(57)【要約】【課題】一方の面と他方の面の両方をそれぞれ表示面とする両面表示を行なうことができ、しかも少なくとも一方の面に、明るく、高精細なカラー画像を表示することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】光の透過を制御する複数の画素Ａ１を有し、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記複数の画素Ａ１に順次書込まれる第１の液晶表示素子１の一方の面側に、光の透過を制御する複数の画素Ａ２を有し、任意の画像データを前記複数の画素Ａ２に書込まれる第２の液晶表示素子２を配置し、これらの液晶表示素子１，２の間に、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子１の複数の画素Ａ１に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子１，２の両方に向けて出射する１つの面光源２０を配置した。【選択図】    図２
2004198961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の透過を制御する複数の画素を有し、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記複数の画素に順次書込まれる第１の液晶表示素子と、
前記第１の液晶表示素子の一方の面側に配置され、光の透過を制御する複数の画素を有し、任意の画像データを前記複数の画素に書込まれる第２の液晶表示素子と、
前記第１と第２の液晶表示素子の間に配置され、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子の複数の画素に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子の両方に向けて出射する面光源とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
第１の液晶表示素子に、フィールド毎に複数の単位色の画像データを前記第１の液晶表示素子の複数の画素に順次書込む第１の表示素子駆動手段が接続され、第２の液晶表示素子に、１フレームの間に１つの画像データを前記第２の液晶表示素子の複数の画素に書込む第２の表示素子駆動手段が接続され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。
【請求項３】
面光源は、透明板からなり、その少なくとも一端面が、光が入射される入射端面を形成し、２つの板面の少なくとも一方が前記入射端面から入射した光を出射する出射面を形成する導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置され、第１の液晶表示素子の複数の画素に順次書込まれた複数の単位色画像データに対応する複数の単位色光を順次出射する発光素子と、前記導光板の一方の板面に対向させて配置され、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第１の偏光分離素子と、前記導光板の他方の板面に対向させて配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、前記第１の偏光分離素子を透過する前記他方の偏光成分を反射し、前記第１の偏光分離素子により反射される前記一方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子とからなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
第１と第２の偏光分離素子はそれぞれ、互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸を有し、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射し、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させる反射偏光素子からなっており、これらの反射偏光素子が、それぞれの反射軸を実質的に互いに直交させて配置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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、両面表示が可能で、しかも少なくとも一方の面に、明るく、高精細なカラー画像を表示することができる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像を表示する液晶表示装置として、光の透過を制御する複数の画素を有する液晶表示素子の後側に複数の単位色の光を順次出射する光源を配置し、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記液晶表示素子の複数の画素に順次書込み、前記フィールド毎に、前記光源から前記液晶表示素子に向けてその複数の画素に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を出射させることにより、各フィールド毎に異なる単位色の画像を表示し、これらの単位色画像の混色により１つのカラー画像を表示するフィールドシーケンシャル液晶表示装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
このフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、液晶表示素子にカラーフィルタを備えさせる必要が無いため、カラーフィルタによる光の吸収が無く、また、前記液晶表示素子の全ての画素にそれぞれ複数の単位色画像データを順次書込んでカラー画像を表示するため、分解能が高い。
【０００４】
したがって、このフィールドシーケンシャル液晶表示装置によれば、複数の画素にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタが交互に並べて設けられた液晶表示素子を備え、各色のカラーフィルタがそれぞれ対応する複数の画素により１つの混色を表示するカラー液晶表示装置に比べて、明るく、しかも高精細なカラー画像を表示することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９１９２２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、液晶表示素子の後側に、複数の単位色の光を前記液晶表示素子に向けて順次出射する光源を配置したものであるため、例えば、機器本体に対して開閉可能な蓋を有し、前記蓋の内面（蓋を閉じたときに機器本体に対向する面）と外面とにそれぞれ表示部が設けられた携帯電話機等の携帯機器を製造するには、２つの液晶表示装置を背中合わせに対向させて配置しなければならなかった。
【０００７】
この発明は、一方の面と他方の面の両方をそれぞれ表示面とする両面表示を行なうことができ、しかも少なくとも一方の面に、明るく、高精細なカラー画像を表示することができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素を有し、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記複数の画素に順次書込まれる第１の液晶表示素子と、前記第１の液晶表示素子の一方の面側に配置され、光の透過を制御する複数の画素を有し、任意の画像データを前記複数の画素に書込まれる第２の液晶表示素子と、前記第１と第２の液晶表示素子の間に配置され、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子の複数の画素に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子の両方に向けて出射する面光源とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この液晶表示装置は、第１の液晶表示素子の一方の面側に第２の液晶表示素子を配置し、これらの液晶表示素子の間に、前記第１と第２の液晶表示素子の両方に向けて光を出射する面光源を配置したものであるため、一方の面、つまり前記第１の液晶表示素子の前面（面光源に対向する面とは反対側の面）と、他方の面、つまり前記第２の液晶表示素子の前面（面光源に対向する面とは反対側の面）との両方をそれぞれ表示面とする両面表示を行なうことができる。
【００１０】
しかも、この液晶表示装置は、前記第１と第２の液晶表示素子のうち、少なくとも第１の液晶表示素子を、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に複数の画素に順次書込まれる液晶表示素子とし、前記面光源から、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子の複数の画素に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子の両方に向けて出射させるようにしているため、前記第１の液晶表示素子による表示を分解能の高いフィールドシーケンシャル表示とし、少なくとも一方の面に、明るく、高精細なカラー画像を表示することができる。
【００１１】
このように、この発明の液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素を有し、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記複数の画素に順次書込まれる第１の液晶表示素子の一方の面側に、光の透過を制御する複数の画素を有し、任意の画像データを前記複数の画素に書込まれる第２の液晶表示素子を配置し、これらの液晶表示素子の間に、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子の複数の画素に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子の両方に向けて出射する１つの面光源を配置することにより、一方の面と他方の面の両方をそれぞれ表示面とする両面表示を行なうことができ、しかも少なくとも一方の面に、明るく、高精細なカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１２】
この発明の液晶表示装置は、前記第１の液晶表示素子に、フィールド毎に複数の単位色の画像データを前記第１の液晶表示素子の複数の画素に順次書込む第１の表示素子駆動手段を接続し、前記第２の液晶表示素子に、１フレームの間に１つの画像データを前記第２の液晶表示素子の複数の画素に書込む第２の表示素子駆動手段を接続した構成とするのが望ましい。
【００１３】
また、この発明の液晶表示装置において、前記面光源は、透明板からなり、その少なくとも一端面が、光が入射される入射端面を形成し、２つの板面の少なくとも一方が前記入射端面から入射した光を出射する出射面を形成する導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置され、前記第１の液晶表示素子の複数の画素に順次書込まれた複数の単位色画像データに対応する複数の単位色光を順次出射する発光素子と、前記導光板の一方の板面に対向させて配置され、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第１の偏光分離素子と、前記導光板の他方の板面に対向させて配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、前記第１の偏光分離素子を透過する前記他方の偏光成分を反射し、前記第１の偏光分離素子により反射される前記一方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子とにより構成するのが望ましい。
【００１４】
その場合、前記面光源の第１と第２の偏光分離素子をそれぞれ、互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸を有し、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射し、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させる反射偏光素子とし、これらの反射偏光素子を、それぞれの反射軸を実質的に互いに直交させて配置するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２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一部分の断面図である。
【００１６】
この液晶表示装置は、図１及び図２のように、光の透過を制御する複数の画素Ａ１を有し、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記複数の画素Ａ１に順次書込まれる第１の液晶表示素子１と、前記第１の液晶表示素子１の一方の面側に配置され、光の透過を制御する複数の画素Ａ２を有し、任意の画像データを前記複数の画素Ａ２に書込まれる第２の液晶表示素子２と、前記第１と第２の液晶表示素子１，２の間に配置され、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子１の複数の画素Ａ１に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子１，２の両方に向けて出射する面光源２０とを備えている。
【００１７】
前記第１と第２の液晶表示素子１，２はそれぞれ、光の透過を制御する複数の画素Ａ１，Ａ２を有するものであり、対向配置された一対の透明基板３，４の間に液晶層５が設けられ、前記一対の基板３，４の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極６が、他方の内面に前記少なくとも１つの電極６と対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素Ａ１，Ａ２を形成する複数の電極７が設けられるとともに、前記一対の基板３，４の外面にそれぞれ偏光板１３，１４が配置された構成となっている。
【００１８】
なお、前記第１と第２の液晶表示素子１，２はいずれもアクティブマトリックス型液晶表示素子であり、その一方の基板、例えば表示の観察側である前側の基板３の内面に設けられた電極６は一枚膜状の対向電極、後側の基板４の内面に設けられた電極７は、行方向及び列方向にマトリックス状に配列形成された複数の画素電極である。
【００１９】
そして、前記複数の画素電極７は、これらの画素電極７にそれぞれ対応させて後側基板４の内面に設けられたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）８からなる複数のアクティブ素子にそれぞれ接続されており、前記複数のＴＦＴ８は、前記後側基板４の内面に各画素行の一側及び各画素列の一側に沿わせて設けられた図示しない複数のゲート配線及びデータ配線にそれぞれ接続されている。
【００２０】
また、前記第１と第２の液晶表示素子１，２のうち、第１の液晶表示素子１は、カラーフィルタを備えない液晶表示素子、第２の液晶表示素子２は、その複数の画素Ａ２にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを備えたカラー画像表示素子であり、この第２の液晶表示素子２のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、いずれか一方の基板、例えば前側基板３の内面に形成され、その上に前記対向電極６が形成されている。
【００２１】
さらに、前記第１と第２の液晶表示素子１，２の前側基板３と後側基板４の内面にはそれぞれ、前記電極６，７を覆って配向膜１０，１１が設けられている。
【００２２】
そして、前記前側基板３と後側基板４は、前記複数の画素Ａ１，Ａ２がマトリックス状に配列した表示エリアを囲む枠状シール材１２（図１参照）を介して接合されており、これらの基板３，４間の前記枠状シール材１２により囲まれた領域に液晶層５が設けられている。
【００２３】
前記液晶層５の液晶分子は、前記配向膜１０，１１により前後の基板３，４の近傍における配向方向を規定され、前記基板３，４間において予め定められた初期配向状態に配向している。
【００２４】
また、前記第１と第２の液晶表示素子１，２の一対の基板３，４の外面に配置された偏光板１３，１４はいずれも、互いに直交する２つの方向に透過軸１３ａ，１４ａと吸収軸（図示せず）を有し、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸に平行な直線偏光成分を吸収し、前記透過軸１３ａ，１４ａに平行な直線偏光成分を透過させる吸収偏光板である。
【００２５】
なお、前記第１と第２の液晶表示素子１，２はそれぞれ、例えば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）型液晶表示素子であり、前記液晶層５の液晶分子は、前後の基板３，４間において実質的に９０度のツイスト角でツイスト配向し、前後の吸収偏光板１３，１４のうち、前後の偏光板１３は、その透過軸１３ａを前側基板３の近傍における液晶分子の配向方向と実質的に直交させるか、あるいは実質的に平行にして配置され、後側の偏光板１４は、その透過軸１４ａを前側偏光板１３の透過軸１３ａと実質的に直交させて配置されている。
【００２６】
さらに、前記第１と第２の液晶表示素子１，２の前後の吸収偏光板１３，１４の透過軸１３ａ，１４ａの向きは、それぞれの液晶表示素子１，２の後側偏光板１４の透過軸１４ａが実質的に互いに直交するように設定されている。
【００２７】
そして、前記第２の液晶表示素子２は、その後面（後側偏光板１４の外面）を前記第１の液晶表示素子１の後面に対向させて、前記第１の液晶表示素子１の後面側に配置されている。
【００２８】
なお、前記第１と第２の液晶表示素子１，２は、行方向及び列方向の画素数及び画素ピッチが同じものであり、同じ面積の表示エリアを有している。
【００２９】
また、この液晶表示装置は、前記第１の液晶表示素子１に接続された第１の表示素子駆動手段１５と、前記第２の液晶表示素子２に接続された第２の表示素子駆動手段１６とを備えている。
【００３０】
これらの表示素子駆動手段１５，１６はそれぞれ、前記液晶表示素子１，２の複数のゲート配線に順次ゲート信号を供給し、複数のデータ配線に画像データ信号を供給して前記液晶表示素子１，２の複数の画素Ａ１，Ａ２に画像データを書込むものであり、第１の液晶表示素子１に接続された第１の表示素子駆動手段１５は、例えば１／１８０秒を１フィールドとし、連続した複数のフィールド、例えば３フィールドからなる１フレームの間に、複数の単位色、例えば赤、緑、青の３色の単位色の画像データを、前記フィールド毎に前記第１の液晶表示素子１の複数の画素Ａ１に順次書込むように構成され、第２の液晶表示素子２に接続された第２の表示素子駆動手段１６は、前記１フレームの間に１つのカラー画像データを前記第２の液晶表示素子２の複数の画素Ａ２に書込むように構成されている。
【００３１】
一方、前記第１と第２の液晶表示素子１，２の間に配置された面光源２０は、前記第１及び第２の液晶表示素子１，２の表示エリアの全域に対応する面積をもったアクリル系樹脂板等の透明板からなり、その一端面が光が入射される入射端面２２を形成し、２つの板面がそれぞれ前記入射端面２２から入射した光を出射する出射面２３，２４を形成する導光板２１と、前記導光板２１の入射端面に対向させて配置され、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子１の複数の画素Ａ１に順次書込まれた複数の単位色画像データに対応する複数の単位色光、つまり赤、緑、青の３色の単位色光を順次前記導光板２１の入射端面２２に向けて出射する発光素子２５と、前記導光板２１の一方の出射面２３に対向させて配置され、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第１の偏光分離素子２６と、前記導光板の他方の出射面２４に対向させて配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、前記第１の偏光分離素子２６を透過する前記他方の偏光成分を反射し、前記第１の偏光分離素子２６により反射される前記一方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子２６とからなっている。
【００３２】
この面光源２０の発光素子２５は、その構造は図示しないが、例えば赤色光を発する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）と、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを１つまたは複数ずつ備えたものであり、発光素子駆動手段２８により、前記フィールド毎の第１の液晶表示素子１への単位色画像データの書込み期間後に、その単位色画像データに対応する色のＬＥＤを点灯駆動され、そのＬＥＤからの光を前記導光板２１の入射端面２２に向けて出射する。
【００３３】
また、前記導光板２１の一方と他方の出射面２３，２４に対向させて配置された第１と第２の偏光分離素子２６，２７はそれぞれ、互いに直交する２つの方向に透過軸２６ａ，２７ａと反射軸２６ｂ，２７ｂを有し、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２６ｂ，２７ｂに平行な直線偏光成分を反射し、前記透過軸２６ａ，２６ａに平行な直線偏光成分を透過させる反射偏光素子であり、この実施例では反射偏光板を用いている。以下、前記第１と第２の偏光分離素子２６，２７をそれぞれ反射偏光板という。
【００３４】
そして、前記第１と第２の反射偏光板２６，２７は、それぞれの反射偏光板２６，２７の反射軸２６ｂ，２７ｂを実質的に互いに直交させ、且つ第１の液晶表示素子１側の第１の反射偏光板２６の透過軸２６ａを前記第１の液晶表示素子１の後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａと実質的に平行にし、第２の液晶表示素子２側の第２の反射偏光板２７の透過軸２７ａを前記第２の液晶表示素子２の後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａと実質的に平行にし、さらに前記導光板２１の出射面２３，２４との間に極く僅かな空間を設けて配置されている。
【００３５】
この面光源２０は、前記発光素子２５から赤、緑、青の光（非偏光の光）を順次出射させて前記導光板２１にその入射端面２２から入射させ、その光を図２に矢線で示したように前記導光板２１内を導いてこの導光板２１の両方の板面、つまり出射面２３，２４から出射するとともに、前記導光板２１の第１の液晶表示素子１側の出射面２３から出射した光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記第１の反射偏光板２６の透過軸２６ａに平行な直線偏光成分を、この第１の反射偏光板２６を透過させて前記第１の液晶表示素子１にその後側から入射させ、前記導光板２１の第２の液晶表示素子２側の出射面２４から出射した光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記第２の反射偏光板２７の透過軸２７ａに平行な直線偏光成分を、この第２の反射偏光板２７を透過させて前記第２の液晶表示素子２にその後側から入射させる。
【００３６】
すなわち、前記発光素子２５から出射し、前記導光板２１にその入射端面２２から入射した光は、この導光板２１の両方の出射面２３，２４と外気（反射偏光板２６，２７との間の空気層）との界面で全反射しながら導光板２１内の全域に導かれ、前記両方の出射面２３，２４の全体からそれぞれ均一な強度分布で出射する。
【００３７】
なお、図では前記導光板２１の両方の出射面２３，２４を平坦面のように示しているが、これらの出射面２３，２４は微小な凹凸面または前記入射端面２２と平行な細長プリズム面がストライプ状に並んだ形状に形成されており、この導光板２１にその入射端面２２から入射した光は、前記界面で全反射しながら導光板２１の法線に対する角度が小さくなる方向に向きを変えて前記界面に全反射臨界角よりも小さい（界面に対して垂直に近い）入射角で入射し、前記界面を透過して両方の出射面２３，２４からそれぞれ出射する。
【００３８】
前記導光板２１の第１の液晶表示素子１側の出射面２３から出射した光は前記第１の反射偏光板２６に入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板２６の透過軸２６ａに平行な直線偏光成分ａ１がこの第１の反射偏光板２６を透過して前記第１の液晶表示素子１にその後側から入射し、前記第１の反射偏光板２６の反射軸２６ｂに平行な直線偏光成分ｂ１がこの第１の反射偏光板２６により反射される。
【００３９】
また、前記導光板２１の第２の液晶表示素子２側の出射面２４から出射した光は前記第２の反射偏光板２７に入射し、その光のうち、前記第２の反射偏光板２７の透過軸２７ａに平行な直線偏光成分ａ２がこの第２の反射偏光板２７を透過して前記第２の液晶表示素子２にその後側から入射し、前記第２の反射偏光板２７の反射軸２７ｂに平行な直線偏光成分ｂ２がこの第２の反射偏光板２７により反射される。
【００４０】
そして、前記第１と第２の反射偏光板２６，２７は、それぞれの反射偏光板２６，２７の反射軸２６ｂ，２７ｂを実質的に互いに直交させて配置されているため、前記導光板２１の第１の液晶表示素子１側の出射面２３から出射した光のうち、前記第１の反射偏光板２６により反射された直線偏光成分ｂ１は、前記導光板２１を透過して第２の液晶表示素子２側の出射面２４から出射し、さらに前記第２の反射偏光板２７を透過して前記第２の液晶表示素子２にその後側から入射する。
【００４１】
また、前記導光板２１の第２の液晶表示素子２側の出射面２４から出射した光のうち、前記第２の反射偏光板２７により反射された直線偏光成分ｂ２は、前記導光板２１を透過して第１の液晶表示素子１側の出射面２３から出射し、さらに前記第１の反射偏光板２６を透過して前記第１の液晶表示素子１にその後側から入射する。
【００４２】
そのため、この面光源２０によれば、前記発光素子２５から出射して前記導光板２１にその入射端面２２から入射した光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の直線偏光成分ａ１，ｂ２を前記第１の液晶表示素子１にその後側から入射させ、他方の直線偏光成分ｂ１，ａ２を前記第２の液晶表示素子２にその後側から入射させることができる。
【００４３】
前記第１の液晶表示素子１にその後側から入射した光は、この第１の液晶表示素子１の後側の吸収偏光板１４によりさらに偏光度の高い直線偏光とされて液晶層５に入射し、前記第２の液晶表示素子２にその後側から入射した光は、この第２の液晶表示素子２の後側の吸収偏光板１４によりさらに偏光度の高い直線偏光とされて液晶層５に入射する。
【００４４】
この実施例では、前記面光源２０の第１の反射偏光板２６の透過軸２６ａを前記第１の液晶表示素子１の後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａと実質的に平行にし、第２の反射偏光板２７の透過軸２７ａを前記第２の液晶表示素子２の後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａと実質的に平行にしているため、前記面光源２０から第１の液晶表示素子１側に出射した光を効率良く前記第１の液晶表示素子１の後側の吸収偏光板１４を透過させて液晶層５に入射させ、前記面光源２０から第２の液晶表示素子２側に出射した光を効率良く前記第２の液晶表示素子２の後側の吸収偏光板１４を透過させて液晶層５に入射させることができる。
【００４５】
そして、前記第１の液晶表示素子１にその後側から入射した光は、前記液晶表示素子１の液晶層５を透過する間に各画素Ａ１の電極６，７間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受けて前側の吸収偏光板１３に入射し、その光のうち、前記吸収偏光板１３の吸収軸に平行な直線偏光成分がこの偏光板１３により吸収され、前記吸収偏光板１３の透過軸１３ａに平行な直線偏光成分がこの偏光板１３を透過して前記第１の液晶表示素子１の前側（図２において上側）に出射する。
【００４６】
また、前記第２の液晶表示素子１にその後側から入射した光は、この液晶表示素子２の各画素Ａ２にそれぞれ対応するカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを透過し、さらに液晶層５を透過する間に各画素Ａ２の電極６，７間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受けて前側の吸収偏光板１３に入射し、その光のうち、前記吸収偏光板１３の吸収軸に平行な直線偏光成分がこの偏光板１３により吸収され、前記吸収偏光板１３の透過軸１３ａに平行な直線偏光成分がこの偏光板１３を透過して前記第２の液晶表示素子２の前側（図２において下側）に出射する。
【００４７】
この実施例の液晶表示装置は、前記第１と第２の液晶表示素子１，２がそれぞれノーマリーホワイトモードのＴＮ型液晶表示素子であり、後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａが前側の吸収偏光板１３の透過軸１３ａと実質的に直交しているため、これらの液晶表示素子１，２の複数の画素Ａ１，Ａ２のうち、電極６，７間に電界が印加されない無電界画素（液晶分子が初期の配向状態にある画素）を液晶層５により偏光面を実質的に９０度旋光されて透過した光が前側に出射してその画素の表示が明表示になり、前記電極５，６間に液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加された電界印加画素を偏光状態を変えずに透過した光が前側の吸収偏光板１３により吸収されてその画素の表示が暗表示になる。
【００４８】
そして、上述したように、前記第１の液晶表示素子１は、第１の表示素子駆動手段１５により、３フィールドからなる１フレームの間に、赤、緑、青の３色の単位色の画像データを前記フィールド毎に複数の画素Ａ１に順次書込まれ、また、前記面光源２０は、前記第１の液晶表示素子１への単位色画像データの書込み期間後に、その単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子１，２の両方に向けて出射するため、前記第１の液晶表示素子１の前側から観察される画像は、各フィールド毎に前記第１の液晶表示素子１に赤、緑、青の単位色の画像を順次表示させ、これらの単位色画像の混色により１つのカラー画像を表示するフィールドシーケンシャル表示によるカラー画像である。
【００４９】
一方、前記第２の液晶表示素子２は、第２の表示素子駆動手段１６により、前記１フレームの間に１つのカラー画像データを複数の画素Ａ２に書込まれるため、この第２の液晶表示素子２の前側から観察される画像は、赤、緑、青のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂがそれぞれ対応する３つの画素Ａ２により１つの混色を表示する通常のカラー表示によるカラー画像である。
【００５０】
なお、前記面光源２０は、各フィールド毎に前記第１の液晶表示素子１に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を第１と第２の液晶表示素子１，２の両方に向けて出射するが、１フィールドは上述したように例えば１／１８０秒と極く短いため、面光源２０からの出射光は、人間の眼には白色光のように見える。
【００５１】
そのため、前記第２の液晶表示素子２が表示するカラー画像は、この第２の液晶表示素子２の後側に常時白色光を出射する光源を配置した場合の表示とほとんど変わらない。
【００５２】
この液晶表示装置は、前記第１の液晶表示素子１の一方の面側に第２の液晶表示素子２を配置し、これらの液晶表示素子１，２の間に、前記第１と第２の液晶表示素子１，２の両方に向けて光を出射する面光源２０を配置したものであるため、一方の面側、つまり前記第１の液晶表示素子１の前面（面光源２０に対向する面とは反対側の面）と、他方の面、つまり前記第２の液晶表示素子２の前面（面光源２０に対向する面とは反対側の面）との両方をそれぞれ表示面とする両面表示を行なうことができる。
【００５３】
しかも、この液晶表示装置は、前記第１と第２の液晶表示素子１，２のうち、第１の液晶表示素子１を、複数のフィールド（３フィールド）からなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色（赤、緑、青の３色の単位色）の画像データを前記フィールド毎に複数の画素Ａ１に順次書込まれる液晶表示素子とし、前記面光源２０から、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子１の複数の画素Ａ１に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子１，２の両方に向けて出射させるようにしているため、前記第１の液晶表示素子１による表示を分解能の高いフィールドシーケンシャル表示とし、一方の面（第１の液晶表示素子１の前面）に、明るく、高精細なカラー画像を表示することができる。
【００５４】
また、この液晶表示装置は、前記第１の液晶表示素子１に、フィールド毎に複数の単位色の画像データを前記第１の液晶表示素子１の複数の画素Ａ１に順次書込む第１の表示素子駆動手段１５を接続し、前記第２の液晶表示素子２には、１フレームの間に１つのカラー画像データを前記第２の液晶表示素子２の複数の画素Ａ２に書込む第２の表示素子駆動手段１６を接続することにより、前記第２の液晶表示素子２による他方の面の表示を、複数の色のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂがそれぞれ対応する複数の画素Ａ２により１つの混色を表示する通常のカラー表示としているため、前記第２の液晶表示素子２は、応答速度の速い液晶を用いる必要がなく、またフレーム周波数も高くする必要がないので、前記第２の表示素子と前記第２の表示素子駆動手段１６を比較的安価な回路素子を用いて構成することができる。
【００５５】
なお、この液晶表示装置は、その他方の面（第２の液晶表示素子２の前面）の表示が、赤、緑、青のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂがそれぞれ対応する３つの画素Ａ２により１つの混色を表示する通常のカラー表示であるため、表示品質は、前記一方の面（第１の液晶表示素子１の前面）の表示の方が高い。
【００５６】
そのため、この液晶表示装置は、表示品質の高い第１の液晶表示素子１の前面をメイン情報を表示するメイン表示面とし、第２の液晶表示素子２の前面をサブ情報を表示するサブ表示面とするのが好ましい。
【００５７】
したがって、この液晶表示装置を例えば機器本体に対して開閉可能な蓋を有し、前記蓋の内面（蓋を閉じたときに機器本体に対向する面）と外面とにそれぞれ表示部が設けられた携帯電話機等の携帯機器に実装する場合は、前記蓋の内面のメイン表示部を前記一方の表示面により形成し、前記蓋の外面のサブ表示部を他方の表示面により形成するように実装すればよく、このようにすることにより、前記メイン表示部の表示品質がサブ表示部の表示品質よりも高い携帯機器を得ることができる。
【００５８】
また、この液晶表示装置は、前記面光源２０を、透明板からなり、その一端面が、光が入射される入射端面２２を形成し、２つの板面の両方がそれぞれ前記入射端面２２から入射した光を出射する出射面２３，２４を形成する導光板２１と、前記導光板２１の入射端面２２に対向させて配置され、前記第１の液晶表示素子１の複数の画素Ａ１に順次書込まれた複数の単位色画像データに対応する複数の単位色光を順次出射する発光素子２５と、前記導光板２１の一方の板面（出射面）２３に対向させて配置され、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第１の偏光分離素子２６と、前記導光板２１の他方の板面（出射面）２４に対向させて配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、前記第１の偏光分離素子２６を透過する前記他方の偏光成分を反射し、前記第１の偏光分離素子２６により反射される前記一方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子２７とにより構成しているため、前記第１と第２の液晶表示素子１，２にそれぞれ、前記面光源２０からの光を利用する透過表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方の表示を行なわせることができる。
【００５９】
すなわち、この液晶表示装置においては、第１の液晶表示素子１の前面側から入射した外光が、図２に破矢線で示したように前記第１の液晶表示素子１の前側の吸収偏光板１３により直線偏光とされて液晶層５に入射し、第２の液晶表示素子２にその前側から入射した外光が、図２に破矢線で示したように前記第２の液晶表示素子２の前側の吸収偏光板１３により直線偏光とされて液晶層５に入射する。
【００６０】
前記第１及び第２の液晶表示素子１，２にその後側から入射した光は、その液晶表示素子１，２の液晶層５を透過する間に各画素Ａ１，Ａ２の電極６，７間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受けて後側の吸収偏光板１４に入射し、その光のうち、前記後側の吸収偏光板１４の吸収軸に平行な直線偏光成分がこの偏光板１４により吸収され、前記後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａに平行な直線偏光成分がこの偏光板１４を透過する。
【００６１】
そして、前記第１の液晶表示素子１の後側の吸収偏光板１４を透過した光は、前記面光源２０の第１の偏光分離素子２６を透過し、さらに導光板２１を透過して第２の偏光分離素子２７により反射され、その反射光が、前記導光板２１と第１の偏光分離素子２６と第１の液晶表示素子１とを再び透過して前記第１の液晶表示素子１の前側に出射し、また、前記第２の液晶表示素子２の後側の吸収偏光板１４を透過した光は、前記面光源２０の第２の偏光分離素子２７を透過し、さらに導光板２１を透過して第１の偏光分離素子２６により反射され、その反射光が、前記導光板２１と第２の偏光分離素子２７と第２の液晶表示素子２とを再び透過して前記第２の液晶表示素子２の前側に出射する。
【００６２】
したがって、この液晶表示装置によれば、充分な照度の環境下では、前記面光源２０の発光素子２５を消灯させ、前記第１と第２の液晶表示素子１，２にそれぞれ、外光を利用する反射表示を行なわせることができる。
【００６３】
なお、この外光を利用する反射表示のときも、前記第１の液晶表示素子１は、上述したフィールドシーケンシャル表示のときと同様に、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に複数の画素Ａ１に順次書込んで駆動すればよく、このように第１の液晶表示素子１を駆動することにより、この第１の液晶表示素子１に白黒画像を表示させることができる。
【００６４】
また、この実施例では、上述したように、前記面光源２０の第１と第２の偏光分離素子２６，２７をそれぞれ反射偏光板とし、これらの反射偏光板２６，２７の反射軸２６ｂ，２７ｂを実質的に互いに直交させるとともに、前記第１の反射偏光板２６の透過軸２６ａを前記第１の液晶表示素子１の後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａと実質的に平行にし、前記第２の反射偏光板２７の透過軸２７ａを前記第２の液晶表示素子２の後側の吸収偏光板１４の透過軸１４ａと実質的に平行にしているため、前記外光を利用する反射表示のときも、前記第１の液晶表示素子１の後側に出射した光を効率良く前記第１の反射偏光板２６を透過させるとともに前記第２の反射偏光板２７により反射して前記第１の液晶表示素子１の前側に出射させ、前記第２の液晶表示素子２の後側に出射した光を効率良く前記第２の反射偏光板２７を透過させるとともに前記第１の反射偏光板２６により反射して前記第２の液晶表示素子２の前側に出射させることができる。
【００６５】
なお、上記実施例では、第２の液晶表示素子２にカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを備えさせているが、前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを省略し、この第２の液晶表示素子２による表示を白黒表示としてもよい。
【００６６】
また、前記第２の液晶表示素子２からカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを省略する場合、第１と第２の液晶表示素子１，２の両方を、複数のフィールドからなる１フレームの間に複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記複数の画素Ａ１，Ａ２に順次書込むことにより駆動し、これらの液晶表示素子１，２の面光源２０からの光を利用する透過表示をそれぞれフィールドシーケンシャル表示としてもよい。
【００６７】
さらに、上記実施例では、前記面光源２０の第１と第２の偏光分離素子２６，２７をそれぞれ反射偏光板としているが、これらの偏光分離素子２６，２７は、例えば、入射光の右回りと左回りの２つの円偏光成分のうち、一方の円偏光成分を反射し、他方の円偏光成分を透過させる偏光分離フィルム（例えばコレステリック液晶フィルム）を挟んで、入射する直線偏光を円偏光にして前記偏光分離フィルムに入射させ、前記偏光分離フィルムから出射した円偏光を直線偏光にして出射する一対のλ／４位相差板を積層してなる、前記一対のλ／４位相差板の遅相軸に対して実質的に４５°ずれた互いに直交する２つの方向の一方に透過軸をもち、他方の方向に反射軸をもった反射偏光素子でもよい。
【００６８】
また、上記実施例の面光源２０は、一端面が入射端面２２を形成する導光板２１を備えたものであるが、前記導光板２１の両端面をそれぞれ入射端面とし、これらの入射端面にそれぞれ対向させて複数の単位色の光を順次出射する発光素子２５を配置してもよい。
【００６９】
さらに、上記実施例の面光源２０は、２つの板面２３，２４の両方が出射面を形成する導光板２１を備えたものであるが、前記導光板は、２つの板面２３，２４のいずれか一方、例えば第１の液晶表示素子１側の板面２３が出射面を形成するものでもよく、その場合でも、前記導光板２１の出射面２３から出射して前記第１の液晶表示素子１側の第１の偏光分離素子２６に入射した光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分が前記第１の偏光分離素子２６を透過して第１の液晶表示素子１に入射し、他方の偏光成分が前記第１の偏光分離素子２６により反射され、前記導光板２１と第２の液晶表示素子２側の第２の偏光分離素子２６とを透過して第２の液晶表示素子２に入射するため、面光源２０からの光を第１と第２の液晶表示素子１，２の両方に入射させることができる。
【００７０】
さらに、前記第１と第２の液晶表示素子１，２の一方または両方は、ＴＮ型に限らず、液晶分子を１８０度〜２７０度（通常は２３０度〜２５０度）のツイスト角でツイスト配向させたＳＴＮ（スーパースイステッドネマティック）型液晶表示素子、液晶分子を一方向に沿わせてホモジニアス配向させたホモジニアス配向型液晶表示素子、強誘電性または反強誘電性液晶を用いた液晶表示素子等でもよく、また、ＴＦＴを能動素子とするアクティブマトリックス型のものに限らず、ＭＩＭを能動素子とするアクティブマトリックス型や、単純マトリックス型のものでもよい。
【００７１】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、光の透過を制御する複数の画素を有し、複数のフィールドからなる１フレームの間に、任意の色を混色により表示するための複数の単位色の画像データを前記フィールド毎に前記複数の画素に順次書込まれる第１の液晶表示素子の一方の面側に、光の透過を制御する複数の画素を有し、任意の画像データを前記複数の画素に書込まれる第２の液晶表示素子を配置し、これらの液晶表示素子の間に、前記フィールド毎に、前記第１の液晶表示素子の複数の画素に書込まれた単位色画像データに対応する単位色光を前記第１と第２の液晶表示素子の両方に向けて出射する１つの面光源を配置したものであるため、一方の面と他方の面の両方をそれぞれ表示面とする両面表示を行なうことができ、しかも少なくとも一方の面に、明るく、高精細なカラー画像を表示することができる。
【００７２】
この発明の液晶表示装置は、前記第１の液晶表示素子に、フィールド毎に複数の単位色の画像データを前記第１の液晶表示素子の複数の画素に順次書込む第１の表示素子駆動手段を接続し、前記第２の液晶表示素子に、１フレームの間に１つの画像データを前記第２の液晶表示素子の複数の画素に書込む第２の表示素子駆動手段を接続した構成とするのが望ましく、このようにすることにより、前記第２の液晶表示素子は、応答速度の速い液晶を用いる必要がなく、またフレーム周波数も高くする必要がないので、前記第２の液晶表示素子及び前記第２の表示素子駆動手段を比較的安価な回路素子を用いて構成することができる。
【００７３】
また、この発明の液晶表示装置において、前記面光源は、透明板からなり、その少なくとも一端面が、光が入射される入射端面を形成し、２つの板面の少なくとも一方が前記入射端面から入射した光を出射する出射面を形成する導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて配置され、前記第１の液晶表示素子の複数の画素に順次書込まれた複数の単位色画像データに対応する複数の単位色光を順次出射する発光素子と、前記導光板の一方の板面に対向させて配置され、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第１の偏光分離素子と、前記導光板の他方の板面に対向させて配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、前記第１の偏光分離素子を透過する前記他方の偏光成分を反射し、前記第１の偏光分離素子により反射される前記一方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子とにより構成するのが望ましく、このようにすることにより、前記第１と第２の液晶表示素子にそれぞれ、前記面光源からの光を利用する透過表示と、外部環境の光である外光を利用する反射表示との両方の表示を行なわせることができる。
【００７４】
その場合、前記面光源の第１と第２の偏光分離素子をそれぞれ、互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸を有し、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射し、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させる反射偏光素子とし、これらの反射偏光素子を、それぞれの反射軸を実質的に互いに直交させて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記面光源２０から出射した光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の直線偏光成分を前記第１の液晶表示素子にその後側から入射させ、他方の直線偏光成分を前記第２の液晶表示素子にその後側から入射させることができるとともに、外光を利用する反射表示のときに、前記第１の液晶表示素子の後側に出射した光を効率良く前記第１の反射偏光板を透過させるとともに前記第２の反射偏光板により反射し、前記第２の液晶表示素子の後側に出射した光を効率良く前記第２の反射偏光板を透過させるとともに前記第１の反射偏光板により反射することができる。
【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断面図。
【符号の説明】
１…第１の液晶表示素子、２…第２の液晶表示素子、３，４…基板、５…液晶層、６…対向電極、７…画素電極、８…ＴＦＴ、９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ…カラーフィルタ、１３，１４…吸収偏光板、１３ａ，１４ａ…透過軸１の照明手段、１５…第１の表示素子駆動手段、１６…第２の表示素子駆動手段、２０…面光源、２１…導光板、２２…入射端面、２３，２４板面（出射面）、２５…発光素子、２６，２７…反射偏光板（偏光分離素子）、２６ａ，２７ａ…透過軸、２６ａ，２７ａ…反射軸、２８…発光素子駆動手段。
【図１】
2004198961.tif 000003
【図２】
2004198961.tif 000004