TW200817729A - Light redirecting film having varying optical elements - Google Patents

Description

200817729 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致有關於一種用於包含在光學顯示器組合件 (assembly)中的重定向光線膜（light redirecting film)。更特 別的是，本發明係有關於具有個別光學元件的重定向光線 膜，其中光學元件形狀及位置的佈局係使得不良圖樣 (objectionable pattern)成不可見的。 【先前技術】 背光顯示器使用各種重定向光線膜已是眾所周知。重 定向光線膜通常為薄的（thin)透明光學膜或基板，其重定向 穿過該膜的光線藉此把離開該膜之光線的分布調整成與該 膜之表面更為正交（normal)。與該膜正交的輸出光強度 (output light intensity)除以與該膜正交的輸入光強度 (input light intensity)係稱作該膜的“軸上增益（on-axis gain)”。通常，重定向光線膜設有在該膜的出光面（light exit surface)上加上有序稜鏡溝槽（ordered prismatic groove)、透 鏡溝槽（lenticular groove)、或角錐體來改變離開該膜之光 射線對於膜/空氣界面的角度且使得入射光分布中在與溝 槽之折射表面垂直之平面（plane)中行進的分量（conip〇nent) 被重新分配成朝向與該膜之表面更為正交的方向。例如， 此類重定向光線膜可用來提高膝上電腦（lapt〇p computer)、電視、桌上監視器、手機及類似物中之液晶顯 示器（LCD)的亮度。 先前技術之重定向光線膜的困擾是當重定向光線膜用 5 94097 200817729 於液晶或其他顯示器時看得見的莫爾圖樣（M〇iM pattern)。重疋向光線膜的表面元件會與其他光學膜、導光 板（light guide plate)之背面上之打印點（printed或三維 元件的圖樣、或液晶調變器（mQdula㈣内的像素（pixei)圖 板相互作用而產生莫爾，此為不希望的效應。本技藝習知 用於減少莫爾的方法包含以一角度沖壓裁切（心cut)重定 向=線膜來改變線性陣列的平均間距、經由線性陣列元件 厂的見度來任思安排（randomize)線性p車列、使高度沿著線性 陣列改變、或添加擴散膜於顯示器組合件。上述用來減少 莫爾的技術也造成軸上亮度（on-axis brightness)減少或無 法用^適當地解決莫爾問題。莫爾及轴上亮度傾向於相關 ，，思思是系、统中有高的軸上增益（〇n_axis _)的膜會有 高的莫爾。能夠減少莫爾同時保持足夠的軸上增益會是有 助益的。 先前技術之重定向光線膜也有高品質要求及生產成本 勺困擾、線W車列之稜鏡中的極小缺陷、雜散污染粒子、 以及，痕在該膜及組合的顯示器中是可看見的。此 外j頒不态組合件之較下層的缺陷常常通過重定向光線膜 而可看見。結果，該膜會有高退貨比率（reject rate)以及低 良率的困擾，或者必須以嚴苛的標準、在無塵室（clean room) :衣ie該膜並且在製造及組合成顯示器時很小心地處理這 些膜。本技藝中用於使該膜在缺陷可見度仏⑻㈣ 方=更有抵抗性的習知方法包含：沿著線性陣列改變稜鏡 、又如美國專利第6,354,709號（Campbell等人）所揭示 94097 6 200817729 :’或添加擴散膜至顯示器組合件。上述技術會導致成本 =加、使軸上梵度降低、或無法適當地隱藏缺陷。能夠隱 藏重疋向光線膜之中或下方的缺陷同時保•寺高的拎兴 會是有助益的。 曰里 吳國專利第5,919,551號（Cobb等人）主張—種線性陣 列膜，其係具有可變間距（Pitch)的尖峰及/或溝槽以降低莫 爾干涉圖樣的可見度。整群相鄰尖峰及/或低谷之間或相鄰 r尖峰對及/或低谷對的間距是可變的。儘管使線性陣列元件 的間距有變化可減少莫爾，然而該膜的線性元件仍會與背 光光導（backlight light guide)上的光點圖樣（d〇t pattem)和 顯示器液晶部份内的電子裝置有相互作用。能解散（break up)元件的線性陣列以減少或排除此相互作用會是所希望 的。 併入本文作為參考資料的美國專利第6,752,5〇5號 (Parker等人）係揭示使用個別光學元件來重定向光線的方 法，包含具有不同尺寸及形狀的個別光學元件。不過，具 有不同個別光學元件的重定向光線膜可能會有意想不到難 以解决的問越，包含增盈損失、增益改變、外觀不良缺陷 (cosmetic defect)、以及可看見的不良圖樣。能有一種膜來 實現不同個別光學元件的優點又能避免這些問題會是所希 望的。 解決的問顳 需要一種重定向光線膜，其具有多種尺寸及形狀的個 別光學元件，以減少莫爾、遮蔽外觀不良缺陷、以及避免 7 94097 200817729 在該膜中的可看見的不良圖樣。 【發明内容】 本發明之一目的是要提供一種重定向光線膜，其減少 在液晶顯示器系統中出現莫爾，同時保持高增益。 本發明之另一目的是要提供一種重定向光線膜，其遮 蔽在該膜之中或下方的外觀不良缺陷（cosmetic defect)。 本發明之另一目的是要提供一種沒有可看見之不良圖 樣的重定向光線膜。 本發明之另一目的是要提供一種重定向光線膜，其具 有加高元件（raised element)以在其餘元件與顯示器組合件 的接觸層之間提供空間。 本發明的上述及其他目的可藉由一種重定向光線膜 來實現，該重定向光線膜包含：具有兩相對面（side)的薄 光學透明基板，該基板之一面大體由長形個別光學元件 所覆蓋，該等光學元件之最長尺寸大體朝縱向（length i wise direction)對齊，其中該等光學元件中至少有一些元 件的形狀具有視覺上顯著的差異，以及其中光學元件形狀 及位置的佈局係使得在標準LCD背光觀測環境（standard LCD backlight viewing condition)下在該膜中看不見不良 圖樣。 本發明的有利功效 本發明之具體實施例所提供的重定向光線膜當用於液 晶顯示器時減少莫爾、遮蔽外觀不良缺陷、提供高的軸上 增益（on-axis gain)、以及避免可看見的不良物。 8 94097 200817729 【實施方式】 許多定向光線膜相比，本發明之具體實施例有 二:先予元件有兩種或更多種尺寸及形狀分布以及 學!件在該膜上的佈置⑻㈣麵t)產生高的轴上增 j·同u著減）莫爾。本發明的重定向光線膜具 免不良圖樣。有多種形狀的光學元件3 重疋向光線膜中及下方的外觀不良缺陷。少部份延伸高於 ，其餘70件的光學元件可在該膜與接觸表面之間提供空間， 以避免在大部份元件的脊處出現光學耦合（0ptical ccmp'mg):避免牛頓環(NewtQn Hng)、以及保護大部份元 H不受損。與只有—種尺寸之元件的重定向光線臈相 本發明賴用有多種尺寸的元件提供較高的軸上辦 益。由以下的詳細說明可更加明白上述及其他的優點。0 在光學膜的背景下，個別光學元件意指形狀明確且在 先學：中可為突出物或凹下物的元件。相對於光學膜的長 度與寬度，個別光學元件為小型物。 _圖示於第1圖至第3B圖料前技術在美國專利公開 案弟2__55627號中有更完整的描述。第！圖圖示在基 板2上的個別光學元件1的示意圖。該光學元件具有-個 與平面5交會於脊7(ridge)處的彎曲表面3。彎曲表面3與 平面5相對於基板2的面係傾斜的。脊了有^個末端8、 9(該舍與基板2交會於此）。在其他情形下，該脊的末端可 f於與其他光學元件的交會處。彎曲表面3為圓柱形且曲 率半徑（radius of Curvature)等於圓柱半徑。 94097 9 200817729 第2圖係圖示另一具有兩個交會於脊16處之彎曲表面 13與15的個別光學元件11的上視圖。就此情形而言:彎 曲表面13與15不是圓柱形，但是彼等可能由於使柱面^ 球面與彼等適配然後使用適配圓柱或球體的半徑而與近似 的曲率半徑有關聯。 ' 該等元件的剖面顯示在該元件之最高點處有在7〇至 110度範圍内的夾角（included angle)。該等元件的剖面顯示 ，在該元件之最咼點處有90度夾角為較佳。已證明，對於該 重疋向光線膜，90度脊角（ridge angle)可產生最高的轴上 壳度。該90度脊角並不需限制在剛好9〇度而有些彈性空 間，已發現，88至92度的角度產生類似的結果且可使用 而軸上亮度的損失少甚至沒有損失。 第3A圖的透視圖係圖示一部份的先前技術重定向光 線膜，該膜的表面係由形狀全相同的個別光學元件丨所覆 复該等元件1的位置為二維柵格的有序佈局（ordered layout)。第3B圖的透視圖圖示一部份的另一先前技術重 疋向光線膜，該膜的表面係由形狀全相同的個別光學元件 1所覆盍。在第3B圖中，該等元件丨的位置係任意安排的， ^侍該等元件以不同的方式重疊及交層。該重定向光線膜 可為=單一材料製成的整合結構而且在該等元件與該基板 、];又有明確的轉變點（transiti〇n卩〇丨价)。或者，該重定向 f =膜可由形成於基板之表面上的元件構成，元件與基板 了月b為不同的材料。 較佳地，本發明的個別光學元件大體彼此平行，彼等 94097 10 200817729 的最長方向大體朝相同的方向17對齊，此方向被稱作縱向 (lengthwise direction)。有大體對齊的元件為較佳，使得該 膜重定向於朝一個方向會比朝其他方向多些，因為在許多 應用中希要以此作為液晶顯示器的視角特性（viewing characteristic)。此外，大體對齊之光學元件的圖樣通常可 用車乂 y们元件復盍该膜之表面同時避免無覆蓋區。與縱向 17 垂直的方向為橫向（widthwise direction) 1 8。

、〜貝際上，由於製造不完備，因此個別光學元件的脊無 法凡全疋尖的。第4圖圖示在脊處有平坦島狀區21的個別 光學元件1的示意圖，圖中係誇大該平坦島狀區21的尺寸 以使它被看得見。在其他情形下，該島狀物可為圓形或其 他的形狀。重定向光線膜卜& — ^ 八 ML上的讀之島狀物21愈小，該膜 月匕夠重疋向更多的光線。 面、用較t個光學元件覆蓋該膜表面以最小化該膜表 光L:九物覆蓋的部份’以便實現高的軸上增益。重定向 =::::間距是一個元件脊上之點至水平相鄰元2 上之2的平均水平距離。該 度，因為該耸—生 一 θ不同於該等元件的寬 以及杯二：π $尺寸會改變而且該等元件重疊、交又 橫向剖面而且將該剖面的寬度除:元咸二二=^ 個數可得出該平均間距。例如，帛在該相中的尖峰 實施例示意之本發明重定向光 7::據-個具體 相鄰元件㈣距在社會有變化。、2^^各元件與 26都不同。取得該膜之剖面 Β 23、24、25、 見度27並且除以該剖面中 94097 11 200817729 的脊數可计异出該等元件的平均間距。 該重定向光線膜的平均間距落在2〇至5 (micrometer)之間為較佳。當平均間距小於2 微米 上增益會明顯降低，而在平均間距大於55微米時:二轴 件會大到足以使人類觀看者可看見。 +元 有高軸上亮度的重定向光線膜具有小於百分之 的無覆蓋區為較佳。無覆蓋區為膜基板中任何未被光(^) (件覆蓋的區域。無覆蓋區由於允許光線以任 而會❹該重定向光線膜的轴上亮度。此外，在因 :，觀看者可看見重定向光線膜上的無覆蓋區。結果7曹 疋向光線膜沒有任何無覆蓋區為較佳。 當兩個或更多個規則線集合或點集合重疊時會產生 爾、、、。果會產生有重覆線或形狀的圖樣，線的尺寸及頻率 則取決於兩種圖樣的相互作用。重定向光線膜可能有助、於 莫爾，因為有光線會散射離開光學元件的脊，而形成會與 其他結構相互作用的重覆圖樣。顯示器觀看者可觀察^的 莫爾圖樣會干擾顯示資訊或影像的品質。與包含稜鏡陣列 的重定向光線膜相比，包含個別光學元件的重定向光線膜 少的莫爾。藉由利用多種元件形狀，與先前技術重定 向光線膜相比，本發明的重定向光線膜可進一步減少莫爾 同時保持高水準的軸上增益。 、 第6圖圖示兩個個別光學元件的示意圖。這兩個元件 /與33有相同的寬度35與36，但是它們的彎曲面有不 同的曲率半徑，元件33有比元件3 1大些的曲率半徑。元 12 94097 200817729 件1的長度37小於元件33白々長％ 與其他元件在基板上重叠或交合時 田^先^牛 元件朝縱向測得的最長 :w 4件的長度為該 尺寸。元件的長产橫向測得的最長 論小長形光學元件有等於2或大於2的長寬比。（π⑽ =此藝者應瞭解，形狀不㈣㈣ 同的輸入光分布會宏A + 丁 π ^ 什“巴相 布重疋向成不同的輸出輝度（luminance)分 ^、1二有較大表面曲率的較短元件會把較多光線重定 二夕條光學膜轴線行進，而較長的元件會把較多光 線重疋向朝横向行進。至於另一實例，有圓 的元件重定向光線的方式會不同於有橢圓㈣曲表㈣元 件。，他的形狀差異也會導致輸出光線有差異。 弟7圖係以圖形來表示與人眼對亮度變化之敏感度有 關的，尼斯飽曼曲線（Van Ness_B〇uman⑶叫。用於本文 的術語“正常視覺靈敏度(n〇rmal仏㈣扣此 圖所=的靈敏度。各曲線表示在不同亮度程度下眼睛可發 現的最小對比⑽nimum c〇ntrast)，其係週/度咖以ρ degree)的函數。有發光強度（lumin〇us intensity凡與。之 區域間的對比CT定義為： cr l\ + 典型的桌上型電腦監視器有100燭光/平方公尺(cd/m2) 以上的亮度，所以人眼反應是受到最低曲線40的支配。在 此亮度時，眼睛對於在2至10週/度之間的頻率最敏感’ 94097 13 200817729 尖峰是在5週/度。在此範圍内，視覺門限（Wsual thresh〇ld) 大約有0.3%調變。在450毫米之標準桌上型監視器視距 處，一度約有8毫米，意指人眼對於寬度在〇.4至2毫米 範圍内的交替線或區域最敏感，尖峰在約1毫米。 如果用由在相同膜上兩種形狀組成之相鄰區域產生的 輝度分布用人類觀看者從至少一視角可加以區別，則兩個 個別光學元件在視覺上是不同的。不過，有一些視覺上不 /同的7L件形狀是不容易區別的。為了不良圖樣及遮蔽外觀 不良缺陷，元件輝度必須有約1%的對比或高於1%的更明 頌對比使得元件更加可區別。基於這些理由，如果用由兩 種形狀組成而由至少一視角觀看時有至少1%對比Ct之相 鄰區域產生的輝度分布，兩個個別光學元件在視覺上是顯 著不同的。為了更能夠遮蔽外觀不良缺陷，重定向光線臈 由形狀在某些視角有約5%或以上之對比組成為較佳。 第8圖係以圖形表示3層示範重定向光線膜的模擬輝 度分布。各層膜均覆蓋有單一形狀的光學元件。所有光學 το件都有一個平面與一個柱面（cylindricai ，且以方 向呈交替的方式排列。光線輸入分布為朗伯分布 (lambertian)。各條曲線表示在與橫向垂直之平面中以視角 從軸上（on-axis)測得的輝度；在與縱向垂直平 士測得的視角等於0。在膜八中，所有元件有等== 見=，這產生曲線42。在膜B中，所有元件有等於17的 長寬=，這產生曲線44。在膜c中，所有元件有等於π 的長寬比’這產生曲線46。膜Α的點48處的軸上亮度比 94097 14 200817729 版B或C稍微小此，伟媒胺只 ^ ^ —使侍胲Β或c的元件對於重定向光 「/纟、、且5物為較佳。膜Α與膜Β或者是膜〔間的對比 ':二L1% ’而膜Β與c間的對比為〇 2%，這在視覺 疋…、法區別的。從軸外（〇ff_axis)6〇度角視之，膜 ::膜B亮些，而膜B比膜c亮些。❹與。 為—這兩種形狀㈣ ，弟9圖係以圖形表示膜之模擬輝度分布的另一 輝=在各Γ曲線表示在與橫向垂直之平面中以視角測得的 又…縱向垂直之平面中測得的視角等於64度。曲線 52為膜B的輝度，㈣線54為膜c的輝度。以45 = 外在=處達成最大對比，在點56處之對比大約等於；·： =盍有焉軸上增益之重定向光線膜的個別光學元件通 :為：形，長寬比大於5為較佳，而且長寬比大於15為更 二致對於該等元件而言’有大約5%或更大的長寬比 1覺上是顯著的°在重定向光線膜的實驗中，小於 之：的長：比變化大體無法呈現可超越覆蓋單-形狀元件 n、炎點。大致上，元件的表面曲率有約10%或更多的 -化在視覺上是顯著的。為了最大化元件形狀在視為々 不。同的優點，長寬比有約15%或更大的較大變化或= =或更大的較大變化為較佳。比較短元件更長的較長元 合減Γ於曰1〇〇%的長寬比為較佳，因為不然的話較短元件 _減 > 所得膜的軸上增益。 在單-膜上有不同形狀的光學元件有助於藉由在輝度 94097 15 200817729 1導入㈣差異來遮蔽外觀不良缺陷。製作成有視覺上顯 考不同之形狀的重定向光線膜係具有擴散、有斑點 (speckled)、或紋理的外觀。紋理的對比對於在元件輝度分 布變化更大處的視角會更明顯。此外觀會起視覺雜訊 (visual n〇ise)的作用而有助於遮蔽由顆粒、缺陷或由重定 向光線膜下方的層輸入之輝度的亮度變化導入的輝度變 化。該等it件形狀的變化足以大體遮蔽最大尺寸等於或小 /於該膜平均間距之4倍的點狀或斑塊外觀不良缺陷為較 佺’可遮敝最大尺寸等於或小於該膜平均間距之8倍的點 狀或斑塊外觀不良缺陷為更佳。該等元件形狀的變化足以 =體遮蔽最大長度等於或切最長元件長度之玲的線狀 ==良缺陷（咖etie line de㈣及刮痕為較佳，或遮蔽 :大長度料或小於最長元件長度之6倍的線狀外觀不良 ==i痕為更佳。不同的元件形狀也使來自該膜下方的 =放布於^同的方向’這有助於擴散光線，使得輪出更 體為各^且^藏該膜下方的小缺陷。膜的整個輝度分布大 體為各個兀件形狀個別產生之輝度分布的組合。 別光學元件可能產生意外的副作用，包括在單 形狀。當不夠用心地選擇光學元件形狀 數種不αΓί線膜上時，在該重定向光線膜上可看見 數種不良圖樣，其類型下文會列舉 此情开 顯示器組合件申之液θ 二月升y下通過 看見呼耸η Γ (quid-crystal则灿叫可 其他情形下’當只以背光觀看膜 、又圖裱。不良圖樣的可見度會隨著許多 94097 16 200817729 口素而改又&括構成它們的光學元件、觀測環境、光 (lightlevel)、以及組成顯示器令的其他膜及部件。然而^ 由於顯示器的顯示要求（viewing requirement)很嚴苛，所以 重疋向光線膜通常應避免有不良圖樣。 有一種會出現的不良圖樣（特別是在有序的佈局 如圖不於第3A圖的）是與横向18平行的線圖樣。該 /.... 向線（W1她wise line)為光學元件1末端的影像。在使用^ K牛形狀的佈局中（在此佈局中，各種形狀的元件係 序：式布置，例如，如果把第3A圖中元件ι的交替横列 Z成較長70件的話），也可看見橫向線。至於另—實施例， 有不同個別光^ : 件瓜狀的佈局（例如美國專利 6,752,505號之第45圖及第46 F! % -水、—一， 圖所不者）在尚增益重定向 先線艇中也會呈現橫向線。 另一種不良圖樣是由不與膜之縱向或橫向 線㈣0—)組成。其中元件之-直行㈣刪)至另ΐ f仃之偏移(。ffset)為不變的有序佈局可能會產生對角 10A圖圖示一個例子，其中圖示一條可能的線位置 4該膜組裝於顯示器中時’對角線也可能造成斜 問題（off-angle M〇Wpr〇blem)。 、 ^了避免直線及對角線，可製造有任意的直行偏移的 矛夕的:線膜帛應圖的示意圖係圖示有任意的直行偏 膜。不過’任意的直行偏移可能產生另一種叫做 縱向線〇engthwise line)的不良圖樣。縱向線是由相鄰元件 之目對位置當光線折射或反射離開這兩個相鄰元件而造成 94097 17 200817729 輝度圖樣改變時所引發站# # 4_ 、，m 合…一：： 微差異引起的。縱向線也 θ 長又之70件的不變縱向間隔引起。例如，才勺 6含2元::62、63的元件的兩條相鄰直行中，會有數對與= 62、63 一樣之相對位置的元件(例如，元件“ 使把各個元件任意地從其標稱位置（啊㈤州出⑽)^ 整個橫列（叫的元件對的平均相對位置大致^ f。任意偏移在重^向光線膜中會產生由較暗及較亮縱 線組成有任意外觀的線性圖樣。在橫向由軸上以大約6〇 至7〇度的視角最能看清楚這種縱向線，大約如第9圖所示 的視角。 較佳有任意佈局的不同元件形狀及間隔以減少莫爾， 造成更加擴散賴外觀，並且㈣上述的不良圖樣。如本 文所使用的，應瞭解，術語任意（rand〇m)及任意安排 (randomized)是包含擬似任意(pseud。rand。^。本發明的較 佳佈局為任意設計的(―職⑽—，意思是彼等是 由仔細設計及有序佈局之態様與任意佈局之態樣的結合產 生的。例如’以有序佈局安置元件然後任意位移元件的位 置及/或形狀是一個任意設計的佈局實施例。完全任意佈局 Π如，獨立選定各個任意元件位置)需要極大量的元件來 只貝地覆盍膜之表面，這會導致低軸上增益。 任意的及任意設計的佈局本身可能引進問題，包括不 良，枚。產生縱向線的任意偏移為一個例子。另一種用視覺 '、、、頁著不同之元件形狀由任意的及任意設計的佈局造成的 不良圖樣是斑點圖樣（bl〇tchypattern)。當佈局中出現足夠大 94097 18 200817729 的，塊(dump)的單—元件形狀時，可看見斑點圖樣。由於 該’、件在視覺上是顯著不同的，在團塊可 ^的地方會有㈣，而且觀看者看㈣像是斑點、顆^ 或斑，。 弟11圖係圖不呈現斑點同樣 > —产卜 兄斑點圖樣之不範重定向光線膜中 之較短元件形狀的位置的示咅 、 ^, π^^ 7不思圖。该重定向光線膜包含兩 種相同覓度但不同長度的元侔 ^ 7兀件形狀，較紐兀件的長度約為 ==，而較長元件的長度約為17毫米。重定向光線膜 之各件的長度是用電腦程式中之均句選擇式任音布 林t01議）變數的數值來獨立選定。第η圖中的線為車這 立置。圖中軸線的刻度為毫米。佈局中較短元 牛有數個團塊(clump)7i、72。與較長元件的糊塊μ 相比，較短元件的團塊72特別明顯。團塊7卜72及74 ^確切邊緣及尺賴難以界定，但是該㈣塊的尺寸大約 有1至數宅米’而使得人眼可看見該等團塊。可製作有第 π圖光學元件佈局的重定向.绩 先線膜，而重定向光線膜的斑 點圖樣與圖中團塊的位置及形狀匹配。 第12 _示根據本發明之一個具體實施例之重定向 1膜81的-部份的示意圖。該膜包含較短元件（有些以 77圖不）與較長元件（有些以79圖示），各種形狀約佔篇。 〜等7L件各包含父會於圓形脊的—個平坦側面與—個圓柱 ，面。該等元件排列成直行，其中元件的定向是交替地互 '^0度。各個元件是如以下所述選擇短的或者是長的， 且廷擇7C件之間有儘可能大的縱向間隔而元件之間不會出 94097 19 200817729 =覆蓋區。通常這會導致直行中各元件的端點大約位於 =疋件的中點（midp〇int)。最後，以揭示於美國專利申請 木弟10/939,769號（其揭示内容併入本文作為參考資料）的 方式移動元件的橫向位置。 重定向光線膜81中之個別光學元件的長度在整個膜 中保持為兩種元件的均勻分布然而也是任意設計的分布。 =種7L件形狀在膜的各個小鄰域中的目標百分比是保持不 ，又^ ’以避免斑點圖樣。對於在膜上所有可能位置的半徑 1宅米圓圈而言，中心點在該圓圈内的較短元件77的百ς 比是在目標值50%的百分之1G π。如果^件的中心點是 在圓圈中則認為該元件是在該圓圈中。同樣，對於膜上所 有可，位置的圓圈，圓圈内較長元件79的百分比是在仂％ 6〇 /〇之間。-般而言，保持各鄰域中元件百分比於目標 值的百分之10内即足以避免斑點圖樣，但是允許百分2 10以上的差異可能使得某些團塊能以某個視角看到。S由 放大所考慮的圓圈或各鄰域的百分比差異可實現更加=音 的，局。例如，如果使用半徑2毫米的圓圈，若是近看二 或Τ示器則小元件形狀團塊會看得見，但是以一段距離觀 看時這些小團塊使得膜的外觀會更加擴散或任意。 可用數種演算法來產生該佈局。例如， 的長度時，演算法會檢查在新元件位置的小距 形狀之百分比。如果短元件的百分比高於55%，則選用長 的新兀件；如果短元件的百分比低於45%，則選用短的新 凡件，以及如果短元件的百分比是在目標值的5%内，則 94097 20 200817729 :均句任意的方式選擇新元件形 會以獨立及任意的方式產纟 不始貝#法首先 或短元件之圈塊的所有可能圓圈位二= 檢查長 藝者會瞭解其他可能的演算法。===，熟誇此 百分比界限來描述，但是按照各 的目標值與 及界限可設定成其他的數值。應、用所而要的，該等數值 局是有重= = 有許多優點。使用交替元件方位的佈 學元件^1入個意義下，它是使用少數的個別光 形狀在視表面。不存在無覆蓋區。兩種元件 觀者不同的，這可產生擴散、有斑點的外 對於莫爾有抵抗性，因為 而二了形狀會使光線以不同方式散射離開彼等的脊: 狀:任意變化會進一步解散膜佈局中的圖樣， =較不會與顯示器中的其他結構有相互作用。重定 =線膜81都不會出現不良圖樣的橫向線、對角線、縱向 線、以及斑點圖樣。 縱向線不會出現於重以光線膜81是因為在各直行 ^用兩種X件長度來產生可變間隔。當元件之長度有更多 變化時二縱向線會愈短而且外觀更加任意直到彼等與重定 向，線膜本身的擴散外觀無法區別。元件長度的變化必須 至少有元件平均長度的10%以便充分改變元件在相鄰直行 中的相對位置來隱藏大部份的縱向線。元件長度的變化至 夕有20 /〇為較佳’這可以完全避免出現縱向線。此外，通 94097 21 200817729 2高的横向軸外的視角(如第9圖所示)，最 覺差兴有助於隱藏膜中的圖樣。 ⑽上續者視 第13圖圖示重定向光線膜81中之較短元杜 U圖的相比）的位置的示音 μ 疋件形狀（與第 狀的團塊或出現枉广杜/《3圖中沒有出現元件形 Θ光線狀的團塊，而且所得到的重定 向先線膜不會呈現可看見的斑點圖樣。 疋 在本發明的測試中，做成如上 ，相鄰元件的交會，較短元件77大約==。 :達：微米寬’而且彼等的柱面有大約4毫米的曲率半: 的柱面有大約8毫米的曲聿车 見，而且彼等 間距大約有36:乎。該重定向光線膜的平均 # ^ 可產生尚的軸上增益。與用於先前技 Γ目=°、線膜的液晶調變器相比，用較少液晶調變界可 2莫爾。與做成有單一元件形狀的重定向光線膜相比， f重f向光線膜可看見明顯較少的微小外觀不良缺陷。以 =光單獨觀祭或在桌上型LCD監視器中觀察’該膜都沒有 不良θ 的棱向線、對角線、縱向線及斑點圖樣。 士在本么明的另一示範實施例中，在任意安排元件位置 知除了其他的優點以外，元件形狀不同的個別光學元件 可用來避免無覆蓋區。軟體套件（s〇ftware首先用 ，把元件排列成大體或完全覆蓋膜之表面的有序圖樣。使 每一 70件任意位移向前、向後、或移至一邊。可只在單一 方向、或在兩個不平行方向或垂直方向中做位移。在有些 94097 22 200817729 例如，當兩個相鄰元件因任意位移而相互分開時， Γ 件之間會出現無覆蓋區，從而減少膜的軸上亮 ^弟U圖，意圖示有任意元件和無覆蓋區（有些例子以 件:的重Λ向光線膜。第14圖中膜的製作是藉由把元 縱向及并=第圖所不無無覆蓋區的初始圖樣，然後朝 任意移動各個元件達初始特徵間距的20%。所 侍到的膜大約有3.9%的無覆蓋區。 ，為：：亡無覆蓋區出現，在實施任意位移之前，可使 件重豐’藉此，如果兩個元件要相互分開時，不會 產生開放區域。為了以}卜古斗 巧Γ以此方式防止無覆蓋區出現，重疊必 :的二：壬It移的f大距離的兩倍。第15圖圖示此種情 ^門？，:、中在任意化之前已使元件在兩個方向都重疊 心】的:〇% :當該等元件重疊時，它們的平均間距會減 乂而且疋件之脊上的任何島 7馬狀物佔有總表面積的百分比會 雙大，而導致軸上增益減少。 使用光線膜設計成能保持高平均間距同時藉由 個別光學元件於任意安排期間產生幾乎沒 ..,,^ _ 在不乾具體實施例中，其中係藉由 在重豐小於20%的重疊佛月φ你 _ 央m〜+成弟一尺寸個別光學元件 來形成重定向膜的佈局。铁饴 向中任意位移。例如等元件在-或兩個方 ，減移方向測量’該等元件的位 私距離可為弟一尺寸元件的1〇 開放區域的元件以產生第二元件後’放大田比鄰 凡1干’罘一 7〇件之尺寸為篦一 元件的尺寸加上任意位移時 梦θ 尺寸為弟 之用的位移罝。如果使該等元 94097 23 200817729 .=f 士則也使彼等變高有寬度差的-半為較佳以使表 面兵基板大約呈45度角。例如，如 行於元件的長尺寸而移動了兀件係千 f尺寸疋件的長度加上任意位移量。此外，在任意好 二：鄰1移動靠近些時，則元件可較短或較薄同時在： 周圍仍不會有無覆蓋區。 /、 第16圖為示範重定向弁 寬戶94M〜 的不意®，其係具有帶有 f見度94 #弟一尺寸元件（有些以％ (有些以圖示），其中第 口丁1弟一尺寸疋件 元件叩的寬度94加上位—移旦了h91的寬度95為第一 的任意位移量大約為元件在各;°方在；^範膜中，元件知 用第二尺寸元件91 '也有大約10%的變化。 蓋區，藉此，與只以第、一二f區域以減少或排除無覆 ^a^ 、兀件90構成的膜相比，所得 =有奴大的平均間距而且沒有無覆蓋區。 圖不於弟16圖的膜有許多優點。 狀的類似膜相比，該臈有較大的、有不间几件形 較高的軸上增益，或 &使侍膜會有 ⑻⑽叫使得島狀物可變大以見具^/= (_細㈣g 的轴上效能。該等元件形狀在視風上^宜較多之膜相同 的表面有更加擴散和帶有紋理的夕 ^ _著不同，使得膜 良缺陷。雖然預期該膜可能會由於助於遮蔽外觀不 横向線，然而由於有做任意化和不同的=為有序而呈現 是稍微可看見横向線。 勺疋件形狀，因此只 94097 24 200817729 田重疋向光線膜中有一部份之個別光學元件係延伸高 ^周遭7〇件時，而且在使該膜與第二表面接觸時，除了加 鬲το件（raised element)以外，該重定向膜與該第二表面不 會明顯接觸。這可避免元件脊與第二表面光學麵合，否則 這餘合會減少膜的轴上增益。缺少接觸也可保護較低元 ”脊不因與第二表面接觸、磨損、或變形所產生的力而 損壞。缺少接觸也可減少牛頓環效應的可能性。當兩個表 ，面(二列如，液晶顯示器中的重定向光線膜或其他光學膜）相 互罪近而距離開始大約等於光線波長時，會出現牛頓環。 =線在兩個表面之間反射而且穿過它們，從而 ^這個現象對於通過液晶顯示器的觀看者是不希望的。 有某百分比的元件係延伸高於其他的元件使 會太靠近液晶顯示器的其他膜並且減少 或排除牛頓環效應。 該等加南元件延伸高於周遭軔 低元件3微米或更少時，由該 心；力:J偏移會不夠而且可能與較低元件接觸。 :二寸會使膜或顯示器的觀看者得以看見它二 广有較低元件(有—個以97 較低元件之加高元件(有—個以99圖的：=於該專 示意圖’圖中誇大以利圖解說明。可任音安線膜的 件的位置以避免產生光學圖樣或莫爾。〜 4加雨元 兩個加高元件％的平均距離為加高元件列與周遭較 94097 25 200817729 低元件97的高度差的1 〇至4〇倍為較佳。如果該距離大到 超過高度差的40倍，則可能形成牛頓環，這是因為在加高 元件之間的部份膜可能會與毗鄰膜靠得夠近而產生牛頓 環。當添加加高元件使得加高元件之間的距離為加高元件 與較低元件之面度差的9倍或更少時，會有遞減效果。 已通過數個使用多種個別元件形狀的示範具體實施例 來描述本發明。基於簡潔理由，也已個別描述該等具體實 施例。熟諸此藝者會瞭解，在單一具體實施例中可組合不 同的方法。例如’為了附加的優點，描述於本揭示内容的 方法可用來改變膜81中之元件的寬度與高度。同樣，可改 變元件長度的方法可一起用於第16圖的膜。 可用許多本技藝習知的方法來製造本發明的重定向光 線膜’這通常包含用精密的有圖樣的模具或滾輪（patterned mold or roller)做複製。此類方法包含模子（die)的熔融擠壓 (melt extrusion)以及在有圖樣的滾輪上淬冷（quenching)、 真空成形、射出成型（injecti〇n molding)、在基板上塗佈紫 外線可固化材料然後加以固化、以及在聚合物網體中浮雕 壓印（embossing)透鏡。 可用許多本技藝習知的方法來製造可製成本發明的模 具或滾輪，這通常包含切削模具或滾輪的模穴。此類方法 可包含用鑽石切割器加工、微影技術（lithographic technique)、或如美國專利申請案第1〇/859,652號所揭示的 機電雕刻法（electromechanical engraving)，在此併入本文 作為參考資料。此類方法也可包含主模電鑄（electroforming 26 94097 200817729 from a master mold)、—起進行數個斜式複製⑼_代邱⑻ 以If較大的模具、或其他的模具複製技術。 第18圖圖不加進液晶顯示器1〇1的重定向光線膜 1^11。、光源103通常為冷陰極螢光燈管（CCFL)或LED，但 疋可為任何成夠產生光線的光源。來自光源⑻的光線進 ^導（light guide)107。光導107可變尖或為平板而且在 光導1〇7之一面上有後反射器（backreflect〇r)l〇5。光線通 #過相對於後反射器105的側面離開該光導並繼而穿過擴散 器1=。/廣散器109用來使光導107輸出的光線均勻地分 布於頌不為、隱藏任何有時會印上或刻入於該光導的元 件、以及減少莫爾。接下來，光線穿過重定向光線膜ln 亚且由重定向光線膜lu輸出的光線是比進入膜之光線窄 些:集束（cone)。改變重定向光線膜111的方向使得個別 =子=件月向光導107為較佳。在有些情形下，顯示器中 g有第一重定向光線膜，而它的光學元件大體與第一重定 向光線膜111内的光學元件垂直，以便也在垂直方向重定 向光線然後，光線進入液晶調光器（叫响crystai m〇^at〇r)113 或其他光選通裝置（light gating devi — 重定向^線膜111與調光器113之間可具有其他的膜，例 如上擴散器或反射式偏光板（reflective polarizer)。所述類 型的液晶顯示器在市面上可廣泛購得，例如AU〇ptronics 公司所出售、型號為M19〇EN〇4 ν·2的桌上監視器。 、本發明的重定向光線膜沒有缺陷為較佳，這包括如上 述從顯示器中觀看該膜時可看見的不良圖樣。標準桌上監 94097 27 200817729 視器的觀測環境如下：以450至6〇〇毫米的距離觀看顯示 态，在顯不态前方、旁邊及上下方以所有可能的視角，以 及周遭的照明環境（例如，典型的辦公環境）。有正常視覺 $敏度的個人如果以任何視角可看見缺陷時則認為缺陷是 可看見的，如本文所述。缺陷可見度多少會被裝上該膜的 特定顯示器及組構影響，但是缺陷可見度一般與不同的顯 :器有關聯。在有些情形下，在重^向光線膜上面的其他 ,膜或液晶調光器會隱藏單獨觀看該膜可看見的缺陷。任何 顯示器組合件的缺陷可見度會限制膜的潛在市場而減少價 值。 虽膜安置於背光（lit backlight)上而且上面在沒有其他 的T或液晶調變器時’看不見膜的不良圖樣及其他缺陷為 更佳。t單獨觀看臈看不到缺陷日夺，則顯示器或背光製造 J會：在完全組合的顯示器中會看不到缺陷的最大信心繼 只進行在私準的LCD背光觀測環境中，將光源i 〇3、後 反射盗105、光導107、擴散器1〇9、以及重定向光線膜⑴ 組合並且提供電力給光源1〇3以產生光線。在可去除可能 、陷車乂難看見的周遭光源的昏黑房間中以所有視角觀看 背光。。如本文所述，有正常視覺靈敏度的個人如果以任何 、°看見缺陷知則s忍為缺陷是可看見的。這些觀測環境 在本技藝是習知且常用的。 ^特別參照一些較佳具體實施例來詳述本發明，然而 …瞭解在本發明的精神及範圍内仍可做出許多變化及修 94097 28 200817729 【圖式簡單說明】 弟1圖圖示先前技術的單一個別光學元件的示意圖， 其具有一個彎曲表面、一個平面、以及脊。 弟2圖圖示先前技術的單一個別光學元件的示意圖， 其具有兩個彎曲表面、及脊。 第3A圖圖示先前技術的重定向光線膜的示意圖，並 具有有序佈局的元件。 f f犯目圖示先前技術的重定向光線膜的示意圖，其 具有任意設計佈局的元件。 ^ 第4圖圖示島狀物之實例的示意圖。 f 5圖圖示本發明之重定向光線膜的示意剖面圖。 第6圖圖示兩個寬度相同但曲率半徑及長度不同的個 別光學元件的示意圖。 第7圖為人眼之視覺反應的圖形表示。 =8圖為示範重定向光線膜之輝度的圖形表示。 第9圖為示範重定向光線膜之輝度的圖形表示。 -弟10A圖為具有不變直行偏移的重定向光線膜佈局的 示意圖。 _第10B圖為具有任意直行偏移的重定向光線膜佈局的 示意圖。 第 固係重疋向光線膜佈局中之較短元件的位置的 示意圖。 一弟12圖圖不具有多種長度之元件的重定向光線膜的 示意圖。 94097 29 200817729 弟1 3圖係重定向光綠睹y士 、、、良版佈局中之較短元件的位置的 示意圖。 7 f 14圖圖不具有無覆蓋區的重定向光線膜的示意圖。 -第15圖圖示具有減少之平均間距的重定向光線膜的 不意圖 0 第16圖圖示具有不同寬度之元件的重定向光線膜的 示意圖。 第17圖圖示具有較低元件以及一些延伸高於該等較 低元件之加高元件的重定向光線膜的示意圖。 第18圖圖示包含該重定向光線膜的液晶顯示器的示 意圖。 y、 【主要元件符號說明】 1 個別光學元件 2 基板 3 彎曲表面 5 平面 7、16 脊 -j 1 8、9 末端 個別光學元件 13、15 彎曲表面 17 縱向 r\ 1 18 橫向 島狀物 23 、 24 、 25 > 26 27 、 35 、 36 、 94 、 95 寬度 1 33 、 62 、 63 、 64 、 65 元件 37 ' 38長度 40 曲線 42、44、46輝度曲線 48 、 49 、 56 點 52 ' 54輝度曲線 ΐ"η 1 61 對角線 ' 72 ' 74團塊 77 較短元件 間距 94097 30 200817729 79 較長元件 81 重定向光線膜 85 無覆蓋區 90 第一尺寸元件 91 第二尺寸元件 97 較低元件 99 加高元件 101 顯不恭 103 光源 105 後反射器 107 光導 109 擴散器 111 重定向光線膜 113 液晶調光裔 31 94097

Claims (1)

1. 200817729 十、申請專利範圍： 1. -種重定向光線膜，包括：料兩相對面的薄光學透明 基板該基板之一面大體由長形個別光學元件所覆蓋， 該等光學7G件之最長尺寸大體朝縱向對齊，其中，該等 —4*元件中之至）—些光學元件的形狀具有視覺上顯 f的差異’以及其中’光學元件形狀及位置的佈局係使 得在標準LCD背光觀測環境下在該财看不見不 樣。 2. 如申請專利範圍第〗項之膜，包括個別光學元件，其中， 兩個傾斜表面相互交會以形成脊㈣ge)，該脊具有兩個 與該基板或其他光學元件交會的末端。 3. 如申請專利範圍第2項之膜，其中，料傾斜表面中之 至少一個傾斜表面為彎曲的。 4·如1請專利範圍第3項之膜，其中，該等個別光學元件 之彎曲表面的曲率半徑相差至少有百分之10。 5.如申=專利範圍第i項之膜，其中，該等最長光學元件 的長寬比（aspect rati0)大於該等最短光學元件的長寬比 至少有百分之5。 ' .如申請專利範圍第5項之膜，其中，該等最長光學元件 的長寬比大於該等最短光學元件的長寬比有百分 至百分之100。 ^申請專㈣圍第5項之膜，其巾，對於該膜上所有可 月b的圓圈位置，在2毫米（mm)半徑的圓圈中，長寬比大 體相同之表面的百分比與目標值相差不超過百分之1〇。 94097 32 7. 200817729 8. 如申請專利範圍第5項之膜，其中，對於該膜上所有可 能的圓圈位置’在1毫米半徑的圓圈中，長寬比大體相 同之表面的百分比與目標值相差不超過百分之1〇。 9. 如申請專利範圍第丨項之膜，其中，在該膜中光學元件 的佈局為任意設計的。 10·—種重定向光線膜，包括：具有兩相對面的薄光學透明 基板，該基板之一面大體由個別光學元件所覆蓋，該等 光學元件之最長尺寸大體朝縱向對齊，其中，各個光學 Τ件具有朝與該縱向垂直之橫向所測量的寬度，有些光 了元件比其他光學元件更寬，以及其中，該等較寬的光 學元件係大體位於相鄰光學元件朝該橫向分隔更遠地 被測量的位置。 a栝個別光學元件 η·如申請專利範圍第10項之膜 一_ 該脊具有兩個負 該等傾斜表面中 該等較寬的光學 中’兩個傾斜表面相互交會以形成脊 該基板或其他光學元件交會的末端。 12·如申睛專利範圍第11項之膜，其中 之至少一個傾斜表面為彎曲的。 U•如申請專利範圍第1〇項之膜，其中n仪 兀件比其他光學元件高出大約為寬度差的一半。 :申請專利範圍第1G項之膜，其中，光學元件位置 佈局為任意設計的。 15.::請專利範圍第10項之膜，其中，有些光學元a 16 =度比其他光學元件的寬度寬至少百分之5。 種重疋向光線膜，包括：具有兩相對面的薄光學透e 94097 33 200817729 基板，該基板之一面大體由長形個別光學元件所覆蓋， 該等光學元件之最長尺寸大體朝縱向對齊，其中，各個 光學70件具有朝該縱向所測量的長度，有些光學元件的 長度比其他的光學元件的長度長至少百分之1〇，以及其 中，光學元件位置的佈局為任意設計的。 ^ 17·如申請專利範圍第16項之膜，包括個別光學元件，其 中，兩個傾斜表面相互交會以形成脊，該脊具有兩個與 該基板或其他光學元件交會的末端。 18·如申請專利範㈣17項之膜，其中，該等傾斜表面中 之至少一個傾斜表面為彎曲的。 19.如申請專利範圍第16項之膜，其中，該等最長光學元 件比該等最短光學元件長百分之2〇至百分之〗〇〇。 20·如申請專利帛16項之膜，其中，各個光學元件的 長度大約等於該兩個相鄰光學元件之中點朝該縱向之 間的距離。 21·如申請專利範圍第16項之膜，其中，對於該膜上所有 可能的圓圈位置，在2毫米半徑的圓圈中，長度大體相 同之光學元件的百分比相差不超過百分之2〇。 22·如申請專利範圍第16項之膜，其中，對於該膜上所有 可能的圓圈位置’在i毫米半徑的圓目中，長度大體相 同之光學元件的百分比相差不超過百分之20。 23·—種重定向光線膜，包括··具有兩相對面的薄光學透明 基板，該基板之一面大體由個別光學元件所覆蓋，該等 光學凡件之最長尺寸大體朝縱向對齊，其中，該等光學 34 94097 200817729 2件之-部份包括延伸高於周遭較低 … 件，使得當該膜與第二表面接觸時，除了料 24二=重定向膜與該第二表面不會明顯接觸： .广專利範圍第23項之膜，包括個別光學元件，立 中’兩個傾斜表面相互交細形成脊，該脊具有盘 該基板或其他光學元件交會的末端。 〃 25.如申請專利範圍第23項之膜，其中，該等加 延伸高於該等周遭較低元件有3至2〇微米 ，、 (micrometer)。 26·—種顯示器，包括·· 區域光源（area source of light); 調光器；以及 +在該區域光源與該調光器之間的重定向光線膜，該 膜之一面大體由長形個別光學元件所覆蓋，該等光學元 件之最長尺寸大體朝縱向對齊，其中，該等光學元件中 之至少一些元件的形狀具有視覺上顯著的差異，以及其 中，光學元件形狀及位置的佈局為任意設計的； 其中，當在標準桌上型監視器觀測環境下觀看該顯 不為日才看不見不良圖樣。 94097 35