KR100220184B1 - 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 광학장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적분구를 이용하여 조명램프에서 발광되는 광을 손실없이 거의 모두 이용할 수 있도록 함으로써 스크린의 중심과 주변의 밝기를 균일하게 하여 고휘도, 고화질의 영상을 얻을 수 있도록 한 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 광학장치에 관한 것이다.

본 발명은 내벽의 소정부분이 반사거울(10)로 코팅된 적분구(11)의 내부에 광원(1)이 설치되고, 상기 반사거울(10)이 코팅되지 않은 다른 소정부분에는 빛을흡수방출하기 위한 황화바륨(12)이 도포되며, 상기 황화바륨(12)의 맞은편에 형성된 구멍(13)의 외측에 렌즈(14)가 설치되어 광량의 손실없이 고휘도를 실현할 수 있다.

Description

적분구를 이용한 액정 프로젝터(LCD PROJECTOR)의 광학장치

도1은 종래 평판필터형 액정 프로젝터의 구성도

도2는 종래 프리즘 필터형 액정 프로젝터의 구성도

도3은 종래 조명방법을 설명하기 위한 도면

도4는 종래 마이크로 렌즈를 이용한 조명방법을 설명하기 위한 도면

도5는 본 발명의 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 구성도

도6은 본 발명에서 황화바륨에 한가닥의 광선이 입사후 흡수방출되는 과정을 설명하기 위한 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:광원 10:반사거울

11:적분구 12:황화바륨

13:구멍 14:렌즈

15:액정 16:방열부재

본 발명은 액정 프로젝터에 관한 것으로, 특히 적분구를 이용하여 조명램프에서 발광되는 광을 손실없이 거의 모두 이용할 수 있도록 함으로써 스크린의 중심과 주변의 밝기를 균일하게 하여 고휘도, 고화질의 영상을 얻을 수 있도록 한적분구를 이용한 액정 프로젝터에 관한 것이다.

종래 액정 투사 장치에는 도1과 같은 평판 필터형 액정 투사장치와 도2와 같은 프리즘 필터형 액정 투사 장치가 사용되고 있다.

이러한 종래 액정 투사 장치는 광원(1)에서 나오는 백색광이 색분리 필터(2)에 의해 적색,녹색,청색으로 분리된 후 적색,녹색,청색용의 각각의 액정(3)에 조사되도록 구성되어 있으며, 이와같이 액정(3)에 상이 형성된 후 도1과 같은 색합성 필터(2A)나 도 2와 같은 색합성 프리즘O)에 의해 화상이 형성되어 투사렌즈계(5)에 의해 스크린(6)에 투사되도록 이루어져 있다.

또한, 종래 도1 및 도2와 같은 조명광학계의 조명방법은 도3과 같이 광원(1)에서 나오는 백색광이 반사경(1A)에서 반사된 후 집광렌즈(7)를 통해 액정(3)에 조사되었다.

그리고 액정(3)에 조사된 빛은 화상신호에 의해 차단 또는 투과되어 화상이 형성되고, 투사렌즈(5)에 의해 스크린(6)에 투사되었다.

이때, 광원(1)에서 나오는 광은 균일한 광이 아니기 때문에 액정(3)에 조사되는 빛도 불균일하다.

통상 액정(3)에 조사되는 빛의 중심은 밝고 주변은 어두우며, 또한 투사렌즈계의 중심에 대한 주변의 투과율이 70% 이상은 되지 않는다.

이러한 조건 때문에 실제 스크린에서 중심에 대한 주변의 밝기가 15% 미만으로 현저히 낮아 스크린이 전체적으로 어두워 보이게 된다.

이와같은 조명방법의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것이 도 4와 같은 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 조명 방법으로, 광원(1)과 액정(3)사이에 마이크로 렌즈 어레이(8)(9)를 사용한 것이다.

이 방법은 각각의 마이크로 렌즈 어레이(8)(9)로 액정(3)전체를 비추게하여 화면의 중심과 주변에서 거의 동일한 밝기를 얻을 수 있도록 한 것이다.

그러나 이와같은 방법에 있어서는, 마이크로 렌즈 어레이(8)(9)의 제조가 어렵고 마이크로 렌즈 어레이(8)(9)를 사용하기 때문에 원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

또한, 반사경(1A)에서 반사된 광이 거의 평행광이 되어야 좋은 성능을 얻을 수 있으므로 광원(1)의 발광아크 간격을 적게하여야 하는데 이는 매우 어려운 기술이고 광원(1)의 수명을 저하시키는 원인이 될 뿐만 아니라 광이용 효율이 불량하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 이와같은 종래의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 액정 프로젝터의 조명광학계를 개선하여 투사된 화면의 밝기를 증가시킴으로써 고휘도의 영상을 얻도록 하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원으로 사용되는 램프를 내면에 거울로 코팅되어진 구(求)속에 집어 넣고 구의 내면 일부는 거울코팅을 하지 않고 황화바륨을 직사각형 형태로 바르면 거울코팅되어진 부분에서는 모든빛이 반사하게 되고 황화바륨이 도포된 부분에서는 고르게 조명되도록 한 것에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도5는 본 발명의 적분구를 이용한 액정 프로젝터를 나타낸 것으로, 내벽의 소정부분이 반사거울(10)로 코팅된 적분구(11)의 내부에 광원(1)이 설치되고, 상기 반사거울(10)이 코팅되지 않은 소정부분에는 빛을 흡수방출하기 위한 황화바륨(12)이 도포되며, 상기 황화바륨(12)의 맞은편에 형성된 구멍(13)에 렌즈(14)가 설치되어 구성된 것으로, 도면중 미설명 부호 15는 렌즈(14)의 광이 투사되는 액정이며,16은 적분구(11)주위에 설치된 방열부재이다.

여기서, 상기 적분구(11)의 재질은 알루미늄과 같은 금속으로 제조하는 경우와 석영과 같은 내열유리로 제조하는 경우가 있는데 금속으로 하는 경우에는 외관을 공냉방열구조로 할 수 있고 수냉식으로 할 수 있다.

또한, 내열유리를 사용하는 경우에는 일반반사경과 같이 얇게 공모양으로 처리하는 것이 바람직하다.

그리고, 반사거울(10)면의 코팅은 가시광선 영역의 광은 반사하고 자외선 및 적외선 부분은 투과하도록 제조되어 있으며,알루미늄,은,금과 같은 금속코팅을 할 수 도 있고 화공약품을 이용한 유전체 코팅을 할 수도 있다.

이와같이 구성된 본 발명은 최초에 광원(1)에서 나온 광중에서 예를들어 한 가닥의 광선을 생각해 볼 때 이 광선은 황화 바륨(12)이나 렌즈(14)에 직접 조사되지 않고 먼저, 반사거울(10)면에서 여러번의 반사를 한 후에야 황화바륨(12)이 도포된 부분에 도달하게 된다.

여기서, 상기 광원(1)에서 1차 방출되는 광이 직접 렌즈를 통하여 밖으로 방출되거나 황화바륨(12)부에 도달하지 않도록 광원(1)을 소정부위에 위치시키고 광원인 램프아크 갭의 방향을 황화바륨(12)과 렌즈(14)가 이루는 광축방향과 평행하게 놓음으로써 방출광이 모두 반사거울(10)로 향하도록 설정되어 있다.

여기서, 황화바륨(12)은 빛을 흡수한 후에 거의 모든 광량을 모든 방향으로 다시 방출하는 성질을 갖고 있는데, 이때 방출하는 방향에 따른 광량(I)은 I=COS θ 이다.

즉, 수직방향으로 방출되는 광량이 1이라면 수직에 대하여 45도 각도로 방출하는 광의 각도는 COS 45 = 1/1.1414 = 0.707 이 된다.

또한, 상기 황화바륨(12)에 입사된 광은 도 6에 도시된 바와같이 황화바륨(12)의 한점으로부터 여러방향으로, 즉 각각의 방향에 대하여 I=COS θ의 광도로 방출되며 이렇게 방출된 광은 반사거울(10)면에 의한 여러번의 반사 끝에 다시 황화바륨(12)으로 되돌아오고 이러한 과정이 수없이 반복되면 하나의 광선만으로도 황화바륨(12)이 도포된 부분을 충분히 고르게 조명시킬 수 있게 된다.

이와같은 방법으로 광원(1)에서 나온 또 다른 하나의 광선도 마찬가지로 황화바륨(12)을 고르게 조명하고 여기에 흡수방출하는 여러가닥의 광속 역시 반사거울(10)에 의한 여러번의 반사와 황화바륨(12)에 의한 흡수방출을 거듭하여 고르게 조명한다.

여기서, 광원(1)을 적분구(11)내부에 위치시키면 광원(1)의 어느 방향으로 방출되는 광속도 결과적으로는 황화바륨(12)부를 고르게 조명시키게 되고, 상기 적분구(11)의 재질은 알루미늄을 사용하며, 공냉식 방열이 잘되는 외관구조로 되었거나 유리등으로 제조되어 자외선 및 적외선등이 뒤쪽을 통하여 제거될 수 있도록 이루어져 있다.

또한, 이와같이 황화바륨(12)을 통하여 방출되는 광은 맞은편 구멍(13)의 외측에 설치된 렌즈(14)를 통하여 액정(15)에 결상조사됨으로써 액정(15)의 전체면적에 균일하게 조명을 할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 광원(1)에서 출사된 광량을 거의 손실없이 액정(15)에 균일하게 조명하므로 스크린의 중심과 주변의 밝기를 균일하게 하여 디스플레이 장치의 전화면의 고휘도화를 실현할 수 있으며, 또한 광원에서 발생하는 열을 다른 시스템보다 효과적으로 차단할 수 있어 액정 및 다른 회로나 기구물의 온도를 저하시키고 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 적분구(11)를 통하여 원하는 효과를 얻을 수 있어 장치의 소형화를 이룰수 있으며, 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 광원(1)의 광이 액정(15)에 조사되도록 한 액정프로젝터에 있어서, 내벽의 소정부분이 반사거울(10)로 코팅된 적분구(11)의 내부에 광원(1)이 설치되고, 상기 반사거울(10)이 코팅되지 않은 다른 소정부분에는 빛을 흡수방출하기 위한 황화바륨(12)이 도포되며, 상기 황화바륨(12)의 맞은편에 형성된 구멍(13)의 외측에 렌즈(14)가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 광학장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광원(1)인 램프아크 갭의 방향을 황화바륨(12)과 렌즈(14)가 이루는 광축방향과 평행하게 함으로써 방출광이 모두 반사거울(10)로 향하도록 구성된 것을 특징으로 하는 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 광학장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 반사거울(10)의 코팅면이 가시광선내의 빛은 반사하고 자외선 및 적외선부분은 투과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 광학장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 적분구(11)의 주위에 방열을 위한 방열부재(16)가 설치된 것을 특징으로 하는 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 광학장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 방열부재(16)가 유리로 구성된 것을 특징으로 하는 적분구를 이용한 액정 프로젝터의 광학장치.