KR0132824B1

KR0132824B1 - 액정프로젝터

Info

Publication number: KR0132824B1
Application number: KR1019940022623A
Authority: KR
Inventors: 최순철
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1998-04-16

Abstract

제품의 소형화를 가능하게 하는 액정프로젝터에 대해 개시한다. 이 개시된 액정프로젝터는 조사되는 광이 일 방향으로 진행하도록 하는 포물면의 반사경을 포함하는 광원과; 광원에서 조사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 변환시키도록 광원 쪽으로부터 순차로 배치된 제1, 제2 및 제3반사미러와; 반사미러들 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과/반사시켜 입사광을 분기시키는 복수의 이색미러와; 이색미러에 의해 서로 다른 광경로를 갖도록 된 적, 청, 녹색의 광 각각에 대해 화상을 생성하는 복수의 액정소자와; 액정소자 각각을 투과하고, 이색미러에 의해 조합된 광을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈군을; 포함하며, 광원과 투사렌즈군은 서로 인접되게 설치되고, 제1, 제2 및 제3반사미러는 광원에서 조사되어 투사렌즈군에 입사되는 광중 제1, 제2 및 제3반사미러를 모두 경유한 광의 경로가 폐다각형상을 이루도록 배치된 것을 특징으로한다.

Description

액정프로젝터

제1도 내지 제4도는 종래의 액정프로젝터를 나탄낸 개략도.

제5도 내지 제7도는 종래 반사경을 통해 광의 진행경로를 나타낸 개략도.

제8도는 본 발명에 따른 액정프로젝터의 개략도.

제9도는 본 발명에 따른 광의 진행경로를 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 광원 60 : 투사렌즈군

71,73,75 : 제1,제2,제3반사미러 72,74,76,77 : 제1,제2,제3,제4이색미러

78,79,81 : 제1,제2,제3액정소자 80 : 보정렌즈

100 : 스크린

본 발명은 투과형 박막 액정표시소자를 이용하여 스크린에 투사시키는 전면 투사형 액정프로젝터에 관한 것으로서, 상세하게는 투사렌즈군과 광원과의 설치 간격을 좁혀서 제품의 소형화를 가능하게 하고 조명광학계의 효율이 증대되도록 그 구조를 개량한 액정프로젝터에 관한 것이다. 일반적인 전면 투사형 액정프로젝터는 제3도에 도시된 바와 같이 광원(10)으로부터 방출되는 백색광중에 청색광(2)만 제1이색미러(11)에서 반사되고 나머지 광은 투과되며, 제1이색미러(11)를 투과한 광중에 녹색광(3)만 제2이색미러(12)에서 반사되고 나머지 광은 투과되며, 제2이색미러(12)를 투과한 적색광(4)은 적색광용 액정소자(17)를 투과하여 광변조되어 제1전반사미러(15)에서 반사되고 제4이색미러(14)에서 반사되어 투사렌즈군(1)으로 입사된다. 그리고 제1이색미러(1)에서 반사된 청색광(2)은 청색광용 액정소자(19)를 투과하여 광변조되고 제3,4이색미러(13)(14)를 투과하여 투사렌즈군(1)으로 입사된다. 제2이색미러(12)에서 반사된 녹색광(3)은 녹색광용 액정소자(18)를 투과하여 광변조되고 제3이색미러(13)에서 반사되고 제4이색미러(14)를 투과하여 투사렌즈군(1)으로 입사된다. 이와같이 제4이색미러(14)를 투과한 적, 녹, 청색광은 합성되어 투사렌즈군(1)으로 입사되고 스크린(미도시)상에 투사된다. 그러나 상기와 같은 액정프로젝터는 광원(10)과 투사렌즈군(1)사이의 수평거리가 길게 되어 제품의 소형화에 불리하다는 문제점이 있다. 또한 제4도에 도시된 바와 같은 액정프로젝터는 광원(4)과 투사렌즈군(5)사이의 수직거리가 길어 제품의 높이를 크게 함으로써 역시 제품의 소형화에 불리하다. 제1도 및 제2도는 다른 형태의 액정프로젝터를 나타낸다. 이들은 X형태의 이색미러(25) 이용한 것으로서, 제품의 소형화에 유리하고 또한 투사렌즈군(30)과 액정소자(21-23)와의 거리가 짧아서 투사렌즈군(30)의 초점거리 단축이 용이하므로 짧은 투사거리로 대형화면구성이 유리하다는 이점이 있지만, X형 이색미러(25)가 고가이고 광로변경을 위한 다수의 전반사미러(26-29)가 필요로 하므로 원가절감이 불리하고 그 교차지점을 통과하는 광이 차단되어 화질이 저하된다는 문제점이 있다. 한편, 액정프로젝터에 채용되는 조명광학계의 요건은 광원으로부터 방출되는 광의 효율을 증진시키는 것과 스크린 상에 균일한 휘도로 조명하는 것인 바, 이론상으로는 광원이 부피가 거의 없는 점광원이라면 제5도에 도시된 바와 같이 포물면 형태의 반사경(40)의 경우 초점(41)에 광원을 위치시키면 반사광은 평행광이 된다. 제2도에 도시된 바와 같이 반사경(42)이 타원형태인 경우 한쪽 초점(43)에 광원을 위치시키면 반사광은 다른 초점(44)에서 수렴하므로 광의 높은 효율이나 균일한 휘도로 조명할 수 있게 된다. 그러나, 실제적으로 광은 점광원이 아니므로 제7도에 도시된 바와 같이 복수의 수렴부분이 형성되어 휘도가 불균일하게 된다. 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 광원과 투사렌즈군을 서로 인접 구성하여 제품의 소형화에 유리한 액정프로젝터를 제공하는 데 있다. 둘째, 광의 경로 상에 보정렌즈를 채용하여 광효율이 높은 액정프로젝터를 제공하는 데 있다. 셋째, 광원으로부터 방출되는 열에너지를 전방(스크린측)으로 방출시켜서 시청자에 미치는 영향을 감소시킬 수 있는 액정프로젝터를 제공하는 데 있다. 상기한 일 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조사되는 광이 일방향으로 진행하도록 하는 포물면의 반사경을 포함하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 변환시키도록 상기 광원쪽으로부터 순차로 배치된 제1, 제2 및 제3반사미러와; 상기 반사미러들 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과/반사시켜 입사광을 분기시키는 복수의 이색미러와; 상기 이색미러에 의해 서로 다른 광경로를 갖도록 된 적, 청. 녹색의 광 각각에 대해 화상을 생성하는 복수의 액정소자와; 상기 액정소자 각각을 투과하고, 상기 이색미러에 의해 조합된 광을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈군을; 포함하여 된 액정프로젝터에 있어서, 상기 광원과 상기 투사렌즈군은 서로 인접되게 설치되고, 상기 제1, 제2 및 제3반사미러는 상기 광원에서 조사되어 상기 투사렌즈에 입사되는 광중 상기 제1, 제2 및 제3반사미러를 모두 경유한 광의 경로가 폐다각형상을 이루도록 배치된 것을 특징으로 한다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조사되는 광이 일 방향으로 진행하도록 하는 포물면의 반사경을 포함하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 변환하도록 상기 광원 쪽으로부터 순차로 배치된 제1, 제2 및 제3반사미러와; 상기 반사미러들 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과/반사시켜 입사광을 적, 청, 녹색의 광으로 분기시키는 복수의 이색미러와; 상기 이색미러에 의해 서로 다른 광경로를 갖도록 된 적, 청, 녹색의 광 각각에 대해 화상을 생성하는 복수의 액정소자와; 상기 액정소자 각각을 투과하고, 상기 이색미러에 의해 조합된 광을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈군을; 포함하여 된 액정프로젝터에 있어서, 상기 광원과 상기 투사렌즈군은 서로 인접되게 설치되고, 상기 제1, 제2 및 제3반사미러는 상기 광원에서 조사되어 상기 투사렌즈군에 입사되는 광중 상기 제1, 제2 및 제3반사미러를 모두 경유한 광의 경로가 폐다각형상을 이루도록 배치되며, 상기 이색미러 각각과, 상기 제1, 제2 및 제3액정소자는 상기 광원과 청색광용 상기 제2액정소자 사이의 광경로 및 상기 광원과 녹색광을 상기 제3액정소자 사이의 광경로가 상기 광원으로부터 적색광용 상기 제1액정소자 사이의 광경로보다 더 길도록 배치된 것을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하다.

본 발명에 따른 액정프로젝터를 개략적으로 나타낸 제8도를 참조하면, 이는 통상의 액정프로젝터와 마찬가지로 투과형 제1, 제2 및 제3액정소자(78)(79)(81)에 광원(50)으로부터 방출되는 광을 조사하고, 이 제1, 제2 및 제3액정소자(78)(79)(81)를 투과하여 변조된 광을 투사렌즈군(60)에 입사 시켜서 스크린(100)상에 확대 투사하도록 광원(50), 제1, 제2 및 제3액정소자(78)(79)(81), 투사렌즈군(60), 광의 경로를 변경시키는 복수의 제1, 제2 및 제3반사미러(71)(73)(75) 및 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과/반사시키는 복수의 제1, 제2 및 제3 및 제4이색미러(72)(74)(76)(77)들이 소정의 광학적 배치구조(70)를 가진다. 상기한 광학적 배치구조(70)에 있어서, 상기 광원(50)과 투사렌즈군(60)은 서로 인접 설치되고 그 광원(50)과 투사렌즈군(60)사이에 형성되는 광의 경로중 상기 제1, 제2 및 제3반사소자(71)(73)(75)를 모두 경유한 광이 폐다각형상의 경로를 가지도록 구성된다. 여기서, 상기 제1반사미러(71)는 상기 광원(50)에서 조사된 광중 가시광선은 반사시키고, 열선의 적외선은 투과시켜 상기 제1, 제2 및 제3액정미러(78)(79)(81)가 열에 의해 노화되는 것을 방지시킬 수 있도록 된 콜드미러이다. 이를 보다 상세히 설명하면, 광원(50)의 투사렌즈군(60)의 직하방에서 하방으로 광을 방출하도록 설치된다. 이를 위하여 상기 광원(50)은 출사된 광의 진행방향을 가이드 하는 포물면의 반사경을 포함된다. 상기 광원(50)으로부터 방출되는 광은 제1, 제2 및 제3반사미러(71)(73)(75)를 통하여 투사렌즈군(60)으로 입사된다. 이들 제1, 제2 및 제3반사미러(71)(73)(75) 각각은 상기 투사렌즈군(60)과 함께 직사각형의 모서리부분에 각각 위치한다. 그리고 광원(50)으로부터 방출되는 백색 광으로부터 적, 녹, 청색광으로 분리시키는 복수의 제1, 제2 제3 및 제4이색미러(72)(74)(76)(77)가 상기 직사각형상의 내부에 설치된다. 상기 제1이색미러(72)는 상기 제1반사미러(71)와 제2반사미러(73)사이의 광경로 상에 배치되며, 적색의 광은 반사시키고, 다른 파장의 광은 투과시켜 입사광을 분기시킨다.

상기 제2이색미러(74)는 제2반사미러(73)와 제3반사미러(75)사이의 광경로상에 배치되며, 녹색광은 반사시키고 다른 파장의 광 예컨대, 청색광은 투과시켜, 입사광을 분기시킨다. 상기 제3이색미러(76)는 상기 제3반사미러(75)와 상기 투사렌즈군(60)사이의 광경로 상에 배치되며, 제1광경로(51)로 진행된 광은 투과시키고, 제2 및 제3광경로(52)(53)로 진행된 광은 반사시켜, 상기 제1, 제2 및 제3액정소자(78)(79)(81)를 통과한 광이 상기 투사렌즈군(60)에 입사되도록 한다. 상기 제4이색미러(77)는 상기 제1이색미러(72)와 제3이색미러(77)사이의 광경로 상에 배치되어, 녹색광만을 반사시킨다. 즉, 상기 제4이색미러(77)는 제1이색미러(72)에서 반사된 광은 투과시키고, 상기 제2이색미러(74)에서 반사된 광은 반사시켜 상기 제3이색미러(76)쪽으로 향하도록 한다. 그리고 제1, 제2 및 제3액정소자(78)(79)(81) 각각은 적, 녹, 청색광 각각이 진행하는 광경로 설치된다. 즉, 상기 제1액정소자(78)는 제1이색미러(72)와 제4이색미러(77) 사이에 배치되고, 상기 제2액정소자(79)는 상기 제2이색미러(74)와 제4이색미러(77) 사이에 배치되며, 상기 제3액정소자(81)는 제2이색미러(74)와 제3이색미러(76) 사이에 배치되다. 여기서, 상기 광원(50)과 청색광용 상기 제2액정소자(79) 사이의 광경로 및 상기 광원(50)과 녹색광용 상기 제3액정소자(81) 사이의 광경로가 상기 광원(50)으로부터 적색광용 상기 제1액정소자(78) 사이의 광경로보다 더 길게 형성된 것이 바람직하다. 이는 청, 녹색광의 방출열에너지량과 이 광들보다 상대적으로 적은 적색광의 방출 열에너지량의 관계를 고려한 것으로 청, 녹색광의 경로 상에 설치되는 광학부품이 적새광의 경로 상에 설치된 광학부품에 비해 상대적으로 빨리 노화되는 것을 방지하기 위함이다. 한편, 백색광의 경로 즉, 상기 광원(50)과 제1이색미러(72)사이의 경로 상에는 상기 포물면의 반사경에서 반사된 광이 광축에 대해 평행을 이루도록 하기 위한 보정렌즈(80)가 구비된다. 이 보정렌즈(80)는 광의 수차를 고려하여 비구면을 갖는 비구면렌즈인 것이 바람직하다. 그리고 상기 광원(50)의 주위에 그 광원(50)으로부터 방출되는 열에너지를 상기 스크린(100)을 향하여 방출시키는 방열팬(90)이 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정프로젝터의 작용효과는 다음과 같다. 광원(50)으로부터 방출되는 백색광중 가시광선은 제1반사미러(71)에서 반사되고 열선은 투과되고, 반사되는 가시광선은 보정렌즈(80)를 투과한다. 보정렌즈(80)를 투과한 적, 청, 녹새광의 가시광선은 제9도에 도시된 바와 같이, 각 가시광선의 수렴이 균일하도록 보정된다. 보정렌즈(80)를 투과한 가시광선중 적색광만 제1이색미러(72)에서 반사되고 적색광용 제1액정소자(78)를 투과하여 광변조되고 제3이색미러(76)에서 반사되어 투사렌즈군(60)으로 입사된다. 그리고 제1이색미러(72)를 투과한 녹, 청색광은 제2반사미러(73)에서 전반사되고 제2이색미러(74)에서 녹색광만 반사되어 녹색광용 액정소자(79)를 투과하여 광변조된 채로 제3이색미러(76)와 제4이색미러(77)에서 순차적으로 반사되어 투사렌즈군(60)으로 입사된다. 그리고 제2이색미러(74)를 투과한 청색광은 제3액정소자(81)를 투과하여 광변조되어서 제3반사미러(75)에서 전반사되고 제3이색미러(76)를 투과하여 투사렌즈군(60)에 입사된다. 이와 같이 투사렌즈군(60)으로 입사되는 적, 청, 녹색광은 합성되어서 스크린(100)상에 확대 투사된다. 여기서 적, 녹, 청색광의 가시광선이 진행되는 동안 열에너지가 큰 녹, 청색광용의 제2 및 제3액정소자(79)(81)와 광원(50)사이의 거리를 열에너지가 상대적으로 작은 적색광용의 제1액정소자(78)와 광원(50)사이의 거리를 길게 형성함으로써 그 청색광의 경로 상에 설치되는 광학부품 예컨대, 적색광용 편광필터(미도시)의 수명을 연장시킬 수 있다. 상기 편광필터는 통상적으로 제1, 제2 및 제3액정소자(78)(79)(81) 각각에 부착되어 설치된다. 따라서 열에너지가 큰 청색광의 투과로 편광필터의 수명을 연장함과 동시에 편광필터의 노화로 인한 색변조를 방지하여 장시간 양호한 화질을 유지시킬 수 있다. 그리고 높은 열에너지를 방출하는 광원(50)의 주위에 방열팬(90)을 설치하고, 그 방열방향이 스크린(100)을 향하게 함으로써 시청공간을 확대시킬 수 있다. 즉, 액정프로젝터 후면에서 시청하는 시청자쪽 방향과 반대방향으로 상기 액정프로젝터에서 방열되는 열이 진행함으로 시청환경을 개선하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정프로젝터는 다음과 같은 이점을 가진다. 첫째, 투사렌즈군(60)과 광원(50)을 인접 설치하고, 제1, 제2 및 제3반사미러(71)(73)(75)를 경유한 광의 진행경로가 폐다각형상을 이루도록 상기 반사미러(71)(73)(75)를 배치시킴으로써 상기 광원과, 상기 제1, 제2 및 제3반사미러와, 상기 이색미러와, 액정소자와, 투사렌즈군이 차지하는 점유공간을 줄일 수 있어서, 제품의 소형화가 가능하다. 둘째, 광원(50)과 제1, 제2 및 제3액정소자(78)(79)(81)사이의 거리중 광원(50)과 제2 및 제3액정소자(79)(81)까지의 거리를 적색광용의 제1액정소자(78)보다 길게 형성함으로써 광학 부품의 수명을 연장시키고 양호한 화질을 장시간 지속시킬 수 있다. 셋째, 광경로 상에 보정렌즈를 채용함으로써 광효율이 높은 액정프로젝터를 제공한다. 넷째, 방열팬이 스크린 쪽으로 열을 방열시킴으로 액정프로젝터 후면에서 시청하는 시청자에게 열이 직접 전달되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

조사되는 광이 일 방향으로 진행되도록 하는 포물면의 반사경을 포함하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 변환시키도록 상기 광원 쪽으로부터 순차로 배치된 제1, 제2 및 제3반사미러와; 상기 반사미러들 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과/반사시켜 입사광을 분기시키는 복수의 이색미러와; 상기 이색미러에 의해 서로 다른 광경로를 갖도록 된 적, 청, 녹색의 광 각각에 대해 화상을 생성하는 복수의 액정소자와; 상기 액정소자 각각을 투과하고, 상기 이색미러에 의해 조합된 광을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈군을; 포함하여 된 액정프로젝터에 있어서, 상기 광원과 상기 투사렌즈군은 서로 인접되게 설치되고, 상기 제1, 제2 및 제3반사미러는 상기 광원에서 조사되어 상기 투사렌즈군에 입사되는 광중 상기 제1, 제2 및 제3반사미러를 모두 경유한 광의 경로가 폐다각형상을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
제1항에 있어서, 상기 광원에서 방열된 열이 상기 스크린쪽으로 향하도록 하는 방열팬을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
제1항에 있어서, 상기 광원에서 조사된 광의 진행경로상에 배치되어 출사광의 초점위치를 보정하는 보정렌즈를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
제3항에 있어서, 상기 보정렌즈는 비구면렌즈인 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
조사되는 광이 일 방향으로 진행하도록 하는 포물면의 반사경을 포함하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 변환시키도록 상기 광원 쪽으로부터 순차로 배치된 제1, 제2 및 제3반사미러와; 상기 반사미러들 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과/반사시켜 입사광을 적, 청, 녹색의 광으로 분기시키는 복수의 이색미러와; 상기 이색미러에 의해 서로 다른 광경로를 갖도록 된 적, 청, 녹색의 광에 대해 화상을 생성하는 제1, 제2 및 제3액정소자와; 상기 제1, 제2 및 제3액정소자 각각을 투과하고, 상기 이색미러에 의해 조합된 광을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈군을; 포함하여 된 액정프로젝터에 있어서, 상기 광원과 상기 투사렌즈군은 서로 인접되게 설치되고, 상기 제1, 제2 및 제3반사미러는 상기 광원에서 조사되어 상기 투사렌즈군에 입사되는 광중 상기 제1, 제2 및 제3반사미러를 모두 경유한 광의 경로가 폐다각형상을 이루도록 배치되며, 상기 이색미러 각각과, 제1, 제2 및 제3액정소자는 상기광원과 청색광용 상기 제2액정소자 사이의 광경로 및 상기 광원과 녹색광용 상기 제3액정소자 사이의 광경로가 상기 광원으로부터 적색광용 상기 제1액정소자 사이의 광경로보다 더 길도록 배치된 것을 특징으로하는 액정프로젝터.
제5항에 있어서, 상기 광원에서 방열된 열이 상기 스크린쪽으로 향하도록 하는 방열팬을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
제5항에 있어서, 상기 광원에서 조사된 광의 진행경로상에 배치되어 출사광의 초첨위치를 보정하는 보정렌즈를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.
제7항에 있어서, 상기 보정렌즈는 비구면렌즈인 것을 특징으로 하는 액정프로젝터.