KR19990080767A - 반사형 프로젝트장치 - Google Patents

Abstract

광 효율이 향상되도록 두 강유전성 액정표시소자를 채용한 반사형 프로젝트장치가 개시되어 있다.

이 개시된 장치는, 광을 생성 투사하는 광원과; 입사광을 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 편광빔스프리터와; 편광빔스프리터의 두 출사면 각각에 이웃되게 배치되며 각 화소별로 독립적으로 구동되어 선택적으로 편광성분을 바꾸어주며, 반사형 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자와; 편광빔스프리터의 다른 한 출사면에 이웃되게 배치되어 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자에서 반사되고, 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

반사형 프로젝트장치

본 발명은 반사형 강유전성 액정을 이용한 반사형 프로젝트장치에 관한 것으로서, 상세하게는 광효율이 향상되도록 된 반사형 프로젝트장치에 관한 것이다.

일반적으로 프로젝터장치는 화상생성부에서 생성된 화상을 별도의 광원을 이용하여 스크린에 투영함으로써 화상을 제공하는 장치로, 상기한 화상생성부로 수 μsec 의 응답속도를 갖는 강유전성 액정(FLC; ferroelectric liquid crystal)이 널리 이용된다.

도 1은 종래의 강유전성 액정 표시소자를 채용한 반사형 프로젝터장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다. 도시된 바와 같이, 광을 생성 조사하는 광원(10)과, 입사광을 혼합시켜 균일광선이 되도록 하는 스크램블러(20)와, 집속렌즈(31) 및 콜리메이팅렌즈(33)로 구성된 릴레이렌즈 유니트(30)와, 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터(40)와, 입사광을 선택적으로 반사시켜 화상을 생성하는 강유전성 액정으로 된 표시소자(50) 및 입사광을 스크린(70)에 투사시키는 투사렌즈 유니트(60)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(10)은 광을 생성하는 메탈 할라이드, 크세논등의 램프(11)와, 이 램프(11)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(13)으로 구성된다.

상기 스크램블러(20)는 입사광을 난반사시킴에 의해 혼합함으로써 균일광이 되도록 한다. 상기 집속렌즈(31)는 상기 스크램블러(20)를 통과한 광을 집속 및 발산시켜 광의 투과폭을 확대한다. 상기 콜리메이팅렌즈(33)는 입사되는 발산광을 수렴시켜 평행광이 되도록 한다.

상기 편광빔스프리터(40)는 상기 콜리메이팅렌즈(33)와 표시소자(50) 사이의 광경로 상에 배치되며, 그 경면(41)에서 입사광의 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시킨다. 즉, 상기 광원(10)쪽에서 입사되는 광은 그 편광성분 즉, P편광인지 S편광인지에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킨다. 도 1은 상기 편광빔스프리터(40)의 경면(41)에서 반사된 광을 유효광으로 이용한 예를 나타내었다. 상기 표시소자(50)는 2차원 어레이 구조를 갖는 화소들로 구성된다. 이 표시소자(50)는 2차원 어레이 구조의 다수의 반사영역을 가지며, 각각 독립적으로 구동되어 입사광의 편광방향을 변조시킴에 의해 화상을 형성한다.

상기 표시소자(50)에 입사된 광은 재반사되어 상기 편광빔스프리터(40)에 입사된다. 이때 상기 편광빔스프리터(40)로 재입사되는 광은 상기 표시소자(50)에 의해 각 화소별로 선택적으로 편광방향이 90°바뀌게 되고, 상기 편광빔스프리터(40)를 투과하여 상기 투사렌즈 유니트(60) 쪽으로 향한다. 이 광은 상기 투사렌즈 유니트(60)에 의해 확대 투과되어 스크린(70)에 투사된다.

상기한 표시소자(50)를 이루는 강유전성 액정은 액정의 자발분극과 전계의 상호 작용에 의하여 액정분자의 배열방향을 결정하므로, 구동 전원 인가시 응답속도가 빠르다는 이점이 있는 반면, 구동 전원이 오프된 상태에서 분자의 배열방향이 원위치되는데 다소 시간이 걸리는 특성이 있다.

이와 같은 강유전성 액정의 특성에 의해 각 프레임의 화상생성시 두 필드로 나누어 강유전성 액정표시소자(50)를 구동하여야 한다. 즉, 한 필드는 표시소자(50)의 각 화소별로 선택적으로 구동 전원을 이용하여 화상을 생성하고, 다른 필드는 각 화소에 관계없이 광원에서 입사된 광을 차단하도록 구동 전원을 오프하여 어두운 상태를 유지하도록 한다.

따라서, 상기한 종래의 반사형 프로젝트장치는 편광빔스프리터에서 분기되어 유효광을 사용되는 일 편광을 각 프레임을 이루는 두 필드중 어느 한 필드에만 이용하므로 그 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 광효율이 향상되도록 입사광을 각 프레임의 두 필드에 모두 이용할 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110...광원 120...스크램블러 130...릴레이렌즈 유니트

140...편광빔스프리터 150...제1강유전성 액정표시소자

160...제2강유전성 액정표시소자 170...투사렌즈 유니트

180...스크린 190...칼라휠

191...칼라판 193...구동부 195...제1칼라필터

197...제2칼라필터

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치는, 광을 생성 투사하는 광원과; 입사광을 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 편광빔스프리터와; 상기 편광빔스프리터의 두 출사면 각각에 이웃되게 배치되며 각 화소별로 독립적으로 구동되어 선택적으로 편광성분을 바꾸어주며, 반사형 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자와; 상기 편광빔스프리터의 다른 한 출사면에 이웃되게 배치되어 상기 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자에서 반사되고, 상기 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈 유니트;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 프로젝트장치는 광원(110)과, 입사광의 진행경로를 변환시키는 편광빔스프리터(140)와, 각 화소 단위로 동작되어 화상을 생성하고 이를 반사시키는 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자(150)(160)와, 입사광을 스크린(180)으로 투사시키는 투사렌즈 유니트(170)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(110)은 광을 생성하는 램프(111)와, 이 램프(111)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(113)을 포함한다. 상기 반사경(113)은 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경이거나, 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 이 램프(111)에서 출사되고 상기 반사경(113)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경일 수 있다.

상기 편광빔스프리터(140)는 그 경면(141)에서 입사광의 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시킨다. 즉, 상기 광원(110)쪽에서 입사되는 광은 그 편광성분 즉, P편광인지 S편광인지에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킨다. 여기서, 상기 편광빔스프리터(140)에서 반사된 광은 상기 제1강유전성 액정표시소자(150)쪽으로 향하고, 상기 편광빔스프리터(140)를 투과한 광은 상기 제2강유전성 액정표시소자(160)쪽으로 향한다.

상기 제1강유전성 액정표시소자(150)는 이차원 어레이 구조를 갖는 수십만 이상의 화소로 구성되어 있으며, 각 화소에 인가된 신호에 의해 편광방향을 변조시킨다. 이 제1강유전성 액정표시소자(150)는 상기 편광빔스프리터(140)의 일 출사면에 대향되게 배치되며, 각 화소별로 독립적으로 구동된다. 즉, 구동전압이 인가된 영역에 입사된 광은 그 편광이 바뀌채로 상기 편광빔스프리터(140)로 진행하고, 구동전압이 인가되지 않는 영역에 입사된 광은 편광방향을 그대로 유지한 채로 상기 편광빔스프리터(140)로 향한다. 따라서, 상기 제1강유전성 액정표시소자(150)에서 반사되고 상기 편광빔스프리터(140)로 입사된 광 중, 편광방향이 바뀐 광 만이 상기 투사렌즈 유니트(170) 쪽으로 진행하게 된다.

상기 제2강유전성 액정표시소자(160)는 상기 제1강유전성 액정표시소자(150)와 동일한 구성을 가지며, 상기 편광빔스프리터(140)의 경면(141)을 투과하여 진행하는 광의 경로 상에 배치된다.

상기 제1 및 제2강유전성 액정표시소자(150)(160)는 각 프레임의 화상을 생성시 상기한 바와 같은, 강유전성 액정의 특성상 두 필드로 나뉘어 구동된다.

예를 들어, 상기 제1강유전성 액정표시소자(150)는 각 프레임의 첫 번째 필드에서 화상을 생성하고, 두 번째 필드에는 상기 투사렌즈 유니트(170) 방향으로 향하는 광이 없도록 모든 화상영역에 전압이 인가되지 않는다. 반면, 상기 제2강유전성 액정표시소자(160)는 각 프레임의 두 번째 필드에서 화상을 생성하고, 첫 번째 필드에는 모든 화상영역에 전압이 인가되지 않는다. 여기서, 각 프레임에 대하여, 상기 제1강유전성 액정표시소자(150)의 첫 번째 필드에 의해 형성된 화상과, 상기 제2강유전성 액정표시소자(160)의 두 번째 필드에 의해 형성된 화상이 동일하도록 상기 제1 및 제2강유전성 액정표시소자(150)(160)는 DRAM, SRAM등을 이용함에 의하여 서로 동기되어 구동된다.

이와 같이, 상호 동기되어 구동되는 두 강유전성 액정표시소자(150)(160)를 이용하여, 한 프레임의 두 필드 모두에 대해 화상을 스크린(180)에 투영시킴으로써, 광효율을 대폭 증대 시킬 수 있다.

상기 투사렌즈 유니트(170)는 상기 편광빔스프리터(140)와 스크린(180) 사이에 배치되어, 상기 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자(150)(160) 쪽에서 입사된 중첩된 광이 화면에 해당하는 화상을 구현하도록 확대 투사시켜 스크린(180)으로 향하도록 한다.

상기 광원(110)과 편광빔스프리터(140) 사이의 광경로 상에는 입사광을 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 광혼합수단이 더 구비된 것이 바람직하다. 이 광혼합수단으로, 광경로에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지는 글래스로 된 직육면체 형상의 스크램블러(120)를 채용할 수 있다.

또한, 상기 스크램블러(120)와, 상기 편광빔스프리터(140) 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 스크램블러(120)를 투과한 광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 릴레이렌즈 유니트(130)가 더 구비된 것이 바람직하다.

이 릴레이렌즈 유니트(130)는 집속렌즈(131)와, 입사되는 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈(133)로 구성된다.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 동작을 설명한다.

광원(110)에서 조사된 광은 상기 스크램블러(120)을 통과하면서 균일광이 된 채로 상기 릴레이렌즈 유니트(130)에 입사된다. 상기 릴레이렌즈 유니트(130)는 출사광이 평행광이 되도록 한다. 이 평행광은 편광빔스프리터(140)에 입사된다. 편광빔스프리터(140)에 입사된 광은 경면(141)에서 편광성분에 따라 분기되어 투과 또는 반사된다. 상기 편광빔스프리터(140)에서 반사된 일 편광의 광 예컨대, P편광의 광은 상기 제1강유전성 액정표시소자(150)에 입사되고, 상기 편광빔스프리터(140)를 투과한 다른 편광 예컨대 S편광의 광은 상기 제2강유전성 액정표시소자(160)에 입사되다. 상기 제1 및 제2강유전성 액정표시소자(150)(160) 각각에서 반사된 광은 각 화소별 구동신호에 따라 편광방향이 결정된 채로 상기 편광빔스프리터(140)로 재반사된다. 여기서, 상기 제1강유전성 액정표시소자(150)는 각 프레임에 대해 첫 번째 필드에서 화상신호를 생성하고, 두 번째 필드에서는 화상영역 전체가 구동되지 않는다. 한편, 상기 제2강유전성 액정표시소자(160)는 각 프레임에 대해 두 번째 필드에서 화상을 생성하고, 첫 번째 필드에서는 그 화상영역 전체가 구동되지 않는다.

상기 편광빔스프리터(140)는 두 입사광의 각 화소별 편광성분에 따라 광을 투과 또는 반사시켜 투사렌즈 유니트(170)쪽으로 향하는 광은 중첩시킨다. 이 중첩된 광은 상기 투사렌즈 유니트(170)를 경유하여 스크린(180)에 투영된다.

도 3를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 반사형 프로젝트장치를 설명한다. 여기서, 앞서 도시된 도 2에서와 동일한 참조부호를 가지는 부재는 동일 내지 유사한 기능을 하는 부재이므로, 그 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 특징에 따르면, 상기 스크린 상에 칼라화상이 형성될 수 있도록, 광원(110)에서 출사된 광을 파장에 따라 선택적으로 투과시켜 칼라를 선택하는 칼라휠(190)을 구비한 것에 있다.

상기 칼라휠(190)은 상기 광원(110)과 상기 광혼합수단(120) 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 광원(110)쪽에서 입사된 광을 파장에 따라 선별 투과시키도록 광경로 상에 선택적으로 위치되는 적(R), 녹(G), 청(B) 삼색 또는 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M) 삼색을 선택적으로 필터링할 수 있도록 칼라필터로 이루어진 칼라판(191)과, 이 칼라판(191)을 회전구동시키는 구동부(193)를 포함한다. 상기한 칼라필터는 상기 칼라판(191)의 전체에 등분 배치된다. 상기 칼라판(191)은 상기 제1 및 제2강유전성 액정표시소자(150)(160)의 응답속도에 대응되게 회전 구동되어 삼색 칼라필터 중 어느 한 칼라필터가 상기 광경로 상에 배치되도록 한다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 프로젝트장치를 설명한다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호를 가지는 부재는 동일 내지 유사한 기능을 하는 부재이므로, 그 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 특징에 따르면, 상기 스크린(180) 상에 칼라화상이 형성될 수 있도록 제1강유전성 액정표시소자(150)와 편광빔스프리터(140) 사이에 배치된 제1칼라필터(195)와, 제2강유전성 액정표시소자(160)과 편광빔스프리터(140) 사이에 배치된 제2칼라필터(197)를 포함한다. 상기 제1 및 제2칼라필터(195)(197) 각각은 상기 제 1 및 제2강유전성 액정표시소자(150)(160)와 동일 형상 및 크기를 가지며, 상기 제1 및 제2강유전성 액정표시소자(150)(160)를 이루는 화소단위로 적(R), 녹(G), 청(B) 삼색을 선택하여 투과시킴으로써 상기 스크린(180) 상에 칼라 화상이 맺히도록 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치는 상호 동기되어 구동되는 두 강유전성 액정표시소자를 구비하여, 각 프레임의 첫 번째 필드와 두 번째 필드에 대해 선택적으로 구동함으로써, 광효율을 대폭 증대시킬 수 있다.

또한, 칼라휠 또는 칼라필터 더 구비함으로써, 칼라화상을 구현할 수 있다.

Claims (6)

1. 광을 생성 투사하는 광원과;

   입사광을 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 편광빔스프리터와;

   상기 편광빔스프리터의 두 출사면 각각에 이웃되게 배치되며 각 화소별로 독립적으로 구동되어 선택적으로 편광성분을 바꾸어주며, 반사형 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자와;

   상기 편광빔스프리터의 다른 한 출사면에 이웃되게 배치되어 상기 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자에서 반사되고, 상기 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈 유니트;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2강유전성 액정표시소자 각각은 각 프레임의 화상생성시 두 필드로 나누어 구동되며,

   각 프레임에 대한 첫 번재 필드에서는 상기 제1강유전성 액정표시소자에 의해 화상이 생성되고, 두 번째 필드에서는 상기 제2강유전성 액정표시소자에 의해 화상이 생성되도록 상기 제1 및 제2 강유전성 액정표시소자 각각은 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 광원쪽에서 입사된 광을 발산/집속 또는 난반사시켜 균일광이 되도록 상기 광원과 편광빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되며, 광경로에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지는 글래스로 된 직육면체 형상의 스크램블러를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 스크램블러를 투과한 광을 집속시켜 평행광이 되도록 상기 스크램블러와 상기 편광빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되며, 집속렌즈와, 상기 집속렌즈와 상기 편광빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈를 포함하는 릴레이렌즈 유니트를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광원과 상기 편광빔스프리터 사이에 배치되며, 상기 광원쪽에서 입사된 광을 파장에 따라 선별 투과시키도록 광경로 상에 선택적으로 위치되도록 다수의 칼라필터를 갖는 칼라판과, 이 칼라판을 회전구동시키는 구동부를 구비한 칼라휠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 편광빔스프리터와 상기 제1강유전성 액정표시소자 사이에 배치되며 각 화소 단위로 입사된 광을 파장에 따라 선별 투과시키는 제1칼라필터와;

   상기 편광빔스프리터와 상기 제2강유전성 액정표시소자 사이에 배치되며 각 화소 단위로 입사된 광을 파장에 따라 선별 투과시키는 제2칼라필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.