KR100246248B1

KR100246248B1 - 액정 패널을 이용하여 얻은 이미지 투사방법과 이것을 실현하기 위한 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR100246248B1
Application number: KR1019920004418A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 나가에; 유지 모리; 요시로 미가미; 히데오 사또; 미노루 호시노; 교헤이 후꾸다
Original assignee: 가나이 쓰도무; 가부시키가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 2000-03-15
Also published as: EP0808071B1; US5614962A; EP0504813B1; CN1064952A; DE69231597D1; EP0808071A1; EP0504813A2; KR920018507A; US5404175A; DE69224540T2; EP0504813A3; US5875006A; CN1036874C; DE69224540D1; DE69231597T2

Abstract

광산란형 액정 장치를 이용한 투사형 디스플레이 장치에서, 광원으로 부터의 광은 집광렌즈를 통해 반사경에 의해 반사되고; 반사광은 2색 거울을 통해 세측에 배치된 액정장치로 분사되는 평행광 빔으로 렌즈에 의해 전환되고, 상기 액정 장치는 적색, 녹색 및 청색으로 이미지를 채색하고; 이미지는 다시 2색 거울, 집광렌즈 및 확대렌즈를 통해 스크린상에 투사된다. 더욱이 광검출기는 집광렌즈의 초점에 배치되고 이 검출결과에 근거하여 광원의 위치를 조절하는 기능이 부가된다.

Description

액정 패널을 이용하여 얻은 이미지 투사방법과 이것을 실현하기 위한 디스플레이 장치

제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 액정 투사형 디스플레이 장치의 광학시스템을 보여주는 도.

제2도는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 이용되는 액정패널에서의 일 소자, 즉 화소(pixel)를 나타내는 등가 회로도.

제3도는 제2도에 도시된 액정 패널의 구성을 보여주는 단면도.

제4(a)도는 제2도에 도시된 액정 패널에 직접된 회로의 블럭도.

제4(b)도는 제4(a)도에 도시된 회로 구성을 자세히 나타낸 도.

제4(c)도는 제4(b)도에서 회로 72을 자세히 나타낸 도.

제4(d)도는 액정 패널의 동작설명을 위한 타이밍 챠트.

제5(a)도 및 5(b)도는 제2도에서 도시된 액정 패널의 동작을 설명하는 도.

제6(a)도 및 6(b)도는 본 발명을 실현하기 위해 이용된 다른 액정 패널의 동작을 설명하는 도.

제7(a)도 및 7(b)도는 본 발명을 실현하기 위해 이용된 또 다른 액정패널의 동작을 설명하는 도.

제8(a)도는 제2도에서 도시된 등가회로의 변형례를 보여주는 도.

제8(b)도는 제2도에서 도시된 등가회로의 다른 변형례를 보여주는 도.

제9도는 제4(a)도에서 도시된 직접회로의 변형례를 보여주는 블럭도.

제10도는 제3도에 도시된 액정 패널의 변형례의 단면도.

제11(a)도 및 제11(b)도는 액정패널이 제1도에 도시된 2색 프리즘에 장착된 상태를 보여주는 약도.

제12도는 제1도에 도시된 디스플레이 장치의 반사경 대신에 반투명 거울이 이용되는 투사형 디스플레이 장치의 광학 시스템을 보여주는 도.

제13(a)도는 본 발명의 제2변형례의 구성을 보여주는 도.

제13(b)도는 제13(a)도에 도시된 변형례에서 액정 패널을 홀수의 주사선용 패널 및 짝수의 주사선용 패널로 분할하는 방법을 보여주는 도.

제13(c)도 및 제13(d)도는 각각 홀수 및 짝수 주사선용 패널의 픽셀에 대응하는 회로패텅을 보여주는 도.

제14도는 본 발명에 따른 램프 위치 조절 기능을 갖는 투사형 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 도.

제15도는 본 발명의 제2실시예에 따른 투사형 디스플레이 장치를 보여주는 블럭도.

제16(a)도 및 제16(b)도는 본 발명의 제2실시예에서 분산형 액정 패널의 동작을 설명하는 도.

제17(a)도 및 제17(b)도는 본 발명의 제2실시예에서 각각 이용된 간섭막의 구성과 특성을 설명하는 도.

제18도는 제15도에 도시된 제어 시스템을 보여주는 블럭도.

제19(a)도 내지 제19(b)도는 본 발명의 제2실시예 동작을 설명하는 도.

제20도는 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치의 변형례를 보여주는 블럭도.

제21도는 상기 변형례의 제어 시스템을 보여주는 블럭도.

제22(a)도 내지 제22(d)도는 변형례로 액정 패널, CRT(R), CRT(G) 그리고 CRT(B)의 동작을 설명하는 도.

제23(a)도 내지 제23(e)도는 각각 제22(a)도 내지 제22(d)도를 설명하는 타이밍 챠트.

제24도는 본 발명의 제2실시예에서 음극선관의 표면 구성을 변형례를 보여주는 도.

제25도는 투사형 디스플레이 장치의 종전 기술례의 구성을 보여주는 도.

본 발명은 이미지 재생 장치에 관한 것이고, 특히 이미지를 확대하고 표시하기 위해 이것을 투사하는 투사형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

종래에, 대각선을 따라서 40인치 이상인 대형이미지를 실현하기 위해서는 소형의 이미지를 투사하고 이것을 광학적으로 확대하기 위한 투사형 디스플레이 장치가 이용되어 왔다. 소형의 액정 패널은 광학적으로 확대될 소형의 원이미지(original image)를 형성하기 위한 밸브로서 종종 이용된다. 즉, 광원으로부터의 입사광은 액정 패널에 의해 강도변조 된다. 이렇게 얻어진 강도변조된 빛은 대형 이미지 디스플레이 실현을 위해 스크린에 투사되고, 투사렌즈에 의해 이것을 광학적으로 확대한다.

액정 패널을 이용한 이런 투사형 디스플레이 장치에 대한 종전 기법은 SID의 국제 심포니움 다이제스트 PP.227∼230(1990)에서 논의되었다. 이하에서 이런 종전 기법이 제25도를 참조하여 기술된다.

제25도에서, 이 장치는 각각 적색, 녹색, 청색의 색상 이미지에 상응하는 이미지 신호에 따라 구동되는 각각의 집광렌즈(1112),(1113) 및 (1114)를 구비한 세 개의 소형의 전송형 액정패널(1100),(1101) 및 (1102)과, 금속 할로겐 램프인 광원(1103)과, 반사경(1104)과, 네 개의 2색 필터(1105),(1106),(1108) 및 (1109)과, 거울 (1107) 및 (1110)와, 투사렌즈(1111)를 포함한다.

한편, 다른 종전 기술로서는, JP-A-1-195782에서 기술된 액정 디스플레이 장치가 공지되어 있다. 이 종전 기법에서는 음극선관이 금속 할로겐 램프 같은 방전관 대신에 광원으로 이용된다. 이 종전 기법에서는, 광원의 수명과 필요한 광량 유지에는 유의하지 않았으므로, 아래에서 기술되듯이 장치의 소규모화와 유지보수성의 관점에서 문제를 갖는다.

첫째로, 종래의 기술에서는 금속 할로겐 램프등의 광원이 이용된다. 따라서, 고휘도를 갖는 빛을 발생하는 것이 가능하더라도, 백광을 방출하기 때문에, 2색 필터로 백광을 여러 가지 다른 색 성분으로 분리하고 또한 이것을 표시하기 위해 색성분을 합성하는 것이 필요하다. 이 때문에 광학 시스템은 확대되고 복잡해져 광학 시스템의 조절이 어렵고 광학축 조절을 위한 메카니즘 및 부품이 필요하여 중량이 증가한다. 또한, 금속할로겐 램프의 수명은 약 2000 시간 정도로 짧다. 결과적으로, 하루에 예를 들어 6시간 이용한다고 가정하면, 램프의 수명은 약 1년으로 끝난다. 이런 이유 때문에 광학 시스템의 이용 가능 기간 동안 이것을 교체하는 것이 불가피하며, 교체의 빈도수는 대략 일년에 한번 정도이다. 더욱이, 금속 할로겐 램프는 값이 비싸며 그것을 조작하고 대체하는데에는 부가적으로 특별한 기술이 필요하다. 따라서, 사용자가 이것을 자유자재로 조작하거나 대체하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

더욱이, 종전의 장치에서 고휘도의 색상 이미지를 얻기 위해서는, 3원색에 대해 다른 액정 패널을 항상 이용해야 하기 때문에, 위치 조절 메카니즘과 장치를 포함한 광학 시스템의 규모 및 복잡성 증가가 불가피한 문제가 있다.

또한, 브라운관을 이용한 액정 디스플레이 자이에서 해결할 문제는 종래의 액정 디스플레이 장치의 느린 응답을 보상하는 것이다. 또한 사용된 음극선관은 텔레비젼 수상기에서 사용되는 것이어서 음극선관이 광원으로 이용될 때 충분한 광량이 얻어질 수 없기 때문에, 휘도가 높은 이미지를 얻는 것이 어려운 문제가 있다.

더욱, 종전 기술에서는 오직 하나의 액정 디스플레이 패널이 이용된다. 투사형 디스플레이 장치에서, 소규모의 액정 디스플레이 패널이 광변조에 사용되어 색상 이미지를 재생하기 때문에, 일 화소의 영역은 극히 작다. 따라서, 개구비율의 감소가 야기되고, 이것은 광이용 효율을 감소시킨다. 그래서 휘도가 더 큰 이미지를 얻는 것이 어려운 문제가 있었다.

SID의 국제 심포지움 다이제스트 pp. 375∼378 (1986)에는 스크린상에 투사하여 색상이미지를 얻기 위한 이미지원으로서 세 개의 TN(Twisted Nematic)형 액정 패널을 이용한 액정 투사형 디스플레이 장치가 상세히 기술되어 있다.

더욱이, 최근에는 SID의 국제 심포지움 다이제스트 pp. 227∼230 (1990)는 TN형 액정 대신에 액정이 투명수지에서 분산되고 액정의 상태가 외부에서 인가된 전압에 응답하여 산란 상태와 투과상태 사이에서 변환되는 폴리머(polymer) 분산형 액정을 이용한 디스플레이가 기술되어 있다. 더욱, 이 논문에서는 박막 트랜지스터가 다결정 실리콘 박막을 이용하여 제조된다. 더욱 JP-A-2-12291은 또한 투사형 디스플레이 장치가 기술되어 있는 문헌으로 인용될 수 있다. 이 문헌에서, 광원은 중심축에 벗어나서 위치하고 투사렌즈는 중심축에 관해 광원에 대칭인 위치에 배치된다.

TN형 액정이 박막 트랜지스터로 구동되고 상기 종전 기법중에는, 박막 트랜지스터 자체와 행 및 열에 대한 와이어링과 전극 부분은 빛을 전송할 수 없고, 디스플레이에 효과적인 일 화소 전극의 영역이 감속되고 유효영역은 전영역의 약 10% 내지 30%로 대개 감소되는 것이 불가피한 문제가 있다. 더욱, TN형 액정에 필요한 편광판에 의한 광흡수 때문에, 광강도는 편광판에 의해 1/2 이하로 감소된다. 그러므로, 액정 패널의 전송이 극히 작아서, 스크린상의 휘도를 증가시키기 위해 고전력을 소모하는 광원이 불가피하게 이용된다.

더욱이, 폴리머 분산형 액정을 이용한 것에 의해서도, 편광판에 의한 광손실을 제거하는 것이 가능하더라도, 박막 트랜지스터와 와이어링 및 전극의 부분에 의해 점유된 영역은 여전히 크고, 액정 패널의 전송은 불충분하다.

더욱이, 종래의 투사형 디스플레이 장치에서는, 광원과 투사렌즈가 중심축에 대해 대칭적으로 위치하기 때문에 규모를 만족스럽게 축소하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 광원으로 작용하는 램프가 손상된 경우 초보자는 램프를 교환할 수도 없다. 마지막 경우에는 손상된 램프를 교환하기 위해 디스플레이 장치를 제작자에게 보내야 한다. 이것은 수 마이크로미터 정도인 광학 축 편차가 광원의 교체중에 야기되면, 해상도가 극히 저하되기 때문이다.

본 발명은 상기 기술된 경우를 고려하고, 그 목적은 액정 패널을 이용하여 이미지를 확대하고 투사하기 위한 방법과 이 방법을 실현하기 위해 소규모와 고정밀도를 갖는 투사형 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 성취하기 위해, 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치는 제어부, 복수의 액정 패널을 포함하는 광학 신호발생부, 결합 광학시스템 및 투사부를 포함한다. 제어부는 이미지를 나타내는 전기적 이미지 신호를 입력하고 복수의 전기신호를 발생한다. 이렇게 발생된 복수의 전기적 신호는 광학신호 발생부내의 복수의 액정 패널에 공급된다. 복수의 광학신호는 복수의 액정 패널을 이용하여 발생되고 결합 광학 시스템에 공급된다. 결합 광학 시스템은 복수의 광학 신호를 결합하여 광학 이미지 신호를 발생한다. 광학 이미지 신호는 투사부에 의해 스크린상에 투사된다.

본 발명에 따라서, 액정 패널의 광이용 효율은 편광판을 필요로 하지 않는 광산란형 액정 패널을 이용하여 거의 두배가 될 수 있고, 또한 유효한 디스플레이 영역은 반사형 액정 패널을 이용하여 증대될 수 있다. 이 방법에 의하면, 저전력 소비로 휘도 높은 투사형 디스플레이 장치를 실현하는 것이 가능하다. 더욱, 광학시스템 규모는 바사형 투사광학 시스템을 이용함으로써 축소될 수 있다. 또, 주변 구동회로와 여러종류의 제어회로가 액정 패널에 집적될 수 있기 때문에, 트랜지스터 같은 능동소자가 실리콘 단결정 웨이퍼에 형성된다. 그러므로, 접속 단자 개수의 감소, 장착의 간소화 및 소규모화로 인한 신뢰성 증가가 가능하다. 더욱, 광강도와 광량이 디스플레이 장치내의 광 초점을 검출하여 더 쉽게 측정될 수 있고 램프의 교체, 진동등으로 인해 벗어난 광학축은 쉽게 재조절될 수 있도록 장치가 구성된다. 그래서, 아마츄어도 램프 교체등을 수행할 수 있고, 장치의 이용 가능성을 증진시킨다.

또한, 본 발명에 따라서 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 등의 서로 다른 최강도의 파장 영역을 갖는 복수의 단색 음극선관이 광원으로 이용되고 장치의 수명은 10,000 시간 보다 길다. 이리하여 광원의 유지보수와 충분히 높은 활용도에 있어서 문제점이 없는 투사형 색상 디스플레이 장치를 제공하는 것이 가능하다. 더욱, 수명의 말기에서도 CRT는 램프 같이 결코 점멸되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면, 투사형 색상 디스플레이 장치를 쉽게 공급하는 것이 가능하고, 이 장치의 사용 가능성의 지속기간은 현저히 길어진다. 더욱, CRT는 형광성 물질을 적당히 선택함으로써 고효울로 RGB의 서로 다른 색상의 광을 분리하여 방출 할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따르면, 우수한 색상 재생 특성을 갖는 디스플레이 장치를 쉽게 얻는 것이 가능하다.

일반적으로, 스크린 상에 휘도를 증가시키기 위해 이미지 디스플레이용 CRT를 이용하는 경우, 전자빔의 전류 강도를 증가시크는 것이 필요하다. 그러나, 전류 강도가 증가될 때, 전자빔의 직경이 증가되고, 이것은 투사된 이미지의 해상도 저하를 야기한다. 즉, CRT에서, 스크린상의 휘도와 해상도는 교환관계에 있다. 따라서, CRT가 투사형 디스플레이 장치용 광원으로 이용되는 경우에, 해상도는 액정 패널에 의해 판정되어서, 전자빔의 직경이 증가되더라도 이것은 해상도의 저하를 야기하지 않는다. 결과적으로 본 발명에 따르면, 전자빔의 전류강도를 만족스럽게 증가시킬 수 있고 이 방법으로 고휘도와 고해상도를 갖는 투사형 디스플레이 장치를 쉽게 실현할 수 있다.

이하에서 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치가 첨부한 도면을 참조하여 자세히 기술된다.

제1도는 광원(11)으로부터 반사경(12)상에 방출된 백색광을 초점에 모으기 위한 렌즈(13), 반사경(12)에 의해 반사된 백색광을 평행광으로 변환하고 평행광을 분리/결합 광학시스템(14)을 통해 세 개의 원색에 상응하는 반사형의 액정 패널(15-R),(15-G) 및 (15-B)에 조사하기 위한 렌즈(16) 및 액정 패널(15-R),(15-G) 및 (15-B)에 의해 반사되고 광학시스템(14)과 렌즈(16)를 통해 다시 통과된 광을 스크린상에 투사하기 위한 렌즈(17)를 포함하는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 광학시스템을 보여준다. 세 개의 액정 패널은 색상이미지 신호 Vs를 삼원색 성분 신호로 분리하여 얻은 이미지 신호 Vs(R), Vs(G) 및 Vs(B)에 각각 응답하여, 구동회로(18)로 구동된다.

반사경(11a)을 지닌 금속 할로겐 램프는 광원(11)으로 이용되고 2색 반사경(11a)은 디스플레이에 불필요한 적외선이 액정 패널에 향하지 않도록 가시광선만을 반사하게 이용된다. 렌즈(13)는 반사경(12)에 광을 초점에 모으는 역할을 하고 렌즈의 요점에서 반사경(12)의 광 초점부 까지의 거리가 초점 거리에 거의 상응하도록 위치한다. 반사경(12)의 광초점부는 렌즈(16) 및 (17)의 광학 중심선에서 벗어난 점에 위치하기 때문에, 액정 패널(15-R),(15-G) 및 (15-B)에 의해 반사된 후 광의 광초점부는 반사경(12)에서 벗어난 점에 위치한다. 따라서, 반사경(12)에 의해 반사된 광의 손실은 없다. 반사경(12)은 렌즈(16)의 중심선이나 광학축에 관하여 45도로 제공된다. 반사경(12)에 입사된 광은 45도 이상의 입사각을 갖고 입사각은 45 내지 55도 범위내가 적당하다. 렌즈(16)는 렌즈(16)에 입사된 광이 연속되는 광학시스템(14)에 방사되는 평행과으로 변형되도록 거의 그 초점 거리만큼 반사경(12)상의 광 초점에서 떨어진 점에 위치된다. 광학 시스템(14)은 입사된 백색광의 적색 성분을 도면에서 오른쪽으로, 청색 성분을 왼쪽으로 반사하고, 녹색 성분을 아래쪽으로 전송하는 2색 프리즘으로 구성된다.

액정 패널(15-R),(15-G) 및 (15-B)은 광산란형 액정을 이용한 반사형이고 이들은 이미지 신호를 분리하여 얻어진 서로 다른 원색 성분 신호에 응답하여 구동된다. 각 패널상의 투명한 부분이 스크린 상에서 밝으면, 광산란부는 스크린상에서 어둡게 표시된다. 제2도에서 도시되듯이 각 액정 패널(15-R),(15-G) 및 (15-B)의 각 화소의 등가회로에서, 트랜지스터의 게이트는 행의 전극(47)에, 드레인은 열의 전극(46)에 소오스는 화소전극에 접속된다. 더욱, 제2도에서, 모든 화소에 공통인 투명한 화소전극(51)에 접속된 액정의 화소(50)의 커패시터와 병렬로 저장 커패시터(52)가 배치되어 있다. 저장 커패시터(52)의 다른 단부는 동일한 전위에서 모든 화소용 저장커패시터를 유지하기 위해 배타적으로 이용되는 전극(53)에 접속된다. 이 저장커패시터(52)는 액정의 구동전류가 적당한 누출 전류에 따라서 저하되는 것을 방지하는 목적으로 배치되므로 액정이 충분히 높은 임피던스를 갖는다면 이것은 불필요하다.

제3도는 액정 패널의 단면도이다. 광 산란형의 액정(61)은 두 기판(60)과 (62) 사이에 놓인다. 아래 기판(60)은 실리콘으로 된 단결정 웨이퍼이다. 웨이퍼상에 트랜지스터(63)가 형성된다. 각 트랜지스터의 소오스 전극은 화소전극에 접속된다. 이 화소전극은 광반사층으로 작용하는 알루미늄등 같은 금속으로 만들어진다. 기판(60)에 대향한 기판(62)은 투명전극(65)이 배치된 내부표면상에 유리, 폴리카보나이트, 아크릴수지 등의 투명물질로 만들어진다. 투명전극(65)에 의한 반사는 전극(65)의 두께등을 조절하여 방지된다. 더욱, 표면상의 반사로 인한 이미지질 저하를 방지하기 위해, 2색 프리즘(14)과 그것 사이에 동일한 반사 인덱스를 갖는 기판(62)이나 실리콘 젤층의 외부 표면상에 복수의 유전체 성분층으로 된 반사방지층(66)이 배치되어 있다.

제4(a)도는 웨이퍼의 집적회로의 구성을 보여주는 다이어그램인데, 여기에서 매트릭스 방식으로 배열된 화소를 포함하는 디스플레이부(70)를 구동하기 위한 회로(71),(72) 및 (73)가 있다. 인용번호(71)는 트랜지스터의 게이트에 각각 접속한 행의 전극의 그룹에 게이팅 전압 펄스를 시순차적으로 주기 위한 주사측 구동회로를, 72는 열의 전극 그룹에 이미지 신호를 시순차적으로 주기 위한 신호측 구동회로를, 그리고 73은 두 구동회로(71)과 (72)를 제어하기 위한 제어회로를 나타낸다.

다음에 회로(71),(72) 및 (73)을 포함하는 액정광 밸브의 상세한 구성과 그 동작이 설명된다.

제4(b)도는 광밸브의 회로 구성도이다. 광밸브는 액정 디스플레이부(70), 수평주사회로(72-1), 샘플회로(72-2), 수직주사회로(71-1) 및 AND회로그룹(71-2)을 포함한다. 액정 디스플레이부(70)의 각 화소는 트랜지스터(70a), 저장커패시터(70b) 및 액정 커패시터(70c)를 포함한다. 화소는 액정 디스플레이부를 구성하도록 m행과 n열의 매트릭스형태로 배열된다. 수평 및 수직의 주사회로(71-1)과 (72-1), 샘플회로(72-2) 및 AND회로그룹(71-2)은 화소의 단위로 디스플레이부(70)를 순차적 구동하기 위한 것이다. 이들 구동회로는 디스플레이부(70)를 구성하는 단결정 실리콘 상에 배치된다.

회로(72-1)는 회로(73)로부터 시작신호 STA와 클럭신호 CLK을 입력받고 샘플신호 PH1 내지 PHn을 출력한다. 샘플회로(72-2)로서의 스위칭 회로는 샘플신호 PH1 내지 PHn와 동기하여 디스플레이부(70)의 트랜지스터의 드레인에 드레인 신호 Vd1 내지 Vdn로서 비데오신호 VI1와 VI2를 공급한다. 회로(71-1)는 시작신호 FST와 클럭신호 CKV을 입력하고 수직의 주사신호 PV1 내지 PVm을 출력한다. AND회로그룹(71-2)은 행 또는 게이트 선용 주사 타이밍을 제어하도록 제어신호 CNT와 신호 PV1 내지 PVm에 따라서 게이트신호 VG1 내지 VGm를 출력한다.

다음에, 수평 및 수직의 주사회로는 제4(c)도를 참조하여 자세히 설명된다.

각 이들 회로는 D형 플립플롭 FF1 내지 FFp, 인버터 INV1 내지 INVp 및 레벨 전환회로 LS1 내지 LSp를 포함한다. p는 수평 주사회로에 대해 n이고 수직 주사회로에 대해서는 m이다. 플립플롭은 시프트 레지스터를 구성하도록 일렬로 접속된다. 저전압 O-VDD(+5V)는 플립플롭 FF과 인버터 INV에 공급되고 고전압 VSS(-15V) - VDD(+5V)는 레벨 전환회로 LS에 공급된다.

다음에, 액정 광 밸브의 동작이 제4(d)도의 타이밍 챠트를 참고하여 기술된다. 수평의 주사 회로에 대한 시작신호 STA는 일 주기로서 일 수평 주사주기를 갖는다. 샘플신호 PH1 내지 PHn은 클럭신호 CLK를 이용하여 클럭신호 CLK의 라이징 타이밍에서 시작신호 STA를 캐치하고 시프트 레지스터에서 캐치된 신호를 순차적으로 시프트하여 발생된다.

수직의 주사회로에 대한 시작신호 FST는 일주기로서 일 프레임주사 주기를 갖는다. 수직의 주사신호 PV1 내지 PVm는 수평의 주사회로에 동일하게, 클럭신호 CKV의 라이징 타이밍에서 시작신호 FST를 캐치하고 신소 CKV와 동기하여 시프트 레지스터에서 캐치된 신호를 순차적으로 시프트하여 발생된다.

비데오 신호 VI1와 VI2는 액정화소(70b)의 기준 전위에 동일한 중심전압을 갖고, 그 분극은 서로 반대고 모든 수평 주사에서 역전된다. 이들 비데오 신호는 수평주사 회로로 부터의 샘플신호의 타이밍에서 샘플되고 샘플된 신호에 상응하는 전기적 전하는 저장레지스터(70C)에 저장된다.

본 발명에서, 폴리머(polymer) 분산형 액정은 광산란형 액정으로 이용되고 그 동작특성이 제5(a)도 및 제5(b)도를 참조하여 기술된다. 폴리머 분산형 액정 패널은 네마틱(nematic) 액정(82)이 투명한 유기체 물질(81), 예를 들어 폴리비닐 알코올에 캡슐 보호된 방식으로 포함되게 구성된 액정층을 포함한다. 전압이 액정 패널에 인가되지 않을 때, 네마틱 액정분자는 제5(a)도에서 도시되듯이, 캡슐의 벽에 평행하게 방향된다. 액정 분자가 거의 타원인 단면 구조를 갖기 때문에, 높은 확률로써 도면의 상측에서 하측으로의 수직 방향으로의 입사광에 대해 타원의 짧은 축을 각각 갖는 액정분자가 있다. 반면에, 전압이 구동전압원(83)으로부터 액정 패널에 인가될 때, 그 긴 축이 제5(b)도에서 보이듯이 인가전압으로 인해 전계의 방향으로 향하도록 액정분자가 방향되기 때문에, 입사광은 그 긴 축방향에서 액정 분자로 들어가서 투과된다. 그러므로, 유기 물질(81)의 굴절 인덱스와 긴축 방향에서만의 액정 분자의 굴절인덱스가 거이 서로 동일하도록 선택된 폴리머 분산형 액정에서, 전압이 액정패널에 인가되지 않을 때, 유기물질과 액정의 굴절인덱스는 캡슐의 표면에서 서로 다르기 때문에, 입사광은 산란된다. 반대로, 전압이 액정패널에 인가될 때, 유기물질과 액정의 굴절 인덱스는 거의 서로 동일하므로, 입사광의 산란은 일어나지 않아 액정층이 투명하다.

제4(a)도에서 도시되듯이, 폴리머 분산형 액정을 이용한 구성을 갖는 액정패널에서, 액정층 부분은 트랜지스터에 의해 동작되는 충분한 강도의 전계하에서 화소에 대해 투명하다. 아래쪽 방향으로 액정 패널에의 입사광은 액정층을 통과하고 화소전극으로 작용하는 반사층에 의해 거의 완전히(실제로 80 내지 90%) 반사된다. 결과적으로, 이들 화소에 상응하는 이미지 부분은 스크린상에 밝게 표시된다. 반대로, 전계가 화소에 작용하지 않을 때, 입사광응 액정측 내에서 강하게 산란되어 산란된 광은 스크린에 도달하지 않게되고, 화소에 상응하는 이미지 부분의 어두운 디스플레이를 야기한다. 더욱, 산란정도는 전계와 결합된 전압을 증가하여 점차변하기 때문에, 중간 색조 디스플레이는 전압 변조를 통해 된다.

상기 제1실시예에서, TN형 액정에 필요한 편광판은 광산란형 액정을 이용함으로써 제거될 수 있고, 휘도는 TN형 액정의 경우에 비해 거의 두배가 될 수 있다. 또한, 반사형 액정 패널을 이용하여, 화소전극은 트랜지스터와 와이어링 전극상에 배치될 수 있어, 광이용 효율성을 증가시킨다. 결과적으로 종래의 투사형 디스플레이 장치에 비해, 저전력 소비의 램프로 밝은 디스플레이를 실현할 수 있다.

또한, 반사형 투사광학 시스템을 이용하여, 색상 분리광학 시스템과 색상 결합 광학 시스템은 공통으로 사용될 수 있어, 소규모화가 가능하다.

더욱이, 주변 구동회로가 실리콘 단결정 웨이퍼에 집적되는 사실로 인해, 외부와의 접속점 개수가 확실히 감소되고 장착의 신뢰성 및 간단성의 증진으로 현저한 효과를 얻을 수 있어, 장치의 소규모화를 야기한다.

다음에, 액정 패널의 제1변형례가 제6(a)도 및 제6(b)도를 참조하여 기술된다.

이 변형례에서, 광산란형 액정은 네마틱 액정(92)이 유기물질(91)에 의해 둘러싸인 점에서 제1실시예에서 설명된 것과 동일하다. 그러나, 네마틱 액정이 제6(a)도에서와 같이 캡슐 보호된 것이 아니라(거의 구형상으로), 유기물질의 갭에 채워진다.

제6(a)도 및 6(b)도에서 명백하듯이 전계의 유 또는 무 하에서 액정의 광학 작용이 제1실시예에서 기술된 것에 동일하더라도, 액정의 많은 부분이 전계 방향으로 두 전극에 접속되었기 때문에, 구동 전압은 캡슐 보호된 폴리머 분산형 액정에 필요한 것보다 적을수 있다.

이제 액정 패널의 제2변형례가 제7(a)도 및 제7(b)도를 참조하여 기술된다. 스멕틱(smectic) A상을 갖는 액정 물질은 광산란형 액정으로 이용된다. 전계가 액정 패널에 동작하지 않을 때, 스멕틱 A상 액정은 광이 산란되는 초점상의 원추형 구조로 불리는 동향배열 상태(orientation state)를 취한다. 반면에, 전계가 동작하면, 액정은 동일지향구조(102)를 취하고, 여기에서 액정 분자의 주축은 전계의 방향에서 적당히 배열되어 액정은 투과상태이다. 이 방법으로 상기 같은 동일한 디스플레이가 성취될 수 있다. 이 변형례에서 오직 액정 물질이 전극 사이에서 밀봉되고 패널은 TN형 액정을 이용한 종래의 장치에 사용된 방법과 거의 동일한 방법으로 제조될 수 있다.

다음에, 액정패널의 제3변형례는 제8(a)도를 참조하여 기술된다. 이 변형례에서는 두 입력 중 하나를 선택하고 출력하는 스위칭 회로(111)가 모든 화소당 제공되고, 각 화소당 복수의 트랜지스터로 형성된다. 이 스위칭 회로(111)는 행의 전극(112)으로 부터의 펄스 전압신호에 응답하여 열의 전극(113)으로부터 입력된 디스플레이 정보를 독출하고 액정의 화소(114)를 구동하도록 디스플레이 전압 V(on) 또는 V(off) 중 하나를 선택한다. 또한, 만일 회로가 일단 독출된 디스플레이 정보를 유지하기 위해서 구성되면, V(on) 이나 V(off)가 항상 액정패널의 화소(114)에 인가되기 때문에, 액정 패널에서 고려하면 회로가 종래 예시에는 특유한 개방 상태인 주기가 없고, 액정 패널용 임피던스 제어가 경감된다. 더욱, 저장커패시터(115)를 불필요하게 만드는 효과가 성취된다. 본 변형례에서, 두입력과 한 개의 출력을 갖는 스위칭회로가 사용되기 때문에, 오직 2가(two-valued) 디스플레이가 가능하더라도, 스위칭 회로의 입력 개수를 증가시키고 입력 증가에 상응하여 디스플레이 정보와 디스플레이 전압의 개수를 증가시킴으로써 다가(multi-valued) 디스플레이로의 확장이 행해질 수 있다.

다음에, 액정 패널의 제4변형례가 제8(b)도를 참조하여 기술된다. 이 변형례에서, 각 화소는 샘플 홀드회로 S/H와 아날로그 증폭기 Amp를 구비한다. 회로 S/H는 행의 전극(121)으로 부터의 펄스전압에 응답하여 열의 전극으로 부터의 아날로그 이미지 정보를 독출하여 이것을 유지한다. 아날로그 증폭기 Amp는 소정의 레벨로 이 아날로그 이미지 정보를 증폭하여 액정화소를 구동한다. 액정화소(123)는 제3변형례와 동일하게 저 임피던스의 전압원으로 항상 구동되어 액정 패널용 임피던스 제어를 경감시키고 저장캐패시터(124)를 불필요하게 만드는 것이 가능하다.

다음에, 액정 패널의 제5변형례가 제9도를 참조하여 기술된다. 이 변형례에서 디스플레이 구동부(131)와 주변회로(132) 뿐만 아니라 일스크린용 디스플레이 정보를 저장하기 위한 프레임 메모리(133)와 프레임 메모리용 제어기를 포함하는 제어회로가 실리콘 단결정 웨이퍼에서 집적된다. 이런 구조를 채택하여, 외부회로, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터는 프레임 메모리(133)에 디스플레이 정보를 기입하는 것만 요구되고 제어타이밍 신호를 발생하고 시순차 방식으로 디스플레이 정보의 고속 전송을 수행하는 것은 요구되지 않는다.

제11(a)도와 11(b)도는 본 실시예에서 액정 패널을 장착하기 위한 방법례를 보여준다. 이 예에서, 외부로의 기록 단자가 색상분리/결합 광학 시스템으로 작용하는 2색 프리즘(141)상에 미리 배치되고 실리콘 단결정 웨이퍼와의 전기적 접속은 제11(b)도에서 도시되듯이, 즉 칩-온-글래스(chip-on-glass) 방법에 근거하여, 전도성 입자를 접착 성질을 갖는 물질내로 분산하여 얻어진 땜납 범프 또는 은 페이스트 등을 통해 실행된다. 액정층(143)이 프리즘(141)과 웨이퍼(142) 사이에 위치하고, 대향측 전극(144)이 액정이나 투명 유리상에 위치하고, 프리즘(141)에서 땜납 범프를 통해 외부회로로의 접속은 유연한 편평한 케이블(145)을 이용하여 성취되는 것은 당연하다. 이러한 장착 방법을 채택하여, 액정 패널의 패키징은 간단화되어서 장치의 소규모화가 의도된다.

다음에, 액정 패널의 제6변형례가 제10도를 참조하여 기술된다. 이 변형례에서, 입사광측상의 액정패널의 유리기판(151)은 광학축에 대해 경사진다. 이 방법으로, 유리 기판(151)의 표면에 의해 반사되며 디스플레이질을 본래 저하시키는 광성분은 이들이 스크린에 도달할 수 없도록 광학축에서 벗어난다. 그러므로 디스플레이 질의 저하가 방지될 수 있다. 또한, 투과상태의 액정층(152)을 통과하고 실리콘 단결정 웨이퍼의 표면에 의해 반사되는 광은 소정의 광학축을 따라 전파되어 디스플레이 동작은 방해받지 않는다.

다음에, 본 발명의 제1실시예의 제4변형예가 제12도를 참조하여 설명된다. 이 변형례에서, 반투명 거울(161)은 반사경 대신에 이용되고, 광원(162)에서 방출된 백색광은 렌즈(163)에 의해 거의 평행광으로 투과된다. 이 평행광의 약 50%는 도면의 왼쪽으로 반투명 거울(161)에 의해 반사되고 색상분리/결합 광학 시스템으로 작용하는 2색 프리즘(164)에 들어간다. 2색 프리즘과 액정 패널(165-R),(165-G) 및 (165-B)의 동작은 제1실시예에서 기술된 것과 동일하다. 액정 패널에 의해 반사된 광성분은 반투명 거울(161)에서 다시 결합되고 들어간다. 그래서, 반투명 거울(161)에의 입사광의 약 50%는 투사렌즈(166)에 의해 스크린상에 투사된다. 본 광학 시스템이 광학적 손실을 가지더라도, 광학 시스템은 간단화 될 수 있고 장치의 소규모화 비용 절감의 효과가 성취될 수 있다. 다음에, 본 발명의 제1실시예의 제2변형례가 설명된다. 일반적으로, 트랜지스터 등이 실리콘 웨이퍼상에 형성되는 경우에, 웨이퍼의 표면 편평이 저하된다. 이런 이유로, 화소전극이 고 반사성을 갖는 알루미늄으로 만들어져도, 광은 전극 표면상에서 산란되어 투사렌즈를 통해 스크린상에 투사된 유효광량이 감소된다. 본 변형례에서, 상기 기술된 화소전극의 표면의 불균일성으로 인한 광이용 효율성의 저하를 방지하기위해, 스크린의 주사선은 홀수의 주사선과 짝수의 주사선으로 분할되고 분리 액정 패널이 이용된다.

스크린의 주사선의 분할 상태가 제13(b)도를 참조하여 설명된다. 제13(c)도 및 제13(d)도는 각각 분할로 얻어진 홀수와 짝수의 주사선에 대한 패널상의 화소 구조를 보여주는 다이어그램이다. 스크린(171)은 화소(172)의 개수가 이차원 매트릭스 형태로 배열되게 구성된다. 스크린(171)은 라인 번호 1 내지 2N의 주사선을 갖는다. 여기에서 주사선은 홀수의 주사선과 짝수의 주사선의 두 그룹으로 분할된다. 즉, 홀수의 주사선에 대한 패널은 스크린(171)을 구성하는 화소 중에서 홀수번호의 주사선상의 화소로만 구성된다. 제13(b)도에서, 홀수의 주사선에 대한 패널상에서, 주사선 번호는 1, 3, 5, …, 2N-1 이다. 반대로, 짝수의 주사선에 대한 패널은 짝수번호의 주사선상의 화소로만 구성된다. 제13(b)도에서, 짝수의 주사선에 대한 패널상에서, 주사선 번호는 2, 4, …, 2N 이다. 분할로 얻어진 액정패널상의 각 화소는 분할전에 점령한 영역 보다 두배의 영역을 차지한다. 홀수와 짝수 주사선에 대한 각 패널에서, 트랜지스터등 같은 회로 소자는 화소가 분할로 제거되는 부분에 형성된다.

화소와 트랜지스터 사이의 위치 관계는 제13(c)도와 제13(d)도를 참조하여 설명된다. 제13(c)도에서, 트랜지스터부(175)는 주사선 전극 와이어링(173)과 신호전극 와이어링(174)의 교차점에서 형성된다. 더욱 알루미늄 같은 고 반사성을 갖는 물질등으로 만든 화소전극(176)은 트랜지스터부(175)의 패턴과 주사선전극(173)의 패턴 및 신호전극(174)의 일부를 커버하기 위해 배치된다(도면에서 이 경우는 트랜지스터부(175)등의 위치 관계가 분명히 도시되도록 투시상태로 도시된다). 홀수의 주사선에 대한 패널에서, 화소전극의 편평부(177)는 분할전(도면에서 상반부) 스크린의 홀수 주사선상의 각각에 각 화소에 상응하고 트랜지스터부(175) 등은 분할전의 짝수 주사선 각각상의 화소에 상응하는 부분에 배열된다. 제13(d)도에서, 트랜지스터부(180)는 주사선 전극 와이어링(178)과 신호 전극 와이어링(179)의 교차점에서 형성된다. 짝수의 주사선에서 트랜지스터(180)와 편평부(182)는 홀수의 주사선의 경우와 반대로 배열된다.

상술된 바와 같이, 편평부는 항상 스크린의 주사선을 홀수 및 짝수의 주사선으로 분할함으로써 각 화소 전극부에서 성취될 수 있고 그 영역은 분할전에 스크린의 각 화소의 것에 거의 동일하다. 이런 이유로 광은 만족스럽게 반사되어 광이용의 고효율성을 갖는 액정 투사기를 실현하는 것이 가능하다.

홀수와 짝수의 주사선에 대한 두 패널을 이용하여, 스크린 상에 색상이미지 투사가 가능한 디스플레이 장치는 제13(a)도를 참조하여 설명된다. 이 디스플레이 장치의 기본구성은 제12도에 도시된 디스플레이 장치와 동일하다. 그러므로 동일한 구성부분은 동일 인용 번호로 표시되어 그 설명은 생략된다.

이 디스플레이 장치에서, 제12도에 도시된 디스플레이 장치에 덧붙혀, 액정 패널(165-B′),(165-G′) 및 (165-R′) 그리고 2색 프리즘(164′)이 반투명 거울(161)의 투과측에 배치된다. 액정 패널(165-B′),(165-G′) 및 (165-R′)와 2색 프리즘(164′)의 배열은 제12도에 도시된 디스플레이 장치의 것과 동일하다. 그러나, 액정 패널(165-B′)에서 얻어진 이미지는 액정 패널(165-B)에서 얻어진 것과 비교하여 왼쪽과 오른쪽에서 역전된다. 이것은 액정패널(165-B)이 왼쪽에서 오른쪽으로 수평 주사될 때, 오른쪽에서 왼쪽으로 액정 패널(165-B′)을 수평 주사하여 성취될 수 있다. 광원(162)으로부터 방출된 광의 절반가량은 반투명 거울(161)에 의해 반사되고 2색 프리즘(164)으로 들어가고, 반면 나머지 절반은 반투명거울(161)을 통과하고 2색 프리즘(164′)으로 들어간다. 홀수의 주사선 이미지와 짝수의 주사선 이미지는 각각 프리즘(164)와 (164′)으로의 입사광에 근거하여, 2색 프리즘(164)와 (164′)으로 부터 출력된다. 홀수의 주사선 이미지는 반투명 거울(161)을 통과하는 반면, 짝수의 주사선 이미지는 반투명 거울(161)에 의해 반사된다. 이 방법으로 모든 주사선에 대한 이미지는 반투명거울(161) 뒤 투사렌즈(166) 측에 생성된다.

상기 기술에서 분명하듯이, 제12도에 도시된 디스플레이 장치에서 광원(162)으로부터 방출된 광의 50%×50%=25% 정도만이 이용되는 사실과는 반대로 이 디스플레이 장치를 이용하면 더 높은 효율성 즉 50% 효율성으로 광을 이용하는 것이 가능하다.

이 실시예에서, 반투명 거울이 사용되어도, 그것 대신에 빔 스플리터를 사용하는 것도 가능하다. 이것은 본 기술에 능숙한 자에게 쉽게 행해지기 때문에 이 설명은 생략된다. 더욱 홀수의 주사선 이미지와 짝수의 주사선 이미지에 대해 제12도에 도시된 두 디스플레이 장치를 각각 배치하는 것과, 색상 이미지를 제공하기 위해 스크린상에서 이들 이미지를 결합하는 것이 가능하다.

다음에, 본 발명의 제1실시예의 제2변형례가 제14도를 참조하여 설명된다. 제14도는 투사형 액정 디스플레이 장치를 보여주고, 여기에서 램프 위치 조절 기능을 실현하기 위한 부가 집적된다. 이 도면에서 제1도와 동일한 구성부는 동일한 인용번호로 도시된다.

본 실시예에서, 광원으로 작용하는 램프(11)을 교체할 때의 램프위치 조절은 자동적으로 수행된다.

램프(11)가 본 광학 시스템에서 최단의 수명을 갖는 교체부이기 때문에, 그 교체는 불가피하다. 이 교체는 보통 복잡한 위치 조절 작업으로 수행되기 때문에 그것은 전문가에 의해 수행되는 것이 필요하다. 그러나, 본 변형례는 램프의 위치를 미세 조절하기 위한 위치 미세 조절 메카니즘(1702), 메카니즘(1702) 구동용 구동회로(1703), 광검출부(1704), 광검출부 이동 메카니즘(1705) 및 광검출부 구동회로(1706)가 제공된다.

이제, 그 동작이 설명된다. 본 광학 시스템에서, 광초점은 광학시스템 내의 점 P에 위치된다. 광초점이 이점 P에 정확히 위치되도록 램프 교체시 램프위치 조절이 충분히 행해진다. 이런 이유로, 광검출부(1704)가 점 P에서 위치되도록 시스템이 구성된다. 결과적으로 광검출부(1704)가 광경로를 방해하지 않는 위치에 보통 위치된 광검출부(1704)를 램프 교체시 점 P로 이동시키는 이동메카니즘과 이것에 대한 구동회로(1706)가 구동된다. 광검출부(1704)는 점 P에서 광 초점에 모아진 스폿보다 적은 광 검출소자를 포함한다. 광검출소자에 의해 검출된 광량이 최고일 때, 이것은 광이 바로 점 P에서 초점 모아지는 것을 의미한다. 이 때에 광검출출력은 램프의 위치를 미세 조절하기 위해 조절 메카니즘(1702) 구동용 구동회로(1703)에 보내진다.

가장 큰 광량을 식별하는 것은 보통 어렵기 때문에, 검출된 광량이 상기 광량 영역에 있을 때 사용된 램프(11)에 따라서 최적의 광량 영역을 미리 저장하고, 조절을 끝내는 것이 가능하다. 아마츄어도 디스플레이에 따라 미세 조절을 쉽게 수행할 수 있도록 수동 구동되기 위해서 더욱 광검출기의 출력과 최적의 광량영역을 조절 메카니즘을 구성하는 것이 가능하다. 이 방법으로, 광검출부(1704)는 램프의 위치를 자동으로나 수동으로 조절한 후 원 위치로 되돌릴 때, 광검출부(1704)는 시스템이 디스플레이 장치로서 기능을 행할 수 있도록 광학 경로를 방해하지 않는다. 더욱이, 광검출기의 변위가 명백히 결정되기 때문에, 광학 시스템이 결정되면, 수동 이동될 수 있다. 본 광검출기는 광학축등을 조절하기 위해 또한 이용된다. 일, 이, 삼차원으로 이동 가능한 조절메카니즘(1702)이 사용될 수 있다. 더욱이 본 변형례에서, 반사형 액정 디스플레이 장치가 기술되었어도, 투과형 액정 디스플레이 장치로도 가능하다. 본 발명에 따른 램프위치 조절광 검출기는 광초점이 장치내에 배치되면 사용될 수 있어, 램프교체 또는 일렬되지 않은 광학축의 재조절이 쉽게 수행된다. 상기 기술된 변형례에서, 광검출기에 의해 검출된 광량이 가정되더라도, 광강도등은 측정된다. 상기 변형례에 따라서 램프교체가 쉽게 수행되기 때문에, 가정용 이용 같이 전문가가 없는 장소에서도 적당하다.

아래에서 본 발명의 제2실시예에 따른 투사형 디스플레이 장치가 첨부한 도면에 관하여 상세히 설명된다.

제15도는 본 발명의 제2실시예를 보이고 본 실시예에 따른 투사형 디스플레이 장치는 세 개의 액정 광밸브(201),(204),(207), 평면광원으로 작용하는 세 개의 CRT(202),(205),(208), 2색 프리즘(210), 투사렌즈(211) 및 제어시스템(213)으로 구성된다. 이것은 첨부한 설비로서 스크린(212)을 더욱 포함한다.

적색, 녹색 및 청색용 액정 광밸브(201),(204) 및 (207)은 각각 적색, 녹색 및 청색이미지를 만들기 위해 제어시스템(213)에 의해서 액정 광밸브(201),(204) 및 (207)에 충분히 가까이 배치된 적색, 녹색 및 청색용 CRT(202),(205) 및 (208)의 형광 표면에 의해 방출되어진 강도변조된 적색광(203), 녹색광(206) 및 청색광(209)에 공급된 적색, 녹색 및 청색 이미지에 대한 이미지 신호에 따라 제어된다.

이렇게 강도변조된 적색광(203)과 청색광(209)은 2색 프리즘(210)의 간섭막(210a)와 (210b)에 의해 반사되어 투사렌즈(211)에 들어온다. 강도변조된 녹색광(206)은 2색 프리즘(210)을 통과하고 투사렌즈(211)로 들어온다. 결과적으로, 적색광(203), 녹색광(206) 및 청색광(209)의 세 색상광은 색상 이미지가 스크린(212)상에 표시되도록 결합되거나 합성되고 투사렌즈(211)에 의해 스크린(212)에 투사된다.

액정 광밸브(201),(204) 및 (207) 그리고 CRT(202),(205) 및 (208)는 각각 서로 충분히 근접하여 배열된다. 그러나, 서로 다른 CRT(202),(205) 및 (208)에 의해 방출된 광이 더 높은 효율성으로 투사렌즈(211)에 들어오도록 하기 위해, 적색용 간섭막(301)은 적색용 CRT(202)의 관표면에 부착되고, 녹색용 간섭막(302)는 녹색용 CRT(205)의 관표면에 부착되고, 청색용 간섭막(303)은 청색용 CRT(208)의 관표면에 부착된다. 결과적으로, 본 실시예에 따르면 광이용의 효율성은 높고 충분히 밝은 색상이미지를 재생하는 것이 가능하다.

본 실시예에서, 박막 트랜지스터(TFT)가 합체된 분산형 액정광 밸브가 다른 색상을 변조한 액정 광밸브(201),(204) 및 (207)에 이용된다. 그러므로 분산형 액정광 밸브의 구성과 원리가 제16(a)도 및 제16(b)도를 참조하여 설명된다.

제16(a)도에 도시된 바와 같이, 분산형 액정광 밸브는 다수의 액정 그레인(223a)을 포함하는 액정층(223)이 투명전극(221a)을 구비한 투명기판(220a)과 이것에 대향한 투명전극(221b)을 구비한 투명기판(220b) 사이에 끼워지고, 신호원(224)과 스위치(225)가 이들 투명전극(221a)와 (221b)사이에 접속되게 구성된다. 많은 액정 그레인(223a)이 무작위로 방향되기 때문에, 전계가 액정층(223)에서 발생되지 않도록 스위치(225)가 턴오프될 때, 이때에 액정층(223)으로 들어온 광은 도면에서 보이듯이 산란되어 액정광 밸브는 그 불투명한 상태를 유지한다. 반대로, 스위치(225)가 턴온되고 신호원에 의한 전계는 투명전극 사이의 액정층(223)에서 발생될 때 그리고 이 전계에 상응하는 전압이 일전전압 V₁을 초과할 때, 액정층(223)내의 각 액정 그레인의 모든 액정분자는 전계 방향으로 일렬된다. 이 방법은 입사광은 그곳에 통과해서 액정광 밸브는 투명해진다. 즉, 이 분산형 액정광 밸브는 불투과상태와 투과상태 사이에서 신호 전압의 유무에 따라 스위치되어서 광밸브 기능을 수행한다.

더욱, 인가전압이 V₁보다 낮은 값으로 제어될 때, 산란정도가 제어될 수 있다. 결과적으로, 광 밸브는 이미지 신호에 변조된 전압신호를 신호원(224)으로 이용하여 중간색조를 표시할 수 있어서 이미지 재생 장치로서 작용한다.

이 분산형 액정 광밸브는 편광판을 필요로 하지 않아서, 이것은 광 이용의 높은 효율성을 갖는다. 더욱이, 이전에 기술된 본 실시예에서, 적색용 간섭막(301)은 적색용 CRT(202)의 관표면에 고착시키거나 판막을 씌우고; 녹색용 간섭막(302)은 녹색용 CRT(205)의 관표면에 고착되고; 청색용 간섭막(303)은 청색용 CRT(208)의 관표면에 고착된다. 결과적으로, 시준 렌즈 효과가 각 CRT의 전방거울 부분에 주어진다. 그러므로 발생된 빛은 무익하게 분산되지 않고, 이것은 효율성을 현저히 증가시킨다.

다음에 각 CRT의 관표면상에 고착된 간섭막의 동작이 제17(a)도 및 제17(b)도를 참조하여 설명된다. 제17(a)도에서 보이듯이, 형광판(231)이 CRT의 페이스 플레이트(광 방출판)의 내부면상에 배치되고 간섭막(232)은 형광판(231)에 대향한 면에 고착되며, 형광판(231)이 전자 빔(233)으로 조사될 때, 형광판(231)은 특정 파장에서 형광을 방출한다. 적색용 CRT의 경우, 광은 적색파장 영역에서 원칙적으로 방출되고, 녹색용 CRT의 경우, 녹색 파장영역에서 원칙적으로 광이 방출된다. 또한, 청색용 CRT의 경우, 광은 청색 파장 영역에서 원칙적으로 방출된다. 이광은 넓은 각도 영역에서 각 형광판(231)에 의해 방출된다. 간섭막(232)은 페이스 플레이트(230)을 구성하는 유리 물질의 것과 다른 굴절 인덱스를 갖는 유전체 성분의 다층 증기막으로 구성되고 이것은 소정의 파장을 갖는 광에 특징적인 투과에 관련한 입사광 종속성을 갖는다. 예를 들어, 광 밸브는 형광판(231)에 수직으로 방출되는 광(234)이 간섭막(232)에 의한 손실 없이 거의 투과되고 그 표면에 수직인 방향으로 각도 θ를 형성하는 일정한 방향에서 형광판(231)에 의해 방출된 광(235)은 간섭막(232)에 의해 반사되도록 구성된다.

제17(b)도는 이때에 각도 θ와 간섭막(232)을 경유하여 투과된 광량 사이의 관계를 보여준다. 넓은 각도 영역에서 방출된 광은 좁은 각도 영역에서만 퍼진 광으로 절연막(232)에 의해 투과된다. 결과적으로 광은 각 액정 밸브(201),(204) 및 (207)에 들어온다. 그래서 최소로 손실을 억제하고 고 휘도를 갖는 색상 이미지를 얻는 것이 가능하다. 그러므로, 본 실시예에 따르면, 음극선관을 광원으로 이용하여 만족스러운 긴 수명을 실현할 수 있다. 더욱, 서로 독립한 다른 음극선관이 다른 색상에 대해 이용되기 때문에, 광원으로부터 광을 다른 색상으로 분리하기 위한 광학 시스템은 불필요해지고 광학시스템의 소규모화가 실현될 수 있다.

더욱이, 본 실시예에 따르면 다른 색상용 방출 강도가 각 CRT(202),(205) 및 (208)용 전자빔 전류를 제어함으로서 서로 독립적으로 제어되기 때문에, 색상 조절을 아주 쉽게 수행할 수 있다.

그외에, 분산형 액정 광 밸브가 본 실시예에서 이용되더라도, 트위스트 네마틱형 액정 광 밸브 또는 수퍼트위스트 네마틱형 광밸브가 그 대신에 이용될 수 있다. 더욱 다른 색상 사이의 도시된 위치 관계는 오직 일례이고 이것은 임의대로 변형될 수 있다. 또한 2색 프리즘 대신에 2색 거울의 결합을 이용하여 광을 결합 할 수 있다.

다음에 제어시스템(213)의 회로구성이 제18도를 참조하여 기술된다.

방송 전자기파에서 수신되거나 비데오 데크, 비데오 디스크 또는 다른 임의의 신호원으로부터 입력된 이미지신호(314)는 처음에 색상 복조회로(315)에 공급되어 삼원색에 상응하는 적색, 녹색 및 청색인 다른 색상신호로 그곳에서 전환된다. 이 전환으로 얻어진 색상 신호는 각각 디지털 데이터의 형태로 모든 프레임에 대해 프레임 메모리(317),(318) 및 (319)에 저장된다. 더욱, 이미지신호(314)는 또한 다른 신호에 대한 기준 동기 신호성분이 그곳에서 분리되어 동기 신호 분리회로(316)에 입력되고, 동기신호는 동기신호 재생회로(320)에 의해 발생된다.

적색이미지 신호 데이터는 적색용 액정 밸브(210)를 제어하기 위해 재생회로(320)에 의해 제어된 프레임 메모리(317)에서 신호회로(323)로 입력된다.

광밸브(201)는 신호회로(323)와 주사회로(324)에 의해 그곳에서 제어되어 적색이미지를 재생한다. 더욱, 재생회로(320)에 의해 발생된 동기신호는 동기제어회로(321)에 의해 수평 및 수직의 주사신호로 전환되고 덧붙혀 액정광밸브(201)로 부터의 적색 이미지의 재생과 동기하여 래스터(raster) 형태로 광 방출을 제어하는 빔 제어 회로(322)를 통해 광밸브(201)에 인접하여 배치된 적색용 CRT(202)에 공급되어 그것을 적색판광원으로 구동한다. 동일한 방법으로 녹색 및 청색용 액정광 밸브(204)와 (207)는 녹색 이미지 및 청색 이미지를 재생하기 위해 주사회로(328)와 (326) 뿐만아니라 신호회로(327)와 (325)에 의해 제어되고 동시에 녹색 및 청색용 CRT(205) ALC (208)에 의한 광방출은 각각 녹색 및 청색용 액정광밸브(204) 및 (207)로부터의 녹색 이미지 및 청색 이미지의 재생과 동기하여 제어된다.

결과적으로 삼원색에 상응하여 서로 독립적인 다른색 이미지를 재생하는 세액정광 밸브(201),(204) 및 (207) 그리고 삼원색에 상응하는 다른 색상의 광을 방출하는 세 CRT(202), (205) 및 (208)은 각각 이 제어시스템(213)에 의해 동기하여 제어되어, 스크린(212)상에 색상 이미지를 재생한다.

본 실시예에서 각 CRT(202),(205) 및 (208)에 의한 광방출은 전자빔으로 래스터 주사빔 형태로 형광판을 주사하여 수행된다. 결과적으로 액정 밸브(201),(204) 및 (207)상의 화소에 상응하는 CRT의 광방출점은 일 프레임 동안 오직 한번 방출한다. 반면에, TFT를 이용한 액정광 밸브는 선연속의 주사방법으로 주사되고 화소정보는 갱신된 것으로 선택될 때가지 유지된다. 결과적으로, CRT를 이용한 이미지 재생 장치에서, 그 형광판상의 광방출부는 이미지 정보 자체를 나타낸다. 반면에, 본 실시예에서 사용된 CRT는 광원으로서만 사용된다. 총 휘도의 증가는 전자빔의 전류강도를 증가하여 실현되어서 모든 주사를 위한 광을 방출하는 영역을 증가시키고 이것은 제19(a)도 내지 19(d)도를 참조하여 CRT의 광방출 상태에 관해 설명된다.

제19(a)도는 액정광 밸브의 화소 일부를 확대하여 도시한다. 거기에 상응하는 CRT의 전자빔은 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 a, b, 및 c 순서데로 아래쪽으로 지나친다. 화소 피치 P는 대각선으로 측정된 2인치 크기를 갖는 액정광 밸브에 대해 예를 들어 64㎛ 정도이다. CRT의 전자빔의 전류강도는 전자빔의 직경이 화소 피치 보다 2배 큰 약 120㎛이도록 증가된다. 이 방법으로, 전자빔의 직경이 상응하는 액정 광밸브에서 화소의 크기에 따라 증가될 때, CRT의 형광판상이 광 방출부는 복수의 라인상의 화소가 각 순간 동시에 방사되도록 증대된다.

이제, 제19(a)도에서 빗금쳐진 화소를 고려하면, 제19(b)도에서 도시되듯이, 모든 프레임에 대해서 이 화소를 선택하는 일 주사신호만이 있다. 이 화소에서의 투과성의 제19(c)도에서 도시되듯이 새로운 선택신호가 다음에 그곳에 인가될 때까지 유지된다. 반면에, CRT는 a, b 및 c 순서데로 아래쪽으로 주사되고 광방출부는 이 방향으로 이동된다. 결과적으로, 광방출부는 투과된 광이 a, b, 및 c 방향으로 분리되어 주사될 때 얻어진 것에 비해 약 2 계수로 증가된다. 결과적으로, 본 실시예에 따르면 극히 밝은 디스플레이 이미지는 쉽게 성취되고 소규모, 고휘도성, 긴 수명을 갖는 투사형 색상 디스플레이 장치를 실현할 수 있다.

TFT 구동 방법에 의한 이전 액정 광 밸브는 현재 저 생산 때문에 비교적 많은 비용으로 제조된다. 그래서 사용된 액정 광 밸브의 개수는 비용 증가가 억제되고 더욱이 소규모화가 가능하게 되도록 감소되는 제2실시예의 변형례가 아래에 기술된다.

제20도는 본 변형례의 구성을 도시한다. 이전에 기술된 제2실시예에서 사용된 액정광 밸브는 어떤 CRT의 앞에도 배치되지 않지만, 단일 액정 광밸브가 2색 프리즘(210)과 투사렌즈(211) 사이에 배치된다. 제2실시예에서의 것과 동일한 부분은 동일한 인용부호로 표시되고 그 설명은 생략된다.

적색 및 청색용 CRT(202) 및 (208)에 의해 생산된 적색광(203) 및 청색광(209)은 적색 및 청색용 반사막(210a) 및 (210b)에 의해 반사되고 녹색용 CRT(205)에 의해 발생된 녹색광(206)은 2색 프리즘(210)을 통과한다. 프리즘(210)으로 부터의 광은 액정광 밸브(401)에 의해 강도 변조된 후 투사렌즈(211)로 들어온다. 세 CRT(202),(205) 및 (208)에 의해 방출된 삼원색의 광은 투사렌즈(211)를 이용하여 스크린상에 색상 이미지를 표시하기 위해 단일 액정 광밸브(401)에 의해 감도 변조된다.

본 변형례에서, 2색 프리즘(210)은 다른 CRT(202),(205) 및 (208)와 액정 광밸브(401) 사이에 위치한다. 그래서 다른 CRT에 의해 발생된 광은 고효율성으로 투사렌즈에 들어온다. 또한 본 변형례에서 간섭막은 각 CRT에 의해 방출된 광이 제3도에 참조한 설명같이 고효율성으로 투사렌즈에 들어오도록 각 CRT의 관 표면에 고착되거나 판막이 씌워진다.

또한 본 변형례에서, 액정광 밸브(401)에다가 세 개의 CRT(202),(205) 및 (208)가 제어시스템(213′)에 의해 제어된다. 이 제어시스템(213′)은 제21도를 참조하여 설명된다.

방송 전자기파로부터 수신되거나 비데오 데크, 비데오디스크 또는 다른 임의의 신호원으로부터 입력된 이미지 신호(314)는 처음에 색상 복조회로(315)로 공급되어 삼원색인 적색, 녹색 및 청색의 다른 색상 신호로 그곳에서 전환된다. 이 전환으로 얻어진 색상신호는 각각 디지털 데이터 형태로 모든 프레임에 대해서 프레임 메모리(317),(318) 및 (319)에 저장된다. 또한, 이미지 신호(314)는 분리회로(316)에 입력되어, 다른 신호에 대한 기준 동기 신호성분이 그곳에서 분리되고 동기 신호는 재생회로(357)에 의해 재생된다.

재생회로(357)에 의해 재생된 동기신호의 주파수는 이미지 신호(314)의 동기 신호의 것보다 3배이도록 결정된다.

제1 내지 제3프레임에서, 적색, 녹색 및 청색 신호데이타는 각각 재생회로(357)에 의해 제어되는 프레임 메모리(317),(318) 및 (319)에서 액정광밸브(401)를 제어하는 신호회로(360)에 입력된다. 액정광밸브(401)는 적색, 녹색 및 청색 이미지를 재생하기 위해 신호회로(360)와 주사회로(361)에 의해 제어된다.

더욱이, 동시에 재생회로(357)에 의해 발생된 동기신호는 동기 제어회로(358)에 의해 수평 및 수직의 주사신호로 전환되고 덧붙혀 액정광밸브(401)상의 적색, 녹색 및 청색 이미지의 재생과 동기하여 이들 CRT를 제어하기 위해 CRT(202),(205) 및 (208)에 공급된다.

삼원색에 대응하는 다른 색상 이미지를 재생하는 단일 액정광밸브(401)와 동일하게 삼원색에 대응하는 다른 색상의 광을 방출하는 세 CRT(202),(205) 및 (208)는 이 제어시스템(213′)에 의한 제어의 결과로서 서로 동기하여 제어되는 다음 상태가 제22(a)도 내지 제22(d)도는 ① 내지 ⑥ 순서로 아래쪽으로 도시되듯이, 각각 시간 순차적으로 배열된 액정광밸브(401)에 재생된 이미지, 적색용 CRT(202)의 형광상태, 녹색용 CRT(205)의 형광상태 그리고 청색용 CRT(208)의 형광상태를 보여준다. ⑥후에 처리는 ①로 되돌아온다. 결과적으로, 본 변형례에서는, 소위 “프레임 순차적 방법”에 의한 색상 재생되고, 이것으로 적색, 녹색 및 청색의 다른 색상의 이미지가 일프레임 주기동안 순시적으로 표시된다.

① 처음에 적색 이미지의 일부는 가장 높은 라인에서 시작하여, 액정광밸브(401)상에서 연속적으로 재생된다. 적색광은 적색이미지 표시를 위해 액정광밸브(401)상의 적색 이미지의 재생상태와 동기하여, 적색용 CRT(202)의 가장 높은 라인에서 시작하여, 연속적으로 방출된다. 이때에 녹색용 CRT(202)에 광을 방출하는 라인에 상응하는 녹색 및 청색용 CRT(205) 및 (208)상의 라인은 광을 방출하지 않는다.

② 액정광밸브(401)상에서 적색 이미지의 재생은 낮은 라인쪽으로 계속되고 결국에 적색 이미지는 전면에 재생된다.

③ 다음에 액정광밸브(401)의 상측 라인에, 녹색이미지 재생이 시작되고 녹색광은 액정광밸브(401)의 녹색 이미지의 재생 상태와 동기하여, 가장 상측의 라인에서 시작하여 녹색용 CRT(205) 상에 연속적으로 라인 방출된다.

④ 그후에 녹색용 CRT는 녹색이미지가 액정광밸브(401)의 전면상에 재생되도록 전면에 광을 방출한다.

⑤ 다음에 액정광밸브(401)의 상측 라인상에, 청색이미지 재생이 시작되고 청색광은 액정광밸브(401)상에 청색이미지의 재생상태와 동기하여 가장 상측의 라인에서 시작하여 청색용 CRT(208) 상에 연속적으로 라인으로 방출된다.

⑥ 그후에 청색은 액정광밸브(401)의 전명상에 재생되어서 일프레임의 이미지가 RGB의 프레임 순차재생으로 표시된다. 다음 상태에서, 처리는 ①로 돌아간다.

결과적으로, 본 변형례에 따르면, 프레임 순차적 방법에 의해 삼원색에 대응하는 다른 색상의 이미지를 재생하거나 발생하는 단일 액정광밸브(401)와 삼원색에 대응하는 다른 색상을 발하는 세 개의 CRT(202),(205) 및 (208)은 색상이미지가 스크린(212)에 투사되고 확대된 이미지가 재생되도록 서로 동기하여 연속적으로 제어된다.

다음에, 액정 패널의 각화소에서의 투과성 변형과 본 변형례에서 CRT의 광방출 상태 사이의 관계가 제23(a) 내지 23(e)도를 참조하여 기술된다.

제23(a)도는 보통의 이미지 신호의 일 프레임 주기를 보여준다. 액정광밸브(401)에 인가된 주사신호의 일 프레임 주기는 1/90초이고, 이것은 보통의 이미지신호(예를 들면, 비데오 신호)의 일 프레임 주기(1/30초)의 1/3과 동일하다.

제1프레임에 대해서 적색 이미지의 이미지 신호는 이 액정광밸브(401)에 인가된다. 다음에 녹색이미지 신호 다음에 청색이미지 신호가 그곳에 인가된다. 액정광밸브(401)상의 일정 화소의 투과성은 그곳에 인가된 이미지 신호에 따라 변동된다. 즉, 제23(b)도에서 보이듯이, 투과성은 제1프레임에 대한 적색이미지 신호에 의한 적색이미지에 상응하는 값, 제2프레임에 대한 녹색이미지 신호에 의한 녹색 이미지에 상응하는 값, 그리고 청색 이미지 신호에 의한 청색 이미지에 상으하는 값을 갖는다. 더욱이, 도면에서 도시되지는 않았지만, 다음 프레임에 대해서 투과성은 다음 이미지의 적색 이미지에 다시 상응하는 값을 갖는다.

반면에, 제1프레임에 대해, 적색(202)용 CRT는 제23(c)도에서 도시되듯이 광을 발하도록 적색 이미지 신호와 동기하여 전자빔으로 주사된다. 그후 제2프레임에 대해, 녹색용 CRT(05)는 제23(d)도에서 도시되듯이 광을 발하도록 액정광밸브(401)에 인가된 녹색 이미지와 동기하여 전자빔으로 주사된다. 동일한 방법으로, 제3프레임에 대해서, 청색용 CRT(208)는 제23(e)도에서 도시되듯이 광을 발하도록 액정광밸브(401)에 인가된 청색 이미지 신호와 동기하여 전자빔으로 주사된다. 그 결과, 본 변형례에 따르면, 일 액정광 밸브로도 충분하고 낮은 비용으로 소규모인 투사형 색상 디스플레이 장치를 실현할 수 있다.

상기 기술에서, 간섭막(301),(302) 및 (303)은 각각 다른 CRT의 관표면상에 배치되어, 고유효성으로 액정광 밸브 CRT의 형광판에 의해 방출된 광을 들어오게 하고 광 손실을 막기 위한 다른 변형례가 제24도를 참조하여 기술된다. 제24도는 각 CRT의 관표면의 단면 구성을 보여주고, 여기에서 렌즈면(512)은 형광판(231)에 대향한 CRT의 관표면상에 형성된다. 전자빔(233)을 형광판(231)에 방사함으로써 방출된 광(434)은 도면에서 보이듯이 이 렌즈면(512)으로 인해 분해되지 않는다. 그래서 광은 고효율성으로 액정광 밸브에 달할 수 있고 충분히 이용된다. 이 렌즈면(512)은 복수의 작은 렌즈가 어레이 형상으로 배열되는 소위 렌티큐러(lenticular) 렌즈를 형성하고, 각 렌즈의 초점은 이전에 기술된 형광판(231)에 따르도록 위치된다. 이 렌즈면(512)은 렌즈 형상으로 관면(230)을 처리하거나 시트형상으로 분리 렌즈어레이를 제조함으로써 형성되고, 이 변형례에 따르면, 공정비용은 저렴하고 그래서 저비용의 투사형 디스플레이 장치를 성취하는 것이 가능하다.

Claims

투사형 디스플레이 장치로서, 복수의 픽셀을 각각 포함하고 입력되는 전기신호에 응답하여 픽셀 단위로 각각 서로 다른 스펙트럼을 갖는 광학 신호를 발생시키도록 서로 다른 스펙트럼을 가지고 그곳에 입사되는 입사광 성분을 선택적으로 반사하는, 서로 다른 스펙트럼에 대응하는 반사형의 액정패널을 포함하는 광학 신호 발생 수단; 광을 공급하는 광공급수단; 상기 액정패널에 광성분을 조사하기 위해 스펙트럼에 따라 상기 광공급수단으로부터의 광을 광성분들로 분리하고 또한 광학 이미지 신호를 얻기 위해 광학 신호를 결합하는 광학 분리/결합 시스템; 및 스크린 상에 확대된 이미지를 투사하기 위해 상기 광학 이미지 신호의 초점을 맞추는 투사수단을 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 액정패널은, 표면상에 각각의 픽셀에 대하여 제공되며 대응하는 전기신호에 응답하여 그 도전상태를 변경하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터에 연결되어 각각의 픽셀에 대하여 제공된 금속픽셀전극을 상기 트랜지스터 위에 구비한 단결정 반도체 기판; 전압의 비인가시에는 광을 산란시키고 전압의 인가시에는 투명한, 광산란형의 액정재료를 포함하는 액정층; 및 상기 액정층이 픽셀전극과 카운터 전극 사이에 개재되며, 상기 트랜지스터의 도전 상태의 변화에 따라 픽셀전극와 함께 액정재료에 전압을 선택적으로 인가하는 기능을 하는 투명한 카운터 전극이 그 위에 제공된 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 액정층은 투명한 유기재료내에 분산된 액정재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제2항에 있어서, 상기 액정층은 폴리머내에 분산된 캡슐화된 네마틱 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 액정층은 스메틱 A상 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 광학 분리/결합 시스템은, 상기 광공급수단으로부터의 평행광을, 스펙트럼에 따라 광성분 중 하나는 직선경로를 이동하고, 광성분 중 다른 하나는 광의 방향에 수직인 방향으로 반사되며 나머지 광성분은 상기 다른 하나의 광성분의 방향에 반대 방향으로 반사되도록 하는 세 개의 광성분으로 분리하여 상기 광성분들을 상기 액정 패널에 조사하도록 하고, 또한 상기 액정패널에 의해 발생된 광신호를 광학 이미지 신호로 결합시키는 2색 프리즘 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 광 공급수단으로부터의 광의 일부를 반사시켜 반사된 부분을 상기 광학신호발생수단에 공급하고 상기 광학 이미지 신호의 일부를 투과하여 상기 투과된 일부를 상기 투사수단에 공급하는 하프 미러를 더 포함하고, 상기 하프미러로부터 상기 광학 신호발생수단까지의 광학 경로는 상기 광학 분리/결합 시스템으로부터 상기 하프미러까지의 광학 이미지 신호의 광학 경로와 동일한 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 각각의 액정패널내의 상기 반도체 기판은 대응하는 전기신호에 응답하여 상기 트랜지스터를 구동하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제7항에 있어서, 상기 각각의 액정패널의 상기 반도체 기판의 상기 회로는, 상기 각각의 액정패널의 매트릭스형 픽셀의 각각의 행을 선택적으로 구동하는 행신호를 발생시키는 구동회로; 입력된 대응하는 전기신호에 응답하여 픽셀의 각각의 열을 구동하는 열 신호를 선택적으로 발생시키는 공급회로; 및 각각의 픽셀에 대하여 배치되어 상기 구동회로로부터의 대응하는 행신호에 응답하여 상기 공급회로로부터의 대응하는 열신호를 홀드시에 샘플링하는 샘플 홀드회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제7항에 있어서, 상기 회로는, 상기 각각의 액정패널내에 매트릭스 형태로 배치된 픽셀을 구동하는 매트릭스 구동회로; 하나의 이미지에 대한 디스플레이 정보를 저장하는 프레임 메모리; 및 상기 프레임 메모리에 저장된 디스플레이 정보에 따라 상기 매트릭스 구동회로를 제어하는 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 2색 프리즘 조립체는 땝납 범프를 통하여 상기 각각의 액정패널에, 가요성 편평 케이블에 의해 외부회로에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 광공급수단으로부터 투사된 광의 광학 경로는 광학 이미지 신호의 광학 경로와 다른 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
입력된 복수의 전기신호에 각각 응답하는 복수의 액정패널을 포함하여, 상기 복수의 전기신호에 대응하는 서로 다른 스펙트럼을 갖는 복수의 광학신호를 발생시키는 광학신호 발생수단; 하나의 이미지를 나타내는 입력된 전기 이미지 신호에 응답하여 복수의 전기신호를 발생시켜 이 발생된 전기신호를 상기 광학 신호 발생수단으로 출력하고 상기 광학 신호발생수단을 제어하는 제어수단; 상기 이미지를 제공하도록 하는 광학 이미지 신호를 얻기 위해 복수의 광학 신호를 가시적으로 결합하는 결합 광학 시스템; 및 상기 광학 이미지 신호의 초점을 맞추어 상기 이미지의 확대된 이미지를 스크린상에 투사하는 투사수단을 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 액정패널은, 복수의 픽셀의 각각을 위한 트랜지스터를 구비하고 상기 전기신호의 대응하는 것에 응답하여 픽셀 단위로 상기 각각의 액정패널을 구동하는 반도체 층과, 대응하는 트랜지스터에 연결된 각각의 픽셀을 위한 픽셀전극을 구비하여 상기 광학신호중 하나로서 픽셀 단위로 상기 각각의 액정패널로 투사된 광을 선택적으로 반사시키는 픽셀전극층을 포함하는 반도체 구조체; 투명한 유리기판과, 상기 반도체 구조체와 마주하여 상기 유리기판의 표면상에 형성된 투명한 전극층을 포함하고, 상기 투명한 전극층에 대향하는 상기 유리기판의 표면에 수직인 축이 투사광의 광학 축과 일치하지 않는 유리구조체; 및 상기 반도체 구조체와 상기 유리구조체 사이에 개재된 광산란형 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
입력된 복수의 전기신호에 각각 응답하는 복수의 액정패널을 포함하여, 상기 복수의 전기신호에 대응하는 서로다른 스펙트럼을 갖는 복수의 광학 신호를 발생시키는 광학 신호발생수단; 하나의 이미지를 나타내는 입력된 전기 이미지 신호에 응답하여, 복수의 전기신호를 발생시켜 이 발생된 전기신호를 상기 광학 신호 발생수단으로 출력하고 상기 광학 신호발생수단을 제어하는 제어수단; 광원을 포함하고, 상기 광원으로부터 방출된 광을 실질적으로 평행인 광으로서 공급하는 수단; 스펙트럼에 따라 평행광을 분리하여 분리된 평행광을 각각 상기 액정패널로 공급하고, 복수의 광학 신호를 가시적으로 결합하여 상기 이미지를 제공하도록 하는 광학 이미지신호를 얻으며, 상기 광학 신호 발생수단은 전기신호에 따라 평행광을 반사시켜 광학 신호를 발생시키는 분리/결합 광학 시스템; 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈를 사용하여 상기 광학 이미지 신호의 초점을 맞추어 스크린상에 상기 이미지의 확대된 이미지를 투사하는 투사수단; 광량을 검출하는 광검출기; 및 상기 광원의 교체시 상기 광검출기를 상기 렌즈의 촛점으로 이동시켜 상기 광원의 위치가 상기 광검출기에 의한 검출결과에 의거하여 조절될 수 있도록 하는 광검출기 구동수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제13항에 있어서, 상기 광원을 이동시키는 광원 구동수단; 및 상기 광원으로서 사용되는 모든 종류의 램프에 대하여 최적의 광량범위를 미리 저장하고 저장된 최적광량 범위에 따라 상기 광원 구동수단을 구동하고, 상기 광검출기에 의해 검출된 광량이 상기 광원으로서 사용된 램프의 종류에 대한 상기 최적의 광량범위내에 있도록 하는 조정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
광원을 포함하여 광을 방출하는광방출수단; 상기 광방출수단으로부터 하프미러로 투사된 광의 대략 절반을 투과시키고 나머지 절반을 반사시키는 하프 미러; 상기 하프미러로부터의 투과광 및 반사광을 서로 다른 스펙트럼을 갖는 투과광 성분과 서로 다른 스펙트럼을 갖는 반사광 성분으로 분리하고, 짝수 주사선 광신호로부터의 짝수 주사선 광학 이미지 신호와 홀수 주사선 광신호로부터의 홀수 주사선 이미지 신호를 합성하고, 짝수 및 홀수 주사선 이미지 신호로부터 광학 이미지 신호를 합성하여 광학 이미지 신호를 상기 하프 미러에 공급하는 광학 분리/결합 시스템; 반사 및 투과광 성분 중 하나에 대하여 제공되고 광산란형이며, 입력된 전기 신호에 응답하여 짝수 및 홀수 주사 광신호를 발생시켜 발생된 짝수 및 홀수 주사광신호를 각각 상기 분리/결합 시스템으로 출력하는, 짝수 및 홀수 주사선을 위한 2세트의 액정패널을 포함하는 광학 신호 발생수단; 하나의 이미지를 나타내는 입력된 전기 이미지 신호에 응답하여 전기신호를 발생시켜 각각의 전기신호를 상기 액정패널중 하나에 공급하는 제어수단; 및 상기 하프 미러에 의해 투과된 광학 이미지 신호의 초점을 맞추어 스크린상에 상기 이미지의 광학 이미지를 투사하는 투사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
스크린상에 확대된 이미지를 투사하는 방법에 있어서, 상기 이미지를 나타내는 전기적 이미지 신호를, 서로 다른 스펙트럼에 대응하는 복수의 전기신호로 분리하는 단계; 투사광을 2색 프리즘 조립체에 의해 원색에 대응하는 3색 광 성분으로 분리(상기 프리즘 조립체에 의해 투과된 하나의 광 성분의 경로는 나머지 광 성분의 각가에 수직임)하는 단계; 픽셀에 전압이 비인가되는 때에는 대응하는 광 성분이 각각의 픽셀내에 분산되도록 하고, 픽셀에 전압이 인가되는 때에는 대응하는 광성분이 각각의 픽셀의 픽셀전극에 의해 반사되도록, 광산란형의 액정 재료 및 각각의 픽셀용 픽셀 전극을 포함하는 대응하는 액정패널에 의해 대응하는 전기신호에 응답하여 픽셀 단위로 대응하는 광 성분을 선택적으로 반사시키고 상기 전기신호에 대응하는 광학 신호를 발생시키는 단계; 2색 프리즘 조립체에 의해 상기 광학 신호로부터 광학 이미지 신호를 합성하는 단계; 및 스크린상에 상기 광학 이미지 신호를 확대 및 투사하는 단계를 포함하여 이루어지는 투사방법.
제16항에 있어서, 상기 광학 이미지 신호를 투사하는 단계는, 제1렌즈에 의해 광학 이미지 신호를 수집하는 단계; 및 투사광의 광학축은 광학 이미지 신호의 축과 다르게 되어 있고, 상기 제1렌즈에 의해 수집된 광학 이미지 신호에 대응하는 이미지를 제2렌즈에 의해 스크린상에 투사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사방법.
복수의 픽셀을 각각 포함하고 그곳에 입력되는 전기신호에 응답하여 각각 서로 다른 스펙트럼을 갖는 광학 신호를 발생시키도록 픽셀 단위로 서로 다른 스펙트럼을 가지고 입사되는 입사광 성분을 선택적으로 반사하는, 서로 다른 스펙트럼에 대응하는 반사형의 액정패널을 포함하는 광학 신호 발생 수단; 광을 공급하는 광공급수단; 상기 액정패널에 광성분을 조사하기 위해 스펙트럼에 따라 상기 광공급수단으로부터의 광을 광성분들로 분리하고 광학 이미지 신호를 얻도록 상기 액정 패널로부터 반사된 광성분을 결합하는 광학 분리/결합 시스템; 및 광학 이미지 신호의 초점을 맞추어 스크린상에 확대된 이미지를 투사하는 투사수단을 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 액정 패널은, 대응하는 전기신호에 응답하여 그 도전상태를 변화시키는 트랜지스터가 표면상에서 각각의 픽셀에 대하여 제공되고, 각각의 픽셀에 대하여 제공되고 상기 트랜지스터에 연결된 픽셀 전극을 상기 트랜지스터 위에 구비하여, 트랜지스터의 도전 상태의 변화에 따라 대응하는 광성분을 선택적으로 반사시키는 반도체 기판; 인가된 전압에 따라 산란 상태와 투과상태를 변화시키는 액정재료를 포함하는 액정층; 및 상기 액정층이 픽셀전극과 투명한 카운터 전극 사이에 개재되며, 상기 트랜지스터의 도전 상태의 변화에 따라 픽셀전극와 함께 액정재료에 전압을 선택적으로 인가하는 기능을 하는 상기 투명한 카운터 전극이 그 위에 제공된 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제18항에 있어서, 하나의 이미지를 나타내는 입력된 전기 이미지 신호에 응답하여 복수의 전기 신호를 발생시켜 이 발생된 전기신호를 상기 광학 신호 발생수단으로 출력하고 상기 광학 신호발생수단을 제어하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제18항에 있어서, 상기 광 공급수단은 상기 광원으로부터 방출된 광을 실질적으로 평행광으로서 공급하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제20항에 있어서, 상기 광원과 상기 투사수단 사이의 광학축의 어긋남을 정정하기 위하여 상기 광원을 위치선정하는 위치선정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
제21항에 있어서, 상기 위치선정수단은 광량을 검출하는 광검출기와, 상기 광검출기를 상기 투사수단의 렌즈의 초점으로 이동시키는 광검출기 구동수단을 포함하여, 상기 광원의 위치가 상기 광검출기의 검출 결과에 따라 조정가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
복수의 전기신호에 응답하여 각각 복수의 전기신호에 대응하는 서로 다른 스펙트럼을 갖는 복수의 광학 신호를 발생하는 광학 신호 발생수단; 하나의 이미지를 나타내는 입력된 전기적 이미지 신호에 응답하여, 복수의 전기신호를 발생시켜 이 발생된 전기신호를 상기 광학 신호 발생수단으로 출력하고 상기 광학 신호발생수단을 제어하는 제어수단; 복수의 광학 신호를 가시적으로 결합하여 상기 이미지를 제공하도록 광학 이미지 신호를 얻는 결합 광학 시스템; 및 상기 광이미지 신호의 초점을 맞추어 스크린상에 상기 이미지의 확대된 이미지를 투사하는 투사수단을 포함하여 이루어지고, 상기 광학신호 발생수단은 적어도 하나의 액정 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 액정 디스플레이 패널은 한 쌍의 기판을 포함하고, 상기 한쌍의 기판 사이에 액정층이 개재되고, 상기 액정층은 광산란형의 액정재료를 포함하고, 상기 액정재료는 그것에 인가되는 전압에 따라 산란 상태 및 투과상태를 전환하며, 상기 한쌍의 기판중 하나의 기판은 디스플레이 영역 및 상기 디스플레이 영역을 구동하기 위한 주변 회로 영역을 구비하며 매트릭스상으로 배치된 복수의 픽셀 전극과 복수의 트랜지스터를 가지며, 상기 트랜지스터의 각각은 상기 복수의 픽셀전극의 대응하는 것에 연결되고 상기 복수의 픽셀전극의 각각은 투사광을 선택적으로 반사하고, 상기 한쌍의 기판중 다른 기판은 투명한 기판이며, 상기 복수의 픽셀전극중 적어도 하나와 함께 상기 액정층에 전압을 선택적으로 인가하는 투명 카운터 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
한 쌍의 기판; 및 인가된 전압에 따라 산란상태와 투과상태를 전환하는 광 산란형의 액정재료를 포함하고 상기 한 쌍의 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 이루어지며, 상기 한 쌍의 기판중 하나의 기판은, 디스플레이 영역 및 상기 디스플레이 영역을 구동하는 주변회로 영역을 포함하고 매트릭스로 배치된 복수의 픽셀전극과 복수의 트랜지스터를 갖고, 상기 각각의 트랜지스터는 상기 복수의 픽셀전극중 대응하는 하나에 연결되고, 상기 복수의 픽셀전극의 각각은 투사광을 선택적으로 반사시키며, 상기 한 쌍의 기판 중 다른 기판은, 상기 복수의 픽셀전극중 적어도 하나와 함께 상기 액정층에 전압을 선택적으로 인가하는 투명 카운터 전극을 갖는 투명 기판인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제24항에 있어서, 상기 디스플레이 영역은 복수의 행 전극을 포함하고, 상기 각각의 행전극은 상기 트랜지스터의 대응하는 게이트와 복수의 열전극에 연결되고, 상기 각각의 열전극은 상기 복수의 트랜지스터의 주 전극 중 대응하는 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제25항에 있어서, 상기 주변회로영역은 상기 행전극에 전압펄스를 순시적으로 인가하는 주사구동회로와 상기 열전극에 이미지 신호를 순시적으로 인가하는 신호 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제26항에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 중 상기 하나의 기판은 상기 신호구동회로에 제공된 디스플레이 정보를 저장하는 프레임 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제27항에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 중 상기 하나의 기판은 상기 프레임 메모리를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제24항에 있어서, 상기 액정재료는 투명한 유기재료내에 분산되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제29항에 있어서, 상기 액정재료는 폴리머내에 분산된 캡슐화된 네마틱 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
제24항에 있어서, 상기 액정재료는 스메틱 A상 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
입력된 전기신호에 응답하여 픽셀 단위로 투사광을 선택적으로 반사시키는 반사형의 액정 디스플레이 패널에 있어서, 대응하는 전기신호에 응답하여 도전상태를 변경하는 트랜지스터가 그 위의 각각의 픽셀에 대하여 제공되고, 각각의 픽셀에 대하여 제공된 픽셀 전극을 구비하고 상기 트랜지스터에 연결되며, 상기 픽셀전극은 상기 트랜지스터의 도전상태의 변화에 따라 투사광을 선택적으로 반사하는 기판; 인가된 전압에 따라 산란상태와 투과상태를 전환하는 광 산란형의 액정재료를 포함하는 액정층; 및 상부에 적어도 하나의 투명 카운터 전극을 가지며; 상기 액정층이 상기 픽셀 전극과 상기 적어도 하나의 카운터 전극에 의해 개재되고, 상기 적어도 하나의 투명 카운터 전극이 상기 트랜지스터의 도전상태의 변화에 따라 상기 픽셀전극과 함께 상기 액정층에 전압을 선택적으로 인가하는 투명기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
제32항에 있어서, 복수의 투명 카운터 전극과 복수의 픽셀 전극 중 적어도 하나가 제공되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
제32항에 있어서, 상기 기판은 대응하는 전기 신호에 응답하여 상기 트랜지스터를 구동하는 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
제34항에 있어서, 상기 기판의 상기 회로는 행신호를 발생시켜 매트릭스형의 픽셀의 각각을 선택적으로 구동하는 구동회로; 및 열 신호를 선택적으로 발생시켜 상기 픽셀의 각각의 열을 구동하는 공급회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
제35항에 있어서, 상기 기판의 상기 회로는 상기 각각의 픽셀에 대하여 배치되어 상기 구동회로로부터의 대응하는 행신호에 응답하여 상기 공급회로로부터의 대응하는 열신호를 샘플링 및 홀딩하는 샘플 및 홀드회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
제35항에 있어서, 상기 기판의 상기 회로는 상기 공급회로에 제공된 하나의 이미지에 대한 디스플레이 정보를 저장하는 프레임 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
제37항에 있어서, 상기 기판의 상기 공급회로로 상기 디스플레이 정보의 전송을 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.