KR20010106237A

KR20010106237A - 액정프로젝터

Info

Publication number: KR20010106237A
Application number: KR1020010025914A
Authority: KR
Inventors: 아오토카츠히데; 야나가와카오루
Original assignee: 가나이 쓰토무; 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2001-11-29
Also published as: CN1178091C; TWI296056B; EP1154653A2; US6454416B2; KR100596700B1; JP2001318426A; EP1154653A3; JP3768381B2; US20010040669A1; CN1323995A; EP1154653B1

Abstract

본 발명은 색분해를 위한 광학계를 구비한 칼라 액정프로젝터에 관한 것이다.

본 발명의 상기 광학계는 광원으로부터 광을 받는 선형 편광자와, 상기 선형 편광자로부터의 입사된 광 중에서 제1원색광을 반사시키고, 제 2 및 제 3원색광을 투과시키는 거울과, 상기 거울로부터 입사된 제 2원색광의 편광방향을 90°회전시켜서 투과시키고, 제 3원색광을 편향방향의 변화없이 투과시키기 위한 제1 위상차판과, 상기 제1 위상차판으로부터 입사된 제2원색광을 투과시켜 제2 액정표시판넬로 입사시키고, 상기 제1 위상차판으로부터 입사된 제3월색광을 반사시켜 제3 액정표시판넬로 입사시키기 위한 제1 프리즘과, 상기 거울로부터 상기 제1 액정표시판넬로 상기 제 1 원색광을 입사시키기 위한 제 2 프리즘과, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 액정표시판넬로부터 각각 반사된 상기 제 1, 제 2 및 제3원색광을 합성하기 위한 다이크로익 프리즘으로 구성되는 칼라 액정프로젝터가 제시된다.

Description

액정프로젝터{COLOR LIQUID CRYSTAL PROJECTOR HAVING AN IMPROVED OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 액정프로젝터에 관한 것으로 특히 컬러표시용으로서 그 광학계의 개량에 관한 것이다.

이와 같은 액정프로젝터는 하나의 광원에서 백색광을 적색(R)광원, 녹색(G)광원 청색(B)의 원색광으로 분해하고 각각의 각 원색광을 적색용의 액정표시판넬 녹색용의 액정표시판넬 청색용의 액정표시판넬에 입사하고 각 액정표시판넬로부터 반사된 각 원색광은 합성되고 투사렌즈를 매개로 스크린상에 조사되도록 되어 있다.

그리고 종래 하나의 광원에서 백색광을 3개의 원색광으로 분해하고 편광(POLARIZED LIGHT)을 분해, 합성하는 수단으로서 각 원색별 한개의 편광빔 스플릿터를 3개, 3개의 원색광을 합성하는 수단으로 크로스 다이크로익프리즘을 1개이용한 구성으로 되어 있다.

그러나 이와같이 구성된 액정프로젝터는 색분해 및 색합성하는 광학계의 사이즈가 커지면서 2개의 편광빔 스플릿터와 한개의 크로스 다이크로익 프리즘을 매개로 2개의 액정표시판넬을 대향배치시킨 구성으로 이루어져 있기 때문에 대향반사에 의해 합성된 영상의 콘트라스트비가 작아져 버리는 불합리를 지적할 수 있다.

본 발명은 이와 같은 사정에 근거하여 이루어져 있고 그 목적은 소형 또는 경량의 액정프로젝터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 콘트라스트가 양호한 액정프로젝터를 제공하는 것이다.

본 원에 있어서 개시되는 발명가운데 대표적인 것의 개요를 간단하게 설명하면 이하와 같다.

광원으로부터 제1, 제2 및 제3원색광으로 광분해를 하기 위한 광학계와, 상기 제1, 제2 및 제3원색광에 각각 대응하는 제1, 제2 및 제3 반사형 액정표시판넬과, 스크린에 상기 광학계로부터 제1, 제2 및 제3원색광을 투사하기 위한 투사렌즈를 포함하는 칼라액정프로젝터에 있어서,

상기 광학계는, 광원으로부터 광을 받는 선형 편광자와,

상기 선형 편광자로부터의 입사된 광 중에서 제1원색광을 반사시키고, 제2 및 제3원색광을 투과시키는 거울과,

상기 거울로부터 입사된 제2원색광의 편광방향을 90°회전시켜서투과시키고, 제3원색광을 편향방향의 변화없이 투과시키기 위한 제1 위상차판과,

상기 제 1 위상차판으로부터 입사된 제 2원색광을 투과시켜 제 2 액정표시판넬로 입사시키고, 상기 제1 위상차판으로부터 입사된 제 3월색광을 반사시켜 제3 액정표시판넬로 입사시키기 위한 제 1 프리즘과,

상기 거울로부터 상기 제 1 액정표시판넬로 상기 제 1 원색광을 입사시키기 위한 제 2 프리즘과,

상기 제 1, 제 2 및 제 3 액정표시판넬로부터 각각 반사된 상기 제1, 제2 및 제 3원색광을 합성하기 위한 다이크로익 프리즘으로 구성된다.

본 발명의 다른 실시예로서,

광원과, 상기 광원으로부터 입사되는 광을 반사형 액정표시판넬에 의해 반사하고, 상기 반사형 액정표시판넬로부터 반사된 광을 투사하기 위한 광학계를 포함하는 칼라 액정프로젝터에 있어서,

상기 광학계는, 광원으로부터의 광중 제 1파장광, 제 2파장광 및 제 3파장광의 광을 반사하는 거울과,

상기 거울로부터 입사되는 제 2파장광을 그 편광방향을 90°회전시켜 투과시키고, 상기 제 3파장광을 편광방향의 변경없이 투과시키기 위한 제 1 위상차판과,

상기 제 1 위상차판으로부터 상기 제 2파장광을 투과시키고, 제 1 위상차판으로부터 제 3파장광을 반사시키기 위한 제 1 프리즘과,

상기 거울로부터의 제 1파장광을 반사시키기 위한 제 1반사형 액정표시판넬과,

상기 제 1프리즘으로부터 제 2파장광을 반사하기 위한 제 2 반사형 액정표시판넬과,

상기 제 1 프리즘으로부터의 상기 제 3파장광을 반사시키기 위한 제 3 반사형 액정표시판넬과, 상기 제 1, 제 2, 제 3 반사형 액정표시판넬로부터의 광을 합성하기 위한 다이크로익 프리즘을 포함하여 구성되고,

상기 제 1, 제 2 및 제 3 반사형 액정표시판넬은 액정층으로 입사되는 광을 반사하기 위한 반사전극을 각각 구비하고 있다.

이하와 같이 구성된 액정프로젝터는 상기 프리즘을 매개로 2개의 액정표시판넬을 배치시키는 것이 가능하기 때문에 종래 각 액정표시판넬별로 프리즘을 필요로 하고 있던 구성에 비하여 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

또한, 광원으로부터의 광원가운데 제 1의 광원을 반사시켜 제 2 및 제 3의 광원을 투과시키는 것으로서 프리즘이 아닌 미러를 이용하고 있다.

이로 인하여 액정프로젝터의 경량화를 도모하는 것이 가능하다.

그리고 3개가 필요한 액정표시판넬 가운데 2개는 상기 프리즘이 상호 직교하는 각변측에 각각 배치시키는 것이 가능하고 그들을 상기 프리즘을 매개로 하여 대향배치시키는 경우가 없어진다.

이로 인하여 한쪽의 액정표시판넬에 입사한 광원이 다른 쪽의 액정표시판넬에 입사하는 경우 없이 콘트라스트비를 향상시키는 것이 가능하다.

도 1 은 본 발명의 액정프로젝터의 실시예에 대한 개략도이다.

도 2A 및 도 2B 는 전계제어굴절모드의 하나로서 SPTN의 반사형 액정표시판넬의 동작을 나타내는 개략도이다.

도 3 은 본 발명의 실시예로서 반사전극이 형성된 구동회로기판의 평면 개략도이다.

도 4 는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5 는 본 발명의 실시예로서 구동회로기판에 투명기판을 중첩시킨 것을 나타내는 개략도이다.

도 6 은 접속된 신축프린트배선판을 구비하고 있는 액정표시판넬의 개략도이다.

도 7 은 본 발명의 실시예로서 액정표시장치를 구성하는 각 구성물의 분해도이다.

도 8 은 본 발명의 실시예인 액정표시장치의 평면도이다.

<주요부분에 대한 도면부호의 설명>

1 : 광원 2 : 렌즈

3 : 다이크로익 미러

4 : 제 1 편광 빔 스플릿터(제 2 프리즘) 5 : 다이크로익프리즘

6 : 제 1 위상차판 9 : 제 2 편광 빔 스폴릿터

10 : 제 2 위상차판 DR : 액정표시판넬

DG : 액정판넬 LG : 녹색광

LR : 적색광 LB : 청색광

DB : 청색용 액정표시판넬

이하, 본 발명에 의한 액정프로젝터의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 액정프로젝터의 실시예를 그 광로를 표시한 구성도이다.

광원(1)의 우측에는 조명광학계(2) 및 편광자(21)를 매개로 다이크로익 미러(3)가 배치되어 있다. 이 다이크로익 미러(3)의 미러면은 도안의 x방향에 대해서 45°의 각도를 갖고 배치되어 있다.

또한 그 다이크로익미러(3)의 위쪽에 근접하여 제 1의 편광빔 스플릿터(4)가 반사면을 x방향에 대해서(-)45°의 각도로 하여 배치되어 있다.

제 1의 편광빔 스플릿터(4)의 좌측에는 상기에 근접하여 청색용의 액정표시판넬(DB)이 배치되어 있다.

또한, 상기 다이크로익 미러(3)의 도안의 우측에 근접하여 제 2의 편광빔 스플릿터(9)가 그 반사면을 x방향에 대해서(-)45°의 각도로서 배치되어 있다.

또한 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 근접하여 상기 다이크로익 미러(3)측에는 제 1의 위상차판(6)이 구비되고 하측에는 녹색용의 액정표시판넬(DG)이 구비되고 우측에는 적색용의 액정표시판넬(DR)이 배치되어 있다.

또한 이 제 2의 편광빔 스플릿터(9)의 위쪽(제 1의 편광빔 스플릿터(4)의 우측)에는 다이크로익 프리즘(5)이 그 반사면은 x방향에 대해서 45°의 각도로서 배치되어 있다.

제 2의 편광빔 스피리터(9)와 다이크로익 프리즘(5)과의 사이에는 제 2의 위상차판(10)이 배치되어 있다.

그리고 다이크로익 프리즘(5)의 위쪽에 투사렌즈(7)가 배치되어 있다.

이와 같은 광학계를 갖는 액정프로젝터에 있어서 광원(1)에서의 광원은 조명광학계(2)와 편광자(21)에 입사 조준하여 분포가 균일화된 이른바 S편광을 형성하도록 되어 있다.

그리고 그 조명광학계(2)로부터의 광원은 다이크로익 미러(3)에 입사되도록 되어 있고 이 가운데 청색(LB)의 광원이 반사되어 x방향으로 부터 90°의 방향으로 광로가 교환되는 한편 황색의 광원은 투과되도록 되어 있다.

여기에서 이 다이크로익 미러(3)와 대체하여 다음에 나타내는 다이크로익 프리즘(5)과 같은 다이크로익 프리즘을 이용하여도 좋지만 이 실시예에서는 액정프로젝터의 경량화를 도모하기 위하여 그 다이크로익 미러(3)를 이용한 것으로 한다.

광로가 변경된 청색광원(LB)은 제 1의 편광빔 스플릿터(4)에 입사되고 여기에서 90°의 각도광로가 변경되고 그 제 1의 편광빔 스플릿터(4)에 근접하여 배치되는 청색용의 액정표시판넬(DB)에 입사되도록 되어 있다.

여기에서 청색용의 액정표시판넬(DB)은 간격을 두고 대향배치된 한쌍의 투명기판으로 이루어지는 외피기와 그 한쌍의 기판간에 끼워진 액정과 그 한쌍의 기판의 내면간에 매트릭스형으로 형성된 다수의 화소를 구비하고 이들의 각 화소의 액정은 외부로부터 화상신호에 근거하여 그들의 광투과율이 제어되도록 구성되어 있다.

그리고 이 실시예에 나타나는 액정표시판넬(DB)은 이른바 반사형으로 명하고 그 제 1의 편광빔 스플릿터(4)로부터의 광원이 광투과율이 제어된 각 화소의 액정을 투과한 후에 그 액정표시판넬(DB)에 설치된 반사판(혹은 막)에 의해 반사되고그 반사광이 액정에 의해 변조되어 다시 그 제 1의 편광빔 스플릿터(4)로 입사되도록 되어 있다.

또한, 이 액정프로젝터에는 이 청색용의 액정표시판넬(DB)외에 후 기술하는 바와 같이 적색용의 액정표시판넬(DR) 녹색용의 액정표시판넬(DG)도 구비하지만 그들의 구성은 청색용의 액정표시판넬(DB)과 동일하게 구성되어 있고 각 액정표시판넬에는 대응하는 색의 화상신호가 동시에 입력하여 구동되도록 되어 있다.

청색용의 액정표시판넬(DB)로부터 반사광은 상기 제 1의 편광빔 스플릿터(4)를 투과한 후에 다이크로익 프리즘(5)에 입사되도록 되어 있다.

이 다이크로익 프리즘(5)은 청색광원(LB)을 x측 방향에 대해서 90°의 방향으로 광로를 교환시키는 한편 적색의 광원(LR) 및 녹색광원(LG)은 투과시키도록 구성되어 있다.

이로 인하여 다이크로익 프리즘(5)에 입사된 청색광원(LB)은 그 다이크로익 프리즘(5)에 의해 투사렌즈(7)측에 이끌리게 되고 이어서 투사렌즈(7)에 의해 그 액정프로젝터로부터 이탈되어 배치되어 있는 스크린(8)면에 투사되도록 되어 있다.

상기 다이크로익 미러(3)를 투과한 황색의 광원은 제 1의 위상차판(6)을 투과하도록 되어 있고 이 제 1의 위상차판(6)에 의해 녹색광원(LG)과 적색광원(LR)으로 분리되도록 되어 있다.

즉 제 1의 위상차판(6)은 적색의 파장광역의 광원만을 그 편광방향을 90°회전시키도록 구성되어 있다.

적색광원(LR)은 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 입사되고 이 제 2의 편광빔스플릿터(9)를 그 상태로 투과하여 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 근접하여 배치되어 있는 적색용의 액정표시판넬(DR)에 입사 후 반사되어 다시 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 입사되도록 되어 있다.

적색용의 액정표시판넬(DR)의 액정에 의해 변조된 적색광원(LR)은 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 의해 x축방향에 대해서 90°방향으로 광로가 교환되고 또한 제 2의 위상차판(10)에 의해 그 편광방향이 90°회전되어 다이크로익 프리즘(5)을 그 상태로 투과하도록 되어 있다.

다이크로익 프리즘(5)을 투과하는 적생광원(LR)은 상기 기술의 청색광원(LB)과 합성되고 투사렌즈(7)를 매개로 스크린(8)에 투사되도록 되어 있다.

제 1의 위상차판(6)을 그 상태로 투과한 녹색광원(LG)의 광로는 상기 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 의해 x축에 대해서 -90°의 방향으로 변경되고 이 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 근접하여 배치되는 녹색용의 액정표시판넬(DG)에 입사한 후에 반사되어 다시 제 2의 편광빔 스플릿터(9)에 입사하도록 되어 있다.

녹색용의 액정표시판넬(DG)에 반사된 녹색광원(LG)은 이 액정표시판넬(DG)에 의해 변조된 광원이되고 그 상태로 상기 제 2의 편광빔스플릿터(9) 제2의 위상차판(10) 및 다이크로익 프리즘(5)을 투과하도록 되어 있다.

이 다이크로익 프리즘(5)을 투과하는 녹색광원(LG)은 상기 기술의 청색광원(LB) 적색광원(LR)과 합성되어 투사렌즈(7)를 매개로 스크린(8)에 투사되도록 되어 있다.

상기 기술한 구성에 있어서 3색의 광원을 합성하는 수단으로서 다이크로익프리즘(5)과 대체하여 다이크로익미러(3)와 같은 미러를 이용할 수도 있다.

그러나 이와 같은 경우 분해수차가 발생하기 쉽고 광학계의 출력단으로서 상기 기술과 같은 미러를 이용하는 것은 비적합한 것이 확인되었다.

이상 설명으로 명확해졌듯이 상기 기술한 액정프로젝터에 의하면 제 2의 편광빔 스플릿터(9)를 매개로 2개의 액정표시판넬(DG, DR)을 배치시키는 것이 가능하기 때문에 종래의 각 액정표시판넬별 편광빔 스플릿터를 필요로 한 구성과 비교하여 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

또한 광원 1로부터 광원 가운데 예를들면 청색광원(LB)을 반사시켜 녹색 및 적색광원(LG, LR)을 투과시키는 것으로서 다이크로익 프리즘이 아닌 다이크로익 미러(3)를 이용하고 있다.

이 경우 프리즘과 다른 흡수차가 발생하는 가능성이 있지만 광학계의 입력단에 있어서 특히 그것이 문제가 되는 경우는 없다.

그리고 2개의 액정표시판넬(DG, DR)은 상기 편광빔 스플릿터(9)가 상호 직교하는 각변측에 각각 배치시키는 것이 가능하고 그들을 이 편광빔 스플릿터를 매개로 대향배치시키는 것이 없어진다.

또한, 도 1에 파선으로 나타나는 바와 같이 제 1의 편광빔 스플릿터(4)와 다이크로익 프리즘(5)의 사이에 투과광의 편광 방향을 90°회전시키는 위상차판(20)을 배치한 경우 편광이 S편광이 되고 다이크로익 프리즘(5)으로 청색광원(LB)이 반사되기 쉬워지고 광이용 효율이 향상한다.

또한, 상기 위상차판 또는 유리판을 제 1의 편광빔 스플릿터(4)와 다이크로익 프리즘(5)의 사이에 배치하는 것에 의해 액정표시판넬(DR, DG, DB)의 출사광의 광로장을 맞추는 것이 가능하다.

또한, 제 1의 편광빔 스플릿터(4)와 상기 위상차판(20) 또는 상기 유리판과 다이크로익 프리즘(5)과 제 2의 위상차판(10)과 제 2의 편광빔 스플릿터(9)와 제 1의 위상차판(6)을 대향시키는 것에 의해 광로내의 불필요한 반사를 감소하는 것이 가능하고 콘트라스트비를 향상시키는 것이 가능하다.

또한 상기 기술한 액정프로젝터는 여기에 이용되는 액정표시판넬로서 이른바 반사형의 것을 이용한 것이지만 필히 여기에 한정되는 것이 아닌 투광형의 것이어도 좋다.

투과형의 것을 이용하는 경우 광학계에 의한 구성은 약간 변경되는 것이 있어도 상기 기술한 기본적인 구성에 있어서는 동일하게 구성되기 때문이다.

이상 설명한 점에서 명확해지듯이 본 발명에 의한 액정프로젝터에 의하면 소형화 또는 경량화의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

다음으로 본 발명에 의한 액정프로젝터에 이용하는 액정표시판넬에 대해서 설명한다.

도 2A 및 2B는 전계제어 복굴절모드(ELECTRICALLY CONTROLLER BIREFRINGENCE MODE)의 하나인 단일 편광판 트위스티드 네마틱(TWISTED-NEMATIC)모드(SPTN)의 반사형 액정표시판넬의 동작을 나타내는 개략도이다. 도 2A 및 2B에서는 이해하기 쉽게 하기 위하여 액정표시판넬(100)의 구성의 개략을 나타내고 있다. 액정표시판넬(100)의 상세에 대해서는 다음에 기술한다. 또한, 도 2A 및 2B에서는 분광, 합성하는 구성에 대해서는 생략하였다.

참조번호(REFERENCE NURMAL)(105)는 기판상(미도시)에 형성된 반사전극이고 106은 기판상(미도시)에 형성된 대향전극이고 103은 액정조성물이다. 참조번호(109)는 편광빔 스플릿터로 광원(미도시)에서의 입사광(L1)을 2개로 편광으로 분할하고 직선편광이 이루어진 광원(L2)을 출사한다. 도 2A 및 2B에서는 액정판넬(100)에 입사시키는 광원에 편광빔 스플릿터(109)를 투과한 광원(P편광)을 이용하는 경우를 나타내고 있지만 편광빔 스플릿터(109)에서 반사한 광원(S편광)을 이용하는 경우도 가능하다. 액정조성물(103)은 유전이방성이 플러스의 네마틱액정을 이용하고 액정분자 장(長)축이 반전전극(105)과 대향전극(106)에 대해서 평행하게 배열하고 있다. 또한, 액정분자는 반사전극(105)과 대향전극(106)상에 형성된 배향막(미도시)에 의해 반사전극(105)과 대향전극(106)과의 사이에 전압을 인가하지 않는 상태에서 약 90도 휘어진 상태로 배향하고 있다.

우선 도 2A에 반사전극(105)과 대향전극(106)과의 사이에 전압이 인가되어 있지 않는 경우를 나타낸다. 액정판넬(100)에 입사한 광원(L2)은 액정조성물(103)의 복굴절성에 의해 타원편광이 되고 반사전극(105)면에서는 원편광이 된다. 반사전극(105)에서 반사한 광원은 다시 액정조성물(103)안을 통과하고 다시 타원편광이 되고 출사시에는 직선편광으로 되돌아가고 입사광(L2)에 대해서 편광방향이 90도회전한 광원(L3)(S편광) 으로서 출사한다. 출사광(L3)은 다시 편광빔 스플릿터(109)에 입사하지만 편광빔 스플릿터(109)의 내부경계면에서 반사되어 출사광(L4)가 된다. 이 출사광(L4)을 스크린등에 조사하여 표시를 실행한다. 이 구성은 전압을 인가하고 있지 않는 경우에 광원을 출사하는 소위 노멀 리화이트(노멀오픈)로 불리운다.

도 2B에 반사전극(105)과 대향전극(106)과의 사이에 전압이 인가된 경우를 나타낸다. 액정조성물(103)에 전계가 인가되면 액정분자가 전계방향에 배열하기 때문에 액정분자에서 복굴절성의 영향이 약해진다. 그로 인하여 직선편광에서 액정판넬(100)에 입사한 광원(L2)의 상태로 반사전극(105)으로 반사되고 입사광(L2)와 동일한 편광방향의 광원(L5)으로서 출사한다. 출사광(L5)은 편광빔 스플릿터(109)를 투과하고 광원으로 되돌아간다. 그로 인하여 스크린에 광원이 조사되지 않기 때문에 흑색표시가 된다.

단일 편광판 트위스티드 네마틱 타입에서는 액정분자의 배향방향이 반사전극(105) 및 대향전극(106)이 형성되어 있는 기판의 주면과 평행하기 때문에 일반적인 배향방법을 이용하는 것이 가능하고 제조 프로세스의 안정성이 좋다. 또한 노멀 리화이트모드에서의 동작에서는 저전압측에서 일어나는 표시불량의 발생방지효과가 있다. 즉 노멀 리화이트 모드에서는 다크레벨(흑색 표시)이 고전압을 인가한 상태에서 구해지고 이 때 액정분자의 대부분이 기판면에 수직의 전계방향으로 정열되어 있기 때문에 다크레벨의 표시는 저전계인가시의 초기 배향상태에 그다지 의존하지는 않는다.

또한, 인간의 눈은 휘도얼룩을 휘도의 상대적인 비율로서 인식하고 또한 휘도의 대수관수에 가까운 반응을 한다. 그로 인하여 인간의 눈은 다크레벨의 변동에는 민감하다.

상기 이유에서 노멀 리화이트모드는 초기 배향상태에 의한 휘도얼룩방지에 대해서 유리한 표시방식이다.

상기 기술한 전계제어 복굴절모드에서는 액정표시판넬의 셀갭에 고휘도가 구해진다. 즉, 전계제어 복굴절모드에서는 광원이 액정층안을 통과하는 사이 생기는 이상광원과 정상광원의 사이의 위상차를 이용하고 있기 때문에 투광광 강도는 이상광원과 정상광원과의 사이의 감속도(RETERDATION)△n·d에 의존한다. 여기에서 △n은 굴절이방성으로 d는 스페이서(SPACER)에 의해 형성되는 액정표시판넬의 셀갭이다.

이로 인하여 본 실시예의 경우 표시얼룩을 고려하고 셀갭정밀도는 ±0.05㎛이하로 하였다. 또한, 반사형 액정표시판넬에서는 액정층에 입사한 광원은 반사전극에서 반사하고 다시 액정층을 통과하기 때문에 동일한 굴절이방성 △n의 액정을 이용하는 경우 투과형에 대해서 셀갭(d)은 절반이 된다. 일반 투과형 액정표시판넬의 경우 셀갭(d)은 5 ~ 6㎛정도인 것에 대해서 본 실시예에서는 약 2㎛이다.

본 실시예에서는 고도의 셀갭정밀도와 보다 좁은 셀갭에 대응하기 위하여 비즈를 분산하는 종래의 방법과 다르게 기둥형의 스페이서를 이용하였다.

도 3에 반사전극(105)이 형성되는 구동회로기판(101)의 평면개략도를 나타낸다. 구동회로기판(101)에는 반사전극(105)과 스페이서(104)가 배치되어 있다. 스페이서(104)는 고정밀도의 셀갭을 유지하도록 구동회로기판(101)의 전면에 매트릭스형으로 형성된다. 반사전극(105)의 각각은 액정표시판넬이 형성하는 화상의 최소의 화소를 형성한다. 그런데 도 3에서는 간략화를 위하여 종 4화소, 횡 5화소로 나타내었다.

도 3에서는 종 4화소 횡 5화소가 표시영역을 형성하고 있다. 액정표시판넬에서 표시하는 화상은 이 표시영역에 형성된다. 표시영역의 외측에는 더미화소(110)가 설치되어 있다. 이 더미화소(110)의 주변에 스페이서(4)와 동일한 재료로 주변프레임(111)이 설치되어 있다. 또한, 구동회로기판(101)상의 주변프레임(111)의 외측에는 씰재(112)가 도포된다. 참조번호(REFERENCE NUMERAL)113는 외부접속단자에서 액정표시판넬(100)에 외부로부터의 신호를 공급하는 것에 이용된다.

스페이서(104)와 주변프레임(111)의 재료에는 수지재료를 이용하였다. 수지재료로서 예를들면 주식회사JSR(일본)제의 화학증감형 네가티브 레지스트[BPR-113](상품명)을 이용하는 것이 가능하다. 반사전극(105)이 형성된 구동회로기판(101)상에 스핀코트법등으로 레지스트재를 도포하고 광원 및 마스크를 이용하여 레지스트를 스페이서(104)와 주변프레임(111)의 패턴에 노광한다. 그 후 제거제를 이용하여 레지스트를 현상하여 스페이서(104)와 주변프레임(111)을 형성한다.

스페이서(104)와 주변프레임(111)을 레지스트재등을 원료로 하여 형성하면 도포하는 재료막 두께로 스페이서(104)와 주변프레임(111)의 높이를 제어가능하고고정밀도로 스페이서(104)와 주변프레임(111)을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 스페이서(104)의 위치는 마스크패턴으로 결정하는 것이 가능하고 희망하는 위치로 정확하게 스페이서(104)를 설치하는 것이 가능하다.

액정 프로젝터에서는 화소상에 스페이서(104)가 존재하면 확대투영된 화상에 스페이서에 의한 환영이 보이는 문제가 있다. 스페이서(104)를 마스크패턴에 의한 노광, 현상으로 형성함으로써 영상표시를 할때 문제가 발생되지 않는 위치에 스페이서(104)를 설치하는 것이 가능하다.

또한, 스페이서(104)와 동시에 주변 프레임(111)을 형성하고 있기 때문에 액정조성물(103)을 구동회로기판(101)과 투명기판(102)(도 4참조)과의 사이에 봉입하는 방법으로서 액정조성물(103)을 구동회로기판(101)에 떨어뜨려 그 후 투명기판(102)을 구동회로기판(101)에 접합시키는 방법을 이용하는 것이 가능하다.

액정조성물(103)을 구동회로기판(101)과 투명기판(102)의 사이에 배치하고 액정판넬(100)을 조립한 후는 주변 프레임(111)에 의해 포위된 영역내에 액정조성물(103)이 보지된다. 또한, 주변 프레임(111)의 외측에는 씰재(112)가 도포되고 액정조성물(103)을 액정판넬(100)내에 봉입한다. 상기 기술한 바와 같이 주변 프레임(111)은 마스크 패턴을 이용하여 형성되기 때문에 높은 위치의 정밀도로 구동회로기판(101)상에 형성하는 것이 가능하다. 또한, 주변 프레임(111)은 씰재(112)의 형성영역의 경계도 고정밀도로 결정하는 것이 가능하다.

씰재(112)는 구동회로기판(101)과 투명기판(102)를 고정하는 역활로 액정조성물(103)에 있어서 유해한 물질이 진입하는 것을 방지하는 역할을 가지고 있다.유동성이 있는 씰재(112)를 도포한 경우에 주변 프레임(111)은 씰재(112)의 스토퍼가 된다. 씰재(112)의 스토퍼로서 주변 프레임(111)을 설치하는 것으로 액정조성물(103)의 경계와 씰재(112)의 경계에서의 설계유도를 좁게하는 것이 가능하고 액정판넬(100)의 단변에서 표시영역까지의 사이를 좁게(프레임협소화)하는 것이 가능하다.

주변 프레임(111)은 표시영역을 포위하도록 형성되어 있기 때문에 구동회로기판(101)의 표면에 대해서 액정분자배향을 위한 러빙처리를 실시할 때 주변 프레임(111)에 의해 주변 프레임(111)의 근방이 러빙불가능한 문제가 있다. 본 실시예의 경우 구동 회로기판(101)에 스페이서(104) 주변프레임(111)이 형성된 후에 액정분자배향막(미도시)가 도포된다. 그 후 액정조성물(103)의 분자가 일정방향으로 배향하도록 배향막을 미립자등을 이용하여 마찰하는 것으로 러빙처리가 실행된다.

러빙처리에 있어서 주변프레임(111)이 구동회로기판(101)에 의해 돌출하고 있기 때문에 주변 프레임(111)의 근방의 배향막은 주변 프레임(111)에 의한 단차에 의해 충분하게 마찰되지 않는다. 그로 인하여 주변프레임(111)의 근방에는 액정부자의 배향이 불균일한 부분이 발생하기 쉽다. 액정분자의 배향불량에 의한 표시얼룩의 표시가 나지 않도록 하기 위하여 주변 프레임(111)의 내측수 화소를 더미화소(101)로 하는 것으로 표시는 하지 않도록 하고 있다.

그런데 더미화소(110)를 설치하고 화소(105)와 동일하도록 신호를 공급하면 더미화소(110)와 투명기판(102)과의 사이에는 액정조성물(103)이 존재하기 때문에 더미화소(110)에 의한 표시도 관찰되어 버리는 문제가 발생한다. 노멀 화이트로사용하는 경우 액정조성물(103)에 전압을 인가하지 않으면 더미화소(110)가 백색으로 표시된다. 그로 인하여 표시영역의 경계가 명확해지지 않고 표시품질을 손상시킨다. 더미화소(110)를 차광하는 것도 가능하지만 화소와 화소의 간격은 수 ㎛이기 때문에 표시영역의 경계에 정밀도 좋은 차광프레임을 형성하는 것은 곤란하다. 여기에서 더비화소(110)에는 흑색표시가 되도록 전압을 공급하고 표시영역을 포위하는 흑색프레임으로서 관찰되도록 하고 있다.

다음으로 도 4를 이용하여 본 발명에 의한 액정표시장치의 화소부를 설명한다. 도 4는 본 발명의 한 실시예를 설명하는 모식단면도이다. 도 4에 있어서 참조번호 100는 액정판넬이고 101은 구동회로기판이고 102는 투명기판이고 103은 액정조성물이며 104는 스페이서이다. 스페이서(104)는 구동회로기판(101)과 투명기판(102)과의 사이에 일정간격의 셀갭(CELL GAP)(d)을 형성하고 있다. 이 셀 갭(d)에 액정조성물(103)이 끼워져 있다. 참조번호 105는 반사전극으로 구동회로기판(101)에 형성되어 있다. 참조번호 106은 대향전극으로 반사전극 105와의 사이에서 액정조성물(103)층에 전압을 인가한다. 참조번호 107, 108은 배향막으로 액정부자를 일정방향으로 배향시킨다. 참조번호 30은 액티브소자로 반사전극(105)에 전압을 공급한다.

참조번호 34는 드레인영역이고 35는 소스영역이고 36은 게이트전극이며 38은 절연막이고 39는 트랜지스터간을 전기적으로 분리하는 필드산화막이며 40은 보지전극이고 절연막 38을 매개로 구동회로기판(1)과의 사이에서 용량을 형성한다. 참조번호 41은 제 1의 층간막이며 42는 제 1의 도전막이고 43은 제 2의 층간막이고 44는 제 1의 차광막이고 45는 제 3의 층간막이고 46은 제 2의 차광막이며 47은 제 4의 층간막이고 48은 반사전극(105)을 형성하는 제 2의 도전막이다.

본 실시예의 액정판넬은 반사형이고 액정판넬(100)에 조사된 광원은 투명기판(102)측(도안의 상측)에서 입사하고 액정조성물(103)을 투과하여 반사전극(105)으로 반사하고 다시 액정조성물(103), 투명기판(102)을 투과하여 액정판넬(100)에서 출사한다. 액정판넬을 반사형으로 하고 구동회로기판(101)의 액정조성물(103)측면에 반사전극(105)을 형성한 경우 구동회로기판(101)에 불투명한 실리콘기판등을 이용하는 것이 가능하다. 또한 액티브소자(30)와 배선을 반사전극(105)의 아래에 설치하는 것이 가능하고 화소가 되는 반사전극(105)을 넓게하여 소위 고개구률을 실현하는 것이 가능한 이점이 있다. 또한, 액정판넬(100)에 조사되는 광원에 의한 열을 구동회로기판(101)의 뒷면에서 방열가능하게 한 이점도 있다.

다음으로 도 5에 구동회로기판(101)에 투명기판(102)를 중첩한 도를 나타낸다. 구동회로기판(101)의 주변부에는 주변프레임(111)이 형성되어 있고 액정조성물(103)은 주변프레임(111)과 구동회로기판(101)과 투명기판(102)으로 포위된 안에 보지된다. 중첩된 구동회로기판(101)과 투명기판(102)과의 사이에서 주변프레임(111)의 외측에는 씰재(112)가 도포된다. 씰재(112)에 의해 구동회로기판(101)과 투명기판(102)이 접착고정되고 액정판넬(100)이 형성된다.

다음으로 도 6에 나타나는 바와 같이 액정판넬(100)에 외부로부터의 신호를 공급하는 플렉시블 프린트배선판(80)이 외부접속단자(113)에 접속된다.

플렉시블 프린트배선판(80)의 양외측의 단자는 다른 단자와 비교하여 길게형성되고 투명기판(102)에 형성된 대향전극(106)에 접속되고 대향전극용단자(81)를 형성하고 있다. 즉, 플렉시블 프린트배선판(80)은 구동회로기판(101)과 투명기판(102)의 양쪽에 접속되어 있다.

종래의 대향전극(106)으로의 배선은 구동 회로기판(101)에 설치된 외부접속단자에 플렉시블 프린트배선판이 접속되고 구동회로기판(101)을 경유하여 대향전극(106)에 접속되는 것이었다. 본 실시예의 투명기판(102)에는 플렉시블 프린트배선판(80)과의 접속부(82)가 설치되고 플렉시블 프린트배선판(80)과 대향전극(106)이 직접 접속된다. 즉, 액정판넬(100)은 투명기판(102)과 구동회로기판(101)이 중접되어 형성되지만 투명기판(102)의 일부는 구동회로기판(101)보다 외측으로 돌출하여 접속부(82)를 형성하고 있고, 이 투명 기판(102)의 외측으로 돌출한 부분에서 플렉시블 프린트배선판(80)과 접속되어 있다.

도 7, 도8에 액정표시장치(200)의 구성을 나타낸다. 도 7은 액정표시장치(200)를 구성하는 각 구성물의 분해도이다. 또한, 도 8은 액정표시장치(200)의 평면도이다.

도 7에 나타나는 바와 같이 플렉시블 프린트 배선판(80)이 접속된 액정판넬(100)은 쿠션재(61)를 사이에 끼워 방열판(62)에 배치된다. 쿠션재(61)는 고열전도성이고 방열판(62)과 액정판넬(100)과의 간격을 메우고 액정판넬(100)의 열이 방열판(62)에 전달되기 쉽도록 하는 역할을 가진다. 참조번호 63은 몰드이고 방열판(62)에 접착고정되어 있다.

또한, 도 8에 나타나는 바와 같이 플렉시블 프린트배선판(80)은 몰드(63)와 방열판(62)과의 사이를 통과하여 몰드(63)의 외측으로 취출되어 있다. 참조번호 65는 차광판으로 광원으로부터의 빛이 액정표시장치(200)를 구성하는 부재가 의도하지 않는 곳에 전해지는 것을 방지하고 있다. 참조번호 66은 차광프레임으로 액정표시장치(200)의 표시영역의 외곽을 표시한다.

상기와 같이 구성된 액정프로젝터에 의해 종래 각 액정표시판넬별의 프리즘의 구성에 비하여 소형화를 도모하는 것이 가능하며 광원으로부터 광원가운데 제 1의 광원을 반사시켜 제 2 및 제 3의 광원을 투과시키는 프리즘이 아닌 미러를 이용함으로써 액정프로젝터의 경량화를 도모하는 것이 가능하다.

또한 3개가 필요한 액정표시판넬 가운데 2개는 상기 프리즘이 상호 직교하는 각 변측에 각각 배치시키는 것이 가능하고 프리즘을 매개로 하여 대향배치시키지 않기 때문에 액정표시판넬에 입사한 광원이 다른 쪽의 액정표시판넬에 입사하는 경우 없이 콘트라스트비를 향상시키는 것이 가능하다.

Claims

광원으로부터 제1, 제2 및 제3원색광으로 광분해를 하기 위한 광학계와,

상기 제1, 제2 및 제3원색광에 각각 대응하는 제 1, 제 2 및 제 3 반사형 액정표시판넬과,

스크린상에 상기 광학계로부터 입사되는 제 1, 제 2 및 제 3원색광을 투사하기 위한 투사렌즈를 포함하는 칼라액정프로젝터에 있어서,

상기 광학계는, 광원으로부터 광을 받는 선형 편광자와,

상기 선형 편광자로부터의 입사된 광 중에서 제 1원색광을 반사시키고 제 2 및 제 3원색광을 투과시키기 위한 거울과,

상기 거울로부터 입사된 제 2원색광의 편광방향을 90°회전시켜서 투과시키고 제 3원색광을 편향방향의 변화없이 투과시키기 위한 제 1 위상차판과,

상기 제 1 위상차판으로부터 입사된 제 2원색광을 투과시켜 제 2 액정표시판넬로 입사시키고, 상기 제 1 위상차판으로부터 입사된 제 3월색광을 반사시켜 제 3 액정표시판넬로 입사시키기 위한 제 1 프리즘과,

상기 거울로부터 상기 제 1 액정표시판넬로 상기 제 1 원색광을 입사시키기 위한 제 2 프리즘과,

상기 제 1, 제 2 및 제 3 액정표시판넬로부터 각각 반사된 상기 제 1, 제 2 및 제 3원색광을 합성하기 위한 다이크로익 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 1에 있어서,

상기 광학계는 상기 다이크로익 프리즘과 상기 제 1 프리즘과의 사이에, 상기 제 2원색광의 편광방향을 90°회전시켜 투과시키고 상기 제 3원색광을 편향방향의 변화없이 투과시키기 위해 설치되는 제 2 위상차판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 1에 있어서,

상기 광학계는 상기 제 2 프리즘과 상기 다이크로익 프리즘 사이에, 상기 제 1원색광의 편광방향을 90°회전시켜 투과시키기 위해 설치하는 제 3 위상차판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 1에 있어서,

상기 광학계는 상기 제 2 프리즘과 상기 다이크로익 프리즘의 사이에, 상기 제 1, 제 2 및 제 3원색광의 광로길이를 맞추기 위해 설치하는 유리기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1 위상차판, 상기 제 1 프리즘, 상기 다이크로익 프리즘 및 상기 제 2 프리즘은 함께 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
광원과, 상기 광원으로부터 입사되는 광을 반사형 액정표시판넬에 의해 반사하고, 상기 반사형 액정표시판넬로부터 반사된 광을 투사하기 위한 광학계를 포함하는 칼라 액정프로젝터에 있어서,

상기 광학계는, 광원으로부터 입사되는 광중 제 1파장광, 제 2파장광 및 제 3파장광의 광을 반사하는 거울과,

상기 거울로부터 입사되는 제 2파장광을 그 편광방향을 90°회전시켜 투과시키고 상기 제 3파장광을 편광방향의 변경없이 투과시키기 위한 제 1 위상차판과,

상기 제 1 위상차판으로부터 상기 제 2파장광을 투과시키고 상기 제 1 위상차판으로부터 제 3파장광을 반사시키기 위한 제 1 프리즘과,

상기 거울로부터의 제 1파장광을 반사시키기 위한 제 1반사형 액정표시판넬과,

상기 제 1프리즘으로부터 제2파장광을 반사하기 위한 제 2 반사형 액정표시판넬과,

상기 제 1 프리즘으로부터의 상기 제 3파장광을 반사시키기 위한 제 3 반사형 액정표시판넬과,

상기 제 1, 제 2, 제 3 반사형 액정표시판넬로부터 입사되는 광을 합성하기 위한 다이크로익 프리즘을 포함하고,

상기 제 1, 제 2 및 제 3 반사형 액정표시판넬은 액정층으로 입사되는 광을 반사하기 위한 반사전극을 각각 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 6에 있어서,

상기 칼라 액정프로젝터는 상기 다이크로익 프리즘과 상기 제 1 프리즘과의 사이에, 상기 제 2파장광의 편광방향을 90°회전시켜 투과시키고 상기 제 3파장광을 편향방향의 변화없이 투과시키기 위해 설치되는 제 2 위상차판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 6에 있어서,

상기 칼라 액정프로젝터는 상기 거울로부터 입사되는 제 1파장광을 반사시키고 상기 제 1 반사형 액정표시판넬로 상기 제 1파장광이 입사되도록 하기 위한 제 2 프리즘과,

상기 제 2 프리즘과 상기 다이크로익 프리즘과의 사이에, 상기 제 1파장광의 편광방향을 90°회전시켜 투과시키기 위해 설치되는 제 3 위상차판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 6에 있어서,

상기 칼라 액정프로젝터는 상기 거울로부터 입사되는 제 1파장광을 반사시키고 상기 제 1 반사형 액정표시판넬로 상기 제 1파장광이 입사되도록 하기 위한 제 2 프리즘과,

상기 제 2 프리즘과 상기 다이크로익 프리즘과의 사이에, 상기 제 1, 제 2 및 제 3파장광의 광로길이를 맞추기 위해 설치하는 유리기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.
청구항 6에 있어서,

상기 제 1 위상차판과 상기 제 1 프리즘은 함께 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 칼라 액정프로젝터.