TWI551902B - 光學膜片及應用其之顯示裝置 - Google Patents

Description

光學膜片及應用其之顯示裝置

本發明是有關於一種光學膜片及應用其之顯示裝置，且特別是有關於一種具有微結構的光學膜片及應用其之顯示裝置。

隨著科技的進步，各式顯示器已廣泛地運用於電視、手機、筆記型電腦與平板電腦等領域。為了使背光源所發出的光線能夠傳遞至整個顯示面板，傳統上係利用傳統射出、擠出成形等製程，來製作導光板，以使光線能夠傳遞至整個顯示面板。

然而，傳統射出、擠出成形等製程會使導光板的厚度受到限制，不容易達到厚度0.3mm以下的目標。此外，導光板在薄形化的趨勢下，更凸顯了紋路(mura)與熱點(hotspot)的現象，進而影響使用者的觀賞品質。

本發明係有關於一種光學膜片及應用其之顯示裝置，其利用雷射切割製程在光學膜片的表面上形成微結構，能有效解決亮度不均勻的問題，同時也能兼顧顯示裝置的薄型化。

根據本發明，提出一種光學膜片，光學膜片具有一第一表面與一第二表面，第二表面鄰接於第一表面且具有一第一區域、一第二區域與一第三區域。第一區域連接第一表面，第二區域連接第一區域，第三區域連接第二區域。光學膜片包括一第一微結構與一第二微結構。第一微結構位於第一表面，第一微結構包括複數氣泡結構。第二微結構位於第一區域與第二區域，且包括複數個凸出部及複數個凹陷部。

根據本發明，提出一種顯示裝置，包括一背光模組以及一顯示模組。背光模組包括一光學膜片及一光源。光學膜片具有一第一表面與一第二表面，第一表面為一入光面，第二表面為一出光面，第二表面鄰接於第一表面且具有一第一區域、一第二區域與一第三區域。第一區域連接第一表面，第二區域連接第一區域，第三區域連接第二區域。光學膜片包括一第一微結構及一第二微結構。第一微結構位於第一表面，且包括複數氣泡結構。第二微結構位於第一區域與第二區域，且包括複數個凸出部及複數個凹陷部。光源與第一表面相對設置。顯示模組設置於背光模組上。

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，作詳細說明如下：

1‧‧‧顯示裝置

10‧‧‧背光模組

20‧‧‧顯示模組

100、200、300、400、400’、500、500’、600‧‧‧光學膜片

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

121‧‧‧第一區域

122‧‧‧第二區域

123‧‧‧第三區域

13‧‧‧第三表面

60‧‧‧光學膜片母基板

71‧‧‧第一微結構

710‧‧‧氣泡結構

72‧‧‧第二微結構

73‧‧‧網點

90‧‧‧滾輪

91、92‧‧‧圖案化結構

901‧‧‧凹槽

d‧‧‧離入光面的距離

C1、C2‧‧‧曲線

D-D’‧‧‧剖面線

H1‧‧‧凸出部的高度

H100‧‧‧光學膜片於第三區域的厚度

L‧‧‧光線

LS‧‧‧雷射光

S、S’‧‧‧光源

θ‧‧‧第一表面與第二表面之夾角

X、Y、Z‧‧‧座標軸

第1圖繪示本發明實施例之光學膜片的立體示意圖。

第2A圖繪示本發明實施例之光學膜片在X-Z平面的側視圖。

第2B圖繪示本發明實施例之光學膜片在X-Y平面的俯視圖。

第2C圖繪示本發明實施例之光學膜片在Y-Z平面的側視圖。

第3A圖繪示本發明實施例之光學膜片的第一平面在另一角度的示意圖。

第3B圖繪示本發明實施例之光學膜片的第二平面在另一角度的示意圖。

第4圖繪示本發明實施例之光學膜片沿第2B圖中D-D’剖面線所切的剖面示意圖。

第5圖繪示由光源發出之光線，在進入光學膜片後之行進路徑的示意圖。

第6圖繪示本發明另一實施例之光學膜片的剖面示意圖。

第7圖繪示本發明又一實施例之光學膜片的俯視圖。

第8A圖繪示本發明一實施例之光學膜片的剖面示意圖。

第8B圖繪示本發明另一實施例之光學膜片的剖面示意圖。

第9A圖繪示本發明一實施例之光學膜片的剖面示意圖。

第9B圖繪示本發明另一實施例之光學膜片的剖面示意圖。

第10A~10C圖繪示本發明實施例之光學膜片的製造方法。

第11圖為本發明實施例與一比較例之UF index比較圖。

第12圖繪示本發明實施例之顯示裝置的剖面示意圖。

以下係參照所附圖式詳細敘述本發明之實施例。圖式中相同的標號係用以標示相同或類似之部分。需注意的是，圖式係已簡化以利清楚說明實施例之內容，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製，因此並非作為限縮本發明保護範圍之用。

第1圖繪示本發明實施例之光學膜片100的立體示意圖。如圖所示，光學膜片100具有一第一表面11與一第二表面12，第二表面12鄰接於第一表面11。在本實施例中，第二表面12具有一第一區域121、一第二區域122與一第三區域123。第一區域121係連接第一表面11，第二區域122連接第一區域121，第三區域123連接第二區域122。

在一實施例中，光學膜片100可包括一第一微結構71與一第二微結構72。第一微結構71位於第一表面11，且第一微結構71具有複數氣泡結構710。第二微結構72位於第二表面12之第一區域121與第二區域122，且第二微結構72包括複數個凸出部及複數個凹陷部。

在本發明實施例中，第一微結構71與第二微結構72係由雷射裁切所形成，舉例來說，係以第一表面11為裁切面，利用雷射切割以形成光學膜片100。此外，在第二表面12中，第一區域121與第二區域122的粗糙度(roughness)大於第三區域123。

第2A圖繪示本發明實施例之光學膜片100在X-Z平面的側視圖；第2B圖繪示本發明實施例之光學膜片100在X-Y平面的俯視圖；第2C圖繪示本發明實施例之光學膜片100在Y-Z平面的側視圖。也就是 說，第2A~2C圖係透過繪示光學膜片100的俯視圖與側視圖以呈現第一表面11與第二表面12之特徵。

第3A圖繪示本發明實施例之光學膜片100的第一平面11在另一角度的示意圖；第3B圖繪示本發明實施例之光學膜片100的第二平面12在另一角度的示意圖。

如第2A、3A圖所示，位於第一表面11的第一微結構71具有各種大小不同的氣泡結構710。此外，第一表面11係為雷射製程中的切割面，與雷射光直接接觸，雷射光使得第一表面11上的第一微結構71除了具有多數氣泡結構710外，其表面也會產生高低起伏的現象，而使第一表面11之粗糙度介於0μm與10μm之間。

如第2B圖所示，第二表面12包括第一區域121、第二區域122與第三區域123。在本發明實施例中，第一區域121與第二區域122係於施行雷射製程後所形成，且第一區域121與第二區域122之寬度和W1小於400μm。再者，如第1、2C與3B圖所示，第二微結構72上之凸出部的高度H1，與光學膜片100於第三區域123之厚度H100的比值小於0.15。舉例來說，凸出部的高度H1可介於0至60μm之間。

第4圖繪示本發明實施例之光學膜片100沿第2B圖中D-D’剖面線所切的剖面示意圖。要注意的是，為了便於說明光線L進入光學膜片100受到第一微結構71的影響，第4圖係將第一表面11誇張化。在本實施例中，光學膜片100之第一表面11例如是一入光面，第二表面12例如是一出光面。

如第4圖所示，光線L在進入光學膜片100後可接觸第一 微結構71中的數個氣泡結構710，氣泡結構710會改變光線L原本的路徑，使得光線L可擴散，減少熱點的產生。

此外，由於光學膜片100係經由雷射裁切製程所形成，在裁切過程中，雷射光產生的高溫會使第一表面11以及第二表面之第一區域121與第二區域122呈融熔狀，待冷卻後重新凝結而形成具有氣泡結構710的第一微結構71以及具有複數個凸出部與凹陷部的第二微結構72。因此，雖然第一微結構71以及第二微結構72使得第一表面11以及第二表面之第一區域121與第二區域122的粗糙度上升，但其表面仍為光滑的拋光面，不需要重新進行拋光。

第5圖繪示由光源S發出之光線L，在進入光學膜片100後之行進路徑的示意圖。在本實施例中，光學膜片100之第一表面11例如是一入光面，第二表面12例如是一出光面。如圖所示，由於出光面包括第二微結構72，自光源S發出之光線L接觸第二微結構72後會產生偏折，而使光線更容易自出光面射出。

在一實施例中，第二微結構72之凸出部的形狀可例如為山丘狀的突起，凹陷部的形狀可例如為山谷狀的凹陷，這些凸出部與凹陷部彼此的大小、高度與距離可皆不相同，因此，當光線接觸第二微結構72之凸出部與凹陷部時，可被分散至各個不同的方向，有效改善光線分布不均勻的現象。

第6圖繪示本發明另一實施例之光學膜片200的剖面示意圖。在本實施例中，光學膜片200之第一表面11與第二表面12之夾角θ係大於90度，例如是介於90~100度。此外，光源S係平行第一表面11設 置。也就是說，光學膜片200可具有一傾斜的入光面(第一表面11)，且光源S係配合傾斜的入光面設置。這樣的配置方式，可減少接近入光面附近在第二表面12產生漏光的現象，亦可使光源能量最強的光易打到底下網點(未繪示於第6圖)出光以增加出光效率。

雖然第6圖之實施例係以第一表面11與第二表面12之夾角θ係大於90度為例說明，但本發明並未限定於此。相對地，第一表面11與第二表面12之夾角θ也可小於90度，例如是介於80~90度。

第7圖繪示本發明又一實施例之光學膜片300的俯視圖。如第7圖所示，第二表面12之第一區域121與第二區域122可藉由雷射切割製程而形成為波浪形。此波浪形結構同樣可改變光線進入光學膜片300後的路徑，進而避免熱點的產生。

雖然第7圖之實施例係以第二表面12之第一區域121與第二區域122為波浪形進行說明，但本發明並未限定於此。相對地，對於能有效改善光線分布不均勻現象的形狀，皆可輕易地藉由雷射切割製程所形成。

由於光學膜片係以雷射裁切製程所形成，不需要額外的刀模或模具，即可輕易地在入光面(例如是第一表面11)製作傾斜(如光學膜片200)或將第二表面12之第一區域121與第二區域122形成為其他形狀(如光學膜片300之波浪形)。再者，由於雷射裁切係為非接觸式裁切，光學膜片不會因為刀具的作用力而產生應力變形，適合於薄型光學膜片之裁切。

第8A圖繪示本發明一實施例之光學膜片400的剖面示意 圖。與前述各實施例類似，光學膜片400之第一表面11係為入光面且包括第一微結構(未繪示)，光源S可與第一表面11相對設置。光學膜片400之第二表面12係為出光面且包括第二微結構72。此外，光學膜片400之第三表面13係實質上平行於第二表面12且鄰接於第一表面11。在本實施例中，光學膜片400更包括複數個網點73，網點73可位於第三表面13，且網點73不限於凹或凸。

第8B圖繪示本發明另一實施例之光學膜片400’的剖面示意圖。與第8A圖所繪示之光學膜片400的不同之處，係在於光源S’與光學膜片400’在Z方向上的高度可相同。這樣的結構可增加光源S’導入光學膜片400’的光。其餘類似於第8A圖之處，在此不多加贅述。

第9A圖繪示本發明一實施例之光學膜片500的剖面示意圖。如第9A圖所示，光學膜片500之第一表面11係為入光面且包括第一微結構(未繪示)，光源S可與第一表面11相對設置。在本實施例中，係以光學膜片500之第三表面13為出光面，而包括第二微結構72之第二表面12係鄰接於第一表面11並實質上平行於第三表面13。此外，光學膜片500也包括複數個網點73，網點73可位於第二表面12，且網點73不限於凹或凸。

要注意的是，第二微結構72所在的位置，係取決於雷射裁切製程中，雷射光射入光學膜片的位置，在本發明實施例中，係以第二微結構72位於第二表面12之第一區域121與第二區域122為例進行說明。但是第二表面12並未限定作為光學膜片之出光面，如第9A圖實施例之光學膜片500，係以第三表面13作為出光面。

類似地，第9B圖繪示本發明另一實施例之光學膜片500’的剖面示意圖。與第9A圖所繪示之光學膜片500的不同之處，係在於光源S’與光學膜片500’在Z方向上的高度可相同。這樣的結構可增加光源S’導入光學膜片500’的光。其餘類似於第9A圖之處，在此不多加贅述。

第10A~10C圖繪示本發明實施例之光學膜片600的製造方法。如第10A圖所示，首先係以滾輪90進行一捲繞式(roll to roll)層壓製程，以形成一光學膜片母基板60。接著如第10B圖所示，係以雷射光LS對光學膜片母基板60施行雷射裁切製程，使光學膜片母基板60被分割以形成如第10C圖所示之光學膜片600。

在本實施例中，滾輪90上可具有數個凹槽901，以在進行捲繞式層壓製程時，於光學膜片母基板60上形成數個圖案化結構91。此外，在第10B圖中，雷射光LS係沿著圖案化結構91對光學膜片母基板60進行切割，使光學膜片600具有圖案化結構92。但本發明並未限定於此，相對地，滾輪90上之標號901也可為一凸塊，而雷射光LS也不需要沿著圖案化結構91對光學膜片母基板60進行切割，可依據光學膜片600的需求進行調整。

在一實施例中，光學膜片600也可包括複數個網點73。可於進行捲繞式層壓製程時，藉由滾輪90直接在光學膜片母基板60上形成網點73，也可藉由雷射光LS在光學膜片母基板60上打出網點73。雷射光LS可於進行雷射裁切製程時同時形成網點，也可於完成裁切製程後再進行。

除了透過滾論90與雷射光LS之外，也可利用網印、噴墨印刷(inkjet printing,IJP)等方式形成網點73於光學膜片600之表面。此 外，可於雷射光LS進行雷射裁切製程之前，透過上述網印、噴墨印刷等方式於光學膜片母基板60形成網點73，再進行裁切。或者，可於雷射光LS進行雷射裁切製程之後，透過上述網印、噴墨印刷等方式直接於光學膜片600上形成網點73。

在一實施例中，也可對光學膜片600進行表面塗佈(coating)製程，以增加光學膜片600之表面硬度，可減少光學膜片600擦刮傷、增加本體強度以防止翹曲變形，或者進一步增加光學效益。類似地，表面塗佈製程可於雷射光LS進行雷射裁切製程之前，施行於光學膜片母基板60之表面，也可於雷射光LS進行雷射裁切製程之後，直接施行於光學膜片600之表面。

第11圖為本發明實施例與一比較例之UF index比較圖。UF index係為判斷在一平面上之各點亮度是否均勻的參考值，其定義為在離入光面一距離d的一平面中，最亮點與最暗點的亮度相減，再除以最暗點的亮度，可如下方公式(1)表示：

在第11圖中，橫軸代表離入光面之距離d(單位：mm)，縱軸代表UF index。曲線C1為本發明實施例之光學膜片100經模擬所得的圖形，光學膜片100包括第一微結構71與第二微結構72，第一微結構71位於第一表面11(入光面)，第二微結構72位於第二表面12(出光面)。曲線C2為一比較例之光學膜片經模擬所得的圖形，在比較例之光學膜片的入光面與出光面中，皆不包括任何的微結構。

如第11圖所示，在越靠近入光面之處(例如d小於8mm)，曲線C1(對應於本發明實施例之光學膜片100)明顯低於曲線C2(對應於比較例之光學膜片)，也就是說，在靠近入光面之處，本發明實施例之光學膜片100之最亮點與最暗點的亮度差異，明顯較比較例之光學膜片之最亮點與最暗點的亮度差異小。因此，不容易產生熱點現象。

由第11圖之曲線C1與曲線C2可知，由於本發明實施例之光學膜片100包括第一微結構71位於第一表面11(入光面)與第二微結構72位於第二表面12(出光面)，可藉由第一微結構71與第二微結構72改變光線於光學膜片100中的行進路徑，相較於比較例之光學膜片(其入光面與出光面不具有任何微結構)，能有效地改善熱點現象的產生。

在本發明各實施例中，光學膜片100、200、300、400、500之材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物(MS)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、玻璃或具光穿透性之材料。此外，光學膜片100、200、300、400、500可應用於顯示裝置之背光模組中，舉例來說，可作為一側向式液晶顯示裝置中的導光板。

第12圖繪示本發明實施例之顯示裝置1的剖面示意圖。如圖所示，顯示裝置1可包括一背光模組10以及一顯示模組20。顯示模組20設置於背光模組10上。背光模組10可包括如第1~5圖所繪示之光學膜片100及一光源S，光源S設置於光學膜片100之一側。

光學膜片100之結構可參照第1~5圖所示，具有一第一表 面11與一第二表面12，第二表面12鄰接於第一表面11。此外，由於光學膜片100係經由雷射裁切製程所形成，使得第二表面12具有一第一區域121、一第二區域122與一第三區域123，第一區域121連接第一表面11，第二區域122連接第一區域121，第三區域123連接第二區域122。光學膜片包括一第一微結構71與一第二微結構72，第一微結構71設置於第一表面11且包括複數氣泡結構710。第二微結構72設置於第一區域121與第二區域122且具有複數個凸出部與凹陷部。

在本實施例中，第一區域121與第二區域122的粗糙度大於第三區域123。顯示模組20可例如可包括一液晶顯示面板。要注意的是，雖然第12圖係以光學膜片100為例說明，但本發明並未限定於此。本發明其他實施例之圖式中所繪示的光學膜片200、300、400、500也可應用於顯示裝置1當中。

承上述說明，本發明實施例之光學膜片包括第一微結構與第二微結構，這些微結構可改變光線射入光學膜片後的移動路徑，使光線之亮度分布更為均勻，能有效防止熱點或紋路或邊緣亮線等觀看不良之現象的產生。

此外，由於本發明實施例之光學膜片係經由雷射裁切製程所形成，雷射之高溫使光學膜片之第一表面與部分第二表面呈融熔狀態後再重新凝固，所形成之第一微結構與第二微結構雖然具有氣泡或不規則的凸出部與凹陷部可改變光線的路徑，但其仍為光滑的拋光面，不需要再進行拋光製程。

再者，於本發明實施例中，光學膜片的製造方法係先以捲繞 式層壓製程形成一光學膜片母基板，再使用雷射光裁切以形成光學膜片，捲繞式層壓製程可壓出厚度小於0.3mm的光學膜片母基板，而雷射光可依照需求裁切出不同形狀的入光面，或於光學膜片(母基板)上形成網點。

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‧‧‧光學膜片

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

121‧‧‧第一區域

122‧‧‧第二區域

123‧‧‧第三區域

71‧‧‧第一微結構

710‧‧‧氣泡結構

72‧‧‧第二微結構

H100‧‧‧光學膜片於第三區域的厚度

X、Y、Z‧‧‧座標軸

Claims (18)

1. 一種光學膜片，具有一第一表面與一第二表面，該第二表面鄰接於該第一表面且具有一第一區域、一第二區域與一第三區域，該第一區域連接該第一表面，該第二區域連接該第一區域，該第三區域連接該第二區域，該光學膜片包括：一第一微結構，位於該第一表面，該第一微結構包括複數氣泡結構；以及一第二微結構，位於該第一區域與該第二區域，且包括複數個凸出部及複數個凹陷部，其中該第一區域與該第二區域的粗糙度大於該第三區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該第一區域與該第二區域之寬度和小於400μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該些凸出部之高度與該光學膜片於該第三區域之厚度的比值小於0.15。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光學膜片，其中該些凸出部之高度介於0至60μm之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該第一表面之粗糙度介於0μm與10μm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該第一區域與該第二區域為波浪形。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該光學膜片更具有一第三表面，該第三表面實質上平行於該第二表面且鄰接 於該第一表面，該光學膜片更包括複數個網點，該些網點位於該第三表面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該光學膜片更包括複數個網點，該些網點位於該第二表面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片，其中該光學膜片之材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、玻璃或具光穿透性之材料。
10. 一種顯示裝置，包括：一背光模組，包括：一光學膜片，具有一第一表面與一第二表面，該第一表面為一入光面，該第二表面為一出光面，該第二表面鄰接於該第一表面且具有一第一區域、一第二區域與一第三區域，該第一區域連接該第一表面，該第二區域連接該第一區域，該第三區域連接該第二區域，該光學膜片包括：一第一微結構，位於該第一表面，該第一微結構包括複數氣泡結構；及一第二微結構，位於該第一區域與該第二區域，且包括複數個凸出部及複數個凹陷部；及一光源，與該第一表面相對設置；以及一顯示模組，設置於該背光模組上，其中該第一區域與該第二區域的粗糙度大於該第三區域。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該第一區域與該第二區域之寬度和小於400μm。
12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該些凸出部之高度與該光學膜片於該第三區域之厚度的比值小於0.15。
13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中該些凸出部之高度介於0至60μm之間。
14. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該第一表面之粗糙度介於0μm與10μm之間。
15. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該第一區域與該第二區域為波浪形。
16. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該光學膜片更具有一第三表面，該第三表面實質上平行於該第二表面且鄰接於該第一表面，該光學膜片更包括複數個網點，該些網點位於該第三表面。
17. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該光學膜片更包括複數個網點，該些網點位於該第二表面。
18. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置，其中該光學膜片之材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、玻璃或具光穿透性之材料。