TWI432792B - 製造光學元件之方法、光學元件、照明光學設備、顯示設備以及電子設備 - Google Patents

Description

製造光學元件之方法、光學元件、照明光學設備、顯示設備以及電子設備

本發明關於一種稱為超細緻百葉窗之光學元件的製造方法，該超細緻百葉窗限制傳送光線之發射方向範圍。本發明亦關於一種顯示設備，如液晶顯示器(LCD)、電漿顯示器、照明光學設備及其光學元件係由光學元件製造方法所製造之電子設備。

使用液晶顯示器做為如手機、個人數位助理(PDAs)、自動櫃員機(ATMs)及個人電腦之各種資訊處理裝置的顯示器。具有寬視角之液晶顯示器近年中已進入實用。隨著液晶顯示器尺寸及多功能性之增加，對於具有各種光線分佈特徵之液晶顯示器即有成長需求性。尤其是，成長需求性在於限制視角，使得其他人看不到顯示，防止資訊洩漏且防止光線在不預期之方向中發射。

為符合該等需求，已經提出設有超細緻百葉窗以限制視角(或光線發射範圍)之顯示器，且其中之某些顯示器已進入實用。

當觀看者從顯示器中央附近前直接收看大型顯示器時，大型顯示器之中心部位為明亮，且觀看者可看到該部位之顯示影像。另一方面，靠近大型顯示器邊緣區域為黑暗且在該等區域中之顯示影像模糊。

結果，大型顯示器上所顯示之整個影像對於觀看者之可視度即降級。如第1圖中所示，這是由於顯示器200前所設置之超細緻百葉窗201之吸光層係大體上形成與顯示器200表面垂直。

車內顯示器需要客製化之光線分佈特徵。車內顯示器係作為導航監視器或電視監視器用。該等車內顯示器常位於儀表版中央部位。若顯示器上側之視角寬大，則顯示器上之影像會反射在擋風玻璃上，這會干擾行車駕駛。因此，必須限制垂直方向之視角。所顯示之導航資訊主要為駕駛及位在乘客座內之乘客所需。因此，車內導航顯示器需要可將光線分佈到駕駛及乘客座之超細緻百葉窗。

另一方面，除駕駛外，電視監視器應易為乘客觀看。因此，電視監視器之車內顯示器需要超細緻百葉窗301，其將光線分佈到位在乘客座310c內之乘客，及後座310b內之乘客，且不會將光線分佈到駕駛310a。美國專利案號3919559揭露一種製造具有預定光線分佈特徵之超細緻百葉窗的方法。首先，設置包含透明樹脂層及安置在同一角度之不透明吸光層的構件，且接著彎曲成弓形。然後，對彎曲構件施壓，使構件再平直。基於該等步驟，因此可設置超細緻百葉窗，其具有將光線匯聚到預定位置之光線分佈特徵。

然而，施加熱及壓力給暫時彎曲構件，再使其平直以使吸光層傾斜之美國專利案號3919559中所揭露的製造方法，在使吸光層傾斜階段期間，於透明樹脂層部位產生密度分佈。亦即，在相鄰吸光層部位之間的距離為吸光層部位之傾斜所縮減的區域中，透明樹脂層部位之密度增高。另一方面，在相鄰吸光層部位之間的間隙為寬大的區域中，透明樹脂層部位之密度減低。亦即，美國專利案號3919559中所揭露之製造方法，當要客製化光線分佈特徵時，需要考慮透明樹脂層部位之密度效應。此外，美國專利案號3919559中所揭露之製造方法，在熱及壓力下，機械式地使構件變形。因此，超細緻百葉窗在製造期間會受損，造成低良率。此外，在熱及壓力下，構件之機械式變形可使超細緻百葉窗之透明層與吸光層之間的介面表面彎曲，且因此，會變得難以確保介面表面之平直。

本發明之目的在提供一種光學元件之製造方法，其可製造具有預定光線分佈特徵之光學元件，而不致在透明層中產生密度分佈及不降低良率，而且可確保超細緻百葉窗之透明層與吸光層之間介面表面的平直。另一個目的在提供含有依據本發明之製造方法所製造之包含光學元件的照明光學設備、顯示設備、及電子設備。再另一個目的在提供具有預定光線分佈特徵之光學元件。

依據本發明之光學元件製造方法係將透明層及吸光層交錯安置在平面上，而且吸光層限制透過透明層在光線發射之方向傳輸之光線的範圍，包含：將光罩配置在透明感光樹脂上；透過光罩，對透明感光樹脂施加曝光光線，使透明樹脂圖案化，以形成透明層；以黑色可硬化樹脂充填透明層中之間隙，形成吸光層；以及以曝光光線以一角度照射光罩之光罩表面；其中透明層及吸光層係交錯安置在平面上，且透過透明層在光線發射之方向傳輸之光線的範圍受限於吸光層。

依據上述製造方法，曝光光線透過光罩以一角度進入透明感光樹脂。因此，具有相對於光罩表面而傾斜之表面的透明層係形成在透明感光樹脂上。藉由黑色可硬化樹脂充填具有傾斜表面之透明層部位的間隙，形成吸光層。因未加熱及施壓，形成具有傾斜式某角度之透明層部位及光學元件之吸光層部位，故未改變透明層部位之密度，且在製程期間未扭曲光學元件。

依據本發明之製造方法，藉由以一角度對透明感光樹脂施加曝光光線，形成傾斜之吸光層部位，且因此，不必使該等層機械式地變形，或加熱或施壓。因此，未改變透明層部位之密度，並能防止由於損及光學元件所致之良率降低。

第一實施例

第3A至3E圖表示依據本發明第一實施例之超細緻百葉窗光學元件之製程的示意圖。

首先，透明感光樹脂層51係形成在透明基板50上(見第3A圖)。藉用如狹縫式沖模塗布法(slit die coating)、配線塗布法(wire coating)、乾膜轉印法(dry film transfer)及延展塗布法(splay coating)之薄膜形成法可形成透明感光樹脂層51。透明基板50係由玻璃、PET(聚乙烯對苯二甲酸酯)、或PC(聚碳酸酯樹脂)製成。透明感光樹脂層51使用來自Kayaku MicroChem公司之擴展光阻劑(標示為SU－8)。透明感光樹脂層51中所含之光起始劑(photoinitiator)為環氧基型(雙酚A醛樹脂之縮水甘油醚衍生物(glycidyl ether derivative of bisphenol－A novolac))之負性抗阻劑，其光起始劑依曝光至紫外線而產生酸。此質子酸作用為使可硬化之單體聚合之催化劑。透明感光樹脂層51在可見光譜中展現高度透明特徵。透明感光樹脂層51中所含之可硬化單體在硬化前具有相當低之分子重，且因此易溶於如環戊酮(cyclopentanone)、丙二醇甲醚乙酸酯(propylene glycol methyl ether acetate(PEGMEA))、γ丁內酯(gamma butyl lactone(GBL))、及異丁酮(isobutyl ketone(MIBK))之溶劑。因此，可形成厚單體製成之薄膜。此外，透明感光樹脂51在接近紫外線區之波長處具有非常高之透射率(transmittance)。因此，即使是透明感光樹脂51之厚膜亦能傳輸紫外線。在第一實施例中，透明感光樹脂51之厚度57範圍在100 μm與200 μm之間(見第3B圖)。

由於該等特徵，在透明感光樹脂51中可形成縱橫比(aspect ratio)高如或大於5之圖案。此外，因為可硬化單體含許多功能群組，故硬化之透明感光樹脂51作為超高密度接橋用，且在熱及化學反應上非常穩定。因此，在圖案化後可輕易處理透明感光樹脂51。當然，本發明中所用之透明感光樹脂51不限於以上特定之透明感光樹脂51(品名：SU－8)。可使用特徵類似於該等上述者之任何光可硬化材料。

然後，使用光罩52圖案化透明感光樹脂51(見第3B圖)。如第3F圖中所示，光罩之幾何圖形為線與間隔圖案。光罩間距56範圍在50μm與100μm之間。

圖案化步驟於光蝕刻領域中為眾所周知。在實施例中，為了提供散射光線2，使用點光源1。點光源1位在使得可從光罩52中心朝向光罩52邊緣施加散射光線2。實施例中之點光源1為UV光線源。例如，施加波長為365nm之UV光線作為曝光光線。因從點光源1發射之散射光線2朝向光罩52發散，故散射光線2除了光罩52之中心外，以一角度撞射在光罩52之光罩表面52a上。

從點光源1發射之曝光光線以一角度穿過光罩52(見第3C圖)，並在傾斜於朝點光源1匯聚之方向的透明感光樹脂層51上形成圖案51b。亦即，在透明感光樹脂層51之中心，圖案51b大體上形成與透明感光樹脂層51之表面垂直，且散射光線2之入射角θ在接近透明感光樹脂層之中央附近較大，且在透明感光樹脂層51之邊較小(見第3D圖)。

然後，以黑色可硬化樹脂53充填已圖案化透明感光樹脂層51之透明層部位51b之間的間隙，其將作為吸光層80(見第3E圖)。使用具有刮膠(squeegee)及/或塗布機之塗佈/充填方法供充填可硬化樹脂53。為了防止可硬化材料之不良充填，該充填較佳是在真空下(充分騰空之容器中)進行。

對黑色可硬化樹脂53蝕刻，使透明感光樹脂層51之表面曝光，且之後使黑色可硬化樹脂53硬化。若黑色可硬化樹脂53在黑色可硬化樹脂53之充填期間不黏著至透明感光樹脂層51之表面，則可省略該蝕刻步驟。

最後，將透明基板54附接至透明感光樹脂層51及黑色可硬化樹脂53，以完成超細緻百葉窗60(見第3E圖)。可藉層積法將透明基板54附接至透明感光樹脂層51及黑色可硬化樹脂53上面，或透過透明黏著層之使用將其附接至透明感光樹脂層51及黑色可硬化樹脂53上面。

參考第4A至4C圖，以下將說明依據第一實施例之超細緻百葉窗的另一種製造方法。

使用類似於在上述製造方法中所用者之曝光方法使透明感光樹脂51圖案化(第4A圖)。然後，將透明基板54附接至已圖案化之透明感光樹脂層51上面(第4B圖)。以熱施壓法或UV施壓法將透明基板54黏著至透明感光樹脂層51。若以接著黏合未能將透明基板54牢穩地黏著至已圖案化之透明感光樹脂層51，則在透明基板54與已圖案化之透明感光樹脂層51之間設置黏著層(其可與感光樹脂51同一之感光樹脂製成)，且之後以熱施壓法或UV施壓法將其黏著在一起。依本方式，可將透明基板54牢穩地黏著至已圖案化之透明樹脂層51。

然後，利用毛細作用，在大氣中或真空中將黑色可硬化樹脂53置放在已圖案化之透明感光樹脂層51中的間隙內(第4C圖)。然後，將黑色可硬化樹脂53施以UV硬化或熱硬化，以本製造方法完成超細緻百葉窗。

透明基板可為更加牢穩黏合之黑色可硬化樹脂53。結果，可防止諸如透明基板卸離之缺點。此外，黑色可硬化樹脂53之硬化可防止如黑色可硬化樹脂洩漏之缺點。黑色可硬化樹脂53較佳為無溶劑材料。在溶劑型可硬化樹脂之情狀中，溶劑在充填後蒸發，且在充填層中發生體積縮減，在遍及基板以黑色可硬化樹脂充填之區域中(吸光層)造成不均之遮光特徵。結果，發生顯示不均。

如已說明者，第一實施例中之光學元件製造方法能形成傾斜透明層及吸光層，而不需執行透明感光樹脂層51之硬化程序或在熱及壓力下使彎曲之透明感光樹脂層51平直。因此，超細緻百葉窗60之透明層部位51b之密度在透明基板54及透明基板50兩者附近皆為均勻。此外，因為基板並未機械式地變形，或在製程期間為了形成傾斜透明層部位及吸光層部位而加熱或施壓，因此可防止因損害所致之良率減低。依據本發明，形成透明層部位及吸光層部位，不需在熱及壓力下使多數構件機械式地變形。因此，透明層及吸光層80之間的界面表面80未彎曲且平直。應注意到的是，因其係利用散射光線所形成，故多數界面表面係平直但未彼此平行。

第5圖表示當使用依據本實施例之製造方法所製造的超細緻百葉窗60時，從背光所傳輸光線之光線分佈特徵的概念圖。

超細緻百葉窗60位於背光10前面。超細緻百葉窗60以下列方式配置：使得黑色可硬化樹脂53之匯聚側面對觀看者100。從背光10發射且透過超細緻百葉窗60傳輸之光線70匯聚在觀看者100處。若將實施例之超細緻百葉窗60應用在大型顯示器，則觀看者100可清晰看到在接近顯示器邊緣區域中及接近顯示器中心區域處之影像。

雖然第4圖中之圖案51b為一維傾斜，卻在第6圖中所示之透明感光樹脂層51中形成二維傾斜之透明層部位51b，因為使用點光源1供曝光用。若要使透明層部位51b形成一維傾斜，可使用沿著與第3C圖之片垂直的方向加長之直線光源替代第3C圖中所示之點光源1。

雖然為了將散射光線2從光罩52之中心施加至接近光罩52邊緣之區域，於實施例之實例中，使點光源1位於光罩52之中心上方，但並未使本發明該等受限。光源可位在使來自顯示器之光線匯聚之處，且散射光線係從該處發射至光罩。因此，可設置將光線匯聚至理想位置之超細緻百葉窗。

依據本發明，可設置準直光源，取代將散射光線發射至匯聚光線處之光源，且在曝光期間，可旋轉該光源以多數角度將曝光光線施加至光罩。

第二實施例

第7A至7C圖表示依據第二實施例製造超細緻百葉窗程序之示意圖。為簡單起見，將使用與第一實施例中所使用者之相同元件符號為如下列說明中之基板之元件的參照編號。

在第二實施例中，平行UV光線12a及12b係從未顯示之光源發射兩次(見第7A圖)。首先，將平行UV光線12a以垂直方式施加至光罩52。然後，以一角度將平行UV光線12b施加至光罩52。曝光射線兩者係波長為365 μm之UV光線。首先可以一角度將曝光光線施加至光罩52之光罩表面52a，然後再垂直地施加至光罩表面52a。

如第7B圖中所示，藉由依本方式施加光線兩次，在透明層部位51b之間形成多數溝渠，其每個具有朝向透明基板50變窄之三角外形，其一邊垂直於透明基板50而另一邊則傾斜。透明層部位51b形成梯形，其一邊為傾斜且另一邊為垂直。

然後，以黑色可硬化樹脂53充填已圖案化之透明感光樹脂層51的透明層部位之間的間隙。在黑色可硬化樹脂53硬化後，最後將透明基板54附接至透明感光樹脂層51及黑色可硬化樹脂53上面，以完成超細緻百葉窗61(見第7C圖)。藉由曝光被安置於三角形間隙內之黑色可硬化樹脂53變成具有三角外形之吸光層，其側邊53a垂直於透明基板54而側邊53b則傾斜。

透明層51b變成梯形。垂直於透明基板54之界面表面80a及相對於透明基板54而傾斜之界面表面80b係形成在黑色可硬化樹脂53與每個透明層部位51b之間。界面表面80a與界面表面80b彼此並未平行，但界面表面80a或多數界面表面80b卻彼此平行。

第8圖表示當使用依據第二實施例之製造方法所製造的超細緻百葉窗61時，從背光所傳輸光線之光線分佈特徵的概念圖。

超細緻百葉窗61位於使透明基板54面對背光10。亦即，超細緻百葉窗61係配置在背光10與觀看者100a至100c之間，以致三角形之黑色可硬化樹脂53的尖端51a’朝向觀看者100a至100c。從背光10發射且透過超細緻百葉窗61傳輸之光線係如所傳輸光射線70b及70c般分佈。因此，超細緻百葉窗61允許位於側邊53a之延長線上的觀看者100b及位於側邊53b之延長線上的觀看者100c分別觀看傳輸光線70b及70c。然而，位在另一方向之觀看者100a無法觀看傳輸光線70b及70c。依本方式，施加兩次之超細緻百葉窗61的平行UV光線具有光線分佈特徵，使得光線朝向正好是銀幕中心前面處，且於一預定方向。

可將施加兩次之兩平行UV光射線以多數角度施加至光罩52。亦即，如第9A圖中所示，可從光罩52上方左邊施加平行UV光線12a，且可從光罩52上方右邊施加平行UV光線12b。結果，由黑色可硬化樹脂53製成之吸光層形成具有與平行UV光線12a平行之傾斜側邊53a，及與平行UV光線12b平行之傾斜側邊53b的形狀。可將平行UV光線12a及平行UV光線12b以對法線為軸對稱方式或以任何相異角度施加至光罩52。

如第9B圖中所示，以黑色可硬化樹脂53充填已圖案化之透明感光樹脂層51的透明層部位之間的間隙。最後，在黑色可硬化樹脂53硬化後，將透明基板54附接至透明感光樹脂層51及黑色可硬化樹脂53上面，以完成超細緻百葉窗62(見第9C圖)。每個透明層部位51b具有反V字形。由黑色可硬化樹脂53製成之每個吸光層部位具有三角外形。與平行UV光線12a平行之界面表面80a，及與平行UV光線12b平行之界面表面80b係形成在黑色可硬化樹脂53與每個透明層部位51b之間。界面表面80a與界面表面80b彼此並未平行，但界面表面80a或多數界面表面80b卻彼此平行。

第10圖表示當使用由第二實施例之製造方法所製造的超細緻百葉窗62時，從背光所傳輸光線之光線分佈特徵的概念圖。

超細緻百葉窗62係以使透明基板54面對背光10之方式配置。亦即，超細緻百葉窗62係配置在背光10與觀看者100a至100c之間，其以使得V形透明層51b的開口邊朝向觀看者100a至100c之方式配置。從背光10發射且透過超細緻百葉窗62傳輸之光線係如所傳輸光線70a及70c般分佈。因此，位於側邊53a之延長線上的觀看者100a及位於傾斜側邊53b之延長線上的觀看者100c可分別觀看傳輸光線70a及70c。然而，正好位在背光10前面之另一方向的觀看者100b無法收視傳輸光線70a及70c。依本方式，施加兩次之超細緻百葉窗62的平行UV光線具有光線分佈特徵，使得光線除了朝向正好是銀幕中心前面處外，其方向為多數預定方向。

第9C圖中所示之超細緻百葉窗62可具有如第11圖中所示以二維形成之透明層51b。在本情況中，可限制左、右、上、及下之視角。

第12圖表示用以形成具有如第11圖中所示二維形狀之透明層51b的二維陣列光罩之實例圖。多重開口52a’形成在二維陣列光罩52a中。從兩個方向施加平行UV光線12a及平行UV光線12b至開口52a’，使透明感光樹脂層51以光射線曝光。結果，留下如第11圖中所示之透明層部位51b未曝光。藉由結合第12圖中所示之二維陣列光罩52a及點光源，亦可形成第一實施例中如第6圖中所示，朝銀幕之中心傾斜之透明層51b。

第三實施例

第13A至13C圖表示依據本發明第三實施例之超細緻百葉窗製程的示意圖。為簡單起見，將使用與第一實施例中所使用者之相同元件符號為如下列說明中之基板之元件的參照編號。

首先，將平行UV光線12施加至凸菲涅耳透鏡(Fresnel lens)13a。由於菲涅耳透鏡13a效應，UV光線匯聚、通過光罩52並照射透明感光樹脂51(見第13A圖)。本實施例中之光罩52及透明感光樹脂51係配置在菲涅耳透鏡13a之焦點位置前面。

透明層部位51b之傾斜表面的角度係由菲涅耳透鏡13a焦點位置與透明感光樹脂51之間的位置關係決定。因此，依據使用超細緻百葉窗之應用所需傾斜表面的角度，決定製造期間菲涅耳透鏡13a與透明感光樹脂51之間的距離。

由於上述曝光結果，形成如第13B圖中所示之圖案，該圖案為第一實施例之第3D圖中所示圖案的垂直翻轉。亦即，形成為了朝透明基板50匯聚而傾斜之透明層51b。

在使用類似於第一實施例中之方法，以黑色可硬化樹脂53充填間隙後，將透明基板54層積在透明感光樹脂層51及黑色可硬化樹脂53上(見第13C圖)。由於該等步驟結果，設置如第13C圖所示之超細緻百葉窗。如以上所論及，超細緻百葉窗之結構為第一實施例中所指定超細緻百葉窗結構之垂直翻轉。因此，當以稍後將予說明之特定模式使用超細緻百葉窗時，該超細緻百葉窗即為垂直翻轉。雖然使用針對第一實施例所說明之充填方法在第三實施例中形成黑色可硬化樹脂53，但該方法不限於此。如第4B及4C圖中所示，將透明基板54黏著至透明感光樹脂51上面後，可利用毛細現象將黑色可硬化樹脂53安置在間隙中。

依據第三實施例製造超細緻百葉窗之另一種方法將參考第14A至14C圖予以說明。

本製造方法與上述製造方法不同，其中光罩52及透明感光樹脂51係配置在更遠離菲涅耳透鏡13a之焦點位置。藉由將其配置在該等位置並使透明感光樹脂51曝光以形成圖案，可如第一實施例中般形成傾斜之透明層部位51b。隨後之步驟與上述製造方法中者相同。結果，設置第14C圖中所示之超細緻百葉窗。

依據第三實施例製造超細緻百葉窗之另一種方法將參考第15A至15C圖予以說明。

該製造方法與上述使用凹菲涅耳透鏡13b之製造方法不同。在通過菲涅耳透鏡13b後，平行UV光線12即散射並通過光罩52，照射透明感光樹脂51(見第15A圖)。

透明層部位51b之傾斜表面的角度係由菲涅耳透鏡13b和透明感光樹脂51之間的距離與菲涅耳透鏡焦點位置之間的位置關係決定。

由於上述曝光結果，形成類似於第3D圖之第一實施例中所形成之傾斜透明層部位51b。

隨後之步驟與上述製造方法相同。結果，設置第15C圖中所示之超細緻百葉窗。

雖然上述實施例中之多數製造方法使用菲涅耳透鏡，但該實施例並未如此受限。例如，可使用凸或凹透鏡。

到目前為止，已說明在透明基板上形成單一超細緻百葉窗之多數方法。接著將說明在單一透明基板上形成多重超細緻百葉窗之方法。

首先，光罩52b及多重菲涅耳透鏡13係如第16A圖中所示依本次序配置在透明基板50之平直表面上。如第16B圖中之切面圖所示，相鄰之菲涅耳透鏡彼此遮光。藉由以平行UV光線一次照射透明感光樹脂51，使其整個圖案化。然後，如上述，以同一方式執行黑色可硬化樹脂53之充填。

依據上述方法，可在單一透明基板上形成多重超細緻百葉窗。

藉由彼此遮蔽相鄰之菲涅耳透鏡，在圖案化後移除透明感光樹脂51。因此，可輕易彼此分離所形成之多重超細緻百葉窗。

雖然以第16A圖中所示之本實施例形成多重相同菲涅耳透鏡，但本發明並未如此受限。例如，可結合不同尺寸之菲涅耳透鏡、具有不同焦點位置之菲涅耳透鏡、及具有不同尺寸與不同焦點位置之菲涅耳透鏡，且用以曝光。從多重超細緻百葉窗產生光罩52b至個別菲涅耳透鏡之距離可變化。因此，可同時在同一透明基板上形成具有不同尺寸與不同傾斜角度之超細緻百葉窗。

雖然已針對軸對稱做以上說明，本發明卻不限於軸對稱之菲涅耳透鏡。可使用線性之菲涅耳透鏡提供同一作用。

上述之本發明超細緻百葉窗不只可應用至液晶顯示器，亦可應用至具有顯示面板之其它顯示設備，例如，電漿顯示器。

本發明之超細緻百葉窗可依各種模式使用。可將超細緻百葉窗建構成照射顯示面板之照射光學設備，或可將其直接黏著至顯示面板表面，或設置在顯示設備內部。以下將說明使用該等模式之組態。第一實施例中所說明之超細緻百葉窗60的使用模式將利用實例予以說明。

首先，將說明將本發明之超細緻百葉窗直接黏著至顯示面板表面上之模式。

第17圖表示在顯示幕上設有本發明超細緻百葉窗之顯示設備的結構。參考第17圖，該顯示設備包含光學控制元件、照明光學設備、及超細緻百葉窗60。

如在第一實施例中已說明者，超細緻百葉窗60具有來自光學控制元件之光線(內部光線)匯聚至銀幕中心的光線分佈特徵。照明光學設備包含諸如冷陰極管、反射片22、光波導23、擴散板24、及多數稜鏡片25a與25b之光源21，並以透過稜鏡片25a與25b傳輸之光線照明光學控制元件。光源21為片光源。

光波導23由如丙烯酸樹脂之材料製成。來自光源21之光線進入一端表面，且入射光線行經光波導並透過右側(預定側)均勻地發射。設置在光波導23背面上的是反射片22，其將透過背面發射之光線朝向右側反射。雖然沒有顯示，但反射裝置亦設置在光波導23之另一端表面及側表面。

自光波導23右側發射之光線透過擴散板24及稜鏡片25a與25b進入光學控制元件。使用擴散板24使自光波導23進入之光線擴散。由於光波導23之結構，故從光波導23之右及左端發射之光射線之間有亮度差。因此，使用擴散板24從光波導23擴散光線。

稜鏡片25a與25b透過擴散板24增加從光波導23進入之光線的亮度。稜鏡片25a包含於預定方向中以預定間距安置之多重稜鏡。除稜鏡之規則安置與稜鏡片25a之稜鏡規則安置方向交叉外，稜鏡片25b與稜鏡片25a具同一組態。稜鏡片25a與25b可增加擴散板24所擴散光線之方向性。

雖然本實施例已針對作為光源用之冷陰極管說明，但光源並不限於此。該光源可為白色之LED或三色之LED。雖然本實施例中之光源為側光線型之光源，但光源並不限於此。該光源可為直接光源。

光學控制元件具有其中液晶層32係夾在兩個基板30a與30b之間的結構。彩色濾光片33形成在基板30a之一面上(液晶層32面上)，而偏光板及緩凝劑31a則設在另一面上。偏光板及緩凝劑31b係設在與液晶層32反面側上之基板30b的表面上。彩色濾光片33有被為吸光層之黑色矩陣所分割之區域。R(紅)、G(綠)、及B(藍)彩色濾光片在該區域中係以矩陣方式安置。每個彩色濾光片對應於像素且該等像素係以規則間距安置。液晶層32可依據來自未示出之控制器的控制信號，以像素對像素(pixel－by－pixel)為基準，在透明狀態及遮光狀態狀態之間切換。藉由切換在空間上調變入射光線。

在第17圖中所示之顯示設備中，通過稜鏡片25a與25b之光線進入偏光板及緩凝劑31b。在通過偏光板及緩凝劑31b後，光線透過於此處對每個像素施加空間調變之基板30b進入液晶層32。已通過液晶層32之光線(調變光線)行經彩色濾光片33及基板30a，並進入偏光板及緩凝劑31a。已通過偏光板及緩凝劑31a之光線係透過超細緻百葉窗60發射。雖然使用偏光板對及緩凝劑31a與31b為第17圖中之光學控制元件，但光學控制元件可包含僅一偏光板。

在上述顯示設備中，超細緻百葉窗60使來自偏光板及緩凝劑31a之光線(調變光線)朝向銀幕中心匯聚。這允許觀看者即使在接近銀幕邊緣區域中亦能清晰收視銀幕上之影像。在超細緻百葉窗60表面上可形成防止顯示器刮傷之硬塗佈層，及防止外部光線反射之抗反射層。

超細緻百葉窗60為可卸離式。在本情況中，可將超細緻百葉窗60附接至光學控制元件，以提供使光線朝向銀幕中心匯聚之光線分佈特徵，並將其移除，以提供使光線擴散遍及整個銀幕之光線分佈特徵。

以下將說明其中包含本發明之超細緻百葉窗之顯示設備。

第18圖表示於其中含有本發明超細緻百葉窗之顯示設備的組態。第一顯示設備包含光學控制元件、照明該光學控制元件之照明光學設備、及設置在光學控制元件與照明光學設備之間的超細緻百葉窗60。

如已針對第一實施例說明者，超細緻百葉窗60具有使來自光學控制元件之光線(內部光線)朝向銀幕中心匯聚的光線分佈特徵。如第18圖中所示，照明光學設備包含光源21、反射片22、光波導23、擴散板24、及多數稜鏡片25a與25b。通過稜鏡片25a與25b之光線透過超細緻百葉窗60照明光學控制元件。該光學控制元件與第2圖中所示者相同。

在上述顯示設備中，超細緻百葉窗60使用於照明光學控制元件之光線朝向銀幕中心匯聚。這對於正好在銀幕中心前面之觀看者亦能確保即使在接近銀幕邊緣區域中影像之良好能見度。

在第18圖中所示之組態中，可利用透明黏著層將超細緻百葉窗60黏合至偏光板及其為光學控制元件之緩凝劑31b。以本組態，可降低在超細緻百葉窗60與偏光板及緩凝劑31b之間界面處的表面反射耗損，並能提供更明亮之照明光線。

第19圖表示於其中含有本發明超細緻百葉窗之照明光學設備的組態。傳輸－擴散切換元件係配置在含有超細緻百葉窗之照明光學裝置上。

其可為PNLC(聚合物網狀(Polymer Network LC)之傳輸－擴散切換元件26包含於其上設有透明電極28a之基板27a、於其上設有透明電極28b之基板27b、與液晶29及夾在基板27a與27b之間的聚合物鏈。

當在透明電極28a與28b之間施加電壓時，聚合物鏈之折射率變成與液晶29之折射率相同，並使傳輸－擴散切換元件26處於透明狀態。在透明狀態中，來自超細緻百葉窗60之光線直接通過傳輸－擴散切換元件26。另一方面，當透明電極28a與28b之間無施加電壓時，折射率與液晶29者不吻合，且當來自超細緻百葉窗60之光線通過傳輸－擴散切換元件26時即擴散。依本方式，當施加電壓時，傳輸－擴散切換元件26處於透明狀態，而當無施加電壓時則處於擴散狀態。

在第19圖中所示之照明光學設備中，當傳輸－擴散切換元件26處於透明狀態時，可提供使光線朝向銀幕中心匯聚的光線分佈特徵。另一方面，在擴散狀態時，從超細緻百葉窗超細緻百葉窗60發射之光線即擴散，且光線之發射角度因此變寬。藉由依本方式在傳輸狀態與擴散狀態之間切換傳輸－擴散切換元件26，可改變照明光學設備之光線發射角度。

利用透明黏著層可將傳輸－擴散切換元件26黏合至超細緻百葉窗60。依據本組態，可降低超細緻百葉窗60與傳輸－擴散切換元件26之間介面處的表面反射耗損並能提供更明亮之照明光線。

第20圖表示於其中含有本發明超細緻百葉窗60之另一顯示設備的組態。

顯示設備包含光學控制元件、照明該光學控制元件之照明光學設備、及設置在光學控制元件與照明光學設備之間的超細緻百葉窗60與傳輸－擴散切換元件26。

如已針對第一實施例說明者，超細緻百葉窗60具有使來自光學控制元件之光線(內部光線)朝向銀幕中心匯聚的光線分佈特徵。照明光學設備包含光源21、反射片22、光波導23、擴散板24、及多數稜鏡片25a與25b。通過稜鏡片25a與25b之光線透過超細緻百葉窗60照明光學控制元件。該光學控制元件與第17圖中所示者相同。傳輸－擴散切換元件26與第19圖中所示者相同。

在第20圖中所示之顯示設備中，當傳輸－擴散切換元件26處於透明狀態時，可提供使光線朝向銀幕中心匯聚的光線分佈特徵。另一方面，當傳輸－擴散切換元件26處於擴散狀態時，從超細緻百葉窗60發射之光線即擴散，且因此，增加在顯示面板處之發射角度。在本狀態中，光線之散射使視角變寬，且因此多重觀看者一次可看到顯示幕。

透明黏著層可設置在超細緻百葉窗60與傳輸－擴散切換元件26之基板27b之間的介面處，及/或其為光學控制元件之偏光板及緩凝劑31b與傳輸－擴散切換元件26之基板27a之間的介面處，致使其彼此黏合。依據本組態，可降低超細緻百葉窗60與基板27b之間介面處及/或偏光板及緩凝劑31b與基板27a之間介面處的表面反射耗損，並能提供更明亮之照明光線。

輸入裝置可附加至上述顯示設備。該輸入裝置可為具有對比電極(counter electrode)之所謂的觸控面板，該對比電極由上透明電極及下透明電極組成，並依據局部壓力或對上透明電極電阻之變化，將有關顯示面板上位置之資訊予以輸入該對比電極內。觸控面板不限於電阻性觸控面板。其可為電容性觸控面板。

將本發明應用到諸如行動手機、膝上型個人電腦、及PDA之行動資訊處理終端機的一個實例為上述之顯示設備。資訊處理設備中之控制器接收來自如滑鼠與鍵盤之輸入裝置的輸入，並控制顯示設備將所需之資訊顯示在顯示設備上。

1．．．點光源

2．．．散射光線

10．．．背光

12a．．．UV光線

12b．．．UV光線

13．．．菲涅耳透鏡

13a．．．凸菲涅耳透鏡

13b．．．凹菲涅耳透鏡

21．．．光源

22．．．反射片

23．．．光波導

24．．．擴散板

25a．．．稜鏡片

25b．．．稜鏡片

26．．．傳輸－擴散切換元件

27a．．．基板

27b．．．基板

28a．．．透明電極

28b．．．透明電極

29．．．液晶

30a．．．基板

30b．．．基板

31a．．．緩凝劑

31b．．．緩凝劑

32．．．液晶層

33．．．彩色濾光片

50．．．透明基板

51．．．透明感光樹脂層

51a．．．圖案

51b．．．透明層部位

52．．．光罩

52a．．．光罩表面

52a’．．．開口

52b．．．光罩

53．．．黑色可硬化樹脂

53a．．．側邊

53b．．．側邊

54．．．透明基板

60．．．超細緻百葉窗

61．．．超細緻百葉窗

62．．．超細緻百葉窗

70．．．光線

70b．．．光射線

70c．．．光射線

80．．．吸光層

80a．．．界面表面

80b．．．界面表面

100．．．觀看者

100a．．．觀看者

100b．．．觀看者

100c．．．觀看者

200．．．顯示器

201．．．超細緻百葉窗

301．．．超細緻百葉窗

310a．．．駕駛

310b．．．後座

310c．．．乘客座

第1圖表示關於習知技術之大型顯示器中所使用之超細緻百葉窗實例的示意圖；第2圖表示車內顯示器之示意圖，其為需要客製化之光線分佈特徵的顯示器實例；第3A、3B、3C、3D及3E圖表示依據本發明第一實施例之超細緻百葉窗之製程的示意圖，其說明在透明基板上形成透明感光樹脂層之程序；第3F圖表示光罩之幾何圖形；第4A、4B及4C圖表示依據本發明第一實施例之超細緻百葉窗的另一種製程圖；第5圖表示當使用依據本發明第一實施例之製造方法所製造的超細緻百葉窗時，從背光所傳輸光線之光線分佈特徵的概念圖；第6圖表示使用兩維傾斜透明層所得到之光線分佈特徵的概念圖；第7A、7B及7C圖表示依據本發明第二實施例之超細緻百葉窗製程的示意圖；第8圖表示當使用依據本發明第二實施例之製造方法所製造的超細緻百葉窗時，從背光所傳輸光線之光線分佈特徵的概念圖；第9A、9B及9C圖表示依據本發明第二實施例之超細緻百葉窗之另一種製程的示意圖；第10圖表示當另一超細緻百葉窗係依據本發明第二實施例之製造方法所製造時，從背光所傳輸光線之光線分佈特徵的概念圖；第11圖表示以兩維傾斜之透明層實例的示意圖；第12圖表示用以形成兩維傾斜之透明層的兩維陣列光罩之實例圖；第13A、13B及13C圖表示依據本發明第三實施例之超細緻百葉窗製程的示意圖；第14A、14B及14C圖表示依據本發明第三實施例之超細緻百葉窗另一種製程的示意圖；第15A、15B及15C圖表示依據本發明第三實施例之超細緻百葉窗再另一種製程的示意圖；第16A及16B圖表示在依據本發明第三實施例之超細緻百葉窗製程的多重超細緻百葉窗生產步驟中，光罩及透鏡之配置；第17圖表示在顯示幕上設有本發明超細緻百葉窗之顯示設備結構的切面圖；第18圖表示於其中設有本發明超細緻百葉窗之顯示設備的切面圖；第19圖表示含有傳輸－擴散切換元件之照明光學設備結構的切面圖；以及第20圖表示含有傳輸－擴散切換元件且於其中具有本發明超細緻百葉窗之顯示器結構的切面圖。

1．．．點光源

2．．．散射光線

50．．．透明基板

51．．．透明感光樹脂層

52．．．光罩

52a．．．光罩表面

Claims (23)

1. 一種光學元件製造方法，包括：將光罩配置在透明感光樹脂上；透過該光罩，對該透明感光樹脂施加曝光光線，使該透明樹脂圖案化，以形成透明層；以黑色可硬化樹脂充填該透明層中之間隙，形成吸光層；以及該曝光光線以一角度照射該光罩之光罩表面；其中該透明層及該吸光層係交錯安置在平面上，且透過該透明層之光線在光線發射之方向的範圍受限於該吸光層；該透明層與該吸光層間之傾斜介面相對於該平面的角度於接近該光學元件的邊緣之區域中係小於該光學元件中心處。
2. 如申請專利範圍第1項之光學元件製造方法，其中該曝光光線為散射光線。
3. 如申請專利範圍第2項之光學元件製造方法，其中該曝光光線係從點光源發射。
4. 如申請專利範圍第1項之光學元件製造方法，其中該曝光光線為準直光線(collimated light)；以及在該光罩之光罩表面上方設有透鏡並以透過該透鏡傳輸之該曝光光線照射該透明層，使該透明層圖案化。
5. 如申請專利範圍第4項之光學元件製造方法，其中該等透鏡中之一個或更多透鏡係配置在該光罩表面上方。
6. 如申請專利範圍第1項之光學元件製造方法，其中該曝光光線為準直光線；以及該方法更包括在從一個方向施加該曝光光線後，即從相異方向施加該曝光光線。
7. 一種光學元件，包括交錯設置在透明感光樹脂層之表面上之透明層及吸光層，其中該透明層係由透明感光之酚醛型環氧樹脂製成；該吸光層係由黑色之可硬化樹脂製成；該透明層與該吸光層間之介面相對於該表面傾斜形成，且透過該透明層之光線在光線發射之方向傳輸的範圍受限於該吸光層之傾斜度；該透明層與該吸光層間之傾斜介面相對於該表面的角度於接近該光學元件的邊緣之區域中係小於該光學元件中心處。
8. 如申請專利範圍第7項之光學元件，其中該透明層與該吸光層間之介面在該表面中歪向兩個或更多方向。
9. 如申請專利範圍第7項之光學元件，其中由多數該透明層及多數該吸光層所形成之多數該介面包含彼此並未平行之介面。
10. 如申請專利範圍第7項之光學元件，其中該吸光層具有三角外形。
11. 一種照明光學設備，包括如申請專利範圍第7項之光學元件及設置在該光學元件背面上之片光源。
12. 如申請專利範圍第11項之照明光學設備，其中該片光 源包括使從該光源發射之光線擴散的擴散板及稜鏡片，該稜鏡片含有多數規則性安置之稜鏡並改變從該擴散板散射行進至該光學元件之光束的光線。
13. 如申請專利範圍第11項之照明光學設備，更包括光線從該光學元件行進至此之傳輸擴散切換元件，其中該傳輸擴散切換元件可在入射光線沒有變化而發射之透明狀態與入射光線以光線散射擴散般發射之擴散狀態之間切換。
14. 一種顯示設備，包括：如申請專利範圍第7項之光學元件；顯示面板，於其上安置像素；以及片光源，用以照射該顯示面板；其中將來自該片光源之光線透過該光學元件施加至該顯示面板。
15. 如申請專利範圍第14項之顯示設備，更包括設置在該顯示面板之顯示幕端上的輸入裝置，其中透過該輸入裝置，輸入依據局部壓力變化或局部電阻變化之資訊。
16. 一種顯示設備，包括如申請專利範圍第7項之光學元件及於其上規則性地安置像素之顯示面板，其中來自該顯示面板之光線係透過該光學元件發射。
17. 如申請專利範圍第16項之顯示設備，其中該光學元件係可卸解式地設置在該顯示面板之顯示幕上。
18. 如申請專利範圍第16項之顯示設備，更包括設置在該 光學元件上之輸入裝置，其中透過該輸入裝置，輸入依據局部壓力變化或局部電阻變化之資訊。
19. 一種顯示設備，包括如申請專利範圍第7項之光學元件；顯示面板，於其上規則性地安置像素；片光源，用以照射該顯示面板；以及傳輸擴散切換元件，光線從該光學元件行進至該傳輸擴散切換元件，且該傳輸擴散切換元件可在入射光線沒有變化而發射之透明狀態與入射光線以光線散射擴散般發射之擴散狀態之間切換；其中該顯示面板係以透過該傳輸擴散切換元件發射之光線來照射。
20. 如申請專利範圍第19項之顯示設備，更包括設置在該顯示面板之顯示幕端上的輸入裝置，其中透過該輸入裝置，輸入依據局部壓力變化或局部電阻變化之資訊。
21. 一種電子設備，包括如申請專利範圍第14項之顯示設備。
22. 一種電子設備，包括如申請專利範圍第19項之顯示設備，其中該傳輸擴散切換元件依據從外部來源所輸入信號，在傳輸狀態與擴散狀態之間切換。
23. 一種電子設備，包括如申請專利範圍第20項之顯示設備，其中該傳輸擴散切換元件依據從外部來源所輸入信號，在傳輸狀態與擴散狀態之間切換。