專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，且特別是涉及一種具有廣視角的液晶顯示器。
背景技術：
目前商用的大尺寸液晶顯示器，最常見的是扭轉向列型(Twisted Nematic，TN)顯示器、橫向電場切換(In-Plane Switching, IPS)顯示器、多區(qū)域垂直配向(Multi-DomainVertical Alignment,MVA)顯示器。TN顯示器的最大問題在于視角太窄,尤其是在下視角，大約30度左右就會有灰階反轉(grey level inversion)現象。然而,與TN顯示器相較，IPS顯示器或MVA顯示器雖然可提供較廣的視角，但制造成本高于TN顯示器，且IPS顯示器或MVA顯示器的透光率只有TN顯示器的61成，因而必須增加背光模塊的亮度，造成背光模塊的成本上升及功耗增加，并產生散熱不佳的問題。另外，解決TN顯示器的視角問題的另一方案為使用廣視角光學補償膜(Wide Viewing Compensation Film),其雖可將左右視角增加到140度以及上下視角增加到120度，但是沒有解決灰階反轉的問題。在大型戶外廣告看板的應用上，觀看者主要是位于顯示器下方，因此顯示器只需要朝下側顯示廣告內容的功能，而不需要廣視角的功能，尤其大型戶外廣告看板需要更高的亮度，因此背光模塊中燈管的散熱問題便顯得更加重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種液晶顯示器，其具有偏折入射光至特定方位的影像光線偏折裝置，例如是具有微結構的光學膜，用于提供特定視角的顯示功能，并可配合不同視角的顯示而具有廣視角的顯示功能，以解決上述現有技術的缺點。為達上述目的，根據本發(fā)明的一方面，提出一種液晶顯示器，包括一顯示面板、一光學膜以及一背光模塊。光學膜配置于顯不面板上，光學膜具有多個微結構，面對顯不面板排列在光學膜上，且此些微結構的排列周期介于90 y m 3 y m之間。背光模塊與光學膜分別配置于顯示面板的相對兩側，其中背光模塊用以發(fā)射一光線，此光線穿透顯示面板而入射至光學膜，并通過光學膜的此些微結構偏折光線，以使光線相對于其出光平面的法線偏折20 70度后出光。根據本發(fā)明的一方面，提出一種液晶顯不器，包括一顯不面板、一光學膜以及一背光模塊。光學膜配置于顯示面板上，光學膜具有多個微結構，且此些微結構的排列周期介于90 ii m 3 ii m之間。背光模塊與光學膜分別配置于顯不面板的相對兩側，背光模塊用以發(fā)
射一光線。為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下


圖I為本發(fā)明一實施例的液晶顯示器及其光學膜的分解示意圖2為光學膜配置于顯示面板上的立體示意圖；圖3為圖2中光學膜的微結構的放大示意圖；圖4為偏轉角對于不同折射率的微結構的入射角的模擬圖。；圖5為圖2中光學膜的微結構的放大示意圖；圖6為0 30度的光線進入光學膜前的光形圖；圖7為0 30度的光線進入光學膜后的光形圖；圖8為本發(fā)明另一實施例的光學膜的示意圖；圖9為本發(fā)明另一實施例的光學膜的示意圖； 圖IOA及圖IOB分別為本發(fā)明另一實施例的光學膜的示意圖；圖IlA及圖IlB分別為光學膜以膠材配置于顯示面板上的示意圖；圖12為0 30度的光線進入光學膜后的光形圖。主要元件符號說明100:液晶顯示器102 :人眼110、410:顯示面板120、120’、220、320、320’、420a、420b :光學膜122、122，、222、322a、322b、422、422b :微結構130、430 :背光模塊412a、412b :膠材Al :柱軸方向A2 :視軸L :光線SI :入光平面S2:出光平面N1、N2:法線0 :入射角^ :偏轉角
具體實施例方式本實施例所揭露的液晶顯示器，利用配置于顯示面板上的光學膜，將出射角約在0 20度(正視角定義為0度)間的正常影像資訊，經光學膜偏折部分光到其他視角(大于20度以上)，使得在更大視角上也可看到原本在0 20度間出射的正常影像資訊。此外，本實施例的光學膜可以有不同的設計，使得不同比例的正射光被轉向到更大的視角上。例如(一)光學膜可以布滿微結構，使得大部分的光都被折射到大視角；或(二)為了維持正視角影像的光強度，可以降低微結構在光學膜上的面積比例來調整正視角的出光比例；或(三)調整微結構頂角部分的形狀或底面分布的形狀，來提高正視角的出光比例。以下提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為范例說明，并非用以限縮本發(fā)明欲保護的范圍。第一實施例
請參照圖1，其繪示依照本發(fā)明一實施例的液晶顯示器及其光學膜的分解示意圖。液晶顯不器100包括一顯不面板110、一背光模塊130以及一光學膜120。背光模塊130與光學膜120分別配置于顯示面板110的相對兩側。以穿透式液晶顯示面板為例，背光模塊130配置于顯示面板110的入光面，而光學膜120配置于顯示面板110的出光面。背光模塊130發(fā)出的光線(以正視角入射的光線L為例)可穿過顯示面板110而到達光學膜120，再經光學膜120偏折到其他視角。也就是說，光線L經由光學膜120偏折之后會射往至特定方位(例如下視方位)，如此人眼102在更大視角上也可看到原本入射角在0 20度間才看得到的影像資訊，以解決現有技術遇到的窄視角問題。由于傳統的TN顯示器的可視角較窄，因此用于戶外廣告看板的顯示器多采用廣視角技術的IPS顯示器或MVA顯示器。但是，本實施例的光學膜120應用在TN顯示器上可解決窄視角問題，尤其是克服下視角大于30左右度時產生的灰階反轉現象，使得位于顯示器下方的觀看者，仍能清楚看到朝下側顯示的廣告內容。采用TN顯示器的好處在于TN顯示器的制造成本低，且其透光率大于IPS顯示器或MVA顯示器的透光率，因而不需為了增加背光模塊130的亮度，造成背光模塊130的成本上升及功耗增加，故可克服背光模塊130散 熱不佳的問題。但本實施例的光學膜120除了用在TN顯示器之外，也可應用在IPS顯示器或MVA顯示器上。圖2繪示光學膜120配置于顯示面板110上的立體示意圖。在圖2中，光學膜120的微結構122例如呈條狀排列的三角柱，其柱軸方向Al大致上與顯示面板110的上/下視軸A2垂直，以偏折入射光至下視方位或上視方位。然而，本實施例的光學膜120不限定偏折入射光至下視方位或上視方位，也可朝左視方位、右視方位或往其他方位偏折，本發(fā)明對此不加以限制。但需說明的是，光學膜120上各個微結構122的排列方向與光線L的偏折方向直接相關，若欲偏折光線L至上視/下視方位,光學膜120上各個微結構122的排列方向垂直于顯示面板110的上/下視軸A2 (如圖2所示)；若欲偏折光線L至左視/右視方位，光學膜120上各個微結構122的排列方向垂直于顯示面板110的左/右視軸。在圖2中，微結構122也可直接形成在透光基板上,不限定與光學膜120合為一體，因此上述的光學膜120可替換為透光基板。圖3繪示圖2中微結構122的放大示意圖。在圖3中，微結構122位于基板(或光學膜120)下方，亦即面對顯示面板110。微結構122的截面形狀例如為頂角60度的非等腰三角形。假設微結構122的斜邊與S2的夾角為0，當光線L入射至微結構122的入光平面SI時，入光平面SI的法線NI與入射光之間的夾角為入射角(也是0)，之后，光線L經由光學膜120的出光平面S2出光，出光平面S2的法線N2與出射光之間的夾角為偏轉角3，經由公式(I)可知，入射角e與偏轉角0之間的關系為^ = Sin"1 (nsin(^- sin-1 如 ^))
n(I)其中，n為微結構122的折射率。針對不同材料的折射率n，將偏轉角P對不同折射率的微結構122的入射角0進行模擬可得圖4的圖表，折射率n例如介于I. 4 I. 8之間。從圖4的圖表可知，當入射角0約60度時，通過折射率為1.4的微結構122，光線相對于出光平面的偏轉角P約為30度，而入射光的臨界角在88度左右。當入射角0約35度時，通過折射率為I. 8的微結構122，光線相對于出光平面的偏轉角P約為30度，而入射光的臨界角在70度左右。也就是說，無論折射率高或低，當入射角超過30度時，離入射光的臨界角還有一定的角度范圍。因此，其他更大角度的入射光仍可以從微結構122出射，故可避免光線L在微結構122中發(fā)生全反射而無法出射。故，在本實施例中，偏轉角P范圍介于2(T70度，微結構折射率介于
I.4^1. 8之間，微結構122的頂角范圍例如介于135 40度之間，可達到改善窄視角的缺點。接著，圖5繪示圖2中光學膜120的微結構122的放大示意圖。在圖5中，微結構122位于光學膜120下方，亦即面對顯示面板110。微結構122的截面形狀例如為頂角60度、底角60度的正三角形。為了避免被人眼感覺出微結構122存在，造成影像的扭曲，微結構122的大小通常小于100 ym，但是若小到接近入射光的波長，則容易發(fā)生光的繞射而容易看到環(huán)境光的反射彩色分光。所以，本實施例將微結構122的排列周期設計在90 3 y m之間。如圖5所示，若以10 y m的周期P為例，透過光學模擬軟體比較入射光進入光學膜120前的光形(參見圖6)與入射光進入光學膜120后的光形(參見圖7)，可得到0 30 度的光線經過光學膜120偏折之后的結果。此時，原本0度出射的光線(正視角)大致上會被偏折到上、下視角為38度左右的方位，進而改善大視角時發(fā)生灰階反轉的問題。接著，圖8繪示依照本發(fā)明另一實施例的光學膜的示意圖。在圖8中，光學膜120’通過降低微結構122’在光學膜120’上的面積比例來調整光線于正視角的出光比例。舉例來說，以底角60度的三角形微結構122’的分布面積約占整個光學膜120’面積的比例為20%為例，單一周期T中配置微結構122的面積只有單一周期T的面積0. 2倍，如此正視角影像的亮度可以維持為放置光學膜120前的80%以上，以維持正視角影像的光強度。上述的實施例可依照實際情況調整微結構122’所占的比例，使其介于20% 100%之間。接著，圖9繪示依照本發(fā)明另一實施例的光學膜的示意圖。在圖9中，微結構222為條狀排列的柱狀體，而光學膜220通過調整微結構222的形狀為梯形來調整光線于正視角的出光比例。舉例來說，以高度為原來三角形結構(亦即，具有與梯形微結構222相同底面與相同底角的三角形)高度h的0. 16^0. 2h倍的梯形微結構222為例，正視角影像的亮度可以維持為放置光學膜220前的80%以上，以維持正視角影像的光強度；以高度為原來三角形結構高度h的0. ItTO. 08h倍的梯形微結構222為例，正視角影像的亮度可以維持為放置光學膜220前的90%以上。是以，當正視角影像的亮度需為放置光學膜220前的50% 90%之間，則梯型高度需維持在原高度的0. 5h、. 08h之間。接著，圖IOA及圖IOB分別繪示依照本發(fā)明另一實施例的光學膜的示意圖。在圖IOA中，光學膜320通過調整微結構322的頂角形狀為弧形323來調整光線于正視角的出光比例。在圖10B，光學膜320’除了改變微結構322a及322b的頂角形狀為弧形323，還改變微結構322b的底角，使得部分微結構322b的底角小于相鄰的其他微結構322a的底角，其中微結構322a的底角與微結構322b的底角差值約為5飛0度之間。如此，部分微結構322b的底面分布面積占整個光學膜320面積的比例增加，進而改變正視角影像的光強度。請參照圖11A，其繪示光學膜420a以膠材412a配置于顯示面板410上的示意圖。在本實施例中，由于膠材412a涂布在光學膜420a上時,會填補原有的微結構422之間的空隙，因而改變設計好的光行進方向。針對此點，本實施例重新調整微結構422的角度，以及選取適當的微結構折射率與膠材412a的折射率。舉例來說，將微結構422的形狀調整為例如頂角40度的等腰三角形，微結構422折射率=1. 8，膠材折射率=1. 49，模擬后的結果如圖12所示。從圖12可看出來，調整過后的光形可以達到跟原設計的光形(圖7)接近的結果。請參照圖11B，其繪示光學膜420b以膠材412b配置于顯示面板410上的示意圖。在本實施例中，微結構422b例如為圖9的梯型結構，將膠材412b涂布在梯型微結構422b面對且接近顯示面板410的平面423上，通過膠材412b將微結構422b與顯示面板410結合。其中梯型微結構422b與梯形微結構422b之間的空隙413可以空氣填滿，但并不涂布膠材。本實施例是使光線傳輸在微結構422b與空隙413的空氣之間，并不經由膠材的情況下，故還可達到光線折射到大角度的效果。本實施例雖以微結構面對顯示面板配置為例，但當微結構背對顯示面板配置時也可達到改善窄視角、增加視角的效果。當微結構背對顯示面板配置時，微結構也可具有如上實施例的不同周期、不同形狀等配置。綜上所述，雖然結合以上較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明。
本發(fā)明所屬技術領域中熟悉此技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種液晶顯示器，包括 顯示面板； 光學膜，配置于該顯示面板上，該光學膜具有多個微結構，面對該顯示面板排列在該光學膜上， 且該些微結構的排列周期介于90 y m 3 y m之間；以及 背光模塊，其與該光學膜分別配置于該顯不面板的相對兩側，該背光模塊用以發(fā)射一光線； 其中，該光線穿透該顯示面板而入射至該光學膜，并通過該光學膜的該些微結構偏折該光線后出光，以使該光線相對于出光平面的法線偏折20 70度。
2.如權利要求I所述的液晶顯示器，其中該些微結構為條狀排列的三角柱。
3.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中該些微結構的形狀為等腰三角形、非等腰三角形或正三角形。
4.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中該些微結構的頂角介于135度 40度之間。
5.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中該些微結構的排列方向與該光線的偏折方位所在的軸線垂直。
6.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中該些微結構的頂角形狀為弧形。
7.如權利要求2所述的液晶顯示器，其中部分該些微結構的底角小于相鄰的其他該些微結構的底角。
8.如權利要求I所述的液晶顯示器，其中該些微結構的分布面積占整個光學膜面積的比例為20%以上。
9.如權利要求I所述的液晶顯示器，其中各該周期中配置該些微結構的面積占各該周期的面積0.2倍以上。
10.如權利要求I所述的液晶顯示器，其中該些微結構的折射率介于I.4 I. 8之間。
11.如權利要求I所述的液晶顯示器，還包括一膠材，該膠材粘著于該些微結構與該顯示面板之間。
12.如權利要求I所述的液晶顯示器，其中該些微結構為條狀排列的柱狀體。
13.如權利要求12所述的液晶顯示器，其中該些微結構的形狀為梯形。
14.如權利要求13所述的液晶顯示器，還包括一膠材，配置在該些梯形微結構接近該顯示面板的一平面上。
15.如權利要求14所述的液晶顯示器，當具有與該梯形微結構相同底面與相同底角的三角形高度為h時，則該梯形微結構的高度約在0. 08h與0. 5h之間。
16.—種液晶顯不器,包括 顯示面板； 光學膜，配置于該顯示面板上，該光學膜具有多個微結構，且該些微結構的排列周期介于90 ii m 3 ii m之間；以及 背光模塊，其與該光學膜分別配置于該顯不面板的相對兩側，該背光模塊用以發(fā)射一光線。
17.如權利要求16所述的液晶顯示器，其中該些微結構面對該顯示面板。
18.如權利要求16所述的液晶顯示器，其中該些微結構背對該顯示面板。
全文摘要
本發(fā)明公開一種液晶顯示器，其包括一顯示面板、一光學膜以及一背光模塊。光學膜配置于顯示面板上，光學膜具有多個微結構，面對顯示面板排列在光學膜上，且此些微結構的排列周期介于90μm～3μm之間。背光模塊與光學膜分別配置于顯示面板的相對兩側，背光模塊發(fā)射一光線，以穿透顯示面板而入射至光學膜，并通過光學膜的此些微結構偏折光線，以使光線相對于出光平面的法線偏折20～70度后出光。
文檔編號G02F1/1335GK102866536SQ20121023173
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權日2011年7月5日
發(fā)明者王蒼祺, 李汪洋 申請人:奇美實業(yè)股份有限公司