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TWI747293B - 光學膜片、背光模組，及顯示裝置 - Google Patents

光學膜片、背光模組，及顯示裝置 Download PDF

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TWI747293B TW109116788A TW109116788A TWI747293B TW I747293 B TWI747293 B TW I747293B TW 109116788 A TW109116788 A TW 109116788A TW 109116788 A TW109116788 A TW 109116788A TW I747293 B TWI747293 B TW I747293B
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戴永輝
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Abstract

一種光學膜片，具有一入光側，及一相對於該入光側的出光側，該光學 膜片可以沿著一X軸的方向區隔成一中間區，及兩個分別位於該中間區兩側的側邊區，其中，每一側邊區的出光側排列有複數呈凸出狀的條狀結構，所述條狀結構是沿著該X軸的方向排列，並沿著一垂直該X軸之Y軸的方向延伸，所述條狀結構是一高微結構與一高度低於該高微結構的低微結構交錯排列。透過該光學膜片上的條狀結構的型態與排列方式，可以將過大角度的光線再次折射，改善大角度的光場與大角度漏光的問題，進而提高大角度視角的對比度。本發明亦提供一種包含該光學膜片的背光模組及顯示裝置。

Description

光學膜片、背光模組，及顯示裝置
本發明是關於一種光學元件，特別是指一種改善大角度漏光並提高大角度對比度的光學膜片、背光模組，及顯示裝置。
由於液晶顯示面板並不具有發光的功能，故在液晶顯示面板下方必須配置一背光模組(backlight module)以提供一面光源，以使液晶顯示面板能達到顯示的目的。
一般而言，光源模組可區分為直下式光源模組與側入式光源模組。以直下式光源模組為例，通常包括複數發光元件、一反射片用來將發光元件陣列的光集中出光至正向方向，以及多層光學膜片組合，用以將出光光束的視角縮小，提升正向輝度值以及出光效率。另一方面，以側入式光源模組為例，其一般包括導光板、位於導光板下方的反射片、位於導光板側邊的光源以及前述的多層光學膜片組合。光源所發出的光束自位於導光板側邊的入光面進入導光板後，會因全反射而被導引至整個導光板中。位於導光板底面的多個網點會破壞光的全反射，讓光束自導光板的出光面射出，並由前述的多層光學膜片組合提升正向輝度值以及出光效率，從而形成所需的面光源。
然而，無論是直下式光源模組或側入式光源模組，當螢幕越大， 使用者在觀看螢幕兩側區域時，其視角也會變得越大，造成螢幕越容易在大視角的區域產生漏光，造成白霧，並使亮暗對比下降而影響畫面品質。
因此，本發明之目的，即在提供一種可以提升螢幕兩側之大視角區域之亮暗對比的光學膜片。
本發明光學膜片，具有一入光側，及一相對於該入光側的出光側，該光學膜片可以沿著一X軸的方向區隔成一中間區，及兩個分別位於該中間區兩側的側邊區，其中，每一側邊區的出光側排列有複數呈凸出狀的條狀結構，所述條狀結構是沿著該X軸的方向排列，並沿著一垂直該X軸之Y軸的方向延伸，所述條狀結構是一高微結構與一高度低於該高微結構的低微結構交錯排列。
本發明的另一技術手段，是在於所述高微結構與所述低微結構的數量比值在每一側邊區沿著該X軸的方向遠離該中間區的最末端是等於1。
本發明的另一技術手段，是在於該光學膜片的該中間區的出光側排列有複數呈凸出狀的條狀結構，且所述條狀結構是一高微結構與一高度低於該高微結構的低微結構交錯排列。
本發明的另一技術手段，是在於所述高微結構與所述低微結構位於該中間區的數量比值，是等同於所述高微結構與所述低微結構在每一側邊區的數量比值，兩者皆等於1。
本發明的另一技術手段，是在於所述高微結構與所述低微結構的數量比值是由該中間區的中央沿著該X軸的方向往所述側邊區漸增。
本發明的另一技術手段，是在於每一側邊區內的該高微結構的數量最多不會超過該低微結構的數量。
本發明的另一技術手段，是在於定義一條垂直通過任一低微結構之頂點的中心線，及一條通過該頂點且與相鄰之高微結構相切之切線，該中心線與該切線之間的銳角是大於等於60度。
本發明的另一技術手段，是在於所述條狀結構是緊密排列。
本發明之另一目的，即在提供一種背光模組。
本發明背光模組，包含一光源、一用以接收該光源的光學板、一設置於該光學板上的膜片組，及一設置於該膜片組上且如前所述之光學膜片。
本發明之另一目的，即在提供一種顯示裝置。
本發明顯示裝置，包含一如前述之背光模組，及一設置於該背光模組上的顯示面板，其中，該X軸是定義為使用者觀看該顯示面板之水平方向，該Y軸是定義為使用者觀看該顯示面板之垂直方向。
本發明之功效在於，透過該光學膜片上的條狀結構的型態與排列方式，可以將過大角度的光線再次折射，改善大角度的光場與大角度漏光的問題，進而提高大角度視角的對比度。
2:光源
3:光學板
4:膜片組
5:光學膜片
51:入光側
52:出光側
53:中間區
54:側邊區
55:條狀結構
551:高微結構
552:低微結構
6:顯示面板
L:中心線
T:切線
θ:角度
φ:角度
圖1是一側視示意圖，為本發明背光模組之較佳實施例；圖2是一立體示意圖，說明圖1中一光學膜片的結構；圖3是一側視示意圖，輔助說明圖2； 圖4是一曲線圖，說明該光學膜片中，高微結構與低微結構的比值變化；圖5是一局部放大示意圖，說明高微結構與低微結構的細部結構；圖6是一側視示意圖，為本發明顯示裝置之較佳實施例；圖7是一示意圖，為使用者觀看螢幕的角度示意圖，且觀賞面與出光面為垂直；圖8是一示意圖，為使用者觀看螢幕的角度示意圖，且觀賞面與出光面為夾角45度；圖9是一曲線圖，說明在θ為60度，φ為0度的狀況下，不同視角的輝度百分比；圖10是一曲線圖，說明在θ為60度，φ為45度的狀況下，不同視角的輝度百分比；圖11是一立體示意圖，說明該光學膜片的另一種形態；圖12是一側視示意圖，輔助說明圖11；及圖13是一曲線圖，說明圖11之光學膜片中，高微結構與低微結構的比值變化。
有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在進行詳細說明前應注意的是，類似的元件是以相同的編號作表示。
參閱圖1，為本發明背光模組之較佳實施例，包含一光源2、一用以接收該光源2的光學板3、一設置於該光學板3上的膜片組4，及一設置於該膜片組4上的光學膜片5。其中，該膜片組4可以包括增亮膜、稜鏡片，及擴散片，但 不以此為限。在本實施例中，該背光模組為直下式背光模組，因此該光源2具有多數個發光二極體(LED)，以陣列方式排列在該光學板3的底面下方，並且該光學板3是一片擴散板，其特性是讓陣列方式排列的LED所發出的光線，透過擴散板本身的光學複合材料漫射，產生一個亮度均勻分佈的面光源。在其他實施例，也可以設計該背光模組為側入式背光模組，因此該光源2具有多數個發光二極體(LED)，以直線方式排列在該光學板3的側面處，並且該光學板3是一片導光板，LED所發出的光線經由導光板的側面進入導光板中，再經由導光板上之特殊結構，破壞光線於導光板內的全反射路徑，以產生一個亮度均勻分佈的面光源。
參閱圖2及圖3，該光學膜片5具有一入光側51，及一相對於該入光側51的出光側52。由於該光學膜片5是位於該光學板3的上方，因此，該光學膜片5的該入光側51是朝向下方而面向該光學板3的頂面出光面，該光學膜片5的該出光側52則是朝向上方。該光學膜片5可以沿著一X軸的方向區隔成一中間區53，及兩個分別位於該中間區53兩側的側邊區54。其中，每一側邊區54的出光側52排列有複數呈凸出狀的條狀結構55，所述條狀結構55是沿著該X軸的方向排列，並沿著一垂直該X軸之Y軸的方向延伸，且所述條狀結構55是一高微結構551與一高度低於該高微結構551的低微結構552交錯排列。要特別說明的是，所述條狀結構55之間是緊密排列，彼此之間無間隙。
另外，於本實施例中，每一側邊區54內的該高微結構551的數量最多不會超過該低微結構552的數量，該光學膜片5的該中間區53的出光側52同樣排列有複數呈凸出狀的條狀結構55，且該中間區53內的所述條狀結構55是少量的該高微結構551與多量的該低微結構552交錯排列。也就是說，不論是排列在該 中間區53或是所述側邊區54，該高微結構551的數量最多不會超過該低微結構552的數量。
要特別說明的是，於本實施例中，所述高微結構551與所述低微結構552皆為圓弧形突出的條狀結構55，所述高微結構551與所述低微結構552的數量比值是由該中間區53的中央沿著該X軸的方向往兩側的所述側邊區54漸增。所述高微結構551與所述低微結構552的數量比值在每一側邊區54沿著該X軸的方向遠離該中間區53的最末端是等於1。也就是說，在該中間區53是複數個低微結構552重複排列，所述低微結構552兩側接著排列一個高微結構551，所述低微結構552的重複數量，會由該中間區53往兩側的所述側邊區54逐漸減少。以圖2及圖3為例，在該中間區53的中央是複數個低微結構552重複排列，接著兩側分別排列一個高微結構551，再往兩側繼續排列有四個低微結構552與一個高微結構551，更往兩側排列繼續有三個低微結構552與一個高微結構551，所述低微結構552的重複數量由該中間區53往兩側的所述側邊區54逐漸遞減，一直到所述高微結構551與所述低微結構552的重複數量相同，使兩者數量比值等於1，因此如圖4所示，讓所述高微結構551與所述低微結構552的比值，由小於1逐漸上升至等於1。
更詳細說明所述高微結構551與所述低微結構552的高低關係，參閱圖5，定義一條垂直通過任一低微結構552之頂點的中心線L，及一條通過該頂點且與相鄰之高微結構551相切之切線T，該中心線L與該切線T之間的銳角是大於等於60度，於本實施例中，是以60度為例說明。透過上述結構設計，當光線由所述低微結構552出光時，出光角度大於60度的光線，會再經由相鄰的所述高微 結構551折射進入該光學膜片5中，降低直接出光的機會，進而減少大角度區域的出光量(輝度)。在其他實施例中，則可以將該中心線L與該切線T之間的銳角設計為其他角度，例如70度，以使所述低微結構552出光時的出光角度大於70度的光線，會再經由相鄰的所述高微結構551折射進入該光學膜片5中。
參閱圖3及圖5，以本較佳實施例來說，當每一側邊區54設置少量的該高微結構551與多量的該低微結構552時，即可以讓部分的低微結構552的大角度出光能夠經由鄰近的高微結構551，將光線折射進入該光學膜片5中。由於兩個側邊區54容易產生漏光現象，因此在所述側邊區54的最末端以一個低微結構552搭配一個高微結構551的設計，也就是所述高微結構551與所述低微結構552的數量比值=1時，可以讓每一個低微結構552的大角度出光，折射進入該光學膜片5中，降低直接出光的機會。因此，所述高微結構551與所述低微結構552的數量比值=1的情況最適合應用在容易產生漏光現象的兩個側邊區54。
本發明之背光模組，再加上一顯示面板6，即為如圖6所示之顯示裝置。
接下來說明使用本發明之光學膜片5對於大角度光線的影響。參閱圖7，其中平面A代表的是該顯示裝置的出光面，也是使用者在使用該顯示裝置的觀賞面，而平面B則是垂直於該平面A，並設定使用者正對著該平面A之中心C時，眼睛觀看該中心C的視角θ為0度。該X軸是定義為使用者觀看該顯示裝置之水平方向，該Y軸是定義為使用者觀看該顯示裝置之垂直方向。另外，定義平面B與水平面的夾角為φ，於圖7中，φ為0度，而於圖8中，φ為45度，用以模擬使用者實際觀看螢幕的四個角落或其他邊緣時的合理角度範圍。於圖9及圖10說 明對應於圖7及圖8所檢測到的輝度百分比，實線代表未使用本發明之光學膜片5，而虛線則代表有使用本發明之光學膜片5。
由圖9及圖10所示的檢測結果可以看出，有使用本發明之光學膜片5時，因為大角度光線會被相鄰的高微結構551(見圖5)進行折射而減少直接出光的機會，因此可以減少視角60度以上區域的輝度，而能有效減少視角60度以上區域的漏光情形，減少顯示裝置兩側有白霧的情形，進而提高視角60度以上區域的對比度。在圖9的φ為0度時及圖10的φ為45度時，在正60度與正90度之間，以及負60度與負90度之間的這兩個視角的大角度區域之中，可以觀察到實線部分(未使用本發明之光學膜片5)存在著較明顯的輝度區域(圖9為30%-40%，圖10為20%-30%)，代表視角在大角度時存在著漏光現象，虛線部分(有使用本發明之光學膜片5)則將輝度下降到20%以下，代表視角在大角度的漏光已經獲得改善減少。
參閱圖3及圖5，以本較佳實施例來說，當每一側邊區54設置少量的該高微結構551與多量的該低微結構552時，即可以讓部分的低微結構552的大角度出光能夠經由鄰近的高微結構551，將光線折射進入該光學膜片5中。由於視角較大的兩個側邊區54的漏光現象相較於中間區53更為明顯，側邊區54的大角度出光容易超出使用者的觀看範圍，中間區53的大角度出光仍是在使用者的觀看範圍之內，因此本較佳實施例所採用的方式就是容許中間區53的大角度出光，使得中間區53的高微結構551的數量可以最少化，只需解決兩個側邊區54大角度出光的問題，以漸進式的方式將高微結構551的數量由中間區53往兩個側邊區54的方向遞增，讓兩個側邊區54的低微結構552的大角度出光，經由鄰近的高微結 構551，將光線折射進入該光學膜片5中，降低直接出光的機會。
參閱圖11及圖12，則是揭露不同於圖2的另一種形態的該光學膜片5，該光學膜片5不管是在該中間區53或是所述側邊區54，所述高微結構551與所述低微結構552都是以相同數量交錯排列，也就是以一高一低的方式交錯排列而成。如果需要每一個低微結構552的大角度出光都能折射進入該光學膜片5中時，則可以採用這種重複排列一個低微結構552鄰近設置一個高微結構551的技術方案，也就是該高微結構551的數量最多會等於該低微結構552的數量，而不會超過該低微結構552的數量。
也就是說，如圖13所示，所述高微結構551與所述低微結構552位於該中間區53的數量比值，是等同於所述高微結構551與所述低微結構552在每一側邊區54的數量比值，兩者皆等於1。如此一來，除了同樣可以達成再次折射大角度光線之功效外，該光學膜片5在製作完成進行裁切時更為方便，泛用性更高。
綜上所述，本發明透過該光學膜片5上的條狀結構55的型態與排列方式，可以將過大角度的光線再次折射，改善大角度的光場與大角度漏光的問題，進而提高大角度視角的對比度。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
51:入光側
52:出光側
53:中間區
54:側邊區
55:條狀結構
551:高微結構
552:低微結構
X:方向

Claims (9)

  1. 一種光學膜片，具有一入光側，及一相對於該入光側的出光側，該光學膜片可以沿著一X軸的方向區隔成一中間區，及兩個分別位於該中間區兩側的側邊區，其中，每一側邊區的出光側排列有複數呈凸出狀的條狀結構，所述條狀結構是沿著該X軸的方向排列，並沿著一垂直該X軸之Y軸的方向延伸，所述條狀結構是一高微結構與一高度低於該高微結構的低微結構交錯排列，其中，所述低微結構所發出的光線，能夠經由鄰近的所述高微結構，將光線折射進入該光學膜片中，其中，定義一條垂直通過任一低微結構之頂點的中心線，及一條通過該頂點且與相鄰之高微結構相切之切線，該中心線與該切線之間的銳角是大於等於60度。
  2. 如請求項1所述的背光模組，其中，所述高微結構與所述低微結構的數量比值在每一側邊區沿著該X軸的方向遠離該中間區的最末端是等於1。
  3. 如請求項1所述的背光模組，其中，該光學膜片的該中間區的出光側排列有複數呈凸出狀的條狀結構，且所述條狀結構是一高微結構與一高度低於該高微結構的低微結構重複排列。
  4. 如請求項3所述的背光模組，其中，所述高微結構與所述低微結構位於該中間區的數量比值，是等同於所述高微結構與所述低微結構在每一側邊區的數量比值，兩者皆等於1。
  5. 如請求項3所述的背光模組，其中，所述高微結構與所述低微結構 的數量比值是由該中間區的中央沿著該X軸的方向往所述側邊區漸增。
  6. 如請求項1所述的背光模組，其中，每一側邊區內的該高微結構的數量最多不會超過該低微結構的數量。
  7. 如請求項1所述的背光模組，其中，所述條狀結構是緊密排列。
  8. 如請求項1所述的背光模組，還包含一設置於該光學板上的膜片組，其中，該光學膜片設置於該膜片組上。
  9. 一種顯示裝置，包含一如請求項1至請求項8中任一項所載之背光模組，及一設置於該背光模組上的顯示面板，其中，該X軸是定義為使用者觀看該顯示面板之水平方向，該Y軸是定義為使用者觀看該顯示面板之垂直方向。
TW109116788A 2020-04-22 2020-05-20 光學膜片、背光模組，及顯示裝置 TWI747293B (zh)

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