CN1453609A - 从两面观察设于设备两面两液晶显示元件的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置,可使用于控制从作为显示观察侧的前侧入射的光的透过和遮断的第1和第2显示元件,反向配置成各自后面彼此相对置,并在其间配置光照射部件,由两个偏振光分离元件夹持从两个面产生照明光的照明装置,将透过一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过另一方的偏振光分离元件进行反射,将透过上述另一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过上述一方反射偏振光元件(21)反射,向上述第1和第2显示元件照射光。

Description

从两面观察设于设备两面 两液晶显示元件的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种可从设备两个面来观察显示的显示装置。
背景技术
最近,作为具有对设备主体可开闭的盖的便携电话机或便携终端机等电子设备,提议在上述盖的内面(当闭盖时面向设备主体的面)和外面中分别设置显示部,以便无论开盖状态还是闭盖状态下,都可显示信息。
如特开平10-90678号公报、特开2001-290445号公报中所公开的那样,在这种电子设备中使用如下两个面显示型显示装置:使第1和第2两个显示元件各自的显示在与观察侧的表面相反侧的后面彼此相向,沿反向配置控制光透过和遮断的第1和第2两个显示元件,在这些显示元件之间配置称为后灯的面光源。该两个面显示型显示装置将两个面的显示分别设为利用来自上述面光源的光的透过显示。
作为反射显示,通过在上述两个显示元件之间配置反射板,对两个面的显示分别利用作为外部环境光的外光。在这种进行反射显示的液晶显示元件中,如特开2000-75284号公报中所公开的那样,提议使用散射偏振光片,在彼此垂直的两个偏振光分量中,使一方的偏振光分量透过,使另一方的偏振光分量散射后,使之反射。
但是,使用上述反射板或散射偏振光片来进行反射显示的显示装置,其显示暗。另外,在进行两个面显示的情况下,也存在两方的面显示暗的问题。
发明概述
本发明的目的在于提供一种显示装置,在明亮环境下,将外光用作照明光,进行明亮的反射板显示,另外,在黑暗环境下,点亮光源,明亮且清楚地显示照明光的透过显示。
若要实现本发明的目的:则在显示装置的表面和里面两个面中分别配置第1和第2显示元件,当将一方表面(第1显示元件的前面)作为显示面进行反射显示时,使从上述第1显示元件前侧入射后、透过该第1显示元件的光,透过光照射部件的第1显示元件侧的偏振光分离元件,由第2显示元件侧的偏振光分离元件反射,当将另一方里面(第2显示元件的前面)作为显示面进行反射显示时,使从上述第2显示元件前侧入射后、透过该第2显示元件的光,透过上述光照射部件的第2显示元件侧的偏振光分离元件,由第1显示元件侧的偏振光分离元件反射。
即,本发明第1方案的显示装置的特征在于:具备:第1和第2显示元件,在外侧配置有观察侧的前面,在内侧配置有与上述观察侧相反侧的里面,并使其彼此相对,
以及光照射部件,其具有第1和第2偏振光分离元件,被配置在上述第1和第2显示元件各自里面之间,并将入射光的彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量反射,将另一方的偏振光分量透过,将透过上述一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过另一方的偏振光分离元件进行反射,将透过上述另一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过上述一方的反射偏振光元件进行反射,并从各自的里面侧向上述第1和第2显示元件照射光。
根据第1方案的显示装置,上述光照射部件的一对偏振光分离元件,分别基本无吸收地将入射光的彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量以高反射率反射,并基本无吸收地将另一方的偏振光分量以高透过率透过,所以当将一方和另一方任意一面作为显示面时,都可进行亮度充分的反射显示。
在该显示装置中,期望偏振光分离元件由直线偏振光分离元件构成,该直线偏振光分离元件分离为彼此垂直的两个直线偏振光分量后,可使一方的直线偏振光分量透过,而使另一方的直线偏振光分量被反射,更具体而言,由反射偏振光片构成,该反射偏振光片具有透过轴和反射轴,该透过轴平行于入射光彼此垂直的两个直线偏振光分量中、透过上述偏振光分离元件的一方直线偏振光分量的光的振动面方向,上述反射轴垂直于上述透过轴、并反射另一方直线偏振光分量的光,该光在垂直于上述一方直线偏振光分量的光的振动面的方向上具有振动面,并使各透过轴彼此垂直地来配置。或者,也可在彼此平行配置上述反射偏振光片各自的透过轴时,在上述两块反射偏振光片之间配置相位差板。
另外,在该显示装置中,显示元件最好是液晶显示元件,该液晶显示元件由液晶单元和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片构成,液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在这些前侧衬底和后侧衬底之间、根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态用的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中、透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴,并吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量,此时,上述两个反射偏振光元件中,第1液晶显示元件侧的第1反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第1液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质地平行,第2液晶显示元件侧的第2反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第2液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质平行。
并且,在该显示装置中,期望在上述光照射部件的上述两个偏振光分离元件之间配置照明装置,该照明装置可向上述第1显示元件侧和上述第2显示元件侧两方照射照明光。根据该结构,从显示装置两个面可观察明亮的反射显示和照明光的明亮透过显示。
此时,上述照射装置由至少1个光源和板状的导光板构成,该导光板将光源配置在端面上,并引导从端面入射的来自光源的照明光从板状部件的两个面射出,照亮上述第1、第2显示元件,且分别透过从上述第1、第2显示元件入射的光。
另外,在本发明的显示装置中,期望上述光照射部件的偏振光分离元件也可以是圆偏振光分离元件,其分离成沿彼此不同方向旋转的两个圆偏振光分量、并透过一方方向旋转的圆偏振光分量,反射另一方方向旋转的圆偏振光分量,此时,偏振光分离元件分别由圆偏振光分离层、和配置在该圆偏振光分离层两侧的λ/4相位差板构成,上述圆偏振光分离层将入射光右向旋转和左向旋转的两个圆偏振光分量中一方的圆偏振光分量反射,而使另一方的圆偏振光分量透过,另外,上述光照射部件还具备配置在上述两个圆偏振光分离元件之间、向上述第1显示元件侧和上述第2显示元件侧两方照射照明光的照明装置。
另外,当上述第1和第2显示元件是液晶显示元件,该液晶显示元件由液晶单元和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片构成,液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在这些前侧衬底和后侧衬底之间、根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态用的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中被透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴、并吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量,此时,上述偏振光分离元件的λ/4相位差板的滞相轴与上述液晶显示元件的吸收偏振光片的吸收轴被配置成彼此45度交叉。
本发明第2方案的显示装置的特征在于:具备:第1和第2显示元件,在外侧配置有观察侧的前面,在内侧配置有与上述观察侧相反侧的里面,并使其彼此相对,
以及光照射部件,具有:第1和第2偏振光分离元件,配置在上述第1和第2显示元件各自里面之间,将入射光的彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量反射,使另一方的偏振光分量透过;和照明装置,配置在上述第1和第2偏振光分离元件之间,使透过第1和第2偏振光分离元件的光透过,且向上述第1和第2偏振光分离元件射出照明光;将透过上述一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过另一方的偏振光分离元件进行反射,将透过上述另一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过上述一方的反射偏振光元件进行反射,并从各自的里面侧向上述第1和第2显示元件射入来自上述照明装置的光。
根据第2方案的显示装置,根据该结构,可从显示装置的两个面来观察明亮的反射显示和照明光的明亮透过显示。
在该显示装置中,偏振光分离元件由直线偏振光分离元件构成,该直线偏振光分离元件分离为彼此垂直的两个直线偏振光分量后,将一方的直线偏振光分量透过,将另一方的直线偏振光分量反射,使上述第1和第2直线偏振光分离元件的透过轴彼此垂直配置。另外,彼此平行地配置上述偏振光分离元件的上述第1和第2直线偏振光分离元件的透过轴,在这些第1和第2直线偏振光分离元件之间,配置着用来调整所透过的光的偏振光状态的相位差板。
另外,在该显示装置中,上述第1和第2显示元件具有液晶单元、和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片,液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对该前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在这些前侧衬底和后侧衬底之间、根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态用的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中所透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴、并吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量,上述两个反射偏振光元件中,第1液晶显示元件侧的第1反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第1液晶显示元件后侧吸收偏振光片的透过轴实质平行,第2液晶显示元件侧的第2反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第2液晶显示元件后侧的吸收偏振光片透过轴实质平行。
本发明第3方案的显示装置的特征在于:具备:用于显示图像等的第1和第2显示元件,在外侧配置有观察侧的前面,在内侧配置有与上述观察侧相反侧的里面,并使其彼此相对,
以及光照射单元,具有:第1和第2偏振光分离元件,配置在上述第1和第2显示元件各自里面之间,将入射光分离成彼此不同的两个偏振光分量,使一方的偏振光分量被反射,使另一方的偏振光分量透过;和照明单元,配置在上述两个偏振光分离元件之间,向上述第1显示元件侧和上述第2显示元件侧两方照射照明光,将透过上述一方偏振光分离元件的另一方偏振光分量的光通过另一方的偏振光分离元件进行反射,将透过上述另一方偏振光分离元件的另一方偏振光分量的光通过上述一方的反射偏振光元件进行反射,且从上述照明元件向上述第1和第2显示元件分别射入来自各自里面侧的光。
根据第3方案的显示装置,可从显示装置的两个面来观察明亮的反射显示和照明光的明亮透过显示。
在该显示装置中,上述偏振光分离元件最好由分离成偏振光面彼此垂直的两个直线偏振光的元件构成,另外,上述光照射元件最好具备:第1和第2偏振光分离元件,将入射光彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量反射,使另一方的偏振光分量透过;和导光元件,配置在上述第1和第2偏振光分离元件之间,使透过第1和第2偏振光分离元件的光透过,且向上述第1和第2偏振光分离元件射出照明光。另外,期望上述第1和第2显示元件具有液晶单元和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片,液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在这些前侧衬底和后侧衬底之间、根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态用的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中所透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴、且吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量,上述两个反射偏振光元件中,第1液晶显示元件侧的第1反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第1液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质平行,第2液晶显示元件侧的第2反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第2液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质平行。
附图的简要说明
图1是表示本发明实施例1的显示装置的分解立体图。
图2A、2B是表示将实施例1的显示装置一侧面作为显示面时,入射光的透过路径的示意截面图。
图3A、3B是表示将实施例1的显示装置另一侧面作为显示面时,入射光的透过路径的示意截面图。
图4A、4B是表示在两个面具有显示部的电子设备一例的立体图。
图5是表示本发明实施例2的显示装置的分解立体图。
图6A、6B是表示将实施例2的显示装置一侧面作为显示面时入射光的透过路径的示意截面图。
图7A、7B是表示将实施例2的显示装置另一侧面作为显示面时,入射光的透过路径的示意截面图。
图8是表示本发明实施例3的显示装置的分解立体图。
图9是其它偏振光分离元件的分解侧面图。
图10是表示本发明实施例4的显示装置的分解立体图。
图11A、11B是表示将实施例4的显示装置一侧面作为显示面时,入射光的透过路径的示意截面图。
图12A、12B是表示将实施例4的显示装置另一侧面作为显示面时入射光的透过路径的示意截面图。
具体的实施方式
图1-图4A、4B表示本发明的实施例1,图1是显示装置的分解立体图,图2A、2B和图3A、3B是表示将上述显示装置一方的面作为显示面时、和将另一方的面作为显示面时,入射光的透过路径的示意截面图,图4A、4B是表示两个面上具有显示部的电子设备一例的立体图。
首先,说明图4A、4B所示电子设备,该电子设备是便携电话机,由前面具备多个键2的设备主体1,和一端枢支在上述设备主体1的上缘部、并相对上述设备主体1可开闭闭转动设置的盖3构成,在上述盖3的内面、即如图4A所示关闭盖3时面对设备主体1、如图4B所示打开盖3时向前的面,和上述盖3的外面分别设置显示部50、51。
如图1所示,实施例1的显示装置使显示观察侧和作为与其相反面的后面彼此相对置地反向配置,并各自具备用于控制从作为显示观察侧的前侧入射的光的透过和遮断的第1和第2显示元件10A、10B、和配置在上述第1和第2显示元件10A、10B之间的光照射部件20。
上述显示元件10A、10B例如是液晶显示元件,都具备:液晶单元11,将作为显示观察侧的前侧的透明衬底12、与面对该前侧衬底12的后侧透明衬底13经框状密封件14相接合,在这些衬底12、13之间被上述密封件14包围的区域中设置用于根据施加电场来控制透过光的偏振光状态的液晶层15(参照图2A);和夹持上述液晶单元11、配置在其前后的一对偏振光片16、17。
虽图中省略,但在与上述液晶单元11的前后衬底12、13的液晶层15相对置的内面中,在彼此相对的区域中设有透明电极,其形成有排列成矩阵状的多个象素,并在其上设置配向膜。
该液晶单元11是例如将TFT(薄膜晶体管)作为有源元件的有源矩阵(アクティブマトリックス)液晶单元,在其一方的衬底、例如后侧衬底13的内面,设置沿行方向和列方向排列成矩阵状的多个象素电极、分别连接于这些象素电极的多个TFT、分别向各行的TFT提供选通信号(ゲ一トシンゴウ)的多个选通布线、和分别向各列的TFT提供数据信号的多个数据布线,在作为另一方衬底的前侧衬底12的内面,设置有多个颜色、例如红、绿、蓝3色滤色片,其是在上述多个象素电极上各自相对置地交互排列形成的,和面对上述多个象素电极的一片膜状的对置电极。
另外,上述液晶显示元件10A、10B都是TN(扭转向列(ッィステツドネマティツク))型,液晶单元11的液晶层15,其液晶分子由在前后衬底12、13间实质以90度扭转角扭转定向的电介质各向异性为正的向列液晶构成。
图1中,箭头12a表示上述液晶单元11的上述前侧衬底12附近的液晶分子定向方向,箭头13a表示后侧衬底13附近的液晶分子定向方向,图中,上侧第1液晶显示元件10A的前侧衬底(图中上侧衬底)12附近的液晶分子定向方向12a,是在相对彼此平行设定的第1和第2液晶显示元件10A、10B的横轴(画面的横轴)x向一方方向、例如从前侧看实质向右旋转45度的方向上;后侧衬底(图中下侧衬底)13附近的液晶分子定向方向13a,是在相对上述横轴x向另一方方向、即从前侧看实质向左旋转45度的方向上,该第1液晶显示元件10A的液晶层15的液晶分子的扭转方向如图1中虚线箭头所示,从后侧衬底13朝向前侧衬底12,以从前侧看实质向右旋转90度的扭转角扭转定向。
另一方面,图1中,下侧第2液晶显示元件10B的前侧衬底(图中下侧衬底)12附近的液晶分子定向方向12a,在实质垂直于上述第1液晶显示元件10A的前侧衬底12附近的液晶分子定向方向12a的方向(从前侧看,实质相对横轴x向右旋转45度的方向)上,后侧衬底(图中上侧衬底)13附近的液晶分子定向方向13a,在实质垂直于上述第1液晶显示元件10A的后侧衬底13附近的液晶分子定向方向13a的方向(从前侧看,实质相对横轴x向左旋转45度的方向)上,该第2液晶显示元件10B的液晶层15的液晶分子的扭转方向如图1中虚线箭头所示,从后侧衬底13朝向前侧衬底12,以从前侧看实质向左旋转(在图1中,从后侧看向右旋转)90度的扭转角扭转定向。
上述第1和第2液晶显示元件10A、10B的前侧衬底12和后侧衬底13附近的液晶分子定向方向12a、13a与上述相反,实质平行于各液晶显示元件10A、10B的前侧衬底12附近的液晶分子定向方向12a,也可实质平行于各液晶显示元件10A、10B的后侧衬底13附近的液晶分子定向方向13a。
另外,上述第1和第2液晶显示元件10A、10B中,夹持液晶单元11而配置的一对偏振光片16、17是如下吸收偏振光片,在彼此垂直的方向上分别具有透过轴16a、17a和吸收轴(未图示),吸收入射光的彼此垂直的两个直线偏振光分量中具有平行于上述吸收轴的振动面的一方直线偏振光分量,使具有平行于上述透过轴16a、17的振动面的另一方直线偏振光分量透过;前侧的吸收偏振光片16的透过轴16a,实质垂直或平行(图中为垂直)于上述液晶单元11的前侧衬底12附近的液晶分子定向方向12a,并粘贴在上述液晶单元11的前侧衬底12的外面,后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a,实质垂直于上述前侧吸收偏振光片16的透过轴16a,并粘贴在上述液晶单元11的后侧衬底13的外面。
即,上述第1和第2液晶显示元件10A、10B的前侧吸收偏振光片16,使各自的透过轴16a实质彼此垂直来配置,作为上述第1和第2液晶显示元件10A、10B相对面侧的后侧吸收偏振光片17,使各自的透过轴17a实质彼此垂直来配置。
另外,配置在上述第1液晶显示元件10A和第2液晶显示元件10B之间的光照射部件20,构成为具有一对偏振光分离元件21、22,在这些偏振光分离元件21、22之间还配置面光源24。
上述一对偏振光分离元件21、22,是例如将入射光的彼此垂直的两个直线偏振光分量中一方的直线偏振光分量反射、使另一方的直线偏振光分量透过的反射偏振光元件,该反射偏振光元件分别具有透过轴和反射轴,该透过轴平行于入射光的彼此垂直的两个直线偏振光分量中、透过上述偏振光分离元件的一方直线偏振光分量的光的振动面方向,上述反射轴垂直于上述透过轴、且使在与上述一方的直线偏振光分量的光振动面垂直的方向上具有振动面的另一方直线偏振光分量的光被反射。即,该反射偏振光元件在彼此垂直方向上具有透过轴21a、22a和反射轴21b、22b,反射具有平行于上述反射轴21b、22b的振动面的直线偏振光分量的光,透过具有平行于上述透过轴21a、22a的振动面的直线偏振光分量的光。下面,将偏振光分离元件21、22称为反射偏振光元件。
上述一对反射偏振光元件21、22使各自的透过轴21a、22a实质彼此垂直,同时,实质平行于上述第1液晶显示元件10A后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a来配置第1液晶显示元件10A侧的反射偏振光元件(下面称为第1反射偏振光元件)21的透过轴21a,实质平行于上述第2液晶显示元件10B后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a来配置第2液晶显示元件10B侧的反射偏振光元件(下面称为第2反射偏振光元件)22的透过轴22a。
另外,配置在上述第1和第2反射偏振光元件21、22之间的面光源24包括:使从一方和另一方板面入射的光分别透过、从上述一方和另一方的至少一方的两方面射出来自端面的入射光的板状导光板25;和相对导光板25的上述端面设置的发光元件26。
本实施例中所用面光源24使由LED(发光二极管)构成的多个上述发光元件26面对上述导光板25的端面来配置,但面对上述导光板25的端面的发光元件也可以是直管状的冷阴极管等。
面光源24使从上述导光板25一方的面入射的光透过后从该导光板25另一方的面射出,使从上述导光板25另一方的面入射的光透过后从该导光板25一方的面射出,同时,将从上述发光元件26射出后从端面入射到上述导光板25上的光在导光板25一方及另一方的面与外界(空气)的界面上边全反射边导入导光板25内,并从一方板面及另一方板面射出,上述发光元件26在得到充分亮度的外光环境下使用显示装置时熄灭,在得不到充分亮度的外光环境下使用显示装置时熄点亮。
虽图中省略,但在上述导光板25的一方和另一方任意一面中与导光板端面平行地形成多个槽状凹部,该槽状凹部使在导光板25内可向该面前进的光沿相对上述导光板面的法线角度变小的方向反射,因此,可在上述导光板25内传导的光主要从上述导光板25中与形成上述槽状凹部的面相反侧的面射出。
面光源24使上述导光板25一方的面与上述第1反射偏振光元件21相对,使上述导光板25另一方的面与上述第2反射偏振光元件22相对,同时,在上述导光板25两方的面和上述第1及第2反射偏振光元件21、22之间分别设置空气层来配置。
显示装置在例如图4A、4B所示电子设备(便携电话机)的盖3内,在上述液晶显示装置一方的面侧、例如第1液晶显示元件10A的前面侧(图1中上侧)安装上述盖3的内面显示作为显示部50,在另一方的面侧、即第2液晶显示元件10B的前面侧(图1中下侧)安装上述盖3的外面显示作为显示部51。
显示装置进行将上述第1液晶显示元件10A的前面作为一方显示面的反射显示和将上述第2液晶显示元件10B的前面作为另一方显示面的反射显示,驱动上述第1液晶显示元件10A,使当将一方的面作为显示面时,控制入射光的透过和遮断,驱动上述第2液晶显示元件10B,使当将另一方的面作为显示面时,控制入射光的透过和遮断。
另外,该显示装置在将一方的面作为显示面和在将另一方的面作为显示面时,在得到充分亮度的外光的环境下,进行利用从作为显示观察侧的前侧入射的外光的反射显示,当未得到充分亮度的外光时,进行从上述光照射部件20的面光源24射出照明光后利用该照明光的透过显示,任何显示都可从正面方向(画面的法线附近的方向)观察。
本实施例的显示装置如图1所示,使上述第1和第2液晶显示元件10A、10B分别与前侧的吸收偏振光片16的透过轴16a和后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a实质垂直,所以设一方的面为显示面时的反射显示和透过显示、设另一方的面为显示面时的反射显示和透过显示、不向上述液晶单元11的液晶层15施加电场的无电场时(液晶层15的液晶分子的定向状态为初始扭转定向时)的显示都为亮显示,是所谓的常白(normally white)模式的显示。
首先,说明将一方的面作为显示面时的入射光的透过路径。当将上述一方的面作为显示面的反射显示时,如图2A所示,从前侧入射到第1液晶显示元件10A上的外光(非偏振光)中彼此垂直的两个直线偏振光分量中、具有与上述第1液晶显示元件10A前侧吸收偏振光片16的吸收轴平行的振动面的直线偏振光分量,由吸收偏振光片16吸收,具有与上述吸收偏振光片16的透过轴16a平行的振动面的直线偏振光分量,透过吸收偏振光片16,变为与上述吸收偏振光片16的透过轴16a平行的直线偏振光S,从前侧入射到第1液晶显示元件10A的液晶单元11。
从前侧入射到上述液晶单元11上的直线偏振光S受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向液晶单元11的后侧射出,由后侧的吸收偏振光片17遮断或透过上述后侧的吸收偏振光片17后,射出到上述第1液晶显示元件10A的后侧。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)的液晶分子定向状态实质是90度扭转定向,此时,如图2A左侧所示,透过上述前侧吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光S由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为与后侧吸收偏振光片17的透过轴17a平行的直线偏振光P,向液晶单元11的后侧射出,所以在无电场时,向上述液晶单元11后侧射出的上述直线偏振光P透过上述后侧吸收偏振光片17后,向第1液晶显示元件10A的后侧射出。
向上述第1液晶显示元件10A的后侧射出的上述直线偏振光P入射到上述光照射部件20。
上述光照射部件20的第1液晶显示元件10A侧的第1反射偏振光元件21的透过轴21a,与上述第1液晶显示元件10A的后侧吸收偏振光片17的透过轴17a实质平行,所以射出到上述第1液晶显示元件10A后侧后入射到上述光照射部件20中的上述直线偏振光P,基本上都透过上述第1反射偏振光元件21。
透过上述第1反射偏振光元件21的上述直线偏振光P,透过面光源24的导光板25后,入射到上述光照射部件20的第2反射偏振光元件22,由第2反射偏振光元件22反射。
即,因为上述第1反射偏振光元件21与第2反射偏振光元件22的透过轴21a、22a实质彼此垂直,所以透过上述第1反射偏振光元件21后入射到第2反射偏振光元件22上的上述直线偏振光P是具有与上述第2反射偏振光元件22的反射轴22b相平行的振动面的直线偏振光分量的光,因此,该光基本上都被上述第2反射偏振光元件22反射。
由上述第2反射偏振光元件22反射的上述直线偏振光P,再次透过上述面光源24的导光板25,并透过上述第1反射偏振光元件21后,从面对上述光照射部件20的第1液晶显示元件10A的面射出,并从其后侧入射到上述第1液晶显示元件10A。
从后侧入射到上述第1液晶显示元件10A的直线偏振光P透过第1液晶显示元件10A后侧的吸收偏振光片17,通过液晶单元11的液晶层15实质上旋光90度,变为平行于前侧吸收偏振光片16的透过轴16a的直线偏振光S,透过上述前侧吸收偏振光片16后,向上述第1液晶显示元件10A的前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图2A右侧所示,从第1液晶显示元件10A的前侧入射、透过前侧的吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光S未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11,入射到后侧的吸收偏振光片17,由吸收偏振光片17吸收。
因此,将上述一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)作为显示面的反射显示时的无电场时显示,是亮显示(白显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
另外,将上述一方的面作为显示面的透过显示时,点亮上述光照射部件20的面光源24的发光元件26,来自上述发光元件26的射出光如图2B所示,从其端面入射到导光板25,在导光板25一方与另一方的面与外侧空气层的界面中,一边全反射一边导入导光板25内,从上述导光板25的一方的面和另一方的面射出。
从上述导光板25的面对第1反射偏振光元件21的面射出的照明光入射到上述第1反射偏振光元件21,该光(非偏振光)中平行于上述第1反射偏振光元件21的反射轴21b的直线偏振光S由第1反射偏振光元件21反射,平行于上述第1反射偏振光元件21的透过轴21a的直线偏振光P透过第1反射偏振光元件21后,向上述第1液晶显示元件10A侧射出。
另外,从上述导光板25的面对第2反射偏振光元件22的面射出的照明光入射到使透过轴22a相对上述第1反射偏振光元件21的透过轴21a实质垂直配置的上述第2反射偏振光元件22,该光(非偏振光)中平行于上述第2反射偏振光元件22的透过轴22a的直线偏振光S透过第2反射偏振光元件22,向第2液晶显示元件10B侧射出,平行于上述第2反射偏振光元件22的反射轴22b的直线偏振光P由第2反射偏振光元件22反射。
由上述第2反射偏振光元件22反射的直线偏振光P透过上述导光板25,并透过第1反射偏振光元件21后,向第1液晶显示元件10A侧射出。
另一方面,从上述导光板25的面对第1反射偏振光元件21的面射出的照明光中、由上述第1反射偏振光元件21反射的上述直线偏振光S透过第2反射偏振光元件22后,向第2液晶显示元件10B侧射出。
从而,上述光照射部件20,向上述第1液晶显示元件10A侧射出:来自面光源24的照明光中从上述导光板25的面对第1反射偏振光元件21的面射出后、透过上述第1反射偏振光元件21的直线偏振光P,和从上述导光板25的面对第2反射偏振光元件22的面射出、并由上述第2反射偏振光元件22反射后透过上述第1反射偏振光元件21的直线偏振光P;同时,向上述第2液晶显示元件10B侧射出:从上述导光板25的面对第2反射偏振光元件22的面射出后、透过上述第2反射偏振光元件22的直线偏振光S,和从上述导光板25的面对第1反射偏振光元件21的面射出、并由上述第1反射偏振光元件21反射后透过上述第2反射偏振光元件22的直线偏振光S。
即,光照射部件20将来自上述面光源24的照明光的约50%作为直线偏振光P向第1液晶显示元件10A侧射出,将其它的约50%作为直线偏振光S向第2液晶显示元件10B射出。
因此,从光照射部件20向第1液晶显示元件10A侧射出的直线偏振光P、和向第2液晶显示元件10B射出的直线偏振光S,是强度基本相同的光。
如上所述,上述导光板25将可导入导光板25内的光主要从与形成未图示槽状凹部的面相对的面射出,但从上述导光板25面对第1反射偏振光元件21的面射出的光的约50%和从面对第2反射偏振光元件22的面射出的光的约50%变为直线偏振光P后,向第1液晶显示元件10A侧射出,其它各约50%的光变为直线偏振光S后,向第2液晶显示元件10B侧射出,所以上述导光板25即使使上述槽状凹部的形成面与上述第1和第2反射偏振光元件21、22之一面对配置,也可使实质相同强度的直线偏振光P和直线偏振光S向第1液晶显示元件10A侧和第2液晶显示元件10B侧射出。
从上述光照射部件20向第1液晶显示元件10A侧射出的直线偏振光P透过第1液晶显示元件10A后侧的吸收偏振光片17后,从后侧入射到液晶单元11,受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向上述液晶单元11的前侧射出。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图2B左侧所示,从后侧入射到上述液晶单元11的直线偏振光P由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为平行于前侧吸收偏振光片16的透过轴16a的直线偏振光S,向液晶单元11的前侧射出,透过上述前侧吸收偏振光片16后,向上述第1液晶显示元件10A的前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图2(b)右侧所示,从后侧入射到液晶单元11的直线偏振光P未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11,入射到前侧的吸收偏振光片16,由吸收偏振光片16吸收。
因此,设上述一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)为显示面的透过显示时的无电场时显示是亮显示(着色显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
下面,将另一方的面作为显示面的反射显示时如图3A所示,从前侧向第2液晶显示元件10B入射的外光(非偏振光)中彼此垂直的两个直线偏振光分量中、具有平行于上述第2液晶显示元件10B前侧吸收偏振光片16的吸收轴的振动面的直线偏振光分量由吸收偏振光片16吸收,具有平行于上述吸收偏振光片16的透过轴16a的振动面的直线偏振光分量透过吸收偏振光片16,变为平行于上述吸收偏振光片16的透过轴16a的直线偏振光P,从前侧入射到第2液晶显示元件10B的液晶单元11。
从前侧入射到上述液晶单元11上的直线偏振光P受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向液晶单元11的后侧射出,由后侧的吸收偏振光片17遮断或透过上述后侧的吸收偏振光片17后,射出到上述第2液晶显示元件10B的后侧。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)的液晶分子定向状态实质是90度扭转角的扭转定向,此时,如图3A左侧所示,透过上述前侧吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光P由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为平行于后侧吸收偏振光片17的透过轴17a的直线偏振光S,向液晶单元11的后侧射出,所以在无电场时,向上述液晶单元11后侧射出的上述直线偏振光S透过上述后侧吸收偏振光片17后,向第2液晶显示元件10B的后侧射出。
向上述第2液晶显示元件10B的后侧射出的上述直线偏振光S入射到上述光照射部件20。
上述光照射部件20的第2液晶显示元件10B侧的第2反射偏振光元件22的透过轴22a与上述第2液晶显示元件10B的后侧吸收偏振光片17的透过轴17a实质平行,所以射出到上述第2液晶显示元件10B后侧后入射到上述光照射部件20中的上述直线偏振光S基本上透过上述第2反射偏振光元件22。
透过上述第2反射偏振光元件22的上述直线偏振光S透过面光源24的导光板25后,入射到上述光照射部件20的第1反射偏振光元件21,由第1反射偏振光元件21反射。
即,因为上述第2反射偏振光元件22与第1反射偏振光元件21的透过轴22a、21a实质彼此垂直,所以透过上述第2反射偏振光元件22后入射到第1反射偏振光元件21上的上述直线偏振光S是具有平行于上述第1反射偏振光元件21的反射轴21b的振动面的直线偏振光分量的光,因此,该光基本上由上述第1反射偏振光元件21反射。
由上述第1反射偏振光元件21反射的上述直线偏振光S再次透过上述面光源24的导光板25,并透过上述第2反射偏振光元件22后,从面对上述光照射部件20的第2液晶显示元件10B的面射出,从后侧入射到上述第2液晶显示元件10B。
入射到上述第2液晶显示元件10B的直线偏振光S透过第2液晶显示元件10B后侧的吸收偏振光片17,通过液晶单元11的液晶层15实质上旋光90度,变为平行于前侧吸收偏振光片16的透过轴16a的直线偏振光P,透过上述前侧吸收偏振光片16后,向上述第2液晶显示元件10B的前侧射出。
另一方面,当向上述第2液晶显示元件10B的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图3A右侧所示,从第2液晶显示元件10B的前侧入射、通过前侧的吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光P未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11,入射到后侧的吸收偏振光片17,由后侧的吸收偏振光片17吸收。
因此,设上述另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)为显示面的反射显示时的无电场时显示是亮显示(着色显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
另外,设上述另一方的面为显示面的透过显示时,与设上述一方的面为显示面的透过显示时一样,点亮上述光照射部件20的面光源24的发光元件26,从上述光照射部件20向第1液晶显示元件10A侧射出直线偏振光P,向第2液晶显示元件10B侧射出直线偏振光S。
从上述光照射部件20向第2液晶显示元件10B侧射出的直线偏振光S透过第2液晶显示元件10B后侧的吸收偏振光片17后,从后侧入射到液晶单元11,受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向上述液晶单元11的前侧射出。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图3B左侧所示,从后侧入射到上述液晶单元11的直线偏振光S由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为平行于前侧吸收偏振光片16的透过轴16a的直线偏振光P,该直线偏振光P透过上述前侧吸收偏振光片16后,向上述第2液晶显示元件10B的前侧射出。
另一方面,当向上述第2液晶显示元件10B的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图3B右侧所示,从后侧入射到液晶单元11的直线偏振光S未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11,入射到前侧的吸收偏振光片16,由吸收偏振光片16吸收。
因此,设上述另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)为显示面的透过显示时的无电场时显示是亮显示(着色显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
从而,该显示装置在将其一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)作为显示面的反射显示时,使从上述第1液晶显示元件10A的前侧入射后透过该第1液晶显示元件10A的光透过上述光照射部件20的第1液晶显示元件10A侧的反射偏振光元件21,由第2液晶显示元件10B侧的反射偏振光元件22反射,在将另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)作为显示面的反射显示时,使从上述第2液晶显示元件10B的前侧入射后透过该第2液晶显示元件10B的光透过上述光照射部件20的第2液晶显示元件10B侧的反射偏振光元件22,由第1液晶显示元件10A侧的反射偏振光元件21反射。
根据该显示装置,上述光照射部件20的一对反射偏振光元件21、22分别基本无吸收地以高反射率反射入射光彼此不同的两个直线偏振光分量中一方的直线偏振光分量,并基本无吸收地以高透过率使另一方的直线偏振光分量透过,所以在设一方和另一方任意一面为显示面时,都可进行充分亮度的反射显示。
并且,在本实施例中,使各自的透过轴21a、22a实质彼此垂直、即一方的反射偏振光元件21的透过轴21a与另一方的反射偏振光元件22的反射轴22b实质彼此平行来配置上述光照射部件20的一对反射偏振光元件21、22,所以当设上述一方的面为显示面的反射显示时,透过上述第1液晶显示元件10A后从一方的面向上述光照射部件20入射的直线偏振光P基本由该光照射部件20反射,同时,当设上述另一方的面为显示面的反射显示时,透过上述第2液晶显示元件10B后从另一方的面向上述光照射部件20入射的直线偏振光S基本由该光照射部件20反射,因此,将一方和另一方任一面作为显示面时都可使显示更亮。
上述光照射部件20使透过一对反射偏振光元件21、22中一方的反射偏振光元件后入射、由另一方的反射偏振光元件反射后再入射到上述一方的反射偏振光元件的光基本上透过该一方反射偏振光元件后射出,由该一方反射偏振光元件反射再入射到上述一方反射偏振光元件的光中的部分光,在一对反射偏振光元件21、22之间多重反射后,透过上述一方的反射偏振光元件后射出。
即,上述光照射部件20通过与入射侧相反侧的反射偏振光元件22或21的1次反射,将从一方或另一方任一面入射的光的大部分射出到上述入射侧,同时,在一对反射偏振光元件21、22之间多重反射部分光,从由上述1次反射射出的光的周围向上述入射侧射出该多重反射光。
因此,根据该显示装置,在将一方和另一方的任一面作为显示面时,可从上述显示面射出由与上述光照射部件20的入射侧相反侧的反射偏振光元件21或22的一次反射射出到上述光照射部件20入射侧的反射光、和在上述光照射部件20的一对反射偏振光元件21、22之间多重反射、从通过上述1次反射射出的光的周围向上述光照射部件20的入射侧射出的反射光,因此,来自亮显示部的光的射出面积变大,上述亮显示部整体变亮,同时,没有上述液晶显示元件10A、10B产生的暗显示影,可进行无重影的良好品质的反射显示。
另外,本实施例的显示装置可将上述光照射部件20构成为在上述一对反射偏振光元件21、22之间还配置面光源24,该面光源包括分别使从一方和另一方的面入射的光透过、从上述一方和另一方至少一方的面射出来自端面的入射光的导光板25、和与该导光板25的上述端面相对设置的发光元件26,所以可在上述一方的面和另一方的面两者中分别进行利用外光的反射显示和利用来自上述面光源24的照明光的透过显示。
如上所述,上述光照射部件20向第1液晶显示元件10A侧和第2液晶显示元件10B侧分别射出基本相同强度的直线偏振光P和直线偏振光S,所以在将上述一方的面作为显示面的透过显示时和将上述另一方的面作为显示面的透过显示时,都可得到相同亮度的显示。
并且,在本实施例中,将透过轴21a与上述第1液晶显示元件10A后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a实质平行地配置上述光照射部件20的一对反射偏振光元件21、22中上述第1液晶显示元件10A侧的反射偏振光元件21,将透过轴22a与上述第2液晶显示元件10B后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a实质平行地配置上述第2液晶显示元件10B侧的反射偏振光元件22,所以将射出到上述液晶显示元件10A、10B后侧的光基本上入射到上述反射偏振光元件21、22,同时,将从上述反射偏振光元件21、22射出的光基本上入射到上述液晶显示元件10A、10B,因此,在上述反射显示时和透过显示时都可充分变亮一方和另一方两方的显示。
在上述实施例中,虽使各自的透过轴21a、22a实质彼此垂直来配置上述光照射部件20的一对反射偏振光元件21、22,但也可使各自的透过轴21a、22a斜交叉来配置上述一对反射偏振光元件21、22,在这些反射偏振光元件21、22之间多重反射后,从光照射部件20射出的光变多,此时,设上述一对反射偏振光元件21、22的透过轴21a、22a的交叉角为接近垂直的角度,通过确保由与上述光照射部件20的入射侧相反侧的反射偏振光元件的1次反射射出的光,从而在将一方的面作为显示面的反射显示和透过显示时、和将另一方的面作为显示面的反射显示和透过显示时,都可得到充分亮度的显示。
(实施例2)
图5-图7表示本发明的实施例2,图5是显示装置的分解立体图,图6和图7是表示将上述显示装置一方的面作为显示面时和将另一方的面作为显示面时入射光的透过路径的示意截面图。
如图5所示,本实施例的显示装置在使各自的后面彼此相对反向配置的第1和第2液晶显示元件10A、10B之间配置由一对反射偏振光元件21、22夹持相位差板23和面光源24的结构的光照射部件20a。
在本实施例中,上述第1液晶显示元件10A和第2液晶显示元件10B是结构与上述实施例1基本相同的TN型液晶显示元件,另外,因为上述光照射部件20a的面光源24的结构也与实施例1相同,所以在图中附加相同符号,省略说明。
在本实施例中,配置在上述光照射部件20a的第1和第2反射偏振光元件21、22之间的相位差板23是透过向透过光的常光与异常光之间施加1/2波长相位差的λ/2相位差板,在本实施例中,将上述λ/2相位差板23配置在上述第2反射偏振光元件22与面光源24的导光板25之间。
在本实施例中,如图5所示,使上述第1和第2液晶显示元件10A、10B各自的前侧衬底12附近的液晶分子定向方向12a与各自后侧衬底13附近的液晶分子定向方向13a分别实质平行或垂直(在图中为平行),同时,使各自的透过轴16a实质平行来配置上述第1和第2液晶显示元件10A、10B的前侧吸收偏振光片16,使各自的透过轴17a实质平行来配置作为上述第1和第2液晶显示元件10A、10B的相对面侧的后侧吸收偏振光片17。
在本实施例中,使各自的透过轴21a、21a实质平行来配置上述光照射部件20a的第1和第2反射偏振光元件21、22,同时,使第1液晶显示元件10A侧的第1反射偏振光元件的透过轴21a与上述第1液晶显示元件10A的后侧吸收偏振光片17的透过轴17a实质平行,使第2液晶显示元件10B侧的第2反射偏振光元件的透过轴22a与上述第2液晶显示元件10B的后侧吸收偏振光片17的透过轴17a实质平行来配置上述光照射部件20a的第1和第2反射偏振光元件21、22,使滞相轴23a相对上述第1和第2反射偏振光元件21、22两者的透过轴21a、22a实质倾斜45度的角度来配置上述λ/2相位差板23。
说明设显示装置的反射显示一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)为显示面时的入射光的透过路径。设一方的面为显示面的反射显示时的入射光透过路径如图6A所示,从前侧入射到第1液晶显示元件10A上的外光(非偏振光)通过第1液晶显示元件10A前侧的吸收偏振光片16,变为平行于透过轴16a的直线偏振光S后,入射到液晶单元11。
未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图6A左侧所示,入射到上述液晶单元11的上述直线偏振光S通过液晶层15实质旋光90度后,变为平行于后侧吸收偏振光片17的透过轴17a的直线偏振光P,透过该后侧吸收偏振光片17后,向上述第1液晶显示元件10A的后侧射出,入射到上述光照射部件20a。
入射到上述光照射部件20a的直线偏振光P透过上述光照射部件20a的第1反射偏振光元件21和面光源24的导光板25后,通过上述λ/2相位差板23施加1/2波长的相位差,变为将上述直线偏振光P的振动面实质旋转90度后的直线偏振光S,入射到第2反射偏振光元件22,由第2反射偏振光元件22反射。
由上述第2反射偏振光元件22反射的直线偏振光S通过上述λ/2相位差板23再次变为直线偏振光P,透过面光源24的导光板25和第1反射偏振光元件21后,从上述光照射部件20a射出,再次透过上述第1液晶显示元件10A后,向其前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底3、4面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图6A右侧所示,从第1液晶显示元件10A的前侧入射、通过前侧的吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光S未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11,入射到后侧的吸收偏振光片17,该光基本上由上述后侧吸收偏振光片17吸收。
因此,设上述一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)为显示面的反射显示时的无电场时显示是亮显示(白显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
另外,设上述一方的面为显示面的透过显示时,如表示一方的面作为显示面的透过显示时的入射光透过路径的图6B所示,点亮上述光照射部件20a的面光源24的发光元件26,来自上述发光元件26的射出光从导光板25的一方的面和另一方的面射出。
从上述导光板25的面对第1反射偏振光元件21的面射出的照明光入射到上述第1反射偏振光元件21,该光(非偏振光)中平行于上述第1反射偏振光元件21的反射轴21b的直线偏振光S由第1反射偏振光元件21反射,平行于上述第1反射偏振光元件21的透过轴21a的直线偏振光P透过第1反射偏振光元件21后,向上述第1液晶显示元件10A侧射出。
另一方面,从上述导光板25相对第1反射偏振光元件21的面射出的光中由上述第1反射偏振光元件21反射的直线偏振光S透过上述导光板25后,通过上述λ/2相位差板23,变为将上述直线偏振光S的振动面实质旋转90度后的直线偏振光P,透过第2反射偏振光元件22后,射出到第2液晶显示元件10B侧。
另外,从上述导光板25的面对第2反射偏振光元件22的面射出的照明光以非偏振光状态原样透过上述λ/2相位差板23后,入射到上述第2反射偏振光元件22,该光(非偏振光)中平行于上述第2反射偏振光元件22的反射轴22b的直线偏振光S由第2反射偏振光元件22反射,平行于上述第2反射偏振光元件22的透过轴22a的直线偏振光P透过第2反射偏振光元件22后,向上述第2液晶显示元件10B侧射出。
另一方面,从上述导光板25相对第2反射偏振光元件22的面射出的光中由上述第2反射偏振光元件22反射的直线偏振光S通过上述λ/2相位差板23,变为将上述直线偏振光S的振动面实质旋转90度后的直线偏振光P,透过上述导光板25,并透过第1反射偏振光元件21后,射出到第1液晶显示元件10A侧。
即,在本实施例中,使第1和第2反射偏振光元件21、22的透过轴21a、22a实质平行,在其间配置面光源24和上述λ/2相位差板23来构成上述光照射部件22a,所以从光照射部件22a向第1液晶显示元件10A侧射出的光和向上述第2液晶显示元件10B侧射出的光都为直线偏振光P。
另外,光照射部件20a将来自面光源24的照明光中从上述导光板25相对第1反射偏振光元件21的面射出后透过上述第1反射偏振光元件21的直线偏振光P、和从上述导光板25相对第2反射偏振光元件22的面射出后由上述第2反射偏振光元件22反射、由λ/2相位差板23改变偏振光状态的直线偏振光P射出到上述第1液晶显示元件10A侧的同时,将从上述导光板25相对第2反射偏振光元件22的面射出后透过上述第2反射偏振光元件22的直线偏振光P、和从上述导光板25相对第1反射偏振光元件21的面射出后由上述第1反射偏振光元件21反射、由λ/2相位差板23改变偏振光状态的直线偏振光P射出到上述第2液晶显示元件10B侧,所以从光照射部件20a射出到第1液晶显示元件10A侧的直线偏振光P和射出到第2液晶显示元件10B侧的直线偏振光P是强度基本相同的光。
从上述光照射部件20向第1液晶显示元件10A侧射出的直线偏振光P透过第1液晶显示元件10A后侧的吸收偏振光片17后,从后侧入射到液晶单元11,受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向液晶单元11的前侧射出。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图6B左侧所示,从后侧入射到上述液晶单元11的直线偏振光P由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为直线偏振光S,该直线偏振光S透过前侧吸收偏振光片16后,向上述第1液晶显示元件10A的前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图6B右侧所示,从后侧入射到液晶单元11的直线偏振光P未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样入射到前侧的吸收偏振光片16,该光基本上由上述前侧吸收偏振光片16吸收。
因此,设上述一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)为显示面的透过显示时的无电场时显示是亮显示(着色显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
下面,说明设另一方的面为显示面时的入射光的透过路径,如表示设另一方的面为显示面的反射显示时的入射光透过路径的图7A所示,从前侧入射到第2液晶显示元件10B上的外光(非偏振光)通过第2液晶显示元件10B前侧的吸收偏振光片16,变为平行于透过轴16a的直线偏振光S后,入射到液晶单元11。
未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图7A左侧所示,透过上述前侧吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光S实质旋光90度后,变为直线偏振光P,该直线偏振光P透过后侧吸收偏振光片17后,向上述第2液晶显示元件10B的后侧射出。
向上述第2液晶显示元件10B的后侧射出的上述直线偏振光P入射到上述光照射部件20a,透过第2反射偏振光元件22后,通过上述λ/2相位差板23,变为将上述直线偏振光P的振动面实质旋转90度后的直线偏振光S,透过面光源24的导光板25后,由第1反射偏振光元件21反射。
由上述第1反射偏振光元件21反射的上述直线偏振光S再次透过上述导光板25,通过上述λ/2相位差板23再次变为直线偏振光P,透过上述第2反射偏振光元件22后,从上述光照射部件20a相对第2液晶显示元件10B的面射出,从后侧入射到上述第2液晶显示元件10B。
入射到上述第2液晶显示元件10B的直线偏振光S透过第2液晶显示元件10B后介的吸收偏振光片17,并通过液晶单元11的液晶层15实质旋光90度后,变为直线偏振光S,透过前侧吸收偏振光片16后,向上述第2液晶显示元件10B的前侧射出。
另一方面,当向上述第2液晶显示元件10B的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图7A右侧所示,从第2液晶显示元件10B的前侧入射、通过前侧的吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光S未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样入射到后侧的吸收偏振光片17,由该后侧吸收偏振光片17吸收。
因此,设上述另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)为显示面的反射显示时的无电场时显示是亮显示(白显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
另外,设上述另一方的面为显示面的透过显示时,与设上述一方的面为显示面的透过显示时一样,点亮上述光照射部件20a的面光源24的发光元件26,直线偏振光P从上述光照射部件20a分别射出到第1液晶显示元件10A侧和第2液晶显示元件10B侧。
从上述光照射部件20向第2液晶显示元件10B侧射出的直线偏振光P透过第2液晶显示元件10B后侧的吸收偏振光片17后,从后侧入射到液晶单元11,受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向液晶单元11的前侧射出。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如表示设另一方的面为显示面的透过显示时的入射光透过路径的图7B左侧所示,从后侧入射到上述液晶单元11的直线偏振光P由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为平行于前侧吸收偏振光片16的透过轴16a的直线偏振光S后,向液晶单元11的前侧射出,透过前侧吸收偏振光片16后,向上述第2液晶显示元件10B的前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图7B右侧所示,从后侧入射到液晶单元11的直线偏振光P未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11后,入射到前侧的吸收偏振光片16,由吸收偏振光片16吸收。
因此,设上述另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)为显示面的透过显示时的无电场时显示是亮显示(着色显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
从而,本实施例的显示装置通过在第1和第2液晶显示元件10A、10B之间配置光照射部件20a,该光照射部件20a在一对反射偏振光元件21、22之间具备使透过光的偏振光状态变化的相位差板23,在将一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)作为显示面的反射显示时,使从上述第1液晶显示元件10A的前侧入射后透过该第1液晶显示元件10A的光透过上述光照射部件20a的第1液晶显示元件10A侧的反射偏振光元件21,由第2液晶显示元件10B侧的反射偏振光元件22反射,在将另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)作为显示面的反射显示时,使从上述第2液晶显示元件10B的前侧入射后透过该第2液晶显示元件10B的光透过上述光照射部件20a的第2液晶显示元件10B侧的反射偏振光元件22,由第1液晶显示元件10A侧的反射偏振光元件21反射。
根据该显示装置,上述光照射部件20a的一对反射偏振光元件21、22分别基本无吸收地以高反射率反射入射光彼此不同的两个直线偏振光分量中一方的直线偏振光分量,并基本无吸收地以高透过率使另一方的直线偏振光分量透过,同时,配置在上述一对反射偏振光元件21、22之间的λ/2相位差板23也基本无吸收地以高透过率透过入射光,所以在设一方和另一方任意一面为显示面时,都可进行充分亮度的反射显示。
并且,在本实施例中,使各自的透过轴21a、22a实质平行来配置上述光照射部件20a的一对反射偏振光元件21、22,并在其间配置向透过光的常光与异常光之间施加1/2波长的相位差的λ/2相位差板23,所以当设上述一方的面为显示面的反射显示时,透过上述第1液晶显示元件10A后从一方的面向上述光照射部件20a入射的直线偏振光P基本由该光照射部件20a反射,同时,当设上述另一方的面为显示面的反射显示时,透过上述第2液晶显示元件10B后从另一方的面向上述光照射部件20a入射的直线偏振光S基本由该光照射部件20a反射,因此,将一方和另一方任一面作为显示面时都可使显示更亮。
另外,在本实施例的显示装置中,上述光照射部件20a通过与入射侧相反侧的反射偏振光元件22或21的1次反射将入射光的大部分射出到上述入射侧,同时,使部分光在一对反射偏振光元件21、22之间多重反射,从由上述1次反射射出的光的周围向上述入射侧射出该多重反射光,所以增大来自亮显示部的光的射出面积,上述亮显示部整体变亮,同时,没有上述液晶显示元件10A、10B产生的暗显示影,可进行无二重像的良好品质的反射显示。
另外,在该显示装置中,在一对反射偏振光元件21、22之间配置面光源24和相位差板23来构成上述光照射部件20a,所以可在上述一方的面和另一方的面两者中分别进行利用外光的反射显示和利用来自上述面光源24的照明光的透过显示。
另外,在本实施例中,使各自的透过轴21a、22a实质平行来配置上述光照射部件20a的一对反射偏振光元件21、22,在这些反射偏振光元件21、22之间配置λ/2相位差板23,但也可使各自的透过轴21a、22a以任意角度倾斜交叉来配置上述的一对反射偏振光元件21、22,在这些反射偏振光元件21、22之间配置相位差板,该相位差板具有使透过一方反射偏振光元件入射的光的偏振光状态变化为通过另一方反射偏振光元件反射的偏振光状态的相位差。
另外,上述一对反射偏振光元件21、22的透过轴21a、22a的交叉角和上述相位差板的相位差也可设定成在上述一对反射偏振光元件21、22之间多重反射后从光照射部件20a射出的光变多,此时,通过充分确保由与上述光照射部件20a的入射侧相反侧的反射偏振光元件的一次反射射出的光,从而在将上述一方的面作为显示面的反射显示和透过显示时、和将上述另一方的面作为显示面的反射显示和透过显示时,都可得到上述显示元件10A、10B的入射光遮断产生的暗显示和透过光反射产生的充分亮度的亮显示。
并且,上述相位差板也可层叠使透过光具有指向性的透镜片(lenssheet),通过使用这种透镜片层叠相位差板,可提高向显示装置的前侧射出的光的正面辉度,得到更亮的显示。
另外,在上述实施例中,在第2液晶显示元件10B侧的第2反射偏振光元件22与面光源24之间配置相位差板23来构成上述光照射部件20a,但上述相位差板23也可配置在第1液晶显示元件10A侧的第1反射偏振光元件21和上述面光源24之间。
并且,在上述实施例中,在一对反射偏振光元件21、22之间配置相位差板23和面光源24来构成上述光照射部件20a,但也可将上述面光源24的导光板作为相位差板。
(实施例3)
图8是表示本发明实施例3的显示装置的分解立体图,本实施例中,在使各自的后面彼此相对反向配置的第1液晶显示元件10A和第2液晶显示元件10B之间配置光照射部件20b,光照射部件20b通过在一对反射偏振光元件21、22之间配置由通过相位差板构成的导光板27、和与端面相对设置在端面中的发光元件26构成的面光源24a来构成。
在本实施例中,设上述导光板27为向通过光的常光与异常光之间施加1/2波长相位差的λ/2相位差板,使各自的透过轴21a、21a实质平行来配置光照射部件20b的一对反射偏振光元件21、22,使滞相轴27a相对上述反射偏振光元件21、22各自的透过轴21a、22a实质倾斜错位45度的角度来配置由上述λ/2相位差板构成的导光板27。
根据本实施例的显示装置,利用上述面光源24a的导光板27可使透过上述一对反射偏振光元件21、22之间的光的偏振光状态变化,所以与如上述实施例2所示,在一对反射偏振光元件21、22之间配置相位差板23和面光源24的情况相比,可简化、薄型化光照射部件20b的结构。
另外,在上述实施例1-3中,设光照射部件20、20a、20b的一对偏振光分离元件为由反射偏振光片构成的反射偏振光元件21、22,但上述偏振光分离元件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,使另一方的偏振光分量透过,则不限于上述反射偏振光片。
图9是其它偏振光分离元件的分解侧面图,该偏振光分离元件反射入射光彼此垂直的两个直线偏振光分量中一方的偏振光分量,使另一方的偏振光分量透过。
偏振光分离元件28由圆偏振光分离层(例如变色液晶膜)29和一对相位差板30、31构成,圆偏振光分离层29反射入射光的右旋转和左旋转两个圆偏振光分量中一方的圆偏振光分量,使另一方的圆偏振光分量透过,相位差板30、31夹持该圆偏振光分离层来配置,将入射的直线偏振光变为圆偏振光,入射到上述圆偏振光分离层29,将从上述圆偏振光分离层29射出的圆偏振光变为直线偏振光后射出。
上述一对相位差板30、31是向透过光的常光与异常光之间施加1/4波长的相位差的λ/4相位差板,使各自的滞相轴实质彼此垂直来配置这些相位差板30、31。
反射偏振光元件28在实质相对上述一对λ/4相位差板30、31的滞相轴错位45度的彼此垂直的两个方向中的一方方向上,例如图中从上侧(上侧相位差板30的外面侧)看,相对上侧的相位差板(下面称为上侧相位差板)30的滞相轴向右旋转错位45度的方向上具有透过轴,在与其垂直的另一方方向上(从上侧看,相对下侧相位差板31的滞相轴向左旋转错位45度的方向)具有反射轴,反射入射光的入射光彼此垂直的两个直线偏振光分量中具有平行于上述反射轴的振动面的一方直线偏振光分量,使具有平行于上述透过轴的振动面的另一方直线偏振光分量透过。
即,反射偏振光元件28使从一方的面侧、例如图中上侧入射的光中平行于上述反射轴的直线偏振光S通过上述上侧相位差板30朝向光的行进方向(图中为下方向),作为右旋转的圆偏振光R1,入射到上述圆偏振光分离层29,使平行于上述透过轴的直线偏振光P通过上述上侧相位差板30朝向光的行进方向,作为左旋转的圆偏振光R2,入射到上述圆偏振光分离层29,同时,使从另一方的面侧、即图中下侧入射的光中平行于上述反射轴的直线偏振光S通过上述下侧相位差板31朝向光的行进方向(图中为上方向),作为右旋转的圆偏振光R1,入射到上述圆偏振光分离层29,使平行于上述透过轴的直线偏振光P通过上述下侧相位差板31朝向光的行进方向,作为左旋转的圆偏振光R2,入射到上述圆偏振光分离层29。
在图9中,为了方便,将上述圆偏振光R1、R2的旋转方向(箭头的方向)在图中统一为从上侧看的方向来表示,但这些圆偏振光R1、R2中,从朝向在图中从上侧向下侧的圆偏振光R1、R2行进方向的方向看见的旋转方向为与图相同的方向,从朝向在图中从下侧向上侧的光的圆偏振光R1、R2行进方向的方向看见的旋转方向为与图相反的方向。
另一方面,圆偏振光分离层29即使对从一方和另一方之一面侧入射的光,也具有反射向行进方向右旋转的圆偏振光分量并使左旋转的圆偏振光分量透过的偏振光分离特性。
因此,从图中上侧入射的光中,通过上述上侧相位差板30变为向行进方向右旋转的圆偏振光R1后入射到上述圆偏振光分离层29的光由该圆偏振光分离层29反射,反射光R1通过上述上侧相位差板30变为平行于上述反射轴的直线偏振光S后,向上侧射出,通过上述上侧相位差板30变为向行进方向左旋转的圆偏振光R2后入射到上述圆偏振光分离层29的光透过该圆偏振光分离层29后,入射到下侧相位差板31,由该下侧相位差板31变为平行于上述透过轴的直线偏振光P,向下侧射出。
另外,从图中下侧入射的光中,通过上述下侧相位差板31变为向行进方向右旋转的圆偏振光R1后入射到上述圆偏振光分离层29的光由该圆偏振光分离层29反射,反射光R1通过上述下侧相位差板31变为平行于上述反射轴的直线偏振光S后,向下侧射出,通过上述下侧相位差板31变为向行进方向左旋转的圆偏振光R2后入射到上述圆偏振光分离层29的光透过该圆偏振光分离层29后,入射到上侧相位差板30,由该上侧相位差板30变为平行于上述透过轴的直线偏振光P,向上侧射出。
因此,上述反射偏振光元件28反射入射光彼此垂直的两个直线偏振光分量中具有平行于上述反射轴的振动面的一方偏振光分量,使具有平行于上述透过轴的振动面的另一方偏振光分量透过,因此,即使使用反射偏振光元件28来代替上述各实施例中的光照射部件20、20a、20b的一对反射偏振光元件(反射偏振光片)21、22,也可得到与各实施例一样的效果。
(实施例4)
图10-图12表示本发明的实施例4,图10是显示装置的分解立体图,图11和图12是表示将上述显示装置一方的面作为显示面时和将另一方的面作为显示面时入射光的透过路径的示意截面图。
如图10所示,本实施例的显示装置在使各自的后面彼此相对反向配置的第1和第2液晶显示元件10A、10B之间配置光照射部件20c,该光照射部件20c构成为具有一对偏振光分离元件32、33,在这些偏振光分离元件32、33之间具备面光源24,偏振光分离元件32、33包括:反射入射光的右旋转和左旋转的两个圆偏振光分量中一方的圆偏振光分量,使另一方的圆偏振光分量透过的圆偏振光分离层34;和配置在上述圆偏振光分离层34一方的面侧,将从与面对上述圆偏振光分离层34的面相对面入射的直线偏振光作为圆偏振光,入射到上述圆偏振光分离层34,将从上述圆偏振光分离层34射出的圆偏振光作为直线偏振光后从上述相对面射出的相位差板35。
在本实施例中,上述第1液晶显示元件10A和第2液晶显示元件10B是结构与上述实施例1基本相同的TN型液晶显示元件,另外,因为上述光照射部件20c的面光源24的结构也与实施例1相同,所以在图中附加相同符号,省略说明。
在本实施例中,上述光照射部件20c的一对偏振光分离元件32、33的圆偏振光分离层34例如是变色液晶膜,配置在上述圆偏振光分离层34一方的面侧的相位差板35是向透过光的常光与异常光之间施加1/4波长的相位差的λ/4相位差板。
上述一对偏振光分离元件32、33分别反射入射光的彼此不同的偏振光分量中一方的偏振光分量,使另一方的偏振光分量透过,通过上述λ/4相位差板35将从设置λ/4相位差板的一方的面侧入射的直线偏振光作为左右任一方向旋转的圆偏振光,入射到圆偏振光分离层34,使从另一方的面侧、即圆偏振光分离层34的外面侧入射的光原样入射到上述圆偏振光分离层34,同时,将由上述圆偏振光分离层34反射的圆偏振光、和透过上述圆偏振光分离层34的圆偏振光中向上述圆偏振光分离层34外面侧射出的圆偏振光原样射出,通过上述λ/4相位差板35,将向上述圆偏振光分离层34中设置λ/4相位差板35的面侧入射的圆偏振光作为直线偏振光射出。
上述一对偏振光分离元件32、33中、第1液晶显示元件10A侧的偏振光分离元件(下面称为第1偏振光分离元件)32的圆偏振光分离层34具有偏振光分离特性,即使对从一方和另一方之一面侧入射的光,也可向其行进方向反射右旋转的圆偏振光分量,并使左旋转的圆偏振光分量透过,设定λ/4相位差板35的滞相轴35a的方向来配置第1偏振光分离元件32的λ/4相位差板35,使向上述第1液晶显示元件10A后侧射出的直线偏振光变化为透过上述圆偏振光分离层34的左旋转圆偏振光R2后入射到上述圆偏振光分离层34。
另外,第2液晶显示元件10B侧的偏振光分离元件(下面称为第2偏振光分离元件)33的圆偏振光分离层34具有与上述第1偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34相反的偏振光分离特性,即具有即使对从一方和另一方之一面侧入射的光,也可向其行进方向反射左旋转的圆偏振光分量,并使右旋转的圆偏振光分量透过的特性,设定λ/4相位差板35的滞相轴35a的方向来配置第2偏振光分离元件33的λ/4相位差板35,使向上述第2液晶显示元件10B后侧射出的直线偏振光变化为透过上述圆偏振光分离层34的右旋转圆偏振光R1后入射到上述圆偏振光分离层34。
另外,在图11和图12中,为了方便,将上述圆偏振光R1、R2的旋转方向(箭头方向)统一为图中从上侧看的方向来表示,但这些圆偏振光R1、R2中从朝向图中从上侧向下侧的圆偏振光R1、R2行进方向的方向看的旋转方向是与图相同的方向,从朝向图中从下侧向上侧的光的圆偏振光R1、R2行进方向的方向看的旋转方向是与图相反的方向
如图10所示,使各自的圆偏振光分离层34彼此相对的同时,使各自的λ/4相位差板35的滞相轴35a实质上彼此垂直来配置上述一对偏振光分离元件32、33。
使上述第1偏振光分离元件32的λ/4相位差板35的滞相轴35a朝向从前侧看相对上述第1液晶显示元件1后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a实质左旋转45度的方向,使上述第2偏振光分离元件33的λ/4相位差板35的滞相轴35a朝向从前侧看相对上述第2液晶显示元件1后侧的吸收偏振光片17的透过轴17a实质左旋转45度的方向,配置上述光照射部件20c,使通过上述第1偏振光分离元件32的λ/4相位差板35将向上述第1液晶显示元件10A后侧射出的直线偏振光作为上述左旋转圆偏振光R2,入射到第1偏振光分离元件32的圆偏振光分离层34,使通过上述第12光分离元件33的λ/4相位差板35将向上述第2液晶显示元件10B后侧射出的直线偏振光作为上述左旋转圆偏振光R2,入射到第2偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34。
说明设显示装置的反射显示一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)为显示面时的入射光的透过路径。设一方的面为显示面的反射显示时的入射光透过路径如图11A所示,从前侧入射到第1液晶显示元件10A上的外光(非偏振光)通过第1液晶显示元件10A前侧的吸收偏振光片16,变为平行于透过轴16a的直线偏振光S后,入射到液晶单元11。
未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图11A左侧所示,入射到上述液晶单元11的上述直线偏振光S通过液晶层15实质旋光90度后,变为平行于后侧吸收偏振光片17的透过轴17a的直线偏振光P,透过该后侧吸收偏振光片17后,向上述第1液晶显示元件10A的后侧射出,入射到上述光照射部件20c。
入射到上述光照射部件20c的直线偏振光P通过该光照射部件20c的第1偏振光分离元件32的λ/4相位差板35,朝向行进方向变为左旋转的圆偏振光R2后,入射到圆偏振光分离层34,并透过该圆偏振光分离层34,向上述第1偏振光分离元件32的后侧射出。
向上述第1偏振光分离元件32的后侧射出的左旋转圆偏振光R2透过面光源24的导光板25后,由第2偏振光分离元件33的偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34反射,反射光R2再次透过上述面光源24的导光板25后,从后侧再次入射到上述第1偏振光分离元件32。
从后侧再次入射到上述第1偏振光分离元件32的上述圆偏振光R2透过第1偏振光分离元件32的圆偏振光分离层34,并通过λ/4相位差板35变为直线偏振光P后,向第1液晶显示元件10A侧射出,再次透过上述第1液晶显示元件10A后,向其前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底3、4面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图11A右侧所示,从第1液晶显示元件10A的前侧入射、通过前侧的吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光S未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11,入射到后侧的吸收偏振光片17,该光基本上由上述后侧吸收偏振光片17吸收。
因此,设上述一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)为显示面的反射显示时的无电场时显示是亮显示(白显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
另外,设上述一方的面为显示面的透过显示时,如表示一方的面作为显示面的透过显示时的入射光透过路径的图11B所示,点亮上述光照射部件20c的面光源24的发光元件26,来自上述发光元件26的射出光从导光板25的一方的面和另一方的面射出。
从上述导光板25的面对第1偏振光分离元件32的面射出的照明光入射到上述第1偏振光分离元件32的圆偏振光分离层34,该光(非偏振光)中朝向行进方向右旋转的圆偏振光分量由上述圆偏振光分离层34反射,左旋转的圆偏振光分量透过上述圆偏振光分离层34。透过圆偏振光分离层34的左旋转的圆偏振光R2通过λ/4相位差板35变为直线偏振光P后,向第1液晶显示元件10A侧射出。
另一方面,从上述导光板25的面对第1偏振光分离元件32的面射出的光中、通过上述第1偏振光分离元件32的圆偏振光分离层34反射的右旋转圆偏振光R1透过上述导光板25,并透过第2偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34,同时,通过λ/4相位差板35变为直线偏振光S后,向第2液晶显示元件10B侧射出。
从上述导光板25的面对第2偏振光分离元件33的面射出的照明光入射到上述第2偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34,该光(非偏振光)中朝向行进方向左旋转的圆偏振光分量由上述圆偏振光分离层34反射,右旋转的圆偏振光分量透过上述圆偏振光分离层34。透过圆偏振光分离层34的右旋转的圆偏振光R1通过λ/4相位差板35变为直线偏振光S后,向第2液晶显示元件10B侧射出。
另一方面,从上述导光板25的面对第2偏振光分离元件33的面射出的光中、通过上述第2偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34反射的左旋转圆偏振光R2透过上述导光板25,并透过第1偏振光分离元件32的圆偏振光分离层34,同时,通过λ/4相位差板35变为直线偏振光P后,向第1液晶显示元件10A侧射出。
即,上述光照射部件20c将来自上述面光源24的照明光分离成彼此垂直的强度基本相同的两个直线偏振光P、S,并向第1液晶显示元件10A侧射出一方的直线偏振光P,向第2液晶显示元件10B侧射出另一方的直线偏振光S。
从上述光照射部件20c向第1液晶显示元件10A侧射出的直线偏振光P透过第1液晶显示元件10A后侧的吸收偏振光片17后,从后侧入射到液晶单元11,受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向液晶单元11的前侧射出。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图11B左侧所示,从后侧入射到上述液晶单元11的直线偏振光P由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为直线偏振光S,该直线偏振光S透过前侧吸收偏振光片16后,向上述第1液晶显示元件10A的前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图11B右侧所示,从后侧入射到液晶单元11的直线偏振光P未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样入射到前侧的吸收偏振光片16,该光基本上由上述前侧吸收偏振光片16吸收。
因此,设上述一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)为显示面的透过显示时的无电场时显示是亮显示(着色显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
下面,说明设另一方的面为显示面时的入射光的透过路径。如表示设另一方的面为显示面的反射显示时的入射光透过路径的图12A所示,从前侧入射到第2液晶显示元件10B上的外光(非偏振光)通过第2液晶显示元件10B前侧的吸收偏振光片16,变为平行于透过轴16a的直线偏振光P后,入射到液晶单元11。
未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如图12A左侧所示,透过上述前侧吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光P实质旋光90度后,变为直线偏振光S,该直线偏振光S透过后侧吸收偏振光片17后,向上述第2液晶显示元件10B的后侧射出。
向上述第2液晶显示元件10B的后侧射出的上述直线偏振光S入射到上述光照射部件20c,通过光照射部件20c的第2偏振光分离元件33的λ/4相位差板35,变为朝向行进方向右旋转的圆偏振光R1后,入射到圆偏振光分离层34,并透过该圆偏振光分离层34,向上述第2偏振光分离元件33的后侧射出。
向上述第2偏振光分离元件33的后侧射出右旋转圆偏振光R1透过面光源24的导光板25后,通过第1偏振光分离元件32的圆偏振光分离层4反射,该反射光R1再次透过上述面光源24的导光板25后,从后侧再次入射到上述第2偏振光分离元件33。
从后侧再次入射到上述第2偏振光分离元件33的上述圆偏振光R1透过第2偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34,并通过λ/4相位差板35,向上述第2液晶显示元件10B的后侧射出,恢复成与入射到光照射部件20c上的光相同的直线偏振光P后,向第1液晶显示元件10A侧射出,再次透过上述第1液晶显示元件10A后,向前侧射出。
另一方面,当向上述第2液晶显示元件10B的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图12A右侧所示,从第2液晶显示元件10B的前侧入射、通过前侧的吸收偏振光片16后入射到液晶单元11的直线偏振光S未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样入射到后侧的吸收偏振光片17,由该后侧吸收偏振光片17吸收。
因此,设上述另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)为显示面的反射显示时的无电场时显示是亮显示(白显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
另外,设上述另一方的面为显示面的透过显示时,与设上述一方的面为显示面的透过显示时一样,点亮上述光照射部件20c的面光源24的发光元件26,从上述光照射部件20c向第1液晶显示元件10A侧射出直线偏振光P,向第2液晶显示元件10B侧射出直线偏振光S。
从上述光照射部件20c向第2液晶显示元件10B侧射出的直线偏振光P透过第2液晶显示元件10B后侧的吸收偏振光片17后,从后侧入射到液晶单元11,受到对应于通过施加到上述液晶单元11电极间的电场而变化的液晶分子定向状态的液晶层15的双折射作用后,向液晶单元11的前侧射出。
即,未向上述液晶单元11的电极间施加电场的无电场时(V=0)如表示设另一方的面为显示面的透过显示时的入射光透过路径的图12B左侧所示,从后侧入射到上述液晶单元11的直线偏振光S由于液晶层15的双折射作用而实质旋光90度,变为平行于前侧吸收偏振光片16的透过轴16a的直线偏振光P后,向液晶单元11的前侧射出,透过前侧吸收偏振光片16后,向上述第2液晶显示元件10B的前侧射出。
另一方面,当向上述第1液晶显示元件10A的液晶单元11的电极间施加使液晶分子实质上相对衬底12、13面垂直立起定向的电场的电场施加时(V>Vth),如图12B右侧所示,从后侧入射到液晶单元11的直线偏振光S未受到液晶层15的双折射作用,以偏振光状态原样透过上述液晶单元11后,入射到前侧的吸收偏振光片16,由吸收偏振光片16吸收。
因此,设上述另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)为显示面的透过显示时的无电场时显示是亮显示(着色显示),施加电场时(V>Vth)的显示是暗显示(黑显示)。
从而,本实施例的显示装置通过在第1和第2液晶显示元件10A、10B之间配置使一对偏振光分离元件32、33与各自的圆偏振光分离层34彼此同向配置的光照射部件20a,偏振光分离元件32、33包括:反射入射光的右旋转和左旋转的两个圆偏振光分量中一方的圆偏振光分量,使另一方的圆偏振光分量透过的圆偏振光分离层34;和配置在上述圆偏振光分离层34一方的面侧,将从与面对上述圆偏振光分离层34的面相对面入射的直线偏振光作为圆偏振光,入射到上述圆偏振光分离层34,将从上述圆偏振光分离层34射出的圆偏振光作为直线偏振光后从上述相对面射出的λ/3相位差板35,在将一方的面(第1液晶显示元件10A的前面)作为显示面的反射显示时,使从上述第1液晶显示元件10A的前侧入射后透过该第1液晶显示元件10A的光透过上述光照射部件20c的第1液晶显示元件10A侧的偏振光分离元件32,由第2液晶显示元件10B侧的偏振光分离元件33反射,在将另一方的面(第2液晶显示元件10B的前面)作为显示面的反射显示时,使从上述第2液晶显示元件10B的前侧入射后透过该第2液晶显示元件10B的光透过上述光照射部件20a的第2液晶显示元件10B侧的偏振光分离元件33,由第1液晶显示元件10A侧的偏振光分离元件32反射。
根据该显示装置,上述光照射部件20a的一对偏振光分离元件32、33分别基本无吸收地以高反射率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,并基本无吸收地以高透过率使另一方的偏振光分量透过,所以在设一方和另一方任意一面为显示面时,都可进行充分亮度的反射显示。
并且,在本实施例中,上述光照射部件20c的一对偏振光分离元件32、33中一方的偏振光分离元件32的圆偏振光分离层34具有反射右旋转的圆偏振光分量并使左旋转的圆偏振光分量透过的偏振光分离特性,另一方的偏振光分离元件33的圆偏振光分离层34具有反射左旋转的圆偏振光分量并使右旋转的圆偏振光分量透过的偏振光分离特性,所以当设上述一方的面为显示面的反射显示时,透过上述第1液晶显示元件10A后从一方的面向上述光照射部件20c入射的光基本由该光照射部件20c反射,同时,当设上述另一方的面为显示面的反射显示时,透过上述第2液晶显示元件10B后从另一方的面向上述光照射部件20c入射的光基本由该光照射部件20c反射,因此,将一方和另一方任一面作为显示面时都可使显示更亮。
另外,在本实施例的显示装置中,上述光照射部件20c通过与入射侧相反侧的偏振光分离元件32或33的1次反射将入射光的大部分射出到上述入射侧,同时,使部分光在一对偏振光分离元件32或33之间多重反射,从由上述1次反射射出的光的周围向上述入射侧射出该多重反射光,所以增大来自亮显示部的光的射出面积,上述亮显示部整体变亮,同时,没有上述液晶显示元件10A、10B产生的暗显示影,可进行无二重像的良好品质的反射显示。
另外,在该显示装置中,在一对偏振光分离元件32或33之间配置面光源24来构成上述光照射部件20a,所以可在上述一方的面和另一方的面两者中分别进行利用外光的反射显示和利用来自上述面光源24的照明光的透过显示。
上述实施例1-4的显示装置将设一方的面为显示面的显示和设另一方的面为显示面的显示设为常白模式,但本发明也适用于将设上述一方的面为显示面的显示和设上述另一方的面为显示面的显示的一方或双方设为无电场时的显示为暗显示的常黑(normally black)模式的显示装置。
另外,上述各实施例的显示装置将第1和第2显示元件10A、10B分别设为TN型液晶显示元件,但上述显示元件10A、10B不限于TN型,也可是STN型、非扭转的均匀定向型、电极面垂直均匀定向型、横电场型、强感应或反强感应型、ECB(双折射效应)型等液晶显示元件,另外,也可是上述第1和第2显示元件10A、10B的一方与另一方为不同类型的液晶显示元件。
另外,上述第1和第2显示元件10A、10B的一方与另一方也可是不具备滤色片的单色显示元件,此时,将双方的显示元件10A、10B设为单色显示元件,当透过显示时,进行向上述显示元件10A、10B依次写入红、绿、蓝单色图像数据,同时,依次从光照射部件20、20a、20b、20c射出红、绿、蓝着色光的场顺序显示。
并且,上述第1和第2显示元件10A、10B只要能控制入射光的透过和遮断,也可是液晶显示元件以外的显示元件。
另外,上述各实施例的显示装置使光照射部件20、20a、20b、20c中具备面光源24、24a,当设一方的面为显示面时、和设另一方的面为显示面时,进行利用外光的反射显示和利用来自上述面光源24、24a的照明光的透过显示两个显示,但也可从上述光照射部件20、20a、20b、20c中省略面光源24、24a,将设一方的面为显示面的显示和设另一方的面为显示面的显示仅作为反射显示。

Claims (20)

1、一种液晶显示装置,其特征在于:具备:
第1和第2显示元件,在外侧配置有观察侧的前面,在内侧配置有与上述观察侧相反侧的里面,并使其彼此相对,
以及光照射部件,其具有第1和第2偏振光分离元件,被配置在上述第1和第2显示元件各自里面之间,并将入射光的彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量反射,将另一方的偏振光分量透过,将透过上述一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过另一方的偏振光分离元件进行反射,将透过上述另一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过上述一方的反射偏振光元件进行反射,并从各自的里面侧向上述第1和第2显示元件照射光。
2、根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光照射部件的偏振光分离元件,由直线偏振光分离元件构成,该直线偏振光分离元件分离为彼此垂直的两个直线偏振光分量,并透过一方的直线偏振光分量,反射另一方的直线偏振光分量。
3、根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于:
上述光照射部件的偏振光分离元件由反射偏振光片构成,该反射偏振光片具有透过轴和反射轴,该透过轴平行于入射光彼此垂直的两个直线偏振光分量中透过上述偏振光分离元件的一方直线偏振光分量的光的振动面方向,上述反射轴垂直于上述透过轴、并反射在垂直于上述一方直线偏振光分量光振动面的方向上具有振动面的另一方直线偏振光分量的光,且使各透过轴彼此垂直来配置。
4、根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于:
上述光照射部件的偏振光分离元件,分别由反射偏振光片构成,该反射偏振光片具有透过轴和反射轴,该透过轴平行于入射光彼此垂直的两个直线偏振光分量中透过上述偏振光分离元件的一方直线偏振光分量的光的振动面方向,上述反射轴垂直于上述透过轴、反射在垂直于上述一方直线偏振光分量的光的振动面方向上具有振动面的另一方直线偏振光分量的光,且彼此平行配置各透过轴,
并且,在上述两块反射偏振光片之间配置有相位差板。
5、根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述第1和第2显示元件由液晶单元和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片构成,该液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在前侧衬底和后侧衬底之间、用于根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中、所透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴,并吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量。
6、根据权利要求5所述的显示装置,其特征在于:
上述两个反射偏振光元件中,第1液晶显示元件侧的第1反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第1液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质地平行,第2液晶显示元件侧的第2反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第2液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质平行。
7、根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光照射部件,还具备配置在上述两个偏振光分离元件之间的照明装置,以向上述第1显示元件侧和上述第2显示元件侧两方照射照明光。
8、根据权利要求7所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述照射装置由至少1个光源和板状的导光板构成,该导光板将上述光源配置在端面上,引导从端面入射的来自光源的照明光,从板状部件的两个面射出,照亮上述第1、第2显示元件,且分别透过从上述第1、第2显示元件入射的光。
9、根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光照射部件的偏振光分离元件由圆偏振光分离元件构成,该圆偏振光分离元件分离成沿彼此不同方向旋转的两个圆偏振光分量,透过一方方向旋转的圆偏振光分量,反射另一方方向旋转的圆偏振光分量。
10、根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光照射部件的偏振光分离元件分别由圆偏振光分离层、和配置在该圆偏振光分离层两侧的λ/4相位差板构成,上述圆偏振光分离层将入射光右向旋转和左向旋转的两个圆偏振光分量中一方的圆偏振光分量反射,而使另一方的圆偏振光分量透过。
11、根据权利要求9所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光照射部件还具备配置在上述两个圆偏振光分离元件之间、向上述第1显示元件侧和上述第2显示元件侧两方照射照明光的照明装置。
12、根据权利要求9所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述第1和第2显示元件是由液晶显示元件构成的,该液晶显示元件由液晶单元和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片构成,液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在这些前侧衬底和后侧衬底之间、根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态用的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中被透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴、并吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量,
上述偏振光分离元件的λ/4相位差板的滞相轴、与上述液晶显示元件的吸收偏振光片的吸收轴,被配置成彼此45度交叉。
13、一种液晶显示装置,其特征在于:具备:
第1和第2显示元件,在外侧配置有观察侧的前面,在内侧配置有与上述观察侧相反侧的里面,并使其彼此相对,
以及光照射部件,具有:第1和第2偏振光分离元件,配置在上述第1和第2显示元件各自里面之间,将入射光的彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量反射,使另一方的偏振光分量透过;和照明装置,配置在上述第1和第2偏振光分离元件之间,使透过第1和第2偏振光分离元件的光透过,且向上述第1和第2偏振光分离元件射出照明光;将透过上述一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过另一方的偏振光分离元件进行反射,将透过上述另一方偏振光分离元件的偏振光分量的光通过上述一方的反射偏振光元件进行反射,并从各自的里面侧向上述第1和第2显示元件射入来自上述照明装置的光。
14、根据权利要求13所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光照射部件的偏振光分离元件由直线偏振光分离元件构成,该直线偏振光分离元件分离为彼此垂直的两个直线偏振光分量,并透过一方的直线偏振光分量,反射另一方的直线偏振光分量,使上述第1和第2直线偏振光分离元件的透过轴彼此垂直配置。
15、根据权利要求13所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述光照射部件的偏振光分离元件,由直线偏振光分离元件构成,该直线偏振光分离元件分离为彼此垂直的两个直线偏振光分量,并透过一方的直线偏振光分量,反射另一方的直线偏振光分量,且使上述第1和第2直线偏振光分离元件的透过轴彼此平行配置,
在上述第1和第2直线偏振光分离元件之间还具备调整所透过的光的偏振光状态用的相位差板。
16、根据权利要求13所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述第1和第2显示元件具有液晶单元、和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片,液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对该前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在这些前侧衬底和后侧衬底之间、根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态用的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中所透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴、并吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量,
上述两个反射偏振光元件中,第1液晶显示元件侧的第1反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第1液晶显示元件后侧吸收偏振光片的透过轴实质平行,第2液晶显示元件侧的第2反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第2液晶显示元件后侧的吸收偏振光片透过轴实质平行。
17、一种液晶显示装置,其特征在于:具备:
第1和第2显示元件,在外侧配置有观察侧的前面,在内侧配置有与上述观察侧相反侧的里面,并使其彼此相对,其用于显示图像等,
和光照射元件,具有:第1和第2偏振光分离元件,其被配置在上述第1和第2显示元件各自里面之间,将入射光分离成彼此不同的两个偏振光分量,使一方的偏振光分量被反射,使另一方的偏振光分量透过;和照明单元,配置在上述两个偏振光分离元件之间,向上述第1显示元件侧和上述第2显示元件侧两方照射照明光,将透过上述一方偏振光分离元件的另一方偏振光分量的光通过另一方的偏振光分离元件进行反射,将透过上述另一方偏振光分离元件的另一方偏振光分量的光通过上述一方的反射偏振光元件进行反射,且从上述照明元件向上述第1和第2显示元件分别射入来自各自里面侧的光。
18、根据权利要求17所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述偏振光分离元件由分离成偏振光面彼此垂直的两个直线偏振光的元件构成。
19、根据权利要求17所述的液晶显示装置,其特征在于:
光照射元件具备:第1和第2偏振光分离元件,将入射光彼此不同的两个偏振光分量中一方的偏振光分量进行反射,使另一方的偏振光分量透过;和导光元件,配置在上述第1和第2偏振光分离元件之间,使透过第1和第2偏振光分离元件的光透过,且向上述第1和第2偏振光分离元件射出照明光。
20、根据权利要求17所述的液晶显示装置,其特征在于:
上述第1和第2显示元件具有液晶单元和夹持该液晶单元并配置在其前后的一对吸收偏振光片,液晶单元包括:作为显示观察侧的前侧衬底,相对前侧衬底里侧的后侧衬底,和配置在这些前侧衬底和后侧衬底之间、根据施加的电场来控制透过光的偏振光状态用的液晶层;吸收偏振光片具有透过轴和吸收轴,该透过轴平行于在入射光彼此垂直方向上具有振动面的两个直线偏振光分量中所透过的直线偏振光分量的光的振动面方向,上述吸收轴垂直于上述透过轴、且吸收在该方向上具有振动面的直线偏振光分量,
上述两个反射偏振光元件中,第1液晶显示元件侧的第1反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第1液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质平行,第2液晶显示元件侧的第2反射偏振光元件的透过轴,被配置成与上述第2液晶显示元件后侧的吸收偏振光片的透过轴实质平行。
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