(57)【要約】【課題】透過及び反射切替型ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】複数の画素がマトリックス状に配列されたディスプレイ装置であって、画素は、第１基板と、第１基板上に備えられた第１偏光板と、第２基板と、第１基板と第２基板との間に配された液晶層と、第１基板と第２基板との間に配され、外部光または内部光を反射または透過させる第２偏光板と、第２偏光板の下部に備えられ、内部光を照射するバックライトユニットと、バックライトユニットの下部に備えられる光吸収層と、を備え、外部光を利用して画像を表示する反射モードと、内部光を利用して画像を表示する透過モードとを含むディスプレイ装置。【選択図】図１
2010009040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリックス状に配列されたディスプレイ装置であって、
前記画素は、
第１基板と、
前記第１基板上に備えられた第１偏光板と、
第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間に配された液晶層と、
前記第１基板と第２基板との間に配され、外部光または内部光を反射または透過させる第２偏光板と、
前記第２偏光板の下部に備えられ、前記内部光を照射するバックライトユニットと、
前記バックライトユニットの下部に備えられる光吸収層と、を備え、
前記外部光を利用して画像を表示する反射モードと、前記内部光を利用して画像を表示する透過モードとを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記第１偏光板の上部に拡散板が備えられることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記拡散板が前記第１偏光板に密着して空気層の媒介なく備えられることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記拡散板の上部に反射防止層がさらに備えられることを特徴とする請求項２または３に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記バックライトユニットと光吸収層との間にスイッチングミラーがさらに備えられることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記バックライトユニットとスイッチングミラーとの間に偏光変換層がさらに備えられることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記反射モードと透過モードとは互いに切替可能なことを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
第１基板と、
前記第１基板上に備えられた第１偏光板と、
第２基板と、
前記第１基板と第２基板との間に配された液晶層と、
前記第１基板と第２基板との間に配され、外部光または内部光を反射または透過させる第２偏光板と、
前記第２偏光板の下部に備えられ、前記内部光を照射するバックライトユニットと、
前記バックライトユニットの下部に備えられる光吸収層と、を備え、
前記外部光が第２偏光板により反射される反射モードと、前記内部光が第２偏光板を通じて透過する透過モードとが互に切替可能なことを特徴とする画素。
【請求項９】
前記反射モードは、外部光を利用して画像を形成する請求項８に記載の画素。
【請求項１０】
第１偏光の光を形成するように第１偏光板を通じて光を通過させるステップと、
第１偏光の光を第２偏光の光に選択的に転換するステップと、
第１偏光の光を第２偏光板から反射させるステップと、
第１偏光の光が第２偏光の光に転換されるとき、第２偏光板を通じて第２偏光の光を透過するステップと、を含む画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
反射型偏光板を利用した透過及び反射切替型ディスプレイ装置が開示される。
【背景技術】
【０００２】
最近、通信技術及びディスプレイ装置の発達で携帯用端末機が多く開発されている。携帯用端末機には、例えば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、ＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）などがある。これらの携帯用端末機に使われる受光型平板ディスプレイの一種である液晶表示装置は自体的な発光能がないため、光源から照射された照明光を画素ごとに透過率を調節して映像を形成する。このために、液晶ディスプレイ装置の背面には光を照明するバックライトユニットが設置される。
【０００３】
ところが、携帯用端末機は携帯性の特性のため使用場所に制限なくどこでも使用でき、太陽光が照らす外部で使用する場合も多い。この時、画面輝度が相対的に暗くてディスプレイの視認性が低下する問題点がある。したがって、使用場所に制限なしに使用できるという携帯用端末機の利点を十分に活用できない。また、屋外広告看板や照明を明るく照らす公共場所での展示ディスプレイに液晶ディスプレイが採用される場合にも、視認性が確保されない限りその活用度が大きくならない。これらの問題を解決するために、外部光を利用する反射モードとバックライトユニットを利用する透過モードとを備えたディスプレイ装置が開発されている。ところが、一般的に半透過型ディスプレイ装置は、反射モードのための領域と透過モードのための領域とが分離されており、一つの画素を二つの領域に分けて使用していて、透過モードと反射モードとの解像度が低下し、それぞれのモードで同時に最大の輝度が達成できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態によれば、外部光を利用する反射モードとバックライトユニットを利用する透過モードとを含む透過及び反射切替型ディスプレイ装置において、解像度及び輝度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によるディスプレイ装置は、複数の画素がマトリックス状に配列されたディスプレイ装置であって、前記画素は、第１基板と、前記第１基板上に備えられた第１偏光板と、第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に配された液晶層と、前記第１基板と第２基板との間に配され、外部光または内部光を反射または透過させる第２偏光板と、前記第２偏光板の下部に備えられ、前記内部光を照射するバックライトユニットと、前記バックライトユニットの下部に備えられる光吸収層と、を備え、前記外部光を利用して画像を表示する反射モードと、前記内部光を利用して画像を表示する透過モードとを含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明の他の実施形態による画素は、第１基板と、前記第１基板上に備えられた第１偏光板と、第２基板と、前記第１基板と第２基板との間に配された液晶層と、前記第１基板と第２基板との間に配され、外部光または内部光を反射または透過させる第２偏光板と、前記第２偏光板の下部に備えられ、前記内部光を照射するバックライトユニットと、前記バックライトユニットの下部に備えられる光吸収層と、を備え、前記外部光が第２偏光板により反射される反射モードと、前記内部光が第２偏光板を通じて透過する透過モードとが互に切替可能である。
【０００７】
本発明のさらに他の実施形態による画像表示方法は、第１偏光の光を形成するように第１偏光板を通じて光を通過させるステップと、第１偏光の光を第２偏光の光に選択的に転換するステップと、第１偏光の光を第２偏光板から反射させるステップと、第１偏光の光が第２偏光の光に転換されるとき、第２偏光板を通じて第２偏光の光を透過すうステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
外部光を利用する反射モードとバックライトユニットを利用する透過モードとを含む透過及び反射切替型ディスプレイ装置において、解像度及び輝度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の画素を概略的に示す図面である。
【図２Ａ】図１に示したディスプレイ装置が、反射モードで白色を具現する動作を説明するための図面である。
【図２Ｂ】図１に示したディスプレイ装置が、反射モードで黒色を具現する動作を説明するための図面である。
【図３Ａ】図１に示したディスプレイ装置が、透過モードで黒色を具現する動作を説明するための図面である。
【図３Ｂ】図１に示したディスプレイ装置が、透過モードで白色を具現する動作を説明するための図面である。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態によるディスプレイ装置の画素が、反射モードで白色を具現する例を示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施形態によるディスプレイ装置の画素が、反射モードで黒色を具現する例を示す図面である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態によるディスプレイ装置を示す図面である。
【図６Ａ】図５に示したディスプレイ装置が、反射モードで白色を具現する動作を説明するための図面である。
【図６Ｂ】図５に示したディスプレイ装置が、反射モードで黒色を具現する動作を説明するための図面である。
【図７Ａ】図５に示したディスプレイ装置が、透過モードで黒色を具現する動作を説明するための図面である。
【図７Ｂ】図５に示したディスプレイ装置が、透過モードで白色を具現する動作を説明するための図面である。
【図８】図５に示したディスプレイ装置の変形例を示す図面である。
【図９】図５に示したディスプレイ装置にカラーフィルタ層がさらに備えられた例を示す図面である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態によるディスプレイ装置を示す図面である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態によるディスプレイ装置を示す図面である。
【図１２Ａ】図１１に示したディスプレイ装置が、透過モードで白色を具現する動作を説明するための図面である。
【図１２Ｂ】図１１に示したディスプレイ装置が、反射モードで黒色を具現する動作を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態による透過及び反射切替型ディスプレイ装置について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、一つの画素を示したものであり、ディスプレイ装置は、これらの画素がマトリックス状に配列されて構成される。本発明の一実施形態によるディスプレイ装置は、第１偏光板５、液晶層１０、反射型の第２偏光板１３、バックライトユニット２０、及び光吸収層２５を備える。本発明では、外部光を利用して映像を表示する反射モードと、前記バックライトユニット２０からの光を利用して映像を表示する透過モードとが、それぞれ一つの画素領域全体を通じて具現される。すなわち、一つの画素が反射モードのための領域と透過モードのための領域とに分けられて使われず、画素全体を通じて反射モードが具現されるか、画素全体を通じて透過モードが具現される。
【００１２】
前記第１偏光板５は吸収型であって、例えば、第１偏光の光は透過し、第１偏光に直交する第２偏光の光は吸収する。前記液晶層１０は、印加される電圧の大きさによって光の透過率を調節する。液晶層１０は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶、またはＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）液晶などで構成される。前記液晶層１０は、第１透明基板７と第２透明基板１５との間に備えられ、前記第２偏光板１３は、前記液晶層１０内にインセル（ｉｎ−ｃｅｌｌ）構造で備えられうる。インセル構造は、前記第２偏光板１３が第２透明基板１５の上部側液晶層の内部に備えられることを示す。このように第２偏光板１３をインセル構造で具備すれば、第２偏光板１３が液晶層の外側に配された場合に比べて、液晶層で変調された映像の光路が短くなって、反射モードで映像が隣の画素を透過することによって発生する視差問題を低減させることができる。前記第２偏光板１３は反射型であって、第１偏光の光は反射し、第２偏光の光は透過する。
【００１３】
一方、携帯用端末機または一般ディスプレイ装置に使われる受光型平板ディスプレイの一種である液晶ディスプレイ装置は自体的な発光能がないため、別途の照明光源が要求される。液晶パネルを利用したディスプレイ装置は、照明光を画素ごとにその透過率を調節して映像を形成する。これらの照明光源として、液晶パネルの背面には光を照明するバックライトユニット２０が設置される。本発明では、前記バックライトユニット２０からの光を利用して映像を形成するか、外部光を利用して映像を形成することができる。バックライトユニット２０は、光源の配置形態によって直下型（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｇｈｔ ｔｙｐｅ）と、側光型（ｅｄｇｅ ｌｉｇｈｔ ｔｙｐｅ）とに分類される。直下型は、液晶パネルの直下に設置されたランプが光を液晶パネルに直接照射する方式であり、側光型は、導光板を通じて光を液晶パネルに照射する方式である。本発明によるディスプレイ装置は、直下型と側光型いずれにも適用できる。前記バックライトユニット２０は、コリメート光を出射するように設計されて液晶層から傾斜入射光が漏れることを抑える。前記バックライトユニット１０は、例えば、輝度の半値全角（Ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）が±２０゜範囲で集光された光を出射する。液晶層では傾斜入射光が漏れる特性があるが、このようにコリメート光を出射することで、液晶層で傾斜入射光の漏れを低減させて透過モードでの明暗比（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｒａｔｉｏ：ＣＲ）特性を改善する。前記バックライトユニット２０の下部には、光を吸収する光吸収層２５が備えられる。
【００１４】
次いで、本発明によるディスプレイ装置の動作を、デフォルトが垂直配向状態のＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶モードを利用して説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、反射モードが具現される動作を示す。図２Ａは、外部光を利用して白色を具現する動作を示したものであり、液晶層１０に電圧が印加されない。無偏光状態の外部光が第１偏光板５を通過する時に第１偏光の光のみ透過され、液晶層１０への電圧の未印加時に液晶層１０は位相遅延を発生させないので、第１偏光の光が液晶層１０に入射されれば、位相遅延なしに第２偏光板１３に入射される。第１偏光の光は、前記第２偏光板１３で反射されて液晶層１０を通じて第１偏光板５に入射される。第１偏光の光は、第１偏光板５を通過して外部に出力されて白色を具現する。図２Ｂは、反射モードで黒色を具現する動作を示したものであって、液晶層１０に電圧が印加される。無偏光状態の外部光が第１偏光板５を通過する時に第１偏光の光のみ透過され、電圧が印加された液晶層１０では１／２波長の位相遅延が発生するので、前記第１偏光の光は液晶層１０を通じて第２偏光の光に変換されて第２偏光板１３に入射される。前記第２偏光板１３は第２偏光の光を透過させるので、第２偏光の光は、第２偏光板１３とバックライトユニット２０とを通過して光吸収層２５で吸収される。したがって、液晶層１０に電圧が印加された状態では黒色が具現される。
【００１５】
次いで、図３Ａ及び図３Ｂは、透過モードが具現される動作を示す。図３Ａは、バックライトユニット２０から出射された光を利用して黒色を具現する動作を示したものであって、液晶層１０に電圧が印加されない。バックライトユニット２０から出射された無偏光の光は第２偏光板１３に入射されて、第１偏光の光は反射され、第２偏光の光は透過されて液晶層１０に入射される。前記反射された第１偏光の光は、バックライトユニット２０を通過して光吸収層２５で吸収され、前記液晶層１０に入射された第２偏光の光は、液晶層１０で位相遅延が発生せず、偏光方向の変化なしに第１偏光板５に入射される。ここで、第２偏光の光は第１偏光板５に吸収されるため、黒色が具現される。図３Ｂは、バックライトユニット２０から出射された光を利用して白色を具現する動作を示したものであって、液晶層１０に電圧が印加される。バックライトユニット２０から出射された無偏光の光は第２偏光板１３に入射されて、第１偏光の光は反射され、第２偏光の光は透過されて液晶層１０に入射される。前記反射された第１偏光の光は、バックライトユニット２０を通過して光吸収層２５で吸収される一方、第２偏光の光は、液晶層１０で１／２波長ほど位相遅延されて、第１偏光の光に変換されて第１偏光板５に入射される。第１偏光の光は、第１偏光板５を通過して外部に出力されて白色を具現する。
【００１６】
次いで、図４Ａは、前記第２透明基板１５とバックライトユニット２０との間に１／４波長板１６がさらに備えられた例を示す図面である。ここで、前記１／４波長板１６を利用して反射モードでの明暗比（ＣＲ）を向上させようとしたのである。図４Ａは、反射モードで白色を具現する動作を示したものであって、無偏光の外部光が第１偏光板５を通過する時に第１偏光の光が透過されて液晶層１０に入射され、液晶層１０への電圧の未印可時に、前記第１偏光の光は位相遅延なしに第２偏光板１３で反射されて、液晶層１０と第１透明基板７及び第１偏光板５を通過して外部に出力される。図４Ｂは、反射モードで黒色を具現する動作を示したものであって、無偏光の外部光が第１偏光板５を通じて第１偏光の光のみ液晶層１０に入射され、電圧が印加された液晶層１０で第２偏光の光に変換されて第２偏光板１３を通過する。第２偏光の光は、１／４波長板１６で第１円偏光に変換されてバックライトユニット２０に入射される。一部の光は、バックライトユニット２０を通過して光吸収層２５で吸収される一方、一部の光は、バックライトユニット２０を構成する光学フィルムや導光板などで反射されて上部に戻りうる。上部に反射された光は、前記１／４波長板１６で第１偏光の光に変換され、前記第１偏光の光は、第２偏光板１３で反射されてバックライトユニット２０を通過して光吸収層２５で吸収される。このように前記１／４波長板１６を利用してバックライトユニット２０で再び反射されて外部に出力される光を遮断することによってＣ／Ｒ特性を向上させることができる。１／４波長板は透過モードでは影響を及ぼさないので、透過モードについては詳細な説明を省略する。
【００１７】
図５は、図１に示したディスプレイ装置の第１偏光板５の上部に拡散板２が備えられた例を示す図面である。前記拡散板２は、光が外部に出力される時に広く広がって十分な視野角を確保するためのものである。さらに前記拡散板２は、第１偏光板５と空気層の媒介なしに密着して一体に形成されることが望ましい。このような場合、拡散板と偏光板とを分離して備える場合に比べて透過率が改善し、外部光に対する明暗比が増大する。すなわち、本発明で偏光板と拡散板とを一体型に形成するのは、偏光板と拡散板との界面を低減させて外部からの光が反射される光量を減少させることによって外部視認性を高めるためである。また、第１偏光板と拡散板とが一体に形成される時、透過光量が増大して前記第２偏光板１３で反射された光が外部に出射される光量を増やすことができる。前記拡散板２の上部には、外部光が反射されて視認性が低くなることを防止するために、反射防止層１がさらに備えられうる。
【００１８】
一方、反射モードでは、主にスクリーンに対して３０°前後の傾斜方向で入射する外部光を使用する。反射モードでは、光が拡散板２を２回透過するため、高解像度映像で一部のイメージ重畳問題が発生しうる。これらの問題を解決するために、前記拡散板２を、傾斜入射光に対してはヘイズが小さくなるように設計する。ヘイズは透過光に対する拡散光の割合で定義される。言い換えれば、反射モードで主に利用する傾斜入射光が拡散板２を通過する時にあまり広がらないように設計して、イメージ重畳問題を低減させる。一方、透過モードでは、バックライトユニット２０でコリメートされた光を出射して、拡散板に対して正面入射する光を主に利用し、このような正面入射光に対しては視野角を広げるために拡散板２で十分に広げる必要がある。したがって、透過モードでは、正面入射光に対してヘイズが大きくなるように、拡散板２を設計する。このように前記拡散板２を、光の入射角によってヘイズが異なるように製造することによって、反射モードと透過モード両方でさらに改善した透過光量及び視野角が確保できる。
【００１９】
図６Ａ及び図６Ｂは、図５に示した構造の反射モードでの動作を示す図面である。図６Ａは、外部光を利用して白色を具現する動作を示したものであって、液晶層１０に電圧が印加されない。無偏光状態の外部光が反射防止層１、拡散板２を通過して第１偏光板５に入射され、第１偏光板５を通過する時に第１偏光の光のみ透過される。液晶層１０への電圧の未印加時に、液晶層１０は位相遅延を発生させないので、第１偏光の光が液晶層１０に入射されれば、位相遅延なしに第２偏光板１３に入射される。第１偏光の光は、前記第２偏光板１３で反射されて液晶層１０を通じて第１偏光板５に入射される。第１偏光の光は、第１偏光板５を通過して外部に出力されて白色を具現する。図６Ｂは、反射モードで黒色を具現する動作を示したものであって、液晶層１０に電圧が印加される。無偏光状態の外部光が反射防止層１と拡散層２とを通過して、第１偏光板５に入射されて第１偏光の光のみ透過され、電圧が印加された液晶層１０では、前記第１偏光の光が第２偏光の光に変換されて、第２偏光板１３に入射される。前記第２偏光板１３は第２偏光の光を透過させるので、第２偏光の光は第２偏光板１３を透過してバックライトユニット２０を通過して、光吸収層２５で吸収される。したがって、液晶層１０に電圧が印加された状態では黒色が具現される。
【００２０】
次いで、図７Ａ及び図７Ｂは、透過モードが具現される動作を示す。図７Ａは、バックライトユニット２０から出射された光を利用して黒色を具現する動作を示したものであって、液晶層１０に電圧が印加されない。バックライトユニット２０から出射された無偏光の光は第２偏光板１３に入射されて、第１偏光の光は反射され、第２偏光の光は透過されて液晶層１０に入射される。前記反射された第１偏光の光は、バックライトユニット２０を通過して光吸収層２５で吸収され、前記液晶層１０に入射された第２偏光の光は、液晶層１０で位相遅延が発生せず、偏光方向の変化なしに第１偏光板５に入射される。ここで、第２偏光の光は第１偏光板５に吸収されるため、黒色が具現される。図７Ｂは、バックライトユニット２０から出射された光を利用して白色を具現する動作を示したものであって、液晶層１０に電圧が印加される。バックライトユニット２０から出射された無偏光の光は第２偏光板１３に入射されて、第１偏光の光は反射され、かつ第２偏光の光は透過されて液晶層１０に入射される。前記反射された第１偏光の光は、バックライトユニット２０を通過して光吸収層２５で吸収される一方、第２偏光の光は、液晶層１０で１／２波長ほど位相遅延して、第１偏光の光に変換されて第１偏光板５に入射される。第１偏光の光は、第１偏光板５を通過して拡散板２で拡散されて、外部に出力されて白色を具現する。白色を具現する光は、前記拡散板２を通じて十分に広がって広い視野角を持つことができる。
【００２１】
図８はさらに他の変形例であって、図５と比較する時、第２ガラス基板１５と第２偏光板１３との位置が変わったことに差があり、その他の構成は実質的に同一である。図５では、第２偏光板１３が液晶層１０内にインセル構造で配されているのに対し、図８では、第２偏光板１３が第２透明基板１５の下部に配される。第２偏光板１３を第２透明基板１５の下部に配する場合には、既存のシート型反射型偏光子を利用して簡単に第２偏光板１３を設置できるという長所がある。
【００２２】
図９は、カラーを具現するためにカラーフィルタを備えた例を示す図面である。前記第１透明基板７の下部に第１カラーフィルタ層８が備えられ、前記第２偏光板１３と第２透明基板１５との間に第２カラーフィルタ層１４が備えられる。第１カラーフィルタ層８は、相異なるカラー光を透過させる複数のサブカラーフィルタ８ａ、８ｂ、８ｃを備え、隣のサブカラーフィルタの間には、隣の画素からの光を遮断するために黒色マトリックス９が備えられる。第２カラーフィルタ層１４も複数のサブカラーフィルタ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを備える。ここで、カラーフィルタ層を２つ備えるのは、反射モードと透過モードとのカラー差を除去するためである。言い換えれば、カラーフィルタ層が液晶層上に一つのみ備えられた場合には、反射モードで光がカラーフィルタ層を２回通過するのに対し、透過モードではカラーフィルタ層を１回通過して、カラーが相異なって表示されうる。しかし、カラーフィルタ層を２つ備える場合には、反射モードで光が第１カラーフィルタ層８を２回透過し、透過モードでは光が第２カラーフィルタ層１４と第１カラーフィルタ層８とを透過するので、反射モードと透過モードとでカラーフィルタ層を透過する光路の長さが同じくなって、反射モードと透過モードとでカラー差がなくなる。図５と比較する時、カラーフィルタ層を除いては残りの構成要素が実質的に同一であるので、映像を具現する動作についての説明を省略する。
【００２３】
次いで、図１０は、図１に比べれば、前記バックライトユニット２０と光吸収層２５との間に反射型第３偏光板２３がさらに備えられた例を示す図面である。前記第３偏光板２３は、透過モードでバックライトユニット２０から出射された光のうち、第２偏光板１３で反射された偏光を再活用して光効率を改善するために設けられたものである。透過モードでの動作を説明すれば、第３偏光板２３により、バックライトユニット２０から出射された光のうち、第１偏光の光は反射され、かつ第２偏光の光は透過される。第２偏光の光は、液晶層１０での電圧がオン−オフになることによって、白色または黒色を具現する。第２偏光板１３で反射された第１偏光の光は、バックライトユニット２０を通過して第３偏光板２３に入射する。バックライトユニット２０は一般的に光源、導光板及び各種光学フィルムで構成されるが、導光板及び各種光学フィルムは、製造過程で若干の異方性が存在する。したがって、第１偏光の光は、バックライトユニット２０と第１偏光の光を反射させる第３偏光板２３との間を進みつつ、一部は第２偏光の光に変換される。第２偏光の光は、前記第２偏光板１３を透過して映像を形成する有効光として使われる。このように、反射型の第３偏光板を備えて、第２偏光板１３で反射された光を一定部分再活用することによって光利用効率を増大させ、透過モードでの輝度改善及び消費電力の低減を図ることができる。
【００２４】
次いで、図１１は、図１に比べれば、前記バックライトユニット２０と光吸収層２５との間にスイッチングミラー２４がさらに備えられた例を示す図面である。前記スイッチングミラー２４は、透過モードでバックライトユニット２０から後方に出射された光を反射させて再活用することによって、光効率を改善するために設けられたものである。前記スイッチングミラー２４は、透過モードで光を反射させる反射状態を維持しつつ、電気的なスイッチングにより、反射モードでは、光を透過させる透過状態に切替される。前記スイッチングミラー２４の構成及び動作例としては、例えば、米国特許第６，６４７，１６６号明細書を参照して構成できる。
【００２５】
図１２Ａは、図１１に示したディスプレイ装置が、透過モードで白色を具現する動作を示す。前記バックライトユニット２０からは前方及び後方に光が出射されるが、バックライトユニット２０から前方に出射された光の動作特性は、以前に説明した通りである。一方、バックライトユニット２０から後方に出射される光は、スイッチングミラー２４で反射されて第２偏光板１３に進み、以後の動作は、図３Ａと図３Ｂを参照して説明したものと同一である。結局、バックライトユニット２０から前方及び後方に出射するあらゆる光を利用できるようになって、透過モードで光利用効率を高め、透過モードでの輝度改善及び消費電力の低減を図ることができる。また、スイッチングミラー２４上に偏光変換層または１／４波長板（図示せず）を追加で具備すれば、第２偏光板１３で反射された偏光を変換して再活用できるので、光効率をさらに改善できる。この時、偏光変換層または１／４波長板は、反射モードでは何の影響も及ぼさない。
【００２６】
図１２Ｂは、図１１に示したディスプレイ装置が反射モードで黒色を具現する動作を示す。反射モードでは、バックライトユニット２０のオフと連動してスイッチングミラー２４が透過状態に切替される。したがって、図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明した反射モードの動作と同一である。
【００２７】
一方、本発明の実施形態による画像形成方法は、図２Ａ及び図２Ｂを参照すれば、光を第１偏光板を通じて通過させて第１偏光の光を形成する。そして、前記第１偏光の光を、液晶層を利用して第２偏光の光に選択的に転換する。第１偏光の光が液晶層を通過するときに偏光方向の転換がなければ、第１偏光の光は第２偏光板で反射される。このように反射された第１偏光の光は反射モードで白色を具現する。第１偏光の光が液晶層を通過するときに第２偏光の光に転換すれば、第２偏光の光は第２偏光板を通過する。それにより、反射モードで黒色を具現する。図３Ａ及び図３Ｂは、透過モードで黒色と白色とを表示することを示すものであって、これについては、前述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２８】
以上の通り、本発明では、外部光量によって選択的に液晶セル全体を透過モードで使用するか、液晶セル全体を反射モードで使用することによって、透過モードと反射モードとがそれぞれ解像度の低下なしに輝度を最大化して使用できる。そして、モバイル液晶ディスプレイ装置への適用時、野外での視認性の向上及び消費電力の低減が可能である。また、インセル構造の偏光板を使用することによって反射モードで視差問題を解決でき、拡散板を偏光板と一体型に形成して、透過光量を向上させて外部光の反射光量を減少させる。それだけではなく、バックライトユニットでコリメートされた光を使用して反射型偏光板での漏れ光量を低減させることによって透過モードでのＣＲを改善し、拡散板を入射光の入射角によってヘイズを異ならせて設計して、反射モードではイメージ重畳問題を低減させる一方、透過モードでは広い視野角を確保する。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、ＰＤＡ、ＰＭＰ、ＤＭＢなどの携帯用端末機に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３０】
５  第１偏光板
７  第１透明基板
１０  液晶層
１３  第２偏光板
１５  第２透明基板
２０  バックライトユニット
２５  光吸収層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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