TW436657B - Light guiding sheet, manufacturing method thereof, back light using the light guiding sheet, and liquid crystal display unit using the back light - Google Patents

Description

436657 at 1--— __ B7 經濟部中央標準扃負工消费合作社印製 五'發明説明（1 ) 1 ·!:_明名 __ 導光片’其製作方法’使用該導光片之背光及使用該背光 之液晶顯示單元 本發明係用於液晶顯示單元之背光，且係關於導致來自光 源之光傳輸至液晶顯示板的導光片且也關於製造該導光片之 方法。另外，本發明係關於使用導光片之背光與使用背光之 液晶顯示單元。 3 :背景技椒 近來運用極多液晶顯示板於個人電腦或文字處理器之顯示 單儿。同時’液晶電視機已獲得廣泛使用，且爲増進他們之 顯示的畫面品質，對於液晶螢幕之均勻且高亮度的需求日益 增加。 傳统傳輸型液晶顯示單元之結構將參照圖〖4來加以説 明。液晶顯示板100是藉由密閉液晶於相對之上玻璃基質與 下玻璃基質之間來構成’而二玻璃基質之間有預先決定之細 胞間隙’且液晶是藉由形成於上玻璃基質與下玻璃基質之内 表面之電極施加電壓於液晶來驅動。密閉之液晶分子受到扭 曲且以大約90或270配置成爲上或下方向。在液晶顯示 板100之二表面備有極化板Π6與118。背光1〇2附著於液晶 顯示板100之背表面以傳輸光至液晶顯示板1〇〇。 背光102之結構將受到説明。例如，背光1 備有聚丙烯· 樹脂製成之導光體〖04，且導光體1〇4具有一楔形區段與一 平坦表面’而該平坦表面相對於液晶顯示板1〇〇之背表面。 -4- 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) 格f 、 -裝— fir先閑讀背面之注意事項π 4'寫本X) '訂· r線 ,flu Bt— 0 0 i n 經濟部中央揉準局肩工消費合作社印11 43665 7 A7 ___________B7 五、發明説明（2 ) 一種冷陰極管製成之線狀光源 114附著於導光體104之楔形 區段的最接近部份。導光體104是用以發射來自線狀光源 114之入射光至液晶顯示板1〇〇。 在圖1 4之導光體1〇4之背表面上有一印刷點圖樣，而該印 刷點圖樣是用以漫射式反射穿過導光體1〇4之光。反射片 108附著於導光體1〇4之整個背表面。在極化板116與導光體 104之間備有一漫射片11〇與一或二棱鏡片112。具有—亮度 分佈且自導光體1〇4發出之光受到漫射且藉由漫射片11〇而 變得更均勻。在穿過—或二稜鏡片U2之後，漫射光聚光於 一預先決定之方向且以一預先決定之發射角入射至液晶顯示 板 100。 到目前爲止用於背光之導光體的導光方法將參照圖1 5來 加以説明。在該圖中，例如，利用聚丙烯樹脂製成之導光體 104具有一矩形平坦表面與一楔形區段。—光源，例如利用 冷陰極管製成之線狀光源114，附著於此楔形區段之相對末 端中較長末端側表面。 圖15(a)展示稱爲點印刷型之導光體104，而其相同於圖M 所展示之導光體。點圖樣1〇6是利用油墨形成於導光體1〇4 之背表面’而該油墨之折射率幾乎等於或較高於導光體 之折射率9藉由此點圖樣丨〇6 ,入射穿過導光體1〇4之光受 到漫射並導引至導光體104之上表面。 圖1 5(b)展示一導光體104· ’而此種導光體是所謂之顆粒 型。一用以形成導光體104之金屬模受到顆粒化，且導光趙 104之背表面形成非常輕微之粗糙度以進行光漫射。 I.--------裝------訂-----叫，線 (锖先聞讀背面之注$項产^寫本頁) 产

本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 3 6657五、發明説明（3 A7 B7 經濟部中央橾準局貞工消費合作社印製 圖15(c)展示一稱爲漫射散射型之導光體1〇4。在此型中， 漫射與反射是藉由混合具有不同折射率之二或更多種聚丙烯 樹脂來執行。 圖15(d)展示一稱爲柵型之導光體1〇4。一如同柵欄之光反 射表面組態形成於導光體1〇4之背表面。 4 .本發明要解決之簡拥 下面將説明於液晶顯'示板中使用具有上述之傳統導光體的 背光的情形之顯示器亮度與亮度分佈。 i 極化光需要入射至液晶分子，而該等液晶分子密閉於液晶 顯示板100以内且受到扭曲並配置成爲大約90。或270〇 。 但是’因爲上述之導光體104皆無法發出極化光，必須在導 光體104與液晶顯示板1〇〇之間提供極化板116。 同時’因爲自導光體104發出至液晶顯示板方向的光尚未 受到漫射及變得夠均句，必須在極化板116與導光體1〇4之 間提供漫射片110，且另外也必須提供一或二棱鏡片112以 聚光於預先決定之方向》 具有上述背光之液晶顯示單元的亮度將參照圖1 6來加以 説明。如果假設剛自導光體104發出之光亮度是1000燭光/ 平方公尺（cd/m2)，該光將穿過漫射片110與稜鏡片112且聚 光於預先決定之發射角的方向，而該光之亮度將變爲1900 燭光/平方公尺或大約1.9倍， 接著，光藉由穿過極化板116以在預先決定之角度受到極 化，然後大約55%之光量將會喪失，而具有855燭光/平方 公尺光量之光將入射至液晶顯示板100 »在液晶顯示板100 -6- 木紙張Λ度逋用中國國家揉準（CNS ) A4说格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注 .裝-- 寫本頁) 訂- d. 43665 7 a? _ Β7 五、發明説明（ 4 經濟部中央棣準局貝工消费合作社印«. 以内，由於孔徑效率（在此情形下爲〇65)將喪失—恆定數量 之光，而光量會下降至556燭光/平方公尺，且孔徑效率是 由提供於像素間之邊界的遮光層（黑矩陣）來決定。另外，如 果光穿過三原色（紅，藍，與綠）之濾光器以進行色彩顯示， 則光量將降至0.33倍〇最後自導光體1〇4發出之1〇〇〇燭光/ 平方公尺的光將下降至183燭光/平方公尺。 因此，如果使用傳統結構之背光與液晶顯示板，則會出現 來自光源之光無法獲得充份與有效傳輸之問題。 同時，傳統之背光結構具有下列缺點：厚度相當厚且因此 極不易使背光變薄以回應上述個人電腦或文字處理器之尺寸 的減少〇 本發明之第一目標是提供一種能夠有效傳輸來自光源之光 的導光片。 同時，本發明之第二目標是提供一種能夠有效傳輸來自光 源之光的背光。 另外’本發明之第三目標是提供一種可回應系統之最小化 的薄背光。 同時’本發明之第四目標是提供一種能夠以均勻亮度與高 亮度來顯示影像之液晶顯示單元。 5 _發明摘要_ 前述之第一目標是藉由用以導引，轉變至所要之方向，並 發射入射光之導光片來完成，其中具有不同折射率之二或更 多種透明非晶層是以相對於一片表面之預先決定的角度來堆 叠。 本纸張尺度通用中圃团;/产〜、-

- r 1 I 9 Λ / η 釐 公 7 9 2 43665?五、發明説明（ A7 B7 5 M濟部t央揉準局工消费合作社印装 同時，前述之第一目標是藉由一導光片來完成，在該導光 片中每一非晶層之厚度在非晶層之一堆疊方向具有預先決定 足層厚度分佈；且在該導光片中層厚度分佈係導致自該片表 面發出之光的強度分佈變得起伏不定而以該片表面之一中心 做爲山頂之一種層厚度分佈；或在該導光片中層厚度分佈是 導致自該片表面發出之光的強度分佈變得平坦之一種層厚度 分佈。 ;同時’前述之第一目標是藉由一導光片來完成，在該導光 片中每一非晶層之預先決定的角度具有一預先決定之角度分 佈’且在該導光片中預先決定之角度，係其中該片表面之一 中央部份的一角度不同於片表面之一週邊部份之一角度之一 種分佈。 前述之第二目標是藉由—背光來完成，而該背光包含一導 光片與該導光片之一末端部份備有之一光源。 同時，前述之第二目標是藉由一背光來完成，在該背光中 每一非晶層之一角度是導致來自光源之光直接反射至一液晶 顯示板侧之角度，一反射板附著於導光片之一表面，而該表 面相對於該液晶顯示板侧，且一 λ /4板與反射板依所述順序 配置於導光片之另一末端部份的末端表面。 另外’前述之第二目標是藉.由一背光來完成，在該背光中 每一非晶層之角度是不會導致来自光源之光直接反射至一液 晶顯示板侧的角度，一極化板與一反射板依所述之順序附著 於導光片之一表面而該表面相對於液晶顯示板側，且一 λ /4板與反射板依所述之順序配置於導光片之另一末端部份 _______- Q - 私紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > A4规格（210X297公釐） 請- 先 閲 面 之 注 項 旁 裝 47 4 3 66 5 7 at ----—____B7_____ 五、發明説明（6 ) 的末端表面。 另外，前述之第二目標是藉由一背光來完成，在該背光導 光片之液晶顯示板侧備有一導光體。 前述之第三目標是藉由一背光來完成，在該背光中運用一 液晶顯示板之透明基質而非導光體。 同時’前述之第三目標是藉由一包含一光源之背光來完 成’其中光源之週邊爲導光片所包圍》 前述之第四目標是藉由一備有任何一種上述背光之液晶顯 示單元來完成。 同時，前述之第四目標是藉由一製造導光片之方法來完 成’而該方法包含下列步驟：利用黏著劑依序接合並堆疊多 個具有預先決定之折射率與預先決定之厚度的薄膜以構成一 薄膜堆疊體，而該薄膜堆疊體之形狀通常是矩形平行六面 體：且以預先決定之角度歪斜地切割該薄膜堆疊體成爲預先 決定之厚度。 經濟部中央掭準局貝工消費合作社印製 在導引’轉變至所要方向，與發出入射光之導光片中，根 據本發明以相對於一片表面之預先決定角度來堆疊具有不同 折射率之二或更多種類之透明非晶層。因此，如果此導光片 充當背光’該背光之導光體部份的光使用故率將可獲得提 昇。此外，因爲極化光可事先產生於導光體部份，可降低到 目前爲止由極化板所吸收之光直可進一提昇光使用效率。另 外’背光之使用效率可藉由使用導光片於背光之光源的週邊 來加以提昇。另外，來自液晶顯示板之光的發射角度可受到 控制以致視角之一特性可獲得改善。 __- Q . 本紙張尺度逋用中國國家揉率（CNS > Α4規格（210X29*7公釐）

趣濟部中央標準局工消费合作社印A A7 B7 五、發明説明（7) 同時，背光可建造成爲直接光入射至液晶顯示板之玻璃基 質而無需運用傳統背光之導光體。另外，因爲導光片本身充 當導光體，導光片可用以取代導光體，以致背光可製成極 薄。 .6.附圖簡短説明 圖I是展示本發明之第一實例之導光片的透視圖； 圖2是取自圖1線A-A之本發明第一實例之導光片的橫剖 面圖； ’圖3是展示一製造本發明第一實例之導光片之方法的圖 形； 圖4是展示一製造本發明第一實例之導光片之方法的囷 形； 圖5是展示本發明之第一實例之背光的圖形； 圖6是展示本發明之第二實例之背光的圖形； 圖7是展示平均層厚度與亮度分佈的圖形； 圖8是展示本發明之第三實例之背光的圖形； 圖9是展示本發明之第四實例之背光的圖形； 圖10是用以解釋圖9所示之液晶顯示單元之顯示亮度的圖 形； 圖1 1是用以解釋視角特性的圖形； 圖12是展示如何改變導光片-之堆疊薄膜的角度以改善視 角特性的圖形； 圖13是展示一結搆之围形，在該結構中光源之背表面光 是利用導光片來傳輪至導光體； (蛛先閱讀1f·面之注意事項再填寫本頁) 装‘ 訂 --------10-

經濟部中央橾準局貝工消费合作杜印製 43665 7_^_五、發明説明（8 ) 圖14是用以解釋傳統液晶顯示單元之結構的圖形； 圖15是用以解釋傳統導光體之圖形；且 圖1 6是用以解釋傳統液晶顯示單元之顯示亮度的圖形。 [符號説明] 1. 導光片 2 . 一末端部份 4. 薄膜 5. 黏著劑 6卜薄膜 7. 薄膜堆疊體 8. 表面 9. 薄膜 100.液晶顯不'板 102.背光 104.導光體 106.點圖樣 108. 反射板 110.漫射片 112.稜鏡片 114.光源 116. 極化板 _ 117. 極化板 120.陣列側玻璃基質 122.細胞側玻璃基質 ___-11 -_ 本紙張尺度適用中囯國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (祷先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 裝_ .tr 136657五、發明説明（ A7 B7 9 請. 先 W 讀 背. 面 之 注 意 事 項 1裝 η 124. 反射板 126. A/4板 130.液晶 7 .發明之詳細説明 本發明之一導光片的實例，該實例之製造方法，使用該導 光片之背光，與使用該背光之液晶顯示單元其後將參照圖i 至3來加以説明。 •訂 首先，本發明之導光片結構的一較佳實.例將參照圖！與2 束加以説明。圖1是此實例之導光片的透視圖β圖2是取自 圖1之線A - Α的部份橫剖面圖。在此實例之導光片j中，具 有不同折射率之二或更多種透明非晶層是以相對於片表面8 之預先決定角度來堆疊，如圖1與2所示《本案所採用之透 明非晶層指的是無機材料（例如玻璃），有機薄膜（例如丙 烯，聚乙烯，與聚碳酸酯），以及無機材枓之薄膜（例如閃鋅 礦，氟化鈣，與水晶石）。 當導光片1用於液晶顯示單元之背光時，可根據 之設計條件，例如必要之光量，片表面之光量分:各= 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 特性，來適當地調整每一非晶層之折射率11，薄膜厚度丈， 相對於一片表面之傾斜角Θ，與片厚度h。 圖2所示之導光片i的橫剖面圖展示一導光片！，其中折射 ^爲⑶與！獻二種薄膜㈣，例如厚度叫。微米之薄 膜⑻’包含-聚碳酸_與—丙缔薄膜，是以相對於 二？ 度來堆叠且無空氣層。導光片1之 厚度h疋0.5毫来。此實例之導光片^形狀是矩形平行六面 本紙張適用中ΐϊ家栋準(CNS)从胁(210^^ Α7 Β7 436657 五、發明説明（） 10 ; 體’其中厚度很薄，且寬度W是22釐米而深度d是16釐米。 因此’ 950片之非晶薄膜4與6沿深度方向交替堆疊。非晶 層之厚度應薄至當直接以肉眼來觀看該層時該層不會被認知 爲一線’且該層之厚度宜爲200微米或更少。同時，導光片 1之非晶層的折射率的分佈宜介於1.1與3.〇之間》 在導光片1具有此種結構之下，如果光是自導光片1之一 末端2射入’則受到導引通過導光片之入射光部份將在薄膜 4與6間之邊界表面反射且自導光片表面8射出，而剩餘部份 ¥在該邊界表面折射並穿過導·光片1。同時，當光是自導光 片表面8射入時，該光可利用反律自導光片1之末端2取出β 現在考慮一種情形，其中通過導光片1之光區分爲s_極化 光與P-極化光。例如，當折射率爲1.53與1.50之諸薄膜以Θ = 45°之角度來堆疊時’ S-極化分量之反射比是〇.〇37725而 P -極化分量之反射比是0.000014 »因此，S -極化分量之反 射是P-極化分量之反射的大約2650倍。 現在，一種製造此實例之導光片1的方法將參照圖3與4來 加以説明。 如圖3所示，具有預先決定之折射率與預先決定之厚度的 薄膜4與6是利用黏著劑5來接合與堆疊。實際上，爲製造可 供大量生產之薄膜厚度，限制薄膜之厚度需爲6〇微米或更 厚。同時，用以接合薄膜之黏著劑5之厚度宜爲0.5微米或更 厚（通常5至30微米），其中光學薄膜干擾不會出現。 數百或數千之必要薄膜以此方式堆疊來構成，例如，高度 爲大約10釐米之矩形平行六面體形狀（圖4(a)) »然後，以 -^__-13- 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---^-------·ηι裝-- <洗先聞讀铲面之注意事項再资寫本頁) -ΪΤ t 經濟部中央橾準局貞工消費合作社印製 43665 7五、發明説明（ A7 B7 11 經濟部中央梯隼局貝工消费合作社印11 所要之減歪斜切㈣料行六面㈣狀之薄料疊體7來 完成具有所要厚度之導光片卜在圖4(b)所示之範例中，在 導光片1之上表面與下表面接合如厚度〇〇6毫米之薄膜以形 成0.5毫米之厚度。因爲導光片〗可用類似方式來產生，其在 使用時可弩曲或扭曲。 、 現在，背光之一實例將參照圖5與6來加以攀明，而該背 光是藉由附著上述導光片至傳統之導光體來構成。 參照圖5，使用導光片1之背光結構將被説明以做爲本發 明之第一實例。在該背光結構中，係將本發明之導光片1附 著於圖14之導光體104之背表面，而非圖14所示之點圖樣。 而且線狀光源114，例如冷陰極管，附著於導光體工之楔 形區段的一末端。反射板124經由λ /4板126附著於楔形區 段之另_末端。雖然此實例一直使用具有楔形區段之導光 體，也可使用平行平坦板形狀之導光體。 雖然在圖5之圈示中被刪除，液晶顯示板之玻璃基質位於 導光體104之上表面。在導光體1〇4與破璃基質之間只備有 極化板116，而可刪除漫射片11〇與棱鏡片2，因爲漫射片 110與稜鏡片112非必要》 如圖5所示’薄膜4與6間之每一邊界表面以相對於導光體 104之表面呈45之角度沿自.左下方至右上方之方向附著於 導光髏1〇4之背表面以致在邊界"'表面反射之光直接傳輸至液 晶顯示板之玻璃基質側，而薄膜4與6是導光片1之堆叠非晶 層。反射板108附著於導光片1之背表面。 導光片1之堆疊薄膜的折射率交替爲1.53與1.58。導光體 诜 先 聞 is 之 注 装 •订 14· 本紙張又度逋用中國固家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 12A3 6657 —五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央揉準局μ；工消费合作社印裝 104之折射率是1.49(例如聚丙晞樹酯）其稍爲小於導光片1 之堆疊薄膜的折射率。如果導光體1〇4之折射率小於導光片 1之堆疊薄膜之折射率的最大値，並沒有問題’但是導光體 104之折射率宜小於堆疊薄膜之折射率的最小値。 現在將說明運作方式。自光源114發射之光入射於導光體 104且穿越導光體104。在此時，穿越導光體104之光受到折 射並入射於具有稍爲較大折射率之導光片1，且該光在每一 薄膜之邊界表面反射並直接行進至玻璃基質（圖5之光路徑 air。由導光片1直接反射之光具有極多S-極化分量，且許多 S -極化分量藉由允許S_極化光通過之極化板116入射於液晶 顯示板之破璃基質β 然後，穿越導光體104之光包含相當數量之Ρ·極化光，且 Ρ-極化光到達導光體104之另一末端，穿越；I /4板126，由 反射板124反射，再度穿越；I /4板126，且回到導光體104。 在此時，因爲光穿越；L/4板126二次，該光已自Ρ -極化光轉 變爲S-極化光《轉變成爲S-極化光之光受到折射並自導光 體104入射於導光片1，且然後該光在每一薄膜層之邊界表 面反射並自背表面之反射板108發射至玻璃基質（圖5之光路 徑b)。此光包含極多S -極化分量，所以該光可穿越極化板 116並到達玻璃基質。 另外，已到達玻璃基質但爲玻璃基質所反射之光再度穿越 導光體104且由反射板108反射至玻璃基質。不同於傳統之 背光，此實例之背光未具有漫射片與稜鏡片（圖5之光路徑 請. 先 聞 讀 背， 面 之 注 裝 頁 *訂 -15 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） 經 中 央 h 準 局 工 消 費 合 作 社 印 % 436657五、發明説明（ A7 B7 13 因此j根據本發明之此實例’因爲導光片丨附著於傳統背 光1光趙之背表面而非點圖樣且λ /4板126與反射板U4 也附著於導光體IQ4之末端表面，自導光體⑽之表面垂直 發射之光的數量可獲得提高且背光之導光艘部份的導光效率 可獲得提昇’而導光片1之每-堆疊薄膜是以45。角傾斜至 導光體1G4。同時，即使未使用稜鏡片，來自液晶顯示板之 光的發射角度可受到控制以致視角特性獲得改善。 圖6展示本發明之第二實例，其中使用矩形六面體形狀之 導光板且導光片之非晶層是以一角度來堆吞以致來自一燈之 原色光反射至導光片之背表面侧。 使用第二實例之導光片1的背光結構將參照圖ό來加以説 明ώ在該背光結構中，係將本發明之導光片1附著於圖14之 導光體104之背表面，而非圖14所示之點圖樣。而且，線狀 光源114 ’例如冷陰極管，附著於導光體1〇4之—末端，且 反射板124藉由λ /4板126附著於另一末端。雖然此實例使 用具有矩形平行六面體形狀之導光體（平行平坦板），也可使 用具有楔形區段之導光體。 雖然在圖6之圖示中被刪除，一液晶顯示板之玻璃基質位 於導光體104之上表面。在導光體〖〇4與玻璃基質之間，極 化板116 ’漫射片ho，與稜鏡片112受到刪除，因爲他們非 必要。在此實例之背光的情形卞，導光片1之背表面備有極 化板116。如圖6所示，薄膜4與6間之每一邊界表面以相對於導光體 104之表面呈45°之角度沿自左上方至右下方之方向附著於 (請先聞讀背面之注意事項再魂寫本頁) Γ 裝' 4Τ -16 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4洗格（2丨0Χ297公釐） 4 3 6657五、發明説明（ A7 B7 14 導光體104之奇表面以致在邊界表面反射之光入射於附著於 導光片义背表面的反射板1〇8，且然後反射光傳輸至液晶顯 不板之玻璃基質側，而薄膜4與6是導光片1之堆疊非晶層。 反射板108藉由極化板116附著於導光片丨之背表面。 導光片1之堆疊薄膜的折射率交替爲丨⑼與丨^。導光體 104之折射率爲ι_49(例如聚丙缔樹酯）且稍爲小於導光片1 (堆叠薄膜的折射率。導光體1〇4之折射率與導光片1堆疊 薄膜之折射率的關係相同於第一實例。 現在將説明運作方式。自光源114發射之光入射於導光體 104且穿越導光體1〇4 »在此時，穿越導光體1〇4之光受到折 射並入射於具有稍爲較大折射率之導光片1，且然後該光在 每一薄膜之邊界表面反射，穿越極化板116，由反射板108 反射，再度穿越極化板116，且以S -極化光入射於玻璃基質 (圖6之光路徑a)。 然後，穿越導光體104之光包含相當大數量之P-極化光， 且P-極化光到達導光體104之另一末端，穿越；I /4板126， 由反射板124反射，再度穿越；I /4板126，且回到導光體 104。在此時，因爲光穿越；L /4板126二次，該光已自P-極 化光轉變爲S -極化光。轉變成爲s·極化光之光受到折射並 自導光體104入射於導光片1，且然後該光在每一薄膜層之 邊界表面反射並發射至玻璃基質（圖6之光路徑b)。 另外，已到達玻璃基質但爲玻璃基質所反射之光再度穿越 導光體104且由反射板108反射至玻璃基質。不同於傳統之 背光，此實例之背光未具有漫射片與稜鏡片（圖6之光路徑 -17- 本紙張尺度適用中躅國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 請· 先 聞 之 注 項 再 成. 本 頁 經濟部中央標準局男工消费合作社印製 436657 一五、發明説明（ A7 B7 15 因此，因爲導光片1附著於傳統背光之導光體之背表面而 非點圖樣且λ /4板126與反射板124也附著於導光體104之末 端表面，自導光體104之表面垂直發射之光的數量可獲得提 高且背光之導光體部份的導光效率可獲得提昇，而導光片i 之每一堆疊薄膜相對於導光體1〇4呈45。角傾斜。同時來自 液晶顯示板之光的發射角度可受到控制以致視角特性獲得改 善。 現在’導光片之亮度分佈與構成導光片之堆叠薄膜之層厚 度的控制將參照圖7來加以説明。在上述之第—與第二實例 中，導光片1之每一堆疊薄膜之層厚度是恆定的，較接近光 源114之亮度分佈的部份變得較亮。 如果在每一層之發射因數是以τ來表示且自光源附近算起 〈層編號是以η來表示（Τ<1，η=1，2, 3^.,)的情形之下， 第ϋ層之壳度是由方程式（1)來決定： L(n卜LnTn ⑴ 面 之 注

I 裝 頁 ‘訂 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 其中L(n)表示第n層之亮度而l〇表示光源之亮度。 例如，當想要獲得完全均勻之亮度分伟時，每一層之薄膜 厚度可如下利用方程式（2)來求—得。 Α(η) = Α0(1/Τ») .............(2) 本紙張2 丨 Gx297i8羡·） 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印装 4 3 6657 A7 —--B7 五、發明説明（16) 因此，可藉由控制堆疊薄膜之層厚度來獲得任意之亮度分 佈。 圖7展不一中央山形亮度分佈。同時，第二實例之主要結 構展不於圖7(b)，，而一目標亮度分佈展示於圖7(a)。當 液晶顯示板以其之中央分隔成爲9〇毫米之左側範圍與9〇毫 米之右側範圍且其中央亮度爲1〇〇時，每一堆疊層之層厚度 需要根據圖7(c)之實線所展示之平均層厚度來加以更改以 獲得例如圖7(a)所示之中央山形亮度分佈。在蹰7中，橫軸 i · 表示導光片之每一薄膜的位置而縱軸表示平均層厚度。 雖然在圖7中已全力説明堆疊薄膜之層厚度，也可藉由連 續地或階段地改變導光片1之每一薄膜的角度與折射率來獲 仔所要之免度分佈。 現在，一液晶顯示單元將參照圖8來加以説明做爲第三實 例，其中本發明實例的導光片直接附著於液晶顯示單元之陣 列側玻璃基質。 ' 圖8所示之液晶顯示單元未具有傳統之背光結構（例如包含 一導光體與一稜鏡片），且具有因爲導光片1直接附著於液 晶顯示板之陣列側玻璃基質之第一特性，。 一使用導光片1之背光結構將參照圖8來加以説明，而此 背光結構爲本發明之第三實例。液晶顯示板丨00包含陣列側 玻璃基質120與細胞側玻璃基質22，而細胞侧玻璃基質122 以預先決定之細胞間隙與陣列侧玻璃基質120相對〇陣列側 玻璃基質120是利用一切換組件與像素電極來構成，而該切 換組件例如是薄膜電晶链。就細胞侧玻璃基質丨22而言，三 19 - 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (詩先聞讀1r面之注項再填寫本頁j -裝 訂 436657五、發明説明（ A7 B7 17 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印装 原色（紅，綠’與藍）之滅光器是對應於每一像素電極來構成 且在諸濾光器之間構成一黑矩陣，而該黑矩陣是遮光層。液 晶130密封於陣列側玻璃基質120與細胞側破璃基質122之 間。 導光片1附著於細胞側玻璃基質122相對之陣列侧玻璃基 質120的表面（其後稱爲背表面）。在此實例中，陣列基質與 細胞基質之厚度皆是大約1 ‘ 1毫米，且導光片〗之厚度是大約 0.5毫米。 線狀光源114，例如冷陰極管，附著於陣列側玻璃基質 120之一末端與導光片1，而反射板124經由几/4板126附著 於另一末端。 如圖8所示，薄膜4與6間之每一邊界表面以相對於玻璃基 们20之表面呈45。之角度沿自左上方至右下方之方向附著 於玻璃基質120之背表面以致在邊界表面反射之光入射於導 光片1之背表面的反射板且然後反射光傳輪至液晶顯 示板之玻璃基質侧，而薄膜4與6是導光片丨之堆疊非晶層。 極化板密封於導光片丨之背表面與反射板1〇8之間。 導光片1之堆疊薄膜的折射率交替爲165與162。玻璃基 質120 I折射率是1.60且稍爲小於導光片i之堆疊薄膜的折 射率。玻璃基質120之折射率與導光片i堆疊薄膜之折射率 的關係相同於第一實例》 - 現在將説明運作方式。自光源114發射之光的大部份入射 於玻璃基質U0，而剩餘部份入射於導光片丨之末端面。穿 越玻璃基質120之光受到折射並入射於具有稍爲較大折射率 Ϊ. 先 閲 面 之 注 3 頁 裝 -訂 -20- t纸張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4规格（2i〇x297g I4366 5 7五、發明説明（ A7 B7 18 經濟部中夬橾準局工消費合作社印裂 之導光片1，且然後該光在每一薄膜之邊界表面反射，穿越 極化板116，由反射板反射，再度穿越極化板116，且以 S-極化光入射玻璃基質（圖8之光路徑a)。 然後，穿越玻璃基質120與導光片1之光包含相當大數量 之P-極化光，且P-極化光到達玻璃基質120之另一末端與導 光片1，穿越λ /4板126，由反射板124反射，再度穿越;1/4 板126，且回到玻璃基質120。在此時，因爲光穿越 A /4板126二次，該光已自Ρ-極化光轉變爲S-極化光。轉變 爲S-極化光之光受到折射並自玻璃基質120入射於導光片 1，且然後該光在每一薄膜層之邊界表面反射並發射至玻璃 基質（圖8之光路徑b)。 另外，已到達玻璃基質120但爲玻璃基質120所反射之光 再度穿越玻璃基質120且再度由反射板108反射至玻璃基質 120(圖8之光路徑c與d)。 同時，自細胞側玻璃基質122反射之光再度穿越陣列側玻 璃基質120與導光片1且由反射板1〇8反射，且反射光再度回 到玻璃基質120(圖8之光路徑e)。 因此’因爲導光片1直接附著於液晶顯示板之玻璃基質且 几/4板126與反射板124也附著於玻璃基質120之末端表面， 自破璃基質120之表面垂直發射之光的數量可獲得提高且導 光效率可獲得提昇。同時，即使未使用棱鏡片時，來自液晶 顯示板之光的發射角度可受到控制以致視角特性獲得改善。 另外，因爲導光體非必要，背光區域可製成很薄。 接著’只利用導光片來實現之背光的一實例將參照囷9來 面 之 注 項 填 寫 本 頁 裝 .訂 Η. 21 - 436657五、發明説明（ A7 B7 19 經濟部中央揉率局貝工消费合作社印装 加以說明做爲本發明之第四實例。圖9所示之液晶顯示單元 有所不同，因爲其導光片之厚度加厚至，例如，5毫米，雖 然圖8之第三實例之導光片的厚度是0‘5毫米。因爲導光 加厚以致光源114之光的大部份自導光片丨之末端面直接入 射且導光片1之厚度也是根據光源114之尺寸來決定，而無 需利用玻璃基質120做爲導光體。此實例也具有下列優點·· 導光效率可獲得提高且背光之厚度可製成極薄。 圖9所示之液晶顯示單元的顯示亮度將參照圖1 〇來加以説 如果假設穿越導光片1之光量是1000燭光/平方公尺，此 光將穿越極化板116，由反射板108反射，且傳輸至玻璃基 質120。在此時’如果假設光損耗爲大約2 〇 %，則入射於玻 璃基質120之光量將減少至大約800燭光/平方公尺。 接著，在液晶顯示板10 0以内，由於孔徑效率（例如〇. 6 5 ) 大約65%之光（在圖1〇以參考字元a來顯示）受到傳輸，而孔 徑效率是由像素間邊界備有之遮光層（黑矩陣）來決定，且大 約35 %之光受到反射（在圖1〇以參考字元b來顯示），再度 穿越導光片1與極化板116，在反射板108受到反射且入射於 玻璃基質120。 因此，入射於玻璃基質120之總光量變爲800 X (0.65 + 0‘3 5 X 0.8) = 800 X 0.93 = 744濁-光/平方公尺。另外，如果 光穿越細胞側玻璃基質122，則光量減少至0.33倍，而在玻 璃基質122中構成一三原色（紅，藍，與綠）之濾光器以供彩 色顯示。同時，因爲在細胞侧玻璃基質丨22反射且再度在反 -22 ‘紙張尺度適用中國S家梯率（CNS ) A4祝格（210X297公釐） (請先Μ讀背面之注意事項再成寫本頁) Γ 裝.

4T 4366 5 7 A7 B7 五、發明説明（ 20 經濟部中央標準局貞工消費合作社印装 射板108反射並入射於細胞側玻璃基質122之光假設爲 60%，最後可獲得744 X (0.33 + 0.67 X 0.6) = 744 X 0·73 = 543燭光/平方公尺之光量》 在使用此實例之導光片的背光中，光量可增加三倍，相較 於傳統之背光結構可獲得之183燭光/平方公尺，且同時背 光可製成極薄。 接著，利用導光片來改善液晶顯示單元之視角特性的一實 例將參照圖1 1與1 2來加以説明。 圈11展示觀看者134觀看液晶顯示板100之顯示螢幕132的 狀態。自液晶顯示板100之左點畫至右點之實線分別表示在 左點與右點所獲得之視角，且視角主要決定於來自背光之光 的方向。在以圖1 I之實線來顯示視角之情形下，即使觀看 者134稍爲移動其之視點，左區域與右區域之兩者皆或兩者 之一會變黑。因此，如果視角之申心在顯示區域以内移動， 如圖1 1之虛線所顯示，即使觀看者134之視點有一定程度之 移動’顯示單元之顯示會變黑的區域將會減少。 在導光片1之堆疊薄膜的傾斜角度是45。之情形下，光主 要是自表面以垂直方向射出，如圖12(a)所示。在中央之左 堆疊薄膜與右堆疊薄膜之傾斜角度製成很小的情形下，來自 左方之光射至右方而來自右方之光射至左方，如圖l2(b)所 示。若要構成例如此種導光片，該導光片可利用下列事實藉 由壓縮該導光片成爲指定形狀來構成：如果當在製造該導光 片期間該導光片凌化時施加壓力則層之傾斜角度將變得較 -23 - 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4说格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) τ 裝. -1Τ 經濟部中央揉準扃貝工消費合作社印製 436657 A7 _____B7 五、發明説明（21 ) 因此，視角特性可藉由改變位置以改變導光片1之堆叠薄 膜的角度來獲得改善。 現在’一背光將參照圖13來加以説明，在該背光中光量 是藉由利用導光片以有效使用光源之背表面光來增加。光源 之背表面光指的是以一方向傳輸至該光源之封蓋侧（未加以 展示）之光’而該方向相反於光直接入射導光體（或陣列側玻 璃基質）或導光片的方向。 如圖13(a)所示，折射率爲1.6且厚度爲大約丨.0毫米之透 _薄膜140形成於線狀光源114之周圍，而..且..上述實例之導 光片1附著於透明薄膜140之外表面。反射片144纏繞於導光 片1之外週邊。導光片1之上末端面與下末端面與透明薄膜 140之上末知面與下末端面連接至液晶顯示單元之p車列侧玻 璃基質，或導光體或位於玻璃基質之下表面的導光片。 如圖13(b)所示’導光片1之每一堆疊薄膜的角度設成相 對於透明薄膜140爲大約60 ° 。入射透明薄膜140做爲背表 面光之光入射於導光片1且在每一堆疊薄膜反射。反射光達 到反射薄膜144，且由薄膜144反射且再度入射於透明薄膜 140。入射透明薄膜140之光的大部份在透明薄膜140以内反 射且達到透明薄膜140之上末端面。然後，該光入社於導光 體或導光片。 如果光源U4之週邊是利用導—光片來如此建造，則光量可 藉由運用以前技術未運用之背表面光來獲得提高。 如上所述，根據諸實例，背光之導光體部份之導光效率可 獲得提高且背光燈之背表面光的使用效率可獲得提昇。同 '_-24-_____ 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) Α4現格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注項再填寫本頁) Γ 裝- 釘 經濟部中央揉準局员工消费合作社印装 4366 5 7 A7 ----- B7 五、發明説明（22) 時，來自液晶顯示板之光的發射角度可受到控制以致視角之 一特性獲得改善。同時，背光可藉由在無背光之導光體之下 傳輸直接光至液晶顯示單元之玻璃基質來製成極薄。 本發明未受限於本文所提供之實例而可實施多種更動與修 改。例如，雖然透明薄膜14(3與導光片丨一直依所述順序配 置於光源周圍以有效運用光源之背表面光，即使導光片1與 透明薄膜140依所述順序來配置仍可獲得相同之優點。 [發明之優點] i 如前所述’本發明是建造成爲自光源之光可有效地傳輪至 液晶顯示單元之面板且背光可製成極薄。 -25- 本紙張尺度逋用中國圉家標準(CNS ) A4規格（210X297^* ) {衹先聞讀赏面之注意事項再资寫本頁)

Claims (1)

1. Ϊ922號專利申請案 ί·丈主詻鼻利篏S1條正太rSQ牟〗n g|)D8申請專利範圍 齧丨枞10:27修玉 年 曰 1. 一種用以導引轉變至所要之方向並發射入射光之導光 片，其中具有不同折射率之二或更多種類之透明非晶層 以相對於一片表面之預先決定的角度來堆疊。 2. 如申請專利範圍第j項之導光片，其中每一該等非晶廣 疋厚度在該等非晶層之一堆疊方向具有預先決定之層厚 度分佈》 3. 如申請專利範圍第2項之導光片，其中該潛厚度分饰是 =種層厚度分佈以致自該片表面發射之光的強度分佈變 得起伏不定而以該片表面之中心做為山頂。 4. 如申請專利範圍第2項之導光片，其中該看厚度分佈是 種層厚度分佈以致自該片表面發射之光的強度分佈變 得平坦。 5. 如申請專利㈣ρ，2，3或4項之導光片，其中該等 非晶層之最大層厚度是200微米或更少。 6. 如申請專利範固第丨，2，3或4項之導光片，其中每一 該等非晶屠之該預先決定之角度具有預先決定之角度分 佈。 經濟部中央揉準局身工消费合作社印裝 7. 如_請專利範園第6項之字光片，其中該預先決定之角 度分佈是-種分佈，在該分佈中該片表面之中央部份禽 一角度不同於該片表面之週邊部份的一角度。 8. ^申請專利範圍ρ’2,3，β7嚷之導光片其中該 等非晶層之折射率的一分佈是Μ至3()。 Α 9_ 一種背光，該種背光包含： 如申請專利範圍第1，2，3，4或7項之導光片·及 本紙法又度制+ ®國家揉準（CNS )八4*!务（210X297公釐) - Λ8 B8 C8 D8 436657 「、申請專利範圍 一配備於該導光片之-末端部份的光源。 ίο. —種背光，該種背光包含： (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 如申請專利範圍第8項之導光片；及 -配備於該導光片之—末端部份的光源。 11. 如申請專利範園第9項之背光’其中 每-該等非晶層之-角度是導致來自該光源之光直接 反射至一液晶顯示板側的角度； -反射板附著於該導光片之一表φ，而該表面相對於 該液晶顯示板側：且 一；1/4板與該反射板依所述順序配備於該導光片之另 一末端部份的一末端表面。 12. 如申請專利範園第9項之背光，其中 每一該等非晶層之一角度是不會導致來自該光源之光 直接反射至一液晶顯示板側的角度； 一極化板與一反射板依所述順序附著於該導光片之一 表面，而該表面相對於該液晶顯示板侧；且 一 λ/4板與該反射板依所述順序配備於該.導光片之另 一末端部份的一末端表面。 經濟部中央梯率局貝工消费合作社印策 13. 如申請專利範圍第9項之背光，其中一導光體配備於該 導光片之該液晶顯示板侧。 Κ如申請專利範圍第1 〇或丨1項之背光，其中一導光體配 備於該導光片之該液晶顯示板側。 15_如申請專利範圍第1 2項之背光，其中運用該液晶顯示板 之一透明基質而非該導光體。 -2- 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS >Λ4洗格（210X297公釐） 43665 Α8 BS C8 D8 經濟部中央橾丰局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 16. —種背光，該種背光包含一光源，核光源之週邊為申請 專利範圍第1項所述之導光片所圍繞 17. 如申請專利範圍第9項之背光，該背光進一步包含一光 源，該光源之週邊為申請專利範圍第1項所述之導光片 所圍繞。 18_如申請專利範圍第10，11或13項之背光，該背光進一 步包含一光源’該光源之週邊為申請專利範圍第1項所 述之導光片所圍繞。 19. 一種液晶顯示單元’該種液晶顯示單元具備申請專利範 圍第9項所述之背光》 20. —種液晶顯示單元，該種液晶顯示單元具備中請專利範 圍第10，Ϊ1或13項所述之背光。 21. —種液晶顯示單元’該種液晶顯示單元具備申請專利範 圍第14項所述之背光。 22. —種製造一導光片之方法，該方法包含下列步驟： 利用黏著劑依序接合與堆疊具有預先決定之折射率與 預先決定之厚度的薄膜以構成通常為矩形平行六面禮形 狀之薄膜堆疊體；及 以預先決定之角度歪斜地切割該薄膜堆疊體成為孩先 決定之厚度。 本紙張尺度逍用中國β家輮準（CNS ) Α4说格（210Χ297公釐） (請先閲讀背£之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂