KR19980081802A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1쌍의 기판상에 방향이 다른 배향구조를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 표시면상에서 고른 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공한다. 해결수단은 1쌍의 기판 사이에 액정층을 홀드하는 액정 변조 소자로서, 기판 법선에서 소정 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 입사하는 광의 투과율이 액정층에 인가되는 전압의 변화에 대해서 극소점을 나타내고, 입사 방향을 변화 시키면 극소점의 전압도 변화하는 액정 공간 변조 소자와, 상기 액정 공간 변조 소자의 거의 전면에, 상기 소정 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 조명광을 조사하는 조명 광학계와, 상기 액정층에 상기 조명광에 대해서 상기 투과율의 극소점을 부여하는 전압과 거의 동일한 전압을 인가할 수 있는 구동 회로를 갖는다.

Description

액정 표시 장치

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 광의 입사 각도에 따라서 광의 투과율이 변화되는 특성을 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 액정 분자의 배향을 제어함으로서, 소망의 표시를 행한다. 액정층에 특히 구동 전압을 인가하지 않은 상태에서 액정 분자를 소망의 방향으로 배향시키기 위해서 러빙(rubbing)등의 배향 구조가 사용된다. 러빙은 기판상에 폴리이미드등의 배향막을 도포하고, 그 표면을 러빙포 등으로 소정 방향으로 문질러 행해진다.

통상 액정 분자는 러빙 방향을 연하여 배향되고, 러빙의 시점 방향에 대해서 러빙의 종점 방향이 기판 표면으로부터 상승하는 프리 틸트(pre-tilt)를 나타낸다.

따라서. 러빙 방향은 백터량으로서 취급할 수 있다. 백터의 방향은 예를 들어 러빙의 시점으로부터 종점을 향하는 방향이 된다.

대표적인 액정층의 배향 구조로서, 트위스트 네마틱(twisted nematic)구조가 알려져 있다. 액정층을 사이에 끼운 1쌍의 기판상에 직교하는 방향으로 러빙이 이루어지고, 액정 분자는 기판 표면에 평행한 면내에서, 한쪽의 기판으로부터 다른쪽 기판을 향해서 90。 등의 소정의 트위스트를 나타낸다.

서로 직교하는 흡수축(또는 투과축)을 갖는 한쌍의 편광자를 액정층의 외측에 배치하면, 전압을 인가하지 않은 상태가 광투과 상태(온), 전압을 인가한 상태가 차광 상태(오프)가 된다. 이것을 노멀리 온(노멀리 화이트)이라 한다.

서로 흡수측(또는 투과축)을 평행하게 하면, 전압을 인가하지 않은 상태가 차광 상태(오프), 전압을 인가한 상태가 광투과 상태(온)가 된다. 이것을 노멀리 오프(노멀리 블랙)라 한다.

액정층에 의한 화상의 표시 형태로서는, 관찰자가 직접 액정층을 보는 직시형, 및 액정층을 통과한 광을 스크린상 등에 투사하여, 관찰자가 스크린을 보는 투사형이 알려져 있다.

도9a, 도9b에 종래의 기술에 의한 투사형 트위스트 네마틱 액정 표시 장치의 구성예를 나타낸다. 도9a에 있어서, 1쌍의 유리 기판(101, 102)이 액정층(103)을 사이에 끼워 액정 표시 소자(액정 공간 변조 소자)(110)를 구성하고 있다. 유리 기판(101, 102)의 내측 표면상에는 구동 소자나 배선이 형성되고, 그 위를 러빙한 배향막이 덮여져 있다.

러빙 방향은 화살표(R1, R2)로 나타낸 바와 같이 양 유리 기판에 직교하고, 또 수평 방향, 수직 방향에 대해서 45。의 각도로 배치되어 있다. 액정 표시 소자(110)의 외측에는 1쌍의 편광자(116, 117)가 배치되어 있다. 편광자(116, 117)의 편광축(P1, P2)이 인접하는 유리 기판(101, 102) 상의 러빙 방향(R1. R2)과 평행한 경우(노멀리 온(노멀리 화이트)형)을 나타낸다. 또 편광축(P1, P2)을 파선과 같이 R1, R2와 직교 시켜도 좋다.

조명 광학계(111)는 포물 면경과 그 초점에 배치된 점광원을 포함하고, 평행광선속을 편광자(116)와 액정 표시 소자(110)에 수직으로 공급한다. 액정 표시 소자(110)를 투과한 광은 필드 렌즈(112)에 의해서 집속되어, 투사 렌즈(114)로 입사한다. 투사 렌즈(114)는 액정 표시 소자(110)의 화상을 스크린(119) 상에 확대하여 투사한다. 여기서 스크린(119)의 높이를 조정하기 위해서, 광축(O)은 액정 표시(110), 스크린(119)의 중심으로부터 벗어난 위치에 편심되어 설정되어 있다.

도9b는 액정 표시 소자(110)로의 입사광의 입사각을 파라미터로 하고, 액정 표시 소자(110)에 인가되는 전압과 액정 표시 소자를 투과하는 투과광의 투과율의 관계를 나타낸 그래프이다. 상술한 구성에서는 액정 표시 소자(110)에 전압을 인가하지 않은 상태가 광투과 상태이고, 투과율이 가장 높다. 액정 표시 소자에 인가하는 전압을 증가해 가면, 투과율은 서서히 감소하여 얼마 되지 않아 0이 된다. 이 특성은 도9b의 그래프 중 실선으로 나타내고 있다.

조명 광학계(111)가 액정 표시 소자(110)에 공급하는 광속(光束)이 기판 표면에 수직이 아닌 성분을 포함하는 경우에, 도9b에 나타낸 투과율 곡선은 실선에서 파선 또는 점선으로 변화한다.

입사광의 방향이 도9a에 나타낸 수평 방향으로부터 아래측으로 변환된 경우에 도9b의 투과율 곡선은 파선으로 나타낸 것으로 변화한다. 수직 입사의 경우 보다도 신속하게 투과율이 저하하고, 일단 극소치를 취한 후 재차 상승하고, 다시 저하한다.

입사광의 방향이 수평 방향으로부터 윗측으로 변화하면, 도9b에 나타낸 투과율 곡선은 점선과 같이 변화한다. 즉, 인가 전압의 증대에 대해서 투과율이 저하는 비율이 감소하고, 전체적으로 상승하는 경향을 나타낸다.

액정 표시 소자(110)로 입사하는 입사광의 방향이 넓어지면, 도9b에 나타낸 실선, 파선, 점선의 투과율곡선이 혼재하게 된다. 즉, 수직 입사광을 거의 차단할 수 있는 상태여도, 아래측으로부터 입사하는 광 및 윗측으로부터 입사하는 광을 완전히 차단할 수 없다. 따라서 고콘트라스트의 화상을 제공하기 위해서는 입사광의 입사 방향을 액정 표시 소자의 기판 표면에 수직으로 유지할 필요가 있다.

상술한 바와 같이, 액정 표시 소자에 대해서 수직으로 입사광을 입사함으로서 특성이 고른 액정 표시 소자를 제공할 수 있다. 그러나 엄밀하게 수직 입사광만을 액정 표시 소자에 공급하는 것이 용이하지 않다. 이 때문에 콘트라스트는 겨우 200 정도로 제한되어 버린다.

또 입사광의 입사 방향이 퍼지면, 액정 표시 소자의 화면상에 콘트라스트가 변화해 버릴 가능성이 높다. 예를 들어, 전면을 흑표시로 하고자 하는 경우에는, 콘트라스트가 전면에 균일하게 유지되지 않으면, 화면내에 스트라이프 모양등의 바람직하지 않는 패턴이 발생한다.

본 발명의 목적은 표시면상에 고른 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 콘트라스트가 높은 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치를 설명하기 위한 사시도, 단면도 및 그래프.

도2는 액정 표시 소자를 조명하는 조명 광학계를 설명하기 위한 개략도.

도3은 액정 표시 소자에 입사하는 광의 입사각도가 변화한 때의 투과율 변화의 모양을 나타낸 그래프.

도4는 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도 및 필드 렌즈의 평면도.

도5는 본 발명의 실시예에 의한 단판형 단색 액정 표시 장치의 구성을 나타낸 평면도.

도6은 본 발명의 실시예에 의한 3판형 컬러 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도.

도7은 본 발명의 실시예에 의한 단판형 컬러 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 및 그 일부 확대도.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도 및 블록 회로도.

도9는 종래의 기술에 의한 액정 표시 장치를 나타낸 개략 단면도 및 그래프.

※부호의 설명

1, 2. 유리 기판 3. 액정층

4. 조명광 5. 점광원

6. 포물면경 7. 슬릿

8. 집광렌즈 9. 원통상 렌즈

10. 액정 표시 소자 11. 조명 광원

12. 필드렌즈 13. 렌즈 중심

14. 투사 렌즈 15. 집광 렌즈

16, 17, 편광자 18. 투사 렌즈

19. 스크린 31. 홀로그램 소자

32. 액정 표시부 33. 게이트 드라이버

34. 데이터 드라이버 36. 데이터 전압 변환 회로

37. 카운터 회로

본 발명의 한 관점에 의하면, 한쌍의 기판 사이에 액정층을 홀드하는 액정 변조 소자로서, 기판 법선에서 소정 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 입사되는 광의 투과율이 액정층에 인가되는 전압의 변화에 대해서 극소점을 나타내고, 입사 방향을 변화시키면 극소점의 전압도 변화하는 액정 공간 변조 소자와, 상기 액정 공간 변조 소자의 거의 전면에, 상기 소정 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 조명광을 조사하는 조명 광학계와, 상기 액정층에 상기 조명광에 대해서 상기 투과율이 극소점을 부여하는 전압에 거의 동등한 전압을 인가할 수 있는 구동회로를 갖는 액정 표시 장치가 제공된다.

기판 법선에서 소정의 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 입사되는 광의 투과율이 액정층에 인가되는 전압의 변화에 대해서 극소점을 나타낸 액정 공간 변조 소자를 사용하고, 조사광을 소정 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 공급함으로서 인가 전압에 대해 투과율의 변화가 고른 특성만을 이용할 수 있다. 투과율의 극소점에서는 투과율이 낮은 값을 보존하여, 급격한 변화를 나타내지 않는다. 따라서 표시 특성상 거의 동일하다고 보여지는 범위의 전압을 이용할 수 있다.

조명광의 입사 방향을 선택하고, 액정층에 투과율의 극소점을 부여하는 전압과 거의 동등한 전압을 인가함으로서 전면에 걸쳐 광학 특성이 고른 액정 표시 장치가 제공된다.

또 극소점을 부여하는 전압은 수직 입사의 투과광이 거의 0이 되는 전압보다도 낮기 때문에, 액정 공간 변조 소자를 구동하기 위한 전압을 저전압화 하는것도 가능하게 된다.

(실시예)

본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치를 도1a 내지 도1e를 참조하여 설명한다.

도1a, 도1b는 액정 표시 소자의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도 및 단면도이다. 1 쌍의 유리 기판(1, 2)이 액정층(3)을 사이에 끼워 액정 표시 소자를 구성한다. 유리 기판(1, 2)의 내측 표면상에는 전극, 구동 소자, 필터 등이 형성되고, 또 그 표면을 배향막이 덮여져 있다. 배향막에는 화살표(R1, R2)로 나타낸 방향으로 러빙이 행해지고 있다. 입사측 유리 기판(1)의 러빙 방향(R1)의 시점을 S1으로 하고, 출사측 유리 기판(2)의 러빙 방향(R2)의 시점을 S2로 한다.

유리 기판(1, 2)에 평행한 면내에서, 시점 S1으로부터 S2로 향하는 방향을 정 방향으로 할 때 조명광(4)은 입사측 유기 기판(1)에 대해서 부 방향으로부터 정방향을 향해 입사한다. 이 조명광(4)이 수평 방향과 이루는 각도는 도1b에 나타낸 바와 같이 θ1이 된다.

도1c, 도1d는 조명광(4)이 입사 방향을 위쪽에서 본 평면도이다.

도1c에서는 조명광(4)은 평행한 광속이고, 도1b에 나타낸 바와 같이, 수평면에 대해서 θ1 경사진 방향으로 진행한다. 도1d에서는 조명광(4a)은 집속하는 광속이고, 조명광(4b)은 발산하는 광속이다. 이들의 경우에도, 각 조명광(4a, 4b)은 측방에서 본 때에는 도1b에 나타낸 바와 같이 수평면으로부터 θ1의 각도를 이루는 평면내에 배치되어 있다.

액정 표시 소자의 기판 평면을 수직으로 하고, 수평면내의 입사광의 각도를 ø 로 나타내고, 수직 면내의 입사광의 각도를 θ로 나타낸 때, 도1c의 입사광이 부의 일정한 값을 나타내고, ø은 0이다. 도1d에 나타낸 입사광은 θ가 부의 일정 값이고, ø는 정의 값으로부터 부의 값에 걸쳐 확산 영역을 갖고, 그 평균값은 0이다.

도1c, 도1d에서, 액정 표시 소자에 평행 광속이나 집속 또는 발산하는 광속이 입사하는 경우를 나타냈으나. 이와 같은 입사 광속을 어떻게 형성하는 가를 도2a∼도2c를 참조하여 설명한다.

도2a, 도2b는 평균 광속의 작성 방법을 나타낸다. 도2a에서, 포물면경(6)의 초점 보다도 떨어진 위치에 점광원(5)이 배치되어 있다. 이 때문에 점광원(5)에서 발하여 포물면경(6)에서 반사된 광은 집속하는 광속이 되어 슬릿(7)의 개구부를 향해서 진행한다. 개구부를 통과한 후에 렌즈(8)에 의해서 발산 광속은 평행 광속(4)으로 변환된다.

도2b에서는 포물면경(6)의 초점에 점광원(5)이 배치되어 있다. 점광원(5)에서 발한 광은 포물면경(6)에서 반사되어, 평행 광속(4)을 형성한다.

또 도2a, 도2b에서, 점광원(5)에서 포물면경을 향하지 않는 광을 차폐하기 위해서 차폐판이 배치되어 있다. 그러나 이 차폐판이 없어도, 포물면경(6)으로부터 떨어진 위치에서 광을 이용함으로서, 평행 광속 이외의 광량은 충분히 저레벨로 할 수 있다.

도2c는 평행 광속을 1 방향에 관해서 집속 광속이나 발산 광속으로 변환하기 위한 구성을 나타낸다. 원통상 렌즈(9)로 평행 광속(4)이 입사하고, 집속 광속(4a)이 형성되어 있다. 또 원통상 렌즈(9)가 볼록 렌즈인 경우를 나타냈으나. 오목 렌즈로 하면 발산 광속을 얻는다. 원통상 렌즈를 사용함으로서, 수직 면내에서의 광의 진행 방향을 변화시키지 않고, 수평면내에서의 광의 진행 방향을 평행, 집속, 발산으로 변화시킬 수 있다.

도1b에 나타낸 바와 같이, 한쌍의 유리 기판(1, 2)의 내측 표면상의 전극이나 구동 소자에는 전원(V)으로부터 구동 전압이 스위치(SW)를 거쳐서 공급된다. 또 기판내측 표면의 온도를 온도 센서(D)로 검출하거나 표시상의 밝기의 불균일을 관찰하면서 구동 전압(V)을 제어해도 좋다.

도1e는 도1a∼도1d에 나타낸 액정 표시 장치의 인가 전압을 변하시킨 때의 투과율의 변화를 나타낸 그래프이다. 어느 온도(Temp1)에서는 투과율(T)이 인가 전압(V)의 증대와 함께 저하하고, 어느 인가 전압(V1)에서 극소치를 나타내고, 또 인가 전압이 증가하면, 투과율(T)은 재차 증가한다. 이 특성은 입사광의 입사각(θ1)의 경우에 성립하는 특성이 있다.

동일한 입사각이어도 액정층의 온도가 변화하면, 투과율 곡선이 변화한다. 예를 들어, 온도(Temp1)보다도 높은 온도(Temp2)에서는 투과율은 더 신속하게 감소하고, 더 낮은 인가 전압(V2)에서 극소점을 나타내고, 그후 인가 전압을 인가하면 재차 증대한다. 즉 온도(Temp2)에서는 액정층에 전압(V2)을 인가했을 때 투과율이 극소가 된다.

도3a, 도3b는 액정 표시 소자에 인가하는 인가 전압과 액정 표시 소자를 투과하는 투과광의 투과율 관계를 더 상세하게 나타낸 그래프이다.

도3a는 25℃의 특성을 나타낸다. 입사광이 수평면으로부터 0。∼12。 범위에서 1도 간격으로 변화한때 투과율 곡선이 어떻게 변화하는 지를 나타내고 있다. 입사 각도가 커짐에 따라 투과율의 감소는 더 신속하게 진행하고, 극소점의 위치는 더 저전압의 인가 전압에서 발생하고 있다.

도3b는 60℃에 있어서, 동일한 특성을 나타낸다. 투과율의 변화 모양은 25℃ 때와 거의 동일하나 투과율의 변화 크기나 극소점이 발생하는 인가 전압의 위치가 온도에 따라서 변화하고 있음을 알수 있다. 즉, 온도를 상승시키면, 투과율의 감소는 보다 신속하게 발생하고, 투과율의 극소점을 발생시키는 인가 전압은 더 저전압이 된다.

또 3a, 도3b에 나타낸 바와 같은 투과율과 인가 전압의 관계는 수직 방향의 광 진행 방향에 대해서는 민감하나, 수평면내의 광진행 방향에 대해서는 둔감하다. 따라서 도2c에 나타낸 바와 같이 집속 광속이나 발산 광속을 사용해도 평행 광속에 대한 투과율 곡선과 거의 동일한 특성을 이용할 수 있다.

도2d는 이와 같은 퍼짐이 있는 광속을 이용할 때의 입사광의 진행 방향을 개략적으로 나타낸다. 횡축(ø)은 수평면내의 입사각도를 나타내고, 종축(θ)은 수직 면내의 입사 각도를 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 수평면내의 각도(θ)가 확산 영역을 갖고 있어도, 수직 면내의 각도(θ)가 거의 일정한 값이면, 도1e에 나타낸 바와 같은 균일한 특성을 얻을 수 있고, 극소점에 맞춘 인가 전압을 선택함으로서, 양호한 흑표시를 얻을 수 있다.

도1b에 나타낸 바와같이 액정 표시 소자의 유리 기판의 법선을 포함하는 수직인 면내에서 입사광의 각도를 일정치(θ1)로 유지하고, 액정(3)에 투과율(T)이 극소가 되는 전압을 인가함으로서 투과율은 극소값을 나타낸다.

액정층의 온도가 변화한 때에는 변화된 온도에 맞추어서 인가 전압(V)을 변화시키면 동일한 양호한 흑표시를 얻을 수 있다.

또 도9b를 참조하여 설명한 바와 같이, 투과율이 극소점을 나타낸 후 재차 상승하는 특성에서, 극소점이 발생하는 인가 전압은 수직 입사에 대해 투과율이 최소가 되는 전압보다도 낮다. 따라서 수직 입사의 경우에 비해서, 더 낮은 인가 전압에 의해서 액정 표시 장치를 구동할 수 있다.

또 입사측 유리 기판 및 출사측 유리 기판에 특정 방향의 러빙이 행해지는 경우를 예로 들어 설명했으나, 입사측 유리 기판의 러빙 방향과 출사측 유리 기판의 방향이 반전된 경우에는 수평면에 대한 입사광의 각도의 부호도 반전된다. 즉, 수평면 윗쪽으로부터 아랫쪽으로 향하는 방향으로 입사광이 향한다. 기타 배치에 의해서 액정 표시 소자의 법선 방향으로부터 소정 방향으로 입사 방향이 경사지는 것은 당업자에게 자명한 것이다.

또 액정 표시 소자의 면적이 작은 경우에는 액정 표시 소자로 입사된 광속을 그 대로 투사 렌즈에 입사하고, 스크린 상에 투사시킬 수 있다. 액정 표시 소자의 면적이 큰 경우에는 이와 같은 방식에 의하면, 큰 투사 렌즈를 사용할 필요가 생긴다.

도4a, 도4b는 투사 렌즈를 대형화하지 않고, 큰 액정 표시 소자를 사용할 수 있는 구성을 나타낸다.

조명 광원(11)으로부터 평행 광속이 액정 표시소자(10)로 경사진 방향으로부터 입사한다. 액정 표시 소자(10)의 출사광은 필드 렌즈(12)에 의해서 투사 렌즈(14)내에 집속하여 공급된다. 투사 렌즈(14)는 집속하는 광속을 받아, 스크린에 화상을 투영한다.

도4b는 도4a의 구성에서 사용하는 필드 렌즈(12)에 적합한 구성을 나타낸다. 필드 렌즈(12)는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)로 구성되어 있다. 프레넬 렌즈를 사용함으로서, 얇은 렌즈에 의해서 넓은 면적을 갖는 렌즈를 사용할 수 있다. 또 필드 렌즈의 렌즈 중심(13)을 도4b에 나타낸 바와 같이 렌즈의 면적의 중앙보다도 아랫쪽으로 배치함으로서 투사 렌즈(14)와 액정 표시 소자(10)를 평행하게 배치하고, 또 액정 표시 소자(10)에 대해서 아랫쪽으로부터 조명광을 공급할 수 있다.

도5는 단판 구성의 액정 표시 장치의 구성을 나타낸 평면도이다. 조명광원(11)으로부터 평행 광속(4)이 집광 렌즈(15)로 공급된다. 집광 렌즈(15)는 평행 광속을 집광 광속으로 변환하고, 편광판(16), 액정 표시 소자(10), 편광판(17)의 적층 구조에 공급한다. 액정 표시 소자(10)는 입사광을 변조하여, 편광판(17)으로부터 출사 시킨다. 공간 변조된 화상광은 투사 렌즈(18)에 의해서 스크린(19) 상에 투사된다. 또 상술한 바와 같이 액정 표시 소자(10)로 입사하는 입사광은 지면에 대해서 위 또는 아래로 경사진 방향으로부터 입사된다. 또한 액정 표시 소자(10)가 컬러 필터를 구비한 것이면, 컬러 표시가 가능하다.

도6은 3판 구성의 컬러 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다. 액정 투사 장치(20)는 광원부(11), 투사 렌즈(18)를 포함하고, 내부에 3매의 액정 표시 소자(10G, 10B, 10R)을 갖는다.

광원(11)은 램프(21)와 자외/적외 컷 필터(22) 및 다이크로익 필터(dichroic filter)(23)를 포함하여 구성되어 있다. 광원(11)으로부터 공급된 평행 광속은 다이크로익 미러(DM1)에 의해서 2개의 성분으로 분리된다. 청색 성분(B)은 다이크로익 미러(DM1)를 투과하고, 전반사 미러(M1)에 의해서 반사되어 집광 렌즈(15B)에 의해서 집광되어 청색용 액정 표시 소자(10B)로 입사한다.

녹색성분 및 적색 성분은 다이크로익 미러(DM1)에 의해서 반사되고, 다음에 다이크로익 미러(DM2)를 조사한다. 다이크로익 미러(DM2)는 녹색 성분을 투과시켜, 적색 성분을 반사시킨다. 적색 성분(R)은 적색용 집광 렌즈(15R)에 의해서 집광되고, 적색용 액정 표시 소자(10R)로 입사한다.

녹색 성분(G)은 집광 렌즈(15G)에 의해서 집광 되어, 녹색용 액정 표시 소자(10G)로 입사한다.

녹색용 액정 표시 소자(10G)로부터 출사된 광은, 전반사 미러(M2)에 의해서 반사되고, 다이크로익 미러(DM4)를 투과하여 투사 렌즈(18)로 입사된다. 적색용 액정 표시 소자(10R)를 출사한 적색 화상은 다이크로익 미러(DM3, DM4)에 의해서 반사되어, 투사 렌즈(18)로 입사한다.

청색용 액정 표시 소자(10B)를 출사한 광은 다이크로익 미러(DM3)를 투과하고, 다이크로익 미러(DM4)에 의해서 반사되어, 투사 렌즈(18)로 입사한다.

이와 같이, RGB의 3색용의 3매의 액정 표시 소자를 사용하고, 3색으로 분해된 입사광을 각각 공간 변조하고, 재차 합성함으로서 스크린 상에 컬러 화상을 투사할 수 있다.

도7a, 도7b는 단판의 액정 표시 소자를 사용하여 컬러 표시를 행하는 경우의 구성을 나타낸다. 도7a는 액정 표시 소자의 평면도를 나타내고, 도7b는 그 일부의 확대도를 나타낸다. 단판에서도 도5와는 다른 구성이고, 액정 표시 소자(10)는 컬러 필터가 불필요 하다.

광원(11)은 램프(21)와 필터(22)를 포함하고, 도6에 나타낸 구성과 동일한 구성을 갖는다. 본 구성에서는 백색광이 그대로 집광 렌즈(15)를 거쳐서 편광판(16), 홀로 그램 소자(31)를 거쳐서 액정 표시 소자(10)에 입사한다.

도7b에 나타낸 바와 같이. 액정 표시 소자(10)는 한쌍의 컬러 기판(1, 2) 사이에 액정층(3)을 사이에 끼운 구성이고, 수평 방향으로 청색용 셀(B), 녹색용 셀(G), 적색용 셀(R)이 인접하여 배치되어 있다. 즉 액정 표시 소자(10)는 수평 방향으로 색분해한 입사광을 받는 구성으로 되어 있다.

홀로그램 소자(31)는 홀로그램에 의해서 색분해와 집광을 행하는 소자이다. 홀로그램으로 입사된 백색광은 청색 성분, 녹색 성분, 적색 성분으로 각도 분해되고, 각각 집광되어 액정 표시 소자(10)의 청색셀(B), 녹색셀(G), 적색셀(R)로 입사된다.

액정 표시 소자(10)의 출사광은 편광판(17)을 거쳐서 프레넬 렌즈(12)로 입사하여 투사 렌즈(18)로 공급된다. 투사 렌즈(18)는 공급된 3색의 광성분을 스크린(19)상에 투사하고, 컬러 화상을 형성한다.

이상 액정 표시 소자의 법선에 대해 어느 방향에 대해서는 일정한 입사 각도를 갖는 입사광을 사용하는 경우를 설명했다. 그러나 액정 표시 소자의 회로 구성을 변경함으로서, 상기 소정의 방향에 대해서도 확산 영역이 있는 광을 이용할 수 있다.

도8a, 도8b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도8a에서, 집광 렌즈(15)는 액정 표시 소자(10)에 대해서 어느 방향으로도 집속하는 광속을 공급한다. 즉, 도1b의 구성과 비교하면, 입사광의 수직방향 입사 각도(θ)는 일정치가 아니고 서서히 변화하는 값을 취한다. 그러나 액정 표시 소자(10)의 법선 방향에 대해서 수직면(4면) 내에서 부의 각도만을 취한다. 즉 입사광의 입사 방향은 변화하나 도1e에 나타낸 바와 같이 투과율 곡선이 극소치를 갖는 특성만을 이용한다. 입사각도가 변화하면, 도3a, 도3b에 나타낸 바와 같이 투과율이 극소치를 나타낸 인가 전압이 변화한다.

도8a에 나타낸 바와 같이 집광 렌즈(15)는 각종의 입사 각도를 갖는 입사광을 액정 표시 소자(10)로 공급하나, 액정 표시 소자(10)의 어느 위치에만 착안하면, 입사 각도는 일정하다. 즉 액정 표시 소자(10)의 수직 방향 위치에 따라서 입사각도가 변화하고 있다.

도8b는 이와 같은 구성의 액정 표시 소자를 구동하는 구동 회로의 회로도를 나타낸다. 매트릭스 상의 다수의 액정 표시셀을 포함하는 표시부(32)에는 수평 방향으로 온/오프 신호를 부여하는 게이트 드라이버(33) 및 수직 방향으로 화상 신호를 부여하는 데이터 드라이버(34)가 인접 배치되어 있다.

화상 데이터 신호(DT)는 데이터 전압 변환 회로(36)를 거쳐서 데이터 드라이버(34)에 공급된다. 데이터 전압 변환 회로(36)는 수평 동기 신호(HS) 및 수직 동기신호(VS)를 받고 또 카운터 회로(37)의 출력을 받는다.

카운터 회로(37)는 수직 동기 신호(VS)를 받은 때에 리셋되고, 수평 동기 신호(HS)를 때마다 카운트 업 또는 카운트 다운 하는 카운터이다. 즉 카운터(37)의 출력 신호를 받음으로서 표시부(32)의 어느 수평 주사선(수직 방향 위치)이 표시되어 있는지를 알 수 있다.

표시부(32)의 주사선의 위치는 도8a에 나타낸 바와 같이 입사 각도와 1:1로 대응하고 있다. 데이터 전압 변환 회로(36)는 수직 방향 위치에 따라서 일정한 계수를 화상 데이터(DT)에 승산함으로서 , 표시부(32)의 수직 방향 위치 맞춤된 구동 전압을 형성한다. 이와같은 구성으로 함으로서, 표시부(32)에 종방향 및 횡방향으로 확산 영역이 있는 조명광을 공급하고, 또 균일한 흑표시를 부여할 수 있다.

이상 실시예를 따라 본 발명을 설명했으나. 본 발명은 이들에 제한 되는 것은 아니고, 예를 들어 여러 가지 변형, 개량, 조합이 가능함을 당업자에게는 명백하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 표시 화면내에서 균일한 흑표시를 실현하는 것이 가능한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

또 조명광이 액정 표시 소자에 수직으로 입사하는 경우에 비해서 더 낮은 인가 전압에 의해서 액정 표시 소자를 구동할 수 있다.

Claims (9)

1. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 홀딩하는 액정 변조 소자로서, 기판 법선에서 소정 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 입사되는 광의 투과율이 액정층으로 인가되는 전압의 변화에 대해서 극소점을 나타내고, 입사 방향을 변화시키면 극소점의 전압도 변화하는 액정 공간 변조 소자와,

   상기 액정 공간 변조 소자의 거의 전면에, 상기 소정 방향으로 경사진 입사 방향으로부터 조명광을 조사하는 조명 광학계와,

   상기 액정층에 상기 조명광에 대해서 상기 투과율이 극소점을 부여하는 전압에 거의 동등한 전압을 인가할 수 있는 구동 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 조명 광학계가, 상기 액정 공간 변조 소자의 위치에 따라서 달라지는 입사 방향으로부터 조명광을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제2 항에 있어서, 상기 구동 회로가 상기 액정 공간 변조 소자의 위치에 따라서 달라지는 전압을 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 조명 광학계가 상기 소정 방향과 직교하는 방향에 관해서 확산 영역이 있는 입사각을 갖는 조명광을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 공간 변조 소자에 관해서 상기 조명 광학계와 역측에서, 상기 1쌍의 기판과 거의 평행하게 배치되고, 회전 대칭인 특성을 갖고, 또 회전 대칭 중심이 편심되어 있는 필드 렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제1항 또는 제4항 또는 제5항 중 어느 한항에 있어서, 상기 조명 광학계의 광축과 상기 조명광의 진행 방향이 상기 소정 방향에 관해서 거의 평행한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 광학계가, 백색광원과 백색광의 3원색광으로 각도 분해하는 분광 소자를 포함하고, 상기 3원색광이 각도 분해되는 방향이 상기 경사진 소정 방향과 거의 직교하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 분광 소자가 홀로그램 소자인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액정 공간 변조 소자가 노멀리 화이트형 구성이나, 광 투과 영역에 스페이서를 포함하지 않는 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.