KR100418868B1 - 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치 - Google Patents

Abstract

색분리 광학계의 반사필터에 의한 좌우 색상차를 보정하기 위한 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치에 관한 것으로, 필터링 및 경로변경된 후 투과된 빔 중 제 1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과하는 제 1 컬러 반사부와, 상기 제 1 컬러 반사부에서 투과된 빔 중 제 2 컬러빔을 상기 제 1 컬러빔과 동일한 방향을 반사시키는 제 2 컬러반사부를 포함하여 이루어지며 컬러 시프트를 줄이는 액정 디스플레이 장치에 있어서; 상기 제 1 컬러반사부와 제 2 컬러반사부 사이에 상기 제 1 컬러빔의 분리후 좌우 반전을 수행하여 좌우 투사 화상간의 색상차이를 보정하는 좌우 반전용 광학부를 설치하여 형성함을 특징으로 하여 좌우 색상차이를 보정하므로 화질의 열화가 줄어드는 효과가 있다.

Description

액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치

본 발명은 단판형 액정 프로젝터에 관한 것으로, 특히 색분리 광학계의 반사필터에 의한 좌우 색상차를 보정하기 위한 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치에 관한 것이다.

먼저, 일반적인 단판형 프로젝터를 도 1과 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 단판형 액정 프로젝터의 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 반사필터 투과상태를 설명하기 위한 도면으로써, 단판형 액정 프로젝터(1)는 광이 발생하는 광발생부(2)가 있고, 이 광발생부(2)에서 발생된 광을 집광하기 위한 조합렌즈(3)가 상기 광발생부(2)의 하부에 설치되어 있다.

상기 조합렌즈(3)에 의하여 집광된 광을 조준하기 위한 조준렌즈(4)가 상기 조합렌즈(3)의 하부에 설치되고, 상기 조준렌즈(4)를 거쳐 조사된 광을 적색광과 녹색광 그리고 청색광으로 분리하여 약 90°각으로 반사하는 적색광 반사필터(Rf)와 녹색광 반사필터(Gf) 그리고 청색광 반사필터(Bf)로 구성된 반사필터부(5)가 상기 조준 렌즈(4)의 하부에 설치되어 있다.

그리고, 상기 반사필터부(5)를 통하여 조사된 각 광에 대응되는 픽셀의 하나를 중심으로 하는 마이크로 렌즈(6)가 다수개 배열 접합된 액정화면(7)이 상기 반사필터부(5)의 일측에 소정의 거리를 두고 설치되고, 상기 액정화면(7)의 전면부에는 그 액정화면(7)으로부터 조사되는 광이 투사될 수 있도록 투사렌즈부(8)가 설치되어 구성된다.

이때, 상기 반사필터부(5)의 적색광 반사필터(Rf)와 녹색광 반사필터(Gf) 그리고 청색광 반사필터(Bf)는 판형으로서 서로 겹쳐서 사용되는데 상기 청색광 반사필터(Bf)는 수평면에 대하여 41°의 각도를 갖고 배치되며, 상기 적색광 반사필터(Rf)는 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖고 배치되며, 상기 녹색광 반사필터(Gf)는 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖고 배치된다.

이와 같은 구성을 갖는 경우 상기 적색광 반사필터(Rf)에서 반사된 레드빔이 상기 액정화면(7)으로 입사되기 위해서는 상기 청색광 반사필터(Bf)를 다시 투과하여야 하고, 상기 녹색광 반사필터(Gf)에서 반사된 그린빔이 상기 액정화면(7)으로 입사하기 위해서는 상기 청색광 반사필터(Bf) 및 적색광 반사필터(Rf)를 투과하여야 한다.

R, G, B 반사필터의 상기한 반사 및 투과동작은 광원(2)과 렌즈(3)(4)로부터의 빛이 정해진 각도를 가진 평행광일때에만 설계된 특성을 발휘하고 다른 각도로 입사되는 빛에 대해서는 분리된 빛의 색이 변하는 컬러 쉬프트 현상이 발생한다.

또한, 반사필터의 좌우측 양단에 입사되는 빛의 입사각 차이가 생기는 경우 서로 다른 방향으로 컬러 쉬프트 현상이 발생하여 좌우 양단 방향으로 색이 차이가 나는 현상이 발생한다.

도 1의 기술과 유사한 구조로서 액정 디스플레이 장치용 광학계(특허 출원번호 : 제 96 - 80775호)가 본 출원인에 의해 기출원된 바 있는데 이를 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

도 2는 본 발명에 관련된 액정 디스플레이 장치용 광학계에 대한 구성 단면도로써, 광원(210)과, 광원(210)에서 나오는 빔을 반사시키는 타원형상의 반사경(220)과, 빔에서 필요없는 성분 즉, 자외선과 적외선을 제거하기 위한 필터(230)와, 필터(230)를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈(240)와, 콘덴싱 렌즈(240)에서 출력되는 빔의 경로를 변경하는 동시에 필터(230)에서 왼전히 제거하지 못한 자외선과 적외선의 제거를 수행하는 콜드 미러(cold mirror)(245), 콜드 미러(245)에서 경로가 변경된 빔에서 그린빔(G)만을 반사시키고 레드빔(R) 및 블루빔(B)은 투과시키는 G반사 미러(250)와, G반사 미러(250)에서 반사된 빔의 경로를 레드빔(R) 및 블루빔(B)과 평행하게 진행하도록 하는 제 1 미러(251)와, 제 1 미러(251)에서 반사된 빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제 2 미러(252)와, G반사 미러(250)에서 투과된 R 및 B중 B만을 상기 G와 동일한 방향으로 반사시키고 R을 투과시키는 B반사 미러(260)와, B반사 미러(260)를 투과한 R빔을 G빔과 동일한 방향으로 반사시키는 R반사 미러(270)와, 상기 제 2 미러(252)와 B반사 미러(260) 및 R반사 미러(270)의 출력빔을 집광하여 투사렌즈부(280)로 출력하는 LCD SET(290)로 이루어진다.

상기 G반사 미러(250) 및 B반사 미러(260)는 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖으며, R반사 미러(270)는 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖는다.

본 발명에 관련된 액정 디스플레이 장치용 광학계의 B반사 미러(260), R반사 미러(270) 및 G반사 미러(250)의 반사상태를 도 3을 참조하여 살펴보면 아래와 같다.

만약, 콘트롤 미러(245)를 통해 조사된 광이 B반사 미러(260)에 설계된 광축방향으로의 입사각을 갖는다면 입사광(24)과 출사광(27)에 의해 결정되는 분광 반사 특성이 도 3(a), (b)의 분광곡선상의 점선으로 설계된다.

이때 B반사 미러(260)에 설계된 각도보다 적은 입사각을 갖는 입사광(25)이 입사될 경우 도 3 (a)의 분광곡선상 반사된 출사광(28)과의 관계를 살펴보면 도 3 (a)의 분광곡선상의 실선과 같이 입사각이 줄어들수록 분광 반사특성은 장파장 방향으로 쉬프트되어 출사된다.

즉, 설계된 각도보다 적은 입사각을 갖는 입사광(25)이 입사될 경우 분광 반사특성은 설계된 분광 반사특성에 비해 청색의 스펙트럼에 장파장 성분이 상대적으로 많이 포함되고, 휘도는 증가하고, 순도는 감소하는 현상을 보이게 된다.

그리고, B반사 미러(260)에 설계된 각도보다 큰 입사각을 갖는 입사광(26)이 입사될 경우 도 3(b)의 분광곡선상 반사된 출사광(29)과의 관계는 도 2(b)의 분광곡선상의 실선과 같이 분광 반사특성은 단파장 방향으로 쉬프트되어 출사된다.

또한, R반사 미러(270)인 경우 설계된 입사각을 갖는 입사광과 출사광에 의해 결정되는 분광 반사특성이 도 3(c),(d)의 점선과 같다면 이때, 설계된 각도보다 적은 입사각 또는 큰 입사각을 갖는 입사광이 입사 될 경우 반사되는 출사광에 따른 분광 반사특성은 도 3 (c), (d)의 실선과 같다.

즉, R반사 미러(270)인 경우 B반사 미러(260)와 같이 단파장 성분의 비율이 증감되어 휘도, 순도의 증감현상이 나타난다.

또한, G반사 미러(250)인 경우 설계된 입사각을 갖는 입사광과 출사광에 의해 결정되는 분광 반사특성이 도 3 (e), (f)의 점선과 같다면 이때, 설계된 각도보다 적은 입사각 또는 큰 입사각을 갖는 입사광이 입사 될 경우 반사되는 출사광에 따른 분광 반사특성은 도 3 (e), (f)의 실선과 같다.

특히, G반사 미러(250)인 경우 설계된 각도보다 적은 입사각을 갖는 입사광이 입사될 경우 분광 반사특성은 도 3(e)와 같이 도 3(a)에 나타낸 B반사 미러(260)의 분광 반사특성과는 반대의 경우인 분광 투과특성과, 도 3(c)에 나타낸 R반사 미러(270)의 분광 반사특성과는 반대인 분광 투과특성을 곱한 형태로 나타난다.

그리고, 설계된 각도보다 큰 입사각을 갖는 입사광이 입사될 경우 분광 반사특성도 도 3(f)와 같이 도 3 (b) 및 도 3 (d)에서 유추될 수 있다.

따라서, G반사 미러(250)인 경우 분광 반사특성은 휘도나 순도의 영향보다는 색상자체에 변화를 주게되어 설계된 각도보다 적은 입사각을 갖는 입사광이 입사될 경우 분광 반사특성은 도 3(e)와 같이 노란색에 가까운(Yellowish) 녹색으로 보이며, 설계된 각도보다 큰 입사각을 갖는 입사광이 입사될 경우 분광 반사특성은 도 3(f)와 같이 청색(Bluish)에 가까운 녹색으로 보이게 된다.

즉, 도 3에서 투사방향이 우측이라고 하면, 입사각이 적은 빛은 투사화상의 좌측, 입사각이 큰 빛은 우측에 많이 분포하게 되며, 이것은 투사 화상의 죄우가 서로 다른 색조를 보이는 경향이 발생된다.

특히, 녹색의 경우 좌우간의 색상의 차이가 보임으로써 화질의 열화요인을 제공한다.

이와 같은 구성된 기출원된 단판형 액정 프로젝터에서는 녹색의 경우 좌우간의 색상차이가 보이는데 인간의 시각은 색의 3속성 즉, 색상, 밝기, 채도 중 색상 변화에 가장 민감하므로 실제로 액정 프로젝터의 경우 죄우간의 녹색의 색상차가 현저하게 화질을 열화시키는 문제점이 발생된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 좌우 반전용 광학계를 삽입함으로써 좌우 투사 화상간의 색상 변화를 보정할 수 있는 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 단판형 액정 프로젝터의 구성을 설명하기 위한 구성 단면도

도 2는 본 발명에 관련된 액정 디스플레이 장치용 광학계에 대한 구성 단면도

도 3은 도 2의 반사미러 투과상태를 설명하기 위한 도면

도 4은 본 발명에 따른 단판형 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치의 구성을 설명하기 위한 구성 단면도

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에 대한 단판형 액정 프로젝터의 구성을 설명하기 위한 구성 단면도

도 6은 도 4의 반사미러 투과 상태를 설명하기 위한 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

210 : 광원220 : 반사경

230 : 필터240 : 콘덴싱 렌즈

245 : 콜드미러250 : G반사 미러

251, 252, : 미러260 : B반사 미러

270 : R반사 미러280 : 투사렌즈부

290 : LCD SET400, 400′ : 좌우 반전용 광학계

본 발명에 따른 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치의 특징은 필터링 및 경로변경된 후 투과된 빔 중 제 1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과하는 제 1 컬러 반사부와, 상기 제 1 컬러 반사부에서 투과된 빔 중 제 2 컬러빔을 상기 제 1 컬러빔과 동일한 방향을 반사시키는 제 2 컬러반사부를 포함하여 이루어지며 컬러 시프트를 줄이는 액정 디스플레이 장치에 있어서; 상기 제 1 컬러반사부와 제 2 컬러반사부 사이에 상기 제 1 컬러빔의 분리후 좌우 반전을 수행하여 좌우 투사 화상간의 색상차이를 보정하는 좌우 반전용 광학부를 설치하여 형성함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4은 본 발명에 따른 단판형 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치의 구성을 설명하기 위한 구성 단면도로써, 도 2의 프로젝터의 구성에 G반사 미러(250)와 B반사 미러(260), R반사 미러(270) 사이에 위치하여 B빔의 분리후에 좌우 반전을 수행하여 좌우 투사 화상을 간의 색상차이를 보정하는 좌우 반전용 광학계(400)가 부가된다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에 대한 단판형 액정 프로젝터의 구성을 설명하기 위한 구성 단면도로써, 제 1 미러(251)와 제 2 미러(252) 사이에서 G반사 미러(250)에서 반사된 빔의 좌우 반전을 수행하여 좌우 투사 화상간의 색상차를 보정하는 좌우 반전용 광학계(400′)가 부가된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치에 의한 분광 스펙트럼의 변화를 도 6의 반사미러 투과 상태를 설명하기 위한 도면을 참조하여 살펴본다.

G반사 미러(250)는 앞에서 설명된 바와 같이 설계된 각도보다 적은 입사각을 갖는 입사광이 입사될 경우 분광 반사특성은 B반사 미러(260)의 분광 반사특성과는 반대의 경우인 분광 투과특성과 R반사 미러(270)의 분광 반사특성과는 반대인 분광 투과특성을 곱한 형태로 나타나므로, B반사 미러(260)의 분광 반사특성(도 6(a))과는 반대의 경우인 분광 투과특성(1-a)과 좌우 반전 되기 이전의 적은 입사광이 입사될 경우 R반사 미러(270)의 분광 반사특성 대신에 좌우 반전용 광학계(400)에 의한 큰 입사광이 입사될 경우의 분광 반사특성(도 6(d))에 해당하는 분광 투과특성(1-d)의 곱에 의해 도 6(e)의 실선과 같은 분광 스펙트럼을 갖는 그린 빛이 만들어진다.

또한, 설계된 각도보다 큰 입사각을 갖는 입사광이 입사될 경우 B반사 미러(260)의 분광 반사특성(도 6(b))과는 반대의 경우인 분광 투과특성(1-b)과 좌우 반전 되기 이전의 큰 입사광이 입사될 경우 R반사 미러(270)의 분광 반사특성 대신에 좌우 반전용 광학계(400)에 의한 적은 입사광이 입사될 경우의 분광 반사특성(도 6(c))에 해당하는 분광 투과특성(1-c)의 곱에 의해 도 6(f)의 실선과 같은 분광 스펙트럼을 갖는 그린 빛이 만들어진다.

즉, 실선으로 나타낸 도 6(e), (f)의 분광 스펙트럼은 점선으로 나타난 중앙 부분의 녹색과 비교할 때 휘도는 감소하더라도 동일 색상을 유지한다.

본 발명에 따른 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치는 B색의 분리한 후 좌우 반전용 광학계를 삽입하여 좌우 투사 화상간의 색상차이를 보정하므로 화질의 열화가 줄어드는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 필터링 및 경로변경된 후 투과된 빔 중 제 1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과하는 제 1 컬러 반사부와, 상기 제 1 컬러 반사부에서 투과된 빔 중 제 2 컬러빔을 상기 제 1 컬러빔과 동일한 방향을 반사시키는 제 2 컬러반사부를 포함하여 이루어지며 컬러 시프트를 줄이는 액정 디스플레이 장치에 있어서;

   상기 제 1 컬러반사부와 제 2 컬러반사부 사이에 상기 제 1 컬러빔의 분리후 좌우 반전을 수행하여 좌우 투사 화상간의 색상차이를 보정하는 좌우 반전용 광학부를 설치하여 형성됨을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치.
2. 필터링 및 경로변경된 후 투과된 빔 중 제 1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과하는 제 1 컬러 반사부와, 상기 제 1 컬러 반사부에서 반사된 빔의 경로를 상기 제 1 컬러 반사부를 투과한 빔들과 평행하게 진행하도록 하는 제 1 경로변환부와, 상기 제 1 경로변환부에서 반사된 제 1 컬러빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제 2 경로변환부를 포함하여 이루어지며 컬러 시프트를 줄이는 액정 디스플레이 장치에 있어서;

   상기 제 1 경로변환부와 제 2 경로변환부 사이에 상기 제 1 컬러반사부에서 반사된 빔의 좌우 반전을 수행하여 좌우 투사 화상간의 색상차를 보정하는 좌우 반전용 광학부를 설치하여 형성함을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치.

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