KR20000003888A

KR20000003888A - 투사형 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20000003888A
Application number: KR1019980025188A
Authority: KR
Inventors: 김진태
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-25

Abstract

광효율을 증가시키고 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있는 투사형 화상 표시 장치가 개시된다. 상기 장치는, 광원, 프로젝션 렌즈, 적색, 녹색 및 청색 광선에 대응되는 세 개의 반사형 광 변조기, 편광기, 편광기에 의해 얻어진 편광을 적색, 녹색 및 청색 편광으로 분리하여 대응되는 광 변조기에 조사하고 각각의 광 변조기를 통과한 적색, 녹색 및 청색 편광을 상기 프로젝션 렌즈로 보내기 위한 두 개의 다이크로익 필터와 편광 빔 스플리터로 이루어진 제1 면과, 전반사 면인 제2 면을 포함하는 광 파이프, 그리고 광 파이프의 제3 면에 일체화되어 상기 다이크로익 필터들에 의해 얻어진 적색, 녹색 및 청색 편광의 위상을 지연시켜 대응되는 광 변조기에 조사하기 위한 세 개의 λ/4 판을 구비한다. 상기 광 파이프에 의해 광 분포의 균일성을 향상시키고 광효율을 증가시킬 수 있으며, 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다.

Description

투사형 화상 표시 장치

본 발명은 투사형 화상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광효율을 증가시키고 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있는 투사형 화상 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(projection-type image display device)로 구분된다.

직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다.

투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 디포머블 미러 어레이(Deformable Mirror Device; DMD) 및 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; AMA)를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.

상기 LCD 장치는 빛의 투과도를 전기적으로 제어할 수 있는 액정을 사용하는 표시 장치로서, 이러한 LCD를 사용하는 표시 장치(또는 액정 프로젝터라 한다)는 광학적 구조가 매우 간단하므로 CRT 프로젝터에 비해 경박단소화 시킬 수 있다. 또한, 대화면 및 고화질을 얻을 수 있기 때문에 고품위 텔레비전(HDTV) 및 비디오 컨퍼런스용 표시 장치로서 널리 사용되고 있다.

액정 프로젝터에 사용되는 액정판(liquid crystal panel)은 통상적으로 매트릭스형 액정판으로 알려져 있는데, 화소들이 서로에 대해 수직인 두 방향으로 매트릭스 형태로 배열되어 있으며 구동 전압에 의해 개별적으로 구동됨으로써 액정의 광학 특성을 변화시킨다. 구동 전압은 간단한 매트릭스 시스템에 의해 개개의 화소들에 인가될 수 있으며, 또한 MIM(metal-insulating metal)과 같은 비선형 2 단자 소자 또는 TFT(박막 트랜지스터)와 같은 3단자 스위칭 소자가 각 화소에 대해 배치되어 있는 액티브 매트릭스 시스템에 의해 교호적으로 각 화소들에 인가될 수 있다.

도 1은 종래의 액정판을 사용하는 투사형 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 투사형 화상 표시 장치(10)는, 색 광선(colored light; L)을 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(24)와 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B)에 대응되는 세 개의 투과형 액정판(20a, 20b, 20c)을 구비한다. 상기 세 개의 액정판(20a, 20b, 20c)은 인가되는 화상 신호에 따라 그 투과율이 변하게 되어 적색, 녹색 및 청색광들을 투과시키거나 차단시킨다. 이렇게 투과된 광들은 프로젝션 렌즈(24)에 의해 세 개의 색 광선들을 포함하는 색 광선(L)으로 투사된다.

또한, 상기 투사형 화상 표시 장치(10)는 광원(12), 콘덴서 렌즈(condenser lens)(14), 다이크로익 필터(dichroic filter)(16a, 16b, 16c, 16d), 미러(18a, 18b), 그리고 필드 렌즈(field lens)(22a, 22b, 22c)를 포함한다.

상기 투사형 화상 표시 장치(10)에 통상적으로 사용되는 광원은 백색광을 방출하는 금속 할로겐 램프(metal halide lamp)(12)이다. 콘덴서 렌즈(14)는 볼록 렌즈와 같은 작용을 하는 렌즈로서, 상기 램프(12)로부터 방출되는 광선을 그 초점에 집중시키는 역할을 한다.

다이크로익 필터(16a, 16b, 16c, 16d)는 빛을 파장에 의해서 선택적으로 통과시키는 광 필터로서, 램프(12)로부터 방출된 백색광을 3원색 광, 즉 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B)으로 분리하는 역할을 한다.

이하, 도 1을 참조하여 종래의 투사형 화상 표시 장치(10)의 작동 원리를 설명한다.

먼저, 램프(12)로부터 백색광이 방출된 후, 이 백색광은 콘덴서 렌즈(14)에 의해 집속되어 제1 다이크로익 필터(16a)로 조사된다. 이러한 백색광 중에서, 녹색광(G) 및 청색광(B)은 제1 다이크로익 필터(16a)를 통과하는 반면, 적색광(R)은 제1 다이크로익 필터(16a)에 의해 반사된다. 이 적색광(R)은 제1 미러(18a)에 의해 반사되어 R-필드 렌즈(22a)로 입사된다. R-필드 렌즈(22a)를 통과한 적색광(R)은 R-액정판(20a)의 투과율이 변함에 따라 상기 R-액정판(20a)을 통과한 후, 제3 다이크로익 필터(16c)로 조사된다. 상기 제3 다이크로익 필터(16c)는 적색광(R)은 투과시키고 녹색광(G)은 반사시키는 광 필터이므로, 상기 적색광(R)은 제3 다이크로익 필터(16c)를 투과하여 제4 다이크로익 필터(16d)에 조사된다.

한편, 제1 다이크로익 필터(16a)에 의해 투과된 녹색광(G) 및 청색광(B)은, 제2 다이크로익 필터(16b)에 의해 녹색광(G)이 반사되고 청색광(B)은 투과된다. 상기 녹색광(G)은 G-필드 렌즈(22b)를 통과한 후, G-액정판(20b)의 투과율이 변함에 따라 상기 G-액정판(20b)을 통과한다. G-액정판(20b)을 통과한 녹색광(G)은 적색광(R)을 투과시키고 녹색광(G)을 반사시키는 제3 다이크로익 필터(16c)에 의해 반사되어 제4 다이크로익 필터(16d)에 조사된다.

상기와 같이 제2 다이크로익 필터(16b)를 투과한 청색광(B)은 B-필드 렌즈(22c)를 통과한 후, B-액정판(20c)의 투과율이 변함에 따라 상기 B-액정판(20c)을 통과한다. 상기 B-액정판(20c)을 통과한 청색광(B)은 제2 미러(18b)에 의해 반사되어 제4 다이크로익 필터(16d)에 조사된다.

이러한 방식에 의하여, 제4 다이크로익 필터(16d)는 세 개의 광선들, 즉 적색, 녹색 및 청색 광선들을 합성시키고, 프로젝션 렌즈(24)는 합성된 색 광선(L)을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사한다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 액정판(20)의 구조 및 작동 원리를 설명하기 위한 개략도들이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 액정판(20)은 일정 간격으로 떨어져 있는 편광기와 검광기 및 상기 편광기와 검광기 사이의 갭에 주입되는 액정으로 이루어진다. 상기 액정으로는 트위스트 네마틱(Twisted Nematic; TN) 액정이 주로 사용되며, 상기 편광기와 검광기의 각 투과축은 서로에 대해 직각이다.

액정판(20)의 작동 원리를 살펴보면, 전압을 인가하지 않을 경우 도 2a에 도시된 바와 같이, 편광기를 투과한 입사광은 TN 액정에 의해 90°회전된 선형 편광(위상차가 mπ)으로 검광기를 투과한다. 반면에, 액정판(20)에 전압을 인가하는 경우에는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 TN 액정의 유전 이방성으로 인해 전기장 방향으로 똑바로 서게 되어 편광기를 투과한 입사광이 선형 편광되지 못한다. 검광기의 투과축은 편광기의 투과축에 대해 직각이기 때문에, 편광기를 투과한 입사광은 검광기에 의해 완전히 막혀서 투과되지 못한다.

일반적으로 입사광은 편광되지 않은 광이지만, 편광기를 통과하면서 편광되어진다. 편광된 빛은 크게 P-편광과 S-편광으로 구성되는데, P-편광은 경계면에 수직이고 입사파의 파수 벡터에 의하여 정의되는 입사 평면 내에 편광된 파의 성분을 의미하며, S-편광은 입사 평면에 수직으로 편광된 파의 성분을 의미한다. 상기 액정판(20)에 전압을 인가하지 않을 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이 편광기의 편광 방향이 P-편광 방향일 때에는 S-편광은 편광기로부터 흡수되는 반면 P-편광은 편광기를 투과한다. 투과된 P-편광은 상기 TN 액정에 의해 90°회전되어 S-편광으로 바뀌면서 검광기를 투과한다.

전술한 바와 같이 종래의 투사형 화상 표시 장치에서는, 액정판의 편광기에 의해 하나의 편광 성분, 즉 S-편광 또는 P-편광만이 투과되어 프로젝션 렌즈에 의해 스크린 상에 투사된다. 일반적으로, 액정판을 사용하는 투사형 화상 표시 장치의 광효율(light utilization efficiency)은 광 콜리메이션 광학계(light collimation optics)와 액정판에 의해 주로 영향받는다. 상술한 바와 같은 종래의 투사형 화상 표시 장치에서는, 투과형 액정판의 편광기에 의해 항상 하나의 편광 성분, 즉 S-편광 또는 P-편광이 손실되므로 광효율이 현저히 떨어지게 된다.

또한, 상술한 종래의 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 네 개의 다이크로익 필터를 사용하여 색 분리 및 합성을 수행하므로 색 분리/합성계의 크기가 커진다. 따라서, 광학계를 콤팩트하게 구성하기가 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 광효율을 증가시키고 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있는 투사형 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 투사형 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 2a 및 2b는 도 1에 도시된 투사형 화상 표시 장치에 사용되는 액정판의 구조 및 작동 원리를 설명하기 위한 개략도들이다.

도 3은 본 발명에 의한 투사형 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 4 내지 도 6은 도 3의 장치에 있어서, 적색, 녹색 및 청색 광선의 경로를 설명하기 위한 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 투사형 화상 표시 장치 102 : 램프

104 : 콘덴서 렌즈 106 : 편광기

108 : 광 파이프 110 : 편광 빔 스플리터

112, 114 : 다이크로익 필터 116 : 전반사 면

118, 120, 122 : λ/4 판 124, 126, 128 : 액정판

130 : 프로젝션 렌즈

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광선을 방출하기 위한 광원, 화상을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈, 세 개의 반사형 광변조기들, 편광기, 광파이프, 그리고 세 개의 λ/4 판들을 포함하는 투사형 화상 표시 장치를 제공한다.

상기 광변조기들은 각기 적색, 녹색 및 청색 광선에 대응되며, 상기 편광기는상기 광원으로부터 방출된 광선을 편광시키는 기능을 수행한다. 상기 광파이프는, 상기 편광기에 의해 얻어진 편광을 적색, 녹색 및 청색 편광으로 분리하여 대응되는 광 변조기에 조사하고 각각의 광 변조기를 통과한 적색, 녹색 및 청색 편광을 상기 프로젝션 렌즈로 보내기 위한 두 개의 다이크로익 필터와 편광 빔 스플리터로 이루어진 제1 면 그리고 전반사면인 제2 면을 포함한다. 상기 세 개의 λ/4 판들은 상기 광 파이프의 제3 면에 일체화되어 상기 다이크로익 필터들에 의해 얻어진 적색, 녹색 및 청색 편광의 위상을 지연시켜 대응되는 광 변조기에 조사한다.

본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 광원으로부터 방출된 백색광이 편광기에 의해 P-편광이나 S-편광으로 편광된 후 광 파이프로 들어간다. 광 파이프로 들어간 백색 편광은 광 파이프의 제1 면에 형성된 편광 빔 스플리터를 투과한 후 광 파이프의 전반사 면인 제2 면에 반사되어 다시 상기 제1 면에 형성된 두 개의 다이크로익 필터에 의해 적색, 녹색 및 청색 편광으로 분리되어 세 개의 반사형 광 변조기에 입사된다. 각각의 광 변조기로부터 변조된 적색, 녹색 및 청색 편광은 다시 광 파이프의 제1 면과 제2 면에 의해 연속적으로 반사된 후 프로젝션 렌즈로 향하게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면 광 파이프를 사용함으로써 광 분포의 균일성을 향상시키고 광 손실을 경감시켜 광효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 광 파이프에 편광 빔 스플리터, 색 분리를 위한 다이크로익 필터 및 λ/4 판을 일체화시킴으로써 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)는, 광선을 방출하기 위한 광원(102), 콘덴서 렌즈(104), 편광기(106), 광 파이프(108), 편광 빔 스플리터(Polarized Beam Splitter; PBS) 면(110), 제1 다이크로익 필터(112), 제2 다이크로익 필터(114), 전반사 면(116), 제1 λ/4 판(118), 제2 λ/4 판(120), 제3 λ/4 판(122), B-모듈(124), R-모듈(126), G-모듈(128), 그리고 프로젝션 렌즈(130)를 포함한다.

상기 광원(102)은, 바람직하게는, 프로젝션용 금속 할로겐 램프로서 스펙트럼에서 장파장을 갖는 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 콘덴서 렌즈(104)는 볼록 렌즈와 같은 작용을 하는 렌즈로서, 상기 광원(102)으로부터 방출되는 광선을 그 초점에 집중시키는 역할을 한다.

상기 편광기(106)는 광원(102)의 광축 상에 위치하며, 바람직하게는, 상기 램프에서 나오는 P+S파를 P-편광으로 변환시키는 역할을 한다.

광 파이프(108)는, 상기 편광 빔 스플리터(110)와 제1 다이크로익 필터(112) 및 제2 다이크로익 필터(114)로 이루어진 제1 면과 전반사면인 제2 면(116), 그리고 광원(102)의 광축에 대해 평행한 제3 면을 포함한다. 편광 빔 스플리터(110)는 편광기와 빔 스플리터의 역할을 동시에 수행할 수 있게 제작된 것으로, 그 입사 평면에 수직한 전기장 벡터인 S-편광을 직각 방향으로 반사시키고 입사 평면과 나란한 전기장 벡터인 P-편광을 투과시킨다. 바람직하게는, 상기 제1 다이크로익 필터(112)는 청색광(B)을 투과시키고 적색광(R) 및 녹색광(G)을 반사시키며, 제2 다이크로익 필터(114)는 적색광(R)을 투과시키고 녹색광(G)을 반사시킨다.

또한, 상기 광 파이프(108)는 광 손실을 경감시키기 위해 비집속 전송이나 반사를 이용하는 광 전송 요소로서, 빛을 보다 균일하게 분배시키기 위해 사용된다. 구체적으로, 광 파이프(108)는, 램프로부터 방출되는 원형 광선이 스톱이나 렌즈와 같은 광학 구성물을 통과할 때 그 일부분이 상기 광학 구성물의 엣지부에서 손실되는 것을 방지하기 위하여 상기 원형 광선의 손실 부위를 미리 컷팅하여 광 손실을 경감시키고, 전반사 면을 이용하여 빛의 각도 분배를 재분배하는 변환기(scrambler)의 역할을 하며, 램프의 후면에 위치한 반사경(reflector)에 의해 야기되는 색 이동(color shift)을 감소시키는 역할을 한다.

제1 λ/4 판(118), 제2 λ/4 판(120) 및 제3 λ/4 판(122)은 편광 상태의 광을 위상차가 90°가 되도록 반전시키는 역할을 한다. 예를 들어, 선형 편광된 광이 λ/4 판을 나오게 되면 λ/4 판의 굴절률 이방성으로 인하여 좌원 또는 우원 편광된 광이 된다. 바람직하게는, 상기 제1 λ/4 판(118), 제2 λ/4 판(120) 및 제3 λ/4 판(122)은 광 파이프(108)의 제3 면에 일체화된다.

상기 세 개의 B-모듈(124), R-모듈(126) 및 G-모듈(128)은, 바람직하게는, 반사형 액정판이다. 상기 B-모듈(124), R-모듈(126) 및 G-모듈(128) 대신에 다른 종류의 반사형 광 변조기를 사용할 수 있음은 물론이다.

프로젝션 렌즈(130)는 광 파이프(108)에 의해 합성된 색 광선(colored light; L)을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하는 역할을 한다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)의 작동 원리를 보다 상세하게 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)에 있어서, 적색, 녹색 및 청색 광선의 경로를 설명하기 위한 개략도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 금속 할로겐 램프(102)로부터 백색광이 방사된 후, 이 백색광은 콘덴서 렌즈(104)에 의해 집속되어 편광기(106)에 조사된다. 상기 편광기(106)는 P+S파를 P-편광으로 변환시키므로, 편광기(106)를 투과한 P-편광은 광 파이프(108)의 편광 빔 스플리터 면(110)에 입사한다. 편광 빔 스플리터 면(110)을 투과한 P-편광은 전반사면(116)에 의해 반사된 후 제1 다이크로익 필터 면(112)에 입사된다. 제1 다이크로익 필터 면(112)은 청색광(B)을 투과시키고 적색광(R) 및 녹색광(G)을 반사시키므로, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 다이크로익 필터 면(112)을 투과한 청색 P-편광(Bp)은 제1 λ/4 판(118)에 입사된다. 상기 제1 λ/4 판(118)에 입사된 선형 청색 P-편광(Bp)은 위상차가 1/4 파장으로 바뀌어 좌원 또는 우원 편광으로 변한 후, 상기 제1 λ/4 판(118)의 후면에 위치한 반사형 B-모듈(124)에 입사된다. 상기 좌원 또는 우원 편광은 B-모듈(124)의 반사율이 변함에 따라 상기 B-모듈(124)에 의해 반사되어 다시 우원 또는 좌원 편광으로 변한 후, 상기 제1 λ/4 판(118)으로 역 입사되어 제1 다이크로익 필터 면(112)으로부터 제1 λ/4 판(118)으로 입사된 선형 청색 P-편광(Bp)에 대해 위상차가 90°가 됨으로써 선형 청색 S-편광(Bs)으로 변하게 된다. 이렇게 얻어진 청색 S-편광(Bs)은 제1 다이크로익 필터 면(112)을 투과한 후, 전반사면(116)에 의해 반사되어 편광 빔 스플리터 면(110)에 입사된다. 편광 빔 스플리터 면(110)은 S-편광을 반사시키므로, 반사된 청색 S-편광(Bs)은 프로젝션 렌즈(130)로 향한다.

광 파이프(108)의 제1 다이크로익 필터 면(112)을 투과한 적색 및 녹색 P-편광(Rp, Gp)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 다이크로익 필터 면(114)에 입사된다. 제2 다이크로익 필터 면(114)은 적색광(R)을 투과시키고 녹색광(G)을 반사시키므로, 제2 다이크로익 필터 면(114)을 투과한 적색 P-편광(Rp)은 제2 λ/4 판(120)에 입사된다. 상기 제2 λ/4 판(120)에 입사된 선형 적색 P-편광(Rp)은 위상차가 1/4 파장으로 바뀌어 좌원 또는 우원 편광으로 변한 후, 상기 제2 λ/4 판(120)의 후면에 위치한 반사형 R-모듈(126)에 입사된다. 상기 좌원 또는 우원 편광은 R-모듈(126)의 반사율이 변함에 따라 상기 R-모듈(126)에 의해 반사되어 다시 우원 또는 좌원 편광으로 변한 후, 상기 제2 λ/4 판(120)으로 역 입사되어 선형 적색 S-편광(Rs)으로 변하게 된다. 이렇게 얻어진 적색 S-편광(Rs)은 제2 다이크로익 필터 면(114)을 투과한 후, 적색광을 반사시키는 제1 다이크로익 필터 면(112)에 의해 반사되고, 계속해서 전반사 면(116)에 의해 반사되어 편광 빔 스플리터 면(110)에 입사된다. 상기 편광 빔 스플리터 면(110)은 S-편광을 반사시키므로, 반사된 적색 S-편광(Rs)은 프로젝션 렌즈(130)로 향한다.

광 파이프(108)의 제2 다이크로익 필터 면(114)에 의해 반사된 녹색 P-편광(Gp)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 전반사 면(116)에 의해 반사되어 제3 λ/4 판(122)에 입사된다. 상기 제3 λ/4 판(122)에 입사된 선형 녹색 P-편광(Gp)은 위상차가 1/4 파장으로 바뀌어 좌원 또는 우원 편광으로 변한 후, 상기 제3 λ/4 판(122)의 후면에 위치한 반사형 G-모듈(128)에 입사된다. 상기 좌원 또는 우원 편광은 G-모듈(128)의 반사율이 변함에 따라 상기 G-모듈(128)에 의해 반사되어 다시 우원 또는 좌원 편광으로 변한 후, 상기 제3 λ/4 판(122)으로 역 입사되어 선형 녹색 S-편광(Gs)으로 변하게 된다. 이렇게 얻어진 녹색 S-편광(Gs)은 전반사면(116), 제2 다이크로익 필터 면(114) 및 제1 다이크로익 필터 면(112)에 의해 연속적으로 반사되어 편광 빔 스플리터 면(110)에 입사된다. 상기 편광 빔 스플리터 면(110)은 S-편광을 반사시키므로, 반사된 녹색 S-편광(Gs)은 프로젝션 렌즈(130)로 향한다.

이러한 방식으로 광 파이프(108)를 통과한 적색, 녹색 및 청색 광선은 프로젝션 렌즈(130)에 의해 스크린 상에 투사되어 그에 대응되는 컬러 화상을 표시한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 광 파이프를 사용함으로써 광 분포의 균일성을 향상시키고 광 손실을 경감시켜 광효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 광 파이프에 편광 빔 스플리터, 색 분리를 위한 다이크로익 필터 및 λ/4 판을 일체화시킴으로써 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다. 더욱이, 광원의 전면에 배치한 편광기에 의해 하나의 편광 성분을 결정한 후 액정판에 조사하므로, 편광 효과를 극대화시켜 광효율을 크게 증가시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

광선을 방출하기 위한 광원(102);

화상을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(130);

적색, 녹색 및 청색 광선에 대응되는 세 개의 반사형 광 변조기들(124, 126, 128);

상기 광원(102)으로부터 방출된 광선을 편광시키기 위한 편광기(106);

상기 편광기(106)에 의해 얻어진 편광을 적색, 녹색 및 청색 편광으로 분리하여 대응되는 상기 세 개의 반사형 광 변조기들(124, 126, 128)에 조사하고 각각의 광 변조기들(124, 126, 128)을 통과한 적색, 녹색 및 청색 편광을 상기 프로젝션 렌즈(130)로 보내기 위한 두 개의 다이크로익 필터들(112, 114)과 편광 빔 스플리터(110)로 이루어진 제1 면과, 전반사면인 제2 면(116)을 포함하는 광 파이프(108); 그리고

상기 광 파이프(108)의 제3 면에 형성되고, 상기 다이크로익 필터들(112, 114)에 의해 얻어진 적색, 녹색 및 청색 편광의 위상을 지연시켜 대응되는 광 변조기들(124, 126, 128)에 각기 조사하기 위한 세 개의 λ/4 판들(118, 120, 122)을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 광 파이프(108)의 제1 면은 상기 광 파이프(108)의 내부에서 상기 광원(102)의 광축에 대해 사선 방향으로 형성되고, 상기 광 파이프(108)의 제1 면에 형성된 상기 편광 빔 스플리터(110)는 상기 광원(102)의 광축 상에 위치하며, 상기 광 파이프(108)의 제3 면은 상기 광원(102)의 광축에 대해 평행하게 형성되고, 상기 반사형 광 변조기들(124, 126, 128)은 모듈인 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.