KR101181762B1 - 편광 조명 장치, 편광 조명 장치를 이용한 프로젝션 시스템및 액정 표시 장치 - Google Patents

편광 조명 장치, 편광 조명 장치를 이용한 프로젝션 시스템및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조명장치의 광 효율을 증대하기 위한 편광조명장치에 관한 것이다.
본 발명은 광원에서 투사된 빛 중 특정 편광 방향의 빛만을 투사하는 편광조명장치에 있어서, 광원에서 투사된 빛 중 제 1편광 방향의 빛은 투과시키고 제 2편광 방향의 빛은 편광 방향을 변화시킨 후 투과시켜서, 상기 광원에서 투사된 빛의 제1 편광 방향 및 제 2편광 방향의 빛을 모두 외부로 투사하는 것을 특징으로 하는 편광조명장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 편광조명장치의 효율을 극대화할 수 있다.
편광조명장치, 1/4 파장판, 반사형 와이어 그리드 편광판.

Description

편광 조명 장치, 편광 조명 장치를 이용한 프로젝션 시스템 및 액정 표시 장치{A polarized light illumination instrument, a projestion system and a liquid crystal display which uses it}
도 1은 종래의 편광조명장치를 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 편광조명장치의 일실시예를 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 프로젝션 시스템의 일실시예의 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 액정 표시 장치의 일실시예 블럭도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광원 150 : 편광판
220 : 광원 220 : 1/4 파장판
230 : 반사형 와이어 그리드 편광판
본 발명은 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원에서 투사된 빛 중 특정 편광 방향의 빛만을 투사하는 편광조명장치에 관한 것이다.
편광 조명 장치는 편광 방향이 일치한 광을 이용하여 직사각형의 조명 영역 등을 균일하게 조명하는 역할을 하며, 프로젝션 시스템 및 액정 표시 장치의 광원 등으로 사용되고 있다. 액정 표시 소자와 같이 특정한 편광 광을 변조하는 타입의 변조 소자를 쓰는 디스플레이 장치에서는, 광원으로부터 투사되는 광이 갖는 2종류의 편광 성분 중 한 쪽의 편광 성분 밖에 이용할 수 밖에 없다. 따라서, 밝은 투사 화상을 얻기 위해서는 광의 이용효율을 높일 필요가 있다. 그러나, 단일의 광원을 쓴 투사형 표시장치에서 광의 이용 효율을 높이기 위해서는 한도가 있기 때문에, 복수의 광원을 써서 광량을 늘리는 것도 밝은 투사 화상을 얻기 위한 하나의 방법이다.
그러나, 단일 광원을 복수 개 나열한 것만으로는 광원상의 면적이 복수 배가 되어 피조명 영역을 조명하는 광의 각도 분포를 확대할(조명각의 증대) 뿐이고, 어떤 일정한 면적에 있어서의 광량은 단일의 광원을 쓴 경우와 같다. 따라서, 이 경우는 복수의 광원을 쓰더라도 실질적으로 일정 면적당의 광량은 증가하지 않게 된다. 또한, 광원을 복수 개 써서 광량을 늘리었다고 해도, 광원으로부터 투사되는 광이 갖는 2종류의 편광 성분 중, 한 쪽의 편광 성분 밖에 이용할 수 없으므로, 그 광량의 반은 낭비하게 되어, 그 효과는 반감해 버린다.
도 1은 종래의 편광조명장치를 나타낸 블럭도이다. 도 1을 참조하여, 종래의 편광조명장치를 설명하면 다음과 같다.
종래의 편광조명장치는 광원(100)과 편광판(150)을 포함하여 이루어진다. 상 기 광원(100)은 편광되지 않는 빛을 투사하는데, 상기 광원(100)에서 투사된 빛(101)은 편광판을 투과하면서 제 1편광 방향의 빛은 상기 편광판(150)을 통과하여 외부로 투사되고(102) 제 2편광 방향의 빛은 상기 편광판(150)에서 반사되고(103), 이어서 상기 광원(100)에서 산란되어 사방으로 분산된다(104).
그러나, 상술한 종래의 편광조명장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래의 광원은 편광되지 않은 빛을 사용하며, 이에 따라 무편광의 빛을 단순히 편광판을 이용하여 편광된 빛으로 변환하면 최대 50%의 빛만을 사용할 수 있다. 즉, 편광판에 입사된 빛 중에서 제 1편광 방향의 빛은 통과되나 제 2편광 방향의 빛은 반사되어 외부로 투사되지 못한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 편광된 빛을 편광 방향에 관계 없이 모두 외부로 투사하는 편광조명장치와 이를 이용한 프로젝션 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광원에서 투사된 빛 중 특정 편광 방향의 빛만을 투사하는 편광조명장치에 있어서, 광원에서 투사된 빛 중 제 1편광 방향의 빛은 투과시키고 제 2편광 방향의 빛은 편광 방향을 변화시킨 후 투과시켜서, 상기 광원에서 투사된 빛의 제1 편광 방향 및 제 2편광 방향의 빛을 모두 외부로 투사하는 것을 특징으로 하는 편광조명장치를 제공한다.
본 발명은 광원에서 투사된 빛 중 특정 편광 방향의 빛만을 투사하는 편광조 명장치에 있어서, 일측에 반사면을 갖는 광원; 상기 광원과 하기 반사형 와이어 그리드(wire grid) 편광판의 사이에 구비되는 1/4 파장판; 및 투과축이 상기 1/4 파장판의 주축과 45도를 이루고, 제 1편광 방향의 빛은 투과시키고 제 2편광 방향의 빛은 반사시키는 반사형 와이어 그리드(wire grid) 편광판을 포함하여 이루어지는 편광조명장치를 제공한다.
본 발명은 마이크로 디스플레이에 구현된 화상을 투사렌즈를 이용하여 대화면에 확대하여 투사하는 프로젝션 시스템(Projection System)에 있어서, 광원에서 투사된 빛 중 제 1편광 방향의 빛은 투과시키고 제 2편광 방향의 빛은 편광 방향을 변화시킨 후 투과시켜서, 상기 광원에서 투사된 빛의 제1 편광 방향 및 제 2편광 방향의 빛을 모두 외부로 투사하는 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템을 제공하며, 상기 광원은 바람직하게는 LED(light-emitting diode)이다.
본 발명은 전계에 의해 일정한 방향으로 액정 소자의 배열을 이루어 일정한 변광방향을 가진 빛만을 선택적으로 투과하여 화상을 구현하는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)에 있어서, 광원에서 투사된 빛 중 제 1편광 방향의 빛은 투과시키고 제 2편광 방향의 빛은 편광 방향을 변화시킨 후 투과시켜서, 상기 광원에서 투사된 빛의 제1 편광 방향 및 제 2편광 방향의 빛을 모두 외부로 투사하는 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공하며, 상기 광원은 바람직하게는 LED(light-emitting diode)이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예 를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 편광조명장치의 일실시예를 나타낸 블럭도이다. 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 편광조명장치의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 편광조명장치는 차례로 배열되는 광원(210), 1/4 파장판(220) 및 반사형 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer, 230)을 포함하여 이루어진다. 상기 광원(210)의 일측면에는 반사면(211)이 구비되어 있고, 상기 반사면(211)은 상기 1/4 파장판(220)의 반대면에 구비됨이 바람직하며, 상기 1/4 파장판(220)의 주축과 상기 반사형 와이어 그리드 편광판(230)은 45도의 각도를 이루고 있음이 바람직하다. 상기 광원(210)은 LED(light emitting Diode)임이 바람직하다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 편광조명장치의 일실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 광원(210)에서 투사된 빛(201)은 상기 1/4 파장판(220)을 통과하여 상기 반사형 와이어 그리드 편광판(230)에 도달하는 데, 제 1편광 방향의 빛(202)은 상기 반사형 와이어 그리드 편광판(230)을 투과하고 제 2편광 방향의 빛(203)은 반사된다. 이 때, 상기 제 1편광 방향의 빛(202)은 편광 방향이 상기 반사형 와이어 그리드 편광판(230)의 투과축과 같은 빛이고, 상기 제 2편광 방향의 빛(203)은 편광 방향이 상기 반사형 와이어 그리드 편광판(230)의 투과축과 수직인 빛이다. 이어서, 상기 제 2편광 방향의 빛은 상기 1/4 파장판(220)을 통과하며 원편광으로 변환되고(204), 상기 광원의 일측면에 구비된 반사면(211)에서 반사되어(205) 다시 1/4 파장판(220)을 통과하는데(206), 결과적으로 도 2에 도시된 206의 빛은 203의 빛과 비교하여 편광방향이 90도 회전하게 된다. 따라서, 상기 206의 빛은 편광 방향이 제 1편광 방향으로 변환되어 상기 와이어 그리드 편광판(230)의 투과축과 같은 방향을 이루어, 상기 와이어 그리드 편광판(230)을 통과하여 진행하게 된다(207).
즉, 제2 편광 방향의 빛(203)은 최초에는 상기 와이어 그리드 편광판(230)을 통과하지 못하나, 상기 1/4 파장판을 두 번 통과하면서 제 1편광 방향의 빛(206)으로 편광 방향의 회전되어, 상기 와이어 그리드 편광판(230)을 통과하게 된다. 따라서, 최초에 광원(210)에서 투사된 빛은 모두 상기 반사형 와이어 그리드 편광판(230)을 투과하여 디스플레이 시스템의 광원으로 이용되어 광원의 효율을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 프로젝션 시스템의 블럭도이다. 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 프로젝션 시스템의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 편광조명광원(310)과 적분기(integrator, 320)와 컬러 휠(330)과 조명 렌즈군(340)와 편광 빔 스프릿터(350) 및 마이크로 디스플레이 패널(360)을 포함하여 이루어진다. 본 프로젝션 시스템의 구성은 기본적으로 종래와 동일하나, 상기 편광 조명 장치를 상기 편광조명광원(310)으로 하는 점에서 상이하다. 따라서, 상기 편광조명광원의 내부에서 투사된 빛 중 제 1편광 방향의 빛은 투과시키고 제 2편광 방향의 빛은 편광 방향을 변화 시킨 후 투과시켜서, 상기 광원에서 투사된 빛의 제1 편광 방향 및 제 2편광 방향의 빛을 모두 외부로 투사하는 편광조명장치를 편광조명광원으로 한다. 따라서, 최초에 광원에서 투사된 빛은 모두 상기 적분기(320)로 투사되어 상기 프로젝션 시스템의 광원으로 이용되어 광원의 효율을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 액정 표시 장치의 블럭도이다. 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 편광조명장치를 편광조명광원으로 하는 액정 표시 장치의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 LCD(Liquid crystal display, 450)모듈과 상기 LCD 모듈(450)에 광원을 공급하는 백라이트(440)와 인버터(430)와 상기 인버터(430)와 LCD 모듈(450)에 광원을 구동 전원을 공급하는 전원 공급부(420) 및 밝기 조절용 제어 신호를 상기 인버터(430)로 공급하는 메인 구동 회로부(410)을 포함하여 이루어진다. 본 액정 표시 장치의 구성은 기본적으로 종래와 동일하나, 상기 편광 조명 장치를 상기 백라이트(440)의 조명 광원으로 하는 점에서 상이하다. 따라서, 상기 조명광원의 내부에서 투사된 빛 중 제 1편광 방향의 빛은 투과시키고 제 2편광 방향의 빛은 편광 방향을 변화시킨 후 투과시켜서, 상기 광원에서 투사된 빛의 제1 편광 방향 및 제 2편광 방향의 빛을 모두 외부로 투사하는 편광조명장치를 조명광원으로 한다. 따라서, 최초에 광원에서 투사된 빛은 모두 상기 LCD 모듈(450)의 광원으로 사용되어 광원의 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하 도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 편광 조명 장치, 편광 조명 장치를 이용한 프로젝션 시스템 및 액정 표시 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 편광 조명 장치, 편광 조명 장치를 이용한 프로젝션 시스템 및 액정 표시 장치는 편광된 빛을 편광 방향에 관계 없이 모두 외부로 투사하여, 광원의 이용 효율을 높일 수 있다.

Claims (8)

  1. 일측에 반사면을 가지고 타측으로 광을 출사하는 광원부, 상기 광원부의 반사면의 반대측에 위치하는 1/4 파장판, 및 상기 1/4 파장판의 일측에 위치하며 상기 1/4 파장판의 주축과 45도 각도를 이루는 반사형 편광판을 포함하는 편광조명광원;
    상기 편광조명광원에서 출사된 광이 혼합되는 적분기;
    상기 적분기를 통과한 광이 포커싱되는 조명렌즈;
    상기 조명렌즈를 통과한 광이 입력되어 화상을 형성하는 패널;
    상기 조명렌즈와 패널 사이에 위치하여 광 경로를 조절하는 빔 스플리터; 및
    상기 빔 스플리터를 통과한 화상이 투사되기 위한 투사렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 반사형 편광판은, 와이어 그리드 편광판인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 적분기와 조명렌즈 사이에는 컬러 휠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 광원부는 LED를 포함하는것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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