TWI695190B - 光學膜、顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

光學膜、顯示裝置及其製造方法 Download PDF

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Abstract

光學膜、顯示裝置及其製造方法。光學膜包括基材及圖案層。圖案層在基材上。圖案層包括沿不同方向延伸的數個條紋。條紋是由圖案層之表面的凸起部分或凹陷部分定義。

Description

光學膜、顯示裝置及其製造方法
本發明是有關於一種光學膜、顯示裝置及其製造方法，且特別是有關於用於改善視覺效果的光學膜、顯示裝置及其製造方法。
液晶顯示器包含偏光板、液晶面板和背光單元。為了改善液晶顯示器的側面處的色彩品質和對比率(contrast ratio)，人們作出了各種嘗試想研發一種改善的液晶面板或液晶結構。然而，液晶面板的修改對液晶顯示器的側面處的色彩品質和對比率的改善有限制，且需要複雜的過程。此外，隨著液晶顯示器螢幕尺寸增加，液晶顯示器的亮度均勻性也不斷降低。因此，必須取決於螢幕尺寸提供單獨的液晶顯示模組，進而降低可加工性和經濟上的可行性。
本發明係有關於一種光學膜、顯示裝置及其製造方法。光學膜能用以改善顯示裝置的視覺/顯示效果。
根據本發明之第一方面，提出一種光學膜。光學膜包括基材及圖案層。圖案層在基材上。圖案層包括沿不同方向延伸的數個條紋。條紋是由圖案層之表面的凸起部分或凹陷部分定義。
根據本發明之第二方面，提出一種顯示裝置。顯示裝置使用光學膜。光學膜包括基材及圖案層。圖案層在基材上。圖案層包括沿不同方向延伸的數個條紋。條紋是由圖案層之表面的凸起部分或凹陷部分定義。
根據本發明之第三方面，提出一種光學膜的製造方法，其包括利用滾輪轉印方法在基材上形成圖案層。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
102、202:顯示裝置
170:液晶顯示器
171:背光模組
172:液晶面板
173:下偏光板
174:上偏光板
175:薄膜電晶體基板
176:液晶層
177:彩色濾光片基板
178:配向膜
179:配向膜
106、206:光學膜
108:基材
110:圖案層
110S:表面
112:黏著層
214:菱鏡層
214A:菱形結構單元
750:滾輪
752:彎曲外表面
754:輪體
756:軸桿
A:距離
B:距離
C1、C2:雕刻深度
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
D4:第四方向
F:間距
h:高度
H:高度
K:間距
M:線寬
N:間距
O:圓形輪廓
P1:第一圖案區域
P2:第二圖案區域
P3:第三圖案區域
P4:第四圖案區域
Q:間距
Tu:條紋雕刻圖案
Tp:圓形雕刻圖案
U1:第一條紋
U2:第二條紋
U3:第三條紋
U4:第四條紋
Z:方向
第1圖繪示根據一實施例之顯示裝置的剖面圖。
第2圖繪示根據一實施例之光學膜的部分放大圖。
第3圖繪示根據一實施例之光學膜的部分放大圖。
第4圖繪示根據一實施例中面向圖案層之具有條紋的表面時的示意圖。
第5圖繪示根據一實施例中面向圖案層之具有條紋的表面時的示意圖。
第6圖繪示根據一實施例中面向圖案層之具有條紋的表面時的示意圖。
第7A圖至第8B圖繪示根據一實施例之用以形成圖案層的滾輪的製造方法。
第9圖繪示根據一實施例之顯示裝置的剖面圖。
第10圖繪示根據一實施例之光學膜的部分放大圖。
第11圖繪示根據一實施例之光學膜的部分放大圖。
以下係以一些實施例做說明。須注意的是，本揭露並非顯示出所有可能的實施例，未於本揭露提出的其他實施態樣也可能可以應用。再者，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製。因此，說明書和圖示內容僅作敘述實施例之用，而非作為限縮本揭露保護範圍之用。另外，實施例中之敘述，例如細部結構、製程步驟和材料應用等等，僅為舉例說明之用，並非對本揭露欲保護之範圍做限縮。實施例之步驟和結構各之細節可在不脫離本揭露之精神和範圍內根據實際應用製程之需要而加以變化與修飾。以下是以相同/類似的符號表示相同/類似的元件做說明。
第1圖繪示根據一實施例之顯示裝置102的剖面圖。顯示裝置102包括在Z方向上堆疊的液晶顯示器170及光學膜106。液晶顯示器170包括背光模組171、液晶面板172、下偏光板173與上偏光板174。液晶面板172係配置於背光模組171上且包括例如薄膜電晶體基板175、液晶層176、彩色濾光片基板177、配 向膜178與179。配向膜179可配置於彩色濾光片基板177上，配向膜178可配置於薄膜電晶體基板175上，液晶層176可配置於配向膜178與179之間，下偏光板173可配置於薄膜電晶體基板175與背光模組171之間(液晶面板172的入光側)，上偏光板174可配置於彩色濾光基板177上(液晶面板172的出光側)，光學膜106可配置於上偏光板174的出光側上。
光學膜106可包括基材108與圖案層110。圖案層110在基材108上。光學膜106可利用黏著層112以圖案層110的表面110S面向液晶顯示器170的方位貼附在液晶顯示器170上。黏著層112可包括固態透明光學膠(Optically Clear Adhesive；OCA)或液態透明光學膠(Optically Clear Resin，OCR)等。
一實施例中，基材108是一透光基板。基材108材料可選自透明樹脂，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、纖維素稱三醋酸纖維素(triacetate cellulose，TAC)、環狀烯烴單體聚合物(cyclo olefin polymers，COP)。
第2圖及第3圖繪示根據不同實施例之光學膜106的部分放大圖。在第2圖中，圖案層110的表面110S分佈是具有平坦表面的凸起部分及在凸起部分之間的凹陷部分。在第3圖中，圖案層110的表面110S具有包含波浪形狀的凸起部分及在凸起部分之間的凹陷部分。一實施例中，凸起部分的高度h可為3μm~25μm，例如3μm~5μm、10μm~15μm、20~25μm。
第4圖、第5圖及第6圖分別繪示根據不同實施例面向圖案層110之具有條紋的表面110S時的示意圖。
在第4圖中，圖案層110的表面110S包括第一圖案區域P1、第二圖案區域P2、第三圖案區域P3及第四圖案區域P4。第一圖案區域P1包括數個第一條紋U1，皆具有第一延伸位向(例如延伸方向平行於第一方向D1)，並可在實質上垂直於第一延伸位向的一方向(例如第二方向D2)上彼此分開排列。第二圖案區域P2包括數個第二條紋U2，皆具有第二延伸位向(例如延伸方向平行於第二方向D2)，並可在實質上垂直於第二延伸位向的一方向(例如第一方向D1)上彼此分開排列。第三圖案區域P3包括數個第三條紋U3，皆具有第三延伸位向(例如延伸方向平行於第三方向D3)，並可在實質上垂直於第三延伸位向的一方向(例如第四方向D4)上彼此分開排列。第四圖案區域P4包括數個第四條紋U4，皆具有第四延伸位向(例如延伸方向平行於第四方向D4)，並可在實質上垂直於第四延伸位向的一方向(例如第三方向D3)上彼此分開排列。一實施例中，第三方向D3與第一方向D1之延伸線與交錯點定義出的銳角可實質上為45度。第三方向D3與第二方向D2之延伸線及交錯點定義出的銳角可實質上為45度。可以此類推第四方向D4與其它方向的關係。第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3與第四方向D4皆實質上垂直於Z方向。
在第4圖中，此例的圖案區域具有圓形輪廓O。舉例來說，在第一圖案區域P1中，排列在第二方向D2上的第一條 紋U1其長度(即第一方向D1上的尺寸)可呈逐漸變長再逐漸變短的變化，從而第一條紋U1的外緣連線可定義出如圓形虛線標示的圓形輪廓O。或者，第一條紋U1的短邊緣可對準圓形輪廓O的圓形外邊緣。可依此類推其它圖案區域如第二圖案區域P2、第三圖案區域P3與第四圖案區域P4的圓形輪廓O。一實施例中，圖案區域(或圓形輪廓O)的圓周約80~90μm。
在第4圖中，第一圖案區域P1、第二圖案區域P2、第三圖案區域P3與第四圖案區域P4可以六角形虛線標示出的配置單位規則性地排列。在配置單位中，以第一圖案區域P1為中心，第二圖案區域P2位在第一圖案區域P1在第二方向D2上的相反側；第三圖案區域P3位在第一圖案區域P1在第一方向D1上的相反側；第四圖案區域P4位在第一圖案區域P1在第一方向D1上的相反側；且第三圖案區域P3與第四圖案區域P4以第一圖案區域P1及第二圖案區域P2之中心的連線為對稱軸呈鏡像配置。舉例來說，圖案區域之間的間距K(即圓形輪廓O之間的間距K)可為90μm~110μm。條紋的線寬M可為5μm~25μm。圖案區域中條紋的間距N可為10μm至40μm。
在第5圖中，第一圖案區域P1、第二圖案區域P2、第三圖案區域P3與第四圖案區域P4可以虛線標出的配置單位規則性地排列。在配置單位中，以第一圖案區域P1為中心，第二圖案區域P2位在第一圖案區域P1在第二方向D2上的相反側；第三圖案區域P3位在第一圖案區域P1在第三方向D3上的相反側； 且第四圖案區域P4位在第一圖案區域P1在第四方向D4上的相反側。
在第6圖中，第一條紋U1可具有第一延伸位向(例如延伸方向平行於第一方向D1)。第二條紋U2可具有第二延伸位向(例如延伸方向平行於第二方向D2)。第一條紋U1與第二條紋U2定義出延伸在第三方向D3上的菱形圖案串列，菱形圖案串列各包括數個相連接的菱形圖案單元，菱形圖案單元各由第一條紋U1之中的兩個與第二條紋U2之中的兩個定義出。菱形圖案單元在第三方向D3上的對角距離A可為100μm~300μm，在第四方向D4上的對角距離B可為40μm~150μm。菱形圖案單元之間條紋的間距F可為10μm~20μm。
實施例中，光學膜106的圖案層110可使用滾輪轉印方法形成，滾輪壓痕部分可造成表面110S的凸起部分及凸起部分其中之一，其形成條紋。舉例來說，光學膜106可使用具有雕刻圖案的滾輪將可固化樹脂塗佈於基材108上，並對可固化樹脂進行固化步驟形成圖案層110。可固化樹脂可包括透明樹脂，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、纖維素稱三醋酸纖維素(triacetate cellulose，TAC)、環狀烯烴單體聚合物(cyclo olefin polymers，COP)等。
第7A圖至第8B圖繪示根據一實施例之用以形成圖案層110的滾輪750的製造方法。第7A圖與第8A圖為面對滾輪 750之彎曲外表面752時的俯視示意圖，第7B圖與第8B圖為滾輪750之剖面示意圖。第7B圖中放大部分可為沿第7A圖之AB線繪製。第8B圖中放大部分可為沿第8A圖之AB線繪製。請參照第7A圖與第7B圖，滾輪750可具有輪體754及軸桿756，軸桿756固設於輪體754的中央並可軸向凸伸出輪體754的兩端側面。可使用雷射、刀具等工具、或其它合適的方法在輪體754的彎曲外表面752進行雕刻(第一次雕刻)以形成條紋雕刻圖案Tu，雕刻深度C1(第一雕刻深度)例如但不限於10μm~15μm。請參照第8A圖與第8B圖，然後，可使用雷射、刀具等工具、或其它合適的方法在輪體754的彎曲外表面752進行雕刻(第二次雕刻)以形成圓形雕刻圖案Tp，雕刻深度C2(第二雕刻深度)例如但不限於3μm~5μm。一實施例中，圓形雕刻圖案Tp的圓周可例如約80~90μm。藉此，形成包括條紋雕刻圖案Tu與圓形雕刻圖案Tp的雕刻單元，其可用以造成如第4圖、第5圖所示之各個圖案單元(例如包括第一圖案區域P1及第一條紋U1的一圖案單元；包括第二圖案區域P2及第二條紋U2的另一圖案單元，以此類推其它圖案單元)。雕刻單元的尺寸亦可對應到圖案單元。可以此概念製造用以形成其它實施例之圖案層110或其它以滾輪轉印方法形成之元件的滾輪。
第9圖繪示根據另一實施例之顯示裝置202的剖面圖，其與第1圖所示之顯示裝置102的差異說明如下。如第9圖所示，光學膜206更包括菱鏡層214。菱鏡層214配置在圖案層 110的表面110S上。光學膜206可利用黏著層112以菱鏡層214面向液晶顯示器170的方位貼附在液晶顯示器170的影像顯示面上。一實施例中，基材108是一透光基板，材料如同先前所述，不再贅述。
第10圖及第11圖繪示根據不同實施例之光學膜206的部分放大圖。第10圖所示之光學膜206與第2圖所示之光學膜106之間的差異在於，光學膜206之形成在圖案層110的表面110S上的菱鏡層214包括菱形結構單元214A。菱鏡層214之菱形結構單元214A的間距Q可為50μm~70μm。菱形結構單元214A的高度H可為10μm~50μm。一實施例中，光學膜206的菱鏡層214可使用滾輪轉印方法形成。舉例來說，菱鏡層214可使用具有菱形雕刻圖案的滾輪將可固化樹脂塗佈於圖案層110的表面110S上，並對可固化樹脂進行固化步驟形成菱鏡層214。滾輪的雕刻圖案可使用雷射、刀具等工具在滾輪上進行雕刻形成。可固化樹脂可包括透明樹脂，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、纖維素稱三醋酸纖維素(triacetate cellulose，TAC)、環狀烯烴單體聚合物(cyclo olefin polymers，COP)等。
一實施例中，圖案層110與菱鏡層214可具有不同的折射率。一實施例中，圖案層110的折射率大於菱鏡層214的折射率。一實施例中，圖案層110的折射率可等於或大於1.60。 一實施例中，菱鏡層214的折射率可等於或小於1.48。
為讓本揭露之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉範例作詳細說明如下：
實施例1
實施例1使用如第1圖所示的顯示裝置102，其中液晶顯示器170使用液晶顯示器(友達光電股份有限公司製造，型號：T215HVN01.1)，且顯示裝置102使用如第4圖所示的圖案層110。可參照第4圖，實施例1中，圖案區域之圓形輪廓O的圓周為80μm，圖案區域之間的間距K(即圓形輪廓O之間的間距K)為100μm，條紋的線寬M為13μm，圖案區域中條紋的間距N為25μm。亦可參照第7A圖至第8B圖，此例中，用以形成圖案層110之滾輪750的雕刻深度C1為10μm~15μm，且雕刻深度C2為3μm~5μm。
實施例2
實施例2類似實施例1，差異在於條紋的線寬M為10μm，圖案區域中條紋的間距N為20μm。
實施例3
實施例3使用如第1圖所示的顯示裝置102，且顯示裝置102使用如第6圖所示的圖案層110。可參照第6圖，實施例3中，菱形圖案單元在第三方向D3上的對角距離A為250μm，在第四方向D4上的對角距離B為100μm。條紋的線寬M為15μm，菱形圖案單元之間條紋的間距F為15μm，高度h(或滾輪的雕刻 深度)為20~25μm。
實施例4
實施例4類似實施例3，差異在於菱形圖案單元在第三方向D3上的對角距離A為150μm，在第四方向D4上的對角距離B為50μm。
實施例5
實施例5與實施例1類似，差異在於實施例5使用如第9圖所示之更包括菱鏡層214的顯示裝置202，其中實施例5的圖案層110的條件類似實施例1。實施例5中，菱鏡層214之菱形結構單元214A的間距Q為50μm，菱形結構單元214A的高度H(或滾輪的雕刻深度)為25μm~30μm。
實施例6
實施例6與實施例2類似，差異在於實施例6使用如第9圖所示之更包括菱鏡層214的顯示裝置202，其中實施例6的圖案層110的條件類似實施例2。實施例6中，菱鏡層214之菱形結構單元214A的間距Q為50μm，菱形結構單元214A的高度H(或滾輪的雕刻深度)為25μm~30μm。
實施例7
實施例7與實施例3類似，差異在於實施例7使用如第9圖所示之更包括菱鏡層214的顯示裝置202，其中實施例7的圖案層110的條件類似實施例3。實施例7中，菱鏡層214之菱形結構單元214A的間距Q為50μm，菱形結構單元214A的高 度H(或滾輪的雕刻深度)為25μm~30μm。
實施例8
實施例8與實施例4類似，差異在於實施例8使用如第9圖所示之更包括菱鏡層214的顯示裝置202，其中實施例8的圖案層110的條件類似實施例4。實施例8中，菱鏡層214之菱形結構單元214A的間距Q為50μm，菱形結構單元214A的高度H(或滾輪的雕刻深度)為25μm~30μm。
比較例
比較例的顯示裝置使用液晶顯示器(友達光電股份有限公司製造，型號：T215HVN01.1)，其影像顯示面上未配置光學膜，亦即未配置圖案層，也未配置菱鏡層。
光學量測評價
使用Konica Minolta型號CA-210測量顯示裝置之亮態(255灰階)的亮度(L255)與暗態(0灰階)的亮度(L0)，並以下列公式計算各灰階的亮度(Lx，x為0至255)的對比值(單位%)：灰階亮度的對比值=(Lx-L0)/(L255-L0)*100%
表1顯示顯示裝置在正視角度(量測角度為0度)時灰階對應對比值(單位：%)的關係。從表1結果可知，實施例1至實施例8與比較例在正視角度時的對比值並無顯著差異。
Figure 107128492-A0305-02-0014-2
Figure 107128492-A0305-02-0015-3
表2顯示顯示裝置在量測角度為60度(側面可視角度)時各灰階對應對比值(單位：%)的關係。將表2的對比值減去表1中比較例在正視角度時各灰階對應對比值可發現，實施例1與 實施例5對於表1中比較例在正視角度時各灰階對應對比值的差異較小，表示使用實施例1與實施例5之光學膜的顯示裝置的對比改善較佳，尤其實施例5的差異最小，表示實施例5之光學膜的顯示裝置的對比改善最佳。實施例1至實施例8皆無灰階反轉狀況。
Figure 107128492-A0305-02-0016-4
Figure 107128492-A0305-02-0017-6
表3顯示顯示裝置在量測角度從60度轉至45度後，在45度(暗態大視角度)時量測所得各灰階對應對比值(單位：%)的關係。將表3的對比值減去表1中比較例在正視角度時各灰階對應對比值可發現，表3中實施例1至實施例8對於表1中比較例在正視角度時各灰階對應對比值的差異都比表3中比較例對應差值來得小，表示使用實施例1至實施例8之光學膜的顯示裝置皆能獲得跟比較例相比得到更佳的對比改善程度，其中實施例5至實施例8的改善效果比實施例1至實施例4更為明顯。實施例1至實施例8皆無灰階反轉狀況。
Figure 107128492-A0305-02-0017-7
Figure 107128492-A0305-02-0018-9
人眼評價外觀品味
以人眼觀察顯示裝置的外觀品味。其中，實施例1與實施例5評斷為具有最佳的外觀品位(無Moire波紋現象)；實施例3與實施例4則發現有直橫條紋波紋；實施例2、實施例6、實施例7與實施例8的外觀品位水準介於無Moire波紋與直橫條紋波紋之間。
人眼評價色偏(Washout)
以人眼觀察顯示裝置的色偏情況，其中評價最優(色偏程度最低)的為實施例5，接著依序排序為實施例8、實施例7、實施例6、實施例1、實施例3、實施例2，且色偏情況最大的為實施例4。
綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。
110:圖案層
110S:表面
A:距離
B:距離
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
D4:第四方向
F:間距
M:線寬
U1:第一條紋
U2:第二條紋
Z:方向

Claims (11)

  1. 一種光學膜，包括：一基材：及一圖案層，在該基材上，該圖案層包括沿不同方向延伸的數個條紋，該些條紋是由該圖案層之表面的凸起部分或凹陷部分定義，其中該圖案層包括一圖案區域，該圖案區域具有單一延伸方向的該些條紋，該圖案區域的該些條紋之外緣的連線定義出一圓形輪廓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該圓形輪廓的圓周為80~90μm；或該圖案層包括數個圖案區域，該些圖案區域各包括該圓形輪廓，該些圓形輪廓中相鄰的圓形輪廓具有一間距，該間距為90μm~110μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，更包括一菱鏡層，其中該菱鏡層包括數個菱形結構單元，並配置在該圖案層上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學膜，其中該些菱形結構單元具有一間距為50μm~70μm；或該些菱形結構單元的高度為10μm~50μm。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光學膜，其中該菱鏡層的折射率為等於或小於1.48；或該圖案層的折射率為等於或大於1.6；或該圖案層的折射率大於該菱鏡層的折射率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該凸起部分的高度為3μm~25μm。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學膜，其中該基材或該圖案層之材料選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、纖維素稱三醋酸纖維素、環狀烯烴單體聚合物所組成群組。
  8. 一種顯示裝置，包括如申請專利範圍第1項至第7項任一者所述之光學膜，其中該光學膜配置於該顯示裝置的一上偏光板的一出光側上。
  9. 如申請專利範圍第8項之顯示裝置，其中該光學膜之該基材係較該圖案層遠離該上偏光板。
  10. 一種光學膜的製造方法，該光學膜是如申請專利範圍第1項至第7項任一者所述之光學膜，該製造方法包括利用一滾輪轉印方法在該基材上形成該圖案層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光學膜的製造方法，包含製造用於該滾輪轉印方法的一滾輪，方法包括：對該滾輪進行第一次雕刻，以在該滾輪形成一第一雕刻深度；及對該滾輪進行一第二次雕刻，以在該滾輪形成一第二雕刻深度。
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