TWI297794B - Reflective display device and prism array sheet - Google Patents

Description

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發明背景 本發明係有關於可顯示具反射光的一影像的直接觀看類 型反射式顯示裝置、及用於反射式顯示裝置的一稜鏡陣列 板。 傳統上，如同例如筆記型個人電腦（Pcs)的可攜式電子 設備的顯示裝置，藉由反射外部光而顯示一影像的反射式 顯示裝置已商業化《例如，具有一極化板的液晶顯示装置 及具有一不平坦表面的金屬反射鏡已發展。此類型液晶顯 示裝置係採用一雙折射顯示模式，其中顯示可藉由控制在 电％中的液晶層雙折射而執行，如此只有一極化板是需 要的。 然而，上述顯示模式具有下列問題。光可由極化板、顏 色過濾器等大量吸收。而且，只有當來自一光源的入射光 的一般反射方向觀察時，顯示便會是明亮，而且當從一般 反射方向偏離的一方向觀察時，便不能獲得足夠的光。因 此，若要獲得良好顯示，觀察者必須調整顯示裝置的角度 及觀看顯示的位置。此外，既然一般反射方向是重疊於平 面反射，顯示品質會較低。 右要解決上述問題，例如，日本專利案號、288271係揭 示一反射式顯示裝置，其中一反射鏡的反射表面會以與顯 示平面有關的一角度傾斜，所以由反射鏡所反射的光方向 不會重疊於來自顯示平面的一般反射方向。 如另一範例所示，SID，99文獻的第95 4頁係嘗試藉著在 不平坦反射鏡上形成傾斜而提供觀看者可從一特定方向

1297794 A7 _ B7 五、發明説明（2 ) (以下’觀察者觀看一顯示的方向係稱為觀察者方向）觀看 顯示的明亮顯示。 然而，在日本專利案號9-288271與SID，99文獻第954頁 中揭示的傳統反射式顯示裝置具有下列問題。在這些傳統 反射式顯示裝置中，反射鏡需要具有一傾斜面，以提供反 射功能與軸外功能（當從顯示平面的一般反射方向偏離的 一方向觀看時，可提高亮度的功能）^此表示具有一大間 隔的反射鏡必須在即是一液晶層的光學調變層下立即形 成。因此，結果的液晶層沒有一致性的單元厚度。 反射鏡的間隔會在反射鏡形成之後平坦化。然而，在此 情況’需要使用一透明樹脂或類似材料使反射鏡平坦化， 其後在平坦表面上形成一透明電極《此會使反射鏡的製造 處理複雜化。 圖1 7係描述上述的一傳統反射式顯示裝置9 8。反射式 顯示裝置98包括：一液晶層94 ; 一阻滯板、一基材、一 對準薄膜、及在接近觀察者（觀察者端）的液晶層94端形 成的類似（這些元件整個是以參考數字96表示）；及在觀 察者端相反的液晶層94端上的一反射鏡91。反射鏡91在 接近液晶層94的表面上具有複數個傾斜面92。一透明樹 脂95是在傾斜面92上形成，以使反射鏡91的表面變平 坦。 在具有上述結構的反射式顯示裝置98中，例如，為了 要使來自顯示裝置98 (箭號99表示）的反射光能以入射方 向（箭號93表示）30度的方向偏離，需要在如圖17所示的 __ -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1297794 A7 B7 五、發明説明（3 反射鏡91上形成具有大約1〇度傾斜角的傾斜面92。隨著 在反射鏡91上形成的傾斜面92，在液晶層94與反射鏡91 之間的距離在傾斜面92的某些位置上是較大。在這路位 置上’在觀察者端上的像素（未在圖顯示）與反射鏡91之 間的距離亦較大。當顏色過濾器在觀察者端的基材上形成 時，在像素與反射鏡9 1之間的較大距離會造成顏色混合 的一問題。 在曰本專利案號9-288271所揭示的反射式顯示裝置中， 其中反射鏡疋從顯示部分隔開，然後配置在顯示部分的外 部背面上’一較大間隙會在顯示部分與反射鏡之間形成。 由於此較大間隙’顯示的視差會變成一嚴重問題。此外， 在一像素上入射及從另一像素反射的光束量會增加。結 果，顯示的亮度與顏色純度便降低。 曰本專利案號8-95035係揭示一反射式顯示裝置，其中 一棱鏡陣列板疋配置在觀察者端上的一顯示裝置外部表面 上’以便將從顯示裝置反射的顯示光從外部光的一般反射 隔開。然而，當在觀察者通常可在顯示上觀察一影像的顯 示裝置前面的一位置上觀看時，此顯示裝置不會提供顯示 亮度，而且實質只提供黑暗顯示。 本發明的一目的是要提供可供顯示裝置前面的觀察者獲 得具高亮度顯示之一反射式顯示裝置、及用於反射式顯示 裝置之一稜鏡陣列板。 發明概述 本發明的反射式顯示裝置包括：一顯示層；一光學元 • 6 · 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇及四7^^> 1297794 A7 _______B7 五、發明説明（4 ) ：- 件，其是配置在顯示層的一觀察者端；及一反射元件，其 係配置在觀察者端相反的顯示層端上。光學元件具有一主 要平面，包括與顯示平面傾斜的複數個傾斜面。經由光學 疋件而在顯7F層上入射、及由反射元件所反射的一光束允 許以顯示平面的一大致垂直方向反射。 光學元件的主要平面最好面對觀察者端。或者，光學元 件的主要平面係面對反射元件的一端。 反射式顯示裝置係進一步包括一散射元件，用以散射由 反射元件所反射的光，其中經由光學元件而在顯示層上入 射、及經由反射元件所反射的光束允許藉由光學元件、反 射元件、與散射元件的一組合而以顯示平面的一大致垂直 方向反射。 理想上’從朝向與顯示平面垂直方向有關的顯示平面上 端傾斜的一方向的一入射光束會以顯示平面的一大致垂直 方向反射。 理想上，光束是從在朝向與顯示平面垂直方向有關的顯 示平面上端傾斜的一位置上的光學元件的觀察者端配置的 一第一光源而發射》 理想上’與顯示平面有關的複數個傾斜面的角可被設 定’所以從與顯示平面垂直方向有關的大約1 〇度到大約 45度範圍的一角度傾斜的位置入射的一些光束能以顯示 平面的一大致垂直方向反射。 理想上，複數個傾斜面是以與顯示平面有關的一預定角 傾斜，而且該預定角是7度或更大。 1297794 A7 B7 五、發明説明（5 理想上’光學元件具有與顯示平面有關的一任意角的複 數個其他面’而且複數個傾斜面與複數個其他面係交替形 成0 光學元件的複數個其他面最好具有與顯示平面有關的大 約90度角。 理想上’一反射層是在光學元件的複數個其他面之中每 一者上形成。或者，一吸收層是在光學元件的複數個其他 面之中每一者上形成。 有關顯示平面的複數個傾斜面的角最好是在顯示平面中 改變。 複數個傾斜面最好是彎曲。 複數個傾斜面之中一者的一垂直向量方向最好是不同於 複數個其他面之中一者的一垂直向量方向。 理想上’光學元件是一棱鏡陣列板’其包括在一陣列中 的複數個棱鏡，而且稜鏡的深度是200亳米或更少。 理想上’光學元件是一棱鏡陣列板，其包括在陣列中的 複數個稜鏡，而且棱鏡的深度是5毫米或更大、及反射式 顯示裝置的一像素深度的一半或更少。 理想上，反射式顯示裝置的像素是以至少一第一方向配 置，光學元件是一棱鏡陣列板，其包括以至少一第二方向 配置的複數個棱鏡，而且第一方向及第二方向係形成大約 5度到大約8 5度範圍的一角》 一抗反射的薄膜最好是在觀察者端的光學元件上形成。 反射式顯示裝置可進一步包括在光學元件的一端上配置 -8- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1297794 A7 B7 五、發明説明（6 ) 的一第二光源，及當作一光導元件的光學元件功能。 光學元件最好是由具有一可變折射率nl的材料製成。 一極化板最好是經由一空氣層而配置在觀察者端的光學 元件上。 理想上，一阻滞板是經由一空氣層而在觀察者端的光學 元件上配置，而且一極化板是配置在觀察者端的阻滯板 上。 光學元件最好是由一光學等向性材料製成。 理想上’一基材的配置是與在反射元件端上的光學元件 接觸，而且基材與光學元件具有大致相同折射率。 光學元件的複數個傾斜面最好具抗強光處理。 光學元件的複數個其他面最妤是粗糙表面。 理想上，一極化板及一阻滯板係配置在觀察者端的光學 元件上，而且極化板與阻滯板可實質滿足四分之一 λ情 況。 該等稜鏡最好是在顯示平面中以一任意深度配置。 理想上，一額外光學元件是在顯示層與光學元件之間配 置’以便將顯示光從由光學元件、顯示層、及反射元件所 形成界面之中至少一者所反射的光隔開。 額外元件最好具有與在觀察者端上的顯示平面有關傾斜 的複數個傾斜面。 理想上’光學元件的折射率是大於位在複數個傾斜面上 方的一媒體的折射率，而且光學元件的複數個傾斜面的垂 直方向是朝向與顯示平面垂直方向有關的顯示平面下端傾 _ -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4规格(210X 297公釐) 1297794 A7 B7 五、發明説明（7 ) 斜。 理想上，光，元件的複數個傾斜面是與空氣接觸，而且 與顯示平面有關的複數個傾斜面角α與光學元件的折射率 η 1可滿足 2a -arcsin(sin α/ηΐ) < arcsin(l/nl) 〇 理想上，當來自顯示平面垂直方向的入射光的反射角 e〇ut可滿足 0out = arcsin[nl -sin{2a - arcsin(sin α/η1)}]-α 時， 與顯示平面有關的複數個傾斜面的角α及光學元件的折射 率η 1可滿足 0〇 < ai.csin[iil *sin{2a - arcsin(sin α/nl)}]- α < (90-α)0 。 一保護板最好是在光學元件的複數個傾斜面上形成。 光學元件的複數個傾斜面最好係使用一透明基材而變平 坦。 理想上，反射式顯示裝置係進一步包括插入顯示層的一 對基材，其中該光學元件是在基材對之中一基材與顯示層 對之間配置。 理想上，光學元件的複數個傾斜面係使用一透明基材而 變平坦，而且當光學元件的折射率η 1、透明基材的折射 率η2時、及與透明基材接觸空氣的折射率（1.0)具有 η 1 > η 2 > 1的一關係時，光學元件的複數個傾斜面的傾斜 角α可滿足下列兩式 2a -arcsin(sin α ·η2/η 1)< arcsin(n2/n 1)及 arcsin[(nl/n2) ·5ήι{2α - arcsin((n2/nl) -sin α)}]-α< arcsin(l/n2) 〇 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1297794 A7 __ B7 五、發明説明（8 ) 理想上，光學元件的折射率是小於位在複數個傾斜面上 方的一媒體的.折射率，而且光學元件的傾斜面垂直方向是 朝向與顯示平面垂直方向有關的顯示平面上端傾斜。 理想上，光學元件的複數個傾斜面係使用一透明基材而 變平坦，而且當光學元件的折射率η 1、透明基材的折射 率η2、及與透明基材接觸的空氣折射率（1〇)具有 nl<n2的一關係時，光學元件的複數個傾斜面的傾斜角α 可滿足兩式 a < arcsin(nl/n2)及 cc-arcsin[(nl/n2) ·5ίη{2α- arcsin((n2/nl) ιήια)}] < arcsm(l/n2) 〇 理想上’光學元件具有與主要平面相反的一背面，並且 是與顯示平面·平行，而且一保護板是配置在背面上。 根據本發明的另一觀點，用於一反射式顯示裝置的棱鏡 陣列板可提供。棱鏡陣列板係配置在一觀察者端的反射式 顯示裝置上’與反射式顯示裝置的一顯示平面有關傾斜的 複數個傾斜面是在觀察者端形成，複數個傾斜面是與空氣 接觸，而且與顯示平面有關的複數個傾斜面的角〇6與稜鏡 陣列板的折射率η 1可滿足 2a -arcsin(sin α/ηΐ) < arcsin(l/nl) 〇 複數個傾斜面的角oc最好是7度或更大。 理想上，複數個傾斜面的角可設定，所以來自與顯示平 面垂直方向有關的大約丨〇度到大約4 5度範圍角傾斜位置 的一些入射光束是以顯示平面的一垂直方向反射。 理想上，在反射式顯示裝置上來自顯示平面垂直方向的 1297794 A7 B7

入射光的一主要光束的反射角0out可滿足 0〇ut = arcsin[nl -sin{2a - arcsin(sin α/nl)}]· α ^ 〇〇 < e〇ut < (90-ο〇0 〇 棱鏡陣列板最妤是由一光學等向性材料製成。 圖式之簡單說明 圖1 Α是包括一棱鏡陣列板1 4的本發明具體實施例1的一 反射式液晶顯示裝置1透視圖；圖1 B是沿著圖1 a的線條 1B-1B所使用的一截面圖，而且圖ic是在本發明應用的 一修改稜鏡陣列板1 4 A的截面圖。 圖2 A和2 B係顯示於本發明具體實施例的顯示裝置所使 用棱鏡陣列板傾斜面的一正常情況（2 A )及一不正常情況 (2B)。 圖3係顯示當一光源位於棱鏡陣列板1 4傾斜面的一正常 位置時，在一反射主要光線與正常反射光束之間的位置關 係圖。 圖4A和4B係描述可將本發明的反射式顯示裝置當作一 筆記型個人電腦（4 A)的監視器、及當作一資訊可攜式終 端機（4B)的顯示面盤使用的圖式。 圖5係描述該顯示是如何使用來自在本發明具體實施例 1中的顯示裝置外部配置的一發光體的光而完成。 圖6係顯示使用在本發明反射式顯示裝置的一顯示平面 中具有不同傾斜角的一棱鏡陣列板情況。 圖7 A、7 B、7 C、和7 D是棱鏡陣列板的傾斜面形狀範 例〇 •12- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1297794

圖8 A是一稜鏡陣列板的透視視；而且圖8 b是圖8 a的棱 鏡陣列板部分平面圖，及在圖8人的乂和γ位置上觀察的侧 視圖。 圖9A和9B係顯示另一稜鏡陣列板，其中圖9A是稜鏡 a、b、和c的放大透視圖，而且圖9^是棱鏡陣列板的一 平面圖及侧視圖組合。 圖l〇A、i〇B、和loc係顯示當除了具有一傾斜角α (10Α)的傾斜面之外沒有處理在稜鏡陣列板的表面上達 成、當一吸收層在每這些表面（iOB)之中每一表面上形 成、及當一反射層是在這些表面（10C)之中每一表面上形 成時’ 一被觀察的主要光線路徑。 圖1 1 A係顯示顯示裝置1的顏色過遽器陣列；圖1 1 b係 顯示棱鏡陣列板的一平面圖；及圖1 1 C係顯示在顏色過濾 器與稜鏡陣列板之間的位置關係。 圖12是本發明具體實施例2的一反射式顯示裝置跨截 面。 圖1 3 A和1 3 B係顯示在本發明的具體實施例3中藉著將 一稜鏡陣列板的表面變平坦而獲得的功能。 圖14是本發明具體實施例4的一反射式顯示裝置截面 圖15是本發明具體實施例5的一反射式顯示裝置截面 圖。 圖16是本發明具體實施例6的一反射式顯示裝置截面 圖0 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 裝 訂

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圖1 7 圖1 8 截面圖 圖19 面圖。 疋一傳統反射式顯示敦置圖。 。疋本發明具體實施例4的—修改反射式顯示裝置 是本發明的具體實施例8的_反射式顯示裝置截 圖20是如同一比較範例的反射式顯示裝置截面圖。 沾Γ古1A和21B分別是具體實施例9的—反射式顯示裝置 106的：？Γ侧面方向的截面圖，而且圖21<：是-稜鏡板 106的邵分透視圖。 狄 圖22是本發明具體實施例9的-修改反射式顯示裝置

截面圖。 A 圖23是本發明具體實施例10的_反射式顯 圖。 ’同 發明之詳細說明 以下，本發明的較佳具體實施例將參考附圖描述。 (具體實施例1 ) 圖1A係顯示本發明具體實施例1的_反射式液晶顯示裝 置1的部分透视圖。圖1B是沿著線條1B_1B，採用之圖1A 的反射式液晶顯示裝置1截面圖。如圖1A顯示，—χ_γ_ζ 座標系統是定義給配置的反射式液晶顯示裝置i，所以一 顯示影像（例如，字母A、B、C)可正確觀察。典型上， X軸方向係表示一矩陣配置的像素欄方向，γ軸方向係表 示像素列方向，及Z軸方向係表示一顯示平面正常的一方 向130。在此，當顯示平面假設是一時鐘針面時，對應12 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1297794

點鐘和6點鐘的顯示平面端是分別稱為”上，，和”下"端， 而且對應3點鐘與9點鐘的端是分別稱為”右”和”左”端。 X-Y平面是在顯示平面中定義，其中χ軸是在"垂直向 延伸’而且Υ轴是在，，侧面”方向延伸。在此使用的顯示平 面可視為平行於顯示裝置1的兩基材3和4 (參考圖1Β)的 -平面。觀察者是在相對於與顯示層2(參考圖ιβ)有關 的-反射電極9的顯示裝置i端上的一位置上觀察顯示裝 置1。為了觀察，從位於顯示裝置i外部任意位置上的發 光體所反射的照明光可使用。發光體可以是太陽或一天花 板的光、或與顯不裝置1整合的一特殊光源。例如，如在 此的使用，"一棱鏡陣列板i 4的觀察者端表面"可視為具 有複數個傾斜面1 2 0棱鏡陣列板1 4的主要平面。 以下，反射式液晶顯示裝置1係參考圖丨A和i B描述。 在具體實施例1中，其係描述棱鏡陣列板的傾斜面是與 空氣接觸的情況，即是，一界面是在棱鏡陣列板與空氣之 間形成。反射式液晶顯示裝置1包括棱鏡陣列板1 4 ,其是 配置在使用單一極化板的一反射式液晶顯示裝置的前端表 面（觀察者端表面）。如圖1B所示，液晶層2是位在基材3 和4對之間。一薄電極6及一對準薄膜7是在接近液晶層2 的觀祭者端基材3的表面上形成。皆在不平坦形狀上的一 樹脂層8、一反射像素電極9、及一對準薄膜1〇是在接近 液晶層2的相反基材4表面上形成。液晶層2包括具有正介 質各向異性密封的一向列液晶材料，其中根據對準薄膜7 的對準方向，該液晶層是對準的。例如TFTs和MIMs的主 -15· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1297794 A7 ___ _ B7 五、發明説明（) 動（交換）元件11是在樹脂層8下面的一矩陣中形成，用以 改變每個像素。 當一電壓在顯示裝置1上提供時，其中該顯示裝置具有 在接近液晶層2的基材3和4表面上形成的電極6和9，一 電場可在垂直於基材3和4產生。此會造成液晶分子方位 狀態的改變，如此便允許改變。在此具體實施例中，在上 與下基材之間的單元厚度是4.5微米。充當一反射/散射 元件的不平坦形狀反射像素電極9的形成具有一，，等向性 散射特性’其可在鄰接中心附近的一般反射方向的方向 將光”散射”。明確而言，由一樹脂或類似材料製成的複 數個凸緣部分5是在基材4的表面上形成，然後，以銘材 料製成的一薄膜可運用在具有凸緣部分的表面，藉此提供 在不平坦形狀中提供反射像素電極9。 適菖阻滯板（或薄膜）12與極化板13、及棱鏡陣列板 14是在一適當角度上以此順序而配置在觀察者端基材3的 觀察者端表面上。稜鏡陣列板14具有與在觀察者端表面 上的顯示平面有關的傾斜面。棱鏡陣列板14是由一透明 基材製成，該基材具有不同於稜鏡陣列板1 4 (在此具體實 施例是一空氣層）接觸的一相鄰層基材的一折射率。因 此’折射率是在棱鏡陣列板1 4與接觸的相鄰層之間的界 面上改變。 TN、STN、和ECB之中任一者可當作顯示裝置i的顯 示模式採用。阻滯板1 2、極化板1 3、與棱鏡陣列板丨4係 使用一適當接合劑而結合到基材3的觀察者端表面。此 -16-

1297794 A7 B7 五、發明説明（14 ) 外，當稜鏡陣列板14的觀察者端表面（具有複數個傾斜面 120)如圖1A和1B所示與空氣接觸時，至少該傾斜面120 最好受到抗反射（AR)處理或抗強光（AG)處理。藉由此處 理，在顯示與表面反射的一影像反射發生便可減少，如此 南品質顯示便可獲得。棱鏡陣列板14的觀察者端表面的 AR或AG處理可實際藉著在稜鏡陣列板14的觀察者端表 面上形成一想要的薄膜實施。 如圖1A和1B所示，藉著在顯示裝置1的觀察者端表面 上存在的棱鏡陣列板14，在顯示裝置1中的入射光（圖iB 的一箭號A表示）的主要光線允許反射出的一方向（如箭號 B所示’其是接近典型顯示平面的方向）不同於一般反射 (如箭號C所示）方向。因此，顯示光及從外部發光體反射 的一主要光線的正常反射光要避免同時進入觀察者的眼 睛，如此顯示品質便可改善。 除了提供棱鏡陣列板1 4之外，具體實施例1的顯示裝置 1基本結構是類似使用單一極化板類型的傳統反射式液晶 顯示裝置的基本結構。因此，顯示操作是類似不具有稜鏡 陣列板的傳統顯示裝置。 在顯示裝置1的前表面（觀察者端表面）上的稜鏡陣列板 1 4是由以條狀配置的複數個棱鏡構成。稜鏡陣列板1 4的 表面是藉由與顯示平面（傾斜面120)有關的一預定角06傾 斜的交互重複面及以未特別定義傾斜角形成一 ”鋸齒，，部 分的其他面（如12 1所示）所組成。該等傾斜面120之中任 一者的一方向120N是朝向與顯示平面的方向13〇有關的顯 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公爱) 1297794 A7 ___B7 .__ 五、發明説明（15 ) 示平面的下端傾斜。在此具體實施例中可用的棱鏡陣列板 形狀並未局限於上述，但是各種不同形狀的棱鏡陣列板可 使用。 在此具體實施例中可用的棱鏡陣列板的一範例是參考圖 1 C描述《圖1 C是在此具體實施例中可用的一修改棱鏡陣 列板1 4 A的截面圖，而且是採用棱鏡排列的方向。棱鏡陣 列板14A具有複數個傾斜面120a、120b、120c、和 l2〇d。在圖1 C顯示重力幾何中心傾斜面120a、120b、 120c、和120d的高度ha、hb、he、和hd是在棱鏡陣列方 向逐漸增加（ha<hb<hc<hd)。總而言之，藉由使用一概 略呈楔形的稜鏡陣列板14A，在顯示裝置1上入射光的主 要光線亦允許以不同於來自顯示裝置1前表面的正常反射 光的一方向反射出。如此，反射的主要光線便會從一外部 發光體的正常反射光隔開。在此使用的，，棱鏡陣列板的棱 鏡陣列方向”可視為垂直於如圖1A和1C中箭號F所示在棱 鏡陣列板1 4和1 4 A表面上的複數個稜線1 2 4方向。 觀察者觀察的顯示亮度可經由正確設定傾斜面120傾斜 角α、棱鏡基材折射率η1、稜鏡陣列方向、與祓鏡陣列 板14的傾斜角而改善。然而，在傾斜面12〇的傾斜角06設 定與棱鏡基材折射率η 1中，應注意，棱鏡陣列板1 4必須 具有一形狀，以允許”從一發光體（主要光源）反射的一光 束能以觀察者位置（觀察者方向）的方向反射出” β換句話 說’ ”當光束從稜鏡陣列板反射出時，在觀察者端從觀察 者方向反射的一光束必須允許反射出到觀察者端，而不回 -18- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1297794 A7 B7 五、發明説明（16 ) 整個反射··。 上述情況可藉由使用稜鏡陣列板1 4的傾斜面於外部暴 露（與空氣接觸）的情況檢查。明確而言，假設，觀察者方 向是顯示裝置的垂直方向，以觀察者方向反射出的一光束 路徑可逆向追蹤。即是，一光束可從觀察者方向（顯示裝 置的垂直方向）進入顯示裝置，而且不管允許從顯示裝置 反射出的入射光束是否允許檢查。 在由當作顯示裝置1前表面的稜鏡陣列板1 4的一傾斜面 折射之後，來自顯示裝置的垂直方向的入射光會進入顯示 裝置1。此折射角可經由傾斜角α與稜鏡陣列板1 4的折射 率nl決定。入射光可經由顯示裝置1的反射像素電極9教 射/反射。主要光線是以正常反射方向反射，並且可重新 到達棱鏡陣列板1 4的一傾斜面。此時，如果主要光線到 達稜鏡陣列板1 4傾斜面的角度φ小於在空氣界面的一整 個反射角arcsin(l/nl)，主要光線便允許如圖2A所示反射 出到觀察者端。既然式子 φ = 2a - arcsin(sin α/ηΐ) ⑴ 是導自Snell定律， 2α - arcsin(sin α/nl) < arcsin(l/nl) (2) 是棱鏡陣列板基材的形狀與折射率必須滿足，以確保從觀 察者方向（顯示裝置的垂直方向）入射的一光束可反射出到 觀察者端。如果從反射表面所反射的一主要光線到達一棱 鏡的角度Φ大於整個反射角，主要光線便會如圖2B所示是 在棱鏡界面上完全反射，而不能返回到觀察者端。此會使 -19- ^紙張尺度適財S國家標準(⑽）A4規格(21GX297公釐) 1297794 A7 __B7 五、發明説明（17 ) 顯不變暗。 因此’當在棱鏡陣列板14上面存在的媒介是空氣，且 反射像素電極9是以當作中心的正常反射方向的相鄰反射 將光反射時，有關顯示平面的傾斜面的角度α及棱鏡陣列 板1 4的折射率η 1必須滿足上述式子（2 )。 若要獲得一反射式顯示裝置的高亮度顯示，上述主要光 線的反射角是扮演重要的角色。如前述的情況”從一主要 發光體入射的一光束允許以觀察者方向反射出相反意 思是”當光束從棱鏡陣列板反射出時，從觀察者方向（顯示 裝置的垂直方向）入射的一光束允許反射出到觀察者端， 而不會完全反射”。因此，想要設計的稜鏡陣列板可允許 從顯示裝置的垂直方向入射照明光的主要光線係主要反射 返回觀察者端。 在一反射式顯示裝置中，顯示亮度是因發光體的位置及 觀察環境的分佈而定。因此，藉由設定顯示裝置，所以光 可從一發光體的高可能性存在的方向進入，高亮度顯示便 可高機率獲得。一外部發光體面對一顯示面盤的角度是因 面盤的使用而定，而且當使用時，面盤的角度是傾斜。因 此，最好決定因使用而定的傾斜角與折射率，及正確設 ”十，所以光可反射到一主要發光體高可能性存在的方向。 而且，如同圖2 Α所示，當稜鏡陣列板丨4的配置是與空 氣接觸時，從觀察者方向（顯示裝置的垂直方向）入射的主 要光線是以不同於傾斜面的垂直方向12〇1^ (朝向與典型顯 示平面的方向130有關的顯示平面下端傾斜的方向）而從 -20-

1297794 A7 發明説明（18 顯不裝置反射出。如果逆向追蹤光路徑，此表示為了要允 許主要光線能以顯示裝置的垂直方向反射出，棱鏡陣列板 14應該配置，所以主要光線可從不同於與顯示平面正常 有關的傾斜面垂直方向120N的一方向入射。如果主要光 線是從傾斜面的垂直方向120N入射，主要光線便可在寬 於正常反射方向的一角度方向反射出，而不會以觀察者方 向（顯示裝置的垂直方向）反射出。若要更明確說明，在光 是從朝向與典型顯示平面的方向130有關的顯示平面上端 的一傾斜方向入射到顯示裝置的一環境中（看見圖1 A， 0<Ψ<180° ’ 〇<θ<90°)，當觀察者可在一顯示平面上觀看顯 示時，稜鏡陣列板1 4應該配置，所以典型傾斜面1 2 0的 方向120Ν是朝向與典型顯示平面的方向（ΐ8〇〇<ψ<36〇。， 0<θ<90°)有關的顯示平面下端傾斜。相反地，在光從朝向 與典型顯示平面的方向130有關的顯示平面下端傾斜的一 方向而入射到顯示裝置環境中，當觀察者在顯示平面的一 正常位置上觀看顯示時，棱鏡陣列板14應該配置，所以 典型傾斜面1 2 0的方向120Ν是朝向與典型顯示平面的方向 有關的顯示平面上端傾斜。 上述日本專利案藏8-95035揭不的反射式顯示裝置的一 先決條件在於一光源是配置在接近棱鏡陣列板9 0傾斜面 的一位置。因此，主要光線是以顯示平面的正常到方向明 顯偏離的一方向反射出，如此，顯示亮度在顯示裝置前面 是不足的。相反地，在此具體實施例中，如圖1 Β所示， 在顯示面盤上入射的一主要光線會以從傾斜面的垂直方向 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 1297794 A7 ___B7_ 五、發明説明（19 ) 120N足夠傾斜的一角度進入一稜鏡（如箭號a所示），而且 主要光線能以典型顯示裝置（如箭號B所示的方向）的一概 略方向反射出。此可改善在顯示裝置前面的顯示亮度。 如前述，在使用供顯示的外部光反射的一反射式顯示裝 置中，一發光體存在是與顯示裝置有關的角度是不同，其 是因使用的顯示裝置而定，而且假設具有一光源具高可能 性存在的角度範圍《因此，藉由適當設定光在顯示裝置中 所配置的棱鏡陣列板上入射的角度與設計，其中該角度是 因顯示裝置的使用而定，所以在此角度的入射光會在觀察 者方向適當反射，高亮度的高品質顯示可提供給觀察者。 既然反射式顯示裝置具輕薄及一電池長時間供電特徵，所 以他們時常可當作例如筆記型個人電腦與資訊終端機的可 攜式設備監視器使用。在此考慮方面，為了要確保高亮度 顯示，在此設備使用期間，首先需要檢查此設備使用的角 度與照明環境。 例如，在一筆記型個人電腦的監視器情況中，使用者通 常可使監視器傾斜到如圖4 A所示的一相當大角度（距離水 平面大約70度）。因此，假設外部光可從朝向與典型顯示 平面有關的顯示平面上端以0到9 0度角傾斜的一方向入 射到監視器，其中光不會受到觀察者阻礙。在稜鏡傾斜角 α的考慮方面，對於一筆記型個人電腦的使用而判斷，稜 鏡陣列板的傾斜角α與折射率設計應使從觀察者方向（顯 示裝置的垂直方向）入射的主要光線的反射角θ。^是在0到 (90-α)度（90ut=arcsin[nl -sinp a -arcsin(sin α/nl)}]- α)的範 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 1297794

圍内。 在典型如圖.4 B所示的例如一資訊可攜式終端機的相當 小角度（距離水平面大約30度）傾斜設備的一監視器情 況，假設外部光是以小於一筆記型個人電腦情況的一角度 入射到顯示裝置《因此，棱鏡陣列板的設計可使反射角 e〇ut略小於一筆記型個人電腦的情況。照明環境變化是因 顯示面盤的使用環境而定。然而，在沒有特殊照明裝置的 一反射式顯示裝置的情況中，一發光體通常是位在例如天 空與天花板的一上面位置。而且，外部光不可能從朝向與 典型顯示面盤有關的顯示平面下端偏離的方向入射，其中 光不會受到觀察者阻礙。鑑於這些事實，可適當判斷光源 可存在於朝向與典型顯示面盤有關的顯示面盤上端偏離的 一位置。換句話說，在正常情況下，從觀察者方向（顯示 裝置的垂直方向）入射的主要光線反射角θ。^是稍微傾斜到 上方四分之一球體（0<ψ<180。，〇<θ<90。）的範圍，而且是 相對於觀祭者觀察顯示裝置（下方四分之一球體，18〇°<ψ<36〇。 ’ 0<θ<90°)的位置。在棱鏡陣列板的傾斜角α考慮方面， 反射角可以是0<eout <(90·α)。 藉著在上述情況下設計傾斜面的方向與角度、及棱鏡陣 列板的折射率，可在實際面盤使用環境中獲得高亮度顯 示。 本發明家可藉著考慮顯示裝置的各種不同使用而檢查從 典型顯示裝置方向入射光反射角的一最好範圍。結果，在 筆記型個人電腦使用的情況中，可發現當反射角是在大約 ____-23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 1297794

】大、々5度知圍時’高亮度顯示是可能的。在例如可 攜式货訊終端機的設備情況中，其中與水平面有關的顯示 平面傾斜角是相當小，與筆記型個人電腦的情況相比較， 外部光疋以一較小角度入射到顯示裝置。因此，在此情 況’假设光是從典型顯示裝置方向入射，反射角可能小於 筆記型個人電腦的情況。根據發明家的試驗，發現當反射 角是10度或更大時，高亮度顯示是可能的。 如上述’假設光是從典型顯示裝置方向入射，反射角可 以是10度或更大。當稜鏡陣列板14具有一實際折射率 (1.3到1.7)而且與空氣接觸時，此反射角可藉由使用具 有與顯示平面有關的7度或更大傾斜角α的棱鏡陣列板1 4 實施。 一面盤是在考慮實際面盤使用情況的複數個環境中以一 傾斜位置實際安裝，而且如下面表1所示，在面盤前端的 亮度是在面盤表面上安置一稜鏡排列板情況與不配置棱鏡 排列板情況之間測量及比較。結果，配置一棱鏡陣列板的· 情況會呈現高於不配置棱鏡陣列板情況1.2到1.9倍的一 值。因此，本發明的效果可確認。 表1 測量環境 室内A (會議室） 室内B (近窗戶） 汽車内 部 戶外 (良好天氣） 亮度改善 程度(超過 先前技藝） 1.5 1.3 1.9 1.2 在考慮當使用顯示裝置的傾斜角及顯示裝置周園的照明 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1297794 A7 _ _ B7 五、發明説明（22 ) 環境方面，此具體實施例描述的顯示裝置可被設計成，所 以在顯示裝置上來自一主要光源的入射光能以觀察者方向 反射出，而且只使用棱鏡陣列板的功能。然而，外部照明 (光源）的位置與分佈是非常複雜及多變化，其是因顯示裝 置的使用位置及位置周圍的照明環境而定。如在具體實施 例1中，當散射/反射元件（反射像素元件9)一等向性散射 特性時，其中該等向性散射能以中心而將光以相鄰於正常 反射方向的方向”散播"，觀察者的顯示亮度能與藉由調 整傾斜面的方向與角度、及稜鏡陣列板的折射率的傳統情 況相比較可獲改善。然而，只藉著此調整，不可能實施顯 示裝置捕捉照明的一更理想角度分佈。為了要實施一更複 雜照明捕捉角度分佈及使此分佈最佳化，以便於各種使用 環境中提供高亮度顯示，所以需要採用例如將各向異性提 供給一散射元件及一反射元件的散播/反射特性、及調整 增益的一些措施。而且，想要的設計是藉著棱鏡陣列板、 與反射元件、及散射元件的組合，亦即藉由運用棱鏡陣列 板、反射元件、與散射元件的整個功能，在顯示裝置上將 來自一主要光源的入射光能以觀察者方向反射出，其中該 觀察者方向是不同於正常反射方向。 在具體實施例1中使用的稜鏡陣列板1 4具有經由交替重 複以一預定角α傾斜的傾斜面所形成的一鋸齒狀，而且其 傾斜角的其他面並未指定。此形狀的稜鏡陣列板可經由浮 出當作一基材的壓克力樹脂（nl = 1.492)產生。除了壓克 力樹脂可當作基材之外的材料，例如由Teijin Ltd·公司製 __ -25- 本紙浪尺度通用中國國家樣準(CNS) A4規格(210X 297公釐) '— "— 1297794 A7

造的 PEN (nl = 1·66)、由 JSR Corp·公司製造的 ARTON F (nl = 1·51)、及具有一任意折射率的UV可·處理樹脂可使 用°透明性良好的材料、造模性、與機械力亦可使用，包 括除了塑膠之外的材料，例如玻璃與鎂氟化物。然而，注 意’藉由配置一棱鏡陣列板，反射可在稜鏡陣列板的界面 上發生《因此’若要避免此界面反射，稜鏡陣列板的折射 率應該符合一極化板及配置稜鏡陣列板的一玻璃基材。 稜鏡陣列板14的表面是沒有遮蓋，並未使用樹脂或類 似材料弄平。即是，稜鏡陣列板i 4的傾斜面是與空氣 U = ι·ο)接觸《在此具體實施例中，稜鏡的高度Pi*65 微米，而且傾斜面丨2 〇是具2 5度傾斜角α的均一性。以條 狀配置的複數個棱鏡的高度ρ丨可視為如圖2 Α所示相鄭傾 斜面1 2 0引力幾何中心之間的距離，而且係對應一棱鏡的 寬度。其他傾斜面121是以垂直於顯示平面而站立形成。 隨著具有棱鏡陣列板的此形狀，從典型顯示平面方向入射 光的主要光線能以3 3 · 5度的一角度φ而到達該等稜鏡傾斜 面120其中一者，並且在空氣與稜鏡之間的界面上折射之 後能以3 0 · 5度的一反射角㊀out而從面盤反射出。因此，在 此具體實施例中，從典型顯示平面的方向重新到達稜鏡界 面的入射光是相當小於4 2 · 1度的整個反射角，而且反射 角e〇ut是度。在此具體實施例中，具有符合稜鏡 陣列板1 4折射率的一接合層是在稜鏡陣列板1 4的背面（相 對於鋸齒狀表面的表面）上形成，而且棱鏡陣列板1 4是經 由接合層而接合到極化板。 -26- 1297794 A7 __________31_ 五、發明説明（24 ) 在上述的具體實施例中，假設在一實際環境藉著只使用 外部照明來觀察一顯示面盤的情況中，一光源可被決定是 否位於朝向與典型顯示平面有關的顯示平面上端的一傾斜 角，即是，位在與典型顯示平面有關的觀察者位置相反的 一位置。然而，此並未預先運用於與面盤有關而提供一發 光體的反射式顯示裝置。例如，圖5係顯示例如一開/關型 筆記型個人電腦之一資訊單元20，而且是與位於一顯示 部分21下方的一輸入部分22上的一特殊光源23整合，用 以照明顯示面盤。在此情況，具有一傾斜角α的稜鏡陣列 板14最好配置，所以典型傾斜面120的方向120Ν是朝向 與典型顯示平面有關方向130的顯示平面上端傾斜。藉著 此設定，從朝向與典型顯示平面有關的顯示平面下端傾斜 方向入射的一較光量可被允許以觀察者方向反射出，如此 亮度便可進一步改善。 未經由梭鏡陣列板1 4的傾斜角α所定義的其他面1 2 1的 角度並未明確限制。然而，如上述，想要的角度是略垂直 於顯示平面。該等理由是當他或她觀察顯示時，可用以減 少觀察者所觀看這些面的區域，及用以減少一光源可觀看 的這些面區域，以減少顯示光的損失。 棱鏡的傾斜角是在顯示平面上逐漸改變。此將參考圖6 描述。既然顯示面盤是平坦，所以一發光體25 (尤其，一 點光源）面對顯示面盤的角度在顯示面盤的上端與下端之 間不同。在只有一特殊光源在顯示面盤的觀察期間存在的 一照明環境中，光是以不同角度而在顯示面盤的位置上反 -27 - 本紙張尺度制巾目目家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) "' 1297794 A7 ____B7 <五、發明説明(25~) — --- 射，其是因在顯示平面的位置座標而定。因此，反射回給 觀察者的光:¾.會因座標不同而改變，在顯示區域產生亮度 分配。此問題可藉由設計如圖6顯示的設計而克服，其中 棱鏡的傾斜角會在顯示平面逐漸改變，所示整個面盤會以 觀祭者方向將光返回。藉由採用此設計，在整個面盤上沒 有亮度變化發生，如此，高品質顯示便可獲得。 大體上，如圖6所示，光源面對顯示面盤的角度是面盤 的上多大於下端《因此，傾斜角可從面盤的上端朝向下端 而逐漸變大（α1<α2<α3<α4<α5)。當適於—較大顯示 螢幕的靜止顯示裝置時’改變顯示平面傾斜角的此技術是 特別有效，其中位置是面盤安裝的位置，角度是面盤的方 向，而且光源位置已固定。 在上述的具體實施例1中，稜鏡的傾斜面i 2 〇是平坦 的。本發明並未局限於此，但是稜鏡傾斜面1 2 〇可以是彎 曲《圖7A、7B、7C、和7D係顯示傾斜面120的適用形 狀範例。除了在圖7 A顯示的平坦部分之外，棱鏡傾斜面 可使是如圖7B、7C、和7D所示彎曲。一彎曲以能是凸 透鏡（圖7B)、一凹透鏡（圖7C)、或一凸/凹透鏡的組合 形狀（圖7 D )。注意，然而，曲線的任何傾斜角必須設 定，所以來自面盤垂直方向的入射光便允許從面盤反射 回。 使用上述彎曲棱鏡是類似使用具有不同傾斜角的棱鏡。 此可在顯示層2上提供主要光線入射方向的一分配，結 果，來自顯示層2的入射光束的反射角是以顯示平面的平 -28 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1297794五、發明説明（26 A7 B7 行方向改變。更明確而言，一光線是，在位置的切面與稜 鏡底部表面之間形成的角度較小而在一彎曲面的位置上的 一入射光束是以極角Θ是很小的一方向反射。相反地，在 傾斜角較大的一彎曲面的位置上的入射光是以極角θ較大 的一方向反射。在此使用的極角可視為在圖1Α顯示的角 Θ ° 上述的棱鏡陣列板在一鋸齒區段具有一條紋形狀，其中 傾斜面的垂直方向是以相同方向延伸。本發明並未局限於 此。例如，稜鏡陣列板具2 0度的一固定傾斜角α，其中在 複數個方向中傾斜面點的垂直向量是依下列檢查。在此試 驗中，稜鏡陣列板的其他面121的製成是與顯示平面垂 直，所以當顯示面盤從觀察者方向觀察時，他們不能直接 觀察。至於棱鏡的形狀，在一平坦表面上緊密包裝而獲得 的一形狀是來自入射光有效使用的立場是最好的。圖8Α 和8Β及圖9Α和9Β係描述實際檢查的稜鏡陣列板。圖8Α 是一稜鏡陣列板的透視圖，而且圖8 Β是圖8 Α的稜鏡陣列 板的一部分平面圖及在圖8 A的位置X和Y上觀察侧視圖的 一組合圖。圖9A和9B係顯示另一稜鏡陣列板，其中圖 9A是3個棱鏡a、b、和c的一放大透視圖；圖9B是稜鏡 陣列板的一平視圖及侧視圖的一組合《»圖8 B和9 B是在傾 斜面120上從接近棱鏡陣列板底部表面122之一部分朝向 一更遠部分延伸。 上述棱鏡陣列板之中每一者是配置在具體實施例1中描 述的液晶顯示裝置，而且在照明軸方位上的反射亮度可被 29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1297794 A7 「 —____ B7_ 五、發明説明（27 ) 測量。結果，可確認的是光捕捉角分佈是從方位方向的觀 點擴大。在此使用的方位可視為在圖1A顯示的角Ψ。因 此，可發現，藉由形成傾斜面，所以在複數個方向（尤 其’方位方向）中傾斜面點的垂直向量可提供各向異性， 結果的反射液晶顯示裝置可改善方位方向的亮度。 雖然兩範例是參考圖8A、8B、9A、和9B描述，但是 傾斜面的形狀並未局限於描述的這些。顯示的亮度可藉由 根據裝置的使用與照明環境而適當設計該等棱鏡之中每一 單元的相對傾斜面的垂直向量方向而獲改善。 而且，可證認的是顯示品質可藉著在概略垂直於顯示平 面的該等面之中每一者上形成一吸收層而改善。此效果將 在圖10A、10B、和10C描述。如圖i〇A所示，當沒有吸 收層形成時，在面121上的入射光將遵循以一預定角α傾 斜的不同於在傾斜面120上的入射光的一路徑，而且可如 同散光而以不同於觀察者方向（顯示裝置的垂直方向）的一 方向反射。此散光不是始終不會影響顯示，但是而是會提 供一點影響力，因為一部分散光會到達觀察顯著的眼睛， 其是因觀察者的角度而定。若要避免此影響，在此具體實 施例中，如圖10Β所示，一吸收層32是在概略垂直用於 吸收此散光的顯示平面的每個面121上形成。結果，影響 顯示的不必要光可由吸收層3 2切除，如此顯示品質可改 善。 在圖10Β的反射液晶顯示裝置中，吸收層32是在棱鏡陣 列板的每個面1 2 1上形成。或者，每個面1 2 1可能是粗 -30· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1297794 A7

，，以便如形成吸收層32的情況而改善顯示品質。理由 疋在粗糙面上的入射光是散射，因此，進入稜鏡陣列板 14的光量可減少。該等面121可如下方式的粗糙表面。棱 鏡陣列板1 4正常可經由浮花壓製而產生。該等面i 2 i的粗 縫可藉由調整用於浮花壓製對應棱鏡陣列板i 4的面1 2 1之 模子部分表面的概略狀態而執行。明確而言，對應該等 面121的模子部分表面是保持未磨光。藉由使用此一模 子’孩等面1 2 1會是粗糙。相反地，如果對應該等面1 2 i 的模子部分表面是磨光，該等面121會是平直，而沒有凸 與凹部分。 而且可確認’顯示亮度可藉著在概略垂直於顯示平面的 每個面上的一反射層而改善。當沒有反射層是如圖l〇A所 不形成時’在面121上的一入射光束將遵循不同於在以一 預定角α傾斜的傾斜面120上的一入射光的路徑，而且如 同散光反射，而不能改善顯示的亮度。然而，如圖l〇C所 不’藉著在概略垂直於顯示平面的每個面121上形成一反 射層41，在面121上入射光便允許以接近觀察者方向（顯 示裝置的垂直方向）的方向反射。此可改善顯示的亮度。 反射層41可藉由使用一遮罩來執行棱鏡的斜面氣蒸而形 成。雖然棱鏡陣列板的配置，所以稜鏡陣列板的主要表面 (具有複數個傾斜面）係面對在圖1 〇 Β和1 0 C中的觀察者 端，但是稜鏡陣列板的結構並未局限於此。稜鏡陣列板的 主要表面係面對反射電極，而且吸收層32或反射層41是 棱鏡陣列板的面1 2 1上形成。或者，該等面1 2 1可能粗 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1297794 A7 -—一 —___B7 五、發明説明（29 ) 糖。在此情況中，可改善顯示的明顯亮度。 本發明豕亦.執行參考圖11A、11B、和11C描述的一較 佳棱鏡傾斜試驗。圖1 1 A是在顯示裝置1中形成顏色過濾 器的一陣列平面圖。圖1 1 B是棱鏡陣列板的一平面圖。圖 1 1C係顯示在顏色過濾器與棱鏡陣列板之間的位置關係。 根據本發明家所進行的調查，觀察者通常可在遠處大約 30公分距離觀察一液晶顯示裝置。而且，可知道具有正 常視力的一觀察者可會發現在3 〇公分觀察距離上不容易 辨涊顯π裝置的2 〇 〇微米像素深度。因此，當觀察者在3 〇 公分距離上觀察顯示裝置時，只要稜鏡深度是2〇〇微米或 更少’稜鏡陣列板的傾斜將不能由觀察者辨認。像素深度 在此可視為在圖1 1 Α的Ρ 2所示相鄰像素地心引力幾何中 心足間的距離使用。在說明的範例中，像素假設是正方 形。稜鏡深度在此可視同如圖11 B的Ρ 1所示在相鄰傾斜 面1 2 0地心引力幾何中心之間的距離，而且是對應一棱鏡 的寬度。 棱鏡深度可實際檢查，結果，可發現到當棱鏡深度ρ 1 大於像素深度P 2時，當面盤觀察時，在一條紋形狀中棱 鏡邊緣是顯著的，造成顯示品質明顯減少。當稜鏡深度 Ρ 1等於或小於像素深度P 2時，此稜鏡邊緣面盤在一般距 離上觀察時是不容易辨認，不會造成顯示品質降低。因 此’想要的是稜鏡深度ρ 1是等於或小於像素深度P 2。 當觀察顯示面盤時，一波紋圖案有時會產生，由於在棱 鏡的週期結構與顯示裝置像素背光之間的干擾。若要克服 -32- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

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此問題，本發明家可更詳細檢查稜鏡深度與棱鏡陣列的方 向。波紋圖案的週期P可由下式表示 P = 1 / (1/P1 . 1/P2) ⑺ 其中P1是棱鏡深度’而且P2是顯示裝置的像素深度。 如果波紋圖案的週期P可達成小於顯示裝置的像素深度 P 2，波紋圖案的問題將可克服，即是，如果下列式子又 P2 > 1 / (1/P1 - 1/P2) ⑷ 可滿足。從此式子，PI < P2/2的關係可導出。此表示如果 棱鏡深度是小於像素深度的一半，波紋圖案應該不明顯。 本發明家可產生具有不同稜鏡深度棱鏡佈陣列，並且執行 主觀的評估。結果，可確認當棱鏡深度p i小於p2/2時， 沒有波紋圖案可被觀察。 另一方面，可發現當棱鏡深度p 1非常小時，分散光會 從棱鏡產生，而且，由於不良的處理精確度，原本透明的 稜鏡便會散射，造成顯示品質的明顯降低。因此，棱鏡深 度最好是5微米或更多。在考慮此及上述情況方面，棱鏡 深度P1最好是微米或更大，而且最好小於顯示裝置的像 素深度P 2的一半。 波紋圖案的產生亦可藉由改變棱鏡陣列板（採用任意棱 鏡深度）的複數個稜鏡深度可減少》而且發現波紋圖案可 藉由配置稜鏡陣列而消失，所以以1 3 4表示的稜鏡陣列方 向如在圖1 1 A、1 1 B、和1 1 C所示的顏色過濾器的像素陣 列方向（132R表示的列方向、或132C表示的攔方向）稍微 傾斜，而不是整個符合這些陣列方向。本發明家實際產生 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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1297794 五、發明説明（31 的一顯示裝置包括下列：顏色過濾器，其是以與顯示部分 有關的2 5度作斜印刷，及開關元件，其係對應到在計數 器基材上形成的顏色過濾器；及執行顯示裝置的顯示。結 果，沒有一波紋圖案的良好顯示可獲得。因此，積鏡陣列 板的棱鏡陣列方向1 3 4最好不符合顏色過滤器的像素陣列 方向132R或132C。根據發明家的試驗，經由上述兩陣列 方向形成的角最好是大約5到大約8 5度。 (具體實施例2 ) 本發明具體實典例2的一反射式顯示裝置係參考圖1 2描 述。在此具體實施例中的棱鏡排列板可藉由使用當作基材 的一光導透明材料使用、及調整稜鏡的傾斜角而額外發揮 如同一光導板功能。如圖1 2所示，具體實施例2的反射式 顯示裝置包括下列：一特殊光源52，其是由一冷陰極管 製成；及一反射鏡5 1，用以將從特殊光源5 2發射的光反 射到光導板。這些元件5 1和5 2係構成一光傳入部分，並 且配置在棱鏡陣列板1 4的一旁邊上，而可發揮如同光導 板的功能。在此具體實施例中，棱鏡陣列板1 4包括下 列：交互重複的傾斜面，其具與顯示平面有關的一 7度傾 斜角α，及其他面，其具有與顯示平面有關的一40度角。 棱鏡斜度是3 0微米。具有一7度傾斜角的傾斜面區域是寬 於如圖1 2所示其他面的傾斜面區域。 在具有上述結構的反射式顯示裝置中，在稜鏡陣列板 1 4上來自侧面的一入射光束是以一 4 〇度傾斜面整個反射 進入顯示裝置，而且在由顯示裝置中的一反射元件反射之 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐)

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1297794 A7 B7 五、發明説明（32 ) 後’可從一寬的7度傾斜面反射。如此，明亮的顯示便可 提供。 (具體實施例3 ) 在具體實施例1中，稜鏡陣列板14的表面是與空氣直接 接觸’而且具有一鋸齒形狀。此一暴露的不平坦表面易被 刮痕與污染；因此，稜鏡陣列板1 4會明顯惡化。在此具 體實施例中，棱鏡陣列板1 4的表面可使用一透明基材而 變平坦，以保護不平坦表面。 如同覆蓋積鏡陣列板1 4表面的一透明基材6 1，適於使 用一材料具有不同於稜鏡陣列板14材料折射率^1的一折 射率。透明基材料6 1的折射率n2可大於或小於稜鏡基材 的折射率η 1 注意，然而，在具體實施例丨中，稜鏡陣列 板1 4的陣列方向、折射率η 1、與傾斜角α、及平坦透明 基材6 1的折射率η 2必須決定，所以在顯示裝置上來自一 發光體的入射光束允許反射回到觀察者端。 以下，折射率η 1所需的情況、及充當棱鏡陣列板丨4使 用的透明材料的傾斜角α、及平坦透明基材6 1的折射率 η 2將採用一光束可如同在具體實施例1中討論的一範例， 從觀察者方向（顯示裝置的垂直方向）入射的一光束情況來 討論。在顯示裝置上入射的一光束可筆直通過平坦基材 61，而且在以傾斜角α決定的一方向、與稜鏡陣列板14 的折射率nl及平坦基材61的折射率η2而在平坦基材61與 棱鏡陣列板1 4之間的折射率界面上折射之後，進入顯示 裝置。入射光束然後會在在顯示裝置内反射/散射，而主 -35· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1297794 A7 B7 五、發明説明（33 ) 要光線能以它規律反射方向而反射到稜鏡陣列板1 4的一 傾斜面。 如圖所示13A所示，當平坦基材61的折射率n2大於空 氣的折射率（η=1·0 )及小於棱鏡陣列板1 4的折射率nl (h〇< n2<nl)時，如果主要光線到達稜鏡陣列板1 4的傾斜面角φ (φ = 2 a -arcsin(sin α ·η2/η1))小於在棱鏡陣列板1 4與平坦 基材6 1之間界面上的總反射角arcsin(n2/nl)，而且主要光 線到達與空氣界面反射的角η (η =arcsin[(nl/n2) -sinp α _ arcsin(sin α ·η2/η1)}]- α)不小於在平坦基材6 1與空氣之間 界面上的總反射角arcsin(l/n2)，主要光線便允許反射回到 觀察者端。即是，滿足材料6 1與空氣。即是，滿足下列 兩式： 2 a -arcsin(sin a -n2/nl) < arcsin(n2/nl) (5) arcsin[(nl/n2) -sin{2 a - arcsin(sin α ·π2/π1)}] - a < arcsin(l/n2) (6) 是稜鏡陣列板14的形狀與基材折射率所需的條件。如一 範例所示，覆蓋一平坦基材的棱鏡陣列板係使用當作具一 3 0度傾斜角α的稜鏡陣列板1 4基材而由Teijin Ltd.公司製 造的PEN (nl = 1.66)製品，及可當作平坦基材6 1而由Asahi Glass Co·，Ltd.公司製造的CYTOP 〇2=1.34)，而且是用於 戶内顯示。結果，高亮度的良好顯示可獲得^ 相反地’當平坦基材6 1的折射率n 2是大於如圖1 3 B所 示的棱鏡陣列板14(1.0 Snl< n2)透明基材的折射率n 1時， 如果入射光到達棱鏡陣列板1 4的一等於角α傾斜面而在角 φ小於在棱鏡陣列板1 4與平坦基材之間界面上的總反射角 -36 - 本紙張尺度適用中國國家襟準(CNS) Α4規格(210X297公釐）

裝 訂

1297794 A7 _ B7 五、發明説明（34 ) arcsin(nl/n2)，而且主要光線到達與空氣界面而反射（η = α -arcsin[(nl/n2) -sinp a - arcsin((n2/nl) ιίηα)}])的角 η 是小 於在平坦基材6 1與空氣之間界面上的總反射角arcsin(l/n2) ，主要光線便允許反射回到觀察者端。即是，滿足下列兩 式： a < arcsin(nl/n2) ⑺ a -arcsin[(nl/n2) -sin{2 α - arcsin((n2/nl) -sin a)}] < arcsin(l/n2) (8) 是稜鏡陣列板14的形狀與基材折射率所需的條件。棱鏡 陣列板1 4的材料不必然是一固體，而可以是空氣、水、 液晶等。如一範例所示，一稜鏡陣列板可使用當作具一 20度傾斜角α基材的空氣（nl = l.〇〇)產生，其係由一壓克 力樹脂（η2=1·49)製成的平坦基材61覆蓋，而且係使用於 戶内顯示。結果，高亮度的良好顯示便可獲得。 在上述相對的情況中，如果任一臨界角條件未滿足，入 射光便會在稜鏡界面整個反射，而不會返回到觀察者端， 而且，結果顯示會變暗淡。 因此，在此具體實施例中，藉由使用透明材料使棱鏡排 列板的表面平坦，便可獲得稜鏡表面變成不受刮痕與污垢 的影響，而保有改善亮度的效果。因此，一更實際稜鏡陣 列板便可產生。 如圖13Β所示，當平坦基材61的折射率n2是大於棱鏡 陣列板14 (1 ·〇 $ n 1 <n2)透明基材的折射率n 1時，主要光線 便會以傾斜面垂直方向120N反射。此表示，為了要使光 以觀察者方向（顯示裝置的垂直方向）發射，稜鏡陣列板 -37- 本紙張尺度適用中國國家襟準(CNS) A4規格(2i〇X297公釐) 1297794 A7 _-____B7 五、發明説明（35 ) 1 4的配置，以致於傾斜面的垂直方向12〇N在光源方向中 的一點具有傾.斜角。 一抗反射薄膜或反閃爍薄膜可進一步在顯示裝置的觀察 者端上的平坦基材6 1上形成，以減少在顯示器的一影像 反射發生與表面反射。藉由形成此一薄膜，高品質顯示便 可獲得。 雖然具有折射率n1的棱鏡陣列板1 4的配置，所以棱鏡 陣列板的主要表面（具有複數個傾斜面）係面對觀察者端， 而且主要面是覆蓋具有在圖13Α和13Β的折射率η2的平 坦透明基材6 1 ’本具體實施例的顯示裝置結構並未局限 於此。具有折射率η2的棱鏡陣列板14可取代具有在圖 1 3 Α或1 3 Β折射率η 1的平坦透明基材6丨使用，而且平坦 透明基材6 1可取代圖1 3 A或1 3 B棱鏡陣列板1 4的使用。 在此情況，亦可獲得本具體實施例的類似結構。此修改的 顯示裝置可例如藉由下列方法獲得：具有折射率n2的棱 鏡陣列板1 4可配置，所以稜鏡陣列板1 4的主要面係面對 反射電極9。棱鏡陣列板14可藉著具有折射率nlw透明接 合樹脂而接合到裝置《注意，抗反射薄膜最好是在與空氣 接觸的顯示裝置觀察者表面上形成。 (具體實施例4 ) 本發明具體實施例4的一反射式顯示裝置係參考圖14 描述。圖14是此具體實施例的一反射式顯示裝置截面 圖。如圖14所示，具透明基材6 1的平坦稜鏡陣列板“可 提供’不是在觀察者端基材3的觀察者端表面上，而是在 -38- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1297794 A7 B7 五、發明説明 觀察者端基材3與液晶層2之間提供。在反射式顯示裝置 上反射的光禾可通過極化板13、阻滯板12、與觀察者端 基材3，而到達在透明基材6 1與觀察者端基材3之間的界 面。光束是在此界面上折射，而且可到達棱鏡陣列板 1 4，其中光束可重新折射，然後在液晶層2上反射。光束 可由反射電極9反射，而且通過液晶層2，而到達棱鏡陣 列板1 4 ’其中光束可朝向觀祭者方向折射，即是，顯示 裝置的垂直方向，而從顯示裝置反射給觀察者端。極化板 與阻滞板可被配置，所以入射光可藉由通過這些極化板而 循環極化。此結構可避免從反射回觀察者端而在阻滯板、 玻璃基材、棱鏡、與液晶層之間相對界面上所反射的光， 如此便可改善顯示品質。 在此具體實施例中，PEN (η1 = 1·66)是當作稜鏡陣列板 14的基材使用’而且CYTOP (η2=1·34)是當作平坦基材61 使用。積鏡面的傾斜角α是2 5度，而且棱鏡傾斜是大約 5 0微米。反射式顯示裝置可改善顯示的視差，如此沒有 視差的高亮度良好顯示可獲得。 在具體實施例3和4中，稜鏡陣列板1 4表面的保護可藉 著使棱鏡陣列板1 4的不平坦表面平坦化而執行。其他方 法亦可用來獲得此目的。例如，最簡單方法是將一保護板 接合到棱鏡陣列板1 4的表面。然而，在此方法中，當稜 鏡陣列板1 4是與空氣接觸，所以一界面可在稜鏡陣列板 1 4與空氣之間形成，保護板必須接合，所以不會破壞在 保護板與棱鏡陣列板之間插入的空氣層。明確而言，保護 -39- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1297794 A7 __B7 五、發明説明（37 ) 板是經由一黏劑而接合到稜鏡陣列板1 4，所以保護板可 與在傾斜面120與相鄰傾斜面12〇的其他面121之間形成 的棱線1 2 4接觸。對於下列理由而言，在稜鏡陣列板丨4與 保遵板之間的接觸區域最好是儘可能小。 如果在棱鏡陣列板1 4與保護板之間的接觸區域較大， 保護板到棱鏡陣列板1 4的接合力可改善，但是此會減少 在棱鏡陣列板14與空氣層之間的界面區域。正常上，接 合層的折射率是概略等於棱鏡陣列板丨4的折射率。因 此’如果在棱鏡陣列板1 4與接合層之間的接觸區域是 較，而在棱鏡陣列板1 4與空氣層之間的界面區域較小 時’它便不可能藉由利用在棱鏡陣列板丨4與空氣層之間 的折射率差來獲得改善前面亮度（在顯示平面的大致垂直 方向的亮度）的本發明效果。在此考慮方面，在棱鏡陣列 板1 4與保護板之間的接觸區域最好是儘可能小^保護板 可甚至藉由液晶顯示裝置的一包裝物支撐而與稜鏡陣列板 14保持距離。保護板（與接合到棱鏡陣列板14相反的表面） 的觀察者端表面是AR處理，以抑制來自顯示平面的反 射，如此可實施更容易觀看顯示。 棱鏡陣列板1 4的表面亦可藉由除了棱鏡陣列板丨4的表 面上形成一保護板的前述之外的方法保護。例如，一硬塗 層可在棱鏡陣列板14的表面上提供，或一接觸面盤可在 稜鏡陣列板1 4的表面上提供。 如圖1 8所示的仍然另一方法，阻滯板丨2與極化板丨3可 配置在棱鏡陣列板1 4的表面上，當作棱鏡陣列板1 4的保 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1297794 A7 —__B7___ 五、發明説明（38 ) 護層使用。圖18的反射液晶顯示裝置是不同於圖1A和1B 的液晶顯示装置1，此不同在於阻滯板1 2與極化板1 3是配 置在棱鏡陣列板14的觀察者端表面上。在圖18的顯示裝 置中，阻滯板12是配置在具有複數個傾斜面120的棱鏡陣 列板1 4的觀察者端表面上，如此可與在傾斜面1 2 0與稜鏡 陣列板1 4的相鄰其他面1 2 1之間形成的稜線接觸。一空氣 層1 〇 5是在棱鏡陣列板1 4的傾斜面1 2 0與阻滯板1 2之間 插入。極化板13是配置在阻滯板12的觀察者端表面上。 在具上述結構的液晶顯示裝置中，棱鏡陣列板1 4最好是 以一光學等向性材料製成，即是，不具有雙折射的一材 料。例如，稜鏡陣列板1 4可由Teijin Ltd.公司製造的PEN (η1 = 1·66)製成，或以三乙醯纖維素（TAC)薄膜製成。阻 滯板12與極化板13之中任一者的觀察者端表面，或最好 這兩者是A R處理。此可抑制來自顯示平面的反射，如此 可實施更容易觀看的顯示。雖然阻滯板12與極化板13是 配置在稜鏡陣列板的表面上，但是阻滯板1 2可依需要配 置。 因此，藉由配置如同棱鏡陣列板1 4的保護層額外功能 的阻滯板1 2與極化板1 3，與具有一隔開的保護板或類似 的顯示裝置相比較，元件數量可減少。此可降低成品的成 本、厚度、與重量。 雖然稜鏡陣列板1 4的配置以致使棱鏡陣列板1 4的主要 表面（具有複數個傾斜面）係面對在第四具體實施例的觀察 者端，但是顯示裝置的結構並未局限於此。棱鏡陣列板 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 1297794 A7

1 4的配置以致使主要表面係面對反射電極9。在此修改 的裝置中，保護板可接合到稜鏡排列張丨4的背面（在主要 面的相反端上不具傾斜面的平坦面），或觀察者端基材3 等係接合到背面。此可改善稜鏡陣列板i 4本身的機械 力。 (具體實施例5 ) 一直接觀看類形反射式顯示裝置包括在顯示裝置某處的 一散射元件。在具體實施例1到4中，散射元件可由具有 一不平坦表面的反射電極實施。其他類型的散射元件亦可 使用。例如，散射元件可由能調整傳輸/散射的一聚合體 分散液晶層、或藉由具有不同折射率的兩或多個材料所組 成的一散射薄膜而實施。 在此具體實施例中，散射元件是由一聚合體分散液晶層 實施，而且係參考圖15描述。 除了一吸收層31是在大致垂直於顯示平面的棱鏡陣列 板14之中每一面上形成、且一聚合體分散液晶層（液晶/ 聚合體組合的散射調整層）81使用、及樹脂層8沒有不平 坦表面之外，此具體實施例的反射式顯示裝置是實質與圖 1A和1B的反射式顯示裝置的結構相同。 在此具體實施例中’液晶/聚合體組合散射調整層是 以下列方式形成。首先，具有正誘電性各向異性的一液晶 材料及包含2 %光激勵成份的一光聚合材料能以8〇·2〇的一 比率混合及一起溶解。在室溫呈現各向同性的一光聚合材 料可使用，所以液晶材料與光聚合材料會在室溫呈現各向 _ _ -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1297794 A7 B7 五、發明説明（40 ) 同性。 該混合可注入在兩基材3和4之間的一空間，然後在室 溫受到例如UV發射的光發光影響，以便將該光聚合材料 聚合，如此可將聚合體相從液晶相隔開。當作UV發射 時，大約U V的10 mW/cm2 (365 nm)可於調整時供應1分 鐘，所以強度分配在顯示區域是5 %或更少。該層係顯示 與狀態隔開發生同時的一散射狀態。 如同液晶/聚合體組合的散射調整層8 1，一聚合體分散 液晶材料、一向列cholesteric相傳輸液晶材料、液晶凝 膠、或類似可使用。此外，調整在傳輸狀態及具有散射功 能的一狀態之間的液晶層模式可提供。明確而言，例如， 在傳輸與反射狀態之間改變，而可藉由控制液晶分子領域 大小的一光散播特性之一 cholesteric液晶材料可使用。或 者，具有在傳輸與反射狀態之間的一全息功能，而可藉由 暴露於散播光而提供的一光散播特性之聚合體分散液晶材 料可使用。一聚合體分散液晶材料可藉著將一低分子重量 液晶成份與一非聚合的聚合體同時混合及分解、及藉著將 該混合注入在基材之間的空間、及將預聚合體聚合化而獲 得。只要它可藉著將一預聚合體聚合化獲得，聚合體分散 液晶材料的種類並未明顯受限制。例如，在例如紫外線輻 射的一激勵光束發射下，可用的一處理產品（UV處理液晶 材料）具有藉由處理一UV可處理預聚合體與一液晶成份的 混合而獲的液晶狀。 如此產生的散射/傳輸轉變類型聚合體分散液晶材料是 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1297794 A7 ____ Β7 五、發明説明（41 ) 當作液晶層使用，而且一鏡子表面反射電極9是配置在液 晶層背面。包括在該等垂直面之中每一者上所形成吸收層 31的稜鏡陣列板是配置在顯示裝置的觀察者端基材3上， 而且顯示可執行。棱鏡陣列板配置的其他情況是與具體實 施例1採用的相同。即是，棱鏡陣列板是由當作基材的一 壓克力樹脂（nl = 1.492)製成，而且具有一鋸齒形狀，包括 與顯示平面有關的2 5度的一預定角α傾斜的另一重複傾斜 面’而且其他面是垂直於顯示平面。傾斜面是與空氣 (η=1·0)接觸，而且棱鏡的傾斜是50微米。結果顯示裝置 可成功提供南亮度顯示。 (具體實施例6 ) 圖1 6係描述本發明具體實施例6的一反射式顯示裝置。 除了反射電極9與樹脂層8實質平坦之外，此具體實施例 的反射裝置實質是與具體實施例丨的結構相同，以便將此 補償’一散射薄膜71是在觀察者端基材3的觀察者端表面 上形成’即疋’在與液晶層2相反的表面上。如同散射薄 膜7 1，可用的是具有不同折射率的兩類材料的一混合， 例如聚甲基methacrylate及一苯乙烯丙烯腈共聚物，控制 成具有一旋節線分解結構，及藉著在聚甲基methacrylate 的一矩陣中分散聚苯乙烯的球體微粒子所獲得的一薄膜。 結果的顯示裝置會是如具體實施例1的顯器，而且結果 可獲得良好的顯示。 (具體實施例7) 除了由具有一可變折射率的材料製成的一棱鏡陣列板是 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 1297794 A7 B7

當作棱鏡陣列板14使用之外，具體實施例7的反射式顯示 裝置是與具鹌實施例1相同1 4使用之外。有關結構的詳細 描述因此可在此具體實施例省略。 明確而言，使用可電調整折射率（例如，一液晶材料）的 材料填滿的一稜鏡陣列板1 4可形成，以提供可電調整折 射率的一功能。此折射率可變稜鏡陣列板14可電調整折 射率及調整一入射光束的反射角。因此，藉著在反射式顯 示裝置的觀察者端表面上配置稜鏡陣列板1 4，可因情、兄 而調整一發光體面對顯示裝置的角度。因此，顯示裝置的 亮度可因不同的照明環境而調整。 (具體實施例8 ) 具體實施例8的一反射式顯示裝置係參考圖19描述。 此具體實施例的反射式顯示裝置特別適於在觀察者上的一 光源亮度是非常亮度的環境。 如圖1 9所示，從光源25發射的具有非常高亮度的光 1 〇 1可由棱鏡陣列板1 4折射，而且可在液晶顯示發射。當 在液晶顯示裝置發射時，光101是在液晶顯示裝置的既有 所有界面上反射的一部分。在圖19中，為了簡化，參考 數字1 0 2係表示來自在極化板丨3與稜鏡陣列板丨4之間界 面的反射光，而參考數字103係表示來自在極化板13與液 晶層2之間既有所有界面的整個反射光，其中該等界面即 是在極化板1 3與遲滯板1 2之間的界面、在阻滯板丨2與基 材3之間的界面、在基材3與透明電極6之間的界面、在 透明電極6與對準薄膜7之間的界面、及在對準薄膜7與液 •45姆

1297794 .A7 ______Β7 五、發明説明(43~Γ 一 晶層2之間的界面^參考數字i 〇 4係表示來自相對於觀察 者端表面的液晶層2表面上的反射電極9的反射光。反射 光104可由極化板13吸收，或者允許通過極化板13，並 且可當作顯示光使用而反射到觀察者端，其是因液晶層2 的方位狀態而定。 當極化板1 3與阻滯板1 2的破配置可滿足四分之一波長 情況時，反射光103便可由極化板13吸收。當極化板13 與阻滯板1 2的配置不滿足四分之一波長情況時，反射光 103便可藉著來自四分之一波長情況的偏移量而通過極化 板13 ’而且反射到觀察者端。至於反射光1〇2，整個會反 射到觀察者端’因為例如極化板1 3的一吸收元件並未存 在於反射光103的路徑上。 當反射光102和103反射到觀察者端時，一光源25的影 像便會在顯示器反射。此會特別明顯降低黑色顯示的品 質，而且造成對比率降低。 在此具體實施例的液晶顯示裝置中，具有類似用於極化 板1 3的T A C折射率（1.5 )的一折射率的u V可修正樹脂可 當作棱鏡陣列板1 4的材料使用。對於比較而言，使用當 作棱鏡陣列板材料的PEN (折射率1.66)使用的一液晶顯 示裝置可製造。由於在此具體實施例與比較範例的液晶顯 示裝置之間的比較結果，可發現到此具體實施例的液晶顯 示裝置與比較範例的液晶顯示裝置相較，可成功減少在顯 示器的表面反射與光源2 5的一影像反射、黑色強烈顯示 的發生，及可避免對比率降低。理由是既然與稜鏡陣列板 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1297794 A7 -------- B7 五、發明説明（44 ) 1 4接觸的稜鏡陣列板1 4與極化板1 3是由具有大致與折射 率相同的材料製成，所以在稜鏡陣列板1 4與極化板1 3之 間在界面上來自光源2 5的光反射會降低。結果，在顯示 器中的光源2 5的一影像反射可減少。 在具體實施例1 · 8中，稜鏡陣列板1 4的配置而使稜鏡陣 列板1 4的主要表面（具有複數個傾斜面）面對觀察者端的 反射式顯示裝置是例證。本發明的反射式顯示裝置結構並 未局限於此。稜鏡陣列板i 4可配置，所以主要表面係面 對在這些裝置中的反射電極9。以下，在此修改反射式顯 示裝置的範例將在具體實施例9和1 0描述。可了解到稜鏡 陣列板1 4的主要表面係面對在具體實施例9和1 0的觀察 者端。 (具體實施例9 ) 在具體實施例9的一反射式顯示裝置中，前端亮度可藉 由使用在稜鏡陣列板14及與棱鏡陣列板14接觸的一空氣 層之間的折射率差而改善，而且稜鏡陣列板1 4的抗磨損 亦可改善。此具體實施例的反射式顯示裝置係參考圖 20、21A、21B、21C、與圖 22 描述。 圖2 0係描述此具體實施例的一比較範例的反射式顯示 裝置。圖20的反射式顯示裝置是不同於圖1A和1B的反射 式顯示裝置，此不同在於棱鏡陣列板14(具有複數個傾斜 面1 2 0的表面）的表面係面對液晶層2，以改善棱鏡陣列板 1 4的抗磨損。 在圖20的反射式顯示裝置中，除了面對上述液晶層2的 -47 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公爱) 1297794 A7 B7 五、發明説明（45 稜鏡陣列板14配置之外，傾斜面120的垂直方向ι2〇Ν是 朝向與典型顯示平面的方向丨3〇有關的顯示平面的下端傾 斜。傾斜面1 2 0最好是形成，所以來自光源2 5的入射光發 生的方向是與典型傾斜面120的方向相同。一空氣層1〇5 是在棱鏡陣列板14與極化板13之間插入。由反射電極9所 反射的入射光101可藉由使用在空氣層1〇5與稜鏡陣列板 1 4之間的折射率差而允許從顯示裝置反射出，如同在顯 示平面的一大致垂直方向的顯示光1〇4。然而，圖2〇的反 射式顯示裝置是有問題，既然在空氣層1〇5與極化板13之 間界面上的反射光1 〇 2具有一大強度，顯示品質便降低。 此不良顯示品質是不足以改善，即使當極化板丨3的觀察 者端表面是AR處理。 若要改善顯示品質，此具體實施例的反射式液晶顯示裝 置具有如圖2 1 A、2 1 B、和2 1 C所示的一額外稜鏡陣列板 106。圖21 A和2 1B是分別在此具體實施例的反射式顯示 裝置的垂直與侧面方向的截面圖。圖21C是一部分棱鏡陣 列板1 0 6的透視圖。 此具體實施例的反射式液晶顯示裝置是不同於在圖2〇 所示比較範例的反射式液晶顯示裝置，此不同在於除了棱 鏡陣列板1 4之外，在圖2 1 C顯示的稜鏡陣列板丨〇 6是在稜 鏡陣列板1 4與極化板1 3之間形成。 如圖2 1 C所示，稜鏡陣列板1 〇 6具有彼此平行的複數個 棱線1 3 1，而且在相鄰稜線之間具相同距離丨3 1。沿著棱 鏡陣列板1 0 6線條C - C ’的截面區域是由具有相同形狀與

1297794 A7 ____Β7 五、發明説明（46 ) 大小的一連串等腰三角形所組成。稜鏡陣列板i 〇 6是由與 用於上述稜鏡陣列板14相同的材料製成。稜鏡陣列板1〇6 的配置是與稜鏡陣列板14有關，所以先者的稜線13 1是與 個與後者的棱線124直角。與稜鏡陣列板14有關的棱鏡陣 列板106的配置最好從波紋圖案影響的考慮而適當調整。 雖然在圖2 1C顯示的形狀是最好，但是稜鏡陣列板ι〇6 的形狀並未局限於圖2 1 C的顯示。例如，積鏡陣列板丄〇 6 具有在相鄰稜線1 3 1與具有由擁有不同形狀與大小的一連 串等腰三角形、或一連串不等邊三角形所組成的一 c-c，截 面之間距離變化的形狀。或者，棱鏡陣列板可包括以三角 形圖案配置的複數個稜鐃，或可包括複數個微透鏡或雙凸 透鏡的一陣列。 請即參考圖21Α和21Β，在反射式液晶顯示裝置上反射 的一光路徑將描述。與當作比較範例的圖2 〇的反射式液 晶顯示裝置，從例如於反射式顯示裝置的觀察者端所配置 的光源2 5發射的光1 〇 1可經由反射電極9反射，而且能以 顯示平面的一大致垂直方向反射出，如同使用在空氣層 1 〇 5與棱鏡陣列板χ 4之間折射率差的顯示光丨〇 $。 在空氣層105與棱鏡陣列板106之間界面上反射來自光 源2 5的入射光1 〇 i是以不同於如圖2 1 b所示的顯示光1 〇 4 的方向之一方向反射。雖然，在圖21A中，反射光1〇2與 顯光104的方向出現是相同，且彼此未隔開，但是他們 如圖2 1 B所示彼此是空間隔開（三度空間）❶因此，當從前 面看時，好的顯示便可獲得。 -49- 祕狀_ _ _(⑽)$ 1297794 A7 B7

在圖2 1 A和2 1 B顯示的反射式液晶顯示裝置的修改係參 考圖22描述。圖22的反射式液晶顯示裝置是不同於當作 比較範例的圖2 0的反射式液晶顯示裝置，此不同在於一 傾斜元件107是在液晶層2與基材4之間配置。請即參考圖 2 2，此具體實施例的修改反射式液晶顯示裝置將描述。 在液晶層2與基材4之間配置的傾斜元件具有與顯示 平面有關的複數個傾斜面1 4 0的交互重複形狀、及與顯示 平面成大致90度站互的面141。傾斜元件1〇7的傾斜面 1 4 0垂直方向107N是朝向與顯示平面垂直方向13〇有關的 顯示平面（朝向光源2 5 )的上端傾斜。而且，如同在具體 實施例1的反射式顯示裝置1，由一樹脂製成的凸透鏡是 在傾斜元件1 0 7的複數個傾斜面1 4 0上形成，而且由A i製 成的反射以像素電極9是在凸透鏡部分上形成。或者，反 射像素電極9可以在一平坦鏡面上形成的一散射薄膜。 在圖2 2的反射式顯示裝置，從光源2 5發射的光丨〇 1可 經由反射像素電極9反射，而且可與藉由使用在空氣層 1 〇 5與棱鏡陣列板1 4之間的折射率差，而以顯示平面垂直 方向130大致相同的一方向的顯示光1〇4而反射。 在空氣層105和極化板13之間界面上反射來自光源25 的入射光101的反射光102是以不同於顯示光104方向的 一方向發射，因此，可如圖22所示從顯示光1〇4隔開《因 此，當從前面看時，良好的顯示可獲得。 (具體實施例1 0 ) 具體實施例10的一反射式顯示裝置是不同於具體實施 -50· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 1297794 A7 ____B7_-_ 五、發明説明（48 ) 例9比較範例的圖2 0反射式顯示裝置，此不同在於一保護 板1 〇 8是在棱鏡陣列板1 4的背面上提供，而且具有一足夠 大厚度的空氣層1 0 5是在棱鏡陣列板1 4與極化板1 3之間 形成。當用於細胞式電話與可攜式遊戲機器時，具有如在 此具體實施例的一保護板之反射式顯示裝置是較有利的。 具體實施例1 0的反射式顯示裝置係參考圖2 3描述。 保護板1 0 8是接合到棱鏡陣列板1 4的背面1 2 2，即 是，如上述，與具有複數個傾斜面1 2 0表面相反的表面。 此可改善棱鏡陣列板1 4的抗磨損。保護板1 0 8最好是由例 如壓克力樹脂、乙婦聚合物酒精、複合碳酸鹽、與ARTON 的高透射比的一材料製成。保護板108的觀察者端表面最 好是能抗反射處理。藉由抑制表面反射，減少在顯示裝置 上反射的光量可避免。此外，保護板1 〇 8的折射率最好符 合棱鏡陣列板1 4的折射率，以允許抑制在保護板1 〇 8與稜 鏡陣列板1 4之間界面上的反射。 圖23的反射式顯示裝置包括空氣層105，該空氣層在具 有複數個傾斜面1 2 0的棱鏡陣列板1 4與上述極化板1 3之 間具有一相當大的厚度。空氣層1〇5的厚度最好是大約 500微米或更大。一波紋會由於在稜鏡陣列板14的週期結 構與顯示裝置的像素圖案之間由於干擾而產生。因此，藉 由固定具有大於棱鏡陣列板14傾斜厚度的空氣層1〇5及反 射式顯示裝置的像素深度，可避免一波紋圖案，如此便可 改善顯示品質。 因此’具體實施例1 〇的反射式顯示裝置可改善棱鏡陣 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公羡) A7 B7 1297794 五、發明説明（) 49 列板1 4的抗磨損，而且亦可改善顯示品質。 根據本發明的反射式顯示裝置，稜鏡陣列板是配置在一 反射式顯示裝置的觀察者端的表面上，所以在顯示裝置上 的入射光允許以顯示裝置的垂直方向反射出，其中觀察者 正常是在場。隨著此配置，便可獲得一直接觀看類型的反 射式顯示裝置，而可在室内或戶外的實際使用環境中提供 高品質與高亮度的顯示器。而且，藉由一高生產力的簡單 方法而可製造一高品質與明亮的反射式顯示裝置。而且， 沒有一波紋圖案產生的高品質顯示器可藉由考慮顯示裝置 等的像素深度來適當設定稜鏡深度而獲得。 雖然本發明已描述較佳的具體實施例時，但是在技藝中 熟諳此技者可了解到揭示的本發明能以許多方式修改，而 且假設可以是除了特別陳述及上述之外的許多具體實施 例。因此，附錄申請專利係涵蓋本發明的所有修改，而不 致於違背本發明的實際精神與範圍。 【元件符號說明】 反射式液晶顯示裝置1，顯示層2，基材3、4，凸緣部分5，薄 電極6，對準薄膜7，樹脂層8，反射像素電極9，對準薄膜10， 主動元件11，阻滯板12，極化板13，稜鏡陣列板14，資訊單元 20，顯示部分21，輸入部分22，特殊光源23，發光體25，吸收 層31、32，反射鏡51，特殊光源52，透明基材61，散射薄膜 71，散射調整層81，入射光101，反射光102、103，顯示光 104，空氣層105，稜鏡陣列板106，傾斜元件107，保護板108， 傾斜面120，面121，底部表面122，稜線124，稜線131，傾斜 面140，面141，稜鏡a、b、c，稜鏡深度P1，像素深度P2。 ___, ^9 , 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱)

Claims (1)

1 被 791 ^擎. a A8 B8 C8 ___ D8 …〜f· .•一一、一 一：w… - ________________ 六、申請專利範圍 L 一種反射式顯示裝置，其包含： 一顯示層； 一光學元件，其是配置在該顯示層的一觀察者端上；及 一反射元件，其是配置在與該觀察者端相反的該顯示 層的一端上， 其中該光學元件具有一主要平面，該主要平面包括與 一顯示平面有關傾斜的複數個傾斜面，及 經由該光學元件而入射在該顯示層上及可經由該反射 元件而反射的一光束被允許在與該顯示平面大致垂直方 向上輸出。 2·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的該主要平面是面對該觀察者端。 3. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的主要平面是面對該反射元件的一端。 4. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其進一步包 含一散射元件，用以散射經由該反射元件所反射的光， 其中經由該光學元件而入射到該顯示層、及經由該反 射元件而反射之一光束被允許藉著該光學元件、該反射 元件、及該散射元件之一組合，而在與該顯示平面大致 垂直方向上輸出。 5. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中從朝相 對於垂直S顯不平面之方向的遠顯TF平面上端倾斜的一 方向入射的光束能以在與該顯示平面的大致垂直之方向 上輸出。 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1297794

A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6·如申請專利範圍第5項之反射式顯示装置，其中該光束 是從在朝向相對於該顯示平面垂直之方向的該顯示平面 上端傾斜的一位置上的該光學元件的該觀察者端上配置 的一第一光源發射。 7·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中可設定 相對於該顯示平面的該等複數個傾斜面的一角，所以從 相對於與該顯示平面垂直的方向的大約1 0度到大約4 5 度範圍的一傾斜角方向入射的一些光束能以與該顯示平 面大致垂直之方向輸出。 8·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該等複 數個傾斜面是以相對於該顯示平面的一預定角傾斜，而 且該預定角是7度或更大。 9·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件具有相對於該顯示平面的一任意角的複數個其他 面，而且該等複數個傾斜面與該等複數個其他面是交替 形成。 10. 如申請專利範圍第9項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的該等複數個其他面具有相對於該顯示平面的大約 90度角。 11. 如申請專利範圍第9項之反射式顯示裝置，其中一反射 層是在該光學元件的該等複數個其他面之中每一者上形 成0 12·如申请專利範圍第9項之反射式顯示裝置，其中一吸收 層是在該光學元件的該等複數個其他面之中每一者上形

1297794

成。 如申叫專利範圍第9項之反射式顯示裝置，其中該光學 疋件的該等複數個其他面是粗糙面。 14·如申請專利範圍第Η之反射式顯示裝置，#中相對於 孩顯示平面的該等複數個傾斜面的角會在該顯示平面中 改變。 •如申叫專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該等複 數個傾斜面是彎曲。 16.如申請專利範圍第9項之反射式顯示裝置，其中該等複 數個傾斜面之中一者的一垂直向量方向是不同於該等複 數個其他面之中一者的一垂直向量方向。 17·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件疋一棱鏡陣列板，其包括在一陣列中的複數個棱 鏡，而且該稜鏡的一深度是200微米或更少。 18·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件是一稜鏡陣列板，其包括在陣列中的複數個棱鏡， 而且該棱鏡的一深度是5微米或更大、及該反射式顯示 裝置的一像素深度的一半或更少。 19. 如申請專利範圍第i 7項之反射式顯示裝置，其中該等 棱鏡是在該顯示平面的一任意深度上配置。 20. 如申請專利範圍第1 8項之反射式顯示裝置，其中該等 稜鏡是在該顯示平面的一任意深度上配置。 21. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該反射 式顯示裝置的像素是在至少一第一方向配置，該光學元 -55- 本紙張尺度適用中國國家搮準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐)

訂

1297794 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 件是一棱鏡陣列板，其包括在至少一第二方向中配置的 複數個棱鏡，而且該第一方向及該第二方向係形成大約 5度到大約8 5度範圍的一角。 22·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置’其中一抗反 射薄膜是在該觀察者端的該光學元件上形成。 23.如申請專利範圍第2項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的複數個傾斜面具抗強光處理。 24·如申請專利範圍第i項之反射式顯示裝置，其進一步包 含一第二光源，該第二光源係配置在該光學元件的一端 上，而且該光學元件的功能如同一光導元件。 25·如申请專利範圍第1項之反射式顧示裝置，其中該光學 元件是由具有一可變折射率nl的材料製成。 26·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該保護 板是在該光學元件的該等複數個傾斜面上形成。 27·如申請專利範圍第2項之反射式顯示裝置，其中該極化 板是經由一空氣層而配置在該觀察者端的該光學元件 上。 28·如申請專利範圍第2項之反射式顯示裝置，其中該阻滯 板是經由一空氣層而配置在該觀察者端的該光學元件 上，而且一極化板係配置在該觀察者端的該阻滯板上。 29·如申請專利範圍第27項之反射式顯示裝置，其中該光 學元件是由一光學等向性材料製成。 30.如申請專利範圍第28項之反射式顯示裝置，其中該光 學元件是由一光學等向性材料製成。 • 56 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X29^J^-

訂

1297794 έ88 C8 D8 六、申請專利範圍 31·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中一極化 板及一阻滯板是配置在該觀察者端的該光學元件上，而 且該極化板及該阻滯板係實質滿足四分之一 λ情況。 32·如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中一基材 係配置在與該反射元件端的該光學元件接觸，而且該基 材與該光學元件具有大致相同的折射率。 33·如申請專利範圍第i項之反射式顯示裝置，其中一額外 光學元件係配置在該顯示層與該光學元件之間，以便將 顯示光從由該光學元件、該顯示層、與該反射元件所形 成界面之中至少一者所反射的光隔開。 34·如申請專利範圍第3 3項之反射式顯示裝置，其中該額 外元件具有與在該觀察者端的該顯示平面成傾斜的複數 個傾斜面》 35.如申請專利範圍第2項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的一折射率是大於位在該等複數個傾斜面上方的一 媒體的折射率，而且該光學元件的該等複數個傾斜面的 一垂直方向是朝向相對於與該顯示平面垂直的方向的該 顯示平面的一下端傾斜。 36·如申請專利範圍第2項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的該等複數個傾斜面是與空氣接觸，而且與該顯示 平面有關的該等複數個傾斜面的一角α及該光學元件的 折射率η 1可滿足下式： 2 ex -arcsin(sin α/nl) < arcsin(l/nl) 0 37·如申請專利範圍第2項之反射式顯示裝置，其中當來自 •57· 1297794 - C8 D8 六、申請專利範圍 該顯示平面的一垂直方向的入射光束的一反射角θ。^滿 足下式： 0〇ut = arcsin[nl -sin{2 α - arcsin(sin α/nl)}]- a H#， 與該顯示平面有關的該等複數個傾斜面的一角（X及該光 學元件的折射率η 1便可滿足下式： 0。< arcsin[nl .sin{2 a - arcsin(sin α/nl)}]- α <(90·α)0 〇 38. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其進一步包 含插入該顯示層的一對基材， 其中該光學元件是在該對基材之中一者與該顯示層之 間配置。 39. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的該等複數個傾斜面係使用一透明基材而變平坦。 40. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的該等複數個傾斜面係使用一透明基材而變平坦， 而且當該光學元件的折射率η 1、該透明基材的折射率 η2、及與該透明基材接觸的一空氣折射率（1.0)具有 η 1 >η2> 1的關係時，該光學元件的該等複數個傾斜面 的一傾斜角α可滿足下列兩式： 2 a -arcsin(sin α ·η2/η1) < arcsin(n2/nl)及 arcsin[(nl/n2) .sin{2 α - arcsin((n2/nl) -sin α)}]- α < arcsin(l/n2) 〇 41. 如申請專利範圍第1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的一折射率是小於位在該等複數個傾斜面上方的一 媒體折射率，而且垂直於該光學元件的該等傾斜面的垂 直方向係朝向與該顯示平面的一垂直方向有關的該顯示 -58- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1297794

平面的一上端傾斜。 42·如申請專利範圍第4 1項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件的該等複數個傾斜面係使用一透明基材而變平坦， 而且當該光學元的件折射率η Γ、該透明基材的折射率 η 2、及與該透明基材接觸的一空氣折射率（丨〇 >具有 Knl<n2關係時，該光學元件的該等複數個傾斜面的一 傾斜角α便可滿足下列兩式： a < arcsin(nl/n2)及 a -arcsin[(nl/n2) sin{2 a _ arcsin((n2/nl) sin a)}] < arcsin(l/n2)。 43·如申請專利範圍第丨項之反射式顯示裝置，其中該光學 元件具有與該主要平面相反的一背面，而且平行於該顯 示平面，且一保護板係配置在該背面上。 44· 一種用於一反射式顯示裝置之棱鏡陣列板，其中該稜鏡 陣列板係配置在一觀察者端的該反射式顯示裝置上， 與該反射式顯示裝置的一顯示平面成傾斜的複數個傾 斜面是在該觀察者端上形成，該等複數個傾斜面是與一 空氣接觸，及 與該顯示平面有關的該等複數個傾斜面的一角α及該 稜鏡陣列板的折射率η 1可滿足下式： 2 a -arcsin(sin α/ηΐ) < arcsin(l/nl) 0 45. 如申請專利範圍第4 4項之稜鏡陣列板，其中該等複數個 傾斜面的一角α是7度或更大。 46. 如申請專利範圍第44項之稜鏡陣列板，其中可設定相對 於該顯示平面的該等複數個傾斜面的一角，所以 -59- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1297794 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 自相對於垂直該顯示平面的方向的大約1 0度到大約4 5 度範圍的一傾斜角方向入射的一些光束能以在與該顯示 平面大致垂直之方向上輸出。 47. 如申請專利範圍第4 4項之棱鏡陣列板，其中自垂直該 顯示平面的方向而入射在該反射式顯示裝置上的一主要 光束的輸出角θ。^可滿足 0〇ut = arcsin[nl -sin{2 α - arcsin(sin α/nl)}]- α 及 〇0 < eout < (90-α)0。 48. 如申請專利範圍第4 4項之稜鏡陣列板，其中該棱鏡陣 列板是由一光學等向性材料製成。 -60- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)