KR200151029Y1 - 액정 표시장치 - Google Patents

Abstract

액정 표시 장치가 개시되어 있다.

이 개시된 액정 표시 장치는 광원(10)과 스크린(50) 사이에 액정표시 패널(80)을 구비하고, 이 액정표시 패널(80)과 상기 스크린(50)의 사이에 상기 액정표시 패널에 의하여 형성된 영상을 확대하도록 투사렌즈(40)를 구비하였다. 또한, 상기 패널(80)에 입사되는 광선(21,22)의 광 효율을 높이기 위하여 S편광 광선과 P편광 광선으로 분리하는 빔스프리터(70)를 상기 광원(10)과 패널(80) 사이에 구비하였다. 이 빔스프리터(70)에 의하여 분할되어 입사되는 광선 중 S편광 광선(22)과 P편광 광선(21) 그 자체를 이용할 수 있도록 상기 액정 표시 패널(80)을 이루는 편광판의 구조를 변경하였다. 상기 패널(80)과 상기 투사렌즈(40) 사이의 액정층(81) 일측면에 형성된 편광판은 상부와 하부로 분할되어 상기 패널의 상부와 하부에 입사되는 편광 광선에 각각 직각 편광을 이루는 광선이 투과된다. 따라서, 입사되는 광선의 광효율을 높이므로서 휘도를 높게 할 수 있고, 두 편광 광선이 동일 위상을 유지함으로써 상기 패널에 의한 영상의 중앙부가 갈라짐을 억제할 수 있는 매우 유용한 고안이다.

Description

액정 표시 장치

제1도는 기본적인 액정 표시 장치를 나타내는 개략도.

제2도는 종래의 액정 표시 장치를 나타낸 개략도.

제3도는 제2도의 주요부분을 상세히 나타낸 개략도.

제4도는 본 고안에 따른 일 실시예를 나타낸 개략도.

제5도는 본 고안에 따른 다른 실시예를 나타낸 개략도.

제6도는 본 고안에 따른 또 다른 실시예를 나타낸 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광원 40 : 투사렌즈

50 : 스크린 70 : 빔스프리터

74 : 미러 80 : 액정 표시 패널

82,83 : 편광판 90 : 빔스프리터

94 : 미러

본 고안은 대형 스크린등에 영상을 투사하기 위하여 사용되는 액정표시 장치의 개량에 관한 것이다.

액정 표시 패널을 이용하여 텔리비젼 등과 같은 영상매체에 상을 투사하기 위한 투사형 액정 표시 장치가 개시된바 있다.

제1도는 기본적인 투사형 액정 표시 장치를 나타낸 개략도이다. 이도면을 참조하여, 투사형 액정 표시 장치를 개략적으로 설명하면, 다음과 같다.

참조번호 30은 액정표시 패널을 가리키며, 일반적으로 상기 액정표시 패널(30)로 트위스트 네마틱형 액정 소자가 사용된다. 이 트위스트 네마틱(NT)형 액정 소자는 액정 분자들이 꼬여있는 액정층(31)과 이 액정층(31)에 대하여 광선이 입사하는 내측과 출사하는 외측에 각각 위치한 편광판들(32,33)로 이루어져 있다. 상기 패널의 입사측에 대면하여 위치한 광원(10)은 할로겐 램프나 제논 램프 등과 같은 높은 휘도의 램프(11)와, 이 램프(11)에서 발산된 광선이 상기 액정 표시 패널로 향하도록 하는 반사경(12)으로 이루어져 있다. 상기 반사경(12)은 상기 램프(11)에서 출사한 광선이 그 광축에 대하여 평행한 평행광선이 되도록 포물형의 반사경이다. 또한, 상기 패널(30)의 광선이 출사하는 외측에 대면하여 투사렌즈(40)와, 이 투사렌즈(40)를 투과한 광선의 상이 형성되도록 된 스크린(50)이 형성되어 있다.

이 투사형 액정 표시 장치에 있어서, 상기 광원(10)으로부터 출사된 광선은 상기 패널(30)에 입사한다. 상기 패널(30)은 입사되는 광선으로부터 영상을 얻어내며 이 영상은 상기 투사렌즈(40)에 의하여 확대되어 상기 스크린에 투사된다. 상기 투사형 액정 표시 장치에 의하면, 소형 표시 스크린을 가진 상기 패널(30)상의 표시 영상으로부터 확대된 크기의 영상을 볼 수 있다.

하지만, 상기한 바와 같은 투사형 액정 표시 장치는 상기 광원(10)에서 출사된 광선이 직접 상기 패널(30)에 투사되도록 되어 있다. 일반적으로 상기 광원(30)에서 출사된 광선은 자연광으로 다양한 진동방향을 가지는 광선을 포함한다. 이 광선이 직접 상기 패널(30)에 입사될 때 상기 패널의 입사측에 결합된 편광판(32)에 의하여 단일 진동방향을 가지는 광선만이 상기 액정층(31)으로 투과된다. 따라서, 상기 광원(10)으로부터 출사된 광선의 약 절반만이 상기 패널(30)의 표시에 이용된다. 그러므로, 상기 패널(30)상의 표시 영상의 휘도가 낮아서, 상기 스크린(50)에 확대된 크기로 투사된 영상은 빈약한 명암대비로 어두운 암상이 된다.

제2도와 제3도는 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 종래의 투사형 액정표시 장치를 나타낸 개략도로서, 제3도는 제2도의 주요부분을 상세히 나타낸 개략도이다.

이 투사형 액정표시 장치는 액정층(31)이 마련되고 이 액정층(31)의 광선이 입사하는 내측과 출사하는 외측에는 각각 편광판(32,33)을 구비한 액정 표시 패널(30)과, 광선(20)을 발산하는 램프(11) 및 이 발산된 광선(20)이 광축에 평행하게 출사하도록 하는 포물형의 반사경(12)을 포함한 광원(10)과, 상기 패널(30)의 외측에 마주보도록 설치되어 투사한 광선을 확대하도록 하는 투사렌즈(40)와, 상기 투사렌즈(40)에 의하여 확대된 광선이 영상으로 표현되도록 된 스크린(50)으로 이루어졌다. 이 부재들은 제1도에 도시한 기본적인 투사형 액정표시 장치의 부재들과 동일하다. 하지만, 상기 광원은 종래 광원의 출사광량의 약 1/2을 출사하도록 그 크기를 가진다.

상기 광원(10)과 상기 패널(30)사이에는 상기 광원(10)에서 출사된 P편광 성분과 S편광 성분의 광선을 분할하는 빔스프리터(60)가 구비되어 있다. 이 빔스프리터(60)의 크기는 상기 패널(30) 크기의 약 1/2이다. 상기 빔스프리터(60)는 두 프리즘(61,63)의 결합으로 이루어졌으며, 그 결합 경계면(62)에서 입사된 광선의 편광 성분에 따라 P편광의 광선은 이 빔스프리터를 투과하여 직진하도록 하고, S편광의 광선은 반사하도록 한다. 상기 빔스프리터(60)의 상부에는 반파장판(64)이 설치되어 있다. 따라서, 이 반파장판(64)은 상기 경계면(62)에서 반사된 S편광 광선의 파장이 1/2파장만큼 바뀌게 하여 P편광의 광선이 되게 한다. 상기 반파장판(64)의 상부에는 이 반파장판을 통과한 광선이 상기 패널(30)로 향하도록 광선의 경로를 바꾸어 주는 미러(65)가 구비되어 있다.

상기한 바와 같은 배열을 가지는 투사형 액정표시 장치의 동작을 살펴보면, 후술하는 바와 같다. 상기 램프(11)로부터 방사된 광선은 상기 반사경(12)에 의하여 반사되어 그 광축에 평행한 광선이 된다. 이 평행광이 상기 빔스프리터(60)에 입사한다. 이 빔스프리터(60)에 입사된 광선(20)은 빔스프리터(60)의 경계면(62)에 의하여 P편광 광선과 S편광 광선으로 분리된다. 상기 P편광 광선은 제2도 및 제3도의 도면에 대하여 평행한 진동방향을 가지는 선형적으로 편광된 광선이다. 상기 S편광 광선은 그 도면에 대하여 수직한 진동방향을 가지는 선형적으로 편광된 광선이다. 상기 P편광 광선은 상기 프리즘(61)의 일측표면(61a)을 통하여 상기 프리즘(63)으로부터 출력되며, 상기 패널(30)에 입사한다.

경계면(62)으로부터 반사된 상기 S편광 광선은 상기 반파장판(64)으로 입사한다. 이 반파장판(64)에 입사된 S편광 광선은 그 진동방향이 상기 반파장판(64)의 광회전률에 의하여 본질적으로 90°만큼 회전하여 투과한다. 따라서, 상기 S편광 광선은 반파장판(64)을 통하여 P편광 광선이 된다. 상기 반파장판(64)으로부터 출력된 광선은 상기 미러(65)에 의하여 반사되어 상기 패널(30)로 입사한다.

상기 빔스프리터(60)를 투과한 P편광 광선과 상기 미러(65)에 의하여 반사된 P편광 광선은 상기 패널(30)을 통하여 투과되고, 렌즈(40)을 통하여 상기 스크린(50)상에 방사한다. 이와 같이 구성된 액정 표시 장치는 상기 광원(10)으로부터의 광선(20)이 낭비없이 상기 패널(30)로 입사된다. 따라서, 상기 스크린(50)에 주사된 영상은 고대비를 가진 밝은 영상이다.

그러나, 상기의 액정 표시 장치는 상기 반파장판(64)이 상기 프리즘(61)의 상부에 위치함으로써 이곳을 통하여 P편광 광선으로 변환된 광선과 본래 P편광 광선으로 상기 프리즘(63)을 통과한 광선은 그 연속성이 다소 결여되어 상기 패널(30)의 중앙부를 통과하는 광선이 양분되는 단점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광로를 달리 하는 광선이 상기 패널(30)을 균일하게 통과하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,

반사경과 램프를 포함하여 평행광선을 제공하는 광원과, 이 광원에서 입사된 광선으로부터 전기적 신호에 의하여 영상신호를 제공하도록 액정층과 편광판을 포함한 액정표시 패널과, 스크린과, 상기 패널과 스크린 사이에 입사 광선을 소정 배율로 확대 시켜주는 투사렌즈와, 상기 광원과 상기 액정표시 패널 사이에 상기 광원에서 발산된 광선을 두 편광 광선으로 분리하도록 된 빔스프리터와, 상기 빔스프리터 상단에 설치되어 입사광선을 소정 각으로 반사시키는 반사수단을 구비하여 상기 스크린 상에 영상을 투영하도록 된 액정 표시 장치에 있어서,

상기 스크린과 마주보는 상기 액정층의 일측 상하부에 상기 빔스프리터를 투과한 편광 광선과 상기 빔스프리터의 경계면에서 반사되어 상기 반사수단을 통하여 전달된 편광 광선에 대응하도록 서로 다른 편광축을 가지는 편광판이 각각 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안에 따른 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 고안의 일 실시예를 나타낸 개략도이다.

이 투사형 액정표시 장치는 액정층(81)이 마련되고 이 액정층(81)의 광선이 출사하는 외측에는 편광판을 구비한 액정 표시 패널(80)과, 광선(20)을 발산하는 램프(11) 및 이 발산된 광선(20)이 광축에 평행하게 출사하도록 하는 포물형의 반사경(12)을 포함한 광원(10)과, 상기 패널(80)의 외측에 마주보도록 설치되어 투사한 광선을 확대하도록 하는 투사렌즈(40)와, 상기 투사렌즈(40)에 의하여 확대된 광선이 영상으로 표현되도록 된 스크린(50)으로 이루어졌다. 이 부재들은 제1도에 도시한 기본적인 투사형 액정표시 장치의 부재들과 동일하다. 하지만, 상기 광원은 종래 광원의 출사광량의 약 1/2을 출사하도록 그 크기를 가진다.

상기 광원(10)과 상기 패널(80)사이에는 상기 광원(10)에서 출사된 P편광 성분과 S편광 성분의 광선을 분할하는 빔스프리터(70)가 구비되어 있다. 이 빔스프리터(70)의 크기는 상기 패널(80) 크기의 약 1/2이다. 상기 빔스프리터(70)는 두 프리즘(71,73)의 결합으로 이루어졌으며, 그 결합 경계면(72)에서 입사된 광선의 편광 성분에 따라 P편광의 광선은 이 빔스프리터를 투과하여 직진하도록 하고, S편광의 광선은 반사하도록 한다. 상기 빔스프리터의 상부에는 이 빔스프리터에 의하여 반사된 광선이 상기 패널(80)로 향하도록 광선의 경로를 바꾸어 주는 미러(74)가 구비되어 있다. 상기 패널(80)은 상기 투사렌즈와 마주보는 액정층(81)의 일측에 편광판이 형성되어 있으며, 이 편광판은 상부와 하부로 양분되어 있다. 상부에 마련된 편광판(82)은 상기 미러(74)에 의하여 반사되어 상기 액정층(81)에 투사되어 이 액정의 전기적 신호에 의한 편광 특성에 의하여 그 편광이 직각으로 바뀐 광선(22)이 지나는 경로에 정확히 설치되어서 이 편광판을 지나도록 되어 있다. 또한, 하부에 마련된 편광판(83)은 상기 빔스프리터(70)을 그대로 투과한 P편광 광선(21)이 액정층을 통과하여 지나도록 그 광선의 경로상에 P편광에 대하여 수직편광을 가지도록 배치되어 있다.

따라서, 상기 램프로부터 방사된 광선은 상기 반사경(12)에 의하여 반사되어 그 과축에 평행한 광선이 된다. 이 평행광이 상기 빔스프리터(70)에 입사한다. 이 빔스프리터(70)에 입사된 광선(20)은 빔스프리터(70)의 경계면(72)에 의하여 P편광 광선과 S편광 광선으로 분리된다. 상기 P편광 광선은 제4도의 도면에 대하여 평행한 진동방향을 가지는 선형적으로 편광된 광선(21)이다. 상기 S편광 광선은 그 도면에 대하여 수직한 진동방향을 가지는 선형적으로 편광된 광선(22)이다. 상기 P편광 광선은 상기 프리즘(71)의 일측표면(71a)을 통하여 상기 프리즘(73)으로부터 출력되며, 상기 패널(80)에 입사되어 액정층(81)에 인가되는 전기적 신호에 의한 광강도의 변조가 이루어져 영상정보를 포함하는 광선으로 변조된 후 상기 하부에 형성된 편광판(83) 통과하여 상기 투사렌즈(40)에 입사한다. 또한, 상기 빔스프리터(70)의 경계면(72)에 의하여 반사된 S편광 광선은 상기 빔스프리터(70)의 상부에 설치된 미러(74)에 의하여 상기 패널(80)로 향하도록 상기 P편광 광선과 평행하게 반사된다. 이 광선은 종래와는 다르게 P편광 광선으로 바뀌지 않고 S편광 광선 그 자체로 상기 패널의 액정층(81)에 입사하여 상기 액정층에 인가되는 전기적 신호에 의한 광강도의 변조가 이루어져 영상정보를 가지는 신호로 바뀐후 상기 투사렌즈(40)와 마주보는 액정층(81)의 일측 상부에 형성된 편광판(82)을 투과한다. 이 편광판(82)은 상기 미러(74)를 통하여 반사된 광선만이 투과되도록 배치되어 있고, 상기 빔스프리터(80)에 의하여 S편광 광선으로 변한 광선에 대하여 직선편광을 가지도록 되어 있다. 이 편광판(82)을 투과한 렌즈는 상기 투사렌즈(40)를 통하여 확대된후 상기 빔스프리터(80)를 투과한 광선과 더불어 상기 스크린(50)에 투영되어 영상을 제공한다.

그러므로, 상기 액정패널(80)에 입사되는 광선의 위상차가 없으므로, 제3도에서 도시한 바와 같은 종래의 액정 표시 장치의 두 편광 광선의 위상차에 의하여 액정층에 입사되는 광선의 연속성이 결여되고, 중앙부가 분리되는 단점을 제거하여 보다 정확한 전기적 신호를 독출함으로써 상기 스크린(50)에 투영되는 영상의 해상도를 높이는 등 매우 유용한 고안이다.

제5도는 본 고안에 따른 다른 실시예를 나타낸 사시도이다. 이 도면을 참조하여 본 고안의 다른 실시예를 상세히 설명하면, 다음과 같다.

제5도는 상기 제4도에서 도시된 바와 동일한 구조를 하고 있으며, 단지 상기 액정표시 패널(80)의 일측에 편광판을 더 구비하였다.

상기 제4도의 액정표시 패널(80)은 액정층(81)의 입사되는 측면에 편광판을 설치하지 않고 상기 빔스프리터(70)에 의한 편광 분할에 전적으로 의지하도록 한 것에 비하여 제5도는 상기 빔스프리터(70)에 의하여 다소 그 편광의 불완전 하더라도 그 편광을 보상하도록 상기 액정층(81)의 입사되는 측면에 편광판을 구비하였다.

이 구비된 편광판은 상기 빔스프리터를 투과한 P편광 광선을 보상하도록 P편광 광선만 통과시키는 편광판(85)을 상기 액정층(81)의 광선 입사 측면 하부에 설치하였고, 상기 액정층(81)의 입사측 상부에는 상기 빔스프리터(70)와 미러(74)에 의하여 반사된 S편광 광선만이 투과 가능한 편광판(84)을 설치하였다.

따라서, 입사되는 편광 광선을 보상하므로써 상기 스크린에 투영되는 광선의 효율을 다소 좋게 할 수 있다.

제6도를 참조하여 본 고안에 따른 또 다른 실시예를 상세히 설명한다.

제6도는 본 고안에 따른 또 다른 실시예를 나타낸 개략도로서, 그 개략적인 구조는 제5도와 동일하다. 즉, 램프(11)와 반사경(12)을 포함하여 직선 광선(20)을 발산하는 광원(10)과, 이 광선(20)을 S편광 광선과 P편광 광선으로 분리하는 빔스프리터(70)와, 이 빔스프리터(70)에 의하여 분리된 광선을 이용하여 영상정보를 독출하는 액정표시 패널(80)과, 이 패널(80)에 의한 상을 확대하는 투사렌즈(40)와 투영된 영상을 나타내는 스크린(50)이 순차로 구비되어 있다.

상기 액정표시 패널(80)과 상기 투사렌즈(40) 사이에 편광된 광선을 분할하는 빔스프리터(90)을 더 구비하여 상기 투사렌즈(40)의 크기를 제4도와 제5도에 비하여 약 1/2의 크기로 작게 할 수 있도록 하였다. 상기 패널(80)과 투사렌즈(40) 사이에 설치된 빔스프리터(90)는 상기 광원(10)과 상기 패널(80) 사이에 구비된 빔스프리터(70)에 의하여 반사되고, 그 상부에 형성된 미러(74)를 통하여 상기 액정표시 패널(80)로 반사된 S편광 광선이 상기 패널을 투과하면서 그 위상이 직각으로 변위되어 P편광이 된 광선이 투과하도록 상기 패널의 상부에 나란하도록 두 프리즘(91,93)이 결합되어 있다. 또한, 상기 프리즘(93)의 하단에는 상기 빔스프리터(70)를 통하여 P편광 광실선으로 분리되고, 이 빔스프리터(70)를 통과하여 상기 패널(80)에 의하여 S편광 광선으로 변위된 광선이 반사되어 빔스프리터(90)의 경계면(92)에 입사하도록 소정의 각을 가진 미러(94)가 형성되어 있다. 이 미러(94)에 의하여 반사된 S편광 광선은 상기 경계면(92)에 의하여 반사된다. 이 반사된 광선은 상기 투사렌즈(40)를 통하여 확대된 영상이 상기 스크린(50)에 투영된다.

따라서, 상기 입사되는 광선을 모두 사용함으로써 광 효율을 높일 수 있고, 그 입사 광선의 편광에 의한 위상 차가 발생하지 않음으로 고해상의 영상을 스크린에 투영할 수 있는 매우 유용한 고안이다.

이상에서 설명한 본 고안은 상기 실시예에 국한 되는 것은 아니며, 2 내지 3개의 액정표시 패널을 사용한 액정 표시 장치에서도 응용 가능하다.

Claims (8)

1. 반사경(12)과 램프(11)를 포함하여 평행광선을 제공하는 광원(10)과, 이 광원(10)에서 입사된 광선(20)으로부터 전기적 신호에 의하여 영상신호를 제공하도록 액정층(81)과 편광판을 포함한 액정표시 패널(80)과, 스크린(50)과, 상기 패널(80)과 스크린(50) 사이에 입사 광선을 소정 배율로 확대 시켜주는 투사렌즈(40)와, 상기 광원(10)과 상기 액정표시 패널(80) 사이에 상기 광원(10)에서 발산된 광선(20)을 두 편광 광선으로 분리하도록 된 빔스프리터(70)와, 상기 빔스프리터(70) 상단에 설치되어 입사광선을 소정 각으로 반사시키는 반사수단(74)을 구비하여 상기 스크린(50) 상에 영상을 투영하도록 된 액정 표시 장치에 있어서, 상기 스크린(50)과 마주보는 상기 액정층(81)의 일측 상하부에 상기 빔스프리터(70)를 투과한 편광 광선(21)과 상기 빔스프리터의 경계면에서 반사되어 상기 반사수단을 통하여 전달된 편광 광선(22)에 대응하도록 서로 다른 편광축을 가지는 편광판(82,83)이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 빔스프리터(80)는 입사되는 P편광 광선은 투과하도록 하고 S편광 광선은 소정 각도로 반사하도록 하여 이 반사된 S편광 광선(22)이 상기 반사수단(74)에 의하여 상기 투과한 P편광 광선(21)과 평행하게 상기 액정 표시 패널(80)에 입사하도록 된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 빔스프리터(80)의 경사면(72)과 상기 반사수단(74)의 기울기가 평행한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 투사렌즈(40)와 상기 액정표시 패널(80)이 마주보는 상기 액정층(81) 일측에 형성된 편광판들(82,83)중 그 상부에 형성된 편광판(82)은 입사되는 S편광 광선의 방향에 대하여 편광 방향이 직교하도록 되고, 상기 하부에 형성된 편광판(83)은 입사되는 P편광 광선에 대하여 편광 방향이 직교하도록 된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 액정표시 패널(80)과 상기 빔스프리터(70)가 마주보는 액정층(81)의 일측 상하부에 상기 빔스프리터(70)를 투과한 편광 광선(21)과, 상기 빔스프리터(70)에 의해 반사되어 상기 반사수단(74)에 의하여 반사된 편광 광선(22)이 각각 투과하도록 서로 다른 편광축을 가지는 편광판들(84,85)이 각각 더 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 상부에 위치한 편광판(84)은 S편광 광선만 투과하고, 상기 하부에 위치한 편광판(85)은 P편광 광선만 투과하도록 된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 액정표시 패널(80)과 상기 투사렌즈(40) 사이에 상기 액정표시 패널(80)에 의한 S편광 성분의 광선을 반사시키는 반사광학수단(94)과, 상기 액정표시 패널에 의한 P편광 성분의 광선을 투과 시키고 상기 반사광학수단(94)에 의한 광선은 반사시키는 빔스프리터(90)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 투사렌즈(40)의 크기가 상기 빔스프리터(90)의 프리즘(93)의 높이에 대응되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.