KR100468241B1

KR100468241B1 - 광선택 프리즘 및 그것을 이용한 투사형 디스플레이장치, 그리고

Info

Publication number: KR100468241B1
Application number: KR10-1999-0012229A
Authority: KR
Inventors: 하시즈메토시아키; 무라타마사미
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2005-01-26
Also published as: JP3959878B2; JPH11352440A; CN100374901C; US6342971B1; US20020080502A1; US6411449B1; US6690521B2; CN1236113A; TW424157B; HK1022745A1; MY124676A; KR19990083020A

Abstract

적색반사막과 청색반사막은, 4개의 주상프리즘(직각프리즘)의 각측면에 의해 경계지워지는 접합면상에 대략 X자상으로 형성되어 있다. 상기 적색반사막은, 2개의 반사막 교차위치에서 분할되지 않고 연속해서 형성되어 있다. 반면에, 상기 청색반사막은 적색반사막과 접착제에 의해 2개로 분리되어 있다. 한편, 상기 4개의 주상프리즘은 1장의 판유리로 제작되는 것이 바람직하다. 상기한 구성에 의하면, 광선택프리즘의 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

광선택 프리즘 및 그것을 이용한 투사형 디스플레이장치, 그리고 광선택프리즘의 제조방법{Light-selective prism, projection display apparatus using the same, and method of manufacturing light-selective prism}

본 발명은, 광선택 프리즘, 그것을 이용한 투사형 디스플레이장치, 그리고 광선택 프리즘의 제조방법에 관한 것이다.

크로스 다이크로익 프리즘은 컬러 화상을 투사하는 투사형 디스플레이장치에서 광선택 프리즘으로서 종종 이용된다. 크로스 다이크로익 프리즘은 대략 X자상으로 교차하도록 배열된 2종류의 다이크로익막을 구비하고 있다. 상기 크로스 다이크로익 프리즘은, 적색, 녹색, 청색의 세가지 광을 합성하여 특정방향으로 방사하는 색광합성 광학계로서의 기능을 구비하고 있다.

도 12는 종래의 투사형 디스플레이장치의 요부를 보여주는 개념도이다. 상기 투사형 디스플레이장치는, 세개의 액정 광밸브(42,44,46)와, 크로스 다이크로익프리즘(48)과, 투사렌즈(50)을 구비하고 있다. 적색반사막(48R)과 청색반사막(48B)은 크로스 다이크로익 프리즘(48)의 중심에서 대략 X자상으로 형성되어 있다. 상기 크로스 다이크로익 프리즘(48)은, 3개의 액정 광밸브(42,44,46)에서 변조된 적색, 녹색, 청색의 세가지 광을 합성해서 투사렌즈(50)의 방향으로 방사한다. 상기 투사렌즈(50)는, 합성된 광선을 투사스크린(52)상에 결상시킨다.

일반적으로 크로스 다이크로익 프리즘(48)은, 동일한 크기의 네개의 주상 프리즘을 각측면에서 접착시켜 제작된다. 상기 적색반사막(48R)은, 네개의 주상 프리즘을 접착시킬 때, 동일 평면상에 위치하도록 두개의 주상 프리즘의 소정 측면에 미리 형성되어 있다. 유사한 방식으로, 청색반사막(48B)도, 두개의 주상 프리즘의 소정 측면에 미리 형성되어 있다.

적색반사막(48R)은, 적색광만을 분리해서 반사하고, 그외의 색광을 투과시킨다. 청색반사막(48B)은, 청색광만 분리해서 반사하고, 그외의 색광은 투사시킨다. 통상 다이크로익막이라고 불리우는 유전체(誘電體) 다층막은, 이와 같은 특성을 구비한 반사막으로 이용되고 있다. 이들 반사막은, 액정 광밸브(42,46)에서 방사된 광을 90˚ 굴절시켜, 광요소가 투사렌즈(50)로 균등하게 향하게 작용한다. 따라서, 크로스 다이크로익 프리즘에서 대략 X자상으로 형성된 반사막은, 동일한 평면상에 형성되는 것이 바람직하다.

그러나, 동일한 크기의 4개의 주상 프리즘을 접착시켜 크로스 다이크로익 프리즘을 구성하는 경우에는, 적색반사막(48R)과 청색반사막(48B)이 각각 동일 평면상에 위치되도록, 정교하게 접착시키는 것이 상당히 어렵다. 만약 정교하게 접착시키기 못하면, 크로스 다이크로익 프리즘의 중심 교차부 부근에서, 적색반사막(48R)과 청색반사막(48B)의 각각에 갭과 단차가 발생한다. 이 때문에, 교차점 부근을 통과하는 광에 대해서는, 적색반사막(48R) 및 청색반사막(48B)의 반사특성과 투과특성이 변화하게 된다. 그 결과, 크로스 다이크로익 프리즘(48)의 특성이 저하되어, 상기 교차점에 있어서 광이 산란해 버리는 문제점이 있다. 이와 같은 크로스 다이크로익 프리즘을 투사형 디스플레이장치에 적용할 경우에는, 투사화상의 중앙부에, 크로스 다이크로익 프리즘내에서의 빛의 산란에 기인한 줄무늬가 보이는 문제가 있다. 또한, 상기 크로스 다이크로익 프리즘 중앙에서 반사된 색광은 디스플레이 중앙에 중복 화상을 만들고, 각색광마다 크기가 다른 화상을 만드는 문제가 있다.

한편, 크로스 다이크로익 프리즘은, 광을 분리시키기 위해서 이용될 수 있는데, 상술한 크로스 다이크로익 프리즘의 특성저하문제는 이 경우에도 발생한다. 또한, 광학소자로서는, 크로스 다이크로익 프리즘이외에도, 광을 선택적으로 투과 또는 반사하기 위한 광선택막이 대략 X자상으로 형성된 다른 종류의 광선택 프리즘이 이용되는 경우도 있다. 상술한 특성의 저하문제는 이와 같은 종류의 광선택프리즘에서 공통된 문제였다.

본 발명의 목적은, 광선택 프리즘의 특성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

도 1(A) 및 도 1(B)는 본 발명에 의한 광선택프리즘의 제1의 실시예인 크로스 다이크로익 프리즘을 도시한 설명도.

도 2는 프리즘주(柱)에서 크로스 다이크로익 프리즘을 절단해내는 공정을 보여주는 설명도.

도 3(A)-3(C)는 한쌍의 프리즘을 제작하는 공정을 보여주는 설명도.

도 4는 제1의 조립지그를 보여주는 사시도.

도 5(A)-5(C)는 제1의 프리즘쌍의 접합면을 확대하여 보여주는 설명도.

도 6(A)-6(C)는 도 3(A)-5(C)의 공정에 따라 준비된 프리즘 2쌍을 접착하는 공정을 보여주는 설명도.

도 7은 제2 조립지그의 사시도.

도 8은 프리즘 2쌍을 제2의 조립지그상에 설치한 상태를 확대하여 보여주는 측면도.

도 9(A)와 9(B)는 본 발명에 의한 광선택 프리즘의 제2의 실시예인 다른 크로스 다이크로익 프리즘을 보여주는 설명도.

도 10(A)-10(D)는 크로스 다이크로익 프리즘의 제2 제조방법에서, 4개의 주상 프리즘을 준비하는 공정을 보여주는 설명도.

도 11은 본 발명의 실시예인 크로스 다이크로익 프리즘을 이용한 투사형 디스플레이장치의 요부를 보여주는 개략평면도.

도 12는 종래의 투사형 디스플레이장치의 요부를 보여준 개념도.

상술한 과제의 적어도 일부분과 본 발명과 관련된 다른 목적은, 대략 X자상으로 교차하는 2종류의 광선택막을 구비한 광선택프리즘에 의해 해결할 수 있다. 상기 광선택프리즘은, 상호 측면에서 접합된 4개의 주상프리즘과; 상기 4개의 주상프리즘 측면을 따라 형성되어 대략 X자상으로 교차하도록 형성된 2개의 광선택막으로 구성되어; 상기 2개의 광선택막 중 하나는 상기 두개의 광선택막 교차위치에서 분리되지 않고 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 광선택프리즘에 의하면, 2개의 광선택막중 하나는, 2개의 광선택막의 교차위치에서 분할되지 않고 연속해서 형성되어 있기 때문에, X자상의 교차부근에서 상기 광선택막의 특성이 향상된다. 따라서, 이것에 의해 광선택프리즘의 특성도 향상된다.

여기에서, 상기 2개의 광선택막중 하나는 곡면상에 연속해서 형성될 수 있다.

상기 구성의 광선택 프리즘에 의하면, 곡면상에 형성된 광선택막에서 반사된 광에 의해 형성된 화상의 크기를 조정할 수 있다.

본 발명에 의한 광선택프리즘은, 다음 방법중 하나에 의해 제조될 수 있다. 제1의 제조방법은, 4개의 주상프리즘을 상호 측면에서 접합시켜 광선택프리즘을 제작한다. 상기 제1의 제조방법은, (A) i) 2개의 접합면을 가지는 2세트의 주상프리즘쌍을 준비하는 단계, ii) 상기 각세트 주상프리즘쌍의 4개 접합면중 하나에 제1의 광선택막을 형성하는 단계, iii) 상기 제1의 광선택막을 사이에 두고 상기 주상프리즘쌍의 각 세트를 접합하는 단계로 구성되는 프리즘 2쌍을 제작하는 공정; (B) 상기 프리즘 2쌍이 서로 접합되는 프리즘 2쌍의 접합면을 평탄하게 연마하는 공정과; (C) 상기 프리즘 2쌍중 선택된 하나의 평탄화된 접합면에, 상기 선택된 쌍에서 2개의 주상프리즘 접합부에 걸쳐 연속되도록 제2의 광선택막을 형성하는 공정과; (D) 프리즘주를 얻기 위해, 상기 프리즘 2쌍을 접합하는 공정으로 구성된다.

상기 본 발명의 제1 제조방법에 의하면, 2쌍의 프리즘중 선택된 한쌍에 속하는 평탄화된 일측면에, 프리즘쌍의 접합부에 걸치도록 연속해서 제2의 광선택막을 형성할 수 있으므로, 형성된 막의 특성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 제조방법의 바람직한 실시예에 의하면, 2개의 주상프리즘중 하나의 세트는, 상대적으로 긴 주상의 프리즘과 상대적으로 짧은 주상의 프리즘이고, 프리즘 각쌍은, 상기 상대적으로 짧은 주상프리즘과 접합되는 상기 상대적으로 긴 주상프리즘의 일측면은 길이방향 양단부에 노출부를 구비하도록 제작된다. 상기 공정(D)에서, 상기 프리즘 2쌍은, 상기 프리즘 각쌍 상기 노출부가 소정의 공통하는 기준면에 접한 상태에서 접합된다.

이와 같이 하면, 프리즘 2쌍 각각에 형성된 제1의 광선택막이, 소정의 기준면을 따라 위치되어, 결국 동일 평면상에 존재하도록 할 수 있다.

상기 제1의 제조방법은, 상기 공정(D)에서 제작된 프리즘주에서 상기 광선택프리즘을 잘라내는 공정을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이렇게 하면, 프리즘주에서 다수의 광선택 프리즘을 얻을 수 있다. 또한 광선택프리즘의 높이는, 광선택프리즘이 프리즘주에서 절단될 때 임의적으로 설정할 수 있으므로, 원하는 높이의 광선택 프리즘을 용이하게 얻을 수 있다.

제1의 제조방법에서, 상기 공정(B)는, 상기 공정(C)에서 상기 제2의 광선택막이 형성된 접합면중 적어도 일면을, 곡면으로 연마하는 공정을 포함하도록 해도좋다.

이와 같이 제조된 광선택프리즘은, 곡면상에 형성된 광선택막에서 반사된 광에 의해 형성된 화상의 크기를 조정할 수 있다.

본 발명의 제1 제조방법에서, 상기 프리즘 각쌍을 구성하는 2개의 주상프리즘의 적어도 접합면이 연마되는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 연마된 측면의 일측에 제1광선택막을 형성할 수 있다.

이 경우, 상기 공정(D)에서 제작된 프리즘주의 외측면을 연마하는 공정을 더 포함하여 구성하여도 좋다.

이렇게 하면, 각 공정에서 발생하기 쉬운 유리면의 줄무늬와 흠을 수시로 제거할 수 있다.

다른 가능한 실시예는, 상기 공정(D)에서 제작된 프리즘주에서 작은 프리즘주를 잘라내고 상기 작은 프리즘의 외측면을 연마하는 공정을 더 포함하도록 해도좋다.

제2의 제조방법은, 4개의 주상프리즘을 상호 측면에서 접합시켜 광선택프리즘을 제조한다. 상기 제2의 제조방법은, (A) 연마된 상면 및 하면을 구비하는 1장의 판유리를 준비하는 공정과, (B) 상기 판유리의 상면 및 하면중 일측에 제1의 광선택막을 형성하는 공정과, (C) 상기 제1의 광선택막이 형성된 1장의 판유리를 분할하여, 제1의 광선택막이 형성된 면을 구비하는 2개의 주상프리즘과, 제1의 광선택막이 형성된 면을 구비하지 않은 2개의 주상프리즘으로 구성된 4개의 주상프리즘을 제작하는 공정과, (D) 상기 4개의 주상프리즘중에서, 상기 제1의 광선택막이 형성되어 있는 2개의 주상프리즘중 하나와, 상기 제1의 광선택막이 형성되어 있지않는 2개의 주상프리즘중 하나를, 상기 제1의 광선택막이 끼워지도록 각각 접합하여 프리즘 2쌍을 제작하는 공정과, (E) 상기 프리즘 2쌍이 상호 접합되는 프리즘 2쌍의 접합면을 평탄하게 연마하는 공정과, (F) 상기 프리즘 2쌍중 하나의 선택된 접합면에, 상기 선택된 쌍의 2개의 주상프리즘 접합부에 걸치도록 연속하게 제2의 광선택막을 형성하는 공정과, (G) 프리즘주를 얻기 위해, 상기 프리즘 2쌍을 접합하는 공정을 포함하여 구성된다.

상술한 제1의 제조방법과 같이, 본 발명의 제2 방법에서도, 프리즘 2쌍중 선택된 쌍에 속하는 평탄화된 면의 일측에, 프리즘쌍의 접합부에 걸치도록 연속해서 제2의 광선택막을 형성할 수 있으므로, 형성된 제2의 광선택막의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2의 제조방법의 공정(A)내지 (C)에서, 1장의 판유리를 분할하는 것에 의해 4개의 주상프리즘을 제작할 수 있다. 이것에 의해, 4개의 주상프리즘이 동일한 굴절율을 가지도록 할 수 있으므로, 제작된 광선택프리즘내를 통과하는 광의 광로가 달라져서 발생하는 화상크기의 변화를 억제할 수 있다.

본 발명에 의한 광선택프리즘의 일실시예인 크로스 다이크로익 프리즘은, 투사형 디스플레이장치에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 화상을 투사하고 디스플레이하는 투사형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다. 상기 투사형 디스플레이장치는, 조명광을 방사하는 조명광학계와; 상기 조명광을 3색의 광으로 분리하는 색광분리광학계와; 상기 3색의 광을, 주어진 화상신호에 기초하여 각각 변조하는 3개의 광변조수단과; 상기 3개의 광변조수단에 의해 변조된 3색의 광을 합성하는 크로스 다이크로익 프리즘과; 상기 크로스 다이크로익 프리즘에 의해 합성된 광을 투사하는 투사광학계로 구성된다. 상기 크로스 다이크로익 프리즘은, 상호 측면에서 접합된 4개의 주상프리즘과; 상기 4개의 주상프리즘의 측면을 따라 대략 X자상으로 교차하도록 형성되는 2개의 다이크로익막으로 구성되고, 상기 2개의 다이크로익막 중 하나는, 상기 2개의 다이크로익막 교차위치에서 분할되지 않고 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 투사형 디스플레이장치는, 본 발명에 의한 크로스 다이크로익 프리즘을 이용하여 광을 합성하므로, 투사된 화상의 중앙부에, 크로스 다이크로익 프리즘내에서의 광산란에 기인한 줄무늬가 보여지는 문제를 완화시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

A. 제1의 광선택 프리즘

도 1(A) 및 도 1(B)는, 본 발명에 의한 광선택 프리즘의 제1 실시예인 크로스 다이크로익 프리즘(260)을 보여주는 설명도이다. 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 상기 크로스 다이크로익 프리즘(260)은, 4개의 직각 광학프리즘(261,262,263,264)(주상프리즘)을 구비하고 있다. 상기 4개의 직각프리즘(261,262,263,264)(이하에서는 직각프리즘 또는 주상프리즘이라고 함)은, 동일한 높이를 가지는 직각 이등변 삼각주의 형상을 구비하고 있다. 상기 크로스 다이크로익 프리즘(260)은, 직각프리즘의 상호간에 직각을 이루는 측면(이하에서는 단순히 직각면 또는 접합면이라고함)이 접착제(267)로 접합되어 구성된 사각주(직방체 또는 입방체)이다.

도 1(B)에 도시된 바와 같이, 4개의 직각프리즘(261-264)의 직각면에 의해구성된 접합면에는, 적색반사막(266R)과 청색반사막(266B)이, 대략 X자상으로 배열되어 있다. 또한, 상기 적색반사막(266R)은, 2개의 직각프리즘(261,263)사이의 접합면과 다른 2개의 직각프리즘(262,264) 사이의 접합면으로 구성된 적색반사막 형성면 전체에 걸쳐서 연속적으로 형성된 다이크로익막(광선택막)이다. 한편, 청색반사막(266B)은, 2개의 직각프리즘(261,262) 사이의 접합면과 다른 2개의 직각프리즘(263,264) 사이의 접합면으로 각각 형성된 다이크로익막이다. 상기 2개의 접합면에 형성된 청색반사막(266B)은, 적색반사막(266R)과 접착제(267)에 의해 서로 격리되어 있다.

상기 실시예의 크로스 다이크로익 프리즘(260)은, 적색반사막(266R)이 대략 X자상으로 교차하는 2개의 막형성면 중 일측 전체에 걸쳐서 연속적으로 형성되어 있다. 이것에 의해, 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 중심부분에 있어서도 적색반사막(266R)의 특성(반사 및 투사 특성)이 저하되지 않는다. 또한 2개의 청색반사막(266B)은, 적색반사막(266R)과 접착제(267)에 의해 서로 분리되어 있지만, 동일평면상에 존재하도록 정교하게 배치되어 았다. 따라서, 분리로 인한 손실이 있어도, 반사특성 및 투사특성이 좋은 청색반사면을 얻을 수 있다. 이것에 의해 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 그리고, 청색반사막(266B) 측을 분리하도록 한 것은, 청색광이 적색광에 비해 시감도(視感度)가 낮아, 사람눈에 의한 해상도도 낮기 때문이다.

한편, 4개의 주상 프리즘(261,262,263,264)은 직각이등변삼각형이 아니고, 대략 직각을 이루는 삼각형 형상을 구비하고 있어도 좋다.

B. 제1의 제조방법

이하, 도 2 내지 도 8을 참조하면서, 도 1(A) 및 도 1(B)에 도시된 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 제1 제조방법을 설명한다. 도 2는, 프리즘주(320)에서 크로스 다이크로익 프리즘(260)을 잘라내는 공정을 보여주는 설명도이다. 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 제조방법은, 우선 도 2에 도시된 바와 같이 길이방향으로 긴 프리즘주(320)를 제작하고, 상기 프리즘주(320)에서 원하는 길이의 프리즘을 잘라내는 것에 의해 구성된다.

프리즘주(320)는, 제1의 프리즘쌍(321)과 제2의 프리즘쌍(322)이 접착되어 구성되어 있다. 제1의 프리즘쌍(321)은, 상대적으로 긴 직각프리즘(325)(이하, 간단히 긴 직각프리즘이라고 함)과 상대적으로 짧은 직각프리즘(326)(이하, 간단히 짧은 직각프리즘이라고 함)이 접착되어 구성되어 있다. 제2의 프리즘쌍(322)도, 마찬가지로 긴 직각프리즘(327)과 짧은 직각프리즘(328)이 접착되어 구성되어 있다. 이들 직각프리즘(325-328)의 길이는, 긴 직각프리즘(325,327)보다 짧은 직각프리즘(326,328) 쪽이 짧게 설정되어 있으면 되고, 긴 직각프리즘 끼리, 짧은 직각프리즘 끼리 길이가 같을 필요는 없다. 그러나, 긴 직각프리즘 끼리, 짧은 직각프리즘 끼리 상호간에 길이가 같은 쪽이, 준비하는 직각프리즘의 종류를 최소한으로 줄일 수 있고, 또한 제조를 용이하게 한다. 본 실시예의 각 도면에서는, 긴 직각프리즘 끼리, 짧은 직각프리즘 끼리 상호간에 각각 같은 크기로 나타내어져 있다.

도 3(A)-3(C)는 제1의 프리즘쌍(321)과 제2의 프리즘쌍(322)을 제조하는 공정을 보여주는 설명도이다. 제1의 프리즘쌍(321)은, 다음과 같은 방식으로 제작된다. 먼저, 도 3(A)에 도시된 긴 직각프리즘(325)과, 도 3(B)에 도시된 짧은 직각프리즘(326)을 준비한다. 긴 직각프리즘(325) 및 짧은 직각프리즘(326) 각각의 3개 측면은 광투사면이므로, 평탄하게 연마된 연마면으로 구성되어 있다. 상기 짧은 직각프리즘(326)의 직각면(326a)에는, 청색반사막(266B)(도 3(B)에서 경사진 점선으로 도시되어 있다.)을 형성한다. 상기 청색반사막(266B)은, 무기물의 박막이 다층으로 형성된 유전체 다층막이고, 진공증착(眞空蒸着)과 스퍼터링(sputtering)에 의해 형성된다. 그리고, 긴 직각프리즘(325)의 직각면(325a)과 짧은 직각프리즘(326)의 직각면(326a)을 접착시켜 도 3(C)에 도시된 제1의 프리즘쌍(321)을 제작한다. 이 때, 긴 직각프리즘(325)의 직각면(325a)의 상하에는, 노출부(321d,321e)가 형성되도록 접착시킨다. 상기 접착에는, 도 4에 도시된 제1의 조립지그(500)가 이용된다. 제1의 조립지그(500)는, 양단에 형성된 기준면부(502a,502b)와, 상기 기준면부(502a,502b)사이에 형성된 대략 직사각형의 홈(502c)을 구비한 베이스 플레이트(502)로 구성된다. 상기 기준면부(502a,502b)의 상면은, 대략 동일평면이 되도록 가공되어 있다. 상기 홈(502c)은, 접합면상에 도포된 접착제가 흘러넘치는 것을 받는 도피부이다.

2개의 직각프리즘(325,326)을 상호 접착시키는 때에는, 우선 2개의 직각 프리즘(325,326)의 접착면 중 적어도 한쪽에 접착제를 도포하고, 직각프리즘(325,326)을 상호 접합시킨다. 그후, 도 4에 도시된 바와 같이, 상호 접합된 2개의 프리즘(325,326)을 베이스 플레이트(502) 위에, 즉 기준면부(502a,502b)위에 설치한다. 그리고, 2개의 프리즘(325,326)을 기준면부 (502a,502b)에 대고누른다. 이렇게 하면 프리즘(325,326)을 세로축에 평행하게 설정할 수 있다.

이렇게 해서, 2개의 직각프리즘(325,326)의 상대적인 위치관계를 설정한 후, 접착면에 도포된 접착제를 경화시킨다. 그 결과, 제1의 프리즘쌍(321)을 얻을 수 있다.

또한, 같은 방법에 의해, 직각프리즘(327)과, 청색반사막(266B)이 형성된 다른 직각프리즘(328)을 접합하여 제2의 직각프리즘쌍(322)을 제작한다.

도 5(A)-5(C)는, 상기와 같은 방식으로 제작된 제1의 프리즘쌍(321)의 접합면(321c)을 확대하여 보여주는 설명도이다. 상기 접합면(321c)은, 도 3(C)에 도시된 바와 같이, 제1 프리즘쌍(321)의 2개의 직각면(321a,321b) 사이에 놓인다. 상기 제1의 프리즘쌍(321)은, 도 3(C)에 도시된 바와 같이, 접합면(321c)을 사이에 두고 제2의 프리즘쌍(322)과 접합된다.

상기 접합면(321c)은, 2개의 직각프리즘(325,326) 각각의 직각면(325b, 326b)으로 구성되고, 제1 조립지그(500)의 기준면부(502a,502b)에 대하여 눌려진 면이다. 도 5(A)에 도시된 바와 같이, 상기 직각면(326a)에 형성된 청색반사막(266B)에는 직각의 코너부를 돌아서 구부러져 돌출된 부분이 있을 수 있다. 또한, 제1의 조립지그(500)에 대해 직각프리즘(325,326)을 누르는 힘의 차이에 의해, 2개의 직각면(325b,326b) 간에 다소 단차가 있는 경우도 있다. 그 결과, 제1 직각프리즘쌍(321)의 접합면(321c)은 평탄하지 않은 경우가 많다. 그래서, 도5(B)에 도시된 바와 같이, 접합면(321c)을 연마하여 평탄하게 되도록 가공한다. 그런 다음, 도 5(C)에 도시된 바와 같이, 평탄한 접합면(321c)상에적색반사막(266R)을 형성한다. 상기 적색반사막(266R)은, 청색반사막(266B)과 같이, 증착과 스퍼터링에 의해 형성된다. 이렇게, 적색반사막(266R)을 평탄한 면에 형성하면, 적색반사막(266R)이 연속된 1개의 막으로 구성될 수 있으므로, 특히 2개의 직각프리즘(325, 326)의 접합부 부근의 광산란이 없게 되어, 그 결과, 스크린상에 상기 광산란에 기인한 줄무늬가 생기지 않게 된다. 또한, 접합면(321c)을 평면으로 한 경우에는, 반사막이 정밀하게 동일한 평면상에 형성될 수 있으므로, 광이 90˚ 로 반사될 경우에도, 스크린상에서 화상의 크기가 좌우 동일한 이점이 있다. 본 발명의 평탄한 면은, 단차가 없는 연속된 면을 의미하고, 반드시 기하학적으로 엄밀한 의미의 평면일 필요는 없다.

제1의 프리즘쌍(321)과 같이, 제2의 프리즘쌍(322)에 있어서도 그 접합면(322c)을 연마한다. 한편, 상기와 같이, 제1의 프리즘쌍(321)의 접합면(321c)에 적색반사막(266R)를 형성하는 경우에는, 제2의 프리즘쌍(322)의 접합면(322c)에는 적색반사막(266R)을 형성할 필요는 없다. 또한, 적색반사막(266R)은, 제1의 프리즘쌍(321)의 접합면(321c)에 형성되는 대신에, 제2의 프리즘쌍(322)의 접합면(322c)에 형성하여도 좋다.

그런데, 반사면에 반사되어진 적색과 청색의 2색의 광을 비교하면, 적색광 쪽이 비시감도(比視感度)가 높다. 즉, 적색광이 육안으로 볼 때 더 눈에 잘 띈다.따라서, 적색반사막은 될 수 있는 대로 단차가 없는 평탄한 면을 구성하는 것이 바람직하다. 상기 실시예의 제작방법에 있어서는, 도 5(c)에 도시된 적색반사막(266R)이 정확하게 접합면(321c) 전체에 걸쳐서 연속적으로 형성될 수 있다. 따라서 상기 방법으로 우수한 크로스 다이크로익 프리즘을 제조할 수 있다. 한편, 비시감도는 녹색, 적색, 청색순이므로, 적색반사막 또는 청색반사막 대신에 녹색반사막을 이용하는 경우에는, 도 5(a)-5(c)에 도시된 방법에 의해, 청색반사막을 접합면(321c)상에 형성하도록 제작하는 것이 바람직하다.

도 6(A)-6(C)는, 도 3(A) 내지 도 5(C)의 방법에 의해 준비된 프리즘 2쌍(321,322)을 접착하는 공정을 보여주는 도면이다. 우선, 도 6(A)에 도시된 제2의 프리즘쌍(322)과, 도 6(B)에 도시된 제1의 프리즘쌍(321)을 결합하는데, 짧은 프리즘은 짧은 프리즘끼리, 긴 프리즘은 긴 프리즘끼리 인접하도록 접착시켜서, 도6(C)에 도시된 프리즘주(320)를 제작한다. 상기 접착시에는, 도 7에 도시된 제2의 조립지그(520)가 이용된다. 제2의 조립지그(520)는, 틀(frame)형상으로 설계된 기준면부(522a)와 상기 기준면부(522a)의 중앙부에 형성된 홈(522c)을 포함하는 베이스 플레이트(522)를 구비하고 있다. 기준면부(522a)의 상면은 정밀하게 가공되어 있다. 상기 홈(522c)의 폭(W3)은 짧은 직각프리즘(326) 세로길이(L1)보다 약간 크게 설정되어 있고, 깊이(H1)는 짧은 직각 프리즘(326,328)의 직각면 폭(L3)보다 더 크게 설정되어 있다. 또한, 상기 베이스 플레이트(522)의 폭(W4)은, 긴 직각 프리즘(325,327)의 세로길이(L2)보다 길게 설정되어 있다.

다음 공정은 프리즘 2쌍(321,322)을 상호 접합시키기 위해 사용된다. 우선, 접합면중 적어도 일측에 접착제를 도포하고, 도 7에 도시된 것과 같이, 짧은 직각프리즘(326,328)이 홈(522c)의 중심에 수납되도록, 제2의 조립지그(520)상에 프리즘 2쌍(321,322)을 설치한다. 이때, 긴 직각프리즘(325,327)을 기준면부(522a)의상면에 대고 누른다. 이것에 의해, 제1의 프리즘쌍(321) 내부에 형성된 청색반사막(266B)과 제2의 프리즘쌍(322)의 내부에 형성된 청색반사막(266B)이 동일평면을 구성하도록, 프리즘 2쌍(321,322)의 상대적 위치관계를 설정할 수 있다.

도 8은, 프리즘 2쌍(321,322)을 제2의 조립지그(520)상에 설치한 상태를 확대하여 보여주는 측면도이다. 도 8은, 설명을 용이하게 하기위해, 기준면부(522a)를 투시하여 보여주고 있다. 기준면부(522a)의 상면(522a(U))에 접촉하는 것은, 2개의 긴 직각프리즘(325,327)의 직각면(325a,327a)(즉, 짧은 직각프리즘(326,328)과 접합된 접착면)중에서, 반사막이 형성되어 있지 않는 노출부(도 6의 321d,321e,322d,322e)뿐이다. 상기 노출부(321d,321e,322d,322e)는 연마면이므로 상기 노출부(321d,321e,322d,322e)를 베이스 플레이트(522)의 기준면부(522a) 상면(522a(U))에 설치하는 것에 의해, 이들 연마면은 평탄도가 높아지게 된다. 여기에서 평탄도라는 것은, 면의 연속성 정도(즉, 단차가 없음)를 의미한다. 이 때, 도 6(A) 및 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 일부 노출부(321d,321e)와 동일한 평면상에 위치한 연마면(접착면)에는 청색반사막(266B)이 형성되어 있고, 또한, 다른 노출부(322d,322e)와 동일 평면상에 위치한 연마면(접착면)에도 다른 청색반사막(266B)이 형성되어 있다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 프리즘 2쌍(321,322)을 접착시키면, 2개의 청색반사막(266B)으로 이루어진 청색반사면에 대해서도, 높은 평탄도를 얻을 수 있다.

이렇게 해서, 프리즘 2쌍(321,322)의 상대적 위치를 정교하게 설정한 후에, 접착면에 도포된 접착제를 고화시킨다. 이 결과, 도 6(C)에 도시된 바와 같이, 정교하게 결합된 프리즘주(320)를 얻을 수 있다. 한편,4개의 직각프리즘을 접착시키는 접착제로서, 점도가 낮은 자외선 경화접착제를 이용하면, 경화시간이 짧아질 뿐만 아니라 경화시 열발생도 적게 된다.

상기와 같은 방식으로 제작된 프리즘주(320)에서, 도 2에 도시된 바와 같이 길이방향에 대해 거의 수직이고 서로 거의 평행한 2개의 절단면에 따라 원하는 길이의 프리즘을 절단해내는 것에 의해, 크로스 다이크로익 프리즘(260)을 제조할 수 있다. 이렇게 하면, 상대적으로 큰 프리즘주(320)를 원하는 길이의 프리즘으로 잘라내는 것에 의해, 상대적으로 작은 크로스 다이크로익 프리즘을 용이하게 제조할 수 있다. 상기와 같은 제조된 크로스 다이크로익 프리즘을 투사형 디스플레이장치에 적용하면, 투사형 디스플레이장치를 소형화할 수 있다. 또한, 프리즘주(320)를 크로스 다이크로익 프리즘으로서 사용할 수도 있다.

상기 방법에 의해 제조된 크로스 다이크로익 프리즘(260)에서는, 적색반사막(266R)이 프리즘 2쌍 접합면 전체에 걸쳐서 연속적으로 형성되어 있다. 따라서 적색반사막(266R)의 반사특성 및 투과특성을 향상시킬 수 있고, 이에 의해 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 특성도 향상시킬 수 있다. 또한 2개의 청색반사막(266B)은 적색반사막(266R)에 의해 분리되어 있지만, 2개의 청색반사막(266B)은 동일 평면상에 정교하게 배치되어 있다. 이에 의해 분리로 인한 손실이 있더라도 반사특성 및 투사특성이 좋은 청색분리반사면을 얻을 수 있다. 이것에 의해서도, 크로스 다이크로익 프리즘(260)의 특성을 향상시킬 수 있다.

비록 상기 제조방법에서는, 4개의 직각프리즘(325,326,327,328)의 각각 3개측면이 평탄하게 연마되어 있는 직각프리즘을 이용한 경우를 예로 설명하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 프리즘 1쌍을 구성하는 2개의 직각프리즘 각각은, 다른 직각프리즘의 연마된 일측면과 접촉되고 접합되는 적어도 하나의 연마된 측면을 구비해도 좋다. 이 경우에 있어서, 다른 연마되어 있지 않은 측면중, 프리즘 2쌍(321,322)끼리 상호 접합되어진 접합면(321c,322c)에 상당하는 측면은, 도 5에 도시된 공정으로 연마된다. 또한, 프리즘(260)의 외측면에 상당하는 측면은, 프리즘주(320)가 제작된 후 또는 크로스 다이크로익 프리즘(260)이 프리즘주(320)에서 잘라내어진 후에 연마해도 좋다. 상기 방법에 의하면, 각 제조공정중에 발생하기 쉬운 유리표면의 줄무늬나 흠집을 수시로 제거할 수 있다.

C. 제2의 광선택 프리즘

도 9(A) 및 도 9(B)는, 본 발명에 의한 광선택 프리즘의 제2 실시예인 크로스 다이크로익 프리즘(260A)을 보여주는 설명도이다. 상기 크로스 다이크로익 프리즘(260A)은, 도 9(A)에 도시된 4개의 주상 광학프리즘(261A,262A,263A,264A)(이하에서는 주상프리즘이라고 함)으로 구성된다. 4개의 주상프리즘(261A-264A)은, 동일한 높이를 가지는 대략 삼각주의 형상을 구비하고 있다. 크로스 다이크로익 프리즘(260A)은, 주상프리즘(261A-264A)의 일각을 이루는 2개의 측면이 상호간에 접착제(267)로 접합되어 구성된 사각주이다.

4개의 주상프리즘(261A-264A)이 상호간에 접합된 측면(이하, 접합면이라고함)에는, 도 9(B)에 도시된 바와 같이, 적색반사막(266R)과 청색반사막(266B)이 대략 X자상으로 형성되어 있다. 또한, 적색반사막(266R)은, 2개의주상프리즘(261A,263A) 사이의 접합면과, 다른 2개의 주상프리즘(262A,264A) 사이의 접합면으로 구성된 적색반사막 형성면 전체에 걸쳐서 연속적으로 형성된 다이크로익막(광선택막)이다. 한편, 청색반사막(266B)은, 2개의 주상프리즘 (261A,262A)사이의 접합면과 다른 2개의 주상프리즘(263A,264A) 사이의 접합면에 각각 형성된 다이크로익막이지만, 이들 2개의 접합면에 형성된 청색반사막(266B)은, 적색반사막(266R)과 접착제(267)에 의해 분리되어 있다.

도 1에 도시된 제1 실시예의 크로스 다이크로익 프리즘(260)과 같이, 제2 실시예의 크로스 다이크로익 프리즘(260A)에서도, 적색반사막(266R)이 대략 X자상으로 교차하는 2개의 막형성면 중 일측면 전체에 걸쳐서 연속하여 형성되어 있다. 이에 의하면, 크로스 다이크로익 프리즘(260A)의 중심부분에서도 적색반사막(266R)의 반사특성 및 투사특성이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 제1실시예의 크로스 다이크로익 프리즘(260)과 같은 방식으로, 청색반사막(266B)은, 적색반사막(266R)과 접착제(267)에 의해 서로 분리되어 있다. 그러나, 청색반사막의 각각의 부분, 즉 2개의 청색반사막(266B)은 연속하는 동일면상(도 9에서는 동일 평면상)에 위치하도록 정교하게 배치되어 있다. 이 때문에, 분리에 의한 손실이 있더라도, 반사특성 및 투사특성이 좋은 청색반사면을 얻을 수 있다. 따라서, 상기에서 논의된 크로스 다이크로익 프리즘(260)에서와 같이, 제2 실시예의 크로스 다이크로익 프리즘(260A) 특성을 향상시킬 수 있다.

여기에서, 적색반사막(266R)이 형성되어 있는 막형성면은, 도 9(B)에 도시된 바와 같이 곡면으로 구성되어 있다. 상기 곡면은, 구면, 타원면 또는 각각 다른방향의 일련의 평면으로 이루어진 면이어도 좋다. 이와 같이, 적색반사막(266R)이 굴곡된 막형성면에 형성되어 있는 경우에는, 적색반사막(266R)에서 적색광의 반사방향을 적색반사막(266R)의 위치에 따라 제어할 수 있으므로, 적색광에 의한 디스플레이된 화상의 크기를 변화시킬 수 있다. 따라서, 상기 크로스 다이크로익 프리즘(260A)을 투사형 디스플레이장치에 적용한 경우에는, 투사광학계에서 발생하는 색수차에 의한 화질의 저하를 억제할 수 있다.

한편, 제2 실시예의 크로스 다이크로익 프리즘(260A)도, 상기 논의된 제1의 제조방법에 의해 제조될 수도 있다. 이 경우에, 도 5(B)에서 설명한 접합면(321c)을 평탄하게 연마할 때, 접합면(321c)을 곡면상으로 연마하는 것에 의해, 상기 막형성면을 곡면으로 할 수 있다.

D. 제2의 제조방법

도 10(A)-10(D)는, 크로스 다이크로익 프리즘의 제2 제조방법에서, 4개의 주상프리즘을 준비하는 공정을 보여주는 설명도이다. 우선, 도 10(A)에 도시된 바와 같이 백판(白板)유리와 같은 광학용 판유리(400)를 준비한다. 상기 판유리(400)로는, 판유리내에서의 동일한 굴절율을 가진 것이 이용된다. 그 다음, 판유리(400)의 상면(402) 및 하면(404)을 연마하여 평탄화하고, 도 10(B)에 도시된 바와 같이 상면(402)에 청색반사막(266B)(사선부)을 형성한다. 그리고, 도 10(B)에 도시된 일점쇄선을 따라 판유리(400)를 4개로 분할하여, 도 10(C)에 도시된 바와 같이, 4개의 주상 프리즘(425,426o,427,428o)을 절단해 낸다. 상기 4개의 주상프리즘(425,426o,427,428o) 중에서, 외측의 주상프리즘(425,427) 2개가 직각프리즘인 경우에는, 도 2에 도시된 긴 직각프리즘(325,327)에 상당한다. 주상프리즘(426o,428o)을, 도 10(C)의 일점쇄선에 따라 절단하여, 도 10(D)에 도시된 일부 주상프리즘(426,428)이 제작된다. 상기 주상프리즘(426,428)이 직각프리즘인 경우, 도 2에 도시된 짧은 직각프리즘(326,328)에 상당한다. 상기 주상프리즘(425,427)의 측면(325a,327a)은, 판유리(400)의 연마된 하면(404)을 구성하는 반면에, 다른 주상프리즘(426,428)의 측면(326a,328a)은 판유리(400)의 연마된 상면(402)을 구성한다. 상기 주상프리즘(425,426)의 측면(325a,326a)과, 다른 주상프리즘(427,428)의 측면(327a,328a)은, 각각 접합되어 프리즘 2쌍이 형성된다.

상기와 같이 준비된 4개의 주상프리즘(425,426,427,428)을, 도 3(A)-도 7에 도시된 제조공정과 같이 조립하여, 도 2에 도시된 프리즘주(320)에 상당하는 프리즘주(420)를 제작할 수 있다. 제작된 프리즘주(420)를 길이방향(높이방향)으로 적당한 길이로 절단하는 것에 의해, 작은 프리즘주를 잘라낸다. 그리고, 잘라낸 작은 프리즘주의 외면을 연마하여 평탄화하는 것에 의해, 도 1(A) 및 도 1(B)에 도시된 크로스 다이크로익 프리즘(260)과 도 9(A) 및 도 9(B)에 도시된 크로스 다이크로익 프리즘(260A)을 제작할 수 있다. 또한, 크로스 다이크로익 프리즘(260A)의 외면은, 평면만이 아니고 곡면으로 연마하도록 해도 좋다.

제2의 제조방법에 의하면, 1장의 판유리에서 크로스 다이크로익 프리즘을 제작할 수 있기 때문에, 크로스 다이크로익 프리즘내의 굴절율을 균일하게 할 수 있다. 이렇게 굴절율이 균일하면, 크로스 다이크로익 프리즘에서의 빛의 굴절로 인한 광로차가 발생하지 않는다. 또한, 상기 방법에 의하면 각 제조공정에서 필요로된 면을 그 공정마다 제작하기 때문에, 제조공정중에 발생할 수 있는 유리면의 줄무늬 또는 흠을 감소시킬 수 있고 반사면의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

상기에서 논의된 제2의 제조방법은, 프리즘주(420)에서 작은 프리즘을 절단해낸 후, 그 외면을 연마하는 경우를 설명하였지만, 상기 방법은 상기 순서에 제한받지 않는다. 프리즘주(420)의 외면을, 작은 프리즘을 프리즘주(420)에서 절단하기 전에 연마할 수도 있다.

또한, 상기 제2 제조방법의 설명에서는, 판유리(400)상에 청색반사막(266B)을 형성한 후에, 판유리(400)를 4개로 분할하는 경우를 설명하고 있지만, 판유리 (400)를 4개로 분할한 후에 , 주상프리즘(426,428)의 측면에 청색반사막(266B)을 형성해도 좋다.

상기 제2 제조방법의 설명에서는, 일정 주상프리즘(425,426)의 조합과 다른 주상프리즘(427,428)의 조합으로 2개의 프리즘쌍을 구성하는 경우를 설명하고 있지만, 상기 조합과 다른 주상프리즘(425,428)의 조합과 또 다른 주상프리즘(426,427)의 조합, 혹은, 일정 주상프리즘(425,427)의 조합과 또 다른 주상프리즘(426,428)의 조합으로 하여도 좋다. 바람직한 것은, 이웃하는 주상프리즘의 굴절율이 근사한 조합이다. 이렇게 하면, 프리즘내에서의 광 굴절에 의한 화상의 저하 등을 방지할 수 있다.

역시, 제1의 제조방법에 있어서도, 1장의 판유리로 제작된 4개의 주상프리즘을 이용하도록 하면, 제2의 제조방법과 같이, 프리즘내에서의 광 굴절에 의한 화상의 저하 등을 방지할 수 있다.

또한, 제1의 제조방법에 있어서도, 프리즘주(320)의 외측면과 프리즘주(320)에서 절단해낸 작은 프리즘주의 외측면을 평면이 아니라, 곡면으로 연마할 수도 있다. 이 경우에 제작된 크로스 다이크로익 프리즘을 구성하는 4개의 프리즘은, 직각프리즘은 아니고 주상프리즘이다.

E. 투사형 디스플레이장치의 구성

도 11은, 본 발명의 실시예인 크로스 다이크로익 프리즘(260)을 이용한 투사형 디스플레이장치의 요부를 보여주는 개략평면도이다. 상기 투사형 디스플레이 장치는, 조명광학계(100)와, 다이크로익 미러(210,212)와, 반사미러(220,222,224)와, 입사측 렌즈(230)와, 릴레이 렌즈(232)와, 3장의 필드렌즈(240,242,244)(field lenses)와, 3장의 액정 광밸브(액정판넬)(250,252,254)와, 크로스 다이크로익 프리즘(260)과, 투사렌즈계(270)를 구비하고 있다.

조명광학계(100)는, 거의 평행한 광선속(光線束)을 방사하는 광원(110)과, 제 1의 렌즈어레이(lens array)(120)와, 제2의 렌즈어레이(130)와, 편광변환소자(140)와, 반사미러(150)와, 중첩렌즈(160)를 구비하고 있다. 조명광학계(100)는, 조명영역인 3장의 액정 광밸브(250,252,254)를 거의 균일하게 조명하기 위한 인티그레이터(integrator) 광학계이다.

광원(110)은, 방사상의 광선을 방사하는 방사광원으로서의 광원램프(112)와, 광원램프(112)에서 방사된 방사광을 거의 평행한 광선속으로 방사하는 오목거울(114)을 구비하고 있다. 광원램프(112)로서는, 통상, 메탈 하이라이드램프(metal hylide lamp)와 고압수은등의 고압방전등이 이용된다. 오목거울(114)로서는, 파라볼릭 리플렉터(parabolic reflector)를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 파라볼릭 리플렉터 대신에, 타원면경과 구면경등도 이용할 수 있다.

제1의 렌즈어레이(120)는 복수의 제1 작은 렌즈(122)로 구성되어 있다. 제2의 렌즈어레이(130)는, 복수의 제1 작은 렌즈에 각각 대응하는 복수의 제2 작은 렌즈(132)로 구성되어 있다. 광원(110)에서 방사된 거의 평행한 광선속은, 제1과 제2의 렌즈어레이(120,130)에 의해, 복수의 부분광속으로 분할되어져 편광변환소자(140)에 입사한다. 편광변환소자(140)는, 비편광(非偏光)의 광을 소정의 직선편광광, 예를 들면, s편광광 혹은 p편광광으로 변환해서 방사하는 기능을 구비하고 있다. 따라서, 편광변환소자(140)에 입사한 복수의 부분광선속은, 각각 소정의 직선편광광으로 변환되어 방사되어진다. 편광변환소자(140)에서 방사된 부분광선속은, 반사미러(150)로 반사되어져 중첩렌즈(160)에 입사한다. 상기 중첩렌즈(160)에 입사한 복수의 부분광선속은, 중첩렌즈(160)의 중첩작용에 의해, 조명영역인 액정 광밸브(250,252,254)상에 중첩된다. 이 결과, 각 액정광밸브(250,252,254)는, 거의 균일하게 조명된다.

2장의 다이크로익 미러(210,212)는, 조명광학계(100)에서 방사된 광을, 적(R), 녹(G), 청(B)의 3색 색광으로 분리하는 색광분리광학계로서의 기능을 구비한다. 제1의 다이크로익 미러(210)는, 조명광학계(100)에서 방사된 광의 적색광분 성분을 투과시키는 동시에, 청색광성분과 녹색광성분을 반사한다.

제1의 다이크로익 미러(210)를 투과한 적색광은, 반사미러(220)에 반사되어, 필드렌즈(240)를 통과해서 적광용의 액정 광밸브(250)에 도달한다. 상기필드렌즈(240)는, 이 필드렌즈(240)을 통과한 각 부분 광속이, 그 주광선(중심축)에 평행한 광선속으로 되도록 집광(集光)하는 기능을 구비하고 있다. 다른 액정광밸브(252,254)의 앞에 설치된 다른 필드렌즈(242,244)도 동일한 기능을 구비한다.

제1의 다이크로익 미러(210)에서 반사된 청색광과 녹색광 중에서, 녹색광은 제2의 다이크로익 미러(212)에 의해 반사되고, 필드렌즈(242)를 통과해서 녹광용의 액정 광밸브(252)에 도달한다. 한편, 청색광은, 제2의 다이크로익 미러(212)를 투과하고, 입사측렌즈(230)와, 릴레이렌즈(232) 및 반사미러(222,224)를 구비한 릴레이렌즈계를 통과한다. 릴레이렌즈계를 통과한 청색광은, 다시 필드렌즈(244)를 통과해서 청색광용의 액정 광밸브(254)에 도달한다.

상기와 같이 청색광에 릴레이렌즈계가 이용되고 있는 것은, 청색광의 광로길이가 다른 색광의 광로길이보다도 길기 때문에 발생하는 광의 이용효율 저하를 방지하기 위함이다. 상기 릴레이렌즈계는, 입사측렌즈(230)에 입사된 청색광을 방사측렌즈 또는 필드렌즈(244)에 투과하기 위함이다.

3장의 액정 광밸브(250,252,254)는, 각각에 입사한 각색의 광을, 주어진 화상정보(화상신호)에 따라 변조해서, 화상을 나타내는 광을 방사하는 광변조수단으로서의 기능을 구비한다. 액정 광밸브(250,252,254)의 광 입사면에는, 통상, 편광판이 설치되어 있다. 상기 조명광학계(100)에서 방사되어진 직선편광광의 편광방향은, 이들 편광판의 투과축에 거의 같은 편광방향으로 설정되어진다. 이와 같이하면, 조명광학계(100)에서 방사된 조명광을 효율적으로 이용할 수 있다. 크로스다이크로익 프리즘(260)은, 3장의 액정 광밸브(250,252,254)에서 방사된 3색의 색광을 합성하는 색광합성광학계(광선택프리즘)로서 기능을 구비한다. 크로스 다이크로익 프리즘(260)에는, 적광을 반사하는 유전체 다층막과, 청색을 반사하는 유전체 다층막이, 4개의 주상프리즘의 계면(界面)에 대략 X자상으로 형성되어 있다. 이들의 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성되고, 컬러화상을 투사하기 위한 합성광이 형성된다. 크로스 다이크로익 프리즘(260)으로 생성된 합성광은, 투사렌즈계(270)의 방향으로 방사된다. 상기 투사렌즈계(270)는, 상기 합성광을 투사스크린(300)상에 투사해서, 컬러화상을 디스플레이하는 투사광학계로서의 기능을 구비한다.

상기 투사형 디스플레이장치는, 상술한 실시예의 크로스 다이크로익 프리즘(260)을 이용하고 있다. 따라서, 투사화상의 중앙에 줄무늬가 발생하는 문제와, 스크린의 좌우에서 화상사이즈가 변화해 버리는 문제를 완화시킬 수 있다. 또한, 크로스 다이크로익 프리즘(260)은, 프리즘주(320) 또는 다른 프리즘주(420)에서 절단되어진 작은 프리즘이기 때문에, 투사형 디스플레이장치를 소형화하는 것이 가능하다.

한편, 상기 크로스 다이크로익 프리즘(260) 대신에 도 9의 크로스 다이크로익 프리즘(260A)를 이용할 수 있다. 이 경우에는, 더욱 더 투사렌즈계(270)에서 발생하는 색수차에 의한 화질의 저하를 억제할 수 있다.

크로스 다이크로익 프리즘내의 다이크로익막의 배치와 구성은, 상기 실시예 이외 각종의 것이 생각되어질 수 있다. 예를 들면, 적색반사막과 청색반사막의 형성위치를 교체해도 있다. 또한, 청색반사막 대신에, 녹색반사막을 설치해도 좋다. 한편, 반사하는 색광은, 적, 녹, 청에 한정되지 않고, 막의 특성을 고려하면서, 각종 색광을 반사하는 막을 조합시켜 사용하는 것이 가능하다.

상술한 제1의 실시예에 있어서, 제1의 다이크로익막(상기 실시예에서는, 청색반사막)은, 프리즘 1쌍을 형성하는 2개의 긴 직각프리즘의 직각면과 접합하는 짧은 직각프리즘의 직각면상에 형성하는 예를 보여주고 있지만, 긴 직각프리즘의 직각면에 형성하도록 해도 좋다. 상기 실시예의 제조방법은, 직각프리즘 이외의 주상프리즘을 적용될 수 있다. 단,4개의 주상프리즘을 접착시켜서 광선택프리즘을 형성한 경우에는, 각 주상프리즘의 단면은, 일반적으로 서로의 측면끼리 밀착한 상태에서 접착시킬 수 있도록 3각형의 형상을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

상기 실시예에 있어서, 프리즘주를 구성하는 4개의 직각프리즘은, 긴 직각프리즘 끼리 및 짧은 직각프리즘 끼리의 길이방향 길이가 각각 같은 직각프리즘을 이용하고 있지만, 이는 필수적이지 않다. 짧은 직각프리즘이 긴 직각프리즘보다도 짧으면 된다. 즉, 2개의 짧은 직작프리즘 끼리 접착되고 제2 조립지그(520)(도 7)의 홈(522c)에 수납된 때에, 접착된 2개의 짧은 직각프리즘 끼리의 길이방향 길이가 제2의 조립지그(520)의 홈(522c) 폭(W3)보다도 작으면 된다. 2개의 긴 직각프리즘이 기준면부(522a)의 상면에 눌려질 수 있는 길이로 하면 좋다. 이와 같이 하면, 프리즘 2쌍의 각각에 형성된 제1의 다이크로익막(실시예에서는 청색반사막)을 정교하게 동일평면상에 배치할 수 있다.

상기 실시예에서는, 투과형의 투사형 디스플레이장치에 본 발명을 적용한 경우의 예에 관해서 설명했지만, 본 발명은, 반사형의 투사형 디스플레이장치에도 적용하는 것이 가능하다. 여기에서, "투과형"이라는 것은, 액정 광밸브등의 광변조수단이 광을 투과하는 타입인 것을 의미하며, "반사형"이라는 것은, 광변조수단이 광을 반사하는 타입인 것을 의미하고 있다. 반사형의 투사형 디스플레이장치에서는, 크로스 다이크로익 프리즘은, 광을 적, 녹, 청의 3색광으로 분리하는 색광분리 수단으로서 이용됨과 동시에, 변조된 3색의 광을 다시 합성해서 동일한 방향으로 방사하는 색광합성수단으로서도 이용된다. 반사형의 투사형 디스플레이장치에 본 발명을 적용한 경우에도, 투과형의 투사형 디스플레이장치와 거의 같은 효과를 얻을 수 있다.

상기 실시예에서는, 광선택 프리즘으로서 크로스 다이크로익 프리즘의 예를 설명했지만, 본 발명의 원리는, 크로스 다이크로익 프리즘이외의 광선택프리즘에도 적용가능하다. 예를 들면, 2개의 광선택막으로서 편광에 대하여 선택성을 구비한 막(편광분리막)을 사용한 광선택 프리즘에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 색광과 편광에 관해서 각각 다른 광선택성을 구비하는 2종류의 광선택막을 이용한 광선택프리즘에도 적용가능하다.

상기 실시예에 있어서는, 투사형 디스플레이장치의 광변조수단으로서 액정 광밸브(액정판넬)을 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를들면, 디지털 마이크로미러 디바이스(TI사의 상표)(Digital Micro-Mirror Devices)를 이용하는 것도 가능하다. 즉, 화상신호에 따라서 화상을 나타내어 입사광을 광선으로 변조하는 각종 장치가, 광변조수단으로 이용될 수 있다.

상기 실시예는 단지 예시이고, 어떤 의미에서도 한정적으로 해석되어서는 안된다는 것이 명백하게 이해되어야 한다. 본 발명의 범위와 사상은 첨부된 청구범위의 용어에 의해서만 제한된다.

Claims

대략 X자 형상으로 교차하는 2 종류의 광선택막을 구비하는 광선택 프리즘으로,

상호 측면에서 접합되는 4개의 주상프리즘과;

상기 4개의 주상프리즘 측면을 따라 대략 X자상으로 교차하도록 형성된 2개의 광선택막을 포함하여 구성되고;

상기 2개의 광선택막중 일측은, 상기 2개의 광선택막 교차위치에서 분할되지 않고 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 대략 X자상으로 교차하는 2종류의 광선택을 구비하는 광선택프리즘.
제1항에 있어서, 상기 2개의 광선택막중 하나는 곡면상에 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광선택 프리즘.
4개의 주상프리즘이 서로 측면에서 접합되는 것에 의하여 형성되는 광선택프리즘의 제조방법으로,

(A) 2개의 주상프리즘을 2쌍 준비하고, 각 쌍의 2개의 주상프리즘이 서로 접합되는 측면의 일측에 제1광선택막을 형성함과 동시에, 상기 두개의 주상프리즘을 접합하는 것에 의하여, 2쌍의 프리즘쌍을 제조하는 공정과,

(B) 상기 2쌍의 프리즘쌍의 상호 접합되는 면을 각각 연마하는 것에 의하여 평탄화하는 공정과,

(C) 상기 2쌍의 프리즘쌍 가운데 일측의 평탄화된 면에, 상기 2개의 주상프리즘의 접합부를 건너도록 연속되는 제2광선택막을 형성하는 공정과,

(D) 상기 2쌍의 프리즘쌍을 접합하는 공정을 구비하는 광선택 프리즘의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 2개의 주상프리즘의 각 세트는, 상대적으로 긴 주상프리즘과 상대적으로 짧은 주상프리즘의 결합이고, 프리즘 각쌍은, 상기 상대적으로 짧은 주상프리즘과 접합되는 상기 상대적으로 긴 주상프리즘의 일측면은 길이방향 양단부에 노출부를 구비하도록 제작되고,

상기 공정(D)에 있어서, 상기 프리즘 2쌍은, 상기 프리즘 각쌍의 상기 노출부가 소정의 공통하는 기준면에 접한 상태로 접합되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 공정(D)에서 제작된 프리즘주에서 상기 광선택프리즘을 절단해내는 공정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 공정(B)에 있어서,

상기 공정(C)에서 상기 제2의 광선택막이 형성되는 접합면중 적어도 일면을 곡면으로 연마하는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 프리즘 각쌍을 구성하는 2개의 주상프리즘에서 적어도 접합면은 연마되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 공정(D)에서 제작된 프리즘주의 외측면을 연마하는 공정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 공정(D)에서 제작된 프리즘주에서 작은 프리즘을 절단해내는 공정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 작은 프리즘의 외측면을 연마하는 공정을 더 포함하여 구성되는 것을특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 2개 주상프리즘의 각 세트는, 상대적으로 긴 주상프리즘과 상대적으로 짧은 주상프리즘의 결합이고, 상기 프리즘 각쌍은, 상기 상대적으로 짧은 주상프리즘과 접합되는 상기 상대적으로 긴 주상프리즘의 일측면은 길이방향 양단부에 노출부를 구비하도록 제작되고,

상기 공정(D)에서, 상기 프리즘 2쌍은, 상기 프리즘 각쌍의 노출부가 소정의 공통하는 기준면에 접한 상태로 접합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 공정(B)에 있어서,

상기 공정(C)에서 상기 제2의 광선택막이 형성된 접합면중 적어도 일면을 곡면으로 연마하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
4개의 주상프리즘이 서로 측면에서 접합되는 것에 의하여 형성되는 광선택프리즘의 제조방법으로,

(A) 상면과 하면이 연마된 1매의 판유리를 준비하는 공정과;

(B) 상기 상면과 하면의 어느 일측에 제1광선택막을 형성하는 공정과;

(C) 상기 제1광선택막이 형성된 1매의 판유리를 분할하는 것에 의하여 4개의 주상프리즘을 제조하는 공정과,

(D) 상기 4개의 주상프리즘 가운데, 상기 제1광선택막이 형성되어 있는 주상프리즘과 상기 제1광선택막이 형성되어 있지 않은 주상프리즘을, 상기 제1광선택막을 끼우도록 접합하여, 2쌍의 프리즘쌍을 작성하는 공정과,

(E) 상기 2쌍의 프리즘쌍에 서로 접합되는 면을 각각 연마하는 것에 의하여 평탄화하는 공정과,

(F) 상기 2쌍의 프리즘쌍 가운데 일측의 평탄화된 면에, 상기 2개의 주상프리즘 접합부를 건너도록 연속되는 제2광선택막을 형성하는 공정과,

(G) 상기 2쌍의 프리즘쌍의 접합하는 공정을 구비하는 광선택프리즘의 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 공정(G)에서 제작된 프리즘주의 외측면을 연마하는 공정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 공정(G)에서 제작된 프리즘주에서 작은 프리즘주를 절단해내는 공정을더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제15항에 있어서,

상기 작은 프리즘의 외측면을 연마하는 공정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 2개의 프리즘 각 세트는, 상대적으로 긴 주상프리즘과 상대적으로 짧은 주상프리즘의 결합이고, 프리즘 각 쌍은, 상대적으로 짧은 주상프리즘이 접합되는 상대적으로 긴 주상프리즘의 일측면은 길이방향 양단에 노출부를 구비하도록 제작되고,

상기 공정(G)에 있어서, 상기 프리즘 2쌍은, 상기 프리즘 각쌍의 상기 노출부가 소정의 공통하는 기준면에 접한 상태로 접합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 공정(E)에 있어서, 상기 공정(F)에서 상기 제2의 광선택막이 형성되는 접합면중 적어도 하나는 곡면으로 연마되는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광선택프리즘의 제조방법.
화상을 투사하여 표시하는 투사형 표시장치로서,

조명광을 방출하는 조명광학계와;

상기 조명광을, 3색의 광으로 분리하는 색광분리광학계와;

상기 3색의 광을, 주어진 화상신호에 기초해 각각 변조하는 3쌍의 광변조수단과;

상기 3개의 광변조수단으로 변조된 3색의 광을 합성하는 크로스 다이크로익 프리즘과;

상기 크로스 다이크로익 프리즘에서 합성된 광을 투사하는 투사광학계로 구성되고;

상기 크로스 다이크로익 프리즘은,

서로 측면에서 접합된 4개의 주상프리즘과,

상기 4개의 주상프리즘 측면을 따라 대략 X자상으로 교차하도록 형성되는 2개의 다이크로익막으로 구성되고, 상기 2개의 다이크로익막중 하나는, 상기 2개의 다이크로익막 교차위치에서 분할되지 않고 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 화상을 투사해서 디스플레이하는 투사형 디스플레이장치.
제19항에 있어서,

상기 다이크로익막이 곡면상에 연속해서 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이장치.