KR19980061405A - 액정 디스플레이 장치용 광학계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 소자에 파장역이 다른 복수의 광속을 다른 각도로 조사시킨 후 스크린에 합성시키기 위한 액정 디스플레이 장치용 광학계에 관한 것으로서, RGB 중 제1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 제1 컬러 반사수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 상기 제1 컬러 반사수단을 투과한 빔들과 평행하게 진행하도록 하는 제1 경로변환수단과, 상기 제1 경로변환수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제2 경로변환수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 투과된 빔 중 제2 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 반사시키고 제3 컬러빔을 투과시키는 제2 컬러 반사수단과, 상기 제2 컬러 반사수단을 투과한 제3 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 반사시키는 제3 컬러 반사수단을 포함하므로서, 출력빔의 컬러시프트를 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 디스플레이 장치용 광학계
본 발명은 액정 디스플레이 장치용 광학계에 관한 것으로서 특히, 액정 소자에 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 원하지 않는 빔 즉 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 않아서 밝기를 향상시킬 수 있는 기술이 연구되었다.
도 3은 종래 기술에 의하여 컬러필터를 사용하지 않는 액정 디스플레이 장치용 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종애 기술에 의한 액정 디스플레이 장치용 광학계는 광원(110)과, 상기 광원(110)에서 나오는 빔(beam)을 반사시키는 타원형상의 반사경(120)과, 상기 빔에서 자외선 및 적외선을 제거하기 위한 필터(130)와, 상기 필터(130)를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈(140)와, 상기 콘덴싱 렌즈(140)에서 출력되는 빔의 경로를 변경하는 콜드 미러(cold mirror) (150)와, 상기 콜드 미러(150)에서 경로가 변경된 빔에서 B 만을 반사시키고 R 및 G는 투과시키는 B반사 미러(161)와, 상기 B반사 미러(161)에서 투과된 R 및 G 중 R 만을 상기 B와 동일한 방향으로 반사시키고 G를 투과시키는 R반사 미러(162)와, 상기 R반사 미러(162)를 투과한 G를 상기 B와 동일한 방향으로 반사시키는 G반사 미러(163)와, 상기 B반사 미러(161)와 R반사 미러(162) 및 G반사 미러(163)의 출력빔을 집광하여 투사렌즈(170)로 출력하는 LCD SET(180)로 이루어진다. 이때, 상기 B반사 미러(161)와 R반사 미러(162) 및 G반사 미러(163)는 판형으로서 서로 겹쳐서 사용되는데 상기 B반사 미러(161)는 수평면에 대하여 41°의 각도를 갖고 배치되고, 상기 R반사 미러(162)는 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖고 배치되고, 상기 G반사 미러(163)는 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖고 배치된다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 경우는 상기 R반사 미러(162)에서 반사된 R빔이 상기 LCD SET(180)로 입사되기 위해서는 상기 B반사 미러(161)를 다시 투과하여야 하고, 상기 G반사 미러(163)에서 반사된 G빔이 상기 LCD SET(180)로 입사되기 위해서는 상기 B반사 미러(161) 및 R반사 미러(162)를 투과하여야 한다.
상기 투과동작에서는 각 반사 미러가 이루는 각도 차이에 의하여 컬러시프트(color shift)가 발생되는 문제점이 있다. 각 컬러의 파장 시프트 정도가 도 4에 도시되어 있다. 각 빔에 대하여 반사된 후의 상태를 살펴보면, B빔은 다른 반사미러를 투과하지 않기 때문에 입사값과 동일한 출력값을 갖게 된다. 그러나, 상기 R반사 미러(162)에서 반사된 R빔은 상기 B반사 미러(161)를 투과하면서 10㎚의 시프트가 발생하고, 상기 G반사 미러(163)에서 반사된 G빔은 상기 B반사 미러(161) 및 R반사 미러(162)를 투과하면서 20㎚의 시프트가 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 하나의 빔의 경로를 변경시켜 RGB를 반사시키는 반사수단이 이루는 각도차를 줄여 출력빔의 컬러 시프트(color shift)를 줄일 수 있는 액정 디스플레이 장치용 광학계를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 웨지드 프리즘(wedged prism)을 이용하여 2개의 빔을 다른 각도로 반사시킴으로서 제품을 소형화할 수 있는 액정 디스플레이 장치용 광학계를 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 액정 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 사용되는 컬러 필터의 예를 나타내는 도면,
도 3은 종래 기술에 의한 구성을 나타내는 도면,
도 4는 도 1에 의한 출력빔의 컬러 쉬프트를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 의한 제1 실시예의 구성을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 의한 제2 실시예의 구성을 나타내는 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
210 : 광원 220 : 반사경
230 : 필터 240 : 콘덴싱 렌즈
245 : 콜드 미러(cold mirror) 250 : G반사 미러
251 : 제1 미러 252 : 제2 미러
260 : B반사 미러 270 : R반사 미러
280 : 투사렌즈 290 : LCD SET
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 광원과, 상기 광원에서 나오는 빔(BEAM)을 소정의 위치로 집광시키기 위한 타원형상의 반사경과, 상기 빔에서 필요없는 성분을 제거하기 위한 필터와, 상기 필터를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈와, 상기 콘덴싱 렌즈에서 출력되는 빔에서 RGB 중 제1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 제1 컬러 반사수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 상기 제1 컬러 반사수단을 투과한 빔들과 평행하게 진행하도록 하는 제1 경로변환수단과, 상기 제1 경로변환수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제2 경로변환수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 투과된 빔 중 제2 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 반사시키고 제3 컬러빔을 투과시키는 제2 컬러 반사수단과, 상기 제2 컬러 반사수단을 투과한 제3 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 반사시키는 제3 컬러 반사수단과, 상기 제2 경로변환수단과 제2 컬러 반사수단 및 제3 컬러 반사수단의 출력빔을 집광하여 투사렌즈로 출력하는 LCD SET로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 컬러 반사수단 및 제2 컬러 반사수단은 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖으며, 상기 제3 컬러 반사수단은 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖도록 구성하여 컬러 시프트를 줄일 수 있다. 이때, 상기 제1 컬러 반사수단은 G반사 미러를 사용하고, 상기 제2 컬러 반사수단은 B반사 미러를 사용하고, 상기 제3 컬러 반사수단은 R반사 미러를 사용한다.
한편, 상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 광원과, 상기 광원에서 나오는 빔(BEAM)을 소정의 위치로 집광시키기 위한 타원형상의 반사경과, 상기 빔에서 필요없는 성분을 제거하기 위한 필터와, 상기 필터를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈와, 상기 콘덴싱 렌즈에서 출력되는 빔에서 RGB 중 제1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 제1 컬러 반사수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 상기 제1 컬러 반사수단을 투과한 빔들과 평행하게 진행하도록 하는 제1 경로변환수단과, 상기 제1 경로변환수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제2 경로변환수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 투과된 제2 컬러빔 및 제3 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 서로 다른 각도로 반사시키는 웨지드 프리즘(wedged prism)과, 상기 제2 경로변환수단과 웨지드 프리즘의 출력빔을 집광하여 투사렌즈로 출력하는 LCD SET로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 웨지드 프리즘의 앞면에서는 B빔을 반사하고, 뒷면에서는 R빔을 반사한다. 이때, 상기 제1 컬러 반사수단 및 웨지드 프리즘의 앞면은 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖으며, 상기 웨지드 프리즘의 뒷면은 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖는다.
이하, 본 발명에 의한 액정 디스플레이 장치용 광학계의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 구성을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 액정 디스플레이 장치용 광학계는 광원(210)과, 상기 광원(210)에서 나오는 빔(beam)을 반사시키는 타원형상의 반사경(220)과, 상기 빔에서 필요없는 성분 즉 자외선과 적외선을 제거하기 위한 필터(230)와, 상기 필터(230)를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈(240)와, 상기 콘덴싱 렌즈(240)에서 출력되는 빔의 경로를 변경하는 동시에 상기 필터(230)에서 완전히 제거하지 못한 자외선과 적외선의 제거를 수행하는 콜드 미러(cold mirror)(245)와, 상기 콜드 미러(245)에서 경로가 변경된 빔에서 G 만을 반사시키고 R 및 B는 투과시키는 G반사 미러(250)와, 상기 G반사 미러(250)에서 반사된 빔의 경로를 R 및 B와 평행하게 진행하도록 하는 제1 미러(251)와, 상기 제1 미러(251)에서 반사된 빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제2 미러(252)와, 상기 G반사 미러(250)에서 투과된 R 및 B 중 B 만을 상기 G와 동일한 방향으로 반사시키고 R을 투과시키는 B반사 미러(260)와, 상기 B반사 미러(260)를 투과한 R을 상기 G와 동일한 방향으로 반사시키는 R반사 미러(270)와, 상기 제2 미러(252)와 B반사 미러(260) 및 R반사 미러(270)의 출력빔을 집광하여 투사렌즈(280)로 출력하는 LCD SET(290)로 이루어진다. 상기 G반사 미러(250) 및 B반사 미러(260)는 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖으며, 상기 R반사 미러(270)는 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖는다.
결국, 본 발명은 상기 R반사 미러(270)와 B반사 미러(260)의 각도차가 4°이기 때문에 종래의 기술에 비하여 컬러 시프트를 줄일 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 제1 실시예의 B반사 미러(260)와 R반사 미러(270)를 하나의 일체형으로 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 의한 제2 실시예의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 광원(310)과, 상기 광원(310)에서 나오는 빔(beam)을 소정의 위치로 집광시키기 위한 타원형상의 반사경(320)과, 상기 빔에서 자외선 및 적외선을 제거하기 위한 필터(330)와, 상기 필터(330)를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈(340)와, 상기 콘덴싱 렌즈(340)에서 출력되는 빔의 경로를 변경하는 콜드 미러(cold mirror)(345)와, 상기 콜드 미러(345)에서 경로가 변경된 빔에서 RGB 중 G 만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 G반사 미러(350)와, 상기 G반사 미러(350)에서 G의 경로를 상기 G반사 미러(350)를 투과한 빔들과 평행하게 진행하도록 하는 제1 반사미러(351)와, 상기 제1 반사미러(351)에서 반사된 G의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제2 반사미러(352)와, 상기 G반사 미러(350)에서 투과된 B 및 R을 상기 G와 동일한 방향으로 서로 다른 각도로 반사시키는 웨지드 프리즘(wedged prism)(360)과, 상기 제2 반사미러(352)와 웨지드 프리즘(360)의 출력빔을 집광하여 투사렌즈(370)로 출력하는 LCD SET(380)로 이루어진다.
상기 웨지드 프리즘(wedged prism)(360)은 평판을 두께차를 두어 가동한 것으로서, 앞뒤면의 반사각을 이용한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 상술한 제1 실시예와 동일한 동작을 수행하여 동일한 결과를 나타낼 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 액정 디스플레이 장치용 광학계는 각 빔의 반사 미러가 갖는 각도차를 줄이기 때문에 컬러 시프트를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2 실시예에서는 하나의 웨지드 프리즘(360)을 사용하여 부품의 수를 줄일 수 있기 때문에 제품의 단가를 낮출 수 있는 동시에 조립이 간단하여 제품의 정도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 광원과, 상기 광원에서 나오는 빔(BEAM)을 소정의 위치로 집광시키기 위한 타원형상의 반사경과, 상기 빔에서 필요없는 성분을 제거하기 위한 필터와, 상기 필터를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈와, 상기 콘덴싱 렌즈에서 출력되는 빔에서 RGB 중 제1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 제1 컬러 반사수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 상기 제1 컬러 반사수단을 투과한 빔들과 평행하게 진행하도록 하는 제1 경로변환수단과, 상기 제1 경로변환수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제2 경로변환수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 투과된 빔 중 제2 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 반사시키고 제3 컬러빔을 투과시키는 제2 컬러 반사수단과, 상기 제2 컬러 반사수단을 투과한 제3 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 반사시키는 제3 컬러 반사수단과, 상기 제2 경로변환수단과 제2 컬러 반사수단 및 제3 컬러 반사수단의 출력빔을 집광하여 투사렌즈로 출력하는 LCD SET로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 컬러 반사수단 및 제2 컬러 반사수단은 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖으며, 상기 제3 컬러 반사수단은 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 컬러 반사수단은 G반사 미러를 사용하고, 상기 제2 컬러 반사수단은 B반사 미러를 사용하고, 상기 제3 컬러 반사수단은 R반사 미러를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.
  4. 광원과, 상기 광원에서 나오는 빔(BEAM)을 소정의 위치로 집광시키기 위한 타원형상의 반사경과, 상기 빔에서 필요없는 성분을 제거하기 위한 필터와, 상기 필터를 통과한 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈와, 상기 콘덴싱 렌즈에서 출력되는 빔에서 RGB 중 제1 컬러빔 만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 제1 컬러 반사수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 상기 제1 컬러 반사수단을 투과한 빔들과 평행하게 진행하도록 하는 제1 경로변환수단과, 상기 제1 경로변환수단에서 반사된 제1 컬러빔의 경로를 소정의 방향으로 반사시키는 제2 경로변환수단과, 상기 제1 컬러 반사수단에서 투과된 제2 컬러빔 및 제3 컬러빔을 상기 제1 컬러빔과 동일한 방향으로 서로 다른 각도로 반사시키는 웨지드 프리즘(wedged prism)과, 상기 제2 경로변환수단과 웨지드 프리즘의 출력빔을 집광하여 투사렌즈로 출력하는 LCD SET로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨지드 프리즘의 앞면에서는 B빔을 반사하고, 뒷면에서는 R빔을 반사하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 컬러 반사수단 및 웨지드 프리즘의 앞면은 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖으며, 상기 웨지드 프리즘의 뒷면은 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 광학계.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100418868B1 (ko) * 1997-04-04 2004-04-17 엘지전자 주식회사 액정 프로젝터의 좌우 색상차 보정용 광학장치
KR100699992B1 (ko) * 2004-08-23 2007-03-26 삼성에스디아이 주식회사 레이저 전사장치와 유기전계발광표시장치의 제조방법

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KR100699992B1 (ko) * 2004-08-23 2007-03-26 삼성에스디아이 주식회사 레이저 전사장치와 유기전계발광표시장치의 제조방법

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