KR100442295B1 - A Projection Display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조 원가가 저렴하고 광효율이 높은 액정투사기에 관한것으로서, 특히 본 발명의 액정투사기는 R. G. B 색광의 빛을 발광하는 LED를 이용하는 광원부와, 상기 광원부로부터 인가되는 빛의 투과를 무색 칼라필터 LCD를 사용하여 제어하는 제어부를 구비하기 때문에 구조가 간단하고, 광효율이 높다.The present invention relates to a liquid crystal projector having low manufacturing cost and high light efficiency, and in particular, the liquid crystal projector of the present invention uses a light source unit using an LED for emitting light of RG B color light, and a colorless color filter for transmission of light applied from the light source unit. Since the control unit is controlled by using the LCD, the structure is simple and the light efficiency is high.
Description
본 발명은 티브이(TV)나 브이씨알(VCR)등의 영상신호를 액정투사기에서 대화면 확대하여 시청자에게 제공할 수 있도록 하는 액정투사기에 있어서, 백색 광원을 LED로 대체시켜 단순한 구조를 갖는 액정투사기에 관한 것이다.The present invention provides a liquid crystal projector that can provide a viewer with an image signal such as a TV (TV) or VCR (large screen) on a large screen in a liquid crystal projector, and replaces a white light source with an LED to provide a liquid crystal projector having a simple structure. It is about.
일반적으로 영상표시기기로써, 음극선관(CRT; Cathode Ray Tube)이 사용되어지고 있으나, 더욱 큰 화면을 요구하는 사용자의 욕구를 충족시켜 주기 위해서는 그 한계가 있다. 즉, 화면 사이즈를 더욱 크게 하기 위해서는 CRT의 크기를 더욱 크게 하여야만 되고, 이에 따라 구조가 복잡해짐은 물론 무게의 증가로 인한 사용자에게 이동의 불편함을 제공하게 된다.Generally, a cathode ray tube (CRT) is used as an image display device, but there is a limit to satisfy a user's desire for a larger screen. In other words, in order to further increase the screen size, the size of the CRT must be further increased, thereby increasing the complexity of the structure and providing inconvenience to the user due to an increase in weight.
이와 같이, CRT와 같은 경우 화면 사이즈의 표현에 대하여 구조적으로 한계가 있어, 상기에서 언급한 바와 같은 사용자의 욕구를 충족시켜주기 위하여 경량의 액정표시(LCD; Liquid Crystal Display)패널(Panel)을 이용한 액정투사기의 기술이 개발되었다.As such, in the case of the CRT, there is a structural limitation on the representation of the screen size, so that a lightweight liquid crystal display (LCD) panel is used to satisfy the user's needs as mentioned above. The technology of the liquid crystal projector has been developed.
액정투사기에 있어 표현되는 영상의 색상 및 해상도에 큰 영향을 미치는 램프 광학장치에 대하여서는 다양한 기술이 개발이 되어 있는 바,Various technologies have been developed for lamp optical devices that greatly affect the color and resolution of images expressed in a liquid crystal projector.
일반적으로 하나의 LCD 패널을 이용한 SLPS(Single LCD Panel System), 램프로부터 발광되는 빛을 3원색으로 분광시켜 각각의 LCD 패널을 이용하여 처리하여 투사시키는 TLPS(Triple LCD Panel System)로 크게 나눌 수 있다.Generally, it can be divided into SLPS (Single LCD Panel System) using one LCD panel and TLPS (Triple LCD Panel System) which processes light by spectroscopy of the light emitted from the lamp into three primary colors and processes them using each LCD panel. .
도 1은 종래 기술에 따른 SLPS의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a SLPS according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 SLPS는 램프(1)로부터 발광되는 백색광이 가시광선 영역만을 통과시키는 필터(2)를 거쳐 집광렌즈(3)에 모여지게 된다.As shown in FIG. 1, the SLPS according to the related art is collected by the condenser lens 3 through a filter 2 through which white light emitted from the lamp 1 passes only the visible light region.
상기 집광렌즈(3)에 모여진 빛은 평행광으로 하여 컬러필터(color filter)를 포함하고 있는 컬러영상표시용 LCD(4)에 표시됨과 동시에 컬러 영상표시용 LCD(4)를 투과하면서 빛 변조되어 진다.The light collected by the condenser lens 3 is parallel light and is displayed on the color image display LCD 4 including a color filter and simultaneously modulated while passing through the color image display LCD 4. Lose.
이와 같이 변조된 빛은 투사렌즈(5)를 통과하면서 대형영상으로 확대 투사되어 스크린(6)에 표시된다.The modulated light passes through the projection lens 5 and is enlarged and projected on a large image and displayed on the screen 6.
하지만, 이와 같은 SLPS를 채용한 투사기는 하나의 컬러영상표시용 LCD(4)의 컬러필터를 이용하기 때문에 밝기 조정에 있어서, 빛의 손실이 80%이상이 되므로화면밝기가 제대로 나타나지 않게 된다.However, since the projector employing such SLPS uses the color filter of one color image display LCD 4, the brightness of the light is more than 80% in brightness adjustment, so that the screen brightness does not appear properly.
또한, 상기 SLPS와는 달리 세 개의 각각 다른 칼라필터를 이용하여 해상도 저하, 밝기 저하등의 문제점을 개선하고자 한 것이 TLPS이다. 이와 같은 상기 TLPS의 구조는 도 2에 도시되어 있다.In addition, unlike the SLPS, TLPS is intended to improve problems such as resolution degradation and brightness degradation by using three different color filters. Such a structure of the TLPS is shown in FIG.
도 2는 종래 기술에 따른 TLPS의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing the configuration of a TLPS according to the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 액정패널을 사용한 TLPS에는 백색광을 발광하는 제논램프(7a)와 반사경(7b)으로 이루어진 광원이 있고, 상기 광원에서 발광된 빛을 합성 및 분리시키기 위한 두 개의 플라이아이 렌즈(8a)(8b), PBS어레이(9), 두개의 집광렌즈(10a)(10b), 4개의 전반사 거울(11a)(11b)(11c)(11d), 두개의 다이크로익 거울(12a)(12b) 및 확대렌즈(13)가 있고, 상기 거울을 통하여 들어온 빛을 직진성을 부여하기 위한 집광렌즈(14a)(14b)(14c)가 있고, 상기 집광렌즈에 의해 직진성을 갖는 백색광을 원하는 R. G. B의 색신호에 맞추어 구현하기 위한 각각의 칼라필터 LCD(15a)(15b)(15c)가 있고, 상기 칼라필터 LCD(15a)(15b)(15c)에서 나온 R. G. B 색광을 합성하기 위한 다이크로익 프리즘(16)이 있고, 상기 다이크로익 프리즘(16)으로부터 합성된 빛을 확대투사하기 위한 투사렌즈(17)등이 있다.As shown in FIG. 2, a TLPS using three liquid crystal panels includes a light source including a xenon lamp 7a and a reflector 7b for emitting white light, and two for synthesizing and separating the light emitted from the light source. Fly-eye lenses (8a) (8b), PBS array (9), two condenser lenses (10a) (10b), four total reflection mirrors (11a) (11b) (11c) (11d), two dichroic mirrors (12a) (12b) and magnification lens (13), there are condensing lenses (14a) (14b) (14c) for imparting linearity to light entering through the mirror, and white light having straightness by said condensing lens. There are respective color filter LCDs 15a, 15b and 15c for realizing the RG B according to the desired color signal of RG B, and for synthesizing the RG B color light emitted from the color filter LCDs 15a, 15b and 15c. There is a dichroic prism 16, a projection lens 17, etc. for magnifying and projecting the light synthesized from the dichroic prism 16 There is this.
이와 같이 구성된 종래 기술의 TLPS에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the TLPS of the prior art configured as described above is as follows.
먼저, 제논 램프(7a)에서 발광 빛이 반사경에 의해 반사되고, 플라이아이 렌즈(8a)(8b), PBS어레이(9), 두개의 집광렌즈(10a)(10b), 4개의 전반사 거울(11a)(11b)(11c)(11d), 두 개의 다이크로익 거울(12a)(12b) 및 확대렌즈(13)에 의해 빛의 합성 및 분리가 이루어진다.First, the light emitted from the xenon lamp 7a is reflected by the reflector, and the fly-eye lenses 8a and 8b, the PBS array 9, the two condenser lenses 10a and 10b, and the four total reflection mirrors 11a. 11b, 11c, and 11d, the two dichroic mirrors 12a and 12b, and the magnification lens 13 combine and separate light.
또한, 상기 제 1 다이크로익 거울(12a)에 의해 분리된 빛은 각각 R색 성분만을 나타내는 제 1 칼라필터 LCD(15a)을 거치면서 빛 변조되고, 상기 제 2 다이트로익 거울(12b)에서 반사되어 분리된 빛은 상기 R 신호와 마찬가지로 영상신호중에서 G색 성분만을 나타내는 제 2 칼라필터 LCD(15b)을 통해 빛 변조되고, 상기 제 2 다이크로익 거울(12b)을 통과하는 빛은 상기 전반사 거울(11c)(11d) 및 확대렌즈에 의하여 방향이 바뀌어 영상신호 중에서 B색 성분만을 나타내는 제 3 칼라필터 LCD(15c)을 거쳐 변조된다.In addition, the light separated by the first dichroic mirror 12a is light modulated while passing through the first color filter LCD 15a each representing only the R color component, and the second dichroic mirror 12b The reflected and separated light is light modulated through the second color filter LCD 15b which shows only the G color component in the image signal, as in the R signal, and the light passing through the second dichroic mirror 12b is totally reflected. The direction is changed by the mirrors 11c and 11d and the magnifying lens, and is modulated via the third color filter LCD 15c which shows only the B color component of the image signal.
그리고, 상기 칼라필터 LCD에 의하여 R. G. B 색으로 구현된 각각의 빛은 상기 다이크로익 프리즘(16)을 통해 합성되고, 상기 다이크로익 프리즘에 의하여 합성된 빛은 투사렌즈(17)를 통하여 확대 투사된다. 결국, 확대투사된 빛은 스크린(도 1의 6)에 맺히게 된다.In addition, each of the lights realized by the color filter LCD in the RG B color is synthesized through the dichroic prism 16, and the light synthesized by the dichroic prism is enlarged through the projection lens 17. Projected. As a result, the magnified light is formed on the screen (6 in FIG. 1).
하지만, 이상에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 액정투사기는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the liquid crystal projector of the prior art as described above has the following problems.
첫째, 백색 광원으로부터 이색성 거울을 그쳐 분리된 빛을 칼라필터 LCD를 사용하여야 함으로 복잡한 광학 구조를 가지고 있다.First, it has complex optical structure because color filter LCD has to use light separated by dichroic mirror from white light source.
둘째, 상기 칼라 필터로 인한 투과율의 저하로 휘도가 떨어지는 문제점이 있다.Second, there is a problem in that the brightness is lowered due to a decrease in transmittance due to the color filter.
셋째, 종래 기술의 TLPS 액정투사기는 플라이아이 렌즈, PBS어레이, 집광렌즈, 전반사 거울, 다이크로익 거울, 확대렌즈 등과 같은 구성물을 필요로 하기 때문에 구조적으로 복잡하여 제조단가가 높은 단점이 있다.Third, the TLPS liquid crystal projector of the prior art requires a component such as a fly's eye lens, a PBS array, a condenser lens, a total reflection mirror, a dichroic mirror, a magnification lens, etc., and thus has a disadvantage in that the manufacturing cost is high.
넷째, 종래 기술에 따른 액정투사기의 광으로 사용되는 금속할로겐 램프의 수명이 짧기 때문에 유지비용이 많이 든다.Fourth, since the life of the metal halogen lamp used as the light of the liquid crystal projector according to the prior art is short, the maintenance cost is high.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 상기 광원으로 LED를 사용하여 광학 구제를 단순화시켜 제조비용 절감 및 광효율 증대를 이룰 수 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to achieve a reduction in manufacturing cost and increase the light efficiency by simplifying the optical relief using the LED as the light source.
도 1은 종래 기술에 따른 SLPS의 구성을 개략적으로 도시한 도면1 is a view schematically showing the configuration of a SLPS according to the prior art
도 2는 종래 기술에 따른 TLPS의 구성을 개략적으로 도시한 도면2 is a view schematically showing the configuration of a TLPS according to the prior art;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정투사기의 개략적인 구성도3 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal projector according to a first embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정투사기의 개략적인 구성도4 is a schematic structural diagram of a liquid crystal projector according to a second embodiment of the present invention;
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 투사기는, R. G. B 색광을 발광하는 LED로 구성된 광원부와, 상기 광원부로부터 발광된 빛을 집광 및 직진성을 부여하는 광섬유와, 상기 광원부로부터 인가되는 빛의 투과를 제어하기 위해 무색 칼라필터 LCD로 이루어진 제어부와, 상기 제어된 빛을 합성하고 모으기 위한 프리즘과, 상기 프리즘을 통해 합성된 빛을 확대투사하기 위한 확대투사렌즈부로 이루어짐을 특징으로 한다.The liquid crystal projector according to the present invention for achieving the above object is a light source unit consisting of an LED for emitting RG B color light, an optical fiber for condensing and directing the light emitted from the light source unit, and the transmission of light applied from the light source unit Control unit consisting of a colorless color filter LCD to control the, and a prism for synthesizing and collecting the controlled light, and a magnified projection lens unit for magnifying and projecting the light synthesized through the prism.
본 발명의 액정투사기는 광원으로 LED를 사용하여 광학구조를 단순화시키고, 무 칼라필터 LCD를 이용하여 비용절감뿐만 아니라 휘도를 향상시킬 수 있다.The liquid crystal projector of the present invention can simplify the optical structure by using the LED as a light source, and can improve the brightness as well as the cost by using the colorless filter LCD.
이하, 본 발명에 따른 액정투사기의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a liquid crystal projector according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정투사기의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal projector according to a first embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정투사기는 R 색광을 발광하는 LED 제 1 광원부(101a)와, G 색광을 발광하는 LED 제 2 광원부(101b)와, B 색광을 발광하는 LED 제 3 광원부(101c)와, 상기 각각의 광원부(101a)(101b)(101c)로부터의 빛을 제어하기 위해 각 3개의 무색 칼라필터 LCD로 된 제 1, 2, 3 조절부(103a)(103b)(103c)와, 상기 각 조절부에서 나온 빛을 합성하기 위한 다이크로익(dichroic) 프리즘(104)과, 상기 다이크로익 프리즘(104)으로부터 합성된 빛을 확대투사하기 위한 투사렌즈(105)등으로 구성된다.As shown in FIG. 3, the liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention is an LED first light source unit 101a for emitting R color light, an LED second light source unit 101b for emitting G color light, and B color light LED third light source unit 101c for emitting light, and first, second, and third control units each of three colorless color filter LCDs for controlling light from the respective light source units 101a, 101b, and 101c. 103a), 103b) and 103c, a dichroic prism 104 for synthesizing the light emitted from the respective adjustment units, and a magnified projection for the light synthesized from the dichroic prism 104 A projection lens 105 or the like.
이때, 상기 각각의 광원부(101a)(101b)(101c)는 상기 LED로부터 발광된 빛을 집광시키고 직진성을 부여하기 위한 광섬유(optical fiber)(102a)102b)(102c)등을 더 포함하여 구성된다. 또한, 상기 R. G. B LED 각각의 광원부(101a)(101b)(101c)는 빛의 세기에 따라 필요한 만큼 각각의 LED를 추가 또는 제거하여도 무방하다.In this case, each of the light source units 101a, 101b, and 101c further includes optical fibers 102a, 102b, 102c, etc. for condensing the light emitted from the LEDs and providing straightness. . In addition, the light source unit 101a, 101b, 101c of each of the R. G. B LEDs may add or remove each LED as necessary according to the light intensity.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정투사기의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 외부 신호에 따라 상기 광원부(101a)(101b)(101c)의 R. G. B LED가 발광되고, 상기 R. G. B LED 발광된 빛은 각각의 무색 칼라필터 LCD로 이루어진 상기 조절부(103a)(103b)(103c)에서 제어된다.First, the RG B LEDs of the light source units 101a, 101b, and 101c emit light according to an external signal, and the light emitted from the RG B LEDs comprises the colorless color filter LCD, respectively, the adjusting units 103a and 103b. It is controlled at 103c.
또한, 상기 조절부(103a)(103b)(103c)를 통과한 각각의 빛은 상기 다이크로익 프리즘(104)에 의하여 합성되고, 상기 다이크로익 프리즘(104)에서 합성된 빛은 상기 투사렌즈(105)를 통하여 확대투사가 이루어진다.In addition, each of the light passing through the adjusting unit 103a, 103b, 103c is synthesized by the dichroic prism 104, and the light synthesized by the dichroic prism 104 is the projection lens. Through 105 is a magnified projection.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정투사기는 구조가 간단하고, 상기 광원부로부터 발광된 빛의 손실이 작기 때문에 광효율이 높다.Therefore, the liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention has a simple structure and high light efficiency because the loss of light emitted from the light source unit is small.
또한, 이러한 LED를 이용한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정투사기와 같은 TLPS외에 SLPS 또한 도 4에 도시한 바와 같이 가능하다.In addition to the TLPS, such as the liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention using such LED, SLPS is also possible as shown in FIG.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정투사기의 개략적인 구성도이다.4 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal projector according to a second embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정투사기는 R. G. B 각각의 LED를 하나의 광원으로 하는 광원부(101)와, 상기 광원부(101)로부터 들어오는 빛을 투과 및 반사시키기 위한 플라이 아이 렌즈(106), PBS 어레이(107), 제 1 집광렌즈(108a), 전반사 거울(109), 제 2 집광렌즈(108b) 및 무색 칼라필터 LCD(103)등으로 구성되는 제어부(도시하지 않음)와, 상기 제어부로부터 제어된 빛을 모으기 위한 프리즘(110)과, 상기 프리즘(110)을 통과한 빛을 확대투사하기 위한 투사렌즈(105) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 4, the liquid crystal projector according to the second embodiment of the present invention transmits and reflects the light source unit 101 having each of the RG B LEDs as one light source, and the light coming from the light source unit 101. Control unit composed of a fly's eye lens 106, a PBS array 107, a first condenser lens 108a, a total reflection mirror 109, a second condenser lens 108b, and a colorless color filter LCD 103; And a prism 110 for collecting light controlled by the controller, a projection lens 105 for expanding and projecting the light passing through the prism 110, and the like.
여기서, 상기 광원부 각각의 R. G. B LED를 통하여 나오는 빛은 상기 제어부에 의하여 합성 및 제어되고, 상기 프리즘(110)과 상기 투사렌즈(105)를 통하여 화소로 표현 가능하다.Here, light emitted through the R. G. B LEDs of each of the light source units may be synthesized and controlled by the controller, and may be represented as pixels through the prism 110 and the projection lens 105.
따라서, 본 발명의 액정투사기는 상기 LED를 광원으로 사용하여 구조가 간단해지고, 무색 칼라필터 LCD를 이용하기 때문에 광효율이 높다.Therefore, the liquid crystal projector of the present invention has a high light efficiency because the structure is simplified by using the LED as a light source and a colorless color filter LCD is used.
상술한 바와 같이, 종래 기술의 액정투사기에서의 칼라필터 LCD에 비해 본 발명의 액정투사기는 무색 칼라필터의 LCD(103)로 이루어져 있기 때문에 투과되는 빛의 양이 많다.As described above, since the liquid crystal projector of the present invention is composed of the LCD 103 of the colorless color filter, compared to the color filter LCD of the liquid crystal projector of the prior art, the amount of light transmitted is large.
따라서, 광원에 칼라 LED를 사용함으로서 LCD를 이용한 색순도를 높일 수 있으며, 광학 구조가 단순해져서 비용절감과 함께, LED의 개수에 따라서 휘도도 높일 수 있다.Therefore, by using the color LED as the light source, color purity using the LCD can be increased, the optical structure can be simplified, and the cost can be reduced, and the luminance can be increased according to the number of LEDs.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정투사기는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the liquid crystal projector of the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명의 액정투사기는 R. G. B색 각각의 색상에 대하여 상기 LED를 광원으로 사용하기 때문에 구조가 간단하여 제조원가를 절감시킬 수 있다.First, the liquid crystal projector of the present invention uses the LED as a light source for each of the colors of R. G. B color, so the structure is simple, and thus the manufacturing cost can be reduced.
둘째, 본 발명의 액정투사기는 색상의 구별이 없는 무색 칼라필터 LCD를 이용하기 때문에 광효율이 높다.Second, the liquid crystal projector of the present invention has high light efficiency because it uses a colorless color filter LCD without color distinction.
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