KR101422017B1

KR101422017B1 - 프로젝터

Info

Publication number: KR101422017B1
Application number: KR1020070112975A
Authority: KR
Inventors: 권성훈; 정지혁
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2014-07-23
Also published as: KR20090047018A

Abstract

본 발명은 집광렌즈와 콜리메이팅 렌즈를 고정하는 고정부재에 적어도 하나의 그루브를 형성하거나 또는 상기 고정부재를 열 전도율이 낮은 비금속 재질로 형성하여 LED 광원부의 온도 상승과 이로 인한 효율 저하를 방지하는 프로젝터에 관한 것이다.

Description

프로젝터{Projector}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상을 투사하여 표시하는 프로젝터에 관한 것이다.

최근 대화면, 고화질 디스플레이 장치는 가장 중요한 이슈(issue) 중 하나로 떠오르고 있으며, 현재까지 이러한 대화면 디스플레이 장치로 개발되어 상용화 된 것에는 대표적으로 직시형 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 프로젝션 TV, 프로젝터 등이 있다.

이 중에서 프로젝션 TV와 프로젝터는 공통적으로 광학 엔진이라는 장치를 포함하며, 이 광학 엔진 내에는 신호 처리된 영상정보를 표시해주는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micro-mirror Device), 마이크로 스캐너(Micro Scanner) 등의 디스플레이 소자가 사용된다.

현재 광원으로부터 방출된 광을 디스플레이 소자를 통해 투사하여 영상을 얻는 프로젝터의 소형화를 위한 방안으로 R,G,B 컬러의 광을 각각 생성 방출하는 발광소자(Light Emitting Diode; 이하 'LED')를 광원으로 이용하는 기술이 제안되었다.

상기 LED를 광원으로 이용하면, 백색광을 사용하는 프로젝터에서 광 분리 및 합성에 필요한 컬러 휠 필터 등과 같은 광학부품을 삭제할 수 있어 휴대 가능한 크기의 소형 프로젝터의 구성이 가능하다.

또한, 상기 LED를 광원으로 이용하면, 양호한 컬러의 3원색 광을 얻을 수 있기 때문에 가볍고 단순하며 밝고 저렴한 프로젝터의 제공이 가능하다.

이하, 도 1을 참조하여, 종래의 LED 광원부를 구비한 프로젝터의 구조에 대해 설명한다.

도 1은 종래의 LED 광원부를 구비한 프로젝터를 나타낸 구조도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 LED 광원부는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색상을 발광하는 LED(1)와, 상기 LED(1)로부터 출사된 광을 집광하는 집광렌즈(2)와, 상기 집광렌즈(2)를 통과한 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅 렌즈(3)와, 상기 상기 LED(1)가 실장되어 상기 LED(1)의 발광에 의해 발생되는 열을 방열판(5)으로 전달하는 메탈 PCB(Printed Circuit Board; 이하 'PCB')(4)와, 상기 메탈 PCB(4)로부터 전달된 열을 흡수하는 방열판(5)과, 상기 방열판(5)이 흡수한 열을 식히기 위한 쿨링팬(6)과, 상기 방열판(5)과 연결되고 상기 집광렌즈(2) 및 콜리메이팅 렌즈(3)를 고정하기 위한 고정부재(7)를 포함하여 구성된다.

상기 메탈 PCB(4)는 구리(Cu)등의 금속물질로 형성되고, 상기 고정부재(7)는 마그네슘(Mg) 등의 금속물질로 형성된다.

그러나, 현재 LED(1)가 발광 시에 발생되는 열은 상기 메탈 PCB(4)로 전부 전도되지 않고, 상기 고정부재(7)로 일부 전도된다.

이때, 상기 고정부재(7)는 마그네슘(Mg) 등의 금속 재질로 형성되어 있어서, 상기 LED(1)에서 발생된 열이 상기 고정부재(7)로 유입될 경우 상기 고정부재(7)가 쉽게 가열되고, 이로 인해 상기 고정부재(7)와 결합된 집광렌즈(2) 및 콜리메이팅 렌즈(3)가 가열되는 문제점이 발생된다.

즉, 집광렌즈(2) 및 콜리메이팅 렌즈(3)가 상기 고정부재(7)에 의해 가열될 경우, 집광 및 평행광 변환 동작을 원활하게 수행하지 못해 프로젝터 전체의 효율이 떨어지게 된다.

본 발명의 목적은 집광렌즈와 콜리메이팅 렌즈를 고정하는 고정부재에 적어도 하나의 그루브를 형성하여 LED 광원부의 온도 상승과 이로 인한 효율 저하를 방지하는 프로젝터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 고정부재를 열 전도율이 낮은 비금속 재질로 형성하여 LED 광원부의 온도 상승과 이로 인한 효율 저하를 방지하는 프로젝터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 영상을 투사하여 표시하는 프로젝터에 있어서, 광을 출사하는 광원과; 상기 광원으로부터 출사되는 광을 집광하는 집광렌즈와; 상기 집광렌즈를 본체에 고정하기 위한 고정부재;를 포함하되, 상기 고정부재에는 적어도 하나의 그루브(groove)가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따른 프로젝터는, 상기 집광렌즈를 통과한 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함하되, 상기 콜리메이팅 렌즈는 상기 고정부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그루브는 상기 고정부재의 바깥면, 안쪽면, 상부면, 하부면 중 적어도 어느 한면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부재는 열 전도율이 낮은 다공질(多孔質)의 비금속 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 고정부재는 글라스, 코르크, 탄화코르크, 거품고무, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐(PVC) 중 적어도 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프로젝터는, 집광렌즈와 콜리메이팅 렌즈를 고정하는 고정부재의 온도 상승을 방지함으로써 LED 광원부의 효율을 상승시키는 효과가 있다.

또한, 기존의 금속 재질로 형성된 고정부재를 비금속 재질로 형성하여 온도 상승을 방지함에 따라 상기 LED 광원부의 제작 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 고정부재의 온도 상승을 방지함에 따라 기존의 글라스로 제작되는 집광렌즈와 콜리메이팅 렌즈를 프라스틱 재질로 대체할 수 있음에 따라, LED 광원부의 제조 단가를 낮출 수 있고 대량 생산에 용이한 효과가 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 프로젝터의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝터를 나타낸 개략적 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝터(100)는 광원(111)과, 제1 집광렌즈(112) 및 콜리메이팅 렌즈(113)를 포함한 광원부(110)와, 다이크로익 미러(121a, 121b)와, 제2 집광렌즈(122)와, 제1 및 제2 반사면(123a, 123b)과, 적분기(124)와, 조명렌즈(125)를 포함한 조명 광학계(120)와, 프리즘(131)과, 디스플레이 소자(132) 및 투사 렌즈(133)를 포함한 투사 광학계(130)를 포함하여 구성된다.

물론, 본 발명에 따른 프로젝터(100)에는 필요에 따라 전술한 구성요소 이외의 것이 포함되어 구성될 수 있을 것이나, 상기 전술한 구성요소 이외의 것은 본 발명에 직접적 연관이 있는 것은 아니므로 설명의 간명함을 위해 이에 대한 자세한 설명은 이하 생략된다.

한편, 상기 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐져서 구성되거나, 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있음을 유념해야 한다.

이하, 본 발명에 따른 프로젝터(100)의 구성 요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 광원부(110)의 광원(111)은 LED로서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 광을 생성하여 출사한다. 물론 본 발명에 따른 프로젝터(100)는 상기 광원(111)으로서, 상기 LED뿐만 아니라 램프 또는 레이저로 구성할 수도 있다.

상기 광원부(110)의 제1 집광렌즈(112)는 상기 광원(111)으로부터 출사된 광을 집광한다. 상기 집광렌즈(112)는 글라스 또는 플라스틱 재질이고, 메니스커스(Menicsus) 타입의 구면, 타원 및 비구면 형상 중 적어도 하나의 형상을 가진다.

상기 광원부(110)의 콜리메이팅 렌즈(113)는 상기 제1 집광렌즈(112)에 의해 집광된 광을 평행광으로 변환한다.

상기, 도 2에는 도시되지 않았으나, 상기 광원(111)은 방열판의 제1 면에 형성된 메탈 PCB(Printed Circuit Board; 이하 'PCB')에 부착되고, 상기 제1 집광렌즈(112)와 콜리메이팅 렌즈(113)는 상기 방열판의 제1 면의 가장자리 양쪽에 결합된 고정부재에 의해 고정된다.

상기 고정부재를 포함한 광원부(110)의 구조에 대해서는 이하 상세히 후술한다.

상기 조명 광학계(120)의 다이크로익 미러(121a, 121b)는 특정 파장을 갖는 빛만을 선택적으로 반사 또는 투과시켜 원하는 파장대의 빛을 얻을 수 있는 미러로서, 보통 빛의 간섭을 이용한다.

이러한 다이크로익 미러(121a, 121b)는 도 2를 예를 들면, 청색(B) 광과 적색(R) 광이 교차하는 위치에 제1 다이크로익 미러(121a)가 위치하고, 또한 녹색(G) 광과 적색(R) 광이 교차하는 위치에 제2 다이크로익 미러(121b)가 위치할 수 있다.

이때, 제1 다이크로익 미러(121a)는 도 2과 같이, 청색(B) 광을 투과하고, 녹색(G) 광 및 적색(R) 광은 반사시킬 수 있다.

한편, 제2 다이크로익 미러(121b)는 녹색(G) 광은 반사시키고, 적색(R) 광은 투과시킬 수 있다.

이와 같이, 적색(R) 광, 녹색(110b) 광 및 청색(110c) 광은 두 개의 다이크로익 미러(121a, 122b)를 통과하면서 합성되어 결상하여야 할 이미지에 따라 다양한 컬러의 광으로 합성된다.

상기 조명 광학계(120)의 제2 집광렌즈(122)는 상기 두개의 다이크로익 미러(121a, 121b)에 의해 합성된 광을 다시 집광한다. 상기 제2 집광렌즈(122)는 본 발명에 따른 프로젝터(100)의 구조에 따라 상기 광원부(110)에 포함될 수도 있다.

상기 조명 광학계(120)의 적분기(124)는 제1 반사면(123a)을 통해 상기 제2 집광렌즈(122)를 통과한 광을 전달받아 상기 광을 균일한 광도를 가지는 형태로 셰이핑을 한다.

상기 적분기(124)는 막대 형태의 막대형의 로드 렌즈(rod lens) 또는 상자형의 미러로 이루어지는 광 터널과 깔때기, 사다리꼴 형상의 광 퍼널 등이 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 프로젝터(100)의 구조에 따라, 상기 적분기(124) 대신 플라이 아이 렌즈가 구비될 수도 있다. 이 경우 제2 집광렌즈(122)는 생략된다.

상기 조명 광학계(120)의 조명렌즈(125)는 상기 적분기(124)를 통과한 광을 제2 반사면(123b)을 통해 투사 광학계(130)로 반사시킨다.

상기 투사 광학계(130)의 디스플레이 소자(132)는 상기 조명 광학계(120)로부터 출사된 광이 도달할 때, 적절한 스위칭 또는 반사 등의 과정에 의하여 프로젝션 되기 위한 영상정보를 출력하고, 상기 출력된 영상정보를 투사렌즈(133)를 투사 하여 스크린(140)에 결상되게 된다.

상기 디스플레이 소자(132)는 DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), 및 LCD(liquid crystal device) 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 프로젝터(100)는 상기 프리즘(131) 및 디스플레이 소자(132) 대신에 스캐너를 사용할 수도 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 프로젝터(100)의 광원부(110)의 구조에 대해 상세히 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부의 구조를 나타낸 일 실시예 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부의 구조를 나타낸 일 실시예 측면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광원부(110)는, 광원(111)과 제1 집광렌즈(112)와, 콜리메이팅 렌즈(113)와, 메탈 PCB(114)와, 방열판(115)과, 쿨링팬(116)과, 본 발명에 따른 재질 및 형상을 가지는 고정부재(117)를 포함하여 구성된다.

상기 메탈 PCB(114)는 구리(Cu)등의 열 전도성이 좋은 금속 재질로 구성되어 제1 면은 방열판(115)과 접촉되고 제2 면은 광원(111)과 접촉되어, 상기 광원(111)에서 발생되는 열을 상기 방열판(115)으로 전도한다.

도 3 및 도 4에서는 상기 메탈 PCB(114)가 상기 방열판(115)에 내삽되는 형태로 도시되어 있으나, 상기 방열판(115)과 동일한 크기로 제작되어 상기 방열 판(115)에 접촉될 수 있다. 이 경우 고정부재(117)는 상기 메탈 PCB(114)의 가장자리 양쪽면에 연결될 수 있다.

방열판(115)은 상기 메탈 PCB(114)로부터 전도된 열을 흡수하고, 쿨링팬(116)은 상기 방열판(116)이 흡수한 열을 식힌다.

고정부재(117)는 상기 방열판(115)의 가장자리 양쪽면에 연결되고, 상기 제1 집광렌즈(112) 및 콜리메이팅 렌즈(113)를 상기 광원부(110)의 본체에 고정시킨다.

상기 본 발명에 따른 고정부재(117)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 광원(111)에서 발생된 열이 유입되어 가열되는 것을 방지하기 위해 상기 고정부재(117)의 일측면에는 적어도 하나의 그루브(Groove)(117a), 즉 홈이 형성된다.

상기와 같이, 고정부재(117)의 일측면에 다수의 그루브(117a)가 형성되면, 상기 고정부재(117)의 단면적은 감소하게 된다.

즉, 열 저항(R)은 단면적(L)에 비례하고, 열전도율(K_A)에 반 비례하기 때문에 상기 고정부재(117)의 단면적의 작아짐에 따라 이에 비례하게 상기 고정부재(117)의 열전도율(K_A)은 낮아지게 된다.

상기와 같이, 본 발명은 고정부재(117)에 다수의 그루브(117a)를 형성함에 따라 상기 고정부재(117)의 단면적이 작아지게 되고 이로 인해 열전도성이 낮아지게 되어, 상기 광원(111)으로부터 유입된 열이 상기 제1 집광렌즈(112) 및 콜리메이팅 렌즈(113)로 전도되는 것을 크게 방지할 수 있는 것이다.

상기와 같은 고정부재(117)는 도 3A 및 도 3B에 도시된 바와 같이 상기 고정 부재(117)의 바깥면 또는 안쪽면에 다수의 그루브(117a)가 형성될 수 있고, 또한 도 4A 및 도 4B에 도시된 바와 같이 상기 고정부재(117)의 상부면 또는 하부면에 다수의 그루브(117a)가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고정부재(117)는 종래의 마그네슘(Mg) 등의 금속 재질 대신에 열 전도율이 낮은 글라스, 코르크, 탄화코르크, 거품고무, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐(PVC)등의 비금속 재질로 형성될 수 있다.

이때, 상기 글라스, 코르크, 탄화코르크, 거품고무, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐(PVC)등의 비금속 재질을 다공질(多孔質)이 되도록 형성하면 더욱 열전도성을 낮출 수 있다.

이 중에, 폴리카보네이트 및 폴리염화비닐(PVC)등의 플라스틱은 열전도율이 매우 낮기 때문에 본 발명에 따른 고정부재(117)로 사용할 경우, 상기 광원(111)으로부터 유입된 열이 상기 제1 집광렌즈(112) 및 콜리메이팅 렌즈(113)로 전도되는 것을 크게 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 폴리카보네이트 및 폴리염화비닐(PVC)등의 플라스틱은 가격이 매우 저렴하기 때문에 고정부재(117)의 제조 단가를 종래 금속 재질의 고정부재에 비해 크게 낮출 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 구조 및 재질을 갖는 고정부재(117)를 사용함으로써, 상기 제1 집광렌즈(112) 및 콜리메이팅 렌즈(113)의 온도 상승을 효과적으로 방지할 수 있다.

상기와 같이, 고정부재(117)에 의한 제1 집광렌즈(112) 및 콜리메이팅 렌 즈(113)의 온도 상승을 방지할 수 있음에 따라, 기존의 글라스로 제작되는 제1 집광렌즈(112) 및 콜리메이팅 렌즈(113)를 프라스틱 재질로 대체할 수 있어, 상기 광원부(110)의 제조 단가를 낮출 수 있고 대량 생산에 용이하다.

이상 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 예를 들면, 본 기술분야의 당업자에게는 전술한 실시예들을 서로 조합하여 사용하는 것도 매우 용이할 것이다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100: 프로젝터 110: 광원부

111: 광원 112: 제1 집광렌즈

113: 콜리메이팅 렌즈 114: 메탈 PCB

115: 방열판 116: 쿨링팬

117: 고정부재 120: 조명 광학계

121a: 제1 다이크로익 미러 121b: 제2 다이크로익 미러

122: 제2 집광렌즈 123a: 제1 반사면

123b: 제2 반사면 124: 적분기

125: 조명렌즈 130: 투사 광학계

131: 프리즘 132: 디스플레이 소자

133: 투사 렌즈 140: 스크린

Claims

영상을 투사하여 표시하는 프로젝터에 있어서,

광을 출사하는 광원;

상기 광원으로부터 출사되는 광을 집광하는 집광렌즈; 및

상기 집광렌즈를 본체에 고정하기 위한 고정부재;를 포함하되,

상기 고정부재에는 열전도율이 낮아지도록 하기 위한 적어도 하나의 그루브(groove)가 구비되고, 상기 고정부재는 비금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제1 항에 있어서,

상기 집광렌즈를 통과한 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함하되,

상기 콜리메이팅 렌즈는 상기 고정부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제1 항에 있어서,

상기 그루브는, 상기 고정부재의 바깥면, 안쪽면, 상부면, 하부면 중 적어도 어느 한면에 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제1 항에 있어서,

상기 고정부재는, 다공질(多孔質)의 비금속 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터.
제1 항에 있어서,

상기 고정부재는, 글라스, 코르크, 탄화코르크, 거품고무, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐(PVC) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.