CN1469075A - 从两面发光的面光源和使用该面光源的两面显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可向前侧和后侧双方射出光的面光源，同时，提供一种可通过1个面光源将一侧的面和另一侧的面分别设为显示面进行显示的显示装置。在导光板(12)的前侧配置第1光学元件(14)，该导光板使来自发光元件(11)的射出光从端面(21a)入射，引导该光从一侧板面(12a)射出，同时，使从双方板面(12b、12c)入射的光透过，第1光学元件(14)使从导光板(12)前面(12b)射出的光中的部分光透过，将其它光返回后侧，在所述导光板(12)后侧配置第2光学元件(15)，该第2光学元件使从导光板(12)后面(12c)射出的光的至少一部分透过。

Description

从两面发光的面光源和使用该面光源的两面显示装置
技术领域
本发明涉及一种在表里两面具有平面状射出面的面光源和使用该面光源的两面显示装置。
背景技术
作为具有平面状射出面的面光源，已知具备发光元件、和从端面使来自所述发光元件的射出光入射、从前面射出光的导光板的面光源。
以前，这种面光源由丙烯类树脂板等透明板构成，包括：导光板，该导光板由入射来自光源的光的一端面、射出透过所述透明板的光的前面、及在与所述透明板的所述前面相对的后面上整体形成的反射膜；和发光元件，邻接所述一端面配置，由LED(发光二极管)或冷阴极管等构成，作为光源。
该面光源对于从所述发光元件射出、并从该入射端面入射到所述导光板的光，反复进行在导光板前面的内面反射和由在导光板后面上形成的反射膜进行的反射，然后导入导光板内，使之从所述前面射出。
所述面光源用于例如液晶显示装置等显示装置的透明用光源中，这种显示装置构成为在所述面光源的前侧，使控制光的透过进行显示的显示元件，其显示观察面朝向与所述面光源相反侧来配置。
但是，最近，作为具有可相对于设备主体开闭的盖的便携电话或便携终端等电子设备，发现有在所述盖的内面(关闭盖时与设备主体相对的面)和外面分别设置显示部的电子设备，无论在打开盖的状态下还是在关闭盖的状态下都可显示信息。
但是，因为现有的面光源仅在前侧单方使光射出，所以在制造在两面具有显示部的电子设备时，必需对各显示部分别配置面光源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可向前侧和后侧双方射出光的面光源，同时，提供一种可通过1个面光源将一侧的面和另一侧的面分别设为显示面进行显示的显示装置。
为了实现上述目的，本发明第1方面的面光源装置的特征在于：具备：发光的发光元件；导光板，具有板状形状，使所述发光元件发出的光从所述板的一端面入射，使该光在所述板的相对板面间反射后，导向整个所述板面，并从所述板面射出，并且，使从一侧板面入射的光透过另一侧板面；第1光学元件，配置在所述导光板一侧的板面侧，使从所述导光板一侧板面射出的光中的一部分透过所述前侧，将其它光返回后侧；和第2光学元件，配置在所述导光板的另一侧板面侧，使从所述导光板另一侧板面侧射出光的至少一部分透过。
该面光源使从所述发光元件射出后从该端面入射到所述导光板的光的大部分从该导光板的前面射出，使该光的一部分透过配置在所述导光板前侧的第1光学元件后，向前侧射出，同时，通过所述第1光学元件将其它光返回后侧，使返回光透过所述导光板后，从该后面射出，并使该光的至少一部分透过配置在所述导光板后侧的第2光学元件后，向后侧射出，根据该面光源，可向前侧和后侧双方射出光。
在本发明的面光源中，最好配置在所述导光板前侧的第1光学元件由扩散层构成，该扩散层扩散入射光，并从一侧面和另一侧面双方射出该扩散光，配置在所述导光板后侧的第2光学元件是半透过反射层，并且，最好由添加了白色颜料的半透过反射层构成。
另外，本发明的面光源也可构成为将配置在所述导光板前侧的第1光学元件和配置在所述导光板后侧的第2光学元件分别作为反射入射光的不同两个偏振光分量中一方偏振光分量、并使另一方偏振光分量透过的偏振光分离层，将这些偏振光分离层配置成使通过一方偏振光分离层反射的光透过另一方偏振光分离层。此时，所述偏振光分离层使用透过偏振光面彼此垂直的两个直线偏振光中一方的直线偏振光、并反射另一方直线偏振光的反射偏振光片，或由分离成右旋转圆偏振光和左旋转圆偏振光的圆偏振光分离元件和夹持该圆偏振光分离元件配置的两块1/4波长板构成。
最好所述导光板在另一侧板面上形成使内面反射光扩散的扩散面。
此时，最好在第1光学元件的外侧配置折射层，将从所述导光板射出并透过所述第1光学元件的光朝向大致沿所述导光板前面法线方向的方向折射。具体而言，所述折射层由彼此平行紧密排列平行于配置导光板发光元件一端面的棱镜部的棱镜片构成。
另外，所述导光板也可构成为在其另一侧板面中形成反射折射面，使在该另一侧板面中内面反射的光，向相对所述导光板板面法线的角度比在平行于所述前面的面中正反射时小的方向折射。
根据本发明第2方面的显示装置的特征在于：具备：上述发明的面光源装置；第1显示元件，配置在所述面光源装置一侧的板面侧，控制光透过来进行显示；和第2显示元件，配置在所述面光源装置另一侧的板面侧，控制光透过来进行显示。
本发明的显示装置通过使与第1显示元件的显示观察侧相反侧的面与所述面光源装置相对，将第1显示元件配置在上述本发明的面光源装置一侧上，并使与第2显示元件的显示观察侧相反侧的面与所述面光源装置相对，将第2显示元件配置在所述面光源装置的另一侧上，从而可进行将一侧面与另一侧面双方分别设为显示面的显示。
在该显示装置中，最好第1显示元件与第2显示元件的显示面积不同，所述第2显示元件的显示面积比所述第1显示元件的小。
在本发明的显示装置中，最好所述第1和第2显示元件至少一方是半透过反射型显示元件，可进行控制从所述面光源装置射出光的透过的透过显示和控制从观察侧入射的外光透过的反射显示双方。此时，最好半透过反射型显示元件具备由多孔质金属膜构成的半透过反射膜。
另外，在该显示装置中，还期望第1光学元件由扩散入射光、并从一侧面和另一侧面射出该扩散光的扩散层构成，所述第2光学元件由半透过反射层构成。或者，期望第1光学元件和第2光学元件分别由反射入射光的不同两个偏振光分量中一方的偏振光分量、并使另一方的偏振光分量透过的偏振光分离层构成，这些偏振光分离层被配置成由一方偏振光分离层反射的光透过另一方的偏振光分离层，期望使用透过偏振光面彼此垂直的两个直线偏振光中一方直线偏振光、并反射另一方直线偏振光的反射偏振光片来作为该偏振光分离元件。
并且，在该显示装置中，最好在第1光学元件的外侧配置折射层，将从所述导光板射出并透过所述第1光学元件的光朝向大致沿所述导光板前面法线方向的方向折射，该折射层由彼此平行紧密排列平行于配置导光板发光元件一端面的横长棱镜部的棱镜片形成，或者，通过在导光板另一侧板面中形成反射折射面来实现，该反射折射面使在该板面中内面反射的光，向相对所述导光板板面法线的角度比在平行于所述前面的面中正反射时小的方向折射。
附图说明
图1是根据本发明实施例1的面光源装置的侧面图。
图2是根据本发明实施例2的显示装置的侧面图。
图3是表示图2所示显示装置中第1显示元件一部分的截面图。
图4是表示图2所示显示装置中第2显示元件一部分的截面图。
图5A、5B是表示具备所述显示装置的电子设备一例的斜视图。
图6是表示本发明实施例3的面光源的侧面图。
图7是表示本发明实施例4的显示装置的侧面图。
具体实施方式
实施例1
图1表示根据本发明实施例1的面光源装置。该实施例的面光源装置10具备发光元件11；导光板12，使一个端面与该发光元件11相对，使来自所述发光元件11的射出光从所述端面入射，使该光在一侧板面及另一侧板面中一边进行内面反射一边被引导，使该光从所述一侧板面射出，同时，使从所述一侧板面及另一侧板面入射的光分别透过相反侧；第1光学元件14，配置在所述导光板12一侧的板面侧，使从所述导光板12一侧板面射出的光中的一部分透过，将其它光返回另一侧板面侧；和第2光学元件15，配置在所述导光板12的另一侧板面侧，使从所述导光板12另一侧板面射出光的至少一部分透过。
所述发光元件11例如具备发红色光的红色LED、发绿色光的绿色LED、和发蓝色光的蓝色LED，是由散光性树脂模压而成的固体发光元件，通过同时点亮所述各色的LED，射出将这些LED发出的红、绿、蓝的3色光混合而成的白色光。
在所述导光板12的侧面、与导光板12的一端面相对，配置1个或多个由固体发光元件构成的发光元件11。
在本实施例中，使来自发光元件11的射出光直接入射到导光板12，但也可由扩散层将来自所述发光元件11的射出光扩散后入射到导光板，并且，也可朝向其它方向上配置所述发光元件11，由镜子等导光部件引导来自发光元件11的射出光，入射到导光板12。另外，所述发光元件12也可是冷阴极管等。
所述导光板12例如是由丙烯类树脂等构成的透明板，其一端面为使来自所述发光元件11的射出光入射的入射端面12a。另外，导光板12一侧的板面12b(下面称为前面12b)形成为平坦面，另一侧板面12c(下面称为后面12c)形成为使该后面12c中的内面反射光扩散的扩散面。在本实施例中，所述导光板12的后面12c为由极小间距形成微小凸部13的褶皱面构成的扩散面。
另外，配置在所述导光板12前侧(前面12b侧)的第1光学元件14由将从一侧的面入射的光扩散、并从所述一侧的面与另一侧面双方射出该扩散光的扩散层、例如使散光粒子分散的透明树脂膜构成。下面，将第1光学元件14称为扩散层。
另一方面，配置在所述导光板12后侧(后面12c侧)的第2光学元气15为白色半透过反射层、例如由含有白色颜料的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等构成的厚度为0.05-0.07mm的极薄白色膜，使从该一侧面入射的光以对应于所述白色颜料添加量的反射率及透过率反射及透过。下面，将第2光学元件15称为白色半透过反射层。
在所述导光板12的前侧，与导光板12的前面12b之间夹着空气层地配置所述扩散层14，在所述导光板12的后侧，在与导光板12的后面12c之间夹着空气层地配置所述白色半透过反射层15。
本实施例的面光源装置10具备折射层16，该折射层16配置在所述导光板12前侧配置的扩散层14的前侧(扩散层14中与所述导光板的相反侧)，使射出到所述扩散层14前侧的光朝向大致沿所述导光板12前面12b法线方向的方向(下面称为法线附近的方向)折射。
折射层16由在例如由丙烯类树脂等构成的透明树脂膜一侧面上、在整体区域内紧密排列彼此平行形成幅度极小的横长棱镜部16a的棱镜片构成。下面，将折射层16称为棱镜片。
棱镜片16被配置成使形成所述横长棱镜部16a的面与所述扩散层14的前面相对，将多个横长棱镜部16a的棱角线接近或抵接所述扩散层14的前面。
面光源装置10使从所述发光元件11射出后从入射端面12a入射到所述导光板12中的光，从该导光板12的前面12b射出，使光的一部分透过配置在所述导光板12前侧的扩散层14后向前射出，同时，通过所述扩散层14将其它光返回后侧，使返回光透过所述导光板12后从其后面12c射出，使该光的至少一部分透过配置在所述导光板12后侧的白色半透过反射层15后向后侧射出。
即，从所述发光元件11射出的光从入射端面12a入射到所述导光板12，如图1中箭头线所示，边在所述导光板12前面12b及后面12c中进行内面反射，边导入导光板12内。
从入射端面12a入射到所述导光板12上的光在导光板前面12b及后面12c中的内面反射，是在所述导光板前面12b及后面12c与作为外界的空气层的界面上的全反射，反射以大于全反射临界角的入射角入射到所述界面上的光，经小于全反射临界角的入射角入射到所述界面的光透过该界面后射出。
在本实施例中，将所述导光板12的后面12c作为由上述褶皱面构成的扩散面，所以在后面12c中的内面反射光被扩散，扩散反射光入射到导光板前面12b与空气层的界面上。
因此，在从入射端面12a入射到所述导光板12上的光的大部分一边在导光板12前面12b及后面12c中进行内面反射一边导向导光板12内的过程中，以小于全反射临界角的入射角入射到前面12b与空气层的界面上，透过该界面后，从导光板的前面12b射出。
在从入射端面12a入射到所述导光板12上的光中，以小于全反射临界角的入射角入射到导光板12的后面12c与空气层的界面上的光透过该界面后，射出到导光板12的后侧。
从所述导光板12前面12b射出的光入射到配置在导光板12前侧的扩散层12后被扩散，该光中朝向所述扩散层14前面方向的扩散光透过扩散层14后从前面射出。
从所述扩散层14前面射出的扩散光入射到配置在扩散层14前侧的棱镜片16，通过多个横长棱镜部16a，向所述导光板12前面12b的法线附近的方向折射，从所述棱镜片16的前面射出到前侧。
射出到前侧的光是由所述扩散层14扩散、并通过所述棱镜片16向所述导光板12前面12b的法线附近方向折射的、辉度分布均匀、且具有在正面方向(导光板12前面12b的法线附近方向)指向性的光。
另一方面，在从所述导光板12前面12b射出并由所述扩散层14扩散的光中，朝向扩散层14后面方向的扩散光从所述扩散层14的后面射出后，返回后侧。
该返回光从前面12b入射到所述导光板12，透过导光板12后，从后面12c射出到后侧。
透过所述导光板12后射出到后侧的所述返回光、与从入射端面12a入射到所述导光板12的光中射出到导光板12后侧的所述光，入射到配置在所述导光板12后侧的白色半透过反射层15，该光中光量对应于白色半透过反射层15的反射率的光由该白色半透过反射层15反射，光量对应于所述白色半透过反射层15的透过率的光透过该白色半透过反射层15后，射出到后侧。
射出到后侧的光是由所述扩散层14扩散、且透过所述白色半透过反射层15的辉度分布均匀的白色光。
另外，由所述白色半透过反射层15反射的光从后面12c入射到所述导光板12后，透过导光板12，并从前面12b射出后再入射到所述扩散层14。
如上所述，再入射到所述扩散层14的光由扩散层14再次扩散，该光中朝向所述扩散层14前面方向的扩散光从扩散层14的前面射出，并通过所述棱镜片16向所述导光板12前面12b的法线附近方向折射，从棱镜片16的前面射出到前侧。
再入射到所述扩散层14后再次扩散的光中从扩散层14的后面射出的返回光如上所述，透过所述导光板12后，入射到所述白色半透过反射层15，该光中光量对应于所述白色半透过反射层15的反射率的光由该白色半透过反射层15反射，光量对应于所述白色半透过反射层15透过率的光透过该白色半透过反射层15后，射出到后侧。
从而，所述面光源装置10通过扩散层14扩散从发光元件11射出后从入射端面12a入射到导光板12、并从导光板12的前面12b射出的光，将部分扩散光射出到所述扩散层14的前侧，同时，将其它扩散光返回后侧，使返回光透过所述导光板12后，入射到白色半透过反射层15，使该部分光透过所述白色半透过反射层15后射出到后侧，根据该面光源装置10，可向前侧和后侧双方射出光。
通过选择向所述扩散层14前后各方向的各扩散度、和所述白色半透过反射层15的反射率及透过率，可任意设定向面光源装置10前侧的射出光和向后侧的射出光的辉度比。
并且，在本实施例中，在所述导光板12前侧配置扩散入射光、且从一侧面和另一侧面双方射出该扩散光的扩散层14，作为使从导光板12前面12b射出的光中的一部分透过、并将其它光返回后侧的第1光学元件；在所述导光板12的后侧配置白色半透过反射层15，作为使从所述导光板12的后面12c射出的光的至少一部分透过的第2光学元件，所以在向前侧射出辉度分布均匀的光的同时，可向后侧射出辉度分布均匀且不带颜色的白色光。
在本实施例中，在使后面12c中的内面反射光扩散的扩散面上形成所述导光板12的后面12c，所以可高效率地将从入射端面12a入射到所述导光板12的光从导光板12的前面12b射出。
在本实施例中，在配置在所述导光板12前侧的扩散层14前侧配置棱镜片16，作为使射出到所述扩散层14前侧的光朝向所述导光板12前面12b的法线附近方向折射的折射层，所以可向前侧射出在正面方向具有指向性的光。
实施例2
图2表示使用本发明面光源装置的显示装置，图3及图4表示用于所述显示装置中的第1及第2显示元件的局部截面，并且，图5A、B表示具备所述显示装置的电子设备的一例。
实施例2在所述面光源装置的两侧配置第1和第2显示元件，构成显示装置，并将该显示装置用于便携电话等电子设备。
首先，说明图5A、B所示电子设备，该电子设备是便携电话，包括在前面配备多个键2的设备主体1；和一端枢支在所述设备主体1的上缘部、可相对所述设备主体开闭设置的盖体3，在所述盖体3的前面、即如图5A所示打开盖体3时变为与设备主体1的前面同向的前向、在如图5B所示关闭时相对设备主体1的面中，设置显示电话号码、电子邮件等主要信息的主显示部4，在所述盖体3的后面设置显示时刻、收信等的小画面的副显示部5。
下面说明图2所示显示装置，该显示装置具备上述面光源装置10；第1显示元件17a，使与显示观察侧相反侧的面与所述面光源装置10相对后，配置在所述面光源装置10的前侧，控制光的透过来进行显示；和第2显示元件17b，使与显示观察侧相反侧的面与所述面光源装置10相对后，配置在所述面光源装置10的后侧，控制光的透过来进行显示。
所述第1和第2显示元件17a、17b例如是液晶显示元件，第1液晶显示元件17a是主显示元件，第2液晶显示元件17b是副显示元件。
在图5所示电子设备(便携电话)的盖体3内，使作为主显示元件的第1液晶显示元件(下面称为主显示元件)17a面对所述盖体3的前面主显示部4、使作为副显示元件的第2液晶显示元件(下面称为副显示元件)17b面对所述盖体3的后面副显示部5安装该显示装置，所述主显示元件17a是对应于所述盖体3的主显示部4的画面尺寸的液晶显示元件，副显示元件17b是对应于所述盖体3的小画面的副显示部5的画面尺寸的液晶显示元件。另外，所述面光源装置10的导光板12、扩散层14、棱镜片16及白色半透过反射层15具有与所述主显示元件17a的整个画面相对的面积。
图3表示所述主显示元件17a的局部截面，图4表示所述副显示元件17b的部分截面。
所述主显示元件17a和副显示元件17b都是在与显示观察侧的相反侧配备半透过反射膜21的反射/透过型显示元件，如图3及图4所示，在作为显示观察侧的前侧透过基板18与面对该前侧基板18的后侧透过基板19之间，设置液晶层20，在所述液晶层20的后侧设置半透过反射膜21，同时，在所述液晶层20的前侧和所述半透过反射膜21的后侧分别配置偏振光片28、29。
所述半透过反射膜21例如由多孔质金属膜构成，该半透过反射膜21形成于后侧基板19的内面(面对所述基板18的面)。
所述前侧基板18与后侧基板19在边缘部经未图示的框状密封件接合，所述液晶层20设置在由前后基板18、19之间的所述密封件包围的区域中。
所述主显示元件17a和副显示元件17b分别是STN(超扭转向列)型单纯矩阵液晶显示元件，在一侧基板、例如前侧基板18的内面(面向后侧基板19的面)设置沿行方向(图3及图4中左右方向)的多个透明扫描电极23，在另一侧的后侧基板19的内面设置沿列方向(图3及图4中垂直于纸面的方向)的多个透明信号电极24。
在所述后侧基板19的内面，覆盖所述半透明反射膜21设置透明绝缘膜22，所述信号电极24形成于所述绝缘膜22上。
在所述前侧基板18和后侧基板19的最内面分别覆盖所述电极23、24形成定向膜25、26，通过所述定向膜规定所述液晶层20的液晶分子在前后基板18、19附近的定向方向，在前后基板18、19之间，以220-260度扭转角扭转定向。
所述偏振光片28、29是吸收入射光中彼此垂直的两个直线偏振光分量中的一方偏振光分量、使另一方的偏振光分量透过的吸收偏振光片，前侧偏振光片28使透过轴朝向规定方向贴附在前侧基板18的外面，后侧偏振光片29使透过轴朝向规定方向贴附在后侧基板19的外面。
所述主显示元件17a是彩色图像显示元件，在其一侧的基板、例如前侧基板18的内面，设置分别对应于所述多个扫描电极23和信号电极24彼此相对的多个象素部的多个颜色、例如红、绿、蓝3色滤色器(color filter)27R、27G、27B。滤色器27R、27G、27B形成于前侧基板18的基板面上，在其上形成所述扫描电极23。
另一方面，所述副显示元件17b是不具备滤色器的黑白图像显示元件。
另外，在所述面光源装置10的前侧，使主显示元件17a的后面(后侧偏振光片29的外面)面向所述面光源装置10的导光板12的前面12b中的光射出区域来配置所述主显示元件17a，在所述面光源装置10的后侧，使副显示元件17b的后面(后侧偏振光片29的外面)面向所述面光源装置10的导光板12的后面12c中的光射出区域的中央附近来配置所述副显示元件17b。
该显示装置分别将配置所述主显示元件17a的一面和配置所述副显示元件17b的另一面作为显示面来进行显示，所述主显示元件17a在将其配置侧设为显示面时被显示驱动，所述副显示元件17b在将其配置侧设为显示面时被显示驱动。
该显示装置在得不到充足亮度的外来光的环境下，利用来自所述面光源装置10的光进行透过显示，在得到充足亮度的外来光的环境下，利用外来光进行反射显示，所述面光源装置10的发光元件11在反射显示时熄灭，在透过显示时点亮。
说明该显示装置的显示由所述主显示元件17a进行显示，在利用来自所述面光源装置10的光进行透过显示时，向所述面光源装置10的前侧射出、并从其后侧入射到所述主显示元件17a的光通过主显示元件17a的后侧偏振光片29，吸收沿其吸收轴的偏振光分量的光，变为沿后侧偏振光片29的透过轴的直线偏振光，透过半透过反射膜21后，入射到液晶层20。
入射到所述液晶层20的直线偏振光的偏振光状态在透过液晶层20的过程中，受到对应于通过施加到各象素部的电极23、24间的电场而变化的液晶分子定向状态的双折射作用后变化，并由滤色器27R、27G、27B吸收波长在其吸收波长频域下的光，变为着色光后，入射到前侧偏振光片28。在入射到前侧偏振光片28的偏振光中沿所述前侧偏振光片28的吸收轴的偏振光分量多的情况下，被偏振光片28吸收后，该象素部的显示变为暗显示(黑)，在沿所述前侧偏振光片28的透过轴的偏振光分量多的情况下，透过偏振光片28后向前侧射出，变为颜色对应于象素部的滤色器27R、27G、27B的亮显示。
在利用外来光的反射显示时，从作为其显示观察面侧的前侧入射到所述主显示元件17的光，通过主显示元件17a的前侧偏振光片28被吸收沿其吸收轴的偏振光分量的光后，变为沿前侧偏振光片28透过轴的直线偏振光，透过滤色器27R、27G、27B后，变为着色光，入射到液晶层20。
入射到所述液晶层20的光在透过液晶层20的过程中，受到对应于各象素部的液晶分子定向状态的双折射作用，由设置在后侧基板19内面的所述半透过反射膜21反射。
由所述半透过反射膜21反射的光再次透过所述液晶层20和滤色器27R、27G、27B后，再次入射到前侧偏振光片28，在再次入射到前侧偏振光片28的偏振光中沿所述前侧偏振光片28的吸收轴的偏振光分量多的情况下，被偏振光片28吸收后，该象素部的显示变为暗显示(黑)，在沿所述前侧偏振光片28的透过轴的偏振光分量多的情况下，透过偏振光片28后向前侧射出，变为该象素部显示被着色的亮显示。
这里虽说明了主显示元件17a的显示，但副显示元件17b的透过显示和反射显示也基本上与所述主显示元件17a的显示相同，因为主显示元件17a不具备滤色器，所以亮显示是非着色的白色显示。
即，在向前侧和后侧双方射出光的所述面光源装置10的前侧和后侧配置所述主显示元件17a和副显示元件17b，使向所述面光源装置10前侧的射出光入射到所述主显示元件17a，在主显示元件17a进行显示，同时，使向所述面光源装置10后侧的射出光入射到所述副显示元件17b，在副显示元件17b进行显示，根据该显示装置，通过1个面光源装置10就可进行将配置所述主显示元件17a的一侧面和配置所述副显示元件17b的另一侧面分别作为显示面的显示。
在该显示装置中，所述主显示元件17a是具备滤色器27R、27G、27B的彩色图像显示元件，但所述面光源装置10如上所述，因为向前侧射出辉度比向后侧的射出光高的光，所以可使充足辉度的光入射到所述主显示元件17a，在主显示元件17a中显示充足亮度的彩色图像。
所述副显示元件17b是不具备滤色器的黑白图像显示元件，没有滤色器来吸收光，因此，即使向所述面光源装置10后侧的射出光的辉度低，也可在副显示元件17b中显示充足亮度的黑白图像。
并且，所述面光源装置10向前侧射出由所述扩散层14扩散、并由棱镜片16折射后的光，所以在所述主显示装置17a中可进行没有辉度不均的正面辉度显示。
所述面光源装置10向后侧射出由所述扩散层14扩散后返回后侧、并透过白色半透过反射层15的光，所以在所述副显示装置17b中可进行没有辉度不均或带色的显示。
本实施例的显示装置中，分别将所述主显示元件17a和副显示元件17b作为反射/透过型显示元件，在与显示观察侧的相反侧具备半透过反射膜21，进行利用来自所述面光源装置10的射出光的透过显示和利用从显示观察面侧入射的外来光的反射显示两种显示，所以可在所述主显示元件17a和副显示元件17b中分别进行利用来自所述面光源装置10的光的透过显示和利用外来光的反射显示两种显示。
在本实施例中，所述主显示元件17a和副显示元件17b分别构成为在液晶层20和后侧偏振光片29之间设置所述半透过反射膜21，仅利用前侧的1块偏振光片来进行利用外来光的反射显示，所以与在后侧偏振光片29的后侧配置所述半透过反射膜21的情况相比，减少反射显示时偏振光片吸收的光，反射显示的亮度更亮。
在本实施例中，所述主显示元件17a和副显示元件17b分别构成为在后侧基板19的内面设置所述半透过反射膜21，所以可减小从显示元件17a、17b的显示面(前侧偏振光片28的前面)到所述半透过反射膜21的距离，从而，不会发生实际显示与映在所述半透过反射膜21上的显示影像错位而看见的重影，可显示高质量的图像。
实施例3
图6分别表示根据本发明实施例3的面光源装置的侧面。
如图6所示，该实施例的面光源装置30具备发光元件31；导光板32，使来自所述发光元件31的射出光从端面入射，使该光一边在前面及后面进行内面反射一边进行引导，并使该光的大部分从所述前面射出，同时，使从所述前面和后面入射的光透过；第1光学元件34，配置在所述导光板32的前侧，使从所述导光板32前面射出的光中的一部分透过，将其它光返回后侧(导光板32侧)；和第2光学元件35，配置在所述导光板32的后侧，使从所述导光板32后面射出光的至少一部分透过。
所述发光元件31与上述实施例1的面光源装置10的发光元件11相同，所以省略说明。
所述导光板32例如是由丙烯类树脂等构成的透明板，其一端面形成使来自所述发光元件31的射出光入射的入射端面32a。另外，导光板32的前面32b形成为平坦面，后面32c形成为反射折射面，使该后面32c中内面反射的光向相对导光板32前面32b的法线的角度比在平行于所述前面32b的面中正反射情况下小的方向(下面简称为相对法线的角度变小的方向)折射。
在本实施例中，所述导光板32的后面32c为在其整个面积中紧密排列彼此平行形成宽度极小的横长棱镜部34的棱镜片状的反射折射面。
配置在所述导光板32前侧的第1光学元件34和配置在所述导光板32后侧的第2光学元件35分别是反射入射光彼此垂直的两个偏振光分量中的一方偏振光分量、并使另一方的偏振光分量透过的反射偏振光层，例如是在彼此垂直方向上具有反射轴和透过轴的反射偏振光片。下面，将所述导光板32前侧的第1光学元件34称为前侧反射偏振光片，将所述导光板32后侧的第2光学元件35称为后侧反射偏振光片。
使平行于各自反射光偏振光面的方向(反射轴方向)实质垂直，来配置所述前侧反射偏振光片34和后侧反射偏振光片35，以使由一方反射偏振光片反射的光透过另一方反射偏振光片。
本实施例的面光源30使从所述发光元件31射出后从入射端面32a入射到所述导光板32中的光从该导光板32的前面32b射出，使光的一部分透过配置在所述导光板32前侧的前侧反射偏振光片34后向前射出，同时，通过所述前侧反射偏振光片34反射其它光后返回后侧，使返回光透过所述导光板32后从其后面32c射出，使该光的至少一部分透过配置在所述导光板32后侧的后侧反射偏振光片35后向后侧射出。
即，从所述发光元件31射出的光从入射端面32a入射到所述导光板32，如图6中箭头线所示，边在所述导光板32前面32b及后面32c中进行内面反射，边导入导光板32内。
从入射端面32a入射到所述导光板32上的光在导光板前面32b及后面32c中的内面反射，是在所述导光板前面32b及后面32c与作为外界的空气层的界面上的全反射，反射以大于全反射临界角的入射角入射到所述界面上的光，经小于全反射临界角的入射角入射到所述界面的光透过该界面后射出。
在本实施例中，将所述导光板32的后面32c作为由上棱镜片状的反射折射面，所以在后面32c中的内面反射光向相对所述导光板32前面32b的法线角度变小的方向折射，其反射光入射到导光板前面32b与空气层的界面上。
因此，在从入射端面32a入射到所述导光板32上的光边在导光板32前面32b及后面32c中内面反射边导向导光板32内的过程中，以小于全反射临界角的入射角入射到前面32b与空气层的界面上，透过该界面后，从导光板前面32b射出。
在从入射端面32a入射到所述导光板32上的光中，以小于全反射临界角的入射角入射到导光板32的后面32c与空气层的界面上的光透过该界面后，射出到导光板32的后侧。
从所述导光板32前面32b射出的光入射到配置在导光板32前侧的前侧反射偏振光片34，并且，该光中沿所述前侧反射偏振光片34的透过轴的偏振光分量的光透过前侧反射偏振光片34后，从前面射出到前侧。
射出到前侧的光因为是使来自所述导光板32前面32b的射出光从入射端面32a入射到所述导光板32、并由形成在棱镜状反射折射面上的导光板后面32c向相对导光板前面32b的法线的角度变小的方向折射后进行内面反射的光，所以是在正面方向(导光板32前面32b的法线附近方向)具有指向性的光。
另一方面，在从所述导光板32前面32b射出后入射到所述前侧反射偏振光片34的光中，沿所述前侧反射偏振光片34反射轴的偏振光分量的光由前侧反射偏振光片34反射后，返回后侧。
该返回光透过所述导光板32后，射出到后侧，并且，透过配置在所述导光板32后侧的后侧反射偏振光片35后，射出到后侧。
即，使各自的反射轴实质垂直地配置所述前侧反射偏振光片34和后侧反射偏振光片35，所以所述反射偏振光片34反射的返回光是沿所述后侧反射偏振光片35透过轴的偏振光分量的直线偏振光，因此，该返回光几乎全部透过所述后侧反射偏振光片35后射出到后侧。
射出到后侧的光是在正面方向具有指向性并从所述导光板32的前面32b射出后由所述前侧反射偏振光片34反射的光的一部分，所以是在与所述正面方向相反方向的里面方向具有指向性的光。
如上所述，从入射端面32a入射到所述导光板32的光的一部分射出到所述导光板32的后侧，但该光入射到所述后侧反射偏振光片35，并且该光中沿所述后侧反射偏振光片35透过轴的偏振光分量的光透过该后侧反射偏振光片35后射出到后侧，沿所述后侧反射偏振光片35反射轴的偏振光分量的光被该后侧反射偏振光片35反射，透过所述前侧反射偏振光片34后，射出到前侧。
从而，所述面光源30使从发光元件31射出后从入射端面32a入射到导光板32、并从导光板32的前面32b射出的光的一部分透过所述前侧反射偏振光片34后射出到前侧，同时，所述前侧反射偏振光片34反射其它光后，返回后侧，使返回光透过所述导光板32，并透过所述后侧反射偏振光片35后射出到后侧，根据该面光源30，可向前侧和后侧双方射出光。
本实施例的面光源将配置在所述导光板32前侧的第1光学元件和配置在所述导光板32后侧的第2光学元件分别作为反射入射光的彼此垂直的两个直线偏振光分量中一方的偏振光分量、并使另一方偏振光分量透过的反射偏振光片34、35，使各自的反射轴实质垂直来配置这些反射偏振光片34、35，所以从所述发光元件31射出后从入射端面32a入射到所述导光板32的光基本上无损失地实质均等分配射出到前侧和后侧。
在本实施例中，所述导光板32的后面32c形成在使后面32c的内面反射光向相对所述导光板32前面32b的法线的角度变小的方向折射的反射折射面上，所以可使从入射端面32a入射到所述导光板32的光大部分从所述导光板32的前面32b向前面32b的法线附近方向射出，将在正面方向或其相反方向上具有指向性的光射出到前侧和后侧双方。
实施例4
下面，说明本发明的实施例4。图7表示使用所述实施例3的面光源装置的显示装置的侧面。该显示装置构成为，在所述实施例3的面光源装置30的前侧，使与显示观察侧相反侧的面面对所述面光源装置30，同时，使后侧偏振光片29的透过轴实质平行于所述面光源装置30的前侧反射偏振光片34的透过轴，来配置图3所示显示彩色图像的反射/透过型主显示元件(第1显示元件)17a；在所述面光源装置30的后侧，使与显示观察侧相反侧的面面对所述面光源装置30，同时，使后侧偏振光片29的透过轴实质平行于所述面光源装置30的后侧反射偏振光片35的透过轴，来配置图4所示显示黑白图像的反射/透过型副显示元件(第2显示元件)17b。
即，该显示装置在向前侧和后侧双方射出光的所述面光源装置30的前侧和后侧配置所述主显示元件17a和副显示元件17b，使向所述面光源30前侧的射出光入射到所述主显示元件17a，在主显示元件17a中进行显示，同时，使向所述面光源30后侧的射出光入射到所述副显示元件17b，在副显示元件17b中进行显示，根据本显示装置，可分别将配置所述主显示元件17a的一面和配置所述副显示元件17b的另一面双方作为显示面来进行显示。
本实施例的显示装置如上所述，配置成使配置在所述面光源装置30前侧的主显示元件17a的后侧偏振光片29的透过轴实质平行于所述面光源装置30的前侧反射偏振光片34的透过轴，并使配置在所述面光源装置30后侧的副显示元件17b的后侧偏振光片29的透过轴实质平行于所述面光源装置30的后侧反射偏振光片35的透过轴，所以可使射出到所述面光源装置30前侧的光、即沿所述前侧反射偏振光片34的透过轴的直线偏振光高效透过所述主显示元件17a的后侧偏振光片29后入射到所述主显示元件17a的液晶层20，同时，可使射出到所述面光源装置30后侧的光、即沿所述后侧反射偏振光片35的透过轴的直线偏振光高效透过所述副显示元件17b的后侧偏振光片29后入射到所述副显示元件17b的液晶层20。
本实施例的显示装置中，所述面光源装置30如上所述，将来自发光元件30的射出光实质均等地分配并射出到前侧和后侧，同时，向前侧和后侧双方射出具有向正面方向或其相反方向的里面方向的指向性的光，所以可以充足的亮度及充足的正面辉度在所述主显示元件17a和副显示元件17b双方上进行显示。
本实施例的显示装置将所述主显示元件17a和副显示元件17b分别作为在与显示观察侧相反侧具备半透过反射膜21的反射/透过型显示元件，所以可在所述主显示元件17a和副显示元件17b中分别进行利用来自所述面光源装置30的光的透过显示和利用外来光的反射显示两种显示。
在本实施例中，将与实施例2一样构成的具有半透过反射膜的反射/透过型显示元件用于主显示元件17a和副显示元件17b，但不限于此，作为进行反射显示的反射板，也可将配置在导光板32前后的反射偏振光片34、35利用为各显示元件17a、17b的反射板，并省略各自的半透过反射膜。
在本实施例的显示装置中，在所述面光源装置30的前侧和后侧配置在前后具备偏振光片(吸收偏振光片)28、29的主显示元件17a和副显示元件17b，但所述面光源装置30向前侧射出沿所述前侧反射偏振光片34透过轴的直线偏振光，向后侧射出沿所述后侧反射偏振光片35透过轴的直线偏振光，所以即使从所述主显示元件17a和副显示元件17b中省略该后侧偏振光片29，也可在这些显示元件17a、17b中进行显示。
所述主显示元件17a和副显示元件17b最好如图3及图4所示那样在前后具备偏振光片28、29，此时，可使射出到所述面光源装置30前侧及后侧的所述直线偏振光作为偏振光率比所述显示元件17a、17b的后侧偏振光片29高的直线偏振光入射到液晶层20，可提高这些显示元件17a、17b的显示对比度。
在本实施例的显示装置中，将配置在所述面光源装置30前侧的主显示元件17a作为具备滤色器27R、27G、27B彩色图像显示装置，将配置在所述面光源装置30前侧的副显示元件17b作为不具备滤色器的黑白图像显示元件，但所述面光源装置30实质均等地将来自发光元件31的射出光分配并射出到前侧和后侧，所以也可将所述主显示元件17a和副显示元件17b双方作为具备滤色器的彩色图像显示元件。
在上述实施例2及4的显示装置中，所述主显示元件17a和副显示元件17b在后侧基板19的内面设置半透过反射膜21，在其上经绝缘膜22形成透明电极24，但也可由多孔质金属膜形成所述电极24，将该电极24作为半透过反射膜。
所述半透过反射膜21若在显示观察侧的相反侧、即液晶层20的后侧，则既可配置在所述后侧基板19的外面，也可配置在后侧偏振光片29的后侧。
上述实施例的显示装置分别将所述主显示元件17a和副显示元件17b作为反射/透过型显示元件，但这些显示元件17a、17b也可是不具备所述半透过反射膜21的仅进行透过显示的透过型显示元件。
上述实施例的显示装置中，将所述主显示元件17a和副显示元件17b双方作为STN型单纯矩阵液晶显示元件，但这些显示元件17a、17b也可是TN(扭转向列)型、非扭转的均匀定向型、强电介质性或反强电介质性液晶显示元件等，可也可是有源矩阵液晶显示元件，并且也可是液晶显示元件以外的显示元件。
在图1所示实施例1的面光源装置10中，在使后面12c中的内面反射光扩散的扩散面中形成导光板12的后面12c，并在配置在所述导光板12前侧的第1光学元件(扩散层)14的前侧配置使射出到所述第1光学元件14前侧的光向所述导光板12前面12b的法线附近方向折射的折射层(棱镜片)16，但也可在使后面12c中的内面反射光向相对所述导光板12前面12b的法线的角度变小的方向折射的反射折射面中形成所述导光板12的后面12c，并省略所述第1光学元件14前侧的折射层16。
在图6所示实施例3的面光源30中，在使后面32c中的内面反射光向相对所述导光板32前面32b的法线的角度变小的方向折射的反射折射面(棱镜片状的面)中形成导光板32的后面32c，但也可在使后面32c中的内面反射光扩散的扩散面中形成所述导光板32的后面32c，并在所述导光板32前侧配置的第1光学元件(前侧反射偏振光片)34的前侧配置使射出到所述第1光学元件34前侧的光向所述导光板32前面32b法线附近的方向折射的折射层。
在所述实施例3的面光源装置30中，分别将配置在导光板32前侧和后侧的第1光学元件34和第2光学元件35作为在彼此垂直方向上具有反射轴和透过轴的反射偏振光片，但该第1光学元件34和第2光学元件35只要反射入射光彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量并使另一方偏振光分量透过，则也可是其它偏振光分离层。
即，用作所述第1光学元件34和第2光学元件35的偏振光分离层例如也可是反射入射光彼此不同的两个圆偏振光分量(右旋转圆偏振光分量和左旋转圆偏振光分量)中一方的圆偏振光分量并使另一方圆偏振光分量透过的偏振光分离膜(例如变色液晶膜)等，此时，可将用作所述第1光学元件34的偏振光分离膜和用作所述第2光学元件35的偏振光分离膜配置成使由一方偏振光分离膜反射的光透过另一方偏振光分离膜。
并且，所述偏振光分离层使相位差板(λ/4板)层叠，以夹持所述偏振光分离膜，将入射到该偏振光分离层的直线偏振光作为圆偏振光，入射到所述偏振光分离膜，将从所述偏振光分离膜射出的圆偏振光变为直线偏振光。
另外，在图1所示实施例1的面光源装置10中，将配置在导光板12后侧的第2光学元件15作为白色的半透过反射层，图6所示实施例3的面光源装置30将配置在导光板32后侧的第2光学元件35作为反射偏振光层，但所述第2光学元件15、35也可是由多孔质金属膜构成的半透过反射层。

Claims (20)

1、一种面光源装置，其特征在于：具备：
发光的发光元件；
导光板，具有板状形状，使所述发光元件发出的光从所述板的一端面入射，并使该光在所述板的相对板面间反射，导向整个所述板面，并从所述板面射出，并且，使从一侧板面入射的光透过另一侧板面；
第1光学元件，配置在所述导光板一侧的板面侧，使从所述导光板一侧板面射出的光中的一部分透过所述前侧，将其它光返回后侧；和
第2光学元件，配置在所述导光板的另一侧板面侧，使从所述导光板另一侧板面侧射出光的至少一部分透过。
2、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：
第1光学元件由扩散层构成，该扩散层扩散入射光，并从一侧面和另一侧面双方射出该扩散光，
所述第2光学元件由半透过反射层构成。
3、根据权利要求2所述的面光源装置，其特征在于：
所述第2光学元件由添加了白色颜料的半透过反射层构成。
4、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：
第1光学元件和第2光学元件分别由对入射光的不同的两个偏振光分量中一方偏振光分量进行反射、并使另一方偏振光分量透过的偏振光分离层构成，将这些偏振光分离层配置成使通过一方偏振光分离层反射的光透过另一方偏振光分离层。
5、根据权利要求4所述的面光源装置，其特征在于：
所述偏振光分离层由透过偏振光面彼此垂直的两个直线偏振光中一方的直线偏振光、并反射另一方的直线偏振光的反射偏振光片构成。
6、根据权利要求4所述的面光源装置，其特征在于：
所述偏振光分离层由分离成右旋转圆偏振光和左旋转圆偏振光的圆偏振光分离元件和夹持该圆偏振光分离元件配置的两块1/4波长板构成。
7、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：
导光板在其另一侧板面上形成使内面反射光扩散的扩散面。
8、根据权利要求7所述的面光源装置，其特征在于：
在第1光学元件的外侧配置折射层，将从所述导光板射出并透过所述第1光学元件的光朝向大致沿所述导光板前面法线方向的方向折射。
9、根据权利要求8所述的面光源装置，其特征在于：
所述折射层由将平行于配置了导光板发光元件的一端面的横长棱镜部彼此平行紧密排列的棱镜片构成。
10、根据权利要求1所述的面光源装置，其特征在于：
导光板在其另一侧板面中形成反射折射面，使在该板面中内面反射的光，向相对所述导光板的板面的法线的角度比在平行于所述前面的面中正反射时小的方向折射。
11、一种显示装置，其特征在于：具备：
发光的发光元件；
导光板，具有板状形状，使所述发光元件发出的光从所述板的一端面入射，使该光在所述板的相对板面间反射后，导向整个所述板面，并从所述板面射出，并且，使从一侧板面入射的光透过另一侧板面；
第1光学元件，配置在所述导光板一侧的板面侧，使从所述导光板一侧板面射出的光中的一部分透过所述前侧，将其它光返回后侧；
第2光学元件，配置在所述导光板的另一侧板面侧，使从所述导光板另一侧板面侧射出光的至少一部分透过；
第1显示元件，配置在所述面光源装置一侧的板面侧，控制光的透过来进行显示；和
第2显示元件，配置在所述面光源装置另一侧的板面侧，控制光的透过来进行显示。
12、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
第1显示元件与第2显示元件的显示面积不同，所述第2显示元件的显示面积比所述第1显示元件的小。
13、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
第1和第2显示元件至少一方是半透过反射型显示元件，可进行控制从所述面光源装置射出光的透过的透过显示、和控制从观察侧入射的外光透过的反射显示双方。
14、根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于：
半透过反射型显示元件具备由多孔质金属膜构成的半透过反射膜。
15、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
第1光学元件由扩散入射光、并从一侧面和另一侧面射出该扩散光的扩散层构成，
所述第2光学元件由半透过反射层构成。
16、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
第1光学元件和第2光学元件分别由反射入射光的不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量、并使另一方的偏振光分量透过的偏振光分离层构成，这些偏振光分离层被配置成由一方偏振光分离层反射的光透过另一方的偏振光分离层。
17、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
所述偏振光分离层由透过偏振光面彼此垂直的两个直线偏振光中一方的直线偏振光、并反射另一方直线偏振光的反射偏振光片构成。
18、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
在第1光学元件的外侧配置折射层，将从所述导光板射出并透过所述第1光学元件的光朝向大致沿所述导光板前面法线方向的方向折射。
19、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
所述折射层由将平行于配置导光板发光元件一端面的横长棱镜部彼此平行紧密排列的棱镜片形成。
20、根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于：
导光板在其另一侧板面中形成反射折射面，该反射折射面使在该板面中内面反射的光，向相对所述导光板板面法线的角度比在平行于所述前面的面中正反射时小的方向折射。
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