TWI633378B

TWI633378B - 光學膜

Info

Publication number: TWI633378B
Application number: TW106144022A
Authority: TW
Inventors: 郭真寬; 洪群泰; 周盟傑; 沈俊男; 林孟頡; 林佳鋒; 吳豐旭; 鄭孟嘉
Original assignee: 明基材料股份有限公司
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-08-21
Also published as: TW201928487A

Abstract

本發明係有關於一種光學膜，該光學膜包含一第一繞射結構層、一第二繞射結構層以及一覆蓋層。該第一繞射結構層之一表面具有複數同向排列之第一繞射光柵，該第二繞射結構層填充該第一繞射結構層之該等第一繞射光柵之間隙，並在該第一繞射結構層上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵，該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之排列方向相互平行，該覆蓋層形成於該第二繞射結構層之該等第二繞射光柵上，其中，第一繞射結構層、第二繞射結構層與覆蓋層其中之一或以上包含一染料，故該光學膜可降低習知液晶顯示器於大視角之漏光缺陷，使液晶顯示器在各視角具有均勻之暗態畫面及色彩畫質。

Description

光學膜

本發明是有關於一種用於液晶顯示器之光學膜，其具有減少大視角色偏及暗態漏光，增加各視角色彩及暗態畫面均勻度之效果。

現行液晶顯示器(LCD)因屬非自發光顯示器，背光穿過液晶面板後易受液晶分子之不對稱性影響，而使正視角及大視角之畫質具有大幅度落差。

尤其在顯示黑色畫面時，因一般習知液晶顯示器之背光源並無法關閉，而僅藉由液晶面板切換暗態遮光，因此，在各視角下皆有不等之漏光程度，使畫面之對比度及色彩隨視角不同，而產生色偏或不均勻。請參考第1圖，其為習知液晶顯示器之暗態亮度隨水平視角之分佈圖，可看出在約45度視角時，暗態漏光程度最大，正視角0度時則呈現最暗，漏光程度最小，因此，使用者於不同角度位置觀看液晶顯示器時，容易感受到畫質的落差，影響視覺體驗。

故本發明之發明人提出一種光學膜，其可改善液晶顯示器大視角漏光，提升不同視角之暗態畫面均勻度並降低色偏現象。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種具備新穎性、進步性及產業利用性等專利要件之光學膜，以期克服現有產品之難點。

為達到上述目的，本發明提供一種光學膜，在一較佳實施態樣中，該光學膜包含一第一繞射結構層，具有相對的上、下表面，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵；一第二繞射結構層，該第二繞射結構層填充該第一繞射結構層之該等第一繞射光柵之間隙，並在該第一繞射結構層上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵，其中，該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之排列方向相互平行；以及一覆蓋層，該覆蓋層形成於該第二繞射結構層之該等第二繞射光柵上，且該覆蓋層中包含染料。

在又一較佳實施態樣中，該光學膜包含一第一繞射結構層，具有相對的上、下表面，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵；一第二繞射結構層，該第二繞射結構層填充該第一繞射結構層之該等第一繞射光柵之間隙，並在該第一繞射結構層上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵，其中，該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之排列方向相互平行，且該第二繞射結構層中包含染料；以及一覆蓋層，該覆蓋層形成於該第二繞射結構層之該等第二繞射光柵上。

在另一較佳實施態樣中，該光學膜包含一第一繞射結構層，具有相對的上、下表面，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵，且該第一繞射結構層中包含染料；一第二繞射結構層，該第二繞射結構層填充該第一繞射結構層之該等第一繞射光柵之間隙，並在該第一繞射結構層上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵，其中，該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之排列方向相互平行；以及一覆蓋層，該覆蓋層形成於該第二繞射結構層之該等第二繞射光柵上。

在另一實施例之光學膜中，該第一繞射結構層具有一第一折射率n1，該第二繞射結構層具有一第二折射率n2，該覆蓋層具有一第三折射率n3，且n1、n2、n3之範圍係介於1.4至1.7。

在另一實施例之光學膜中，該第二折射率n2係大於第一折射率n1及第三折射率n3。

在另一實施例之光學膜中，該第一折射率n1及第三折射率n3係為相同或相異。

在另一實施例之光學膜中，該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之光柵寬度、光柵深度、光柵間距係為相同或相異。

在另一實施例之光學膜中，該第一繞射光柵每一光柵寬度w1與該第二繞射光柵每一光柵寬度w2係各自介於0.3μm至1.5μm。

在另一實施例之光學膜中，該第一繞射光柵每一光柵深度d1與該第二繞射光柵每一光柵深度d2係各自介於0.5μm至1.5μm。

在另一實施例之光學膜中，該第一繞射光柵之光柵間距g1與該第二繞射光柵之光柵間距g2係各自介於0.3μm至1.5μm。

在另一實施例之光學膜中，上述染料可選擇性地設置於該第一繞射結構層、該第二繞射結構層與覆蓋層其中之一或以上，例如在一實施例之光學膜中，該第一繞射結構層與該覆蓋層皆包含染料。

在另一實施例之光學膜中，該染料包含一種或以上不同吸收波長之染料分子或吸光粒子。

在另一實施例之光學膜中，該光學膜進一步包含一功能層設置於該光學膜之該第一繞射結構層的下表面，其中該功能層係選自由偏光層、硬塗層、低反射層、抗反射層、抗眩層及保護層所構成群組其中之一或其組合。

1、11、12、13、14‧‧‧光學膜

2‧‧‧第一繞射結構層

2a‧‧‧第一繞射光柵

3‧‧‧第二繞射結構層

3a‧‧‧第二繞射光柵

4‧‧‧覆蓋層

5‧‧‧染料

6‧‧‧功能層

w1、w2‧‧‧光柵寬度

d1、d2‧‧‧光柵深度

g1、g2‧‧‧光柵間距

第1圖：係為習知液晶顯示器之暗態亮度隨水平視角之分佈圖。

第2A圖：係為本發明一實施例之光學膜之立體透視圖。

第2B圖至第2E圖：係為本發明各種實施態樣之光學膜之截面示意圖。

第3圖：係為本發明一實施例之光學膜之第一繞射結構層與第二繞射結構層之截面示意圖。

第4圖：係為本發明另一實施例之光學膜之立體透視圖。係為習知液晶顯示器之暗態亮度隨水平視角之分佈圖。

為使本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效更易瞭解，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之光學膜之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

本發明乃提供一種光學膜，其包含：一第一繞射結構層，該第一繞射結構層之一表面具有複數同向排列之第一繞射光柵；一第二繞射結構層，該第二繞射結構層填充該第一繞射結構層之間隙，並在該第一繞射結構層之第一繞射光柵上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵，其中，該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之排列方向相互平行；以及一覆蓋層，該覆蓋層形成於該第二繞射結構層之該等第二繞射光柵上；其中，該第一繞射結構層、該第二繞射結構層或該覆蓋層其中之一或以上包含染料。

請配合參看第2A圖所示，根據本發明一較佳實施例所揭示的一種光學膜1，其包含一第一繞射結構層2，具有相對的上、下表面(未標示)，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵2a；一第二繞射結構層3，該第二繞射結構層3填充於該第一繞射結構層2之該等第一繞射光柵2a之間隙，並在該第一繞射結構層2之上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵3a，其中，該等第一繞射光柵2a與該等第二繞射光柵3a之排列方向相互平行；以及一覆蓋層4，該覆蓋層4形成於該第二繞射結構層3之第二繞射光柵3a上，例如填充並平坦化該第二繞射結構層3之該等第二繞射光柵3a。接著，請配合參看第2B圖所示，其所顯示的是如第2A圖所示光學膜1之截面圖，其中該覆蓋層4中包含染料5。

請配合參看第2C圖所示，在又一較佳實施態樣中，根據本發明所揭示之另一種光學膜11，其包含一第一繞射結構層2，具有相對的上、下表面(未標示)，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵2a；一第二繞射結構層3，該第二繞射結構層3填充於該第一繞射結構層2之該等第一繞射光柵2a之間隙，並在該第一繞射結構層2之上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵3a，其中，該等第一繞射光柵2a與該等第二繞射光柵3a之排列方向相互平行，且該第二繞射結構層3中包含染料5；以及一覆蓋層4，該覆蓋層4形成於該第二繞射結構層 3之該等第二繞射光柵3a上，例如填充並平坦化該第二繞射結構層3之該等第二繞射光柵3a。

請配合參看第2D圖所示，在另一較佳實施態樣中，根據本發明所揭示之另一種光學膜12，其包含一第一繞射結構層2，具有相對的上、下表面(未標示)，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵2a，且該第一繞射結構層2中包含染料5；一第二繞射結構層3，該第二繞射結構層3填充於該第一繞射結構層2之該等第一繞射光柵2a之間隙，並在該第一繞射結構層2之上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵3a，其中，該等第一繞射光柵2a與該等第二繞射光柵3a之排列方向相互平行；以及一覆蓋層4，該覆蓋層4形成於該第二繞射結構層3之該等第二繞射光柵3a上，例如填充並平坦化該第二繞射結構層3之該等第二繞射光柵3a。

請配合參看第2E圖所示，在另一較佳實施態樣中，根據本發明所揭示之另一種光學膜13，其包含一第一繞射結構層2，具有相對的上、下表面(未標示)，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵2a；一第二繞射結構層3，該第二繞射結構層3填充於該等第一繞射結構層2之該等第一繞射光柵2a之間隙，並在該第一繞射結構層2之上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵3a，其中，該等第一繞射光柵2a與該等第二繞射光柵3a之排列方向相互平行；以及一覆蓋層4，該覆蓋層4形成於該第二繞射結構層3之該等第二繞射光柵3a上，例如填充並平坦化該第二繞射結構層3之該等第二繞射光柵3a。此外，該第一繞射結構層2、該第二繞射結構層3與覆蓋層4之膜厚度，以及染料5之濃度可依不同顯示器之暗態漏光程度進行調整，例如在相同染料濃度下，增加膜厚度以增加吸光量或減少膜厚度以減少吸光量。

上述各實施例所述之光學膜，該第一繞射結構層具有一第一折射率n1，該第二繞射結構層具有一第二折射率n2，該覆蓋層具有一第三折射率n3，且n1、n2、n3之範圍係介於1.4至1.7。第一繞射結構層、第二繞射結構層與覆蓋層所使用的材料可選自熱固化或光固化樹脂，例如丙烯酸樹脂(acrylic resin)、矽樹脂(silicone resin)、聚氨酯樹脂(polyurethane resin)、環氧樹脂(epoxy resin)或其組合。

上述各實施例所述之光學膜中，第二折射率n2係大於第一折射率n1及第三折射率n3，該第一折射率n1及第三折射率n3係為相同或相異，因此，第一繞射結構層、第二繞射結構層與覆蓋層介面的相鄰二側可具有不同之折射率，其中，第二繞射結構層與第一繞射結構層或覆蓋層之折射率差異較佳係介於0.1至0.3。

此外，上述各實施例所述之第一繞射結構層與第二繞射結構層之微結構尺寸可依顯示器之像素大小進行相應調整。請參考第3圖，第3圖為根據本發明一實施例所揭示的光學膜中的第一繞射結構層2與第二繞射結構層3之截面示意圖，其中，每一該等第一繞射光柵2a之光柵寬度w1與每一該等第二繞射光柵3a之光柵寬度w2係各自介於0.3μm至1.5μm；每一該等第一繞射光柵2a之光柵深度d1與每一該等第二繞射光柵3a之光柵深度d2係各自介於0.5μm至1.5μm；兩相鄰該等第一繞射光柵之光柵間距g1與兩相鄰該等第二繞射光柵之光柵間距g2係各自介於0.3μm至1.5μm。

在另一實施例之光學膜中，該第一繞射光柵2a之光柵寬度w1、光柵深度d1、光柵間距g1與該第二繞射光柵3a之光柵寬度w2、光柵深度d2、光柵間距g2彼此係為相同或相異。

在另一實施例之光學膜中，該染料包含一種或以上不同吸收波長之染料分子或吸光粒子，染料可以依照顯示器暗態時漏光的主要波段而調整使用染料種類，使具有相對應之吸收波長，以最大限度減少暗態漏光，並使各視角維持良好之顏色準確度及飽和度，染料分子之使用種類包含但不限於偶氮類染料(azo dyes)、酞菁染料(Phthalocyanine dyes)、三芳基甲烷染料Triarylmethane dyes、蒽醌染料(anthraquinone dyes)、羥基苯並三唑染料(hydroxy benzotriazole dyes)、三間苯二酚-三嗪發色團染料(tris-resorcinol-triazine chromophore dyes)、羥基苯基-苯並三唑發色團染料(hydroxylphenyl-benzotriazole chromophore dyes)、方菁類染料(squarine-based dyes)，或花青類染料(cyanine-based dyes)，吸光粒子之種類包含但不限於碳黑粒子、石墨、金屬氧化物微粒或黑色樹脂微粒等，且依各染料之吸收係數或分散性不等，染料所添加之濃度可介於0.01wt.%至3wt.%。

請參考第4圖，在另一實施例之光學膜14中，該光學膜14進一步包含一功能層6，設置於該光學膜14之該第一繞射結構層之該下表面，其中該功能層6係選自由偏光層、硬塗層、低反射層、抗反射層、抗眩層及保護層所構成群組其中之一或其組合。

接下來，透過本發明之多個實施例以說明本發明之光學膜所改善液晶顯示器大視角暗態與畫質之效果。表格一為本發明之光學膜之第一繞射結構層所採用每一第一繞射光柵之尺寸；表格二為本發明之光學膜之第二繞射結構層所採用每一第二繞射光柵之尺寸，並以此些尺寸結構為重複單元連續佈滿形成於第一繞射結構層與第二繞射結構層。第二繞射結構層所使用樹脂材料折射率為1.6，第一繞射結構層與覆蓋層所使用樹脂材料折射率則皆為1.5。

請再參看表格三，其為採用液晶顯示器(型號：BenQ GW2270)所進行之光學測試數據。比較例為未貼附本發明光學膜之該液晶顯示器，實施例一至實施例四為該液晶顯示器貼附本發明之不同實施例光學膜，其中，實施例一所採用之光學膜為覆蓋層中包含染料，實施例二所採用之光學膜為第二繞射結構層中包含染料，實施例三所採用之光學膜為第一繞射結構層中包含染料，實施例四所採用之光學膜為第一繞射結構層及覆蓋層中同時包含染料。

表格三：比較例與不同實施例之光學測試數據由表格三可看出，在階調為零階時的暗態亮度最大值(L0max)測試項目中，實施例一至實施例四皆小於比較例之測試數值0.703nits，代表貼附本發明之光學膜後，對於習知液晶顯示器於大視角暗態漏光皆可有效降低，使不同角度所呈現之暗態畫面較一致。而對於大視角畫質，如顏色飽和度、對比與色精準度等，一般在液晶顯示器中可藉由GDI(Gamma Distortion Index)與P-value做為評價指標，GDI為實際所量測全部階調L0至L255之伽瑪曲線與標準伽瑪曲線(如gamma 2.2)相比之失真值，因此，數值愈低代表失真量愈少，大視角之畫質也愈佳；而P-value則針對液晶顯示器普遍易發生缺陷之階調L96比較實測值與標準伽瑪曲線值差異，數值愈低亦代表偏差愈少，因此可快速看出該視角可視性是否不佳。由表格三亦可看出在水平方向視角60o至80o之平均GDI值(GDIavg.)、水平方向視角60o至80o之平均P-value(P-valueavg.)、單一水平方向視角60o之P-value(0,60)與單一水平方向視角80o之P-value(0,80)測試項目中，實施例一至實施例四測試數值皆小於比較例，代表本發明之實施例皆具有明顯改善效果。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

Claims

一種光學膜，其包含：一第一繞射結構層，具有相對的上、下表面，且該上表面具有複數同向排列之第一繞射光柵；一第二繞射結構層，該第二繞射結構層填充該第一繞射結構層之間隙，並在該第一繞射結構層之第一繞射光柵上形成具有複數同向排列之第二繞射光柵，其中，該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之排列方向相互平行；以及一覆蓋層，該覆蓋層形成於該第二繞射結構層之該等第二繞射光柵上；其中，該第一繞射結構層具有一第一折射率n1，該第二繞射結構層具有一第二折射率n2，該覆蓋層具有一第三折射率n3，該第二折射率n2係大於第一折射率n1及第三折射率n3，該第一繞射結構層、該第二繞射結構層或該覆蓋層其中之一包含染料。
如申請專利範圍第1項所述之光學膜，n1、n2、n3之範圍係介於1.4至1.7。
如申請專利範圍第2項所述之光學膜，其中該第一折射率n1及第三折射率n3係為相同或相異。
如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該等第一繞射光柵與該等第二繞射光柵之光柵寬度、光柵深度、光柵間距係為相同或相異。
如申請專利範圍第4項所述之光學膜，其中每一該等第一繞射光柵之光柵寬度w1與每一該等第二繞射光柵之光柵寬度w2係各自介於0.3μm至1.5μm。
如申請專利範圍第4項所述之光學膜，其中每一該等第一繞射光柵之光柵深度d1與每一等該第二繞射光柵之光柵深度d2係各自介於0.5μm至1.5μm。
如申請專利範圍第4項所述之光學膜，其中兩相鄰該等第一繞射光柵之光柵間距g1與兩相鄰該等第二繞射光柵之光柵間距g2係各自介於0.3μm至1.5μm。
如申請專利範圍第1項所述之光學膜，該覆蓋層與該第一繞射結構層中均包含染料。
如申請專利範圍第8項所述之光學膜，其中該染料包含一種或以上不同吸收波長之染料分子或吸光粒子。
如申請專利範圍第1項所述之光學膜，該覆蓋層與該第二繞射結構層中均包含染料。
如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該染料包含一種或以上不同吸收波長之染料分子或吸光粒子。
如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之光學膜，其進一步包含一功能層，設置於該光學膜之該第一繞射結構層之該下表面，其中該功能層係選自由偏光層、硬塗層、低反射層、抗反射層、抗眩層及保護層所構成群組其中之一或其組合。