(57)【要約】【課題】構造を単純化し、厚さを薄くし、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両面表示型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】入射端面２ａから入射した光を２つの出射面２ｂ，２ｃから出射させる導光板２と発光素子３とからなる１つの面光源１を備え、導光板２の一方の出射面２ｂ側に主表示用液晶表示パネル４を、他方の出射面２ｃ側に副表示用液晶表示パネル９を配置し、導光板２と主表示用液晶表示パネル４との間に偏光分離素子１４を配置し、導光板２と副表示用液晶表示パネル９との間に、導光板２の一方の出射面２ｂから出射した光と他方の出射面２ｃから出射して偏光分離素子１４により反射された光を、主表示用液晶表示パネル４の法線付近の方向に屈折させるプリズムシート１４，１５を配置し、偏光分離素子１４と副表示用液晶表示パネル９との間に、導光板２の他方の出射面２ｃから出射し偏光分離素子１４を透過した光を、副表示用液晶表示パネル９の法線付近の方向に屈折させるプリズムシート１６，１７を配置した。【選択図】    図１
2004354751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記偏光分離素子よりも外側に配列された副表示用の第２の液晶表示パネルと、
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、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
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。
【請求項３】
面光源と、偏光分離素子と、第２のプリズムシートは、一方の面が開放し、他方の面に第２の液晶表示パネルの表示エリアに対応する開口が設けられたケース部材内に収容されており、第２の液晶表示パネルは、前記ケース部材の前記他方の面の外側に、前記表示エリアを前記開口に対向させて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
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１〜３のいずれか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、前記偏光分離素子よりも外側に配列された副表示用の第２の液晶表示パネルと、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。
【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、前記導光板の他方の面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、前記導光板の前記他方の面と前記第２の液晶表示パネルとの間に偏光分離素子を配置するとともに、前記導光板の前記一方の面と前記第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、前記面光源と、偏光分離素子と、第１及び第２のプリズムシートのうちの少なくとも第２のプリズムシートは、一方の面が開放し、他方の面に前記第２の液晶表示パネルの表示エリアに対応する開口が設けられたケース部材内に収容されており、前記第２の液晶表示パネルは、前記ケース部材の前記他方の面の外側に、前記表示エリアを前記開口に対向させて配置されているのが望ましい。
【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）１４，１５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１４，１５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１４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１４ａ，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１４，１５，１６，１７のプリズム部１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａを大きく誇張して示しているが、前記プリズム部１４ａ，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１４ａ，１６ａが形成されたプリズムシート１４，１６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１４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１４，１５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１４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１４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１４，１５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１４，１５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１４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１４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１４，１５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１４，１５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１４，１５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１４，１５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１４，１５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１４，１５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１４、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１４，１６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、前記導光板の他方の面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、前記導光板の前記他方の面と前記第２の液晶表示パネルとの間に偏光分離素子を配置するとともに、前記導光板の前記一方の面と前記第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、前記面光源と、偏光分離素子と、第１及び第２のプリズムシートのうちの少なくとも第２のプリズムシートは、一方の面が開放し、他方の面に前記第２の液晶表示パネルの表示エリアに対応する開口が設けられたケース部材内に収容されており、前記第２の液晶表示パネルは、前記ケース部材の前記他方の面の外側に、前記表示エリアを前記開口に対向させて配置されているのが望ましく、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。
【図１】
2004354751.tif 000003
【図２】
2004354751.tif 000004
【図３】
2004354751.tif 000005