TWI253525B - Polarization optical device and liquid crystal display module utilizing the same - Google Patents
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Description
1253525
偏極化光學增亮膜，特別是有關 示模組光學利用率之偏極化光學 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種 於一種可有效增加液晶顯 增亮膜。 【先前技術】 參考第1圖，其為習知镇晅曰 /寻膜電晶體液晶顯元哭（TFT 一 LCD)的液晶顯示模組丨的 甘& # = ( 〜不思圖，其中標號1 〇代表液晶面 板，標號20代表背光模組，而、广曰A 4，Λ山代表，夜日日曲 ,,cll此^ > π果、、且而液晶面板1 〇中通常設有兩偏 先板11 ’为光模組20則包括一挤於9彳 上灼 4 ^ ^ 稷鏡21、一光學膜片22、一 導光板23、一反射板24、以及 .處 片 以及一光源2 5，應了解的是在習 知的为光模組2 0中，稜鏡2 1係用以聚光。 在如第1圖所不的液晶顯示模組丨中，背光（backiight )模組2 0的光源2 5所發出的光通常會被液晶面板丨〇中的偏 光板（polarizer )11吸收約5〇%，而造成液晶顯示模組1的 光源利用率不佳。 為了增加光源利用率，3M公司提出一種光學增光膜 (DBEF ， dual brightness enhancement film)，其由600 800層藉由薄膜拉伸而產生的雙折射薄膜 f 1 1 m )所組成，且被設置在第1圖中的光學膜片2 1的位置， 以將會被偏光板1 1吸收的偏振光（S-Ray)反射回導光板23 而重複使用。 另外，在美國專利第5, 965, 247、6, 707, 611、 6, 671，452號中，也提出其他不同形式的增光膜。 【發明内容】
0632-A50298TWf(5.0) ； AU0404040 ； Tungming.ptd 第7頁 1253525 五、發明說明（2) 本發明之目的右 以薄膜干涉方法在於美供一種偏極化光學增亮膜，其係 晶顯示模組之光學利光。及P偏振光分開’以有效增加液 根據本發明，楹徂一絲〜r 一第一稜鏡、—菌、一種偏極化光學增亮膜，其中包括 稜鏡上，且且有^以及一第二稜鏡，薄膜設置於第〆 第-折射ΐ的：ίί—ϊ:折射層和至少-第二折射層，
44. a < ^ ' 、率和第一折射層的折射率不同，第一折I 射層和第二折射芦 卞P U 乐训 光源分為S偏振光、峨第-稜鏡入射的丨 -稜鏡以避免被偏光：=?偏振光被薄膜反射至第 且p偏Λ 第二棱鏡係設置於薄膜上， 振先將牙透溥膜入射至第二稜鏡。 置mi第一稜鏡和第二稜鏡係以對稱的方式設 二。而弟-折射層和第二折射層係分別為一等向均質材 且篦么貝施例中，第一折射層係與第一稜鏡抵接， 從第一折射層入射至第二折射層的光線 稜鏡；又，第二折射層係與第二稜鏡 鄉重線ί: t鏡係為使從第二折射層出射的光線偏折至 興鉛垂線平打的稜鏡。 ^另^佳實施例中’第一棱鏡的折射率範圍為152 至1.65，而弟一折射層的折射率範圍為2.〇至2 折射層的折射率範圍為〗.38至丨.5 ;又，第_斤 — 層的層數分別為3至6層，且係以交錯的方式曰設置於 0632-A50298TWf(5.0) ; AU0404040 ； Tungming.ptd 第8頁 1253525 五、發明說明（3) 其頂ΐί :5#:二實：：：:：；J鏡的折射率為1.62，且 折射層的折射“138 Γ f斤射率為2.2，且第二 層數分別…/為又，弟-折射層和第二折射層的 =層，且係以交錯的方式設置於薄膜中。 光模組以及面S供：示模組，•包括-背 上，而背光模組包二=置於背光模組 鏡。缚膜設置於第一稜鏡上，及：：， 至少-第二折射層，第-折射層的折射；和m: 折射率不㈤’用以將從第—稜鏡入射：：折射層的 和p偏振光，而s偏振光被薄膜反射至第一浐二為^偏振士 則被出射至液晶面板，第二稜鏡設置=，偏振先 從薄膜入射的光線偏折至與鉛垂線’而二且用以， 射。 订而從液晶面板出 為了讓本發明之上述和其他目的、 明顯易懂，下文特舉一較佳實施 二所和優點能5 詳細說明如下。 卫配合所附圖示’作 【實施方式】 參考第2圖，本發明之液晶顯示模組 所示之習知液晶顯示模組丨類似，包括一北〜構與第1圖 -液晶面板30，其中液晶面板3。設：光模組4〇以及 背光模組4°包括-偏極化光學增亮膜4; ，！ 反射板43、以及一光源44 ;應了解的 v光板42 更包括其他元#，由於與本發 顯示模組中 …、關係，在此省略其說
1253525 五、發明說明（4) 明；另外，本實施例中，與習知相同的元件也省略其詳細 說明。 比較第2圖和第1圖後可知，本實施例之液晶顯示模組 2與習知液晶顯示模組1之不同處在於··在本實施例中，以 偏極化光學增亮膜41取代習知液晶顯示模組丨中的稜鏡21 和光學膜片2 2，以下將參考第3圖詳細說明偏極化光學增 亮膜41之結構。 如第3圖所示，偏極化光學增亮膜4丨包括一第一稜鏡 4 11、一薄膜4 1 2、以及一第二稜鏡4 1 3，薄膜4 1 2係設置於 =一稜鏡411上，且具有複數個第一折射層412a和複數個 第二折射層412b(在第3圖中分別顯示為三層），其中第一 折射層41 2a和第二折射層41 2b係以交錯的方式設置於薄膜 41 2中，且第一折射層41 2 a的折射率係與第二折射層4 1 2 b 的折射率不同，用以將從第一稜鏡411入射的光線L分為3 偏振光L1和P偏振光L2，而S偏振光L1被薄膜412反射回第 一稜鏡411，P偏振光L2則經由第二稜鏡41 3被出射至液晶 面板3 0。 應了解的是在本實施例中，各第一折射層4 1 2 a和各第 一折射層412b係分別為一均質（homogeneous)材料，而並 非雙折射材料，亦即，在同一折射層中，其折射率為單一 值。 如第3圖所示，第一稜鏡4 11和第二稜鏡41 3係以對稱 的方式設置薄膜4 1 2兩侧，其中第一稜鏡4 11係設置於薄膜 412的下表面並與位於最下層的第一折射層412a抵接，且
0632-A50298TWf(5.0) ； AU0404040 ； Tungming.ptd 第10頁 1253525 五、發明說明（5) 2為使從第一折射層412a入射至第二折射層412b的入射 又為布魯斯特（Brewster)角的稜鏡，以將從第一稜鏡41 ^ 入射的光線L分為S偏振光L1和P偏振光L2，這將在以^ —、 ，；又，第二稜鏡41 3係設置於薄膜41 2的上表面並與位^ =上層的第二折射層412b抵接，且為使從薄膜412出射的p 扁振光L2偏折至與鉛垂線平行的稜鏡，亦即，使p偏振光 L2偏折至零度角，而從液晶面板3〇出射。 又 以下參考第4圖說明如何決定各元件的性質，在第4 二f ί ί為可使透過第—稜鏡411人射的光線L分為s偏i =L1和P偏振光L2的布魯斯特角，ΘΡ係為第一稜鏡411的 角，=為光線L從外界入射至第一稜鏡41J後的折射角。、 首先，設定光線的中心波長（λ0)為680ηιη、第一稜 i 1折身ί率（nS)為丨·62、第一折射層412a的折射率（η1) 二牡么、弟二折射層412b的折射率（η2)為1· 38，藉由布魯 ” 角的計算公式[ektairKi^/nl)]，即可求得eb， 接著藉由 Snell s Law [nlSin(0b)=nsSin(9O - 0p/2 - α) a)=Sin(9Hp/2)]，可求得第一稜鏡411的頂 角θ p係為5 6度，藉此即可求出元件的性質。 、 + β外，第一折射層4 1 和第二折射層4 1 2b的厚度係 〇/4n的公式來算出，且其^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 別為3層是較佳地。 秸田尝衣季人體#出刀 ^ 係為具有上述參數的偏極化光學增亮膜的光譜 ^黛Γι?ι n其中貫線表示S偏振光，而虛線表示P偏振光， 由弟5圖可看”偏振光幾乎是i議穿透，而§偏振光在_ 0632-A50298TWf(5.0) ; AU0404040 ;Tungming.ptd 第11頁 1253525 五、發明說明（6) 6 0 0 nm ( —般液晶顯示模組的光源〃 1 0 0 %反射。 長）的犯圍中幾乎疋 又，藉由上述推導方式，也可曾 射率範圍為1 52至1 65，而楚一紅w出第一^鏡411的折 為2 〇至2 · · 而弟一折射層412a的折射率範圍 ! 7外 /:射層_的折射率範圍為"8至 ;層:另外，弟-折射層和第二折射層的層數可分別為3至 另外，應了解的是在上述計算中 41 2a的折射率女於篦-把jΩ ^ 折射詹
Ba，# 折射層仏的折射率的方式來做說 二’不限於此，在實際的應用時，也可以第一折射層 a、折射率小於第二折射層4丨2a的折射率的方式設置。 ,如上述，本發明之偏極化光學增亮膜包括具有高低折 射率之折射層交錯設置於其中的薄膜、以及可使光線從一 折射層入射至另一折射層之入射角度為布魯斯特 (Brewster)角的第一稜鏡，利用薄膜干涉在斜向入射時 (布魯斯特角）可將S及P偏振光分開；並以第一稜鏡將3偏 振光（習知會被偏光板吸收之偏振光）反射回導光板中重複 利用’以達到增亮效果。 又’本發明係利用薄膜干涉將S及P偏振光分開，相較 於3M公司之光學增光膜（DBEF)，其需要6〇〇至8〇〇層，而本 發明之薄膜僅需要6至1 2層。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和fe圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護
0632-A50298TlVf(5.0) ; AU0404040 ； Tungming.ptd 第 12 頁 1253525 五、發明說明（7) 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 第13頁 0632-A50298TWf(5.0) ； AU0404040 ； Tungmmg.ptd 1253525 圖式簡單說明 第1圖係為習知液晶顯示模組的示意圖； 第2圖係為本發明之液晶顯示模組的示意圖； 第3圖係為本發明之偏極化光學增亮膜的示意圖； 第4圖係為第3圖中之第一稜鏡和薄膜的數學模式的示 意圖，以及 第5圖係為光譜模擬的圖表。 【主要元件符號說明】 1、2〜液晶顯示模組； 10、30〜液晶面板； 11〜偏光板； 20、40〜背光模組； 2 1〜稜鏡； 22〜光學膜片； 23、 42〜導光板； 24、 43〜反射板； 2 5、4 4〜光源； 4 1〜偏極化光學增亮膜； 4 1 1〜第一棱鏡； 41 2〜薄膜； 41 2 a〜第一折射層； 41 2b〜第二折射層； 413〜第二棱鏡。
0632-A50298TWf(5.0) ； AU0404040 ； Tungming.ptd 第14頁
Claims (1)
1253525 六、申請專利範圍 1 · 一種偏極化光學增亮膜
包括： 一薄膜，具有一上表面、一下表面、一第_ 和/第二折射層，其中該第一折射層的 =^折射層、 射層的折射率不同； 、' ϋ忒第二折 一第一稜鏡，設置於該薄膜之下表而 折射層抵接；以及 面上，且與讀第— 一第二稜鏡，設置於該薄膜之上表面上，其 棱鏡和該第二稜鏡係以對稱的方式設置； 该第— 其中該薄膜將從該第一稜鏡入射的光線分為§ 和P偏振光，且該s偏振光被該薄膜反射至該第二，振光 該P偏振光從該薄膜被出射至該第二稜鏡。 棱鏡’而 2 ·如申請專利範圍第1項所述的偏極化光學择古 其中該第一折射層的折射率係大於該第二折射屛膜’ 漆。 θ的折射 3 ·如申請專利範圍第1項所述的偏極化光學增直+ 其中該第一折射層的折射率係小於該第二折射層的折' 率。 子 4·如申請專利範圍第1項所述的偏極化光學增亮膜， 其中該第一稜鏡係為使從該第一折射層入射至該第二折射 層的入射角為布魯斯特角的稜鏡。 ' 5.如申請專利範圍第1項所述的偏極化光學增亮膜， 其中該該第二稜鏡係為使從該第二折射層出射的光線偏才斤 至與錯垂線平行的稜鏡。 6 ·如申請專利範圍第1項所述的偏極化光學增亮膜，
1253525 六、申請專利範圍 其中該第一折射層和該第二 八如申請專利範圍第1項、層係分別為一均質材料。 其中該第一折射層的厚度係^^的偏極化光學增亮膜， 再除以該第一折射層的折射率Y光線的中心波長除以四、 為該光線的中心波長除以四、至=該第二折射層的厚度係 率。 再除以該第二折射層的折射 8·如申請專利範圍第1 其中該第一稜鏡的折射率範圍7的偏極化光學增亮膜， 射層的折射率範圍為2 0至2 2 ”、、 · 52至L 65，而該第一折 範圍為.2 ’且該第二折射層的折射率 9.如申請專利範圍第8項所述的偏極化光學增亮膜， ，、中遠弟一折射層和該第二折射層，係以交錯的方式設置 於該薄膜中，且其層數分別為3至6層。 I 0 ·如申請專利範圍第1項所述的偏極化光學增亮膜， 其中該第一稜鏡的折射率為丨· 6 2，而該第一折射層的折射 率為2· 2，且該第二折射層的折射率為κ 38。 II ·如申請專利範圍第1 〇項所述的偏極化光學增亮 膜，其中該弟一稜鏡的頂角係為5 6度。 1 2 ·如申請專利範圍第丨〇項所述的偏極化光學增亮 膜’其中該第一折射層和該第二折射層的層數分別為3 層，且係以交錯的方式設置於該薄膜中。 1 3 · —種液晶顯示模組，包括： 一背光模組；以及 一液晶面板，設置於該背光模組上；
0632-A50298TWf(5.0) ； AU0404040 i Tungming.ptd 第 16 頁 1253525 六、申請專利範圍 _____ 其中該背光模組包括： 薄膜，具有一上表面、一表 和一第-蚯μ尻 #丄 卜衣曲、—第一折射厣、 ^ ^ —折射層，其中該第一折射層的杈紅# ^ 射層的折射率不同； 折射率和該第二折 # μ思第一稜鏡，設置於該薄膜之下表面上，且金兮楚 折射層抵接；以及 且/、5亥弟一 稜鏡:稜鏡，設置於該薄膜之上表面上，其中該第一 、#該弟二稜鏡係以對稱的方式設置； /、中β薄膜將從該第一稜鏡入射的光線分為s偏振光 和？偏振光，且該s偏振光被該薄膜反射至該第一稜鏡，而 偏振光從該薄膜被出射至該第二稜鏡，且該第二稜鏡 用以將從該薄膜入射的光線偏折至與錯垂線平行，而從該 液晶面板出射。 1 4 ·如申請專利範圍第丨3項所述的液晶顯示模組，其 中該第一折射層的折射率係大於該第二折射層的折射率。 装 中該第一折射層的折射率係小於該第二折s射層的折射率， 1 6 ·如申請專利範圍第1 3項所述的液曰曰^不^核組，其 中該第一稜鏡係為使從該第一折射層入射至忒第一折 的光為:皇"'特角，鏡/述的浪晶顯示模組，其 φ兮斤· 口月利辜巳圍第13項戶/分別為一均質材料。八 中該弟-折射層和該第二折射層係二浪晶顯示模組，盆 18.如申請專利範圍第13項所处心波長除以四再 中該第一折射層的厚度係為該光線’ 1 5 ·如申請專利範圍第丨3項所述的液晶顯示模組 層
0632-A50298TWf(5.0) ； AU0404040 ； Tungming.ptd 第17頁 1253525 '申凊專利範圍 除以贫榮 k , 續二折射層的厚度係為 ^ ^ 6 W ^層的折射率，而该第二折射層的折射 5亥先線的中心波長除以四、再除以该弟 率 〇 Ί 〇 f ^ A液晶顯示模組’其 "第U利範圍第13項戶斤65，而該第一折射 τ η亥弟一稜鏡的折射率 5 2裏1 · 層的折射率範圍為2.〇至2 2為且該第；折射層的折射率範 圍為1 · 38至1 . 5。 2 0 .如申請專利範目$ 1 H W述的液曰曰且其 =該第一折射層和該第二折射層係以交錯的方 > 汉置於該 薄膜中，且其層數分別為3至6層。 一“ 2 1 ·如申請專利範圍第ί 3項所述的液晶喊示模組，其 中該第一稜鏡的折射率為丨· 62，而該第一折射層的折射率 為2.2，且該弟一折射層的折射率為1·38。 2 2 ·如申睛專利範圍第2 ί項所述的液晶顯示、杈、、且其 中該第一折射層和該第二折射層係以交錯的方式"又置於該 薄膜中，且其層數分別為3層。 〆 2 3 ·如申請專利範圍第2 1項所述的液晶顯示模組’其 中該第一稜鏡的頂角係為5 6度。
第18頁
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