KR0147607B1

KR0147607B1 - 반사형 액정 투사장치의 광학계

Info

Publication number: KR0147607B1
Application number: KR1019940031225A
Authority: KR
Inventors: 홍창완
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 1998-09-15
Also published as: JPH08220635A; KR960020459A; US5706063A; JP3509338B2

Abstract

본 발명은 액정 프로젝터의 광학계에 관한 것이다.

본 발명에 의한 액정 프로젝터의 광학계는 광원으로부터 출사되는 광의 특정 파장만을 통과시키는 광분리기를 구비하고, 이 광분리기에 의해 분리된 특정 파장의 광에 대응하게 위치하여 각 파장의 광을 LCD의 온, 오프 상태에 따라 투과 및 산란되도록 설치된 2매의 반사형 LCD 즉, 흑백 신호용(Y) LCD 1매와 칼라 신호용 LCD 1매를 구비하여 흑백 (Y) 신호용 LCD와 칼라 신호용 LCD 를 중첩 투사함으로써 해상도를 향상시킬 수 있는 효과를 가지도록 한 것이다.

Description

반사형 액정 투사장치의 광학계

제1도는 종래의 전형적인 전면투사형 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타내 보인 개략도.

제2도는 본 발명에 의한 반사형 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타내 보인 개략도.

제3도는 본 발명에 의한 반사형 액정 프로젝터의 광학계를 설명하기 위한 λ/4 파장판의 원리를 나타내 보인 개략도.

제4도는 본 발명에 의한 액정 프로젝터의 광학계에 구비되는 2매의 LCD 중 칼라 LCD의 구조를 나타내 보인 개략도.

제5도는 본 발명에 의한 액정 프로젝터의 광학계에 구비되는 2매의 LCD중 흑백 LCD의 구조를 나타내 보인 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,31 : 광원 12,13,14 : 투과형 LCD

15,16,17,18,19,20 : 색선별거울

21 : 프로젝션렌즈 33,34 : 집광렌즈

35,36 : λ/4 파장판 37,38 : 반사형 LCD

39 : 투사렌즈 S : 스크린

본 발명은 액정 프로젝터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2매의 반사형 액정표시소자를 이용하여 화질을 향상시킬 수 있도록 된 액정 프로젝터의 광학계에 관한 것이다.

오늘날 정보산업의 발달과 더불어 보다 대형화된 화면을 가지는 영상표시수단의 요구가 점증되어 왔으나, 종래의 일반적인 영상표시수단이었던 텔레비젼 수상기의 화면으로 구성되는 직시형 음극선관은 화면을 대형화시키기 위해서는 음극선관 자체를 대형으로 제작해야 하는데 따른 현실적 여러 제약요인 등으로 인하여 대형화 정도에 한계점이 있었다.

또한, 상기한 바와 같은 기술적 난제를 극복하여 어느 정도까지 대형화된 음극선관을 제작할 수 있게 된다고 하더라도, 그에 따른 음극선관의 하중이 증가함으로 인하여 대형 음극선관을 화면으로 가지는 텔레비젼 세트를 제작함에 있어서 또 다른 제약요인 등으로 인한 기술적 어려움이 따르므로 결국 대형 음극선관을 화면으로 가지는 텔레비젼의 제조에는 그 한계점이 있을 수 밖에 없었다.

이러한 배경 하에서 여러 기술적 요인의 어려움을 극복하여 보다 더 대형화된 화면을 얻을 수 있는 방안으로 개발되어 실용화된 것이 소위 프로젝션 텔레비젼이나 비디오 프로젝터 등과 같은 상품의 영상투사시스템이다.

이와 같은 영상투사시스템은 특수 제작된 소형 음극선관(CRT)이나 액정표시소자(이하 LCD라 함) 등과 같은 영상디스플레이수단을 사용하여 영상을 발생시키고, 그 영상을 광학렌즈를 통해 확대시켜 대형스크린에 투사하는 방식의 시스템으로서, 이러한 시스템은 최근 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 대형 화면을 얻을 수 있다는 장점에서 날로 그 수요가 증가되고 있는 실정이다.

상기한 바와 같은 영상시스템의 전형으로서 제1도에 예시된 바와 같은 전면투사형 LCD프로젝터가 있다. 이 LCD프로젝터는 광원으로서 백색광램프(11)와, 비데오영상으로서 3매의 투과형 LCD(12)(13)(14)를 구비하여, 램프(11)에서 발산되는 백색광은 3쌍의 색선별거울(15)(16)(17)(18)(19)(20)에 의해 R, G, B의 삼색칼라로 분리되고, 분리된 각 칼라의 빛은 각각 그에 대응하는 영상신호를 표시하는 LCD(12)(13)(14)에 조명되며, 이 LCD(12)(13)(14)를 통과한 각 칼라의 빛은 각 색선별거울(15)(16)(17)(18)(19)(20)에 의해 다시 합성된 상태에서 프로젝션렌즈(21)에 입사되고, 이 프로젝션렌즈(21)는 LCD(12)(13)(14)에 표시된 영상을 스크린(S)에 투사하게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 전면투사형 LCD 프로젝터는 그 구조상 조명광에 의해 화면의 콘트라스트가 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화질이 보다 향상될 수 있도록 2매의 반사형 액정 표시소자를 이용하여 이루어진 액정 프로젝션의 광학계를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 프로젝터 광학계는,

광원과, 이 광원으로부터 출사되는 광의 특정 파장만을 통과시키는 광분리기와, 이 광분리기에 의해 분리된 특정 파장의 광에 대응하게 위치하여 각 파장의 광을 반사시키도록 설치된 제1액정표시판넬 및 제2액정표시판넬과, 상기 제1액정표시판넬 및 제2액정표시판넬에 의해 반사된 광이 투과되는 투사렌즈와 이 투사렌즈를 투과한 광의 경로상에 위치하는 배면투사스크린을 포함하며, 상기 제1액정표시판넬과, 상기 광분리기 및 상기 투사렌즈 그리고 상기 스크린은 동일 광축상에 위치하여 제1광축을 이루고, 상기 광원과 상기 광분리기 및 상기 제2액정표시판넬은 상기 제1광축에 대해 소정 각도를 이루는 제2광축을 이루도록 동일 광축상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 액정 프로젝터 광학계에 있어서, 특히 상기 제1액정표시판넬과 상기 제2액정표시판넬 중 어느 하나는 칼라 신호용 액정표시판넬인 것이 바람직하고, 다른 하나는 흑백 신호용 액정표시판넬인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1액정표시판넬과 상기 제2액정표시판넬은 각각 상기 광원으로부터 출사된 광이 상기 광분리기에 의해 특정 파장을 가진 광으로 분리된 후 각각의 파장광을 집광할 수 있도록 그 전면에 제1집광렌즈와 제2집광렌즈를 각각 구비하는 것이 바람직하며, 상기 제1액정표시판넬과 그 전면에 위치하는 상기 제1집광렌즈 및 상기 제2액정표시판넬과 그 전면에 위치하는 상기 제2집광렌즈 사이에는 각각 λ/4 파장판이 구비하는 것이 바람직하다. 또한 상기 광분리기는 상기 광원으로부터 출사되는 광의 축에 대하여 일정 각도로 경사지게 설치된 PBS(Polarising Beam Splitter)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 광분리기는 상기 광원으로부터 출사되는 광의 축에 대해 45˚로 경사지게 설치되는 것이 바람직하며, 상기 제1광축과 상기 제2광축은 상기 광분리기를 중심으로 교차하여 실질적으로 90˚의 각도를 이루는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 액정 프로젝터 광학계에 있어서, 상기 제1광축과 상기 제2광축이 이루는 각도와, 그리고 상기 광원에 대해 상기 광분리기가 이루는 각도는 각각 광학계의 특성에 따라 바람직하게 조정하여 소정 각도를 이루게 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정 프로젝터 광학계의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명에 의한 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타내 보인 개략도이고, 제3도는 본 발명에 의한 액정 프로젝터의 광학계를 설명하기 위한 λ/4파장판의 원리를 나타내 보인 개략도이다.

제2도 및 제3도를 참조하면, 본 발명에 의한 액정 프로젝터 광학계는 광원으로서의 램프(31)와 이 램프(31)로부터 출사되는 광의 특정 파장만을 통과시키고 다른 파장의 광은 반사시키는 광분리기로서 상기 램프(31)로부터 출사되는 광의 축에 대하여 일정 각도로 경사지게 설치된 PBS(Polarizing Beam Spiltter)(32)가 구비되어 있다. 그리고, 광분리기인 상기 PBS(32)에 의해 분리된 특정 파장의 광에 각각 대응하여 집광할 수 있도록 설치된 제1집광렌즈(33)와 제2집광렌즈(34)를 구비하고 있으며, 상기 제1집광렌즈(33)와 상기 제2집광렌즈(34)에 의해 각각 집광된 특정 파장의 광이 상기 PBS(32)로 재차 반사되도록 상기 제1집광렌즈(33) 및 상기 제2집광렌즈(34)와 나란하게 위치하는 제1액정표시판넬(37)과 제2액정표시판넬(38)을 구비하고 있다. 또한, 나란하게 위치하도록 설치된 상기 제1액정표시판넬(37)과 상기 제1집광렌즈(33) 및 제2액정표시판넬(37)과 상기 제2집광렌즈(34) 사이에는 각각 λ/4파장판(35)(36)이 구비되어 있고, 상기 제1액정표시판넬(37)과 상기 제2액정표시판넬(38)에 의해 반사된 광이 투과되는 투사렌즈(39)와, 이 투사렌즈(39)를 투과한 광의 경로상에 위치하는 스크린(S)을 포함하여 된 구조로 되어 있다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 액정 프로젝터 광학계는 광원인 상기 램프(31)로부터 출사되는 광은 편광방향이 없는 상태로 출사되지만 광분리기인 상기 PBS(32)를 투과하면서 s파와 p파의 직선편광으로 분리된다. 따라서, 광원인 상기 램프(31)로부터 출사된 광은 광손실이 발생되지 않게 된다.

이와 같이 광손실이 발생되지 않은 상태에서 상기 PBS(32)에 의해 분리된 s파는 상기 PBS(32)에서 반사되어 상기 제1집광렌즈(33)와 λ/4파장판(35)을 거치면서 원편광으로 바뀌게 되고, 이 원편광은 LCD가 온(ON)상태일 경우에 상기 제1액정표시판넬(37)에서 반사되어 다시 λ/4파장판(35)을 통과하면서 입사광축에 대하여 90˚로 편광된 상태로 출사되므로 p파로 변경되게 된다. 이와 같이 변경된 p파는 상기 PBS(32)를 투과하여 투사렌즈(39)를 통해 스크린(S)에 투사되게 된다.

한편, LCD 가 오프(OFF)상태일 경우에는 LCD에서 입사광이 산란하여 투사렌즈에 도달하지 못하게 된다.

본 발명의 액정 프로젝터 광학계는 2매의 LCD가 있는데, 이들은 각각 제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이 1매의 LCD는 흑백 신호용(Y)으로 사용되고, 다른 1매의 LCD는 칼라 신호용으로 사용하게 되면 화면상에서는 2개의 화상이 중첩되어 하나의 칼라 화상을 표현할 수 있게 된다.

도면 중, 제4도는 본 발명에 의한 액정 프로젝터의 광학계에 구비되는 2매의 LCD중 칼라 LCD의 구조를 나타내 보인 개략도이고, 제5도는 본 발명에 의한 액정 프로젝터의 광학계에 구비되는 2매의 LCD중 흑백 LCD의 구조를 나타내 보인 개략도이다.

여기서, 칼라 LCD 1매 만을 사용할 경우에는 화소가 적(R), 녹(G), 청(B)으로 분리되어 해상도가 떨어지게 되지만, 흑백(Y) 신호용 LCD와 중첩 투사함으로써 해상도 저하를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 액정 프로젝터 광학계는 광원으로부터 출사되는 광의 특정 파장만을 통과시키는 광분리기를 구비하고, 이 광분리기에 의해 분리된 특정 파장의 광에 대응하게 위치하여 각 파장의 광을 LCD 의 온, 오프 상태에 따라 투과 및 산란되도록 2매의 반사형 LCD 즉, 흑백 신호용(Y) LCD 1매와 칼라 신호용 LCD 1매를 구비하여 흑백(Y) 신호용 LCD와 칼라 신호용 LCD를 중첩 투사함으로써 해상도를 향상시킬 수 있는 효과를 가지도록 한 것이다.

Claims

광원으로부터 출사되는 광의 특정 파장광만을 통과시키는 광분리기와, 이 광분리기에 의해 분리된 특정 파장광을 반사시키도록 설치된 제1액정표시판넬 및 제2액정표시판넬과, 상기 제1액정표시판넬 및 제2액정표시판넬에 의해 반사된 광이 투사되는 투사렌즈 및 상기 투사렌즈를 투과한 광의 경로상에 위치하는 스크린을 포함하는 액정 프로젝터의 광학계에 있어서, 상기 제1액정표시판넬과 상기 제2액정표시판넬 중 어느 하나는 칼라 신호용 액정표시판넬이고, 다른 하나는 흑백 신호용 액정표시판넬로 이루어지며, 상기 제1액정표시판넬과 상기 광분리기 및 상기 투사렌즈는 제1광축상에 배치되고, 상기 광원과 상기 광분리기 및 상기 제2액정표시판넬은 상기 제1광축에 대해 소정 각도를 이루는 제2광축상에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학계.
제1항에 있어서, 상기 제1액정표시판넬과 상기 제2액정표시판넬은 각각 그 전면에 제1집광렌즈와 제2집광렌즈를 구비하고, 상기 광원으로부터 출사된 광이 상기 광분리기에 의해 특정 파장을 가진 광으로 각각 분리된 후 그 각각의 특정 파장광을 집광할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학계.
제2항에 있어서, 상기 제1액정표시판넬과 상기 제1집광렌즈 사이 및 상기 제2액정표시판넬과 상기 제2집광렌즈 사이에는 λ/4파장판이 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학계.
제1항에 있어서, 상기 광분리기는 상기 광원으로부터 출사되는 광의 축에 대하여 일정 각도로 경사지게 설치된 PBS(Polarizing Beam Splitter)인 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학계.
제4항에 있어서, 상기 광분리기는 상기 광원으로부터 출사되는 광의 축에 대해 45˚로 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학계.
제1항에 있어서, 상기 제1광축과 상기 제2광축은 상기 광분리기를 중심으로 교차하여 실질적으로 90˚의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학계.