KR100364399B1

KR100364399B1 - 액정 프로젝터의 광학계

Info

Publication number: KR100364399B1
Application number: KR1020000063211A
Authority: KR
Inventors: 권순형; 나만호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-12-12
Also published as: US20020051100A1; KR20020032191A; CN1397818A; US6747709B2; EP1209920A2; EP1209920A3; CN1187637C

Abstract

본 발명은 3매의 반사형 액정패널을 포함하는 광학계의 전장길이를 감소시킬 수 있도록 하는 액정 프로젝터의 광학계에 관한 것이다.

본 발명의 액정 프로젝터 광학계는 광원에서 발생된 백색광을 하나의 선편광으로 변환하여 출사시키는 조명부와; 상기 조명부로부터의 백색광으로부터 제1 색을 분리해내기 위한 제1 다이크로익미러와, 상기 제1 다이크로익미러로부터의 입사광을 파장에 따라 편광변환하여 제2색과 제3색의 편광성분을 다르게 하는 제1 칼라셀렉트와, 상기 제1 칼라셀렉트로부터의 제2색 및 제3색을 편광방향에 따라 분리하기 위한 제1 편광분리프리즘을 포함하는 색분리수단과; 상기 색분리수단으로부터의 적, 녹, 청색광을 이용하여 적, 녹, 청색 화상을 각각 구현하는 상기 제1 내지 제3 반사형 액정패널과, 상기 제1 내지 제3 반사형 액정패널에 대한 입사광 및 출사광의 경로를 다르게 하는 상기 제1 편광분리프리즘과 제2 편광분리프리즘을 포함하는 화상구현수단과;상기 화상구현수단에서 화상정보를 얻은 적, 녹, 청색광을 합성하기 위한 화상 합성수단과; 합성수단으로부터의 합성화상을 스크린에 확대투사하기 위한 투사렌즈계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 다이크로익 미러 및 PBS 등과 같은 광학부품수를 줄일 수 있게 되므로 광학계가 단순화되어 그의 전장길이를 줄일 수 있게 된다.

Description

액정 프로젝터의 광학계{Optical System Of Liquid Crystal Projector}

본 발명은 액정 프로젝터에 관한 것으로, 특히 3매의 반사형 액정디스플레이를 사용하는 광학계의 크기 및 광학부품수를 최소화할 수 있는 액정 프로젝터의 광학계에 관한 것이다.

최근 들어, 화면크기에 제한이 있고 시스템의 크기가 큰 음극선관 디스플레이를 대체하여 두께가 얇으면서 대화면을 구현할 수 있는 평판 디스플레이로서 소화면 화상을 대형 스크린에 확대투사시키는 프로젝터가 각광 받고 있다. 프로젝터는 소화면 화상을 구성하는 디스플레이로서 음극선관 또는 LCD(Liquid Crystal Display)를 채용하고 있으나 박형화 추세에 대응하여 LCD를 사용하는 액정 프로젝터가 대두되고 있다. 액정프로젝터에는 통상 투과형 또는 반사형 LCD가 사용된다. 이러한 액정프로젝터는 소형 경량화 및 고휘도화를 기본축으로 발전하고 있고, LCD 패널은 고개구율과 고해상도를 기본 축으로 발전하고 있다. 이에 따라, 고해상도, 소형화 및 저가격화의 액정프로젝터 흐름에 부응하기 위하여 최근에는 반사형 LCD 패널을 사용하고자 하는 추세에 있다.

액정 프로젝터는 광원에서 나오는 광을 이용하여 LCD 패널에 화상을 구현하고 LCD 패널의 화상을 투사광학계를 이용하여 스크린에 결상시킴으로써 스크린에 결상된 화상을 감상하게 한다. LCD 패널의 영상을 직접 배면 스크린에 투사시켜서 프로젝터를 구성하는 경우 스크린과 투사광학계 사이에 투사거리를 확보해야 하므로 스크린 뒤쪽으로 많은 공간이 필요하게 됨으로써 프로젝터의 두께가 두꺼워지게 되어 박형화가 어렵게 된다. 이를 해결하고자 스크린과 투사광학계 사이에 전반사경을 삽입하여 광경로를 접음으로써 프로젝터의 두께를 줄이고 있다. 그런데, 전반사경의 배치각도를 줄임에 따라 프로젝터의 두께를 더 줄일 수 있으나 영상이 배면스크린에 왜곡없이 투사되게 하기 위하여 투사광학계와 반사경의 배치각도 축소에 제한이 있음과 아울러 조명계 및 LCD 와 투사렌즈계로 구성된 광학계가 가지는 고유의 전장길이에 의해 시스템의 두께를 줄이는데 한계가 있었다.

도 1을 참조하면, 종래의 액정 프로젝터에 대한 광학계가 도시되어 있다. 도 1의 액정 프로젝터는 광원(4)과 전반사미러(14) 사이에 배열된 제1 및 제2 플라이아이렌즈(Fly Eye Lens;이하, FEL이라 함)(6, 8), 편광 분리 어래이(Polarizing Beam Splitter Array; 이하 'PBS 어래이'라 한다)(10), 제1 집광렌즈(12)와, 전반사미러(14)와 제1 다이크로익 미러(Dichroric Mirror)(18) 사이에 배치된 제2 집광렌즈(16)를 구비한다. 광원(4)의 램프에서 출사된 백색광은 타원경에 의해 반사되어 제1 FEL(6) 쪽으로 진행하게 된다. 제1 FEL(6)은 입사광을 셀(cell) 단위로 분할하여 제2 FEL(8)의 각 렌즈 셀에 포커싱(focusing)되게 한다. 제2 FEL(6)은 입사광을 특정한 부분에 대한 평행광으로 변환하여 PBS 어래이(10)쪽으로 투과시키게 된다. PBS 어래이(10)는 입사광을 어느 하나의 광축을 가지는 선편광, 즉 P편광과S편광으로 분리하고 PBS 어래이(10)의 배면에 부분적으로 부착된 1/2파장판(도시하지 않음)은 투과된 P편광을 S편광으로 변환하게 된다. 이에 따라, PBS 어래이(10)에 의해 입사광이 모두 S편광으로 변환됨으로써 광원(4)에서 출사된 거의 모든 광이 액정패널(26R, 26G, 26B)에 입사하게 된다. 제1 집광렌즈(12)는 PBS 어래이(10)로부터의 입사광을 전반사미러(14)에 집속시키고, 전반사미러(14)는 제1 집광렌즈(12)로부터의 입사광을 전반사시켜 제2 집광렌즈(16) 쪽으로 진행되게 한다. 제2 집광렌즈(16)는 전반사미러(14)로부터의 입사광을 제1 다이크로익 미러(18)에 집속시키게 된다. 제1 다이크로익 미러(18)는 입사광 중 청색영역의 광을 투과시킴과 아울러 청색광 보다 긴 파장을 가지는 녹색영역 및 적색영역의 광을 반사시키게 된다.

그리고, 도 1에 도시된 액정 프로젝터의 광학계는 제1 다이크로익 미러(18)와 적색 액정패널(26R) 사이에 배열된 제2 다이크로익미러(20), 제1 편광필름(22R), 제1 편광분리프리즘(Polarizing Beam Splitter Prism; 이하, PBSP라 한다)(24R)과, 제2 다이크로익 미러(20)와 녹색 액정패널(26G) 사이에 배열된 제2 편광필름(22G) 및 제2 PBSP(24G)와, 제1 다이크로익 미러(18)와 청색 액정패널(26B) 사이에 배열된 제1 릴레이렌즈(27), 제2 전반사미러(28), 제2 릴레이렌즈(29), 제3 편광필름(22B), 제3 PBSP(24B)와, 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 사이에 배치된 다이크로익 프리즘(30)과, 다이크로익 프리즘(30)의 광출사면에 대면되게 설치되는 투사렌즈(32)를 더 구비한다. 제2 다이크로익 미러(20)는 제1 다이크로익 미러(18)에서 반사되어 입사되는 광 중 녹색영역의 광은 반사시켜제2 편광필름(22G) 쪽으로 진행되게 하고, 적색영역의 광은 투과시켜 제1 편광필름(22R) 쪽으로 진행되게 한다. 제2 전반사미러(28)는 제1 다이크로익미러(18)에서 투과되어 입사되는 청색영역의 광을 반사시켜 제3 편광필름(22B) 쪽으로 진행되게 한다. 이 경우, 제1 및 제2 릴레이렌즈(27, 29)는 필드렌즈로서 청색영역 광의 결상점을 릴레이하여 청색 액정패널(26B)에 재결상시키게 된다. 제1 내지 제3 편광필름(22R, 22G, 22B) 각각은 입사광 중 자신의 광축과 평행한 S편광만을 투과시켜 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 각각으로 진행되게 한다. 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 각각은 제1 내지 제3 편광필름(22R, 22G, 22B)에서 투과되어 입사되는 적, 녹, 청색 S편광을 반사시켜 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B) 각각으로 진행되게 한다. 또한, 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 각각은 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B) 각각에서 화상정보를 얻어 P편광으로 변환된 적, 녹, 청색광을 투과시켜 다이크로익 프리즘(30) 쪽으로 진행되게 한다. 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B) 각각은 반사형 액정패널로서 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B)에서 반사되어 입사되는 S편광을 영상신호에 따라 P편광으로 변환함으로써 화상을 구현하게 된다. 다이크로익 프리즘(30)은 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(26R, 26G, 26B)에서 각각 화상의 정보를 얻어 입사되는 적, 녹, 청색광을 합성하여 출사면을 통해 투사렌즈(32)로 쪽으로 출사시키게 된다. 제1 및 제3 PBSP(24R, 24B)와 다이크로익 프리즘(30) 사이에는 제1 및 제2 PBSP(24R, 24B)로부터의 P편광을 S편광으로 변환하기 위한 제1 및 제2 편광변환필름(도시하지 않음) 각각이 배치된다. 이에 따라, 다이크로익 프리즘(30)은 제1 및제2 편광변환필름을 경유하여 입사되는 S편광 성분의 적색광 및 청색광을 투사렌즈(32) 쪽으로 반사시킴과 아울러 제2 PBSP(24G)를 경유하여 입사되는 P편광 성분의 녹색광을 투사렌즈(32) 쪽으로 투과시킴으로써 적, 녹, 청색의 화상을 합성하게 된다. 투사렌즈(32)는 다이크로익 프리즘(30)으로부터 입사되는 화상을 스크린에 확대 투사하게 된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 액정 프로젝터는 3매의 액정패널을 채용함에 따라 광원으로부터의 백색광을 적, 녹, 청색으로 분리하기 위하여 복수개의 다이크로익미러를 필요로 한다. 또한, 종래의 액정 프로젝터는 반사형 액정패널을 사용함에 따라 그 반사형 액정패널을 기준으로 입출사광의 경로를 다르게 하는 복수개의 편광분리프리즘을 필요로 한다. 이렇게 3매의 반사형 액정패널을 사용하는 종래의 액정프로젝터의 광학계에서는 필요로 하는 광학부품수가 많음에 따라 광학계의 크기가 증가하게 됨으로써 광학계의 전장길이에 비례하는 시스템의 두께를 줄이는데 한계가 있어 박형화가 어려운 문제점이 있었다.

이에 따라, 최근에는 광학계의 전장길이를 줄이고자 색분리부를 색합성부 및 투사렌즈계의 윗층에 배치한 2층 구조를 가지는 광학계가 제안되어졌다. 그러나, 이 2층 구조의 광학계 역시 종래의 광학계와 같이 많은 수의 광학부품을 채용함에 따라 광학계의 크기를 줄이는데는 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광학부품수를 줄임과 아울러 광학계의 크기를 줄일 수 있도록 한 액정 프로젝터의 광학계를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 평면도.

도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 평면도.

도 3은 도 2에 도시된 제1 칼라셀렉트의 투과특성도.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

4 30 : 광원 6, 8, 32A, 32B : 플라이아이렌즈(FEL)

10, 34 : 편광분리(PBS)어래이 12, 16, 36A, 36B, 36C, 36D : 집광렌즈

14, 28. 52 : 전반사미러 18, 20, 38, 38A, 38B: 다이크로익미러

22R, 22G, 22B : 편광필름

24R, 24G, 24B, 44A, 44B, 44C : 편광분리프리즘(PBS)

26R, 26G, 26B, 46R, 46G, 46B : 액정패널

27, 29 : 릴레이렌즈 30 : 다이크로익프리즘

32, 50 : 투사렌즈 40A, 40B, 40C : 편광판

42A, 42B, 42C : 칼라셀렉트 48 : λ/2판

54A, 54B : 색투과필터

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 프로젝터 광학계는 광원에서 발생된 백색광을 하나의 선편광으로 변환하여 출사시키는 조명부와; 상기 조명부로부터의 백색광으로부터 제1 색을 분리해내기 위한 제1 다이크로익미러와, 상기 제1 다이크로익미러로부터의 입사광을 파장에 따라 편광변환하여 제2색과 제3색의 편광성분을 다르게 하는 제1 칼라셀렉트와, 상기 제1 칼라셀렉트로부터의 제2색 및 제3색을 편광방향에 따라 분리하기 위한 제1 편광분리프리즘을 포함하는 색분리수단과; 상기 색분리수단으로부터의 적, 녹, 청색광을 이용하여 적, 녹, 청색 화상을 각각 구현하는 상기 제1 내지 제3 반사형 액정패널과, 상기 제1 내지 제3 반사형 액정패널에 대한 입사광 및 출사광의 경로를 다르게 하는 상기 제1 편광분리프리즘과 제2 편광분리프리즘을 포함하는 화상구현수단과; 상기 화상구현수단에서 화상정보를 얻은 적, 녹, 청색광을 합성하기 위한 화상 합성수단과; 합성수단으로부터의 합성화상을 스크린에 확대투사하기 위한 투사렌즈계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광학계를 도시한 평면도이다. 도 2의 광학계는 화상표시를 위한 반사형 LCD 3매(46R, 46G, 46B)와, 제1 및 제2 FEL(32A, 32B)과 PBS 어래이(34)를 구비하여 광원(30)으로부터의 백색광을 LCD(46R, 46G, 46B)에 균일하고 효율적으로 조사되게 하는 조명부와, 다이크로익 미러(38) 및 파장영역에 따라 편광변환하는 칼라선택적 편광변환소자(이하, 칼라셀렉트라 한다)(42A) 및 PBS(44A)를 구비하여 광원(30)으로부터의 백색광을 적, 녹, 청색 광으로 공간 분리하는 광분리부와, LCD 패널(46R, 46G, 46B) 각각으로부터의 적, 녹, 청 출력화상을 합성하는 광합성부와, 합성화상을 확대투사시키는 투사렌즈(50)를 구비한다. 광원(30)에서 출사된 백색광은 제1 FEL(32A) 쪽으로 진행하게 된다. 제1 FEL(32A)은 입사광을 셀(cell) 단위로 분할하여 제2 FEL(32A)의 각 렌즈 셀에 포커싱되게 한다. 제2 FEL(32A)은 입사광을 특정한 부분에 대한 평행광으로 변환하게 된다. PBS 어래이(34)는 제2 FEL(32A)과 일체화되어 입사광을 P편광과 S편광으로 분리하고 PBS 어래이(34)의 배면에 부분적으로 부착된 1/2파장판(도시하지 않음)는 투과된 P편광을 S편광으로 변환하게 된다. 제1 집광렌즈(36A)는 광을 집속시킨다. 이러한 조명부는 입사광이 모두 한 방향의 선편광 즉, S파로 변환되어 액정패널(56A, 56B, 56C)에 균일하게 입사되게 함으로써 광효율을 향상시키게 된다. 제1 다이크로익미러(38)는 입사광을 파장영역에 따라 선택적으로 반사 및 투과시키게 된다. 예를 들면, 제1 다이크로익미러(38)는 청색영역의 광은 반사시키는 반면에 청색영역의 광 보다 긴 파장을 가지는 적색영역 및 녹색영역의 광은 투과시킨다. 제1 칼라 셀렉트(42A)는 제1 다이크로익미러(38)를투과하여 입사되는 적색 및 녹색 영역의 광을 파장영역에 따라 선택적으로 편광변환되게 한다. 예를 들면, 제1 칼라 셀렉트(42A)는 적색영역의 광은 90도 회전시킴으로써 S편광이 P편광으로 변환되게 하고, 녹색영역의 광은 그대로 S편광을 유지한채 투과되게 한다. 이러한 제1 칼라 셀렉트(42A)는 도 4에 도시된 칼라셀렉트의 투과특성도와 같이 편광변환후 투과율 특성이 좋은 적색광을 편광변환되게끔 설계하는 것이 가장 효율적이다. 이렇게 파장영역에 따라 선택적으로 편광변환을 하는 칼라셀렉트(42A)는 미국특허 제5,990,996호에 개시되어 있다. 다이크로익미러(38)의 투과광 출사측과 다이크로익미러(38)의 반사광 출사측에는 집광렌즈(36B, 36C) 및 S편광판(40A, 40B)이 추가적으로 배치된다. 집광렌즈(36B, 36C)는 광을 집속시키고, S편광판(40A, 40B)은 S편광만을 투과시킴으로써 S편광의 순도를 높이게 된다. 제1 PBS(44A)는 다이크로익미러(38)에서 반사되어 입사되는 청색영역의 S편광을 청색 LCD 패널(46B)로 반사시키고, 청색 LCD 패널(46B)에서 화상정보를 얻어 P편광으로 변환되어진 청색광을 제3 PBS(44C)로 투과시킨다. 제2 PBS(44B)는 제1 칼라셀렉트(42A)에서 편광변환되어 출사된 적색영역의 P편광을 적색 LCD패널(46R) 쪽으로 투과시키고, 그대로 출사된 녹색영역의 S편광을 녹색 LCD패널(46G) 쪽으로 반사시킨다. 또한, 제2 PBS(44B)는 적색 LCD패널(46R)에서 화상정보를 얻어 편광변화되어 입사되는 적색영역의 S편광을 제3 PBS(44C)로 쪽으로 반사시키고, 녹색 LCD 패널(46G)에서 화상정보를 얻어 편광변환되어 입사되는 녹색영역의 P편광을 제3 PBS(44C) 쪽으로 투과시킨다. 적, 녹, 청색 LCD 패널(46R, 46G, 46B) 각각은 반사형 LCD 패널로서 입사되는 선편광을 영상신호에 따라 편광변환하여 출사시킴으로써 해당 색화상을 구현하게 된다. 제1 PBS(44A)의 투과광 출사측에는 P편광판(40C)과 1/2파장판(48)이 더 배치된다. P편광판(40C)은 P편광만이 투과되게 함으로써 녹색 화상정보를 얻은 P편광의 순도를 높이게 되고, 1/2파장판(48)은 입사되는 P편광을 S편광으로 변환하여 출사되게 한다. 제2 및 제3 PBS(44B, 44C) 사이에는 제2 칼라셀렉트(42B)가 더 배치된다. 이 제2 칼라셀렉트(42B)는 전술한 제1 칼라셀렉트(42A)와 동일하게 파장영역에 따라 선택적으로 편광변환이 되게 한다. 상세히 하면, 제2 칼라셀렉트(42B)는 화상정보를 얻은 녹색 P편광은 그대로 투과시키는 반면에 화상정보를 얻은 적색 S편광은 90도 회전시켜 P편광으로 출사되게 한다. 제3 PBS(44C)는 화상정보를 얻어 입사되는 적, 녹, 청색광을 합성하여 투사렌즈계(60) 쪽으로 출사시키게 된다. 다시 말하여, 제3 PBS(44C)는 1/2파장판(48)에서 S편광으로 변환되어 입사되는 청색광을 투사렌즈(50) 쪽으로 반사되게 하고 제2 칼라셀렉트(42B)에서 P편광으로 변환되어 입사되는 적색광과 편광변환없이 입사되는 녹색광을 투사렌즈(50) 쪽으로 투과되게 한다. 투사렌즈계(60)는 제3 PBS(44C)으로부터 입사되는 합성화상을 스크린에 확대 투사하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 투사렌즈계의 광학계에서는 파장영역에 따라 선택적으로 편광변환을 하는 칼라셀렉트를 채용함에 따라 광분리를 위한 다이크로익 미러 및 LCD 패널에 대한 입출사광의 경로를 다르게 하는 PBS의 수를 줄일 수 있게 되므로 광학부품수 및 광학계의 전장길이를 줄일 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학계를 도시한 평면도이다. 도 5의 광학계는 도 2에 도시된 광학계와 대비하여 합성부로서 제3 PBS(44C) 대신 제2 다이크로익미러(38B)를 사용하고, 적색 및 녹색 LCD 패널(46R, 46G)과 제2 PBS(44B) 사이에 색순도를 높이기 위한 녹색 및 적색 칼러필터(54A, 54B)와, 광원(30)과 제1 다이크로익미러(38A) 사이의 광경로를 꺽기위한 전반사미러(52)를 더 구비한다. 그리고, 도 4에 도시된 광학계에서는 편광필터(40A, 40B, 40C)들이 생략되었으나 이들은 추가적으로 사용될 수 있다. 이하, 도 3에 도시된 광학계의 구성요소들과 중복되는 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 제1 및 제2 FEL(32A, 32B)과 PBS 어래이(34)와 제1 및 제2 집광렌즈(36A, 36B)는 광원(30)으로부터의 백색광이 적, 녹, 청색 LCD 패널(46R, 46G, 46B)에 균일하고 효율적으로 조사되게 한다. 전반사미러(52)는 제1 집광렌즈(36A)로부터의 입사광을 전반사시켜 제2 집광렌즈(36B) 쪽으로 진행되게 한다. 제1 다이크로익미러(38)는 청색영역의 S편광을 반사시켜 제3 집광렌즈(36C) 및 제1 PBS(44A)를 경유하여 청색 LCD 패널(46B)에 조사되게 한다. 또한, 제1 다이크로익미러(38)는 청색광 보다 긴 파장을 가지는 적색 및 녹색 영역의 S편광을 투과시켜 제1 칼라셀렉트(42A), 제3 집광렌즈(36D), 제2 PBS(44A)를 경유하여 적색 및 녹색 LCD 패널(46R, 46G) 각각에 입사되게 한다. 이 경우, 제1 칼라셀렉트(42A)는 전술한 바와 같이 적색영역의 S편광을 90도 회전시켜 P편광으로 변환되게 함으로써 제2 PBS(44B)를 투과하여 적색 LCD 패널(46R)에 입사되게 하고, 녹색영역 광은 그대로 S편광을 유지한채 투과되게하여 제2 PBS(44B)에서 반사되어 녹색 LCD 패널(46G)로 입사되게 한다. 제2 PBS(44B)에서 적색 및 녹색 LCD 패널(46R, 46G)과의 대향면측에 설치된 적색 및 녹색 칼러필터(54A, 54B)는 각각의 적색 및 녹색의 색순도를 향상시키게 된다. 청색 LCD 패널(46B)에서 화상정보를 얻어 P편광으로 변환되어 제1 PBS(44A)를 경유한 청색광은 제2 다이크로익미러(38B)에서 반사되어 투사렌즈(50) 쪽으로 진행하게 된다. 적색 및 녹색 LCD 패널(46R, 46G) 각각에서 색 화상정보를 얻어 제2 PBS(44B)를 경유한 적색광 및 녹색광은 제2 다이크로익미러(38B)를 투과하여 투사렌즈(50) 쪽으로 진행하게 된다. 투사렌즈계(60)는 제2 다이크로익미러(38B)로부터 입사되는 합성화상을 스크린에 확대 투사하게 된다.

여기서, 제2 다이크로익 미러(38B)는 다이크로익 프리즘으로 대체가 가능하다. 다이크로익미러(38B) 대신에 다이크로익 프리즘을 사용하는 경우 적색광의 투과도를 높이기 위하여 PBS와 다이크로익프리즘 사이에 점선으로 도시한 제2 칼라셀렉트(42B)를 추가적으로 구비한다. 이 제2 칼라셀렉트(42B)은 전술한 제1 칼라셀렉트(42A)와 동일하게 제2 PBS(44B)로부터의 적색 S편광만을 90도 회전시켜 P편광으로 변환되게 하고 녹색광(P파)은 그대로 투과시켜 적색 및 녹색 P편광이 다이크로익프리즘을 투과하여 투사렌즈(50) 쪽으로 진행되게 한다. 또한, 제2 다이크로익미러(38B)와 투사렌즈(50) 사이에 제3 칼라셀렉트(42C)를 추가적으로 구비한다. 이는 제2 다이크로익미러(38B)로부터 투사렌즈(50)에 입사되는 모든 광의 편광성분이 P파가 되게 한다. 다시 말하여, 제3 칼라셀렉트(42C)는 제2 다이크로익미러(38B)에서 반사되어 입사되는 청색 S편광만을 90도 회전시켜 P파로 변환되게 하고, 제2 다이크로익미러(38B)를 투과하여 입사되는 적색 및 녹색 P편광은 그대로 투과시키게 된다. 이렇게, 투사렌즈(50)로 입사되는 광의 편광성분이모두 P편광으로 일치되게 하고 투사렌즈(50)에 의해 확대된 영상이 결상되는 투사스트린에 P편광만을 투과시키는 P편광 스크린을 채용하는 경우 광효율을 향상시킬 수 있게 된다. 이 경우, 투사스크린에 채용된 P 편광판은 외부광을 흡수하여 컨트라스트를 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 투사렌즈계의 광학계에서는 파장에 따라 편광변환을 하는 칼라셀렉트를 채용하여 광분리를 위한 다이크로익 미러 및 광합성을 위한 PBS의 수를 줄일 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 광학계에서는 파장에 따라 편광변환하는 칼라셀렉트를 채용하여 다이크로익 미러 및 PBS 등과 같은 광학부품수를 줄일 수 있게 되므로 광학계가 단순화되어 그의 전장길이를 줄일 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 광학계에서는 P편광 스크린을 채용하여 칼라셀렉트를 이용하여 투사렌즈계로 입사되는 모든 광을 P편광으로 변환함으로써 콘트라스트를 높일 수 있게 된다.

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

광원에서 발생된 백색광을 하나의 선편광으로 변환하여 출사시키는 조명부와,

상기 조명부로부터의 백색광으로부터 제1 색을 분리해내기 위한 제1 다이크로익미러와, 상기 제1 다이크로익미러로부터의 입사광을 파장에 따라 편광변환하여 제2색과 제3색의 편광성분을 다르게 하는 제1 칼라셀렉트와, 상기 제1 칼라셀렉트로부터의 제2색 및 제3색을 편광방향에 따라 분리하기 위한 제1 편광분리프리즘을 포함하는 색분리수단과,

상기 색분리수단으로부터의 적, 녹, 청색광을 이용하여 적, 녹, 청색 화상을 각각 구현하는 상기 제1 내지 제3 반사형 액정패널과, 상기 제1 내지 제3 반사형 액정패널에 대한 입사광 및 출사광의 경로를 다르게 하는 상기 제1 편광분리프리즘과 제2 편광분리프리즘을 포함하는 화상구현수단과,

상기 화상구현수단에서 화상정보를 얻은 적, 녹, 청색광을 합성하기 위한 화상 합성수단과,

상기 합성수단으로부터의 합성화상을 스크린에 확대투사하기 위한 투사렌즈계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계.
제 1 항에 있어서,

상기 스크린으로 P편광만을 투과시키기 위한 P편광 스크린을 채용하는 경우상기 화상합성부와 투사렌즈계 사이에 진행되는 모든 광은 P편광으로 변환하기 위한 제2 칼라셀렉트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계.
제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상합성부는 상기 제1 및 제2 편광분리프리즘으로부터의 입사광을 파장에 따라 선택적으로 반사 및 투과시켜 화상을 합성하는 제2 다이크로익미러인 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계.
제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상합성부는 편광방향에 따라 상기 제1 및 제2 편광분리프리즘으로부터의 입사광을 선택적으로 반사 및 투과시켜 화상을 합성하는 다이크로익 프리즘이고,

상기 제1 편광분리프리즘과 상기 다이크로익 프리즘 사이에 상기 제1 편광분리프리즘으로부터의 입사광을 모두 P편광으로 변환하기 위한 제3 칼라셀렉트와,

상기 제2 편광분리프리즘으로부터의 입사광을 S편광으로 변환하기 위한 λ/2판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 및 제3 액정패널과 상기 제1 편광분리프리즘 사이에 각각 배치되어 색순도를 높이기 위한 제1 및 제2 색광필터 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계.
제 4 항에 있어서,

상기 제1 및 제3 칼라셀렉트는 적색광을 편광변환하고 그 이외 파장의 광은 그대로 투과시키는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계.
제 2 항에 있어서,

상기 제2 칼라셀렉트는 청색광을 편광변환하고 그 이외 파장의 광은 그대로 투과시키는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계.