KR20040050972A - 프로젝션 시스템 - Google Patents

Abstract

휘도 및 콘트라스트 향상이 가능한 광학 엔진을 갖는 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 시스템은, 백색광을 발생하는 광원과; 상기 백색광을 RㆍGㆍB의 3색으로 분리하는 색 분리 수단과; 빛의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광은 반사하고, 다른 성분의 광은 투과하는 PBS와; 상기 PBS를 투과하거나 반사된 광을 변조하여 화상을 형성한 후 이를 상기 PBS로 반사하는 화상 형성 수단과; 상기 화상 형성 수단에서 형성된 화상을 스크린에 투사하는 투사계와; 베이스와, 베이스에 설치되는 회전판과, 상기 회전판에 고정 설치되는 글라스와, 상기 글라스의 일면에 부착되는 보상 필름과, 보상 필름의 일면 및 글라스의 다른 면에 코팅되는 난반사 방지막을 포함하며, 상기 PBS와 화상 형성 수단 사이에 설치되는 보상 필름 조립체;를 포함한다.

Description

프로젝션 시스템{A PROJECTION SYSTEM}

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도 및 콘트라스트 향상이 가능한 광학 엔진을 갖는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

프로젝션 시스템은 광원으로부터 발생된 광을 광학 엔진을 이용하여 스크린으로 투사함으로써 소정의 화상을 구현하는 것으로, 상기한 광학 엔진은 크게 투사계와 조명계로 구분된다.

그리고, 프로젝션 시스템은 몇개의 액정 디스플레이(LCD ;liquid crystal display)를 사용하여 조명계를 구성하는 가에 따라 일반적으로 단판식, 2판식 및 3판식으로 구분할 수 있다.

한편, 상기한 프로젝션 시스템에 있어서, 광학 빔이 PBS에 입사하는 스큐 레이(skew ray) 때문에 콘트라스트가 저하되는 것을 방지하기 위한 목적으로 PBS(Polarizing Beam Splitter)와 액정 디스플레이 사이에는 (1/4)λ판과 같은 보상 필름이 설치되는바, 종래에는 통상적으로 상기 보상 필름을 액정 디스플레이에 부착하여 사용하였다.

그런데, 프로젝션 시스템에서는 보상 필름의 설치 각도에 따라 콘트라스트 특성이 매우 민감하게 변화하는 바, 종래의 프로젝션 시스템은 보상 필름을 액정 디스플레이에 직접 부착하여 사용하였으므로, 보상 필름을 정확한 각도로 부착하는 보상 필름 조립 작업이 용이하지 않고, 필름을 부착 후에는 조정이 불가능하므로 콘트라스트 특성을 효과적으로 만족시킬 수 없었다.

또한, 상기한 종래의 프로젝션 시스템은 액정 디스플레이의 표면에 보상 필름이 직접 부착되어 있으므로, 보상 필름의 표면에서 난반사가 일어나게 되고, 이로 인해 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보상 필름을 미세 조정이 가능하게 설치함으로써 콘트라스트를 향상시킬 수 있고, 조립 공정을 용이하게 실시할 수 있으며, 난반사로 인한 휘도 저하를 방지할 수 있는 프로젝션 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프로젝션 시스템의 개략 구성도.

도 2는 도 1에 도시한 플랫 PBS의 구성을 나타내는 사시도.

도 3은 도 1에 도시한 반사형 액정 디스플레이의 구성을 나타내는 단면도.

도 4a 및 4b는 도 1에 도시한 보상 필름 조립체의 정면도 및 도 4a의 "Ⅱ-Ⅱ" 부분 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 개략 구성도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

백색광을 발생하는 광원과;

상기 백색광을 RㆍGㆍB의 3색으로 분리하는 색 분리 수단과;

빛의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광은 반사하고, 다른 성분의 광은 투과하는 PBS와;

상기 PBS에서 반사된 광을 변조하여 화상을 형성한 후 이를 상기 PBS로 반사하며, 난반사 방지막이 코팅된 화상 형성 수단과;

상기 화상 형성 수단에서 형성된 화상을 스크린에 투사하는 투사계와;

베이스와, 베이스에 설치되는 회전판과, 상기 회전판에 고정 설치되는 글라스와, 상기 글라스의 일면에 부착되는 보상 필름과, 보상 필름의 일면 및 글라스의 다른 면에 코팅되는 난반사 방지막을 포함하며, 상기 PBS와 화상 형성 수단 사이에 설치되는 보상 필름 조립체;

를 포함하는 프로젝션 시스템에 의해 달성된다.

이러한 구성의 본 발명에 의하면, 회전판을 회전시켜 보상 필름의 회전 각도를 미세하게 조절함으로써 최대의 콘트라스트를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 보상 필름 조립체 및 화상 형성 수단에 난반사 방지막이 코팅되어 있으므로, 난반사로 인한 휘도 저하를 방지할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 프로젝션 시스템을 도시한 것으로, 특히단판식 액정 디스플레이를 이용한 프로젝션 시스템을 도시한 것이다.

본 실시예의 프로젝션 시스템(10)은 수은이나 크세논(xenon) 기타 메탈할라이드 가스 혼합물을 보유한 아크 램프와, 상기 램프에서 발생된 백색광을 색 분리부 측으로 반사하는 반사경으로 이루어지는 광원(12)을 구비한다.

상기 광원(12)의 전방에는 광원(12)에서 발생된 백색광 중에서 가시광선(400nm∼700nm)만을 적용하기 위한 UV 차단 필터(14)가 설치되고, 상기 필터(14)의 전방에는 균일 조명을 위해 제1 및 제2 플라이 아이 렌즈(16a,16b)가 순차적으로 설치된다.

그리고, 제2 플라이 아이 렌즈(16b)의 전방에는 광을 변조하여 광 효율을 향상시키는 공지의 PCS(Polarizing Conversion System)(18)가 설치되고, PCS(18)의 전방에는 릴레이 렌즈(20)가 설치되며, 릴레이 렌즈(20)의 전방에는 후방 및 전방에 제1 및 제2 편광판(22a,22b)이 배치된 칼라 스위치(24)가 설치되고, 제2 편광판(22b)의 전방에는 플랫 PBS(26)가 설치된다.

여기에서, 상기 PCS(18)는 백색광의 P파(종파) 성분과 S파(횡파) 성분 중에서 S파(또는 P파)를 P파(또는 S파)로 변조하여 대략 70% 이상의 광량을 사용할 수 있도록 함으로써 광 효율을 향상시키기 위한 것이다. 그리고, 플랫 PBS(26)는 P파 및 S파 성분 중에서 어느 한 성분의 광은 투과하고, 다른 한 성분의 광은 반사하도록 구성한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 글라스 플레이트(26a)의 일면에 복수의 그리드(26b)를 일정한 피치(P)로 형성하여서 구성된 것이다.

이에 따라, 광원(12)에서 발생된 백색광은 칼라 스위치(24)에 의해 색 분리되면서 상기 플랫 PBS(26)로 입사되는데, 이때, 플랫 PBS(26)에 입사되는 RㆍGㆍB 광은 P파 성분이므로 상기 PBS(26)를 투과하게 된다.

그리고, 상기 PBS(26)의 일측으로는 PBS(26)를 투과한 광을 변조하여 화상을 생성한 후 이를 상기 PBS(26) 쪽으로 반사하는 반사형 액정 디스플레이가 설치되며, 반사형 액정 디스플레이(28)가 배치된 반대쪽으로 PBS(26)의 또다른 일측에는 투사계(30)가 설치된다.

이때, 상기 반사형 액정 디스플레이(28)로는 도 3에 도시한 엘코스(LCOS: Liquid Crystal On Silicon)가 사용될 수 있다.

상기 엘코스는 통상의 액정 표시장치와는 달리 반도체 기판 위에 셀을 형성함으로써 매트릭스 방식에 따른 구동 회로 및 각 픽셀의 구성 요소들을 용이하게 배치할 수 있어 소형화가 가능하도록 한 반사형 LCD의 하나로서, 통상적으로 반도체 기판(32) 위에 반도체 집적 회로(34)를 형성하고, 반도체 기판(32)과 투명한 글라스 기판(36) 사이에 액정 물질(38)을 배치한 패널로 이루어진다.

글라스 기판(36)의 내면에는 ITO와 같은 투명 전극(40)이 형성되고, 반도체 기판(32)의 내면에는 소정의 패턴을 유지한 복수의 반사 전극(42)이 형성되며, 이 반사 전극(42)은 반도체 집적 회로(34)와 전기적으로 연결된다.

반도체 집적 회로(34)에는 반도체 기판(32) 내에 형성되는 소스(34a), 드레인(34b) 및 이들을 사이에 두고 반도체 기판(32) 위로 형성되는 게이트 전극(34c)이 포함되고, 드레인(34b)은 반사 전극(42)과 연결된 연결 전극(44)과 전기적으로 연결되며, 게이트 전극(34c)과 이웃해서는 캐패시터(46)가 배치된다.

물론, 게이트 전극(34c)과 연결 전극(44) 및 캐패시터(46)는 절연층(48)에 의해 상호 접촉되지 않도록 분리되며, 절연층(48)의 위로는 페이베이션층(50)이 형성된다.

이에, 상기와 같이 이루어지는 LCOS는 투명 전극(40)을 공통 전극으로 하고 반사 전극(42)을 화소 전극으로 하면서 투명 기판(36)을 통해 입사되는 광을 반사 전극(42)에서 반사시켜 반사형 액정 디스플레이로서 작용하게 된다.

그리고, 상기 PBS(26)와 반사형 액정 디스플레이(28)의 사이 공간에는 본 발명의 보상 필름 조립체(52)가 설치되는데, 이하에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상기 조립체에 대해 설명한다.

도시한 바와 같이 본 실시예의 조립체(52)는, 베이스(52a)와, 베이스(52a)에 설치되는 원형 링상의 회전판(52b)과, 일면에 상기 보상 필름(52c)이 부착되며 상기 회전판(52b)에 고정 설치되는 글라스(52d)를 포함한다. 상기 베이스(52a)는 직립 상태로 배치된 회전판(52b)의 일부 테두리를 감싸쥐는 구조로 형성되어 있으며, 회전판(52b)에는 조절 손잡이(52b')가 구비되어 있다.

그리고, 보상 필름(52c)의 표면과, 글라스(52d)의 다른 면에는 난반사 방지막(52e)이 코팅 상태로 제공되며, 또한 반사형 액정 디스플레이(28)의 표면에도 난반사 방지막(28a)이 코팅 상태로 제공된다.

공기의 굴절률이 1이고, 글라스의 굴절률이 1.5인 경우, 굴절율이 1.38인 MgF₂를 1/λ만큼 코팅하면, 반사율이 1% 내외인 난반사 방지막(52e, 28a)을 얻을 수있다.

이러한 구성의 본 실시예에 의하면, 보상 필름(52c)과 난반사 방지막(52e)이 제공된 글라스(52d)를 회전판(52b)에 접착 고정하고, 이 회전판(52b)을 플랫 PBS(26)와 반사형 액정 디스플레이(28)의 사이 공간에 고정된 베이스(52a)에 조립하면 되므로, 조립 공정이 용이하다. 또한, 상기 난반사 방지막(52e)으로 인해 난반사가 방지되므로 상기 난반사로 인한 휘도 저하를 방지할 수 있다.

그리고, 상기한 조립 공정 후에는 조절 손잡이(52b')을 이용하여 회전판(52)을 회전시키면서 최대의 콘트라스트를 얻을 수 있는 각도로 보상 필름(52c)을 설치하고, 이후 이 상태에서 보상 필름(52c)의 회전이 불가능하도록 고정함으로써 콘트라스트의 향상이 가능하다.

이때, 상기 회전판(52b)의 고정은 접착제를 사용할 수도 있고, 베이스(52a)에 상기 회전판(52b)을 고정시킬 수 있는 별도의 고정부를 형성하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝션 시스템을 도시한 것으로, 특히 3판식 액정 디스플레이를 이용한 프로젝션 시스템을 도시한 것이다.

본 실시예의 프로젝션 시스템(100)은 광원(102)과, UV 차단 필터(104)와, 제1 및 제2 플라이 아이 렌즈(106a,106b)와, PCS(108)와, 릴레이 렌즈(110)와, 백색광을 RㆍGㆍB의 3색 광으로 분리하는 제1 및 제2의 다이크로익 미러(112a,112b)와, 다이크로익 미러(112a,112b)에 의해 분리된 각 색상의 광을 반사형 액정 디스플레이에 입사시키는 공지의 제1 내지 제3의 큐빅 PBS(114a,114b,114c)와, 큐빅PBS(114a,114b,114c)에서 반사된 광을 입사받아 광 성분을 변조한 후 해당 PBS로 반사하는 제1 내지 제3의 엘코스(116a,116b,116c)와, 각각의 엘코스에서 반사된 RㆍGㆍB의 3색을 합성하여 투사계(118)로 입사시키는 색 합성 큐브(color recombination cube :120)를 포함한다.

그리고, 각각의 해당 PBS와 엘코스 사이에는 도 4a 및 도 4b의 실시예에서와 동일한 구성의 보상 필름 조립체(52)가 설치된다. 상기 도 5에서, 미설명 도면부호 122는 편광판이며, 124는 릴레이 렌즈를 나타낸다.

여기에서 상기 큐빅 PBS(114a,114b,114c)는 굴절률이 서로 다른 2종류 이상의 물질을 삼각 프리즘의 접착면에 반복적으로 증착하여 복수층의 코팅막을 형성하여서 된 공지의 것이 사용될 수 있다.

이러한 구성의 본 실시예는 도 1에 도시한 실시예와 동일한 효과를 갖는다.

이상에서는 본 발명을 단판식 및 3판식 프로젝션 시스템에 적용하여 설명하였지만 본 발명은 2판식 프로젝션 시스템에도 적용 가능하다.

즉, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 보상 필름을 미세 조정이 가능하게 설치함으로써 최대의 콘트라스트를 얻을 수 있으며, 상기 필름을 PBS에 부착할 필요가 없으므로 조립 공정이 용이하고, 또한 PBS와 반사형 액정 디스플레이 사이의좁은 공간에도 설치가 가능한 효과가 있다.

그리고, 난반사 방지막을 구비하고 있으므로, 난반사로 인한 휘도 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 백색광을 발생하는 광원과;

   상기 백색광을 RㆍGㆍB의 3색으로 분리하는 색 분리 수단과;

   빛의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광은 반사하고, 다른 성분의 광은 투과하는 PBS와;

   상기 PBS를 투과하거나 반사된 광을 변조하여 화상을 형성한 후 이를 상기 PBS로 반사하는 화상 형성 수단과;

   상기 화상 형성 수단에서 형성된 화상을 스크린에 투사하는 투사계와;

   베이스와, 베이스에 설치되는 회전판과, 상기 회전판에 고정 설치되는 글라스와, 상기 글라스의 일면에 부착되는 보상 필름과, 보상 필름의 일면 및 글라스의 다른 면에 코팅되는 난반사 방지막을 포함하며, 상기 PBS와 화상 형성 수단 사이에 설치되는 보상 필름 조립체;

   를 포함하는 프로젝션 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 백색광의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광을 다른 성분의 광으로 변조하는 PCS를 더욱 구비하는 프로젝션 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 색 분리 수단은 칼라 스위치 또는 칼라 휠로 구성되는 프로젝션 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 화상 형성 수단은 엘코스로 이루어지는 프로젝션 시스템.
5. 제 2항에 있어서, 상기 색 분리 수단은, 청색광은 투과하는 한편 적색광 및 녹색광은 반사하는 제1 다이크로익 미러와, 제1 다이크로익 미러에서 반사된 적색광 및 녹색광 중에서 어느 한 색상의 광은 투과하는 한편 다른 한 색상의 광은 반사하는 제2 다이크로익 미러로 이루어지는 프로젝션 시스템.
6. 제 5항에 있어서, 상기 화상 형성 수단은 엘코스로 이루어지는 프로젝션 시스템.
7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전판은 조절 손잡이를 구비하는 프로젝션 시스템.
8. 백색광을 발생하는 광원과;

   상기 백색광의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광을 다른 성분의 광으로 변조하는 PCS와;

   상기 PCS에서 변조된 백색광을 RㆍGㆍB의 3색으로 분리하는 칼라 스위치 또는 칼라 휠과;

   상기 칼라 스위치 또는 칼라 휠에서 색 분리된 빛의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광은 반사하고, 다른 성분의 광은 투과하는 PBS와;

   상기 PBS를 투과하거나 반사된 광을 변조하여 화상을 형성한 후 이를 상기 PBS로 반사하는 엘코스와;

   상기 반사형 액정 디스플레이에서 형성된 화상을 스크린에 투사하는 투사계와;

   베이스와, 베이스에 설치되는 회전판과, 상기 회전판에 고정 설치되는 글라스와, 상기 글라스의 일면에 부착되는 보상 필름과, 보상 필름의 일면 및 글라스의 다른 면에 코팅되는 난반사 방지막을 포함하며, 상기 PBS와 화상 형성 수단 사이에 설치되는 보상 필름 조립체;

   를 포함하는 프로젝션 시스템.
9. 백색광을 발생시키는 광원과;

   상기 백색광의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광을 다른 성분의 광으로 변조하는 PCS와;

   상기 PCS에서 변조된 백색광을 RㆍGㆍB의 3색으로 분리하는 제1 및 제2의 다이크로익 미러와;

   상기 제1 및 제2 다이크로익 미러에 의해 분리된 빛의 종파 또는 횡파 성분중 어느 한 성분의 광은 반사하고, 다른 성분의 광은 투과하는 제1 내지 제3의 PBS와;

   상기 제1 내지 제3의 PBS를 투과하거나 반사된 빛을 변조하여 화상을 형성한 후 이를 상기 PBS로 반사하는 제1 내지 제3의 엘코스와;

   제1 내지 제3의 반사형 액정 디스플레이에서 형성된 화상을 상기 제1 내지 제3의 PBS를 통해 입사받아 이를 합성하는 색 합성 큐브와;

   상기 색 합성 큐브에서 합성된 화상을 스크린에 투사하는 투사계와;

   베이스와, 베이스에 설치되는 회전판과, 상기 회전판에 고정 설치되는 글라스와, 상기 글라스의 일면에 부착되는 보상 필름과, 보상 필름의 일면 및 글라스의 다른 면에 코팅되는 난반사 방지막을 포함하며, 상기 PBS와 화상 형성 수단 사이에 설치되는 보상 필름 조립체;

   를 포함하는 프로젝션 시스템.
10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 회전판은 조절 손잡이를 구비하는 프로젝션 시스템.