TW201945810A - 光偏折膜及應用其之顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種光偏折膜及應用其之顯示裝置。顯示裝置包括顯示面板及光偏折膜。光偏折膜設置於顯示面板上且包括第一層、第二層以及介於第一層及第二層之間的介面間的光偏折結構。第一層具有第一折射率。第二層形成於第一層上且具有第二折射率。光偏折膜之第一層係位於第二層與顯示面板之間，且第一折射率大於第二折射率。

Description

光偏折膜及應用其之顯示裝置
本發明是有關於一種光偏折膜及應用其之顯示裝置，且特別是有關於一種具有光偏折結構的光偏折膜及應用其之顯示裝置。
基於市場對於大尺寸及高解析度的顯示面板需求增大，現有的顯示產品技術遇到瓶頸。例如，以尺寸為65吋的顯示面板為例，相較於解析度為4K的產品，解析度為8K的產品的畫素數量增加到4倍且電路數量更多，導致開口率下降、光利用率低、製程難度提高及成本大幅增加等問題。
因此，本發明提出一種光偏折膜及應用其之顯示裝置，可改善前述習知問題。
根據本發明之一實施例，提出一種光偏折膜。本揭露所述光偏折膜係用以設置在一光源上，其包括：具有第一折射率的第一層、形成於第一層上且具有第二折射率的第二層，及介於第一層與第二層介面間的光偏折結構，而由光源所發出之光線係依序穿過第一層及第二層，且第一折射率大於第二折射率。
根據本發明之另一實施例，提出一種光偏折膜。本揭露所述光偏折膜，其包括：具有第一折射率的第一層、形成於第一層上且具有第二折射率的第二層、形成於第二層上的保護層，及介於第一層與第二層的介面間的光偏折結構，其中第一折射率大於第二折射率。
根據本發明之另一實施例，提出一種顯示裝置。本揭露所述顯示裝置包括：顯示面板及設置於該顯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層、形成於第一層上且具有第二折射率的第二層，及介於第一層與第二層介面間的光偏折結構。第一層係位於第二層與顯示面板之間，且第一折射率大於第二折射率。
根據本發明之另一實施例，提出一種顯示裝置。本揭露所述顯示裝置包括：顯示面板及設置於顯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層、形成於第一層上且具有第二折射率的第二層、形成於第二層上的保護層，及介於第一層與第二層的介面間的光偏折結構，其中第一折射率大於第二折射率。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。
第1圖繪示本發明一實施例之光偏折膜的局部剖面圖。如第1圖所示，光偏折膜120包括：第一層121及第二層122。第一層121具有第一折射率N1 ，第二層122位於第一層121上且具有第二折射率N2 ，在第一層121及第二層122之間的介面包含光偏折結構124，且第一折射率N1 大於第二折射率N2 。其中，當光偏折膜120設置於光源(未繪示)上時，光源所發出之光線(未繪示)係依序穿過第一層121及第二層122。
在一實施例中，光偏折結構124為提供入射在介面上之可見光產生繞射之微結構。舉例而言，光偏折結構124可為由第一層121及第二層122之介面所界定之光柵結構。前述光偏折結構124可具有任何週期性重複的形狀，例如，正弦波形狀、方波形狀，或者光柵結構可具有其它週期性重複的規則或不規則形狀。
在一實施例中，第一折射率N1 可介於約1.4與約2之間，例如：第一折射率N1 介於約1.5與約1.8之間。第二折射率N2 可介於約1.2與約1.8之間，例如：第二折射率N2 介於約1.4與約1.7之間。光偏折結構124可具有一種或二種以上之週期T，週期T介於約0.5微米與約20微米之間，例如：介於約0.5微米與約8微米之間。
在一實施例中，第一層121及第二層122各者可為黏彈性或彈性黏著劑層，例如：壓敏黏著劑(PSA)、橡膠基黏著劑及聚矽氧基黏著劑。舉例而言，適當的黏彈性或彈性黏著劑包括：彈性聚氨基甲酸乙酯或聚矽氧黏著劑、基於苯乙烯嵌段共聚物、(甲基)丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚烯烴、及聚甲基丙烯酸酯。在另一實施例中，第一層121及第二層122各者可為交聯樹脂層或可溶樹脂層。舉例而言，適當的交聯樹脂層材料例如是包括：(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系等熱硬化型樹脂或紫外線硬化型樹脂等。在一特定實施例中，第一層121及第二層122均為交聯樹脂層。
在一實施例中，第一層121及第二層122中各可含有無機奈米粒子或光漫射粒子等填料，以調整該層的折射率值。在此情況下，折射率值為複合材料之平均折射率。合適的奈米材料可包括無機奈米粒子或有機奈米粒子，例如是：金屬氧化物奈米顆粒、氧化鋯、二氧化鈦、氧化鋁、氧化錫、二氧化矽及聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate, PMMA)奈米顆粒。
如第1圖所示，在一實施例中，光偏折膜120更包括保護層123位於第二層122上，以保護第二層122。可使用合成樹脂作為保護層123。舉例而言，可作為保護層123之材料包括：纖維素系、聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚醯胺系、聚醯亞胺系、聚醚碸系、聚碸系、聚苯乙烯系、聚烯系、聚烯烴系、(甲基)丙烯酸系、乙酸酯系等透明樹脂等。又，亦可列舉(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系等熱硬化型樹脂或紫外線硬化型樹脂等。此外，亦可列舉矽氧烷系聚合物等玻璃質聚合物。在一實施例中，保護層123可包括功能塗層，例如：表面硬化塗層、防眩光塗層或一些特殊的功能塗層。
在一實施例中，光偏折膜120更包括黏合層125位於第一層121相對於第二層122之一側上，以將光偏折膜120貼附至光源上。在一實施例中，光偏折膜120也可省略黏合層125。在此特定實施例中，第一層121為黏彈性或彈性黏著劑層，而第二層122為交聯樹脂層。
經研究發現，光偏折膜120中緊鄰光偏折結構的兩個膜層之折射率可決定光學膜的補償效果，而本發明實施例的光偏折膜120在使用第一折射率N1 大於第二折射率N2 之配置時，擁有較佳的視角補償效果。
請參照第2圖，其繪示第1圖之光偏折膜120進行雷射光分配的示意圖。如圖所示，以雷射光L1(如紅光雷射)穿透光偏折膜120，並以光強偵測器(未繪示)量測相對於入射光延長線方向夾角為25度範圍內的光強，然後計算光強與雷射光L1的總光強的比值(即)，此比值定義為光分配比例D (Distribution Ratio)。
根據上述量測方式，當光偏折膜120以第一層121做為入光側，使光線依序通過第一層121及第二層122 (光線先通過高折射率層再通過低折射率層)時所測得的比值定義為光分配比例DA ；而將光偏折膜120以第二層122做為入光側，使光線依序通過第二層122及第一層121 (光線先通過低折射率層再通過高折射率層)時所測得的比值定義為光分配比例DB 。
依據測試結果可知，本發明實施例的光偏折膜120之光分配比例DA 小於光分配比例DB ，此表示當光以第一層121做為入光側通過光偏折膜120時，夾角內的光強分布小於夾角外的光強分布。亦即，光偏折膜120以第一層121做為入光側時具有較大視角的繞射分布。如此，採用以第一層121做為入光側的光偏折膜120在顯示裝置100上所產生的分光涵蓋視角範圍較大，而能改善大視角範圍的色偏、畫面泛白及/或灰階反轉等問題。
此外，光偏折膜120具有以下數種特性(1)~(4)的至少一者：(1). DA 介於約0.99與約0.3之間；(2).介於約50與約0.4之間；(3).介於約1.03與約3之間；以及(4).介於約0.03與約2之間。
如表一所示，其表示以不同週期T、第一折射率N1 及第二折射率N2 做為條件下，進行雷射光分配測試所得到的DA 、DB 、、及的數值。
表一
如表一的第1組所示，以週期T為0.9微米，第一折射率N1 為1.68，而第二折射率N2 為1.53做為條件，所得到的光分配比例DA 為0.86，光分配比例DB 為0.877，而為1.02。
如表一的第2組所示，以週期T為1.3微米，第一折射率N1 為1.68，而第二折射率N2 為1.54做為條件，所得到的光分配比例DA 為0.76，光分配比例DB 為0.81，而為1.07。
如表一的第3組所示，以週期T為2微米，第一折射率N1 為1.60，而第二折射率N2 為1.53做為條件，所得到的光分配比例DA 為0.9，光分配比例DB 為0.98，而為1.09。
如表一的第4組所示，以週期T為4微米，第一折射率N1 為1.64，而第二折射率N2 為1.54做為條件，所得到的光分配比例DA 為0.85，光分配比例DB 為0.97，而為1.14。
如表一的第5組所示，以週期T為5.6微米，第一折射率N1 為1.68，而第二折射率N2 為1.53做為條件，所得到的光分配比例DA 為0.79，光分配比例DB 為0.93，而為1.18。
如上述，由表一可知，相較於第一折射率N1 小於第二折射率N2 ，當第一折射率N1 大於第二折射率N2 時，光分配比例DA 小於光分配比例DB ，足見採用較高折射率層(第一層121)做為入光側的光偏折膜120確實具有較大視角補償範圍。
請參照第3A及3B圖，第3A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置100的示意圖，而第3B圖繪示第3A圖之顯示裝置100之顯示面板110、光偏折膜120及黏合層125沿方向3B-3B’的剖面圖。如圖所示，在平行於顯示面板110之顯示面的平面上，選定二條互相垂直的線為座標軸，例如以指向右方之水平線稱為X軸，指向上方的垂直線稱為Y軸，並將垂直於顯示面板110之顯示面的軸線定義為Z軸。
如第3A及3B圖所示，顯示裝置100包括顯示面板110及光偏折膜120設置於顯示面板110的出光側。在本實施例中，顯示面板110以液晶顯示面板為例說明。在另一實施例中，顯示面板110不限於液晶顯示面板，其可以是自發光型顯示面板，如有機發光二極體顯示面板。
如第3B圖所示，經由黏合層125固定光偏折膜120於顯示面板110上，以使光偏折膜120的第一層121位於第二層122與顯示面板110之間。在一實施例中，黏合層125可以預形成在第一層121上(即第1圖的結構)，然後再黏貼於顯示面板110。或者，黏合層125可預形成於顯示面板110上，然後再將光偏折膜120的第一層121透過黏合層125黏貼於顯示面板110上。
當顯示裝置100所發出之光線L2通過光偏折膜120後，經過光偏折膜120的光偏折結構而產生分光(或繞射光)L21。分光L21可補償顯示面板110在不同觀賞角度所產生的色偏光L2’，減少顯示裝置100顯示畫面的色偏程度。
詳言之，以顯示面板110為液晶顯示面板舉例來說，垂直(沿Z軸向)通過顯示面板110的液晶分子的光線L2並無色偏現象(或色偏程度最小)，而通過視角處液晶分子的光線會產生色偏(以下稱為色偏光L2’)。無色偏的光線L2經過光偏折結構產生的分光L21自然也無色偏(或色偏程度最小)，其可在繞射光分布範圍內補償相同視角的色偏光L2’，減少顯示裝置100的顯示畫面在視角的色偏程度。雖然第3B圖僅繪示視角處有分光L21，然實際上相對Z軸之夾角介於0度~90度的視角範圍內都可能產生分光L21。
由於本發明實施例的光偏折膜120的結構設計，透過繞射光做補償，能減少觀看者以視角觀看顯示裝置100的顯示畫面時的色偏程度。
請參照第4圖，其繪示不同實施例之光偏折膜120應用在顯示裝置100上，於60度視角所測得之色度座標差異值(du’v’，色偏值)結果。圖示的方形點表示以光偏折膜120的第一層121貼附於顯示面板110出光側的顯示裝置100所量測到的色偏值；三角形點表示以光偏折膜120的第二層122貼附於顯示面板110出光側的顯示裝置100所量測到的色偏值；而稜形點(參考組)表示未使用光偏折膜120的顯示裝置100所量測到的色偏值。當色偏值愈小，表示色偏改善程度愈佳。
如第4圖所示，在光偏折結構週期T為1.3微米下，以光偏折膜120的第一層121貼於顯示面板110側所量測的色偏值為0.014，以光偏折膜120的第二層122貼於顯示面板110側所量測的色偏值為0.017，而未使用光偏折膜120的顯示裝置100所量測的色偏值為0.029，其中以光偏折膜120的第一層121貼於顯示面板110側所量測的色偏值最小。可見，以光偏折膜120的第一層121貼於顯示面板110側的顯示裝置100的色偏現象明顯改善。
相同地，如第4圖所示，在光偏折結構週期T為2微米及4微米下，以光偏折膜120的第一層121貼於顯示面板110側的顯示裝置100的色偏現象也都明顯改善。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧顯示面板
120‧‧‧光偏折膜
121‧‧‧第一層
122‧‧‧第二層
123‧‧‧保護層
124‧‧‧光偏折結構
125‧‧‧黏合層
D、DA、DB‧‧‧光分配比例
、‧‧‧光強
‧‧‧視角
‧‧‧繞射角
N1‧‧‧第一折射率
N2‧‧‧第二折射率
L1‧‧‧雷射光
L2‧‧‧光線
L21‧‧‧分光
L2‧‧‧色偏光
X、Y、Z‧‧‧軸
T‧‧‧週期
第1圖繪示依照本發明一實施例之光偏折膜的局部剖面圖。 第2圖繪示以第1圖之光偏折膜進行雷射光分配的示意圖。 第3A圖繪示依照本發明一實施例之顯示裝置的示意圖。 第3B圖繪示第3A圖之顯示裝置之顯示面板、光偏折膜及黏合層沿方向3B-3B’的剖面圖。 第4圖繪示第3B圖之光偏折膜應用在顯示裝置上之色偏改善結果。

Claims (12)

  1. 一種光偏折膜，用以設置在一光源上，且包括： 一第一層，具有一第一折射率； 一第二層，形成於該第一層上且具有一第二折射率；以及 介於該第一層及該第二層之間的一介面包含一光偏折結構； 其中，該光源所發出之一光線係依序穿過該第一層及該第二層，且該第一折射率大於該第二折射率。
  2. 一種光偏折膜，包括： 一第一層，具有一第一折射率； 一第二層，形成於該第一層上且具有一第二折射率； 一保護層，形成於該第二層上；以及 介於該第一層及該第二層之間的一介面包含一光偏折結構； 其中，該第一折射率大於該第二折射率。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之光偏折膜，其中該光偏折膜以該第一層做為入光側的光分配比例DA 小於該光偏折膜以該第二層做為入光側的光分配比例DB 。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光偏折膜，其中該光分配比例DA 介於0.99與0.3之間。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光偏折膜，其中DA /(1-DA )=50~0.4。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之光偏折膜，其中該光偏折結構具有一週期，該週期介於0.5微米與20微米之間。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之光偏折膜，其中該第一折射率介於1.4與2之間。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之光偏折膜，其中該第二折射率介於1.2與1.8之間。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之光偏折膜，其中DB /DA =1.03~3。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之光偏折膜，其中│DB -DA │=0.03~2。
  11. 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板；以及 一光偏折膜，設置於該顯示面板上，且包括： 一第一層，具有一第一折射率； 一第二層，形成於該第一層上且具有一第二折射率；以及 介於該第一層及該第二層之間的一介面包含一光偏折結構； 其中，該光偏折膜之該第一層係位於該第二層與該顯示面板之間，且該第一折射率大於該第二折射率。
  12. 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板；以及 一光偏折膜，設置於該顯示面板上，包括： 一第一層，具有一第一折射率； 一第二層，形成於該第一層上且具有一第二折射率； 一保護層，形成於該第二層上；以及 介於該第一層及該第二層之間的一介面包含一光偏折結構； 其中，該光偏折膜之該第一折射率大於該第二折射率。
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