KR20040009312A - 발광 다이오드를 이용하는 액정 프로젝터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 프로젝터에 관한 것으로, 투사렌즈에서 이미지를 확대하여 스크린에 투사하는 액정 프로젝터에 있어서,
액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 적색, 녹색, 청색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드; 발광 다이오드에서 조사되는 상기 적색, 녹색 또는 청색의 빛 중 하나의 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며,
액정 디스플레이는 상기 제 2 컨덴서 렌즈의 상기 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되도록 하여 액정 디스플레이에 형성된 이미지를 투사렌즈에서 투사하도록 한다.

Description

발광 다이오드를 이용하는 액정 프로젝터{LCD PROJECTOR USING LED}
본 발명은 액정 프로젝터에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 발광하는 발광다이오드를 광원으로 이용하여 이미지를 디스플레이를 하는 발광 다이오드를 이용하는 액정 프로젝터에 관한 것이다.
일반적으로 텔레비젼이나 컴퓨터 모니터는 CRT를 이용하여 이미지를 디스플레이를 했다. 하지만, 이미지를 디스플레이를 하는 대형화면에 대한 요구가 점차적으로 강해지고 있고 CRT는 대각사이즈가 40인치가 한계치로 인식되어져 그 이상의 대형화면에 대해서는 CRT를 이용하는 것은 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 방법으로 소형의 이미지를 광학계를 이용하여 확대시켜 스크린에 투사시켜 확대된 이미지를 디스플레이 하는 프로젝터가 나타나고 있다. 특히, 이러한 프로젝터는 액정 디스플레이에 소형 이미지가 형성되도록 하고 이러한 소형 이미지를 확대시켜 디스플레이 하도록 하는 액정 프로젝터가 대두되고 있다.
이러한 액정 프로젝터는 일반적으로, 액정 디스플레이를 1매를 사용하는 단판식과 3매를 이용하는 3판식이 있으며, 고휘도 구현을 목적으로 하는 경우 3판식을 채용하고 소형화 및 경량화를 목적으로 하는 경우 단판식을 채용하는 것이 일반적이다.
도 1은 종래 기술에 의한 단판식을 채용한 액정 프로젝터의 구조도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 광원(미도시)로부터 조사되는 백색광 중 특정한 색을 갖는 빛을 투과시키는 칼라휠(4), 광을 집속시키는 집광렌즈(6), 입사광을 편광방향에 따라 반사 및 투과시키는 편광분리 프리즘(8), 반사형 LCD(10), LCD(10)로부터 화상광을 확대 투사하는 투사렌즈(12)를 구비한다. 칼라휠(4)은 모터에 의해 회전되며 칼라휠은 적색, 녹색, 청색 및 백색필터를 갖는 영역으로 분리되어 칼라휠(4)의 회전에 따라 광원에서 조사되는 백색광 중 특정한 색을 가지는 빛을 투과되도록 하여 적색, 녹색, 청색 및 백색광이 시간순차적으로 투과된다. 집광렌즈(6)은 칼라휠(4)에서 출사된 색광을 집광한다. 편광프리즘(8)은 집광렌즈(6)로부터 입사되는 특정방향의 선편광 즉, S편광을 LCD(10)로 반사시킴과 아울러 LCD(10)에서 화성정보를 얻어 편광변환된 P편광을 투사렌즈(12)로 출사시킨다. LCD(10)는 반사형으로편광프리즘(8)에서 반사되어 입사되는 색광에 대응하여 적색, 녹색 및 청색의 화상을 시간순차적으로 구현하게 된다. 이렇게 LCD(10)에 의해 연속 구현된 색화상은 편광프리즘(8)을 경유하여 투사렌즈(12)를 통해 도시하지 않은 배면스크린에 확대투사된다. 이렇게 LCD(10)에 의해 연속 구현된 색화상은 편광프리즘(8)을 경유하여 투사렌즈(12)를 통해 도시하지 않은 배면스크린에 확대 투사된다. 이에 따라, 시청자는 배면 스크린에 투사된 특정색의 화상이 시간적으로 평균되어 합성된 컬러화상을 인식하게 된다.
도 2는 종래 기술에 의한 3판식을 채용한 액정 프로젝터의 구조도이다. 도 2를 참조하여 설명하면,
백색광을 조사하는 램프(110)에서 조사되는 빛을 광원으로 하여 백색광원에서 다이크로익(dichroic) 미러(131, 132)를 이용하여 적색, 녹색 및 청색으로 분리되어 릴레이 렌즈(161, 162)에 의해 각 액정 디스플레이(141,142,143)에 조사된다.
그리고, 각 액정 디스플레이(141,142,143)에 형성된 적색 이미지, 녹색 이미지 및 청색 이미지는 프리즘(170)에 의해 합성되어 컬러 이미지를 형성한 후에 투사렌즈(180)를 통해 스크린에 투사된다.
이와같이 단판식을 채용하는 경우 칼라휠에 마련된 특정색 필터에서 해당색을 제외한 빛들은 모두 반사되어 손실됨으로써 광효율이 떨어진다는 문제점을 갖고 있으며, 이를 보완하기 위하여 광손실 없는 색분리를 위한 다이크로익(dichroic)미러와 분리된 색광의 진행방향을 변화시키는 회전 프리즘을 이용한 광학계가 제안되었으나, 광학부품수가 늘어나 소형화 및 경량화 추세를 역행할 뿐 아니라 회전 프리즘간의 시간동기를 맞추기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 3판식의 경우도 다이크로익미러를 사용하여 색분리를 하여야 하며, 각 분리된 색을 굴절시켜 이미지를 형상화하고 형성된 이미지를 다시 합성시켜 스크린에 투사하게 되므로, 광학부품수가 늘어나 무겁고 대형화가 되어 액정 프로젝터의 이동이 어렵고 제작하기에 고비용이 소비되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터는 광원으로 R,G,B 의 세가지 색을 조사하는 발광다이오드를 이용하여 색분리를 할 필요가 없도록 하여 광학부품수를 줄이고 액정 프로젝터를 소형화 및 경량화 시켜 이동이 용이하도록 하며 제작비용을 줄일 수 있는 발광다이오드를 이용한 액정 프로젝터에 관한 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터는, 투사렌즈에서 이미지를 확대하여 스크린에 투사하는 액정 프로젝터에 있어서,
액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 적색, 녹색, 청색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드; 발광 다이오드에서 조사되는 상기 적색, 녹색 또는 청색의 빛 중 하나의 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부; 인터그레이트렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며,
액정 디스플레이는 상기 제 2 컨덴서 렌즈의 상기 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되도록 하여 액정 디스플레이에 형성된 이미지를 투사렌즈에서 투사하도록 하여 달성할 수 있으며,
또한, 상기 목적은 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터는, 투사렌즈에서 이미지를 확대하여 스크린에 투사하는 액정 프로젝터에 있어서,
액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 적색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드; 발광 다이오드에서 조사되는 적색 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 상기 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며,
액정 디스플레이는 제 2컨덴서 렌즈의 발광 다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되는 제 1광학계와,
액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 녹색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드; 발광 다이오드에서 조사되는 녹색 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정디스플레이; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며,
액정 디스플레이는 제 2컨덴서 렌즈의 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되는 제 2광학계와,
액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 청색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드; 발광 다이오드에서 조사되는 청색 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이; 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며
액정 디스플레이는 제 2컨덴서 렌즈의 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되는 제 3광학계와,
제 1 광학계, 제 2 광학계 및 제 3 광학계에서 형성되는 이미지를 합성하는 합성프리즘으로 구성되며,
합성프리즘에서 합성된 이미지를 상기 투사렌즈에서 투사하도록 하여 달성할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 단판식을 채용한 액정 프로젝터의 구조도이다
도 2는 종래 기술에 의한 3판식을 채용한 액정 프로젝터의 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용하는 액정 프로젝터의 일 실시례에 관한 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터의 일 실시례에 관한 구조도이다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하면서, 종래의 기술과 비교하여, 하기의 설명으로부터 좀더 명확하게 이해될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용하는 액정 프로젝터의 일 실시례에 관한 구조도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 액정 프로젝터는 액정 디스플레이가 한매가 소요되는 단판식 액정 프로젝터이며, 광원인 발광 다이오드에서 조사되는 빛이 액정 디스플레이 패널을 통과하여 액정 디스플레이의 각 픽셀에서 빛을 차단 또는 투과하여 이미지가 형성되도록 한다.
광원으로 사용되는 발광 다이오드(200)는 전류가 흐르면 빛을 발생하도록 하는 수단으로 일반적인 다이오드와 같이 한 방향으로만 전류가 흐르게 하여 스위칭 동작에 의해 온오프가 제어될 수 있도록 하며, 응답속도가 빠른 장점이 있다. 그리고, 발광다이오드(200)의 후면에 반사판(270)을 구비하도록 하여 빛이 더욱 집중되어 조사될 수 있도록 하여 광효율을 높일 수 있다.
또한, 발광다이오드(200)를 이용한 광원은 복수 개의 발광 다이오드로 구성되도록 하며 각 다이오드가 적색, 녹색 또는 청색 중 특정한 하나의 색을 발광할 수 있도록 하여 스위칭 동작에 의해 특정한 색을 발광하는 발광 다이오드(200)가 선택되어 발광할 수 있도록 하며, 입력되는 전류의 양에 따라 적색, 녹색 또는 청색 중 하나의 색을 발광할 수 있도록 하는 발광 다이오드(200)를 복수 개 구비하도록 하여 전류량을 조절하여 적색, 녹색 및 청색의 빛이 발광되도록 한다.
따라서, 하나의 광원에서 적색, 녹색 또는 청색의 빛이 선택적으로 조사될 수 있도록 한다.
인터그레이트 렌즈(Integrated Lens: 210,220)는 발광 다이오드(200)에서 조사된 빛의 휘도 불균일을 보상하기 위한 수단으로, 발광 다이오드(200)에서 조사된 빛이 각 발광 다이오드의 위치에 따라 휘도가 달라지는 것을 보상하여 균일한 밝기를 갖도록 한다.
인터그레이트 렌즈(210,220)를 통과한 빛은 빛의 진동방향을 전환하는 PS 컨버터(230)를 이용하여 P형의 빛을 S형의 빛으로 전환하여 액정 디스플레이에서 특정한 진동방향을 갖는 빛을 통과시키므로, PS 컨버터(230)에서 미리 빛의 진동방향을 전환시켜 광효율을 증대시킨다.
컨덴서 렌즈(240,250)는 두 개가 구비되어 먼저 인터그레이트 렌즈(210,220)를 통과한 빛이 제 1컨덴서 렌즈(240)의 굴절에 의해 전체적으로 확산되도록 하며, 빛이 제 2컨덴서 렌즈(250)의 굴절에 의해 액정 디스플레이에 광효율을 높여 더 밝은 이미지가 액정 디스플레이에 형성할 수 있도록 한다. 그리고, 액정 디스플레이에 형성된 이미지가 투사렌즈를 통해 확대되어 스크린에 투사되도록 한다.
따라서, 시간 순차적으로 적색, 녹색 또는 청색의 이미지가 짧은 시간동안 교대록 형성되어 시청자가 컬러 이미지를 인식할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터의 일 실시례에 관한 구조도이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 도 3에 도시된 바와 동일한 구성을 하는 광학계가 세개를 구비하며 상기 각 광학계는 광원으로 사용되는 각 발광 다이오드가 적색, 녹색 및 청색을 발광하도록 하여 각 광학계에 있는 액정 디스플레이에 각각 적색, 녹색 및 청색의 이미지가 형성되도록 한다. 그리고, 합성프리즘(300)을 통해 각 광학계의 액정 디스플레이에 형성된 이미지가 합성되도록 하여 컬러이미지를 나타내도록 한 후에, 합성된 이미지가 투사렌즈(310)를 통해 확대되어 스크린(320)에 투사되도록 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 프로젝션 액정디스플레이에 의하면 광원을 적색, 녹색, 청색의 발광 다이오드를 이용하기 때문에 색 분리를 할 필요가 없다.
또한, 하나의 액정 디스플레이를 이용하는 단판식의 경우 칼라휠 또는 회전 프리즘 등을 사용할 필요가 없고 3개의 액정 디스플레이를 이용하는 3판식의 경우 다이크로익 미러 등을 사용하지 않게 되어 구조가 간단해지고 경량화되었으며, 제작비용이 줄어들게 된다.
특히, 단판식의 경우에는 발광 다이오드의 응답속도가 빠르기 때문에 프레임 주파수에 따라 발광 다이오드를 온/오프 시킬 수 있게 되므로, 필드 시퀀스 칼러 방식으로 이미지를 디스플레이 할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해 되어져야 한다.

Claims (6)

  1. 투사렌즈에서 이미지를 확대하여 스크린에 투사하는 액정 프로젝터에 있어서,
    상기 액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 적색, 녹색, 청색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드;
    상기 발광 다이오드에서 조사되는 상기 적색, 녹색 또는 청색의 빛 중 하나의 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 상기 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및
    상기 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 상기 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며,
    상기 액정 디스플레이는 상기 제 2 컨덴서 렌즈의 상기 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되도록 하여 상기 액정 디스플레이에 형성된 이미지를 상기 투사렌즈에서 투사하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터.
  2. 투사렌즈에서 이미지를 확대하여 스크린에 투사하는 액정 프로젝터에 있어서,
    상기 액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 적색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드;
    상기 발광 다이오드에서 조사되는 상기 적색 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 상기 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및
    상기 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 상기 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며
    상기 액정 디스플레이는 상기 제 2컨덴서 렌즈의 상기 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되는 제 1광학계와,
    상기 액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 녹색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드;
    상기 발광 다이오드에서 조사되는 상기 녹색 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 상기 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및
    상기 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 상기 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며
    상기 액정 디스플레이는 상기 제 2컨덴서 렌즈의 상기 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되는 제 2광학계와,
    상기 액정 프로젝터의 광원으로 사용되며 각각 청색의 빛을 조사하는 복수 개의 발광다이오드;
    상기 발광 다이오드에서 조사되는 상기 청색 빛의 휘도 불균일을 보상하는 인터그레이트 렌즈부;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 이미지를 형성하는 액정 디스플레이;
    상기 인터그레이트 렌즈부를 투과한 빛이 상기 액정 디스플레이의 전체로 확산되도록 하는 제 1컨덴서 렌즈; 및
    상기 제 1컨덴서 렌즈를 통과한 빛이 상기 액정 디스플레이에 집중하도록 하는 제 2컨덴서 렌즈를 구비하며
    상기 액정 디스플레이는 상기 제 2컨덴서 렌즈의 상기 발광다이오드에서 조사되는 면의 반대면에 부착되는 제 3광학계와,
    상기 제 1 광학계, 제 2 광학계 및 제 3 광학계에서 형성되는 이미지를 합성하는 합성프리즘으로 구성되며,
    상기 합성프리즘에서 합성된 이미지를 상기 투사렌즈에서 투사하도록 하는 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상기 제 2인터그레이트 렌즈와 상기 제 1컨덴서 렌즈 사이에 빛의 진동방향을 변화시켜 광효율을 증가시키도록 하는 위상변화장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터.
  4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 후면에 반사경을 더 구비하도록 하여 광효율을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드는 각각 적색, 녹색 또는 청색 중 하나의 색을 조사하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드는 각각 상기 발광 다이오드에 입력되는 전류의 양에 따라 각각 적색, 녹색 또는 청색 중 어느 하나의 색을 조사하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드를 이용한 액정 프로젝터.
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KR1020020043224A KR20040009312A (ko) 2002-07-23 2002-07-23 발광 다이오드를 이용하는 액정 프로젝터

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