专利名称：面光源装置及图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及两面发光型的面光源装置及图像显示装置。
背景技术：
图1是表示现有的两面显示型的液晶显示装置的结构的示意图。该液晶显示装置1在液晶显示面板2的表面和背面分别配设扩散板13、14，夹着扩散板14而在液晶显示面板2的背面侧配置由光源9和导光板10构成的背光灯3，构成表面侧液晶显示部4。另外，在液晶显示面板5的表面和背面分别配置扩散板15、16，夹着扩散板16而在液晶显示面板5的背面侧配置由光源11和导光板12构成的背光灯6，构成背面侧液晶显示部7，表面侧液晶显示部4和背面侧液晶显示部7背靠背重合，由两面反射板8将两显示部4、7之间隔开。并且，将各自的背光灯3、6点亮而从背面侧照亮各液晶显示面板2、5。
但是，在这样的液晶显示装置中，由于构成为由液晶显示面板和背光灯构成的两组液晶显示部背靠背配置的结构，故液晶显示装置的厚度变厚，具有组装该液晶显示装置的设备也需要大的组装空间的问题。另外，在由两面进行显示的情况下，由于必须同时点亮两个背光灯，故耗电增加，不适于使用充电电池等的便携设备。另外，因为在表面侧和背面侧分别需要设置背光灯和液晶显示面板，故成本增加。
因此，考虑到由一个面光源装置照亮表背两面的液晶显示面板的技术。作为这样的液晶显示装置，具有公开于特开2002-133906号公报中的装置。图2是该液晶显示装置21的侧面图。另外，图3是该液晶显示装置21所使用的背光灯22的立体图。该两面发光型的液晶显示装置21在背光灯22的两面分别配置液晶显示面板23、24，在背光灯22中，在透明平板状的导光板25的两端边缘配置有冷阴极管这样的棒状光源26，在导光板25的两面上配置有射出光控制板28。在射出光控制板28的导光板25的相对面上形成有圆柱透镜形状的多个凸部27，各凸部27的中央部紧贴在导光板25的表面。
并且，从棒状光源26射出的光从导光板25的端边缘向导光板25的内部射入而在导光板25内传送，如图4所示，入射到凸部27和导光板25的接触面的光从导光板25向射出光控制板28射入，在凸部27的内面上进行全反射，从射出光控制板28垂直射出。因此，若在该背光灯22的两面上配置液晶显示面板23和液晶显示面板24，则能够利用一个背光灯22同时照亮表背的液晶显示面板23和24。
但是，在这样的背光灯22中，如图4所示的光线A那样从外部垂直射入的光透过导光板25和射出光控制板28，向正面方向射出。因此，在作为液晶显示面板23、24而使用有透过型液晶显示面板的情况下，若观察一个液晶显示面板时，外光射入另一个液晶显示面板，则具有如下问题，即，透过液晶显示面板和背光灯的外光被观察者侧看到，或在观察的图像上映现背面侧液晶显示面板的图像，或在图像上产生色不均。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光利用效率好的两面发光型的面光源装置。另外，提供一种即使与透过型的显示面板组合，外光等透过显示装置的情况也稍有发生的两面发光型的面光源装置。另外，还提供使用有该面光源装置的图像显示装置。
本发明的面光源装置具有光源；导光板，其将来自光源的光封住并使其面状地发散，从光射出面和光射出面相反侧的面的至少一部分射出光；棱镜片，其与所述光射出面的相反侧的面相对配置，在所述导光板的光射出面相反侧的面上形成用于使在导光内传送的光反射的偏光图案，从所述光射出面，由所述偏光图案反射的光使峰值强度的方向朝向与光射出面大致垂直的方向而射出，从所述光射出面相反侧的面，峰值强度的方向朝向相对与该相反侧面垂直的方向偏斜的方向而射出光，从所述相反侧面射出的光通过所述棱镜片而偏光，使其峰值强度的方向朝向与所述相反侧面大致垂直的方向。
本发明的面光源装置中，从光源射出的光入射到导光板内，一边在导光板内传送一边面状地发散。在导光板内传送的光中，向偏光图案射入而被偏光图案反射的光，其峰值强度方向与光射出面大致垂直的方向，从光射出面射出，成为表面侧的照明光。另外，从光板的光射出面相反侧的面，其峰值强度的方向朝向倾斜方向而射出的光，通过棱镜片其峰值强度的方向朝向与所述相反侧大致垂直的方向而偏光射出，成为背面侧的照明光。因此，根据该面光源装置，从导光板的背面侧向倾斜方向射出而成为损失的光由棱镜片而向垂直的方向弯曲，能够作为照明光利用，表面侧的正面亮度几乎不减弱，能够作为两面发光型的面光源装置使用。
另外，在该面光源装置中，由于与导光板的光射出面相反侧的面相对配置棱镜片，故即使太阳光及室内照明光等外光从背面侧垂直射入，该外光也会将光程向棱镜片侧弯曲，难以笔直透过面光源装置而从表面侧射出。相反，即使太阳光及室内照明光等外光从表面侧垂直射入，该外光也会在透过导光板后将光程向棱镜片侧弯曲，难以笔直透过面光源装置而从背面侧射出。
本发明的实施方式的所述光源为点光源，在所述棱镜片上形成有大致以与所述点光源对应的位置为中心的圆弧状的图案。在所述光源是所谓点光源的情况下，通过将棱镜片的图案形成为大致以与点光源对应的位置为中心的圆弧状，在导光板的光射出面相反侧的面的大致整体上，能够将从光射出面相反侧的面射出的光的方向朝向与该相反侧面大致垂直的方向弯曲。另外，在本发明中，所谓点光源是指作为内部的发光体整体尺寸小于或等于9mm的光源。
在本发明的另一实施方式的所述棱镜片中，形成有剖面大致三角形状的图案，该图案的剖面的光源侧的单侧顶角小于光源相反侧的单侧顶角。如本实施方式，若使光源侧的单侧顶角小于相反侧并使该图案的顶点向光源侧偏向，则能够高效地使从导光板的光射出面相反侧的面倾斜射出的光透过棱镜片而向与该相反侧面大致垂直的方向引导。
本发明又一实施方式的所述偏光图案利用剖面大致三角形的图案形成，所述导光板的光射出面相反侧的面的至少一部分区域的偏光图案的远离光源侧的斜面的倾斜角度，与其他区域的偏光图案的远离光源侧的斜面的倾斜角度不同。在该实施方式中，偏光图案的远离光源侧的斜面的倾斜角度都不相同，通过该倾斜角度的不同来调节从光射出面相反侧的面的各个区域射出的光的量。
本发明又一实施方式的所述偏光图案利用离光源远的一侧的斜面的至少一部分成曲面的剖面大致三角形的图案形成，所述偏光图案通过远离光源侧的斜面的至少一部分成为曲面的剖面大致三角形的图案形成，所述导光板的光射出面相反侧的面的至少一部分区域的偏光图案中，远离光源侧的斜面的曲率，与其他区域的偏光图案中远离光源侧的斜面的曲率不同。在该实施例中，偏向图案的远离光源侧的斜面的至少一部分成曲面，其曲率都不同，根据其曲率的不同而调节光射出面相反侧的面的各区域射出的光的量。
本发明的其他实施方式的所述光源为点光源，所述偏光图案在所述导光板的光射出面相反侧的面上，以所述点光源为中心圆弧状配置。通过以点光源作为光源，并且以点光源为中心圆弧状配置偏光图案，能够使从点光源射出并由偏光图案反射的光难以在配置有偏光图案的圆弧的圆周方向上发散。
本发明的图像显示装置与本发明的面光源装置的所述光射出面和所述光射出面相反侧的面相对配置图像显示面板。
本发明的图像显示装置为可两面显示图像的装置，并且，由于能够使用本发明的面光源装置由一个面光源装置照亮两侧的图像显示面板，故图像显示装置的厚度难以增厚。另外，由于光的利用效率高，故也抑制了耗电量。另外，由于外光难以透过面光源装置，故在观察一个图像显示面板时，从另一个图像显示面板射入的外光难以向观察侧透过，能够防止背面侧的图像映入观察侧的图像上，或产生亮度不均的情况。
另外，本发明以上说明的结构要素能够尽可能地任意组合。
图1是表示目前的两面显示型的液晶显示装置的示意侧面图；图2是表示目前的其他两面显示型的液晶显示装置的示意侧面图；图3是同上的液晶显示装置所使用的两面发光型的面光源装置的立体图；图4是说明同上的面光源装置的作用的局部放大图；图5是本发明实施例1的面光源装置的分解立体图；图6是同上的面光源装置的示意剖面图；图7是同上的面光源装置所使用的导光板的背面图；
图8是表示在同上的导光板上安装有点光源的状态的放大剖面图；图9是表示同上的导光板上设有的偏光图案的配置的示意图；图10(a)是表示弯曲了的偏光图案的放大平面图，(b)是(a)的X-X线剖面图；图11(a)、(b)是说明偏光图案的作用的放大剖面图；图12(a)是设有偏光图案的导光板的剖面图，(b)是(a)的イ部放大图、(c)是(a)的ロ部放大图，(d)是(a)的ハ部放大图。
图13是表示同上的导光板的距离点光源的距离与偏光图案的图案密度的关系的图；图14是表示同上的导光板的距离点光源的距离与偏光图案的图案长度的关系的图；图15是表示同上的导光板的距离点光源的距离与偏光图案的图案数密度的(图案数/面积)关系的图；图16是表示在本发明的面光源装置中通过光射出面的隅部来输送大量光的结构及其作用的示意图；图17是表示填设有固定框的导光板的示意图；图18是表示在模具的长方形腔室内形成长方形的导光板时的树脂流动的图；图19是说明利用具有比所希望得到的导光板大且树脂流动顺畅的腔室的模具进行成型的状态的图；图20是棱镜片的剖面图；图21是说明本发明的面光源装置的作用的图；图22(a)、(b)是表示比较例的图；图23是说明本发明的面光源装置的作用的图；图24是表示在图22(b)所示的比较例中从导光板射出的光的指向特性的图；图25是表示从本发明的面光源装置射出的照明光的指向特性的图；图26(a)是表示导光板的再入射面的倾斜角度宽的情况下射入偏光图案的光的动作的图，(b)是表示导光板的再入射面的倾斜角度窄的情况下射入偏光图案的光的动作的图；图27(a)是表示由曲面形成再入射面的偏光图案的剖面图，(b)是表示由平面和曲面形成再入射面的偏光图案的剖面图；图28是表示再入射面的倾斜角度变化时，表面侧亮度上升率与背面侧亮度上升率的变化的图；图29是表示再入射面的曲率半径变化时，表面侧亮度上升率与背面侧亮度上升率的变化的图；图30是本发明实施例2的面光源装置的平面图；图31是同上的面光源装置的分解立体图；图32是表示本发明的液晶显示装置的结构的示意图；图33是表示闭合状态的便携电话的立体图；图34是表示打开装置的便携电话的立体图。
符号说明41 面光源装置42 点光源43 导光板44 棱镜片59 偏光图案60 光射出面61 图案面62 偏光倾斜面63 再射入面70 棱镜81 液晶显示装置82 液晶显示面板具体实施方式
以下具体说明本发明的实施例。但本发明不限定于以下的实施例，显然可在不脱离本发明的技术思想的范围内进行变形。
实施例1图5是表示本发明的实施例1的两面发光型的面光源装置41的结构的分解立体图，图6是其示意剖面图。该面光源装置41由点光源42、导光板43以及棱镜片44构成，点光源42埋入到导光板43的隅部，棱镜片与导光板43的背面相对配置。
导光板43由聚碳酸盐树脂和丙烯树脂、甲基丙烯树脂等折射率高的透明树脂及玻璃成形为大致矩形平板状。图7是该导光板43的背面图。在导光板43的背面，在实质上是作为面光源的长方形状的面发光区域45的周围形成有非发光区域46，在长方形的导光板43的短边的一端，在面发光区域45的外部(非发光区域46)上开设有用于嵌入点光源42的孔47。点光源42是将发光二极管芯片进行树脂模制而成的，其安装在用于向点光源42供给电力的薄膜配线基板(FPC)51上，并且插入到导光板43的孔47内。
图8是表示上述点光源42的结构的剖面图。该点光源42将发光二极管芯片48密封在透明树脂49内，由白色透明树脂50覆盖其前面以外的面。该点光源42安装在薄膜配线基板51上，通过焊锡52而固定。另外，薄膜配线基板51固定在由玻璃环氧树脂构成的加强板53上。在导光板43的隅部如上所述地上下贯通有用于收纳点光源42的孔47，在其附近，在导光板43的下面突出有定位销54。另一方面，在薄膜配线基板51和加强板53上开设有用于通过定位销54的通孔55、56。
并且，在该定位销54的基部周围，在导光板43的下面预先涂敷紫外线固化型粘接剂(也可以是热固化型粘接剂)57，将定位销54贯通薄膜配线基板51和加强板53的通孔55、56，由CCD照相机等进行导光板43的厚度方向中心与点光源42的发光中心的定位，然后通过照射紫外线而使紫外线固化型粘接剂57固化，将导光板43与点光源42粘接，进而将定位销54热铆接在加强板53上。
此时，如图8所示，也可以通过设于导光板43的孔47内面(可以在点光源42的背面侧，也可以在正面侧，还可以在背面侧和正面侧两侧)的突起58进行点光源42的中心定位。另外，虽然未图示，可以在使导光板43和点光源42上下翻转的状态下，使用将导光板43的上面与点光源42的上面定位用的带台阶的夹具，将导光板43的中心与点光源42的中心定位。
另外，也可以代替薄膜配线基板51而使用玻璃环氧配线基板及引线框。另外，在使用两个或两个以上的发光二极管芯片的情况下，也可以通过将多个发光二极管芯片集中于一处而形成点光源。另外，点光源42可以通过直接在导光板43内插入成型放光二级管而形成，也可以配置在导光板43的外部(与导光板43的外周面相对的位置)。
如图9所示，在导光板43背面的面发光区域45上，以点光源42为中心同心圆状地凹设有多个或大量三角棱形的偏光图案59。并且，各偏光图案59的间隔在靠近点光源42侧比较发散，随着从点光源离开，间隔逐渐缩短，由此，导光板43的表面(以下称为光射出面60)及背面(以下称为图案面61)的亮度变得均一。以下详细叙述该偏光图案59。
图10(a)(b)是表示上述偏光图案59的形状的平面图和放大剖面图。上述偏光图案59在长度方向上具有大致同样的剖面，其长度方向与连接点光源42的方向大致垂直。实施例1使用的偏光图案59如图10(a)那样稍微波曲。各偏光图案59如图10(b)所示，由位于点光源侧的偏光倾斜面62和位于远离点光源42侧的再入射面63构成，由偏光倾斜面62和再入射面63形成大致剖面三角形。偏光倾斜面62的倾斜角度γ和再入射面63的倾斜角度δ最好满足γ＜δγ＝45°～65°δ＝80°～90°特别是，偏光倾斜面62的倾斜角度γ最好大致为50°。
并且，若从点光源42射出的光透过孔47的内壁面而入射到导光板43内，则入射到导光板43的光通过在导光板43的表面(光射出面60)和背面(图案面61)反复进行全反射，而在导光板43内传送，在导光板43的面发光区域45整体上面状地发散。如图11(a)所示，在该传送途中从下方入射到偏光图案59的偏光倾斜面62的光，通过偏光倾斜面62而向光射出面60全反射，最大光强度的方向朝向大致垂直于光射出面60的方向而从光射出面60射出。另外，如图11(b)所示，在传送途中从上方入射到偏光图案59的偏光倾斜面62的光，透过偏光倾斜面62，最大光强度的方向朝向相对图案面61倾斜的方向而从图案面61射出。这样，在导光板43的内部传送的光线的方向和从光射出面60及图案面61射出的光的方向，从与光射出面60垂直的方向看，不太向横向(沿着以点光源42为中心的圆周的方向)散射，而是以点光源42为中心大致放射状地行进。
图12(a)(b)(c)(d)表示偏光图案59整体的配置方式，图13表示半径方向的偏光图案59的图案密度(面积比)的变化，图14表示图案长度的变化，图15表示单位面积的图案数的变化。在此，r表示距离点光源42的距离。偏光图案59如图13所示，随着距离点光源42的距离r增大而密度变大。这是因为要是光射出面60和图案面61的亮度均一。作为渐渐增大偏光图案密度的方法，能够渐渐增加单位面积的偏光图案数，在实施例1中，根据距离点光源42的距离将导光板43分成多个轮带状的区段，如图15所示，在各区段内单位面积的偏光图案数一定，同时每一区段梯阶状地增加单位面积的偏光图案数，如图14所示，在各区段内逐渐改变偏光图案的长度。另外，在区段的边界处图案长度先变短。
图12(b)(c)(d)分别具体地表示图12(a)的イ、ロ、ハ处的偏光图案59。图12(b)是最接近点光源42的区域イ，偏光图案59的半径方向的间距与圆周方向的间距都为140μm，内侧的偏光图案59和外侧的偏光图案59在半径方向上不重合。图12(c)是中间区域ロ，偏光图案59的半径方向的间距与圆周方向的间距都为70μm，内侧的偏光图案59和外侧的偏光图案59每两列重叠。图12(d)是远离点光源42的区域ハ，半径方向的间距为35μm，圆周方向的间距为140μm。另外，在图12(b)(c)(d)中，图示了直线状延伸的偏光图案，但也可以将图10所示波曲的偏光图案59如图12(b)(c)(d)那样配置。
另外，与配置有点光源42一端相反侧的导光板长边笔直地形成，而接近导光板42侧的导光板长边被一段或多段地倾斜剪切。同样，在点光源42的附近，短边也局部倾斜地形成。若在接近点光源42的长边和短边分别设置斜面部64、65，则如图16所示，从点光源42射出的光的一部分能够在长边的斜面部64和短边的斜面部65全反射而向导光板43的隅部(图16中加注了斜线的区域)传送光。在点光源42位于导光板43的隅部的情况下，其他的隅部趋于变暗，根据这样的结构，通过将斜面部64、斜面部65全反射的光向导光板43的面发光区域45的隅部传送，光射出面60和图案面61的亮度分布可更加均匀，能够提高面光源装置41的效率。
另外，如图17所示，在导光板43上安装固定框66的情况下，若形成用于反射光的斜面部64、65与固定框66紧密贴合的结构，则导光板43的斜面部64、65容易损伤等，会损害反射特性。为防止上述情况，在光反射用的斜面部64、65的局部或其附近设置小的凸状凸起67，由凸状凸起67使导光板43与固定框66接触，另一方面，也可以是在斜面部64、65与固定框66之间能够形成间隙。
对上述长方形的导光板43进行树脂成型时，若直接形成这样的长方形导光板43，则如图18所示，模具68内的树脂流动不均匀，难以实现整个面均一的转印性，容易在导光板43上产生翘曲。但是，如图19所示，制作比要制作的导光板43大的模具68，使用该模具68来制作扇形乃至半圆形的大的导光板69，通过将其适当剪切而能够成型导光板43。这样，成型树脂流动性良好的大的导光板69，通过对其进行剪切来制作所希望的导光板43，则在成型大的导光板69时，树脂的流动在任意方向上都均匀，能够实现整面均匀的图案转印性，导光板43上翘曲发生也减少。
叙述图5所示的面光源装置41的尺寸，导光板43的短边方向长度为33mm，长边方向的长度约为43mm(若含有光源安装部分则约为47mm)，厚度为0.1mm。导光板43的非发光区域46的宽度为0.2mm。另外，作为点光源42的发光二极管的宽度约为25mm，进深1.3mm。
图5表示棱镜片44。另外，图20是棱镜片44的剖面图。在棱镜片44的上面形成有圆弧状的多条棱镜70，各棱镜70形成为以与点光源42对应的位置为中心的圆弧状。各棱镜70的剖面形成三角形，其顶点向点光源侧倾斜。即，如图20所示，设棱镜70的靠近点光源42侧的单侧顶角为α，其相反侧的单侧顶角为β，则α＝10°～40°、β＝25°～55°(其中α＜β)。另外，设棱镜的间距为p，棱镜片44的厚度为t，棱镜70的高度为h，则间距p＝30μm，厚度t＝100～500μm，高度h＝18～32μm。棱镜片44也可以整体由透明树脂成型，或者也可以在玻璃基板上成型透明树脂制的棱镜70。
接下来说明本发明的面光源装置41的作用效果。图21是用于说明面光源装置41的作用的示意图。从点光源42射出的光从导光板43的光入射面向导光板43的内部射入，在导光板43的表面(光射出面60)和背面(图案面61)之间反复进行全反射并且传送，在导光板43整体上扩展开来。如图21虚线箭头所示，在该导光板43内传送的光在被图案面61反射之后从背面侧向偏光图案59射入，则该光通过偏光图案59的偏光倾斜面62向大致垂直于光射出面60的方向全反射，从光射出面60向大致垂直的方向射出。这样，从光射出面60的面发光区域45整体向垂直于光射出面60的方向射出的光成为表面侧的照明光。
另外，如图21实线箭头所示，在导光板43内传送的光若从表面侧入射到偏光图案59，则透过其偏光倾斜面62而向从图案面61上立起的垂线方向倾斜的方向倾斜射出。从图案面61倾斜射出的光入射到棱镜片44，由棱镜70折射而偏光，向大致垂直于图案面61的方向射出。这样，从图案面61的面发光区域45整体向垂直于图案面61的方向射出的光成为背面侧的照明光。因此，根据本发明的面光源装置41，能够从导光板43的表背两面朝向表面侧正面方向和背面侧正面方向面状地射出照明光，能够作为两面发光型的面光源使用。
在此，由于设于棱镜片44上的棱镜70的剖面形状成为非对称并且接近点光源42侧的单侧顶角α小于相反侧的单侧顶角β(参照图20)，故向随垂直于导光板43的图案面61向外而远离点光源42的方向倾斜并从图案面61射出的光通过棱镜片44垂直于图案面61的方向改变角度而适用的形状。
图22(a)表示点光源42和导光板43及从导光板43射出的光的方向。实施例1中使用的点光源42和导光板43(不存在棱镜片44)也作为单面发光型的背光灯使用。在这种情况下，从导光板43的光射出面60射出的光成为照明光，从图案面61倾斜射出的光成为损失光，因此为了防止其在设备内部成为眩光，如图22(b)所示，在单面发光型的背光灯的情况下，与图案面61相对设置反射板71，由反射板71反射从图案面61倾斜射出的光，并再射入到导光板43内，向表面侧射出。
本发明的两面发光型的面光源装置41通过由棱镜片44折射成为损失光的光而作为背面侧的照明光来利用，可进行两面发光，因此，与单面发光型的情况相比较，可几乎不降低表面侧的正面亮度而进行背面发光，并且可制作光利用效率高的两面发光型的面光源装置。
并且，如图23所示，本发明的面光源装置41即使从背面侧垂直射入外光，由于垂直地透过导光板43的外光通过棱镜片44而将射出方向倾斜弯曲，故在背面侧外光难以向观察方向(正面侧)射出。另外，从背面侧垂直射入外光时，由于外光也通过棱镜片44而倾斜弯曲并向导光板43内射入，故即使在表面侧外光也难以向观察方向(正面侧)射出。因此，如后所述，即使在面光源装置41的表背两面配置透过型的液晶显示面板而作为两面显示型的液晶显示装置使用的情况下，也难以在画面上产生亮度不均。例如，观察表面侧的液晶显示面板的图像时，若外光从背面侧射入并向表面侧透过，则背面侧的液晶显示面板的图像从表面侧透过可见，或从表面侧可看到外光，在观察的图像上产生亮度不均等，会引起图像质量的降低。但是，在本发明的面光源装置41中，由于即使在这样的情况下，从表面侧射入的外光也不向表面侧透过，故背面侧的图像不映入到表面侧，外光也不从表面侧透过而可见，能够提高液晶显示装置的质量。观察背面侧的图像时，也与外光从表面侧垂直射入的情况相同。
图24是表示在如图22(b)那样于导光板43的表面层配置反射板71的比较例中，由偏光图案59全反射而从光射出面60射出的照明光和从图案面61倾斜射出并由反射板71反射而从光射出面60射出的损失光(或在图22(a)中从图案面61射出的损失光)的各指向特性及双方的和的图，纵轴表示射出光的光强度(任意单位)，横轴表示以光射出面60的垂线为基准的射出光的射出角度。这里使用的导光板43由平面和曲面构成偏光图案59的再射入面63(参照图27(b))，偏光倾斜面62的倾斜角度γ＝50°，再入射面63的平面部分的倾斜角度δ＝80°，曲面部分的曲率半径R＝1.5μm。由该图24的指向特性可知，损失光在相对光射出面60的垂线偏斜约30°～90°的方向上光强度增大，不对正面亮度造成影响。
图25是表示在本发明的面光源装置41中，从光射出面60射出的表面侧的照明光和从图案面61射出并透过棱镜片44的背面侧的照明光的各指向特性及双方的和的图，纵轴表示射出光的光强度(任意单位)，横轴表示以光射出面60的垂线或图案面61的垂线为基准的射出光的射出角度。这里使用的导光板43与图24的测量所使用的导光板相同。另外，这里使用的棱镜片44的厚度t＝125μm，棱镜70的间距p＝30μm，高度h＝32μm，倾斜度α＝20°(接近点光源侧)，β＝30°(远离点光源侧)。将该指向特性与图24的指向特性进行比较可知，表面侧的正面亮度与图24的照明光的照明亮度大致相等，并且，图24的损失光被消除，成为背面侧的照明光的正面亮度。因此，即使将图25所示的整体的射出光(表面及背面射出)的特性与图24所示的整体的射出光(照明光及损失光)的特性进行比较，可知由本发明，整体的射出光在正面会聚而提高光的利用效率。
接着，说明导光板43的偏光图案59的剖面形状。图26(a)(b)表示剖面三角形状的偏光图案59。决定偏光倾斜面62的倾斜角度(γ)，而使光全反射并从光射出面60向垂直方向射出。另一方面，若增大再入射面63的倾斜角度δ，则如图26(b)所示，入射到偏光倾斜面62而透过偏光倾斜面62的光的一部分从再入射面63再射入到导光板43内，能够降低从图案面61向背面侧射出的光量，另外，若减小再入射面63的倾斜角度δ，则如图26(a)所示，入射到偏光倾斜面62并透过偏光倾斜面62的光难以被再入射面63捕捉到，能够增加从图案面61向背面侧射出的光量。因此，通过导光板43背面的图案面61的区域逐个改变偏光图案59的偏光倾斜面62的倾斜角度γ，能够增减调节从该区域射出的光量，例如能够进行调节使由面发光区域45整体向背面侧射出的光量均匀。
另外，为了调节从偏光图案59射出的光的量，除了调节再入射面63的角度δ之外，如图27(a)所示，也可以通过曲面形成再入射面63。另外，也可以通过改变其曲率或曲率半径R而调节来自偏光图案59的射出光量。如图27(b)所示，也可以通过平面及曲面来形成再入射面63。在该情况下，由于可通过平面部分的倾斜角度δ和曲面部分的曲率半径R来改变射出光量，故设计参数增加，能够进行更细微的设计。
图28表示在图26(a)(b)所示的剖面三角形的偏光图案59中，改变再入射面63的倾斜角度δ时测量表面(光射出面60)侧亮度上升率与背面(图案面61)侧亮度上升率的结果，纵轴表示射出光的相对亮度，横轴表示再入射面63的倾斜角度δ。其中，亮度(上升率)以再入射面63的倾斜角度δ＝80°时的值为基准。根据图28，表面侧亮度上升率几乎不随再入射面63的倾斜角度δ而变化，但是在倾斜角度δ小于或等于60°的区域中，倾斜角度δ越小，背面侧的相对亮度越大，与图26的结果一致。
图29表示在图27(a)所示的偏光图案59中，再入射面63的曲率半径R改变时测量表面(光射出面60)侧亮度上升率和背面(图案面61)侧亮度上升率的结果，纵轴表示射出光的相对亮度，横轴表示再入射面63的曲率半径R。其中，亮度(上升率)以再入射面63的曲率半径R＝1.5μm时的值作为基准。根据图29，表面侧亮度上升率几乎不随再入射面63的曲率半径R变化，但在曲率半径R大于或等于4μm的区域，曲率半径R越大，背面侧的相对亮度越大。
另外，在上述实施例中，对使用有用了发光二极管的所谓点光源的两面发光型的面光源装置进行了说明，但本发明也适用于使用有冷阴极管等棒状光源的面光源装置。在这种情况下，棱镜片的图案也根据光源的形状而适用直线状的平行图案，如此地需要适当设计变更。
实施例2图30是表示本发明实施例2的面光源装置72的平面图，图31是其分解立体图。实施例2的面光源装置72与导光板43的短边侧的侧面中央部相对配置有多个点光源42。在导光板43背面的面发光区域45上，大致以点光源42的发光区域为中心圆弧状地形成有多个偏光图案59。偏光图案59如实施例1中说明的那样，形成为剖面大致直角三角形。另外，为了增大从点光源42入射到导光板43内的光的扩散，可以在导光板43的侧面中与点光源42相对的位置上形成棱镜面。另外，在实施例2中，配置于点光源42的下面侧的棱镜片44也与偏光图案59同样，大致以与点光源42的发光区域对应的位置为中心，同心圆状地配置有剖面三角形的圆弧状的偏光图案59。
另外，在本发明中，所谓点光源是指内部发光体整体的尺寸小于或等于9mm的光源。例如，在内部只有一个发光体(发光二极管的裸片等)的情况下，若其发光体的尺寸小于或等于9mm，则可称为本发明所谓的点光源。另外，如图30所示，在具有多个点光源42，在各点光源42的内部封入发光二极管的裸片这样的发光体73的情况下，图30所示的发光体73整体的宽度D可以小于或等于9mm。因此，在图30所示的实施例2中，导光板43背面的面发光区域45的尺寸为长L＝40mm，宽W＝30mm，隔开3mm的间隙而配置有两个宽度(也包含外装树脂的宽度)为3mm的点光源42，点光源42整体的宽度为9mm。
(液晶显示装置)图32是使用有上述结构的两面发光型的面光源装置41的液晶显示装置81的示意侧面图。该液晶显示装置81与本发明的面光源装置41的表面(光射出面60)相对配置有透过型的液晶显示面板82，与棱镜片44相对配置有透过型的液晶显示面板83。
根据这样的液晶显示装置81，可通过一个面光源装置41(背光灯)从背面侧照亮表背两面的液晶显示面板82和液晶显示面板83而显示图像。并且，也能够由表背的液晶显示面板82、83来显示不同的图像。
另外，在这样的液晶显示装置81中，由于一个面光源装置41即可，故可以减薄液晶显示装置81的厚度。另外，由于使用本发明的面光源装置41，故光利用效率良好，能够抑制电池的消耗。
并且，根据该液晶显示装置81，如前所述，外光不从表面侧或背面侧的液晶显示面板82、83射入而透过液晶显示装置81，很难因为透过液晶显示装置81的外光而在画面上产生亮度不均。
(便携电话)图33和图34是表示折叠式携带电话84的立体图，在图33中表示折叠闭合状态的立体图，图34中表示打开状态的立体图。该携带电话84通过合页部88转动自如地连接主体部86和设有液晶显示器的显示部87，所述主体部在内设有电路基板及电池等的表面上设有开关类及数字键85。在显示部87内，作为液晶显示器而内设有图32所示的液晶显示装置81，但这里所使用的液晶显示装置81中，背面侧的液晶显示面板83小于表面侧的液晶显示面板82，表面侧的液晶显示面板82在显示部87的内面露出，背面侧的液晶显示面板83在显示部87的外面露出。
根据这样的携带电话84，面光源装置41的光利用效率高，液晶显示装置81的耗电量减小，故能够增长携带电话84的电池保持时间，减小电池的充电频率。
另外，在打开携带电话84观察内面侧的液晶显示面板82时，即使从外侧的液晶显示面板83射入太阳光等外光，由于入射的外光通过内部的面光源装置41的棱镜片44而将射出方向倾斜弯曲，故其难以从内侧的液晶显示面板82射出。因此，在观察的液晶画面上背面侧的液晶显示面板的图像难以透过而映现，或难以在画面上产生亮度不均，画面的视认性良好。
由实施例所说明地，根据本发明的面光源装置，可由棱镜片将从导光板的背面侧向倾斜方向射出而成为损失的光向垂直的方向弯曲而利用为照明光，可使表面侧的正面亮度几乎不减弱，从背面侧射出光。
另外，在本发明的面光源装置中，即使从背面侧太阳光及室内照明光等外光从背面侧垂直射入，该外光被棱镜片弯曲光程，而难以笔直地透过面光源装置而从表面侧射出。相反，即使从表面侧太阳光及室内照明光等外光从背面侧垂直射入，该外光透过导光板之后被棱镜片弯曲光程，而难以笔直地透过面光源装置而从背面侧射出。
权利要求
1.一种面光源装置，其特征在于，具有光源；导光板，其将来自光源的光封住并使其面状地发散，从光射出面和光射出面相反侧的面的至少一部分射出光；棱镜片，其与所述光射出面的相反侧的面相对配置，在所述导光板的光射出面相反侧的面上形成用于使在导光内传送的光反射的偏光图案，由所述偏光图案反射的光从所述光射出面射出，使其峰值强度的方向朝向与光射出面大致垂直的方向，从所述光射出面相反侧的面射出光，使峰值强度的方向朝向相对与该相反侧面垂直的方向偏斜的方向，从所述相反侧面射出的光通过所述棱镜片而偏光，使其峰值强度的方向朝向与所述相反侧面大致垂直的方向。
2.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述光源为点光源，在所述棱镜片上形成有大致以与所述点光源对应的位置为中心的圆弧状的图案。
3.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，在所述棱镜片上形成有剖面大致三角形状的图案，使该图案的剖面的光源侧的单侧顶角小于光源相反侧的单侧顶角。
4.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述偏光图案由剖面大致三角形的图案形成，所述导光板的光射出面相反侧的面的至少一部分区域的偏光图案中，远离光源侧的斜面的倾斜角度，与其他区域的偏光图案中远离光源侧的斜面的倾斜角度不同。
5.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述偏光图案通过远离光源侧的斜面的至少一部分成为曲面的剖面大致三角形的图案形成，所述导光板的光射出面相反侧的面的至少一部分区域的偏光图案中，远离光源侧的斜面的曲率，与其他区域的偏光图案中远离光源侧的斜面的曲率不同。
6.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，所述光源为点光源，所述偏光图案在所述导光板的光射出面相反侧的面上，以所述点光源为中心圆弧状配置。
7.一种图像显示装置，其特征在于，与权利要求1～5所述的面光源装置的所述光射出面及与所述光射出面相反侧的面相对而配置图像显示面板。
全文摘要
一种面光源装置及图像显示装置，从点光源(42)向导光板(43)导入光。在导光板(43)的光射出面(60)相反侧的面(图案面61)上凹设有剖面三角形的多个偏光图案(59)。在导光板(43)的图案面(61)相对的位置上设置形成有多个圆弧状的棱镜(70)的棱镜片(44)。在导光板(43)内传送的光被偏光图案(59)全反射，则该光从光射出面(60)大致垂直射出。在导光板(43)内传送的光透过偏光图案(59)而倾斜射出，则该光在透过棱镜片(44)时通过棱镜(70)而向大致垂直于图案面(61)的方向弯曲。通过这样的面光源装置而使光利用效率良好。另外，即使与透过型的显示面板组合的情况下，也可以减少外光等透过显示装置的情况发生。
文档编号H01L33/00GK1802534SQ200480016100
公开日2006年7月12日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年6月12日
发明者上野佳宏, 篠原正幸 申请人:欧姆龙株式会社