KR0113187Y1 - 액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템의 색분리광학장치 - Google Patents

액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템의 색분리광학장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템의 색분리 광학장치에 관한 것으로, 광원(20)의 백색광으로부터 적색광, 녹색광 및 청색광을 분리하기 위한 적색광 이색성미러(21), 녹색광 이색성미러(22) 및 청색광 이색성미러(23)가 광로상에 배치되고 이들로부터의 광로상에 각각의 LCD판넬(24)과 투사렌즈(25)가 배치된다.
녹색광 이색성미러(22)와 청색광 이색성미러(23)의 광로상 전방에 광로차보상프리즘(26)(27)이 배설되고 각 녹색광 이색성미러(22)와 청색광 이색성미러(23)은 각 프리즘(26)(27)의 경사변부에 피복된 코팅층으로 구성된다.

Description

액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템의 색분리광학장치
제1도는 종래 기술의 3판넬 액정디스플레이 투사형 텔레비젼시스템의 광학계 구성도.
제2도는 액정디스플레이 배면투사형 시스템의 구성도.
제3도는 배면투사형 텔레비젼시스템의 유효거리를 설명하기 위한 설명도.
제4도는 본 고안의 색분리광학장치를 보인 구성도.
제5도는 광로차 보상원리를 보인 설명도.
제6도는 이동변직삼각형 프리즘에 의한 광로차 보상원리를 보인 설명도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 광원 21 : 적색광 이색성미러
22 : 녹색광 이색성미러 23 : 청색광 이색성미러
24 : 액정디스플레이판넬 25 : 투사렌즈
26,27 : 광로차보상프리즘
본 고안은 3판넬 액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템의 색분리광학장치에 관한 것으로, 특히 광원으로부터 각각의 액정디스플레이 판넬까지의 광학적 거리를 일정하게 유지하기 위한 광로차보상프리즘을 이용하여 확대 투사된 화면의 휘도균일도를 향상시킬 수 있도록 한 색분리광학장치에 관한 것이다.
종래 기술의 색분리광학장치는 제1도 및 제2도에서 보인 바와같이, 광원(1)으로부터의 백색광이 적색광 이색성미러(red dichroic mirror)(21), 녹색광 이색성미러(3)와 청색광 이색성미러(4)에 의하여 적색광, 녹색광 및 청색광의 삼색광으로 분리된다. 분리된 각각의 광선은 광셔터 역할을 하는 각각의 액정디스플레이판넬(LCD panel)(5)에 의하여 변조되어 각각의 투사렌즈(6)에 입사되고 이 투사렌즈 각 변조된 적색광, 녹색광 및 청색광의 화상을 스크린상에 구현된다. 즉 제2도에서 보인 바와같이, 전면 반사미러(7)를 거쳐 배면투사스크린(8)에 확대투사되어 요구된 칼라화상을 얻을 수 있다. 이때에 광원(1)으로부터 화상을 형성하는 LCD판넬까지의 거리가 각 적색광, 녹색광 및 청색광에 대하여 서로 다르기 때문에 각각의 LCD판넬에 입사하는 각 단색광을 최고의 효율로 사용할 수 없을 뿐더러 휘도균일도도 성취할 수 없는 필연적인 단점을 갖는다.
즉, 상기 언급된 바와같이 광원에서 LCD판넬까지의 유효거리(working distance)가 적색광, 녹색광 및 청색광에 대하여 각각 다르기 때문에 제3도에서 정의된 최적의 유효거리를 만족시키도록 배치되는 LCD판넬은 하나이상 존재하지 않으므로 나머지 두 개의 LCD판넬에 대한 광효율 및 휘도균일도는 저하될 수밖에 없다. 이는 스크린상에 구현되는 화상에 대하여 색불균형(colar unbalance)이 필연적으로 수반됨을 의미하며 이를 보정하기 위하여 상대적으로 고휘도의 LCD판넬에 해당하는 단색영상(예를들어 녹색, 적색 또는 청색화상)의 휘도를 저하시켜야 하며 이로인하여 전체적인 화상의 밝기가 급격히 떨어진다. 또한 이후 상세히 설명될 집광시스템의 특성에 의하여 화상의 휘도균일도가 저하된다.
이와같은 문제점이 발생되는 원인이 제3도에 의하여 설명된다. 즉, LCD투사형 텔레비젼시스템에서는 제3도와 같은 광원(10)을 필연적으로 포함하고 있다. 즉, 고휘도의 백색광을 발생하는 할로겐금속램프를 광원으로 사용하고 이 광원의 이용효율을 극대화시키기 위하여 포물경(11)이 일측에 부착된다. 이와같은 구조가 현재 보편적으로 사용되는 집광장치이다. 이때 램프광원이 발광부에 해당하는 아크는 점광원이 아닌이상 일정한 갭이 존재하며 이로인하여 아크에서 발생된 고휘도백색광은 LCD판넬(12)로 평행하게만 방사되는 것이 아니라 어느정도 발산되는 형태로 LCD판넬에 입사하게 된다. 환언컨데, 제3도에서 정의된 유효거리는 발광부의 잉크갭과 조사면의 면적(즉 LCD판넬의 유효면적), 포물경의 크기등 여러 가지 요인을 고려하여 최대광효율과 휘도균일성이 만족되는 거리로 정의된다.
따라서 위와같은 유효거리의 결정요인이 정하여져 있을때에 그 시스템에서 결정되는 유효거리는 제3도에서 보인 바와같이 유일하게 결정된다. 결론적으로 기존의 LCD배면투사형 텔레비젼시스템의 색분리장치는 각각의 적색광, 녹색광 또는 청색광의 경우에 대하여 그 유효거리가 다르기 때문에 여러가지 광학적 특성이 저하될 수 밖에 없다.
본 고안은 종래의 이와같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 각 단색광에 대한 유효거리를 광학적으로 보상하므로서 동일하게 유지되는 색분리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 고안을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
백색광의 광원(20)에 대하여 백색광으로부터 적색광, 녹색광 및 청색광을 분리하기 위한 적색광 이색성미러(21), 녹색광 이색성미러(22) 및 청색광 이색성미러(23)를 광로상에 45°의 각도로 배치하고 이들 미러(21)(22)(23)에서 반사되는 광로상에 각각의 LCD판넬(24)과 투사렌즈(25)를 배치한다.
상기 녹색광 이색성미러(22)와 청색광 이색성미러(23)의 광로상전방에 광로차보상프리즘(26)(27)을 각각 배설한다.
상기 각 녹색광 이색성미러(22)와 청색광 이색성미러(23)는 각 광로차보상프리즘(26)(27)을 의 경사변부에 피복된 코팅층으로 구성한다.
이와같은 본 고안은 광원(20)으로부터 방사하는 백색광은 적색광 이색성미러(21)에 의하여 적색광이 녹색광과 청색광으로부터 분리되고 적색광만이 이 적색광 이색성미러(21)에서 반사되고 적색광의 광로상에 있는 LCD판넬(24)을 지나 투사렌즈(25)에서 그 전방측의 스크린(도시하지 않았음)에 투사된다. 또한 녹색광은 광로차보상프리즘(26)에 경사변부에 피복된 코팅층으로 구성되는 녹색광 이색성미러(22)에 의하여 청색광과 분리되고 자신의 광로상에 위치하는 LCD판넬(24)과 투사렌즈(25)를 통하여 투사되며, 청색광은 광로차보상프리즘(27)의 경사변부에 코팅층으로 구성된 청색광 이색성미러(23)에서 반사되어 자신의 광로상에 위치하는 LCD판넬(24)과 투사렌즈(25)를 통하여 투사된다. 이때에 각 녹색광과 청색광은 각각의 광로차보상프리즘(26)(27)에 의하여 광로차가 보상된다.
이러한 광로차는 제5도 및 제6도에서 보인 바와같은 방법으로 보상된다.
즉, 제5도 및 제6도에서 보인 바와같이 광원 0의 광로상의 굴절률이 n이고 두께가 L인 광학적으로 투명한 유리판이나 프리즘을 설치하면 광로차보상거리 ΔD는 다음과 같이 표시될 수 있다.
즉, 유리판(제5도)나 프리즘(제6도)이 광로상에 설치되면서 광원 0의 위치는 0'인 것처럼 보상이 된다. 이러한 원리로 제4도에서 프리즘(26)의 굴절률을 n이라하고 이등변중의 한 변의 크기를 h라 할 때에 다음 식을 만족하도록 구성하면 적색광과 녹색광의 유효거리(working distance)는 이 프리즘(26)에 의하여 동일한 값을 갖게 된다.
마찬가지로 프리즘(27)에 의하여 다음식을 만족하도록 구성하면 녹색광과 청색광의 유효거리는 동일한 값을 갖게된다.
결론적으로 프리즘(26)(27)에 의하여 적색광, 녹색광 및 청색광은 광원으로부터 LCD판넬까지의 유효거리가 광학적으로 동일하게 되어 종래 기술의 색분리광학계가 가지고 있는 여러가지 광학적인 단점을 해결할 수 있다.

Claims (3)

  1. 광원(20)의 백색광으로부터 적색광, 녹색광 및 청색광을 분리하기 위한 적색광 이색성미러(21), 녹색광 이색성미러(22) 및 청색광 이색성미러(23)를 광로상에 배치하고, 녹색광 이색성미러(22)와 청색광 이색성미러(23)의 광로상전방에 광로차보상프리즘(26)(27)을 각각 배설하고, 상기 이색성미러들의 광로상 전방에는 각각의 LCD판넬(24)과 투사렌즈(25)를 배치하여서 된 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템 색분리광학장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광로차보상프리즘(26)이(여기서적색광 이색성미러(21)로부터 녹색광 이색성미러(22)까지의 거리, L은 프리즘(26)의 크기, n은 굴절율이다.)을 만족시키고, 광로차보상프리즘(27)이녹색광 이색성 미러(22)로부터 청색광 이색성미러(23)까지의 거리은 프리즘(27)의 크기, n은 굴절율이다)을 만족시킴을 특징으로 하는 액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템의 색분리광학장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 녹색광 이색성미러(22)와 청색광 이색성미러(23)는 각 프리즘(26)(27)의 경사변부에 피복된 코팅층으로 구성됨을 특징으로 하는 액정디스플레이 배면투사형 텔레비젼시스템의 색분사광학장치.
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