KR19980027181A - Lcd projector device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 프로젝터 장치에 관한 것으로, 그린의 LCD(36)에 비하여 상대적으로 광량이 부족한 레드 및 블루의 LCD(38)(40)에 보조 광발생수단(51)(52)을 구비하여 광효율을 극대화하도록 한 것으로, 상기 광발생수단(51)에서 발생되는 광을 레드 및 블루의 LCD(38)(40)측으로 가이드하는 수단으로서 두 개의 서로 다른 굴절율을 갖는 가이드 글라스(55)(56)가 서로 접합되어 광가이드 중심에서 소멸되는 빛이 LCD(38)(40)측으로 입사되도록 하거나, 두 개의 광섬유(57)(58)가 접합되고, LCD측에 연결되는 광섬유(58)의 일측면이 절개되어 절개된 부분(58a)으로 소멸되는 빛이 LCD(38)(40)측으로 입사되도록 구성한 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projector device, comprising red and blue LCDs (38) and (40), which have a relatively low amount of light as compared to a green LCD (36), to provide light efficiency means (51, 52). In order to maximize, the guide glass 55, 56 having two different refractive indices as a means for guiding the light generated by the light generating means 51 toward the LCD 38, 40 of red and blue The light that is bonded and extinguished at the center of the light guide is incident on the LCD 38, 40 side, or two optical fibers 57, 58 are bonded, and one side of the optical fiber 58 connected to the LCD side is cut off. It is characterized in that the light is extinguished by the cut portion (58a) is configured to be incident to the LCD (38) (40) side.
Description
본 발명은 액정 프로젝터 장치에 관한 것으로, 특히 그린광에 비하여 상대적으로 광량이 적은 레드광 및 블루광의 광량을 보상하여 화이트 밸런스를 유지함으로써 광효율을 극대화한 액정 프로젝터 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projector device, and more particularly, to a liquid crystal projector device in which light efficiency is maximized by compensating a light amount of red light and blue light having a relatively low light amount compared to green light to maintain white balance.
일반적인 액정 프로젝터 장치의 구성은 도 1에 도시한 바와 같이, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터 발산되는 빛을 반사시키는 반사 미러(2)와, 상기 반사 미러(2)로부터 반사되는 빛의 가시광 영역의 파장은 반사시키고 자외선 영역과 적외선 영역의 빛은 투과시키는 콜드 미러(cold mirror)(3)와, 상기 콜드 미러(3)에 의하여 조사된 빛의 파장 영역을 레드, 그린, 블루의 색으로 분리시는 이색성 분리 미러(4)와, 상기 이색성 분리 미러(4)에서 레드, 그린, 블루로 분리된 빛을 광변조 수단인 LCD로 조사시키는 수개의 전반사 미러(5)(6)(7)(8)와, 상기 전반사 미러(6)에서 조사되어 LCD를 통과한 빛의 레드, 그린, 블루의 디스플레이 화상을 결합시키는 색합성수단인 이색성 분리프리즘(9)과, 상기 합성된 화상을 스크린 상에 확대투사시키는 투사렌즈(10)로 구성되어 있다.The structure of a general liquid crystal projector device is, as shown in FIG. 1, a light source 1, a reflection mirror 2 reflecting light emitted from the light source 1, and light reflected from the reflection mirror 2. The cold mirror 3 reflects the wavelength of the visible light region and transmits the light in the ultraviolet region and the infrared region, and the red, green, and blue wavelength ranges of the light emitted by the cold mirror 3. When dividing by color, the dichroic separation mirror 4 and several total reflection mirrors 5 and 6 which irradiate the red, green and blue light separated by the dichroic separation mirror 4 with the LCD which is a light modulation means. And (7) (8), a dichroic separation prism (9), which is a color synthesizing means for combining a display image of red, green, and blue of light emitted from the total reflection mirror (6) and passing through the LCD; And a projection lens 10 for projecting the enlarged image on the screen.
또한, 상기 이색성 분리프리즘(9)의 주위에는 전반사 미러(5)(6)(7)(8)에서 반사되는 빛을 투사렌즈(10)의 입사동 위치에 적절히 입사시키는 집광렌즈(11)(15)(19)와, 각각 레드, 그린, 블루 영역을 선형 편광시키는 제1편광판(12)(16)(20)과, 편광판에 의하여 편광된 빛을 전기적 영상신호에 따라 편광상태를 바꾸어주는 레드, 그린, 블루 영상제어용 LCD(13)(17)(21)와, LCD에 의하여 바뀐 편광상태의 빛중에서 일방향의 빛만을 투과시키고 나머지 빛은 흡수하여 전기적 영상신호를 눈으로 인지할 수 있는 화상으로 디스플레이시키는 제2편광판(14)(18)(22)이 구비되어 있다.In addition, a condensing lens 11 suitable for injecting light reflected from the total reflection mirrors 5, 6, 7, and 8 into the incident pupil position of the projection lens 10 around the dichroic separation prism 9. (15) (19), first polarizing plates 12, 16 and 20 for linearly polarizing the red, green, and blue regions, respectively, and for changing the polarization state of light polarized by the polarizing plate according to an electrical image signal. LCD, 13, 17 and 21 for image control of red, green, and blue, and the polarized light changed by the LCD, and transmits only one direction of light and absorbs the remaining light to recognize the electric image signal. Second polarizing plates 14, 18, 22 for display by the display device are provided.
그러나 종래에는 광원의 스펙트럼 분포가 화이트 밸런스(white balance)와 맞지 않는 분포를 형성하는 문제점이 있다. 즉, 화이트 밸런스를 구현하기 위한 기준으로 NTSC의 레드, 그린, 블루의 비가 2.6 : 5.1 : 1이고, HDTV인 경우에 2.9 : 9.9 : 1일 때, 종래에 액정 프로젝터에서 일반적으로 가장 많이 사용되는 광원인 150W 메탈할라이드 램프의 광량 비율은 IRED: IGREEN: IBLUE= 2.6 : 16.6 : 1이다. 이와 같은 메탈할라이드 램프의 스펙트럼 분포 상태 및 광학적인 색분리 및 합성에 의한 색분포 상태를 도 2 및 도 3에 도시하였다.However, conventionally, there is a problem in that the spectral distribution of the light source forms a distribution that does not match the white balance. That is, when the ratio of red, green, and blue of NTSC is 2.6: 5.1: 1, and 2.9: 9.9: 1 in the case of HDTV as a standard for implementing white balance, the light source generally used most commonly in a liquid crystal projector is known. The light quantity ratio of the phosphorus 150W metal halide lamp is I RED : I GREEN : I BLUE = 2.6: 16.6: 1. The spectral distribution of the metal halide lamp and the color distribution by optical color separation and synthesis are shown in FIGS. 2 and 3.
이와 같은 종래의 액정 프로젝터에서 화이트 밸런스를 맞추어 주기 위해서는 그린의 빛의 광량은 NTSC이 경우에는 {(16.6 - 5.1) / 16.6} × 100% = 69%의 광량을, HDTV인 경우에는 {(16.6 - 9.9) / 16.6} × 100% = 40.4%의 광량을 고의적으로 차단시켜주어야 한다는 문제점이 있다.In the conventional LCD projector, in order to adjust the white balance, the light amount of green light is {(16.6-5.1) / 16.6} × 100% = 69% in NTSC, and {(16.6- 9.9) / 16.6} × 100% = 40.4% of light has to be blocked intentionally.
이러한 문제점에 착안하여 안출한 본 발명의 목적은 그린광의 광량을 차단하지 않고도 화이트 밸런스를 유지하여 광효율을 극대화시키려는 것이다.The object of the present invention devised in view of these problems is to maximize the light efficiency by maintaining the white balance without blocking the amount of green light.
본 발명의 다른 목적은 레드광 및 블루광의 광원을 보상하여 화이트 밸런스를 유지하려는 것이다.Another object of the present invention is to compensate for the light sources of red and blue light to maintain white balance.
도 1은 일반적인 액정 프로젝터 장치의 구성도.1 is a configuration diagram of a general liquid crystal projector device.
도 2 및 도 3은 150W 메탈할라이드 램프를 광원으로 하여 광원의 스펙트럼 분포 및 색분리 및 합성에 의한 레드, 그린, 블루광의 분포를 보인 그래프.2 and 3 are graphs showing the distribution of red, green, and blue light by spectral distribution and color separation and synthesis of a light source using a 150W metal halide lamp as a light source.
도 4는 본 발명에 의한 액정 프로젝터 장치의 구성도.4 is a configuration diagram of a liquid crystal projector device according to the present invention.
도 5a 및 도 5b는 본 발명 액정 프로젝터 장치에 적용된 보조 광원부와, 광가이드부의 사시도 및 평면도.5A and 5B are a perspective view and a plan view of an auxiliary light source unit and an optical guide unit applied to the liquid crystal projector device of the present invention;
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시례에 의한 광가이드부가 설치된 사시도 및 광가이드부의 형상을 보인 정면도.6a and 6b are a perspective view showing a light guide unit and a perspective view of the light guide unit according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
31 ; 광원36,38,40 ; 레드, 그린, 블루용 LCD31; Light sources 36,38,40; LCD for red, green and blue
51 ; 광발생수단의 광원52 ; 광발생수단의 반사경51; A light source 52 of the light generating means; Reflector of light generating means
55 ; 입사측 광가이드 글라스56 ; 출사측 광가이드 글라스55; Incident light guide glass 56; Output side light guide glass
57 ; 입사측 광섬유다발58 ; 출사측 광섬유다발57; Incident side optical fiber bundle 58; Output Fiber Bundle
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 광원과, 상기 광원에서 발산되어 편광된 빛을 전기적 영상신호에 따라 편광상태를 바꾸어 주는 그린, 레드, 블루 영상제어용 LCD와, 상기 LCD 중 레드 및 블루 LCD에 추가로 광을 공급하는 보조 광발생수단과, 상기 보조 광발생수단의 광을 상기 레드 및 블루 LCD로 가이드하는 광가이드수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 액정 프로젝터 장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, a green, red, blue image control LCD for changing the polarization state according to the light source, the polarized light emitted from the light source according to the electrical image signal, and the red and blue LCD of the LCD In addition, there is provided a liquid crystal projector device comprising an auxiliary light generating means for supplying light to the light guide means for guiding the light of the auxiliary light generating means to the red and blue LCD.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명을 첨부도면에 도시한 일실시례에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention as described above will be described in more detail based on one embodiment shown in the accompanying drawings.
본 발명에 의한 액정 프로젝터 장치는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 레드광 및 블루광의 부족한 광량을 보충하기 위하여 레드 LCD(38) 및 블루 LCD(40)에 보조 광원부와, 이 보조 광원부에서 발산되는 빛을 LCD측으로 안내하는 광가이드부를 각각 설치한 것이다.In the liquid crystal projector device according to the present invention, as shown in Figs. 4 and 5, in order to compensate for the insufficient amount of red light and blue light, the auxiliary light source unit and the auxiliary light source unit are provided in the red LCD 38 and the blue LCD 40. Each of the optical guides for guiding the emitted light toward the LCD is installed.
상기 보조 광원부는 빛이 발산되는 광원(51)과, 반사경(52)과 컬러 필터(53)로 구성되어 있고, 상기 광가이드부는 광가이드의 중심(core)을 갖는 입사측 광가이드 글라스(54)와, 이 광가이드 글라스(54)를 둘러싸고 있는 덮개의 역할을 하는 출사측 글라스(55)가 접합되어 있고, 이 덮개용 글라스(55)의 후방에 반사경(56)이 설치되어 있다.The auxiliary light source unit includes a light source 51 through which light is emitted, a reflector 52 and a color filter 53, and the light guide unit includes an incident light guide glass 54 having a center of the light guide. And the emission-side glass 55 serving as a cover surrounding the light guide glass 54, and a reflecting mirror 56 is provided behind the cover glass 55. As shown in FIG.
도면중 미설명 부호 31은 광원, 32는 반사경, 33은 콜드 미러, 34,37,42는 이색성 분리 미러, 35,39,41은 전반사미러, 36,38,40은 각각 레드, 그린, 블루용 LCD이며, 43은 투사렌즈이다.In the drawings, reference numeral 31 denotes a light source, 32 a reflector, 33 a cold mirror, 34, 37 and 42 are dichroic separation mirrors, 35, 39 and 41 are total reflection mirrors, and 36, 38 and 40 are red, green and blue, respectively. LCD, and 43 is a projection lens.
상기 보조 광원부의 광원(51)은 광가이드부의 상하방향으로 길게 형성되어 있으며, 이러한 광원(51)을 반사경(52)이 둘러싸고 있으며, 상기 반사경(52)은 타원 또는 포물 기둥으로 형성되어 있다. 이때, 반사경이 타원 기둥의 형상을 갖는 경우에는 타원의 두 촛점중에서 첫번째 촛점이 광원 발광부이고, 두번째 촛점이 광가이드와 컬러 필터의 접착면이 되도록 반사경을 형성한다. 또한, 반사경이 포물 기둥의 형상일 경우에는 컬러 필터의 면과 광원 사이에 집광수단을 구비한다.The light source 51 of the auxiliary light source unit is elongated in the vertical direction of the light guide unit, and the reflector 52 surrounds the light source 51, and the reflector 52 is formed of an ellipse or parabolic column. In this case, when the reflector has the shape of an elliptic pillar, the reflector is formed such that the first focus point is the light emitting part and the second focus point is an adhesive surface of the light guide and the color filter. In addition, when the reflecting mirror is in the shape of a parabolic column, a light collecting means is provided between the surface of the color filter and the light source.
그리고 상기 광가이드부의 광중심이 형성되어 있는 입사측 광글라스(54)의 굴절율은 덮개인 출사측 글라스(55)의 굴절율 보다 높으며(nCOnCL), 출사측 글라스(55)의 두께는 입사측 글라스(54)의 두께보다 크게 형성하여 보조 광원부에서 입사된 빛은 광가이드부의 중심(core)을 통과하면서 에버네슨트 웨이브(Evanescent wave)로서, LCD쪽으로 누출된다.The refractive index of the incident side optical glass 54 in which the optical center of the optical guide portion is formed is higher than the refractive index of the emission side glass 55 (n CO n CL ), and the thickness of the emission side glass 55 is incident. The light incident from the auxiliary light source portion formed to be larger than the thickness of the side glass 54 passes through the center of the light guide portion and leaks toward the LCD as an Everescent wave.
이와 같은 에버네슨트 웨이브의 광이 도파되는 원리는 도 5c에 도시한 그래프에서와 같다. 즉, 도면의 화살표와 같이 광이 입사될 때, 굴절율 분포는 다음과 같다.The principle in which the light of the Evernet wave is guided is the same as in the graph shown in FIG. 5C. That is, when light is incident as shown by the arrow in the figure, the refractive index distribution is as follows.
-a y a : nCO -aya: n CO
-b y -a : nCL2 -by -a: n CL2
-c y -b : nLC -cy -b: n LC
a y d : nCL1 ayd: n CL1
그리고, 제2광원에 의한 전기장 영역(Electric Field)는And, the electric field area (Electric Field) by the second light source
x축에 평행한 전기장 영역인 TE-파는,TE-wave, an electric field region parallel to the x-axis,
x축에 수직한 전기장 영역인 TM-파는,The TM-wave, an electric field region perpendicular to the x axis,
여기서,는 각 영역에서의 굴절율이고,는로서 웨이브 넘버(wave number)이다.here, Is the refractive index in each region, Is As a wave number.
상기 TE-파와 TM-파의 y축에 대한 파동수는Wave numbers for the y-axis of the TE-wave and TM-wave Is
TE파는TE digger
영역Ⅰ Area I
영역Ⅳ Area IV
영역Ⅲ Area III
영역Ⅱ Area II
TM파는TM digger
영역Ⅰ Area I
영역Ⅳ Area IV
영역Ⅲ Area III
영역Ⅱ Area II
영역에서의 전기장 영역은The electric field in the area
그리고 boundary CondetionAnd boundary Condetion
에 의하여 A3= B3= 0By A 3 = B 3 = 0
따라서, therefore,
영역Ⅰ의는 Z축으로 진행하면서 서서히 영역Ⅳ로 빠져나가는 에버네슨트 웨이브가 되는 것이다.Area I Is an Evernest wave that progresses to the Z axis and gradually exits to region IV.
상기의 방법으로 레드, 블루의 LCD(38)(40)에 입사되는 빛의 양을 증가시켜 화이트 밸런스를 맞추면 그린 LCD(36)의 광량을 줄이지 않고도 전체 액정 프로젝터의 광효율을 극대화시킬 수 있게 된다.When the white balance is increased by increasing the amount of light incident on the LCD 38 and 40 of red and blue in the above manner, it is possible to maximize the light efficiency of the entire liquid crystal projector without reducing the amount of light of the green LCD 36.
본 발명의 다른 실시례로서, 도 5a에 도시한 바와 같이, 광가이드부를 광섬유다발을 사용한 실시례가 제공가능하다.As another embodiment of the present invention, as shown in Fig. 5a, an embodiment using the optical guide portion using the optical fiber bundle can be provided.
즉, 본 발명에 다른 실시례에 의한 광가이드부는 도 5b에서와 같은, 광섬유다발을 광가이드부로 사용하는 바, 이러한 광섬유다발은 보조광원(51)에서 발생되는 광이 입사되는 입사측 광섬유다발(57)과, 상기 입사측 광섬유다발(57)과 접합되어 LCD(38)(40)측으로 빛을 보내는 출사측 광섬유다발(58)로 이루어져 있다. 이와 같은 입사측 광섬유다발(57)과, 출사측 광섬유다발(58)의 연결부분은 출사측 광섬유다발(58)의 하부가 일정하게 절개되어 있어 이러한 절개부(58a)를 통해 에버네슨트 웨이브로 누출되어 LCD에 입사되는 것이다.That is, the optical guide portion according to another embodiment of the present invention uses the optical fiber bundle as shown in FIG. 5b as the optical guide portion, and the optical fiber bundle includes an incident-side optical fiber bundle in which light generated from the auxiliary light source 51 is incident ( 57 and an exit-side optical fiber bundle 58 which is bonded to the incident-side optical fiber bundle 57 and sends light to the LCD 38 and 40 sides. The connecting portion of the incident side optical fiber bundle 57 and the exit side optical fiber bundle 58 has a constant incision in the lower part of the output side optical fiber bundle 58 so that the aberration wave is formed through the cutout 58a. It leaks and enters the LCD.
이상과 같이 본 발명에 의한 액정 프로젝터 장치는 상대적으로 광량이 그린광에 비하여 작은 레드광 및 블루광의 광량을 보조 광원을 설치하여 보상함으로써 그린광을 차단하지 않고 광효율을 극대화시키는 방법으로 화이트 밸런스를 유지하게 되는 효과가 있다.As described above, the liquid crystal projector according to the present invention maintains the white balance by a method of maximizing light efficiency without blocking green light by compensating for the amount of red light and blue light with a relatively small amount of light compared to green light by installing an auxiliary light source. It is effective.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080102 Year of fee payment: 5 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |