KR20040029614A

KR20040029614A - 액정 디스플레이 프로젝터

Info

Publication number: KR20040029614A
Application number: KR1020020059921A
Authority: KR
Inventors: 배병성
Original assignee: 일진다이아몬드(주)
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-08

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 것으로, 휘도가 균일한 백색광을 방출하는 램프부; 복수 개의 액정층이 일정한 간격을 가지고 형성되어 있는 액정 디스플레이 패널; 복수 개의 액정층에 램프부로부터 조사되는 빛을 각기 상이한 파장의 범위를 갖는 빛으로 필터링하여 조사하는 광필터부; 및 액정 디스플레이 패널의 각각의 액정층에서 형성된 이미지를 합성하며, 확대시켜 투사하는 투사렌즈로 구성되는 액정 디스플레이 프로젝터에 있어서, 액정 디스플레이 패널의 외부에 복수 개의 액정층이 형성되어 있는 영역과 대향되어 부착되며, 편광방향이 상이한 복수 개의 편광판; 편광판을 통과한 빛의 진동방향에 따라 빛을 투과 또는 반사시키며 반사된 빛은 투사렌즈에 조사되도록 하는 액정층의 개수와 동일한 개수를 갖는 복수 개의 편광빔스프리터; 및 복수 개의 편광빔스프리터의 수와 동일한 개수를 갖고, 편광빔스프리터를 투과하는 빛의 진동방향을 변환하여 다시 편광빔스프리터로 투사하고 투사렌즈와 가까울수록 편광빔스프리터와의 거리가 멀게 위치하는 복수개의 위상변경부를 포함하는 구성을 하며, 위상변경부에서 진동방향이 변환된 빛을 편광빔스프리터에서 반사시켜 투사렌즈로 입사하도록 한다.

Description

액정 디스플레이 프로젝터{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PROJECTOR}

본 발명은 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 백색광에서 나오는 빛은 적색, 녹색, 청색으로 분리하며 하나의 액정 디스플레이 패널에 3개의 액정층을 형성하고 각각의 액정층에 분리된 적색, 녹색, 청색 3가지 색이 각각 통과하여 각각의 액정층에서 이미지를 형성하고 다시 형성된 이미지를 합성하여 하나의 이미지를 형성하는 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 것이다.

일반적으로 액정 디스플레이 패널을 이용하여 디스플레이를 하는 액정 디스플레이 프로젝터는 빛을 차단 또는 투과시키는 액정 디스플레이 패널에 빛을 통과시켜 이미지를 형성하고 형성된 이미지를 확대시켜 스크린 등에 투사하여 이미지가 디스플레이 되도록 한다. 그리고, 색을 갖는 이미지를 디스플레이하기 위해 액정 디스플레이 프로젝터는 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)를 이용하여 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 분리하고 각 분리된 빛이 3장의 액정 디스플레이 패널을 각각 통과하여 각각 적색, 녹색, 청색의 이미지를 형성하고 형성된 이미지를 다시 합성하여 하나의 이미지를 완성한 후에 투사렌즈를 이용해 확대하고 투사하여 이미지를 디스플레이를 할 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 3판식 액정 디스플레이 프로젝터의 구성도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 램프(10)에서 방출되는 백색광은 집광렌즈(Integrator Lens:11)에 의해 빛의 휘도의 불균일을 보상되며, 한 방향으로 빛이 집광되어 첫번째 다이크로익 미러(12)에 투사된다. 첫번째 다이크로익 미러(12)는 적색 빛을 반사시켜 적색 빛의 경로를 바꾸고 나머지는 통과시키도록 한다. 따라서, 적색 빛은 첫번째 다이크로익 미러(12)에 의해 반사되어 경로가 바뀌고 나머지 빛은 첫번째 다이크로익 미러(12)를 통과하여 두번째 다이크로익 미러(13)에 투사된다. 두번째 다이크로익 미러(13)는 녹색 빛을 반사시켜 빛의 경로를 바꾸고 나머지 청색 빛을 통과시킨다. 마지막으로 두번째 다이크로익 미러(13)를 통과한 빛은 세번째 다이크로익 미러(14)에 투사되고 세번째 다이크로익 미러(14)는 청색 빛을 반사시키도록 한다. 마지막 세번째 다이크로익 미러(14)는 일반적인 반사판을 사용해도 무방하다.

첫번째 다이크로익 미러(12)에서 반사된 적색 빛은 첫번째 반사판(15)에 의해 빛의 경로가 바뀌어 첫번째 액정 디스플레이 패널(17)에 입사되고, 두번째 다이크로익 미러(13)에 의해 반사된 녹색 빛은 두번째 액정 디스플레이 패널(18)에 입사된다. 그리고, 세번째 다이크로익 미러(14)에 의해 반사된 청색 빛은 두번째 반사판(16)에 의해 빛의 경로가 바뀌어 세번째 액정 디스플레이 패널(19)에 입사된다. 따라서, 각각의 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛에 의해 각각의 이미지가 형성되어 합성프리즘(20)에 입사된다. 합성프리즘(20)은 3개의 이미지를 합성하여 투사렌즈(21)에 투사되도록 하고 투사렌즈(21)는 합성된 이미지를 확대하여 스크린 등에 투영될 수 있도록 한다.

이렇게 프로젝터를 구성하면, 3개의 패널이 분리되어 있어, 3개의 패널간의 상대적인 위치가 고정되어 있지 않아 정확히 정렬하는 것이 어렵다.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 2와 같이 액정 디스플레이 패널을 구성하는 것이 고안되었다.

도 2는 3개의 액정층을 하나의 패널에 형성한 액정 디스플레이 프로젝터의 구성도이다. 도 2를 참조하여 설명하면,

램프(101)에서 방출된 백색광의 진행방향으로 집광렌즈(102)를 설치하여 집광렌즈(102)에 의해 백색광의 휘도의 불균일을 보상하고 빛을 집중시켜 빛이 다른 방향으로 조사되어 소비되는 것을 방지한다. 집광렌즈(102)를 통과한 빛은 다이크로익 미러(103,104,105)에 입사되는데, 첫번째 다이크로익 미러(103)에서 적색 빛을 반사시켜 액정 디스플레이 패널에 조사하고 다른 빛은 통과하게 한다. 첫번째 다이크로익 미러(103)는 적색 빛이 반사되어 액정 디스플레이 패널의 지정된 위치에 조사되도록 한다.

그리고, 두번째 다이크로익 미러(104)는 녹색 빛을 반사시키고 다른 빛은 통과하게 한다. 두번째 다이크로익 미러(104) 역시 녹색 빛이 반사되어 액정 디스플레이 패널의 지정된 위치에 조사되도록 한다.

마지막으로, 세번째 다이크로익 미러(105)는 청색 빛을 반사시키고 청색 빛이 액정 디스플레이 패널의 지정된 위치에 조사되도록 한다.

액정 디스플레이 패널은 하나의 패널에 3개의 액정층(110,111,112)이 일정한 간격을 가지고 형성되며, 각각의 액정층에서 적색, 녹색, 청색 빛을 차단 또는 투과하여 각 색에 따른 이미지를 형성한다. 이러한 액정 디스플레이 패널은 두장의 투명기판 사이에 액정(110,111,112)이 일정한 간격을 갖고 위치하도록 하며 두장의 투명기판의 바깥쪽으로 편광판이 부착되어 있다. 도 2에서 액정 디스플레이 패널은 간단히 나타낸 것이며, 배향막 등은 도면상에 생략되어 있다.

그리고, 액정층(112)을 통과한 적색 빛은 반사판(116)에 의해 빛의 경로가 전환되어 투사렌즈(119)로 입사되고, 녹색, 청색의 빛도 액정층(110,111)을 통과한 후에 합성 다이크로익 미러(117,118)에 의해 빛의 경로가 전환되어 투사렌즈(119)로 입사되며, 투사렌즈(119)에서 형성된 이미지를 확대하여 스크린(120) 등에 조사하여 이미지를 디스플레이하게 된다.

이러한 방식은 한장의 액정 디스플레이 패널을 제작하는 과정에서 각액정층(110,111,112)의 위치를 지정하여 제작하므로 도 1에 나타나는 문제점을 해결할 수 있으나 액정층(110,111,112)에서 투사렌즈(119)까지의 빛의 경로의 길이가 각기 달라지는 문제점이 발생하여 이미지를 형성하는데에 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 하나의 패널에 3개의 액정층을 형성하여 액정층의 위치가 고정되도록 하며 액정층에서 투사렌즈까지의 빛의 경로의 길이를 보상하여 이미지를 디스플레이하는 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 디스프르레이 프로젝터는, 휘도가 균일한 백색광을 방출하는 램프부; 복수 개의 액정층이 일정한 간격을 가지고 형성되어 있는 액정 디스플레이 패널; 복수 개의 액정층에 램프부로부터 조사되는 빛을 각기 상이한 파장의 범위를 갖는 빛으로 필터링하여 조사하는 광필터부; 및 액정 디스플레이 패널의 각각의 액정층에서 형성된 이미지를 합성하며, 확대시켜 투사하는 투사렌즈로 구성되는 액정 디스플레이 프로젝터에 있어서,

액정 디스플레이 패널의 외부에 복수 개의 액정층이 형성되어 있는 영역과 대향되어 부착되며, 편광방향이 상이한 복수 개의 편광판; 편광판을 통과한 빛의 진동방향에 따라 빛을 투과 또는 반사시키며 반사된 빛은 투사렌즈에 조사되도록 하는 액정층의 개수와 동일한 개수를 갖는 복수 개의 편광빔스프리터; 및 복수 개의 편광빔스프리터의 수와 동일한 개수를 갖고, 편광빔스프리터를 투과하는 빛의진동방향을 변환하여 다시 편광빔스프리터로 투사하고 투사렌즈와 가까울수록 편광빔스프리터와의 거리가 멀게 위치하는 복수 개의 위상변경부를 포함하는 구성을 하며, 위상변경부에서 진동방향이 변환된 빛을 편광빔스프리터에서 반사시켜 투사렌즈로 입사하도록 하고,

또한, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 프로젝터는,

휘도가 균일한 백색광을 방출하는 램프부; 복수 개의 액정층이 일정한 간격을 가지고 형성되어 있는 액정 디스플레이 패널; 복수 개의 액정층에 램프부로부터 조사되는 빛을 각기 상이한 파장의 범위를 갖는 빛으로 필터링하여 조사하는 광필터부; 및 액정 디스플레이 패널의 각각의 액정층에서 형성된 이미지를 합성하며, 확대시켜 투사하는 투사렌즈로 구성되는 액정 디스플레이 프로젝터에 있어서, 액정 디스플레이 패널의 외부에 상기 복수 개의 액정층이 형성되어 있는 영역과 대향되어 부착되며, 편광방향이 상이한 복수 개의 편광판; 액정층의 개수와 동일한 개수를 갖고, 편광판을 통과한 빛의 진동방향에 따라 빛을 반사시키며, 반사되는 빛의 방향은 투사렌즈에서 가장 먼 위치에 있는 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 반사방향과 나머지 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 방향이 서로 다른 방향을 갖도록 하는 복수 개의 편광빔스프리터; 복수 개의 편광빔스프리터의 수보다 하나 적은 개수를 갖고, 투사렌즈와 가장 먼 위치에 있는 편광빔스프리터를 제외한 복수 개의 편광빔스프리터에서 반사된 빛의 진동방향을 변환하여 반사시켜 다시 편광빔스프리터로 투사하여 투사렌즈에서 가장 가까운 편광빔스프리터에서 빛을 반사시킨 방향과 동일한 방향으로 빛이 진행하도록 하며 투사렌즈와 가까울수록 편광빔스프리터와 거리가 멀게 위치하는 복수개의 위상변경부; 및 복수 개의 편광빔스프리터를 통과한 빛을 반사시켜 투사렌즈로 투사되도록 하는 반사수단을 포함하는 구성인 것을 특징으로 하며,

또한, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 프로젝터는,

휘도가 균일한 백색광을 방출하는 램프부; 복수 개의 액정층이 일정한 간격을 가지고 형성되어 있는 액정 디스플레이 패널; 및 액정 디스플레이 패널의 각각의 액정층에서 형성된 이미지를 합성하며, 확대시켜 투사하는 투사렌즈로 구성되는 액정 디스플레이 프로젝터에 있어서, 액정 디스플레이 패널에 부착되며, 램프부에서 방출된 백색광이 분리되어 각기 상이한 파장의 범위와 특정한 진동방향을 갖는 빛으로 필터링하여 액정 디스플레이 패널에 조사하는 색분리 편광빔스프리터; 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 진동방향에 따라 빛을 반사시키며, 반사되는 빛의 방향은 투사렌즈에서 가장 먼 위치에 있는 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 반사방향과 액정 디스플레이 패널을 통과한 나머지 빛의 방향은 서로 다른 방향을 갖도록 하는 복수 개의 편광빔스프리터; 복수 개의 편광빔스프리터의 수보다 하나 적은 개수를 갖고, 투사렌즈와 가장 먼 위치에 있는 편광빔스프리터를 제외한 복수 개의 편광빔스프리터에서 반사된 빛의 진동방향을 변환하여 반사시켜 다시 편광빔스프리터로 투사하여 투사렌즈에서 가장 가까운 편광빔스프리터에서 빛을 반사시킨 방향과 동일한 방향으로 빛이 진행하도록 하며 투사렌즈와 가까울수록 편광빔스프리터와 거리가 멀게 위치하는 위상변경부; 및 복수 개의 편광빔스프리터를 통과한 빛을 반사시켜 투사렌즈로 투사되도록 하는 반사수단을 포함하는 구성인 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 3판식 액정 디스플레이 프로젝터의 구성도이다.

도 2는 3개의 액정층을 하나의 패널에 형성한 액정 디스플레이 프로젝터의 구성도이다.

도 3내지 도 6은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 일실시례를 도시한 도이다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하면서, 종래의 기술과 비교하여, 하기의 설명으로부터 좀더 명확하게 이해될 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 일실시례를 도시한 도이다. 도 3을 참조하여 설명하면,

램프(201)에서 백색광을 방출하고 백색광의 진행방향에 집광렌즈(202)가 위치하도록 하여 집광렌즈(202)에 의해 백색광의 휘도의 불균일을 보상하며 빛이 한방향으로 집중되어 조사되도록 하여 빛이 다른 부분으로 조사되어 소비되는 것을 방지한다. 집광렌즈(202)를 통과한 빛은 적색, 녹색 및 청색으로 분리되어 각 액정층(210,211,212)에 입사되도록 하기 위해 다이크로익 미러(203,204,205)를 이용한다. 다이크로익 미러(203,204,205)는 특정한 파장의 범위를 갖는 빛은 반사시키고, 그 이외의 파장의 범위를 갖는 빛은 통과시키는 특성을 갖는다. 따라서, 다이크로익 미러(203,204,205)에서 적색, 녹색, 청색의 빛을 각각 분리하여 액정 디스플레이 패널에 입사되도록 한다. 빛의 분리되는 순서는 임의로 정할 수 있지만, 적색 빛의 경로가 가장 길고 청색 빛의 경로가 가장 짧은 것이 바람직하다.

다이크로익 미러(203,204,205)에서 빛을 분리하는 과정은, 첫번째 다이크로익 미러(203)에서 적색 빛을 반사시키고 다른 빛은 통과하게 한다. 첫번째 다이크로익 미러(203)에서 적색 빛이 반사되어 액정 디스플레이 패널의 지정된 위치(212)에 조사되도록 하고, 두번째 다이크로익 미러(204)는 녹색 빛을 반사시키고 다른 빛은 통과하게 한다. 두번째 다이크로익 미러(204) 역시 녹색 빛이 반사되어 액정 디스플레이 패널의 지정된 위치(211)에 조사되도록 한다. 마지막으로, 세번째 다이크로익 미러(205)는 청색 빛을 반사시켜 청색 빛이 액정 디스플레이 패널의 지정된 위치(210)에 조사되도록 하여 백색광이 적색, 녹색, 청색의 3가지 색으로 분리되어 액정 디스플레이 패널의 각 액정층에 조사된다.

액정 디스플레이 패널은 하나의 패널에 액정층(210,211,212)이 일정한 간격을 갖고 형성되며, 각각의 액정층은 다이크로익 미러에 의해 분리되어 액정디스플레이 패널에 조사되는 각각의 적색, 녹색, 청색 빛을 액정층에 가해지는 전계에 따라 차단 또는 투과하여 이미지를 형성한다. 액정 디스플레이 패널은 두장의 투명기판(206,207) 사이에 3개의 액정층(210,211,212)이 일정한 간격을 두고 위치하며 두장의 투명기판(206,207)의 바깥쪽으로 각각의 액정층에 따라 편광판(208,209)이 부착된다. 그리고, 액정 디스플레이 패널의 각 액정층들은 서로 독립적으로 전계가 가해지도록 하여 액정의 배열 상태가 독립적으로 변할 수 있도록 한다.

그리고, 빛이 투과되어 나오는 면에 부착되는 편광판들은 서로 다른 방향으로 부착되어 각각 투과되어 나오는 빛의 진동방향은 각각 다르게 된다. 따라서, 빛이 입사되는 면에 부착되어 있는 편광판(208)에 의해 한 방향으로 진동하는 빛 만이 편광판(208)을 통과하여 액정층(210,211,212)에 입사하게 되는데, 액정층에 의해 빛의 진동방향이 회전을 한다. 액정이 TN이면 90도 회전하게 된다.

액정에 의해 진동방향이 90도 회전한 빛은 액정 디스플레이 패널의 빛이 통과한 면에 부착되어 있는 편광판들(209)에 의해 빛이 차단 또는 투과되며 이미지를 형성한다. 도 3에서 액정 디스플레이 패널은 간단히 나타낸 것이며, 배향막 등은 도면상에 생략되어 있다.

액정 디스플레이 패널을 통과한 적색, 녹색, 청색 빛 중 적색 빛의 경우에 액정 디스플레이 패널에서 투사렌즈(219)까지의 거리가 가장 멀고, 청색 빛이 가장 짧다. 따라서, 빛의 투사렌즈(219)까지 도달하는 시간이 빛의 파장 별로 다르게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 빛의 경로를 보상한다.

빛의 경로를 보상하기 위하여 적색 빛은 액정 디스플레이 패널을 통과한 후에 진동방향에 따라 빛을 투과 또는 반사시키는 편광빔스프리터(Polarizing Beam Splitter: 218)에 적색 빛이 조사되도록 한다. 편광빔스프리터(216,217,218)는 내부에 편광빔스프리터 판이나 편광빔스프리터 박막을 구성하며, 입사되는 P편광은 통과시키고, S편광은 반사시키는 기능을 한다. 또는 그 반대의 기능 즉, 입사되는 S편광은 통과시키고 P편광은 반사시키게 형성 할 수 있다. 편광빔스프리터는 일정영역의 파장 범위에 대해서만 상기 기능을 수행할 수 있으며, 예를 들어 하나의 편광빔스트리터에 적색 빛과 청색 빛이 입사되는 경우에 적색 빛은 모두 투과하도록 하고, 청색 빛에 대해서만 P파와 S파를 선택적으로 투과시키도록 형성할 수 있다. 그리고, 반대의 경우도 가능하다.

그리고, 적색 빛이 입사되는 편광빔스프리터(216)는 편광판을 통과한 적색 빛의 방향은 통과되도록 설계를 하여 적색 빛이 편광빔스프리터(216)을 통과하도록한다. 그리고, 편광빔 스프리터(216)을 통과한 빛은 빛의 진동방향을 전환해주는 위상판이 부착된 반사판에 의해 반사되어 다시 편광빔스프리터(216)에 조사되도록 한다. 적색빛이 위상판에 의해 진동방향이 바뀌게 되어 편광빔스프리터(216)는 적색빛을 굴절시켜 투사렌즈(219) 쪽으로 입사되도록 한다.

액정 디스플레이 패널을 통과한 녹색 빛의 진동방향에 의해 녹색 빛이 조사되는 편광빔스프리터(217)를 투과하도록 하고, 편광빔스프리터(216)에서 반사된 적색 빛도 편광빔스프리터(217)을 투과하도록 설계가 된다. 편광빔스프리터(217)을 통과한 녹색 빛은 위상판(221)에 의해 반사되면서 빛의 진동방향이 바뀌게 되고 다시 편광빔스프리터(217)에 입사하게 된다. 편광빔스프리터(217)은 다시 입사된 녹색 빛이 반사되도록 하여 투사 렌즈(219)로 녹색 빛이 조사되도록 한다.

청색 빛이 입사되는 편광빔스프리터(218)는 액정 디스플레이 패널을 통과한 청색 빛이 투과되도록 미리 설계되어 청색 빛이 편광빔스프리터(218)를 통과하고, 적색 빛은 무조건 통과시키도록 설계를 한다. 그리고, 편광빔스프리터(217)에 의해 반사되어 투사렌즈(219)에 조사되는 녹색 빛도 청색 빛이 입사되는 편광빔스프리터(218)을 통과하도록 설계가 된다. 따라서, 액정 디스플레이 패널을 통과해 나온 청색 빛과 녹색 빛은 진동방향이 서로 다르게 되며, 녹색 빛의 위상판에 의해 바뀐 진동방향은 편광빔스프리터(218)의 청색 빛이 투과되는 빛의 진동방향이 되도록 한다. 또한, 편광빔스프리터(218)를 통과한 청색 빛은 빛을 반사시키며 입사되어 반사되는 과정에서 진동방향을 변환 시키는 위상판(222)에 조사되도록 하여 위상판(222)에 의해 청색 빛의 진동방향이 변환되어 다시 편광빔스프리터(218)에 조사되도록 한다. 편광빔스프리터(218)에 조사된 청색 빛은 진동방향이 처음과 달라져 편광빔스프리터(218)에서 반사되어 투사 렌즈(219)로 입사된다.

액정 디스플레이 패널에서 투사렌즈(219)까지의 거리가 녹색 빛이 청색 빛보다 멀어 녹색 빛의 위상을 변화시키는 위상판(221)과 편광빔스프리터(217)의 거리가 청색 빛의 위상을 변화시키는 위상판(222)과 편광빔스프리터(218)간의 거리보다 짧은 거리에 위치하도록 한다.

이러한 방식으로 적색, 녹색 및 청색 빛에 의해 형성된 각각의 이미지가 투사렌즈(219)에 입사되고 합성되어 투사렌즈(219)에 의해 합성된 이미지가 확대되어 스크린 등에 투영되도록 한다.

그리고, 액정 디스플레이 패널의 각 액정층 별로 액정 디스플레이 패널의 바같쪽의 양 측면에 부착되어 있는 편광판 중에서 도 4에 도시된 바와 같이 편광빔스프리터(216,217,218) 쪽에 편광판을 붙이지 않고 빛이 다이크로익 미러에서 굴절되어 액정 디스플레이 패널의 빛이 입사되는 면에만 편광판(208)을 부착을 하여 본 발명을 실시할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 일실시례를 도시한 도이다. 도 5를 참조하여 설명하면,

다이크로익 미러(203,204,205)에 의해 색분리되어 액정 디스플레이 패널을 투과하여 나온 적색, 녹색 및 청색 빛의 진동방향은 각각의 편광빔스프리터(216,217,218)를 의해 90도로 굴절되어 통과하도록 빛의 진동방향을 설정한다. 이러한 경우 빛의 경로를 보상하기 위하여 편광빔스프리터(216,217,218)들은 적색 빛의 굴절방향과 녹색 및 청색 빛의 굴절방향을 정반대가 되도록 하여 도 5를 기준으로 하면, 적색 빛은 편광빔스프리터(216)에서 90도 굴절하여 하방향으로 투사되고, 녹색 및 청색 빛은 편광빔스프리터(217,218)에서 90도 굴절하여 상방향으로 투사되도록 한다. 상방향으로 투사된 녹색 및 청색 빛은 빛의 진동방향을 전환시키는 위상판이 부착되어 있는 색합성 미러들(221,222)에 의해 빛의 진동방향이 전환되어 다시 편광빔스프리터(217,218)들에 조사되고 녹색 및 청색 빛의 진동방향은 위상판에 의해 전환되어 편광빔스프리터들(217,218)에 다시 입사되어 편광빔스프리터들 (217,218)을 통과하여 하방향으로 녹색과 청색 빛이 투사되게 된다. 하방향으로 투사된 적색, 녹색 및 청색 빛은 편광빔스프리터들(216,217,218)의 하부에 설치되어 있는 색합성 미러들(223,224,225)에 의해 빛의 진행방향이 굴절되어 투사렌즈 (219)로 입사되도록하여 투사렌즈에서 이미지를 합성하여 합성된 이미지가 투사되도록 한다. 그리고, 액정 디스플레이 패널에서 투사렌즈까지의 거리가 녹색 빛과 청색 빛이 각기 다르므로 색합성 미러들(221,222)의 거리를 조절하여 경로를 보상하여 적색, 녹색 및 청색 빛의 경로의 거리가 동일하게 한다.

편광빔스프리터를 통과한 빛을 투사렌즈로 입사시키기 위해 사용하는 색합성미러를 사용을 할 수 있고, 색합성 프리즘을 사용하여 편광빔스프리터를 통과한 빛을 반사시켜 투사렌즈로 투사되도록 할 수 있다.

도 5에 도시된 본 발명의 실시례도 도 4에 도시된 바와 같이 액정 디스플레이 패널에 편광빔 스프리터를 직접 부착하여 실시할 수 있다. 이 경우에도 편광빔스프리터와 액정 디스플레이 패널 사이에 편광판을 부착하지 않고 실시가 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 일실시례이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 도 6에 도시된 일실시례는 도 3내지 도 5에 도시된 발명과의 차이점은 다이크로익 미러를 대신하여 색분리 편광빔스프리터들(226,227,228)를 이용하여 빛을 액정 디스플레이 패널에 조사한다. 색분리편광빔스프리터들 (226,227,228)은 각각 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 빛으로 분리하여 투과하며 각 분리된 빛이 미리 설정된 진동방향으로 진동하여 색분리 편광빔스프리터들 (226,227,228)을 통과할 수 있도록 한다. 따라서, 색분리 편광빔스프리터 (226,227,228)들은 다이크로익 미러와 편광판의 역할을 할 수 있어 다이크로익 미러와 편광판을 사용하지 않도록 한다. 또한, 색을 분리하는 색분리편광빔스프리터 (226,227,228)들과 편광빔스프리터들(216,217,218)을 액정 디스플레이 패널에 직접 부착하여, 확대되는 이미지의 촛점과 편광빔스프리터의 표면에 부착되는 이물질간의 거리가 생기도록 하여 이물질이 디스플레이 상에 나타나지 않게 되며 액정 디스플레이 패널에서 발생되는 열이 편광빔스프리터에 의해 분산될 수 있도록 한다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 실시하면 먼지 등의 이물질에 의해 디스플레이되는 이미지에 손상이 가해지는 것을 방지하며 액정 디스플레이 패널이 열에의해 손상이 가해지는 것을 방지하는 방진기판(Anti-dust Glass)을 사용하지 않게 된다.

또한, 도 5내지 도 6에서 적색 빛을 굴절시키는 편광빔스프리터를 반사판 또는 직각 프리즘으로 대체하여 적색 빛이 90도 굴절할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 그리고, 각각의 편광빔스프리터는 서로 일정한 간격을 갖고 이격되어 있거나 서로 부착되어 있는 것도 가능하며, 또한, 본 발명의 각 실시례에서 편광빔스프리터들의 크기를 다르게 하여 빛의 경로를 보상하기 위한 위상판이 부착된 반사판이 편광빔스프리터에 부착되도록 하여 위상판과 반사판의 위치 설정을 쉽게 하도록 한다.

본 발명에 따른 액정 디스플레이 프로젝터에 의하면, 액정 디스플레이 프로젝터의 제조과정에서 하나의 액정 디스플레이 패널에 3개의 액정층을 반도체 노광공정에 의해 일정한 간격을 갖는 정확한 위치에 형성함으로, 액정층의 위치가 정확히 정렬되는 장점이 있다.

또한, 액정층을 하나의 기판에 형성하면, 액정층에서 투사렌즈까지의 빛의 경로가 달라져 이미지를 디스플레이하는데에 생기는 문제점은 액정층을 통과한 녹색과 적색 빛은 곧바로 반사시키지 않고 일정한 거리에 위상판을 두고 액정층과 위상판 사이에 액정층을 통과하여 일정한 방향으로 진동하는 빛은 통과시키고 편광방향이 액정층과 90도 틀어지면 반사되도록 하는 편광빔스프리터를 위치하도록 하여 빛의 경로가 녹색과 적색의 빛은 액정 디스플레이 패널을 통과한 후에 편광빔스프리터를 통과하고 위상판에 반사되어 편광방향이 90도 회전하고 다시 편광빔스프리터에 입사되고 반사되어 투사렌즈로 녹색과 적색 빛이 조사되어 빛의 경로가 보상되어 이미지를 디스플레이하도록 한다.

그리고, 편광빔스프리터 등을 액정 디스플레이 패널에 직접부착할 수 있으므로, 종래의 액정 디스플레이패널에서 방진, 방열 등의 이유로 액정 디스플레이 패널에 부착하는 방진기판을 사용하지 않게 되므로, 소형, 경량의 액정 디스플레이 프로젝터를 제작할 수 있다.

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

휘도가 균일한 백색광을 방출하는 램프부;

복수 개의 액정층이 일정한 간격을 가지고 형성되어 있는 액정 디스플레이 패널;

상기 복수 개의 액정층에 상기 램프부로부터 조사되는 빛을 각기 상이한 파장의 범위를 갖는 빛으로 필터링하여 조사하는 광필터부; 및

상기 액정 디스플레이 패널의 각각의 액정층에서 형성된 이미지를 합성하며, 확대시켜 투사하는 투사렌즈로 구성되는 액정 디스플레이 프로젝터에 있어서,

상기 액정 디스플레이 패널의 외부에 상기 복수 개의 액정층이 형성되어 있는 영역과 대향되어 부착되며, 편광방향이 상이한 복수 개의 편광판;

상기 편광판을 통과한 빛의 진동방향에 따라 빛을 투과 또는 반사시키며 상기 반사된 빛은 상기 투사렌즈에 조사되도록 하는 상기 액정층의 개수와 동일한 개수를 갖는 복수 개의 편광빔스프리터; 및

상기 복수 개의 편광빔스프리터의 수와 동일한 개수를 갖고, 상기 편광빔스프리터를 투과하는 빛의 진동방향을 변환하여 다시 편광빔스프리터로 투사하고 상기 투사렌즈와 가까울수록 상기 편광빔스프리터와의 거리가 멀게 위치하는 복수 개의 위상변경부를 포함하는 구성을 하며,

상기 위상변경부에서 진동방향이 변환된 빛을 상기 평광빔스프리터에서 반사시켜 상기 투사렌즈로 입사하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
휘도가 균일한 백색광을 방출하는 램프부;

복수 개의 액정층이 일정한 간격을 가지고 형성되어 있는 액정 디스플레이 패널;

상기 복수 개의 액정층에 상기 램프부로부터 조사되는 빛을 각기 상이한 파장의 범위를 갖는 빛으로 필터링하여 조사하는 광필터부; 및

상기 액정 디스플레이 패널의 각각의 액정층에서 형성된 이미지를 합성하며, 확대시켜 투사하는 투사렌즈로 구성되는 액정 디스플레이 프로젝터에 있어서,

상기 액정 디스플레이 패널의 외부에 상기 복수 개의 액정층이 형성되어 있는 영역과 대향되어 부착되며, 편광방향이 상이한 복수 개의 편광판;

상기 액정층의 개수와 동일한 개수를 갖고, 상기 편광판을 통과한 빛의 진동방향에 따라 빛을 반사시키며, 상기 반사되는 빛의 방향은 상기 투사렌즈에서 가장 먼 위치에 있는 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 반사방향과 나머지 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 방향이 서로 다른 방향을 갖도록 하는 복수 개의 편광빔스프리터;

상기 복수 개의 편광빔스프리터의 수보다 하나 적은 개수를 갖고, 상기 투사렌즈와 가장 먼 위치에 있는 상기 편광빔스프리터를 제외한 상기 복수 개의 편광빔스프리터에서 반사된 빛의 진동방향을 변환하여 반사시켜 다시 편광빔스프리터로 투사하여 상기 투사렌즈에서 가장 가까운 편광빔스프리터에서 빛을 반사시킨 방향과 동일한 방향으로 빛이 진행하도록 하며 상기 투사렌즈와 가까울수록 상기 편광빔스프리터와 거리가 멀게 위치하는 복수 개의 위상변경부; 및

상기 복수 개의 편광빔스프리터를 통과한 빛을 반사시켜 상기 투사렌즈로 투사되도록 하는 반사수단을 포함하는 구성인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
휘도가 균일한 백색광을 방출하는 램프부;

복수 개의 액정층이 일정한 간격을 가지고 형성되어 있는 액정 디스플레이 패널; 및

상기 액정 디스플레이 패널의 각각의 액정층에서 형성된 이미지를 합성하며, 확대시켜 투사하는 투사렌즈로 구성되는 액정 디스플레이 프로젝터에 있어서,

상기 액정 디스플레이 패널에 부착되며, 상기 램프부에서 방출된 상기 백색광이 분리되어 각기 상이한 파장의 범위와 특정한 진동방향을 갖는 빛으로 필터링하여 상기 액정 디스플레이 패널에 조사하는 색분리 편광빔스프리터;

상기 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 진동방향에 따라 빛을 반사시키며, 상기 반사되는 빛의 방향은 상기 투사렌즈에서 가장 먼 위치에 있는 액정 디스플레이 패널을 통과한 빛의 반사방향과 액정 디스플레이 패널을 통과한 나머지 빛의 방향은 서로 다른 방향을 갖도록 하는 복수 개의 편광빔스프리터;

상기 복수 개의 편광빔스프리터의 수보다 하나 적은 개수를 갖고, 상기 투사렌즈와 가장 먼 위치에 있는 상기 편광빔스프리터를 제외한 상기 복수 개의 편광빔스프리터에서 반사된 빛의 진동방향을 변환하여 반사시켜 다시 편광빔스프리터로 투사하여 상기 투사렌즈에서 가장 가까운 편광빔스프리터에서 빛을 반사시킨 방향과 동일한 방향으로 빛이 진행하도록 하며 상기 투사렌즈와 가까울수록 상기 편광빔스프리터와 거리가 멀게 위치하는 위상변경부; 및

상기 복수 개의 편광빔스프리터를 통과한 빛을 반사시켜 상기 투사렌즈로 투사되도록 하는 반사수단을 포함하는 구성인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사수단은 색합성 미러인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사수단은 색합성 프리즘인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위상변경부는 빛을 반사시키는 반사경과 빛의 진동방향을 전환하는 위상판으로 구성되고 상기 반사경면에 상기 위상판이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위상변경부는 빛을 반사시키는 반사경과 빛의 진동방향을 전환하는 위상판으로 구성되고 상기 반사경면과 상기 위상판이 일정한 간격을 갖고 이격되어 있으며, 상기 위상판은 상기 반사경과 상기 편광빔스프리터 사이에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액정 디스플레이 패널은 동일 평면 상에 일정한 간격을 갖고 정렬되어 위치하는 3개의 액정층을 구성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액정 디스플레이 패널은 하나의 액정층을 갖는 3개의 액정 디스플레이 패널로 구성되며 상기 3개의 액정 디스플레이 패널은 일정한 간격을 갖고 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광필터부는 복수 개의 다이크로익 미러로 구성되며 상기 다이크로익 미러가 반사시키는 빛은 각각 다른 범위의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수 개의 편광빔스프리터 중 상기 액정 디스플레이 패널에서 상기 투사렌즈까지의 빛의 경로가 가장 긴 경로를 지나는 빛이 입사되는 편광빔스프리터는 상기 액정 디스플레이 패널를 통과하여 나오는 빛의 진동방향이 상기 편광빔스프리터에서 반사되도록 하고 나머지 편광빔스프리터는 액정 디스플레이 패널을 통과하여 나오는 빛의 진동방향이 상기 나머지 편광빔스프리터를 투과하도록 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수 개의 편광빔스프리터가 서로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수 개의 편광빔스프리터의 길이는 빛의 경로에 따라 길이가 다르며 상기 복수 개의 편광빔스프리터는 서로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 프로젝터.