KR100239467B1 - 액정프로젝터의 편광변환장치 - Google Patents
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Abstract
액정프로젝터의 편광변환장치에 관한 것으로, 광원과, 광원으로부터 방사되는 빛중 일정한 위상의 빛만을 투과시키고 그 외의 빛은 반사시키는 제 1 PBS(polarizing beam spliter)면과, 제 1 PBS면으로부터 반사된 빛을 제 1 PBS면을 투과하는 빛의 위상과 동일한 위상으로 변환시키는 파장판과, 파장판에서 변환된 빛을 반사시키는 제 2 PBS면과, 제 1 PBS면을 투과한 빛과 제 2 PBS면으로부터 반사된 빛을 균일한 빛으로 출사시키는 로드렌즈로 구성하여 빛의 균일도 및 빛의 효율을 크게 향상시켜 액정프로젝터의 밝기 및 화질을 개선할 수 있다.
Description
본 발명은 프로젝터(projector)에 관한 것으로, 특히 액정프로젝터의 편광변환장치에 관한 것이다.
최근 대화면 디스플레이에 대한 수요가 증대하여 일반브라운관 TV가 대형화되고, PDP(Plazma display panel)등이 개발되고 있다.
일반적으로는 영상투사장치가 이러한 요건에 부응되고 있으며, 이러한 영상투사장치의 하나로, 사용화된 평면표시장치(Flat panel display device)인 LCD를 영상소자로 사용하는 액정프로젝터가 가장 보편화되어 사용되고 있다.
액정프로젝터에 사용되는 LCD는 선편광된 빛이 입사되어 영상정보에 따라 편광회전이 달라져 출력되고 이 빛이 선평광 필터에 의해 투과되는 빛양을 달리하므로써 영상화면을 출력하게 된다.
따라서 액정프로젝터는 임의편광을 갖는 빛을 하나의 선편광을 갖는 빛으로 만들어 주어야 하는데, 이를 위해서는 일반적으로 선편광판이 사용되고, 이 선편광판은 다른 성분의 빛을 흡수하므로써 편광빛을 만들게 되나, 이때 60%의 빛손실이 발생한다.
한편 투사계로 작은화면을 대화면으로 확대투사하는 것이기 때문에 대화면의 영상을 밝게 보기위해서는 광학계의 광효율을 높여주는 것이 주요 기술과제가 되고 있다.
일반적인 액정프로젝터에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
액정프로젝터에 사용되는 LCD의 특성상 편광된 빛을 사용함으로써, 빛의 손실이 많아 광효율이 저하된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 로드렌즈(rod lens)를 일체화하여 광효율을 높일 수 있는 액정프로젝터의 변광변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 로드렌즈의 원리를 보여주는 개략도
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 따른 액정프로젝터의 변광변환장치를 보여주는 개략도
도 3은 본 발명 제 2 실시예에 따른 액정프로젝터의 변광변환장치를 보여주는 개략도
도 4는 본 발명의 편광변환장치를 이용한 액정프로젝터를 보여주는 개략도
도 5a는 종래의 LCD 패널에 조사되는 빛의 분포를 보여주는 도면
도 5b는 본 발명의 편광변환장치를 사용할 때 LCD 패널에 조사되는 빛의 분포를 보여주는 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 광원 12 : 1/2 파장판
13 : 제 1 PBS면 14 : 제 2 PBS면
15 : 로드렌즈
본 발명에 따른 액정프로젝터의 변광변환장치의 특징은 광원과, 광원으로부터 방사되는 빛중 일정한 위상의 빛만을 투과시키고 그 외의 빛은 반사시키는 제 1 PBS(polarizing beam spliter)면과, 제 1 PBS면으로부터 반사된 빛을 제 1 PBS면을 투과하는 빛의 위상과 동일한 위상으로 변환시키는 파장판과, 파장판에서 변환된 빛을 반사시키는 제 2 PBS면과, 제 1 PBS면을 투과한 빛과 제 2 PBS면으로부터 반사된 빛을 균일한 빛으로 출사시키는 로드렌즈로 구성되는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정프로젝터의 변광변환장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 핵심은 로드렌즈(rod lens)를 일체화시킨 편광변환장치를 사용하여 광효율을 향상시킨다는 점인데, 본 발명을 설명하기에 앞서 먼저, 로드렌즈의 원리에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 로드렌즈의 원리를 보여주는 개략도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원의 반사경(1)에서 나온 빛이 로드렌즈(2)에 입사되면, 입사된 빛은 전반사를 하게되므로 로드렌즈(2)에 입사되기 전의 빛이 균일하지 않아도 로드렌즈(2)에서 출사되는 빛은 균일하게 된다.
즉, 불균일한 P파와 S파가 로드렌즈(2)에 입사되면 전반사되어 균일한 P파와 S파가 출사된다.
여기서, 광원의 반사경(1)에서 나오는 빛은 로드렌즈(2)에 입사될 때 입사각은 41도 이상되지 않도록 해야만 전반사를 하게된다.
본 발명에서는 이와 같은 원리를 갖는 로드렌즈를 이용하여 편광변환장치를 제작한다.
도 2는 본 발명 제 1 실시예에 따른 액정프로젝터의 변광변환장치를 보여주는 개략도로서, 그 구성을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원(11), 1/2 파장판(12), 제 1 PBS(polarizing beam spliter)면(13), 제 2 PBS면(14), 로드렌즈(15)로 구성된다.
여기서, 1/2 파장판(12)과 제 1, 제 2 PBS면(13,14)은 빛이 입사되는 로드렌즈(15)의 전면부에 부착되는데, 제 1, 제 2 PBS면(13,14)은 1/2 파장판(12)을 사이에 두고 1/2 파장판(12) 양측에 부착된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 변광변환장치의 원리를 살펴보면, 먼저, 광원(11)의 반사경에서 나온 빛은 로드렌즈(15)의 전면부에 부착된 제 1 PBS면(13)에 입사된다.
여기서, 광원(11)의 반사경에서 나온 빛의 입사각은 41도 이하이며, P파와 S파가 50:50인 비편광된 빛이다.
이 빛은 P파는 투과하고 S파는 반사하는 특성을 가진 제 1 PBS면(13)에 의하여 P파는 투과되어 로드렌즈(15)의 전반사 조건에 의하여 균일한 빛으로 출사하게 되고, S파는 반사되어 1/2 파장판(12)으로 입사된다.
이 S파는 1/2 파장판(12)을 투과하면서 P파로 변환하게 되고 이 변환된 P파는 제 2 PBS면(14)에 의해 반사되고 로드렌즈(15)의 전반사 조건을 만족시키면서 균일한 빛으로 출사하게 됨으로써 빛효율이 향상된다.
도 3은 본 발명 제 2 실시예에 따른 액정프로젝터의 변광변환장치를 보여주는 개략도로서, 구성은 본 발명 제 1 실시예와 동일하지만 2개의 로드렌즈를 사용한다는 점이 다르다.
즉, 제 1 실시예에서는 하나의 로드렌즈 전면부에 파장판과 제 1, 제 2 PBS면을 부착하였지만, 제 2 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 1/2 파장판(12)을 사이에 두고 1/2 파장판(12) 양측면에 각각 로드렌즈(15)를 부착한다.
그리고, 제 1 실시예에서와 마찬가지로 각 로드렌즈(15)의 전면부에 제 1, 제 2 PBS면(13,14)이 각각 부착된다.
제 2 실시예의 동작원리는 제 1 실시예와 동일하므로 동작 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 편광변환장치를 이용한 액정프로젝터를 보여주는 개략도로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 3판식 액정프로젝터에서 제작이 어려운 플라이-아이 렌즈 셋트(fly-eye lens set)를 제거하고 2개의 로드렌즈를 사용한 편광변환장치를 부착한 것이다.
동작원리를 살펴보면, 광원의 반사경에서 나온 빛은 제 1 로드렌즈로 입사하게 되고, 제 1 로드렌즈의 전면부에 있는 P파는 투과하고 S파는 반사하는 제 1 PBS면에 의하여 P파와 S파로 분리된다.
투과된 P파는 제 1 로드렌즈를 통과하면서 균일한 빛으로 변환이 되고, S파는 1/2 파장판에 의하여 P파로 변환이 되며, 이 빛은 다시 제 2 로드렌즈에 의하여 균일한 빛으로 출사된다.
제 1, 제 2 로드렌즈에 의하여 출사된 빛은 렌즈 및 필터와 LCD 패널로 구성된 광학계에 의하여 평행한 빛으로 변환된 후, 빛을 분리 합성하여 LCD에 있는 이미지를 투영계의 투사렌즈를 통해 스크린에 확대 투영한다.
이와 같이, 로드렌즈가 장착된 편광변환장치를 사용함에 따라서 빛의 효율을 기존의 액정프로젝터에 비해 약 1.5배 이상 향상시킬 수 있다.
또한, 편광변환장치에 로드렌즈를 사용하게 되면 빛의 형상을 LCD의 형상과 같은 직사각형으로 용이하게 조정할 수 있어 빛의 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 5a는 종래의 LCD 패널에 조사되는 빛의 분포를 보여주는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 편광변환장치를 사용할 때 LCD 패널에 조사되는 빛의 분포를 보여주는 도면이다.
종래에는 도 5a에 도시된 바와 같이, 빛이 LCD 패널을 포함한 LCD 패널 주변까지 퍼져 있어 LCD 패널에 조사되는 빛의 양이 제한되지만, 도 5b에 도시된 바와 같이, 로드렌즈를 갖는 편광변환장치를 이용하면 빛이 LCD 패널으로만 집중되어 종래에 비해 빛의 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 액정프로젝터의 변광변환장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
로드렌즈를 편광변환장치에 일체화시켜 빛의 균일도 및 빛의 효율을 크게 향상시켜 액정프로젝터의 밝기 및 화질을 개선할 수 있다.
Claims (4)
- 광원;상기 광원으로부터 방사되는 빛중 일정한 위상의 빛만을 투과시키고 그 외의 빛은 반사시키는 제 1 PBS면;상기 제 1 PBS면으로부터 반사된 빛을 상기 제 1 PBS면을 투과하는 빛의 위상과 동일한 위상으로 변환시키는 파장판;상기 파장판에서 변환된 빛을 반사시키는 제 2 PBS면;상기 제 1 PBS면을 투과한 빛과 상기 제 2 PBS면으로부터 반사된 빛을 균일한 빛으로 출사시키는 로드렌즈로 구성됨을 특징으로 하는 액정프로젝터의 편광변환장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 PBS면 및 파장판은 상기 로드렌즈에 부착됨을 특징으로 하는 액정프로젝터의 편광변환장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 로드렌즈는 상기 파장판을 사이에 두고 파장판 양측면에 각각 부착됨을 특징으로 하는 액정프로젝터의 편광변환장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 파장판은 1/2 파장판임을 특징으로 하는 액정프로젝터의 편광변환장치.
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