场序驱动方式主动矩阵液晶显示装置的制作方法

专利名称：场序驱动方式主动矩阵液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于超大型液晶TV用的背照光系统的面光源装置，及使用 于其的具有光偏向功能的棱镜片，特别是关于使用线状发光光源或点发光 光源行，精确控制光的发射方向的方法，及使精确控制发射方向的光，在 对液晶TV用面板可提高最高对比的方向上入射用的光偏向组件的改良与配置。
背景技术：
用于液晶显示装置的背照光系统的面光源装置，大致上区分为将光源 配置于液晶面板正下方的正下型面光源装置；与将光源配置于液晶面板侧 面，并使用导光板的侧面边缘光型面光源装置两种。侧面边缘光型面光源 装置对光源的光的有效利用效率非常高，是液晶显示装置比其它显示装置 可大幅降低耗电的原因之一。但是，超大型液晶TV用显示装置，若采用侧 面边缘光型面光源，无法忽略导光板的重量，因此，是以谋求轻型化的正 下型光源装置为主流。
移动电话用液晶显示装置或笔记型PC用液晶显示装置，完全不使用 正下型面光源，为了达到低耗电化与薄型化，主要使用侧面边缘光型面光 源。侧面边缘光型面光源大致上可区分成以下两类将自导光板射出的光 转换成无方向性的扩散光后，配置朝上的顶角为90度的棱镜片，将扩散光 再度聚光，而向垂直于液晶面板的方向射出光的方式；及自导光板射出有 方向性的扩散光，配置朝下的顶角为67度的棱镜片，以棱镜片的棱镜斜面 全反射，而改变有方向性的扩散光的方向，调整向垂直于液晶面板的方向 射出后，以扩散片扩散的程度的方式。日本特开平2-84618日本特开平8-262441日本特开平6-18879日本特开平8-304631日本特开平9-160024日本特开平10-254371日本特开平11-329030
6[专利文献8]日本特开2001-166116 [专利文献9]日本特开2003-302508 [专利文献10]日本特开2004-46076 [专利文献11]日本特开2004-233938 [专利文献12]日本特开2005-49857 [专利文献13]日本特开2006-10659
发明内容
(发明所欲解决的问题)
正下型方式为了使光源的光的强度均匀，而使用扩散板的扩散程度强 者，因而无法提高光源射出的光的利用效率。为了提高利用效率，如图1 所示，是使用朝上的顶角为90度的棱镜片，将通过扩散板而完全扩散的光 予以聚光。为了谋求扩散板扩散的光的均匀化，唯有采用在亮度最低的区 域重迭亮度高的区域的方法，因此原理上，正下型方式将来自光源的光改 变成扩散光后，以棱镜片聚光的光学系统，无法达到低耗电化。
侧面边缘光型方式如图2所示，由于使用导光板，因此如液晶TV显示 装置增大面板尺寸时，若不增加导光板的厚度，则无法使画面全体的亮度 均匀。因而，增大面板尺寸时，导光板的重量非常重，而丧失液晶显示装 置的优点。再者，由于仅可在面板的四边配置光源，因此面板尺寸愈大， 光源的光量急遽增大，而先前的冷阴极管(CCFL)在30吋程度以内，采用 该方式有限度。而使用光的利用效率佳的朝下的棱镜片的方式，由于仅可 在面板两个长边配置光源，因此无法如正下型而提高亮度。
侧面边缘光型方式，为了场序驱动大型液晶TV显示装置，而将画面区 分成区块来驱动时，其精确控制发光区域困难，因而场序驱动用的背照光 系统，全部采用正下型方式来开发大型面板。而使用LED的点光源来制造 正下型面光源装置时，由于是使用图l所示的光学系统，需要许多LED,耗 电增加，而无法降^f氐安装成本。
本发明的目的，是通过使用图2所示的朝下的棱镜片，有效利用自线 光源或点光源发射的光，来制作大型液晶TV用面光源，而可对应于低耗电 化、薄型化及场序驱动用。
(解决问题的手段)
本发明为了解决上述问题，而使用下述手段
〔手段1〕使用一种光学系统，是并列配置数个光学单元，其是组合1 条线状发光光源或1行点发光光源行，与光学中心轴(Z方向轴) 一致的数 个半圓柱透镜，可产生将光学中心轴(Z轴)方向的光的发散角控制在2度 至8度范围内的带状光线，在可将数个带状光线的射出方向排列在相同方 向，而平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱 镜片上，以自液晶面板的平面计测为10度至24度范围的入射角入射带状 光线，并以棱镜片的棱镜的倾斜面使入射的带状光线全反射，而对液晶面板的平面大致垂直方向地射出带状光线。
〔手段2〕使用一种光学系统，是使来自曲面反射聚光反射镜的光的射 出方向形成相同方向，而并列配置数个光学单元，其是组合l条线状发光 光源或1行点发光光源行，光学中心轴(Z方向轴) 一致的1个以上半圆柱 透镜，及光学轴偏差的曲面反射聚光反射镜，可产生将发散角限制于2度 至8度范围内而控制的带状光线，可在平行地配置于液晶面板的具有光偏 向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测为10度 至24度范围的入射角入射上述带状光线，并对液晶面板的平面大致垂直方 向地射出带状光线。
〔手段3〕使用一种光学系统，是使光的射出方向彼此形成相反方向地 交互并列而相对地配置数个光学单元，其是组合l条线状发光光源或l行 点发光光源行，与光学中心轴(Z方向轴) 一致的数个半圆柱透镜，可产生 将光学中心轴(Z轴)方向的光的发散角控制在2度至8度范围内的带状光 线，而可在平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组成 的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测， 一方的带状光源以+ 10度至+ 24 度的范围，另一方相反方向的带状光源以-10度至-24度的范围入射，以 棱镜片的棱镜两方的倾斜面，使方向相反的带状光线全反射，并对液晶面 板的平面大致垂直方向地射出上述带状光线。
〔手段4〕使用一种光学系统，是使光的射出方向彼此形成相反方向地 交互并列地配置数个光学单元，其是组合1条线状发光光源或1行点发光 光源行，光学中心轴(Z方向轴) 一致的l个以上半圆柱透镜，及光学轴偏 差的曲面反射聚光反射镜，可产生将发散角控制在2度至8度范围内的带 状光线，而可在平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所 组成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测， 一方的带状光源以+ 10度至 + 24度的范围，另一方相反方向的带状光源以-10度至-24度的范围入射， 以棱镜片的棱镜两方的倾斜面，使方向相反的带状光线全反射，并对液晶 面板的平面大致垂直方向地射出上述带状光线。
〔手段5〕使用一种光学系统，是并列地配置数个光学单元，其是组合 2条彼此相对的线状发光光源或2行彼此相对的点发光光源行，对应于各个 光源的2个半圆柱透镜，及1个圓柱透镜，可产生将半圆柱透镜的光学中 心轴(Z方向轴)方向的光发散角控制成通过圆柱透镜后，限制在2度至8 度范围内，而彼此在圆柱透镜区域交叉的2条带状光线，而可在平行地配 置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液 晶面板的平面计测， 一方的带状光源以+ 10度至+ 24度的范围，另一方相 反方向的带状光源以-10度至-24度的范围分别入射，以棱镜两方的倾斜 面，使方向相反的带状光线全反射，并对液晶面板的平面大致垂直方向地 射出上述带状光线。
〔手段6〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其中线状发光光源或点 发光光源行是由发出白色光或R、 G、 B的三原色光的LED或EL而构成，发 光部形成带状，并在与半圆柱透镜的光学中心轴(Z方向轴)垂直的方向，配置成与半圆柱透镜的长度方向(x方向轴)平行。
〔手段7〕将手段6的发出白色光或R、 G、 B的三原色光的LED的发光 部的纵横尺寸比为1: 3以上的LED点光源行，配置成与半圓柱透镜的长度 方向(X方向)平4亍。
〔手段8〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其中在自线状发光光源 或点发光光源行射出的光入射的半圆柱透镜的平面部，附加使光仅扩散于 半圆柱透镜的长度方向(X方向轴)的各向异性扩散功能。
〔手段9〕如手段2的光学系统，其中将曲面反射聚光反射镜，与冷却 线状发光光源或点发光光源行的光源用的降温装置予以一体化。
〔手段10〕如手段2的光学系统，其中将曲面反射聚光反射镜、冷却线 状发光光源或点发光光源行的光源用的降温装置、及形成带状光线用的半 圆柱透镜予以一体化。
〔手段11〕如手段1、 3的光学系统，其中将数个半圆柱透镜、及冷却 线状发光光源或点发光光源行的光源用的降温装置予以一体化，通过将使 数个半圆柱透镜的光学中心轴(Z方向轴) 一致用的半圆柱透镜保持器的侧 面连接于背照光的框体，来决定自半圆柱透镜发射的带状光线的光的中心 轴(Z方向轴)与入射于棱镜片的角度。
〔手段12〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其中由具有光偏向功能 的数个棱镜行所组成的棱镜片在光源侧的面上形成棱镜行，并使用该棱镜 的顶角0在60度至70度的范围，棱镜顶角的分角 a、 0b是l 0a- 0b卜O 度的等腰三角柱棱镜。
〔手段13〕如手段1、 2的光学系统，其中由具有光偏向功能的数个棱 镜行所组成的棱镜片在光源侧的面上形成有棱镜行，并使用该棱镜的顶角 在50度至55度的范围，棱镜顶角的分角Oa、 Ob的差的绝对值在15 度至30度的范围的等腰三角柱棱镜。
〔手段14〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其中由具有光偏向功能 的数个不同棱镜行所组成的棱镜片在光源侧形成有棱镜行，并使用交互地 配置有该棱镜的顶角0在60度至70度的范围，棱镜顶角的分角 a、 0b是l a- 6)b卜0度的等腰三角柱棱镜，及顶角Q在90度至110度范 围的等腰三角柱棱镜，且顶角 在90度至IIO度范围的等腰三角柱棱镜 的顶角角尖的高度比顶角 在60度至70度范围的等腰三角柱棱镜低的棱 镜片。
〔手段15〕如手段1、 2的光学系统，其中由具有光偏向功能的数个不 同棱镜行所组成的棱镜片在光源侧形成有棱镜行，并使用交互地配置有 该棱镜的顶角0在50度至55度的范围，棱镜顶角的分角 a、 0b的差 的绝对值在15度至30度范围的等腰三角柱棱镜，及顶角 在90度至110 度范围的等腰三角柱棱镜，且顶角@在90度至IIO度范围的等腰三角柱 棱镜的顶角角尖的高度比顶角 在50度至55度范围的等腰三角柱棱镜低 的棱镜片。
〔手段16〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其中由具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片在光源侧的面上形成有棱镜行，且在相反侧 的液晶面板侧的面上，附加使光仅在与棱镜行的棱镜延长方向正交的方向 上扩散的各向异性扩散功能。
〔手段17〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其是配置成在与液晶面 板的扫描线(栅极(Gate)电极)的长度方向相同的方向上平行排列线状发 光光源或点发光光源行。
〔手段18〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其是配置成在与液晶面 板的扫描线(栅极电极)的长度方向相同的方向上，平行排列线状发光光 源或点发光光源行，且由具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片， 亦在与液晶面板的扫描线(栅极电极)的长度方向大致相同的方向上，棱 镜的顶角角尖延长。
〔手段19〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其是配置成在与液晶面 板的偏光板的吸收轴或通过轴相同的方向上，平行排列线状发光光源或点 发光光源行。
〔手段20〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其是配置成在与液晶面 板的偏光板的吸收轴或通过轴相同的方向上，平行排列线状发光光源或点 发光光源行，且由具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片，亦在与 平行排列有线状发光光源或点发光光源行的方向相同的方向(X方向)上， 棱镜的顶角角尖延长。
〔手段21〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其是配置成在与偏光转 换分离组件片的通过轴或反射轴相同的方向上，平行排列线状发光光源或 点发光光源行。
〔手段22〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其是配置成在与偏光转 换分离组件片的通过轴或反射轴相同的方向上，平行排列线状发光光源或 点发光光源行，且由具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片，亦在 与平行排列有线状发光光源或点发光光源行的方向相同的方向(X方向)上，
棱镜的顶角角尖延长。
〔手段23〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其是配置成在与扩散配 置于液晶面板表面的偏光板的保护片上所形成的各向异性扩散面的光的方 向正交的方向上，具有光偏向功能的数个棱镜行的棱镜顶角的角尖延长。
〔手段24〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其中使用巻动(scroll) 部分点灯驱动方式，其是使液晶面板的扫描线(栅极电极)接通(0N)，在 像素中写入新的数据后，自断开(OFF)的时刻起，经过液晶的响应延迟时间 后，自对应于该扫描线地址位置的背照光区域射出光，而以基本单元单位 部分点亮线状发光光源或点发光光源行的发光光学系统的单元，再度使相 同地址位置的扫描线(栅极电极)接通，在液晶面板的像素中写入新的数 据，并于扫描线断开后，自断开对应于该扫描线地址位置的背照光的线状 发光光源或点发光光源行起，经过液晶的响应延迟时间后，再度自对应于 该扫描线地址位置的背照光区域射出光，而以基本单元单位部分点亮线状 发光光源或点发光光源行的发光光学系统的单元。〔手段25〕如手段1、 2、 3、 4、 5的光学系统，其中使用巻动(scroll) 部分点灯驱动方式，其是首先自R、 G、 B的三原色光的线状发光光源或点 发光光源行中选择1色，使液晶面板的扫描线(栅极电极)接通(0N)，在 液晶面板的像素中写入新的数据后，于扫描线断开，经过液晶的响应延迟 时间后，自对应于该扫描线的地址位置的背照光区域射出选出的1色光， 而以基本单元单位部分选择点亮R、 G、 B的三原色光的线状发光光源或点 发光光源行的发光光学系统的单元，再度使相同地址位置的扫描线(栅极 电极)接通，在液晶面板的像素中写入新的数据，并于扫描线断开后，为 了熄灭自对应于该扫描线地址位置的背照光区域持续射出的选出的1色光， 而以基本单元单位部分选择熄灭R、 G、 B的三原色光的线状发光光源或点 发光光源行的发光光学系统的单元。其次，自扫描线断开的时刻起，经过 液晶的响应延迟时间后，选择对应于该扫描线的位置的R、 G、 B三原色光 的线状发光光源或点发光光源行中，前次未选择的其余色的1色，自对应 于该扫描线的地址位置的背照光区域射出新选出的1色光，而以基本单元 单位部分选择点亮R、 G、 B三原色光的线状发光光源或点发光光源行的发 光光学系统的单元。连续且反复地进行以上的动作，而使R、 G、 B三原色 的各色依序发光。
(发明的效果)
通过以细线状或点状行形成背照光的发光光源的发光部，可在半圓柱 透镜的光学中心轴(Z方向轴)上精确控制光的行进方向，可大幅提高光的 有效利用效率，因此可达到低耗电化。再者，通过使用具有各向异性扩散 功能的光学组件，不增加发光光源的密度即可实现亮度均匀化，因此，比 先前的正下型方式，可大幅减少点发光光源的数量，因此可大幅降低成为 LED背照光最大问题的安装成本。
由于本发明不使用导光板，而是使用半圆柱透镜及曲面反射聚光反射 镜等，因此，即使是大型液晶显示装置用的背照光，重量的增加并不成为 重大问题。通过使用半圆柱菲涅耳透镜来取代半圆柱透镜，亦可大幅减轻 重量。再者，通过使对光偏向棱镜片的入射角接近10度，而稍微倾斜入射， 即使是正下型的LED背照光，仍可使全体厚度减少至30mm程度。
通过使用交互排列本发明的两种不同棱镜而朝下的复合棱镜片，可有 效使偏光分离光学組件所反射的光再度反射于偏光分离光学组件，因此可 提高光的有效利用效率，并可减低耗电。
使用本发明的光学系统的背照光系统，由于可使光扩散而仅向与液晶 面板正交的偏光板的偏光轴方向射出，因此，比先前的完全扩散射出型的 背照光，可大幅减低对偏光轴土45度方向的光扩散射出。因而，IPS模式 及FFS模式等的横电场方式液晶显式面板，于使用本发明的背照光时，无 需使用昂贵的光学补偿膜，因此可实现成本大幅降低及对比提高。


ii图l是先前的朝上配置将扩散光完全聚光用的顶角为90度附近的三角 柱棱镜的背照光系统。
图2是先前的朝下配置改变具备指向性的扩散光的方向用的顶角为63 度附近的三角柱棱镜的光学系统。
图3是垂直入射于本发明的顶角为45度的等腰三角柱棱镜斜面的直线 光的光程说明图。
图4是垂直入射于本发明的顶角为45至60度的等腰三角柱棱镜斜面 的直线光的光程说明图。
图5是垂直入射于本发明的顶角为60度的正三角柱棱镜斜面的直线光 的光程i^明图。
图6是垂直入射于本发明的顶角为50至55度的等腰三角柱棱镜斜面 的直线光的光程iJL明图。
图7是垂直入射于本发明的顶角为50至55度的四角柱棱镜斜面的直 线光的光程说明图。
图8是垂直入射于本发明的顶角为50至55度的四角柱棱镜斜面的直 线光的光程说明图。
图9是垂直入射于本发明的顶角为50至55度的五角柱棱销:斜面的直 线光的光程^L明图。
图IO是本发明的顶角为50至55度的等腰三角柱棱镜与顶角为90度
的等腰三角柱棱镜的复合棱镜片。
图ll是本发明的顶角为50至55度的等腰三角柱棱镜与顶角为90度 的等腰三角柱棱镜的复合棱镜片。
图12是使用本发明的背照光系统而组装的液晶显示装置的构造剖面图。
图13是本发明的组合半圆柱型透镜与半圓柱型菲涅耳透镜的光源光学 系统的剖面图。
图14是本发明的组合半圓柱型透镜与圓柱透镜的光源光学系统与顶角 为58至62度的棱镜片的剖面图。
图15是本发明的组合大小两种半圆柱透镜的光源光学系统与顶角为58 至62度的棱镜片的剖面图。
图16是本发明的组合半圆柱透镜与半圆柱反射镜的光源光学系统与顶 角为50至55度的棱镜片的剖面图。
图17是本发明的组合半圆柱透镜与反射镜的光源光学系统与顶角为58
至62度的棱镜片的剖面图。
图18是本发明的组合各向异性扩散板与半圓柱型菲涅耳透镜的光源光 学系统的剖面图。
图19是本发明的组合各向异性扩散板与半圆柱型菲涅耳透镜的光源光 学系统的剖面图。
图20是本发明的组合半圆柱透镜、各向异性扩散板与半圓柱型菲涅耳 透镜的光源光学系统与棱镜片的剖面图。图21是本发明的组合半圓柱透镜、各向异性扩散板与半圓柱型菲涅耳 透镜的光源光学系统与棱镜片的剖面图。
图22是本发明的组合各向异性扩散板、半圓柱透镜与半圆柱型菲浬耳 透镜的光源光学系统的剖面图。
图23是本发明的组合各向异性扩散板、半圆柱透镜与半圆柱型菲涅耳 透镜的光源光学系统与棱镜片的剖面图。
图24是本发明的组合各向异性扩散板、半圆柱透镜与半圓柱反射镜的 光源光学系统与棱镜片的剖面图。
图25是本发明的组合LED点光源行与半圆柱透镜的光源光学系统的剖 面图。
图26是本发明的组合LED点光源行与具有各向异性扩散功能的半圆柱 透镜的光源光学系统的剖面图。
图27是本发明的组合半圓柱透镜光学系统与LED点光源时的X方向、 Y方向的光的指向特性图。
图28是本发明的由正三角柱棱镜与顶角为50至55度的等腰三角柱棱 镜构成的复合棱镜片。
图29是本发明的由顶角为50至55度的两种不同的等腰三角柱棱镜而 构成的复合棱镜片。
图30是本发明的组合附各向异性扩散面半圆柱透镜与半圓柱透镜的光 源光学系统与棱^^竟片的剖面图。
图31是本发明的组合LED点光源行与两种不同的半圓柱透镜的光源光 学单元的剖面图。
图32是在偏光板的保护层上，使用UV硬化型透明树脂而形成各向异 性扩散面的偏光板。
图33是使用形成有各向异性扩散面的型式，在一面具有以铸造法而制 作的保护层的偏光板。
图34是使用本发明的光源光学系统而可巻动点亮驱动的背照光系统。
图35是使用本发明的背照光系统而组装的液晶显示装置的构造剖面图。
图36是偏光反射光通过顶角为90度的三角柱棱镜与DBEF而再返回反 射现象的说明图。
图37是本发明的顶角为50至55度的等腰三角柱棱镜与顶角为50至 5 5度的四角柱棱镜的复合棱镜片。
图38是本发明的将LED点光源行、半圆柱透镜与反射镜予以一体化的 LED的降温装置。
图39是本发明的组合半圓柱透镜与半反射镜的光源光学系统与顶角为 50至55度的棱镜片的剖面图。
图40是本发明的垂直入射于顶角为50至55度的等腰三角柱棱镜斜面 的直线光的光程说明图。
图41是以12度的角度入射于本发明的顶角为70度的等腰三角柱棱镜底面的直线光的光程说明图。
图42是以19度的角度入射于本发明的顶角为66度的等腰三角柱棱镜 底面的直线光的光程说明图。
图43是以16度的角度入射于本发明的顶角为68度的等腰三角柱棱镜 底面的直线光的光程说明图。
图44是本发明的顶角为70度的等腰三角柱棱镜与顶角为90度的等腰 三角柱棱镜的复合棱镜片。
图45是本发明的顶角为68度的等腰三角柱棱镜与顶角为90度的等腰 三角柱棱镜的复合棱镜片。
图46是本发明的顶角为66度的等腰三角柱棱镜与顶角为90度的等腰 三角柱棱镜的复合棱镜片。
图47是本发明的白色点光源行。
图48是本发明的3色(R、 G、 B)点光源行。
图49是本发明的3色(R、 G、 B)点光源行。
图50是本发明的混合白色点光源与3色(R、 G、 B)点光源而排列的混 合点光源行。
图51是本发明的顶角为70度的等腰三角柱棱镜与顶角为108度的等 腰三角柱棱镜的复合棱镜片。
图52是本发明的白色线发光源。
图5 3是本发明的3色(R、 G、 B)线光源行。
图54是排列1行本发明的发光部的纵横尺寸比为1: 3以上的LED芯 片的白色LED线光源行。
图55是先前的完全扩散射出型背照光的光发射特性图。
图56是在本发明的具有朝下光偏向功能的棱镜片的背面附加各向异性 扩散功能时的指向特性图。
图57是使用本发明的各向异性扩散射出型背照光，在液晶面板表面的 偏光板上附加弱的扩散功能时的指向特性图。
图58是将本发明的LED点光源行、半圆柱透镜保持器与曲面反射镜予 以 一体化的LED的降温装置。
图59是使用本发明的具有朝下光偏向功能的棱镜片时的背照光的指向 特性图。
图60是在本发明的朝下地排列数个顶角为68度的等腰三角柱棱镜的 棱镜片背面，附加各向异性扩散功能的剖面图。
图61是在本发明的朝下复合棱镜片的背面附加各向异性扩散功能的剖 面图。
图62是在本发明的朝下排列数个顶角为53度的等腰三角柱棱镜的棱 镜片背面附加各向异性扩散功能的剖面图。
图63是在本发明的朝下复合棱镜片背面附加各向异性扩散功能的剖面图。
图64是垂直入射于本发明的顶角为53度的五角柱棱镜斜面的直线光的光程iJt明图。
图65是在1个水平扫描期间，错开1 / 2H期间驱动2条不同的扫描线， 而在2个像素中写入各个色的数据的驱动方式说明图。
图66是在1个水平扫描期间，错开1 / 3H期间驱动3条不同的扫描线， 而在3个像素中分别写入各个色的数据的驱动方式说明图。
图67是分割画面的上下，自画面上下向中央写入数据的驱动方式的说 明图。
图68是分割画面的上下，自画面中央向上下写入数据的驱动方式的说 明图。
图69是分割画面的上下，自画面上下向中央写入数据的驱动方式的说 明图。
图70是分割画面的上下，自画面中央向上下写入数据的驱动方式的说 明图。
图71是排列数个本发明的顶角为68度的五角柱棱镜的棱镜片。
图72是在先前的显示装置前面配置菲涅耳透镜，而在中心部聚集指向
性发散光的显示装置。
图73是本发明的液晶TV用背照光光学系统的中央部附近的剖面图。 图74是本发明的液晶TV用背照光光学系统的中央部附近的剖面图。 图75是分割画面的上下，自画面上部与画面中央部向下方向写入数据
的驱动方式图表(diagram)。
图76是分割画面的上下，自画面上部与画面中央部向下方向写入^t据
的-弓区动方式图表(diagram)。
具体实施例方式
(实施例1 )
图47、图48、图49、图50、图52、图53及图54是本发明的线状发 光光源或点发光光源行的平面图。全部的类型均是配置成将发光部在X方 向排成1行，而可精确地射出带状光线。由于发光部愈细，愈可精确控制 射出角度，因此其形状与先前的LED芯片的发光部不同。白色LED情况下， 图54的横长的芯片可比图47的正方形芯片减少安装数量，因此可降低安 装成本。由于可提高横长芯片安装于降温基板上时的安装精确度，因此， 本发明宜使用图54的横长芯片形状的LED。
场序驱动方式用的线状发光光源或点发光光源行如图48、图49及图 53所示，其特征为将R、 G、 B的三原色LED的发光部在X方向上排成1 行而配置。由于本发明的光学系统使用半圓柱透镜或半圆柱菲涅耳透镜， 而在X方向上不具聚光功能，因此如图49所示，即使完全分离3色的发光 部而配置R、 G、 B的三原色，由于X方向的发散角大，因此可获得良好的 均匀亮度。如图53所示地将R、 G、 B虛线状地排列成一行的方式，要比将R、 G、 B线状排列成3行，容易精确控制光的方向性。在降温基板上一体化 地组装有发光光源的电力供给用的布线电路及发光量的精密调整用的薄膜 电阻体等。
(实施例2 )
图13、图18、图19、图20、图21、图22、图23、图30及图31是 使用本发明的数个半圆柱透镜或半圓柱菲涅耳透镜的带状光线产生光学单 元。本发明的实施例以使用2个半圆柱透镜者为标准。亦可由3个半圆柱 透镜而构成，不过存在成本及重量增加的问题，因此，以2个半圓柱透镜 的构造最佳。使2个半圆柱透镜的光学中心轴(Z轴) 一致，而在Z轴上配 置线状发光光源的发光部或点发光光源行的发光部。如图20、图21、图23 及图30所示，本实施例的情况，是自排列数个朝下的棱镜的棱镜片上，自 一个方向入射带状光线。带状光线完全平行的情况下，无法使各带状光线 重迭连续，因此如图13及图31所示，本发明的特征为带状光在线保持 少许的发散角。光学中心轴(Z轴)上侧的发散角(。u)与下侧的发散角 (Qd)必须分别设定于离开Z轴的方向。Qu、 Qd的各个值均为5度以内， 将Qu与Qd的合计值限定于2度至8度的范围内，而调整2个半圆柱透镜 的配置时，可使各带状光线良好地重迭。将Qu的值设定成比Qd的值大时， 进一步使各带状光线的接合良好。亦可使用可改变此种Qu与Qd的值的非圆柱透镜。亦可将第一个半圆柱透镜与第二个半圆柱透镜的光轴偏离，而
倾斜其中 一个半圆柱透镜。
如图13、图18、图19及图22所示，通过第二个半圆柱透镜使用半 圆柱菲涅耳透镜，可谋求减轻重量。再者，如图18、图19及图22所示， 通过在带状光线产生光学单元部上附加各向异性扩散功能，而增大对X轴 方向的光扩散，可进一步扩大点发光光源的排列间距，而可使点发光光源 的安装成本降低。图18是使用各向异性扩散板，而图19及图22则是在第 一半圆柱透镜及第二半圆柱透镜的入射光的平面部上附加各向异性扩散功 能。图52的完全线光源情况下，无需此种各向异性扩散功能。
图27是白色LED的发光指向特性，是计测在发光光源中设置第一个 半圆柱透镜者的值，且是图25的Z-Y方向的指向特性与Z-X方向的指向 特性的值。本发明由于必须在Z方向轴上产生大致平行的带状光线，因此， 发光部与半圆柱透镜的光学中心轴(Z轴)的配置位置精确度要求非常高。 因而本发明使用制作图31所示的透镜保持器，而使发光光源、降温装置与 2个半圆柱透镜予以一体化的光学单元。通过使透镜保持器的侧面直接连接 于背照光的框体，可重现性良好地形成入射于排列数个具有光偏向功能的 棱镜的朝下棱镜片的角度，且各光学单元不致产生偏差。透镜保持器是由 反射光的白色塑料而制成。本发明的特征为棱镜片的面与光学中心轴(Z轴)的交叉角选定在IO度至24度范围的值。虽然亦可为30度，不过，此 种情况下需要许多光学单元，而导致成本提高及背照光变厚。IO度以下时， 光的入射角过浅，光学单元的组装精度4艮难保持，因此最佳的交叉角为15 度至20度的范围。 (实施例3 )
图16、图24、图38、图39及图58是组合半圓柱透镜与曲面反射聚 光反射镜的带状光线产生光学单元的剖面图，及并列数个上述光学单元而 配置的背照光的剖面图。其特征为可以曲面反射镜调整带状光线的发散 角。为了折返带状光线，而取较大的自发光光源入射于棱镜片的光程，因 此取较大的点发光光源在X方向的排列间距，不过，由于使用反射光学系 统，因而反射镜的加工精确度及组装精确度不易保持。图58是使用为了提 高自点发光光源发出的光的利用效率，而使用2个半圆柱透镜的光学系统。 与实施例2同样地，带状光线是自一个方向入射于朝下棱镜片。入射角度 自棱镜片的基底膜面计测，选定10度至24度的角度范围。最佳的入射角 与实施例2同样地，是15度至20度的范围。
图38及图58是将组装点发光光源行与半圆柱透镜的透镜保持器等的 聚光透镜系统与曲面反射镜系统的光源加以冷却用的降温装置予以一体化 的光学单元的剖面图。为了扩大X方向的点光源的安装间距，通过在第一 半圆柱透镜或第二半圓柱透镜的光入射的侧的平面部上附加增大对X方向 的光扩散的各向异性扩散功能，可提高亮度的均匀性。
图39与图16及图24类似，不过曲面反射镜并非图16及图24的二 维反射镜，而是由复杂的三维形状的反射镜构成。图16及图24在使用数 个光学单元时，在X方向轴的配置位置上的限制不大，而图39的情况，即 使在X方向轴的配置位置上亦加上限制，不过，由于可提高带状光线的有 效利用率，因此，欲尽可能减低耗电时，可使用图39的光学单元来组装背 照光。
(实施例4 )
图15是并列数个光学单元而配置的背照光的剖面图，该光学单元是 在排列数个具有光偏向功能的棱镜的朝下棱镜片上，自两个方向入射带状 光线。且是将实施例2的光学单元2组彼此改变方向而交互地配置者。其 是在忽略耗电，而增大背照光的光量时使用的光学系统。通过将图15的半 圆柱透镜替换成半圆柱菲涅耳透镜，可减轻重量。 (实施例5 )
图17是并列数个光学单元而配置的背照光的剖面图，该光学单元是 在排列数个具有光偏向功能的棱镜的朝下棱镜片上，自两个方向入射带状
17光线。且是将实施例3的光学系统2组彼此改变方向而交互地配置者。其 在增大背照光的光量时有效。由于无法将反射镜系统与发光光源系统予以 一体化，因此，无法简化背照光的组装，但是可减轻重量，且比实施例4 的厚度薄。
(实施例6 )
图14是并列数个光学单元而配置的背照光的剖面图，该光学单元是 在排列数个具有光偏向功能的棱镜的朝下棱镜片上，自两个方向入射带状 光线。其特征为配置成在1个圓柱透镜上，将线状发光光源或点发光光 源行彼此相对，而在圓柱透镜的区域，方向不同的光交叉。由于是将使用 图25及图26的半圆柱透镜的光源2组彼此相对，而使光入射于1个圆柱 透镜，因此虽可比实施例4厚度薄，但是无法减轻圓柱透镜的重量。与实 施例5同样地，其在增大背照光的光量时有效。 (实施例7 )
图41、图42及图43是本发明的背照光使用的排列数个具有光偏向功 能的棱镜的朝下棱镜片的基本单位的棱镜剖面图。图41是对棱镜片的基底 膜面，自基底膜面计测，以12度入射后，在基底膜面垂直地射出光者，图 43是以16度入射后，在基底膜面垂直地射出光者，图42是以19度入射后， 在基底膜面垂直地射出光者。任何棱镜均是入射光被与入射侧的棱镜斜面 相对的相反侧的斜面完全反射，而在基底膜面，光的行进方向偏向垂直方 向。带状光线的光学中心轴(Z轴)设定成与图41、图42及图43所示的 光线的入射角相同角度时，带状光线的大部分是在基底膜面以垂直方向射 出。为数度以内的发散角时，大部分自基底膜面以接近垂直方向的方向射 出。此时带状光线的Y方向的宽度W，依入射角cj,而自基底膜面扩大成l /sina倍的宽度，亦即扩大成W/sincj的宽度。在19度入射情况下，是 扩大成3倍的宽度而射出。12度入射情况下，是扩大成约5倍的宽度。如 图5所示，顶角60度的正三角柱棱镜片，其入射角为30度，而扩大率仅 为2倍。扩大率小时，需要增加带状光线数量，亦即需要增加线状光源或 点发光光源行的数量，而导致成本增加。因而，入射角必须为30度以下。 设定大的扩大率时，入射角变小，亮度的变化率亦变大。入射角为8度时， 扩大率达到7倍以上，而不易控制入射角的精确度偏差。因而入射角必须 为IO度以上。
图59是在图41、图42及图43的朝下棱镜片上入射发散角小的带状 光线，在棱镜的斜面全反射，而在基底膜面垂直方向地射出光时的指向特 性图。如图60所示，在基底膜的背面附加各向异性扩散功能时的指向特性 图是图56。即使组合图41、图42及图43的朝下棱镜，及在贴合于液晶面 板表面的偏光板的保护膜上附加各向异性扩散功能的图32及图33的偏光板，仍可获得图56的指向特性。IPS模式及FFS模式，由于产生土45度方
向的光泄漏，因而有对比在士45度方向显着恶化的问题，因而使用具有图
55的指向特性的背照光情况下，必须使用特殊的光学补偿膜，来防止±45
度方向的光泄漏。该特殊的光学补偿膜不易形成大面积，且价格非常高， 而有碍降低成本。
使用本发明的背照光光学系统，将具有图56或图59的指向特性的背 照光，与IPS模式或FFS模式等的横电场方式液晶面板组合时，可解决在 土45度方向上光泄漏的问题。此因，由于在具有图56及图59的指向特性 的背照光中，并未自±45度方向射出光，因此原理上不产生光泄漏。使通 过液晶面板表面的偏光板的光，通过具有各向同性扩散功能的面时，则可 变成具有图57的指向特性。图56的情况下，只必须使偏光板表面具有各 向同性扩散功能即可。图59的情况下，通过在偏光板的保护膜上附加各向 异性扩散功能，进一步在偏光板上重迭具有各向同性扩散功能的膜，即可 实现图57的指向特性。由于本发明的背照光光学系统可实现非常适合于横 电场方式液晶模式的指向特性，因此无需特殊的光学补偿膜，而可大幅降 低成本。
图41、图42及图43的朝下棱镜情况下，由于亦可自棱镜斜面的任何 侧入射光，因此于组装背照光时不致发生任何问题。而可适用于图14、图 15、图16、图17、图20、图21、图23、图24、图30及图39等全部的方 式。由于棱镜的顶角不致形成锐角，因此制造容易，且于处理时不易发生 顶角破损，因此适合背照光的量产。 (实施例8 )
图44、图45及图46是本发明的背照光使用的排列数个具有光偏向功 能的棱镜的朝下棱镜片的剖面图。图44是对棱镜片的基底膜面，自基底膜 面计测，以12度入射后，在基底膜面垂直地射出光者，图45是以16度入 射后，在基底膜面垂直地射出光者，图46是以19度入射后，在基底膜面 垂直地射出光者。任何棱镜均是入射光以与入射侧的棱镜斜面相对的相反 侧的斜面完全反射，而在基底膜面上，光的行进方向偏向垂直方向。与实 施例7不同的处为，顶角O是由不同的两种棱镜构成。图44是在顶角为70 度的等腰三角柱棱镜之间，配置2个顶角为90度的等腰三角柱棱镜。图45 是在顶角为68度的等腰三角柱棱镜之间，配置1个顶角为90度的等腰三 角柱棱镜。图46是在顶角为66度的等腰三角柱棱镜之间，配置1个顶角 为90度的等腰三角柱棱镜。其特征为任何复合棱镜均是为了避免顶角为 90度的棱镜顶角角尖阻碍入射的光，而使角尖的高度比具有偏向功能的棱 镜的角尖的高度低。即使与不存在顶角为90度的棱镜的实施例7的棱镜片 比较，光的偏向功能并无差异。
19在顶角为90度的棱镜上，如图36所示，自基底膜侧入射的光具有再 度向入射的方向，以棱镜的2个斜面全反射，而返回相同方向的再返回反 射功能。由于具有该功能，因此，为图44、图45及图46的棱镜片时，与 偏光转换分离组件膜组合时，比实施例7的棱镜片，可提高光的有效利用 效率，可进一步提高亮度。顶角为90度的棱镜，其再返回反射功能的效果 最高，不过，只要是顶角在80至110度范围的等腰三角柱，均发现反射功 能，因此可改善光的有效利用效率。
在图44、图45及图46的朝下棱镜片上，入射发散角小的带状光线， 以棱镜的斜面全反射，而在基底膜面垂直方向地射出光时的指向特性图， 与实施例7相同，可获得与图59相同者。但是，如图56所示地改变指向 特性，且如图61所示地，在棱镜的基底膜的背面附加各向异性扩散功能时， 即使获得图56所示的指向特性，顶角为90度的朝下棱镜具备的光再返回 反射功能，由于各向异性扩散光的作用减弱，因此亮度提高的效果不大。 因而，不使基底膜的背面具备各向异性扩散功能，而如图59的指向特性， 在液晶面板上入射光，通过液晶面板后，使设置于液晶面板表面的偏光板 的保护膜上具备各向异性扩散功能，而发现图56的指向特性者，光的有效 利用效率提高，可实现亮度高的显示。为了确保±45度方向的辨识性，而 在附加有各向异性扩散功能的保护膜上设置各向同性扩散功能膜或附加对 土45度方向的各向异性扩散功能的膜时，可实现图57的指向特性。 (实施例9 )
图4、图5及图40是本发明的背照光使用的排列数个具有光偏向功能 的棱镜的朝下棱镜片的基本单位的棱镜剖面图。任何棱镜均自棱镜的急斜 面侧对斜面以90度的角度入射光时，在相反侧的緩斜面，光被完全反射， 而自棱镜片的基底膜面垂直方向地射出光。
自图13、图18、图19、图22及图31的带状光线射出光学系统射出 的带状光线的光学中心轴(Z轴)，设定成与图4、图5及图40所示的光线 入射角相同角度时，带状光线的大部分在基底膜面垂直方向地射出。带状 光线的发散角为数度以内时，几乎全部的光自基底膜面以接近垂直方向的 方向射出。此时，带状光线的Y轴方向的宽度W,依入射角a，而自基底膜 面扩大成1/sina倍的宽度，亦即扩大成W/sina的宽度。在10度入射 情况下，是扩大成5. 8倍的宽度而射出。20度入射情况下，是扩大成约2. 9 倍的宽度而射出。如图5所示，顶角60度的正三角柱棱镜片，其入射角为 30度，带状光线的宽度仅扩大2倍。扩大率小时，需要增加带状光线数量， 亦即需要增加线状光源或点发光光源行的单元数，而导致成本增加。因而， 入射角必须为30度以下。为了增加扩大率，而缩小入射角时，不易谋求亮 度的均匀化，而发生亮度不一致。入射角为8度时，扩大率达到7倍以上，入射角少许变化即导致亮度大幅变化。因而入射角必须为IO度以上。
图59是在图4、图5及图40的朝下棱镜片上入射发散角小的带状光 线，在棱镜的斜面全反射，而在基底膜面垂直方向地射出光时的指向特性 图。如图62所示，在棱镜片的基底膜的背面附加各向异性扩散功能时的指 向特性图是图56。即使组合图4、图5及图40的朝下棱镜片，及在贴合于 液晶面板表面的偏光板的保护膜上附加各向异性扩散功能的图32及图33 的偏光板，仍可获得图56的指向特性。IPS模式及FFS模式，由于产生土 45度方向的光泄漏，因而有对比在士45度方向显着恶化的问题，因而使用 图55的各向同性背照光情况下，必须使用特殊的光学补偿膜，来防止±45
度方向的光泄漏。该特殊的光学补偿膜不易形成大面积，且价格非常高， 而有碍降低成本。
使用本发明的背照光光学系统，将具有图56或图59的指向特性的背 照光，与IPS模式或FFS模式等的横电场方式液晶面板组合时，可解决在 土45度方向上光泄漏的问题。此因，由于在具有图56及图59的指向特性 的背照光中，并未自±45度方向射出光，因此原理上不产生光泄漏。使通 过液晶面板表面的偏光板的光，通过具有各向同性扩散功能的面时，则具 有图57的指向特性。图56的情况下，只必须使偏光板的保护膜表面具有 各向同性扩散功能即可。图59的情况下，通过在偏光板的保护膜上附加各 向异性扩散功能，进一步在偏光板上重迭具有各向同性扩散功能的膜，即 可实现图57的指向特性。由于本发明的背照光光学系统可实现非常适合于 横电场方式液晶显示模式的指向特性，因此无需特殊的光学补偿膜，而可 大幅降低成本。MVA模式亦同样地，可扩大视野角，并可降低电路成本。
图5的朝下正三角柱棱镜情况下，由于亦可自棱镜斜面的任何侧入射 光，因此于组装背照光时不致发生作业错误及问题。因而，可适用于图14、 图15、图16、图17、图20、图21、图23、图24、图30及图39等全部使 用带状光线产生光学系统的背照光方式。
图4及图40的朝下等腰三角柱棱镜情况下，必须自棱镜的急斜面侧 对急斜面垂直地入射光，而无法适用于图14、图15及图17的方式的背照 光光学系统。由于图4及图40的光的入射方向是限定于一个方向，因此， 即使将直接光未入射的阴影部分的斜面，如图6、图7、图8及图9所示作 为散射面，或是将倾斜角改变成45度，仍不致妨碍入射光的偏向作用。特 别是如图7及图9所示，通过将直接光未入射的阴影部分的斜面角度形成 45度，如图36所示，可发现再返回反射功能，因此可提高亮度。 (实施例10)
图IO及图ll是本发明的背照光使用的排列数个具有光偏向功能的棱 镜的朝下棱镜片的剖面图。与实施例9不同的处为顶角0是由两种不同的棱镜构成。图10是在顶角 为50度至55度的等腰三角柱棱镜之间，排 列1行顶角为90度的等腰三角柱棱镜。图11是在顶角0为50度至55度 的等腰三角柱棱镜之间，排列2行顶角为90度的等腰三角柱棱镜。其特征 为任何的复合棱镜片均是顶角为90度的等腰三角柱棱镜的顶角角尖不致 阻碍入射的光，而其角尖高度比顶角 在50度至55度的范围的具有偏向 功能的棱镜角尖的高度低。即使与顶角为90度的等腰三角柱棱镜不存在的 实施例9的棱镜片比较，光的偏向功能并无差异。
顶角为90度的等腰三角柱棱镜，如图36所示，自基底膜侧入射的光 具有再度向入射的方向，以棱镜的2个斜面全反射，而返回相同方向的再 返回反射功能。由于具有该功能，因此，为图10及图11的棱镜片时，与 偏光转换分离组件膜组合时，比实施例9的棱镜片，可提高光的有效利用 效率，可进一步提高亮度。顶角为90度的棱镜，其再返回反射功能的效果 最高，不过，只要是顶角在80至110度范围的等腰三角柱，均发现反射功 能，因此可改善光的有效利用效率。
在图10及图11的朝下棱镜片上，入射发散角小的带状光线，以棱镜 的斜面全反射，而在基底膜面垂直方向地射出光时的指向特性图，与实施 例9相同，可获得与图59相同者。但是，如图56所示地改变指向特性， 且如图63所示地，在棱镜片的基底膜的背面附加各向异性扩散功能时，即 使获得图56所示的指向特性，顶角为90度的等腰三角柱棱镜具备的光再 返回反射功能，由于各向异性扩散光的作用减弱，因此亮度提高的效果不 大。因而，不使基底膜的背面具备各向异性扩散功能，而如图59的指向特 性，在液晶面板上入射光，通过液晶面板后，使设置于液晶面板表面的偏 光板的保护膜上具备各向异性扩散功能，而发现图56的指向特性者，光的 有效利用效率提高，可实现亮度高的显示。为了确保士45度方向的辨识性， 而在附加有各向异性扩散功能的保护膜上设置各向同性扩散功能膜或附加 对士45度方向的各向异性扩散功能的膜时，可实现图57的指向特性。 (实施例11 )
图6 4及图71是本发明的背照光系统使用的排列数个具有光偏向功能 的五角柱棱镜的朝下棱镜片的剖面图。图64是排列数个顶角为53。，顶角 的分角0a^6度，0b-37度，I 0a- b|=21度，接触于基底膜的斜面的 角度为45度的五角柱棱镜。对基底膜以16度入射的带状光线，全部以五 角柱棱镜的斜面全反射，而对基底膜垂直方向地射出。接触于基底膜的斜 面形成45度时，如图36所示，自基底膜的相反侧入射的光再度向入射方 向全反射而返回。而可具备与图IO及图11相同的作用。顶角在50度至55 度的范围，分角0a、 G)b的差的绝对值在15度至30度的范围，且接触于 基底膜面的倾斜面的角度在35度至50度的范围的五角柱中，只要可使以 a的角度入射于基底膜的带状光线全部对基底膜垂直地射出，即可用作本 发明背照光系统的光学系统使用的具有光偏向功能的五角柱朝下棱镜片。 接触于基底膜面的倾斜面的角度，以45度为最佳角度。通过在基底膜面的 背面，如图63所示地附加各向异性扩散面，即可实现图56的指向特性。 图71是排列数个顶角为68度，顶角的分角0a-G)b-34度，|0a-0b|=O 度，接触于基底膜的斜面的角度为45度的五角柱棱镜。图71为了设计成 自一个方向入射带状光线用，使入射的光偏向，而将未作用的斜面倾斜成 45度，因此不形成左右对称。
图64及图71两者均是设计成对基底膜以16度入射的带状光线用， 而具有几乎相同的偏向功能，不过，图71的顶角大，容易制作五角柱棱镜， 于处理时不易发生顶角破损，因此在量产在线使用图71者，可提高良率。 (实施例12)
图12、图34及图35是说明并列配置数个本发明的带状光线产生光学 系统，通过在具有光偏向功能的棱镜片上倾斜入射带状光线，扩大带状光 线的发光宽度，同时通过使带状光线的行进方向对棱镜片的基底膜面变成 垂直方向，可形成面状的发光源，而可用作液晶显示装置用的背照光光源 的构造剖面图。
图12以具有光偏向功能的棱镜片，改变在液晶面板面垂直方向的行 进方向的光，具有如图59所示的指向特性。因而，不使用光学补偿膜，即 可解决IPS模式及FFS模式等横电场方式液晶面板上成为问题的在视角± 45度方向上光泄漏的问题。通过附加各向异性扩散功能的片，使通过配置 于液晶面板上部的偏光板的光扩散，可轻易地变成具备图56的指向特性的 光。再者，除了各向异性扩散功能的外，通过附加各向同性扩散功能，可 更轻易地变成图57的指向特性。通过将各向异性扩散功能与各向同性扩散 功能形成于各个不同层上，可自由调整视角士90度方向与视角士45度方向 的光量，可依不同用途而自由设计光的配向方向。愈增强各向异性扩散功 能与各向同性扩散功能，液晶面板的正面亮度愈低，因此在将耗电抑制在 最小限度情况下，如图32及图33所示地在液晶面板上的偏光板上附加弱 的各向异性扩散功能时，可降低成本，且可获得最高的正面亮度与最高的 对比。
图12中，如图7、图8、图9、图10、图11、图37、图44、图45、 图46、图51、图64及图71所示，除光偏向功能的外，通过使棱镜片具备 容易发现再返回反射功能的构造，可提高可再利用自偏光分离组件膜反射 的光的机率。偏光分离组件膜的面预先加工成镜面者，可进行亮度高且对 比高的影像显示。
图35是将各向异性扩散片配置于具有光偏向功能的棱镜片与偏光分离组件片之间，藉此，通过使被偏光分离组件片所反射的光多重反射，可 提高可再度有效利用的机率。并可使各带状发光光源行的接合亮度均匀。
通过该各向异性扩散片的光，其指向性自图59变成图56。为图56的指向 性时，即使IPS模式及FFS模式，亦不致增加±45度方向的光，因此不致 发生由于在土45度方向的视野角的光泄漏造成对比降低。光通过液晶面板 与配置于液晶面板上的偏光板后，使用±45度方向的各向异性扩散片或各 向同性扩散片时，可获得图57的指向特性。
图34是将本发明的线状发光光源或点发光光源行自液晶面板的画面 上部向下部巻动(scroll)点亮驱动情况的平面图与剖面图。本发明由于可
利用可进行DC (直流)脉沖驱动的LED及无机EL等作为光源，因此，可非 常简单地以成本低廉的电路巻动(scroll)点亮驱动。由于液晶分子的响应 时间延迟，均发生2至10msec程度的响应延迟时间，移动快速的影像显示 时，发生影像的轮廓模糊的问题，但是，由于本发明是通过停止自液晶面 板上重写影像数据的后，至液晶分子完全响应结束的延迟时间带的背照光 点亮，可完全改善影像轮廓的模糊。由于本发明必须精确地控制自光源产 生的光的行进方向，因此，将白色LED光源的发光部，如图47、图48、图 49、图50及图54所示地细长排列于光源的排列方向特别重要。通过尽量 缩小带状光线产生光学系统的Y方向上的发光光源宽度，可正确地控制Y -Z面上光的行进方向。因而，为了防止发光量减低，如图54所示，通过 将LED芯片本身形成细长形，争取发光面积，来确保发光量。由于本发明 并未使用先前液晶TV用背照光使用的图55所示的完全扩散光(各向同性 扩散光)的光，作为背照光的光学系统的出发点，因此，不致消耗无效光 产生时需要的电力。因此可节约电力。 (实施例13)
图65是本发明的双工(多任务(multiplex))驱动方式场序液晶面板 的原理说明图。将1H (水平扫描)期间分割成一半，选择2条分离1/2V 程度的扫描线使其动作，将断开时序错开1/2H程度，在分割成一半的水 平期间，时间分割不同色的影像信号，而在垂直方向(V方向)上分离1/ 2V程度的像素上分别写入。采用该方式，扫描线的写入时间减少成一半， 而先前的场序驱动方式，则有为了驱动影^象信号布线，而驱动器IC内部的 频率频率增加成3倍的问题，若采用本方式的双工驱动方式，则频率频率 的增加可抑制为1. 5倍。
图66是本发明的三工(多任务(multiplex))驱动方式场序液晶面4反 的原理说明图。将1H (水平扫描)期间分割成1/3，选择3条分离1 / 3V 程度的扫描线使其动作，将断开时序错开1 / 3H程度，在分割成1 / 3H的 水平期间，时间分割不同色的影像信号，而在垂直方向(V方向)上分离1
24/3V程度的像素上分别写入。该方式的特征为扫描线的写入时间减少成 1 / 3,频率频率与使用先前的滤色器的面板完全相同的频率数即可。
观察图65及图66 了解，随着增加多任务数量，显示画面的分割数增 加。双工驱动方式最多可将画面分割成5个。三工驱动方式最多可将画面 分割成7个。从时刻与画面位置的图表(diagram)可了解，各色分割而发光 的区域，是自画面的上部向下部巻动(scroll)驱动。为了顺利地进行巻动 驱动，必须尽量将背照光的V方向(垂直方向)予以多数分割，而分别驱 动。使用冷阴极管(CCFL)的方式，增加灯数量，而进行巻动驱动时，必 须分别驱动全部的灯，由于必须3原色个别地点亮，因此亦须增加灯数量。 如此成为成本非常高的背照光系统。场序驱动用背照光光源采用巻动驱动 时，最适合采用三色的R、 G、 B可发光的LED光源。为了不增加LED的安 装数量，而增加V方向(垂直方向)的分割数，只必须减低水平方向的LED 的配置密度即可。形成此种光源的最佳光学系统，是使用图16、图24及图 39的曲面反射镜系统的带状光线产生光学系统。点发光光源行使用图38及 图58。
(实施例14)
图67及图68是本发明的将画面分割成上下两个的双工(多任务 (multiplex))驱动方式场序液晶面板的原理说明图。其是扫描线数量多的 高清晰度TV用者。具有1080条扫描线的高清晰度，由于其1H(水平扫描) 期间短达15.4|asec，因此图65的方式分割成1 / 2时，7.7lasec成为允 许重写数据的时间。最大的问题是影像信号线的信号的延迟时间。图66的 方式是分割成1/3,因此，5. ljasec成为允许重写数据的时间。100吋等 级的大型液晶TV,由于其影像信号线的电容与电阻均大，因此采用图65及 图66的方式难以实现。图67及图68中，扫描线的水平扫描期间为2倍， 因此分割成1/2，而15.4 m sec成为允许重写数据的时间。观察图式了解， 由于影像信号线的长度减半，电容与电阻亦分别减半，因此在可充分驱动 的范围内。
为了将影像信号线分割成上下，图67及图68比图65及图66,必须 驱动两倍数量的影像信号线，因此影像信号线驱动用IC的数量，图67及 图68为图65及图66的两倍，而无法避免成本提高。但是，先前的使用滤 色器的液晶面板，由于影像信号线需要R、 G、 B的3组，因此影像信号数 量需要图65及图66的面板的3倍数量，即使图67及图68的影像信号线 数量为图65及图66的面板的两倍，其增加情形不如先前的严重。
图67及图68中的重点，观察画面位置与时刻的图表(diagram) 了解， 是将画面的中央线对称地选择驱动扫描线。通过采用此种画面中央线对称 存取驱动方式，在画面中央部，必定相同色的发光区域集中，如图73及图74所示，通过精密:l也配置一个^f吏画面中央部发光的光源，可防止在画面中 央部造成混色。
图69及图70是本发明的将画面分割成上下两个的三工(多任务 (multiplex))驱动方式场序液晶面板的原理说明图。图69及图70，由于 扫描线的水平扫描期间为2倍，因此，分割成1/3， 10. 2jusec是允许重 写数据的时间。观察图式了解，由于影像信号线的长度减半，因此电容与 电阻亦分别减半，而抑制在可充分驱动的范围。画面全体的发光、非发光 分割数最多时为13个，因此，比图67及图68时的9个增加相当多。将发 光区域自画面的上部至下部，全面地巻动(scroll)驱动时，只必须以图75 及图76所示的图表(diagram)驱动即可实现。但是，图75及图76的情况 下，即使背照光的发光部可顺利地巻动(scroll)驱动，但是在画面的中央 部容易发生区块分割现象，称不上是适合均匀的大画面显示的驱动。以图 67、图68、图69及图70的图表(diagram)驱动时，原理上不发生画面中央 部的区块分割现象，因此，即使使用场序驱动方式仍可实现均匀的大画面 显示。
使用本发明的背照光光源时，通过自画面上部至中央、自下部至中央 精确地调整单位光源单元的Z轴，如图72所示，不使用菲涅耳透镜，仍可 实现先前使用巨大的菲涅耳透镜来调整光的指向特性者。因而100吋以上 的大画面显示装置，需要具备使光集中在观察者的方向上，而调整画面全 体亮度的功能。
2权利要求
1、一种场序驱动方式主动矩阵液晶显示装置，其特征为在1H期间，自1条数据线，错开1/2H时间而时间分割地送出R、G、B的三原色中2个不同的色数据，栅极线者，通过在画面的垂直方向上，分别使分离1/2V程度的不同的2列栅极线个别地动作，并错开1/2H的时序而断开各个栅极线，在1/2V程度分离的不同的2列像素上写入各个不同的色信号数据；并通过自画面的上部向下部，或是自画面的下部向上部进行该动作，依序时间分割地写入R、G、B的三原色的色数据来显示，在1场或1个帧显示画面中，将2色以上不同的色信号写入显示画面上。
2、 一种场序驱动方式主动矩阵液晶显示装置，其特征为在1H期间， 自1条数据线，错开1/3H时间而时间分割地送出3个不同的色数据，栅 极线者，通过在画面的垂直方向上，分别使分离1/3V程度的不同的3列 栅极线个别地动作，并错开1/3H的时序而断开各个栅极线，在1/3V程 度分离的不同的3列像素上写入各个不同的色信号数据；并通过自画面的 上部向下部，或是自画面的下部向上部进行该动作，依序时间分割地写入 不同的3色以上的色信号数据来显示，在1场或1个帧显示画面中，将3 色以上不同的色信号写入显示画面上。
3、 一种场序驱动方式主动矩阵液晶显示装置，其特征为为了将显示 画面全体分割成上下两个来显示，而将1行的lt据在线下地分别分割，并 分别驱动地连接于各个外部驱动电路，上部的画面区域，在1H期间，自1 条数据线，错开1/2H而时间分割地送出R、 G、 B的三原色中2个不同的 色数据，栅极线者，通过在画面的垂直方向上，分别使分离1/4V程度的 不同的2列栅极线个别地动作，并错开1/2H的时序而断开各个栅极线， 在1 /4V程度分离的不同的2列像素上写入各个不同的2色的色信号数据； 并反复自画面的上部向中央部，或是自画面的中央部向上部依序进4亍该动 作，同时，下部的画面区域，在1H期间，自l条凝:据线，4昔开1/2H，并 按照与上部画面区域相同色的顺序，时间分割地送出与上部画面区域选出 者相同系统的色的不同信号数据，栅极线者，通过在画面的垂直方向上， 使分离1/4V程度的不同的2列栅极线，且与在画面的上部区域选出的栅 极线，在将画面的水平中央线作为线对称轴的位置上不同的2条栅极线个 别地动作，并错开1/2H的时序而断开各个栅极线，在1/4V程度分离的 不同的2列像素上分别写入与上部的画面区域选出的种类相同系统的色信 号数据；并反复自画面的下部向中央部，或是自画面的中央部向下部依序 地与上部的像素区域同步进行该动作。
4、 一种场序驱动方式主动矩阵液晶显示装置，其特征为为了将显示画面全体分割成上下两个来显示，而将1行的数据在线下地分别分割，并分别驱动地连接于各个外部驱动电路，上部的像素区域，在1H期间，自1 条数据线，错开1/犯的时间而时间分割地送出3个不同的色数据，栅极 线者，通过在画面的垂直方向上，分别使分离1/6V程度的不同的3列栅 极线个别地动作，并错开1/3H的时序而断开各个栅极线，在1/6V程度 分离的不同的3列像素上写入各个不同的3色的色信号数据；并反复自画 面的上部向中央部，或是自画面的中央部向上部依序进4亍该动作，同时， 下部的画面区域，在1H期间，自l条数据线，错开1/3H，并按照与上部 画面区域相同色的顺序，时间分割地送出与上部画面区域选出者相同系统 的色的不同信号数据，栅极线者，通过在画面的垂直方向上，使分离1/6V 程度的不同的3列栅极线，且与在画面的上部区域选出的栅极线，在将画 面的水平中央线作为线对称轴的位置上不同的3条4册极线个别地动作，并 错开1/3H的时序而断开各个栅极线，在1/6V程度分离的不同的3列像 素上分别写入与上部的像素区域选出的种类相同系统的色信号数据；并反 复自画面的下部向中央部，或是自画面的中央部向下部依序地与上部的像 素区域同步进行该动作。
5、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的场序驱动方式主动矩阵 液晶显示装置，其特征在于，液晶显示装置的面发光光源，是一发光光学 系统，该发光光学系统是，并列配置数个带状光线产生光学单元，其组合l条线状发光光源或l 行点发光光源行、及数个半圆柱透镜，并将半圆柱透镜的光学中心轴(Z轴) 方向的光的发散角控制在2度至8度范围内，在将数个上述带状光线的射 出方向排列在相同方向，而平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数 个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测，为10度至24度 范围的入射角入射带状光线，并以棱镜片的棱镜的倾斜面使带状光线全反 射，而对液晶面板的平面大致垂直方向地射出带状光线；或者是，使来自曲面反射聚光反射镜的光的射出方向形成相同方向， 而并列配置数个带状光线产生光学单元，其组合l条线状发光光源或l行 点发光光源行、1个以上半圆柱透镜及曲面反射聚光反射镜，并将发散角 控制在2度至8度范围内，在平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的 数个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测，为10度至24 度范围的入射角入射带状光线，以棱镜片的棱镜的倾斜面，使带状光线全 反射，而对液晶面板的平面大致垂直方向地射出带状光线；或者是，使光的射出方向彼此形成相反方向地交互并列而配置数个带 状光线产生光学单元，其组合1条线状发光光源或1行点发光光源行、及 数个半圆柱透镜，并将半圆柱透镜的光学中心轴(Z轴)方向的光的发散角控制在2度至8度范围内，而在平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能 的数个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测， 一方的带状 光源以+ 10度至+ 24度的范围，另一方相反方向的带状光源以-10度至-24 度的范围入射， 以棱镜片的棱镜两方的倾斜面，使方向相反的带状光线 全反射，并对液晶面板的平面大致垂直方向地射出上述带状光线；或者是，使光的射出方向彼此形成相反方向地交互并列地配置数个带 状光线产生光学单元，其组合1条线状发光光源或1行点发光光源行、1 个半圆柱透镜及曲面反射聚光反射镜，且将发散角控制在2度至8度的范 围内，在平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的 棱镜片上，以自液晶面板的平面计测， 一方的带状光源以+ 10度至+ 24度 的范围，另一方相反方向的带状光源以-10度至-24度的范围入射，以棱 镜片的棱镜两方的倾斜面，使方向相反的带状光线全反射，并对液晶面板 的平面大致垂直方向地射出上述带状光线；或者是，并列地配置数个光学单元，其组合2条彼此相对的线状发光 光源或2行彼此相对的点发光光源行、对应于各个光源的2个半圆柱透镜 及l个圆柱透镜，而产生将半圆柱透镜的光学中心轴(Z轴)方向的光发散 角控制成通过圆柱透镜后，限制在2度至8度范围内，彼此在圆柱透镜区 域交叉的2条带状光线，在平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数 个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测， 一方的带状光源 以+ 10度至+ 24度的范围，另一方相反方向的带状光源以-10度至-24 度的范围入射，以棱镜片的棱镜两方的倾斜面，使方向相反的带状光线全 反射，并对液晶面板的平面大致垂直方向地射出上述带状光线。
6、根据权利要求3或4所述的场序驱动方式主动矩阵液晶显示装置， 其特征在于，前述液晶显示装置的背照光面发光光源，是一带状光线产生 光学系统，该带状光线产生光学系统是，1条线状发光光源或1行点发光光 源行、及数个半圆柱透镜，并将半圓柱透镜的光学中心轴(Z轴)方向的光 的发散角控制在2度至8度范围内，在将数个上述带状光线的射出方向排 列在相同方向，而平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行 所组成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测，为10度至24度范围的入 射角入射带状光线，并以棱镜片的棱镜的倾斜面使带状光线全反射，而对 液晶面板的平面大致垂直方向地射出带状光线；或者是，1条线状发光光源或1行点发光光源行、l个以上半圆柱透镜 及曲面反射聚光反射镜，并将发散角控制在2度至8度范围内，在平行地 配置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片上，以自 液晶面板的平面计测，为10度至24度范围的入射角入射带状光线，以棱 镜片的棱镜的倾斜面，使带状光线全反射，而对液晶面板的平面大致垂直方向地射出带状光线；或者是，1条线状发光光源或1行点发光光源行、及数个半圓柱透镜， 并将半圓柱透镜的光学中心轴(Z轴)方向的光的发散角控制在2度至8度 范围内，而在平行地配置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组 成的棱镜片上，以自液晶面板的平面计测， 一方的带状光源以+ 10度至+ 24度的范围，另一方相反方向的带状光源以-10度至-24度的范围入射， 以棱镜片的棱镜两方的倾斜面，使方向相反的带状光线全反射，并对液晶 面板的平面大致垂直方向地射出上述带状光线；或者是，1条线状发光光源或1行点发光光源行、l个半圆柱透镜及曲 面反射聚光反射镜，且将发散角控制在2度至8度的范围内，在平行地配 置于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液 晶面板的平面计测， 一方的带状光源以+ 10度至+ 24度的范围，另一方相 反方向的带状光源以-10度至-24度的范围入射，以棱镜片的棱镜两方的 倾斜面，使方向相反的带状光线全反射，并对液晶面板的平面大致垂直方 向地射出上述带状光线；对应于各个光源的2个半圓柱透镜及1个圆柱透镜，而产生将半圓柱透镜 的光学中心轴(Z轴)方向的光发散角控制成通过圆柱透镜后，限制在2度 至8度范围内，彼此在圓柱透镜区域交叉的2条带状光线，在平行地配置 于液晶面板的具有光偏向功能的数个棱镜行所组成的棱镜片上，以自液晶 面板的平面计测， 一方的带状光源以+ 10度至+ 24度的范围，另一方相反 方向的带状光源以-10度至-24度的范围入射，以棱镜片的棱镜两方的倾 斜面，使方向相反的带状光线全反射，并对液晶面板的平面大致垂直方向 地射出上述带状光线，对应于液晶显示画面中央部的位置的前述带状光线产生光学系统的基 本单位单元仅存在1个，对应于前述带状光线产生光学系统的基本单位单 元的光学中心轴的光线，通过具有光偏向功能的棱镜片而偏向，并向前述 液晶显示装置的画面中央部垂直地射出。
全文摘要
本发明是有关一种序驱动方式主动矩阵液晶显示装置，其中在1H期间(水平扫描期间)，自1条数据线(影像信号线)，错开1/2H时间而时间分割地送出R、G、B的三原色中2个不同的色数据，栅极线(扫描线)者，通过在画面的垂直方向(V方向)上，分别使分离1/2V程度的不同的2列栅极线个别地动作，并错开1/2H的时序而断开各个栅极线，可在1/2V程度分离的不同的2列像素上写入各个不同的色信号数据；并通过自画面的上部向下部，或是自画面的下部向上部进行该动作，依序时间分割地写入R、G、B的三原色的色数据来显示，可在1场或1个帧显示画面中，将2色以上不同的色信号写入显示画面上。
文档编号G09G3/36GK101488331SQ20091000017
公开日2009年7月22日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年6月6日
发明者田中荣 申请人:三国电子有限会社