KR0179105B1 - 단판식 엘시디 프로젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단판식 엘시디 프로젝터에 관한 것으로서, 칼라필터를 사용하지 않고도 칼라가 구현되도록 구조를 변경하여 광효율이 증대되도록 함에 따라 스크린에 결상되는 영상이 깨끗해 지도록 함과 함께 가시광선인 백색광의 R, G, B 3색이 각각 일정주기를 갖고 액정판넬을 통화하도록 함에 따라 상기 액정판넬의 온도가 어려움 없이 60도 이하로 유지되도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 본체 내에 설치되어 빛을 발생시키는 램프, 상기 램프에서 발생된 빛중의 가시광선을 적, 녹, 청색의 3색광으로 각각 분리하는 색분리수단, 상기 색분리수단에 의해 분리된 각 색광을 시차에 두고 순차적으로 받아 영상을 디스플레이 시키는 화상표시부, 상기 화상표시부에 디스플레이된 영상을 확대 투영하는 투사렌즈로 구성하여서 된 것이다.

Description

단판식 엘시디 프로젝터(LCD Projector)

제1도는 종래 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성도.

제2도는 종래 단판식 엘시디 프로젝터의 광 손실율을 설명하기 위한 참고도.

제3도는 본 발명 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 일 실시예.

제4도는 본 발명 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 다른 실시예.

제5도는 본 발명 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 또다른 실시예.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 필터 5 : 액정판넬

10 : 적색반사용 밀러 11 : 녹색반사용 밀러

12 : 청색반사용 밀러 13 : 적색차단용 셔터

14 : 녹색차단용 셔터 15 : 청색차단용 셔터

16 : 셔터콘트롤부 17 : 밀러콘트롤부

18 : 적색반사용밀러 19 : 녹색반사용 밀러

20 : 청색반사용 밀러 21 : 밀러콘트롤부

22 : 적색반사용 밀러 22a : 적색DMD단위편

23 : 녹색반사용 밀러 23a : 녹색DMD단위편

24 : 청색반사용 밀러 24a : 청색 DMD단위편

25 : 단위편콘트롤부

본 발명은 액정판넬을 1개만 사용하는 단판식 엘시디 프로젝터(LCD Projector)에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 구조를 변경하여 칼라필터를 사용하지 않고도 칼라가 구현되도록 함에 따라 광효율이 증대되도록 함과 함께 액정판넬의 적정온도가 효과적으로 유지되도록 한 것이다.

일반적으로 엘시디 프로젝터는 동화상을 스크린상에 투영하는 기기로서, 3개의 액정판넬을 사용하는 삼판식과 1개의 액정판넬을 사용하는 단판식으로 크게 나누어 지는데, 단판식 엘시디 프로젝터는 상기에서 설명한 바와같이 1개의 액정판넬만을 사용하므로 인해 구조적으로 간단하여 제작비가 절감되는 효과가 있지만 반대로 반드시 칼라필터를 사용하여야 하기 때문에 광효율이 저하되는 문제점도 있다.

종래 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성은 첨부도면 제1도에 도시된 바와같이 본체(1) 내에 빛을 방사하도록 램프(2)가 설치되어 있고, 상기 램프의 후방에는 램프에서 방사된 빛을 전방으로 반사시켜 주도록 반사경(3)이 설치되어 있으며, 상기 램프(2)의 전방에는 램프에서 방사한 빛 중 자외선과 적외선은 차단시키고 가시광선만 통과시키도록 필터(4)가 설치되어 있고, 상기 필터의 전방에는 필터(4)를 통과한 가시광선과 외부에서 들어온 전기적 화상신호를 동시에 받아 영상이 디스플레이 되도록 액정판넬(5) 및 한쌍의 편광판(6)으로 구성된 화상표시부가 설치되어 있고, 상기 화상표시부를 구성하는 액정판넬(6)에는 디스플레이되는 화상이 칼라를 갖도록 칼라필터(7)가 부착되어 있으며, 상기 화상표시부의 전방에는 디스플레이된 영상을 확대하여 주도록 투사렌즈(8)가 설치되어 있다.

따라서, 엘시디 프로젝터를 비디오기기나 컴퓨터등과 연결한 상태에서 상기 엘시디 프로젝터의 플레이모드를 선택하면 본체(1)내에서 램프(2)가 점등되어 빛을 방사하고 이 방사된 빛은 상기 램프의 후방에 설치된 반사경(3)에 반사되어 전방으로 비춰진다.

이와같이 하여 전방으로 비춰진 빛은 램프(2)의 전방에 설치된 필터(4)를 통과하면서 가시광선 이외의 빛(자외선, 적외선)은 걸러지므로 순수한 가시광선만 화상표시부로 비춰지는데, 이때 가시광선이 상기 화상표시부를 구성하는 액정판넬(5)에 부착된 칼라필터(7)를 거치면서 가시광선인 백색광이 R(적), G(녹), B(청) 3색으로 나뉘어지고 이 나뉘어진 R, G, B는 상기 액정판넬(5)의 3개의 픽셀(Pixel)에 들어가게 되므로 상기 3개의 픽셀이 하나의 화소 역할을 함에 따라 상기 액정판넬(5)로 들어간 외부의 전기적 화상신호가 광학적 화상신호로 변환되어 칼라영상이 액정판넬에 디스플레이 된다.

한편 액정판넬(5)에 디스플레이된 칼라영상은 화상표시부를 계속적으로 통과하는 가시광선에 실려 투사렌즈(8)를 통과하면서 확대 투영되고 이 투영된 영상은 스크린(도시는 생략함)에 결상된다.

그러나 종래 이와같은 단판식 엘시디 프로젝터는 액정판넬에 디스플레이되는 영상이 칼라를 갖도록 하기 위해 상기 액정판넬에는 칼라필터가 부착되어 있으므로 제2도에서 참고적으로 도시된 바와같이 램프에서 방사된 빛이 반사경→필터→편광판→칼라필터→액정판넬→투사렌즈를 연속적으로 지나는데, 상기 칼라필터의 광 투과율이 극히 저조함을 감안할 때 상기 투사렌즈 까지 거치면 100%이던 광효율이 0.99%까지 떨어지므로 결과적으로 스크린의 밝기가 크게 떨어져 상기 스크린에 결상되는 영상이 명확하지 못하게 되던 문제점이 있었다.

또한 화상표시부를 이루는 액정판넬에 영상이 디스플레이 되기 위해서는 상기 액정판넬의 온도가 60도 이하여야 하는데, 가시광선인 백색광의 R, G, B 3색광이 항상 동시에 액정판넬을 통과하므로 상기 액정판넬을 통과할 때의 가시광선 온도가 높아 액정판넬의 온도를 60도 이하로 유지시키는데 어려움이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 칼라필터를 사용하지 않고도 칼라가 구현되도록 구조를 변경하여 광효율이 증대되도록 함에 따라 스크린에 결상되는 영상이 깨끗해지도록 함과 함께 가시광선인 백색광의 R, G, B 3색이 각각 일정주기를 갖고 순차적으로 액정판넬을 통과하도록 함에 따라 상기 액정판넬의 온도가 어려움 없이 60도 이하로 유지되도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 형태에 따르면, 본체 내에 설치되어 빛을 발생시키는 램프, 상기 램프에서 발생된 빛중의 가시광선을 적, 녹, 청색의 3색광으로 각각 분리하는 색분리수단, 상기 색분리수단에 의해 분리된 각 색광을 시차를 두고 순차적으로 받아 영상을 디스플레이 시키는 화상표시부, 상기 화상표시부에 디스플레이 된 영상을 확대 투영하는 투사렌즈로 구성하여서 된 본 발명 단판식 엘시디 프로젝터가 제공된다.

이하 본 발명을 일 실시예로 도시한 첨부된 도면 제3도와 다른 실시예로 도시한 첨부된 도면 제4도 그리고 또다른 실시예로 도시한 첨부된 도면 제5도를 침고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제3도는 본 발명 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 일 실시예로서, 본체(1) 내에 설치되어 빛을 방사하는 램프(2), 상기 램프에서 방사된 빛을 전방으로 반사시키는 반사경(3), 상기 반사경에 의해 반사된 빛중 가시광선만 통과시키고 자외선과 적외선은 차단시키는 필터(4), 상기 필터를 통과한 가시광선과 외부의 적기적 영상신호를 동시에 받아 영상이 디스플레이되도록 액정판넬(5) 및 한쌍의 편광판(6)으로 이루어진 화상 표시부, 상기 디스플레이부에 의해 디스플레이된 영상을 확대 투영하는 투사렌즈(8)로 구성된 것에 있어서, 램프(2)의 광경로상에 적색반사용 밀러(10)를 고정하여 상기 적색반사용 밀러가 가시광선중 적색광만 화상표시부로 반사시켜 주도록 하고, 상기 램프(2)의 광경로상에 녹색반사용 밀러(11)를 고정하여 상기 녹색반사용 밀러가 가시광선중 녹색광만 화상표시부로 반사시켜 주도록 하며, 상기 램프(2)의 광경로상에 청색반사용 밀러(12)를 고정하여 상기 청색반사용 밀러가 가시광선중 청색광만 화상표시부로 반사시켜 주도록 하고, 상기 램프(2)의 광경로와 직교되는 방향에 적색차단용 셔터(13)를 설치하여 상기 셔터가 닫힌 상태에서 화상표시부로 반사되는 적색광을 차단하다가 일정주기를 갖고 1회씩 열리면서 차단을 해제하여 주도록 하며, 상기 램프(2)의 광경로와 직교되는 방향에 녹색차단용 셔터(14)를 설치하여 상기 녹색차단용 셔터가 닫힌상태에서 화상표시부로 반사되는 녹색광을 차단하다가 일정주기를 갖고 1회씩 열리면서 차단을 해제하여 주도록 하고, 상기 램프(2)의 광경로와 직교되는 방향에 청색차단용 셔터(15)를 설치하여 상기 청색차단용 셔터가 닫힌상태에서 화상표시부로 반사되는 청색광을 차단하다가 일정주기를 갖고 1회씩 열리면서 차단을 해제하여 주도록 하여, 본체(1) 내의 일측에는 셔터콘트롤부(16)를 구비하여 상기 셔터콘트롤부가 각 셔터의 열리고 닫힘을 제어하여 주도록 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 작용 설명중 기 설명된 종래의 작용과 동일한 부분은 가급적 생략하고 본 발명 일 실시예에 의한 요부 구성의 작용 설명을 중점적으로 하여 이하에서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

엘시디 프로젝터를 비디오기기나 컴퓨터등과 연결한 상태에서 상기 엘시디 프로젝터의 플레이모드를 선택함에 따라 본체(1)내의 램프(2)에서 방사되어 반사경(3)에 의해 전방으로 비춰진 빛은 상기 램프(2)의 전방에 설치된 필터(4)를 통과하면서 가시광선 이외의 빛 (자외선, 적외선)은 걸러지고 순수한 가시광선만 계속해서 비춰지는데, 이때 가시광선을 이루는 적색광만 적색반사용밀러(10)에 의해 화상표시부 쪽으로 반사됨과 함께 녹색광과 청색광은 그대로 투과되고, 상기 적색반사용 밀러(10)를 투과한 녹색광은 녹색반사용 밀러(11)에 의해 화상표시부 쪽으로 반사됨과 함께 청색광은 그대로 투과되며, 상기 녹색반사용 밀러(11)를 투과한 청색광은 청색반사용 밀러(12)에 의해 화상표시부 쪽으로 반사된다.

이와같이 하여 가시광선을 이루는 R(적색광)과 G(녹색광) 그리고 B(청색광)이 각 밀러(10)(11)(12)에 의해 화상표시부 쪽으로 반사될 때 적색차단용 셔터(13)는 닫힌 상태로 있으면서 적색이 디스플레이부에 입사되지 못하도록 하고, 녹색차단용 셔터(14)는 닫힌상태로 있으면서 녹색광이 디스플레이부에 입사되지 못하도록 하며, 청색차단용 셔터(15)는 닫힌상태로 있으면서 청색광이 디스플레이부에 입사되지 못하도록 하다가 셔터콘트롤부(16)의 제어신호를 받아 상기 각 셔터(13)(14)(15)가 일정주기를 갖고 순차적으로 한번씩 열리므로 상기 디스플레이부에는 일정주기를 갖고 적색광과 녹색광 그리고 청색광이 1회씩 입사되는데, 이때 상기 화상표시부를 이루는 액정판넬(5)로 들어간 외부의 전기적 화상신호가 광학적 화상신호로 변환되므로 상기 액정판넬에는 칼라영상이 디스플레이 된다.

상기한 작용에 의해 액정판넬(5)에 디스플레이된 칼라영상은 화상표시부를 계속적으로 통과하는 가시광선에 실려 투사렌즈(8)를 통과하면서 확대 투영되고 이 투영된 영상은 스크린에 결상된다.

또한 첨부된 도면 제4도는 본 발명 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 다른 실시예로서, 광원(2)의 광경로상에 회동가능하게 적색반사용 밀러(18)를 설치하여 상기 적색반사용 밀러가 가시광선중 적색광만 일정주기를 갖고 1회씩 반사시켜 화상표시부에 직접 입사시켜 주도록 하고, 광원(2)의 광경로상에 회동가능하게 녹색 반사용 밀러(19)를 설치하여 상기 녹색반사용 밀러가 가시광선중 녹색광만 일정주기를 갖고 1회씩 반사시켜 화상표시부에 직접 입사시켜 주도록 하며, 광원(2)의 광경로상에 회동가능하게 청색반사용 밀러(20)를 설치하여 상기 청색반사용 밀러가 가시광선중 청색광만 일정주기를 갖고 1회씩 반사시켜 화상표시부에 직접 입사시켜 주도록 하고, 본체(1) 내의 일측에는 밀러콘트롤부(21)를 구비하여 상기 밀러콘트롤부가 각 밀러(18)(19)(20)의 회동을 제어하여 주도록 한다.

따라서 각 밀러(18)(19)(20)가 제4도의 일점쇄선으로 도시된 바와같은 상태에서는 가시광선중 적색반사용 밀러(18)에 의해 반사된 적색광이 화상표시부에 입사되지 못하도록 상기 적색 반사용 밀러의 각도가 조절되어 있고, 녹색반사용 밀러(19)에 의해 반사된 녹색광이 화상표시부에 입사되지 못하도록 상기 녹색반사용 밀러의 각도가 조절되어 있으며, 청색반사용 밀러(20)에 의해 반사된 청색광이 화상표시부에 입사되지 못하도록 상기 청색반사용 밀러의 각도가 조절되어 있는데, 이와같은 상태에서 밀러콘트롤부(21)의 제어신호를 받아 상기 각 밀러(18)(19)(20)가 일정주기를 갖고 1회씩 실선으로 도시된 바와같이 순차적으로 회동하므로 상기 각 밀러에 의해 반사된 적색광과 녹색광 그리고 청색광이 화상표시부에 일정주기를 갖고 동안 순차적으로 직접 입사되고 이에따라 상기 디스플레이부를 이루는 액정판넬(5)에 칼라영상이 디스플레이 된다.

상기한 작용에 의해 액정판넬(5)에 디스플레이된 칼라영상이 투사렌즈(8)를 통과하면서 확대 투영되어 스크린에 결상됨은 기 설명된 바 있다.

그리고 첨부도면 제5도는 본 발명 단판식 엘시디 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 또다른 실시예로서, 램프(2)의 광경로상에 복수개의 적색DMD(Dynamic Mirror Device)단위편(22a)으로 이루어진 적색반사용 밀러(22)를 설치하여 상기 적색반사용 밀러를 이루는 각 적색DMD단위편(22a)이 가시광선중 적색광만 일정주기를 갖고 1회씩 주기적으로 반사시켜 화상표시부에 입사시켜 주도록 하고, 램프(2)의 광경로상에 복수개의 녹색DMD단위편(23a)으로 이루어진 녹색반사용 밀러(23)를 설치하여 상기 녹색반사용 밀러를 이루는 녹색 DMD단위편(23a)이 가시광선중 녹색광만 일정주기를 갖고 1회씩 주기적으로 반사시켜 화상표시부에 입사시켜 주도록 하며, 램프(2)의 광경로상에 복수개의 청색DMD 단위편(24a)으로 이루어진 청색반사용 밀러(24)를 설치하여 상기 청색반사용 밀러를 이루는 청색 DMD단위편(24a)이 가시광선중 청색광만 일정주기를 갖고 1회씩 반사시켜 화상표시부에 입사시켜 주도록 하고, 본체(1)내부에는 단위편콘트롤부(25)를 구비하여 상기 단위편콘트롤부가 각 밀러(22)(23)(24)를 이루는 DMD 단위편(22a)(23a)(24a) 위치를 변화시켜 줌에 따라 상기 각 DMD 단위편이 각색광을 선택적으로 반사시켜 주도록 한다.

따라서 적색반사용 밀러(22)를 이루는 각 적색 DMD 단위편(22a)과 녹색반사용 밀러(23)를 이루는 녹색DMD 단위편(23a) 그리고 청색반사용 밀러(24)를 이루는 청색DMD단위편(24a)이 제5도의 일점쇄선으로 도시된 바와같은 상태에서는 가시광선중 적, 녹, 청색의 3색광이 화상표시부에 입사되지 못하도록 상기 각 DMD단위편(22a)(23a)(24a)의 위치가 변화되어 있는데, 이와같은 상태에서 단위편콘트롤러(25)의 제어신호를 받아 상기 각 DMD단위편(22a)(23a)(24a)이 일정주기를 갖고 1회씩 실선으로 도시된 바와같이 순차적으로 위치가 변화되므로 적색광과 녹색광 그리고 청색광이 각 DMD 단위편에 반사되어 화상표시부에 일정주기를 갖고 각 1회씩 순차적으로 직접 입사되고 이에따라 상기 디스플레이부를 이루는 액정판넬(5)에 칼라영상이 디스플레이 된다.

이상에서 설명된 본발명의 일 실시예, 다른 실시예, 또다른 실시예에서 가시광선을 이루는 적색광과 녹색광 그리고 청색광이 1회씩 순차적으로 화상표시부에 입사되는 일정주기는 72/1초로 함이 바람직 한데, 이는 상기 화상표시부를 이루는 액정판넬(5)이 동화상을 구현하기 위해서는 초당 24프레임(frame)이 필요하므로 상기 R, G, B는 72/1초 동안 1회씩 디스플레이부에 입사되어야 24/1초 동안에 각각 1회씩 R, G, B가 비춰져 상기 동화상이 구현됨은 이해 가능하다.

한편 본 발명에서 램프(2)에서 방사되는 R, G, B 의 휘도비가 1:1:1인 경우에는 상기 R, G, B가 각각 72/1초 동안 1회씩 순차적으로 화상표시부에 입사되도록 하면 상기 화상표시부를 이루는 액정판넬(5)에 대스플레이되는 영상이 깨끗해 짐은 이해 가능하나 통상 R, G, B의 휘도비는 1:3:2이므로 상기 휘도비를 감안하여 적색광은 72/1초 동안 계속해서 화상표시부에 입사되도록 하고, 녹색광은 72/1초중 72×3/1초 동안만 화상표시부에 입사되도록 함과 함께 나머지 시간은 입사되지 못하도록 하며, 청색광은 72/1초중 72×2/1초 동안만 화상표시부에 입사되도록 함과 함께 나머지 시간은 입사되지 못하도록 하여야만 액정판넬(5)에 디스플레이되는 영상이 R, G, B 의 휘도비에 대응되어 깨끗해 질 수 있다.

그러므로 본발명은 칼라필터를 사용하지 않아도 칼라가 구현되므로 상기 칼라필터에 의한 광감소율 만큼 광효율이 증대됨에 따라 스크린에 결상되는 영상이 깨끗해 지는 효과가 있음은 물론 가시광선인 백색광의 R, G, B 3색이 종래에서 처럼 동시에 디스플레이부로 입사되지 않음에 따라 액정판넬의 온도가 어려움 없이 60도 이하로 유지되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 본체 내에 설치되어 빛을 발생시키는 램프, 상기 램프로부터 일렬로 배열되어 램프에서 발생된 빛중의 가시광선을 적, 녹, 청색의 3색광으로 각각 분리하는 색분리수단, 상기 색분리수단에 의해 분리된 각 색광을 시차를 두고 순차적으로 받아 영상을 디스플레이시키는 화상표시부, 상기 화상표시부에 디스플레이된 영상을 확대 투영하는 투사렌즈로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 단판식 엘시디 프로젝터.
2. 제1항에 있어서, 색분리수단은 광원의 광경로상에 고정되어 가시광선중 적색광만 화상표시부로 반사시키는 적색반사용 밀러와, 상기 광원의 광경로상에 고정되어 가시광선중 녹색광만 화상표시부로 반사시키는 녹색반사용 밀러와, 상기 광원의 광경로상에 고정되어 가시광선중 청색광만 화상표시부로 반사시키는 청색반사용 밀러와, 단힌 상태에서 상기 화상표시부로 반사되는 적색광을 차단하다가 주기적으로 열리면서 차단을 해체하는 적색차단용 셔터와, 닫힌 상태에서 상기 화상표시부로 반사되는 녹색광을 차단하다가 주기적으로 열리면서 차단을 해체하는 녹색차단용 셔터와, 닫힌 상태에서 상기 화상표시부로 반사되는 청색광을 차단하다가 주기적으로 열리면서 차단을 해제하는 청색차단용 셔터와, 상기 각 셔터의 열리고 닫힘을 제어하는 셔터콘트롤부로 구성하여 상기 셔터콘트롤부의 제어신호에 의해 각 셔터가 열리고 닫힘에 따라 상기 각 밀러에 의해 반사된 3색광이 시차를 두고 순차적으로 화상표시부에 입사되도록 함을 특징으로 하는 단판식 엘시디 프로젝터.
3. 제1항에 있어서, 색분리수단은 광원의 광경로상에 회동가능하게 설치되어 가시광선중 적색광만 반사시키는 적색반사용 밀러와, 상기 광원의 광경로상에 회동가능하게 설치되어 가시광선중 녹색광만 반사시키는 녹색반사용 밀러와, 상기 광원의 광경로상에 회동가능하게 설치되어 가시광선중 청색광만 반사시키는 청색반사용 밀러와, 상기 각 밀러의 회동을 제어하는 밀러콘트롤부로 구성하여 상기 밀러콘트롤부의 제어신호에 의해 각 밀러가 선택적으로 회동함에 따라 상기 각 밀러에서 반사된 3색광이 시차를 두고 순차적으로 화상표시부에 입사되도록 함을 특징으로 하는 단판식 엘시디 프로젝터.
4. 제1항에 있어서, 색분리수단은 광원의 광경로상에 설치되어 가시광선중 적색광만 반사시키는 복수개의 적색 DMD단위편으로 이루어진 적색반사용 밀러와 상기 광원의 광경로상에 설치되어 가시광선중 녹색광만 반사시키는 복수개의 녹색 DMD단위편으로 이루어진 녹색반사용 밀러와, 상기 광원의 광경로상에 설치되어 가시광선중 청색광만 반사시키는 복수개의 청색DMD단위편으로 이루어진 청색반사용 밀러와, 상기 각 DMD단위편의 위치변형을 제어하는 단위편콘트롤부로 구성하여 상기 단위 편콘트롤부의 제어신호에 의해 각 밀러를 이루는 DMD단위편의 위치가 선택적으로 변화됨에 따라 상기 각 DMD단위편에서 반사된 3색광이 시차를 두고 순차적으로 화상표시부에 입사되도록 함을 특징으로 하는 단판식 엘시디 프로젝터.