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
透過モード及び反射モード間で切替可能な液晶ディスプレイ装置が開示されている。該液晶ディスプレイ装置は、バックライト；印加される磁場いかんによって、入射光を反射させるリフレクタ、または第１偏光の光は反射させ、第１偏光と垂直である第２偏光の光は透過させる反射型偏光子として動作する能動型反射偏光子；入射光を変調して画像を形成する液晶パネルを含む。該液晶パネルは、液晶層、該液晶層の背面に設けられ、該能動型反射偏光子と対向する第１偏光子、及び該液晶層の前面に設けられた第２偏光子を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動型反射偏光子を採用し、外部光を使用する反射モード及びバックライトを使用する透過モード間で切替可能な液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）など、携帯機器の普及が拡大するにつれて、低電力消耗、すぐれた野外視認性を要求するディスプレイが要求されている。かような要求に対応するために、既存のバックライトを利用する透過型液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）に、外部光を利用する反射型ＬＣＤの機能を結合した半透過（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ）ＬＣＤに対する研究が活発に進められている。
【０００３】
図１は、特許文献１で開示する半透過ＬＣＤの概略的な構成を示している。図面を参照すれば、半透過ＬＣＤは、バックライト装置２０、下部基板４０、液晶層６０、上部基板５０を備え、液晶層６０は、反射電極４６が形成され、外部からの光を反射させる領域と、バックライト装置２０からの光を透過させる透過領域４３とに分けられている。
【０００４】
かような構成は、基本的に、セルを半分に分け、それぞれ透過モード及び反射モードに利用することにより、解像度低下及びそれぞれのモードでの輝度が低下してしまう。また、液晶セル内部に、反射電極４６を構成せねばならず、透過モード及び反射モードの光路差を補償するために、例えば、ｄ４＝２ｄ３の関係を満足する互いに異なるセルギャップを構成しなければならないために、半透過ＬＣＤの製造工程が複雑である。
【０００５】
図２Ａ及び図２Ｂは、特許文献２で開示するＬＣＤの概略的な構成を示している。図面を参照すれば、ＬＣＤは、バックライト８０、コレステリック液晶（ＣＬＣ：ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）セル７２と１／４波長板７４とを具備するミラーアセンブリ７０、第２偏光子６７、液晶セル６５、第１偏光子６３を備えている。外部光６１を使用する反射モード（図２Ａ）で、ＣＬＣセル７２は、円偏光を選択的に反射するミラーの役割を行うように駆動され、無偏光の外部光６１のうち、第１偏光子６３、液晶セル６５及び第２偏光子６７を通過した線偏光は、１／４波長板７４を経て、ＣＬＣセル７２で反射される所定円偏光状態でＣＬＣセル７２に入射されるので、ＣＬＣセル７２によって反射される。このように反射された光は、再び１／４波長板７４を経て、線偏光状態で液晶セル６５に入射され、液晶セル６５に印加される電圧いかんによってＯＮ／ＯＦＦ制御されて画像を形成する。バックライト８０からの光を使用する透過モード（図２Ｂ）で、ＣＬＣセル７２は、あらゆる光を透過するように駆動され、バックライト８０から照射された無偏光の光は、ミラーアセンブリ７０及び第２偏光子６７を経て、線偏光状態で液晶セル６５に入射され、液晶セル６５に印加される電圧いかんによって、ＯＮ／ＯＦＦ制御されて画像を形成する。
【０００６】
かような構成において、一般的に、ＣＬＣの場合、入射光の角度や波長に敏感であって、可視光領域全体に対して反射特性を確保するためには、マルチレイヤが必要であり、コレステリック液晶セル形成のためのガラス基板及び線偏光切替用の１／４波長板が必要であり、薄型及び製造コスト節減に限界がある。また、ＣＬＣの場合、駆動電圧が高く、消費電力減少にも限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許６，６５４，０８７号明細書
【特許文献２】米国特許６，７１０，８３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は、前述の問題点と前記で言及されていない他の問題点とを克服しようとするものである。また、本発明は、前述の問題点を克服することが要求されず、本発明の実施形態は、前述の問題点のうち、いずれか一つでも克服できないこともある。
【０００９】
本発明の実施形態は、磁場によって制御される能動型反射偏光子を採用することで簡単な構造を有する。また、液晶セル全体が選択的に透過モードあるいは反射モードとして使われることで、使用環境にかかわらず最大化された性能を有する切替型ＬＣＤを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、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を提供する。本発明による切替型ＬＣＤは、バックライトと、磁場が印加されているかどうかによってリフレクタまたは反射型偏光子として動作する能動型反射偏光子と、入射光を変調して画像を形成する液晶パネルとを含む。該液晶パネルは、液晶層と、前記液晶層の両側に設けられた第１偏光子及び第２偏光子とを含む。
【００１１】
前記能動型反射偏光子は、磁場が印加されるとき、前記バックライトから入射される光のうち、第１偏光の光は反射させ、前記第１偏光と垂直である第２偏光の光は透過させる反射型偏光子として機能し、磁場が印加されないとき、外部から入射される光を反射させるリフレクタとして機能する。
【００１２】
前記第１偏光子及び第２偏光子のうち、前記能動型反射偏光子と対向する偏光子の透過軸は、前記能動型反射偏光子を透過する光の偏光方向と平行であることを特徴とする。
【００１３】
前記バックライトの背面には、前記能動型反射偏光子から反射された光を前記能動型反射偏光子側に反射する反射部材が設けられ、前記反射部材の上面には、前記能動型反射偏光子から反射された光をリサイクルするリサイクル部材が設けられうる。
【００１４】
前記リサイクル部材は、偏光切替部材を含む。
【００１５】
前記能動型反射偏光子は、伝導性軟磁性物質からなり、外部磁場が印加されれば、磁気モーメントが一定方向に配列され、印加されなければ、ランダムに配列される磁性材料層と、前記磁性材料層に磁場を印加するための磁場印加手段とを含むことを特徴とする。
【００１６】
切替型ＬＣＤは、前記バックライトが駆動されるとき、前記磁場印加手段が同時に駆動されるように制御する制御部を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるＬＣＤは、能動型反射偏光子を採用し、液晶セル全体が選択的に透過モードまたは反射モード間で切替されうる特徴を有する。
【００１８】
これにより、外部光を使用する反射モードや、バックライトを使用する透過モードそれぞれで、液晶セル全体が使われるので、解像度の低下がなく、輝度特性にすぐれるディスプレイを提供されうる。かようなディスプレイ装置は、野外視認性が向上し、消費電力最小化が可能になって、さらに競争力あるモバイル機器のために採用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】米国特許６，６５４，０８７号明細書で開示する半透過ＬＣＤの概略的な構成を示す図面である。
【図２Ａ】米国特許６，７１０，８３１号明細書で開示するＬＣＤの概略的な構成を示す図面である。
【図２Ｂ】米国特許６，７１０，８３１号明細書で開示するＬＣＤの概略的な構成を示す図面である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、反射モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、反射モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図４Ａ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、透過モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、透過モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図５】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤに採用された能動型反射偏光子の概略的な構成を示す図面である。
【図６】入射光のＨ成分が磁化Ｍの方向と平行である場合及び垂直である場合について、能動型反射偏光子の磁性材料層深さによる磁場強度を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態による切替型液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）について詳細に説明する。
【００２１】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態による切替型ＬＣＤ５００の概略的な構成を示している。図面を参照すれば、切替型ＬＣＤ５００は、バックライト１００、能動型反射偏光子２００、液晶パネル３００を備える。
【００２２】
能動型反射偏光子２００は、入射光を反射させるリフレクタと、磁場成分が第１方向である入射光を反射させ、磁場成分が第２方向である入射光を透過させる反射型偏光子との間で印加された磁場によって切替される。ここで、第２方向は、印加された磁場の方向と垂直である。
【００２３】
磁場が印加されないとき、能動型反射偏光子２００は磁化されない。磁場が印加されるとき、能動型反射偏光子２００は、所定方向に磁化される。例えば、Ｘ方向のＭ値を有することができる。能動型反射偏光子２００の詳細な構成及び機能は後述する。
【００２４】
一方、能動型反射偏光子２００に磁場が印加されずにリフレクタとして機能するときは、外部光を利用して画像を形成するので、バックライト１００の光は必要ではない。能動型反射偏光子２００に磁場が印加されて反射型偏光子として機能するときは、バックライト１００での光が使われる。このために、切替型ＬＣＤ５００は、バックライト１００の駆動と、能動型反射偏光子２００を制御する磁場の印加とが同時になされるように制御する制御部４１０を具備できる。
【００２５】
また、切替型ＬＣＤ５００の背面には、能動型反射偏光子２００が反射型偏光子の役割を行うとき、前記能動型反射偏光子２００から反射された光を再び能動型反射偏光子２００側に反射させる反射部材１２０が設けられ、前記反射部材１２０の上面には、能動型反射偏光子２００を透過できずに反射された偏光光をリサイクルするリサイクル部材がさらに設けられうる。前記リサイクル部材は、１／４波長板のような偏光切替部材１３０を含んでなされうる。
【００２６】
液晶パネル３００は、光を変調させて画像を形成するものであり、２枚のガラス基板３３０，３７０間に封止された液晶層３５０と、液晶層３５０の背面に設けられ、能動型反射偏光子２００と対向する第１偏光子３１０と、液晶層３５０の前面に設けられた第２偏光子３９０とを含む。液晶パネル３００は、それ以外にも、図示されていないが、カラー光を形成するためのカラーフィルタや、個々の画素を制御するための画素電極を含んでいる。液晶層３５０は、印加される電圧によって、入射光の偏光状態をそのまま維持させたり、または入射光の偏光を直交する偏光に変える役割を行う。以下の説明で、液晶層３５０の液晶は、ＶＡ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードに配列されており、液晶層３５０に電圧が印加されていない場合、液晶層３５０を通過する光の偏光状態が維持され、液晶層３５０に電圧が印加された場合、液晶層３５０を通過する光の偏光が直交する偏光に変わるものとする。ただし、これは例示的なものであり、他の液晶モードが採用でき、採用された液晶モードによって、他の作用も可能である。液晶層３５０は、一方向に線形偏光された光を使用するので、液晶層３５０の背面には、第１偏光子３１０が設けられる。また、液晶層３５０の前面には、第２偏光子３９０が設けられる。第１偏光子３１０及び第２偏光子３９０の透過軸互いに直交する方向になりうる。例えば、第１偏光子３１０は、入射光のうち、第１方向（Ｘ方向）に偏光された第１偏光の光を透過させ、残りは吸収する。第２偏光子３９０は、入射光のうち、第２方向（Ｙ方向）に偏光された第２偏光の光を透過させ、残りは吸収する。ただし、これは例示的なものであり、液晶モードによって、第１偏光子３１０及び第２偏光子３９０の透過軸が同じ方向になることも可能である。
【００２７】
また、能動型反射偏光子２００を透過した光が入射される第１偏光子３１０の透過軸は、能動型反射偏光子２００を透過した光の偏光と一致する方向にする。
【００２８】
切替型ＬＣＤ５００が外部光を使用する反射モード、及びバックライト１００からの光を使用する透過モードで動作する作用について説明すれば、次の通りである。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の切替型ＬＣＤ５００が反射モードで動作する場合、それぞれピクセルオフ及びピクセルオンに該当する光の経路を示す。反射モードは、外部光を使用して画像を形成するモードであり、入射された外部光を反射または吸収させることによって、画像を形成する。このような環境で、バックライト１００はオフ状態になり、能動型反射偏光子２００には磁場が印加されず、磁化量（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）が０である状態になるように、制御部４１０によって制御される。これにより、前記能動型反射偏光子２００はリフレクタの役割を行い、これについては後述する。図３Ａを参照すれば、液晶パネル３００の前面から入射される光は、無偏光の光であり、第２偏光子３９０を透過した後、第２方向（Ｙ方向）に偏光された第２偏光の光になる。液晶層３５０には、このとき、電圧が印加されず、従って、液晶層３５０を通過する光の偏光状態は、そのまま維持される。すなわち、液晶層３５０に入射する前記第２偏光の光は、そのまま第２偏光状態を維持して第１偏光子３１０に入射され、第１偏光子３１０を透過できずに吸収されるので、ピクセルオフ状態を形成する。図３Ｂを参照すれば、液晶層３５０に電圧が印加された場合であり、これによって、液晶層３５０に入射する光の偏光が直交する偏光に変わる。すなわち、第２偏光子３９０を透過した第２偏光の光は、液晶層３５０を通過する間に第１偏光の光に偏光状態が変わる。従って、第１偏光の光は、第１偏光子３１０を透過して能動型反射偏光子２００に入射される。このとき、能動型反射偏光子２００には磁場が印加されず、従って、磁化量が０である場合であり、能動型反射偏光子２００は、入射光を偏光に関係なく反射させるリフレクタの役割を行う。従って、入射された第１偏光の光を液晶パネル３００側に反射させ、反射された光は、第１偏光子３１０を透過する。また、第１偏光子３１０を透過した光は、液晶層３５０を過ぎる間に第２偏光の光に偏光状態が変わるので、第２偏光の光は、第２偏光子３９０を透過してピクセルオン状態を形成する。
【００３０】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の切替型ＬＣＤ５００が透過モードで動作する場合、それぞれピクセルオフ及びピクセルオンに該当する光の経路を示す。透過モードは、バックライト１００の光を使用して画像を形成するモードであり、バックライト１００からの光を透過または遮断させることによって、画像を形成する。このようなモードで、バックライト１００は、光を供給するオン状態になって、能動反射型偏光子２００には磁場が印加されて磁化が形成されるように制御部４１０によって制御される。これによって、能動型反射偏光子２００は、反射型偏光子として機能し、これについては後述する。図４Ａを参照すれば、バックライト１００で形成された無偏光の光は、能動型反射偏光子２００に入射される。このとき、能動型反射偏光子２００は、Ｘ方向に磁化された状態であるので、能動型反射偏光子２００に入射された光のうち、Ｘ方向の磁場成分Ｈを有する光は、能動型反射偏光子２００によって反射される。Ｈの方向は、電場成分Ｅ（図５）に垂直な方向である。一般的に、電場成分Ｅの方向が偏光方向を示すので、Ｘ方向の磁場成分Ｈを有する光は、Ｙ方向に偏光された第２偏光の光を指すことができる。反対に、Ｙ方向の磁場成分Ｈを有する光は、能動型反射偏光子２００を透過する。同様に、Ｙ方向の磁場成分Ｈを有する光は、Ｘ方向に偏光された第１偏光の光を指すことができる。第２偏光の光は、能動型反射偏光子２００から反射された後、再びバックライト１００に向かい、反射部材１２０によって反射され、さらに偏光切替部材１３０によって能動型反射偏光子２００を透過できる偏光に偏光方向が変わることによって、リサイクルされうる。第１偏光の光は、透過軸がＸ方向に形成された第１偏光子３１０を透過し、電圧が印加されていない状態の液晶層３５０を過ぎる間、同じ偏光状態を維持する。従って、第１偏光の光は、Ｙ方向を透過軸とする第２偏光子３９０を透過できないので、ピクセルオフ状態を形成する。図４Ｂを参照すれば、バックライト１００で形成された無偏光の光のうち、第１偏光の光が液晶層３５０に入射される。このとき、液晶層３５０には電圧が印加され、液晶層３５０を過ぎる光の偏光は、直交する偏光に変わるので、前記第１偏光の光は、第２偏光に変わる。従って、第２偏光の光が第２偏光子３９０を透過することによって、ピクセルオン状態を形成する。
【００３１】
以下、本発明による切替型ＬＣＤ５００に採用された能動型反射偏光子２００について説明する。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態に係る切替型ＬＣＤ５００に採用された能動型反射偏光子２００の概略的な構成を示している。
【００３３】
図５を参照すれば、能動型反射偏光子２００は、磁性材料層２１０と、前記磁性材料層２１０に磁場を印加するための磁場印加手段とを備える。該磁場印加手段は、磁性材料層２１０の周囲に設けられた板状の透明電極２２０、及び前記透明電極２２０に電流を供給するための電源２３０を含んでなりうる。透明電極２２０は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）からなりうる。透明電極２２０は、図示されているように、磁性材料層２１０の周囲を覆い包む形態になり、磁性材料層２１０の上面及び下面のうち、いずれか一面にのみ形成されることもある。すなわち、前記磁場印加手段は、磁性材料層２１０を一方向に磁化させることができるものであるならば、いかなる構成でも可能である。例えば、前記磁場印加手段は、磁性材料層２１０の周囲に一定間隔で配された多数のワイヤ及び前記多数のワイヤに電流を提供する電源を含んでなされうる。前記ワイヤは、磁性材料層２１０の周囲を囲むように配され、磁性材料層２１０の上面及び下面のうち、いずれか一面上にのみ配される構成も可能である。
【００３４】
磁性材料層２１０は、外部磁場が印加されれば、磁気モーメントが一定方向に配列され、印加されなければ、磁気モーメントがランダムに配列される磁性物質からなりうる。磁性物質は、自発磁化された磁気モーメントｍｓを有するが、印加された外部磁場がない状態で、磁気モーメントｍｓは、ランダムな方向に向かうので（図示せず）、磁性材料層２１０の総磁化Ｍは０になる。外部磁場が印加されていない状態の磁性材料層２１０に入射する光の経路について見れば、電磁波である光は、表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）以上の厚さを有する媒質を通過できない。表皮深さは、入射する電磁波の振幅が１／ｅに小さくなる深さを意味し、これは、入射光の波長、媒質の透磁率及び伝導度によって決定される値である。透磁率、伝導度が高いほど表皮深さは、小さな値を有するようになる。かような性質は、入射光の磁場成分Ｈが磁気モーメントの配列方向と同じ偏光の光は、前記磁気モーメントｍｓによって反射されると説明されうる。すなわち、磁性材料層２１０に入射する無偏光状態の光Ｓｉは、ランダムな方向の磁場成分Ｈを有する偏光成分に分類される。各偏光成分は、磁性材料層２１０の深さ方向に沿って進むことによって、それぞれのＨ成分と同じ方向に面する磁気モーメントに出合い、前記磁気モーメントによって反射される。磁性材料層２１０を通過できずにいずれも反射される。すなわち、入射された無偏光状態の光は、偏光成分に関係なしにいずれも磁性材料層２１０を通過できず、無偏光状態の光として反射される。
【００３５】
一方、図５に示してあるように、電源２３０によって、透明電極２２０に電流Ｉが供給されれば、磁性材料層２１０内のほとんどの磁気モーメントｍｓが一方向に向かうるようになる。例えば、磁性材料層２１０がＸ方向の総磁化Ｍを有する。その場合、無偏光状態の入射光Ｓｉのうち、磁場成分ＨがＸ方向である光Ｓｒは、同じ方向の磁気モーメントｍｓによって反射される。しかし、入射光の磁場成分ＨがＹ方向である光Ｓｔは、磁性材料層２１０を通過しつつ、同じ方向の磁気モーメントｍｓにほとんど出合わないので、磁性材料層２１０を透過する。このように、一方向に磁化された磁化Ｍを有する磁性材料層２１０は、前記磁化Ｍと同じ方向の磁場成分Ｈを有する光は反射させ、磁化Ｍと垂直である磁場成分Ｈを光は透過させる。図５に図示されているように、磁場成分Ｈの方向と、電場成分Ｅの方向は、互いに垂直である。電場成分Ｅの方向は、一般的に光の偏光方向を示す。
【００３６】
磁性材料層２１０をなる磁性物質としては、外部磁場が印加された場合、磁気モーメントが外部磁場方向に向かい、印加されていた外部磁場が消えた場合には、再びランダムな方向に向かうように、軟磁性物質（ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）が採用されることが望ましい。また、磁性材料層２１０の厚さは、入射光に対する磁性材料層２１０の表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）以上になることが望ましい。透磁率、伝導度が大きいほど表皮深さは小さくなるので、磁性材料層２１０は、伝導性軟磁性物質からなることが望ましい。例えば、チタン、コバルト、鉄、コバルト−白金または鉄酸化物のうち、いずれか一つが採用されうる。
【００３７】
図６は、入射光の磁場成分Ｈが磁化Ｍの方向と平行である場合、及び垂直である場合について、能動型反射偏光子の磁性材料層２１０の深さによる磁場強度を示したグラフである。ここで、入射光の波長は、およそ５５０ｎｍであり、磁性材料層２１０にチタンを使用した場合である。チタンの場合、２０℃の室温で、１８×１０−５の磁化率と、およそ２．３８×１０６Ｓ（ｓｉｍｅｎｓ）の導電度とを有する。図６を参照すれば、磁性材料層２１０の磁化方向と垂直な磁場成分Ｈを有する光は、磁性材料層２１０の深さによる磁場強度の振幅の変化が相対的に小さい。一方、磁性材料層２１０の磁化方向と平行な磁場成分Ｈを有する光は、深さ方向によって磁場強度の振幅が大きく減衰され、約６０ｎｍで０に近くなる。従って、磁性材料層２１０にチタンを使用する場合、磁性材料層２１０の厚さが約６０ｎｍ以上であるならば、５５０ｎｍの波長を有する光対してほぼ完全な偏光分離が可能である。
【００３８】
前記能動型反射偏光子２００のさらに詳細な構成については、本出願人の韓国特許出願第２００７−００４６１９９号を参照できる。前記文献によれば、偏光消滅比は、磁性材料層２１０の厚さが大きくなるほど大きい値を有し、磁性材料層２１０の厚さが小さい範囲でも、偏光分離特性に非常にすぐれるということが分かる。
【００３９】
本発明の切替型ＬＣＤ５００は、かような作用を有する能動型反射偏光子２００を採用し、外部光を使用する反射モード、及びバックライト１００の光を使用する透過モードを具現するのである。
【００４０】
かような本願発明であるＬＣＤは、理解を助けるために図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動型反射偏光子を採用し、外部光を使用する反射モード及びバックライトを使用する透過モード間で切替可能な液晶ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）など、携帯機器の普及が拡大するにつれて、低電力消耗、すぐれた野外視認性を要求するディスプレイが要求されている。かような要求に対応するために、既存のバックライトを利用する透過型液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）に、外部光を利用する反射型ＬＣＤの機能を結合した半透過（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ）ＬＣＤに対する研究が活発に進められている。
【０００３】
図１は、特許文献１で開示する半透過ＬＣＤの概略的な構成を示している。図面を参照すれば、半透過ＬＣＤは、バックライト装置２０、下部基板４０、液晶層６０、上部基板５０を備え、液晶層６０は、反射電極４６が形成され、外部からの光を反射させる領域と、バックライト装置２０からの光を透過させる透過領域４３とに分けられている。
【０００４】
かような構成は、基本的に、セルを半分に分け、それぞれ透過モード及び反射モードに利用することにより、解像度低下及びそれぞれのモードでの輝度が低下してしまう。また、液晶セル内部に、反射電極４６を構成せねばならず、透過モード及び反射モードの光路差を補償するために、例えば、ｄ４＝２ｄ３の関係を満足する互いに異なるセルギャップを構成しなければならないために、半透過ＬＣＤの製造工程が複雑である。
【０００５】
図２Ａ及び図２Ｂは、特許文献２で開示するＬＣＤの概略的な構成を示している。図面を参照すれば、ＬＣＤは、バックライト８０、コレステリック液晶（ＣＬＣ：ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）セル７２と１／４波長板７４とを具備するミラーアセンブリ７０、第２偏光子６７、液晶セル６５、第１偏光子６３を備えている。外部光６１を使用する反射モード（図２Ａ）で、ＣＬＣセル７２は、円偏光を選択的に反射するミラーの役割を行うように駆動され、無偏光の外部光６１のうち、第１偏光子６３、液晶セル６５及び第２偏光子６７を通過した線偏光は、１／４波長板７４を経て、ＣＬＣセル７２で反射される所定円偏光状態でＣＬＣセル７２に入射されるので、ＣＬＣセル７２によって反射される。このように反射された光は、再び１／４波長板７４を経て、線偏光状態で液晶セル６５に入射され、液晶セル６５に印加される電圧いかんによってＯＮ／ＯＦＦ制御されて画像を形成する。バックライト８０からの光を使用する透過モード（図２Ｂ）で、ＣＬＣセル７２は、あらゆる光を透過するように駆動され、バックライト８０から照射された無偏光の光は、ミラーアセンブリ７０及び第２偏光子６７を経て、線偏光状態で液晶セル６５に入射され、液晶セル６５に印加される電圧いかんによって、ＯＮ／ＯＦＦ制御されて画像を形成する。
【０００６】
かような構成において、一般的に、ＣＬＣの場合、入射光の角度や波長に敏感であって、可視光領域全体に対して反射特性を確保するためには、マルチレイヤが必要であり、コレステリック液晶セル形成のためのガラス基板及び線偏光切替用の１／４波長板が必要であり、薄型及び製造コスト節減に限界がある。また、ＣＬＣの場合、駆動電圧が高く、消費電力減少にも限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許６，６５４，０８７号明細書
【特許文献２】米国特許６，７１０，８３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は、前述の問題点と前記で言及されていない他の問題点とを克服しようとするものである。また、本発明は、前述の問題点を克服することが要求されず、本発明の実施形態は、前述の問題点のうち、いずれか一つでも克服できないこともある。
【０００９】
本発明の実施形態は、磁場によって制御される能動型反射偏光子を採用することで簡単な構造を有する。また、液晶セル全体が選択的に透過モードあるいは反射モードとして使われることで、使用環境にかかわらず最大化された性能を有する切替型ＬＣＤを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、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を提供する。本発明による切替型ＬＣＤは、バックライトと、磁場が印加されているかどうかによってリフレクタまたは反射型偏光子として動作する能動型反射偏光子と、入射光を変調して画像を形成する液晶パネルとを含む。該液晶パネルは、液晶層と、前記液晶層の両側に設けられた第１偏光子及び第２偏光子とを含む。
【００１１】
前記能動型反射偏光子は、磁場が印加されるとき、前記バックライトから入射される光のうち、第１偏光の光は反射させ、前記第１偏光と垂直である第２偏光の光は透過させる反射型偏光子として機能し、磁場が印加されないとき、外部から入射される光を反射させるリフレクタとして機能する。
【００１２】
前記第１偏光子及び第２偏光子のうち、前記能動型反射偏光子と対向する偏光子の透過軸は、前記能動型反射偏光子を透過する光の偏光方向と平行であることを特徴とする。
【００１３】
前記バックライトの背面には、前記能動型反射偏光子から反射された光を前記能動型反射偏光子側に反射する反射部材が設けられ、前記反射部材の上面には、前記能動型反射偏光子から反射された光をリサイクルするリサイクル部材が設けられうる。
【００１４】
前記リサイクル部材は、偏光切替部材を含む。
【００１５】
前記能動型反射偏光子は、伝導性軟磁性物質からなり、外部磁場が印加されれば、磁気モーメントが一定方向に配列され、印加されなければ、ランダムに配列される磁性材料層と、前記磁性材料層に磁場を印加するための磁場印加手段とを含むことを特徴とする。
【００１６】
切替型ＬＣＤは、前記バックライトが駆動されるとき、前記磁場印加手段が同時に駆動されるように制御する制御部を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるＬＣＤは、能動型反射偏光子を採用し、液晶セル全体が選択的に透過モードまたは反射モード間で切替されうる特徴を有する。
【００１８】
これにより、外部光を使用する反射モードや、バックライトを使用する透過モードそれぞれで、液晶セル全体が使われるので、解像度の低下がなく、輝度特性にすぐれるディスプレイを提供されうる。かようなディスプレイ装置は、野外視認性が向上し、消費電力最小化が可能になって、さらに競争力あるモバイル機器のために採用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】米国特許６，６５４，０８７号明細書で開示する半透過ＬＣＤの概略的な構成を示す図面である。
【図２Ａ】米国特許６，７１０，８３１号明細書で開示するＬＣＤの概略的な構成を示す図面である。
【図２Ｂ】米国特許６，７１０，８３１号明細書で開示するＬＣＤの概略的な構成を示す図面である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、反射モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、反射モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図４Ａ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、透過モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤの概略的な構成と、透過モードで作用するときの光路とを示す図面である。
【図５】本発明の実施形態による切替型ＬＣＤに採用された能動型反射偏光子の概略的な構成を示す図面である。
【図６】入射光のＨ成分が磁化Ｍの方向と平行である場合及び垂直である場合について、能動型反射偏光子の磁性材料層深さによる磁場強度を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態による切替型液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）について詳細に説明する。
【００２１】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態による切替型ＬＣＤ５００の概略的な構成を示している。図面を参照すれば、切替型ＬＣＤ５００は、バックライト１００、能動型反射偏光子２００、液晶パネル３００を備える。
【００２２】
能動型反射偏光子２００は、入射光を反射させるリフレクタと、磁場成分が第１方向である入射光を反射させ、磁場成分が第２方向である入射光を透過させる反射型偏光子との間で印加された磁場によって切替される。ここで、第２方向は、印加された磁場の方向と垂直である。
【００２３】
磁場が印加されないとき、能動型反射偏光子２００は磁化されない。磁場が印加されるとき、能動型反射偏光子２００は、所定方向に磁化される。例えば、Ｘ方向のＭ値を有することができる。能動型反射偏光子２００の詳細な構成及び機能は後述する。
【００２４】
一方、能動型反射偏光子２００に磁場が印加されずにリフレクタとして機能するときは、外部光を利用して画像を形成するので、バックライト１００の光は必要ではない。能動型反射偏光子２００に磁場が印加されて反射型偏光子として機能するときは、バックライト１００での光が使われる。このために、切替型ＬＣＤ５００は、バックライト１００の駆動と、能動型反射偏光子２００を制御する磁場の印加とが同時になされるように制御する制御部４１０を具備できる。
【００２５】
また、切替型ＬＣＤ５００の背面には、能動型反射偏光子２００が反射型偏光子の役割を行うとき、前記能動型反射偏光子２００から反射された光を再び能動型反射偏光子２００側に反射させる反射部材１２０が設けられ、前記反射部材１２０の上面には、能動型反射偏光子２００を透過できずに反射された偏光光をリサイクルするリサイクル部材がさらに設けられうる。前記リサイクル部材は、１／４波長板のような偏光切替部材１３０を含んでなされうる。
【００２６】
液晶パネル３００は、光を変調させて画像を形成するものであり、２枚のガラス基板３３０，３７０間に封止された液晶層３５０と、液晶層３５０の背面に設けられ、能動型反射偏光子２００と対向する第１偏光子３１０と、液晶層３５０の前面に設けられた第２偏光子３９０とを含む。液晶パネル３００は、それ以外にも、図示されていないが、カラー光を形成するためのカラーフィルタや、個々の画素を制御するための画素電極を含んでいる。液晶層３５０は、印加される電圧によって、入射光の偏光状態をそのまま維持させたり、または入射光の偏光を直交する偏光に変える役割を行う。以下の説明で、液晶層３５０の液晶は、ＶＡ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードに配列されており、液晶層３５０に電圧が印加されていない場合、液晶層３５０を通過する光の偏光状態が維持され、液晶層３５０に電圧が印加された場合、液晶層３５０を通過する光の偏光が直交する偏光に変わるものとする。ただし、これは例示的なものであり、他の液晶モードが採用でき、採用された液晶モードによって、他の作用も可能である。液晶層３５０は、一方向に線形偏光された光を使用するので、液晶層３５０の背面には、第１偏光子３１０が設けられる。また、液晶層３５０の前面には、第２偏光子３９０が設けられる。第１偏光子３１０及び第２偏光子３９０の透過軸互いに直交する方向になりうる。例えば、第１偏光子３１０は、入射光のうち、第１方向（Ｘ方向）に偏光された第１偏光の光を透過させ、残りは吸収する。第２偏光子３９０は、入射光のうち、第２方向（Ｙ方向）に偏光された第２偏光の光を透過させ、残りは吸収する。ただし、これは例示的なものであり、液晶モードによって、第１偏光子３１０及び第２偏光子３９０の透過軸が同じ方向になることも可能である。
【００２７】
また、能動型反射偏光子２００を透過した光が入射される第１偏光子３１０の透過軸は、能動型反射偏光子２００を透過した光の偏光と一致する方向にする。
【００２８】
切替型ＬＣＤ５００が外部光を使用する反射モード、及びバックライト１００からの光を使用する透過モードで動作する作用について説明すれば、次の通りである。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の切替型ＬＣＤ５００が反射モードで動作する場合、それぞれピクセルオフ及びピクセルオンに該当する光の経路を示す。反射モードは、外部光を使用して画像を形成するモードであり、入射された外部光を反射または吸収させることによって、画像を形成する。このような環境で、バックライト１００はオフ状態になり、能動型反射偏光子２００には磁場が印加されず、磁化量（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）が０である状態になるように、制御部４１０によって制御される。これにより、前記能動型反射偏光子２００はリフレクタの役割を行い、これについては後述する。図３Ａを参照すれば、液晶パネル３００の前面から入射される光は、無偏光の光であり、第２偏光子３９０を透過した後、第２方向（Ｙ方向）に偏光された第２偏光の光になる。液晶層３５０には、このとき、電圧が印加されず、従って、液晶層３５０を通過する光の偏光状態は、そのまま維持される。すなわち、液晶層３５０に入射する前記第２偏光の光は、そのまま第２偏光状態を維持して第１偏光子３１０に入射され、第１偏光子３１０を透過できずに吸収されるので、ピクセルオフ状態を形成する。図３Ｂを参照すれば、液晶層３５０に電圧が印加された場合であり、これによって、液晶層３５０に入射する光の偏光が直交する偏光に変わる。すなわち、第２偏光子３９０を透過した第２偏光の光は、液晶層３５０を通過する間に第１偏光の光に偏光状態が変わる。従って、第１偏光の光は、第１偏光子３１０を透過して能動型反射偏光子２００に入射される。このとき、能動型反射偏光子２００には磁場が印加されず、従って、磁化量が０である場合であり、能動型反射偏光子２００は、入射光を偏光に関係なく反射させるリフレクタの役割を行う。従って、入射された第１偏光の光を液晶パネル３００側に反射させ、反射された光は、第１偏光子３１０を透過する。また、第１偏光子３１０を透過した光は、液晶層３５０を過ぎる間に第２偏光の光に偏光状態が変わるので、第２偏光の光は、第２偏光子３９０を透過してピクセルオン状態を形成する。
【００３０】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の切替型ＬＣＤ５００が透過モードで動作する場合、それぞれピクセルオフ及びピクセルオンに該当する光の経路を示す。透過モードは、バックライト１００の光を使用して画像を形成するモードであり、バックライト１００からの光を透過または遮断させることによって、画像を形成する。このようなモードで、バックライト１００は、光を供給するオン状態になって、能動反射型偏光子２００には磁場が印加されて磁化が形成されるように制御部４１０によって制御される。これによって、能動型反射偏光子２００は、反射型偏光子として機能し、これについては後述する。図４Ａを参照すれば、バックライト１００で形成された無偏光の光は、能動型反射偏光子２００に入射される。このとき、能動型反射偏光子２００は、Ｘ方向に磁化された状態であるので、能動型反射偏光子２００に入射された光のうち、Ｘ方向の磁場成分Ｈを有する光は、能動型反射偏光子２００によって反射される。Ｈの方向は、電場成分Ｅ（図５）に垂直な方向である。一般的に、電場成分Ｅの方向が偏光方向を示すので、Ｘ方向の磁場成分Ｈを有する光は、Ｙ方向に偏光された第２偏光の光を指すことができる。反対に、Ｙ方向の磁場成分Ｈを有する光は、能動型反射偏光子２００を透過する。同様に、Ｙ方向の磁場成分Ｈを有する光は、Ｘ方向に偏光された第１偏光の光を指すことができる。第２偏光の光は、能動型反射偏光子２００から反射された後、再びバックライト１００に向かい、反射部材１２０によって反射され、さらに偏光切替部材１３０によって能動型反射偏光子２００を透過できる偏光に偏光方向が変わることによって、リサイクルされうる。第１偏光の光は、透過軸がＸ方向に形成された第１偏光子３１０を透過し、電圧が印加されていない状態の液晶層３５０を過ぎる間、同じ偏光状態を維持する。従って、第１偏光の光は、Ｙ方向を透過軸とする第２偏光子３９０を透過できないので、ピクセルオフ状態を形成する。図４Ｂを参照すれば、バックライト１００で形成された無偏光の光のうち、第１偏光の光が液晶層３５０に入射される。このとき、液晶層３５０には電圧が印加され、液晶層３５０を過ぎる光の偏光は、直交する偏光に変わるので、前記第１偏光の光は、第２偏光に変わる。従って、第２偏光の光が第２偏光子３９０を透過することによって、ピクセルオン状態を形成する。
【００３１】
以下、本発明による切替型ＬＣＤ５００に採用された能動型反射偏光子２００について説明する。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態に係る切替型ＬＣＤ５００に採用された能動型反射偏光子２００の概略的な構成を示している。
【００３３】
図５を参照すれば、能動型反射偏光子２００は、磁性材料層２１０と、前記磁性材料層２１０に磁場を印加するための磁場印加手段とを備える。該磁場印加手段は、磁性材料層２１０の周囲に設けられた板状の透明電極２２０、及び前記透明電極２２０に電流を供給するための電源２３０を含んでなりうる。透明電極２２０は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）からなりうる。透明電極２２０は、図示されているように、磁性材料層２１０の周囲を覆い包む形態になり、磁性材料層２１０の上面及び下面のうち、いずれか一面にのみ形成されることもある。すなわち、前記磁場印加手段は、磁性材料層２１０を一方向に磁化させることができるものであるならば、いかなる構成でも可能である。例えば、前記磁場印加手段は、磁性材料層２１０の周囲に一定間隔で配された多数のワイヤ及び前記多数のワイヤに電流を提供する電源を含んでなされうる。前記ワイヤは、磁性材料層２１０の周囲を囲むように配され、磁性材料層２１０の上面及び下面のうち、いずれか一面上にのみ配される構成も可能である。
【００３４】
磁性材料層２１０は、外部磁場が印加されれば、磁気モーメントが一定方向に配列され、印加されなければ、磁気モーメントがランダムに配列される磁性物質からなりうる。磁性物質は、自発磁化された磁気モーメントｍｓを有するが、印加された外部磁場がない状態で、磁気モーメントｍｓは、ランダムな方向に向かうので（図示せず）、磁性材料層２１０の総磁化Ｍは０になる。外部磁場が印加されていない状態の磁性材料層２１０に入射する光の経路について見れば、電磁波である光は、表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）以上の厚さを有する媒質を通過できない。表皮深さは、入射する電磁波の振幅が１／ｅに小さくなる深さを意味し、これは、入射光の波長、媒質の透磁率及び伝導度によって決定される値である。透磁率、伝導度が高いほど表皮深さは、小さな値を有するようになる。かような性質は、入射光の磁場成分Ｈが磁気モーメントの配列方向と同じ偏光の光は、前記磁気モーメントｍｓによって反射されると説明されうる。すなわち、磁性材料層２１０に入射する無偏光状態の光Ｓｉは、ランダムな方向の磁場成分Ｈを有する偏光成分に分類される。各偏光成分は、磁性材料層２１０の深さ方向に沿って進むことによって、それぞれのＨ成分と同じ方向に面する磁気モーメントに出合い、前記磁気モーメントによって反射される。磁性材料層２１０を通過できずにいずれも反射される。すなわち、入射された無偏光状態の光は、偏光成分に関係なしにいずれも磁性材料層２１０を通過できず、無偏光状態の光として反射される。
【００３５】
一方、図５に示してあるように、電源２３０によって、透明電極２２０に電流Ｉが供給されれば、磁性材料層２１０内のほとんどの磁気モーメントｍｓが一方向に向かうるようになる。例えば、磁性材料層２１０がＸ方向の総磁化Ｍを有する。その場合、無偏光状態の入射光Ｓｉのうち、磁場成分ＨがＸ方向である光Ｓｒは、同じ方向の磁気モーメントｍｓによって反射される。しかし、入射光の磁場成分ＨがＹ方向である光Ｓｔは、磁性材料層２１０を通過しつつ、同じ方向の磁気モーメントｍｓにほとんど出合わないので、磁性材料層２１０を透過する。このように、一方向に磁化された磁化Ｍを有する磁性材料層２１０は、前記磁化Ｍと同じ方向の磁場成分Ｈを有する光は反射させ、磁化Ｍと垂直である磁場成分Ｈを光は透過させる。図５に図示されているように、磁場成分Ｈの方向と、電場成分Ｅの方向は、互いに垂直である。電場成分Ｅの方向は、一般的に光の偏光方向を示す。
【００３６】
磁性材料層２１０をなる磁性物質としては、外部磁場が印加された場合、磁気モーメントが外部磁場方向に向かい、印加されていた外部磁場が消えた場合には、再びランダムな方向に向かうように、軟磁性物質（ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）が採用されることが望ましい。また、磁性材料層２１０の厚さは、入射光に対する磁性材料層２１０の表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）以上になることが望ましい。透磁率、伝導度が大きいほど表皮深さは小さくなるので、磁性材料層２１０は、伝導性軟磁性物質からなることが望ましい。例えば、チタン、コバルト、鉄、コバルト−白金または鉄酸化物のうち、いずれか一つが採用されうる。
【００３７】
図６は、入射光の磁場成分Ｈが磁化Ｍの方向と平行である場合、及び垂直である場合について、能動型反射偏光子の磁性材料層２１０の深さによる磁場強度を示したグラフである。ここで、入射光の波長は、およそ５５０ｎｍであり、磁性材料層２１０にチタンを使用した場合である。チタンの場合、２０℃の室温で、１８×１０−５の磁化率と、およそ２．３８×１０６Ｓ（ｓｉｍｅｎｓ）の導電度とを有する。図６を参照すれば、磁性材料層２１０の磁化方向と垂直な磁場成分Ｈを有する光は、磁性材料層２１０の深さによる磁場強度の振幅の変化が相対的に小さい。一方、磁性材料層２１０の磁化方向と平行な磁場成分Ｈを有する光は、深さ方向によって磁場強度の振幅が大きく減衰され、約６０ｎｍで０に近くなる。従って、磁性材料層２１０にチタンを使用する場合、磁性材料層２１０の厚さが約６０ｎｍ以上であるならば、５５０ｎｍの波長を有する光対してほぼ完全な偏光分離が可能である。
【００３８】
前記能動型反射偏光子２００のさらに詳細な構成については、本出願人の韓国特許出願第２００７−００４６１９９号を参照できる。前記文献によれば、偏光消滅比は、磁性材料層２１０の厚さが大きくなるほど大きい値を有し、磁性材料層２１０の厚さが小さい範囲でも、偏光分離特性に非常にすぐれるということが分かる。
【００３９】
本発明の切替型ＬＣＤ５００は、かような作用を有する能動型反射偏光子２００を採用し、外部光を使用する反射モード、及びバックライト１００の光を使用する透過モードを具現するのである。
【００４０】
かような本願発明であるＬＣＤは、理解を助けるために図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場が印加されているかどうかによって、リフレクタと反射型偏光子との間で切替可能な能動型反射偏光子と、
前記能動型反射偏光子に隣接して配された液晶パネルとを含む切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記能動型反射偏光子は、
磁場が印加されるとき、第１方向の磁場成分を有する入射光は反射させ、前記第１方向と垂直である第２方向の磁場成分を有する入射光は透過させる反射型偏光子として機能し、
磁場が印加されないとき、外部から入射される光をほぼ反射させるリフレクタとして機能することを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記液晶パネルは、液晶層と、前記液晶層の両側に設けられた第１偏光子及び第２偏光子とを含み、
前記能動型反射偏光子と対向する前記第１偏光子の透過軸は、前記第２方向と平行であることを特徴とする請求項２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】
光を提供するバックライトと、
前記能動型反射偏光子が反射した光の一部を、前記能動型反射偏光子側に反射する反射部材とがさらに設けられたことを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記反射部材の一面には、前記能動型反射偏光子から反射された光をリサイクルするリサイクル部材が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記リサイクル部材は、偏光切替部材を含んでなることを特徴とする請求項５に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記能動型反射偏光子は、
磁性物質からなり、磁場が印加されれば、磁気モーメントが一定方向に配列され、印加されなければ、同じ方向に一定に配列されない磁性材料層と、
前記磁性材料層に磁場を印加するための磁場印加手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項８】
バックライトと、前記磁場印加手段が前記バックライトと同時に駆動されるように制御する制御部とがさらに設けられることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記磁性材料層の厚さは、前記磁性材料層に入射する光に対する前記磁性材料層の表皮深さより大きいことを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記磁性材料層は、軟磁性物質からなることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記磁性材料層は、チタン、コバルト、鉄、コバルト−白金または鉄酸化物のうち、いずれか一つからなることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記磁場印加手段は、前記磁性材料層に近接して配された平板型の透明電極、及び前記透明電極に電流を提供する電源を含むことを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記板状の透明電極は、ＩＴＯからなることを特徴とする請求項１２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記板状の透明電極は、前記磁性材料層の周囲を取り囲むように配されることを特徴とする請求項１２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記板状の透明電極は、前記磁性材料層の上面及び下面のうち、いずれか一面上に配されることを特徴とする請求項１２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記磁場印加手段は、前記磁性材料層に隣接して一定の間隔で配された複数のワイヤ、及び前記多数のワイヤに電流を提供する電源を含むことを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記複数のワイヤは、前記磁性材料層の周囲を取り囲むように配されることを特徴とする請求項１６に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記複数のワイヤは、前記磁性材料層の上面及び下面のうち、いずれか一面上に配されることを特徴とする請求項１６に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記能動型反射偏光子に入射する光は、バックライトから出射された光と、前記切替型液晶ディスプレイ装置の外部から入射された外部光とのうち、少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記磁性材料層に磁場が印加されない場合、前記磁気モーメントは、同じ方向に一定に整列されずに、ランダムに配列されることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記能動型反射偏光子は、
磁気モーメントを含み、磁場が印加される場合、前記磁気モーメントが同じ方向に一定に配列され、磁場が印加されない場合、磁気モーメントが同じ方向に一定に配列されない磁性材料層と、
前記磁性材料層に磁場を印加するための電気伝導体とを含む請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２２】
バックライトと、
液晶パネルと、
前記バックライトと前記液晶パネルとの間に設けられ、磁場が印加される場合、前記バックライトから前記液晶パネルに向かう光成分を透過させる透過モードで動作し、磁場が印加されない場合、前記液晶パネルを通過した外部光を前記液晶パネル方向に反射させる反射モードで動作する能動型偏光子とを含み、
透過モードと反射モードとの間で切替可能に動作する液晶ディスプレイ装置。
【請求項２３】
バックライト、液晶パネル、前記バックライトと前記液晶パネルとの間に設けられた能動型偏光子を含む液晶ディスプレイ装置を駆動する方法において、
バックライトをターンオンする段階と、
前記能動型偏光子に磁場を印加する段階と、
前記バックライトからの光成分を、前記能動型偏光子を通過し、前記液晶パネルに向けるように透過させる段階と、
バックライトをターンオフする段階と、
前記能動型偏光子に印加された磁場をターンオフする段階と、
前記液晶パネルを透過した光をさらに前記液晶パネル側に反射させる段階とを含む方法。
【請求項１】
磁場が印加されているかどうかによって、リフレクタと反射型偏光子との間で切替可能な能動型反射偏光子と、
前記能動型反射偏光子に隣接して配された液晶パネルとを含む切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記能動型反射偏光子は、
磁場が印加されるとき、第１方向の磁場成分を有する入射光は反射させ、前記第１方向と垂直である第２方向の磁場成分を有する入射光は透過させる反射型偏光子として機能し、
磁場が印加されないとき、外部から入射される光をほぼ反射させるリフレクタとして機能することを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記液晶パネルは、液晶層と、前記液晶層の両側に設けられた第１偏光子及び第２偏光子とを含み、
前記能動型反射偏光子と対向する前記第１偏光子の透過軸は、前記第２方向と平行であることを特徴とする請求項２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項４】
光を提供するバックライトと、
前記能動型反射偏光子が反射した光の一部を、前記能動型反射偏光子側に反射する反射部材とがさらに設けられたことを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記反射部材の一面には、前記能動型反射偏光子から反射された光をリサイクルするリサイクル部材が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項６】
前記リサイクル部材は、偏光切替部材を含んでなることを特徴とする請求項５に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項７】
前記能動型反射偏光子は、
磁性物質からなり、磁場が印加されれば、磁気モーメントが一定方向に配列され、印加されなければ、同じ方向に一定に配列されない磁性材料層と、
前記磁性材料層に磁場を印加するための磁場印加手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項８】
バックライトと、前記磁場印加手段が前記バックライトと同時に駆動されるように制御する制御部とがさらに設けられることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記磁性材料層の厚さは、前記磁性材料層に入射する光に対する前記磁性材料層の表皮深さより大きいことを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記磁性材料層は、軟磁性物質からなることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記磁性材料層は、チタン、コバルト、鉄、コバルト−白金または鉄酸化物のうち、いずれか一つからなることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記磁場印加手段は、前記磁性材料層に近接して配された平板型の透明電極、及び前記透明電極に電流を提供する電源を含むことを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記板状の透明電極は、ＩＴＯからなることを特徴とする請求項１２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記板状の透明電極は、前記磁性材料層の周囲を取り囲むように配されることを特徴とする請求項１２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記板状の透明電極は、前記磁性材料層の上面及び下面のうち、いずれか一面上に配されることを特徴とする請求項１２に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記磁場印加手段は、前記磁性材料層に隣接して一定の間隔で配された複数のワイヤ、及び前記多数のワイヤに電流を提供する電源を含むことを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記複数のワイヤは、前記磁性材料層の周囲を取り囲むように配されることを特徴とする請求項１６に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記複数のワイヤは、前記磁性材料層の上面及び下面のうち、いずれか一面上に配されることを特徴とする請求項１６に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記能動型反射偏光子に入射する光は、バックライトから出射された光と、前記切替型液晶ディスプレイ装置の外部から入射された外部光とのうち、少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記磁性材料層に磁場が印加されない場合、前記磁気モーメントは、同じ方向に一定に整列されずに、ランダムに配列されることを特徴とする請求項７に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２１】
前記能動型反射偏光子は、
磁気モーメントを含み、磁場が印加される場合、前記磁気モーメントが同じ方向に一定に配列され、磁場が印加されない場合、磁気モーメントが同じ方向に一定に配列されない磁性材料層と、
前記磁性材料層に磁場を印加するための電気伝導体とを含む請求項１に記載の切替型液晶ディスプレイ装置。
【請求項２２】
バックライトと、
液晶パネルと、
前記バックライトと前記液晶パネルとの間に設けられ、磁場が印加される場合、前記バックライトから前記液晶パネルに向かう光成分を透過させる透過モードで動作し、磁場が印加されない場合、前記液晶パネルを通過した外部光を前記液晶パネル方向に反射させる反射モードで動作する能動型偏光子とを含み、
透過モードと反射モードとの間で切替可能に動作する液晶ディスプレイ装置。
【請求項２３】
バックライト、液晶パネル、前記バックライトと前記液晶パネルとの間に設けられた能動型偏光子を含む液晶ディスプレイ装置を駆動する方法において、
バックライトをターンオンする段階と、
前記能動型偏光子に磁場を印加する段階と、
前記バックライトからの光成分を、前記能動型偏光子を通過し、前記液晶パネルに向けるように透過させる段階と、
バックライトをターンオフする段階と、
前記能動型偏光子に印加された磁場をターンオフする段階と、
前記液晶パネルを透過した光をさらに前記液晶パネル側に反射させる段階とを含む方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１０−５１８４５１（Ｐ２０１０−５１８４５１Ａ）
【公表日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５４９５１２（Ｐ２００９−５４９５１２）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００８／０００５９２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０００２７
【国際公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（５０３４４７０３６）サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド (2,221)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００８／０００５９２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０００２７
【国際公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（５０３４４７０３６）サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド (2,221)
【Ｆターム（参考）】
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