CN114217462B - 视角补偿膜及使用其的显示装置 - Google Patents

Abstract

一种视角补偿膜及使用其的显示装置。视角补偿膜包含微结构层以及保护层。微结构层具有位于相反两侧的第一表面及第二表面，包含多个第一凹槽以及多个第二凹槽。多个第一凹槽由第一表面往内凹且具有第一深度，多个第二凹槽由第一表面往内凹且具有第二深度。其中，第一凹槽与第二凹槽混杂分布，第一深度与第二深度不相等。保护层覆盖第一表面且填满第一凹槽及第二凹槽，保护层的折射率大于微结构层的折射率。显示装置包含具有显示面的显示面板以及视角补偿膜。视角补偿膜设置于显示面上，且微结构层介于显示面及保护层之间。

Description

视角补偿膜及使用其的显示装置

技术领域

本发明是关于一种视角补偿膜及使用其的显示装置。

背景技术

近年来液晶显示装置(Liquid Crystal Display)已成为各类显示装置的主流。例如家用的电视、个人电脑、膝上型电脑、监视器、移动电话及数码相机等，均为大量使用液晶显示装置的产品。随着用途扩大，放置的地方和位置也变得多样化。然而，当不是从液晶显示装置正面的方向观看时，亦即在视角以外范围时，影像的清晰度即降低。因此，有使用视角补偿膜改善视角问题。

现有视角补偿膜是利用单一或随机的微结构增加视角。然而，如图1A所示的光型亮态模拟结果，与未设置现有视角补偿膜的光型相比，有设置现有视角补偿膜的光场有较明显不均匀的状况。此外，如图1B所示的光型暗态模拟结果，有设置现有视角补偿膜(以实线表示)的无因次化明度明显大于未设置视角补偿膜(以虚线表示)的无因次化明度，亦即暗态漏光的情况较明显，因此容易导致对比度较不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种视角补偿膜，可增广视角且具有较佳的光场均匀性。

本发明的视角补偿膜包含微结构层以及保护层。微结构层具有位于相反两侧的第一表面及第二表面，包含多个第一凹槽以及多个第二凹槽。多个第一凹槽由第一表面往内凹且具有第一深度，多个第二凹槽由第一表面往内凹且具有第二深度。其中，第一凹槽与第二凹槽混杂分布，第一深度与第二深度不相等。保护层覆盖第一表面且填满第一凹槽及第二凹槽，保护层的折射率大于微结构层的折射率。

本发明的显示装置包含具有显示面的显示面板以及视角补偿膜。视角补偿膜设置于显示面上，且微结构层介于显示面及保护层之间。

附图说明

图1A为有、无设置现有视角补偿膜的光型亮态模拟结果图。

图1B为有、无设置现有视角补偿膜的光型暗态模拟结果图。

图2为本发明视角补偿膜设置于显示面板上的实施例示意图。

图3A为本发明视角补偿膜的实施例示意图。

图3B至图3D为本发明视角补偿膜中微结构层的实施例立体示意图。

图4A为未设置本发明视角补偿膜的亮态面板光强度分布检测结果图。

图4B为未设置本发明视角补偿膜的暗态面板光强度分布检测结果图。

图5A为有设置本发明视角补偿膜的亮态面板光强度分布检测结果图。

图5B为有设置本发明视角补偿膜的暗态面板光强度分布检测结果图。

图6A至6C是本发明视角补偿膜的不同实施例示意图。

其中，附图标记说明如下：

100微结构层

101第一表面

102第二表面

110第一凹槽

120第二凹槽

200保护层

300显示面板

310显示面

800视角补偿膜

900显示装置

H1第一深度

H2第二深度

θ1第一夹角

θ2第二夹角

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例并配合图式以说明本发明所公开的连接组件的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。然而，以下所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围，在不悖离本发明构思精神的原则下，本领域技术人员可基于不同观点与应用以其他不同实施例实现本发明。在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件「上」或「连接到」另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为「直接在另一元件上」或「直接连接到」另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，「连接」可以指物理及/或电性连接。再者，「电性连接」或「耦合」是可为二元件间存在其它元件。

应当理解，尽管术语「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的「第一元件」、「部件」、「区域」、「层」或「部分」可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。

此外，诸如「下」或「底部」和「上」或「顶部」的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的「上」侧。因此，示例性术语「下」可以包括「下」和「上」的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件「下方」或「下方」的元件将被定向为在其它元件「上方」。因此，示例性术语「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文使用的「约」、「近似」、或「实质上」包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，「约」可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的「约」、「近似」或「实质上」可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

如图2所示的实施例，本发明的视角补偿膜800包含微结构层100以及保护层200，可由玻璃、光学透明基材如压克力、树脂等有机或无机材料构成，是作为显示装置900的视角补偿膜，以贴合于显示面310的方式设置于显示面板300上而形成显示装置900，其中微结构层100介于显示面310及保护层200之间。进一步而言，显示面板300具有面向使用者的显示面310。显示面310位于显示面板300的能显示画面的区域，即本领域所惯称的主动区(active area，AA)。视角补偿膜800设置在显示面310上，可以重新分配光场，有助于改善视角(Viewing Angle)，进而提升使用者观看显示面板300的舒适性。以显示介质的种类而言，在本实施例中，显示面板300可以是液晶显示面板(liquid crystal display，LCD)；然而，本发明不限于此，在其他实施例中，显示面板300也可以是有机发光二极管显示面板(organic light emitting diode，OLED)、微型发光二极管显示面板(micro-LED display)或其他适当型式的显示面板。以可挠的程度而言，在本实施例中，显示面板300可以是硬质(rigid)显示面板；然而，本发明不限于此，在其他实施例中，显示面板300也可以是软性(flexible)显示面板。

更具体而言，如图3A所示的实施例，本发明的视角补偿膜800包含微结构层100以及保护层200。微结构层100具有位于相反两侧的第一表面101以及第二表面102，第二表面102(即与例如图2所示显示面310相接的一侧)为入光侧。微结构层100包含混杂分布的多个第一凹槽110以及多个第二凹槽120。多个第一凹槽110由第一表面101往内凹且具有第一深度H1，多个第二凹槽120由第一表面101往内凹且具有第二深度H2。进一步而言，在此实施例中，第一凹槽110与第二凹槽120的侧壁为直平面，至接近底部时转为曲面，第一深度H1与第二深度H2分别指由第一表面101往内凹至直平面侧壁与曲面交界位置的深度，亦即不含底部曲面部分的深度，第一深度H1与第二深度H2不相等。在一实施例中，第一深度H1小于第二深度H2，亦即0＜该第一深度/该第二深度＜1。

第一凹槽110与第二凹槽120可在使用射出成形技术形成微结构层100时同时形成，亦可在形成微结构层100后另外形成，例如使用化学气相沉积法沉积与微结构层100相同的材料，或是以蚀刻、机械加工、喷砂、激光雕刻等方式去除部分的微结构层100。其中，如图3B所示的实施例，第一凹槽110与第二凹槽120可相互平行且互不交错，使凹槽间形成条状结构。在如图3C所示的不同实施例中，第一凹槽110与第二凹槽120可进一步交错，使凹槽间形成岛状结构。此外，凹槽间的交错方式亦不限于垂直交错。另一方面，凹槽的排列方式可以是例如图3B所示第一凹槽110与第二凹槽120轮流连续重复设置的具规律性方式，也可以是例如图3D所示的非规律性的方式。进一步而言，在一特定区域中，至少各设置一个第一凹槽110与第二凹槽120，亦即设置有两组不同深度的凹槽。其中，特定区域可为长、宽各大于0.8μm的任意区域。

如图3A所示的实施例，保护层200覆盖第一表面101且填满第一凹槽110及第二凹槽120。其中，保护层200可以使用例如旋转涂布(Spin Coating)、刷涂、喷洒等方式设置。以不同角度观之，保护层200由第一表面101的外侧延伸进入成微结构层100的第一凹槽110与第二凹槽120内。保护层200的折射率大于微结构层100的折射率。

另一方面，如图3A所示的实施例，第一凹槽110的侧壁与第二表面102的法线方向之间具有第一夹角θ1，第二凹槽120的侧壁与第二表面102的法线方向之间具有第二夹角θ2。更具体而言，第一夹角θ1为第一凹槽110的直平面侧壁与第二表面102的法线方向的夹角，第二夹角θ2为第二凹槽120的直平面侧壁与第二表面102的法线方向的夹角。其中，第一夹角θ1≦第二夹角θ2。在一实施例中，65°≦第一夹角θ1≦第二夹角θ2≦86°，借以获得较佳的扩光效果。更具体而言，如图4A所示的实施例，使用光学视角检测仪(法国Eldim，EZContrast XL88)，对未设置视角补偿膜的亮态面板光强度分布进行检测，可以发现视角范围约在±35°以内的无因次化明度在0.5以上，亦即在此区域内的光强度较强。65°≦第一夹角≦第二夹角≦86°可使在此区域内的光线进一步折射至视角范围较大的区域(例如到约±45°)，亦即获得较佳的扩光效果。其中，视角是使用者的眼睛400与显示面板300的显示面310(请参见图2)的法线方向的夹角角度。举例而言，当使用者正对显示面310时，眼睛400与显示面310的法线方向的夹角为0，视角即为0；当使用者在显示面310的两侧时，眼睛400与显示面310的法线方向的夹角为90°，视角即为±90°。

此外，在一实施例中，70°≦第一夹角θ1≦第二夹角θ2，借以避免造成正视漏光增加的情形。更具体而言，如图4B所示的实施例，对未设置视角补偿膜的暗态面板光强度分布进行检测，可以发现视角范围约在-70°至-40°及40°至70°区域间的暗态漏光较大。70°≦第一夹角θ1≦第二夹角θ2可避免将在-70°至-40°及40°至70°区域间内的光线进一步折射至视角范围到约±20°以内，借以避免造成正视漏光增加，连带使对比也下降。

对未设置视角补偿膜及有设置本发明视角补偿膜的亮态及暗态面板光强度分布分别进行检测，结果如图5A及图5B所示。其中，本发明视角补偿膜的规格为保护层折射率1.61、微结构层折射率1.51、第一夹角θ1＝81°、θ2＝86°、第一深度H1＝3μm、第二深度H2＝5μm。如图5A所示的结果，由未设置视角补偿膜(以虚线表示)的光型来看，无因次化明度在0.5以上(即亮度在50％以上)的视角范围约在±35°以内。相对的，由有设置本发明视角补偿膜(以实线表示)的光型来看，无因次化明度在0.5以上的视角范围可扩大到约±45°以内。据此，本发明视角补偿膜可达到增广视角的效果。此外，由于有设置本发明视角补偿膜的光型呈现平滑曲线，故可知其光场的均匀性较佳。如图5B所示的结果，以视角范围约在-70°至-40°及40°至70°区域间的暗态漏光而言，未设置视角补偿膜(以虚线表示)的无因次化明度明显大于有设置本发明视角补偿膜(以实线表示)的无因次化明度。据此，本发明视角补偿膜可达到降低暗态漏光并连带使对比提升的效果。

另一方面，第一凹槽110与第二凹槽120顶部或底部可以具有曲面设计，借此可使光型曲线更为平滑，亦即使光场的均匀性更佳。可能原因在于曲面可使光线往不同角度折射，因此不容易出现只往单一方向折射的情况，可以使光场均匀性更好。更具体而言，在如图3A所示的实施例中，第一凹槽110与第二凹槽120的底部为内凹曲面，第一凹槽110与第二凹槽间120具有平面的间隔，亦即底部具有曲面设计。在如图6A所示的实施例中，第一凹槽110与第二凹槽120的底部为内凹曲面，第一凹槽110与第二凹槽间120具有外凸曲面的间隔，亦即顶部及底部均具有曲面设计。在如图6B所示的实施例中，第一凹槽110与第二凹槽120的底部为平面，第一凹槽110与第二凹槽间120具有外凸曲面的的间隔，亦即顶部具有曲面设计。在如图6C所示的实施例中，第一凹槽110与第二凹槽120的底部为平面，第一凹槽110与第二凹槽间120具有平面的间隔，亦即无曲面设计。其中，就使光型曲线更为平滑、使光场的均匀性更佳的效果而言，图3A所示的实施例优于或等于图6A所示的实施例，又优于图6B所示的实施例，再优于图6C所示的实施例。进一步而言，曲面可使光线往不同角度折射而使光场均匀性更好，然而顶部平坦设计有利于正视光线直接穿透，有助于提升穿透率。

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 (10)

1.一种视角补偿膜，包含：

一微结构层，具有位于相反两侧的一第一表面以及一第二表面，该微结构层包含：

多个第一凹槽，由该第一表面往内凹且具有一第一深度；以及

多个第二凹槽，由该第一表面往内凹且具有一第二深度；

其中所述第一凹槽与所述第二凹槽混杂分布，该第一深度与该第二深度不相等；以及

一保护层，覆盖该第一表面且填满所述第一凹槽及所述第二凹槽，其中该保护层的折射率大于该微结构层的折射率，

其中所述第一凹槽与所述第二凹槽的底部为内凹曲面，所述第一凹槽与所述第二凹槽之间的间隔顶部为平面，且连接所述第一凹槽与所述第二凹槽之间的间隔顶部与底部的侧壁为直平面。

2.如权利要求1所述的视角补偿膜，其中所述第一凹槽与所述第二凹槽相互平行。

3.如权利要求1所述的视角补偿膜，其中0<该第一深度/该第二深度<1，所述第一凹槽的侧壁与该第二表面的法线方向之间具有一第一夹角，所述第二凹槽的侧壁与该第一表面的法线方向之间具有一第二夹角，该第一夹角≦该第二夹角。

4.如权利要求3所述的视角补偿膜，其中65°≦该第一夹角≦该第二夹角≦86°。

5.如权利要求4所述的视角补偿膜，其中70°≦该第一夹角≦该第二夹角≦86°。

6.如权利要求1所述的视角补偿膜，其中所述第一凹槽与所述第二凹槽至少其中之一的底部为内凹曲面。

7.如权利要求6所述的视角补偿膜，其中所述第一凹槽与所述第二凹槽的开口间具有间隔。

8.如权利要求1所述的视角补偿膜，其中该第二表面为一入光侧。

9.如权利要求1所述的视角补偿膜，其中该第一凹槽与该第二凹槽为连续重复设置。

10.一种显示装置，包含：

一显示面板，具有一显示面；以及

如权利要求1至权利要求9中任一项所述的视角补偿膜，是设置于该显示面上，且该微结构层介于该显示面及该保护层之间。