KR100358807B1 - A color-filter embedded projection system - Google Patents

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Abstract

반사형 액정 디스플레이가 구현한 영상을 확대 투사하여 대화면 영상을 표시하는 프로젝션 시스템에서, 보다 단순화된 광학 구성으로 고휘도의 풀-칼라 화면을 구현하기 위한 목적으로,In a projection system that displays a large screen image by enlarging and projecting an image implemented by a reflective liquid crystal display, for the purpose of realizing a high brightness full-color screen with a simplified optical configuration,

백색광을 방출하는 광원과, 백색광 가운데 자외선과 적외선을 제외한 가시광 파장대의 빛을 선택적으로 투과하는 광학 필터와, 입사된 빛을 S-편광 빛과 P-편광 빛으로 분리하는 편광 빔 스플리터와, 편광 빔 스플리터에서 S-편광 빛을 제공받으며, 액정층 일면에 칼라 필터층을 구비하여 액정의 화소별 구동으로 풀-칼라 영상을 구현하는 반사형 액정 디스플레이와, 광 경로상에 배치되어 특정 편광축의 빛을 선택적으로 투과하는 편광판과, 반사형 액정 디스플레이가 구현한 영상을 스크린으로 확대 투사하는 투영 렌즈계를 포함하는 프로젝션 시스템을 제공한다.A light source that emits white light, an optical filter that selectively transmits light in the visible wavelength range except ultraviolet and infrared light among white light, a polarizing beam splitter that separates incident light into S-polarized light and P-polarized light, and a polarizing beam S-polarized light is provided from the splitter, and a color filter layer is provided on one side of the liquid crystal layer to realize a full-color image by pixel-by-pixel driving of the liquid crystal, and is disposed on an optical path to selectively select light of a specific polarization axis. The present invention provides a projection system including a polarizing plate transmitting through and a projection lens system to enlarge and project an image implemented by a reflective liquid crystal display onto a screen.

Description

칼라 필터를 채용한 프로젝션 시스템 {A color-filter embedded projection system}Projection system employing color filter {A color-filter embedded projection system}

본 발명은 액정 디스플레이가 구현한 영상을 확대 투사하여 대화면 영상을 표시하는 프로젝션 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정 디스플레이 내부에 칼라 필터를 구비하여 단순화된 광학 구성으로 고휘도의 풀-칼라 화면을 구현할 수 있는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a projection system for displaying a large screen image by enlarging and projecting an image implemented by a liquid crystal display. More specifically, a color filter is provided inside the liquid crystal display to implement a high-brightness full-color screen with a simplified optical configuration. A projection system that can be.

일반적으로 반사형 액정 디스플레이 가운데 엘코스(LCOS; Liquid Crystal On Silicon, 이하 LCOS라 칭한다)는 공지의 액정 디스플레이와는 달리 반도체 기판 위에 액정셀을 형성한 것으로서, 각 화소의 구성 요소와 구동 회로를 고집적으로 배치할 수 있으므로, 대략 1인치 정도의 소형 크기로 엑스지에이(XGA; eXtended Graphics Array)급 이상의 고해상도 디스플레이를 실현할 수 있다.In general, a liquid crystal on silicon (LCOS) among reflective liquid crystal displays is a liquid crystal cell formed on a semiconductor substrate, unlike a known liquid crystal display, and highly integrated components and driving circuits of each pixel. Since it can be arranged in a small size of about 1 inch, it is possible to realize a high resolution display of more than XGA (eXtended Graphics Array) class.

이러한 이유로 프로젝션 시스템의 영상 구현 장치로서 LCOS 패널이 주목을 받고 있으며, 상기 LCOS 패널과 이를 이용한 프로젝션 시스템의 기술 개발 및 상품화가 활발하게 진행되고 있다.For this reason, the LCOS panel has attracted attention as an image realization device of the projection system, and the technology development and commercialization of the LCOS panel and the projection system using the same are being actively conducted.

이러한 프로젝션 시스템이 풀-칼라 화면을 구현하는 방식에는 R, G, B 광에 대응하는 3개의 LCOS 패널을 구비하고, 각 LCOS 패널이 구현한 R, G, B 영상을 하나로 조합하는 방식이 있는데, 이는 화면 휘도가 우수한 반면, 3개의 LCOS 패널을 구비하는 관계로 제조 가격면에서 불리할 뿐만 아니라 광학계 구성이 복잡한 단점을 가지고 있다.The projection system implements a full-color screen by including three LCOS panels corresponding to R, G, and B light, and combining the R, G, and B images implemented by each LCOS panel into one. While the screen brightness is excellent, it is disadvantageous in terms of manufacturing cost due to the three LCOS panels, and has a disadvantage in that the optical system configuration is complicated.

그리고 하나의 LCOS 패널을 구비하여 풀-칼라 화면을 구현하는 방식에는 칼라 셔터 방식과, 홀로그램 칼라 필터 방식이 알려져 있으며, 미국 특허 제 5,999,282호가 상기 홀로그램 칼라 필터 방식을 개시하고 있다.In addition, a color shutter method and a hologram color filter method are known as a method of implementing a full-color screen with one LCOS panel, and US Pat. No. 5,999,282 discloses the hologram color filter method.

도 6은 칼라 셔터 방식을 적용한 프로젝션 시스템의 개략도로서, 칼라 셔터(1)는 결상 렌즈(3)와 편광 빔 스플리터(PBS; Polarizing Beam Splitter)(5) 사이에 배치되고, 제어 신호에 따라 순차적으로 구동하는 R, G, B용 세장의 액정 패널로 구성된다. 이로서 칼라 셔터(1)는 광원(7)에서 방출된 백색광을 순차적으로 R, G, B 광으로 변환하여 이를 LCOS 패널(9)에 제공한다.6 is a schematic diagram of a projection system to which a color shutter method is applied, wherein the color shutter 1 is disposed between an imaging lens 3 and a polarizing beam splitter (PBS) 5 and sequentially according to a control signal. It consists of three liquid crystal panels for R, G, and B which drive. In this way, the color shutter 1 sequentially converts the white light emitted from the light source 7 into R, G, B light and provides it to the LCOS panel 9.

이러한 칼라 셔터 방식은 광학 구성이 단순하여 제조 가격면에서 유리한 반면, 광 이용 효율이 낮아 화면 휘도가 낮고, LCOS 패널(9)이 R, G, B 광에 대응하는 영상을 순차적으로 구현해야 하므로 액정의 빠른 응답 속도가 요구되는 단점이 있다.The color shutter method is advantageous in terms of manufacturing cost due to its simple optical configuration, but has low screen brightness due to low light utilization efficiency, and the LCOS panel 9 must sequentially implement images corresponding to R, G, and B light. The disadvantage is that fast response speed is required.

도 7은 홀로그램 칼라 필터 방식을 적용한 프로젝션 시스템의 개략도로서, 편광 빔 스플리터(5)에서 S-편광된 백색광을 R, G, B 세개의 다이크로익 미러(dichroic mirror)(11)가 R, G, B 파장대 빛으로 선택 반사하면, 편광 홀로그램(13)이 상기 R, G, B 광을 LCOS 패널(9) 외면에 구비된 칼라 필터(15)의 각 R, G, B 화소 영역으로 선택적으로 회절시켜 이를 LCOS 패널(9)에 제공한다.FIG. 7 is a schematic diagram of a projection system employing a holographic color filter method, in which three dichroic mirrors 11 in which R, G, and B dichroic mirrors 11 are S-polarized white light in a polarization beam splitter 5 are shown in FIG. When the light is selectively reflected by the light of the B wavelength band, the polarization hologram 13 diffracts the R, G, and B light selectively into the respective R, G, and B pixel areas of the color filter 15 provided on the outer surface of the LCOS panel 9. To provide it to the LCOS panel 9.

이와 같이 세개의 다이크로익 미러(11)와 편광 홀로그램(13) 및 칼라 필터(15)를 구비하여 풀-칼라 화면을 구현하는 상기 방식은, 이론적으로는 거의 100%에 가까운 우수한 광 이용 효율을 나타낼 수 있지만, 높은 정밀도의 광학계 정렬이 요구될 뿐만 아니라 전체적인 시스템 구성이 복잡하여 생산성과 제조 가격면에서 불리한 단점이 있다.In this manner, the three-color dichroic mirror 11, the polarization hologram 13, and the color filter 15 are implemented to realize a full-color screen. Although not only high precision optical alignment is required, but the overall system configuration is complicated, there are disadvantages in terms of productivity and manufacturing cost.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 칼라 셔터 방식보다 광 이용 효율을 향상시켜 우수한 화면 휘도를 구현할 수 있는 프로젝션 시스템을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a projection system capable of realizing excellent screen brightness by improving light utilization efficiency than a conventional color shutter method.

본 발명의 다른 목적은 광학 구성과 구동 방식을 단순화하면서도 풀-칼라를 용이하게 실현하여 생산성과 제조 가격면에서 유리한 프로젝션 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a projection system that is advantageous in terms of productivity and manufacturing cost by easily realizing a full color while simplifying the optical configuration and driving method.

도 1은 본 발명에 의한 프로젝션 시스템의 개략도.1 is a schematic diagram of a projection system according to the present invention.

도 2는 반사형 액정 디스플레이의 단면도.2 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display.

도 3은 다른 실시예에 의한 반사형 액정 디스플레이의 단면도.3 is a cross-sectional view of a reflective liquid crystal display according to another embodiment.

도 4는 안료 분산법의 세부 과정을 도시한 개략도.4 is a schematic diagram showing a detailed process of the pigment dispersion method.

도 5는 전착법의 세부 과정을 도시한 개략도.5 is a schematic view showing a detailed process of the electrodeposition method.

도 6∼도 7은 종래 기술에 의한 프로젝션 시스템의 개략도.6-7 are schematic views of a projection system according to the prior art.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

백색광을 방출하는 광원과,A light source emitting white light,

상기 백색광 가운데 자외선과 적외선을 제외한 가시광 파장대의 빛을 선택적으로 투과하는 광학 필터와,An optical filter selectively transmitting light in a visible light wavelength band excluding ultraviolet and infrared rays among the white light;

입사된 빛을 S-편광 빛과 P-편광 빛으로 분리하는 편광 빔 스플리터와,A polarizing beam splitter for separating incident light into S-polarized light and P-polarized light,

상기 편광 빔 스플리터에서 S-편광 빛을 제공받으며, 액정층 일면에 칼라 필터층을 구비하여 액정의 화소별 구동으로 풀-칼라 영상을 구현하는 반사형 액정 디스플레이와,A reflection type liquid crystal display receiving S-polarized light from the polarization beam splitter and including a color filter layer on one surface of the liquid crystal layer to realize a full-color image by driving pixels by liquid crystal;

광 경로상에 배치되어 특정 편광축의 빛을 선택적으로 투과하는 편광판과,A polarizing plate disposed on an optical path and selectively transmitting light of a specific polarization axis;

상기 반사형 액정 디스플레이가 구현한 영상을 스크린으로 확대 투사하는 투영 렌즈계를 포함하는 프로젝션 시스템을 제공한다.Provided is a projection system including a projection lens system to enlarge and project an image implemented by the reflective liquid crystal display on a screen.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 실시예에 의한 프로젝션 시스템의 개략도로서, 도시한 바와 같이 프로젝션 시스템은 광원(2)에서 방출된 백색광을 광학 필터(4)와 다수의 광학 렌즈 및 편광 빔 스플리터(6)를 거쳐 반사형 액정 디스플레이(8)에 제공하며, 반사형 액정 디스플레이(8)가 구현한 영상을 투영 렌즈계(10)를 통해 도시하지 않은 스크린으로 확대 투사하여 대화면 영상을 구현한다.1 is a schematic diagram of a projection system according to the present embodiment, in which a projection system reflects white light emitted from a light source 2 via an optical filter 4 and a plurality of optical lenses and a polarizing beam splitter 6. It is provided to the type liquid crystal display 8, and implements a large screen image by magnifying and projecting the image implemented by the reflective liquid crystal display 8 to a screen (not shown) through the projection lens system 10.

상기 광원(2)은 일면으로 포물선 모양의 반사판(12)을 구비하여 광원(2)에서방출된 빛이 광학 필터(4)를 향해 집중 조사되도록 하고, 광학 필터(4)는 광원(2)에서 제공받은 빛 가운데 가시광의 적색보다 파장이 긴 적외선과 가시광의 자색보다 파장이 짧은 자외선을 차단하여 가시광선 범위의 빛을 선택적으로 투과시킨다.The light source 2 includes a parabolic reflector 12 on one surface so that the light emitted from the light source 2 is concentrated toward the optical filter 4, and the optical filter 4 is connected to the light source 2. Among the provided lights, infrared rays longer than the red color of visible light and ultraviolet rays shorter than the violet color of visible light are blocked to selectively transmit light in the visible range.

그리고 광학 필터(4) 전면에 한쌍의 집광 렌즈(14)와 편광 변환계(PCS; Polarization Conversion System)(16)가 구비되는데, 상기 편광 변환계(16)는 광원(2)에서 방출된 불안정한 편광 상태의 빛을 반사형 액정 디스플레(8)이 구동에 유리한 안정된 편광 상태로 변환하며, 편광 변환계(16) 전면에 위치한 결상 렌즈(18)가 편광 변환계(16)를 통과한 빛을 굴절시켜 편광판(20)에 결상시킨다.In addition, a pair of condenser lenses 14 and a polarization conversion system (PCS) 16 are provided on the front surface of the optical filter 4, and the polarization conversion system 16 is an unstable polarized light emitted from the light source 2. The light of the state is converted into a stable polarization state in which the reflective liquid crystal display 8 is advantageous for driving, and the imaging lens 18 located in front of the polarization conversion system 16 refracts the light passing through the polarization conversion system 16. It forms in the polarizing plate 20. FIG.

이와 같이 결상 렌즈(18)를 통해 빛을 제공받은 편광판(20)은 자신의 편광축과 동일한 방향으로 진동하는 빛을 선택적으로 투과시키고, 편광 빔 스플리터(6)는 편광판(20)에서 입사된 빛을 S-편광 빛과 P-편광 빛으로 분리시키며, 이 가운데 반사 효율이 좋은 S-편광 빛을 반사형 액정 디스플레이(8)에 제공한다.The polarizing plate 20 provided with the light through the imaging lens 18 selectively transmits the light oscillating in the same direction as its polarization axis, and the polarizing beam splitter 6 receives the light incident from the polarizing plate 20. It separates into S-polarized light and P-polarized light, and among them, S-polarized light with good reflection efficiency is provided to the reflective liquid crystal display 8.

상기 반사형 액정 디스플레이(8)는 S-편광 빛을 제공받아 액정을 화소별 구동하여 화면을 구현하며, 내장된 도시하지 않은 반사판에 의해 입사된 빛을 다시 편광 빔 스플리터(6)에 제공한다. 그리고 편광 빔 스플리터(6)를 빠져나온 영상은 다수개 렌즈가 조합된 투영 렌즈계(10)를 거치면서 스크린으로 확대 투사된다.The reflective liquid crystal display 8 receives S-polarized light to drive a liquid crystal pixel by pixel to provide a screen, and provides light incident by a built-in reflector (not shown) to the polarizing beam splitter 6 again. The image exiting the polarization beam splitter 6 is enlarged and projected onto the screen while passing through the projection lens system 10 in which a plurality of lenses are combined.

이 때 본 실시예가 제공하는 반사형 액정 디스플레이(8)는 그 내부로 칼라 필터층을 구비하여 광원(2)에서 제공받은 백색광으로 풀-칼라 화면을 구현한다. 이로서 프로젝션 시스템은 광원(2)과 반사형 액정 디스플레이(8) 사이에 칼라 셔터나 다이크로익 미러와 같은 별도의 칼라화 수단을 구비하지 않아도 반사형 액정 디스플레이(8) 자체가 풀-칼라 화면을 구현함으로써 광학 구성이 훨씬 단순화되는 장점을 갖는다.In this case, the reflective liquid crystal display 8 provided in the present embodiment includes a color filter layer therein to implement a full-color screen with white light provided from the light source 2. This allows the projection system to provide a full-color screen with the reflective liquid crystal display 8 itself, even if there is no separate coloration means such as a color shutter or dichroic mirror between the light source 2 and the reflective liquid crystal display 8. The implementation has the advantage that the optical configuration is much simpler.

도 2는 본 실시예에 의한 반사형 액정 디스플레이의 단면도로서, 반사형 액정 디스플레이(8)는 반도체 하부 기판(22)에 스위칭(switching) 소자인 반도체 집적 회로(24)와 구동 회로를 형성하고, 액정층(26)을 사이로 반도체 하부 기판(22)에 상부 기판(28)을 일체로 조합한 LCOS 패널로 이루어지며, 상기 액정층(26)의 일면으로 각 화소에 R, G, B 색을 부여하는 칼라 필터층(30)을 더욱 포함한다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the reflective liquid crystal display according to the present embodiment, wherein the reflective liquid crystal display 8 forms a semiconductor integrated circuit 24 and a driving circuit as switching elements on the semiconductor lower substrate 22, It consists of an LCOS panel in which the upper substrate 28 is integrally combined with the lower semiconductor substrate 22 through the liquid crystal layer 26, and R, G, and B colors are given to each pixel on one surface of the liquid crystal layer 26. A color filter layer 30 is further included.

상기 액정층(26)과 마주하는 상부 기판(28)의 일면에는 인듐 틴 옥사이드(ITO; Indium Tin Oxide)막과 같은 투명 전극(32)이 형성되고, 상부 기판(28)과 마주하는 반도체 하부 기판(22)의 일면에는 각 화소별로 알루미늄막과 같은 반사 전극(34)이 형성되며, 상기 투명 전극(32)과 반사 전극(34)이 조합되어 화소를 구성하면서 각각은 공통 전극과 화소 전극으로 기능한다.A transparent electrode 32 such as an indium tin oxide (ITO) film is formed on one surface of the upper substrate 28 facing the liquid crystal layer 26, and the lower semiconductor substrate facing the upper substrate 28. On one surface of the pixel 22, a reflective electrode 34 such as an aluminum film is formed for each pixel, and the transparent electrode 32 and the reflective electrode 34 are combined to form a pixel, each functioning as a common electrode and a pixel electrode. do.

특히 반사 전극(34)은 각 화소별로 제공된 반도체 집적 회로(24)와 전기적으로 연결되는데, 보다 구체적으로 반도체 집적 회로(24)는 반도체 하부 기판(22) 내에 형성되는 소스(36)와 드레인(38) 및 이들을 사이에 두고 배치되는 게이트 전극(40)을 포함하며, 상기 드레인(38)은 연결 전극(42)에 의해 반사 전극(34)과 전기적으로 연결되고, 게이트 전극(40)과 이웃해서는 캐패시터(44)가 배치된다.In particular, the reflective electrode 34 is electrically connected to the semiconductor integrated circuit 24 provided for each pixel. More specifically, the semiconductor integrated circuit 24 includes a source 36 and a drain 38 formed in the semiconductor lower substrate 22. And the gate electrode 40 disposed therebetween, and the drain 38 is electrically connected to the reflective electrode 34 by the connection electrode 42, and the capacitor is adjacent to the gate electrode 40. 44 is disposed.

그리고 게이트 전극(40)과 연결 전극(42) 및 캐패시터(44)는 절연층(46)에 의해 상호 접촉하지 않도록 분리된다.In addition, the gate electrode 40, the connection electrode 42, and the capacitor 44 are separated from each other by the insulating layer 46.

이와 같은 구성의 반도체 집적 회로(24)가 해당 반사 전극(34)으로 신호를인가하면, 반사 전극(34)은 투명 전극(32)과 함께 액정 분자를 화소별로 구동하여 소정의 영상을 구현하게 된다. 이 때 반사형 액정 디스플레이(8)가 구현하는 영상은 액정층(26)과 마주하는 상부 기판(28) 일면에 제공된 칼라 필터층(30)에 의해 칼라화되어 편광 빔 스플리터(6)로 향하게 된다.When the semiconductor integrated circuit 24 having such a configuration applies a signal to the reflective electrode 34, the reflective electrode 34 drives the liquid crystal molecules pixel by pixel together with the transparent electrode 32 to implement a predetermined image. . In this case, the image implemented by the reflective liquid crystal display 8 is colorized by the color filter layer 30 provided on one surface of the upper substrate 28 facing the liquid crystal layer 26 and directed to the polarization beam splitter 6.

상기 칼라 필터층(30)은 도시한 바와 같이 액정층(26)과 마주하는 상부 기판(28)의 일면에 각 화소별로 R, G, B 염료막이 형성된 구성으로 이루어지며, 다른 실시예로서 도 3에서 도시한 바와 같이 액정층(26)과 마주하는 반도체 하부 기판(22)의 일면에 각 화소별로 R, G, B 염료막이 형성된 구성으로 이루어진다.The color filter layer 30 has a configuration in which R, G, and B dye films are formed for each pixel on one surface of the upper substrate 28 facing the liquid crystal layer 26, as shown in FIG. 3. As illustrated, R, G, and B dye films are formed for each pixel on one surface of the semiconductor lower substrate 22 facing the liquid crystal layer 26.

상기 칼라 필터층(30)이 상부 기판(28)에 형성되는 경우, 칼라 필터층(30)은 일례로 투명 전극(32)이 형성되기 전, 반사 전극(34)과 마주하게 될 화소 영역에 미리 형성될 수 있으며, 일례로 안료 분산법으로 제작될 수 있다.When the color filter layer 30 is formed on the upper substrate 28, the color filter layer 30 may be previously formed in a pixel area that will face the reflective electrode 34, for example, before the transparent electrode 32 is formed. For example, it may be produced by a pigment dispersion method.

상기 안료 분산법은 도 4에서 도시한 바와 같이, 글래스 기판(48)에 R 염료가 착색된 레지스트(50)를 코팅하고, 그 위에 폴리비닐알콜(PVA; PolyVinyl Alcohol)막(52)을 형성하며, 포토 마스크(54)를 통해 특정 부위를 선택적으로 경화한 다음, 경화되지 않은 나머지 레지스트를 현상하여 R 염료막을 형성하며, 상기한 과정으로 B 염료와 G 염료 과정을 반복하여 각 화소 영역에 R, G, B 염료막을 형성하는 방법이다.As shown in FIG. 4, the pigment dispersion method coats a resist dye colored with R dye on a glass substrate 48, and forms a polyvinyl alcohol (PVA) film 52 thereon. After selectively curing a specific portion through the photo mask 54, the remaining uncured resist is developed to form an R dye film, and the B dye and the G dye process are repeated in the above-described process. It is a method of forming a G and B dye film.

그리고 칼라 필터층(30)이 반도체 하부 기판(22)에 형성되는 경우, 칼라 필터층(30)은 액정층(26)과 마주하는 반사 전극(34) 표면에 형성되며, 일례로 전착법으로 제작될 수 있다. 이 때 칼라 필터층(30) 표면으로는 도시하지 않은 절연막과배향막이 형성된다.When the color filter layer 30 is formed on the semiconductor lower substrate 22, the color filter layer 30 is formed on the surface of the reflective electrode 34 facing the liquid crystal layer 26, and may be manufactured by, for example, an electrodeposition method. have. At this time, an insulating film and an alignment film (not shown) are formed on the surface of the color filter layer 30.

상기 전착법은 도 5에서 도시한 바와 같이, 글래스 기판(48)에 각 R, G, B 염료막이 부착될 위치에 투명 전극(56)을 형성하고, 기판 전면에 R 염료를 도포한 다음 R 염료막에 대응하는 투명 전극(56)에 전착 전압을 인가하면, 전압이 인가된 투명 전극(56) 위로 R 염료막이 형성되며, 상기한 과정으로 B 염료와 G 염료 과정을 반복하여 각 투명 전극(56) 위에 R, G, B 염료막을 형성하는 방법이다.In the electrodeposition method, as shown in FIG. 5, the transparent electrode 56 is formed on the glass substrate 48 at which the respective R, G, and B dye films are attached, the R dye is coated on the entire surface of the substrate, and then the R dye. When an electrodeposition voltage is applied to the transparent electrode 56 corresponding to the film, an R dye film is formed on the transparent electrode 56 to which the voltage is applied, and each of the transparent electrodes 56 is repeated by repeating the B dye and the G dye process. ) To form R, G and B dye films.

이와 같이 반도체 하부 기판(22)에 칼라 필터층(30)을 형성하는 경우, 상기한 전착법으로 칼라 필터층(30)을 제작하면, 반도체 하부 기판(22) 위에 반사 전극(34)이 형성되어 있으므로 별도의 투명 전극 없이도 반사 전극(34)에 직접 전착 전압을 인가하여 반사 전극(34) 위에 각각의 R, G, B 염료막을 형성할 수 있다.When the color filter layer 30 is formed on the semiconductor lower substrate 22 as described above, when the color filter layer 30 is manufactured by the electrodeposition method, the reflective electrode 34 is formed on the semiconductor lower substrate 22. The R, G, and B dye films may be formed on the reflective electrode 34 by applying an electrodeposition voltage directly to the reflective electrode 34 without the transparent electrode.

물론 상기 칼라 필터층(30)은 상기한 방법 이외에 투명 전극(32) 위에 전착법으로 형성될 수 있으며, 반사 전극(34) 위에 전착법 이외에 다른 방법으로도 제작될 수 있다. 또한 칼라 필터층(30)이 구비하는 각각의 R, G, B 염료막은 각 화소에 대응하는 도트 형상으로 이루어지거나 스트라이프 형상으로 이루어지는 등 여러 가지 모양으로 형성 가능하다.Of course, the color filter layer 30 may be formed by the electrodeposition method on the transparent electrode 32 in addition to the above-described method, and may be manufactured by other methods besides the electrodeposition method on the reflective electrode 34. In addition, each of the R, G, and B dye films included in the color filter layer 30 may be formed in various shapes such as a dot shape or a stripe shape corresponding to each pixel.

이와 같이 칼라 필터층(30)은 기존의 안료 분산법과 전착법을 그대로 응용하여 액정층(26)과 마주하는 상부 기판(28)의 일면 또는 액정층(26)과 마주하는 하부 기판(22)의 일면과 같이, 반사형 액정 디스플레이(8) 내부에 용이하게 형성될 수 있다.As described above, the color filter layer 30 is applied to the existing pigment dispersion method and the electrodeposition method as it is, one surface of the upper substrate 28 facing the liquid crystal layer 26 or one surface of the lower substrate 22 facing the liquid crystal layer 26. As such, it can be easily formed inside the reflective liquid crystal display 8.

이로서 상기 반사형 액정 디스플레이(8)를 구비하는 프로젝션 시스템은 하나의 반사형 액정 디스플레이(8)를 구비하면서도 상기 칼라 필터층(30)이 각 화소를 구성하는 투명 전극(32) 또는 반사 전극(34)의 일면에 직접 형성되어, 반사형 액정 디스플레이(8) 자체에서 풀-칼라 화면을 구현하게 된다.As a result, the projection system having the reflective liquid crystal display 8 includes the reflective liquid crystal display 8 and the transparent electrode 32 or the reflective electrode 34 in which the color filter layer 30 constitutes each pixel. Directly formed on one side of the, the reflective liquid crystal display 8 realizes a full-color screen.

따라서 본 실시예가 제공하는 프로젝션 시스템은 다음과 같은 장점을 갖는다.Therefore, the projection system provided by this embodiment has the following advantages.

첫째, 반사형 액정 디스플레이(8)가 내부로 칼라 필터층(30)을 구비함에 따라, 광원(2)과 반사형 액정 디스플레이(8) 사이에 백색광을 R, G, B 광으로 분리시키는 칼라화 수단이 요구되지 않는다. 이로서 광학 구성 및 내부 구조가 단순화되어 소형화 설계 및 제작에 유리하다.First, as the reflective liquid crystal display 8 includes the color filter layer 30 therein, colorization means for separating white light into R, G, and B light between the light source 2 and the reflective liquid crystal display 8. This is not required. This simplifies the optical configuration and internal structure, which is advantageous for miniaturization design and fabrication.

둘째, 반사형 액정 디스플레이(8)가 광원(2)에서 방출된 백색광을 제공받아 이를 풀-칼라화하므로, 홀로그램 칼라 필터 방식에 비해 정밀한 광학계 배열 없이도 고해상도의 풀-칼라 화면을 용이하게 구현할 수 있다. 이로서 작업 효율이 향상되어 생산성이 향상되며, 양산에 유리하다.Second, since the reflective liquid crystal display 8 receives the white light emitted from the light source 2 and full-colors it, it is possible to easily implement a high-resolution full-color screen without a precise optical system arrangement as compared to the hologram color filter method. . This improves work efficiency and improves productivity, which is advantageous for mass production.

셋째, 칼라 셔터 방식에 비해 광 이용 효율이 2배 정도 향상되어 화면의 휘도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 다음의 수학식 1과 수학식 2는 각각 칼라 필터를 내장한 경우와, 칼라 셔터 방식으로 구동하는 반사형 액정 디스플레이의 광 이용 효율을 계산한 것으로서, 동일한 패널 사이즈와 화소수를 갖는 액정 디스플레이를 비교하였으며, 두 경우 모두에 있어서 액정모드 자체의 편광변환 효율을 동일하다고 가정하였다.Third, the light utilization efficiency is improved by about 2 times compared to the color shutter method, thereby effectively improving the brightness of the screen. Equations 1 and 2 below calculate the light utilization efficiency of the reflection type liquid crystal display driven by the color shutter method and the case where the built-in color filter is included, respectively, and compare the liquid crystal display having the same panel size and the number of pixels. In both cases, the polarization conversion efficiency of the liquid crystal mode itself is assumed to be the same.

광 이용 효율 = 개구율(약 86%) × 칼라 필터 효율(약 95/3 %) × 액정 효율(약 88%) = 약 24%Light utilization efficiency = aperture ratio (about 86%) × color filter efficiency (about 95/3%) × liquid crystal efficiency (about 88%) = about 24%

%) = 약 14% %) = About 14%

여기서, 칼라 필터 방식은 하나의 화소를 R, G, B 3개의 픽셀로 분할해야 하므로 칼라 셔터 방식에 비해 개구율이 낮으나, 빠른 응답 속도가 요구되는 칼라 셔터 방식과 비교하여 액정 효율이 높고, 칼라 필터 효율이 칼라 셔터 효율보다 높기 때문에, 본 실시예에 의한 프로젝션 시스템의 광 이용 효율이 기존 칼라 셔터 방식에 비해 높은 값을 나타낸다.Here, the color filter method requires a pixel to be divided into three pixels of R, G, and B, so that the aperture ratio is lower than that of the color shutter method, but the liquid crystal efficiency is higher than that of the color shutter method requiring fast response speed. Since the efficiency is higher than the color shutter efficiency, the light utilization efficiency of the projection system according to the present embodiment shows a higher value than the conventional color shutter method.

넷째, R, G, B 광을 순차적으로 반사형 액정 디스플레이에 제공하는 칼라 셔터 방식에 비해, 액정의 반응 시간에 대한 부담이 감소하므로, 액정의 제조가 용이해져 반사형 액정 디스플레이의 제조 가격을 저감시킬 수 있다.Fourth, the burden on the reaction time of the liquid crystal is reduced compared to the color shutter method of sequentially providing the R, G, and B light to the reflective liquid crystal display, so that the production of the liquid crystal is facilitated and the manufacturing cost of the reflective liquid crystal display is reduced. You can.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.

이와 같이 공지의 LCOS 패널로 구비되는 반사형 액정 디스플레이 내부에 고감도 칼라 필터층을 구비함으로써 본 발명에 의한 프로젝션 시스템은 칼라 셔터나 다이크로익 미러와 같은 별도의 칼라화 수단이 없이도 광원에서 방출된 백색광을 이용하여 반사형 액정 디스플레이 자체에서 풀-칼라 화면을 구현할 수 있다.As such, by providing a highly sensitive color filter layer inside a reflective liquid crystal display provided by a known LCOS panel, the projection system according to the present invention can detect white light emitted from a light source without a separate colorizing means such as a color shutter or a dichroic mirror. The full-color screen can be realized in the reflective liquid crystal display itself.

이로서 광학 구성이 단순화되어 소형화 설계 및 제작에 유리하고, 정밀한 광학 배열 없이도 고해상도의 풀-칼라 화면을 용이하게 구현할 수 있어 양산에 적합하며, 칼라 셔터 방식에 비해 광 이용 효율을 향상시켜 고휘도의 풀-칼라 화면을 구현할 수 있다.This simplifies the optical configuration, which is advantageous for miniaturized design and manufacturing, and it is suitable for mass production by easily realizing high resolution full-color screen without precise optical arrangement, and improves the light utilization efficiency compared to the color shutter method. Color screen can be implemented.

Claims (6)

백색광을 방출하는 광원과;A light source emitting white light; 상기 백색광 가운데 자외선과 적외선을 제외한 가시광 파장대의 빛을 선택적으로 투과하는 광학 필터와;An optical filter that selectively transmits light of visible light wavelength band except ultraviolet and infrared rays among the white light; 입사된 빛을 S-편광 빛과 P-편광 빛으로 분리하는 편광 빔 스플리터와;A polarizing beam splitter for separating the incident light into S-polarized light and P-polarized light; 상기 편광 빔 스플리터에서 S-편광 빛을 제공받으며, 액정층 일면에 칼라 필터층을 구비하여 액정의 화소별 구동으로 풀-칼라 영상을 구현하는 반사형 액정 디스플레이와;A reflection type liquid crystal display receiving S-polarized light from the polarization beam splitter and including a color filter layer on one surface of the liquid crystal layer to implement a full-color image by pixel-by-pixel driving of the liquid crystal; 광 경로상에 배치되어 특정 편광축의 빛을 선택적으로 투과하는 편광판과;A polarizer disposed on the optical path and selectively transmitting light of a specific polarization axis; 상기 반사형 액정 디스플레이가 구현한 영상을 스크린으로 확대 투사하는 투영 렌즈계를 포함하는 프로젝션 시스템.And a projection lens system to enlarge and project an image implemented by the reflective liquid crystal display onto a screen. 제 1항에 있어서, 상기 반사형 액정 디스플레이가,The liquid crystal display of claim 1, wherein 반도체 집적 회로와 구동 회로를 형성하는 반도체 하부 기판과;A semiconductor lower substrate forming a semiconductor integrated circuit and a driving circuit; 상기 반도체 하부 기판에 대향 배치되며, 반도체 하부 기판과 마주하는 일면에 투명 전극을 형성하는 상부 기판과;An upper substrate disposed opposite the lower semiconductor substrate and forming a transparent electrode on one surface of the lower semiconductor substrate; 상기 반도체 하부 기판과 상부 기판 사이에 배치되는 액정층과;A liquid crystal layer disposed between the semiconductor lower substrate and the upper substrate; 상기 반도체 집적 회로와 전기적으로 연결되면서 그 위에 형성되어 투명 전극과의 조합으로 화소를 구성하는 반사 전극과;A reflective electrode electrically connected to the semiconductor integrated circuit and formed thereon to form a pixel in combination with a transparent electrode; 상기 액정층 일면에 제공되며 다수개 화소들에 각각의 R, G, B 색을 부여하는 칼라 필터층을 포함하는 프로젝션 시스템.And a color filter layer provided on one surface of the liquid crystal layer to impart respective R, G, and B colors to the plurality of pixels. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 칼라 필터층이 상부 기판과 투명 전극 사이의 각 화소 영역에 형성되는 프로젝션 시스템.And the color filter layer is formed in each pixel region between the upper substrate and the transparent electrode. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 칼라 필터층이 액정층과 마주하는 반사 전극 위에 형성되는 프로젝션 시스템.And the color filter layer is formed on the reflective electrode facing the liquid crystal layer. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반사 전극이 전착 전압을 제공받아 그 표면으로 R, G, B 염료막을 형성하는 프로젝션 시스템.And the reflective electrode receives an electrodeposition voltage to form R, G, and B dye films on the surface thereof. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광학 필터와 편광 빔 스플리터 사이에 배치되며, 광원에서 방출된 불안정한 편광 상태의 빛을 반사형 액정 디스플레이 구동에 유리한 안정된 편광 상태로 변환하는 편광 변환계를 더욱 포함하는 프로젝션 시스템.And a polarization conversion system disposed between the optical filter and the polarization beam splitter and converting light of an unstable polarization state emitted from a light source into a stable polarization state advantageous for driving a reflective liquid crystal display.
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