(57)【要約】【課題】  導光板の光出射面から当該光出射面とほぼ平行な方向に向けて光を出射させるようにした両面画像表示装置において、その光利用効率を高くするのに最適な構造を提供する。【解決手段】  点光源２５から出射された光は、導光板２６内で面状に広げられ、導光板２６の上面から当該上面とほぼ平行な方向へ向けて出射される。導光板２６上面と下面にはそれぞれ、偏向透過軸と平行な偏向方向の光を透過させると共に偏向透過軸と直交する偏向方向の光を反射させる偏向整合板２７、２８を配置してあり、両偏向整合板２７、２８の偏向透過軸は互いに直交している。さらに、偏光整合板２７の上には拡散プリズムシート２９と液晶パネル２２が配置され、偏光整合板２８の下には拡散プリズムシート３０と液晶パネル２４が配置されている。拡散プリズムシート２９、３０は光の方向を垂直な方向に曲げるためのプリズムシート５２と凹凸拡散板５１とを備えている。【選択図】      図３
2005243259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を導光板に導いて面状に広げ、最大光度の方向が前記導光板の光出射面とほぼ平行な方向を向くようにして前記光出射面から外部へ光を出射させ、前記光出射面から出射された光をプリズムシートによって前記光出射面にほぼ垂直な方向へ出射させるようにした面光源装置において、
前記導光板の両面にそれぞれプリズムシートを配置し、前記導光板の両面のうち少なくとも一方において前記プリズムシートの外側に半透過半反射板を配置し、前記プリズムシートには断面が非対称な形状を有する複数のプリズムを形成していることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記半透過半反射板が偏向整合板であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の面光源装置の両側に画像表示パネルを配置したことを特徴とする両面画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面画像表示装置及び面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の両面画像表示装置１１（例えば、特許文献１）を示す概略断面図である。この画像表示装置１１は、導光板１２の上面に集光フィルム１３を貼り、その上に偏光整合板１４を重ね、その上に液晶パネル１５を配置し、導光板１２の下面に集光フィルム１６を貼り、その下に偏光整合板１７を重ね、その下に液晶パネル１８を配置し、導光板１２の側面に対向させて光源１９を配置したものである。偏光整合板１４と偏光整合板１７は、その偏光透過軸が互いに直交するようにして配置されている。
【０００３】
図２は上記両面画像表示装置１１の作用説明図である。光源１９から発せられた光が導光板１２内部を伝搬して導光板１２の上下両面からほぼ垂直に出射される。導光板１２の上面から出射された光が偏光整合板１４に入射すると、一方の偏光方向（これをＰ偏光とする。）の光は偏光整合板１４を透過して液晶パネル１５に到達し、偏光整合板１４で反射された他方の偏光方向（これをＳ偏光とする。）の光は導光板１２及び偏光整合板１７を透過して液晶パネル１８に到達する。また、導光板１２の下面から出射された光が偏光整合板１７に入射すると、Ｓ偏光の光は偏光整合板１７を透過して液晶パネル１８に到達し、偏光整合板１７で反射されたＰ偏光の光は導光板１２及び偏光整合板１４を透過して液晶パネル１５に到達する。
【０００４】
よって、このような両面画像表示装置１１によれば、光源１９から発せられ、導光板１２から出射された光は、無駄なく分配されて液晶パネル１５及び液晶パネル１８に到達し、光の利用効率を高くすることができる。
【０００５】
一方、面光源装置としては、いわゆる点光源から出射された光を導光板内に導き、導光板内で光を放射状に広げ、導光板の光出射面から当該光出射面とほぼ平行な方向へ向けて光を出射させた後、この光の進行方向をプリズムシートで曲げて導光板の光出射面とほぼ垂直な方向へ光を出射させるようにしたものがある。
【０００６】
従って、このような点光源方式の面光源装置においても、その両面に偏光整合板と液晶パネルを配置することにより、光の利用効率が高い両面画像表示装置を製作することができると考えられるが、実際には必ずしも十分に光利用効率を向上させることができなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１８９２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、導光板の光出射面から当該光出射面とほぼ平行な方向に向けて光を出射させた後、この光の進行方向をプリズムシートにより曲げて導光板の光出射面とほぼ垂直な方向へ向けて出射させるようにした両面画像表示装置において、その光利用効率を高くするのに最適な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる面光源装置は、光源からの光を導光板に導いて面状に広げ、最大光度の方向が前記導光板の光出射面とほぼ平行な方向を向くようにして前記光出射面から外部へ光を出射させ、前記光出射面から出射された光をプリズムシートによって前記光出射面にほぼ垂直な方向へ出射させるようにした面光源装置において、前記導光板の両面にそれぞれプリズムシートを配置し、前記導光板の両面のうち少なくとも一方において前記プリズムシートの外側に半透過半反射板を配置し、前記プリズムシートには断面が非対称な形状を有する複数のプリズムを形成していることを特徴としている。ここで、半透過半反射板とは、入射した光の一部を透過させ、一部の光を反射させるものであって、ハーフミラーや誘電体多層膜、偏光整合板などである。
【００１０】
本発明の面光源装置は、両面に画像表示パネルを配置して両面画像表示装置として使用するものであって、導光板の少なくとも一方に半透過半反射板を配置しているので、導光板から出射された光の一部を半透過半反射板で反射させて一方の画像表示パネルへ向かわせ、残りの光を半透過半反射板に透過させて他方の画像表示パネルへ向かわせることができ、光を効率よく利用して１枚の導光板により両側の画像表示装置を照明することができる。よって、両面画像表示装置用の面光源装置を薄型化することができると共に面光源装置のコストを安価にし、さらにその光利用効率を向上させることができる。しかも、半透過半反射板を導光板とプリズムシートの間に配置すると共にプリズムシートのプリズム断面形状を非対称にすることにより、光を正面に集めて正面輝度を高くすると同時に光の利用効率を高めることができる。
【００１１】
本発明にかかる面光源装置の実施態様においては、前記半透過半反射板として偏光整合板を用いてもよい。画像表示装置が偏光特性を有していて一定の方向の偏光しか透過させることができない場合には、半透過半反射板として偏光整合板を用いることにより、光の利用効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明の両面画像表示装置は、本発明の面光源装置の両側に画像表示パネルを配置したものであり、これによって両面画像表示装置を薄型化すると共に光の利用効率を向上させることでバッテリーの消費を抑えることができる。
【００１３】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、ここで説明する実施例は、一例であって、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図３は本発明の実施例１による両面画像表示装置２１を示す分解斜視図である。両面画像表示装置２１は、一方の表示面を構成する液晶パネル２２、面光源装置２３、他方の表示面を構成する液晶パネル２４から構成される。液晶パネル２２は、面光源装置２３の一方の面に対向するように配置され、液晶パネル２４は、面光源装置２３の他方の面に対向するように配置される。また、面光源装置２３は、小さな光源２５（以下、点光源という。）、導光板２６、一対の偏光整合板２７、２８、一対のプリズムシート２９、３０によって構成されている。一方の偏光整合板２７は、導光板２６の一方の面（偏光整合板２７の配置されている側の面を、図３に従って上面側とする。）に対向させて配置されており、その上にはプリズムシート２９が配置されている。他方の偏光整合板２８は、導光板２６の他方の面（偏光整合板２８の配置されている側の面を、図３に従って下面側とする。）に対向させて配置されており、その下にはプリズムシート３０が配置されている。
【００１６】
図４は前記点光源２５の構造を示す断面図である。点光源２５は、導光板２６の短辺の長さに比較して小さな光源である。点光源２５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ３１を透明樹脂３２内に封止し、その前面以外の面を白色透明樹脂３３で覆って構成されている。この点光源２５は、フィルム配線基板３４上に実装され、半田３５によってフィルム配線基板３４に固定されている。さらに、フィルム配線基板３４は、ガラスエポキシ樹脂からなる補強板３６に固定される。導光板２６のコーナー部には、点光源２５を挿入するための孔３７が上下方向に貫通している。孔３７の近傍において、導光板２６の下面には位置決めピン３８が突出している。一方、フィルム配線基板（ＦＰＣ）３４と補強板３６には、位置決めピン３８を通すための通孔３９、４０があけられている。
【００１７】
しかして、点光源２５を導光板２６に取り付けるに当たっては、位置決めピン３８の基部周囲において導光板２６の下面に紫外線硬化型接着剤４１を塗布しておく。位置決めピン３８をフィルム配線基板３４と補強板６７の通孔３９、４０に通したら、ＣＣＤカメラ等でモニターしながら導光板２６の厚み方向中心と点光源２５の発光中心との位置決めを行なう。位置決めが完了したら、紫外線を照射することによって紫外線硬化型接着剤４１を硬化させ、導光板２６と点光源２５とを接着する。さらに、位置決めピン３８を補強板３６に熱かしめすることによって点光源２５を導光板２６にしっかりと固定する。
【００１８】
このとき、図４に示されているように、孔３７の内面の厚み方向中心に設けられた突起４２を目印として点光源２５の発光中心の位置決めを行ってもよい。突起４２を設ける位置は、点光源２５の背面側でも、正面側でもよく、その両方でもよい。
【００１９】
なお、フィルム配線基板３４の代わりにガラスエポキシ配線基板やリードフレームを用いてもよい。また、２個以上の発光ダイオードチップを用いる場合には、複数個の発光ダイオードチップを１箇所に集めることで点光源化してもよい。また、点光源２５は、発光ダイオードチップを直接導光板２６内にインサート成形することによって形成してもよく、導光板２６の外部（導光板２６の外周面に対向する位置）に配置されていてもよい。また、複数個の点光源２５を近接させて配置してもよい。
【００２０】
図５は、前記導光板２６の裏面図である。前記導光板２６は、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂、メタクリル樹脂等の屈折率の高い透明樹脂やガラスによって略矩形平板状に成形されている。導光板２６の下面には、実質的な面光源となる長方形状の面発光領域４３が形成され、面発光領域４３の周囲には、非発光領域４４が枠状に形成されている。点光源２５を納めるための孔３７は、導光板２６の短辺側の端で、非発光領域４４に開口されている。なお、導光板２６の光入射面（孔３７の内周面）には、発光部２５から導光板２６内に入る光の配向パターンを制御するために、レンズやプリズム、ディフューザー等からなる光学素子が形成されていてもよい。
【００２１】
導光板２６の下面の面発光領域４３には、多数の偏向パターン４５が形成されている。すなわち、導光板２６の面発光領域４３とは、偏向パターン４５を形成された領域である。図６は、導光板２６の下面の面発光領域４３に形成された偏向パターン４５の配置を上面側から見た平面図である。偏向パターン４５は、点光源２５を中心とする円周上に沿って同心円状に配列されている。各偏向パターン４５の間隔は、点光源２５に近い側では比較的広く、点光源２５から離れるに従って次第に間隔が短くなっている。言い換えると、各偏向パターン４５は、点光源２５に近い側では比較的パターン密度が小さく、点光源２５から離れるに従って次第にパターン密度が大きくなっている。これにより、導光板２６の上面（以下、光出射面４６という）及び下面（以下、パターン面４７という。）における輝度が均一になるようにしている。
【００２２】
なお、説明の便宜上、導光板３２の表面に垂直な方向にｚ軸を定め、光入射面３７に隣接する２辺に平行な方向にそれぞれｘ軸及びｙ軸を定めるものとする。また、任意の方向に伝搬する光を考える際や任意の偏向パターン４５における反射を考える場合には、伝搬する光線を含み導光板３２に垂直な面内で導光板２６の表面に平行な方向にｒ軸を定め、あるいは、発光部２５と当該偏向パターン４５とを結ぶ方向を含み導光板２６に垂直な面内で導光板２６の表面に平行な方向にｒ軸を定めるものとする。さらに、ｘ軸とｒ軸とのなす角度をθとする。
【００２３】
図７は偏向パターン４５の輪郭を示す斜視図である。偏向パターン４５は、導光板２６の下面を三角溝状に凹設して形成されている。偏向パターン４５は点光源２５側を向いた偏向傾斜面４８と点光源２５から遠い側を向いた再入射面４９とを有している。図８（ａ）（ｂ）は偏向パターン４５の断面を表している。図８（ａ）に示すように、偏向傾斜面４８の傾斜角をβとすれば、βは約１２°となっている。しかして、偏向傾斜面４８に入射した光５６は、偏向傾斜面４８で全反射され、導光板２６の上面に対して全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射すると導光板２６の上面に立てた法線に対してφの角度で出射される。このφの角度は、後述のように４５°〜９０°となる。また、図８（ｂ）に示すように、偏向パターン４５の偏向傾斜面４８から外へ出射した光は、再入射面４９に入射すると、再入射面４９から再び導光板２６内に入射し、導光板２６内を伝搬する。
【００２４】
偏光整合板２７、２８は、液晶パネル２２、２４の画素形成領域よりも大きな面積を有している。偏光整合板２７、２８は、入射する光のうち一方の偏光方向の直線偏光の光を透過させ、これと直交する偏光方向の直線偏光の光を反射させるものである。このような偏光整合板２７としては、例えば住友スリーエム（株）製のＤ−ＢＥＦ（商品名）がある。実施例１では、偏光整合板２７と偏光整合板２８は、偏光透過軸の方向が互いに９０°の角度をなすように配置されている。以下の説明においては、Ｐ偏光（光の電界成分の振動面に平行な偏光方向）の光を透過させる偏光方向を偏光整合板の偏光透過軸と呼ぶことにする。また、偏光整合板２７は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射するように配置され、偏光整合板２８は、Ｓ偏光の光を透過し、Ｐ偏光の光を反射するように配置されているものとする。なお、偏光整合板は、入射する光のうち一方の旋回方向の円偏光又は楕円偏光の光を透過させ、反対向きの旋回方向の円偏光又は楕円偏光の光を反射させるものでもよく、このようなものとしては例えば日東電工（株）製のＮＩＰＯＣＳ−ＰＣＦ（商品名）がある。
【００２５】
液晶パネル２２は、その偏光透過軸の方向が偏光整合板２７の偏光透過軸の方向と平行となるようにして、偏光整合板２７の上方に配置されている。同様に、液晶パネル２４は、その偏光透過軸が偏光整合板２８の偏光透過軸の方向と平行となるようにして、偏光整合板２８の下方に配置されている。液晶パネル２２、２４は透過型又は半透過型液晶パネルによって構成されている。
【００２６】
図９は、拡散プリズムシート２９の側面図である。図９に示すものは拡散プリズムシート２９であるが、拡散プリズムシート３０は、後述のように、水平面に対して拡散プリズムシート２９とほぼ対称な形状に形成されている。拡散プリズムシート２９、３０は、透明なプラスチックシート５０の一方の面に透明な凹凸拡散板５１を形成し、プラスチックシート５０の他方の面に透明なプリズムシート５２を形成したものである。拡散プリズムシート２９はプリズムシート５２を下に（偏光整合板２７側に）向け、凹凸拡散板５１を上に（液晶パネル２２側に）向けて配置され、拡散プリズムシート３０はプリズムシート５２を上に（偏光整合板２８側に）向け、凹凸拡散板５１を下に（液晶パネル２４側に）向けて配置される。凹凸拡散板５１及びプリズムシート５２は、プラスチックシート５０の上面に紫外線硬化樹脂を滴下し、スタンパで紫外線硬化樹脂を押圧してスタンパとプラスチックシート５０の間に紫外線硬化型樹脂を押し広げた後、紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させる（Photo Polymerization 法）ことによって形成されている。
【００２７】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は凹凸拡散板５１の構造を説明する図である。凹凸拡散板５１は、図１０（ａ）に示すように繰り返しパターン５３をほぼ隙間無く左右上下に周期的に配列したものである。また、図１０（ｂ）に示すように、繰り返しパターン５３は、図１０（ｃ）のような頂点が鈍った円錐形状をした凸部５４をほぼ隙間無くランダムに並べたものである。１つの繰り返しパターン５３の縦方向及び横方向の幅Ｈ、Ｗは、モアレ縞を防止するために液晶パネル２２、２４の画素のサイズよりも大きくなっており、いずれも好ましくは１００μｍ以上１ｍｍ以下としている。また、繰り返しパターン５３を構成する凸部５４の寸法は不揃いであって、外径Ｄが５μｍ以上３０μｍ以下（特に、１０μｍ程度のものが好ましい。）のものが望ましい。
【００２８】
この凹凸拡散板５１は、拡散特性が特殊であるため、パターンの凹凸形状を正確に制御しなければならない。その場合、１つの凹凸パターンを周期的に配列するようにすれば、すべての凹凸パターンが同じ形状になるので、すべての凹凸パターンを同じように作製できて正確な凹凸形状ができる。しかし、このような方法では、液晶パネル２２、２４の画面にモアレ縞が発生したり、画素が目立ったりし易くなる。逆に、凹凸パターンをランダムに配置しようとすれば、凹凸パターンの形状やサイズを１個１個変化させなければならず、正確な形状を作製するのが困難になる。また、場所によって凹凸拡散板５１の特性が変化する恐れがある。そのため本発明の凹凸拡散板５１では、ランダムな形状や寸法を有する凸部５４をランダムに配置させて繰り返しパターン５３を構成し、この繰り返しパターン５３を周期的に配列することにより、モアレ縞等の発生を抑制しつつ凹凸拡散板５１のパターン製作を容易にしている。
【００２９】
図１１は拡散プリズムシート３０のプリズムシート５２の構造を示す斜視図である。プリズムシート５２は、円弧状プリズム５５（図１１では、円弧状プリズム５５は誇張して大きく描いている。）を同心円状に配列したものであり、各円弧状プリズム５５は点光源２５のＬＥＤの配置される位置をほぼ中心として円弧状に形成されている。円弧状プリズム５５の断面は、非対称な三角形となっており、点光源２５に近い側の斜辺の傾斜角は、点光源２５から遠い側の斜辺の傾斜角よりも大きくなっている。また、拡散プリズムシート２９のプリズムシート５２は、水平面に関して、拡散プリズムシート３０のプリズムシート５２と対称的な形状に形成されている。但し、拡散プリズムシート２９の凹凸拡散板５１と拡散プリズムシート３０の凹凸拡散板５１とは必ずしも対称になっている必要はない。
【００３０】
なお、凹凸拡散板５１とプリズムシート５２は、この実施例のように一体に形成されている必要はなく、別々に形成されていて、隙間をおいて配設されていてもよい。もっとも、この実施例のようにプラスチックシート５０に一体に形成されている方が、全体としての厚みが薄くなり、コストも安価になる利点がある。
【００３１】
次に、この両面画像表示装置２１における光の挙動を図１２〜図１４により説明する。図１２は両面画像表示装置２１のｚｒ断面における光の挙動を説明する断面図である。図１３は各方位における光の分配の仕方を説明する図である。図１４は、導光板２６を斜め上方から見たときの光の挙動を示す図である。図１２に示すように、点光源２５から出射された光５６は、光入射面から導光板２６内に入光する。光入射面から導光板２６に入射した光５６は、導光板２６内で放射状に広がって進むが、このとき導光板２６内で広がる光５６の各方位の光量は各方位における導光板２６の面積に比例するようにして、光入射面に設けられたレンズやプリズム、ディフューザー等の光学素子を設計しておくのが望ましい。具体的にいうと、図１３に示すように、導光板２６の側辺（ｘ軸方向の側辺）からθの任意の方向に位置する広がりΔθの範囲内に出射される光量は、この範囲Δθに含まれる導光板面積（図１５で斜線を施して示した領域の面積）に比例するようにしておくことが望ましく、これによって各方位における面光源装置２３の輝度分布を均一にすることができる。
【００３２】
図１２に示すように、導光板２６内に入射した光５６は、導光板２６の上面と下面とで全反射を繰り返しながら導光板２６内を点光源２５から遠ざかる方向（ｒ軸の正方向）へ進んでいく。導光板２６内でその下面に入射する光５６は、断面三角形状をした偏向パターン４５で反射する度に導光板２６の上面への入射角（光出射面４６に立てた法線から測った角度）が小さくなる。そして、光出射面４６に全反射の臨界角よりも小さな入射角で入射した光５６は、光出射面４６を透過して光出射面４６に沿った方向へ向けて導光板２６から出射される。前記のように、いずれの偏向パターン４５も、その長さ方向が点光源２５と各偏向パターン４５を結ぶ方向と直交するように配置されている。そのため、導光板２６内を伝搬している光５６が偏向パターン４５で拡散されても、その光５６は点光源２５と当該偏向パターン４５とを結ぶ方向を含む導光板２６に垂直な平面（ｚｒ平面）内では拡散されるが、導光板２６の平面（ｘｙ平面）内ではほとんど拡散されることなく直進する。
【００３３】
この結果、導光板２６の光出射面４６から出射される光の指向特性はかなり制限されることになり、断面三角形状をした偏向パターン４５の傾斜角βが例えば１２°であれば、光出射面４６に垂直なｚｒ平面においてｚ軸方向から測った光の出射方向φ（図８（ａ）参照）は４５°〜９０°程度になる。このように導光板２６の光出射面４６から出射される光は、θ方向には広がらず、また図１４に示すφ方向における指向角Δφも制限されるので、かなり狭い指向性を有する光となる。
【００３４】
こうして導光板２６の光出射面４６から斜めに出射された光は、図１２に示すように、上面側の偏光整合板２７に対して斜めに入射する。偏光整合板２７に入射した光のうちＰ偏光の光は偏光整合板２７を斜めに透過し、Ｓ偏光の光は偏光整合板２７により斜め方向へ反射される。偏光整合板２７を透過した指向性の強いＰ偏光の光は、拡散プリズムシート２９に斜めに入射する。プリズムシート５２の円弧状プリズム５５は、図１５に示すように、導光板２６の光出射面４６とほぼ平行な方向から入射した光５６（Ｐ偏光の光）を一方の傾斜面から導入し、他方の傾斜面で光５６を反射させることによって垂直方向へ光の方向を曲げる。よって、プリズムシート５２を透過したＰ偏光の光は、拡散プリズムシート２９にほぼ垂直な方向へ曲げられる。ついで、拡散プリズムシート２９の凹凸拡散板５１によって弱く拡散させられ、指向性を適度に広げられる。拡散プリズムシート２９を透過して垂直方向に曲げられたＰ偏光の光は、液晶パネル２２を透過して液晶パネル２２の画像を生成する。
【００３５】
また、偏光整合板２７で反射したＳ偏光の光は、導光板２６及び偏光整合板２８を斜めに透過し、拡散プリズムシート３０に斜めに入射する。拡散プリズムシート３０に斜めに入射した指向性の強い光５６（Ｓ偏光の光）も、そのプリズムシート５２を透過することによってプリズムシート５２にほぼ垂直な方向へ曲げられる。ついで、拡散プリズムシート３０の凹凸拡散板５１によって拡散させられ、指向性を適度に広げられる。拡散プリズムシート３０を透過して垂直方向に曲げられたＳ偏光の光は、液晶パネル２４を透過して液晶パネル２４の画像を生成する。
【００３６】
従って、図３のような構造の両面画像表示装置２１によれば、液晶パネル２２から出射された光をＰ偏光とＳ偏光とに分離して各偏光の光を液晶パネル２２と液晶パネル２４に到達させるので、１つの面光源装置２３によって２つの液晶パネル２２、２４を照明することができ、両面画像表示装置２１を薄型化することができると共にコストを安価にすることができる。また、２枚の偏光整合板２７、２８を用いることによって点光源２５から出射された光をできるだけ小さなロスで液晶パネル２２、２４に照射させることができ、光の利用効率を高めることができる。
【００３７】
ここで、プリズムシート５２に対してほぼ一定方向から斜めに入射してくる光５６をほぼ垂直上方又は垂直下方へ集めて出射させるためには、円弧状プリズム５５の断面形状は、図１５のように非対称としなければならない。円弧状プリズム５５の断面における点光源２５に近い側の斜面の傾斜角ξは点光源２５から遠い側の斜面の傾斜角ηよりも大きくなっており、例えば円弧状プリズム５５の断面における点光源２５に近い側の斜面の傾斜角をξ＝７４°、点光源２５から遠い側の斜面の傾斜角をη＝５６°とすればよい。
【００３８】
円弧状プリズム５５の断面が対称な形状であると、図１６に示すように拡散プリズムシート２９、３０を通過した光の指向性が広くなり、液晶パネル２２、２４の正面輝度を上げることができない。これに対し、円弧状プリズム５５の断面が非対称な形状であると、図１７に示すように拡散プリズムシート２９、３０を通過した光の指向性を狭くして光を正面に集中させ易くなるので、液晶パネル２２、２４の正面輝度を上げることができる。そのため、本発明の両面画像表示装置２１では、円弧状プリズム５５の断面形状は非対称にしている。
【００３９】
また、実施例１の両面画像表示装置２１においては、導光板２６の上に偏光整合板２７と拡散プリズムシート２９をこの順序で配置し、導光板２６の下に偏光整合板２８と拡散プリズムシート３０をこの順序で配置している。このように偏光整合板２７、２８を導光板２６と拡散プリズムシート２９、３０の間に配置すれば、図１８に示すように、導光板２６から出射角φで出射された光が偏光整合板２７に入射すると、偏光整合板２７を透過したＰ偏光の光は、そのまま入射角φで拡散プリズムシート２９の円弧状プリズム５５に入射するので、効率よく垂直方向へ出射される。また、偏光整合板２７で反射されるＳ偏光の光の反射角も等しい角度φとなるので、偏光整合板２７で反射したＳ偏光の光は導光板２６及び偏光整合板２８を透過した後、入射角φで拡散プリズムシート３０の円弧状プリズム５５に入射し、効率よく垂直方向へ出射される。よって、偏光整合板２７で反射された光を再利用することができ、両面画像表示装置２１の光利用効率を向上させることができ、液晶パネル２２、２４の画面が明るくなる。
【００４０】
また、凹凸拡散板５１は、偏光整合板２７と偏光整合板２８の間の空間の外側に位置しているので、偏光整合板２７で反射されたＳ偏光の光の偏光状態が、偏光整合板２７と偏光整合板２８の中間で凹凸拡散板５１によって変化させられることがない。そのため、偏光整合板２７と偏光整合板２８の間で光が反射を繰り返して何度も往復しにくくなり、光の損失を抑えて両面画像表示装置２１の光利用効率を向上させることができる。
【００４１】
図１９及び図２０は、比較例１及び比較例２を示す概略図である。図１９に示す比較例１では、導光板２６と偏光整合板２７、２８との間に、円弧状プリズム５５の断面形状が対称な三角形状（つまり、ニ等辺三角形状）をした拡散プリズムシート２９、３０を配置している。比較例１では、導光板２６から出射された光５６は、プリズムシート５２によって垂直方向に曲げられた後、Ｐ偏光の光が偏光整合板２７を透過して垂直に出射される。また、Ｓ偏光の光は、偏光整合板２７で垂直に反射された後、拡散プリズムシート２９、導光板２６及び拡散プリズムシート３０を透過して偏光整合板２８に垂直に入射し、偏光整合板２８を透過して垂直に出射される。よって、比較例１では、偏光整合板２７で反射された光を偏光整合板２８から出射させて再利用することができる。しかし、比較例１では、円弧状プリズム５５の断面形状が対称になっているので、円弧状プリズム５５を透過した光を垂直方向に向けて集めるのが困難であり、円弧状プリズム５５を透過した光の指向特性が広くなり過ぎて正面輝度が低下する問題がある。
【００４２】
図２０に示す比較例２では、導光板２６と偏光整合板２７、２８との間に配置した拡散プリズムシート２９、３０において、光を垂直方向へ出射させられるように円弧状プリズム５５の断面形状を実施例１と同様に非対称にしている。比較例２では、導光板２６から出射された光５６は、プリズムシート５２によって垂直方向に曲げられた後、Ｐ偏光の光が偏光整合板２７を透過して垂直に出射される。これに対し、Ｓ偏光の光は、偏光整合板２７で垂直に反射された後、拡散プリズムシート２９、導光板２６及び拡散プリズムシート３０を透過することにより、不規則な方向へ曲げられるので、偏光整合板２７で反射されたＳ偏光の光を再利用することができず、光の利用効率が悪くなる。
【００４３】
また、比較例１でも、比較例２でも、偏光整合板２７と偏光整合板２８の間に凹凸拡散板５１が位置しているので、図１９、図２０に破線矢印で示すように、偏光整合板２７及び２８で反射された光の偏光状態が凹凸拡散板５１によって変化させられ、そのため偏光整合板２７と偏光整合板２８の間で光が何度も反射されることになり、光の損失が大きくなる。
【００４４】
これに対し、実施例１の両面画像表示装置２１では、このような不具合が無く、光の利用効率を極めて高くすることができた。実験によれば、実施例１では、比較例１、２に比べて約１.５倍の画面輝度を得ることができた。液晶パネルの画素数が増加し、画素が微細化されてくると、ブラックマトリクス領域の占める面積割合が大きくなり、液晶パネルの画面が暗くなってくるので、本発明の有用性はますます高くなる。
【００４５】
また、実施例１の拡散プリズムシート２９、３０では、光はプリズムシート５２を通過してから凹凸拡散板５１で拡散されているので、プリズムシート５２における光の方向の制御性が向上する。これとは逆に、凹凸拡散板５１で拡散された光がプリズムシート５２を通過するようにすれば、プリズムシート５２を通過した光の指向性が悪くなる。したがって、拡散プリズムシート２９、３０を裏向けにして使用することは好ましくないが、凹凸拡散板５１とプリズムシート５２とが別々になっているのであれば、プリズムシート５２のみを裏返すことは差し支えない。
【００４６】
つぎに、拡散プリズムシート２９、３０の働きを詳細に説明する。まず、拡散プリズムシート２９、３０を用いることなく、光出射面に垂直な方向へ光を出射させる場合（比較例）を考える。拡散プリズムシート２９、３０を用いることなく光を垂直に出射させるためには、導光板の偏向パターンにより光を垂直方向へ出射させなければならない。偏向パターンによって光を垂直に出射させるためには、図２１に示すように、偏向パターン４５Ａの偏向傾斜面の傾斜角βを大きくする必要があり、点光源２５に近い側の偏向傾斜面の傾斜角βは５０°になり、点光源２５から遠い側の斜面の傾斜角γは８５°となる。図２２は図２１のような偏向パターン４５Ａを形成された導光板２６Ａを用いた場合の、ｚｒ平面における指向性を示す図であって、横軸はｚｒ平面内でｚ軸から測った角度φを示し、縦軸が光強度を表している。図２２から分かるように、この場合の指向性は点光源２５に近い側（φ＜０）と点光源２５から遠い側（φ＞０）とで非対称となっており、点光源２５から遠い側でかなりブロードになっている。ちなみに、強度がピーク値の半分になる角度φ（半値幅）は、光源に近い側では約−１３°であるのに対し、光源から遠い側では約２６°となっている。なお、ｚｒ平面に垂直でｚ軸に平行な平面内における光強度の半値幅は約５°である（図２５参照）。
【００４７】
図２３は図２２のような指向性を持つ光を表している。図２３に示すように、光出射面４６Ａから出射した光（斜線を施した領域は光の出射される領域を表わしている。以下同様。）は、φ方向ではΔφの範囲に広がっており、ω方向ではΔωの範囲に広がっており（ｚｒ平面に垂直でｚ軸を含む平面ｚθ平面内において、ｚ軸となす角度をωとし、ω方向における光の指向角をΔωとする。）、φ方向の指向角Δφはω方向の指向角Δωに比較してかなり広くなっている。しかも、図２３に示すように、導光板２６Ａ内をｒ１方向に伝搬した後に光出射面４６Ａから出射した光と、導光板２６Ａ内をｒ２方向に伝搬した後に光出射面４６Ａから出射した光とでは、広い指向角Δφの方向が異なっている。そのため、点ＰＳの方向から面光源装置を見ると、導光板２６Ａ内をｒ１方向に伝搬していた光は見えるが、ｒ２方向に伝搬していた光は見えず、導光板２６Ａに図２４のような放射状の輝度ムラＲが見えることになる。
【００４８】
なお、図２１のような比較例の導光板２６Ａの上に拡散板を置いても、放射状の輝度ムラが消えることはない。また、このような導光板２６Ａでは、φ＝±１０°の範囲内に含まれる光量は全体の約３０％となっており、放射状の輝度ムラを和らげるために、この導光板２６Ａ上に拡散板をおくと、急激に光出射効率が低下する。
【００４９】
これに対し、本実施例の導光板２６の上にプリズムシート５２を置く場合には、偏向パターン４５によって光を垂直方向へ出射させる必要はなく、光出射面４６に沿って出射された光をプリズムシート５２によって垂直な方向へ曲げることになる。図２５は導光板２６の上に置かれたプリズムシート５２を透過した光のω方向の指向性とφ方向の指向性とを示す図であって、いずれも対称なプロファイルを示している。図２５から分かるように光強度がピーク値の半分となる角度（半値幅）は、ω方向では約５°であるのに対し、φ方向では約１５°となっており、プリズムシートを用いない比較例と比べてφ方向の光の指向角Δφが狭くなっている。
【００５０】
このように、点光源２５を中心とする円弧状プリズム５５からなるプリズムシート５２を用いると、図２６に示すように、プリズムシート５２を通過した光の指向性は、ω方向では変化がないが、φ方向では光が集められて、φ方向の指向性が狭くなる。よって、ω方向の指向角Δωとφ方向の指向角Δφとの差Δφ−Δωが小さくなり、放射状の輝度ムラが低減されることになる。
【００５１】
しかし、実際には、プリズムシート５２のみでは、ω方向の指向性とφ方向の指向性との差を十分に小さくすることができず（ω方向の半値全幅が１０°、φ方向の半値全幅が３０°であるから、半値全幅で２０°の差がある。）、放射状の輝度ムラが低減されたとはいっても、まだ輝度ムラが強く見えている。また、ω方向における光の広がり（半値幅）は５°程度と狭く、ω方向でもっと光を広げてやらないと、一般的な用途には使用できない。
【００５２】
図２７に示すように、冷陰極線管等の線状光源２５Ｂを用いた面光源装置２３Ｂにおいては、導光板２６Ｂに沿って光を出射させ、これをプリズムシート５２Ｂで垂直方向へ偏向させる方式のものが提案されている（例えば、特開平１１−８４１１１号公報等）。この場合、プリズムシート５２Ｂのプリズム５５Ｂが延びている方向は線状光源２５Ｂと平行であり、図２８に示すように、プリズム５５Ｂと平行なｘ軸方向における指向角Δφｘは、プリズム５５Ｂと直交するｙ軸方向における指向角Δφｙに比べてかなり広くなっており、指向角の異方性が大きかった。しかし、このような面光源装置２３Ｂでは、指向角の異方性の方向が光出射面４６Ｂ上の位置によって変化しないので、放射状の輝度ムラは発生していなかった。
【００５３】
これに対し、本発明の面光源装置２３では、実施例１の面光源装置２３では、点光源２５から放射状に出射された光を、導光板２６の下面に同心円状に形成された偏向パターン４５で拡散反射させることによって光出射面４６から出射させるので、光出射面４６上の位置によって出射光の指向性異方性が異なり、放射状の輝度ムラが発生する。すなわち、放射状の輝度ムラは、点光源２５と同心円状の偏向パターン４５を有する面光源装置２３に特有の現象である。
【００５４】
つぎに、凹凸拡散板５１の作用効果について説明する。比較のため、まず凹凸拡散板として、通常用いられている一般的な拡散板を用いた場合を説明する。一般的な拡散板としては、平行光を垂直入射させたときの指向性が図２９のようなもの（半値全幅が１０°のもの）を用いた。この一般的な拡散板をプリズムシート５２の上に置いた場合には、ω方向及びφ方向の指向性は、図３０に示すようになった。ここでωとは、ｚθ平面においてｚ軸となす角度をいい、φとはｚｒ平面においてｚ軸となす角度をいうものとする。ω方向及びφ方向の半値全幅Δω、ΔφはそれぞれΔω＝２０°Δφ＝３３°であって、その差は、Δφ−Δω＝１３°となり、プリズムシート５２のみの場合と比較して半値全幅の差が３８％低減している。このため放射状の輝度ムラはある程度低減しているが、これでもまだ輝度ムラがよく見えている。また、実際に有効な方向に出射される光を考えると、半値全幅Δω＝２０°内に約２３％の光が含まれている。つまり、７７％もの光が無駄になっている。また、垂直方向からω＝２.５°離れると、輝度が２０％近く低下しており、左右の目で輝度が異なるように見えて見にくいという問題がある。
【００５５】
これに対し、図１０に示したような凹凸拡散板５１に平行光を垂直入射させたときの指向性は図３１のようになる。この凹凸拡散板５１をプリズムシート５２の上に置いた場合には、ω方向及びφ方向の指向性は、図３２に示すようになる。すなわち、ω方向及びφ方向の半値全角Δω、ΔφはそれぞれΔω＝２０°Δφ＝２９°となり、その差は、Δφ−Δω＝９°となり、プリズムシート５２のみの場合と比較して半値全幅の差が５８％低減している。このため放射状の輝度ムラをかなり減少させることができる。また、もっとも狭い方向における半値全幅Δω＝２０°内に含まれる光量は全光量の約３０％となっており、無駄な光が７０％まで減少する。このため垂直方向の輝度は、一般的な拡散板に比べて２０％程度向上しており、また、垂直方向からω＝５°離れた場所での輝度低下率が１０％を切っており、輝度ムラによる見にくさはほぼ解消されている。
【００５６】
この理由を説明する。導光板２６から出射される光は、図３３（ａ）に示すように少しなだらかなプロファイルを示している。これに対し、凹凸拡散板の拡散特性（垂直入射光に対する指向性）が図３３（ｂ）に示すように、導光板出射光と同じようになだらかなプロファイルを有している場合、導光板から出て凹凸拡散板を透過した光はより一層なだらかとなり、そのプロファイルは図３３（ｂ）´のようになる（ちょうど、自己相関で中心が鋭くなる現象に似ている。）。このような指向性では、ω方向である程度光を広げようとすると、非常に強い拡散が必要となり、φ方向にも広がってしまい、Δφ−Δωはそれほど小さくならない。また、斜め方向の無駄な光も増加することになる。
【００５７】
これに対し、図３３（ｃ）に示すように凹凸拡散板の拡散特性が矩形に近い場合には、導光板から出て凹凸拡散板を透過した光のプロファイルは、図３３（ｃ）´に示すように矩形に近くなる。このような比較的小さな拡散でΔωが大きく広がるのに対し、Δφはそれほど広がらないため、Δφ−Δωが小さくなる。たとえば、導光板のω方向における指向角Δω（図３４（ｂ）に示す。）より十分大きく、かつ、導光板のφ方向における指向角Δφ（図３４（ｂ）´に示す。）より十分小さい図３４（ａ）のような拡散特性を有する拡散板を導光板の上に置いた場合、ω方向において凹凸拡散板を透過した光の指向角Δωは、図３４（ｃ）に示すように、導光板から出射される光の指向角よりも広い拡散特性を有する拡散板の指向性に依存する。これに対し、φ方向では導光板から出射されている光の指向性は、図３４（ｂ）´のようにもともと広がっているので、凹凸拡散板を透過した光の指向性は、図３４（ｃ）´に示すように中心と端の部分が少しなだらかになるだけで半値幅は変わらない。そのため、導光板から出射される光の指向角がω方向では狭く、φ方向では広いような場合には、拡散の小さな拡散板を用いることでΔφ−Δωを小さくする効果がある。
【００５８】
さらには、図３３（ｄ）に示すように、導光板に垂直な方向を挟んで両側にピークを持つような拡散特性の場合には、導光板から出て凹凸拡散板を透過した光のプロファイルは、図３３（ｄ）´に示すようにさらに矩形に近くなり、必要な角度内に入る光の割合が増える。
【００５９】
なお、出射光の指向性をθ方向ないしω方向で広げるためには、図３５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す偏向パターン４５Ｃのように、θ方向に沿って湾曲させる方法も考えられる。なお、ここでθ軸はｚｒ平面に垂直な方向にとっている。しかし、このような方法では、図３６に示すように、偏向パターン４５Ｃに当たって偏向する光５６のうち、図３６に破線で示す光５６のように偏向パターン４５Ｃに当たる角度が大きいものは一度で出射されるが、図３６に実線で示す光５６のように、最初に偏向パターン４５Ｃに当たる角度が小さいものでは複数回偏向パターン４５Ｃで反射された後に導光板２６Ｃから出射されるので、θ方向での広がりが大きくなり、点光源２５Ｃから離れるほど出射される光５６のθ方向における広がりが大きくなってしまうという問題がある。本発明の面光源装置２３では、偏向パターン４５は直線状をしているので、このような問題がない。
【００６０】
また、図３５（ａ）（ｂ）（ｃ）のような偏向パターン４５Ｃであると、導光板２６Ｃに垂直な方向から見た時、１回目に偏向パターン４５Ｃに当たった後、光の進行方向が曲がるので、均一な輝度となるように設計することが困難になる。よって、偏向パターン４５Ｃによるθ方向での偏向角をあまり大きくすることはできず、この偏向角を大きくすると、本発明で考えているように光を放射状にまっすぐ広げて同心円状のパターンで出射させる方式とは異なったものとなり、光を拡散させて広げる通常の方式になってしまう。ｚｒ平面内における偏向角とｘｙ平面内における偏向角とは、平均して４：１（望ましくは、１０：１）程度あったほうがよいが、上記のような理由により図３５（ａ）（ｂ）（ｃ）のような偏向パターン４５Ｃでは、このような偏向角を実現することは困難である。
【００６１】
また、導光板２６内の光を光出射面４６から出射させる方法としては、図３７に示すように、点光源２５から遠い側で薄くなったくさび型の導光板２６を用いてもよい。しかし、平面視四角形の導光板２６では発光させる導光板面積がθ方向によって異なり（図１３参照）、また点光源２５からの出射される光量も方位（角度θ）によって異なっているので、導光板２６をくさび形状にするのみでは光出射面４６を均一に光らせることは不可能である。導光板２６をくさび形状にするだけで均一に発光させようとすれば、導光板２６の平面形状が複雑な形状にならざるを得ない。よって、導光板２６をくさび形状にする場合でも、偏向パターン４５と組み合わせる必要がある。
【００６２】
図３８はプリズムシート５２に形成された円弧状プリズム５５の別な断面形状（変形例）を示す図である。この円弧状プリズム５５の断面形状は、非対称な三角形の点光源２５から遠い側の斜面の裾をカットして裾部の傾斜角を大きくしたものであり、光入射側の傾斜面の傾斜角ξ＝７４°、反対側の傾斜面の傾斜角がη＝５６°及びζ＝５９°となっている。このように光入射側と反対側を２段にして中央部を突出させることにより、図３８に示すように、上方へ反射させる光を集光させることができる。また、図３９に示すように、円弧状プリズム５５の光入射側と反対側の面を円弧状に形成することによっても、円弧状プリズム５５で反射されて上方へ出射される光を集光させることができる。
【００６３】
また、面光源装置２３においては、図４０に示すように、複数個の点光源２５を導光板２６の一辺の中央部に接近させて配置し、この点光源２５の近傍の１点を中心として同心円状に偏向パターン４５を配列させてもよい。
【００６４】
また、実施例１においては、パターン面４７側に配置されている偏光整合板２８は省略しても差し支えない。
【実施例２】
【００６５】
図４１は本発明の別な実施例による両面画像表示装置の概略断面図である。この実施例２においては、導光板２６の表裏両面に偏向パターン４５を設けて導光板２６の両面を光出射面４６にしている。しかして、点光源２５から出射された光５６は、導光板２６内で面状に広がって導光板２６の両面から外部へ出射される。上面の光出射面４６から出射された光５６は上面側の偏光整合板２７に達し、Ｐ偏光の光は偏光整合板２７を透過し、拡散プリズムシート２９のプリズムシート５２で垂直上方へ曲げられて液晶パネル２２を照明する。また、偏光整合板２７で反射されたＳ偏光の光は、導光板２６及び偏光整合板２８を斜めに透過し、拡散プリズムシート３０のプリズムシート５２で垂直下方へ曲げられて液晶パネル２４を照明する。
【００６６】
また、下面の光出射面４６から出射された光５６は下面側の偏光整合板２８に達し、Ｓ偏光の光は偏光整合板２８を透過し、拡散プリズムシート３０のプリズムシート５２で垂直下方へ曲げられて液晶パネル２４を照明する。また、偏光整合板２８で反射されたＰ偏光の光は、導光板２６及び偏光整合板２７を斜めに透過し、拡散プリズムシート２９のプリズムシート５２で垂直上方へ曲げられて液晶パネル２２を照明する。
【００６７】
このような構造の両面画像表示装置にあっても、光５６をＰ偏光とＳ偏光に分けて液晶パネル２２と液晶パネル２４に分配しているので、光の利用効率を向上させることができる。また、この両面画像表示装置は、中央の水平面に関して上面側と下面側とで対称な構造となっているので、液晶パネル２２と液晶パネル２４の輝度をほぼ同等にすることができる。
【実施例３】
【００６８】
図４２は本発明にかかる実施例３による両面画像表示装置の分解斜視図である。この両面画像表示装置は、導光板２６の端面（光入射面）に対向させて発光部５７を配置し、導光板２６の上方に偏光整合板２７、プリズムシート５２及び液晶パネル２２を順次配置し、導光板２６の下方に偏光整合板２８、プリズムシート５２及び液晶パネル２４を順次配置したものである。
【００６９】
偏向パターン４５は、導光板２６の下面を凹没させることによって形成されており、幅方向にわたってほぼ直角三角形状の均一な断面を有している。この偏向パターン４５は、互いに間隔を置いて光入射面と平行に配列されており、光入射面から遠くなるにつれて偏向パターン４５間の間隔が短くなっている。プリズムシート５２も断面三角形状の直線状プリズム５８が一定ピッチ毎に形成されている。
【００７０】
図４３に示すように、発光部５７は、屈折率の高い透明樹脂によって形成されたくさび状の導光体（以下、くさび状導光体という）５９と、くさび状導光体５９の側端面に対向させて配置された点光源２５と、くさび状導光体５９の背面に配置された正反射板６０と、くさび状導光体５９の前面に配置されたプリズムシート６１とからなっている。ここで、点光源２５は１個もしくは複数個のＬＥＤを透明樹脂内に封止したものであり、透明樹脂は前面を除いて白色樹脂によって覆われ、発光ダイオードから出射された光は、直接あるいは白色樹脂の内面で反射された後、前方へ効率良く出射される。
【００７１】
点光源２５から出射された光（ランバート光）は、くさび状導光体５９の側端面からくさび状導光体５９内に入射する。くさび状導光体５９内に入射した光は、図４３に示すように、くさび状導光体５９の前面（光出射面）５９ａ及び背面で反射を繰り返すことによってくさび状導光体５９の内部を進行し、くさび状導光体５９の背面で反射する度に前面５９ａへの入射角が小さくなり、くさび状導光体５９の前面５９ａへの入射角が全反射の臨界角よりも小さくなったところでくさび状導光体５９の前面５９ａから外部へ出射される。また、図４３で破線により示すように、くさび状導光体５９の背面から外部へ出射した光は、正反射板６０により反射されて再度くさび状導光体５９内に戻り、くさび状導光体５９の前面５９ａから出射される。このようにしてくさび状導光体５９の前面５９ａから出射される光は、くさび状導光体５９の前面５９ａとほぼ平行な方向（略ｘ軸の負方向）に揃えられる。
【００７２】
くさび状導光体５９の前面５９ａに配置されたプリズムシート６１も屈折率の高い透明樹脂（例えば、屈折率１.５９の透明樹脂）によって形成されており、プリズムシート６１の前面には複数のプリズム６１ａが配列されている。各プリズム６１ａは、頂角４０°の断面三角形状をしており、上下方向（導光板２６の厚み方向）に均一に伸びている。しかして、上記のようにしてくさび状導光体５９の前面５９ａから出射された光は、プリズム６１ａを透過して屈折されることにより、プリズムシート６１とほぼ垂直な方向へ偏向された後、光入射面から導光板２６内へほぼ垂直に入射させられる。よって、この発光部５７によれば、点光源２５から出射された光をプリズムシート６１のほぼ全長に広げて出射させることができ、点光源２５をいわゆる線状光源に変換することができる。さらに、その線状光源から出射される光の方向もほぼ均一に揃えることができる。
【００７３】
このような両面画像表示装置にあっても、発光部５７から出射された平行光を導光板２６内に導き、この平行光を導光板２６内に広げつつ導光板２６の光出射面４６から光出射面とほぼ平行な方向へ向けて斜めに出射させることができる。そして、導光板２６から出射された光を偏光整合板２７、２８によってＰ偏光とＳ偏光とに分離した後、点光源２５で垂直方向に曲げてそれぞれ液晶パネル２２及び液晶パネル２４に導くことができる。
【００７４】
よって、実施例１が点光源を用いており、実施例３が線状光源化された発光光源を用いている違いはあるものの、実施例３でも実施例１と同様な作用効果を奏することができ、光の利用効率を高くすることができる。
【実施例４】
【００７５】
図４４は本発明にかかる両面画像表示装置の分解斜視図である。この実施例では、液晶パネル２４の大きさが液晶パネル２２に比べて小さくなっており、小さい液晶パネル２４の周囲を枠部材６２で囲っている。また、枠部材６２に対応する領域と液晶パネル２４に対応する領域とで液晶パネル２２の画面輝度に差が生じにくいよう、枠部材６２は表面の光反射率ができるだけ小さな材料（理想的には、反射率がゼロのもの）で形成している。なお、導光板２６の上下の偏向パターン４５を形成されている領域は同じ面積であってもよいが、上面側の偏向パターン４５を形成されている領域は下面の液晶パネル２４とほぼ同じ面積とし、下面側の偏向パターン４５の形成されている領域は上面の液晶パネル２２とほぼ同じ面積としてもよい。
【００７６】
なお、上記各実施例においては、各偏光整合板２７、２８の偏光透過軸は直交するようにしたが、中間に１／２波長板等の位相差板を挿入すれば、両偏光整合板２７、２８の偏光透過軸を平行にすることも可能である。
【００７７】
（携帯用電話機）
本発明の画像表示装置は例えば折り畳み式の携帯用電話機などに用いられる。図４５及び図４６は折り畳み式の携帯用電話機７１を示す斜視図であって、図４５では折り畳んで閉じた状態の斜視図を示し、図４６では、開いた状態の斜視図を示している。この携帯用電話機７１は、回路基板やバッテリー等を内蔵され表面にスイッチ類やテンキー７３等を設けられた本体部７４と、本発明にかかる両面画像表示装置７２とアンテナ７７を組み込まれたカバー部７５とが蝶番部７６によって回動自在に連結されている。両面表示型画像表示装置７２のメイン側の液晶パネル２２は、図４６に示すように、液晶ディスプレイとしてカバー部７５の内面に配置されている。画像表示装置７２のサブ側の液晶パネル２４は、図４５に示すように、カバー部７５の外面に露出している。
【００７８】
このような携帯用電話機７４によれば、両面画像表示装置７２の光利用効率を高めることができるので、液晶パネル２２、２４の明るい画像を得ることができると共にバッテリーの消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】従来の両面画像表示装置を示す概略断面図である。
【図２】同上の従来例の作用説明図である。
【図３】本発明の実施例１による両面画像表示装置を示す分解斜視図である。
【図４】実施例１の両面画像表示装置に用いられている点光源の構造を示す断面図である。
【図５】実施例１に用いられている導光板の裏面図である。
【図６】導光板の下面の面発光領域に形成された偏向パターンの配置を表した平面図である。
【図７】導光板に形成された偏向パターンの輪郭を示す斜視図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は偏向パターンの断面形状とその作用効果を説明する図である。
【図９】実施例１に用いられている拡散プリズムシートの側面図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は凹凸拡散板の構造を説明する図である。
【図１１】拡散プリズムシートを構成するプリズムシートの構造を示す斜視図である。
【図１２】実施例１の両面画像表示装置におけるｚｒ断面での光の挙動を説明する断面図である。
【図１３】導光板内の各方位における光の分配の仕方を説明する図である。
【図１４】導光板を斜め上方から見たときの光の挙動を示す図である。
【図１５】円弧状プリズムに入射した光が垂直方向へ曲げられる様子を示す説明図である。
【図１６】対称な断面形状を有する円弧状プリズムにおける光の指向性を説明する図である。
【図１７】非対称な断面形状を有する円弧状プリズムにおける光の指向性を説明する図である。
【図１８】実施例１における光の挙動を示す概略図である。
【図１９】比較例１における光の挙動を示す概略図である。
【図２０】比較例２における光の挙動を示す概略図である。
【図２１】光出射面から垂直に光を出射させるための光拡散パターンの構造を説明する図である。
【図２２】同上の光拡散パターンを形成された導光板から出射される光の指向性を示す図である。
【図２３】図２１の導光板から出射される光の指向性を表わした斜視図である。
【図２４】輝度ムラの発生する様子を説明する図である。
【図２５】導光板の上に置かれた図１０のようなプリズムシートを透過した光のω方向の指向性とφ方向の指向性を示す図である。
【図２６】図１０のようなプリズムシートを用いたときの光の指向性を示す斜視図である。
【図２７】線状光源とプリズムシートを用いた面光源装置とその指向性を示す斜視図である。
【図２８】同上の面光源装置から出射される光の指向性を示す斜視図である。
【図２９】一般的な拡散板の指向性を示す図である。
【図３０】同上の拡散板を図１０のプリズムシートの上に置いた場合の、ω方向及びφ方向の指向性を示す図である。
【図３１】図１０のような凹凸拡散板に平行光を垂直入射させたときの指向性を示す図である。
【図３２】同上の凹凸拡散板を図１０のプリズムシートの上に置いた場合の、ω方向及びφ方向の指向性を示す図である。
【図３３】（ａ）は導光板から出射される光の指向性を示す図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は拡散板の拡散特性を示す図、（ｂ）´（ｃ）´（ｄ）´はそれぞれ導光板から出射され（ｂ）（ｃ）（ｄ）の特性を有する拡散板を透過した光の指向性を示す図である。
【図３４】（ａ）は拡散板の拡散特性を示す図、（ｂ）（ｂ）´は導光板から出射される光の指向性を示す図、（ｃ）は（ｂ）のような指向性を有する光が（ａ）の特性を有する拡散板を透過した後の指向性を示す図、（ｃ）´は（ｂ）´のような指向性を有する光が（ａ）の特性を有する拡散板を透過した後の指向性を示す図である。
【図３５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、別な形態の光拡散パターンを示す斜視図、平面図及び側面図である。
【図３６】図３５のような光拡散パターンを有する導光板から出射される光を示す図である。
【図３７】実施例１の変形例であって、別な形態の導光板を用いた面光源装置の斜視図である。
【図３８】実施例１の別な変形例であって、プリズムシートに形成された円弧状プリズムの別な断面形状を示す図である。
【図３９】実施例１のさらに別な変形例であって、プリズムシートに形成された円弧状プリズムのさらに別な断面形状を示す図である。
【図４０】実施例１のさらに別な変形例を示す概略平面図である。
【図４１】本発明の実施例２による両面画像表示装置を示す概略断面図である。
【図４２】本発明の実施例３による両面画像表示装置を示す分解斜視図である。
【図４３】実施例３で用いられている発光部における光の挙動を説明する図である。
【図４４】本発明の実施例４による両面画像表示装置の分解斜視図である。
【図４５】折り畳んだ状態の携帯用電話機の斜視図である。
【図４６】開いた状態の携帯用電話機の斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
２１  両面画像表示装置
２２  液晶パネル
２３  面光源装置
２４  液晶パネル
２５  点光源
２６  導光板
２７、２８  偏光整合板
２９、３０  拡散プリズムシート
４５  偏向パターン
４６  光出射面
５１  凹凸拡散板
５２  プリズムシート
５５  円弧状プリズム
５６  光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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