KR101353397B1 - 능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101353397B1
KR101353397B1 KR1020070056753A KR20070056753A KR101353397B1 KR 101353397 B1 KR101353397 B1 KR 101353397B1 KR 1020070056753 A KR1020070056753 A KR 1020070056753A KR 20070056753 A KR20070056753 A KR 20070056753A KR 101353397 B1 KR101353397 B1 KR 101353397B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
liquid crystal
polarizer
reflective polarizer
magnetic field
Prior art date
Application number
KR1020070056753A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080108770A (ko
Inventor
황성모
이문규
조승래
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020070056753A priority Critical patent/KR101353397B1/ko
Priority to US12/017,803 priority patent/US7864269B2/en
Priority to CN2008800122707A priority patent/CN101657753B/zh
Priority to PCT/KR2008/000592 priority patent/WO2008100027A1/en
Priority to JP2009549512A priority patent/JP5074526B2/ja
Publication of KR20080108770A publication Critical patent/KR20080108770A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101353397B1 publication Critical patent/KR101353397B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133536—Reflective polarizers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553—Reflecting elements
    • G02F1/133555—Transflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/13362—Illuminating devices providing polarized light, e.g. by converting a polarisation component into another one

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

투과 모드 및 반사 모드로 전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치가 개시되어 있다. 개시된 전환형 액정 디스플레이 장치는 백라이트; 인가되는 자기장 여하에 따라 제어되는 것으로, 입사광을 반사시키는 리플렉터 또는 제1편광의 광은 반사시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키는 반사형 편광자로 제어되는 능동형 반사 편광자; 입사광을 변조하여 화상을 형성하는 것으로, 액정층, 상기 액정층의 배면에 마련되어 상기 능동형 반사 편광자와 마주하는 제1편광자 및 상기 액정층의 전면에 마련된 제2편광자를 구비하는 액정 패널;을 포함하여, 반사 모드 및 투과 모드로 전환 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로 전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치{Liquid crystal display device switchable between reflective mode and transmissive mode employing an active reflective polarizer}
도 1은 미국 등록특허 6,654,087호 에서 개시하는 반투과 액정 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보인다.
도 2a 및 도 2b는 미국 등록 특허 6,710,831호 에서 개시하는 액정 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보인다.
도 3a, 3b, 4a 및 4b에서는 본 발명의 실시예에 따른 전환형 액정 디스플레이 장치의 개략적인 구성과 반사모드 및 투과모드로 작용할 때의 광경로를 보인다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전환형 액정 디스플레이 장치에 채용된 능동형 반사 편광자의 개략적인 구성을 보인다.
도 6은 입사광의 H 성분이 M의 방향과 나란한 경우 및 수직인 경우에 대하여 능동형 반사 편광자의 자성재료층 깊이에 따른 자기장 세기를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100... 백라이트 120... 반사부재
130... 편광전환부재 200... 능동형 반사 편광자
210... 자성재료층 220... 투명전극
230... 전원 300... 액정 패널
310,390... 제1, 제2 편광자 330,370... 유리기판
350... 액정층
본 발명은 능동형 반사 편광자를 채용하여 야외광을 사용하는 반사 모드 및백라이트를 사용하는 투과 모드로 전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대폰, PDA 등 휴대기기의 보급이 확대됨에 따라 저전력 소모, 뛰어난 야외 시인성을 요구하는 디스플레이가 요구되고 있다. 이러한 요구에 대응하기 위하여 기존의 백라이트를 이용하는 투과형 LCD에 야외광을 이용하는 반사형의 기능을 결합한 반투과(transflective) LCD 에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 미국 등록특허 6,654,087호 에서 개시하는 반투과 액정 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보인다. 도면을 참조하면 반투과 액정 디스플레이 장치는 백라이트 장치(20), 하부기판(40), 액정층(60), 상부기판(50)을 포함하며, 액정층(60)은 반사전극(46)이 형성되어 외부에서의 광을 반사시키는 영역과 백라이트 장치(20)에서의 광을 투과시키는 투과영역(43)으로 나뉘어져 있다.
이러한 구성은 기본적으로 셀을 반으로 나누어 각각 투과 및 반사모드에 이 용하는 것으로서, 해상도 저하 및 각각의 모드의 휘도가 낮아진다는 문제점이 있다. 또한, 액정 셀 내부에 반사전극(46)을 구성해야 하고 투과 모드 및 반사 모드의 광경로차를 보상하기 위하여, 예를 들면, d4=2d3의 관계를 만족하는 서로 다른 셀 갭을 구성해야 하기 때문에 공정이 복잡하다.
도 2a 및 도 2b는 미국 등록 특허 6,710,831호 에서 개시하는 액정 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보인다. 도면을 참조하면, 액정 디스플레이 장치는 백라이트(80), 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal;CLC) 셀(72)와 1/4 파장판(74)을 구비하는 미러 어셈블리(70), 제2편광자(67), 액정셀(65), 제1편광자(63)를 포함하고 있다. 야외광(61)을 사용하는 반사모드에서(도 2a), CLC 셀(72)은 원편광을 선택적으로 반사하는 미러 역할을 하도록 구동되어 무편광의 야외광(61) 중에서 제2편광자(63), 액정셀(65) 및 제1편광자(63)를 통과한 선편광은 1/4파장판(74)를 거쳐 CLC 셀(72)에서 반사되는 소정 원편광 상태로 CLC 셀(72)에 입사되므로 CLC 셀(72)에 의해 반사된다. 이렇게 반사된 광은 다시 1/4파장판(74)을 거쳐 선편광 상태로 액정셀(65)에 입사되고, 액정셀(65)에 인가되는 전압 여하에 따라 on/off 제어되며 화상을 형성하게 된다. 백라이트(80)의 광을 사용하는 투과모드에서(도 2b), CLC 셀(72)은 모든 광을 투과하도록 구동되어 백라이트(80)에서 조사된 무편광의 광은 미러 어셈블리(70) 및 제2편광자(67)를 거쳐 선편광 상태로 액정셀(65)에 입사되고, 액정셀(65)에 인가되는 전압 여하에 따라 on/off 제어되며 화상을 형성하게 된다.
이러한 구성에 있어서, 일반적으로 CLC의 경우 입사광의 각도나 파장에 따른 특성이 민감하여 가시광 영역 전체에 대하여 반사특성을 확보하기 위해서는 멀티 레이어가 필요하고, 콜레스테릭 액정 셀 형성을 위한 유리 기판 및 선편광 전환용 1/4 파장판(74)이 필요하여, 박형화 및 제조 원가 절감에 한계가 있다. 또한, CLC의 경우 구동 전압이 높아 소비전력 감소에도 한계가 있다.
본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 도출된 것으로, 자기장에 의해 제어되는 능동형 반사 편광자를 채용하여, 간단한 구조를 가지면서도 액정 셀 전체가 선택적으로 투과모드 혹은 반사모드로 사용될 수 있어, 사용 환경에 따라 최대화된 성능을 가지는 전환형 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전환형 액정 디스플레이 장치는 백라이트; 인가되는 자기장에 따라 리플렉터 또는 반사형 편광자로 제어되는 능동형 반사 편광자; 입사광을 변조하여 화상을 형성하는 것으로, 액정층과 상기 액정층의 양측에 마련된 제1편광자 및 제2편광자를 구비하는 액정 패널;을 포함하여, 반사모드 및 투과모드로 전환 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 능동형 반사 편광자는, 자기장이 인가될 때, 상기 백라이트로부터 입사되는 광 중 제1편광의 광은 반사시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키는 반사형 편광자로 기능하고, 자기장이 인가되지 않을 때, 외부에서 입사 되는 광을 반사시키는 리플렉터로 기능한다.
상기 제1 및 제2 편광자 중 상기 능동형 반사 편광자와 마주하는 편광자의 투과축은 상기 능동형 반사 편광자를 투과하는 광의 편광 방향과 나란한 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트의 배면에는 상기 능동형 반사 편광자에서 상기 백라이트 쪽으로 반사된 광을 상기 능동형 반사 편광자 쪽으로 반사하는 반사부재가 마련될 수 있고, 상기 반사부재의 상면에는 상기 능동형 반사 편광자에서 반사된 광을 리사이클하는 리사이클 부재가 마련될 수 있다.
상기 리사이클 부재는 편광전환부재를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 능동형 반사 편광자는 전도성 연자성 물질로 이루어진 것으로, 외부 자기장이 인가되면 자기 모멘트들이 일정한 방향으로 배열되고, 인가되지 않으면 랜덤하게 배열되는 자성재료층; 상기 자성재료층에 자기장을 인가하기 위한 자기장 인가수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트가 구동될 때 상기 자기장 인가 수단이 동시에 구동되도록 제어하는 제어부가 마련될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전환형 액정 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 3a, 3b, 4a 및 4b는 본 발명의 실시예에 따른 전환형 액정 디스플레이 장치(500)의 개략적인 구성을 보인다. 도면들을 참조하면, 전환형 액정 디스플레이 장치(500)는 백라이트(100), 농동형 반사 편광자(200), 액정 패널(300)을 포함한 다.
능동형 반사 편광자(200)는 인가되는 자기장 여하에 따라 입사광을 반사시키는 리플렉터 또는 제1편광의 광은 반사시키고 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키는 반사형 편광자로 제어된다. 능동형 반사 편광자(200)의 상세한 구성 및 작용에 대해서는 후술한다.
외부 자기장이 인가되지 않을 때, 능동형 반사 편광자(200)의 총 자화량은 0인 상태가 된다. 외부 자기장이 인가될 때 능동형 반사 편광자(200)는 소정 방향으로 자화된다. 예를 들어, X 방향의 M 값을 가질 수 있다.
한편, 능동형 반사 편광자(200)에 외부 자기장이 인가되지 않고 리플렉터로 기능할 때는 야외광을 이용하여 화상을 형성하므로 백라이트(100)의 광은 필요하지 않으며, 능동형 반사 편광자(200)에 외부 자기장이 인가되어 반사형 편광자로 기능할 때는 백라이트(100)에서의 광이 사용된다. 이를 위하여, 전환형 액정 디스플레이 장치(500)는 백라이트(100)의 구동과 능동형 반사 편광자(200)를 제어하는 자기장의 인가가 동시에 이루어지도록 제어하는 제어부(410)를 구비할 수 있다.
또한, 백라이트(100)의 배면에는 능동형 반사 편광자(200)가 반사형 편광자의 역할을 할 때 상기 능동형 반사 편광자(200)로부터 반사된 광을 다시 능동형 반사 편광자(200) 쪽으로 반사시키는 반사부재(120)가 마련될 수 있으며, 상기 반사부재(120)의 상면에는 능동형 반사 편광자(200)를 투과하지 못하고 반사된 편광의 광을 재활용하는 리사이클 부재가 더 마련될 수 있다. 상기 리사이클 부재는 1/4 파장판과 같은 편광전환부재(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.
액정 패널(300)은 광을 변조시켜 화상을 형성하는 것으로, 두 유리 기판(330,370) 사이에 봉지된 액정층(350)과 액정층(350)의 배면에 마련되어 능동형 반사 편광자(200)와 마주하는 제1편광자(310) 및 액정층(350)의 전면에 마련된 제2편광자(390)를 포함한다. 액정 패널(300)은 이외에도 도시되지는 않았지만 컬러광을 형성하기 위한 컬러 필터나 개개의 화소를 제어하기 위한 화소 전극을 포함하고 있다. 액정층(350)은 인가되는 전압에 따라 입사광의 편광 상태를 그대로 유지시키거나 또는 입사광의 편광을 직교하는 편광으로 바꾸는 역할을 한다. 이하의 설명에서 액정층(350)의 액정은 VA (vertical alignment) 모드로 배열되어 있고, 액정층(350)에 전압이 인가되지 않은 경우 액정층(350)을 통과하는 광의 편광 상태가 유지되며, 액정층(350)에 전압이 인가된 경우 액정층(350)을 통과하는 광의 편광이 직교하는 편광으로 바뀌는 것으로 한다. 다만, 이는 예시적인 것이며 다른 액정 모드가 채용될 수 있고, 채용된 액정 모드에 따라 다른 작용도 가능하다. 액정층(350)은 일 방향으로 선형 편광된 광을 사용하므로 액정층(350)의 배면에는 제1편광자(310)가 마련된다. 또한, 액정층(350)의 전면에는 제2편광자(390)가 마련된다. 제1편광자(310) 및 제2편광자(390)의 투과축, 즉, 제1편광자(310) 및 제2편광자(390)가 투과시키는 광의 편광 방향은 서로 직교하는 방향이 될 수 있다. 예를 들어, 제1편광자(310)는 입사광 중 제1방향(X방향)으로 편광된 제1편광의 광을 투과시키고 나머지는 흡수한다. 제2편광자는 입사광 중 제2방향(Y방향)으로 편광된 제2편광의 광을 투과시키고 나머지는 흡수한다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 액정 모드에 따라 제1편광자(310) 및 제2편광자(390)의 투과축이 같은 방향이 될 수도 있다.
또한, 능동형 반사 편광자(200)를 투과한 광이 입사되는 제1편광자(310)의 투과축은 능동형 반사 편광자(200)를 투과한 광의 편광과 일치하는 방향이 되도록 한다.
전환형 액정 디스플레이 장치(500)가 야외광을 사용하는 반사 모드 및 백라이트(100)에서의 광을 사용하는 투과 모드로 동작하며 화상을 형성하는 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 전환형 액정 디스플레이 장치(500)가 반사 모드로 동작하는 경우 각각 픽셀 오프 및 픽셀 온에 해당하는 광의 경로를 보인다. 반사 모드는 야외광을 사용하여 화상을 형성하는 모드로서, 입사된 야외광을 반사 또는 흡수시킴으로써 화상을 형성한다. 이와 같은 환경에서 백라이트(100)는 오프 상태가 되고, 능동형 반사 편광자(200)에는 자기장이 인가되지 않아 자화량(magnetization)이 0인 상태가 되도록, 제어부(410)에 의해 제어된다. 이에 따라, 상기 능동형 반사 편광자(200)는 리플렉터의 역할을 하며, 이에 대해서는 후술한다. 도 3a를 참조하면, 액정 패널(300)의 전면에서 입사되는 광은 무편광의 광으로 제2편광자(390)를 투과한 후 제2방향(Y방향)으로 편광된 제2편광의 광이 된다. 액정층(350)에는 이 때, 전압이 인가되지 않으며, 따라서 액정층(350)을 통과하는 광의 편광 상태는 그대로 유지된다. 즉, 액정층(350)에 입사하는 상기 제2편광의 광은 그대로 제2편광 상태를 유지하며 제1편광자(310)에 입사되고, 제1편광자(310)를 투과하지 못하고 흡수되므로 픽셀 오프 상태를 형성한다. 도 3b를 참조하면, 액 정층(350)에 전압이 인가된 경우로 이에 의해 액정층(350)에 입사하는 광의 편광이 직교하는 편광으로 바뀌게 된다. 즉, 제2편광자(390)를 투과한 제2편광의 광은 액정층(350)을 통과하는 동안 제1편광의 광으로 편광 상태가 바뀐다. 따라서, 제1편광자(310)를 투과하며 능동형 반사 편광자(200)에 입사된다. 이 때, 능동형 반사 편광자(200)에는 자기장이 인가되지 않으며 따라서 자화량이 0인 경우로서, 능동형 반사 편광자(200)는 입사광을 편광에 상관없이 반사시키는 리플렉터의 역할을 한다. 따라서, 입사된 제1편광의 광을 액정 패널(300) 쪽으로 반사시키며, 반사된 광은 제1편광자(310)를 투과한다. 또한, 액정층(350)을 지나는 동안 제2편광의 광으로 편광 상태가 바뀌므로 제2편광자(390)를 투과하여 픽셀 온 상태를 형성하게 된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 전환형 액정 디스플레이 장치(500)가 투과 모드로 동작하는 경우 각각 픽셀 오프 및 픽셀 온에 해당하는 광의 경로를 보인다. 투과 모드는 백라이트(100)의 광을 사용하여 화상을 형성하는 모드로서, 백라이트(100)에서의 광을 투과 또는 차단 시킴으로써 화상을 형성한다. 이와 같은 모드에서, 백라이트(100)는 광을 공급하는 온 상태가 되고 능동 반사형 편광자(200)에는 자기장이 인가되어 자화량이 형성되도록 제어부(410)에 의해 제어된다. 이에 의해, 능동형 반사 편광자(200)는 반사형 편광자로 기능하며, 이에 대해서는 후술한다. 도 3a를 참조하면, 백라이트(100)에서 형성된 무편광의 광은 능동형 반사 편광자(200)에 입사된다. 이 때, 능동형 반사 편광자(200)는 X 방향으로 자화된 상태이므로, 능동형 반사 편광자(200)에 입사된 광 중 X 방향의 H 성분을 갖는 광, 즉, Y 방향으로 편광된 제2편광의 광은 능동형 반사 편광자(200)에 의해 반사된다. 능동형 반사 편광자(200)에 입사된 광 중 Y 방향의 H 성분을 갖는 광, 즉, X 방향으로 편광된 제1편광의 광은 능동형 반사 편광자(200)를 투과한다. Y 방향으로 편광된 제2편광의 광은 능동형 반사 편광자(200)에서 반사된 후 다시 백라이트(100)를 향하며, 반사부재(120)에 의해 반사되고, 또한, 편광전환부재(130)에 의해 능동형 반사 편광자(200)를 투과할 수 있는 편광으로 편광 방향이 바뀜으로써 재활용될 수 있다. 능동형 반사 편광자(200)를 투과한 제1편광의 광은 투과축이 X 방향으로 형성된 제1편광자(310)를 투과하며, 전압이 인가되지 않은 상태의 액정층(350)을 지나는 동안 동일한 편광 상태를 유지하게 된다. 따라서, Y 방향을 투과축으로 하는 제2편광자(390)를 투과하지 못하므로 픽셀 오프 상태를 형성하게 된다. 도 3b를 참조하면, 백라이트(100)에서 형성된 무편광의 광이 중 X 방향으로 편광된 제1편광의 광이 액정층(350)에 입사된다. 이 때, 액정층(350)에는 전압이 인가되어, 액정층(350)을 지나는 광의 편광은 직교하는 편광으로 바뀌므로, 상기 제1편광의 광은 Y 방향으로 편광된 제2편광으로 바뀌게 된다. 따라서 제2편광자(390)를 투과함으로써 픽셀 온 상태를 형성하게 된다.
이하, 본 발명에 의한 전환형 액정 디스플레이 장치(500)에 채용된 능동형 반사 편광자(200)에 대해 설명한다.
도 5는 능동형 반사 편광자(200)의 개략적인 구성을 보이고 있다.
도면을 참조하면, 능동형 반사 편광자(200)는 자성재료층(210)과 상기 자성재료층(210)에 자기장을 인가하기 위한 자기장 인가수단을 포함한다. 자기장 인가 수단은 자성재료층(210)의 둘레에 마련된 판상의 투명 전극(220) 및 상기 투명 전극(220)에 전류를 공급하기 위한 전원(230)을 포함하여 이루어질 수 있다. 투명전극(220)은 ITO로 이루어질 수 있다. 투명 전극(220)은 도시된 바와 같이 자성재료층(210)의 둘레를 에워 싸는 형태가 될 수 있고, 자성재료층(210)의 상면 및 하면 중 어느 한 면에만 형성될 수도 있다. 즉, 자기장 인가수단은 자성재료층(210)을 일 방향으로 자화시킬 수 있는 것이면 어떤 구성이든 가능하다. 예를 들어, 자기장 인가 수단은 자성재료층(210)의 둘레에 일정한 간격으로 배치된 다수의 와이어 및 상기 다수의 와이어들에 전류를 제공하는 전원을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 와이어들은 자성재료층(210)의 둘레를 둘러싸도록 배치될 수 있고, 자성재료층(210)의 상면 및 하면 중 어느 한 면 위에만 배치되는 구성도 가능하다.
자성재료층(210)은 외부 자기장이 인가되면 자기 모멘트들이 일정한 방향으로 배열되고, 인가되지 않으면 자기 모멘트들이 랜덤하게 배열되는 자성물질로 이루어진다. 자성물질은 자발 자화된 자기모멘트(ms)들을 가지는데, 인가된 외부 자기장이 없는 상태에서 자기모멘트(ms)들은 랜덤한 방향을 향하므로(미도시) 자성재료층(210)의 총 자화량(M)은 0이 된다. 외부 자기장이 인가되지 않아 M=0인 상태의 자성재료층(210)에 입사하는 광의 경로를 살펴보면, 전자기파인 광은 표면 깊이(skin depth) 이상의 두께를 갖는 매질을 통과하지 못한다. 표면 깊이는 입사하는 전자기파의 진폭이 1/e로 줄어드는 깊이를 의미하며, 이는 입사광의 파장, 매질의 투자율 및 전도도에 의해 결정되는 값이다. 투자율, 전도도가 높을수록 표면 깊 이는 작은 값을 가지게 된다. 이와 같은 성질은 입사광의 H 성분이 자기 모멘트의 배열 방향과 동일한 편광의 광은 상기 자기 모멘트(ms)에 의해 반사되는 것으로 설명될 수 있다. 즉, 자성재료층(210)에 입사하는 무편광 상태의 광(Si)은 랜덤한 방향의 H 성분을 갖는 편광 성분들로 분류될 수 있으며, 각 편광 성분들은 자성재료층(210)의 깊이 방향을 따라 진행함에 따라 각각의 H 성분과 동일한 방향을 향하는 자기 모멘트들을 만나고 상기 자기 모멘트들에 의해 반사되게 되므로, 자성재료층(210)을 통과하지 못하고 모두 반사된다. 즉, 입사된 무편광 상태의 광은 편광 성분에 상관없이 모두 자성재료층(210)을 통과하지 못하고 무편광 상태의 광으로 반사된다.
반면, 도시한 바와 같이, 전원(230)에 의해 투명전극(220)에 전류(I)가 공급되면 자성재료층(210) 내의 대부분의 자기 모멘트(ms)들이 일 방향을 향하게 된다. 예를 들면, 자성재료층(210)이 X 방향의 총 자화량 M을 갖게 된다. 이 경우, 무편광 상태의 입사광(Si) 중 H 성분이 X 방향에 해당하는 편광의 광(Sr)은 동일한 방향의 자기 모멘트(ms)에 의해 반사된다. 그러나, 입사광의 H 성분이 Y 방향에 해당하는 편광의 광(St)은 자성재료층(210)을 통과하면서 동일한 방향의 자기 모멘트(ms)를 거의 만나지 않으므로, 자성재료층(210)을 투과하게 된다. 이와 같이, 일 방향으로 자화된 자화량(M)을 갖는 자성재료층(210)은 상기 자화 방향과 동일한 방향의 H 성분을 갖는 편광의 광은 반사시키고 이와 수직인 편광 방향을 갖는 광은 투과시킴으로써 편광 분리 특성을 나타낸다.
자성재료층(210)을 이루는 자성물질로는 외부 자기장이 인가된 경우 자기 모멘트들이 외부 자기장 방향을 향하고 인가되었던 외부 자기장이 사라진 경우에는 다시 랜덤한 방향을 향하도록, 연자성 물질 (soft magnetic material)이 채용되는 것이 바람직하다. 또한, 자성재료층(210)의 두께는 입사광에 대한 자성재료층(210)의 표면 깊이(skin depth) 이상이 되는 것이 바람직하다. 투자율, 전도도가 클수록 표면 깊이는 작아지므로, 자성재료층(210)은 전도성 연자성 물질로 이루어지는 것이 좋다. 예를 들어 티타늄, 코발트, 철, 코발트-플라티늄 또는 철산화물(iron-oxide) 중 어느 하나가 채용될 수 있다.
도 6은 입사광의 H 성분이 M의 방향과 나란한 경우 및 수직인 경우에 대하여 자성재료층(210)의 깊이에 따른 자기장 세기를 나타낸 그래프이다. 여기서, 입사광의 파장은 약 550nm 이고, 자성재료층(210)에 티타늄을 사용한 경우이다. 티타늄의 경우 20℃의 실온에서 18×10-5 의 자화율과 약 2.38×106 S (simens)의 전기 전도도를 갖는다. 그래프를 참조하면, 자성재료층(210)의 자화 방향과 수직한 H 성분을 갖는 편광의 광은 자성재료층(210)의 깊이에 따른 변화가 상대적으로 작다. 반면, 자성재료층(210)의 자화 방향과 평행한 H 성분을 갖는 편광의 광은 깊이 방향에 따라 크게 감쇠되어 약 60nm 정도에서 0에 가깝게 된다. 따라서, 자성재료층(210)에 티타늄을 사용하는 경우 자성재료층(210)의 두께가 대략 60nm 이상이면 550nm의 파장을 갖는 광에 대해 거의 완전한 편광 분리가 가능하다.
상기 능동형 반사 편광자(200)의 보다 상세한 구성에 대해서는 본 출원인의 특허출원 제 2007-0046199호를 참조할 수 있다. 상기 문헌에 의하면 편광소멸비는 자성재료층(210)의 두께가 커질수록 큰 값을 가지며, 자성재료층(210)의 두께가 작은 범위에서도 편광 분리 특성이 매우 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 전환형 액정 디스플레이 장치(500)는 이와 같은 작용을 가지는 능동형 반사 편광자(200)을 채용하여 야외광을 사용하는 반사 모드 및 백라이트(100)의 광을 사용하는 투과 모드를 구현하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치는 능동형 반사 편광자를 채용하여 액정 셀 전체가 선택적으로 투과 모드 또는 반사 모드로 전환될 수 있는 특징을 가진다.
이에 따라, 야외광을 사용하는 반사 모드나 백라이트를 사용하는 투과 모드 각각에서 셀 전체가 사용되므로 해상도의 저하가 없고 휘도 특성이 우수한 디스플레이를 제공할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치는 야외 시인성이 향상되고 소비전력 최소화가 가능하여 보다 경쟁력 있는 모바일 기기를 위해 채용될 수 있다.
이러한 본원 발명인 액정 디스플레이 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 백라이트;
    자기장이 인가되지 않을 때, 외부에서 입사되는 광을 반사시키는 리플렉터로, 자기장이 인가될 때, 상기 백라이트로부터 입사하는 광 중 제1편광의 광은 반사시키고 상기 제1편광과 수직인 제2편광의 광은 투과시키는 반사형 편광자로 제어되는 능동형 반사 편광자;
    입사광을 변조하여 화상을 형성하는 것으로,
    액정층과 상기 액정층의 양측에 마련된 제1편광자 및 제2편광자를 구비하는 액정 패널;을 포함하여, 반사모드 및 투과모드로 전환 가능한 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 편광자 중 상기 능동형 반사 편광자와 마주하는 편광자의 투과축은 상기 능동형 반사 편광자를 투과하는 광의 편광 방향과 나란한 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트의 배면에는 상기 능동형 반사 편광자에서 상기 백라이트 쪽으로 반사된 광을 상기 능동형 반사 편광자 쪽으로 반사하는 반사부재가 마련된 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 능동형 반사 편광자는,
    자성물질로 이루어진 것으로, 외부 자기장이 인가되면 자기 모멘트들이 일정한 방향으로 배열되고, 인가되지 않으면 랜덤하게 배열되는 자성재료층;
    상기 자성재료층에 자기장을 인가하기 위한 자기장 인가수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 백라이트가 구동될 때 상기 자기장 인가 수단이 동시에 구동되도록 제어하는 제어부가 마련되는 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 자기장 인가 수단은, 상기 자성재료층의 둘레에 배치된 판상의 투명 전극 및 상기 투명 전극에 전류를 제공하는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 판상의 투명 전극은 상기 자성재료층의 둘레를 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 판상의 투명 전극은 상기 자성재료층의 상면 및 하면 중에서 어느 한 면 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 자기장 인가 수단은, 상기 자성재료층의 둘레에 일정한 간격으로 배치 된 다수의 와이어 및 상기 다수의 와이어들에 전류를 제공하는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 전환형 액정 디스플레이 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020070056753A 2007-02-16 2007-06-11 능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치 KR101353397B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070056753A KR101353397B1 (ko) 2007-06-11 2007-06-11 능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치
US12/017,803 US7864269B2 (en) 2007-02-16 2008-01-22 Liquid crystal display device switchable between reflective mode and transmissive mode by employing active reflective polarizer
CN2008800122707A CN101657753B (zh) 2007-02-16 2008-01-31 通过采用有源反射偏振器可在反射模式与透射模式之间切换的液晶显示器件
PCT/KR2008/000592 WO2008100027A1 (en) 2007-02-16 2008-01-31 Liquid crystal display device switchable between reflective mode and transmissive mode by employing active reflective polarizer
JP2009549512A JP5074526B2 (ja) 2007-02-16 2008-01-31 能動型反射偏光子を採用して反射モード及び透過モード間で切替可能な液晶ディスプレイ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070056753A KR101353397B1 (ko) 2007-06-11 2007-06-11 능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080108770A KR20080108770A (ko) 2008-12-16
KR101353397B1 true KR101353397B1 (ko) 2014-01-20

Family

ID=40368328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070056753A KR101353397B1 (ko) 2007-02-16 2007-06-11 능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101353397B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101762370B1 (ko) 2011-02-01 2017-08-07 삼성디스플레이 주식회사 반사 투과형 액정 표시 장치
KR20150007565A (ko) 2013-07-11 2015-01-21 삼성전자주식회사 투과반사형 영상표시장치 및 그 제어방법
CN109031752B (zh) * 2017-06-16 2023-11-14 京东方科技集团股份有限公司 一种反射式液晶显示面板及显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10206844A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Sharp Corp 液晶表示装置
KR20000023013A (ko) * 1998-09-11 2000-04-25 야스카와 히데아키 액정 패널의 구동 장치 및 액정 장치
US20020186469A1 (en) 2001-03-12 2002-12-12 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Polarization element and method for manufacturing the same
US20080198294A1 (en) 2007-02-16 2008-08-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display device switchable between reflective mode and transmissive mode by employing active reflective polarizer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10206844A (ja) * 1997-01-24 1998-08-07 Sharp Corp 液晶表示装置
KR20000023013A (ko) * 1998-09-11 2000-04-25 야스카와 히데아키 액정 패널의 구동 장치 및 액정 장치
US20020186469A1 (en) 2001-03-12 2002-12-12 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Polarization element and method for manufacturing the same
US20080198294A1 (en) 2007-02-16 2008-08-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display device switchable between reflective mode and transmissive mode by employing active reflective polarizer

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080108770A (ko) 2008-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5074526B2 (ja) 能動型反射偏光子を採用して反射モード及び透過モード間で切替可能な液晶ディスプレイ装置
JP3162210B2 (ja) 液晶表示装置
KR100621495B1 (ko) 화상 표시 상태와 거울 상태를 전환 가능한 장치, 및이것을 구비한 기기
WO2017017960A1 (en) Sunlight readable lcd with uniform in-cell retarder
JPWO2018221413A1 (ja) 表示装置
US6462805B1 (en) Reverse-mode direct-view display employing a liquid crystal having a characteristic wavelength in the non-visible spectrum
KR100348993B1 (ko) 액정 표시장치
CN101657753B (zh) 通过采用有源反射偏振器可在反射模式与透射模式之间切换的液晶显示器件
JP2008096458A (ja) ディスプレイおよびそれに用いられる視野角制御装置
KR101170911B1 (ko) 광시야각과 협시야각의 모드전환이 가능한 액정표시장치 및그 제조방법
KR20110083141A (ko) 액정표시장치
EP1557712A1 (en) Circular polariser arrangements for transmissive and transflective chiral nematic liquid crystal displays
KR101353397B1 (ko) 능동형 반사 편광자를 채용하여 반사 모드 및 투과 모드로전환 가능한 전환형 액정 디스플레이 장치
CN108919584B (zh) 一种显示装置
JP2005534989A (ja) 反射透過型液晶表示装置
KR100539836B1 (ko) 액정표시장치
US20180284539A1 (en) Transflective lcd
KR20010090961A (ko) 반사투과형 액정표시장치
WO2013031361A1 (ja) 液晶表示パネルおよび液晶表示装置
US9007548B2 (en) Wide view angle liquid crystal display device operating in normally white mode
CN115728983A (zh) 一种显示模组和显示装置
JP2005084593A (ja) 液晶表示素子およびその製造方法
KR100562174B1 (ko) 반투과형 액정표시소자
KR101746852B1 (ko) 투명표시장치 및 그 구동방법
KR20010045205A (ko) 콜레스테릭 액정 컬러필터를 갖는 반사형 액정표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee