CN1673827A - 液晶显示器背光用导光装置制造方法 - Google Patents
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Abstract
由于液晶对不同波长有不同的折射率，造成斜射液晶面板的不同波长光线会有相位差，而造成视角上的问题。本发明提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，形成具有类似光纤的全反射特性的导光柱。使从背光模组发出的光线，经导光柱后入射液晶面板，其入射角可在15度之内，以减少不同波长的光线经过液晶，会有相位差的问题。
Description
技术领域
本发明是有关于液晶显示器背光集束元件的制造方法，特别是有关于广视角扭曲向列型液晶显示器背光集束元件的制造方法。
背景技术
由于液晶分子皆由板状或是棒状分子所形成，因此在分子长轴的平行或垂直方向上的物理特性有一些的差异，所以也将液晶分子称做是异方性晶体。对向列型液晶(Nematic type liquid crystal)而言，有两个折射率，分别为垂直液晶长轴方向的折射率no及平行液晶长轴方向的折射率ne两种。具有两各不同折射率的单光轴晶体(例如：液晶)，也就是双折射晶体(birefringence crystal)有下述的光学特性：当一道非偏极光入射液晶中，此光将会分成两个相互正交的偏极光，两偏极光的速度不同，其折射的角度也不同。因此，液晶具有偏振光线的特性。
而且液晶材料具有流动的特性，因此只需外加很微小的力量，液晶分子即可运动而产生不同的排列状况。以最常见普遍的向列型液晶为例，其可由电场作用造成液晶分子转向。当液晶面板的上下两块玻璃之间没有施加电压时，液晶的排列会依照上下两块玻璃的配向膜而定。对于扭曲向列型(Twisted Nematic，TN)的液晶显示器来说，上下配向膜的角度差恰为90度，所以液晶分子的排列会由上而下自动旋转90度，当入射光线经过其中一面的偏光板时，会只剩下单方向极化的光波。通过液晶分子时，由于液晶分子总共旋转了90度，所以当光波到达另一而偏光板时，光波的极化方向恰好转了90度。而两偏光板之间，角度也是恰好差90度，所以光线便可以顺利地通过。但如果对上下两块玻璃之间施加电压，当液晶分子受电场影响时，其排列方向会倾向平行于电场方向，液晶分子的排列都变成站立著的。此时通过其中一个偏光板的单方向极化光波，经过液晶分子时便不会改变极化方向，因此就无法通过另一个偏光板。因此，液晶显示器主要就是由两片的偏光板及其中的液晶，对不同区域的液晶通以不同的电场，产生不同的液晶方向，使不同的区域的液晶可依欲显示的图形而显示不同亮度的表现。
利用红蓝绿(RGB)三原色彩色滤光片(color filter)，于一个显示单位的红蓝绿的三色区域给予不同的亮度，即可将这三色混合而表现出不同的颜色，使液晶显示器可以显示彩色，甚至是全彩的影像。但由于液晶对不同的波长(颜色)的光有不同的相位延迟的情况，也就是液晶对不同的波长有不同的折射率，不同波长的光线其入射角与折射角会无法完全相同，而造成在不同视角看液晶显示器，会观察到不同的影像表现，而造成液晶显示器视角上的限制。已知技艺中，增加一广视角补偿膜于液晶显示器的外侧，来补偿不同波长间的相位延迟，但广视角补偿膜并非能将所有不同角度的相位延迟都能同时加以补偿。另一个处理不同波长间相位延迟的问题的方法，乃是将光线尽可能垂直入射液晶面板，如此就可以减少不同波长间相位延迟的问题。然后再利用一扩散膜，置于液晶面板的外侧，将通过液晶面板的光线予以散射，以达广视角的效果。
一般上，光线入射液晶面板的入射角范围只要在15度之内，不同波长间所造成的相位延迟现象是在可接受的范围之内。如图1，为已知技术的高集束性微透镜阵列的示意图。光线由导光体阵列10的下方入射，由导光体阵列10收集光线，通过透明的多层基板20(为简洁描述，未将多层结构一一画出)，再由上方的透镜阵列30将光线聚集，使光线的角度范围聚集在15度的范围内。而导光体阵列10的元件尺寸大小在毫米(mm)等级，故入射导光体10的光难达到全反射的条件，所以其集光效率较差，且多层基板20的使用，也会产生光损失。而在导光体阵列的分布的均匀性及单一方向性上的效果也会较差。也有人提出利用光纤来导光，使光线可以近乎垂直入射到液晶面板，但光纤难以控制使其依所需形成于基板上，故有制程上的问题。
发明内容
监于上述的发明背景中，已知技艺中扭曲向列型的液晶对不同波长的光线有不同的折射率，造成斜射进入液晶面板的不同波长光线有相位差，影响到液晶显示器的视角范围。而高集束性微透镜阵列的方式，在分布均匀、单一方向性以及高集束效率方面都表现较差。因此，本发明的主要目的在于提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，以达到类似光纤的全反射效果，达到高集束能力，以产生高集束效率的集束光。
本发明的另一目的为，提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法以得到集束光线的高度单一方向性。
本发明的再一目的为，提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，使导光管的阵列的分布可以更加均匀。
本发明的又一目的为，提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，使扭曲向列型的液晶显示器的可达更广的视角。
本发明的另一目的为，提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，在单一基板上产生高集束性导光阵列，可减少光损失的发生。
根据以上所述的目的，本发明提供了一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，包含：
散布复数个微米级粒子光罩于一基板表面；
以紫外光曝光照射散布该复数个微米级粒子光罩的该基板表面；以及
移除该复数个微米级粒子光罩，并对该基板进行蚀刻，以移除接受紫外光照射的部分，形成复数个柱状导光柱。
其中该复数个柱状导光柱用于扭曲向列型液晶显示器。
其中还包含形成一扩散膜，于该液晶显示器的彩色滤光片玻璃基板的外侧。
其中该复数个微米级粒子光罩为球状。
其中该复数个柱状导光柱对一进入该复数个柱状导光柱的入射光，入射至内侧边表面时发生全反射。
根据本发明的另一目的，本发明一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，包含：
散布复数个微米级粒子光罩于一玻璃基板表面；
以氧电浆蚀刻未受该复数个微米级粒子光罩遮蔽的该基板表面，以形成复数个柱状导光柱；以及
移除该复数个微米级粒子光罩。
其中该玻璃基板为该液晶显示器的薄膜电晶体玻璃基板。
其中该复数个柱状导光柱用于扭曲向列型液晶显示器。
其中还包含形成一扩散膜，于一液晶显示器的彩色滤光片玻璃基板的外侧。
其中该复数个柱状导光柱对一进入该复数个柱状导光柱的入射光，入射至内侧边表面时发生全反射。
因此，相较于已知技术的高集束性微透镜阵列的方法，本发明提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，以类似光纤的全反射效果，达到高集束能力，以产生高集束效率的集束光，并达到集束光线的高度单一方向性。而且依本发明液晶显示器背光用导光装置制造方法所制造的在单一基板上的高集束性导光阵列，可减少光损失的发生，且导光管阵列可以更加均匀，而扭曲向列型的液晶面板的可达更广的视角。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是已知技艺中，高集束性微透镜阵列的结构示意图；
图2是将粒子光罩洒布在一基板的步骤示意图；
图3是对基板进行曝光的示意图；
图4是本发明一较佳实施例的液晶显示器背光用导光装置的俯视图；以及
图5是依本发明的液晶显示器背光用导光装置方法所制造的导光装置的侧视图。
具体实施方式
本发明的一些实施例会详细描述如下。然而，除了详细描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例施行，且本发明的范围不受限定，其以的后的专利范围为准。
再者，为提供更清楚的描述及更易理解本发明，图示内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘出，以求图示的简洁。
虽然光纤是十分良好的导光元件，但由于光纤并不易形成于基板上，故液晶显示器无法使用光纤作为背光用导光装置。本发明的精神乃在一基板上形成具有类似光纤性质(即，于光纤内部传送的光，会因全反射作用而聚集于光纤内的性质)的导光管，使进入导光管的光线可以因全反射作用聚集于导光管内，而达到高效率的集束效果。
首先，如图2所示，在一基板40上洒布微米级的粒子光罩50，较佳的洒布情况为粒子光罩50布满整个基板40，粒子光罩50彼此间并无重叠的现象。粒子光罩50可以重复回收使用，而较佳的粒子光罩50为大小均匀的球状体。一般基板40的材质可以依照射的光线不同而使用适当的可与照射的光线反应的材质，而粒子光罩50则选择可以遮蔽照射光线的材质。例如，以紫外线进行曝光，可以使用高分子材料作为基板40的材质，以玻璃作为粒子光罩50的材质。接着，如图3所示，进行曝光步骤。光线60由粒子光罩50端照射基板40。例如，高分子材料的基底40以紫外线进行曝光，将曝光过的基板40以显影液显影，洗去受到紫外光照射部分的一部份厚度。完成后的液晶显示器背光用导光装置的俯视图如图4所示，接受曝光而显影的部分70以斜线表示，导光柱80为圆柱状。图5为另一依本发明的液晶显示器背光用导光装置制造方法所制造的导光装置的侧视图，在基板40上有圆柱形导光柱80，间隙90为导光柱80间的空隙。而较佳的情况为间隙90的大小越小，导光柱80所占的面积越大越好，以收集更多的光线。
导光柱80的大小为微米等级，而且导光柱80以外的部分为空气，故进入导光柱80的光会在导光柱80内侧的周边发生全反射现象，因此导光柱的集光效率十分高。再加上导光装置本身为单一材质，避免了多层材质会造成的光损失问题。导光柱的排列方式可以有数种不同的排列方式。图4仅说明其中一种排列方法，并非用以限制本发明导光装置的排列方式。
除了可与光产生反应的材质外，也可以以玻璃或石英玻璃作为作为导光装置的基板。而蚀刻方式可改以氧电浆蚀刻方式，其制造流程修正为如下：散布复数个微米级粒子光罩于一玻璃基板表面；以氧电浆蚀刻未受复数个微米级粒子光罩遮蔽该基板表面，以形成复数个柱状导光柱，移除复数个微米级粒子光罩。而粒子光罩本身材质必须可以抵抗氧电浆蚀刻的蚀刻作用。因此，液晶显示器背光用导光装置也可以形成于液晶面板的薄膜电晶体玻璃基板之上。
再者，从背光模组发出的光线经过依本发明的液晶显示器背光用导光装置制造方法所制造的导光装置，可使光线入射扭曲向列型的液晶面板的入射角在15度之内，而当光线穿透液晶面板后，以扩散膜扩散光线的前进方向，使液晶显示器达到更广的视角。
因此，相较于已知技术的高集束性微透镜阵列的方法，本发明提供一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，以类似光纤的全反射效果，达到高集束能力，以产生高集束效率的集束光，并达到集束光线的高度单一方向性。而且依本发明液晶显示器背光用导光装置制造方法所制造的在单一基板上的高集束性导光阵列，可减少光损失的发生的分布，且导光管阵列可以更加均匀，而扭曲向列型的液晶面板的可达更广的视角。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其他为脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围。
Claims (10)
1.一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，包含：
散布复数个微米级粒子光罩于一基板表面；
以紫外光曝光照射散布该复数个微米级粒子光罩的该基板表面；以及
移除该复数个微米级粒子光罩，并对该基板进行蚀刻，以移除接受紫外光照射的部分，形成复数个柱状导光柱。
2.如权利要求1的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中该复数个柱状导光柱用于扭曲向列型液晶显示器。
3.如权利要求1的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中还包含形成一扩散膜，于该液晶显示器的彩色滤光片玻璃基板的外侧。
4.如权利要求1的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中该复数个微米级粒子光罩为球状。
5.如权利要求1的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中该复数个柱状导光柱对一进入该复数个柱状导光柱的入射光，入射至内侧边表面时发生全反射。
6.一种液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，包含：
散布复数个微米级粒子光罩于一玻璃基板表面；
以氧电浆蚀刻未受该复数个微米级粒子光罩遮蔽的该基板表面，以形成复数个柱状导光柱；以及
移除该复数个微米级粒子光罩。
7.如权利要求6的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中该玻璃基板为该液晶显示器的薄膜电晶体玻璃基板。
8.如权利要求6的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中该复数个柱状导光柱用于扭曲向列型液晶显示器。
9.如权利要求6的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中还包含形成一扩散膜，于一液晶显示器的彩色滤光片玻璃基板的外侧。
10.如权利要求6的液晶显示器背光用导光装置制造方法，其特征在于，其中该复数个柱状导光柱对一进入该复数个柱状导光柱的入射光，入射至内侧边表面时发生全反射。
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