KR19990011537A

KR19990011537A - Lighting equipment for LCD projectors

Info

Publication number: KR19990011537A
Application number: KR1019970034668A
Authority: KR
Inventors: 엄기태
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-02-18

Abstract

본 발명은 광효율을 높이기 위하여 입사광을 R,G,B로 분리한 후 LCD 패널의 각 픽셀로 직접 집속시킬 수 있는 구조를 갖는 액정 프로젝터용 조명장치에 관한 것으로서, 광원으로부터의 평행 입사광을 한 점으로 집속시키는 다수의 마이크로렌즈로 이루어지는 렌즈 어레이부와, 상기 렌즈 어레이부에 의해 집속되는 백색광을 R,G,B 성분으로 분리하여 LCD 패널로 투사하는 색분리 적층거울부를 포함하되,The present invention relates to a lighting device for a liquid crystal projector having a structure that can separate the incident light into R, G, B to directly focus to each pixel of the LCD panel in order to increase the light efficiency, the parallel incident light from the light source to one point A lens array unit comprising a plurality of micro lenses to focus, and a color separation laminated mirror for separating the white light focused by the lens array unit into R, G, B components and projecting to the LCD panel,

상기 색분리 적층거울부는 소정의 각을 이루도록 마주보는 한 쌍의 색분리 거울로 이루어지고, 제1 색분리 거울은 반사면이 R,G,B의 순서로 적층되고, 제2 색분리 거울은 반사면이 B,G,R의 순서로 적층되는 것을 특징으로 한다.The color-divided stacked mirror unit is composed of a pair of color separation mirrors facing each other to form a predetermined angle, the first color separation mirror is a reflection surface is laminated in the order of R, G, B, the second color separation mirror is half The slope is characterized in that the stacking in the order of B, G, R.

Description

Lighting equipment for LCD projectors

본 발명은 액정(LCD) 프로젝터용 조명장치에 관한 것으로서 특히, 색분리 적층거울을 이용하여 광효율을 향상시키는 액정 프로젝터용 조명장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting apparatus for liquid crystal (LCD) projectors, and more particularly, to a lighting apparatus for liquid crystal projectors using an optical separation mirror to improve light efficiency.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 액정 프로젝터용 조명장치의 구성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the lighting apparatus for liquid crystal projectors generally used.

도 1을 참조하면, 참조번호 110은 백색광을 방출하는 광원을 나타내고, 120은 상기 광원(110)에서 방출된 백색광을 반사시켜 평행광으로 변경하는 포물선 형태의 반사경을 나타내고, 130은 상기 반사경(120)에서 반사된 백색의 평행광을 이용하여 화상을 표시하도록 컬러 필터가 부착된 LCD 패널을 나타낸다.Referring to FIG. 1, reference numeral 110 denotes a light source emitting white light, 120 denotes a parabolic reflector reflecting white light emitted from the light source 110 and changing to parallel light, and 130 denotes the reflector 120 Denotes an LCD panel to which a color filter is attached so as to display an image using white parallel light reflected at

상기와 같은 구성은 광원(110)에서 방출된 광이 반사경(120)에 의해 평행광으로 변경되고, 컬러 필터를 통과하면서 색을 포함하고, LCD 패널(130)을 통과하면서 영상을 갖고 투사된다. 이때, 상기 컬러 필터는 LCD 패널(130)의 각 픽셀별로 R,G,B의 필터를 포함하여 각각 해당되는 컬러만을 투과시킴으로서 영상을 나타내게 된다.In the above configuration, the light emitted from the light source 110 is converted into parallel light by the reflector 120, contains color while passing through the color filter, and is projected with an image while passing through the LCD panel 130. In this case, the color filter includes an R, G, B filter for each pixel of the LCD panel 130, and transmits only a corresponding color, thereby displaying an image.

결국, 상기와 같은 구성은 컬러 필터의 사용으로 인해 백색광의 2/3가 컬러 필터에서 반사 또는 흡수되기 때문에 광효율이 낮아져 투사되는 화상의 밝기가 떨어지게 되는 문제점이 발생한다.As a result, in the above configuration, since two-thirds of the white light is reflected or absorbed by the color filter due to the use of the color filter, the light efficiency is lowered, resulting in a decrease in the brightness of the projected image.

도 2는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 컬러 필터를 사용하지 않고, 화상의 표시에 필요한 파장의 광속을 서로 다른 각도로 LCD 패널에 입사시키는 경우의 LCD 프로젝터용 조명장치의 일부 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a part of the configuration of an illumination device for an LCD projector when a light beam having a wavelength required for displaying an image is incident on an LCD panel without using a color filter to solve the above problem.

도 2를 참조하면, 상기 도 1에 도시된 반사경(120)을 통해 공급된 백색광에서 B 성분만을 반사시키고 R 및 G 성분은 투과시키는 B반사 미러(211)와, 상기 B반사 미러(211)에서 투과된 R 및 G 성분 중 R 성분만을 반사시키고 G 성분을 투과시키는 R반사 미러(212)와, 상기 R반사 미러(212)를 투과한 G 성분을 반사시키는 G반사 미러(213)와, 상기 B반사 미러(211)와 R반사 미러(212) 및 G반사 미러(213)의 출력광을 집광하여 투사렌즈(미도시)로 출력하는 LCD 패널(230)을 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 B반사 미러(211)와 R반사 미러(212) 및 G반사 미러(213)는 판형으로서 서로 겹쳐서 사용되는데 상기 B반사 미러(211)는 수평면에 대하여 41°의 각도를 갖고 배치되고, 상기 R반사 미러(212)는 수평면에 대하여 45°의 각도를 갖고 배치되고, 상기 G반사 미러(213)는 수평면에 대하여 49°의 각도를 갖고 배치된다.Referring to FIG. 2, the B reflection mirror 211 reflects only the B component and transmits the R and G components from the white light supplied through the reflector 120 shown in FIG. 1, and the B reflection mirror 211. An R reflection mirror 212 reflecting only the R component and transmitting the G component among the transmitted R and G components, a G reflection mirror 213 reflecting the G component transmitted through the R reflection mirror 212, and B And an LCD panel 230 that condenses the output light of the reflection mirror 211, the R reflection mirror 212, and the G reflection mirror 213 and outputs them to a projection lens (not shown). At this time, the B reflection mirror 211, the R reflection mirror 212 and the G reflection mirror 213 is used as a plate overlap each other, the B reflection mirror 211 is disposed at an angle of 41 ° with respect to the horizontal plane, The R reflection mirror 212 is disposed at an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane, and the G reflection mirror 213 is disposed at an angle of 49 ° with respect to the horizontal plane.

또한, 상기 LCD 패널(230)의 앞에는 도 3에 도시된 바와 같이 B반사 미러(211)와 R반사 미러(212) 및 G반사 미러(213)의 출력빔을 집광하여 LCD 패널(230)의 각 화소로 출사시키는 마이크로렌즈 어레이(220)를 위치시켜 구성된다.In addition, in front of the LCD panel 230, as shown in FIG. 3, the output beams of the B reflecting mirror 211, the R reflecting mirror 212, and the G reflecting mirror 213 are focused on each of the LCD panel 230. The microlens array 220 which emits light to the pixels is positioned.

상기와 같은 구성을 갖는 경우는 상기 R반사 미러(212)에서 반사된 R 성분이 상기 LCD 패널(230)로 입사되기 위해서는 상기 B반사 미러(211)를 다시 투과하여야 하고, 상기 G반사 미러(213)에서 반사된 G 성분이 상기 LCD 패널(230)로 입사되기 위해서는 상기 B반사 미러(211) 및 R반사 미러(212)를 다시 투과하여야 하기 때문에 투과동작에서 각 반사 미러가 이루는 각도 차이에 의하여 컬러 시프트(color shift)가 발생되는 문제점이 있다.In the case of the above-described configuration, in order for the R component reflected from the R reflection mirror 212 to be incident on the LCD panel 230, the B reflection mirror 211 must be transmitted again, and the G reflection mirror 213 In order to be incident on the LCD panel 230, the G component reflected from the C) must be transmitted again through the B reflection mirror 211 and the R reflection mirror 212. There is a problem that a color shift occurs.

또한, 각각의 반사 미러 및 마이크로렌즈 어레이(220)에 의해 분광 및 집속이 이루어지기 때문에 광의 진행 각도 범위가 커지게 되어 광손실이 증가되며, 투사렌즈의 F no.(렌즈직경/초점거리)를 작게 구성하여야 하는 문제점이 있다.In addition, since the spectroscopic and focusing is performed by each of the reflecting mirrors and the microlens array 220, the light propagation angle range is increased so that the light loss is increased, and the F no. There is a problem to be configured small.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 광효율을 높이기 위하여 입사광을 R,G,B로 분리한 후 LCD 패널의 각 픽셀로 직접 집속시킬 수 있는 구조를 갖는 액정 프로젝터용 조명장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the liquid crystal projector having a structure capable of direct focusing to each pixel of the LCD panel after separating the incident light into R, G, B in order to increase the light efficiency To provide a lighting device.

도 1은 일반적인 컬러필터가 부착된 LCD 패널을 사용하는 경우의 단판식 LCD 프로젝터용 조명장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view schematically showing the configuration of a lighting apparatus for a single-panel LCD projector when using an LCD panel with a general color filter;

도 2는 마이크로렌즈 어레이가 부착된 LCD 패널을 사용하는 경우의 LCD 프로젝터용 조명장치의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면,2 is a view schematically showing a part of a configuration of a lighting device for an LCD projector when using an LCD panel with a microlens array;

도 3은 도 2에 적용되는 마이크로렌즈의 작용을 나타내는 도면,3 is a view showing the action of the microlens applied to FIG.

도 4는 본 발명에 의한 LCD 프로젝터용 조명장치 제1 실시예의 일부 구성을 나타내는 도면,4 is a view showing a part of the configuration of the first embodiment of the illumination device for an LCD projector according to the present invention;

도 5는 본 발명에 사용되는 색분리 적층거울부를 나타내는 도면.5 is a view showing a color separation laminated mirror used in the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 렌즈 어레이부 20 : 색분리 적층거울부10 lens array unit 20 color separation mirror portion

21 : 제1 색분리 거울 26 : 제2 색분리 거울21: first color separation mirror 26: second color separation mirror

30 : LCD 패널30: LCD panel

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 광원으로부터의 평행 입사광을 한 점으로 집속시키는 다수의 마이크로렌즈로 이루어지는 렌즈 어레이부와, 상기 렌즈 어레이부에 의해 집속되는 백색광을 R,G,B 성분으로 분리하여 LCD 패널로 투사하는 색분리 적층거울부를 포함하되, 상기 색분리 적층거울부는 소정의 각을 이루도록 마주보는 한 쌍의 색분리 거울로 이루어지고, 제1 색분리 거울은 반사면이 R,G,B의 순서로 적층되고, 제2 색분리 거울은 반사면이 B,G,R의 순서로 적층된다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, the lens array unit consisting of a plurality of microlenses for focusing parallel incident light from the light source to a point, and the white light focused by the lens array unit R And a color separation lamination mirror projecting the LCD panel by separating the G and B components, wherein the color separation lamination mirror comprises a pair of color separation mirrors facing each other to form a predetermined angle, and the first color separation mirror is The reflective surfaces are stacked in the order of R, G, and B, and the second color separation mirror has the reflective surfaces stacked in the order of B, G, and R.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 색분리 거울은 각 반사면이 갖는 적층판형의 두께가 서로 다른 것을 사용한다.According to a second aspect of the present invention, the color separation mirror uses a different thickness of the laminated plate shape of each reflective surface.

이하, 본 발명에 의한 액정 프로젝터용 조명장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of a lighting device for a liquid crystal projector according to the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명에 의한 액정 프로젝터용 조명장치의 일부 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 사용되는 색분리 적층거울부를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a part of the configuration of the lighting apparatus for a liquid crystal projector according to the present invention, Figure 5 is a view showing a color separation laminated mirror used in the present invention.

도 4를 참조하면, 광원(미도시)으로부터의 평행 입사광을 한 점으로 집속시키는 다수의 마이크로렌즈로 이루어지는 렌즈 어레이부(10)와, 상기 렌즈 어레이부(10)에 의해 집속되는 백색광을 R,G,B 성분으로 분리하여 LCD 패널(30)로 투사하는 색분리 적층거울부(20)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a lens array unit 10 including a plurality of microlenses focusing parallel incident light from a light source (not shown) into a single point and white light focused by the lens array unit 10 may be R, It includes a color separation laminated mirror 20 to be separated into the G, B components and projected to the LCD panel 30.

상기 색분리 적층거울부(20)는 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 소정의 각을 이루도록 마주보는 한 쌍의 색분리 거울(21,26)로 이루어지고, 제1 색분리 거울(21)은 반사면이 R,G,B의 순서로 적층되고, 제2 색분리 거울(26)은 반사면이 B,G,R의 순서로 적층된다. 이때, 상기 색분리 거울(21,26)은 마이크로렌즈의 색수차 등에 의하여 컬러별 집속 초점 위치가 다를 경우에 LCD 패널이 위치하는 동일한 평면에 광이 집속되도록 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이 각 반사면이 갖는 적층판형의 두께가 서로 다른 것을 사용할 수 있다.The color separation mirror 20 is composed of a pair of color separation mirrors 21 and 26 facing each other to form a predetermined angle as shown in (A) of FIG. 5, and the first color separation mirror 21. ), The reflective surfaces are stacked in the order of R, G, B, and the second color separation mirror 26 is the reflective surfaces are stacked in the order of B, G, R. In this case, as shown in FIG. 5B, the color separation mirrors 21 and 26 focus light on the same plane where the LCD panel is located when the focusing position of each color is different due to chromatic aberration of the microlenses. The thickness of the laminated board shape which each reflection surface has can be used.

상기의 구성에서 색분리 적층거울부(20)는 R,G,B의 컬러별 집속위치 간격을 조정하면서 집속 초점 위치를 일치시켜 주는 역할을 수행한다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 LCD 패널(30)의 픽셀 사이즈(size)가라고 할 때, 각 적층판형의 두께를즉, 광 이동거리를 a가 되도록 하면 각 마이크로렌즈에 의하여 입사되어 분리된 R,G,B 광 사이의 거리는 대략 2a가 된다.In the above configuration, the color separation laminated mirror 20 serves to match the focus focus position while adjusting the focusing position spacing of each color of R, G, and B. For example, as shown in FIG. 4, the pixel size of the LCD panel 30 is Is the thickness of each laminate That is, when the light travel distance is a, the distance between R, G, and B light incident and separated by each microlens is approximately 2a.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention having the configuration as described above are as follows.

광원과 반사경으로 이루어지는 광원부(미도시)로부터 백색 평행광이 상기 렌즈 어레이부(10)로 입사되면 입사된 평행광은 각 마이크로 렌즈의 작용에 의하여 여러 개의 분리된 점으로 집속되도록 진행한다. 이때, 진행하는 광은 상기 색분리 적층거울부(20)의 제1,2 색분리 거울(21,26)에 의해 R,G,B 별로 거리 간격이 2a인 세 개의 광으로 분리되고, LCD 패널(30)의 위치에 집속이 이루어진다.When white parallel light is incident on the lens array unit 10 from a light source unit (not shown) consisting of a light source and a reflector, the incident parallel light proceeds to focus on a plurality of separate points by the action of each micro lens. In this case, the traveling light is separated into three lights having a distance interval of 2a for each of R, G, and B by the first and second color separation mirrors 21 and 26 of the color separation laminated mirror 20, and the LCD panel. Focusing is done at the position of 30.

결국, 본 발명은 입사광을 R,G,B 별로 분리시켜서 LCD 패널의 픽셀별로 집속시키는 역할을 수행할 수 있도록 함으로써 단판식 LCD 프로젝터에 적용한다.After all, the present invention is applied to a single-panel LCD projector by separating the incident light by R, G, B so as to focus on each pixel of the LCD panel.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 액정 프로젝터용 조명장치는 입사광을 R,G,B 별로 분리시켜 LCD 패널의 픽셀로 직접 집속시키기 때문에 종래 기술에서 컬러 필터에 의한 손실, R,G,B의 집속 각도 차에 의한 손실, 및 시스템 구성상의 자유도 저하 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.As described above, the illumination device for a liquid crystal projector according to the present invention separates incident light for each of R, G, and B to directly focus the pixels of the LCD panel. There is an effect that can solve the problems such as loss caused by the difference, and the degree of freedom in the system configuration.

또한, LCD 패널로 입사되는 R,G,B의 각도가 동일하기 때문에 투사렌즈의 F no.(렌즈직경/초점거리)를 크게 할 수 있으며, 컬러 시프트(color shift)의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the angles of R, G, and B incident on the LCD panel are the same, the F no. (Lens diameter / focal length) of the projection lens can be increased, and color shift can be prevented. It works.

Claims

A lens array unit consisting of a plurality of microlenses for focusing parallel incident light from a light source into one point, and a color-separated stacked mirror for separating the white light focused by the lens array unit into R, G, and B components and projecting them onto an LCD panel. In the illuminating device for a liquid crystal projector containing a part,

The color-divided stacked mirror unit is composed of a pair of color separation mirrors facing each other to form a predetermined angle, the first color separation mirror is a reflection surface is laminated in the order of R, G, B, the second color separation mirror is half Illumination device for a liquid crystal projector, characterized in that the four sides are stacked in the order of B, G, R.

The method of claim 1,

The color separation mirror in which the reflecting surfaces reflecting the components of R, G, and B are stacked is different in the thickness of the laminated plate shape of each reflecting surface.