KR20050043420A - 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터 - Google Patents

반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터 Download PDF

Info

Publication number
KR20050043420A
KR20050043420A KR1020030078322A KR20030078322A KR20050043420A KR 20050043420 A KR20050043420 A KR 20050043420A KR 1020030078322 A KR1020030078322 A KR 1020030078322A KR 20030078322 A KR20030078322 A KR 20030078322A KR 20050043420 A KR20050043420 A KR 20050043420A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
light
crystal display
substrate
color
Prior art date
Application number
KR1020030078322A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100754165B1 (ko
Inventor
왕종민
조태희
오진경
박상무
김창주
현순영
후르니치케이치
김유진
김주영
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030078322A priority Critical patent/KR100754165B1/ko
Priority to EP04256784A priority patent/EP1530076A1/en
Priority to US10/981,534 priority patent/US20050099564A1/en
Priority to JP2004321410A priority patent/JP2005141227A/ja
Priority to CNA2004100981653A priority patent/CN1614467A/zh
Publication of KR20050043420A publication Critical patent/KR20050043420A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100754165B1 publication Critical patent/KR100754165B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3111—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources
    • H04N9/3114—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources by using a sequential colour filter producing one colour at a time
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/13355—Polarising beam splitters [PBS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13356—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements
    • G02F1/133567—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements on the back side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133621—Illuminating devices providing coloured light
    • G02F1/133622—Colour sequential illumination
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/40—Materials having a particular birefringence, retardation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/64—Normally black display, i.e. the off state being black

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

응답 속도가 향상된 수직 배향 구조를 가지는 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터가 개시되어 있다.
개시된 반사형 액정표시소자는 반사 전극을 가지는 제1기판과; 투명 전극을 가지는 제2기판과; 제1기판과 제2기판 각각에 상호 대향되게 마련된 제1 및 제2배향막과; 제1배향막과 제2배향막 사이에 개재되는 것으로, 제1배향막과 제2배향막 사이에 소정 셀 갭 d가 유지되도록 하는 스페이서와; 내부 공간에 주입되는 수직 배향 액정;을 포함하며, 셀 갭 d는 1.0 [㎛] 이하이고, 액정의 유전율 이방성 Δε은 음의 값을 가지며, 액정의 굴절률 이방성 Δn은 0.14 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 개시된 프로젝터는 광원과; 색분리 유니트와; 색분리 유니트에서 분리되어 순차로 입사되는 각 칼라의 입사광을 선택적으로 반사시켜 화상을 형성하는 반사형 액정표시소자와; 광원과 반사형 액정표시소자 사이의 광경로 상에 배치되어, 광원 쪽에서 입사된 광이 반사형 액정표시소자를 경유하여 스크린 쪽으로 향하도록 광로를 변환하는 광로변환 유니트와; 투사렌즈 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터{Liquid crystal display device and projector using the same}
본 발명은 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터에 관한 것으로서, 상세하게는 응답 속도가 향상된 수직 배향 구조를 가지는 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터에 관한 것이다.
일반적으로, 프로젝션 텔레비전, 두부 장착형 디스플레이장치(HMD) 등에 사용되는 마이크로 디스플레이소자는 화상 구현 방식에 따라 고온 폴리-실리콘(High Temperature Poly-Si : HTPS) 타입, 디지털 광 프로세싱(Digital Light Processing : DLP) 타입, 엘코스(Liquid Crystal on Silicon : 이하, LCoS 라함) 타입으로 구분된다.
이들 중 LCoS 타입은 반사형 액정표시소자를 이용하여 화상을 구현하는 방식으로, 고 해상도 실현과 저가격화가 가능하다. 따라서, 가장 경쟁력 있는 차세대 마이크로 디스플레이소자로서 주목받고 있다.
이 LCoS 방식을 이용한 프로젝션 텔레비전은 다시 사용되는 액정 패널의 매수에 따라 3 패널 방식과, 1 패널 방식으로 나누어진다.
3 패널 방식은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 각각의 화상을 독립적으로 형성하는 3매의 반사형 액정표시소자를 이용하여 칼라 화상을 구현하는 방식이다. 이 3 패널 방식은 대략 15 [ms]의 느린 응답속도 갖는 반사형 액정표시소자를 통하여 장치를 구현할 수 있다는 이점이 있다. 여기서, 응답속도는 제어신호에 따라 배열 방향이 바뀐 액정이 배향 방향으로 원위치 하는데 걸리는 시간을 의미한다. 한편, 이 3 패널 방식을 이용하는 경우는 1 패널 방식에 비하여 구조가 복잡하고, 가격이 상승한다는 단점이 있다.
1 패널 방식은 1매의 반사형 액정표시소자를 이용하여 칼라 화상을 구현하는 방식으로, 광학적 구성 및 배치가 간단하고 가격을 낮출 수 있다는 이점이 있다. 하지만, 이 방식은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 시간에 따라 순차로 구동하므로, 상기한 3 패널 방식에 비하여 짧은 응답속도가 요구된다. 즉, 1 패널을 통하여 3색을 구현하기 위해 요구되는 응답속도는 칼라 브레이크-업(break-up) 방지를 고려하여 볼 때 대략 1 [ms] 이내 일 것이 요구된다. 또한, 높은 콘트라스트 비(Contrast Ratio : C/R)를 가질 것이 요구된다.
이와 관련하여, 1 [ms] 이내의 빠른 응답속도를 구현할 수 있는 액정표시소자로는 강유전체 액정표시소자(Ferroelectric Liquid Crystal Display : FLCD)가 있다. 하지만, 이 FLCD는 높은 콘트라스트 비(contrast ratio : C/R) 구현이 힘들며, 열화 되는 경향이 있다.
또한, 종래의 수직 배향 구조를 가지는 반사형 액정표시소자는 높은 C/R이 구조적으로 보장된다. 이와 관련하여, 일본 공개특허공보 특개2003-107482호(공개일 : 2003년 4월 9일, 발명의 명칭 : 반사형 액정표시소자, 표시장치, 프로젝팅 광학시스템, 및 프로젝팅 디스플레이 시스템)에 수직 배향 구조를 가지는 반사형 액정표시소자가 개시되어 있다.
이 개시된 액정표시소자는 수직배향 액정막의 두께가 2 ㎛ 이하이고, 수직배향 액정재료의 굴절률 이방성 Δn이 0.1 이상으로 한 것에 특징이 있는 것으로, 액정의 투과율이 5∼ 6 [V] 이하의 전압으로 용이하게 포화되도록 하여 저전압 구동이 가능하게 한다.
한편, 이와 같은 수직 배향 구조를 가지는 반사형 액정표시소자는 포화 전압 Vsat 이 6 [V] 이하로 유지하면서 얻을 수 있는 가장 빠른 응답속도는 대략 1.9 [ms]이다.
따라서, 이 종래의 반사형 액정표시소자는 1 패널 방식의 프로젝터에 채용할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 높은 콘트라스트 비를 구현함과 아울러 1 [ms] 이내의 응답속도를 갖도록 구조가 개선된 수직 배향 구조의 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 1 패널 방식의 프로젝터를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사형 액정표시소자는, 반사 전극을 가지는 제1기판과; 투명 전극을 가지는 제2기판과; 상기 제1기판과 상기 제2기판 각각에 상호 대향되게 마련된 제1 및 제2배향막과; 상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 개재되는 것으로, 상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 소정 셀 갭 d가 유지되도록 하는 스페이서와; 상기 내부 공간에 주입되는 수직 배향 액정;을 포함하며, 상기 셀 갭 d는 1.0 [㎛] 이하이고, 상기 액정의 유전율 이방성 Δε은 음의 값을 가지며, 상기 액정의 굴절률 이방성 Δn은 0.14 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝터는, 광을 생성하고, 이 생성된 광이 일 방향으로 향하도록 조명하는 광원과; 상기 광원에서 조명된 광으로부터 칼라를 분리하고, 분리된 각 칼라의 광이 순차로 진행하도록 하는 색분리 유니트와; 상기 색분리 유니트에서 분리되어 순차로 입사되는 각 칼라의 입사광을 선택적으로 반사시켜 화상을 형성하는 것으로, 반사 전극을 가지는 제1기판과, 투명 전극을 가지는 제2기판과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 각각에 상호 대향되게 마련된 제1 및 제2배향막과, 상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 개재되는 것으로 상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 소정 셀 갭 d가 유지되도록 하는 스페이서와, 상기 내부 공간에 주입되는 수직 배향 액정;을 포함하며, 상기 셀 갭 d는 1.0 [㎛] 이하이고, 상기 액정의 유전율 이방성 Δε은 음의 값을 가지며, 상기 액정의 굴절률 이방성 Δn은 0.14 이상인 조건을 만족하는 반사형 액정표시소자와; 상기 광원과 상기 반사형 액정표시소자 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 광원 쪽에서 입사된 광이 상기 반사형 액정표시소자를 경유하여 스크린 쪽으로 향하도록 광로를 변환하는 광로변환 유니트와; 상기 화상형성 유니트에서 형성된 화상을 상기 스크린 쪽으로 투사시키는 투사렌즈 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시소자는 제1 및 제2기판(11)(25)과, 제1 및 제2배향막(15)(21)과, 스페이서(17) 및 액정(19)을 포함하여 구성된다.
상기 제1기판(11)은 반사 재질로 구성되는 것으로, 스트라이프 상의 반사 전극(13)을 포함한다. 이 반사 전극(13)은 알루미늄 등의 반사율이 높은 재질로 구성된다.
상기 제2기판(25)은 투명한 재질로 구성되는 것으로, 스트라이프(stripe) 상의 투명 전극(23)을 포함한다. 상기 투명 전극(23)은 산화인듐주석(Indium Tin Oxide : ITO) 재질로 된 전극이다.
상기 반사 전극(13)과 상기 투명 전극(23)은 각 화소에 해당하는 부분에서 교차하도록 배열되며, 상기 액정(19)을 각 화소 단위로 제어하는데 이용된다.
상기 제1 및 제2배향막(15)(21) 각각은 상기 제1기판(11)과 상기 제2기판(25) 각각에 상호 대향되게 마련된다. 즉, 상기 제1배향막(15)은 상기 제1기판(11) 상면에 마련되고, 상기 제2배향막(21)은 상기 제2기판(25)의 하면에 마련된다. 이 제1 및 제2배향막(15)(21)은 상기 액정(19)이 수직 방향 배열 구조를 가지도록 그 배향 방향을 결정하는 것으로, 수학식 1의 조건을 만족하는 프리틸트 각(pre-tilt angle) α를 가진다. 이 프리틸트 각 α는 러빙(rubbing) 공정에 의하여 형성된다.
이와 같이, 프리틸트 각 α를 가짐으로써, 상기 제1 및 제2배향막(15)(21) 사이에 위치되는 액정(19)이 수직 방향으로 배열될 수 있다. 상기 제1 및 제2배향막(15)(21) 각각은 폴리 이미드(poly-imide) 등의 광 배향층 또는 실리콘 산화물(SiO2)층으로 된 것이 바람직하다.
상기 스페이서(17)는 상기 제1배향막(15)과 제2배향막(21) 사이에 개재되는 것으로, 상기 제1배향막(15)과 제2배향막(21) 사이에 소정 셀 갭(cell gap) d가 유지되도록 한다. 따라서, 상기 스페이서(17)에 의해 상기 제1배향막(15)과 제2배향막() 사이에 내부 공간이 형성되고, 이 공간에 상기 액정(19)이 주입된다.
상기 스페이서(17)는 기둥 형상 또는 볼(ball) 형상을 가지며, 실리콘 산화물(SiO2)로 구성된 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 구성된 반사형 액정표시소자는 구동 전원의 인가 여부에 따라 상기 액정의 배열 방향이 다르게 된다.
도 2a 및 도 2b 각각은 본 발명의 실시예에 다른 반사형 액정표시소자의 동작을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2a는 구동 전원이 인가되지 않은 상태의 액정 배열 상태를 나타낸 것이다. 도 2a를 참조하면, 액정(19)은 수직 방향 배열 구조를 가지며, 입사광에 대해 출사광을 위상 지연없이 재반사시킨다. 따라서, 도 2a에 도시된 바와 같은 상태에서는 후술하는 프로젝터에 채용시에 블랙에 대응되는 화상을 구현한다.
도 2b는 구동 전원이 인가된 상태에서의 액정 배열 상태를 나타낸 것이다. 도 2b를 참조하면, 액정(19)은 트위스트된 구조를 가진다. 이 경우 입사광은 상기 제1기판(11) 쪽으로 향하면서 위상이 1/4 파장만큼 지연된다. 여기서, 파장은 가시광선의 중심 파장 550 nm를 의미한다. 따라서, 상기 제2기판(25)을 통하여 출사되는 광은 입사광에 대해 1/2 파장 만큼 위상이 지연된 채로 출사된다. 즉, 입사광이 S편광의 광인 경우는 위상 지연에 의해 P 편광의 광이 된다. 이 경우는 후술하는 프로젝터에 채용시에 화이트에 대응되는 화상을 구현한다.
상기한 바와 같이 구성된 반사형 액정표시소자는 셀 갭 d, 상기 액정(19)의 유전율 이방성 Δε 및 굴절률 이방성 Δn은 수학식 2의 조건을 만족한다.
상기 수학식 2는 액정의 응답속도 τ를 1 [msec] 이하로 유지하면서, 낮은 포화 전압 Vsat하에서 높은 휘도를 구현할 수 있도록 하기 위한 조건을 나타낸 것이다.
여기서, 응답속도 τ는 개략적으로 셀 갭 d의 제곱에 반비례하는 관계에 있다. 즉, τ ∼ 1/d2의 법칙이 성립하므로, 셀 갭 d를 얇게 할수록 반응속도를 빠르게 할 수 있다. 한편, 셀 갭 d를 얇게 하는 경우는 포화 전압 Vsat이 높아지고, 휘도가 떨어지는 문제점을 야기하므로, 상기 셀 갭 d를 얇게 하는데 한계로 작용한다.
본 발명에 있어서는 상기한 셀 갭 d를 1 [㎛] 이하로 함으로써 야기되는 문제인 포화 전압 Vsat 상승 및 휘도 저하 문제는 상기 액정(19)의 굴절률 이방성 Δn 이 높은 액정을 선택함으로써 해소 할 수 있다.
상기한 문제를 감안하여 볼 때, 상기 굴절률 이방성 Δn의 값은 셀 갭 d와 굴절률 이방성 Δn의 관계는 수학식 3을 만족한다.
여기서, λ는 상기 액정표시소자에 입사되는 광의 파장을 나타낸 것이다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 파장 λ 값으로, 가시광선 중 중심 파장에 해당하는 대략 550 [㎚]를 대입하고, 상기 셀 갭 d의 값으로 1 [㎛]를 대입하였을 때, 상기 굴절률 이방성 Δn은 대략 0.138의 값을 가진다. 이를 근거로 하여, 굴절률 이방성 Δn이 0.14인 액정을 선택하여 액정표시소자를 구현하였다.
수학식 2에 나타낸 바와 같이, 상기 굴절률 이방성 Δn의 값과, 셀 갭 d의 값을 설정함으로써, 응답속도 τ를 1 [msec]로 하면서도 포화전압 Vsat 값을 6 [V] 이하로 할 수 있다. 따라서, 1 패널 방식의 프로젝션 텔레비전을 구현할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터는 광원(30)과, 이 광원(30)에서 조명된 백색광으로부터 칼라를 분리하는 색분리 유니트(40)와, 입사광으로부터 화상을 형성하는 반사형 액정표시소자(70)와, 형성된 화상이 스크린(미도시) 쪽으로 향하도록 광로를 변환하는 광로변환 유니트(80) 및, 상기 광로변환 유니트(80)에서 광로가 변환 된 광을 스크린 쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈 유니트(90)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 색분리 유니트(40)와 상기 광로변환 유니트(80) 사이의 광경로 상에는 상기 반사형 액정표시소자(70)로 향하는 광이 균일광이 되도록 하는 균일광 조명 유니트(50)와, 이 균일광 조명 유니트(50)를 투과한 광을 집속 및/또는 발산 시켜, 상기 액정표시소자(70)에 전달하는 릴레이렌즈 유니트(70)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광원(30)은 광을 생성하는 램프(31)와, 이 생성된 광이 일 방향으로 향하도록 조명하는 반사경(35)을 포함한다. 상기 반사경(35)은 그 곡률 형상에 따라 타원경과 포물경으로 구분할 수 있다. 이 광원(30)의 구성 자체는 당해 기술이 속하는 분야에서 널리 알려져 있으므로, 그 자세한 설명은 생략한다.
상기 색분리 유니트(40)는 상기 광원(30)과 상기 액정표시소자(70) 사이의 광로 상에 배치된다. 이 색분리 유니트(40)는 칼라 회전판(41)과, 이 칼라 회전판(41)을 회전 구동하는 구동원(45)을 포함하여 구성된다. 상기 칼라 회전판(41)은 상기 광원(30)에서 입사된 백색광 중 소정 파장의 광 각각을 시간적 또는 공간적으로 분리하여 통과시키는 역할을 수행한다. 따라서, 구동원(45)에 의하여 상기 칼라 회전판(41)을 회전시킴으로써, 시간에 따라 서로 다른 칼라의 화상이 액정표시소자(70)로 입사된다.
상기 균일광 조명 유니트(50)는 상기 광원(30)에서 조명된 광이 균일광이 되도록 하는 것으로, 도시된 바와 같은 형태의 글래스 로드(glass rod)로 구성된다. 또한, 상기 균일광 조명 유니트(50)는 파리눈 렌즈 어레이(fly-eye lens arrary)로 구현 하는 것도 가능하다.
상기 광경로 변환 유니트(80)는 상기 광원(30) 쪽에서 입사된 광 중 유효광이 상기 액정표시소자(70)로 향하도록 경로를 변환하고, 상기 액정표시소자(70) 쪽에서 입사된 유효광이 상기 투사렌즈 유니트(90) 쪽으로 향하도록 경로를 변환한다.
이 광경로 변환 유니트(80)는 편광 방향에 따라 광을 투과 또는 반사시키는 편광 빔스프리터(81)인 것이 바람직하다. 이 편광 빔스프리터(81)는 상기 광원(30) 쪽에서 입사된 무편광의 광 중 일 편광의 광 예컨대, S편광의 광을 반사시켜 상기 액정표시소자(70) 쪽으로 향하도록 한다. 또한, 상기 액정표시소자(70) 쪽에서 입사된 광 중 상기 액정표시소자(70)의 온/오프 구동에 따라 위상이 지연되어 다른 편광의 광 예컨대, P편광의 광을 변환 된 광은 투과시켜 상기 투사렌즈 유니트(90) 쪽으로 향하도록 한다.
상기 반사형 액정표시소자(70)는 상기 편광 빔스프리터(81)의 일 면에 마주하게 배치되는 것으로, 각 화소 단위로 액정의 배열 방향을 독립적으로 선택함으로써 화상을 형성한다. 이 반사형 액정표시소자(70)는 1 [msec] 이하의 응답시간 τ를 가진다. 이 액정표시소자(70)는 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시소자와 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이, 1 [msec] 이하의 응답속도를 가지는 액정표시소자를 이용함으로써, 1 패널 방식의 프로젝터를 구현할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 수직 배향 구조의 반사형 액정표시소자는 셀 갭 d와 액정의 굴절률 이방성을 최적화함으로써, 높은 콘트라스트 비와 1 [ms] 이내의 응답속도를 구현할 수 있다.
또한, 상기한 액정표시소자를 이용함으로써, 1 패널의 방식의 프로젝터를 실현할 수 있어서 프로젝터의 부피를 줄일 수 있고, 저가격화를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시소자를 보인 개략적인 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정표시소자의 동작 상태를 설명하기 위하여 나타낸 개략적인 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11...제1기판 13...반사 전극
15...제1배향막 17...스페이서
19...액정 21...제2배향막
23...투명 전극 25...제2기판
30...광원 40...색분리 유니트
50...균일광 조명 유니트 60...릴레이 렌즈 유니트
70...반사형 액정표시소자 80...광로변환 유니트
81...편광 빔스프리터 90...투사렌즈 유니트

Claims (11)

  1. 반사 전극을 가지는 제1기판과;
    투명 전극을 가지는 제2기판과;
    상기 제1기판과 상기 제2기판 각각에 상호 대향되게 마련된 제1 및 제2배향막과;
    상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 개재되는 것으로, 상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 소정 셀 갭 d가 유지되도록 하는 스페이서와;
    상기 셀 갭 내에 주입되는 수직 배향 액정;을 포함하며,
    상기 셀 갭 d는 1.0 [㎛] 이하이고, 상기 액정의 유전율 이방성 Δε은 음의 값을 가지며, 상기 액정의 굴절률 이방성 Δn은 0.14 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2배향막의 프리틸트 각 α는 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
    <조건식>
    80°≤ α≤ 90°
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스페이서는 그 재질이 실리콘 산화물(SiO2)로 된 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2배향막은 실리콘 산화물층 또는 광 배향층인 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시소자.
  5. 광을 생성하고, 이 생성된 광이 일 방향으로 향하도록 조명하는 광원과;
    상기 광원에서 조명된 광으로부터 칼라를 분리하고, 분리된 각 칼라의 광이 순차로 진행하도록 하는 색분리 유니트와;
    상기 색분리 유니트에서 분리되어 순차로 입사되는 각 칼라의 입사광을 선택적으로 반사시켜 화상을 형성하는 것으로, 반사 전극을 가지는 제1기판과, 투명 전극을 가지는 제2기판과, 상기 제1기판과 상기 제2기판 각각에 상호 대향되게 마련된 제1 및 제2배향막과, 상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 개재되는 것으로 상기 제1배향막과 제2배향막 사이에 소정 셀 갭 d가 유지되도록 하는 스페이서와, 상기 셀 갭 내에 주입되는 수직 배향 액정;을 포함하며, 상기 셀 갭 d는 1.0 [㎛] 이하이고, 상기 액정의 유전율 이방성 Δε은 음의 값을 가지며, 상기 액정의 굴절률 이방성 Δn은 0.14 이상인 조건을 만족하는 반사형 액정표시소자와;
    상기 광원과 상기 반사형 액정표시소자 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 광원 쪽에서 입사된 광이 상기 반사형 액정표시소자를 경유하여 스크린 쪽으로 향하도록 광로를 변환하는 광로변환 유니트와;
    상기 화상형성 유니트에서 형성된 화상을 상기 스크린 쪽으로 투사시키는 투사렌즈 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2배향막의 프리틸트 각 α는 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
    <조건식>
    80°≤ α≤ 90°
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스페이서는 그 재질이 실리콘 산화물(SiO2)로 된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2배향막은 실리콘 산화물층 또는 광 배향층인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 색분리 유니트는,
    상기 광원에서 입사된 백색광 중 소정 파장의 광 각각을 선택적으로 통과시키는 복수의 칼라필터를 구비하며 각 칼라필터가 광로 상에 순차로 배치되도록 회전 가능하게 설치된 칼라 회전판과;
    상기 칼라 회전판을 회전 구동하는 구동원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  10. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광로변환 유니트는,
    편광 방향에 따라 입사광을 투과 또는 반사시키는 편광빔스프리터인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  11. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원과 상기 광로변환 유니트 사이의 광경로 상에 배치되는 것으로, 상기 광원에서 조명된 광이 균일광이 되도록 하는 균일광 조명 유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
KR1020030078322A 2003-11-06 2003-11-06 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터 KR100754165B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030078322A KR100754165B1 (ko) 2003-11-06 2003-11-06 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터
EP04256784A EP1530076A1 (en) 2003-11-06 2004-11-03 Reflecting type liquid crystal display device and projector using the same
US10/981,534 US20050099564A1 (en) 2003-11-06 2004-11-05 Reflecting type liquid crystal display device and projector using the same
JP2004321410A JP2005141227A (ja) 2003-11-06 2004-11-05 反射型液晶表示素子及びそれを利用したプロジェクタ
CNA2004100981653A CN1614467A (zh) 2003-11-06 2004-11-08 反射型液晶显示装置及使用该装置的投影仪

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030078322A KR100754165B1 (ko) 2003-11-06 2003-11-06 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050043420A true KR20050043420A (ko) 2005-05-11
KR100754165B1 KR100754165B1 (ko) 2007-09-03

Family

ID=34431730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030078322A KR100754165B1 (ko) 2003-11-06 2003-11-06 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050099564A1 (ko)
EP (1) EP1530076A1 (ko)
JP (1) JP2005141227A (ko)
KR (1) KR100754165B1 (ko)
CN (1) CN1614467A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180120278A (ko) * 2016-04-25 2018-11-05 제이엑스티지 에네루기 가부시키가이샤 투명광 산란체, 그것을 구비한 반사형 투명 스크린, 및 그것을 구비한 영상 투영 시스템

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7349048B1 (en) * 2004-12-16 2008-03-25 Lightmaster Systems, Inc. Method and apparatus for adjusting light intensity
KR101622650B1 (ko) * 2009-12-31 2016-06-01 엘지디스플레이 주식회사 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 표시 장치
KR101806351B1 (ko) 2011-02-01 2018-01-11 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
CN102436108A (zh) * 2011-12-20 2012-05-02 浙江大学 用于投影显示的反射式硅基铁电液晶芯片及其制造方法
KR101930000B1 (ko) 2012-02-22 2018-12-19 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
TWI724174B (zh) * 2016-07-29 2021-04-11 日商索尼股份有限公司 合成光學系統單元及投影機
CN106200102B (zh) * 2016-09-09 2018-04-10 京东方科技集团股份有限公司 面板结构及其制作方法、投影系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0821261B1 (en) * 1992-06-26 2001-11-14 Sharp Kabushiki Kaisha Reflective type liquid crystal display device
US6287643B1 (en) * 1999-09-30 2001-09-11 Novellus Systems, Inc. Apparatus and method for injecting and modifying gas concentration of a meta-stable or atomic species in a downstream plasma reactor
EP1098536B1 (en) * 1999-11-05 2010-08-18 Texas Instruments Incorporated Colour recapture for projection systems
JP2002107743A (ja) * 2000-09-25 2002-04-10 Koninkl Philips Electronics Nv 反射型液晶表示装置
KR100381264B1 (ko) * 2000-11-15 2003-05-01 엘지전자 주식회사 단판식 액정 프로젝터용 컬러 분리장치
CN1267777C (zh) * 2001-06-26 2006-08-02 索尼公司 反射液晶显示装置、显示设备、投影光学系统和投影显示系统
JP2003033647A (ja) * 2001-07-23 2003-02-04 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd プラズマ処理装置
US6660177B2 (en) * 2001-11-07 2003-12-09 Rapt Industries Inc. Apparatus and method for reactive atom plasma processing for material deposition
KR100465788B1 (ko) * 2001-12-11 2005-01-13 삼성전자주식회사 컴퓨터 시스템 및 그 네트워크 커넥터의 연결 확인 방법
KR100446619B1 (ko) * 2001-12-14 2004-09-04 삼성전자주식회사 유도 결합 플라즈마 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180120278A (ko) * 2016-04-25 2018-11-05 제이엑스티지 에네루기 가부시키가이샤 투명광 산란체, 그것을 구비한 반사형 투명 스크린, 및 그것을 구비한 영상 투영 시스템
US10641933B2 (en) 2016-04-25 2020-05-05 Jxtg Nippon Oil & Energy Corporation Transparent light scattering body, reflective transparent screen comprising same, and video image projection system comprising same

Also Published As

Publication number Publication date
US20050099564A1 (en) 2005-05-12
EP1530076A1 (en) 2005-05-11
KR100754165B1 (ko) 2007-09-03
CN1614467A (zh) 2005-05-11
JP2005141227A (ja) 2005-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6330112B1 (en) Optical modulator and image projection display apparatus
EP0708568B1 (en) Projection-type color display device
JP2656666B2 (ja) 投射型表示装置
KR100754165B1 (ko) 반사형 액정표시소자 및 이를 이용한 프로젝터
JP2000019326A (ja) 色分解素子及び投射装置
JPH08340545A (ja) 投写型画像表示装置
JP2003107530A (ja) 液晶表示素子及びそれを用いた表示装置
US7872708B2 (en) Liquid crystal display device and projection-type display device
KR19990055242A (ko) 투사형 화상 표시 장치
JP4707270B2 (ja) 画像投射装置
KR100401106B1 (ko) 반사형 엘시디를 이용하는 프로젝션 디스플레이 장치
JP3337022B2 (ja) プロジェクタ
JPH075469A (ja) 液晶パネルとその製造方法およびそれを用いた投写型表示装置
JPH10221673A (ja) 投射型カラー画像表示装置
JP2001021875A (ja) 液晶装置及びこれを用いた投写型表示装置
KR20040046137A (ko) 반사형 액정 디스플레이를 구비한 프로젝션 시스템
JP4009508B2 (ja) カラープロジェクタの色分離ユニット及び色分離方法、並びにカラープロジェクタ
JP2003279734A (ja) 偏光子と液晶装置及び投射型表示装置
KR100358807B1 (ko) 칼라 필터를 채용한 프로젝션 시스템
KR100229811B1 (ko) Ama를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템
JP2000098376A (ja) 反射型液晶表示装置
KR100499515B1 (ko) 반사형 패널 및 이를 이용한 광학계
KR100252020B1 (ko) Ama를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템
KR100557638B1 (ko) 3 판식 액정 프로젝터의 광학계
JP2003315731A (ja) プロジェクタ表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120730

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130730

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140730

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee