TW201202799A - Liquid display device - Google Patents

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201202799 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種液晶顯示裝置，尤其有關一種具有 視角控制功能的液晶顯示農置。 【先前技術】 一般而言，穿透型或半穿透型的液晶顯示裝置係具備 有.液晶顯示面板（liquid crystal display panel)，係具有 液晶層，以及光源單元（背光，backlight)，係朝該液晶 顯不面板的背面照射光線。近年來，已提案有一種液晶顯 不裝置，係具有藉由控制背光的射出光線的配光分布而因 應顯示内容或狀態來變更視角之視角控制功能。 例如，於曰本特許（專利）第4164〇77號公報（專利文 獻一）揭示有一種液晶顯示裝置，係具有配置於背光與液 晶顯示面板之間的視角控制機構。該液晶顯示裝置的視角 控制機構係因應來自電源部的供給電壓，而成為使背光的 ^出光線大致全部穿透之透明狀態與使背光的射出光線擴 散之非透明擴散狀態（白濁狀態）中的任一種狀態。當從 …原。ΙΗ、、、，σ電壓時，視角控制機構係變成透明狀態而將視 角控制成窄視角，而從電源部未供給電壓時，視角控制機 構係變成非透明狀態而將視角控制成廣視角。 專利文獻一：日本特許第4164077號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 」而為了因應供給電壓而從透明狀態與非透明狀態 322573 3 201202799 的一方切換至另一方，專利文獻一所記載的視角控制機構 係需要複雜構造的主動光學元件。此外，此種主動光學元 件的穿透率低而會導致光利用效率降低。因此，當使用此 種主動光學元件時，存在有液晶顯示裝置的構造變複雜、 消耗電力高、且製造成本（manufacturing cost)變高之問 題。 本發明乃有鑑於上述問題而研創者，其目的係提供一 種能以低消耗電力且簡單的構成來實現視角控制之液晶顯 示裝置。 (解決課題的手段） 本發明第一態樣的液晶顯示裝置係具備有：液晶顯示 面板，係具有背面及位於該背面相反側的顯示面，將從前 述背面所射入的光線予以調變而產生影像光線，並從前述 顯示面將前述影像光線予以射出；第一背光單元，係將光 線照射至前述液晶顯示面板的前述背面；第二背光單元， 係朝前述第一背光單元的背面放射光線；第一光源驅動控 制部，係控制前述第一背光單元的發光量；以及第二光源 驅動控制部，係控制前述第二背光單元的發光量；前述第 一背光單元係包含有：第一光源，係由前述第一光源驅動 控制部所控制；第一光學構件，係使前述第二背光單元所 放射的前述光線穿透，並將從前述第一光源所射出的光線 轉換成具有第一配光分布的光線，並朝前述液晶顯示面板 放射，其中該第一配光分布係於以前述液晶顯示面板的前 述顯示面的法線方向為中心的第一角度範圍内區域性地存 4 322573 201202799 在預定強度以上的光線；以及第一光學片（sheet)，係使 前述第二背光單元所放射的前述光線穿透，並使從前述第 光學構件朝與前述液晶顯示面板側的相反側所放射的光 線朝前述第一光學構件的方向進行内面全反射；前述第二 背光單元係包含有：第二光源，係由前述第二光源驅動控 制部所控制；以及第二光學構件，係使從前述第二光源所 射出的光線轉換成具有第二配光分布的光線，並朝前述第 责光單元的背面放射’其中該第二配光分布係於第二角 度範圍内區域性地存在預定強度以上的光線。 本發明第二態樣的液晶顯示裝置係具備有：液晶顯示 面板，係具有背面及位於該背面相反側的顯示面，將從前 述背面所射入的光線予以調變而產生影像光線，並從前述 顯示面將前述影像光線予以射出；第一背光單元，係將光 、’、复“、、射至别述液晶顯示面板的前述背面；第二背光單元， 係朝則述第一背光單元的背面放射光線；第一光源驅動控 制°卩’係控制前述第一背光單元的發光量；以及第二光源 驅動控制部，係控制前述第二背光單元的發光量；前述第 —背光單元係包含有：第一光源，係由前述第一光源驅動 制P所控制，以及第一光學構件，係使前述第二背光單 =所玫射的前述光線穿透，並將從前述第一光源所射出的 光線轉換成具有第一配光分布的光線，並朝前述液晶顯示 面j玫射，其中該第一配光分布係於以前述液晶顯示面板 的則述顯示面的法線方向為中心的第一角度範圍内區域性 地存在預定強度以上的光線；前述第二背光單元係包含 322573 5 201202799 有：第二光源，係由前述第二光源驅動控制部所控制；以 光學構件，係使從前述第二光源所射出的光線轉換 有第二配光分布的光線，並朝前述第-背光單元的背 面放射’其中該第二配光分布係於以前述液晶顯示面板的 則述顯示面的法線方向為中心的第二角度範圍内區域性地 2在狀強度以上的光線；前述第—光學構件係使從前述 第一先學構件所放射的前述光線轉換成具有第三配光分布 的光線，並朝前述液晶顯示面板放射，其中該第三配光分 布係於以從前述液晶顯示面板的前述顯示面的法線方向傾 斜預定角度的方向為中心的第三角度範圍内區域性地存在 預定強度以上的光線。 (發明功效） -依據本發明，能提供-種錢賴雜構成的主動光學 元件而月b進行視角控制之低消耗電力的液晶顯示裝置。 【實施方式】 以下，參照附圖§兒明本發明的實施形態。 (實施形態一） ~ 第1圖係示意性地顯示本發明實施形態一的液晶顯示 裝置（穿透型液晶顯示裝置）1〇〇的構成之圖。第2圖係 示意性地顯示從Y軸方向觀看第1圖的液晶顯示裝置1〇〇 的構成的-部分的構成之圖。如第i圖所示，液晶顯示裝 置100係具備有穿透型的液晶顯示面板（liquid crystal dispkypand) 10、光學片（〇pticaishee〇 9、第一背光單 元（脑 baCklight Unit) 1、第二背光單元（second backllght 322573 6 201202799 unit) 2、以及光反射片（light reflection sheet or light reflector sheet) 8，這些構成要素10、9、1、2、8係沿著 Z軸排列。液晶顯示面板10係具有顯示面10a，該顯示面 10a係與包含有與Z轴正交的X軸及Y軸之X—Y平面平 行。此外，X軸及Y軸係彼此正交。 液晶顯示裝置100復具有：面板驅動部102，係驅動 液晶顯示面板10 ;光源驅動部103A，係驅動包含於第一 背光單元1的光源3A、3B ;以及光源驅動部103B，係驅 動包含於第二背光單元2的光源6A、6B。面板驅動部102 與光源驅動部103A、103B的動作係藉由控制部101所控 制。 控制部101係對從信號源（未圖示）所供給的映像信 號施予影像處理而產生控制信號，並將該等控制信號供給 至面板驅動部102與光源驅動部103A、103B。光源驅動 部103A、103B係分別因應來自控制部101的控制信號來 驅動光源3A、3B、6A、6B，並使光線從這些光源3A、3B、 6A、6B射出。 第一背光單元1係將光源3A、3B的射出光線轉換成 具有狹角配光分布（於以液晶顯示面板10的顯示面10a 的法線方向（亦即Z軸方向）為中心之比較狹窄的角度範 圍内區域性地存在預定強度以上的光線之分布）的照明光 線11並朝液晶顯示面板10的背面10b放射。該照明光線 11係經由光學片9照射至液晶顯示面板10的背面10b。光 學片9係用以控制細微的非均勻照明（non-uniform 7 322573 201202799 illumination )等之光學性影響。另一方面，第二背光單元 2係將光源6A、6B的射出光線轉換成具有廣角配光分布 (於以Z車由方向為中心的比較廣的角度範圍内區域性地存 在預定強度以上的光線之分布）的照明光線並朝液晶顯示 面板10的背面l〇b放射。照明光線12係穿透第一背光單 元1及光學片9而照射至液晶顯示面板10的背面10b。 於第二背光單元2的正下方配置有光反射片8。從第 一背光單元1放射至其背面側的光線中之穿透第二背光單 元2的光線與從第二背光單元2放射至其背面側的光線係 被光反射片8反射而作為用以照射液晶顯示面板10的背面 10b之照明光線來利用。以光反射片8而言，係能使用例 如具有將聚對苯二曱酸乙二醋（Polyethylene terephthalate ) 等樹脂作為基材之光反射片、或使金屬蒸鍍於基板表面的 光反射片。 液晶顯示面板10係具有沿著與Z軸方向正交的X— Y 平面延伸之液晶層10c。液晶顯示面板10的顯示面10a係 具有矩形狀，且第1圖所示的X轴方向與Y轴方向係分別 為沿著與該顯示面10a彼此正交的兩邊之方向。面板驅動 部102係因應從控制部101所供給的控制信號，以像素單 位使液晶層10c的光穿透率變化。如此，液晶顯示面板10 係能將從第一背光單元1及第二背光單元2的一方或雙方 所射入的照明光線予以空間性地調變而產生影像光線，並 從顯示面10a將該影像光線射出。在僅驅動光源3A、3B 而未驅動光源6A、6B的情形中，由於從第一背光單元1 8 322573 201202799 放射狭角配光分布的照明光線11，因此液晶顯示裝置100 的視角變成狹視角，而在僅驅動光源6A、6B的情形中， 由於從第二背光單元2放射廣角配光分布的照明光線12， 因此液晶顯示裝置100的視角變成廣視角。此外，控制部 101係能個別地控制光源驅動部103A、103B，而調整從第 一背光單元1所放射的照明光線11的強度與從第二背光單 元2所放射的照明光線12的強度的比例。 如第1圖所示，第一背光單元1係包含有：光源3A、 3B ;導光板4，係與液晶顯示面板10的顯示面10a平行配 置；光學片5D (以下稱為朝下棱鏡片5D)、以及光學片 5V(以下稱為朝上棱鏡片5V)。藉由導光板4與朝下棱 鏡片5D的組合（第一光學構件），將從光源3A、3B所 射出的光線轉換成具有狹角配光分布的照明光線11。導光 板4係以丙稀酸系樹脂（acrylate resin )( PMMA ;聚曱基 丙烯酸曱酯）等透明光學材料所形成的板狀構件，其背面 4a (與液晶顯示面板10側相反側的面）係具有沿著與顯示 面10a平行的面規則性地排列有突出於位在液晶顯示面板 10側的相反側的細微光學元件40 ..... 40的構造。細微 光學元件40的形狀係作成球面的局部形狀，且其表面具有 一定的曲率。 朝上稜鏡片5V係具備有使由第二背光單元2所射出 的具有廣角配光分布的照明光線12穿透之光學構造，且復 具備有使從導光板4的背面4a所放射的光線反射而返回至 導光板4的方向之光學構造。從導光板4的背面4a所放射 9 322573 201202799 的光線係藉由朝上稜鏡片5V而反射，並將光線的行進方 向改變成朝液晶顯示面板10的方向而穿透導光板4及朝下 棱鏡片5D II此作為具有狹角配光分布的照明光線來利 用" 光源3A 3B係分別相對向配置於導光板4的γ轴方 向的兩端面（射入端面）4c、4d，例如將複數個雷射發光 元件（laser light-emitting elements)配置於 X 軸方向。從 足些光源3A、3B所發射出來的光線係從導光板4的射入 端面4c、4d分別射入至導光板4,—邊在導光板4的内部 予以全反射一邊進行傳播。此時，藉由導光板4背面如 的細微光學元件4G將傳播光線的—部分予以反射，而作為 照明光線1 la從導光板4的前面（出光面，扑予以放射。 細微光學元件40係將於導光板4的内部進行傳播之光線轉 換成以從Z軸方向傾斜預定角度的方向為中心之配光分布 的光線，並從前面4b予以放射。從該導光板4所放射的光 線11a係射入至朝下稜鏡片5D的細微光學元件5〇的内 °!5，並在5亥細微光學元件5〇的傾斜面被内面全反射之後， 作為照明光線11從前面（出光面）5b予以放射。 第3圖（a)及（b)係概略性地顯示導光板4的光學 構造的一例之圖。第3圖（a)係概略性地顯示導光板4 背面4a的構造的一例之斜視圖。第3圖（b)係概略性地 顯示從第3圖（a)所示的導光板4的X軸方向觀看時的 構造的一部分之圖。如第3圖（a)所示，於導光板4的背 面4a二次元性地（沿著χ — γ平面）配置有凸球面形狀的 10 322573 201202799 細微光學元件40。 以細微光學元件40的實施例而言，能採用例如其表面 的曲率約0.15mm、最大高度Hmax約〇.〇〇5mm、折射率約 1.49的細微光學元件。此外，細微光學元件40、40的中 心間隔LP係能做成0.077mm。此外，導光板4的材質雖 能使用丙烯酸系樹脂，但並未限定於該材質。只要為光穿 透率佳且成形加工性佳的材質，亦可使用聚碳酸酯樹脂 (polycarbonate resin)等其他樹脂材料或玻璃材料（glass material)來取代丙稀酸系樹脂。 如前所述，光源3A、3B的射出光線係從導光板4的 側方端面4c、4d射入至導光板4的内部。該射入光線係在 導光板4的内部進行傳播，並藉由導光板4的細微光學元 件40與空氣層的折射率差異予以全反射，而從導光板4 的前面4b朝液晶顯示面板1〇的方向放射。此外，於導光 板4的背面4a中，第3圖（a)及（b)所示的細微光學元 件40.....4〇雖大致規則性地排列，但為了將從導光板4 的前面4b所射出的放射光線lla的面内亮度分布予以均勻 化，亦可構成為愈遠離端面4c、4d細微光學元件40的密 度愈密’亦即平均每單位面積的數量愈多，而愈接近端面 4c、4d則細微光學元件4〇的密度愈稀疏。或者，亦可形 成為愈接近導光板4的中心細微光學元件40.....40愈密， 而愈遠離導光板4的中心則細微光學元件40、.··、40階段 性地變稀疏。 第4圖係顯示從導光板4的前面4b所放射的放射光線 322573 11 201202799 lla的配光分布（角度亮度分布）的模擬所得到的計算結 果之圖表。在第4圖的圖表中，橫轴係表示放射光線^ 的放射角度，縱軸係表示亮度。如第4圖所示，放射光線 11a的配光分布係以從z軸方向約傾斜±75度的軸為中 心，而分別具有約30度的分布寬度（半值全寬度： FWHM)。亦’放射光、線Ua白勺配光分布係為於以從z 軸方向傾斜約+ 75度的軸為中心之約+ 6〇度至+ 9〇度的 角度範圍、以及以從Z軸方向傾斜約—75度的轴為中心之 約一60度至一90度的角度範圍區域性地存在具有半值全 寬度以上強度的光線之分布。在此，從第丨圖右方的光源 3B所射出的光線係在細微光學元件4〇進行内面反射，形 成主要為一60度至一90度的角度範圍的放射光線，而從第 1圖左方的光源3A所射出的光線係在細微光學元件4〇進 行内面反射，形成主要為+60度至+ 90度的角度範圍的放 射光線。此外，即使將細微光學元件40的形狀作成棱鏡形 狀（prism shape)以取代凸球面形狀’亦能產生此種配光 分布的放射光線。 如後所述’產生區域性地存在於這兩個角度範圍内的 放射光線11a’藉此能在細微光學元件50的内面使射入至 朝下棱鏡片5D的細微光學元件50内部的放射光線ua全 反射。在細微光學元件50的内面產生全反射的光線係成為 區域性地存在於以Z軸方向為中心的狹窄角度範圍且形成 具有狹角配光分布之照明光線11。 接著，說明朝下稜鏡片5D的光學構造。第5圖（a) 12 322573 201202799 及⑴係概略性地顯示朝下稜鏡片SD的光學 之圖。第5圖（a)係概略性地顯示朝下稜鏡片犯的背: 構造的—例之斜視圖°第5 ® (b)係概略性地顯亍 =圖二所示的朝下棱鏡片州轴方向觀看時的 =: 。如第5圖U)所示’朝下稜鏡片5〇 :二5a (亦即與導光板4相對向之面)係具有複數個細 被先予το件50沿著與顯示面1Ga平行的面於γ轴方 則性地排列的構造。各細微光學元件5G係形成三角棱鏡形 狀（tdangular prism shap〇的凸狀部，細微光學元件如 的頂角部係朝與液晶顯示面板1G側的相反側突出，且成為 該頂角部的稜線係延伸於X轴方向。細微絲元件50、5〇 的間隔為一定。此外，各細微光學元件50係具有從z軸 方向刀別朝+ Y軸方向及_ γ軸方向傾斜之兩個傾斜面 50a、50b。 從導光板4的前面4b射出的放射光線lla係射入至朝 下稜鏡片5D的背面5a，亦即射入至細微光學元件5〇。該 射入光線係在構成細微光學元件5〇的三角稜鏡之傾斜面 50a、50b的一方進行内面全反射，藉此以接近液晶顯示面 板10的法線方向（Z軸方向）之方式彎曲，因此成為具有 中心焭度高且分布寬度狹窄的配光分布之照明光線u。 以此種細微光學元件5〇的實施例而言，能採用例如由 傾斜面50a、50b所構成的頂角（第5圖（b)的剖面的二 等邊三角形狀的頂角）為68度、高度Tmax為〇 〇22inm、 折射率為1.49的細微光學元件。此外，能以γ軸方向的中 13 322573 201202799 ^間隔Wp成為〇〇3mm的方式來排列細微光學元件 50 50。此外，朝下稜鏡片5D的材質雖可為PMMa， 仁並=限疋於該材質。只要為光穿透率佳且成形加工性佳 的材質’亦可使用聚碳酸醋等其他樹脂材料或玻璃材料。 '第6圖係顯示從朝下稜鏡片5D的前面％所放射的照 明光線11白勺配光分布的模擬所獲得的計算結果之圖。在第 6圖的圖表令，橫軸係表示照明光、線】丄的放射角度，縱轴 係表示亮度。此外，於第6圖的配光分布係不包含從第二 背光單元2所放射且穿透第一背光單元i的光線。如第6 圖所不’照明光線u的配光分布係具有以z軸方向為中 心且放射角度1勺30度的分布寬度（半值全寬度：FWHM)。 亦即，照明光線11的配光分布係為以z軸方向為中心且 於一15度至+15度的角度範圍内區域性地存在具有半值 王見度以上強度的光線之狹角配光分布。 第6圖所示的狹角配光分布係以來自導光板4的放射 光線11a具有第4圖的配光分布為前提。第4圖的配光分 布係以滿足下述條件所設計的導光板4所獲得之結果者， 該條件為：（1)以使用具有朗伯（Lambert，亮度單位） 形狀的角度強度分布之光源3A、3B為前提，（2)來自導 光板4的放射光線11a係在朝下稜鏡片5D ⑽頂角㈣的傾斜—行 在朝下稜鏡片5D内行進，藉此轉換成以〇度為中心且於 約30度的分布寬度的角度範圍區域性地存在之配光分布 的光線。 322573 14 201202799 第7圖（a)及（b)係概略性地顯示細微光學元件5〇 的光學性作用之圖。如第7圖（a)所示，細微光學元件 50係使對於Z軸方向以預定角度以上的角度射人至傾斜面 5〇a的光束il(主要為在導光板4的細微光學元件4〇經過 内面反射的放射光線lla)在傾斜面5〇b 内面全反射。結 果，射出光束OL的射出角度係變得比射入光束几的射入 角度還小。另一方面，如第7圖（b)所示，細微光學元件 50係使相對於z軸方向以未滿預定角度射入至傾斜面5如 的光束IL(主要為從第二背光單元2内的導光板7前面％ 所放射且穿透導光板4的照明光線12)折射，而從z轴方 向朝大幅傾斜的角度方向放射。結果，射出光束〇L的射 出角度變得比射入光束IL的射入角度還大。因此，朝下棱 鏡片5D係能在從背面5a以Z軸方向為中心之較廣的角度 範圍内區域性地存在預定強度以上的光線之配光分布的^ 線射入時，以幾乎不使該配光分布狹窄化的方式從前面π 射出。因此，從導光板7的前面7b所放射的照明光線12 即使通過朝上稜鏡片5V、導光板4、以及朝下稜鏡片5D， 亦不會狹窄化。 接著，說明朝上稜鏡片5V的光學構造。第8圖（a) 及（b)係概略性地顯示朝上稜鏡片5V的光學構造的一例 之圖第8圖（a)係概略性地顯示朝上稜鏡片5V的表面 父構造的一例之斜視圖。第8圖（b)係概略性地顯示從 第8圖（a)所示的朝上稜鏡片^的丫軸方向觀看時的構 成的—部分之圖。如第8圖⑴所示，朝上稜鏡片…的 322573 15 201202799 表面5c (與導光板4 4 11之面）係具有複數個細微光與 凡件51、…、51沿著與顯示面咖平行的先予 規則性地排列之構造。各細微光學 面朝X麵方向 形狀的凸狀部，且細微光與_ 系形成三角稜鏡 面板ίο側突出，而構成：::頂角部係朝液晶顯示 向，先學元件5…：：一線:^ = 具有從Z轴方向分別朝U軸方二

軸方向傾斜之兩個傾斜 、 X

的细微井風分杜。 51b而且，朝上稜鏡片5V 的、.，田料學讀51、...、51的排列方向（χ 致與朝下稜鏡片5D的細微光學元件％、“.、二列 向（Y轴方向）正交。 〇的排列方 士，朝上棱鏡片5V的細微光學元件51的實施例而 二=用例如由傾斜面51a、51b所構成的頂8 剖面的直角二等邊三角形形狀的頂角）為％度、 ^大南度IW為〇,〇15mm、折射率為149的細微構造元 :^外’能以X軸方向的中心間隔Gp成為〇〇3刪的 細微光學元件51、…、51。此外，稜鏡片的材質 4 PMMA，但並不限定於該材f。只要為光穿透率 且成形加工性佳的材質’亦可使用聚碳酸醋等其他樹脂 材料或破璃材料》 上述朝上棱鏡片5V係能在背面5e使從導光板4射入 ^細微光學元件51、…、#光線（返回光線）進行内面 全反射’藉此將返回光線的行進方向變更成朝液晶顯示面 板的方向。以來自導光板4的返回光線而言，能例舉在 322573 16 201202799 導光板4的背面4a中未滿足全反射條件而放射至與液晶顯 示面板10側相反側的方向之光線、或者從朝下梭鏡片5D 放射至與液晶顯示面板1 〇側相反側的光線。由於朝上棱鏡 片5V係能將此種返回光線再次作為第一背光單元1的照 明光線’因此能使光線的利用效率提升。 以下說明上述細微光學元件51的光學性作用。第9 圖（a)及（b)係概略性地顯示朝上稜鏡片5V的細微光 學元件51的光學性作用之圖。如上所述，本實施形態的細 微光學元件51.....51的排列方向（X軸方向）係大致與 朝下稜鏡片5D的細微光學元件5〇、…、5〇的排列方向（γ 軸方向）正交。第9圖（a)係概略性地顯示平行於具有細 微光學元件51、51、51的朝上稜鏡片5V的X—Y平面的 部分剖面之圖。第9圖⑴係沿著第9圖⑷的朝上棱 鏡片5 V的iXb - ixb線的部分剖面圖。相對於此，第1 〇 圖（a)及（b)係概略性地顯示以細微光學元件51..... 51的排列方向成為與朝下稜鏡片5D的細微光學元件 5〇.....%的㈣方向平行之方式變更朝上稜鏡5V的 配置時的細微光學讀51的鮮性仙之圖。第1〇圖（a) 概略性地顯示平行於朝上稜鏡bv的γ—ζ平面的部分 广0圖⑴係沿著第10圖⑷的朝上稜鏡 月5 V的Xb ~ Xb魂夕却八*丨τ· π 與第10圖⑷及⑴Γ 於第9圖（a)及⑴ 、， ）頌不從導光板4朝細微光學元件 導光板4 ^光線社時的光線的動作。在此，由於來自 以板的實際的返回光線中沿…平面傳播的光線 322573 17 201202799 的動作為支配性者，因此為了容易說明，僅將傳播在平行 於Y—Z平面的面之返回光線RL簡略地顯示。 如弟9圖（a)所示，各細微光學元件51係具有於X —Z平面中對於z軸方向具有對稱的傾斜角之一對傾斜面 …、训。如第9圖（a)及（b)所示，作為返回光線壯 的光線係以各種射入角度射入至細微光學元件Η的傾斜 面5U。而且，如第9圖⑴所示，沿著z轴方向射入的 光線係在傾斜面51a朝一χ軸方向折射。此外，雖未圖示， 但返回光線RL亦射入至細微光學元件51的傾斜面训， 而在傾斜面51_+Χ轴方向折射。因此，於朝上棱鏡片 5V内行進的折射光線之朝背面㈣射人角度較大，在朝 上稜鏡片5V與空氣層的界面（背面⑷中容易產生滿足 全反射條件的折射光線。換言之，折射光線之朝背面化 的射入角度容易變成臨界角以上。如第9圖⑷及⑴ ，示，折射光線中之在背面56經過内面全反射的光線沉 :朝液晶顯示面板10的方向射出。其中，由於來自導光板 、返回光線RL的大多數係以從朝上稜鏡片W的法線方 方向）大幅傾斜的角度射入至朝上稜鏡片5V的 二予轉5!，因此容易在朝上稜鏡片5v 化 中成立全反射條件。 元株圖⑴所7’朝上棱鏡片5乂係具有細微光學 兀件50的—對傾斜面51a、51b沪著χ私古—.击择从a 列的光學構造。另一古品 &者X軸方向連續性地排 来與一丛 另一方面，如第9« (b)所示，由於細微 予70件51係、延伸於Y轴方向，因此在Y-Z平面中，朝 322573 18 201202799 上棱鏡Dv㈣造係對於4方向呈對稱。 朝上稜鏡片5V内行進的折射光線在背心被内面全^射 時’在X—Z平面及Y—z平面的任一平面令 線係以與朝朝上稜鏡片5V的返回光線RL的射入角产（對 於Z轴方向的射人角度）大致相等的角度從朝上稜鏡片5V 朝液晶顯不面板10的方向射出。此外，如第9圖⑴所 不’返回光線RL中之朝朝上稜鏡片5V的射入角度（對於 Z軸方向之射入角度）較小的光線未在背面&進行内面全 反射’而射人角度較大的紐係在&進行内面全反 射，藉此轉換成射出光線0L。因此，返回光線RL的配光 分布的-部分係被保存，且返回光線RL的一部分的行進 方向係艾更成朝液晶顯示面板1〇的方向。射出光線係 穿透導光板4,藉此在朝下稜鏡片5D的細微光學元件％ 被内面全反射，而轉換成具有用以轉換成狹角配光分布的 照明光線11所需的配光分布（例如如第4圖所示，在以從 z轴方向傾斜約+75度的軸為中心之約+6〇度至+ 9〇度 的角度範圍、以及以從Z軸方向傾斜約_75度的軸為中心 之約一60度至一90度的角度範圍區域性地存在具有半值 全寬度以上的強度之光線的分布）的光線。 如此’從朝上棱鏡片5V朝液晶顯示面板1 〇的方向所 放射的光線係穿透導光板4而射入至朝下稜鏡片5D，藉此 轉換成具有中心亮度高且分布寬度狹窄的配光分布之照明 光線11，而照明液晶顯示面板10的背面10b。藉此，能使 從第一背光單元1所放射之具有狹角配光分布的照明光線 19 322573 201202799 11的光量相對於從構成第一背光單幻之光源3A、3B所 放射的光量之比率（將此比率^義為第—背光 利用效率）提升。因此，與f知相比，能使用以確保顯干 面中的預定亮度所需的光源光量降低，而能抑制液晶 顯示裝置100的消耗電力。 θθ 另一方面，在以細微光學元件51、…、51的排列方向 與朝下稜鏡片5D的細微光學元件50、…、5〇的排列方向 -致的方式變更朝上棱鏡片^的配置之情形中，如第 圖（a)所示，返回光線RL係被細微光學元件51折射， 該折射光線的-部分係在背面5e被内面全反射，而朝液晶 顯示面板U)的方向射出。在此情形中，射出光線〇l係穿 透導光板4藉此轉換成具有與帛4圖所示的配光分布大致 相同的配光分布之光線，然而與第9目（a)及（b)的情 形相比，從朝上稜鏡片5V朝液晶顯示面板1〇的方向放射 的光線的光量將會減少。如第1〇圖（a)所示，對於朝上 稜鏡片5V，當返回光線壯以大的角度（對於乙軸方向的 角度）射入至細微光學元件51時，細微光學元件51内的 光線的行進方向係因折射和反射而複雜地變化。與第9圖 (b)的情形相比，朝上稜鏡片5V的背面5e中之不成立 全反射條件的光線變多，且從朝上稜鏡片5V的背面5e朝 與液晶顯示面板1〇的相反侧放射的光線變多。因此，在朝 上棱鏡片5V被内面全反射而朝液晶顯示面板1〇的方向放 射的光線的光量係減少。因此，從獲得高的消耗電力降低 效果的觀點來看，朝上稜鏡片5V的細微光學元件51..... 20 322573 201202799 51的排列方向較佳為與朝下稜鏡片5D的細微光學元件 5 0、…、的排列方向大致正交。 本實施形態的液晶顯示裝置100係具有層疊有第一背 光單元1與第二背光單元2的構成，且第一背光單元1係 設置於第二背光單元2與液晶顯示面板10之間。由於第一 背光單元1必須使從第二背光單元2所放射的廣角配光分 布的照明光線12穿透，因此在第一背光單元1中，以使返 回光線RL朝液晶顯示面板10的方向反射的手段而言，不 適合使用如光反射片8般之光穿透率低且反射率高的光反 射片。由於第一背光單元1係未使用此種光反射片，而是 具有光穿透率非常高的朝上稜鏡片5V，因此不會使從液晶 顯示裝置100的顯示面l〇a所放射之具有廣角配光分布的 光線的光量相對於從構成第二背光單元之光源6A、6B所 放射的光量之比率（將此定義為第二背光單元2的光利用 效率）降低，而能抑制消耗電力的增加。 光反射片8係用以使從第一背光單元1及第二背光單 元2所傳播的返回光線朝液晶顯示面板10的方向反射而作 為照明光線再次利用。然而，射入至光反射片8的表面的 光線係為在第二背光單元2的擴散反射構造70經過擴散之 具有廣角配光分布的光線，而在光反射片8的表面朝液晶 顯示面板10的方向反射的光線係在光反射片8的表面進行 反射時或者是穿透擴散反射構造70時被擴散。因此，從第 一背光單元1的背面側射入至第一背光單元1的光線中， 具有用以轉換成狹角配光部分的照明光線11所需的角度 21 322573 201202799 之光線的比率將會減少。相對於此，如上所述，朝上稜鏡 片5V係能射出具有用以使朝朝下稜鏡片5D的射入光線在 細微光學元件50被内面全反射而轉換成狹角配光分布的 照明光線11所需的配光分布的光線。因此，藉由使用朝上 稜鏡片5V，將從導光板4射入的返回光線1〇^有效率地轉 換成具有以液晶顯示面板1〇的顯示面1〇a的法線方向為中 心的狹角配光分布之光線，而能使第一背光單元丨的光利 用效率提升。 第11圖及第12圖係顯示藉由實驗測量從相互不同構 造的背光單元所放射的光線的角度亮度分布（配光分布） 的結果之圖表。在第11圖及第12圖的圖表中，橫軸係表 示放射光線的放射角度，縱軸係表示經過正規化的亮度。 第11 1係顯示從本實施形態的第一背光單元i的實施例 (第-實施例）朝液晶顯示面板1G的方向所放射的光線的 配光分布、以及以細微光學元件51、...、51的排列方向與 朝下稜鏡片5D的細微光學元件5G、··.、5G的排列方向^ 行=方絲變更朝上稜鏡片5V的配置而構成第二實施例 的为先早7L的情形中從該背光單元朝液晶顯示面板1〇的 2所放㈣鱗的配光分布。此外，第12_顯示配置 二:：射片8相同構造的光反射片以取代本實施形態的第 内的朝上稜鏡片5V來構成第-比較例的背 該背光單元朝液晶顯示面板的方向 施形態的第-^〜 收W取代本實 月先早兀1内的朝上稜鏡片5V來構成第二 322573 22 201202799 比較例的背光單元的情形中從該背光單元朝液晶顯示面板 10的方向所放射的光線的配光分布。第11圖及第22圖的 圖表的亮度係以第一實施例的放射光線的配光分布的最大 峰值亮度成為1的方式予以正規化。此外，在本實驗中， 不論疋第一實施例、第二實施例、第一比較例、以及第二 比較例，構成背光單元之光源3A、3B係輸出相等光量的 光線。 從第11圖可明確地得知，與第一實施例及第二實施例 的情形相比’放射光線的光量較多，且用以產生狹角配光 分布的照明光線之光利用效率較高。此外，如第U圖所 不’在第一實施例及第二實施例的放射光線的配光分布 中，於以0度為中心的3〇度的角度範圍内（—15度至+ 15度的角度範圍内）党度係充分地區域性地存在。相對於 此，如第12圖所示，第一比較例的放射光線的配光分布係 在未滿一30度的範圍與超過+ 3〇度的範圍具有約〇4以上 的7C度，且未成為狹角配光分布。再者，從第12圖可明確 地得知，第二比較例的放射光線的配光分布的最大峰值亮 度僅為約0.5。 一接著’說明第二背光單元2的構成。如第！圖所示， f y背光單元2係包含有：光源6A、6B，係與第一背光 單元、1的光源3A、3B為同樣的構成；以及導光板7，係 、。導光板4的月φ 4a大略平行且與該背面4a相對向的 方式配置。導光mxPMMA料明光學㈣所形成， 且於其背面7a具有擴散反射構造％。光源6a、6b係對 322573 23 201202799 向配置於導光板7的Y軸方向的兩端面（射入端面）7c、 7d。與第一背光單元1的情形同樣，從光源6A、6B所發 出的光線係從導光板7的射入端面7c、7d射入至導光板 7。該射入光線係於導光板7的内部進行全反射並傳播，藉 由背面7a的擴散反射構造70，傳播光線的一部分係被擴 散反射而作為照明光線12從導光板7的前面7b放射。擴 散反射構造70係能藉由例如將擴散反射材料塗佈於背面 7a而構成。由於擴散反射構造70係將傳播光線擴散成較 廣的角度範圍，因此從第二背光單元2所放射的照明光線 12係作為具有廣角配光分布之照明光線朝液晶顯示面板 10放射。 具有上述構成的液晶顯示裝置100不僅能將朝液晶顯 示面板10的背面10b之照明光線的配光分布作成狹角配光 分布或廣角配光分布，更能作成狹角配光分布與廣角配光 分布的中間的配光分布。第13圖（a) 、（b)及（c)係 概略性地顯示照明光線的三種配光分布。當第一背光單元 1的光源3A、3B點亮而第二背光單元2的光源6A、6B未 點亮時，液晶顯示面板10的背面10b係被具有如第13圖 (a)所示的狹角配光分布D3的照明光線所照明。因此， 觀看者雖能從液晶顯示裝置100的正面方向目視到明亮的 影像，但從斜向方向觀看顯示面10a時則目視到較暗的影 像。此時，由於液晶顯示裝置100係不朝觀看方向以外的 不必要方向放射光線，因此能將光源3 A、3B的發光量抑 制成較少，而能降低消耗電力。 24 322573 201202799 另一方面，當第二背光單元2的光源6A、6B被點亮 而第一背光單元i的光源3A、3B未被點亮時，液晶顯示 面板10的背面係被具有如第13圖（b)所示的廣角配光分 布D4的照明光線12所照射。因此，觀看者係能從較廣的 角度方向目視到明亮的影像。由於對全部的角度方向確保 充分的明亮度，因此光源6A、6B需要較大的發光量，消 耗電力亦增加。 因此’在貫施形態一的液晶顯示裝置100中，控制部 1〇1係因應觀看方向控制第一背光單元1的光源3A、3B 的發光量與第二背光單元2的光源6A、6B的發光量。例 如，如第13圖（c)所示，控制部1〇1係使第一背光單元 1的照明光線12及第二背光單元2的照明光線11產生， 使照明光線12的配光分布D3a與照明光線U的配光分布 D4a重疊，藉此形成中間狀態的配光分布D5。結果，能獲 得因應觀看方向的最適當的配光分布D5。藉此，能獲得因 應觀看方向的視角，而能將朝不必要的方向放射的光線抑 制到最低限度。因此，與以能從較廣的觀看方向目視到明 冗的影像之方式放射廣角配光分布D4的照明光線之情形 (第13圖（b))相比’由於能降低光源3A、3B、6a、 6B整體的發光量，因此能獲得較大的消耗電力削減效果。 第14圖（a)、（b)及（c)係示意性地顯示三種視 角控制的例子之圖。在第14圖（a)至（c)的例子中，視 角控制係依據與觀看者的位置之關係予以進行。如第Μ 圖（a)所示，在觀看者位於液晶顯示面板1〇的正面方向 322573 25 201202799 的情形’控制部κη係將第—背光單幻的發光量設定成 相對於第二背光單元2的發光㈣Α，藉此將第—背光單 凡1所產生的配光分布D3aa與第二背光單元2所產生的 配光7?布D4aa予以重疊，而產生狹角配光分布D5aa (狹 視角顯示模式）。相對於此，如第14圖（b)所示，當觀 看者的位置朝左右擴展時，控制部1〇1係能因應該擴展將 第二背光單元2的發光量相對於第一背光單元丨的發光量 t比率設定成較大，藉此將第一背光單元丨所產生的配光 分布D3ab與第二背光單元2所產生的配光分布 D4ab予以 重疊而產生廣角配光分布D5ab(第一廣視角顯示模式）。 如第14圖（c)所示，當觀看者的位置進一步朝左右擴展 時，控制部101係能因應該擴展將第二背光單元2的發光 1相對於第一背光單元1的發光量比率進一步地設定成較 大，藉此將第一背光單元1所產生的配光分布D3ae與第 二背光單元2所產生的配光分布D4ac予以重疊而產生廣 角配光分布D5ac(第二廣視角顯示模式）。如此，由於控 制部101係隨著觀看者的位置朝左右擴展時因應該擴展將 第二背光單元2的發光量相對於第一背光單元1的發光量 的比率設定成較大，因此能進行非常細緻的視角控制。此 外’能獲得更高的消耗電力降低效果。 由於當液晶顯示裝置100的顯示面10a過亮時觀看者 會感到眩目等理由，因此不需要必要程度以上的亮度。因 此’如第13圖（a)至（c)及第14圖（&)至（(〇所示， 控制部101係在控制光源3A、3B、6A、6B的發光量以調 322573 26 201202799 整朝液晶顯示面板10的背面10b之照明光線的配光分布 時，係能以液晶顯示面板10的正面方向的明亮度（亮度） 恆常地保持一定的值L之方式進行控制。 在第一背光單元1及第二背光單元2中，較佳為光源 3A、3B、6A、6B為相同發光方式的光源。其理由是在改 變第一背光單元1的發光量與第二背光單元2的發光量的 比率而變更視角時，能避免光源3A、3B、6A、6B的發光 特性（發光頻譜（spectrum )等）的差異引起發光顏色變 化等之可能性。藉由使用第一背光單元1及第二背光單元 2為相同發光方式的光源，能避免上述引起顏色變化等的 可能性，而能於視角變更時維持良好的晝質。以相同發光 方式的光源而言，例如能例舉相同構造的發光體、發光波 長帶等發光特性相同的發光體、具有不同發光特性的複數 個發光體的組合為相同的發光體模組、或者以相同驅動方 式進行驅動的發光體。 在具有上述的視角可變功能的液晶顯示裝置100中， 在觀看者的視線方向從畫面法線方向大幅傾斜的情形，例 如站立於與大型液晶顯示裝置的晝面中央部相對向的位置 之觀看者未充分地與液晶顯示裝置保持距離而觀看晝面周 邊部之情形，有設定成狹視角顯示時無法獲得充分的亮度 而難以辨識影像的可能性。針對此種問題，例如於背光單 元1與液晶顯示面板10之間設置於表面具有菲涅耳 (Fresnel)構造的光學片等之將晝面周邊部的光線的行進 方向朝晝面中央部之構造，藉此可避免該問題。 27 322573 201202799 此外，如第3圖（a)及第3圖（b)所示，細微光學 元件40係具有凸球面形狀，但並未限定於此。只要為具有 在朝下棱鏡片5D的細微光學元件50產生内面全反射而發 射出產生狹角配光分布的照明光線1 i之放射光線1 i a的構 造’亦可採用取代細微光學元件4〇之構造。 如以上所說明，實施形態一的液晶顯示裝置100係能 不使用專利文獻一所揭示的複雜且昂貴的主動光學元件， 而是藉由調整第一背光單元i的發光量與第二背光單元2 的發光量之比率來進行視角控制。因此，由於液晶顯示裝 置100係將從顯示面10a朝不必要的方向所放射的光量抑 制在最低限度，因此能實現有效地降低消耗電力的視角控 制功能。此外’實施形態一的液晶顯示裝置1〇〇的構成係 由間單且廉價的結構所構成’而為不論是小型或大型裝置 的晝面尺寸皆可適用的有效構成。此外，由於液晶顯示裝 置100係能正確且容易地控制第一背光單元i及第二背光 單兀2的發光量和發光方向，因此不會產生顯示影像的顏 色變化等，而能變更成細緻且最適合的視角。 此外，藉由第一背光單元1的導光板4與朝下稜鏡片 5D能產生具有狹角配光分布的照明光線11，而無需使用 主動光學元件。如上所述，形成於朝下稜鏡片5D的背面 5a之細微光學元件50係以傾斜面50a、50b使從導光板4 的前面4b所射入的放射光線lla予以内面全反射，藉此能 產生具有狹角配光分布的照明光線11。 此外，由於第一背光單元1具有朝上稜鏡片5V，因此 322573 28 201202799 p使在本實施形態這種背光層疊型的液晶顯示裝置1⑼ 中，亦不會使來自第二背光單元2的放射光線損失，而能 提升第一背光單元1的光利用效率。如上所述，由於從第 一背光單元1的導光板4朝其背面方向放射的返回光線尺1 係被朝上稜鏡片5V的細微光學元件51折射後，再被背面 5e朝液晶顯示面板1〇的方向全反射，因此能成為第一背 光單元1的照明光線1。 再者，從第二背光單元2所放射的照明光線12係不會 因此突出於背面侧的細微光學元件5〇的傾斜面50a、50b 而使其配光分布狹窄化，因此能照明液晶顯示面板1〇的背 面。以實現狹視角的構成而言，雖能採用用以放射出具有 廣角配光分布的照明光線之面狀光源、以及將該照明光線 聚光而轉換成狹角配光分布的照明光線之光學構造（例如 將未與該面狀光源相對向的一側之面作為出光面之光學構 造）的组合，但在該構成中，由於面狀光源的射出光線係 被轉換成狹角配光分布的光線，因此導致從第二背光單元 2所放射的廣角配光分布的照明光線的配光分布亦被狹角 化。因此’無法如第13圖（a)至（c)所示將狹角配光分 布的照明光線與廣角配光分布的照明光線予以重疊而獲得 期望的配光分布。本實施形態的細微光學元件50係不使來 自第二背光單元2的照明光線12聚光，而不會使該照明光 線12的廣角配光分布狹窄化。因此，本實施形態的構成即 使應用於層疊兩層以上的複數層背光單元而構成的液晶顯 示裝置，亦能進行細緻的視角控制。 29 322573 201202799 側二=形態中，如第1圖所示，由於在導光板4的 :=Γ3Α、3Β ’在導光板7的側方設置光源6: 液曰^即使在層叠兩層以上的複數層的背光單元而構成 =?震置的情！，亦能實現ζ轴方向的厚度較小4 裝置。®此’能實現具有視角控制功能的薄型液晶顯示 此外，在實施形態-中，由於控制部101係將顯示面 l〇a的正面方向的党度保持在預定的指示值[，且個別地 控制複數個第-背光單元1及第二背光單元2的發光量， 因，不會產生必要以上的明亮度，而能獲得因應觀看方向 的取適當的照明光線的配光分布。此外，能將朝不必要的 方向所放射的光線抑制在最低限度，而大幅地降低消耗 力。

此外’為了控制朝液晶顯示面板10的背面之照明光線 的配光分布，較佳為可自如地控制光源3A、3B、6A、6B 的發光量。從此觀點來看，光源3A、3B、6A、6B較佳為 使用雷射光源或發光二極體這種容易控制發光量的固體光 源。藉此’能進行最適當的視角控制。 此外’為了使從第一背光單元1所放射的照明光線n 具有狹角配光分布’如上所述’從導光板4所放射的照明 光線11a需要具有於從晝面法線方向（Z軸方向）大幅傾 斜的角度範圍區域性地存在之配光分布。較佳為於導光板 4内進行傳播的光線的指向性較高，此乃由於容易控制從 導光板4所放射的光線的射出角度’且可成為配光分布的 322573 30 201202799 狹窄化（於特定的角度範圍區域性地存在預定強度以上的 j)丄之故。因此’以光源3A、3B而言，較佳為使用指 向性面的雷射光源。藉此’能實現細緻且最適當的視角控 制’且能獲得更大的消耗電力降低效果。 在本實施形態中，第-背光單元i雖具有將導光板4 的Y軸方向的兩端面作為光射入面而與該兩端面相對向的 光源3a、3b，但並未限定於此構成。第一背光單元1亦可 構成為僅具有僅將導光板4的兩端面中的一方的端面作為 光射入面而與該端面相對向的光源。在此情形中，較佳為 適當地變更設置於導光板4的背面4a之細微光學元件4〇 的配置間隔或規格，藉此將從導光板4所放射的光線的面 内党度分布予以均勻化。同樣地，第二背光單元2亦可構 成為僅具有僅將導光板7的兩端面中的-方的端面作為光 射入面而與該端面相對向的光源。 (實施形態二） 第15 ®係示意性地顯示本發明實施形態二的液晶顯 示裝置（穿透型液晶顯示裝置）2〇〇的構成之圖。苐以圖 係示意性地顯示從γ轴方向觀看第15圖的液晶顯示裝置 200的構成的-部分之圖。第15圖及第圖的液晶顯示 裝置200的構成要素中附上與第1圖的構成要素相同符號 的構成要素係為具有與第】圖的構成要素相同的功能，並 省略其詳細說明。 如第15圖及第16圖所示，液晶顯示裝置2〇〇係具備 有穿透型的液晶顯不面板1〇、光學月9、第一背光單元⑹ 322573 31 201202799 以及第二背光單元17 ’這些構成要素ι〇、9、16 ' 17係沿 著z軸排列。與實施形態一相同，液晶顯示面板ι〇係二 有與包含有與Z軸正交的X軸及丫軸之又―γ平面平行的 顯示面10a。此外，X軸與γ軸係彼此正交。液晶顯示裝 置200復具有：面板驅動部2〇2,係驅動液晶顯示面板1〇; 光源驅動部203A，係驅動包含於第一背光單元16中的光 源3C ;以及光源驅動部203B，係驅動包含於第二背光單 70 17中的光源19.....19。面板驅動部202與光源驅動 部203A、203B的動作係由控制部201所控制。 控制部201係對從彳§號源（未圖示）所供給的映像信 號（未圖示）施予影像處理而產生控制信號，並將這些控 制信號供給至面板驅動部202與光源驅動部2〇3A、2〇3B。 光源驅動部203A、203B係因應來自控制部；2〇丨的控制信 號分別驅動光源3C與光源19，使從光源3C與光源19射 出光線。 第一背光單元16係將光源3C的射出光線轉換成具有 狹角配光分布（於以液晶顯示面板1〇的顯示面l〇a的法線 方向亦即Z轴方向為中心之較狹窄的角度範圍内區域性地 存在預定強度以上的光線之分布）的照明光線13並朝液晶 顯示面板10的背面放射。該照明光線13係經由光學片9 照射至液晶顯示面板1 〇的背面。另一方面，第二背光單元 Π係將光源19、…、19的射出光線轉換成具有廣角配光 分布（於以Z軸方向為中心之比較廣的角度範圍内區域性 地存在預定強度以上的光線之分布）的照明光線14並朝第 322573 32 201202799 一背光單元16放射。照明光線14係穿透第一 3 。 16 ’經由光學片9照射至液晶_示面板1()的背2光單元 如第15圖及第16圖所示，第一背光單_ 光源3C、與液晶顯示面板1〇的顯示面^ 〇 3有 光板4R、朝下稜鏡片5D、以及朝上棱鏡片 單元16的構成係能將實施形態一的第一 m 旁光 板4置換成導光板4r而獲得者。導光板4 』守尤 八你由丙嫌g拿糸 樹脂⑽MA)等透明光學材料所形成的板狀構件二糸 導光板4R的背面4e (與液晶_示面板1〇側相反側的面） 係具有細微光學元件40R、…、40R沿著與顯示面i〇a平 行的面排列的構造。各細微光學元件40R的形狀係作成球 面形狀的一部分’且其表面具有一定的曲率。 光源3 C係相對向配置於導光板4R的γ轴方向的一端 面（射入端面），例如將複數個發光二極體元件排列於χ 軸方向而構成。從光源3C所發射出的光線係從導光板4R 的射入端面4g射入至導光板4R，在導光板4R的内部進 行全反射並進行傳播。此時’傳播光線的一部分係藉由導 光板4R的背面4e的細微光學元件40R而反射，並作為照 明光線13a從導光板4R的前面4f進行放射。細微光學元 件40R係將於導光板4R的内部進行傳播之光線轉換成以 從Z軸方向傾斜預定角度的方向為中心之配光分布的光 線，並從前面4f進行放射。從該導光板4R所放射的光線 13a係射入至朝下稜鏡片5D’被第15圖及第16圖的細微 光學元件5 0予以内面全反射之後，作為照明光線13從前 33 322573 201202799 面（出光面）5b進行放射。 細微光學元件4 0 R的形狀係能作成與上述實施形態一 的細微光學元件40的形狀相同。具有這些細微光學元件 40R.....40R的導光板4R之材質係可作成與實施形態一 的導光板4的材質相同。因此，以細微光學元件4〇R的實 施例而言，能採用例如其表面曲率為約〇 15mm、最大高 度為約0.005mm、折射率為約49的細微光學元件。 細微光學元件40R、40R的中心間隔係設定成光源3C 的射出光線與射入的射入端面4g的距離愈大時則愈小，而 與射入端面4g的距離愈小時則愈大。如前所述，光源3C 的射出光線係從導光板4R的側方的射入端面4g射入至導 光板4R的内部。該射入光線係在導光板4R的内部進行傳 播，並藉由導光板4R的細微光學元件4〇R與空氣層的折 射率差異被全反射，而從導光板4R的前面4f朝液晶顯示 面板10的方向放射。在此，細微光學元件4〇R係以愈接 近罪近光源3C的射入端面4g時愈稀疏（亦即細微光學元 件40R的每單位面積的數量愈小，也就是愈接近射入端面 4g時毯、度愈小），而愈遠離光源3C時則愈緊密（亦即愈 遠離射入端面4g時則細微光學元件4〇R的密度愈大）: 方式予以形成。其原因乃是為了將放射光線13a的面内亮 度分布予以均勻化之故。由於愈接近射入端面4g則光線強 度愈大，因此將細微光學元件4〇R的密度降低而能減少傳 播光線中在細微光學元件做進行内面全反射的光線的比 率，另一方面，由於愈遠離射入端面4g則光線強度愈弱， 34 322573 201202799 因此將細微光學元件4 0 R的密度提高而能增加傳播光線中 在細微光學元件40R進行内面全反射的光線的比率。藉 此，可將放射光線13a的面内亮度分布予以均勻化。 與上述實施形態一的情形同樣，在導光板4R的背面 4e中未滿足全反射條件而放射的光線、以及從朝下稜鏡片 5D朝與液晶顯示面板10側的相反側所放射的光線係射入 至朝上稜鏡片5V的前面5c。朝上稜鏡片5V係以背面5e 使從導光板4R射入至細微光學元件51.....51内部的光 線（返回光線）進行内面全反射，藉此能將返回光線的行 進方向變更成朝液晶顯示面板10的方向。如此，在背面 5e被内面全反射的光線係朝液晶顯示面板10的方向放 射，並穿透導光板4R，藉此轉換成具有用以在朝下稜鏡片 5D的細微光學元件50被内面全反射而轉換成狹角配光分 布之照明光線13所需的配光分布的光線。藉此，能提升從 第一背光單元16所放射之具有狹角配光分布之照明光線 13的光量相對於從構成第一背光單元16之光源3C所放射 的光量之比率（將該比率定義成第一背光單元16的光利用 效率）。因此，與習知相比，能使用以破保顯示面1 Oa中 的預定亮度所需的光源光量降低，而能抑制液晶顯示裝置 200的消耗電力。 接著，說明第二背光單元17的構成。如第15圖與第 16圖所示，第二背光單元17係包含有框體21以及配置於 該框體21内的發光二極體等光源19.....19。這些光源 19.....19係以位於液晶顯示面板10的正下方之方式沿 35 322573 201202799 著x — Y平面規則性地排列。框體21的γ軸方向的側壁 内面與底板部内面皆為擴散反射面。於框體21的前面（液 晶顯示面板10側之面）設置有用以將從光源19.....19 所發射出的光線予以擴散穿透之擴散穿透板22。該擴散穿 透板22係由用以確保照明光線14的面内均勻性之擴散度 高的材料所構成。如此，第二背光單元17係作為光源正下 型背光而構成。 上述第二背光單元17是有效地作為放射廣角配光分 布的照明光線14並謀求較大的發光量之背光單元。例如， 即使在將液晶顯示裝置200予以大畫面化的情形中，亦能 藉由使用光源正下型的第二背光單元17來確保充分的明 亮度。 在使用光源正下型的第二背光單元17的情形中，當使 用發光面積小且指向性高的雷射光源作為光源19.....19 時’需要用以將照明光線14的配光分布予以均勻化之複雜 的構造。因此，在實施形態二中，以第二背光單元17的光 源而言’較佳為使用具有與雷射光源同樣的高發光控制性 且為面發光’而容易使照明光，線14的配光分布均勻化之發 光一極體。藉此’第二背光單元17的構成變得簡單，而能 進一步實現成本的降低。 此外’較佳為第-背光單元16的光源3C與第二背光 單元17的光源19、…、19為相同發光方式的光源。其理 由疋在改變第-背光單元16的發光量與第二背光單元Η 的發光量的比率而變更視角時，能避免光源3c、i9的發 322573 36 201202799 性特n (發光頻轉）的差異引祕麵色變化等之可能 在具有上述的視角可變功能的液晶顯示裝置扣， =看者的視線方向從畫面法線方向大幅傾斜的情形，例 1立於與大型液晶顯示裝置的晝面中央部相對向的位置 之觀看者未充分地與液晶顯示裝置保持距離而觀看晝 邊部之情形’有設定成狹視角顯示時無法獲得充分的齐^ 而難以辨識影像的可能性。針對此種問題，例如於背^ 兀16與液晶顯示面才反1〇之間設置於表面具有菲淫耳構= 的光學片等之將晝面周邊部的光線的行進方向朝畫面中= 部之構造，藉此可避免該問題。 、 如以上所說明，實施形態二的液晶顯示裝置2〇〇係盘 實施形態-的液晶顯示褒置100同樣，能不使用複雜且昂 貴的主㈣學元件，而是藉由調整第—f光單元16的發光 量與第二背光單元17的發光量之比率來進行視角控制:由 於液晶顯示裝置200係將從顯示面1〇a朝不必要的方向所 放射的光量抑制在最低限度，因此藉此能實現有效地降低 消耗電力的視角控制功能。此外’實施形態二的液晶顯示 裝置200的構造係由簡單且廉價的構造所構成，而為^論 疋小型或大型裝置的晝面尺寸皆可適用的有效構成7 " 此外，與實施形態一的液晶顯示裝置1〇〇同樣，第一 背光單元16係具有朝上稜鏡片5V。在第一背光單元16 中，從導光板4R朝其背面方向放射的返回光線係藉由朝 上稜鏡片5V的細微光學構造51的存在而在其背面5^被 322573 37 201202799 内面全反射，成為具有狹角配光分布的照明光線13。因 此，能將返回光線作為第一背光單元16的射放光線來利 用。因此’即使在實施形態二這種背光層疊型的液晶顯示 裝置中，亦不會使來自第二背光單元17的放射光線Μ損 失’而能提升第一背光單元16的光利用效率。 再者’在液晶顯示裝置200中，由於用以放射廣角配 光分布的照明光線14之第二背光單元17係作為光源正下 型的背光而構成，因此能以低成本實現具有視角控制功能 之液晶顯示裝置200的大晝面化與低消耗電力化。 (實施形態三） 第17圖係示意性地顯示本發明實施形態三的液晶顯 示裝置（穿透型液晶顯示裝置）3〇〇的構成之圖。第18圖 係示意性地顯示從Y軸方向.觀看第17圖的液晶顯示裴置 3〇〇的構成的一部分之圖。除了第二背光單元的構成不同 之外，實施形態三的液晶顯示裝置3〇〇的構成係大致與實 施形態二的液晶顯示裝置200的構成相同。以下，詳細說 明實施形態三特有的構成。第17圖及第18圖的液晶顯示 裝置300的構成要素中附上與第卜2、15、16圖的構成要 素相同符號的構成要素係具有與第丨、2、15、16圖的構成 要素相同的功能，而省略其詳細說明。 *如第17圖及第18圖所示，液晶顯示裝置3〇〇係具備 有穿透型的液晶顯示面板10、光學片9、第一背光單一 以及第二背光單元18 ’這些構成要素1()、9、Μ、Μ係， 者Z軸排列。與上述實施形態一、二的情形同樣，液晶顯 322573 38 201202799 不面板10係具有與含有與z軸正交的X軸及γ軸之χ — Y平面平行的顯示面1〇a。此外，χ軸與γ軸係彼此正交。 液晶顯示裝置300復具有：面板驅動部302，係驅動液晶 顯示面板10 ;光源驅動部303A，係驅動包含於第一背光 單元16中的光源3C ;以及光源驅動部303B，係驅動包含 於第一月光早元18中的光源60、…、60。面板驅動部302 與光源驅動部303A、303B的動作係由控制部3〇 1所控制。 控制部301係對從信號源（未圖示）所供給的映像信 號（未圖示）施予影像處理而產生控制信號，並將這些控 制號供給至面板驅動部302與光源驅動部303A、303B。 光源驅動部303A、303B係因應來自控制部3〇1的控制信 號分別驅動光源3C與光源60，使從光源3C與光源60射 出光線。 第一背光單元16係將光源3C的射出光線轉換成具有 狹角配光分布（於以液晶顯示面板10的顯示面1〇a的法線 方向亦即Z軸方向為中心之較狹窄的角度範圍内區域性地 存在預定強度以上的光線之分布）的照明光線13並朝液晶 顯示面板10的背面放射。該照明光線13係經由光學片9 照射至液晶顯示面板10的背面。另一方面，第二背光單元 18係將從光源6G.....6G所放射之具有相對較為狹角配 光分布（於以Z軸方向為中心之相對較為狹窄的角度範圍 内區域性地存在預定強度以上的光線之分布）的照明光線 15朝第一背光單元16的背面放射。照明光線15係穿透第 一背光單元16’藉此成為具有於以從z軸方向大幅傾斜的 322573 39 201202799 角度為中心之相對較為狹窄的角度範圍内區域性地存在預 定強度以上的光線之分布的照明光線15a，並經由光學片9 照射至液晶顯示面板10的背面。 如第17圖及第18圖所示，與實施形態二的情形同樣， 第一背光單元16係包含有光源3C、與液晶顯示面板10 的顯示面10a平行配置的導光板4R、朝下稜鏡片5D、以 及朝上棱鏡片5V。導光板4R係由丙烯酸系樹脂（PMMA) 等透明光學材料所形成的板狀構件所構成。導光板4R的 背面4e (與液晶顯示面板10側相反側的面）係具有細微 光學元件40R.....40R沿著與顯示面10a平行的面排列 的構造。各細微光學元件40R的形狀係作成球面形狀的一 部分，且其表面具有一定的曲率。 與上述實施形態一、二的情形同樣，在導光板4R的 背面4e中未滿足全反射條件而放射的光線、以及從朝下稜 鏡片5D朝與液晶顯示面板10側的相反側所放射的光線係 射入至朝上稜鏡片5V的前面5c。朝上棱鏡片5V係以背 面5e使從導光板4R射入至細微光學元件51.....51内 部的光線（返回光線）進行内面全反射，藉此能將返回光 線的行進方向變更成朝液晶顯示面板10的方向。如此，在 背面5e被内面全反射的光線係朝液晶顯示面板10的方向 放射，並穿透導光板4R，藉此轉換成具有用以在朝下稜鏡 片5D的細微光學元件50被内面全反射而轉換成狹角配光 分布的照明光線13所需的配光分布的光線。藉此，能提升 從第一背光單元16所放射之具有狹角配光分布之照明光 40 322573 201202799 線13的光量相對於從構成第—f光單元i6之光源冗所 放射的光量之比率（亦即，第—背光單元16的光利用效 率）1因此，與習知相th*’能使用以確保顯示面l〇a中的 預定亮度所需的光源光量降低，心抑财晶顯示裝置 300的消耗電力。 接著《兒明第一旁光單元的構成。如第Η圖與第 18圖所不，第二背光單& 18係包含有框體61 &及配置於 該框體61内的發光二極體等光源6〇、…、6〇。這些光源 60.....6〇係以位於液晶顯示面板10的正下方之方式沿 著x — γ平面規則性地排列。光源60係放射配光分布狹窄 的光線。以光源60而言，只要採用放射具有朗伯（Lambert) 形狀的角度強度分布之光線的LED光源即可。於光源6〇 的射出端面設置透鏡60L。藉此，能產生角度強度分布狹 窄的光線。實施形態三的光源60及透鏡60L係將具有半 值全角（峰值強度的50%的擴展角度）為約48度的大致 高斯（Gaussian)形狀的配光分布之光線以該光源6〇的光 軸方向與液晶顯示面板1 〇的法線方向彼此平形的方式予 以放射。框體61的Y軸方向的側壁内面與底板部内面皆 為正反射面。於框體61的前面（液晶顯示面板1〇側之面） 設置有用以將從光源60、...、60所發射出的光線予以擴散 穿透之擴散穿透板62。該擴散穿透板62係用以確保照明 光線15的面内均勻性而設置。以擴散穿透板62而言，係 採用擴散度較低者’俾使從第二背光單元18所放射的照明 光線15的配光分布不會過於擴展。如此，第二背光單元 322573 41 201202799 18係作為光源正下型背光而構成。 從上述第二背光單元18所放射的狹角配光分布的照 明光線15係依序穿透包含於第一背光單元16之朝上稜鏡 片5V、導光板4R、以及朝下稜鏡片5D。如第7圖 所示，朝下稜鏡片5D的細微光學元件50係以傾斜面5此 使對於細微光學元件的法線方向（Z軸方向）以預定角产 以上的角度射入至傾斜面5〇a的光束IL予以内面全反射， 而朝Z轴方向或者從Z軸方向傾斜角度小的方向放射。另 一方面，如第7圖（b)所示，細微光學元件5〇係使對於 Z軸方向以未滿預定角度射入至傾斜面5〇a的光束a進行 折射，而朝從Z軸方向大幅傾斜的角度放射。從第二背光 單元18所放射的光線15係具有以z軸方向為中心之狹角 配光分布。該光線15係穿透朝下稜鏡片5d，藉此如第7 圖（b)所示的光束〇L般，朝從Z軸方向大幅傾斜的角 度方向放射。 第19圖及第20圖係顯示從上述第二背光單元18所放 射的照明光線15穿透朝下稜鏡片5D之前以及穿透朝下稜 鏡片5D之後的配光分布變化的例子。第19圖係顯示從第 二背光單元18所放射的照明光線15的配光分布之圖。第 20圖係顯示照明光線15穿透朝下棱鏡片5D後所獲得的照 明光線15a的配光分布之圖。於第19圖及第20圖中，橫 轴係表示相對於液晶顯示面板10的法線（Z軸方向）之傾 斜角度’縱軸係顯示亮度。如第19圖所示，具有半值全角 約50度的大致高斯形狀的配光分布之照明光線15係穿透 42 322573 201202799 朝下稜鏡片5D，藉此轉換成如第2〇圖所示之於從z軸方 向約±40度具有焭度峰值而於Z軸方向不具有強度之配光 分布的光線15a。 如上所述，僅使第一背光單元16點亮，藉此可獲得第 6圖所示之以Z軸方向為中心的狹角配光分布的照明光 線。另一方面，僅使第一背光單元18點亮，藉此可獲得具 有第20圖所示之在從Z軸方向偏移任意角度之角度具有 亮度峰值的配光分布之照明光線15a。 具有上述構成的液晶顯示裝置3 〇〇係可切換朝液晶顯 示面板10的背面10b之照明光線的配光分布，並因應顯示 器與觀看者的位置關係將從顯示器的整面10a所放射的照 明光線的焭度峰值的位置予以最佳化。第21圖（a )、（ b ) 及（c)係概略性地例示照明光的三種類的配光分布之圖。 點亮第一背光單元16的光源3C而未點亮第二背光單元18 的光源60、…、60時，液晶顯示面板1〇的背面10b係被 具有如第21圖（a)所示的狹角配光分布D13的照明光線 所照明。因此，觀看者雖能從液晶顯示裝置3〇〇的正面方 向目視到明亮的影像，但從斜向方向觀看顯示面1〇a時， 目視到較暗的影像。此時，由於液晶顯示裝置3〇〇係未朝 觀看方向以外的不必要的方向放射光線，因此能將光源3c 的發光量抑制較小，而能降低消耗電力。 另一方面，點亮第二背光單元18的光源6〇、…、6〇 而第-背光單元16的光源3C未點亮時，液晶顯示面板1〇 的背面係被具有第21圖所示之於某任意角度具有亮度峰 322573 43 201202799 值的配光分布D6之照明光線15a所照明。因此， 能從某任意角度目視到明亮的影像，而從其他方向觀看顯 示面服時目視到較暗的影像。此時，由於液晶顯示裝置 300未朝减看方向以外的不必要的方向放射光線， 將光源60的發光量抑制較小，而能降低消耗電力。 此外’在實施形態三的液晶顯示裝置細中，點 一背光單元16與第二背弁簞开雔七 ^ , 7 雙方，纽觀看者能從 稷數個方向目制明亮的影像，而從這些方向以外的方向 觀看顯示面10a時目視到較暗的影像（例如帛2ι圖⑺）。 藉此’能將朝不必要的方向所放射的光線抑制到最低限 度’與以能從全方向目視到明亮的影像之方式放射以廣角 連續性地存在光線之廣角配光分布的照明光線的情形相 比，由於能降低整體的發光量’因此能獲得消耗電力降低 效果。 _ 第22圖（a) 、（b)及（c)係示意性地顯示三種類 的視角控制的例子之圖。在第22圖（3)至（〇的例子中， 視角控制係依據與觀看者的位置關係而進行。如第22圖 (a)所示，在觀看者僅位於液晶顯示面板1〇的正面方向 的情形中，控制部301係使第一背光單元16發光，藉此僅 於正面位置產生可目視的配光分布Di3(正面顯示模式）。 相對於此，如第22圖（b)所示，在觀看者僅位於相對於 液晶顯示面板10的正面方向以任意角度傾斜的方向的情 形中，控制部301係使第二背光單元18發光，藉此產生對 於正面方向僅從側方可目視的配光分布D6 (侧方顯示模 322573 201202799 式）°如第22圖⑴所示’在觀看者位於正面方向及侧 $的情形中’控制部遍係使第一背光單元16及第二背光 单元18皆發光，藉此產生位於正面方向及側方的觀看者可 目視的配光分布D7 (正面/側方顯示模式）。如此，由於 控制部301係因應觀看者的位置來設定第一背光單元μ 與第二背光單元18的最適當的發光量，因此不會有無謂的 照明，而能獲得高的消耗電力降低效果。 如上所述，由於實施形態三的液晶顯示裝置3〇〇係可 因應觀看者的位置將背光的照明方法切換至最適當的模 式，因此不會有無謂的照明，而能獲得高的消耗電力降低 效果。尤其是，實施形態三的視角控制功能係例如在車用 顯示器或遊戲機用的顯示器等之中，當液晶顯示面1〇&與 觀看者的位置關係有某程度的固定關係之情形中，更是有 效的功能。 在實施形態三中，雖將側方顯示模式時的亮度峰值位 置的方向設定成從液晶顯示面板1〇的法線方向傾斜±4〇度 的方向’但本發明並未限定於此。亦可變更從第二背光單 元18所放射的光線的配光分布，並變更朝下稜鏡片5d的 細微光學元件50、…、50的形狀，藉此可將亮度峰值設定 在期望的角度方向。 在實施形態三中’雖在正面顯示模式與側方顯示模式 中，將配光分布寬度予以狹窄帶化，僅對於必要的方向提 高目視性’而對於不必要的方向降低目視性，但本發明並 未限定於此。亦可加大各者的配光分布寬度，藉此不僅是 322573 45 201202799 必要的方向，亦可使其周圍的方向的目視性提升。關於正 面顯示模式中的配光分布，亦可變更光源3C的配光分布， 並變更形成於導光板4R的背面的細微光學元件40R的形 狀，藉此加大配光分布寬度。此外，關於側方顯示模式， 係變更從第二背光單元18所放射的照明光線15的配光分 布，並變更朝下稜鏡片5D的細微光學元件50 ..... 50的 形狀，藉此可加大配光分布寬度。在此情形中，在將第一 背光單元16與第二背光單元18皆點亮時，考量到第一背 光單元16及第二背光單元18中的一方的放射光線對於另 一方的照射光線的影響，控制部301亦可各別地控制第一 背光單元16與第二背光單元18的發光量，以調整亮度。 然而，在液晶顯示面l〇a與觀看者的位置關係被固定，且 可目視的角度範圍狹窄即可的情形中，將各顯示模式的配 光分布寬度予以狹窄帶化，藉此能獲得高的消耗電力降低 效果。 此外，在實施形態三中，由於朝上稜鏡片5V以其棱 鏡棱線方向與朝下棱鏡片5D的稜鏡棱線方向大致正交之 方式配置於第一背光單元16與第二背光單元18之間，因 此從第一背光單元16朝其背面方向（與液晶顯示面板10 側相反側的方向）所放射的光線係藉由朝上棱鏡片5D予 以全反射。接著，在保存Y—Z平面中的光線的行進方向 的狀態下再次作為第一背光單元16的光線予以利用。因 此，可提升第一背光單元16的光利用效率，而能獲得進一 步的消耗電力降低效果。 46 322573 201202799 此外，在實施形態三中，將第二背光單元18的框體 61的側壁内面及底板部内面作為正反射面。此由於：在將 從第一月光單元丨8朝其背面方向（與液晶顯示面板⑺相 反側的方向）放射的光線的行進方向大致保存的狀態下， 將該光線轉換成再次朝液晶顯示面板10的光線，而作為於 以Z軸方向為中心之比較狹窄的角度範圍内區域性地存在 預定強度以上的光線之第二背光單元18的光線予以利 用。藉此，可提升第二背光單元18的光利用效率，而能進 一步獲得消耗電力降低效果。 在實施形態三中，第二背光單元18係具有用以放射具 有狹角配光分布的光線之發光二極體作為光源6〇..... 60。這些光源60 ..... 60係以位於液晶顯示面板10的正 下方之方式沿著χ — γ平面規則性地排列。因此，第二背 光單元18雖作為光源正下型的背光而構成，但本發明並未 限定於此。例如，亦能採用從導歧（未圖示）的側端面 射入光線之所!胃_光方式（sldeHght)，並於該導光板 的光線射出面設置細微光學元件之構成。在此情形中，能 實現將從総（未圖示）射人至該導光板之光線作為於以 Z軸方向為中心之比較狹窄的角度範圍内區域性地存在預 定強度以上的光線之配光分布的光線並朝第一背光單元 16的背面放射之構成。 較佳為第一背光單元16的光源3C與第二背光單元^$ 的光源60 ..... 60為相同發光方式的光源。其理由為··在 改變第-背光單元16的發光量與第二背光單元18的發光 322573 47 201202799 量之比率而變更視角時，能避免光源3C、60的發光特性 (發光頻譜等）的差異引起發光顏色變化等之可能性。 如以上所說明，實施形態三的液晶顯示裝置300係能 不使用複雜且昂貴的主動光學元件，而是調整第一背光單 元16的發光量與第二背光單元18的發光量之比率，藉此 進行視角控制。由於液晶顯示裝置300係將從顯示面10a 朝不必要的方向所放射的光量抑制到最低限度，因此藉此 能實現有效降低消耗電力之視角控制功能。此外，液晶顯 示裝置300的構成係為簡單且廉價的構成，且為不論是小 型或大型的晝面尺寸皆為有效的構成。 此外，與實施形態一、二的液晶顯示裝置100、200 同樣，第一背光單元16係具有朝上稜鏡片5V。在第一背 光單元16中從導光板4R朝其背面方向放射的返回光線係 藉由朝上稜鏡片5V的細微光學構造51的存在而在其背面 5e中予以内面全反射，而成為具有狹角配光分布的照明光 線13。因此，該返回光線係能作為第一背光單元16的放 射光線來利用。因此，即使在實施形態三的背光層疊型的 液晶顯示裝置300中，亦不會使來自第二背光單元18的放 射光線14損失，而能提升第一背光單元16的光利用效率。 此外，實施形態三的液晶顯示裝置300為了使第一背 光單元16的光利用效率提升而具備有朝上稜鏡片5V，但 並不限定於此。如第23圖及第24圖所示，亦可為未具備 有朝上稜鏡片5V之形態的液晶顯示裝置300M。第23圖 係示意性地顯示屬於實施形態三的變形例之液晶顯示裝置 48 322573 201202799 (穿透型液晶顯示裝置）300M的構成之圖。第24圖係示 意性地顯不從Y轴方向觀看第23圖的液晶顯示裝置的構 成的一部分之圖。即使為第23圖及第24圖所示的構成， 亦可從第一背光單元16獲得具有配光分布D13的照明光 線13’且可從第二背光單元18獲得具有配光分布D6的照 明光線15a。藉由控制這些照明光線13及15a的發光量， 能實現可降低消耗電力之視角可變的液晶顯示裝 置 300M。 (實施形態一、二、三的變形例） 以上雖已參照附圖說明本發明的各種實施形態，但該 等貫施形悲僅為本發明的例示’亦可採用上述實施形態以 外的各種構成。例如，如第5圖（a)及（b)所示，細微 光學元件50的形狀雖為三角稜鏡形狀，但並未限定於此。 如上所述’細微光學元件5G係可藉由與導光板4的組合而 決定。只要從導光板4的前面4b所放射且射人至朝下稜鏡 片5D的光線的主光線係於細微光學元件5〇進行内面全反 射而轉換成狹角配光分布㈣明光線u，即能應用三角棱 鏡形狀以外的形狀。 此外，例如如第8圖（a)及⑻所示，朝上稜鏡月 5V係具有由凸狀的三角稜_狀所構成的細微光學元件 51，但並綠定於此。亦可❹具有其油微光學元件的 光學片或板狀構件，該其他細微光學元件係朝下稜鏡片5D 的細微光學元件50具有傾斜部的平面（圖中的γ_ζ平面） 中不具有構造，而在與其正交的平面（圖中的ζ—χ平面） 中具有構造。然而’由於從上述第二背光單元2、Η、Μ 322573 49 201202799 所放射的光線需要穿透此種光學片或板狀構件，因此必須 將考量到在圖中的z—x平面中會受到光學性地影響之情 形的構造形成為該光學片或板狀構件。實施形態一、二、 三的朝上稜鏡片5V係具有於與視角控制方向垂直的方向 將第二背光單元的光線予以聚光之構造。藉此，可將廣視 角不必要的方向的配光分布予以減縮，而獲得亮度提升或 消耗電力降低效果。 上述實施形態一、二的液晶顯示裝置100、200雖具有 朝上稜鏡片5V，但亦可為不具有朝上棱鏡片5V之形態。 此外，如上所述，實施形態一、二、三的第一背光單元1、 16雖具有朝上棱鏡片5V的細微光學元件51.....51的排 列方向為與朝下稜鏡片5D的細微光學元件50 ..... 50的 排列方向大致正交的方向此種較佳的構成，但本發明並未 限定於此。即使在細微光學元件51.....51的排列方向與 細微光學元件50 ..... 50的排列方向所呈的角度從90度 偏移某種程度的情形中，與未具有朝上棱鏡片5V的形態 相比，亦能提升第一背光單元1、16的光利用效率。 如上所述，實施形態一、二、三的液晶顯示裝置100、 200、300係不論晝面尺寸為何，皆能進行細緻的視角控 制。藉此，能依據觀看者的人數和觀看位置選擇最視當的 視角，而能藉由沒有浪費的照明獲得消耗電力降低效果。 再者，液晶顯示裝置100、200、300亦能實現製作出隱私 模式的功能，該隱私模式係於平常時以廣視角顯示增加觀 看者及觀看者周圍的目視性，而在其他時候則將廣視角顯 50 322573 201202799 示切換成狹視角顯示藉此成為無法從周圍觀看顯示部。 【圖式簡單說明】 第1圖係示意性地顯示本發明實施形態一的液晶顯示 裝置（穿透型液晶顯示裝置）的構成之圖。 第2圖係示意性地顯示從Y軸方向觀看第1圖的液晶 顯示裝置的構成的一部分之圖。 第3圖（a)及（b)係概略性地顯示實施形態一的第 一背光單元中的導光板的光學構造的一例之圖。 第4圖係顯示藉由第3圖所示的導光板所放射的放射 光線的配光分布的模擬所得出的計算結果之圖表。 第5圖（a)及（b)係概略性地顯示實施形態一的第 一背光單元的朝下稜鏡片的光學構造的一例之圖。 第6圖係顯示藉由朝下稜鏡片所放射的照明光線的配 光分布的模擬所得到的計算結果之圖表。 第7圖（a)及（b)係概略性地顯示形成於朝下稜鏡 片的背面之細微光學元件的光學性作用之圖。 第8圖（a)及（b)係概略性地顯示實施形態一的第 一背光單元中的朝上稜鏡片的光學構造的一例之圖。 第9圖（a )及（b)係概略性地顯示形成於朝上棱鏡 片的前面之細微光學元件的光學性作用之圖。 第10圖（a)及（b )係概略性地顯示使朝上稜鏡片的 細微光學元件的排列方向與朝下棱鏡片的細微光學元件的 排列方向一致時的朝上稜鏡片的細微光學元件的光學性作 用之圖。 51 322573 201202799 第11圖係顯示藉由背光單元所放射之照明光線的配 光分布的實測結果之圖表。 第12圖係顯示藉由背光單元所放射之照明光線的配 光分布的另一實測結果之圖表。 第13圖（a)至（c)係概略性地例示照明光線的三種 類的配光分布之圖。 第14圖（a)至（c)係示意性地顯示三種類的視角控 制的例子之圖。 第15圖係示意性地顯示本發明實施形態二的液晶顯 示裝置（穿透型液晶顯示裝置）的構成之圖。 第16圖係示意性地顯示從γ軸方向觀看第μ圖的液 晶顯示裝置的構成的一部分的構成之圖。 第Π圖係示意性地顯示本發明實施形態三的液晶顯 示裝置（穿透型液晶顯示裝置）的構成之圖。 第18圖係示意性地顯示從γ軸方向觀看第17圖的液 晶顯示裝置的構成的一部分的構成之圖。 第19圖係顯示藉由實施形態三的第二背光單元所放 射的照明光線的配光分布的模擬所得到的計算結果之圖 表。 第20圖係顯示藉由實施形態三的第二背光單元所放 射的照明光線穿透朝下稜鏡片之後的配光分布的模擬所得 到的計算結果之圖表。 第21圖（a)至（c)係概略性地例示照明光線的三種 類的配光分布之圖。 322573 52 201202799 第22圖（a)至（c)係示意性地顯示三種類的視角控 制的一例之圖。 第23圖係示意性地顯示屬於本發明實施形態三的變 形例之液晶顯示裝置（穿透型液晶顯示裝置）的構成之圖。 第24圖係示意性地顯示從Y軸方向觀看第23圖的液 晶顯不裝置的構成的一部分的構成之圖。 【主要元件符號說明】 1、16 第一背光單元 2 、 17 、 18 第二背光單元 3A、3B、3C、6A、6B、19、 60光源 4、4R、7 導光板 4a、4e、5a、5e、7a、10b 背面 4b、4f、5b、5c、7b 前面 4c、4d、4g、7c、7d 端面 5 光學片 5D 朝下棱鏡片 5V 朝上棱鏡片 8 光反射片 9 光學片 10 液晶顯不面板 10a 顯示面 10c 液晶層 H、12、13、14、15、15a 1 la、13a 照明光線 放射光線 1 la、13a 53 322573 201202799 21、61 22 ' 62 40、40R、50、51 50a、50b 60L 70 100、200、300、300M 101 102 、 202 、 302 框體 擴散穿透板(擴散穿透構造) 細微光學元件 傾斜面 透鏡 擴散反射構造 液晶顯不裝置 控制部 面板驅動部 光源驅動部

103A、103B、203A、203B、303A、303B RL 返回光線 OL 光線 54 322573

Claims (1)

1. 201202799 七、申請專利範圍： 1. 一種液晶顯示裝置，係具備有： 液晶顯示面板’係具有背面及位於該背面相反側的 顯示面，將從前述背面所射人的光線予以調變而產生影 像光線，並從前述顯示面將前述影像光線予以射出； 第一背光單元，係絲線照射至前述液晶顯示面板 的前述背面； 第二背光單it，係朝前述第光單元的背面放射 光線； 第一光源驅動控制部，係控制前述第一背光單元的 發光量；以及 第二光源驅動控制部，係控制前述第二背光單元的 發光量； 前述第一背光單元係包含有·· 第一光源，係由前述第一光源驅動控制部所控制； 、、第-光學構件，係使前述第二背光單元所放射的前 述光線穿透，並將從前述第—光源所射出的光線轉換成 具有第一配光分布的光線，並朝前述液晶顯示面板放 射’其中該第-配光分布係於以前述液晶顯示面板的前 述顯示面的法線方向為中心的第一角度範圍内區域性 地存在預定強度以上的光線；以及 第一光學片，係使前述第二背光單元所放射的前述 光線穿透’並使從前述第一光學構件朝與前述液晶顯示 面板側的相反侧所放射的光線朝前述第一光學構件的 322573 1 201202799 方向進行内面全反射； 月IJ述第二背光單元係包含有： 以及 第二光源’係由前述第二光源驅動控制部所控制； 第二光學構件，係使從前述第二光源所射出的光線 轉換成具有第二配光分布的光線，並朝前述第一背光單 π的背面放射，其中該第二配光分布係於第二角度範圍 内區域性地存在預定強度以上的光線。 2. 如申請專利範圍第i項所述之液晶顯示裝置，其中，前 述第二角度範圍係比前述第一角度範圍廣； 前述第一光學構件及第一光學片係以不使前述第 二配光分布縮窄的方式使從前述第二光學構件所放射 的前述光線穿透。 3. 如申明專利範圍第1或2項所述之液晶顯示裝置，其 + ’前述第一光學構件係包含有： V光板，係以其位在與前述液晶顯示面板側為相反 側的背面使從第一光源所射出的光線進行内面反射而 朝前述液晶顯示面板放射；以及 第二光學片，係將從前述導光板朝前述液晶顯示面 板放射的光線轉換成具有前述第一配光分布的光線。 4. 如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中，前 述第二光學片的背面係具有複數個第一細微光學元件 沿著與前述顯示面的法線方向垂直的面規則地排列之 構造； 2 322573 201202799 前述第一細微光學元件的各者係具有從前述顯示 面的法線方向傾斜之傾斜面； 前述第二光學片係以前述第一細微光學元件的該 傾斜面使從前述導光板對於前述顯示面的法線方向以 預定以上的角度射入的光線予以内面全反射，而轉換成 具有前述第一配光分布的光線。 5. —種液晶顯示裝置，係具備有： 液晶顯示面板，係具有背面及位於該背面相反側的 顯不面，將從前述背面所射入的光線予以調變而產生影 像光線，並從前述顯示面將前述影像光線予以射出； 第一背光單元，係將光線照射至前述液晶顯示面板 的前述背面； 第二背光單元，係朝前述第—背光單元的f面放射 光線； 第一光源驅動控制部，係控制前述第一背光 發光量；以及 第二光源驅動控制部’係控制前述第二背光單元的 發光量； 前述第一背光單元係包含有： 第-光源，係由前述第_光源驅動控制部所控制； Μ及 述光m*件’係使前述第二背光單元所放射的前 具有第騎射出的光線轉換成 先、.在並朝前述液晶顯示面板放 322573 3 201202799 射’其中該第-配光分布係於以前述液日日日顯示面板的前 述顯示面的法線方向為中心的第一角度範圍内區域性 地存在預定強度以上的光線； 前述第二背光單元係包含有： 第二光源，係由前述第二光源驅動控制部所控制； 以及 卫， 第一光學構件’係使從前述第二光源所射出的光線 轉換成具有第二配光分布的光線，並朝前述第一背光單 元的背面放射，其中該第二配光分布係於以前述液晶顯 示面板的前述顯示面的法線方向為中心的第二角产範 圍内區域性地存在預定強度以上的光線； 又 前述第一光學構件係將從前述第二光學構件所放 射的前述光線轉換成具有第三配於布的光線，並朝前 述液晶顯示面板放射，其巾該第三配光分布係於以從前 述液晶顯示面板的前述顯示面的法線方向傾斜預定角 度的方向為中心的第三角度範圍内區域性地存在 強度以上的光線。 6. 如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示裝置’其中，前 述第-背光單it復包含有：第―光學片，係使由前述第 二背光單元所放射的前述光線穿透，並使從前述第一光 學構件朝與前述液晶顯示面板側的相反側所放射的光 線朝前述第一光學構件的方向予以内面全反射。 7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之液晶顯示裝置， 其中，前述第一光學構件係包含有： 322573 4 201202799 導光板’係以其位在與前述液晶顯示面板側為相反 側的背面使從前述第一光源所射出的光線進行内面反 射’而朝前述液晶顯示面板放射；以及 第二光學片’係將從前述導光板朝前述液晶顯示面 板所放射的光線轉換成具有前述第一配光分布的光線。 8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，其中，前 述第二光學片的背面係具有複數個第一細微光學元件 沿著與前述顯示面的法線方向垂直的面規則性地排列 之構造； 前述第一細微光學元件的各者係具有從前述顯示 面的法線方向傾斜之傾斜面； 前述第二光學片係將從該第二光學片的背面對於 前述顯示面的法線方向以預定角度以上的角度射入的 光線，藉由前述第一細微光學元件轉換成具有於以前述 顯不面的法線方向為中心的預定角度範圍内區域性地 存在預定強度以上的光線之配光分布的光線，並朝前述 液晶顯示面板放射，並將從該第二光學片的背面對於前 述顯示面的法線方向以未滿預定角度的角度所射入的 光線，藉由前述第一細微光學元件轉換成於以對於前述 顯示面的法線方向傾斜預定角度的方向為中心的預定 角度範圍内區域性地存在預定強度以上的光線之配光 分布的光線，並朝前述液晶顯示面板放射。 9. 如申请專利|巳圍帛4項或第8項所述之液晶顯示裝置， 其中，前述第一細微光學元件係由朝與前述液晶顯示面 322573 5 201202799 板侧的相反側突出且具有與前述顯示面平行的稜線之 三角稜鏡形狀的凸狀部所構成。 10.如申請專利範圍第3項所述之液晶顯示裝置，其中，前 述導光板的％面係具有朝與前述液晶顯示面板側的相 反側突出的複數個第二細微光學元件沿著肖前述顯示 面平行的面而形成之構造； 月'J述導光板係以前述第二細微光學元件使從前述 第一光源所射入的光線予以内面全反射，藉此產生具有 於相對於前述顯示面的法線方向之預定角度範圍内區 域性地存在預定強度以上的光線之配光分布的光線，並 朝前述液晶顯示面板的背面放射。 11·如申请專利範圍第7項所述之液晶顯示裝置，其中，前 述導光板的背面係具有朝與前述液晶顯示面板側的相 反側突出的複數個第二細微光學元件沿著與前述顯示 面平行的面而形成之構造； 别述導光板係以前述第二細微光學元件使從前述 第-光源所射入的光線予以内面全反射，藉此產生具有 在相對於前述顯示面的法線方向之預定角度範圍内區 域^地存在預定強度以上料線之配光分布的光線，並 朝刖述液晶顯示面板的背面放射。 12.如申請專利範圍第1G項或第n項所述之液晶顯示褒 置，其中，前述導光板係具有使從前述第一光源所射出 的光線從與前述顯示面平行的方向射入的射入端面； 前述第二細微光學元件的平均每單位面積的數量 322573 6 201202799 係愈遠離前述射入端面則數量愈多。 13·如申請專利範圍第1()項或第u項所述之液晶顯示農 置，其中，前述第二細微光學元件的表面係具有曲率。 14. 如申請專利範圍帛1〇項或第^項所述之液晶顯示裝 置，其中，從前述導光板所放射之該光線的配光分布的 前述預定角度範圍係相對於前述顯示面的法線方向在 + 60度至+ 9〇度以及一60度至—9〇度的範圍。 15. 如申請專利範圍第卜2、5及6項中任—項所述之液晶 顯示裝置，#中，前述第一光學片之位於前述液晶顯示 面板側的表面係具有突出於前述液晶顯示面板的方向 之複數個第二細微光學元件規則地排列於與前述第一 細微光學元件的排列方向不同的方向之構造； 月’J述第二細微光學元件的各者係具有從前述顯示 面的法線方向傾斜之傾斜面； 月|J述第二細微光學元件的傾斜面係使從前述第一 光學構件所射入的光線朝前述第一光學片的背面的方 向折射； 前述第一光學片的背面係使被前述第三細微光學 凡件所折射的光線朝前述導光板的方向全反射。 16. 如申請專利範圍第15項所述之液晶顯示裝置，其中， 前述第三細微光學元件係由具有與前述顯示面平行的 稜線之三角稜鏡形狀的凸狀部所構成。 17. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之液晶顯示裝置， 其中’前述第二鮮構件的f面係具有擴散反射構造， 322573 7 201202799 其係使從別述第·一光源所射出的光線予以擴散反射，而 產生具有前述第二配光分布的光線。 18.如申請專利範圍第丨項或第2項所述之液晶顯示裝置， 其中，剞述第二光源係用以將光線朝前述液晶顯示面板 的方向放射並將光線照射至前述第二光學構件之背面 的光源； 前述第二光學構件係具有擴散穿透構造，其係使從 前述第二光源所射入的光線予以擴散穿透，而產生具有 前述第二配光分布的光線。 19·如申請專利範圍第5項或第6項所述之液晶顯示裝置， 其中，前述第二光源係將光線朝前述液晶顯示面板的方 向放射； 一刖述第二光學構件係將從前述第二光源所射入的 光線轉換成具有前述第二配光分布的該光線。 =申#專利軌圍第i、2、5及6項中任—項所述之液晶 ，項不裝置，其中，前述第一光源驅動控制部及前述第二 =源驅動控制部細前述顯示面中的法線方向的亮度 21 方式控制前述第—光源及前述第二光源。 1申請專利範圍第^^及㈣中任—項所述之液晶 顯示裝置，复φ，乂、上 — 則述第一光源及前述第二光源係發光 -極體。 晶 22^申請專利範圍第丨、2、5及6項中任-項所述之液 I下裝置，其中，前述第一光源及前述第二光源係 光源。 8 322573 201202799 23.如申請專利範圍第1、2、5及6項中任一項所述之液晶 顯示裝置，其中，前述第一光源與前述第二光源係由相 同發光方式的光源所構成。· 9 322573