JP4454497B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関し、より詳細には、両方向でディスプレイが可能であり、透過モード時に発生される光損失を最小化するための液晶表示装置に関する。

今日のような情報化社会において、電子ディスプレイ装置（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）の役割は重要になり、各種電子ディスプレイ装置が多様な産業分野に広範囲に用いられている。

一般に、電子ディスプレイ装置とは、多様な情報を視覚を通して人に伝達する装置をいう。即ち、電子ディスプレイ装置とは、各種電子機器から出力される電気的情報信号を人の視覚で認識可能な光情報信号に変換する電子装置と定義することができ、人と電子機器を連結する架橋的役割を担当する装置とも定義されることができる。

最近には、半導体技術の急速な発達によって、各種電子装置の固体化、低電圧、及び低電力化と共に電子機器の小型及び軽量化によって、新たな環境に適合な電子ディスプレイ装置、即ち、薄くて軽く、低い駆動電圧、及び低い消費電力の特性を有する平板パネル型ディスプレイ装置に対する要求が増大している。

現在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と比較して、薄くて軽く、低い消費電力、及び低い駆動電圧を具備しているのみならず、陰極線管に近い画像表示が可能なので、多様な電子装置に広範囲に用いられている。

又、最近には、一方向でのみ画像をディスプレイする液晶表示装置から脱皮して、両方向に同じ画像又は互いに異なる画像をディスプレイすることができる液晶表示装置を開発するための努力及び研究が進行されている。

具体的に、両方向に画像をディスプレイする従来の液晶表示装置は、バックライト、バックライトの両方に設けられた第１液晶パネル、及び第２液晶パネルを構成要素として有する。

このように、両方向に画像をディスプレイする従来の液晶表示装置は、バックライトからの光を分離して、第１液晶パネルと第２液晶パネルにそれぞれ提供する構造を有する。しかし、このような従来の液晶表示装置は、光を分離するだけ、分離される光の光量を意図的に調節できる機能は有しない。従って、急変する消費者の欲求を充足するためには、光を両方向に分離することは勿論、光を互いに同じ光量で分離、又は互いに異なる光量で分離できる技術の開発が要求される。

一方、両方向ディスプレイが可能な液晶表示装置に用いられる液晶パネルには、外部光量によって透過モード又は反射モードで画像を表示することができる構造を採用する場合がある。このような液晶パネルは、第１基板、第２基板、及びその間に形成された液晶層で構成される場合、第１基板上に形成される画素電極が光を透過する透明電極と、光を反射する反射電極を含む。具体的に、第１基板上には透明電極が形成され、その上に透明電極を部分的に露出させる透過窓が形成された反射電極を形成する。従って、液晶パネルは、透過モード時には透過窓により露出された透明電極により画像を表示し、反射モード時には反射電極により画像を表示する。

このような構造を有する液晶表示装置は、次のような問題点を有する。
第１に、液晶表示装置のディスプレイ面積が、透過モードで用いる部分と反射モードで用いる部分とに分割されるので、ディスプレイ面積を効率的に活用することができる問題が発生する。

第２に、第１基板と第２基板のそれぞれに偏光板のみならず、可視光源全体領域を含む広帯域１／４波長位相差板を取り付けなければならないため、透過型液晶表示装置と比較して、製品原価が上昇する問題点がある。

第３に、透過モード時、偏光特性によって５０％の光損失が発生するので、透過型液晶表示装置と比較して透過率が５０％減少し、コントラスト比（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｒａｔｉｏ；Ｃ／Ｒ）が低下する問題が発生する。

第４に、液晶層の△ｎｄ（ｎ：屈折率異方性、ｄ：セルギャップ）が０.２４μｍであって、通常の透過型液晶表示装置（△ｎｄが約０.４８μｍ）と比較して△ｎｄが半分の水準なので、液晶セルのギャップを３μｍ水準で減らし、液晶の屈折率異方性△ｎも減少させなければならない。従って、製造工程が難しくなり、液晶の信頼性の劣化を招くという問題点がある。

従って、前述した従来の問題点を解決するための本発明の目的は、液晶パネルの構造を単純化することができ、透過モード時に発生される光損失を最小化することができ、両方向にディスプレイが可能な液晶表示装置を提供することにある。

前記した本発明の目的を達成するための本発明の一特徴による液晶表示装置は、第１基板と第２基板との間に形成された第１液晶層で構成された第１液晶パネルと、前記第１液晶パネルの下部に具備され互いに異なる屈折率を有する第１層及び第２層が交互に多数積層され、入射光のうちの一部は反射し、残りは透過する半透過フィルムと、を有する第１表示部、第３基板と第４基板との間に形成された第２液晶層で構成された第２液晶パネルを有する第２表示部、及び前記第１表示部と第２表示部との間に配置され、第１光を分割して前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供し、前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供される光の光量を制御して、前記第１表示部及び第２表示部間の輝度比を調節する光供給部を含む。

又、本発明の目的を達成するための本発明の他の特徴による液晶表示装置は、第１基板と第２基板との間に形成された第１液晶層で構成された第１液晶パネルと、前記第１液晶パネルの下部に具備され互いに異なる屈折率を有する第１層及び第２層が交互に多数積層され、入射光のうちの一部は反射し、残りは透過する半透過フィルムと、を有する第１表示部、第３基板と第４基板との間に形成された第２液晶層を含む第２液晶パネルで構成された第２表示部、及び前記第１表示部と第２表示部との間に配置され、第１光を分割して前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供し、第２光を分割して前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供し、前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供される光の光量を制御して、前記第１表示部と第２表示部との間の輝度比を調節する光供給部を含む。

このような液晶表示装置によると、画面を具現する第１表示部と第２表示部のうち、いずれか１つに互いに異なる屈折率を有する第１層及び第２層が交互に多数積層され、入射光のうちの一部は反射し、残りは透過する半透過フィルムを具備し、光発生部は、第１表示部と第２表示部との間に配置され、第１表示部と第２表示部に提供される光の輝度比を適切に調節して光を提供する。従って、両方向にディスプレイが可能な液晶表示装置に用いられる液晶パネルの構造を単純化することができ、透過モード時に発生される光損失を最小化することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例による液晶表示装置を具体的に示す断面図であり、図２は図１に図示された第１液晶パネルを具体的に示す断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施例による液晶表示装置４００は、第１画像を表示する第１表示部１００、第２画像を表示する第２表示部２００、及び第１表示部１００と第２表示部２００との間に配置された光供給部（以下、バックライトという）３００を含む。

ここで、第１表示部１００は、第１液晶パネル１５０、第１偏光板１６０、第２偏光板１７０、及び半透過フィルム１８０を含む。第１液晶パネル１５０は、第１基板１１０、第１基板１１０に対向するように配置された第２基板１２０、及び第１基板１１０と第２基板１２０との間に形成された第１液晶層１３０で構成される。

図２に示すように、第１基板１１０は、第１ガラス基板１１１上にインジウムティンオキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；以下、ＩＴＯ）等の導電性酸化膜からなる第１透明電極１１２が形成された基板である。一方、第２基板１２０は、第２ガラス基板１２１上にＩＴＯからなる第２透明電極１２２が形成された基板である。この際、第１基板１１０と第２基板１２０は、第１透明電極１１２と第２透明電極１２２が互いに向かい合うように配置される。

第１液晶層１３０は、９０°ツイストされたネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ；ＴＮ）液晶組成物を用いて形成される。本実施例によると、第１液晶層１３０の屈折率異方性△ｎと厚さｄをかけた値である△ｎｄが、約０.２〜０.６μｍ、好ましくは０.４８μｍであって、従来の透過型液晶表示装置の液晶光学条件をそのまま用いることができるので、液晶の信頼性劣化を防止することができる。

第１液晶パネル１５０の上面には第１偏光板１６０が形成され、第１液晶パネル１５０の下面には第２偏光板１７０が配置される。第１偏光板１６０及び第２偏光板１７０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維持させる役割を果たす。この際、第１偏光板１６０及び第２偏光板１７０の偏光軸は、互いに対して垂直になるように設けられる。

第２偏光板１７０の下部には、互いに異なる屈折率を有する２つの透明なフィルム、即ち、第１層１８１及び第２層１８２が交互に２層以上積層され構成された半透過フィルム１８０が形成される。半透過フィルム１８０は、入射光のうちの一部分は反射し、一部分は透過する役割を果たす。従って、本実施例による液晶表示装置４００は、第２基板１２０側に入射し、第１基板１１０を通過して、半透過フィルム１８０で反射された後、更に第２基板１２０に出射する反射光経路（Ｒ）と、バックライト３００から第１基板１１０に入射され、半透過フィルム１８０を透過して、第２基板１２０に出射する透過光経路（Ｔ）を有する。

図１を更に参照すると、第２表示部２００は、第２液晶パネル２５０、第３偏光板２６０、及び第４偏光板２７０を含む。ここで、第２液晶パネル２５０は、第３基板２１０、第３基板２１０と向かい合うように配置された第４基板２２０、及び第３基板２１０と第４基板２２０との間に形成された第２液晶層２３０で構成される。

第２液晶パネル２５０の上面には第３偏光板２６０が形成され、第２液晶パネル２５０の下面には第４偏光板２７０が配置される。第３偏光板２６０及び第４偏光板２７０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維持させる役割を果たす。この際、第３偏光板２６０及び第４偏光板２７０の偏光軸は、互いに対して垂直になるように設けられる。

第１表示部１００と第２表示部２００との間には、光を発生して光を第１表示部１００及び第２表示部２００側にそれぞれ提供するバックライト３００が設けられる。
図１に示すように、バックライト３００は、ランプユニット３１０から発生された光を案内する導光板３２０、及び第１表示部１００及び第２表示部２００に提供される光の輝度を適切に調節する輝度調節部材３３０で構成される。

導光板３２０は直六面体の板形状で形成され、光の入射を受ける光入射面３２１を含む４つの側面、側面を挟んで向かい合う光反射−透過面３２２、及び光出射面３２３で構成される。

光入射面３２１には、ランプユニット３１０から発生された第１光Ｌ１が供給される。ランプユニット３１０は、ランプ３１１、及びランプ３１１をカバーして第１光Ｌ１を反射するランプ反射板３１２で構成される。本実施例において、ランプ３１１は、線光源である冷陰極線管方式ランプである。しかし、点光源である発光ダイオードも用いることができる。

このように、ランプ３１１から発生された第１光Ｌ１は、光入射面３２１を通じて導光板３２０の内部に入射する。導光板３２０は、内部で第１光Ｌ１を次のような経路に分離して進行する。即ち、導光板３２０は、第１光Ｌ１の一部である第２光Ｌ２を第１表示部１００に向かって出射し、残り一部である第３光Ｌ３を第２表示部２００に向かって出射する。具体的に、第２光Ｌ２は、光出射面３２３を通じて出射する光と、光反射−透過面３２２により反射された光を含む。一方、第３光Ｌ３は、光反射−透過面３２２を通過して第２表示部２００に向かって進行する光である。

前述したように、導光板３２０のみで第１表示部１００及び第２表示部２００に光を供給することが充分に可能であるが、第１表示部１００及び第２表示部２００に提供される光の輝度を適切に調節することは難しい。従って、バックライト３００は、輝度調節部材３３０を更に含み、第１表示部１００と第２表示部２００での輝度を設定された通りに調節することができる。

輝度調節部材３３０は、前述した第３光Ｌ３の一部を反射して導光板３２０を通過して第１表示部１００側に供給し、第３光Ｌ３の残り一部をそのまま透過して第２表示部２００側に供給する。

前記した輝度調節部材３３０は、一実施例としてポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；以下、ＰＥＴ）物質を発泡処理したシート、又はシートより厚薄なプレート形状で製作することができる。一実施例として、この輝度調節部材３３０は、第３光の８０％を反射して２０％を透過するように製作するか、他の実施例として第３光の２０％を反射して８０％を透過するように製作することができる。

本発明では、一実施例としてＰＥＴ物質を発泡処理して用いたが、その以外にも光の一部を反射して、残りを透過させる他の物質で製作しても良い。
図３は、図１に図示された半透過フィルムを具体的に示す図である。

図３を参照すると、フィルムの厚さ方向をｚ方向とし、フィルムの面をｘ−ｙ面とする時、本発明の好ましい一側面による半透過フィルム１８０は、その第１層１８１がフィルムの面、即ち、ｘ−ｙ面内に屈折率異方性を有し、第２層１８２がフィルムの面内に屈折率異方性を有しないことを特徴とする。

半透過フィルム１８０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。例えば、フィルムの伸び（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）方向と平行な方向をｘ方向とし、伸び方向と垂直な方向をｙ方向とする時、面内に屈折率異方性を有する高い屈折率の第１層１８１と、面内に屈折率異方性を有しない低い屈折率の第２層１８２の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、次のような関係（１）を満足する。

ｎ１ｘ＝ｎ１ｚ≠ｎ１ｙ
ｎ２ｘ＝ｎ２ｙ＝ｎ２ｚ
ｎ１ｘ≠ｎ２ｘ
ｎ１ｙ≠ｎ２ｙ
｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜＜｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜・・・・（１）
（ただし、ｎ１ｘ、ｎ１ｙ、ｎ１ｚはそれぞれ第１層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表し、ｎ２ｘ、ｎ２ｙ、ｎ２ｚはそれぞれ第２層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表す）
このように、第１層１８１と第２層１８２との間のｘ方向屈折率差がｙ方向屈折率差より小さいと、偏光されない光がフィルムにｚ方向に入射する時、フレネルの式（Ｆｒｅｓｎｅｌ’ｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ）により、ｙ方向と平行な偏光成分は高い屈折率差により大部分反射されるが、ｘ方向と平行な偏光成分は低い屈折率差により一部分は透過し、一部分は反射される。

一般に、複屈折性の誘電体多層膜で構成された反射型偏光子を用いて、表示の明るさを強化させる方法が日本国特開平９−４３５９６号公報や、国際公開された国際出願ＷＯ ９７／０１７８８号等に開示されている。このような複屈折性の誘電体多層膜は、２種類の高分子層を交互に積層して形成されるが、２種類の高分子のうち、１つは屈折率が大きい材料が選択され、他の１つは屈折率が小さい材料が選択される。複屈折性の誘電体多層膜の光学的側面での構造を見ると、次のようである。

例えば、屈折率が大きい材料を延伸した第１層及び屈折率が小さい材料を延伸した第２層の間に、次のような屈折率関係が存在すると仮定しよう。
ｎ１ｘ＝ｎ１ｚ＝１.５７
ｎ１ｙ＝１.８６
ｎ２ｘ＝ｎ２ｙ＝ｎ２ｚ＝１.５７
このように、第１層と第２層のｘ方向及びｚ方向の屈折率が互いに同じであり、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に垂直方向（即ち、ｚ方向）に入射する時、フレネルの式によりｘ方向の偏光成分は全部透過し、ｙ方向の偏光成分は全部反射する。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２つ材質の薄膜が交互に数百層が積層されている多層膜構造で形成されている。即ち、複屈折率が非常に高いポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔａｌａｔｅ）層と等方性構造を有するポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）層とを交互に積層してＤＢＥＦを形成する。ナフタレン基は、平らな平面構造を有するので、互いに隣接した時に積層が容易であり、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になる。これに対して、ＰＭＭＡは、無定形高分子として等方性配向をするので、全ての方向での屈折率が同じである。

このように、３Ｍ社のＤＢＥＦは、ｘ方向の偏光成分は全部透過し、ｙ方向の偏光成分は全部反射するが、本発明の一観点による半透過フィルム１６０は、特定方向（例えば、ｙ方向）の偏光成分は殆ど反射するが、それと垂直な方向（例えば、ｘ方向）の偏光成分は一部反射、一部透過させる特性を有する。このような半透過フィルムは、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２つの異方性半透過フィルムを互いに垂直に取り付けて形成することができ、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半透過フィルムと、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過特性及び反射特性を有する半透過フィルムとを互いに取り付けて形成することもできる。この際、２つの半透過フィルムは一体型で形成することもでき、互いに分離された別のフィルム形態で形成することもできる。

又、本発明の好ましい他の観点によると、半透過フィルム１８０は、入射光の偏光状態及び方向と関係なく、等方的に透過特性及び反射特性を有する。例えば、半透過フィルムの面をｘ−ｙ面と定義し、半透過フィルムの厚さ方向をｚ軸と定義する時、高い屈折率の第１層１８１と低い屈折率の第２層１８２は全部フィルムのｘ−ｙ面内に屈折率等方性を有し、３つの主屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙ、ｎ_ｚは、次の関係（２）を満足する。

ｎ１ｘ＝ｎ１ｙ＝ｎ１ｚ
ｎ２ｘ＝ｎ２ｙ＝ｎ２ｚ≠ｎ１ｚ・・・・（２）
（ただし、ｎ１ｘ、ｎ１ｙ、ｎ１ｚはそれぞれ第１層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表し、ｎ２ｘ、ｎ２ｙ、ｎ２ｚはそれぞれ第２層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表す）
このように、第１層１８１と第２層１８２のｚ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と垂直方向（即ち、ｚ方向）に入射する時、フレネルの式によってｘ方向の偏光成分も一部透過及び一部反射され、ｙ方向の偏光成分も一部反射及び一部透過される。この際、第１層１８１又は第２層１８２の厚さや屈折率を調節して、反射される光の反射率を液晶表示装置の特性に合うように調節することができる。即ち、反射特性を強化した液晶表示装置は、反射率を高くする一方、透過特性を重要視する液晶表示装置は、反射率を低くして透過率を向上させる。

前述したように、本発明の半透過フィルム１８０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ように形成することもでき、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過特性及び反射特性を有するように形成することもできる。いかなる場合にも、半透過フィルム１８０は、フィルムの面と垂直方向に光が入射する時、いかなる方向の偏光成分に対しても、４％以上の反射率を有するように形成することが好ましい。

本発明の半透過フィルム１８０は、第２偏光板１７０と一体型で形成することもでき、第２偏光板１７０と分離して別のシート形態で形成することもできる。半透過フィルム１８０を第２偏光板１７０と一体型で形成する場合には、液晶セルの厚さを薄くすることができ、原価側面でも有利になる。

第２偏光板１７０の表面に高分子多層膜を蒸着又は塗布して、半透過フィルム１８０を製作する方法は、偏光板に反射防止処理をする概念と反対の概念を有する。即ち、反射防止処理は、屈折率が互いに異なる２種類の透明膜を一定厚さで反復蒸着又はコーティングして、膜内部での多反射により相殺的干渉が行われるようにするものであるが、入射光の一定部分は反射して、一定部分は透過させる半透過フィルムを形成するためには、建設的干渉が行われるようにフィルムの厚さを調節しなければならない。

又、本実施例による液晶表示装置４００は、図４Ａ及び図４Ｃに示すように、鏡面反射（ｓｐｅｃｕｌａｒ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を防止し、反射光を多様な角度で適切に拡散させるために、第１基板１１０又は第２基板１２０に光散乱層１７５を形成することができる。

例えば、光散乱層１７５は、第１基板１１０と第２偏光板１７０との間、又は第２基板１２０と第１偏光板１６０との間に形成することができ、第２偏光板１７０と半透過フィルム１８０との間にも形成することができる。光散乱層１７５は、第２偏光板１７０又は第１偏光板１６０と一体型で形成するか、偏光板１６０、１７０と分離された別のシート形態で形成する。光散乱層１７５は、透明ビーズを分散したプラスティックフィルムで構成することができ、接着剤中にビーズを混入して光散乱層１７５として用いることにより、例えば、第１基板１１０を第２偏光板１７０に直接接着しても良い。

又、本実施例による液晶表示装置４００は、光効率を最適化するために、第１基板１１０又は第２基板１２０に位相差板（図示せず）を形成することができる。例えば、位相差板は第１基板１１０と第２偏光板１７０との間、又は第２基板１２０と第１偏光板１６０との間に偏光板１６０、１７０と一体型で形成するか、偏光板１６０、１７０から分離された別のシート形態で形成することができる。

以下、前述した構造を有する本実施例による液晶表示装置の動作原理を詳細に説明する。
図５Ａ乃至図６Ｂは、半透過フィルムを第１偏光板と一体型で形成した液晶表示装置において、反射モード及び透過モードの動作原理を説明するための概略図である。ここで、光の偏光方向は、第２偏光板１６５の偏光軸を基準として表し、一部分反射及び一部分透過された光は、点線で表示した。

まず、反射モードで画素電圧が印加されない場合（ＯＦＦ）、図５Ａに示すように、外部から入射した光は、第１偏光板１６０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、液晶層１３０及び第１透明電極１１２を通過して、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向に線偏光された後、第２偏光板１７０と一体型で形成された半透過フィルム１８０に入射する。この際、第２偏光板１７０の偏光軸と第１偏光板１６０の偏光軸とは、互いに垂直になるので、第２偏光板１７０に入射される光は、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向になる。従って、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向に線偏光された光は、半透過フィルム１８０を一部分透過し一部分反射する。即ち、半透過フィルム１８０が前述した関係（１）の屈折率特性を有する場合、半透過フィルム１８０に入射する光のうち、フィルムの伸び方向と平行なｘ方向の偏光成分は、一部分透過し一部分反射する反面、伸び方向と垂直なｙ方向の偏光成分は大部分反射する。又、半透過フィルム１８０が前述した関係（２）の屈折率特性を有する場合には、半透過フィルム１６０に入射する光のうち、ｘ方向とｙ方向の偏光成分が全部一部分透過及び一部分反射する。

このように、半透過フィルム１８０から反射された線偏光された光は、第１透明電極１１２及び液晶層１３０を通過して、第１偏光板１６０の偏光軸と平行な方向に線偏光された後、第１偏光板１６０をそのまま通過して、ホワイト画像を表示することになる。又、半透過フィルム１８０を透過した光は、半透過フィルム１８０とバックライト３００との間で再生過程を経て、半透過フィルム１８０を一部反射及び一部透過する過程を持続的に行うので、光損失を除去して反射率及び光効率を向上させることができる。

反射モードで画素電圧が最大である場合（ＯＮ）、図５Ｂに示すように、外部から入射した光は、第１偏光板１６０を通過して、その偏光軸と平行な方向に線偏光された後、偏光状態の変化なく液晶層１３０をそのまま通過して、第２偏光板１７０と一体型の半透過フィルム１８０に入射する。この際、線偏光された光は、第２偏光板１７０の偏光軸と垂直な方向なので、第２偏光板１７０で全部吸収される。従って、半透過フィルム１８０から光が反射されないので、ブラック画像を表示することになる。

透過モードで画素電圧が印加されない場合（ＯＦＦ）、図６Ａに示すように、バックライト３００から放出された光が第２偏光板１７０と一体型の半透過フィルム１８０に入射する。半透過フィルム１８０が前述した関係（１）の屈折率特性を有する場合、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向の光のうち、ｘ軸方向と平行な偏光成分は、一部分透過して、一部分反射する反面、ｙ軸方向と平行な偏光成分は大部分反射される。又、半透過フィルム１８０が前述した関係（２）の屈折率特性を有する場合には、ｘ方向及びｙ方向の全ての偏光成分が一部透過及び一部反射されるので、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向の光のうち、一部分は透過して一部分は反射される。

このように、半透過フィルム１８０を透過して、第２偏光板１７０を通過した光は、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向、即ち、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向で線偏光された光になる。線偏光された光は、第１透明電極１１２及び液晶層１３０を通過して、第１偏光板１６０の偏光軸と平行な方向で線偏光される。従って、第１偏光板１６０の偏光軸と平行な方向で線偏光された光は、第１偏光板１６０をそのまま通過して、ホワイト画像を表示することになる。又、半透過フィルム１８０から反射された光は、バックライト３００と半透過フィルム１８０との間で再生された後、前述した過程を反復するので、ｘ方向と平行な偏光成分、又はｘ方向及びｙ方向と平行な偏光成分が持続的に半透過フィルム１８０を透過して用いられるので、光損失を除去して透過率及び光効率を向上させることができる。

透過モードで最大の画素電圧が印加された場合（ＯＮ）、図６Ｂに示すように、バックライト３００から放出された光が、第２偏光板１７０と一体型の半透過フィルム１８０に入射して、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向の光のうち、一部分は透過して一部分は反射される。半透過フィルム１８０を透過して第２偏光板１７０を通過した光は、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向、即ち、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向で線偏光された光になる。線偏光された光は、偏光状態の変化なく第１透明電極１１２及び液晶層１３０をそのまま通過する。従って、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向で線偏光された光は、第１偏光板１６０を通過しないので、ブラック画像を表示することになる。

図７Ａ〜図８Ｂは、半透過フィルム１８０を第２偏光板１７０と分離して、別のシート形態で形成した液晶表示装置において、反射モード及び透過モードの動作原理を説明するための概略図である。ここで、光の偏光方向は、第１偏光板１６０の偏光軸を基準として表し、一部分反射及び一部分透過された光は点線で表示した。

まず、反射モードで画素電圧が印加されない場合（ＯＦＦ）、図７Ａに示すように、外部から入射した光は、第１偏光板１６０を通過して、その偏光軸と平行な方向で線偏光される。線偏光された光は、液晶層１３０及び第１透明電極１１２を通過して、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向で線偏光され、第２偏光板１７０に入射する。この際、第２偏光板１７０は、第１偏光板１６０の偏光軸に対して垂直な偏光軸を有しているので、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向に線偏光された光は、第２偏光板１７０をそのまま通過して、半透過フィルム１８０に入射する。半透過フィルム１６０が前述した関係（１）の屈折率特性を有する場合、半透過フィルム１８０に入射される光のうち、フィルムの伸び方向と平行なｘ方向の偏光成分は、一部分透過して一部分反射する反面、伸び方向と垂直なｙ方向の偏光成分は大部分反射する。又、半透過フィルム１８０が前述した関係（２）の屈折率特性を有する場合には、半透過フィルム１８０に入射する光のうち、ｘ方向とｙ方向の偏光成分が全部一部分透過及び一部分反射する。

このように、半透過フィルム１８０から反射された線偏光された光は、第２偏光板１７０の偏光軸と平行な方向なので、第２偏光板１７０をそのまま通過して、第１透明電極１１２を経て液晶層１３０に入射する。線偏光された光は、液晶層１３０を通過して第１偏光板１６０の偏光軸と平行な方向で線偏光された後、第１偏光板１６０をそのまま通過して、ホワイト画像を表示することになる。又、半透過フィルム１８０を通過した光は、半透過フィルム１８０とバックライト３００との間で再生過程を経て半透過フィルム１８０を一部反射及び一部透過する過程を持続的に行うので、光損失を除去して反射率及び光効率を向上させる。

反射モードで画素電圧が最大である場合（ＯＮ）、図７Ｂに示すように、外部から入射した光は第１偏光板１６０を通過して、その偏光軸と平行な方向で線偏光された後、偏光状態の変化なく液晶層１３０をそのまま通過して、第２偏光板１７０に入射する。この際、線偏光された光は、第２偏光板１７０の偏光軸と垂直な方向なので、第２偏光板１７０で全部吸収される。従って、半透過フィルム１８０から光が反射されないので、ブラック画像を表示することになる。

透過モードで画素電圧が印加されない場合（ＯＦＦ）、図８Ａに示すように、バックライト３００から放出された光が半透過フィルム１８０に入射した後、一部分透過及び一部分反射される。即ち、半透過フィルム１８０が前述した関係（１）の屈折率特性を有する場合、半透過フィルム１８０に入射される光のうち、フィルムの伸び方向と平行なｘ方向の偏光成分は、一部分透過して一部分反射する反面、伸び方向と垂直なｙ方向の偏光成分は大部分反射する。又、半透過フィルム１８０が前述した関係（２）の屈折率特性を有する場合には、半透過フィルム１８０に入射する光のうち、ｘ方向とｙ方向の偏光成分が全部一部分透過及び一部分反射する。

このように、半透過フィルム１８０を透過した光は、第２偏光板１７０を通過して、その偏光軸と平行な方向で線偏光された後、第１透明電極１１２及び液晶層１３０を通過して、第１偏光板１６０の偏光軸と平行な方向で線偏光される。従って、第１偏光板１６０の偏光軸と平行な方向で線偏光された光は、第１偏光板１６０をそのまま通過して、ホワイト画像を表示することになる。又、半透過フィルム１８０から反射された光は、バックライト３００と半透過フィルム１８０との間で再生された後、前述した過程を反復するので、ｘ方向と平行な偏光成分、又はｘ方向及びｙ方向と平行な偏光成分が半透過フィルム１８０を持続的に透過して用いられることにより、光損失を防止して、透過率及び光効率を向上させることができる。

透過モードで最大の画素電圧が印加された場合（ＯＮ）、図８Ｂに示すように、バックライト３００から放出された光が、半透過フィルム１８０に入射した後、一部分透過及び一部分反射される。半透過フィルム１８０を透過した光は、第２偏光板１７０を通過して、その偏光軸と平行な方向、即ち、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向で線偏光された後、偏光状態の変化なく第１透明電極１１２及び液晶層１３０をそのまま通過される。従って、第１偏光板１６０の偏光軸と垂直な方向で線偏光された光は、第１偏光板１６０を通過しないので、ブラック画像を表示することになる。

図９は図１に図示された液晶表示装置に光反射パターンと光学シートが追加された構造を示す断面図であり、図１０は図９の導光板に形成された光反射パターンを具体的に示す図である。

図９に示すように、バックライト３００の導光板３２０のうち、光反射−透過面３２２上には輝度調節部材３３０と向かい合うように光反射パターン３２２ａが形成される。この光反射パターン３２２ａは、光反射−透過面３２２に入射される第３光Ｌ３のうち、一部を反射して光出射面３２３に向かって進行するように経路を変更する。

このような役割を果たす光反射パターン３２２ａは、光反射−透過面３２２上に形成される。例えば、光反射パターン３２２ａは、多数がマトリックス形態で光反射−透過面３２２に形成されるドットを含む。この際、光反射パターン３２２ａは、本発明の一実施例として、光反射率に優れた物質が混合されたペーストをシルクスクリーン方式で光反射−透過面３２２に形成される。

この際、図１０に示すように、光反射−透過面３２２に形成された光反射パターン３２２ａは、一定の規則でその形状が変わる。例えば、光反射パターン３２２ａのドットは、光入射面３２１にマトリックス形状で配列され、光入射面３２１に近接するほど、その大きさが小さくなり、光入射面３２１から離れるほど、その大きさが大きくなる。即ち、光反射パターン３２２ａのドットは、光入射面３２１と近接することにより、より小さい大きさを有するように、互いに異なる大きさを有する。このように、光反射パターン３２２ａのドットの大きさを光入射面３２１からの距離によって異なるように変更することにより、光反射−透過面３２２の全面積にかけて光反射パターン３２２ａによる光反射量を一定に維持できる。

一方、図９を参照すると、導光板３２０は、光反射−透過面３２２と光出射面３２３の垂直距離が全ての位置で同じである。即ち、光反射−透過面３２２と光出射面３２３は、互いに平行な関係を有する。

しかし、図示していないが、導光板に属する光反射−透過面と光出射面は、互いに平行ではない場合がある。より具体的に、光反射−透過面と光出射面の垂直距離は、光入射面側から離れるほど狭くなる。ここで、垂直距離は、連続的に狭くなることが好ましい。この際、光出射面と光反射−透過面の垂直距離を前述したように調節するために、光出射面は液晶パネルと平行であり、光反射−透過面は光出射面を基準として所定の角で傾斜する形態を有する。

一方、図９に示すように、導光板３２０から出射する光の光学特性をより向上させるために、導光板３２０の光出射面３２３の上面には、第１光学シート３４０を更に設けることができる。ここで、第１光学シート類３４０は、第１拡散シート３４２と第１逆プリズムシート３４４を含む。具体的に、第１拡散シート３４２は、第２光Ｌ２及び輝度調節部材３３０から反射された第３光Ｌ３の一部を散乱させて、より均一な輝度分布を有するようにする。又、第１逆プリズムシート３４４は、例えば、少なくとも１枚が第１拡散シート３４２の上面に設けられ、第１拡散シート３４２から出射された光の方向性を補正して、視野角を改善する。

又、バックライト３００は、輝度調節部材３３０を透過して第２液晶パネル２００に進行する第３光Ｌ３の残りである一部光の光学特性をより向上させるために、輝度調節部材３３０と第２液晶パネル２００との間には、第２光学シート３５０が更に配置されることができる。ここで、第２光学シート３５０は、第２拡散シート３５２と第２逆プリズムシート３５４を含み、第２拡散シート３５２により第３光Ｌ３の残りである一部の輝度分布を均一にし、第２逆プリズムシート３５４により第１拡散シート３４２から出射した光の方向性を補正して、視野角を改善する。

図１及び図９では、第１表示部１００及び第２表示部２００の大きさが互いに同じ構造を示した。しかし、このような構造は、本発明の一実施例であり、第１表示部１００及び第２表示部２００の大きさを互いに異なるようにすることもできる。ここについては、以後に図面で具体的に説明する。

図１１は、本発明の第２実施例による液晶表示装置を示す断面図である。
図１１を参照すると、本発明の第２実施例による液晶表示装置６００は、第１表示部１００、第１表示部１００とディスプレイ面積が異なる第２表示部５００、及び第１表示部１００と第２表示部５００との間に具備されたバックライト３００で構成される。

ここで、第１表示部１００の第１ディスプレイ面積は、第２表示部５００の第２ディスプレイ面積と異なるように構成され、好ましくは、第１ディスプレイ面積が第２ディスプレイ面積より大きい。このように、第１表示部１００の第１ディスプレイ面積が第２表示部５００の面積より大きい場合、第２表示部５００の位置によって第２表示部５００の光学特性が変わる。

図１１に示すように、第２表示部５００の一端部５０１は、導光板３２０の光入射面３２１にアラインされる。このように、第２表示部５００の一端部５０１を光入射面３２１にアラインさせる場合、他の位置より多い光を得ることができる長所を有する。

一方、図示していないが、第２表示部５００の位置を導光板３２０の光入射面３２１から指定された距離だけ離隔して設置することができる。即ち、第２表示部５００は、導光板３２０の光反射−透過面３２２の中央に位置する。この場合、図１１で説明した実施例よりは輝度制約があるが、設置位置の制約は低減するという長所を有する。又、第２表示部５００は、一端部５０１と向かい合う他端部の導光板３２０の光入射面３２１と向かい合う側面にアラインされるように配置することもできる。

図１２は本発明の第３実施例による液晶表示装置を示す断面図であり、図１３は図１２に図示された第１液晶パネルを具体的に示す断面図である。
図１２を参照すると、本発明の第３実施例による液晶表示装置９００は、第１画像を表示する第１表示部７００、第２画像を表示する第２表示部２００、及び第１表示部７００と第２表示部２００との間に配置されたバックライト８００を含む。ここで、第１表示部７００は、第１液晶パネル７５０、第１偏光板７６０、第２偏光板７７０、及び半透過フィルム７８０を含む。

図１３に示すように、第１液晶パネル７５０は、第１基板７１０、第１基板７１０と向かい合う第２基板７２０、及び第１基板７１０と第２基板７２０との間に形成された第１液晶層７３０で構成される。具体的に、第１基板７１０は、第１ガラス基板７１１上に、スイッチング素子、例えば、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）７１２、及びＴＦＴ７１２と接続された第１透明電極７１４を形成して製作された基板である。具体的に、第１ガラス基板７１１には、マトリックス形態でＴＦＴ７１２が形成され、ＴＦＴ７１２のゲート電極７１２ａは、第１ガラス基板７１１上に行方向で延長されたゲートライン（図示せず）と連結され、ソース電極７１２ｂは列方向で延長されたデータライン（図示せず）と連結される。又、ＴＦＴ７１２のドレイン電極７１２ｆは、ＩＴＯ等の導電性酸化膜からなる第１透明電極７１４と接続される。

ＴＦＴ７１２と第１透明電極７１４との間には、ドレイン電極７１２ｃを露出させるコンタクトホール７１３ａが形成された有機絶縁膜７１３が介在されている。従って、有機絶縁膜７１３は、ＴＦＴ７１２と第１透明電極７１４を絶縁させると同時に、第１透明電極７１４がドレイン電極７１２ｃにのみ接続されるようにする。

一方、第２基板７２０は、第２ガラス基板７２１上にＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）色画素７２２、ブラックマトリックス（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ；ＢＭ）層７２３、及び第２透明電極７２４を形成して製作された基板である。第２ガラス基板７２１には、第１ガラス基板７１１に形成された画素に対応して、マトリックス形態でＲＧＢ色画素７２２が形成され、ＲＧＢ色画素７２２の間にはコントラスト比を増加させるためのブラックマトリックス層７２３が塗布される。又、第２ガラス基板７２１の全面には、ＩＴＯ等の導電性酸化膜からなる第２透明電極７２４が形成される。

この際、第１基板７１０と第２基板７２０は、第１透明電極７１４と第２透明電極７２４が互いに向かい合うように配置される。そうすると、第１基板７１０と第２基板７２０との間には、９０°ツイストされたネマチック液晶組成物を用いて液晶層７３０が形成される。

一方、第１液晶パネル７５０の上面には第１偏光板７６０が形成され、第１液晶パネル７５０の下面には第２偏光板７７０が配置される。又、第２偏光板７７０の下部には、互いに異なる屈折率を有する２つの透明なフィルムが交互に２層以上積層され構成された半透過フィルム７８０が形成される。半透過フィルム７８０は、入射光のうち、一部分は反射させ、一部分は透過させる役割を果たす。従って、液晶表示装置７００は、反射光経路（Ｒ）により画像を表示するか、透過光経路（Ｔ）により画像を表示することができる。

図１２を更に参照すると、第２表示部２００は、第２液晶パネル２５０、第３偏光板２６０、及び第４偏光板２７０を含む。ここで、第２液晶パネル２５０は、第３基板２１０、第３基板２１０と向かい合うように配置された第４基板２２０、及び第３基板２１０と第４基板２２０との間に形成された第２液晶層２３０で構成される。第２液晶パネル２５０の上面には第３偏光板２６０が形成され、第２液晶パネル２５０の下面には第４偏光板２７０が配置される。

図示していないが、第２液晶パネル２５０も図１３に図示された第１液晶パネル７５０のように具現することができる。
第１表示部７００と第２表示部２００との間には、光を発生して光を第１表示部７００及び第２表示部２００側にそれぞれ提供するバックライト８００が設けられる。

バックライト８００は、ランプユニット８１０、第１導光板８２０、第２導光板８３０、及び第１導光板８２０と第２導光板８３０との間に配置された輝度調節部材８４０で構成される。ランプユニット８１０は、光を発生するランプ８１１、ランプ８１１からの光を反射して第１導光板８２０及び第２導光板８３０に提供するランプ反射板８１２で構成される。ここで、ランプ８１１から発生された光の一部である第１光Ｌ１は、第１導光板８２０に入射し、発生された光の残りである第２光Ｌ２は、第２導光板８３０に入射する。

第１導光板８２０は、第１光Ｌ１の入射を受ける第１光入射面８２１を含む４つの第１側面、第１側面を挟んで向かい合う第１光反射−透過面８２２、及び第１光出射面８２３で構成される。

第１光入射面８２１を通じて第１導光板８２０の内部に入射された第１光Ｌ１は、次のような経路に分離して進行する。即ち、第１導光板８２０は、第１光Ｌ１の一部である第３光Ｌ３を第１表示部７００に向かって出射し、残り一部である第４光Ｌ４を第２表示部２００に向かって出射する。具体的に、第３光Ｌ３は、第１光出射面８２３を通じて出射する光と、第１光反射−透過面８２２により反射された後に第１光出射面８２３を通じて出射する光を含む。第４光Ｌ４は、第１光反射−透過面８２２をそのまま通過して第２表示部２００側に進行する。

一方、第２導光板８３０は、第１表示部７００と第２表示部２００との間に配置され、より具体的に第１導光板８２０の第１光反射−透過面８２２と隣接した位置に配置される。第２導光板８３０は、第２光Ｌ２の入射を受ける第２光入射面８３１を含む４つの第２側面、４つの第２側面を挟んで互いに向かい合う第２光反射−透過面８３２、及び第２光出射面８３３で構成される。

第２光入射面８３１を通じて第２導光板８３０の内部に入射された第２光Ｌ２は、次のような経路に分離して進行する。即ち、第２導光板８３０は、第２光Ｌ２の一部である第５光Ｌ５を第１表示部７００に向かって出射し、残り一部である第６光Ｌ６を第２表示部２００に向かって出射する。具体的に、第５光Ｌ５は、第２光出射面８３３を通じて出射する光と、第２光反射−透過面８３２により反射された後に第２光出射面８３３を通じて出射する光を含む。第６光Ｌ６は、第２光反射−透過面８３２を通過して第１表示部７００側に提供される。

このような構成を有する第１導光板８２０と第２導光板８３０との間には、輝度調節部材８４０が設けられる。輝度調節部材８４０は、ＰＥＴ物質を発泡処理したシート又はシートより厚薄なプレート形状で製作することができる。

第１導光板８２０の第１光反射−透過面８２２を通過した第４光Ｌ４と、第２導光板８３０の第２光反射−透過面８３２を通過した第６光Ｌ６は、輝度調節部材８４０にそれぞれ到達する。この際、輝度調節部材８４０は、第４光Ｌ４の一部を反射して第１表示部７００側に供給し、第３光Ｌ３の残り一部を透過して第２表示部２００側に供給する。のみならず、輝度調節部材８４０は、第６光Ｌ６の一部を反射して第２表示部２００側に提供し、第６光Ｌ６の残り一部を透過して第１表示部７００側に提供する。

この際、輝度調節部材８４０の光反射率と光透過率を精密に調節することにより、第１表示部７００の第１輝度と第２表示部２００での第２輝度の比を精密に調節する。
一方、バックライト８００の第１導光板８２０の第１光反射−透過面８２２と第１光出射面８２３との垂直距離が、全ての方向でも同じフラット型を有し、第２導光板８３０も第２光反射−透過面８３２と第２光出射面８３３との垂直距離が、全ての方向でも同じフラット型を有する。しかし、第１導光板８２０及び第２導光板８３０のそれぞれは、ウェッジ形状でも形成されることができる。

図１４は、図１２に図示された第３実施例による液晶表示装置に光学シートと光反射パッドが追加された構造を示す断面図である。
図１４を参照すると、第１導光板８２０の第１光反射−透過面８２２には第１光反射パターン８２２ａが形成され、第２導光板８３０の第２光反射−透過面８３２には第２光反射パターン８３２ａが形成される。例えば、第１光反射パターン８２２ａ及び第２光反射パターン８３２ａは、それぞれマトリックス形態で配列された複数のドットを含む。この際、第１光反射パターン８２２ａの各ドットの大きさは、第１光入射面８２１から離れるほど連続的に増加し、第２光反射パターン８３２ａの大きさも第２光入射面８３１から離れるほど連続的に増加する。

一方、図１４に示すように、バックライト８００は、第１光学シート８５０と第２光学シート８６０を更に含む。より具体的に、第１光学シート８５０は、第１表示部７００と第１光出射面８２３との間に配置され、第２光学シート８６０は、第２光出射面８３３と第２表示部２００との間に配置される。

このような第１光学シート８５０は、第３光Ｌ３と第４光Ｌ４の一部の視野角を向上させ、均一な輝度分布を有するように拡散させる。又、第２光学シート８６０も第５光Ｌ５と第６光Ｌ６の一部の視野角を向上し、均一な輝度分布を有するように拡散する。

図１５は、本発明の第４実施例による液晶表示装置を示す断面図である。
図１５を参照すると、本発明の第４実施例による液晶表示装置１２００は、第１表示部７００、第１表示部７００と互いに異なる大きさを有する第２表示部１０００、及び第１表示部７００と第２表示部１０００との間に配置されたバックライト１１００を含む。

具体的に、第１表示部７００の第１ディスプレイ面積は、第２表示部１０００の第２ディスプレイ面積より大きく、バックライト１１００の構成要素である第１導光板１１２０及び第２導光板１１３０の大きさもそれに対応して変更される。即ち、第１導光板１１２０の平面積は、第２導光板１１３０の平面積より大きい。しかし、これと反対に、第１表示部７００の第１ディスプレイ面積が、第２表示部１０００の第２ディスプレイ面積より小さい場合もある。

この際、第１導光板１１２０と第２導光板１１３０との間には、輝度調節部材１１４０が配置され、輝度調節部材１１４０の平面積は、第１導光板１１２０の平面積、即ち、第１導光板１１２０と第２導光板１１３０のうち、大きい平面積に対応する。

一方、図１５に示すように、第１導光板１１２０の第１光反射−透過面１１２２には第１光反射パターン１１２２ａが形成され、第２導光板１１３０の第２光反射−透過面１１３２には、第２光反射パターン１１３２ａが形成される。本実施例において、第１光反射パターン１１２２ａ及び第２光反射パターン１１３２ａは、それぞれマトリックス形態で配列された複数のドットを含む。この際、第１導光板１１２０の平面積が、第２導光板１１３０の平面積より大きいので、第１光反射−透過面１１２２に形成された第１光反射パターン１１２２ａのパターン形態と第２光反射−透過面１１３２に形成された第２光反射パターン１１３２ａのパターンの形態は互いに異なる。

例えば、第１光反射パターン１１２２ａのドットと第２光反射パターン１１３２ａのドットのそれぞれの大きさが、第１光入射面１１２１と第２光入射面１１３１から離れるほど、大きさが増加することは同じであるが、第１光反射パターン１１２２ａと第２光反射パターン１１３２ａの大きさは互いに同じではない。即ち、第２光反射パターン１１３２ａの距離当りの大きさが、第１光反射パターン１１２２ａの距離当りの大きさより大きい。

図示していないが、バックライト１１００は第１表示部７００と第１光出射面１１２３との間に配置された第１光学シートと第２光出射面１１３３と第２表示部１０００との間に配置された第２光学シートを更に含むことができる。この際、第１光学シートと第２光学シートの平面積も、第１導光板１１２０と第２導光板１１３０の平面積に対応して変更することが好ましい。

図１６は、本発明の第５実施例による液晶表示装置を示す断面図である。
図１６を参照すると、本発明の第５実施例による液晶表示装置１４００は、第１表示部７００、第２表示部１３００、及び第１表示部７００と第２表示部１３００との間に配置されたバックライト８００を含む。

第１表示部７００は、第１液晶パネル７５０、第１偏光板７６０、第２偏光板７７０、及び第１半透過フィルム７８０を含む。一方、第２表示部１３００は、第２液晶パネル１３５０、第３偏光板１３６０、第４偏光板１３７０、及び第２半透過フィルム１３８０を含む。

第２偏光板７７０の下部、即ち、第２偏光板７７０とバックライト８００との間には、互いに異なる屈折率を有する２つの透明なフィルムが交互に２層以上積層され構成された第１半透過フィルム７８０が形成される。第１半透過フィルム７８０は、入射光のうち、一部分は反射し一部分は透過させる。従って、第１表示部７００は、反射光により画像を表示し、透過光により画像を表示することができる。

一方、第３偏光板１３６０とバックライト８００との間には、互いに異なる屈折率を有する２つの透明なフィルムが交互に２層以上積層され構成された第２半透過フィルム１３８０が形成される。第２半透過フィルム１３８０は、入射光のうち、一部分は反射し一部分は透過させる。従って、第２表示部１３００は反射光により画像を表示し、透過光により画像を表示することができる。

このような液晶表示装置によると、画面を具現する第１表示部と第２表示部のうち、いずれか一つに入射光の偏光状態及び方向によって、特定方向の成分は強く反射し、それと垂直な方向の成分は一部透過、一部反射する特性を有する半透過フィルム、又は入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に光の一部分は透過し、一部分は反射する半透過フィルムを取り付けることにより、半透過フィルムとバックライトとの間で発生する再生過程により光が半透過フィルムを持続的に透過するので、透過率を向上させ光効率を増大することができる。

又、液晶セルの内部に反射電極が存在せず、第１基板及び第２基板のそれぞれに１／４波長位相差板を形成しないので、構造を単純化することができる。のみならず、液晶の信頼性劣化を防止することができる。

又、第１表示部と第２表示部との間に配置される光発生部がランプから発生される光を適切な輝度比を有するように調節して、第１表示部と第２表示部にそれぞれ提供するので、ユーザの要求に適切に対応することができる。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の第１実施例による液晶表示装置を示す断面図である。 図１に図示された第１液晶パネルを具体的に示す断面図である。 図１に図示された半透過フィルムの構成を具体的に示す図である。 図１に図示された液晶表示装置に適用できる光散乱層の位置を示す断面図である。 図１に図示された液晶表示装置に適用できる光散乱層の位置を示す断面図である。 図１に図示された液晶表示装置に適用できる光散乱層の位置を示す断面図である。 一体型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、反射モードの動作原理を説明するための概略図である。 一体型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、反射モードの動作原理を説明するための概略図である。 一体型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、透過モードの動作原理を説明するための概略図である。 一体型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、透過モードの動作原理を説明するための概略図である。 分離型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、反射モードの動作原理を説明するための概略図である。 分離型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、反射モードの動作原理を説明するための概略図である。 分離型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、透過モードの動作原理を説明するための概略図である。 分離型半透過フィルムを適用した図１の液晶表示装置において、透過モードの動作原理を説明するための概略図である。 図１に図示された液晶表示装置に光反射パターンと光学シートが追加された構造を示す断面図である。 図９の導光板に形成された光反射パターンを具体的に示す図である。 本発明の第２実施例による液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置を示す断面図である。 図１２に図示された第１液晶パネルを具体的に示す断面図である。 図１２に図示された液晶表示装置に光学シートと光反射パターンを追加した構造を示す断面図である。 本発明の第４実施例による液晶表示装置を示す断面図である。 本発明の第５実施例による液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

１００ 第１表示部
１５０ 第１液晶パネル
１６０ 第１偏光板
１７０ 第２偏光板
１８０ 半透過フィルム
２００ 第２表示部
２５０ 第２液晶パネル
２６０ 第３偏光板
２７０ 第４偏光板
３００ 光発生部
３２０ 導光板
３３０ 輝度調節部材
４００ 液晶表示装置

Claims (29)

1. 第１基板と第２基板との間に形成された第１液晶層で構成された第１液晶パネルと、前記第１液晶パネルの下部に具備され互いに異なる屈折率を有する第１層及び第２層が交互に多数積層され、入射光のうちの一部は反射し、残りは透過する半透過フィルムと、前記第１液晶パネルの上面に配置される第１偏光板と、前記第１液晶パネルと半透過フィルムとの間に配置される第２偏光板と、前記第１基板と前記第２偏光板との間または前記第２基板と前記第１偏光板との間または第２偏光板と半透過フィルムとの間に形成された光散乱層とを有する第１表示部と、
   前記第１表示部より低い輝度を有し、前記第１表示部の下部に配置され、第３基板と第４基板との間に形成された第２液晶層で構成された第２液晶パネルを有する第２表示部と、
   前記第１表示部と第２表示部との間に配置され、第１光を分割して前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供する導光板、及び前記導光板の下部に配置され入射光のうちの一部は反射して残りは透過して、前記第１表示部及び第２表示部の輝度比を調節する輝度調節部材を含む光供給部と、を含む液晶表示装置。
2. 前記半透過フィルムは、前記第２偏光板と一体で形成されたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記半透過フィルムは、前記第２偏光板と分離された別のシート形態で形成されたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記半透過フィルムは、前記入射光の偏光状態及び方向によって異なる透過特性及び反射特性を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記半透過フィルムの面をｘ−ｙ面と定義し、前記半透過フィルムの厚さ方向をｚ軸と定義する時、前記第１層及び第２層の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、
   ｎ１ｘ＝ｎ１ｚ≠ｎ１ｙ
   ｎ２ｘ＝ｎ２ｙ＝ｎ２ｚ
   ｎ１ｘ≠ｎ２ｘ
   ｎ１ｙ≠ｎ２ｙ
   ｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜＜｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜
   （ただし、ｎ１ｘ、ｎ１ｙ、ｎ１ｚはそれぞれ第１層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表し、ｎ２ｘ、ｎ２ｙ、ｎ２ｚはそれぞれ第２層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表す）の関係を満足することを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 前記半透過フィルムは、入射光の偏光状態及び方向と関係なく、同じ透過特性及び反射特性を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
7. 前記半透過フィルムの面をｘ−ｙ面と定義し、前記半透過フィルムの厚さ方向をｚ軸と定義する時、前記第１層及び第２層の３つの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、
   ｎ１ｘ＝ｎ１ｙ＝ｎ１ｚ
   ｎ２ｘ＝ｎ２ｙ＝ｎ２ｚ≠ｎ１ｚ
   （ただし、ｎ１ｘ、ｎ１ｙ、ｎ１ｚはそれぞれ第１層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表し、ｎ２ｘ、ｎ２ｙ、ｎ２ｚはそれぞれ第２層のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の主屈折率を表す）の関係を満足することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
8. 前記第１表示部には反射光経路及び透過光経路が提供され、前記反射光経路は、前記第１液晶パネルの前面を通じて入射し、前記半透過フィルムで反射し、前記第１液晶パネルの前面に出射され、前記透過光経路は、前記光供給部から前記第１液晶パネルの後面を通じて入射し、前記半透過フィルムを透過して、前記第１液晶パネルの前面に出射されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
9. 前記光散乱層は、前記第１基板と第２偏光板との間に形成されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
10. 前記光散乱層は、前記第２基板と第１偏光板との間に形成されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
11. 前記光散乱層は、前記第２偏光板と半透過フィルムとの間に形成されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
12. 前記第２表示部は、
    前記第２液晶パネルの第１面に具備され、前記第２液晶パネルと前記輝度調節部材との間に配置される第３偏光板と、
    前記第２液晶パネルの第２面に具備された第４偏光板と、を更に含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
13. 前記導光板は、
    前記第１光の入射を受けて、前記第１光の一部である第２光を前記第１表示部に提供し、残りである第３光を前記第２表示部に向かって透過させ、
    前記輝度調節部材は前記第３光の一部を反射し、前記第３光の残りを透過させて前記第１表示部及び第２表示部の輝度比を調節することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
14. 前記導光板は、
    前記第１光の入射を受ける光入射面と、
    前記第２光を前記第１表示部に反射して、前記第３光を前記第２表示部に向かって透過させる光反射−透過面と、
    前記光反射−透過面と対向して前記第２光を出射する光出射面と、を含むことを特徴とする請求項１３記載の液晶表示装置。
15. 前記光反射−透過面には複数のドットを有する光反射パターンが形成され、前記ドットのサイズは前記光入射面から離れるほど大きくなることを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置。
16. 前記輝度調節部材は、シート形状を有することを特徴とする請求項１３記載の液晶表示装置。
17. 前記半透過フィルムと導光板との間に、前記第２光の光学特性を向上させるための光学シート類を更に具備することを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置。
18. 前記第１液晶パネルの面積は、前記第２液晶パネルの面積と同じであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
19. 前記第１液晶パネルの面積は、前記第２液晶パネルの面積より大きいことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
20. 第１基板と第２基板との間に形成された第１液晶層で構成された第１液晶パネルと、前記第１液晶パネルの下部に具備され互いに異なる屈折率を有する第１層及び第２層が交互に多数積層され、入射光のうちの一部は反射し、残りは透過する第１半透過フィルムと、を有する第１表示部と、
    前記第１表示部より低い輝度を有し、前記第１表示部の下部に配置され、第３基板と第４基板との間に形成された第２液晶層を含む第２液晶パネルで構成された第２表示部と、
    前記第１表示部と第２表示部との間に配置され、ランプから発生された光の一部である第１光を分割して前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供する第１導光板、前記光の残りである第２光を分割して前記第１表示部及び第２表示部にそれぞれ提供する第２導光板、及び前記第１及び第２導光板の間に配置され入射光のうちの一部は反射して残りは透過して前記第１表示部及び第２表示部の輝度比を調節する輝度調節部材を含む光供給部と、を含む液晶表示装置。
21. 前記第１基板上には、スイッチング素子、及び前記スイッチング素子と接続される透明画素電極が形成され、第２基板上には、前記透明画素電極と向かい合う透明共通電極が形成されることを特徴とする請求項２０記載の液晶表示装置。
22. 前記スイッチング素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項２１記載の液晶表示装置。
23. 前記光供給部は、
    前記光を発生する光源、を含み、
    前記第１導光板は前記第１光の入射を受けて前記第３光を前記第１表示部に提供し、前記第４光を前記第２表示部側に透過させ、
    前記第２導光板は前記第２光の入射を受けて第５光を前記第２表示部に提供し、第６光を前記第１表示部側に透過させ、
    前記輝度調節部材は、前記第４光の一部を前記第１表示部に反射し、残りを第２表示部に透過し、前記第６光の一部を前記第１表示部に透過し、残りを前記第２表示部に反射して、前記第１表示部と第２表示部との間の輝度比を調節することを特徴とする請求項２０記載の液晶表示装置。
24. 前記第１導光板は、
    前記第１光の入射を受ける第１光入射面と、
    前記第３光を前記第１表示部に反射して、前記第４光を前記第２表示部に向かって透過する第１光反射−透過面と、
    前記第１光反射−透過面と対向して前記第３光を出射する第１光出射面と、を含み、
    前記第２導光板は、
    前記第２光の入射を受ける第２光入射面と、
    前記第５光を前記第２表示部に反射して、前記第６光を前記第１表示部に向かって透過する第２光反射−透過面と、
    前記第２光反射−透過面と対向して前記第５光を出射する第２光出射面と、を含むことを特徴とする請求項２３記載の液晶表示装置。
25. 前記第１光反射−透過面には、複数の第１ドットを有する第１光反射パターンが形成され、前記第２光反射−透過面には、複数の第２ドットを有する第２光反射パターンが形成され、前記第１ドット及び第２ドットのサイズは、前記第１光入射面から離れるほど大きくなることを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置。
26. 前記第１導光板の平面積は、前記第２導光板の平面積より大きく、前記第２光反射パターンの距離当りのサイズ変化率は、前記第１光反射パターンの距離当りのサイズ変化率より大きいことを特徴とする請求項２５記載の液晶表示装置。
27. 前記第１液晶パネルの面積は、前記第２液晶パネルの面積と同じであることを特徴とする請求項２０記載の液晶表示装置。
28. 前記第１液晶パネルの面積は、前記第２液晶パネルの面積より大きいことを特徴とする請求項２０記載の液晶表示装置。
29. 前記第２表示部は、
    前記第２液晶パネルと前記光供給部との間に具備され、互いに異なる屈折率を有する第３層及び第４層が交互に多数積層され、入射光のうちの一部は反射し、一部は透過する第２半透過フィルムを更に具備することを特徴とする請求項２０記載の液晶表示装置。

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