KR19980080066A - 표시패널과 투사형표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 표시패널은 제 1방향으로 배치된 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중 2개의 조합과 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 2개의 컬러화소의 조합과 다른 2개의 컬러화소의 조합을 가지는 화소단위로 구성되며, 하나의 컬러화소를 공유하도록, 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와, 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 한 피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 복수개의 마이크로렌즈가 기판상의 화소단위어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

표시패널과 투사형표시장치
본 발명은 표시패널과 투사형표시장치에 관한 것이고, 예를들면 액정표시소자의 광선입사면에 설치된 마이크로렌즈배열과 같은 마이크로렌즈배열이 형성된 표시패널을 이용함으로써 전컬러화상의 표시를 실행하는 단판식의 전체컬러표시장치에 적당한다.
종래에는 이 종류의 마이크로렌즈배열이 형성된 표시패널을 이용하는 각종 투사형표시장치가 제안되어 있다. 예를들면, 일본국 특개평 제8-114780호에는 마이크로렌즈배열이 형성된 표시패널로서 투과형액정표시소자가 제안된다.
첨부도면중의 도 13은 상기 공보에 제안된 액정표시소자(LP)의 주요부를 표시하는 횡단면도이다. 도 13에서 (16)은 소정의 피치로 배열된 복수의 마이크로렌즈(16a)를 구비한 마이크로렌즈배열이고, (17)은 액정층이고, (18)은 R(적색), G(녹색), B(청색)의 화소이다.
이 소자(LP)는, 적색, 녹색, 청색 조명광선(R), (G), (B)이 다른 각도로부터 소자(LP)에 인가되면, 각각의 색광선이 마이크로렌즈(16a)의 집광작용에 의해서 단지 대응색화소(18)에 입사하도록 설계되어 있다. 이 설계에 의하면, 주로 컬러필터는 제거될 수 있으며, 따라서 광선이용효율이 높은 표시패널이 설치된다.
그렇지만, 종래의 투사형표시장치에 있어서, R, G, B색화소(18)는 스크린상에 확대투영됨으로 첨부도면의 도 14에 표시된 바와 같이, R, G, B화소의 모자이크구조가 스크린상에 표시되고, 이것은 표시된 화상의 화질이 저하된다는 결점을 가진다.
본 발명은 고화질의 화상을 표시할 수 있는 투사형표시장치와 표시패널을 제공하는 목적을 가진다.
도 1A, 도 1B, 도 1C는 본 발명의 투사형표시장치의 실시예 1의 주요부를 표시하는 개략도
도 2A, 도 2B, 도 2C는 본 발명의 투사형표시장치에 사용되는 다이크로익미러의 분광반사특성을 표시하는 그래프
도 3은 본 발명의 투사형표시장치의 색분해부와 조명부를 표시하는 사시도
도 4는 본 발명의 액정패널의 실시예 1을 표시하는 횡단면도
도 5A, 도 5B, 도 5C는 본 발명의 액정패널에서 색분해와 색합성의 원리를 설명하는 도면
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정패널의 부분확대상면도
도 7은 본 발명의 투사형표시장치의 실시예 1의 투영광학장치의 구성부를 표시하는 도면
도 8은 본 발명의 투사형표시장치의 실시예 1의 구동회로를 표시하는 블록도
도 9는 본 발명의 투사형표시장치의 실시예 1에서 스크린상에 입사된 화상의 부분확대도
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 액정패널의 다른 형태를 표시하는 부분확대상면도
도 11은 본 발명의 액정패널의 실시예 2를 표시하는 부분확대횡단면도
도 12A, 도 12B는 본 발명의 실시예 2에 따른 액정패널의 부분확대상면도와 부분확대횡단면도
도 13은 선행기술에 따른 마이크로렌즈배열을 가진 투사형액정표시소자의 부분을 표시하는 확대횡단면도
도 14는 선행기술에 따른 투사형표시장치에서, 스크린상에 확대투영된 화상의 부분확대도
도 15는 본 발명에 따른 액정패널에서 액티브매트릭스구동회로부를 표시하는 횡단면도
도 16은 본 발명에 따른 액정패널에서 액티브매트릭스구동부의 회로도
도 17은 본 발명에 따른 액정패널의 주변구동회로(다른 형태)의 모식적인 블록도
도 18은 본 발명에 따른 액정패널의 모식적인 평면도
도 19A, 도 19B는 본 발명에 따른 액정패널에서 반사전극의 에칭특성을 표시하는 그래프
도 20은 본 발명의 직시형액정표시장치의 실시예 3의 일반적인 구성을 표시하는 도면
도 21은 도 20의 R, G, B의 LED의 후면을 표시하는 사시도
도 22는 본 발명의 표시장치의 실시예 4에서 조명장치를 표시하는 사시도
도 23은 본 발명의 실시예 5에 따른 마이크로렌즈가 형성된 DMD디바이스를 이용하는 표시패널의 부분확대횡단면도
도 24A, 도 24B, 도 24C는 본 발명의 투과형액정패널을 이용한 투사형표시장치의 실시예 6의 전체구성을 표시하는 도면
도 25는 본 발명의 실시예 6에 따른 투과형액정패널의 횡단면도
도 26A, 도 26B, 도 26C는 본 발명의 실시예 6에 따른 투과형액정패널에서 색분해와 색합성의 원리를 설명하는 도면
도 27은 본 발명의 실시예 6에 따른 투과형액정패널의 부분확대상면도
도 28은 본 발명의 실시예 6에 따른 투과형액정패널을 이용하는 투사형표시장치의 투사광학장치를 표시하는 부분구성도
도 29는 본 발명의 실시예 6에 따른 투과형액정패널의 TFT부의 전개도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투영렌즈
2 : 마이크로렌즈를 가진 액정패널(실시예)
3 : 편광빔스플리터 6 : 로드형적분기
7 : 타원형반사경 8 : 광원
9 : 스크린 10 : 패널드라이버
11 : 디코더 12 : 인터페이스
13 : 콘트롤러 14 : 밸러스트
15 : 전원회로
16 : 마이크로렌즈배열(종래예)
18 : 투과형액정화소(종래예)
20 : 마이크로렌즈액정패널(실시예)
21,21' : 마이크로렌즈유리기판
22,22' : 마이크로렌즈(인덱스분포식)
23,23' : 시트유리 24 : 대향투명전극
25, 225 : 액정층 26, 226 : 화소전극
27 : 액티브매트릭스구동회로부 28 : 실리콘반도체기판
29 : 기본화면요소단위 30 : 육안
31 : 편광빔스플리터(PBS)
40 : R반사다이크로익미러(dichroic mirror)
41 : B/G반사다이크로익미러 42 : 고반사경
44 : 전반사경
45 : 색필터를 가진 개구차광마스크
46, 47 : 편광판 50 : 프레즈넬렌즈
51 : 볼록렌즈 52 : 대물렌즈
53 : 집광렌즈 70 : 포물선반사기
80 : R-LED 81 : G-LED
82 : B-LED 101 : 접안렌즈
102, 102' : p형웰, n형웰 103, 103' : 드레인영역
105 : 소스영역 106 : 필드산화막
107 : 차광층 108, 109 : 절연층
110 : 소스전극 111 : 드레인전극
117, 117' : 고농도불순물영역 119 : 표시영역
121, 134 : 수평변형레지스터 122, 136 : 수직변형레지스터
123 : n채널 MOSFET 124 : p채널 MOSFET
125 : 유지용량 126 : 액정화소용량
127 : 신호전송스위치 128 : 리셋스위치
129 : 리셋펄스입력단자 130 : 리셋전원단자
131, 135 : R, G, B영상신호입력단자
132 : 레벨변경회로 133 : 영상신호샘플링스위치
137, 156 : 표시영역 151 : 시일재
152 : 전극패드 153 : 클록버퍼회로
154 : 증폭기 155 : Ag페이스트부
157 : 주변구동회로부
200 : 마이크로렌즈투과형액정패널
227 : TFT식 액티브매트릭스구동부
231 : 반사방지층 261 : DMD식 화소전극
271 : 액티프매트릭스DMD구동부 281 : 실리콘기판(DMD기판)
300 : 마이크로렌즈DMD패널 301, 302, 303 : 영상신호선
310 : 게이트선
본 발명의 표시패널은 이하의 사항으로 특징되어 있다.
(1-1) 제 1방향으로 설치된 제 1, 제 2, 제 3의 3가지색화소중의 2개의 조합과, 제 1방향과 다른 제 2방향으로 설치된 2가지색의 조합과 다른 2가지색화소의 조합을 색화소를 공유하기 위해 가지는, 화소단위를 구비하고, 상기 화소단위는 기판상에 소정피치에 2차원적으로 배열되어 있는 화소단위배열과 제 1방향과 제 2방향에서 2개의 컬러화소의 피치가 1피치인 복수의 마이크로렌즈를 구비하고, 상기 복수의 마이크로렌즈는 기판상의 화소단위배열에 2차원적으로 배열되어 있는 마이크로렌즈배열.
본 발명의 표시패널은 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(1-2) 제 1방향으로 설치된 제 1, 제 2, 제 3의 3가지색화소중의 제 1, 제 2색화소의 조합과 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배열된 제 1, 제 3색화소의 조합을 색화소를 공유하기 위해 가지는 화소단위를 구비하고, 상기 화소단위는 기판상에 소정의 피치에 2차원적으로 배열되어 있는 화소단위배열과, 제 1방향과 제 2방향에서 2개의 색화소의 피치가 1피치인 복수의 마이크로렌즈를 구비하고, 상기 복수의 마이크로렌즈는 기판상의 화소단위배열에 2차원적으로 배열되어 있는 마이크로렌즈배열.
특히, 구성(1-1), (1-2)에 있어서, 본 발명의 표시패널은 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(1-2-1) 제 1색화소는 상기 마이크로렌즈의 중심부에 대응하는 위치에 위치되고, 제 2의 색화소는 제 1방향으로의 마이크로렌즈배열의 마이크로렌즈사이의 경계부에 대응하는 위치에 위치되고, 제 3의 색화소는 제 2방향으로의 마이크로렌즈배열의 마이크로렌즈사이의 경계부에 대응하는 위치에 위치되는 것과;
(1-2-2) 상기 3개의 색화소는 반사전극을 구비하고, 반사표시모드의 액정으로 구성되는 것과;
(1-2-3) 상기 3개의 색화소는 반사전극을 구비하고, 반사전극의 DMD동작을 이용하는 것과;
(1-2-4) 상기 3개의 색화소는 액정을 이용하며, 액정층을 그 사이에 끼우도록, 액정층에 대해서 대칭인 위치에 동일한 배열상태에서, 2개의 마이크로렌즈배열이 설치되는 것이다.
본 발명의 투사형표시장치는 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(2-1) 제 1방향으로 설치된 제 1, 제 2, 제 3의 색화소중의 제 1, 제 2색화소의 조합과, 제 1방향과 다른 제 2방향으로 설치된 제 1, 제 3의 화소의 조합을 제 1의 색화소를 공유하기 위해 가지는 화소단위를 구비한 화소단위를 가지고, 상기 화소단위는 기판상의 소정의 피치로 2차원적으로 배열되고, 제 1의 방향과 제 2의 방향에서의 2개의 색화소의 피치가 1피치인 복수의 마이크로렌즈를 구비한 마이크로렌즈배열과, 상기 복수의 마이크로렌즈는 기판상의 화소단위배열에 2차원적으로 배열되고, 상기 제 1의 색화소는 상기 마이크로렌즈의 중심부에 대응하는 위치에 위치하는 표시패널과, 제 1의 색광선을 표시패널에 수직으로 입사시키고, 제 2의 색광선을 제 1방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키고, 제 3의 색광선을 제 2방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키는 조명수단과, 표시패널에 의해 광변조된 광선을 소정의 표면상에 투사시키는 투사수단.
특히, 본 발명의 투사형표시장치는 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(2-1-1) 상기 화소단위를 구성하는 3개의 색화소로부터의 광선이 동일한 마이크로렌즈를 통과하여 투사수단으로 입사하는 것.
본 발명의 투사형표시장치는 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(2-2) 제 1방향으로 설치된 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 색화소중의 제 1, 제 2의 색화소의 조합과, 제 1방향과 다른 제 2방향으로 설치된 제 1, 제 3의 색화소의 조합을 제 1의 색화소를 공유하기 위해 가지는 화소단위를 구비한 화소단위배열을 가지며, 상기 화소단위는 기판상의 소정의 피치로 2차원적으로 배열되는 표시패널과, 제 1방향과 제 2방향에서의 2개의 색화소의 피치가 1피치인 복수의 마이크로렌즈를 구비하고 상기 복수의 마이크로렌즈는 기판상의 화소단위배열에 2차원적으로 배열되고, 상기 제 1의 색화소는 상기 마이크로렌즈의 중심부에 대응하는 위치에 위치되는 마이크로렌즈배열과, 제 1의 색광선을 표시패널에 수직으로 입사시키고, 제 2의 색광선을 제 1방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키고, 제 3색광선을 제 2방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키는 조명수단과, 표시패널에 의해서 광변조된 광선을 소정의 표면상에 투사하는 투사수단과, 상기 표시패널에 의해 광변조된 화소단위를 구성하는 3개의 색화소로부터 반사된 광선이 동일한 마이크로렌즈를 통과하여 상기 투사수단에 도광되는 것.
특히, 구성(2-1)이나 (2-2)에 있어서, 본 발명의 투사형표시장치는 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(2-2-1) 상기 조명수단은 광원으로부터 백색광선을 복수의 다이크로익미러를 이용함으로써 복수의 색광선으로 색분해하며, 상기 복수의 다이크로익미러의 배치에 의하여 상기 복수의 광선은 각각의 색광선마다 다른 방향으로부터 3개의 색광선에 조사되는 것과; (2-2-2) 상기 투사수단은 마이크로렌즈나 그 주변의 배치면을 소정의 표면상에 투사하는 것.
본 발명의 직시형표시장치는 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(3-1) 제 1방향으로 설치된 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 색화소중의 제 1, 제 2의 색화소의 조합과, 제 1방향과 다른 제 2방향으로 설치된 제 1, 제 3의 색화소의 조합을 제 1의 색화소를 공유하기 위해 가지는 화소단위를 구비한 화소단위배열을 가지며, 상기 화소단위는 기판상의 소정의 피치로 2차원으로 배열되는 표시패널과, 제 1방향과 제 2방향에서의 2개의 색화소의 피치가 1피치인 복수의 마이크로렌즈를 구비하고, 상기 복수의 마이크로렌즈는 기판상의 화소단위배열에 2차원적으로 배열되고, 상기 제 1의 색화소는 상기 마이크로렌즈의 중심부에 대응하는 위치에 위치되는 마이크로렌즈배열과, 제 1의 색광선을 표시패널에 수직으로 입사시키고, 제 2의 색광선을 제 1방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키고, 제 3색의 광선을 제 2방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키는 조명수단과, 상기 표시패널에 의해 광변조된 광선을 관찰자의 안구에 도광하여 상기 광선에 기인한 화상정보를 관찰하도록 하는 접안렌즈.
본 발명의 표시장치는 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(4-1) 설치된 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 색화소중의 제 1방향으로 설치된 제 1, 제 2의 색화소의 조합과, 제 1방향과 다른 제 2방향으로 설치된 제 1, 제 3의 색화소의 조합을 제 1의 색화소를 공유하기 위해 가지는 화소단위를 구비한 화소단위배열을 가지며, 상기 화소단위는 기판상의 소정의 피치로 2차원으로 배열되는 표시패널과, 제 1방향과 제 2방향에서의 2개의 색화소의 피치가 1피치인 복수의 마이크로렌즈를 구비하고, 상기 복수의 마이크로렌즈는 기판상의 화소단위배열에 2차원적으로 배열되고, 상기 제 1의 색화소는 상기 마이크로렌즈의 중심부에 대응하는 위치에 위치되는 마이크로렌즈배열과, 제 1의 색광선을 표시패널에 수직으로 입사시키고, 제 2의 색광선을 제 1방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키고, 제 3색의 광선을 제 2방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키는 조명수단.
본 발명의 표시장치는 이하의 사항으로 특징되어 진다.
(4-2) 제 1방향으로 설치된 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 색화소중의 제 1, 제 2의 색화소의 조합과, 제 1방향과 다른 제 2방향으로 설치된 제 1, 제 3의 색화소의 조합을 제 1의 색화소를 공유하기 위해 가지는 화소단위를 구비한 화소단위배열을 가지며, 상기 화소단위는 기판상의 소정의 피치로 2차원으로 배열되는 표시패널과, 제 1방향과 제 2방향에서의 2개의 색화소의 피치가 1피치인 복수의 마이크로렌즈를 구비하고, 상기 복수의 마이크로렌즈는 기판상의 화소단위배열에 2차원적으로 배열되고, 상기 제 1의 색화소는 상기 마이크로렌즈의 중심부에 대응하는 위치에 위치되는 마이크로렌즈배열과, 제 1의 색광선을 표시패널에 수직으로 입사시키고, 제 2의 색광선을 제 1방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키고, 제 3색의 광선을 제 2방향으로 경사져서 표시패널로 입사시키는 조명수단과, 표시패널에 의해 광변조된 화소단위를 구성하는 3개의 색화소로부터의 출사광선이 동일한 마이크로렌즈를 통과하도록 되어 있는 것.
(실시예)
도 1A, 도 1B, 도 1C는 본 발명의 표시패널과 투사형액정표시장치의 실시예 1의 광학장치의 주요부를 표시하는 도면이다. 도 1A는 이 광학장치의 상면도이고, 도 1B는 이 광학장치의 정면도이고, 도 1C는 이 광학장치의 측면도이다.
도 1A 내지 도 1C에 있어서, (1)은 마이크로렌즈의 배열을 이용한 액정표시패널(2)(액정패널)에 의해서 표시된 전체컬러화상(정보)을 스크린이나 벽에 투영하는 투영렌즈를 표시한다. (3)은 편광빔스플리터(PBS)를 표시한다. PBS(3)는 P-극성광선을 통과시키고, S-극성광선을 반사한다. (40)은 단지 적색광선(R)을 반사하는 다이크로익미러(dichroic mirro)를 표시하고, (41)은 단지 청색과 녹색광선(B와 G)을 반사하는 다이크로익미러를 표시하고, (42)는 단지 청색광선(B)을 반사하는 다이크로익미러를 표시하고, (43)은 모든 컬러R, G, B를 반사하는 고반사경을 표시하고, (50)은 프레즈넬렌즈를 표시하고, (51)은 볼록렌즈(양성렌즈)를 표시하고, (6)은 로드형(내면반사형)적분기를 표시하고, (7)은 타원형반사경을 표시하며 그 중심에는 금속할로겐램프나 UHP램프 등과 같은 아크램프를 구비한 광원(8)의 발광부가 설치되어 있다.
R반사다이크로익미러(40), B/G반사다이크로익미러(41)와 B반사다이크로익미러(42)는 도 2A, 도 2B, 도 2C 각각에 표시된 바와 같이 분광반사특성을 가진다. 고반사경(43)이 형성된 이들 다이크로익미러(40),(41),(42)는 도 3의 투시도에서 표시된 바와 같이 3차원적으로 설치되어 있고, 이후에 설명되는 바와 같이 이 거울(40),(41),(42),(43)은 광원(8)으로부터 R, G, B의 3가지 컬러광선으로 백색광선을 색분해하도록 설계되어 있어, R, G, B의 주요컬러광선은 액정패널(2)에 대해서 3차원적으로 다른 방향으로부터 액정패널(2)을 비춘다.
광원(8)으로부터 광선의 진행과정에 대해서 설명하면, 램프(8)로부터 방출된 백색광선은 먼저 타원형반사경(7)에 의해서 반사되고 반사경(7)전방의 적분기(6)의 입구부(6a)(광선의 입사면)에 집광되어 그 내면에서 반사를 반복하면서 적분기(6)를 통과함으로(백색광선의) 공간의 광도분포가 균일화된다. 적분기(6)의 출구부(광선의 출사면)로부터 출사되는 광선은 볼록렌즈(51)와 프레즈넬렌즈(50)에 의해서 X축방향(참조)에 평행한 광선으로 형성되어 먼저 B반사다이크로익미러(42)에 도달한다.
단지, B(청색광선)는 상기 B반사다이크로익미러(42)에 의해 반사되어 Z축방향에서 B반사다이크로익미러을 향해서, 즉 Z축에 대해 소정의 각도에서 아래로, (도 1B참조)이동한다. 한편, B이외의 컬러광선(R/G)은 이 B반사다이크로익미러(42)을 통과하여, 그후에 고반사경(43)에 의해서 Z축방향(아래로)으로 직각으로 반사되어 R반사다이크익미러(40)로 향한다.
여기서, 도 1A를 기초로 설명하면, B반사다이크로익미러(42)와 고반사경(43)모두는 적분기(6)으로부터의 x축방향광선을 z축방향으로(아래로) 반사하도록 설치되며, 고반사경(43)은 회전축으로 y축방향을 가진 xy면에 대해서 정확히 45°로 경사져 있다. 대조적으로, B반사다이크로익미러(42)은 회전축으로 y축방향을 가진 xy면에 대해서 45°보다 작은 각도로 설치되어 있다.
따라서, 고반사경(43)에 의해서 반사된 R/G는 Z축방향으로 반사되며, B반사다이크로익미러는 z축에 대해서 (xz면에 대해 경사진)소정의 각도에서 아래로 이동한다.
액정패널(2)상에 B와 R/G 3개의 주요컬러광선의 조명영역을 서로 일치시키기 위하여, 각각의 컬러광선의 주주사선(중심의 주사선)이 액정패널(2)상에 서로 교차하도록 고반사경(43)과 B반사다이크로익미러의 변화량과 경사량이 설정된다.
다음에 상기 언급한 바와 같이, 아래로 이동하는 R, G, B의 3가지 주요컬러광선은 R반사다이크로익미러(40)와 B/G반사다이크로익미러을 향해서 이동하나, B반사다이크로익미러(42)와 고반사경(43)아래에 위치하여, B/G반사다이크로익미러(41)는 회전축으로 x축으로 가진 xz면에 대해서 45°경사져 있고, R반사다이크로익미러(40)는 회전축으로 x축방향을 가진 xz면에 대해서 45°보다 작은 각도로 설정되어 있다.
따라서, 이에 투사하는 R, G, B중의 B/G는 R반사다이크로익미러(40)를 통과하고 B/G반사다이크로익미러(41)에 의해서 y축 +방향의 직각으로 반사되며, 단지 P극성 광선만 PBS(3)에 의해서 얻는다. 이 청색과 녹색의 P-극성광선은 xz면에 수평으로 설치된 액정패널(2)을 조사한다.
청색광선(B)은 상기 언급한 바와 같이(도 1A, 도 1B참조) 이미 x축에 대해서 소정의 각도(xz면에서 경사짐)로 이동되었으므로, B/G반사다이크로익미러(41)에 의해 반사된 후에는 y축에 대해서 소정의 각도(xy면에서 경사짐)를 유지하고, 단지 P-극성광선만 PBS(3)에 의해서 얻는다. 이 청색P-극성광선은 입사각으로 (xy면 방향)y축에 대해서 각도를 가진 액정패널(2)을 조사한다. 이 녹색광선(G)은 B/G반사다이크로익미러(41)에 의해서 직각으로 반사되어 y축의 +방향으로 이동하며, 단지 P-극성광선만 PBS(3)에 의해서 얻는다. 이 녹색P-극성광선은 0°의 입사각으로, 즉 수직방향으로 액정패널(2)을 조명한다.
또한, 적색광선(R)은, 상기 언급한 바와 같이 B/G반사다이크로익미러(41)의 일부로 표시된 R반사다이크로익미러(40)에 의해서 반사되어, 도 1C(측면도)에 표시된 바와 같이 y축에 대해서 (yz면에 경사진)소정의 각도로 y축의 +방향으로 이동하고, 단지 P-극성광선만 PBS(3)에 의해서 얻는다. 이 적색P-극성광선은 입사각으로(yz면의 방향)y축에 대해서 각도를 가진 액정패널(2)을 조명한다.
또, 액정패널(2)상에 R, G, B의 3가지 컬러광선의 조명영역을 서로 일치시키기 위하여, 각각의 컬러광선의 주주사선이 액정패널상에서 서로 교차되도록 B/G반사다이크로익미러의 변화량과 경사량이 설정된다.
더욱이, 도 2A 내지 도 2C에 표시된 바와 같이, B/G반사다이크로익미러(41)의 단파장은 570㎚이고 R반사다이크로익미러(40)의 단파장은 600㎚이므로 불필요한 오렌지색광선은 B/G반사다이크로익미러(41)을 통과하여 광로에서 제거시킨다. 그러므로 최적의 컬러균형을 얻는다.
또, 이후 언급되는 바와 같이, R, G, B의 3가지 컬러광선이 액정패널(2)에 의해서 반사되고 극성화된 후에 PBS(3)로 되돌아오고, 단지 S-극성광선만 PBS(3)의 PBS면(3a)에 의해서 x축의 +방향으로 반사된다. 각각의 컬러의 이 S-극성광선은 투영렌즈(1)로 입사되어, 각각의 컬러의 이 S-극성광선에 의해서 액정패널(2)상에 표시되는 화상을 스크린이나 벽에 확대하여 투영한다.
액정패널(2)을 조명하는 R, G, B의 컬러광선은 패널상에 입사각이 서로 다르고, 또, 패널로부터 반사되는 광선인R, G, B의 광선도 출사각이 서로 다르므로, 투영렌즈(1)로서는 각각의 컬러의 반사광선을 수용하기에 충분한 사이즈의 구경과 렌즈직경을 가지는 것이 사용된다. 그렇지만, 패널(2)로부터 투영렌즈(1)로 입사되는 전체광선의 확대는 각 컬러광선이 마이크로렌즈를 2번 통과함으로써 액정패널(2)로 입사됐을 때 전체화상의 확대를 유지한다.
그렇지만, 도 13에 표시된 선행기술에 따른 투과형액정표시소자(LP)에 있어서, 액정표시소자(LP)로부터 출사되는 전체광선은 마이크로렌즈(16)의 집광작용에 의해서 더 크게 확대됨으로, 크게 확대된 광선을 수용하기 위하여 더 큰 치수의 개구부를 가진 투영렌즈가 필요하고, 큰 부피의 투영렌즈에 이르게 된다.
비교적, 본 실시예의 액정패널로부터의 광선의 확대는 도 13의 선행기술의 확대와 비교하면 작으므로 선행기술의 개구부보다 작은 치수의 개구부의 투영렌즈로도 벽이나 스크린상에 충분히 선명한 화상을 확대하여 투영할 수 있으므로 좀더 소형의 투영렌즈를 사용할 수 있다.
이제, 액정패널(2)을 상세하게 설명할 것이다. 도 4는 본 발명에 따른 액정패널(2)의 (도 1C의 yz면에 따른)부분확대횡단면도이다.
(21)은 마이크로렌즈배열기판(유리기판)을 표시하고, (22), (22a), (22b)는 마이크로렌즈를 표시하고, (23)은 시트유리를 표시하고, (24)는 투명한 대향전극을 표시하고, (25)는 액정층을 표시하고, (26)은 화소전극을 표시하고, (27)은 액티브매트릭스구동회로부를 표시하고, (28)은 실리콘으로 형성된 반도체기판을 표시한다. 다수의 마이크로렌즈(22)는 소위 이온교환법에 의해서 유리기판(알칼리계유리)의 표면에 형성되어 있고, 화소전극(26)의 피치의 2배의 피치로 xz면에 2차원적으로 배열된 파리눈형상의 렌즈를 가지며, 소위 마이크로렌즈배열을 형성한다.
액정층(25)은, 반사형으로 적합한 소위DAP나 HAN과 ECB모드의 네마틱액정을 적용하며 전기장이 작용하지 않은 상태에서 도시를 생략한 배향층에 의해서 유지된 소정의 배향부를 가진다. 또 반사경으로 제공되는 화소전극(26)은 Al(알루미늄)으로 형성되어 있으며, 패터링후의 최종단계에서 소위 CMP처리를 행하여 표면특성을 우수하게 하고, 반사율을 향상시킨다(이 부분의 상세설명을 후술할 것이다).
액티브매트릭스구동회로부(27)는 실리콘반도체기판(28)상에 형성된 반도체회로이며, 화소전극(26)의 액티브매트릭스구동에 제공된다. 도시가 생략된 게이트선드라이버(수직레지스터 등)와 신호선드라이버(수평레지스터 등)는 회로부(27)둘레에 설치되어 있다(이 부분의 상세설명은 후술할 것이다).
이 주변드라이버와 액티브매트릭스구동회로부(27)는 소정의 R, G, B화소에 R, G, B의 주요컬러화상신호를 작성하도록 설계되어 있으며, 각 화소전극(26)은 컬러필터를 가지지 않으나, 화소전극(26)은, 활성매트릭스구동회로(27)에 의해서 작성된 주요컬러화상신호에 의해서 R, G, B화소로 구별되어 후술되는 소정의 R, G, B화소배열을 형성한다.
여기에는 우선 액정패널(2)에 조명하는 광선중의 녹색광선(G)을 설명할 것이다. 상기 언급한 바와 같이, 녹색광선(G)은 PBS(3)에 의해, P-극성광선으로 만들어지며, 그후에 액정패널(2)에 수직으로 들어간다. 마이크로렌즈(22a)로 들어가는 광선(G)의 예는 도 4의 화살표G(in/out)에 의해서 표시된다.
도 4에 표시된 바와 같이, 광선(G)은 마이크로렌즈(22a)에 의해서 집광되며 G화소전극(26g)을 조명한다. 또, 알루미늄으로 형성된 화소전극(26g)에 의해서 반사되고 동일한 마이크로렌즈(22a)를 개재하여 액정패널(2)로부터 다시 출사된다. 그러므로 액정패널(2)을 상호적으로 통과하면, 광선(G)은, 화소전극(26g)에 작용한 신호전압에 의해서 대향되는 전극(24)과 광선사이에 형성된 전기장에 의해서, 변경된 배향상태를 가지는 액정에 의해서 극성화변조를 실행하며 S-극성광선을 포함하는 형태에서 액정패널(2)로부터 출사되어 PBS(3)로 되돌아온다. 여기에, 변조도에 따르는 PBS의 면(3a)에 의해서 반사된 화상광선량(S-극성광선)과 투영렌즈(1)를 향한 이동량은 변화함으로써 소위 G화소의 농담계조표시가 완성된다.
한편, 상기 언급된 바와 같이 도 4의 횡단면(yz면)에서 패널(4)로 비스듬히 입사하는 R광선은 PBS(3)에 의해서 P-극성광선으로 만들어지며, 광선(R)이 입사한 후에, 예를들면 도 4에 화살표R(in)에 의해서 표시된 바와 같이 마이크로렌즈(22b)는 마이크로렌즈(22b)에 의해서 집광되며 그 바로 밑에서부터 왼쪽으로 변경된 위치에 위치하는 R화소전극(26r)을 조명한다. 그러면 도시된 알루미늄으로 형성된 화소전극(26r)에 의해서 반사되어, -Z축방향에서 인접한 마이크로렌즈(22a)를 개재하여 액정패널(2)로부터 출사한다.
이 경우에, 광선(G)은, R화소전극(26r)에 의해서 작용된 신호전압에 의해 대향전극(24)과 광선사이에 형성된 전기장에 의해 변경된 배향상태를 가지는 액정에 의해 극성화변조를 행하며, S-극성광선을 포함하는 형태에서 액정패널(2)로부터 출사하여 PBS(3)로 되돌아온다.
이제, 도 4에 있어서, G화소전극(26g)과 R화소전극(26r)상의 컬러광선G, R은 부분적으로 서로 간섭하는 것 처럼 묘사되나, 이것은 묘사된 것에 의해서 일반적으로 액정층(25)의 두께가 과장되었기 때문이고 실제로 액정층(25)의 두께는 최대 5μ정도이고, 시트유리의 두께 50∼100μ와 비교하면 매우 얇으므로 화소사이즈의 간섭은 독립적으로 발생하지 않는다.
도 5A, 도 5B, 도 5C는 본 실시예의 액정패널에서 컬러의 분해와 컬러통합의 원리를 표시한다. 도 5A는 액정패널(2)의 일반적인 상면도이고, 도 5B와 도 5C는 도 5A의 선 5B-5B(x방향)와 선5C-5C(z방향)각각에 따라서 얻은 액정패널의 일반적인 횡단면도이다.
도 5C는, 각 마이크로렌즈(22)로 들어가는 G, R광선의 입사상태와 출사상태를 표시하며, yz단면을 표시하는 도 4에 따른 횡단면도이다. 도 5C에서 표시할 수 있는 바와 같이, 제 1의 컬러화소로서 각각의 G화소전극은 각각의 마이크로렌즈(22)의 중심부아래의 오른쪽에서 설치되며 제 2의 컬러화소로써 각각의 R화소전극은 마이크로렌즈(22)사이의 경계부아래의 오른쪽에 설치되어 있다. 따라서, tanθ가, 교대로 배열된 G, B화소의 피치와, 마이크로렌즈(22)와 화소전극(26)사이의 y-방향거리사이의 비율과 동등하게 되도록 R광선의 입사각(θ)을 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 도 5B는 액정패널(2)의 xy횡단면에 상응한다. xy횡단면을 고려하면, 제 3의 컬러화소로서 B화소전극과 제 1의 컬러화소로서 G화소전극은 도 5C에서와 같이 교대로 배열되고 각각의 G화소전극은 각각의 마이크로렌즈(22)의 중심부아래의 오른쪽에 설치되고, 제 3의 컬러화소로서 각각의 B화소전극은, 마이크로렌즈(3)사이의 경계부아래의 오른쪽에 설치되어 있다.
이제, 상기 언급한 바와 같이 액정패널(2)을 조명하는 광선B는 PBS(3)에 의해서 P-극성 광선으로 만들어지며, 이후에 도 5B의 횡단면(xy면)에서 패널(2)로 비스듬히 입사함으로, 바로 광선R의 경우에는 각각의 마이크로렌즈(22)로 입사하는 광선B는 표시된 알루미늄으로 형성된 B화소전극에 의해서 반사되며, S-극성광선을 포함하는 형태에서 x방향으로 입사하는 마이크로렌즈(22)에 인접한 마이크로렌즈로부터 출사한다. B화소전극상에 액정층(25)에 의한 극성화변조와, 액정패널(2)로부터 출사광선의 투영은 상기 언급된 G, R광선의 것들과 유사하다.
또, 각각의 B화소전극은 마이크로렌즈(22)사이의 경계부오른쪽아래에 설치되어 있으며, 적색광선R의 경우에는 tanθ가, 교대로 배열된 G, B화소의 피치와, 마이크로렌즈(22)와 화소전극(26)사이의 y방향거리사이의 비율과 동등해지도록 액정패널(2)상의 청색광선B의 입사각(θ)이 설정되는 것이 바람직하다.
이제, 상기 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정패널(2)에 있어서, R, G, B화소의 배열은, Z방향(제 1방향)으로 RGRGRG … 이고 x방향(제 2방향)으로 BGBGBG … 이며, 도 5A는 그 평면의 배열을 표시한다.
그 방향 배열에서 컬러화소의 사이즈는 대응방향에서, 즉 수직과 수평으로 마이크로렌즈(22)의 직경의 약 절반이며, 화소의 피치는 대응방향에서, 즉 수직과 수평으로 마이크로렌즈(22)의 피치의 약 절반이다. 또, G화소는, 면에 대해서 마이크로렌즈(22)의 중심부의 오른쪽아래에 위치하며, R화소는 Z방향에서 G화소사이와 마이크로렌즈(22)사이의 경계부에 위치하고, B화소는 x방향에서 G화소사이와 마이크로렌즈(22)사이의 경계부에 위치한다. 또, 마이크로렌즈의 형상은 정방형이다(그 측면의 사이즈는 화소의 사이즈의 2배이다.).
도 6은 본 발명에 따른 액정패널(2)의 부분의 확대상면도이다. 도 6에 있어서, 점선격자(29)는, 화면요소를 구성하는 R, G, B의 3가지 컬러화소가 함께 입사되는 화소단위를 표시한다.
그 화소단위(29)는 기판상의 소정의 피치에서 x방향과 z방향에 2차원적으로 배열됨으로써 화소단위배열을 구성한다. R, G, B화소가 도 4의 액티브매트릭스구동회로부(27)에 의해서 구동되면, 화소단위(29)는 동일한 화면요소위치에 대향하는 R, G, B의 영상신호에 의해서 구동된다.
여기서, R화소전극(26r)과, G화소전극(26g)과, B화소전극(26b)을 구비하는 화면요소를 고려하면, R화소전극(26r)은 마이크로렌즈(22b)로부터 출사되는 적색광선(R)로 조명되고, 화살표(r1)에 의해서 표시된 바와 같이 비스듬히 입사하고, 광선R로 반사된 적색은 화살표(r2)에 의해서 표시된 바와 같이, 마이크로렌즈(22a)를 개재하여 출사한다. B화소전극(26b)은 마이크로렌즈(22c)로부터 출사되는 청색광선(B)으로 조명되고, 화살표(b1)에 의해서 표시된 바와 같이 비스듬히 입사하고, 광선B로 반사된 청색은 화살표(b2)에 의해서 표시된 바와 같이, 마이크로렌즈(22a)를 개재하여 출사한다.
또, G화소전극(26g)은 마이크로렌즈(22a)로부터 (도면시트의 평면의 뒷면을 향한 방향으로)수직으로 입사하는 녹색광선(G)으로 조명되고, 광선G로 반사된 녹색은 동일한 마이크로렌즈(22a)를 개재하여(도면시트의 평면의 측면을 향해 출사하는 방향으로)출사된다.
상기 언급한 바와 같이, 액정패널(2)에 있어서, 화면요소를 구성하는 R, G, B의 컬러화소를 구비하는 화소단위(29)를 고려하면, 마이크로렌즈배열상에, 3개 주요컬러의 조명광선의 입사위치는 서로 다르나, 출사위치는 하나이며 동일한 마이크로렌즈이다(이 경우에는 마이크로렌즈(22a)), 또 이것은 모든 다른 화면요소의 원색을 유지한다(R, G, B화소단위).
도 7은 본 실시예에서 액정패널(2)로부터의 모든 출사광선이 PBS(3)와 투영렌즈(1)를 개재하여 스크린(9)상에 투영되는 때의 사시도이다. 도 7에 표시된 바와 같이, 도 6에 표시된 액정패널(2)이 사용되고 광학장치가 조정되어 액정패널(2)이나 그 근처의 영역에서 마이크로렌즈(22)가 스크린(9)상에 화상이 형성될 수 있으면, 스크린(9)상에 확대투영된 화상은, 도 9에 표시된 바와 같이, 다수의 마이크로렌즈(22)를 구비한 격자내에 화면요소를 구성하는 R, G, B화소단위로부터 출사광선이 서로 혼색되는 상태, 즉, 동일한 화소가 서로 혼색되는 상태에서 구성단위로서 화면요소를 가지게 된다.
본 실시예에 있어서, 도 6에 표시된 구성의 표시패널(2)이 사용되고, 패널(2)의 광선출사면이나 그 근처에 마이크로렌즈배열(22)이 스크린(9)과 합성됨으로써 소위 R, G, B모자이크가 없는 고화질의 전체 컬러화상의 표시가 스크린 면상에 만들어질 수 있다.
이제, 화소전극(26)을 활성적으로 구동하기 위해 실리콘반도체상에 설치된 액티브매트릭스 구동회로부(27)와 각각의 화소전극(26)에 대해서 상세히 설명될 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 액정패널(2)의 액티브매트릭스구동회로부(27)의 일반적인 횡단면도이다. 도 15에 있어서, (28)은, 실리콘기판(반도체기판)을 표시하고, (102),(102')는 각각 P형웰과 n형웰을 표시하고, (103),(103')는 트랜지스터의 드레인영역을 표시하고, (104)는 게이트를 표시하고, (105),(105')는 소스영역을 표시한다.
도 15로부터 표시될 수 있는 바와 같이, 표시영역의 트랜지스터는 게이트에 자기 조합적으로 소스층과 드레인층으로 형성되어 있지 않으나, 오프셋으로 부여되고, 그 사이에 저농도의 n-층과 p-층이 드레인영역(103')과 게이트(105')에 표시된 바와 같이 설치된다. 이 오프셋량은 0.5내지 2.0㎛가 바람직하다.
한편, 주변회로의 회로부가 도 15에 표시되어 있고 주변부의 회로가 게이트에 자기조합적으로 소스층과 드레인층으로 형성되어 있다.
여기에, 소스오프셋과 드레인오프셋이 서술되지만, 오프셋의 유무 뿐만 아니라, 내압에 대응한 오프셋량의 변화나 게이트의 길이의 최적화가 유효하다. 주변회로의 일부가 논리장치회로이며 이 부분은 상기 언급된 1.5내지 5V 장치구동이므로 상기 언급된 자기조정구조가 트랜지스트의 사이즈를 감소하고 트랜지스터의 구동력을 향상시키기 위해 설치되어 있다.
반도체기판(28)은, P형 반도체를 구비하고, 이 기판(28)은, 최저전위(통상은 접지전위)이며 표시영역의 경우에 n형 웰은 화소에 인가된 전압, 즉 10내지 15V이 요구되며, 한편, 주변회로의 논리부는 1.5∼5V의 논리구동전압을 요구한다. 이 구조에 의해, 각각의 전압에 대응하는 최적디바이스가 구성될 수 있고 칩사이즈의 감소 뿐만 아니라 향상된 구동속도에 의해 고화소표시를 실현할 수 있다.
(106)은 필드산화막이고, (110)은 데이터배선에 연결된 소스전극이고, (111)은 화소전극(26)에 연결된 드레인 전극이다. (107)은 표시영역과 주변영역을 덮는 차광층이고 차광층(107)으로는, Ti, TiN, W, Mo등이 적당하다.
도 15로부터 표시될 수 있는 바와 같이, 차광층은 화소전극과 소스전극과의 사이의 연결부를 제외한 표시영역을 덮으나, 주변화소영역에는 일부영상신호선, 클록선 등과 같은 배선용량이 무거워지는 영역에는 차광층을 제외한 차광층이 제거된 부분으로 조명광선이 혼입될 때, 회로의 오동작을 일으키는 경우에는 화소전극을 덮도록 설계되고, 고속신호를 전송할 수 있도록 고안되어 있다.
(108)은 차광층 하부의 전연층을 표시하고, P-SiO층은 SOG에 의해 평탄화처리가 실행되고, 그 층은 P-SiO로 더 덮혀져서 절연층의 안정성을 확실하게 한다. SOG에 의한 평탄화이외에, P-TEOS막이 형성되고, P-SiO가 덮혀지고 그후에 절연층은 CMP-처리되고 평탄화될 수 있다.
(109)는 반사전극과 차광층과의 사이에 형성된 절연층이고, 반사전극의 전하유지용량은 이 절연층을 개재하여 제공된다. 큰용량의 형성을 위해, 고수전율의 P-SiN, Ta2O5와 SiO2의 적층막이 SiO2이외에도 유효하다. 차광층은 Ti, TiN, Mo나 W등과 같은 평편한 금속으로 설치되므로써 500∼5000Å정도의 막두께가 적합하다.
(25)는 액정재료이고, (117),(117)은 고농도불순물영역이고, (119)는 표시영역이다.
도 15로부터 표시될 수 있는 바와 같이 트랜지스터의 하부에 형성된 웰과 동일한 극성인 고농도불순물층(11),(117')은 웰의 주변부와 내부에 형성되어 있고, 고진폭의 신호가 소스에 인가되면, 웰의 전위는 저저항층에 소정의 위치에 고정되어 있기 때문에 안정하므로, 고화질의 화상표시가 실현될 수 있다. 더욱이, n형웰과 p형웰과의 사이에 고농도불순물층(117),(117')이 필드산화막을 개재하여 설치되어 있으므로써 MOS트랜지스터의 경우에 주로 사용되는 필드산화막 오른쪽 아래의 채널정지층이 불필요하게 만들어진다.
이 고농도불순물층은 소스층이나 드레인층을 형성하는 처리에 의해 동시에 형성될 수 있으므로 제조공정에서 마스크의 수와, 단계의 수를 줄일 수 있어 비용의 감소를 이룰 수 있다.
도 16은 본 실시예에 있어서 액정패널(2)의 액티브매트릭스구동부(27)의 회로도이다.
도 16에 있어서, (121)은 수평변형레지스터이고, (122)는 수직변형레지스터이고, (123)은 n채널 MOSFET이고, (124)는 P채널 MOSFET이고, (125)는 유지용량이고, (126)은 액정화소용량이고, (127)은 신호전송스위치이고, (128)은 리셋스위치이고, (129)는 리셋펄스 입력단자이고, (130)은 리셋전원단자이고, (131)은 R, G, B화상신호 입력단자이다.
도 15에 있어서, 실리콘반도체기판(28)이 P형이고, n형일수도 있다. 또한, 웰영역(12)은 반도체기판(28)에 대향하는 전기적인 전도형이다. 그러므로, 도 15에서 웰영역(102)은 P형이다. P형과 n형 웰영역(102),(102')은 반도체기판(28)보다 고농도로 주입된 불순물을 가지는 것이 바람직하고, 반도체기판(28)의 불순물의 농도가 1014∼1015(㎝-3)이면, 웰영역(102)의 불순물의 농도가 1015∼1017(㎝-3)로 되는 것이 바람직하다.
소스전극(110)이 표시용 신호가 송신되는 데이터배선에 연결되어 있고, 드레인전극(111)은 화소전극(26)에 연결되어 있다. Al, AlSi, AlSiCu, AlGeCu나 AlCu배선이 통상 이들 전극(110),(111)으로 사용된다. Ti와 TiN으로 형성된 방해금속층이 전극(110),(111)의 하부에 사용되면, 접촉이 안정하게 실현될 수 있다. 또 접촉저항도 감소될 수 있다.
화소전극(26)이 평탄면을 가져서 고반사율을 가지는 것이 바람직하고, 통상 배선용 금속인 Al, AlSi, AlSiCu, AlGeCu와 AlCu이외에 Cu, Au나 Ag와 같은 금속을 사용할 수 있다. 또, 화소전극(26)의 평편도를 증가하기 위해, 접지절연층과 화소전극(26)의 표면은 화학적기계폴리싱법(CMP법)에 의해서 바람직하게 처리될 수 있다.
도 16에 표시된 유지용량(125)은, 도 15에 표시된 화소전극(26)과 대향투명전극(24)과의 사이에서 신호를 유지하는 용량이다. 기판전위는 웰영역(102)에 인가된다.
본 실시예에 있어서, 각 행의 전송게이트의 구성은, 위에서부터 제 1행에서는 n채널 MOSFET(123)가 상부이고 P채널 MOSFET(124)가 하부이며, 제 2행에서는 P채널 MOSFET(124)가 상부이고 n채널 MOSFET가 하부로되는 것과 같이, 인접한 행에서 순서가 변경되는 구성으로 이루어진다. 상기 언급한 바와 같이 줄무늬형 웰에서, 표시영역의 주변부는, 전원선과 접촉될 뿐만 아니라 표시영역에서도 가는 전원선이 설치되어 접촉이 이루어진다.
이때에, 웰의 저항의 안정화가 해결의 실마리가 된다. 따라서, P형 기판의 경우에는, n웰의 표시영역에서 접촉횟수나 접촉영역이 P웰에서의 접촉보다 증가되는 구성이 적용되어 있다. 이 P웰은 일정한 전위가 적용되므로 기판이 저저항체 역할을 하는 P형 기판이다. 따라서, 줄무늬 형상으로 된 n형웰의 소스와 드레인으로 신호를 입력하거나 출력함으로써, 진폭의 영향은 커지기 쉬우나, 상부배선층을부터 접촉을 증가함으로써 방지될 수 있으므로, 고화질의 안정한 표시가 실현될 수 있다.
R, G, B의 영상신호(비디오신호와 펄스변조디지털신호 등)은 영상신호입력단자(131)로부터 입력되어 수평변형레지스터(121)로부터의 펄스에 대응하여 개폐된 신호전송스위치(127)로 각 데이터배선에 출력된다. 수직변형레지스터(122)로 부터는, 고펄스가 선정된 행에서 n채널 MOSFET(123)의 게이트로 인가되고, 저펄스는 P채널MOSFET의 게이트로 인가된다.
상기 언급한 바와 같이, 화소부분의 스위치는 단결정의 CMOS전송게이트로 구성되며, 화소전극에 작성된 신호가 MOSFET의 문턱값에 의존하지 않는다는 이점을 가지나, 소스의 신호가 전체적으로 작성될 수 있다.
또, 스위치는 단결정트랜지스터를 구비하며, 폴리Si-TFT의 입자경계부에 불안정한 작용에 무관 하여, 불규칙성이 없는 높은 신뢰의 고속구동이 실현될 수 있다.
또, 상기 언급된 액티브매트릭스구동회로부(27)는 각 화소전극(26)아래에 존재하므로 도 16의 회로도에서 화소요소를 구성하는 R, G, B화소는 횡렬로 배열된 것과 같이 단순히 묘사되어 있으나, 각 화소TFT의 드레인은, 도 6에 표시된 바와 같이 2차원적으로 배열된 R, G, B화소전극(26)에 연결되어 있다.
패널주변에 구동회로구성의 다른예는 도 17을 참조하여 설명할 것이다.
도 17은 패널주변의 구동회로구성의 다른예를 표시하는 모식적 블록도이다. 도 17에서 (132)는 레벨변경회로이고, (133)은 영상신호샘플링스위치이고, (134)는 수평변형레지스터이고, (135)는 R, G, B영상신호입력단자이고, (136)은 수직변형레지스터이고, (137)은 표시영역이다.
상기 언급한 구성에 의하면, H, V변형레지스터와 같은 논리회로는 비디오신호의 진폭에 상관없이 1.5∼5V정도의 극히 낮은 값에서 구동될 수 있으며, 고속과 저소비의 전압이 이루어질 수 있다. 수평, 수직변형레지스터는 선택스위치에 의해서 양방향으로 주사될 수 있고, 패널의 변화없이 광학장치의 위치 등의 변경에 대항할 수 있으므로, 동일한 패널이 일연의 다른 제품에도 사용될 수 있고, 저가로 얻을 수 있는 장점이 있다.
또, 도 17에 있어서, 영상신호샘플링스위치(133)은 편측극성의 트랜지스터로 구성되는 것으로 서술되나, 이것에 제한되지 않음은 물론이고, CMOS전송게이트로 구성됨으로써 모든 출력영상신호는 신호선에 작성될 수 있다.
또, CMOS전송게이트구성이 적용되면, 진폭이, NMOS게이트와 PMOS게이트와의 사이의 영역차이와 게이트와 소스나 드레인과의 사이의 중복용량의 차이에 기인한 영상신호에 발생한다는 문제점이 있다. 이 문제점을 방지하기 위해, 각 극성의 샘플링스위치(133)의 MOSFET의 게이트길이의 약½의 MOSFET의 소스와 드레인이 신호선에 연결되고, 반대상의 펄스가 인가됨으로써 진폭이 방지될 수 있고, 우수한 화상신호가 신호선으로 작성될 수 있다. 고화질의 표시가 가능하다.
도 18은 시일(seal)구조와 패널구조사이의 관계를 도시한 모식적 평면도이다. 도 18에 있어서, (151)은 시일재, (152)는 전극패드, (153)은 클록버퍼회로, (154)는 증폭기를 각각 가리킨다. 여기서 증폭기는 패널전기의 검사시에 출력증폭기로서 사용된다. (155)는 대향기판의 전위를 발생시키기 위한 Ag페이스트부, (156)은 표시영역, (157)은 SR등의 주변구동회로부를 각각 가리킨다.
도 18에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에서는, 시일의 내부 및 외부 양쪽에 회로를 설치하므로 칩전체의 크기를 작게 할 수 있다. 또 본 실시예에서는, 패드가 패널의 변(side)를 중 한 변에 집중하여 인출되지만, 보다 긴 변에 있어도 되고, 고속의 클록을 다룰때에는 한 변으로부터가 아니라 복수개의 변으로부터 형성하는 것이 또한 효과적이다.
또한, 본 실시예에 의한 액정패널(패널)은 Si반도체기판을 사용하므로, 투사형표시장치에서와 같이, 강한 광이 패널에 조사되어 기판의 측벽상에 광이 또한 충돌할 때에 기판의 전위가 변동될 수 있으므로 이에 의해 액정패널의 오동작을 일으킨다. 따라서, 액정패널의 측벽상 및 상부표면상의 표시영역의 주변회로부는 차광가능한 기판홀더이고, Si기판의 이면은 열전도율이 높은 Cu와 같은 금속을 역시 열전도율이 높은 접착제에 의하여 결합시키는 홀더구조로 되어 있다.
이하, 본 실시예에서의 반사전극구조 및 이것을 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에서의 완전히 평평한 반사전극구조는, 금속을 패터닝한 후, 연마하는 통상의 방법과 달리, 전극패턴이 형성될 홈을 미리 에칭하여, 그곳에 금속막을 형성하여, 전극패턴이 형성되지 않은 영역상의 금속은 제거하고 또, 전극패턴상의 금속은 평평히 하는 새로운 방법으로 제작한다. 또한, 배선의 폭이 배선이외영역의 폭보다 훨씬 크고, 또 종래 에칭기구에 대한 통상의 지식에 의하면, 에칭이 행해질 때, 에칭시에 폴리머가 축적되어, 패터닝을 할 수 없게 되므로, 본 실시예에서의 구조는 제작할 수 없다.
그래서, 종래의 산화막계에칭(CF4/CHF3계)에 있어서의 조건을 기록하려는 시도가 이루어졌다.
도 19A, 19B는 본 발명에 의한 액정패널의 제작에 있어서, 에칭처리의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 19A는 총 압력이 1.7torr인 종래의 경우를 나타낸 것이고, 도 19B는 총 압력이 1.0torr인 본 실시예의 경우를 나타낸 것이다.
종래의 조건하에서 CF3가스의 퇴적특성은 감소하고, 폴리머의 체적은 확실히 감소하지만, 레지스트근처의 패턴과 레지스트로부터 먼 곳의 패턴사이의 치수차이(로딩효과)가 매우 크게 되어 이 가스는 사용할 수 없다는 것을 알 수 있었다.
이번에는 로딩효과를 억제하기 위해 압력을 점차적으로 감소시킬때, 압력이 1torr이하가 되면 로딩효과가 상대적으로 억제되고, CHF3를 영으로 하고, CF4만에의한 에칭이 효과적이라는 것을 알았다.
또한 화소전극영역에서는 레지스트가 거의 없거나 존재하지 않고 주변부는 레지스트에 의해 점령되어 있다. 따라서 어떠한 구조체를 형성하기는 어렵고 구조체로서 화소전극과 동등한 형상을 표시영역의 주변부까지 형성하는 것이 효과적이라는 것을 알았다.
본 구조로 함으로써, 지금까지 보여 왔던, 표시부와, 주변부 또는 시일부와의 단차가 없어지게 되고 갭(gap)의 정밀성도 높아지며 표면내의 균일압이 높아질뿐만 아니라, 주입시의 불규칙성도 감소되어 고화질의 영상을 수율좋게 형성할 수 있다는 효과를 얻었다.
도 8은 본 발명에 의한 투사형액정표시장치의 구동회로시스템의 일반적인 블록도이다.
도 8에 있어서, (10)은 패널드라이버로서 R,G,B영상신호의 극성을 반전시켜 소정의 전압증폭을 한 액정구동신호를 형성하고, 또한 대향전극(24)의 구동신호 및 각종 타이밍신호등도 형성한다.
(12)는 인터페이스로서 각종 영상 및 제어전송신호를 표준영상신호등으로 디코드한다. (11)은 디코더로서 인터페이스(12)로부터의 표준영상신호를 R,G,B원색영상신호 및 동기신호로 디코드한다. (14)는 밸러스트로서 아크램프(8)를 구동시켜 ON시킨다. (15)는 전원회로로서 각 회로블록에 전원을 공급한다. (13)은, 도시하지는 않았지만, 내부에 조작부를 내재한 컨트롤러로서, 상기 언급한 각 회로블록을 종합적으로 컨트롤한다.
상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의한 투사형 액정표시장치의 구동회로시스템은 싱글플레이트형 투사장치(프로젝터)로서 극히 일반적인 것이고 특히 구동회로시스템에 부담이 가해지지 않아서, 상기 설명한 바와 같이 R,G,B모자이크가 없는 양호한 화질의 컬러영상을 표시할 수 있다.
도 10은 본 발명에서의 액정패널의 다른 형태에 대한 부분확대평면도이다. 여기서 마이크로렌즈(22)의 중앙 바로 밑에는 제 1컬러화소로서의 청색 B화소가 배열되고, B화소의 좌우방향으로 제 2컬러화소로서의 녹색 G화소가 B화소와 교대로 배열되며, B화소의 수직방향으로 제 3컬러화소로서의 R화소가 B화소와 교대로 배열된다.
이러한 배열에 의해, 청색광 B를 액정패널에 수직으로 입사토록 하고 적색광 R 및 녹색광 G를 액정패널에 비스듬히 입사토록 하여 1화소요소를 구성하는 R,G,B화소의 단위로부터의 반사광이 공통의 마이크로렌즈를 통해 출사하도록 함으로써 상기의 예와 전체적으로 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, R화소를 제 1컬러화소로서 마이크로렌즈(22)의 중앙 바로 밑에 배열하고, G 및 B컬러화소 중 하나를 R화소의 좌우방향으로 교대로 배열하고 G 및 B컬러화소중 다른 하나는 R화소의 수직방향으로 교대로 배열해도 된다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 의한 액정패널(20)의 주요부개략도로서, 액정패널(20)의 부분확대단면도를 나타낸 것이다. 실시예 2와 실시예 1과의 차이점은, 대향유리기판으로서 시트유리(sheet galss) (23) 를 사용하고, 이 시트유리(23)상에 열가소성 수지를 사용하는 소위 리플로우방법(reflow method)에 의해 그 마이크로렌즈(220)를 형성하는 것이다. 또한, 비화소부분상에 광감성 수지의 사진석판술에 의해 스페이서포스트(spacer post)(251)를 형성한다는 것이다.
도 12A는 액정패널(20)의 부분상면도이다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 스페이서포스트(251)는 마이크로렌즈(220)의 코너의 비화소영역에 소정의 피치로 형성된다. 도 12B 는 이들 스페이서포스트(251)를 통과하는 단면 12B-12B를 도시한 것이다. 이들 스페이서포스트(251)는 10 내지 100화소피치로 매트릭스 형태로 형성하는 것이 바람직하며, 그 형성밀도는 스페이서포스트의 수와 상반되는, 시트유리(23)의 평면성 및 액정의 주입성의 파라미터를 모두 만족하도록 설정할 필요가 있다.
또한, 본 실시예에서는, 금속막으로 이루어진 패턴에 의해 형성된 광차단층(221)이 제공된다. 이 광차단층은 마이크로렌즈간의 경계부분에서의 어떠한 누출광의 진입도 방지한다. 이에 의해, 이러한 누출광에 의한 투사영상의 채도의 감소(삼원색영상광 R,G,B의 혼색에 기인함) 및 콘트라스트의 감소가 방지된다. 따라서, 본 액정패널(220)을 사용하여 실시예 1에서와 같이 투사형표시장치를 구성하면, 보다 양호하게 조정된 영상을 얻을 수 있다.
도 20은 본 발명의 투사형 액정표시장치에 대한 실시예 3의 주요부개략도로서, 반사형액정패널을 사용하는 직시형(direct viewer type)표시장치의 일반적 구성을 모식적으로 도시한 것이다.
도 20에 있어서, (101)은 전압렌즈, (20)은 상기 설명한 실시예 2에서 도시한 액정패널, (31)은 PBS(편광빔 스플리터), (52)는 대물렌즈, (44)는 전반사미러, (81), (82), (83)은 각각 R-LED(적색발광다이오드), G-LED(녹색발광다이오드), B-LED(청색발광다이오드)를 각각 나타내는 것으로서, 이들은 도시한 바와 같이 레이아웃되어 있다.
먼저 삼원색에 대응하는 LED(81), (82), (83)에서 발광된 R,G,B광선이 미러(44)에 의해 반사된 후, 대물렌즈(52)와 PBS(31)를 통하여 액정패널(20)을 조명한다. 대물렌즈(52)는 LED(81), (82), (83)로부터의 광범위에 걸친 광속(光束)(ligt beam)(상이한 진로의 광속)들을 평행하게 하고, PBS(31)는 원색조명광으로부터 P-편광된 광만을 통과시킨다. 또한, 액정패널(20)은, 복수의 R,G,B화소의 2차원배열에 있어서, RGRG의 방향은 y축방향이고, 복수의 R,G,B화소의 2차원배열에 있어서 BGBG의 방향은 x축방향이 되도록 되어 있다.
도 21은 LED(81), (82), (83)의 배치방법에 대하여 도시한 것으로서 , 도 20에서 화살표 A의 방향에서 본 후면사시도이다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, R-LED(81)는 G-LED(82)와 z축방향으로 인접한 위치에 위치되고 B-LED(83)는 G-LED(82)와 x축방향으로 인접한 위치에 위치되며, 각 LED의 방향은, LED의 출사광중 주광선(principal light ray) r,g,b(도 21의 화살표)가 각 광학부품을 경유하여 액정패널의 중앙의 위치쪽으로 진행할 수 있도록 설정한다.
또한, G-LED(82)는, 그 출사광속이 대물렌즈(52)에 의해 평행하게 된 후, 주광선 g(도 21의 화살표 g)에 의해 액정패널(20)을 수직으로 입사 및 조명할 수 있도록 배치한다. 또한, 주광선 b(도 21의 화살표 b)로 나타낸 바와 같은, B-LED(81)의 출사광(청색)은 액정패널(20)에 수직으로 입사하는 G광에 대하여 x축 방향으로 각 θ1만큼 기울어진 비스듬한 방향에서, 대물렌즈(52)에 의해 평행하게 된 상태로 액정패널(20)을 조명한다.
주광선 r(도 21의 화살표)로 나타낸 바와 같은, R-LED(83)의 출사광(적색)은, 처음에는, G광에 대하여, z축방향으로 각 θ2만큼 기울어진 방향에서 출사하지만, 미러(44)에 의해 반사된 후에는, 액정패널(20)에 수직으로 입사하는 G광에 대하여 y축 방향으로 각 θ2만큼 기울어진 비스듬한 방향에서, 대물렌즈(52)에 의해 평행하게 된 상태로 액정패널(20)을 조명한다.
액정패널(20)로부터의 편광조정된 영상정보(반사된 영상광)를 가지는 반사광은 PBS(31)의 PBS표면(31a)에 의해 그 S-편광광이 반사되고 이후 전압렌즈(101)및 안구의 홍채(30)를 통하여 그 영상이 직접 관찰된다.
따라서, 그 시점에서의 포커스위치를 액정패널에서의 마이크로렌즈위치로 조정함으로써, 상기 설명한 실시예 1의 원리와 전체적으로 마찬가지 원리에 의해 모자이크 없는 동화소혼색컬러화소의, 양호하게 조정된 풀컬러뷰영상(full color view image)을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 도 20의 화살표 Pa를 나타낸 바와 같이, 외부광을 PBS(31)를 통하여 접안렌즈(101)로 들어오게 할 수 있으므로, 시스루(see through)기능을 가지게할 수 있다.
지금은, 상기 실시예에서뿐만 아니라 본 실시예에서도, 편광소자로서 PBS(31)를 사용하지만, 가격 및 중량을 줄이기 위해, PBS(31)대신, 3M사제품인 DBEF 등의 반사형 편광성필름을 PBS표면에 상응하도록 비스듬하게 배치하여 사용하여도 된다. 또한, 이 경우에는, 편광성의 정도(순수 선형편광)를 향상시키기 위해, PBS(31)의 입사평면 및 출사평면에 상응하는 위치에 편광플레이트를 배치하여도 된다.
도 22는 본 발명의 투사형 액정표시장치의 실시예 4의 주요부개략도이다. 도 22에 있어서, (8)은 백색광속을 방사하는 램프, (70)은 포물선(parabolic)반사기, (45)는 R,G,B컬러필터로 이루어진 개구부가 있는 색필터를 가진 광차단마스크, (53)은 집광렌즈를 각각 가리킨다. 광차단마스크(45)의 G필터개구부(45g)는 반사기(70)의 원형개구부의 중앙, 즉, 조명시스템의 광축상에 위치되고, 마스크(45)의 R필터개구부(45r)는 G필터개구부(45g)의 위쪽으로 인접(y방향)하여 위치되고, 마스크(45)의 B필터개구부(45b)는 G필터개구부(45g)의 오른쪽으로 인접(x방향)하여 위치된다.
또한, 집광렌즈(53)는, 화살표 r,g,b로 나타낸 바와 같이, (45g), (45r), (45b)로부터 출사하는 평행광속을, 조명할 액정패널상에 집광하도록 그 파워를 설정하고 있다. 그러나, 개구부(45g)로부터의 녹색광 G는 광축상을 통과하므로 렌즈(53)을 직진하여 통과하는 반면, 적색광 R은 렌즈(53)에 의해 y축방향으로 각 θ1만큼 굴절되고, 청색광 B는 x축방향으로 각 θ2만큼 굴절된다. 여기서, θ1과 θ2는 실시예 1에 도시한 θ와 같다.
따라서, 조명될 액정패널의 표면을 통하여 광축이 수직으로 뻗도록 설계된 조명시스템에 의해, 녹색광 G는 액정패널과 수직인 입사각으로 액정패널을 조명할 수 있고, 적색광 R은 수직방향에 대하여 y축 방향으로 θ1만큼 기울어진 입사각으로 액정패널을 조명할 수 있고, 또 청색광 B는 수직방향에 대하여 x축 방향으로 θ2만큼 기울어진 입사각으로 액정패널을 조명할 수 있어, 실시예 1 또는 실시예 3에서와 같은 액정패널을 사용하는 표시장치를 구성할 수 있다. 이러한 조명시스템에 의하면, 비교적 간단한 구성에 의해 원하는 조명을 행할 수 있다.
도 23은 본 발명의 표시패널의 실시예 5의 주요부단면도로서, 소위 DMD(deformable mirror device)라는 것을 사용한 표시패널(300)의 부분확대단면도이다. 도 23에 있어서, (21)은 마이크로렌즈어레이기판, (22)는 마이크로렌즈, (23)은 시트유리, (231)은 반사방지코팅층, (261)은 화소전극, (271)은 액티브매트릭스구동회로, (281)은 실리콘반도체기판을 각각 가리킨다.
마이크로렌즈 (22)는, 소위 이온교환방법에 의해 알칼리계 유리로 형성된 유리기판(21)의 표면상에 형성하며, 화소전극(261)의 피치보다 2배 큰 피치로 2차원적으로 배열되는 어레이 구조로 형성한다. 화소전극(261)은 알루미늄으로 형성하며, 반사미러로서도 작용하고, 도 23의 화살표 a로 나타낸 바와 같이, 액티브매트릭스구동회로부(271)에 의해 내부기록신호에 따라서 플렉싱(flexing)동작을 행한다.
액티브매트릭스구동회로부(271)는, 소위 실리콘반도체기판상(281)에 형성된 반도체회로로서, 화소전극(261)을 액티브매트릭스구동시키며, 이 회로매트릭스주변부에는, 도시하지는 않았지만, 게이트선드라이버(수직레지스터 등)및 신호선드라이버(수평레지스터 등)이 제공된다(상세한 설명은 후에 한다).
이들 주변드라이버 및 액티브매트릭스구동회로부(271)는, R,G,B원색 영상신호를 복수의 R,G,B 컬러화소내로 기록하도록 설계되고, 화소전극(261)에는 컬러필터가 없지만, 이미 액티브매트릭스구동회로에 의해 내부에 기록된 원색영상신호에 의해서 R,G,B컬러화소로서 구별되어 있다. 또한, 마이크로렌즈의 피치와, 화소전극의 피치 및 배치와, 그 거리등은 실시예 1의 것과 전체적으로 동일하다.
따라서, 실시예 2에서 상기 설명한 조명시스템과 조합하여 실시예 5의 패널에 의해 표시장치를 형성할 때, 도 23의 G1 및 R1으로 예시적으로 나타낸 R,G,B컬러광의 광로를 추측함으로써, 실시예 2와 마찬가지인 동화소혼색표시가 가능해진다. 또한, 녹색광 G2의 광선이 지시하는 바와 같이, 어떤 화소의 흑색표시는 화소전극(261)이 플렉싱됨으로 인해, 그 반사광이 투영렌즈 및 접안렌즈 등의 개구부로부터 벗어남에 의한 것이다.
또, 종래예에서 상기 설명한 바와 같은 소위 R,G,B모자이크가 없는 고화질의 멋진 컬러영상표시가 가능해진다.
도 24A, 24B, 24C는 본 발명의 실시예 6의 구성을 도시한 개략도로서 투과형 액정패널을 사용하는 투사형 액정표시장치를 도시한 것이다. 도 24A는 실시예 6의 상면도, 도 24B는 그 정면도, 도 24C는 측면도이다.
도 24A 내지 도 24C에 있어서, (1)은 투영렌즈 (200)은 마이크로어레이를 가진 투과형 액정패널, (40)은 적색광만을 반사하는 R반사다이크로익미러(dichroic mirror), (41)은 청색 및 녹색광만을 반사하는 B/G반사다이크로익미러, (42)는 청색광만을 반사하는 B반사다이크로익미러, (43)은 모든 색의 광을 반사하는 고반사 미러, (50)은 프레즈넬렌즈, (51)은 볼록렌즈, (6)은 로드형 인티그레이터, (7)은 타원반사기, (8)은 금속 할로겐램프나 UHP등의 아크램프를 각각 나타낸다.
여기서, R반사 다이크로익미러(40), B/G반사다이크로익미러(41), B반사다이크로익미러(42)는 도 2A 내지 2C에 도시한 바와 같은 분광반사특성을 가진다. 고반사미러(43)을 포함하여, 이들 다이크로익미러는 도 3의 사시도에 도시한 것과 같이 3차원배열되고, 백색조명광을 R,G,B로 색분해하도록 조절하고 원색광 R,G,B가 서로 다른 방향에서 3차원적으로 액정패널을 조명하도록 설계된다.
광속의 진행과정에 따라서 설명하면, 램프(8)로부터의 백색광속은 먼저 타원반사기(7)에 의해 그 전방의 인티그레이터(6)의 광입사표면(6a)상에 집광되며, 인티그레이터(6)를 그 내면에 의해 반복적으로 반사하면서 통과함에 따라 단면의 광강도분포가 균일해진다. 인티그레이터(6)의 광출사표면에서 나온 광속은 볼록렌즈(51)와 프레즈넬렌즈(50)에 의해 평행하게 되어 x축 방향을 향하여(도 24B 참조), B반사다이크로익미러(42)로 입사한다.
이 B반사다이크로익미러(42)에서는, 청색광 B만을 z축방향으로, 즉, 아래쪽으로(도 24B참조) 반사하여 z축에 대하여 소정의 각도로 R반사다이크로익미러(40)쪽으로 진행한다.
한편, 청색광 B이외의 적색 및 녹색광 R/G는 B반사다이크로익미러(42)를 통과하여 고반사미러(43)에 의해 z축방향(아래쪽)으로 우측각도로 반사되어, R반사다이크로익미러(40)쪽으로 진행한다. 여기서 도 24A에 의거하여 말하자면, B반사다이크로익미러(42)와 고반사미러(43) 모두, 인티그레이터(6)로부터의 광속(x축 방향)을 z축방향으로(아래쪽으로)반사하도록 배치하고, 고반사미러(43)는, y축과 평행한 축을 회전축으로 하여 xz평면에서의 x 및 z축으로부터 단 45°만큼 회전되어 있다.
또한, B반사다이크로익미러(42)는, 회전축으로서, y축과 평행한 축을 회전축으로 하여 xz평면에서 45°보다 작은 각도로 회전되어 있다. 따라서, 고반사미러(43)에 의해 반사되는 적색 및 녹색광 R/G는 z축방향으로 우측각도로 반사되는 반면, B반사다이크로익미러(42)에 의해 반사되는 청색광 B는 z축에 대하여 xz평면에서 소정의 각도로 기울어진 상태에서 아래쪽으로 진행한다.
액정패널(2)상에서 청색광 B와 적색 및 녹색광 R/G의 조명범위를 서로 일치하도록 하려면, 고반사미러(43)와 B반사다이크로익미러(42)의 이동량과 기울기(tilt)량을, 각 색광의 주광선이 액정패널(200)상에서 서로 교차할 수 있도록 선택한다.
다음, 아래쪽(z축방향)으로 향한 3원색광 R,G,B 는 R반사다이크로익미러(40)와 B/G 반사다이크로익미러(41)쪽으로 진행한다. 이들 미러(40), (41)은 B반사다이크로익미러(42)와 고반사미러(43)아래 위치되고, B/G반사다이크로익미러(41)는 x축과 평행한 축을 회전축으로 하여 yz평면에서의 y 및 z축에 대해서 45°만큼 기울어지고 , R반사다이크로익미러(40) 또한 x축과 평행한 축을 회전축으로 하여 yz평면에서 45°보다 작은 각도로 설정된다.
따라서, 이들 미러로 입사하는, 컬러광 R,G,B중에서 청색 및 녹색광 B/G는 R반사다이크로익미러(40)를 통과하여, B/G반사다이크로익미러(41)에 의해 Y축의 +방향의 우측각도로 반사되어 xz평면에 수직으로 배치된 액정패널(2)를 조명한다. 청색광 B는 상기 설명한 바와 같이(도 24A, 24B참조), x축에 대하여 소정의 각도로 (xz평면 기울기) 진행하므로, B/G반사다이크로익미러(41)에 의해 반사된 후, y축에 대하여 소정의 각도를(xy평면기울기) 유지한 채로 이 각을 입사각으로 하여(xy평면방향)액정패널(200)을 조명한다.
녹색광 G는 B/G반사다이크로익미러(41)에 의해 우측각도로 반사되어 y축의 +방향으로 진행하여, 액정패널(200)을 0°의 입사각으로, 즉, 액정패널을 수직으로 조명한다. 또한 적색광(R)은, 이전에 설명한 바와 같이, B/G반사다이크로익미러(41)의 앞에 배치된 R반사다이크로익미러(40)에 의해 y축의 +방향으로 반사되지만, 도 24C (측면도)에 도시한 바와 같이, y축방향에 대해 소정의 각도로 (yz평면 기울기) y축의 +방향으로 진행하여, y축에 대한 이 각을 입사각(yz평면의 방향)으로 액정패널(200) 을 조명한다.
액정패널(200)상에서 각 색 광 R,G,B의 조명범위를 서로 일치하도록 하려면, 상기 설명한 바와 같이, B/G반사다이크로익미러(41)와 R반사다이크로익미러(40)의 이동량과 기울기량을, 각 색 광의 주요광선이 액정패널(200)상에서 서로 교차할 수 있도록 선택한다. 또한, 도 2A, 2B, 2C에 도시한 바와 같이, B/G반사다이크로익미러(41)의 차단파장은 570nm이고, R반사다이크로익미러(40)의 차단파장은 600nm이므로, 필요없는 오렌지색광은 B/G반사다이크로익미러(41)를 투과하여 버려진다. 이에 의해, 최적의 광밸런스를 얻을 수 있다.
후에 설명하는 바와 같이, 컬러광 R,G,B는 액정패널(200)에 의해 편광조정되어, 영상광이 되어 y축의 +방향으로 진행하여, 투영렌즈(1)를 통하여 스크린(도시안함)상으로 확대·투사된다. 여기서, 액정패널(200)을 조명하는 컬러광 R,G,B는 패널상으로의 입사각이 서로 다르므로, 액정패널을 투과하여 변조된 광R,G,B는 패널부로부터의 출사각도 서로 다르다. 따라서 투영렌즈(1)로서는 이들 광 모두를 도입하기에 충분히 큰 렌즈직경 및 구경을 가지는 렌즈를 사용한다. 그러나, 투영렌즈(4)로 입사하는 전체 광속의 기울기는 각 색 광이 마이크로렌즈를 2회 통과하여 평행광이 되므로 액정패널(200)로 입사하는 전체 광속의 기울기와 동일하다.
그러나, 도 13에 도시한 바와 같이, 종래기술에 의한 투과형에서는, 액정패널로부터 출사한 광속은 마이크로렌즈의 집광작용분도 더해져 보다 크게 넓어지므로, 이 광속을 도입하는 투영렌즈는 보다 큰 숫자구경이 요구되기 때문에, 투영렌즈는 고가(expensive)가 된다. 그러나, 본 실시예에서는, 액정패널(2)로부터의 전체 광속의 기울기가 종래의 예에서 보다 작으므로, 보다 작은 숫자구경을 가지는 투영렌즈로도 스크린상에서 충분히 밝은 투영영상을 얻을 수 있기 때문에, 보다 값싼 투영렌즈를 사용할 수 있다.
이하, 여기서 사용되는 본 발명에 의한, 액정패널(200)에 대해 설명한다. 도 25는 액정패널(200)의 모식적 확대단면도(도 24A∼도 24C의 yz평면에 해당)를 도시한 것으로서, (21), (21')은 마이크로렌즈기판, (22), (22')는 마이크로렌즈, (23), (23')는 시트유리, (24)는 투명대향전극, (225)는 TN액정층, (226)은 투명화소전극, (227)은 액티브매트릭스구동회로를 각각 가리킨다. (47), (46)은 크로스니콜(cross nicol)관계에 있는 한쌍의 편광플레이트를 나타낸다.
마이크로렌즈(22), (22')는, 소위 이온교환방법에 의해 알칼리계 유리로 형성된 유리기판(21), (21')의 표면상에 형성하며, 화소전극(226) 피치의 2배 피치로 2차원적으로 배열되는 어레이 구조로 형성한다. 마이크로렌즈어레이의 입사측 및 출사측상으로 시트유리(23), (23')를 확실하게 접착한다. 액정층(225)으로는 소위 투과형으로 적응한 소위 TN모드의 네마틱(nematic)액정을 사용하며 이곳에 어떠한 전계도 인가되지 않은 상태에서, 도시하지 않았지만, 배향층에 의해 소정의 배향층을 유지한다. 화소전극(226)은 TTO로 구성되며 시트유리(23)상에 형성한다.
액티브매트릭스구동회로부(227)는 베이스로서 소위 비정질 또는 폴리실리콘 박막을 가지는 소위 TFT회로로서, 화소전극(226)을 액티브매트릭스구동시키고, 시트유리(23')상에 형성되며, 도 29에 도시한 바와 같은 레이아웃(layout)을 가진다. (301), (302), (323)은 각각 B,G,R 신호영상선, (310)은 게이트선, (321)∼(323)은 TFT, 문자 (226r), (226g), (226b)는 각각 R,G,B투명화소전극을 각각 가리킨다.
또한, 게이트선드라이버(수직레지스터등) 및 신호선드라이버(수평레지스터 등)은 회로매트릭스의 주변부에 제공된다(상세한 설명은 후에 한다). 이들 주변드라이버 및 액티브매트릭스구동회로부는, R,G,B원색영상신호를 소정의 각 R,G,B화소내로 기록하도록 구성되고, 각 화소전극(226)에는 컬러필터가 없지만, 이미, 액티브매트릭스구동회로부(227)에 의해 내부에 기록된 원색영상신호에 의해 R,G,B화소로서 구별되어 있고, 후에 설명할 R,G,B 화소배열을 형성한다.
액정패널(200)을 조명하는 녹색광 G는, 이전 설명한 대로, 액정패널(200)에 수직으로 입사한다. 이들 광선중에서, 마이크로렌즈(22a)에 입사하는 광속에 대한 예가 도 25의 화살표 G로 표시되어 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 이 G광속은 마이크로렌즈에 의해 집광되어 G(녹색)화소전극(226g)을 조명한다. 다음 액정층(225)을 통과한 후, TFT쪽의 마이크로렌즈(22'a)를 통하여 액정패널 밖으로 출사한다. 이와 같이, G광선이 액정층(225)을 통과할 때, 편광기(46)에 의해 행해진 선형 편광된 광을 가지는 녹색광 G 는 화소전극(226g)에 인가된 신호전압에 의해 화소전극(226r)과 대향전극(24)사이에 형성된 전계에 의해 배향상태가 변화된 액정에 의해 편광변조를 받는다.
여기서, 분광기(47)를 통과하여 투영렌즈(1)쪽으로 진행하는 편광된 광의 양은 이 편광변조의 정도에 의해 변화되므로, 화소의 소위 농담계조표시(gradation harmony display)가 행해지게 된다. 한편, 상기 설명한 바와 같이, 도면에서 단면(yz평면)의 비스듬한 방향으로 입사하는 적색광R 역시 편광기(46)에 의해 행해진 선형편광된 광을 가진다. 마이크로렌즈(22b)에 입사하는 적색광속R이, 도 25의 화살표R(in)로 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈(22b)에 의해 집광되어, 마이크로렌즈(22b) 의 바로 밑에서 아래쪽으로 이동한 위치에 있는 R(적색)화소전극(226r)을 조명한다. 다음 이 R화소전극(226r)을 통과한 후, 도시한 대로 역시 TFT측(G/R(out))의 마이크로렌즈(22a)를 통하여 패널을 출사한다.
이번에는, 적색편광된 광속 R이 R화소전극(226r)에 인가된 신호전압에 의해 R화소전극(226r)과 대향전극(24)사이에 또한 형성된 전계에 의해 그 배향상태가 변화된 액정에 의해 편광변조를 받아 액정패널로부터 출사한다. 그러므로, 상기 설명한 녹색광 G의 경우와 같이 적색광 R이 영상광이 되어 R화소농담계조표시를 행한다.
다음, 도 25에 있어서, G화소전극(226g) 및 R화소전극(226r)상의 컬러광 G 및 R은, 각각, 서로 부분적으로 중첩하여 서로 간섭하는 것처럼 보이지만, 이것은 액정층의 두께가 전형적으로 과장되어 그려져 있기 때문이며, 실제 액정층의 두께는 5μ이하인 상태이고, 이 두께는 시트유리의 두께 50∼100μ와 개개의 화소사이즈에 비해 매우 작으므로 그러한 간섭은 일어나지 않는다.
도 26A, 26B, 26C는 본 실시예에서의 색분해 및 색합성의 원리를 도시한 것으로서, 도 26A는 액정패널(200)의 대표적 상면도, 도 26B, 26C는, 각각 도 26A에 있어서, 선 26C-26C(x방향)및 선 (26B-26B)(z방향)에 따라 절단한 모식단면도이다.
도 26C는 yz단면을 도시한 도 25에 대응하는 것으로서, 마이크로렌즈(22)로 입사하는 녹색광 G및 적색광 R의 입사 및 출사방식을 나타낸다. 이로부터 알 수 이는 바와 같이, 각 G(녹색)화소전극은 각 마이크로렌즈의 바로 밑에 배치되고, 각 R(적색)화소전극은 마이크로렌즈(22)간의 경계 바로 밑에 배치된다.
따라서, R화소전극상으로의 적색광R의 입사각 θ는, 그 tanθ가, 교대로 배열된 G 및 R화소의 화소피치와 마이크로렌즈·화소전극간 거리사이의 비와 동등할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다. 한편 도 26B는 액정패널(200)의 xy단면에 해당한다. 이 xy단면에 대해서는, B(청색)화소전극과 G(녹색)화소전극은 도 26C에서와 같이 교대로 배열되며, 각 G화소전극은 각 마이크로렌즈(22)의 중앙 바로 밑에 배치되고, 각 B화소전극은 마이크로렌즈(22)간의 경계바로 밑에 배치된다.
또, 액정패널(200)을 조명하는 청색광 B는, 상기 설명한 대로, 도면에서의 단면(xy평면)에 대해서 비스듬한 방향에서 입사하므로, 청색광 R의 경우처럼, 각 마이크로렌즈(22)에서 출사한 청색광 B는 B(청색)화소전극을 통과하여, 도시한 대로, 청색광이 입사한 마이크로렌즈(22)바로 밑의 위치에 있는 마이크로렌즈(22')의 x 방향으로 인접한 마이크로렌즈(22')로부터 출사한다.
B화소전극상의 액정에 의한 변조 및 액정패널로부터의 청색광선 B의 투영은 상기 설명한 녹색광 G 및 적색광 R의 경우와 마찬가지이다. 또한 각 B화소전극은 마이크로렌즈(22)간의 경계 바로 밑에 배치되므로,
액정패널상으로의 청색광 B의 입사각 θ 역시, 그 tanθ가, 적색광 R의 경우처럼 교대로 배열된 G및 B화소의 화소피치와 마이크로렌즈·화소전극간 거리사이의 비와 동등할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 설명한 액정패널에서는 R,G,B컬러화소의 배열이 z방향에 대하여 RGRGRG...이고, x방향에 대하여 BGBGBG...이다. 도 26A는 그 평면적인 배열을 도시한 것이다.
도 26A에 도시한 바와 같이, 각 화소의 사이즈는 길이, 폭 모두, 즉, x,y방향 모두에 있어서 각 마이크로렌즈 사이즈의 약 절반이고, 화소의 피치 역시 마이크로렌즈피치의 절반이다. 또한, 각 G화소는, 평면적으로도 각 마이크로렌즈(22)의 중앙 바로 밑에 위치하고, 각 R화소는 z방향으로의 G화소간의 경계 및 z방향으로 배열된 마이크로렌즈간의 경계에 위치하고, 각 B화소는 x방향으로의 G화소간의 경계 및 x방향으로 배열된 마이크로렌즈간의 경계에 위치한다. 또한 마이크로렌즈 유닛의 형상은 사각형(화소변 사이즈의 두배인 변사이즈)이다.
도 27은 본 실시예에 의한 액정패널(200)의 부분확대상면도이다. 도 27에 있어서, 점선격자(29)는 화면요소를 구성하는 R,G,B 3색화소의 집합체를 나타낸다. 즉, 도 25의 액티브매트릭스 구동회로부(227)에 의해 R,G,B화소가 구동될때, 점선격자(29)로 나타낸 R,G,B 3색화소는 동일한 화상요소의 위치에 대응하는 R,G,B 영상신호에 의해 구동된다.
여기서, R화소전극(226r), G화소전극(226g), B화소전극(226b)으로 이루어진 화상요소에 주목하면, R화소전극(226r)은, 화살표 r1으로 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈(226b)에서 출사하여 비스듬하게 입사하는 적색광 R에 의해 조명되고, 그통과적색광 R은 점선화살표 r2로 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈(22a)바로 아래의 마이크로렌즈(22'a)(도시안함)를 통해 출사한다. B화소전극(226b)는, 화살표 b1으로 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈(22C)에서 출사하여 비드듬하게 입사하는 청색광 B에 의해 조명되고, 그 통과 청색광 B는 점선화살표 b2로 나타낸 바와 같이, 역시 마이크로렌즈 (22a)바로 아래의 마이크로렌즈(22'a)(도시안함)를 통해 출사한다. 또한 G화소전극(226g)는, 정면·후면쪽의 화살표 g1으로 나타낸 바와 같이, 마이크로렌즈(22a)로부터 수직으로(지면 뒤쪽을 향한 방향으로) 입사하는 녹색광 G에 의해 조명되고, 그 통과광 G 역시 마이크로렌즈(22a)바로 밑의 마이크로렌즈(22'a)를 통해 지면의 뒤쪽방향으로 수직으로 출사한다.
이와 같이, 본 실시예에 의한 액정패널에서는, 화상요소를 구성하는 R,G,B컬러화소에 대하여, 마이크로렌즈어레이의 표면상으로 3원색조사광의 입사위치가 서로 다르지만, 이들 광의 출사는 공통의 마이크로렌즈(이 경우에는, 마이크로렌즈(22'a))로부터 행해진다. 이것은 다른 모든 화상요소(R,G,B 화소단위)에 대해서도 성립한다.
따라서, 액정패널(200)의 마이크로렌즈어레이를 도 28에 도시한 바와 같이, 액정패널(200)로부터의 모든 출사광을 투영렌즈(1)를 통하여 스크린(9)상이나 벽상으로 투영할 때 스크린(9)상에 비추도록 조정하는 경우, 그 투영영상은, 도 9에 도시한 바와 같은 마이크로렌즈의 격자내에 각 화상요소를 구성하는 R,G,B화소단위로부터의 출사광이 혼색된 상태, 즉 동화소혼색된 상태의 화상요소가 구성되어진다. 따라서, 상기 설명한 복수의 실시예에서와 같이, 소위 R,G,B모자이크없는 고화질의 양호한 컬러영상표시가 가능해진다.
본 발명에 의하면 이상과 같이, R,G,B의 각 화소(컬러화소)와 그 표면에 설치된 마이크로렌즈의 구성을 적절히 설정한 표시패널을 사용함으로써 투사상 또는 관찰상에 모자이크가 없이, 양호한 질의 프리컬러영상을 관찰 및 투사할 수 있는 표시패널 및 그것을 사용한 투사형표시장치를 달성할 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 투사형표시장치에 있어서는, 마이크로렌즈부의 표시패널과 각각 다른 방향에서 각 원색광을 조명하는 광학시스템 등을 사용함으로써, 1개의 화상요소(화소단위)를 구성하는 1조의 R,G,B화소로부터의 변조후의 출사광이 동일한 마이크로렌즈를 통하여 출사하도록 함으로써, R,G,B모자이크가 없는 질감의 매우 양호한 컬러영상표시가 가능해진다.
또, 각 화소로부터의 광속은 마이크로렌즈를 2회통과하여 거의 평행하게 되므로, 투사형표시장치를 구성하는 경우에는, 숫자구경이 작은 간소화한 투영렌즈를 사용해도 스크린상에서 밝은 투영영상을 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중, 하나의 컬러화소를 공유하도록, 제 1방향으로 배치된 2개의 조합과 상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 상기 2개의 컬러화소의 상기 조합과 다른 2개의 컬러화소의 조합을 가지는 화소단위로 구성되며, 상기 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와; 상기 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 상기 복수개의 마이크로렌즈가 상기 기판상의 화소단위어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  2. 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중, 상기 제 1컬러화소를 공유하도록, 제 1방향으로 배치된 제 1과 제 2컬러화소의 조합과 상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 상기 제 1과 제 3컬러화소의 조합을 가지는 화소단위로 구성되며, 상기 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와; 상기 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 1피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 상기 복수개의 마이크로렌즈가 상기 기판상의 화소단위어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1컬러화소는 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치되고, 상기 제 2컬러화소는 상기 마이크로렌즈어레이의 마이크로렌즈간의 경계부에 해당하는 위치에 상기 제 1방향으로 위치되고, 상기 제 3컬러화소는 상기 마이크로렌즈어레이의 마이크로렌즈간의 경계부에 해당하는 위치에 제 2방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 1컬러화소는 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치되고, 상기 제 2컬러화소는 상기 마이크로렌즈어레이의 마이크로렌즈간의 경계부에 해당하는 위치에 상기 제 1방향으로 위치되고, 상기 제 3컬러화소는 상기 마이크로렌즈어레이의 마이크로렌즈간의 경계부에 해당하는 위치에 제 2방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  5. 제 1항 또는 3항에 있어서, 상기 3개의 컬러화소는 반사전극으로 구성되고 반사표시모드의 액정을 구성하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  6. 제 1항 또는 3항에 있어서, 상기 3개의 컬러화소는 반사전극으로 구성되고 반사전극의 DMD동작을 사용하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  7. 제 1항 또는 3항에 있어서, 상기 3개의 컬러화소는 액정을 사용하며, 동일한 배열상태에 있는 2개의 마이크로렌즈어레이는 이들 사이에 액정층이 샌드위치되도록 상기 액정층에 대하여 대칭위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  8. 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중, 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치된 상기 제 1컬러화소를 공유하도록, 제 1방향으로 배치된 제 1과 제 2컬러화소의 조합과 상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 상기 제 1과 제 3컬러화소의 조합을 가지는 화소단위로 구성되며, 상기 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와, 상기 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 1피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 상기 복수개의 마이크로렌즈가 상기 기판상의 화소단위어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 표시패널과; 제 1컬러광은 상기 표시패널에 수직으로 입사하도록 하고, 제 2컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 1방향에서 기울어져서 입사하도록 하고, 제 3컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 2방향에서 기울어져서 입사하도록 하는 조명수단과; 상기 표시패널에 의해 광변조된 광선을 소정의 표면상으로 투사하는 투사수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 화소단위를 구성하는 3개의 컬러화소로부터의 광선을 동일한 마이크로렌즈를 통과하여 상기 투사수단에 입사하는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  10. 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중, 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치된 상기 제 1컬러화소를 공유하도록, 제 1방향으로 배치된 제 1과 제 2컬러화소의 조합과 상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 상기 제 1과 제 3컬러화소의 조합을 가지는 화소단위로 구성되며, 상기 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와, 상기 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 1피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 상기 복수개의 마이크로렌즈가 상기 기판상의 화소단위어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 표시패널과; 제 1컬러광은 상기 표시패널에 수직으로 입사하도록 하고, 제 2컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 1방향에서 기울어져서 입사하도록 하고, 제 3컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 2방향에서 기울어져서 입사하도록 하는 조명수단과; 상기 표시패널에 의해 광변조된 광선을 소정의 표면상으로 투사하는 투사수단을 가지며, 상기 표시패널에 의해 광변조된 화소단위를 구성하는 3개의 컬러화소로부터의 반사광이 동일한 마이크로렌즈를 통과하여 상기 투사수단으로 향하는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 조명수단은 광원으로부터의 백색광을, 복수개의 다이크로익미러를 사용하여, 복수개의 컬러광으로 색분해하여, 상기 복수개의 다이크로익미러의 위치에 의해서, 상기 복수개의 컬러광이 각 컬러광에 대해 서로 다른 방향으로 상기 3개의 컬러화소를 조사할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 투사수단은 상기 마이크로렌즈의 배치표면이나 그 부근을 소정의 표면상으로 투사하는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  13. 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중, 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치된 상기 제 1컬러화소를 공유하도록, 제 1방향으로 배치된 제 1과 제 2컬러화소의 조합과 상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 상기 제 1과 제 3컬러화소의 조합을 가지는 화소단위로 구성되며, 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치된 상기 제 1컬러화소를 상기 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와, 상기 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 1피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 상기 복수개의 마이크로렌즈가 상기 기판상의 화소단위어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 표시패널과; 제 1컬러광은 상기 표시패널에 수직으로 입사하도록 하고, 제 2컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 1방향에서 기울어져서 입사하도록 하고, 제 3컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 2방향에서 기울어져서 입사하도록 하는 조명수단과; 상기 표시패널에 의해 광변조된 광선을 상기 광선에 의거한 영상정보를 관찰할 수 있도록 관찰자의 안구로 향하게 하는 접안렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 직시형표시장치.
  14. 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중, 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치된 상기 제 1컬러화소를 공유하도록, 제 1방향으로 배치된 제 1과 제 2컬러화소의 조합과 상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 상기 제 1과 제 3컬러화소의 조합을 가지는 화소유니트로 구성되며, 상기 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와, 상기 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 1피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 상기 복수개의 마이크로렌즈가 상기 기판상의 화소단위어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 표시패널과; 제 1컬러광은 상기 표시패널에 수직으로 입사하도록 하고, 제 2컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 1방향에서 기울어져서 입사하도록 하고, 제 3컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 2방향에서 기울어져서 입사하도록 하는 조명수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제 1, 제 2, 제 3의 3개의 컬러화소중, 상기 마이크로렌즈의 중앙부에 해당하는 위치에 위치된 상기 제 1컬러화소를 공유하도록, 제 1방향으로 배치된 제 1과 제 2컬러화소의 조합과 상기 제 1방향과 다른 제 2방향으로 배치되고 상기 제 1과 제 3컬러화소의 조합을 가지는 화소단위로 구성되며, 상기 화소단위가 기판상에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소단위어레이와, 상기 제 1방향 및 제 2방향으로의 2개의 컬러화소의 피치가 1피치인 복수개의 마이크로렌즈로 구성되며, 상기 복수개의 마이크로렌즈가 상기 기판상의 화소유니트어레이상에 2차원적으로 배열된 마이크로렌즈어레이를 가지는 표시패널과; 제 1컬러광은 상기 표시패널에 수직으로 입사하도록 하고, 제 2컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 1방향에서 기울어져서 입사하도록 하고, 제 3컬러광은 상기 표시패널에 상기 제 2방향에서 기울어져서 입사하도록 하는 조명수단을 가지며, 상기 표시패널에 의해 광변조된 화소단위를 구성하는 3개의 컬러화소로부터의 출사광은 동일한 마이크로렌즈를 통과하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제 2항 또는 4항에 있어서, 상기 3개의 컬러화소는 반사전극으로 구성되고 반사표시모드의 액정을 구성하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  17. 제 2항 또는 4항에 있어서, 상기 3개의 컬러화소는 반사전극으로 구성되고 반사전극의 DMD동작을 사용하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  18. 제 2항 또는 4항에 있어서, 상기 3개의 컬러화소는 액정을 사용하며, 동일한 배열상태에 있는 2개의 마이크로렌즈어레이는 이들 사이에 액정층이 샌드위치되도록 상기 액정층에 대하여 대칭위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  19. 제 10항에 있어서, 상기 조명수단은 광원으로부터의 백색광을, 복수개의 다이크로익미러를 사용하여, 복수개의 컬러광으로 색분해하여, 상기 복수개의 다이크로익미러의 위치에 의해서, 상기 복수개의 컬러광이 각 컬러광에 대해 서로 다른 방향으로 상기 3개의 컬러화소를 조사할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
  20. 제 10항에 있어서, 상기 투사수단은 상기 마이크로렌즈의 배치표면이나 그 부근을 소정의 표면상으로 투사하는 것을 특징으로 하는 투사형표시장치.
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