TW482931B - A light guide apparatus, a backlight apparatus and a liquid crystal display apparatus - Google Patents

A light guide apparatus, a backlight apparatus and a liquid crystal display apparatus Download PDF

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Fumiaki Yamada
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482931 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 發明領域 本發明係關一種光導裝置，一種背光裝置和一種使用該 背光裝置之液晶顯示（LCD)裝置。 背景技術 一種背光裝置已經被用作爲液晶顯示裝置的光源。圖 1 (A)顯示使用習知为光裝置之一種液晶顯示裝置。習知背 光裝置包括一螢光燈1可，產生白光，一反射蓋2架設成環 繞螢光燈1之頂側、底側和後側，一楔形光導3，一光散射 層4附著於光導3底面上，一金屬反射鏡5置於光導3下方， 以及光成形膜ό和7置於光導3上方。一稜鏡片其可折射由 斜向導向的入射光朝向棱鏡片垂直方向，且經常用作爲光 成形膜6和7。光散射層4實際打點有印刷於光導3底面上的 圖樣。各點以大的展開角度漫射入射光至向上方向，如圖i 光散射層4右側邵所示。經由控制光導3底面上的點密度， 可實現光一致由光導3頂面通過之背光裝置。來自光導3頂 面的發射光以大的展開角度漫射。用於某些用途例如筆記 型個人電腦的液晶顯示裝置，此種發光的展開角度過大因 而來自光源如螢光燈1的光的使用效率不夠高。因此使用一 或多片光成形片俾獲得適當展開角度。金屬反射鏡5係作爲 光循環器，其可反射由底光散射層4洩漏的光返回進入光導 3用於光循環。 背光裝置發射的光被導引經由偏光鏡8至液晶顯示面板 1 0。偏光鏡9也設置於液晶顯示面·板1 〇上方。液晶顯示面 板10包括一上玻璃基板11和一下玻璃基板12，且二破璃基 -4 - 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（ 板"和12周緣係藉密封區13密封。n鏡包m和 監滤色節段和-共通電極（未顯示於圖l(A))，係形成於上 玻璃基板11内表面上而實現彩色液晶顯示裝置。_像素係 由三子像素亦即紅、綠和藍子像素組成。液晶材料如90度 扭向列液晶材料係封於玻璃基板丨丨與^間的空間。 本發明所欲解決之問題 先前背光裝置之第一問題是極爲難以獲得角纟展開小於 10度FWHM(於半最大値的全寬）的發光，如圖1(B)所示。 先前背光裝置之第二問題是背光裝置需要相當多個組件， 有些不易製造，故製造成本變高。先前背光裝置的第三問 題疋來自螢光燈1的光通過相當多個組件，故於通經各組 期間光強度大爲衰減。 發明概述 本發明之目的係提供一種光導和一種背光裝置，其可產 生以角度展開小於i 發射的光。 本發明之另一目的係提供一種光導和背光裝置其可降低 製造成本。 本發明之另一目的係提供一種光導和一種背光裝置，其 可改良來自光源之光的使用效率。 本發明之另一目的係提供一種使用前述光導裝置和背光 裝置之液晶顯示裝置。 根據本發明之一種背光裝置包含： 一具有折射指數nl之模形光導，·具有一頂面、一底面和 一側面；
本紙張尺度適时關Μ規格（210 X 297公爱T 裝--------訂---------^__w (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 482931 A7
五、發明說明（3 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印：^ 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 一具有折射指數n2之第一光透射層，折射指數n2係小於 折射指數nl，具有一頂面和一底面，其中該第一光透射層 之頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底面， 用以偏轉入射光，由第一光透射層朝向楔形光導頂面。 模形光導之折射指數η 1係於1 · 4至2 · 0之範圍，而第一光 透射層之折射指數η 2係於1 · 2至1.4。 楔形光導之折射指數“爲149，而第一光透射層之折射 指數η 2爲1 · 3。 楔形光導頂面與底面間之頂角係於〇 · 1至3度之範圍。 光偏轉層包括一第二光透射層，具有折射指數其實質上 係等於楔形光導的折射指數η1 ;和複數鏡面，各鏡面有一 反射面，該反射面係由光偏轉層頂面傾斜選定角度，俾反 射來自第一光透射層之入射光、而通過第二光透射層、朝 向沿楔形光導頂面法線方向的光徑，其中第二光透射層係 附著於第一光透射層底面，且第二光透射層與複數鏡面係 一體成型。 光偏轉層爲複數鏡面，各鏡面有一反射面，該反射面係 由光偏轉層頂面傾斜選定角度，俾反射來自第一光透射層 I入射光、朝向沿楔形光導頂面法線方向的光徑，其中第 一光透射層與複數鏡面係一體成型。 複數鏡面包括該等鏡面，其各自·具有反射面傾斜一選定 角度；該等鏡面，其各自具有反射面傾斜角度係大於選定 本紙張尺度i®財酬家標HcNS)A4規格（210 X 297公爱） ------------裝 *-------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 482931 A7
具各自具有反射面傾斜角度係小於 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 角度；以及該等鏡面，其久白1古 選足角度。 光源爲勞光燈，而各鏡之光反射面係於一方向連續伸展 ，孩万向係平行螢光燈中線。 根據本發明之一種背光裝置包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有_頂面一底面和 一側面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 匕一具有折射指數n2之光透射層，折射指數n2係小於折射 指數nl ’具有一頂面和一底面，纟中該光透射層之底面係 附著至楔形光導頂面；以及 複數棱鏡，其係附著於光透射層頂面，用以導引來自光 透射層的入射光，朝向沿光透射層頂面法線方向之一光徑。 根據本發明之一種背光裝置包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面和 一 4則面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 一具有折射指數n2之第一光透射層，折射指數n2係小於 折射指數nl，具有一頂面和一底面，其中該第一光透射層 之頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底面， 用以將來自第一光透射層的光分色，以及用以導引分色光 朝向模形光導頂面。 光偏轉層包括一第二光透射層，具有折射指數其實質上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ·1--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} A7 五、發明說明（5 係等於楔形光導的折射指數nl ;以及—反射式繞射光構用 以將通過第二光透射層，來自第一光透射層的入射光分色 成爲紅、綠和藍色光，以及用以導引綠色、藍色和紅色光 分別沿二條光徑，其中該三條光徑之一係平行於楔形光導 2面 < 法線方向，以及其餘二光徑係與該一光徑分開，且 第二光透射層與反射式繞射光柵係一體成型。 光偏轉層爲一種反射式繞射光栅，用以將來自第一光透 射層的入射光分色成爲紅、綠和藍色光，以及用以導引綠 色、監色和紅色光分別沿三條光徑，其中該三條光徑之一 係平仃於楔形光導頂面之法線方向，以及其餘二光徑係與 咸一光徑分開，且第一光透射層與反射式繞射光栅係一體 成型。 根據本發明之一種液晶顯示（LCD)裝置包含： 一液晶顯示面板，包括一上透明基板，一下透明基板， 和一種液晶材料填補於上透明基板與下透明基板間； 一光漫射層，其係毗鄰上透明基板；以及 一背光裝置毗鄰下透明基板； 其中背光裝置包含： -----------裝--------訂---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 側面； 底面和 一光源，用以導引光至楔形光導側面； —具有折射指數n2之第一光透射層，折射指數n2係小於 折射指數Μ ’具有一頂面和一底面，其中該第一光透射層 之頂面係附著至楔形光導底面；以及 -8 _ 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（6 ) 一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底面， 用以偏轉入射光，由第一光透射層朝向楔形光導頂面。 一濾色鏡係形成於上透明基板内面上。 根據本發明之一種液晶顯示裝置包含： 一液晶顯示面板，包括一上透明基板、一下透明基板、 和一種液晶材料填充於上透明基板與下透明基板間； 一光漫射層毗鄰上透明基板；以及 一背光裝置毗鄰該下透明基板； 其中该背光裝置包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面和 一側面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 一具有折射指數η 2之光透射層，折射指數n 2係小於折射 指數η 1，具有一頂面和一底面，其中該光透射廣之底面係 附著至楔形光導頂面；以及 複數稜鏡，其係附著於光透射層頂面，用以導引來自光 透射層的入射光，朝向沿光透射層頂面法線方向之一光徑。 根據本發明之一種液晶顯示裝置包含： 一液晶顯示面板，包括一上透明基板、一下透明基板、 和一種液晶材料填充於上透明基板與下透明基板間； 一光漫射層毗鄰上透明基板；以及 一背光裝置毗鄰該下透明基板； 其中該背光裝置包含·· 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -----------•裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 頂面、一底面和 、發明說明（ 一側面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 具有折射指數η 2之第一光透射層，折射指數n 2係小於 折射私數nl，具有一頂面和一底面，其中該第一光透射層 之頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底面， 用以知來自第一光透射層的光分色，以及用以導引分色光 朝向楔形光導頂面。 、一透鏡陣列係排列於下透明基板與楔形光導頂面間，且 透釦陣列分別導引藍色光、綠色光和紅色光至液晶顯示面 板之三®比鄰子像素。 根據本發明之一種光導裝置包含： —具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面和 一側面； 匕—具有折射指數n2之光透射層，折射指數n2係小於折射 指數nl，具有-頂面和—底面，其中該光透射層之頂面係 附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至光透射層底面，用以 偏轉入射光，由光透射層朝向楔形光導頂面。 根據本發明之一種光導裝置包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一 側面； 一具有折射指數n2之光透射層，.折射指數n2係小於折射 指數nl，具有-頂面和_底面，其中該光透射層之底面係 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------裝--------訂--------- S— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 10- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482931 五、發明說明（8 ) 附著至楔形光導頂面；以及 複數稜鏡’其係附著於光透射層頂面，用以導引來自光 透射層的人射光’朝向沿光透射層頂面法線方向之—光徑。 根據本發明之一種光導裝置包含： 一具有折射指數!〇之㈣光導，具有_頂面、_底面和 一側面； -具有折射指數n2之光透射層，折射指數n2係小於折射 指數Μ，具有-頂面和一底面，其中該光透射層之頂面係 附著至楔形光導底面；以及 -光偏轉層，具有一頂面係附著至光透射層底面，用以 將來自光透射層的光分色，以及用以導引分色光朝向挺形 光導頂面。 具體實施例之説明 本發明之第一具體實施例： 圖2顯示使用根據本發明之背光裝置之彩色液晶顯示裝置 I第一具體實施例。背光裝置包括一光源2 〇如冷陰極螢光 燈用以產生白光；一反射蓋2丨架設而包圍螢光燈2〇之頂側 、底側和後侧’· 一具有折射指數n丨的楔形光導2 2 ; 一具有 折射彳曰數η 2的第一光透射層2 3，折射指數n 2係小於光導 22的折射指數nl，但大於空氣的折射指數（約爲1〇);以 及一光偏轉層24，其具有折射指數實質上等於光導22的折 射指數η 1。第一光透射層2 3的頂面與底面彼此平行，且第 一光透射層23頂面係接觸楔形光導22底面。來自螢光燈2〇 之光經由光導22側面進入光導22。光偏轉層24之頂面與底 11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注急氺項再ΜΚ本Β;
482931 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 面彼$平行，且光偏轉層24頂面係接觸第一光透射層23底 面。精此万式，光導22、第—光透射層23、與光偏轉層Μ 彼此接觸而其間並無任何空間。由楔形光導22頂面與底面 界定的頂角T係爲〇.1至3.0度之範圍且較佳爲〇 3度。楔形 光導2 2係毗鄰偏光鏡2 7和液晶顯示面板2 9。 楔形光導22、帛-光透射層23、與光偏轉層24(圖6的微 小鏡面26，圖7的棱鏡片34，和圖12的反射式繞射光栅 4 1)的組合於本説明書稱作光導裝置。換言之，背光裝置包 括光導裝置和光源。 由楔形光導2 2頂面發射的光被經由偏光鏡2 7導向液晶顯 示面板29。偏光鏡28也設置於液晶顯示面板29上方。液晶 顯示面板29包括一上透明或玻璃基板3〇和一下透明或玻璃 基板31，而二玻璃基板3〇與31的周緣係藉一密封區32密 封。一像素陣列形成於下玻璃基板3 1内面上。像素陣列包 括資料線、閘線、和複數子像素，其各自係分別形成於資 料線與閘線的各個交叉點。子像素可經由一薄膜電晶體 (TFT)連結至資料線和閘線。三子像素亦即紅、綠和藍子像 素組合於一像素。因像素陣列爲業界眾所周知，故未顯示 於圖2。包括紅、綠和藍色濾色節段和一共通電極（未顯示 於圖2 )的滤色鏡係形成於上玻璃基板3 〇内面上而實現彩色 液晶顯示裝置。液晶材料如9 0度扭向列液晶材料係包封於 玻璃基板3 0與3 1間的空間。一光漫射層3 3設置於偏光鏡 28上。 背光裝置的操作： 12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（10 ) 根據本發明之背光裝置的操作將參照圖2和3説明。圖3 顯示根據本發明之背光裝置的光徑之一。若至光導2 2頂面 的入射角係大於頂面的總内部反射臨界角C 1，且至光導2 2 與第一光透射層2 3間之底交界面的入射角係大於交界面的 總内部反射臨界角C2，則由光源20被導引入光導22的光 於光導22頂面以及介於光導22與第一光透射層23之底交界 面一處被反射回作爲總内邵反射。於總内部反射期間，至 頂面以及至底交界面的入射角係以楔形光導2 2頂角的兩倍 逐漸縮小。光導2 2頂面的總内部反射臨界角c 1等於 ARCSIN( 1 /η 1 )，此處n 1爲光導22材料的折射指數而數値 「1」爲存在於光導2 2頂面與偏光鏡2 7間的空氣的折射指 數。具有折射指數1 · 4至2 · 0的光透射材料之透明層，例如 丙烯酸系樹脂，玻璃，聚碳酸酯，聚乙晞或聚酯可用作爲 楔形光導22。楔形光導22的較佳材料爲具有折射指數η1 = 1 · 4 9的丙晞酸系樹脂或玻璃。本例中臨界角c J等於4 2度 ，如圖3所示。於光導22與第一光透射層23(具有折射指數 η 2低於光導2 2的折射指數n 1 )的交界面之總内部反射臨界 角C2係等於ARCSIN(n2/nl)。具有折射指數！二至以的透 明材料或光透射材料，例如氟化聚合物，鐵氟龍Af 24〇〇 (商品名）具有折射指數1.29(得自杜邦公司）和光聚體 (Optomer)系列聚合物具有折射指數1 38(得自JSR公司）可用 作爲第一光透射層23。又製備成具有折射指數^至丨·4的 溶膠-凝膠材料包括二氧化矽可用作爲第一光透射層23。第 一光透射層2 3的較佳材料爲具有折射指數約丨· 3的氟化聚 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11 ) 合物。於η 2 = 1 . 3之例則總内部反射臨界角c 2等於60.7，如 圖3所示。因此，當一特定光線於交界面的入射角達60度 時，若干部分光功率洩漏出具有較低折射指數η2的第一光 透射層2 3之外，而非反射回；且幾乎全部光功率於數次反 射期間皆係進入第一光透射層2 3，原因在於每次當光線回 到光導2 2與第一光透射層2 3間的交界面時，入射角變得愈 來愈陡崎。 由於光導2 2頂面的臨界角C 1仍然夠小而足以使光於該處 洩漏出，故實際上全部光功率皆通過光導2 2 (具有折射指數 η 1 )與第一光透射層2 3 (具有低於η 1的折射指數η 2 )間的交 界面。換言之，在光至光導2 2頂面的入射角變成小於總内 部反射臨界角C 1之前，光至交界面的入射角已經變成小於 總内邵反射臨界角C 2。藉此方式，於光導2 2内部反射的光 係來自光導22與第一光透射層23間的交界面，而未通過光 導2 2頂面戌漏’原因在於臨界角c 1係小於臨界角c 2之故 。光係於第一光透射層2 3内部透射，且到達第一光透射層 23與光偏轉層24間的叉界面。光偏轉層24包括一第二光透 射層25，具有折射指數實質上等於光導22的折射指數Ni ; 和微小鏡面2 6，係由金屬如鋁或鎳製成。第二光透射層2 5 與微小鏡面2 6係一體成型。換言之，第二光透射層2 5材料 接觸微小鏡面2 6全邵表面而無任何間隙。鏡面2 6間距l 1約 爲5 0微米，比起液晶顯示面板29的子像素大小極小。第二 光透射層25可由丙烯酸系樹脂或玻璃製成。因楔形光導22 頂角可爲0.3度，故眞正經由點48進入第二光透射層25的 -14- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------裝--------訂---------^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（12 ) 光的展開角度極小，且通常係在一度展開角度，亦即±1度 展開角度之範圍。對於經由（介於第一光透射層23與第二光 透射層25間的交界面上）點48進入第二光透射層25的光產 生± 1度展開角度的理由如下。首先，沿一光徑之光係參照 圖3 (A)説明。因第二光透射層2 5的折射指數實質上係等於 η 1 (二1.49)，經由點4 8進入第二光透射層2 5的光的進入角 約等於角A，角Α爲光導22與第一光透射層23之交界面的 入射角，如圖3(A)所示。但光由第一光透射層23經由多條 光徑於點48進入第二光透射層25，如圖3(B)所示，爲求簡 化附圖’於圖3 ( B )中，僅顯示光徑4 9，5 〇和5 !。於楔形 光導2 2頂角爲〇 . 3度之例，全部沿多條光徑4 9，5 0，5 1的 光線角度係落入角A± 1度之範圍。換言之，光徑4 9與法線 N之夾角等於角A，光徑50與法線N之夾角等於角A_1度， 而光徑51與法線N之夾角等於角A+1度。藉此方式，進入 第二光透射層25的光的角度係落入角a±1度之範圍。於説 明例中’角A±1度之範圍實質上等於6〇±ι度，而此6〇±1 度於本説明書係稱作角D。被導向微小鏡面2 6之光被反射 朝向光導2 2。光導2 2頂面係平行液晶顯示面板2 9表面。各 鏡2 6的傾角Θ係由反射面和鏡2 6的平坦面2 6 A (其係平行光 偏轉層24頂面）界定。注意當傾角㊀固定而角a改變一度時 ，發射光與法線N的夾角E變更一度；而當傾角θ改變一度 而角A固定時，發射光與法線n的夾角E變更2度。以傾角Θ 爲3〇度而角D等於6〇±1度爲例，來自光導22頂面發射光的 展開角度係於0±1度之範圍，如圖3(A)所示。當來自光導 -15· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7 _ 五、發明說明（13 ) 2 2之光通經偏光鏡2 7、液晶顯示面板2 9和偏光鏡2 8，且 通過光漫射層3 3時，光係由光漫射層3 3漫射於預定漫射角 B範圍内’如圖2所示。 藉此方式，光由光源2 0進入毗鄰偏光鏡2 7和液晶顯示面 板29的楔形光導22，然後於光導22經由若干次全然内部反 射後，進入第一光透射層23，然後進入光偏轉層24，然後 沿液晶顯示面板29表面的法線方向，由微小鏡面26反射帶 有選足的展開角度’以及最終，由光導2 2頂面發射至偏光 鏡2 7和液晶顯示面板2 9。 其次説明根據本發明之之液晶顯示裝置的操作特點，其 顯與先如液晶顯示裝置不同，以及本發明發揮的效果。於 使用背光裝置的先前液晶顯示裝置中，如圖i所示，用以顯 π影像的光功率比相當低。例如當光藉反射鏡5反射回光導 3，以及光藉棱鏡片6和7偏轉時，光功率大大衰減。如此 ，相當大量光功率在其到達液晶顯示面板1〇之前已經耗損 ，故以筆記型電腦爲例需要大電源，亦即大電池容量。進 一步，以ΤΝ(扭向列）模式液晶顯示裝置爲例，當使用者沿 斜向例如與顯示器表面法線夾角45度方向觀視液晶分子時 ’透射光功率亦即亮度下降，故反差比不佳。 與先則液晶顯示裝置矛盾，本發明可顯著降低光功率耗 損’原因在於實質上全部來自光源2 〇之光功率係經由光導 22與第一光透射層23的交界面以及經第一光透射層23透射 至光偏轉層24，以及實質上全部入射光偏轉層24的光功率 可被反射或導向液晶顯示面板2 9，以鏡2 6傾角爲3 〇度之例 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------•裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（14) ’帶有展開角度0 ± 1度。進一步，於本發明，以鏡2 6傾角 爲3 0度爲例’由於光係沿光徑（與液晶顯示面板2 9表面法 線夾角土 1度展開角度）通過液晶顯示面板2 9的TN液晶材料 ，故可防止於先前液晶顯示裝置因光於斜向通過液晶分子 1 〇造成的反差比隨觀視角而下降的問題。進一步，因本發 明使用光漫射層3 3藉預定漫射角漫射透過液晶顯示面板2 9 的光，故使用者可觀視顯示影像而無反差比降低問題。藉 此方式’根據本發明之背光裝置可於沿液晶顯示面板2 9表 面法線的光徑通過光，帶有最小展開角度，亦即通過液晶 顯示面板2 9的液晶分子± 1度；以及通過液晶分子的光藉光 漫射層3 3漫射，光漫射層3 3可以預定角度漫射光而提供使 用者預定的觀視角。任何所需觀視角皆可藉由選擇光漫射 層3 3的漫射角達成，而不會造成先前技術因光以斜向通過 液晶分子造成的問題。沿液晶顯示面板2 9表面法線的光徑 帶有最小展開角度亦即土 1度，可經由組合具有折射指數n i = 1.49和頂角0·3度的楔形光導22、具有折射指數= 1 · 3的第一光透射層2 3、以及光偏轉層2 4實現。類似光徑 可經由使用頂角0 · 1 - 3 · 0度，折射指數η 1於1 · 4 - 2 · 0，以及 折射指數η2於1.2至1.4之範圍實施。 多個鏡2 6的傾角Θ可經控制而控制來自光導2 2頂面的光 的展開角度。注意被導向各鏡Μ 1至Μ 5的光線角度爲角d ( =6 0±1度），係就圖3(A)和3(B)説明。圖4顯示來自光導 2 2頂面光的展開角度的控制。如圖4 (Α)所示，鏡面μ 1的 傾角遷移至32度而反射光具展開角度4±1度，其中4度角表 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482931 A7 B7____ 五、發明說明（15 ) 示由於傾角Θ由3 0度遷移+ 2度，故反射光光徑由光導2 2頂 面的法線，於圖4 ( A )向右方向遷移4度；而如前述，展開 角度± 1度係由入射至鏡面Μ 1的反射面的入射光的展開角 度± 1度所引起。鏡面M2的傾角遷移至2 8度而以展開角度 4±1度反射光，其中4度角表示由於傾角Θ由30度遷移-2度 ，故反射光光徑由光導22頂面的法線，於圖4(A)向左方向 遷移4度；而如前述，展開角度± 1度係由入射至鏡面Μ 2的 反射面的入射光的展開角度± 1度所引起。鏡面Μ 3的傾角 保持於3 0度而以展開角度〇±1度反射光，其中〇度角係以傾 角Θ保持於3 0度獲得；而如前述，展開角度± 1度係由入射 至鏡面M3的反射面的入射光的展開角度± 1度所引起。鏡 面Μ4的傾角遷移至3 1度而以展開角度2±1度反射光，其中 2度角表示由於傾角Θ由3 0度遷移+ 1度，故反射光光徑由光 導2 2頂面的法線’於圖4 ( A )向右方向遷移2度；而如前述 ’展開角度± 1度係由入射至鏡面Μ 4的反射面的入射光的 展開角度± 1度所引起。以及鏡面Μ 5的傾角遷移至2 9度而 以展開角度2 土1度反射光，其中2度角表示由於傾角Θ由30 度遷移-1度，故反射光光徑由光導2 2頂面的法線，於圖 4 ( A)向左方向遷移2度；而如前述，展開角度± 1度係由入 射至鏡面Μ 5的反射面的入射光的展開角度± 1度所引起。 雖然圖4僅顯示五鏡Μ 1至Μ 5，但其它鏡面（圖中未顯示） 之傾角可遷移而產生各種展開角度例如1 ± 1度，3 ± 1度等 ，結果導致如圖4 ( Β )所示，於觀視角4 ± 1度以内的角強度 均勻一致。鏡面2 6之傾角Θ可遷移3 0 土 2 0度。換言之，鏡 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 A7 B7 16 五、發明說明（ 面2 6的傾角Θ係於1 0度至5 0度之範圍。若傾角Θ的遷移超 過±2 0度，則來自鏡2 6的反射光反射回光導2 2，原因在於 入射光導2 2頂面的反射光的入射角變成大總内部反射臨界 角C 1，如圖3所示。來自鏡Μ 1至Μ 5以及其它鏡面的組合 光成分被導向液晶顯示面板2 9，而透射通過液晶顯示面板 2 9的光係由光漫射層3 3漫射預定漫射角，故使用者可於觀 視角或漫射角（圖4(B))觀察到顯示影像而未降低反差比， 該角度係大於圖2顯示的觀視角。 圖5顯示形成鏡26的光反射面相對於螢光燈20之脊或升 高郅。各鏡2 6的光反射面連續於一方向伸展，該方向係平 行螢光燈20中線20Α。 圖ό顯示根據本發明之背光裝置的另一種構造。圖2顯示 的背光裝置可由圖6顯示的背光裝置置換。圖6顯示的背光 裝置類似圖2和3所示，但具有折射指數η 2 (其係小於楔形 光導22的折射指數ηι)的第一光透射層23除外，第一光透 射層23係與微小鏡面26 一體成型。光源2〇如冷陰極螢光燈 和反射蓋21未顯示於圖6。楔形光導22毗鄰偏光鏡27和液 晶顯示面板29，如圖2所示。進入第一光透射層23的光由 鏡面2 6反射，而鏡的傾角θ係選定可於沿光導2 2頂面法線 方向反射入射光至鏡的反射圖朝向液晶顯示面板2 9 (未顯示 於圖6)。鏡26的傾角θ可控制成以參照圖4所述方式，控制 來自光導2 2頂面之光的展開角度。 圖7顯示根據本發明之之另一種背光裝置。圖2顯示的背 光裝置可由圖7顯示的背光裝置置換。圖7顯示的背光裝置 ^1 ϋ I II ϋ ϋ m ϋ 1· »ϋ « I ϋ ϋ 1ϋ ϋ ϋ I 一 0、I n I I ·ϋ ϋ ·ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 19- 482931 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ------- B7 五、發明說明（17 ) 包括楔形光導22、第一光透射層23和光偏轉層34，例如棱 鏡片。注意圖7顯示的背光裝置之楔形光導22和第一光透 射層2 3係類似圖3顯示的背光裝置之該等組件。設置光源 2 0和反射蓋21俾導引光至光導22，爲求簡化附圖起見，未 示於圖7。圖7所示背光裝置中，光透射層2 3底面係附著至 楔形光導2 2頂面，而作爲光偏轉層的棱鏡片3 4係附著於光 透射層2 3頂面。各稜鏡連續伸展的表面（由該表面發光）方 向係平行於螢光燈2 0中線20A(圖5)。 於圖7所示背光裝置，棱鏡片3 4係毗鄰偏光鏡2 7和液晶 顯示面板29(未顯示於圖7)。圖7顯示於另一背光裝置的光 位之。右至光導2 2底面的光的入射角係大於底面的總内 邵反射臨界角Cl(42度），而至光導22和第一光透射層23 間的頂面的光的入射角係大於交界面的總内部反射臨界角 C 2 ( 6〇.7度）’則由光源2 〇被導向光導2 2的光，被反射回底 面和光導2 2與光透射層2 3間的交界面作爲總内部反射。於 總内邵反射期間’至底面和頂面的入射角係以楔形光導2 2 頂角的兩倍逐漸縮小。 由於光導2 2底面的臨界角c 1仍然夠小而足以讓光由該處 戍漏出’故實際上全部光功率經由（具有折射指數n i)光導 22與（具有小於nl的折射指數n2)光透射層23間的交界面 戌漏出。光係於光透射層2 3内部透射，且到達光透射層2 3 與棱鏡片3 4間的交界面。棱鏡距離L i爲5 〇微米，比起液晶 顯示面板2 9子像素的尺寸爲極小。.稜鏡片3 4偏轉入射光朝 向偏光鏡2 7和液晶顯示面板29。藉由使用具有前述數値折 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482931 A7 -----~_____ 五、發明說明（18 ) 射指數nl的材料，可實現至棱鏡面的入射角A，故光被導 向偏光鏡27，而如同圖3背光裝置之例附有窄展開角度。 藉此方式’光由光源20進入楔形光導22，然後於光導22的 數次内部反射後，進入光透射層23，然後進入棱鏡片34， 然後沿液晶顯示面板2 9表面法線方向偏轉，且最終係於沿 液晶顯示面板29法線方向，由棱鏡片34發射至偏光鏡”和 液晶顯示面板29。當來自棱鏡片3 4的光通過偏光鏡”、液 晶顯示面板2 9和偏光鏡28，且通過光漫射層33時，光由光 漫射層3 3於預定漫射角B範圍内漫射，如圖2所示。 發明之第二具體實施例 圖8顯示使用根據本發明之背光裝置之彩色液晶顯示裝置 足第二具體實施例。圖8顯示第二具體實施例的液晶顯示裝 置之結構與操作係類似圖2所示第一具體實施例之液晶顯示 裝置，但有下列差異·（ 1 )包括一反射式繞射光栅4 i (圖9 ) 的光偏轉層24用於第二具體實施例；（2)濾色鏡未形成於 第二具體實施例的液晶顯示面板29 ; (3)棱柱透鏡陣列38 係設置於第二具體實施例的偏光鏡2 7與背光裝置間；以及 (4 )’慮光叙3 9係汉置於光源或螢光燈2 〇與光導2 2間俾減掉 特定波長光。 參照圖9描述光偏轉層24，圖9顯示由光偏轉層24的反射 式繞射光栅41分色的光徑之一。光偏轉層24包括反射式繞 射光柵41和光透射層40。反射式繞射光柵41與光透射層 4 0係一體成型。光透射層4 0的折射指數係於丨· 4至2 · 〇之範 圍且較佳爲1 · 4 9。光透射層4 0材料爲丙烯酸系樹脂、玻璃 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931 Α7 Β7 五、發明說明（19 ) 、聚碳S旨、聚乙晞、或聚酯。反射式繞射光樹4 1材料爲 金屬，如鋁、鎳或銀。光柵間距d與光波長λ、折射指數n 2 、光由頂面的射出角β、光於光透射層2 3 (具有比折射指數 η 1更低的折射指數η 2 )的射出角α、以及光透射層2 3與光 透射層4 0間交界面的入射角丫具有下述關係。 n2 Sina - n2 Siny = m λ / d 以及
Sinp = n2 Sina 其中m爲規定繞射順序的速度。角a通常具有70至90度 範圍之値。若綠光具有λ = 53 5毫微米，m=l，a = 80度， 而n2 = 1 · 3，則d須爲417.8毫微米俾使β=0。β=〇的事實 指出綠光係垂直於光導22頂面。而藍光λ = 445毫微米係沿 距綠光-1 0度的光徑通過，紅光λ = 6 1 5毫微米係沿綠光夾 角+ 1 〇度的光徑通過，如圖8所示。注意雖然以圖9顯示的 光徑舉例説明，但前述分色係於全部繞射光柵4 1的光柵點 進行。 棱柱透鏡陣列的稜柱透鏡3 8係排列成導引來自各個光柵 點的藍光至液晶顯示面板2 9的子像素3 5，導引來自各個光 柵點的綠光至子像素3 6，以及導引來自各個光柵點的紅光 至子像素37。藉此方式，來自螢光燈20的白光藉反射式繞 射光柵4 1被分色成紅光、綠光和藍光，而各色光被導引至 子像素，因而第二具體實施例無需使用第一具體實施例使 用的濾色鏡。以相同方式，棱柱透鏡42係設置成導引來自 各個光柵點的藍光至子像素4 3，導引來自各個光柵點的綠 光至子像素44，以及導引來自各個光柵點的紅光至子像素 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482931 A7 五、發明說明（2〇 ) 45 〇 圖10顯示包括複數棱柱形透鏡如透鏡3 8和42的棱柱透鏡 陣列。棱柱透鏡陣列的頂與谷係設置成平行沿液晶顯示面 板2 9的資料線或閘線。 濾光鏡3 9的操作係參照圖1 1説明。圖1 1顯示由螢光燈2 〇 產生白光。白光包括各個光成分，如圖11所示。濾、光鏡39 可壓抑光成分4 6和4 7。 圖1 2顯示根據本發明之背光裝置之另一種結構。圖8顯 示的背光裝置可以圖1 2顯示的背光裝置置換。圖1 2顯示的 背光裝置類似圖8和9顯示的背光裝置，但具有折射指數 n2 (小於楔形光導2 2的折射指數η 1 )的光透射層2 3係一體 成型於反射式繞射光柵41上。光源20如冷陰極螢光燈2 〇和 反射蓋2 1未示於圖1 2。楔形光導2 2毗鄰偏光鏡2 7和液晶 顯示面板2 9，如圖2所示。分色係以參照圖9所述方式進行。 雖然ΤΝ液晶材料用於前述具體實施例，但任一種液晶材 料如強謗電液晶材料和反強謗電液晶材料（其可以電力方式 控制偏振光）可用於本發明。 發明之優異效果 本發明可實現光導裝置和背光裝置，其產生具有展開角 度或角度小於10度FWHM的光，其降低製造成本，且^改 良來自光源之光的使用效率，以及實現使用光導裝置和背 光裝置的液晶顯示裝置。 @ 圖式之簡單説明 圖1顯示使用習知背光裝置之液晶顯示裝置。 -23- 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱)' ---- -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 482931
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（21 ) 圖2顯不使用根據本發明之背光裝置之彩色液晶顯示裝置 之第一具體實施例。 圖3顯7JT根據本發明之背光裝置之光徑之一。 圖4顯7F由光導22頂面發射光之展開角度的控制。 圖5顯示相對於螢光燈20形成鏡面的脊或升高部的配置。 圖6顯π根據本發明之背光裝置之另一種構造。 圖7頒示根據本發明之另一種背光裝置。 圖8顯tf使用根據本發明之背光裝置之彩色液晶顯示裝置 之第二具體實施例。 圖9顯示藉光偏轉層24的反射光柵41分色用光徑之~。 圖1 0顯不稜柱透鏡陣列包括複數稜柱透鏡，如透鏡3 8和 42。 圖11顯示螢光燈20產生的白光。 圖12顯示根據本發明之背光裝置之另一種構造。 符號説明 20.. .螢光燈 21·· •反射蓋 22·· •楔形光導 23·· •光透射層 24.. •光偏轉層 25·. •光透射層 26.. •微小鏡面 27， 2 8 · · ·偏光鏡 29.. .液晶顯示面板 33·· •光漫射層 34.. •棱鏡片 35， 36，37...子像素 38， 4 2 · . ·稜柱透鏡 39·· 。慮光鏡 40·· •光透射層 41·. •反射式繞射光柵 -24 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------•裝--------訂---------Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁>

Claims (1)

  1. 六、申請專和 2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 底面
    毫裝--------訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 利範圍 種背光裝置，包含： 具有折射指數nl之楔形光導，具有一 和—側面； 光源，用以導引光至楔形光導側面； J於/有折射扎數n2<第一光透射層，折射指數n2$ 折射指數nl，具有一頂面和一底面 透:層之頂面係附著至模形光導底面；以及 ，一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底运 用乂偏轉入射光，由第一光透射層朝向楔形光導頂面。 如申請專利範圍第i項之背光裝置，其中該換形光導之 折射指數nl係於14至2〇之範圍，而第一光透射層之 折射指數n2係於1.2至1.4。 如申請專利範圍第2項之背光裝置，其中該楔形光導之 折射指數nl爲1.49,而第一光透射層之折射指數…爲 1.3。 如申請專利範圍第丨項之背光裝置，其中該楔形光導頂 面與底面間之頂角係於〇· 1至3度之範圍。 如申請專利範圍第2項之背光裝置，其中該光偏轉層包 括一第二光透射層，具有折射指數其實質上係等於楔形 光導的折射指數η 1 ;和複數鏡面，各鏡面有一反射面， 該反射面係由光偏轉層頂面傾斜選定角度，俾反射來自 第一光透射層之入射光、而通過第二光透射層、朝向沿 楔形光導頂面法線方向的光徑·，其中第二光透射層係附 著於第一光透射層底面，且第二光透射層與複數鏡面係 -25· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 0ς888 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 一體成型。 6 ·如申請專利範圍第2項之背光裝置，其中該光偏轉層爲 複數鏡面，各該鏡面有一反射面，該反射面係由光偏轉 層頂面傾斜選定角度，俾反射來自第一光透射層之入射 光、朝向沿楔形光導頂面法線方向的光徑，其中第一光 透射層與複數鏡面係一體成型。 7·如申請專利範圍第5或6項之背光裝置，其中該複數鏡面 包括該等鏡面，其中部分具有反射面傾斜一選定角度； 該等鏡面，其各自具有反射面傾斜角度係大於選定角度 以及居等1¾面’其各自具有反射面傾斜角度係小於選 定角度。 8·如申請專利範圍第7項之背光裝置，其中該光源爲螢光 燈，而各鏡之光反射面係於一方向連續伸展，該方向係 平行螢光燈中線。 9. 一種背光裝置，包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底兩 和一側面； 一光源’用以導引光至楔形光導側面； 一具有折射指數η 2之光透射層，折射指數n 2係小於 折射指數nl，具有一頂面和一底面，其中該光透射層之 底面係附著至楔形光導頂面；以及 複數稜鏡，其係附著於光透射層頂面，用以導引來自 光透射層的入射光，朝向沿光透射層頂面法線方向之— 光徑。 -------------- 26 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 丨丨丨________嫵裝________訂---------$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 如申叫專利範圍第9項之背光裝置，其中該楔形光導之 折射指數η 1係於i · 4至2 · 〇之範圍，而第一光透射層之 折射指數η 2係於1.2至1.4。 1 1 ·如申請專利範圍第丨〇項之背光裝置，其中該楔形光導之 折射扣數η 1爲1.49，而第一光透射層之折射指數n2爲 1 · 3 〇 12· 一種背光裝置，包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面 和一側面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 一具有折射指數n2之第一光透射層，折射指數…係 小於折射指數η 1，具有一頂面和一底面，其中該第一光 透射層之頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底面 ’用以將來自第一光透射層的光分色，以及用以導引分 色光朝向模形光導頂面。 13·如申請專利範圍第12項之背光裝置，其中該楔形光導之 折射指數nl係於1.4至2.0之範圍，而第一光透射層之 折射指數η 2係於1.2至1.4。 14. 如申請專利範圍第13項之背光裝置，其中該楔形光導之 折射指數nl爲1.49,而第一光透射層之折射指數“爲 1.3 〇 15. 如申請專利範園第13項之背光裝置，其中該光偏轉層包 .括—第二光透射層，具有折射指數其實質上係等於楔形 27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _裝--------訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482931 A8 B8 C8 __________ D8 六、申請專利範圍 光導的折射指數nl ;以及一反射式繞射光柵用以將通過 第二光透射層，來自第一光透射層的入射光分色成爲紅 、綠和藍色光，以及用以導引綠色、藍色和紅色光分別 沿三條光徑，其中該三條光徑之一係平行於楔形光導頂 面之法線方向，以及其餘二光徑係與該一光徑分開，且 第二光透射層與反射式繞射光栅係一體成型。 16.如申凊專利範圍第13項之背光裝置，其中該光偏轉層爲 一種反射式繞射光柵，用以將來自第一光透射層的入射 光分色成爲紅、綠和藍色光，以及用以導引綠色、藍色 和紅色光分別沿三條光徑，其中該三條光徑之一係平行 於模形光導頂面之法線方向，以及其餘二光徑係與該一 光徑分開，且第一光透射層與反射式繞射光柵係一體成 型。 1 7 · —種液晶顯示（LCD)裝置，包含： 一液晶顯示面板，包括一上透明基板，一下透明基板 ’和一種液晶材料填補於上透明基板與下透明基板間； 一光漫射層，其係毗鄰上透明基板；以及 一背光裝置毗鄰下透明基板； 其中背光裝置包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面 和一側面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 一具有折射指數n2之第一光.透射層，折射指數n2係 小於折射指數η 1，具有一頂面和一底面，其中該第一光 ------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -28-
    482931 A8 B8 C8 D8
    申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 透射層之頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底面 ，用以偏轉入射光，由第一光透射層朝向楔形光導頂面。 1 8 .如申請專利範圍第丨7項之液晶顯示裝置，其中該楔形光 導 < 折射指數η 1係於1 · 4至2 · 0之範圍，而第一光透射 層之折射指數η 2係於1 2至1.4。 1 9 ·如申請專利範圍第丨8項之液晶顯示裝置，其中該楔形光 導足折射指數η 1爲1.49，而第一光透射層之折射指數η2 爲 1 · 3 〇 2〇.如申請專利範圍第18項之液晶顯示裝置，其中一濾色鏡 係形成於上透明基板内面上。 21·如申請專利範圍第18項之液晶顯示裝置，其中該光偏轉 層包括一第二光透射層，具有折射指數其實質上係等於 楔形光導的折射指數η1 ;以及複數鏡面，其各自具有一 反射面由光偏轉層頂面傾斜一選定角度，而反射來自第 一光透射層的入射光通過第二光透射層，朝向沿楔形光 導頂面法線方向之一光徑，其中該第二光透射層係射著 至第光透射層底面，且第二光透射層與複數鏡面係一 體成型。 2 2.如申請專利範圍第18項之液晶顯示裝置，其中該光偏轉 層A複數鏡面，其各自具有一反射面由光偏轉層頂面傾 斜一選定角度，而反射來自第一光透射層的入射光，朝 向沿楔形光導頂面法線方向之—光徑，其中該第一光透 •射層與複數鏡面係一體成型。 #i--------tr--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -29- W931 B8
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 2 3 · —種液晶顯示裝置，包含： 一液晶顯示面板，包括一上透明基板、一下透明基板 、和—種液晶材料填充於上透明基板與下透明基板間； 一光漫射層®比鄰上透明基板；以及 一背光裝置毗鄰該下透明基板； 其中該背光裝置包含： 一具有折射指數η 1之楔形光導，具有一頂面、一底面 和一側面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； —具有折射指數η 2之光透射層，折射指數η 2係小於 折射指數η 1，具有一頂面和一底面，其中該光透射層之 底面係附著至楔形光導頂面；以及 複數棱鏡，其係附著於光透射層頂面，用以導引來自 光透射層的入射光，朝向沿光透射層頂面法線方向之一 光徑。 4 ·如申凊專利範圍第2 3項之液晶顯示裝置，其中該楔形光 導之折射指數η1係於14至2〇之範圍，而第一光透射 層之折射指數η 2係於1 · 2至1.4。 25·如申請專利範圍第24項之液晶顯示裝置，其中該楔形光 導之折射指數η 1爲1.49，而第一光透射層之折射指數η2 爲 1 · 3。 2 6 ·—種液晶顯示裝置，包含： 一液晶顯示面板，包括一上透明基板、一下透明基板 、和一種液晶材料填充於上透明基板與下透明基板間； 本紙張尺㈣用中國國家標準（CNS)A4 “2iq χ挪公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’裝--------訂---- MM MM 醫 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 482931 A8 B8 C8 D8 /、、申5青專利範圍 一光漫射層©比鄰上透明基板；以及 一背光裝置®比鄰該下透明基板； 其中該背光裝置包含： 一具有折射指數η 1之楔形光導，具有一頂面、一底面 和一側面； 一光源，用以導引光至楔形光導側面； 具有折射指數η 2之第一光透射層，折射指數η 2係 小於折射指數η 1，具有一頂面和一底面，其中該第一光 透射層之頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至第一光透射層底面 ’用以將來自第一光透射層的光分色，以及用以導引分 色光朝向楔形光導頂面。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項之液晶顯示裝置，其中該楔形光 導之折射指數nl係於L4至2.0之範圍，而第一光透射 層之折射指數n2係於1.2至1.4。 28.如申請專利範圍第27項之液晶顯示裝置，其中該楔形光 導之折射指數η 1爲1.49，而第一光透射層之折射指數n2 爲 1 · 3。 2 9 ·如申請專利範圍第2 7項之液晶顯示裝置，其中該光偏轉 層包括一第二光透射層，其具有折射指數實質上係等於 楔形光導的折射指數nl ;以及一反射式繞射光柵，用以 將來自第一光透射層通過第二光透射層之入射光分色成 爲紅、綠和藍色光，以及用以導引綠色光、藍色光和紅 色光为別沿二光徑，其中三光徑之一係平行楔形光導頂 ------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} -31 - 482931 8888 ABCD 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 六、申請專利範圍 面的法、，泉，而其餘二光徑係與該一光徑分開，以及第二 光透射層與反射式繞射光柵係一體成型。 。〇 ·如申μ專利範圍第2 7項之液晶顯示裝置，其中該光偏轉 層爲一反射式繞射光柵，用以將來自第一光透射層之入 射光分色成爲紅、綠和藍色光，以及用以導引綠色光、 藍色光和紅色光分別沿三光徑，其中三光徑之一係平行 楔形光導頂面的法線，而其餘二光徑係與該一光徑分開 ，以及第一光透射層與反射式繞射光柵係一體成型。 31·如申請專利範圍第29或3〇項之液晶顯示裝置，其中一 透鏡陣列係排列於下透明基板與楔形光導頂面間，且透 叙陣列7；別導引監色光、綠色光和紅色光至液晶顯示面 板之三毗鄰子像素。 32· —種光導裝置，包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面 和*一側面； 一具有折射指數n2之光透射層，折射指數n2係小於 折射扣數η 1，具有一頂面和一底面，其中該光透射層之 頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至光透射層底面，用 以偏轉入射光，由光透射層朝向楔形光導頂面。 33· —種光導裝置，包含·· 一具有折射指數η 1之楔形光導，具有一頂面、一底面 和一側面； 一具有折射指數η2之光透射層，折射指數η2係小於 ------------·裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -32- W931
    折射指數nl，具有一頂面和一底面，其中該光透射層之 展面係附著至楔形光導頂面；以及 複數稜鏡，其係附著於光透射層頂面，用以導引來自 光透射層的入射光，朝向沿光透射層頂面法線方向之一 光徑。 34· —種光導裝置，包含： 一具有折射指數nl之楔形光導，具有一頂面、一底面 和一側面； 一具有折射指數η 2之光透射層，折射指數n 2係小於 折射指數η 1，具有一頂面和一底面，其中該光透射層之 頂面係附著至楔形光導底面；以及 一光偏轉層，具有一頂面係附著至光透射層底面，用 以將來自光透射層的光分色，以及用以導引分色光朝向 模形光導頂面。 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -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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