TWI258023B - A prism sheet, a back-light unit using said prism sheet, and a transmission type liquid crystal display device - Google Patents

A prism sheet, a back-light unit using said prism sheet, and a transmission type liquid crystal display device Download PDF

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TWI258023B
TWI258023B TW091124969A TW91124969A TWI258023B TW I258023 B TWI258023 B TW I258023B TW 091124969 A TW091124969 A TW 091124969A TW 91124969 A TW91124969 A TW 91124969A TW I258023 B TWI258023 B TW I258023B
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liquid crystal
cymbal
backlight module
crystal display
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TW091124969A
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Sayuri Kohara
Fumiaki Yamada
Daiju Nakano
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Ibm
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Description

93. 5.13 J 月曰 1258023 _ 案號 91124969 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域] 本發明係關於具有稜鏡構造的稜鏡片。更特別地，本 發明係關於具有稜鏡結構的稜鏡片在顯示器中可選擇性的 反射光線，且關於背光模組具有此稜鏡片，以及透射式液 晶顯示器。 二、【先前技術】 液晶顯示器，尤其是透射式液晶顯示器多用於可攜式 筆記型電腦、電視及相似之物。近年來，對高亮度、高對 比、低耗此、電池使用時間長及體積小巧等特性的需求升 南透射式液晶顯示器通常具有一背光模組。利用如小勞 光燈管的背光源來照亮背面。透射式液晶顯示器可以根據 多種光的透射度來顯示多種影像，藉由驅動裝置，如薄膜 電晶體陣列，來驅動液晶面板而達成。在這樣狀況中，只 有特別降低如小螢光燈管光源所消耗的能量，才能延長電 池壽命。然而當顯示器亮度降低，會造成顯示器較暗，因 而難以觀看且對比惡化。如此一來，無法提供優異的顯示 因此 可以降低耗能且增進责度的背光模組有其 求。近年來，具有指向性質的背光模組常用於液晶顯 的=光模組中。理由為如背光具有方向性，和一般的散5 式背光模組相較，可引起較少的反射損失。^且此背;模
4IBM0223TW-替換頁·051304._ 2004. 05. 13. 〇〇6 93. 5. 13
’以降低耗能並且 1258023 組可以有效的利用來自小螢光燈管的光 同時提供優異的顯示特性。 進一步，背光模組採用不同系統，例如使用下方導光 式（direct-under type)及側光式（side-light type)為液 晶顯示器的背光模組。近年來，側光式成為主流，伴隨^ 厚度及透射式液晶顯示器的重量降低。 圖2 6為習知的側光式背光模組。如圖2 6所示，習知背 光模組具有光源60，如小螢光燈管，光源區62包含具有1 射鏡之燈泡支架，平面光導板64從光源6〇導光至裡/面的表 面，被動式反光鏡66設置於平面導光板64之下。進一步广 如圖26所示，光學元件如聚集光的稜鏡片68、消除不^則 亮度的漫射片70為設置於平面光導板64的上方。 、 從光源60放出的光在光源區62聚集，接著射至平面光 導板64上。平面光導板64，由丙烯酸樹脂或相似之物構 成，开^成面光源’沿著平面導光板6 4的内部反射並導引入 射光且提供在平面導光板上幾乎亮度平均的光。由平面導 光板取光的方式主要有兩種，而出射分布和取光的方式 關。 一種從平面導光板64取光的方法為常用於液晶電視 者液晶監視顯示器。此方法利用在平面導光板底部印有
或 點
4IBM0223TW·替換頁孤304.ptc 第6頁 2004.05.13.〇〇7 1258023 9a 5. 13 案號 91124969 _年月曰______ 五、發明說明（3) 出射到前方。以此方法自平面光導板取光的光線L具有相 當平均的分布。 另一種從平面光導板6 4取光的方法通常用於攜帶式筆 記型電腦、電視機、行動電話及相似之物。此方法將平面 光導板64作成楔形以破壞光的完全反射，來從平面光導板 取光。在此方法中，點狀圖樣依舊印於平面光導板底部， 以消除光偏斜及不平均亮度。當使用此方法取光，出射光 具有方向性分布，其分佈在從平面導光板64的垂直方向大 大地候斜到光前進方向之傾斜方向中強度最大處。在這些 取光方法中，從平面光導板的底部漏光，會由設置於平面 光導板背面的被動反射鏡66轉向到垂直方向。 進一步，如圖26所示，一漫射板（diffusing plate) 或兩/笑射板通吊e又置於平面光導板，以降低光源亮度分布 的不平均。更進一步，除了漫射板外，適當地安置所需數 量的稜鏡片以加強前方光強度，以從平面光導板64及漫射 板70轉向及聚集光線。 ^ 稜鏡片至此已被用來增強透射式液晶顯示器的許多特 徵。例如，來自側光式背光模組的平面光導板表面的出射 光具有方向出射性質’通常顯示於如前所述從垂直方向之 光源出射方向之另一側傾斜方向中強度最大處。光學薄片 如稜鏡片或透鏡片通常用於將光從平面導光板轉向。許多 研究至此為關於稜鏡形狀及透鏡結構等光學薄
2004.05.13. 008 1258023 — 9a 5. i3 案號 91124969 五、發明說明（4) 如，圖26中的朝上式稜鏡片具有稜鏡在其上表面，及朝下 式稜鏡片揭露於日本專利公告號2000-89009，具有棱鏡在 其底面已經被提議。 稜鏡片具有稜鏡面向上’即向液晶面板處，此後標示 為朝上式棱鏡片。棱鏡片具有棱鏡面朝下，及向平面導光 板處，此後標示為朝下式稜鏡片。朝上式稜鏡片及朝下式 稜鏡片具有不同的光轉向法則及不同的結構。 在朝上式稜鏡片的稜鏡最普通的形狀，為具有剖面形 狀為直角等邊三角形。兩個此種稜鏡片結合並設置於平面 光導板，一稜鏡片的設置方式讓三角型稜鏡和光源平行， 以聚集出射光（exit 1 ight)為平行螢光燈管方向。另一鏡 片安置方式讓三角型棱鏡和小螢光燈管垂直，使得光聚集 於其方向。漫射片通常射至於稜片之中或之下，以消除光 強度不平均。 然而，雖然朝上式棱鏡片適合用於將光轉向於低方向 性的液晶面板或電視機，朝上式稜鏡不適合從具有高度方 向性楔形平面導的背光模組將光轉向垂直方向。進一步， 稜鏡片具有五邊形之剖面形狀的稜鏡，至此已經被揭露於 曰本專利公告號平成7-294709及2000-347011。兩篇中稜 鏡片的目的都是利用折射法則讓光轉向以增進在垂直方向 亮度。
4IBM0223TW-替換頁-051304.ptc 第8頁 2004. 05.13.009 1258023 93. 5. 13 案號 91124Qfij_年月日____ 五、發明說明（5) 另一方面，朝下式稜鏡片用於增進背光模組的亮度， 因具有方向性出射性質已經揭露於日本專利公告號平成 1卜84111 及2000〜89009 〇 揭露於日本專利公告號平成11-84111及200 0-890 09的 朝下式棱鏡片至此已被使用於設置於平面導光板上且棱鏡 頂端互相靠近。進一步，漫射板可設置於稜鏡片及平面導 光板間。更進一步，朝下式稜鏡片已被提出具有不同的形 狀。然而，具有剖面形狀為等邊三角形的稜鏡之稜鏡片為 最常使用者。更進一步，朝下式稜鏡片具有特別有效的增 進壳度的構造’為不對稱的稜鏡片具有棱鏡片以不對稱方 式形成於其上。然而，這些已知的稜鏡片有許多問題已被 指出。 圖27為敢常使用的棱鏡片具有剖面為等邊 ""«V ΎΑ. 鏡形成於其上的示意圖。圖2 7中稜鏡片之一目的為利用將 光轉向’由平面導光板向棱鏡的上表面射出，增進前方的 亮度。在圖27所示的朝下式稜鏡片中，從平面導光板或漫 射板來的光線L自稜鏡的第一側面f射出，接著光線l在第 二面s反射，並轉向至垂直方向。此時，稜鏡的峰角 (peakangle)被設計成在垂直方向具有最大的亮度，相對 於光射出自強度最大的角度’此強度最大為以具有預設角 度範圍的強度分布射出的波峰。然而，由於第二面s為平 面’除了在峰角射出的光之外’其餘的光無法有效3的轉向
4ffiM0223TW-替換頁-051304.ptc 第9頁 2004.05.13.010 93. 5. 13 1258023
進-步’圖28顯示的不對稱稜鏡片為揭露於 公告號平成丨0-25437 1，其中提出增進亮度的目的。不對 稱稜鏡片的稜鏡剖面為不對稱三角形，其角度相對在第一 面f之溥片表面的垂直方向與第二面s不同。稜鏡的不同面 f和s以傾斜方式形成，因此利用稜鏡的第二面s的反射， 於預定角度出自平面導光板的出射光會轉向近乎於垂直 線。此外，稜鏡被設計成光在稜鏡内部分 第：面，反射兩次，且第二次光被轉向至前方。因此面1 下式稜鏡片揭露於日本專利公告號平成1〇 —254371除了主 =線至垂直方向夕卜，產生第二次光線，且亦促成反射 此第二次光線。因此，此朝下式稜鏡片可增強亮度。 然而，不對稱稜鏡片接露於曰本專利公告號平成1〇一 25437丨具有以下的缺點。（1)剖面形狀為簡單的直線，被 導向至垂直方向的光只有兩個角度且其他角度的出射光不 會被導引。（2 )自背光模組平面導光板出射的峰角的光， 具有方向性出射性質的範圍是60到8〇度，當稜鏡被設計成 不同步朝向下，因此光具有此角度分布來轉向至垂直方 向、。然而，稜鏡的頂角變成不能超過5〇度且此形狀的尖端 會造成較差的生產品質，造成較低的良率，不適合用於大 量生產。 如上所述，可發現以下的趨勢 性於近年來多被使用，至此所常用 ’背光模組具有高導向 的朝上式稜鏡片具有不
4IBM0223TW-替換頁_〇5i3〇4.ptc 第 10 頁 2004.05.13.011 1258023 9a 5. 13 — -__案戒 911249fiQ__年月 五、發明說明（7) 適合轉向及聚集方向性光的缺點， 線0 Θ_修正 因為會因反射流失光 進一步，在朝下式稜鏡片中，高效率的光反射及聚 集’簡單的製程，光的高度方向性是被期待的。 此外’背光模組可以降低小螢光燈管的能量損耗，並 且在體積小且重量輕的狀況下，提供高亮度及高對比顯示 幕是需要的。
進一步，體積小且重量輕的穿透式液晶顯示器，可以 延長電池使用時間亦是需要的。 三、【發明内容】 本發明是為了解決習知的缺點，其目的在於提供具有 高反射效率、易製造以及增進光線方向性功能的稜鏡片。 本發明的再一目的係提供背光模組及透射式液晶顯示 器，具有高亮度、高對比、低耗能、電池使用時間長及體 積小巧的特性。 本發明利用朝下的稜鏡結構並提供稜鏡片之光線的高 反射及偏斜效率，因稜鏡片使用較高級數表面的完全反射 以及稜鏡片進一步以較容易且耗費低的方式製成。
4IBM0223TW-替換頁-051304.ptc 第11頁 2004.05.13.012 1258023 _案號 91124969 93. 5. 13 修正 年 月 日 五、發明說明（8) 根據本發明的棱鏡片藉由反射一以一預設角範圍的強 度分布出射的光，改變光的行進方向，此稜鏡片包含： 反射面延伸自薄片基座到頂端以提供完全反射，反射面包 含一較尚級數表面，以至少一小曲面及不同於ϋ小曲面 的表面構成。 如該小 包含複 設置的 一相鄰 到一預 向。根 透射光 於90 % 過15度 的稜鏡片 步，本發 彎曲面之 數個反射 反射面以 反射面的 定位置， 據本發明 線到反射 ’且出射 在本發明 平面。更進一 至少一 稜鏡片 靠近地 基座到 面延伸 座的方 度分布 度不低 寬不超 中，較高級數表 明的稜鏡片中的 平面，及一接續 面且複數個反射 一連接面連接， 頂端。本發明的 為從反射面的頂 的連接面經過預 面。本發明稜鏡 光的角度分布較 面包含複 較高級數 的曲面。 面互相靠 連接面延 稜鏡片中 端沿著朝 定角度範 片較佳為 佳為具有 數個連續 表面包含 本發明的 近，每一 伸自薄片 ，小彎曲 向薄片基 圍之該強 具有透射 一半高全 更進一步，本發明提供背光模 一光源，提供照射於液晶面板的光 一平面光導板，供改變光的行進方 一稜鏡片，設置於平面光導板的旁 其中’稜鏡片包含一反射面以提供 平面光導板經由預定角度範圍的強 反射面包含由至少一小彎曲表面及 組包含： 至液晶面板，以及
係從 面的一
4IBM0223TW-替換頁-051304.ptc 第12頁 2004.05.13.013 1258023 93. 5. 13
表面所構成之一較高級數表面。 根據本發明之背光模組 續平面。較高級數表面包含 及一接續之曲面。根據本發 且複數個反射面互相靠近， 連接面連接，連接面延伸自 端。小彎曲面較佳地延伸到 沿著朝向薄片基座的方向。 角度範圍之強度分布透射光 成本發明之稜鏡片者係設置 的較高級數表面包含複數個連 至少一如該小彎曲面之平面， $的棱鏡片包含複數個反射面 每一靠近地設置的反射面以一 薄片基座到一相鄰反射面的頂 一預定位置’從反射面的頂端 根據本發明的連接面經過預定 線到反射面。反射面的頂端構 於靠近平面光導板處。 μ、$ ΐ ΐ 一步，本發明提供一種具有背光模組和液晶面板 的透射式液晶顯示器，背光模組包含： 一光源以提供照射於液晶面板的一光， 一平面光導板以改變光的行進方向至液晶面板，以及設置 於靠近光導板處的一稜鏡片； 八中該稜鏡片包含反射面延伸自一薄片基座至一頂端以提 供$美的反射，以及反射面包含一較高級數表面由至少一 小4曲表面及一不同於該彎曲表面的一表面所構成。 根據本發明的透射式液晶顯示器之較高級數表面包含 複數個連續平面。根據本發明之較高級數表面包含一如該 小’%、曲面之平面，及一接續的曲面。根據本發明之稜鏡片 & I才复婁丈個反射面且複數個反射面互相靠近，每一靠近地
4IBM0223TW-替換頁-〇51304.ptc 第13頁 2004. 05.13.014 1258023 9a 5. 13
設置的反射面以一 一相鄰反射面的頂 度範圍之強度分布 本發明之稜鏡片者 明，一透鏡元件進 連接面連接，連接 端。根據本發明之 透射光線到反射面 係設置於靠近平面 一步設置背光模組 面延伸自薄片基座到 小彎曲面經過預定角 。反射面的頂端構成 光導板處。根據本發 與液晶面板之間。 四、【實施方法】 但僅為參考用不 本發明以下描述特定實施例及圖示 用於限制本發明之範圍。 第一部份：稜鏡結構 圖1為本發明之棱鏡片10的部分示意圖。本發明之稜 鏡片10包含薄片基座12及均勻形成於薄片基座12上的棱鏡 結構14。棱鏡結構14延伸以遍及稜鏡薄片1〇的表面並連續 的設置於預設的間距（pitch)p。 、 、 為了避免間距P (即棱鏡尺寸）在液晶顯示器的稜 鏡結構間，當螢幕被觀看時，變成顯著的，即避免反覆的 的圖案與規則排列的畫素產生干涉，因此間距p的大小較 佳為和晝素間的尺寸大小相同’且間距P較佳為設置於立 位置為靠近畫素排列精細的間距附近。然而，由於技術上 讓稜鏡精確地靠近畫素有困難，稜鏡結構的間距P通常較 晝素間的間距精細。 然而’由於近年來液晶顯示器的精細度一直增進，當
4IBM0223TW-替換頁-051304.ptc 第 14 頁 2004. 05 13. 015 1258023 93. 5. 13 案號 91124969 -年 月 修正 五、發明說明（11) 間距p做得過度精細時，根據光的一致性（coherence)可能 會產生顏色的干涉。通常，間距p大約為1 0微米（# m )，較 精確來說為在3 0到〇 · 5微米之間。在本發明一特定實施例 中，稜鏡結構間距P可設為5 0微米到6 0微米。進一步，根 據本發明間距P的範圍可上下增減，以避免干涉。 如圖1所示，稜鏡結構形成於薄片基座1 2，連接面1 6 及較高級數表面18形成一個接近三角形的稜鏡。連接面16 連接薄片基座12及較高級數表面18的頂端18a。較高級數 表面18延伸自頂端18a到靠近連接面16b並朝向薄片基座12 的底端20。光線L(launched light)以具有預定角度範圍 之強度分佈來出射到連接面1 6。出射光L前進到較高級數 表面18，接著被較高級數表面18反射的光線L前進到薄片 基座1 2之側。 圖2顯示連續稜鏡結構的更詳細顯示，根據本發明之 一稜鏡結構形成稜鏡片1 〇上。如圖2所示，本發明之稜鏡 片1 0以光穿透材料製成且其組成可供光線L在稜鏡結構的 較高級數表面1 8的内表面被反射。該較高級表面1 8自頂端 18a延伸一預定長度。本發明之較高級數表面18具有平面 22 ( —個小彎曲面），接續一曲面24，其開始於平面 22的底端22a。出射光[被平面22或曲面24反射到薄片基座 1 2，穿透薄片基座1 2並照射在谩射板或液晶面板（未圖 示）。平面2 2可列舉為如上所述小彎曲面以用於本發明的 一特定實施例。然而，本發明的小彎曲面不限於平面2 2及
4IBM0223TW-替換頁 _〇51304.ptc 第15頁 2004.05.13. 93. 5, 1 3 1258023 --—-< 案號 91124969 _年月日_修正____ 五、發明說明(12) " " ~ — 任何幾何表面，任何非球狀表面或任何混合表面只要具有 車乂接續平面22之曲面24曲率（curvature)為小的曲面，且 一幫曲可以反射具有預設強度最大的光線，以小於丨5度的 角度有效出射。本發明中，從製造及設計的觀點，平面可 用於較佳實施例於如上所述的小彎曲面，本發明以使用平 面2 2為小彎曲面的前提來敘述，可較方便的解釋本發明之 内容。 又 圖3為沿者圖2中棱鏡結構的間距方向所得的剖面圖。 圖3 (a)顯示用於本發明之第一實施例中較高級數表面丨8包 括於稜鏡結構内的示意圖。圖3 (b)顯示第二實施例中較高 級數表面18包括於稜鏡結構内。圖3(c)顯示第三實施例中 較高級數表面1 8包括於棱鏡結構内。圖3 ( a )顯示最佳實施 例’其中較高級數表面包含平面2 2和曲面2 4相互連接。圖 3(b)及圖3(c)由製造觀點顯示較南級數表面形成近似的精 密表面（minute planes) 〇 如圖3 ( a )所示，較高級數表面1 8包含於稜鏡結構用於 本發明中，係包含平面22由頂端18a延伸一預定程度且和 曲面2 4連接。沿著從頂端1 8 a到平面2 2的底部2 2 a的間距方 向的位置延伸到臨界位置（cr i t i ca 1 pos i t i on)。稜鏡結 構在此臨界位置之前，避免具有出射光角度分布在強度最 大的光到達臨界位置。進一步，平面22形成於一角度以允 許具有出射光角度分布在強度最大的光，最有效地反射到 垂直方向。如圖3(a)所示，出射的角度大於光在強度最大
4IBM0223TW-替換頁-051304.ptc 第 16 頁 2004. 05 13 017 1258023 — 9a 5·ΐ3Γ _案號91124969_年月 q 倏正 五、發明說明（13) 的光L1出射到薄面底座1 2侧，而不是到底部2 2 a，及接著 在曲面24上反射。圖3(a)的符號d表示從稜鏡結構頂端的又 軸到底部2 2 a的X軸的距離。 根據平面2 2延伸到薄片基座1 2側的假設，既然平面2 2 被最佳化來反射以強度最大之角度所出射的光，而和薄片 基座1 2側垂直，平面2 2無法反射出射到薄片基座丨2側的 光，且垂直和薄片基座1 2側較底端22a為佳。因此，在本 發明的最佳實施例中，底端2 2 a的上半部以曲面2 4形成， 其中出射光之反射角為連續地增加於薄片基座1 2上大於其 增加於在底端22a上。 進一步，在本發明的另一實施例中，曲面24可具有如 圖3(a)所示的曲度變化。曲面24亦可為一近似曲面24的弧 形構成，或由製造和費用觀點來看，由複數個平面構成。 圖3(b)顯示第二實施例，其中較高級數表面18由複數個平 面構成。在圖3 ( b )所顯示的實施例中，平面2 2也形成如圖 3 ( a )所述的特徵。進一步，在圖3 ( b )的實施例中，曲面2 4 連接到平面22可被複數個小平面24a取代，小平面24a具有 較短的長度並根據出射光L ；[角度具有角度召> γ特徵。 本發明中’當曲面2 4由小平面來近似構成，任何數量 的小平面皆可用來趨近構成曲面24。然而，小平面的數量 較佳為需足夠多，以取得曲面24的最佳近似。圖3(幻為
1258023 —— 93· 5· 13 _案號 91124969_年月曰_ι|^__ 五、發明說明（14) 成。在此例子中，小平表面也具有角度關係/3 > α γ 1 > r 2 > …τν! > rm 〇 進一步，在圖3所示的稜鏡結構，α可以為〇到5 〇度， 較佳為2 5到4 0度。且稜鏡的頂角5可為3 9到9 0度，較佳為 62-77度，更佳為62到77度。 第二部分：本發明的背光模組及透射式液晶顯示器 圖4為本發明之背光模組的透視圖，其中圖1到圖3所 示的稜鏡片10。圖4所示的背光模組2 6包含一平面光導板 3 0 ’以從光源2 8導光照射於液晶面板（未圖示），反射片3 2 以高效率地反射光到液晶面板。本發明的稜鏡片設置於接 近平面導光板30，以及漫射片34設置於接近稜鏡片1〇在液 晶面板側。 漫射板3 4並不必要設置於如圖4的位置，亦可以考慮 光學性質以設置於其他位置。進一步，圖4中背光模組2 6 的光源2 8包含一小螢光燈管，容納於容納部3 6包含反射鏡 以形成均勻背光。此外，任何除了小螢光燈管外的小光源 亦可作為光源，只要可以提供適合的光譜性質。來自光源 的光自平面導光板30射出，接著轉向至新方向，即箭頭八 的方向，且接著照射於液晶面板上。 圖5為本發明顯示於圖4中背光模組的剖面圖。圖5的 上圖特另丨j顯示棱鏡片10和從平面導光板30照射的光之間
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4IBM0223TW-替換頁 _〇51304. 第18頁 1258023 J多正 曰 皇號 911249M 五、發明說明（15) 的關係。如圖5所示，當經由導 自平面導光板30會被賦予角度導向性，且反射’光導 片10。在本發明的背光模組2 知射到稜鏡 向性’以實現至平面導光⑽的垂直光之方 從平Ϊ = 到稜鏡片U的角度為以順時鐘方向 一 ¥先板30的上表面3〇a開始測量的角度。如 二光y=導光板30到棱鏡片丨"皮較高級：表面Η t射“級數表面為稜鏡結構的一部份 ==漫射板34並導向至液晶面板(未圖二^ “ ιί二：ΐ有角度為相對於從平面導光板30出射到稜 二二10二先之強度最大者。圖5顯示光線1在較高級數表面 j的底。卩22a被反射，接著其方向被改變到朝向液晶顯示 器的方向。 進一步，如圖1到圖3所示在本發明的一較佳實施例 中’較高級數表面1 8的基座1 2側以曲面形成。如此使用較 高級數表面1 8到本發明中，來自平面導光板3 〇光線可被反 射’因此均勻的光以大於圖5所示的光線到晶片基座丨2側 角度發射超過底部2 2且於其上反射，且其被有效地導向到 平面導光板30的垂直方向，靠著液晶面板。 圖6為透射式液晶顯示器包含如圖4及圖5所示之背光 模組2 6的剖面圖。根據本發明的透射式液晶顯示器3 8包含 月光模組2 6 ’液晶面板4 0設置於靠近兔光权組2 6處’透鏡
4IBM0223TW·替換頁 _Q51304.ptc 第19頁 2004. 05.13. 020 1258023 93. 5. 13 ' 案號 91124969 年月曰 修正 五、發明說明（16) 元件4 0 a用以聚集或放大光線照射於液晶面板4 〇，一對偏 光板42a及42b設置於靠近液晶面板的兩側，以及漫射板44 用以漫射光線透射液晶顯示器40。圖4所示之透鏡元件4〇a 可用凸透鏡或雙凸透鏡形成於透鏡片上或其他在本發明中 的相似之物。此外，在圖6所示的實施例和圖5所示類似， 除了漫射片具有不同的配置。 圖6顯示鏡片元件4〇a用於本發明之透射式液晶顯示 器’以凸透鏡構成對應每個晝素於液晶面板4 〇及背光模組 2 6間。進一步，根據本發明，雙凸透鏡可用於相對位置 (opposite position)。利用如上所述的透鏡元件4〇a於本 發明圖6所示的透射式液晶顯示器3 8，透射式液晶顯示器 3 8的有效開口率可被提昇。進一步，本發明並不一定需要 使用上述的透鏡元件4〇a，一般的透射式液晶顯示器不具 有透鏡元件40a仍可以具有相同的高亮度，較長電池壽命 及高對比優點。 由於本發明圖6所示的透射式液晶顯示器3 8包含背光 模組26包含本發明的棱鏡片10，從光源28所得之光照射在 液晶面板40上具有高效率及高方向性。因此，本發明之透 $式液晶顯示器38可提供高亮度，甚至當光源為低耗能式 時亦可，且液晶顯示器具有高對比。 圖7為本發明透射式液晶顯示器3 8的細部結構爆炸透 視圖。本發明在圖7的實施例中，透射式液晶顯示器38包
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案號 91124QM 93. 5. 13 年月曰 修-
五、發明說明（Π) 含上框架48為圖像化顯視窗46以圖像化透射式液晶顯示器 38的有效框架，本發明的背光模組26和液晶面板4〇設置於 上框架4 8及背光模組2 6之間。 如圖7所示，背光模組26安置於組成透射式液晶顯示 器38的下殼體50，利用上框架48的支撐成為一個整體。如 上所述的背光模組，光源28的光有效的照射液晶面板4〇， 使得液晶顯示器具有高亮度及高對比。進一步，利用本發 明的稜鏡片1 0，光源所使用電量可降低或可使消 電量的光源。如此一來，可達成透射式液晶 消耗和體積小巧設計。 本發明的稜鏡片1 〇之較高級數表面丨8的設計以下會詳 細描述。 苐二部份·本發明用於棱鏡片的較高級數表面之設計 圖8顯示使用於代表性透射式液晶顯示器裝置中來自 具方向性之平面導光板之出射光分布的特性。任何出射光 特性原則上可用於依本發明平面導光板。尤其是，出射光 特性可有效適用於如圖8所示之具高方向性之平面光導 板。再者，該出射光特性的峰值角度不被侷限至77度。一 在任意峰值角度之平面導光板可被使用，只要該峰值角度 可應付製造上的考慮。 X 圖8為於本發明之特定實施例中，平面導光板的出射
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1258023 案號 91124969 93. 5. 13 丰月日 修正 五、發明說明（18) 光在77度具有強度波峰，且出射光的半高全寬 -X. ^ v 1 u i I idth at half maximum)為約20度。此外，圖8所示從平 面導光板出射的光之角度，以下定義為假設平面導光板的 垂直角度為0度，以順時鐘方向測量，而往光源的方向為— 90度。 w 如圖8所示’平面導光板的出射光自預設角度節圍出 射且特徵為相對平面導光板的垂直角度，即液晶面板的方 向，為極端傾斜。進一步，圖8顯示出射光具有角度上狹 今的半南全寬’且具有高方向性。為了有效地導光從上述 的平面導光板到液晶面板以增加液晶面板亮度，棱鏡片的 稜鏡結構較佳為面向平面導光板側，如以下所述。 也就是說，用於製造稜鏡的樹脂通常為透明的丙烯酸 樹脂，具有折射率在1 · 4 9至1 · 5 6之間。圖9顯示光的導向 依平面導光板上棱鏡結構的方向而定，平面導光板具有高 方向性。根據本發明，從平面導光板射出的光之角度定義 為Θ，且從稜鏡射出的光之角度定義為0。圖9顯示相應 於角度角度定義之稜鏡結構的佈局。在圖9，圖9(a)顯示 光的行動’棱鏡結構以向上方向形成。圖9 ( b )顯示光的行 動當稜鏡以向下方式形成。 如圖9 (a)所示，當稜鏡結構以向上方向形成，每一棱 鏡結構為等邊三角形，稜鏡之頂角定義為6，且當等邊三 角形以讓頂角向上方式形成，底角為（冗―占）/2。角度之
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間的關係可由下列方程式表示 [方程式1 ] sin0, = —sin0 θ2=早 4 sin θ^-η sin θ2
其中參數顯示於圖9(a)中。 係，當使用上述方程式時， 1 0所示，在前述丙浠酸樹脂 構頂角5需限制於20至30間 且弁Μ 士人 貝角之關 =方向為77度向前。如圖 的折射率範圍，朝上式稜鏡結 ’因此頂角是非常尖的。 非常難以製造金屬模型 和金屬模型會不完全分 。有效的導引具有方向 晶面板方向，是不可能 稱三角形或其他如圖9 圖9 (a )配置所使用稜鏡片具有 的缺點，利用射出成形方法，頂端 離或擠壓金屬模型且產率為低良率 姓性的光到途中的朝上方向，即液 的。以上所述的狀況也發生在不對 (a )所述的對稱三角形。 此外，當具有頂 以相同的方式考量， 程式表示 ° 角6的等邊三角形之朝下式稜鏡結構 圖9(b)中的角度之間關係可由下列方
2004.05. 13.024 1258023 93. 5.13 ___案號91124969_年月日_修正 五、發明說明（20) [方程式2 ] 〇 =θ--+-1 2 2 sinR =丄 sin0 _ η θ^\δ-θ^ sin ¢7 = λ sin 圖11為折射率和圖9 (b)之朝下式稜鏡結構的頂度之關 係圖。當光在轉向用稜鏡的側邊r被反射時，圖11的關係 圖顯示棱鏡結構的頂角可增加至60到70度。因此，當平面 導光板提供出射光具有高度方向性時，形成朝下式稜境結 構是有效的’同時光在侧稜鏡侧邊表面r被反射。 進一步，在圖9中的透射式液晶顯示器，當稜鏡結構 以朝上方式形成，光需要折射兩次，且從頭到尾的穿透度 定義為這些介面的穿透度值之乘積。當稜鏡結構以朝下方 式形成’會具有如朝上式的兩個折射面，且圖g (b )顯示稜 鏡結構的另一個反射面。根據本發明，反射率可為1 〇 〇 %， 利用稜鏡結構的角度設定，使得如圖9(b)所示的反射面r 完全地反射光線。因此，效率可以不被額外的反射破壞。 圖1 3及圖1 4顯示估計使用 酸樹脂所製的朝下式稜鏡片的 光線從空氣進入介質時的例子 空氣的例子。當光從介質進入 折射率為1 · 5 2 1的典型丙烯 透射率之結果。圖1 3顯示當 ®14顯示當光從介質進入 空氣時’當角度大於下面定
2004.05· 13.025 1258023 9a 5. 13 案號 91124969 年月日 修正__ 五、發明說明（21) 義的角度（臨界角，critical angle)，光會完全反射且反 射率會是1〇〇 %。當折射率為1.521時，下面式子所得的臨 界角為41度。當稜鏡結構以朝下方式形成，稜面可視為其 反射永遠滿足完全反射情況且沒有極端缺點會造成，尤其 當使用丙烯酸樹脂時。 [方程式3]
以下研究棱鏡結構之形狀。通常，稜鏡結構具有三角 形的剖面形狀，如至此所使用的。在此例子中，許多三角 形之形狀被使用，例如等邊三角形和不對稱三角形於之前 被提出。如前所述，稜鏡片具有多邊形之結面的稜鏡或具 有邊線為曲線的稜鏡至此被列舉。然而，這些稜鏡片可以 產生疋全反射，且不能轉向具有峰值於傾斜方向（6〇至8〇 度）之出射光到平面導光板的垂直方向，即圖的上方。 本發明的發明人發現利用 從光源’如平面導光板，而來 效的偏斜到前方。利用此一組 面以直線形成，形成較高級數 明的稜鏡片根據本發明的原則 何0 直線和曲線的組合，可以將 具有方向性的光，可以被有 合面形成的稜鏡結構，其他 表面以使用完全反射。本發 描述，而考量稜鏡結構的幾 為 了將從平面導光板來的 光有效地轉向到平面導光板
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的垂直方向以朝向液晶面板側，傾斜面的角度根據從平面 導光板到三角形或多邊形稜鏡之出射光的峰角（peak ang 1 e )被疋義。圖1 5顯示當稜鏡結構為三角形時的光的動 作。來自平面導光板的光線L具有峰角射至稜鏡，當光在 表面f被折射，接著在第二表面s被完全反射後轉向到垂直 方向。由於同形狀的稜鏡結構為以間距p平行設置，在強 度最大，度的光線L只有在第二表面3的有效區域ea被反 射’接著轉向至垂直方向。因此，光在比峰角（peak angle)小的出射角度，即光以較大射角射在稜鏡結構會在 有效區域ea的上方被反射，如圖丨5所示。 1258023 圖中有效區域ea的較上邊之末端和圖3所示的末端22a 連接。末端22a之後於此部份中定義為連接點此。根據本 發明，當不同平面於22的其他表面使用微小曲面時，連 接點Be可定義為當在具有入射光預定角度分佈在強度最大 處之光線L，被較高級數表面18反射的位置。進一步，從 實際用途角度觀之，連接點以可為較高級表面18上之點， 其鄰接連接點Be而反射於出射光角度分布強度最大的半高 全寬範=裡之光的範圍内。本發明中，連接點此的又軸以 下記為符號Bex，而乂軸以下記為符號Bcy。從連接點&出 射的光到圖的上半部以箭頭L1表示，為從垂直方向偏移之 方=出射’以箭頭B表*，如圖！ 5所示，因為當本發明未 被貫施時，第二表面s根據峰角做最佳化處理。同樣的狀 況也可實施於當稜鏡使用多邊形的形狀。因此，稜鏡結構 指具有簡單直線所構成反射面，無法提供足夠的效率 2004. 05.13. 027 9 3. 5 . 13 年月日_修正 1258023 —
_ 案號9Π24抓Q 五、發明說明（23) 進步’整個第一表面s可由一曲線形成。然而，從 平面導光板來的出射光之峰角無法都導向到垂直方向，且 所有反射效率會被破壞。為了將具有如圖8所示高度方向 性光的導向到垂直方向，本發明以直線及曲線形成較高級 數表面，讓從光源來的光有最佳使用效率。也就是說，當 來自光源在峰角的光線L只會被導引至有效區域⑽，該表 面由對該有效區域ea中峰角為最佳化之角的直線所形成 ’且此外，表面的角度較佳為動態改變以面向前方，如圖 1 5中以虛線表示的曲面。 在圖15中，連接點Be以上的部分，可擁有最高亮度的 出射光角度為比峰角小一點的角度。且出射光的強度降低 為和緩的，如同離峰角較遠處。因此，連接點Bc以上的部 刀較佳升> 成為具有角度變化的曲線。然而，本發明讓許多 平面和弧度組成一近似曲面變為可能。此外，在近似曲面 的特定實施例中，以下會更加詳細描述。 稜鏡結構的設計在本發明中包含使用較高級數表面將 會詳細描述。設計包含較高級數表面之稜鏡結構所使用的 參數有光從平面導光板的峰角（peak angie， Θ peak) &鏡的折射率n ’以及稜鏡的頂角。稜鏡頂角被定義，而
4IBM0223W-替換頁-〇5i3〇4.ptc 第27頁 2_·〇5·ΐ3‘ I25S023 五 發明說明（24) — a 表 設，光發射侧的傾斜面（第— 。而傾斜面角度在不同侧(表一面:了的角度對法線處為 面S)為/9。圖16及下表顯示所有用3直上和曲線，第： 、+ i明中的參數 [表1 ] [用於設計稜鏡結構的參數] 間距：pi tch 高度：height 材料的折射率：η 出射光線角度：θ(從垂直方向的角度） 出射光線的峰角：0 peak 出射侧邊的頂角之角度：α 對面表面頂角之角度： 點B的曲線角度··万（相對於0連續變化） 原點（0，0 ):靠近左稜鏡結構的頂端 連接點B和稜鏡頂端的差距··冱 〜如圖16所示，本發明稜鏡片設計時稜鏡頂端的角度分 別定義為0：及点。一般而言，0從下面式子可相對於“獨
2004.05. 13.029 1258023 五、發明說明（25) 立定義之。 點A的座標： [方程式4]
Formula of 峨t y β- λ tan 0'尬
Formula of prism Structure y s ———(x - pitch) \ tan a 利用解答上列模擬式子，點A的位置座標以下列方程式定 義： [方程式5] Αχ pitch *ϊ2ίϊΐθρέαΑ tan α + tan θρ€Βλ pitch tan a+tan^^ (pitch = Bex - d) 點B的座標： 光在點A折射通過介質和其角度以下列遵從Snel厂s iaw的 式子表示： [方程式6]
第29頁 1258023 五、發明說明（26) 由於光在較高級數平面的點B反射，並被導向至平面導光 板的垂直角度，必須滿足下列方程式的狀況·· [方程式7] 利用以上的方程式，冷相對於α為獨立定義。此外，圖1 7 顯示以上描述的點Α及點Β的關係。 相對於點B的點Be根據0 peak和其座標定義，可根據( 下列模擬式子解答得到。 [方程式8 ] = pitch) tan β y = tan(o; -^2)(x - Ax) + Ay 且由下列式子得到： [方程式9]
Bex pitch tan β + tan(a - φ2) + Ay 1
一 tan(a—么）
Bey tan β (Ax+ pitch) ίΆρ(α-φ2) +Ay l-tan/?tan(a + ^2) {pitch — Bex — d)
第30頁 1258023 案號91124969 _年 铲5· J 3 修正_ 五、發明說明（27) 圖1 8顯示計算後B c X和α的關係。圖1 9顯示計算後B c y 和α的關係。連接點Be的座標可從上述關係定義。曲面或 曲線從連接點開始可定義如下。也就是，從平面導光板的 出射光可疋義為讓出射光前進到棱鏡的頂端，即座標軸的 原點，且攸Θ p e a k隨光之出射角的變化改變冷，如圖8所 示。也就是說，了解/3與0 (出射角）的關係很重要。從α 來定義/3 ’已知α為本發明中決定較高級數表面的形狀的 主要參數。
圖2 0顯示當α為1 7度，模擬的結果。如圖2 0所示，已 知/3的增加需伴隨出射角0的增加。因此，在本發明之一 較佳實施例中，曲線2 4的一部份可定義一曲面具有逐漸增 加的曲度，根據光源的出射光特徵而定。 根據本發明中特定曲線部分的設計可藉由使用以下步 驟達到，並參考圖2卜主要的，定義點Be到Β及依序定義 Βι、Β^· (1)定義α 。 (2 )對應α定義點Be (Β 〇)的座標。頂端和點Be以直線連 接。 .
(3) 得到0與/3的關係。 (4) 假設一凹口寬度（notch width)為△ 0，得到0於 0 -△ 0 ，且假成通過點B吳有0厂α成分的直線和耳 7Γ /(2-/3 )成分的直線交點為下一個點％。 、
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(办，一-汝陳办) 示趨 因此，唯一獨立參數R，以及可用下列弧度方程式表 近： 、 [方程式1 2 ] (x-q )2 + (y^c )2=R2 根據研究結果，本發明的發明人發現特別在用於 表面形成理想曲線有相同的效率，甚至當部數 趨近。 ^ I刀从弧形 圖22顯示誤差（residual)介於理想曲線和由弧形 而來的趨近曲線，關於曲線部分相對於光源具有如圖8 示的出射光特徵，且稜鏡結構具有頂角為55度。如圖22 示，幾乎沒有誤差介於兩曲線間，甚至當使用弧度來趨 時，因此良好的趨近是可能的。進一步，根據本發明，理 想曲線可利用如圖3 ( b)和圖3 (c )的精細平面趨近，雖然 能多少會被破壞。 、> 第4部分·根據本發明研究及模擬稜鏡面的反射性質 棱鏡片的形狀以如本發明之前所述的三維模擬光執跡追蹤 而得
4IBM0223TW-替換頁·〇5ΐ3〇4.ρΚ 第33頁 2004.05.13.034 1258023 SS9U24969 93. 5. 13 年月曰 修正 五、發明說明（30) 當棱鏡片實際上安置於液晶顯示器時，漫射片安裝於 預疋位置為在稜鏡片的上方，為通常的配置以避免不必要 的條紋。為了此一目的，漫射片具有近似的漫射性質，在 假設光以高斯散射（Gaussian scatter)來散射，並依據真 實測量數值處理為模擬模型。 假設光源具有如圖8所示的強度之角度分布。在稜鏡 結構部分’利用光源反射性質來設定一數值。進一步，於 本發明中漫射片安置於光源的不同側超過稜鏡片，以做模 擬。才莫擬透射光的強度具有視角（vfsual angle)土 1度或土 度’當本發明中稜鏡片的稜鏡結構之頂角改變時。更進一 步’朝下式不對稱稜鏡接露於曰本專利公告號平成i j 一 84111 號（Japan Patent Laid-Open Publication Heisei
No· 1卜84111)及其他日本專利平成公告案也模擬之以做 比較。圖2 3顯示模擬的結果。 圖2 3顯示透射光強度的模擬，其假定水平軸是稜鏡結 構的頂角，而垂直軸是每一視角的光強度通常於一 透射式液晶顯示器中前方亮度一般以1度至2度視角測量。 該直線顯示模擬一朝下式不對稱稜鏡的結果，為作一般習 知稜鏡之例示。而曲線並顯示模擬該本發明稜鏡片之結 果0 如圖23所示，當平面導光板具有如圖8的出射分布， 且稜鏡結構間距假設為50微米，最高前方亮度在頂角為68
4IBM0223TW-替換頁-〇51304.ptc 第34頁 2004.05.13.0； —Ϊ258023 93. 5. 13 案號91124969__年月日 修正 _ 五、發明說明（31) 度時可達到，且已知此性質可具有有效的工業製造性質。 進一步，如圖2 3所示，當使用本發明稜鏡片，在預定視角 的亮度和一般的稜鏡片比較之下可被增強1 · 2至1. 5倍。 進一步，圖2 4顯是在如圖2 3的狀況下，比較出射分布 的結果。圖24顯示強度分布改變，一般的朝下式不對稱稜 鏡片的半南全寬為約25度，而本發明的棱鏡片為約12度。 使用本發明的稜鏡片的出射光角度分布的半高全寬下降將 進一半。特別的是，根據本發明，出射光角度分布的半高 全寬較佳為不超過15度，當稜鏡的透射度不少於9〇 %，因 此優異的亮度根據本發明可被有效地加強。 本發明之透射式液晶顯不^§ 3 8的一實施例顯示於圖 6，依據本發明之顯示器特性被研究。在圖6所示的透射式 液晶顯示器38，使用透鏡元件4〇a。當使用圖6的透鏡元件 4 0 a ’影像（1)的大小為約丨=(^25丨11(0/2)。在此，（|表示 液晶顯示面板的玻璃基板的厚度，Θ為光出射自液晶面板 之伸展角度分布的半高全寬。當4=〇·7 mm而0=12度，1 = 1 5 0微来。 因此，當本發明的稜鏡片丨0使用於本發明特定實施例 如圖6的透射式液晶顯示器38，本發明的稜鏡片丨〇可被改 進（出射光的角度分布特徵=半高全寬為12度）。進一步， 假設以玻璃基板形成的液晶面板4〇具有厚度〇7錢，液晶 面板具有畫素不小於150微米的光之透射度可被增進。更
4IBM0223TW-替換頁-〇51304.ptc 第35頁 2004. 05.13. 0 1258023 93. 5. is
ί:ί:攸模擬狀況來看，常用於液晶面板的玻璃基板呈 有厚度為〇· 5 mm或更少者’可對有精細畫素之液晶面板更 有效。再者根據本發明，光通過液晶面板的分布角範圍是 窄的，一般透射式液晶顯示器所具有的缺點，如主要的問 題當光傾斜的通過TN液晶顯示器元件所造成對比反 被改進。 圖25為本發明之一特定實施例中，液晶結構以間距50 ，米形成。舉例稜鏡的製造方法，稜鏡具有大小為幾十個 微米’樹脂成型（resin model ing)方法、射出成型 (inject modeling)方法、壓鑄成型（c〇mpressi〇n modeling)方法，以及光高分子（ph〇t〇p〇lymer)方法（以下 簡寫為2P方法）為以經濟觀點而言，主要的有效成型方 ^。任何這些方法使用銅、鎳或其他類似之物所製的金屬 杈型，或環氧樹脂製的塑膠模型，丙烯酸樹脂或類似之物 形成的基本類型棱鏡的複製品。為了此一目的，一凹狀模 型使用於製作需要的稜鏡形狀。 如上述的製造金屬凹狀模型的方法，直接剪裁製造模 型’或經過樹脂或金屬先剪裁成突出形狀，接著利用電鑄 法製造鎳製複製品。進一步，當突出形狀利用金屬或樹脂 製成’接著突出形狀被複製到樹脂以製造凹狀樹脂模型。 也就是說’複製突出形狀到一樹脂以製造凹狀樹脂模型。 也就是說’當本發明中凸狀或凹狀相關物可利用剪裁進 行，稜鏡片可因此被製造。
1258023 案號 91124969 93. 5. 13 年月曰 修正 五、發明說明（33) 以下詳細描述製造本發明之稜鏡片的方法。具有和本 發明稜鏡結構相同的截面形狀的鑽石工具小段被製造，利 用300 #厚的鍵銅粗糙材料（copper - plated raw material)切割來製成凹狀模型。本發明所提供的曲線可 利用弧形來有效趨近。進一步，代替形成如前所述的鑽石 工具小段，一片狀工具小段可備用於切割稜鏡結構的曲狀 部分，以用於形成可用電鑄法形成的塑膠製品。 當光高分子法被使用時，丙烯酸2P樹脂，即三骨公司 公司（Three-Bond Co·，Ltd·)製造的30Y266，及紫外光源 具有lJ/cm2的強度來硬化2P樹脂，且金屬模型的形狀被複、 製到樹脂以製造樹脂到基板上。進一步，射出成型和壓 成型方法為不同於上述方法。更進一步，凹狀模型可 剪裁滾製未加工金屬的金屬模型，可用車床方式 狀模型並用於2P樹脂來設置於對苯二甲酸酿 表&凹 (terephthalate)膜上或其他高分子材料膜' 於輪子，以形成稜鏡片。再者根據本發明，從凸為轉動 電鑄方式製造凹狀模型可彎曲成為輪子：^以 的成型上。總結上述描述顯示本發明可達到以於，下來 下效能。 [表21 亮廑 1 一般稜鏡片 曲狀稜鏡
4IBM0223TW-替換頁-051304典 第37頁 _ 1258023 1:5·ΐ3 __案號91124969_年月日 條正_ 五、發明說明（34) 也就是說，如表2所述，本發明提供稜鏡結構可將光 從具有在角度最大為60到80度且半高全寬不大於2〇度的角 度出射性質背光源，有效地導向至前方。且聚集光源，具 有比一般稜鏡小約一半的半高全寬，以加強光的亮度到 1. 2 至 1. 5 倍。 進一步，本發明可提供稜鏡片可高效率的使用光線， 容易製造且增進光線的方向性。 更進一步，本發明提供背光模組及透射式液晶顯示器 具有高亮度、高對比、低耗能、電池使用時間長與小體積 的優點。 再者，本發明可以有效地製造稜鏡片，可以大量製造 並且不會增加大量的花費。 " ________ .··,-...---—------------—--_______________________________________________________________________ 本發明至此以特定實施例描述之。然而，本發明並不 限於以上特定實施例的描述。進一步，根據本發明，棱鏡 片用於透射式液Β曰顯示為特定的實施例。本發明除了可 用於透射式液晶顯示裔的稜鏡片外，亦可用於任何^源元 件，需要導引傾斜的出射光到垂直方向。 、
4IBM0223TW·替換頁 1304.ptc 第38頁 2004.05.13. 039 1258023 '—— 93·5]3 __ 案號 9Π24%9 圖式簡單說明
五、【圖式簡單說明】 圖1為本發明之棱鏡片的部分透視圖。 圖2為本發明中，形成於稜鏡片上的耪 丄 圖。 J恢镜結構細部 圖3為本發明中，沿著棱鏡結構傾斜方向的斗 圖4為本發明中，使用如圖1至圖3所干#】面圖 光模纽的透視圖。 心^鏡片的背 圖5為本發明之背光模組的剖面圖。 為包含圖5至圖6所示之背光模組的透射式 不為的剖面圖。 圖7為本發明的透射式液晶顯示器的爆炸圖。 圖8為從平面光導板出射之光的典型分布特徵。 ^ 9以平面光導板上的棱鏡結構偏斜光的方向，使其 具有高度方向性。 圖1 〇為關係圖。 -----glLAii——稜^結楫的項角气關 係圖。 圖1 2顯示本發明中，各個參數之間的關係。 圖1 3顯示利用丙烯酸樹脂製成的朝下式稜鏡片，估計 其具有的透射率，丙烯酸樹脂具有典型折射率丨· 5 21。 圖1 4顯示利用丙烯酸樹脂製成的朝下式稜鏡片，估計 其具有的透射率，丙烯酸樹脂具有典型折射率丨.5 21。 圖1 5顯示當稜鏡結構成為三角形時，光的行動方式。 圖1 6顯示本發明所使用的參數。
93. 5. 13 年月曰 修正 1258023 ----Ά 91124Q69 圖式簡單說明 圖17顯示在不同稜鏡結構側邊f及s的點A及點B的關係 以及角度。 圖1 8顯示根據本發明的計算，Bex和α之間的關係。 圖1 9顯示根據本發明的計算，Bex和α之間的關係。 圖2 0為模擬當α為1 7度時，/3與6>的關係。 圖21為本發明中，特定弧度線部分的設計步驟。 圖22顯示殘餘（residual)介於有圖8之出射光特徵的 光源之曲線部份與基於理想曲線所做的近似弧度線以及 用弧形趨近，當稜鏡構造具有頂角為5 5度時。 圖23為假設水平軸為稜鏡結構的頂角以及重直角是 每個視角的光強度（W)，估計透射光強度。 疋 圖24為顯示比較結果，係在圖23的狀況下與一般矜 片比較出射分布。 夂'$ 圖25顯示稜鏡結構以間距為50微米構成。 圖2 6顯示習知背光模組用於側光系統中。 圖27顯示習知結構中，具有等邊三角形形狀的習知 下式稜鏡片。 ° # 圖2 8顯示一般非對稱性稜鏡片無法增加光強度。 1 2薄片基座 16連接面 18a頂端 20末端 元件符號說明 10稜鏡片 1 4稜鏡結構 1 8較高級數表面 18b底端
4IBM0223TW-替換頁-051304.ptc 第 40 頁 2^7*7^ ---- 4*ϋ5·ΐ3. 〇4i 1258023 9a 5·ΐ3 _案號91124969_年月日_ 圖式簡單說明 22 平面 24 曲面 26 背光模組 26a 末端 28 光源 30 平面光導板 32 反射片 34 漫射板 36 容納部 38 透射式液晶顯示器 40 液晶面板 42a 、4 2 b偏光板 44 漫射板 46 顯示窗 48 上框架 50 下框架 60 光源 62 光源區 64 平面光導板 66 被動式反光鏡 68 棱鏡片 70 漫射片
4IBM0223TW-替換頁-051304.ptc 第41頁 2004.05. 13. 042

Claims (1)

1258023 _案號 91124969 六、申請專利範圍 1· 一種利用反射一以一預定角度範圍（predetermined angle range)之強度分布（intensity distribution)出射 的光，以改變光之一行進方向的朝下式稜鏡片，包含： 一反射面延伸自一薄片基座到一頂端以提供完全反 射，該反射面包含至少一小彎曲表面（s m a 1 1 c u r v a t u r e s u r f a c e )及一不同於該彎曲表面的一第二表面，該小彎曲 表面之曲率較該第二表面之曲率為小。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之朝下式稜鏡片，其中該反 射面包含複數個連續平面（continuos planer surface)。 之 面 . 曲 第彎 圍小 範該 利為 專作 請含 包 如面3射 反 該 中 其 片鏡稜 式下 朝之述所 項 面 曲之 續接及 面平 4 ·如申請專利範圍第1到3項其中之一所述之朝下式棱鏡 片’其中該棱鏡片包含複數個該反射面且該複數個反射面 互相靠近，每·一靠近地設置的該反射面以一連接面 (connecting surf ace)連接，該連接面延伸自該薄片基座 到一相鄰反射面的該頂端。 L如申請專利範圍第4項所述之朝下式稜鏡片，其中該小 弓曲面係延伸到一預定位置，從反射面的該頂端沿著朝向 該薄片基座的'一方向。
4IBM0223^V-替換頁-011606.ptc 第42頁 $ 95, 5,5 年月曰 修正 1258023 t 《 __案號 91124Qfi?) 六、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第5項之朝下式稜鏡片，其中該連接面 透射（transmit)該光經過該預定角度範圍之該強度分布到 該反射面。 7·如申請專利範圍第6項之朝下式稜鏡片，其中該稜鏡片 的透射度（transmittance)不低於90% ’且出射光（exit light)的一角度分布的具有一半高全寬（full width at half maximum )為 15度（degree) 〇 8 · —種用於一包含一液晶面板之透射式液晶顯示器的背光 模組，該背光模組包含： 一光源，提供照射於液晶面板的光； 一平面光導板（planer light guide)，供改變該光的 一行進方向至該液晶面板，以及 一朝下式稜鏡片，設置於該平面光導板旁邊； 其中，該稜鏡片包含一反射面延伸自一薄片基座到一
曲表面的一第二表面。 一不同於該彎 9·如申請專利範圍第8項所述之背光模纽，其中該反射面 包含複數個連續平面。 10·如申請專利範圍第8項所述之背光模組，其中該反射面 包含至少一平面，作為該小彎曲面及一連續的曲面。
4IBM0223W-替換頁-050506.ptc 第43頁 1258023 案號 91124969 年 9|· ^ ¥ 修正 六、申請專利範圍 1 1.如申請專利範圍第8到1 0項其中之一所述之背光模組， 其中該稜鏡片包含複數個該反射面且該複數個反射面互相 靠近，每一靠近地設置的該反射面以一連接面連接，該連 接面延伸自該薄片基座到一相鄰反射面的該頂端。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之背光模組，其中該小彎 曲面延伸到一預定位置，從反射面的該頂端沿著朝向該薄 片基座的一方向。 1 3.如申請專利範圍第1 2項所述之背光模組，其中該連接 面透射該光經過該預定角度範圍之該強度分布到該反射 面。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之背光模組，其中該反射 面的一頂端構成該朝下式稜鏡片者係設置於靠近該平面光 導板處。 1 5. —種具有一背光模組和一液晶面板的透射式液晶顯示 器，該背光模組包含一光源以提供照射於該液晶面板的一 光，以及一平面光導板以改變該光的行進方向至該液晶面 板，和設置於靠近該光導板處的一朝下式稜鏡片，其中該 稜鏡片包含反射面延伸自一薄片基座至一頂端以提供完全 反射，以及該反射面包含一至少一小彎曲表面及一不同於
41BM0223TW -替換頁-011606. p t c 第44頁 1258023 f L 案號 91124969 年 修正 六、 申請專利範圍 該 彎曲表面 的一第二表 面，該 小 彎曲表面之曲 率較該 第二 表 面之曲率 為小。 16 .如申請專利範圍第1 5項所述之透射式液晶顯示器， 其 中 該反射面 包含複數個 連續平 面 〇 1 7.如申請專利範圍第1 5項所述之透射式液晶顯示器， 其 中 該反射面 包含一平面 ，作為 該 小彎、曲面及一 連續的 曲 面 〇 18 .如申請專利範圍第1 5到1 7項其中之一所述之透射式液 晶 顯示器， 其中該朝下 式稜鏡 片 包含複數個該 反射面 且該 複 數個反射 面互相靠近 ，每一 靠 近地設置的該 反射面 以一 連 接面連接 ，該連接面 延伸自 該 薄片基座到一 相鄰反 射面 的 該頂端。 1 9.如申請專利範圍第1 8項.所述之透射式液晶顯示器， ，其. 中 該小彎曲 面延伸到一 預定位 置 ，從該反射面 的該頂 端沿 著 朝向該薄 片基座的一 方向。 2G 丨.如申請專利範圍第1 9項所述之透射式液晶顯示器： ，其 中 該連接面 透射該光經 過該預 定 角度範圍之該 強度分 布到 該 反射面。
11 III 4IBM0223TW-替換頁-011606.pt c 第45頁 1258023 叭"β 案號91124969 年 嘴·丄· 修正
1258023 θ 5 4- 2 ο Λ ζ 2 ζ ζ ζ X @§
折射率 圖1:0 «3.」 69.6 69.S 69.0
l.S x.54 1.56 1.5β 折射率 69
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