(57)【要約】  【課題】  選択的な複数の特定の位置から投射することができ、かつ照射角度の狭いビームを液晶表示装置のパネルの開口に射出することによって、光エネルギーを効率良く利用できる照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールを提供する。  【解決手段】  所定の範囲の角度で光線を透過させて照射面から投射する下プリズムと、照射面に一体に形成される複数の該下プリズムを具えるライトガイドと、入射面から入射する光線を全反射面で全反射して特定の範囲の方向に投射する上プリズムと、照射面に一体に形成される複数の該上プリズムを具える上プリズム板とを含んでなり、ライドガイド内を特定の範囲方向に沿って通過する光線を該下プリズムによって屈折させ、空気層を有する隙間を経て該上プリズムに投射し、該上プリズムの他面によって全反射して該上プリズム板に投射するように構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の範囲の角度で光線を透過させて照射面から投射する下プリズムと、
照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の該下プリズムを具えるライトガイドと、
入射面から入射する光線を全反射面で全反射して特定の範囲の方向に投射する上プリズムと、
照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の該上プリズムを具える上プリズム板とを含んでなり、
ライドガイド内を特定の範囲方向に沿って通過する光線を該下プリズムによって屈折させ、空気層を有する隙間を経て該上プリズムに投射し、該上プリズムの他面によって入射した光線を全反射して該上プリズム板に投射し、特定の方向が含まれる狭い角度の範囲内のみに分布するビームを照射するように構成することを特徴とする照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項２】
前記下プリズムは、断面が三角形に類似した形状を呈することを特徴とする請求項１に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項３】
前記上プリズムは、断面が三角形に類似した形状を呈することを特徴とする請求項１に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項４】
前記上プリズム板を透過するそれぞれのビームは、該ライトガイド上のそれぞれの該下プリズムが接する境に近接する位置から投射されるビームと同意義であることを特徴とする請求項１に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項５】
前記上プリズムは、断面が三角形に類似した形状を呈し、該上プリズム板を透過するそれぞれのビームは、該ライトガイド上のそれぞれの該下プリズムが接する境に近接する位置から投射されるビームと同意義であることを特徴とする請求項２に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項６】
前記下プリズムは、断面が三角形に類似する形状を呈し、該ライトガイドと接触する辺の長さが、液晶表示装置のパネル開口の距離に近いことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項７】
前記上プリズム板に投射される光線は、狭い角度の範囲内のみに分布し、かつ該狭い角度の範囲には、該上プリズム板に対して垂直に投射する方向を含むことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項８】
前記上プリズム板に投  射される光線は、狭い角度の範囲内のみに分布し、かつ該狭い角度の範囲には、液晶表示装置のパネル開口に向かって投射される方向を含むことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項９】
前記下プリズムの一端が互いに接する下プリズム接点から該上プリズム板を経て垂直に延伸する線が、液晶表示装置のパネル開口を通過することを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１０】
前記ライドガイド内を特定の範囲方向に沿って通過する光線が該下プリズムによって屈折され、空気層を有する隙間を経て該上プリズムに投射し、かつ該上プリズムの他面に至る光線の経路と、該上プリズムに対する法線とによって形成される挟角が、該上プリズムの臨界角度に等しいか、もしくはこれより大きいことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１１】
前記上プリズムに入射し、該上プリズムによって全反射される光線の角度の範囲が、該下プリズムから投射される角度の範囲に類似し、かつ該角度の範囲には該上プリズム板に対して垂直の方向を含むことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１２】
前記下プリズムの照射面の対角の範囲が、０°よりも大きく、かつ該下プリズムの材料の臨界角度の二分の一より小さいか、もしくはこれに等しいことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１３】
前記下プリズムの照射面と底辺との間に形成される挟角の範囲が０°よりも大きく、かつ９０°より小さいか、もしくはこれに等しいことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１４】
前記上プリズムは断面が三角形に類似する形状を呈し、該ライトガイドに近接する頂角θの範囲が次の式１で表され、
式１
９０°−θｃ≦θ≦１８０°−α−ω
かつ該式１におけるθが該上プリズムの頂角の角度であって、θｃが該下プリズムの材料の臨界角度であり、αが該下プリズムの照射面と底面とによって形成される挟角であって、ωが該下プリズムの照射面の対角であることを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１５】
前記入射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離に比して大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しく、
該上プリズムの全反射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離より大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しいことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１６】
前記上プリズムの入射面と全反射面の曲率の中心が、該上プリズムの該ライトガイドに近接した頂角の頂点の対辺より上に位置することを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１７】
前記下プリズムは、断面が三角形に類似した形状を呈し、該ライトガイドに接触する辺の長さが、液晶表示装置のパネル開口の距離に近く、かつ隣接するそれぞれの該下プリズムの一端が互いに接する接点から該上プリズム板を経て垂直に延伸する線が、該液晶表示装置のパネル開口を通過することを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１８】
前記上プリズムに入射し、該上プリズムの他面に至る光線の経路と、該上プリズムに対する法とによって形成される挟角が、該上プリズムの材料の臨界角度θｃに等しいか、もしくはこれより大きく、
該上プリズムに入射し、該上プリズムによって全反射される光線の角度の範囲が、該下プリズム投射される角度の範囲に類似し、かつ該角度の範囲には該上プリズム板に対して垂直の方向を含むことを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項１９】
前記下プリズムの照射面の対角の範囲が０°よりも大きく、かつ該下プリズムの材料の臨界角度の二分の一より小さいか、もしくはこれに等しく、
該下プリズムの照射面と底面との間に形成される挟角の範囲が０°よりも大きく、かつ９０°より小さいか、もしくは等しく、
該上プリズムは断面が三角形に類似する形状を呈し、かつ頂角の範囲をθとし、該θが次の式２で表され、
式２
９０°−θｃ≦θ≦１８０°−α−ω
かつ式２におけるθｃが該下プリズムの材料の臨界角度であって、αが下プリズムの照射面と底面とによって形成される挟角であって、ωが下プロ図無の照射面の対角であることを特徴とする請求項５に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項２０】
前記下プリズムは、断面が三角形に類似する形状を呈し、該ライトガイドと接触する辺の長さが、液晶表示装置のパネル開口の距離に近く、
該下プリズムの一端が互いに接する下プリズム接点から該上プリズム板を経て垂直に延伸する線が、液晶表示装置のパネル開口を通過し、
該上プリズムに入射して全反射される光線の角度の範囲が、該下プリズムから投射される角度の範囲に類似し、かつ該角度の範囲には該上プリズム板に対して垂直の方向を含むことを特徴とする請求項１９に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項２１】
前記入射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離に比して大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しく、
該上プリズムの全反射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離より大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しいことを特徴とする請求項２０に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項２２】
前記上プリズムの入射面と全反射面の曲率の中心が、該上プリズムの該ライトガイドに近接した頂角の頂点の対辺より上に位置することを特徴とする請求項２１に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【請求項２３】
前記上プリズムと液晶表示装置の反射層との間に、該上プリズムに近い屈折率を有する屈折防止フィルムを貼着するか、もしくは該上プリズムに近い屈折率を有する充填材を充填して屈折を防ぐ充填層を形成することを特徴とする請求項１から請求項２２に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置のバックライトモジュールに関し、特に、選択的な複数の位置にビームを照射でき、かつ液晶表示装置のパネルの開口に照射角度の狭いビームを照射する角度調整機構を具えるバックライトモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示装置のバックライトモジュールにおけるライトガイドは、主に発光面から光線を均一に照射することを主な目的としている。アメリカ合衆国特許第３５６３９１号に開示される技術はプリズム・アレイ機構を具えるが、その目的は光線の均一な照射を得ることにあって、特定の位置に角度の狭いビームを照射するための機構ではない。
【０００３】
アメリカ合衆国特許第５９１７６６４号も、同様にプリズム・アレイ機構を具えるが、その目的は、視覚を変換する場合に、所定の角度に至ると輝度が突然変化することを防ぐためであって、特定の位置に角度の狭いビームを照射するための機構ではない。
【０００４】
台湾特許公告第４６３９５７号はマルチフォーカス反射パターンを具えるライトガイドを提供するものであって、図８，図９に開示するように、ライトガイド反射面の液晶表示装置のパネルに対向する面に、複数のマルチフォーカス反射パターンを形成する。即ち、ライトガイドの略中央に位置に円弧面を形成し、さらに該円弧面を中心にして複数の円弧面を内から外へ複数の円弧面を環状に形成してパターンを形成する。入射光線は、ライトガイド上のそれぞれのパターンである円弧面で上方に反射して、平面に対して均一に照射する光線を構成する。かかる技術はマルチフォーカスの反射鏡で光線を多方向に反射することによって、光線の輝度と分布を均一にすることを目的とする。よって、特定の位置に角度の狭いビームを照射するための機構ではない。
【０００５】
台湾特許公告第５３８２８５号は、図１０，図１１に示すように、光線が平面に対して均一に照射するバックライトに関するものであって、凹レンズ１１ｎ、もしくは凸レンズ１１ｐを含んでなり、該凹レンズ１１ｎ、もしくは凸レンズ１１ｐの作用によって光線を多方向に屈折させて、側端の入射面近傍から照射される光線が十分な輝度を具えるようにするものである。即ち、図１２、１３、１４、１５に開示するように、ライトガイド照射面の液晶表示装置のパネルに対向する面、及び入射面のその他側面に、異なる密度で分布するように複数の凹状反射鏡１２ｐ、もしくは凸状反射鏡１２ｎを形成し、これら反射鏡の凹面、もしくは凸面を利用して多方向に反射するとともに、周縁部に高い密度で反射鏡を形成し、従来の技術において輝度が不足したライトガイドの周縁部における輝度を高めて、ライトガイドの照射面の輝度を均一にし、照射角度を均一化する。但し、係る技術は凹凸の反射鏡の作用によってライトガイドの照射面から照射される光線の輝度を均一に分布させ、かつ照射角度を均一化させることを目的とする。よって、特定の位置に角度の狭いビームを照射するための機構ではない。
【０００６】
台湾特許公告第５６０６２１号は、光線が局部を透過するバックライトを具える液晶表示を提供するものであって、図１６に開示するように、液晶表示装置ｆの底部に光線の通関する複数の通過孔５２を穿設した反射層５１を形成し、且つ、液晶表示装置ｆとライトガイドhとの間にはレンズとなる光学フィルムｇを設ける。該光学フィルムｇは通過孔５２に対応する位置に集光領域６１を形成する。ライトガイドｈから照射される光線は、光学フィルムｇの集光領域６１を通過して集中され、光エネルギーの増大した光線Ｌ５を形成し、反射層５１の通過孔５２を通過して液晶表示装置ｆに照射される。液晶表示装置ｆ全体の発光効率は、反射層５１によって反射する自然光線Ｌ４と、光学フィルムｇの作用で集中され集中されて増強した光線とによって強化される。集光領域６１のは集光効果が強ければ強いほど、反射層５１の通過孔５２を通過する光線Ｌ５も強くなり、さらに通過孔５２の反射層５１において占める面積の比率が縮小する。また反射のための面積の比率を増やすことによって、反射する自然光線Ｌ４が増加する。かかる技術においては、液晶表示装置ｆの発光効率を高めることができ、かつ外部の自然光線Ｌ４との対比率を低減させることができる。
【０００７】
但し、上述の技術は、通過孔５２を穿設した反射層５１、及び集光領域６１に設けたレンズとなる光学フィルムｇを具えることを特徴とし、光線Ｌ５を特定の位置に照射させる効果を有するが、光線Ｌ５を特定の位置に投射する効果を有する光学フィルムｇは、ライトガイド板ｈから独立して設けられている。よって、ライトガイドの機構を改良して特定の位置に角度の狭いビームを照射するための機構ではなく、また、前記従来の先行技術には光学フィルムｇと、集光領域６１の機構と特徴について具体的な説明が開示されていない。
【０００８】
上述のバックライトモジュールにする先行技術は、主に発光面から光線を均一に照射することを主な目的としている。このため、例えばコモン電極、もしくはブラックマトリクスなどの液晶表示装置のパネルにおける非透過性の部分にも大量の光エネルギーが照射されるため、その結果として光エネルギーの浪費となる。したがって、光エネルギーを効率良く利用して、輝度を高めることができないという欠点を具える。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許登録第６３５６３９１号公報
【特許文献２】アメリカ合衆国特許登録第５９１７６６４号公報
【特許文献３】台湾特許公告告第４６３９５７号公報
【特許文献４】台湾特許公告第５３８２８５号公報
【特許文献５】台湾特許公告第５６０６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、選択的な複数の特定の位置から投射することができ、かつ照射角度の狭いビームを液晶表示装置のパネルの開口に射出することによって、光エネルギーを効率良く利用できる照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、所定の範囲の角度で光線を透過させて照射面から投射する下プリズムと、照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の該下プリズムを具えるライトガイドと、入射面から入射する光線を全反射面で全反射して特定の範囲の方向に投射する上プリズムと、及び照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の該上プリズムを具える上プリズム板を含む照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールの機構によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
以下、この発明についての解決手段について具体的に説明する。
【００１１】
請求項１に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、所定の範囲の角度で光線を透過させて照射面から投射する下プリズムと、照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の該下プリズムを具えるライトガイドと、入射面から入射する光線を全反射面で全反射して特定の範囲の方向に投射する上プリズムと、照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の該上プリズムを具える上プリズム板とを含んでなり、ライドガイド内を特定の範囲方向に沿って通過する光線を該下プリズムによって屈折させ、空気層を有する隙間を経て該上プリズムに投射し、該上プリズムの他面によって入射した光線を全反射して該上プリズム板に投射し、特定の方向が含まれる狭い角度の範囲内のみに分布するビームを照射するように構成することを特徴とする照射角度調整機構を具える照射角度調整機構を具える。
【００１２】
請求項２に記載する液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項１における下プリズムが、断面が三角形に類似した形状を呈する。
【００１３】
請求項３に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項１における上プリズムが、断面が三角形に類似した形状を呈する。
【００１４】
請求項４に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項１における上プリズム板を透過するそれぞれのビームが、該ライトガイド上のそれぞれの該下プリズムが接する境に近接する位置から投射されるビームと同意義である。
【００１５】
請求項５に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは請求項２における上プリズムが、断面が三角形に類似した形状を呈し、該上プリズム板を透過するそれぞれのビームは、該ライトガイド上のそれぞれの該下プリズムが接する境に近接する位置から投射されるビームと同意義である。
【００１６】
請求項６に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における下プリズムが、断面が三角形に類似する形状を呈し、該ライトガイドと接触する辺の長さが、液晶表示装置のパネル開口の距離に近い。
【００１７】
請求項７に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における上プリズム板に投射される光線が狭い角度の範囲内のみに分布し、かつ該狭い角度の範囲には、該上プリズム板に対して垂直に投射する方向を含む。
【００１８】
請求項８に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における上プリズム板に投  射される光線が狭い角度の範囲内のみに分布し、かつ該狭い角度の範囲には、液晶表示装置のパネル開口に向かって投射される方向を含む。
【００１９】
請求項９に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における下プリズムの一端が互いに接する下プリズム接点から、該上プリズム板を経て垂直に延伸する線が、液晶表示装置のパネル開口を通過する。
【００２０】
請求項１０に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５におけるライドガイド内を特定の範囲方向に沿って通過する光線が該下プリズムによって屈折され、空気層を有する隙間を経て該上プリズムに投射し、かつ該上プリズムの他面に至る光線の経路と、該上プリズムに対する法線とによって形成される挟角が、該上プリズムの臨界角度に等しいか、もしくはこれより大きい。
【００２１】
請求項１１に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における上プリズムに入射し、該上プリズムによって全反射される光線の角度の範囲が、該下プリズムから投射される角度の範囲に類似し、かつ該角度の範囲には該上プリズム板に対して垂直の方向を含む。
【００２２】
請求項１２に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における下プリズムの照射面の対角の範囲が、０°よりも大きく、かつ該下プリズムの材料の臨界角度の二分の一より小さいか、もしくはこれに等しい。
【００２３】
請求項１３に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における下プリズムの照射面と底辺との間に形成される挟角の範囲が０°よりも大きく、かつ９０°より小さいか、もしくはこれに等しい。
【００２４】
請求項１４に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における上プリズムの断面が三角形に類似する形状を呈し、該ライトガイドに近接する頂角θの範囲が次の式１で表され、
式１
９０°−θｃ≦θ≦１８０°−α−ω
かつ該式１におけるθが該上プリズムの頂角の角度であって、θｃが該下プリズムの材料の臨界角度であり、αが該下プリズムの照射面と底面とによって形成される挟角であって、ωが該下プリズムの照射面の対角である。
【００２５】
請求項１５に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における入射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離に比して大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しく、該上プリズムの全反射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離より大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しい。
【００２６】
請求項１６に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における上プリズムの入射面と全反射面の曲率の中心が、該上プリズムの該ライトガイドに近接した頂角の頂点の対辺より上に位置する。
【００２７】
請求項１７に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における下プリズムの断面が三角形に類似した形状を呈し、該ライトガイドに接触する辺の長さが、液晶表示装置のパネル開口の距離に近く、かつ隣接するそれぞれの該下プリズムの一端が互いに接する接点から該上プリズム板を経て垂直に延伸する線が、該液晶表示装置のパネル開口を通過する。
【００２８】
請求項１８に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における上プリズムに入射し、該上プリズムの他面に至る光線の経路と、該上プリズムに対する法とによって形成される挟角が、該上プリズムの材料の臨界角度θｃに等しいか、もしくはこれより大きく、該上プリズムに入射し、該上プリズムによって全反射される光線の角度の範囲が、該下プリズム投射される角度の範囲に類似し、かつ該角度の範囲には該上プリズム板に対して垂直の方向を含む。
【００２９】
請求項１９に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項５における下プリズムの照射面の対角の範囲が０°よりも大きく、かつ該下プリズムの材料の臨界角度の二分の一より小さいか、もしくはこれに等しく、該下プリズムの照射面と底面との間に形成される挟角の範囲が０°よりも大きく、かつ９０°より小さいか、もしくは等しく、該上プリズムは断面が三角形に類似する形状を呈し、かつ頂角の範囲をθとし、該θが次ぎの式２で表され、
式２
９０°−θｃ≦θ≦１８０°−α−ω
かつ式２におけるθｃが該下プリズムの材料の臨界角度であって、αが下プリズムの照射面と底面とによって形成される挟角であって、ωが下プロ図無の照射面の対角である。
【００３０】
請求項２０に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項１９における下プリズムの断面が三角形に類似する形状を呈し、該ライトガイドと接触する辺の長さが、液晶表示装置のパネル開口の距離に近く、該下プリズムの一端が互いに接する下プリズム接点から該上プリズム板を経て垂直に延伸する線が、液晶表示装置のパネル開口を通過し、該上プリズムに入射して全反射される光線の角度の範囲が、該下プリズムから投射される角度の範囲に類似し、かつ該角度の範囲には該上プリズム板に対して垂直の方向を含む。
【００３１】
請求項２１に記載の照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項２０における入射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離に比して大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しく、該上プリズムの全反射面の曲率半径の範囲が、該上プリズムの入射面と該上プリズムの全反射面との境から液晶表示装置の反射層に至る最短距離より大きく、かつ無限大より小さいか、もしくは等しい。
【００３２】
請求項２２に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項２１における上プリズムの入射面と全反射面の曲率の中心が、該上プリズムの該ライトガイドに近接した頂角の頂点の対辺より上に位置する。
【００３３】
請求項２３に記載する照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、請求項１から請求項２２における上プリズムと液晶表示装置の反射層との間に、該上プリズムに近い屈折率を有する屈折防止フィルムを貼着するか、もしくは該上プリズムに近い屈折率を有する充填材を充填して屈折を防ぐ充填層を形成する。
【発明の効果】
【００３４】
この発明による照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールは、選択的な複数の特定の位置から投射することができ、かつ照射角度の狭いビームを液晶表示装置のパネルの開口に射出することによって、光エネルギーを効率良く利用でき、輝度を高めるとともに、液晶表示装置の画面表示の品質を高め、及び／もしくは消費電力を低減させて、電池の使用寿命を延長させるといった利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
この発明は、液晶表示装置のパネルに対して光線を、全面的に照射するのではなく、選択的に複数の特定の領域に照射することができ、且つビームの角度を狭くして液晶表示装置のパネル開口に照射できるバックライトモジュールの照射角度調整機構を具える液晶表示装置のバックライトモジュールを提供するものである。
【実施例】
【００３６】
前記照射角度調整機構は、図１に開示するように、ライトガイド内において、所定の範囲の角度で光線を透過させ、照射面から投射する下プリズムと、照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の下プリズム１を具えるライトガイド２と、入射面から入射する光線を全反射面で全反射して特定の範囲の方向に投射する上プリズム３と、照射面に一体化されるか、もしくは一体に形成される複数の上プリズム３を具える上プリズム板４とを含んでなる。
【００３７】
本発明における前記下プリズム１と、上プリズム３は、断面が三角形か、もしくは三角形に類似する形状を呈するものを用いる。実施例においては三角形に類似する形状のものを挙げて図面に開示し、以下に説明する。
【００３８】
図２に、ライドガイド２内を通過する下プリズム１に至る光線の経路を開示する。図面によれば、ライトガイド内に投射され、特定の範囲ライトガイドに相対する角度の方向から投射される光線は、下プリズム１の照射面７から屈折して投射され、空気が充満する隙間６を経て上プリズム３の入射面８に入射する。次いで、上プリズム３の他の面である全反射面９において全反射されて上プリズム板４に投射される。  
【００３９】
よって、上プリズム板４に投射される光線は、狭い角度の範囲内のみに分布することになり、かかる狭い角度の範囲には、特定の方向が含まれる。実施例においては、図面に開示するように、該狭い角度には、液晶表示装置のパネル開口５に向かって投射され、かつ上プリズム板４に対して垂直に進む光線の方向を含み、かかる方向のビームを例に挙げて説明する。また、上プリズム板４を透過するそれぞれのビームは、ライトガイド２のそれぞれの特定の位置から投射されるビームと同意義である。また、上プリズム板４から照射されるビームは、それぞれの下プリズム接点１６に近接する位置に投射される光線であって、以下下プリズム接点１６に近接する位置に光線が投射される場合を例にして説明する。
【００４０】
図１，２，３に開示する光線がライトガイド２に入射して、液晶表示装置のパネル開口に投射される前記過程は、次に掲げる特徴を具える。
それぞれの上プリズム板４から投射されるビームは、それぞれの下プリズム接点１６に近接する位置から入射する光線のみによって形成される。
また、全反射によって上プリズム板４に投射される光線は、狭い角度の範囲内のみに分布する。また、該狭い角度の範囲には、液晶表示装置のパネル開口５に向かって投射され、かつ上パネル板４に対して垂直に進む方向を含む。さらに、隣接する両下プリズム１の一端が接する下プリズム接点１６から上プリズム板４を経て垂直に延伸する線は、液晶表示装置のパネル開口５を通過する。
【００４１】
また、上プリズム３に入射し、上プリズム３の全反射面９に至る光線の経路と、上プリズムに対する法線１１とによって形成される挟角θ１は、上プリズム３の材料の臨界角度θｃに等しいか、もしくはこれより大きい。
また、上プリズム３に入射し、上プリズム３の全反射面９によって全反射される光線の経路は、図４に開示するように角度範囲Ａ’を形成する。これは下プリズム１内において、下プリズム１から投射される前の角度範囲Ａに類似し、かつ前記角度範囲Ａ’には上プリズム板４に対して垂直の方向を含む。
【００４２】
前記特徴を有する過程を達成するために、下プリズム１と上プリズム４は、次に掲げる特徴を具えてなる。また、ライトガイド２と上プリズム４とは、以下に記載する関係を有し、関連するパラメータを図３に文字で開示する。
【００４３】
下プリズム１は、断面が三角形に類似する形状を呈し、ライトガイド２と接触する辺１０、即ち下プリズム１とライトガイド２との接合部の長さＬが、液晶表示装置のパネル開口５の距離に近い。
また、隣接する両下プリズム１の一端が接する下プリズム接点１６から上プリズム板４を経て垂直に延伸する線が、液晶表示装置のパネル開口５を通過する。
【００４４】
また、下プリズム１の照射面７の対角ωは、その範囲が下記の式１で表される範囲である。即ち、下プリズム１の照射面７の対角ωの範囲は０よりも大きく、かつ少なくとも下プリズム１の材料臨界角度の二分の一の値より小さいか、もしくは等しい。また、式１におけるθｃは、下プリズム１の材料の臨界角度である。
式１
０＜ω≦０.５θｃ
【００４５】
また、下プリズム１の照射面７と、底面との間に形成される挟角αの範囲は、式２で表される。即ち、下プリズム１の照射面７と、底面との間に形成される挟角αの範囲は、０よりも大きく、９０°より小さいか、もしくはこれに等しい。
式２
０＜α≦９０°
【００４６】
また、上プリズム３は、断面が三角形に類似する形状を呈し、ライトガイド２に近接する頂角θの範囲は、式３で表される。式３におけるθは、上プリズム３の頂角の角度であって、θｃは下、下プリズム１の材料の臨界角度である。またαは下プリズム１の照射面と底面とによって形成される挟角であって、ωは下プリズム１の照射面の対角である。
式３  
９０°−θｃ≦θ≦１８０°−α−ω
【００４７】
また、上プリズム３の入射面の曲率半径の半径ｒ１の範囲は、式４で表される。式４におけるＴは上プリズム３の入射面８と上プリズム３の全反射面９との境即ち、上プリズム３のライトガイド２に近接した頂角θの頂点から液晶表示装置の反射層に至る最短距離である。
式４
Ｔ＜ｒ１≦∞
【００４８】
また、上プリズム３の全反射面９の曲率半径r２の範囲は式５で表される。式におけるＴは上プリズム３の入射面８と上プリズム３の全反射面９との境即ち、上プリズム３のライトガイド２に近接した頂角θの頂点から液晶表示装置の反射層に至る最短距離である。
式５
Ｔ＜ｒ２≦∞
【００４９】
さらに、上プリズム３の入射面８と全反射面９の曲率の中心は、上プリズム３のライトガイド２に近接した頂角θの頂点の対辺１２、即ち上プリズム３と上プリズム板４との接合部より上に位置する。
【００５０】
図５に開示するように、液晶表示装置１４とバックライトモジュールとの間には空気層１３が存在すると、上プリズム板４から投射された光線は、空気層１３において屈折が発生し、液晶表示装置のパネルに照射されるビーム照射範囲Ｂが拡張する。よって、該空気層１３は無視することのできない存在となっている。
【００５１】
そこで、本発明においては、照射角度の範囲が狭いビームを照射するために、図６に開示するように、液晶表示装置のパネルとバックライトモジュールとの間に、ライトガイドに近い屈折率を具える屈折防止フィルム１５を貼着するか、もしくはライトガイドに近い屈折率を具える充填材を充填して屈折を防ぐ充填層を形成する。これら屈折防止フィルム１５、もしくは充填層は、屈折率がライトガイドの屈折率に近いため、照射されるビームＢ’は、照射角度の範囲がビームＢに比して狭くなる。
【００５２】
図７に、この発明によるバックライトモジュールの照射角度調整装置に係る具体的な実施例を挙げ、その機構と特徴を以下に詳述する。図７は、但し、以下はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【００５３】
図７の開示に対応するパラメータを次に記載する。
ｎ＝１.４９であって、θｃ＝４２.２°とする。光線は擬似平行光線α各の対辺に平行であって、ｒ１＝∞となり、ｒ２＝∞となる。上プリズムは厚さを０.７ｍｍとする。ｎ＝はライトガイド材料の屈折反射率であって、θ１は光線と上プリズム３の全反射面９の法線１１との間に形成される挟角であり、Ａは下プリズム１内を通過するビームの幅であって、Ａ’は上プリズム３から離れたビームの太さである。これらパラメータ値と、その結果を表１に記載する。また、表１における投射角度とは、上プリズムによって全反射し、プリズム板４を透過する光線と上プリズム板４とによって形成される挟角を指す。
表１
2005208564.tif 000003
【００５４】
表１に開示するように、この発明の技術思想に基づき設定するパラメータの範囲は、次に掲げる通りである。
（１）０＜ω≦０.５θ
（２）０＜α≦９０°
（３）９０°−θｃ≦θ≦１８０°−α−ω
（４）Ｔ＜ｒ１≦∞
（５）Ｔ＜ｒ２≦∞
本発明は、上述のパラメータの範囲に、上プリズム及び下プリズムと、ライトガイドと、上プリズム板と、液晶表示装置のパネル開口と、液晶表示装置反射層との関係を組み合わせることによって、選択的な複数の特定の位置に照射し、且つ照射角度の狭いビームを液晶表示装のパネル開口に向かって照射する目的を達成することを主な技術思想とする。前記パラメータは、それぞれ具体的な数値で表したが、これは自然の原理に基づく光学の法則と、数学による計算とロジック的推理、もしくはコンピュータによるシミュレーションによって得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明によるバックライトモジュールの照射角度調整機構を示した説明図である。
【図２】図１に開示するバックライトモジュールの照射角度調整機構における光線の進路を示した説明図である。
【図３】図１に開示するバックライトモジュールの照射角度調整機構に係るパラメータを示した説明図である。
【図４】図１に開示するバックライトモジュールの照射角度調整機構において、液晶表示装置のパネル開口に照射されるビームの角度の範囲を示した説明図である。
【図５】図１に開示するバックライトモジュールの照射角度調整機構において、屈折防止層を設けない場合の液晶表示装置のパネル開口に照射されるビームの角度の範囲を示した説明図である。
【図６】図１に開示するバックライトモジュールの照射角度調整機構において、屈折防止層を設けた場合の液晶表示装置のパネル開口に照射されるビームの角度の範囲を示した説明図である。
【図７】実施例によるバックライトモジュールの照射角度調整機構に係るパラメータを示した説明図である。
【図８】台湾特許公告第４６３９５７号のマルチフォーカス反射パターンを具えるライトガイドを示した説明図である。
【図９】台湾特許公告第４６３９５７号のマルチフォーカス反射パターンを具えるライトガイドにおける光線の進路を示した説明図である。
【図１０】台湾特許公告第５３８２８５号の光線が平面に対して均一に照射するバックライトの機構を示した説明図である。
【図１１】台湾特許公告第５３８２８５号の光線が平面に対して均一に照射するバックライトの他の機構を示した説明図である。
【図１２】台湾特許公告第５３８２８５号における凸状反射鏡の作用を示した説明図である。
【図１３】台湾特許公告第５３８２８５号における複数の凸状反射鏡を設けた反射面の作用を示した説明図である。
【図１４】台湾特許公告第５３８２８５号における凹状反射鏡の作用を示した説明図である。
【図１５】台湾特許公告第５３８２８５号における複数の凹状反射鏡を設けた反射面の作用を示した説明図である。
【図１６】台湾特許公告第５６０６２１号におけるバックライトの機構を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１        下プリズム        
２         ライトガイド
３         上プリズム
４         上プリズム板
５         パネル開口
６         空間
７         照射面
８         入射面
９         全反射面
１０       辺
１１       法線
１２       対辺
１３       空気層
１４       液晶表示装置
１５       屈折防止フィルム
１６       下プリズム接点
【図１】
2005208564.tif 000004
【図２】
2005208564.tif 000005
【図３】
2005208564.tif 000006
【図４】
2005208564.tif 000007
【図５】
2005208564.tif 000008
【図６】
2005208564.tif 000009
【図７】
2005208564.tif 000010
【図８】
2005208564.tif 000011
【図９】
2005208564.tif 000012
【図１０】
2005208564.tif 000013
【図１１】
2005208564.tif 000014
【図１２】
2005208564.tif 000015
【図１３】
2005208564.tif 000016
【図１４】
2005208564.tif 000017
【図１５】
2005208564.tif 000018
【図１６】
2005208564.tif 000019