KR0138338B1 - 슬림(slim)형 배면 투사 프로젝터 - Google Patents

Abstract

모니터의 측면 폭을 더 얇게 실현하고자 안출된 슬림형 배면 투사 프로젝터가 개시되어 있다.

이 개시된 배면 투사 프로젝터는 프로젝터(10)내의 액정소자에 의하여 형성된 영상을 소정 크기로 확대하도록 광경로 확보 수단으로 편광빔스프리터(30)와 파장판(60) 그리고 전반사미러(70)를 그 광경로 상에 순차로 구비하였다. 상기 파장판(60)에 대하여 그 입사되는 광선(50)과 출사되는 광선(51)의 위상차가 발생되며 상기 전반사미러(70)에 의하여 상기 파장판(60)에 입사되어 출사된 모든 광선(53)이 상기 빔스프리터(30)에 재입사되도록 하였다. 이 재입사된 광선(53)은 그 위상이 바뀌게 되어 상기 편광빔스프리터(30)에 의하여 전반사되어 상기 스크린(40)에 영상을 투상한다. 이 스크린(40)의 전면에서 결상(結像)된 화상(畵像)을 볼 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 구조로 상기 스크린(40)을 포함한 모니터의 측면폭을 대폭 줄일 수 있어 슬림형 모니터를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

슬림(slim)형 배면 투사 프로젝터

제1도는 종래의 배면 투사 프로젝터를 나타낸 개략도.

제2도는 본 고안에 따른 슬림형 배면 투사 프로젝터를 나타낸 개략도.

제3도는 본 고안에 따른 스크린에 투사되는 광의 편광 특성을 나타낸 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 ... 프로젝터 20 ... 광선

30 ... 편광빔스프리터 40 ... 스크린

60 ... 파장판 70 ... 전반사미러

본 발명은 액정 디스플레이 프로젝터에 관한 것으로, 상세하게는 스크린을 포함한 모니터의 두께를 슬림(slim)형으로 하도록 설계된 슬림형 배면 투사 프로젝터에 관한 것이다.

액정소자는 전계의 인가 여부에 따라 광을 투과 시키거나 차폐하는 기능이 있다. 이 특성을 이용하면, 통상 제논과 할로겐 램프를 등을 사용한 광원에서 발생된 광선이 액정소자에 인가되면 상기 전극의 전계인가(印加) 여부에 따라 광선의 투과가 결정되어 소정의 영상을 도출할 수 있다. 또한 고유 파장의 광선만을 투과 시키는 편광빔스프리터를 포함하여 적색, 녹색, 파란색을 구분하고 이 색들의 조합으로 원하는 색상의 영상을 만들 수 있다. 상기 액정소자에 의하여 만들어진 흑백 또는 칼라의 영상은 시청하기에는 그 크기가 작다. 따라서 이 영상을 적정의 해상도를 유지하면서 원하는 크기로 확대할 필요가 있다. 상기 액정소자를 통과하면서 형성된 영상은 상기 프로젝터 내부에 형성된 렌즈에 의하여 발산되므로 그 발산각을 계산하여 원하는 크기의 영상이 결상(結像)되는 곳에 스크린을 위치할 수 있다. 상기 프로젝터와 스크린을 일렬로 배열하여 원하는 크기의 영상을 스크린에 결상하기 위해서는 그 프로젝터와 스크린 사이의 폭이 지나치게 크므로 실용화 하는데 문제가 있었다.

종래에는 그 프로젝터와 스크린의 폭을 줄이고자 제1도에 도시된 바와 같이 복수개의 전반사 미러를 사용하였다. 도면을 참조하면, 상기 프로젝터(10)와 스크린(40) 사이의 폭을 줄이면서 원하는 크기의 영상을 얻기위한 동일한 광 경로를 도출하기 위하여 특히 도면과 같이 두개의 전반사 미러를 사용하였다. 이 두 전반사 미러중 한 전반사 미러(31)는 상기 프로젝터(10)에서 입사하는 광 경로(20)에 대하여 소정각도의 경사를 유지하도록 설치하고, 다른 전반사 미러(32)는 상기 전반사 미러(31)에 대하여 소정 각도 기울어져 마주보도록 배치되어 있으며, 이 전반사 미러(32)에 입사된 광선(20)은 반사되어 상기 스크린(40)을 향하도록 배치되었다. 따라서, 상기 스크린(40)상에서 동일 크기의 영상을 얻기 위하여 종래와 동일한 길이의 광경로(20)를 확보하면서도, 상기 프로젝터(10)와 상기 스크린(40) 사이의 폭을 대폭 축소할 수 있다. 그러나 이와 같이 전반사 미러를 복수개 사용하는 수단으로는 근본적으로 상기 미러가 차지하는 폭 때문에 상기 프로젝터(10)와 상기 스크린(40)사이의 폭을 줄이는데 제한이 있다. 그러므로, 이 수단을 통하여 상기 스크린을 포함한 모니터의 폭을 더이상 줄이는 것은 사실상 불가능하여 경박단소(經薄短小)를 실현하는데 장애가 되었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 스크린을 포함한 모니터의 폭을 축소하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

발산되는 영상을 제공하는 액정소자를 포함한 프로젝터와, 이 프로젝터에서 투사된 영상의 광경로를 확보하기 위한 복수개의 전반사 미러와, 이 복수개의 전반사 미러를 통하여 소정의 크기로 확대된 상이 스크린의 배면에 투영되어 소정 크기의 화상(畵像)을 제공하는 슬림형 배면 투사 프로젝터에 있어서,

상기 액정 디스플레이 프로젝터 전면에 특정 편광의 광선만 투과시키는 편광빔스프리터와, 입사되는 광선의 위상을 바꾸어 주는 파장판과, 이 파장판을 투과한 광선을 다시 상기 편광빔스프리터로 전반사 시키는 미러를 순차로 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 따른 스림(slim)형 배면 투사 프로젝터를 나타낸 개략도이고, 제3도는 제2도의 광선의 경로를 설명하기 위해 도시한 개념도이다. 이 두 도면을 참조하면, 상기 액정 소자를 채용한 프로젝터(10)에서 출사되는 광선은 대개 한 방향으로 편광된 편광빔이다. 블럭으로 표시한 상기 프로젝터의 내부구조는 일반적으로 다음과 같다. 광을 생성하여 그 일측면에 위치한 액정소자에 광을 투사하는 광원에서 입사되는 광선은 그 편광방향이 일정하지 않은 원편광이다. 이 원편광은 상기 액정소자 사이에 설치된 편광판에 의하여 특정 편광의 광선만이 이 편광판을 투과하여 상기 액정소자에 입사된다. 물론, 이때 투과광량의 광효율을 향상시키기 위하여 광의 편광방향을 바꾸어 주는 빔스프리터를 포함할 수도 있다.

상기 프로젝터에서 출사한 단일편광의 광선이 상기 액정소자를 투과하면서 상기 액정소자의 광특성에 따라 일부는 투과 하고 일부는 반사하여 영상을 만든다. 물론 투과하는 광선의 광량을 다르게 할 수도 있다. 이렇게 형성된 영상은 주로 단일편광의 광선(50)이다. 상기 프로젝터에서 출사된 광선(50)이 단일 편광 특성을 가지는 것에 착안하여 이 프로젝터(10)와 상기 스크린 사이의 광경로 상에 종래의 복수의 전반사 미러 대신 편광빔스ㅍ리터(30)와 파장판(60)과 단일 전반사미러(70)를 순차로 구비하였다. 상기 편광빔스프리터(30)는 상기 프로젝터(10)에서 입사되는 광선(50)은 투과하고, 상기 파장판(60)을 통한후 전반사미러(70)에서 반사되어 상기 파장판(60)의 반대면에서 재입사하는 광선(53)은 반사시키도록 설계되었다. 구체적으로 말하면, 상기 편광빔스프리터(30)는 상기 프로젝터(10)에서 출사되는 광선(50)이 P편광일 경우는 P편광 광선만 투과 시키도록 설계하였고, 그 출사되는 광선이 S편광일 경우는 S편광 광선만 투과시키도록 설계되었다. 따라서 상기 편광빔스프리터(30)를 투과한 P편광의 광선 또는 S편광의 직선편광(50)은 상기 프로젝터(10)에서 출사한 광선(50)의 경로 상에 설치된 상기 파장판(60)을 투과하면서 그 편광방향이 소정 각도만큼 회전하여 회전편광(51)이 된다. 그리고, 이 편광방향이 회전된 회전편광 광선(51)은 상기 파장판(60)의 후면에 위치한 전반사미러(70)에 의하여 반사되면서 그 회전의 방향이 바뀌게 된다. 이 회전의 방향이 바뀐 회전편광 광선(52)은 상기 파장판(60)에 재입사하여 그 위상이 상기 회전된 각도만큼 더 바뀌게 된다. 따라서, 편광빔스프리터(30)에 의하여 전반사되어 상기 스크린(40)에 입사한다. 상기파장판(60)으로서 반파장의 정수배인 파장판을 사용하면, 상기 전반사미러(70)에서 반사되어 상기 파장판(70)을 투과한 광선(53)은 입사하는 광선(50)과 위상이 동일하게 되므로, 상기 편광빔스프리터(30)를 그대로 투과한다. 따라서 그 파장판의 사용 의미가 없으므로 이 반파장의 정수배 파장판은 채용하지 않는다.

상기 파장판(60)으로서 1/4파장판을 사용한 경우에 대하여 구체적으로 설명하면, 이 파장판(60)에 입사하는 직선편광의 광선(50)은 파장판(60)을 통과하면서 그 위상이 90° 만큼 바뀌게 되어 회전편광의 광선(51)이 된다. 이 회전편광의 광선(51)이 상기 전반사미러(70)에 의하여 반사되면서 그 회전방향이 반대방향으로 바뀐 회전편광 광선(51)이 되어 다시금 1/4파장판(60)으로 입사하게 되는데 이때 90°만큼의 위상차를 더 생기게 되어 전체적으로 180°의 위상차로 이 회전편광 광선(52)은 다시 직선편광 광선(53)이 된다. 따라서, 입사광선으로서의 P편광은 S편광으로 그 편광특성이 변하고, 마찬가지로 S편광은 P편광으로 그 편광특성이 변한다. 이 변화된 편광 광선(53)은 상기 편광빔스프리터(30)에 의하여 전반사되어 스크린(40)에 입사된다. 이 입사된 광선(53)은 이 스크린의 배면에서 투과 결상(結像)되어 전면에 영상을 제공한다. 상기 영상의 크기는 입사된 광선의 경로에 의존할 뿐만 아니라 상기 편광빔스프리터(30)의 상기 프로젝터에 대한 기울기 정도에 따라 결정된다. 즉, 상호 평행하며 마주보도록 배치된 상기 프로젝터(10)와 상기 파장판(60)과 상기 전반사미러(70)에 대하여 상기 편광빔스프리터(30)의 기울기 정도가 크면 클수록 상기 스크린(40)에 결상되는 영상의 크기는 증가한다. 그러나, 그 기울기는 상기 스크린(40)에 결상되는 상의 해상도에 때문에 어느정도의 한계가 있다.

따라서, 상기 편광빔스프리터(30)의 기울기를 해상도에 영향을 미치지 않는 범위내에서 소정 각도로 조절하여 배치하고 그 기울어진 편광빔스프리터의 크기의 사상에 해당하는 만큼 상기 파장판(60)과 전반사미러(70)를 확보함으로써 상기 스크린(40)과 상기 소정간격 이격된 편광빔스프리터(30)의 가장 원거리 사이의 거리를 포함하여 모니터를 형성하여도 종래 복수의 전반사미러(31,32)를 사용하여 광경로를 확보한 경우보다도 상기 모니터의 폭을 대폭 줄일 수 있는 등 매우 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 발산되는 영상을 제공하는 액정 디스플레이 프로젝터와, 이 프로젝터에서 투사된 영상의 광경로를 확보하기 위한 복수개의 전반사 미러와, 이 복수개의 전반사 미러를 통하여 소정의 크기로 확대된 상이 스크린의 배면에 투영되어 소정 크기의 화상(畵像)을 제공하는 슬림형 배면 투사 프로젝터에 있어서,

   상기 액정 디스플레이 프로젝터 전면에 특정 편광의 광선만 투과시키는 편광빔스프리터와, 입사되는 광선의 위상을 바꾸어 주는 파장판과, 이 파장판을 투과한 광선을 다시 상기 편광빔스프리터로 전반사 시키는 미러를 순차로 구비된 것을 특징으로 하는 슬림형 배년 투사 프로젝터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 파장판으로 1/4파장판을 사용하여 상기 편광빔스프리터에 재입사하는 광선의 편광이 180°위상차를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 슬림형 배면 투사 프로젝터.