KR20050049480A - 편광 변환 시스템 및 이를 조정하는 방법 - Google Patents

편광 변환 시스템 및 이를 조정하는 방법 Download PDF

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Abstract

편광 변환 시스템100 및 이를 조정하는 방법은 편광 빔 스프리터(PBS) 어레이(110) 및 광원(135)으로부터 생성된 편광되지 않은 빛을 수신하기 위해 직렬로 된 적어도 제1 렌즈(115) 및 제2 렌즈(120)를 포함한다. 제1 또는 제2 렌즈의 위치는 PBS 어레이상으로 편광되지 않은 빛의 초점을 맞추기 위해 조정 가능하다. 대안적으로, 양 렌즈가 모두 조정 가능하다. 상기 편광 변환 시스템은 이미져(155)를 포함하는 LCD 디스플레이에 통합될 수 있다. 제3 렌즈(125) 및 제4 렌즈(130)가 편광 빔 스프리터 어레이로부터 편광을 수신하고 이미져상에 편광을 모으기 위해 직렬로 놓여질 수 있다. 상기 시스템은 PBS 어레이상에 편광되지 않은 빛을 모으기 위해 적어도 하나의 렌즈의 위치를 맞춤으로써 조정될 수 있으며, 이로써, 편광 빔 스프리터 어레이로부터 편광되지 않은 빛의 반사를 줄일 수 있다.

Description

편광 변환 시스템 및 이를 조정하는 방법{POLARIZATION CONVERTING SYSTEM AND METHOD FOR ADJUSTING SAME}
본 발명은 프로젝션 디스플레이에 대한 것으로서, 특히 프로젝션 디스플레이용 편광 복구 시스템에 대한 것이다.
실리콘 상층 액정(LCOS)을 포함하는 액정 프로젝션 디스플레이(LCDs)는 일반적으로 이미져(imager) 조명(illumination)용의 특별한 광 편광(light polarization)을 제공하기 위해 광 편광 변환 시스템을 사용한다. 그러한 편광 변환 시스템은 램프와 이미져 사이의 조명 경로(illumination path)에 편광 빔 스프리터(PBS) 어레이를 둔다. 나아가, 광 초점 렌즈가 일반적으로 광 파이프와 PBS 어레이 사이에 놓여진다.
편광 변환 시스템내에서 광 처리량의 효율이 시스템의 광학 요소의 잘못된 배치 예컨대, 램프 반사기와 광 파이프 사이의 부적절한 거리, 또는 광 파이프에 대해 초점 밖에 놓여있는 PBS 어레이에 의해 악영향을 받을 수 있다. 이들 잘못된 배치는 PBS 어레이의 특별한 부분에 모여야 하는 빛이 어레이의 인접 부분상에 흩어지도록 야기할 수 있으며, 이는 의도된 목적을 위해 사용할 수 없는 빛으로 방치한다. 예컨대, 인접 부분이 알루미늄처리된 경우, 흩어진 빛이 PBS 어레이로부터 반사된다. PBS 어레이가 알루미늄처리되지 않은 경우, 흩어진 빛은 잘못된 편광으로 전송되고 시스템의 다른 곳에 흡수된다. 따라서, 일반적인 편광 변환 시스템은 흔히 이미져의 조명을 위해 의도된 많은 빛 에너지를 낭비한다. 조명용으로 사용되지 않은 이 빛 에너지는 일반적으로 열(heat)로서 사라지며, 특히 디스플레이가 작을 때는 편광기의 과열로 이끌 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 액정 표시 장치에서의 사용을 위한 편광 변환 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따라 통에 맞춘 조정 가능한 렌즈의 사시도.
도 3A는 본 발명에 따라 편광 변환 시스템내에서 편광 빔 스프리터 어레이에 입사하는 광 빔들의 전면도.
도 3B는 본 발명에 따라 도 3A의 편광 빔 스프리터 어레이상에 입사하는 단일 광 빔의 상세도.
도 3C는 조정되지 않은 편광 변환 시스템내에서 편광 빔 스프리터 어레이상에 입사하는 단일 광 빔의 상세도.
도 3D는 조정되지 않은 편광 변환 시스템내에서 편광 빔 스프리터 어레이의 부적당한 부분상에 흩어지는 빛을 나타내는 도면.
도 3E는 조정되지 않은 편광 변환 시스템내에서 광 빔 스프리터 어레이로 굴절된 빛을 나타내는 도면.
본 발명은 편광 변환 시스템에 대한 것이다. 편광 변환 시스템은 편광 빔 스프리터 어레이와, 광원으로부터 생성된 편광되지 않은 빛을 받기 위해 직렬로 된 적어도 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함한다. 광원은 엘리먼트 및 반사기를 포함하는 램프일 수 있다. 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 편광되지 않은 빛을 편광 빔 스프리터 어레이 위에 모은다. 제1 렌즈 또는 제2 렌즈의 위치는 편광되지 않은 빛의 초점을 편광 빔 스프리터 어레이상에 맞추기 위해 조정할 수 있다. 대안적으로, 양 렌즈 모두가 조정할 수 있다.
편광 변환 시스템은 나아가 광원과 제1 렌즈 사이에 위치된 광 파이프를 포함한다. 광 파이프는 광원으로부터 편광되지 않은 빛을 받기 위한 입력과 편광되지 않은 빛을 제1 렌즈로 내보내는 출력을 가질 수 있다.
편광 변환 시스템은 LCD 디스플레이에 합체될 수 있고 편광 빔 스프리터로부터 편광을 받는 이미져를 포함할 수 있다. 제3 렌즈 및 제4 렌즈가 편광 빔 스프리터로부터 편광을 수신하여 이미져 위에 모으기 위해 직렬로 위치될 수 있다. 제3 및 제4 렌즈 중 적어도 하나의 위치가 또한 이미져와 매치할 편광 빔의 사이즈를 맞추기 위해 조정할 수 있다.
본 발명은 또한 광 파이프, 편광 빔 스프리터 어레이, 및 광 파이프와 편광 빔 스프리터 어레이 사이에 위치된 적어도 두 개의 렌즈를 포함하는 편광 변환 시스템을 조정하는 방법에 대한 것이다. 방법은 편광되지 않은 빛을 편광 빔 스프리터 어레이상에 모으기 위해 렌즈 중 적어도 하나의 위치를 조정하는 것을 포함하고, 따라서 사용 가능한 편광 상태를 위한 처리량을 최적화하는 것을 포함한다. 또한 방법은 편광 빔의 크기를 이미져상의 편광 빔 스프리터 어레이로부터 수신된 편광에 맞추기 위해 제3 및 제4 렌즈 중 적어도 하나의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 실리콘 상층 액정을 포함하는 액정 표시 장치 프로젝션 시스템용 편광 변환 시스템이다. 편광 변환 시스템은 적절한 편광을 갖는 최대 광량이 PBS 어레이를 통해 굴절되도록 편광되지 않은 빛을 PBS의 특정 부분에 정확히 모으기 위해 조정될 수 있는 조정 가능한 렌즈를 포함한다. 따라서, 이미져의 조명을 위해 사용된 빛의 양이 최대화되고, 그렇지 않을 경우 프로젝터내에서 소산되는 광 에너지의 양이 감소된다.
도 1을 참조하면, LCD 프로젝션 시스템용 광 시스템(100)이 도시된다. 광 시스템은 편광 변환 시스템(105), 광원(135), 광 파이프(150), 및 이미져(155)를 포함한다. 광원(135)은 반사기(145)와 엘리먼트(140)를 포함하는 램프일 수 있다. 작동에 있어, 편광되지 않은 빛이 광원(135)에 의해 생성되고 광 파이프(150)를 통해 편광 변환 시스템(105)으로 전달된다. 편광 변환 시스템(105)은 빛을 편광시키고 편광을 제3 렌즈(125) 및 제4 렌즈(130)를 통해 이미져(155)에 투영한다(project). 다른 일실시예에 있어, 복수의 광원과 광 파이프가 고성능 LCD 프로젝터내에서 이미져 조명을 증가시시키 위해 사용될 수 있다.
편광 변환 시스템(105)은 PBS 어레이(110), 제1 렌즈(115), 및 제2 렌즈(120)를 포함한다. 제1 및 제2 렌즈(115,120)는 광 파이프(150)로부터 편광되지 않은 빛(160)을 수신하도록 놓여지고 편광되지 않은 빛(160)을 PBS 어레이(110)상에 모은다. 특히, 추가 렌즈가 제1 및 제2 렌즈(115,120)의 모으는 동작을 보충하도록 광 파이프(150)와 PBS 어레이(110) 사이에 놓여질 수 있다. 제3 및 제4 렌즈는 PBS 어레이(110)에 의해 편광된 빛(165)를 이미져(155)상에 모으기 위해 PBS 어레이(110)와 이미져(155)사이에 놓여질 수 있다. 또한, 추가적인 렌즈가 제3 및 제4 렌즈(125,130)의 모으는 동작을 보충하도록 PBS 어레이(110)와 이미져(155)사이에 추가될 수 있다.
광 파이프(150)는 빛을 어느 한 지점에서 다른 지점으로 전달하도록 몸체내에서 내부로 빛을 반사시키고 굴절시키는 유연한 반투명의 튜브일 수 있다. 따라서, 광원(135)은 제품상의 요구되는 어느 위치에 놓여질 수 있으며 반드시 이미져(155) 근처에 놓여져야 할 필요는 없다. 반사, 굴절, 및 파장 효과는 LCD 프로젝션 시스템 기술의 숙련된 자에게 알려진 바와 같이, 광 파이프를 구현할 때 고려된다.
제1 렌즈(115)의 위치는 편광되지 않은 빛(160)을 PBS 어레이(110)에 모으기 위해 광축을 따라 조정될 수 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 렌즈(115)는 주변에 외부의 나선형의 홈이 있는 조정가능한 통(205)내에 장착될 수 있다. 통(205)은 광축에 평행한 그의 축에 대해 회전할 수 있으며, 축을 따라 움직일 수 있다. 통(205)이 편광 변환 시스템(105)내에 설치될 때 스크류 홈(210)에 맞는 고정된 돌기부(215)를 향해 설치된다. 따라서, 통(205)의 회전은 통(205)으로 하여금 렌즈(115)의 위치에서 조정을 야기하는 광축을 따라 전후로 움직이도록 할 수 있다. 하나의 구성(arrangement)에 있어서, 돌기부(215)는 통(205) 즉, 제1 렌즈(115)의 위치를 고정하도록 통(205)에 대해 타이트해질 수 있는 스크류 일 수 있다. 대안적으로, 렌즈(115)는 고정될 수 있고, 렌즈(120)는 통(205)과 유사한 통과 같은 움직이는 수단을 사용해 렌즈(115)에 대해 움직여질 수 있다. 선택적으로, 렌즈(115,120) 모두 본 발명의 사상내에서 서로에 대해 움직이도록 구성될 수 있다.
PBS 어레이(110)의 전면이 도 3A에 도시된다. 편광되지 않은 빛(160)의 다수개의 이미지(305)가 광 파이프(150)내에서 반사 때문에 PBS 어레이(110)상에 입사한다. 제1 렌즈(115)의 위치는 이미지(305)가 각각 PBS 어레이 엘리먼트(310)에 모이도록 조정될 수 있다. 도 3A의 단일 이미지(310)의 상세한 모습인 도 3B를 참조하면, 각각의 이미지(305)가 단일 엘리먼트(single element,310)를 중심으로 모일 때 최대의 편광 처리량이 얻어진다. 도 3C에 도시된 바와 같이, 이미지(305)가 단일 엘리먼트(310)를 중심으로 모이지 않는 경우, 도 3D에 도시된 바와 같이, 빛(320)이 인접 엘리먼트(315)상으로 흩어진다.
인접 엘리먼트(315)가 알루미늄과 같은 반사 코팅을 갖고 있는 경우, 인접 엘리먼트(315)상에 흩어지는 빛(320)이 PBS 어레이(110)로부터 반사된다. 인접 엘리먼트(315)가 반사 코팅을 갖고 있지 않는 경우, 인접 엘리먼트(315)상으로 흩어진 빛(320)은 PBS 어레이를 통해 전송되지만 부적당한 편광 상태이다. 어떤 경우, 인접 엘리먼트(315)상으로 흩어진 빛이 이미져(155)를 적당히 조명하는 의도된 목적에 대해 실질적으로 쓸모없게 된다. 도 3E에 도시된 바와 같이, 엘리먼트(310)로 입사하는 빛(325)은 PBS 어레이(110)에 의해 처리되어 적당한 편광으로 이미져에 전달되는 유용한 빛이다.
특히, 렌즈(115) 및/또는 렌즈(120)를 조정하는 이와 같은 능력은 LCD 프로젝터 제조에 상당한 장점을 제공한다. 우선, 제조 허용오차(manufacturing tolerance)가 LCD 생산에 있어 흔히 가지각색이라는 점에 주목해야 한다. 편광 변환 시스템(105)에서 렌즈(115) 및/또는 렌즈(120)의 위치의 조정 가능성은 각 편광 변환 시스템이 편광되지 않은 빛(160)을 PBS 어레이(110)로 모으도록 조정하는 것을 가능하게 하며, 그로써 제조 허용 오차를 보상하고 생산된 각 LCD 프로젝터내에서 광효율을 최대화시킨다.
둘째, 이미져를 조명하는데 사용되지 않은 광 에너지는 종종 열 형태로 사라진다. 이와 같은 열 소실(heat dissipation)은 특히 소형 LCD 프로젝터에서 LCD 부품의 과열을 야기할 수 있다. 광 효율을 최대화시키기 위해 LCD 프로젝터내에서 빛의 초점을 맞추는 능력이 열 효과를 줄일 수 있다.
본 명세서에 설명된 예제와 실시예는 단지 설명적인 목적만을 위한 것이고, 그러한 관점에서 다양한 수정이나 변형이 당해 기술 분야에 숙련된 사람에 의해 제안될 수 있으며 본원 출원의 사상 및 범위내에 포함된다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 발명의 영역의 표시를 위해 사상 또는 필수적인 요소로부터 벗어나지 않고 많은 다른 특정한 형태를 취할 수 있다.
본 발명은 프로젝션 디스플레이에 대한 것으로서, 특히 프로젝션 디스플레이용 편광 복구 시스템에 대한 것이다.

Claims (16)

  1. 편광 변환 시스템에 있어서,
    편광 빔 스프리터 어레이; ??
    광원으로부터 생성된 편광되지 않은 빛을 수신하고 상기 편광되지 않은 빛을 상기 편광 빔 스프리터 어레이에 모으기 위해 직렬로 된 적어도 제1 렌즈 및 제2 렌즈
    를 포함하되, 상기 제1 및 제2 렌즈 중 적어도 하나의 위치가 상기 편광되지 않은 빛을 상기 편광 빔 스프리터 어레이상에 모으는 것을 맞추기 위해 조정 가능한 편광 변환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 제1 렌즈 사이에 놓여진 광 파이프를 더 포함하되, 상기 광 파이프는 상기 광원으로부터 상기 편광되지 않은 빛을 수신하기 위한 입력과 상기 편광되지 않은 빛을 상기 제1 렌즈에 출력하기 위한 출력을 갖는 편광 변환 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    이미져를 더 포함하는 편광 변환 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 중 적어도 하나의 위치가 고정되는 편광 변환 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 서로에 대해 조정 가능한 편광 변환 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 엘리먼트 및 반사기를 포함하는 램프인 편광 변환 시스템.
  7. 프로젝션 디스플레이에 있어서,
    편광 빔 스프리터 어레이;
    광원으로부터 생성된 편광되지 않은 빛을 수신하고 상기 편광되지 않은 빛을 상기 편광 빔 스프리터 어레이에 모으기 위해 직렬로 된 적어도 제1 렌즈 및 제2 렌즈; 및
    상기 편광 빔 스프리터 어레이로부터 편광을 수신하는 이미져;
    를 포함하되, 상기 렌즈 중 적어도 하나의 위치가 상기 편광되지 않은 빛을 상기 편광 빔 스프리터 어레이상에 모으는 것을 맞추기 위해 조정 가능한 프로젝션 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광원과 상기 제1 렌즈 사이에 놓여진 광 파이프를 더 포함하되, 상기 광 파이프는 상기 광원으로부터 상기 편광되지 않은 빛을 수신하기 위한 입력과 상기 편광되지 않은 빛을 상기 제1 렌즈에 출력하기 위한 출력을 갖는 프로젝션 디스플레이.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광원은 엘리먼트 및 반사기를 포함하는 램프인 프로젝션 디스플레이.
  10. 제7항에 있어서,
    이미져를 더 포함하는 프로젝션 디스플레이.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 중 적어도 하나의 위치가 고정되는 프로젝션 디스플레이.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 서로에 대해 조정 가능한 프로젝션 디스플레이.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 편광 빔 스프리터 어레이로부터 편광을 수신하고 상기 편광을 상기 이미져상에 모으기 위해 직렬로 놓여진 제3 렌즈 및 제4 렌즈를 더 포함하는 프로젝션 디스플레이.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 렌즈 중 적어도 하나의 위치가 상기 편광 빔의 크기를 상기 이미져에 맞추기 위해 조정 가능한 프로젝션 디스플레이.
  15. 광 파이프, 편광 빔 스프리터 어레이, 및 광 파이프와 편광 빔 스프리터 어레이 사이에 놓여진 적어도 두 개의 렌즈를 포함하는 편광 변환 시스템을 조정하는 방법에 있어서,
    상기 렌즈 중 적어도 하나의 위치를 조정하는 단계를 포함하되, 상기 조정하는 단계는 편광되지 않은 빛을 상기 편광 빔 스프리터 어레이에 모으고, 그로써 상기 편광 빔 스프리터 어레이로부터 상기 편광되지 않은 빛의 반사를 줄이는 편광 변환 시스템을 조정하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 편광 빔의 크기를 이미져인 상기 편광 빔 스프리터 어레이로부터 수신되는 상기 편광에 맞추도록 제3 렌즈 및 제4 렌즈 중 적어도 하나의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 편광 변환 시스템을 조정하는 방법.
KR1020057002582A 2002-08-15 2003-08-07 편광 변환 시스템 및 이를 조정하는 방법 KR20050049480A (ko)

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