TW297104B - - Google Patents
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Description
297104五、發明说明(/ ) A7 B7 1 3 經濟部中央標準局工消費合作社印製 本發明係闞於液晶顯示器(LC⑴板覆蓋玻_ ·其包含 一陣列撤通鏡·特別是使用於β視之應用中。 由鏞型之透鏑所構成而形成於基質表面上列為 已知的。較早形成該W列之技術包含形成球形表面於一組 多根稈件之一罐。埴些稈件而後捆在一起或麯合密接而被 结合在一起。 一些更精细及多方面之步腰說明於美_第4572611及4 952026滅專利中° 微进_亦可利用雕子交換形成禅度折射率(GRIN)於玻 璃物艚中而製造出,如美_第3658407及3667832號専利中 或藉由將多孔性玻«物艚浸?《於可光_之有機金Βί«合物 中Μ及再將該充滿液籲之物_暴_於產生光解之光嫌1"* 參閲美鼷第4501468«專利。 已择搛出平面性微透__列如先前所提以及興LCD板 结合。該结合將揲昇LCD®視投射器之亮度•但是需要十 分注意將透鏡陣列與LCD板索W列對準。除It分_元件 必ft加以製造K及處理。 Veldkamp以及 McHugh發表於 Scientific American, May 1992, pages 92-97之”Binary Optics"銳明一種鞴由 遮董及触刻技術來鈾刻所霈要光學形吠特別是饒射通睛至 光學材料表面上而產生微電路於矽晶片之技術;Fujita等 A 1L "Fabrication of Micro Lenses Using Electron-Beam Lithography" Optics Letters, Vol. 6, No. 12, pp. 613-615說明一種技術M產生微Fresnel想鏡·灰採用霣子 (請先聞讀背面之注f項再填寫本頁) 訂 级 各紙張尺度適用中困國家標率(CNS > A4规格(210X297公釐) 今 83. 3.10,000 A7 __B7五、發明説明(> ) 2 4 鯉濟部中央標準局貝工消费合作社印製 束照相平板印刷。 本發明主要目的在於製造出一種改良之覆董玻 «,其包含微透鏡_列Μ減化先前所!通之對準閜题,K 及衋生具有提昇亮度之LCD*視投射器。 發明大要: 本發明主要是Μ於LCD«之單一覆蓋玻漓,其具有陣 列微透鏡並结合於其前蠼表面之外側•因而微遒鏡將光線 聚焦以搛昇相對應_素之光鐮_出,其與LCD板對準。在 一項實豳例中微进鏡_列是由饒射镧權或球吠表面所構成 。在另外一個實施例中覆董玻》能絢被處理Μ形成微通鏑 陣列於其外俩表面上。 附簡睪說明: 圓1為一示意性供面_以顧示出一般LCD板中之元件。 _ 2為_ 1之LCD板以及通鏡障列之傷視·。 匾3為顯示出本發明LCD板中犟一 素之示意性侧》·。 _ 4A,4B及4C為麵面_顯示出依據本發明所使用鱅射 權檷微适鏡之進化發展ϋ程。 _ 5犟一_素之覆董玻_前視·Μ顯示出本發明另外一 種型式。 6為 5沿著6-6讓所展Μ之蹰面_ ° _ 7為 6部份賺面_顧示出满槽更進一步之變化。 附主要元件符號意義: 10 LCD液晶顯示板,12覆躉玻鶄,14導電性薄顏,16 内側表面,18第二覆蓋玻璃,20内側表面,22霣矗黼,24 (請先W讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度逍用中國國家橾準(CNS ) A4规格(210X297公釐) 83.3.10,000 S' A7 _ B7五、發明説明(3 ) 3 5 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 液晶材科,26通鏑陣列,30 索,32前纗覆董玻纊,34擻 透鏡,36導霣性薄膜,38後纗覆董玻璃,40霣晶讎,42未 瓛董匾域,44光鑲,46障蟹靥,48内供表面,50瑾想微遒 鏡,52表面,54 Fresnel型式微透鏑,56 Fresnelifl鏡表面 ,58檷檷微透鏡,60鐃射權柵,62外側平面性表面,64前 纗覆董玻瑱,66纗射鑭檷鼷案,68環狀表面,70突出物, 72表面,74表面,76表面,78突出部份。 詳细說明: 所附之_1為示意性的側视·顧示出LCD«視投射器板 10中之元件。板1〇包含第一覆Μ玻Λ 12,其所放置位置將 接收由光源(並未顬示出)所發出之光嬢。覆董玻璃12)ft常 具有塗覆於其内侧表面16之導電性薄膜14。薄膜14H构是 透明之導》,例如為氧化期薄鎮並摻蠊Μ氧化钃UTO}。 薄謓能夠是達鑛性地或_樣性的。 板10能夠更進一步包含第二覆篕玻«18於內側表面20 上,其形成導嬢X-Υ»列,霣晶臞放置於該鑲交會處以形 成電晶臞障列。霣晶黼22能夠是非晶霣矽或多Α霣矽如同 使用於有源陣列LCDjE件(AHLCDS)。非晶霣矽電晶黼需要 最高處理溫度為350-400<〇,然而多晶質矽需要最高«理 灌度在600-650t:之篛圃。 在覆蹵玻璃12及18之間Μ及被限Μ於板内為液晶材料 24。其應當材料組成份為Β知的*以及其將不構成本發明 之内容。 電晶黼22以及相Μ之導線佔據覆董玻》18表面上一部 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > Α4规格(210Χ297公釐)έ 83. 3.10,000 —^pm J·— I HI ^M2t ^^1 ·11 ^ n (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 逡 五、發明説明(斗) Α7 Β7 6 4 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印裂 份匾域。其數量視圓素大小而決定,其數量通常离達鐮面 積之50-60%。因為鬣晶體Μ及導鑲基本上為不雄明的•其 必定會限制由板10所透射之光鑲數量。提昇适射未遮MS 域之光嫌數量至可能之程度為相當重要的。 此將導致利用通鏑陣列Μ將光線聚焦於未遮蹵匾域上 。因此該透鏑陣列被使用為分離之光學元件。_ 2為示意 性供視麵Μ顯示出一般排列,在其中进鏡陣列26被装置靠 近於板10覆蓋玻璃12前斓表面。通鏡陣列26精確地對準於 覆躉玻璃18未速蹵表面上之需要為顯然的。 本發明利用將透鏑陣列Μ及板之前皤覆蓋玻璃合併為 單一物體而去除了組裝微透鏡陣列Μ及前孅覆蓋之步驟。 微适鏡陣列以及_索必需仍然對準·但是此將變成為结合 覆躉玻璃12及18在一起之部份步驟。此將避免在_ 2姐件 中所需要之個別步朦。除此,其將導致微透鏑_列儘可能 地靠近於匾素。 此將頭示於圔3中,為LCD板中單一 索示意性供視_ 。該圈為了說明目的而誇大地顧示出。人們了解一般的板 能夠包含數千個素。微透嫌直徑大約為50-200微米•與 画素大小一致。 3顯示出單一 素30。素30具有前蝙覆董玻瑰32 於前纗表面上,其構成通鏡障列之一個微想鏞34。塗覆上 導電性薄臢36直接在覆蹵玻璃32内供表面48上,或沉積於 内側表面48上之陣轚靥46上。如_1所示後纗覆Μ玻鶄38 霣晶》40形成於其表面上。其將遣留下未遽董Μ域42,經 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) • n J— · 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) Α4規格(210X29*7公釐) 83. 3,10,000 I五、發明説明(f ) A7 B7 經濟部中央棵準局負工消费合作社印裝 由該匾域光線能耗I通射邊。 圏3更逭一步顏示出光線依據本發明加以聚焦之方式 。因而光繚44被聚焦於未遮董區域42上播Μ提昇未瓛蓋匾 域42可利用之光嬢。 如 3所顬示之微通鏑陣列能夠產生於任一玻鶄上· 其具有进鏡形成之能力。其能夠是光敏玻璃如先前所搛及 Bellman等人之-611及-026專利中所說明的。可加Μ變化, 該微透鏡陣列能构藉由離子交換法來形成而產生梯度折射 率於離子可交換之玻瑱中。 巳知具有形成透鏡能力之玻鶄實霣上可能包含一些_ 金麵氣化物。因而光敏性玻瑱以及藉由霪子交換法形成微 透鏡陣列之玻璃能夠包含Mt金臛氧化物含量商達麗量比20 %。在热處理«程中鐮金鼷雛子由玻璃之蠼移將會衋生,因 此需要塗覆上通明«霣性薄膜36。一般衋生顏熱處 理條件為在3001C下赝時一小畤。該«移_金鼷離子之進 入將危害薄膜36Κ及液晶材料24。為了防止該鑛金鼷難子 之邐移我們塗覆上一靥陣轚暦46中間曆36Κ及前靖覆董玻 瑱32之内側表面48。 障鑒層厚度大約為lOnm能夠由透明無色附火薄膜材料 例如矽石、馨土或氣化矽蠼取出。埴些Μ及其他已揭示於 『.?.卩6111加1:之1992年3月18日美_第07/853587號專利申 請案中。 塗覆_鑒曆薄膜至覆董玻璃32表面48之方法能_分成 兩類,化學汽相沉積法(CVD)以及物理汽相沉積法(PVD>。 φ· 之 注 意 事 項 再 t 訂. 本紙張尺度逍用中國國家標率(CNS ) Μ说格(210X297公釐) 83. 3.10,000 A7 '___B7五、發明説明(G ) 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印製 良好品»之障鑒曆需要介質潘度為50-6001 ·視所使用沉 積法而決定。較离瀣度將豪生更密實之薄膜以及更佳之_ 壁曆〇 包含重量比10-20%Mt金颺氧化物玻_例如納鈣玻璃具 有應變點濩度大約為500<〇。為了防止玻«Μ及多进縯_ 列之變形*沉稹薄膜滬度需要低於應變點灌度25t!。因此 任何沉積法應低於475P。PVD法例如嗔塗沉積則钃於此分 類。等》子提昇CVD法之沉稹溫度在該範_内同畤低臛Μ 及大氣壓力之CVD*好在400至600t!範園内實豳。 障壁曆控制納由納鈣玻璃移動至PV_石障鑒層之有 效性利用第二離子霣鱔儀(SIMS )來最_。包含14%重量比 氧化二納之Corning Code 0215玻瑱試樣塗覆以100 nm活 性啧塗矽石。介*濩度大約為501C。一個轼樣在350t!裡 空氣中加热處理25小時。該試搛以及未經加热處理控制試 樣使用SIMS來檢澜。障壁暦經由整僩深度剖開,納及矽繡 子數被測定出Μ及甬者比值加Μ計算。控制用以及加热Λ 理試樣之比值加以比較顯示出加热處理鳓程中_蘧靥表面 纳離子濃度蝤加1.6倍。本發明應用時其並不顧著•因為: 1)加热處理時間Μ及湛度躔大於所需要ft理遒明導黼例如 IT0,Μ及2>在_ *暦表面最初氣化二納濃度小於0.01%重 量比因而1.6倍之壜加仍然低於0.1%簠量比之氧化二納。 包含該數量之氧化二納玻璨例如為Corning Code 7059玻 璃被例行性地加Μ使用而不具有障壁靥作為ΙΤ(« _之基 質。該塗覆以IT%璃依次地被使用於液晶顧示器中。 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 83. 3.10,000 A 7297104--五、發明説明(q ) 7 9 經濟部中央梯準局属工消費合作杜印製 在目前AMLCD^色癉坡器製埴中· _金騰雛子由前鳙 覆Μ玻鶄钃移之問臞藉由使用基本上不含_金鼷難子之玻 璃而加以遴免。該玻璃為本公司編號7059玻瓖。該玻_在 其組成份中不含超«0.1%之鐮金臈氧化物。其他«合之玻 *已揭示於Dumbaugh, Jr.之美_第4824808ϋ專利中。 該低含量_金層玻瑱本身不具有形成障荈微雄鏡之能 力。不«該玻_能夠_由形成譁列繞射欄禰微_鏡於其表 面上而使用本發明中。該方法係使用鐃射權檷Κ將光鑲聚 焦。 由球面產生波前(wavefront 下列式子表示 Φ =(2?r r*r)"2A f> 其中4表示相位在波長λ下為中心_徑向距鐮rJW及 雄鏡所需要焦距f之函數。波長之選揮將配合透鏡所對_ 索傅送之顔色。 _4Ά^ 一騰面圏顧示出理想微适鏡50。該微透鏞具有 表面52被使用來產生相對公式之波前。不《該«鏑表面實 際上將不使用。 理想波前能夠利用Fresnel型式微想鏑來達成。該捶 鑰顯示於 4B中•為Fresnel型式微ft鏡54理想拥面·, 其具有一般Fresnel透鏑结構56。而實際上其亦不竈合製 造出。 不遢其提供設計出能夠建進纗射權檷结構之基礎。更 it 一步,該结構能夠對所需要波前提供有用的近似供擬。 _4C為跚面_顯示出具有單一1«躍鏑射«檷60之微雄 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁)
1T 终! 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) 83. 3.10,000 1〇 Α7 Β7 10 8 五、發明説明(g ) 鏡58。 4C亦Μ虚鐮顬示出FresneltS鏡表面56,其被陷 嫌Μ形成鐃射權權60。 先前所說明演變性設計發展依據實際應用將被作為二 進制光學。其將更進一步說明於下面所說明_ 5,6及7中。 亦參考Veldlcamp以及McHugh文獻。 在設計欐檷结構中,波長陏躍之應揮為一個波長,或 一個波長之k部份。禰栖環半徑計算由公式外侧闢始· r〇2 - ri2 = 2fA lc M相同方式重複每一步驟》 ri 2 - ri - i 2 = 2f λ k 陏躍深度為/(η-1>·其中η為玻鶄折射率。 一個範例為r〇 =75微米,f=1500微米,)c=l * Κ及λ = 0.5微米,相當毎一微米深度》躍之半播為 (請先W讀背面之注$項再填寫本頁) l·訂 r〇 = 75微米 η = 64.2 Γ2 = 51.2 Γ3 = 33.5 姝! 經濟部中央標率局貞工消費合作社印製 該範例更進一步說明於_ 5-7中Μ及《供為_ 5-7之基礎。 5為前蝙覆蓋玻《64上外供平面性之表面62上視 *其 鼷示出鍤刻於平面62中之饒射橘檷_案66。每一權檷案 66由連鑛性瓖狀突出物70所隔雛之分限讓狀表面68所構成 。表面68以及突出物70之深度以及排列如鼸6所示,其為 Η 5沿著中間鑲6-6所展闋之拥面。鐃射檷檷案66能狗 利用離子触刻方式產生於外側平面62中而在表面72之對俩 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 83. 3.10,000 A7 B7五、發明説明(1 ) 經濟部中央梯率局貝工消费合作社印製 ,其面對蓿液晶材料。 為了形成案66,可使用照相平板印鯛法以形成撖小 霣路。因此光阻蝕刻材料首先塗覆於平面62上。該光阻蝕 刻材料而後覆蹵以需橘光遮單,在其中儒別案被放置在 LCDm晶鱷平面上MK合電晶黷_素距饑。 光阻触刻材料而後經由光遮罩加Μ照射Μ蠼揮性地發 展出遮覃案於光阻触刻材料蹰中。其照射底下平面性玻 璃表面62之相對部份。表面62被照射部份而後鶫由活性難 子鈾刻至所需要深度加Μ蝕刻Μ形成環形表面68。假如人 們两要更加有效禰檷,在形成_案中每一步鼸可鞴由男外 照相平板印刷Μ及蝕刻搡作而细分為更小步驟。 兩僩光阻触刻操作所形成结構被願示於 7中。_ 7為 部份放大之剖面_。其顯示出相對於_ 6表面68以及鄒近 突出物70之一僩單元。該單元被分成形成兩僑梯級,或表 面74及76以及相«S突出部份78如同利用速》性類相平板印 刷以及胜刻步鼸所產生的。 另外一儒形成进鏞成透鏡陣列於基霣上步驟已攉示於 Trotter等人之美國第4776868號專利中。該専利說明一種 方法K及設備,在其中室灌下為固軀透明之汽驩被導引經 邊被穿孔之遮罩而至基霣上。汽Μ被導引通通邃《使得其 沉積於基質上而具有一曲面。 形成多僩适鏑陣列於實質上不含鹹金鼷玻璃上之另外 一種方法巳說明於”Fabrication and measurement of fused silica microlens arrays"文獻中。該文獻由 K. (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) '線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 83. 3.10,000 , 12. A7 ___ B7_ 五、發明説明((0 )
Mersereau等人之發表於 SPIE International Symposium on Optical Applied Science and Engineering at San Diego, CA July 19-24, 1992〇 由Mersereau等人所說明之方法考處採用鷗性光阻触 刻材料至玻瑱表面上•塗覆光阻豔刻材料鑼由_當瓛單加 Μ照射Μ及形成產生陣列光阻触刻_柱鱷。圓柱臞而後加 Κ熔融Μ形成嫌乎為球形表面,此係由於將表面能量滅為 最小。 光阻触刻案而後被建立·_案而後鞴由活性雛子鼬 刻所有表面而被轉移至玻璃上,其使用氣髑澀合》以產生 玻璃與光阻触刻材料1:1麯刻比值。一但光阻材料完全地加 Μ去除,所需要之玻璃微«鏡W列匾蒹將保留下來。 注意使用來形成多透鏡陣列於實霣上不含_金騮玻_ 上之方法能夠適用於包含鐮金廳離子玻璃為重要的。在該 情況下_金雇》璧曆必需沉積在玻》表面上,該玻璃塗覆 以遒明之導艚。陣里曆被放置於玻璃表面Μ及《明導電薄 膜之間如先前所說明Μ及顯示於_ 3中。 C 1 2 1 J^i «^^1 —4— aik— i^i ^ ^^1 l (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
T 經濟部中央榇準局月工消费合作社印製 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公嫠) 83. 3. 10,000 、 \1
Claims (1)
- 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 種液晶顏示板LCD之轚Η性覆釐玻其具有將光線 聚焦之陣列微透鏡整髓形成於其前嬙表面外侧,因而 光嫌由每一微通嫌聚焦Μ提昇由LCD發出之光嬝_出。 2_依據申謫専利範_第1項之覆Μ玻瑱,其中覆董玻鶄 具有通縯形成能力。 3. 依據申請《利箱圔第1項之覆蹵玻_ •其中覆躉琅Μ 為光敏玻瓖。 4. 依據申鱅専利範_第1項之覆董玻瓖,其中覆蓋玻瑱 為鐮子交捵玻瓖*因而使玻《具有梯度折射率。 5. 依據申講專利範鼷第1項之覆董玻_,其中陣列中每 一微通鏡具有球形表面。 6. 依據申誧専利範画第1項之覆釐玻璃,其中_列中每 一微透鏡為鏞射性襴櫊之案。 7. 依據申請專利_画第6項之覆董玻»,其中_案是由 達續性陏躍環形表面片段所構成。 8. 依據申誧専利範_第1項之覆董玻璃,其中覆董玻璃 姐成份包含_金颺氧化物以及具有障壁«塗覆於內側 表面·因而使鐮金靨由玻璣之邐移將受到控制。 9. 依據申誧専利範圔第1項之覆Μ玻《,其中覆蓋玻瓖 具有導《性塗臢於其內側表面上或在障殖靥上。 10.依據申請專利範匾第1至8項之任何一項覆釐玻璿, 其中LCD板具有後蟠覆蟹玻_並具有電晶钃形成於後 端覆Μ玻璃部份内側表面上,因而未瓛董匾域保留於 表面上Κ及光鑲藉由微透鏡聚焦於該未«董Β域上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、νβ 私紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐)
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