KR19980084778A - 프레넬 스크램블러 - Google Patents

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Abstract

프로젝션 디스플레이장치는 광을 균일하게 하는 스크램블러를 구비한다. 본 발명은 광을 평행하게 하는 프레넬렌즈를 스크램블러에 부착 또는 설치하여 프레넬 스크램블러(Fresnel Scrambler)를 구비한다. 그러므로, 스크램블러의 출사측 발산각도를 줄이게 되어 LCD패널에 입사되는 빔의 발산각을 작게한다. 따라서, LCD패널의 각 화소면에 입사되는 평행한 빔이 증가함으로써, LCD패널의 콘트라스트(contrast)가 증가하고, 선명도가 높아져서 화질이 좋아진다. 또한, LCD패널의 출사측 빔의 발산각이 적어짐으로서 투사렌즈의 구경을 적게할 수 있어 전체적인 광학 시스템의 소형화 및 원가절감이 된다.

Description

프레넬 스크램블러(Fresnel Scrambler)
본 발명은 프로젝션(projection) 디스플레이장치에서 광을 균일하게 하는 스크램블러(scrambler)에 관한 것으로, 특히 램프로부터 집속되는 빔의 발산각을 줄여주는 프레넬 스크램블러(Fresnel Scrambler)에 관한 것이다.
도 1은 종래의 프로젝션 디스플레이장치를 보여주는 도면이다. 프로젝션 디스플레이장치는 광을 집속하는 타원형 램프(11)를 구비한다. 그리고, 타원형 램프(11)로부터 출력되는 광을 균일하게 하는 스크램블러(13)를 구비한다. 릴레이렌즈(15)는 광을 액정패널(19)에 조사한다. 콜리메이터렌즈(17)는 릴레이렌즈(15)와 액정패널(19) 사이에 위치하여 릴레이렌즈(15)로부터 입사되는 광을 평행광으로 출사한다. 출사된 평행광은 액정패널(LCD Panel)(19)에서 영상신호로 표시된다. 여기서, A는 램프의 초점거리, B는 스크램블러의 길이, C는 릴레이렌즈의 초점거리를 나타낸 것이다.
상술한 바와같은 종래의 프로젝션 디스플레이장치는 타원형 램프(11)로부터 입사된 광량을 균일하게 하기 위해 스크램블러(Scrambler)(13)만을 사용하고 있다. 그러나, 입사각이 큰 빔은 스크램블러(13)를 통과한 후에 출사되는 빔의 발산각이 대부분 커지게 된다. 그래서, 발산된 빔(beam)을 광손실없이 디스플레이(display)소자(예 : LCD패널)에 조사시키기 위한 광부품, 예를들어, 다이크로익미러(Dichroic Mirror), 릴레이렌즈(Relay Lens) 등이 커지게 되고, 이로 인한 광학설계가 어려워진다. 또한, 스크램블러를 통과한 빔의 출사각(θ2)이 커짐에 따라 액정(LCD)패널면(19)에 입사되는 빔의 입사각도 커지게 되므로 액정(LCD)패널면의 각 화소에서의 출력빔의 발산각에도 영향을 미쳐서 콘트라스트(contrast)가 저하되는 단점이 있다.
위와같은 단점을 해결하기 위해서는 램프(Lamp)(11)로부터 집속되는 빔이 스크램블러(13)의 입사면에 입사될 때 입사각(θ1)을 적게하여 스크램블러(13)의 출사측 빔의 발산각(θ2)이 적어지도록 해야한다.
따라서, 본 발명의 목적은 프레넬 스크램블러를 사용하여 디스플레이패널에 입사되는 빔의 발산각을 작게하고, 스크램블러의 출사측 발산각을 줄여 디스플레이패널의 각 화소면에 입사되는 평행광이 증가하도록하여 디스플레이패널의 선명도를 높일 수 있는 프레넬 스크램블러를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 프로젝션 디스플레이장치를 보여주는 도면,
도 2는 프레넬렌즈의 측면 및 정면을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프레넬 스크램블러를 보여주는 도면,
도 4 및 도 5는 도 3의 프레넬 스크램블러를 구비한 프로젝션 디스플레이장치를 보여주는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
20 : 프레넬 스크램블러22 : 프레넬렌즈
24 : 스크램블러
위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 프로젝션 디스플레이장치의 스크램블러에 있어서, 램프로부터 입사되는 광을 평행광으로 바꾸어주는 프레넬렌즈를 스크램블러의 입사측에 배치하는 것을 특징으로 하는 프레넬 스크램블러에 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하겠다.
도 2는 프레넬렌즈의 측면 및 측면에 대응하는 정면을 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프레넬 스크램블러를 보여주는 도면이다. 프레넬 스크램블러(20)는 프레넬렌즈(22)를 스크램블러(24)의 입사측에 부착 또는 설치하여 구성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 프레넬 스크램블러(20)는 도 2의 프레넬렌즈(22)를 스크램블러(24)에 에칭(etching)시켜 일체로 구성하였다. 공기의 굴절률이 n0이고, 스크램블러의 굴절률이 n1일 때, 다음의 수학식과 같은 스넬의 법칙이 성립하게 된다.
[수학식 1]
여기서, n0는 공기굴절율(n0≒1)이고, n1은 유리굴절률(n0≤n1)이다.
그러므로, 프레넬렌즈와 스크램블러를 에칭시킨 프레넬렌즈의 표면에서 굴절된 광은 프레넬 스크램블러(20)에서 평행광으로 출력된다. 프레넬 스크램블러(20)의 입사면에 들어오는 입사각이 줄어들게하면 이에 비례하여 스크램블러의 출사면의 발산각도가 줄어들게 된다.
도 4 및 도 5는 도 3의 프레넬 스크램블러 및 이를 구비한 프로젝션 디스플레이장치를 보여주는 도면이다. 도 4a는 -프레넬렌즈의 측면 및 앞면 확대모습을 나타낸 것이고, 도 4b는 -프레넬렌즈 스크램블러를 구비한 프로젝션 디스플레이장치를 도시한 것이다. 도 5a는 +프레넬렌즈의 측면 및 앞면 확대모습을 나타낸 것이고, 도 5b는 +프레넬렌즈 스크램블러를 구비한 프로젝션 디스플레이장치를 도시한 것이다. 여기서, A'는 램프의 초점거리, B'는 프레넬렌즈의 길이, C'는 스크램블러의 길이, D'는 릴레이렌즈의 초점거리를 나타낸 것이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와같이, - 또는 +프레넬 렌즈를 스크램블러의 입사측에 부착 또는 설치하여 입사각이 큰 광을 평행광으로 출력하도록 하여 출사각을 줄인다.
상술한 바와같이, 본 발명은 프레넬렌즈를 스크램블러의 입사측에 부착 또는 설치하여 프레넬 스크램블러를 구성한다. 본 발명의 프레넬 스크램블러는 출사측 발산각도를 줄이게 되고, 이에 따라 LCD패널에 입사되는 빔의 발산각도 작게 된다. 따라서, LCD패널의 각 화소면에 입사되는 평행한 빔이 증가하게 되어 LCD패널의 콘트라스트(contrast)가 증가하고, 선명도가 높아져서 화질이 좋아진다. 또한, LCD패널의 출사측 빔의 발산각이 적어짐으로서 투사렌즈의 구경을 적게할 수 있어 전체적인 광학 시스템의 소형화 및 원가절감이 된다.

Claims (3)

  1. 프로젝션 디스플레이장치의 스크램블러에 있어서,
    램프로부터 입사되는 광을 평행광으로 바꾸어주는 프레넬렌즈를 스크램블러의 입사측에 배치하는 것을 특징으로 하는 프레넬 스크램블러.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈를 상기 스크램블러에 에칭(etching)하여 일체로 구성하는 것을 특징으로 하는 프레넬 스크램블러.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 프레넬렌즈는 입사각이 큰 광을 굴절시켜 출사각을 줄이는 것을 특징으로 하는 프레넬 스크램블러.
KR1019970020655A 1997-05-26 1997-05-26 프레넬 스크램블러를 구비한 프로젝션디스플레이장치 KR100228680B1 (ko)

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