KR100635040B1 - 프로젝션디스플레이시스템 및 프로젝션방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로젝션디스플레이시스템 및 방법에 관한 것으로서, 광원으로부터 조사되는 광을 특정성분의 광으로 편광 조명하는 편광조명장치; 상기 편광 조명장치로부터 조사되는 백색광을 R/G/B색에 따라 선택적으로 P또는 S파로 변환시키는 편광변환스위치; 상기 편광변환스위치를 통해 편광된 R/G/B 광을 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G를 선택적으로 분리하는 폴라라이징빔스프리터; 상기 폴라라이징빔프스프리터의 투사광축과 반사광축 상에 각각 설치되어 상기 폴라라이징빔스프리터를 통해 분리 조사되는 각각의 광을 받아 컬러화상표현에 필요한 광으로 재현하는 복수개의 모듈레이터 및 상기 각 모듈레이터를 통해 발색된 광을 스크린 상에 확대 투사하는 투사렌즈유니트로 구성된다.

이와 같이 구성됨에 따라 화상표현에 필요한 광을 재현하는 모듈레이터를 복수개를 채용하여 편광변환스위치를 통해 R/G/B색에 따라 선택적으로 편광변환되어 나오는 모든 광을 사용하여 컬러 화상 표현을 할 수 있도록 구현함에 따라 종래의 원패널 타입의 프로젝션디스플레이시스템에 비해 3배의 광효율을 얻을 수 있는 이점이 있다.

프로젝션디스플레이시스템. 모듈레이터(액정패널), 편광변환스위치. 광효율

Description

프로젝션디스플레이시스템 및 프로젝션방법{Apparatus and Method of Projection Display}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 프로젝션디스플레이시스템의 구성을 개략적으로 도시한 전체 구성도,

도 2a~2c는 상기 도 1에 도시된 편광스위치에 의해 편광된 광이 분리되는 상태를 도시한 도면,

도 3은 종래의 프로젝션 디스플레이 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 전체 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 편광조명장치 110 : 광원

120,130 : 플라이아이렌즈

140 : 폴라라이제이션컨버젼시스템 200 : 제1편광변환스위치

300 : 폴라라이징빔스프리터

410,430 : 모듈레이터(액정패널)

500 : 스크린 600 : 투사렌즈유니트

700 : 제2편광변환스위치

본 발명은 프로젝션디스플레이시스템에 관한 것으로서, 특히, 편광변환스위치의 구조를 개선하고 두 개의 모듈레이터를 채용하여 시스템을 구성함에 따라 광원으로부터 조사되는 고휘도의 모든 광을 사용하여 화면의 색을 표현하도록 구현함으로써 광효율을 향상시키는 프로젝션디스플레이시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정프로젝터는 액정패널을 광스위칭소자로 하여 액정패널상의 화상을 투사 광학계에 의해 스크린 상에 확대 투사하는 기계를 의미한다.

도 3은 종래의 원패널(One Panel)타입의 프로젝션디스플레이시스템의 구성을 도시한 도면으로서, 그 기본 구성은 편광조명장치(10)와, 상기 편광조명장치(10)를 통해 조사되는 백색광을 각각의 R/G/B광으로 분리시키는 컬러분리수단(20)과, 상기 컬러분리수단(20)을 통해 분리 조사되는 광 중 P파광은 투과시키고 S파광은 반사시키는 폴라라이징빔스프리터(30)와, 상기 폴라라이징빔스프리터(30)를 투과한 광을 받아 도시되지 않은 신호수단에 의해 구동되어 화상표현에 필요한 광으로 재현시키는 모듈레이터(액정패널)(40)와, 상기 액정패널(40)을 통해 재현된 화상을 스크린(50)에 확대 투사하는 투사렌즈유니트(60)로 구성된다.

상기 편광조명장치(10)는 고휘도의 백색광을 조사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 조사되는 광을 받아 평행광으로 전환시키는 플라이아이렌즈(Fly's Eye Lens)(13)와, 상기 플라이아이렌즈(13)를 통해 평행광으로 전환된 광을 받아 특정 성분의 광으로 전환시키는 폴라라이제이션 컨버젼 시스템(Polarization Conversion System)(15)과, 상기 폴라라이제이션 컨버젼 시스템(15)을 통해 편광된 광을 상기 액정패널(40)로 집광시키는 릴레이렌즈(17)로 이루어진다.

상기 컬러분리수단(20)은 편광을 색에 따라 선택적으로 변환시키는 컬러스위치(21)와, 그 출사측에 설치되어 편광효율을 향상시키는 편광판(22)을 포함한다.

이와 같이 구성된 프로젝션디스플레이시스템은 편광조명장치(10)를 통해 고휘도를 갖는 무편광의 백색광이 컬러분리수단(20)을 통해 입사되면, 상기 컬러분리수단(20)은 도시되지 않은 신호수단에 의해 선택적으로 편광을 색에 따라 선택적으로 변환시킨다.

즉, R광에 대한 신호가 전달되면, R광을 S파로 전환시키고, 나머지 B광 및 G광은 P파로 전환시켜 출사시키면 편광판(21)을 통해 S파 성분의 R광은 투과하고, P파 성분의 B/G광은 상기 편광판(21)을 통과하지 못하고 흡수된다.

그와 같이 편광판(21)을 통과한 S파의 R광은 폴라라이징 빔 스프리터(30)의 반사면을 통해 액정패널(40)로 입사되고, 상기 액정패널(40)로 입사된 광은 도시되지 않은 영상신호수단의 신호에 의해 컬러 화상에 필요한 광으로 재현된 후 폴라라이징빔스프리터(30)을 통과하여 투사렌즈유니트(60)에 의해 스크린(50)상에 확대 투사된다.

상술한 내용에 있어 R광이 컬러 화상에 필요한 광으로 재현되는 과정에 대해서 설명하였으나, 상술한 원리에 의해 G/B 광 역시 편광 된 후 모듈레이팅되는 과정을 순차적으로 진행하여 스크린(50)상에 중첩 투사시킴으로써 컬러 화상에 적절한 광으로 표현되는 것이다.

그러나, 종래에는 색을 표현하는 방식이 컬러스위치(21)에서 R/G/B광을 선택적으로 투과시키며, 이에 동기화 된 각 R/G/B의 화면을 표시함으로써 시각적으로는 각 색의 화면을 적분하여 보게되어 색을 인식하게 된다.

그러나, 여기서 컬러스위치(21)가 R/G/B를 투과하므로 일정순간에 빛의 스펙트럼 중 1/3만을 추가하고 2/3의 빛이 흡수되므로 전체적인 광효율이 낮게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 2개의 모듈레이터를 채용하여 컬러분리수단에 의해 분리된 모든 광을 활용할 수 있는 구조를 구현하여 광효율을 향상시키는 프로젝션디스플레이시스템 빛 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광원으로부터 조사되는 광을 특정성분의 광으로 편광 조명하는 편광조명장치; 상기 편광 조명장치로부터 조사되는 백색광을 R/G/B색에 따라 선택적으로 P또는 S파로 변환시키는 제1편광변환스위치; 상기 제1편광변환스위치를 통해 편광된 R/G/B 광을 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G를 선택적으로 분리하는 폴라라이징빔스프리터; 상기 폴라라이징빔프스프리터의 투사광축과 반사광축상에 각각 설치되어 상기 폴라라이징빔스프리터를 통해 분리 조사되는 각각의 광을 받아 컬러화상표현에 필요한 광으로 재현하는 복수개의 모듈레이터 및 상기 각 모듈레이터를 통해 발색된 광을 스크린상에 확대 투사하는 투사렌즈유니트를 포함하는 프로젝션디스플레이시스템을 구성한다.

상술한 구성에 투사렌즈유니트의 입사광축상에는 각 모듈레이터를 통해 재현된 R/G/B 광을 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G를 선택적으로 편광전환시키는 제2편광변환스위치를 추가로 구성된다.

다음, 광원으로부터 조사되는 광을 특정 성분의 광으로 편광 조명하는 단계;

상기 편광 조명된 백색광을 편광변환스위치에 의해 R/G/B색에 따라 선택적으로 P또는 S파로 변환시키는 단계; 상기 편광 변환된 광을 폴라라이징빔스프리에 의해 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G를 선택적으로 분리하는 컬러분리단계; 상기 분리된 각 광을 복수개의 모듈레이터에 의해 컬러화상표현에 필요한 광으로 재현시키는 모듈레이팅단계; 그 모듈레이팅된 광을 합성시킨 후 스크린 상에 확대 투사하는 투사단계를 포함하는 프로젝션방법에 의한다.

상술한 프로젝션방법에 상기 모듈레이팅되어 반사되어 나오는 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G광을 선택적으로 광변환시켜 상기 투사렌즈유니트에 입사되는 광들을 동일성분의 광으로 일치시키는 제2편광전환단계를 추가로 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 2c를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 프로젝션 시스템의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 프로젝션 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 프로젝션디스플레이시스템은 편광조명장치(100)와, 상기 편광조명장치(100)로부터 조명되는 무편광의 백색광을 R/G/B색에 따라 선택적으로 P또는 S파로 변환시키는 제1편광변환스위치(200)와, 상기 제1편광변환스위치(200)를 통해 편광된 R/G/B 광을 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G로 선택적으로 분리하는 폴라라이징빔스프리터(300)와, 상기 폴라라이징빔프스프리터(300)의 투사 광축과 반사광축상에 각각 설치되어 상기 폴라라이징빔스프리터(300)를 통해 분리 조사되는 각각의 광을 받아 컬러화상표현에 필요한 광으로 재현하는 복수개의 모듈레이터(액정패널 : 410,430)와, 상기 각 액정패널(410,430)을 통해 발색된 광을 스크린(500)상에 확대 투사하는 투사렌즈유니트(600)로 구성되며, 상기 투사렌즈유니트(600)로 입사되는 각 광의 편광을 일치시키도록 상기 투사렌즈유니트(600)로 광이 입사되는 측에 또 하나의 제2편광변환스위치(700)를 포함하고 있다.

삭제

상기 액정패널(410, 430)은 반사형액정패널로 함이 바람직하며, 각 액정패널은 별도의 영상신호수단에 의해 구동되도록 구성됨이 바람직하다.

상기 편광조명장치(100)는 고휘도의 백색광을 조사시키는 광원(110)과, 상기 광원(110)으로부터 조사되는 광을 평행광으로 전환시켜 조명될 영역 예컨대, 상술한 액정패널(410,430)에 조명되는 광의 균일도를 향상시키는 제1,2플라이아이렌즈(120,130)와, 상기 제1,2플라이아이렌즈(120,130)를 통해 평행광으로 전환된 무편광을 특정 성분을 갖는 편광으로 전환시키는 폴라라이제이션컨버젼시스템(140)과, 상기 폴라라이제이션컨버젼시스템(140)에 의해 편광된 광을 상 기 액정패널(410,430)에 조명할 수 있도록 모아주는 릴레이렌즈(150)로 구성된다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 프로젝션디스플레이시스템의 동작원리에 대해서 설명한다.

먼저, 광원(110)으로부터 고휘도의 백색광이 조사되고, 그 무편광의 백색광은 제1,2플라이아이렌즈(120,130)를 통과하면서 평행광으로 전환된다.

상기와 같이 평행광으로 전환된 무편광은 다시 폴라라이제이션컨버젼시스템(140)을 통과하면서 특정광(예컨대 S파광)으로 전환된다.

이와 같이 폴라라이제이션컨버젼시스템(140)을 통하여 S파광으로 편광된 광은 릴레이렌즈(150)에 의해 집광되어 제1편광변환스위치(200)를 통과하게 된다.

이때, 상기 제1편광변환스위치(200)을 S파 성분의 R+G+B광으로 이루어진 백색광을 도시되지 않은 신호수단(미도시)에 의해 신호를 전달받아 상기 R/G/B들을 선택적으로 편광 변환시킨다.

그에 대해 도 2a 내지 도 2c를 참조로 하여 좀더 자세히 설명한다.

먼저, R광을 편광 변환시킬 경우에는 도 2a에 도시된 바와 같이 제1편광변환스위치(200)의 동작에 의해 R광이 P파광으로 전환되고 나머지 G/B광은 S파 상태로 투과하게 된다.

상기와 같이 제1편광변환스위치(200)를 통과한 P파 성분의 R광은 폴라라이징빔스프리터(300)의 반사면을 투과하여 액정패널(430)로 입사되고, S파 성분의 G광과 B광은 액정패널(410)에 입사된다.

그와 같이 각 액정패널(410,430)에 입사된 G+B광 및 R광은 각각의 영상신호수단(미도시)에 의해 주어진 영상신호에 의해 컬러 화상 표현에 필요한 광으로 발색되어 되반사 되어 나온다.

상기 각각의 액정패널(410,430)을 통해 발색되어 나오는 광은 그 위상이 전환되어 R광은 S파로 전환되어 출사됨에 따라 상기 폴라라이징빔스프리터(300)의 반사면을 통해 투사렌즈유니트(600)로 입사되고, 상기 G+B광은 P파로 전환되어 출사됨에 따라 상기 폴라라이징빔스프리터(300)의 반사면을 그대로 투과하여 투사렌즈유니트(600)로 입사된다.

이때, 상기 투사렌즈유니트(600)로 입사되는 R광 및 G+B광의 성분이 다르게 되는 데, 이는 상기 투사렌즈유니트(600)로 광이 입사되는 측에 구성된 또 하나의 제2편광변환스위치(700)가 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G광에 따라 선택적으로 편광시켜 상기 투사렌즈유니트(600)로 입사되는 각 광을 S파 또는 P파로 일치시킬 수 있을 것이다.

도 2a에서는 투사렌즈유니트(600)로 입사되는 광이 P파로 전환된 상태로 도시하고 있다.

상기와 같이 폴라라이징빔스프리터(300)를 통해 재합성되어 투사렌즈유니트(600)로 입사되는 컬러 화상 표현에 필요한 광으로 재현된 광은 투사렌즈유니트(600)를 통해 확대 투사되어 스크린(500)상에 색을 표현하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 편광변환스위치(200)에 의해 컬러 화상 표현에 필요한 각각의 R/G/B광을 선택적으로 편광 분리시키고 그 편광 분리된 각 광들을 두 개의 액정패널(410,430)에 의해 모듈레이팅하여 사용하도록 함에 따라 광원(110)으로부터 조사되는 모든 광을 동시에 모듈레이팅할 수 있는 구조가 되어 광효율이 종래에 비해 3배의 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

도 2b 및 도 2c는 상기 도 2a를 참조로 설명한 동작원리와 동일한 원리에 의한 것으로서, 도 2b는 G광이 광변환스위치(200)를 통해 편광된 상태에서의 진행상태를 나타내고, 도 2c는 B광이 광변환스위치(200)를 통해 편광된 상태에서의 진행상태를 나타내는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 화상표현에 필요한 광을 재현하는 모듈레이터를 복수개를 채용하여 편광변환스위치를 통해 R/G/B색에 따라 선택적으로 편광 변환되어 나오는 모든 광을 사용하여 컬러 화상 표현을 할 수 있도록 구현함에 따라 종래의 원패널(1Panel) 타입의 프로젝션디스플레이시스템에 비해 3배의 광효율을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 광원으로부터 조사되는 광을 특정성분의 광으로 편광 조명하는 편광조명장치;

   상기 편광 조명장치로부터 조사되는 백색광을 R/G/B색에 따라 선택적으로 P또는 S파로 변환시키는 편광변환스위치;

   상기 편광변환스위치를 통해 편광된 R/G/B 광을 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G를 선택적으로 분리하는 폴라라이징빔스프리터;

   상기 폴라라이징빔프스프리터의 투사광축과 반사광축 상에 각각 설치되어 상기 폴라라이징빔스프리터를 통해 분리 조사되는 각각의 광을 받아 컬러화상표현에 필요한 광으로 재현하는 복수개의 모듈레이터, 및

   상기 각 모듈레이터를 통해 발색된 광을 스크린 상에 확대 투사하는 투사렌즈유니트장치를 포함하며,

   상기 투사렌즈유니트의 입사광축상에는 각 모듈레이터를 통해 재현된 R/G/B 광을 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G를 선택적으로 편광전환시키는 제2편광변환스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   모듈레이터는 반사형액정소자인 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
3. 삭제
4. 광원으로부터 조사되는 광을 특정 성분의 광으로 편광 조명하는 단계;

   상기 편광 조명된 백색광을 편광변환스위치에 의해 R/G/B색에 따라 선택적으로 P또는 S파로 변환시키는 제1편광전환단계;

   상기 편광 변환된 광을 폴라라이징빔스프리에 의해 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G를 선택적으로 분리하는 컬러분리단계;

   상기 분리된 각 광을 복수개의 모듈레이터에 의해 컬러화상표현에 필요한 광으로 재현시키는 모듈레이팅단계;

   상기 모듈레이팅되어 반사되어 나오는 R/G/B와 이의 보색인 G+B/R+B/R+G광을 선택적으로 광변환시켜 상기 투사렌즈유니트에 입사되는 광들을 동일성분의 광으로 일치시키는 제2편광전환단계; 및

   상기 모듈레이팅된 광을 투사렌즈유니트에 의해 스크린 상에 확대 투사하는 투사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션디스플레이방법.
5. 삭제

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