KR100364670B1 - 반사형 액정 투사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사형 액정패널을 프로젝션 표시장치에 구현하기에 적합하도록 한 반사형 액정 투사장치에 관한 것이다.
본 발명의 반사형 액정 투사장치는 광원과, 영상이 표시되는 반사형 액정패널과, 광원으로부터 입사되는 광을 반사형 액정패널 쪽으로 반사시킴과 아울러 반사형 액정패널로부터 반사된 영상을 투과시키는 제1 편광 빔스프리터와, 광원과 제1 편광 빔스프리터 사이에 설치되어 편광 빔스프리터로 진행하는 광의 자외선성분을 차단하기 위한 제1 플라이아이렌즈와, 광원과 대면하는 제1 플라이아이렌즈의 입사면 상에 형성되어 광원으로부터의 자외선을 반사하는 자외선반사층과, 제1 플라이아이렌즈와 제1 편광 빔스프리터 사이에 설치되어 제1 플라이아이렌즈로부터 입사되는 광을 특정방향의 선편광으로 변환하여 제1 편광 빔스프리터 쪽으로 투과시키는 제2 편광 빔스프리터와, 제1 편광 빔스프리터로부터 입사되는 영상을 소정배율로 확대시키기 위한 투사광학계와, 투사광학계에 의해 확대된 영상이 결상되는 스크린과, 투사광학계와 스크린 사이에 설치되어 확대된 영상을 스크린 쪽으로 반사시키기 위한 반사미러와, 제1 편광 빔스프리터와 반사형 액정패널 사이에 설치되어 편광 빔스프리터로부터 입사되는 광을 반사형 액정패널에 집속시키기 위한 제2 플라이아이렌즈를 구비한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 반사형 액정 투사장치는 반사형 액정패널을 이용하여 프로젝션 표시장치를 구현하기에 적합하게 된다.

Description

반사형 액정 투사장치{Replective Type Liquid Crystal Projective Apparatus}
본 발명은 프로젝션 표시장치에 관한 것으로, 특히 반사형 액정패널을 프로젝션 표시장치에 구현하기에 적합하도록 한 반사형 액정 투사장치에 관한 것이다.
최근, 표시장치는 대화면화·고화질화 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 프로젝션 표시장치의 개발이 가속화되고 있다. 프로젝션 표시장치는 투사렌즈를 이용하여 영상을 확대 투사하여 영상을 확대 표시하게 된다. 프로젝션 표시장치에는 광입사방향에 따라 전면 투사방식과 배면 투사방식으로 나뉘어진다. 이러한 프로젝션 표시장치는 영상을 표시하는 표시소자로서 액정패널 또는 음극선관을 이용하고 있다.
액정 프로젝션 표시장치는 액정패널에 표시된 영상을 스크린에 확대 투사하여 화상을 표시하게 된다.
도 1을 참조하면, 광원(11), 액정패널(12), 투사 광학계(13), 미러(14) 및 투사 스크린(15)을 구비한 액정 프로젝션 표시장치가 도시되어 있다. 광원(11)으로부터 발생된 광은 영상이 표시되는 액정패널(12)을 투과한 다음, 투사 광학계(13)에 의해 소정 배율로 확대되어 미러(14)에 입사된다. 미러(14)에 입사된 영상은 투사 스크린(15)의 배면 쪽으로 전반사되어 투사 스크린(15) 상에 결상된다. 그러면 관찰자는 투사 스크린(15)에 결상된 영상을 감상할 수 있게 된다. 투사 스크린(15)은 도 2에 나타낸 바와 같이 미러(14)로부터 발산광빔 형태로 입사된 광을 관찰자 쪽으로 집속시키는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)(21)와 프레넬 렌즈(21)로부터 입사된 광을 수평방향으로 확장시켜 광찰자가 볼 수 있는 영역을 확장시키는 렌티큘라 렌즈(Lenticular lens)(22)를 포함한다. 프레넬 렌즈(21)의 출사면은 볼록렌즈를 평면 상에서 구현한 형태를 갖는다. 렌티큘라 렌즈(22)의 입사면과 출사면에는 반원통형의 실린데리컬 렌즈(Sylinderical lens)가 배열되어 있다. 이러한 투사스크린(15)에 의해 투사스크린(15)의 배면에 투사되어 결상된 영상이 관찰자 쪽으로 집속되게 되므로 관찰자는 일정한 거리에서 투사스크린(15)에 결상된 영상을 볼 수 있게 된다.
한편, 미러(14) 없이 투사 광학계(13)에서 투사 스크린(15)까지 광이 직접 투사된다면 점선으로 표시된 바와 같이 투사거리가 길어지게 되므로 시스템의 두꼐가 그만큼 두꺼워질 수밖에 없다. 미러(14)는 투사 스크린(15)의 수직한 광축에 대하여 소정각도로 경사지게 설치되어 투사 광학계(13)에서 투사 스크린(15)까지의 광경로를 접음으로써 시스템의 두께를 줄이게 된다.
한편, 종래의 액정 프로젝션 표시장치는 액정패널(12)이 대부분 투과형 액정패널로 이용되므로 액정패널(12)에서의 광손실이 큰 문제점이 있다. 투과형 액정패널(11)에는 입사면과 출사면 각각에 편광방향이 직교되는 편광판들이 형성되어 있다. 이러한 액정패널(11)에 광이 입사되면 상당한 광량이 편광판들에 의해 흡수 및 반사되어 투과되는 광량이 적어지게 된다. 이에 따라, 투사 스크린(15)에 표시되는 영상의 휘도가 줄어들 수밖에 없다.
이에 반하여, 반사형 액정패널은 편광판이 형성되지 않으므로 그 만큼 광손실량이 줄어드는 장점이 있다. 이러한 반사형 액정패널은 도 3에 나타낸 바와 같이 두 장의 유리기판 사이에 액정물질이 주입되는 표시패널(23)과, 표시패널(23)의 배면에 설치되거나 표시패널(23)의 내부에 배치되어 광을 표시면 쪽으로 반사시키기 위한 반사경(24)으로 이루어진다. 이 반사형 액정패널은 표시면 앞에서 입사되는 광을 반사경(24)에서 반사시켜 화상 또는 영상을 표시하게 된다. 이 때, 반사형 액정패널로부터 출사되는 광은 액정에 의해 선평광 특성을 가지게 된다. 이러한 반사형 액정패널에는 반사되는 광량을 크게 하기 위하여 편광판이 설치되지 않고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 반사형 액정패널을 프로젝션 표시장치에 구현하기에 적합하도록 한 반사형 액정 투사장치을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 배면 투사방식의 프로젝션 표시장치를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 투사 스크린의 구성을 상세히 나타내는 단면도 및 분해 사시도.
도 3은 통상의 반사형 액정패널을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 투사장치를 나타내는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 광원/액정패널 모듈을 상세히 나나태는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11,31 : 광원 12 : 투과형 액정패널
13,33 : 투사 광학계 14,34 : 미러
15,35 : 투사 스크린 21 : 프레넬 렌즈
22 : 렌티큘라 렌즈 23 : 표시패널
24 : 반사경 32 : 반사형 액정패널
36 : 블록 편광 빔스프리터 36a,40b : 다이크로익 코팅면
38,42 : 플라이아이렌즈 38a : 자외선 반사층
38b : 안티리플렉션층 40a : 1/2 파장판
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 반사형 액정 투사장치는 광원과, 영상이 표시되는 반사형 액정패널과, 광원으로부터 입사되는 광을 반사형 액정패널 쪽으로 반사시킴과 아울러 반사형 액정패널로부터 반사된 영상을 투과시키는 제1 편광 빔스프리터와, 광원과 제1 편광 빔스프리터 사이에 설치되어 편광 빔스프리터로 진행하는 광의 자외선성분을 차단하기 위한 제1 플라이아이렌즈와, 광원과 대면하는 제1 플라이아이렌즈의 입사면 상에 형성되어 광원으로부터의 자외선을 반사하는 자외선반사층과, 제1 플라이아이렌즈와 제1 편광 빔스프리터 사이에 설치되어 제1 플라이아이렌즈로부터 입사되는 광을 특정방향의 선편광으로 변환하여 제1 편광 빔스프리터 쪽으로 투과시키는 제2 편광 빔스프리터와, 제1 편광 빔스프리터로부터 입사되는 영상을 소정배율로 확대시키기 위한 투사광학계와, 투사광학계에 의해 확대된 영상이 결상되는 스크린과, 투사광학계와 스크린 사이에 설치되어 확대된 영상을 스크린 쪽으로 반사시키기 위한 반사미러와, 제1 편광 빔스프리터와 반사형 액정패널 사이에 설치되어 편광 빔스프리터로부터 입사되는 광을 반사형 액정패널에 집속시키기 위한 제2 플라이아이렌즈를 구비한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 광원(31), 반사형 액정패널(32), 블록 편광 빔스프리터(36)를 포함한 광원/액정패널 모듈(40)과, 광원/액정패널 모듈(40)의 출사면에 대향되게 설치된 투사광학계(33)와, 영상이 확대 표시되는 스크린(35)과, 투사광학계(33)와 스크린(35) 사이에 설치되는 미러(34)를 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 투사장치가 도시되어 있다. 광원(31)은 램프와 반사경을 포함하여 백색광을 발생하게 된다. 이 광원(31)과 블록 편광 빔스프리터(36) 사이에는 제1 플라이아이렌즈(38)와 편광 빔스프리터 플레이트(40)가 설치된다. 제1 플라이아이렌즈(38)는 광원(31)으로부터의 광빔 중 자외선을 차단하여 편광 빔스프리터 플레이트(40) 쪽으로 투과시키게 된다. 이를 위하여, 제1 플라이아이렌즈(38)의 입사면에는 자외선 반사층(38a)이 성막됨과 아울러 출사면에는 안티리플렉션층(Anti-Reflection)층(38b)이 형성된다. 자외선 반사층(38a)은 자신에게 입사되는 백색광에 포함된 자외선을 반사시키게 되며, 자외선을 제외한 모든 파장의 광을 투과시키게 된다. 이는 자외선에 의해 반사형 액정패널(32)의 액정이 열화될 수 있기 때문이다. 안티리플렉션층(38b)은 광투과율이 높은 유전체물질로 이루어져 자신에게 입사되는 광의 대부분을 투과시키게 된다. 편광 빔스프리터 플레이트(40)는 자신에게 입사되는 광을 특정방향의 선편광으로 변환시켜 블록 편광빔스프리터(36) 쪽으로 입사시키게 된다. 이를 위하여, 편광 빔스프리터 플레이트(40)에는 1/ 2 파장판(40a)이 설치됨과 아울러 내부에는 경사지게 다이크로익면(40b)이 형성되어 있다. 1/2 파장판(40a)은 자신에게 입사되는 선편광의 방향을 180°회전시켜 입사광의 편광방향을 바꾸게 된다. 다이크로익 코팅면(40b)은 자신에게 입사되는 광 중 특정 선편광을 투과시키는 반면 다른 선편광을 1/2 파장판(40a) 쪽으로 반사시키게 된다. 예를 들면, 편광 빔스프리터 플레이트(40)가 P파만을 블록 편광 빔스프리터(36) 쪽으로 입사시키게끔 설계되면 다이크로익 코팅면(40b)은 입사광 중 P파를 투과시키는 반면 S파를 1/2 파장판(40a) 쪽으로 반사시키게 된다. 그러면 1/2 파장판(40a)은 자신에게 입사된 S파를 P파로 변환하여 투과시키게 된다. 블록 편광 빔스프리터(36)는 다이크로익 코팅면(36a)이 형성되어 편광 빔스프리터 플레이트(40)로부터의 선편광을 반사형 액정패널(32) 쪽으로 반사시키게 된다. 블록 편광 빔스프리터(36)와 반사형 액정패널(32) 사이에는 제2 플라이아이렌즈(42)가 설치된다. 제2 플라이아이렌즈(42)는 블록 편광 빔스프리터(36)의 다이크로익 코팅면(36a)으로부터 반사된 선편광을 반사형 액정패널(32) 쪽으로 집속시키게 된다. 반사형 액정패널(32)에는 자신에게 인가되는 비디오 데이터에 따른 화상이 표시된다. 제2 플라이아이렌즈(42)로부터 반사형 액정패널(32)에 입사되는 광은 반사형 액정패널(32)의 반사경에서 반사되어 광로를 역행하게 된다. 그러면 반사형 액정패널(32)에 표시된 영상은 제2 플라이아이렌즈(42) 및 블록 편광 빔스프리터(36)를 투과하여 투사광학계(33)에 입사된다. 투사광학계(33)에 입사된 영상은 소정 배율로 확대되어 미러(34)에 입사된다. 미러(14)에 입사된 영상은 투사 스크린(35)의 배면 쪽으로 전반사되어 투사 스크린(35) 상에 결상된다. 그러면 관찰자는 투사 스크린(35)에 결상된 영상을 감상할 수 있게 된다.
한편, 투사 스크린(35)에는 반사형 액정패널(32)의 선편광 방향과 동일한 선편광 투과특성을 가지는 편광 필름층이 형성된다. 이 편광 필름층은 도 2에서 프레넬 렌즈(21) 또는 실린데리컬 렌즈(22) 표면 또는 내부에 형성될 수 있다. 이와 같이 투사 스크린(35)이 반사형 액정패널(32)의 선편광방향과 동일한 선편광 투과특성을 가지게 되면 관찰자 쪽으로 투과되는 광량이 많아지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사형 액정 투사장치는 광원으로부터 발생된 광을 반사형 액정패널의 표시면으로 반사시킴과 아울러 반사형 액정패널로부터 반사된 영상을 투사광학계 쪽으로 반사시키는 빔스프리터를 설치하여 반사형 액정패널을 이용하여 프로젝션 표시장치를 구현하기에 적합하게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 반사형 액정 투사장치는 반사형 액정패널을 표시소자로 이용함으로써 종래 투과형 액정패널에서 발생되는 광손실을 줄일 수 있게 됨은 물론 광원/액정패널 모듈이 박형화되어 프로젝션 표시장치를 그 만큼 소형화할 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 (5)

  1. 광원과,
    영상이 표시되는 반사형 액정패널과,
    상기 광원으로부터 입사되는 광을 상기 반사형 액정패널 쪽으로 반사시킴과 아울러 상기 반사형 액정패널로부터 반사된 영상을 투과시키는 제1 편광 빔스프리터와,
    상기 광원과 상기 제1 편광 빔스프리터 사이에 설치되어 상기 편광 빔스프리터로 진행하는 광의 자외선성분을 차단하기 위한 제1 플라이아이렌즈와,
    상기 광원과 대면하는 상기 제1 플라이아이렌즈의 입사면 상에 형성되어 상기 광원으로부터의 자외선을 반사하는 자외선반사층과,
    상기 제1 플라이아이렌즈와 상기 제1 편광 빔스프리터 사이에 설치되어 상기 제1 플라이아이렌즈로부터 입사되는 광을 특정방향의 선편광으로 변환하여 상기 제1 편광 빔스프리터 쪽으로 투과시키는 제2 편광 빔스프리터와,
    상기 제1 편광 빔스프리터로부터 입사되는 영상을 소정배율로 확대시키기 위한 투사광학계와,
    상기 투사광학계에 의해 확대된 영상이 결상되는 스크린과,
    상기 투사광학계와 스크린 사이에 설치되어 상기 확대된 영상을 상기 스크린 쪽으로 반사시키기 위한 반사미러와,
    상기 제1 편광 빔스프리터와 상기 반사형 액정패널 사이에 설치되어 상기 편광 빔스프리터로부터 입사되는 광을 상기 반사형 액정패널에 집속시키기 위한 제2 플라이아이렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 투사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크린에는 상기 반사형 액정패널의 선편광 방향과 동일한 방향의 선편광을 투과시키는 편광필름이 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정 투사장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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