TW521137B - Light conductive plate, surface light source device, and reflection type liquid-crystal display - Google Patents

Description

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修正 之反射型液晶顯 該光導板並能有 暗或其它 透型液晶 液晶胞的 入射的光 的頂或下 光導板觀 ，因為它 照明狀態 ，使用以 示器具有 不夠。當 時’顯示 照明狀態 的干擾且 情況下 顯示器 觀看 ，經由 表面發 看。 有各種 時亮度 擴散點 以下問 在不照 的對比 下看到 缺乏清 一ΐ:明與能利用其製造出明亮且易觀看 不°。、光導板有關。本發明進一步與使用 效應用光的平面光源裝置有 發明背jj； 旬。 j射型液晶顯示器需要—種能使其在黑 :看的照明裝置。本發明人嘗試將用於穿 中的背光應用到前光系統，將背光配置於 側。背光裝置具有-光導板，允許從一側 一出光裝置 Uight emitting means)從它 出。在前光系統中，所顯示的資訊是透過 不過，使用傳統光導板的背光很難實用 問題，例如在照明狀態的對比不足，在不 不足’以及會有干擾到顯示等問題。例如 或微粗粒做為出光裝置之光導板的液晶顯 題。當在照明狀態下觀看，所顯示的對比 明狀態而使用外來光（例如室内照明）觀看 不夠且顯示的免度也不足。此外，當在不 的顯示影像是透過光導板，因此會有大量 晰度。 另一方面，已有光導板使用由傾斜45度之斜面與平面 (傾斜角度〇度）構成的階梯狀稜鏡結構所構成的出光裝置 (見JP -A-62-73206，本文中所使用的"jp — aπ是指〃未審杳 已公開的曰本專利申請案°不過，即使是使用此種光導

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五、發明說明（2) 板的液晶顯示器，在昭 度不足的缺點。 …、月狀恶下硯看遇是有對比及顯示亮 上述的液晶顯示器還有以下的問 導板的下表面反射不部分的入射光被光 漏光等。告從上方作:進液日日i，以及會從它的上表面 田攸上方减看此種液晶顯示 於顯示的影像上，盔从強一 θ —阳，漏出的光會豐置 合導致白彳卜r h. + "；；益疋在照明或不照明狀態，都 曰导双白化（whl te M i 感覺。 rring;便對比降低，致破壞觀看的 發明概述 乂 a在昭：t月的目的疋提供一種反射型液晶顯示器，無 : 下觀看，都具有絕佳的對比與顯示亮 度，所產生的顯示影像是透過光導板觀看且不易受到干 擾’即’具有絕佳的清晰度且思 感覺變差。 ^析度且不易因波紋現象致使觀看 -1 η另了目的是提供一種能用來製造反射型液晶顯 不斋的光導板與平面光源裝置。 本發明所提供的光導板，具有成形於上表面的出光裝 置，其功用是偏折從光導板入射侧入射的光，並使光彳^光 導板的下表面射出，以及至少在下表面上有抗反射層，它 能使從光導板下表面入射的光通過光導板的上表面。 本發明還提供：平面光源裝置，包括上述的光導板以及 配置於光導板入射側緣的光源。 本發明也提供反射型液晶顯示器，包括上述的平面光源 裝置’以及配置於平面光源裝置底側具有反射層的液晶、

88106175.ptc 第8頁 2000. 02. 03. 008 521137 _案號88106175_年月日 修正 五、發明說明（3) 胞0 [元 件編 號之 說明] 1 光 導 板 11， 16, 17 上 表 面 14 橫 向 侧 緣 15 對 侧 2a 脊 部 2b 槽 部 21, 23 窄 面 22, 24 寬 面 25 基 底 12 下 表 面 13 入 射 侧 緣 2， 2d， 2b 抗 反 射 層 3 平 面 光 源 裝 置 31 光 源 32 光 源 固 定 罩 4 擴 散層 5， 51 極 化 板 6 液 晶 胞 61， 63 液 晶 胞 的 基 底 62 液 晶 層 7， 64 反 射 層 較佳實施例詳細 說 明

88106175.ptc 第9頁 2000.02.03.009 521137 曰 修_ 案號 88106175 五、發明說明（4) 根據本發明，至少成形於光導板下表面之抗反射層的作 用如下。抗反射層抑制入射光被光導板的下表面反射，以 使漏光不會進入液晶胞等。亦即，抗反射層抑制漏光產 J :當從上方觀看顯示器時’漏光會疊置於液晶胞的顯示 衫像上導致白化使對比降低。結果，無論顯示器是在照明 或非照明狀態，都能獲得令人滿意的觀看感覺。光導板丄 表面對於射入光導板的光δ與外來入射光ε的反射率 :慮大約從3到5%，如圖8中一長兩短交替的虛線所示。因 此’反射光對白化與對比的影響很大。 發明所得到的光導板’從下表面發射的光具有極 佳的f直方向f生，從上表面之漏光與_ $。精使用此種光導板，可以得到光利用效二 光源裝置。藉使用此種光導板，也可以得到顯示品^ 液3示器’當照明或不照明時觀看都有：佳的 是:出先具=清晰度…受波紋現象影巧 ^的效果歸因於賦予光導板的特殊特性。本發 板若使$::做了 f深的研究。得到的結果是，上述光導 缺點。如圖9與圖1 〇所示，由於曰有以下的 側面入射傳送的光幾乎朝所有方 由射置，， 發射的光〜與從上表心光由二 方向/、有最大強度B與b，與下表面的法_(正面方向)^ 521137 修正 曰 案蘩 8810ίΠ75 五、發明說明（5) i=60i角，且這些強度值近乎相等。因此，在有效 在視角範圍内的光量太小(視角：圍/ = 法線往上約15度的方向到該法線往下二 Θ °及7平地介於左右各與法線形成約3 0度夾角的^ 向之間），因此顯示亮度报差。此又角的方 被反射層反射後構成g貞干％傻6 、 、 之光 漏的光石4，致使對比不佳。此外，在未照明狀態，食 ::Ϊ散射的光72白化，致使它的對比降低；：於光ΐ 使得顯示光…3相互混合，致顯4 =發明人進一步發現，在JP_A_62_732〇6中所揭示之且 c先裝置的光導板上也發現類似上述光導板顯示品 2佳的相同問題。特別是’有大量的光從光導板的上 面戌漏，4置於從下表面發出之光被反射層反 :影像的光，因而降低了影像的對比。此外，還有更：:頁 ，攸大角度射出，結果，從有效觀看方向發出的光量、 v ’致使顯示亮度降低。 因此，為使光導板能形成明亮且清晰的顯示影像，從 邊入射的光要以令人滿意的方向性從下表面射出。特別如 圖4所示’入射光令人滿意的發射方向是形成在0 與垂直於下表面之法線Η間的夾角Θ3角要儘量小，3尤^要 在視角範圍内。在反射型液晶顯示器中使用具有平均擴散 角5到1 5度之粗化表面的反射層，通常能得到均勻且清只晰月 的顯示。因此，如果以大角度射到反射層的入射光量較多 8_6l75.ptc 第11頁 2000.02. 03.011 521137 五、發明說明^ (的圖:^及’中的…”入射到適合觀看方向範圍内 义1破* 乂 ’這就很難得到明亮的顯示。此外，告 的ΐ示向觀看傳統液晶顯示器時，在電場i折射： 為改?' ί ΐ，易發生顯不倒像與顏色增強的問題。 民對比，需要使光導板上表面的漏光"&，，盥 到光A被反射層反射後構成顯示影像之光的疊置^ 取小’特別是在上述的視角範圍，如圖4 減 口此漏光與顯示影像的重疊會實質影響對比。. 丨^ 顯不影像受到干擾，需要使光導板從上表面^ 。表面的光以及從下表面散射到±表面的光都應^ 里、el f射型液晶顯示器中的前光是辅助光源，為：曰、:t ί = 反射型液晶顯示器為節省電力消；的= 。儘$使用外部光，如室内光或自然光 ^本上 ^光導板阻擋了外部光的進入，則顯示會變化在非照明 $:板上發生散射，會因為表面白化致使對“如果在 於光的混合使顯示影像受到干擾等。 条低，且由 此外，從增進顯示品質觀點來看，希望 晰顯示。由於液晶顯示器中各像素間的間^ ，紋的清 300微米，因此希望光導板對傳送光的影 、曼是100到 晰辨別間距大約1〇〇微米的資訊。_，ς敢i，俾能清 的干擾所導致的波紋，#以得到令人滿意的:制與,素間 在本發明的光導板中’從入射側入叙：：質。 表面的出光裝置從它的下表面射出。此先Z過成形於上 m於成形於光 88106175.ptc 第12頁 2〇〇〇. 02. 03.012 521137 月 曰 修正 案號 88I0fi17R 五、發明說明（7) 導板下表面或上表面的抗反射層，從光 射光通過光導板的上矣；+^ + 卜表面采的入 ?r X 5ί ^ . 、面。光涂板的霄施例顯示於圖1及 2主(a)到2(d)。編號1表示光導板，編號、16或〗7表干f f面’其上成形有出光裝置。編號12 為戈:; 表面，13是入射㈣，14是糌…㈣，θ文馮出先翊的下 對側。此外，^ 是相對於入射側的 對惻此外2d表不成形於每一個上表面1〗、16、17的Ρ 反射層’2表示成形於下表面12的抗反射層。 ' 發明之光導板入射側入射的光，經由成 面的出光裝置偏折，從下表面射出 = 有上表面、相斜的下本二 Φ疋田/、 入射侧表面之側緣的平板形的Ϊ = ί與： 厚度可以完全相同，作相斜^ χ ^再风雖然千板材枓的 好是小於入射側13，；=:射側13之對侧15的厚度最 5〇%，如圖所示 寺別疋不要大於入射側13之厚度的 =侧，變薄，從入射侧入 上表面的出光f i。^ 有效地入射到成形於 丄屮it 過反射等，出光裝置上的光從下 尖的形狀還有另-項優地供應給目標表面。漸 量。以上表面呈直平面的„9就疋可以減輕光導板的重 光導板的75%。 圖2(a)為例，其重量只有等厚度 對光導板並無特定限制，口 可。因此，配置於板材上表= : = = 寺徵即 些特性的適當構造。不過， 表置要，、備此頌現廷 文下表面得到垂直方向性極

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<1137 案號 8810617R 五、發明說明（8)

出光裝置以波狀稜鏡形結構 佳之發射光為主的觀點來看 為佳。 成波=鏡！：構可以由所有面都等寬的脊及槽交替構 成。不過，攸光之使用效率等為主的觀點來看…】 與寬面的脊與槽交替構成為佳。例如圖 匕的波狀稜鏡形結構，其中2a表示脊部， 2曰b表不槽部’21與23是窄面，22與24是寬面。結構 疋脊部那些是槽部，是以通過窄面與寬面之交點的連ς 為判斷標2。即，如果窄面與寬面的交點(此點可稱為U 點"）超過W所定義的、線，則稱其為脊冑，如果交、 下，則稱其為槽部。 1Μ 現請參閱圖3之波狀稜鏡形結構的情況，一長二短交 的虛線2 0延伸通過構成脊部2 a或槽部2 b的各個窄面與 (面21與22或面23與24)相交的點做為基線。當窄面血寬 相交的點（頂點）在線20之上則稱為脊部，如果交點;線以 下，則稱為槽部。 從防止上表面的漏光疊置於下表面發射之光被反射層反 射後所形成之顯示影像而導致對比降低為主的觀點來看， 較佳的光導板如圖4所示。在此種光導板中，從入射側13 入射的入射光（以粗箭頭表示）絕大部分從下表面丨2射出， 僅小，分從上表面洩漏。從下表面丨2射出的光在心方向 具有最大強度A，與下表面之法線H間構成的夾角不超過3〇 度，從上表面洩漏的光，在與法線Η間不超過3 〇度之方向 範圍内的最大強度不能超過下表面最大強度Α的ι/g。

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:士j面該範圍㈣漏的&，易疊置於從下表面射出之 度光A被反射層反射後的反射光。如果（上表面漏光 琅大強度）/(下表面出光最大強度）的比值 链+为後 的相對強度易降低，致使對比降低。〜顯“，像 為液晶顯示器之顯示品質(例如亮度與對比) 為主的硯點來看，以入射側丨3做為一個參考面，下表面工2 做為另一個參考面，在垂直於此兩參考面的平面内^較佳 光導板的t不超過30度，不超過25度更佳，不超過2〇最 佳，如圖4所示。 ms 光導板進一步具有以下的特性。假設以法線 為土礎^入射側13是在負侧，在上表面u與最大強度A相 同角度Θ3方向量測到的漏光強度” a„ ，不高於最大強度a 的1/10，低於1/15較佳，低於1/20最佳。由於漏光"a"疊 置於具有最大強度A的完全反射光，a/A的比值太大會降低 顯不影像的相對強度，造成對比降低。 以得到與最大強度方向、最大強度/漏光強度比值等有 關的特（'生要求為主的觀點來看，較佳的光導板如圖3所 示匕具有由脊與槽（2 a或2 b )構成的波狀稜鏡形結構，脊 與槽具有窄面（〜）與寬面（θ2)，f面與做為參考面之下 表面2門的斜角伙3 0到4 5度，寬面的斜角從〇到1 〇度，不 包含0度。 乍面21與23從入射側13斜向對側15，反射從入射側入射 到Ϊ上的^射光，俾將反射光供應給下表面（出光面）。在 此^況’藉將窄面的斜角0 !調整到3 〇至“度，傳送的光

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可被反射到幾乎與下表面垂直，如圖3中的多邊箭頭所 不。結果，下表面的出光在&方向具有最大強度A，與下 表面之法線Η間的角度不會超過3 〇度，如圖4所示。、 -從上述性能要求，諸如消除漏光、抑制漏光破壞觀看感 覺等的觀點來看，窄面的斜角最好是從32到43度，從 35度到42度更佳。如果窄面的斜角&小於3〇度，則下表 面出光最大強度的方向與法線Η間的角度加大，使得適1 供觀看的光量減少，致使亮度降低，從上表面洩漏的 也傾向增加。 另一方面，寬面不僅反射入射到其上的傳送光，將反射 光供應給窄面’在反射型液晶顯示器中，它還允許來自液 晶胞的顯示影像通過。從此觀點來看，寬面相對於下參考 面12的斜角，最好是〇到10度，不包含〇度。 由於寬面的此種斜度，角度大於斜角&的傳送光入射 到寬面2 2與2 4，都被寬面反射’如圖3的多邊箭頭所示。 當此情況，傳送光根據寬面的斜角被反射，其方向接近與 下表面1 2平行的方向，且反射光入射到窄面2 1與2 3，它必 然反射入射光。因此，反射光也從下表面1 2射出。此射出 的光滿足方向性，因為它平行對齊。 結果，除了直接入射到窄面的傳送光之外，先入射到寬 面再經由寬面反射的光’也能經由窄面的反射供應給下表 面。因此，可以增進光的使用效率。此外，被寬面反射並 入射到窄面的光，在窄面上具有固定的入射角，因此反射 角度的波動可以降低。即’出光可以準直平行。

)21137 修正 曰 一案號88106Π5 年 月 五、發明說明（11) 一 性因ί果？調f::與寬面的斜角，可以使出光具有方向 直的方，攸下表面的出光可垂直於下表面或在近乎垂 =寬面的斜角~等於。度’則會使傳 如果斜角〜超過10度，則入射到寬面上的光的 明二。ΐ應給#近對側區域的光就會不足。結果，昭 狀即：：乂寬面的斜角大會對光導板的截面形、 射到=於 對側的厚度很難縮小。結果，人 . 文鏡形、，、吉構的光量傾向減少，照明效率旖倆6 低。從上述性能要求，諸蕤、，…、 、向降 光方向性，以乃,、ρ 4 由傳迗光的平行對齊給予出 寬面的員斜;;性能要求等為主的觀點來看， 的觀點來传到觀看感覺令人滿意的顯示影像 在5度以内，在4度以内較佳，3声間的最大差要 寬面間的斜角θ2的差要上择度内更佳，且任何相鄰 〇· 1度以内更佳。 要在1度以内，0.3度以内較佳， θ2的差1減:於是：由寬面觀看’各寬面間斜角 通過寬面的光被偏折心^影^象的影響得以減小。如果 示影像就變得不自缺。2在各部分間有很大差異，則顯 間被傳送之影像的偏折在一區域中相近像素 影像就極不自然。 a度有很大i異，則所看到的顯示 ’不同斜角02的解釋是假設每-個寬面的斜角θ2

I 88106175.ptc 第17頁 2000.02.03.017 521137 月 修正 曰 案號88〗06】7S 五、發明說明（12) 是在前述的(uuo度的範圍，但不包 面已經過調整，以便具有如此小的斜“ Λ:顯假：寬 像通過後被折射偏折的程度降 =2 j使顯不衫 液曰曰顯不為的最佳觀看方向，該方 个文夂 如果顯示影像被偏折，最佳 ：：J直方向。 向附近範圍以外的方向。方向會被移到垂直方 被偏折的光的方向靠近從光像被偏折的相當大， 常導致對比等降= = 漏光的方向。此經 了午瓜 乂就疋為何要將寬面的斜角g)的佶 調整到0到10度但不包括0度的原因，包括 2值 散射的影響減到可忽略的水準。 面對傳运光 從得到明亮顯示影像的觀點來看，出光 佳的外部光入射效率，以及傳送 取好八有極 古兮盧从六鉍辟 Λ及得达/夜日日胞上的顯示影像，或 间效率地勒射顯不影像。關於此，出光裝置最好 鏡形結構，其寬面在底側參考面上的投影面積，至少夂 窄面之投影面積的5倍，至少i 〇倍較佳，至少丨5倍更佳。疋 、=果是，液晶胞上絕大部分的顯示影像都可經由寬面傳 當液晶胞上的顯示影像被傳送時，照射到窄面上的部八 顯示影像，被朝向入射側反射，無法經由上表面放射°。ζ 些剩下的部分被偏折，且放射的方向與通過寬面的顯示$ 像差異極大，且以下表面的法線為準，它是在放射方向= 對側。因此，像這樣的偏折與放射光幾乎不會對通過^、 的顯示影像造成影響。從此觀點來看，窄面最好不^位於 液晶胞之像素的上方。如果是窄面與所有像素重疊極端情 88106175.ptc 第18頁 2000.02.03.018 521137 修正 案號 88106175 五、發明說明（13) 況，就很難在靠近垂直方向的方向察覺到通過寬面顯示影 像。 因此，從避免由於顯示光傳送不足導致顯示不自然的觀 點來看、，，好減小窄面與像素重疊的面積，藉以確保足夠 的光通過覓面。由於液晶胞的像素間距一般在丨〇 〇到3 〇 〇微 米的事貫，每一個窄面在底側參考面上的投影寬度要小於 40极米，從1到2〇微米較佳，從3到i 5微米更佳。關於此， =須注意，投影寬度愈小，成形窄面所需的技術水準愈 问。如果波狀稜鏡形結構脊部的曲率半徑不低於某指定 值，即會產生散射效果，且致使顯示影像被干擾等。此 外，由於螢光燈一般產生大約2 〇微米的相干波長，窄面太 小的投影寬度會導致繞射等，結果損害到顯示品質。 從上述觀點來看，窄面間最好安排較大的間距。不過， 由於窄面的功能如前所述是反射從側邊入射的光，它們之 間的間距太大會造成照明減弱，並使得顯示不自然。關於 此’波狀稜鏡形結構中的脊2a與槽2b之間的間距p(如圖3 所示）最好在5 〇微米到1 · 5毫米。整個波狀稜鏡形結構中的 間距可保持不變。另一方面，脊2 a與槽2 b也可安排成不規 則的間距’例如隨機間距或指定數量之隨機與規則兩者結 合的間距。 €出光叙置是由波狀稜鏡形結構構成，在某些情況稜鏡 幵> 結構會與液晶胞的像素干涉導致波紋。雖然藉調整脊與 槽的間距可以防止波紋產生，但較佳的間距範圍已如上所 述。因此’問題是如何在該間距範圍消除波紋。

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形結構產生波紋的較佳技術 面呈傾斜狀態，俾使此傾斜 。在此情況下，如果傾斜的 朝不欲的方向反射，並使得 光導板中沿著光傳送方向的 利用效率降低。此也致使顯 在本發明中，防止波狀稜鏡 是脊與槽按排成與入射側參考 的方向與像素排列的方向相交 角度太大，入射到窄面的光會 放射的光偏折太大。結果使得 照明強度變化太大，並使光的 7]^品質下降。 從以上的觀點來看，稜鏡脊與槽的配置方向，即稜鏡脊 與槽之脊線相對於入射側參考面的傾斜角度，最好要在土 =方3度以内更佳’土25度以内最佳。土符號表 不傾斜的方向疋以入射側參考面為基準。在可避免產生 紋的^況下，稜鏡脊與槽的配置儘量與入射側平行。 如岫所述，光導板可以是任何適當的形狀。如果是f造 模形或類似形狀的光導板，β的外形可以適#地== 的上表面可以具有適當的形&，例如圖2(a)所示的平面 形’或圖2(b)與（c)所顯示的曲形表面16、17。 +關於波狀稜鏡形結構所構成的出光裝置，脊與槽不一定 需要由平面構成，如圖3中所示的面21， 22， 23 24，可 何適合的形包括彎面，曲面等。構成波狀稜鏡 y :: 之脊與槽的結合，不僅脊與槽的間距可變，它的形 狀等^都可變。此外，波狀稜鏡形結構可以是每一個脊或 槽，’，伸遍及整個結構寬度俾具有連續的脊線，或也可 以疋在脊線方向，脊或槽間有一間距的不連續的安排。 如圖中所不的實施例，光導板1的上表面11， 1 6，或

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’或下表面12都有抗反射層2d或2。光導板最好具有抗 反射層或平面等。此可以抑制光導板下表面的反射、，藉^以 ，制從上表面放射的漏光疊置於顯示影像而致損及對比 等。抗反射層可以是光學多層膜，低折射率層等，它是按 傳統技術成形，例如來自透明的介電質、氟聚合物、^ = 低密度材料。 Λ 口 及 較佳的抗反射層能在整個可見光區域顯現抗反射特性 ϊΐΐ，較佳的抗反射層對於波長550奈米垂直入射光的 55〇大乎要曰=·5%以下，在h3%以下更佳，U%以下尤佳 '下水疋可見光區域的中間點，也是視覺上重要的範 $反射層可以蒸氣沈積或其它技術直 2。另·，也可由透明膜構成的基底 26面朝外。 矿卸钕此種方法的抗反射層 從抗反射等的觀點來看 射片或類似物，抗反射層最子層是上述的抗反 觸，以避免與先導板的下表面緊密接 的黏著方$二 〗。為獲得緊密接觸，要使用適舍 壓黏層或其它種類的黏著層。 ^田&擇光導板、黏著； 構件的折射率儘量接近，〗 广广的組合，俾使這些 U9到1.60較佳，如此即 入4到1.65的範圍， 抗反射效果。例如由聚（^制各)丨面間的反射，以增進 甲基丙烯酸甲_)製成的光導板，

521137 月 曰 成的透明 ’各介面 何適合的 的平面， 進入射百 。此中間 源的波長 材料，包 透明樹 射。 都可用來 造方法包 定形狀轉 脂液化後 輻射等聚 將液態樹 ^tit 8810R17B 五、發明說明（16) 丙烯類製成的壓黏黏著層 基底二者的組合，其折射 間的反射幾乎可以完全消 在光導板中，入射側的 形狀都可採用。雖然入射 但也可以配合光源的外形 分比。此外，在入射側與 件的外形也是按照光源的 光導板是由適當的材料 範圍透明。可用的材料例 括丙烯類樹脂、聚炭酸樹 脂。較佳的光導板材料的 可用切割的方法成形光 成形光導板。從適合量產 括：以耐熱的模具壓熱塑 移給樹脂；以加熱或溶劑 注入具有既定形狀的模具 合的液態樹脂注入具有既 脂聚合。 修正 ，以及三乙醯纖維素製 率的範圍從1, 4 9到1 · 5 除。 形狀並無特殊限制，任 側一般是垂直於下表面 ’諸如凹曲面，藉以增 光源間也可置入中間件 形狀等。 製成’它對所使用之光 如對可見光區域透明的 脂或環氧樹脂所代表的 雙折射很小或不具雙折 導板。任何適合的方法 的觀點來看，較佳的製 型樹脂，將模具上的既 將熱溶性熱塑樹脂或樹 :將可被熱、紫外線、 定形狀的模具，接著再 光導板不一定是由一種材料製成的均勻單層結構，… 以是層狀’或由相同或不同材料製成之各部分組人而 它們的例子包括光導板可以由做為傳送光的光導^分盥例 如具有波狀棱鏡形結構之出光裝置的簿片〔卜本^、 /寸/1、丄衣面）結合而 成0

丄J/ 丄J/ 月 修正 曰

皇號 881f)fi17.R 五、發明說明（17) 光導板的厚度可以根據 以用於反射型液晶顯示器的：J =源的尺寸等決定。 在入射側一般的厚邊是2 為例，光導板的厚度， 8毫米更佳。…20-未，。.1到1。毫米較佳，0.5到 從避免散射干擾顯示影 顯示影像的觀點來看，關於象====到清晰 到上表面的入射光，特 j下表面或下表面 向的入射光’較佳光導拓t = T表面f上表面在垂直方 較佳，高於95%最佳，或者^、 士比要兩於9〇%，高於93% 低於10%更佳。 次者務狀低於，低於15%較佳， 根據本發明的光導板 二:光源來的*能: 的亮度，以及反射型液二用ί”射的光’且具有極佳 且耗電量低。 夜日日顯…它不但明亮、易觀看、 圖5所示的平面光源裝罢 平面光源裝置的方法本發明的光導板1。製造 源塑的前光。 此凌置便於使用，例如做為側光 私：2 ί :的光源都可做為配置在光導板入射側的光源。 ,、、二靶例奴包括線光源，如冷或熱陰極射線管，點 光源’口發光二極體的線形陣列或二維陣列，或以其它方 88106175.ptc 第23頁 2000. 02. 03. 023 521137 月 曰 修正 案號 88106175 五、發明說明（18) 式安排的點光源，以及使用某裝置將點光源轉變成線性光 源，發光部分以等間距或不等間距分布。 、 士在製造平面光源裝置時，也可根據需要結合適合的輔助 裝置。例如，如圖5所示，可以使用光源固定罩“包在光 源31的四周，以便將光源31放射發散的光引入光導^反丄的 入射側。此外，例如圖6所示，可以在光導板的下 置擴散層4以便得到均勻的面光。 _ -=用的光源固定罩包括塗布高反射金屬薄臈的樹脂 月’金屬箔等。光源固定罩與以黏膠或類似物與光導板入 射側結合’光導板的結合部分不需要出光裝置。 声如事先在平面光源裝置之出光面上配置擴散 I 就疋光導板1的下表面12，其目的是消除亮产不均 $ : ;士鄰光線間的混合以避免產生波紋等。在-本發明 來看導板放射光之方向性及光利用效率等的觀點 木I Μ擴散層擴散範圍以窄為宜。 例t Ϊ層：以任何適合的方法成形，1無特殊限制。實施 脂並硬化】：合折射率透明顆粒的低折射率透明樹 生裂痕；在透明樹脂層表面上成形i 使用搞a ,或疋使 述任一種方法成形的擴散片。可以 在機械械及/或化學方法成形所需的不規則粗面。 層，可以使基底或是成形於其上的透明樹脂塗 粗糖轉移：：粗面的壓滾、模具或類似物處理，將表面上

88106175.ptc 第24頁 m 2000. 02. 03. 024 521137 修正 曰 案號 88106Π5 ^_ 五、發明說明（19)

上述適用的透明顆粒其平均顆粒直徑 米。可選用的顆粒包括導電無機物，例到T 土：二氧錢、二氧化錄、氧化錫、氧化銦、氧U氧 化銻及各種父鏈或非交鏈的有機聚合物顆粒。 如前所㉝’根據本發明的平面光源裝置具有極佳的光利 用效率，明亮，放射的光幾半都+上1土的光利 , ^ ^ μμ ^〕九成手都在垂直方向，且报容易做 ί大面積’平面光源裝置报容易應用於 :口它可用於反射型液晶顯示器的前光 二 反射型液晶顯示器明亮易看，且耗電量省。 侍到的 在圖6與7所示的反射型液晶顯示器中，都是使 的平面光源裝置3做為前光系、统。編號5及“表二、 1#63是液晶胞的基底’62是液晶層、匕 疋1 射層。製造反射型液晶顯示器的方法 射 A t 7r7： ^^£^#J 5 ^ ^ ^ 才直"f光導板1的下表面，如圖所示。 且：J來言兒，製造反射型液晶顯示器的方法是適當地组合 二透明電極的功用是做為液晶的快 射声，ΐΓΠΐϋ:組成部☆’如極化板、前光及反 私二^再加广、用邛分，如做為補償用的相差板。本 ;、夜：J使用前述的平面光源裝置外並無特殊限制，反射 ^液：顯示器可以傳統的方法製造，這些如圖中所示。在 圖6所不的實施例中，並未顯示透明電極。 =此，所使用的液晶胞並無特殊限制，只要適合者都可 用。它的實施例包括，根據液晶分子排列的方向：類， 88106175.ptc 2000. 02. 03. 025 521137

有扭曲或非扭曲液晶的液晶胞，如TN液晶胞、STN液晶 胞、垂直定向液晶胞、HAN液晶胞及OCB液晶胞，進一%步還 包括客-主型液晶的液晶胞及鐵電液晶的液晶胞。驅動液'< 晶胞的模式也無特殊限制，適用的例如主動矩陣或被動矩 在反射型液晶顯示器中，反射層7或64是不可或缺的。 反射層可配置於液晶胞6的外側，如圖6所示的實施例，也 可配置於液晶胞6的内部，如圖7所示的實施例。反射層可 使用適當的傳統方法成形。例如包括··内含高反射金屬顆 粒（例如鋁、銀、金、銅或鉻）之膠合樹脂的塗層；以墓 沈積等方法成形的薄金屬沈積層；由基底支撐之鍍層^ 積層所構成的反射薄片；以及金屬箔。 —'ϋ 如圖 層最好 用來構 極相同 任何 極化光 觀點來 含峨或 在製 光學元 層、抗 加裝補 何一種具有高折射率 電極圖案表面錢與電 過，從致使高度線性 之對比的顯示影像的 化板為佳，例如，内 板。 配置一或多個適合的 配置擴散板、抗眩 在液晶胞與極化4 反严^ 7所示反射層6 4成形於液晶胞6 是高導電性材料，諸如前述任 成電極圖案的金屬，或是透明 材料的透明導電膜。 適合的極化板都可以使用。不 照射到液晶胞以得到令人滿意 看，以使用可以高度極化的極 染料供線性極化的吸收型極化 造反射型液晶顯示器時，可以 件。例如，在極化板的觀看側 反射膜、或保護層。此外，可 侦用的延滞板。

521137 月 曰 修正 案號 88106175 五、發明說明（21) 延滞板供補償用，例如補償與波 以増進感覺性。在本發明中，根據關的雙折射等，藉 液晶胞與分別配置於觀看侧盥背側:延滯板可配置於 之間。可以根據波長範圍等使用適合^匕^至少其中之一 如，由單層延滯層或兩或多層延滯岸，仏用延滯板。例 可以使用。 ㈢$ ®構成的延滯板都 根據本發明的反射型液晶顯示器 看，特別是經由通過光導板寬面的；二平面光源裝置觀 液晶胞中具有抗反射層64之液 '明如何觀看 所示，當平面光源裝置on，“從光；：顯不景:像。如圖 出，通過包括抗反射層2、極化板5先=思1下Λ面放射 射層64反射，再經由液晶層、極化板等:二光匕層被並反 看到像這樣傳送的光即是顯示影像(小 方i ϋ i m二属光〜從正面在與液晶胞垂直 η ?、，而從正面方向放射的漏光 冷2很弱。由於本發明致使的這些效杲，1、，” 層的貢獻，可以經由寬面在正前方向 ^ 顯示影像。 肖看至^質極佳的 S -方面’當平面光源裝置0"時，是以外來光觀看_ 不影像，於是光r從光導板1之上表面的寬面22入射，通 過抗反射層、光導板、及液晶層’被反射層反射，再經 這些層回到光導板1 ’如上所述的情況。結果，可以婉由 寬面在正前方向四周看到顯示影像（7)。顯示影像被工光導 板干擾的程度很小’因此具有極佳的品質。

88106175.ptc ^21137 年

_ 案號 8810finR 五、發明說明（22) 在上述根據本發明的平面光源裝置叩 包括的光學元件或零件有光導板、擴^日顯不益中，所 化板匕們兀全或部分緊密結合在一起 ^ 構，或以裳县公pq AA七、4· H田— 籌成單一的夕層結 射以防止針士降2方法隹豐在—起。不過從抑制介面反 射以防止對比降低為主的觀點來看，這些 全部緊密結合在一起。至少平面光干 疋 面要與液晶胞的上表面緊ί:合置中光導板的下表 的緊！ϊί ’ ？使用適當的透明黏著劑，例如壓黏 顆粒以椹点斑-』黏者層中可加入如前所述或其它的透明 顆拉以構成黏者層，其功能如同擴散層等。 以下將參考實施例對本發明做更詳細描 ，’不能解釋成本發明受這些實施例的限制。-貝緊 -貫施例1 工ί Γ =過，先處理使其具有所需形狀的銅板以鑽石切割 风/上表面的核〜，此核心置於模具中加熱 C/聚（曱基丙烯酸曱酯）熔物倒入加熱的模具中得 」平板形狀的光導板。此平板形狀長丨5〇毫米、寬63毫 米，入射側厚度2·〇毫米，對側厚度〇·8毫米。2的下表面 C出光側表面一)平坦，上表面有些微向上凸出的曲度，截面 0 2 (b )所示。上表面的波狀稜鏡形結構包括交替排列的 $與槽，間距160微米，其中窄面的斜角範圍從4〇.5度到 • 5度，寬面的斜角範圍從丨· 8度到4· 9度，兩鄰接寬面的 2i角ί在〇·丨+度以内。窄面在下表面的投影寬度從10. 7到 • 1微米’寬面在下表面的投影面積與窄面在下表面投影

521137

面積的比大於6/1。 在f : t -:几反射片疋由8 0微米厚之三乙醯纖維素膜以及 使用二：：積五層☆電膜所構成的抗反射層所構成， 厚的：稀類壓敏性黏著層，以抗反射層面朝外 55。大：丄古下表面的一半緊密結合。抗反射片反射波長 550奈未之垂直入射光的反射率大約〇. 2%。

^直4毫米的冷陰極射線管（Harison Electric公司製 ^之於f導板的入射侧。陰極射線管的四周有表面錢 所製成的㈣固定罩，兩端分別與上及下 ‘以;觸。反向器及直流電源供應器連接到陰極射線 ;的：2平面光源裝置。背側具有與光源固定罩相同反射 以r ^反射型TN液晶胞配置於出光侧（光導板的下表面） ϊ,Ι 2 ^反射型液晶顯不器。開/關直流電源供應器即可得 ^ Ϊ Ϊ源裝置的開/關狀態’以及液晶顯示器使用每一 個像素都可開/關切換的驅動模式。 ^ΜΜ2

^ 了抗反射片是在pet膜上鍍矽抗反射層以及是在整個 :二面施加抗反射片外，其餘都是按實施例丨的方法得到 身板平面光源裝置及反射型液晶顯示器。抗反射片反 、波長5 50奈米之垂直入射光的反射率大約1 4%。 以實施例1中的平面光源裝置或液晶顯示器下表面沒有 ^反射片的那一半做為比較實施例1。

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平面光源裝置與反射型液晶顯 9 — 得到，不矾枯田士公 ”、、、不σσ疋知貫施例1的方法 r η烏卓 \ hx f 、 再形狀為長1 5 5毫米、寬 60么未、入射側厚2·〇毫米、對側厚丨〇 I 面皆平坦的平板。光導板 ’、 人下表 的大點。冋日守下表面沒有抗反射 ： 先導板入射側對側，突點的面積愈大。 比較實施^

實施例2之相同光導板做修改外，平面光源 ϋ射型液晶顯示器都以比較實施例2的方法得到。 引在光導板的下表面施加實施例1中相同的抗反射 評鑑測試 、對只轭例與比較實施例中所得到平面光源裝置與反射型 液晶顯示器進行以下的性能檢驗。 放射強唐

打開每一個平面光源裝置的電源，以光度計（ΒΜ7， Tompson公司製造）檢驗光導板下表面中央之光的放射強度 與角度的關係。在與入射側及下表面垂直的面上，量測下 表面法線兩邊各角度的放射強度。所量測到的值乘以量測 角Θ的餘弦’以便得到固定的量測面積。在0角的放射強 度得以決定。也可決定最大強度的放射方向。操作期間陰 極射線管的電流為2 · 8毫安培。 結果是’在實施例1及2及比較實施例1中，下表面的最 大強度以及最大強度之方向分別是丨，100cd/m2及12度，在

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修正 比較實施例2及3中，分別是55〇^/11]2及7〇度。 在每一種反射型液晶顯示器上顯示線圖案。隨機挑選i 〇 個人在平面光源裝置開（照明狀態）及關（非照明狀態）的狀 態下觀看顯不的圖案，評鑑圖案的清晰度。最高分為j 〇 分。所得到的結果如表1及2所示。 [表1] -- 實雜 例1 比較實施例1 比較實施例2 比較實ϋίι 3_1 照明 不照明 照明 不照明 照明 不照明 照明 不照明 照明 不照甸 喊1 10 10 8 9 6 6 3 4 4 4 10 10 8~ 8 6 6 4 4 4 4 Ml 10 10 8 8 6 6 4 4 4 4 10 10 8 8 6 6 4 3 4 [表2] 實施例1 實施例2 一 比較實施例1β 比較實施例2 比較實施例3 照明 不照明 照明 不照明 照明 不照明 照明 不照明 照明 不照明 減5 10 10 9 9 6 8 4 4 4 4 10 10 8 8 6 6 3 4 4 4 10 10 8 8 6 6 2 3 4 4 喊8 10 10 9 9 8 8 4 4 4 4 10 10 8 8 6 6 3 4 4 3 觀者l〇 — — 10 10 8 8 6 6 '4 4 4 表1及2顯示，實施例之液晶顯示器的顯示清晰度，無論 有無照明，全部優於比較實施例。此歸因於實施例之顯示 器的白化降低。特別是，比較實施例2及3之液晶顯示器在

88106175.ptc 第31頁 2000. 02. 03.031 521137

_#號 88]nfi175 五、發明說明（26) 照明狀態受到相當白化，致使原來的黑區看起來不黑，無 法達到正常顯示。不照明狀態也發生相同問題。只有在& 有凸點的區域看得到線圖案，有凸點的區域由於不規則反 射致使對比大幅降低。比較實施例2及3之液晶顯示器所得 :巧不正常的顯示’ 1由於霧狀粗糙的影響致使顯示品 貝大幅降低。這兩個比較例的液晶顯示器所顯示的影像幾 乎相同。 另一方面，實施例1與2及比較實施例丨之間的比較顯 不，抗反f層有效地增進了照明狀態與非照明狀的 清晰度。貫施例1與實施例2之間的比較§ 面反射比可導致較佳的顯示清晰度。車車父低的下表 看起來很黑而沒有白化，大幅影響顯示清晰』：：：黑： 制白化以藉此避免對比降低是报重 以及，抑 顯示，藉由抗反射層來防止白化 ===果 言是有效率的。 日運顯不清晰度而 在以亡的測試中，在照明狀態日寺，抗反 區域的亮度。不過，所減少的亮声並不合咚/稍降低了白 因為它與防止白化的效果相比可：之m顯示品質’ 較實施例1的液晶顯示器都在照明 ° 。貫施例1與比 方向朝光導板入射側之對側改變觀看角产。姓同時從正前 較實施例1的液晶顯示器中，當觀看角产果是，在比 度向，可以看到可分別的條-達大約傾斜1〇 改變條紋圖案連續改變，嚴重破^σ ^者觀看角度的 例1的液晶顯示器，直到視角到反之，實施 又日]方向都沒有

88106175.ptc 第32胃 2000. 02. 03. 032 521137 _案號88106175_年月曰 修正_ 五、發明說明（27) 顯示任何改變，因此大幅增進了顯示品質。以上的結果顯 示本發明的光導板或平面光源裝置實現了明亮且易觀看的 反射型液晶顯示器。 雖然本發明是參考特定實施例詳細描述，但熟悉此方面 技術的人士可對其做各種變化與修改，都不會偏離它的精 神與範圍。 拳

88106175.ptc 第33頁 2000. 02. 03. 033 521137 _案號88106175_年月曰 修正_ 圖式簡單說明 圖1的斜視圖說明光導板。 圖2的側視圖說明其它型式的光導板。 圖3的側視圖說明稜鏡形的波狀結構。 圖4說明根據本發明之一種光導板實施例的出光特徵 (light-emitting characteristics) 〇 圖5是平面光源裝置的側視截面圖。 圖6是反射型液晶顯示器的側視截面圖。 圖7是另一種反射型液晶顯示器的侧視截面圖。 圖8說明根據本發明之一種反射型液晶顯示器實施例的 顯示影像。 圖9是傳統光導板的出光特徵； 圖1 0是傳統反射型液晶顯示器所產生的顯示影像。

88106175.ptc 第34頁 2000. 02. 03. 034

Claims (1)

1. 521137 91, 4. 8〇 修正本 案號 88106175

   六、申請專利範圍 1· 一種光導板’上表面成你士 側入射的光偏折到光導板的；置，將光導板入射 具有抗反射層，可使來自二且=在下表面 兀♦扳下表面的入射光通過光導 板的上表面；

   其中出光裝置具有波狀稜鏡形結構，它具有窄面與寬 面，並包括稜鏡的脊與槽，連續或不連續地交替排列，其 間距從5 0微米到1. 5毫米，該窄面相對於下側參考面的斜 角從3 0到45度’且在參考面上的投影寬度為4〇微米或更 小’且是向入射側的對側傾斜，該寬面相對於下側參考面 的斜角在0到1 0度的範圍但不包括〇度，所有寬面之斜角的 最大差在5度以内，任鄰接兩寬面間的斜角差在1度以内， 該寬面在下側參考面上的投影面積至少是窄面的5倍。 2·如申請專利範圍第1項的光導板，其中抗反射層是支 撲於透明膜的一側，透明膜與光導板的下表面結合，其抗 反射層面向外。 3·如申請專利範圍第1或2項的光導板，其中抗反射層成 形於光導板的上及/或下表面，對波長55 0奈米之垂直入射 光的反射率為2%或更低。 4 ·如申請專利範圍第1項的光導板，其中從下表面放射 之光的最大強度方向，在與以入射側為一參考面及下表面 為另一參考面垂直的平面上，與下側參考面之法線間的夾 角不超過30度。 5 ·如申請專利範圍第1項的光導板，其中波狀稜鏡形結 構之脊線的方向在以入射側參考面為基準的± 3 5度以内。

   521137 案號 88106175 曰 修正 六、申請專利範圍 6. —種平面光源裝置，包括申請專利範圍第1項之光導 板及配置於其入射側之光源。 7. —種反射型液晶顯示器，包括申請專利範圍第6項之 平面光源裝置及其下側配置具有反射層的液晶胞。

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