KR20050061513A - 3-패널 투과성 투영 시스템 - Google Patents

3-패널 투과성 투영 시스템 Download PDF

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KR20050061513A
KR20050061513A KR1020057005894A KR20057005894A KR20050061513A KR 20050061513 A KR20050061513 A KR 20050061513A KR 1020057005894 A KR1020057005894 A KR 1020057005894A KR 20057005894 A KR20057005894 A KR 20057005894A KR 20050061513 A KR20050061513 A KR 20050061513A
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light beam
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 3-패널 투과성 투영 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 투영 시스템의 편광 작용과 분석 작용 모두를 위한 반사성 타입의 편광기를 적용하는 3-패널 투과성 투영 시스템에 관한 것이다.

Description

3-패널 투과성 투영 시스템{3-PANEL TRANSMISSIVE PROJECTION SYSTEM}
본 발명은 3-패널 투과성 투영 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 투영 시스템의 편광 작용과 분석 작용 모두를 위한 반사성 타입의 편광기를 적용하는 3-패널 투과성 투영 시스템에 관한 것이다.
예를 들어, 미국 특허 출원 2002/0015135호에서 기술된 바와 같은 투영 시스템은 일반적으로 단일 편광 빔 분리기가 있는 반사 LCD 어레이를 사용한다. 하지만, 광원과 디스플레이 패널로부터의 광 경로와 디스플레이 패널과 투영 렌즈와의 사이에 광 경로를 결합함으로써, 광 경로는 개별적으로 최적화될 수 없다.
고온(HT) 폴리 필름 기술은 소형화된 LCD 패널을 사용하여 높은 휘도를 제공한다. 하지만, 소형화와 높은 광 출력의 결합은 광 경로에서 극고(extreme 광 밀도를 생기게 하여 LCD 패널과 편광 필름의 기대 수명을 제한한다. 고온 폴리 필름 투영 시스템의 제조업자들은 계속해서 LCD 패널의 기대 수명을 향상시키고 있다. 하지만, 편광 필름의 기대 수명에 있어서의 향상은 거의 답보 상태에 머물러 있다. 그러므로 고온 폴리 필름 투영 시스템의 기대 수명은 편광 필름의 수명에 의해서 제한된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에서 1가지 컬러를 위한 소자와 광 경로의 개략적인 도면.
도 2는 간단하게 하기 위해, 접혀지지 않은 채로 도시된, 본 발명의 바람직한 실시예의 적, 녹, 및 청색에 관한 소자와 광 경로의 상세한 도면.
본 발명의 목적은 향상된 기대 수명과 더불어 높은 휘도 성능을 가지는 투영 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 투과성 고온 폴리 실리콘 LCDS와 같이, 광원과 디스플레이 패널 사이의 광 경로와, 디스플레이 패널과 투영 렌즈 사이의 광 경로가 완전히 분리되고, 따라서 개별적으로 최적화될 수 있어 더욱 높은 시스템 효율성과 보다 높은 휘도로 이르게 하는 것을 보장하도록, 투과성 타입의 투영 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 특별한 장점은 소형화된 투과성 디스플레이 패널을 사용함으로써, 높은 휘도와 장시간의 기대 수명을 가지는 저렴한 가격의 투영 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 특별한 특징은 투영 시스템의 분석 작용과 편광 작용을 위한 편광기의 제공에 관한 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 이 목적은 투영면 상에 이미지를 투영하기 위한 투영 시스템에 의하여 달성되고 이러한 투영 시스템은
(a) 광 공급을 위한 광원;
(b) 상기 광을 모아서 초점을 맞추고, 이에 의해서 광 빔을 공급하기 위한 광학 소자;
(c) 상기 광 빔을 편광화하고 이를 통해 편광된 광 빔을 생성하기 위한 제 1 반사성 편광기를 포함하며; 이러한 투영 시스템은
(d) 상기 편광된 광 빔을 받아 조작하고, 이를 통해 상기 편광된 광 빔 상에서 이미지 정보를 인코딩하며, 인코딩된 광 빔을 생성하기 위한 투과성 디스플레이 패널;
(e) 상기 편광된 광 빔의 조작을 제어할 수 있도록 상기 투과성 디스플레이 패널의 각 픽셀을 제어하는 수단; 및
(f) 상기 인코딩된 광 빔 중 원치않는 편광을 거절하고, 상기 인코딩된 광 빔 중 원하는 편광을 상기 투영면에 투과시키기 위한 제 2 반사성 편광기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 관련해서 이미지라는 용어는 비디오 시퀀스, 정지 사진 또는 정지 디지털 표현 또는 이들의 임의의 조합의 프레임으로서 해석되어져야 한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 제 2 반사성 편광기는 인코딩된 광 빔에 관하여, 대략 30°와 60°사이의 범위의 입사각으로, 즉 35°,45°또는 55°의 입사각으로 향하게 될 수도 있다. 분석기로서 작용하는 제 2 반사성 편광기를 약 45°의 각도로 향하게 함으로써, 제 2 반사성 편광기로부터 디스플레이 패널로 되튕겨 나온 광에 의해 생성된 고스트(ghost) 이미지는 회피된다.
본 발명에 따른 투영 시스템은 광원으로부터 투영면에 이르는 광 경로를 2층 구조로 접음으로써 실현될 수 있다. 광 경로를 접음으로써, 투영 시스템은 유리하게 매우 소형인 투영 시스템을 제공한다.
투과성 디스플레이 패널은 액정 또는 플라즈마 또는 일렉트로크로믹(electrochromic) 또는 전기이동(electrophoretic) 소자, 발광 소자, 유기 또는 무기 발광 소자, 폴리머 발광 소자 또는 이들의 임의의 조합과 같은 전자-광학 매체를 포함한다. 임의의 타입의 디스플레이 소자가 디스플레이 기판이 투명하거나 불투명한 한 투과성 디스플레이 패널용으로 사용될 수 있다. 투과성 디스플레이 패널 타입의 유연성은 광범위한 각양각색의 고객 요구 또는 사양에 따라서 설계될 수도 있는 투영 시스템을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태에 따른 투과성 디스플레이 패널의 각 화소를 제어하기 위한 수단은 당업자에게 알려진 임의의 처리기 기술을 사용함으로써 구현될 수 있다. 각 화소를 제어하기 위한 수단은 투과성 디스플레이 패널 기판 상에 통합될 수 있고, 이를 통해 요구되는 공간을 감소시키고 제조 비용을 최적화한다.
제 2 반사성 편광기는 MoxtekTM 빔 분리기(beam splitter)를 포함할 수도 있다. 투영 시스템의 분석 작용을 위한 MoxtekTM 빔 분리기를 이용함으로써, 탁월한 휘도, 저렴한 비용 및 긴 기대 수명을 얻을 수 있다. MoxtekTM 빔 분리기는 편광 필름의 불리한 점을 없앤다.
추가 목적과 함께, 본 발명의 전술한 특징 및 장점은 첨부한 도면에 관련하여, 이어지는 본 발명의 바람직한 실시예의 예시적이고 제한적이지 않은 상세한 설명으로부터 좀더 양호하게 이해될 것이다.
다양한 실시예의 다음 설명에서, 그 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조가 이루어지고, 이러한 도면에서 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시예가 예시를 통해 도시된다. 다른 실시예도 이용될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 구조상 및 기능상의 수정이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
도 1은, 이미지를 투영 면(12) 상으로 투영하기 위한, 전체가 참조 번호 10으로 지정된 투영 시스템을 도시한다. 투영 시스템(10)은 투과될 광을 투영 시스템(10)을 통해 공급하는 광원(14)을 포함한다. 투영 면(12)은 백색 벽 또는 프로젝터 스크린과 같은 임의의 타입의 면 상에 형성될 수 있다.
광원(14)은 광을 모으고 초점을 맞추기 위해 광학 소자(16)에 광을 공급하고, 이를 통해 광 빔을 제공한다. 광학 소자(16)는 로드 인티그레이터(rod integrator)에 의해 구현될 수 있다. 광학 소자(16)는 광을 받기 위한 제 1 단부(18)와 모여지고 초점이 맞추어진 광을 제공하기 위한 제 2 단부(20)를 포함한다. 작은 컬러 분리 프리즘(22)은 제 2 단부(20)에 인접하게 놓여있다. 컬러 분리 프리즘(22)의 입구 면(24)은 실질적으로 제 2 단부(20)의 면과 같다. 컬러 분리 프리즘(22)은 광을 적색, 청색, 및 녹색 광으로 각각 분리하고, 이러한 광은 계속해서 컬러 분리 프리즘(22)의 분리된 출구면 상으로 반사된다. 간단하게 하기 위해, 도 1은 한 컬러에 관한 하나의 광 경로를 도시한다.
컬러 분리 프리즘(22)을 나가는 착색된 광(26)은, 착색된 광의 원치 않는 편광에 대해서는 투과성이고, 원하는 편광에 대해서는 반사성인, 즉 편광된 광 빔(32)을 반사하는 제 1 편광기(30) 상으로 착색된 광(26)의 초점을 맞추는 제 1 렌즈(28)를 통해 향하게 된다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 제 1 편광기(30)는 착색된 광의 원치 않는 편광에 대해 반사성이고, 원하는 편광에 대해서는 투과성이 될 수 있다. 하지만, 이는 분명히 디자인과, 광원으로부터 투영면까지의 광 경로의 변경을 요구한다.
또한 제 1 편광기(30)는 착색된 광의 원하는 편광과 원치않는 편광 모두에 대해 반사성일 수 있다. 착색된 광의 원하는 편광은 한 방향으로 향하게 되고, 원치않는 편광은 또 다른 방향을 향하게 된다.
편광된 광 빔(32)은, 이미지 정보를 인코딩하도록 편광된 광 빔을 조정하는 투과성 디스플레이 패널(36)에 편광된 광 빔을 전달하는 제 2 및 제 3 렌즈를 통해 초점이 맞추어진다. 투과성 디스플레이(36) 패널은 투과성 디스플레이 패널(36)의 각 픽셀을 제어하는 처리기에 의해 제어된다.
투과성 디스플레이 패널(36)은 다수의 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들자면, 불투명한 기판을 가지는 투과성 디스플레이 패널은 액정 또는 플라즈마 또는 일렉트로크로믹(electrochromic) 또는 전기이동(electrophoretic) 소자, 발광 소자, 유기 또는 무기 발광 소자, 폴리머 발광 소자 또는 이들의 임의의 조합과 같은 전자-광학 매체를 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 투과성 디스플레이 패널(36)은 액정 디스플레이 배열을 이용한다.
전술한 바와 같이, 컬러 분리 프리즘(22)은 광학 소자(16) 상의 연장부를 형성하도록 광학 소자(16)에 인접하게 놓인다. 그러므로 상기 컬러 분리 프리즘은 매우 작게 만들어질 수 있다. 하지만, 이는 투과성 디스플레이 패널(36)과 매칭되도록 단면 영역에서 착색된 광이 확장되는 것을 필요로 한다. 착색된 광의 확장은 제 2 렌즈(34)에 의해 수행된다.
도 1은 단지 간단하게 하기 위해 단일 투과성 디스플레이 패널(36)을 도시한 것이다. 컬러 분리 프리즘(22)에 의해 분리된 각각의 착색된 광이 특정 투과성 디스플레이 패널에 전달된다는 점이 이해될 것이다.
투과성 디스플레이 패널은 인코딩된 광 빔(38)을 생성하고, 이러한 인코딩된 광 빔(38)은 광 경로로부터 인코딩된 광 빔의 원치않는 편광을 거절하는 분석기로서 작용하는 제 2 편광기(40)에 전달된다.
제 2 편광기(40)는 인코딩된 광 빔의 원치않는 편광에 대해서는 투과성이고, 인코딩된 광 빔의 원하는 편광에 대해서는 반사성이다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 제 2 편광기는 착색된 광의 원치않는 편광에 대해서는 반사성이고, 원하는 편광에 대해서는 투과성이 될 수 있다. 하지만, 이는 분명히 디자인과, 광원으로부터 투영면까지의 광 경로의 변경을 필요로 한다.
제 1 편광기(30)를 참조하여 기술된 바와 같이, 제 2 편광기(40)는 제 2 광 빔의 원하는 편광과 원치않는 편광 모두에 대해 반사성일 수 있다. 인코딩된 광 빔의 원하는 편광은 한 방향으로 향하게 되고, 원치않는 편광은 또 다른 방향을 향하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 및 제 2 편광기(30, 40)는 MoxtekTM 빔 분리기에 의해 구현될 수 있다. 하지만, 제 1 및 제 2 반사성 편광기(30, 40)는 와이어-그리드(wire-grid) 편광기, 콜레스테릭(cholesteric) 편광기, 간섭 막, 홀로그래픽 구조, 복굴절 박막의 스택(stack), 빔 분리기, 미러 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 편광기에 의해 구현될 수 있다.
편광되고 인코딩된 광(42)은 적색, 녹색, 및 청색 광 경로와 같은 각각의 착색된 광 경로로부터의 각각의 편광되고 인코딩된 광 빔을 모으는 재결합 프리즘(44)에서 받아들여진다. 재결합된 광은 투영 렌즈(46)를 통해 투영 면(12) 상에 투영될 완전한 이미지를 형성한다.
2개의 프리즘(22, 44)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 프리즘(22, 44)은 제 1 및 제 2 이색성(dichroic) 큐브에 의해 구현된다.
도 2는 전체가 참조 번호 50으로 지정된 투영 시스템을 도시한다. 도 1과 대조적으로, 도 2는 3개의 광 경로, 즉 적색 광 경로(51a), 녹색 광 경로(51b), 및 청색 광 경로(51c)를 도시한다.
도 2에서의 소자와 동일한, 도 1을 참조하여 기술된 투영 시스템(10)의 소자는 동일한 참조 번호에 의해 표시되어 있다.
광원(14)은 투영 시스템(50)에 광을 공급하고, 광학 소자(16)는 광이 컬러 분리 프리즘(22)을 향하기 전에 광원(14)으로부터의 광을 모으고 초점을 맞춘다. 참조 번호(22a, 22b, 22c)로 프리즘이 표시된 컬러 분리 프리즘이 도 2에 도시되어 있다. 프리즘(22a)은 적색 광 경로(51a)를 통해 제 1 투과성 디스플레이 패널(36a)에 적색 광을 제공한다. 프리즘(22b)은 녹색 광 경로(51b)를 통해 제 2 투과성 디스플레이 패널(36b)에 녹색 광을 제공한다. 프리즘(22c)은 청색 광 경로(51a)를 통해 제 3 투과성 디스플레이 패널(36c)에 청색 광을 제공한다.
각각의 투과성 디스플레이 패널(36a, 36b, 36c)은 특정 이미지의 생성에 따라 광을 조정한다. 투과성 디스플레이 패널(36a, 36b, 36c)은 투과성 디스플레이 패널(36a, 36b, 36c)의 각 픽셀을 제어하는 하나 또는 그 이상의 처리기에 의해 제어된다.
인코딩된 광, 즉 인코딩된 적색, 인코딩된 녹색, 및 인코딩된 청색은 렌즈의 세트(52a, 52b, 52c, 및 54a, 54b, 54c)를 통해 증대된다. 렌즈의 세트는 컬러 재결합 프리즘(44)용의 매우 작은 이색성 큐브의 사용을 허용한다.
도 1을 참조하여 기술된 바와 같이, 이제 재결합된 광은 투영 렌즈(46)를 통해 투영면 상으로 투영된다.
투영 시스템(50)은 도 1을 참조하여 기술된 것과 유사하게, 편광 작용과 분석 작용을 위한 편광기를 사용하여 2층 구성으로 접혀질 수 있다.
본 발명은 투영 시스템에서 편광 작용과 분석 작용 모두를 위한 반사성 타입의 편광기를 적용하는 3-패널 투과성 투영 시스템에 이용 가능하다.

Claims (15)

  1. 투영면(12) 상에 이미지를 투영하기 위한 투영 시스템으로서,
    (a) 광 공급을 위한 광원(14);
    (b) 상기 광을 모아서 초점을 맞추고, 이에 의해서 광 빔(26)을 공급하기 위한 광학 소자(16);
    (c) 상기 광 빔(26)을 편광시키고 이를 통해 편광된 광 빔(32)을 생성하기 위한 제 1 반사성 편광기(30)를 포함하는; 투영 시스템에 있어서,
    (d) 상기 편광된 광 빔(32)을 받아 조작하고, 이를 통해 상기 편광된 광 빔(32)에 대한 이미지 정보를 인코딩하며, 인코딩된 광 빔(38)을 생성하기 위한 투과성 디스플레이 패널(36);
    (e) 상기 편광된 광 빔(38)의 조작을 제어할 수 있도록 상기 투과성 디스플레이 패널의 각 픽셀을 제어하는 수단; 및
    (f) 상기 인코딩된 광 빔(38) 중 원치않는 편광을 거절하고, 상기 인코딩된 광 빔(38) 중 원하는 편광을 상기 투영면(12)에 투과시키기 위한 제 2 반사성 편광기(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 투영 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 반사성 편광기는 와이어-그리드(wire-grid) 편광기, 콜레스테릭(cholesteric) 편광기, 간섭막, 홀로그래픽 구조, 복굴절 박막의 스택(stack), 빔 분리기, 미러 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 투영 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2 반사성 편광기(40)는 상기 인코딩된 광 빔에 관해서 35°, 45°또는 55°의 입사각과 같은 대략 30°와 60°사이의 범위에 있는 입사각으로 향하게 되는, 투영 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 시스템은 상기 광원(14)으로부터 상기 투영면(12)까지의 광 경로를 2층 구조로 접음으로써 실현되는, 투영 시스템.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과성 디스플레이 패널(36)은 액정 또는 플라즈마 또는 일렉트로크로믹(electrochromic) 또는 전기이동(electrophoretic) 소자, 발광 소자, 유기 또는 무기 발광 소자, 폴리머 발광 소자 또는 이들의 임의의 조합과 같은 전자-광학 매체를 포함하는, 투영 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과성 디스플레이 패널(36)의 각 픽셀을 제어하기 위한 상기 수단은 처리기를 사용함으로써 구현되는, 투영 시스템.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 각 픽셀을 제어하기 위한 상기 수단은 상기 투과성 디스플레이 패널 기판 상에서 통합될 수 있는, 투영 시스템.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(14)으로부터의 상기 광을 모으고, 출구 면(20)과 실질적으로 동일한 입구 면(24)을 가지는 컬러 분리 프리즘(22)에 인접한 상기 출구 면(20)을 가지는 광학 소자(16)를 더 포함하는, 투영 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 컬러 분리 프리즘(22)은 상기 광원(14)에 의해 공급된 상기 광을 적색, 녹색, 및 청색 광으로 분리시키도록 적응되는, 투영 시스템.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과성 디스플레이 패널(36)은 제 1(36a), 제 2(36b), 제 3(36c) 투과성 디스플레이 패널 유닛을 각각 포함하는, 투영 시스템.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 분리 프리즘(22)은 상기 제 1(36a), 제 2(36b), 제 3(36c) 투과성 디스플레이 패널 유닛에 적색, 녹색, 및 청색 광을 전달하도록 적응되는, 투영 시스템.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 인코딩된 광 빔을 하나의 인코딩된 광 빔으로 재결합하기 위해 재결합 프리즘(44)을 더 포함하는, 투영 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 재결합 프리즘(44)은 상기 제 1(36a), 제 2(36b), 제 3(36c) 투과성 디스플레이 패널 유닛으로부터 인코딩된 적색, 녹색, 및 청색 광을 받도록 적응되고, 상기 재결합 프리즘(44)은 상기 인코딩된 적색, 녹색, 및 청색 광을 투영 렌즈(46)를 통해 상기 투영면(12) 상으로 투영될 하나의 인코딩된 광 빔으로 재결합하는, 투영 시스템.
  14. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 재결합 프리즘(44) 전에 상기 인코딩된 광의 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈(52a, 52b, 52c, 54a, 54b, 54c)를 더 포함하는, 투영 시스템.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과성 디스플레이 패널(36)의 전체 면을 덮는 편광된 광 빔을 제공하기 위한 확대 렌즈(26, 34)를 더 포함하는, 투영 시스템.
KR1020057005894A 2002-10-09 2003-09-18 3-패널 투과성 투영 시스템 KR20050061513A (ko)

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