KR20010089697A - Optical assembly for reflective light valves - Google Patents

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KR20010089697A
KR20010089697A KR1020017008059A KR20017008059A KR20010089697A KR 20010089697 A KR20010089697 A KR 20010089697A KR 1020017008059 A KR1020017008059 A KR 1020017008059A KR 20017008059 A KR20017008059 A KR 20017008059A KR 20010089697 A KR20010089697 A KR 20010089697A
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KR1020017008059A
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궉호이싱
리우슈
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존슨 테렌스 레슬리
쿠옥 호이 싱
바르인텔리전트(비브이아이) 리미티드
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Abstract

본 발명은 반사광 밸브 이용한 투사 디스플레이 시스템을 위한 콤팩트한 편광 무반응 프리즘 어셈블리에 관한 것이다.The present invention relates to a compact polarization unreacted prism assembly for a projection display system using a reflected light valve.

상기 시스템은 특수한 형상 즉 일구현예로서 사다리꼴 형상을 포함하는 3개의 코팅된 프리즘을 갖는 3색 프리즘 어셈블리와, 빔 분할기를 포함한다.The system includes a tricolor prism assembly having three coated prisms, including a trapezoidal shape in a specific shape, in one embodiment, and a beam splitter.

최소의 편광 무감도를 갖으며 가장 좋은 칼라 분할과 재결합을 위하여 상기 프리즘의 각도는 최적화되어 있다.The angle of the prism is optimized for best color separation and recombination with minimal polarization sensitivity.

상기 어셈블리는 반사 LCD 투사기를 위한 콤팩트하고 효율적인 광학배열을 형성한다.The assembly forms a compact and efficient optical arrangement for a reflective LCD projector.

Description

반사 광 밸브용 광학 어셈블리{Optical assembly for reflective light valves}[0001] Optical assembly for reflective light valves [0002]

종래의 투사 디스플레이는 주로 액티브 매트릭스(active martix) LCD 패널과 같은 투과 광 밸브를 채용하고 있다.Conventional projection displays employ mainly transmissive light valves such as active matrix LCD panels.

반면에, 반사 모드 광 밸브는 높은 구경비, 높은 광 효율과 양호한 품질의 투사 이미지와 같은 장점을 제공한다.On the other hand, reflective mode light valves offer advantages such as high aperture ratio, high light efficiency and good quality projection images.

반사 액정 광 밸브(LCLV:Liquid Crystal Light Valve)를 기반으로 하는 레이져 스케일 투사 시스템은 성공적으로 개발 및 제조되어 왔다.Laser-scale projection systems based on Liquid Crystal Light Valves (LCLV) have been successfully developed and manufactured.

최근에는, CMOS 액정 광 밸브를 기반으로 하는 크리스탈린 실리콘(crystalline silicon)이 바람직하게 사용되고 있다. 이 크리스탈린 실리콘은 칩상에 CMOS 회로의 충분한 집적과 대량생산에 적합한 장점을 제공한다.In recent years, crystalline silicon based on a CMOS liquid crystal light valve is preferably used. This crystalline silicon offers the advantages of sufficient integration and mass production of CMOS circuits on the chip.

이와 같이 새로운 급의 광 밸브를 위하여 콤팩트한 광학 시스템을 필요로 한다.Thus, a compact optical system is required for a new-class light valve.

반사 투사 시스템에 있어서, 시준 광원(collimated light source)이 두 개의 이색 칼라 필터(제1청색필터와 제2적색필터)에 의하여 3개의 주된 칼라로 분할되어진다.In a reflective projection system, a collimated light source is divided into three primary colors by two dichroic color filters (a first blue filter and a second red filter).

다음으로, 상기 광빔들은 서로 다른 광학 경로를 따라 일치된 광 밸브를 향하게 된다.Next, the light beams are directed to the light valves aligned along different optical paths.

반사된 광 빔은 변화된 편광을 갖으면서, 두 개의 이색 필터를 사용하여 재결합되어진다. 이러한 필터는 동일한 칼라 분리 필터의 열 또는 서로 다른 필터이다.The reflected light beam is recombined using two dichroic filters, with the changed polarization. These filters are the same color separation filters or different filters.

반사된 광은 PBS를 이용하여 입사광으로부터 분리되고, 최종적으로 스크린상에 투사되어진다.The reflected light is separated from the incident light using PBS and finally projected onto the screen.

미국 특허 4,687,301에는 칼라 분리-재결합 광학 어셈블리가 공개되어 있다.U.S. Patent No. 4,687,301 discloses a color separation-recombination optical assembly.

굴절률 정합유체에 담겨진 이색 필터는 칼라 분리와 재결합에 모두 사용된다. 청색 필터상의 입사각은 24°이고, 동시에 적색 필터상의 입사각은 12 °이다.The dichroic filter contained in the refractive index matching fluid is used for both color separation and recombination. The incident angle on the blue filter is 24 占 and the incident angle on the red filter is 12 占.

미국 특허 4,969,730에는 칼라 분할 프리즘으로 알려져 있는 3색-프리즘 어셈블리가 기술되어 있다. 상기 프리즘은 칼라 분리기와 칼라 재결합기의 역할을 모두 수행한다.U.S. Patent 4,969,730 describes a tri-color-prism assembly known as a color splitting prism. The prism functions as both a color separator and a color re-combiner.

미국 특허 4,687,301에 공개되어 있는 원리와 본 발명은 동일하지만 제조의 용이성에 관하여 크게 향상된다. 청색 필터와 적색 필터는 상기 프리즘의 표면상에 코팅되어진다. 입사각은 모두 30°이고, PBS가 편광 변조된 반사 빔으로부터 입사빔을 분리시키는데 사용된다.The principle disclosed in U.S. Patent 4,687,301 is identical to the present invention, but greatly improves with respect to ease of manufacture. A blue filter and a red filter are coated on the surface of the prism. The incident angles are all 30 degrees, and the PBS is used to separate the incident beam from the polarization-modulated reflected beam.

미국 특허 5,644,432에는 동일한 3색 프리즘 어셈블리로 구성된 칼라 분리기와 재결합기가 있는 투사 시스템이 기술되어 있다.U.S. Patent No. 5,644,432 discloses a projection system having a color separator and a recombiner comprised of the same tri-color prism assembly.

PBS가 반사광 빔과 입사광 빔을 분리시키는데 사용된다. 이 경우에 청색 필터에는 에어갭이 없기 때문에 3색 프리즘은 서로 붙을 수 있다.PBS is used to separate the reflected light beam and the incident light beam. In this case, since there is no air gap in the blue filter, the tri-color prisms can stick to each other.

청색과 적색의 이색 필터는 반사 렌즈용 짧은 후방 작동 거리를 유지하기 위하여 30°의 큰 입사각을 갖는다.The blue and red dichroic filters have a large incidence angle of 30 ° to maintain a short rear working distance for the reflective lens.

풀 칼라 반사 모드 LCLV 투사의 광학 시스템은 다음과 같은 특징이 따라야만 한다. (1)큰 시스템 광학 불변성, 또는 LCLV를 갖는 시스템 이텐듀(etandue)를 의미하는 큰 출력 광 플럭스(flux), (2)이중-편광 사용, (3)독자적으로 편광된 고효율 칼라 분리와 재결합, (4)콤팩트하고 작은 반사렌즈용 역촛점.Full Color Reflective Mode The optical system of the LCLV projection must conform to the following features. (1) large system optical invariance, or (2) large output light flux, meaning that the system with LCLV signifies the etendue, (2) the use of double-polarized light, (3) (4) Inverted focus for compact, small reflective lenses.

기존의 칼라 분리 및 재결합 프리즘은 이러한 필요조건들을 요구하지 않는다.Conventional color separation and recombination prisms do not require these requirements.

따라서, 본 발명의 목적은 이색 코팅재를 향하여 작은 입사각을 갖는 칼라 분할 재결합 프리즘을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a color splitting recombination prism having a small angle of incidence towards a dichroic coating.

현재 액정 투사 디스플레이는 이미지 발생기로서 주로 투과 LCD 광밸브를 기반으로 한다. 이러한 종류의 LCD 투사기의 단점은 LCD패널의 구경비(AR)가 작다는데 있다. 광밸브의 분해능이 증가할수록 구경비는 보다 작게 된다.Currently, liquid crystal projection displays are image generators primarily based on transmissive LCD light valves. A drawback of this type of LCD projector is that the aperture ratio (AR) of the LCD panel is small. As the resolution of the light valve increases, the aperture ratio becomes smaller.

예를들어, SVGA디스플레이용 구경비(AR)가 약 0.67이고, XGA LCD패널용 구경비는 약 0.5이다.For example, the aperture ratio (AR) for the SVGA display is about 0.67 and the aperture ratio for the XGA LCD panel is about 0.5.

낮은 광 효율외에, 낮은 구경비(AR)가 픽셀(pixelation)를 발생시키는 트랜지스터를 감출 수 있도록 블랙 매트릭스(black matrix)를 요구한다.In addition to low optical efficiency, a low aperture ratio (AR) requires a black matrix to be able to hide the transistors that cause pixelation.

따라서, 디픽셀(depixelization)이 필요하고, 광학 시스템 설계에 복잡성이 따른다.Therefore, depixelization is required, and optical system design is complicated.

이러한 투과 투사기에 있어서, 서로 다른 칼라 필터 열이 3개의 주된 칼라로 입력광을 분리하는데 사용되고, LCD 광 밸브를 지난후 재결합시키는데 사용된다.In such a transmissive projector, different color filter columns are used to separate input light into the three primary colors, and are used to recombine after passing the LCD light valve.

상기 칼라 재결합기는 대개 X-입방체로 수행된다.The color recombiner is usually performed in an X-cube.

반사 모드 실리콘 CMOS 액정 광 밸브는 투과 LCD 패널의 낮은 구경비(AR)가 갖는 단점을 해결할 수 있다.The reflective mode silicon CMOS liquid crystal light valve can overcome the disadvantage of low aperture ratio (AR) of the transmissive LCD panel.

CMOS LCD 를 기반으로 하는 실리콘의 구경비(AR)는 분해능에 관계없이 92%정도로 높다. 이는 트랜지스터가 픽셀상의 반사 거울 아래쪽에 감추어져 있기 때문이다.The aperture ratio (AR) of silicon based on CMOS LCD is as high as 92% regardless of resolution. This is because the transistor is hidden underneath the reflective mirror on the pixel.

따라서, 광 효율과 투사된 이미지의 품질이 크게 향상되어진다. 반사 광 밸브의 투사기 광학은 투과 광학보다 복잡하게 되어 있다. 하나의 고려사항은 광 경로에서 S 및 P 편광의 변화이다.Thus, the optical efficiency and the quality of the projected image are greatly improved. The projector optics of the reflective light valve are more complex than the transmissive optics. One consideration is the variation of S and P polarization in the optical path.

풀 칼라 투사기는 하나의 반사 LCD 패널을 채용한 시간 순차적 타입이거나, 동시에 3가지 주된 칼라를 갖는 3-패널 타입이다. 여기서는 3-패널 타입과 관련되어 적용된다.A full color projector is either a time-sequential type employing a reflective LCD panel or a three-panel type having three main colors at the same time. This applies in relation to the 3-panel type.

일반적으로 투사기는 입력 백광원(white light source(arc lamp))으로부터 주된 칼라를 분리할 수 있도록 광학 서브-시스템과, 반사 광 밸브에 의하여 변조된 후 3개의 주된 칼라를 재조합시키는 별도의 서브-시스템을 필요로 한다.Generally, the projector includes an optical sub-system for separating the main color from an input white light source (arc lamp), and a separate sub-system for recombining the three main colors after being modulated by the reflected light valve need.

칼라 분리기와 칼라 결합기는 동일한 광학 아이템이거나, 또는 물리적으로 서로 다른 것이다. 콤팩트한 투사 시스템에는 물리적으로 서로 다른 것이 바람직하다.The color separator and the color combiner are the same optical item or physically different. Physically different from a compact projection system is desirable.

칼라 투사기를 기반으로 하는 반사 광 밸브용 광학 서브어셈블리의 몇가지 설계안이 있다. 반사 광 밸브용 기초 요소는 S-편광을 반사시키고, P-편광을 투과시키는 편광 빔 분할기(PBS)이다.There are several designs of optical subassemblies for reflective light valves based on color projectors. The basic element for a reflected light valve is a polarizing beam splitter (PBS) that reflects S-polarized light and transmits P-polarized light.

대부분의 설계에 있어서, 3PBS는 3개의 주된 칼라 패널로 사용될 수 있다.For most designs, 3PBS can be used with three main color panels.

칼라 분리 및 칼라 재결합은 투과 투사기와 유사한 셋팅된 필터를 분리하게 된다. 도 1은 기본적인 구성을 보여준다. 이색 반사기는 적색과 청색 광을 반사시키는데 사용된다.Color separation and color recombination will separate a set filter similar to a transmissive projector. Figure 1 shows a basic configuration. Dichroic reflectors are used to reflect red and blue light.

R,G,B 채널은 3개의 PBS와 3개의 광 밸브로 보내어진다. 다음으로, 이미지-변조된 반사 광은 투사를 위하여 칼라 재결합용 X-프리즘으로 보내어진다.The R, G, and B channels are sent to three PBSs and three light valves. Next, the image-modulated reflected light is directed to an X-prism for color recombination for projection.

X-프리즘의 반사 코팅재는 S-편광용에 가장 적합하게 작용하기 때문에, 반파 플레이트는 반사 LCD로부터 P-편광을 회전시킬 수 있도록 적색 및 청색 채널을 필요로 한다. 따라서, 이러한 시스템은 상당히 복잡하다.Because the reflective coating of the X-prism works best for S-polarizations, the half-wave plate requires red and blue channels to rotate the P-polarized light from the reflective LCD. Thus, such a system is quite complex.

본 발명은 풀 칼라 디스플레이(full colour display)의 반사 모드 광 밸브(light valve)용 광학 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콤팩트하고 높은 광학적 효율을 갖는 3색 프리즘 어셈블리(TPA:trichroic prism assembly)와 편광 빔 분할기(PBS:polarizing beam splitter)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system for a reflection mode light valve of a full color display and more particularly to a trichroic prism assembly (TPA) having a compact and high optical efficiency To a polarizing beam splitter (PBS).

상기 TPA와 PBS의 조합이 콤팩트한 투사 시스템(compact projection system)을 형성할 수 있도록 대물렌즈와 LCD 패널 또는 기타 다른 종류의 반사 광 밸브 사이에 배열된다.The combination of TPA and PBS is arranged between an objective lens and an LCD panel or other type of reflected light valve to form a compact projection system.

도 1은 편광에 의한 이색성 코팅의 감도를 나타내는 그래프로서, 입사각이 변화됨에 따라 변동되는 분광 반사율은 (a),(b),(c)에 도시한 바와 같다.FIG. 1 is a graph showing the sensitivity of a dichroic coating by polarized light. The spectral reflectances varying as the angle of incidence is changed are as shown in (a), (b) and (c).

도 2는 전형적인 투사 시스템을 나타내는 개략도.2 is a schematic diagram illustrating an exemplary projection system;

도 3은 칼라 분할/재결합 어셈블리를 상세하게 나타낸다.Figure 3 details the color splitting / recombination assembly.

도 4는 비-입방(non-cubic)의 편광 빔 분할기를 나타낸다.Figure 4 shows a non-cubic polarizing beam splitter.

도 5는 종래의 배열을 이용한 반사 칼라 투사기용 광학 시스템을 나타낸다.5 shows an optical system for a reflective color projector using a conventional arrangement.

도 6은 3색 프리즘 어셈블리을 채용한 반사 칼라 투사 디스플레이용 광학 시스템을 나타낸다.Figure 6 shows an optical system for a reflective color projection display employing a tricolor prism assembly.

도 7은 (a)16°,(b)30°,(c)45°의 입사각에 따라 적색과 청색 에지 반사 코팅재용으로 측정된 분광 반사율을 나타내고, 실선은 P-편광을, 점선은 S-편광을 나타낸다.Figure 7 shows the spectral reflectance measured for the red and blue edge reflective coatings according to (a) 16 °, (b) 30 °, (c) 45 ° incident angle, solid lines indicate P- Polarized light.

도 8은 새로운 비-입방(non-cubic) PBS를 갖는 새로운 3색 프리즘 어셈블리를 나타낸다.Figure 8 shows a new tricolor prism assembly with a new non-cubic PBS.

본 발명의 첫번째 양태에 따르면, 비입방(non-cubic) 배열을 갖는 편광 빔 분할기를 제공하는데 있고, 그 배열은 이색 코팅재 또는 필터에 대한 입사각이 작게 유지되도록 한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a polarizing beam splitter having a non-cubic arrangement, the arrangement of which ensures that the angle of incidence for the dichroic coating or filter is kept small.

상기 분할기는 그 구성배열이 사다리꼴 형상을 이룬다.The divider has a trapezoidal configuration.

본 발명의 두번째 양태에 따르면, 칼라 분리기 및 칼라 재결합기로서 채택된 프리즘 어셈블리와, 다수의 반사 광 밸브를 포함하는 풀 칼라 투사 디스플레이용 장치를 제공하는데 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a prism assembly employed as a color separator and a color re-combiner, and an apparatus for a full color projection display comprising a plurality of reflective light valves.

상기 프리즘 어셈블리는 3색성이다.The prism assembly is tricolor.

다음의 계산식은 이색 코팅제에 대한 광선의 입사각이 가능한 작게 유지된 광학 서브-시스템을 제공하는 본 발명을 설명하고 있다. 이는 편광 분리 현상에 따른 것이다.The following equation describes the present invention to provide an optical sub-system in which the angle of incidence of the light to the dichroic coating is kept as small as possible. This is due to the polarization separation phenomenon.

이색 필터를 형성하는데 사용되는 유전체 다단층 광학 코팅재는 항상 높은 굴절률층(H)의 주기적인 적층과 낮은 굴절률층(L)으로 구성된다.The dielectric multi-layer optical coating material used to form the dichroic filter always consists of a periodic laminate of a high refractive index layer (H) and a low refractive index layer (L).

의 경우, In the case of,

반사 광은 다음과 같은 식으로 표현된다.The reflected light is expressed by the following equation.

(I) (I)

여기서은 반사광의 대역폭을 나타내고,은 각각 H와 L층의 유효 어드미턴스를 나타내며, 또은 입사각의 작용과 광의 편광 상태를 나타낸다.here Represents the bandwidth of the reflected light, Wow Represent the effective admittance of the H and L layers, respectively, and Wow Represents the action of the incident angle and the polarization state of light.

S-편광0용과 P-편광용이다.For S-polarization 0 And P-polarization to be.

여기서 I=H 또는 L과는 각 필름에서의 굴절각이다.Where I = H or L Is the refraction angle in each film.

상기와 입사각 θ간의 관계식은 보통로 주어진다.remind And the incident angle [theta] .

이하, 본 발명을 구현하는 프리즘 어셈블리와 비-편광 빔 분할기를 첨부도면을 참조로 실시예로서 설명한다.Hereinafter, a prism assembly and a non-polarizing beam splitter embodying the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

얇은 필름의 유효한 어드미턴스(admittance) η 는 입사각 θ의 변화에 따라 변동된다.The effective admittance? Of the thin film varies with the change of the incident angle?.

S-편광의 분광 반사율과 P-편광의 분광 반사율간의 차이는 입사각이 증가하게 됨에 따라 더욱 커지게 된다.The difference between the spectral reflectance of S-polarized light and the spectral reflectance of P-polarized light becomes larger as the incident angle increases.

따라서, 큰 입사각은 S-편광의 분광 반사율 대역과 P-편광의 분광 반사율 대역 사이의 큰 분리를 유도하게 된다.Thus, a large incidence angle leads to a large separation between the spectral reflectance band of S-polarized light and the spectral reflectance band of P-polarized light.

도 1은 함께 도식된 적색 에지 필터(red edge filter)와 청색 에지 필터(blue edge filter)의 분광 반사율을 나타낸다.Figure 1 shows the spectral reflectance of a red edge filter and a blue edge filter that are schematically illustrated.

이러한 코팅제는 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)의 3원 칼라를 분리해내도록 3색 프리즘 어셈블리에 사용되어진다.These coatings are used in tricolor prism assemblies to separate red, green, and blue ternary colors.

측정에 있어서, 16°(a), 30°(b), 45°(c)(도 1)의 입사각이 각각 사용된다.In the measurement, the incident angles of 16 DEG (a), 30 DEG (b), and 45 DEG (c) (FIG.

실선으로 된 곡선은 P-편광에 속하는 것이고, 점선으로 된 곡선은 S-편광용이다. 상기 코팅은 공기와 글래스(n=1.5163) 사이에 취해진다.The solid curved line belongs to P-polarized light and the dotted curved line is for S-polarized light. The coating is taken between air and glass (n = 1.5163).

도 1에서 명백하게 보는 바와 같이, 입사각이 증가하게 되면, S-편광과 P-편광용 분광 반사율은 점점 더 달라지게 된다.As can be clearly seen in FIG. 1, as the angle of incidence increases, the spectral reflectance for S-polarized light and P-polarized light becomes increasingly different.

이러한 현상은 반사 광 밸브(reflective light valve)가 편광 변조에 작용하기 때문에 크게 바람직하지 못하다.This phenomenon is highly undesirable because a reflective light valve acts on the polarization modulation.

편광 변화에 의거한 반사율의 변화는 투사된 스크린상에 반사된 신호의 손실을 초래하고, 칼라 조합이 변동되며, 칼라의 충실도를 떨어뜨리게 된다.A change in reflectance based on a change in polarization causes loss of reflected signals on the projected screen, variation in color combination, and reduced color fidelity.

45°곡선(c)는 X-입방체 칼라 분리기 또는 재결합기의 경우와 일치한다.The 45 ° curve (c) corresponds to the case of the X-cube color separator or recombiner.

상기 X-입방체는 칼라 분리기와 칼라 재결합기로서 사용될 수 없음이 명백하다.It is clear that the X-cube can not be used as a color separator and as a color remover.

반면에 도 1에서 보는 바와 같이 16°(a) 입사각은 수용가능하고, 이는 본 발명에서 달성된 입사각이다.On the other hand, as shown in Fig. 1, the 16 [deg.] (A) incident angle is acceptable, which is the incident angle achieved in the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 구현예를 나타낸다. 이는 반사 광 밸브를 채용한 투사 시스템을 나타내고 있다.Figure 2 shows a preferred embodiment of the present invention. This shows a projection system employing a reflective light valve.

3개의 광 밸브(13,14,15)에는 각각 적색, 녹색, 청색의 3가지 주된 칼라가 사용된다.Three primary colors of red, green, and blue are used for the three light valves 13, 14, and 15, respectively.

광원(22)이 자체 광원을 갖는 반사기와 렌즈 조합(19,21)에 의하여 먼저 시준화된다.The light source 22 is first collimated by a reflector and lens combination 19,21 having its own light source.

광밸브에 과도한 가열을 발생시키는 불필요한 적외선 방사를 제거하는데 콜드 미러(20)가 사용된다.The cold mirror 20 is used to remove unwanted infrared radiation that causes excessive heating of the light valve.

다음으로, 광선이 비-입방체, 일구현예로서 사다리꼴 형상의 PBS(17)로 투입되어진다.Next, the light beam is injected into a non-cube, in one embodiment a trapezoidal PBS 17.

상기 PBS(17)의 내면(17b)상의 코팅재는 P-편광을 투과하고, S-편광을 반사시키게 된다. 다음으로, 상기 P-편광 반사 광은 3색 프리즘 어셈블리(10,11,12)으로 투사된다.The coating material on the inner surface 17b of the PBS 17 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. Next, the P-polarized reflected light is projected onto the tricolor prism assemblies (10, 11, 12).

도 3은 3색 프리즘을 포함하는 3색 프리즘 어셈블리를 상세하게 도시한 도면이다.FIG. 3 is a detailed view of a tricolor prism assembly including a tricolor prism.

프리즘(10)이 광학 축과 직각을 이루는 입구면(10a)을 갖고, 앞서 있는 케이스가 일반적으로 광학 축에 대하여 90°-Φ10의 각도를 이룬다.The prism 10 has an entrance face 10a perpendicular to the optical axis, and the preceding case generally forms an angle of 90 - 10 with respect to the optical axis.

이는 작게 형성된 표면(10b)상에 입사각이 수용되도록 하기 위함이다.This is to allow the incident angle to be accommodated on the small-formed surface 10b.

첫번째 이색 코팅재는 상기 프리즘(10)의 표면(10b)에 코팅되어 있다. 이 코팅재는 하나의 주된 칼라를 반사시키기 위하여 코팅된 것이다.The first dichroic coating is coated on the surface 10b of the prism 10. This coating is coated to reflect one main color.

일구현예로서, 청색이 반사되고, 다른 구현예로서, 적색이 반사될 수 있다.In one implementation, blue is reflected, and in another embodiment, red may be reflected.

이때, 프리즘 안쪽으로 전체 내부 반사를 위한 임계각보다 큰 각에서 반사된 칼라가 표면(10a)상에 침투되는 것이 중요하다.At this time, it is important that the color reflected on the inside of the prism at an angle larger than the critical angle for total internal reflection penetrates onto the surface 10a.

다음으로, 전체적인 내부 반사광은 반사광 밸브(13)에 수직으로 입사되도록 표면(10c)을 통하여 배출된다. 광 밸브(13)로부터의 반사된 광은 편광으로 변조된다.Next, the entire internally reflected light is emitted through the surface 10c so as to be incident perpendicularly on the reflected light valve 13. [ The reflected light from the light valve 13 is modulated into polarized light.

상기 반사된 광은 동일한 경로를 통과하고, PBS의 표면 코팅(17b)에 침투된다. 광원의 뒤에서 반사되거나 투과되고, 광 밸브(13)의 작용에 따라 스크린에 투사된다.The reflected light passes through the same path and penetrates the surface coating 17b of the PBS. Reflected or transmitted behind the light source, and projected on the screen in accordance with the action of the light valve 13. [

따라서, 반사광은 편광 변조를 통하여 스크린으로 이미지를 유도하게 된다.Thus, the reflected light induces the image to the screen through polarization modulation.

표면(10b)에서, 투과된 광은 프리즘(11)으로 투입되고, 표면(11b)상에 침투된다. 이러한 표면은 대개 적색으로 된 하나의 칼라 구성요소가 반사되거나 에어갭(11a)을 향하게 되는 이색 필터로 코팅된다.At the surface 10b, the transmitted light enters the prism 11 and penetrates onto the surface 11b. This surface is usually coated with a dichroic filter in which one color component in red is reflected or directed to the air gap 11a.

에어 갭에서 광의 입사각은 전체 내부 반사를 발생시키게 된다. 전체 내부 반사 광은 광 밸브(15)로 보내어진다. 출구 표면(11c)은 광선과 거의 수직을 이룬다.The angle of incidence of light in the air gap causes total internal reflection. The total internal reflected light is sent to the light valve 15. The exit surface 11c is substantially perpendicular to the light beam.

상기 반사광 밸브는 상기 광선의 편광을 변조시키게 된다.The reflected light valve modulates the polarization of the light beam.

반사와 본래의 광선 경로로 복원됨에 따라, 상기 변조된 광은 PBS의 표면(17b)에 침투되어진다.As the reflection is restored to its original optical path, the modulated light is impinged on the surface 17b of the PBS.

또 다시, 상기 광선이 광 밸브의 작용에 따라 투사를 위하여 반사되거나, 투과될 것이다.Again, the light beam will either be reflected or transmitted for projection in response to the action of the light valve.

광의 마지막 칼라 구성요소는 대개 녹색으로서, 프리즘(12)을 통하여 투과되고, 광 밸브(14)를 향하게 된다.The last color component of the light is usually green, transmitted through the prism 12, and directed toward the light valve 14.

광 밸브(14)로부터의 반사광은 메인 광학 축의 뒤로 따라갈 것이다.The reflected light from the light valve 14 will follow the back of the main optical axis.

다른 구성요소와 유사하게, 상기 반사된 광도 광밸브(14)에 의하여 편광 변조됨에 의거하여 스크린에 이미지를 형성하게 된다.Similar to other components, the reflected light will form an image on the screen based on polarization modulation by the light valve 14.

모든 에어/글래스(10a,10c,11a,11c)와 프리즘(12)의 외표면은 AR 코팅재로코팅되어진다.The outer surfaces of all the air / glass 10a, 10c, 11a, and 11c and the prism 12 are coated with the AR coating material.

상기 표면(11a),(10a)의 AR코팅재는 특수한 광대역 AR코팅재이다. 이때 상변화가 이색 코팅재와 전체 내부 반사에 의하여 유도된다.The AR coating of the surfaces 11a, 10a is a special broadband AR coating. At this time, the phase change is induced by the dichroic coating and the total internal reflection.

또한, 프리즘(10),(11)간에, 그리고 프리즘(10)과 PBS(17)간에는 에어갭이 존재한다.There is also an air gap between the prisms 10 and 11 and between the prism 10 and the PBS 17. [

이러한 에어갭은 전체 내부 반사용으로 필요하다. 다른 구현예로서 특수 코팅재가 에어갭없이 다양한 칼라 구성요소의 반사용으로 사용될 수 있다.These air gaps are needed for full internal use. As another embodiment, a special coating may be used with the aid of various color components without air gaps.

3색 프리즘의 각도는 매우 중요하다. 입사각이 최소화되고, 전체 내부 반사가 달성될 수 있는 것이어야 한다.The angle of the tri-color prism is very important. The incident angle should be minimized, and the total internal reflection must be achieved.

따라서, 두 개의 이색 코팅재의 입사각(10b와 11b)이 동일하고, θ로 지시되어 있으며, 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.Therefore, the incidence angles 10b and 11b of the two dichroic coating materials are the same, indicated by?, And can be expressed by the following equations.

(2) (2)

여기서 n은 프리즘의 굴절률, NA는 투사 시스템의 수치 구경(numerical aperture)을 나타낸다.Where n is the refractive index of the prism and NA is the numerical aperture of the projection system.

따라서, 상기 프리즘의 굴절률이 1.52이고, 시스템의 수 F가 3.5이면, 상기 방정식(2)로부터 입사각은 θ는 16°가 될 수 있다. 이는 가능한 가장 작은 각도이다. 이색 필터가 서로 다른 입사각을 갖는다면 또 다른 값이 얻어질 수 있다.Therefore, if the refractive index of the prism is 1.52 and the number of systems F is 3.5, then the angle of incidence from the equation (2) can be 16 degrees. This is the smallest possible angle. If the dichroic filters have different incident angles, another value can be obtained.

다음과 같은 식으로부터 프리즘 어셈블리의 다른 각도로서, φ2=32°, φ3=74°이다. 또한 φ1은 프리즘(10)에서 전체 내부 반사를 만족시켜야 한다.As the other angles of the prism assembly from the following equation,? 2 = 32 占 and? 3 = 74 占. Further,? 1 must satisfy the total internal reflection at the prism 10.

(3) (3)

φ1이 32°이면 프리즘(10),(11)의 각도는 동일하게 될 것이다.If φ 1 is 32 °, the angles of the prisms 10 and 11 will be the same.

이는 상기 프리즘 어셈블리의 제조를 보다 용이하게 한다.This facilitates the manufacture of the prism assembly.

상기 프리즘의 크기는 프리즘 어셈블리 안쪽에 있는 3개 칼라 광선의 경로 길이와 반사 광 밸브의 크기에 의하여 결정되어진다.The size of the prism is determined by the path length of the three color light beams inside the prism assembly and the size of the reflected light valve.

또한, 입사각은 프리즘의 굴절률에 의존되어야 한다.In addition, the incident angle should depend on the refractive index of the prism.

보다 높은 굴절률을 갖는 프리즘을 사용하게 되면, 이색 코팅재의 입사각이 좀 더 감소될 수 있다.If a prism having a higher refractive index is used, the incident angle of the dichroic coating material can be further reduced.

이러한 구현예에 있어서, 상기 두 개의 이색 코팅재는 동일한 입사각을 갖는다. 이는 대량 생산 목적에 적합하다. 그러나 필수적인 조건은 아니다.In this embodiment, the two dichroic coatings have the same incident angle. It is suitable for mass production purposes. However, this is not an essential condition.

도 2로부터 편광이 분광 반사율에 미치는 영향이 매우 작다는 것이 명백하다.It is apparent from Fig. 2 that the influence of the polarization on the spectral reflectance is very small.

또한, 작은 입사각은 입사각(수신각)의 변화에 따른 반사율의 의존도를 감소시키게 된다,Also, the small incident angle reduces the dependence of the reflectance upon the change of the incident angle (receiving angle)

이색 코팅재의 큰 수신각은 프리즘 구조가 광학 시스템의 수치 구경을 개선한다는 의미이다.The large receiving angle of the dichroic coating means that the prism structure improves the numerical aperture of the optical system.

도 4는 비-입방 형상의 편광 빔 분할기를 나타낸다.Figure 4 shows a polarization beam splitter of a non-cubic shape.

상기 PBS(17)는 종래의 PBS와 동일한 우측각 프리즘과, φ=73 °의 특수각을 갖는 그밖의 부품으로 구성된다. 이는 프리즘(10)의 표면(10a)이 부합되도록 필요하다. 표면(10a),(17a)은 AR 코팅재로 코팅된다.The PBS 17 is composed of the same right angle prism as the conventional PBS and other components having a special angle of? = 73 degrees. This is necessary so that the surface 10a of the prism 10 is matched. The surfaces 10a, 17a are coated with an AR coating.

바람직한 구현예로서, PBS(17)의 재질은 BK7 글래스이고, 상기 PBS는 낮은 응력과, 짧은 파장에서 높은 투명도와, 높은 편광 효율을 갖는다.In a preferred embodiment, the material of PBS 17 is BK7 glass, and the PBS has low stress, high transparency at short wavelengths, and high polarization efficiency.

따라서, 첨부도면을 참조로 설명된 본 발명을 이용하여, 반사 광 밸브를 채용하는 풀 칼라 투사 디스플레이용 광학 서브-시스템이 제공된다.Thus, using the present invention described with reference to the accompanying drawings, there is provided an optical sub-system for a full color projection display employing a reflective light valve.

상기 서브-시스템은 비-입방 편광 빔 분할기, 3색 칼라용 칼라 분리기와 칼라 재결합기에 모두 작용하는 3색 프리즘 어셈블리으로 구성된다.The sub-system consists of a tri-color prism assembly that acts both on a non-cubic polarizing beam splitter, a color separator for three-color color, and a color re-coupler.

상기 3색 프리즘 어셈블리는 3개의 주된 칼라, 적색, 녹색, 청색의 3가지 주된 칼라를 3개의 일치된 채널에 분리하는 두 개의 이색 에지필터 코팅재를 포함한다.The tricolor prism assembly includes two dichroic edge filter coatings separating the three main colors, the three primary colors of red, green, and blue into three coherent channels.

상기 두 개의 이색 코팅재는 프리즘 어셈블리 안쪽에 유지되어 있고, 작은 입사각과 낮은 편광 의존도를 위하여 활용되어진다.The two dichroic coatings are held inside the prism assembly and are utilized for small incident angles and low polarization dependence.

동일한 3색 프리즘 어셈블리는 칼라 재결합에 사용되어진다. 상기 3가지 칼라 채널은 반사 광 밸브에 의하여 편광으로 변조되어진다.The same tri-color prism assembly is used for color recombination. The three color channels are modulated with polarized light by a reflected light valve.

상기 광선은 서로 다른 편광을 갖음에도 불구하고, 본질적으로 본래 광경로를 복원되고, 동일한 이색 필터를 지나게 된다. 상기 이색 필터는 편광에 반응이 없다.Although the rays have different polarizations, they are inherently restored to their original optical path, and pass through the same dichroic filter. The dichroic filter has no response to polarization.

3색 프리즘의 이색 필터에 대한 입사각을 작게 유지하기 위하여, 비-입방 편광 빔 분할기(PBS)가 제공된다,In order to keep the angle of incidence of the tricolor prism on the dichroic filter small, a non-cubic polarizing beam splitter (PBS) is provided,

상기 PBS가 사다리꼴 형상을 갖도록 함으로써, 상기 이색 필터에 대한 입사각은 작게 유지할 수 있다.By making the PBS have a trapezoidal shape, the incident angle to the dichroic filter can be kept small.

바람직하기로는, 반사 광밸브를 채용한 칼라 투사기를 콤팩트하게 되도록 칼라 분할과 칼라 재결합이 동일하게 설정된 광학 코팅재로 수행될 수 있다.Preferably, the color projector using the reflection light valve can be performed with an optical coating material having the same color division and color recombination so as to be compact.

이러한 기능을 수행하기 위한 통상의 광학 어셈블리는 소위 필립스 프리즘이라고 부른다.Conventional optical assemblies for performing these functions are called so-called Philips prisms.

상기 3색 프리즘 어셈블리(TPA)는 콤팩트한 칼라 반사 투사기의 코어를 형성하기 위하여 단지 하나의 PBS와 관련하여 작동되어진다. 이 시스템은 도 6에 도시되어 있다.The tricolor prism assembly (TPA) is operated in association with only one PBS to form the core of the compact color reflector. This system is shown in FIG.

상기 PBS가 먼저 P 또는 S 편광을 TPA로 보낸다. S 또는 P편광의 선택은 아크 램프와 투사 렌즈의 위치에 의존한다. 처음 두 개의 프리즘은 30° 프리즘이다. 배출표면상의 코팅재는 청색과 적색 칼라로 분리하는데 사용되어진다.The PBS first sends P or S polarized light to TPA. The choice of S or P polarization depends on the position of the arc lamp and the projection lens. The first two prisms are 30 ° prisms. The coating on the discharge surface is used to separate the blue and red colors.

에어 갭은 전체 내부 반사가 적색과 청색 빔을 반사시킬 수 있도록 노출되게 제공되어진다.The air gap is provided so that the entire internal reflection is reflected to reflect the red and blue beams.

3개의 칼라 채널이 TPA를 지나서, 반사 LCD 광 밸브에 침투된다.Three color channels pass through the TPA and enter the reflective LCD light valve.

네마틱(nematic) 액정의 작용은 반사된 광의 편광 상태를 제어하는데 있다.The action of the nematic liquid crystal is to control the polarization state of the reflected light.

많은 광학 모드가 LCD패널용으로 제안되어 왔다.Many optical modes have been proposed for LCD panels.

이러한 모든 경우에 있어서, 픽셀이 선택되면 상기 반사된 광은 90°로 편광 회전하게 된다. 이 광선은 입사빔과 같은 광 경로로 복원되고, PBS를 지나게 된다.In all of these cases, when the pixel is selected, the reflected light is rotated by 90 °. This light beam is restored to the same optical path as the incident beam and passes through the PBS.

청색과 적색광을 위한 높은 반사율의 코팅재는 S와 P편광을 위한 작용을 하여야 한다. 이는 코팅재 설계를 위한 어려운 조건이다.High reflectance coatings for blue and red light should act for S and P polarizations. This is a difficult condition for coating material design.

입사각이 제로임에도 불구하고, 이색 코팅재가 편광 의존도를 가지지 않는다는 것은 불가능한 사실로 알려져 있다.Despite the zero incident angle, it is known that it is impossible for a dichromatic coating to have polarization dependence.

적색 및 청색 빔을 위한 전체 내부 반사의 조건들 때문에, 청색 및 적색 칼라 필터 표면상의 입사각은 적어도 30°로 제한되어진다. 따라서, 종래의 TPA가 심한 편광 의존도를 갖게 된다.Due to the conditions of total internal reflection for the red and blue beams, the angle of incidence on the blue and red color filter surfaces is limited to at least 30 degrees. Therefore, the conventional TPA has severe polarization dependency.

이는, 소위 S-P 편광 분할이 광효율의 손실을 초래하고, 디스플레이의 칼라 충실도를 떨어뜨리는 원인을 초래한다.This causes the so-called S-P polarization splitting to cause loss of light efficiency and decrease color fidelity of the display.

도 7은 서로 다른 3개의 입사각 16°, 30°, 45°을 위한 적색 및 청색 코팅재에 대한 분광 반사율을 측정한 것이다.Figure 7 measures the spectral reflectance for the red and blue coatings for three different angles of incidence of 16 [deg.], 30 [deg.] And 45 [deg.].

적색과 청색 에지 필터 분광이 3개의 칼라 분리를 나타내는 거의 동일한 도면으로 도시되어 있다. 실선은 P-편광용으로, 동시에 점선은 S-편광용을 나타낸다.The red and blue edge filter spectra are shown in almost the same figure showing three color separations. The solid line indicates P-polarized light and the dotted line indicates S-polarized light.

상기 코팅재는 지수 1.5163의 지수 n3를 갖는 글래스 사이에 위치되어진다. 입사각이 증가할수록 S-편광 및 P-편광 사이의 분광 분리율이 크게 증가하게 된다.The coating material is placed between glasses having an exponent n3 of exponent 1.5163. As the incident angle increases, the spectral separation rate between S-polarized light and P-polarized light increases significantly.

이는 소위 S-P 편광 분할이 반사된 광의 세기를 손실하게 됨을 초래한다. 분리되고 재결합된 광의 칼라 좌표가 변동된다.This causes the so-called S-P polarization splitting to lose the intensity of the reflected light. The color coordinates of the separated and recombined light fluctuate.

본 발명은 이러한 단점을 완화시키는데 그 목적이 있다.The present invention is intended to alleviate this disadvantage.

광학 코팅재용 상기 S-P 편광 분할은 광의 특정 어드미턴스가 S-편광과 P-편광과 다르다는 사실을 유도하게 된다.The S-P polarization splitting for the optical coating material leads to the fact that the specific admittance of light is different from S-polarization and P-polarization.

상기 어드미턴스는 입사각의 작용과 광의 편광 상태이고, 다음과 같은 식으로 표현된다.The admittance is an action of an incident angle and a polarization state of light, and is expressed by the following equation.

(1) (One)

(2) (2)

(1),(2) 방정식에서, 아래첨자 i는 코팅재 적층에서 적층된 수를 나타낸다.(1), (2) In the equation, subscript i represents the number of layers stacked in the coating layer.

얇은 필름의 유효 어드미턴스 η는 광의 입사각이 변화됨과 함께 변화한다.The effective admittance? Of the thin film changes with the incident angle of light being changed.

그리고, S 및 P편광 스펙트럼은 입사각이 증가할수록 더 크게 된다.The S and P polarization spectra become larger as the incident angle increases.

따라서 큰 입사각은 S-편광의 분광 반사율과 P-편광의 분광 반사율간에 큰 분리를 유도한다. 이는 도 7에 측정된 분광에 나타나 있다.Thus, a large angle of incidence leads to a large separation between the spectral reflectance of S-polarized light and the spectral reflectance of P-polarized light. This is shown in the measured spectra in FIG.

3색 칼라 분리/재결합 프리즘을 최적화하는 주된 요점은 이색 코팅재상에 광의 입사각을 감소시키는데 있다.The main point of optimizing the tri-color splitting / recombining prism is to reduce the incident angle of light on the dichroic coating.

상기 입사각은 청색과 적색 채널에 대한 전체 내부 반사의 조건에 의하여 제한된다.The incident angle is limited by the conditions of total internal reflection for the blue and red channels.

따라서, 이색 코팅재에 대한 입사각이 16까지 감소된 3색 칼라 분리/재결합 프리즘 어셈블리가 제공된다. 상기 프리즘의 구현안은 도 8에 도시되어 있다.Thus, a tricolor color separating / recombining prism assembly with an incident angle to the dichroic coating reduced to 16 is provided. An implementation of the prism is shown in FIG.

주된 사상은 PBS가 기존의 입방체 형상이 아닌 비직교(non-orthogonal)를 갖는 것이다. 이는 설계 조건을 완화시킨 것이고, 보다 작은 입사각을 허용하는 것이다.The main idea is that PBS has a non-orthogonal shape, not a conventional cube shape. This relaxes the design conditions and allows for smaller angles of incidence.

청색의 높은 반사율 코팅재는 표면 BC에 적용되고, 적색의 높은 반사율 코팅재는 표면 CD에 적용된다.The blue high reflectivity coating is applied to the surface BC and the red high reflectivity coating is applied to the surface CD.

두 개의 이색 코팅재의 입사각은 동일하고, θ로 지시되어 있다. 여기서, 두개의 내표면(AB와 BC)의 전체 내부 반사율의 조건은 유지되어야 한다. 또한, 상기 표면 AB와 CD는 평행한 것이 좋다.The incident angles of the two dichroic coatings are the same and are indicated by?. Here, the conditions of the total internal reflectance of the two inner surfaces (AB and BC) must be maintained. It is also preferable that the surfaces AB and CD are parallel.

상기 TPA의 다양한 각도간의 관계식은 다음 조건을 만족하여야 한다.The relation between the various angles of the TPA should satisfy the following conditions.

(3) (3)

(4) (4)

(5) (5)

(6) (6)

(7) (7)

이러한 방정식에 있어서, n은 프리즘 재료의 굴절률을 나타내고, NA는 투사 시스템의 수치 구경을 나타낸다.In these equations, n represents the refractive index of the prism material, and NA represents the numerical aperture of the projection system.

따라서, 프리즘의 굴절률이 1.52이면, 광학의 F-수는 4이고, 식(7)로부터 가장 작게 허용되는 입사각은 16°이다.Therefore, if the refractive index of the prism is 1.52, the F-number of the optical is 4, and the smallest allowable incident angle from Eq. (7) is 16 占.

부가적으로, φ= 16°이고 φ3= 74°이다. 각 코스의 프리즘의 크기는 LCD 광 밸브의 크기에 의존한다.Additionally, φ = 16 ° and φ 3 = 74 °. The size of the prism of each course depends on the size of the LCD light valve.

따라서, 두 개의 이색 코팅재가 동일한 입사각을 갖는 매우 간단한 프리즘 어셈블리가 제공된다.Thus, a very simple prism assembly is provided in which the two dichroic coatings have the same incident angle.

프리즘 ABC와 BCD는 동일하고, 따라서 대량생산이 용이하다.Prism ABC and BCD are the same and therefore mass production is easy.

상기 TPA는 작고 수용 가능한 편광 효과를 갖는다. 또한 작은 입사각은 입사각에 작은 흩어짐을 일으키는 것을 의미한다.The TPA has a small and acceptable polarization effect. Also, a small incident angle means a small scattering at the incident angle.

따라서, 이색성 코팅재는 큰 수용각도 또는 큰 이탠듀(etandue)를 갖는다Thus, the dichroic coating has a large acceptance angle or a large tendency

이와 같은 새로운 프리즘 구조는 전체적인 광학 시스템의 수치 구경을 크게 향상시킬 수 있고, 동시에 우수한 칼라 분리 특성을 유지할 수 있다.Such a new prism structure can greatly improve the numerical aperture of the overall optical system and at the same time maintain excellent color separation characteristics.

종래의 TPA와 새로운 TPA는 대조용으로 구성된다. 이색성 코팅재는 적색과 청색광 분리를 위하여 최적으로 적용되고 있다.Conventional TPA and new TPA are configured for comparison. The dichroic coating material is optimally applied for red and blue light separation.

다양한 편광 및 칼라 코팅재용 반사율은 대조용으로 표준화되어 왔다. 상기 데이타는 PR650분광계를 이용하여 얻은 것이다. 종래의 TPA용 3개의 최고점은 TPA의 출력 형태인 적색, 녹색, 청색 채널과 일치하게 된다.Reflectance for various polarizing and color coating materials has been standardized for control. The data was obtained using a PR650 spectrometer. The three peaks for the conventional TPA coincide with the red, green, and blue channels of the output type of the TPA.

S와 P-편광을 위한 분광의 변화가 있다. 상기 P-편광 반사율은 10nm만큼 청색으로 변동되어진다.There is a change in spectra for S and P-polarized light. The P-polarized reflectance is changed to blue by 10 nm.

입사각 16°를 갖는 새로운 TPA용 분광 반사율의 경우에 있어서, S-P편광 분할은 무시해도 무방하다.In the case of the new spectral reflectance for TPA having an incident angle of 16 [deg.], The SP polarization splitting is negligible.

이러한 결과는 도 7에 나타낸 바와 같이 수치 결과와 일치한다. S-편광 및 P-편광을 위한 분광은 매우 선명하고 동일하다. 상기 TPA는 도 6에 도시한 바와 같이 콤팩트 칼라 투사기에 사용되어진다.These results coincide with the numerical results as shown in Fig. The spectra for S-polarized light and P-polarized light are very sharp and identical. The TPA is used in a compact color projector as shown in FIG.

요약하면, 반사 LCD 광밸브를 이용한 콤팩트 칼라 투사기의 설계를 위한 주된 제한점은 칼라 분리기와 재결합기의 설계에 있음을 알 수 있다.In summary, the main limitation for the design of compact color projectors using reflective LCD light valves is the design of color separators and recombiners.

기존의 TPA의 설계를 수정함으로써, S-P 편광 분할 문제를 개선시킬 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하여, 칼라 분리와 재결합이 높은 충실도를 갖는 단독의 광학 요소로서 달성될 수 있다. 이색성 코팅재의 입사각은 약 16°가 바람직하다.By modifying the design of the existing TPA, the S-P polarization splitting problem can be improved. Thus, using the present invention, color separation and recombination can be achieved as a single optical element with high fidelity. The incident angle of the dichroic coating material is preferably about 16 degrees.

이상과 같이, 프리즘은 분광 반사율에 대하여 낮은 S 및 P 편광 의존도를 갖는 장점이 있다. 따라서, 편광 변화와 함께 칼라 분리 및 칼라 재결합에 사용될 수 있다.As described above, the prism has a low S and P polarization dependence on the spectral reflectance. Therefore, it can be used for color separation and color recombination together with polarization change.

3색 프리즘 어셈블리는 반사 액정 광밸브를 채용한 콤팩트 칼라 투사기에 이용될 수 있다.The tricolor prism assembly can be used in a compact color projector employing a reflective liquid crystal light valve.

광학 이탠듀와 분광/편광 효과는 최적화에 필요한 광학 투사 시스템이 갖는 두 개의 주된 특성이다. 이는 반사모드 또는 투과모드 투사기에 유용하다.Optical TUNEU and spectral / polarization effects are two main characteristics of optical projection systems required for optimization. This is useful for reflective or transmissive mode projectors.

반사 투사기를 위한 광학 코팅재는 시스템 이탠듀에 대한 주된 제한점이다.Optical coatings for reflective projectors are the main limitation of the system to tandu.

상기 3색 프리즘 어셈블리에 대한 편광 분할 효과는 광학 시스템 수행의 퇴보를 일으킨다. 여기서 광학시스템은 현존하는 설계 이상의 개선안을 제공한다. 새로운 TPA는 데스크 탑 모니터와 평평한 패널 형태의 텔레비젼과 같이 콤팩트한 투사기에 주로 적용할 수 있게 된다.The polarizing splitting effect on the tricolor prism assembly causes deterioration of optical system performance. Here, the optical system provides an improvement over the existing design. The new TPA will be mainly applicable to compact projectors such as desktop monitors and flat panel TVs.

Claims (23)

비-입방체 형상을 갖으면서, 이색성 코팅재 또는 필터에 대한 입사각이 작은 값으로 유지되도록 한 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 편광 빔 분할기.And has an arrangement such that the incident angle to the dichroic coating or filter is kept at a small value while having a non-cubic shape. 제 1 항에 있어서, 상기 비-입방체 형상은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 편광 빔 분할기.The polarizing beam splitter of claim 1, wherein the non-cube shape is trapezoidal. 풀 칼라 투사 디스플레이용 장치는 칼라 분리기와 칼라 재결합기, 다수의 반사 광 밸브로서 작용하는 프리즘 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 투사 디스플레이용 장치.Wherein the device for full color projection display comprises a prism assembly that acts as a color separator, a color re-combination device, and a plurality of reflective light valves. 제 3 항에 있어서, 상기 프리즘 어셈블리는 3색성인 것을 특징으로 하는 풀칼라 투사 디스플레이용 장치.4. The apparatus of claim 3, wherein the prism assembly is tri-color. 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템은:The projection system for full color image display is: a) 백광 빔(white light beam)을 시준하고 유도하기 위한 하나의 광원과 조명 광학 시스템a) a light source for collimating and guiding a white light beam and a light source b) 입력광의 특정 편광을 반사시키도록 비-입방체 형상을 갖는 편광 빔 분할기b) a polarization beam splitter having a non-cubic shape to reflect a specific polarization of input light; c) 백광 빔으로부터 3가지 주된 칼라를 분리하고, 각각 3개의 반사 광 밸브로 향하게 하는데 사용되는 3색 프리즘 어셈블리c) a tricolor prism assembly used to separate the three primary colors from the white light beam and direct them to each of the three reflected light valves d) 각각 일치하는 칼라 이미지 신호를 발생하고, 광 밸브를 변조시키는 다수의 반사 편광d) generating a plurality of color image signals respectively corresponding to the plurality of reflective polarizations e) 반사된 광선을 재조합시키는데 사용되는 c)항에 기술된 것과 동일한 3색 프리즘e) a tricolor prism, similar to that described in c), which is used to recombine the reflected light, f) 광선이 편광에 의존하여 스크린으로 향하게 하거나 광원으로 복원되게 향하게 하는데 사용되는 b)항의 것과 동일한 편광 빔 분할기f) the same polarizing beam splitter as in b) used to direct the light beam towards the screen or to be restored to the light source, g) 스크린에 광을 화상으로 비추어주고, 풀 칼라 이미지를 형성하는 반사 렌즈 시스템g) Reflective lens system that illuminates the screen with light and forms a full color image on the screen 으로 구성된 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.And a projection system for a full color image display. 제 5 항에 있어서, 서로간에 편광 코팅재를 갖는 우측각 프리즘과 사다리꼴 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.6. The projection system of claim 5, further comprising a right angled prism and a trapezoid prism having a polarizing coating material therebetween. 제 6 항에 있어서, 상기 사다리꼴 프리즘의 각도는 74±5°인 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.7. The projection system of claim 6, wherein the angle of the trapezoidal prism is 74 +/- 5 degrees. 제 5 항에서 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 3색 프리즘 어셈블리는 3개의 프리즘으로 구성되고, 이중에 두 개는 삼각 프리즘이고, 나머지 하나는 사다리꼴 프리즘인 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.The full color image display device according to any one of claims 5 to 7, wherein the three-color prism assembly is composed of three prisms, two of which are triangular prisms and the other is a trapezoidal prism Projection system. 제 8 항에 있어서, 이색성 코팅재가 상기 프리즘간의 표면에 코팅된 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.9. The projection system of claim 8, wherein a dichroic coating is coated on the surface between the prisms. 제 5 항에 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 삼각 프리즘의 각도는 각각 32±5°, 48±5°, 100±5°인 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.10. The projection system for full color image display according to any one of claims 5 to 9, wherein the angles of the triangular prisms are 32 占 5 占 48 占 5 占 100 占 5 占 respectively. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 두 개의 이색성 코팅재는 동일한 입사각을 갖는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.11. The projection system of claim 9 or 10, wherein the two dichroic coatings have the same incident angle. 제 11 항에 있어서, 상기 입사각은 16±5°인 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.12. The projection system of claim 11, wherein the incident angle is 16 +/- 5 degrees. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 3색 프리즘 어셈블리의 일표면상의 이색성 코팅재는 청색 칼라를 위하여 높은 반사율을 갖는 에지 필터이고, 나머지 칼라를 위한 투과기인 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.13. The full color image display of claim 11 or 12, wherein the dichroic coating on one surface of the tri-color prism assembly is an edge filter having a high reflectance for a blue color and a transmissive for remaining colors. Projection system. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 3색 프리즘 어셈블리의 일표면상의 이색성 코팅재는 적색 칼라를 위하여 높은 반사율을 갖는 에지 필터이고, 나머지 칼라를 위한 투과기인 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.13. The full color image display as claimed in claim 11 or 12, wherein the dichroic coating on one surface of the tri-color prism assembly is an edge filter having a high reflectance for a red color, Projection system. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 이색성 코칭재의 분광 반사율은 5nm이하의 S- 편광과 P-편광 사이에서 분광 변동을 갖는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.15. The projection system of claim 13 or 14, wherein the spectral reflectance of the dichroic coherent material has a spectral variation between S-polarized light and P-polarized light of 5 nm or less. 제 5 항에서 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 광 밸브는 액정 광 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.The projection system of any one of claims 5 to 15, wherein the reflective light valve comprises a liquid crystal light valve. 제 16 항에 있어서, 상기 액정 광 밸브는 실리콘 백플레인(backplane) 액티브 매트릭스 구동형 액정 셀인 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.17. The projection system of claim 16, wherein the liquid crystal light valve is a silicon backplane active matrix driven liquid crystal cell. 제 5 항에서 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광 빔 분할기의 투과된 광은 S-편광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.18. A projection system for full color image display according to any one of claims 5 to 17, characterized in that the transmitted light of the polarizing beam splitter reflects S-polarized light. 제 5 항에서 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광 빔의 투과된 광은 P-편광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.18. A projection system for full color image display according to any one of claims 5 to 17, characterized in that the transmitted light of the polarizing beam reflects P-polarized light. 제 5 항에서 제 19 항중 어느 한 항에 있어서, 광원은 3색 프리즘 어셈블리의 주축을 따라 편광 빔 분할기로 들어가는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.20. A projection system for full color image display according to any one of claims 5 to 19, characterized in that the light source enters the polarizing beam splitter along the main axis of the tricolor prism assembly. 제 5 항에서 제 19 항중 어느 한 항에 있어서, 광원은 3색 프리즘 어셈블리의 주축과 직각을 이루는 편광 빔 분할기로 들어가는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.20. A projection system for full color image display according to any one of claims 5 to 19, characterized in that the light source enters a polarization beam splitter perpendicular to the main axis of the tricolor prism assembly. 제 5 항에서 제 21 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 3색 프리즘 어셈블리는 삼각형 프리즘 사이에 에어갭을 갖는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.The projection system of any one of claims 5 to 21, wherein the tri-color prism assembly has an air gap between the triangular prisms. 제 5 항에서 제 21 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광 빔 분할기와 3색 프리즘은 이 편광 빔 분할기와 3색 프리즘 사이에 에어갭을 갖는 것을 특징으로 하는 풀 칼라 이미지 디스플레이용 투사 시스템.The projection system of any one of claims 5 to 21, wherein the polarizing beam splitter and the tri-color prism have an air gap between the polarizing beam splitter and the tri-color prism.
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