KR19980078117A - 액정 프로젝션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 색의 뉴트럴(neutral) 성분과 컬러(color) 성분을 분리하고 2매의 액정모듈을 사용하여 처리함으로써 입력신호에서 저순도의 색에 대하여는 휘도 및 콘트라스트(contrast)를 높이고 고순도의 색에 대하여는 색도를 유지하도록 하는 액정 프로젝션 장치에 관한 것으로서, 일정한 방향으로 빛을 방출하는 광원과, 상기 광원에서 방출된 빛에서 일부를 반사시키고 나머지는 통과시키는 제1 다이크로익 미러와, 상기 제1 다이크로익 미러에서 반사된 빛을 입력받아 원하는 색도로 변조하는 컬러용 액정모듈과, 상기 제1 다이크로익 미러를 통과한 빛을 이용하여 휘도를 재현하는 뉴트럴용 액정모듈과, 상기 컬러용 액정모듈 및 뉴트럴용 액정모듈에서 출사되는 빛을 합성하는 제2 다이크로익 미러와, 상기 제2 다이크로익 미러에서 합성된 화상을 스크린으로 확대 투사하는 투사렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 프로젝션 장치

본 발명은 액정 프로젝션 장치에 관한 것으로서 특히, 색의 뉴트럴(neutral) 성분과 컬러(color) 성분을 분리하고 2매의 액정모듈을 사용하여 변조한 후 합성 및 투사하여 최대 휘도 및 콘트라스트를 개선한 액정 프로젝션 장치에 관한 것이다.

일반적으로 색의 순도(saturation)는 색을 나타내는 빛이 주파장 성분을 얼마나 많이 포함하는가 또는 뉴트럴 성분(그레이 성분)을 얼마나 적게 포함하는가를 나타낸다. 예를 들면, 뉴트럴 컬러 성분만으로 이루어진 백색은 순도가 0이며, 고순도의 적색은 뉴트럴 성분을 거의 포함하지 않는다.

현재 프로젝션 텔레비젼에 표시되는 화상은 실제로 고순도의 색이 많이 사용되고 있지 않으며, 액정을 이용한 프로젝션 시스템에서 성능을 결정하는 요소인 최대 휘도에 대해서도 고휘도의 색은 백색 계통의 저순도 색이다. 결국, 상기와 같은 이유로 인해 순도가 높지 않은 색에 대하여 휘도를 개선시키고자 하는 연구가 진행중이다.

일반적으로 액정을 이용한 프로젝션 장치는 3판식과 단판식으로 크게 나누어지며, 광원에서 발광되는 빛의 총량이 일정할 때 투사화상의 최대휘도와 콘트라스트 및 색순도 등에 의해 화질이 결정된다.

상기 3판식의 경우는 도 1에 도시된 바와 같이 광원(110)에서 발광된 빛이 3개의 다이크로익 미러(dichroic mirror)(120)로 이루어지는 색분리계에 의해 R,G,B의 색으로 분리되고, 상기 분리된 각 색에 해당하는 빛은 액정(130)으로 이루어지는 라이트 밸브(light valve)에 의해 그 양이 조절된다. 그후, 합성투사 광학계를 통해 화상이 합성되어 투사스크린(140)에 표시된다. 이때, 색의 순도는 상기 다이크로익 미러(120)의 투과 및 반사 특성에 의해 결정된다.

한편, 상기 단판식의 경우는 도 2에 도시된 바와 같이 광원(210)에서 발광된 빛은 UV/IR 필터(220)에 의해 자외선 및 적외선이 차단되고, 원하는 색에 해당되는 빛만을 반사시키는 3개의 색반사 미러(331,332,333)로 이루어지는 색분리계에 의해 R,G,B의 색으로 분리되어, 각각의 색에 해당되는 액정(341,342,343)으로 입사된 후 3개의 색반사 미러(351,352,353)에 의해 합성되고, 투사렌즈(360)를 거쳐 스크린(370)에 표시된다. 이때, 상기 액정(341,342,343)의 입사측에는 색필터가 배치되어 액정에 입사되는 해당색의 파장만을 투과시키기 때문에 색필터의 분광 투과 특성에 의해 색순도가 결정된다. 이와 같은 동작에 의해 3판식의 경우에 비하여 광의 효율이 1/3로 저하되는 문제점이 발생하여 최대휘도 및 콘트라스트를 개선이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 2개의 액정모듈을 사용하여 뉴트럴 성분과 컬러 성분을 별도로 처리함으로써 입력신호에서 저순도의 색에 대하여는 휘도 및 콘트라스트(contrast)를 높이고, 고순도의 색에 대하여는 색도를 유지하도록 하는 액정 프로젝션 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 3판식 액정 프로젝션 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 단판식 액정 프로젝션 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 의한 액정 프로젝션 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 의한 색도 재현동작을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 의한 신호 분리 결과를 나타내는 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

310 : 광원 320 : 제1 다이크로익 미러

330 : 제1 반사미러 340 : 컬러용 액정모듈

350 : 뉴트럴용 액정모듈 360 : 제2 반사미러

370 : 제2 다이크로익 미러 380 : 스크린

390 : 투사렌즈

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정 프로젝션 장치는, 일정한 방향으로 빛을 방출하는 광원과, 상기 광원에서 방출된 빛에서 일부(1/2)만을 반사시키고 나머지 반은 통과시키는 제1 다이크로익 미러와, 상기 제1 다이크로익 미러에서 반사된 빛을 입력받아 원하는 색도로 변조하는 컬러용 액정모듈과, 상기 제1 다이크로익 미러를 통과한 나머지 반(1/2)의 빛을 이용하여 휘도를 재현하는 뉴트럴용 액정모듈과, 상기 컬러용 액정모듈 및 뉴트럴용 액정모듈에서 출사되는 빛을 합성하는 제2 다이크로익 미러와, 상기 제2 다이크로익 미러에서 합성된 화상을 스크린으로 확대 투사하는 투사렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 다이크로익 미러를 통과한 빛을 상기 컬러 성분과 동일한 방향으로 반사시켜 상기 뉴트럴용 액정모듈에 입력시키는 제1 반사미러와, 상기 컬러용 액정모듈에서 출사되는 빛을 상기 제2 다이크로익 미러로 반사시키는 제2 반사미러를 포함한다.

이하, 본 발명에 의한 액정 프로젝션 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 액정 프로젝션 장치는 일정한 방향으로 빛을 방출하는 광원(310)과, 상기 광원(310)에서 방출된 빛에서 반(1/2)만을 반사시키고 나머지 반은 통과시키는 제1 다이크로익 미러(320)와, 상기 제1 다이크로익 미러(320)를 통과한 빛을 상기 제1 다이크로익 미러(320)와 동일한 방향으로 반사시키는 제1 반사미러(330)와, 상기 제1 다이크로익 미러(320)에서 반사된 빛을 입력받아 원하는 색도로 변조하는 컬러용 액정모듈(340)과, 상기 제1 반사미러(330)에서 반사된 빛을 변조하여 휘도를 재현하는 뉴트럴용 액정모듈(350)과, 상기 컬러용 액정모듈(340)에서 출사되는 빛의 경로를 변경하는 제2 반사미러(360)와, 상기 뉴트럴용 액정모듈(350) 및 제2 반사미러(360)에서 출력되는 빛을 합성하는 제2 다이크로익 미러(370)와, 상기 제2 다이크로익 미러(370)에서 합성된 화상을 스크린(380)으로 확대 투사하는 투사렌즈(390)로 구성된다.

상기 컬러용 액정모듈(340)은 색도의 재현을 위하여 컬러 필터를 구비하며, 상기 뉴트럴용 액정모듈(350)은 재현하고자 하는 색의 휘도를 재현하도록 흑백 액정을 라이트 밸브(light valve)로서 사용한다. 이때, 상기 각 액정모듈(340,350)에 입사되는 빛은 동일한 분광특성을 가지나, 출사되는 빛은 고순도의 색과 뉴트럴 컬러로서 서로 다르다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 상기 제1 다이크로익 미러(320)에서 전체 광량의 반은 상기 뉴트럴용 액정모듈(350)을 사용하여 그레이 색 계통의 휘도를 재현하고, 나머지 반은 상기 컬러용 액정모듈(340)을 사용하여 고순도의 색을 재현하거나 저순도의 색에 대하여 색도 보정을 수행한다.

그후, 상기 각 액정모듈(340,350)에 의해 변조된 빛을 상기 제2 다이크로익 미러(370)에서 합성하고, 상기 투사렌즈(390)에서 투사하여 상기 스크린(380)에 표시한다.

이때, 상기 컬러용 액정모듈(350)의 컬러 필터 및 광원에 의해 출사되는 R,G,B 빛의 분광 특성은 도 4에 도시된 바와 같으며, 도 4의 참조부호 a로 표시된 분광 특성을 갖는 색을 재현하고자 하는 경우에는 상기 뉴트럴용 액정모듈(350)에서 출사되는 빛의 분광 특성(도 4의 b 참조)을 이용하여 효율을 높인다.

한편, 특정 빛의 색을 구현하고자 하는 경우에는 상기 뉴트럴용 액정모듈(350)의 투과율을 조정하여 그레이 성분의 빛을 제공하고, 원하는 색과의 차이를 색도를 나타내는 빛의 성분으로 간주하여 R,G,B 색성분의 조합으로 구현하도록 상기 컬러용 액정모듈(340)의 투과율을 조정한다.

한편, 본 발명의 신호분리 알고리즘을 설명하면 다음과 같다.

R,G,B의 신호로부터 상기 뉴트럴용 액정모듈(350)의 입력N 과, 상기 컬러용 액정모듈(340)의 입력 R',G',B'를 계산하여야 하는데, 상기 컬러용 액정모듈(340)의 컬러 필터와 상기 뉴트럴용 액정모듈(350)의 분광 투과 특성에 의해 결정된다.

하기의 식은 뉴트럴용 및 컬러용 성분의 신호 분리 실시예를 나타낸다.

상기의 식에 따른 각각의 경우에 대하여 2판식의 경우 재현색의 휘도 및 색도의 결과는 3판식 및 단판식과 비교하면 도 5에 도시된 바와 같다. 그 결과는, 최대 백색에 대해서 단판식에 비하여 2배의 휘도로 투사되며, 최대 순도의 색에 대해서는 휘도는 감소하지만 색도는 유지된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 2개의 액정모듈을 사용함으로써 전체 빛에서 사용되는 빛의 양이 많게 되기 때문에 단판식에 비하여 휘도 및 콘트라스트를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 일정한 방향으로 빛을 방출하는 광원과, 상기 광원에서 방출된 빛에서 전체 광량의 반(1/2)만을 반사시키고 나머지 반은 통과시키는 제1 다이크로익 미러와, 상기 제1 다이크로익 미러에서 반사된 빛을 입력받아 원하는 색도로 변조하는 컬러용 액정모듈과, 상기 제1 다이크로익 미러를 통과한 빛을 변조하여 휘도를 재현하는 뉴트럴용 액정모듈과, 상기 컬러용 액정모듈 및 뉴트럴용 액정모듈에서 출사되는 빛을 합성하는 제2 다이크로익 미러와, 상기 제2 다이크로익 미러에서 합성된 화상을 스크린으로 확대 투사하는 투사렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 다이크로익 미러를 통과한 빛을 상기 컬러용 액정모듈에 입사되는 빛과 동일한 방향으로 반사시켜 상기 뉴트럴용 액정모듈에 입력시키는 제1 반사미러와, 상기 컬러용 액정모듈에서 출사되는 빛을 상기 제2 다이크로익 미러로 반사시키는 제2 반사미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치.