KR19980075346A - 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 lcd 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치에 관한 것으로서, LCD 셀의 중심에서 마이크로 렌즈의 중심을 잇는 직선이 LCD의 수평 단면에 대해 소정의 각도만큼 기울어지도록 설치된 마이크로 렌즈와, 상기 LCD의 수평 단면에 대해서 상기 LCD 셀의 중심에서 마이크로 렌즈의 중심을 잇는 직선과 동일한 각도로 R,G,B광선을 제공하도록 하는 광선 제공수단으로 구성된 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치를 제공하여, LCD에 입사되는 광선의 각도가 LCD가 가지고 있는 콘트라스트 비의 특성을 최대한 이용할 수 있는 각도가 되도록 함으로써, LCD의 콘트라스트 비를 크게 향상시키도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치

본 발명은 단판식 액정 프로젝터에 사용되는 LCD 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘트라스트(Contrast)를 향상시킬 수 있도록 한 LCD 장치에 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 50은 광원을 나타내고, 51은 상기 광원(50)에서 출사되는 빛을 한쪽 방향으로 진행하도록 반사시키는 포물선 형상의 반사경을 나타내고, 52는 상기 광원(50)에서 출사되는 빔에서 원하지 않는 빔 즉 자외선 및 적외선을 차단시키기 위한 UV/IR 필터를 나타내고, 53은 상기 UV/IR 필터(52)에서 출사되는 빔을 모아주는 콘덴싱 렌즈(condensing lens)를 나타내고, 54는 표면에 모자이크 상태의 3원색 컬러필터가 부착된 액정 패널을 나타낸다.

또한, 참조번호 55,56은 상기 액정 패널(50)의 전후에 배치되는 편광판을 나타내고, 57은 투사렌즈를 나타낸다.

상기 액정 패널(54)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(54)에 조사되는 빔의 2/3가 도 2에 도시된 바와 같은 컬러필터에 의해 흡수된다. 예를 들면, R을 표시할 화소에서는 R 필터가 부착되어 G 및 B는 흡수 제거한다. 그에 따라 상기 액정 패널(50)에 입사되는 빔의 1/3 만이 사용 가능하게 되어 이론적으로 제공되는 광선의 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, 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치용 광학계는 광원(60)과, 상기 광원(60)에서 나오는 빔(beam)을 반사시키는 타원형상의 반사경(61)과, 상기 광원(60)으로부터의 빔을 일정한 방향으로 변경시키기 위한 콘덴싱 렌즈(62)와, 상기 콘덴싱 렌즈(62)에서 출력되는 빔에서 특정한 색의 광선 파장에 대해 투과 및 반사작용을 일으키는 dichroic mirror로서 적색(Red)만을 반사시키고 청색(Blue) 및 녹색(Green)은 투과시키는 R반사 미러(63)와, 상기 R반사 미러(63)에서 투과된 청색(Blue) 및 녹색(Green) 중 녹색(Green) 만을 상기 적색(Red)과 동일한 방향으로 반사시키고 청색(Blue)을 투과시키는 G반사 미러(64)와, 상기 G반사 미러(64)를 투과한 청색(Blue)을 상기 G와 동일한 방향으로 반사시키는 B반사 미러(65)와, 상기 R반사 미러(63)와 G반사 미러(64) 및 B반사 미러(65)의 출력빔을 LCD(66)의 해당 셀에 통과시키도록 하는 마이크로 렌즈(67)와, 상기 마이크로 렌즈(67) 및 LCD(66)를 통과한 빛이 스크린(68)에 영상으로 맺히게 하는 다수의 렌즈(69,70)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 LCD 프로젝터는 광원(60)으로부터의 빛이 상기 서로 다른 경사 각도를 가지고 설치된 R,G,B반사 미러(63,64,65)에 의해 각각 서로 다른 반사 각도로 해당되는 색의 빛을 반사시키게 되므로 도 4에 상세히 도시된 바와 같이 수평방향으로 3개씩의 LCD 셀을 담당하는 마이크로 렌즈(67)로 하여금 입사되는 R,G,B 광선을 3개의 LCD 셀에 각각 제공될 수 있도록 하여 하나의 백색광을 표현할 수 있는 단위의 화소를 형성할 수 있게 하였으므로, 상기와 같은 경우에는 이론적으로 광원(60)으로부터 출발한 광선은 상기 R,G,B반사 미러(63,64,65)에 의해 모든양이 흡수되는 곳 없이 LCD(66)를 투과하여 스크린(68)에 영상을 맺게 하므로 상기 컬러필터를 사용하던 종래의 구조에서 문제점으로 제기되었던 화면의 휘도(輝度)문제를 해결할 수 있도록 하고 있다.

여기서, 상기 LCD(66)에 설치된 마이크로 렌즈(67)의 설치상태를 도 5를 참조하여 상세히 살펴보면 LCD(66)의 R을 표현하는 셀(66-R)의 중심과 마이크로 렌즈(67)의 중심이 일치하도록 설치되어 있는 바, 상기와 같은 상태에서 상기 하나의 마이크로 렌즈(67)가 담당하는 3개의 LCD 셀에 각각의 R,G,B광선이 제공되는 것은 도 6에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈(67)로 입사되는 R,G,B광선이 LCD(66)에 대해 수평방향으로는 서로 다른 각도로 제공됨으로써 이루어지며, 한편 상기와 같은 R,G,B광선이 LCD(66)의 수평 단면에 대해 이루는 각은 도 7에 도시된 바와 같이 '0'의 각을 갖는 상태로 LCD(66)에 입사되도록 되어 있다.

한편, 상기와 같이 사용되는 LCD(66)의 일반적인 콘트라스트 비(최대투과 광량/최소투과 광량 : C/R)의 특성이 도 8에 도시된 바, 일반적으로 콘트라스트 비는 LCD(66)에 대하여 광선의 수평 방향 각도변화에 대해서는 그 변화가 심하지 않으나, 광선의 수직 방향 각도변화에 대해서는 그 변화가 매우 심하며, 특히, 그 주시야각(최대의 콘트라스트 비를 갖는 각)은 보통 소정의 각도(α: 약5°내외)만큼 LCD(66)의 수평 단면에 대한 각도를 가지고 있다.

따라서, 상기와 같이 LCD(66)의 수평 단면에 대해 입사되는 광선의 각도가 '0'인 상태로 R,G,B의 광선을 제공하도록 된 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치에서는 그 콘트라스트 비(C/R)의 특성이 도 8의 A구간으로 결정되므로 콘트라스트에 대해 많은 손실이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LCD의 콘트라스트 비를 최대한으로 확보할 수 있도록 하는 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 도 1에 사용되는 컬러 필터의 예를 나타내는 도면,

도 3은 종래 기술에 의하여 컬러필터를 사용하지 않는 액정 디스플레이 장치용 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 4와 도 5는 도 3의 LCD와 마이크로 렌즈를 도시한 상세도,

도 6은 하나의 마이크로 렌즈가 3개의 LCD 셀에 R,G,B광선을 각각 제공하는 상태를 도시한 것으로서, 도 5의 A-A'선 단면도,

도 7은 도 5의 B-B'선 단면도,

도 8은 LCD에 입사되는 광선의 수평/수직 각도와 콘트라스트 비의 그래프,

도 9는 본 발명에 따른 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치의 요부 구성도,

도 10은 도 9의 C-C'선 단면도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: LCD 셀(Cell)2: LCD 셀의 중심

3: 마이크로 렌즈4: 마이크로 렌즈의 중심

5: LCD60: 광원

62: 콘덴싱 렌즈63: R반사 미러

64: G반사 미러65: B반사 미러

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치는 LCD 셀의 중심에서 마이크로 렌즈의 중심을 잇는 직선이 LCD의 수평 단면에 대해 소정의 각도만큼 기울어지도록 설치된 마이크로 렌즈와, 상기 LCD의 수평 단면에 대해서 상기 LCD 셀의 중심에서 마이크로 렌즈의 중심을 잇는 직선과 동일한 각도로 R,G,B광선을 제공하도록 하는 광선 제공수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 9와 도 10은 본 발명에 따른 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD장치의 요부를 도시한 도면으로서, LCD 셀(1)의 중심(2)에서 마이크로 렌즈(3)의 중심(4)을 잇는 직선이 LCD(5)의 수평 단면에 대해 소정의 각도(5°)만큼 기울어지도록 설치된 마이크로 렌즈(3)가 도시되어 있는 바, 상기 마이크로 렌즈(3)는 LCD 셀(1)의 중심에서 하측으로 그 중심이 이동된 상태로 설치되어 있다.

여기서, 상기 LCD(5)의 수평 단면에 대해서 상기 LCD 셀의 중심(2)에서 마이크로 렌즈의 중심(4)을 잇는 직선과 동일한 각도(5°)로 R,G,B광선을 제공하도록 하는 광선 제공수단은 종래와 그 구성요소는 동일하되 상기 마이크로 렌즈(3)에 입사되는 R,G,B광선의 각도가 LCD의 수평 단면에 대해 5°만큼 기울어지도록 광원(60)으로부터 R,G,B반사미러(63,64,65)까지의 구성품 각도만을 조정하여 구성하면 되므로 그 도시를 생략하였으며, 이하, 설명의 편의를 위하여 종래와 동일한 구성요소의 부호는 동일 부호를 사용하여 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

광원(60)으로부터 발생되는 광선은 콘덴싱 렌즈(62) 및 R,G,B반사미러(63,64,65)를 통해 각각의 R,G,B광선으로 분리되고, 그 각도가 LCD(66)의 수평단면에 대해서는 수직방향으로 5°의 각도를 이루며 각각의 R,G,B광선의 상호간에는 상기 종래 기술과 동일하게 하나의 마이크로 렌즈(3)에 입사되어 수평방향으로 인접하게 설치된 3개의 LCD 셀(1)에 각각 입사될 수 있는 각도로 공급된다.

여기서, 도 8을 참조하면 그 수평방향의 입사각도에 대해서는 LCD가 비슷한 콘트라스트 비를 갖고 있으나, 수직방향의 입사각도에 대해서는 상기 소정의 각도(α= 5°)내외의 각도에서 최대의 콘트라스트 비를 갖는 바, 상기한 바와 같이 LCD(5)의 수평 단면에 대해 5°의 각도를 가지고 입사되는 상기 R,G,B광선은 LCD(5)에서 최대의 콘트라스트 비를 얻을 수 있도록 한다.

즉, 도 8의 B구간에 해당되는 광선의 입사각과 콘트라스트 비의 관계를 얻을 수 있게 되어 전체적인 콘트라스트 비의 향상으로 LCD(5)에서 표현할 수 있는 그레이 스케일(GRAY SCALE)이 향상되는 효과를 얻게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치는 LCD에 입사되는 광선의 각도를 적절히 조절하여 LCD가 가지고 있는 콘트라스트 비의 특성을 최대한 이용할 수 있도록 함으로써, LCD의 콘트라스트를 크게 향상시키도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. LCD 셀의 중심에서 마이크로 렌즈의 중심을 잇는 직선이 LCD의 수평 단면에 대해 소정의 각도만큼 기울어지도록 설치된 마이크로 렌즈와, 상기 LCD의 수평 단면에 대해서 상기 LCD 셀의 중심에서 마이크로 렌즈의 중심을 잇는 직선과 동일한 각도로 R,G,B광선을 제공하도록 하는 광선 제공수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 고휘도 단판식 액정 프로젝터용 LCD 장치.