TW202016624A - 顯示模組 - Google Patents

顯示模組 Download PDF

Info

Publication number
TW202016624A
TW202016624A TW107138446A TW107138446A TW202016624A TW 202016624 A TW202016624 A TW 202016624A TW 107138446 A TW107138446 A TW 107138446A TW 107138446 A TW107138446 A TW 107138446A TW 202016624 A TW202016624 A TW 202016624A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
brightness
display module
enhancement film
angle
Prior art date
Application number
TW107138446A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI726251B (zh
Inventor
陳明倫
徐明君
陳政傳
陳俐伽
Original Assignee
友達光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 友達光電股份有限公司 filed Critical 友達光電股份有限公司
Priority to TW107138446A priority Critical patent/TWI726251B/zh
Priority to CN201910874221.4A priority patent/CN110646968B/zh
Priority to US16/666,996 priority patent/US10921645B2/en
Publication of TW202016624A publication Critical patent/TW202016624A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI726251B publication Critical patent/TWI726251B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0231—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having microprismatic or micropyramidal shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0257—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties creating an anisotropic diffusion characteristic, i.e. distributing output differently in two perpendicular axes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133611—Direct backlight including means for improving the brightness uniformity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G02F1/133507—Films for enhancing the luminance
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13356—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements
    • G02F1/133562—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements on the viewer side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133601—Illuminating devices for spatial active dimming
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

一種顯示模組，包括背光模組、液晶層以及第一擴光層。背光模組提供面光源。液晶層配置於背光模組上，且第一擴光層配置於液晶層上。面光源經由液晶層形成影像光，第一擴光層沿著第一方向增加影像光的視角範圍。第一擴光層實質上沿著一虛擬平面延伸，第一方向垂直於虛擬平面的法向量，垂直於第一方向以及虛擬平面的法向量的為第二方向。面光源在第一方向上60度視角的光強度小於在第二方向上60度視角的光強度。

Description

顯示模組
本發明提供一種顯示模組；特別是一種可以在較大的視角範圍提供顯示畫面的顯示模組。
顯示技術在數位電視、電腦螢幕等應用上一直在改善，藉由薄型化、高畫質、低耗電的特性，例如是醫療、車輛、廣告等專業領域所用的儀器或裝置中的顯示模組或顯示裝置也不斷在改良以提供使用者更佳的使用體驗。
液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display,LCD)的亮度是背光源的亮度乘以液晶的穿透度，背光源在不同角度射出的亮度並不相同。因此，以不同視角看LCD會感覺到亮度、對比以及顏色的變化。經由適當的光學設計，可以使這些變化減到最小，而製成廣視角型LCD。
本發明提供的顯示模組可以提供具有廣視角的畫面，同時降低漏光。
本發明的顯示模組包括背光模組、液晶層以及第一擴光層。背光模組提供面光源。液晶層配置於背光模組上，且面光源經由液晶層形成影像光，且第一擴光層配置於液晶層上，用以增加影像光在第一方向上 的視角範圍。
第一擴光層實質上沿著一虛擬平面延伸，第一方向垂直於虛擬平面的法向量，垂直於第一方向以及虛擬平面的法向量為第二方向。面光源在第一方向上視角60度的亮度小於面光源在第二方向上視角60度的亮度。上述視角為觀察方向和虛擬平面的法向量的夾角。
由上述可知，本發明所提出的發光模組包含背光模組以及第一擴光層，且背光模組所提供的面光源在第一方向上的發散角較小，可以降低在第一擴光層產生的漏光。
a1-a4‧‧‧角度
d1-d5、v1-v3‧‧‧方向
I1-I3‧‧‧強度
h1-h5‧‧‧高度
L1-L15‧‧‧光
View1,View2‧‧‧資料
w1-w12‧‧‧寬度
100,200,300A,300B‧‧‧顯示模組
101,201,301‧‧‧出光面
101N‧‧‧法向量
110,210,310‧‧‧背光模組
120,220,320‧‧‧液晶層
130,230,330‧‧‧第一擴光層
131‧‧‧第一微結構
132‧‧‧頂面
133,173,273,183,283,293‧‧‧基底層
134‧‧‧底面
140,240,340‧‧‧偏振片
150,250,350‧‧‧背光光源
160,260,360‧‧‧複合光學層
170,270,370‧‧‧第一增亮膜
171,271‧‧‧第一稜鏡
172,272‧‧‧頂角
180,280,380‧‧‧第二擴光層
181‧‧‧第二微結構
182‧‧‧頂角
183‧‧‧基底層
274,294‧‧‧霧化表面
290‧‧‧第二增亮膜
291‧‧‧第二微結構
292‧‧‧頂角
361‧‧‧反射式偏光增亮膜
圖1A是本發明第一實施例的顯示模組的示意圖；圖1B是本發明第一實施例的顯示模組的立體爆炸示意圖；圖2是本發明第一實施例的顯示模組在不同方向上依不同視角所紀錄的光輝度分布圖；圖3A是本發明第一實施例的第一增亮膜的立體示意圖；圖3B是根據圖3A中剖面線i1所繪之剖面示意圖；圖3C是本發明另一實施例的第一增亮膜的剖面示意圖；圖4A是本發明第一實施例的第二擴光層的立體示意圖；圖4B是根據圖4A中剖面線i2所繪之剖面示意圖；圖5A是本發明第一實施例的第一擴光層的立體示意圖；圖5B是根據圖5A中剖面線i3所繪之剖面示意圖；圖6是本發明第二實施例的顯示模組的立體爆炸示意圖； 圖7A是本發明第二實施例的第一增亮膜的剖面示意圖；圖7B是本發明第二實施例的第二增亮膜的剖面示意圖；圖8A是本發明第三實施例的顯示模組的立體爆炸示意圖；圖8B是本發明另一實施例的顯示模組的立體爆炸示意圖；圖9A是本發明一實驗例和二比較例在高亮度下第一方向上依不同視角所紀錄的輝度分布圖；圖9B是本發明一實驗例和二比較例在高亮度下第一方向上依不同視角所紀錄的對比分布圖；圖10A是本發明一實驗例和二比較例在低亮度下第一方向上依不同視角所紀錄的輝度分布圖；圖10B是本發明一實驗例和二比較例在低亮度下第三方向上依不同視角所紀錄的輝度分布圖。
本發明所提出的顯示模組可以提供良好的顯示畫面，同時顯示模組較佳具有廣視角，使用者在顯示模組前可以在多個角度看到清楚的顯示畫面。本發明所提出的顯示模組可以應用於電腦螢幕、電視螢幕，更可以應用於各種領域，例如是銷售終端(Point of sale,POS)、自助服務終端(Kiosk)、工業用電腦(IPC)、安全監控系統、商用遊戲機、醫療設備、工廠自動化、電子看板、運輸資訊及航海與戶外顯示器等，本發明不限於上述應用領域。
應當理解，儘管術語「第一」、「第二」、「第三」等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、 區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的「第一元件」、「部件」、「區域」、「層」或「部分」也可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。
圖1A是本發明第一實施例所提出的顯示模組的正面示意圖。請參照圖1A，本發明第一實施例所提供的顯示模組100可以自出光面101提供影像光L4，且影像光L4在第一方向d1上可以提供較大的視角範圍。
具體而言，本實施例的第一方向d1為垂直於出光面101的法向量方向。當使用者面對顯示模組100的出光面101時，第一方向d1為出光面101所提供的畫面在使用者眼中沿著左右延伸的方向，亦即出光面101的3點鐘至9點鐘方向；垂直於第一方向d1的第二方向d2為出光面101所提供的畫面在使用者眼中沿著上下延伸的方向，亦即出光面101的12點鐘至6點鐘的方向。第三方向d3、第四方向d4則為一樣垂直於出光面101的法向量方向，其中第三方向d3和第一方向d1之間夾角a1為45度；第四方向d4和第一方向d1之間夾角a2為135度。本實施例的顯示模組100在出光面101上提供在第一方向d1具有廣視角的影像光，讓使用者看到的影像光所形成之顯示畫面品質不會隨著使用者沿著左右方向(亦即3點鐘至9點鐘方向)移動而改變。
以下將搭配上述方向d1至d4來描述視角，藉以詳細描述顯示模組100的詳細特徵，但本發明並不限於上述延伸方向以及角度。本領域具有通常知識者得以視需求調整廣視角所對應的方向而不脫離本發明所教示之精神。
圖1B是本發明第一實施例中顯示模組的立體爆炸示意圖。為了清楚起見，在圖中放大了層、膜、面板、區域等的厚度以及表面結構。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。
請參照圖1B，顯示模組100包括背光模組110、液晶層120以及第一擴光層130，其中出光面101鄰近第一擴光層130，上述元件實質上沿著出光面101的法向量101N排列。第一擴光層130為沿著一虛擬平面延伸，且此虛擬平面實質上平行於出光面101，虛擬平面的法向量方向實質上與出光面101的法向量101N方向相同，因此以下關於本實施例的虛擬平面以及虛擬平面法向量的敘述將以出光面101以及法向量101N為例說明。
進一步參照圖1B來舉例說明上述的視角。視角為使用者觀察方向和出光面101的法向量101N之間的夾角。以觀察方向v1為例，觀察方向v1是正面觀看出光面101的方向，實質上為沿著法向量101N的方向，也就是平行於法向量101N的方向。觀察方向v1和法向量101N之間夾角為0，亦即觀察方向v1的視角為0。以觀察方向v2和v3為例，觀察方向v2和法向量101N之間夾角為a3，亦即觀察方向v2的視角為a3；觀察方向v3和法向量101N之間夾角為a4，亦即觀察方向v3的視角為a4，其中視角a3大於視角a4。上述說明係用以使本說明書之敘述更加明確，並非用以限定本發明。
本實施例的背光模組110提供一面光源給液晶層120，面光源 經由液晶層120形成影像光L3，第一擴光層130用以增加影像光L3的視角範圍，形成可以提供廣視角畫面的影像光L4。
本實施例的背光模組110所提供的面光源在第一方向d1上具有較低的發散角，準直性較高，而在第二方向上具有較大的發散角，準直性較低。具體而言，在第一方向d1上，面光源在視角為60度的光強度和視角為0度的光強度之間的差異較大；在第二方向d2上，面光源在視角為60度的光強度和視角為0的光強度之間的差異較小。換句話說，同樣以60度視角觀察面光源時，第一方向d1上的光強度會低於第二方向d2上的光強度。
因此，當本實施例的影像光L3被第一擴光層130增加第一方向d1上的視角範圍時，漏光的現象得以降低，甚至可以解決漏光的問題。
在本實施例中，第一擴光層130鄰近液晶層120的上偏光片140(亦即鄰近顯示模組100的出光面101的偏光片)，且液晶層120的另一側還包括下偏光片(未繪示)，藉以讓液晶層120可以藉由光的偏振來控制透光度。第一擴光層130位於上偏光片140和液晶層120之間，藉以增加影像光L3在第一方向d1上的視角範圍並形成影像光L4，使影像光L4所形成的顯示畫面具有廣視角功能。本發明的第一擴光層並不限於上述的第一擴光層130，在其他實施例中，第一擴光層亦可以設置於上偏光片上，或甚至形成為偏振擴光片來單獨形成於液晶層上。
以下將進一步詳細說明本發明第一實施例中的元件。本實施例的背光模組110包括背光光源150以及複合光學層160。背光光源150用以提供第一照明光L1，第一照明光L1往複合光學層160傳遞。背光光源150例如是由發光二極體(Light emitting diode,LED)、冷陰極螢光燈管(Cold cathode fluorescent lamp,CCFL)形成，且背光光源110可以是直下式(direct back-lit)或側照式(edgelit)，較佳為由次微發光二極體(mini LED)或微發光二極體(micro LED,μLED)所形成的直下式背光，且是可以提供區域點亮(local dimming)功能的直下式背光，但本發明不限於此。
本實施例的複合光學層160接收第一照明光L1後形成第二照明光L2，其中複合光學層160例如是由多個光學薄膜形成，藉由光的折射或反射原理來形成第二照明光L2並作為液晶層120的面光源。在本發明所提出的實施例中，顯示模組100可以在提供廣視角畫面的同時降低漏光的技術手段之一為利用複合光學層160來控制光的物理性質，以使出光面101在大視角方向可以減少漏光。以下將在示例性說明顯示模組100的其他元件後進一步對複合光學層160作進一步說明。
本實施例的液晶層120在顯示模組100中作為光閥(light valve)，用以控制複合光學層160和出光面101之間的透光度。具體而言，當影像光L4形成一畫面時，畫面中每個像素的透光度係藉由液晶層120的液晶的偏轉角度控制，液晶的偏轉角度則經由畫素電路(Pixel circuit)所施加的電場大小來決定，且畫素電路各自可以利用薄膜電晶體(Thin-Film Transistor,TFT)控制施加電場的訊號。換句話說，本實施例中的液晶層120例如是一種TFT LCD，但上述各關於液晶層的元件僅示例性說明本實施例可以實施的細部特徵之一，本發明並不限於此。
本發明第一實施例的液晶層120將自複合光學層160接收到形成為面光源的第二照明光L2形成為影像光L3，使影像光L3可以經過第一擴光層130在出光面101形成畫面。第一擴光層130在本實施例中用以增加出 光面101上每個位置的出光角度的範圍，使影像光L3可以形成廣視角的影像光L4。
本實施例的顯示模組100中的複合光學層160用以調整第一照明光L1以形成第二照明光L2來避免影像光L3在出光面101漏光，其中複合光學層160可以調整第一方向d1上的光輝度(Luminance)分布，亦即可以在第一方向上d1調整單位面積中的發光強度。
圖2是本發明第一實施例中第二照明光所形成的面光源在第一方向以及第二方向上不同視角之輝度的分布圖。請參照圖2，View1為沿著第一方向d1紀錄面光源的輝度(單位：尼特，nit)隨視角變化的資料；View2為沿著第二方向d2紀錄面光源的輝度隨視角變化的資料，其中此處例如是自相同的位置以不同方向、不同視角量測，因此視角為0度時的輝度實質上相同。詳細而言，本實施例的顯示模組藉由調整自背光模組110發出之第二照明光L2來使自液晶層120發出的影像光L3可以具有實質上相同或類似的輝度分布。以下將以第二照明光L2來舉例說明各方向、各視角的輝度分布，但本發明並不限於此。本領域具有通常知識者更可以針對液晶層120的特性調整第二照明光L2的光強度或輝度分布，藉以使影像光L3可以具有以下所述較佳的光強度或輝度分布。
在沿著第一方向d1展開的視角範圍中，面光源在視角為0度的輝度為I1；在視角為60度的輝度為I3。本實施例的複合光學層160可以使面光源符合：6%
Figure 107138446-A0101-12-0008-25
(I3/I1)x100%
Figure 107138446-A0101-12-0008-26
12%，亦即複合光學層160可以降低大視角範圍內的單位面積之發光強度，使光集 中在小視角範圍中。在沿著第二方向d2展開的視角範圍中，面光源在視角為0度的輝度為I1；在視角為60度的輝度為I2。本實施例的複合光學層160可以使面光源符合：19%
Figure 107138446-A0101-12-0009-27
(I2/I1)x100%。換句話說，在以60度視角觀察時，經複合光學層160調整後的第二照明光L2所形成的面光源亮度在第一方向d1的輝度和在第二方向d2的輝度的比例大致落在0.3至0.7的範圍內。藉由複合光學層160的調整，出光面101在第一方向d1上可以降低漏光，尤其在低亮度時可以大幅降低漏光。再換句話說，複合光學層160在第一方向d1上提供聚光效果，並在第二方向d2實質上維持相同的輝度分布，使顯示模組100在出光面101提供大幅降低漏光的廣視角畫面。
進一步而言，在本發明的其他實施例中，和第一方向d1夾45度的第三方向d3以及夾135度的第四方向d4上的輝度分布也可以類似上述的第一方向d1的揮度分布，也就是以視角60度觀察面光源時，第三方向d3和第四方向d4的輝度會低於第二方向d2的輝度分布。
詳細而言，本實施例在第三方向d3、第四方向d4的面光源的輝度分布也符合：6%
Figure 107138446-A0101-12-0009-29
(I3/I1)x100%
Figure 107138446-A0101-12-0009-30
12%的關係，其中I3是在第三方向d3或第四方向d4上視角為60度的輝度，I1是視角為零的輝度。藉由複合光學膜160所調整的第二照明光L2所形成的面光源，以及此面光源所形成的帶有類似輝度分布的影像光L3，可以進一步確保出光面101的漏光大幅降低，但本發明不限於此，本發明具有通常知識者 可以視亮度需求來調整。
以下將再搭配第一實施例以及其他實施例詳細舉例說明本發明所提出的顯示模組的複合光學層。請參照圖1B，在本發明的第一實施例中，複合光學層160包括第一增亮膜170以及第二擴光層180。
需要說明的是，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的「下」側的元件將被定向在其他元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「下方」可以包括上方和下方的取向。
在出光面101的法向量101N上，本發明第一實施例的顯示模組100的第一增亮膜170鄰近背光光源150，第二擴光層180位於第一增亮膜170的上方，亦即第二擴光層180位於第一增亮膜170和液晶層120之間。第一增亮膜170包括多個第一稜鏡，且這些第一稜鏡的延伸方向和第一方向d1之間的夾角小於等於20度(本實施例以0度為例)；第二擴光層180包括多個第二微結構，且這些第二微結構的延伸方向和第一方向d1之間的夾角小於等於20度(本實施例以0度為例)。相對而言，第一擴光層130包括多個第一微結構，且這些第一微結構的延伸方向和第二方向d2之間的夾角小於等於20度(本實施例以0度為例)。以下將依序說明第一擴光層130和複合光學層160中的元件的詳細特徵。
圖3A是本發明第一實施例的第一增亮膜170的立體示意圖；圖3B是圖3A中根據剖面線i1繪示的剖面示意圖。請參照圖3A，第一增亮膜170包括多個第一稜鏡171，且這些第一稜鏡171的延伸方向和第一方向d1之間的夾角
Figure 107138446-A0101-12-0011-31
20度(此處以0度為例)。第一增亮膜170藉由這些第一稜鏡171來修正來自背光光源150的第一照明光L1，使光正面集中。
詳細而言，請參照圖3B，第一增亮膜170的這些第一稜鏡171在沿著第二方向d2具有三角形的截面，頂角172為尖角，且第一增亮膜170例如還包括基底層173，這些第一稜鏡171形成在基底層173上，用以使穿過的光朝正面集中、增加亮度。另一方面，第一增亮膜170的材質的折射率
Figure 107138446-A0101-12-0011-32
1.6，上述材質例如是摻雜高折射率粒子的膠體，較佳為折射率為1.5的膠體摻雜折射率大於等於1.7的高折射率無機粒子，藉以提供良好的折射效果，並使第一方向d1上視角60度的亮度有效降低至適當範圍。第一增亮膜170例如是友輝GL512J，其中形成第一稜鏡171的材質折射率較佳為1.63。
本實施例的第一增亮膜170、第一擴光層130和第二擴光層180上的結構的形狀還有各自不同的特徵，此處以傾斜區描述各自的形狀特徵。傾斜區落在這些元件上的這些稜鏡或微結構中，這些稜鏡或微結構中總高度的0.1倍至0.9倍的部分為上述的傾斜區。
舉例而言，請參照圖3B，本實施例的第一稜鏡171的總高度為h1，則高度位於0.1h1至0.9h1的部分為第一稜鏡171的傾斜區，且這部分第一稜鏡171投影在第二方向d2的寬度為w2，其他部分投影的寬度則為2w1。請一併參照圖3A，由於第一稜鏡171沿著方向d1延伸且具有實質上相同的剖面形狀，且側面為傾斜的平面，因此第一增亮膜170的傾斜區投影至 基底層173的區域(亦即在顯示模組100中投影至與出光面101平行的平面的區域)占基底層173的區域的百分比實質上為80%。換句話說，當這些第一稜鏡131投影至與出光面101平行的一虛擬平面上時，這些第一稜鏡131的投影面積中，有80%為傾斜區中的部分第一稜鏡131的投影區域。
以下將再引用上述的傾斜區定義描述其他元件，但其中「傾斜」並非用以限定該區域的外型，僅用以與結構中的其他區域區隔。
另一方面，本發明實施例中第一增亮膜中第一稜鏡的頂角並不限於上述的尖角，請參照圖3C中另一實施例的第一增亮膜170A的剖面示意圖，其中第一稜鏡171A的頂角實質上為圓角。進一步而言，本發明實施例中第一增亮膜中第一稜鏡的傾斜區投影在與出光面平行的虛擬平面的區域占第一增亮膜投影至此虛擬平面的區域的百分比實質上落在75%至80%的範圍。
本文使用的「約」、「近似」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30%、±20%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」或「實質上」可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
圖4A是本發明第一實施例的第二擴光層的立體示意圖；圖4B是根據圖4A中剖面線i2所繪之剖面示意圖。請參照圖4A，本發明第一實施例的第二擴光層180包括多個第二微結構181，這些第二微結構181的延伸 方向和第一方向d1之間夾角小於等於20度(此處以0度為例)。這些第二微結構181實質上沿著第一方向d1延伸、沿著第二方向d2排列、同時第二微結構181在延伸的同時在出光面的法線方向(亦即第五方向d5)的厚度也可以改變，藉以提供適當的光擴散效果，本發明並不限於此。
請參照圖4B，相較於第一增亮膜170中第一稜鏡171的頂角172而言，第二擴光層180的頂角182的曲率半徑較大，亦即r角較大。第二擴光層180還包括基底層183，這些第二微結構181形成在基底層183上。
本實施例的第二擴光層180中的這些第二微結構181的傾斜區在第一擴光層130所延伸的虛擬平面上的投影面積小於第一增亮膜170中上述多個第一稜鏡171的傾斜區在上述虛擬平面的投影面積。具體而言，上述第一擴光層130延伸的虛擬平面以與之平行的出光面101為例，請參照圖4B，由於第二微結構181實質上具有弧形的截面，且第二擴光層180和第一增亮膜170的大小同時對應至出光面101時，第二擴光層180的傾斜區投影至出光面101的投影面積會小於第一增亮膜170的傾斜區投影至出光面101的投影面積。
進一步而言，每個第二微結構181的傾斜區在出光面101的投影面積占整體出光面的百分比實質上可以藉由以下的算式計算：(w4/(w3+w4+w5))×%其中h1為第二微結構181的整體高度，w3為0.1h2高度以下的部分第二微結構181投影至平行於出光面101的虛擬平面的寬度，w4為0.1h2至0.9h2高度的部分第二微結構181投影至平行於出光面101的虛擬平面的寬度，w5為0.9h2至h2高度的部分第二微結構投影至平行於出光面101的虛擬平面的寬度。由 上述的算式，本實施例的第二擴光層180的傾斜區投影至出光面101的面積占出光面101面積的20%至75%，適於調整第二方向d2上第二照明光L2在不同視角上的光強度分布的半高寬(例如是圖2中的FWHM2)，藉以提供適當準直功能，並讓影像光L3可以經由第一擴光層130提供良好的光擴散功能。
同時，由於第二擴光層180實質上是由沿著第一方向d1延伸的一維擴光層形成，相較於二維分布的擴光層可以進一步降低在第一方向d1上視角為60度的光強度，進而降低出光面101的漏光。
圖5A為本發明第一實施例的第一擴光層130的立體示意圖；圖5B是根據圖5A中剖面線i3所繪之剖面圖。請參照圖5A，第一擴光層130包括多個第一微結構131，這些第一微結構131的延伸方向和第二方向d2之間夾角小於等於20度(此處以0度為例)。第一擴光層130例如是可透光的光學透鏡層。
本發明並不限於上述本實施例中的第一稜鏡171、第一微結構131以及第二微結構181和第一方向d1、第二方向d2之間的相對關係，這些結構各自對應第一方向d1或第二方向d2之間的夾角可以落在
Figure 107138446-A0101-12-0014-33
20度的範圍，本領域具有通常知識者自然可以視實際顯示需求來適度調整每個結構的延伸方向的角度，藉以免除例如是因為光的干涉產生的圖形(例如是Moiré interference pattern)。
在本實施例中，第一擴光層130的傾斜區在出光面101(或是與第一擴光層130的延伸方向平行的虛擬平面)的投影面積小於第二擴光層180的傾斜區在出光面101(或是上述虛擬平面)的投影面積。請參照圖5B，第一擴光層130包括第一微結構131以及基底層133，其中第一微結構131的 頂面132具有一寬度，且在投影至出光面101的單位面積中，頂面132和底面134的投影區域在單位面積中所占的比例大於傾斜區的投影區域在單位面積中所占的比例。
具體而言，本發明第一實施例的第一擴光層130的第一微結構131投影至出光面101或是和第一擴光層140的延伸方向平行的虛擬平面時，第一微結構131的傾斜區投影至出光面101的面積占出光面101的面積的百分比為1%至20%。也就是說，當第一微結構131的傾斜區投影至上述的虛擬平面時，傾斜區的投影面積占整體第一擴光層130投影在此虛擬平面的1%至20%。因此，第一擴光層130可以確保影像光L4在大視角的範圍內亦可提供形成良好的顯示畫面。
圖6為本發明第二實施例的顯示模組的立體爆炸示意圖。顯示模組200用以在出光面201提供顯示畫面，且顯示模組200包括背光模組210的背光光源250以及複合光學層260，以及液晶層220、第一擴光層230以及偏振片240，其中背光光源250發出第一照明光L5；在複合光學層260形成第二照明光L6；經液晶層220形成第一影像光L7；經第一擴光層230形成第二影像光L8，並自出光面201發出。上述各元件類似於上述第一實施例的顯示模組100中的元件，惟不同之處在於複合光學層260。
請參照圖6，本發明第二實施例中的複合光學層260包括第一增亮膜270以及第二擴光層280，依序沿著出光面201的法向量自靠近背光光源250的一側排列。複合光學層260還包括第二增亮膜290，且第二增亮膜290設置於第一增亮膜270靠近背光光源250的一側，亦即第一增亮膜270設置於第二增亮膜290上。第二增亮膜290設置於背光光源250上，較佳設置於背光 光源250的導光板上，在其他實施例中更可以設置在背光光源250的擴散板上，本發明不限於此。
第二增亮膜290包括多個第二稜鏡291，這些第二稜鏡291的延伸方向和第二方向d2之間的夾角
Figure 107138446-A0101-12-0016-34
20度(此處以0度為例)，用以進一步改善第二照明光L6的光型。
圖7A是本發明第二實施例中沿著平行於第二方向d2之剖面線繪示之第一增亮膜的剖面示意圖；圖7B是本發明第二實施例中沿著平行於第一方向d1之剖面線繪示之第二增亮膜的剖面示意圖。請一併參照圖7A以及圖7B，在本發明的第二實施例中，第二增亮膜290中的第二稜鏡291的頂角292的曲率半徑大於等於第一增亮膜270的第一稜鏡271的頂角272的曲率半徑，且頂角272實質上為尖角。在其他實施例中，第二稜鏡291的頂角292亦可以為尖角。
本實施例的第一稜鏡271的傾斜區投影至出光面201的面積大於等於第二稜鏡291的傾斜區投影至出光面201的面積。具體而言，請參照圖7A以及圖7B，第一稜鏡271的高度例如為h4，則高度落在0.1h4至0.9h4的傾斜區中的部分第一稜鏡271的投影寬度為w10，因此第一稜鏡271的傾斜區投影至出光面201或與出光面201平行的虛擬平面的面積占出光面201的面積的百分比為：R1%=((w10)/(2w9+w10))×%。第二稜鏡291的高度例如為h5，則高度落在0.1h5至0.9h5的傾斜區中的部分第二稜鏡291的投影寬度為w12，因此第二稜鏡291的傾斜區投影至出光面201或與出光面201平行的虛擬平面的面積占出光面201的面積的百分比為： R2%=((w12)/(2w11+w12))×%。在本實施例中，由於第二稜鏡291的頂角292的曲率半徑可以提高，因此R1%
Figure 107138446-A0101-12-0017-35
R2%。藉由第一增亮膜270，本實施例的顯示模組200中用以形成影像光L7的第二照明光L6的強度可以在視角為60度時在第一方向d1上降低至適當的範圍；藉由第二增亮膜290，第二照明光L6在亮度對視角的分布上可以調整至適當的半高寬。
在本發明的實施例中，上述的第一稜鏡、第二稜鏡、第一微結構以及第二微結構的各自高度實質上為高度
Figure 107138446-A0101-12-0017-36
0.5微米(micrometer,μm)的高度，因此均可以適當的提供光學集中或擴散效果。
除了曲率半徑差異外，本發明第二實施例所提出的顯示模組還可以藉由調整第一稜鏡271的頂角272以及第二稜鏡291的頂角292的大小來調整第二照明光L6在亮度對視角的分布上的半高寬，較佳為頂角292的角度
Figure 107138446-A0101-12-0017-37
頂角272的角度。具體而言，第一稜鏡271的頂角272較佳為90度直角，藉以使在第一方向d1上的亮度可以在大視角方向降低，而第二稜鏡291的頂角則較佳為大於90度，使在第一方向d2上的亮度對視角的分布上的半高寬得以維持。
另一方面，在本實施例中，形成第一稜鏡271的材質的折射率
Figure 107138446-A0101-12-0017-38
第二稜鏡291的材質的折射率，讓第一稜鏡271可以進一步藉由帶有高折射率的材質調整第一方向d1上視角60度的亮度。舉例而言，第一增亮膜270的材質例如可以是折射率為1.5之膠體摻雜具有高折射率(折射率
Figure 107138446-A0101-12-0017-39
1.7)的無機粒子，而第二增亮膜290的材質例如可以是折射率落在1.49至1.55之範圍的膠體。
本實施例的第一增亮膜270和第二增亮膜290各自還包括霧化表面，且藉由第二增亮膜290的霧化表面的霧度大於第一增亮膜270的霧化表面的霧度來調整第二照明光L6在亮度對視角的分布上的半高寬。請參照圖7A以及圖7B，第一增亮膜270具有霧化表面274；第二增亮膜290具有霧化表面294，其中第一增亮膜270的霧化表面274的霧度可以降低來維持第一方向d1上視角60度的光強度不會過大；第二增亮膜290的霧化表面294的霧度可以實質上落在30%來維持亮度對視角的分布上的半高寬。
本發明實施例中的複合光學層還可以藉由反射式偏光增亮膜來改善第二照明光的光強度分布，進而減少出光面上的漏光。
請參照圖8A所繪之第三實施例的顯示模組的立體爆炸圖，其中顯示模組300A類似於上述第一實施例的顯示模組100，用以自出光面301發出可以形成畫面的影像光，顯示模組300A包含背光模組310的背光光源350以及形成複合光學層360的第一增亮膜370以及第二擴光層380，還有液晶層320、第一擴光層330和偏振片340。不同於上述第一實施例的顯示模組100，顯示模組300的複合光學層360還包含反射式偏光增亮膜361，設置於第二擴光層380靠近背光光源350的表面。反射式偏光增亮膜361例如是3MTM DBEF QV2反射式偏光增光片。反射式偏光增亮膜361可以增加正面傳遞方向的光的強度，亦即增加光的使用效率。因此，反射式偏光增亮膜361亦可使顯示模組300A中的第二照明光L10帶有良好的輝度分布，以使液晶層320形成的影像光L11可以經第一擴光層330形成可以在大視角提供顯示畫面的影像光L12。
本發明的反射式偏光增亮膜361並不限於上述第三實施例的 設置位置。請參照圖8B所繪之另一實施例的顯示模組300B，其中反射式偏光增亮膜361係設置於第一增亮膜370靠近背光光源350的表面，可以進一步增加正面方向傳遞的第二照明光L13的強度，亦即第二照明光L13的準直性會較上述第二照明光L10的準直性高。較佳而言，第一增亮膜370上的多個第一稜鏡可以直接以鍍膜成形的方式形成在反射式偏光增亮膜361，以使第二照明光L13的偏振方向維持在適當範圍，進而降低對影像光L14,L15的影響。另一方面，藉由反射式偏光增亮膜361，第一增亮膜370的材質可以選用折射率較一般，例如落在1.49至1.55的範圍的材質以降低整體製作成本，亦可以選用高折射率的材質來進一步提升更高準直的第二照明光L13。
以下再以數個實驗例舉例說明本發明所提出的顯示模組所能帶來之功效。圖9A是依照本發明一實驗例中顯示模組在高亮度時在第一方向上(亦即顯示畫面的三點鐘至九點鐘方向上)的輝度分布以及另外兩個比較例中顯示模組在第一方向上的輝度分布的比較圖，其中縱軸為輝度(單位：nit)，橫軸為視角(單位：度)；圖9B是依照本發明一實驗例中顯示模組在高亮度時在第一方向上的對比分布以及另外兩個比較例中顯示模組在第一方向上的對比分布的比較圖，其中縱軸為對比，橫軸為視角(單位：度)。在本實驗例中，顯示模組類似於上述第二實施例的顯示模組200，顯示模組包括背光模組、液晶層以及第一擴光層。本實驗例的背光模組朝著靠近液晶層的方向依序包括背光光源、第二增亮膜、第一增亮膜以及第二擴光層，且背光模組還包括上述的反射式偏光增亮膜，配置於第二擴光層和第一增亮膜之間。
詳細而言，在本實驗例中，第一擴光層實質上沿著一虛擬平 面延伸。第一擴光層的形狀實質上類似於上述圖5B所繪的第一擴光層的形狀，惟其傾斜區投影至上述虛擬平面的面積占第一擴光層投影至上述虛擬平面的面積的百分比實質上為7%。
第二擴光層實質上為一維光擴散層(1 dimensional diffusor)，其較佳為光擴散角或光發散角為20度之光擴散層。
第一增亮膜上的第一稜鏡的材質的折射率實質上為1.63，第一稜鏡的兩個斜面的法向量夾角為90度(垂直於第一稜鏡延伸方向的截面的兩個斜邊夾90度)，第一稜鏡的頂角為r1角，且第一增亮膜背對於液晶層的表面的霧度為4%。
第二增亮膜上的第二稜鏡的材質的折射率實質上為1.52，第二稜鏡的兩個斜面的法向量夾角為90度(垂直於第一稜鏡的延伸方向的截面的兩個斜邊夾90度)，第二稜鏡的頂角為r7角，且第二增亮膜背對於液晶層的表面的霧度為8%。
請參照圖9A，Lumi3為本實驗例的輝度分布圖；Lumi2為使用本實驗例之第一擴光層、液晶層搭配一般背光的比較例的輝度分布圖；Lumi1為使用一般顯示模組的比較例的輝度分布圖。換句話說，Lumi2為一般顯示模組形成廣視角畫面的輝度分布圖，且由圖9A可以看出，本實驗例中的顯示模組在高亮度的輝度分布仍可以在大視角提升。需要說明的是，圖9A、9B以及後續參照的圖10A、10B所紀錄的內容例如以顯示模組中第一擴光層之出光面為基準來量測之結果，亦即圖中的輝度分布可以對應至顯示模組所提供之影像光在各視角的輝度分布。
請參照圖9B，CR3為本實驗例的對比分布圖；CR2為一般顯 示模組形成廣視角畫面之比較例的對比分布圖；CR1為一般顯示模組之比較例的對比分布圖。由圖9B可以看出，本實驗例中的顯示模組在提升可視畫面的視角範圍的同時，可以減少對比的降低(CR3相對CR1的降低百分比低於10%)，可以維持高輝度高對比的顯示畫面。
圖10A是依照本發明一實驗例中顯示模組在低亮度時在第一方向上(亦即顯示畫面的三點鐘至九點鐘方向上)的輝度分布以及另外兩個比較例中顯示模組在第一方向上的輝度分布的比較圖，其中縱軸為輝度(單位：nit)，橫軸為視角(單位：度)；圖10B是依照本發明一實驗例中顯示模組在低亮度時在第三方向上(亦即顯示畫面的一點半鐘至七點半鐘方向上)的輝度分布以及另外兩個比較例中顯示模組在第三方向上的輝度分布的比較圖，其中縱軸為輝度(單位：nit)，橫軸為視角(單位：度)。
請參照圖10A，在第一方向上，本實驗例的顯示模組可以改善低亮度時的輝度分布(輝度分布Lumi6)，相較一般顯示模組形成廣視角畫面的輝度分布Lumi5以及一般顯示模組的畫面的輝度分布Lumi4，在大視角範圍(例如是50度至70度視角範圍內)可以大幅降低輝度，亦即減少漏光現象。
請參照圖10B，在第三方向上，亦即垂直於顯示模組的出光面之法向量，並與第一方向夾45度之方向上，本實驗例的顯示模組在低亮度時也可以大幅降低大角度的輝度分布(Lumi9)，相較於一般顯示模組形成廣視角畫面的輝度分布Lumi8以及一般顯示模組的畫面的輝度分布Lumi7，在大視角範圍(例如是50度至70度視角範圍內)可以大幅降低輝度，亦即減少漏光現象。
綜上所述，本發明的顯示模組可以藉由複合光學層提供第二照明光，且第二照明光在第一方向上隨視角變化的分布較第二方向上隨視角變化的分布集中，因此可以使形成於分光層的出光面的顯示畫面在提供廣視角的效果的同時，避免顯示畫面中有漏光的現象發生。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制權利要求的範圍。
a3-a4‧‧‧角度
d1-d2、v1-v3‧‧‧方向
L1-L4‧‧‧光
100‧‧‧顯示模組
101‧‧‧出光面
101N‧‧‧法向量
110‧‧‧背光模組
120‧‧‧液晶層
130‧‧‧第一擴光層
140‧‧‧偏振片
150‧‧‧背光光源
160‧‧‧複合光學層
170‧‧‧第一增亮膜
180‧‧‧第二擴光層

Claims (20)

  1. 一種顯示模組，包括：一背光模組，提供一面光源；一液晶層，配置於該背光模組上；以及一第一擴光層，配置於該液晶層上，該面光源經由該液晶層形成一影像光，該影像光經由該第一擴光層沿著一第一方向增加視角的範圍，且該第一擴光層實質上沿著一虛擬平面延伸，該第一方向垂直於該虛擬平面的法向量；其中該面光源在該第一方向的60度視角亮度低於在一第二方向的60度視角亮度，且該第二方向垂直於該第一方向以及該虛擬平面的法向量；上述視角為觀察方向和該虛擬平面的法向量的夾角。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中在該第一方向上，該面光源在視角60度的亮度占在視角0度的亮度的百分比落在6%至12%的範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中在該第二方向上，該面光源在視角60度的亮度占在視角0度的亮度的百分比大於等於19%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中在一第三方向上的60度視角的亮度低於在該第二方向上的60度視角亮度，且該第三方向與該第一方向夾45度，並垂直於該虛擬平面的法向量。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的顯示模組，其中在該第三方向上，該面光源在視角60度的亮度占在視角0度的亮度的百分比落在6%至12%的範圍。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的顯示模組，其中該第一擴光層包括多個第 一微結構，該些第一微結構的延伸方向與該第二方向之間的夾角小於等於20度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的顯示模組，其中該背光模組包括：一背光光源，提供一第一照明光；一複合光學層，配置於該背光光源上，且該第一照明光經由該複合光學層形成為一第二照明光，該第二照明光形成該面光源，該複合光學層包括：一第一增亮膜，包括多個第一稜鏡，該些第一稜鏡的延伸方向和該第一方向之間的夾角小於等於20度；以及一第二擴光層，包括多個第二微結構，該些第二微結構的延伸方向和該第一方向之間的夾角小於等於20度。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的顯示模組，其中當h為每個該第一稜鏡、該第一微結構或該第二微結構在該虛擬平面的法線方向上的高度，該第一增亮膜、該第一擴光層或該第二擴光層的傾斜區為在該虛擬平面的法線方向上每個該第一稜鏡、該第一微結構或該第二微結構的高度落在0.1h至0.9h的部分，；在該虛擬平面上，該第一擴光層的傾斜區的投影面積小於該第二擴光層的傾斜區的投影面積；該第二擴光層的傾斜區的投影面積小於該第一增亮膜的傾斜區的投影面積。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的顯示模組，其中在該顯示面上，該第一擴光層的該傾斜區投影至該虛擬平面的面積占該第一擴光層在該虛擬平面的投影面積的1%至20%；該第二擴光層的該傾斜區投影至該虛擬平面的面積占該第二擴光層在該虛擬平面的投影面積的20%至75%；該第一增亮膜的該傾斜區投影至該虛擬平面的面積占該第一增亮膜在該 虛擬平面的投影面積的75%至80%。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的顯示模組，其中該第一增亮膜的材質的折射率大於等於1.6。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的顯示模組，其中該複合光學層還包括：一第二增亮膜，鄰近該背光光源，位於該第一增亮膜以及該背光光源之間；其中該第二增亮膜包括多個第二稜鏡，該些第二稜鏡的延伸方向和該第二方向之間夾角小於等於20度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的顯示模組，其中當h為每個該第一稜鏡或該第二稜鏡在該虛擬平面的法線方向上的高度，該第一增亮膜或該第二增亮膜的傾斜區為在該虛擬平面的法線方向上每個該第一稜鏡或該第二稜鏡的高度落在0.1h至0.9h的部分；在該虛擬平面上，該第二稜鏡的該傾斜區的投影面積小於該第一稜鏡的該傾斜區的投影面積。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的顯示模組，其中每個該第一稜鏡具有一第一頂角，該第一頂角為一尖角或一圓角；每個該第二稜鏡具有一第二圓角；當該第一頂角為該圓角時，該第二圓角的曲率半徑大於該第一頂角的曲率半徑。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的顯示模組，其中該第一增亮膜與該第二增亮膜朝向該背光光源的一側各自形成霧化表面，該第二增亮膜的霧化表面的霧度大於該第一增亮膜的霧化表面的霧度。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的顯示模組，其中形成該第一增亮膜的材 質的折射率大於形成該第二增亮膜的材質的折射率。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的顯示模組，其中該第一增亮膜的每個該第一稜鏡包括二第一斜面以及連接該二第一斜面的第一頂角，其中該二斜面之法向量實質上為互相垂直。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的顯示模組，其中該第一增亮膜的每個該第一稜鏡包括二第一斜面以及連接該二第一斜面的第一頂角；該第二增亮膜的每個該第二稜鏡包括二第二斜面以及連接該二斜面的第二頂角；該二第一斜面的法向量夾第一夾角，該二第二斜面的法向量夾第二夾角，該第二夾角大於等於該第一夾角。
  18. 如申請專利範圍第7項所述的顯示模組，該複合光學層還包括：一反射式偏光增亮膜，位於該該第二擴光層靠近該第一增亮膜的一側；穿透該反射式偏光增亮膜的第一照明光具有一偏振方向以及較小的發散角。
  19. 如申請專利範圍第7項所述的顯示模組，該複合光學層還包括：一反射式偏光增亮膜，位於該第一增亮膜靠近該背光光源的一側；穿透該反射式偏光增亮膜的第一照明光具有一偏振方向且較小的發散角。
  20. 如申請專利範圍第7項所述的顯示模組，其中該背光光源包括多個發光單元，該些發光單元沿著一平行於該虛擬平面的另一虛擬平面分布，且該背光光源適於對應該液晶層中透光度較高的區域對應點亮部分該些發光單元。
TW107138446A 2018-10-30 2018-10-30 顯示模組 TWI726251B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107138446A TWI726251B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 顯示模組
CN201910874221.4A CN110646968B (zh) 2018-10-30 2019-09-17 显示模块
US16/666,996 US10921645B2 (en) 2018-10-30 2019-10-29 Display module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW107138446A TWI726251B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 顯示模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202016624A true TW202016624A (zh) 2020-05-01
TWI726251B TWI726251B (zh) 2021-05-01

Family

ID=68991928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107138446A TWI726251B (zh) 2018-10-30 2018-10-30 顯示模組

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10921645B2 (zh)
CN (1) CN110646968B (zh)
TW (1) TWI726251B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI768715B (zh) * 2020-11-12 2022-06-21 中強光電股份有限公司 背光模組

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111045257B (zh) * 2020-01-17 2021-06-22 福州大学 基于量子点液晶分子的显示面板及其制作方法
TWI754318B (zh) * 2020-07-08 2022-02-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置
TWI738465B (zh) * 2020-08-14 2021-09-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置
TWI762035B (zh) * 2020-11-16 2022-04-21 友達光電股份有限公司 顯示裝置
CN114355669A (zh) * 2021-12-31 2022-04-15 华为技术有限公司 一种背光结构、显示器及电子设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5598281A (en) * 1993-11-19 1997-01-28 Alliedsignal Inc. Backlight assembly for improved illumination employing tapered optical elements
JP2809089B2 (ja) * 1994-02-28 1998-10-08 日本電気株式会社 透過型液晶表示装置
FR2737313B1 (fr) * 1995-07-25 1997-08-22 Sextant Avionique Ecran de visualisation a cristal liquide
US8035775B2 (en) * 2006-09-07 2011-10-11 Sharp Kabushiki Kaisha Polarization control system and display device
JP4566226B2 (ja) * 2007-09-07 2010-10-20 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
EP3258167A3 (en) * 2009-12-08 2018-04-18 3M Innovative Properties Co. Optical constructions incorporating a light guide and low refractive index films
CN104136950B (zh) * 2011-12-21 2019-04-23 3M创新有限公司 光学膜叠堆
TWI502254B (zh) * 2012-06-26 2015-10-01 Au Optronics Corp 顯示裝置及組合成之顯示系統
CN103631052B (zh) * 2012-08-24 2016-08-10 群康科技(深圳)有限公司 液晶显示装置
US9121999B2 (en) * 2013-07-30 2015-09-01 Au Optronics Corporation Optical film and display device having the same
CN104696876B (zh) * 2015-04-02 2017-07-04 江苏双星彩塑新材料股份有限公司 视角扩宽膜片和具有该膜片的背光模组及液晶显示器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI768715B (zh) * 2020-11-12 2022-06-21 中強光電股份有限公司 背光模組
US11520099B2 (en) 2020-11-12 2022-12-06 Coretronic Corporation Backlight module

Also Published As

Publication number Publication date
US20200133072A1 (en) 2020-04-30
US10921645B2 (en) 2021-02-16
CN110646968A (zh) 2020-01-03
CN110646968B (zh) 2022-02-18
TWI726251B (zh) 2021-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11016341B2 (en) Directional illumination apparatus and privacy display
TWI726251B (zh) 顯示模組
US10429679B2 (en) Display device
US10488708B2 (en) Backlight module
KR102617760B1 (ko) 지향성 백라이트
US7255456B2 (en) Direct backlight module
US20140085570A1 (en) Backlight and liquid crystal display device
US9235055B2 (en) Light source assembly and display apparatus having the same
CN113296314B (zh) 显示模组和显示装置
US8310624B2 (en) Backlight module and liquid crystal display apparatus
CN101137930A (zh) 不同折射率的光学膜
CN109581750B (zh) 一种背光模组及显示装置
US20220404540A1 (en) Illumination apparatus
TW201303445A (zh) 液晶顯示器
US7084941B2 (en) Liquid crystal display device
US11294233B2 (en) Directional illumination apparatus and privacy display
JP2020013067A (ja) 光学構造体および表示装置
US20110037923A1 (en) Light condensing film, backlight module and liquid crystal display
US8755004B2 (en) Liquid crystal display device comprising a second diffusion sheet having upper and lower diffusion layers wherein the upper diffusion layer includes multi-dispersed beads
JPH09179113A (ja) 液晶表示装置
US20230400622A1 (en) Waveguide manufacturing methods
JP2002107714A (ja) 液晶表示装置
US20230244010A1 (en) Optical System
JP2010039068A (ja) 表示デバイス
JPH08201796A (ja) 液晶表示装置