KR100343965B1 - 투사광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화면의 균일도 및 콘트라스트를 향상시키도록 구성된 투사광학계에 관한 것이다.

본 발명의 투사광학계는 영상신호에 대응하는 화상을 각각 표시하는 액정패널들과; 액정패널들의 화상을 합성하는 광합성수단과; 합성된 화상을 확대하여 투사하는 투사광학계와; 투사광학계를 경유하여 확대된 화상을 표시하는 스크린과; 액정패널들 각각의 입사측에 배치된 수평편광판과; 액정패널들 각각의 출사측에 배치되어 스크린에 입사되는 광빔의 선형편광상태가 그 스크린에 대하여 수직이 되게 하는 수직편광판을 구비하고; 스크린은 수직편광판과 동일한 수직편광특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

투사광학계{Projection Optical System}

본 발명은 투사 광학계에 관한 것으로, 특히 화면의 균일도 및 콘트라스트를 향상시키도록 구성된 투사 광학계에 관한 것이다.

최근, 디스플레이 장치는 대화면화, 고화질화의 요구에 따라 소형의 영상을 투사렌즈를 이용하여 확대 투사하여 원하는 화상을 표시하는 투사형 장치가 급속히 확산되고 있는 추세이다. 이러한 투사장치는 광빔을 스크린의 전면에 투사하여 원하는 화상을 표시하는 전면투사(Front Projection) 장치와 광빔을 스크린의 후면에 투사하여 원하는 화상을 확대하여 표시하는 후면투사(Rear Projection) 장치로 대별된다. 이들 중 후면투사장치는 주위 환경이 밝은곳에서도 비교적 밝은 화상을 표시할수 있는 장점으로 인해 더욱 많이 확산되고 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 투사 광학계는 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 액정패널들(2R,2G,2B)과, 상기 액정패널들(2R,2G,2B)LCD들의 화상을 합성하는 빔스프리터(Beam Splitter;8)와, 합성된 화상을 확대하여 투사하는 투사광학계(10)와, 투사광학계(10)를 경유한 확대화상을 표시하는 스크린(20)을 구비한다. 액정패널들(2R,2G,2B)은 영상신호에 대응하도록 광빔의 투과량이 조절되어 화상을 표시함에 의해 R,G,B에 대응하는 화상을 각각 표시하게 된다. 빔스프리터(8)는 각각의 화상을 하나의 화상으로 합성하게 된다. 상기 합성된 화상은 투사광학계(10)에 의해 소정의 배율로 확대되어 스크린(20)으로 투사된다. 이때, 스크린(20)에서는 투사된 화상을 확대하여 표시하게 된다.

한편, 액정패널들(2R,2G,2B) 각각은 전면에 위치한 수직선편광판(4R,4G,4B)과, 후면에 위치한 수평편광판(6R,6G,6B)을 추가로 구비한다. 이에 따라, 광원(도시되지 않음)에서 발생된 광빔 중 수직선편광만이 액정패널(2R,2G,2B)로 진행하게 된다. 액정패널들(2R,2G,2B)로 진행한 광빔은 영상신호에 따라 투과량이 조절된다. 액정패널들(2R,2G,2B)을 경유한 광빔은 수평편광판(6R,6G,6B)을 경유하여 진행하게 된다. 이 과정을 수행하여 LCD에 화상이 결상되게 된다. 이 경우, 스크린(20)으로 진행하는 광빔의 편광특성은 수평선편광이 된다. 이러한 수평선편광은 스크린(20)으로 진행함에 있어 스크린(20)의 중심과 이루는 소정의 각도(θ)에 따라 광강도가 달라지게 된다. 스크린(20)의 중심에서의 광강도(Io)와 소정의 각도를 갖는 스크린(20) 상의 광강도(I)는 수학식 1과 같은 관계를 가지게 된다.

즉, 스크린(20)의 중심과 소정의 각도를 갖는 부분에서는 서로 다른 광강도를 가지게 된다. 이로 인해, 스크린(20)의 중앙과 주변부에서는 광강도가 다르게 되어 스크린의 균일도(Uniformity)가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 스크린(20)에는 외부의 광이 유입되어 화면의 콘트라스트를 저하시키는 문제점이 있다.

이에 따라, 스크린의 균일도 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 새로운 방안이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 화면의 균일도 및 콘트라스트를 향상시키도록 구성된 투사광학계를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 투사광학계의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 투사광학계의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 빔스프리터의 광반사특성을 나타내는 도면.

도 4는 도 2의 스크린의 렌티큘러렌즈를 도시한 횡단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,22 : 액정패널 4,26,56 : 수직선편광판

6,24 : 수평선편광판 8,28 : 빔스프리터

10,30 : 투사광학계 20,40 : 스크린

50 : 렌티큘러렌즈 52,54 : 제1 및 제2 실린더리컬 렌즈

58 : 블랙스트라이프

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 투사광학계는 영상신호에 대응하는 화상을 각각 표시하는 액정패널들과; 액정패널들의 화상을 합성하는 광합성수단과; 합성된 화상을 확대하여 투사하는 투사광학계와; 투사광학계를 경유하여 확대된 화상을 표시하는 스크린과; 액정패널들 각각의 입사측에 배치된 수평편광판과; 액정패널들 각각의 출사측에 배치되어 스크린에 입사되는 광빔의 선형편광상태가 그 스크린에 대하여 수직이 되게 하는 수직편광판을 구비하고; 스크린은 수직편광판과 동일한 수직편광특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 투사광학계는 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 액정 패널들(22R,22G,22B)와, 상기 액정패널들(22R,22G,22B)의 화상을 합성하는 빔스프리터(Beam Splitter;28)와, 합성된 화상을 확대하여 투사하는 투사광학계(30)와, 투사광학계(30)를 경유한 확대화상을 표시하는 스크린(40)을 구비한다. 액정패널들(22R,22G,22B)은 영상신호에 대응하도록 광빔의 투과량이 조절되어 화상을 표시함에 의해 R,G,B에 대응하는 화상을 각각 표시하게 된다. 이를 위해, 액정패널(22R,22G,22B) 각각은 전면에 위치한 수평선편광판(24R,24G,24B)과, 후면에 위치한 수직편광판(26R,26G,26B)을 추가로 구비한다. 이에 따라, 광원(도시되지 않음)에서 발생된 광빔중 수직선편광만이 액정패널들(22R,22G,22B)로 진행하게 된다. 액정패널들(22R,22G,22B)로 진행한 광빔은 영상신호에 따라 투과량이 조절된다. 액정패널들(22R,22G,22B)을 경유한 광빔은 수직선편광판(26R,26G,26B)을 경유하여 진행하게 된다. 이 과정을 수행하여 LCD에 화상이 결상되게 된다. 이 경우, 빔스프리터(28)로 진행하는 광빔은 수직선편광이 된다.

또한, 빔스프리터(28)는 각각의 화상을 하나의 화상으로 합성하게 된다. 도 3을 결부하여 이를 상세히 설명하기로 한다. 빔스프리터(28)의 제1 사면(28b)에는 R에 대하여 반사특성을 갖는 다이크로익 코팅을 수행함에 의해 도 3의 R 특성곡선을 만족하게 된다. 이에 따라, R 액정패널(22R)에서 형성된 R화상은 제1 사면(28b)에 의해 반사되어 투사광학계(30)로 진행하게 된다. 빔스프리터(28)의 제2 사면(28a)에는 B에 대하여 반사특성을 갖는 다이크로익 코팅을 수행함에 의해 도 3의 B 특성곡선을 만족하게 된다. 이에 따라, B 액정패널(22B)에서 형성된 B화상은 제2 사면(28a)에 의해 반사되어 투사광학계(30)로 진행하게 된다. 또한, G 액정패널(22G)에서 형성된 G화상은 제1 및 제2 사면(28b,28a)를 투과하여 투사광학계(30)로 진행하게 된다. 이 경우, 빔스프리터(28)에서 투사광학계(30)로 진행하는 과정에서 각각의 R,G,B 화상이 하나의 화상으로 합성되게 된다. 상기 합성된 화상은 투사광학계(30)에 의해 소정의 배율로 확대되어 스크린(40)으로 투사된다. 이때, 스크린(40)에서는 투사된 화상을 확대하여 표시하게 된다. 이 경우, 스크린(40)에 입사되는 화상의 선형편광상태가 스크린(40)에 대하여 수직방향인 수직선편광된 광빔이므로 스크린(40)의 중심에서의 광빔의 세기와 주변부에서의 광빔의 세기차를 최소화하게 된다. 이에 따라, 스크린(40)의 광빔세기의 균일성(Uniformity)을 높이게 된다.

또한, 스크린(40)의 렌티큘러렌즈(50)에 편광판을 장착함에 의해 외광에 의한 영향을 최소화하게 된다. 도 4를 결부하여 이에 대하여 살펴보기로 한다. 도 4에 도시된 바와 같이 렌티큘러렌즈(50)는 입사면에 형성된 제1 실린더리컬렌즈(52)와, 출사면에 형성된 제2 실린더리컬렌즈(54)와, 제2 실린더리컬렌즈(54) 사이에 형성된 블랙스트라이프(58)와, 상기 입사면과 출사면 사이에 형성된 편광판(56)으로 구성된다. 렌티큘러렌즈(50)에 유입되는 외광은 블랙스트라이프(58)를 사용하여 어느정도 차단할 수 있으나 블랙스트라이프(58)에서 차단하지 못하는 외부광은 렌티큘러렌즈(50)에 유입되어 콘트라스트를 저하시키게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 액정패널(22R,22G,22B)의 출사측에 장착된 편광판(26R,26G,26B)과 동일한 편광특성을 갖는 편광판(56)을 렌티큘러렌즈(50)에 채용하게 된다. 예를 들면, 액정패널(22R,22G,22B)의 출사측에 수직선편광판을 채용할 경우, 렌티큘러렌즈(50)에도 수직선편광판(56)을 채용하게 된다. 이로 인해, 외광의 유입을 최소화하여 콘트라스트를 향상시키게 된다.

상술한 바와같이, 본 발명의 투사광학계는 화면의 균일도 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

1. 영상신호에 대응하는 화상을 각각 표시하는 액정패널들과;

   상기 액정패널들의 화상을 합성하는 광합성수단과;

   합성된 화상을 확대하여 투사하는 투사광학계와;

   상기 투사광학계를 경유하여 확대된 화상을 표시하는 스크린과;

   상기 액정패널들 각각의 입사측에 배치된 수평편광판과;

   상기 액정패널들 각각의 출사측에 배치되어 상기 스크린에 입사되는 광빔의 선형편광상태가 그 스크린에 대하여 수직이 되게 하는 수직편광판을 구비하고;

   상기 스크린은 상기 수직편광판과 동일한 수직편광특성을 갖는 것을 특징으로 하는 투사광학계.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 스크린은 그의 입사면과 출사면 사이에 수직편광판이 형성된 렌티큘러렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 투사광학계.
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