專利名稱：反射型光擴(kuò)散器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種反射型光擴(kuò)散器(Diffuser)，尤指一種液晶顯示裝置中的反射型光擴(kuò)散器。
然而，已知的液晶顯示裝置有一重大缺點(diǎn)，即使用者僅能由特定角度觀看液晶顯示裝置。換言之，超過液晶顯示裝置的特定角度，顯示器的亮度及對比將急劇下降，導(dǎo)致屏幕變暗與變色。為改善上述液晶屏幕視角特性的問題，有各種廣視角技術(shù)引進(jìn)，以提供使用者更寬廣的屏幕視角與更高品質(zhì)的視覺享受。其中，以擴(kuò)散膜技術(shù)的引進(jìn)及設(shè)計為重要方向。
已知擴(kuò)散膜主要用途在于使入射光線經(jīng)由擴(kuò)散膜朝向各角度散射，以擴(kuò)大液晶顯示裝置的視角。擴(kuò)散膜在設(shè)計上有兩種形式一種形式是在顯示器上片玻璃基板外側(cè)形成一擴(kuò)散膜，使光線穿出顯示器外時分散方向，以達(dá)成擴(kuò)散的效果；另一種形式則是在下片玻璃基板與反射膜之間形成一擴(kuò)散膜，并于擴(kuò)散膜上形成不同特殊形狀結(jié)構(gòu)，例如球形、多角狀，使入射光射入反射膜后，借由擴(kuò)散膜而反射至各方向，達(dá)成分光或聚光效果。上述兩種形式的擴(kuò)散膜技術(shù)當(dāng)中，采用第二種形式擴(kuò)散膜技術(shù)的液晶顯示裝置，其光線均勻度、視角廣度、亮度及對比的效果皆較佳。
然而，已知第二種形式擴(kuò)散膜技術(shù)仍存在一些缺點(diǎn)。由于已知技術(shù)是在擴(kuò)散膜上形成不同形狀的特殊結(jié)構(gòu)，例如球形、多角狀，使入射光射入至反射膜后，借由擴(kuò)散膜而反射至各方向。如此一來，反射光任意分光或聚光導(dǎo)致反射光線無法有效的匯聚于使用者慣用的注視角度范圍內(nèi)，使得光線無法有效利用。因此，反射光的控制應(yīng)該根據(jù)人眼注視面板的習(xí)慣來設(shè)計擴(kuò)散膜，例如入射光線由30度入射角入射至液晶顯示裝置，人眼于-15度位置觀察，或是入射光線由20度入射角入射至液晶顯示裝置，而人眼于-10度位置觀察，皆為良好的擴(kuò)散膜設(shè)計方向。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的反射型光擴(kuò)散器包含一基底、多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)及一金屬膜。該基底上定義有一第一法線方向。該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)是形成于該基底上，其中該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面具有一曲面，并且該曲面上定義有一變動的第二法線方向。該金屬膜形成并覆蓋于該基底以及該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)上，用以將入射至該反射型光擴(kuò)散器的入射光線反射。其中，該變動的第二法線方向與該第一法線方向之間具有一夾角，該夾角是介于0度至15度之間，致使入射至該反射型光擴(kuò)散器的該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的光線大部分是被散射至偏離該第一法線方向0度至30的一角度區(qū)域內(nèi)。
由上可見，利用本發(fā)明的反射型光擴(kuò)散器，可將反射光線有效地控制于一特定角度區(qū)域內(nèi)，以符合人眼觀察該液晶顯示裝置的習(xí)慣關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神，可以借由以下的具體實施便及附圖
得到進(jìn)一步的了解。
在一具體實施例中，每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24具有一介于1mm至20mm之間的直徑。在一具體實施例中，每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24具有一介于0.1mm至6mm之間的高度。
圖2為本發(fā)明反射型光擴(kuò)散器20除去該金屬膜26后的構(gòu)造剖視圖。需說明的是，在該基底22上定義有一第一法線方向(Normal direction)N。關(guān)于該基底22上的多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24，每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24上皆具有一曲面28，并且于該曲面28上定義有一變動的第二法線方向(Variablenormal direction)N’，其中，該變動的第二法線方向N’與該第一法線方向N之間具有一夾角29。入射光入射至該反射型光擴(kuò)散器20的該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24的光線，其反射線將反射至偏離該第一法線方向N一特定角度區(qū)域θ內(nèi)，該特定角度區(qū)域θ需滿足下列公式1θ＝|2α-λ| ……公式1其中，α為該變動的第二法線方向N’與該第一法線方向N間的該夾角29，該夾角29的最大值介于0度至15度之間，λ為入射光射入該反射型光擴(kuò)散器20時，對應(yīng)于該第一法線方向N的入射角，λ’為該入射光反射后的反射角。入射光入射至該反射型光擴(kuò)散器20后，其反射光將偏離該第一法線方向N，射向該特定角度區(qū)域θ內(nèi)。如此一來，入射至該液晶顯示裝置的該反射型光擴(kuò)散器20的光線，將于偏離該第一法線方向N的該特定角度區(qū)域θ內(nèi)射出，該特定角度區(qū)域θ乃符合人眼注視面板的習(xí)慣。
圖3(a)為本發(fā)明反射型光擴(kuò)散器20的剖視圖。該反射型光擴(kuò)散器20包含一基底22，該基底22上定義有一第一法線方向N，并于該基底22上具有多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24，其中該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24上有如圖2所示的曲面28，并且于該曲面28上定義有該變動的第二法線方向N’。因此，當(dāng)入射光入射至該反射型光擴(kuò)散器20后，反射光反射至該特定角度區(qū)域θ，該特定角度區(qū)域θ乃符合人眼注視面板的習(xí)慣。
圖3(b)所示為本發(fā)明第一較佳實施例的反射型光擴(kuò)散器20平面沿AB線段的剖視圖。該反射型光擴(kuò)散器20的該基底22厚度為2.0mm，該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24中的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24的直徑為5mm，高度為0.46mm，夾角29最大α值為8度，即α值由0度至8度。為說明本發(fā)明第一較佳實施例的該反射型光擴(kuò)散器20控制光線的效果，以該反射型光擴(kuò)散器20上的該反射平面21說明。分別將入射光從該反射平面21中該第一法線方向N的一側(cè)，將光線分別以入射角10度、15度、20度以及30度射入該反射型光擴(kuò)散器20，于該第一法線方向N的另一側(cè)測量不同反射角的反射率，測量數(shù)據(jù)如圖4及表1所示表1 由表1可看出當(dāng)入射角為10度、15度、20度、30度時，不同的反射角的反射率。以入射角為20度的光線為例，利用上述公式1
θ＝|2α-λ|當(dāng)光線入射至該反射型光擴(kuò)散器20時，由于該反射型光擴(kuò)散器20所包含的夾角29的α值為0度至8度，則反射光的反射角將偏離該第一法線方向N為0度至20度。亦即，入射光線反射后將偏離原反射路徑，而落于相對于該第一法線方向N的0至20度的角度范圍內(nèi)。因此，除了于正常反射角20度有70％的反射率之外，有26％的光線反射至反射角10度處，有30％的光線反射至反射角30度處，因此，借由該反射型光擴(kuò)散器20該基底22上的該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24，可提高反射光于特定角度范圍內(nèi)的光反射量，以符合人眼注視面板的習(xí)慣，并提高入射光的利用率。
圖5(a)、5(b)、5(c)、5(d)、5(e)為應(yīng)用于第一較佳實施例的反射型光擴(kuò)散器20的制造方法示意。該反射型光擴(kuò)散器20使用于一液晶顯示裝置內(nèi)，用以將發(fā)射自該液晶顯示裝置的一入射光線散射至一特定角度區(qū)域。該方法包含有步驟如下首先形成該基底22，接著于該基底22上旋轉(zhuǎn)涂布感光性官能基的一正型光阻，該正型光阻的厚度控制在2.0mm，接著以曝光能量為70mj/cm2，濃度0.4wt％的顯影液，溫度26℃，時間60秒，以及溫度80℃進(jìn)行中烤，進(jìn)一步形成一光阻圖樣23(Photoresist pattern)，該光阻圖樣23包含多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24，其中該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24中每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24的實際測量高度為0.46mm，該凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24具有該曲面28(參圖2)，并且于該曲面28上定義有該變動的第二法線方向N’。接著，于該基扳22上方形成該金屬膜26，并且覆蓋于該基板22以及該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24上，用以將入射至該反射型光擴(kuò)散器20的光線反射。其中，該變動的第二法線方向N’與該第一法線方向N之間具有一夾角29，該夾角29是介于0度至8度之間。
圖6(a)為本發(fā)明的第二較佳實施例反射型光擴(kuò)散器20的剖視圖。該反射型光擴(kuò)散器20包含該基底22，該基底22上定義有該第一法線方向N，并于該基底22上具有多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24，其中該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24上有如圖2所示的該曲面28，并且于該曲面28上定義有該變動的第二法線方向N’。因此，當(dāng)入射光入射至該反射型光擴(kuò)散器20后，反射光反射至該特定角度區(qū)域θ，該特定角度區(qū)域θ仍符合人眼注視面板的習(xí)慣。
圖6(b)為第二較佳實施例的反射型光擴(kuò)散器20平面沿AB線段的剖視圖。該反射型光擴(kuò)散器20的該基底22厚度為3.0mm，該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24中的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24的直徑為7mm，高度為1.43mm，夾角29最大值為10度，即α值由0度至10度。為說明本發(fā)明第二實施例的該反射型光擴(kuò)散器20控制光線的效果，以該反射型光擴(kuò)散器20上的該反射平面21說明。分別將入射光從該反射平面21中該第一法線方向N的一側(cè)，將光線分別以入射角10度、15度、20度以及30度射入該反射型光擴(kuò)散器20，于該第一法線方向N的另一側(cè)測量不同反射角的反射率數(shù)據(jù)如圖7及表2所示表2 由表2可得入射角為10度、15度、20度、30度時，不同的反射角的反射率。以入射角20度的光線為例，利用上述公式1
θ＝|2α-λ|當(dāng)光線入射至該反射型光擴(kuò)散器20時，由于該反射型光擴(kuò)散器20所包含的夾角29的α值為0度至10度，則反射光的反射角將偏離該第一法線方向N為0度至20度，即入射光線反射后將偏離原反射路徑，而落于相對于該第一法線方向N的0至20度的角度范圍內(nèi)。因此，除了在正常反射角20度有82％的反射率之外，有26％的光線反射至反射角10度處，有27％的光線反射至反射角30度處，因此，借由該反射型光擴(kuò)散器20該基底22上的該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24，可提高反射光于特定角度范圍內(nèi)的光反射量，以符合人眼注視面板的習(xí)慣，并提高入射光的利用率圖8(a)、(b)、(c)、(d)、(e)為制造該第二實施例的該反射型光擴(kuò)散器20的方法示意，該反射型光擴(kuò)散器20應(yīng)用于一液晶顯示裝置，以將入射至該液晶顯示裝置的入射光線擴(kuò)散至一特定角度區(qū)域，該方法包含有步驟如下，首先形成該基底22，接著于該基底22上旋轉(zhuǎn)涂布感光性官能基的一正型光阻，該正型光阻的厚度控制在3.0mm，接著以曝光能量為50mj/cm2，濃度0.4wt％的顯影液，溫度26℃，時間720秒，以及溫度130℃進(jìn)行中烘烤(Baking)，進(jìn)一步形成一光阻圖樣23，該光阻圖樣23包含多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24，其中該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24中每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24的實際測量高度為1.43mm，該凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24具有該曲面28(參圖2)，并且于該曲面28上定義有一變動的第二法線方向N’，接著，于該基板22上方形成該金屬膜26，以覆蓋于該基板22以及該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)24之上，用以將入射至該反射型光擴(kuò)散器20的光線反射。其中，該變動的第二法線方向N’與該第一法線方向N之間具有一夾角29，該夾角29是介于0度至10度之間。
以上詳細(xì)說明并非用來對本發(fā)明的范圍加以限制。在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的各種改變及具相等性的設(shè)計應(yīng)在本發(fā)明專利申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種反射型光擴(kuò)散器，應(yīng)用于一液晶顯示裝置內(nèi)，用以將發(fā)射自該液晶顯示裝置的一入射光線散射，其特征在于包含一基底，于該基底上定義有一第一法線方向；多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)形成于該基底上，該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)具有一曲面并且于該曲面上定義有一變動的第二法線方向；一金屬膜，該金屬膜形成并覆蓋于該基底以及該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)上，該金屬膜用以將入射至該反射型光擴(kuò)散器的入射光線反射；及其中，該變動的第二法線方向與該第一法線方向之間具有一夾角，該夾角是介于0度至15度之間，以使入射至該反射型光擴(kuò)散器上每個該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的光線大部分被散射至偏離該第一法線方向0度至30度的一角度區(qū)域內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的反射型光擴(kuò)散器，其特征在于所述的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)具有一介于1mm至20mm之間的直徑。
3.如權(quán)利要求1所述的反射型光擴(kuò)散器，其特征在于所述的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)具有一介于0.1mm至6mm之間的高度。
4.一種制造一反射型光擴(kuò)散器的方法，該反射型光擴(kuò)散器應(yīng)用于一液晶顯示裝置內(nèi)，用以將發(fā)射自該液晶顯示裝置的一入射光線散射，其特征在于包含下列步驟形成一基底，該基底上定義有一第一法線方向；于該基底上形成一光阻圖樣，該光阻圖樣包含多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)具有一曲面，并且于該曲面上定義有一變動的第二法線方向；在該基底及該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)上形成一金屬膜，該金屬膜覆蓋該基板及該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，用以將入射至該反射型光擴(kuò)散器的光線反射；其中，該變動的第二法線方向與該第一法線方向之間具有一夾角，該夾角介于0度至15度之間，以使入射至該反射型光擴(kuò)散器上每一個該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的光線大部分被散射至偏離該第一法線方向0度至30的一角度區(qū)域內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的制造一反射型光擴(kuò)散器的方法，其特征在于所述的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)具有一介于1mm至20mm之間的直徑。
6.如權(quán)利要求4所述的制造一反射型光擴(kuò)散器的方法，其特征在于所述的每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)具有一介于0.1mm至6mm之間的高度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種反射型光擴(kuò)散器，運(yùn)用于一液晶顯示裝置內(nèi)，包含一基底、多個形成于該基底上的凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)以及一覆蓋于該基底以及該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)上的金屬膜。該基底上定義有一第一法線方向，該每一個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)表面具有一曲面，該曲面上定義有一變動的第二法線方向。該金屬膜可將入射至該反射型光擴(kuò)散器的入射光線反射。該變動的第二法線方向與該第一法線方向之間具有一介于0度至15度之間的夾角，使入射至該反射型光擴(kuò)散器的該多個凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)的光線大部分被散射至偏離該第一法線方向0度至30的一角度區(qū)域內(nèi)，將反射光線有效地控制于一特定角度區(qū)域內(nèi)，使得光線得以有效利用。
文檔編號G02F1/13GK1447162SQ0210786
公開日2003年10月8日 申請日期2002年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者辛哲宏 申請人:碧悠電子工業(yè)股份有限公司