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技術 液晶表示装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 笹川智広結城昭正岩崎直子村上治頭本信行米田俊之菅原直人
出願日 2002年8月28日 (18年5ヶ月経過) 出願番号 2002-249335
公開日 2004年2月12日 (17年0ヶ月経過) 公開番号 2004-046050
状態 拒絶査定
技術分野 回折格子、偏光要素、ホログラム光学素子 液晶2(構造一般、スペーサ、注入口及び封止部材) 液晶4(光学部材との組合せ) 偏光要素 液晶2(構造一般、スペーサ、注入口及びシール材) 液晶4(光学部材との組合せ) 照明装置の配光に係わる部品細部及び防護 面状発光モジュール
主要キーワード 周囲境界 裏面パネル クサビ型 リサイクルループ 一定間隙 偏光分離方式 配光むら 緩斜面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年2月12日)のものです。
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図面 (20)

課題

従来の両面表示型液晶表示装置は、表示面の明るさが不十分で、逆面の表示が透け見える可能性があった。この問題点を解決し、明るく、逆面が透けて見えない表示品質の高い両面表示型の液晶表示装置を提供する。

解決手段

端部に光源1を持つ1枚の導光板2の両面にそれぞれ液晶表示パネル7,8を配置し、液晶表示パネル7,8と導光板2との間に反射偏光板5,6を配置し、反射偏光板5,6の透過軸は導光板2に対し同じ側における反射偏光板と対向した液晶パネル偏光板9,10の透過軸と一致させている。また、反射偏光板5及び液晶パネル偏光板9の透過軸は、導光板2を挟んで逆側にある反射偏光板6及び液晶パネル偏光板10の透過軸と直交させている。

概要

背景

図24は、例えば特開2001−290445号公報に示された両面に表示面を持つ従来の液晶表示装置を示す断面図である。図24において、50はランプ、51はリフレクタ、52は導光板、53、54は液晶パネル、55、56は光学シートである。57は外側の筐体である。

概要

従来の両面表示型の液晶表示装置は、表示面の明るさが不十分で、逆面の表示が透け見える可能性があった。この問題点を解決し、明るく、逆面が透けて見えない表示品質の高い両面表示型の液晶表示装置を提供する。端部に光源1を持つ1枚の導光板2の両面にそれぞれ液晶表示パネル7,8を配置し、液晶表示パネル7,8と導光板2との間に反射偏光板5,6を配置し、反射偏光板5,6の透過軸は導光板2に対し同じ側における反射偏光板と対向した液晶パネル偏光板9,10の透過軸と一致させている。また、反射偏光板5及び液晶パネル偏光板9の透過軸は、導光板2を挟んで逆側にある反射偏光板6及び液晶パネル偏光板10の透過軸と直交させている。    

目的

従来の両面表示型の液晶表示装置では、片側のみを照明する光源と導光板により両面を照明するため、一般的な片面表示型の液晶表示装置に比べて十分な明るさを得にくい。また、その構成上、表裏の液晶パネルの間に遮光層を設けることができず、逆面の表示状態が透けて見える可能性があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、明るく透け見えのない表示品位の高い両面表示型の表示液晶表示装置を得ることを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
7件
牽制数
20件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

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請求項1

光源と、この光源と端部側で対向するように配置された1枚の導光板と、この導光板の両面にそれぞれ配置され表側及び裏側の液晶表示面をそれぞれ構成する表側及び裏側の液晶表示パネルと、表側及び裏側の上記液晶表示パネルと上記導光板との間にそれぞれ配置された表側及び裏側の反射偏光板と、表側及び裏側の上記反射偏光板と表側及び裏側の上記液晶表示パネルとの間にそれぞれ配置された表側及び裏側の液晶パネル偏光板とを備え、表側の上記反射偏光板の透過軸と表側の上記液晶パネル偏光板の透過軸とを一致させるとともに、裏側の上記反射偏光板の透過軸と裏側の上記液晶パネル偏光板の透過軸とを一致させた液晶表示装置

請求項2

表側の上記反射偏光板と表側の上記液晶パネル偏光板との透過軸を、裏側の上記反射偏光板と裏側の上記液晶パネル偏光板との透過軸に対し直交させた請求項1記載の液晶表示装置。

請求項3

頂角が50度から80度の2等辺三角形断面のプリズム列を上記導光板側に持ち、プリズム列を構成するプリズム稜線が導光板の入光端面とほぼ平行になっている表側及び裏側のプリズムシートを、表側及び裏側の上記反射偏光板と上記導光板との間に、それぞれ配置した請求項1または2記載の液晶表示装置。

請求項4

表側及び裏側の上記反射偏光板、および表側及び裏側の上記液晶パネル偏光板の各透過軸を、上記プリズム列の稜線に対し垂直もしくは平行となるように配置した請求項3記載の液晶表示装置。

請求項5

表側及び裏側の上記反射偏光板および表側及び裏側の上記プリズムシートを、表側及び裏側の上記液晶表示面のうち面積が大きな液晶表示面よりもより大きな面積を覆うように構成した請求項3記載の液晶表示装置。

請求項6

面積が小さな表側又は裏側の上記液晶表示面の周囲を、表側又は裏側の上記反射偏光板の外側で、少なくとも表側又は裏側の上記液晶表示面の外周部に隣接する部分は光を反射しないように構成した請求項3記載の液晶表示装置。

請求項7

光源と、この光源と端部側で対向するように配置されるとともに、片面には一方が40度から50度、もう一方が0度から10度の斜面で、稜線が入稿端面とほぼ平行な方向に伸びプリズム状凹凸を持つ1枚の導光板と、この導光板の両面にそれぞれ配置され表側及び裏側の液晶表示面をそれぞれ構成する表側及び裏側の液晶表示パネルと、上記プリズム状の凹凸のない上記導光板の面と表側又は裏側の上記液晶表示パネルとの間に配置された表側又は裏側の反射偏光板と、表側又は裏側の上記反射偏光板と表側又は裏側の上記液晶表示パネルとの間に配置された表側又は裏側の液晶パネル偏光板とを備え、表側又は裏側の上記反射偏光板の透過軸は、表側又は裏側の液晶パネル偏光板の透過軸と一致しており、裏側又は表側の上記液晶パネル偏光板の透過軸と直交している液晶表示装置。

請求項8

一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の小さい液晶表示面の液晶パネルに対向する部分では、上記導光板の厚さを、上記端部側よりも薄い一定の板厚に構成した請求項1記載の液晶表示装置。

請求項9

一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の大きい液晶表示面に画像表示するとき、面積の小さい方の液晶表示面は全面黒表示するようにした請求項1または7記載の液晶表示装置。

請求項10

一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の小さい液晶表示面に画像表示するとき、面積の大きい方の液晶表示面は全面白表示するようにした請求項1または7記載の液晶表示装置。

請求項11

一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、かつ上記光源の配列方向における双方の液晶表示面の幅が異なるように構成し、面積の小さい方の液晶表示面に画像表示するとき、面積の小さい方の液晶表示面と対向する光源のみ点灯させる請求項1または7記載の液晶表示装置。

技術分野

0001

この発明は、例えば携帯電話等に使用される液晶表示装置に関し、特に表、裏の両面に表示面を持つ液晶表示装置に関するものである。

0002

図24は、例えば特開2001−290445号公報に示された両面に表示面を持つ従来の液晶表示装置を示す断面図である。図24において、50はランプ、51はリフレクタ、52は導光板、53、54は液晶パネル、55、56は光学シートである。57は外側の筐体である。

0003

次に、動作について説明する。そして、ランプ50が点灯すると、ランプ50からの光とリフレクタ51から反射された光が導光板52の側方から入射し、導光板52の表面と裏面とから面状発光する。光学シート55、56はそれぞれ、プリズムシート拡散シートを積層したものであり、導光板52の面状光液晶バネル53、54にそれぞれ均一に送るものである。液晶パネル53、54は、透過型液晶セルを備えており、光学シート55、56から入射した光によって表示するものである。ところで、導光板52は、液晶セル18から液晶セル19の表示状態見えないようにするために、逆に、液晶セル19から液晶セル18の表示状態が見えないようにするために、半透明となっている。また、ランプ50からの光が、導光板52から面状に均等に出射できるようにするために、導光板52は散乱型導光板となっており、導光板52の内部に散乱素子が含まれている。

背景技術

0004

このように構成された液晶表示装置では、片側のみを照明する、1つの光源50と導光板52により、両面を構成する液晶パネル53、54を照明するため、一般的な片面表示型の液晶表示装置に比べて十分な明るさを得にくい。また、その構成上、表裏の液晶パネルの間に遮光層を設けることができず、反対側の面の表示状態が透けて見えるという問題があった。

発明が解決しようとする課題

0005

従来の両面表示型の液晶表示装置では、片側のみを照明する光源と導光板により両面を照明するため、一般的な片面表示型の液晶表示装置に比べて十分な明るさを得にくい。また、その構成上、表裏の液晶パネルの間に遮光層を設けることができず、逆面の表示状態が透けて見える可能性があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、明るく透け見えのない表示品位の高い両面表示型の表示液晶表示装置を得ることを目的とするものである。

0006

この発明の第1の構成による液晶表示装置は、光源と、この光源と端部側で対向するように配置された1枚の導光板と、この導光板の両面にそれぞれ配置され表側及び裏側の液晶表示面をそれぞれ構成する表側及び裏側の液晶表示パネルと、表側及び裏側の上記液晶表示パネルと上記導光板との間にそれぞれ配置された表側及び裏側の反射偏光板と、表側及び裏側の上記反射偏光板と表側及び裏側の上記液晶表示パネルとの間にそれぞれ配置された表側及び裏側の液晶パネル偏光板とを備え、表側の上記反射偏光板の透過軸と表側の上記液晶パネル偏光板の透過軸とを一致させるとともに、裏側の上記反射偏光板の透過軸と裏側の上記液晶パネル偏光板の透過軸とを一致させている。

0007

また、この発明の第2の構成による液晶表示装置は、上記第1の構成において、表側の上記反射偏光板と表側の上記液晶パネル偏光板との透過軸を、裏側の上記反射偏光板と裏側の上記液晶パネル偏光板との透過軸に対し直交させている。

0008

また、この発明の第3の構成による液晶表示装置は、上記第1又は第2の構成において、頂角が50度から80度の2等辺三角形断面のプリズム列を上記導光板側に持ち、プリズム列を構成するプリズム稜線が上記導光板の入光端面とほぼ平行になっている表側及び裏側のプリズムシートを、表側及び裏側の上記反射偏光板と上記導光板との間に、それぞれ配置している。

0009

また、この発明の第4の構成による液晶表示装置は、上記第3の構成において、表側及び裏側の上記反射偏光板、および表側及び裏側の上記液晶パネル偏光板の各透過軸を、上記プリズム列の稜線に対し垂直もしくは平行となるように配置している。

0010

また、この発明の第5の構成による液晶表示装置は、上記第3の構成において、表側及び裏側の上記反射偏光板および表側及び裏側の上記プリズムシートを、表側及び裏側の上記液晶表示面のうち面積が大きな液晶表示面よりもより大きな面積を覆うように構成している。

0011

また、この発明の第6の構成による液晶表示装置は、上記第3の構成において、面積が小さな表側又は裏側の上記液晶表示面の周囲を、表側又は裏側の上記反射偏光板の外側で、少なくとも表側又は裏側の上記液晶表示面の外周部に隣接する部分は光を反射しないように構成している。

0012

また、この発明の第7の構成による液晶表示装置は、光源と、この光源と端部側で対向するように配置されるとともに、片面には一方が40度から50度、もう一方が0度から10度の斜面で、稜線が入稿端面とほぼ平行な方向に伸びプリズム状凹凸を持つ1枚の導光板と、この導光板の両面にそれぞれ配置され表側及び裏側の液晶表示面をそれぞれ構成する表側及び裏側の液晶表示パネルと、上記プリズム状の凹凸のない上記導光板の面と表側又は裏側の上記液晶表示パネルとの間に配置された表側又は裏側の反射偏光板と、表側又は裏側の上記反射偏光板と表側又は裏側の上記液晶表示パネルとの間に配置された表側又は裏側の液晶パネル偏光板とを備え、表側又は裏側の上記反射偏光板の透過軸は、表側又は裏側の液晶パネル偏光板の透過軸と一致しており、裏側又は表側の上記液晶パネル偏光板の透過軸と直交するように構成されている。

0013

この発明の第8の構成による液晶表示装置は、上記第1の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の小さい液晶表示面の液晶パネルに対向する部分では、上記導光板の厚さを、上記端部側よりも薄い一定の板厚に構成している。

0014

この発明の第9の構成による液晶表示装置は、上記第1又は第7の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の大きい液晶表示面に画像表示するとき、面積の小さい方の液晶表示面は全面黒表示するように構成している。

0015

この発明の第10の構成による液晶表示装置は、上記第1又は第7の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の小さい液晶表示面に画像表示するとき、面積の大きい方の液晶表示面は全面白表示するように構成している。

課題を解決するための手段

0016

この発明の第11の構成による液晶表示装置は、上記第1又は第7の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、かつ上記光源の配列方向における双方の液晶表示面の幅が異なるように構成し、面積の小さい方の液晶表示面に画像表示するとき、面積の小さい方の液晶表示面と対向する光源のみ点灯させるように構成している。

0017

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による携帯電話に使用される液晶表示装置を説明するため液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図1において、1は発光ダイオードより構成された光源であり、列状に紙面と直交する方向へ導光板2の光入射面に対面するように多数配置されている。導光板2は図2に示すように箱状である。3及び4は導光板2の上下面に対面するように配置された表側及び裏側のプリズムシート、5及び6は表側及び裏側のプリズムシート3及び4に対面するように配置された表側及び裏側の反射偏光板、7及び8は表側及裏側の液晶表示パネルで、表面側には液晶表示面(図示せず、以下表示面と記載する。)を備えている。9及び10は表側及び裏側の液晶表示パネル7及び8の光源側に貼り付けられた表側及び裏側のパネル偏光板であり、表側及び裏側の反射偏光板5及び6にそれぞれ対面している。
1枚の導光板2は、表側及び裏側の液晶表示パネル7及び8に対し共用される。表側及び裏側のプリズムシート3及び4は導光板2側に頂角66度の2等辺三角形状のプリズム列Mを有し、その稜線Nはどちらも入光端面と平行になっている。図2に示すように、表側及び裏側の反射偏光板5及び6の透過軸(矢印A及びB)は互いに直交し、表側の反射偏光板5の透過軸Aは表側及び裏側のプリズムシート3及び4の稜線Nに直交するとともに裏側の反射偏光板6の透過軸Bは表側及び裏側のプリズムシート3及び4の稜線Nに平行となるよに表側及び裏側の反射偏光板5及び6、表側及び裏側のプリズムシート3及び4が配置されている。
また、表側及び裏側の反射偏光板5及び6の透過軸A、Bは、表側の反射偏光板5の透過軸Aと表側のパネル偏光板9の透過軸は一致するように、また裏側の反射偏光板6の透過軸Bと裏側のパネル偏光板10の透過軸は一致するよう、表側及び裏側の反射偏光板5及び6、と表側及び裏側のパネル偏光板9及び10とが配置されている。
ところで、表側及び裏側の反射偏光板5及び6は、入射した光のうち透過軸と一致する方向の偏光を持つ光を透過し、透過軸と直行する方向の偏光を持つ光は反射する機能がある。
液晶表示素子では、一般的に表面に張られた偏光板によって選択された偏光を、液晶層によって変調することにより、光の透過率を変化させる。そのため、偏光していない光が入射した場合、偏光板によって半分がロスになってしまう。両面表示型の液晶表示装置では、従来例のような構成では両面とも無偏光光が出射するため、それぞれ半分の光がロスになっていた。

0018

それに対して、この実施の形態1の構成によれば、たとえば表側へ出射する光Pは、図3の(a)のように、導光板2から導光板2内の光取り出し構造により取り出され、プリズムシート3によって正面方向に偏向された後、表側の反射偏光板5に入射し、表側の液晶パネル7を透過する向きの偏光光はそのまま透過して表側の液晶パネル7に到達する。一方、表側の反射偏光板5によって反射された光Qはそのままプリズムシート3、導光板2を通り抜けて、裏側の反射偏光板6に入射する。この裏側の反射偏光板6は、表側の反射偏光板5とは直行する向きの透過軸Bを持っているために、表側の反射偏光板5で反射された光はそのまま透過し、裏側の反射偏光板6と同じ向きの透過軸を持つ裏側の液晶パネル8に到達する。このように、この実施の形態1の構成では、表・裏に出射する光を偏光によって分離できるので、光のロスが少なく明るい表示を実現することができる。
また、この構成によれば、図3の(b)のように、たとえば、裏面の液晶パネル8を通り抜け、表側へ向かう光Rについても、導光板2の表側及び裏側のパネル偏光板9及び10(図1に示す。)、裏側の反射偏光板6が互いに直交した透過軸を持つことにより、表側の液晶パネル7を通り抜けることがないため、反対側の表示の透け見えを防ぐことができる。

0019

実施の形態2.
液晶表示装置の照明装置に用いられる光偏向用のプリズムシートは一般的には2つの方式がある。1つは図4の(a)(b)に示すように、プリズムシート20の導光板2と反対側の面に頂角80度から110度程度のプリズムを形成する方式であり、30度程度の角度でプリズムシートに入射した光Aを、プリズム斜面屈折により正面方向に偏向するものである。この方式の場合、はじめから正面方向へ進む光Bは反射により導光板2内へ戻されることになり、基本的に一部の光を導光板2内に戻してリサイクルすることを前提とした方式である。この方式では、図4の(b)で示すように、2枚のプリズムシート20の間、及び表側の反射偏光板5と裏側の反射偏光板6との間で、リサイクルが存在している。
一方、上記実施の形態1の構成で用いているプリズムシート3の方式は、図5の(a)ように、60度以上の大きな傾きでプリズムシート3に入射する光Cをプリズム斜面での全反射によって正面方向に偏向する方式であり、光は基本的には通過のみでリサイクルを前提としてはいない。この発明のような、偏向によって表裏の光を分離する場合、表側及び裏側の反射偏光板5及び6で反射され逆側へ向かう光は導光板2内へ戻されてリサイクルされる光であるが、図4の(b)の構成のようにさらにプリズムシート20によるリサイクルがあると、2つのリサイクルループを通って出射されることになり、リサイクルされる過程で偏光の乱れなどが大きくなり偏光分離に伴うロスが増えると考えられる。図5に示すような構成のように、リサイクルなし、透過のみで高い集光特性が得られる導光板側にプリズムを持つ方式が、両面表示型における発光方式にはより適している。

0020

しかし、この導光板側にプリズムシートを持つ方式では、図6のように入射角θで入射した光はプリズム面22で全反射されるため、全反射によって偏光方向が回転する可能性がある。全反射時には、図7のように入射角度によってS偏光とP偏光の間に位相差を生じてしまう。このプリズムシートによって正面方向に向けられる光は、その入射角から、S偏光とP偏光の間に40度以上の位相差が生じてしまうことになる。正面方向への光が位相差の影響を受けない偏光方向は、プリズムの稜線に平行もしくは垂直な、プリズム面での反射時のS偏光もしくはP偏光に一致する方向に限られる。プリズムの稜線Nは、集光効果を得るために入光端面にほぼ平行な方向に配置されているため、反射偏光板、液晶パネル偏光板の透過軸方向を、このプリズムシートにあわせ、プリズムの稜線に平行な方向(図2のBで示す。)もしくは垂直な方向(図2のAで示す。)にあわせておくことにより、光リサイクル時の偏光の乱れを抑えて、偏光分離効率を向上することができる。

0021

一方で、偏光を回転させることがわかっているプリズムシートのような部材がある場合には、図8のように、予測される偏光回転量に合わせて、表側及び裏側の反射偏光板5及び6、表側及び裏側のパネル偏光板(図示せず)の透過軸A、Bのなす角度を直交方向からずらして構成しておくことにより、偏光分離効率の低下を最小に抑えることができる。特に導光板2は、射出成型で作られることが多いため、図9のように、成型時のゲートGから樹脂が矢印で示すような流れるため、その流れる向きにあわせて材料の光学的異方性が生じることがあり、それによって図10のように偏光を乱す複屈折特性が現れることが多い。この複屈折により直線偏光aが楕円偏光bになる。そのため、この導光板の複屈折特性を測定し、それにあわせて最適となるように表側及び裏側のパルネ偏光板の角度を調整することができる。すなわち、楕円偏光bの振幅が最大となる方向に、パネル偏光板の透過軸A又はBを一致させるように調整することにより、偏光分離効率の低下を最小に抑えることができる。

0022

実施の形態3.
図11、12により、この発明の実施の形態3について説明する。
図中、同一符号の部分は、図1の実施の形態1と同一の構成である。
図11では、表側の液晶パネル7における表示面の面積が、裏側の液晶パネル8における表示面の面積より大きく構成されている。図11の液晶表示装置を、裏側から見た場合、表側の液晶パネル7よりも小さい表示面をもつ液晶パネル8は、光源1の配列方向において液晶パネル7と同じ幅を持つ。
図11のように、表裏の表示面の大きさが違う場合、表側及び裏側の両面のプリズムシート3及び4、表側及び裏側の反射偏光板5及び6の大きさを表示面にあわせて変えてしまうと、すなわち、裏側のプリズムシート4、裏側の反射偏光板6の大きさを、表側のプリズムシート3、表側の反射偏光板5の大きさより小さく構成すると、より面積の広い表示面側(表側)から見た場合に、裏側にプリズムシート、反射偏光板・液晶パネルのある領域と、ない領域では光の配光反射特性に差が現れ、表示むらとなってしまうことが予想される。そのため、図12のように表側及び裏側のプリズムシート3及び4、表側及び裏側の反射偏光板5及び6は、より面積の広い表示面(表側)以上の領域を覆うように構成し、より小さな表示面を持つ側については、ほとんど光を反射しない表示面10との差をなくすため、少なくとも表示面の周囲に隣接する部分いついては、図12のように遮光部11を設けている。遮光部11の反射率は表示面10の反射率と一致させておけばなおよい。
表示面との境界から離れた部分いついては、より光を有効に利用するため、表示面との境界からの距離に応じて反射率が徐々に増加するような反射部12を設けておく。
このように、この実施の形態3のような構成で偏光分離方式を用いれば、光のロスをなくして表示が明るくできるとともに、両面表示に伴う透け見えや表示むらなどの表示品位の低下を防いで、良好な表示を行うことができる。
表側の液晶パネル7よりも小さい表示面をもつ液晶パネル8は、光源1の配列方向において液晶パネル7と同じ幅を持つ形態について説明したが、液晶パネル8の上記幅を液晶パネル7の幅より小さく構成してもよい。また、液晶パネル7の表示面を液晶パネル8の表示面よりも小さく構成してもよい。

0023

実施の形態4.
図13は、この発明の実施の形態4による液晶表示装置を説明するため、側面からみた構成図である。
図13において、図1、及び図2と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
図13において、導光板2には裏面側に、図14のように光源に対向する斜面が45度(角度α)もう一方の斜面が3度(角度β)で、稜線が光入光端面と平行に伸びるプリズム状の凹凸Kを形成し、反射偏光板5は導光板2のプリズムを持たない面の導光板2と液晶パネル偏光板9との間に挿入されている。ここで、図1のような反射偏光板6は配置さしていない。反射偏光板5、液晶パネル偏光板9の透過軸の関係については、実施の形態1の場合と同様に、両者の透過軸は互いに一致させている。
通常の導光板は、導光板の両側にどちらも正面方向からは大きく傾いた光が出射されるため、両面発光させるためには、それぞれにプリズムシート・反射偏光板が必要であった。この実施の形態4のプリズム状凹凸Kを持つ導光板2では、図15に示すように導光板2内の光Xは、45度の斜面で全反射されて、表側には直接ほぼ正面方向に向けて出射されるが、裏面側には大きく傾いた光Yがわずかに出射されるだけであり、ほとんどすべての光をプリズムシートなしで表側正面方向へ出射する構成となっている。そこで、表側のみに反射偏光板5を配置しておけば、図15のように表側へ出射する光は反射偏光板5により偏光を選択され、反射偏光板5によって反射された光Zは、導光板をとおりプリズム緩斜面から偏光を維持したまま裏側液晶パネルに向けて出射されるので、1枚の反射偏光板5により偏光分離することができ、低コストで、明るい両面表示型の液晶表示装置を実現することができる。
実施の形態4では、図14に示すように、αが45度、βが3度の場合について説明したが、αについては、光Xが反射偏光板5の正面方向へ反射させるために必要な角度であり、40度〜50度の範囲であれば同様な効果を奏する。また、βについては、光Zが、プリズム緩斜面で屈折した後、裏側で正面方向に取り出されるため必要とされる角度であり、0度〜10度の範囲であれば、同様な効果を奏する。

0024

実施の形態5.
図16は、この発明の実施の形態5による液晶表示装置を説明するため側面からみた構成図である。
図16において、各部の構成・作用は実施の形態1と同様であり、同一部分には同一の符号を付している。表示面は、図11に示す実施の形態3と同様に表側の液晶パネル7の面積が、裏側の液晶パネル8の面積より大きく(ほぼ2倍に)形成されている。
導光板2は、光源入光部では、光源1からの光を効率よく導光板2の端面に入射させるために、入射端面Fでは厚い方がよい。そのため、全体の平均厚さを薄くするため、また、光の取り出し効率を向上させるために、入射端面Fから離れるほど導光板2が薄くなるクサビ型の導光板形状が用いられることが多い。しかし、両面発光バックライトを用いる場合、導光板2にクサビ型の形状を用いると、図17のように、片方(裏面)の表示面である液晶パネル8が傾斜してしまい、構造上、また視認性の上で問題となる。そのため、図16のように、一方の液晶パネルが他方よりも小さな場合は、すなわち、この実施の形態5で、裏側の液晶パネル8の面積が表側の液晶パネル7の面積より小さい場合、小さな液晶パネル8に対向する部分では導光板2を厚さ一定の平板とし、裏側の液晶パネル8が対向しない部分をテーパ−状の導光板2で構成する。導光板2のテーパー状表面に対面する裏側のプリズムシート4の部分は、テーパー状表面に一定間隙で沿うように傾斜させる。裏側の反射偏光板6も、裏側のプリズムシート4の傾斜面に対し一定間隙で沿うように傾斜させる。このような構成により、薄く効率のよいバックライトを実現することができる。
また、入射端面Fはできる限り厚い方が、光源1からの光が導光板2に入射しやすくなり、光源1から導光板2への入射効率が向上し、安定性も増す。そのため、図18のように、裏面の小さな液晶パネル8の表面から導光板2の表面までの間隔が、反射偏光板6の光源側の端部における反射偏光板6から導光板2の表面までの間隔とか等しくなるように、反射偏光板6、プリズムシート4が折り曲げられている。導光板2は、入射端面Fが図16の構成よりも厚く形成されるとともに、折り曲げられたプリズムシート4に対し、一定間隔で対向するように、液晶パネル8の方向に向かって徐々に厚さが小さくなるように形成されている。このような構成により、液晶表示モジュール全体の厚さを厚くすることなく、光源1から導光板2への光結合効率を最適化することができる。

0025

実施の形態6.
図19及び図20は、この発明の実施の形態6を説明するため、側面からみた構成図である。図19の液晶表示装置は、図12に示す実施の形態3とほぼ同じ構成である。反射部12がない点が相違する。この実施の形態6では、表側の表示面積の大きい液晶パネル7と裏側の小さい液晶パネル8とを備えており、表側の大きい液晶パネル8の表示を見るとき、裏側の小さい液晶パネル8は、全面が黒表示されるように画像信号を液晶パネル8に送っている。
液晶パネル8を全面黒画面の表示とすることにより、大きい液晶パネル7の表示を見るとき、裏面から強い光▲1▼が液晶パネル7へ入射するのを阻止することができる。そのため、液晶パネル7において、裏面からの光▲1▼の透過により液晶パネル8の表示面の部分が明るく透けて見えるのを阻止し、裏面の表示パネル8の表示部とその周囲の遮光部分との間に、明るさの段差が生じ、むらとなってしまう状況を回避することができる。要するに、より面積の大きな液晶パネル7における表示面の表示を見る際にほぼ完全に背面からの光を遮光でき、すけ見えの問題を回避し、いかなる状況下においても高い表示品位を保つことができる。
一方、小さな面積の裏側にある液晶パネル8の表示面を見ている際には、同様に表面からの光の透け見えは起こるが、大きな液晶パネルの周囲境界は、小さな液晶パネルの表示領域の外側に位置しており、小さな液晶パネルの表示領域内に裏面パネルと周囲遮光部の境界が存在しないため、裏面側から光が透過しても、裏面に位置する液晶パネルの周囲境界部分の透過率差による明るさの段差は生じない。

0026

そこで、図20のように表側のより大きな表示面の液晶パネル7の表示を白表示して置けば、裏面から入射する外光▲2▼がバックライト光に重ね合わされてより明るい表示を行うことができる。
このように、面積の大きな液晶パネル7の表示面に表示する際には、裏面における面積の小さな液晶パネル8の表示面を全黒表示し、面積の小さな液晶パネル8の表示面に表示する際には、面積の大きな液晶パネル7の表示面を全白表示することにより、透け見えによるむらを解消し、さらに面積の小さな裏側の液晶パネル8における表示面については、より明るい表示を行うことができる。
この大きな表示パネルを見る場合に裏面の小さなパネルを黒表示し、小さな表示パネルを見る場合には裏面側の大きな表示パネルを白表示する表示切替は、1枚の導光板の両面に液晶パネルを配置し、裏表液晶パネル間に光を完全に遮光する層を持たない、透け見えの可能性がある構成に対しては、常に有効である。

0027

実施の形態7.
図21は、この発明の実施の形態7を説明する平面構成図である。
図11図に示す実施の形態3における表側の液晶パネル7と裏側の液晶パネル30に着目すると、裏側の液晶パネル30は、導光板2の長手方向の長さは液晶パネル7のそれのほぼ半分であり、光源1の配列方向の長さ(幅)はほぼ同じに構成され、液晶パネル30の表示画面の方が液晶パネル7の表示画面よりも小さい面積をもつ。一方、この実施の形態7では、図21に示すように、裏側の液晶パネル30を見ると、光源1の配列方向における長さ(幅)が表側の液晶パネル7のそれよりも小さく構成され、液晶パネル7の中に液晶パネル30が完全にはまっている。
このような大小の液晶パネル7、30の構成において、小面積の液晶パネル30を表示するとき、表示に大きく寄与する光源1B、1Cを点灯し、表示領域に及ぼす影響の少ない位置にある光源1A、1Dを消灯する。
両面発光バックライトを用いる場合、1つの導光板2で両面を照明するため、表裏の表示面の面積が異なっている場合には、面積の小さな液晶パネル30の表示面に表示させる場合であっても、面積の大きな液晶パネル7の表示面に相当するバックライト全体(光源1を構成するすべての光源)を点灯しなければならず、光源の利用効率が悪くなる。特に携帯電話などのモバイル機器に用いる場合には消費電力の増大が大きな問題となる。このような問題に対し、実施の形態7によれば、小さい面積をもつ液晶パネル30の輝度の低下を最小限に抑えながら、表、裏の両面表示型の液晶表示装置における省電力化を実現することができる。
実施の形態7においては、小さな液晶パネルを照明する際には、複数用意された光源の1部を消灯し消費電力の低減を計っているが、点灯した光源による照明光は、表裏両方のパネルを同じように照明する点ではやはり消費電力において不利になっている。しかし、表裏それぞれの照明に対応した2セットの光源を、1枚の導光板の異なる端面に配置することにより、1枚の導光板で光源の切り替えによって表裏の液晶パネルをそれぞれ独立に照明することも可能である。

0028

図22は単一の導光板と2枚の液晶パネルにより構成した両面表示型の液晶表示装置を示す斜視図である。
図22において、1a、1bは光源であるLEDであり、光源1a、1bからの光が入射される導光板2の入射端面A、Bに対向しながら列状に配置されている。導光板2の表側の表面には光源1aの配列方向と直角方向にプリズム状の凹凸Pbが互いに平行に多数並列して構成され、導光板2の裏側の表面には光源1bの配列方向と直角方向にプリズム状の凹凸Paが互いに平行に多数並列して構成されている。
このプリズム状の凹凸Paの稜線40とプリズム状の凹凸Pbの稜線41はそれぞれ平行であり、これらの稜線40と稜線41とは互いに直交している。このような導光板2と光源1に液晶パネル7、8を組み合わせて構成した両面表示型の液晶表示装置を図23に示す。

発明を実施するための最良の形態

0029

図23は、液晶表示装置を側面からみた構成図である。図23において、(1)は、光源1bの方向からみた側面を、(2)は光源1aの方向からみた側面を示している。液晶パネル7、8はそれぞれ導光板2の表面上に、所定間隔をもってプリズム状の凹凸Pb、Paに対面するように配置されている。
光源1aから入射端面Aを通って導光板2に入射した光Sは、プリズム状の凹凸Pbによりプリズム状の凹凸Paの方向に反射され、導光板2の裏面におけるプリズム状の凹凸Paによって反射され、導光板2の表面側に出射され液晶パネル7のバックライト光Tとなる。その際、導光板2の表面側におけるプリズム状の凹凸Pbは、稜線が入射端面Aに対して垂直となっているので、光Tの導光板2内の伝播に大きな影響を及ぼさない。
一方、光源1bから入射端面Bを通って導光板2に入射した光Uは、導光板2の表面のプリズム状の凹凸Pbによって反射され、導光板2の裏面側へ出射され液晶パネル8のバックライト光Vとして利用される。
このような構成によって、1枚の導光板を用い、光源1aによって表面側の液晶パネル、光源1bによって裏面側の液晶パネルをそれぞれ独立に照明することができる。これによって、それぞれの表示面の使用に適した輝度、照明面積、配光で裏表の表示面を照明できるようになり、導光板1枚の薄型構成で、低消費電力かつ表示品位のよい表示が可能になる。
以上の各実施の形態では、表側の液晶表示面を、プリズムシート3、反射偏光板5、液晶パネル7、液晶パネル偏光板9により構成し、裏側の液晶表示面を、プリズムシート4、反射偏光板6、液晶パネル8、液晶パネル偏光板10により構成しているが、表裏の構成を反対にしてもこの発明の範囲に含まれる。

0030

以上のように、この発明の第1の構成によれば、光源と、この光源と端部側で対向するように配置された1枚の導光板と、この導光板の両面にそれぞれ配置され表側及び裏側の液晶表示面をそれぞれ構成する表側及び裏側の液晶表示パネルと、表側及び裏側の上記液晶表示パネルと上記導光板との間にそれぞれ配置された表側及び裏側の反射偏光板と、表側及び裏側の上記反射偏光板と表側及び裏側の上記液晶表示パネルとの間にそれぞれ配置された表側及び裏側の液晶パネル偏光板とを備え、表側の上記反射偏光板の透過軸と表側の上記液晶パネル偏光板の透過軸とを一致させるとともに、裏側の上記反射偏光板の透過軸と裏側の上記液晶パネル偏光板の透過軸とを一致させたので、高効率で両面発光する、明るい両面表示型の液晶表示装置が得られる効果がある。

0031

また、この発明の第2の構成によれば、上記第1の構成において、表側の上記反射偏光板と表側の上記液晶パネル偏光板との透過軸を、裏側の上記反射偏光板と裏側の上記液晶パネル偏光板との透過軸に対し直交するように構成したことにより、明るく透け見得などのない表示品位の高い両面表示型の液晶表示装置が得られる効果がある。

0032

また、この発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成において、頂角が50度から80度の2等辺三角形断面のプリズム列を上記導光板側に持ち、プリズム列を構成するプリズムの稜線が導光板の入光端面とほぼ平行になっている表側及び裏側のプリズムシートを、表側及び裏側の上記反射偏光板と上記導光板との間に、それぞれ配置したことにより、高効率で両面発光する、明るい両面表示型の液晶表示装置が得られる効果がある。

0033

また、この発明の第4の構成によれば、上記第3の構成において、表側及び裏側の上記反射偏光板、および表側及び裏側の上記液晶パネル偏光板の各透過軸を、上記プリズム列の稜線に対し垂直もしくは平行となるように配置したことにより、明るく透け見得などのない表示品位の高い両面表示型の液晶表示装置が得られる効果がある。

0034

また、この発明の第5の構成によれば、上記第3の構成において、表側及び裏側の上記反射偏光板および表側及び裏側の上記プリズムシートを、表側及び裏側の上記液晶表示面のうち面積が大きな液晶表示面よりもより大きな面積を覆うようにしたことにより、明るく、輝度や配光むらのない表示品位の高い両面表示型の液晶表示装置が得られる効果がある。

0035

また、この発明の第6の構成によれば、上記第3の構成において、面積が小さな表側又は裏側の上記液晶表示面の周囲を、表側又は裏側の上記反射偏光板の外側で、少なくとも表側又は裏側の上記液晶表示面の外周部に隣接する部分は光を反射しないようにしたので、明るく、輝度や配光むらのない表示品位の高い両面表示型の液晶表示装置が得られる効果がある。

0036

さらに、この発明の第7の構成によれば、光源と、この光源と端部側で対向するように配置されるとともに、片面には一方が40度から50度、もう一方が0度から10度の斜面で、稜線が入稿端面とほぼ平行な方向に伸びるプリズム状の凹凸を持つ1枚の導光板と、この導光板の両面にそれぞれ配置され表側及び裏側の液晶表示面をそれぞれ構成する表側及び裏側の液晶表示パネルと、上記プリズム状の凹凸のない上記導光板の面と表側又は裏側の上記液晶表示パネルとの間に配置された表側又は裏側の反射偏光板と、表側又は裏側の上記反射偏光板と表側又は裏側の上記液晶表示パネルとの間に配置された表側又は裏側の液晶パネル偏光板とを備え、表側又は裏側の上記反射偏光板の透過軸は、表側又は裏側の液晶パネル偏光板の透過軸と一致しており、裏側又は表側の上記液晶パネル偏光板の透過軸と直交するように構成したので、低コストで明るい両面表示型の液晶表示装置が得られる効果がある。

0037

この発明の第8の構成によれば、上記第1の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の小さい液晶表示面の液晶パネルに対向する部分では、上記導光板の厚さを、上記端部側よりも薄い一定の板厚に構成しているので、薄型で、高い表示品位を得ることができる。

0038

この発明の第9の構成によれば、上記第1又は第7の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の大きい液晶表示面に画像表示するとき、面積の小さい方の液晶表示面は全面黒表示するように構成しているので、透け見えがなく高い表示品位を得ることができる。

発明の効果

0039

この発明の第10の構成によれば、上記第1又は第7の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、面積の小さい液晶表示面に画像表示するとき、面積の大きい方の液晶表示面は全面白表示するように構成しているので、明るい表示を行うこができる。

図面の簡単な説明

0040

この発明の第11の構成によれば、上記第1又は第7の構成において、一方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積を他方の上記液晶表示パネルにおける液晶表示面の面積より大きく構成し、かつ上記光源の配列方向における双方の液晶表示面の幅が異なるように構成し、面積の小さい方の液晶表示面に画像表示するとき、面積の小さい方の液晶表示面と対向する光源のみ点灯させるように構成しているので、消費電力を低減することができる。

図1
この発明の実施の形態1による液晶表示パネル部分の構成を分解的に示す側面からみた構成図である。
図2
この発明の実施の形態1による液晶表示パネル部分の構成を説明するための分解斜視図である。
図3
この発明の実施の形態1による光路を説明するための構成図である。
図4
この発明の実施の形態2によるプリズムシートの光路を説明するための構成図である。
図5
この発明の実施の形態2によるプリズムシートの全反射を説明するための構成図である。
図6
この発明の実施の形態2によるプリズムシートの全反射による偏光乱れを説明するための構成図である。
図7
この発明の実施の形態2において、偏光回転が起こる部材(プリズムシート)がある場合、位相差と入射角との関係を示す特性図である。
図8
この発明の実施の形態2において、偏光回転が起こる部材(プリズムシート)がある場合、液晶パネル偏光板の配置角度の調整について説明する液晶表示パネル部分の分解斜視図である。
図9
この発明の実施の形態2において、導光板の成型について説明するための構成図である。
図10
この発明の実施の形態2において、導光板に複屈折が現れることについて説明する導光板の一部斜視図である。
図11
この発明の実施の形態3を対比して説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図12
この発明の実施の形態3を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図13
この発明の実施の形態4による構成を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図14
この発明の実施の形態4による導光板の形状を説明するための構成図である。
図15
この発明の実施の形態4における光路を説明するための構成図である。
図16
この発明の実施の形態5による構成を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図17
この発明の実施の形態5による構成を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図18
この発明の実施の形態5による構成を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図19
この発明の実施の形態6による構成を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図20
この発明の実施の形態6による構成を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図21
この発明の実施の形態7による構成を説明するため、裏側の液晶表示パネルの表示面を示す平面図である。
図22
この発明の実施の形態7に関連して他の構成を説明するため、導光板の部分を示す斜視図である。
図23
この発明の実施の形態7に関連して他の構成を説明するため、液晶表示パネル部分を側面からみた構成図である。
図24
従来の両面表示型の液晶表示装置を説明するための構成図である。
【符号の説明】
1 光源、 2 導光板、 3 表側のプリズムシート、 4 裏側のプリズムシート、 5 表側の反射偏光板、 6 裏側の反射偏光板、 7 表側の液晶表示パネル、 8 裏側の液晶表示パネル、 9 表側の液晶パネル偏光板、
10 裏側の液晶パネル偏光板、 11 遮光部、 12 反射部。

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