TWI794070B - 具有微結構的光學膜以及使用光學膜的顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種光學膜包含膜體以及隨機地分布於膜體上的多個微結構。該些微結構分別對應多個區域，每個區域是定義為由位於主微結構周圍的相同數量的輔助微結構組成的封閉輪廓，其中主微結構可以在整個區域上隨機選擇，且該些區域的最小者的面積與該些區域的最大者的面積的比例大於50%且小於100%。

Description

具有微結構的光學膜以及使用光學膜的顯示裝置

本揭露係有關於一種具有微結構的光學膜以及使用光學膜的顯示裝置。

多年來，顯示器已廣泛應用於各種電子產品，例如個人電腦、筆記型電腦、數位相機、智慧手機、平板電腦和液晶電視。光學膜是顯示器的重要元件，用於解決顯示器設計可能出現的問題。光學膜可以作為薄膜元件獨立形成，也可以以單層或多層塗層的形式塗覆在其他元件上，通過薄膜或塗層材料的物理特性來提高顯示品質。

依據本揭露之部分實施方式，一種光學膜包含膜體以及隨機地分布於膜體上的多個微結構。該些微結構分別對應多個區域。每一區域的定義如下：於光學膜上挑選任一微結構作為主微結構，主微結構之周圍有複數個微結構作為輔助微結構，各輔助微結構之中心點連線所圍成之封閉輪廓，即為區域。該些區域的最小者的面積與該些區域的最大者的面積的比例大於50%且小於100%。

於部分實施方式中，光學膜更具有一平均面積密度，該平均面積密度是該微結構的一總面積與該膜體的一面積的比例，且該平均面積密度小於75%。

於部分實施方式中，該平均面積密度大於30%。

於部分實施方式中，每個該些輔助微結構具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分位於所述每一該些區域內，該第二部分位於所述每一該些區域之外。

於部分實施方式中，該主微結構的整體位於所述每一該些區域內。

於部分實施方式中，每一該些區域是一多邊形，該多邊形具有複數個轉角，分別位於該些輔助微結構上。

於部分實施方式中，該多邊形的該些轉角分別位於該些輔助微結構的中心。

於部分實施方式中，每一該些區域是一多邊形，該多邊形具至少兩個不同的內角。

於部分實施方式中，每一該些區域是一四邊形。

於部分實施方式中，區域的一第一者的形狀不同於區域的一第二者的形狀。

於部分實施方式中，微結構的尺寸在10微米至50微米的範圍內。

於部分實施方式中，微結構的一縱橫比在0.12至1的範圍內。

於部分實施方式中，微結構是凸起物，位於膜體的一上表面上。

於部分實施方式中，微結構是凹槽，位於膜體內。

於部分實施方式中，光學膜具有零階穿透率以及五度角範圍穿透率，該零階穿透率小於30%，且該五度角範圍穿透率小於50%。

於部分實施方式中，光學膜的零階穿透率小於15%，且光學膜的五度角範圍穿透率小於35%。

於部分實施方式中，光學膜具有一十度角範圍穿透率，且該十度角範圍穿透率小於50%。

於部分實施方式中，微結構的至少一者包含一光柵圖案。

依據本揭露之部分實施方式，顯示裝置包含第一顯示器以及前述的光學膜，設置於該第一顯示器的出光面。

於部分實施方式中，顯示裝置更包含第二顯示器，其中該光學膜位於該第一顯示器以及該第二顯示器之間。

基於以上描述，光學膜的微結構可以以合適的特徵尺寸、合適的微結構平均面積密度、合適的微結構分佈均勻性和合適的縱橫比來排列和設計，以提高光學膜的光學品質和具有角度相依的穿射率。微結構可以包含各種形狀，且微結構可以是凹槽或凸起物。

應當理解，前面概略的描述和以下詳細的描述都是示例，並且旨在解釋本揭露所請求保護的範圍。

以下將以圖式揭露本揭露之多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。圖式與敘述中的相同標號用以表示相同或相似的部分。

圖1A是根據本揭露的部分實施方式的光學膜100的剖面示意圖。在本揭露的部分實施方式中，光學膜100用以使入射光繞射，從而在可操作的波長範圍內提供合適角度相依的穿透率。具有與角度相依的穿透率的光學膜100可用於解決一些顯示裝置中的彩眩（color glare）（例如彩虹反射（rainbow reflection））。值得注意的是，在本文中，光學膜100的可操作波長範圍專注於可見光頻譜中（例如大約400奈米至大約700奈米），以用於顯示目的。

光學膜100可包含膜體110和位於膜體110上的多個微結構120。為了提高光學品質，光學膜100的微結構120可以佈置和設計成具有合適的特徵尺寸（例如直徑）、合適的微結構平均面積密度、合適的微結構分佈均勻性和合適的深度對寬度（或高度對寬度）縱橫比。這種排列和設計使得微結構120呈類隨機的分佈。通過該設計，在可操作波長範圍內，光學膜100具有小於大約30%的零階穿透率和小於大約50%的五度角範圍穿透率。在一些進一步的實施方式中，光學膜100的零階穿透率小於15%，並且光學膜100的五度角範圍穿透率小於35%。在進一步的實施方式中，光學膜100可以具有小於大約50%的十度角範圍穿透率。

如圖所示，當光（例如可見光）L _in正向入射到光學膜100上時，可以在距入射方向0度處、在距入射方向±5度的角度範圍內以及/或在距入射方向±10度的角度範圍內，測量出射光L _out，從而分別獲得零階出射光L ₀、五度角度範圍出射光L ₅以及/或十度角度範圍出射光L ₁₀。零階穿透率是零階出射光L ₀的強度（P ₀）與入射光L _in的強度（P _in）之比，可以表示為P ₀/P _in。五度角範圍穿透率是五度角範圍出射光L ₅的強度（P ₅）與入射光L _in（P _in）的強度之比，可以表示為P ₅/P _in。五度角範圍出射光L ₅包含零階出射光L ₀，因此五度角範圍穿透率大於零階穿透率。十度角範圍穿透率是十度角範圍出射光L ₁₀的強度（P ₁₀）與入射光L _in的強度（P _in）之比，可以表示為P ₁₀/P _in。十度角範圍出射光L ₁₀包含五度角範圍出射光L ₅，因此十度角範圍穿透率大於五度角範圍穿透率。

在一些微結構呈週期性排列且尺寸較小（例如尺寸小於10微米）的情況下，彩眩（也稱為彩虹反射）會變得嚴重，這可能會降低顯示品質。

在本揭露的部分實施方式中，微結構120以非週期性地排列呈類隨機分佈，並設計有合適的特徵尺寸（例如直徑）。舉例而言，透過將微結構120排列成具有合適的微結構平均面積密度和合適的微結構分佈均勻性，實現非週期性的類隨機分佈。這種非週期性的類隨機分佈可以減少彩眩（例如彩虹反射），從而在一些顯示裝置中實現抗彩虹（anti-rainbow）效果。

圖1B是圖1A的光學膜100的一部分的上視圖。光學膜100的微結構平均面積密度可稱為多個微結構120的總面積與光學膜100的膜體110的整體面積的比值。光學膜100的微結構分佈均勻性可定義如下：

DU是均勻度。A _min是微結構界定區域LR中的一最小者的面積。A _max是微結構界定區域LR中的一最大者的面積。

在本揭露的部分實施方式中，微結構120分別對應於多個微結構界定區域LR。舉例而言，可以透過選擇一個主微結構120A和與主微結構120A相鄰的一相同數量的輔助微結構120B，並且以直線連接每兩個相鄰選擇的輔助微結構120B的中心，來定義每個微結構界定區域LR，其中這些多條直線形成了微結構界定區域LR。換句話說，每個微結構界定區域LR可以是由位於主微結構周圍的相同數量的輔助微結構組成的封閉輪廓，並且可以在整個區域上隨機選擇/選取主微結構。輔助微結構120B的選設數量可以在3至10的範圍內。透過該配置，每個微結構界定區域LR是一多邊形，其具有多個轉角，分別位於輔助微結構120B上。更甚至，多邊形的這些轉角分別位於輔助微結構120B的中心。

在圖1B中，輔助微結構120B的選設數量為四個，四個輔助微結構120B的中心相連而形成圖1B中的四邊形微結構界定區域LR。在圖1B中，標註的主微結構120A和輔助微結構120B是用於識別對應的微結構界定區域LR以便於計算微結構分佈均勻性（DU），並不旨在限制本揭露的範圍。

微結構界定區域LR用於從相鄰微結構（例如輔助微結構120B）估計目標微結構（例如主微結構120A）周圍的面積。該面積可以被認為與目標微結構（例如主微結構120A）周圍的微結構的局部密度成反比。如此一來，多個微結構界定區域LR分別表示多個目標微結構（例如多個主微結構120A）周圍的多個微結構局部密度。可以從多個微結構局部密度估計微結構分佈的隨機性。舉例而言，微結構分佈均勻性（DU）可以用作微結構分佈的隨機性的指標。

光學膜100的微結構120被設計成相同的形狀（例如圓形）並具有相同的特徵尺寸（例如直徑）D，且以非週期性排列。在本揭露的部分實施方式中，藉由控制特徵尺寸D、微結構平均面積密度、微結構分佈均勻性（DU）和深度對寬度（或高度對寬度）縱橫比，光學膜可以具有各種光學性能。表一中提供了示例性製造的光學膜，且測量了光學膜在大約635奈米的波長處的角度相依穿透率。 [表一]

	光學膜#1	光學膜#2	光學膜#3	光學膜#4
直徑	10微米	20微米	20微米	12微米
微結構平均面積密度	65%	59%	50%	50%
微結構分佈均勻性（DU）	68%	73%	80%	38%
縱橫比	0.5	0.41	0.15	0.5
P 0/P in（零階穿透率）	10%	14%	29%
P 5/P in（五度角範圍穿透率）	14%	24%	39%
P 10/P in（十度角範圍穿透率）	36%	46%	50%
散斑解決性能	好	好	很好	差
抗彩虹性能	很好	好	普通	差

在表一中，將光學膜#4與光學膜#1、光學膜#2和光學膜#3進行比較，光學膜#4具有比光學膜#1、光學膜#2和光學膜#3更低的微結構分佈均勻性（DU），但具有嚴重的散斑問題。將光學膜#3與光學膜#1和光學膜#2進行比較，光學膜#3比光學膜#1和光學膜#2具有更高的微結構分佈均勻性（DU），並且光學膜#3具有比光學膜#1和光學膜#2更好的散斑解決性能。這表示散斑解決性能與微結構分佈均勻性（DU）呈正相關。因此，為了消除散斑問題，所需的微結構分佈均勻性（DU）可以設計為大於50%且小於100%。換言之，光學膜100的微結構界定區LR中的最小者的面積大於光學膜100的微結構界定區LR中的最大者的面積的一半且小於光學膜100的微結構界定區LR中的該最大者的面積。如果微結構分佈均勻性（DU）小於50%（即光學膜100的微結構界定區域的最小者的面積小於光學膜100的微結構界定區LR中的最大者的面積的一半），微結構120的分佈不均可能導致顯示時出現嚴重的散斑。

另一方面，光學膜#1和光學膜#2具有比光學膜#3更好的抗彩虹性能。數據表明，對於抗彩虹性能，能量分布（例如角度相依的穿透率，例如P ₀/P _in、P ₅/P _in和P ₁₀/P _in）比DU有更高的相關性。能量分布（例如角度相依的穿透率，例如P ₀/P _in、P ₅/P _in和P ₁₀/P _in）主要受到縱橫比和微結構平均面積密度的影響。

在本揭露的部分實施方式中，為了抗彩虹性能，光學膜100可以具有小於大約75%的微結構平均面積密度。如果微結構平均面積密度大於75%，高密度分佈可能會降低隨機性，造成高規律圖案，進而導致嚴重的彩眩（如彩虹反射）。將光學膜#3與光學膜#1和光學膜#2進行比較，光學膜#3具有比光學膜#1和光學膜#2更低的微結構平均面積密度，並且光學膜#1和光學膜#2具有比光學膜#3更低的零階穿透率、更低的五度角範圍穿透率和更低的十度角範圍穿透率。因此，光學膜#1和光學膜#2具有比光學膜#3更好的抗彩虹性能。為了實現抗彩虹性能，設計的微結構平均面積密度可能大於30%，甚至大於50%。可以推斷，設計的微結構平均面積密度可以在大約30%至大約75%的範圍內，或大約50%至大約75%的範圍內，以實現良好的繞射性能（例如能量分佈）和避免高規律圖案，從而實現所需的抗彩虹性能。

此外，為了實現所需的繞射性能（例如能量分佈），每個微結構可以具有在在大約0.12到大約1的範圍內的深度對寬度（或高度對寬度）的縱橫比。深度對寬度（或高度對寬度）縱橫比可以是深度（或高度）H與特徵尺寸D的比值。在一些進一步的實施方式中，深度對寬度（或高度對寬度）縱橫比可以在大約0.12至大約0.5的範圍內。透過此設計，可以實現零階穿透率和五度角範圍穿透率的理想範圍。

在本揭露的部分實施方式中，為了抗彩虹性能，微結構120的特徵尺寸（或直徑）D在大約10微米至大約50微米的範圍內。如果微結構120的特徵尺寸D小於大約10微米，微結構120的尺寸和它們之間的間隙可能與可見光波長（例如400奈米至700奈米）相差不遠，彩眩（例如彩虹反射）可能會變得嚴重。如果微結構120的特徵尺寸D大於大約50微米，光學繞射性能（例如能量分佈）可能會變差。微結構120可以包含各種形狀，例如圓形、橢圓或多邊形，多邊形例如三角形、正方形、五邊形或六邊形。如果微結構120形成圓形，則特徵尺寸D定義為直徑。若微結構120形成多邊形，則特徵尺寸D定義為多邊形的外接圓的直徑。若微結構120形成橢圓，則特徵尺寸D定義為長軸（long axis或major axis）、短軸（short axis或minor axis）或長軸和短軸的算術平均值。在其他實施方式中，基於微結構120的形狀，特徵尺寸的定義可以採用相似的形狀。

在部分實施方式中，設計規則得出微結構120的分佈使得微結構分佈均勻性（DU）大於50%且小於100%，微結構平均面積密度小於大約75%時，微結構120的特徵尺寸D為大約10微米至大約50微米，縱橫比為大約0.12至大約1。

圖1C說明了隨機性和微結構平均面積密度之間的關係。縱軸上的隨機性可以被認為與微結構分佈均勻性（DU）呈負相關。依據隨機性和微結構平均面積密度，描述了四種情況S1至S4。具有高平均面積密度和高隨機性的情況S1實際上並不存在。在情況S2和S3中，低平均面密度會帶來較差的光學繞射性能（例如較差的能量分佈），使得光學膜可能無法解決彩眩（例如彩虹反射）且可能在顯示裝置中表現出較差的光學性能。此外，在情況S2中，高隨機性可能會進一步導致散斑問題。在情況S4中，高平均面積密度和低隨機性可能造成規律性的排列，這可能導致嚴重的彩眩（例如彩虹反射）。

在本揭露的部分實施方式中，以上得出的設計規則針對具有合適隨機性和合適微結構平均面積密度的目標情況TS，從而在光學繞射性能（例如能量分佈）、散斑解決性能以及彩眩（例如彩虹反射）之間進行權衡。

此設計規則使微結構120呈類隨機分佈。在部分實施方式中，微結構120的這種分佈可以被稱為隨機/不規律分佈。在部分實施方式中，為了隨機分佈微結構120，微結構界定區域LR的第一者具有不同於微結構界定區域LR的第二者的形狀。舉例而言，微結構界定區域LR的第一者的尺寸大於微結構界定區域LR的第二者的尺寸。在一些示例中，微結構界定區域LR中的第一者具有與微結構界定區域LR中的第二者不同的至少一個內角或側邊。在部分實施方式中，微結構界定區域LR可以具有至少兩個不同的內角。

在部分實施方式中，在準備微結構的佈局（layout）時，可以先將微結構規律地排列成陣列，然後通過對微結構的排列添加隨機性（例如隨機變數）來進行調整。基於上述設計規則，進行隨機性的添加。當然，也可以採用更嚴格的設計規則。此隨機性的添加使得微結構的位置偏離其原來的規律排列位置，從而產生類隨機、隨機或不規律分佈。微結構佈局的準備可以由控制器來執行。該控制器可以包含處理器、計算機可讀媒體和輸入/輸出（I/O）接面。處理器用於進行與該設計規則相關的計算。計算機可讀媒體（也稱為數據庫或記憶體）耦合到處理器以便存儲由處理器和其他系統元件使用的數據。使用處理器、記憶體和I/O接面，使用者可以進一步調整隨機性。處理器可以包含專用電路（dedicated circuitry）、特定應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit；ASIC）、組合邏輯電路（combinatorial logic）、其他可編程處理器、其組合等。處理器可以執行指令和數據。舉例而言，處理器在軟體、韌體和/或硬體中體現用於根據設計規則佈置微結構的指令的至少一部分。記憶體可以包含硬碟驅動器、快閃記憶體、軟碟驅動器以及相關聯的可移動媒體、光驅動器、可移動媒體盒和其他類似的存儲媒體。記憶器可以存儲處理器執行的指令和數據。在準備好微結構的佈局後，可以根據佈局透過合適的製造方法形成具有隨機分佈的微結構120的光學膜100。

再參考圖1A，在部分實施方式中，光學膜100（或膜體110）可為黏彈性膠層或彈性膠層，其由例如壓敏膠（pressure sensitive adhesive；PSA）、橡膠基膠（rubber-based adhesive）或聚矽氧烷基膠（polysiloxane-based adhesive）形成。合適的黏彈性膠層或彈性膠層的實施例包含彈性聚胺酯基膠（elastic polyurethane-based adhesive）或聚矽氧烷基膠、苯乙烯嵌段共聚物基膠（styrene-block-copolymer-based adhesive）、（甲基）丙烯酸嵌段共聚物基膠（（meth）acrylic-block-copolymer-based adhesive）、聚乙烯醚基膠（polyvinyl ether-based adhesive）、聚烯烴基膠（polyolefin-based adhesive）和聚甲基丙烯酸酯基膠（polymethacrylate-based adhesive）。在另一實施方式中，光學膜100（或膜體110）可為交聯樹脂層或可溶性樹脂層。交聯樹脂層的合適材料的實施例包含熱固性樹脂或UV固化樹脂，其由例如（甲基）丙烯酸基樹脂（（methyl）acrylic-based resin）、胺酯基樹脂（urethane-based resin）、（甲基）丙烯酸胺酯基樹脂（（meth）acrylic urethane-based resin）、環氧基樹脂或聚矽氧烷基樹脂（polysiloxane-based resin）所形成的。微結構120可通過雕刻、壓印、轉印或印刷等方式形成於膜體110上。在本實施方式中，微結構120是膜體110中的凹槽。在一些替代實施方式中，微結構120可以是膜體110的上表面上的凸起物。在部分實施方式中，光學膜100可以包含支撐膜體110的透明支撐件102。透明支撐件102可以由聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate；PMMA）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate；PET）、三乙酸纖維素膜（triacetate cellulose film；TAC）、聚合物材料、類似物或其組合製成。根據於製造過程，透明支撐件102可以包含與膜體110的材料相同或不同的材料。

圖2A為根據本揭露的第一實施方式之光學膜100的上視圖，其中有四邊形微結構界定區域。圖2B是沿圖2A的線2B-2B的剖面圖。在第一實施方式中，每個微結構120可以具有直徑D為大約16微米的圓形上視圖。光學膜100的微結構120的平均面積密度約大為38%。微結構分佈均勻性（DU）為大約99%。在第一實施方式中，微結構120為凹槽，每個微結構120的深度對寬度縱橫比為大約0.29。此深度對寬度縱橫比為在圖2B中深度H與特徵尺寸D的比值。

圖3A為根據本揭露的第二實施方式之光學膜的上視圖，其中有四邊形微結構界定區域。圖3B是沿圖3A的線3B-3B的剖面圖。在第二實施方式中，每個微結構可以具有直徑D為大約20微米的圓形上視圖。光學膜100的微結構的平均面積密度為大約59%。微結構分佈均勻性（DU）約大為72.6%。在第二實施方式中，微結構120為凹槽，且每一微結構的深度對寬度縱橫比為大約0.287。此深度對寬度縱橫比為在圖3B中深度H與特徵尺寸D的比值。

圖4A為根據本揭露的第三實施方式之光學膜的上視圖，其中有四邊形微結構界定區域。圖4B是沿圖4A的線4B-4B的剖面圖。在第三實施方式中，每一微結構120可具有橢圓上視圖，其長軸D _L為大約18.7微米，短軸D _S為大約16.4微米。短軸D _S與長軸D _L的軸比可以在從大約0.5到大約1的範圍內。舉例而言，在圖4A中，微結構120具有大約0.88的軸比。每個微結構120的中心可以位於長軸D _L和短軸D _S的交點處。微結構120被佈置成使得它們的長軸D _L彼此平行，並且它們的短軸D _S彼此平行。光學膜100的微結構的平均面積密度為大約50%。微結構分佈均勻性（DU）為大約65.8%。在第三實施方式中，微結構120為凹槽，每個微結構的短軸深度對寬度縱橫比為大約0.38，長軸深度對寬度縱橫比為大約0.33。深度與寬度縱橫比是圖4B中的深度H與特徵尺寸D的比值。

如圖2A、3A和4A所示，微結構分佈均勻性（DU）是第一微結構界定區域（例如區域LR1）的面積與第二微結構界定區域（例如區域LR2）的面積的比值。每個微結構界定區域（例如區域LR1和LR2）是透過選擇一個主微結構120A和與主微結構120A相鄰的四個輔助微結構120B，並以直線連接每兩個相鄰輔助微結構120B的中心來定義的，該些多條直線形成一個四邊形的微結構界定區域（例如區域LR1和LR2）。換句話說，每個微結構界定區域（例如區域LR1和LR2）可以是由位於主微結構120A周圍的四個輔助微結構120B組成的封閉輪廓，並且主微結構120A可以隨機地在整個區域中選擇/選取。

如圖2A、3A和4A所示，對於每個微結構界定區域（例如區域LR1/LR2），每個輔助微結構120B具有位於微結構界定區域（例如區域LR1/LR2）內的第一部分和位於微結構界定區域（例如區域LR1/LR2）之外的第二部分（例如區域LR1/LR2）。對於一些微結構界定區域（例如圖2A中的區域LR1和LR2、圖3A中的區域LR2和圖4A中的區域LR2），主微結構120A的整體可以在微結構界定區域內。對於一些微結構界定區域（例如圖3A中的區域LR1和圖4A中的區域LR1），主微結構120A可以具有在微結構界定區域內的第一部分和在微結構界定區域之外的第二部分。儘管微結構界定的區域（例如區域LR1/LR2）在圖2A、3A和4A中是四邊形，它們可以具有其他形狀。

在圖2A、3A和4A的實施方式中。DU、微結構平均面積密度、微結構的特徵尺寸和微結構的縱橫比可以符合上述設計規則以實現抗彩虹性能和散斑解決性能。

圖5為根據本揭露的第二實施方式之光學膜的上視圖，其中有六邊形微結構界定區域。圖5的光學膜的結構配置與圖3A相同，差別在於每個微結構界定區域（例如區域LR1/LR2）為六邊形，且微結構分佈均勻性（DU）為90.9%。

在圖5中，微結構分佈均勻性（DU）是第一微結構界定區域（例如區域LR1）的面積與第二微結構界定區域（例如區域LR2）的比值。每個微結構界定區域（例如區域LR1和LR2）是透過選擇一個主微結構120A和與主微結構120A相鄰的六個輔助微結構120B，並以直線連接每兩個相鄰輔助微結構120B的中心來定義的，該些多條直線形成六邊形微結構界定區域（例如區域LR1/LR2）。換句話說，每個微結構界定區域（例如區域LR1和LR2）可以是由位於主微結構120A周圍的六個輔助微結構120B組成的封閉輪廓，並且主微結構120A可以隨機地在整個區域中選擇/選取。

圖6為根據本揭露的第三實施方式之光學膜的上視圖，其中有六邊形微結構界定區域。圖6的光學膜的結構配置與圖4A相同，差別在於每個微結構界定區域（例如區域LR1/LR2）為六邊形，且微結構分佈均勻性（DU）為88.7%。

在圖6中，微結構分佈均勻性（DU）是第一微結構界定區域（例如區域LR1）的面積與第二微結構界定區域（例如區域LR2）的比值。每個微結構界定區域（例如區域LR1和LR2）是透過選擇一個主微結構120A和與主微結構120A相鄰的六個輔助微結構120B，並以直線連接每兩個相鄰輔助微結構120B的中心來定義的，該些多條直線形成六邊形微結構界定區域（例如區域LR1/LR2）。換句話說，每個微結構界定區域（例如區域LR1和LR2）可以是由位於主微結構120A周圍的六個輔助微結構120B組成的封閉輪廓，並且主微結構120A可以隨機地在整個區域中選擇/選取。

圖7A為根據本揭露的第四實施方式之光學膜100的上視圖。圖7B是圖7A的光學膜的微結構的上視示意圖。圖7C是沿圖7B的線7C-7C的剖面圖。在第四實施方式中，每個微結構120可以具有直徑D為大約12微米的圓形上視圖，以及在圓形內部的光柵圖案GP。光柵圖案GP可以包含在凹陷或凸出的微結構120內的多個凹槽和/或凸起物。舉例而言，在本實施方式中，光柵圖案GP包含在凹陷的微結構120內的凸起物GPH和凹槽GPR。在本實施方式中，光柵圖案GP被圖示為具有同心佈置的凸起物GPH和凹槽GPR的正弦波圓形光柵。在一些替代實施方式中，光柵圖案GP可以是方波光柵。並且，光柵圖案GP可以具有其他配置，例如一維（one-dimensional；1D）圖案或二維（two-dimensional；2D）圖案，不限於圓形圖案。在本實施方式中，光柵圖案GP可以具有相同的高度GH和相同的光柵間距/週期GW。在一些替代實施方式中，光柵圖案GP可以具有不同的高度和/或不同的間距/週期。

在圖7C中，光柵圖案GP繪示為具有多個正峰和多個負峰的波，其中在正峰和負峰之間展示了光柵圖案GP的基準線VL。圖7B中的陰影區域可以指示光柵圖案GP的基準線VL下方（例如從基準線VL到光柵圖案GP的幅度的負峰）的光柵圖案的部分，其對應於凹槽GPR。圖7B中的未填區域可以指示光柵圖案GP的基準線VL上方（例如從基準線VL到光柵圖案GP的幅度的正峰）的光柵圖案的部分，其對應於凸起物GPH。

在部分實施方式中，為了達到所需的繞射能量分佈，光柵間距/週期GW小於微結構120的直徑D，以及光柵圖案GP的深度對寬度縱橫比（即高度GH與光柵間距/週期GW的比值）可以在從大約0.1到大約2的範圍內。舉例而言，在本實施方式中，光柵間距/週期GW可以是大約3.5微米，光柵圖案GP的高度可以是大約3微米，因此光柵圖案GP可以具有大約0.85的深度對寬度的縱橫比。此外，在本實施方式中，光學膜100的微結構120的平均面積密度的結構120為大約42%。微結構分佈均勻性（DU）為大約95%。DU、微結構平均面積密度和微結構120的特徵尺寸可以符合上述設計規則，以實現抗彩虹性能和散斑解決性能。本實施方式的其他細節與前述類似，在此不再贅述。

圖8A為根據本揭露的第五實施方式之光學膜100的上視圖。圖8B是圖8A的光學膜100的微結構120的上視示意圖。本實施方式的細節類似於圖7A至7C的第四實施方式，差別在於光柵圖案GP是一維（1D）光柵。舉例而言，如圖8A和8B所示，凸起物GPH和凹槽GPR沿著相同的方向Y延伸。DU、微結構平均面積密度、微結構120的特徵尺寸以及光柵圖案GP的深度對寬度縱橫比可以符合上述設計規則以達到抗彩虹性能和散斑解決性能。本實施方式的其他細節與圖7A至7C相似，在此不再贅述。

圖9為根據本揭露的第六實施方式之光學膜的上視圖。本實施方式的細節類似於圖8A與圖8B的第五實施方式，差別在於光學膜100包含兩種微結構120，且兩種微結構120包含不同方向的一維光柵圖案。在本實施方式中，第一種微結構120包含一維光柵圖案GP1，而第二種微結構120包含一維光柵圖案GP2。舉例而言，一維光柵圖案GP1的凸起物GPH1和凹槽GPR1沿著X方向延伸，一維光柵圖案GP2的凸起物GPH2和凹槽GPR2沿著與X方向相交的Y方向延伸。在本實施方式中，Y方向可以與X方向正交。DU、微結構平均面積密度、微結構120的特徵尺寸以及光柵圖案GP的深度對寬度縱橫比可以符合上述設計規則以達到抗彩虹性能和散斑解決性能。本實施方式的其他細節與7A至7C相似，在此不再贅述。

圖10為根據本揭露的第七實施方式之微結構120的上視圖。本實施方式的細節類似於圖8A和8B的第五實施方式，差別在於光柵圖案GP是二維（2D）光柵。舉例而言，凹槽GPR具有沿X方向延伸的部分和沿Y方向延伸的部分，從而形成網狀圖案。並且，凸起物GPH可以是凹槽GPR的網格圖案中的島。DU、微結構平均面積密度、微結構120的特徵尺寸D以及光柵圖案GP的深度對寬度縱橫比可以符合上述設計規則以達到抗彩虹性能和散斑解決性能。本實施方式的其他細節與圖7A至圖7C相似，在此不再贅述。

圖11A為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜100的顯示裝置200的剖面示意圖。顯示裝置200可以包含顯示器210和光學膜100，光學膜100設置在顯示器210的出光面上。顯示器210可以是液晶顯示器、電漿顯示器、有機發光二極體（organic light-emitting diode；OLED）顯示器、電子紙顯示器或其他用於顯示圖像的顯示器。舉例而言，顯示器210可以包含背光模組212和液晶元件（例如液晶面板）214。背光模組212可以向液晶元件214提供光。液晶元件214包含陣列像素，陣列像素中的每個像素具有電壓相依的穿透率，從而顯示圖像。顯示器210可以與其他元件組合。舉例而言，顯示器210可與觸控元件組合以形成觸控面板。

由於像素的周期性陣列，在沒有光學膜100的情況下，顯示器210可能在特定環境光（例如投影燈、聚光燈或陽光）下顯示出嚴重的彩眩問題（彩虹反射）。透過將光學膜100設置在顯示器210的顯示面上，可以減少彩虹反射。

在本實施方式中，微結構120可以背對顯示器210，並且覆蓋層130可以覆蓋和保護微結構120。覆蓋層130可以由合適的聚合物材料製成。舉例而言，覆蓋層130可以是固化的UV膠。在微結構120是凹陷的部分實施方式中，覆蓋層130可以填滿凹陷的微結構120。在微結構120是凸出的一些替代實施方式中，覆蓋層130填滿凸出的微結構120之間的空間。為了光學繞射性能，在可見光頻譜中，覆蓋層130的折射率與微結構120（或膜體110）的折射率之間的差異可以在大約0.01至大約0.4的範圍內。在本實施方式中，黏著層142可以將光學膜100（例如透明支撐件102）貼附到顯示器210。黏著層142可以是合適的黏著劑，例如壓敏膠（PSA）、光學透明膠（optical clear adhesive；OCA）或其他合適的光學膠。

圖11B為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜100的顯示裝置200的剖面示意圖。本實施方式的細節類似於圖11A，差別在於微結構120可以面對顯示器210。在微結構120是凹槽的部分實施方式中，黏著層142可以填滿凹陷的微結構120。在微結構120是凸出物的一些替代實施方式中，黏著層142填滿凸出的微結構120之間的空間。為了光學繞射性能，在可見光頻譜中，黏著層142的折射率與微結構120（或膜體110）的折射率之間的差異可以在大約0.01至大約0.4的範圍內。透過此配置，可以省略圖11A的覆蓋層130。本實施方式的其他細節與前述實施方式類似，在此不再贅述。

圖12A為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜的顯示裝置200’的剖面示意圖。顯示裝置200’更包含液晶元件（例如液晶面板）220，上述光學膜100位於顯示器210和液晶元件220之間。液晶元件220可以藉由施加電壓來提供相位調製，從而調整顯示裝置200’的視角，使得顯示裝置200’可以在寬視角模式或窄視角模式（例如隱私模式）之間切換。具有合適的與角度相依的穿透率的光學膜100可以在顯示器210和液晶元件220之間進行光學耦合。於部分實施方式中，液晶元件214、220也可以稱為顯示面板或顯示器。

在沒有光學膜100的情況下，由於液晶元件214和220重疊，可能會出現莫爾干涉（moiré interference）。所設計的光學膜100具有良好控制的隨機排列和繞射特性，可以具有合適的霧度值（例如從大約1%到大約5%）類似如擴散膜，但沒有散斑。因此，藉由在液晶元件214、220之間***光學膜100，能夠降低莫爾干涉。

在本實施方式中，微結構120可以背對顯示器210，並且覆蓋層130可以覆蓋和保護微結構120。黏著層142可以將光學膜100（例如透明支撐件102）貼附到顯示器210，並且黏著層144可以將覆蓋層130貼附到液晶元件220。黏著層142和144可以是合適的黏著劑，例如壓敏膠（PSA）、光學透明膠（OCA）或其他合適的光學膠。在一些替代實施方式中，微結構120可面對顯示器210，而覆蓋層130可位於光學膜100與顯示器210之間，以覆蓋微結構120。本實施方式的其他細節與前述相似，在此不再贅述。

圖12B為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜100的顯示裝置200’的剖面示意圖。本實施方式的細節與圖12A的相似，差別在於黏著層142和144中的至少一個可以填充微結構120中或之間的空間。透過該配置，可以省略圖12A的覆蓋層130。在本實施方式中，微結構120可以背對顯示器210，並且黏著層144填充在微結構120中或之間的空間。在一些替代實施方式中，微結構120可以面向顯示器210，而黏著層142填充微結構120中或之間的空間。為了光學繞射性能，在可見光頻譜中，覆蓋微結構120的黏著層142/144的折射率與微結構120（或膜體110）的折射率之間的差異在大約0.01至大約0.4的範圍內。本實施方式的其他細節與前述實施方式類似，在此不再贅述。

基於以上討論，可以看出本揭露提供優於液晶裝置的優點。然而，應當理解，其他實施方式可以提供額外的優點，並且並非所有優點都必須在本文中揭露，並且不需要所有實施方式的特定優點。一個優點是光學膜的微結構可以排列和設計成具有合適的特徵尺寸、合適的微結構平均面積密度、合適的微結構分佈均勻性和合適的縱橫比，以提高光學品質並具有理想的角度相依的穿透率。另一個優點是微結構可以包含各種形狀，並且微結構可以是凹槽或凸出物。

於本揭露之部分實施方式中，雖然本揭露已以多種實施方式揭露如上，然其他的實施方式亦可採用。因此，後附之申請專利範圍之精神和範圍不限於此所含的實施方式的描述。

於本揭露之部分實施方式中，雖然本揭露已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之修改與變化，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。在此，後附之申請專利範圍之範圍涵蓋這些修改與變化。

100:光學膜 102:透明支撐件 110:膜體 120:微結構 120A:主微結構 120B:輔助微結構 130:覆蓋層 142,144:黏著層 200,200’:顯示裝置 210:顯示器 212:背光模組 214:液晶元件 220:液晶元件 L _in:光 L _out:出射光 L ₀:出射光 L ₅:出射光 L ₁₀:出射光 LR,LR1,LR2:微結構界定區域 H:深度 D:特徵尺寸 D _L:長軸 D _S:短軸 S1,S2,S3,S4:情況 TS:目標情況 GP,GP1,GP2:光柵圖案 GPH,GPH1,GPH2:凸起物 GPR,GPR1 GPR2:凹槽 GH:高度 GW:間距/週期 VL:基準線 X,Y:方向 2B-2B:線 3B-3B:線 4B-4B:線 7C-7C:線

本揭露的各方面，可藉由以下實施方式的詳細描述與附加的圖式一起閱讀，而得到最佳的理解： 圖1A為根據本揭露部分實施方式之光學膜的剖面示意圖； 圖1B是圖1A的光學膜的一部份的上視圖； 圖1C描述了隨機性與微結構平均面積密度的關係； 圖2A為根據本揭露的第一實施方式之光學膜的上視圖，其中有四邊形微結構界定區域； 圖2B是沿圖2A的線2B-2B的剖面圖； 圖3A為根據本揭露的第二實施方式之光學膜的上視圖，其中有四邊形微結構界定區域； 圖3B是沿圖3A的線3B-3B的剖面圖； 圖4A為根據本揭露的第三實施方式之光學膜的上視圖，其中有四邊形微結構界定區域； 圖4B是沿圖4A的線4B-4B的剖面圖； 圖5為根據本揭露的第二實施方式之光學膜的上視圖，其中有六邊形微結構界定區域； 圖6為根據本揭露的第三實施方式之光學膜的上視圖，其中有六邊形微結構界定區域； 圖7A為根據本揭露的第四實施方式之光學膜的上視圖； 圖7B是圖7A的光學膜的微結構的上視示意圖； 圖7C是沿圖7B的線7C-7C的剖面圖； 圖8A為根據本揭露的第五實施方式之光學膜的上視圖； 圖8B是圖8A的光學膜的微結構的上視示意圖； 圖9為根據本揭露的第六實施方式之光學膜的上視圖； 圖10為根據本揭露的第七實施方式之微結構的上視圖； 圖11A為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜的顯示裝置的剖面示意圖； 圖11B為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜的顯示裝置的剖面示意圖； 圖12A為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜的顯示裝置的剖面示意圖；以及 圖12B為根據本揭露部分實施方式的包含光學膜的顯示裝置的剖面示意圖。

100:光學膜

110:膜體

120:微結構

120A:主微結構

120B:輔助微結構

LR:微結構界定區域

D:特徵尺寸

Claims (20)

1. 一種光學膜，包含：一膜體：以及 複數個微結構，隨機地分布於該膜體上，其中該些微結構分別對應複數個區域，每一該些區域定義為由位於該些微結構的一主微結構周圍的該些微結構的一相同數量的複數個輔助微結構組成的封閉輪廓，且該些區域的一最小者的一面積與該些區域的一最大者的一面積的比例大於50%且小於100%。
2. 如請求項1所述之光學膜，其中該光學膜更具有一平均面積密度，該平均面積密度是該微結構的一總面積與該膜體的一面積的比例，且該平均面積密度小於75%。
3. 如請求項2所述之光學膜，其中該平均面積密度大於30%。
4. 如請求項1所述之光學膜，其中每個該些輔助微結構具有一第一部分以及一第二部分，該第一部分位於所述每一該些區域內，該第二部分位於所述每一該些區域之外。
5. 如請求項1所述之光學膜，其中該主微結構的整體位於所述每一該些區域內。
6. 如請求項1所述之光學膜，其中每一該些區域是一多邊形，該多邊形具有複數個轉角，分別位於該些輔助微結構上。
7. 如請求項6所述之光學膜，其中該多邊形的該些轉角分別位於該些輔助微結構的中心。
8. 如請求項1所述之光學膜，其中每一該些區域是一多邊形，該多邊形具至少兩個不同的內角。
9. 如請求項1所述之光學膜，其中每一該些區域是一四邊形。
10. 如請求項1所述之光學膜，其中該些區域的一第一者的形狀不同於該些區域的一第二者的形狀。
11. 如請求項1所述之光學膜，其中該些微結構的尺寸在10微米至50微米的範圍內。
12. 如請求項1所述之光學膜，其中該些微結構的一縱橫比在0.12至1的範圍內。
13. 如請求項1所述之光學膜，其中該些微結構是複數個凸起物，位於該膜體的一上表面上。
14. 如請求項1所述之光學膜，其中該些微結構是複數個凹槽，位於該膜體內。
15. 如請求項1所述之光學膜，其中該光學膜具有一零階穿透率以及一五度角範圍穿透率，該零階穿透率小於30%，且該五度角範圍穿透率小於50%。
16. 如請求項15所述之光學膜，其中該光學膜的該零階穿透率小於15%，且該光學膜的該五度角範圍穿透率小於35%。
17. 如請求項16所述之光學膜，其中該光學膜具有一十度角範圍穿透率，且該十度角範圍穿透率小於50%。
18. 如請求項1所述之光學膜，其中該些微結構的至少一者包含一光柵圖案。
19. 一種顯示裝置，包含： 一第一顯示器：以及 如請求項1所述的光學膜，設置於該第一顯示器的一出光面。
20. 如請求項19所述之顯示裝置，更包含： 一第二顯示器，其中該光學膜位於該第一顯示器以及該第二顯示器之間。

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