KR20010020041A - Replective Type Liquid Crystal Projective Apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프로젝션 표시장치에 관한 것으로, 특히 반사형 액정패널을 프로젝션 표시장치에 구현하기에 적합하도록 한 반사형 액정 투사장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection display device, and more particularly, to a reflection type liquid crystal projection device adapted to implement a reflective liquid crystal panel in a projection display device.
최근, 표시장치는 대화면화·고화질화 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 프로젝션 표시장치의 개발이 가속화되고 있다. 프로젝션 표시장치는 투사렌즈를 이용하여 영상을 확대 투사하여 영상을 확대 표시하게 된다. 프로젝션 표시장치에는 광입사방향에 따라 전면 투사방식과 배면 투사방식으로 나뉘어진다. 이러한 프로젝션 표시장치는 영상을 표시하는 표시소자로서 액정패널 또는 음극선관을 이용하고 있다.In recent years, display devices have become a trend toward larger screens and higher definition. In accordance with this trend, the development of projection display devices is accelerating. The projection display enlarges and projects an image by using a projection lens to enlarge and display an image. The projection display is divided into a front projection method and a rear projection method according to the light incidence direction. Such a projection display device uses a liquid crystal panel or a cathode ray tube as a display element for displaying an image.
액정 프로젝션 표시장치는 액정패널에 표시된 영상을 스크린에 확대 투사하여 화상을 표시하게 된다.The liquid crystal projection display displays an image by enlarging and projecting an image displayed on a liquid crystal panel on a screen.
도 1을 참조하면, 광원(11), 액정패널(12), 투사 광학계(13), 미러(14) 및 투사 스크린(15)을 구비한 액정 프로젝션 표시장치가 도시되어 있다. 광원(11)으로부터 발생된 광은 영상이 표시되는 액정패널(12)을 투과한 다음, 투사 광학계(13)에 의해 소정 배율로 확대되어 미러(14)에 입사된다. 미러(14)에 입사된 영상은 투사 스크린(15)의 배면 쪽으로 전반사되어 투사 스크린(15) 상에 결상된다. 그러면 관찰자는 투사 스크린(15)에 결상된 영상을 감상할 수 있게 된다. 투사 스크린(15)은 도 2에 나타낸 바와 같이 미러(14)로부터 발산광빔 형태로 입사된 광을 관찰자 쪽으로 집속시키는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)(21)와 프레넬 렌즈(21)로부터 입사된 광을 수평방향으로 확장시켜 광찰자가 볼 수 있는 영역을 확장시키는 렌티큘라 렌즈(Lenticular lens)(22)를 포함한다. 프레넬 렌즈(21)의 출사면은 볼록렌즈를 평면 상에서 구현한 형태를 갖는다. 렌티큘라 렌즈(22)의 입사면과 출사면에는 반원통형의 실린데리컬 렌즈(Sylinderical lens)가 배열되어 있다. 이러한 투사스크린(15)에 의해 투사스크린(15)의 배면에 투사되어 결상된 영상이 관찰자 쪽으로 집속되게 되므로 관찰자는 일정한 거리에서 투사스크린(15)에 결상된 영상을 볼 수 있게 된다.Referring to FIG. 1, a liquid crystal projection display device having a light source 11, a liquid crystal panel 12, a projection optical system 13, a mirror 14, and a projection screen 15 is illustrated. The light generated from the light source 11 passes through the liquid crystal panel 12 on which an image is displayed, and then is magnified by a predetermined magnification by the projection optical system 13 to be incident on the mirror 14. The image incident on the mirror 14 is totally reflected toward the rear surface of the projection screen 15 and is imaged on the projection screen 15. The viewer can then view the image formed on the projection screen 15. As shown in FIG. 2, the projection screen 15 includes a Fresnel lens 21 and light incident from the Fresnel lens 21 for focusing the light incident from the mirror 14 in the form of divergent light beams toward the viewer. It extends in the horizontal direction and includes a lenticular lens 22 to expand the area visible to the spectacle. The emission surface of the Fresnel lens 21 has a shape in which the convex lens is implemented on a plane. Semicylindrical cylindrical lenses are arranged on the incidence and exit surfaces of the lenticular lens 22. Since the image projected on the rear surface of the projection screen 15 by the projection screen 15 and imaged is focused toward the viewer, the viewer can see the image formed on the projection screen 15 at a predetermined distance.
한편, 미러(14) 없이 투사 광학계(13)에서 투사 스크린(15)까지 광이 직접 투사된다면 점선으로 표시된 바와 같이 투사거리가 길어지게 되므로 시스템의 두꼐가 그만큼 두꺼워질 수밖에 없다. 미러(14)는 투사 스크린(15)의 수직한 광축에 대하여 소정각도로 경사지게 설치되어 투사 광학계(13)에서 투사 스크린(15)까지의 광경로를 접음으로써 시스템의 두께를 줄이게 된다.On the other hand, if light is directly projected from the projection optical system 13 to the projection screen 15 without the mirror 14, the projection distance becomes long as indicated by the dotted line, so that the thickness of the system is inevitably thickened. The mirror 14 is inclined at a predetermined angle with respect to the vertical optical axis of the projection screen 15 to reduce the thickness of the system by folding the optical path from the projection optical system 13 to the projection screen 15.
한편, 종래의 액정 프로젝션 표시장치는 액정패널(12)이 대부분 투과형 액정패널로 이용되므로 액정패널(12)에서의 광손실이 큰 문제점이 있다. 투과형 액정패널(11)에는 입사면과 출사면 각각에 편광방향이 직교되는 편광판들이 형성되어 있다. 이러한 액정패널(11)에 광이 입사되면 상당한 광량이 편광판들에 의해 흡수 및 반사되어 투과되는 광량이 적어지게 된다. 이에 따라, 투사 스크린(15)에 표시되는 영상의 휘도가 줄어들 수밖에 없다.On the other hand, in the conventional liquid crystal projection display device, since the liquid crystal panel 12 is mostly used as a transmissive liquid crystal panel, there is a problem in that the light loss in the liquid crystal panel 12 is large. The transmissive liquid crystal panel 11 is formed with polarizing plates having a polarization direction orthogonal to each of the entrance and exit surfaces. When light is incident on the liquid crystal panel 11, a considerable amount of light is absorbed and reflected by the polarizing plates, thereby reducing the amount of light transmitted. Accordingly, the luminance of the image displayed on the projection screen 15 is inevitably reduced.
이에 반하여, 반사형 액정패널은 편광판이 형성되지 않으므로 그 만큼 광손실량이 줄어드는 장점이 있다. 이러한 반사형 액정패널은 도 3에 나타낸 바와 같이 두 장의 유리기판 사이에 액정물질이 주입되는 표시패널(23)과, 표시패널(23)의 배면에 설치되거나 표시패널(23)의 내부에 배치되어 광을 표시면 쪽으로 반사시키기 위한 반사경(24)으로 이루어진다. 이 반사형 액정패널은 표시면 앞에서 입사되는 광을 반사경(24)에서 반사시켜 화상 또는 영상을 표시하게 된다. 이 때, 반사형 액정패널로부터 출사되는 광은 액정에 의해 선평광 특성을 가지게 된다. 이러한 반사형 액정패널에는 반사되는 광량을 크게 하기 위하여 편광판이 설치되지 않고 있다.On the contrary, since the polarizing plate is not formed in the reflective liquid crystal panel, the amount of light loss is reduced. As shown in FIG. 3, the reflective liquid crystal panel includes a display panel 23 into which a liquid crystal material is injected between two glass substrates, and a rear surface of the display panel 23 or disposed in the display panel 23. And a reflector 24 for reflecting light toward the display surface. The reflective liquid crystal panel reflects light incident in front of the display surface by the reflector 24 to display an image or an image. At this time, the light emitted from the reflective liquid crystal panel has a linear flat light characteristic by the liquid crystal. The reflective liquid crystal panel is not provided with a polarizing plate in order to increase the amount of reflected light.
따라서, 본 발명의 목적은 반사형 액정패널을 프로젝션 표시장치에 구현하기에 적합하도록 한 반사형 액정 투사장치을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a reflective liquid crystal projection apparatus suitable for implementing a reflective liquid crystal panel in a projection display device.
도 1은 종래의 배면 투사방식의 프로젝션 표시장치를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional rear projection projection display device.
도 2는 도 1에 도시된 투사 스크린의 구성을 상세히 나타내는 단면도 및 분해 사시도.2 is a cross-sectional view and an exploded perspective view showing the configuration of the projection screen shown in FIG. 1 in detail.
도 3은 통상의 반사형 액정패널을 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing a conventional reflective liquid crystal panel.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 투사장치를 나타내는 도면.4 is a view showing a reflective liquid crystal projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 광원/액정패널 모듈을 상세히 나나태는 도면.5 is a view showing in detail the light source / liquid crystal panel module shown in FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of the code | symbol about the main part of drawing>
11,31 : 광원 12 : 투과형 액정패널11,31: light source 12: transmissive liquid crystal panel
13,33 : 투사 광학계 14,34 : 미러13,33: projection optical system 14,34: mirror
15,35 : 투사 스크린 21 : 프레넬 렌즈15,35: projection screen 21: Fresnel lens
22 : 렌티큘라 렌즈 23 : 표시패널22 lenticular lens 23 display panel
24 : 반사경 32 : 반사형 액정패널24: reflecting mirror 32: reflective liquid crystal panel
36 : 블록 편광 빔스프리터 36a,40b : 다이크로익 코팅면36: block polarization beam splitter 36a, 40b: dichroic coating surface
38,42 : 플라이아이렌즈 38a : 자외선 반사층38, 42: fly's eye lens 38a: ultraviolet reflective layer
38b : 안티리플렉션층 40a : 1/2 파장판38b: anti-reflection layer 40a: 1/2 wave plate
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 반사형 액정 투사장치는 광원과, 영상이 표시되는 반사형 액정패널과, 광원으로부터 입사되는 광을 반사형 액정패널 쪽으로 반사시킴과 아울러 반사형 액정패널로부터 반사된 영상을 투과시키는 편광 빔스프리터를 구비한다.In order to achieve the above objects, the reflective liquid crystal projection apparatus of the present invention reflects a light source, a reflective liquid crystal panel on which an image is displayed, and light incident from the light source toward the reflective liquid crystal panel, and also reflects from the reflective liquid crystal panel. And a polarizing beam splitter for transmitting the image.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4 및 도 5를 참조하면, 광원(31), 반사형 액정패널(32), 블록 편광 빔스프리터(36)를 포함한 광원/액정패널 모듈(40)과, 광원/액정패널 모듈(40)의 출사면에 대향되게 설치된 투사광학계(33)와, 영상이 확대 표시되는 스크린(35)과, 투사광학계(33)와 스크린(35) 사이에 설치되는 미러(34)를 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 투사장치가 도시되어 있다. 광원(31)은 램프와 반사경을 포함하여 백색광을 발생하게 된다. 이 광원(31)과 블록 편광 빔스프리터(36) 사이에는 제1 플라이아이렌즈(38)와 편광 빔스프리터 플레이트(40)가 설치된다. 제1 플라이아이렌즈(38)는 광원(31)으로부터의 광빔 중 자외선을 차단하여 편광 빔스프리터 플레이트(40) 쪽으로 투과시키게 된다. 이를 위하여, 제1 플라이아이렌즈(38)의 입사면에는 자외선 반사층(38a)이 성막됨과 아울러 출사면에는 안티리플렉션층(Anti-Reflection)층(38b)이 형성된다. 자외선 반사층(38a)은 자신에게 입사되는 백색광에 포함된 자외선을 반사시키게 되며, 자외선을 제외한 모든 파장의 광을 투과시키게 된다. 이는 자외선에 의해 반사형 액정패널(32)의 액정이 열화될 수 있기 때문이다. 안티리플렉션층(38b)은 광투과율이 높은 유전체물질로 이루어져 자신에게 입사되는 광의 대부분을 투과시키게 된다. 편광 빔스프리터 플레이트(40)는 자신에게 입사되는 광을 특정방향의 선편광으로 변환시켜 블록 편광 빔스프리터(36) 쪽으로 입사시키게 된다. 이를 위하여, 편광 빔스프리터 플레이트(40)에는 1/ 2 파장판(40a)이 설치됨과 아울러 내부에는 경사지게 다이크로익면(40b)이 형성되어 있다. 1/2 파장판(40a)은 자신에게 입사되는 선편광의 방향을 180°회전시켜 입사광의 편광방향을 바꾸게 된다. 다이크로익 코팅면(40b)은 자신에게 입사되는 광 중 특정 선편광을 투과시키는 반면 다른 선편광을 1/2 파장판(40a) 쪽으로 반사시키게 된다. 예를 들면, 편광 빔스프리터 플레이트(40)가 P파만을 블록 편광 빔스프리터(36) 쪽으로 입사시키게끔 설계되면 다이크로익 코팅면(40b)은 입사광 중 P파를 투과시키는 반면 S파를 1/2 파장판(40a) 쪽으로 반사시키게 된다. 그러면 1/2 파장판(40a)은 자신에게 입사된 S파를 P파로 변환하여 투과시키게 된다. 블록 편광 빔스프리터(36)는 다이크로익 코팅면(36a)이 형성되어 편광 빔스프리터 플레이트(40)로부터의 선편광을 반사형 액정패널(32) 쪽으로 반사시키게 된다. 블록 편광 빔스프리터(36)와 반사형 액정패널(32) 사이에는 제2 플라이아이렌즈(42)가 설치된다. 제2 플라이아이렌즈(42)는 블록 편광 빔스프리터(36)의 다이크로익 코팅면(36a)으로부터 반사된 선편광을 반사형 액정패널(32) 쪽으로 집속시키게 된다. 반사형 액정패널(32)에는 자신에게 인가되는 비디오 데이터에 따른 화상이 표시된다. 제2 플라이아이렌즈(42)로부터 반사형 액정패널(32)에 입사되는 광은 반사형 액정패널(32)의 반사경에서 반사되어 광로를 역행하게 된다. 그러면 반사형 액정패널(32)에 표시된 영상은 제2 플라이아이렌즈(42) 및 블록 편광 빔스프리터(36)를 투과하여 투사광학계(33)에 입사된다. 투사광학계(33)에 입사된 영상은 소정 배율로 확대되어 미러(34)에 입사된다. 미러(14)에 입사된 영상은 투사 스크린(35)의 배면 쪽으로 전반사되어 투사 스크린(35) 상에 결상된다. 그러면 관찰자는 투사 스크린(35)에 결상된 영상을 감상할 수 있게 된다.4 and 5, the light source / liquid crystal panel module 40 including the light source 31, the reflective liquid crystal panel 32, and the block polarization beam splitter 36, and the light source / liquid crystal panel module 40 An embodiment of the present invention includes a projection optical system 33 disposed to face the exit surface, a screen 35 on which an image is enlarged and displayed, and a mirror 34 disposed between the projection optical system 33 and the screen 35. A reflective liquid crystal projection apparatus is shown. The light source 31 includes a lamp and a reflector to generate white light. A first fly's eye lens 38 and a polarizing beam splitter plate 40 are provided between the light source 31 and the block polarizing beam splitter 36. The first fly's eye lens 38 blocks ultraviolet rays among the light beams from the light source 31 and transmits them toward the polarization beam splitter plate 40. To this end, an ultraviolet reflecting layer 38a is formed on the incident surface of the first fly's eye lens 38 and an anti-reflection layer 38b is formed on the emitting surface. The ultraviolet reflecting layer 38a reflects the ultraviolet rays included in the white light incident to it, and transmits light of all wavelengths except the ultraviolet rays. This is because the liquid crystal of the reflective liquid crystal panel 32 may be deteriorated by ultraviolet rays. The anti-reflection layer 38b is made of a dielectric material having a high light transmittance to transmit most of the light incident on the anti-reflection layer 38b. The polarizing beam splitter plate 40 converts the light incident to itself into linearly polarized light in a specific direction and enters the block polarizing beam splitter 36. To this end, the polarizing beam splitter plate 40 is provided with a half wave plate 40a and a dichroic surface 40b is formed obliquely therein. The half wave plate 40a rotates the direction of linearly polarized light incident to itself by 180 ° to change the polarization direction of the incident light. The dichroic coating surface 40b transmits a specific linearly polarized light among the light incident on it, while reflecting the other linearly polarized light toward the half wave plate 40a. For example, if the polarizing beam splitter plate 40 is designed to inject only P waves toward the block polarizing beam splitter 36, the dichroic coating surface 40b transmits P waves of the incident light while 1 / S is transmitted. It is reflected toward the two wave plate 40a. Then, the half wave plate 40a converts the S-waves incident to it into P-waves and transmits them. In the block polarizing beam splitter 36, a dichroic coating surface 36a is formed to reflect linearly polarized light from the polarizing beam splitter plate 40 toward the reflective liquid crystal panel 32. A second fly's eye lens 42 is disposed between the block polarizing beam splitter 36 and the reflective liquid crystal panel 32. The second fly's eye lens 42 focuses the linearly polarized light reflected from the dichroic coating surface 36a of the block polarization beam splitter 36 toward the reflective liquid crystal panel 32. The reflective liquid crystal panel 32 displays an image corresponding to video data applied thereto. The light incident on the reflective liquid crystal panel 32 from the second fly's eye lens 42 is reflected by the reflector of the reflective liquid crystal panel 32 so as to reverse the optical path. Then, the image displayed on the reflective liquid crystal panel 32 passes through the second fly's eye lens 42 and the block polarization beam splitter 36 and is incident on the projection optical system 33. An image incident on the projection optical system 33 is magnified at a predetermined magnification and incident on the mirror 34. The image incident on the mirror 14 is totally reflected toward the rear surface of the projection screen 35 and imaged on the projection screen 35. The viewer can then view the image formed on the projection screen 35.
한편, 투사 스크린(35)에는 반사형 액정패널(32)의 선편광 방향과 동일한 선편광 투과특성을 가지는 편광 필름층이 형성된다. 이 편광 필름층은 도 2에서 프레넬 렌즈(21) 또는 실린데리컬 렌즈(22) 표면 또는 내부에 형성될 수 있다. 이와 같이 투사 스크린(35)이 반사형 액정패널(32)의 선편광방향과 동일한 선편광 투과특성을 가지게 되면 관찰자 쪽으로 투과되는 광량이 많아지게 된다.On the other hand, the projection screen 35 is formed with a polarizing film layer having the same linearly polarized light transmission characteristics as the linearly polarized light direction of the reflective liquid crystal panel 32. The polarizing film layer may be formed on or inside the Fresnel lens 21 or the cylindrical lens 22 in FIG. 2. As such, when the projection screen 35 has the same linearly polarized light transmission characteristic as that of the reflective liquid crystal panel 32, the amount of light transmitted to the observer increases.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사형 액정 투사장치는 광원으로부터 발생된 광을 반사형 액정패널의 표시면으로 반사시킴과 아울러 반사형 액정패널로부터 반사된 영상을 투사광학계 쪽으로 반사시키는 빔스프리터를 설치하여 반사형 액정패널을 이용하여 프로젝션 표시장치를 구현하기에 적합하게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 반사형 액정 투사장치는 반사형 액정패널을 표시소자로 이용함으로써 종래 투과형 액정패널에서 발생되는 광손실을 줄일 수 있게 됨은 물론 광원/액정패널 모듈이 박형화되어 프로젝션 표시장치를 그 만큼 소형화할 수 있게 된다.As described above, the reflective liquid crystal projection apparatus includes a beam splitter for reflecting light generated from a light source to the display surface of the reflective liquid crystal panel and reflecting the image reflected from the reflective liquid crystal panel toward the projection optical system. It is suitable for implementing a projection display device by using a reflective liquid crystal panel. Furthermore, the reflective liquid crystal projection apparatus according to the present invention can reduce the light loss generated in the conventional transmissive liquid crystal panel by using the reflective liquid crystal panel as a display element, and the light source / liquid crystal panel module can be thinned to provide a projection display device. It can be made smaller.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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