KR100344067B1 - Projection type display device using liguid crystal device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시소자를 이용한 투사형 표시장치에 관한 것으로, 광원과 조명 광학계 사이에 광을 R,G,B광으로 분리시켜는 다이크로익 미러를 적어도 2개 이상 포함하는 색 분리 광학계를 설치하고, PBS의 하부에는 다이크로익 미러에서 분리된 R,G,B 광을 각각의 R,G,B 픽셀로 집속시킴과 아울러 R,G,B광의 입사각과 출사각이 같도록 제어하는 액정표시소자를 설치한다.The present invention relates to a projection display device using a liquid crystal display device, comprising a color separation optical system including at least two dichroic mirrors for separating light into R, G and B light between a light source and an illumination optical system. In the lower part of the PBS, R, G, and B light separated from the dichroic mirror are focused on each of the R, G, and B pixels, and the liquid crystal display device controls the same incident angle and exit angle of the R, G, and B light. Install it.
그러면, 색 분리 광학계로 입사된 광이 빛의 3원 색으로 분리되어 모두 사용하기 때문에 광의 이용 효율을 액정표시소자가 3매 사용되는 투사형 표시소자만큼 높일 수 있다.Then, since the light incident on the color separation optical system is divided into three primary colors of light and used, the light utilization efficiency can be increased as much as that of the projection display device using three liquid crystal display elements.
또한, 한 매의 액정표시소자가 사용되기 때문에 투사형 표시장치의 가격을 절감시킬 수 있다.In addition, since one liquid crystal display element is used, the cost of the projection display device can be reduced.
Description
본 발명은 액정표시소자를 이용한 투사형 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원과 조명 광학계 사이에 광을 적색, 녹색, 청색(이하, R,G,B라 한다.)광으로 분리시켜는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 적어도 2개 이상 설치하고, 액정표시소자로 입사되는 R,G,B광의 입사각과 출사각이 동일하도록 액정표시소자의 구조를 개선하여 광의 이용효율을 향상시키는 투사형 표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection display device using a liquid crystal display device, and more particularly, a dike that separates light between red, green, and blue (hereinafter, R, G, and B) light between a light source and an illumination optical system. Projection type display that improves the utilization efficiency of light by installing at least two dichroic mirrors and improving the structure of the liquid crystal display device so that the incident angle and the exit angle of R, G, and B light incident on the liquid crystal display device are the same. Relates to a device.
최근, 소비자들이 두께는 얇고 화면표시 유효면적이 큰 대형의 표시장치를 선호하기 때문에 이를 만족시키기 위해서 액정표시소자를 이용한 투사형 표시장치의 개발이 계속적으로 진행되고 있다.Recently, since consumers prefer a large display device having a small thickness and a large screen display effective area, development of a projection display device using a liquid crystal display device has been continuously performed to satisfy this problem.
투사형 표시장치는 하우징 내부에 크기가 작은 액정표시소자를 내장시키고 액정표시소자의 뒷부분에 빛을 발산하고 안내하는 조명 광학계를 설치하며, 액정표시소자의 앞부분에는 액정표시소자에서 전달된 화상신호를 확대하여 스크린에 맺게 하는 투사렌즈를 설치한다. 이러한 구성을 갖는 투사형 표시장치는 동일 사이즈의 CRT에 비해 두께가 얇고, 대형화가 용이하다.Projection type display device has a small sized liquid crystal display inside the housing, and installs an illumination optical system for emitting and guiding light at the rear of the liquid crystal display, and enlarges the image signal transmitted from the liquid crystal display at the front of the liquid crystal display. To install the projection lens to the screen. Projection type display devices having such a structure are thinner than the CRTs of the same size and can be easily enlarged.
투사형 표시장치에는 1개 또는 3개의 액정표시소자가 내장될 수 있는데, 액정표시소자의 개수에 따라 투사형 표시소자의 성능 및 가격에 큰 차이가 있다.One or three liquid crystal display devices may be built in the projection display device. There is a big difference in performance and price of the projection display device according to the number of liquid crystal display devices.
1개의 액정표시소자가 내장되는 투사형 표시장치에 대해서 개략적으로 설명하면 다음과 같다.A projection display device in which one liquid crystal display device is built will be described as follows.
램프에서 빛이 발산되며, 램프의 앞쪽에 설치되고 모터에 의해서 고속으로 회전하는 컬러 분리 휠이 램프에서 발산된 빛에서 소정 색의 파장만을 선택적으로 통과시켜 R,G,B광으로 분리시킨다.The light is emitted from the lamp, and the color separation wheel, which is installed at the front of the lamp and rotates at a high speed by a motor, selectively separates the wavelength of the predetermined color from the light emitted from the lamp into R, G, and B light.
그러면, 컬러 분리 휠의 앞쪽에 설치된 조명 광학계에서 분리된 R,G,B광을 액정표시소자의 화면표시영역에 효과적으로 조사해주며, 조명 광학계의 앞쪽에 설치되는 PBS(Polarized Beam Splitter)는 조명 광학계로부터 절단될 빛 중에서 소정방향으로 진행하는 빛만을 분리하여 PBS의 하부에 설치된 반사형의 액정표시소자로 전달한다.Then, the R, G, B light separated from the illumination optical system installed in front of the color separation wheel is effectively irradiated to the screen display area of the liquid crystal display device, and the PBS (Polarized Beam Splitter) installed in front of the illumination optical system is separated from the illumination optical system. Only the light traveling in a predetermined direction is separated from the light to be cut and transferred to the reflective liquid crystal display device installed under the PBS.
액정표시소자는 전기, 광학적 성질에 의해 소정의 화상신호를 PBS 쪽으로 전달하게 되고, PBS는 화상 구현을 위해 편광상태 별로 선택하여 PBS의 상부에 형성되는 투사렌즈로 전달한다.The liquid crystal display device transmits a predetermined image signal to the PBS due to electrical and optical properties, and the PBS selects each polarization state for the image to be transmitted to the projection lens formed on the PBS.
그러면, 투사 렌즈는 액정표시소자의 화상신호를 스크린에 결상시킨다.The projection lens then forms an image signal of the liquid crystal display element on the screen.
이러한 투사형 표시장치는 액정표시소자가 1개만 사용되기 때문에 생산원가가 낮아 가격 경쟁력 면에서 유리하다. 그러나, 컬러 분리 휠이 모터에 의해 계속적으로 회전하면서 컬러 분리 휠에 입사된 빛에서 필요한 색만을 통과시키고 나머지 색은 차단시키기 때문에 광의 이용효율이 1/3로 줄어드는 문제점이 있다.Such a projection display device is advantageous in terms of price competitiveness due to low production cost since only one liquid crystal display device is used. However, since the color separation wheel continuously rotates by the motor, only the necessary color is passed through the light incident on the color separation wheel and the remaining color is blocked, thereby reducing the utilization efficiency of light by 1/3.
한편, 3개의 액정표시소자가 내장되는 투사형 표시장치에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the projection type display device in which three liquid crystal display elements are built will be described as follows.
램프에서 광이 발산되면, 램프의 하부에 설치된 조명 광학계에서 램프에서 발산된 빛을 액정표시소자의 화면표시영역에 효과적으로 조사해주며, 조명 광학계의 하부에 설치되는 적색 다이크로익 미러는 조명 광학계에서 출사된 빛 중에서 R광을 수직방향으로 투과시키고 나머지 G,B광은 수평방향으로 반사시킨다.When light is emitted from the lamp, the light emitted from the lamp is effectively irradiated to the screen display area of the liquid crystal display by the illumination optical system installed at the bottom of the lamp, and the red dichroic mirror installed at the bottom of the illumination optical system is emitted from the illumination optical system. R light is transmitted in the vertical direction and the remaining G and B light is reflected in the horizontal direction.
여기서, 적색 다이크로익 미러에서 반사된 R광은 적색 다이크로익 미러의 하부에 설치된 제 1 반사미러의 반사된 후에 제 1 BPS를 투과하여 적색용 액정표시소자로 입사된다.Here, the R light reflected by the red dichroic mirror is incident on the red liquid crystal display device after passing through the first BPS after the reflection of the first reflection mirror provided under the red dichroic mirror.
한편, 적색 다이크로익 미러를 투과한 G,B광은 수평방향으로 진행하다가 적색 다이크로익 미러와 수평이 되도록 설치된 녹색 다이크로익 미러에 부딪히게 되된다. 이때 G광은 녹색 다이크로익 미러에 의해서 수직 방향으로 반사된 후에 제 2 PBS를 지나 녹색용 액정표시소자로 입사되고, 나머지 B광은 녹색 다이크로익 미러를 통과하게 된다.On the other hand, the G, B light transmitted through the red dichroic mirror travels in the horizontal direction and hits the green dichroic mirror installed to be parallel to the red dichroic mirror. At this time, the G light is reflected in the vertical direction by the green dichroic mirror and then enters the green liquid crystal display device through the second PBS, and the remaining B light passes through the green dichroic mirror.
녹색 다이크로익 미러를 통과한 B광은 제 3 PBS를 지나 청색용 액정표시소자로 입사된다.The B light passing through the green dichroic mirror is incident to the blue liquid crystal display device after passing through the third PBS.
이와 같이 R,G,B광이 입사된 각각의 액정표시소자는 부여된 화상신호에 따라서 R,G,B광을 각각 변조하여 각각의 액정표시소자의 전면에 설치된 프리즘 쪽으로 출사시킨다.As described above, each of the liquid crystal display elements to which the R, G, and B light is incident, modulates the R, G, and B light in accordance with the given image signal and emits the light toward the prism provided in front of each liquid crystal display element.
프리즘은 3개의 액정표시소자에서 출사된 R,G,B광을 합성하여 프리즘의 앞쪽에 설치된 투사렌즈로 전달한다.The prism synthesizes the R, G, and B light emitted from the three liquid crystal display elements and transmits the light to the projection lens installed in front of the prism.
그러면, 투사렌즈는 3개의 액정표시소자에서 전달된 화상신호를 스크린에 결상시킨다.The projection lens then forms an image signal transmitted from the three liquid crystal display elements on the screen.
이와 같이 3개의 액정표시소자가 설치된 투사형 표시장치는 광의 이용효율이 좋지만, 3개의 액정표시소자가 사용되기 때문에 가격이 상승되는 문제점이 있다.As described above, the projection type display device in which the three liquid crystal display elements are installed has good light utilization efficiency, but the price increases because three liquid crystal display elements are used.
따라서, 본 발명의 목적은 하나의 액정표시소자가 설치되는 투사형 표시장치에서 광의 이용 효율을 향상시키는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to improve light utilization efficiency in a projection display device in which one liquid crystal display device is installed.
본 발명의 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 구조를 설명하기 위한 개념도.1 is a conceptual diagram illustrating the structure of a projection display device according to the present invention;
도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 본 발명에 의한 액정표시소자로 빛이 입사되는 경로와 출사되는 경로를 설명하기 위한 설명도.FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a path in which light is incident and emitted to an LCD according to the present invention by enlarging part A of FIG. 1; FIG.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 광이 출사되는 램프의 출사면 쪽에는 램프에서 출사된 광을 R광, G광, B광을 선택적으로 반사시키고 나머지 광은 통과시키는 적어도 2개 이상의 다이크로익 미러를 포함하는 색 분리광학계를 설치하고, 색 분리 광학계에서 분리된 R,G,B광이 반사되는 방향에는 소정방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 통과·반사시키는 PBS를 설치하고, PBS의 하부에는 색 분리 광학계에서 분리된 R,G,B 광을 각각의 R,G,B 픽셀로 집속시킴과 아울러 R,G,B광의 입사각과 출사각이 같도록 제어하는 반사형 액정표시소자를 설치하며, PBS의 상부에는 액정표시소자에서 출사된 화상신호를 스크린에 맺히도록 하는 투사렌즈를 설치한다.In order to achieve the above object, the present invention provides at least two dichro, which selectively reflects the light emitted from the lamp to the R light, the G light, and the B light and passes the remaining light to the emission surface side of the lamp from which the light is emitted. A color separation optical system including a blade mirror is provided, and a PBS for selectively passing and reflecting only light that vibrates in a predetermined direction is installed in a direction in which the R, G, and B light separated from the color separation optical system are reflected, and a lower part of the PBS is provided. In addition to focusing the R, G, and B light separated by the color separation optical system to each of the R, G, and B pixels, a reflective liquid crystal display device for controlling the incidence and exit angle of the R, G, and B light is installed. On the top of the PBS, a projection lens is provided to form an image signal emitted from the liquid crystal display on the screen.
일예로, 색 분리광학계는 R광만을 PBS 쪽으로 반사시키는 적색 다이크로익 미러와, G광만을 PBS 쪽으로 반사시키는 녹색 다이크로익 미러 및 B광만을 PBS 쪽으로 반사시키는 청색 다이크로익 미러를 액정표시소자에서 R,G,B 픽셀들이 배열되는 순서대로 수직으로 배열시킨다.For example, the color separation optical system includes a red dichroic mirror that reflects only R light toward PBS, a green dichroic mirror that reflects only G light toward PBS, and a blue dichroic mirror that reflects only B light toward PBS. In R, G, B pixels are arranged vertically in the order they are arranged.
다른 예로, 색 분리광학계는 R,G,B광 중에서 소정 색의 광만을 선택적으로 반사시키는 2장의 다이크로익 미러와, 광원에서 가장 먼 쪽에 2장의 다이크로익 미러를 통과한 나머지 한 색의 광을 PBS 쪽으로 반사하는 반사미러로 구성된다.As another example, the color separation optical system includes two dichroic mirrors for selectively reflecting only light of a predetermined color among R, G, and B light, and one color of light that passes through two dichroic mirrors farthest from the light source. It is composed of a reflecting mirror reflecting toward the PBS.
바람직하게, 적색, 녹색, 청색 다이크로익 미러 또는 2장의 다이크로익 미러와 반사미러는 각각의 R,G,B광이 서로 대응하는 액정표시소자의 R,G,B 픽셀들로 유입될 수 있는 기울기로 설치된다.Preferably, the red, green, and blue dichroic mirrors or the two dichroic mirrors and the reflecting mirrors may be introduced into the R, G, and B pixels of the liquid crystal display corresponding to each other. Is installed with a tilt.
바람직하게, 액정표시소자는 서로 대응하여 각각의 R,G,B광이 입사되고 R,G,B광의 입사각과 동일한 각도로 반사시켜 주는 R,G,B 픽셀들과, 각각의 R,G,B 픽셀들과 전기적으로 연결되어 R,G,B 픽셀들을 온/오프시켜 주는 스위칭 소자들을 구비한 하부기판과, 하부기판의 상부면에 하부기판과 마주보도록 부착되며, R,G,B 픽셀들을 마주보는 면에는 공통전극이 형성되고, PBS와 마주보는 표면에는 액정표시소자에 입사된 R,G,B광을 대응하는 R,G,B 픽셀들 각각에 집속시키고 R,G,B광의 입사각과 출사각이 같도록 제어하는 마이크로 렌즈들이 형성된 상부 기판과, 하부기판과 상부 기판 사이에 주입되어 R,G,B 픽셀들과 공통전극의 전위 차에 의해서 R,G,B광의 양을 조절하는 액정을 포함한다.Preferably, the liquid crystal display device includes R, G, and B pixels that each of the R, G, and B light are incident to each other and reflect at the same angle as the incidence angle of the R, G, and B light; A lower substrate having switching elements electrically connected to the B pixels to turn on, off the R, G, and B pixels, and attached to the upper surface of the lower substrate so as to face the lower substrate. The common electrode is formed on the opposite surface, and the R, G, B light incident on the liquid crystal display device is focused on each of the corresponding R, G, and B pixels on the surface facing the PBS. Liquid crystal which is injected between the upper substrate and the lower substrate and the upper substrate on which the microlenses are controlled to have the same exit angle, and adjusts the amount of R, G, and B light by the potential difference between the R, G, and B pixels and the common electrode. It includes.
이하, 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 구조 및 작용을 첨부된 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the structure and operation of the projection display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
본 발명에 의한 투사형 표시장치(100)는 광원(110), 도 1에서 광원(110)과 수직이 되도록 광원(110)의 하부에 설치되는 조명 광학계(120), 조명 광학계(120)와 수직이 되도록 조명 광학계(120)의 하부에 설치되는 색 분리 광학계(130), 색 분리 광학계(130)와 수평이 되도록 색분리 광학계(130)의 앞쪽에 설치되어 소정방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 반사시키거나 투과시키는 PBS(140), PBS(140)와 수직이 되도록 PBS(140)의 하부에 설치되는 반사형 액정표시소자(160), PBS(140)의 상부에 설치되어 액정표시소자(160)의 화상신호를 스크린(190)에 맺히게 하여주는 투사렌즈(180)로 구성된다.Projection type display device 100 according to the present invention is perpendicular to the light source 110, the illumination optical system 120, the illumination optical system 120 is installed below the light source 110 to be perpendicular to the light source 110 in FIG. It is installed at the front of the color separation optical system 130, the color separation optical system 130 is installed in the lower portion of the illumination optical system 120, so as to be parallel to the color separation optical system 130 so as to selectively reflect only the light vibrating in a predetermined direction Or a reflective liquid crystal display device 160 installed below the PBS 140 so as to be perpendicular to the PBS 140 and a PBS 140 to be transmitted therethrough, or an upper portion of the PBS 140. It is composed of a projection lens 180 for binding the image signal to the screen 190.
상술한 구성요소들 중에서 광원(110), 조명 광학계(120), 색 분리 광학계(130), 액정표시소자(160)의 구성에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Among the above-described components, the configuration of the light source 110, the illumination optical system 120, the color separation optical system 130, and the liquid crystal display device 160 will be described in more detail as follows.
광원(110)은 방사상의 광선을 출사하는 램프(112), 램프(112)를 감싸며 조명 광학계(120)와 마주보는 면이 개구되어 램프(112)에서 출사된 방사광을 거의 평행한 광선으로 출사시키는 반사커버(114)로 구성된다.The light source 110 surrounds the lamp 112 and the lamp 112 that emit radial rays, and a surface facing the illumination optical system 120 is opened to emit the emitted light emitted from the lamp 112 as a substantially parallel ray. It is composed of a reflective cover 114.
조명 광학계(120)는 램프(112)에서 발산된 광을 액정표시소자(160)의 화면표시영역에 효과적으로 조사해주는 장치로서, 제 1 멀티 렌즈 어레이(122)와 제 2 멀티 렌즈 어레이(124) 및 중첩렌즈(126)로 구성된다.The illumination optical system 120 is an apparatus for effectively irradiating the light emitted from the lamp 112 to the screen display area of the liquid crystal display device 160. The first optical lens array 122, the second multi lens array 124, and The superimposed lens 126 is comprised.
제 1 멀티 렌즈 어레이(122)는 광원(110)과 제 2 멀티 렌즈 어레이(124) 사이에 설치되며, 광원(110)과 마주보는 일면에는 직사각형 형상에 근접하는 작은 렌즈가 매트릭스 형태로 배열되어 광원(110)으로부터 출사된 광을 복수의 부분광속으로 분할하고 분할된 각 부분광속을 제 2 멀티 렌즈 어레이(124)의 근처에서 집광한다.The first multi-lens array 122 is installed between the light source 110 and the second multi-lens array 124, and on one surface facing the light source 110, small lenses close to a rectangular shape are arranged in a matrix to form a light source. The light emitted from 110 is divided into a plurality of partial light beams, and each divided partial light beam is condensed near the second multi-lens array 124.
제 2 멀티 렌즈 어레이(124)는 제 1 멀티 렌즈 어레이(122)와 중첩 렌즈(126) 사이에 설치되며 제 1 멀티 렌즈 어레이(122)를 통과한 광이 중첩렌즈(126)를 개재하여 광을 액정표시소자(160)의 화면표시영역에 효과적으로 조명하는 것으로, 제 1 멀티 렌즈 어레이(122)와 마주보는 일면에는 제 1 멀티 렌즈 어레이(122)의 렌즈들과 대응하여 작은 렌즈들이 매트릭스 형태로 배열되어 있다.The second multi-lens array 124 is installed between the first multi-lens array 122 and the overlapping lens 126, and the light passing through the first multi-lens array 122 receives light through the overlapping lens 126. In order to effectively illuminate the screen display area of the liquid crystal display device 160, small lenses are arranged in a matrix form on one surface facing the first multi lens array 122 to correspond to the lenses of the first multi lens array 122. It is.
중첩렌즈(126)는 제 2 멀티 렌즈 어레이(124)를 통과한 광을 액정표시소자(160) 상에 중첩시키는 것으로, 제 2 멀티 렌즈 어레이(124)와 색 분리 광학계(130) 사이에 설치된다.The superposition lens 126 superimposes the light passing through the second multi lens array 124 on the liquid crystal display device 160, and is provided between the second multi lens array 124 and the color separation optical system 130. .
본 발명에 의한 색 분리 광학계(130)는 중첩렌즈(126)를 통과한 광으로부터 R,G,B광을 분리시키는 장치이다.The color separation optical system 130 according to the present invention is a device that separates R, G, and B light from light passing through the superimposed lens 126.
색 분리 광학계(130)는 중첩 렌즈(126)를 통과한 광에서 적색 파장대를 선택적으로 반사시키고 나머지 파장의 광은 통과시키는 적색 다이크로익 미러(132)와, 적색 다이크로익 미러(132)를 통과한 광에서 녹색 파장대를 선택적으로 반사시키고 나머지 광은 통과시키는 녹색 다이크로익 미러(134) 및 녹색 다이크로익 미러(134)를 통과한 나머지 광, 즉 청색 파장대의 광을 반사시키는 청색 다이크로익 미러(136)로 구성된다.The color separation optical system 130 includes a red dichroic mirror 132 and a red dichroic mirror 132 that selectively reflect red wavelength bands from the light passing through the superimposed lens 126 and allow light of the remaining wavelengths to pass. The green dichroic mirror 134 selectively reflects the green wavelength band from the transmitted light and passes the remaining light, and the blue dichroic reflects the remaining light passed through the green dichroic mirror 134, that is, the blue wavelength band. The blade mirror 136 is configured.
앞에서 설명한 적색, 녹색 및 청색 다이크로익 미러들(132,134,136) 중에서 가장 마지막에 설치되며 소정 색을 분리시키는 다이크로익 미러 대신에 반사미러를 설치하여도 무방하다. 이는 중첩 렌즈를 기준으로 광이 첫 번째 두 번째 다이크로익 미러를 통과하면, R,G,B광 중에서 두 가지 색의 광은 분리되어 PBS 쪽으로 반사되므로 나머지 하나의 색이 반사 미러로 입사되기 때문이다.The reflective mirror may be installed instead of the dichroic mirror which is installed last in the red, green, and blue dichroic mirrors 132, 134, and 136 described above. This is because when the light passes through the first second dichroic mirror based on the superimposed lens, two colors of light from the R, G, and B light are separated and reflected toward the PBS, so that the other color is incident on the reflection mirror. to be.
여기서, 적색, 녹색 및 청색 다이크로익 미러들(132,134,136)은 각기 다른 기울기를 가지고 조명 광학계(120)의 수직방향으로 배열되는데, 적색, 녹색, 청색의 다이크로익 미러들(132,134,136)은 분리된 R,G,B광이 후술될 각각의 R,G,B 픽셀들로 용이하게 입사될 수 있는 기울기를 가지면 된다. 도 1에서는 적색, 청색, 녹색 순으로 다이크로익 미러들이 배열된 것을 도시하였다.Here, the red, green and blue dichroic mirrors 132, 134 and 136 are arranged in the vertical direction of the illumination optical system 120 with different inclinations, and the red, green and blue dichroic mirrors 132, 134 and 136 are separated. It is necessary to have an inclination in which the R, G, and B light can be easily incident on the respective R, G, and B pixels to be described later. In FIG. 1, dichroic mirrors are arranged in order of red, blue, and green.
한편, 본 발명에 의한 액정표시소자(160)는 도 2에 도시된 바와 같이 크게 하부기판(161)과, 하부기판(161)의 상부면에 하부기판(161)과 마주보도록 부착되는 상부기판(170) 및 하부 기판(161)과 상부 기판(170) 사이에 주입되어 하부기판(161)과 상부 기판(170) 사이의 전위 차에 의해서 광량을 조절하는 액정(168)으로 구성된다.Meanwhile, the liquid crystal display device 160 according to the present invention has a lower substrate 161 and an upper substrate attached to face the lower substrate 161 on the upper surface of the lower substrate 161 as shown in FIG. 2. 170 and a liquid crystal 168 injected between the lower substrate 161 and the upper substrate 170 to adjust the amount of light by the potential difference between the lower substrate 161 and the upper substrate 170.
하부기판(161)의 상부면에는 상부기판(170)과 액정(168)을 통과한 각각의 R,G,B광을 반사시키는 R,G,B 픽셀(162,164,166)과, 각각의 R,G,B 픽셀들(162,164,166)과 전기적으로 연결되어 R,G,B 픽셀들(162,164,166)을 온/오프시키므로 소정의 화상신호가 생성되도록 하는 스위칭 소자(도시 안됨)가 형성된다.On the upper surface of the lower substrate 161, R, G, B pixels 162, 164, 166 reflecting the respective R, G, B light passing through the upper substrate 170 and the liquid crystal 168, and each of the R, G, A switching element (not shown) is formed that is electrically connected to the B pixels 162, 164, 166 to turn on / off the R, G, B pixels 162, 164, 166 so that a predetermined image signal is generated.
여기서, R,G,B 픽셀들(162,164,166)의 상부면은 R,G,B광이 R,G,B 픽셀들(162,164,166) 각각으로 입사될 때의 각과 동일한 각으로 반사되도록 소정형상을 가지는데, 일예로, R 픽셀(162)과 G 픽셀(166) 사이에 위치하는 B픽셀(164)의 상부면은 평평하게 형성되고, R픽셀(162)과 G픽셀(166)은 소정기울기를 가지고 B픽셀(164) 쪽으로 경사지게 형성된다. 그리고, R,G,B 픽셀들(162,164,166)의 상부면에는 R,G,B광을 반사시키는 반사막(167)이 형성된다.Here, the upper surface of the R, G, B pixels 162, 164, 166 has a predetermined shape so that the R, G, B light is reflected at an angle equal to the angle when the R, G, B pixels are incident on the R, G, B pixels 162, 164, 166, respectively. For example, the upper surface of the B pixel 164 positioned between the R pixel 162 and the G pixel 166 is formed flat, and the R pixel 162 and the G pixel 166 have a predetermined slope B It is formed to be inclined toward the pixel 164. The reflective film 167 reflecting the R, G, and B light is formed on the upper surface of the R, G, and B pixels 162, 164, and 166.
한편, 상부 기판(170)에서 R,G,B 픽셀들(162,164,166)과 마주보는 하부면에는 R,G,B 픽셀들(162,164,166)과 함께 액정(168)의 전위 차를 발생시키는 공통전극(172)이 형성되고, PBS(140)와 마주보는 상부기판(170)의 표면에는 소정 곡률을 가지고 있어 액정표시소자(160)에 입사된 R,G,B광을 대응하는 각각의 R,G,B 픽셀들(162,164,166)로 집속시킴과 아울러 R,G,B광의 입사각과 출사각이 같도록 제어하는 복수개의 마이크로 렌즈들(174)이 형성된다.Meanwhile, a common electrode 172 that generates a potential difference between the liquid crystal 168 together with the R, G, and B pixels 162, 164, and 166 on the lower surface of the upper substrate 170 that faces the R, G, and B pixels 162, 164, and 166. ) Is formed, and has a predetermined curvature on the surface of the upper substrate 170 facing the PBS 140, each of the R, G, B corresponding to the R, G, B light incident on the liquid crystal display device 160 A plurality of micro lenses 174 are formed to focus the pixels 162, 164, and 166 and to control the incidence angle and the outgoing angle of the R, G, and B light to be the same.
도 2에 도시된 바와 같이 하나의 마이크로 렌즈(174)는 하나의 R픽셀(162)과 G픽셀 (166)및 B픽셀(164)을 커버한다.As shown in FIG. 2, one micro lens 174 covers one R pixel 162 and one G pixel 166 and one B pixel 164.
이와 같은 구성을 갖는 투사형 표시장치의 작용을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the projection display device having such a configuration will be briefly described as follows.
램프(112)에 전원이 인가되어 조명 광학계(120)로 광이 출사되면, 조명 광학계(120)는 입사된 광이 액정표시소자(160)의 화면표시영역에 효과적으로 조명될 수 있도록 광을 부분광속으로 분할하여 색 분리 광학계(130) 쪽으로 출사시킨다.When power is applied to the lamp 112 and the light is emitted to the illumination optical system 120, the illumination optical system 120 transmits the light to the partial light beam so that the incident light can be effectively illuminated on the screen display area of the liquid crystal display device 160. The light is separated into the color separation optical system 130 and emitted.
이후, 색 분리 광학계(130)로 입사된 광은 먼저, 적색 다이크로익 미러(132)에 의해서 R광이 분리되어 소정의 각도를 가지고 PBS(140) 쪽으로 반사되고 나머지 광은 수직방향으로 투과된다.Then, the light incident on the color separation optical system 130 is first separated by the red dichroic mirror 132, the R light is reflected to the PBS 140 at a predetermined angle and the remaining light is transmitted in the vertical direction. .
적색 다이크로익 미러(132)를 투과한 광은 청색 다이크로익 미러(134)에 의해서 B광이 분리되어 약 90°정도의 각도를 가지고 PBS(140) 쪽으로 입사되며, 나머지 광, 즉 G색광은 청색 다이크로익 미러(134)를 통과한 후에 녹색 다이크로익 미러(136)에 의해서 R광 및 B광과 다른 각도를 가지고 PBS(140) 쪽으로 반사된다.The light transmitted through the red dichroic mirror 132 is incident to the PBS 140 with the B light separated by the blue dichroic mirror 134 and has an angle of about 90 °. After passing through the blue dichroic mirror 134, the green dichroic mirror 136 is reflected toward the PBS 140 at an angle different from that of the R light and the B light.
PBS(140)는 입사된 각각의 R,G,B광에서 소정방향으로 진행하는 R,G,B광만을 액정표시소자(160) 쪽으로 출사시킨다.The PBS 140 emits only the R, G, and B light propagating in the predetermined direction from the incident R, G, and B light toward the liquid crystal display device 160.
이후, 액정표시소자(160) 쪽으로 출사된 R,G,B광은 도 2에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈(174)의 곡률에 의해서 굴절되어 하부 기판(161)에 형성된 각각의 R,G,B 픽셀들(162,164,166)로 집속된다. 즉, R광은 각각의 R 픽셀들(162)로 집속되고, B광은 각각의 B 픽셀들(164)로 집속되며, G광은 각각의 G픽셀(166)에 집속된다.Thereafter, the R, G, and B light emitted toward the liquid crystal display device 160 are refracted by the curvature of the microlens 174, as shown in FIG. 2, to form the respective R, G, and B lights formed on the lower substrate 161. The pixels are focused on 162, 164, and 166. That is, R light is focused on each R pixel 162, B light is focused on each B pixel 164, and G light is focused on each G pixel 166.
이와 같이 각각의 R,G,B 픽셀(162,164,166)에 집속된 R,G,B광은 R,G,B 픽셀들(162,164,166)의 상부면에 형성된 반사막(167)에 의해서 반사되는데, 이때, 소정 형상으로 가공된 R,G,B 픽셀들(162,164,166)의 반사면에 의해서 R,G,B광은 입사된경로와 동일한 경로로 반사된다. 그리고, 입사경로와 동일한 경로로 반사된 R,G,B광은 마이크로 렌즈(174)의 곡률에 의해서 굴절되어 마이크로 렌즈(174)에 입사될 때의 각과 동일한 각도로 출사된다.The R, G, and B light focused on each of the R, G, and B pixels 162, 164, and 166 are reflected by the reflective film 167 formed on the upper surface of the R, G, and B pixels 162, 164, and 166. R, G, and B light are reflected by the same path as the incident path by the reflective surfaces of the R, G, and B pixels 162, 164, and 166 processed into shapes. The R, G, and B light reflected by the same path as the incident path are refracted by the curvature of the microlens 174 and emitted at the same angle as the angle when the microlens 174 is incident on the microlens 174.
액정표시소자(160)에서 출사된 광은 합성되어 소정의 화상신호를 생성하는데, 이 화상신호는 PBS(140)를 투과한 후에 투사렌즈들(180)을 거쳐 스크린(190)에 영상으로 맺히게 된다.The light emitted from the liquid crystal display device 160 is synthesized to generate a predetermined image signal, which passes through the PBS 140 and forms an image on the screen 190 through the projection lenses 180. .
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 투사형 표시장치는 광원에서 출사되어 색 분리 광학계로 입사된 광을 빛의 3원 색으로 분리시킨 후에 모두 사용하기 때문에 광의 이용 효율을 액정표시소자가 3매 사용되는 투사형 표시소자만큼 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, since the projection display device according to the present invention uses all of the light emitted from the light source and incident on the color separation optical system after being separated into three primary colors of light, three liquid crystal display elements are used. The effect can be as high as the projection display element.
또한, 본 발명에 의한 투사형 표시장치에는 한 매의 액정표시소자가 사용되기 때문에 투사형 표시장치의 가격을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since a single liquid crystal display element is used in the projection display device according to the present invention, the cost of the projection display device can be reduced.
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