TWI426302B - 顯示裝置及其增光膜 - Google Patents

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Description

顯示裝置及其增光膜
本發明是有關於一種顯示裝置，特別是有關於一種顯示裝置及其增光膜。
傳統電泳式顯示模組(Electropherotic display，EPD)具有一上基板、一下基板及一電泳顯示膜，電泳顯示膜位於上基板及下基板之間。若電泳式顯示模組不配置有增光膜(Brightness Enhancement Film，BEF)時，則光線通過上基板至電泳顯示裝置後，因上基板無法有效地將電泳顯示裝置所反射之光線傳回外界，造成觀看電泳顯示膜之亮度不足。
當電泳式顯示模組配置有增光膜於電泳式顯示模組上，用以提高電泳式顯示模組之亮度。通常，增光膜具一微結構層，微結構層係於增光膜表面上形成多個具平行列之微結構。
由於外界光源之光線沿增光膜之任一平行列微結構之延伸方向而入射至電泳顯示膜時，對於電泳式顯示模組之亮度改善上具有增益效果，以提高電泳式顯示模組之亮度；然而，當外界光源之光線沿著跨過多個增光膜之平行列微結構之延伸方向而入射至電泳顯示膜時，反而無法對電泳式顯示模組之亮度改善上具有增益效果，而降低電泳式顯示模組之亮度。
如此，如何研發出一種增光膜，可有效改善上述所帶來的缺失及不便，實乃相關業者目前刻不容緩之一重要課題。
本發明一方面揭露一種顯示裝置及其增光膜，藉由提供各種角度之入射光經反射後皆可傳至外界，用以提高顯示裝置之反射亮度。
本發明之一實施態樣，此種增光膜包含一基材及一光學微結構。光學微結構由多個六角柱形透鏡所組成，此些六角柱形透鏡以蜂巢狀地緊密排列於基材之一面，此些六角柱形透鏡於基材之此面分別具有一最大截面積，但此些六角柱形透鏡之截面積之變化可分別自基材之此面而朝遠離基材的方向逐漸縮小，其中任二相鄰之六角柱形透鏡之對應面彼此間隔有一空隙。
本發明之另一實施態樣，此種顯示裝置包含一反射式顯示模組、一增光膜以及一透明膠層。此種增光膜包含一基材及一光學微結構。光學微結構由多個六角柱形透鏡所組成，此些六角柱形透鏡以蜂巢狀地緊密排列於基材之一面，此些六角柱形透鏡於基材之此面分別具有一最大截面積，但此些六角柱形透鏡之截面積之變化可分別自基材之此面而朝遠離基材的方向逐漸縮小，其中任二相鄰之六角柱形透鏡之對應面彼此間隔有一空隙。透明膠層用以黏著固定此些六角柱形透鏡於此反射式顯示模組上。
綜上所述，本發明之顯示裝置及其增光膜面對多種不同角度之入射光時，藉由增光膜之六角柱形透鏡的外型，一方面可強制光線之往返皆經由六角柱形透鏡，另一方面可調整光線至觀看者之路徑，以提供觀看者更強的光線亮度，進而提供顯示裝置更高之反射亮度及顯示性能。
以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。
請參閱第1圖、第2圖及第3圖所示。第1圖繪示本發明顯示裝置100於一實施例之示意圖。第2圖繪示由第1圖之透明膠層400朝增光膜200之方向觀看光學微結構220之排列位置示意圖。第3圖為第2圖之3-3剖面示意圖暨光線行進示意圖。
本發明提出一種顯示裝置100及其增光膜200。此種顯示裝置100包含一增光膜200、一反射式顯示模組300以及一透明膠層400。
反射式顯示模組300例如為一反射式液晶顯示模組(reflective liquid crystal display，reflective LCD)或一電泳顯示模組(Electropherotic display，EPD)。
反射式液晶顯示模組就是在液晶面板的下方被裝上反光材料，取代透射式液晶顯示模組的發光材料或背光模組，在環境光線充足的時候，可利用經過鏡面反射的光線照亮螢幕。由於只能夠能被動接受反射環境光線，因此又稱之為被動式液晶顯示模組。
電泳顯示模組，是利用泳動原理的反射式顯示器，其顯示的工作原理是靠在透明或彩色液體之中的電離子移動，帶電粒子在電場中與其本身電荷相反的電極移動，經過翻轉或流動的微粒子來使像素變亮或變暗，並可以被製作在玻璃、金屬或塑料基板上。
增光膜200至少包含一基材210及一光學微結構220。基材210呈片體，具有相對之第一面211及第二面212，第一面211靠近一環境光源或外來光源L(第3圖)，且遠離光學微結構220。光學微結構220位於基材210之第二面212，包括多個六角柱形透鏡221。其較佳者，此些六角柱形透鏡221皆具有相同的體積，或者皆為正六角柱形透鏡，或者皆為具有相同的體積的正六角柱形透鏡。此些六角柱形透鏡221以蜂巢狀的排列方式排列於基材210之第二面212上(第2圖)，且此些六角柱形透鏡221彼此之鄰邊226緊密地相接或彼此為共邊，同一六角柱形透鏡221之鄰邊226彼此相接環繞構成一六角形。其它類似多角柱形的透鏡，其鄰邊雖然也可以緊密地相接或共邊，但其光學效果較六角柱形的透鏡差。
六角柱形透鏡221分別朝遠離基材210的方向延伸，而且此些六角柱形透鏡221之截面積的變化係分別自基材210之第二面212而朝遠離基材210的方向逐漸縮小，或者朝接近透明膠層400的方向逐漸縮小，使得此些六角柱形透鏡221於基材210之第二面212上分別具有最大的六角形截面積，其遠離基材210之末端面225分別具有最小的六角形截面積。如此意味著，任二相鄰之六角柱形透鏡221之對應側面222之間彼此間隔有一空隙223(第3圖)。
透明膠層400位於反射式顯示模組300之一面，並緊密地將此些六角柱形透鏡221之末端面225黏著固定於此反射式顯示模組300上(第3圖)。透明膠層400之材質可例如為紫外線光硬化膠(UV膠)或是環氧樹脂(epoxy)。
如此，見第3圖，無論環境光源或外界光源L提供各種方向角度之入射光至反射式顯示模組300後，本發明增光膜200藉由六角柱形透鏡221之外型及六角柱形透鏡221之間的空隙223，一方面可強制光線之往返皆經由六角柱形透鏡221，另一方面可調整反射光線至觀看者V之路徑，以提供觀看者V更強的光線亮度，進而提供顯示裝置100更高之反射亮度及顯示性能。
本發明之一可選擇之實施例，光學微結構220與基材210可為一體成型，其中增光膜200之材質例如為透明塑膠材質。也就是說，此些六角柱形透鏡221的最大的六角形截面，彼此係以蜂巢狀的排列方式緊密地排列，而此些六角柱形透鏡221的六角形末端面225，即其最小的六角形截面，則是彼此以蜂巢狀的排列方式間隙地排列於透明膠層400上或嵌在透明膠層400中。
此透明塑膠材質可例如為聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene Terephthalate，PET)或聚亞醯胺(polyimide)。
本發明之另一可選擇之實施例，請參閱第1圖及第4圖所示。第4圖為本發明增光膜於另一實施例之示意圖。
光學微結構220與基材210可不為一體成型。也就是說，此些六角柱形透鏡221的最大的六角形截面，彼此是以蜂巢狀的排列方式緊密地排列於基材210之第二面212上方，而此些六角柱形透鏡221的六角形末端面225，即其最小的六角形截面，則是彼此以蜂巢狀的排列方式間隙地排列於透明膠層400上或嵌在透明膠層400中。此些光學微結構220另形成於基材210上。
其中基材210之材質例如為透明塑膠材質。此透明塑膠材質可例如為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene Terephthalate，PET)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)等透明材料。光學微結構220可為紫外線(ultraviolet ray，UV)可固化之材質，例如聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid) 樹酯等等。
舉例而言，基材210為一聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene Terephthalate，PET)膜。光學微結構220係由紫外光膠層經滾壓出六角柱形透鏡221所形成。
請參閱第2圖及第3圖所示。本發明之又一可選擇之實施例，此些六角柱形透鏡221之尺寸變化可為：
(1)任二相鄰六角柱形透鏡221之對應面彼此間之夾角θ的範圍為10度至45度，即夾角θ介於10度與45度之間的任一角度數值。
(2)此些六角柱形透鏡221於基材210之第二面212(即其最大截面積中)上之任二平行邊之間的長度P的範圍為30微米(μm)至160微米(μm)，即長度P介於30微米與160微米之間的任一數值。此些六角柱形透鏡221之末端面225(即其最小截面積中)之任二平行邊的長度W的範圍為12微米至96微米，即長度W介於12微米與96微米之間的任一數值。
(3)如此，此些六角柱形透鏡221之其最小截面積中之任二平行邊的長度W與最大截面積中之任二平行邊之間的長度P的比值介於0.4與0.6之間。此六角柱形透鏡221實施例可搭配上述之任一實施例，使得六角柱形透鏡221具有長度P、W及夾角θ外，更可搭配上述光學微結構220與基材210可為一體成型或獨立成型後再組合之實施例。
此外，由於透明膠層400緊密地將此些六角柱形透鏡221之末端面225黏著固定於此反射式顯示模組300上，使得此些六角柱形透鏡221之末端面225與此反射式顯示模組300之間不具間隙，可防止此反射式顯示模組300所回傳之光線產生全反射現象，進而保持此反射式顯示模組300回傳之光線強度。
具體而言，此些六角柱形透鏡221之折射率與透明膠層400之折射率的範圍皆介於1.4與1.7之間。在此些六角柱形透鏡221之末端面225與此反射式顯示模組300之間不具間隙的情況下，即可視為此些六角柱形透鏡221與透明膠層400具有相同或接近的折射率，即為一整體，可防止此反射式顯示模組300所回傳之光線產生全反射現象，進而保持此反射式顯示模組300回傳之光線強度。
請參閱第1圖及第5圖所示。第5圖為本發明增光膜200與習知技術之照明增益圖。第5圖的曲線A、B、C分別是於一習知技術之顯示模組不配置有增光膜之環境中、一習知技術之顯示模組配置有一習知增光膜之環境中以及一本發明顯示裝置100配置有六角柱形透鏡221之增光膜200之環境中，提供一與X軸、Y軸及Z軸皆成45度之入射光所做之試驗結果。
如此，由第5圖可知，當習知技術之顯示模組不配置有增光膜200時，則此習知技術之顯示模組在視角為零度時所傳出之光線強度，小於習知技術之顯示模組配置有習知增光膜在視角為零度時所傳出之光線強度。反觀，當本發明顯示裝置100配置有六角柱形透鏡221之增光膜200時，則顯示模組300在視角為零度時所傳出之光線強度，大於習知技術之顯示模組配置有習知增光膜在視角為零度時所傳出之光線強度。故，由此可推論，本發明具六角柱形透鏡221之增光膜200相較於習知技術具平行列微結構之增光膜在視角為零度時可提供較佳之光線強度。
綜上所述，本發明之顯示裝置100及其增光膜200面對多種不同角度之入射光時，藉由增光膜200之六角柱形透鏡221的外型，一方面可強制光線之往返皆經由六角柱形透鏡221，另一方面可調整光線至觀看者V之路徑，以提供觀看者V更強的光線亮度，進而提供顯示裝置100更高之反射亮度及顯示性能，特別是在視角為零度時具有更高之反射亮度及顯示性能。
本發明所揭露如上之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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．．．顯示裝置
200．．．增光膜
210．．．基材
211．．．第一面
212．．．第二面
220．．．光學微結構
221．．．六角柱形透鏡
222．．．對應側面
223．．．空隙
225．．．末端面
226．．．鄰邊
300．．．反射式顯示模組
400．．．透明膠層
L．．．外來光源
θ．．．夾角
P、W．．．長度
V．．．觀看者
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：
第1圖繪示本發明顯示裝置及其增光膜於一實施例之示意圖。
第2圖繪示由第1圖之透明膠層朝增光膜之方向觀看光學微結構之排列位置示意圖。
第3圖為第2圖之3-3剖面示意圖暨光線行進示意圖。
第4圖為本發明增光膜於另一實施例之示意圖。
第5圖為本發明增光膜與習知增光膜之照明增益圖。
100．．．顯示裝置
200．．．增光膜
210．．．基材
211．．．第一面
212．．．第二面
220．．．光學微結構
221．．．六角柱形透鏡
222．．．對應側面
225．．．末端面
226．．．鄰邊
300．．．反射式顯示模組
400．．．透明膠層

Claims (12)

  1. 一種增光膜，其包含：一基材；以及一光學微結構，由多個六角柱形透鏡所組成，該些六角柱形透鏡以蜂巢狀地緊密排列於該基材之一面，該些六角柱形透鏡於該基材之該面分別具有一最大截面積，且該些六角柱形透鏡分別自該基材之該面朝遠離該基材的方向逐漸縮小其截面積，其中任二相鄰之該些六角柱形透鏡之對應面彼此間隔有一空隙，其中該些六角柱形透鏡之該最大截面積中之任二平行邊之間的長度介於30微米與160微米之間。
  2. 如請求項1所述之增光膜，其中該光學微結構與該基材為一體成型。
  3. 如請求項1所述之增光膜，其中該光學微結構形成於該基材上。
  4. 如請求項3所述之增光膜，其中該光學微結構為紫外線可固化之樹酯。
  5. 如請求項1所述之增光膜，其中任二相鄰之該些六角柱形透鏡間隔該空隙之該二對應面彼此間之夾角介於10度與45度之間。
  6. 如請求項1所述之增光膜，其中該些六角柱形透鏡之該最小截面積中之任二平行邊之間的長度介於12微米與96微米之間。
  7. 如請求項1所述之增光膜，其中該些六角柱形透鏡之該最大截面積中之任二平行邊之間的長度與該些六角柱形透鏡之該最小截面積中之任二平行邊的長度的比值介於0.4與0.6之間。
  8. 一種顯示裝置，其包含：一增光膜，包含：一基材；以及一光學微結構，由多個六角柱形透鏡所組成，該些六角柱形透鏡以蜂巢狀地緊密排列於該基材之一面，該些六角柱形透鏡於該基材之該面分別具有一最大截面積，且該些六角柱形透鏡分別自該基材之該面朝遠離該基材的方向逐漸縮小其截面積，其中任二相鄰之該些六角柱形透鏡之對應面彼此間隔有一空隙；一反射式顯示模組；以及一透明膠層，用以黏著固定該些六角柱形透鏡於該反射式顯示模組上。
  9. 如請求項8所述之顯示裝置，其中該些六角柱形透鏡之折射率與該透明膠層之折射率介於1.4與1.7之間。
  10. 如請求項8所述之顯示裝置，其中該反射式顯示模組為一反射式液晶顯示模組或一電泳顯示模組。
  11. 如請求項8所述之顯示裝置，其中該些六角柱形透鏡之該最大截面積中之任二平行邊之間的長度介於30微米與160微米之間。
  12. 如請求項8所述之顯示裝置，其中該些六角柱形透鏡之該最小截面積中之任二平行邊之間的長度介於12微米與96微米之間。
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