KR20030067183A - 반사형 투사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프 광원의 광 이용 효율을 극대화시키는 반사형 투사 장치를 제공하기 위한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 반사형 투사 장치는 광원으로부터 S 편광된 빛과 P 편광된 빛으로 분리시키는 편광 빔 스프리터(PBS), 상기 편광 빔 스프리터로부터 S편광된 빛을 X프리즘을 통해서 동시에 색분리하고 투과 및 반사하여 원하는 그레이 레벨로 변조하여 출력하는 제 1, 2, 3 패널, 상기 편광 빔 스프리터로부터 나온 P 편광된 빛을 특정한 빛만을 변조하여 출력하는 제 4 패널, 상기 제 1, 2, 3 및 제 4 패널로부터 나온 빛을 투사하여 디스플레이 하는 스크린을 포함하여 구성된다.

Description

반사형 투사 장치{Reflective Projection System}

본 발명은 반사형 투사 장치에 관한 것으로, 특히 램프의 광 이용 효율을 극대화 시키기 위한 것이다.

최근 고해상도의 프로젝터 및 프로젝션의 사용이 증가하고 있다.

특히 디지털 TV의 실용화가 임박하면서 고해상도로 대형 화면을 가지는 프로젝션용 TV 사용이 증가하고 있다.

따라서 최근 고해상도의 대형 화면을 구현하기 위해서는 화면 밝기가 매우 중요한 변수로 떠오르고 있다.

일반적으로 삼판식 인 경우 광 이용 효율이 높고 선명한 화상구현이 가능하므로 콤팩트(compact)한 구성을 통해 포터블(portable)한 프로젝터 응용에 많은 관심이 모아지고 있는 추세이다.

이와 같은 추세에 따라 같은 램프를 이용하면서도 광이용 효율을 극대화시켜 밝고 선명한 화상 구현이 가능한 광학 시스템이 강하게 요구된다.

따라서 투과형 고온 폴리나 반사형 LCoS(liquid crystal on silicon) 마이크로디스플레이(microdisplay)를 사용하는 시스템에서는 편광된 빛을 사용하여 그레이(gray) 레벨을 표현하고 있다.

도 1은 종래의 반사형 광 변조기를 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 광원(1)인 램프에서 나오는 빛은 50% P파와 50% S파로 구성되어 있는데 FEL(Fly Eye Lens)(2)을 통해 균질화 한다.

반사형 LCD(liquid crystal display)로 구성된 시스템에서는 P파나 S파만을 이용하는데 보통은 S파의 광 특성이 우수하므로 이것을 많이 사용하게 된다.

따라서 광효율을 증가시키기 위해 PBS 어레이(3)를 통화시켜 75%의 S파와 25 %의 P파로 바꾸어 주게 된다. 물론 100%의 S파로 만들어 주면 광효율이 증가하지만 현재의 부품 기술로는 약 75% 정도 바꾸어 줄 수 있다.

이러한 P파 및 S파는 렌즈(4)를 거쳐 PBS(5)면에서 S파만 반사되어 패널로 들어가고 P파는 통과하여 버려지게 된다.

상기 패널로 들어가는 S파는 X-큐브(6)를 통해서 R, G, B로 분리되어 각 액정 패널에 의해 변조됨으로써, 그레이 레벨이 표현되어 반사되어 나오는데 상기 PBS(5)을 통과해 투사 렌즈(7)를 통과하여 스크린(8)에 영상이 맺힘으로써 프로젝션 디스플레이 시스템을 구성하게 된다.

이와 같은 삼판식 시스템에서는 1개의 광원으로부터 R, G, B를 분리/재결합해서 화상을 구현하므로 원리적으로는 모든 광을 이용하는 것이 되지만, 실제 화이트(white)를 내기 위해서는 R, G, B의 비율을 맞추어야 하는데 램프의 특성상 특정한 빛의 강도가 모자라게 되어 이 모자라게 되는 색을 기준으로, 다른 색의 과잉량을 잘라내므로 램프의 광 이용 효율이 감소된다.

따라서 초고압 수은 램프의 경우 R 빛의 양이 많이 부족하여 광학계의 구성에 따라 G는 30~40%, B는 50% 이상을 버리게 된다.

또한, PBS 어레이를 사용하여 바꾼 75%의 S파를 사용하므로 삼판식의 광이용 효율은 기껏해야 램프 광량의 1/2 정도에 지나지 않는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 버려지는 P파를 이용하여 광원에서 모자라는 특정색의 빛을 보강하여 광이용 효율을 높이는 반사형 광 변조기를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 반사형 투사 장치를 나타낸 구성도

도 2는 본 발명에 따른 반사형 투사 장치를 나타낸 제 1 실시예

도 3은 본 발명에 따른 반사형 투사 장치를 나타낸 제 2 실시예

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 광원 11 : FEL(Fly Eye Lens)

12 : 편광 빔 스프리터(PBS)어레이 13 : 렌즈

14 : PBS 15 : X-큐브

16 : R, G, B용 삼판식 LCD 패널 17 : 더미(Dummy) PBS

18 : 레드용 필터 19 : 레드 구동용 LCD 패널

20 : 투사 렌즈 21 : 스크린

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구조 특징에 따르면, 광원으로부터 S 편광된 빛과 P 편광된 빛으로 분리시키는 편광 빔 스프리터(PBS), 상기 편광 빔 스프리터로부터 S편광된 빛을 X-큐브를 향해 색분리하고 투과 및 반사하여여 원하는 그레이 레벨로 변조하여 출력하는 제 1, 2, 3 패널, 상기 편광 빔 스프리터로부터 나온 P 편광된 빛을 특정한 빛만을 변조하여 출력하는 제 4 패널, 상기 제 1, 2, 3 및 제 4 패널로부터 나온 빛을 투사하여 디스플레이 하는 스크린을 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 특정한 빛만을 변조하여 출력하는 제 4 패널은 램프의 종류에 따라 쓰이는 빛이 달라진다.

그리고, 상기 램프의 종류에 따라 UHP 램프일 경우, 상기 제 4패널이 R 전용으로 사용되고, 메탈 할라이드 램프일 경우, B 전용으로 사용된다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 반사형 광 변조기의 제 1 실시예이다.

먼저, 반사형 LCD(liquid crystal display)로 구성된 이 시스템에서는 P파나 S파만을 이용하는데, 보통은 S파의 광 특성이 우수하므로 S파를 많이 사용하게 된다.

도 2를 참조하면, 광원인 UHP 램프(10)를 통해 50% P파와 50% S파로 구성된 광원이 FEL(Fly Eye Lens)(11)로 전해져 균질화 된다.

따라서 광효율을 증가시키기 위해 편광 빔 스프리터(이하, PBS) 어레이(12)를 통해 75%의 S파와 25%의 P파로 바꾸어 준다.

상기와 같이 변조된 75%의 S파와 25%의 P파는 렌즈(13)를 거쳐 PBS(14)면에서 S파만 반사되어 R, G, B 용 3판식 LCD 패널(16)로 들어가고 P파는 다시 더미 PBS(17)를 통해 레드용 필터(18)를 통과하며 R 전용인 레드 구동용 LCD 패널(19)로 전해진다.

상기 패널(16)로 들어가는 S파는 X-큐브(15)를 통해서 R, G, B로 분리되어 각 액정 패널(16)에 의해 변조됨으로써 그레이 레벨이 표현되어 반사되어 나오고, P파는 레드 전용 패널(19)을 통해 상기 PBS(14)을 통과해 투사 렌즈(20)를 통과하여 스크린(21)에 영상이 맺힌다.

여기서, 상기 P파는 상기 레드 구동용 LCD 패널(19) 앞에 레드 필터(18)를 둠으로 25%의 버려지는 P파를 레드 전용으로 이용한다

상기 UHP 램프(10)의 경우 화이트(White) 광의 구성상 R 빛의 상대량이 G, B에 비해 적으므로 버려지는 P파를 R 전용으로 사용하므로써 25%의 P파를 사용하는 시간이 R 전용으로 사용함으로써 모든 시간 동안 R을 사용하게 된다.

따라서, 상기 75%의 S파를 3 판식 각 패널(16)에서 시간적으로 100%의 빛을 이용하지만 R의 광량이 부족하여 화이트(white)를 맞추기 위해 G는 30~40%, B는 50% 이상을 잘라내야 하지만 본 발명의 제 1 실시예에서는 R의 광량이 25% 증가하므로 상대적으로 G, B의 이용효율을 증대시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 반사형 광 변조기의 제 2 실시예이다.

도 3을 참조하면, 도 2의 반사형 광 변조기와 마찬가지로 50% P파와 50% S파로 구성된 광원이 램프(30)를 통해 FEL(Fly Eye Lens)(31)로 전해져 균질화 된다.

여기서 상기 램프(30)는 메탈 할라이드(Metal halide) 램프를 사용한다.

이어서, 상기 50%의 S파와 50%의 P파의 광 효율을 증가시키기 위해, 편광 빔 스프리터(이하, PBS) 어레이(32)가 75%의 S파와 25 %의 P파로 바꾸어 준다.

이러한 P파 및 S파는 렌즈(33)를 거쳐 PBS(34)면에서 S파만 반사되어 R, G, B 용 3판식 LCD 패널(36)로 들어가고, P파는 다시 더미(Dummy) PBS(37)를 통해 B가 블루용 필터(38)를 통과하여 블루 구동용 LCD 패널(39)로 전해진다.

상기 패널(36)로 들어가는 S파는 X-큐브(35)를 통해서 R, G, B로 분리되어 각 액정 패널에 의해 변조됨으로써 그레이 레벨이 표현되어 반사되어 나오고, P파는 블루 전용 패널(39)을 통해 상기 PBS(34)을 통과하고 투사 렌즈(40)를 통해 스크린(41)에 영상이 맺힌다.

여기서, 상기 P파는 상기 블루 구동용 LCD 패널(39) 앞에 블루 필터(38)를 둠으로 25%의 버려지는 P파를 블루 전용으로 이용한다

상기 메탈 할라이드(Metal halide) 램프(30)의 경우 화이트(White) 광의 구성상 B 빛의 상대량이 R, G에 비해 적으므로 버려지는 P파를 B 전용으로 사용하므로써 25%의 P파를 사용하는 시간이 B 전용으로 사용함으로써 모든 시간 동안 B를 사용한다.

그리고, 75%의 S파를 3 판식 각 패널(16)에서 시간적으로 100%의 빛을 이용하지만 B의 광량이 부족하여 화이트(white)를 맞추기 위해 R은 30~40%, G는 50% 이상을 잘라내야 하지만 본 발명의 제 2 실시예에서는 B의 광량이 25% 증가하므로 상대적으로 R, G의 이용효율을 증대시킨다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 3판식을 사용한 반사형 LCOS 시스템에서 광원 빛을 S파로 사용하고 버리는 P파 빛을 이용하여 특정한 색을 구동하는 패널을 한 개 더 사용함으로써 P파를 이용할 수 있다.

또한 화이트(White)를 맞추기 위해 일정부분 잘라냈던 다른색의 광이용 효율을 증가시켜 낮은 용량의 램프를 사용하거나, 또는 동일 용량의 램프로도 더 밝은 시스템을 구성하므로 밝기가 크게 요구되는 고해상도 프로젝터 시스템에 적용하면 큰 효과가 기대된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (3)

1. 광원으로부터 S 편광된 빛과 P 편광된 빛으로 분리시키는 편광 빔 스프리터(PBS);

   상기 편광 빔 스프리터로부터 S편광된 빛을 X-큐브를 향해 색분리하고 투과 및 반사하여 원하는 그레이 레벨로 변조하여 출력하는 제 1, 2, 3 패널;

   상기 편광 빔 스프리터로부터 나온 P 편광된 빛을 특정한 빛만을 변조하여 출력하는 제 4 패널;

   상기 제 1, 2, 3 및 제 4 패널로부터 나온 빛을 투사하여 디스플레이 하는 스크린을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반사형 투사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 특정한 빛만을 변조하여 출력하는 제 4 패널은 램프의 종류에 따라 쓰이는 빛이 달라지는 것을 특징으로 하는 반사형 투사 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 램프의 종류에 따라 UHP 램프일 경우, 상기 제 4패널이 R 전용으로 사용되고, 메탈 할라이드 램프일 경우, B 전용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 반사형 투사 장치.