KR100685915B1 - LCD Projector with Wide Cell Gap Tolerance LC Panel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 프로젝터(LCD Projector)에 관한 것으로, 각각의 계조 단계(gray level) 대하여 밝기(brightness)와 색좌표(color coordinate)의 변화를 최소로하여 화질을 높인 것이다. 삼판식 액정 프로젝터는 광원(30)에서 나온 백색광을 빨간색과 파란색과 초록색으로 분리하고, 각각의 색을 변조하는 액정판넬(31, 32, 33)을 지나 다시 합쳐진 다음 필드렌즈(37)에서 확대되어, 스크린(38)에 상을 맺는다. 각각의 색을 변조하는 액정판넬은 모든 계조 단계에 대하여 투과율이 가급적 동일해야 한다. 그러나 액정판넬을 만드는 과정에서 어느 정도 액정셀의 두께(cell gap)의 불균일이 생기고, 이로 말미암아 액정판넬에서 투과율이 달라서 화질이 떨어진다. 본 발명은 액정층에 전압을 걸어주는 화소전극(5) 또는 공통전극(6)에 각각의 전극을 식각한 슬릿패턴(20) 또는 플로팅(floating) 전극(21)을 두어, 액정셀의 두께의 변화에 따르는 측면전기장 성질을 이용하여, 액정셀의 두께 변화에 대한 액정판넬의 투과율 변화를 최소화 하여 화질을 높였다. 본발명의 액정프로젝터는 회의용 자료나 HD TV와 같이 높은 휘도와 고화질이 요구되는 부분에 표시소자로 응용될 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projector (LCD Projector), and to improve image quality by minimizing changes in brightness and color coordinates for each gray level. The three-panel liquid crystal projector separates the white light emitted from the light source 30 into red, blue and green, merges again through the liquid crystal panels 31, 32 and 33 which modulate the respective colors, and then enlarges the field lens 37. On the screen 38. Each color-modulating liquid crystal panel should have the same transmittance for all gray levels. However, in the process of making the liquid crystal panel, there is some nonuniformity of the cell gap of the liquid crystal cell, which causes the quality of the liquid crystal panel to be different due to different transmittance. According to the present invention, a slit pattern 20 or a floating electrode 21 in which each electrode is etched is disposed on a pixel electrode 5 or a common electrode 6 that applies a voltage to a liquid crystal layer. By using the lateral electric field properties according to the change, the image quality was improved by minimizing the change in transmittance of the liquid crystal panel with respect to the thickness change of the liquid crystal cell. The liquid crystal projector of the present invention can be applied as a display element in a part requiring high luminance and high image quality such as conference materials or HD TV.

액정 프로젝터, 슬릿패턴, 플로팅 전극, 액정셀의 두께(cell gap)LCD Projector, Slit Pattern, Floating Electrode, Cell Gap

Description

액정셀의 두께 공차가 큰 액정 프로젝터 {LCD Projector with Wide Cell Gap Tolerance LC Panel}LCD Projector with Wide Cell Gap Tolerance LC Panel

도 1 단판식 액정 프로젝터의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a single-plate liquid crystal projector.

도 2 단판식 액정 프로젝터의 화소 구조이다.Fig. 2 is a pixel structure of a single plate liquid crystal projector.

도 3 삼판식 액정 프로젝터의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a three-panel liquid crystal projector.

도 4 종래의 삼판식 액정 프로젝터에 부착된 TFT 액정판넬의 단면도이다 4 is a cross-sectional view of a TFT liquid crystal panel attached to a conventional three-panel liquid crystal projector.

도 5 액정셀의 두께 변화에 대한 각 계조의 투과율 변화이다. 5 is a change in transmittance of each gray scale with respect to a thickness change of the liquid crystal cell.

도 6 본발명의 액정 프로젝터에 부착된 TFT 액정판넬의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the TFT liquid crystal panel attached to the liquid crystal projector of the present invention.

도 7 슬릿패턴이 있는 화소전극의 평면도이다.7 is a plan view of a pixel electrode having a slit pattern.

도 8 플로팅전극이 있는 화소전극의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a pixel electrode having a floating electrode.

도 9 본 발명의 액정셀의 두께 변화에 대한 각 계조의 투과율 변화도이다. 9 is a graph showing transmittance of each gray scale with respect to a thickness change of the liquid crystal cell of the present invention.

도10 슬릿패턴의 전압분포를 구하는 설명도이다.Fig. 10 is an explanatory diagram for calculating the voltage distribution of the slit pattern.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명   ※ Explanation of codes for main parts of drawing

1,2 위아래 유리기판 3 배향막 4 액정분자1,2 Up and down glass substrate 3 Alignment layer 4 Liquid crystal molecule

5 화소전극 6 공통전극 8 소스전극      5 pixel electrode 6 common electrode 8 source electrode

9 드레인전극 20 슬릿패턴 21 플로팅전극      9 Drain Electrode 20 Slit Pattern 21 Floating Electrode

30 광원 31, 32, 33, 40 액정판넬      30 Light source 31, 32, 33, 40 Liquid crystal panel

본 발명은 액정 프로젝터(LCD Projector)에 관한 것으로, 액정셀의 두께(cell gap)의 변화에 대하여 액정판넬(31, 32, 33)의 계조단계 별 투과율 변화를 최소로하여 화질을 높인 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projector (LCD projector). The image quality is improved by minimizing the change in transmittance for each gradation stage of the liquid crystal panels 31, 32, and 33 with respect to the change in the cell gap of the liquid crystal cell.

액정 프로젝터는 광원(30)에서 나온 백색광을 빨간색과 파란색과 초록색으로 분리하고, 각각의 색을 변조하는 액정판넬(31, 32, 33)들을 지나, 다시 합쳐진 다음, 필드렌즈(37)에서 확대되어, 스크린(38)에 상을 맺는다. 액정 프로젝터는 부피가 작고, 화면의 크기를 쉽게 조절할 수 있고, 색재현성도 뛰어나 HDTV나 세미나 발표화면 등의 대형 표시장치로 널리 쓰이고 있다. 액정 프로젝터는 액정판넬의 수에 따라서 삼판식과 단판식으로 크게 나눌 수 있다. 도 1은 단판식 액정 프로젝터의 개략도이다. 단판식 액정 프로젝터는 액정판넬(40)이 한개 부착되어 있다. 액정판넬의 각각의 화소(10)는 도2에서와 같이 빨간색(R)과 초록색(G)과 파란색(B)을 선택 흡수하여 빛을 변조하고, 변조된 빛은 필드렌즈(37)에서 확대되어 스크린(38)에서 상이 이루어진다. 삼판식 액정 프로젝터는 도3에서와 같이 광원(30)에서 나온 백색광을 빨간색과 파란색과 초록색으로 분리하고, 각각의 색을 변조하는 액정판넬(31, 32, 33)들을 지나 다시 합쳐진 다음 필드렌즈(37)에서 확대되어, 스크린(38)에 상을 맺는다. 광원에서 나온 백색광은 색거울(dichroic mirror; 34,36)에서 빨간빛과 파란빛과 초록빛으로 나누어, 빛의 투과도를 조절하 는 액정판넬(31, 32, 33)을 지나 색거울에서 다시 모여, 투사렌즈(37)를 지나 스크린(38)에 투사된다. 도3에서 알파벳 소문자는 각각의 색을 나타내는 색거울이고, 대문자는 각각의 색을 나타내는 액정판넬이다. The liquid crystal projector separates the white light emitted from the light source 30 into red, blue and green, passes through the liquid crystal panels 31, 32, and 33 which modulate the respective colors, merges again, and is enlarged in the field lens 37. On the screen 38. Liquid crystal projectors are small in size, can easily adjust the size of the screen, and have excellent color reproduction, and are widely used as large display devices such as HDTV or seminar presentation screens. Liquid crystal projectors can be roughly divided into three panel type and single plate type according to the number of liquid crystal panels. 1 is a schematic diagram of a single-plate liquid crystal projector. The liquid crystal panel 40 has a single liquid crystal panel projector attached thereto. Each pixel 10 of the liquid crystal panel selectively modulates light by absorbing red (R), green (G), and blue (B) as shown in FIG. 2, and the modulated light is enlarged in the field lens 37. An image is made on screen 38. The three-panel liquid crystal projector separates the white light emitted from the light source 30 into red, blue, and green, as shown in FIG. 3, and merges again through the liquid crystal panels 31, 32, and 33 which modulate the respective colors, and then the field lens ( Magnified at 37, it forms an image on screen 38. The white light from the light source is divided into red, blue and green in the dichroic mirror (34,36), and then gathers again in the color mirror through the liquid crystal panels (31, 32, 33) that control the light transmittance. Projected onto the screen 38 past lens 37. In FIG. 3, the lowercase letters of the alphabet are color mirrors representing respective colors, and the uppercase letters are liquid crystal panels representing each color.

도1이나 도3의 액정 프로젝터에 쓰이는 액정판넬은 대부분 화소에 TFT(Thin Film Transistor)가 부착된 TFT 액정판넬이다. TFT 액정판넬은 동화상 및 256계조를 비교적 쉽게 구현할 수 있어, 현재 대부분의 액정 프로젝터는 TFT 액정판넬을 쓴다. 도4는 종래 액정 프로젝터에 TFT 액정판넬의 단면도이다. TFT 액정판넬의 동작원리는 다음과 같다. 각 화소에 있는 TFT의 게이트전극(11)은 주사선에, 소스전극(8)은 신호선에, 드레인전극은 화소전극(5)에 각각 연결되어 있다. 공통전극(6)과 화소전극 사이에는 액정층(4)이 있다. 액정층에 전압을 걸어주는 전극(5,6) 위에는 액정을 균일하게 배열하도록 배향막(3,3')이 입혀져 있다. 선택기간에는 주사선에 연결된 게이트전극에 신호선보다 높은 전압이 걸려, 드레인전극과 소스전극 사이의 채널의 연결저항이 작아져서, 신호선에 걸린 전압이 화소전극을 통해 액정층에 걸린다. 비선택기간에는 주사선에 연결된 게이트전극에 신호선보다 낮은 전압이 걸려, 드레인전극과 소스전극이 전기적으로 단절되어, 선택기간 동안 액정층에 축적된 전하가 유지된다. 주사선을 순차로 주사하면서 신호선을 통하여 각 화소전극을 충전하여 액정층에 전압을 걸어준다. 화소전극과 공통전극 사이의 액정층에 걸린 rms(root means square)전압을 조절하면, 편광판을 지나 선편광된 빛이 액정층을 지나면서 편광상태가 변하고, 이 빛을 검광판이 선택투과 시켜서 화소의 밝기로서 정보를 표시한다. 액정 프로젝터의 액정모드는 투과형인 경우에는 90o TN 모드, 반사형의 경우에는 평행배향된 ECB(Electric Controlled Birefringence) 모드나 또는 꼬임각이 90o 보다 작은 TN 모드를 주로 쓴다. The liquid crystal panel used in the liquid crystal projector of FIG. 1 or 3 is a TFT liquid crystal panel in which a TFT (Thin Film Transistor) is attached to most pixels. TFT liquid crystal panels can implement moving images and 256 gray levels relatively easily, and most liquid crystal projectors currently use TFT liquid crystal panels. 4 is a cross-sectional view of a TFT liquid crystal panel in a conventional liquid crystal projector. The operation principle of the TFT liquid crystal panel is as follows. The gate electrode 11 of the TFT in each pixel is connected to the scanning line, the source electrode 8 to the signal line, and the drain electrode to the pixel electrode 5, respectively. There is a liquid crystal layer 4 between the common electrode 6 and the pixel electrode. The alignment films 3 and 3 'are coated on the electrodes 5 and 6 which apply voltage to the liquid crystal layer so as to uniformly arrange the liquid crystals. In the selection period, a voltage higher than that of the signal line is applied to the gate electrode connected to the scan line, and the connection resistance of the channel between the drain electrode and the source electrode is reduced, so that the voltage applied to the signal line is applied to the liquid crystal layer through the pixel electrode. In the non-selection period, a voltage lower than that of the signal line is applied to the gate electrode connected to the scan line, and the drain electrode and the source electrode are electrically disconnected to maintain the charge accumulated in the liquid crystal layer during the selection period. While scanning the scan lines sequentially, each pixel electrode is charged through the signal lines to apply voltage to the liquid crystal layer. When the rms (root means square) voltage applied to the liquid crystal layer between the pixel electrode and the common electrode is adjusted, the polarization state changes as the linearly polarized light passes through the liquid crystal layer and the light passes through the liquid crystal layer. Display information as. The liquid crystal mode of the liquid crystal projector mainly uses a 90 o TN mode in the case of a transmissive type, an electrically controlled birefringence (ECB) mode in which the liquid crystal is aligned, or a TN mode having a twist angle of less than 90 o .

액정셀을 만드는 공정에서 액정셀의 두께를 일정하게 만들기 어려우므로, 동일 액정판넬의 위치에 따라 어느 정도 액정셀의 두께가 달라진다. 또한 광원에서 많은 양의 적외선이 나오기 때문에, 열팽창의 차이로 동일 액정판넬의 위치에 따라서 액정셀의 두께가 달라진다. 액정판넬의 위아래 유리기판(1,2)의 온도차이가 1℃ 나면 액정셀의 두께의 변화는 약 0.1㎛가 생긴다. 도5는 액정셀의 액정셀의 두께 변화에 대한 각 계조의 투과율 변화이다. 도 5는 감마(gamma)가 2.0인 경우로 각 계조별 상대 밝기는 표1과 같다. 주입된 액정은 독일머크사 제품으로 K11이 12pN이고, K22는 8pN이고, K33이 16pN이고, 유전율 이방성은 7이고, 굴절률 이방성은 0.12였다. 표2는 액정셀의 두께가 4.0㎛를 기준으로 ±10% 변했을 때 최대 투과율의 변화율을 나타낸 것이다. Since it is difficult to make the thickness of the liquid crystal cell constant in the process of making the liquid crystal cell, the thickness of the liquid crystal cell varies to some extent depending on the position of the same liquid crystal panel. In addition, since a large amount of infrared light is emitted from the light source, the thickness of the liquid crystal cell varies depending on the position of the same liquid crystal panel due to the difference in thermal expansion. When the temperature difference between the upper and lower glass substrates 1 and 2 of the liquid crystal panel is 1 ° C., the change in the thickness of the liquid crystal cell is about 0.1 μm. 5 is a change in transmittance of each gray scale with respect to the thickness change of the liquid crystal cell of the liquid crystal cell. FIG. 5 shows a case where the gamma is 2.0 and the relative brightness of each gray level is shown in Table 1. FIG. The injected liquid crystal was manufactured by Merck Germany, K 11 was 12 pN, K 22 was 8 pN, K 33 was 16 pN, dielectric anisotropy was 7, and refractive index anisotropy was 0.12. Table 2 shows the change rate of maximum transmittance when the thickness of the liquid crystal cell is changed by ± 10% based on 4.0㎛.

계조Gradation 1One 3232 6464 9696 128128 160160 192192 224224 256256 투과율(%)Transmittance (%) 00 1.41.4 6.16.1 13.813.8 24.824.8 38.838.8 56.156.1 76.476.4 100100

계조Gradation 3232 6464 9696 128128 160160 192192 224224 256256 최대 투과율 변화(%)Maximum transmittance change (%) 5252 4545 4040 3737 3333 2929 2222 3.13.1

화면이 밝은 상태에서는 액정셀의 두께에 따라서 투과율의 차이가 적으나, 계조가 낮아질수록 액정셀의 두께에 따라서 투과율 변화율이 커진다. 도1과 같은 단판식 액정 프로젝터는 R, G, B 화소의 떨어진 거리가 0.1mm 이하로, 액정판넬에서 액정셀의 두께의 변화가 있더라도, 한 화소를 이루는 R, G, B 화소가 가까이 있기 때문에 액정셀의 두께의 변화가 거의 없다고 볼 수 있다. 따라서 같은 판넬에서 액정셀의 두께가 다르더라도, 액정셀의 두께가 다른 곳의 스크린 화면의 밝기는 다르지만, 색좌표(color coordinate)는 차이가 나지 않는다. 즉 빨간색과 파란색 그리고 초록색의 투과율의 변화는 액정셀의 두께에 따라서 차이는 다소 있더라도 증감이 같은 방향으로 되기 때문에 색좌표는 변화는 적다. 그러나 도3과 같이 빨간색과 초록색과 파란색의 빛을 각각의 액정판넬에서 따로 변조하는 경우에는 액정셀의 두께에 따른 밝기의 변화가 심각한 화질의 저하를 갖어온다. 예를들어, 액정 프로젝터의 화소를 이루는 초록색과 파란색을 변조하는 액정셀의 두께는 4.4㎛이고, 빨간색을 변조하는 액정셀은 3.6㎛라고 가정하자. 밝기가 20% 되는 하얀색을 낼 경우에 화면은 약간 노란색을 띈 하얀색(yellowish white)이 된다. 이와 같이 삼판식 액정 프로젝터는 R, G, B화소의 액정셀 갭의 변화에 따라서 밝기및 색좌표가 모두 변하므로, 액정셀의 두께의 편차로 수율이 60% 미만으로 알려져 있다. Although the difference in transmittance is small depending on the thickness of the liquid crystal cell in the bright state of the screen, the lower the gray scale, the higher the transmittance change rate is in accordance with the thickness of the liquid crystal cell. Since the distance between the R, G, and B pixels is 0.1 mm or less, even if there is a change in the thickness of the liquid crystal cell in the liquid crystal panel, the R, G, and B pixels forming one pixel are near. It can be seen that there is little change in the thickness of the liquid crystal cell. Therefore, even if the thickness of the liquid crystal cell is different in the same panel, the brightness of the screen screen of the different thickness of the liquid crystal cell is different, but the color coordinate (color coordinate) does not differ. In other words, the change in the transmittance of red, blue, and green has little change depending on the thickness of the liquid crystal cell. However, in the case of separately modulating the red, green, and blue light in each liquid crystal panel as shown in FIG. 3, the change in brightness depending on the thickness of the liquid crystal cell brings about a serious deterioration in image quality. For example, assume that the thickness of a liquid crystal cell that modulates green and blue that constitutes a pixel of a liquid crystal projector is 4.4 μm and the liquid crystal cell that modulates red is 3.6 μm. When the brightness is 20% white, the screen becomes slightly yellowish white. As described above, since the three-plate type liquid crystal projector changes both brightness and color coordinates according to the change in the liquid crystal cell gap of the R, G, and B pixels, the yield is known to be less than 60% due to the variation in the thickness of the liquid crystal cell.

삼판식 액정 프로젝터는 광원에서 나온 백색광을 빨간색과 파란색과 초록색으로 분리하고, 각각의 색을 변조하는 액정판넬들을 지나 다시 합쳐진 다음 필드렌즈에서 확대되어, 스크린에 상을 맺는다. 각각의 색을 변조하는 액정판넬의 액정 셀의 두께가 달라지면 화면의 밝기및 색좌표가 같이 변하므로 수율(yield)이 낮고, 또한 화질도 떨어진다. 본 발명은 액정셀의 두께의 변차가 있더라도, 각각의 계조에 대한 밝기의 변화를 최소로 줄여 액정 프로젝터의 수율과 화질을 동시에 올린 것이다.The three-panel liquid crystal projector separates the white light from the light source into red, blue and green, merges back through the liquid crystal panels that modulate each color, and then magnifies the field lens to form an image on the screen. When the thickness of the liquid crystal cell of the liquid crystal panel that modulates each color varies, the brightness and color coordinates of the screen change together, resulting in low yield and poor image quality. According to the present invention, even if there is a variation in the thickness of the liquid crystal cell, the change in brightness for each grayscale is minimized to increase the yield and image quality of the liquid crystal projector at the same time.

본 발명은 액정층에 전압을 걸어주는 화소전극(5) 또는 공통전극(6)에 각각의 전극을 식각한 슬릿패턴(20) 또는 플로팅된 전극(21)을 두어, 액정셀의 두께의 변화에 따르는 측면전기장 성질을 이용하여 액정셀의 두께 변화에 대한 투과율 변화를 최소화 하여 화질을 높였다. 화소전극에 슬릿패턴을 두었을 때의 액정배향에 대한 연구는 1992년에 IBM의 Lien이 SID에 발표한 이후 많이 연구되었다{SID 92 DIGEST p33}. 지금까지는 주로 슬릿패턴을 이용하여 액정을 다중영역(multi domain)으로 만들어, 주로 시야각을 넓힌 부분에 한정되었다. 슬릿패턴을 이용하여 TN 액정셀의 두께의 공정 공차를 크게한 것을 본 발명자가 1999년에 특허를 출원하기도 하였다(특허출원번호 10-1999-0016499). According to the present invention, a slit pattern 20 or a floating electrode 21 in which each electrode is etched is disposed on a pixel electrode 5 or a common electrode 6 that applies a voltage to the liquid crystal layer, thereby changing the thickness of the liquid crystal cell. The image quality is improved by minimizing the change in transmittance with respect to the thickness change of the liquid crystal cell by using the lateral electric field property. Liquid crystal alignment when the slit pattern is placed on the pixel electrode has been studied since Lien of IBM published in SID in 1992 {SID 92 DIGEST p33}. Until now, the liquid crystal was made into a multi domain mainly using a slit pattern, and thus, the liquid crystal was mainly limited to a portion having a wider viewing angle. The inventors have filed a patent in 1999 to increase the process tolerance of the thickness of the TN liquid crystal cell using a slit pattern (Patent Application No. 10-1999-0016499).

도6은 본발명의 액정 프로젝터에서 사용한 TFT 액정판넬의 단면도이다. 도6은 도4와 화소전극의 모양만 다르고, 나머지 다른 부분은 같다. 도6의 화소전극의 단면도는 도7과 도8에 나타나 있다. 도7은 슬릿패턴이 들어간 화소전극의 단면도이고, 도8은 플로팅전극이 들어간 화소전극 단면도이다. 6 is a cross-sectional view of the TFT liquid crystal panel used in the liquid crystal projector of the present invention. FIG. 6 differs only in the shape of the pixel electrode from FIG. 4, and the other parts are the same. 6 are cross-sectional views of the pixel electrode of FIG. 6. 7 is a cross-sectional view of a pixel electrode with a slit pattern, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a pixel electrode with a floating electrode.

슬릿패턴에서의 전압 분포는 간단한 수식을 써서 구할 수 있다. 도10은 도7과 비슷한 구조의 단면도이다. 슬릿패턴의 A에서의 전압분포는, A 위치에 매우 작 은 미세 전극이 도10과 같이 원형으로 있다고 가정한다. 미세전극 주위에는 여러 전압분포(V1, V2, V3....)를 갖는 전극이 놓여있고, 각각의 전극과 미세전극이 이루는 축전용량(capacitance; C1, C2, C3...)을 알고 있으면, A 부분의 유도 전압 V(A)는 아래 식으로 구할 수 있다.The voltage distribution in the slit pattern can be obtained using a simple equation. 10 is a cross-sectional view of a structure similar to that of FIG. The voltage distribution at A of the slit pattern assumes that a very small fine electrode at the A position is circular as shown in FIG. Electrodes with various voltage distributions (V1, V2, V3 ....) are placed around the microelectrode, and knowing the capacitances (C1, C2, C3 ...) formed by each electrode and the microelectrode , The induced voltage V (A) of the A portion can be obtained by the following equation.

Figure 112000538411578-pat00001
Figure 112000538411578-pat00001

도10에서 V1과 V3를 화소전극의 전압, V2를 공통전극의 전압이라고 가정한다. A의 미세전극 부분의 전압분포가 화소전극의 전압분포(V1,V3;V1=V3)와 다르면 그 차이에 해당하는 전압의 수평전기장이 A영역과 화소전극 사이에 걸린다. 액정셀의 두께가 줄어들면 미세전극과 공통전극 사이의 축전용량 C2가 커지므로 V(A)는 공통전극의 전압 쪽으로 이동하고, 반대로 액정셀의 두께가 커지면 축적용량 C2가 작아져 V(A)는 화소전극의 전압분포쪽으로 움직인다. 액정의 유전율 이방성이 양이고, 측면전기장과 수직전기장이 동시에 걸려있는 경우, 측면전기장이 세지면 액정분자는 수평으로 배향하려는 힘이 강해지고, 반대로 측면전기장이 약해지면 액정분자는 수직으로 배향하려는 힘이 강해진다. 이것을 액정의 굴절율 이방성(Δn)의 변화로 바꾸어보면, 액정셀의 두께(d)가 줄어들면 수평전기장이 커져서 액정의 굴절률 이방성은 커지고, 반대로 액정셀의 두께(d)가 커지면 수직전기장 성분이 커지므로 굴절률 이방성은 작아진다. 따라서 액정셀의 투과율은 Δnd의 함수인데, Δn과 d가 서로 반대 방향으로 움직이므로, 슬릿패턴이 있는 경우 Δnd의 변화가 줄 어들어, 액정셀의 두께 변화에 대한 액정판넬의 투과율 변화가 감소한다. In FIG. 10, it is assumed that V1 and V3 are voltages of the pixel electrode, and V2 is the voltage of the common electrode. If the voltage distribution of the microelectrode portion of A is different from the voltage distributions (V1, V3; V1 = V3) of the pixel electrode, a horizontal electric field of a voltage corresponding to the difference is applied between the A region and the pixel electrode. As the thickness of the liquid crystal cell decreases, the capacitance C2 between the microelectrode and the common electrode increases, so that V (A) moves toward the voltage of the common electrode. Moves toward the voltage distribution of the pixel electrode. If the dielectric anisotropy of the liquid crystal is positive and the lateral and vertical electric fields are hung simultaneously, the force of the liquid crystal molecules to align horizontally becomes stronger when the lateral electric field is counted. Get stronger. If the liquid crystal cell's thickness d is reduced, the horizontal electric field becomes larger, so that the refractive index anisotropy of the liquid crystal becomes larger. Therefore, refractive index anisotropy becomes small. Therefore, the transmittance of the liquid crystal cell is a function of Δnd. Since Δn and d move in opposite directions, the change in Δnd is reduced when there is a slit pattern, so that the change in transmittance of the liquid crystal panel with respect to the thickness change of the liquid crystal cell is reduced. .

도8처럼 화소전극 내부에 플로팅 전극(21)이 있는 경우에도 플로팅 전극에 유도되는 전압은 (1)식과 같다. 미세 영역이 아닌 플로팅전극과 주변 전극이 이루는 축적용량을 계산하여 플로팅전극에 유도 되는 전압을 알 수 있다. 플로팅전극 있는 경우도 마찬가지로 액정셀의 두께(d)가 줄어들면 플로팅 전극에 유도되는 전압이 공통전극의 전압 쪽으로 움직임으로 수평전기장이 커져서 액정의 굴절률 이방성은 커지고, 반대로 액정셀의 두께(d)가 커지면 플로팅 전극에 유도 되는 전압이 화소전극의 전압쪽으로 움직이므로 굴절률 이방성은 작아진다. 액정셀의 밝기는 Δnd의 함수인데, Δn과 d가 서로 반대 방향으로 움직이므로, 플로팅 전극이 있는 경우에도 슬릿패턴이 있는 경우와 마찬가지로 액정판넬의 투과율이 액정셀의 두께의 변화에 대하여 둔감하다. Even when the floating electrode 21 is inside the pixel electrode as shown in FIG. 8, the voltage induced in the floating electrode is expressed by Equation (1). It is possible to know the voltage induced in the floating electrode by calculating the storage capacitance between the floating electrode and the peripheral electrode rather than the minute region. Similarly, in the case of the floating electrode, when the thickness d of the liquid crystal cell decreases, the voltage induced by the floating electrode moves toward the voltage of the common electrode, thereby increasing the horizontal electric field, thereby increasing the refractive index anisotropy of the liquid crystal. As the voltage increases, the refractive anisotropy decreases because the voltage induced in the floating electrode moves toward the voltage of the pixel electrode. Since the brightness of the liquid crystal cell is a function of Δnd, and Δn and d move in opposite directions, the transmittance of the liquid crystal panel is insensitive to the change in the thickness of the liquid crystal cell, similarly to the case of the slit pattern, even with the floating electrode.

도9는 슬릿패턴이 있었을 때의 액정셀의 액정셀의 두께 변화에 대한 각 계조의 투과율 변화이다. 도9의 액정셀 조건은 화소전극에 슬릿패턴을 제외하고는 나머지 부분은 도5와 같다. 화소전극(5)의 단축방향의 폭(t)과 슬릿패턴(20)의 단축방향의 폭(s)은 모두 4.0㎛였다. 표3는 액정셀의 두께가 4.0㎛를 기준으로 액정셀의 두께가 ±10% 변했을 때 최대 투과율의 변화율을 나타낸 것이다. 9 is a change in transmittance of each gray scale with respect to a thickness change of the liquid crystal cell of the liquid crystal cell when there is a slit pattern. The liquid crystal cell condition of FIG. 9 is the same as that of FIG. 5 except for the slit pattern of the pixel electrode. The width t in the short axis direction of the pixel electrode 5 and the width s in the short axis direction of the slit pattern 20 were both 4.0 µm. Table 3 shows the rate of change of the maximum transmittance when the thickness of the liquid crystal cell changes by ± 10% based on the thickness of 4.0㎛.

계조Gradation 3232 6464 9696 128128 160160 192192 224224 256256 최대 밝기 변화율(%)% Change in brightness 16.416.4 4.24.2 8.28.2 14.114.1 15.515.5 17.817.8 15.415.4 3.13.1

표2와 표3을 비교해보면, 모든 계조에 대한 액정셀의 투과율의 평균 변화가 슬릿패턴을 두었을 때가 표2의 종래에 비하여 50% 이상 감소하는 것을 알 수 있다.Comparing Table 2 and Table 3, it can be seen that the average change in the transmittance of the liquid crystal cell for all gray levels is reduced by 50% or more compared to the conventional Table 2 when the slit pattern is placed.

슬릿패턴과 플로팅전극을 공통전극에 둘 수도 있다. 슬릿패턴(20)과 플로팅전극(21)을 화소전극(5)에 둘 경우에는 화소전극을 만드는 과정에서 동시에 만들 수 있으므로, 추가 공정이 없다. 그러나 공통전극(6)에 슬릿패턴(20)과 플로팅 전극(21)을 둘 경우에는 공통전극을 노광하므로, 경우에 따라서 노광 공정이 한 단계 추가 된다.The slit pattern and the floating electrode may be placed on the common electrode. When the slit pattern 20 and the floating electrode 21 are placed on the pixel electrode 5, the slit pattern 20 and the floating electrode 21 can be made simultaneously in the process of making the pixel electrode, and thus there is no additional process. However, when the slit pattern 20 and the floating electrode 21 are provided on the common electrode 6, the common electrode is exposed, so that an additional step of exposure may be performed in some cases.

본발명의 액정프로젝터는 회의용 자료나 HD TV와 같이 높은 휘도와 고화질이 요구되는 부분에 표시소자로 응용될 수 있다. 특히 액정판넬의 셀 두께 변화에 대한 화질의 저하를 최소한으로 줄여, 액정 프로젝터의 수율을 높일 수 있다. 특히 단판식 액정 프로젝터에서는 밝기의 균일성을 올렸고, 삼판식 액정프로젝터에서는 밝기와 색좌표의 균일성을 높였다.


The liquid crystal projector of the present invention can be applied as a display element in a part requiring high luminance and high image quality such as conference materials or HD TV. In particular, it is possible to increase the yield of the liquid crystal projector by minimizing the deterioration in image quality due to the change in the cell thickness of the liquid crystal panel. In particular, the uniformity of brightness was increased in the single-plate type liquid crystal projector, and the uniformity of brightness and color coordinates was improved in the three-plate liquid crystal projector.


Claims (8)

광원에서 나온 백색광을 빨간색과 파란색과 초록색으로 분리하고, 각각의 색을 변조하는 액정판넬들이 부착되어 있고, 상기 액정판넬의 액정 유전율 이방성이 양이며, 액정층에 전압을 걸어주는 화소전극에 전극을 식각한 슬릿패턴 및 플로팅 전극이 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.White light emitted from the light source is separated into red, blue, and green, and liquid crystal panels for modulating respective colors are attached, and the liquid crystal dielectric anisotropy of the liquid crystal panel is positive. An LCD projector comprising an etched slit pattern and a floating electrode. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 액정판넬의 액정의 모드가 TN 또는 ECB모드인 것을 특징으로하는 액정프로젝터.The liquid crystal projector according to claim 1, wherein the liquid crystal mode of the liquid crystal panel is TN or ECB mode. 광원에서 나온 백색광의 빨간색과 파란색과 초록색 각각을 변조하는 화소가 동일 액정판넬에 있고, 상기 액정판넬의 액정 유전율 이방성이 양이며, 액정층에 전압을 걸어주는 화소전극에 전극을 식각한 슬릿패턴 및 플로팅 전극이 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.A slit pattern in which the pixels for modulating the red, blue, and green colors of the white light emitted from the light source are on the same liquid crystal panel, the liquid crystal dielectric anisotropy of the liquid crystal panel is positive, and the electrode is etched on the pixel electrode which applies a voltage to the liquid crystal layer; A liquid crystal projector characterized by having a floating electrode. 삭제delete 제 4항에 있어서 액정판넬의 액정의 모드가 TN 또는 ECB모드인 것을 특징으로하는 액정프로젝터.The liquid crystal projector according to claim 4, wherein the liquid crystal mode of the liquid crystal panel is TN or ECB mode. 광원에서 나온 백색광을 빨간색과 파란색과 초록색으로 분리하고, 각각의 색을 변조하는 액정판넬들이 부착되어 있고, 상기 액정판넬의 액정 유전율 이방성이 양이며, 액정층에 전압을 걸어주는 공통전극에 전극을 식각한 슬릿패턴 및 플로팅 전극이 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.White light emitted from the light source is separated into red, blue, and green, and liquid crystal panels for modulating respective colors are attached, and the liquid crystal dielectric anisotropy of the liquid crystal panel is positive, and an electrode is connected to a common electrode which applies a voltage to the liquid crystal layer. An LCD projector comprising an etched slit pattern and a floating electrode. 광원에서 나온 백색광의 빨간색과 파란색과 초록색 각각을 변조하는 화소가 동일 액정판넬에 있고, 상기 액정판넬의 액정 유전율 이방성이 양이며, 액정층에 전압을 걸어주는 공통전극에 전극을 식각한 슬릿패턴 및 플로팅 전극이 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터.A slit pattern in which the pixels for modulating the red, blue, and green colors of the white light emitted from the light source are on the same liquid crystal panel, the liquid crystal dielectric anisotropy of the liquid crystal panel is positive, and the electrode is etched on a common electrode which applies a voltage to the liquid crystal layer; A liquid crystal projector characterized by having a floating electrode.
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