TWI351550B - Optical substrate - Google Patents

Description

13職 '* 4 i 正替換 I、 九、發明說明： 此申請案於2005年6月9曰主張美國臨時申請案第 60/689,650號之優先權。此文件係完全地併入文中以供參 考。 . 在此所揭露的這份出版物當與本發明申請案如同一份 * 完整文件地一起合併參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於具有結構的表面的光學基板，特別是指® 能增強亮度的光學基板，更特別是指用於具有平面光源平 面顯示器的光學基板。 【先前技術】 平面顯示科技廣泛使用在電視顯示器、電腦顯示器、 及掌上型電子用品（如：手機、個人數位助理(PDAs)、等）。 液晶顯示器（LCD)是平面顯示器其中的一種型態’它植入_ 一具有像素陣列以表現出影像的液晶（LC)模組。在背光· LCD中，亮度增強薄膜係使用稜鏡的結構引導光線沿著視 線軸（註：與顯示器垂直），以增強顯示器由使用者所看到 的光的亮度，因而可使這個系統用較少的能量來產生所需 要的軸上(on-axix)照明。 到目前為止，亮度增強薄膜是由在薄膜的光線發射表 面上之平行的稜鏡槽、雙凸透狀槽、或金字塔形狀所提供，’

S 1351550 ^ -， 雕6. 23 个月日飒幻正替換頁| —---- - i 用以改變光線於離開薄膜時之通過薄膜/空氣介面的角 度，並使斜的入射光線，能在垂直於薄膜的光輸出面的方 向上重新分配，使得更多的光線能垂直於薄膜光輸出面。 亮度增強薄膜具有平滑的光入射面，經由此面使光由背光 * 模組進入。迄今，許多應用使用相互成轉動關係的兩個亮 度增強薄膜層，因此在各自薄膜層的溝槽是彼此成90度 角。 平面顯示器使用兩個亮度增強薄膜時，可能產生不希 — 望出現的疊紋現象，此疊紋現象是在兩個亮度增強薄膜的 表面上週期性稜鏡圖案結構的干涉所造成。過去，亮度增 • 強薄膜已經發展出各種不同的表面結構以避免疊紋形成。 在合併一單層亮度增強薄膜的平面顯示器中’這週期性的 圖案造成的疊紋，是因為薄膜本身稜鏡結構圖案本身及此 圖案的反射影像（當被平面顯示器中的其他表面反射）所造 成。更甚者，亮度增強薄膜的結構及LC模組上的像素陣 列也會形成疊紋型態。 ® 例如，美國專利號碼5,280,371揭露兩層平行的亮度增 強薄膜使用不同的平行空間（spatial)頻率或間距。它更進一 步揭露，相對於LC模組像素陣列，將至少一個亮度增強 薄膜旋轉，如此薄膜上的縱向結構會與像素陣列形成一角 度，進而減少疊紋效應。然而，由於傳統製造亮度薄膜的 ‘ 過程中，重要的修剪是必要的’以得到一垂直形狀的亮度

’ 增強薄膜，以與矩形之平面顯示器一起使用’相對於LC 模組之像素陣列而言，稜鏡結構被旋轉一角度。這方法大 7 1351550 IDO. 6. 23 ‘ i a。itiib正替換買j ' ' 大的增加生產的成本。 美國專利號5,919,551揭露一種光學薄膜結構具有平 行的、變化的尖峰或溝槽之間距，以減少可見的疊紋圖案， 以及揭露合併一層或多層薄膜的光的顯示器。間距變化可 ‘ 以跨越(over)相鄰之尖峰及/或谷或是介於(between)相鄰成 * 對的尖峰及/或谷之間。光學薄膜的截面，沿著尖峰及谷的 方向，仍然是不變的。 美國專利號6,862，141揭露一種光學基板具有三度空 間的表面，且具有約1公分或更少的關連長度(correlation # length)。此光學基板被定義為一第一表面結構功能被第二 個表面結構功能所調變，從第一道進入的光線，第一表面. 結構功能產生至少一反射的分量。三度空間表面的各尖峰-位於相同的平面上。這光學基板適用於各種不同的應用 上，包含亮度增強。這份專利提議較精確且複雜的方法來 獲得光學基板的表面結構。從這份專利無法清楚地知道光 學基板實際上是如何被實現。更進一步的説，吾人懷疑所 揭露的結構其亮度增強的程度是否能達到與棱鏡薄膜相抗© 衡的程度。 我們所需要的是一種具成本效益的光學基板’其能提 供在單層基板中具有亮度增強與減少疊紋效應的表面結 構。 【發明内容】 . 本發明指向一種光學基板，其具有一種可增強照明或

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-一一 I 亮度、及減少在單層基板之疊紋效應(m〇id effect)的結構 的表面（structured surface)。本發明之其中一種型態，光學 基板可以是獏狀(film)、片狀(sheet)、板狀(plate)及其他形 狀類似的形式，可以是活動式的或固定式的，具有三度空 間變化的’結構的光輸出表面包含一組不規則的（irregUlar) 稜鏡結構及一組非結構的（non_structured)光滑、平坦的光 輸入面。 在本發明之一具體實例中，在整個光學基板結構中， 光輸出面與光輸入面通常是互相平行的（即：並不構成整體 的逐漸變細狀(tapered)、凹狀或凸狀之基板結構）。 於本發明的另一具體實例中，光輸出面的不規則的稜 鏡結構可視為包含被橫向地(並肩地）安置的縱向不規則稜 鏡區塊’以界定尖峰(peak)及谷(valley)。縱向不規則棱鏡 區塊的一柱面（facet)則形成於每一相鄰的尖峰與谷間。縱 向變化的稜鏡結構有一或多個如下的結構特性。至少複數 個不規則稜鏡區塊具有由一端大而逐漸變細到一端小的形 式’或從較寬的寬度到較窄的寬度的形式，或從高的尖峰 高度到低的尖峰高度的形式。相鄰的尖峰，相鄰的谷，及/ 或相鄰的尖峰與谷在至少一定範圍的橫向稜鏡區塊中是不 平行的。相鄰的尖峰，相鄰的谷，及/或相鄰的尖峰與谷可 以有序地（orderly)、半有序地、隨機地、或擬隨機 (quasi-random)地方式輪流地（alternately)於平行與非平行 間改變。同樣地，相對於一特別的縱向方向，非平行的尖 峰’谷及/或尖峰與谷可以有序地、半有序地、隨機地、或 9 1351550 U)〇l 6. 23............. '· >i ώ呶吏)正替換頁j 擬隨機地，介於收斂至發散間輪流變換。所有的尖峰並不 在相同的平面上，而所有的谷可或不可在相同的平面上。 沿縱方向，尖蜂及谷的截面不是固定的。介於相鄰的尖峰、 相鄰的谷及/或相鄰的尖峰及谷之間距，跨越不同稜鏡區 · 塊，以有序地、半有序地、隨機地、或擬隨機地橫向地 . (laterally)改變。 在本發明之另一具體實例中，不規則稜鏡結構在光輸 出表面可視為包含不規換棱鏡區塊的並肩或橫向列，.-甘.中 每一個不規則稜鏡區塊的縱列可視為包含複數個不規則稜鲁 鏡區塊以連續的方式，連接著端與端。在一具體實例中， 一個稜鏡區塊的較小端沿著相同的列，連接到另外一個稜 鏡區塊的較小端，較大端沿著相同的列，連接到另外一個 稜鏡區塊的較大端。橫向相鄰的尖峰、相鄰的谷及/或相鄰 的尖峰及谷都不是平行的。許多跨越於稜鏡區塊上的尖峰 與谷的結構具有更進一步的結構特性，其是與先前的具體 實例相似的。相鄰的不規則稜鏡區塊可以是具有相同^長 度之不有序的縱向截面，或是具有不同長度的隨機或擬产 機之不規則戴面。 & 在本發明更進一步的具體實例中，稜鏡區塊相鄰列的 尖峰或谷都是平行的，且一列的不規則稜鏡區塊與另一列 的不規則棱鏡區塊交叉。 在本發明另外一具體實例中，每個稜鏡區塊之一戈多 個柱面可能是實質地平（flat)或曲的（curved)(凸的及/或夕 的）。

10 1351550 月日修《更)正替換買 【實施方式】 本描述是目前實現本發明之最好的型態。本發明在此 所描述參照了各種不同的碰實取圖式。本财是為了 闡明本發明的大略原理因此不該視為限制的觀點。在不.障 離本發明之與精神下，林發明所提及的方式加以變 化及増進並且完成的技術是㈣許的1本發明的範圍最 好是參考附件之申請專利範圍來決定。 本發明指向-種具有結構的表面以增強亮度及減少最 紋效應(m— effect)的光學基板。於本發明的一 = 學基板是以卿、片形、板形及其他類似的型態，可以曰 活動式的或蚊式的，具有三維變化有結構的光輸出面= 包含-種不顧稜鏡結構，及-種非結構的、力滑、平垣 的光輪入面。藉由說明但不設限，本發明闡述連接 : 基板用於LCD上，此LCD具有一般長方形顯干卩 予 入影像的LC面板。 W料知£域以導 圖1說明-平面顯示器的例子。一種背光lcd f2發明f其：一具體實例’包含-液綱顯示器模： Μ月光;^組14形式表現的—平面光源，及幾個插 模組12與背光模組14間的光學薄膜。 ==式地介於兩個透明基板之間的液晶，以及、‘包 背光型態相是展延於平社的錢rirt圖佈】’此 一光源型態’提供一種線性光源16在導:二 11 1351550 »α 6. 23 , . 斗月cl stlib正替換頁j 邊緣。提供反射片20以導引光線由線性光源16經由導光 板18的邊緣進入導光板18中。此導光板是結構的（例如： 具有定義在面對而遠離LC模組12的底面、且具有逐漸變 細的板及光之反射及/或散射表面的結構），經由面對LC模 ‘ 組12的頂層平面，以分布及導光。此光學薄膜可能包含上 · 下擴散薄膜22及24,用以從導光板18的光滑面來擴散光 線。光學薄膜更進一步包含上下結構的表面，及依據本發 明的光學基板26及28，用以將光線重新分布，以使沿著 垂直薄膜表面方向的光線的分布為更多。光學基板26及魯 28常被引用於如照明或亮度增強薄膜、光的重導薄膜、及 引導擴散薄膜等的技術。光線從如此的光學薄膜組合進入 LC模組12,是空間均勻地分布於LC模組12的平坦面上， 而且具有相對強度的垂直光線明亮度。依據本發明的光學 基板可與LCD使用與部署以供顯示，例如：電視、筆記型 電腦、螢幕、可攜式裝置如手機、PDA及相關產品，以使 顯不更明免。 在本發明的一具體實例中，在整個光學基板結構中，® 一般而言，光輸出面與光輸入面是彼此平行的（即’通常並 不形成如同背光模組之導光板一樣逐漸變細的形狀’或者 如同凹的形狀或是凸的形狀的整個基板結構）。參照圖2 ’ 光學基板30具有一平坦光滑的光輸入面32 ’並且有一具 有不規則稜鏡結構的光輸出面34 ’此不規則棱鏡結構可視 -為包含被安排在橫向排列（即，益肩）之縱向的不規則稜鏡 · 區塊。

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1351550 I 3 ------------ 年月曰修(更)止替換員; 為了容易參考，在此將採用如下的正交x、y、z車由系 統用以解釋各種不同的方向。如圖2所示，X轴是穿越尖 峰與谷的方向，也可參照為橫向的方向。參照稜鏡區塊的 縱向方向則是參照棱鏡區塊35俯視圖中的尖峰36°y軸與 X軸正交，通常是指棱鏡區塊35的縱向方向。稜鏡區塊35 是不有序的幾何形狀，當以平面俯視之，y軸可以不需要 位於縱向方向或是沿著尖峰(例如，圖3)。光輸入面32位 於x-y平面上。對一個長方形的光學基板來說，X及y軸將 沿著基板的正交邊緣。z軸是正交於X及y軸。代表棱鏡 區塊橫向列的端點之邊緣位於x-z平面上，如圖2所示。 參照棱鏡區塊35的橫截面，則表示沿著y軸上的各個位置 之x-z平面上的截面。進一步來說，所參考的水平方向則 是指在x-y平面，而所參考垂直方向則是指z方向。 圖4說明一個單一縱向的、不規則的稜鏡區塊35。稜 鏡區塊35可視為依據本發明之一具體實例中之光學基板 的基本方塊。須注意的是，在此以下將被明顯討論的，稜 鏡區塊是連接於縱向及/或橫向上相鄰的棱鏡區塊。因為稜 鏡區塊事實上並非個別分離的區塊所組合在一起的，稜鏡 區塊的材料是一種連續且緊密連接在一起的結構，沒有實 際的接觸或連接面。然而，為了易於說明本發明，光學基 板的結構的表面可視為由複數個稜鏡區塊所組成。然而， 從結構的表面觀之，稜鏡區塊的柱面結構外觀是很明顯 的。稜鏡區塊的端或是谷是由（如示意圖所示之變換線 transition line)介於縱向連接區塊之間的變換（transition)所 13 1351550 ^ 6. -2-0-—_

片a if(更)正替換買I 定義出來的。以下更進一步的被了解，在稜鏡區塊内介於 柱面間的變換(例如：在尖峰上）及介於不同稜鏡區塊間的 柱面可能是有徑的（radiused)或圓角的（rounded)，但是這樣 的變換仍然是由柱面方位的改變來決定。 用圖4的端（面）40來作參考，稜鏡區塊35的橫戴面在 · 圖4通常是三角形的，在三角形29a下方（亦即’三角形的 基座往下延伸）之基板具有一薄層或長方形基座31a。注意 的是，基座31a及三角形29a都是整合體（integral)的一部 分或是單一(mon〇lithic)結構的一部份。稜鏡區塊35包含一 # 大的端39及一小的端40，及一尖峰36以直線方式從大端 39到小端40的斜坡。在圖2及3的具體實例中’在稜鏡 區塊的端39及40的柱面是平行的，而尖峰36相對端面（從 上方以平面視之)偏斜一角度。（以下所討論的其他具體實 例’稜鏡區塊的端面可能是平行的，尖峰36垂直於至少一 個端面或者相對至少一個端面偏離一角度，或是柱面可能 是非平行的。例如圖15中的不規則稜鏡端卞的幾何形狀， 以及相對於端的尖峰。）在尖峰36的每個側邊是棱鏡區塊❿ 的平柱面（facet)38。尖峰36的頂角，由沿著整個稜鏡區塊 35的不同x-z戴面來看，保持著常數(例如：選擇介於7〇 度至110度角間，以9〇度較佳）。例如參考圖2之光學基 板jO中的尖峰頂角被討論時，此點將會更加明顯。須注意 ^疋_1所參考的頂角在此所指的是尖峰36的角度，此頂角-疋石著y方向的x-z平面上的截面來看的，如上所定義。 圖4表示基座31a為均勻厚度，也可以是不均勻厚度如-

S 14 1351550 同合37的高度(在z-方向）可能沿著 37的样人七二.^ 、.向方向以及相對於谷 j /的松向方向而改變’如以下之更 担λα , 延一步解釋。此後，所 鈥的尖峰與谷的高度是相對於光輪释 良厅 旦.Β, 十面32，而沿ζ方向 =測^主意的是，由於製造的限制，從χ_ζ平面之截面來 峰36的頂角及谷37的底角（在此稱為谷頂角）可能 疋圓角的而非尖銳的。

M-^r^--- ^ /j Eum^mwi 败_6·上 特別說明的是，複數個縱向稜鏡區塊35被安排在橫向 的列如圖2所示。當俯視自垂直於x_y平面及棱鏡縱向方 向的戴面時，尖峰36頂角是可變化的，但是由χ_ζ截面來 看，沿著棱鏡區塊之不同的y的位置時(例如，看圖3中之 平行戴面Α·Α、B-B、C-C、D-D)仍然是常數。尖峰36頂 角係視製程使用而定’是直接或間接地，以機械工具製作 尖峰36模具時之角度所定，此模具用以形成尖峰。例如， 工具可能是被用來轉換成各種自由的角度，包含x、y&z 方向’之機台所支承，如此導致光學基板30結構的表面不 規則棱鏡區塊上之三維變化’沿y方向上的不同位置的x_z 平面上’保持一個固定的尖峰頂角。更複雜的支承裝置可 用來提供於x、y及ζ方向移動及x、y、z軸轉動之更多的 自由度(degree of freedom)，使得稜鏡區塊具有更複雜的三 維變化結構。 相鄰稜鏡區塊35的柱面38相交錯而定義一谷37。橫 越橫向地相接列來看，谷3 7的頂角可能疋變化的也可能是 沒有變化的。這些稜鏡區塊内的每一個稜鏡區塊可能是非 對稱於X_y ’ x-z及/或y-z平面，或可能是對稱於某些平面 15 ^如：在圖3，稜鏡區塊故及说是對稱於通過尖峰細 36h的個別垂直y_z平面。）當橫越整個光學基板3〇的 =面，來看，這稜鏡區塊35的組合可能是非對稱的，或 田著某些平面來看可能是對稱的(例如：圖3中之光學 二板30中’相對經由稜鏡區塊35e及3玎間之谷的 平面’其左半㈣與右钱面是互相對稱的）。注意在光學 基板30中不同的稜鏡區塊35的幾何形狀⑽如：整體的尺 寸，大小端相對於尖峰36的角度，尖峰與谷的高度等）可 能是不同的。 如圖2所示，不規則稜鏡結構的光輸出面34包含縱向 的不規則稜鏡區塊35a到35j，以橫向的列安排（亦即，並 肩的）’而定義尖峰36a到36j及谷37a到37i。圖3的俯 視圖更清楚的説明了光學基板3〇，縱方向變化的稜鏡區塊 有如下的結構特性，再加上那些已於上述所強調過的。至 少一複數個稜鏡區塊每一個有大的端39(有較大的寬度及 尖峰咼度）逐漸變細地到一個小的端4〇 (具有一個較小的 寬度及尖峰高度）。例如，稜鏡區塊35a、35b、35d、35e、 35f、35g、35i、及3¾。參考圖2，在光學基板30内，至 少某些尖峰36是不在相同的χ-y水平面上的。在光學基板 30内至少某些谷37a到37i是在相同的x_y水平面上的（亦 即，對某些谷來說’谷的高度’或者說是介於谷37a到37i 與光輸入面32之間的基座材料厚度是不變的）。另外一種 未表示的是’至少某些谷37a到37i是不在相同的x-y水平 面上的。更進一步的說，谷37的高度（亦即，介於谷與光 1351550 ’ ’ 撇 6. 23 '月· d珍(史j正瞀換買; __;_! 輸入面32之間的厚度）可以沿著谷37而變化。更進一步 的說’沿著x軸方向之光學基板30的相反緣，不規則稜鏡 區塊橫向至少一範圍内’大端39與小端40是以隨機、擬 隨機、有序的、半有序的形式混合著（亦即，交替著介於大 的寬度到窄的寬度，或是從較大的尖峰高度到較小的尖峰 高度）。介於橫向的相鄰棱鏡區塊的變換（亦即，谷37)是連 續的（亦即，沒有落差）’即使此變換是在平的柱面38間亦 ^ 然。或者’介於橫向的相鄰稜鏡區塊間的變換可能是光滑 的或圓角的，藉由提供一半徑（未表出）於介於相鄰稜鏡區 塊間的變換或連接點上。這種圓角的半徑可能是由製造的 限制所形成，但這結構的表面塊體之特性具有良好的平柱 面也許除了介於相鄰稜鏡區塊及/或沿著尖峰之變換點之 外。 相^峰36、相鄰谷37、及/或相鄰尖峰36與谷37 之間距疋以規則地、半規則地、隨機地、或擬隨機地形式 改變著。要彡主音Μ g φ w的疋，一整群隨機不規則棱鏡區塊之陣列、 ，案、或配置’可能在一定範圍的面積或長度中重複著並 =布於整個光學基板30的結構的光輸出面上，導致整個光 ，基板上整體性的規則地、半規則地、.或擬隨機地圖案或 =排，如圖10之說明，並討論如下。相鄰的尖峰，相鄰的 σ，及/或相鄰的尖峰與谷在至少一段範圍的橫向的稜鏡區 ^鬼中，都不是平行的。相鄰的尖峰36，相鄰的谷37，及/ f相鄰的尖峰36與谷37可能以規則地、半規則地隨機地、 2掩Ik機地形式，在平行與非平行間交替著。同樣的，相 17 勘u.

的尖蜂 36、相鄰的谷37、及/或相鄰的尖峰36 ^。37可能以規則地、半規則地、隨機地、或擬隨機地形 ^ 交替地介於收斂到發散間（參照於稜鏡區塊的同一的一 向方向）。只要不悖離本發明的範圍與精神，大端39， 或+的端40,可以是相同的大小及形狀，但也可以是不 · 1¾ ήΑ 〇 、。:^方向上及/或在一個特定的尖峰與谷的一般的縱向 之不同位置的x-z平面上，尖峰36與谷37處所截取之 予暴板30之截面並非一成不變的。在圖2及圖3說明的 具體替 声耳例中，沿著縱向，棱鏡區塊35c及35h有均勻的寬馨 二端及尖峰與谷。即使這些特別的個別棱鏡區塊具有有 a'幾何形狀，然而參照其他的棱鏡區塊，以整個來看， 匕n仍然對結構的表面的不規則性有所貢獻。 鏡妹在本發明的其他具體實例中，在光輸出面的不規則稜 、構可視為包含並肩（side-by-side)或橫向（lateral)排列的 不規則棱鏡結構，其中每個不規則稜鏡結構的縱向列可被 硯為包含複數個交錯的不規則棱鏡區塊或是以連續性地方 式連接端與端。在圖5說明的具體實例中，光學基板31⑩ 内，沿著相同的列來看’在光輸出面43處，棱鏡區塊中較 小的端是連接到另一稜鏡區塊較小的端上，而其中一個稜 鏡區塊較大的端是連接到另一稜鏡區塊較大的端。圖6說 明兩個縱向稜鏡區塊35m及35η，而每一個都相似於圖4 中的稜鏡區塊35，兩者的小端都是端面連到端面的。當由 溥膜31之結構的基板的上方來看，一個或多個縱向稜鏡區 塊的兩個端可能是平行的，其具有尖峰垂直於端或橫向的-

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與端偏離一角度，或此端可能是非平行的。（注意，稜鏡區 塊的端可能是、也可能不是位於X-Z平面上，參考圖5的 光學基板31)圖15表示各種不規則稜鏡例子的俯視圖， 特別是端3 9及4 0對於尖峰3 6及各別稜鏡的縱向漸縮側的 相對關係。特別說明的，在圖15A的稜鏡區塊35中，端 39及40是互相平行的，而尖峰36則垂直於這兩個端；在 圖15B的稜鏡區塊35中，端39及40是不平行的，而尖 峰36只有與端39垂直；在圖15C的稜鏡區塊35中，端 39及40是不平行的’而尖峰36不垂直於任一端；在圖15D 的稜鏡區塊35中，端39及40是互相平行的，而尖峰36 不垂直於任一端。 ^ ^ ^六蝴丄上匕彳曰父錯5?嫂糾办* . 接，如圖5所示(例如：35{)及35q)e藉由提供一半徑（未; 在介於相鄰稜鏡區塊間的變換或連接點上，介於縱向 鄰稜鏡區塊間之變換27可能是光滑或圓角的。特定列上 ^_鏡區塊35可能有不同或相㈣大小及幾何形 度、逐漸變細的角度、端的大小等等） ί規貝二代替如圖5中所示在一列介於-般相似長度

不=3區塊間交替著的情形’不同幾何形狀與大小 不規則稜鏡區塊也可能連成規則地、半 J (以下二:1成圖7及圖8的結構的光輸出面‘ (乂下將會时論圖7及圖8所示的薄膜4 體實例中’可能也包含有相賴區塊）。=二步^ 不規則稜鏡區塊3&的—個端可以連於第舉^二第 昂一不同長度的. *♦ « ϋ衝更)正替換頁丨 規貝Η夂鏡區塊35s的-個端。複數個不規則棱鏡區塊列以 並肩或橫向的形式被安排著，以形成光學基板41。 _在一列上介於縱向相鄰的稜鏡區塊間的變換及介於不 同列間（亦即，谷37)的變換是連續的，在相鄰棱鏡區塊間 並無落差，即使這變換是介於平坦的柱面亦然（在同一列及 列與列之間都是）。相同列上縱向相鄰的棱鏡區塊直線尖峰 的變換也是連續無任何落差的。藉由在轉接時的曲度，這 種變換可以被作得光滑或圓角形，但是整塊的稜鏡區塊之 結構的表面仍是平坦的柱面。換句話說，變換是圓角到某 種程度的。這種圓角的曲度可能導因於藉由使用特殊的工 具及這種工具在基板上的移動，以形成結構的表面的製造 限制所形成的。一般而言，曲率段(curvature section)的長 度（以位於彎曲所處的面來看）當與稜鏡區塊的光滑柱面之 特性尺寸（長及/或寬）來比較，是非常細小的（例如：為了説 明柱面相關程度的圓角化，曲率得為小於光滑柱面段的特 徵尺寸15°/。的數量級’以小於1〇%較佳，更佳的為小於 5%)。 圖9A表示在一列稜鏡區塊上的交叉或連接的另一具 體實例。稜鏡區塊列包含縱向不規則棱鏡區塊35(與圖4 相似），及不同大小的規則棱鏡區塊33 (例如：不規則稜鏡 區塊35t及35u，及規則稜鏡區塊33a及33b)，依據不規則 稜鏡區塊35之連接端之大小而定。圖9A表示兩個不規則 稜鏡區塊35及規則稜鏡區塊33安排在一列的例子。更多 的棱鏡區塊33及35也可能提供在此列上。不規則稜鏡區 1351550 JDIl 6；-5^_____ t月日修Λ正替換頁 塊35及規則稜鏡區塊33在特定的列上，各自有不同的大 小及/或成何形狀，或相似的大小及/或幾何形狀(例如，不 規則棱鏡區塊35及或規則棱鏡區塊33之不同的長度，不 規則棱鏡區塊35逐漸變細的角度，不規則棱鏡區塊35及 規則棱鏡區塊33的端之大小等）。更者，在一列上，除了 交替的介於不規則稜鏡區塊35及規則稜鏡區塊33之間， 規則棱鏡區塊33及不規則稜鏡區塊35可能以任何或隨機 方式混合連接在同列上。例如，第一個不規則稜鏡區塊35 的一個端可能是連於第二個不規則稜鏡區塊35的一個端 上’而第一個不規則稜鏡區塊35的另一個端可能是連於規 則棱鏡區塊33。當俯視時，圖9Α之一或多個稜鏡區塊的 兩端面可能是平行的，具有稜鏡區塊的尖峰36垂直於端面 或相對端而橫向偏離一角度，或端是不平行的。變換27 是連續的，且可能是光滑的或圓角的具有曲率，如較早的 具體實例所示。 圖9Β表示圖9Α的另一具體實例，其中不規則稜鏡區 塊35w及35χ是以端對端的形式交錯地或相鄰於規則稜鏡 區塊33c及33d之間，當俯視時如此稜鏡區塊的尖峰彼此 偏斜一角度(例如：0到45度）。在此具體實例中，不規則 稜鏡區塊35w及35x中的每一個端或兩者，其端是不平行 的，及/或規則稜鏡區塊33c及33d每一個或兩者，其端是 不平行的，或另一種形式則是，如果端是平行的，稜鏡區 塊尖峰是不垂直於它的對應端。如早先的具體實例，變換 27是連續的，可能光滑的帶有一曲率。 21 1351550 m 6. 23 > yc] a 替換頁j 不規則及規則稜鏡區塊的複數個列可能被安排為並肩 或橫向的，以形成光學基板之結構的光輸出面。圖7及8 所示的薄膜41，可能包含不規則及規則稜鏡區塊的混合 (亦即，基本方塊組合，於圖6、圖9A及/或圖9B中）。 · 在圖7具體實例中橫越整個稜鏡區塊的尖峰與谷結 - 構，可以具有與早先描述關於圖2的具體實例相似的結構 特性。例如，於一個橫向或縱向相鄰棱鏡區塊的範圍内， 稜鏡區塊尖峰與谷之俯視圖是不平行的（即，在橫向方 向）。然而，相反於圖2的具體實例，在圖7的具體實例中，鲁 大部分薄膜内的谷並不在同一水平面上，因其中一列稜鏡 區塊柱面交錯於另一列的稜鏡區塊柱面，其柱面之交錯線 (即，谷）從光輸入面32來看是在不同的高度，一部分則 視稜鏡區塊的寬度而定。 圖10說明一光學基板49的結構的光輸出面46之具體 實例，其中更清楚的說明隨機結構面陣列特性，橫越於整 個薄膜平面，在某些長度或面積之後重複出現，如此行成 一規則地、半有序的、或擬隨機的不規則稜鏡區塊結構，0 橫越整個光學基板49的結構的表面。重複性陣列的特性大 小，是規則地以每2列到50列，較佳以每2列到35列， 更佳地每2列到20列或甚至更佳地每2列到10列的方式， 出現。 在本發明的更進一步具體實例，在光學基板47平面的 -橫向方向上（亦即，俯視），稜鏡區塊相鄰列的尖峰是平行 . 的，如圖11及12的圖例所示。光學基板47結構的光輸出

S 22 1351550 ' Μ 6. 23 ----- 'r月引勿史j止皆换買.

_______I 面48可視為包含在圖6及9中的區塊結構，但是與先前圖 7的具體實例相反，以至少超過某一範圍的橫向列來看， 列上稜鏡區塊尖峰36是被安排在一直線上，及介於相鄰列 間的相鄰尖峰36是平行於薄膜47的平面。每個棱鏡區塊 的兩端的面是平行的，且其稜鏡區塊的尖峰垂直於端。與 圖7具體實例相似，大部分圖11的具體實例中的谷並不位 於薄膜47内相同的水平面上，因一列的稜鏡區塊柱面交錯 於另一列的稜鏡區塊柱面，使交錯的線（亦即，谷）由光輸 入面32算起之高度是不同的，一部分則視稜鏡區塊内的寬 度而定。 值得注意的是，在圖7及8與圖11及12的具體實例 中，一個稜鏡區塊35與另一個稜鏡區塊交錯在縱向與橫向 的方向。更進一步來說’參考圖12光學基板47的左邊’ 稜鏡區塊53與相鄰稜鏡區塊交錯著的方式使它終止於縱 方向。在此特殊的例子，稜鏡區塊53尖峰終止，且稜鏡區 塊53任一側邊的谷最後相遇而達到縱向方向的單一谷。進 一步參考圖11相鄰棱鏡區塊在某些相鄰枉面上，可能以無 變換的方式交錯著。例如’參考圖11及12在光學基板47 的左邊角落位置，一個稜鏡區塊的柱面61可以連續不斷地 連到相鄰的棱鏡區塊柱面，而無任何變換。 在本發明另一具體實例中’ 一或多個枉面50及/或一 或多個稜鏡區塊尖峰55可能是實質地彎曲的（凸或凹的）’ 如圖13及14所示的結構的表面54。尖峰55可能沿著波 狀起伏的線，而柱面50可能有或者可能沒有波狀起伏的表 23 丄351550 • »·· _一、•督*謇· 10B. 6. 2 li ** r— 牛月fci修(更)it替換頁: —_：_! =包含喊凸兩者的表面。沿著y•方向在χ 來看，波狀起伏的稜鏡區塊之尖峰55 , 固定的角度。須注意的是，尖峰55的任—邊，並

曲柱面’-面可能是彎曲的另一面可能是平的。不同的尖 峰55依循不同的曲線，可能包含只有一個曲的柱面或者 沿著特定的尖蜂，有許多不同彎曲的桂面以隨機地、規則 地、或半規則地方式分布。圖丨3及14清楚的說明了橫越 於結構的表面54上，相_稜舰塊可能具有不同的曲線 或波狀起伏狀的央舉及/或柱面，具有不同曲率並以隨機 地、擬隨機地、規則地、或半規則地方式分布著。 這些附加的具體實例得分享了與先前描述的具體實例 類似之結構的表面之更進一步的特性與特色。

依據本發明，例如當應用於LCD時，光學基板所包含 一個不有序的、棱鏡的、結構的光輸出面，其具有增強亮 度及減少疊紋的变態。結構的光輸出面的各種具體實例已 經如上所獨立描述的，然而不同的具體實例與單一的光學 基板的相互組合在無悖離本發明的範圍與精神原則下仍然 是被了解的。 根據本發明的光學基板相對尺寸的一個範例說明，在 不同x-y位置之尖峰高度，其變化可小至1到l〇um(微米） 大至100到200um的程度。相對尖峰的高度差異（沿著一 特定尖蜂或介於橫向的尖峰間）可以由1到1 〇〇um的數量級 而變化，介於谷間的相對高度差異也可能由2到200um的 數量級而變化。棱鏡區塊的長度可能有l〇〇um到500mm

S 24 ”广，《·„------------ 牟与.曰修(更)正替換頁 的數量級變化。前述的大小菩音岡巧明y 一^: ----1 構的表面的特性是微觀事實’就是結 例’光學基板面積的3二：由範 疮 T J以有2功m到l〇m之寬 又與長度的變化（甚至於可能更大的兄+街 一，m j靶更大的尺寸變化），依據特別 =用而定(例:：手機的平面面板顯示器，或超大的電視 2平面面板顯不器）。光學基板結構的表面上的棱鏡區塊

=特性大小’不需隨整體光學基板尺寸而顯著地改變。上 處所討論的光學基板可能被基座所支撐，這種基座51如圖 所示。光學基板由光學透明物質所形成。基座51可能是 由與光學基板30相同的透明材料所構成，例如，提供額外 的結構支持相對薄的光學基板30。光學基板可以相當彈性 的製成一捲體，放置並連結在分開的基座51上。另外一種 方式，基座51可此疋緊密連結在一起的一種結構，是光學 基板30整體的一部分。基座厚度可以是25到3〇〇um的程 度。基座厚度可能較此厚度厚或薄，視特定應用而定。一

般而言，較大尺寸的光學基板可能需要較厚的基座以得到 幸父好的支撐，而小規模應用，較小尺寸的光學基板則可能 需要較薄的基座。 本發明之光學基板結構的表面可能依據許多製程技術 而產生，包含微機械使用堅硬的工具以形成模具或相似 物，用以製作前述的不規則稜鏡外觀。堅硬工具可能是非 常小尺寸的工具，並安裝在CNC(電腦數值控制）的機器上 (例·車床’铣床及直線切割(ruling)/鉋床成型⑽叩㈣)機 器）。這些機器加上一些可變的裝置，用以協助此工具可以 25 1351550 m 6. 23 * ., 史)止昏few l — — __l II「一 -ι· I— ««I-'M* ' » I '1 1^1 ' 用來達到微小的移位，來移動及製造不同程度的不有序的 稜鏡。已知 STS (Slow Tool Servo)，FTS (Fast Tool Servo) 及某些超音波振動的器具是這些裝置的例子。以美國專利 號6581286為例，其所發表FTS之一種應用，藉由紋切割· 的方式以製作光學薄膜上的溝槽。這工具是安裝在機器 -上，用以產生在一稜鏡内沿y方向x-z平面上的固定的尖 峰頂角。相關自由度之增加，使用此工具以形成模具表面，

可以得到上述之光學基板結構的表面之三度空間變化的不 規則棱鏡區塊。 I 母模（master)可直接被用於製造光學基板的模型或是 用於電鑄(electroform)—個母模的複製本，這種複製本是被 用於塑造光學基板。這模具可以帶狀、輪狀(drum)、板狀、 或腔狀的形態出現。此模具經由基板的熱壓（hot embo ssing)的方式，及/或經由附加的紫外、線的固化·、或熱設定 材料，以形成基板上的棱鏡結構。此模型經由射出成型的 方式可被用來形成光學基板。基板或是塗佈的材質可能是 有機的、無機的、或是混合的光學的透明物質，也可能包备 含懸浮擴散’雙折射(birefringent)或折射率修飾微粒。 LCD結合此發明的光學基板可配置在電子裝置上。如 圖16所示，電子部分110 (可能是PDA、手機、電視、顯 示器螢幕、可攜式電腦、冰箱等的其中一種）包含相關於本 發明之其中一種具體實例的發明的LCD10(圖1)。LCDl〇 包含上述的發明的光學基板。在適合的機殼内電子裝置 可進一步地包含像是按鍵及按扭(概要地表示在區塊116)

S 26 1351550 、 » · i〇0· 6. 23 --------—〜· a m幻土錄π =使用者輪入介面、影像資料控制電路，如控制器(概要地 '^不在區塊112)用以管理影像資料流到LCD面板1〇，特 • 另/規劃在電子裳置110的電子部分，可能包含處理器、類 " =數位轉換11、記憶體裝置、資料儲存裝置等（整體示意 由區塊118所示），以及電源如電源供應器、電池或插座 t供應外部電源（由區塊114概要地表示），在此技術中零 件都是習知的。 • 在此所描述的本發明的特殊具體實例是為了說明本發 明的目的’而非為了限制’它應被了解的是，這些技術的 基本技巧、各種不同的細節材料及部分重新安排、但不悖 離如在附件申請專利範圍中描述之本發明，都是可被完成 的。 【圖式簡單說明】 為了能完全的了解本發明的特性及優點，以及較佳的 參 使用模式，可參考如下詳細的說明並閱讀戶斤附相關圖式。 在以下的圖式中，例如指定的參考符號或相似的部份將遍 及於s亥等圖式中。 圖1概要說明根據本發明之—具體實例，係具有一光 學基板的LCD結構。 ' 圖2根據本發明之一具體實例，是一光學基板之結構 的光輸出面的透視圖。 圖3是圖2之結構的光輪出面的俯視圖。 圖4是不規則棱鏡區塊的透視圖，根據本發明之一具 27 1351550 .胍 6. 23 __________

Oi urut)正替換買j 體實例，其可被視為一光學基板結構的光輸出面的基本方 塊。 圖5為根據本發明之另一具體實例，一光學基板結構 的光輸出面的概要透視圖。 圖6為根據本發明之一具體實例，複數個於一列中對 齊之不規則稜鏡區塊的概要透視圖。 圖7為根據本發明之一更進一步的具體實例，一光學 基板之結構的光輸出面的概要透視圖。 圖8是圖7結構的光輸出面的俯視圖。 _ 圖9A為根據本發明之一具體實例，複數個於一列中 對齊之稜鏡區塊的概要透視圖，包含不規則與規則稜鏡區 塊的混合。 圖9B為根據本發明之另一具體實例，是圖9A之列上 之稜鏡區塊概要透視圖，其中以平面視圖來看，棱鏡區塊 偏離一角度。 圖10為根據本發明之另一具體實例，一光學基板的結 構的光輸出面的透視圖。 φ 圖11為根據本發明之更進一步之具體實例，是一光學 基板的結構的光輸出面的透視圖。 圖12是圖11之結構的光輸出面的俯視圖。 圖13根據本發明之更進一步的具體實例，是一光學基 板結構的光輸出面的透視圖。 圖14是圖13之結構的光輸出面的俯視圖。 . 圖15概要地說明相對於稜鏡區塊的尖峰，各種不同

S 28

1351550 I Μ 6. 2 3 ----------- :.牛A设呶吏)正瞥換買 * r .- 端表面結構之俯視圖。 圖16根據本發明之一具體實例，表示一電子裝置之概 要圖，包含一 LCD面板，其合併本發明的光學基板。 【主要元件符號說明】

代表符號 名稱 10 背光LCD 12 液晶顯不彳吴組 14 背光模組 16 線性光源 18 導光板 20 反射片 22 上層光擴散薄膜 24 下層光擴散薄膜 26 光學基板 27 變換 28 光學基板 29a 三角形端面 30 光學基板 31 光輸入面 31a 矩形基座 32 平面光輸入面 33a 規則稜鏡區塊 33b 規則棱鏡區塊 29 1351550 狐· 62_3................

年月y爹(吏)正替換X 33c 規則棱鏡區塊 33d 規則稜鏡區塊 34 光輸出面 35, 35a，35b, 35c，35d，35e, 35f，不規則棱鏡區塊 35g, 35h, 35i, 35j, 35m, 35n, 35p 不規則棱鏡區塊 35q，35r，35s，35t，35w，35x 不規則棱鏡區塊 36, 36a, 36b，36c，36d，36e，36f，36g, 36h，36i，36j 尖峰 37, 37a, 37b, 37c, 37d, 37e, 37f,： 38 平坦柱面 39 大端 40 (小）端 41 光學基板薄膜 43 光輸出面 45, 46, 47, 48 結構的光輸出面 49 光學基板薄膜 50 柱面 51 基座 53 稜鏡區塊 54 結構的光輸出面 55 尖峰 61, 63 柱面 110 電子裝置 112 控制器 114 電源 116 116 1351550 '100. '(j7*·*·——· 年月a衝吏;正替換约 * T'_J'"~r ―"—- -9rr -mrnm — , - -. 使用者輸入介面 118 處理器、類比/數位轉換器、記憶體裝 置、資料儲存裝置 31

Claims (1)

1. 專利申請案第95120530號λ ROC Patent Appln. No. 95120530 修正後無劃線之中文申請專利範圍替換$ 附件(_) Amended Claims in Chinese - Enel. (Hi (民國丨〇〇年6月23日送呈） (Submitted on June 23,2011) ·6τΗ^8- ί年月曰修(更}iE替換頁j 1351550 十、申請專利範圍： L 一種光學基板，包含： . 一基座； 一光滑的光輸入面，在基座的一側；及 一光輸出面，延伸自基座的另一側，該光輸出面 有二維變化地結構的表面（structured surface)，其由複 數個稜鏡來表現，其包含不規則棱鏡，每個不規則稜 鏡定義一尖峰，其中複數個稜鏡被安置成並肩的列 (side by side row)，在兩相鄰稜鏡列間形成一谷 (valley) ’ 其中，每一稜鏡列包含縱向地直接鄰接的相鄰稜 鏡，其具有直接鄰接端與在該等相鄰稜鏡之該等直接 鄰接端之間展現的一直接鄰接介面，及 其中，該等複數個稜鏡具有實體幾何圖形與尺 寸，其係以隨機方式至少沿著該結構的表面之面積的 每一列變化。 2. 根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中每一不規 則稜鏡包含一大略地縱向逐漸變細的柱體，其具有一 第一端（end)及一第二端，及自第一端沿伸到第二端 一尖峰。 3. 根據申請專利範圍第2項之光學基板，其中第一端與 第二端的大小是不同的。 4. 根據申請專利範圍第3項之光學基板，其中尖峰至少 與第-端或第二端之其中—個相垂直，或者相對於第 32 一端或第二端之至少其中一個，而偏斜一角度。 根據申請專利範圍第4項之光學基板，其中第一端 與第二端是平行的或是非平行的。 根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中，至少跨· 越一個範圍的相鄰列，相鄰的谷，相鄰的尖峰，及/ 或相鄰的尖峰與谷是平行的或是非平行的。 根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中複數個列 中的每個包含被安排在一個縱向列上之複數個不規 則棱鏡。 _ 根據申請專利範圍第7項之光學基板，其中由一個不 規則稜鏡到另一個縱向相鄰不規則稜鏡的變換是連 續而無落差（step)的。 一種光學基板，包含： 一基座； 一光滑的光輸入面，在基座的一側；及 一光輸出面，延伸自基座的另一側，該光輸出面 有二維變化地結構的表面（structured surface)，其具有β 複數個不規則稜鏡，每個不規則稜鏡定義一尖峰，其 中複數個不規則棱鏡被安置成並肩的列（side by side row)’在兩相鄰尖峰間形成一谷(vaUey)，其中每一不 規則棱鏡包含一大略的縱向逐漸變細的柱體，其具有 一個小端及大端，及自小端沿伸到大端的一尖峰，且 選擇下列兩者(a)不規則稜鏡的大端與縱向相鄰不規 則稜鏡的大端耦合，這兩個相鄰的不規則棱鏡之大端 ⑶Ι^ϋ --------------- i -年月..日修(更)正替換買 之大小與形狀是相似的、及(b)不規則稜鏡的小端與縱 向相鄰不規則棱鏡的小端耦合，至少其中之一，這兩 • 個相鄰的不規則稜鏡的小端之大小與形狀是相似的。 10*根據申請專利範圍第9項之光學基板，其中該複數個 列每一個更進一步地包含被安排在兩個不規則稜鏡 之間的至少一個規則棱鏡。 η·根據申請專利範圍第10項之光學基板，其中在同一 φ 列上相鄰的不規則及/或規則稜鏡具有彼此偏斜一角 度的尖峰。 12·根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中每一尖峰 具有70度到110度的頂角。 13'根據申請專利範圍第12項之光學基板，其中於垂直 於光輪入面且與尖蜂及谷的橫斷緣(transverse edge) 平行的平面上，一稜鏡的頂角皆相似。 14. $據申請專利範圍第j項之光學基板，其中於至少一 結構的表面的面積上，複數個稜鏡具有以隨機方式變 化的實體幾何圖形與尺寸。 15·根據申請專利範圍第14項之光學基板，其中複數個 棱鏡以隨機方式變化，以導致全面有序的（overall 半有序的、或擬隨機的（quasi-random)結構 的表面。 16·根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中複數個稜 鏡的尖峰不在相同平面上。 17· 1據+請專利範圍第1項之鮮基板，其中尖峰分隔 34 1351550 年月日修(更)^替換頁， ! _I 不規則稜鏡的第一及第二柱面（facet)，其中第一及第 二柱面中至少一個柱面包含平的或曲的表面，及第一 及第二柱面中之另一個柱面包含平的或曲的表面。 18. 根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中，在該尖 ‘ 峰的每一側上的每一稜鏡具有實質平坦的柱面，且其 · 中，每一谷係由橫向相鄰之平坦的柱面之交叉形成。 19. 根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中，一稜鏡 列包含至少一不規則棱鏡及縱向地直接鄰接的相鄰 第一及第二稜鏡，其中該不規則稜鏡包含一大略的縱鲁 向逐漸變細的柱體，其具有一個小端及大端，及自小 端沿伸到大端的一尖峰，且其中，該不規則稜鏡的大 端係直接鄰接該縱向地直接鄰接的相鄰第一稜鏡之 一第一端，該第一端與該不規則稜鏡之大端的大小相 同，且一直接鄰接介面係介於該不規則稜鏡之該鄰接 的相鄰大端與該第一棱鏡之第一端間，而該不規則棱 鏡之小端係直接鄰接該縱向地直接鄰接的相鄰第二 稜鏡之一第二端，該第二端與該不規則稜鏡之小端的β 大小相同，且一直接鄰接介面係介於該不規則稜鏡之 該鄰接的相鄰小端與該第二棱鏡之第二端間。 20. 根據申請專利範圍第19項之光學基板，其中，於該列 的所有稜鏡係縱向地直接鄰接的相鄰，且於該列中之 該等棱鏡的所有尖峰形成一連串鄰接的尖峰。 21. 根據申請專利範圍第19項之光學基板，其中，一稜鏡 列包含至少一不規則稜鏡及縱向地直接鄰接的相鄰 S 35 1351550 齡廿.-^^---------. ' :年月日修(更)正替換頁 第一及第二棱鏡，其中，該第一稜鏡及該第二稜鏡亦 為不規則稜鏡，其中，該第一棱鏡之第一端為大端且 該第一棱鏡之第二端為小端，且該第二稜鏡之第一端 ' 為大端且該第二稜鏡之第二端為小端，且其中，該第 二稜鏡之小端係縱向地直接鄰接的相鄰該不規則棱 鏡之小端，且該第一稜鏡之大端係縱向地直接鄰接的 相鄰該不規則稜鏡之大端。 22.根據申請專利範圍第1項之光學基板，其中，至少一 • 稜鏡列從一邊緣延伸至該結構的表面之一相反緣。 36 1351550 姐ft 0 2 3^'"、一—一一 牛月日衝更)正替換買i ~- __j 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1)圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 代表符號 名稱 10 背光LCD 12 液晶顯不模組 14 背光模組 16 線性光源 18 導光板 20 反射片 22 上層光擴散薄膜 24 下層光擴散薄膜 26 光學基板 28 光學基板 Φ八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無