KR100283878B1 - 콘트라스트비를 높히기 위한 반사형 디스플레이장치 - Google Patents

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Abstract

콘트라스트비(contrast ratio)를 높히기 위한 반사형 디스플레이장치는, 종래 반사형 디스플레이장치에서 1/4파장판을 제외하고, 보정기와 FLC디스플레이소자의 분자축에 대한 스위칭각도를 조절하여 보정기를 투과하여 PBS로 향하는 광이 PBS를 투과하는 광인 경우 FLC디스플레이소자의 분자축과 보정기의 분자축 사이에는 90。를 이루도록 함으로써 블랙상태에서 투사렌즈로의 투과율이 거의 0%로 된다. 블랙상태의 투과율이 거의 0%로 됨으로써 콘트라스트비는 블랙상태의 휘도값에 거의 영향을 받지 않게 되며, 이로써 콘트라스트비를 높일 수 있고 더윽 선명한 화상을 구현할 수 있다.

Description

콘트라스트비를 높히기 위한 반사형 디스플레이장치{reflection-type display apparatus for raising a contrast ratio}
본 발명은 편광빔분할기(polarizing beam splitter; PBS)를 이용한 반사형 디스플레이장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘트라스트비(contrast ratio)를 높일 수 있는 구조를 형성하는 반사형 디스플레이장치에 관한 것이다.
콘트라스트비는 화면상에서 상이 얼마나 뚜렷하게 보이는 지를 가름하는 척도로써 휘도의 차이가 클수록 잘 보인다. 콘트라스트비는 패널의 중앙에서 화이트(white)상태의 휘도값을 블랙(black)상태의 휘도값으로 나눈 값으로 정의한다. 블랙상태에서의 휘도는 화이트상태에서의 휘도보다 작은 값을 가지기 때문에 콘트라스트비는 주로 블랙상태의 휘도에 영향을 많이 받음을 알 수 있다. 결국, 블랙상태의 휘도값이 작을수록 콘트라스트비는 높아진다.
도 1은 종래 PBS를 이용한 반사형 디스플레이장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1 장치의 PBS(11)로 입사하는 광의 P편광은 PBS(11)를 투과하고, S편광은 PBS(11)에서 반사된다. PBS(11)를 투과한 광은 1/4파장판(12)에서 편광변환되어 보정기(compensator)(13)로 진행한다. 보정기(13)로 진행한 광은 보정기(13)에서 편광변환되어 FLC(ferroelectric liquid crystal)디스플레이소자(14)로 향한다. FLC디스플레이소자(14)로 입사된 광은 FLC디스플레이소자(l4)에서 편광된 후 반사되고, 그 반사된 광은 다시 편광변환된 후 보정기(13)로 진행한다. 보정기(13)로 진행한 광은 편광변환되어 1/4파장판(12)으로 향한다. 1/4파장판(12)으로 입사된 광은 1/4파장판(12)에서 편광변환된 후 PBS(11)로 진행한다. 1/4파장판(12)으로부터 PBS(11)로 진행한 광 중에서 P편광은 PBS(11)를 그대로 투과하여 출사되고, S편광은 PBS(11)에서 반사되어 투사렌즈로 진행된다.
도 1의 장치에서 보정기(13)는 FLC디스플레이소자(14)와 동일 물질로 이루어지고 입사되는 광의 편광을 변환시킨다. 보정기(13)의 각 픽셀들의 분자축은 구동전압이 가해지지않을 때는 무질서한 상태로 정렬되어 있으며, 구동전압이 가해지면 가해지는 구동전압에 따라 수직축을 기준으로 해서 봤을 때 일제히 0。 방항과 +45。방향 중 어느 하나의 방향으로 정렬된다. 그래서, 보정기(13)는 각 픽셀들의 분자축이 모두 동일 방향으로 정렬되므로 마치 전체가 하나의 픽셀로서 구성된 것 같으며, 이 0。또는 +45。를 스위칭각도(도 2a에 도시함)라 칭한다.
도 1의 장치에서 FLC디스플레이소자(14)는 반사형 디스플레이소자로서 입사되는 광의 편광을 변환시킨다. FLC디스플레이소자(14)의 각 픽셀들의 분자축은 구동전압이 가해지지않을 때는 무질서한 상태로 정렬되어 있으며, 구동전압이 가해지면 가해지는 구동전압에 따라 수평축을 기준으로 해서 봤을 때 0。방향 또는 -45。방향으로 정렬된다(도 2b에 도시함). 그리고, 보정기(13)와 FLC디스플레이소자(14)는 일체형으로 구성된다.
그래서, 도 1의 장치에서 1/4파장판(12)으로부터 PBS(11)로 진행하는 광이 PBS(l1)에서 반사되어 투사렌즈로 향하는 출사광인 경우(화이트상태라 칭함)와 PBS(l1)를 투과하여 투사렌즈로 향하지않는 출사광인 경우(블랙상태라 칭함)에 대해 보정기(13)의 분자축에 대한 스위칭각도와 FLC디스플레이소자(14)의 분자축에 대한 스위칭각도 및 출사광이 투사렌즈로 투과되는 투과율과의 관계를 도 3에 도시하였다.
도 3에 도시한 바와 같이 화이트상태일 때, 보정기(13) 및 FLC디스플레이소자(14)의 각 분자축은 스위칭각도 0。, 0。로 정렬되거나 +45。, -45。로 정렬되며, 이 때 출사광에 대한 투사렌즈로의 투과율은 100%이다. 또한, 블랙상태일 때 보정기(13) 및 FLC디스플레이소자(14)의 각 분자축은 스위칭각도 0。, -45。로 정렬되거나 스위칭각도 +45。, 0。로 정렬되며, 이 때 출사광에 대한 투사렌즈로의 투과율은 작은 값을 지닌다.
하지만, 블랙상태는 1/4파장판(12)으로부터의 광이 PBS(11)를 투과하고 투사렌즈로 향하지않는 경우이므로 투과율은 0%이어야 하나 도 3에 도시한 바와 같이 0%가 아님을 알 수 있다. 그리고, 블랙상태에서 투과율이 0%이기 위해서는 보정기(13)의 분자축과 FLC디스플레이소자(14)의 분자축 사이에는 90。의 각을 이루고 있어야 하는데, 도 3에 도시한 바와 같이 보정기(13)의 분자축과 FLC디스플레이소자(14)의 분자축 사이에는 135。 또는 45。를 이루고 있다. 그래서, 이러한 블랙상태에서의 휘도로 인해 콘트라스트비가 낮아지게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 블랙상태에서의 투과율을 거의 0%로 만들므로써 콘트라스트비를 높히기 위한 반사형 디스플레이장치를 제공하고자 한다.
도 1은 종래 반사형 디스플레이장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 종래 보정기와 FLC디스플레이소자의 각 분자축에 대한 스위칭각도를 나타낸 도면,
도 3은 화이트상태와 블랙상태에서의 출사광의 투과율을 나타낸 도면,
도 4은 본 발명에 따른 반사형 디스플레이장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 보정기와 FLC디스플레이소자의 각 분자축에 대한 스위칭각도를 나타낸 도면,
도 6은 화이트상태와 블랙상태에서의 출사광의 투과율을 나타낸 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
21 : PBS 23 : 보정기
24 : FLC디스플레이소자
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 편광빔분할기(polarizing beam splitter; PBS)를 이용한 반사형 디스플레이장치에서, 입사광의 P편광은 투과시키고, S편광은 반사시키는 PBS; 입사광을 편광변환하여 반사시키고, 가해지는 구동전압에 따라 각 픽셀들의 분자축이 수평축을 기준으로 하여 ±α각도로 정렬되는 FLC(ferroelectric liquid crystal)디스플레이소자; 및 PBS로부터의 입사광을 편광변환한 후 투과시켜 상기 FLC디스플레이소자로 향하도록 하고, FLC디스플레이소자로부터의 반사광을 편광변환한 후 투과시켜 상기 PBS로 향하도록 하며, 가해지는 구동전압에 따라 각 픽셀들의 분자축이 수직축을 기준으로 하여 ±α각도 중 어느하나의 각도로 일제히 정렬되는 보정기(compensator)를 포함하여, 상기 보정기를 투과하여 PBS로 향하는 광이 PBS를 투과하는 광인 경우 상기 FLC디스플레이소자와의 분자축과 보정기의 분자축 사이에는 90。를 이룸으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 높히기 위한 반사형 디스플레이장치에 있다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명을 구현한 바람직한 실시예를 설명하도록한다.
도 4은 본 발명에 따른 반사형 디스플레이장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이며, 도 1의 종래 반사형 디스플레이장치의 구성에서 1/4파장판이 제외된 구성을 갖는다.
도 4 장치의 PBS(21)로 입사하는 광의 P편광은 PBS(21)를 투과하고, S편광은 PBS(21)에서 반사된다. PBS(21)를 투과한 광은 보정기(23)에서 편광변환되어 FLC디 스플레이소자(24)로 향한다. FLC디스플레이소자(24)로 입사된 광은 FLC디스플레이소자(24)에서 편광변환된 후 반사되고, 그 반사된 광은 다시 편광변환된 후 보정기(23)로 진행한다. 보정기(23)로 진행한 광은 보정기(23)에서 편광변환되어 PBS(21)로 향한다. 보정기(23)에서 PBS(21)로 진행한 광 중에서 P편광은 PBS(21)를 그대로 투과하여 출사되고, S편광은 PBS(21)에서 반사되어 투사렌즈로 진행된다.
도 4의 장치에서 보정기(23)는 FLC디스플레이소자(24)와 동일 물질로 이루어지고 입사되는 광의 편광을 변환시킨다. 보정기(23)의 각 픽셀들의 분자축은 구동전압이 가해지지않을 때는 무질서한 상태로 정렬되어 있으며, 구동전압이 가해지면 가해지는 구동전압에 따라 수직축을 기준으로 해서 봤을 때 일제히 -22.5。 방향과 +22.5。방향 중 어느 하나의 방향으로 정렬된다(도 5a에 도시함).
그리고, 도 4의 장치에서 FLC디스플레이소자(24)는 반사형 디스플레이소자로서 입사되는 광의 편광을 변환시킨다. FLC디스플레이소자(24)의 각 픽셀들의 분자축은 구동전압이 가해지지않을 때는 무질서한 상태로 정렬되어 있으며, 구동전압이 가해지면 가해지는 구동전압에 따라 수평축을 기준으로 해서 봤을 때 +22.5。 방향 또는 -22.5。방향으로 정렬된다(도 5b에 도시함).
그래서, 도 4의 장치에서 보정기(23)로부터 PBS(21)로 진행한 광이 PBS(21)에서 반사되어 투사렌즈로 향하는 출사광인 경우(화이트상태라 칭함)와 PBS(21)를 투과하여 투사렌즈로 향하지 않는 출사광인 경우(블랙상태라 칭함)에 대해 보정기(23)의 분자축에 대한 스위칭각도와 FLC디스플레이소자(24)의 분자축에 대한 스위칭각도 및 출사광이 투사렌즈로 투과되는 투과율과의 관계를 도 6에 도시하였다.
도 6에 도시한 바와 같이 화이트상태일 때, 보정기(23) 및 FLC디스플레이소자(24)의 각 분자축은 스위칭각도 -22.5。, -22.5。로 정렬되거나 +22.5。, +22.5。로 정렬되며, 이 때 출사광에 대한 투사렌즈로의 투과율은 거의 100%이다. 또한, 블랙상태일 때 보정기(23) 및 FLC디스플레이소자(24)의 각 분자축은 스위칭각도 -22.5。, +22.5。로 정렬되거나 +22.5。, -22.5。로 정렬되며, 이 때 보정기(23)의 분자축과 FLC디스플레이소자(24)의 분자축은 90。를 이룬다. 그래서, 블랙상태에서의 출사광에 대한 투사렌즈로의 투과율은 거의 0%이다.
상술한 바와 같이, 종래 반사형 디스플레이장치에서 1/4파장판을 제외하고, 보정기와 FLC디스플레이소자의 분자축에 대한 스위칭각도를 조절함으로써 블랙상태의 투과율이 거의 0%로 되었으며, 블랙상태의 투과율이 거의 0%로 됨으로써 콘트라스트비는 블랙상태의 휘도값에 거의 영향을 받지 않게 된다. 그래서 결국 콘트라스트비는 높아지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 구조를 형성하는 반사형 디스플레이장치를 이용함으로써 콘트라스트비를 높일 수 있으며, 더욱 선명한 화상을 구현할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (1)

  1. 편광빔분할기(polarizing beam splitter; PBS)를 이용한 반사형 디스플레이장치에서,
    입사광의 P편광은 투과시키고, S편광은 반사시키는 PBS;
    입사광을 편광변환하여 반사시키고, 가해지는 구동전압에 따라 각 픽셀들의 분자축이 수평축을 기준으로 하여 ±α각도로 정렬되는 FLC(ferroelectric liquid crystal)디스플레이소자; 및
    PBS로부터의 입사광을 편광변환한 후 투과시켜 상기 FLC디스플레이소자로 향하도록 하고, FLC디스플레이소자로부터의 반사광을 편광변환한 후 투과시켜 상기 PBS로 향하도록 하며, 가해지는 구동전압에 따라 각 픽셀들의 분자축이 수직축을 기준으로 하여 ±α각도 중 어느 하나의 각도로 일제히 정렬되는 보정기(compensator)를 포함하여,
    상기 보정기를 투과하여 PBS로 향하는 광이 PBS를 투과하는 광인 경우 상기 FLC디스플레이소자의 분자축과 보정기의 분자축 사이에는 90。를 이룸으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 높히기 위한 반사형 디스플레이장치.
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