KR19980057556U - 액정 디스플레이 장치용 광학계 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각 화소단위로 파장역이 다른 복수의 광속을 다른 각도로 조사시킨 후 스크린에 합성시키기 위한 액정 디스플레이 장치용 광학계에 관한 것으로서, 광원과, 한 개의 화소가 RGB 픽셀로 구성되어 빔의 조합에 의해 화상이 표시되는 LCD 패널과, 상기 광원에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 R,G,B를 서로 다른 방향으로 반사시켜 하나의 화소를 형성시키는 반사경을 포함하되, 상기 반사경은 광원에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 B를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 B픽셀로 집광시키는 B반사면과, R을 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 R픽셀로 집광시키는 R반사면과, G를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 G픽셀로 집광시키는 G반사면이 순차적으로 적층되어 이루어짐으로써, 부품의 수가 줄어서 제품을 소형화할 수 있으며, 오차발생요인의 감소로 선명한 영상을 출력할 수 있는 효과가 있다.

Description

액정 디스플레이 장치용 광학계

본 고안은 액정 디스플레이 장치용 광학계에 관한 것으로서 특히, 각 화소단위로 파장역이 다른 복수의 광속을 다른 각도로 조사시킨 후 스크린에 합성시키기 위한 액정 디스플레이 장치용 광학계에 관한 것이다.

일반적으로 브라운관에 표시된 화상을 스크린에 투사하기 위한 투사기로는 CRT용이 기존에 주로 사용되어 왔으나 대형 스크린에 적용시 부피가 커지고 설치시 많은 면적을 차지하는 문제점이 발생됨으로 인하여 얇은 구조로 형성할 수 있는 액정표시소자를 이용한 투사기가 발전되고 있다.

상기 액정표시소자를 이용한 투사기에서 액정표시소자는 자체적으로 발광하지 않기 때문에 별도의 광원이 필요하고, 상기 광원에 따라 화면의 밝기 및 칼라의 선명도가 결정되었다.

도 1은 일반적인 액정 투사장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 참조번호 10은 광원을 나타내고, 20은 상기 광원(10)에서 출사되는 빛을 한쪽 방향으로 진행하도록 반사시키는 포물선 형상의 반사경을 나타내고, 30은 상기 광원(10)에서 출사되는 빔에서 자외선 및 적외선을 차단시키기 위한 UV/IR 필터를 나타내고, 40은 상기 UV/IR 필터(30)에서 출사되는 빔을 모아주는 콘덴싱 렌즈(condensing lens)를 나타내고, 50은 표면에 모자이크 상태의 3원색 컬러필터가 부착된 액정 패널을 나타낸다.

또한, 참조번호 60a,60b는 상기 액정 패널(50)의 전후에 배치되는 편광판을 나타내고, 70은 투사렌즈를 나타낸다.

상기 액정 패널(50)에 사용되는 컬러필터는 도 2에 도시된 바와 같이 스트라이프(stripe) 구조 또는 델타(delta) 구조의 픽셀을 갖고 이루어진다.

상기와 같은 구성을 갖는 액정 투사장치는 구성이 간단하고 소형으로 구현할 수 있는 장점이 있으나, 상기 액정 패널(50)에 조사되는 빔의 2/3가 도 2에 도시된 바와 같은 컬러필터에 의해 흡수 또는 반사된다. 예를 들면, R을 표시할 화소에서는 R 필터가 부착되어 G 및 B는 제거한다. 그에 따라 상기 액정 패널(50)에 입사되는 빔의 1/3 만이 사용가능하게 되어 밝기가 1/3 이하로 떨어지는 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점으로 인해 표시에 필요한 파장의 광속을 서로 다른 각도로 액정 패널에 입사시키고 스크린에 합성시켜 컬러 화면을 얻음으로서 컬러필터를 사용하지 않고서 밝기를 향상시킬 수 있는 기술이 연구되었다.

도 3은 종래 기술에 의하여 컬러필터를 사용하지 않는 액정 디스플레이 장치용 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치용 광학계는 광원(미도시)에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 B 만을 반사시키는 B반사 미러(111)와, 상기 B반사 미러(111)에서 투과된 빔에서 R 만을 상기 B와 동일한 방향으로 반사시키는 R반사 미러(112)와, 상기 R반사 미러(112)를 투과한 G를 상기 B와 동일한 방향으로 반사시키는 G반사 미러(113)와, 상기 B반사 미러(111)와 R반사 미러(112) 및 G반사 미러(113)의 출력빔을 집광하여 LCD 패널(120)의 각 화소로 출사시키는 마이크로 렌즈(130)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 B반사 미러(111)와 R반사 미러(112) 및 G반사 미러(113)는 판형으로서 서로 겹쳐서 사용되는데 서로 4°정도의 각도차를 갖고 배치되고, 상기 마이크로 렌즈(130)는 상기 LCD 패널(120)의 각 화소에 대응하도록 그 전면에 배치되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 경우는 광원(미도시)에서 출사된 빔이 평행광으로 변경되어 상기 반사 미러(111,112,113)에 입사되면, 서로가 갖고 있는 각도차에 따라 RGB 반사광을 상기 LCD 패널(120)로 입사시킨다. 이때, 상기 각 RGB 반사광은 상기 마이크로 렌즈(130)의 작용에 의해 상기 LCD 패널(120)의 각 화소에 형성된 R,G,B의 픽셀 위치에 포커싱(focusing) 되어 완전한 영상을 볼 수 있도록 한다.

상기와 같은 종래의 액정 디스플레이 장치용 광학계는 여러개의 반사미러 및 마이크로 렌즈를 사용하기 때문에 제품의 소형화에 장애요인으로 작용하는 문제점이 있으며, 각 반사미러의 각도를 서로 정밀하게 맞추어야 하기 때문에 오차가 발생하여 선명한 영상을 볼 수 없는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 하나의 반사경에 각 화소에 대응하도록 RGB를 서로 다른 방향으로 반사시킬 수 있는 다수의 곡면반사경을 형성함으로서 제품을 소형화하고, 영상의 선명도를 향상시킬 수 있도록 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 액정 디스플레이 장치용 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 도 1에 사용되는 컬러 필터의 예를 나타내는 도면,

도 3은 종래 기술에 의한 구성을 나타내는 도면,

도 4는 본 고안에 의한 제1 실시예의 구성을 나타내는 도면,

도 5는 도 4에서 반사경을 확대하여 광의 경로를 나타내는 도면,

도 6은 본 고안의 제2 실시예에 의한 반사경의 구성을 나타내는 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광원 20 : LCD 패널

30 : 반사경 31 : R반사면

32 : B반사면 33 : G반사면

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 광원과, 한 개의 화소가 RGB 픽셀로 구성되어 빔의 조합에 의해 화상이 표시되는 LCD 패널과, 상기 광원에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 R,G,B를 서로 다른 방향으로 반사시켜 하나의 화소를 형성시키는 반사경을 포함하는 액정 디스플레이 장치용 광학계에 있어서,

상기 반사경은 광원에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 B를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 B픽셀로 집광시키는 B반사면과, R을 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 R픽셀로 집광시키는 R반사면과, G를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 G픽셀로 집광시키는 G반사면이 순차적으로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계를 제공한다.

본 고안의 실시예에 의하면, 상기 반사경은 상기 LCD 패널의 화소 개수 및 위치에 대응하도록 매트릭스 구조로 배열된다.

이하, 본 고안에 의한 액정 디스플레이 장치용 광학계의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 고안의 제1 실시예에 의한 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에서 하나의 반사경을 확대하여 광의 경로를 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 고안의 액정 디스플레이 장치용 광학계는 광원(10)과, 한 개의 화소가 RGB 픽셀로 구성되어 빔의 조합에 의해 화상이 표시되는 LCD 패널(20)과, 상기 광원(20)에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 R,G,B를 서로 다른 방향으로 반사시켜 하나의 화소를 형성시키는 곡면반사체(30)를 포함한다.

이때, 상기 곡면반사체(30)는 광원에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 R를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널(20)의 해당 화소의 R픽셀로 집광시키는 R반사면(31)과, B을 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널(20)의 해당 화소의 B픽셀로 집광시키는 B반사면(32)과, G를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널(20)의 해당 화소의 G픽셀로 집광시키는 G반사면(33)이 순차적으로 적층되어 이루어지는 반사경이 다수개 형성되어 이루어진다. 또한, 상기 반사경은 상기 LCD 패널(20)의 화소 개수 및 위치에 대응하도록 매트릭스 구조로 배열된다.

결국, 본 고안의 반사경(30)에서 각 반사면이 이루는 광축은 서로 다른 각도로 기울어져 있으며, 각 반사면의 곡면은 입사한 광이 특정의 위치에 집광되도록 구면 또는 비구면으로 구성된다.

한편, 본 고안의 제2 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 빔을 반사시키는 반사면이 서로 엇갈리도록 형성시켜도 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에서의 동작을 설명하면 다음과 같다.

상기 광원(10)에서 출사된 빔이 평행광으로 변경되어 상기 곡면반사체(30)의 반사경에 입사하면, 상기 입사된 빔은 상기 각 반사면(31,32,33)에 의하여 RGB가 각각 분리되어 서로 다른 방향 즉 R은 상기 LCD 패널(20)의 R픽셀로, G는 상기 LCD 패널(20)의 G픽셀로, B는 상기 LCD 패널(20)의 B픽셀로 출사되어 집광된다.

한편, 본 고안에 사용되는 반사면의 곡률은 화소의 크기를 3s, 상기 LCD 패널(120)과 반사경(130) 사이의 거리를 d, 광 입사각을 2ψ라 하면,

B반사면(132)의 기울기는 ψ가 되고, R 및 G반사면(131,133)의 B반사면(132)에 대한 각도차는 θ= Tan-1(s/d)가 되고, 반사면 곡률은 R = 2f = 2d 가 된다. 예를 들면, s = 20㎛, d = 50㎜, 2ψ = 40deg 이면, 반사면의 곡률은 R = 100㎜, G반사면 기울기 ψ = 20deg, 반사면 사이의 각도차 θ = 0.023deg 가 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안의 액정 디스플레이 장치용 광학계는 부품의 수가 줄어서 제품을 소형화할 수 있으며, 오차발생요인의 감소로 선명한 영상을 출력할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 광원과, 한 개의 화소가 RGB 픽셀로 구성되어 빔의 조합에 의해 화상이 표시되는 LCD 패널과, 상기 광원에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 R,G,B를 서로 다른 방향으로 반사시켜 하나의 화소를 형성시키는 반사경을 포함하는 액정 디스플레이 장치용 광학계에 있어서,

   상기 반사경은 광원에서 나오는 RGB의 빔(beam)에서 B를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 B픽셀로 집광시키는 B반사면과, R을 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 R픽셀로 집광시키는 R반사면과, G를 반사시키는 동시에 상기 LCD 패널의 해당 화소의 G픽셀로 집광시키는 G반사면이 순차적으로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사경은 상기 LCD 패널의 화소 개수 및 위치에 대응하도록 매트릭스 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.