CN100405176C - 双面显示装置及面光源装置 - Google Patents

Abstract

双面显示装置及面光源装置。本发明的课题是提供在从前光侧和背光侧的任意一侧观察的情况下均可以显示外观好的图像的双面显示装置。作为解决手段，双面显示装置(21)由双面导光板(22)和半透过型液晶面板(23)重叠构成。在半透过型液晶面板(23)中，通过分散地设置反射电极(33)而在整个显示画面上设置反射区域(34)和透过区域(35)。导光板(24)设计成：垂直于导光板(24)的光出射面(26)的方向上的、从光出射面(26)射出的光的亮度是从光出射面(26)射出的光的峰值亮度的15%～45%。

Description

双面显示装置及面光源装置

技术领域

本发明涉及双面显示装置及面光源装置。

背景技术

图1是表示现有的双面显示装置的一例(例如，专利文献1)的概略断面图。该双面显示装置11由双面导光板(reversible light)(是具有均匀发光的功能和透明性的面光源装置，是同时具有背照灯和前照灯的功能的面光源装置)12和半透过型液晶面板13构成，双面导光板12与半透过型液晶面板13相对地设置。双面导光板12是与导光板14的端面(光入射面)相对地配设冷阴极管等的光源15而成的，在导光板14的与光出射面16相反的一侧的面上形成有细微的凹凸17。另外，在本说明书中，把就双面导光板12而言与半透过型液晶面板13相反的一侧称为前光侧，把就半透过型液晶面板13而言与双面导光板12相反的一侧称为背光侧。此外，光线以箭头表示，只要没有特别说明，噪声光以虚线箭头表示。

如图1所示，在该双面显示装置11中，从光源15发出的光从导光板14的端面入射到导光板14内部，并通过在导光板14的光出射面16及其相对面上反复地进行全反射而在导光板14内传播并扩散到导光板14内的全体。此时，被凹凸17散射的光中、以较小的入射角入射到光出射面16上的光透过光出射面16后从双面导光板12向外部射出。

而且，从双面导光板12射出的光的一部分透过半透过型液晶面板13的透过区域而向背光侧出射。此外，从双面导光板12射出的光的一部分被半透过型液晶面板13的反射区域反射后向前光侧出射。从而，在从背光侧观察的情况下，双面导光板12作为背照灯而工作，可以看到半透过型液晶面板13生成的图像。此外，在从前光侧观察的情况下，双面导光板12作为前照灯而工作，可以看到半透过型液晶面板13生成的图像。

根据上述的双面显示装置，无论是双面导光板12还是半透过型液晶面板13，分别为一个即可，所以部件数可以很少。其结果是，具有双面显示装置11变得廉价、可以实现薄型化和轻量化的优点。但是，在这样的双面显示装置11中，存在由于噪声光而使得从前光侧观察时的对比度低的问题。

图2是说明在前光侧对比度低的原因的图。将从光源15入射到导光板14内的光的光量设为“100”时，被凹凸17反射而朝向光出射面16的光中、“0.5”的光量被光出射面16反射而向背光侧出射，而且从双面导光板12的光出射面16射出的“99.5”的光量中还有“0.5”的光量被半透过型液晶面板13的表面反射而向前光侧出射。从而，仅“99”的光量的光入射到半透过型液晶面板13内，而其中被半透过型液晶面板13的内部反射而作为信号光(图像)向前光侧出射的光量只不过为“6.4”。同样，透过半透过型液晶面板13而作为信号光(图像)向背光侧出射的光量也只不过为“6.4”。从而，在前光侧，成为图像的光信号为“6.4”，相对于此，噪声光为“0.5”+“0.5”＝“1.0”，图像的对比度为6.4∶1(以下，将信号光相对于噪声光的光量比称作反差比)。从而，由于噪声光的比例大，因此图像的对比度低，前光侧的画质不好。

图3是说明在前光侧提高对比度的方法的图。在该双面显示装置11中，相对于与光出射面16垂直的方向倾斜地从双面导光板12射出光，该光被半透过型液晶面板13的反射区域反射，从而向垂直于光出射面16的方向反射。从而，在前光侧，信号光向垂直于双面显示装置11的方向射出，相对于此，被光出射面16或半透过型液晶面板13的表面正反射的噪声光向倾斜方向射出。从而，在前光侧从正面观察双面显示装置11时，由虚线箭头表示的噪声光不进入眼睛，抑制了对比度的降低。

但是，在这样的结构的双面显示装置11中，从双面导光板12的光出射面16射出的光的出射峰值角度θ(从光出射面16射出的光的亮度为最大的峰值亮度方向与垂直于光出射面16的法线所成的角度)较小时，由于图2中说明的原因，前光侧的对比度变差(参照图2)，此外如图4所示，在出射峰值角度θ过大的情况下，背光侧的正面亮度降低而难以从正面观察。另外，在专利文献2中有关于由前照灯和反射型液晶显示面板构成的液晶显示装置的情况的记载，据此告知，在出射峰值角度为5°或以下时，对比度变差，在出射峰值角度为15°或以上时，正面亮度变差。

从而，关于上述双面显示装置，希望在从前光侧和背光侧的任意一侧观察的情况下均可得到外观良好的图像，特别需要改善前光侧的对比度和背光侧的亮度。

[专利文献1]日本特开2002-357825号公报

[专利文献2]日本特开2001-330828号公报

发明内容

本发明是鉴于上述的技术课题而作出的，其目的在于提供在从前光侧和背光侧的任意一侧观察的情况下均可显示外观好的图像的双面显示装置和面光源装置。

本发明的第一种双面显示装置，其特征在于，所述双面显示装置由半透过型液晶面板以及面光源装置构成，该半透过型液晶面板通过由两个玻璃基板夹入液晶层并密封而成、并具有反射区域和透过区域，该面光源装置以平坦的光出射面与所述半透过型液晶面板相对的方式载置，所述面光源装置由在一个端面上具有所述平坦的光出射面的导光板、以及与所述导光板的光入射面相对地配置的光源构成，所述导光板在其与所述平坦的光出射面相对的面上形成了多个偏转纹样，所述偏转纹样由倾斜面和再入射面构成，所述倾斜面，用于将从所述光源发出的光反射到所述平坦的光出射面的方向，所述再入射面，与所述倾斜面相比、位于距所述光源较远的一侧，并且垂直于所述面光源装置的平坦的光出射面，所述倾斜面倾斜为，在将从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向与垂直于平坦的光出射面的方向所成的角度表示为θ、将所述导光板的折射率表示为n时，所述倾斜面的倾斜角α为45°-[arcsin(sinθ/n)]/2≤α≤45°+[arcsin(sinθ/n)]/2，从所述光源发出的光入射到所述导光板中，在传播的同时扩展成面状，所述导光板内的光被所述倾斜面反射之后，从所述平坦的光出射面射出，从所述面光源装置的所述平坦的光出射面向所述平坦的光出射面的法线方向射出的光的亮度为从所述面光源装置的所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的15％～60％。

根据本发明的上述双面显示装置，可以制造出面光源装置侧的对比度高、且半透过型液晶面板侧的正面亮度也良好的双面显示装置。

在本发明的第一种双面显示装置的某一种实施方式中，其特征在于，从所述导光板的平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向相对于与所述平坦的光出射面垂直的法线，向与所述光源相反的一侧倾斜。根据这样的实施方式，可以在面光源装置侧和半透过型液晶面板侧双方均显示出自然的外观的图像，且可以得到大的亮度。

在本发明的第一种双面显示装置的另一种实施方式中，其特征在于，从所述导光板的平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向相对于与所述平坦的光出射面垂直的法线向所述光源侧倾斜。根据这样的实施方式，可以在面光源装置侧和半透过型液晶面板侧双方均显示出自然的外观的图像，且可以减少亮线。

在本发明的第一种双面显示装置的又一种实施方式中，其特征在于，在所述半透过型液晶面板的、与面对所述导光板的面相反一侧的面上具有扩散层，所述扩散层的扩散角与从所述面光源装置的平坦的光出射面射出的光的视角特性的半值角的一半(以下，将其称为半值半角)相等。根据这样的实施方式，可以使半透过型液晶面板侧的背光侧的图像的外观良好。

在本发明的第一种双面显示装置的又一种实施方式中，其特征在于，所述半透过型液晶面板具有用于形成所述反射功能的反射电极，所述反射电极具有扩散特性，并且所述反射电极的扩散角与从所述面光源装置的平坦的光出射面射出的光的视角特性的半值半角相等。根据这样的实施方式，可以使面光源装置侧的前光侧的图像的外观良好。

在本发明的第一种双面显示装置的又一种实施方式中，其特征在于，所述导光板在所述平坦的光出射面上具有反射防止膜或反射防止结构。这里，作为反射防止膜，可以使用电介质多层膜，作为反射防止结构，可以使用与可见光的波长相比充分小的纹样(pattern)。根据这样的实施方式，可以使面光源装置侧的前光侧的图像的外观良好。

在本发明的第一种双面显示装置的又一种实施方式中，其特征在于，所述半透过型液晶面板在面对所述导光板的面上具有反射防止膜或反射防止结构。根据这样的实施方式，可以使面光源装置侧的前光侧的图像的外观良好。

在本发明的第一种双面显示装置的又一种实施方式中，其特征在于，在所述导光板的与光出射面相对的面上形成了多个凹部，所述凹部的位于所述光源侧的面向光出射面倾斜，  如果考虑这样的条件，则可以容易地进行用于使导光板内的光扩散或偏转而从光出射面射出的凹部的设计。

在上述实施方式中，凹部优选为垂直于其长度方向的断面为直角三角形状。这里，断面为直角三角形的凹部是指由凹部的表面和延长光出射面而得到的面包围的空间的断面形状为直角三角形状，根据这样的实施方式，可以容易地进行凹部的制造。而且，也可以与所述凹部的光源侧邻接地在所述光出射面上形成凸部，或者也可以与所述凹部的离光源较远侧邻接地在所述光出射面上形成凸部。根据前者的实施方式，可以减少半透过型液晶面板侧的亮线(仅在面光源装置的某一方向上变亮的线状的亮度不均)，根据后者的实施方式，可以减少面光源装置侧的亮线。

本发明的面光源装置，其特征在于，所述面光源装置由在一个端面上具有平坦的光出射面的导光板、以及与所述导光板的光入射面相对地配置的光源构成，在所述导光板的与所述光出射面相对的面上形成了多个偏转纹样，所述多个偏转纹样由位于光源侧的倾斜面和垂直于所述光出射面的再入射面构成，所述偏转纹样由倾斜面和再入射面构成，所述倾斜面，用于将从所述光源发出的光反射到所述平坦的光出射面的方向，所述再入射面，与所述倾斜面相比、位于距所述光源较远的一侧，并且垂直于所述面光源装置的平坦的光出射面，所述倾斜面倾斜为，在将从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向与垂直于平坦的光出射面的方向所成的角度表示为θ、将所述导光板的折射率表示为n时，所述倾斜面的倾斜角α为45°-[arcsin(sinθ/n)]/2≤α≤45°+[arcsin(sinθ/n)]/2，从所述光源发出的光入射到所述导光板中，在传播的同时扩展成面状，所述导光板内的光被所述倾斜面反射之后，从所述平坦的光出射面射出，从所述面光源装置的所述平坦的光出射面向所述平坦的光出射面的法线方向射出的光的亮度为从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的15％～60％。该面光源装置用于分开地形成了对入射到液晶层中的光进行反射的反射功能和使入射到液晶层中的光透过或半透过的功能的半透过型液晶面板，由此可以制造出面光源装置侧的对比度高、且半透过型液晶面板侧的正面亮度也良好的双面显示装置。

本发明的便携信息终端具有本发明的双面显示装置作为显示部。本发明的便携信息终端由于使用了本发明的双面显示装置作为显示部，所以可以从表里两侧观察显示部，而且在任意一个面上均可以显示出外观良好的图像。

另外，本发明的以上说明的构成要素可以尽可能地任意组合。

附图说明

图1是表示现有例的双面显示装置的一例的概略断面图。

图2是说明在前光侧，现有例的双面显示装置的对比度低的原因的图。

图3是说明提高前光侧的对比度的方法的图。

图4是说明在背光侧，现有例的双面显示装置的正面亮度降低的原因的图。

图5是本发明的实施例1的双面显示装置的分解立体图。

图6是本发明的实施例1的双面显示装置的概略断面图。

图7是表示在实施例1的双面显示装置中，通过仿真来评价改变导光板的特性时的前光侧和背光侧的图像质量的结果的图。

图8是基于图7的数值，示出与从光出射面射出的光的出射峰值角度θ的变化相对的、背光侧正面亮度和前光侧的反差比的变化的图。

图9是表示透过半透过型液晶面板而向背光侧出射的光的方向性的图。

图10是表示偏转纹样的倾斜面的倾斜角α和出射峰值角度θ之间的关系的图。

图11是说明在双面显示装置中产生亮线的情况的图。

图12是在光源侧具有断面为三角形状的凸部的偏转纹样的断面图。

图13是在与光源相反的一侧具有断面为大致直角三角形状的凸部的偏转纹样的断面图。

图14是表示实施例1的变形例的分解立体图。

图15是表示本发明的实施例2的双面显示装置的结构的概略断面图。

图16是表示在实施例2的双面显示装置中，通过仿真来评价改变导光板的特性时的前光侧和背光侧的图像质量的结果的图。

图17是表示与从光出射面射出的光的出射峰值角度θ的变化相对的、背光侧正面亮度和前光侧的反差比的变化的图。

图18A、图18B、图18C均是表示区域分割型的双面显示装置的变形例的概略断面图。

图19A、图19B均是表示区域分割型的双面显示装置的变形例的概略断面图。

图20是表示本发明的实施例3的双面显示装置的结构的概略断面图。

图21是表示本发明的实施例4的双面显示装置的结构的概略断面图。

图22是表示本发明的实施例4的双面显示装置的另一种结构的概略断面图。

图23A是本发明的实施例5的双面显示装置的概略断面图，图23B以及图23C是表示将该双面显示装置组装在显示部中的便携电话的立体图。

图24A以及图24B是说明实施例5的便携电话使用时的显示部的情况的立体图以及断面图。

图25A是本发明的实施例5的变形例的双面显示装置的概略断面图，图25B以及图25C是将该双面显示装置组装在显示部中的便携电话的立体图。

图26A以及图26B是说明实施例5的变形例的便携电话使用时的显示部的情况的立体图以及断面图。

图27A以及图27B均是表示便携电话的一例的立体图。

图28A以及图28B均是表示不同的便携电话的立体图。

图29A以及图29B均是表示电子辞典的一例的立体图。

图30A以及图30B均是表示不同的电子辞典的立体图。

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明本发明的实施例。但是，以下说明的实施例只是示出部分的示例，本发明不限于以下说明的实施例。

[实施例1]

图5是本发明的实施例1的双面显示装置的分解立体图，图6是其概略断面图。该双面显示装置21由双面导光板22(面光源装置)和半透过型液晶面板23构成。双面导光板22由导光板24和光源25构成，光源25与导光板24的一个端面(光入射面28)相对地设置。光源25是所谓的线状光源，可以使用冷阴极管、多个LED排列为线状而成的结构、将一个LED所发出的光展成线状而线状光源化的结构等。在图示例子中，光源25具有与导光板24的宽度大致相等的长度。

导光板24由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯、玻璃等的透明且折射率高的材料形成。导光板24的一个主面为用于出射光的平坦的光出射面26。在导光板24的与光出射面26相对的面(纹样面)上形成有多个细微的偏转纹样27。偏转纹样27在本实施例中为与光源25的长度方向平行地延伸的条状，沿着与光源25的长度方向垂直的方向排列。偏转纹样27由位于光源侧的倾斜面27a和大致为垂直面的再入射面27b构成，通过与其长度方向垂直的断面为大致直角三角形状的凹部来形成。另外，将与光出射面26垂直的方向设为z轴方向，将与光源25的长度方向平行的方向设为x轴方向，将与z轴方向以及x轴方向垂直的方向设为y轴方向。

然后，如图6所示，从光源25发出的光从光入射面28入射到导光板24内，在光出射面26和纹样面之间反复地进行全反射，同时扩展到导光板24全体。在导光板24内传播的光每次被倾斜面27a反射时，对于光出射面26的入射角减小，以小于全反射临界角的入射角入射到光出射面26上的光从光出射面26向半透过型液晶面板23射出。另外，在该实施例中，从光出射面26射出的光在zy平面内从光出射面26射出，因此将从光出射面26射出的光的亮度为最大的方向(以下，称为峰值亮度方向)与垂直于光出射面26的法线N所成角度设为出射峰值角度θ。出射峰值角度θ可通过倾斜面27a的倾斜角等来进行调节。

半透过型液晶面板23是在玻璃基板29、30之间夹入液晶层31并进行密封而成的。在靠近双面导光板22的一侧的玻璃基板29的内面上形成有透明电极或滤色器32等。此外，在远离双面导光板22的一侧的玻璃基板30的内面上形成有TFT或像素电极、黑底(black matrix)等，在半透过型液晶面板23上形成有多个像素。在玻璃基板30的内面上每隔一定间距设置有金属薄膜等的反射电极33，在各个像素中，一半成为被反射电极33覆盖的反射区域34、另一半成为没有反射电极33的透过区域35。

从而，如图6所示，从双面导光板22的光出射面26射出的光入射到半透过型液晶面板23内时，入射到反射区域34的光被反射电极33反射而返回原来的方向，透过导光板24，从而在前光侧观察得到。相对于此，入射到透过区域35的光透过玻璃基板30，从而在背光侧观察得到。从而，在该双面显示装置21中通过对半透过型液晶面板23的各像素进行开关控制来生成图像时，在前光侧，可以在整个显示面上观察图像，同时，在背光侧，也可以在整个显示面上观察图像。

现在，对于上述那样可以在整个显示面(像素区域)上进行双面显示的双面显示装置21，考虑在两个面都可以观察到外观良好的图像的条件。图7表示假设一般的半透过型液晶面板23(在图7中记为LCD)，通过仿真来评价改变导光板24的特性时的、前光侧(在图中表示为FL侧)和背光侧(在图中表示为BL侧)的图像质量的结果。半透过型液晶面板23假设一般的TFT型的半透过型液晶面板，设为透过率是6.5％，反射率是6.5％(因为，在反射型液晶面板的情况下，一般反射率为10～13％)。此外从双面导光板22的光出射面26射出的光的峰值亮度(峰值亮度方向上的亮度)均设为3000cd/m²，在样本1～10中，如图7所示，使出射峰值角度θ从6°变化到15°。此时，在样本1～10中，垂直于光出射面26的法线方向的亮度与峰值亮度之比(以下，将其称为法线方向亮度比。在图7中，记为N/P亮度比)为从55％到14％的值。

在这样的条件下，在样本1～10的双面显示装置中，向背光侧透过的光的峰值亮度(以下，有时将其称作背光侧峰值亮度)和垂直于光出射面26的法线方向的亮度(以下，有时将其称作背光侧正面亮度)的评价结果如图7所示。此外，与前光侧的法线方向上的噪声光的亮度(噪声亮度)、法线方向上的信号光的亮度(信号亮度)一起评价各个反差比的结果如图7所示。另外，前光侧的亮度考虑了反射光的扩散效果(10°)。

此外，图8是基于图7的数值表示与从光出射面射出的光的出射峰值角度θ的变化对应的、背光侧正面亮度和前光侧的反差比的变化的图。

可以得到良好的外观的最佳的双面显示装置的条件考虑为：

导光板：峰值亮度      3000cd/m²

出射峰值角度          10°

视场角                ±14°

半透过型液晶面板：

透过率                6.5％

反射率                6.5％

背光侧：

背光侧峰值亮度        195cd/m²

背光侧正面亮度        60cd/m²

前光侧：

反差比    14

从而，在图7所示的样本中，样本5最好，包含样本5在内的某一范围内的样本最适合作为外观良好的双面显示装置。但是，在实验中，在前光侧，反差比小于10时，图像的外观变差，而且，在背光侧，背光侧正面亮度低于背光侧峰值亮度的15％时，变暗，图像的外观变差。从而，在图7所示的样本中，样本3～样本9为最佳的样本。该最佳范围为图8所示的范围，如果以出射峰值角度θ表示，则为8°～14°。此外，如果以背光侧的法线方向亮度比来表示，则为15％～45％。

从以上的模拟结果可知，通过使背光侧的法线方向的亮度/峰值亮度(法线方向亮度比)为15％～45％，可以在双面显示装置的两个面上使图像的外观良好。特别是，可以使前光侧的反差比和背光侧的正面亮度良好。

图9表示了透过半透过型液晶面板23而向背光侧出射的光的方向性(视角特性)。即，图9的横轴表示透过半透过型液晶面板23而向背光侧出射的光的、从垂直于光出射面26的法线N起测量的角度(在远离光源侧取正值，在靠近光源侧取负值)，纵轴表示各出射方向上的出射光的亮度，将出射光的峰值亮度设为“100”。另外，半透过型液晶面板23在光学上为平行平板，因此可以认为图9的横轴表示从光出射面26射出的光的出射角度。从而，图9的峰值亮度所对应的出射角度为出射峰值角度θ，出射角度为0°时的出射亮度为背光侧正面亮度，由于将峰值亮度设为“100”，因此出射角度为0°时的出射亮度的值表示法线方向亮度比。从而，如果这样的方向性图中的出射角度为0°时的出射亮度(背光侧正面亮度)处于图中的最佳范围内，则可得到在两个面上外观良好的双面显示装置21。从而，如果通过实验或通过仿真来求出了从半透过型液晶面板23向背光侧出射的光的方向性，则可以使用图9那样的方向性图容易地对双面显示装置21进行最佳设计。

此外，对于从光出射面26射出的光，在将峰值强度保持一定的状态下改变出射峰值角度θ时，图9的表示方向性的曲线平行于横轴移动，随之，出射角度为0°时的背光侧正面亮度发生变化。从而，使图9的曲线在水平方向上平行移动，求出该曲线通过出射角度为0°且出射亮度为15的点时的出射峰值角度θ的值、以及该曲线通过出射角度为0°且出射亮度为45的点时的出射峰值角度θ的值时，可知道出射峰值角度θ的最佳的范围。在图9所示的方向性的情况下，出射峰值角度θ的最佳范围为8°～14°。

如果这样确定了出射峰值角度θ，则确定图10所示的偏转纹样27的倾斜面27a的倾斜角α使其满足下式即可。

|α-45°|≤[arcsin(sinθ/n)]/2    …(式1)

或

45°-[arcsin(sinθ/n)]/2≤α≤45°+[arcsin(sinθ/n)]/2…(式2)

其中，θ为出射峰值角度，n为导光板的折射率。

如图10所示，光从与导光板24的表面平行的方向向偏转纹样27入射，为了使该光被倾斜面27a全反射之后从光出射面26向出射峰值角度θ的方向出射，倾斜面27a的倾斜角α为

α＝45°-[arcsin(sinθ/n)]/2  …(式3)

即可。入射到倾斜面27a上的光如图10中虚线箭头所示，可认为是从上方入射到倾斜面27a上，因此为了使该光以出射峰值角度θ出射，倾斜角α必需比(式3)的值更大。即，成为

45°-[arcsin(sinθ/n)]/2≤α。

这是(式2)中的左侧的不等式。

例如，如果导光板24的折射率为n＝1.5、出射峰值角度为θ＝10°，则倾斜面27a的倾斜角α的范围可以通过上述(式2)确定为

41.7°≤α≤48.3°。

此外，如图11中实线箭头所示，即使设计成峰值亮度方向为出射峰值角度θ，如图11中细的虚线箭头所示，在导光板24的纹样面上发生全反射而从上方入射到倾斜面27a上的光L1仍以大于出射峰值角度θ的角度出射。该光L1不入射到半透过型液晶面板23中而向斜向出射，所以在背光侧成为亮线。此外，如图11中粗的虚线箭头所示，从下方入射到倾斜面27a上的光L2透过倾斜面27a而向前光侧出射，所以在前光侧也产生亮线。

为了抑制上述的背光侧的亮线，如图12所示，与偏转纹样27的光源侧邻接地设置断面为三角形状的凸部36即可。在光源侧设有凸部36时，光L1被凸部36两次全反射而从光出射面26射出。由于从光出射面26大致垂直地射出的光L1入射到半透过型液晶面板23上，所以可以减少背光侧的亮线、并提高亮度。

此外，为了抑制前光侧的亮线，如图13所示，在偏转纹样27的与光源相反的一侧邻接地设置断面为大致直角三角形状的凸部37即可。在与光源相反的一侧设有凸部37时，从倾斜面27a漏出的光L2再入射到凸部37中并被其斜面全反射。由于从光出射面26大致垂直地出射的光L2入射到半透过型液晶面板23上，所以通过设置凸部37，可以减少前光侧的亮线、并提高亮度。

对于本发明的双面显示装置21，由于由一个双面导光板22和一个半透过型液晶面板23构成，所以可以减少可双面显示的显示装置的部件数。从而，可以廉价地提供双面显示装置21，并且可以实现双面显示装置21的薄型化和轻量化。而且，可以使前光侧的对比度良好，并且可以提高背光侧的正面亮度，在前光侧和背光侧的两个面上都可以使图像的外观良好。而且，与后述的实施例2中说明的区域分割型的双面显示装置进行比较时，在实施例1的双面显示装置21中，无论是在前光侧，还是在背光侧，均可以进行全面显示，所以如果显示画面的面积相同，则可以使双面显示装置21小型化。

在上述实施例中，使用线状光源作为光源25，随之，在纹样面上形成了断面为大致直角三角形状的条状的细微偏转纹样27，但双面显示装置的结构不限于此。例如，在图14所示的双面显示装置中，使用了采用LED作为光源25的所谓的点光源。点光源是指与导光板24的宽度相比，长度十分短的光源。在图14中配置了一个点光源，但也可以使用多个。此外，在导光板24的上面(纹样面)上以光源25为中心同心圆状地设有微小的偏转纹样27。偏转纹样27是与长度方向垂直的断面为大致直角三角形状的比较短的纹样，靠近光源25一侧的面为倾斜面，远离光源25一侧的面为与光出射面26大致垂直的再入射面。各偏转纹样27配置为在从垂直于光出射面26的方向观察时，其长度方向与连接光源25的方向大致垂直，沿圆周方向离散地排列。

在图14这样的结构的双面显示装置中，如果使与导光板24的光出射面26垂直的方向上的、从光出射面26射出的光的亮度为从光出射面26射出的光的峰值亮度的15％～45％，即如果使法线方向亮度比为15％～45％，则可以制造出前光侧的对比度和背光侧的正面亮度良好、并且每个面上的外观均良好的双面显示装置。

另外，上述导光板24优选使用聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等的透明的树脂材料，并通过注模成形法或使用压模的成形法来进行制造。例如，在注模成形的情况下，使用由形成偏转纹样27的反转形状纹样的模具和具有镜面或反射防止结构的模具构成的一对模具。在一对模具之间注入熔融的树脂材料而填充空腔，在树脂填充后冷却成形品，并在树脂固化后，打开模具而将成形品从模具中取出。如果这样进行注模成形，则可以廉价地批量生产导光板。另外，在该情况下，如果使断面为直角三角形状的偏转纹样的再入射面相对于垂直于光出射面的方向稍微倾斜，则可以使导光板和模具之间的起模性良好。

[实施例2]

图15是表示本发明的实施例2的双面显示装置41的结构的概略断面图。该双面显示装置41所使用的双面导光板22具有与实施例1中说明的结构同样的结构，但如后所述，从光出射面26射出的光的方向性与实施例1的双面导光板22不同。另外，光源25以及偏转纹样27可以是如图5所示的线状光源和条状的偏转纹样，也可以是如图14所示的点光源和同心圆状配置的偏转纹样。

半透过型液晶面板42与实施例1的不同之处在于分开设有反射区域34和透过区域35。即，在该半透过型液晶面板42中，在半透过型液晶面板42的一半上全体形成有反射电极33而成为反射区域34，在半透过型液晶面板42的另一半上全体不设置反射电极33而成为透过区域35。

从双面导光板22的光出射面26射出光时，在反射区域34中，入射到半透过型液晶面板42内的光被反射电极33反射，透过导光板24而向前光侧出射。另一方面，在透过区域35中，入射到半透过型液晶面板42内的光透过玻璃基板30而向背光侧出射。从而，从前光侧观察双面显示装置41时，仅在双面显示装置41的一半(反射区域34)上可以观察到图像。此外，从背光侧观察双面显示装置41时，仅在双面显示装置41的另一半(透过区域35)上可以观察到图像。从而，在该双面显示装置41中，在前光侧和背光侧，显示区域不同。

与实施例1的情况同样地、对于双面显示装置41考虑可在两个面上观察到外观良好的图像的条件。图16表示假设该类型的一般的半透过型液晶面板42(在图16中，记为LCD)，并通过仿真来评价改变导光板24的特性时的前光侧和背光侧的图像质量的结果。对于半透过型液晶面板42，假设在一方反射入射光、在另一方使入射光半透过的反射/半透过型的STN型液晶面板，设透过率为6.5％，反射率为13.0％。此外，从双面导光板22的光出射面26射出的光的峰值亮度均设为3000cd/m²，在样本11～23中，如图16所示，使出射峰值角度θ从3°变化到15°。此时，在样本11～23中，法线方向亮度比为从80％到14％的值。

在这样的条件下，在样本11～23的双面显示装置41中，对背光侧峰值亮度和背光侧正面亮度的评价结果如图16所示。此外，对前光侧的法线方向上的噪声亮度、法线方向上的信号光的信号亮度、反差比的评价结果也如图16所示。另外，在前光侧的反差比中，还考虑到半透过型液晶面板42本身的对比度(20∶1)。

此外，图17是基于图16的数值表示与从光出射面26射出的光的出射峰值角度θ的变化相对应的、背光侧正面亮度和前光侧的反差比的变化的图。

可以得到良好的外观的最佳的双面显示装置的条件考虑为：

导光板：峰值亮度    3000cd/m²

出射峰值角度        9°

视场角             ±14°

半透过型液晶面板：

透过率             6.5％

反射率             13.0％

背光侧：

背光侧峰值亮度     195cd/m²

背光侧正面亮度     68cd/m²

前光侧：

反差比             15.4

从而，在图16所示的样本中，样本17最好，包含样本17在内的某一范围内的样本最适合作为外观良好的双面显示装置。但是，在实验中，在前光侧，反差比小于10时，图像的外观变差，而且，在背光侧，背光侧正面亮度低于背光侧峰值亮度的15％时，变暗，图像的外观变差。从而，在图16所示的样本内，样本13～样本22为最佳的样本。该最佳范围为图17所示的范围，如果以出射峰值角度θ表示，则为5°～14°。此外，如果以背光侧的法线方向亮度比表示，则为15％～60％。

从以上的仿真结果可知，通过使背光侧的法线方向亮度比(N/P亮度比)为15％～60％，可以在双面显示装置41的两个面上使图像的外观良好。特别是，可以使前光侧的反差比和背光侧的正面亮度良好。

另外，使用从半透过型液晶面板23的光出射面26射出的光的方向性图、或透过了半透过型液晶面板42的光的方向性图来进行最佳设计的方法和在实施例1中用图9说明的一样，因此对于实施例2省略说明。

在上述实施例中，通过设置在半透过型液晶面板42内的反射电极33制作了区域分割型的半透过型液晶面板42，但此外也可以使用如图18、图19所示的结构。

图18A、图18B、图18C的变形例均是表示使用透过型液晶面板43的区域分割型的双面显示装置41的不同结构的概略断面图。即，在图18A、图18B以及图18C的双面显示装置41中，仅在透过型液晶面板43的背光侧的内部的一部分(反射区域34)设置反射片44来构成了半透过型液晶面板42。根据这样的变形例，可以简化半透过型液晶面板42的结构。

而且，在图18B的变形例中，在与透过区域35对应的区域中，在双面导光板22的背光侧(或半透过型液晶面板侧)的表面上设有扩散片45。此外，在图18C的变形例中，在与透过区域35对应的区域中，在双面导光板22的背光侧(或半透过型液晶面板侧)的表面上重叠了两个棱镜片46、47和扩散片45。棱镜片46、47由断面为三角形状的棱镜互相平行地排列而成，在棱镜片46和棱镜片47中，重叠为使棱镜排列方向互相垂直。该棱镜片46、47的作用是，将从双面显示装置41向背光侧(或半透过型液晶面板侧)出射的光归顺到垂直于双面显示装置41的方向上来。

在图19A所示的变形例中，对半透过型液晶面板42中的反射区域34的内部所设置的反射电极33进行扩散处理，以使光扩散。此外，在图19B所示的变形例中，对配设在透过型液晶面板43的背光侧的反射片44进行扩散处理，以使光扩散。而且，在图19A以及图19B的变形例中，在双面导光板22的前光侧的表面中、与透过区域35相对的区域中配置有反射板48，从导光板24的纹样面漏出的光被反射板48反射而再入射到导光板24内，从而减小光的损失。

另外，虽然未图示，但也可以将半透过型液晶面板42分割为反射区域和半透过区域，在反射区域中反射几乎所有的入射光，在半透过区域中，使入射光的一部分(例如约50％)透过、其余的光(例如约50％)反射。这样的反射区域可以通过在反射区域全体上设置反射电极而得到。此外，在半透过区域中，可以使用半透反射镜，或者也可以隔着间隙来分散配置反射电极(如实施例1的半透过型液晶面板这样的结构)。在这样的反射区域/半透过区域型的情况下，在前光侧，可以在包括反射区域和半透过区域的整体上观察到图像，在背光侧，仅可以在半透过区域中观察到图像。

[实施例3]

接着，以下，以实施例1或实施例2的双面显示装置为基础，说明进一步提高了其图像的外观的双面显示装置。这里以实施例1的双面显示装置21为例进行说明，但也可以是实施例2的双面显示装置41。对于该双面显示装置21，如图20所示，在半透过型液晶面板23的背光侧的面上设有扩散层51。例如，通过在用于在半透过型液晶面板23的表面上粘贴偏振板的粘着层中混入微小的颗粒而形成扩散层51。而且，在该扩散层51中，使其扩散角为与从导光板24的光出射面26射出的光的视角特性的半值半角K/2(参照图9)相同的程度。通过在半透过型液晶面板23的背光侧的面上设置这样的扩散层51，可以使背光侧的图像的外观良好。

此外，使半透过型液晶面板23的反射电极33具有扩散效果。例如，按照与半透过型液晶面板23的像素间距相比充分小的尺寸在反射电极33的表面上形成凹凸纹样，从而使其具有扩散效果。而且，使反射电极33的扩散角为与从导光板24的光出射面26射出的光的视角特性的半值半角K/2相同的程度。通过使反射电极33具有这样的扩散效果，可以使前光侧的图像的外观更加良好。

[实施例4]

在图21所示的实施例4中，在实施例1的双面显示装置21(也可以是实施例2的双面显示装置41)中，在导光板24的光出射面26和半透过型液晶面板23的与背光侧相反一侧的表面中的任意至少一个面上，通过蒸镀法或溅射法等形成反射防止膜(AR涂层)52。根据这样的实施例，可以抑制光出射面26或半透过型液晶面板23的与光出射面26相对的表面上的正反射，抑制噪声光的产生，所以可使前光侧的对比度良好，从而提高画质。

图22是表示实施例4的变形例的概略断面图。在该变形例中，在导光板24的光出射面26和半透过型液晶面板23的与背光侧相反一侧的表面中的任意至少一个面上，形成有反射防止结构53。反射防止结构53是在导光板24的光出射面26或半透过型液晶面板23的表面的偏振板上，通过模具注模成形或热转印法等形成比可见光的波长还小的尺寸的微小的凹凸纹样而成的。根据这样的变形例，在光出射面26或半透过型液晶面板23的与光出射面26相对的表面中可以抑制正反射，抑制噪声光的产生，所以可以使前光侧的对比度良好而提高画质。

[实施例5]

图23A是实施例5的双面显示装置61的概略断面图。在此前说明的实施例中，目的为提高前光侧的对比度和背光侧的正面亮度，但根据用途或在设备上的组装状态，也需要考虑背光侧的峰值亮度方向的朝向。在图23A的双面显示装置61中，在导光板24的上部配置了光源25，向背光侧透过的光的峰值亮度方向向着远离光源的方向倾斜。

这样的双面显示装置61以使光源25位于与便携电话62的铰链相反的一侧的方式组装在如图23B以及图23C所示的折叠式便携电话62中。其中，以前光侧(双面导光板侧)朝向便携电话62的外侧、背光侧(半透过型液晶面板侧)朝向便携电话62的内侧的方式组装。如图23C所示，在便携电话62折叠的情况下，从正面观察显示部的情况较多，所以如果将这边作为前光侧，则可以从正面观察到外观或对比度好的图像。此外，如图23B所示，在便携电话62打开的情况下，如图24A以及图24B所示那样从斜下方观察画面，所以成为从背光侧的亮度峰值方向观察图像，可以使背光侧的图像更加明亮，从而图像的外观变好。

此外，图25A是实施例5的变形例的双面显示装置61的概略断面图。在图25A的双面显示装置61中，向背光侧透过的光的峰值亮度方向向着光源侧倾斜。

这样的双面显示装置61以使光源25位于便携电话62的铰链侧的方式组装在如图25B以及图25C所示的折叠式便携电话62中。其中，以前光侧(双面导光板侧)朝向便携电话62的外面侧、背光侧(半透过型液晶面板侧)朝向便携电话62的内面侧的方式组装。如图25C所示，在便携电话62折叠的情况下，从正面观察显示部的情况较多，所以如果将这边作为前光侧，则可以从正面观察到外观或对比度好的图像。此外，如图25B所示，在便携电话62打开的状态下，如图26A以及图26B所示那样从斜下方观察画面，所以成为从背光侧的亮度峰值方向观察图像，背光侧的画面变得更加明亮，从而图像的外观变好。

[实施例6]

接着，说明在显示部中具有本发明的双面显示装置的各种便携信息终端。图27A表示闭合状态的折叠式便携电话62，图27B表示打开状态的便携电话62。该便携电话62例如在显示部中装配了实施例1这样的全面显示型的双面显示装置21。

图28A表示闭合状态的折叠式便携电话62，图28B表示打开状态的便携电话62。该便携电话62例如在显示部中装配了实施例2这样的区域分割型的双面显示装置41。

图29A表示闭合状态的折叠式电子辞典63，图29B表示打开状态的电子辞典63。该电子辞典63例如在显示部中装配了实施例1这样的全面显示型的双面显示装置21。

图30A表示闭合状态的折叠式电子辞典63，图30B表示打开状态的电子辞典63。该电子辞典63例如在显示部中装配了实施例2这样的区域分割型的双面显示装置41。

本发明的双面显示装置除此以外还可以组装到便携用个人计算机、电子记事本及其它便携信息终端中，可以提供表面和背面上的图像的外观均良好的显示部。

Claims (14)

1.一种面光源装置，其特征在于，

所述面光源装置由在一个端面上具有平坦的光出射面的导光板、以及与所述导光板的光入射面相对地配置的光源构成，

在所述导光板的与所述光出射面相对的面上形成了多个偏转纹样，所述多个偏转纹样由位于光源侧的倾斜面和垂直于所述光出射面的再入射面构成，

所述偏转纹样由倾斜面和再入射面构成，

所述倾斜面，用于将从所述光源发出的光反射到所述平坦的光出射面的方向，

所述再入射面，与所述倾斜面相比、位于距所述光源较远的一侧，并且垂直于所述面光源装置的平坦的光出射面，

所述倾斜面倾斜为，

在将从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向与垂直于平坦的光出射面的方向所成的角度表示为θ、将所述导光板的折射率表示为n时，所述倾斜面的倾斜角α为

45°-[arcsin(sin θ/n)]/2≤α≤45°+[arcsin(sin θ/n)]/2，

从所述光源发出的光入射到所述导光板中，在传播的同时扩展成面状，

所述导光板内的光被所述倾斜面反射之后，从所述平坦的光出射面射出，

从所述面光源装置的所述平坦的光出射面向所述平坦的光出射面的法线方向射出的光的亮度为从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的15％～60％。

2.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，

从所述导光板的平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向相对于与所述平坦的光出射面垂直的法线，向与所述光源相反的一侧倾斜。

3.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，

从所述导光板的平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向相对于与所述平坦的光出射面垂直的法线，向所述光源侧倾斜。

4.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，

所述导光板在所述平坦的光出射面上具有反射防止膜或反射防止结构。

5.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，

所述偏转纹样的与其长度方向垂直的断面为直角三角形状。

6.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，

与所述倾斜面邻接地形成有凸部。

7.如权利要求1所述的面光源装置，其特征在于，

与所述再入射面邻接地形成有凸部。

8.一种双面显示装置，其特征在于，

所述双面显示装置由半透过型液晶面板以及面光源装置构成，该半透过型液晶面板通过由两个玻璃基板夹入液晶层并密封而成、并具有反射区域和透过区域，该面光源装置以平坦的光出射面与所述半透过型液晶面板相对的方式载置，

所述面光源装置由在一个端面上具有所述平坦的光出射面的导光板、以及与所述导光板的光入射面相对地配置的光源构成，

所述导光板在其与所述平坦的光出射面相对的面上形成了多个偏转纹样，

所述偏转纹样由倾斜面和再入射面构成，

所述倾斜面，用于将从所述光源发出的光反射到所述平坦的光出射面的方向，

所述再入射面，与所述倾斜面相比、位于距所述光源较远的一侧，并且垂直于所述面光源装置的平坦的光出射面，

所述倾斜面倾斜为，

在将从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向与垂直于平坦的光出射面的方向所成的角度表示为θ、将所述导光板的折射率表示为n时，所述倾斜面的倾斜角α为

45°-[arcsin(sinθ/n)]/2≤α≤45°+[arcsin(sinθ/n)]/2，

从所述光源发出的光入射到所述导光板中，在传播的同时扩展成面状，

所述导光板内的光被所述倾斜面反射之后，从所述平坦的光出射面射出，

从所述面光源装置的所述平坦的光出射面向所述平坦的光出射面的法线方向射出的光的亮度为从所述面光源装置的所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的15％～60％。

9.如权利要求8所述的双面显示装置，其特征在于，

所述半透过型液晶面板在整个显示面上形成了反射区域和透过区域，

从所述面光源装置的光出射面向所述光出射面的法线方向射出的光的亮度为从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的15％～45％。

10.如权利要求8所述的双面显示装置，其特征在于，

在所述半透过型液晶面板中分开地形成有透过区域或半透过区域的任意一个和反射区域。

11.如权利要求8所述的双面显示装置，其特征在于，

在所述半透过型液晶面板的、与面对所述导光板的面相反一侧的面上形成有扩散层，并且，

所述扩散层的扩散角与从所述面光源装置的平坦的光出射面射出的光的视角特性的半值半角相等。

12.如权利要求8所述的双面显示装置，其特征在于，

在所述半透过型液晶面板中形成了用于形成所述反射区域的反射电极，

所述反射电极具有扩散特性，并且所述反射电极的扩散角与从所述面光源装置的平坦的光出射面射出的光的视角特性的半值半角相等。

13.如权利要求8所述的双面显示装置，其特征在于，

所述半透过型液晶面板在面向所述导光板的面上具有反射防止膜或反射防止结构。

14.一种便携信息终端，其特征在于，

所述便携信息终端具有双面显示装置，

所述双面显示装置由半透过型液晶面板和面光源装置构成，该半透过型液晶面板通过由两个玻璃基板夹入液晶层并密封而成、并具有反射区域和透过区域，该面光源装置以平坦的光出射面与所述半透过型液晶面板相对的方式载置，

所述面光源装置由在一个端面上具有所述平坦的光出射面的导光板、以及与所述导光板的光入射面相对地配置的光源构成，

在与所述导光板的所述平坦的光出射面相对的面上形成了多个偏转纹样，所述多个偏转纹样由位于光源侧的倾斜面和垂直于所述平坦的光出射面的再入射面构成，

所述偏转纹样由倾斜面和再入射面构成，

所述倾斜面，用于将从所述光源发出的光反射到所述平坦的光出射面的方向，

所述再入射面，与所述倾斜面相比、位于距所述光源较远的一侧，并且垂直于所述面光源装置的平坦的光出射面，

所述倾斜面倾斜为，

在将从所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的方向与垂直于平坦的光出射面的方向所成的角度表示为θ、将所述导光板的折射率表示为n时，所述倾斜面的倾斜角α为

45°-[arcsin(sinθ/n)]/2≤α≤45°+[arcsin(sinθ/n)]/2，其中，

从所述光源发出的光入射到所述导光板中，在传播的同时扩展成面状，

所述导光板内的光被所述倾斜面反射之后，从所述平坦的光出射面射出，

从所述面光源装置的所述平坦的光出射面向所述平坦的光出射面的法线方向射出的光的亮度为从所述面光源装置的所述平坦的光出射面射出的光的峰值亮度的15％～60％。

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