KR100447408B1 - 프로젝터 - Google Patents

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KR100447408B1
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Abstract

본 발명에 따른 프로젝터는, 액정 디스플레이 패널(LCD)을 이용한 2판식 또는 단판식 프로젝터 장치에 있어서, 상기 프로젝터는 입사된 광을 상기 액정 디스플레이 패널로 R, G, B 광을 구분하여 선형적으로 스크롤하기 위하여 여러 개의 셀로 선형적으로 나뉘어져 각 셀이 서로 다른 빛의 파장만을 선택적으로 투과시키도록 회전하는 컬러드럼과, 입사 광의 파장대역에 따라 다른 투과율로 투과되도록 하는 노치필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 컬러드럼의 각 셀은 R, G, B 광이 선택적으로 투과되도록 다이크로익 코팅된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 노치필터는 상기 컬러드럼 이전 또는 그 이후의 광로에 형성된 것을 특징으로 한다.
이와같은 본 발명은, 기존의 1판식 광학계와 3판식 광학계에 있어서 적색광이 약화되는 문제점을 극복하고, 출사되는 영상이 보다 넓은 색좌표를 갖게 해준다. 또한, 선형적인 컬러 스크롤이 가능한 장점이 있다.

Description

프로젝터{Projector}
본 발명은 프로젝터(Projector)에 관한 것으로, 특히 기존의 3판식 광학계와 1판식 광학계보다 성능적으로 우수하고, 가격이 저렴한 개선된 2판식 광학계를 갖는 프로젝터에 관한 것이다.
최근, 디스플레이(Display) 장치는 경량화, 경박화뿐만 아니라 대화면화 추세에 놓여져 있다. 특히 대화면 디스플레이 장치는 디스플레이 분야에 있어서 중요한 문제로 떠오르고 있으며, 현재까지 이러한 대화면 디스플레이 장치로 개발된 것 중에 하나로 프로젝터가 있다.
이와 같은 대화면 디스플레이 장치인 프로젝터는 디스플레이 소자에 따라 CRT프로젝터와 LCD프로젝터의 두 가지 형태로 구분되는데, 상기 LCD프로젝터는 사용되는 LCD패널의 수에 따라 다시 1판식, 2판식, 3판식으로 분류된다. 그러나, LCD패널을 많이 사용할 경우 광학계의 부피가 커지고, 특히 LCD패널은 매우 고가여서 재품가격을 상승시키는 원인이 된다. 따라서, 최근에는 1판식 광학계가 각광을 받고 있다.
도 1은 종래 프로젝터의 반사형 1판식 광학계를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 반사형 1판식 광학계는, 광을 생성하는 광원부(110)와; 상기 광원부(110)로부터의 입사광을 한 방향으로 편광시키는 편광제어부(120)와; 상기 편광 제어부(120)로부터의 입사광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)광으로 분기시켜 순차적으로 출사시키는 광 분할부(130)와, 상기 광 분할부(130)에서 순차적으로 출사되는 적색, 녹색, 청색광을 합성하여 영상을 구현하는 광 합성부(140); 및 상기 광 합성부(140)에서 합성된 영상을 스크린 상에 확대 투사하는 투사 렌즈(150); 를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 광 분할부(130)는, 상기 편광 제어부(120)로터의 입사광을 적색, 녹색, 청색광으로 분기시키기 위한 제 1, 제 2다이크로익 미러(131a)(131b)와; 상기 제 1, 제 2다이크로익 미러(131a)(131b)에서 분기된 광을 순차적으로 출사시키기 위한 제 1, 제 2, 제 3로테이팅 프리즘(132a)(132b)(132c)과; 분기되어 순차적으로 출사된 광을 상기 광 합성부(140)로 유도하기 위한 제 3, 제 4다이크로익 미러(133a)(133b)및 전반사 미러(133c); 를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 광 합성부(140)는, 입사광을 인가되는 영상신호에 따라 선택적으로 반사시키는 LCD패널(141); 및 상기 광 분할부(130)에서 순차적으로 입사되는 적색, 녹색, 청색광을 상기 LCD패널(141)로 보내고, 상기 LCD패널(141)에서 반사된 적색, 녹색, 청색광을 시간적으로 합성하여 영상을 구현하는 편광빔스프리터(142); 를 포함한다.
즉, 상기와 같은 1판식 광학계는 적색, 녹색, 청색을 동시에 출사시켜 영상을 구현하는 3판식 광학계와는 달리 적색, 녹색, 청색을 순차적으로 출사시켜 영상을 구현한다(엄밀하게는 적색, 녹색, 청색중 어느 한 색만 출사되는 것이므로, 영상이 구현되는 것은 아니다. 그러나, 상기 광을 로테이팅 프리즘(132a)(132b)(132c
)을 통해 짧은 시간에 순차적으로 출사시키게 되면 잔상효과에 따른 영상이 구현된다).
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 광학계는 광원부(110)에서 생성된 광을 적색, 녹색, 청색 분기시키고, 이를 각각의 LCD패널(141)로 유도하기 위하여, 많은 광학부품을 사용하는데, 이 경우 광학계의 구성이 복잡해질 뿐만 아니라, 광학계의 공간적인 부피가 증가하여 제품의 소형화를 어렵게 만드는 원인이 된다.
특히, 종래 광학계에서는 적색, 녹색, 청색을 동일 시간만큼 투사 렌즈(150)에 입사시키게 되는데, 상기 광원부에서 출력된 백색광에는 적색성분이 녹색, 청색 성분에 비해 부족하기 때문에, 투사 렌즈(150)에서 출사되는 적색의 색순도 또한 저하된다. 즉, 투사 렌즈(150)에서 출사되는 광은 다양한 색을 표현할 수 있는 능력 즉, 색좌표(Color Gamut)가 좁다는 문제점이 있었다(도 5참조). 이는 종래 3판식 광학계도 마찬가지이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 종래의 3판식 광학계를 2판식 광학계로 전환함으로서, 제품의 부피는 줄이고 가격은 낮출 수 있는 광학계로 구성된 프로젝터를 제시하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광원을 교체하지 않는 가운데 적색광을 보강함으로써, 종래의 광학계 보다 넓은 색좌표를 갖는 광학계로 구성된 프로젝터를 제시하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 컬러드럼이라는 새로운 광학소자를 이용하여, 선형적인 컬러 스크롤링이 가능한 광학계를 갖는 프로젝터를 제시하는데 또 다른 목적이 있다.
도 1은 종래 프로젝터의 반사형 1판식 광학계를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 프로젝터의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 프로젝터에 사용되는 컬러드럼의 구조를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 프로젝터에 사용되는 컬러드럼의 특성을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 일반적인 노치필터의 특성을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 프로젝터의 투사렌즈에서 출사되는 광의 색좌표를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210: 광원부 120,220: 편광 제어부
130: 광 분할부
131a,131a,133a,133b: 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)
132a,132b,132c: 로테이팅 프리즘(Rotating Prism)
140: 광 합성부 141: 반사형 LCD패널
142: 편광빔스프리터 150, 270: 투사 렌즈
230: 광로 변경수단 240: 컬러드럼(Color Drum)
241: 모터 245: 노치필터(Notch Filter)
250a: 제 1LCD 패널 250b: 제 2LCD패널
260: 합성부 262: 컬러 씨렉트(Color Select)
261: 편광빔스프리터(Polarizing Beam Splitter)
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝터는, 액정 디스플레이 패널(LCD)을 이용한 2판식 또는 단판식 프로젝터 장치에 있어서, 상기 프로젝터는 입사된 광을 상기 액정 디스플레이 패널로 R, G, B 광을 구분하여 선형적으로 스크롤하기 위하여 여러 개의 셀로 선형적으로 나뉘어져 각 셀이 서로 다른 빛의 파장만을 선택적으로 투과시키도록 회전하는 컬러드럼과, 입사 광의 파장대역에 따라 다른 투과율로 투과되도록 하는 노치필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 컬러드럼의 각 셀은 R, G, B 광이 선택적으로 투과되도록 다이크로익 코팅된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 노치필터는 상기 컬러드럼 이전 또는 그 이후의 광로에 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 노치필터는 R, G, B 광의 각 색순도를 다르게 하여 화이트 밸런스를 조절하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 프로젝터의 구성을 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝터는, 광을 생성하는 광원부(210)와; 상기 광원부(210)으로부터 입사된 광을 한 방향으로 편광시키는 편광 제어부(220)와; 상기 편광 제어부(220)로부터 입사된 광의 진행경로를 변경시키는 광로 변경수단(230)과; 상기 광로 변경수단(230)을 통해 입사된 광 중에서 마젠타, 옐로우 광만을 출사시키고, 상기 광을 순차적으로 스크롤하는 컬러드럼(240)과; R, G, B 광의 각 색순도를 다르게 하여 화이트 밸런스를 조절하는 노치필터(notch filter)(245)와, 입사광을 인가되는 영상신호에 따라 선택적으로 반사시키는 제 1, 제 2LCD패널(250a)(250b)과; 상기 컬러드럼(240)으로부터 출사된 광이 마젠타 광이면 적색과 청색으로 분기시키고, 옐로우 광이면 적색과 녹색으로 분기시킨 다음, 이를 각각 제 1, 제 2LCD패널(250a)(250b)로 보내고, 상기 제 1, 제 2LCD패널(250a)(250b)에서 반사된 적색, 청색 또는 적색, 녹색을 순차적으로 합성하여 컬러영상을 구현하는 합성부(260); 및 상기 합성부(260)에서 합성된 영상을 스크린 상에 확대 투사하는 투사 렌즈(270); 를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 합성부(260)는, 상기 컬러드럼(240)에서 입사되는 마젠타 또는 옐로우 광 중에서 적색은 편광을 90°돌려서 투과시키고, 녹색과 청색은 그대로 투과시키는 컬러 씨렉트(262); 및 상기 컬러 씨렉트(262)를 투고하여 입사된 광과 상기 제 1, 제 2LCD패널(250a)(250b)에서 반사되어 입사된 광을 편광성분에 따라 투과 또는 반사시키는 편광빔스프리터(261); 를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제 1, 제 2LCD패널(250a)(250b)은, 인가되는 영상신호에 따라 구동되어, 입사광의 편광을 90°변환하여 출사시키는 반사형 LCD패널이 사용된다.
그럼, 상기 구성을 갖는 프로젝터의 동작에 대해 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명에 따른 프로젝터에 사용되는 컬러드럼의 구조를 나타낸 것이다.
먼저, 광원부(210)에서 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 성분을 갖는 백색광이 생성되어 방출되면, 백색광은 편광 제어부(220)를 통과하게 된다. 이때, 편광 제어부(220)에서는 임의의 편광을 갖는 상기 백색광을 한 방향으로 편광시킨다. 여기서는, 편의상 P편광으로 만든 경우만을 설명하기로 한다.
이후, 상기 P편광 백색광은 광로 변경수단(230)을 거치면서, 광로가 변환되어 상기 컬러드럼(240)에 입사된다. 상기 광로 변경수단(240)은 전반사 프리즘이나 전반사 미러 등이 이용된다.
한편, 상기 컬러드럼(240)은 도 3에 나타난 바와 같이, 원통 형상의 투과판을 가지며, 상기 투과판에는 R, G, B 광이 선택적으로 투과되도록 다이크로익 코팅처리 되어있다. 그리고, 상기 투과판은 입사광 중에서 마젠타 성분만을 투과시키는 마젠타 셀(341)과 입사광 중에서 옐로우 성분만을 투과시키는 옐로우 셀(342)이 교대로 배치된 구조를 갖는다. 또한, 상기 컬러드럼(240)은 모터(241)등과 같은 구동장치에 의해 일정 속도로 회전된다.
이러한 구조적 특징으로 인해, 상기 컬러드럼(240)에 입사된 광은 상기 컬러드럼(240)을 통과하면서 마젠타 광 또는 옐로우 광이 되고, 도 4에서 보는 바와 같이 제 1, 제 2LCD패널에는 구현하고자 하는 컬러의 경계면이 선형적으로 스크롤(scroll) 된다. 여기서, 도 4는 본 발명에 따른 프로젝터에 사용되는 컬러드럼의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
이후, 상기 마젠타 광 또는 엘로우 광은 노치필터(245)를 투과하게 되는데, 상기 노치필터(245)는 도 5에서 보는 바와 같이 파장대역에 따라 투과율이 다른 특성을 갖는다. 이러한 특성으로 인해 R, G, B 각 광의 색순도가 향상되고, 화이트 밸런스가 조절된다. 즉, 노치필터에서 엘로우(Yellow) 광을 차단하는 경우 적색과 녹색의 색순도가 향상되고, 시안(Cyan) 광을 차단하는 경우 청색 및 녹색의 색순도가 향상된다. 그리고, 상기 노치필터는 R, G, B 각 광의 투과율을 조정하여 화이트 밸런스를 맞춰준다. 도 5는 일반적인 노치필터의 특성을 나타낸 도면이다.
한편, 도 2에서는 노치필터(245)가 컬러드럼(240)과 합성부(260) 사이에 구성되어 있으나, 상기 노치필터(245)는 상기 위치외에 컬러드럼(240) 이전 또는 그 이후의 광로에 구성할 수 있다.
이후, 상기 마젠타 광 또는 옐로우 광은 합성부(260)에 입사된다. 이때, 상기 컬러드럼(240)으로부터 출사된 광이 마젠타 광이면 적색과 청색으로 분기되고, 옐로우 광이면 적색과 녹색으로 분기되어 각각 제1, 제 2LCD패널(250a)(250b)로 보내지고, 상기 제1, 제 2LCD패널(250a)(250b)에서 반사된 적색, 청색 또는 적색, 녹색은 순차적으로 합성되어 컬러영상이 구현되는데, 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 마젠타 광 또는 옐로우 광이 컬러 씨렉트(262)에 입사된다. 이때, 상기 마젠타 광 또는 옐로우 광은 편광 제어부(220)를 통과한 상태이므로 P편광 상태인데, 상기 컬러 씨렉트(262)는 입사되는 마젠타 또는 옐로우 광을 투과시키는 과정에서 적색 성분에 대해서는 편광을 90°돌려서 투과시키는 특성을 갖고 있다. 따라서, 편광빔스프리터(261)에는 S편광 적색과 P편광 청색인 마젠타 광 또는 S편광 적색과 P편광 녹색인 옐로우 광이 순차적으로 입사된다.
한편, 편광빔스프리터(261)는 S편광은 반사시키고, P편광은 투과시키는 특성을 가지므로, 상기 마젠타 또는 옐로우 광의 S편광 적색은 반사되어 제 1LCD(250a)로 향하고, 상기 마젠타 또는 옐로우 광의 P편광 청색 또는 P편광 녹색은 투과되어 제 2LCD(250b)로 향하게 된다.
이에 따라, 상기 제 1, 제 2LCD(250a)(250b)에서는 2차원 어레이(array) 구조를 갖는 다수의 화소가 인가되는 영상신호에 따라 각각 독립적으로 구동되어, 편광빔스프리터(261)로부터 입사된 광을 반사시키거나 차단한다. 이때, 상기 제 1, 제 2LCD패널(250a)(250b)에서 반사된 광은 그 편광성분이 90°변환된다. 즉, 상기 제 1LCD패널(250a)로 입사된 S편광 적색은 P편광으로 변환되고, 상기 제 2LCD패널(250b)로 입사된 P편광 청색 또는 녹색은 S편광으로 변환되어 편광빔스프리터(261)에 재입사된다.
이후, 상기 P편광 적색과 S편광 청색 또는 녹색은 상기 편광빔스프리터(261)를 투과, 반사하여 투사 렌즈(270) 쪽으로 출사된다.
즉, 편광빔스프리터(261)에는 영상신호에 따라 제 1, 제 2LCD패널(250a)(250
b)에서 선택적으로 반사된 적색과 청색 또는 적색과 녹색이 순차적으로 입사되고, 상기 광이 합성되어 영상이 구현된다. 이후, 시간적으로 합성된 영상은 투사 렌즈(270)를 통해 스크린에 확대되어 결상 된다.
이와 같은 본 발명은, 광원부(210)로부터의 입사광 중에서 적색성분은 언제나 투사 렌즈(270)에 입사되도록, 컬러드럼(240)에서는 입사광을 적색성분이 포함된 마젠타 또는 옐로우 광으로 투과시키고, 합성부(260)에는 별도의 적색 전용 LCD패널 즉, 제 1LCD패널(250a)이 마련되어 있으므로, 기존의 1판식 광학계에 있어서 적색광이 약화되는 문제점을 극복한다. 즉, 청색과 적색은 번갈아 입사되는데 반해 적색은 연속적으로 입사된다. 따라서, 도 6에서 보는 바와 같이 투사렌즈로부터의 출사광은 종래의 1판식 또는 3판식 광학계보다 넓은 색좌표를 갖는다. 여기서, 도 6은 본 발명에 따른 프로젝터의 투사렌즈에서 출사되는 광의 색좌표를 나타낸 것이다.
이상, 전술한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경, 개량, 대체 및 부가 등의 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 이하 첨부되는 특허청구의 범위에 의하여 정하여야만 한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 프로젝터는, 적색, 녹색, 청색 LCD패널 총 3판식으로 구성되었던 종래의 광학계를 적색 전용, 녹색/청색 겸용 LCD패널 총 2판식으로 구성하므로, 제품의 부피 및 가격을 낮출수 있다.
또한, 본 발명에 따른 프로젝터는, 적색은 연속해서 투사되도록 적색 전용 LCD패널을 별도로 구비함으로써, 기존의 1판식 광학계와 3판식 광학계에 있어서 적색광이 약화되는 문제점을 극복하고, 출사되는 영상이 보다 넓은 색좌표를 갖게 해준다.
또한, 본 발명에 따른 프로젝터는, 마젠타 셀과 옐로우 셀이 원통형상의 투과면에 선형적으로 형성되어 있는 컬러드럼을 사용하기 때문에 선형적인 컬러 스크롤이 가능한 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 액정 디스플레이 패널(LCD)을 이용한 2판식 또는 단판식 프로젝터 장치에 있어서,
    상기 프로젝터는 입사된 광을 상기 액정 디스플레이 패널로 R, G, B 광을 구분하여 선형적으로 스크롤하기 위하여 여러 개의 셀로 선형적으로 나뉘어져 각 셀이 서로 다른 빛의 파장만을 선택적으로 투과시키도록 회전하는 컬러드럼과,
    입사 광의 파장대역에 따라 다른 투과율로 투과되도록 하는 노치필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러드럼의 각 셀은 R, G, B 광이 선택적으로 투과되도록 다이크로익 코팅된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 노치필터는 상기 컬러드럼 이전 또는 그 이후의 광로에 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 노치필터는 R, G, B 광의 각 색순도를 다르게 하여 화이트 밸런스를 조절하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  5. 광을 생성하는 광원부와;
    상기 광원부으로부터 입사된 광을 한 방향으로 편광시키는 편광 제어부와;
    상기 편광 제어부로부터 입사된 광의 진행경로를 변경시키는 광로 변경수단과;
    상기 광로 변경수단을 통해 입사된 광 중에서 마젠타, 옐로우 광만을 출사시키고, 상기 광을 순차적으로 스크롤하는 컬러드럼과;
    입사광을 인가되는 영상신호에 따라 선택적으로 반사시키는 제 1, 제 2LCD패널; 및
    상기 컬러드럼으로부터 출사된 광이 마젠타 광이면 적색과 청색으로 분기시키고, 옐로우 광이면 적색과 녹색으로 분기시킨 다음, 이를 각각 제1, 제 2LCD패널로 보내고, 상기 제1, 제 2LCD패널에서 반사된 적색, 청색 또는 적색, 녹색을 순차적으로 합성하여 컬러영상을 구현하는 합성부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 R, G, B 광의 색순도를 조절하기 위하여 상기 컬러드럼 이전 또는 그 이후의 광로에 노치필터가 추가된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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