KR20030010947A - 반사형 액정투사장치 - Google Patents

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KR20030010947A
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Abstract

본 발명은 색분리합성기를 이중으로 배치하여 위상지연이 투과반사되는 광선들의 편광상태에 영향을 미치는 것을 억제하는 동시에 편광분리기와 색분리합성기의 경사면에서 반사되는 S파의 편광방향을 일치시켜 보다 높은 콘트라스트와 밝기의 화상을 얻을 수 있는 반사형 액정투사장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 의한 반사형 액정투사장치는 색분리합성기의 경사면을 편광분리기의 경사면과 평행하게 함으로써 높은 콘트라스트와 높은 밝기의 화상을 제공한다. 또한, 액정표시패널의 한 점으로 입사하는 콘타입의 광선들에서 각각의 광선들이 편광분리기의 코팅경사면에서 형성하는 P,S편광방향들과 색분리합성기의 코팅경사면에서 형성하는 P,S편광방향들을 일치시킴으로써 보다 높은 콘트라스트를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 콘앵글을 보다 크게 할 수 있어 화상의 선명도를 향상할 수 있다. 이로 인하여, 본 발명은 시청자가 보다 밝고 선명한 화상을 시청할 수 있도록 할 것이다.

Description

반사형 액정투사장치{A Reflection Type LCD Projector}
본 발명은 반사형 액정표시패널들을 이용하여 컬러화상을 스크린에 투사하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 편광분리기와 평행한 경사면을 갖는 색분리합성기를 이중으로 배치하여 위상지연이 투과반사되는 광선들의 편광상태에 영향을 미치는 것을 억제하는 동시에 편광분리기와 색분리합성기의 경사면에서 반사되는 S파의 편광방향을 일치시켜 보다 높은 콘트라스트와 밝기의 화상을 얻을 수 있는 반사형 액정투사장치에 관한 것이다.
최근들어, 액정표시패널(LCD)을 사용한 컬러화상표시장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 화상표시장치중에서도 보다 크고 선명한 화상을 얻기 위해 프로젝션타입이 이용되고 있는 데, 이때 사용되는 액정표시패널로는 반사형 액정표시패널이 투과형 액정표시패널에 비해 더 효율적이다. 이것은 보편적으로 반사형 액정표시패널이 투과형 액정표시패널에 비해 필팩터(Fill Factor)가 높아 높은 광효율을 얻을 수 있기 때문이다. 여기서, 필팩터는 개구율(aperture ratio)이라고도 하는 것으로, 전체면적에서 빛을 반사시킬 수 있는 부분의 면적을 나타낸다. 이에 더하여, 픽셀(Pixel)크기를 보다 작게 구현할 수 있어 보다 높은 해상도의 화상을 얻을수 있기 때문이기도 하다. 이러한 반사형 액정표시패널은 입사되는 빛에 화상을 실어 후방에 구비된 거울로 반사하여 다시 입사된 방향으로 내보내게 된다. 이러한 반사형 액정표시패널을 이용한 종래의 컬러화상표시장치의 투사광학계가 도 1에 도시되어 있다.
도 1은 종래의 반사형 액정투사장치의 투사광학계를 나타낸 도면으로, 여기에서 광로는 가는 실선으로 표시하였다. 보는 바와 같이, 광원(미도시)으로부터 출사된 빛은 편광분리기(PBS; Polarizing beam splitter)(10)를 거치면서 그 코팅경사면(12)에서 티엠폴라라이제이션(TM Polarization; 이하 P파라 한다.)과 티이폴라라이제이션(TE Polarization; 이하 S파라 한다.)으로 분리된다. 즉, 편광분리기(10)는 입사된 S파 편광성분은 반사하고, P파 편광성분은 투과시켜 분리하게 된다. 이렇게 분리된 편광성분중 S파는 색분리합성기(dichroic prism)(20)로 입사되어 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(b)으로 분리되게 되는 데, 이때 X타입의 색분리합성기(20)는 적색광은 제 1액정표시패널(30a)로, 녹색광은 제 2액정표시패널(30b)로 그리고, 청색광은 제 3액정표시패널(30c)로 분리입사시키게 된다. 제 1 내지 제 3액정표시패널(30a,30b,30c)은 그에 해당하는 각각의 컬러영상신호가 인가되며, 입사하는 각각의 색광의 편광상태를 타원편광으로 변화시키게 된다.
이 편광상태를 제 3액정표시패널(30c)을 예로 들어 보다 상세히 설명하면, 제 3액정표시패널(30c)에 입사되는 S파의 청색광은 액정표시패널내의 미러에 의해 반사되어 다시 X타입의 색분리합성기(20)로 보내진다. 이때, 액정표시패널(30c)의 미러에서 반사된 청색광은 액정의 광특성에 의해 전압에 따라 타원편광으로 변화되게 된다. 이렇게 변화된 편광이 색분리합성기(20)를 통해 다시 편광분리기(10)로 재반사된다. 편광분리기(10)는 입사된 청색편광중 S파는 반사시키고 P파의 편광만을 투과시켜 투사렌즈(40)로 보낸다.
이상에서 설명한 제 3액정표시패널(30c)에서 편광되어 그 내부의 미러에 의해 반사되어 색분리합성기(20) 및 편광분리기(10)를 거쳐 투사렌즈(40)까지 전송되는 과정은 제 1,제 2액정표시패널(30a,30b)에서도 동일한 과정에 의해 진행되게 된다. 따라서, 각각의 액정표시패널들(30a,30b,30c)에서 반사된 영상을 포함한 R,G,b광들은 색분리합성기(20) 및 편광분리기(10)를 거쳐 투사렌즈(40)로 입사되어 스크린(미도시)위에 투사되게 된다. 물론, 이때 색분리합성기(20)는 색합성기로 작용하며, 투사렌즈(40)에서는 액정표시패널들(30a,30b,30c)로부터 온 각각의 영상을 중첩시켜 컬러동영상을 얻게 된다. 이때, 스크린에 투사되는 화상의 밝기는 편광분리기(10)에서 P파 성분만이 투과되므로 액정표시패널들(30a,30b,30c)에서 반사되는 편광방향이 S파성분으로 선편광되는 경우에는 최소밝기(black)를 나타내고, P파성분으로 선편광되는 경우에는 최대밝기(bright)를 구현하게 된다. 그에 따라서, 편광의 변화는 빛의 세기변화로 변화되게 되며, 중간밝기는 타원편광의 방향과 타원율(Ellipticity)을 변화시켜 얻게 된다.
일반적으로, 화면상의 콘트라스트(contrast)와 밝기는 화질을 결정하는 매우 중요한 요소들이다. 액정투사장치에 있어서 콘트라스트비는 최대밝기와 최소밝기의 비율로 표현하고 있으며, 밝기는 사람눈의 시감특성을 고려한 광선속(Luminous flux)으로 나타내고 있다. 따라서, 콘트라스트를 높이기 위해서는 최소밝기를 가능한 한 0에 가깝게 최소화하는 것이 가장 바람직하다. 좀더 상세히 부연설명하면, 편광분리기에 의해 S편광된 광이 X타입의 색분리합성기와 액정표시패널을 투과반사하여 다시 편광분리기로 돌아올 때 블랙(black)신호하에서는 반사되는 광이 S파 성분만으로 구성될 때, 즉 P파 성분이 최소화될 때 가장 높은 콘트라스트를 얻을 수 있게 된다.
또한, S 또는 P 편광방향으로 진동하는 전기장은 경계면에서 투과 반사될 때 S 또는 P 편광방향을 유지하는 고유상태로, 빛의 S,P 편광방향은 코팅경사면의 법선벡터와 입사하는 광의 진행방향벡터에 의해 결정된다. 액정의 한 점으로 입사하는 광이 콘(cone)형태로 이루어진 경우 광속들의 진행벡터는 일정한 범위의 값을 가지게 된다. 따라서, 진행방향이 다른 각각의 광선들은 다층박막의 경계면에 도달하면서 각각의 S,P 편광방향을 형성하게 된다. 그러므로, 편광분리기에 의해 반사되는 각각의 광선들의 S,P 편광방향이 색분리합성기의 다층박막들의 경사면들에 의해 형성되는 S,P 편광방향과 일치하게 되면, 다층박막에서 일어나는 투과 반사후에도 편광상태는 변화되지 않는다.
하지만, 도 1에서 기설명한 바와 같이 기존에는 색분리합성기의 내부에 색분리를 위해 일정한 각도로 X자형의 다층박막들이 형성되어 있어, 이러한 다층박막들이 P편광과 S편광에 대해 서로 다른 위상변화를 일으켰다. 부연하면, 선편광된 광이 위와 같은 다층박막들을 투과하거나 반사하면서 타원편광상태로 변화하게 된다. 따라서, 액정패널로 입사하는 광선들이 이미 타원편광상태로 변화되어 입사하므로 최소밝기상태에서 색분리합성기의 경사면이 편광분리기의 경사면과 평행한 경우에비하여 P파성분이 많아지게 되어 화면상의 콘트라스트가 현저하게 떨어지는 문제가 발생하였다.
또한, 액정으로 입사하는 광선의 진행방향과 액정 내부에 구성된 미러에 의해 반사되는 광선의 진행방향은 다르다. 부연설명하면, 편광분리기의 아랫부분에서 반사되어 액정의 한 점으로 진행하는 광선은 액정에서 반사된 후 편광분리기의 윗부분으로 도달하게 된다. 이와 같이 액정으로 입사되거나 반사되는 광선의 진행방향이 변경됨에 따라 색분리합성기의 박막코팅면과 편광분리기의 코팅면에서 반사투과되는 S,P편광방향이 변화되게 된다. 이것은 화상의 일그러짐 등 많은 문제를 야기한다.
한편, 일정한 크기를 갖는 액정표시패널에 있어서, 보다 높은 루멘(Lumen)을 얻기 위해서는 액정에 조사되는 빛의 f./#를 가능한 한 작게 유지해야 한다. 즉, 액정의 한 점으로 입사하는 광선들이 이루는 콘앵글(cone angle)을 크게 할수록 보다 많은 광량을 액정표시패널에 모을 수 있다. 그러나, 이와 반대로 콘앵글이 커질수록 각각의 광선들의 선편광이 타원편광으로 변화하는 정도가 커지게 되어, 편광분리기로 돌아오는 광들에 편광노이즈(Noise)가 많아지게 된다. 이것은 결국 화질, 특히 콘트라스트를 떨어뜨리는 요인으로 작용하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 제결점들을 극복하기 위해서 안출한 것으로서, 경사면이 편광분리기의 경사면과 평행한 색분리합성기를 이중으로 설치하여 다층박막에서 유발되는 위상지연(Phase retardation)이 투과 반사하는 광선들의 편광상태에영향을 미치는 것을 방지함으로써 높은 콘트라스트와 높은 밝기의 화상을 얻을 수 있는 반사형 액정투사장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 액정표시패널의 한 점으로 입사하는 콘타입의 광선들에서 각각의 광선들이 편광분리기의 코팅경사면에서 형성하는 P,S편광방향들과 색분리합성기의 코팅경사면에서 형성하는 P,S편광방향들을 일치시킴으로써 보다 높은 콘트라스트를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 콘앵글을 보다 크게 할 수 있어 화상의 선명도를 향상할 수 있는 반사형 액정투사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.
도 1은 종래의 반사형 액정투사장치의 투사광학계이고,
도 2는 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치의 일실시예를 나타낸 투사광학계이고 ,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 작용효과를 설명하기 위한 편광방향을 보여주는 도면들이고,
도 4는 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치의 다른 실시예를 나타낸 투사광학계이고,
도 5는 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치의 또다른 실시예를 나타낸 투사광학계이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100,100a,100b: 편광분리기102,102b : 경사면
110,110a,110b : 제 1색분리합성기112,112b : 경사면
120,120a,120b : 제 2색분리합성기122,122b : 경사면
130a,130b,130c : 제 1,제 2,제 3액정패널
140 : 광로보상더미글라스
150a,150b,150c : 1/4파장판
160 : 투사렌즈
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치는 광원으로부터 출사된 빛을 분해하여 적,녹,청색의 화상신호를 갖는 액정패널들에 입사시키고 반사되어 온 색광을 합성하여 투사렌즈를 통해 동영상을 스크린에 투사하는 액정투사장치에 있어서, 상기 광원의 빛중에서 그 코팅경사면에서 P파는 투과하고 S파는 반사하는 편광분리기; 상기 편광분리기의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 한편 상기 편광분리기의 경사면과 평행한 경사면을 갖고, 상기 편광분리기에서 분리된 S파가 입사되어, 상기 S파의 적,녹,청색광 중 하나는 반사하여 반사된 색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 나머지는 투과시키는 제 1색분리합성기; 상기 편광분리기의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 한편 상기 편광분리기의 경사면과 평행한 경사면을 갖고, 상기 제 1색분리합성기로부터 투과된 나머지 두개의 색광중 하나는 반사하여 반사색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 다른 하나는 투과하여 투과색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키는 제 2색분리합성기; 및 상기액정패널들의 전방에 각각 설치되어 입사 및 반사되는 광로를 보상하는 1/4파장판을 포함한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치는 광원으로부터 출사된 빛을 분해하여 적,녹,청색의 화상신호를 갖는 액정패널들에 입사시키고 반사되어 온 색광을 합성하여 투사렌즈를 통해 동영상을 스크린에 투사하는 액정투사장치에 있어서, 상기 광원의 빛중에서 그 코팅경사면에서 P파는 투과하고 S파는 반사하는 편광분리기; 상기 편광분리기의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖고, 상기 편광분리기에서 분리된 S파가 입사되어, 상기 S파의 적,녹,청색광 중 하나는 반사하여 반사된 색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 나머지는 투과시키는 제 1색분리합성기; 상기 편광분리기의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖고, 상기 제 1색분리합성기로부터 투과된 나머지 두개의 색광중 하나는 반사하여 반사색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 다른 하나는 투과하여 투과색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키는 제 2색분리합성기; 및 상기 액정패널들의 전방에 각각 설치되어 입사 및 반사되는 광로를 보상하는 1/4파장판을 포함한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치의 일실시예를 나타낸 투사광학계이다. 또한, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 작용효과를 설명하기 위한 편광방향을 보여주는 도면들이다.
본 실시예는 편광분리기와 제 1,제 2색분리합성기의 굴절률들이 동일하고,그 코팅경사면들이 평행한 경우를 나타내고 있다.
광원이 투사되는 전방부에 편광분리기(100)가 위치하고 있다. 이 편광분리기(100)는 그 코팅경사면(102)에서 S파는 반사시키고 P파는 투과시키게 된다. 이 반사되는 S파의 광축상에 제 1,제 2색분리합성기(110,120)가 차례로 위치하고 있다. 제 1색분리합성기(110)의 코팅경사면(112)에서는 적색광(R)은 반사시키고, 녹색광(G), 청색광(b)은 투과시키게 된다. 제 1색분리합성기(110)에서 반사된 적색광은 제 1액정패널(130a)에 조사되고, 투과된 녹색광 및 청색광은 제 2색분리합성기(120)를 통과하며 그 코팅경사면(122)에서 청색광은 반사되어 제 2액정패널(130b)로 입사되고, 녹색광은 투과되어 제 3액정패널(130c)로 보내지게 된다. 특히, 제 1색분리합성기(110)와 제 1액정패널(130a) 사이에는 직접 제 1액정패널(130a)로 입사되는 광선과 다시 제 2색분리합성기(120)를 거쳐 보내지는 광선과의 광로차를 보상하여 일치시키기 위한 광로보상더미글라스(dummy glass)(140)가 개재되어 있다. 또한, 편광분리기(100)의 아래부분에서 출발하여 액정패널의 한 점으로 진행한 광선은 액정에서 반사된 후 편광분리기(100)의 위부분으로 도달하게 되는 데, 이와 같은 광선의 진행방향이 변경됨에 따라 편광분리기(100)와 색분리합성기(110,120)의 코팅경사면들(112,122)이 형성하는 S,P파의 편광방향이 변경되는 것을 보상하기 위하여 제 1,제 2,제 3액정패널(130a,130b,130c)의 전방에는 각각 1/4파장판(Quarter wave plate)(150a,150b,150c)이 위치하고 있다. 이 1/4파장판은 편광분리기(100)로부터 반사되는 광축과 투과되는 광축을 포함하는 평면에 수직하게 패스트축(Fast axis) 또는 슬로우축(Slow axis)이 정렬된다. 여기서, 패스트축은 굴절률이 작은 축방향이고, 슬로우축은 굴절률이 큰 축방향을 나타낸다. 물론, 제 1,제 2,제 3액정패널(130a,130b,130c)에는 내부에 각각 미러들이 구성되어 있어, 입사되는 광선에 화상을 포함시키고 편광시켜 반사하게 된다. 이렇게 반사된 각각의 색광들은 제 2,제 1색분리합성기(120,110)를 차례로 경유하고 편광분리기(100)를 거쳐 편광분리기(100)의 전방에 위치한 투사렌즈(160)를 통해 스크린에 투사되게 된다.
이상의 설명한 편광분리기(100)는 폴로라이징 빔스플리터 프리즘(Polarizing beamsplitter prism)이 사용되고, 제 1,제 2색분리합성기(110,120)는 다이크로익 프리즘(dichroic prism)이 사용된다. 위와 같은 구조는 편광분리기(100)와 제 1,제 2색분리합성기(110,120)의 굴절률이 동일하므로 편광분리기(100)에서 출사되는 광선들의 진행방향과 제 1,제 2색분리합성기(110,120)에서 나오는 광선들의 진행방향이 동일하여 그 진행방향이 변화하지 않는다. 또한, 편광분리기(100)와 제 1,제 2색분리합성기(110,120)의 박막경사면들(112,122)이 평행하므로 각각의 광선들이 그들의 박막경사면들(112,122)에서 형성하는 S,P파 방향벡터들은 일치하게 된다.
도 3a 및 도 3b에는 고유한 편광분리기(100)에서 나오는 광의 편광방향과 제 1,제 2색분리합성기(110,120)에서 반사되어 나오는 편광방향을 각각 도시한 것으로, 두 구성요소들의 S파 편광방향이 불일치할 때는 그에 따른 위상지연으로 인해 도 3c에서와 같이 타원편광상태가 되는 데, 기설명한 바와 같이 본 발명에서는 편광분리기(100)와 제 1,제 2색분리합성기(110,120)의 편광방향이 일치됨으로써 위상지연이 해소되어 도 3d에서 보는 바와 같이 S파 편광방향이 일치하여 위상지연으로인한 타원편광상태는 사라지게 된다.
이상의 구성을 갖는 본 액정투사장치의 화상투사과정에 대해 광로를 따라가며 설명하면 다음과 같다.
광원으로부터 출사된 빛은 편광분리기(100)에서 P파와 S파로 분리되어 P파는 투과하고 S파는 반사된다. 이때, 반사된 S파는 제 1색분리합성기(110)로 보내져 적색광은 반사되고, 녹색광 및 청색광은 투과된다. 반사된 적색광은 광로보상더미글라스(140)를 통과하며 광로차가 보상되고, 제 1액정패널(130a)의 전방부에 위치한 1/4파장판(150a)을 통과하면서 광로방향의 변경에 기인한 편광방향이 보정되어 제 1액정패널(130a)로 입사되게 된다. 이렇게 입사된 적색광은 제 1액정패널(130a)내에 구비된 미러에 의해 적색광에 해당하는 화상을 담고 반사된다.
한편, 제 1색분리합성기(110)를 투과한 녹색광 및 청색광은 제 2색분리합성기(120)에서 청색광은 반사되고, 녹색광은 투과된다. 반사된 청색광은 1/4파장판(150b)을 통과하며 편광방향이 보정되어 제 2액정패널(130b)로 입사된다. 제 2액정패널(130b)에서는 입사된 청색광에 해당되는 화상을 실어 그 내부의 미러를 통해 다시 입사된 방향으로 반사하게 된다. 이와 동시에, 제 2색분리합성기(120)에서 투과된 녹색광은 1/4파장판(150c)을 통과하면서 편광방향이 보정되어 제 3액정패널(130c)로 입사된다. 제 3액정패널(130c)로 입사된 녹색광은 그에 해당되는 화상이 실려 제 3액정패널(130c)내부의 미러에 의해 입사된 방향으로 다시 반사된다.
위와 같이 제 1액정패널(130a)에서 화상을 싣고 반사된 색광은 다시 1/4파장판(150a) 및 광로보상더미글라스(140)를 통과하여 제 1색분리합성기(110)로 입사되고, 제 2,제 3액정패널(130b,130c)에서 화상을 실고 반사된 색광들은 다시 1/4파장판들(150b,150c) 및 제 2색분리합성기(120)를 경유하면서 광이 합성되어 제 1색분리합성기(110)로 입사된다. 이렇게 입사된 색광들은 제 1색분리합성기(110)에서 다시 합쳐서 적,녹,청의 삼색광이 모두 합성된 컬러화상이 되고, 그 앞에 위치한 편광분리기(100)를 통해 액정패널들(130a,130b,130c)에 의해 편광된 빛중 P편광 및 타원편광은 투과되고 S편광은 반사되게 된다. 이렇게 편광분리기(100)를 투과한 빛은 투사렌즈(160)를 통해 스크린에 컬러동영상으로 투사되게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치의 다른 실시예를 나타낸 투사광학계로, 본 실시예는 도 2에 개시된 실시예와 동일한 조건을 가지며, 단지 편광분리기(100a) 및 제 1,제 2색분리합성기(110a,120a)가 도 2에 개시된 실시예에서는 프리즘으로 구성되어 있는 데 반하여, 본 실시예에서는 플레이트(판)로 구성하고 있다. 따라서, 여기서는 그 구성 및 동작이 동일하므로 그에 대한 상세한 설명에 대해서는 생략하기로 하고, 도 2와 같은 구성요소는 동일번호를 부여하였다.
도 5는 본 발명에 따른 반사형 액정투사장치의 또다른 실시예를 나타낸 투사광학계이다. 여기서는 편광분리기(100b)와 제 1,제 2색분리합성기(110b,120b)의 굴절률(n1,n2,n3)이 다르고, 편광분리기(100b)에서 반사하는 광축과 투과하는 광축을 포함하는 평면에 수직한 방향과 편광분리기(100b)의 경사면(102b)과 제 1,제 2색분리합성기(110b,120b)의 경사면들(112b,122b)이 만나는 직선들이 평행한 경우를예로 들고 있다.
도시한 바와 같이, 제 1,제 2색분리합성기들(110b,120b)이 편광분리기(100b)와 상이한 굴절률을 보상하기 위해 그 단면이 정사각형을 이루지 않고 상부면을 경사지게 구성하고 있다.
액정패널의 한 점으로 입사하는 콘타입의 광선들에 있어서, 콘 내부의 각각의 광선이 편광분리기(100b)에서 진행하는 방향벡터와 제 1,제 2색분리합성기(110b,120b) 내부에서 진행하는 방향벡터가 스넬(Snell)의 법칙에 의해 달라지게 된다. 이러한 경우 콘의 각이 작으면 편광분리기(100b)의 경사면(102b)과 제 1,제 2색분리합성기들(110b,120b)의 경사면(112b,122b)의 각도가 아래식과 같은 조건을 만족할 때는 기하학적으로 편광분리기(100b)의 경사면에서의 S편광의 벡터방향은 제 1,제 2색분리합성기(110b,120b)에서의 S편광 벡터방향과 거의 일치하게 된다.
n1 ×tan(α1) = n2 ×tan(α2) = n3 ×tan(α3)
여기서, α1은 편광분리기의 경사면의 법선벡터와 그로부터 반사되는 콘의 중심광축간의 각도이며, α2는 제 1색분리합성기의 경사면의 법선벡터와 그로부터 투과되는 콘의 중심광축간의 각도이고, α3는 제 2색분리합성기의 경사면의 법선벡터와 그로부터 투과되는 콘의 중심광축간의 각도이다.
여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반사형 액정투사장치는 경사면이 편광분리기의 경사면과 평행한 색분리합성기를 이중으로 설치하여 투과/반사하는 광선들의 편광상태에 영향을 미치는 것을 방지함으로써 높은 콘트라스트와 높은 밝기의 화상을 얻을 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 액정표시패널의 한 점으로 입사하는 콘타입의 광선들에서 각각의 광선들이 편광분리기의 코팅경사면에서 형성하는 P,S편광방향들과 색분리합성기의 코팅경사면에서 형성하는 P,S편광방향들을 일치시킴으로써 보다 높은 콘트라스트를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 콘앵글을 보다 크게 할 수 있어 화상의 선명도를 향상할 수 있는 잇점을 가지고 있다. 이로 인하여, 본 발명은 시청자가 보다 밝고 선명한 화상을 시청할 수 있게 하는 효과를 발휘한다.

Claims (7)

  1. 광원으로부터 출사된 빛을 분해하여 적,녹,청색의 화상신호를 갖는 액정패널들에 입사시키고 반사되어 온 색광을 합성하여 투사렌즈를 통해 동영상을 스크린에 투사하는 액정투사장치에 있어서,
    상기 광원의 빛중에서 그 코팅경사면에서 P파는 투과하고 S파는 반사하여 상기 액정패널들을 향해 보내거나 상기 액정패널들로부터 입사된 빛을 상기 투사렌즈로 입사시키는 편광분리기;
    상기 편광분리기의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 한편 상기 편광분리기의 경사면과 평행한 경사면을 갖고, 상기 편광분리기에서 분리된 S파가 입사되어 상기 S파의 적,녹,청색광 중 하나는 반사하여 반사된 색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 나머지는 투과시키는 한편, 상기 액정패널들로부터 반사되어 돌아온 색광들을 합성하여 상기 편광분리기로 내보내는 제 1색분리합성기;
    상기 편광분리기의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 한편 상기 편광분리기의 경사면과 평행한 경사면을 갖고, 상기 제 1색분리합성기로부터 투과된 나머지 두개의 색광중 하나는 반사하여 반사색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 다른 하나는 투과하여 투과색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키는 한편, 상기 분리입사시킨 액정패널들로부터 반사되어 돌아온 색광들을 다시 합성하여 상기 제 1색분리합성기로 내보내는 제 2색분리합성기; 및
    상기 액정패널들의 전방에 각각 설치되어 입사 및 반사되는 광로를 보상하는1/4파장판을 포함하는 반사형 액정투사장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1색분리합성기에서 직접 반사되어 상기 해당 액정패널로 입사되는 광로상에는 상기 제 2색분리합성기에서 반사/투과되어 해당 액정패널들로 입사되는 색광들과의 광로차를 보상하는 광로보상더미글라스가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정투사장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 1/4파장판은 상기 제 1,제 2색분리합성기로부터 투과/반사되는 제 1,제 2광축을 포함하는 평면에 수직하게 그 패스트축(Fast axis) 또는 슬로우축(Slow axis)이 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정투사장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 편광분리기 및 상기 제 1,제 2색분리합성기는 내부에 코팅경사면을 갖는 프리즘인 것을 특징으로 하는 반사형 액정투사장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 편광분리기 및 상기 제 1,제 2색분리합성기는 표면에 코팅경사면을 갖는 플레이트인 것을 특징으로 하는 반사형 액정투사장치.
  6. 광원으로부터 출사된 빛을 분해하여 적,녹,청색의 화상신호를 갖는 액정패널들에 입사시키고 반사되어 온 색광을 합성하여 투사렌즈를 통해 동영상을 스크린에투사하는 액정투사장치에 있어서,
    상기 광원의 빛중에서 그 코팅경사면에서 P파는 투과하고 S파는 반사하여 상기 액정패널들을 향해 보내거나 상기 액정패널들로부터 입사된 빛을 상기 투사렌즈로 입사시키는 편광분리기;
    상기 편광분리기의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖고, 상기 편광분리기에서 분리된 S파가 입사되어 상기 S파의 적,녹,청색광 중 하나는 반사하여 반사된 색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 나머지는 투과시키는 한편, 상기 액정패널들로부터 반사되어 돌아온 색광들을 합성하여 상기 편광분리기로 내보내는 제 1색분리합성기;
    상기 편광분리기의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖고, 상기 제 1색분리합성기로부터 투과된 나머지 두개의 색광중 하나는 반사하여 반사색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키고 다른 하나는 투과하여 투과색에 해당되는 상기 액정패널로 입사시키는 한편, 상기 분리입사시킨 액정패널들로부터 반사되어 돌아온 색광들을 다시 합성하여 상기 제 1색분리합성기로 내보내는 제 2색분리합성기; 및
    상기 액정패널들의 전방에 각각 설치되어 입사 및 반사되는 광로를 보상하는 1/4파장판을 포함하며,
    상기 편광분리기 및 상기 제 1,제 2색분리합성기의 각각의 굴절률들과, 그에 해당하는 각각의 경사면의 법선벡터와 그로부터 반사 또는 투과되는 콘의 중심광축간의 각도를 곱한 값들이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 반사형 액정투사장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1색분리합성기에서 직접 반사되어 상기 해당 액정패널로 입사되는 광로상에는 상기 제 2색분리합성기에서 반사/투과되어 해당 액정패널들로 입사되는 색광들과의 광로차를 보상하는 광로보상더미글라스가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정투사장치.
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