TWI671546B - 光學膜片及顯示模組 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光學膜片及顯示模組。光學膜片包含第一導光層、第二導光層以及至少一吸光件。第一導光層具有第一入光面、第一出光面以及形成於第一入光面之容置凹部。第二導光層設置於第一入光面，具有第二入光面、第二出光面以及形成於第二出光面的導光件。每一導光件分別設置於每一容置凹部，且每一導光件具有頂部、底部以及連接頂部與底部的側面。導光件的側面朝向容置凹部的內壁面，導光件的底部對應於容置凹部的凹部開口。吸光件覆蓋側面。第一導光層具有一第一折射率，第二導光層具有小於第一折射率的一第二折射率。

Description

光學膜片及顯示模組
本發明係關於一種光學膜片及顯示模組，尤其是關於一種增加光出射角度的光學膜片及顯示模組。
習知的液晶顯示器中，當液晶分子在暗態中垂直光源排列時，液晶分子的雙折射性質可能使得較大入射角的光線穿過並出射螢幕，造成顯示器在大視角處產生漏光。
針對上述問題，現有技術中提供一種技術方案，在液晶層出光面設置一種具有光學透鏡結構的光學膜片層，其中光學透鏡結構具有較光學膜片層低的折射率，可增加入射光的出射角度，以發散入射光束。然而，上述技術方案中的光學透鏡存在缺點。例如，當光線以較大的入射角自光學透鏡的側邊入射，由於是從折射率較高的介質入射折射率較低的介質，因此入射角超過一臨界值時光線會在透鏡結構的側面發生全反射，而使反射光線朝顯示器的正視方向射出，進而降低正視方向的對比度。
承上述，本發明其中之一目的在於，針對現有技術的不足提供一種光學膜片及顯示模組，其能使發散入射光束的結構提升正視方向的對比度。
本發明實施例所提供的其中之一技術方案是提供一種光學膜片，用於顯示模組。光學膜片包含導光層、至少一導光件以及至少一吸 光件。導光層具有入光面、相背於入光面的出光面以及形成於入光面之至少一容置凹部，其中，容置凹部具有內壁面以及凹部開口。每一導光件分別設置於每一容置凹部，且每一導光件具有一頂部、遠離頂部的一底部以及連接頂部與底部的側面。導光件的側面朝向容置凹部的內壁面，導光件的底部對應於容置凹部的凹部開口。至少一吸光件設置於至少一導光件的側面與導光層之間，且吸光件覆蓋側面。導光層具有一第四折射率，每一導光件具有一第五折射率，第四折射率大於第五折射率。
本發明實施例所提供的另外一技術方案是提供一種顯示模組，其包含顯示面板及如上所述之光學膜片。顯示面板具有一顯示面，光學膜片設置於顯示面，且入光面朝向顯示面。
本發明實施例所提供的另外一技術方案是提供一種光學膜片，用於一顯示模組。光學膜片包含第一導光層、第二導光層以及至少一吸光件。第一導光層具有第一入光面、相背於第一入光面的第一出光面以及形成於第一入光面之至少一容置凹部，其中，容置凹部具有內壁面以及凹部開口。第二導光層設置於第一入光面，第二導光層具有第二入光面、相背於第二入光面的第二出光面以及形成於第二出光面的至少一導光件，每一導光件分別設置於每一容置凹部，且每一導光件具有頂部、遠離頂部的底部以及連接頂部與底部的側面。導光件的側面朝向容置凹部的內壁面，導光件的底部對應於容置凹部的凹部開口。至少一吸光件設置於至少一導光件的側面與第一導光層之間，且吸光件覆蓋側面。其中，第一導光層具有一第一折射率，第二導光層具有一第二折射率，第一折射率大於第二折射率。
本發明實施例所提供的另外一技術方案是提供一種顯示模組，其包含顯示面板及如上所述之光學膜片。顯示面板具有一顯示面，光 學膜片設置於顯示面，且第二入光面朝向顯示面。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
Z‧‧‧顯示模組
D‧‧‧顯示面板
S‧‧‧顯示面
U、U’‧‧‧光學膜片
1‧‧‧第一導光層
1’‧‧‧導光層
101‧‧‧第一入光面
101’‧‧‧入光面
101a、101a’‧‧‧連接區
102‧‧‧第一出光面
102’‧‧‧出光面
103、103'‧‧‧容置凹部
1031、1031’‧‧‧內壁面
1032、1032’‧‧‧凹部開口
2‧‧‧第二導光層
201‧‧‧第二入光面
202‧‧‧第二出光面
21、21’‧‧‧導光件
211、211’‧‧‧頂部
212、212’‧‧‧底部
213、213’‧‧‧側面
3、3’‧‧‧吸光件
H‧‧‧導光件高度
T‧‧‧導光件厚度
L‧‧‧光線
θ2‧‧‧入射角
Y‧‧‧導光件軸向方向
X‧‧‧正視方向
C‧‧‧切線
圖1顯示本發明第一實施例的顯示模組的立體示意圖。
圖2顯示本發明第一實施例的光學膜片的放大示意圖。
圖3顯示圖2的局部放大圖。
圖4顯示圖3的光學膜片與除去吸光件的光學膜片在不同視角下的對比度。
圖5顯示本發明第一實施例的光學膜片的變化實施例的放大示意圖。
圖6顯示圖5的光學膜片與除去吸光件的光學膜片在不同視角下的對比度。
圖7顯示本發明第一實施例的光學膜片的另一變化實施例的放大示意圖。
圖8顯示圖7的光學膜片與除去吸光件的光學膜片在不同視角下的對比度。
圖9顯示本發明第一實施例的光學膜片的另一變化實施例的放大示意圖。
圖10顯示圖9的光學膜片與除去吸光件的光學膜片在不同視角下的對比度。
圖11顯示本發明第一實施例的光學膜片的另一變化實施例的放大示意圖。
圖12顯示圖11的光學膜片與除去吸光件的光學膜片在不同視角下的對比度。
圖13顯示本發明第一實施例的光學膜片的另一變化實施例的放大示意圖。
圖14顯示圖13的光學膜片與除去吸光件的光學膜片在不同視角下的對比度。
圖15顯示本發明第一實施例的光學膜片的局部放大示意圖。
圖16顯示本發明第二實施例的光學膜片的放大示意圖。
以下通過特定的具體實施例並配合圖1至圖16說明本發明所公開的光學膜片及顯示模組的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。然而，以下所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍，在不悖離本發明構思精神的原則下，本領域技術人員可基於不同觀點與應用以其他不同實施例實現本發明。另外，需事先聲明的是，本發明的附圖僅為示意說明，並非依實際尺寸的描繪。此外，雖本文中可能使用第一、第二、第三等用語來描述各種元件，但該些元件不應受該些用語的限制。這些用語主要是用以區分元件。
第一實施例
以下配合圖示之各實施例說明本發明所提供的光學膜片U及顯示模組Z。首先，請參閱圖1，本實施例提供一種顯示模組Z以及應用於顯示模組Z的光學膜片U。顯示模組Z具有顯示面板D以及光學膜片U，其中，光學膜片U用以設置在顯示面板D的顯示面S上。顯示模組Z較佳為液晶顯示模組，然而，本發明不限於此。
圖2顯示圖1中的光學膜片U沿剖線A-A的剖面示意圖。如圖2所示，光學膜片U包括第一導光層1、第二導光層2以及吸光件3。第一導光層1具有第一入光面101、相背於第一入光面101的第一出光面102以及形成於第一入光面101的容置凹部103。第二導光層2設置於第一入光面101，且具有第二入光面201、相背於第二入光面201的第二出光面202以及形成於第二出光面202的導光件21。需要說明的是，圖2為光學膜片U的放大示意圖，其中僅繪示兩個導光件21以為示例，實際應用中，本發明不限制導光件21的數量。
請配合參閱圖2及圖3，其中圖3為圖2的局部放大示意圖。詳細而言，容置凹部103具有內壁面1031及凹部開口1032；導光件21具有頂部211、底部212以及連接頂部211與底部212的側面213，且每一導光件21以側面213面向內壁面1031、底部212對應凹部開口1032的方式分別設置於每一容置凹部103。明確來說，本實施例中，導光件21之剖面為梯形，其側面213往軸向方向Y傾斜，內壁面1031形狀大致配合導光件21，且內壁面1031傾斜朝向導光件21的軸向方向Y。導光件21可以規律或不規律形狀分布於第二出光面202，且從上方視角觀之，導光件21可為點狀分布或條狀分布。吸光件3設置於導光件21的側面213與第一導光層1之間，且覆蓋導光件21的側面213。
圖2及圖3的結構中，第一導光層1具有第一折射率，第二導光層2具有第二折射率，且第一折射率大於第二折射率。如圖2中的光線L行進方向所示，藉由上述第一折射率大於第二折射率，自第二入光面201進入導光件21的光線L可偏離導光件21的軸向方向Y而折射，以擴散入射光線L。進一步來說，吸光件3是由一吸光材質形成，可吸收從側面213進入導光件的光線L，如圖3中的光線L行進方向所示，藉此可避免光線L在側面 213發生全反射而朝正視方向X折射。本實施例中，吸光件3具有第三折射率，且第三折射率等於第一折射率，藉此，可避免光線L在第一導光層1與吸光件3的交界處因折射率的差異而發生朝正視方向X折射的全反射。吸光件3可例如以沉積或曝光顯影製程而形成在導光件21上；然而，本發明不以此為限。
請見圖4，其顯示本實施例的光學膜片U與除去吸光件3的光學膜片U在不同視角下的對比度，其中，本實施例的光學膜片U以實線表示；除去吸光件3的光學膜片U的數據以虛線表示。圖4中，視角θ以角度(degree)為單位，對比度(Contrast Ratio,CR)係顯示模組Z顯示為黑、白時各自的亮度對比值。如圖所示，實線的峰值為2524，虛線的峰值為2146，表示導光件21側面213設置有吸光件3的光學膜片U在視角θ為零度時，與除去吸光件3的光學膜片U相比具有較高的正視對比度。明確來說，上述「正視對比度」係指視角θ為零度時顯示模組Z顯示為黑、白時各自的亮度對比。
需要說明的是，本實施例中，第三折射率與第一折射率相等；然而，本發明不限於此。在本發明的一變化實施例中，第三折射率較佳可為大於第二折射率並小於第一折射率的範圍內任一值。明確來說，當吸光件3的折射率小於或等於第二折射率，則光線從第一導光件21進入吸光件3時，將有一部分光線發生全反射而往正視方向X折射，進而降低正視對比度。此外，當吸光件3的折射率小於或等於第二折射率，光線L從吸光件3的頂部進入第一導光層1時，光線會往正視方向X折射，因而產生降低正視對比度的反效果。另一方面，若吸光件3的折射率大於第一折射率，則光線容易在吸光件3內發生多次反射而射往正視方向X，或是在光線從吸光件3進入第一導光層1時因往正視方向X折射而降低正視對比度。因此， 在本發明較佳實施例中，第三折射率大於第二折射率且小於或等於第一折射率，如此，吸光件3能有效吸收從側面213打回正視的光線，進一步提升光學膜片U的正視對比度。
請參閱圖5，其顯示本發明一變化實施例的光學膜片U。在本變化實施例中，吸光件3進一步設置在第一入光面101上兩容置凹部103之間的連接區101a。明確來說，請見圖5，連接區101a位於兩相鄰的凹部開口1032之間，且吸光件3自導光件21側面213延伸而覆蓋於連接區101a上，而使連接區101a隔著吸光件3與第二出光面202相鄰。從上視角度觀察，成點狀或條狀分布的導光件21及導光件21之間的第二出光面202可視為皆被吸光件3覆蓋。在本變化實施例中，藉由在連接區101a也設置吸光件3，相較前述實施例，可進一步吸收入射到導光件21與第二出光面202連接處的光線，進一步提升光學膜片U的正視對比度。
圖6顯示圖5的光學膜片U(以實線表示)與除去吸光件3的光學膜片U(以虛線表示)在不同視角下的對比度。圖6中，視角θ以角度(degree)為單位，對比度(Contrast Ratio,CR)係顯示模組Z顯示為黑、白時各自的亮度對比值。由圖6可知，實線的峰值為2556，虛線的峰值為2146，表示本實施例中具有吸光件3的光學膜片U與除去吸光件3的光學膜片U相比，具有較高的正視對比度。
請配合參閱圖7與圖8。本發明不限制導光件21的形狀，在如圖7的變化實施例中，導光件21之剖面可為三角形。具體而言，從上方視角觀之，導光件21可為條狀分布或點狀分布，且在點狀分布的情況下，本實施例的導光件21可為圓錐體或四角錐體，本發明不限於此。而如圖8所示，具有吸光件3的光學膜片U(以實線表示)對比度CR在視角為零度時為1595，相較於除去吸光件3的光學膜片U(以虛線表示)，其在視角為 零度時峰值為1167，表示具有吸光件3的光學膜片U比除去吸光件3的光學膜片U具有較高的正視對比度。
在本發明另一變化實施例中，光學膜片U的導光件21之剖面可為具有凹側面的柱狀形狀，且從上方視角觀之，導光件21可為條狀分布或點狀分布，如圖9所示。如圖10所示，本變化實施例中，具有吸光件3的光學膜片U(以實線表示)相較於除去吸光件3的光學膜片U(以虛線表示)，具有較高的正視對比度。此外，請配合參閱圖4與圖10，相較於圖2中的梯形導光件21，本變化實施例的具有凹側面的柱狀形狀導光件21可達到較高的正視對比度(圖10所示正視對比度為2828，圖4所示正視對比度為2524)。這是由於具有凹側面的柱狀形狀的導光件21會使得射進側面213的光線在吸光件3內的路徑較長，而可更有效地提升正視對比度。
在本發明另外一變化實施例中，光學膜片U的導光件21從側面來看可為兩種不同斜率斜面的梯形組合，其中斜率較小的斜面較靠近第二出光面202，如圖11所示。舉例來說，從上方視角觀之，導光件21可為條狀分布或點狀分布，且在點狀分布的情況下，從立體角度來看導光件21可為截頂圓錐或截頂四面體，本發明不對此加以限制。圖12顯示圖11的光學膜片U與除去吸光件3的光學膜片U在不同視角的正視對比度。請配合參閱圖4與圖12，相較於梯形導光件21，本變化實施例的導光件21因具有較多斜面面積，而可較佳地提升正視對比度(圖12所示正視對比度為2822，圖4所示正視對比度為2524)。
在本發明另外一變化實施例中，導光件21還可如圖13所示，從側面來看為在梯形斜面上形成凹面的形狀。相較於圖11的變化實施例，本變化實施例具有更大的斜面面積，因而可提供更高的正視對比度，如圖14所示，其中圖14中的表示本變化實施例的光學膜片U(以實線表示) 與除去吸光件3的本實施例光學膜片U(以虛線表示)在不同視角θ下的對比度CR；實線峰值為3160，表示本變化實施例的光學膜片U的正視對比度，虛線峰值為3011，表示本變化實施例的光學膜片U除去吸光件3的正視對比度。
請參閱圖15，本實施例中，吸光件3具有一最大厚度T。本實施例中，最大厚度T指吸光件3在平行於第二出光面202的方向上的厚度。最大厚度T符合下列關係：
請配合參閱圖15，上式中，H為該導光件21的該頂部211與該底部212之間的一距離，n1為該第一折射率，n2為該第二折射率，θ2為一光線自該第二導光層2入射該第一導光層1的一入射角度，φ為該側面的一切線C與該底部212的一夾角。本實施例中，上述切線C為沿導光件21的側面213的切線，在其他實施例中，當導光件21的側面213不為平面，例如為一凸曲面或凹曲面時，以最大入射角θ2入射吸光件3且與導光件21的側面213有唯一交點的光線L可視為與上述切線C重疊。
如圖15所示，明確而言，最大入射角θ2指當光線L從吸光件3的底部邊緣入射而從導光件21的頂部211邊緣射出吸光件3時的入射角度。當吸光件3的厚度接近於上述關係式中的最大值，吸光件3可吸收所有可能在導光件側面產生全反射的光線，因而可達到最佳的吸光效果與提高正視對比度的效果。可以理解的是，若吸光件3的厚度超越上述最大值，將會額外吸收原本不會發生全反射的光線，進而造成第一導光層1的穿透率下降，且對正視對比度的提升並無幫助。
藉由上述技術手段，本實施例的光學膜片U吸光件3可吸收從側面213入射導光件21的光線，降低光線L在側面213發生全反射的機 率，提高顯示模組Z的正視對比度。且本實施例中，吸光件3的折射率等於第一導光層1的折射率，以避免自第一導光層1打入導光件21側面213的光線發生全反射。
第二實施例
請參閱圖16，本實施例與前述實施例的主要差異在於，前述實施例提供的光學膜片U具有第一導光層1及第二導光層2，且複數個導光件21形成在第二導光層2的第二出光面202中；本實施例的光學膜片U’僅包括一導光層1’，且複數個導光件21’對應形成於導光層1’的入光面101’的每一容置凹部103中。本實施例中，導光件21’同樣以側面213’面向容置凹部103’的內壁面1031’、底部212’對應於凹部開口1032’的方式設置於容置凹部103’，導光層1’具有第四折射率n4，導光件2’具有第五折射率n5，第四折射率n4大於第五折射率n5，且吸光件3’覆蓋導光件21’的側面213’。如第一實施例，本實施例可以有吸光件3’延伸出側面213’並覆蓋於連接區101a’的變化實施例，且本實施例的導光件2’亦可如第一實施例有形狀上的變化，本發明不限於此。
綜合上述，本發明實施例所提供的光學膜片(U、U’)及顯示模組Z藉由「每一導光件(21、21’)分別設置於每一容置凹部(103、103’)」、「吸光件3’設置於導光件21’的側面213’與導光層1’之間，且吸光件3’覆蓋側面213’」以及「吸光件3設置於導光件21的側面213與第一導光層1之間，且吸光件3覆蓋側面213」的技術方案，以降低光線L射入導光件(21、21’)側面(213、213’)時發生全反射的機率，進一步提升顯示模組Z的正視對比度。
此外，本發明實施例可藉由使吸光件3的折射率n3與第一導光層1的折射率n1相等、吸光件3’的折射率n6與導光層1’的折射率n4相等， 可進一步減少光線L在第一導光層1與吸光件3的介面以及導光層1’與吸光件3’的介面發生全反射，而進一步提升顯示模組Z的正視對比度。吸光件3可進一步設置在第一入光面101上兩容置凹部103之間的連接區101a之間，或吸光件3’可進一步設置在入光面101’上兩容置凹部103’之間的連接區101a’，以進一步提升光學膜片(U、U’)的正視對比度。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均落入本發明的申請專利範圍內。

Claims (10)

  1. 一種光學膜片，用於一顯示模組，該光學膜片包含：一導光層，具有一入光面、一相背於該入光面的出光面以及形成於該入光面之至少一容置凹部，其中，該至少一容置凹部具有一內壁面以及一凹部開口；至少一導光件，該至少一導光件分別設置於該至少一容置凹部，且該至少一導光件具有一頂部、遠離該頂部的一底部以及連接該頂部與該底部的一側面，其中，該至少一導光件的該側面朝向該至少一容置凹部的該內壁面，該至少一導光件的該底部對應於該至少一容置凹部的該凹部開口；以及至少一吸光件，該至少一吸光件設置於該至少一導光件的該側面與該導光層之間，且該吸光件覆蓋該側面，其中，該導光層具有一第四折射率，該至少一導光件具有一第五折射率，該第四折射率大於該第五折射率，其中，該至少一吸光件具有一第六折射率，該第六折射率不大於該第四折射率且不小於該第五折射率。
  2. 如請求項1所述的光學膜片，其中，該至少一吸光件具有一第六折射率，該第六折射率等於該第四折射率。
  3. 如請求項1所述的光學膜片，其中，該導光層具有至少兩個該容置凹部，該入光面具有至少一連接區，該連接區位於於每兩相鄰的該凹部開口之間，其中，該吸光件進一步覆蓋該連接區。
  4. 如請求項1所述的光學膜片，其中，該至少一吸光件具有一最大厚度T，且該最大厚度符合下列關係：其中，H為該導光件的該頂部與該底部之間的一距離，n4為該第四折射率，nin為一光線以一入射角度θin自該入光面入射該導光層前所在的介質的折射率，φ為該側面的一切線與該底部的一夾角。
  5. 一顯示模組，其包含：一顯示面板，該顯示面板具有一顯示面；以及如請求項1至4中任一項所述之光學膜片，設置於該顯示面板的該顯示面，其中，該入光面朝向該顯示面。
  6. 一種光學膜片，用於一顯示模組，該光學膜片包含：一第一導光層，具有一第一入光面、一相背於該第一入光面的第一出光面以及形成於該第一入光面之至少一容置凹部，其中，該至少一容置凹部具有一內壁面以及一凹部開口；一第二導光層，設置於該第一入光面，該第二導光層具有一第二入光面、一相背於該第二入光面的第二出光面以及形成於該第二出光面的至少一導光件，該至少一導光件分別設置於該至少一容置凹部，且該至少一導光件具有一頂部、遠離該頂部的一底部以及連接該頂部與該底部的一側面，其中，該至少一導光件的該側面朝向該至少一容置凹部的該內壁面，該至少一導光件的該底部對應於該至少一容置凹部的該凹部開口；以及至少一吸光件，該至少一吸光件設置於該至少一導光件的該側面與該第一導光層之間，且該吸光件覆蓋該側面，其中，該第一導光層具有一第一折射率，該第二導光層具有一第二折射率，該第一折射率大於該第二折射率，其中，該至少一吸光件具有一最大厚度T，且該最大厚度符合下列關係：其中，H為該至少一導光件的該頂部與該底部之間的一距離，n1為該第一折射率，n2為該第二折射率，θ2為一光線自該第二導光層入射該第一導光層的一入射角度，φ為該側面的一切線與該底部的一夾角。
  7. 如請求項6所述的光學膜片，其中，該至少一吸光件具有一第三折射率，該第三折射率等於該第一折射率。
  8. 如請求項6所述的光學膜片，其中，該至少一吸光件具有一第三折射率，該第三折射率不大於該第一折射率且不小於該第二折射率。
  9. 如請求項6所述的光學膜片，其中，該第一導光層具有至少兩個該容置凹部，該第一入光面具有至少一連接區，該連接區設置於每兩相鄰的該凹部開口之間，其中，該吸光件進一步覆蓋該連接區。
  10. 一顯示模組，其包含：一顯示面板，該顯示面板具有一顯示面；以及如請求項6至9中任一項所述之光學膜片，設置於該顯示面板的該顯示面，其中，該第二入光面朝向該顯示面。
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