，包括第一光学膜与第二光学膜。第一光学膜具有多个第一微结构，第一微结构以第一方向为基准呈现棋盘式排列。第二光学膜具有多个第二微结构，第二微结构以第二方向为基准呈现棋盘式排列。其中第一方向与第二方向之间的夹角大于等于30度且小于等于60度。
在一些实施例中，每个第一微结构包括第一突出结构，第一突出结构的两个斜面之间具有第一导角。每个第二微结构包括第二突出结构，第二突出结构的两个斜面之间具有第二导角，第二导角相同于第一导角。
在一些实施例中，第一光学膜包括第一基板，第一突出结构形成于第一基板之上，第二光学膜包括第二基板，第二突出结构形成于第二基板之上。第一突出结构与第一基板形成的第一高度相同于第二突出结构与第二基板形成的第二高度。
在一些实施例中，光学组件还包括：第三光学膜，设置于第二光学膜之上，第三光学膜与第一光学膜之间的夹角为0度；第四光学膜，设置于第三光学膜之上，第四光学膜与第一光学膜之间的夹角为45度；第五光学膜，设置于第四光学膜之上，第五光学膜与第一光学膜之间的夹角为105度；以及第六光学膜，设置于第五光学膜之上，其中第六光学膜与第一光学膜之间的夹角为15度。
在一些实施例中，第四光学膜包括蓝光滤光片以及色转换层。色转换层包括磷光粒子，并且色转换层设置于蓝光滤光片之上。
在一些实施例中，第四光学膜还包括一膜片，此膜片包括基板与二维微结构，其中色转换层设置于蓝光滤光片与膜片之间。
在一些实施例中，第三光学膜包括第三突出结构与第三基板，第三突出结构形成于第三基板之上，第三突出结构与第三基板形成第三高度，第三高度大于第一高度。
以另一个角度来说，本发明的实施例提出一种显示装置，包括发光源与光学组件。光学组件包括第一光学膜与第二光学膜。第一光学膜具有多个第一微结构，第一微结构以第一方向为基准呈现棋盘式排列。第二光学膜具有多个第二微结构，第二微结构以第二方向为基准呈现棋盘式排列，其中第一方向与第二方向之间的夹角大于30度且小于60度。
在一些实施例中，上述的发光源包括多个发光二极体，这些发光二极体的发光方向指向光学组件。
在一些实施例中，发光二极体的尺寸在75微米至300微米的范围内，且发光二极体包括蓝宝石基板。
在一些实施例中，上述的显示装置还包括一光控膜，此光控膜具有二维微结构，光控膜设置于发光源与光学组件之间。
在一些实施例中，第一光学膜与显示装置的水平轴方向之间的夹角大于等于0度且小于等于45度。
在上述的显示装置与光学组件中，透过旋转一张光学膜可以避免显示不均的现象。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
[图1A]是根据一实施例绘示显示装置的部分组件的示意图。
[图1B]是根据一实施例绘示光学膜124的剖面示意图。
[图2]是根据一实施例绘示光学膜之间夹角的示意图。
[图3]是根据一实施例绘示微结构的上视图。
[图4]是根据一实施例绘示沿着图3中剖线AA’的第一微结构的剖面图。
[图5]是根据一实施例绘示第三光学膜123中二维微结构的剖面图。
[图6A]绘示了显示不均现象的示意图。
[图6B]是根据一实施例绘示光学组件的上视图。
[图7A]是根据一实施例绘示当旋转不同角度时在各波长的光线强度曲线图。
[图7B]是根据一实施例绘示不同旋转角度对于亮度与彩度的影响曲线。
附图标记：
100:显示装置 110:发光源
111:发光二极体 112:发光方向
120:光学组件 121～126:光学膜
130:光控膜 131:蓝光滤光片
132:色转换层 140:膜片
141:基板 142:二维微结构
D1:第一方向 D2:第二方向
D3:第三方向 D4:第四方向
θ:角度 210:第一微结构
220:第二微结构 AA’:剖线
301～304:斜面 310:顶点
410,520:突出结构 420,520:基板
421,521:下表面
Figure BDA0002631485140000031
导角
H1,H2:高度 501:微结构
710:峰值 720,730:曲线
具体实施方式
关于本文中所使用之「第一」、「第二」等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
图1A是根据一实施例绘示显示装置的部分组件的示意图。请参照图1A，显示装置100包括了发光源110、光控膜130与光学组件120。为了简化起见，在此并没有绘示显示装置100的所有组件，例如显示装置100还可以包括液晶面板等。
发光源110包括了多个发光二极体111，这些发光二极体111的发光方向112指向光学组件120。发光二极体111的尺寸可以是毫米等级、微米等级或是奈米等级。在一些实施例中，发光二极体111亦被称为次毫米(mini)发光二极体，次毫米发光二极体的尺寸在75微米至300微米的范围内，且这些发光二极体包括蓝宝石(Sapphire)基板。换言之，在一些实施例中发光源110所发出的是蓝光。
光控膜130设置在发光源110与光学组件120之间。一般来说，用来作发光源的发光二极体通常会产生具有朗伯光场分布，在发光面会在高光强度区域之间以相对较小的间距比产生不均匀的亮度。而且，阵列中的每个固态光源对于观察者来说都是可见的，这在某些情况下可能是不希望的。在一些实施例中，光控膜130用以改变发光源110发出的光场分布。特别地，光控膜130可以被配置将来自发光源110的入射光的朗伯光场分布改变为蝙蝠翼状分布。光控膜130用以在上下左右四个方向提供均匀的光源，因为使用次毫米发光二极体作为背光源发光很准直，光线容易集中在中心亮点(central spot)，造成明显亮暗不均。当使用光控膜130，可以降低中心亮点的亮度。在一些实施例中，光控膜130是被整合至发光源110之中。
光学组件120是用以提供白光源给上层的组件(例如液晶面板)。在此实施例中光学组件120包括光学膜121～126，光学膜121～126可包括棱镜层、扩散层、导光板、色转换层、滤光片等，本揭露并不限制这些棱镜层、扩散层、导光板、色转换层、滤光片如何排列。
在此实施例中，光学膜121、122是用以提供平场光束(flat-field beam)。光学膜123具有二维微结构。举例来说，光学膜123上包括一基板具有二维微结构，其中有许多扩散粒子分布在二维微结构中，光学膜123提供“圆锥形”光，在所有径向方向上均匀照明，从而在平坦表面上实现了均匀照明。因为次毫米发光二极体作为背光源发光很准直，因此光线容易集中在中心亮点，光学膜123的设置可以减少亮暗不均的情形。
光学膜124具有二维微结构并且包含磷光粒子，用以将蓝光转换成白光。图1B是根据一实施例绘示光学膜124的剖面示意图。请参照图1B，光学膜124包括了蓝光滤光片131、色转换层132与膜片140，其中色转换层132设置于蓝光滤光片131与膜片140之间。蓝光滤光片131的厚度例如为55微米，用以阻挡黄光(由红光与绿光组成)。色转换层132的厚度例如为60微米，包含磷光粒子，用以将蓝光转换为白光。膜片140包括了基板141与二维微结构142，此二维微结构142例如为金字塔形，基板141的厚度例如为75微米，二维微结构142的厚度例如为20微米。在习知技术中并没有设置蓝光滤光片131，从下方射入的光线可能包含部分的黄光，在发光二极体111没有开启的区域会有泛黄的现象，但在此实施例中透过设置蓝光滤光片131可以过滤此黄光，改善泛黄现象。
请参照图1A，光学膜125为增亮膜(brightness enhancement film，BEF)，包含了一维微结构。光学膜126具有一维微结构，光学膜126具有增亮与扩散的功能。在此实施例中，“一维微结构”指的是在光学膜的基板上突出或凹入的多个结构，这些结构沿着一方向延伸并且彼此平行。在一些实施例中，光学组件120还可包括一个设置在光学膜126之上的扩散片。在此实施例中，光学膜121、122具有相同的微结构，但透过旋转其中一张光学膜，可以避免莫瑞效应的发生。
图2是根据一实施例绘示光学膜之间夹角的示意图。请参照图2，光学膜121上具有多个第一微结构210，这些第一微结构210沿着第一方向D1与第三方向D3排列，其中第一方向D1与第三方向D3之间的夹角例如为90度，以另一个角度来说第一微结构210是以第一方向D1为基准呈现棋盘式排列，为了简化起见在图2并未绘示所有的第一微结构210。在一些实施例中也可称光学膜121上具有二维微结构。在此揭露中，“二维微结构”指的是这些微结构沿着两个方向(例如第一方向D1与第三方向D3)排列，但这两个方向之间的夹角也可以是30度、60度、90度或其他合适的角度。在其他实施例中，二维微结构可以是凹槽，柱状，部分球形，部分椭圆形，多棱锥，圆锥或它们的一个或多个的组合。光学膜122上具有多个第二微结构220，这些第二微结构220沿着第二方向D2与第四方向D4排列，其中第二方向D2与第四方向D4之间的夹角例如为90度，以另一个角度来说第二微结构220是以第二方向D2为基准呈现棋盘式排列，为了简化起见在图2并未绘示所有的第二微结构220。类似地，也可称光学膜122上具有二维微结构。
第一微结构210在第一方向D1上的长度可以小于、相同或大于第二微结构220在第二方向D2上的长度。此外，第一微结构210在第三方向D3上的长度可以小于、相同或大于第二微结构220在第四方向D4上的长度。
在此实施例中是将光学膜122顺时钟旋转一角度θ，因此第一方向D1与第二方向之间的夹角为θ度，如此一来第一微结构210与第二微结构220并不会产生莫瑞效应。在一些实施例中，角度θ大于等于30度且小于等于60度。在此实施例中是旋转设置在上方的光学膜122，但在其他实施例中也可以旋转设置在下方的光学膜121。在旋转光学膜以后，可以经过裁切使得光学膜121、122符合显示显示装置的形状。
图3是根据一实施例绘示第一光学膜与第二光学膜上二维微结构的上视图，图4是根据一实施例绘示沿着图3中剖线AA’的第一微结构的剖面图。请参照图3与图4，每一个第一微结构210都包括一突出结构410，此突出结构410形成在基板420之上并从基板420往上突出，突出结构410具有四个斜面301～304与一个顶点310，相对的两个斜面302、304之间具有一导角
Figure BDA0002631485140000051
(例如为90度)，另外斜面301、303之间也具有导角
Figure BDA0002631485140000052
为了简化起见在此没有绘示斜面301、303之间的导角，从图4可以看出此微结构210具有金字塔的形状。此外，顶点310与基板420的下表面421之间的高度H1为110微米，但在本揭露并不在此限。在一些实施例中，第一微结构210也可以不具有顶点310而是有一圆角。
在此实施例中，第二微结构220与第一微结构相同。换言之，第二微结构220中的导角
Figure BDA0002631485140000053
相同于第一微结构中的导角
Figure BDA0002631485140000054
以另一个角度来说，第一光学膜121中突出结构410与基底420形成第一高度H1，而第二光学膜122中突出结构410与基底420形成第二高度H1，此第一高度与第二高度彼此相同。
图5是根据一实施例绘示第三光学膜123中二维微结构的剖面图。第三光学膜123中二维微结构的上视图与第一光学膜121和第二光学膜122中二维微结构的上视图相同，因此不再重复绘示。请参照图3与图5，第三光学膜123包括了微结构501，每一个微结构501都包括一突出结构510，此突出结构510形成于基板520之上并从基板520往上突出，突出结构510具有四个斜面301～304与一个顶点310，相对的两个斜面302、304之间具有一导角
Figure BDA0002631485140000055
另外斜面301、303之间也具有导角
Figure BDA0002631485140000056
值得注意的是，请参照图4与图5，属于微结构501的导角
Figure BDA0002631485140000057
相同于微结构210、220中的导角
Figure BDA0002631485140000058
然而在微结构501中顶点310与基板520的下表面521之间的高度H2为99微米。以另一个角度来说，突出结构510与基板520形成高度H2，此高度H2大于微结构210、220中的高度H1。在其他实施例中高度H2也可相同或大于高度H1。在一些实施例中，微结构501也可以不具有顶点310而是有一圆角。在一些实施例中，基板520与突出结构510中具有扩散粒子(diffuser particle，DP)。
请参照回图2，在上述实施例中是以光学膜121与光学膜122的其中之一为基础(亦称第一光学膜)而旋转另一片光学膜。在一些实施例中也可以第一光学膜为基础来旋转光学膜123～126。具体来说，光学膜123与第一光学膜之间的夹角可为0度；光学膜124与第一光学膜之间的夹角可为45度；光学膜125与第一光学膜之间的夹角可为105度；光学膜126与第一光学膜之间的夹角可为15度。然而，上述旋转角度仅为范例，本发明并不在此限。在一些实施例中，第一方向D1即是显示装置100的水平轴方向，因此光学膜121与显示装置100的水平轴方向之间的夹角为0度，光学膜122与显示装置100的水平轴方向之间的夹角为θ度。在一些实施例中，上述做为基准的第一光学膜与显示装置100的水平轴方向之间的夹角是大于等于0度且小于等于45度。
图6A绘示了显示不均现象的示意图。图6B是根据一实施例绘示光学组件的上视图。请参照图6A，当上下两张光学膜之间的夹角为0度时会产生莫瑞效应的图案。请参照图6B，在此实施例中虽然光学膜121与光学膜122中具有类似的微结构，但由于光学膜121与光学膜122之间具有30～60度的夹角，因此没有显示不均的现象。
图7A是根据一实施例绘示当旋转不同角度时在各波长的光线强度曲线图。图7A的横轴是光线的波长，纵轴是当光线通过光学组件120后的强度(intensity)。在此图表中光学膜121与光学膜122之间的夹角可为0度、10度、60度与90度，分别对应至四条曲线，从图7A中可以看出在峰值710时旋转90度的强度明显大于其他角度的强度，因此当旋转90度时改变了光线强度与波长的关系，在此实施例中避免采用90度的夹角。
图7B是根据一实施例绘示不同旋转角度对于亮度与彩度的影响曲线。图7B的横轴为光学膜121与光学膜122之间的夹角，左边的纵轴表示亮度(luminance)，对应至曲线720；右边的纵轴表示CIE 1931色彩空间的y分量，对应至曲线730。从图7B可以看出，当光学膜121与光学膜122之间的夹角大于60度时，不论是亮度或是彩度都开始改变，因此在此实施例中避免采用大于60度的夹角。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何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，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (18)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：
第一光学膜，具有多个第一微结构，所述第一微结构以第一方向为基准呈现棋盘式排列；以及
第二光学膜，具有多个第二微结构，所述第二微结构以第二方向为基准呈现棋盘式排列，其中所述第一方向与所述第二方向之间的夹角大于等于30度且小于等于60度。
2.如权利要求1所述之光学组件，其特征在于，其中每一个所述第一微结构包括第一突出结构，所述第一突出结构的两个斜面之间具有第一导角，
其中每一个所述第二微结构包括第二突出结构，所述第二突出结构的两个斜面之间具有第二导角，所述第二导角相同于所述第一导角。
3.如权利要求2所述之光学组件，其特征在于，其中所述第一光学膜包括第一基板，所述第一突出结构形成于所述第一基板之上，所述第二光学膜包括第二基板，所述第二突出结构形成于所述第二基板之上，所述第一突出结构与所述第一基板形成的第一高度相同于所述第二突出结构与所述第二基板形成的第二高度。
4.如权利要求3所述之光学组件，其特征在于，更包括：
第三光学膜，设置于所述第二光学膜之上，其中所述第三光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为0度；
第四光学膜，设置于所述第三光学膜之上，其中所述第四光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为45度；
第五光学膜，设置于所述第四光学膜之上，其中所述第五光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为105度；以及
第六光学膜，设置于所述第五光学膜之上，其中所述第六光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为15度。
5.如权利要求4所述之光学组件，其特征在于，其中所述第四光学膜包括：
蓝光滤光片；以及
色转换层，包括磷光粒子，其中所述色转换层设置于所述蓝光滤光片之上。
6.如权利要求5所述之光学组件，其特征在于，其中所述第四光学膜还包括膜片，所述膜片包括基板与二维微结构，其中所述色转换层设置于所述蓝光滤光片与所述膜片之间。
7.如权利要求4所述之光学组件，其特征在于，其中所述第三光学膜包括第三突出结构与第三基板，所述第三突出结构形成于所述第三基板之上，所述第三突出结构与所述第三基板形成第三高度，所述第三高度大于所述第一高度。
8.一种显示装置，其特征在于，包括：
发光源；以及
光学组件，包括：
第一光学膜，具有多个第一微结构，所述第一微结构以第一方向为基准呈现棋盘式排列；以及
第二光学膜，具有多个第二微结构，所述第二微结构以第二方向为基准呈现棋盘式排列，其中所述第一方向与所述第二方向之间的夹角大于30度且小于60度。
9.如权利要求8所述之显示装置，其特征在于，其中所述发光源包括多个发光二极体，所述发光二极体的发光方向指向所述光学组件。
10.如权利要求9所述之显示装置，其特征在于，其中所述发光二极体的尺寸在75微米至300微米的范围内，且所述发光二极体包括蓝宝石基板。
11.如权利要求9所述之显示装置，其特征在于，还包括光控膜，所述光控膜设置于所述发光源与所述光学组件之间。
12.如权利要求8所述之显示装置，其特征在于，其中每一个所述第一微结构包括第一突出结构，所述第一突出结构的两个斜面之间具有第一导角，
其中每一个所述第二微结构包括第二突出结构，所述第二突出结构的两个斜面之间具有第二导角，所述第二导角相同于所述第一导角。
13.如权利要求12所述之显示装置，其特征在于，其中所述第一光学膜包括第一基板，所述第一突出结构形成于所述第一基板之上，所述第二光学膜包括第二基板，所述第二突出结构形成于所述第二基板之上，所述第一突出结构与所述第一基板形成的第一高度相同于所述第二突出结构与所述第二基板形成的第二高度。
14.如权利要求13所述之显示装置，其特征在于，其中所述光学组件还包括：
第三光学膜，设置于所述第二光学膜之上，其中所述第三光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为0度；
第四光学膜，设置于所述第三光学膜之上，其中所述第四光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为45度；
第五光学膜，设置于所述第四光学膜之上，其中所述第五光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为105度；以及
第六光学膜，设置于所述第五光学膜之上，其中所述第六光学膜与所述第一光学膜之间的夹角为15度。
15.如权利要求14所述之显示装置，其特征在于，其中所述第四光学膜包括：
蓝光滤光片；以及
色转换层，包括磷光粒子，其中所述色转换层设置于所述蓝光滤光片之上。
16.如权利要求15所述之显示装置，其特征在于，其中所述第四光学膜还包括膜片，所述膜片包括基板与二维微结构，其中所述色转换层设置于所述蓝光滤光片与所述膜片之间。
17.如权利要求14所述之显示装置，其特征在于，其中所述第三光学膜包括第三突出结构与第三基板，所述第三突出结构形成于所述第三基板之上，所述第三突出结构与所述第三基板形成第三高度，所述第三高度大于所述第一高度。
18.如权利要求8所述之显示装置，其特征在于，其中所述第一光学膜与所述显示装置的水平轴方向之间的夹角大于等于0度且小于等于45度。
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