KR100417399B1

KR100417399B1 - 액정프로젝터장치

Info

Publication number: KR100417399B1
Application number: KR1019960045875A
Authority: KR
Inventors: 나만호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 2004-05-07
Also published as: KR19980027181A

Abstract

본 발명은 액정 프로젝터 장치에 관한 것으로, 그린의 LCD(36)에 비하여 상대적으로 광량이 부족한 레드 및 블루의 LCD(38)(40)에 보조 광발생수단(51)(52)을 구비하여 광효율을 극대화하도록 한 것으로, 상기 광발생수단(51)에서 발생되는 광을 레드 및 블루의 LCD(38)(40)측으로 가이드하는 수단으로서 두 개의 서로 다른 굴절율을 갖는 가이드 글라스(55)(56)가 서로 접합되어 광가이드 중심에서 소멸되는 빛이 LCD(38)(40)측으로 입사되도록 하거나, 두 개의 광섬유(57)(58)가 접합되고, LCD측에 연결되는 광섬유(58)의 일측면이 절개되어 절개된 부분(58a)으로 소멸되는 빛이 LCD(38)(40)측으로 입사되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

액정 프로젝터 장치

본 발명은 액정 프로젝터 장치에 관한 것으로, 특히 그린광에 비하여 상대적으로 광량이 적은 레드광 및 블루광의 광량을 보상하여 화이트 밸런스를 유지함으로써 광효율을 극대화한 액정 프로젝터 장치에 관한 것이다.

일반적인 액정 프로젝터 장치의 구성은 도 1에 도시한 바와 같이, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터 발산되는 빛을 반사시키는 반사 미러(2)와, 상기 반사 미러(2)로부터 반사되는 빛의 가시광 영역의 파장은 반사시키고 자외선 영역과 적외선 영역의 빛은 투과시키는 콜드 미러(clod mirror)(3)와, 상기 콜드 미러(3)에 의하여 조사된 빛의 파장 영역을 레드, 그린, 블루의 색으로 분리시는 이색성 분리 미러(4)와, 상기 이색성 분리 미러(4)에서 레드, 그린, 블루로 분리된 빛을 광변조 수단인 LCD로 조사시키는 수개의 전반사 미러(5)(6)(7)(8)와, 상기 전반사 미러(6)에서 조사되어 LCD를 통과한 빛의 레드, 그린, 블루의 디스플레이 화상을 결합시키는 색합성수단인 이색성 분리프리즘(9)과, 상기 합성된 화상을 스크린 상에 확대투사시키는 투사렌즈(10)로 구성되어 있다.

또한, 상기 이색성 분리프리즘(9)의 주위에는 전반사 미러(5)(6)(7)(8)에서 반사되는 빛을 투사렌즈(10)의 입사동 위치에 적절히 입사시키는 집광렌즈(11)(15)(19)와, 각각 그린, 레드, 블루 영역을 선형 편광시키는 제1편광판 (12)(16)(20)과, 편광판에 의하여 편광된 빛을 전기적 영상신호에 따라 편광상태를 바꾸어주는 그린, 레드, 블루 영상제어용 LCD(13)(17)(21)와, LCD에 의하여 바뀐 편광상태의 빛중에서 일방향의 빛만을 투과시키고 나머지 빛은 흡수하여 전기적 영상신호를 눈으로 인지할 수 있는 화상으로 디스플레이시키는제2편광판(14)(18)(22)이 구비되어 있다.

그러나 종래에는 광원의 스펙트럼 분포가 화이트 밸런스(white balance)와 맞지 않는 분포를 형성하는 문제점이 있다. 즉, 화이트 밸런스를 구현하기 위한 기준으로 NTSC의 레드, 그린, 블루의 비가 2.6 : 5.1: 1 이고, HDTV인 경우에 2.9 : 9.9 : 1 일 때, 종래에 액정 프로젝터에서 일반적으로 가장 많이 사용되는 광원인 150W 메탈할라이드 램프의 광량 비율은 I_RED: I_GREEN: I_BLUE= 2.6 : 16.6 : 1이다. 이와 같은 메탈할라이드 램프의 스펙트럼 분포 상태 및 광학적인 색분리 및 합성에 의한 색분포 상태를 도 2 및 도 3에 도시하였다.

이와 같은 종래의 액정 프로젝터에서 화이트 밸런스를 맞추어 주기 위해서는 그린의 빛의 광량은 NTSC인 경우에는 {(16.6 - 5.1) / 16.6} x 100% = 69%의 광량을, HDTV인 경우에는 {(16.6 - 9.9) / 16.6}×100% = 40.4%의 광량을 고의적으로 차단시켜주어야 한다는 문제점이 있다.

이러한 문제점에 착안하여 안출한 본 발명의 목적은 그린광의 광량을 차단하지 않고도 화이트 밸런스를 유지하여 광효율을 극대화시키려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 레드광 및 블루광의 광원을 보상하여 화이트 밸런스를 유지하려는 것이다.

도 1은 일반적인 액정 프로젝터 장치의 구성도.

도 2 및 도 3은 150W 메탈할라이드 램프를 광원으로 하여 광원의 스펙트럼 분포 및 색분리 및 합성에 의한 레드, 그린, 블루광의 분포를 보인 그래프.

도 4는 본 발명에 의한 액정 프로젝터 장치의 구성도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 액정 프로젝터 장치에 적용된 보조 광원부와, 광가이드부의 사시도 및 평면도.

도 6a 및 6b는 본 발명의 다른 실시례에 의한 광가이드부가 설치된 사시도 및 광가이드부의 형상을 보인 정면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

31 ; 공용광원 36,38,40 ; 레드, 그린, 블루용 LCD

51 ; 보조 광발생수단의 광원 52 ; 보조 광발생수단의 반사경

55 ; 입사측 광가이드 글라스 56 ; 출사측 광가이드 글라스

57 ; 입사측 광섬유다발 58 ; 출사측 광섬유다발

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 레드, 그린, 블루 공용광 발생수단과; 상기 공용광 발생수단에서 발생된 공용광이 복수개의 이색성 분리 미러로 이루어지는 색분리수단에 의해 분리된 레드, 그린, 블루의 광을 전기적 영상신호에 따라 편광상태를 바꾸어주는 레드, 그린, 블루 영상제어용 LCD와; 각 LCD를 통과한 광을 합성하는 광합성수단과; 합성된 광을 투사하는 투사렌즈;로 구성되는 액정 프로젝터 장치에 있어서, 상기 LCD 중 레드 및 블루 LCD에 추가로 광을 공급하는 보조 광발생수단과; 상기 보조 광발생수단의 광을 상기 레드 및 블루 LCD로 가이드하는 광가이드수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 액정 프로젝터 장치가 제공된다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명을 첨부도면에 도시한 일실시례에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 액정 프로젝터 장치는 도 4에 도시한 바와 같이, 백색광을 발생하는 공용광원(31), 반사경(32), 콜드 미러(33)로 이루어진 공용광 발생수단과; 2개의 이색성 분리 미러(34,37)와 1개의 전반사 미러(35)로 이루어진 광분리수단과; 레드 LCD(38), 그린 LCD(36), 블루 LCD(40)와; 2개의 이색성 미러(39,42)와 1개의 전반사 미러(41)로 이루어진 광합성수단 및; 투사 렌즈(43);로 이루어진다.

본 발명에 의한 액정 프로젝터 장치는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 레드광 및 블루광의 부족한 광량을 보충하기 위하여 레드LCD(38) 및 블루 LCD(40)에 보조광 발생수단과, 이 보조광 발생수단에서 발산되는 빛을 LCD측으로 안내하는 광가이드부를 각각 설치한 것이다.

상기 보조광 발생수단은 빛이 발산되는 광원(51)과, 반사경(52)과, 컬러 필터(53)로 구성되어 있고, 상기 광가이드부는 광가이드의 중심(core)을 갖는 입사측 광가이드 글라스(54)와, 이 광가이드 글라스(54)를 둘러싸고 있는 덮개의 역할을 하는 출사측 글라스(55)가 접합되어 있고, 이 덮개용 글라스(55)의 후방에 반사경(56)이 설치되어 있다.

상기 보조광 발생수단의 보조광원(51)은 광가이드부의 상하방향으로 길게 형성되어 있으며, 이러한 보조광원(51)을 반사경(52)이 둘러싸고 있으며, 상기 반사경(52)은 타원 또는 포물 기둥으로 형성되어 있다. 이때, 반사경이 타원 기둥의 형상을 갖는 경우에는 타원의 두 초점 중에서 첫번째 초점이 광원 발광부이고, 두 번째 초점이 광가이드와 킬러 필터의 접착면이 되도록 반사경을 형성한다. 또한, 반사경이 포물 기둥의 형상일 경우에는 컬러 필터의 면과 광원 사이에 집광수단을 구비한다.

그리고 상기 광가이드부의 광중심이 형성되어 있는 입사측 광글라스(54)의 굴절율은 덮개인 출사측 글라스(55)의 굴절율보다 높으며(nCO>nCL), 출사측 글라스(55)의 두께는 입사측 글라스(54)의 두께보다 크게 형성하여 보조 광원부에서 입사된 빛은 광가이드부의 중심(core)을 통과하면서 에버네슨트 웨이브(Evanescent wave)로서, LCD쪽으로 누출된다.

이와 같은 에버네슨트 웨이브의 광이 도파되는 원리는 도 5c에 도시한 그래프에서와 같다, 즉, 도면의 화살표와 같이 광이 입사될 때, 굴절율 분포는 다음과같다.

그리고, 보조광원(51)에 의한 전기장 영역(Electric Field)은

X축에 평행한 전기장 영역인 TE-파는,

X축에 수직한 전기장 영역인 TM-파는,

여기서, n_i는 각 영역에서의 굴절율이고. k는로서 웨이브 넘버(wave number)이다.

상기 TE-파와 TM-파의 y축에 대한 파동수 r_i는

TM 파는

영역에서의 전기장 영역은

그리고 boundary Condition

영역 1의는 Z축으로 진행하면서 서서히 영역1V로 빠져나가는 에버네슨트웨이브가 되는 것이다.

상기의 방법으로 레드, 블루의 LCD(38)(40)에 입사되는 빛의 양을 증가시켜 화이트 밸런스를 맞추면 그린 LCD(36)의 광량을 줄이지 않고도 전체 액정 프로젝터의 광효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시례로서, 도 5a에 도시한 바와 같이, 광가이드부를 광섬유 다발을 사용한 실시례가 제공가능하다.

즉, 본 발명에 다른 실시례에 의한 광가이드부는 도 5b에서와 같은, 광섬유 다발을 광가이드부로 사용하는 바, 이러한 광섬유다발은 보조광원(51)에서 발생되는 광이 입사되는 입사측 광섬유다발(57)과, 상기 입사측 광섬유다발(57)과 접합되어 LCD(38)(40)측으로 빛을 보내는 출사측 광섬유다발(58)로 이루어져 있다. 이와 같은 입사측 광섬유다발(57)과, 출사측 광섬유다발(58)의 연결부분은 출사측 광섬유다발(58)의 하부가 일정하게 절개되어 있어 이러한 절개부(58a)를 통해 에버네슨트 웨이브로 누출되어 LCD에 입사되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 액정 프로젝터 장치는 상대적으로 광량이 그린광에 비하여 작은 레드광 및 블루광의 광량을 보조광 발생수단과 광가이드수단을 설치하여 보상함으로써 그린광을 차단하지 않고 광효율을 극대화시키는 방법으로 화이트 밸런스를 유지하게 되는 효과가 있다.

Claims

레드, 그린, 블루 공용광 발생수단과; 상기 공용광 발생수단에서 발생된 공용광이 복수개의 이색성 분리 미러로 이루어지는 색분리수단에 의해 분리된 레드,그린, 블루의 광을 전기적 영상신호에 따라 편광상태를 바꾸어주는 레드, 그린, 블루 영상제어용 LCD와; 각 LCD를 통과한 광을 합성하는 광합성수단과; 합성된 광을 투사하는 투사렌즈;로 구성되는 액정 프로젝터 장치에 있어서,

상기 LCD 중 레드 및 블루 LCD에 추가로 광을 공급하는 보조 광발생수단과; 상기 보조 광발생수단의 광을 상기 레드 및 블루 LCD로 가이드하는 광가이드수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 액정 프로젝터 장치.
제1항에 있어서, 상기 광가이드수단은 두 개의 서로 다른 굴절율을 갖는 광가이드 글라스가 서로 접합되어 광가이드 중심에서 소멸되는 빛이 LCD측으로 입사 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터 장치.
제1항에 있어서, 상기 광가이드수단은 두 개의 광섬유가 접합되고, LCD측에 연결되는 광섬유의 일측면이 절개되어 절개된 부분으로 소멸되는 빛이 LCD측으로 입사되도록 구성된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터 장치.