专利名称：面光源装置及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及面光源装置及使用该面光源装置的显示装置，特别是涉及使用偏振光分离片的装置。
在以液晶显示装置为代表的非发光显示装置中，例如在数字式普通照相机或视频摄象机、或携带用液晶电视等产品组装时，为了其照明，在背面设有背照光单元。为了获得显示画面的识别性好的图象质量，对背照光单元要求呈现均匀的高亮度的照明性能。
为了提高背照光单元的亮度，备有偏振光分离片，用来使从作为背照光单元的构成要素的导光片射出的光中的P偏振光透射，使S偏振光反射，或者使右旋圆偏振光透射，使左旋圆偏振光反射，提高来自背照光单元的照明亮度，使之实用化(例如参照特开平9-105929号公报)。
这样的偏振光分离片使从导光片射出的光中所希望的偏振光分量通过，通过的(偏振光分量的)光进入液晶显示盘等中将其照亮。不是所希望的偏振光分量的偏振光分量在被反射后返回导光片内，在再次到达导光片的出射面的过程中变成所希望的偏振光分量，然后从出射面射出，通过偏振光分离片照亮液晶显示盘等。液晶显示盘是根据原来的一种偏振光分量的光能否通过它而进行显示的装置，所以作为照明光只是一种偏振光分量的光即可。因此，通过使用偏振光分离片，能将另一种偏振光分量作为一种偏振光分量利用，用这样的背照光单元，能有效地利用来自光源的光，谋求提高照明亮度。
通常，在备有偏振光分离片的面光源装置中，特别是在备有使P偏振光透射、使S偏振光反射的偏振光分离片的面光源装置中，例如如特开平9-105929号公报所述，在导光片的背面一侧备有与背面相对的相位差片(或1／4波长片)，在相位差片后面备有反射片。设置该相位差片(或1／4波长片)是为了将在偏振光分离片上反射的偏振光分量有效地变换成所希望的偏振光分量。另外，在备有偏振光分离片的面光源装置的情况下，采用具有银箔或铝等的金属反射层的反射片。
另一方面，在特开平10-253830号公报中，由于不备有该相位差片(或1／4波长片)，所以能谋求由于零件个数的减少而降低成本、以及简化操作。
可是，在备有偏振光分离片的面光源装置中，在背面不备有相位差片(或1／4波长片)的情况下，即，在金属反射层直接与背面相对的情况下，存在照明光的亮度均匀性下降的问题。另外，虽然备有偏振光分离片，但也不太能提高照明亮度，未能充分地获得偏振光分离片的效果。亮度均匀性的下降或照明亮度的不足有损于作为面光源装置的照明性能，另外还使得备有该面光源装置的显示装置显示性能下降。
本发明就是鉴于这种情况而完成的，其目的在于谋求在导光片的背面一侧未备有相位差片(或1／4波长片)的面光源装置的照明亮度的提高和亮度不均匀的改善，提供一种使用该面光源显示性能好的显示装置。
本发明的第一方面的面光源装置的特征在于备有光源；导光片，该导光片有使光源的光从侧面入射的入射面、使入射的光出射的出射面、以及与出射面相对的背面；设置在导光片的出射面一侧的偏振光分离片；以及反射片，该反射片通过空气层与导光片的背面相对配置，具有作为平滑面的散射或漫反射面。
本发明的第二方面的面光源装置的特征在于在发明的第一方面的面光源装置中，备有收容光源、导光片、偏振光分离片、以及反射片的托架，该托架有为了使照明光射出而在与偏振光分离片的配置着导光片的一侧相反的一侧设置的开口部；覆盖导光片的背面一侧的后面部；将导光片的入射面除外覆盖侧面的周面部；收容着光源、具有与导光片的入射面部分对应的开口的光源收容室；以及在与偏振光分离片上配置着导光片的一侧相反一侧收容非发光显示装置的显示装置收容区。
本发明的第三方面的面光源装置的特征在于备有光源；导光片，该导光片有使光源的光从侧面入射的入射面、使入射的光出射的出射面、以及与出射面相对的背面；设置在导光片的出射面一侧的偏振光分离片；以及收容光源、导光片、和偏振光分离片的托架，该托架有为了使照明光射出而在与偏振光分离片的配置着导光片的一侧相反的一侧设置的开口部；覆盖导光片的背面一侧的后面部；将导光片的入射面除外覆盖侧面的周面部；收容着光源、具有与导光片的入射面部分对应的开口的光源收容室；以及在与偏振光分离片上配置着导光片的一侧相反一侧收容非发光显示装置的显示装置收容区，后面部通过空气层与导光片的背面相对，形成作为平滑面的散射或漫反射面。
本发明的第四方面的面光源装置的特征在于在发明的第一至第三任意一方面所述的面光源装置中，托架是树脂成形体。
本发明的第五方面的显示装置的特征在于备有发明的第一至第四任意一方面所述的面光源装置、以及配置在偏振光分离片的与配置导光片的一侧相反一侧的非发光显示装置。
图1是本发明的显示装置的一实施例的组装结构图。
图2是图1中的显示装置的简略结构图。
图3是图1中的第一托架的内侧略图。
图4是图1中的第二托架的内侧略图。
图5是对使用本发明的一实施例的反射片时和使用银箔反射片时的照明光的亮度进行比较的图。
图6是图5中的测定点的说明图。
以下，根据
本发明的实施例。
图1是本发明的显示装置的一实施例的组装结构图，图2是图1中的显示装置的简略结构图。
1是将光供给后文所述的导光片内用的冷阴极荧光灯等光源，2是由透光性材料构成的导光片，它备有来自光源1的光入射的作为侧面的入射面21、入射的光一边通过导光片内一边出射的出射面22、作为与出射面22相反的面的背面23、以及除了入射面以外的三个侧面24。为了提高出射光的出射效率，导光片2的厚度即出射面22和背面23之间的距离随着离开入射面21的距离的增大而变小，另外虽然图中未示出，但为了提高出射光的亮度，在出射面上也可以形成由断面呈三角形的顶陵构成的透镜组，或者形成作为设计了出射图形的散射装置的散射图形，用来使入射到背面23上的光从出射面22以均匀的亮度射出。
这样的导光片通常采用注射模塑成形法用热塑性树脂形成，所以即使是备有透镜组或散射图形的导光片，也能用金属模采用一般的成形工序整体且容易地形成。
3是通过空气层与导光片2的背面23相对配置的反射片，与背面23相对的面是光滑的平面且成为散射或漫反射面。所谓光滑的平面是指所说的表面呈镜面加工的状态，但该反射片3的反射面与银箔或铝等金属反射膜的镜面不同，因为光在反射片3的反射面上的反射是散射或漫反射，而镜面是光滑平面，同时光在该面上的反射是正反射。这样的反射片3能这样获得，即对混合了白色颜料的聚碳酸酯等树脂片的表面进行研磨加工或化学处理，或者对成形用的金属模进行加工，以便能获得光滑的平面。
4是使从出射面22射出的光均匀分布用的散射片，5是使通过了散射片4的光聚焦，并以狭窄的角度射出的透镜片，6是偏振光分离片，它设置在透镜片5的出射侧，能使入射的光中的一种偏振光分量(P偏振光)透过，而使另一种偏振光分量(S偏振光)反射，7是设置在偏振光分离片6的上方的作为非发光显示装置的透射型的液晶显示盘。
8、9是收容光源1、导光片2、反射片3、散射片4、透镜片5、偏振光分离片6、液晶显示盘7用的托架，它被分成第一托架8、第二托架9，第一托架8在导光片2的背面一侧、第二托架9在液晶显示盘7的显示面一侧保持它们。
图3是第一托架8的内侧面略图。
在第一托架8上设置着与导光片的背面23相对并覆盖它的后面部81；在反射面上形成与导光片的侧面24相对并覆盖它的周面部86；夹住并保持光源1的第一光源保持部82；夹住并保持向光源1供电用的电线(图中未示出)的第一电线保持部83；具有与导光片2的入射面21部分对应的开口、作为收容光源1的光源收容室A的下半部分的第一收容区84；以及在第一收容区84内形成、具有与光源1的发光部分对应的反射面的第一反射镜85。另外，在第一托架8的外周部设有与第二托架9组装用的多个凸部87。
图4是第二托架9的内侧面略图。
在第二托架9上设置着设置在偏振光分离片6的与配置导光片2的一侧相反一侧、与液晶显示盘7的显示区对应的开口部91；与第一托架8对应、夹住并保持光源1的第二光源保持部92；夹住并保持向光源1供电用的电线(图中未示出)的第二电线保持部93；具有与导光片2的入射面21部分对应的开口、作为收容光源1的光源收容室A的上半部分的第二收容区94；以及在第二收容区94内形成、具有与光源1的发光部分对应的反射面的第二反射镜95。而且，在开口部91的下侧，在偏振光分离片6的与配置导光片2的一侧相反一侧的偏振光分离片7的上方部分形成作为收容液晶显示盘7的显示装置收容区的盘收容部B。另外，在出射面22上与入射面21一侧附近相对的位置以从第二反射镜95连接的状态设有遮光片96，在第二托架9的外周部与凸部87对应地设有嵌合与凸部87的多个配合部97。
这些第一托架8及第二托架9例如用聚碳酸酯等具有遮光性的树脂形成，再通过掺入白色颜料或能提高反射率的材料(例如二氧化钛)，使总体呈白色，具有高的反射率。利用注射模塑成形法容易形成这样的第一托架8及第二托架9。
其次，将光源1、导光片2、反射片3、散射片4、透镜片5、偏振光分离片6、液晶显示盘7收容在第一托架8及第二托架9内，凸部87和配合部97相配合，组装成备有面光源装置的显示装置。这时，液晶显示盘7被收容在盘收容部B中，另外，在导光片的背面23和反射片3之间为夹空气层10的状态。
在这样的状态下，由第一托架8及第二托架9都分割构成的第一收容区84和第二收容区94构成光源收容室A，虽然图中未示出，但光源1被收容在该光源收容室A内，发光部的两端部分呈被第一光源保持部82和第二光源保持部92夹持并保持的状态。这时，第一反射镜85和第二反射镜95相对，两者具有将来自光源1的光有效地引导到入射面21上用的规定形状的反射面，除了光源1的发光部分的入射面21一侧以外，其周围与光源1(发光部分)的距离保持一定。另外，在入射面21附近遮光片96与出射面22相对。该遮光片96用来防止来自光源1的光泄露后直接从背面照亮液晶显示盘7的显示区。
然后，如果将光源1点亮，则一部分光直接入射到入射面21上，其余的光被第一反射镜85或第二反射镜95反射后入射到入射面21上。这时，第一反射镜85和第二反射镜95不会受外力而变形，光源1也被第一、第二光源保持部82、92保持着，所以光源1和第一、第二反射镜85、95之间能经常确保足够的空间。因此，被第一、第二反射镜85、95反射的光进入光源1的比例非常小，被第一、第二反射镜85、95反射的光以较大的比例入射到入射面21上。即，来自光源1的光高效率地入射到入射面21上。
从入射面21入射的光一边在导光片2内传播，一边被背面23反射或从背面23泄露的光在反射片3的反射面上反射，再次入射到导光片2内，从出射面22射出。出射的光经散射片4及透镜片5入射到偏振光分离片6上。入射到偏振光分离片6上的光中只有P偏振光分量的光才能通过，从背面照亮液晶显示盘7。S偏振光分量在偏振光分离片6上被反射，经透镜片5及散射片4从出射面22入射到导光片2内。被偏振光分离片6反射后从出射面22入射的光在背面23或反射片3上被反射，再次从出射面22射出，经散射片4及透镜片5入射到偏振光分离片6上。这时，入射到偏振光分离片6上的光由于经过了背面23或反射片3的反射而变成了P偏振光分量，所以不再被反射而通过偏振光分离片6从背面照亮液晶显示盘7。
这里，图5中示出了使用本实施例的反射片3作为设置在导光片的背面的反射片时和使用具有作为正反射的镜面的银箔的金属反射膜的银箔反射片时的照明光的亮度的比较结果。在图5中，除了反射片以外的条件，两者都用图1所示的显示装置的结构进行亮度的测定，是在液晶显示盘7的显示面上的图6所示的各点进行的。另外，为了进行比较研究，还分别测定了没有偏振光分离片时的亮度。
从图5可知，不管在备有反射片3的情况下、还是在备有银箔反射片的情况下，都使备有偏振光分离片时各测定点的亮度及平均亮度大幅度(平均亮度接近50％)提高。而且，在备有偏振光分离片的状态下，备有反射片3时比备有银箔反射片时的平均亮度大，而且大部分测定点的亮度大。被测定的光是透过液晶显示盘的光，如果考虑到液晶显示盘的光透射率约低8％，那么各测定点的亮度及平均亮度的差是很大的，备有反射片3时比备有银箔反射片时能进行照明亮度的改善。
另外，关于亮度的均匀性(最小亮度／最大亮度)，在备有偏振光分离片的状态下，备有反射片3时比备有银箔反射片时高4％。该4％的差在看作照明光的情况下，是能明确识别亮度不均匀的强弱的差，备有反射片3时比备有银箔反射片时亮度的均匀性也能大幅度改善。另外，在备有反射片3的情况下，不备有偏振光分离片时比备有时亮度的均匀性低1％，但由于备有偏振光分离片，该值是在亮度提高了的状态下的值，所以采用反射片3和偏振光分离片的组合，无损于亮度的均匀性。
这样，在本发明中，在备有偏振光分离片6的情况下，由于不仅备有与导光片的背面相对配置的相位差片(或1／4波长片)，而且通过空气层与导光片的背面23相对地配置具有光滑的平面且作为散射或漫反射面的反射片3，所以能改善使用银箔反射片时发生的照明亮度低或亮度不均匀。因此，能充分地获得偏振光分离片的效果，能有助于提高照明性能，进而提高显示装置的显示性能。
另外，在本发明中，光源1和导光片2被收容在第一、第二托架8、9内，除了开口部91一侧以外，光源1和导光片2被第一、第二托架8、9覆盖，所以能抑制从光源1发出的光及入射到导光片2内的光从出射面23以外泄露。因此，光的泄露少，所以来自光源的光能被有效地利用，更能发挥偏振光分离片的作用。而且，能谋求进一步提高作为面光源装置的照明性能及显示装置的显示性能。
在图1及图2所示的实施例中，虽然反射片3和第二托架9是独立的个体，但通过使第一托架8的后面部81与导光片的背面23相对的面形成光滑的平面且为散射或漫反射面，则不需要备有单独的反射片3。由于第二托架9是用树脂成形的，所以通过对成形用的金属模的后面部对应的部分进行加工，以便获得光滑平面，能呈一体地且容易地形成备有反射面的托架。另外，根据需要还可以对后面部81的表面进行研磨加工或化学处理。而且，在将导光片2组装到第二托架9中时，在与导光片的背面23之间存在空气层的状态下，使后面部81和背面23相对，既能减少零件个数，还能获得与图1及图2所示的实施例相同的效果。
通过以上的说明可知，本发明在备有偏振光分离片6的情况下，使具有光滑的平面且为散射或漫反射面的反射片通过空气层与导光片的背面相对地配置，能改善使用银箔反射片时发生的照明亮度下降或亮度不均匀的现象。而且，在备有偏振光分离片的情况下，不备有与导光片的背面相对配置的相位差片(或1／4波长片)，能充分地获得偏振光分离片的效果，有助于提高照明性能，进而提高显示装置的显示性能。
另外，由于光源和导光片被收容在第一、第二托架内，除了开口部以外的周围呈被覆盖的状态，所以能减少光的泄露，能有效地利用来自光源的光，同时更能发挥偏振光分离片的效果。
另外，通过使第一托架的后面部与导光片的背面相对的面形成光滑的平面且为散射或漫反射面，不需要备有单独的反射片，既能减少零件个数，还能获得与上述相同的效果。
权利要求
1．一种面光源装置，其特征在于备有光源；导光片，该导光片有使光源的光从侧面入射的入射面、使入射的光出射的出射面、以及与出射面相对的背面；设置在导光片的出射面一侧的偏振光分离片；以及反射片，该反射片通过空气层与导光片的背面相对配置，具有作为平滑面的散射或漫反射面。
2．根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于备有收容光源、导光片、偏振光分离片、以及反射片的托架，托架有为了使照明光射出而在与偏振光分离片的配置着导光片的一侧相反的一侧设置的开口部；覆盖导光片的背面一侧的后面部；将导光片的入射面除外覆盖侧面的周面部；收容着光源、具有与导光片的入射面部分对应的开口的光源收容室；以及在与偏振光分离片的配置着导光片的一侧相反一侧收容非发光显示装置的显示装置收容区。
3．一种面光源装置，其特征在于备有光源；导光片，该导光片有使光源的光从侧面入射的入射面、使入射的光出射的出射面、以及与出射面相对的背面；设置在导光片的出射面一侧的偏振光分离片；以及收容光源、导光片、以及偏振光分离片的托架，托架有为了使照明光射出而在与偏振光分离片的配置着导光片的一侧相反的一侧设置的开口部；覆盖导光片的背面一侧的后面部；将导光片的入射面除外覆盖侧面的周面部；收容着光源、具有与导光片的入射面部分对应的开口的光源收容室；以及在与偏振光分离片的配置着导光片的一侧相反一侧收容非发光显示装置的显示装置收容区，后面部通过空气层与导光片的背面相对，形成作为平滑面的散射或漫反射面。
4．根据权利要求1至3中的任意一项所述的面光源装置，其特征在于托架是树脂成形体。
5．一种显示装置，其特征在于备有根据权利要求1至4中的任意一项所述的面光源装置、以及配置在偏振光分离片的与配置导光片的一侧相反一侧的非发光显示装置。
全文摘要
目的在于在备有偏振光分离片、不备有相位差片的面光源装置中,改善使用银箔反射片时发生的照明亮度下降或亮度不均匀的现象,提供一种显示性能好的显示装置。在导光片2的出射面22一侧备有偏振光分离片6,在背面23一侧设有反射片3,该反射片3通过空气层与背面23相对配置,有平滑面且为散射或漫反射面,比使用银箔反射片时更能充分地发挥偏振光分离片的效果。因此,能改善照明亮度的下降或亮度不均匀现象。
文档编号G02F1/13GK1292504SQ0011995
公开日2001年4月25日 申请日期2000年6月30日 优先权日1999年6月30日
发明者松尾宏和, 石关博文, 竹本公 申请人:三洋电机株式会社