KR20050037470A - 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템 - Google Patents

편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20050037470A
KR20050037470A KR1020057004001A KR20057004001A KR20050037470A KR 20050037470 A KR20050037470 A KR 20050037470A KR 1020057004001 A KR1020057004001 A KR 1020057004001A KR 20057004001 A KR20057004001 A KR 20057004001A KR 20050037470 A KR20050037470 A KR 20050037470A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
polarized
projection system
elements
image projection
Prior art date
Application number
KR1020057004001A
Other languages
English (en)
Inventor
더글라스 피. 한센
레이몬드 티. 퍼킨스
에릭 가드너
Original Assignee
목스테크, 인크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 목스테크, 인크 filed Critical 목스테크, 인크
Publication of KR20050037470A publication Critical patent/KR20050037470A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B33/00—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
    • G03B33/10—Simultaneous recording or projection
    • G03B33/12—Simultaneous recording or projection using beam-splitting or beam-combining systems, e.g. dichroic mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

이미지 프로젝션 시스템(10)은 하나이상의 와이어 그리드 편광 광선 스퍼터(sputters)(14a-c, 28, 29) 및 하나이상의 투과 어레이(16a-c)를 포함한다. 광원(22) 및 프리-편광기(26a-c)로부터 편광된 광선은 이미지 정보를 인코딩하도록 상기 편광된 광선의 편광을 선택적으로 변경함으로써 편광된 광선의 편광을 변조하는 투과 어레이 방향으로 정해짐으로써 변조된 광선을 생성한다. 상기 변조된 광선은 상기 변조된 광선을 반사된 광선 및 투과된 광선으로 분리하기 위해 분석기로서 동작하는 와이어 그리드 편광 광선 스퍼터 방향으로 정해진다. 스크린(18)은 상기 인코딩된 이미지 정보를 디스플레이하도록 상기 반사된 광선 또는 투과된 광선 중 하나 내에 배치된다. 상기 편광 광선 스퍼터는 상기 변조된 광선에 대하여 하나의 각도로 조향됨으로써 상기 반사된 광선은 상기 투과 어레이로부터 멀어지도록 방향이 정해진다. 다수의 투과 어레이는 서로 다른 컬러에 대하여 사용될 수 있다. 하나이상의 편광 광선 스퍼터(28, 29)는 분석기 및 결합기 모두로 동작할 수 있다.

Description

편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템{IMAGE PROJECTION SYSTEM WITH A POLARIZING BEAM SPLITTER}
본 발명은 가시 스펙트럼 내에서 동작할 수 있는 이미지 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 하나의 선형 편광을 반사하고 나머지 편광을 전달하는 편광 광선 분할기를 포함한다. 특히 본 발명은 간결하고 가벼운 광선 분할기를 갖는 이미지 투영 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 광원의 전자기파와 상호작용하는 다수의 연장된 반사 요소를 포함함으로써 하나의 편광을 전달하고 나머지 편광을 반사하게 된다.
편광된 빛은 프로젝션 LCD와 같은 용도에서 필수적이다. 이러한 액정 디스플레이는 대개 광원, 빛을 포커싱하는 렌즈와 같은 광학 소자, 하나의 편광을 액정 어레이에 전달하는 편광기, 이미지 정보를 인코딩하도록 편광을 제어하는 액정 어레이, 편광을 유지하거나 변화시키도록 상기 어레이의 각 픽셀을 다루는 수단, 선택된 픽셀로부터 원치않는 빛을 거부하는 제 2 편광기(분석기(analyzer)라 불림), 및 이미지가 포커싱되는 스크린을 포함한다.
제 1 편광기 및 제 2 편광기(분석기)로 작용하도록 단일 편광 광선 분할기(PBS)를 사용하는 것이 가능하다. 만일 상기 액정 어레이가 가령, 반사적인 LCOS(liquid crystal on silicon) 빛 밸브이면, 상기 어레이는 선택된 픽셀들의 편광을 변경함으로써 상기 이미지를 인코딩한 이후, 상기 편광기로부터 직접 나오는 광선을 다시 상기 편광기로 반사할 수 있다. 상기 시스템은 Takanashi(미국 특허 5,239,322)에 의해 확립되었다. 상기 개념은 Fritz 및 Gold(미국 특허 5,513,023)에 의해 구체화되었다. 그러나, 종래의 편광 광선 분할기에서의 결점으로 인해, 실제로 어떠한 것도 구현되지 않았다. 프로젝션 LCD에서 종래의 편광 광선 분할기를 사용하면, 밝지 않고 콘트라스트가 나쁘며 컬러 균형이 일정하지 않거나 세기가 일정하지 않는(광 원추(light cone)에 대하여 일정하지 않은 성능 때문에) 이미지를 갖게 된다. 게다가, 종래의 많은 편광 광선 분할기는 과열로 인해 수명이 짧고, 매우 비싼 편이었다.
상기 이미지 프로젝션 시스템이 상업적으로 성공적이 되기 위해서는 종래의 CRT 텔레비전 디스플레이에서 제공된 이미지보다 상당히 좋은 이미지를 전송해야 하는데, 이는 이러한 시스템이 종래의 CRT 기술보다 비용이 많이 들기 때문이다. 따라서, 이미지 프로젝션 시스템은 (1)밝은 이미지에 적절한 컬러 밸런스를 제공해야하고, (2)좋은 이미지 콘트라스트를 가져야 하며, 그리고 (3)가능한 비용이 많이 들지 않아야 한다. 향상된 편광 광선 분할기(PBS)는 이러한 목적을 달성하는 중요한 부분인데, 그 이유는 상기 PBS가 상기 디스플레이 시스템의 잠재적 성능을 결정하는 제한 요소이기 때문이다.
상기 디스플레이 성능에 중요한 영향을 미치는 PBS 특성으로는 (1)편광기가 작용할 수 있는 각 구경(angular aperture) 또는 f-수(f-number), (2)상기 PBS의 사용과 관련된 흡수 또는 에너지 손실, 및 (3)상기 PBS의 내구성 등이 있다. 광학적으로, 상기 각 구경 또는 f-수는 상기 PBS가 원하는 성능 레벨을 유지할 수 있는 광 원추의 각도를 의미한다. 보다 큰 원추, 또는 보다 작은 f-수가 선호되는데, 그 이유는 원추가 클수록 더 많은 빛이 광원으로부터 모이게 되고, 따라서 보다 에너지 효율이 크고 콤팩트한 시스템을 이루기 때문이다.
PBS의 사용과 관련된 흡수 및 에너지 손실은 상기 시스템의 밝기에 확실히 영향을 주는데, 그 이유는 더 많은 빛이 상기 광학에서 없어질수록, 스크린에 투영될 수 있는 빛은 더 적게 남기 때문이다. 또한, 상기 편광기에서 흡수되는 빛 에너지의 양은 내구성에 영향을 주는데, 특히 상기 광학 시스템을 통과하는 빛이 매우 강렬한 상기 이미지 프로젝션 시스템에서, 제곱센티미터 당 와트 단위로 내구성에 영향을 준다. 이러한 빛의 세기는 폴라로이드 시트와 같은 범용의 편광기를 쉽게 손상시킬 수 있다. 실제로, 내구성 문제는 이러한 용도에서 사용될 수 있는 편광기를 제한한다.
내구성은 또한 보다 작고 가벼운 프로젝션 시스템이 만들어질 수 있기 때문에 중요하다. 그러나, 이러한 목적을 이루기 위해서는 빛의 세기가 훨씬 커져야 하기 때문에, 상기 PBS에 스트레스를 가하게 되고 수명을 단축시키게 된다.
종래의 PBS 디바이스의 문제점은 디스플레이에서 중요한 성능 요인이 되는 전환(conversion) 효율이 나쁘다는 점이다. 전환 효율은 광원에 필요한 전력의 얼마만큼이 스크린 상에서 빛의 세기로 바뀔 수 있는가를 나타내는 척도이다. 상기 전환 효율은 스크린 상의 전체 전력을 광원에 필요한 전력으로 나눈 비율로 표현된다. 종래의 단위는 와트 당 루멘(lumens)이다. 여러가지 이유로 상기 비율은 높은 것이 선호된다. 예를 들어, 낮은 전환 효율은 더욱 밝은 광원을 필요로 할 것이며, 또한 큰 전원, 과열, 큰 인클로저(enclosures) 및 캐비넷 등을 수반한다. 또한, 이러한 낮은 전환 효율은 프로젝션 시스템의 비용을 증가시키게 된다.
낮은 전환 효율의 근본적 원인은 낮은 광학 효율로서, 상기 광학 시스템의 f-수와 직접 관련된다. 다른 동등한 시스템의 f-수의 절반인 f-수를 갖는 시스템은 상기 광원으로부터 빛을 모으는데 네 배만큼 효율적일 수 있다. 따라서, 상당히 작은 f-수(큰 각 구경)를 제공함으로써 빛 에너지를 더욱 효율적으로 획득하고 따라서 전환 효율을 증가시키도록 하는 향상된 PBS를 제공하는 것이 선호된다.
종래의 PBS가 프로젝션 시스템에서 광선 분할기로 사용될 때, 전환 효율에 있어서 종래의 편광 광선 분할기의 성능이 나쁜 몇 가지 이유가 있다. 첫째, 현재의 광선 분할기는 만일 빛이 어떤 각도에(또는 적어도 주 입사각 주위의 좁은 각도 원추 내에서) 광선 분할기를 정확히 때리지 못한다면 성능이 나빠지게 된다. 이러한 각도로부터 주 광선의 편향은 PBS에서 세기, 편광 순도, 및/또는 컬러 밸런스를 떨어뜨리게 한다. 이는 상기 액정 어레이로부터 반사된 광선으로 뿐만 아니라 상기 광원으로부터 나오는 광선으로 인가된다. 이러한 주된 각도는 PBS의 디자인 및 구조에 의존하며 또한 이러한 다양한 광선 분할기에 이용된 편광 메카니즘에도 의존한다. 현재 사용가능한 편광 광선 분할기는 전자기 스펙트럼의 가시 부분 내의 주된 편광 각도로부터 멀리 떨어진 각도에서는 효율적으로 동작할 수가 없다. 이러한 한계점으로 인해 유망한 광학 레이아웃 및 상업적으로 유망한 디스플레이 디자인을 구현하는 것은 불가능하다.
만일 상기 주 광선이 두 개의 편광을 분리하도록 가장 좋은 각도로 상기 편광기를 때리더라도, 다른 광선들은 상기 각도로부터 벗어나거나 혹은 다른 광선들의 시각적 품질은 저하될 것이다. 이는 디스플레이 장치에서 심각한 결점인데, 그 이유는 편광기를 때리는 빛이 일반적인 광원에서 방출되는 빛을 효율적으로 이용하기에 매우 수렴성이거나 발산성이 되어야 하기 때문이다. 이는 일반적으로 상기 광학 시스템의 f-수로 표현된다. 단일 렌즈에 있어서, 상기 f-수는 개구부 대 초점 길이의 비율이다. 광학 요소에 있어서, 상기 F-수는
F/# = 1/(2 n sinθ)
로 정의되고, 이때 n은 광학 요소가 위치하고 있는 공간의 반사율이고, θ는 반 원추 각도이다. F-수가 작을수록, 렌즈에서 수집되는 방사속(ΦC)은 커지며, 그리고 상기 디바이스는 밝은 이미지를 디스플레이하기에 더욱 효과적이 될 것이다. 상기 방사속은 상기 F/#의 역 자승에 비례한다. 광학 트레인(train)에서, 가장 큰 F/#를 갖는 광학 소자는 광학 소자의 효율 측면에서 제한 요인이 될 것이다. 전통적인 편광기를 사용한 디스플레이에서, 상기 제한 소자는 거의 항상 상기 편광기이며, 따라서 상기 PBS는 전환 효율을 제한한다. 현재 사용가능한 어떤 것보다 작은 F/#를 갖는 PBS를 발전시키는 것이 분명 선호될 것이다.
작은 F/#를 갖는 일반적인 편광기는 사용가능하지 않기 때문에, 설계자들은 보다 작으면서 보다 밝은 광원을 이용하여 상기 전환 효율 문제를 다루었다. 이러한 광원(일반적으로, 아크 램프)은 사용가능하지 않지만, 무겁고 부피가 크며 값 비싼 전력을 필요로 하지만, 동작시 일정한 냉각을 필요로 한다. 냉각 팬은 원치않는 잡음 및 진동을 발생한다. 이러한 특징은 프로젝터 및 유사한 디스플레이의 사용에 이롭지가 못하다. 다시 말해서, 작은 F/#를 갖는 PBS는 저전력의, 조용한, 종래의 광원으로부터 빛을 효율적으로 모으게 한다.
종래의 편광 광선 분할기의 또 다른 중요한 결점은 낮은 소광(extinction)으로서, 이는 결과적으로 이미지에서 콘트라스트가 나빠지게 한다. 소광은 원하는 편광의 편광기를 통해 전달된 빛 대 원치않는 편광의 거부된 빛의 비율이다. 효율적인 디스플레이에서, 상기 비율은 상기 PBS를 통과하는 빛의 전체 원추에서 최소값으로 유지되어야 한다. 따라서, 높은 콘트라스트 이미지를 갖도록 큰 소광 비율을 갖는 편광 광선 분할기를 제공하는 것이 선호된다.
종래의 편광 광선 분할기의 제 3의 결점은 가시 스펙트럼 위로 불균일한 반응 즉, 컬러 충실도(fidelity)가 나빠지는 것이다. 이러한 결과는 컬러 밸런스를 나쁘게 함으로써 프로젝션 디스플레이 시스템을 더욱 비효율적으로 만들게 하는데, 그 이유는 밝은 컬러들 중 일부 빛은 상기 편광 광선 분할기에서의 결점을 조절하도록 멀리 버려지기 때문이다. 따라서, 가시 스펙트럼 위로 균일한 반응을 가지고 좋은 효율로써 좋은 컬러 밸런스를 갖는(좋은 컬러 충실도를 갖는) 이미지를 제공하는 향상된 편광 광선 분할기를 제공하는 것이 선호된다. 상기 광선 분할기는 투영된 컬러를 왜곡하기보다는 무색이어야 하며, 편광 사이에 크로스토크(crosstalk)를 허용해서는 안 되는데, 상기 크로스토크는 이미지의 정밀함과 콘트라스트를 저하시키기 때문이다. 이러한 특성은 편광기의 모든 부분에 적용되어야 하며 또한 편광기에서 일어나는 빛 입사의 모든 각도에도 적용되어야 한다. 용어 "섬광석(spathic)"은 단면적, 입체각, 및 편광 광선에서 파장의 상대적 세기의 분포를 유지하는 편광기를 설명하기 위해 만들어졌다(R.C.Jones, Jour.Optical Soc.Amer.39, 1058, 1949). 편광기 및 분석기로서 작용하는 PBS는 큰 각 구경의 광선에 있어서도 전송 및 반사에 대하여 섬광석이 되어야 한다.
종래의 편광 광선 분할기의 제 4의 결점은 내구성이 좋지 못한 것이다. 많은 종래의 편광 광선 분할기는 과열 및 광화학적 반응에 의한 하락에 영향을 받는다. 따라서, 수천 시간 동안 강렬한 광자를 견딜 수 있는 향상된 편광 광선 분할기를 제공하는 것이 선호된다. 또한 경제적인 크기로 제작될 수 있는 편광 광선 분할기를 제공하는 것이 선호된다.
이러한 필요성으로 인해 프로젝션 시스템에서 실제로 사용하기에는 단지 몇몇 형태의 편광기만이 주어진다. 넓은 각 구경과 높은 충실도의 편광 모두를 상기 동일한 광선 분리 디바이스에 포함시키려는 많은 시도가 이루어져 왔다. 이러한 노력의 성능이 아래에 설명된다. 박막 간섭 필터는 분석기로도 사용되는 편광 광선 분할기를 만들기 위해 가장 흔히 인용되는 형태의 편광기이다. MacNeille은 넓은 스펙트럼 범위에서 효과적이었던 편광기를 설명한 최초의 사람이다(미국 특허 2,403,731). 그것은 일반적으로 유리 입방체 내에서 입사되는 빛에 수직으로 설정된 박막 다층으로 구성되며, 박판 편광기와 비교시 무겁고 부피가 크다. 중요한 것은 단일 입사각(대개, 45°)으로 설계되어야 하고, 만일 빛이 2°만큼만 다른 각도로 입사되어도 그 성능은 나빠진다. 다른 사람들은 설계를 향상시켰다(가령, J.Mouchart, J.Begel, and E.Duda, Applied Optics 28, 2847-2853, 1989, 및 L.Li and J.A.Dobrowolski, Applied Optics 13, 2221-2225, 1996). 이들 모두는 만일 각 구경이 증가되어야 하는 경우, 파장 범위를 매우 감소시키는 것이 필요함을 발견하였다. 이는 빛이 편광 광선 분할기에 도달하기 전에 광학 디자인이 상기 빛을 적절한 컬러 대역으로 나누도록 하는 디자인으로 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로,광선 분할기 상의 스펙트럼 대역폭을 줄이고 그 각 구경을 확장하는 것이 가능하지만, 추가적인 구성요소 및 복잡성으로 인해 비용, 부피, 및 무게가 증가된다.
그러한 경우에도, 상기 향상된 광선 분할기 입방체는 시장에 나오고 있고, 현재 Balzers 및 OCLI와 같은 잘 알려진 공급업체로부터 구할 수 있다. 이들은 f/2.5 - f/2.8의 F/#를 제공하며, 2년 전보다 상당히 향상된 것이지만, 광학 프로젝션 시스템에서 다른 핵심 구성요소의 범위에 있는 1.2 - F/2.0의 범위와는 거리가 멀다. 이러한 f-수에 도달하면 4의 인자만큼 시스템 효율을 향상시킬 수 있다. 이는 프로젝션 디스플레이 엔지니어로 하여금 종전에 불가능했던 디자인이 다른 목적, 가령 물리적 크기, 무게, 및 줄일 수 있도록 한다.
가시적 광학과는 먼 기술 가령, 레이더 기술에서는, 긴 파장의 레이더파를 편광시키는데 와이어 그리드(wire grid)가 성공적으로 사용되어 왔다. 이러한 와이어 그리드는 반사기로 또한 사용되어 왔다. 상기 와이어 그리드는 또한 적외선(IR)에서의 광학 소자로 알려져 있으며, 이 경우 투과성 편광기 요소로 주로 사용된다.
비록 입증되지는 않았지만, 와이어 그리드 편광기는 스펙트럼의 가시영역에서의 디스플레이 용도로 사용될 수 있음을 일부 사람들이 가정하였다. 예를 들어, Grinberg(미국 특허 4,688,897)는 와이어 그리드 편광기가 LCD에서 반사기 및 전극(동시에 분석기는 아님)으로 작용하는 것을 제안하였다.
다른 사람들은 가상 이미지 디스플레이의 효율을 향상시키기 위해 이색성(dichroic) 편광기 대신에 와이어 그리드 편광기를 사용할 수 있음을 제시하였다(미국 특허 5,383,053). 그러나, 그리드 편광기에서 콘트라스트나 소광의 필요성은 확실히 제거되었고, 상기 그리드는 기본적으로 편광 민감 광선 조정 디바이스로 사용된다. 상기 미국 특허 5,383,053에서는 분석기 또는 편광기의 목적을 제공하지는 않는다. 광대역 편광기 입방체 광선 분할기는 또한 상기 목적을 제공한다. 그러나 이러한 기술은 엄청난 비용이 들 뿐만 아니라 수광각이 매우 제한적이어서 쓸모가 없다.
또 다른 특허(미국 특허 4,679,910)는 IR 카메라 및 다른 IR 도구의 테스트를 위한 이미징 시스템에서 그리드 편광기의 사용을 설명한다. 이 경우, 상기 출원은 긴 파장의 적외선에 대한 광선 분할기를 필요로 하며, 이때 그리드 편광기만이 실제로 유일한 해결책이 된다. 상기 특허는 가시 범위에 대한 유용성을 제시하지 않거나 또는 각 구경에 대한 필요성을 언급하지 않고 있다. 또한 빛을 유효 이미지로 전환할 필요성을 다루지도 않으며, 광대역 동작에 대한 필요성도 다루지 않는다.
스펙트럼의 적외선 영역에서의 와이어 그리드 편광기에 대한 다른 특허도 있다(예를 들어, 미국 특허 4,514,479, 4,743,093, 및 5,177,635). 방금 인용된 예외를 제외하면, 상기 IR 스펙트럼에서 편광기의 투과 성능에 중점을 둔다.
상기 참조 문헌들은 와이어-그리드 어레이가 일반적으로 편광기로 작용할 수 있다는 점이 공지되어 왔음을 입증한다. 그럼에도 불구하고, 와이어-그리드 어레이는 이미지 프로젝션 시스템에 대해서는 제시되거나 개발되지는 않았다. 와이어 그리드 편광기가 가시 스펙트럼에 적용되지 않았던 이유 중 하나는 제조가 어렵기 때문이다. 미국 특허 4,514,479는 가까운 적외선 영역에 대한 와이어 그리드 편광기를 만들기 위하여 포토레지스트의 홀로그래픽 노출 및 이온 밀(mill) 내의 후속적 에칭의 방법을 기술하고 있다. 미국 특허 5,122,907에서 작고 연장된 금속 타원체가 투명한 매트릭스내에 구현되어 있고, 이때 상기 투명한 매트릭스는 상기 금속 타원체의 긴 축을 어느 정도 정렬하도록 뒤이어 계속 연장된다. 비록 투과된 광선이 편광되더라도, 상기 디바이스는 잘 반사하지 못한다. 더욱이, 타원체 입자는 전자기 스펙트럼의 가시 부분에 유용할 만큼 충분히 작게 만들어지지는 않는다. 따라서, 실제 적용예에서는 IR 스펙트럼의 보다 긴 파장에 제한된다.
또 다른 종래 기술의 편광기는 각도 증발 증착(angle evaporative deposition)에 의하여 훨씬 미세한 라인들을 이룬다. 불행히도, 상기 라인들은 가시 광선과의 상호작용이 약한 매우 작은 단면을 가지며, 따라서 광학 효율은 이미지의 생성에 사용하기에는 매우 나쁘다. 이러한 종래 기술의 몇몇 시도에서, 상기 디바이스는 대개 무작위한 형태 및 공간을 갖는 와이어를 갖는다. 이러한 무작위성은 가까이 이격된 요소들이 잘 투과되지 않기 때문에 성능을 저하시키고, 그리고 넓게 이격된 요소들의 영역은 나쁜 반사율을 갖는다. 편광(소광)의 정도는 이러한 효과들이 하나만 발생하거나 또는 둘다 발생하는 경우 최대가 되지 않으며, 이는 변위가 어느 정도 무작위성을 가질 경우에 해당한다.
완벽한(및 거의 완벽한) 규칙성 때문에, 격자에 대하여 개발된 수학이 잘 적용된다. 반대로, 무작위 와이어(비록 와이어가 모두 동일한 방향성을 갖더라도)의 경우에는 산란 이론이 최선의 설명을 제공한다. 단일 원통형 와이어로부터의 산란이 설명된다(H.C.Van de Hulst, Light Scattering by Small Particles, Dover,1981). 현재의 무작위-와이어 그리드는 기판을 통해 삽입된 와이어를 갖는다. 상기 와이어의 위치는 다소 무작위적이며, 직경 또한 무작위적이다. 산란된 광선의 위상은 무작위적일 것이고, 따라서 반사는 그다지 반사성(specular)이지는 않으며, 그리고 투과는 높은 공간적 또는 이미지 충실도를 갖지는 못할 것이다. 이러한 광선의 저하는 고분해능의, 높은 정보 밀도의 이미지 전달을 못하게 할 것이다.
종래 기술에서는 와이어의 순차적인 어레이가 편광기 및 분석기 모두로 동작할 때 필요한 각도에서 섬광석 모양의 PBS로서 전체 가시 범위에서 동작할 수 있음이 제시되지 않았다. 실제로, 이러한 동작에 필요한 좁고 길며 균일하게 이격된 와이어를 만들기에는 어려움이 있다(Zeitner,et.al. Applied Optics, 38, 11pp.2177-2181(1999), and Schnabel,et.al., Optical Engineering 38, 2pp.220-226(1999)). 따라서, 이미지 프로젝션에 대한 종래 기술이 디스플레이 디바이스의 한 부분으로서 섬광석 모양의 PBS의 사용에 대하여 아무런 제시를 하지 않는 것은 당연하다.
Tamada 및 Matsumoto(미국 특허 5,748,368)는 적외선 및 가시 스펙트럼 모두에서 동작하는 와이어 그리드 편광기를 설명한다. 이는 그러나, 크고 넓게 이격된 와이어가 가시 부분내의 장파장에서 공진 및 편광을 생성하는 개념을 기초로 한다. 불행히도, 이러한 디바이스는 가시적 파장의 좁은 대역에서 효과가 있지만, 전체 가시 스펙트럼에서는 효과가 없다. 따라서 완전한 컬러로 이미지를 생성하는데 사용하기에는 적합하지가 않다. 그러므로, 상기 디바이스는 편광기가 이미지 프로젝션 시스템에서 실제로 무색이어야 하기 때문에 이미지 디스플레이에서 실용적이지는 않다.
와이어 그리드 편광기가 간과되었던 또 다른 이유는 입사되는 광선의 각도가 커질 경우, 일반적인 와이어 그리드 편광기의 성능이 저하될 것이라는 관념 때문이다(G.R.Bird and M.Parrish,Jr., The Wire Grid as a Near-Infrared Polarizer, J.Opt.Soc.Am.,50,pp.886-891,(1960); the Handbook of Optics, Michael Bass, Volume Ⅱ,p.3-34, McGraw-Hill(1995)). 스펙트럼의 가시 영역에서 35°이상의 각도에 적절히 동작하는 디자인에 대한 보고서는 없다. 또한 이러한 입사각의 제한을 일으키는 중요한 설계 요인을 확인한 사람도 없다. 이러한 설계상의 한계점은 광선 분할기가 투과 및 반사에서 동시에 적절한 성능을 필요로 할 때 더욱 커진다.
이러한 중요한 점은 강조할 만하다. IR 및 가시 스펙트럼에서 와이어 그리드 편광기에 대한 특허 이력 및 현존하는 문헌은 대부분 투과 편광기에 초점을 두지만 반사 성질에는 초점을 두지 않는다. 와이어 그리드 편광기는 수 십년간 기술적 문헌에 보고되었고, 1960년대 이후로 더욱 보편화되었다. 이러한 분야에서의 광범위한 연구에도 불구하고, 반사성 편광기로서 와이어 그리드 편광기의 생산 및 사용에 대한 상세한 설명은 거의 없고, 또한 상기 와이어 그리드 편광기가 투과성 및 반사성 편광기로서 동시에 사용되는 것과 관련된 문헌은 전혀 없다. 문헌에서의 설명이 부족하기 때문에, 와이어 그리드 편광기가 광대역 가시적 광선 분할기로 사용될 가능성은 분명하지 않음을 알 수 있다.
앞서 설명된 종래의 편광기가 사용가능한 유일한 편광기였기 때문에, Takanashi(미국 특허 5,239,322)가 자신의 프로젝션 디바이스를 축소하여 연습하는 것이 불가능하였고 가장 빈약한 결과를 가져왔다. Takanashi 발명에 필요한 성능을 제공하는 어떠한 편광기도 사용가능하지 않으며, 이때 상기 Takanashi 발명은 스펙트럼의 가시 부분에서 무색, 넓은 수광각, 원하는 빛 편광의 투과 및 반사에서 낮은 손실, 및 좋은 소광 비율에 해당한다.
투과 및 반사 성질의 특수한 성능을 필요로하는 이미지 디스플레이 시스템의 중요한 몇몇 특성이 있다. 프로젝터에 있어서, 광원이 스크린 상에 효과적으로 배치된다면, p-편광 투과 및 s-편광 반사의 곱(RsTp)은 커야 한다. 반면에, 스크린 상에 높은 정보 밀도를 달성하는데 필요한 분해능 및 콘트라스트에 대해서는 반대 곱(RpTs)은 매우 작아야 하는 것이 중요하다(즉, p-편광된 빛의 반사가 곱해진 s-편광된 빛의 투과는 매우 작아야 한다).
또 다른 중요한 특징은 넓은 수광 각도이다. 만일 광원으로부터 모이는 빛, 즉 전환 효율이 최대일 경우, 상기 수광각은 커져야 한다. 20°보다 큰 반각을 갖는 광 원추(수렴하거나 발산하는)가 수용되는 것이 선호된다.
보다 큰 광 원추를 수용하고 큰 각도에서 작용하는 능력의 중요한 결과는 이미징 시스템의 광학적 디자인이 더 이상 제한적이지 않다는 것이다. 종래의 광원은 저비용, 냉각 동작, 작은 사이즈, 및 가벼움 등을 이용하여 사용될 수 있다. 넓은 범위의 각도로 인해 설계자는 디스플레이의 사이즈 및 동작을 향상시키도록 다른 광학 소자들을 선호되는 위치에 배치할 수 있다.
또 다른 특징은 사이즈 및 무게이다. 종래의 기술은 유리 입방체의 사용을 필요로 한다. 상기 입방체는 상기 시스템에 특정 요건을 제공하고 또한 결점도 제공한다. 상기 제공된 요건에는 큰 유리 조각의 열적 적재를 다룰 필요성 및 추가 비용을 부과하는 응력 복굴절 등이 없는 고품질 재료에 대한 필요성이 포함된다. 게다가, 입방체 자체의 추가적인 무게 및 부피도 어려움을 내포한다. 따라서, 많은 부피를 차지하지 않고 그다지 많은 무게가 나가지 않는 광선 분할기가 선호된다.
또 다른 중요한 특징은 강건성이다. 현대적인 광원은 빛이 켜진 직후에 편광기에서 매우 큰 열적 기울기를 생성한다. 기껏해야, 이는 편광들 사이에서 크로스토크를 야기하는 열적 복굴절을 유도할 수 있다. 강한 빛에 오랜 시간 노출하면 일부 재료에서 성질에 변화가 야기된다(일반적으로 광-산화로 인해 노랗게 됨). 따라서, 상기 광선 분할기는 광원으로부터 오랜 주기동안 강렬한 방사 및 고온을 견딜 수 있는 것이 선호된다.
또 다른 중요한 특징으로는 입사되는 광 원추 위로 광선 분할기의 균일한 소광(또는 콘트라스트) 성능이다. McNeille-방식 박막 스택(stack) 편광기는 P-편광된 빛과는 반대로 S-편광된 빛의 반사율에서의 차이로 인해 편광된 빛을 생성한다. S 및 P 편광의 정의는 편광기 상에 입사되는 광 원추내의 방향을 변화시키는 광선의 입사면에 의존하기 때문에, McNeille-방식 편광기는 전체 원추 위로 균일하게 작용하지는 않는다. McNeille-방식 편광기에서의 이러한 결점은 잘 알려져 있다. 이러한 결점은 광 원추의 각도 사이즈를 제한함으로써 및 추가 광학 구성요소의 사용을 통해 기타 광학 시스템에서 보상에 의함으로써 프로젝션 시스템 설계에서 다루어져야 한다.
다른 중요한 특징에는 정렬의 편리함이 포함된다. 생산 비용 및 유지는 조립 표준에 의해 직접 영향을 받는다. 상기 비용은 작은 허용 오차의 정렬을 필요치 않는 소자에 의해 상당히 감소될 수 있다.
따라서, 비용이 많이 들지 않으면서 밝은 이미지 및 좋은 이미지 콘트라스트를 제공할 수 있는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호된다. 또한 발산하는(또는 보다 작은 F/#를 갖는) 빛을 이용할 수 있고, 빛 에너지를 효율적으로 사용할 수 있거나 높은 전환 효율을 가지며, 내구성이 있는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호된다. 높은 소광률, 가시 스펙트럼 위로 균일한 반응, 및 좋은 컬러 충실도를 가지며, 또한 섬광석의 강건하고 열적 기울기를 견딜 수 있는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 또한 선호된다. 또한 이미지 프로젝션 시스템에 설계상의 제약이 없이 설계적으로 유연함이 허용되도록, 실제로 어느 입사각에서도 위치할 수 있는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호된다. 또한 입사되는 빛의 전체 원추 내의 모든 각도에서 p-편광된 빛을 효과적으로 투과하고 s-편광된 빛을 반사하는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호된다. 또한 가볍고 콤팩트한 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호된다. 또한 정렬하기 쉬운 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호된다. 단일 프로젝션 디바이스에서 이러한 모든 특징을 결합하면 당해 기술에 상당한 진보가 이루어질 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 2c는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 한 실시예에 따른 또 다른 이미지 프로젝션 시스템의 개략도이다.
도 5a는 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 선호되는 실시예에서, S 및 P 편광에 대하여 파장과 투과율 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 선호되는 실시예에서, S 및 P 편광에 대하여 파장과 반사율 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 선호되는 실시예에서, 파장, 효율, 및 투과 소광 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6은 입사각의 함수로서, 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 선호되는 실시예의 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 대안적 실시예의 이론적 쓰루풋(throughput) 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7b는 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 대안적 실시예의 이론적인 소광 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7c는 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 대안적 실시예의 이론적 소광 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 투시도이다.
도 9는 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 측단면도이다.
비용이 많이 들지 않으면서 밝은 이미지 및 좋은 이미지 콘트라스트를 제공하는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호됨을 인지하였다. 또한 발산하는(또는 보다 작은 F/#를 갖는) 빛을 이용하고, 빛 에너지를 효율적으로 사용하며,높은 전환 효율을 가지고, 그리고 내구성이 있는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호됨을 인지하였다. 높은 소광률, 가시 스펙트럼에서의 균일한 반응, 좋은 컬러 충실도, 즉 섬광석의 강건하고 열적 기울기를 견딜 수 있는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 또한 선호됨을 인지하였다. 또한 실제로 어떤 각도에서도 투과된 편광 광선 및 반사된 편광 광선을 선택적으로 조향할 수 있는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호됨을 인지하였다. 또한 어느 입사 각도에 위치하더라도 적절히 작용하는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호됨을 인지하였다. 게다가, 광 원추 내의 모든 각도에서 p-편광된 빛을 효과적으로 투과하고 s-편광된 빛을 반사하고, 또한 s-편광된 빛을 투과하고 p-편광된 빛을 유사하게 반사할 수 있도록 작용할 수 있는 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호됨을 인지하였다. 또한 가볍고, 콤팩트하며, 강건하고, 정렬하기 쉬운 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 개발하는 것이 선호됨을 인지하였다. 이미지 프로젝션 시스템에서 사용하기 위한 편광 광선 분할기를 제공하는 것이 본 발명의 추가 목적이다.
본 발명은 하나이상의 와이어 그리드 편광 광선 분할기 및 하나이상의 투과 어레이를 갖는 이미지 프로젝션 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 광선을 편광된 광선으로 편광하기 위하여 제 1 편광기로 조향된 가시 광선을 생성하는 광원을 포함한다. 상기 편광된 광선은 투과성 어레이 방향으로 조향되고, 이때 상기 투과성 어레이는 이미지 정보를 인코딩하도록 상기 편광된 광선의 편광을 선택적으로 변경함으로써 편광된 광선의 편광을 변조하고, 따라서 변조된 광선을 생성하게 된다. 상기 변조된 광선은 편광 광선 분할기 방향으로 조향된다.
상기 편광 광선 분할기에는 일반적으로 투명 기판에 의해 지지되는 얇고 연장된 요소들의 평행 배열이 포함된다. 상기 배열의 구성 및 상기 요소들의 사이즈는 상기 변조된 광선의 전자기파와 상호작용하도록 이루어짐으로써 일반적으로 1)하나이상의 요소를 포함하는 평면에 수직한 편광 및 입사 광선의 방향을 갖는 요소들을 통해 빛을 투과시킴으로써 투과된 광선을 정의하며, 2)하나이상의 요소를 포함하는 평면과 평행한 편광 및 입사되는 광선을 방향을 갖는 요소들로부터 빛을 반사함으로써 반사된 광선을 정의한다.
상기 편광 광선 분할기는 상기 변조된 광선이 어느 한 각도에서 투명 기판의 제 1 표면을 때리도록 상기 변조된 광선에 대한 각도로 조향될 수 있어서, 반사된 광선은 투과성 어레이로부터 떨어져 조향된다. 반사되거나 투과되는 광선은 상기 인코딩된 이미지 정보를 디스플레이하도록 스크린 방향으로 정해진다.
본 발명의 상세한 태양에 따라서, 상기 시스템은 서로 다른 컬러에 대한 다수의 투과성 어레이를 포함하고 그리고 분석기와 결합기(combiner) 모두로 작용하는 하나이상의 편광 광선 분할기를 또한 포함한다. 예를 들어, 세 개의 투과성 어레이는 세 개의 분리된 컬러에 대하여 사용될 수 있다. 대역폭 분리기는 가시광선을 다수의 유색 광선으로 분리할 수 있으며, 각각의 유색 광선은 서로 다른 대역폭을 갖는 서로 다른 컬러에 의해 특징지어진다. 상기 분리기 및 하나이상의 제 1 편광기는 다수의 유색 편광된 광선을 생성할 수 있다. 각각의 투과성 광선은 이미지 정보를 인코딩하도록 유색 편광된 광선의 편광을 선택적으로 변경함으로써 각각의 유색 편광된 광선의 편광을 변조하고, 따라서 유색 변조된 광선을 생성한다.
적어도 둘 이상의 편광 광선 분할기가 상기 분석기 및 결합기 모두로 사용될 수 있다. 제 1 편광 광선 분할기는 두 개의 서로 다른 유색 변조된 광선 내에 위치함으로써 상기 서로 다른 두 개의 유색 변조된 광선을 제 1 결합 광선으로 결합하게 된다. 제 2 편광 광선 분할기는 상기 제 1 결합 광선 및 다른 유색 변조된 빔 내에 위치함으로써 또 다른 투과성 어레이로부터의 유색 변조된 광선과 상기 제 1 결합 광선을 제 2 결합 광선으로 결합한다.
본 발명의 또 다른 상세한 태양에 따라서, 상기 제 1 편광기는 와이어 그리드 편광기를 또한 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 상세한 태양에 따르면, 상기 이미지 프로젝션 시스템은 단지 두 개의 투과성 패널만이 사용되는 경우에 하나이상의 편광 광선 분할기와 함께 구현될 수 있다. 이 경우, 하나의 패널은 이미지를 투영하는 방식으로 두 개의 컬러로 이루어진 광선을 생성할 수 있다.
도 1a에서는 본 발명의 이미지 프로젝션 시스템(10)의 디스플레이 광학 트레인이 도시되어 있다. 이미지 프로젝션 시스템(10)은 광선 분할기로서 하나이상의 와이어 그리드 편광기(14a-c) 및 하나이상의 투과 어레이(16a-c)를 갖는 것이 선호된다. 반사 어레이를 갖는 이미지 프로젝션 시스템이 발명자의 종래 특허에 기술되어 있는 반면, 현재의 이미지 프로젝션 시스템은 투과 어레이를 이용하도록 구성된다. 와이어 그리드 편광 광선 분할기(14)(WGP-PBS)는 분석기로 작용함으로써, 투과 어레이(16)로부터 하나의 편광의 빛을 디스플레이 스크린(18)으로 효과적으로 반사하거나 투과한다. 상기 WPG-PBS(14)는 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 분석기 및 이미지 결합기 모두로 사용될 수 있는 것이 선호된다.
도 1a에서, 다수의 WPG-PBS 및 다수의 투과 어레이가 시스템(10)에 사용될 수 있고, 각각은 서로 다른 컬러에 상응할 수 있다. 예를 들어, 세 개의 WPG-PBS(14a-c) 및 세 개의 투과 어레이(16a-c)가 사용될 수 있고, 그리고 청색, 녹색, 및 적색과 같은 서로 다른 세 개의 컬러에 상응할 수 있다. 분리기(20)는 가시 광원(22)으로부터 흰색 빛의 가시광선을 원하는 컬러들로 분리하는데 사용될 수 있다. 상기 분리기는 당분야에 공지되어 있으며, 그리고 상기 분리기는 가시광선내에 배치되어 있고 흰색 빛을 다수의 유색 광선(각각 서로 다른 파장이나 대역폭을 가짐)으로 분리하도록 구성된 이색성 거울(24)을 포함할 수 있다. 다른 광학 소자들도 당분야에 공지된 바와 같이 사용될 수 있다.
또한, 하나이상의 프리(pre)-편광기 또는 제 1 편광기(26a-c)가 상기 유색 광선내에 배치됨으로써 상기 유색 광선을 유색 편광된 광선으로 편광시킬 수 있다. 대안으로, 상기 프리-편광기나 제 1 편광기는 편광된 광선을 생성하도록 가시광선내에 배치될 수 있고, 반면 상기 분리기는 편광된 광선을 유색 편광된 광선으로 분리하도록 편광된 광선내에 배치될 수 있다. 어느 경우든, 상기 분리기(20) 및 제 1 편광기(26a-c)는 유색 편광된 광선을 함께 생성한다. 가시광선은 다양한 유색 광선으로 먼저 분리되고, 이후 도시되는 바와 같이 편광되거나. 혹은 가시광선은 먼저 편광되고, 이후 다양한 유색 광선으로 분리된다. 상기 프리-편광기 또는 제 1 편광기(26a-c)는 어떤 형태의 편광기도 가능하다. 한 측면에서, 상기 프리-편광기 또는 제 1 편광기(26a-c)는 아래에 상술될 바와 같이 WGP-PBS를 포함할 수 있다.
투과 어레이(16a-c)는 유색 편광된 광선 내에 위치한다. 투과 어레이는 당분야에 공지된 바와 같이, 투과성 액정 어레이가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 투과 어레이는 두 개의 도전층 사이에 끼인 액정층을 포함할 수 있다. 상기 투과 어레이(16a-c)는 상기 유색 편광된 빔의 편광을 선택적으로 변경함으로써 각각의 유색 편광된 광선의 편광을 변조한다. 상기 변조 또는 상기 광선의 편광을 선택적으로 변경하는 것은 상기 광선 상의 이미지 정보를 인코딩하고, 변조되거나 혹은 유색 변조된 광선을 생성한다. 예를 들어, 상기 투과 어레이(16a-c)는 다수의 셀이나 픽셀을 포함할 수 있고, 이때 각각의 셀이나 픽셀은 빛이 통과할 때 빛의 편광을 선택적으로 회전시키거나 바꾸지 않도록 독립적으로 동작한다. 만일 액정을 바꾸고 상기 셀이나 픽셀을 통과하는 빛이 바뀌지 않도록 상기 셀이나 픽셀에 전기장이 인가되지 않는다면, 상기 투과 어레이내의 액정 재료는 셀이나 픽셀을 통과하는 빛의 편광을 회전시킬 수 있다. 대안으로, 만일 상기 셀이나 픽셀을 통과하는 빛의 편광을 회전시켜 액정을 바꾸도록 상기 셀이나 픽셀에 전기장이 인가되지 않는다면,상기 투과 어레이 내의 액정 재료는 상기 셀이나 픽셀을 통과하는 빛의 편광을 바꾸지 않을 수 있다. 전기장은 상기 액정 재료의 양면 위의 도전층에 의해 인가될 수 있다. 당분야에 공지된 바와 같이, 빛의 변조를 제어하도록 상기 투과 어레이에 제어기가 전기적으로 결합될 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 상기 WGP-PBS(14a-c)는 각각의 유색 변조된 광선내에 배치되며, 상기 변조된 광선으로부터 인코딩된 이미지 정보를 분리하도록 분석기로 동작한다. 각각의 WGP-PBS는 상기 변조된 광선을 하나의 편광을 갖는 투과된 광선으로 분리하고, 그리고 또 다른 편광의 반사된 광선으로 분리한다. 따라서, 상기 변조된 광선 상에 인코딩된 이미지 정보는 상기 변조된 광선으로부터 반사된 광선 및/또는 투과된 광선으로 분리된다. 상기 WGP-PBS(14a-c)는 상기 각각의 변조된 빔에 대한 예각 또는 둔각에서 조향될 수 있어서, 상기 변조된 광선은 예각 또는 둔각에서 상기 WGP-PBS를 때린다. 그러므로, WGP-PBS로부터 반사된 광선은 투과 어레이로부터 떨어져서 방향이 정해진다. 상기 변조된 광선에 대하여 직각으로 상기 WGP-PBS를 조향하면, 상기 반사된 광선은 투과 어레이로 다시 방향이 정해지고 결과적으로 노이즈를 일으킬 수 있다.
결합기 또는 이미지 결합기(27)는 WGP-PBS(14a-c)로부터 반사된 광선 및/또는 투과된 광선 내에 배치될 수 있어서, 다양한 유색 광선으로부터의 이미지 정보를 스크린(18) 방향의 단일 이미지 광선으로 결합하게 된다. 상기 WGP-PBS로부터 각각의 반사된 광선 또는 투과된 광선은 각각의 컬러에서 원하는 이미지를 포함할 것이다. 상기 결합기는 공지된 어떤 형태도 가능하다.
이미지 프로젝션 시스템의 광학 트레인은 이미지 결합기 및 WGP-PBS로써 구성될 수 있다. 도 2b에서는 예시적 이미지 프로젝션 시스템(10b)이 결합기(27) 및 WGP-PBS(29)로써 구성되어 있다. 상기 WGP-PBS(29)는 분석기 및 결합기 모두로 구성되어서 1)인코딩된 이미지 정보를 분리하고, 2)서로 다른 다양한 유색 광선을 결합한다. 상기 이미지 프로젝션 시스템(10b)은 본 출원에 설명된 시스템들과 많은 점에서 유사하다.
결합기(27)는 상기 WGP-PBS(14a 및 14b)로부터 반사된 광선 및/또는 투과된 광선 내에 배치될 수 있어서, 다양한 유색 광선으로부터의 이미지 정보를 제 1 결합된 광선으로 결합하게 된다. 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(29)는 결합기(27)로부터 제 1 결합된 광선 내에 배치될 수 있으며, 그리고 또 다른 투과 어레이(16c)로부터 또 다른 유색 변조된 광선 내에 배치될 수 있다. 상기 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(29)는 1)인코딩된 이미지 정보를 다른 변조된 광선으로부터 분리하고, 2)다른 투과 어레이로부터 반사된 광선 및/또는 투과된 광선을 상기 결합기(27)로부터 상기 제 1 결합 광선과 결합하여 세 개의 유색 광선에 대하여 원하는 이미지 정보를 갖는 제 2 결합 광선을 형성한다. 대안으로, 상기 결합기(27) 및 상기 WGP-PBS(29)의 위치는 전환될 수 있다.
상기 이미지 프로젝션 시스템의 광학 트레인은 하나이상의 WGP-PBS(14a) 또는 둘 이상의 유색 광선을 결합하기 위한 결합기를 또한 형성하는 분석기로써 구성될 수 있다. 도 2a에서, 예시적 이미지 프로젝션 시스템(10c)은 분석기 및 결합기 모두로 구성된 WGP-PBS(14a-c)로 구성되어 있으며, 1)인코딩된 이미지 정보를 분리하고, 그리고 2)서로 다른 다양한 유색 광선을 결합한다. 상기 이미지 프로젝션 시스템(10c)은 본원에서 설명된 시스템들과 많은 점에서 유사하고, 세 가지 서로 다른 컬러에 대하여 세 개의 투과 어레이(16a-c)로써 구성될 수 있다.
제 1 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(28)는 두 개의 투과 어레이(16a 및 b)로부터 두 개의 유색 변조된 광선내에 배치될 수 있다. 상기 제 1 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(28)는 1)상기 두 변조된 광선 내의 인코딩된 이미지 정보를 분리하고(상기 두 변조된 광선을 앞서 설명된 바와 같이 반사 광선과 투과 광선으로 분리함), 2)상기 두 변조된 광선 중 하나로부터 반사된 광선을 상기 다른 변조된 광선의 투과 광선과 결합하여, 두 개의 유색 광선에 대하여 원하는 이미지 정보를 갖는 제 1 결합 광선을 형성한다. 상기 변조된 광선들 중 하나는 하나의 편광 내에 원하는 이미지 정보를 포함하고, 반면 다른 변조된 광선은 또 다른 편광에서 원하는 이미지 정보를 포함함으로써, 원하는 이미지 정보는 상기 제 1 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(28)에 의하여 제 1 결합 광선으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 변조된 광선으로부터 원하는 이미지 정보는 상기 WGP-PBS(28)에 의해 투과되는 편광내에 있을 수 있으며, 반면 다른 변조된 광선으로부터 원하는 이미지 정보는 상기 WGP-PBS(28)에 의해 반사되는 편광 내에 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 WGP-PBS(28)는 청색 및 녹색의 변조된 광선 내에 배치될 수 있고, 그리고 이미지 정보 투과된 청색 광선을 도시된 바와 같이, 반사된 녹색 광선내의 이미지 정보와 결합할 수 있다. 상기 WGP-PBS(28)는 상기 두 변조된 광선 또는 두 개의 투과 어레이(16a 및 b)에 대하여 조향됨으로써, 원하는 반사 및 투과 광선은 원하는 제 1 결합 광선으로 정렬한다.
원하는 이미지 정보는 상기 두 변조된 광선 상에 서로 다르게 인코딩될 수 있고, 또는 투과 어레이는 서로 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 투과 어레이(16a)는 상기 WGP-PBS(28)에 의해 투과될 변조 광선 상의 정보를 인코딩할 수 있고, 반면 제 2 어레이(16b)는 상기 WGP-PBS(28)에 의해 반사될 변조 광선 상의 정보를 인코딩할 수 있다. 따라서, 상기 두 변조된 광선은 반대 편광 내에 인코딩된 이미지 정보를 가질 수 있고, 또는 상기 두 투과 어레이는 반대 편광 내의 이미지 정보를 인코딩할 수 있다.
제 2 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(29)는 상기 제 1 WGP-PBS(28)로부터 제 1 결합 광선 내에 배치될 수 있고, 또 다른 유색 변조된 광선은 또 다른 투과 어레이(16c)로부터 나온다. 제 2 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(29)는 1)인코딩된 이미지 정보를 다른 변조된 광선으로부터 분리하고, 그리고 2)다른 투과 어레이로부터의 반사된 광선 및/또는 투과된 광선을 상기 WGP-PBS(28)로부터의 제 1 결합 광선과 결합하여 세 개의 유색 광선에 대하여 원하는 이미지 정보를 갖는 제 2 결합 광선을 형성한다. 예를 들어, 제 2 WGP-PBS(29)는 반사된 적색 광선 내의 이미지 정보를 상기 제 1 결합 광선(또는 반사된 적색 광선 및 투고된 청색 광선)과 결합할 수 있다.
따라서, 두 개의 편광 광선 분할기 또는 WGP-PBS(28 및 29)는 세 개의 유색 변조된 광선을 분석하고 결합하는데 사용될 수 있다. 단일 WGP-PBS는 두 개의 유색 변조된 광선을 분석하고 결합하는데 사용될 수 있다. 상기 광선들은, 상기 반사된 광선이 동일선상에 있고 그리고 이미지 정보가 상기 광선 분할기를 통해 투과되는 다른 광선 상에 주어지는 방식으로, 상기 광선 분할기로부터 반사되도록 결합될 수 있어서, 결합된 광선은 다색 이미지 광선을 형성하게 된다.
도 2a에서, 상기 WGP-PBS(28 및 29)는 실제로 서로 평행하게 조향될 수 있다. 이러한 구조는 상기 WGP-PBS(28 및 29)가 서로 가까이 배치되도록 하며, 따라서 시스템(10c)의 크기를 줄일 수 있게 된다. 도 2b에서, 시스템(10d)은 상기 WGP-PBS(28 및 29)가 서로 직교하도록 조향될 수 있다. 이러한 구조는 결합될 WGP-PBS(28 및 29)이 더 좋은 광학적 특성을 갖도록 할 수 있다.
상기 시스템들이 세 개의 유색 광선을 이용하여 설명되었지만, 더 많거나 더 적은 수의 유색 광선을 이용하여 구성될 수도 있다. 게다가, 상기 시스템은 분리된 유색 광선을 이용하거나 혹은 각 컬러에 대하여 분리된 광 경로(optical path)를 이용하여 설명되었다. 둘 이상의 컬러 광선은 동일한 광 경로를 공유할 수 있다. 예를 들어, 도 2c에서 시스템(10e)에는 두 개의 광 경로가 주어져 있고, 분석기 및 결합기 모두로 작용하는 단일 WGP-PBS(28)가 또한 주어져 있다. 두 개의 컬러(가령, 녹색과 적색)는 도시된 바와 같이 광 경로를 공유할 수 있다. 교대기(alternator)(24b)는 광 경로에 있는 컬러들이 교대가 되도록 하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 교대기(24b)는 적색 광선과 녹색 광선을 전환시킬 수 있다. 투과 어레이(16b)는 서로 다른 컬러들 사이의 제어를 교체하도록 제어될 수 있고, 따라서 서로 다른 컬러들을 선택적으로 변경할 수 있다. 교대기(24b) 및 투과 어레이(16b)에 의한 유색 광선의 전환은 매우 빨라서 육안으로 식별될 수 없다. 교대기(24b) 또는 컬러들 사이에서의 변경을 위한 교대기 수단은 컬러 휠(wheel) 등이 될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 프리-편광기(26a-c)는 또한 와이어 그리드 편광기가 될 수 있다. 도 3a-b 및 4a-c에서, 이미지 프로젝션 시스템(10f-j)은 앞서 설명된 시스템과 유사하게 도시되어 있지만, 프리-편광기로서 와이어 그리드 편광기(26d-f)가 주어져 있다. 상기 와이어 그리드 편광기(26d-f)는 반사된 빔이 광원 또는 분리기와 멀어지도록 각각의 유색 편광된 광선에 대하여 예각 또는 둔각으로 조향될 수 있다.
상기 와이어 그리드 편광기는 빛을 재순환하도록 다른 광학 요소로 조향될 수 있다. 도 4c에서, 시스템(10j)에는 빛 재순환 장치(13)가 도시되어 있다. 상기 장치(13)는 버려지는(discarded) 편광의 버려지는 광선을 모으기 위해 다수의 거울 등을 포함할 수 있다. 상기 장치(13)는 또한 상기 버려지는 광선을 상기 광원이나 분리기로 다시 향하게 할 수 있다. 상기 장치(13)가 단일 광 경로에 대하여 도 4c에 도시되어 있지만, 상기 장치는 서로 다른 다양한 광 경로로부터 상기 버려지는 광선을 모으도록 구성될 수 있다. 게다가, 시스템(10j)에는 프리-편광기로서 단일 WGP-PBS(16e)가 도시되어 있고, 또한 분석기로서 단일 WGP-PBS(28)가 도시되어 있다. 이러한 구조는 단일 컬러 광선으로써 사용될 수 있다. 대안으로, 교대기(24b) 또는 컬러 휠은 앞서 설명된 바와 같이 다른 빛의 컬러를 빠르게 교체되는데 사용될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 상기 WGP-PBS는 프리-편광기(26a-c), 편광 광선 분할기 또는 분석기(14a-c), 및 결합기로서 사용될 수 있다.
적절한 광학 효율을 위해, 상기 WGP-PBS는 광원(20)으로부터 원하는 편광의 높은 반사율(Rs)을 가져야 하며, 또한 액정 어레이(26)로부터 반대 편광의 높은 투과도(Tp)를 가져야 한다. 전환 효율은 상기 Rs 및 Tp의 곱(RsTp)에 비례하며, 하나의 인자가 부족하면 다른 인자에 의해 어느 정도 보상이 될 수 있다.
본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기(14)의 실시예는 스펙트럼의 가시영역에 대한 디스플레이 디바이스 내에 프리-편광기, 분석기, 및/또는 결합기로서 본 발명의 WGP-PBS를 이용한 장점을 입증하는 아래의 특성을 보여준다. 추가 개선 내용에 대한 이론적 계산은 훨씬 더 좋은 편광 광선 분할기가 사용될 것임을 나타낸다.
도 5a 및 5b에서는 WGP-PBS의 S 및 P 편광에 대하여, 측정된 투과도 및 반사도가 각각 주어져 있다. 도 5c에서, WGP-PBS의 효율은 상기 투과도와 반사도의 곱으로 주어져 있다. 게다가, 소광은 도 5c에 주어진다. 도 5a-c에서, 상기 WGP-PBS는 s-편광을 반사하고 30°, 45°, 및 60°의 입사각에서 p-편광을 투과하도록 조향된다. 이미지 프로젝션 시스템(가령, 프로젝터)에서, 반사된 s-편광과 투과된 p-편광의 곱(RsTp)은 광원이 스크린 상에 효과적으로 놓여진다면 커져야 한다. 반면에, 스크린 상에 높은 정보 밀도를 달성하는데 필요한 분해능에 있어서, 반대 곱(R
pTs)는 매우 작은 것이 중요하다(즉, p-편광된 빛의 반사와 s-편광된 빛의 투과의 곱은 매우 작아야 한다). 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기는 Rayleigh 공진 또는 다른 현상에 의한 저하가 없이 전체 영역에서 이러한 표준을 충족시키는 것을 도면으로부터 알 수 있다.
또 다른 중요한 특징은 넓은 수광각이다. 광원으로부터 모이는 빛, 즉 전환 효율이 최대가 될 때, 수광각은 커져야 한다. 도 6에서는, 본 발명의 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 성능이 45°로 기울어져 있는 광학 축을 중심으로한 광 원추의 다양한 부분에 대하여 주어져 있다. 도 6에서, 제 1 기준 각도는 입사면에 있는 각도이고, 반면 제 2 기준 각도는 입사면에 수직한 평면에 있는 각도이다. 본 발명의 WGP-PBS는 대략 12°에서 25°사이의 반각으로써 광 원추(발산하거나 수렴하는)를 수용할 수 있다.
도 7a-c은 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 대안적 실시예에 대한 이론적 계산에 의해 상당히 큰 광 원추 및/또는 다른 개선이 이루어질 수 있음을 나타낸다. 도 4a 및 4b는 주기(p)가 130㎚로 감소된 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 쓰루풋 및 소광을 각각 보여준다. 게다가, 그리드 높이 또는 두께는 130㎚이고, 라인-스페이싱(spacing) 비율은 0.48이며, 기판 홈 깊이는 50㎚이고, 기판은 BK7 유리이다. 도 7a에서, 쓰루풋은 도 5c에 도시된 쓰루풋보다 훨씬 가깝게 그룹화되어 있다. 따라서, 성능은 주기(p)를 줄임으로써 향상될 수 있다. 도 7b에서, 상기 소광은 도 5c와 비교하여 상당히 증가된다.
도 7c는 주기(p)가 더욱 감소된 와이어 그리드 편광 광선 분할기의 또 다른 대안 실시예의 이론적 소광을 보여준다. 파장은 420㎚이고, 입사각은 30°이다. 주기(p)가 감소될 때, 상기 소광은 현저하게 감소됨을 알 수 있다.
앞서 표시된 바와 같이, 큰 각도에서 잘 동작하게 될 WGP-PBS를 갖는 보다 큰 광 원추를 수용하는 능력에 의해, 상기 PBS는 이미징 시스템의 광학적 디자인을 더 이상 제한하지 않게되는 중요한 결과를 얻게 된다. 따라서, 종래의 광원은 저비용, 냉각 동작, 작은 사이즈, 및 가벼움과 같은 이점에 의해 사용될 수 있다. WGP-PBS가 잘 동작하는 넓은 범위의 각도는 설계자가 디스플레이의 크기 및 동작을 향상시키기 위해 다른 광학 소자들을 원하는 위치에 배치할 수 있는 것을 가능하게 한다.
도 1-4에서는, 상기 WGP-PBS에 의해 제공되는 설계 유연성이 입증된다. 또한 WGP-PBS는 설계 유연성에 기여하는 넓은 범위의 각도를 제공한다.
와이어 그리드의 다른 특징은 디스플레이 유닛에 대한 장점을 제공한다. 종래의 기술은 유리 입방체의 사용을 필요로 한다. 상기 입방체는 상기 시스템에서 특정 요건 및 결점을 제공한다. 상기 요건에는, 추가 비용 및 입방체 자체의 부가적인 무게와 부피를 제공하는 응력 복굴절이 없는 고품질의 재료에 있어서, 큰 조각의 유리를 가열하여 적재하는 것을 다루는 요건이 포함된다. 본 발명의 WGP-PBS는 부피가 크지 않고 또한 무게가 많이 나가지 않는 분할된 또는 패턴화된(patterned ) 박막인 것이 선호된다. 상기 WGP-PBS는 프로젝션 시스템의 부품 수, 무게, 및 부피를 추가로 줄이도록 컬러 필터와 같은 다른 광학 소자들과 통합되거나 또는 다른 광학 소자들에 통합될 수 있다.
본 발명의 WGP-PBS는 또한 매우 강건하다. 근래의 광원은 빛이 스위치 온 된 직후에 상기 편광기내에 매우 높은 열적 기울기를 생성한다. 최선의 경우, 이는 편광들 사이에 크로스토크를 야기하는 열적 응력 복굴절을 유도할 수 있다. 최악의 경우, 다층 편광기들로 얇게 나눌 수 있거나, 또는 입방체 빔 분할기내의 접합된 인터페이스가 분리되도록 할 수 있다. 더욱이, 강한 빛에 오랜기간 노출되면, 일부 재료는 성질이 변화된다(일반적으로, 광 산화로부터 노랗게 됨). 그러나, 와이어 그리드 편광 광선 분할기는 유리나 다른 기판 재료에 잘 부착되는 화학적 비활성 금속으로 만들어진다. 상기 편광 광선 분할기는 긴 주기동안 광원으로부터의 강한 방사 및 고온에도 견딜 수 있도록 주어진다.
본 발명의 WGP-PBS는 또한 정렬하기가 쉽다. 상기 WGP-PBS는 광원의 광선을 액정 어레이 위로 향하도록 조정될 필요가 있는 단일 부품이다. 이는 평면 거울에 사용될 동일한 단순 과정이다. 또 다른 조정 매개변수, 즉 WGP 표면에 대한 수직선 주위로 각도상 회전이 있다. 이는 광선 내에 편광의 조향을 결정한다. 상기 조정은 크게 중요하지가 않은데, 그 이유는 상기 WGP가 분석기로 작용하고 또한 정렬에서 벗어날 수 없기 때문이다. 만일 광학 트레인에 다른 편광 요소가 있다면, 상기 WGP-PBS는 상기 다른 편광 요소에 대하여 조향되어야 하지만, 약간의 정렬 불량은 중요하지가 않은데, 그 이유는 Malus의 법칙에 따른다면, 상기 다른 편광 요소의 편광 축이 평행(또는 수직)에 가까울 경우, 각도상 변화는 편광에 의해 투과되는 세기에서 큰 차이를 만들지 않기 때문이다.
종래의 편광기와 경쟁하기 위해서, 곱(RsTp)은 대략 50% 이상이어야 한다. 상기 50%는 만일 상기 WGP-PBS가 종래의 편광 광선 분할기보다 광원으로부터 훨씬 더 많은 빛을 모을 수 있을 때만 실용적이게 되는 낮은 추정치이다. 상기 50%의 추정치는 종래의 최선의 광선 분할기 즉, 현대식 MacNeille 입방체 광선 분할기가 최대 f/2.5의 f/#를 나르게 할 수 있다. 두 배나 빠르거나 두 배나 많은 빛을 모을 수 있는 광학 시스템은 상기 값의 1/2의 f/#이나 또는 광학 영상 프로젝션 시스템에서 적당한 f/#인 대략 f/1.8 을 가질 것이다. 두 배 빠른 그래서 광원으로부터 빛을 두 배나 모을 수 있는 시스템은 종래의 입방체 광선 분할기보다 상기 곱(RsTp)에서 2의 인자만큼 감소한 양을 보상하며, 그 결과 동등한 프로젝션 시스템 성능을 갖게 된다. 실제로, WGP-PBS는 f/1.2(4만큼의 증가 인자) 아래에서 사용될 수 있기 때문에, 이러한 낮은 한계에서도 여전히 매우 밝은 이미지를 생성할 수 있다. 물론, 이러한 최소점 이상인 곱(RsTp)은 훨씬 좋은 성능을 제공할 것이다.
또 다른 중요한 성능 인자는 이미지에서 빛의 세기 대 어두운 픽셀(dark pixel)의 비율로 정의되는 콘트라스트이다. 상기 WGP-PBS의 중요한 장점 중 하나는 McNeille 프리즘과 같은 종래 기술의 입방체 광선 분할기와 비교하여 복합 입사 각도에서 향상된 콘트라스트이다. 상기 McNeille 프리즘의 물리적 특성은 특정 각도에서 S 편광 대 P 편광의 반사도에서의 차이를 이용하여 빛을 편광시킨다. S 편광 및 P 편광이 입사면에 대하여 정의되기 때문에, 광 원추에서 특별한 광선에 대한 효과적인 S 편광 및 P 편광은, 광 원추내에 다양한 광선이 고려될 경우, 광학 축을 따른 광선에 대하여 회전하게 된다. 이러한 동작의 결과는 공지된 복합 각도 문제로서, 편광기의 소광이 상기 편광 광선 분할기를 통과하는 광 원추 내의 특정 각도 범위에 대하여 상당히 감소됨으로써, 상기 원추에 대하여 평균적인 콘트라스트를 상당히 줄이게 한다.
반면에, 상기 WGP-PBS는 이러한 문제를 대부분 피하게 되는 빛의 편광을 수행하기 위해 다른 물리적 메카니즘을 이용한다. 이러한 동작에서의 차이는, 상기 편광이 광 원추내의 특별한 광선에 대한 입사면에 관계없이, 공간내 동일한 조향을 갖는 광선 분할기에서의 와이어 그리드에 의하여 야기된다. 따라서, 어떤 특별한 광선에 대한 입사면이 McNeill 프리즘 또는 WGP에 입사될 때 동일하더라도, 편광 효과는 상기 McNeille 프리즘의 경우 입사면에만 의존하며, 이는 상기 WGP의 복합 각도 성능이 상기 입방체 광선 분할기에 의해 제공되는 것보다 훨씬 개선됨을 의미한다.
상기 WGP-PBS의 기능이 입사면과 무관하다는 사실은 상기 WGP-PBS가 실제로 와이어 또는 어떤 방향으로 조향된 소자와 함께 사용될 수 있음을 의미한다. 본 발명의 선호되는 실시예에서는 상기 편광기가 빛이 한 각도에서 WGP-PBS를 때리도록 기울어져 있는 축에 평행하게 조향된 소자가 있다. 이러한 특별한 조향은 기판으로부터 표면 반사의 편광 효과가 상기 그리드로부터의 편광 효과에 더해지도록 하기 때문에 선호된다. 그러나, 입사각의 특정 범위에서 상기 그리드 요소를 회전시켜 WGP-PBS의 기울어진 축에 수직이 되도록 함으로써, 입사각의 특정 범위에서 상기 P-편광을 반사하고 S-편광을 투과하도록 작용하는 WGP-PBS를 생성하는 것이 가능하다. 유사하게, 상기 그리드 소자는 상기 기울어진 축에 임의의 각도로 배치됨으로써, 광선에서 파면(wavefront) 위로 임의의 각도의 투영에 의해 정렬된 편광으로써 빛을 투과하고 반사하도록 작용하는 WGP-PBS를 획득할 수 있다. 따라서, 상기 P-편광을 반사하고 S-편광을 투과하는 WGP-PBS, 또는 임의의 각도로 조향된 편광을 갖는 빛을 반사하고 투과하는 WGP-PBS는 본 발명의 범위에 포함된다.
WGP-PBS의 복합 각도 성능의 장점으로 인해 전체 광 원추에 대하여 더욱 일정한 콘트라스트가 제공되며, 또한 매우 작은 f-수에 적합하게 된다. 그러나, 이미지 콘트라스트에 영향을 주는 유일한 인자는 아니다. 이미지 콘트라스트는 원치않는 편광의 작은 누설(leakage)에 많이 지배되지만, 이 경우 곱(TsRp)은 중요한 인자가 아닌데, 그 이유는 상기 이미지가 상기 광선 분할기와의 제 1 충돌(encounter) 후 차례로 놓이는 어레이를 생성하지만 제 2 충돌은 이미지 콘트라스트의 생성에 관여하기 때문이다. 따라서, 최종 시스템 콘트라스트는 편광기 소광 뿐만 아니라 광 밸브 성능에도 의존할 것이다. 그러나, 필요한 광선 분할기 성능에 있어서 하측 경계는 상기 광 밸브 성능이 무한한 콘트라스트를 갖기에 충분하다는 가정에 의해 결정될 수 있다. 이 경우, 상기 시스템 콘트라스트는 광선 분할기 성능에만 의존할 것이다.
도 1-4c에서는 프리-편광기, 분석기 또는 광선 분할기, 및/또는 결합기와 같은 WGP-PBS에 의해 수행되는 몇몇 다른 기능이 있다. 또한, 일부 WGP-PBS는 결합기 및 분석기 또는 광선 분할기 모두로 작용하는 두 가지 다른 기능을 수행한다. 하나의 기능은 빛이 투과 어레이(16a-c) 또는 다른 적절한 이미지 생성 디바이스를 때리기 전에 편광된 빛을 준비하는 것이다. 여기서는 상기 빛이 충분히 잘 편광될 필요가 있어서, 상기 광 밸브에 의해 생성된 광선의 편광에서의 변형이 적절히 검출되거나 분석될 수 있고, 따라서 최종 이미지는 원하는 레벨의 성능을 충족시킬 것이다. 유사하게, 상기 분석기 또는 광선 분할기(14a-c)는 상기 광선 분할기에 대한 광 밸브 또는 투과 어레이에 의해 방향이 정해진 빛을 분석하기에 충분한 성능을 가져야 하며, 따라서 원하는 시스템 콘트라스트 성능이 달성된다. 게다가, 상기 결합기는 서로 다른 컬러를 결합하도록 빛을 투과하고 또한 반사하는 충분한 성능을 가져야 한다.
이러한 하측 경계는 매우 쉽게 결정될 수 있다. 이미지 품질 및 실용적인 면에서, 10:1(밝은 픽셀 대 인접한 어두운 픽셀)보다 작은 콘트라스트를 갖는 이미지가 많은 실용성을 가질 것인지는 의심스럽다. 이러한 디스플레이는 가령, 조밀한 텍스트에 있어서는 유용하지가 않을 것이다. 만일 10:1의 최소 디스플레이 시스템 콘트라스트가 가정될 경우, 입사되는 광선은 원하는 편광 상태의 빛이 원치않는 편광 상태의 빛보다 최소한 10배가 되는 것이 필요하다. 편광기 성능 면에서, 10:1 또는 단순히 10의 소광을 갖는 것으로 설명될 것이다.
분석기로서, 상기 광선 분할기(14)는 이미지를 분석해야 하고, 그리고 올바른 편광 상태의 빛을 통과할 수 있어야 하며, 반면 원치않는 상태의 빛의 대부분을 제거해야 한다. 다시 말해서, 상기와 같이 편광 상태에서 인코딩된 이미지를 갖는 광선을 가정한다면, 그리고 상기 광선이 10:1의 비율을 갖는다고 가정하면, 광선 분할기는 10:1의 시스템 콘트라스트의 목적을 충족하도록 10:1의 비율을 유지하는 것이 선호된다. 즉, 올바른 편광의 빛에 대하여 10의 인자만큼 원치않는 편광의 빛을 줄이는 것이 선호된다. 이는 광선 분할기의 분석 기능에 대하여 10:1의 최소 소광 성능에 이르게 한다.
분명히, 만일 상기 광선 분할기의 편광기 및 분석기 기능이 보다 큰 소광 성능을 갖는다면, 보다 큰 시스템 콘트라스트가 생성될 것이다. 상기 광선 분할기의 분석기 기능 및 편광기 기능에 대한 성능은 적절히 수행한 이미지 프로젝션 시스템에 매칭될 필요는 없다는 것도 또한 분명하다. 상기 광선 분할기의 편광기 및 분석기 성능에 관한 상측 경계는 결정하기가 더욱 어렵지만, 대략 20,000을 초과하는 소광은 본원에 필요하지 않은 것은 분명하다. 좋은 영화관에서 발견되는 좋은 품질의 영화 프로젝션 시스템은 대략 1000을 넘는 이미지 콘트라스트를 갖지는 않지만, 인간의 눈이 수천 범위의 콘트라스트를 갖는 이미지와 10,000을 넘는 콘트라스트를 갖는 이미지를 충분히 식별할 수 있는가는 의심스럽다. 수천의 콘트라스트를 갖는 이미지를 생성할 필요성이 있을 경우, 만일 이에 적합한 광 밸브가 존재한다면, 상기 광선 분할기 소광에 관한 상측 경계는 10,000-20,000의 범위에서 충분할 것이다.
상기 와이어 그리드 광선 분할기에 있어서 최소 및 최대 경계에 관한 앞서 설명이 유익하긴 하지만, 와이어 그리드 광선 분할기의 입증된 이론적 성능으로부터 알 수 있듯이, 앞선 설명보다 훨씬 많은 것이 이루어질 수 있다. 이러한 정보에 따라서, 상기 이미지 프로젝션 시스템은 도 5a-c에서와 같이, 65%의 RsTp를 가질 수 있고, Rp나 Ts 또는 둘다는 67%이다.
포스트-편광기(post-polarizer) 또는 클린업-편광기(clean-up polarizer)는 상기 변조된 광선내에 또는 상기 WGP-PBS(14)와 스크린(18) 사이에 배치될 수 있다. 상기 이미지 디스플레이 시스템은 또한 집광 광학 및 프로젝션 광학을 이용할 수 있다. LCD 보상 필름(17)은 상기 투과 어레이(16)의 양면 중 한쪽에 배치될 수 있다.
도 8 및 9에서, 본 발명의 상기 와이어 그리드 편광 광선 분할기(14)는 더욱 상세히 주어진다. 상기 편광 광선 분할기는 2001년 6월 5일에 발행된 미국 특허 제 6,243,199호에서 추가로 논의되며 본원에서 참조로 인용된다.
상기 편광 광선 분할기(14)는 기판(40) 위에 그리드(30), 즉 평행한 도전성 요소 어레이를 갖는다. 광원(20)에 의해 생성된 광원 광선(130)은 법선으로부터 각도 Θ에서 광학 축을 갖는 편광 광선 분할기(14) 상에 입사되고, 입사면은 상기 도전 요소에 직교하는 것이 선호된다. 대안적 실시예는 상기 입사면을 상기 도전 요소의 평면에 대하여 각도 Θ(대략 45의 Θ)로 배치할 것이다. 또 다른 대안 실시예는 상기 입사면을 상기 도전 요소에 평행하게 배치할 것이다. 상기 편광 광선 분할기(14)는 상기 광선(130)을 정반사 소자(140)로 및 투과 소자(150)로 나눈다. S 및 P 편광에 대한 표준 정의를 사용할 때, S 편광을 갖는 빛은 상기 입사면에 직교하는(따라서 상기 도전 요소에 평행하는) 편광 벡터를 가진다. 반대로 P 편광을 갖는 빛은 상기 입사면에 평행하고 상기 도전 요소에 직교하는 편광 벡터를 갖는다.
이상적으로, 상기 편광 광선 분할기(14)는 S 편광된 빛에 대하여 완전한 거울로서 작용할 것이고, 또한 P 편광된 빛에 대하여 완전히 투명할 것이다. 그러나, 실제로 거울로 사용되는 대부분의 반사성 금속은 입사되는 빛의 일부분을 흡수하고, 따라서 상기 W헤는 90-95%만을 반사할 것이며, 플레인(plain) 유리는 표면 반사로 인해 입사되는 빛의 100%를 투과하지는 않는다.
와이어 그리드 광선 분할기(14)의 물리적 매개변수는 필요한 성능 레벨을 달성하도록 그룹화되는 것이 선호되며, 또한 상기 매개변수는 와이어 그리드(30)의 주기(p), 상기 그리드 요소(30)의 높이 또는 두께(t), 상기 그리드 요소(30)의 폭(w), 및 그리드 요소 사이드의 기울기를 포함한다. 도 9에서는 상기 그리드 요소(30)의 단면은 사다리꼴이거나 직사각형임을 알 수 있다. 이러한 일반적인 모양은 선호되는 실시예의 편광 광선 분할기(14)의 필수적인 특징이지만, 그리드 요소(30)에서 모서리의 라운딩(50) 및 윤곽선(54)과 같은 제조 프로세스로 인한 본래의 작은 변형은 허용된다.
와이어 그리드(30)의 주기(p)는 규칙적이어서 상기 광선 분할기(14)의 이미징 충실도 요건을 만족시키는데 필요한 정 반사 성능을 달성하게 된다. 상기 그리드(30)를 완전히 규칙적이고 일정하게 하는 것이 선호되지만, 일부 적용예에서는 이것이 그다지 중요하지 않는 느슨한 요건을 가질 수 있다. 그러나, 필요한 성능에 도달하기 위해서는 상기 이미지에서 중요한 치수(가령, 텍스트 디스플레이에서 단일 문자의 크기 또는 이미지에서의 몇몇 픽셀)에 걸쳐 10%보다 작은 주기(p)에서 변동이 필요하다.
유사하게, 상기 설명된 다른 매개변수, 즉 그리드 요소(30)의 폭(w), 그리드 요소 높이(t), 사이드(sides)의 기울기, 또는 모서리 라운딩(50), 및 윤곽선(54) 등에서 상기 광선 분할기(14)에서의 적절한 변동은 특히 상기 광선 분할기(14)가 광학 시스템에서 이미지 평면에 있지 않을 경우, 디스플레이 성능에 영향을 주지 않으면서 가능하다. 상기 변동은 완성된 광선 분할기(14)에서 무늬, 투과 효율에서의 변동, 반사 효율, 컬러 균일성 등으로서 가시화될 수 있으며, 프로젝션 이미징 시스템에서 특정 용도에 여전히 유용하다.
상기 매개변수의 최적화에 의해 만족되어야 하는 설계 목적은 본 출원의 콘트라스트 요건을 충족시키면서 최대 효율 또는 쓰루풋을 만드는 것이다. 앞서 언급된 바와 같이, 상기 편광 광선 분할기(14)에 필요한 실제 최소의 소광은 10의 차수이다. 유용한 제품을 갖기 위하여, 광선 분할기(14)에 필요한 최소 쓰루풋(RsTp)은 대략 50%로서, Rp 및 Ts 중 하나 또는 둘다는 대략 67%를 넘어야 한다. 물론, 상기 광선 분할기의 쓰루풋 및 소광 둘다는 보다 높은 성능을 갖는 것이 중요하고, 따라서 보다 나은 제품을 제공하게 된다. 상기 매개변수가 와이어 그리드 광선 분할기의 성능에 어떤 영향을 미치는가를 이해하기 위해서는, 45°및 다른 해당 각도의 입사각에 대하여 각각의 매개변수에 의해 생성되는 성능에서의 변동을 조사하는 것이 필요하다.
와이어 그리드 광선 분할기(14)의 성능은 주기(p)의 함수이다. 비록 녹색, 및 청색과 같은 완전한 가시 스펙트럼보다 적게 디스플레이하는 시스템에는 보다 큰 주기의 광선 분할기가 유용할 것으로 당분야의 기술자들이 알고 있겠지만, 와이어 그리드 요소(30)의 주기(p)는 가시 스펙트럼을 통해 적절한 성능을 갖는 광선 분할기(14)를 만들도록 대략 0.21㎛ 이하가 되어야 한다.
와이어 그리드 광선 분할기(14)의 성능은 요소 높이 또는 두께(t)의 함수이다. 와이어-그리드 높이(t)는 필요한 성능을 제공하도록 대략 0.04에서 0.5㎛ 사이에 있어야 한다.
와이어 그리드 광선 분할기(14)의 성능은 상기 요소(30)의 폭 대 주기 비율(w/p)의 함수이다. 주기(p)에 대한 상기 요소(30)의 폭(w)은 필요한 성능을 제공하기 위해 대략 0.3에서 0.76의 범위에 있어야 한다.
와이어 그리드 광선 분할기(14)의 성능은 상기 요소(30)의 사이드의 기울기의 함수이다. 상기 그리드 요소(30)의 사이드의 기울기는 필요한 성능을 제공하도록 수평선으로부터 68°보다 큰 것이 선호된다.

Claims (29)

  1. 밝고 선명한 이미지를 제공하기 위한 이미지 프로젝션 시스템에 있어서, 상기 이미지 프로젝션 시스템은
    a)가시 광선을 생성할 수 있는 광원,
    b)하나이상의 제 1 편광기로서, 이때 상기 제 1 편광기는 가시광선내의 광원 가까이에 위치하고, 상기 광선을 편광된 광원으로 편광시키도록 구성된 상기 하나이상의 제 1 편광기,
    c)하나이상의 투과 어레이로서, 이때 상기 투과 어레이는 상기 편광된 광선 내의 상기 제 1 편광기 가까이에 위치하고, 이미지 정보를 인코딩하도록 상기 편광된 광선의 편광을 선택적으로 변경함으로써 상기 편광된 광선의 편광을 변조하여 변조된 광선을 생성하는 상기 하나이상의 투과 어레이,
    d)상기 변조된 광선 내의 투과 어레이 가까이에 위치한 하나이상의 편광 광선 분할기로서, 이때 하나이상의 편광 광선 분할기는
    1)상기 변조된 광선 내에 위치한 제 1 표면을 갖는 투명 기판, 및
    2)상기 기판에 의해 지지되는 얇고 연장된 요소들의 평행 배열로서, 이때 상기 배열 및 상기 요소들의 사이즈는 상기 변조된 광선의 전자기파와 상호작용하도록 구성됨으로써 (i)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 평면에 수직으로 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들을 통해 투과함으로써 투과된 광선을 정의하고, 그리고 (ⅱ)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 상기 평면에 평행하게 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들로부터 반사함으로써 반사된 광선을 정의하는 상기 얇고 연장된 요소들의 평행한 배열
    을 포함하는 상기 하나이상의 투과 어레이,
    e)상기 변조된 광선은 한 각도에서 상기 투명 기판의 제 1 표면을 때리고 상기 반사된 광선은 상기 투과 어레이로부터 멀어지도록 상기 변조된 광선에 대하여 한 각도에서 조향된 상기 편광 광선 분할기, 및
    f)상기 인코딩된 이미지 정보를 디스플레이하도록 상기 반사된 광선이나 상기 투과된 광선내에 위치한 스크린
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 이때
    a)상기 제 1 편광기는 상기 광선내에 위치한 제 1 편광 광선 분할기를 추가로 포함하고, 상기 제 1 광선 분할기는
    1)상기 광선 내에 위치한 제 1 표면을 갖는 투명 기판, 및
    2)상기 기판에 의해 지지되는 얇고, 연장된 요소들의 평행한 배열로서, 이때 상기 배열 및 상기 요소들의 사이즈는 상기 광선의 전자기파와 상호작용하도록 구성됨으로써 (i)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 평면에 수직으로 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들을 통해 투과함으로써 제 1 편광 투과된 광선을 정의하고, 그리고 (ⅱ)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 상기 평면에 평행하게 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들로부터 반사함으로써 제 1 편광 반사된 광선을 정의하는 상기 얇고 연장된 요소들의 평행한 배열
    을 포함하고,
    b)상기 투과 어레이는 상기 제 1 편광된 반사 광선 또는 상기 제 1 편광된 투과 광선 중 하나 내에 위치하는
    것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 편광 광선 분할기는 0°에서 80°사이의 입사각에서 상기 변조된 광선에 대하여 조향되는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 편광 광선 분할기는 47°보다 크거나 43°보다 작은 입사각에서 상기 변조된 광선에 대하여 조향되는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 광선은 12°에서 25°사이의 반각을 갖는 발산형 원추를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 편광 광선 분할기는 f/2.5보다 작은 F-수에서 사용되는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 편광 광선 분할기는 p-편광 투과된 빛의 양과 s-편광 반사된 빛의 양의 곱으로 정의된 50% 이상의 쓰루풋을 가지고, 그리고 이때 s-편광 투과된 빛과 p-편광 반사된 빛은 모두 5% 미만인 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 편광 광선 분할기는 s-편광 투과된 빛의 양과 p-편광 반사된 빛의 양의 곱으로 정의된 50% 이상의 쓰루풋을 가지고, 그리고 이때 p-편광 투과된 빛과 s-편광 반사된 빛은 모두 5% 미만인 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 편광 광선 분할기는 반사된 빛의 양과 투과된 빛의 양의 곱으로 정의된 65% 이상의 광선에 대한 쓰루풋을 가지고, 그리고 이때 반사된 빛의 백분율 또는 투과된 빛의 백분율은 67% 보다 큰 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 이때
    요소들의 배열은 0.21 마이크론 보다 작은 주기를 가지고,
    상기 요소들은 0.04에서 0.5 마이크론 사이의 두께를 가지며, 그리고
    상기 요소들은 상기 주기의 30%에서 76% 사이의 폭을 갖는
    것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 편광 광선 분할기는
    a)상기 투명 기판과 분리되어 있고, 반사율을 갖는 제 2 층으로서, 이때 상기 요소들은 상기 투명 기판과 상기 제 2 층 사이에 배치되어 있는 상기 제 2 층, 및
    b)상기 요소들 사이에 형성되어 있는 다수의 갭으로서, 이때 상기 다수의 갭은 상기 투명 기판의 반사율보다 작은 반사율을 제공하는 콘텐트를 갖는 상기 다수의 갭
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 진공을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 상기 투명 기판의 재료와는 다른 재료 및 제 2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 갭의 콘텐트는 상기 제 2 층과 동일한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 갭의 콘텐트는 상기 제 1 투명 기판과 동일한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 불화마그네슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  19. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  20. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 탄화수소 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  21. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  22. 제 11 항에 있어서, 이때 상기 요소들 사이의 갭의 콘텐트는 불화(floranated) 탄화수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  23. 제 1 항에 있어서, 이때 상기 배열의 구성 및 상기 요소들은 사이즈는 가시 스펙트럼 내의 층들 중 하나와 결합하여 공명 효과를 생성하고, 그리고 이때 상기 층들 중 하나의 반사율보다 작은 반사율을 갖는 갭의 콘텐트는 정상적으로 발생하는 공명 효과를 낮은 파장으로 전환시킴으로써 아무런 공명 효과도 발생하지 않는 가시 파장의 대역을 넓게 하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  24. 이미지 프로젝션 시스템에 있어서, 상기 이미지 프로젝션 시스템은
    a)가시 광선을 생성할 수 있는 광원,
    b)가시 광선 내의 광원 가까이에 위치한 대역폭 분리기로서, 이때 상기 대역폭 분리기는 상기 가시광선을 서로 다른 대역폭을 갖는 다수의 유색 광선으로 분리하는 상기 대역폭 분리기,
    c)상기 가시광선 내의 광원 가까이에 위치하며, 상기 광선을 편광시키도록 구성된 하나이상의 제 1 편광기,
    d)다수의 유색 편광된 광선을 함께 생성하는 상기 분리기 및 상기 하나이상의 제 1 편광기,
    e)다수의 투과 어레이로서, 이때 각각의 투과 어레이는 상기 유색 편광 광선들 중 하나 내에 배치되고, 각각의 투과 어레이는 이미지 정보를 인코딩하도록 상기 유색 편광된 광선의 편광을 선택적으로 변경함으로써 상기 각각의 유색 편광된 광선의 편광을 변조하여 유색 변조된 광선을 생성할 수 있는 상기 다수의 투과 어레이,
    f)상기 유색 변조된 광선들 중 둘 이상의 광선내에 위치한 하나이상의 편광 광선 분할기로서, 이때 상기 하나이상의 편광 광선 분할기는 1)상기 둘 이상의 유색 변조된 광선 상에 인코딩된 이미지 정보를 분리하고, 그리고 2)상기 둘 이상의 유색 변조된 광선을 결합된 광선으로 결합하며, 상기 하나이상의 편광 광선 분할기는
    1)상기 둘 이상의 유색 변조된 광선내에 위치한 제 1 표면을 갖는 투명 기판, 및
    2)상기 기판에 의해 지지되는 얇고, 연장된 요소들의 평행한 배열로서, 이때 상기 배열 및 상기 요소들의 사이즈는 상기 유색 변조된 광선의 전자기파와 상호작용하도록 구성됨으로써 (i)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 평면에 수직으로 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들을 통해 투과함으로써 유색 투과된 광선을 정의하고, 그리고 (ⅱ)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 상기 평면에 평행하게 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들로부터 반사함으로써 유색 반사된 광선을 정의하는 상기 얇고 연장된 요소들의 평행한 배열
    을 포함하는 상기 하나이상의 편광 광선 분할기, 및
    g)상기 인코딩된 이미지 정보를 디스플레이하도록 상기 결합된 광선 내에 위치한 스크린
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서, 이때 상기 하나이상의 편광 광선 분할기는 상기 둘 이상의 유색 변조된 광선에 대한 하나의 각도로 조향됨으로써, 각각의 유색 변조된 광선은 하나의 각도에서 상기 하나이상의 편광 광선 분할기의 투명 기판의 제 1 표면을 때리고 그리고 상기 유색 반사된 광선은 상기 각각의 투과 어레이로부터 멀어지는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  26. 제 24 항에 있어서, 이때 상기 하나이상의 제 1 편광기는
    1)상기 광선 내에 위치한 제 1 표면을 갖는 제 1 투명 기판, 및
    2)상기 기판에 의해 지지되는 얇고, 연장된 요소들의 평행한 배열로서, 이때 상기 배열 및 상기 요소들의 사이즈는 상기 광선의 전자기파와 상호작용하도록 구성됨으로써 (i)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 평면에 수직으로 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들을 통해 투과함으로써 제 1 투과된 광선을 정의하고, 그리고 (ⅱ)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 상기 평면에 평행하게 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들로부터 반사함으로써 제 1 반사된 광선을 정의하는 상기 얇고 연장된 요소들의 평행한 배열
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서, 이때 상기 하나이상의 제 1 편광기는 상기 광선에 대하여 예각으로 조향됨으로써, 상기 광선은 예각으로 상기 제 1 편광 광선 분할기의 제 1 표면을 때리게 되는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  28. 이미지 프로젝션 시스템에 있어서, 상기 이미지 프로젝션 시스템은
    a)가시 광선을 생성할 수 있는 광원,
    b)가시 광선 내의 광원 가까이에 위치한 대역폭 분리기로서, 이때 상기 대역폭 분리기는 상기 가시광선을 서로 다른 대역폭을 갖는 다수의 유색 광선으로 분리하는 상기 대역폭 분리기,
    c)상기 가시광선 내의 광원 가까이에 위치하며, 상기 광선을 편광시키도록 구성된 하나이상의 제 1 편광기,
    d)다수의 유색 편광된 광선을 함께 생성하는 상기 분리기 및 상기 하나이상의 제 1 편광기,
    e)세 개의 투과 어레이로서, 이때 각각의 투과 어레이는 상기 유색 편광 광선들 중 하나 내에 배치되고, 각각의 투과 어레이는 이미지 정보를 인코딩하도록 상기 유색 편광된 광선의 편광을 선택적으로 변경함으로써 상기 각각의 유색 편광된 광선의 편광을 변조하여 유색 변조된 광선을 생성할 수 있는 상기 세 개의 투과 어레이,
    f)제 1 편광 광선 분할기로서, 이때 상기 제 1 편광 광선 분할기는 두 개의 투과 어레이 가까이에 및 두 개의 서로 다른 유색 변조된 광선 내에 위치하며, 상기 두 개의 서로 다른 유색 변조된 광선을 제 1 결합된 광선으로 결합하는 상기 제 1 편광 광선 분할기,
    g)제 2 편광 광선 분할기로서, 이때 상기 제 2 편광 광선 분할기는 또 다른 투과 어레이 및 상기 제 1 편광 광선 분할기 가까이에 위치하며, 상기 또 다른 투과 어레이 및 상기 제 1 결합된 광선을 결합하여 제 2 결합된 광선으로 결합하는 상기 제 2 편광 광선 분할기,
    h)상기 제 1 및 제 2 편광 광선 분할기 각각은
    1)제 1 표면을 갖는 투명 기판, 및
    2)상기 기판에 의해 지지되는 얇고, 연장된 요소들의 평행한 배열로서, 이때 상기 배열 및 상기 요소들의 사이즈는 상기 유색 변조된 광선의 전자기파와 상호작용하도록 구성됨으로써 (i)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 평면에 수직으로 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들을 통해 투과하고, 그리고 (ⅱ)상기 요소들의 하나이상을 포함하는 상기 평면에 평행하게 조향된 편광 및 상기 입사되는 광선의 방향을 갖는 빛을 상기 요소들로부터 반사함으로써 유색 반사된 광선을 정의하는 상기 얇고 연장된 요소들의 평행한 배열
    을 포함하는 상기 제 1 및 제 2 편광 광선 분할기, 및
    i)상기 인코딩된 이미지 정보를 디스플레이하도록 상기 제 2 결합된 광선 내에 위치한 스크린
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서, 이때 상기 제 1 및 제 2 편광 광선 분할기는 상기 각각의 유색 변조된 광선에 대한 하나의 각도로 조향됨으로써, 상기 유색 변조된 광선의 각각은 하나의 각도에서 상기 각각의 편광 광선 분할기의 투명 기판의 제 1 표면을 때리고 그리고 각각의 유색 변조된 광선은 상기 각각의 투과 어레이로부터 멀어지는 것을 특징으로 하는 이미지 프로젝션 시스템.
KR1020057004001A 2002-09-09 2003-09-09 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템 KR20050037470A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/238,996 2002-09-09
US10/238,996 US6666556B2 (en) 1999-07-28 2002-09-09 Image projection system with a polarizing beam splitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050037470A true KR20050037470A (ko) 2005-04-21

Family

ID=31977752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057004001A KR20050037470A (ko) 2002-09-09 2003-09-09 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6666556B2 (ko)
EP (1) EP1546799A4 (ko)
JP (1) JP2005538415A (ko)
KR (1) KR20050037470A (ko)
CN (1) CN1682154A (ko)
AU (1) AU2003270546A1 (ko)
MX (1) MXPA05002387A (ko)
WO (1) WO2004023203A2 (ko)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6893130B2 (en) * 2001-08-06 2005-05-17 Advanced Digital Optics, Inc. Color management system having a field lens
US20060077350A1 (en) * 2002-10-09 2006-04-13 De Vaan Adrianus Johannes Step 3-Panel transmissive projection system
JP2004184889A (ja) * 2002-12-06 2004-07-02 Hitachi Ltd 投射型映像表示装置
US20040108973A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-10 Kiser David K. Apparatus for generating a number of color light components
US20040109138A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-10 Kiser David K. Apparatus for generating a number of color light components
US6758565B1 (en) * 2003-03-20 2004-07-06 Eastman Kodak Company Projection apparatus using telecentric optics
US6935746B2 (en) * 2003-04-15 2005-08-30 Infocus Corporation Method and apparatus for reducing scattered light in a projection system
US7237899B2 (en) * 2003-05-16 2007-07-03 3M Innovative Properties Company Highly efficient single panel and two panel projection engines
DE10345431B4 (de) * 2003-09-30 2009-10-22 Carl Zeiss Jena Gmbh Vorrichtung zur homogenen mehrfarbigen Beleuchtung einer Fläche
TWI233527B (en) * 2004-02-05 2005-06-01 United Microelectronics Corp Optical projection system and method
CN100368866C (zh) * 2004-02-16 2008-02-13 联华电子股份有限公司 光学投影系统与方法
CN100337143C (zh) * 2004-03-03 2007-09-12 株式会社日立制作所 光学单元以及使用该光学单元的投影型图像显示装置
KR20050109217A (ko) * 2004-05-14 2005-11-17 삼성전자주식회사 이판식 투사광학계 및 투사 방법
US20060092380A1 (en) * 2004-11-04 2006-05-04 Salsman Kenneth E Clean-up polarizer and gamma control for display system
US7961393B2 (en) 2004-12-06 2011-06-14 Moxtek, Inc. Selectively absorptive wire-grid polarizer
US7570424B2 (en) 2004-12-06 2009-08-04 Moxtek, Inc. Multilayer wire-grid polarizer
US7800823B2 (en) 2004-12-06 2010-09-21 Moxtek, Inc. Polarization device to polarize and further control light
JP3972371B2 (ja) * 2005-03-15 2007-09-05 ソニー株式会社 位相差補償板、位相差補償器、液晶表示装置および投射型画像表示装置
JP4835160B2 (ja) * 2006-01-10 2011-12-14 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
FR2903199A1 (fr) * 2006-06-30 2008-01-04 Thomson Licensing Sas Systeme optique pour projecteur et projecteur correspondant
US8755113B2 (en) 2006-08-31 2014-06-17 Moxtek, Inc. Durable, inorganic, absorptive, ultra-violet, grid polarizer
US7789515B2 (en) 2007-05-17 2010-09-07 Moxtek, Inc. Projection device with a folded optical path and wire-grid polarizer
CN101398537A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 立体投影光学系统
WO2009092056A2 (en) * 2008-01-16 2009-07-23 Dynamic Image Displays Llc Display projector
JP2010032768A (ja) * 2008-07-29 2010-02-12 Hitachi Displays Ltd 表示装置およびその製造方法
US8248696B2 (en) 2009-06-25 2012-08-21 Moxtek, Inc. Nano fractal diffuser
US8913321B2 (en) 2010-09-21 2014-12-16 Moxtek, Inc. Fine pitch grid polarizer
US8611007B2 (en) 2010-09-21 2013-12-17 Moxtek, Inc. Fine pitch wire grid polarizer
US8913320B2 (en) 2011-05-17 2014-12-16 Moxtek, Inc. Wire grid polarizer with bordered sections
US8873144B2 (en) 2011-05-17 2014-10-28 Moxtek, Inc. Wire grid polarizer with multiple functionality sections
CN103207509B (zh) * 2012-01-12 2015-06-24 三菱电机株式会社 光源装置和投影式显示装置
US8922890B2 (en) 2012-03-21 2014-12-30 Moxtek, Inc. Polarizer edge rib modification
US9202418B2 (en) * 2013-01-18 2015-12-01 Christie Digital Systems Usa, Inc. Projection system with additional series connected light valve for enhanced contrast
JP6181606B2 (ja) * 2013-06-27 2017-08-16 デクセリアルズ株式会社 偏光変換素子及び光学機器
US9354374B2 (en) 2013-10-24 2016-05-31 Moxtek, Inc. Polarizer with wire pair over rib
CN104460204B (zh) * 2014-11-14 2016-09-07 苏州佳世达光电有限公司 投影装置
JPWO2016125220A1 (ja) * 2015-02-05 2017-11-09 ソニー株式会社 プロジェクタ及び光学ユニット
US20160231176A1 (en) * 2015-02-05 2016-08-11 Polarization Solutions, Llc Light irradiation device having polarization measuring mechanism
US11468639B2 (en) * 2015-02-20 2022-10-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Selective occlusion system for augmented reality devices
WO2017075285A1 (en) 2015-10-30 2017-05-04 Seurat Technologies, Inc. Chamber systems for additive manufacturing
CN108693687B (zh) 2017-04-06 2021-03-05 深圳光峰科技股份有限公司 一种显示系统
KR102453653B1 (ko) 2017-05-11 2022-10-11 쇠라 테크널러지스 인코포레이티드 적층 가공을 위한 패턴화된 광의 스위치야드 빔 라우팅
JP6952541B2 (ja) * 2017-09-11 2021-10-20 スタンレー電気株式会社 車両用前照灯
CN107831470B (zh) * 2017-11-07 2023-08-18 华南理工大学 一种基于偏振的可见光定位方法及其硬件系统
CN110764269B (zh) 2019-11-02 2021-06-01 深圳市麓邦技术有限公司 光学渐变系统及方法
CN111175982B (zh) * 2020-02-24 2023-01-17 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和可穿戴设备

Family Cites Families (123)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE416157C (de) 1925-07-14 Siemens & Halske Akt Ges Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Einstellung mehrerer Schrittschaltwerke, insbesondere in Fernsprechanlagen
US2287598A (en) 1937-12-28 1942-06-23 Polaroid Corp Method of manufacturing lightpolarizing bodies
US2224214A (en) 1937-12-28 1940-12-10 Polaroid Corp Light polarizing body
US2403731A (en) 1943-04-01 1946-07-09 Eastman Kodak Co Beam splitter
US2748659A (en) 1951-02-26 1956-06-05 Jenaer Glaswerk Schott & Gen Light source, searchlight or the like for polarized light
US2887566A (en) 1952-11-14 1959-05-19 Marks Polarized Corp Glare-eliminating optical system
US3046839A (en) 1959-01-12 1962-07-31 Polaroid Corp Processes for preparing light polarizing materials
US3479168A (en) 1964-03-09 1969-11-18 Polaroid Corp Method of making metallic polarizer by drawing fusion
US3436143A (en) 1965-11-30 1969-04-01 Bell Telephone Labor Inc Grid type magic tee
US3566099A (en) 1968-09-16 1971-02-23 Polaroid Corp Light projection assembly
US3627431A (en) 1969-12-22 1971-12-14 John Victor Komarniski Densitometer
US3631288A (en) 1970-01-23 1971-12-28 Polaroid Corp Simplified polarized light projection assembly
US3731986A (en) 1971-04-22 1973-05-08 Int Liquid Xtal Co Display devices utilizing liquid crystal light modulation
CH558023A (de) 1972-08-29 1975-01-15 Battelle Memorial Institute Polarisationsvorrichtung.
US4049944A (en) 1973-02-28 1977-09-20 Hughes Aircraft Company Process for fabricating small geometry semiconductive devices including integrated components
US3969545A (en) 1973-03-01 1976-07-13 Texas Instruments Incorporated Light polarizing material method and apparatus
US3857627A (en) 1973-08-29 1974-12-31 Hoffmann La Roche Polarizer arrangement for liquid crystal displays
US3857628A (en) 1973-08-29 1974-12-31 Hoffmann La Roche Selective polarizer arrangement for liquid crystal displays
US3912369A (en) 1974-07-02 1975-10-14 Gen Electric Single polarizer reflective liquid crystal display
US4025688A (en) 1974-08-01 1977-05-24 Polaroid Corporation Polarizer lamination
CH582894A5 (ko) 1975-03-17 1976-12-15 Bbc Brown Boveri & Cie
US4009933A (en) 1975-05-07 1977-03-01 Rca Corporation Polarization-selective laser mirror
US4104598A (en) 1975-06-09 1978-08-01 Hughes Aircraft Company Laser internal coupling modulation arrangement with wire grid polarizer serving as a reflector and coupler
DE2529112C3 (de) 1975-06-30 1978-03-23 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Ultraschall-Applikator für die zeilenweise Ultraschallabtastung von Körpern
US4073571A (en) 1976-05-05 1978-02-14 Hughes Aircraft Company Circularly polarized light source
US4181756A (en) 1977-10-05 1980-01-01 Fergason James L Process for increasing display brightness of liquid crystal displays by bleaching polarizers using screen-printing techniques
DE2818103A1 (de) 1978-04-25 1979-11-08 Siemens Ag Verfahren zur herstellung von aus einer vielzahl von auf einer glastraegerplatte angeordneten parallel zueinander ausgerichteten elektrisch leitenden streifen bestehenden polarisatoren
JPS6033246B2 (ja) 1978-07-26 1985-08-01 三立電機株式会社 多色表示用偏光板の製造方法
DE2915847C2 (de) 1978-09-29 1986-01-16 Nitto Electric Industrial Co., Ltd., Ibaraki, Osaka Elektrooptisch aktivierbare Anzeige
US4221464A (en) 1978-10-17 1980-09-09 Hughes Aircraft Company Hybrid Brewster's angle wire grid infrared polarizer
US4289381A (en) 1979-07-02 1981-09-15 Hughes Aircraft Company High selectivity thin film polarizer
US4514479A (en) 1980-07-01 1985-04-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of making near infrared polarizers
EP0045104B1 (de) 1980-07-28 1985-04-10 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Homöotrop nematisches Display mit internem Reflektor
US4466704A (en) 1981-07-20 1984-08-21 Polaroid Corporation Patterned polarizer having differently dyed areas
US4512638A (en) 1982-08-31 1985-04-23 Westinghouse Electric Corp. Wire grid polarizer
US4515441A (en) 1982-10-13 1985-05-07 Westinghouse Electric Corp. Dielectric polarizer for high average and high peak power operation
DE3244885A1 (de) 1982-12-02 1984-06-07 Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt Farbselektiver zirkularpolarisator und seine verwendung
US4560599A (en) 1984-02-13 1985-12-24 Marquette University Assembling multilayers of polymerizable surfactant on a surface of a solid material
US4679910A (en) 1985-03-20 1987-07-14 Hughes Aircraft Company Dual liquid-crystal cell-based visible-to-infrared dynamic image converter
US4688897A (en) 1985-06-17 1987-08-25 Hughes Aircraft Company Liquid crystal device
JPS626225A (ja) 1985-07-02 1987-01-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶表示装置
JPS6231822A (ja) 1985-08-02 1987-02-10 Hitachi Ltd 液晶表示素子
US4743093A (en) 1985-09-16 1988-05-10 Eastman Kodak Company Optical disc player lens
JPS6275418A (ja) 1985-09-27 1987-04-07 Alps Electric Co Ltd 液晶素子
US4743092A (en) 1986-11-26 1988-05-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Polarizing grids for far-infrared and method for making same
US4759611A (en) 1986-12-19 1988-07-26 Polaroid Corporation, Patent Department Liquid crystal display having silylated light polarizers
DE3707984A1 (de) 1987-03-12 1988-09-22 Max Planck Gesellschaft Polarisierender spiegel fuer optische strahlung
US4840757A (en) 1987-05-19 1989-06-20 S. D. Warren Company Replicating process for interference patterns
FR2623649B1 (fr) 1987-11-23 1992-05-15 Asulab Sa Cellule d'affichage a cristal liquide
US4865670A (en) 1988-02-05 1989-09-12 Mortimer Marks Method of making a high quality polarizer
FR2629924B1 (fr) 1988-04-08 1992-09-04 Comp Generale Electricite Polariseur a couches dielectriques
JPH0212105A (ja) 1988-06-29 1990-01-17 Nec Corp 複屈折回折格子型偏光子
JP2703930B2 (ja) 1988-06-29 1998-01-26 日本電気株式会社 複屈折回折格子型偏光子
JPH0223304A (ja) 1988-07-12 1990-01-25 Toray Ind Inc 可視偏光フイルム
US4895769A (en) 1988-08-09 1990-01-23 Polaroid Corporation Method for preparing light polarizer
US4913529A (en) 1988-12-27 1990-04-03 North American Philips Corp. Illumination system for an LCD display system
US4946231A (en) 1989-05-19 1990-08-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Polarizer produced via photographic image of polarizing grid
US5486949A (en) 1989-06-20 1996-01-23 The Dow Chemical Company Birefringent interference polarizer
US5279689A (en) 1989-06-30 1994-01-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for replicating holographic optical elements
EP0405582A3 (en) 1989-06-30 1992-07-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method for making optically readable media containing embossed information
SG50550A1 (en) 1989-07-10 2002-04-16 Rolic Ag Polarisator
US5235443A (en) 1989-07-10 1993-08-10 Hoffmann-La Roche Inc. Polarizer device
EP0416157A1 (de) 1989-09-07 1991-03-13 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Polarisator
FR2653234A1 (fr) 1989-10-13 1991-04-19 Philips Electronique Lab Dispositif du type miroir dans le domaine des rayons x-uv.
JPH03132603A (ja) 1989-10-18 1991-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 偏光子
JP2924055B2 (ja) 1989-12-08 1999-07-26 セイコーエプソン株式会社 反射型液晶表示素子
US5267029A (en) * 1989-12-28 1993-11-30 Katsumi Kurematsu Image projector
US5235449A (en) 1990-03-02 1993-08-10 Hitachi, Ltd. Polarizer with patterned diacetylene layer, method for producing the same, and liquid crystal display device including such polarizer
JPH03289692A (ja) 1990-04-06 1991-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空間光変調素子及びこれを用いたホログラム画像情報記録装置
JP2681304B2 (ja) 1990-05-16 1997-11-26 日本ビクター株式会社 表示装置
US5115305A (en) * 1990-07-05 1992-05-19 Baur Thomas G Electrically addressable liquid crystal projection system with high efficiency and light output
US5157526A (en) 1990-07-06 1992-10-20 Hitachi, Ltd. Unabsorbing type polarizer, method for manufacturing the same, polarized light source using the same, and apparatus for liquid crystal display using the same
JP2902456B2 (ja) 1990-08-09 1999-06-07 株式会社豊田中央研究所 無機偏光薄膜
US5113285A (en) 1990-09-28 1992-05-12 Honeywell Inc. Full color three-dimensional flat panel display
JP2698218B2 (ja) 1991-01-18 1998-01-19 シャープ株式会社 反射型液晶表示装置及びその製造方法
US5122887A (en) 1991-03-05 1992-06-16 Sayett Group, Inc. Color display utilizing twisted nematic LCDs and selective polarizers
EP0518111B1 (en) 1991-05-29 1997-04-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Projection image display system
JPH06508449A (ja) 1991-06-13 1994-09-22 ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー 再帰反射偏光子
US5245471A (en) 1991-06-14 1993-09-14 Tdk Corporation Polarizers, polarizer-equipped optical elements, and method of manufacturing the same
DE69221968T2 (de) 1991-06-28 1998-03-05 Philips Electronics Nv Bildwiedergabeanordnung
US5122907A (en) 1991-07-03 1992-06-16 Polatomic, Inc. Light polarizer and method of manufacture
EP0543061B1 (en) 1991-11-20 1998-07-15 Hamamatsu Photonics K.K. Light amplifying polarizer
JP2796005B2 (ja) 1992-02-10 1998-09-10 三菱電機株式会社 投影露光装置及び偏光子
US5383053A (en) 1992-04-07 1995-01-17 Hughes Aircraft Company Virtual image display having a high efficiency grid beamsplitter
US5422756A (en) 1992-05-18 1995-06-06 Minnesota Mining And Manufacturing Company Backlighting system using a retroreflecting polarizer
WO1994000792A1 (en) 1992-06-30 1994-01-06 Citizen Watch Co., Ltd. Liquid crystal display unit and liquid crystal projector using this liquid crystal display unit
JPH06138413A (ja) 1992-10-29 1994-05-20 Canon Inc プレート型偏光分離装置及び該偏光分離装置を用いた偏光照明装置
JP3250853B2 (ja) 1992-11-09 2002-01-28 松下電器産業株式会社 液晶表示装置およびそれを用いた投写型表示装置
US5325218A (en) 1992-12-31 1994-06-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Cholesteric polarizer for liquid crystal display and overhead projector
US5333072A (en) 1992-12-31 1994-07-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Reflective liquid crystal display overhead projection system using a reflective linear polarizer and a fresnel lens
TW289095B (ko) 1993-01-11 1996-10-21
US5594561A (en) 1993-03-31 1997-01-14 Palomar Technologies Corporation Flat panel display with elliptical diffuser and fiber optic plate
JP3168765B2 (ja) 1993-04-01 2001-05-21 松下電器産業株式会社 偏光装置および該偏光装置を用いた投写型表示装置
US5349192A (en) 1993-05-20 1994-09-20 Wisconsin Alumni Research Foundation Solid state detector for polarized x-rays
US5486935A (en) 1993-06-29 1996-01-23 Kaiser Aerospace And Electronics Corporation High efficiency chiral nematic liquid crystal rear polarizer for liquid crystal displays having a notch polarization bandwidth of 100 nm to 250 nm
WO1995004303A1 (en) 1993-07-27 1995-02-09 Physical Optics Corporation High-brightness directional viewing screen
EP1275988A3 (en) 1993-09-10 2006-03-22 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Polarizing element, and polarizing plate
JPH0784252A (ja) 1993-09-16 1995-03-31 Sharp Corp 液晶表示装置
EP0672266B1 (en) 1993-10-01 2001-05-23 Raytheon Company Active matrix liquid crystal subtractive color display with integral light confinement
US5517356A (en) 1993-12-15 1996-05-14 Corning Incorporated Glass polarizer for visible light
BE1007993A3 (nl) 1993-12-17 1995-12-05 Philips Electronics Nv Belichtingsstelsel voor een kleurenbeeldprojectie-inrichting en circulaire polarisator geschikt voor toepassing in een dergelijk belichtingsstelsel en kleurenbeeldprojectie-inrichting bevattende een dergelijk belichtingsstelsel met circulaire polarisator.
JP3278521B2 (ja) 1994-01-28 2002-04-30 松下電器産業株式会社 背面投写型画像表示装置
US5485499A (en) 1994-08-05 1996-01-16 Moxtek, Inc. High throughput reflectivity and resolution x-ray dispersive and reflective structures for the 100 eV to 5000 eV energy range and method of making the devices
US5513023A (en) 1994-10-03 1996-04-30 Hughes Aircraft Company Polarizing beamsplitter for reflective light valve displays having opposing readout beams onto two opposing surfaces of the polarizer
JPH08184711A (ja) 1994-12-29 1996-07-16 Sony Corp 偏光光学素子
EP0722253A3 (en) 1995-01-10 1996-10-30 Ibm Arrangements for projection display devices using optical valves in reflection
DE69625642T2 (de) 1995-05-23 2003-05-28 Kyocera Corp Methode zu Herstellung eines optischen Polarisators
US5686979A (en) 1995-06-26 1997-11-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Optical panel capable of switching between reflective and transmissive states
JPH09159988A (ja) 1995-12-12 1997-06-20 Nikon Corp 投射型表示装置
US5838403A (en) 1996-02-14 1998-11-17 Physical Optics Corporation Liquid crystal display system with internally reflecting waveguide for backlighting and non-Lambertian diffusing
US5841494A (en) 1996-06-26 1998-11-24 Hall; Dennis R. Transflective LCD utilizing chiral liquid crystal filter/mirrors
US5833360A (en) 1996-10-17 1998-11-10 Compaq Computer Corporation High efficiency lamp apparatus for producing a beam of polarized light
JPH10186302A (ja) 1996-12-27 1998-07-14 Fujitsu Ltd 表示装置及び偏光光源装置
US6108131A (en) 1998-05-14 2000-08-22 Moxtek Polarizer apparatus for producing a generally polarized beam of light
EP1042705A1 (en) * 1998-07-02 2000-10-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Image projection system
US6081376A (en) 1998-07-16 2000-06-27 Moxtek Reflective optical polarizer device with controlled light distribution and liquid crystal display incorporating the same
US6082861A (en) 1998-09-16 2000-07-04 International Business Machines Corporation Optical system and method for high contrast projection display
US6331060B1 (en) * 1998-10-08 2001-12-18 Sony Corporation Projection-type display device and method of adjustment thereof
US5986730A (en) 1998-12-01 1999-11-16 Moxtek Dual mode reflective/transmissive liquid crystal display apparatus
US6122103A (en) 1999-06-22 2000-09-19 Moxtech Broadband wire grid polarizer for the visible spectrum
US6234634B1 (en) 1999-07-28 2001-05-22 Moxtek Image projection system with a polarizing beam splitter
US6447120B2 (en) * 1999-07-28 2002-09-10 Moxtex Image projection system with a polarizing beam splitter
US6340230B1 (en) * 2000-03-10 2002-01-22 Optical Coating Laboratory, Inc. Method of using a retarder plate to improve contrast in a reflective imaging system

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA05002387A (es) 2005-09-08
WO2004023203A2 (en) 2004-03-18
AU2003270546A1 (en) 2004-03-29
AU2003270546A8 (en) 2004-03-29
WO2004023203A3 (en) 2004-05-06
EP1546799A4 (en) 2007-06-27
CN1682154A (zh) 2005-10-12
EP1546799A2 (en) 2005-06-29
US20030071973A1 (en) 2003-04-17
JP2005538415A (ja) 2005-12-15
US6666556B2 (en) 2003-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20050037470A (ko) 편광 광선 분할기를 갖는 이미지 프로젝션 시스템
US6234634B1 (en) Image projection system with a polarizing beam splitter
US7306338B2 (en) Image projection system with a polarizing beam splitter
US6447120B2 (en) Image projection system with a polarizing beam splitter
EP0777146B1 (en) Projection type display device
CA2058514C (en) Polarization illumination device and projector having the same
KR100922909B1 (ko) 비점 수차가 낮은 투사 시스템
EP0659024A1 (en) Illumination system for a colour image projection device and circular polarizer suitable for use in such a system
JPH08271854A (ja) 光源の像を投写する装置
EP0467447B1 (en) Image projection apparatus
JPH08114780A (ja) 投影型カラー液晶表示装置
JPH02106792A (ja) 画像投射装置
JP3657347B2 (ja) 液晶スクリーンの照明装置
JP3070617B2 (ja) ビーム合成装置及びこれを具えるカラーイメージプロジェクション装置
CA2233597C (en) High efficiency protection displays having thin film polarizing beam-splitters
JP2828451B2 (ja) 液晶プロジェクタ装置，それに用いる偏光子及びその偏光子を用いる偏光顕微鏡
JPH11308640A (ja) 虚像結像方法及び虚像結像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee