JP2006209131A - 一体型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パネルの輝度が低下しない一つのバックライトユニットを用いた一体型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明では、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させる多孔反射板、または薄膜型半透過フィルムを用いて一つのバックライトユニットから提供される光を２つの表示パネルに入射させ、外部光を反射して２つの表示パネルに提供することによってパネルの輝度を増加させる。一体型液晶表示装置において、光源から提供される光を２つの表示板部に分けて入射させる時、一部を反射させ、一部を透過させる膜を用いて一体型液晶表示装置を形成することによって、２つの表示板部を透過型だけでなく反射型としても用いることができ、光源から提供される光の他に外部光を用いることもできるので輝度が向上する効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、一体型液晶表示装置に関する。

近年開発された多様な平板ディスプレイ装置のうち、液晶表示装置は、他のディスプレイ装置に比べて薄くて軽く、低い消費電力、及び低い駆動電圧を有しており、様々な電子装置に広く採用されている。

液晶表示装置は、（１）液晶セルの背面に位置したバックライトユニットを光源に用いて画像を表示する透過型液晶表示装置と、（２）自然外部光を用いて画像を表示する反射型液晶表示装置と、（３）透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の構造を結合したものであり、室内や外部光源が存在しない暗所では、表示素子自体の内蔵光源によって画像を表示する透過モードで作動し、室外の高照度環境では、外部光を反射して画像を表示する反射モードで作動する、反射透過型液晶表示装置とに区分される。

また、液晶表示装置において、主表示板部と副表示板部の２つの表示板部を備えたいわゆるデュアル液晶表示装置の開発が進んでいる。

主表示板部は内部に位置し、副表示板部は外部に位置し、別個のバックライトユニットを設けて二つの表示板部にそれぞれ光を提供する。

しかし最近は、一つのバックライトユニットを用いて二つの表示板部に光を提供する方式が開発されている。

この方法は、一つのバックライトユニットから放出される光を２つに分けてそれぞれの表示板部に入射させる。光を２つに分ける際にはビームスプリッタが用いられる。このような液晶表示装置は、バックライトユニットが一つであるため、液晶表示装置の軽量化及び薄型化が可能であるという長所がある。しかし、一つのバックライトユニットから放出される光を２つに分けるビームスプリッタ（ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）を用いることによって各表示板部に提供される光量が減少し、各表示板部の輝度が低下するという短所がある。

本発明が目的とする技術的課題は、パネルの輝度が低下しない一つのバックライトユニットを用いた一体型液晶表示装置を提供することである。

このような課題を解決するために、本発明では、反射特性を有し、一部は透過する多孔反射板または薄膜型半透過フィルムなどの半透過シートを用いて一つのバックライトユニットから提供される光を２つの表示パネルに入射させ、外部光を反射させて２つの表示パネルに提供することによってパネルの輝度を増加させる。

具体的には、本発明の一実施態様は、光源を有するバックライトユニット、前記バックライトユニットの第１面側に形成されている第１表示板部、前記バックライトユニットの第２面側に形成されている第２表示板部、前記バックライトユニットと前記第２表示板部との間に形成され、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させた、前記光源から提供される光または外部から提供される光を利用して画像を表示できるようにする多孔反射板を備える一体型液晶表示装置に関する。

前記多孔反射板（ｐｏｒｏｕｓ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）は、反射用物質を蒸着するにあたって蒸着密度を小さくして、それに入射する光の一部を反射させ、一部を透過させるように形成することが好ましい。

前記多孔反射板は、反射板にフォトレジストを形成しパターニングすることによって形成することが好ましい。

前記バックライトユニットの前記第１面と前記第２面は互いに対向していることが好ましい。

前記第１表示板部と前記バックライトユニットとの間に形成されている第１下部偏光板、前記第１表示板部において前記第１下部偏光板に対向する上部面に形成されている第１上部偏光板、前記第１下部偏光板と前記第１表示板部の間に形成されている拡散部材をさらに有することが好ましい。

前記第１下部偏光板と前記バックライトユニットとの間に形成されている光学シートをさらに有することが好ましい。

前記第１下部偏光板は、前記バックライトユニットと対向し、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させる第１偏光フィルム、及び透過された前記光を偏光する第２偏光フィルムを有することが好ましい。

前記第１偏光フィルムと前記第２偏光フィルムとは、一体に形成されていることが好ましい。

前記拡散部材は、散乱物質が含有された粘着剤を含むことが好ましい。

前記第１上部偏光板は、表面に低反射処理を施した第３偏光フィルムを有することが好ましい。

前記第１表示板部と前記バックライトユニットとの間に形成されている第１下部偏光板、前記第１表示板部において前記第１下部偏光板に対向する上部面に形成されている第１上部偏光板をさらに有し、前記第１下部偏光板は散乱物質が含有された粘着剤を含む拡散部材を有することが好ましい。

前記第１表示板部と前記バックライトユニットとの間に形成されている第１下部偏光板、前記第１表示板部において、前記第１下部偏光板に対向する上部面に形成されている第１上部偏光板をさらに有し、前記第１下部偏光板の前記バックライトユニット側表面には低反射処理層が形成されていることが好ましい。

前記第１表示板部は、薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインと接続されている透明電極、前記透明電極に充電された電圧を一定期間維持できるように形成されている維持電極を有する第１基板、前記第１基板に対向し、ブラックマトリックス、前記ブラックマトリックスの間に形成されているカラーフィルタ、共通電極を有する第２基板を備えてなり、前記維持電極は光を反射する物質で形成され、前記維持電極上部のカラーフィルタは除去されることが好ましい。

前記多孔反射板の透過率と反射率との比が７：３乃至６：４であることが好ましい。

光源を有するバックライトユニット、前記バックライトユニットの第１面側に形成されている第１表示板部、前記バックライトユニットの第２面側に形成されている第２表示板部、前記バックライトユニットと前記第２表示板部との間に形成され、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させる、前記光源から提供される光または外部から提供される光を利用して画像を表示できるようにする半透過シートを備えることが好ましい。

前記半透過シートは、フィルム厚を薄く形成して、光の反射及び透過の両方が発生するように形成した薄膜型半透過フィルムであることが好ましい。

前記薄膜型半透過フィルムの透過率と反射率との比が７：３乃至６：４である一体型液晶表示装置に関する。

また、本発明の一実施態様は、光源を有するバックライトユニットと、上部表示板、前記上部表示板に対向する下部表示板、前記上部表示板の上に形成されている第１上部偏光板、前記下部表示板の下に形成されている第１下部偏光板、前記第１下部偏光板の一面に形成されている拡散部材、前記上部表示板と前記下部表示板との間に注入され、光が透過しながらλ／２の位相遅延を有するように形成されており、ＴＮモードを有し、前記上部表示板と接している液晶、及び前記下部表示板と接している液晶が９０度をなすように形成されている液晶層を有する第１表示板部と、前記第１表示板部の下に位置している第２表示板部と、前記バックライトユニットと前記第２表示板部との間に配置され、前記光源から提供される光または外部から提供される光の一部を反射させ、一部を透過させる多孔反射板とを備える一体型液晶表示装置に関する。

前記第２表示板部は、上部表示板、前記上部表示板に対向する下部表示板、前記上部表示板の上に形成されている第１上部偏光板、前記下部表示板の下に形成されている第１下部偏光板、前記第１下部偏光板の一面に形成されている拡散部材、前記上部表示板と前記下部表示板の間に注入され、光が透過しながらλ／２の位相遅延を有するように形成されており、ＴＮモードを有し、前記上部表示板と接している液晶、及び前記下部表示板と接している液晶が９０度をなすように形成されている液晶層を有することが好ましい。

前記多孔反射板は、密度の小さな反射用物質を含み、光の一部を反射させ、一部を透過させるようにするのが好ましい。

前記多孔反射板は、反射板にフォトレジストを形成し、パターニングすることによって形成するのが好ましい。

前記第１下部偏光板は、前記バックライトユニットと対向し、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させる第１偏光フィルムと、透過された前記光を偏光する第２偏光フィルムとを有するのが好ましい。

前記拡散部材は、散乱物質が含有された粘着剤を含むのが好ましい。

添付した図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明することによって本発明のいろいろな効果を明らかにしたい。

本発明によれば、一体型液晶表示装置において、光源から提供される光を２つの表示板部に分けて入射させる時、一部を反射させ、一部を透過させる膜を用いて一体型液晶表示装置を形成することによって、２つの表示板部を透過型だけでなく反射型としても用いることができ、光源から提供される光の他に外部光を用いることもできるので輝度が向上する効果がある。

添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

次に、本発明の実施形態による一体型液晶表示装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による実施形態である一体型液晶表示装置の断面図であり、図２は、本発明による実施形態で用いられる多孔反射板と導光板とを示す斜視図である。

図１に示すように、光源１１０と導光板１４０を基準に上部の第１表示板部４００と下部の第２表示板部６００が位置している。

光源１１０から提供される光は、導光板１４０の下に付着された多孔反射板１２０で反射して第１表示板部４００に入射し（Ｔ１で表示）、多孔反射板１２０で透過した光は、第２表示板部６００に入射する（Ｔ２で表示）。

一方、本発明の一体型液晶表示装置は上述したように、光源から入射する光のみならず、外部から入射する光も共に用いる。即ち、外部光が入射面多孔反射板１２０で反射し、第１または第２表示板部４００及び６００に再び入射して外部に放出されながら画像を表示する（Ｒ１及びＲ２で表示）。このように、反射方式を用いて光源から提供される光が分離され、外部光を用いることによって輝度が低くなるのを補強できると同時に、外部光のみで画像を表示できるようにする。外部から入射する光の一部は、多孔反射板１２０で反射せず透過して、反対側の表示装置に入射し、反対側表示装置の輝度を向上させる。

次に、図１に示す一体型液晶表示装置の構造を具体的に説明する。

光源１１０は、表示板部４００、６００に光を提供する部分であって、表示装置の大きさに応じて用いられる光源１１０の数が決められる。光源１１０は、表示装置の下部や側面に形成されることができるが、本発明では、側面に光源が形成されることが好ましい。

光源１１０から光が放出される部分は導光板１４０に向けて位置しており、光源１１０から放出される光の損失がないように導光板１４０と密着して形成されることが好ましい。導光板１４０は、光源から提供される光が各表示板部４００及び６００に全体的に均一に入射するようにする。

導光板１４０の下には、多孔反射板１２０が形成されている。本実施形態では、光の一部を反射させ、一部を透過させる膜として多孔反射板１２０を用いた。多孔反射板１２０は光の反射特性を有し、入射する光の一部を透過させるホール（ｈｏｌｅ）が形成されている。

導光板１４０上には、複数の光学シート１３０が形成されており、一般に、上部から反射偏光フィルム、プリズムシート、拡散シート、拡散板の順に形成される。このような複数の光学シート１３０は、パネルに入射する光をパネルの全領域に均一に拡散させると同時に、パネルに提供される光量を増加させ、様々な方向から光がパネルを通過するようにして視野角を向上させる等の役割を果たす。

複数の光学シート１３０上には、第１表示板部４００と第１上部偏光板５００及び第１下部偏光板２００とが形成されている。

一方、導光板１４０と多孔反射板１２０との下には、第２表示板部６００、並びに第２上部及び下部偏光板６１０及び６２０が形成されている。

多孔反射板１２０と第２上部偏光板６１０との間には、複数の光学シート１３０が形成されることもできる。

一般に、一体型液晶表示装置において、一つの表示板部はメインで、もう一つの表示板部はサブとして用いられる。メイン表示板部は、サブ表示板部に比べて大きく形成することが好ましい。

図１では、第１表示板部４００をメインとして、第２表示板部６００をサブとして示している。サブ表示板部は、メイン表示パネルで表示する内容の一部内容のみ表示するのが一般的であるので、表示画質に関してはメイン表示板部に比べて重要ではない。同時に、コストが上昇するのを避けるために、サブ表示板部には必要な構成のみ形成するのが良く、図１に示す実施形態のように、第２表示板部６００上部に別途の光学シートを形成しないことが望ましい。

第１表示板部４００は、一般に、光源から提供される光を主に利用して画像を表示することが好ましく、これに対し、第２表示板部６００は、外部光が画像表示に用いられる程度が第１表示板部４００に比べて高く、好ましくは、外部光を主に利用して画像を表示するように形成する。

次に、光の一部を反射させ、一部を透過させる多孔反射板１２０について説明する。

図２に示すように、本実施形態において、光の一部を反射させ、一部を透過させる多孔反射板１２０を用いた。多孔反射板１２０は、反射板にホール（ｈｏｌｅ）が複数形成されている構造を有する。

一般に、一体型液晶表示装置では、メイン表示板部とサブ表示板部とに入射する光量が約７：３乃至６：４の比率となるようにする。本発明の実施形態でも、多孔反射板１２０における反射領域とホールの領域との比が約７：３乃至６：４となるように形成することが好ましい。その結果、メイン表示板部に入射する光がサブ表示板部に入射する光に比べて光量が多く、光源から提供された光によって画像を表示する場合、表示パネルの輝度もメインがサブより大きい。

多孔反射板１２０のホールは、反射板上にフォトレジストを形成してパターニングによって形成することができる。このような方法は、別途のフォトレジスト形成工程及びエッチング工程が要求されるのでコストが増加する短所がある。

コストを削減するために、反射板を形成するにあたって、蒸着される反射物質の密度を小さくして多孔反射板１２０を形成することもできる。即ち、反射物質の密度が小さくて、入射する光の一部が透過できるように形成する。この場合、多孔反射板１２０を形成する工程が減少し、コストが削減されるという効果がある。

反射物質としては、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）など光を反射する特性が優れた物質を使用する。その中でも、アルミニウム（Ａｌ）よりは銀（Ａｇ）が好適である。何故なら、アルミニウム（Ａｌ）は腐蝕する可能性があるからである。この場合にも、透過率と反射率との比が約７：３乃至６：４であることが望ましい。

一方、多孔反射板１２０の代りに薄膜型半透過フィルムを用いることもできる。判透過フィルムは、フィルム厚をÅ単位で薄く形成して、透過及び反射の両方が発生するように形成したフィルムである。この半透過フィルムにおいても透過率と反射率との比が約７：３乃至６：４であることが好ましい。

このように、多孔反射板１２０や薄膜型半透過フィルムはいずれも一部の光を反射させ、一部の光を透過させ、光源からの光を２つの表示板部全部に提供できるようにし、外部から入射した光も反射して各々の表示板部における画像表示に用いられるようにするシートである。以下、このようなシートを「半透過シート」と称する。

次に、本発明で用いることができる多様な表示板部のうちの代表的な表示板部を提示する。必ずしも以下に記載する表示板部を使用する必要はない。以下の表示板部を使用することによって輝度が向上するという長所がある。なお、サブ表示板部に比べてメイン表示板部の輝度及び表示画質が重要であるので、以下ではメイン表示板部を中心に説明する。

本発明で使用可能な表示板部には制限がない。

図３は、本発明による実施形態で使用可能な一つの液晶表示装置の断面図であり、図４は、本発明による実施形態で使用可能な他の一つの液晶表示装置の断面図であり、図５及び図６は、図３の液晶表示装置の反射モードの動作原理を説明するためのものであり、図７及び図８は、図３の液晶表示装置の透過モードの動作原理を説明するためのものである。

図３を参照すれば、本実施形態で使用可能な液晶表示装置は、バックライトユニット１００、第１下部偏光板２００、拡散部材３００、液晶パネル４００、及び第１上部偏光板５００を備える。

バックライトユニット１００は、光を生成する光源１１０、光の一部を反射させ、一部を透過させる半透過シートである多孔反射板１２０、及び光を拡散及び散乱させる光学シート１３０を有し、第１下部偏光板２００の後面に配置されて液晶パネル４００側に光を提供する。このとき、バックライトユニット１００が提供する光は、光源１１０で生成した内部光であるか、液晶パネル４００に入射された自然光がバックライトユニット１００の多孔反射板１２０で反射された外部光であるか、又は、その二つが結合したものである。

多孔反射板１２０は外部光の反射を効率的に行なうために、凹凸構造を有したり、拡散パターンを有したりすることができる。

第１下部偏光板２００は、バックライトユニット１００からの光の一部を反射させ、一部を透過させる下部偏光フィルム２１０と、下部偏光フィルム２１０からの光を偏光して第３偏光を出射する上部偏光フィルム２２０とを有する。下部偏光フィルム２１０と上部偏光フィルム２２０とは、製造時間を短縮し、上部偏光フィルム２２０に吸収される偏光成分を減らすために、一体型に形成することもできる。

拡散部材３００は、第１下部偏光板２００上部に配置されて第１下部偏光板２００からの光を拡散させて出射し、散乱物質が含有された粘着剤などで形成される。散乱物質は、シリカ粒子３１０からなり、光を拡散させて液晶表示装置の視野角及び視認性を向上させる役割を果たす。ここで、拡散部材３００は、第１下部偏光板２００と液晶パネル４００を接着する役割を果たすことができ、ヘイズ（Ｈａｚｅ）値は５０％以上であることが好ましい。

液晶パネル４００は、互いに対向する下部及び上部表示板４１０、４２０と、その間に介在した液晶層４３０とからなる。液晶パネル４００は、拡散部材３００からの光を液晶層４３０の配列によって透過する。

下部表示板４１０は、第１絶縁基板と、その上に形成されている複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、及び複数の透明電極を備える。透明電極は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のような導電性酸化膜を用いても良い。一方、上部表示板４２０は、第２絶縁基板とその上に形成されている複数のカラーフィルタと遮光膜と、その上に形成されている共通電極とを備える。カラーフィルタは赤色、緑色、青色などの三原色を表示し、遮光膜は透明電極間の光漏れを防止し、共通電極はＩＴＯやＩＺＯからなる。

液晶層４３０の配向は、９０°捩じれネマチック（ＴＮ）方式であってもよい。これとは異なって、垂直配向（ＶＡ）方式であってもよい。

上部表示板４２０に共通電極を形成する代わりに下部表示板４１０に共通電極を形成することもできる。その場合には、透明電極と共通電極とが生成する電界が基板と略平行である横電界駆動（ＩＰＳ；Ｉｎ-Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式となる。

第１上部偏光板５００は液晶パネル４００上部に配置され、一つの偏光フィルム５１０を有する。偏光フィルム５１０は、液晶パネル４００からの光を偏光する。ここで、第３偏光フィルム５１０表面には表面反射率を小さくするための低反射処理膜５２０が形成されている。低反射処理膜５２０は屈折率が小さい物質からなるか、屈折率が異なる物質層を２層以上含む。例えば、屈折率が１．５である物質を１．２である物質に変更する場合、反射率は４％から０．８３％に減少する。

このように、第３偏光フィルム５１０表面での反射率を減少させることによって、液晶パネル４００により多くの外部光が入射し、反射率を向上させることができる。低反射処理膜５２０は第３偏光フィルム５１０と一体に形成されるようにしてもよい。

第１下部偏光板２００の上部偏光フィルム２２０と第１上部偏光板５００の偏光フィルム５１０とは、所定の偏光成分を吸収し、その他の偏光成分を透過させて光の透過方向を一定にする役割を果たす。ここで、二つの偏光フィルム２２０及び５１０の偏光軸は互いに対して垂直である。

次に、本発明の実施例で使用可能な他の実施形態である反射透過型液晶表示装置について図４を参照して詳細に説明する。

図４に示すように、本実施形態による液晶表示装置は、図３に示す液晶表示装置と略同一の層上構造を有する。即ち、本実施形態の液晶表示装置は、バックライトユニット１００、拡散部材３００、第１下部偏光板２００、液晶パネル４００、及び第１上部偏光板５００を備える。

バックライトユニット１００は、光源１１０、多孔反射板１２０及び光学シート１３０を有し、液晶パネル４００は、下部表示板４１０及び上部表示板４２０と液晶層４３０とを備える。下部表示板４１０は、第１絶縁基板とその上に形成されている複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び複数の透明電極とを備え、上部表示板４２０は、第２絶縁基板とその上に形成されている複数のカラーフィルタと遮光膜、及びその上に形成されている共通電極とを備える。また、第１上部偏光板５００は、低反射処理膜５２０が形成されている偏光フィルム５１０を有する。

また、第１下部偏光板２００は、下部偏光フィルム２１０と上部偏光フィルム２２０とを有する。

しかし、図３に示した液晶表示装置とは異なって、本実施形態における拡散部材３００は、第１下部偏光板２００の下部偏光フィルム２１０と上部偏光フィルム２２０との間に介在及び粘着されている。このように、第１下部偏光板２００と拡散部材３００とを一体に形成することによって、製造時間を短縮し、上部偏光フィルム２２０に吸収される偏光成分を減少させることができる。

図３及び図４に示す第１下部偏光板２００の下部偏光フィルム２１０は、以下のような特徴を有する。

第１下部偏光板２００の下部偏光フィルム２１０は、選択反射型偏光フィルムとして互いに異なる屈折率を有する二つの透明なフィルムが交互に２回以上積層されたものである。これにより、下部偏光フィルム２１０は、入射光の一部を反射させ、一部を透過させる役割を果たす。

偏光フィルム２１０の厚さ方向をｚ方向とし、フィルムの面をｘ-ｙ面とする時、第１層がフィルムの面、つまりｘ-ｙ面内に屈折率異方性を有し、第２層がフィルム２１０の面内に屈折率異方性を有しない。その結果、半透過フィルム２１０は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる異方性特性を有する。

ここで、第１層と第２層のｘ及びｚ方向の屈折率が互いに同一であり、ｙ方向の屈折率が互いに異なる場合、偏光されない光がフィルム２１０に垂直方向（つまり、ｚ方向）に入射する時、フレネルの式（Ｆｒｅｓｎｅｌ´ｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ）によってｘ方向の偏光成分は全て透過し、ｙ方向の偏光成分は全て反射する。このような特性を有する複屈折性の誘電体多層膜の代表的な例として、３Ｍ社のＤＢＥＦ（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ）が挙げられる。

ＤＢＥＦは、互いに異なる二つの材質の薄膜が交互に数百層積層されている多層膜構造を有する。即ち、複屈折率（ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）が非常に高いポリエチレンナフタレート層と、等方性構造を有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）層を交互に積層してＤＢＥＦを形成する。ナフタレン基は、平らな平面構造を有しており、互いに隣接したときに積層し易く、積層方向の屈折率が他の方向の屈折率と大きく異なることとなる。これに対し、ＰＭＭＡは無定型高分子であって等方性配向をするので、全ての方向における屈折率が同一である。

このように、３Ｍ社のＤＢＥＦは、ｘ方向の偏光成分を全て透過させ、ｙ方向の偏光成分を全て反射させる。

図５及び図６は、図３の液晶表示装置の反射モードの動作原理を説明するためのものであり、図７及び図８は、図３の液晶表示装置の透過モードの動作原理を説明するためのものである。

図５を参照すれば、液晶層４３０に電界が印加されなかった時、外部から入射した光は、第３偏光フィルム５１０を通過してその偏光軸と平行な方向に線偏光される。線偏光された光は、上部表示板４２０、液晶層４３０及び下部表示板４１０を通過して液晶の配列によって偏光状態が第３偏光フィルム５１０の偏光軸に垂直方向である線偏光に変わった後、第２偏光フィルム２２０に入射する。入射された光は、第１偏光フィルム２１０を通過してバックライトユニット１００の多孔反射板１２０で反射される。

このように、多孔反射板１２０で反射された光は、第１偏光フィルム２１０を通過し、拡散部材３００によって拡散され、第２偏光フィルム２２０によって線偏光されて出射する。線偏光された光は、下部表示板４１０、液晶層４３０及び上部表示板４２０を通過しながら、液晶の配列によって第３偏光フィルム５１０の偏光軸と平行な方向に線偏光された後、第３偏光フィルム５１０をそのまま通過してホワイト（ｗｈｉｔｅ）画像を表示する。

図６を参照すれば、液晶層４３０に十分な大きさの電界が印加されて液晶分子が殆ど表示板４１０及び４２０に対して垂直に配列された場合、外部に入射された光は、第３偏光フィルム５１０を通過してその偏光軸と平行な方向に線偏光される。線偏光された光は、偏光状態が変更されず液晶層４３０を通過して第２偏光フィルム２１０に入射する。第２偏光フィルム２１０に入射した光は、第２偏光フィルム２１０を通過できず、第２偏光フィルム２１０に吸収される。

その結果、入射した外部光は、バックライトユニット１００の反射板２１０に至らず、反射する光もないため液晶表示装置がブラック（ｂｌａｃｋ）画像を表示する。

図７及び図８は、図３に示した反射透過型液晶表示装置の透過モードにおける動作原理を説明するためのものである。

図７に示すように、液晶層４３０に電界が印加されなかった時、バックライトユニット１００で生成された光は、第１下部偏光板２１０を通過してその偏光軸と平行な方向に線偏光され、拡散部材３００によって拡散されて出射し、第１上部偏光板２２０の偏光軸と平行な方向に線偏光される。線偏光された光は、下部表示板４１０、液晶層４３０及び上部表示板４２０を通過しながら、液晶の配列によって第１上部偏光板２２０の偏光軸と垂直方向に線偏光されて第３偏光フィルム５１０に入射し、第３偏光フィルム５１０はこの光をそのまま通過させるので、液晶表示装置はホワイト（ｗｈｉｔｅ）映像を表示する。

図８に示すように、液晶層４３０に十分な大きさの電界が印加されて、液晶分子が殆ど表示板４１０及び４２０に対して垂直に配列された場合、バックライトユニット１００で生成された光は、第１下部偏光板２１０を通過してその偏光軸と平行な方向に線偏光され、拡散部材３００によって拡散されて出射し、第１上部偏光板２２０の偏光軸と平行な方向に線偏光される。線偏光された光は、下部表示板４１０、液晶層４３０及び上部表示板４２０を通過するが偏光は変わらない。液晶層４３０を通過した光は、その偏光が第３偏光フィルム５１０の偏光軸に垂直であるため、通過できず第３偏光フィルム５１０に吸収される。その結果、液晶表示装置はブラック（ｂｌａｃｋ）映像を表示する。

図９は、本発明による実施形態で使用可能な他の一つの表示板部の断面図である。

バックライトユニット１００は、光を生成する光源１１０、光を反射または透過する多孔反射板１２０、及び光を拡散及び散乱させる光学シート１３０を備え、第１下部偏光板２００の背面に配置されて液晶パネル４００側に光を提供する。この時、バックライトユニット１００が提供する光は、光源１１０で生成した内部光であるか、液晶パネル４００に入射された自然光がバックライトユニット１００の多孔反射板１２０で反射された外部光であるか、又は、その二つが結合したものである。多孔反射板１２０は、外部光の反射を効率的に行なうために、凹凸構造を有したり、拡散パターンを有したりすることができる。

多孔反射板１２０は、反射板にホールが形成されて、光の一部を反射させ、一部を透過させるように形成されている。

前記第１下部偏光板２００の下面には低反射処理膜を形成する。低反射処理膜に入射する光が散乱して出射光の分布が均一になり、視野角特性及び正面反射率が改善される。ここで、第１下部偏光板２００にのみ低反射処理を施し、第１上部偏光板５００には低反射処理を施さない。これは、下部から入射した光が下部偏光板の低反射処理膜を通過しながら光が散乱して視認性を大きく向上させるが、上部偏光板に追加的に低反射処理膜を形成しても視認性の向上が小さく、低反射処理膜による輝度減少が大きいためである。

第１下部偏光板２００は、バックライトユニット１００からの光を拡散偏光させて表示板部４００に伝達する。

液晶パネル４００は、互いに対向する下部及び上部表示板４１０及び４２０と、その間に介在した液晶層４３０とからなる。液晶パネル４００は、液晶層４３０の配列によって光を透過する。

下部表示板４１０は、第１絶縁基板と、その上に形成されている複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、及び複数の透明電極を備える。透明電極はＩＴＯ、ＩＺＯのような導電性酸化膜からなるようにすればよい。一方、上部表示板４２０は、第２絶縁基板とその上に形成されている複数のカラーフィルタと遮光膜、及びその上に形成されている共通電極を備える。カラーフィルタは赤色、緑色、青色などの三原色を表示し、遮光膜は透明電極間の光漏れを防止し、共通電極はＩＴＯやＩＺＯからなる。

液晶層４３０の配向は、９０°捩じれネマチック（ＴＮ）方式であってもよい。または、垂直配向（ＶＡ）方式であってもよい。

上部表示板４２０に共通電極を形成する代わりに下部表示板４１０に共通電極を形成することもできる。この場合には、透明電極と共通電極が生成する電界が基板に略平行である横電界駆動（ＩＰＳ）方式となる。

第１上部偏光板５００は、液晶パネル４００上部に配置されて液晶パネル４００からの光を偏光する。

第１下部偏光板２００と第１上部偏光板５００は所定の偏光成分を吸収し、その他の偏光成分を透過して光の透過方向を一定にする役割を果たす。ここで、二つの偏光フィルム２００及び５００の偏光軸は、互いに対して垂直に形成することが好ましい。

図１０は、本発明による実施形態で使用可能な他の一つの液晶表示装置の断面図であり、図１１は、図１０の液晶表示装置の配置図である。

バックライトユニット１００は、光を生成する光源１１０、光を反射または透過する多孔反射板１２０、及び光を拡散及び散乱させる光学シート１３０を備え、第１下部偏光板２００の背面に配置されて液晶パネル４００側に光を提供する。このとき、バックライトユニット１００が提供する光は、光源１１０で生成した内部光であるか、液晶パネル４００に入射された自然光がバックライトユニット１００の多孔反射板１２０で反射された外部光であるか、又はその二つが結合したものである。多孔反射板１２０は、外部光の反射を効率的に行なうために、凹凸構造を有したり、拡散パターンを有したりすることができる。多孔反射板１２０は、反射板にホールが形成されて光の一部を反射させ、一部を透過させるように形成されている。

第１下部偏光板２００は、バックライトユニット１００からの光の一部を反射させ、一部を透過させる下部偏光フィルム２１０と、下部偏光フィルム２１０からの光を偏光して第３偏光を出射する上部偏光フィルム２２０とを有する。下部偏光フィルム２１０と上部偏光フィルム２２０は、製造時間を短縮し、上部偏光フィルム２２０に吸収される偏光成分を減少させるために、一体型に形成することもできる。

拡散部材３００は、第１下部偏光板２００上部に配置されて第１下部偏光板２００からの光を拡散させて出射し、散乱物質が含有された粘着剤などで形成される。散乱物質はシリカ粒子３１０からなり、光を拡散させて液晶表示装置の視野角及び視認性を向上させる役割を果たす。ここで、拡散部材３００は、第１下部偏光板２００と液晶パネル４００を接着する役割を果たすことができ、ヘイズ値は５０％以上であることが好ましい。

液晶パネル４００は、互いに対向する下部及び上部表示板４１０及び４２０と、その間に介在した液晶層４３０とからなる。液晶パネル４００は、拡散部材３００からの光を液晶層４３０の配列によって透過する。

下部表示板４１０は、第１絶縁基板とその上に形成されている複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、維持電極及び複数の透明電極を備える。透明電極は、ＩＴＯ、ＩＺＯのような導電性酸化膜からなるようにすればよい。一方、維持電極は、透明電極に充電された電圧を維持するために形成され、光を反射する材質で形成して維持電極に入射する光を反射する。上部表示板４２０は、第２絶縁基板とその上に形成されている複数のカラーフィルタと遮光膜と、その上に形成されている共通電極とを備える。カラーフィルタは赤色、緑色、青色などの三原色を表示し、遮光膜は透明電極間の光漏れを防止し、共通電極はＩＴＯやＩＺＯからなる。前記カラーフィルタにおいて、維持電極の上部のカラーフィルタを除去する。このようにすれば、維持電極に入射する外部光が維持電極で反射して外部に放出され、この時、反射された大部分の光がカラーフィルタがない部分を通ることによって、既存の画像における白色がより増加し、全体的に輝度が向上する特徴を有する。

液晶層４３０の配向は、９０°捩じれネマチック（ＴＮ）方式であってもよい。または、垂直配向（ＶＡ）方式であってもよい。

上部表示板４２０に共通電極を形成する代わりに下部表示板４１０に共通電極を形成することもできる。その場合には、透明電極と共通電極が生成する電界が基板に略平行である横電界駆動（ＩＰＳ）方式となる。

第１上部偏光板５００は、液晶パネル４００上部に配置されて一つの偏光フィルム５１０を有する。偏光フィルム５１０は液晶パネル４００からの光を偏光する。ここで、第３偏光フィルム５１０表面には表面反射率を小さくするための低反射処理膜５２０が形成されている。低反射処理膜５２０は、屈折率が小さい物質からなるか、屈折率が異なる物質層を２層以上含む。例えば、屈折率が１．５である物質を１．２である物質に変更する場合、反射率は４％から０．８３％に減少する。

このように、第３偏光フィルム５１０表面における反射率を減少させれば、液晶パネル４００により多くの外部光が入射して、反射率を向上させることができる。低反射処理膜５２０は、第３偏光フィルム５１０と一体に形成されることもできる。

第１下部偏光板２００の上部偏光フィルム２２０と第１上部偏光板５００の偏光フィルム５１０とは、所定の偏光成分を吸収し、その他の偏光成分を透過して光の透過方向を一定にする役割を果たす。ここで、二つの偏光フィルム２２０及び５１０の偏光軸は互いに対して垂直である。

図１０及び図１１に示すように、維持電極を反射材料で形成し、その上のカラーフィルタを除去することによって、既存の構造に白色画素を追加した効果が得られ、維持電極がバックライトユニットから入射する光を遮断することによって、透過モードにおける光漏れ現象が生じない。その結果、輝度が全体的に向上する効果がある。

本発明の実施形態では、光の一部を反射させ、一部を透過させる半透過シートの例として多孔反射板を記載しているが、多孔反射板に限定されるものではなく、薄膜型半透過フィルムのように、光を反射及び透過する半透過シートであれば適用可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

本発明によれば、一体型液晶表示装置において、光源から提供される光を２つの表示板部に分けて入射させる時、一部を反射させ、一部を透過させる膜を用いて一体型液晶表示装置を形成することによって、２つの表示板部を透過型だけでなく反射型としても用いることができ、光源から提供される光の他に外部光を用いることもできるので輝度が向上する効果がある。

本発明による実施形態である一体型液晶表示装置の断面図である。 本発明による実施形態で用いられる多孔反射板と導光板を示す斜視図である。 本発明による実施形態で使用可能な一つの液晶表示装置の断面図である。 本発明による実施形態で使用可能な他の一つの液晶表示装置の断面図である。 図３の液晶表示装置の反射モードの動作原理を説明するためのものである。 図３の液晶表示装置の反射モードの動作原理を説明するためのものである。 図３の液晶表示装置の透過モードの動作原理を説明するためのものである。 図３の液晶表示装置の透過モードの動作原理を説明するためのものである。 本発明による実施形態で使用可能な他の一つの液晶表示装置の断面図である。 本発明による実施形態で使用可能な他の一つの液晶表示装置の断面図である。 図１０の液晶表示装置の配置図である。

符号の説明

１１０ 光源
１２０ 多孔反射板
１３０ 光学シート
１４０ 導光板
２００ 第１下部偏光板
４００ 第１表示板部
５００ 第１上部偏光板
６００ 第２表示板部
６１０ 第２上部偏光板
６２０ 第２下部偏光板

Claims (22)

1. 光源を有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第１面側に配置されている第１表示板部と、
   前記バックライトユニットの第２面側に配置されている第２表示板部と、
   前記バックライトユニットと前記第２表示板部との間に配置され、前記光源から提供される光または外部から提供される光の一部を反射させ、一部を透過させる多孔反射板とを備える一体型液晶表示装置。
2. 前記多孔反射板は、密度の小さな反射用物質を含み、光の一部を反射させ、一部は透過する請求項１に記載の一体型液晶表示装置。
3. 前記多孔反射板は、反射板にフォトレジストを形成し、パターニングすることによって形成する請求項１に記載の一体型液晶表示装置。
4. 前記第１表示板部と前記バックライトユニットとの間に配置され、前記第１表示板部の下に配置されている第１下部偏光板と、
   前記第１表示板部を介在して前記第１下部偏光板と対向する第１上部偏光板と、
   前記第１下部偏光板の一面上に配置されている拡散部材とをさらに備える請求項１に記載の一体型液晶表示装置。
5. 前記第１下部偏光板と前記バックライトユニットとの間に配置されている光学シートをさらに備える請求項４に記載の一体型液晶表示装置。
6. 前記第１下部偏光板は、
   前記バックライトユニットと対向し、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させる第１偏光フィルムと、
   透過された前記光を偏光する第２偏光フィルムとを有する請求項４に記載の一体型液晶表示装置。
7. 前記第１偏光フィルムと前記第２偏光フィルムとは一体に形成されている請求項６に記載の一体型液晶表示装置。
8. 前記拡散部材は、散乱物質が含有された粘着剤を含む請求項４に記載の一体型液晶表示装置。
9. 前記第１上部偏光板は、表面に低反射処理を施した第３偏光フィルムを有する請求項４に記載の一体型液晶表示装置。
10. 前記第１表示板部と前記バックライトユニットとの間に形成され、前記第１表示板部の下に配置されている第１下部偏光板と、
    前記第１表示板部を介在して前記第１下部偏光板と対向する第１上部偏光板とをさらに備え、
    前記第１下部偏光板は、散乱物質が含有された粘着剤を含む拡散部材を備える請求項１に記載の一体型液晶表示装置。
11. 前記第１表示板部と前記バックライトユニットとの間に配置され、前記第１表示板部の下に配置されている第１下部偏光板と、
    前記第１表示板部を介在して前記第１下部偏光板と対向する第１上部偏光板とをさらに備え、
    前記第１下部偏光板の前記バックライトユニット側表面には低反射処理層が形成されている請求項１に記載の一体型液晶表示装置。
12. 前記第１表示板部は、
    薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインと接続されている透明電極と、
    前記透明電極に充電された電圧を一定期間維持できるように形成されている維持電極を有する第１基板と、
    前記第１基板に対向し、ブラックマトリックス、前記ブラックマトリックスの間に形成されているカラーフィルタ、共通電極を有する第２基板とを備えて形成され、
    前記維持電極は光を反射する物質で形成され、前記維持電極上部のカラーフィルタは除去されている請求項１に記載の一体型液晶表示装置。
13. 前記多孔反射板の透過率と反射率との比が、７：３乃至６：４である請求項１に記載の一体型液晶表示装置。
14. 光源を有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第１面側に形成されている第１表示板部と、
    前記バックライトユニットの第２面側に形成されている第２表示板部と、
    前記バックライトユニットと前記第２表示板部との間に配置され、前記光源から提供される光または外部から提供される光の一部を反射させ、一部を透過させる半透過シートとを備える一体型液晶表示装置。
15. 前記半透過シートは、フィルム厚を薄く形成して光の反射及び透過の両方が発生するように形成した薄膜型半透過フィルムである請求項１４に記載の一体型液晶表示装置。
16. 前記薄膜型半透過フィルムの透過率と反射率との比が、７：３乃至６：４である請求項１５に記載の一体型液晶表示装置。
17. 光源を有するバックライトユニットと、
    上部表示板、前記上部表示板に対向する下部表示板、前記上部表示板の上に形成されている第１上部偏光板、前記下部表示板の下に形成されている第１下部偏光板、前記第１下部偏光板の一面に形成されている拡散部材、前記上部表示板と前記下部表示板との間に注入され、光が透過しながらλ／２の位相遅延を有するように形成されており、ＴＮモードを有し、前記上部表示板と接している液晶、及び前記下部表示板と接している液晶が９０度をなすように形成されている液晶層を有する第１表示板部と、
    前記第１表示板部の下に位置している第２表示板部と、
    前記バックライトユニットと前記第２表示板部との間に配置され、前記光源から提供される光または外部から提供される光の一部を反射させ、一部を透過させる多孔反射板とを備える一体型液晶表示装置。
18. 前記第２表示板部は、
    上部表示板、前記上部表示板に対向する下部表示板、前記上部表示板の上に形成されている第１上部偏光板、前記下部表示板の下に形成されている第１下部偏光板、前記第１下部偏光板の一面に形成されている拡散部材、前記上部表示板と前記下部表示板の間に注入され、光が透過しながらλ／２の位相遅延を有するように形成されており、ＴＮモードを有し、前記上部表示板と接している液晶、及び前記下部表示板と接している液晶が９０度をなすように形成されている液晶層を有する請求項１７に記載の一体型液晶表示装置。
19. 前記多孔反射板は、密度の小さな反射用物質を含み、光の一部を反射させ、一部を透過させる請求項１７に記載の一体型液晶表示装置。
20. 前記多孔反射板は、反射板にフォトレジストを形成し、パターニングすることによって形成する請求項１７に記載の一体型液晶表示装置。
21. 前記第１下部偏光板は、
    前記バックライトユニットと対向し、入射する光の一部を反射させ、一部を透過させる第１偏光フィルムと、
    透過された前記光を偏光する第２偏光フィルムとを有する請求項１７に記載の一体型液晶表示装置。
22. 前記拡散部材は、散乱物質が含有された粘着剤を含む請求項１７に記載の一体型液晶表示装置。
    

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