TWI431332B - 規則圖案光學片 - Google Patents

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Description

規則圖案光學片
本發明主張於2009年07月16日所申請之韓國專利申請案號10-2009-0064735的優先權，此全文將併入本案以作為參考。
本發明係關於一種規則圖案光學片，其可以達到高亮度特性，而不像習知之不規則透鏡(LENS)圖案，並可達到低功率消耗和無害環境，且由於規則圖案具有光學控制的能力，藉由一特徵調整而能夠形成不同圖案以迎合使用者需求。
由於資訊時代的進步，顯示裝置以電子訊號為基礎而以視覺顯示大量的資料已快速的演化。因此，具有優越特徵例如重量輕、薄型化和低電器功率消耗的平面顯示裝置已被廣泛銷售。平面顯示裝置包括液晶顯示(LCD)裝置、電槳顯示面板(PDP)裝置、場發射顯示裝置(FED)、有機電激發光顯示(OELD)裝置等。而冷陰極射線管(CRT)的技術則迅速的被平面顯示裝置所取代。許多研發人員致力於從事改善平面顯示裝置的顯示品質。特別是LCD被大幅改善高功率消耗和視角上的缺點。
不向其它顯示裝置例如冷陰極管和電槳顯示面板(PDP)裝置，使用在液晶顯示裝置的面板無法自身發光。因此，LCD需要獨立的光源以提供液晶顯示面板光源，而背光模組包括該光源。亦即，由於液晶層無法自發光，LCD模組也有一背光組件，該組件位於TFT面板背後以提供光源到液晶層。
背光組件包括具有容置空間的一框架、一反射板設置在容置空間的一基部表面以反射光線朝向液晶顯示面板、一導光板形成在反射板的一上表面以引導光線、一燈單元形成在介於導光板和容置空間的一側表面以射出光線、一光學片堆疊在導光板的上表面以擴散和收集光線，及一上框體(chassis)形成在框架的一上表面以覆蓋液晶顯示面板上從一預定角落位置的一區域到框架的一側表面。
光學片包括擴散板用以擴散光線、稜鏡片(prism sheet)堆疊在擴散板的一上表面以收集擴散光和傳輸收集到的光線至液晶顯示面板、以及一保護片設置來保護擴散板和稜鏡片。
特別是光學片的設置是用來突顯達成對於亮度(luminance)、低功效消耗和薄型化的改善，而其為當今LCD電視所要求的趨勢。為此，採用了減少發光體(lamps)和背光單元的數量之方式，因此，擴散功能和亮度改善的效應為光學片和背光單元所要求的。
目前，同時滿足亮度改善和擴散功能的技術為一種在光學片上不規則分佈透鏡型圖案(irregularly distributing lens-shaped patterns)的方法。圖1為習知之形成具有不規則圖案之光學片的平面圖。
請參閱圖1，可見到透鏡型圖案不規則地形成在紫外線的樹脂上。儘管近來亮度的改善和擴散功能的發展，但不規則圖案排列仍無法被滿足，因為LCD仍有低功率消耗、亮度不足和擴散不良等特徵。其原因是光學特性難以被控制，因為以圖案尺寸為基礎的排列是不規則的。更詳細而言，填充因子(packing factor)和透鏡凹陷(lens of sag)(透鏡高度/透鏡直徑)是難以被控制的，而其確是決定亮度和擴散性特徵最重要的因素。
因此，需要規則圖案的排列用以改善亮度和擴散的特徵。然而，使用規則圖案可能由於與LCD面板重複的周期性(repeated periodicity)，而導致干涉紋跳動(Moire pattern beating)的發生。再者，干涉紋跳動可造成亮度降低與不平衡螢幕影像，其造成了規則圖案應用的限制。
因而，具有規則圖案的光學片需要認真思考控制填充因子和透鏡凹陷，以及預防干涉紋跳動。
以及，燈泡(light bulbs)例如螢光燈(fluorscent lamp)、白熾燈(incancescent lamp)在家中被使用作為光源。因此光線品質並不好且易造成暈眩，其因為燈泡一般由交流電頻率所驅動，故容易造成使用者眼睛上的疲勞。為減少上述缺點，需要一種可改善燈泡亮度和藉由定位在一光線出口處以降低眼睛疲勞和預防弱視的光學片
本發明的揭露內容是用以改善上述缺點，及本發明之目的在於提供一種規則圖案光學片，其配置能經由規則圖案之應用而能夠進行光學控制和改善功率消耗、無害環境和薄型化的功能並且無干涉紋跳動問題。
本發明所要解決的技術問題並不限於以上所述，熟知此技藝者可從以下之描述而對其它未提及的技術問題得到領悟。
本發明之目的在以解決至少一或更多以上所述之問題和/或缺點從整體或部份以及提供其後所描述的優點。為了整體上或部份地達成上述目的，及與本發明目的一致，作為具體化或概括描述，在本發明的一考量面，提供了一種規則圖案光學片包括：一透明平板形(plate-shaped)本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在本體的一表面上，每一個圖案具有一相同尺寸其直徑大於0.1微米但小於25微米，藉由透鏡尺寸的調整可以改善亮度且不會發生干涉紋跳動。
在本發明的另一考量面，提供了一種規則圖案光學片包括：一透明平板形本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在本體的一表面上，每一個圖案具有一相同尺寸，其中藉由直接連接複數個圖透鏡型圖案的每一中心的數條線中的至少一線和形成在本體的上表面的一LCD畫素的一水平軸所形成的一角度是大於5.5°但小於9.5°，且透鏡圖案排列的調整可以改善亮度且不會發生干涉紋跳動。
在本發明的另一考量面，提供了一種規則圖案光學片包括：一透明平板形本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在本體的一表面上，每一個圖案具有一相同尺寸，其中介於複數個透鏡型圖案之間的間斷(discrete)距離大於透鏡型圖案直徑的5%但小於15%，以及藉由介於透鏡型圖案之間的間斷距離的調整可改善亮度且不會發生干涉紋跳動。
在本發明一些實施例，透鏡型圖案的高度與直徑的比率(ratio)(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6，或藉由複數個透鏡型圖案所形成之面積是大於本體之面積的70%但小於95%，藉此透鏡填充因子(lens packing factor)和凹陷(sag)得以被調整以控制亮度和擴散性。
在本發明的再一考量面，提供了一種規則圖案光學片包括：一透明平板形本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在本體的一表面上，每一個圖案具有一相同尺寸其直徑大於0.1微米但小於25微米，其中藉由直接連接複數個圖透鏡型圖案的每一中心的數條線中的至少一線和形成在本體的上表面的一LCD畫素的一水平軸所形成的一角度是大於5.5°但小於9.5°，且介於複數個透鏡型圖案之間的間斷(discrete)距離大於透鏡型圖案之直徑的5%但小於15%，以及藉由透鏡尺寸、透鏡圖案排列和介於透鏡型圖案之間的間斷距離的調整可改善亮度且不會發生干涉紋跳動。
在本發明一些實施例，透鏡型圖案的高度與直徑的比率(ratio)(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6，及藉由複數個透鏡型圖案所形成之面積是大於本體之面積的70%但小於95%，藉此透鏡填充因子和凹陷得以被調整以控制亮度和擴散性。
根據本發明的一種規則圖案光學片的有益效應在於：因為超越習知之不規則透鏡圖案排列的一高亮度特徵可以被達成，而得以改善功率消耗與無害環境。再者，藉由光學控制的規則圖案之應用而得以調整特徵以滿足使用者之各種需要且不會發生干涉紋跳動。
現在，根據本發明的一種規則圖案光學片將參照圖示進行說明。揭露的實施例及其優點請參照圖1至圖6以獲得最佳瞭解。
在描述本發明時，對於習知之結構、配置或程序的描述將予以省略以避免由於無謂的結構與功能內容而造成對熟知此技藝人士造成模糊的理解。在圖示中，個別元件的尺寸與相對此寸為明確說明而加以放大，但並不適用於實際應用上。圖示中相同的元件符號將儘可能代表相同的元件。應被理解的是，當一層、一膜、一面積、一圖案、或一基板被述及為在其它元件“上”或”下”，其可直接在其它元件上或直接連接到其它元件或中介元件亦可能出現。另外，有關在每一元件的’上’和’下’需依參照圖示為根據。此外，實施例僅用以代表範例並不代表最佳。
圖2為根據本發明一實施例的一規則圖案的外觀示意圖。
一規則圖案光學片200可包括一透明平板形(plate-shaped)本體210；以及複數個透鏡型圖案220規則地形成在本體210的一表面上，每一個圖案具有一相同尺寸。通常，在一情況下，透鏡型圖案是規則排列。干涉紋(Moire pattern)為由重疊相似但些微偏移的模板(template)所產生的干涉圖案。而干涉紋是由LCD畫素形成在光學片和規則圖案形狀的周期性(periodicity)所產生。然而，根據本發明之規則圖案光學片可移除干涉紋於下列三種方法。
第一種方法是調整透鏡型圖案220的尺寸，如圖2所示。更切確的說，每一透鏡型圖案220的直徑是縮小到小於25微米。最好每一透鏡型圖案220的直徑被製作成大於0.1微米但小於25微米。
從圖3可確定干涉紋跳動經由調整複數個透鏡型圖案220的尺寸後而被改善。
圖3為說明相對於一般透鏡型圖案而言，以LCD畫素的各種系列為基礎的干涉紋跳動之圖形。根據本發明一實施例，每一圖案都具有小於25微米的直徑。其中，垂直軸顯示一光強度(intensity)而水平軸定義透鏡型圖案的直徑。而當朝向右手邊時，裡面的每一個也將會增大。
請參閱圖3，在一情況下，透鏡型圖案的直徑被製作成小於25微米。必需注意的是在光強度的波動範圍是小於1500.0至最大(the maximum)，其顯示干涉紋跳動比起其它尺寸有顯著的改善。
圖4為根據本發明一實施例描繪具有直徑小於25微米的透鏡型圖案相較習知之不規則透鏡型圖案的亮度改善之圖形。其中，一線20定義具有直徑小於25微米的一透鏡型圖案的亮度，及一水平軸表示為一視角(viewing angle)。
請參閱圖4，在一情況下，視角為0度，也就是說，在一情況下LCD平面表面被從右上方(right from the top)看，可以被注意到的是亮度與具有傳統規則圖案的光學片相比較，在亮度上被改善接近5%。
移除干涉紋跳動的第二方法為將透鏡型圖案以透鏡週期(period)偏離LCD畫素的方式排列。
圖5為根據本發明一實施例之透鏡型圖案週期斜靠(inclined against)LCD畫素之平面圖。
可以被瞭解的是雖然本發明繪示IPS型的LCD畫素510作為LCD畫素，但本實施例並非用以限定本發明。
此時，IPS型的LCD畫素510的一內角θ最好在149度。
在此情況下，干涉紋跳動可以藉由直接連接每一透鏡型圖案中心的複數條線中之至少一線40(後續將稱之為”參考線”)相對於LCD畫素510的一水平軸30傾斜7.5±2度的傾斜角度來移除干涉紋跳動。例如：傾斜該至少一線大於5.5度但小於9.5度。
此時，如圖6所示，如果規則排列的透鏡型圖案沒有傾斜，參考線40為一水平連接每一透鏡型圖案中心的線與光學片的一本體的水平軸平行。本體的水平軸通常與形成在光學片上表面的LCD畫素的一水平軸平行。因此，在一情況下透鏡型圖案的水平線從本體的水平軸傾斜，與本體水平軸平行的LCD畫素的水平軸形成一傾斜角度。
再者，如圖5所示，為了增加透鏡型圖案530的填充因子，連接周圍的透鏡中心而環繞著每一透鏡的複數條線最好形成一正規六角形(regular hexagon)。在透鏡型圖案規則地形成六角形結構處，該角度的週期相對(against)透鏡型圖案的參考線40分別為0°、30°、60°和90°。
移除干涉紋跳動的第三方法為持續地維持透鏡型圖案的每一間斷距離。
圖6為繪示根據本發明一實施例，持續地維持介於透鏡型圖案間的每一間斷距離的一光學片之平面圖。
參閱圖6，依據透鏡型圖案的直徑，在透鏡型圖案中的間斷距離最好大於透鏡型圖案直徑的5%但小於15%。在本範例中，產生干涉紋跳動最重要因子之透鏡型圖案的週期性(periodicity)可隨之改變。
再者，在上述所有移除干涉紋跳動的三種方法中，填充因子的調整和透鏡圖案的凹陷可控制亮度和擴散性，而亮度和擴散性被認為在習知不規則圖案光學片中是最不可能被控制的因素。
例如，在上述所有移除干涉紋跳動的三種方法中，亮度可藉由使填充因子大於70%但小於95%而被改善。亦即，藉由使由複數個透鏡型圖案所形成的面積大於本體面積的70%但小於95%。或者，可藉由維持透鏡的凹陷(sag)大於0.3但小於0.6來改善亮度。再者，同時調整填充因子與凹陷亦可改善亮度。
【工業應用性】
根據本發明之規則圖案光學片具有工業應用性在於：相較於習知之不規則透鏡圖案排列，本發明可達成一高亮度特性及功效消耗與無害環境的改良。再者，藉由具光學控制能力的規則圖案應用來滿足使用者各種需求且不會發生干涉紋跳動而使得特徵調整變為可行。
雖然本發明藉由數個實施例揭露本發明，其乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
10
20．．．線
30．．．水平軸
40．．．線
200．．．規則圖案光學片
210．．．透明平板形本體
220．．．透鏡型圖案
510．．．LCD畫素
530．．．透鏡型圖案
610
圖1為繪示習知之形成不規則圖案之光學片之平面圖；
圖2為根據本發明一實施例之一規則圖案之外觀示意圖；
圖3為說明相對於一般透鏡型圖案而言，以LCD畫素的各種系列為基礎的干涉紋跳動之圖形；
圖4為根據本發明一實施例描繪具有直徑小於25微米的透鏡型圖案相較習知之不規則透鏡型圖案的亮度改善之圖形；
圖5為根據本發明一實施例之透鏡型圖案週期斜靠LCD畫素之平面圖；以及
圖6為繪示根據本發明一實施例，持續地維持介於透鏡型圖案間的每一間斷距離的一光學片之平面圖。
200．．．規則圖案光學片
210．．．透明平板形本體
220．．．透鏡型圖案

Claims (14)

  1. 一種規則圖案光學片，包括：一透明平板形本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在該本體的一表面上，該每一圖案具有一直徑大於0.1微米但小於25微米的一相同尺寸，其中藉由直接連接該複數個透鏡型圖案的每一中心的數條線中的至少一線和形成在該本體的一上表面的一LCD畫素的一水平軸所形成的一角度是大於5.5°但小於9.5°。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之規則圖案光學片，其中該透鏡型圖案的高度與直徑的一比率(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之規則圖案光學片，其中藉由該複數個透鏡型圖案所形成的一面積是大於該本體的一面積的70%但小於95%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之規則圖案光學片，其中該透鏡型圖案的高度與直徑的一比率(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6，而藉由該複數個透鏡型圖案所形成的一面積是大於該本體的一面積的70%但小於95%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之規則圖案光學片，其中該透鏡型圖案的高度與直徑的一比率(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6。
  6. 一種規則圖案光學片，包括： 一透明平板形本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在該本體的一表面上，該每一圖案具有一相同尺寸，其中藉由直接連接該複數個透鏡型圖案的每一中心的數條線中的至少一線和形成在該本體的一上表面的一LCD畫素的一水平軸所形成的一角度是大於5.5°但小於9.5°。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之規則圖案光學片其中藉由該複數個透鏡型圖案所形成的一面積是大於該本體的一面積的70%但小於95%。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之規則圖案光學片，其中該透鏡型圖案的高度與直徑的一比率(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6，而藉由該複數個透鏡型圖案所形成的一面積是大於該本體的一面積的70%但小於95%。
  9. 一種規則圖案光學片，包括：一透明平板形本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在該本體的一表面上，該每一個圖案具有一相同尺寸，其中介於該複數個透鏡型圖案之間的一間斷距離大於該透鏡型圖案的一直徑的5%但小於15%，其中藉由直接連接該複數個透鏡型圖案的每一中心的數條線中的至少一線和形成在該本體的一上表面的一LCD畫素的一水平軸所形成的一角度是大於5.5°但小於9.5°。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之規則圖案光學片，其中該 透鏡型圖案的高度與直徑的一比率(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之規則圖案光學片，其中藉由該複數個透鏡型圖案所形成的一面積是大於該本體的一面積的70%但小於95%。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之規則圖案光學片，其特徵在於：該透鏡型圖案的高度與直徑的一比率(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6，及藉由該複數個透鏡型圖案所形成的一面積是大於該本體的一面積的70%但小於95%。
  13. 一種規則圖案光學片，包括：一透明平板形本體；以及複數個透鏡型圖案規則地形成在該本體的一表面上，該每一圖案具有一直徑大於0.1微米但小於25微米的一相同尺寸，其中藉由直接連接該複數個透鏡型圖案的每一中心的數條線中的至少一線和形成在該本體的一上表面的一LCD畫素的一水平軸所形成的一角度是大於5.5°但小於9.5°，及介於該複數個透鏡型圖案之間的一間斷距離大於該透鏡型圖案的一直徑的5%但小於15%。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之規則圖案光學片，其特徵在於：該透鏡型圖案的高度與直徑的一比率(透鏡高度/透鏡直徑)是大於0.3但小於0.6，或藉由該複數個 透鏡型圖案所形成的一面積是大於70%但小於95%。
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