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TW201715260A - 光學膜片結構及其應用裝置 - Google Patents

光學膜片結構及其應用裝置 Download PDF

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TW201715260A TW104134010A TW104134010A TW201715260A TW 201715260 A TW201715260 A TW 201715260A TW 104134010 A TW104134010 A TW 104134010A TW 104134010 A TW104134010 A TW 104134010A TW 201715260 A TW201715260 A TW 201715260A
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haze
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陳志添
陳彥年
曾明輝
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Abstract

一種光學膜片結構及其應用裝置，此光學膜片結構包括第一偏光板以及一光學膜片。第一偏光板具有第一外霧度；光學膜片具有第二外霧度，並且與第一偏光板貼合。其中，光學膜片與第一偏光板之間具有一個空氣間隙(air gap)；此空氣間隙的厚度具有實質介於100微米(um)至300微米之間，且第一外霧度與第二外霧度加總之和實質介於12%至40%之間。

Description

光學膜片結構及其應用裝置
本發明的實施例是有關於一種光學膜片結構及其應用裝置。特別是有關於一種複合式的光學膜片結構及其應用裝置。
隨著科技的蓬勃發展，可攜式電子裝置，以行動通訊裝置為例，一般會搭配觸控式螢幕。而為了防止螢幕因摩擦硬物造成刮痕及細紋，或防止螢幕反射外藉光線產生眩光，目前商業上已提供多種具有複合功能，例如抗刮(HC)、抗眩(AG)，抗指紋(AF)等表面處理的光學貼膜，廣泛地應用於觸控面板上。
為了製程良率高、重工容易等因素，應用於觸控顯示面板上的光學貼膜一般會採用框膠來與顯示模組的其他光學膜片，例如偏光板，貼合。因此，觸控模組與顯示模組之間會存在著空氣間隙(air gap)，由於二者距離相當接近，當使用者利用手指或是觸控筆按壓觸控面板時，會使空氣間隙不均勻而產生光 學干涉紋如同暈圈影像，即一般通稱「牛頓環(Newton's rings)」的現象，使得觀看者瀏覽畫面的可視程度降低，影響畫面顯示效果。尤其在目前觸控產品在力求薄型化的趨勢之下，觸控模組與顯示模組之間的空氣間隙(air gap)越來越小，牛頓環干擾畫面顯示效果的問題更加嚴重。
因此，有需要提供一種先進的光學膜片結構及其應用裝置，以解決習知技術所面臨的問題。
根據本發明的一實施例是提供一種光學膜片結構。此光學膜片結構包括第一偏光板以及一光學膜片。第一偏光板具有第一外霧度(Outer Haze)；光學膜片具有第二外霧度，並且與第一偏光板貼合。其中，光學膜片與第一偏光板之間具有一個空氣間隙(air gap)；此空氣間隙的厚度具有實質介於100微米至300微米之間，且第一外霧度與第二外霧度加總之和實質介於12%至40%之間。
本發明的另一實施例是提供一種觸控顯示裝置。此觸控顯示裝置包括觸控模組、顯示模組以及如前所述的光學膜片結構。其中，顯示模組具有一個出光面；觸控模組面對此出光面；且光學膜片結構位於顯示模組和觸控模組之間。其中，光學膜片結構中的第一偏光板面對此出光面。
根據上述，本發明的實施例係提出一種光學膜片結 構以及應用此一光學膜片結構的觸控顯示裝置。此種光學膜片結構包括具有特定外霧度之相對關係的一個偏光板和一個光學膜片，藉由調控二者之間之空氣間隙的厚度，來達到消除觸控顯示裝置被按壓時所產生的光學干涉紋暈圈影像，以增近觀看者瀏覽畫面的可視程度，解決習知技術中牛頓環影響畫面顯示效果的現象。
10‧‧‧觸控顯示裝置
100‧‧‧光學膜片結構
101‧‧‧光學膜片
101a‧‧‧透光基材
101a1‧‧‧透光基材的表面
101b‧‧‧表面處理層
101b1‧‧‧透光塗層
101b2‧‧‧微粒子
102‧‧‧空氣間隙
103‧‧‧膠框
104‧‧‧第一偏光板
104a‧‧‧第一基材層
104b‧‧‧第二基材層
104c‧‧‧偏光層
105‧‧‧表面處理層
200‧‧‧顯示模組
201‧‧‧顯示介質
201a‧‧‧出光面
201b‧‧‧入光面
202‧‧‧第二偏光板
203‧‧‧黏著劑層
210‧‧‧觸控模組
H‧‧‧空氣間隙的厚度
h‧‧‧表面處理層的厚度
S‧‧‧透光基材的厚度
第1圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種光學膜片結構的結構剖面示意圖；第2圖係根據第1圖之光學膜片所繪示的結構剖面局部放大圖；以及第3圖係根據本發明的一實施例繪示應用第1圖之光學膜片結構所製作的一種觸控顯示裝置的結構剖面示意圖。
本發明是提供一種光學膜片結構及其應用裝置，可解決習知觸控顯示裝置中牛頓環干擾畫面顯示效果的問題。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉數種光學膜片結構及應用此一光學膜片結構的觸控顯示裝置作為較佳實施例詳細說明。
但必須注意的是，這些特定的實施案例與方法，並 非用以限定本發明。本發明仍可採用其他特徵、元件、方法及參數來加以實施。較佳實施例的提出，僅係用以例示本發明的技術特徵，並非用以限定本發明的申請專利範圍。該技術領域中具有通常知識者，將可根據以下說明書的描述，在不脫離本發明的精神範圍內，作均等的修飾與變化。在不同實施例與圖式之中，相同的元件，將以相同的元件符號加以表示。
請參照第1圖至第2圖，第1圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種光學膜片結構100的結構剖面示意圖。光學膜片結構100包括一光學膜片101以及第一偏光板104。其中，光學膜片101和第一偏光板104彼此貼合。在本發明的一些實施例中，光學膜片101和第一偏光板104係採用口字膠貼合(又稱「框貼」，edge lamination，air bonding)的方式，藉由膠框103將彼此黏合，進而使光學膜片101與第一偏光板104之間具有一個厚度實質介於100至300um之間的空氣間隙102。
詳言之，光學膜片101係藉由一個包含有透光基材101a和一表面處理層101b的複合層結構來實現。在本發明的一些實施例之中，透光基材101a的厚度S實質介於20微米至120微米之間。其中，於透光基材101a可以是一種剛性基材(例如玻璃基板或半導體基板)，也可以是一種可撓性基材(例如塑化薄膜)。
例如，在本實施例之中，光學膜片101可作為貼附於觸控模組之玻璃基板上的防爆(anti-split；AS)膜來使用。因此， 構成光學膜片101之透光基材101a的材料可以是選自由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、三聚醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose，TAC)、聚酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)以及上述任意組合所組成的一族群。
表面處理層101b可以是一種以貼附或沉積的方式直接附加於透光基材101a面對第一偏光板104之表面101a1上的膜層；或者是藉由表面處理方法，例如研磨或蝕刻，移除一部分的透光基材101a，而在透光基材101a表面所形成具有特定厚度範圍的表面輪廓(surface profile)。在本發明的一些實施例中，表面處理層101b的厚度h實質介於100奈米(nm)至20微米之間，且具有實質介於0.05微米至0.5微米之間的粗糙度(Ra)(依JIS B 0601(1994)中所規定之算術平均粗糙度)。藉由在透光基材101a的表面設置表面處理層101b，可使光學膜片101具有一個實質介於0.1%至30%之間的第二外霧度。
請參照第2圖，第2圖係根據第1圖之光學膜片101所繪示的結構剖面局部放大圖。在本發明的一些實施例之中，表面處理層101b可以包括一個塗佈於透光基材101a表面上的透光塗層101b1，以及複數個散佈於透光塗層101b1中可用來散射或反射光線的微粒子(particles)101b2。
其中，透光塗層101b1可以是藉由，例如棒塗布法、 刀塗布法、輥塗布法、刀片塗布法、模塗布法、凹版印刷塗布法等，塗佈於透光基材101a表面上的塗料組成物層，例如樹脂層。
微粒子101b2可以是包括，例如，氧化鋁(Al2O3)、二氧化矽(SiO2)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化釔(Y2O3)、鋱釔鋁石榴石(Y3A15O12，YAG)、碳酸鈣(CaCO3)、硫酸鋇(BaSO4)、二氧化鋯(ZrO2)或上述材料的任意組合所構成的奈米粒子。在本發明的一些實施例中，微粒子101b2的形狀並無特別限定，其可以是正球狀、略球狀、針狀、多角形及橢圓體等任一種或多種的組合。微粒子101b2的較佳佳尺寸範圍，係平均粒徑實質介於0.1微米至10微米之間。
請參照第1圖，第一偏光板104可以是一種只容許具有單一偏振方向之光線通過的光學膜片。例如，在本發明的一些實施例中，第一偏光板104可以是一種複合塑化材料層。其可以包括第一基材層104a、第二基材層104b以及夾設於第一基材層104a和第二基材層104b之間的偏光層104c。
其中，偏光層104c係由具有光吸收率異向性(anisotropic)的聚乙烯醇(Poly-Vinyl Alcohol，PVA)所構成，可以吸收平行吸收軸方向的光束電場分量，而讓垂直吸收軸方向光束電場分量通過，達到偏光的效果。構成第一基材層104a和第二基材層104b的材料可以相同或不同；且構成第一基材層104a和第二基材層104b的材料，可以選自於由三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate， PMMA)、聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)以及上述之任意組合所組成的一族群。
另外，在一實施例中，第一偏光板104面對光學膜片101的一側，還包括另一個表面處理層105。在本發明的一些實施例中，構成表面處理層105的材料與製作方法，可以和表面處理層101b的材料與製作方法相同。但在本發明的其他實施例中，表面處理層105的材料與製作方法並不以此為限。任何能使第一偏光板104(一般的外霧度約為0.1%)產生一個實質介於0.1%至30%之間的第一外霧度的光學膜層或表面輪廓，皆未超過本發明的精神範圍。
然而值得注意的是，在本發明的實施例中，第一偏光板104的第一外霧度與光學膜片101的第二外霧度範圍是有所限制的。較佳第一外霧度與第二外霧度加總之和實質介於12%至40%之間；且第一外霧度和第二外霧度相減後的絕對差值最好實質小於24%。藉由在觸控顯示裝置10中貼附光學膜片結構100，可達到消除觸控顯示裝產生牛頓環影響畫面顯示效果的現象。
請參照第3圖，第3圖係根據本發明的一實施例繪示應用第1圖之光學膜片結構100所製作的一種觸控顯示裝置10的結構剖面示意圖。觸控顯示裝置10包括顯示模組200、觸控模組210、以及如第1圖所繪示包含有光學膜片101、空氣間隙102、 膠框103、第一偏光板104以及表面處理層105的光學膜片結構100。
其中，顯示模組200包含一個顯示介質201和一個第二偏光板202，且顯示介質201具有一個出光面201a以及位於出光面201a之相反一側的入光面201b。在本發明的一些實施例中，顯示介質201可以是液晶分子層(liquid crystal layer)、有機發光二極體層(organic light-emitting diode，OLED)、電子墨水(E-Ink)層或其他平面顯示介質。
第二偏光板202面對顯示介質201的入光面201b。換言第二偏光板202和第一偏光板104分別位於顯示介質201的相反兩側。另外，第二偏光板202也是一種僅容許具有單一偏振方向之光線通過，可達到偏光效果的光學膜片。在本發明的一些實施例之中，第二偏光板202的材質可和第一偏光板104相同或不同。但值得注意的是，通過第二偏光板202之光線的偏振方向，必須與通過第一偏光板104之光線的偏振方向直交。
觸控模組210可以是電阻式觸控模組、電容式觸控模組、光學式觸控模組或表面聲波式觸控模組。其中，觸控模組210的基板(未繪示)面對顯示介質201的出光面201a。光學膜片結構100則位於顯示模組200和觸控模組210之間，且光學膜片結構100中的第一偏光板104面對此顯示介質201的出光面201a。且光學膜片結構100中的透光基材101a藉由黏著劑層203與觸控模組210貼合。
藉由調控光學膜片101與第一偏光板104之空氣間隙102的厚度H，配合特定範圍的第一外霧度與第二外霧度的組合，對於消除牛頓的現象有加乘效果。例如，在一些實施例中，當空氣間隙102厚度範圍實質介於100微米至200微米之間，且光學薄膜片101與第一偏光板104兩者外霧度加總在12%至24%時，仍有程度輕微的牛頓環出現。而在另一些實施例中，當光學薄膜片101與第一偏光板104二者的外霧度加總達24%以上，再搭配厚度實質在100微米以下的空氣間隙102，牛頓環現象可獲得有效抑制。在又一些實施例中，當空氣間隙102厚度範圍實質介於200微米至300微米之間，光學薄膜片101與第一偏光板104兩者外霧度加總在12%以上時，更可有效防止或抑制牛頓環產生。
為了更清楚說明並驗證第一外霧度、第二外霧度與空氣間隙102之厚度H三者對於消除牛頓現象的效果，以下採用第一外霧度實質大於1%的第一偏光板104與第二外霧度實質大於24%的光學膜片101所組成的光學膜片結構100，與顯示模組200和觸控模組210所組裝的觸控顯示裝置10作為實施例，配合不同氣間隙102之厚度H調控來進行觀測，實施例的組合項目和觀測結果如表一： 其中，◎代表完全無牛頓環。
同時與採用其他第一外霧度(實質小於1%或小於12%)和第二外霧度(實質小於1%或小於12%)之組合，與相同顯示模組200和觸控模組210所組裝的觸控顯示裝置作為比較例，配合不同氣間隙102之厚度H調控來進行觀測，比較例的組合項目和觀測結果如表二、表三和表四：。
其中，△代表牛頓環程度中等、×代表牛頓環程度嚴重。
○代表牛頓環程度輕微、△代表牛頓環程度中等、×代表牛頓環程度嚴重。
◎代表完全無牛頓環、○代表牛頓環程度輕微、△代表牛頓環程度中等。
比較上述的觀測結果可知，採用本發明所提供之實施例，在第一外霧度和第二外霧度總合大於24%，空氣間隙厚度H在100微米至300微米之間的條件下，以手指或是觸控筆按壓觸控顯示裝置10的觸控面板(模組)時，完全無牛頓環的現象產生(請參見實施例1-實施例3)。
相反的，在第一外霧度和第二外霧度總合小於24%，空氣間隙厚度H在100微米至300微米之間的條件下，以 手指或是觸控筆按壓觸控顯示裝置的觸控面板(模組)時，仍會產生不同程度的牛頓環現象(請參見比較例1-比較例11)。且隨著第一外霧度和第二外霧度總合數值以及空氣間隙厚度H的減少，牛頓環現象有更加嚴重的趨勢。
雖然，當將氣間隙厚度H調控至實質大於等於300微米時，僅管第一外霧度和第二外霧度總合小於24%時(請參見比較例12)，也可以完全消除牛頓環的現象。但如此一來，光學膜片結構101的厚度必須增加，並不利於觸控顯示裝置10的薄型化需求。由此可知，本案所提供之實施例具有消除牛頓環的現象以及同時能兼顧觸控顯示裝置10薄型化需求的技術優勢。
根據上述，本發明的實施例係提出一種光學膜片結構以及應用此一光學膜片結構的觸控顯示裝置。此種光學膜片結構包括具有特定外霧度之相對關係的一個偏光板和一個光學膜片，藉由調控二者之間之空氣間隙的厚度，來達到消除觸控顯示裝置被按壓時所產生的光學干涉紋暈圈影像，以增近觀看者瀏覽畫面的可視程度，解決習知技術中牛頓環影響畫面顯示效果的現象。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。此處所述的製程步驟和結構並未涵蓋製作整體積體電路的完整製造過程。本發明可以和許多目前已知或未來被發展出來的不同積體電路製作技術合併實施。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。
100‧‧‧光學膜片結構
101‧‧‧光學膜片
101a‧‧‧透光基材
101b‧‧‧表面處理層
101b1‧‧‧透光塗層
101b2‧‧‧微粒子
102‧‧‧空氣間隙
103‧‧‧膠框
104‧‧‧第一偏光板
104a‧‧‧第一基材層
104b‧‧‧第二基材層
104c‧‧‧偏光層
105‧‧‧表面處理層
H‧‧‧空氣間隙的厚度
h‧‧‧表面處理層的厚度
S‧‧‧透光基材的厚度

Claims (10)

  1. 一種光學膜片結構，包括：一第一偏光板，具有一第一外霧度(outer haze)；以及一光學膜片，具有一第二外霧度，與該第一偏光板貼合，且該光學膜片與該第一偏光板之間具有一空氣間隙(air gap)；其中，該空氣間隙具有實質介於100微米(um)至300微米之間的一厚度，且該第一外霧度與該第二外霧度加總之和實質介於12%至40%之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片結構，其中該第一外霧度與該第二外霧度加總之和實質介於24%至40%之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片結構，其中該空氣間隙具有實質介於100微米至200微米的一厚度，且該第一外霧度與該第二外霧度加總之和實質介於24%至30%之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片結構，其中該光學膜片包括一防爆(anti-split；AS)膜，且構成該防爆膜的材料係選自由聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate， PMMA)、三聚醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose，TAC)、聚酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙稀(Polypropylene，PP)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer，COP)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)以及上述任意組合所組成的一族群。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片結構，其中該光學膜片具有實質介於20微米至120微米之間的一厚度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片結構，其中該光學膜片包括一表面處理層，具有實質介於100奈米(nm)至20微米之間的一厚度以及實質介於0.05微米至0.5微米之間的一粗糙度(Ra)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜片結構，其中該表面處理層包括：一透光塗層，塗佈於該光學膜片面對該第一偏光板的一表面上；以及複數個微粒子(particles)，分佈於該透光塗層之中。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片結構，更包括一框膠層，位於該光學膜片與該第一偏光板之間，其中該空氣 間隙位於該框膠層之中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜片結構，其中該第一外霧度實質介於0.1%至30%之間；該第二外霧度實質介於0.1%至30%之間；其中該第一外霧度和該第二外霧度相減後的一絕對差值實質小於24%。
  10. 一種觸控顯示裝置，包括：一顯示模組，具有一出光面；一觸控模組，面對該出光面；以及如申請專利範圍第1項至第9項其中之一者所述的該光學膜片結構，位於該顯示模組和該觸控模組之間；其中，該第一偏光板面對該出光面。
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