TW201116859A - Plane light source apparatus and prism sheet and liquid crystal display apparatus - Google Patents

Description

201116859 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於超大型液晶τν用之背照光系統的面光 源裝置，及使用於其之具有光偏向功能之稜鏡片者，特別 是關於使用線狀發光光源或點發光光源行，精確#制光之 發射方向的方法，及使精確控制發射方向之本 θ 〜尤’在對液晶 TV用面板可提高最高對比之方向上入射用的光偏^元件 之改良與配置者。 【先前技術】 用於液晶顯不裝置之背照光系統的面光、源f置大致_ 上區分為將光源配置於液晶面板正下方之正下型面光、源# 置，與將光源配置於液晶面板侧面，並蚀m、# ' t災用導光板之側面 邊緣光型面光源裝置兩種。侧面邊緣光型面光源裝置對光 源之光的有效利用效率非常高’是液晶显 =广 — 日日顯不裝置比其他顯 示裝置可大幅降低耗電的原因之一。作9 Α

疋，超大型液晶TV 用顯示裝置，若採用侧面邊緣光型面夯 九/原、，無法忽略導光 流 板之重量’因此，係以謀求輕型化之正下型光源裝置為主 行動電話用液晶顯示裝置或筆記型Pc用液晶顯示裝 f’完全不使用正下型面光源，為了達到低耗電化與薄型 化，主要使關面邊緣光型面辆邊絲型面光源 2切區分成以下兩類：將自導光板射出之光轉換成無 方向性之擴散光後，配置朝上之頂角為90度的棱鏡片，將 201116859 擴散光再度聚光，而向垂直於液晶面板之方向射出光的方 式；及自導光板射出有方向性之擴散光，配置朝下之頂角 為67度的棱鏡片，以稜鏡片之稜鏡斜面全反射，而改變有 方向性之擴散光的方向，調整向垂直於液晶面板之方向射 出後，以擴散片擴散之程度的方式。

[專利文獻1]日本特開平2-84618 [專利文獻2]曰本特開平8-262441 [專利文獻3]日本特開平6-18879 [專利文獻4]曰本特開平8-304631 [專利文獻5]日本特開平9-160024 [專利文獻6]曰本特開平10-254371 [專利文獻7]日本特開平11-329030 [專利文獻8]日本特開2001-166116 [專利文獻9]日本特開2003-302508 [專利文獻10]日本特開2004-46076 [專利文獻11]日本特開2004-233938 [專利文獻12]日本特開2005-49857 [專利文獻13]日本特開2006-106592 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 正下型方式為了使光源之光的強度均勻，而使用擴散 板之擴散程度強者，因而無法提高光源射出之光的利用效 率。為了提高利用效率，如第一圖所示，係使用朝上之頂 201116859 角為90度的稜鏡片，將藉由擴散板而完全擴散之光予以聚 光。為了謀求擴散板擴散之光的均勻化，唯有採用在亮度 最低之區域重疊亮度高之區域的方法，因此原理上，正下 型方式將來自光源之光改變成擴散光後，以稜鏡片聚光之 光學系統，無法達到低耗電化。 側面邊緣光型方式如第二圖所示，由於使用導光板， 因此如液晶TV顯示裝置增大面板尺寸時，若不增加導光 板之厚度，則無法使晝面全體之亮度均勻。因而，增大面 板尺寸時，導光板之重量非常重，而喪失液晶顯示裝置的 優點。再者，由於僅可在面板之四邊配置光源，因此面板 尺寸愈大，光源之光量急遽增大，而先前之冷陰極管（CCFL) 在30吋程度以内，採用該方式有限度。而使用光之利用效 率佳的朝下之稜鏡片的方式，由於僅可在面板兩個長邊配 置光源，因此無法如正下型而提高亮度。 侧面邊緣光型方式，為了場序驅動大型液晶TV顯示 裝置，而將畫面區分成區塊來驅動時，其精確控制發光區 域困難，因而場序驅動用之背照光系統，全部採用正下型 方式來開發大型面板。而使用LED之點光源來製造正下型 面光源裝置時，由於係使用第一圖所示之光學系統，需要 許多LED，耗電增加，而無法降低安裝成本。 本發明之目的，係藉由使用第二圖所示之朝下的稜鏡 片，有效利用自線光源或點光源發射之光，來製作大型液 晶TV用面光源，而可對應於低耗電化、薄型化及場序驅 動用。 5 201116859 (解決問題之手段） 本發明為了解決上述問題，而使用下述手段： 〔手段1〕使用一種光學系統，係並列配置數個光學單 兀’其係組合：1條線狀發光光源或1行點發光光源行，與 光學中心軸（Z方向軸）一致的數個半圓柱透鏡，可產生 將光學中心軸（Z軸）方向之光的發散角控制在2度至8 度範圍内之帶狀光線，在可將數個帶狀光線之射出方向排 列在相同方向，而平行地配置於液晶面板之具有光偏向功 能的數個棱鏡行所組成之棱鏡片上，以自液晶面板之平面 計測為10度至24度範圍的入射角入射帶狀光線，並以稜 鏡片之棱鏡的傾斜面使入射之帶狀光線全反射，而對液晶 面板之平面大致垂直方向地射出帶狀光線。 〔手段2〕使用一種光學系統，係使來自曲面反射聚光 反射鏡之光的射出方向形成相同方向，而並列配置數個光 學單元，其係組合：1條線狀發光光源或1行點發光光源 行，光學中心軸（Z方向轴）一致的1個以上半圓柱透鏡’ 及光學軸偏差之曲面反射聚光反射鏡’可產生將發散角限 制於2度至8度範圍内而控制之帶狀光線，可在平行地配 置於液晶面板之具有光偏向功能的數個稜鏡行所組成之棱 鏡片上，以自液晶面板之平面計測為10度至24度範圍的 入射角入射上述帶狀光線’並對液晶面板之平面大致垂直 方向地射出帶狀光線。 201116859 〔手段3〕使用一種光學系統，係使光之射出方向彼此. 形成相反方向地交互並列而相對地配置數個光學單元，其 係組合·· 1條線狀發光光源或1行點發光光源行，與光學中 心軸（Z方向軸）一致的數個半圓柱透鏡，可產生將光學 中心軸（Z軸）方向之光的發散角控制在2度至8度範圍 内之帶狀光線’而可在平行地配置於液晶面板之具有光偏 向功能的數個棱鏡行所組成之棱鏡片上，以自液晶面板之 平面計測，一方之帶狀光源以+ 10度至+ 24度之範圍，另 一方相反方向之帶狀光源以一10度至一24度之範圍入射， 以棱鏡片之稜鏡兩方的傾斜面’使方向相反之帶狀光線全 反射’並對液晶面板之平面大致垂直方向地射出上述帶狀 光線。 [手&4〕使用-種光學系統，係使光之射出方向彼此 形成相反方向地交互並列地配置數個光學單元，其係組 合條線狀發光光源或！行點發光光源行，光學中心轴 方向軸致的i個以上半圓柱透鏡’及光學軸偏差之曲 面反射聚光反射鏡，可產生將發散角㈣在2度至8 圍内之帶狀光線，而可在平行地崎於液晶面板之且有光 偏向功能的數個賴行所組叙稜則上，以自液晶面板 之平面計測’—方之帶狀光源以+ Π)度至+ 24度之範圍， 另-方：反方向之帶狀光源以—1〇度至—24度之範圍入 射，以稜鏡片之稜鏡兩方的傾斜面，使方向相反之帶狀光 線全反射，並對液晶面板之平面大賴直方向地射出上述 7 201116859 帶狀光線。 〔手段5〕使用一種光學系統，係並列地配置數個光學 單元，其係組合.2條彼此相對之線狀發光光源或2行彼此 相對之點發光光源行，對應於各個光源之2個半圓柱透鏡， 及1個圓枉透鏡，可產生將半圓柱透鏡之光學中心軸 方向轴）方向的光發散角控制成通過圓柱透鏡後，限制在2 度至8度範圍内，而彼此在圓柱透鏡區域交叉的2條帶狀 光線，而可在平行地配置於液晶面板之具有光偏向功能的 數個稜鏡行所組成之稜鏡片上，以自液晶面板之平面計 測，一方之帶狀光源以+ 10度至+ 24度之範圍，另一方相 反方向之帶狀光源以一1〇度至—24度之範圍分別入射，以 稜鏡兩方的傾斜面，使方向相反之帶狀光線全反射，並對 液晶面板之平面大致垂直方向地射出上述帶狀光線。 〔手段6〕如手段丨、2、3、4、5之光學系統，其中線 狀發光光源或點發光光源行係由發出白色光或R、GB之 三原色光之LED或EL而構成，發光部形成帶狀，並在與 半圓柱透鏡之絲中心軸（z方向軸）垂直之方向，配置 成與半圓柱透鏡之長度方向（X方向轴）平行。 〔手段7〕將手段6之發出白色光或R、G、B之三原 色光的LED之發光部的職尺寸比為1 : 3以上之LED點 光源行’配置成與半圓柱透鏡之長度方向（X方向）平行。

C 8 201116859 〔手段8〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其中在 自線狀發光光源或點發光光源行射出之光入射的半圓枉透 鏡之平面部，附加使光僅擴散於半圓柱透鏡之長度方向（X 方向軸）的各向異性擴散功能。 〔手段9〕如手段2之光學系統，其中將曲面反射聚光 反射鏡，與冷卻線狀發光光源或點發光光源行之光源用的 降溫裝置予以一體化。 〔手段10〕如手段2之光學系統，其中將曲面反射聚 光反射鏡、冷卻線狀發光光源或點發光光源行之光源用的 降溫裝置、及形成帶狀光線用之半圓柱透鏡予以一體化。 〔手段11〕如手段1、3之光學系統，其中將數個半圓 柱透鏡、及冷卻線狀發光光源或點發光光源行之光源用的 降溫裝置予以一體化，藉由將使數個半圓柱透鏡之光學中 心軸（Z方向軸）一致用的半圓柱透鏡保持器之側面連接 於背照光的框體，來決定自半圓柱透鏡發射之帶狀光線之 光的中心軸（Z方向轴）與入射於稜鏡片之角度。 〔手段12〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其中 由具有光偏向功能之數個稜鏡行所組成之棱鏡片在光源侧 之面上形成稜鏡行，並使用該棱鏡之頂角Θ在60度至70 度之範圍，稜鏡頂角之分角0a、0b係|θ a— eb卜0度之 201116859 等腰三角柱稜鏡。 〔手段13〕如手段卜2之光學系統，其令由具有光偏 向功能之數個稜鏡行所組成之稜鏡片在光源側之面上形成 有稜鏡行，並使用該稜鏡之頂角㊀在5〇度至55度之範圍， 稜鏡頂角之分角0a、eb之差的絕對值在15度至3〇度之 範圍的等腰三角柱稜鏡。 _ 〔手段14〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其中 由具有光偏向功能之數個不同稜鏡行所組成之稜鏡片在光 源側形成有稜鏡行，並使用交互地配置有：該稜鏡之頂角 Θ在60度至70度之範圍，稜鏡頂角之分角0a、eb係丨 ea—eb|=o度之等腰三角柱稜鏡，及頂角㊀在9〇度至ιι〇 度範圍之等腰三角柱稜鏡，且頂角㊀在如度至11〇度範圍 之等腰三角柱棱鏡的頂角角尖的高度比頂角㊀在6〇度至 φ 70度範圍之等腰三角柱稜鏡低之稜鏡片。 〔手段15〕如手段卜2之光學系統’其中由具有光偏 向功能之數個不同稜鏡行所組成之稜鏡片在光源側形成有 棱鏡行，並使用交互地配置有：該稜鏡之頂角㊀在5〇度至 55度之範圍，稜鏡頂角之分角Ga、eb之差的絕對值在 度至30度範圍之等腰三角柱棱鏡，及頂角Θ在90度至no 度軌圍之荨腰二角柱稜鏡，且頂角㊀在9〇度至u〇度範圍 之等腰三角柱稜鏡的頂角角尖之高度比頂角Θ在50度至 201116859 55度範圍之等腰三角柱棱鏡低之棱鏡片。 〔手段16〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其中 由具有光偏向功能之數個棱鏡行所組成之棱鏡片在光源側 之面上形成有稜鏡行，且在相反側之液晶面板側之面上， 附加使光僅在與稜鏡行之稜鏡延長方向正交的方向上擴散 之各向異性擴散功能。 〔手段17〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其係 配置成在與液晶面板之掃描線（閘極(Gate)電極）的長度方 向相同之方向上平行排列線狀發光光源或點發光光源行。 〔手段18〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其係 配置成在與液晶面板之掃描線（閘極電極）的長度方向相 同之方向上，平行排列線狀發光光源或點發光光源行，且 由具有光偏向功能之數個稜鏡行所組成之稜鏡片，亦在與 液晶面板之掃描線（閘極電極）之長度方向大致相同的方 向上，稜鏡之頂角角尖延長。 〔手段19〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其係 配置成在與液晶面板之偏光板的吸收轴或透過轴相同之方 向上，平行排列線狀發光光源或點發光光源行。 〔手段20〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其係 11 201116859 配置成在與液晶面板之偏光板的吸收軸或透過軸相同之方 向上，平行排列線狀發光光源或點發光光源行，且由具有 光偏向功能之數個稜鏡行所組成之稜鏡片，亦在與平行排 列有線狀發光光源或點發光光源行之方向相同的方向（X 方向）上，稜鏡之頂角角尖延長。 〔手段21〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其係 配置成在與偏光轉換分離元件片之透過軸或反射軸相同的 方向上，平行排列線狀發光光源或點發光光源行。 〔手段22〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其係 配置成在與偏光轉換分離元件片之透過轴或反射軸相同的 方向上，平行排列線狀發光光源或點發光光源行，且由具 有光偏向功能之數個棱鏡行所組成之棱鏡片，亦在與平行 排列有線狀發光光源或點發光光源行之方向相同的方向（X 方向）上，棱鏡之頂角角尖延長。 〔手段23〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其係 配置成在與擴散配置於液晶面板表面之偏光板的保護片上 所形成之各向異性擴散面之光的方向正交之方向上，具有 光偏向功能之數個稜鏡行之棱鏡頂角的角尖延長。 〔手段24〕如手段1、2、3、4、5之光學系統，其中 使用捲動（scroll)部分點燈驅動方式，其係使液晶面板之掃 12 201116859 描線（閘極電極）接通(0N)，在像素中寫入新的資料後， 自斷開(OFF)之時刻起’經過液晶之回應延遲時間後，自對 應於該掃描線位址位置之背照光區域射出光，而以基本單 疋單位部分點亮線狀發光光源或點發光光源行之發光光學 系統的單元，再度使相同位址位置之掃描線（間極電極『 接通’在液晶面板之像素中寫入新的資料，並於掃描線斷 開後，自斷開對應於該掃描線位址位置之背照光的線狀發 光光源或點發光光源行起，經過液晶之回應延遲時: 再度自對應於該掃描線位址位置之背照光區域射 以基本單元單位部分點亮線狀發光光源或點發、“，而 發光光學系統的單元。 a光*源行之 〔手段25〕如手段1、2、3、4、5之光學系 使用捲動（scroll)部分點燈驅動方式，其係首先自、忒，其中

之三原色光的線狀發光光源或點發絲源行 ^ G、B 使液晶面板之掃描線（閘極電極）接通(0N)，在、' 1色， 之像素中寫入新的資料後，於掃描線斷開 夜晶面板 應延遲時間後，自對應於該掃描線之位址=晶之回 域射出選出之1色光’而以基本單元單位部分選禮背照光區 G、B之三原色光的線狀發光光源或點發光、擇點亮R、 學系統的單心再度使相同位址位置之掃推〜仃之發光光 接通，在液晶面板之像素中寫入新的資料，極電極） 開後，為了媳滅自對應於該掃描線位址位：掃插線斷 持續射出之選出的1色光，而以基本單元單位^光區域 位錚分選擇媳 13 201116859 滅R ,G B之二原色光的線狀發光光源或點發光光源行之 發光光學系統的單元。其次，自掃描線斯開之時刻起，經 過液晶之回應延遲時間後’選擇對應於該掃描線之位置的 R、G、B三原色光之線狀發光光源或點發光光源行中前 次未選擇之其餘色的i色，自對應於該掃描線之位址位置 的背照光區域射出新選出之i色光，而以基本單元單位部 分選擇點亮R、G、B三原色光之線狀發光光源或點發光光 _ 源、行的發光光學系統之單元。連續且反覆地進行以上之動 作，而使R、G、B三原色之各色依序發光。 (發明之效果） 藉由以細線狀或點狀行形成背照光之發光光源的發光 部，可在半圓柱透鏡之光學中心軸（z方向軸）上精確控 制光之行進方向，可大幅提高光之有效利用效率，因此可 達到低耗電化。再者，藉由使用具有各向異性擴散功能之 鲁 光學元件，不增加發光光源之密度即可實現亮度均勻化， =此，比先前之正下型方式，可大幅減少點發光光源之數 I，因此可大幅降低成為LED背照光最大問題的安裝成本。 由於本發明不使用導光板，而係使用半圓柱透鏡及曲 面反射聚光反射鏡等，因此，即使是大型液晶顯示裝置用 之者照光，重量之增加並不成為重大問題。藉由使用半圓 挺菲>里耳透鏡來取代半圓柱透鏡，亦可大幅減輕重量。再 者，藉由使對光偏向稜鏡片之入射角接近1〇度，而稍微傾 斜入射，即使是正下型之LED背照光，仍可使全體厚度減 14 201116859 少至30mm程度。 藉由使用交互排列本發明之兩種不同稜鏡而朝下的複 合稜鏡片，可有效使偏光分離光學元件所反射之光再度反 射於偏光分離光學元件，因此可提高光之有效利用效率， 並可減低耗電。 使用本發明之光學系統的背照光系統，由於可使光擴 散而僅向與液晶面板正交之偏光板的偏光軸方向射出，因 此’比先前之完全擴散射出型的背照光，可大幅減低對偏 ® 光軸±45度方向之光擴散射出。因而，IPS模式及FFS模式 等之橫電場方式液晶顯式面板，於使用本發明之背照光 時’無需使用昂貴之光學補償膜，因此可實現成本大幅降 低及對比提高。 【實施方式】 為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述 _ 具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說 明，說明如後： (實施例1 ) 第四十七圖、第四十八圖、第四十九圖、第五十圖、 第五十二圖、第五十三圖及第五十四圖係本發明之線狀發 光光源或點發光光源行之平面圖。全部之類型均是配置成 將發光部在X方向排成1行，而可精確地射出帶狀光線。 由於發光部愈細，愈可精確控制射出角度，因此其形狀與 先前之LED晶片的發光部不同。白色LED情況下，第五 15 201116859 十四圖之檢長的晶片可比第四十七圖之正方形晶片減少安 裝數量，因此可降低安裝成本。由於可提高橫長晶片安裝 於降溫基板上時之安裝精確度，因此，本發明宜使用第五 十四圖之橫長晶片形狀的LED。 場序驅動方式用之線狀發光光源或點發光光源行如第 四十八圖、第四十九圖及第五十三圖所示，其特徵為：將 R、G、B之三原色LED的發光部在X方向上排成1行而 配置。由於本發明之光學系統使用半圓柱透鏡或半圓柱菲 涅耳透鏡，而在X方向上不具聚光功能，因此如第四十九 圖所示，即使完全分離3色之發光部而配置R、G、B之三 原色，由於X方向之發散角大，因此可獲得良好之均勻亮 度。如第五十三圖所示地將R、G、B虛線狀地排列成一行 之方式，要比將R、G、B線狀排列成3行，容易精確控制 光之方向性。在降溫基板上一體化地組裝有發光光源之電 力供給用的布線電路及發光量之精密調整用的薄膜電阻體 等。 (實施例2) 第十三圖、第十八圖、第十九圖、第二十圖、第二十 一圖、第二十二圖、第二十三圖、第三十圖及第三十一圖 係使用本發明之數個半圓柱透鏡或半圓柱菲涅耳透鏡之帶 狀光線產生光學單元。本發明之實施例以使用2個半圓柱 透鏡者為標準。亦可由3個半圓柱透鏡而構成，不過存在 成本及重量增加的問題，因此，以2個半圓柱透鏡之構造 16 201116859 最佳。使2個半圓柱透鏡之光學中心軸（Z軸）一致，而 在Z軸上配置線狀發光光源之發光部或點發光光源行之發 光部。如第二十圖、第二十一圖、第二十三圖及第三十圖 所示’本實施例之情況，係自排列數個朝下之稜鏡的稜鏡 片上’自一個方向入射帶狀光線。帶狀光線完全平行的情 況下’無法使各帶狀光線重疊連續，因此如第十三圖及第 三十一圖所示，本發明之特徵為··帶狀光線上保持少許之

發散角。光學中心軸（Z軸）上側之發散角（ΩιΟ與下側 之發政角（Qd)必須分別設定於離開ζ軸之方向。、 Ω(1之各個值均為5度以内，將與〇4之合計值限定於 2度至8度之範圍内，而調整2個半圓柱透鏡之配置時，可 使各帶狀光線良好地重疊。將Qu之值設定成比之值大 時’進-步使各帶狀光線之接合請。亦可使用可改變此 種Du與Dd之值的非圓柱透鏡。亦可將第—個半圓枉透鏡 與第一個半圓柱透鏡之光轴偏離，而傾斜其中—個半圓柱 透鏡。 如笫卞 固、弟十九圖及第二十二圖所示， 藉由第二個半圓㈣鏡❹半圓柱菲科透鏡，可謀求減 輕重量。再者’如第十八圖、第十九圖及第二十二圖所示， 藉由在帶狀先線產生光學單元部讀加 能，而增大對X軸方向之光擴散，可進一 =力 源之排而可使點發先光源之安裝成本降低 八圖係使用各向異性擴散板，而第十九圖 +弟十 係在第一半圓桂透鏡及第二半圓柱透鏡之入射 17 201116859 上附加各向異性擴散功能。第五十二圖之完全線光源情兄 下’無需此種各向異性擴散功能。 第二十七圖係白色LED之發光指向特性，係計測在發 光光源中設置第一個半圓柱透鏡者之值，且係第二 〜T五圖 — γ方向之指向特性與z—X方向之指向特性的值。本 發明由於必須在ζ方向軸上產生大致平行之帶狀光線，因 此’發光部與半圓柱透鏡之光學中心軸（Ζ軸）的配置位 精確度要求非常高。因而本發明使用製作第三十一圖所 $之透鏡保持器，而使發光光源、降溫裝置與2個半圓挺 透鏡予以一體化之光學單元。藉由使透鏡保持器之側面直 接連接於背照光之框體，可 重現性良好地形成入射於排歹4 數個具有光偏向功能之稜鏡的朝下稜鏡片之角度，且 早疋不致產生偏差。透鏡保持器係由反射光之白色塑膠 而製成。本發明之特徵為：稜鏡片之面與光學中心轴（ζ 車由）之交又角選定在10度至24度範圍之值。雖然亦可為 鲁 3〇度’不過，此種情況下需要許多光學單元’而導致成本 提高及背照光變厚。1〇度以下時，光之入射角過淺，光學 單凡之組裝精度很難保持，因此最佳之交叉角為15度至20 度之範圍。 (實施例3) 第十六圖、第二十四圖、第三十八圖、第三十九圖及 第五十八圖係組合半圓柱透鏡與曲面反射聚光反射鏡之帶 片大先線產生光學單元的剖面圖，及並列數個上述光學單元 201116859 而配置之背照光的剖面圖。其特徵為：可以曲面反射鏡調 整帶狀光線之發散角。為了折返帶狀光線，而取較大之自 發光光源入射於稜鏡片之光程，因此取較大之點發光光源 在X方向的排列間距，不過，由於使用反射光學系統，因 而反射鏡之加工精確度及組裝精確度不易保持。第五十八 圖係使用為了提高自點發光光源發出之光的利用效率，而 使用2個半圓柱透鏡之光學系統。與實施例2同樣地，帶 狀光線係自一個方向入射於朝下棱鏡片。入射角度自稜鏡 片之基底膜面計測，選定10度至24度之角度範圍。最佳 之入射角與實施例2同樣地，係15度至20度之範圍。 第三十八圖及第五十八圖係將組裝點發光光源行與半 圓柱透鏡之透鏡保持器等之聚光透鏡系統與曲面反射鏡系 統之光源加以冷卻用之降溫裝置予以一體化之光學單元的 剖面圖。為了擴大X方向之點光源的安裝間距，藉由在第 一半圓柱透鏡或第二半圓柱透鏡之光入射之側的平面部上 附加增大對X方向之光擴散的各向異性擴散功能，可提高 亮度之均勻性。 第三十九圖與第十六圖及第二十四圖類似，不過曲面 反射鏡並非第十六圖及第二十四圖之二維反射鏡，而係由 複雜之三維形狀的反射鏡構成。第十六圖及第二十四圖在 使用數個光學單元時，在X方向軸之配置位置上的限制不 大，而第三十九圖之情況，即使在X方向軸之配置位置上 亦加上限制，不過，由於可提高帶狀光線之有效利用率， 因此，欲儘可能減低耗電時，可使用第三十九圖之光學單 19 201116859 元來組裝背照光。 (實施例4) 第十五圖係並列數個光學單元而配置之背照光的剖面 圖，該光學單元係在排列數個具有光偏向功能之棱鏡的朝 下稜鏡片上，自兩個方向入射帶狀光線。且係將實施例2 之光學單元2組彼此改變方向而交互地配置者。其係在忽 略耗電，而增大背照光之光量時使用的光學系統。藉由將 第十五圖之半圓柱透鏡替換成半圓柱菲涅耳透鏡，可減輕 重量。 (實施例5) 第十七圖係並列數個光學單元而配置之背照光的剖面 圖，該光學單元係在排列數個具有光偏向功能之棱鏡的朝 下稜鏡片上，自兩個方向入射帶狀光線。且係將實施例3 之光學系統2組彼此改變方向而交互地配置者。其在增大 背照光之光量時有效。由於無法將反射鏡系統與發光光源 系統予以一體化，因此，無法簡化背照光之組裝，但是可 減輕重量，且比實施例4之厚度薄。 (實施例6) 第十四圖係並列數個光學單元而配置之背照光的剖面 圖，該光學單元係在排列數個具有光偏向功能之棱鏡的朝 下棱鏡片上，自兩個方向入射帶狀光線。其特徵為：配置 20 201116859 成在1個圓柱透鏡上，將線狀發光光源或點發光光源行彼 此相對，而在圓柱透鏡之區域，方向不同之光交叉。由於 係將使用第二十五圖及第二十六圖之半圓柱透鏡的光源2 組彼此相對，而使光入射於丨個圓柱透鏡，因此雖可比實 施例4厚度薄，但是無法減輕圓柱透鏡之重量。與實施例5 同樣地，其在增大背照光之光量時有效。 (實施例7)

第四十一圖、第四十二圖及第四十三圖係本發明之背 照光使用的排列數個具有光偏向功能之稜鏡的朝下稜鏡片 之基本單位的稜鏡剖面圖。第四十一圖係對稜鏡片之基底 膜面，自基底膜面計測，以12度入射後’在基底膜面垂直 地射出光者，第四十三圖係以16度入射後’在基底膜面垂 直地射出光者，第四十二圖係以19度入射後’在基底膜面 垂直地射出光者。任何棱鏡均係入射光被與入射側之稜鏡 斜面相對之相反側的斜面完全反射，而在基底膜面’光之 行進方向偏向垂直方向。帶狀光線之光學中心軸（z軸） 定成與第四十一圖、第四十二圖及第四十三圖所示之光 線的入射角相同角度時，帶狀光線之大部分係在基底膜面 以垂直方向射出。為數度以内之發散角時’大部分自基底 膜面以接近垂直方向之方向射出。此時帶狀光線之Y方向 的寬度W，依入射角c ’而自基底膜面擴大成1/Sinjs 之寬^，亦即擴大成w/sina之寬度。在19度入射情況 下，i擴大成3倍之寬度而射出。12度入射情況下，係擴 21 201116859 大成約5倍之寬度。如第五圖所示，頂角⑼度之正三 棱鏡月’其人射角為3G度’而擴大率僅為2倍。擴大率小 要增加帶狀光賴量，亦”要增加絲光源或點 發光光源行讀#，”致成切加。㈣，人射角必須 為30度以下。設定大之擴大率時，人射角變小，亮度之變 化率亦變大。入射角為8度時’擴大率達到7倍以上，而 不易控制人射角之精確度偏差。因而人射角必須為1〇度以 上。

第五十九圖係在第四十-圖、第四十二圖及第四十三 圖之朝下棱鏡片上人射發散角小之帶狀光線，在稜鏡之^ 面全反射’而在基底膜面垂直方向地射出光時之指向特性 圖。如第六十圖所示，在基底膜之f面附加各向異性擴散 功月b時之指向特性圖係第五十六圖。即使組合第四十一 圖、第四十二圖及第四十三圖之朝下稜鏡，及在貼合於液 晶面板表面之偏光板的保護膜上附加各向異性擴散功能之 第二十二圖及第三十三圖的偏光板，仍可獲得第五十六圖 之指向特性。IPS模式及FFS模式，由於產生±45度方向之 光洩漏，因而有對比在±45度方向顯著惡化之問題，因而使 用具有第五十五圖之指向特性的背照光情況下，必須使用 特殊之光學補償膜，來防止±45度方向之光洩漏。該特殊之 光學補償膜不易形成大面積，且價格非常高，而有礙降低 成本。 使用本發明之背照光光學系統’將具有第五十六圖或 第五十九圖之指向特性的背照光，與JPS模式或ffs模式 22 201116859 等之橫電場方式液晶面板組合時，可解決在±45度方向上光 洩漏之問題。此因，由於在具有第五十六圖及第五十九圖 之才曰向特性的背照光中，並未自±45度方向射出光，因此原 理上不產生光洩漏。使通過液晶面板表面之偏光板的光， 通過具有各向同性擴散功能之面時，則可變成具有第五十 七圖之指向特性。第五十六圖之情況下，只必須使偏光板 表面具有各向同性擴散功能即可。第五十九圖之情況下， _ 藉由在偏光板之保護膜上附加各向異性擴散功能，進一步 在偏光板上重疊具有各向同性擴散功能之膜，即可實現第 五十七圖之指向特性。由於本發明之背照光光學系統可實 現非常適合於橫電場方式液晶模式之指^特性，因此無需 特殊之光學補償膜，而可大幅降低成本。 第四十一圖、第四十二圖及第四十三圖之朝下棱鏡情 况下’由於亦可自稜鏡斜面之任何側入射光，因此於組裝 奇照光時不致發生任何問題。而可適用於第十四圖、第十 • 五圖、第十六圖、第十七圖、第二十圖、第二十一圖、第 —十三圖、第二十四圖、第三十圖及第三十九圖等全部之 方式。由於棱鏡之頂角不致形成銳角，因此製造容易’且 於處理時不易發生頂角破損，因此適合背照光之量產。 (實施例8) 第四十四圖、第四十五圖及第四十六圖係本發明之背 照光使用的排列數個具有光偏向功能之稜鏡之朝下稜鏡片 的剖面圖。第四十四圖係對稜鏡片之基底膜面，自基底膜 23 201116859 面計測，以12度入射後，在基底膜面垂直地射出光者，第 四十五圖係以16度入射後，在基底膜面垂直地射出光者， 第四十六圖係以19度入射後，在基底膜面垂直地射出光 者。任何稜鏡均係入射光以與入射側之稜鏡斜面相對之相 反侧的斜面完全反射，而在基底膜面上，光之行進方向偏 向垂直方向。與實施例7不同之處為，頂角Θ係由不同之 兩種稜鏡構成。第四十四圖係在頂角為70度之等腰三角柱 稜鏡之間，配置2個頂角為90度之等腰三角柱稜鏡。第四 • 十五圖係在頂角為68度之等腰三角柱棱鏡之間，配置】個 頂角為90度之等腰三角柱稜鏡。第四十六圖係在頂角為％ 度之等腰三角柱棱鏡之間，配置1個頂角為90度之等腰三 角柱稜鏡。其特徵為：任何複合稜鏡均係為了避免頂角為 90度之棱鏡頂角角尖阻礙入射之光，而使角尖之高度比具 有偏向功能之稜鏡的角尖之高度低。即使與不存在頂角為 90度之稜鏡的實施例7之棱鏡片比較，光之偏向功能並無 • 差異。‘ 在頂角為90度之稜鏡上，如第三十六圖所示，自基底 膜侧入射之光具有再度向入射之方向，以稜鏡之2個斜面 王反射而返回相同方向之再返回反射功能。由於具有該 功能，因此，為第四十四圖、第四十五圖及第四十六圖之 稜鏡片時，與偏光轉換分離元件膜組合時，比實施例7之 棱鏡片了&鬲光之有效利用效率，可進一步提高亮度。 頂角，90度之稜鏡，其再返回反射功能之效果最高，不過， 只要是頂角在80至110度範圍之等腰三角柱，均發現反射 24 201116859 功能’因此可改善光之有效利用效率。 在第四十四圖、第四十五圖及第四十六圖之朝下稜鏡 片上’入射發散角小之帶狀光線，以稜鏡之斜面全反射， 而在基底膜面垂直方向地射出光時之指向特性圖，與實施 例7相同，可獲得與第五十九圖相同者。但是，如第五十 六圖所示地改變指向特性，且如第六十一圖所示地，在稜 鏡之基底膜的背面附加各向異性擴散功能時，即使獲得第 五十六圖所示之指向特性，頂角為90度之朝下稜鏡具備之 * 光再返回反射功能，由於各向異性擴散光之作用減弱，因 此亮度提高之效果不大。因而，不使基底膜之背面具備各 向異性擴散功能’而如第五十九圖之指向特性，在液晶面 板上入射光’通過液晶面板後，使設置於液晶面板表面之 偏光板的保護膜上具備各向異性擴散功能，而發現第五十 六圖之指向特性者，光之有效利用效率提高，可實現亮度 高之顯示。為了確保±45度方向之辨識性’而在附加有各向 φ 異性擴散功能之保護膜上設置各向同性擴散功能膜或附加 對±45度方向之各向異性擴散功能之膜時，可實現第五十七 圖之指向特性。 (實施例9) 第四圖、第五圖及第四十圖係本發明之背照光使用之 排列數個具有光偏向功能之棱鏡的朝下棱鏡片之基本單位 的棱鏡剖面圖。任何稜鏡均自稜鏡之急斜面側對斜面以90 度之角度入射光時’在相反侧之緩斜面，光被完全反射， 25 201116859 而自稜鏡片之基底膜面垂直方向地射出光。 自第十三圖、第十八圖、第十九圖、第二十二圖及第 三十一圖之帶狀光線射出光學系統射出之帶狀光線的光學 中心軸（z軸）’設定成與第四圖、第五圖及第四十圖所示 之光線入射角相同角度時，帶狀光線之大部分在基底膜面 垂直方向地射出。帶狀光線之發散角為數度以内時，幾乎 全部之光自基底膜面以接近垂直方向的方向射出。此時， 帶狀光線之Y轴方向的寬度W’依入射角（7，而自基底膜 •面擴大成l/sina倍之寬度，亦即擴大成w/sina之寬 度。在10度入射情況下，係擴大成5.8倍之寬度而射出。 20度入射情況下，係擴大成約2.9倍之寬度而射出。如第 五圖所示，頂角60度之正三角柱稜鏡片，其入射角為3〇 度，帶狀光線之寬度僅擴大2倍。擴大率小時，需要增加 帶狀光線數量，亦即需要增加線狀光源或點發光光源行之 單7G數，而導致成本增加。因而，入射角必須為3〇度以下。 • 為了增加擴大率，而縮小入射角時，不易謀求亮度之均勻 化，而發生亮度不一致。入射角為8度時，擴大率達到7 倍以上，入射角少許變化即導致亮度大幅變化。因而入射 角必須為10度以上。 第五十九圖係在第四圖、第五圖及第四十圖之朝下稜 鏡片上入射發散角小之帶狀光線，在棱鏡之斜面全反射， 而在基底膜面垂直方向地射出光時之指向特性圖。如第六 十一圖所不，在棱鏡片之基底膜的背面附加各向異性擴散 功能時之指向特性圖係第五十六圖。即使組合第四圖、第 26 201116859 五圖及第四十圖之朝下稜鏡片，及在貼合於液晶面板表面 之偏光板的保護膜上附加各向異性擴散功能之第三十二圖 及第二十二圖的偏光板，仍可獲得第五十六圖之指向特 性。1PS模式及FFS模式，由於產生±45度方向之光、攻漏， 因而有對比在±45度方向顯著惡化之問題，因而使用第五十 五圖之各向同性背照光情況下，必須使用特殊之光學補償 膜來防止±45度方向之光洩漏。該特殊之光學補償膜不易 # 形成大面積，且價格非常高，而有礙降低成本。 使用本發明之背照光光學系統，將具有第五十六圖或 ^五十九圖之指向特性的背照光，與lps模式或FFS模式 等之橫電場方式液晶面板組合時，可解決在±45度方向上光 洩，之問題。此因，由於在具有第五十六圖及第五十九圖 之才曰向特性的背照光中，並未自±45度方向射出光，因此原 理上不產生光洩漏。使通過液晶面板表面之偏光板的光， =過具有各向同性擴散功能之面時，則具有第五十七圖之 鲁 θ向特性。第五十六圖之情況下，只必須使偏光板之保護 膜表面具有各向同性擴散功能即可。第五十九圖之情況 下’藉由在偏光板之保護膜上附加各向異性擴散功能，進 —步在偏光板上重疊具有各向同性擴散功能之膜，即可實 現第五十七圖之指向特性。由於本發明之背照光光學系統 了實現非常適合於橫電場方式液晶顯示模式之指向特性， 因此無需特殊之光學補償膜，而可大幅降低成本。MVA模 式亦同樣地，可擴大視野角，並可降低電路成本。 第五圖之朝下正三角柱稜鏡情況下，由於亦可自稜鏡 27 201116859 斜面之任何側入射光，因此於組裝背照光時不致發生作業 錯誤及問題。因而，可適用於第十四圖、第十五圖、第^ 六圖、第十七圖、第二十圖、第二十—圖、第二十三圖、 第二十四圖、第三十圖及第三十九圖等全部使用帶狀光線 產生光學系統之背照光方式。 第四圖及第四十圖之朝下等腰三角柱棱鏡情況下，必 須自稜鏡之急·斜面側對急斜面垂直地入射光，而無法適用 於第十四圖、第十五圖及第十七圖之方式的背照光光學系 統。由於第四圖及第四十圖之光的入射方向係限定於一個 方向，因此，即使將直接光未入射之陰影部分的斜面，如 第六圖、第七圖、第八圖及第九圖所示作為散射面，或是 將傾斜角改變成45度，仍不致妨礙入射光之偏向作用。特 別是如第七圖及第九圖所示，藉由將直接光未入射之陰影 部分的斜面角度形成45度，如第三十六圖所示，可發現再 返回反射功能，因此可提高亮度。 (實施例10) 第十圖及第十一圖係本發明之背照光使用的排列數個 具有光偏向功能之稜鏡之朝下稜鏡片的剖面圖。與實施例9 不同之處為：頂角θ係由兩種不同之稜鏡構成。第十圖係 在頂角Θ為50度至55度之等腰三角柱稜鏡之間，排列j /亍頁角為90度之專腰二角柱梭鏡。第十一圖係在頂角㊀為 5〇度+至55度之等腰三角柱稜鏡之間，排列2行頂角為90 度之等腰三角柱稜鏡。其特徵為··任何之複合稜鏡片均係 28 201116859 頂角為9G度之等腰二角柱稜鏡的頂角角尖不致阻礙入射之 光，而其角尖尚度比頂角㊀在5〇度至55度之範圍的具有 偏向功能之稜鏡角尖的高度低。即使與頂角為9〇度之等腰 二角柱棱鏡不存在之實施例9的稜鏡片比較，光之偏向功 能並無差異。 頂角為90度之等腰三角柱稜鏡，如第三十六圖所示， 自基底膜侧入射之光具有再度向入射之方向，以稜鏡之2 個斜面全反射，而返回相同方向之再返回反射功能。由於 •具有該功能，因此，為第十圖及第十一圖之稜鏡片時，與 偏光轉換分離元件膜組合時，比實施例9之棱鏡片，可提 咼光之有效利用效率，可進—步提高亮度。頂角為9〇度之 稜鏡，其再返回反射功能之效果最高，不過，只要是頂角 在8〇至110度範圍之等腰三角柱，均發現反射功能，因此 可改善光之有效利用效率。 在第十圖及第十一圖之朝下棱鏡片上，入射發散角小 φ 之帶狀光線，以稜鏡之斜面全反射，而在基底膜面垂直方 向地射出光時之指向特性圖，與實施例9相同，可獲得與 第五十九圖相同者。但是，如第五十六圖所示地改變指向 特性’且如第六十二圖所示地’在稜鏡片之基底膜的背面 附加各向異性擴散功能時，即使獲得第五十六圖所示之指 向特性，頂角為90度之等腰三角柱稜鏡具備之光再返回反 射功能’由於各向異性擴散光之作用減弱，因此亮度提高 之效果不大。因而’不使基底膜之背面具備各向異性擴散 功能，而如第五十九圖之指向特性，在液晶面板上入射光， 201116859 通過液晶面板後，使設置於液晶面板表面之偏光板的保護 膜上具備各向異性擴散功能，而發現第五十六圖之指向特 性者，光之有效利用效率提高，可實現亮度高之顯示。為 了確保±45度方向之辨識性，而在附加有各向異性擴散功能 之保護膜上設置各向同性擴散功能膜或附加對±45度方向 之各向異性擴散功能之膜時，可實現第五十七圖之指向特 性。 • (實施例11) 第六十四圖及第七十一圖係本發明之背照光系統使用 之排列數個具有光偏向功能之五角柱棱鏡的朝下稜鏡片之 剖面圖。第六十四圖係排列數個頂角為53。，頂角之分角㊀ a=16度，0b=37度’ |0a— 0b|=21度，接觸於基底膜之 斜面的角度為45度之五角柱稜鏡。對基底膜以16度入射 之帶狀光線’全部以五角柱稜鏡之斜面全反射，而對基底 φ 膜垂直方向地射出。接觸於基底膜之斜面形成45度時，如 第三十六圖所示，自基底膜之相反側入射之光再度向入射 方向全反射而返回。而可具備與第十圖及第十一圖相同之 作用。頂角在50度至55度之範圍’分角@&、eb之差的 絕對值在15度至30度之範圍，且接觸於基底膜面之傾斜 面的角度在35度至50度之範圍的五角柱中，只要可使以 ea之角度入射於基底膜的帶狀光線全部對基底膜垂直地 射出，即可用作本發明背照光系統之光學系統使用的具有 光偏向功能之五角柱朝下稜鏡片。接觸於基底膜面之傾斜 201116859 面的角度，以45度為最佳角度。藉由在基底膜面之背面， 如第六十三圖所示地附加各向異性擴散面，即可實現第五 十六圖之指向特性。第七十一圖係排列數個頂角為68度， 頂角之分角ea=eb=34度，|0a—ebh=0度，接觸於基底 膜之斜面的角度為45度之五角柱稜鏡。第七十一圖為了設 計成自一個方向入射帶狀光線用，使入射之光偏向，而將 未作用之斜面傾斜成45度，因此不形成左右對稱。 第六十四圖及第七十一圖兩者均係設計成對基底膜以 16度入射之帶狀光線用，而具有幾乎相同的偏向功能，不 過，第七十一圖之頂角大，容易製作五角柱稜鏡，於處理 時不易發生頂角破損，因此在量產線上使用第七十一圖 者’可提高良率。 (實施例12) 第十二圖、第三十四圖及第三十五圖係說明並列配置 φ 數個本發明之綠光線產生光m藉由在具有光偏向 功能之稜鏡片上傾斜入射帶狀光線，擴大帶狀光線之發光 寬度，同時藉由使帶狀光線之行進方向對稜鏡片之基底膜 面變成垂直方向’可形成面狀之發光源’而可用作液晶顯 示裝置用之背照光光源的構造剖面圖。 第十二圖以具有光偏向功能之稜鏡片，改變在液晶面 板面垂直方向之行進方向的光，具有如第五十九圖所示之 指向特性。因而，不使用光學補償膜，即可解決IPS模式 及FFS模式等橫電場方式液晶面板上成為問題之在視角土 31 201116859 45度方向上錢漏關題。藉由附加各向異性擴散功此之 片’使通親置於液晶岐上部之偏紐的域散，= 易地變成具備第五十六圖之指向特性的光。再者，除了各 向異性擴散功能之外，藉由附加各向同性擴散功能:可更 輕易地變成第五十七圖之指向特性。藉由將各向異性擴散 功能與各向同性擴散功能形成於各個不同層上，可自由調 整視角±90度方向與視角±45.度方向之光量，可依不同用^ 而自由設計光之配向方向。愈增強各向異性擴散功能與各 向同性擴散功能，液晶面板之正面亮度愈低，因此在將耗 電抑制成彦小限度情況下，如第三十二圖及第三十三圖所 示地在液晶面板上之偏光板上附加弱之各向異性擴散功能 時，可降低成本，且可獲得最高之正面亮度與最高之對比。 第十二圖中，如第七圖、第八圖、第九圖、第十圖、 第十一圖、第三十七圖、第四十四圖、第四十五圖、第四 十六圖、第五十一圖、第六十四圖及第七十一圖所示，除 光偏向功能之外’藉由使稜鏡片具備容易發現再返回反射 功能之構造’可提高可再利用自偏光分離元件膜反射之光 的機率。偏光分離元件膜之面預先加工成鏡面者，可進行 亮度高且對比高之影像顯示。 第三十五圖係將各向異性擴散片配置於具有光偏向功 能之镜鏡片與偏光分離元件片之間，藉此，藉由使被偏光 分離元件片所反射之光多重反射’可提高可再度有效利用 之機率。並可使各帶狀發光光源行之接合亮度均勻。通過 該各向異性擴散片之光，其指向性自第五十九圖變成第五 32 201116859 十六圖。為第五十六圖之指向性時，即使IPS模式及FFS 模式，亦不致增加±45度方向之光，因此不致發生由於在土 45度方向之視野角的光洩漏造成對比降低。光通過液晶面 板與配置於液晶面板上之偏光板後，使用±45度方向之各向 異性擴散片或各向同性擴散片時，可獲得第五十七圖之指 向特性。 第三十四圖係將本發明之線狀發光光源或點發光光源 行自液晶面板之畫面上部向下部捲動（scr〇U)點亮驅動情況 之平面圖與剖面圖。本發明由於可利用可進行Dc (直流） 脈衝驅動之LED及無機EL等作為光源，因此，可非常簡 單地以成本低廉之電路捲動（scroll)點亮驅動。由於液晶分 子之回應時間延遲，均發生2至i〇msec程度之回應延遲時 間，移動快速之影像顯示時，發生影像之輪廓模糊的問題， 但是，由於本發明係藉由停止自液晶面板上重寫影像資料 之後，至液晶分子完全回應結束之延遲時間帶的背照光點 冗，可完全改善影像輪廊之模糊。由於本發明必須精確地 控制自光源產生之光的行進方向，因此，將白色LED光源 之發光部，如第四十七圖、第四十八圖、第四十九圖、第 五十圖及第五十四圖所示地細長排列於光源之排列方向特 別重要。藉由儘量縮小帶狀光線產生光學系統之γ方向上 的發光光源寬度，可正確地控制γ—Ζ面上光的行進方向。 因而，為了防止發光量減低，如第五十四圖所示，藉由將 LED晶片本身形成細長形，爭取發光面積，來確保發光量。 由於本發明並未使用先前液晶TV用背照光使用之第五十 33 201116859 五圖所示的完全擴散光（各向同性擴散光）之光，作為背 照光之光學系統的出發點，因此，不致消耗無效光產生時 需要之電力。因此可節約電力。 (實施例13) 第六十五圖係本發明之二工（多工(multiplex))驅動方

式場序液晶面板之原理說明圖。將1H (水平掃描）期間分 割成一半，選擇2條分離l7/2v程度之掃描線使其動作， 將斷開時序錯開1/2H程度，在分割成一半之水平期間， 時間分割不同色之影像信號，而在垂直方向（v方向）上 分離1/2V程度之像素上分別寫入。採用該方式，掃描線 之寫入時間減少成—半’而先前之場序驅動方式，則有為 了驅動影像信號布線，而驅動器：^内部之時脈頻率增加成 3倍的問題，若採用本方式之二‘_方式，_脈頻 增加可抑制為1.5倍。 第六十六圖係本發明 、7 丄 VmuuiJpiCA； ^ 呢動方 ^場序液晶面板之原理說明圖。將m (水平掃描）期 2 Μ，選擇3條分離W程度之掃描線使其動作， =斷^序錯開程度，在分割成i/3h之水平期 曰’’時間分割不同色之影像信號 上分離W程度之像辛上分別窝入在垂直方向（V方向） 掃Μ μ 寫入。財狀特徵為： 却私線之寫入時間減少成/ 勺 色⑸品―1/3日$脈頻率與使用先前之渡 巴态的面板元全相同之頻率數即可。 工數 觀察第六十五圖及第六十六圖瞭解，隨著增加多 34 201116859 量，顯示晝面之分割數增加。二工驅動方式最多可將畫面 分割成5個。三工驅動方式最多可將晝面分割成7個。從 時刻與晝面位置之圖表（diagram)可瞭解，各色分割而發光 之區域，係自晝面之上部向下部捲動（scroll)驅動。為了順 利地進行捲動驅動，必須儘量將背照光之V方向（垂直方 向）予以多數分割，而分別驅動。使用冷陰極管（CCFL)之 方式，增加燈數量，而進行捲動驅動時，必須分別驅動全 部之燈，由於必須3原色個別地點亮，因此亦須增加燈數 • 量。如此成為成本非常高之背照光系統。場序驅動用背照 光光源採用捲動驅動時，最適合採用三色之R、G、B可發 光之LED光源。為了不增加LED之安裝數量，而增加V 方向（垂直方向）的分割數，只必須減低水平方向之LED 的配置密度即可。形成此種光源之最佳光學系統，係使用 第十六圖、第二十四圖及第三十九圖之曲面反射鏡系統的 帶狀光線產圭光學系統。點發光光源行使用第三十八圖及 第五十八圖。 (實施例14) 第六十七圖及第六十八圖係本發明之將晝面分割成上 下兩個之二工（多工（multiplex))驅動方式場序液晶面板之 原理說明圖。其係掃描線數量多之高清晰度TV用者。具 有1080條掃描線之高清晰度，由於其1H (水平掃描）期 間短達15.4/Z sec，因此第六十五圖之方式分割成1/2時， 7.7/z sec成為允許重寫資料之時間。最大的問題是影像信 35 201116859 號線之信號的延遲時間。第六十六圖之方式 3，因此，5.以sec成為允許重寫資料之時間。^ = =v，由於其影像信號線之電容與電阻均大，： 此採用第”十五圖及第六十六圖之方式難以實現。 七圖及第六十人圖中，掃描線之水平掃描期間為2倍，，、因 = = 15.4/"eG成為允許重寫資料之時間。 觀察圖式瞭解，由於影像信號線之長度減半，電容 亦为別減半，因此在可充分驅動之範圍内。

為了將影像信號線分割成上下，第六十七圖及第六十 八：比第六十五圖及第六十六圖，必須驅動兩倍數量之影 像#號線，因此影像信號線驅動用Ic之數量，第六十七圖 及第六十人圖為第六十五圖及第六十六圖的兩倍，而無法 避免成本提高。但是’先前之使㈣色器的液晶面板’，、由 於影像信號線需要R、G、B的3組，因此影像信號數量需 要第六十五圖及第六十六圖之面板的3倍數量，即使第六 十七圖及第六十八圖之影像信號線數量為第六十五圖及第 六十六圖之面板的兩倍，其增加情形不如先前的嚴重。 第六十七圖及第六十八圖中之重點，觀察晝面位置與 時刻之圖表(diagram)瞭解，係將畫面之中央線對稱地選擇 驅動掃描線。藉由採用此種晝面中央線對稱存取驅動方 式’在畫面中央部，必定相同色之發光區域集中，如第七 十二圖及第七十四圖所示，藉由精密地配置一個使晝面中 央部發光之光源，可防止在晝面中央部造成混色。 第六十九圖及第七十圖係本發明之將晝面分割成上下 36 201116859 兩個之三工（多工(multiplex))驅動 理說明圖。第六十九圖及第七十圖：：：面，之原

，分割成1/3 ’ 10.2“sec係允許重寫 二間。觀察圖式瞭解，由於影像信號線之長度減半， ^全電谷與電阻亦分職半’而抑制切充分驅動之範 二旦面全體之發光、非發光分割數最多時為13個，因此， 比六十七圖及第六十八圖時之9個增加相當多。將發光 區域自晝面之上部至下部，全面地捲動(咖⑴驅動時，只 :須以第七十五圖及第七十六圖所示之圖表獅―驅動 py實現。但疋，第七十五圖及第七十六圖之情況下，即 使背照光之發光部可順利地捲動（scroll)驅動，但是在畫面 ^中央部容易發生區塊分割現象，稱不上是適合均勻之大 二面顯示的驅動。以第六十七圖、第六十八圖、第六十九 及^七十圖之圖表（diagram)驅動時，原理上不發生畫面 邻之區塊分割現象，因此，即使使用場序驅動方式仍 可，勻之大畫面顯示。 用本發明之背照光光源時，藉由自晝面上部至中 、、=下部至中央精確地調整單位光源單元之z軸，如第 了圖所示，不使用菲涅耳透鏡，仍可實現先前使用巨 之菲/圼耳透鏡來調整光之指向特性者。因而1〇〇以上 之大查； I面顯示裝置，需要具備使光集中在觀察者之方向 上’而調整晝面全體亮度的功能。 卜 發月在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技 術者應理解的是，該實施例僅用於㈣本發明，而不應解 37 201116859 讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等 效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇内。因此， 本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第一圖係先前之朝上配置將擴散光完全聚光用之頂角 為90度附近之三角柱稜鏡的背照光系統。 第二圖係先前之朝下配置改變具備指向性之擴散光的 • 方向用之頂角為63度附近之三角柱稜鏡的光學系統。 第三圖係垂直入射於本發明之頂角為45度的等腰三角 柱稜鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第四圖係垂直入射於本發明之頂角為45至60度的等 腰三角柱稜鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第五圖係垂直入射於本發明之頂角為60度的正三角柱 稜鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第六圖係垂直入射於本發明之頂角為50至55度的等 * 腰三角柱稜鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第七圖係垂直入射於本發明之頂角為50至55度的四 角柱棱鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第八圖係垂直入射於本發明之頂角為50至55度的四 角柱稜鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第九圖係垂直入射於本發明之頂角為50至55度的五 角柱棱鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第十圖係本發明之頂角為50至55度之等腰三角柱稜 38 201116859 鏡與頂角為90度之等腰三角柱棱鏡的複合稜鏡片。 第十一圖係本發明之頂角為50至55度之等腰三角柱 棱鏡與頂角為90度之等腰三角柱稜鏡的複合稜鏡片。 第十二圖係使用本發明之背照光系統而組裝之液晶顯 示裝置的構造剖面圖。 第十三圖係本發明之組合半圓柱型透鏡與半圓柱型菲 >圼耳透鏡之光源光學系統的剖面圖。 第十四圖係本發明之組合半圓柱型透鏡與圓柱透鏡之 鲁 光源光學系統與頂角為58至62度之稜鏡片的剖面圖。 第十五圖係本發明之組合大小兩種半圓柱透鏡之光源 光學系統與頂角為5 8至62度之棱鏡片的剖面圖。 第十六圖係本發明之組合半圓柱透鏡與半圓柱反射鏡 之光源光學系統與頂角為50至55度之棱鏡片的剖面圖。 第十七圖係本發明之組合半圓柱透鏡與反射鏡之光源 光予系統與頂角為5 8至62度之棱鏡片的剖面圖。 φ 第十八圖係本發明之組合各向異性擴散板與半圓柱型 菲淫耳透鏡之光源光學系統的剖面圖。 第十九圖係本發明之組合各向異性擴散板與半圓柱型 菲淫耳透鏡之光源光學系統的剖面圖。 第二十圖係本發明之組合半圓柱透鏡、各向異性擴散 板與半圓柱型菲淫耳透鏡之光源光學系統與稜鏡片的剖面 圖。 ^第—十一圖係本發明之組合半圓枉透鏡、各向異性擴 政板與半圓柱型菲淫耳透鏡之光源光學系統與棱鏡片的剖 39 201116859 面圖。 第二十二圖係本發明之組合各向異性擴散板、半圓柱 透鏡與半圓柱型菲淫耳透鏡之光源光學系統的剖面圖。 第二十三圖係本發明之組合各向異性擴散板、半圓柱 透鏡與半圓柱型菲科透鏡之光源光學系統與棱鏡片的剖 面圖。 、第一十四圖係本發明之組合各向異性擴散板、半圓柱 透鏡與半圓柱反射鏡之光源光學系紙與棱鏡片的剖面圖。 第二十五圖係本發明之組合led點光源行與半圓柱透 鏡之光源光學系統的剖面圖。 第二十六圖係本發明之組合LED點光源行與具有各向 異性擴散功能之半圓柱透鏡之光源光學系統的剖面圖。 第一十七圖係本發明之組合半圓检透鏡光學系統與 LED點光源時之X方向、γ方向之光的指向特性圖。 第二十八圖係本發明之由正三角柱稜鏡與頂角為50至 φ 55度之等腰三角柱稜鏡構成之複合稜鏡片。 第二十九圖係本發明之由頂角為50至55度之兩種不 同的等腰三角柱稜鏡而構成之複合稜鏡片。 第三十圖係本發明之組合附各向異性擴散面半圓柱透 鏡與半圓柱透鏡之光源光學系統與稜鏡片的剖面圖。 第三十一圖係本發明之組合LED點光源行與兩種不同 的半圓柱透鏡之光源光學單元的剖面圖。 第三十二圖係在偏光板之保護層上，使用UV硬化型 透明樹脂而形成各向異性擴散面的偏光板。 201116859 第三十三圖係使用形成有各向異性擴散面之型式，在 一面具有以鑄造法而製作之保護層的偏光板。 第三十四圖係使用本發明之光源光學系統而可捲動點 亮驅動之背照光系統。 第三十五圖係使用本發明之背照光系統而組裝之液晶 顯示裝置的構造剖面圖。 第三十六圖係偏光反射光藉由頂角為90度之三角柱棱 鏡與DBEF而再返回反射現象的說明圖。 • 第三十七圖係本發明之頂角為50至55度之等腰三角 柱棱鏡與頂角為50至55度之四角枉棱鏡的複合稜鏡片。 第三十八圖係本發明之將LED點光源行、半圓柱透鏡 與反射鏡予以一體化之LED的降溫裝置。 第三十九圖係本發明之組合半圓柱透鏡與半反射鏡之 光源光學系統與頂角為50至55度之稜鏡片的剖面圖。 第四十圖係本發明之垂直入射於頂角為50至55度之 等腰三角柱稜鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第四十一圖係以12度之角度入射於本發明之頂角為 70度之等腰三角柱稜鏡底面之直線光的光程說明圖。 第四十二圖係以19度之角度入射於本發明之頂角為 66度之等腰三角柱棱鏡底面之直線光的光程說明圖。 第四十三圖係以16度之角度入射於本發明之頂角為 68度之等腰三角柱棱鏡底面之直線光的光程說明圖。 第四十四圖係本發明之頂角為70度之等腰三角柱棱鏡 與頂角為90度之等腰三角柱稜鏡的複合稜鏡片。 41 201116859 第四十五圖係本發明之頂角為68度之等腰三角柱棱鏡 等腰三角柱稜鏡的複合棱鏡片。 第四十六圖係本發明之頂角為66度之等腰三角柱稜鏡 與頂角為90度之等腰三角柱棱鏡的複合棱鏡片。 第四十七圖係本發明之白色點光源行。 第四十八圖係本發明之3色(R、G、Β)點光源行。 第四十九圖係本發明之3色(R、G、Β)點光源行。 第五十圖係本發明之混合白色點光源與3色(R、g、 Β)點光源而排列之視合點光源行。 第五十一圖係本發明之頂角為70度之等腰三角柱稜鏡 1〇8度<等腰三角柱稜鏡的複合棱鏡片。 第五十一圖係本發明之白色線發光源。 第五十二圖係本發明之3色(R、G、Β)線光源行。

第五十四圖係排列1行本發明之發光部的縱橫尺寸比 為1 : 3以上之T 晶片的白色LED線光源行。 -y- I __ 五圖係先前之完全擴散射出型背照光之光發射 特性圖。

τη I # ^圖係在本發明之具有朝下光偏向功能之稜鏡 之二2附加各向異性擴散功能時的指向特性圖。 第五十七圖係使用本發明之各向異性擴散射出型背照 光’在液晶面板表面之偏光板上附加弱之擴散功能時的指 向特性圖。 第五十八圖係將本發明之LED點光源行、半圓柱透鏡 保持ι§與曲面反射鏡予以—體化之led的降溫裝置。 42 201116859 第五十九圖係使用本發明之具有朝下光偏向功能之稜 鏡片時之背照光的指向特性圖。 第六十圖係在本發明之朝下地排列數個頂角為68度之 等腰三角柱棱鏡的棱鏡片背面，附加各向異性擴散功能之 剖面圖。 第六Η—圖係在本發明之朝下複合稜鏡片之背面附加 各向異性擴散功能的剖面圖。 第六十二圖係在本發明之朝下排列數個頂角為53度之 等腰三角柱稜鏡之稜鏡片背面附加各向異性擴散功能的剖 面圖。 第六十三圖係在本發明之朝下複合棱鏡片背面附加各 向異性擴散功能的剖面圖。 第六十四圖係垂直入射於本發明之頂角為53度之五角 柱稜鏡斜面之直線光的光程說明圖。 第六十五圖係在1個水平掃描期間，錯開1/2Η期間 驅動2條不同之掃描線，而在2個像素中寫入各個色之資 料的驅動方式說明圖。 第六十六圖係在1個水平掃描期間，錯開1/3Η期間 驅動3條不同之掃描線，而在3個像素中分別寫入各個色 之資料的驅動方式說明圖。 第六十七圖係分割晝面之上下，自晝面上下向中央寫 入貧料之驅動方式的說明圖。 第六十八圖係分割畫面之上下，自晝面中央向上下寫 入資料之驅動方式的說明圖。

C 43 201116859 自畫面上下向中央寫 自晝面中央向上下寫入 第十九圖係分割晝面之上下 入資料之驅動方式的說明圖。 第七十圖係分割晝面之上下 資料之驅動方式的說明圖。 68度之五角柱 第七十一圖係排列數個本發明之頂自 稜鏡的稜鏡片。

第七十二圖係在先前之顯示裝置前面配置菲涅耳透 鏡，而在中心部聚集指向性發散光之顯示裝置。 第七十二圖係本發明之液晶τν用背照光光學系 中央部附近之剖面圖。 、 用背照光光學系統的 第七十四圖係本發明之液晶TV 中央部附近之剖面圖。 第七十五圖係分割畫面之上下，自畫面上部與晝面中 央部向下方向寫入資料之驅動方式圖表（diagram)。 第七十六圖係分割晝面之上下，自畫面上部與畫面中 P白下方向寫入資料之驅動方式圖表(diagram)。 【主要元件符號說明】 1 頂角㊀為85至110。之等腰三角枉棱鏡（朝上型） 2 基底膜 3 同向擴散性膜 4 完全同向擴散光 5 頂角㊀為62至67。之等腰三角柱稜鏡（朝下型） 6 具有指向性之擴散光 44 201116859 7 透明丙烯酸導光板 8 散射點 9 頂角Θ為45°之等腰三角柱棱鏡（朝下型） 10 頂角Θ在45° < Θ <60°之範圍，且底邊之角度α 2冷之等腰三角形棱鏡（朝下型） 11 頂角Θ為60°之正三角柱稜鏡（朝下型） 12 形成於稜鏡之光入射側之斜面的散射面 13 頂角Θ為50 55°之等腰三角柱稜鏡 14 頂角Θ為50° S Θ $55°之四角柱偏向功能元件 15 頂角Θ為50°^θ$55°之五角柱偏向功能元件 16 頂角Θ為90度之等腰三角柱稜鏡 17 具備降溫功能之電路基板 18 點發光光源行或線狀發光光源 19 第一半圓柱透鏡 20 第二半圓柱透鏡 21 第二半圓柱菲涅耳透鏡 22 第二圓柱透鏡 23 與附降溫功能曲面反射聚光反射鏡一體化之電路 基板 24 二方向曲面反射聚光反射鏡 25 各向異性擴散板（X方向選擇擴散板） 26 在光之入射面側附加各向異性擴散功能之半圓柱 菲涅耳透鏡 附各向異性擴散功能之第一半圓柱透鏡（附X方 45 27 201116859 向選擇擴散功能） 28 頂角Θ為66°$ Θ S70°之等腰三角柱棱鏡 29 連接於背照光之框體的半圓柱透鏡保持器單元的 側面 30 頂角Θ為90度之光再返回反射功能稜鏡 31 與附降溫功能曲面反射聚光反射鏡一體化之第一 半圓柱透鏡 32 頂角Θ為108度之光再返回反射功能稜鏡

33 發光部細長之白色LED晶片 34 發光部細長之發出紅色光的LED晶片 35 發光部細長之發出綠色光的LED晶片 36 發光部細長之發出藍色光的LED晶片 37 發光部之縱橫尺寸比為1:3以上大比率的白色 LED晶片 38 與附發光光源降溫裝置一體化之半圓柱透鏡保持 器單元 39 與附降溫功能曲面反射聚光反射鏡一體化之半圓 柱透鏡保持器 4 設置於顯示晝面前面之菲涅耳聚光透鏡 41 顯示裝置 42 光學中心轴光線（Z軸光線） 46

Claims (1)

1. 201116859 七、申請專利範圍： 1. 一種稜鏡片，係用於液晶顯示裝置之背照光，並排列具有 光偏向功能之數個不同棱鏡，其特徵為：交互排列有：棱 鏡之頂角Θ在60度至70度之範圍，稜鏡頂角之分角0a、 eb係丨ea— eb|=0度之等腰三角柱稜鏡；及頂角在80度 至110度範圍之等腰三角柱稜鏡；且頂角在80度至110 度範圍之等腰三角柱棱鏡的頂角角尖的高度比其他稜鏡 之角尖高度低。 • 2.—種稜鏡片，係用於液晶顯示裝置之背照光，並排列具有 光偏向功能之數個不同稜鏡，其特徵為：交互排列有：稜 鏡之頂角Θ在50度至55度之範圍，棱鏡頂角之分角0a、 0b之差的絕對值在15度至30度範圍之等腰三角柱稜 鏡；及頂角Θ在80度至110度範圍之等腰三角柱稜鏡； 且頂角在80度至110度範圍之等腰三角柱稜鏡的頂角角 尖的高度比其他稜鏡之角尖高度低。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述之稜鏡片，其中在與排列 有不同頂角之稜鏡行之面的相反面（背面），附加有使光 僅擴散於與稜鏡行之頂角角尖延伸方向正交的方向之各 向異性擴散功能。 4. 一種棱鏡片，係用於液晶顯示裝置之背照光，並排列具有 光偏向功能之數個多角柱稜鏡，其特徵為：排列有數個五 角柱，其係稜鏡之頂角Θ在60度至70度之範圍，稜鏡頂 角之分角ea、eb係iea— eb|=o，且接觸於基底膜面之 傾斜面的角度在35度至50度之範圍。 47 201116859 5. —種稜鏡片，係用於液晶顯示裝置之背照光，並排列具有 光偏向功能之數個多角柱稜鏡，其特徵為：排列有數個五 角柱，其係棱鏡之頂角Θ在50度至55度之範圍，稜鏡頂 角之分角0 a、0b之差的絕對值在15度至30度範圍，且 接觸於基底膜面之傾斜面的角度在35度至50度之範圍。 6. 如申請專利範圍第4或5項所述之棱鏡片，其中在與排列 有數個五角柱棱鏡之面的相反面（背面），附加有使光僅 擴散於與稜鏡之頂角角尖延伸方向正交的方向之各向異 • 性擴散功能。

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