TWI676842B - 廣視角顯示裝置 - Google Patents

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Zong-Huei Tsai
李瑀玟
Yu-Wen Lee
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Abstract

一種顯示裝置，包括背光模組、液晶顯示面板以及光學模組。液晶顯示面板位於背光模組上。液晶顯示面板包括陣列基板、對向基板、顯示介質層、上偏光圖案以及下偏光圖案。顯示介質層位於陣列基板與對向基板之間。上偏光圖案位於對向基板上。下偏光圖案位於陣列基板上，且具有第一穿透軸。光學模組位於背光模組與液晶顯示面板之間。光學模組包括雙重增亮膜。雙重增亮膜具有第二穿透軸。光線穿過光學模組後之偏振方向不同於光線穿過下偏光圖案後之偏振方向。

Description

廣視角顯示裝置
本發明是有關於一種廣視角顯示裝置，且特別是有關於一種包括雙重增亮膜的顯示裝置。
液晶顯示裝置自從問世以來，其輕、薄、短、小的外型，符合人們對於顯示裝置外型薄型化、輕量化的設計要求，使其成為目前市場上最主要的顯示裝置之一。
然而，液晶顯示裝置為非自發光型的顯示裝置，受限於其發光原理，液晶顯示裝置仍有一些亟待改善的現象。舉例來說，液晶顯示裝置的視角範圍過窄，容易使得液晶顯示裝置在觀看角度過大時，顯示品質有所下降。舉例來說，液晶顯示裝置之對比度、色彩飽和度以及亮度等特性會隨著觀看角度得增加而下降。因此，目前亟需一種可以解決前述問題的方法。
本發明提供一種顯示裝置，具有廣視角的顯示特性，能改善的觀看角度過大時顯示品質下降的問題。
本發明的至少一實施例提供一種顯示裝置，包括背光模組、液晶顯示面板以及光學模組。液晶顯示面板位於背光模組上。液晶顯示面板包括陣列基板、對向基板、顯示介質層、上偏光圖案以及下偏光圖案。顯示介質層位於陣列基板與對向基板之間。上偏光圖案位於對向基板上。下偏光圖案位於陣列基板上，且具有第一穿透軸。光學模組位於背光模組與液晶顯示面板之間。光學模組包括雙重增亮膜。雙重增亮膜具有第二穿透軸，其中光線穿過光學模組後之偏振方向不同於光線穿過下偏光圖案後之偏振方向。
本發明的另一實施例提供一種顯示裝置，包括顯示面板、偏光圖案、光學模組。偏光圖案，位於顯示面板上，且具有第一穿透軸。光學模組位於顯示面板與偏光圖案之間，其中光線穿過光學模組後之偏振方向不同於光線穿過偏光圖案後之偏振方向。光學模組包括起偏器與偏振轉化層。起偏器具有第二穿透軸，且起偏器為雙重增亮膜或偏光膜。偏振轉化層對於偏振方向平行於第一方向上的光具有第一折射率，且對於偏振方向平行於第二方向上的光具有第二折射率，第一方向垂直於第二方向，且第一折射率大於第二折射率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。圖2是圖1之顯示裝置的部分構件之分解示意圖。
請參考圖1與圖2，顯示裝置10包括背光模組100、液晶顯示面板300以及光學模組200。光學模組200位於背光模組100與液晶顯示面板300之間，換言之液晶顯示面板300位於背光模組100上，使得液晶顯示面板300面對於觀看者U，而液晶顯示面板300之後表面則面對背光模組100。
於本實施例中，液晶顯示面板300包括陣列基板320、對向基板340、顯示介質層330、上偏光圖案350以及下偏光圖案310。於圖1中，上偏光圖案350位於對向基板340上，而下偏光圖案310位於陣列基板320上，顯示介質層330則位於陣列基板320與對向基板340之間。具體而言，上偏光圖案350與顯示介質層330分別位於對向基板340的相對兩表面(相對兩側)，但本發明不以此為限，舉例而言，上偏光圖案350亦可設置於對向基板340之內表面，使得上偏光圖案350與顯示介質層330可位於對向基板340的同一側，如此一來，上偏光圖案350則介於對向基板340與顯示介質層330之間。相似地，於圖1之實施例中，下偏光圖案310與顯示介質層330亦位於陣列基板320的相對兩側，然而，本發明不以此為限，比如說，下偏光圖案310與顯示介質層330亦可位於陣列基板320的同一側，亦即下偏光圖案310亦可設置於陣列基板320之內表面，使得下偏光圖案310介於陣列基板320與顯示介質層330之間。於本實施例中，陣列基板320與對向基板340例如藉由框膠固定在一起，但本發明不以此為限。
於本實施例中，陣列基板320包括畫素陣列，其包括多個主動元件、多個畫素電極、多條掃描線以及多條資料線。在一些實施例中，陣列基板320還包括共用電極，換句話說，陣列基板320可以利用邊緣場切換（fringe field switching，FFS）或共面切換（in-plane switching，IPS）的技術來控制液晶的轉向，但本發明不以此為限。在其他實施例中，共用電極位於對向基板340中。
於本實施例中，對向基板340例如為包括彩色濾光元件以及黑矩陣（black matrix）基板，但本發明不以此為限。在一些實施例中，彩色濾光元件位於陣列基板320中，以構成彩色濾光層於畫素陣列上（color filter on array, COA）之結構。
請參閱圖1之實施例，光學模組200包括雙重增亮膜（DBEF，Dual BrightnessEnhancement Film）210。雙重增亮膜210例如包括數層互相交疊之具雙折射率（Birefringence）特性的高子分膜層。具體而言，雙重增亮膜210可以將非穿透方向的偏振光反射回背光模組100。在一些實施例中，背光模組100具有擴散（Diffusion）與擾亂（Scrambling）光線的功能，因此能將原本非穿透方向的偏振光部分轉化為穿透方向的偏振光，並再次反射至雙重增亮膜210，透過反覆的反射，背光模組100所發出的光可以大部分都轉變為可以通過雙重增亮膜210的有效光，進而提升顯示裝置的亮度。
詳言之，如圖2所示，下偏光圖案310具有第一穿透軸310a，雙重增亮膜210具有第二穿透軸210a，上偏光圖案350具有第三穿透軸（未繪出），其中下偏光圖案310的第一穿透軸310a的軸向例如正交於上偏光圖案350的第三穿透軸的軸向。在本實施例中，第一穿透軸310a的軸向與第二穿透軸210a的軸向不同，因此，背光模組100所發出的光線L在穿過光學模組200後之偏振方向不同於光線L穿過下偏光圖案310後之偏振方向。在一些實施例中，第二穿透軸210a與第一穿透軸310a之間具有5度～50度的夾角。
基於上述，背光模組100所發出的光線L在穿過光學模組200後之偏振方向不同於光線L穿過下偏光圖案310後之偏振方向，影響了顯示裝置10於正視方向上的穿透率，抑制了顯示裝置10於正視方向上的亮度，而前述影響會隨著視角的增加而漸進式的減少，這使得顯示裝置10於大視角方向的顯示品質得以接近正視方向的顯示品質，以獲得廣視角的特性。
圖3是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的部分構件之分解示意圖。在此必須說明的是，圖3的實施例沿用圖1和圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖3之顯示裝置10a與圖1和圖2之顯示裝置10的主要差異在於：顯示裝置10a的第一穿透軸310a之軸向不同於顯示裝置10的第一穿透軸310a之軸向。
在本實施例中，藉由調整下偏光圖案310的第一穿透軸310a之軸向以使第一穿透軸310a的軸向不同於第二穿透軸210a的軸向。舉例來說，雙重增亮膜210的第二穿透軸210a約平行於顯示裝置10a的長邊，而第一穿透軸310a不平行於顯示裝置10a的長邊。
圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。圖5是圖4之顯示裝置的部分構件之分解示意圖。在此必須說明的是，圖4和圖5的實施例沿用圖1和圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖4和圖5之顯示裝置20與圖1和圖2之顯示裝置10的主要差異在於：顯示裝置20的光學模組200更包括偏振轉化層220。
請參考圖4和圖5，雙重增亮膜210之第二穿透軸210a與下偏光圖案310之第一穿透軸310a之間的夾角小於5度，舉例來說，雙重增亮膜210之第二穿透軸210a實質地平行於下偏光圖案310之第一穿透軸310a。
於本實施中，偏振轉化層220位於液晶顯示面板300與雙重增亮膜210之間，更具體地說，偏振轉化層220設置於下偏光圖案310與雙重增亮膜210之間。偏振轉化層220對於偏振方向平行於第一方向220a上的光具有第一折射率n1，且對於偏振方向平行於第二方向220b上的光具有第二折射率n2，其中第一方向220a垂直於第二方向220b，且第一折射率n1大於第二折射率n2。
在一些實施例中，第一方向220a與第一穿透軸310a之間的夾角為12度～85度或95度～168度，較佳為25度～73度或107度～155度，例如較佳為60度，更佳為31度～58度或122度～149度，例如更佳為33度。
由於偏振轉化層220對於不同偏振方向的光具有不同的相對折射率，因此，偏振轉化層220可用來改變光線L的偏振方向，使光線L在穿過光學模組200後之偏振方向不同於光線L在穿過下偏光圖案310後之偏振方向。在本實施例中，雙重增亮膜210之第二穿透軸210a與下偏光圖案310之第一穿透軸310a之間的夾角小於5度，可以使顯示裝置20的中心點的亮度較亮。
圖6是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。圖7是圖6之顯示裝置的部分構件之分解示意圖。在此必須說明的是，圖6和圖7的實施例沿用圖4和圖5的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖6和圖7之顯示裝置30與圖4和圖5之顯示裝置10的主要差異在於：顯示裝置30的第二穿透軸210a與第一穿透軸310a之間的夾角大於85度。
請參考圖6和圖7，雙重增亮膜210之第二穿透軸210a與下偏光圖案310之第一穿透軸310a之間的夾角大於85度，舉例來說，雙重增亮膜210之第二穿透軸210a實質地垂直於下偏光圖案310之第一穿透軸310a。
於實施例中，偏振轉化層220位於液晶顯示面板300與雙重增亮膜210之間，更具體地說，偏振轉化層220設置於下偏光圖案310與雙重增亮膜210之間。偏振轉化層220對於偏振方向平行於第一方向220a上的光具有第一折射率n1，且對於偏振方向平行於第二方向220b上的光具有第二折射率n2，第一方向220a垂直於第二方向220b，且第一折射率n1大於第二折射率n2。
在一些實施例中，第一方向220a與第一穿透軸310a之間的夾角為20度～40度或50度～70度。
在一些實施例中，顯示裝置30之雙重增亮膜210可以是可抽換的，換句話說，可以依據不同需求的廣視角方向而使用不同的雙重增亮膜210，因此，不用改變液晶顯示面板300的結構就可以製造出不同廣視角方向的顯示裝置30。
圖8是不同光軸旋轉角度與80%亮度視角的柱狀圖。圖8的橫軸為不同光軸旋轉角度，光軸旋轉角度指的是第一方向220a與第一穿透軸310a之間的夾角。圖8的縱軸指的是80%亮度視角，更具體地說，是將中心（或視角為0度）時之亮度訂為100%，當亮度剩於80%時的視角即為圖8之縱軸。
圖8分別在平行於第二穿透軸210a的方向上以及垂直於第二穿透軸210a的方向上量測顯示裝置的80%亮度視角，顯示裝置例如是圖6實施例的顯示裝置30。
從圖8可以看出，顯示裝置80%亮度視角會隨著雙重增亮膜210之第二穿透軸210a與下偏光圖案310之第一穿透軸310a之間的夾角變化而改變。
當光軸旋轉角度為30度時平行於第二穿透軸210a的方向上具有較大的80%亮度視角。當光軸旋轉角度為60度時垂直於第二穿透軸210a的方向上具有較大的80%亮度視角。也可以說，隨著光軸旋轉角度增加，平行於第二穿透軸210a的方向上之80%亮度視角下降，且垂直於第二穿透軸210a的方向上之80%亮度視角增加。經由圖8可知，圖6之實施例的顯示裝置30可應用於直向延伸設置或橫向延伸設置，都可以讓左右兩側有大視角。舉例而言，圖6之實施例可應用於美術作品的顯示裝置，透過旋轉結構，可使美術作品以橫幅或縱幅來呈現。圖9是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的分解示意圖。在此必須說明的是，圖9的實施例沿用圖4和圖5的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖9之顯示裝置40與圖4和圖5之顯示裝置20的主要差異在於：光學模組40更包括微透鏡片230。
微透鏡片230位於雙重增亮膜210與偏振轉化層220之間。微透鏡片230例如與雙重增亮膜210互相貼合。背光模組100包括燈條110、導光板120、稜鏡片130以及擴散片140。導光板120位於燈條110的一側。稜鏡片130位於導光板120上，且稜鏡片130上具有多個與燈條110延伸方向相同的稜鏡結構132。擴散片140位於稜鏡片130上。在一些實施例中，背光模組100還可以包括其他光學膜，舉例來說，背光模組100還可以包括量子點增色膜（Quantum Dot Enhancement Film，QDEF）、螢光膜（phosphor film）、擴散膜（Diffuser film）、導光膜（Light guide film）、稜鏡膜（Prism film）、雙重增亮膜（Dual Brightness Enhancement Film，DBEF）、繞射膜（Diffraction film）或其他光學薄膜或上述光學薄膜的組合。在一些實施例中，背光模組100為直下式背光模組。
圖10是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖10的實施例沿用圖1和圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
圖10之顯示裝置50與圖1和圖2之顯示裝置10的主要差異在於：本實施例之顯示裝置50的光學模組200設置於顯示面板300’與觀看者U之間，前述實施例之顯示裝置10的光學模組200則是設置於液晶顯示面板300與背光模組100之間。
於本實施例中，顯示裝置50包括顯示面板300’、下偏光圖案310（或偏光圖案）、光學模組200。下偏光圖案310位於顯示面板300a上，且具有第一穿透軸310a。光學模組200位於顯示面板300a與下偏光圖案310之間，其中光線穿過光學模組200後之偏振方向不同於光線穿過下偏光圖案310a後之偏振方向。
光學模組200包括起偏器210’與偏振轉化層220。起偏器210’具有第二穿透軸，且起偏器210’為雙重增亮膜或偏光膜，舉例來說，起偏器210’可以與前述實施例中之雙重增亮膜210類似。偏振轉化層220對於偏振方向平行於第一方向220a上的光具有第一折射率n1，且對於偏振方向平行於第二方向220b上的光具有第二折射率n2，第一方向220a垂直於第二方向220b，且第一折射率n1大於第二折射率n2。
在本實施例中，光學模組200例如是外掛在顯示面板300’之外層。舉例而言，本實施例可應用於窗戶的調光，如大眾交通工具、大樓或廣告看板等等。
在本實施例中，顯示面板300’可以是液晶顯示面板、有機發光二極體顯示面板、無機發光二極體顯示面板或其他類型的顯示面板。
綜上所述，本發明之實施例的背光模組所發出的光線在穿過光學模組後之偏振方向不同於光線穿過下偏光圖案後之偏振方向，影響了顯示裝置於正視方向上的穿透率，抑制了顯示裝置於正視方向上的亮度，而前述影響會隨著視角的增加而漸進式的減少，這使得顯示裝置於大視角方向的顯示品質得以接近正視方向的顯示品質，以獲得廣視角的特性。
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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10、10a、20、30、40‧‧‧顯示裝置
100‧‧‧背光模組
110‧‧‧燈條
120‧‧‧導光板
130‧‧‧稜鏡片
140‧‧‧擴散片
200‧‧‧光學模組
210‧‧‧雙重增亮膜
210’‧‧‧起偏器
210a‧‧‧第二穿透軸
220‧‧‧偏振轉化層
220a‧‧‧第一方向
220b‧‧‧第二方向
230‧‧‧微透鏡片
300‧‧‧液晶顯示面板
300’‧‧‧顯示面板
310‧‧‧下偏光圖案
310a‧‧‧第一穿透軸
320‧‧‧陣列基板
330‧‧‧顯示介質層
340‧‧‧對向基板
350‧‧‧上偏光圖案
L‧‧‧光線
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。 圖2是圖1之顯示裝置的部分構件之分解示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的部分構件之分解示意圖。 圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。 圖5是圖4之顯示裝置的部分構件之分解示意圖。 圖6是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。 圖7是圖6之顯示裝置的部分構件之分解示意圖。 圖8是不同光軸旋轉角度與80%亮度視角的柱狀圖。 圖9是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的分解示意圖。 圖10是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。

Claims (10)

  1. 一種顯示裝置，包括：一背光模組；一液晶顯示面板，位於該背光模組上，包括：一陣列基板；一對向基板；一顯示介質層，位於該陣列基板與該對向基板之間；一上偏光圖案，位於該對向基板上；以及一下偏光圖案，位於該陣列基板上，且具有一第一穿透軸；以及一光學模組，位於該背光模組與該液晶顯示面板之間，且包括：一雙重增亮膜，該雙重增亮膜具有一第二穿透軸，其中該第二穿透軸與該第一穿透軸之間的夾角小於5度；以及一偏振轉化層，其中該偏振轉化層對於偏振方向平行於一第一方向上的光具有一第一折射率，且對於偏振方向平行於一第二方向上的光具有一第二折射率，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一折射率大於該第二折射率，其中光線穿過該光學模組後之偏振方向不同於光線穿過該下偏光圖案後之偏振方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第一方向與該第一穿透軸之間的夾角為12度~85度或95度~168度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該光學模組更包括：一微透鏡片，位於該雙重增亮膜與該偏振轉化層之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該第二穿透軸平行於該第一穿透軸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示裝置，其中該偏振轉化層位於該液晶顯示面板與該雙重增亮膜之間。
  6. 一種顯示裝置，包括：一背光模組；一液晶顯示面板，位於該背光模組上，包括：一陣列基板；一對向基板；一顯示介質層，位於該陣列基板與該對向基板之間；一上偏光圖案，位於該對向基板上；以及一下偏光圖案，位於該陣列基板上，且具有一第一穿透軸；以及一光學模組，位於該背光模組與該液晶顯示面板之間，且包括：一雙重增亮膜，該雙重增亮膜具有一第二穿透軸，其中該第二穿透軸與該第一穿透軸之間的夾角大於85度；以及一偏振轉化層，其中該偏振轉化層對於偏振方向平行於一第一方向上的光具有一第一折射率，且對於偏振方向平行於一第二方向上的光具有一第二折射率，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一折射率大於該第二折射率，其中光線穿過該光學模組後之偏振方向不同於光線穿過該下偏光圖案後之偏振方向。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的顯示裝置，其中該第一方向與該第一穿透軸之間的夾角為20度~40度或50度~70度。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的顯示裝置，其中該第二穿透軸垂直於該第一穿透軸。
  9. 一種顯示裝置，包括：一背光模組；一液晶顯示面板，位於該背光模組上，包括：一陣列基板；一對向基板；一顯示介質層，位於該陣列基板與該對向基板之間；一上偏光圖案，位於該對向基板上；以及一下偏光圖案，位於該陣列基板上，且具有一第一穿透軸；以及一光學模組，位於該背光模組與該液晶顯示面板之間，且包括：一雙重增亮膜，該雙重增亮膜具有一第二穿透軸，其中該第二穿透軸與該第一穿透軸之間的夾角為5度~50度，其中光線穿過該光學模組後之偏振方向不同於光線穿過該下偏光圖案後之偏振方向。
  10. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板；一偏光圖案，位於該顯示面板上，且具有一第一穿透軸；以及一光學模組，位於該顯示面板與該偏光圖案之間，其中光線穿過該光學模組後之偏振方向不同於光線穿過該偏光圖案後之偏振方向，且該光學模組包括：一起偏器，具有一第二穿透軸，且該起偏器為一雙重增亮膜或一偏光膜；以及一偏振轉化層，其中該偏振轉化層對於偏振方向平行於一第一方向上的光具有一第一折射率，且對於偏振方向平行於一第二方向上的光具有一第二折射率，該第一方向垂直於該第二方向，且該第一折射率大於該第二折射率。
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