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經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 2dS0d0 五、發明説明h ) 發明背景 a. 發明領域 本發明係關於一種傳送光之光學波導，且特別是有關— 種用於使通過波導之光分佈轉形以達到光高穿透率，高襯 比及寬視角之陣列之光學波導。此種光學波導在例如照明 及資訊顯示系統之用途中具有廣泛之利用性。 b. 相關技術描述 可用以提供光學陣列（其由數種光學元件組合而成者）之 光學元件有各種類型。此種光學陣列可使通過該陣列之光 分佈轉形而提供可用於照明，成像，資説顯示器，影像記 錄等用途之更有用之分佈》 錐形光學波導（如第la圖所示）係揭示於與本案相同受讓 人之美國專利申請案〇8/OS6,414號中，其併於此供參考。 該等錐形波導可藉TIR使光線在高折射率波導及低折射率 包層材間之界面穿透。通過波導之光之角輸出分佈係藉錐 形波導之幾何形狀控制，例如其輸入及輸出表面之高度， 側壁角度及相對面積。藉由改變該等參數，可能可調整自 波導侧壁經歷一個或多個TIR反射之光線之相對比例，且 因此可控制來自元件或元件陣列之光之角輸出特徵。因此 ，即使波導界面處之折射率差異相同’不同幾何形狀之錐 形光學波導間之光分佈亦將不同。藉由此種錐形光學波導 元件之光方向傳送示於圖1 b中.。對於此實例，顯示平行光 線進入錐形光學波導40之輸入表面42。部份光線經歷來自 錐形波導側壁4 4之一或多次反射，且以某種程度之角分散 -4 - 衣紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ;裝-----ii 訂I-----(線 (請先閏讀背面之注意事項再填芮本耳} 、發明説明（2 離開輸出表面46 ^藉由調整光學元件之幾何形狀，可能調 整景> 響之光線數目，且因此改變輸出角分佈特徵。 請 先 « 背 £ 注 意 I j Si I裝 頁 美國專利申請案第〇8/086,414號敎示此種錐形光學波導元 件之陣列用作改善液晶顯示（L c D )裝置之光學觀看特性之 視窗螢幕時之用途。美國專利第3,218,924及3,279,314號（ 均爲Miller)同樣的敎示錐形光學元陣陣列賦與用於後投射 顯不器之视窗螢幕之用途。某些實例中，Miller敎示在錐 形元件中塗佈金屬可得到比美國專利申請案第〇8/〇86,414 號中使用TIR較佳之含光線之反射鏡。 訂 線 美國專利申請案第08/148794號（由本發明相同之申請者 申請’此處提出供參考）尚敎示經由凹版印刷法製造錐形光 學波導之傳統方法。此方法仰賴精確及低成本之凹版印刷 製造技術’其可提供用於高解析陣列用途，同時維持低製 造成本之許多，小的光學波導。錐形光學波導之陣列之重 要特徵爲包括單獨波導之輸出表面之小百分比之輸出表面 。因此以周圍光壓抑及良好視學對比之光吸收物質充填相 鄰波導間之空隙區爲可能且方便。 經濟部中央標车局貝工消費合作社印製 雖然雜形光學波導之陣列提供優於光學元件之陣列（如棱 鏡’ GRIN稜鏡及光纖）之明顯優點，其仍帶有許多限制此 元件或包括此元件之陣列之光學性能之光學特性。錐形光 學波導之陣列中仍有二嚴重之問題。第—，某些部份之光 線將通過此諸元件陣列之元件，而不經歷任何來自波導侧 壁之TIR反射。此可由圖lb之檢視看出。當此元件之陣列 用於光學用途中，如視窗螢幕中時，未受影響之光線之部 5- 本紙張尺度適用中國國家標挛（CNS ) A4規格（210X297公釐） 2980^0 A7 ___B7 五、發明説明（3 ) 經濟部中央榡準局員工消費合作社印^ -----¥---(二衣-- (請先閏讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) .1Τ 線 份導致不必要之特徵，稱爲"看穿"或"流過"，其中觀察者 之眼睛可集中於螢幕下方之點，導致因顯示器裝置之内部 元件產生之非整齊之視覺。觀察者之眼睛應只對準視窗螢 幕本身係極需要的，即視窗螢幕應依此用途界定映像平面 。第二，針對平行或近平行之光線通過錐形光學波導之用 途，最終之輸出光線將繞著與由波導侧壁形成之各種光線 之反射數目有關之分離角聚集。因此，光線之聚集將在或 接近與0、1、2或多反射結合之角離開。視窗螢幕或用於 對平行光有利之用途之其他光學陣列亦將顯示同型之行爲 ，即某些光分佈角將充分聚集光線，其他則不》此作用可 見於美國專利申請案第08/086,414之實例中，且亦敘述於 美國專利3,279,314號中》美國專利第3,279,314號中敎示此 性質對導致視窗平面之中之高亮度區域（稱爲"熱點"），及 低亮度及低對比之陣列之視覺特性有害。Miller曾建議使 單獨錐形元件之尖端變純將造成額外之散射，以減低此問 題β然而，將散射導入此元件或元件之陣列中將導致光線 額外不必要之損耗，且將增加周圍光線及逆散射，因此降 低觀察者明顯映象對比。因此，具變純尖端之錐形光學元 件並不認爲對陣列應用之光學元件技術有足夠的改善。 因此，明顯的需要用於克服與前技術之光學元件相結合 之效能之問題及缺點之陣列用途之改良光學元件。特別的 疋，需要一種可用於輸出光角舞性之可變控制之新型光學 元件，其可依在低成本下具高解析之大陣列製造，且克服" 看穿’’心問題及"熱點"之問題，及與平行光源使用時不足 -6-

' m» I 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 . ~-------___ 五、發明説明U ) 亮度區之新型光學元件。需要陣列表面直接觀察之用途之 特殊需求爲克服上述問題，同時仍提供對陣列表面加大面 積之光吸收物質，而不明顯降低穿透面積之改善光學元件 〇 發明概要 本發明敍述一種新型用於光學陣列之光學波導。光波導（ 在技術中亦已知爲光穿透設備或光導）係用於顯示設備，如 投射顯示設備，非螢幕顯示設備，及直視顯示器。見例如 Miller 之美國專利第 3,218,924 及 3,279,3 14 號、Bradley 等人 之美國專利第4,767,186號。此顯示器用於廣泛之用途中， 包含電腦終端機，飛機儀錶顯示器，汽車儀表板，電視及 其他提供文字，圖形及顯像資訊之設備。此新型光波導爲 含有含至少一種内含物結構之錐形光學波導之化合物構造 。此内含物可能帶有在錐形光學波導主體内之陡變折射率 介面，或其可由在錐形光學波導内之陡度折射率區域組成 。此新元件命名爲指數内含物錐形光學波導（IITOW)。 特別地是，本發明之光學波導經由來自錐形光學波導之 侧壁之整體内反射之傳送.光線與先前技術不同，但波導主 體之折射率非爲一定値。再者，光學波導具有化合物自然 之折射率。化合物折射率可包括比具有與波導之剩餘者不 同之折射率之錐形波導小體積之内含物，或可包括錐形波 導之中之陡度折射率之區域。. 附圖之簡要敘述 圖la爲先前技術之錐形波導； 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNs ) 坑格（2I0X 297公釐） ▲------IT-----「線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作枉印製 五、發明説明（5 囷lb爲説明光線通光光導之圖la之具體例之上視圖； 圖2係包括一内含物之本發明錐形波導； 圖3係本發明之不同具體例； 圖3a及圖3b爲波導中折射率之可能改變之圖形表示； 圖4係顯示多重内含物之本發明另一具體實施例； 圖5係本發明之實際中使用之基材； 圖6爲先前技術之光罩； 圖6a爲先前技術之光罩平面圖； 圖7爲圖5之基材及圖6之光罩之.组合； 圖8爲圖7結合本發明之實際中使用之光可聚合之物質； 圖9顯示圖8係與蓋板結合； 圖10説明圖9曝露於實質平行之光線中； 圖11説明移除光罩及蓋板後之圖10 ; 圖12説明自圖11之组合移除未曝晒之可聚合物質； 圖1 3説明由圖1 2所得之組合； 圖1 3 a説明由前技術方法所得之另一具體例之組合； 圖1 4説明圖1 3组合之地板曝晒； 圖15a至151爲用於本發明實際中之列舉光罩； 圖1 6爲本發明之另一具體例； 圖17a説明經前技術波導之光線折射； 圖17b説明經本發明波導之光線折射； 圖1 8 a説明經前技術波導之陣列之光線折射； 圖18b説明本發明波導之陣列之光線折射； 圖19爲前技術波導之光輸出分佈； -8 - 本紙》尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝------訂-----(線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 .

經濟部中央標準局員工消费合作社印製 圖20爲本發明波導之光輸出分佈，其内含物之 於波導之折射率。 圖21爲本發明波導之光輸出分佈，其内含物之折射率低 於波導之折射率。 _ 圖22爲前技術波導之光輸出分佈之另一實例； 圖23爲本發明波導之另一光輸出分佈，其内含物之折射 率大於波導之折射率。 圖24爲本發明波導之另一光輸出分佈，其内含物之折射 率低於波導之折射率。 本發明較佳具體例之詳沭 本發明之較佳具體例對熟習此技術者，將參照上圖進一 步的了解。圖中説明之本發明較佳具體例並無打算涵蓋或 P艮制本發明至揭示之正確形式。附圖係經選擇以敘述或最 佳的解説本發明之原理，且其用途及操作可使其他熟習本 技術者更了解本發明。 圖2説明具有光輸入表面52及光輸出表面54之光學波導 50，其中光輪入表面面積大於光輸出表面面積。光學波導 亦具有折射率ηι之特徵。爲使錐形光波導可經由整體内反 射（TIR)傳輸光線，波導50之側壁56需以低折射率n〇之介 質環繞。光學波導50尚包括具有折射率112之特點之固體内 含物58。内含物58及光學波導50均由光透明物質組成， 但此二區之折射率並不相等。n2可低於或大於ηι β ηιΑη2 間之差異應大於0.001，較好大0.005，且最好大於0.01。 光學波導50及内含物58可由任何光學透明之物質形成' -9- 本纸張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝-----^—訂-----(線 {請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（7 經濟部中央樣孪局員工消费合作社印裝

包含波璃，石英，透明塑料物質，包含（但非·限定）聚（甲基 丙烯酸甲酯），聚（苯乙烯）’聚（碳酸酯）及聚（伸乙基對苯 二酸酯），或由藉由反應單體或反應單體之混合物之聚合形 成之聚合物形成。使用之單體包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸 酯’如與本申請案相同之註册者註册者之美國專利申請案 第[ ]中敎示者，在此提出供參考，以及苯乙烯及取 代之苯乙烯，反應環氧單體等等。此種反應單體或反應單 體之混合物之聚合可藉任何類型之起始進行，如藉由熱或 光起始或以電子束或X·射線起始。 圖3説明本發明之另一具體例，其中錐形光學波導6 〇包 括具非均勻折射率（如以環繞較小點形成之點狀形成命名之 陡度折射率）之内含物6 8。此種非均勻折射率係以沿著圖3 之直線部份X之値於圖3 a中表示。内含物6 8之折射率之側 面（profile)可如圖3 a中所示自側壁向波導之光軸增加，或 如圖3b中所示自側壁間光軸減少。折射率側面之正確形狀 並無極度標準，但折射率自波導之側壁至波導之軸之改變 需充足’以達到光學波導之效益（當用於陣列之中時）。折 射率之改變應大於〇.〇〇5，較好大於〇〇1，且最好大於〇〇2 。通常，當用於陣列中時，内含物68中之折射率改變需大 於不連續内含物58者。此係由於不連續内含物58在波導之 中形成内表面之事實，其對部份通過波導之光線將造成額 外之折射作用。 圖4説明本發明之另一具體例，其中單一錐形光學波導 70中。有夕重包含78a-78d。任何數之此種内含物均可用 ^ 乂衣-- {請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-- n m- 線 -10-

I 細 wo A7 -------- ------B7 五、發明説明（8 ) 於本發明之操作中，但應了解此數目應有極限，因此内含 物之尺寸不會因太小以致於使繞射。散射現象變得重要， 此將導致光線不必要之損耗，且增加周圍光線之散射。通 常使用1至100種此内含物’更好1至3〇種此内含物，且最 好爲含1至16種内含物之指數内含物錐形光學波導。再者 ’此種多重内含物可爲不連續内含物及具折射率梯度之内 含物之任何組合。 經濟部中央樣準局負工消费合作社印裝 ^ -¾衣-- (請先閏讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 製造本發明之光學波導之較佳方法係美國專利申請案第 08/148,794號所揭示方法之改良。〇8/148 794號敎示如圖5 中説明之波導基材2係用於執行揭示之方法。波導基材2包 括基材4及視情況之接著促進層6。在極小處，基材4對約 400至約700 nm之波長範圍之中之光線透明，至於此可見 波長區爲操作欲形成之光學波導最需要之區域。更好基材 4亦穿透約250至約400 nm區（此爲許多有用之光起始劑吸 收光之區）中之紫外線光。另外，若需要在近紅外線區（約 700 nm至约2000 nm)中利用錐形波導陣列，則較好使用在 此區中元全透明之基材4。基材4之折射率可能自約1 45至 約1.65。最好之折射率係自約丨.50至約丨6〇。基材4可由任 何透明之固體物質製成。較佳之物質爲市售，且包含透明 之聚合物，玻璃，及熔化之氧化矽。有用之透明聚合物包 含聚酿，聚丙稀酸醋及曱基丙烯酸酯，聚苯乙缔及聚碳酸 酯。此等物質期望之特性包含在顯示裝置之一般操作溫度 下之機械及光學安定性。與玻璃比較，透明聚合物具有構 造撓曲性之優點，其可使產品依大片狀形成，再依需要切 -11- 本纸伕尺度適用中國國家橾準（CNS )六4忧格（2I0X297公瘦） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印¾

五、發明説明（9 ) 割及積層。基材4之較佳物質爲玻璃及聚酯，如聚伸乙基 對苯二酸醋。基材4之厚度可廣泛的變化。較好，基材4之 厚度約1密耳（0.001英吋或25微米）至約10密耳（〇 〇1英对 或250微米）。 較好’接著促進層6爲光傳送且造成欲於其上形成之波導 強力附著於基材4上之有機物質，尤其是由例如光交聯之 丙稀酸醋物質之聚合物形成之波導。此種物質係熟習本技 術者習知者，爲市售且在此處不更詳述。例如，若基材4 爲玻璃且波導係由丙烯酸酯物質形成，則適當之接著促進 層6可藉由使玻璃表面與特定類之矽烷化合物[包含3_(三 甲氧基石夕燒基）丙基甲基丙晞酸醋；3 -丙締氧基丙基三氣碎 梭，及二甲基妙燒基丙基甲基丙烯駿酯]反應形成。若基材 4爲聚伸乙基對苯二酸酯（PET)，且波導係由丙烯酸酯單體 物質形成，則接著促進層6可藉由使用接著處理之PET膜 ，如 Hostaphan 4500 (Hoechst-Celanese)得到。苦基材 4爲 經乳化液塗佈，且波導係由丙烯酸酯單體物質形成，則接 著促進層6可由3 -丙烯氧基丙基三氣矽烷（Huls America AO3 9ό)形成。接著促進層6之厚度可廣泛的變化。通常’ 接著促進層6之厚度係如最終用途中使用者，如一般直視 平板顯π裝置《較好，接著促進層6低於約丨微米厚。若經 測疋波導對裸露之基材4之接著充足，則可省略接著層6。 圖6中説明之光軍8對照紫外雙之空間侧面，即其落於光 可聚合物質層上。光罩8包括具有不透明區12之透明基材 ，其界定表面上之透明區14，使光罩8之輻射直接落在所 ~^訂 (線 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) -12-

經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 . B7 五、發明説明（ίο ) " 需光可聚合物質區上。如圖6A中所示，光罩8具有包括錐 形波導陣列所需圖案之不透明區12及透明區14之圖案β圖 6Α中之圖案爲許多可用圖案之一，且僅用於説明。透明及 不透明區之許多其他圖案在本發明之範園中係有用的。市 售光罩在本發明之方法中係有用的。 08/148,794揭示中之第一步驟中，光罩8係依（如圖7中之 説明）實質上與波導基材2接觸配置。至於此處所用，”實 質上接觸"一詞意指光罩8與波導基材2在本發明之其餘過 程中不會分離》任何維持二基材間實質接觸之已知方法均 可用於此處。例如，液體如異丙醇、甲醇或水均可置於光 罩8及波導基材2之間’接著使用橡膠滾筒，使光罩8及波 導基材2壓合在一起》維持二基材間實質接觸之其他已知 方法包含機械固定，眞空接觸’靜電接觸及可以不會不接 觸或接近印刷，軟接觸印刷之其他者，及捧描。 第二步驟中，實質上均勻厚度之光可聚合混合物置於波 導基材上，因此波導基材位於光可聚合混合物及光罩之間 ，其中光可聚合混合物包括反應單體，或此單體之混合物 ，或光起始劑，或此光起始劑之混合物，且光起始劑係以 足以在後續步驟中，形成越過光可聚合混合物厚度，實質 上平行紫外線之梯度。將實質上均勻厚度之光可聚合物質 置於基材上之任何已知方法均可用於本方法中。至於此處 所用，|，實質上均勾厚度"一詞多指對於混合物之面積，厚 度低於約1〇百分比之改變，且厚度更好低於約5百分比之 改變。如後面更詳細之説明，光可聚合混合物之厚度爲依 '裝 訂-----(線 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) -13-

293(^0 A7 ------ B7 五、發明説明（n ) 序由越過波導輸入表面之最小橫向距離決定之光可聚合錐 形波導之所需最終長度。較好，光可聚合錐形波導之長度 或光可聚合混合物之厚度約自1至4000微米，更好自約j 5 至約1600微米，且最好自約5 〇至約400微米。 放置實質上均勻厚度之光可聚合物質之方法包含旋轉塗 佈，滚筒塗佈，醫療板塗佈，使用細長孔之凹槽塗佈，擠 出塗佈等等。圖8及9説明另一方法。隔離物16置於波導基 材2上。隔離物丨6之高度爲光可聚合錐形波導之所需最終 長度。光可聚合混合物18再置於波導基材2上，因此波導 基材2係置於光可聚合混合物丨8及光罩8之間。 光可聚合物質18包括二種基本成份《第一種基本成份爲 光可聚合單體，尤其是提供透明固體聚合物物質之烯屬不 飽和單體。較佳之固體聚合物物質之折射率在約1.45及約 1.65之間，且包含市售聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚 酯，聚苯乙烯及由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯光聚合形成之 聚合物。更好之物質之折射率在約1 . 5 0及約1.60之間，且 包含經由由脲烷丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯，酯類丙烯酸酯 及甲基丙晞酸酯，環氧丙晞酸酯及甲基丙晞酸酯，（聚）乙 二醇丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯，及含有機單體之乙烯组成 之丙烯酸酯單體混合物之光聚合形成之聚合物。爲了良好 的.調合組合物之性質，如由此組合物形成之光聚合物之良 好調合之交聯密度，黏度，接爹，硬化速率，及折射率， 及降低褪色，裂化，及解積層性質，在光可聚合之混合物 中利用單體之混合物係有用的。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標丰（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (二衣 I . (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁 訂 線 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 A7 . B7 五、發明説明（12 ) 經濟部中央標窣局員工消费合作社印裝 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 使用之更好單體之實例包含甲基丙晞酸甲酯；丙烯酸正 丁酯（BA);丙烯酸2-乙基己酯（EHA);丙晞酸異癸酯； 丙烯酸2 -羥基乙酯；丙烯酸2 -羥基丙酯；丙烯酸環己酯 (CHA); 1,4 -丁二醇二丙烯酸酯；乙氧化雙驗A二丙烯酸 酯；新戊二醇二丙烯酸酯（HPGDA) ; 1,6-己二醇二丙烯酸 酯（HDDA);三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA);季戊四 醇三丙烯酸酯（PETA)，季戊四醇四丙烯酸酯（PETTA);苯 氧基乙基丙烯酸酯（PEA) ; /3 -羧基乙基丙晞酸酯（泠-CEA);丙烯酸異冰片酯（IBOA);丙烯酸四羥糠基 (THFFA);單丙烯酸丙二醇酯（MPPGA) ; 2-(2-乙氧基乙 氧基）乙基丙烯酸酯（EOEOEA) ; N-乙烯基吡咯烷酮（NVP) ;1,6 -己二醇二甲基丙烯酸酯（HDDMA);三乙二醇二丙 烯酸酯（TEGDA)或二甲基丙烯酸酯（TEGDMA);四乙二醇 二丙烯酸酯（TTEGDA)或二曱基丙烯酸酯（TTEGDMA);聚 乙二醇二丙晞酸酯（PEGDA)或二甲基丙烯酸酯（PEGDMA) ;二丙二醇二丙晞酸酯（DPGDA);三丙二醇二丙烯酸酯 (TPGDA);乙氧化新戊二醇二丙烯酸酯（NPEOGDA);丙氧 化新戊二醇二丙烯酸酯（NPPOGDA);脂肪系二丙烯酸酯 (ADA);垸氧化脂肪系二丙烯酸酯（AADA);脂肪系碳酸 酯二丙烯酸酯（ACDA);三羥甲基丙烷三甲基丙晞酸酯 (TMPTMA);乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPEOTA) ;丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯蜂酯（TMPPOTA);甘油基丙 氧化三丙烯酸酯（GPTA);叁（2-羥乙基）異氰酸鹽三丙烯酸 酯（THEICTA);二季戊四醇五丙烯酸酯（DPEPA);二三羥 -15- 本紙張纽巾關 W(CNS)A4l^iT71〇x 297^) 五、發明説明（13 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印装 甲基丙烷四丙烯酸酯（DTMPTTA);及烷氧化四丙烯酸 (ATTA)。 特別有用之混合物爲其中至少一單體爲多官能基單體， 如二丙晞酸酯或三丙烯酸酯，此等單體將產生反應之光聚 合物中之义聯網路。用於本發明之方法中最佳之物質爲由 乙氧化雙酚A二丙埽酸酯及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯之光 聚合混合物形成之交聯聚合物。最佳物質之折射率自约 1.53至約1.56之間。透明固體物質之折射率對全部波導元 件爲均勻並非基本的。造成折射率中存有不均勻度可能係 有利的，如細痕或掃描粒子或區域，至於此等不均度尚可 增加來自波導陣列之輸出之光線之散射。 光可聚合物質中單體之量可廣泛的改變。單體之量或單 體混合物之總量經常爲光可聚合物質之約6 〇至約99 8重量 百分比，較好爲光可聚合物質之約80至約99重量百分比， 且最好爲光可聚合物質之約85至約99重量百分比。 至於其他之基本成份，可聚合物質18包含光起始劑，其 係藉由光化輻射活化產生導致單體光聚合之活化物種。此 光起始劑系統將含有光起始劑，且較好爲一般之敏感劑， 其可使光譜延伸入具光譜利用率之區域，例如，近紫外線 區，及雷射激發及許多一般光學物質穿透之可見光譜區。 通常光起始劑爲由光化光線活化之產生游離基之加成聚合 物起始劑，其較好在室溫（例如約2 〇 °C至2 5 °C )或之下爲熱 不活化的。 此種起始劑之説明敘述於美國專利第4,943,112號中，此

先 讀 背 ιέ ί 事 項 再 填 % 本 I 裝 訂 線 -16-

293090 A7 ---------______ 五、發明説明（14 ) 一 -¾衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 處提出供參考。較佳之游離基起始劑爲丨_羥基-環己基-苯 基酮（Irgacure 184);苯偶姻；苯偶姻乙基醚；苯偶姻異丙 基醜，·苯銅’苯幷二甲基结酸（jrgacure 65); α，α -二乙 氧基苯乙酮；α，α-二甲氧基-α-羥基苯乙酮（Darocur 1173) ; l-[4-(2-羥基乙氧基）苯基]-2-羥基-2-甲基-丙烷-1-酮（Darocur 2959) ; 2-甲基-l-[4-甲基硫基）苯基]-2-嗎 淋-丙坑-1 -酮（Irgacure 907); 2 -苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉苯基）-丁烷-1 -酮（lrgacure 369);聚{ 1 - [4-( 1 -曱 基乙締基）本基]-2-¾基-2 -甲基丙燒-1-酬}(Esacure KIP). ;[4-(4 -甲基苯基硫基）-苯基]、苯基甲酮（Quantacure BMS) ;di-campherquinone ;及5 0% 1-羥基環己基苯基酮及50% 苯酮（Irgacure 500)。 最佳之光起始劑包含苯并二曱基縮醴（Irgacure 651) ; α， —乙氧基苯乙嗣；-二甲氧基- -幾基苯乙嗣 (Darocur 1173)，1-起基-環己基-苯基酮（irgacure 184); 線 經濟部中央標孪局員工消f合作.杜印製 l-[4-(2 -羥基乙氧基）苯基]-2 -羥基-2-甲基丙烷-i_酮 }(Darocur 2959) ; 2 -曱基-1-4-(甲基硫基）苯基]-2-嗎》林丙 烷-1-酮（Irgacure 907) ; 2-芊基-2 -甲基胺基-1-(4-嗎啉苯 基）丁烷-1 -酮（Irgacure 369);及5 0% 1 -羥基環己基苯基 酮及50%苯酮（Irgacure 500)。最佳之光起始劑爲照射時不 會變黃者，因此以ASTMD1544-80測定時，曝晒於190。(：之 溫度下2 4小時，不會增加Gardner尺度上组合物著色之値 大於8。此種光起始劑包含苯幷二甲基縮醛（lrgacure 651) ;α，α-二甲氧基-α-羥基苯乙酮（Darocur 1173) ; 1-經基 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公;t ) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 . —_____B7 五、發明説明（15 ) " "' -環己基-苯基_(Irgacure 184); 1·[4-(2·超基乙氧基）苯 基]-2 -經基-2 -甲基-丙烷-1-酮（Darocur 2959);及 5〇% ι_ 羥基環己基苯基酮及50%苯酮（Irgacure 500)。 在後續步驟中必須存在以形成越過光可聚合混合物之厚 度之實質上平行之紫外線梯度之光起始劑之量，以光可聚 合物質之總量爲準，自約0· 1至約1 2重量百分比。光起始 劑之量以光可聚合物質之總量爲準，較好自約〇.5至約1 2 重量百分比，且更好自約0.5至約8重量百分比。應了解所 須之梯度不只受起始劑濃度之影響，且受曝晒源中存在之 輻射波長選擇之影響，其可由熟習本技術者控制。 除基本成份外，光可聚合物質可能包含各種視情形之成 份’如安定性，抑制劑，可塑劑，光學光亮劑，離型劑， 鏈轉移劑，其他之光可聚合單體等等。 光可聚合物質較好包含安定劑，以防止或降低在19〇。〇空 氣中老化24 hrs (如ASTM D 4538-90A中定義者）後導致性 質損壞（如裂化或解積層）之衰退，及此種熟老化後之黃化（ 以 ASTM D 1544-80 測定’在 Gardner Color Scale 上大於 8 之 變色）。此種安定劑包含U V吸收劑，光安定劑及抗氧化劑 〇 • 1^吸收劑包含經基苯基苯並11塞唑、如2_[2-經基-3,5-一（1，1_ 一 甲基 + 基）私基]-2-H -苯並 p塞吐（Tinuvin 900); 聚（氧基-1,2 -乙烷二基），並嘍唑-2_基 )-5-(1，卜二甲基乙基）-4-(羥基苯基）_卜氧代基丙基）_W_ 羥基（Tinuvin 1130);及 2-[2-羥基-3,5-二（1，1-二甲基丙 * 18 - 本紙張从14财關家料(CNS ) A4iJ?.*5. ( 210 X 297^¾ ')' 「裝-----，1訂-----(線 {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 293090 A7 _______Β7 五、發明説明（16 ) 經濟部中央榡孪局負工消費合作社印製 -I-- n In n —^ *1 _I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 基）苯基]2-H-苯並，塞唑（Tinuvin 238)及羥基苯酮，如4-甲 氧基-2-羥基苯酮及4 -正辛氧基-2-羥基苯酮。光安定劑包 含受阻胺，如4 -羥基-2,2,6,6 -四甲基哌啶，4·羥基-1，2,2,6,6-五甲基哌啶，4-苯醯氧基-2,2,6,6-四甲基哌 啶，雙（2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基）癸二酸酯（14111^11 292) :雙（1，2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基）-2-正丁基-2-(3，5-二-特丁基-4-羥基苄基）丙二酸g旨（Tinuvin 144);及丁二酸與 N -冷-赵基-乙基-2,2,6,6-四曱基-4-經基p瓜喊之聚醋 (Tinuvin 622 )。抗氧化劑包含經取代之盼，如1，3，5 -三甲 基- 2,4,6 -奏（3,5-二特丁基）-4+-幾基爷基）苯，ι，ΐ，3-畚 (2-甲基-4-羥基-5-特丁基）苯基]丁烷；4,4·-亞丁基-雙 (6-特丁基-2-甲基）盼，4,4·-碗基雙- (6 -特丁基-3-甲基） 酚’叁（3,5-二特丁基-4-羥基芊基）異氰酸鹽，十六基· 3,5-二-特丁基-4-經基苯（〇>^〇1：1)1；\^2908);3,5-二特丁 基-4-羥基苯甲酸’ 1，3,5-叁（特丁基-3-羥基-2,6_二甲基 芊基）（〇>^〇1"1)1790);+八基-3-(3,5-二特丁基-4-趟基 苯基）丙酸醋（Irganox 1076);季戊四醇四畚（3,5_二特丁基 -4-羥基苯基）（Irganox 1010);及硫基二伸乙基_雙_(3,5_ 二特丁基-4-羥基）氰月桂酸酯（Irganox 1〇35)。 本發明中使用之較佳安定劑爲抗氧化劑。較佳之抗氧化 劑係選自經取代之酚，如1，3，5 -三甲基 2，4，6 -畚（3，5 -二 特丁基）-4-羥基苄基）苯，1，1:3-叁（2-曱基-4-羥基-5_特 丁基苯基）丁燒；4,4'-亞丁基-雙（6-特丁基_3_甲基盼）， 4，4·-硫基雙- (6 -特丁基-3-甲基粉），畚（3,5 -二特丁基_4_ -19-

經濟部中央標準局貝工消资合作社印裝 A7 . * __________B7 五、發明説明（17 ) 羥基芊基）異氰酸鹽，十六基-3,5 -二特丁基-4-羥基苯 (Cyasorb UV2908)； 3,5-二特丁基_4-羥基苯曱酸，1，3,5-叁（特丁基-3-羥 基-2,6-二曱基芊基）（Cyasorb 1790);十八基-3-(3,5-二 特丁基-4-羧基苯基）丙酸醋（Irganox 1〇76 );季戊四醇四畚 (3,5-二特丁基-4-羥基苯基）（Irgan〇X 1〇1〇);及硫基二伸 乙基-雙-(3,5-二特丁基-4-經基）氰月桂酸醋（1!^&110又1〇35) 。最佳之安定劑包含季戊四醇四雙（3,5 -二特丁基-4-幾基 苯基）（Irganox 1010);硫基二伸乙基-雙_(3,5-二特丁基-4-經基）氰月桂酸醋（Irganox 1035)，及十八基- 3- (3,5 -二 特丁基-4-經基苯基）丙酸g旨（Irganox 1076 )。 组合物中安定劑之量可廣泛的變化，且經常爲光可聚合 物質之約0· 1至約1 0重量％，安定劑之量較好爲光可聚合物 質之約0.1至約5重量％ ’且更好爲光可聚合物質之約〇.2至 約3重量百分比。 蓋板20再置於光可聚合混合物18上，且壓下直到其與分 隔物16接觸爲止’如圖9中之説明。蓋板2〇包括覆蓋基材 22及離型層24。覆蓋基材η可由任何物質製成，如玻璃 ，石英，熔化氧化矽，聚合物片’或金屬片。離型層24可 爲氟化聚合物，如Teflon AF®，聚矽氧烷，或不飽和聚合 物膜，如聚伸乙基對苯二酸酯。 本方法之另一具體例中，雖g使光可聚合之混合物維持 在相對於實質上平行之紫外線爲實質上靜止，但光可聚合 混合物係經過光罩之透明區曝晒於實質上平行之紫外; I私衣I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 -S" ----·>'線 -20- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 . " —---- —___B7 五、發明説明（18 ) ---—-— - ’至足以形成錐形光可聚合波導之陣列之時間，其中：⑴ 各波導之錐形端自基材或光軍向外延伸；（ii)各波導具有 與基材或光罩相鄰之光輸入表面，或光輸入表面末梢之光 輸出表面，及（U1)各波導之光輸入表面之面積大於光輸出 表面之面積。圖9之组合再如圖1〇中之説明般曝露於實質 平行之光化輻射2 6中。至於此處所用，"實質平行"一詞意 指離開光源之光線不會以超過1〇度自曝晒系統之光學軸發 散。 光可聚合之物質曝晒於所需波長及強度之光化輻射中所 需之期間。至於此處所用，"光化輻射"定義爲光譜之可見 紫外線或紅外線區之光線，以及電子束，離子或中子束或 X-射線福射。光化輻射可爲不凝聚或凝聚光之形式，例如 來自雷射之光線。 光化光之光源，及曝露步驟，時間，波長及強束可依所 需之聚合程度，光聚合物之折射率，及一般熟習本技術者 已知之其他因素而定。此種一般之光聚合程序及其操作參 數係技術中習知者。例如是S.P. Pappas Ed"輕射硬化；科 學及技術”Plenum Press, New York，NY ; D.R Randell Ed" 聚合物之輻射硬化"，Π，Royal Society of Chemistry， Cambridge, Mass ;及 C.E. Hoyle and J.F. Kristie，Ed，"聚合 物質之輕射硬化"American Chemical Society。據此，將不 在此處詳述。 光化輻射之光源，及輻射之波長可廣泛的改變，且任何 一般之波長及光源均可使用。較好光化學激發可以與相對 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝------訂-----(線 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 2^30^0 A7 A7 .. ---------------B7 五、發明説明(^jg) " ~ 短的波長（或高能量）輻射進行，因此曝晒於處理前一般糟 遇之輻射（例如室内光）將不會過早使可聚合物質聚合。因 此’曝晒於紫外線（300_400 nm波長）及以深紫外線曝晒 (190-300 nm波長）爲較佳。方便之光源爲高壓氙或水銀·氙 電孤燈’其均裝有適當之光過濾器以選擇處理所用之所需 波長。而且，對於本發明之操作係使用短波長凝聚輻射。 在許多波長接近350 nm下於"UV"模式中之氬離子雷射操 作係需要的。而且’需要具有輸出接近257 nm波長之雙重 頻率氬離子雷射。亦可利用電予束或離子束激發。最好的 光化輻射爲300-400 nm區之紫外線，如由水銀，氙，或水 銀-氣燈。 實質上平行之光化輻射通過光罩8之透明區14，且造成 與光罩8之透明區1 4排成一列之光可聚合混合物丨8之曝晒 區28中之光聚合反應，如圖1〇中之説明。沒有，或在某些 情形中，僅限制以光罩8之不透明區12遮蔽實質上平行之 光化輻射26之光可聚合混合物18之此等區域中所發生之光 反應。 經濟部中央樣隼局眉工消费合作社印裝 ^.1¾-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 爲使曝晒區28具有適當之錐形形狀，在紫外線之波長下 ’光可聚合混合物18之光吸收需夠高，因此光化輻射強度 之梯度係在光化輻射曝晒過程中通過薄膜膜建立。即，造 成光反應起如之用於光可聚合混合物18之光化輻射量將自 光罩8面向蓋板20減少（由於光可聚合混合物18之有限吸收） °此光化輻射之梯度依穿越光可聚合混合物18之厚度發生 之光聚合反應之量產生梯度，且此導致發展之波導構造之

* - I - -I -22- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印¾ 發明説明（20 唯一錐形幾何，一種以本發明之方法容易達成之幾何。 穿越光可聚合混合物18發生之光聚合量中之梯度尚受到 光可聚合混合物18中溶氧氣之存在影響，此氧氣作用使得 除氧氣已被光聚合程度中產生之游離基消耗掉之區域外之 光聚合反應縮短或停止。光聚合反應之過程中溶解氧氣之 此種作用爲熟習本技術者習知的。再者，光聚合物構造所 需之幾何形狀可能再受自聚光程度之影響。即，光線落在 最接近光罩8之光可聚合混合物18之表面，起始表面之光 聚合’且因此固化聚合物物質之折射率高於液態單趙，其 使通過之光線折射。依此方式f溶在接近層之蓋板邊之光 可聚合混合物上之光之大氣映像係經過由接近光軍之已聚 合之物質造成之折射改變。此作用可造成來自光罩邊之最 終聚合之構造變窄’此處映像光線直接射向蓋板2〇。 本方法之二具體例之最後步驟中，移除曝晒步驟過程中 未曝晒於實質上平行之光化輻射之光可聚合混合物。光罩 8 ,分隔物16，及其離型層24之蓋板2〇係如圖11+之説明 般移去。未反應之單體如圖12中之説明般以適當之溶劑， 如丙酮，甲醇，或異丙醇，在容器32中移去，留下波導基 材2上之光聚合區28之圖案。洗滕·之方法爲熟習本技術者 已知，且可包含浸泡於溶劑槽，溶劑簾，喷霧喷射，噴射 器喷射技術及其他習知之方法。依選用之單體而定，其可 旎使用水性落劑。本發明之第·一具體例中留下之最終構造 包含波導基材2上之光聚合區28，如圖13中之説明。揭示 方法之其他具體例中，光聚合區28之圖案如圖13a中之説 ---------(i衣—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页)

.1T ---/ ·線 -23-

經濟部中央捸準局員工消費合作社印¾ A7 . _____B7 五、發明説明(21 ) 明般留在光罩8上。含錐形光聚合波導28之陣列之最後構 造可接收曝晒於紫外線34之視情形之後發展（如圖14之説 明），進一步使光聚合物物質硬化。 市場上之批式生產線中，光罩及基材（若使用）可在第一 站接觸。此組件在前進至配置平行紫外線光源之第二站。 光可聚合物質置於基材或光罩之上，且經過光罩之透明區 曝晒於實質上平行之光化輻射。此曝晒之組件再前進至第 三站，於其中移去光軍及未曝晒之光可聚合混合物。 市場上之連續生產線中，光可聚合混合物可在可撓基材 及可撓蓋板（未説明）間指出。此组件再行至二滾筒間，其 中一滚筒包括其上具不透明及透明區之光罩，及位於滚筒 内側之光化輻射源。此光可聚合混合物再經過光軍之透明 區曝晒於實質平行之光化輻射中β蓋板再自曝晒组件移去 ，且曝晒之組件繞另一滾筒前進經過溶劑槽移去未曝晒之 混合物。 本發明之方法包括08/148,794中所列之方法，但包含用於 經光聚合反應形成錐形光導元件之光罩上之額外構造。此 種構造係以相當於錐形光學波導之輸入表面之光軍穿透區 中之額外不透明區表示。此等額外不透明構造數自1至1〇〇 ，面積係低於光罩上各穿透區之面積之20百分比。額外不 透明構造之形狀可廣泛的改變，i包含正方形，長方形， 圓形，橢圓形，十字形及鑽石少狀。在超過—種額外之不 透明構造加於各穿透區之情形中，所有此種構造可爲相同 面積及形狀，或相同面積之構造可能具有不同之形狀，或 -24- [张尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210x2^^ ---—-----. --------衣------ΐτ---- (請先聞讀背面之注t事項再填寫本頁)

經濟部中央標率局員工消费合作社印32 不同面積之構造可能均具有相同之形狀，或各構造均可能 依來自相同穿透區中之所有不同構造之面積及形狀改變β 用於本發明之方法中之部份不同類之光罩圖案（其相當於本 發明之不同具體例）係示於圖1 5中。各情形中，光罩圖案 係包括實線不透明線112，其分離不連續穿透區丨14，如 08/148,794中所揭示。各透明區中，本發明之方法中添加 至少一種之不透明構造116。圖15a至151顯示用於本發明 之方法中之不透明構造之數量，大小及形狀之少許變化。 此實例並不意味包含在本發明範圍中之設計之所有變化， 但意指使用之設計變化之表示ό對於不透明區之許多其他 設計將爲本技術之操作者明瞭。 本發明之方法中之不透明構造116之功能係使以不透明構 造116遮蓋之反應單體混合物之部份之光聚合減緩。當紫 外線（UV)光通過光罩與帶有—層反應單體混合物之薄透明 基材接觸時，將起始在光被光起始劑分子吸收之區域中， 單體之快速光聚合反應。在光罩上不透明區域之陰影中之 單體層區域將接收少許UV光，且將更慢聚合。由於光散 射入此區域中，且由於經液體擴散移入此等區域中之游離 基鏈之成長，此等區域最終將聚合。然而，不透明構造 116之區域中光聚合之延遲使單體擴散之程序發生在輻射 及未輕射區之間’-且二者均已轉化成固體聚合物時，將 導致二區域中折射率之差異。以此產生之折射率差異之量 大部份依單體混合物之组成，及其中之單體之相對折射率 及擴散速率而定。對於其中之成份單體之折射率均不同之

本纸張纽ϋ财關家料(CNS ) A4*m ( 210X297/^ '* * 粉 ^—裂 訂 (線 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（23 ) 單體混合物，最終之折射率將爲最大。一種較佳之單體混 合物包含一脂肪系丙烯酸酯及一芳香系丙烯酸酯及至少_ 種光起始劑之摻合物，至於此二單體之折射率在可見光區 實質上係不同的。特別好者爲三羥甲基丙烷及乙氧化雙酚 A二丙缔酸酯，與至少一種&uv光曝晒可起始光聚合反應 之光起始劑之混合物。组成單體混合物之成份，由單體之 &旎性決定之光聚合之速率，存在之光起始劑之量及uv 光源之強度，以及光罩上不透明區之大小，數量及形狀均 合在一起以決定由不透明區遮蓋之區域中產生之折射率改 變之突變。所得之折射率差異可能突然上升，在此情形中 内含物可能顯現如圖2中之不連續上升之本質，或可能非 常緩漫，在此情形中内含物如圖3所示由錐形光學波導之 剖面中折射率之梯度组成。任一情形中，當聚集於陣列中 時，指數内.含物錐形光學波導存有分離之本質爲基本的， 因此其具有光經TIR進行之所需側壁，且使具足夠之裂缝 在單獨波導間添加光吸收物質，用於需要光陣列直接觀察 之光學應用。因此’當此陣列係以本發明較佳之方法製成 時，此内含物需限制於總面積之中，爲此其可能在相鄰波 導間之裂縫區之前形成，即，位於光罩上之直線以下之區 域應變成聚合。因此，當使用本發明之較佳方法時，此不 透明區覆蓋低於20百分比之光罩上各透明區之面積。然而 ’光罩上不透明區之限制並不意味限制光波導中内含物之 體積。由於單體系統之擴散性質，以内含物充填之體積可 達錐形光學波導之100百分比。例如，圖3中，以内含物充 -26· 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------「裝！ (請先5?讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ Τ 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印製 293090 A7 B7 五、發明説明（24 ) 填之體積約爲波導體積之一半。 圖16説明本發明之另一具體例，其中在平行於輸入表面 92之平面中之光學波導90之剖面形狀並非一定沿著輸入表 面92至輸出表面94之光學軸。光學波導90之剖面爲矩形 接近其輸入表面92，但進展成於輸出表面94處之八點星狀 。此種不希望之剖面形狀之改變係由於在以本發明之較佳 方法形成此錐形光學波導90之過程中存在内含物98。即， 當額外之不透明構造加於相當於光學波導之輸入表面之光 罩透明區時，其導致錐形光學波導之光聚合過程中折射率 内含物之形成。因爲指數内含物於光聚合開始時就開始形 成，其將使通過之光線折射，即使形成錐形光學波導，且 可改變所得光學波導之剖面形狀。本發明之較佳方法改變 沿著光軸之所得波導之剖面形狀之能力爲不希望且不易預 測。此剖面形狀之改變將依指數内含物錐形光學波導之產 生過程中用於光罩上之不透明構造16之形狀，大小及數目 而不同。 圖16亦説明本發明之另一具體例，其中内含物98爲與輪 入表面92及輸出表面94 一致之連續構造。 當本發明之指數内含物光學波導以本發明之較佳方法於 此波導之陣列中形成，所得之陣列顯現優於08/08604*钦 述之陣列之二重要改善。第一，該陣列之角光線輸出（當以 來自如08/149,219中敘述之近乎行光源之光線提供時）在分 佈上更均勻。即，角分佈由經由來自光線之額外折射，或 彎曲之錐形波導側牆之光線反射提供之不連續角分佈平整 -- --27- 本紙張尺度適用國家樣準（CNS )八4胁（210X297公瘦)---- --------η裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,π Τ A7 A7 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 五、發明説明fe5 ) ，如同通過内折射率内含物結構β因此，在相等角度及來 自該波導之侧壁之相等反射數下進入本發明之光學波導輸 入表面之二光線可能仍由於各射線通過内含物之不同路^ ，在不等之離開角（進入觀察範園）下離開該波導之輸出表 面。此射線關係示於圖17a中，其中不包含内含物^通過 錐形波導4〇之射線會在相同角度下射出；而因係揭示 包含内含物58，通過錐形波導50之射線路徑。米勒（Miiier) 於美國專利第3,279,3 14號中敎示由高度平行光源與"錐形 引力”之陣列作用得到之此種不連續角輪出對陣列之觀察特 性有害’如同其導致高亮度之區域，稱爲，I熱點，，，及低亮 度之區域般’且降低觀察平面之中之對比。米勒（MiHer) 曾建議使單獨錐形元件之尖端變鈍將造成額外之散射以降 低此問題。然而’將散射導入此元件或元件之陣列中將導 致光線另外不需要之損耗’且將増加附近光線之背散射， 因此降低觀察者明顯之映像對比。相反的，本發明之方法 及光學波導當用作觀察螢幕之陣列時，足以消除此種不均 句，而不會造成散射損耗或使附近光線中之觀察對比降低 〇 指數内含物錐形光學波導之陣列顯現之第二種重要的改 善爲增加包括該陣列之觀察螢幕之觀視器之映像（或焦·點） 之清晰度。此顯示器之觀察勞幕爲觀視器眼晴之映像平面 係極度重要的。即，顯示器之声面爲觀察者眼睛之焦點甚 於顯示器之元件内部。當錐形光學波導中不存有折射率内 含物時，經過顯示器進入之光線之特定部份並不處於來自 -28 表纸張尺度適用中國國家搮準（CNS ) A4说格（210 X 297公釐） ^~裝 訂-----(‘線 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡孪局負工消费合作社印製 A7 "^ ________〜_ B7 五、發明説明be ) 波導侧壁之任何反射。對此部份之光，眼睛可能在顯示器 之内部聚焦，如背光構造，導致觀察映像中之不希望之不 均。當錐形光學波導含有折射率内含物時，通過而不反射 或折射之射線數大大的降低，且此等不希望之不均降低或 消除。因此，指數内含物錐形光學波導之陣列能力優良， 以界定顯示器之映像平面。其他將不會自錐形波導之侧壁 反射之射線光學路徑示於圖18a中。圖18a中沒有内含物之 錐形波導40並不明顯的改變不與侧壁接觸之光線路徑。圖 18b中，内折射率内含物可使該射線折射或彎曲。注意另 外通過波導而不與侧壁接觸之部份射線經折射，因此經歷 此侧壁反射》因爲射線由内含物折射，包括指數内含物^ 形光學波導之觀察螢幕將避免觀察者眼睛經觀察螢幕聚焦 於顯示器之其他内部元件。再者，因爲射線之折線甚於^ 射，光線仍經觀察螢幕有效的透過不損耗或損害與加入之 大量散射結合之周圍光之背散射。 實例 錐形波導之非映像光學性質可使用非連續射線追蹤電腦 程式表現。圖19-2 1顯示各種錐形波導之輸出分佈確定 1〇〇,〇〇〇光線之輸入無規的分佈於波導之輸入表面，且無規 的分佈於-10至+ 10度之輸入角上。圖19説明不含如圖！中 説明之内含物之錐形波導光線之輸出分佈。圖2〇説明具有 似圖16中説明之丨.55折射率，·且具有折射率爲i 58之内含 物結構之錐形波導光線之輸出分佈。圖21説明具類似圖Η 中説明之1.55折射率，且具有折射率爲153之内含物之錐 -29- 本纸張尺度· f晒丨0 χ 297公fy -i^------、玎-----(威 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7

五、發明説明（27 ) 形波導光線之輸出分佈。 圖22-24顯示各種錐形波導之輸出分佈，確定ι〇〇〇〇〇光 線I輸入無規的分佈於波導之輸入表面上，且無規的分佈 於-20至+ 20度之輸入角。圖22説明不含如圖i中説明之内 含物且折射率爲1·55之錐形波導光線之輸出分佈。囷23説 明具有似圖16中説明之155折射率，且具有折射率爲158 之内含物之錐形波導光線之輸出分佈。圖24説明具類似圖 1 6中説明之1.55折射率，且具有折射率爲丨53之内含物之 錐形波導光線之輸出分体。 ^._朴衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,11 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製

Claims (1)

1. 申請專利範圍 8 888 ABCD

   1. —種具有第一折射率ηι之光學波導，包括： ⑻接收光分佈之輸入表面； (b) 在該輸入表面末端之輸出表面；及 (c) 具折射率η 2之内含物； 其中該輸入表面之面積大於該輸出表面之面積，因此 自該輸出表面離開之光線之角分佈大於進入該輸入表面 之光線之角分佈。 2. 根據申請專利範圍第！項之光學波導，其中ηι>η2。 3·根據申請專利範圍第i項之光學波導，其中η 2。 4，根據申請專利範圍第！項之光學波導， 係以折射率爲η〇，^〇<ηι之缝隙區分^中^子波導 5·根據申請專利範圍第4項之陣列，其中全部或部份該 隙區含有光吸收物質。 6. 根據申請專利範圍第【項之光學波導，尚包括許多内含 物0 7. 根據申請專利範圍第6項之光學波導，其中至少一内含 物具有不均勻之折射率。 經濟部中夬梯準局負工消費合作社印裳 --------1裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1 8·根據申請專利範圍第i項之光學波導，其中該内含物係 自該輸入表面連續至該輸出表面。 9. 根據申請專利範圍第i項之光學波導，其中該元件之形 狀係選自包含直角圓錐，直角橢圓錐，直角正方形角錐 ，及直角矩形角錐，其可爲全部或截短。 10. —種具至少一種内含物之光學波導之製法，包括步驟爲 -31 - 本紙張XJl適用中國國家梂丰（CNS ) A4现格（210X297公釐〉 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 A8 88 C8 . ~~~~ ---E!___ '申請專利範圍 ⑻依實質上與基材接觸放置光罩，其中該光罩包括界 定透明區之不透明區，且該透明區包括至少—不透明區 9 (b) 將實質上均勻厚度之光可聚合混合物置於該基材上 ’因此該基材係位於該光可聚合混合物及該光軍間，其 中： I) 該光可聚合混合物包括至少一種反應單體及光起 始劑，及 i i)該光起始劑之存量係足以在後續步驟（c )中形成越 過該光可聚合混合物之厚度之實質上平行之光化輻射之 梯度； (c) 在維持該光可聚合混合物及基材相對於該實質上平 行之光化輻射於實質上固定之平面上之同時，使該光可 聚合混合物經過該光罩之該透明區曝晒於該實質上平行 之光化輻射，至到足以形成至少包括一内含物之錐形光 聚合波導爲止，其中： i)該波導之雖形端自該基材向外延伸；及 II) 該波導具有相鄰該基材之光輸入表面，及在該輸 入表面末端之輸出表面，其中各該波導之光輸入表面面 積大於其光輸出表面之面積， (d) 自該基材移去該光罩及在步驟（c)中未以該實質上平 行之光化輻射實質上聚合之光可聚合混合物。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） — I I I I !叫装— I I 訂 一^ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)