KR100661469B1

KR100661469B1 - 화상표시장치의 광합성기

Info

Publication number: KR100661469B1
Application number: KR1020060098724A
Authority: KR
Inventors: 김진호; 전상천; 김미영
Original assignee: 주식회사 세코닉스
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2006-12-27

Abstract

개시된 본 발명은 적색, 녹색, 청색의 광원들로부터 출사되는 광들을 통체부로 입사시켜 그 내부에 배치된 다이크로익미러에 의해 합성하여 목적지로 유도함으로써 광손실을 최소화하여 광이용효율을 향상한 화상표시장치의 광합성기에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 복수의 광원들로부터 입사되는 광들을 합성하여 출력하는 광합성기에 있어서, 전후방이 개구된 터널 형태로서, 상기 복수의 광원들 중의 하나 이상이 측면에 배치되어 그들로부터 출사된 광들이 측면을 통해 내부로 입사되고, 상기 전방에 하나의 광원이 배치되어 그로부터 출사된 광이 내부로 입사되며, 상기 측면 및 전방을 통해 입사된 광들을 그 내부 터널 공간을 따라 목적지로 유도하는 통체부; 및 상기 통체부 내부에 경사져 배치되며, 상기 통체부 내부로 입사된 광들을 투과시키거나 반사시켜 합성하는 하나 이상의 미러를 구비하여 이루어진다.

화상표시장치, 엘씨디(LCD) 프로젝터, 엘이디(LED), 엘씨디, 광합성기

Description

화상표시장치의 광합성기 {DEVICE FOR COMPOUNDING LIGHTS IN DISPLAY}

본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은 종래의 엘씨디(LCD) 프로젝터에 사용되는 조명광학계를 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 광합성기가 화상표시장치의 엘이디 조명광학계에 적용된 구성을 보여주는 사시도이고,

도 3은 도 2에서 집광렌즈만을 발췌하여 도시한 측단면도이고,

도 4는 도 2에서 광합성기의 구성을 상세하게 나타낸 부분발췌 사시도이고,

도 5는 도 2에 도시된 라이트터널(light tunnel)의 구성을 상세하게 보여주는 부분발췌 사시도이고,

도 6은 도 2에서 엘이디발광판과 집광렌즈가 결합된 구성을 상세하게 나타낸 측면도이고,

도 7 및 도 8은 도 2에서 엘씨디패널의 구성을 상세하게 나타낸 정면도 및 그 측단면도이고,

도 9는 본 발명에 따른 화상표시장치의 광합성기의 작용효과를 설명하기 위 해 엘이디 조명광학계의 광로를 표시한 도면이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

60a~60c : 엘이디발광판 62a~62c : 엘이디

64 : 발광판 케이스 70 : 집광렌즈

72 : 평면 74 : 비구면

80 : 광합성기 82a,82b : 제1,제2다이크로익미러

84a~84d : 판면 90 : 라이트터널

92a~92d : 판면 100 : 엘씨디패널

본 발명은 액정디스플레이소자(Liquid Crystal Device; 이하, 'LCD'라 함)를 이용한 화상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적색, 녹색, 청색의 광원들로부터 출사되는 광들을 통체부로 입사시켜 그 내부에 배치된 다이크로익미러에 의해 합성하여 목적지로 유도함으로써 광손실을 최소화하여 광이용효율을 향상한 화상표시장치의 광합성기에 관한 것이다.

일반적으로, 화상표시장치에는 각종 브라운관, 엘씨디(LCD), 피디피(PDP) 텔레비젼이나 영상을 투사하는 영상투사장치 등이 있다. 특히, 영상투사장치는 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display) 소자인 LCD를 영상표시소자로 사용하는 LCD 프로젝터가 가장 보편적으로 사용되고 있다. 이러한 일반적인 LCD 프로젝터의 조명광학계가 도 1에 예시되어 있다.

도 1은 종래의 LCD 프로젝터에 사용되는 조명광학계를 나타낸 도면으로, 이 도면을 참조하여 일반적인 3판식 LCD 프로젝터의 조명광학계에 대해 상세히 알아보도록 한다.

램프(12)와 반사경(14)으로 구성된 광원부(10)로부터 출사된 광은 광조절광학부(20)를 통하여 가시광선의 광량을 일정하게 유지시켜 출사시킨다. 이때, 광원부(10)와 광조절광학부(20) 사이에는 도시하지는 않았지만 열흡수, 적외선 및 자외선을 차단하는 미러(mirror)가 배치될 수 있다. 일정한 광량으로 출사되는 가시광선은 제1미러(30a)에서 적색광(R)은 반사되고 녹색광(G) 및 청색광(B)은 그대로 투과되어 가시광선으로부터 적색광(R)이 분리된다. 이렇게 분리된 적색광(R)은 제2미러(30b)에서 반사되어 제1 LCD패널(40a)에 입사된다.

한편, 제1미러(30a)를 투과한 녹색광(G) 및 청색광(B)은 제3미러(30c)로 입사되어, 제3미러(30c)에서 녹색광(G)은 반사되고 청색광(B)은 투과된다. 이때, 반사된 녹색광(G)은 제2 LCD패널(40b)로 입사된다. 반면에, 투과된 청색광(B)은 제4 및 제5 미러들(30d,30e)을 통하여 반사되어 제3 LCD패널(40c)에 입사된다. 제3미러(30c)와 제4미러(30d) 사이 그리고 제4미러(30d)와 제5미러(30e) 사이에는 제1 및 제2 조명렌즈(32a,32b)가 배치되어 분리된 청색광(B)을 집광시켜 제3 LCD패 널(40c)로 입사시키는데, 이것은 적색광(R)과 녹색광(G)은 각각 2개씩의 미러만을 통과하므로 광로가 짧은데 비해 청색광(B)은 4개의 미러를 통과하므로 광로가 길어지므로 이를 보상하기 위한 것이다. 위의 광경로에서 색광을 분리하는 제1 및 제3 미러(30a,30c)는 다이크로익 미러(dichroic mirror)가 사용된다.

위와 같이 가시광선으로부터 분리되어 제1 내지 제3 LCD패널(40a,40b,40c)에 입사된 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(B)은 제1 내지 제3 LCD패널(40a,40b,40c)을 투과하면서 해당 색상의 화상으로서 투사되는데, 이러한 LCD패널들(40a,40b,40c)로부터 투사된 적,녹,청색(R,G,B)의 화상은 프리즘 형태의 광합성기(42)를 통해 합성된 후 투사렌즈(44)를 거쳐 외부로 투사되게 된다.

이러한 기존의 조명광학계에서 램프(12)로는 일반적으로 100W 정도의 출력을 갖는 UHP(Ultra High Performance) 램프가 사용된다. UHP 램프는 그 부피가 크고 수명이 짧을 뿐만 아니라 소비전력이 크다는 단점을 가지고 있다.

위와 같이, 기존의 UHP 램프를 사용하는 3판식 LCD 프로젝터의 조명광학계는 많은 부품들이 사용되어 구조가 복잡하고 많은 공간을 필요로 하므로, 이러한 조명광학계가 적용된 프로젝터는 부피가 커지고 무게가 무거워짐은 물론이고 많은 구성부품들로 인해 가격이 상승하는 단점이 있었다. 나아가, 램프에서 출사된 가시광선이 많은 미러들을 거쳐 3색광으로 분리되고 LCD패널들에 도달할 때까지 많은 경로를 경유하므로 그에 따른 광소모가 많아 광이용효율이 떨어지는 폐단도 있었다.

최근에는 위성 및 지상파 디엠비(DMB)의 상용화로 인해 휴대폰을 이용해서도 방송서비스를 즐길 수 있게 되었다. 그에 따라, 휴대폰을 통한 동영상의 시청이 급속도로 증가하고 있지만, 작은 휴대폰의 제한된 화면 크기는 동영상을 실감나게 즐기는 기쁨을 제공하지는 못하는 것이 현실이다.

프로젝터에 의해 표시되는 화상은 밝은 것이 바람직하고, 이를 위해서는 램프의 휘도는 물론이고 조명광의 이용효율이 높은 것이 좋다. 이것은 광을 발생시키는 광원부를 포함하여, 프로젝터 내에 설치되어 광원부에서 발생된 광을 화상표시소자(예컨대, LCD패널)에 제공하고 그로부터 외부로 투사하기 까지의 전(全) 기능을 담당하는 조명광학계에 의해 이루어지므로, 화면의 밝기 및 선명도는 조명광학계의 성능에 의해 크게 좌우되는 것이 주지의 사실이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 복수의 광원들로부터 출사되는 광들을 통체부로 입사시켜 그 내부에 배치된 다이크로익미러에 의해 합성하여 그 내부 터널 공간을 따라 목적지로 유도함으로써 광손실을 최소화하여 광이용효율을 향상한 화상표시장치의 광합성기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 광원들로 부터 입사되는 광들을 합성하여 출력하는 광합성기에 있어서, 전후방이 개구된 사각단면의 터널 형태로서, 상기 터널 형태를 이루는 하나 이상의 판면은 그와 인접하여 측방으로 배치되는 상기 복수의 광원들 중의 하나 이상의 광원들로부터 출사되는 광들을 투과시켜 내부로 입사시키는 다이크로익 미러이고, 나머지 판면들은 내부로 유입된 상기 광들을 반사시켜 진행시키는 반사미러로 구성되어, 상기 다이크로익 미러로 구성된 판면 및 전방 개구를 통해 입사된 광들을 그 내부 터널 공간을 따라 목적지로 유도하는 통체부; 및 상기 통체부 내부에 경사져 배치되며, 상기 통체부 내부로 입사된 광들을 투과시키거나 반사시켜 합성하는 하나 이상의 다이크로익 미러를 포함하는 화상표시장치의 광합성기가 제공된다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 광합성기가 적용된 화상표시장치의 엘이디 조명광학계의 전체적인 구성을 보여주는 사시도이다. 도 3 내지 도 5는 도 2에서 각 구성부분을 발췌하여 상세하게 나타낸 도면으로, 특히 도 3은 도 2에서 집광렌즈만을 발췌하여 도시한 측단면도이고, 도 4는 도 2에서 본 발명의 광합성기의 구성을 보다 상세하게 나타낸 부분발췌 사시도이고, 도 5는 도 2에서 라이트터널의 구성을 상세하게 보여주는 부분발췌 사시도이다.

본 발명에서 엘이디 조명광학계는 엘이디(LED)를 광원으로 이용한다. 엘이디는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선 또는 빛으로 만들어 신호를 보내고 받는 데 사용되는 반도체의 일종으로서, 처리속도, 전력소모, 수명 등의 특성에서 우수하다. 또한, 엘이디는 일반적인 램프처럼 눈이 부시거나 필라멘트가 단락되는 경우가 없다. 이와 같이 엘이디는 작은 크기로도 고휘도이고 전력소모가 적을 뿐만 아니라 수명이 반영구적(대략 1백만 시간)이어서 본 발명의 조명광학계에 적용되기에 광원으로서 우수한 특성을 갖는다. 특히, 엘이디는 급속한 기술 발전으로 인해 향후 보다 고휘도로 진행하여 각종 램프를 대체할 가능성이 높다.

그러나, 엘이디는 그 특성상 조명하는 출사각이 커서 광학시스템에 사용할 경우 에텐듀(etendue) 문제가 발생하여 효율적으로 광을 이용하지 못하는 결과를 초래하기도 한다. 에텐듀는 이미지의 면적과 에프-넘버(f-number)가 정해져 있을 때 발광부의 발산각이 적을수록 효율을 높일 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 엘이디발광판(60a,60b,60c)의 전면(출사면)에 집광렌즈(70a,70b,70c)를 부착하여 엘이디(62a,62b,62c)에서 발광된 광이 발산하는 것을 억제하여 광의 파워(power) 손실을 최소화한다. 이 집광렌즈(70a,70b,70c)는 1매 이상의 1군 렌즈로 구성되며, 바람직하게는 단일의 렌즈로 구성되되 이 렌즈의 적어도 1면 이상은 비구면으로 이루어지는 것이 좋다. 보다 바람직하게는, 집광렌즈(70a,70b,70c)는 도 3에서 보는 바와 같이 일면은 평면(72)으로 그리고 다른 면은 볼록한 비구면(74)으로 형상화된다. 장착은 집광렌즈(70a,70b,70c)의 평면(72) 부분이 엘이디발광판(60a,60b,60c) 쪽으로 향하도록 하여 엘이디발광판(60a,60b,60c)에 결합되며, 그 결과 집광렌즈(70a,70b,70c)는 엘이디(62a,62b,62c)로부터 사방으로 발산되는 광다발을 국부적인 범위의 각도로, 즉 후술되는 광합성기(80)로 유입되는 각도로 집광시켜 줌으로써 에텐듀를 감소시키는 작용을 한다.

이러한 출사면 쪽으로 집광렌즈(70a,70b,70c)가 장착된 엘이디발광판들(60a,60b,60c)은 적색광, 녹색광, 청색광을 방출하는 적,녹,청색 엘이디들(62a,62b,62c)이 각각 구비된 것으로서, 각 엘이디발광판(60a,60b,60c) 내에 적어도 하나 이상의 해당 색상의 엘이디(62a,62b,62c)가 구비되어 있다. 그 자세한 구조에 대해서는 뒤에서 좀 더 설명하기로 한다.

엘이디발광판(60a,60b,60c)에서 집광렌즈(70a,70b,70c)를 통해 출사된 적색, 녹색, 청색의 광들을 광의 경로(이하, '광로'라 함)를 변경시켜 합성하기 위해 본 발명의 광합성기(80)가 적용된다. 이 광합성기(80)는 도 4에 도시한 바와 같이 적색,녹색,청색 엘이디발광판들(60a,60b,60c) 중에서 어느 하나의 엘이디발광판(60a)에서 출사되는 광축에 대하여 나머지 두 개의 엘이디발광판들(60b,60c)의 광축이 수직하게 입사되도록 배치되며, 그를 위해 적색, 녹색, 청색 엘이디(62a,62b,62c)로부터 출사된 2개의 색광에서 하나의 색광은 투과하고 다른 하나의 색광은 반사함에 의해 동일한 광로로 만들어 합성하는 제1미러(82a)와, 나머지 하나의 색광은 반사하고 제1미러(82a)를 통하여 합성된 색광들은 투과시켜 합성시키는 제2미러(82b)를 구비한다. 이 제1 및 제2 미러(82a,82b)는 다이크로익 미러(dichroic mirror) 로 구성되는 것이 바람직하며, 따라서 이하부터는 제1,제2미러를 각각 제1,제2다이크로익미러(82a,82b)로 지칭하여 설명한다. 이 제1 및 제2 다이크로익미러들(82a,82b)은 그들을 투과하는 하나의 엘이디발광판(60a)으로부터 출사되는 광의 광축에 대해 45도로 기울어지게 배치되어, 그 각각이 나머지 2개의 엘이디발광판들(60b,60c)로부터 입사되는 색광들을 각각 반사시키게 된다. 이와 같이 하여 적,녹,청색 엘이디(62a,62b,62c)로부터 출사된 적,녹,청색의 3색광이 합성되어 칼라(color)가 구현된다.

또한, 광합성기(80)는 광손실을 최소화하기 위해 제1 및 제2 다이크로익미러들(82a,82b)을 포위하는 터널 형태로 양단이 개구된 통체부(84)를 구비한다. 이 통체부(84)는 사각통 형태로, 그 일측 개구부(86a)에 인접하여 하나의 엘이디발광판(60a)이 배치되고, 나머지 2개의 엘이디발광판들(60b,60c)은 통체부(84)의 상하전후의 4판면(84a~84d) 중에서 일측 판면(84a)에 인접하여 제1 및 제2 다이크로익미러들(82a,82b)과 각각 대향하도록 배치되어 있다. 특히, 통체부(84)는 상하전후 4판면(84a~84d) 중 일판면(84a)은 적,녹,청색의 파장특성에 따라 입사광을 반사하거나 투과하는 다이크로익 미러로 구성되고, 나머지 3판면들(84b~84d)은 반사미러들로 구성된다. 본 실시예에서는 도 2에서 볼 때 적색 엘이디발광판(60a)이 광합성기(80)의 개구된 좌측에 인접하여 배치되고, 녹색 및 청색 엘이디발광판(60b,60c)이 광합성기(80)의 일판면(84a)측, 즉 도 2에서 아래쪽에 도시되는 광합성기(80)의 일측 판면에 인접하여 그 하방의 좌측 및 우측에 각각 배치되어 있다. 따라서, 녹색 및 청색 엘이디들(62b,62c)이 배치된 통체부(84)의 일측 판 면(84a)은 녹색광 및 청색광은 투과하고 적색광은 반사하는 다이크로익 미러로 구성되어 광합성기(80) 외부로 색광들이 유출되는 것을 최대한 억제하며, 이 일측 판면(84a)을 제외한 나머지 3판면들(84b~84d)은 모두 반사미러들로 구성되어 광합성기(80) 내부로 유입된 3색광들이 외부로 누출되는 것을 방지하여 광이용효율을 높인다. 물론, 엘이디발광판들(60a,60b,60c)의 출사면에 장착되어 조립되어 각 엘이디로부터 발광된 광을 집광하여 출력하는 집광렌즈들(70a,70b,70c)은 그 볼록한 비구면이 위와 같은 배치에서 광합성기(80) 내부로 진입되게 하여 출사되는 광다발이 광합성기(80) 내부로 좀 더 완벽하게 집중되어 출사되도록 하여 광이용효율을 보다 높일 수 있다. 이상 예시한 광합성기(80)는 전후 양단이 개구된 사각통 형태를 예시하였지만, 이 외에도 원통형태나 오각통, 육각통, 팔각통 등의 기타 다각단면의 통형태로 변형실시가 가능하다.

이상의 구조를 갖는 광합성기(80)의 출력개구단(86b)에는 라이트터널(light tunnel; 90)이 연결된다. 라이트터널(90)은 광합성기(80)를 통과하면서 합성된 광을 균일한 형태로 만들어서 내보내는 역할을 한다. 부연설명하면, 라이트터널(90)은 집광렌즈(70a,70b,70c)를 통해 줄여준 에텐듀를 재차 줄여주는 동시에, 광합성기(80)로부터 유입된 광을 LCD패널(100)에 부합되는 사각형태로 바꾸어 균일하게 LCD패널(100)에 입사시켜 주는 역할을 한다. 이를 위해, 라이트터널(90)은 4면체의 터널 형태로 구성되며, 특히 그 4판면(92a~92d)의 내벽면들이 모두 반사미러로 이루어진다. 이 라이트터널(90)은 광의 입사측(94a)과 출사측(94b)의 면적이 동일 하거나 출사측(94b)으로 갈수록 면적이 점차적으로 커지는 형태로 형성되어, 전체적으로 볼 때 직사각통체나 쐐기 형태로 형상화될 수 있다. 바람직하게는, 라이트터널(90)은 도 5에서 보는 바와 같이 양단이 개구된 4면체 터널 형태로, 그 개구된 일측단(도면에서 좌측단; 94a)은 광합성기(80)에 연결되어 있으며, 그로부터 점차로 폭이 증가하면서 그 개구된 타측단(94b)은 LCD패널(100)에 인접하게 위치하고 있다. 이와 같이 본 발명의 조명광학계는 단판식 LCD패널(100)을 채용한 프로젝션 시스템에 적용된다. 따라서, 라이트터널(90)의 출사측(94b) 개구단에 인접하여 그로부터 출사되는 광축과 수직하게 단판의 LCD패널(100)이 배치된다.

본 실시예는 3개의 적,녹,청색광의 엘이디들(62a,62b,62c)을 이용하여 칼라 화상을 구현할 수 있는 시스템에 적용되는 것을 예시하였으나, 2개의 상이한 파장을 갖는 엘이디들을 배치하여 LCD패널(100)에 조명광을 입사시킬 수도 있다. 이 경우, 도 2를 통해 앞에 예시한 구성과 거의 동일하며, 단지 광합성기(80)의 내부에 배치된 2개의 다이크로익 미러들(82a,82b)을 하나로 줄이면 된다. 즉, 사각통체부(84) 내부에 제1 다이크로익미러(82a) 하나만을 배치하여 2개의 다른 파장의 광을 합성하여 라이트터널(90)로 보내면 된다. 마찬가지로, 광합성기(80)의 내부에 배치된 다이크로익 미러들(82a,82b)의 수를 조정하면, 4개 이상의 서로 다른 파장의 광을 합성하여 라이트터널(90)을 경유하여 종국적으로 LCD패널(100)에 입사시킬 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 바람직한 실시예에서 상세하게 설명한 파장이 다른 3개의 적,녹,청색광을 합성하여 칼라 화상을 구현하는 것 외에도, 2개나 4 개 이상의 서로 다른 파장을 합성하여 LCD패널에 입사시키는 것을 위의 예시로부터 쉽게 변형하여 실시할 수 있으므로 본 발명은 이들의 기술적 내용을 모두 포함한다.

도 6은 도 2에서 엘이디발광판과 집광렌즈가 결합된 구성을 나타낸 측면도이다.

집광렌즈(70a)는 앞서 설명한 바와 같이 일측면은 평평한 평면(72)으로 되어 있고 그 반대면은 볼록한 비구면(74)으로 돌출하고 있다. 이러한 집광렌즈(70a)의 평면(72)부를 엘이디발광판(60a)의 출사면으로 향하게 하고, 발광판 케이스(64a)에 클램프(66a)나 기타 체결구를 이용하여 장착하게 된다. 체결구로는 집광렌즈(70a)의 테두리부분을 수용할 수 있는 장착테로 발광판 케이스(64a)에 집광렌즈(70a)를 밀착시킨 상태에서 장착테를 볼트나 나사 등으로 체결하는 방법이 될 수 있다. 한편으로는, 집광렌즈(70a)를 발광판 케이스(64a)에 접착제로 접착할 수도 있다. 이 경우, 광이 입사되어 출사되는 부분에는 영향을 미치지 않도록 집광렌즈의 테두리부분에 접착제를 도포하여 접착하는 것이 바람직하다. 본 예시에서는 발광판 케이스(64a)내에 하나의 엘이디(62a)가 구비된 것을 예시하고 있으나, 발광판 케이스(64a) 내에 엘이디(62a)를 2개 이상 마련할 수도 있다. 하나의 엘이디를 적용할 때는 엘이디(62a)의 위치는 집광렌즈(70a)의 중심축선 상에 위치하는 것이 좋다.

도 7 및 도 8은 도 2에서 LCD패널의 구성을 상세하게 나타낸 정면도 및 그 측단면도이다.

본 발명의 프로젝터에서 단판의 엘씨디패널(100)은 도시한 바와 같이 금속제 케이스(102)를 구비하고 케이스(102) 외곽에 마련된 볼트공(104)들을 통해 프로젝터의 해당 위치에 볼트들로 고정된다. 이러한 엘씨디패널(100)은 한쌍의 액정유리판(106) 전후방에 보호유리(108)들이 부착된 상태로 케이스(102)에 클립(clip; 109)으로 고정된다. 엘씨디패널(100)에서 실제 화상이 표시되는 영역은 도 7에서 보는 바와 같이 케이스(100)의 전면으로 노출되는 부분으로, 이 표시영역(Dz)에 해당하는 부분에 균일한 광이 입사되어야만 표시영역(Dz)에 표시되는 화상의 품질이 우수하게 된다. 이러한 선명하고 고휘도의 화상을 얻기 위해 본 발명에서는 앞서 설명한 집광렌즈가 장착된 엘이디를 광원으로 하여, 그로부터 출사된 광을 터널식 광합성기와 라이트터널을 통해 합성하고 유도하여 엘씨디패널에 균일하게 제공하고 있다.

도 9는 본 발명에 따른 화상표시장치의 광합성기의 작용효과를 설명하기 위해 도 2에 도시된 엘이디 조명광학계에 광로를 도식적으로 나타낸 도면으로, 이 도면을 참조하여 본 발명의 작용효과에 대해 상세히 설명하기로 한다.

적색 엘이디(62a)로부터 그 전면에 장착된 집광렌즈(70a)를 통과하면서 집광되어 광합성기(80) 외부로 유출되는 광이 없이 모든 광다발이 광합성기(80) 내부로 집중되어 적색광(R)이 출사된다. 이렇게 출사된 적색광(R)은 광합성기(80) 내부에 배치된 제1다이크로익미러(82a)를 그대로 통과하는 동시에 광합성기(80) 내면의 미 러면들을 전반사하면서 광합성기(80)를 빠져나가는 광손실 없이 진행하게 된다. 그리고, 광합성기(80)의 출사단을 통해 출사한 적색광(R)은 라이트터널(90)로 입사되어, 라이트터널(90)의 반사미러로 된 내벽들을 따라 전반사되면서 진행된다. 특히, 라이트터널(90)은 엘씨디패널(100)에 부합되도록 그 단면적이 출사측으로 갈수록 증가하면서 광이 균일화되어, 결과적으로 라이트터널(90)을 통과한 광은 엘씨디패널(100)에 균일하게 조사된다.

한편, 광합성기(80)의 측면에 배치된 녹색 엘이디(62b)로부터 집광렌즈(70b)를 거쳐 집광되어 광합성기(80) 내로 입사되는 녹색광(G)은 광합성기(80) 내부의 제1다이크로익미러(82a)에서 반사되어 광로가 90도 변경된 후 광합성기(80) 내의 제2다이크로익미러(82b)를 그대로 투과하여, 앞의 적색광(R)에서와 같이 라이트터널(90)로 입사되어 엘씨디패널(100)에 부합되게 사각형태의 광으로 균일화되어 엘씨디패널(100)을 조사하게 된다.

마찬가지로, 광합성기(80)의 측면에 배치된 청색 엘이디(62c)로부터 광합성기(80) 내로 입사되는 청색광(B)은 제2다이크로익미러(82b)에서 반사되면서 그 광로가 90도 변경되어 라이트터널(90)로 입사되어 엘씨디패널(100)에 부합되게 사각형태의 광으로 균일화되어 엘씨디패널(100)을 조사하게 된다.

위와 같이 적,녹,청의 색광들(R,G,B)은 광합성기(80)를 통해 라이트터널(90)로 입사되어, 라이트터널(90)의 반사미러로 된 내벽들을 따라 전반사되면서 진행되어 엘씨디패널(100)을 조사함에 의해 엘씨디패널(100)의 이미지신호를 담아 화상으 로 투사 표시된다.

여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 화상표시장치의 광합성기는 적색, 녹색, 청색의 광원들로부터 출사되는 광들을 통체부로 입사시켜 그 내부에 배치된 다이크로익미러에 의해 합성하여 목적지로 유도함으로써 광손실을 최소화하여 광이용효율을 향상한 효과가 있다.

특히, 본 광합성기는 사각형태의 통체부의 내벽이 미러 역할을 하여 광들의 외부로의 손실을 최소화하여 목적지 까지 유도함으로써 보다 증진된 광이용효율을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 적색, 녹색, 청색의 고휘도 LED를 광원으로 이용하여 광원으로부터 출사되는 색광들을 직접 LCD패널에 제공함으로써 화상표시장치의 휘도와 광이용효율을 향상한 효과가 있다. 즉, 본 발명은 적,녹,청색광의 LED 램프들을 사용하기 때문에 기존에서와 같이 가시광선으로부터 색광들을 분리하는데 따른 광소모를 방지하여 광이용효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 나아가, LED 램프를 사용하므로 광원부를 소형박형화할 수 있고 수명이 반영구적이다. 또한, 본 발명은 라이트터널을 사용하므로 많은 매수의 렌즈들로 구성되는 복잡한 구성의 광조절광학부를 구성하지 않고도 LCD패널에 균일한 조명을 입사시킬 수 있는 특징이 있다. 따라서, 본 발명의 조명광학계는 구성부품들이 간소화되어 구조가 단순하고 점유공간이 적기 때문에, 이러한 조명광학계가 적용된 프로젝터는 소형경량화가 가능하고 제조단가를 절감할 수 있는 잇점이 있다. 특히, 본 발명은 단판식 LCD 프로젝터에 적용되므로 더욱더 프로젝터의 소형경량화를 촉진할 수 있다.

이로 인해, DMB 등의 동영상 시청이 가능한 휴대폰에 연결하여 사용할 수 있는 소형 프로젝터의 구현이 가능한 효과가 기대된다. 이것은 휴대폰에 프로젝터를 연결하여 보다 큰 영상화면을 통해 사용자가 동영상을 실감나게 즐기는 기쁨을 제공할 수 있다.

Claims

복수의 광원들로부터 입사되는 광들을 합성하여 출력하는 광합성기에 있어서,

전후방이 개구된 사각단면의 터널 형태로서, 상기 터널 형태를 이루는 하나 이상의 판면은 그와 인접하여 측방으로 배치되는 상기 복수의 광원들 중의 하나 이상의 광원들로부터 출사되는 광들을 투과시켜 내부로 입사시키는 다이크로익 미러이고, 나머지 판면들은 내부로 유입된 상기 광들을 반사시켜 진행시키는 반사미러로 구성되어, 상기 다이크로익 미러로 구성된 판면 및 전방 개구를 통해 입사된 광들을 그 내부 터널 공간을 따라 목적지로 유도하는 통체부; 및

상기 통체부 내부에 경사져 배치되며, 상기 통체부 내부로 입사된 광들을 투과시키거나 반사시켜 합성하는 하나 이상의 다이크로익 미러를 포함하는 화상표시장치의 광합성기.
제 1항에 있어서, 상기 복수의 광원들은 적,녹,청색의 광들을 출력하는 광원들이며,

상기 통체부 내부에 경사져 배치되는 상기 하나 이상의 다이크로익 미러는 상기 적,녹,청색 광원들로부터 출사된 상이한 파장의 2개의 색광에서 일측 색광은 투과시키고 다른 색광은 반사시켜 동일한 광경로로 내보내는 제1 다이크로익 미러 와, 상기 제1 다이크로익 미러를 거친 색광들은 투과시키고 나머지 하나의 색광은 반사시켜 동일한 광경로로 내보내는 제2 다이크로익 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 광합성기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 통체부는 하나의 판면은 다이크로익 미러로 구성되고, 나머지 3개의 판면들은 반사미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 광합성기.
제 3항에 있어서, 상기 통체부는 4개의 판면들이 에워싸 구성된 사각단면의 터널 내부에 상기 제1 및 제2 다이크로익 미러를 일정간격 이격시켜 경사시켜 내장하며, 그 전방측 개구부에 인접하여 3개의 적,녹,청색 광원들 중에서 하나가 배치되고 나머지 2개의 광원들은 다이크로익 미러로 된 상기 일측 판면에 인접하여 그 측방으로 길이방향을 따라 상기 제1 및 제2 다이크로익 미러와 각각 대응되게 배치되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 광합성기.
제 4항에 있어서,

상기 광합성기는 그 전방측 개구부에 인접하여 3개의 광원들 중에서 적색 광 원이 배치되고 나머지 2개의 녹색 및 청색 광원들은 그 일측 판면에 인접하여 상기 제1 및 제2 다이크로익 미러에 각각 대응되도록 배치되며,

상기 제1 다이크로익 미러는 상기 적색광은 투과시키고 상기 녹색광은 반사시켜 그들의 광경로를 동일한 방향으로 만들며,

상기 제2 다이크로익 미러는 상기 제1 다이크로익 미러를 거친 상기 적색광과 녹색광은 투과시키고 상기 청색광은 반사시켜 그들의 광경로를 동일한 방향으로 만드는 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 광합성기.