TWM510466U - 具有光分配結構之偏振模組以及其液晶顯示器 - Google Patents

Description

具有光分配結構之偏振模組以及其液晶顯示器

本創作是有關一種偏振模組以及液晶顯示器，特別是一種具有光分配結構之偏振模組以及液晶顯示器。

液晶顯示器是利用電場來調整液晶分子的排列，以控制每一像素之亮暗程度。然而，受到液晶分子排列方向的限制，習知液晶顯示器在較大視角範圍會產生對比降低、色偏或灰階反轉(gray level inversion)的現象。習知之扭轉向列型(twisted nematic，TN)以及垂直配向型(vertical alignment，VA)液晶顯示器皆有上述問題，TN型液晶顯示器尤其明顯。

為了克服上述缺陷，習知解決方法將液晶面板搭配一相位差延伸型之補償膜。然而，用以製備補償膜之纖維素三乙酸酯(cellulose triacetate，TAC)要達成有效之相位補償難度高、COP型位相差膜價格高，加上其餘液晶塗布型補償膜成本高且掌握在少數廠商手上，因此上述補償膜之價格較高且供應受到限制。有鑑於此，如何以較低成本之解決方案克服液晶顯示器於較大視角範圍所產生之對比降低、色偏以及灰階反轉等現象便是目前極需努力的目標。

本創作提供一種具有光分配結構之偏振模組以及其液晶顯示器，其是於液晶模組之出光側設置具有光分配結構之偏振模組，並利用光分配結構上之微結構單元來調整部分較窄視角之出光量至較大視角範圍，如此即可克服液晶顯示器於較大視角範圍所產生之對比降低、色偏以及灰階反轉等問題。

本創作另一實施例之偏振模組是設置於一液晶模組之一出光側。偏振模組包含一偏振層以及一光分配結構層。偏振層具有一入光面以及一出光面。光分配結構層設置於偏振層之入光面或出光面。光分配結構層包含多個微結構單元以調整液晶模組之部分較窄視角之出光量至較大視角範圍，且每一微結構單元與相鄰之微結構單元間具有一光學間隔區。

本創作又一實施例之液晶顯示器包含一液晶模組、一背光模組、一偏振片以及一偏振模組。背光模組設置於液晶模組之一入光側。偏振片設置於液晶模組以及背光模組之間。偏振模組設置於液晶模組之一出光側，並包含一偏振層以及一光分配結構層。偏振層具有一入光面以及一出光面。光分配結構層設置於偏振層之入光面或出光面。光分配結構層包含多個微結構單元，以調整部分較窄視角之液晶模組之出光量至較大視角範圍，且每一微結構單元與相鄰之微結構單元間具有一光學間隔區。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以下將詳述本創作之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本創作亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本創作之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本創作有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本創作可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本創作形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

請參照圖1，本創作之一實施例之液晶顯示器包含一液晶模組20、一背光模組40、一偏振片30以及一偏振模組10。液晶模組20可為扭轉向列型(twisted nematic，TN)或垂直配向型(vertical alignment，VA)。背光模組40設置於液晶模組20之一入光側。背光模組40用以提供一光源以入射至液晶模組20。偏振片30設置於液晶模組20以及背光模組40之間。偏振片30可調整入射至液晶模組20之光源之偏振方向。可以理解的是，偏振片30可為具有偏振作用之單層結構，或為在偏振層之一側或兩側設置保護層之多層結構。偏振模組10則設置於液晶模組20之一出光側。

偏振模組10包含一偏振層12以及一光分配結構層11。偏振層12具有一入光面121以及一出光面122。偏振層12允許特定偏振方向之光線通過。可以理解的是，偏振片30以及偏振層12之偏振方向彼此垂直。於一實施例中，偏振片30可為吸收式或反射式偏振片。舉例而言，吸收式偏振片可為包含碘分子之聚醋酸乙烯酯(Polyvinyl acetate，PVA)膜片；反射式偏振片可為膽固醇液晶、高低折射率堆疊之多層膜片。

接續上述說明，於圖1所示之實施例中，光分配結構層11設置於偏振層12之出光面122。舉例而言，光分配結構層11能夠以光學膠體黏合於偏振層12之出光面122。光分配結構層11包含多個微結構單元112。於圖1所示之實施例中，多個微結構單元112設置於一透明基材111之入光面111a，且微結構單元112之內徑朝向液晶模組20方向逐漸縮小，亦即微結構單元112沿出光方向之剖面結構之寬度較小之一端朝向液晶模組20。於一實施例中，透明基材111之材料可為聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、環烯烴聚合物(cyclic olefin polymer，COP)、環烯烴共聚物(cyclic olefin copolymer，COC)、纖維素三乙酸酯(cellulose triacetate，TAC)或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。於圖1所示之實施例中，微結構單元112為一突出結構。單一微結構單元112之剖面幾何形狀可為一三角形、梯形、圓弧形或多邊形，而光分配結構層11上之多個微結構單元112之剖面幾何形狀可為相同幾何形狀或為上述幾何形狀之組合。每一微結構單元112與相鄰之微結構單元112間具有一光學間隔區(optical dummy area，ODA) D。可以理解的是，光分配結構層11上之光學間隔區D不會實質改變入射至光學間隔區D之光線的行進方向。

於一實施例中，光分配結構層11之透明基材111以及微結構單元112可為相同折射率之材料，亦即二者為一體成型。舉例而言，光分配結構層11可利用擠出成型技術、熱壓技術或光固化成型技術製備。於一實施例中，光分配結構層11之透明基材111以及微結構單元112亦可為相異折射率之材料，亦即微結構單元112可在形成透明基材111之後，再以不同材料製作於透明基材111上。

依據圖1所示之結構，微結構單元112之表面可折射部分較窄視角之光線L1至較大視角範圍，如此即可克服習知液晶顯示器於較大視角範圍所產生之對比降低、色偏以及灰階反轉等問題。另一部分較窄視角之光線L2則經由光學間隔區D以原光路角度射出，以避免較窄視角之出光量大幅降低而影響較窄視角之亮度。可以理解的是，藉由調整微結構單元112表面之角度以及光學間隔區D於單位面積中之面積佔比即可控制較大視角之岀光量。於一實施例中，光學間隔區D於單位面積中之面積佔比介於8%至60%。

圖1所示之實施例中，光分配結構層11上之相鄰微結構單元112間為空氣，但不限於此。請參照圖2，於一實施例中，光分配結構層11上之相鄰微結構單元112間可填充一填充材料14，如此，可增加光分配結構層11以及偏振層12間之黏合強度。於圖2所示之實施例中，微結構單元112具有一第一折射率，填充材料14具有一第二折射率。為了有效折射光線L1，第一折射率應大於第二折射率，較佳者，第一折射率以及第二折射率之差值應大於0.3。

請參照圖3，於一實施例中，微結構單元112之最小寬度位置，亦即微結構單元112之頂端可為一平面，如此，亦可增加光分配結構層11以及偏振層12間之黏合強度。於一實施例中，本創作之偏振模組10更包含一塗佈層15，其設置於光分配結構層11之出光面111b。塗佈層15可為具有抗眩光(anti-glare)、抗反射(anti-reflection)以及硬化(hard coating)至少其中之一之性質之單層或多層塗佈層。

於圖1至圖3所示之實施例中，偏振模組10更包含一保護層13，其設置於與光分配結構層11相對之偏振層12之入光面121。於一實施例中，保護層13之材料可為聚酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、環烯烴共聚物(COC)、纖維素三乙酸酯(TAC)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。光分配結構層11以及保護層13分別設置於偏振層12之兩側表面，以形成目前常見之偏振片的三明治結構，如此可達到保護偏振層12的效果。於一實施例中，請參照圖4，光分配結構層11可設置於偏振層12之入光面121，而保護層13則設置於與光分配結構層11相對之偏振層12之出光面122。簡言之，光分配結構層11可取代習知三明治結構之偏振片中任一保護層。圖4所示之偏振模組10亦可達到改變部分光線之出光角度以及保護偏振層12之目的。可以理解的是，保護層13並非為必要元件，其亦可省略而不影響改變部分較窄視角光線之出光角度的效果。

圖1至圖4所示之實施例中，微結構單元112為一突出結構，但不限於此。於一實施例中，請參照圖5以及圖6，微結構單元112亦可為一凹陷結構，並設置於透明基材111之入光面111a(如圖5所示)或出光面111b(如圖6所示)。依據圖5所示之結構，微結構單元112之內徑(沿出光方向之剖面結構之寬度)朝向液晶模組方向逐漸變大，亦即微結構單元112較小之一端朝向液晶模組之出光方向，且光線L1是在光分配結構層11內之微結構單元112表面形成折射，並改變出光的角度，如圖5所示。依據圖6所示之結構，微結構單元112之內徑(沿出光方向之剖面結構之寬度)朝向液晶模組方向逐漸縮小，光線L1則是在光分配結構層11內之微結構單元112界面上形成折射，並改變出光的角度，如圖6所示。

請參照圖7，於一實施例中，光分配結構層11之微結構單元112可為條狀，並沿一維方向排列。圖7所示之微結構單元112為直線條狀，但不限於此，於一實施例中，微結構單元112亦可為曲線條狀。請參照圖8，於一實施例中，光分配結構層11之微結構單元112可為點陣狀，並沿二維方向呈陣列排列。於一實施例中，光學間隔區D之寬度可為相等，如圖7以及圖8所示。但不限於此，光學間隔區D之寬度亦可為相異、部分相異或隨機分布。於一實施例中，微結構單元112之最大寬度W可為相等、相異、部分相異或隨機分布。藉由調整微結構單元112之最大寬度W或光學間隔區D之寬度至適當尺寸可避免與液晶模組20之像素尺寸匹配而產生波紋(moire)現象。於一實施例中，光分配結構層11之微結構單元112之尺寸小於液晶模組20之像素尺寸。為了避免產生波紋現象，光分配結構層11之微結構單元112之排列方向可與液晶模組20之像素之排列方向具有一夾角。

綜合上述，本創作之偏振模組設置於液晶顯示器中之液晶模組之出光側，利用偏振模組中之光分配結構層之微結構單元來調整部分較窄視角出光量至較大視角範圍，如此可克服液晶顯示器於較大視角範圍所產生之對比降低、色偏以及灰階反轉等問題。此外，相較於習知之相位補償膜，製作本創作之光分配結構層之材料有較多的選擇性，則製造步驟簡單，因此製造成本較低，且實施上，更有不受限於液晶面板之液晶模態種類之應用普遍性。

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

10‧‧‧偏振模組
11‧‧‧光分配結構層
111‧‧‧透明基材
111a‧‧‧入光面
111b‧‧‧出光面
112‧‧‧微結構單元
12‧‧‧偏振層
121‧‧‧入光面
122‧‧‧出光面
13‧‧‧保護層
14‧‧‧填充材料
15‧‧‧塗佈層
20‧‧‧液晶模組
30‧‧‧偏振片
40‧‧‧背光模組
D‧‧‧光學間隔區
W‧‧‧寬度
L1、L2‧‧‧光線

圖1為一示意圖，顯示本創作第一實施例之偏振模組以及液晶顯示器。 圖2為一示意圖，顯示本創作第二實施例之偏振模組。 圖3為一示意圖，顯示本創作第三實施例之偏振模組。 圖4為一示意圖，顯示本創作第四實施例之偏振模組。 圖5為一示意圖，顯示本創作第五實施例之偏振模組。 圖6為一俯視圖，顯示本創作第六實施例之偏振模組。 圖7為一俯視圖，顯示本創作第七實施例之偏振模組。 圖8為一俯視圖，顯示本創作第八實施例之偏振模組。

10‧‧‧偏振模組

11‧‧‧光分配結構層

111‧‧‧透明基材

111a‧‧‧入光面

111b‧‧‧出光面

112‧‧‧微結構單元

12‧‧‧偏振層

121‧‧‧入光面

122‧‧‧出光面

13‧‧‧保護層

20‧‧‧液晶模組

30‧‧‧偏振片

40‧‧‧背光模組

D‧‧‧光學間隔區

L1、L2‧‧‧光線

Claims (29)

1. 一種偏振模組，其設置於一液晶模組之一出光側，該偏振模組包含： 一偏振層，其具有一入光面以及一出光面；以及 一光分配結構層，其設置於該偏振層之該入光面或該出光面，該光分配結構層包含多個微結構單元，以調整該液晶模組之部分較窄視角之出光量至較大視角範圍，且每一該微結構單元與相鄰之該微結構單元間具有一光學間隔區。
2. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元為一突出結構或一凹陷結構，且設置於該光分配結構層之一入光面。
3. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元之內徑朝向該液晶模組方向逐漸縮小。
4. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元為一突出結構，其設置於該光分配結構層之一入光面，該微結構單元之最小寬度位置為一平面，且該光分配結構層設置於該偏振層之該出光面。
5. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元之剖面幾何形狀為一三角形、梯形、圓弧形、多邊形或以上之組合。
6. 如請求項1所述之偏振模組，其中該光學間隔區於一單位面積中之面積佔比介於8%至60%。
7. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元為條狀或點陣狀。
8. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元為直線或曲線之條狀。
9. 如請求項1所述之偏振模組，其中該光學間隔區之寬度為相等或部分相異。
10. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元之最大寬度為相等或部分相異。
11. 如請求項1所述之偏振模組，其中該微結構單元為一突出結構，且相鄰之該微結構單元間包含空氣或一填充材料。
12. 如請求項11所述之偏振模組，其中該微結構單元具有一第一折射率，該空氣或該填充材料具有一第二折射率，且該第一折射率大於該第二折射率。
13. 如請求項1所述之偏振模組，更包含： 一塗佈層，其設置於該偏振模組之一出光面，其中該塗佈層具有抗眩光、抗反射以及硬化至少其中之一之性質。
14. 如請求項1所述之偏振模組，更包含： 一保護層，其設置於與該光分配結構層相對之該偏振層之該入光面或該出光面。
15. 一種液晶顯示器，包含： 一液晶模組； 一背光模組，其設置於該液晶模組之一入光側； 一偏振片，其設置於該液晶模組以及該背光模組之間；以及 一偏振模組，其設置於該液晶模組之一出光側，其中該偏振模組包含： 一偏振層，其具有一入光面以及一出光面；以及 一光分配結構層，其設置於該偏振層之該入光面或該出光面，該光分配結構層包含多個微結構單元，以調整該液晶模組之部分較窄視角之出光量至較大視角範圍，且每一該微結構單元與相鄰之該微結構單元間具有一光學間隔區。
16. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元為一突出結構或一凹陷結構，且設置於該光分配結構層之一入光面。
17. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元之內徑朝向該液晶模組方向逐漸縮小。
18. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元為一突出結構，其設置於該光分配結構層之一入光面，該微結構單元之最小寬度位置為一平面，且該光分配結構層設置於該偏振層之該出光面。
19. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元之剖面幾何形狀為一三角形、梯形、圓弧形、多邊形或以上之組合。
20. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該光學間隔區於一單位面積中之面積佔比介於8%至60%。
21. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元為條狀或點陣狀。
22. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元為直線或曲線之條狀。
23. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該光學間隔區之寬度為相等或部分相異。
24. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元之最大寬度為相等或部分相異。
25. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該微結構單元為一突出結構，且相鄰之該微結構單元間包含空氣或一填充材料。
26. 如請求項25所述之液晶顯示器，其中該微結構單元具有一第一折射率，該空氣或該填充材料具有一第二折射率，且該第一折射率大於該第二折射率。
27. 如請求項15所述之液晶顯示器，更包含： 一塗佈層，其設置於該偏振模組之一出光面，其中該塗佈層具有抗眩光、抗反射以及硬化至少其中之一之性質。
28. 如請求項15所述之液晶顯示器，更包含： 一保護層，其設置於與該光分配結構層相對之該偏振層之該入光面或該出光面。
29. 如請求項15所述之液晶顯示器，其中該偏振片為吸收式或反射式偏振片。