KR100686025B1 - reflective type Liquid Crystal Display projection system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PBS의 편광분리 특성을 이용한 반사형 LCD 광학계에 관한 것으로, 계조(contrast)를 유지하면서 밝기를 더욱 증가시키기 위한 반사형 LCD 광학계를 제공하는 것이다. 본 발명은 광원에서 솔리드 각을 가지고 발광되어 면적 혹은 체적을 가지는 빛의 수직축과 수평축의 F/#를 비대칭적으로 사출하는 조명계와, 상기 조명계에서 사출되는 비대칭적인 빛을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계를 포함하여 구성되는데 있다.The present invention relates to a reflective LCD optical system using the polarization separation characteristics of the PBS, to provide a reflective LCD optical system for further increasing the brightness while maintaining the contrast (gradation). The present invention is a light system having a solid angle emitted from a light source and asymmetrically emitting F / # of the vertical and horizontal axes of light having an area or volume, and asymmetrical light emitted from the illumination system is separated into color and synthesized on the screen. It consists of a projection system that forms an image.

PBS, F/#, 조명계, 계조PBS, F / #, Illumination system, Gradation

Description

반사형 LCD 광학계{reflective type Liquid Crystal Display projection system}Reflective LCD Optical System {reflective type Liquid Crystal Display projection system}

도 1 은 일반적인 반사형 LCD 광학계에서 사용되는 PBS 구조를 나타낸 도면1 is a view showing a PBS structure used in a general reflective LCD optical system

도 2 는 일반적인 반사형 LCD 광학계에서 사용되는 PBS에서 광원의 축에 따라 빛이 누설되는 것을 나타낸 도면2 is a view showing that light leaks along the axis of a light source in PBS used in a general reflective LCD optical system;

도 3 은 도 2에서 S파 입력시 투과되는 빛 중 누설된 P파의 함유율을 그래프로 나타낸 도면FIG. 3 is a graph illustrating a content rate of P waves leaked in light transmitted when S waves are input in FIG. 2; FIG.

도 4 는 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계를 나타낸 제 1 실시예4 is a first embodiment showing a reflective LCD optical system according to the present invention;

도 5 는 도 4에서 사용되는 광 깔때기의 입사면 및 출사면을 나타낸 도면FIG. 5 is a view showing entrance and exit surfaces of the optical funnel used in FIG. 4; FIG.

도 6 은 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계를 나타낸 제 2 실시예6 is a second embodiment showing a reflective LCD optical system according to the present invention;

도 7 은 도 6에서 사용되는 스탑부에서 출사되는 빛의 구조를 나타낸 도면7 is a view showing the structure of the light emitted from the stop portion used in FIG.

도 8 은 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계를 나타낸 제 3 실시예8 is a third embodiment showing a reflective LCD optical system according to the present invention;

도 9 은 도 8에서 사용되는 스탑부에서 출사되는 빛의 구조를 나타낸 도면9 is a view showing the structure of the light emitted from the stop portion used in FIG.

도 10 은 본 발명에 따른 비대칭 F/#을 갖는 조명계를 적용하는 경우의 밝기와 계조의 특성을 그래프로 나타낸 도면10 is a graph illustrating brightness and gray scale characteristics when an illumination system having an asymmetric F / # according to the present invention is applied.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 조명계 100a : 광원부100: lighting system 100a: light source

110 : 광원램프 120 : 반사면110: light source lamp 120: reflective surface

130a : 광 깔때기 130b : 적분기130a: optical funnel 130b: integrator

140 : 콘덴싱 렌즈 150 : 스탑부140: condensing lens 150: stop portion

160 : FEL 160a, 160b : 렌즈 어레이160: FEL 160a, 160b: lens array

200 : 투사계 200a : 색분리/합성부200: projection system 200a: color separation / synthesis unit

200b : 투사 렌즈계 210 : 컬러 선택 편광판200b: projection lens system 210: color selection polarizer

220 : 다이크로익 필터 230 : LCD 패널220: dichroic filter 230: LCD panel

본 발명은 프로젝션 TV 또는 모니터에 적용되는 광학계에 관한 것으로, 특히 계조(contrast) 및 조명 효율을 높일 수 있는 조명계를 구비한 반사형 LCD 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system applied to a projection TV or monitor, and more particularly, to a reflective LCD optical system having an illumination system capable of increasing contrast and lighting efficiency.

기존의 프로젝션 TV 혹은 모니터에 적용되는 광학계인 마이크로 디스플레이 디바이스는 크게 반사형 소자와 투과형 소자로 나뉘며, 반사형 소자에는 반사형 LCD인 LCoS와 DMD가 있고, 투과형 소자에는 LCD가 있다. Micro display devices, which are optical systems applied to existing projection TVs or monitors, are largely divided into reflective elements and transmissive elements. Reflective elements include reflective LCDs, LCoS and DMD, and transmissive elements include LCD.

이러한 마이크로 디스플레이 디바이스는 다시 편광된 빛을 사용하는 것과 편광되지 않은 빛을 사용하는 것으로 나뉜다. Such micro display devices are further divided into using polarized light and non-polarized light.

이중에서 반사형 LCD는 편광된 빛의 위상을 변조하여 영상정보를 표현하는 것으로 반사형의 특성상 입력과 출력의 경로(path)가 같은 특징을 가진다.Among them, the reflective LCD expresses image information by modulating the phase of polarized light. The reflective LCD has the same input and output paths.

이러한 특징에 의해서 반사형 LCD는 PBS라는 편광분리 소자를 사용하여 광원램프에서 방사되는 편광 방향이 불규칙한 광원을 일치하는 종류별 편광 방향을 갖는 편광 광속으로 변환시켜 입력과 출력의 경로를 분리하는데, 현재 사용하고 있는 PBS는 도 1과 같다. Due to this feature, the reflective LCD uses a polarization splitting element called PBS to convert the light source having irregular polarization direction emitted from the light source lamp into a polarized light beam having a polarization direction for each type that matches the input and output paths. PBS is as shown in FIG.

도 1과 같이, 이 PBS(10)는 두 개의 프리즘 사이에 PBS 분리 코팅(coating)(11)을 한 것으로 S파는 반사, P파는 투과하는 특성을 가진다. 이때, 상기 PBS 분리 코팅(11)에 따라 S파는 투과, P파는 반사될 수도 있다. 본 명세서에서는 설명을 용이하게 하기 위해 S파는 반사하고, P파는 투과하는 특성을 갖는 PBS 분리 코팅을 사용한 것으로 정의한다. As shown in FIG. 1, the PBS 10 has a PBS coating 11 between two prisms, and the S wave reflects and the P wave transmits. At this time, according to the PBS separation coating 11, S wave may be transmitted, P wave may be reflected. In the present specification, in order to facilitate the description, the S wave is reflected and the P wave is defined as using a PBS separation coating having a property of transmitting.

그러나 PBS 분리 코팅된 면(11)이 P파와 S파를 분리할 수 있는 능력을 100% 가지고 있다 하더라도 도 2에서와 같이 일정한 방향으로 입사하는 빛에 대하여 그 능력을 100% 발휘할 수 없게 된다. 이러한 원인은 입사하는 빛의 법선과 편광 분리면의 법선이 서로 다른데서 기인된 것이다.However, even if the PBS separation coated surface 11 has 100% of the ability to separate the P wave and S wave, as shown in FIG. This is caused by the difference between the normal of the incident light and the normal of the polarization separation plane.

즉, 입사하는 빛의 특성은 점광원으로 존재하지 않으며 솔리드 각을 가지고 형성되는데, 따라서 모든 광원은 면적 혹은 체적을 가지고 형성되게 된다. 이때, 도 2에서와 같이 광원의 법선에서 x축과 y축으로 분리해서 생각할 때, y축에 해당되는 광원은 PBS 분리 코팅부(11)에서 100% 반사가 이루어지고 있지만, x축에 해당되는 광원은 PBS 분리 코팅부(11)에서 누설(leakage)되어 일부 투과가 되게 된다. 도면에서 점선으로 표시된 부분이 누설되어 투과되는 빛을 나타내고 있다.That is, the characteristic of the incident light does not exist as a point light source and is formed with a solid angle. Therefore, all light sources are formed with an area or a volume. At this time, when considering the x-axis and y-axis separated from the normal of the light source as shown in Figure 2, the light source corresponding to the y-axis 100% reflection in the PBS separation coating 11, but corresponds to the x-axis The light source is leaked from the PBS separation coating 11 to be partially transmitted. In the figure, the portion indicated by the dotted line shows the light transmitted through leakage.

상기 누설양은 물질 내부에서의 입사각에 의해 다음 수학식 1로 정의된다.The leakage amount is defined by the following equation (1) by the angle of incidence inside the material.

Figure 112004040251932-pat00001
Figure 112004040251932-pat00001

그리고 상기 수학식 1에 따라 물질 내부에서의 각도에 따른 누설양은 도 3에서 S 파 입력시 PBS 분리 코팅부에서 투과되는 빛 중 P파의 함유율을 나타낸 그래프와 같이, 각도가 증가함에 따라 누설되어 반사가 되지 않은 P파의 함유율이 증가되고 있음을 알 수 있다.The amount of leakage according to the angle inside the material according to Equation 1 is reflected and leaked as the angle increases, as shown in a graph showing the content of P waves in the light transmitted from the PBS separation coating when S wave is input in FIG. 3. It can be seen that the content of P waves that are not increased is increased.

이러한 이유로 완벽한 성능을 가지고 있는 PBS를 사용하여 반사형 LCD 시스템의 조명계를 설계하여도 계조(contrast)는 저하되게 된다.For this reason, even when designing the illumination system of a reflective LCD system using PBS with perfect performance, the contrast is degraded.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, PBS의 편광분리 특성을 이용하여 계조(contrast)를 유지하며 보다 밝은 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a brighter system while maintaining contrast using polarization separation characteristics of PBS.

본 발명의 다른 목적은 반사형 LCD 조명계에서 광 깔때기(funnel)와 같은 비대칭 F/#를 가질 수 있는 광학소자를 이용하여 조명계를 구성하고 이를 이용하여 높은 계조를 가지며, 보다 밝은 시스템을 구현하는데 있다.It is another object of the present invention to construct an illumination system using an optical element that can have an asymmetric F / # like an optical funnel in a reflective LCD illumination system, and to implement a brighter system having a high gray level using the optical system. .

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에서 제시한 새로운 형태의 조명계에서 광 터널 혹은 FEL(Fly Eye Lens)과 특수한 모양의 조리개 혹은 FEL과 조리개를 사용하여 높은 계조 및 밝은 조명계를 구현하는데 있다.Still another object of the present invention is to implement a high gradation and bright illumination system using a light tunnel or FEL (Fly Eye Lens) and a specially shaped aperture or FEL and aperture in the new type illumination system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계는 광을 사출하는 광원부, 상기 사출된 광의 균일도를 조정하여 사출하는 광 균일부, 상기 광 균일부에서 사출된 광의 광량을 조절하고 수직축과 수평축 중 어느 하나의 축의 길이를 더 길게 하는 스탑부, 상기 스탑부에서 사출된 광을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계는 광을 사출하는 광원부, 상기 광원부에서 사출된 광을 입력받는 면이 사출된 광의 균일도를 조정하여 사출되는 면보다 더 큰 구조의 광 균일부, 상기 광 균일부에서 사출되는 광의 광량을 조절하고 수직축과 수평축 중 어느 하나의 축의 길이를 더 길게 하는 스탑부, 상기 스탑부에서 사출된 광을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광 균일부는 광 깔때기(funnel), 광 터널(tunnel) 및 FEL(Fly Eye Lens) 중 선택된 어느 하나이다.
또한, 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계는 광을 발광하는 광원램프 및 발광되는 광의 사출방향을 조정하는 반사면을 포함하는 광원부, 상기 광원부에서 사출되는 광을 복수의 부분 광속으로 분할하는 제 1, 2 렌즈 어레이로 구성되는 FEL, 상기 FEL의 제 2 렌즈 어레이에 위치하고, 상기 광원부에서 사출된 광의 광량을 조절하고 수직축과 수평축 중 어느 하나의 축의 길이를 더 길게 하는 스탑부, 상기 스탑부에서 사출된 광을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Reflective LCD optical system according to the present invention for achieving the above object is a light source unit for emitting light, a light uniform unit for emitting by adjusting the uniformity of the emitted light, the light amount of the light emitted from the light uniforming unit to adjust the vertical axis And a stop unit for increasing the length of any one of the horizontal axis and the horizontal axis, and a projection system for forming an image on a screen by separating and synthesizing the light emitted from the stop part.
In addition, the reflective LCD optical system according to the present invention is a light source unit for emitting light, a light uniform portion having a structure larger than the surface to be emitted by adjusting the uniformity of the light emitted from the surface receiving the light emitted from the light source, the light uniform portion And a projection unit for adjusting the amount of light emitted from the light beam and lengthening one of the vertical axis and the horizontal axis to make the length longer, and a projection system for separating and synthesizing the light emitted from the stop part to form an image on a screen. It is done.
Here, the light uniform part is any one selected from a light funnel, a light tunnel, and a fly eye lens (FEL).
In addition, the reflective LCD optical system according to the present invention includes a light source unit including a light source lamp for emitting light and a reflecting surface for adjusting the emission direction of the emitted light, a first splitting the light emitted from the light source unit into a plurality of partial luminous fluxes; A FEL composed of a two-lens array, a stop portion which is positioned on a second lens array of the FEL, adjusts the amount of light emitted from the light source unit, and lengthens one of the vertical axis and the horizontal axis to be longer; And a projection system for separating and synthesizing light to form an image on a screen.

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위에서 살펴보았듯이 PBS에서 일축(y축)에 대해는 빛의 누설이 발생하지 않지만 다른 일축(x축)으로는 각도에 따라 빛의 누설이 발생함을 알 수 있다.As seen above, light leakage does not occur on one axis (y-axis) in PBS, but light leakage occurs depending on the angle on the other axis (x-axis).

이러한 현상을 이용하여 PBS를 이용하는 시스템에서 조명계를 설계할 때, PBS의 분리면에 대하여 수직축(y축)과 수평축(x축)에 대한 F/#를 다르게(비대칭 F/#) 설계하여 계조(contrast)를 유지하면서 밝기를 증가시키거나, 밝기의 감소를 최소화하며 계조를 향상시키게 된다.
여기서, F/#은 조명광의 각도를 나타내는 것으로 F/#이 작을수록 조명광의 각도가 커지는 것이고, 이와 같이 조명 각도가 커지는 경우에 많은 빛을 받을 수 있다.
Using this phenomenon, when designing an illumination system in a PBS-based system, the F / # s of the vertical axis (y axis) and the horizontal axis (x axis) are designed differently (asymmetric F / #) for the plane of separation of the PBS. Increasing the brightness while minimizing the contrast, minimizing the decrease in brightness and improving the gradation.
Here, F / # represents the angle of the illumination light, and as the F / # is smaller, the angle of the illumination light becomes larger, and thus, much light can be received when the illumination angle is increased.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the reflective LCD optical system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제 1 실시예First embodiment

도 4 는 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계를 나타낸 제 1 실시예이다.4 is a first embodiment showing a reflective LCD optical system according to the present invention.

도 4와 같이, 반사형 LCD 광학계는 크게 수직축과 수평축의 F/#이 다르게 형성된 빛을 사출하는 조명계(100)와, 상기 조명계(100)에서 사출되는 빛을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계(200)로 구성된다. As shown in FIG. 4, the reflective LCD optical system has an illumination system 100 that emits light in which the F / # s of the vertical axis and the horizontal axis are differently formed, and color-separates and synthesizes the light emitted from the illumination system 100 to form an image on a screen. It consists of the projection system 200.

이때, 상기 조명계(100)는 빛을 발광하는 광원램프(110) 및 발광되는 빛의 사출방향을 조정하는 반사면(120)을 포함하는 광원부(100a)와, 상기 광원부(100a)에서 사출되는 빛의 균일도를 조정하고, 도 4(a)와 같이 y축보다 x축을 더 길게 형성하여 상기 광원부(100a)에서 사출되는 빛의 수직축과 수평축에 대한 F/#을 비대칭적으로 사출되는 광 깔때기(funnel)(130a)와, 상기 광 깔때기(130a)에서 비대칭성을 가지고 균일하게 입력되는 빛을 입사면에 수직이 되도록 입사하여 중첩시켜 출사하는 콘덴싱 렌즈(140)와, 상기 콘덴싱 렌즈(140)에서 사출되는 빛의 광량을 조리개를 통해 조절하는 스탑(stop)부(150)로 구성된다.In this case, the illumination system 100 includes a light source unit 100a that includes a light source lamp 110 that emits light and a reflective surface 120 that adjusts an emission direction of the emitted light, and light emitted from the light source unit 100a. To adjust the uniformity of the, and as shown in Fig. 4 (a) to make the x-axis longer than the y-axis optical funnel (funnel to emit asymmetrically F / # about the vertical and horizontal axis of the light emitted from the light source (100a) 130a, a condensing lens 140 that is incident and superimposed so that light uniformly input from the optical funnel 130a with asymmetry is perpendicular to the incidence plane, and is emitted from the condensing lens 140 It is composed of a stop (150) (150) for adjusting the light amount of the light through the aperture.

이때, 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이 상기 광 깔때기(130a)는 광원부(100a)에서 사출되는 빛을 입력받는 면이 사출되는 면보다 더 크게 형성하는 것이 바람직하며, 이외 상기 광 깔때기(130a) 대신에 광 터널 혹은 FEL(Fly Eye Lens)과 특수한 모양의 조리개 혹은 FEL과 조리개 중 어느 하나를 사용하여도 무방하다.In this case, as shown in FIG. 5, the optical funnel 130a is preferably formed to be larger than the surface from which the light input from the light source unit 100a receives the light, and instead of the optical funnel 130a. You can use either optical tunnels or FEL (Fly Eye Lens) and specially shaped apertures or FELs and apertures.

그리고 투사계(200)는 컬러 선택 편광판(210), 다이크로익 필터(220) 및 LCD 패널(230)로 조합되어 상기 조명계(100)에서 사출되는 빛을 경로변경을 수행하며 칼라별 영상을 형성하고 이렇게 형성된 각각의 영상을 하나의 화상으로 합성하는 색분리/합성부(200a)와, 상기 색분리/합성부(200a)에서 합성된 영상을 상기 이미저 를 통해 크게 확대하여 스크린에 결상하는 투사 렌즈계(200b)로 구성된다.The projection system 200 is combined with the color selection polarizer 210, the dichroic filter 220, and the LCD panel 230 to change the path of the light emitted from the illumination system 100 and form an image for each color. And a color separation / synthesis unit 200a for synthesizing each image thus formed into one image, and an image synthesized by the color separation / composition unit 200a through a large imager to form an image on a screen. It consists of a lens system 200b.

이와 같이, 조명계(100)의 광 깔때기(130a)의 형상을 변경함으로써, 조명계에서 수직축(y축)과 수평축(x축)에 대한 F/#를 다르게(비대칭 F/#) 광학계로 출사시킬 수 있게 된다. 즉, 입사되는 편광판과 수직한 축의 방향으로 입사되는 빛의 상, 하부가 차단된 길쭉한 형태로 F/#의 비대칭적인 빛을 광학계로 사출하게 된다. In this way, by changing the shape of the optical funnel 130a of the illumination system 100, the F / # for the vertical axis (y axis) and the horizontal axis (x axis) in the illumination system can be emitted differently (asymmetric F / #) to the optical system. Will be. That is, the asymmetric light of F / # is emitted to the optical system in an elongated form in which the upper and lower portions of the light incident in the direction of the axis perpendicular to the incident polarizer are blocked.

이에 따라, 스크린에 결상되는 영상은 계조(contrast)를 유지하면서 밝기를 증가시킬 수 있게 된다.Accordingly, the image formed on the screen can increase the brightness while maintaining the contrast.

제 2 실시예Second embodiment

도 6 은 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계를 나타낸 제 2 실시예이다.6 is a second embodiment showing a reflective LCD optical system according to the present invention.

도 6과 같이, 프로젝션 디스플레이 장치는 크게 수직축과 수평축의 F/#를 다르게 형성된 빛을 사출하는 조명계(100)와, 상기 조명계(100)에서 사출되는 빛을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계(200)로 나눌 수 있다. As shown in FIG. 6, the projection display apparatus includes an illumination system 100 that emits light having a different F / # on the vertical axis and a horizontal axis, and a projection that forms images on a screen by separating and synthesizing the light emitted from the illumination system 100. It can be divided into the system 200.

이때, 상기 조명계(100)는 빛을 발광하는 광원램프(110) 및 발광되는 빛의 사출방향을 조정하는 반사면(120)을 포함하는 광원부(100a)와, 상기 광원부(100a)에서 사출되는 빛의 균일도를 조정하는 적분기(integrator)(130b)와, 상기 적분기(130b)에서 균일하게 사출되는 빛을 입사면에 수직이 되도록 입사하여 중첩시켜 출사하는 콘덴싱 렌즈(140)와, 상기 콘덴싱 렌즈(140)에서 사출되는 빛을 도 7과 같이 y축의 광원을 조리개를 통해 일부 차단하여 수직축과 수평축에 대한 F/#을 비대칭적으로 조절하는 스탑(stop)부(150)로 구성된다.In this case, the illumination system 100 includes a light source unit 100a that includes a light source lamp 110 that emits light and a reflective surface 120 that adjusts an emission direction of the emitted light, and light emitted from the light source unit 100a. An integrator 130b that adjusts the uniformity of the condenser, a condensing lens 140 that is incident and superimposed so that light uniformly emitted from the integrator 130b is perpendicular to the incident surface, and the condensing lens 140 As shown in FIG. 7, the y-axis light source is partially blocked through the iris, and the stop unit 150 asymmetrically adjusts F / # for the vertical axis and the horizontal axis.

이때, 상기 적분기(130b)는 광 깔때기(funnel), 광 터널(tunnel) 혹은 FEL(Fly Eye Lens) 중 어느 하나를 사용하여도 무방하다. In this case, the integrator 130b may use any one of an optical funnel, an optical tunnel, and a fly eye lens (FEL).

그리고 투사계(200)는 컬러 선택 편광판(210), 다이크로익 필터(220) 및 LCD 패널(230)로 조합되어 상기 조명계(100)에서 사출되는 빛을 경로변경을 수행하며 칼라별 영상을 형성하고 이렇게 형성된 각각의 영상을 하나의 화상으로 합성하는 색분리/합성부(200a)와, 상기 색분리/합성부(200a)에서 합성된 영상을 상기 이미저를 통해 크게 확대하여 스크린에 결상하는 투사 렌즈계(200b)로 구성된다.The projection system 200 is combined with the color selection polarizer 210, the dichroic filter 220, and the LCD panel 230 to change the path of the light emitted from the illumination system 100 and form an image for each color. And a color separation / synthesis unit 200a for synthesizing each image thus formed into one image, and an image synthesized by the color separation / composition unit 200a through a large imager to form an image on a screen. It consists of a lens system 200b.

이에 따라, 조명계(100)에서 수직축(y축)과 수평축(x축)에 대한 F/#를 다르게(비대칭 F/#) 설계하여 광학계(200)로 출사시킨다. 즉, 입사되는 편광판과 수직한 축의 방향으로 입사되는 빛의 상, 하부를 조리개를 통해 차단하여 길쭉한 형태로 F/#의 비대칭적인 빛을 광학계로 사출하게 된다. Accordingly, the F / # is designed differently (asymmetric F / #) with respect to the vertical axis (y axis) and the horizontal axis (x axis) in the illumination system 100 to be emitted to the optical system 200. That is, the asymmetric light of F / # is emitted to the optical system in an elongated form by blocking the upper and lower portions of the light incident in the direction of the axis perpendicular to the incident polarizing plate through the aperture.

이에 따라, 스크린에 결상되는 영상은 계조(contrast)를 유지하면서 밝기를 증가시킬 수 있게 된다.Accordingly, the image formed on the screen can increase the brightness while maintaining the contrast.

제 3 실시예Third embodiment

도 8 은 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계를 나타낸 제 3 실시예이다.8 is a third embodiment showing a reflective LCD optical system according to the present invention.

도 8과 같이, 프로젝션 디스플레이 장치는 크게 수직축과 수평축의 F/#를 다르게 형성된 빛을 사출하는 조명계(100)와, 상기 조명계(100)에서 사출되는 빛을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계(200)로 나눌 수 있다. As shown in FIG. 8, the projection display apparatus includes an illumination system 100 that emits light having differently formed F / # s on a vertical axis and a horizontal axis, and a projection that forms images on a screen by separating and synthesizing the light emitted from the illumination system 100. It can be divided into the system 200.

이때, 상기 조명계(100)는 빛을 발광하는 광원램프(108) 및 발광되는 빛의 사출방향을 조정하는 반사면(120)을 포함하는 광원부(100a)와, 상기 광원부(100a)에서 사출되는 빛을 복수의 부분 광속으로 분할하는 제 1, 2 렌즈 어레이(160a)(160b)로 구성되는 FEL(160)과, 상기 FEL(160)에서 사출되는 빛을 도 9와 같이 y축의 광원을 조리개를 통해 일부 차단하여 수직축과 수평축에 대한 F/#을 비대칭적으로 조절하는 스탑(stop)부(150)와, 상기 스탑부(150)로부터 사출된 각 부분 광속을 입사면에 수직이 되도록 입사하여 중첩시켜 출사하는 콘덴싱 렌즈(140)로 구성된다.In this case, the illumination system 100 includes a light source unit 100a including a light source lamp 108 that emits light and a reflecting surface 120 that adjusts an emission direction of the emitted light, and light emitted from the light source unit 100a. The FEL 160 including the first and second lens arrays 160a and 160b for dividing the light into a plurality of partial light beams, and the light emitted from the FEL 160 through a y-axis light source as shown in FIG. A part of the stop 150 that asymmetrically adjusts F / # with respect to the vertical axis and the horizontal axis and the partial light beams emitted from the stop part 150 are incident and overlapped so as to be perpendicular to the incident plane. Condensing lens 140 is emitted.

그리고 상기 투사계(200)는 컬러 선택 편광판(210), 다이크로익 필터(220) 및 LCD 패널(230)로 조합되어 상기 조명계(100)에서 사출되는 빛을 경로변경을 수행하며 칼라별 영상을 형성하고 이렇게 형성된 각각의 영상을 하나의 화상으로 합성하는 색분리/합성부(200a)와, 상기 색분리/합성부(200a)에서 합성된 영상을 상기 이미저를 통해 크게 확대하여 스크린에 결상하는 투사 렌즈계(200b)로 구성된다.The projection system 200 is combined with the color selection polarizer 210, the dichroic filter 220, and the LCD panel 230 to change the path of the light emitted from the illumination system 100 and to generate a color-specific image. A color separation / synthesis unit 200a for forming and synthesizing each image thus formed into one image, and an image synthesized in the color separation / composition unit 200a is enlarged through the imager to form an image on a screen. It consists of the projection lens system 200b.

이에 따라, 상기 조명계(100)에서 수직축(y축)과 수평축(x축)에 대한 F/#를 다르게(비대칭 F/#) 설계하여 광학계로 출사시킨다. 즉, 입사되는 편광판과 수직한 축의 방향으로 입사되는 빛의 상, 하부를 조리개를 통해 차단하여 길쭉한 형태로 F/#의 비대칭적인 빛을 광학계(200)로 사출하게 된다. Accordingly, the F / # is designed differently (asymmetric F / #) with respect to the vertical axis (y axis) and the horizontal axis (x axis) in the illumination system 100, and is emitted to the optical system. That is, the asymmetric light of F / # is emitted to the optical system 200 in an elongated form by blocking the upper and lower portions of the light incident in the direction of the axis perpendicular to the incident polarizing plate through the aperture.

이에 따라, 스크린에 결상되는 영상은 계조(contrast)를 유지하면서 밝기를 증가시킬 수 있게 된다.Accordingly, the image formed on the screen can increase the brightness while maintaining the contrast.

이와 같이 입사되는 편광판과 수직한 축의 방향으로 입사되는 빛의 상, 하부를 차단하여 비대칭 F/#을 갖는 조명계를 적용하는 경우 밝기와 계조의 특성은 도 10에서 나타내고 있는 그래프와 같이, 동일한 계조를 유지하면서도 밝기를 더욱 증가시킬 수 있게 된다.When the illumination system having an asymmetric F / # is applied by blocking the upper and lower portions of the light incident in the direction of the axis perpendicular to the incident polarizer, the brightness and the gray characteristics are the same gray level as shown in the graph of FIG. 10. You can increase the brightness even more while maintaining it.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반사형 LCD 광학계는 광 퍼널(light funnel), 광 터널(light tunnel), FEL 및 스탑부 등을 이용하여 비대칭 F/#를 갖는 조명계를 구성하여 기존 대칭 F/#를 갖는 조명계보다 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, the reflective LCD optical system according to the present invention uses a light funnel, a light tunnel, a FEL, and a stop to form an illumination system having an asymmetrical F / #, thereby providing a conventional symmetrical F /. The performance can be further improved than the illumination system having #.

Claims (7)

광을 사출하는 광원부;A light source unit emitting light; 상기 사출된 광의 균일도를 조정하여 사출하는 광 균일부;A light uniform part which emits light by adjusting the uniformity of the emitted light; 상기 광 균일부에서 사출된 광의 광량을 조절하고 수직축과 수평축 중 어느 하나의 축의 길이를 더 길게 하는 스탑부;A stop unit which controls the amount of light emitted from the light uniform part and lengthens the length of any one of a vertical axis and a horizontal axis; 상기 스탑부에서 사출된 광을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반사형 LCD 광학계.And a projection system for forming an image on a screen by separating and synthesizing the light emitted from the stop part. 광을 사출하는 광원부;A light source unit emitting light; 상기 광원부에서 사출된 광을 입력받는 면이 사출된 광의 균일도를 조정하여 사출되는 면보다 더 큰 구조의 광 균일부;A light uniform part having a structure in which a surface receiving the light emitted from the light source unit is larger than a surface emitted by adjusting the uniformity of the emitted light; 상기 광 균일부에서 사출되는 광의 광량을 조절하고 수직축과 수평축 중 어느 하나의 축의 길이를 더 길게 하는 스탑부;A stop unit configured to adjust an amount of light emitted from the light uniform part and to lengthen one of the vertical axis and the horizontal axis; 상기 스탑부에서 사출된 광을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반사형 LCD 광학계.And a projection system for forming an image on a screen by separating and synthesizing the light emitted from the stop part. 삭제delete 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광 균일부는,The light uniforming part of claim 1 or 2, 광 깔때기(funnel), 광 터널(tunnel) 및 FEL(Fly Eye Lens) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사형 LCD 광학계. Reflective LCD optical system, characterized in that any one selected from a funnel, light tunnel (tunnel) and FEL (Fly Eye Lens). 광을 발광하는 광원램프 및 발광되는 광의 사출방향을 조정하는 반사면을 포함하는 광원부;A light source unit including a light source lamp for emitting light and a reflective surface for adjusting an emission direction of the emitted light; 상기 광원부에서 사출되는 광을 복수의 부분 광속으로 분할하는 제 1, 2 렌즈 어레이로 구성되는 FEL;A FEL comprising first and second lens arrays for dividing the light emitted from the light source into a plurality of partial luminous fluxes; 상기 FEL의 제 2 렌즈 어레이에 위치하고, 상기 광원부에서 사출된 광의 광량을 조절하고 수직축과 수평축 중 어느 하나의 축의 길이를 더 길게 하는 스탑부;A stop unit positioned on the second lens array of the FEL and configured to adjust an amount of light emitted from the light source unit and to lengthen one of the vertical axis and the horizontal axis; 상기 스탑부에서 사출된 광을 색분리 및 합성하여 스크린에 결상하는 투사계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반사형 LCD 광학계.And a projection system for forming an image on a screen by separating and synthesizing the light emitted from the stop part. 삭제delete
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