TW552825B - Display apparatus - Google Patents

Description

552825 本發明係關於一 終端機、行動電話、 使用一具有薄、輕及 器。 種平面顯示設備，用於如攜帶式資訊 個人電腦或電視之類的裝置，尤有關 低成本之類特徵的導光元件之顯示 毛月亦關於一種於不使用時可收納於 且使用一導光元件之顯示器。. 相關技 $ 專、、，如液日日顯示裔（Liquid Crystal Display ; 山、、之的顯示器，幾乎都用以作為如攜帶式資訊終 ^ w遊^破置、行動電話、個人電腦及電視之類裝置的顯 、曰特別是薄膜電晶體（Thin Film Transistor ;TFT) $曰曰，、、、員示為’因其具有各像素均設置用以驅動液晶單元之 T的結構’於顯示影像時有高解析度及快速反應之優 點，而受到廣泛的運用。 告然而’製造包含TFT之液晶單元的過程複雜，尤其是 ^顯示區域越大時，製造成本越高。而製造TFT時，濺鍍 裝置、CVD裝置、及曝光設備等等的效能會限制所能製造 出之顯不區域。 為解決此一問題，於此發明人提出由一維發光元件陣 列、導光元件陣列等等建構出之顯示器。 使用導光元件之習知顯示器，可參考圖丨3及圖丨4。 圖1 3為一立體分解圖，顯示習知顯示器之主要元件。

第5頁 五、發明說明（2) I -彳ϋ 3所Μ建構之顯示器，發光裝置110具有複數個發 一兀 ，導光裝置120其上有複數個導光元件121排列 ;;二基Λ122上，光擷取裝置130 ’係於一其上有複數個 电和 y成之透明基板1 33上密封一液晶層〗3 J而構成， 及一液晶密封材料132與光反射裝置14〇。 f光7G件111之光軸112，以能使光線由導光元件121 :Ϊ: 式排列’且光皮射裝置140以能使反射光 到達導光το件121另一端的方式配置。 其二®Λ所示，接觸液晶層131之電極134，形成在透明 ΐί ί 上，且連接至外界的端子群138設置於透明 暴板1 3 3的兩個周緣部上。 # $1^下將苓考圖⑷及圖14b說明導光裝置1 20及光擷取 裝置1 3 0之運作。 入裝置110的各個發光元件111所發出的光線，會進 121 件1U配置之導光元件121，且經由導光元件 U1的南折射率區域1213傳播。 如圖l4a所示，當電極13切及13仙間未施加電位差 = 子皆相料基板以接近水平的方向排列，且其 # π折射率區域121 a傳播之光線的液晶層131，其 折射率較高折射率區域121&為低。 液曰光、線會停留在高折射率區域12 la❼*會茂漏至 :曰。如圖14b所示，當電極134a及134b間的電位差 會増=電場時，則液晶分子會有如圖所示之方向且折射率 552825 五、發明說明（3) ' 此時，液晶層131與高折射率區域121&間之界面的内 部全反射條件即被破壞。光線會由高折射率區域121a茂入 後經由液晶層1 3 1傳播’再以一銳角之角度進入光層 136 〇 一當光線經由光散射層136散佈後，接著會穿過透明基 板1 3 3及一抗反射膜1 3 7而抵達觀察者（使用者）眼中。於 圖14a及圖14b中，符號135表示·液晶層的一對準層。 顯不影像之運作以如下方式進行。首先，由發光裝置 11 0發出對應於第一列欲顯示影像之圖案的光線，該光線 會進入對應各個發光元件之導光元件並於其上傳播，同時 提供位於顯示器第一列之電極134a與1341)控制信號，以改 變對應區域的液晶分子方向。 ^依此方式，發光裝置110的輸出光可僅由顯示區域之 第一列獲得。對所有顯示列重複該動作，即可顯示出一隨 機之影像。於顯示期間，光線會於任何時刻洩漏至顯示區 域中，一顯示列，而可如同陰極射線管或雷射顯示器等 等’藉由視覺暫留而於觀察者腦中形成影像。 為顯示彩色影像，必須採用可輸出紅、綠及藍三原色 之發光裝置。該發光裝置之形成例，包含藉由濾色片及白 光發光材料之結合、藍色發光材料及色彩轉換材料之結 a 及一種顏色之發光材料並列配置而獲得之發光裝置等 等。 、、 上述具有導光元件之各個習知顯示器，具有如下問 題。

552825 五、發明說明（4) 首先，就 分而言，基於 漏至導光元件 然而，就 言，因為液晶 定，使光線無 的光線’會因 而損失。 因此，亦 為在如攜 耗電的裝置上 之光線均能運 紙面平行或垂 第二，為 某一特定角度 的發光方向寬 部間的距離立曾 少。亦即，可 耗電的需求時 够 一 乐二，若 一液晶顯示器 例如濾色片與 的製造成本均 〇

圖14中電場以平行紙面的方向振動之偏光成 上述，光線得以藉由控制液晶分子的方向洩 外。 電場以垂直紙面的方向振動之偏光成分而 層131的折射率與方向狀態無關而保持固-法洩漏至導光元件外。被限制在導光元件中 導光元件等等的不規則表面導致的散射現象 ^表示有半數的光線無法作為顯示之用。 帶式資訊終端機、筆記型個人電腦等強調低 一顯示器，亟須一種於上述兩種偏態 、、’、口構，亦即該結構能同時運用盥 直之偏光成分。 、包琢^、 使光線經由導光元件傳播，光線必須以小於 7 2 f ί進人導光元件。因此，若發光元件 疋乍’隨著發光元件與導光元件之端 加，能經由導光裝置傳播的光子數目會變 用!之光線的比率會下’，當更強調低 ，此一缺點會更加顯著。 使、〇及8三原色之發光裝置以完成 ώ 1於忠f少—種的上述發光裝置之結構， 一 X、>才料之組合。然而，任 向，故需以減少構件數的方式來降低製造成 第8頁 552825 五、發明說明（G ------ 【發明的 考量 較高之光 較低之實 為達 本發 個導光裝 包含一第 光成分的 以使由該 光轉換裝 間，以將 綜合說 前述之 運用效 施成本 上述目 明之第 置；一 一偏光 光線； 複數個 置，設 該第二 明 情況，因此本發明之目的在提供一種具有 率的顯不器，而可於低耗電下驅動且具有 Ο - 的’本發明採用如下之結構。 一實施樣態為二種顯示設備，包含：複數 發光裝置，發出進入該複數個導光裝置之 成分及與该第一偏光成分不同之一第二偏 一液晶層，設置於該複數個導光裝置上， 導光裝置而來之光線洩漏至外部；及一偏 置於該發光襄置與該複數個導光裝置之 偏光成分轉換為该第一偏光成分。 於本發明之第二實施樣態中， 一膽固醇液晶聚合物、一四分之一 而形成。 該偏光轉換裝置由堆疊 波長板及一直線偏光板 於本發明之第三實施樣態中，該發光裝置包含由反射 材料構成之一底部電極、由透明材料構成之一頂部電極、 及 设置於該底部電極與該頂部電極之間的一有機電致發 光層。 V 又 於本發明之第四實施樣態中，該發光裝置為一邊射型 發光元件。 於本發明之第五實施樣態中，該發光裝置輪出白色 光，且該液晶層上配置有濾色片。

第9頁 552825 五、發明說明（6) 於本發明之第六實施樣態中，該濾色片含有散射該液 晶層所擷取之光線的成分。 於本發明之第七實施樣態中，該發光装置輸出白色 光，且該濾色片配置於該發光裝置與該複數個導光裝置之 間。 - 【較佳實施例之詳細說明】 以下將藉由實施例對本發明作詳細說明。 (第一實施例） 習知技術的第一個問題，在於因僅有一個偏光成分用 在顯示用途上，故對光線的利用效率也變成（大約）一 半。 為解決此一問通’第一貫施例即依上述動機而完成。 以下將接著描述本貫施例之構造、操作例、使用材 料、製作方法及設計數值實例等等。 圖1為一立體分解圖，以顯示本發明之顯示器所使用 的發光裝置10及導光裝置30之構造。 發光裝置1 0，具有位於絕緣基板11的一表面上規則排 列之複數個發光元件20，與由薄膜電晶體（Thin Fi lm Transistors ;TFTs)所構成，用以驅動發光元件20之驅 動電路12。於發光裝置10之表面上，形成有保護層13。 保護層13係設置以保護發光元件20，以避免水分或其 他如雜質之類的物質進入發光元件2 0。 導光裝置3 0具有複數個規則排列之蕊部3 1，一鍍層3 2

第10頁 552825

五、發明說明（7) 緊密地貼附於蕊部31之底部，且一光擷取部3 3緊密地貼_ 於蕊部31上，該光擷取部33包含一液晶層。又，三原色< 濾色片3 4、3 5、3 6及一保護層3 7緊密地貼附於光榻取部μ 上。該三原色之濾色片3 4、3 5、3 6經由光擷取部3 3形成於 蕊部3 1上。 ； 圖2為導光裝置30及發光裝置1〇間的接合部之橫杳】$ 圖。發光元件20，由一底部（反射）電極2ΐ、一有機電致 光層22及一頂部（透明）電極23於絕緣基板^之一表面上 連續堆疊而形成。又，偏光再利用裝置40經由保護層丨3配 置於頂部（透明）電極23上。如圖2所示，偏光再利用装 置4 0係由膽固醇液晶聚合物41、四分之一波長板4 2及一、 線偏光板4 3連續堆疊而形成。 t 置30 毛光裝置10，包含一經由黏著層5〇固定在導光穿 上之偏光再利用裝置40。 、 本實施例之操作 、q ^1卞說明。 材 經 料：φ 3含：反射材料構成之底部電極及透 枓構成之頂部電極。於兩電極間妳士 由透明電極23發出。㈣間施加-偏壓，可使光鱗 ^出光線之波長，強烈依賴著有機電致来妯粗的、g 擇。於本實施例中，使用發出白色光之先材抖的^ 該光線包含左圓偏光（左旋性 ^ ° (右旋性之圓偏光）。其中之一圓光^及右圓偏光 下敘述指左圓偏光），會穿透呈有右為簡化起見，以 醇液晶聚合物41，另一方面，^螺旋結構的膽固 石敌偏先會被膽固醇液晶聚

552825 五、發明說明（8) 合物41選擇以反射，亦即，只有右旋偏光會被該液晶反 射。此種反射與兩個圓偏光成分皆會被反射，並使其偏振 方向逆轉之類的鏡面反射不同。

被反射之右圓偏光接著穿過保護層1 3、透明電極2 3、 有機電致光層22而抵達底部電極21。因底部電極帶有鏡面 的作用’而使該反射光成為左圓偏光’當此一光線抵達_ 固醇液晶聚合物41 ’會穿透該液晶層。膽固醇液晶聚合物 的選擇性反射現象’取決於光線之波長。舉例而言，若使 用白色光’具有依所欲傳送之光線的波長而形成螺距之膽 固醇液晶聚合物，會有如下之構造。意即，其具有三層結 構（舉例而言，膽固醇液晶可由具有R、G及B之螺距的疊 層建構而成）。 於本實施例中，藉由膽固醇液晶聚合物41及發光元件 20之底部電極的結合，可使右圓偏光及左圓偏光二者均能 被使用。f過膽固㈣晶聚合物41之左圓偏光，會藉由四 分之-波長板42並穿過該直線偏光板43而轉換成線偏振 所逃，進入導光裝置3〇之蕊部31的光線於某一方 方二可：於顯示一影像。舉例而言，㈣4所顯 不之液日日方向，直線偏光板43之光 面平行的線偏振光進入怒邻Ή ^而凋玉级月b使與紙 ,合Λ |Γ 邛1抵達蕊部31的之線偏振 光’會由光擷取部3 3選搓性i士梅& ^ β Θ。Α 取後再抵達濾色片34、35 及36處各個濾色片均包含散佈光線 ^ ^ . 彩之光線會經由㈣色片上之之粒子’㈣某一色 ‘巴片上之保護層37發出。

第12頁 552825 五、 發明說明（ ：9) 所 需 基 於 上 述 > 本 實施 例 之發 光裝 置發出之光線可轉換成 的 偏 光 狀 態 9 使全 部 的光 線均 能進入該導光裝置中， 藉 以 更 有 效 率 地 應 用光 線 ，且 因此 使顯示器的亮度增加約 一一 倍 〇 換 — 之 5 相 同亮 度 下所 消耗 的電力和習知技術相較 可 節 省 一 半 〇 部 因 具 有 散 佈 光 線之 功 能的 濾色 片形成為導光裝置之'一 5 而 不 用 如 習 知 構造 般 需個 別地 形成一光散射層。因 此 5 可 縮 短 製 程 並 降低 製 造成 本。 製 以 下 將 說 明 上 述構 造 所使 用的 元件之材料種類、尺寸 及 造 方 法 等 等 的 具體 實 例。 首 先 5 發 光 裝 置10 之 說明 詳如 下述。 ( 發 光 裝 置 形 成 例 ) 與 發 光 裝 置 10 的 發光 元 件2 0 之排 列間距設定為32 //m， 具 有 2 0 Opp i ( 像 素數 / 吋） 解析 度之彩色顯示器的像素 間 距 相 同 〇 於TFT製程中被使用之基板，如厚度7mm 類 的 益 驗 玻 璃 基 板 ，常 使 用以 作為 絕緣基板1 1 ’且藉由使 用 多 晶 矽TFT技術之製程以形成驅動電路12。關於上 程 及 材 料 ， 亦 可 採 用其 他 各種 不同 的已知方法。 料 進 接 著 J 隔 著 金 屬構 成 之遮 罩對 如鋁-鋰合金之類的材 行 真 空 蒸 鍍 等 等製 程 以作 為發 光元件之陰極，藉以形 成 厚 度 約20 0 nm之底部電極2 1 〇 有 機 電 致 光 層: 22， 形 成於 底部 電極21上。該有機電致 光層22 可 為 如 下 結 構： 一 發光層及 一電洞注入輸送層之雙 層 結 構 、 該 雙 層 Μ»' 結 構再 ι· 加 上一 電子 注入輸送層之三層結

第13頁 552825 五、發明說明（ίο) ，及=金屬構成之底部電極21與 面，設置-絕緣薄膜的結構等等。. 尤曰“間之介 於如圖2所示之禮& μ虚 a 革择缺而士 j^構&的貫例中’有機電致光層22為一 早層0然而，有機電蔹本S99 ^ ^ Φ Μ # ^ 9 9 -T ν ^先層22也了為上述之豐層構造。有 二=轉塗佈、真空蒸鑛及喷墨印刷等方Ϊ 播衣&法的不同，可選擇高分子或低分子的有 Ξ:ϊ ΐ ϊ枓。舉例而$，電洞注入輸送層材料可選擇三 、/、土胺知生物、氧二唑衍生物及卟啉衍生物等等其中的 ^ ^ 種。發光層的材料舉例而言可選擇例如8 -羥基奎 二、8-羥，奎寧衍生物（特別是複合金屬之衍生物）、四 =基丁二烯衍生物及烯丙基衍生物等等其中的至少一種。 坆些材巧可採用如真空蒸鍍的方式形成約5〇咖的厚度。 々 接著’如氧化銦錫（lndium Ti n Oxide ; I TO )合金 專4之類的材料，藉由錢鑛沉積在整個表面上以形成作為 陽極之透明電極23，若使用IT0作為陽極之材料，薄片電 阻變成約20 Q / □，且可形成約1〇〇ηπι之膜厚。

隶後’為保護該疊層使免於接觸氧氣及水分，藉由使 用氧化石夕或氮化矽於整個表面上形成覆蓋膜而形成保護層 1 3 °依此方式即可製造出該發光裝置。 (偏光再利用裝置形成例） 如下將描述形成偏光再利用裝置40之一實例。 如下之偏光再利用裝置40，設置於發光裝置1〇之上表 面。膽固醇液晶聚合物，具有與紅、綠及藍三原色對應之 螺距的三層結構。當堆疊該三層結構時，液晶的螺距也可

第14頁 552825 五、發明說明（11) 能緩緩變化，俾使膽固醇液 之波長範圍。 形成螺距會緩缓變化之 Mauer 、D· Andrejewski 、F SID 90 DIGEST，pp. 110-11 法。具有上述形成之偏光再 置10之上表面，也可藉由旋 發光裝置10之上表面形成偏 用於各個四分之一波長 可直接黏合至膽固醇液晶聚 之一波長板及直線偏光板之 等，直接塗佈於膽固醇液晶 此一實例之膜厚可設成約為 相較下極薄。 (導光裝置形成例） 關於導光裝置30，其蕊 間距相同之32 /zm。 以下為製造蕊部3 1及鍍 首先’由高分子材料所 支撐基板的整個表面，藉由 光敏樹脂之類的高分子材料 光與蝕刻過程，形成以3 2 # 個表面再以旋塗方式塗佈高 組成稍微不同於高分子材料 晶聚合物整個調整至完全可視 疊層，舉例而言，可使用R. -H. Kreuzer及A· Miller, 2 (1990 )·所述之材料及方 利用裝置40，可黏合至發光裝 轉塗佈上述等之材料，直接於 光再利用裝置40。 板及直線偏光板的習知薄膜， 合物層之上表面。將各個四分 液狀材料，以旋轉塗佈方式等 聚合物層之上表面亦屬可行。 圖2所示之厚度，而與蕊部3 1 部3 1之排列間距可設為與像素 層3 2之方法。 構成’厚度為25//m-75〇/zni之 旋轉塗饰等方式塗佈有聚丙烯 I 接者，猎由微影方法之曝 m之間距排列的蕊部，然後整 分子材料Π。高分子材料n的 I ’且具有較圖2所示之高分

552825 五、發明說明（12) 子材料I為低之折射率。藉由研磨詨 之上表面。蕊部3 1之材料的折射率^ 而路出焱部3 1 射率約為1·5。 、、，J馮1·7，而鍍層之折 液晶層33以類似於圖14所示之習知構 夾於由聚丙烯樹脂、苯乙烯樹脂、聚碳=，式，被包 成之塑膠基板，藉以形成光擷取部33。-曰及垛醚砜等構 具有政佈光線功能之濾色片3 4、3 5及q ^ =材：作為反射型液晶顯示器之内部散 ：：： 料、或作為混入背光用之濾色片材料：：的先政佈材 沉積如A1、Cr、ΙΤΟ之類的透明電極材料曰，鍍等方式， Μ. Μ 5 Τ Τ Π ^ϊί- ^ in 或添加 S Π 或 I π 枓’上述金屬材料其中的-種至整 個表面上，再藉由微影以圖案化而形 -對準層藉由旋轉塗佈等方式，塗佈 酿胺… 醯胺的前置物聚亞醯酸於整個表面上而 胺或聚亞 等等上加熱並燒結該形成層後再加以研磨。並於一熱板 當形成液晶層33時，可使用如向列液曰 ^ ^ ^ f ^ ^ ^ It ^ ^ r, 種:液晶層的厚度，可藉由常用於TFT—LCD之： 分隔物設定為2 // m - 5 // m之範圍。當顯示哭 日日、王、 小時，液晶⑽僅藉由液晶密封材；=巧 即可固定於接近上述厚度的範圍。 不而刀^物 之數it顯示器的製造方法及尺寸，I不限定於上述 數值及製造方法，而可運用已知之製造方法。 值範圍等等，冑為達成本發明效果之例示而非限定H月 第16頁 552825 L·、發明說明（13) $ Ξ 5即使在該數值等等超出前述範圍之情況下，亦 不脫離本發明之範圍。 & ^ ΐ於上述，依本發明第一實施例之顯示設備包含：複 光裝置30 ; 一發光裝置10，發出進入該複數個導光 ^置之包含一第一偏光成分及與該第一偏光成分不同之一 第二偏光成分的光線；；一液晶層33，設置於該複數個導 光裝置30上’使由複數個導光.裝置3〇而來之光線洩漏至外 部，及一偏光再利用裝置4〇，設置於發光裝置丨〇與複數個 導光裝置30之間，以將第二偏光成分轉換成第一偏光成 分0 (第一實施例之變化例） 如上所述’具有散佈光線功能之濾色片配置於導光裝 置之蕊部上。吾人亦可使用無濾色片之導光裝置，或於發 光裝置與導光裝置間配置一般的濾色片。 此一變化例之構造顯示於圖3及圖4中。圖3為一立體 分解圖’顯示如發光裝置及導光裝置之類的元件。圖4為 一橫剖面圖，以顯示發光裝置與導光裝置間之接合部的細 節。此變化例與圖1及圖2之結構之差異，僅在濾色片配置 位置的不同。更詳述之，如圖3及圖4所示，濾色片15、16 及1 7緊密地貼附於配置在發光裝置1 〇b上表面之偏光再利 用裝置，導光裝置30b需要一光散射層38。 雖然該彩色顯示器是由白光發光裝置及變化例中所述 之彩色濾色片所構成，舉例而言，藍光發光裝置也可用以 代替白光發光裝置，且一色彩轉換層可用以替代濾色片。

第17頁 五、發明說明（14) 若採用色彩轉 長會限制在較 例而言，液晶 液晶聚合物。 換層，可以類 發光裝置與導 基於上述 之元件可有不 所作之元件替 (苐一貫施例 習知技術 散布角度時， 加，能經由導 用效率下降。 角的發光元件 基於上述 以下將接 如已知的 致光元件，為 將該元件形成 具有介質 元件一樣都由 實施例的結構 導光裝置安裝 ::ί代濾色片，，光裝置所發出光線之波 僅且範圍。因此’僅具一種螺距之色層（舉 ^有對應監色之螺距）可用以作為膽固醇 彳^ ^轉為綠色及由藍色轉為紅色之色#轉 '2片之配置，位於導光裝置之蕊部上或 先裝置之間。. 可知在不脫離本發明之要旨下，該變化例 同之替代。因此，在不脫離本發明之範圍内 換’均包含在本發明之變化中。 的第二個問 隨著發光元 光裝置傳播 為解決此一 動機， 著敘述 邊射型 具有較 ρ 申 鏡之有 表面發 之類似 完成 第二 電致 窄之 列而 機電 光。 方式 題，在於當 件與導光元 的光子數目 問題，需使 了本發明之 實施例之構 光元件及一 散佈角發光 可構成一發 致光元件， 因此，同如 ，可將此一 發光元件具有較寬之 件之端部間的距離增 會變少，因此使光利 用一具有較窄之散佈 弟一貫施例。 造及操作。 具有介質鏡的有機電 元件。本實施例藉由 光裝置。 與一般的有機電致光* 圖1或圖3所系之弟/ 發光元件陣列速同i

552825

邊射型電致光元件由邊緣發光，因此若使用此一元件 作為發光裝置，可如圖5及圖6方式安裝這些元件。 於圖5及圖6中，與第一實施例相同之；件將賦予相同 的芩考符號。如圖5所示，發光裝置10c係由複數個發光元 件20c，及驅動該複數個發光元件2〇c之驅動電路i2c建構 而成，該驅動電路1 2c係經由黏著層丨9固定在支撐構件i 8 的一絕緣基板1 1 c上。 · 如圖6所示，發光元件20c由一底部電極21c、一有機 電致光層2 2 c及一頂部電極2 3 c相繼堆疊而成。電極材料可 使用如包含Mg、Li的A1等等的反射材料。 該貫施例以類似第一實施例的方式，使有機電致光展 具有一發光層及一電洞注入輸送層之雙層結構、或該雙層 結構再加上一電子注入輸送層之三層結構。 導光裝置3 0具有與第一實施例相同之構造。發光裝置 l〇c與導光裝置30藉由黏著層50固定。 為有效率地製造邊射型有機電致光元件陣列，可進行 先於一大面積基板形成一些發光元件陣列，再將該基板切 割之製程。然而，當切割該基板時定會受到需留切割餘裕 的限制，由於該切割餘裕的存在，使發光元件的邊緣與基 板邊緣兩者無法確實對齊。因此，發光裝置的發光緣無法 緊密地貼附於導光裝置的蕊部。 將發光元件2 〇 c的邊緣表面至導光裝置的蕊部之距離 表不為n dπ、’翁部局度標不為n wπ 、及光線由液晶層傳播至 蕊部時交界面的最小入射角（以下會做說明）標示為” 0

552825 五、發明說明（16) °當所有黏著層1 9、支撐構件1 8、絕緣基板1 1 c及黏著層 5 0的折射率均相同時，可以下式表示；若各層的折射率^

此不同時’藉由S n e 11公式對各個介面的修正後，也可獲 得類似的表示式： X d < tan θ (Eq . 1 ^ 以下將說明本實施例之運作。 由發光元件2 0 c的邊緣發出之光線，會經過黏著層 19、支撐構件is、絕緣基板11c及黏著層5〇而進入導光裝 置30之蕊部31。因上式（Eq.l)保證由發光元件2〇c的邊 緣表面發出的所有光線皆傳播至蕊部，發光裝置丨〇 c的邊 緣表面及導光裝置30間的光接合無任何光損失。光線進入 蕊部後的運作與第一實施例類似。 光線以液晶層之界面的最小入射角Θ入射至蕊部内， 故該最小入射角<9是相當重要的設計參數，因其決定導光 裝置30蕊部及發光裝置丨〇c之發光緣之間，於發生光損失 前的最大距離，意即切割餘裕的容許值。為獲得該容許 值，以下必須對該值的分析做說明。具體言之，光經由導 光兀件的高折射率區域進入液晶層之傳播現象，將藉由提 出具體的數值作為例子來分析。 該液晶視為一非軸向液晶，且其對尋常光及異常光的 折射率分別表示為nG及ne。依外部電場施加的有無，液晶

552825 五、發明說明（17) 方向可成為如圖1 4所示的兩種狀態。.液晶層的法線方向與 光入射方向間的夾角表示為0 。 電場以與紙面平行的方向振動之偏光成分，該液晶層 在不同的方向狀態下其折射率依角度的變化將如下式表 示。 若液晶方向為垂直： cos2 θ + n2 sm2 θ (Eq.2)

若液晶方向為水平. (Eq.3) \ne sin θ n cos θ

為使光線經由導光元件傳播，導光元件的高折射率區 域（折射率為nCQre )與低折射率區域（折射率為nclad )間的 界面必須能夠滿足内部的全反射條件。 該條件可使用做如下之表示。 0C - sin _1 (Eq .4) n core 光線不會洩漏至低折射率區域的條件為：0 e < 0

第21頁 552825 五、發明說明（18) 相同.地，抵達液晶層的光線是否能經歷内部的全反 射，係由内部全反射的臨界角所決定。不同液晶方向的臨 界角0CV與0ch，可分別藉由將（Eq· 2 )及（Eq· 3 )式中 之折射率η替換（E q · 4 )式中之nclad而獲得，0cv與（9 c h分 別代表臨界角<9。之方向狀態的水平及垂直成分。 以下採用三種實際上使用之液晶的參數值，同時考慮 由導光元件擷取光線至外界的條件 以下所使用之液晶資料如表1所示。

(表1 ) 於此列出欲探討之液晶參數值： 液晶麵 ne N0 Δη Z1I-45 1.6328 1.5026 0.1302 ZLI-4619 1.5634 1.4811 0.0823 ML-1007 1.7188 1.5138 0.205

首先，就ZLI-45而言，nc⑽與nclad可分別設為1. 7及 1,5，且由兩者之差值Δη ( =nC()re - nclad )可計算出三種液 晶之臨界角，其結果如圖7所示，顯示為入射角Θ之函數 圖。 與0ch值取決於入射角Θ ，以下考慮與入射角Θ 之關係的不同例子。 (1 ) 0 < 6>c :光線漏至低折射率區域。

第22頁 552825 五、發明說明（19) ^ ----- (2 ) (9 c < 0 < 0 h :光線不會漏至 至液晶層。 主低折射率區域但漏 θ 中的h 可控制 (3 ) Θ/ :依液晶方向為水平 意即水平）或垂直（0 ν中的V意即垂吉 , c 且）之不闾 光線於液晶層上之洩漏。 (4) :光線被限制在高折射率區域。 可；制的光量’最好能將的角度範圍 权什地更見.，亦即圖7中的Α點需儘可能地向B點的左方移 動，而C點需盡可能地貼近入射角0 =9〇。方向移動。 菖ncore 6又成液晶材料的ne時，C點可與0 = 9 〇。一致。 圖8至圖10顯示出當化⑽設成液晶材料的〇6時，臨界角0 與的計算結果。 如圖8至圖1 0所示，光線由液晶層洩漏至外界得以控 制的入射角範圍為6 9。< 6» < 9 0。（使用液晶為z L j 一 4 5 )、 73。< 0<9〇。（使用液晶為ZLI -4619 )及65。< 0<9〇。 (使用液晶為M L - 1 0 0 7 )。因此可知三種液晶之中，光線 於ML- 1 0 0 7中可做最有效之運用。於該例當黏著層5 〇的折 射率為1 · 5時，由光源入射至蕊部的入射角φ (參考圖6 ) 的範圍為-29°<φ<29° 。因此，若使用一發光方向限定 為窄於該角度範圍之光源，即能利用到所有的發出光線。 邊射型有機電致光發光元件之發光定向性，舉例而 言，如由Μ· Hiram oto等人提出之標題為”有機電致光二極 體膜緣發射之定向光束” （Appl. Phys, Lett. Vol· 62， Νο·7，ρρ·666 - 668,1993 )文中即有說明，於該例所有發出

第23頁 552825 五、發明說明（20) 〜- 光線之角度範圍為± 1 0。。 本發明之實施例中具有該用以分析之數值的導光裝 置’其由邊射型有機電致光發光元件所發出之光線的定向 範圍’足夠窄於光線經由蕊部傳播所需之角度範圍。因此 只要光線一抵達蕊部，原則上所有的發出光線均能做為顯 示之用。 ^ 於上述之分析例中，為使·光線之抵達蕊部符合幾何設 計，當w = 30，使用Eq· 1 可得出d<[ ( 30 /2 ) X tan ( 90。 -80 ) ]=85//πι。當大量製造發光元件陣列時，此一”d" 值對所需預留之基板切割餘裕而言可充分被接受，亦即， 該易於被大量製造之邊射型發光元件，可安裝在該導光裝 置上。依此方式形成之顯示結構，可用於大部分藉由該發 光元件之發光用途上。 邊射型有機電致光元件之光輸出，舉例而言，於A.

Fu j i i等人的π具有週期性多層結構之有機電致光二極體的 非等向性光學性質Η文中（Thin Solid Films 273， pp. 199-201， 1996 )已有說明。 如該文獻中所述，當該有機材料層為具有電洞注入輸 送層及發光層構成之雙層結構時，已知幾乎1 〇 〇 %的偏光成 分會具有與堆疊方向平行振動之電場。因此，若使用如本 實施例所述之邊射型發光元件，無法使用第一實施例中出 現的偏光再利用裝置。 (第二實施例之變化例） 第二實施例之變化例以類似於第一實施例之變化方

第24頁 552825 玉、發明說明（21) 式，在不脫離本發明之要旨下，可替換不同之元件。 舉例而言’前述具有散佈光線功能之濾色片配置在導 光裝置的蕊部上。然而，該習知濾色片亦可配置於導光裝 置與發光裝置之間，如圖1 1及圖1 2所示之結構例。圖1 1為 一立體分解圖，顯示發光裝置與導光裝置之類的元件。圖 1 2為一橫剖面圖，以顯示發光裝置與導光裝置間之接合部 的細節。 · 此變化例與圖5及圖6所示之第二實施例的差異，在於 使用一光學裝置6 0以配置該濾色'片，及設置一光散射層3 8 以代替導光裝置3 0 b所使用的濾色片。 如圖11所示，該光學裝置6 0藉由緊密地貼附濾色片 62、63及64形成於光纖收束構件61之表面上。若濾、色片直 接形成在發光裝置l〇c之邊緣，可不需光學裝置β〇。 光纖收束構件6 1，為具有約1 mm厚度並由收束一些光 纖建構而成之光學元件’它將入射光經由各個光纖引導至 其他表面。因此，光線經由該元件傳播時不會四處散佈。 因其厚度只約為1 m m，故容易進行組裝之處理。如圖1 2所 示’光學裝置60分別藉由黏著層50及70固定在發光裝置 10c與導光裝置3〇b間。導光裝置30b具有如圖3所示之相同 結構。 雖然光學裝置60之濾色片64，如圖12所示配置在面向 餐光I置1 0 c處，然而其亦可配置在收束構件6 1之另一侧 面向導光裝置30b處。 同第一實施例之方式，藍光發光裝置也可用以代替白

第25頁 552825 五、發明說明（22) 光發光源，且一色彩轉換層也可用以替代渡色片。 雖然本發明已由該例示性之實施例描述說明，然熟悉 =項技藝者對前述本發明所做之變化或增減，當能理解^ 白不脫離本發明之精神及範圍。因此，當能理解本發明並 ^，定於上述之具體實施例，而包含以下申請專利範圍的 '徵所涵蓋與均等之所有可能實施樣態。 以下將以實施例為基礎說*明本發明之效果。 而#於第一實施例中，可對習知損失之偏光成分再利用， 枯^光利用效率幾乎成為原來的兩倍。因此，可獲得習知 術：度i換言之’發光裝置所消耗電力和習知技 端機或ί Γ1: ΐ:、故本發明利於運用在*可攜帶資訊終 用-i將：耗電之裝置上。再者’藉由運 構，：Ξίί 裝置的蕊部上之遽色片的配置結 成本。 戚耵層之^知製程，而可減少製造 於第二實施例中，經由對顯示運作 而可將容易大量製轷的、惪μ本丨* 作的评細刀析結果， 上。因此，發光元株夕a山，件女裝在導光裝置 用 a 牛之务出光線將可有效率的你炎穿 構件結構 用。當該結構包含其上 ：士羊的作為顯示之 時，組裝時即更加容易色片开/成之光纖收束 第26頁 ㈣簡旱說明 圖1為 剖面圖。_示圖1之導光裝置 圖2為is 土 Ϊ分，® — ’顯示本發明之第-實施例 圖。 圖3為_ 及發光裝置間的接合部之橫 化例。 體刀解圖’顯示本發明之第一實施例的攣 圖4為顯示圖3之導 圖。 圖5為 剖面圖。 ^光裝置與發光裝置間的接合部之橫 圖6為^刀角午圖，顯示本發明之第二實施例。 剖面圖。 口 < v先裝置及發光裝置間的接合部之橫 :::士發明之顯示器的第二實施例之運作說明圖。 I.Q 2叙明之第二實施例的另一運作說明圖。 〇 :、、、、本發明之第二實施例的另一運作說明圖。 圖10為本發明之第二實施例的另一運作説明圖。 圖11為一立體分解圖，顯示本發明之二實施例的變 化例。 圖1 2為顯示圖11之導光裝置與發光裝置間的接合部之 橫剖面圖。 ~ 圖1 3為一立體分解圖，顯示使用導光元件之習知顯示 器。 圖14a及圖14b為顯示使用導光元件之習知顯示器的操 作原理示意圖。 【符號說明】 T.B1

第27頁 552825 圖式簡單說明 10、 10b、10c、110 發光裝置 11、 11 c 絕緣基板 1 2、1 2 c 驅動電路 1 3、3 7 保護層 15、 16、 17、 34、 35、 36、 62、 63、 64 濾色片 18 支撐構件 19、 5 0 黏著層 · 20、 20c、11 1 發光元件 21、 23、134、134a、134b 電極 21c 底部電極 22c 有機電致光層 23c 頂部電極

第28頁 30 、30b、 ‘120 導 光 裝 31 蕊 部 32 鍍 層 33 液 晶 層（ 光 擷 取 部 38 >136 光散射層 40 偏 光 再利 用 裝 置 41 膽 固 醇液 晶 聚 合 物 42 四 分 之一 波 長 板 43 直 線 偏光 板 60 光 學 裝置 61 收 束構件 112 光 軸 552825 圖式簡單說明 121 導 光 元 件 121a 折 射 率 區 域 122 支 撐 基 板 130 光 擷 取 裝 置 131 液 晶 層 132 液 晶 密 封 材 料 133 透 明 基 板 135 對 準 層 137 抗 反 射 膜 138 端 子 群 140 光 反 射 裝 置

第29頁

Claims (1)

1. 552825 六、

   申請專利範圍 1. 一種顯示設備，包含·· 複數個導光裝置； 一發光裝置，發出進入該複數個導光裝置的光線，其 包含一第一偏光成分及與該第一偏光成分不同之一第二^ 光成分， 一液晶層，設置於該複數個導光裝置上，以使由該複 數個導光裝置而來之光線洩漏至外部；及

   一偏光轉換裝置，設置於該發光裝置與該複數個導光 裝置之間，以將該第二偏光成分轉換為該第一偏光成分。 2. 如申請專利範圍第1項之顯示設備，其中該偏光 轉換裝置係由堆疊一膽固醇液晶聚合物、一四分之_波長 板及一直線偏光板而形成。 3· 如申請專利範圍第1項之顯示設備，其中該發光 裝置包含由反射材料構成之一底部電極、由透明材料X構成 之一頂部電極、及一設置於該底部電極與該頂部電極之間 的一有機電致發光層。 4 ·如申請專利範圍第1項之顯示設備，其中該發光 裝置為一邊射型發光元件。

   5·如申請專利範圍第1項之顯示設備，其中該發光 裝置輸出白色光，且該液晶層上配置有濾色片。 6·如申請專利範圍第1項之顯示設備，其中該濾色 片含有散射該液晶層所擷取之光線的成分。 7·如申請專利範圍第1項之顯示設備，其中該發光 裝置輸出白色光’且該濾色片配置於該發光裂置與該複數

   第30頁 552825

   第31頁