CN101364007B - 可降低刮痕可见度的显示装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示装置及其制造方法。该显示装置包含导光板、光源、棱镜式增光片及反射式偏光增光片。导光板的第一边沿第一方向延伸，而光源则邻近于导光板的第二边配置，且第一边与第二边相邻。棱镜式增光片设置于导光板上，且其上具有多个棱柱沿第二方向延伸，其自第一方向逆时针旋转0°至90°的方向。反射式偏光增光片具有沿第三方向延伸的穿透轴，其亦自第一方向逆时针旋转0°至90°的方向。

Description

可降低刮痕可见度的显示装置及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种显示装置及其制造方法；具体而言，本发明是关于一种可降低刮痕可见度的显示装置及其制造方法。

背景技术

液晶显示装置已被广泛地应用在如液晶电视、计算机、行动电话及个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等各式电子产品上。拥有轻薄、省电、低辐射等优点的液晶显示装置，由于尺寸越做越大、产品规格越来越好，市场应用范围得以不断地扩大。然而，由于液晶显示装置里的液晶材料，其本身并不具有发光性，因此需要藉助背光模块提供光线，来达到显示效果，故背光模块实为液晶显示装置中，最重要的零组件之一。随着液晶显示装置，其面板尺寸的差异性及应用层面不断地扩大，更可预期背光模块的产业趋势长期向上发展。特别是近年来液晶显示装置的市场需求大幅成长，为配合液晶显示装置在功能上及外观上的要求，液晶显示装置所使用的背光模块设计也日趋多元化。

如图1a所示，现有的液晶显示装置包含导光板13、光源15、棱镜式增光片31、反射式偏光增光片33及显示面板20。光源15设置对应于导光板13的端缘，以朝导光板13内入射光线。光线经导光板13传导后向上进入棱镜式增光片31。棱镜式增光片31上形成有棱镜37，可将大角度入射的光线回收再利用，以达光线集中增亮的效果。光线接着进入反射式偏光增光片33；反射式偏光增光片33具有穿透轴35，可允许穿透轴35方向的偏极光通过，但将非穿透轴35方向的偏极光反射回收再利用。在现有的设计中，穿透轴35一般均垂直于棱镜37的走向。通过的光线最后进入显示面板20中，并于显示面板20协助显像。

上述现有的液晶显示装置，其辉度表现会随着观察方向及视角的改变而有所不同。其中，视角表示观察者偏离面板中心轴的角度。如图1b所示，在圆周上30°—210°的观察方向上，随着视角自中央0°向两旁20°、40°、60°等视角移动时，液晶显示装置的辉度亦随之降低。然而在圆周上120°-300°的观察方向上，则如图1c的实心曲线所示，随着视角(横轴)自中央0°向两旁20°、40°、60°、90°等视角移动时，液晶显示装置的辉度(纵轴)先由200逐渐降低至50左右；但在视角超过60°后，辉度却先明显地增强后再降低，约在视角70°时形成另一辉度峰值90。

由于反射式偏光增光片33的硬度较低，往往会于生产或组装过程中形成刮痕。如图1c的虚线部分所示，其显示通过刮痕部分的光线辉度，其分布会随着视角的增加而逐渐下降。由于实线所示的整体辉度分布曲线，其在大视角上的辉度峰值有显著的上升，故会超出虚线所示的刮痕部分的视角辉度。因此，刮痕部分的整体光学表现与未刮伤的正常部分光学表现明显不一致，使得使用者于观察时容易发现刮痕部分的存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种显示装置及其制造方法，可降低反射式偏光增光片刮痕的可见度。

本发明的另一目的在于提供一种显示装置及其制造方法，可提高整体影像的表现。

显示装置包含背光模块及设置于背光模块上的显示面板。背光模块包含导光板、光源及数片光学膜片。导光板具有相邻的第一边与第二边；其中第一边沿第一方向延伸。光源邻近于导光板的第二边配置。光学膜片包含相叠合的第一棱镜式增光片及反射式偏光增光片。第一棱镜式增光片设置于导光板上，且其上具有多个棱柱并列平行设置。棱柱的走向沿第二方向延伸，而第二方向则为自第一方向逆时针旋转介于0°至90°间的第一角度。反射式偏光增光片设置于第一棱镜式增光片上，且具有穿透轴。穿透轴沿第三方向延伸，而第三方向则为自第一方向逆时针旋转介于0°至90°间的第二角度。

藉由组合上述第一棱镜式增光片的棱柱走向及反射式偏光增光片的穿透轴走向，得以使大视角状况下的辉度增强现象降低。由于大视角上的辉度峰值降低，因此整体分布曲线较可接近刮痕部分视角辉度的分布趋势。如此，刮痕部分的整体光学表现与未刮伤的正常部分光学表现接近，使得使用者于观察时较不易发现刮痕部分的存在。

显示装置的制造方法包含下列步骤：提供一导光板，其可依序区分为第一象限、第二象限、第三象限及第四象限；提供光源，并使其邻近于导光板的第三象限与第四象限；设置第一棱镜式增光片于导光板上，并使其上的棱柱沿第二象限与第四象限的方向延伸；设置反射式偏光增光片于导光板上，并使其穿透轴沿第二象限与第四象限的方向延伸；以及设置显示面板于反射式偏光增光片上。

附图说明

图1a为现有液晶显示装置的组件分解示意图；

图1b为现有液晶显示装置的辉度分布示意图；

图1c为现有液晶显示装置在120°-300°观察方向上的辉度分布示意图；

图2为本发明显示装置的第一实施例的组件分解示意图；

图3a为图2第一棱镜式增光片的配向示意图；

图3b为图2反射式偏光增光片的配向示意图；

图4a为图2显示装置的辉度分布示意图；

图4b为图2显示装置在60°-240°观察方向上的辉度分布示意图；

图4c为显示装置刮痕部分视角辉度分布示意图；

图5a为本发明显示装置之第二实施例的剖面示意图；

图5b为图5a所示显示装置的辉度分布示意图；

图5c为图5a所示显示装置在60°-240°观察方向上的辉度分布示意图；

图6为本发明显示装置的第三实施例的剖面示意图；

图7为本发明显示装置的第四实施例的剖面示意图；

图8a为本发明显示装置的第五实施例的组件分解示意图；

图8b为图8a所示显示装置的剖面示意图；

图9为本发明显示装置的制造方法流程图；

图10为本发明显示装置的组件分解示意图。

【主要组件符号说明】

100背光模块

111系统壳体

130导光板

131第一边

132第二边

150光源

170光学膜片

200显示面板

201上基板

203下基板

210显示面

310第一棱镜式增光片

311棱柱

320第二棱镜式增光片

321棱柱

330反射式偏光增光片

331穿透轴

333表面层

335光学层

350下偏光膜

351凸出结构

370上偏光膜

390扩散膜

510第一方向

520第二方向

530第三方向

700棱镜式增光片

710棱柱

750直下式背光源

755发光二极管

具体实施方式

本发明提供一种显示装置。以较佳实施例而言，本发明的显示装置为液晶显示装置，包括家用的液晶电视、个人计算机及膝上型计算机的液晶监视器、行动电话及数字相机的液晶显示屏等电子产品所使用的液晶显示装置。

在图2所示的实施例中，显示装置包含背光模块100及显示面板200。显示面板200设置于背光模块100上，且其背面对应于背光模块100的出光面。背光模块100自出光面输出光线进入显示面板200，以协助显示面板200的显示面210显示影像。

如图2所示，背光模块100包含导光板130、光源150及多个片光学膜片170。导光板130可为一矩形或一不规则多边形，且具有相邻的第一边131与第二边132。第一边131沿第一方向510延伸，而第二边132可垂直于第一边131，或可与第一边131夹一特定角度，或可透过一斜边与第一边131相接。在此实施例中，第一边131为矩形导光板130的短边，而第二边132则为矩形导光板130的长边；然而在不同实施例中，亦可作相反或其它的设置。光源150邻近于导光板130的第二边132配置，且可平行于导光板130的第二边132。上述光源150邻近于导光板130的第二边132配置，并非专指光源150需固定于导光板130上。光源150亦可固定于系统壳体或其它电路板上，而与导光板130的第二边132维持适当之间隔，仅需以光源150发光的部分朝向导光板130的第二边132即可。

在较佳实施例中，光源150为灯管式光源，并沿第二边132延伸；然而在不同实施例中，光源150亦可为多个发光二极管直线或交错排列所形成的光条(light bar)，此时多个发光二极管则沿第二边132分布。光源150朝导光板130发出光线，且光线主要沿第一方向510自导光板130的第二边132入射至导光板130内。光源150的光线进入导光板130后，即经由导光板130内部的光学反射及折射效应，传递分布于导光板130的各部分，并自导光板130的出光面输出至光学膜片170。

在图2所示的实施例中，光学膜片170包含相叠合的第一棱镜式增光片310及反射式偏光增光片330。第一棱镜式增光片310设置于导光板130上，且其上具有多个棱柱311并列平行设置。棱柱311可为透光的三角柱体，且平躺设置于第一棱镜式增光片310的主体上；然而于不同实施例中，棱柱311亦可为梯形柱或其它剖面的透镜柱体。藉由棱柱311的设置，第一棱镜式增光片310得以将来自导光板130大角度的入射光回收再利用，以增加光线利用效率。如图3a所示，棱柱311的走向沿第二方向520延伸，而第二方向520则为自第一方向510逆时针旋转第一角度θ₁。第一角度θ₁的范围可介于0°与90°之间；换言之，若以导光板130的第二边132为X轴，第一边131为Y轴，则棱柱311的走向具有负的斜率，且沿第二象限-第四象限的走向延伸。然而在较佳实施例中，第一角度θ₁的范围可进一步限制介于34°与67°之间，如图10所示。

如图2所示，反射式偏光增光片330设置于第一棱镜式增光片310上，且具有穿透轴331。藉由穿透轴331的设计，反射式偏光增光片330得以允许穿透轴331方向的偏极光通过，而将非穿透轴331方向的偏极光反射回第一棱镜式增光片310与导光板130后再利用。如图3b所示，穿透轴331沿第三方向530延伸，而第三方向530则为自第一方向510逆时针旋转第二角度θ₂。第二角度θ₂的范围可介于0°与90°之间；换言之，若以导光板130之第二边132为X轴，第一边131为Y轴，则穿透轴331的走向具有负的斜率，且沿第二象限-第四象限的走向延伸，如图10所示。然而在较佳实施例中，第二角度θ₂的范围可进一步限制介于43°与47°之间。此外，第二方向520与第三方向530间的夹角θ₃的范围可介于0°与42°之间。

藉由组合上述第一棱镜式增光片310的棱柱311走向及反射式偏光增光片330的穿透轴331走向，得以使大视角状况下的辉度增强现象降低。如图4a所示，当以大于60°的大视角观察时(最外圈部分)，在60°-240°观察方向上的辉度增强现象已有显著降低及和缓。如图4b所示，取60°-240°观察方向上的辉度线来观察，可发现原本在大于60°的大视角上的辉度峰值均已较习知背光模块之峰值显著降低。由于大视角上的辉度峰值降低，因此整体分布曲线较接近图4c中于虚线所示的刮痕部分视角辉度分布趋势。如此刮痕部分的整体光学表现与未刮伤的正常部分光学表现较为接近，使得使用者于观察时较不易发现刮痕部分的存在。

在图5a所示的实施例中，显示装置并包含有下偏光膜350设置于反射式偏光增光片330之上。下偏光膜350可设置于显示面板200的下基板203底面，以将自背光模块100输出的光线偏极化。下偏光膜350具有一偏光轴，其走向可平行于反射式偏光增光片330的穿透轴331走向。如图5a所示，下偏光膜350朝反射式偏光增光片330的一面具有多个凸出结构351。凸出结构351与反射式偏光增光片330的表面接触，且凸出结构351的硬度大于反射式偏光增光片330的表面硬度。

如图5a所示，反射式偏光增光片330较佳具有二表面层333及多个层光学层335。表面层333通常具有较为平滑的表面，且可视设计需求而具有一定的雾度。光学层335夹设于表面层333间，而受表面层333的保护。以铅笔实验而言，表面层333的硬度建议可接近于4B，而下偏光膜350的凸出结构351则建议可接近于3H左右。因此，当凸出结构351与表面层333接触时，易造成表面层333的刮伤。然而藉由配合第一棱镜式增光片310的棱柱311走向及反射式偏光增光片330的穿透轴331走向，可降低刮伤部分被大视角被观察到的可能性。

加设下偏光膜350可进一步改变显示装置的光学性质。如图5b所示，当以大于60°的大视角观察时(最外圈部分)，在60°-240°的观察方向上的辉度增强现象已趋于消失。如图5c所示，取60°-240°观察方向上的辉度线来观察，可发现原本在60°至90°的大视角上的辉度峰值亦已平缓化，使得刮伤部分的痕迹不易在大视角观察时被发觉。

在图6所示的实施例中，显示装置并包含有第二棱镜式增光片320。第二棱镜式增光片320设置于第一棱镜式增光片310与导光板130之间。在较佳实施例中，第二棱镜式增光片320上具有多个棱柱321并列平行设置。棱柱321可为透光的三角柱体，且平躺设置于第二棱镜式增光片320的主体上；然而于不同实施例中，棱柱321亦可为梯形柱或其它剖面的透镜柱体。藉由棱柱321的设置，第二棱镜式增光片320得以将来自导光板130大角度的入射光回收再利用，以增加光线利用效率。第二棱镜式增光片320上的棱柱321可与第一棱镜式增光片310上的棱柱311走向垂直，以对应不同方向的入射光线。

在图7所示的实施例中，显示装置并包含有上偏光膜370及扩散膜390。上偏光膜370设置于显示面板200的上基板201表面上；换言之，显示面板200夹设于上偏光膜370与下偏光膜350之间。扩散膜390则设置于导光板130与第一棱镜式增光片310或第二棱镜式增光片320之间。如图7所示，扩散膜390可设置于导光板130上，并位于第二棱镜式增光片320下方。然而在不同实施例中，亦可仅设有扩散膜390而无第二棱镜式增光片320。

图8a与图8b所示为显示装置的另一实施例。如图8a与图8b所示，显示装置包含棱镜式增光片700、反射式偏光增光片330、下偏光膜350及显示面板200。棱镜式增光片700上具有多个棱柱710并列平行设置。棱柱710可为透光的三角柱，其轴心间距的范围可介于40微米(μm)与50微米(μm)之间，而剖面顶角的角度则可为90°；然而在不同的实施例中，棱柱710亦可为梯形柱或其它形状的透光柱体。反射式偏光增光片330设置于棱镜式增光片700上，且具有穿透轴331。藉由穿透轴331的设计，反射式偏光增光片330得以允许穿透轴331方向的偏极光通过，而将非穿透轴331方向的偏极光反射回背光模块再利用。棱柱710的走向与穿透轴331的走向间具有夹角α，且夹角α的范围介于0°与42°之间。然而在较佳实施例中，夹角α亦可进一步限定介于12°与22°之间。

如图8b所示，下偏光膜350设置于反射式偏光增光片330上，而显示面板200设置于下偏光膜350上。在较佳实施例中，下偏光膜350形成于显示面板200的下基板203底面，且对应于反射式偏光增光片330。下偏光膜350具有一偏光轴，偏光轴的走向可平行于反射式偏光增光片330的穿透轴331走向。下偏光膜350朝反射式偏光增光片330的一面具有多个凸出结构351。凸出结构351与反射式偏光增光片330的表面接触，且凸出结构351的硬度大于反射式偏光增光片330的表面硬度。此外，在此实施例中，显示装置包含有发光二极管755形成的直下式背光源750；然而在不同实施例中，亦可改用灯管形成的直下式背光源或侧入式背光源。

图9为本发明显示装置制造方法的实施例流程图。步骤910包含提供一导光板。如图10所示，导光板可依序区分为第一象限I、第二象限II、第三象限III及第四象限IV。以图10观察之角度，即以导光板130长边的右侧为X轴的正向，且以短边的远程为Y轴的正向。以右上角部分为第一象限I、左上角为第二象限II、左下角为第三象限III、右下角为第四象限IV。上述的第一象限I、第二象限II、第三象限III及第四象限IV代表导光板130上的区块，但不表示有实体的分割或区隔结构。

步骤930包含提供光源150，并使其邻近于导光板130的第三象限III与第四象限IV。如图10所示，光源150设置对应于导光板130的底边，且平行于X轴方向。因此光源150的一端对应于第三象限III，而另一端则对应于第四象限IV。上述光源150邻近于导光板130的第三象限III与第四象限IV，并非限定光源150需固定于导光板130上。光源150亦可固定于系统壳体111或其它电路板上，而与导光板130的第二边132维持适当的间隔，仅需以发光的部分朝向导光板130的第三象限III与第四象限IV即可。

步骤950包含设置第一棱镜式增光片310于导光板130上。如图10所示，第一棱镜式增光片310具有多个棱柱311，且棱柱311沿第二象限II与第四象限IV的方向延伸。换言之，棱柱311在此一坐标系中的斜率为负值。步骤970包含设置反射式偏光增光片330于导光板130上。如图10所示，反射式偏光增光片330具有穿透轴331，且穿透轴331沿第二象限II与第四象限IV的方向延伸。换言之，穿透轴331在此一坐标系中的斜率为负值。在较佳实施例中，此步骤中可进一步使穿透轴331与棱镜311走向间的夹角α介于0°至42°之间。

步骤990包含设置显示面板200于反射式偏光增光片330上。藉由配合第一棱镜式增光片310的棱柱311走向及反射式偏光增光片330的穿透轴331走向，可降低刮伤被大视角被观察到的可能性。此外，在不同实施例中，亦可加设第二棱镜式增光片320于第一棱镜式增光片310与导光板130之间，如图6或图7所示；或加设下偏光膜350于反射式偏光增光片330与显示面板200间，如图5a、图6、图7或图8b所示。藉由不同的光学膜片设置，以调整产生符合产品需求的光学特性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种显示装置，其特征在于，包含：

一导光板，具有相邻的一第一边与一第二边，该第一边沿一第一方向延伸；

一光源，邻近于该第二边配置，且可发出沿该第一方向入射至该第二边的光线；

一第一棱镜式增光片，设置于该导光板上，该第一棱镜式增光片具有多个沿一第二方向延伸的棱柱，该第二方向自该第一方向逆时针旋转一第一角度，该第一角度的范围介于0°与90°之间；以及

一反射式偏光增光片，设置于该第一棱镜式增光片上，该反射式偏光增光片具有一穿透轴，该穿透轴沿一第三方向延伸，该第三方向自该第一方向逆时针旋转一第二角度，该第二角度的范围介于0°与90°之间；

一下偏光膜，设置于该反射式偏光增光片上，该下偏光膜朝反射式偏光增光片的一面具有多个凸出结构，该些凸出结构与该反射式偏光增光片的表面接触；以及

一显示面板，设置于该下偏光膜上；

其中，该第二方向与该第三方向间具有一夹角，该夹角的范围介于12°与42°之间。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该些凸出结构的硬度大于该反射式偏光增光片的表面硬度。

3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包含一上偏光膜，配置于该显示面板上，且该显示面板夹于该上偏光膜与该下偏光膜之间。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，另包含一第二棱镜式增光片，设置于该第一棱镜式增光片与该导光板之间。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，包含一扩散膜，设置于该第一棱镜式增光片与该导光板之间。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一角度的范围介于34°与67°之间。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第二角度的范围介于43°与47°之间。

8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该反射式偏光增光片另包含多个光学层与两表面层，该些光学层夹于该两表面层之间。

9.一种显示装置，其特征在于，包含：

一棱镜式增光片，具有多个棱柱；以及

一反射式偏光增光片，设置于该棱镜式增光片上，该反射式偏光增光片具有一穿透轴，该些个棱柱的走向与该穿透轴的走向间具有一夹角，且该夹角的范围介于12°与42°之间；

一下偏光膜，设置于该反射式偏光增光片上，该下偏光膜朝反射式偏光增光片的一面具有多个凸出结构，该些凸出结构与该反射式偏光增光片的表面接触，且该凸出结构的硬度大于该反射式偏光增光片的表面硬度；以及

一显示面板，设置于该下偏光膜上。

10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，该夹角的范围介于12°与22°之间。

11.一种显示装置之制造方法，其特征在于，包含下列步骤：

提供一导光板，可依逆时针方向依序区分为一第一象限、一第二象限、一第三象限与一第四象限；

提供一光源，使其邻近于该第三象限与该第四象限；

设置一第一棱镜式增光片于该导光板上，该第一棱镜式增光片具有多个棱柱，且该棱柱沿该第二象限与该第四象限的方向延伸；

设置一反射式偏光增光片于该第一棱镜式增光片上，该反射式偏光增光片具有一穿透轴，且该穿透轴沿该第二象限与该第四象限的方向延伸；

设置一下偏光膜于该反射式偏光增光片上，该下偏光膜朝反射式偏光增光片的一面具有多个凸出结构，该些凸出结构与该反射式偏光增光片的表面接触；以及

设置一显示面板于该下偏光膜上；

其中，该些棱柱的走向与该穿透轴的走向间具有一夹角，且该夹角的范围介于12°与42°之间。

12.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，该夹角的范围介于12°与22°之间。

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