JP4314890B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、両面表示型の液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
両面表示型の液晶表示装置としては、両面反射板を挟んで、導光板とその端面に対向する発光素子とからなる第1と第2の2つの面光源を背中合わせに配置し、第1の面光源の導光板の外側に主表示用の第1の液晶表示パネルを、第2の面光源の導光板の外側に副表示用の第2の液晶表示パネルを配置した構成のものがある(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平8―327982号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の両面表示型液晶表示装置は、主表示用の第1の液晶表示パネルに画像を表示させるための第1の面光源と、副表示用の第2の液晶表示パネルに画像を表示させるための第2の面光源とを両面反射板を挟んで背中合わせに配置し、これらの面光源の導光板の外側に前記第1と第2の液晶表示パネルを配置したものであるため、構造が複雑で、また装置が厚いという問題をもっている。
【0005】
この発明は、構造を単純化し、厚さを薄くすることができ、しかも両面の表示画像をそれぞれ充分な正面輝度及び視野角で観察させることができる両面表示型の液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、板状の透明部材からなり、その少なくとも1つの端面から入射した光を導いて一方と他方の板面から出射する導光板と前記導光板の前記端面に対向させて配置された発光素子とからなる面光源と、前記導光板の一方の面側に配置された主表示用の第1の液晶表示パネルと、前記導光板の一方の面と前記第1の液晶表示パネルとの間に配置され、前記導光板の一方の面から出射した光を、前記第1の液晶表示パネルの法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折させて前記第1の液晶表示パネルに入射させる少なくとも1枚の第1のプリズムシートと、前記導光板の前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側の面に配置された偏光分離素子と、前記偏光分離素子の前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側に配置され、前記導光板の他方の面から出射し、前記偏光分離素子を透過した光を、前記導光板の法線に対して予め定めた広がり角内の方向に屈折させて、前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側に出射する少なくとも1枚の第2のプリズムシートと、開口が形成された面と、この面の周囲を取り囲む壁とを有し、一方が開放され、他方が前記開口が形成された面によって閉じられ、開放面側の内側に、少なくとも前記第2のプリズムシートと、前記偏光分離素子と、前記面光源とを収納するケース部材と、前記ケース部材の前記開口が形成された面の外側に、前記開口と対向させて配列された副表示用の第2の液晶表示パネルと、を備えることを特徴とする。
【0007】
この液晶表示装置は、前記面光源の導光板の一方の面から出射した光を主表示用の第1の液晶表示パネルに入射させるとともに、前記導光板の他方の面から出射した光のうち、前記偏光分離素子により反射された偏光成分を前記導光板を透過させて前記主表示用の第1の液晶表示パネルに入射させ、且つ、前記導光板の他方の面から出射し、前記偏光分離素子を透過した偏光成分を副表示用の第2の液晶表示パネルに入射させるようにしたものであり、この液晶表示装置によれば、1つの面光源からの照明光を利用して前記主表示用の第1の液晶表示パネルと副表示用の第2の液晶表示パネルの両方に画像を表示させることができるため、構造を単純化し、厚さを薄くすることができる。
【0008】
しかも、この液晶表示装置によれば、前記面光源の導光板の一方の面と前記第1の液晶表示パネルとの間に、前記導光板の一方の面から出射した光(導光板内から直接出射した光と、前記導光板の他方の面から出射し、偏光分離素子により反射されて前記導光板を透過した光)を、前記第1の液晶表示パネルの法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折させて前記第1の液晶表示パネルに入射させる少なくとも1枚の第1のプリズムシートを配置し、前記偏光分離素子と前記第2の液晶表示パネルとの間に、前記導光板から出射し、前記偏光分離素子を透過した光を、前記第2の液晶表示パネルの法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折させて前記第2の液晶表示パネルに入射させる少なくとも1枚の第2のプリズムシートとを配置しているため、両面の表示画像、つまり前記第1の液晶表示パネルの表示画像と前記第2の液晶表示パネルの表示画像とをそれぞれ、充分な正面輝度及び視野角で観察させることができる。
また、この液晶表示装置は、少なくとも前記第2のプリズムシートと、前記偏光分離素子と、前記面光源とを収納するケース部材に収納し、このケース部材の1つの面に設けた開口に対向させて、副表示用の第2の液晶表示パネルを配置したので、前記副表示用の第2の液晶表示パネルの表示エリア外から光が出射することが無くなり、第2の液晶表示パネルの表示画像が見やすくなる。
【0009】
このように、この発明の液晶表示装置は、端面から入射した光を導いて一方と他方の面から出射する導光板と前記導光板の前記端面に対向させて配置された発光素子とからなる1つの面光源を備え、前記導光板の一方の面側には主表示用の第1の液晶表示パネルと、前記導光板と前記第1の液晶表示パネルとの間に第1のプリズムシートとを配置し、前記導光板の前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側の面には偏光分離素子と、第2のプリズムシートとを配置し、少なくとも前記第2のプリズムシートと、前記偏光分離素子と、前記面光源とをケース部材に収納し、前記ケース部材の前記開口が形成された面の外側に、前記開口と対向させて副表示用の第2の液晶表示パネルを配置することにより、構造を単純化し、厚さを薄くすることができ、しかも両面の表示画像をそれぞれ充分な正面輝度及び視野角で観察させることができるようにしたものである。
【0010】
この発明の液晶表示装置において、前記副表示用の第2の液晶表示パネルは、前記主表示用の第1の液晶表示パネルの表示エリアよりも小さい表示エリアを有しており、前記面光源の導光板と、前記偏光分離素子と、前記第1のプリズムシートは、前記第1の液晶表示パネルの表示エリア全体に対応する面積を有し、前記第2のプリズムシートは、前記第1のプリズムシートと実質的に等しい面積を有しているのが望ましい。
【0011】
さらに、前記ケース部材は、非反射性を有することが好ましく、その場合、前記ケース部材は、開放面側の内面全体に光吸収層が形成されていることが望ましく、また前記ケース部材は、光吸収性樹脂によって形成されていることが望ましい。
【0012】
また、この発明の液晶表示装置は、前記面光源の導光板の一方の面と前記第1の液晶表示パネルとの間、及び前記偏光分離素子と前記第2の液晶表示パネルとの間にそれぞれ拡散板をさらに配置した構成とするのが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1〜図3はこの発明の一実施例を示しており、図1は液晶表示装置の分解斜視図、図2は前記液晶表示装置の側面図である。
【0014】
この液晶表示装置は、図1及び図2のように、面光源1と、前記面光源1を挟んで配置された主表示用の第1の液晶表示パネル(以下、主表示用液晶表示パネルと言う)4及び副表示用の第2の液晶表示パネル(以下、副表示用液晶表示パネルと言う)9と、前記面光源1と前記主表示用液晶表示パネル4との間に配置された偏光分離素子14と、前記面光源1と前記主表示用液晶表示パネル4との間に配置された2枚の第1のプリズムシート(以下、主表示側プリズムシートと言う)22,15と、前記偏光分離素子14と前記副表示用液晶表示パネル9との間に配置された2枚の第2のプリズムシート(以下、副表示側プリズムシートと言う)16,17と、前記面光源1と前記主表示用液晶表示パネルとの間、及び前記偏光分離素子14と前記副表示用液晶表示パネル9との間にそれぞれ配置された拡散板18,19とにより構成されている。
【0015】
前記面光源1は、板状の透明部材からなり、その少なくとも1つの端面から入射した光を導いて一方と他方の板面から出射する導光板2と、前記導光板2の前記端面に対向させて配置された発光素子3とからなっている。
【0016】
この面光源1の導光板2は、例えばアクリル樹脂板からなっており、その一つの端面が入射端面2aを形成し、互いに対向する2つの板面がそれぞれ出射面2b,2cを形成している。
【0017】
なお、図では省略しているが、前記導光板2の副表示用液晶表示パネル9が配置された側の出射面(以下、副表示側出射面と言う)2cには、その全域にわたって、前記入射端面2aと平行な方向に沿う10〜30μm程度の幅の複数の溝部が50〜100μm程度のピッチで形成されており、前記入射端面2aから入射した光は、主表示用液晶表示パネル4が配置された側の出射面(以下、主表示側出射面と言う)2bと外気(空気層)との界面及び前記副表示側出射面2cの複数の溝部間の平坦面と外気との界面で全反射しながら導光板2内をその長さ方向に導かれ、前記副表示側出射面2cの複数の溝部と外気との界面で前記主表示側出射面2bの法線に対する角度が小さくなる方向に全反射し、前記主表示側出射面2bから出射する。
【0018】
また、前記入射端面2aから入射した光のうち、主表示側出射面2b及び副表示側出射面2cと外気との界面に対して全反射角より小さい(垂直に近い)角度で進む光はそれぞれ、前記主表示側出射面2b及び副表示側出射面2c出射する。
【0019】
また、前記発光素子3は、例えば、赤、緑、青の光をそれぞれ発する3個のLED(発光ダイオード)を備え、これらのLEDが発する赤、緑、青の光を混色させた白色光を出射する固体発光素子であり、前記導光板2の入射端面2aの中央部に対向させて配置されている。
【0020】
前記主表示用液晶表示パネル4と副表示用液晶表示パネル9はそれぞれ、ノーマリーホワイトモードのTN(ツイステッドネマティック)型液晶表示パネルであり、一対の透明基板5,6間及び10,22間に液晶分子を実質的に90°の捩れ角でツイスト配向させた液晶層が設けられ、前記一対の基板5,6及び10,11の外面に、互いに直交する2つの方向に透過軸7a,8a及び12a,13aと吸収軸(図示せず)を有する吸収偏光板(以下、単に偏光板と言う)7,8及び12,13が、それぞれの透過軸7a,8a及び12a,13aを実質的に互いに直交させて配置された構成となっている。
【0021】
また、前記主表示用液晶表示パネル4と副表示用液晶表示パネル9はそれぞれ、アクティブマトリックス型のカラー画像表示パネルであり、その内部構造は図示しないが、一方の基板、例えば表示面側の基板5及び10の液晶層対向面に、基板面の略全体にわたる1枚膜状の対向電極が形成され、他方の入射面側基板6及び11の液晶層対向面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のTFT(薄膜トランジスタ)と、各行のTFTにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のTFTにそれぞれデータ信号を供給する複数のデータ配線が形成され、さらに、いずれかの基板、例えば表示面側基板6及び11の基板面と前記対向電極との間に、赤、緑、青の3色のカラーフィルタが、前記複数の画素電極と対向電極とが互いに対向する領域により形成された複数の画素にそれぞれ対応させて設けられている。
【0022】
また、前記偏光分離素子14は、入射光の互いに異なる2つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる特性をもった光学素子であり、この実施例では、互いに直交する2つの方向に透過軸14aと反射軸14bをもち、入射光の互いに直交する2つの直線偏光成分のうち、前記反射軸14bに平行な振動面をもった一方の直線偏光成分を反射し、前記透過軸14aに平行な振動面をもった他方の直線偏光成分を透過させる反射偏光板を用いている。
【0023】
さらに、前記2枚の主表示側プリズムシート22,15と前記2枚の副表示側プリズムシート16,17のうち、一方の主表示側プリズムシート22及び副表示側プリズムシート16は、一方の面にその全体にわたって、前記面光源1の導光板2の幅方向(入射端面2aと平行な方向)に沿う複数のプリズム部22a,16aが密に並べて形成された透明樹脂フィルムからなっており、他方の主表示側プリズムシート15及び副表示側プリズムシート17は、一方の面にその全体にわたって、前記導光板2の長さ方向(入射端面2aに直交する方向)に沿う複数のプリズム部15a,17aが密に並べて形成された透明樹脂フィルムからなっている。
【0024】
なお、図では前記プリズムシート22,15,16,17のプリズム部22a,15a,16a,17aを大きく誇張して示しているが、前記プリズム部22a,15a,16a,17aは、前記主表示用液晶表示パネル4及び副表示用液晶表示パネル9の画素ピッチ(70〜150μm)と同じか、或いはそれよりも小さいピッチ(例えば50〜120μmのピッチ)で形成されている。
【0025】
以下、前記導光板2の幅方向に沿うプリズム部22a,16aが形成されたプリズムシート21,16を幅方向プリズムシートと言い、前記導光板2の長さ方向に沿うプリズム部15a,17aが形成されたプリズムシート15,17を長さ方向プリズムシートと言う。
【0026】
また、前記拡散板18,19は、表面を粗面化した透明樹脂フィルムまたは散乱粒子を分散させた透明樹脂フィルムからなっている。以下、面光源1と主表示用液晶表示パネル4との間に配置された拡散板18を主表示側拡散板と言い、偏光分離素子14と副表示用液晶表示パネル9との間に配置された拡散板19を副表示側拡散板と言う。
【0027】
さらに、前記副表示用液晶表示パネル9は、前記主表示用液晶表示パネル4の表示エリア(複数の画素がマトリックス状に配列している領域)Aよりも小さい表示エリアBを有する小型パネルであり、前記面光源1の導光板2と、前記偏光分離素子14と、主表示側の幅方向プリズムシート22及び長さ方向プリズムシート15と、主表示側の拡散板18は、それぞれ、前記主表示用液晶表示パネルの表示エリアAの全体に対応する面積を有し、前記副表示側の幅方向プリズムシート16及び長さ方向プリズムシート17と、副表示側の拡散板19は、それぞれ、前記主表示側のプリズムシート22,15及び拡散板18と実質的に等しい面積を有している。
【0028】
そして、前記主表示用液晶表示パネル4は、前記面光源1の導光板2の主表示側出射面2b側に、表示面とは反対側の入射面を前記導光板2の主表示側出射面2bに対向させ、且つ入射面側と表示面側の偏光板7,8の透過軸7a,8aを予め定めた方向に合わせて配置されており、前記副表示用液晶表示パネル9は、前記導光板2の副表示側出射面2c側に、表示面とは反対側の入射面を前記導光板2の副表示側出射面2cに対向させ、且つ入射面側の偏光板13の透過軸13aを、前記主表示用液晶表示パネル4の入射面側偏光板8の透過軸8aと実質的に直交させて配置されている。
【0029】
また、前記偏光分離素子14は、前記導光板2の副表示側出射面2cと前記副表示用液晶表示パネル9との間に、前記導光板2の副表示側出射面2cに空気層を介して対向させ、且つ反射軸14bを前記主表示用液晶表示パネル4の入射面側偏光板8の透過軸8aと実質的に平行にし、透過軸14aを前記副表示用液晶表示パネル9の入射面側偏光板13の透過軸13aと実質的に平行にして配置されている。
【0030】
さらに、前記主表示側の幅方向プリズムシート22及び長さ方向プリズムシート15は、前記導光板2の主表示側出射面2bと主表示用液晶表示パネル4との間に、それぞれのプリズム部形成面を導光板2側に向けるとともに、幅方向プリズムシート14を前記導光板2に空気層を介して隣接させ、長さ方向プリズムシート15を主表示用液晶表示パネル4に隣接させて積層配置されており、主表示側拡散板18は、前記導光板2の主表示側出射面2bと前記主表示側の幅方向プリズムシート22との間に配置されている。
【0031】
また、前記副表示側の幅方向プリズムシート16及び長さ方向プリズムシート17は、前記導光板2の副表示側出射面2cと副表示用液晶表示パネル9との間に、それぞれのプリズム部形成面を導光板2側に向けるとともに、幅方向プリズムシート16を前記導光板2の出射面2bに空気層を介して対向させ、長さ方向プリズムシート17を副表示用液晶表示パネル9に対向させて積層配置されており、副表示側拡散板19は、前記副表示側の長さ方向プリズムシート17と副表示用液晶表示パネル9との間に配置されている。
【0032】
この実施例の液晶表示装置では、図2に示したように、一方の面が開放し、他方の面に前記副表示用液晶表示パネル9の表示エリアBに対応する開口21が設けられ、且つ内面全体に光吸収層(図示せず)が形成されるか、あるいは光吸収性樹脂により形成された非反射性を有するケース部材20を備え、前記面光源1と、偏光分離素子14と、副表示側プリズムシート16,17と、主表示側及び副表示側の拡散板18,19を前記ケース部材20内に収容し、前記主表示側プリズムシート22,15と主表示用液晶表示パネル4を前記ケース部材20の開放面側に配置し、前記副表示用液晶表示パネル9を、前記ケース部材20の他方の面の外側に、前記表示エリアBを前記開口21に対向させて配置している。
【0033】
この液晶表示装置は、前記面光源1の導光板2の主表示側出射面2bから出射した光を主表示用液晶表示パネル4に入射させるとともに、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射した光のうち、前記偏光分離素子14により反射された偏光成分を前記導光板2を透過させて前記主表示用液晶表示パネル4に入射させ、且つ、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射し、前記偏光分離素子14を透過した偏光成分を副表示用液晶表示パネル9に入射させることにより、1つの面光源1からの照明光を利用して、前記主表示用液晶表示パネル4と副表示用液晶表示パネル9の両方に画像を表示させるようにしたものである。
【0034】
図3は前記液晶表示装置の表示原理を示しており、ここでは便宜上、主表示側及び副表示側プリズムシート22,15及び16,17と、主表示側及び副表示側の拡散板18,19を省略している。
【0035】
図3のように、前記面光源1は、発光素子3から出射し、導光板2にその入射端面2aから入射した光(非偏光の白色光)を、前記導光板2の主表示側出射面2bと外気との界面及び副表示側出射面2cの図示しない複数の溝部間の平坦面と外気との界面で全反射しながら導光板2内をその全域に導き、図に矢線で示したように、前記副表示側出射面2cの複数の溝部と外気との界面で前記主表示側出射面2bの法線に対する角度が小さくなる方向に全反射した光を、前記主表示側出射面2bの全域から均一な強度分布で出射し、前記主表示側出射面2b及び副表示側出射面2cと外気との界面に対して全反射角より小さい角度で進んできた光を、前記主表示側出射面2b及び副表示側出射面2cからそれぞれ出射する。すなわち、前記導光板2に入射端面2aから入射した光は、主に、主表示側出射面2bから出射する。
【0036】
前記導光板2の副表示側出射面2cから出射した光は、前記偏光分離素子14に入射し、その光の互いに直交する2つの直線偏光成分のうち、前記偏光分離素子14の反射軸14bに平行な振動面をもった一方の直線偏光成分が、前記偏光分離素子14により反射され、前記偏光分離素子14の透過軸14aに平行な振動面をもった他方の直線偏光成分が、前記偏光分離素子14を透過する。
【0037】
前記導光板2の副表示側出射面2cから出射し、前記偏光分離素子14により反射された光、つまり前記偏光分離素子14の反射軸14bに平行な直線偏光は、前記導光板2を透過して前記主表示側出射面2bから出射する。
【0038】
したがって、前記導光板2の主表示側出射面2bから主表示用液晶表示パネル4に向かって出射する光は、導光板2内から直接出射した光と、前記副表示側出射面2cから出射し、前記偏光分離素子14により反射されて前記導光板2を透過した光との両方である。
【0039】
前記導光板2の主表示側出射面2bから出射した光は、主表示側拡散板18により拡散され、さらに主表示側の幅方向プリズムシート22により、前記導光板2の幅方向に沿った方向で、主表示用液晶表示パネル4の法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折され、主表示側の長さ方向プリズムシート15により、前記導光板2の長さ方向に沿った方向で、前記主表示用液晶表示パネル4の法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折されて前記主表示用液晶表示パネル4にその入射面から入射する。
【0040】
この主表示用液晶表示パネル4への入射光のうち、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射し、偏光分離素子14により反射されて導光板2を透過した光(偏光分離素子14の反射軸14bに平行な直線偏光)は、前記主表示用液晶表示パネル4の入射面側偏光板8の透過軸8aと前記偏光分離素子14の反射軸14bとが実質的に平行であるため、前記入射面側偏光板8を透過し、偏光度の高い直線偏光となって主表示用液晶表示パネル4の液晶層に入射する。
【0041】
また、前記主表示用液晶表示パネル4への入射光のうち、導光板2内から直接出射した光は、非偏光の光であるため、その光の互いに直交する2つの直線偏光成分のうち、前記主表示用液晶表示パネル4の入射面側偏光板8の透過軸8aに平行な振動面をもった直線偏光成分が、前記入射面側偏光板8を透過して主表示用液晶表示パネル4の液晶層に入射する。
【0042】
そして、前記主表示用液晶表示パネル4の無電界画素(液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向している画素)に入射して前記液晶層を透過した光は、この主表示用液晶表示パネル4の表示面側偏光板7を透過して前記主表示用液晶表示パネル4の表示面から出射し、電界印加画素(液晶分子が基板5,6面に対して立ち上がり配向した画素)に入射して前記液晶層を透過した光は、前記表示面側偏光板7により吸収され、主画像が表示される。
【0043】
また、前記面光源1の導光板2の副表示側出射面2cから出射し、前記偏光分離素子14を透過した光、つまり前記偏光分離素子14の透過軸14aに平行な直線偏光は、副表示側の幅方向プリズムシート16により、前記導光板2の幅方向に沿った方向で、副表示用液晶表示パネル9の法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折され、副表示側の長さ方向プリズムシート17により、前記導光板2の長さ方向に沿った方向で、前記副表示用液晶表示パネル9の法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折され、さらに副表示側拡散板19により拡散されて副表示用液晶表示パネル9の配置側に向かう。
【0044】
そして、この光のうち、前記副表示用液晶表示パネル9の表示エリアB内に向かう光が、前記ケース部材20の開口21内を通った前記副表示用液晶表示パネル9にその入射面から入射し、前記副表示用液晶表示パネル9の表示エリアBに入射する光以外の光は、前記ケース部材20により遮光される。
【0045】
前記副表示用液晶表示パネル9にその入射面から入射した光(偏光分離素子14の透過軸14aに平行な直線偏光)は、前記副表示用液晶表示パネル9の入射面側偏光板13の透過軸13aと前記偏光分離素子14の透過軸14aとが実質的に平行であるため、前記入射面側偏光板13を透過し、偏光度の高い直線偏光となって副表示用液晶表示パネル9の液晶層に入射する。
【0046】
前記副表示用液晶表示パネル9の無電界画素に入射して前記液晶層を透過した光は、この副表示用液晶表示パネル9の表示面側偏光板12を透過して前記副表示用液晶表示パネル9の表示面から出射し、電界印加画素に入射して前記液晶層を透過した光は、前記表示面側偏光板12により吸収され、副画像が表示される。
【0047】
なお、前記面光源1の導光板2及び偏光分離素子14は、前記主表示用液晶表示パネル4の表示エリアAの全体に対応する面積を有しており、したがって、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射し、前記偏光分離素子14を透過して副表示用液晶表示パネル9の配置側に向かう光は、小型パネルからなる副表示用液晶表示パネル9の表示エリアBよりも大きい断面積を有する光束である。
【0048】
しかし、その光のうち、前記副表示用液晶表示パネル9の表示エリアBに入射する光以外の光は、上述したように前記ケース部材20により遮光されるため、副表示用液晶表示パネル9の表示エリアB外の部分から副画像の観察側に光が出射することは無く、したがって、前記副表示用液晶表示パネル9の表示画像を見やすい状態で観察させることができる。
【0049】
また、前記ケース部材20は、上述したように非反射性を有しているため、前記副表示用液晶表示パネル9の表示エリアBに入射する光以外の光が前記ケース部材20の内面で反射され、その反射光が前記偏光分離素子14と導光板2を透過して主表示用液晶表示パネル4の表示エリアAの周縁領域に入射し、前記主表示用液晶表示パネル4の表示画像に輝度むらを生じさせることは無い。
【0050】
このように、この液晶表示装置は、1つの面光源1からの照明光を利用して主表示用液晶表示パネル4と副表示用液晶表示パネル9の両方に画像を表示させるようにしたものである。
【0051】
そして、この液晶表示装置では、前記面光源1の導光板2の主表示側出射面2bから出射した光と、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射した光のうち、前記偏光分離素子14により反射されて前記導光板2を透過した光の両方を主表示用液晶表示パネル4に入射させ、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射して前記偏光分離素子14を透過した光を副表示用液晶表示パネル9に入射させるようにしているため、前記主表示用液晶表示パネル4に、副表示用液晶表示パネル9による副画像よりも充分に明るい主画像を表示させることができる。
【0052】
しかも、この実施例では、上述したように、前記導光板2の副表示側出射面2cに図示しない複数の溝部を形成し、前記導光板2に入射端面2aから入射した光を、主に主表示側出射面2bから出射させるようにしているため、より明るい主画像を表示することができる。
【0053】
この液晶表示装置において、前記主表示用液晶表示パネル4は、主画像を表示するときに表示駆動され、主画像を表示しないときは全ての画素を無電界にした非表示状態とされる。また、前記副表示用液晶表示パネル9は、副画像を表示するときに表示駆動され、副画像を表示しないときは全ての画素を無電界にした非表示状態とされる。したがって、前記主表示用液晶表示パネル4と副表示用液晶表示パネル9の画面は、非表示状態では白画面になる。
【0054】
また、この液晶表示装置は、前記主表示用液晶表示パネル4による主画像と前記副表示用液晶表示パネル9による副画像の一方を表示し、他方を非表示(白画面)とする選択表示を行なうことも、前記主画像と副画像の両方を表示する同時表示を行なうことも可能である。
【0055】
この液晶表示装置によれば、上述したように、1つの面光源1からの照明光を利用して前記主表示用液晶表示パネル4と副表示用液晶表示パネル9の両方に画像を表示させることができるため、構造を単純化し、厚さを薄くすることができる。
【0056】
しかも、この液晶表示装置によれば、前記面光源1の導光板2の主表示側出射面2bと主表示用液晶表示パネル4との間に、前記導光板2の主表示側出射面2bから出射した光(導光板2内から直接出射した光と、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射し、偏光分離素子14により反射されて前記導光板2を透過した光)を、主表示用液晶表示パネル4の法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折させて前記主表示用液晶表示パネル4に入射させる幅方向プリズムシート22と長さ方向プリズムシート15とを配置し、前記偏光分離素子14と副表示用液晶表示パネル9との間に、前記導光板2の副表示側出射面2cから出射し、前記偏光分離素子14を透過した光を、副表示用液晶表示パネル9の法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折させて前記副表示用液晶表示パネル9に入射させる幅方向プリズムシート16と長さ方向プリズムシート17とを配置しているため、両面の表示画像、つまり前記主表示用液晶表示パネル4の表示画像(主画像)と前記副表示用液晶表示パネル9による表示画像(副画像)とをそれぞれ、充分な正面輝度及び視野角で観察させることができる。
【0057】
さらに、上記実施例では、前記面光源1の導光板2の主表示側出射面2bと主表示用液晶表示パネル4との間、及び前記偏光分離素子14と副表示用液晶表示パネル9との間にそれぞれ拡散板18,19を配置しているため、前記主表示用液晶表示パネル4と副表示用液晶表示パネル9にそれぞれ、より均一な強度分布の光を入射させ、両方の液晶表示パネル4,9に、さらに高品質の画像を表示させることができる。
【0058】
また、上記液晶表示装置は、副表示用液晶表示パネル9が、主表示用液晶表示パネル4の表示エリアAよりも小さい表示エリアBを有する小型パネルであるが、前記面光源1の導光板2と、前記偏光分離素子14と、主表示側のプリズムシート22,15及び拡散板18がそれぞれ、前記主表示用液晶表示パネル4の表示エリアAの全体に対応する面積を有しており、さらに、副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19がそれぞれ、前記主表示側のプリズムシート22,15及び拡散板18と実質的に等しい面積を有しているため、前記主表示用液晶表示パネル4の表示に、副表示用液晶表示パネル9や副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19の輪郭に対応した輝度むら部を生じさせることは無い。
【0059】
すなわち、副表示用液晶表示パネル9の表示品質だけに着目した場合は、前記副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19は副表示用液晶表示パネル9の表示エリアBに対応する面積を有していれば良いが、その場合は、面光源1の導光板2の副表示側出射面2cから出射し、偏光分離素子14を透過した光のうち、前記副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19または副表示用液晶表示パネル9の周縁部に向かう光が、その周縁部により様々な方向に乱反射し、その反射光の一部が主表示用液晶表示パネル4に入射するため、前記主表示用液晶表示パネル4の表示画面のうち、主画像の副表示用液晶表示パネル9の輪郭に対応する部分や副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19の輪郭に対応する部分に輝度むらが生じる。
【0060】
しかし、この実施例では、前記副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19も、前記主表示側のプリズムシート22,15及び拡散板18と実質的に等しい面積を有しているため、前記主表示用液晶表示パネル4の画面中に、副表示用液晶表示パネル9や副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19の輪郭に対応した輝度むら部が生じるのを防ぎ、前記第1の液晶表示パネルに高品質の画像を表示させることができる。
【0061】
さらに、上記実施例では、前記面光源1と、偏光分離素子14と、副表示側プリズムシート16,17を、一方の面が開放し、他方の面に、前記小型パネルからなる副表示用液晶表示パネル9の表示エリアBに対応する開口21が設けられたケース部材20内に収容し、前記副表示用液晶表示パネル9を、前記ケース部材20の他方の面の外側に、前記表示エリアBを前記開口21に対向させて配置しているため、上述したように、前記副表示用液晶表示パネル9の表示画像を見やすい状態で観察させることができる。
【0062】
なお、上記実施例では、面光源1と、偏光分離素子14と、副表示側プリズムシート16,17と、主表示側及び副表示側の拡散板18,19とをケース部材20内に収容しているが、前記面光源1と偏光分離素子14と副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19をケース部材20内に収容し、主表示側の拡散板18及びプリズムシート22,15と主表示用液晶表示パネル4を前記ケース部材20の開放面側に配置しても、あるいは、前記面光源1と偏光分離素子14と副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19と主表示側の拡散板18及びプリズムシート22,15をケース部材20内に収容し、主表示用液晶表示パネル4を前記ケース部材20の開放面側に配置してもよい。
【0063】
また、上記実施例では、前記導光板2の入射端面2aから入射した光を、主に主表示側出射面2bから出射させるようにしているが、前記導光板2は、前記入射端面2aから入射した光を、主表示側出射面2bと副表示側出射面2cから略均等に出射させるものでもよく、その場合でも、前記主表示側出射面2bから出射した光と、前記副表示側出射面2cから出射し、前記偏光分離素子14により反射されて前記導光板2を透過した光の両方が主表示用液晶表示パネル4に入射するため、主表示用液晶表示パネル4に、副表示用液晶表示パネル9による副画像よりも充分に明るい主画像を表示させることができる。
【0064】
さらに、上記実施例では、主表示側のプリズムシート22,15及び拡散板18を、面光源1の導光板2側から見て、拡散板18、幅方向プリズムシート22、長さ方向プリズムシート15の順で配置し、副表示側のプリズムシート16,17及び拡散板19を、前記導光板2側から見て、幅方向プリズムシート16、長さ方向プリズムシート17、拡散板19の順で配置しているが、これらの配置順は他の順としてもよく、その場合でも、上記実施例と同じ効果を得ることができる。
【0065】
また、副表示側プリズムシートは、幅方向プリズムシート16だけでもよく、さらに、主表示側プリズムシートと副表示側プリズムシートをそれぞれ幅方向プリズムシート22,16だけにしてもよい。
【0066】
さらにまた、副表示側の拡散板19は省略してもよく、また副表示側と主表示側の両方の拡散板18,19を省略してもよい。
【0067】
また、上記実施例では、主表示用液晶表示パネル4及び副表示用液晶表示パネル9をそれぞれ、表示面側と入射面側の両方に偏光板7,8及び12,13を備えた構成としているが、副表示用液晶表示パネル9に入射する光は偏光分離素子14の透過軸14aに平行な直線偏光だけであるため、前記副表示用液晶表示パネル9は、入射面側の偏光板13を省略し、表示面側だけに偏光板12を備えた構成としてもよい。
【0068】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、端面から入射した光を導いて一方と他方の面から出射する導光板と前記導光板の前記端面に対向させて配置された発光素子とからなる1つの面光源を備え、前記導光板の一方の面に対向させて主表示用の第1の液晶表示パネルを、前記導光板の一方の面と前記第1の液晶表示パネルとの間に、第1のプリズムシートとを配置し、前記導光板の前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側の面には偏光分離素子と、第2のプリズムシートとを配置し、少なくとも前記第2のプリズムシートと、前記偏光分離素子と、前記面光源とをケース部材に収納し、前記ケース部材の前記開口が形成された面の外側に、前記開口と対向させて副表示用の第2の液晶表示パネルを配置したものであるため、構造を単純化し、厚さを薄くすることができ、しかも両面の表示画像をそれぞれ充分な正面輝度及び視野角で観察させることができる。
【0069】
この発明の液晶表示装置において、前記副表示用の第2の液晶表示パネルは、前記主表示用の第1の液晶表示パネルの表示エリアよりも小さい表示エリアを有しており、前記面光源の導光板と、前記偏光分離素子と、前記第1のプリズムシートは、前記第1の液晶表示パネルの表示エリア全体に対応する面積を有し、前記第2のプリズムシートは、前記第1のプリズムシートと実質的に等しい面積を有しているのが望ましく、このような構成とすることにより、前記第1の液晶表示パネルの画面中に、第2の液晶表示パネルや第2のプリズムシートの輪郭に対応した輝度むら部が生じるのを防ぎ、前記第1の液晶表示パネルに高品質の画像を表示させることができる。
【0070】
さらに、前記ケース部材は、非反射性を有することが好ましく、その場合、前記ケース部材は、開放面側の内面全体に光吸収層が形成されていることが望ましく、また前記ケース部材は、光吸収性樹脂によって形成されていることが望ましく、このようにすることにより、前記第2の液晶表示パネルの表示画像を見やすい状態で観察させることができる。
【0071】
また、この発明の液晶表示装置は、前記面光源の導光板の一方の面と前記第1の液晶表示パネルとの間、及び前記偏光分離素子と前記第2の液晶表示パネルとの間にそれぞれ拡散板をさらに配置した構成とするのが好ましく、このようにすることにより、前記第1の液晶表示パネルと第2の液晶表示パネルにそれぞれ、より均一な強度分布の光を入射させ、両方の液晶表示パネルに、さらに高品質の画像を表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図2】 前記液晶表示装置の一部分の側面図。
【図3】 前記液晶表示装置の表示原理を示す図。
【符号の説明】
1…面光源、2…導光板、2a…入射端面、2b,2b…出射面、3…発光素子、4…第1の液晶表示パネル、A…表示エリア、5,6…基板、7,8…偏光板、7a,8a…透過軸、9…第2の液晶表示パネル、B…表示エリア、10,11…基板、12,13…偏光板、12a,13a…透過軸、14…偏光分離素子、14a…透過軸、14b…反射軸、18,19…拡散板、20…ケース部材、21…開口。
Claims (6)
- 板状の透明部材からなり、その少なくとも1つの端面から入射した光を導いて一方と他方の板面から出射する導光板と前記導光板の前記端面に対向させて配置された発光素子とからなる面光源と、
前記導光板の一方の面側に配置された主表示用の第1の液晶表示パネルと、
前記導光板の一方の面と前記第1の液晶表示パネルとの間に配置され、前記導光板の一方の面から出射した光を、前記第1の液晶表示パネルの法線付近の予め定めた広がり角内の方向に屈折させて前記第1の液晶表示パネルに入射させる少なくとも1枚の第1のプリズムシートと、
前記導光板の前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側の面に配置された偏光分離素子と、
前記偏光分離素子の前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側に配置され、前記導光板の他方の面から出射し、前記偏光分離素子を透過した光を、前記導光板の法線に対して予め定めた広がり角内の方向に屈折させて、前記第1の液晶表示パネルの配置側とは反対側に出射する少なくとも1枚の第2のプリズムシートと、
開口が形成された面と、この面の周囲を取り囲む壁とを有し、一方が開放され、他方が前記開口が形成された面によって閉じられ、開放面側の内側に、少なくとも前記第2のプリズムシートと、前記偏光分離素子と、前記面光源とを収納するケース部材と、
前記ケース部材の前記開口が形成された面の外側に、前記開口と対向させて配列された副表示用の第2の液晶表示パネルと、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。 - 副表示用の第2の液晶表示パネルは、主表示用の第1の液晶表示パネルの表示エリアよりも小さい表示エリアを有しており、面光源の導光板と、偏光分離素子と、第1のプリズムシートは、前記第1の液晶表示パネルの表示エリア全体に対応する面積を有し、第2のプリズムシートは、前記第1のプリズムシートと実質的に等しい面積を有していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記ケース部材は、非反射性を有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記ケース部材は、開放面側の内面全体に光吸収層が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 前記ケース部材は、光吸収性樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- 面光源の導光板の一方の面と第1の液晶表示パネルとの間、及び偏光分離素子と第2の液晶表示パネルとの間にそれぞれ拡散板がさらに配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
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