KR20060090236A - Ｌｃｄ 응용을 위한 광원 배열 - Google Patents

Ｌｃｄ 응용을 위한 광원 배열 Download PDF

Info

Publication number
KR20060090236A
KR20060090236A KR1020067005957A KR20067005957A KR20060090236A KR 20060090236 A KR20060090236 A KR 20060090236A KR 1020067005957 A KR1020067005957 A KR 1020067005957A KR 20067005957 A KR20067005957 A KR 20067005957A KR 20060090236 A KR20060090236 A KR 20060090236A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light source
panel
light emitting
collecting structure
Prior art date
Application number
KR1020067005957A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101123158B1 (ko
Inventor
로버투스 죠하네스 히만
쟈코부스 마리아 안토니우스 반 덴 에렌벰드
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20060090236A publication Critical patent/KR20060090236A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101123158B1 publication Critical patent/KR101123158B1/ko

Links

Images

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
    • G03B21/26—Projecting separately subsidiary matter simultaneously with main image
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S362/00—Illumination
    • Y10S362/80—Light emitting diode

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

광원(100)은 복수의 발광 디바이스(101)를 포함하며, 각각의 발광 디바이스는 제 1 집광 구조물(103)에 의해 시준된 빛을 방출한다. 이 시준된 빛은 제 2 집광 구조물(104)로 입력되어, 이것이 발광 디바이스로부터 방출된 빛을 실질적 동질 단일 광선이 되도록 초점을 맞춘다. 이 광원은 LCD 디스플레이, 프로젝션 시스템, 텔레비전 시스템, 또는 컴퓨터 모니터와 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다.

Description

ＬＣＤ 응용을 위한 광원 배열{LIGHT SOURCE ARRAY FOR LCD APPLICATIONS}
본 발명은 액정 디스플레이에 사용되는 광원, 이 광원을 포함하는 프로젝션 디스플레이 시스템, 및 직시형 LCD 시스템에 관한 것이다.
액정(LC) 기술은 프로젝션 텔레비전, 컴퓨터 모니터, POS(판매점 정보관리) 디스플레이, 전자 시네마와 같은 여러 부문에서 사용하기 위해 프로젝션 디스플레이에 적용되어 오고 있다.
LCD 디바이스에서 광원은 LC 패널로 빛을 방출하며, 스크린 상에 밝고 어두운 이미지를 생성하기 위해 편광(polarization)이 선택적으로 변화한다. 빈번히 LC 재질은 LC 재질의 변조에 필수적인 실리콘 전자 회로 위에서 제조된다. 이와 같은 LC 패널은 흔히 '실리콘 상층 액정 (LCOS) 패널'이라고 불린다.
알려진 여러 LCD는 초고압(UHP: ultra high pressure) 램프를 광원으로 포함한다. 이 광원은 상대적으로 동질성인 강도의 광선을 제공하는 것이 요구된다. 이런 이유에서, 만약 빛이 동질이 아니라면 최종 이미지는 흔히 휘도의 왜곡이나, 저해상도의 특성을 보이거나, 또는 이 두 가지 모두의 특성을 보인다. 이러므로 이런 요구를 충족시키기 위해, UHP 램프가 사용되어 왔다.
그렇지만, UHP 램프는 사용상의 단점이 존재하여서, LCD 응용에 사용하기 위 한 다른 형태의 광원을 찾는 노력이 계속 되어 왔다. 예를 들면, 흔히들 사용되는 UHP 램프들은 작동 중에 아주 뜨겁게 되며, 따라서 냉각 기구(mechanism)를 필요로 한다. UHP 램프의 전체 크기뿐만 아니라 냉각 기구도 LCD 디바이스의 복잡성과 크기를 증가시킨다. 더욱이, UHP 램프의 사용은 방출되는 빛의 손실을 야기한다. 더구나, UHP 램프는 종종 자외선을 방출하여 시간이 경과함에 따라 LC 재질의 성능을 저하시킨다. 또한, 발광다이오드(LED: light emitting diode)와 같은 고체 이미터의 수명은 현재 사용하는 UHP 램프들보다 상당히 더 연장될 수 있다.
LC 디바이스에서 UHP 램프들을 광원으로 사용하는 것의 상술한 단점들을 최소한 고려할 때, 기존 구조에서 다른 광원을 얻고자 하는 연구가 행하여져 왔으나, 아직 만족할 만한 성공은 기록되지 못하고 있다. UHP 램프를 대체할 수 있는 다른 광원으로는 발광다이오드(LED) 배열이 있다. LED의 사용은 UHP 디바이스에서와 같은 열에 관한 결점이 없다는 점에서 유리하며, LCD 응용에 필요한 광도를 얻기에 충분한 수의 LED 배열은 UHP 램프와 비교하여 확실히 그 크기가 작다.
그러나, LED 배열을 구비하는 것은 여전히 쉽지 않은 기술이며, 결합되었을 때 이 배열의 출력은 LCD 응용에 사용하기에 충분한 특성을 가지고 있다. 또한, LED 배열로부터 동질 광원을 얻는 것은 여전히 쉽지 않다.
그러므로, 적어도 기존 디바이스의 단점을 극복할 수 있는 LCD 용 광원이 요구된다.
일실시예에 따라, 광원은 복수의 발광 디바이스를 포함하는데, 이 발광 디바이스 각각은 제 1 집광 구조물에 의해 시준되는 빛을 방출한다. 이 시준광은 제 2집광 구조물로 입력되며, 이 제 2 집광 구조물은 발광 디바이스로부터 방출된 빛을 실질적으로 균일한 단일 광선으로 집광시킨다.
본 발명은 첨부한 도면과 함께 보았을 때, 아래의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해 할 수 있다. 이 도면의 다양한 요소들은 반드시 실제 비율에 따라 그려진 것은 아니다는 것이 강조된다. 사실상, 이 치수들은 명확한 논의를 위해 임의로 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따라 광원과 광학 소자의 투시 도면.
도 2a는 일실시예에 따라 x축 방향으로 전개된 렌즈 소자의 도면.
도 2b는 일실시예에 따라 y축 방향으로 전개된 렌즈 소자의 도면.
아래 상세한 설명에서, 상세 사항을 설명하는 이 실시예는 본 발명의 철저한 이해를 돕기 위한 것으로서, 본 발명의 설명을 위한 것이지 적용상에 어떤 제한을 두기 위한 것을 의미하지 않는다. 그러나, 본 발명의 개시 내용의 이점을 숙지한 당업자라면, 본 발명이 여기서 개시한 세부 사항들과 다른 실시예에서도 구현될 수 있으리라는 것을 명확히 알 수 있을 것이다. 또한, 기존에 널리 알려진 디바이스, 방법과 재질에 대한 설명은 본 발명의 설명을 모호하게 하지 않기 위해 생략된다.
일실시예에 따라, 광원 배열의 합성 출력은 LC 패널 표면에서 실질적으로 균일한 광을 형성하며 LC 패널에 투영된다. 또한, LC 패널의 표면에서 빛의 종횡비는 실질적으로 광원 배열의 종횡비와 같다. 광원 배열의 개별 요소들의 결합된 크기는 LCD 시스템에서 요구하는 크기와 동등하다.
이 실시예의 광학 소자들은 여기서 설명한 방법에 의해 광원 배열의 이미지를 LC 패널에 제공하기 위해 선택된다. 필요로 하는 기능을 수행하기 위해 선택된 광학 소자들은 당업자가 이해할 수 있는 범위 내에서, 기하학적 렌즈 소자, 홀로그래픽 광학 소자(HOE: holographic optical element) 또는 그레이디드 굴절률(GRIN: graded refractive index) 렌즈 소자와 같은 다른 적절한 소자일 수 있다. 또한, 이와 같은 소자들이 결합되어서 사용될 수도 있다. 더 나아가, 광원은 예시적으로 반도체 LED와 같은 발광다이오드(LED)이다. 물론, 이것은 단지 예시일뿐이고, 다른 광원들도 실시예에 따라 사용될 수 있다. 다시 말하자면, 이 소자들은 광학 기술 분야에서 일반적인 광학 기술자가 이해할 수 있는 범위 내에 있는 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 광학 시스템(100)을 보여 준다. 이 광학 시스템은 LCD 디바이스에 유용하게 포함된다. 하지만, 광학 시스템은 프로젝션 디스플레이 시스템, 직시형 LCD 시스템, 텔레비전 시스템, 또는 컴퓨터 모니터와 같은 다양한 곳에 사용될 수 있다. LCD 디바이스의 광학 시스템에 일반적으로 포함되는 LCD 디바이스의 특정 소자는 도 1에서 포함되지 않았는데, 이것은 실시예에 대한 설명이 모호하지 않게 하기 위함이다. 이것들 중에는, 예를 들면, 편광 빔스플리터(polarizing beamsplitter)와 지연기(retarder)가 포함된다. 광학 시스템(100)은 발광 소자(101) 배열을 포함하는데, 이것은 단일칩(102) 위에 유용하게 배치되어 있다. 소자(101)는 예시적으로 LED인데, 이것은 광학 스펙트럼의 자외선(UV)과 적 외선(IR) 부분을 방사하지 않는다. 이것은 LCD 디바이스에 대한 장기적인 손상과 아울러 LCD 디바이스 전체적 온도 상승을 감소시키는 역할을 한다. 게다가, 기존의 UHP 램프와 비교하여 LED의 효율성은 고전력 공급의 필요성을 제거하고, 게다가 기존 구조와 비교해 실시예의 이점들을 증대시킨다.
각각의 LED(101)의 출력은 광학 소자(103) 배열 각각에 입사된다. 광학 소자(103)는 예시적으로 시준 렌즈 소자이고, 도시된 것처럼 LED(101)의 발산 출력을 평행광으로 시준한다. 복수의 시준된 광선(105)은 제2의 렌즈 소자(104)로 입력된다. 이 렌즈 소자는 각각의 광선(105)을 LC 패널(106)상에 집광시키는데, 이것은 예시적으로 LCD 디바이스의 LCOS 패널이다.
앞에서 언급했듯이, LC 패널(106)의 표면에 실질적으로 균일한 출력을 제공하는 것은 유용하다. 그러나, 개별 LED는 약간 불균일하다. 또한, 표면에 용인할 만한 수준의 휘도를 갖는 것이 요구될 때가 종종 있다. 실시예에 따라, 각각의 이 원하는 특성을 쉽게 얻을 수 있다.
도 1의 구조에서 보이는 일실시예에서, LCD 위에 입사되는 빛은 실질적으로 동질적이다. 이것은 다양한 기술에 의해 달성될 수 있다. LC 패널(106)의 입사면에 동질 광선을 생성하기 위해 LED(101) 각각의 미세 구조를 실질적으로 제거하는 기술들 중에 한 가지는 LED(101) 각각에 대하여 렌즈 소자(103)를 조금 비정렬(오프셋)시키는 것에 의해 가능하다. 예를 들면, 렌즈 소자를 도 1에서처럼 ±x 및/또는 ±y의 방향으로 이동시킴으로, 렌즈 소자(101)의 출력은 복수의 LED(101) 각각의 출력의 요구되는 중첩량을 얻게 된다. 이 중첩은 LC 패널 (106) 입사면에서 반복되 며, 실질적으로 동질화된 빛과 LED(101) 각각의 미세 구조의 실질적 제거를 초래한다.
또 하나의 실시예에서, LED(101) 배열의 오프셋은 서로에 대하여 LED(101)를 회전시킴으로써 구현된다. 예를 들면, 칩(102)의 각각의 LED(101)는 보여진 것처럼 좌표 벡터의 z축을 중심으로 약간 회전될 수 있다. 그리고 이것은 개별 광원의 출력을 일정 양 중첩시키고, 결과적으로 LC 패널(106)의 표면에 실질적으로 동질인 광출력을 생성한다. 임의의 오프셋이나 회전이 충분히 크다면, 이는 휘도를 감소시키게 될 것인데, 왜냐하면 이것이 패널에서 빛의 단편을 증가시키고, 빛이 패널의 가장자리를 따라 손실되기 때문이다. 근사적으로 10%의 휘도 손실 한계점을 가정했을 때, 5도 미만의 회전폭을 가져 온다. 개별 LED의 ±x와 ±y축 방향의 일반적인 이동은 반드시 광원 크기의 10% 이내이어야 한다. 광축(도 1의 실시예에서 z축 방향)을 따라 일반적인 이동은 시준기-지름 대 시준기-LED 거리의 비율에 따르며, 여기서 이 비율은 약 5%를 초과하여 변화하지 말아야 한다.
마지막으로, LC 패널(106)의 표면에서 동질 광출력은 렌즈 소자(103) 및/또는 렌즈(104)를 (z축 방향으로) 약간 변이시킴으로써 구현된다. 이 전이는 렌즈(104)의 초점을 LC 디바이스 표면의 전면이나 후면 위치로 이동시킬 것이고, 결과적으로 LED 이미지의 요구되는 초점 이동과 광출력의 결과적 동질성을 초래한다. 더 나아가, 렌즈의 왜곡이나 임의의 구면 수차는 빛의 동질성에 또한 기여하게 될 것이다.
광원(101)의 종횡비 보존에 관한 실시예를 논의하기 전에, 도 1에서 보여진 양의 기하학적 렌즈 대신에 다른 형태의 소자들을 추가하여, 다양한 렌즈 소자들이 또한 한 개의 소자 또는 복수의 소자로 통합될 수 있는 것이 주목된다. 예를 들면, 렌즈 소자(103)는 적절한 단일 렌즈 소자로 교체될 수 있으며, 한편 단일 소자(104)는 복수의 렌즈 소자들로 교체될 수 있다. 더 나아가, 표면에 광동질성 효과를 내기 위해 필요한 추가적인 소자들은 필요할 경우 구현될 수 있다.
실시예에 따라, LED(101) 배열의 방출면의 종횡비는 LC 패널(106)의 종횡비와 실질적으로 같다. 이것은 LC패널의 거의 전체 표면이 조명되는 것을 가능하게 한다. LC 패널의 광동질성과 함께, 이것은 LC 디스플레이 디바이스에 특히 이로운 명백한 장점을 제공한다.
도 1의 실시예와 관련하여 설명된 광학 시스템은 많은 경우에 있어서 LED 배열의 개별 LED(101)의 보다 작은 조명 영역들을 렌즈 소자(104) 출력에서의 보다 큰 발광 부분으로 제공하고, 정확한 종횡비에 의해 LC 패널의 표면이 실질적으로 조명되는 것이 주목된다. 하지만, 만약 이것이 주어진 LCD 디바이스에서 얻어질 수 없다면, 대등한 효과를 얻기 위해 다른 광학 소자를 포함하는 것이 필요할 수도 있다. 즉, LED배열이 이 응용에 사용될 경우, 개별 광원의 종횡비는 패널의 종횡비와 맞도록 조정될 수 있다. 그러나, '기성품(off-the-shelf)의 LED 배열들'이 사용되거나 단일 LED가 하나의 배열로 결합될 경우, 개별 광원들의 종횡비는 패널의 종횡비와는 달라질 수 있다.
요구되는 종횡비를 얻기 위한 한가지 방법은 망원 광학 소자를 사용하는 것이다. 망원 광학 소자를 이용한 실시예는 도 2a와 도 2b에서 보여 진다. 광학 소 자(201)는 도 1에서 보여진 예시적인 광학 시스템에서 사용될 수 있고, 광학 소자(201)는 시준기(103)의 배열과 렌즈 소자(104) 사이에 배치된다. 이미지의 종횡비를 LC 패널의 종횡비와 맞추기 위해 광학 소자는 x와 y 방향(도 2a와 도 2b에서 각각 보여짐)에서 서로 다른 각도 확대 특성을 가진다. 일례로서, x 방향의 확대 계수(도 2a)는 1이고, y 방향에서의 확대 계수는 M이며, 그 결과 LC 패널면에서 요구되는 종횡비를 얻게 된다. 일실시예에서, 광학 소자는 원통형 렌즈들의 결합이며, M은 패널의 종횡비와 같고, 각각의 광원의 활성 부분은 정사각형 형태이다. 광학 소자(201)는 갈릴레오 타입 시스템이고, 이것은 광학 분야에서 일반적인 잘 알려진 기술 중의 하나이다라는 것이 주목된다. 다른 방식으로는, 광학 소자는 케플러 타입 광학 시스템이 될 수도 있다. 다른 타입의 망원 광학 시스템들도 사용이 가능하다. 예를 들면, 카세그레인 타입이라고 알려진 중첩 반사 시스템도 사용될 수 있다.
잘 알려진 것처럼, LCD디스플레이의 컨트라스트(contrast)는 패널에서 광의 입사각에 종속된다. 유익하게도, 패널에 입사된 빛의 강도는 입사각과 상관없이 동일하다. 망원 배열의 사용은 패널 상에 입사된 빛의 전체적 휘도의 감소나, 또는 패널상의 입사각에 종속되는 비동질 강도 분포를 초래할 수 있다.
도 2a와 도 2b에 보여진 실시예에서, 광원측(202)으로부터 입사된 빛은 패널 측(203)에 입사되고, 패널측(203)에서의 빛의 강도는 모든 입사각에서 균일하다. 하지만, 이것은 빛의 손실(휘도)을 야기한다. 대조적으로, 만약 광원측과 패널측이 도 2a와 도 2b에서 바뀌었다면, 휘도는 유지될 수 있지만, 입사각에 따라 강도의 동질성은 저하될 것이다.
도 2a와 도 2b에서 망원 광학 소자의 일실예시에서, 강도의 동질성은 광원을 배치함으로써(예, 배열 101) 입사각과 독립적으로 유지되며, 그 결과 광원간의 거리(x, y로서)의 거리비는 종횡비와 실질적으로 동일하다. 결과적으로, 광원측(202)에서 다른 광선 지름은 렌즈 배열(예, 렌즈 103)로부터 결합되고, 이것은 빛의 감소(휘도)를 초래한다.
이제까지 위에서 설명된 실시예에 추가하여, 다른 실시예는 다양한 방법으로 소자들을 선택하고 배치하는 것에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로, 광학 시스템(100)은 광원 배열, 시준 렌즈 배열과 이 광원 배열로부터 발산되는 빛을 패널에 그려주는 렌즈를 포함한다. 또한, 망원 광학 디바이스도 포함될 수 있다. 그러나, 다른 소자들도 위에서 언급한 것들에 추가하여 사용될 수 있으며, 이와 같은 변형들은 추가적인 실시예들이 될 것이다.
일례로서, 광원 배열{예, LED(101)}은 유사한 속성을 가진 통합 광원을 사용하여 대체될 수 있다는 것이 주목된다. 또한, 시준 렌즈 배열{예, 렌즈 소자(103)}은 시준 기능을 수행하는 통합 렌즈 소자를 사용하여 대체할 수 있다. 더 나아가, 프레스넬 구조가 이와 같은 요구되는 기능을 수행하게 할 수 있으므로, 이미징 렌즈{예, 렌즈 소자(104)}와 위에서 참조된 소자의 조합은 새로운 배열로 겹쳐지게 된다. 마지막으로, 통합 광학 소자가 위에서 상술된 구조를 구현하기 위해 사용될 수 있다는 것이 주목된다.
이 실시예가 논의를 통해 상세히 기술되었으므로, 본 발명의 수정은 본 발명 의 공개 내용의 이점을 알고 있는 당업자가 어려움 없이 수행할 수 있을 것이다는 것은 명백하다. 이와 같은 수정과 변형은 첨부된 청구 범위에 포함된다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 LCD 디스플레이용 광원에 이용 가능하다.

Claims (12)

  1. 액정 디스플레이용 광원에 있어서,
    복수의 발광 디바이스로서,
    각각의 발광 디바이스는 제 1 집광 구조물에 의해 시준된 빛을 방출하고, 이 시준된 빛은 제 2 집광 구조물로 입력되며, 이 제 2 집광 구조물은 발광 디바이스로부터 나온 빛을 실질적으로 균일한 단일 광선으로 집광시키는 복수의 발광 디바이스를 포함하는, 액정 디스플레이용 광원.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광원은 망원 광학 소자를 포함하는, 액정 디스플레이용 광원.
  3. 제 1항에 있어서,
    제 2 집광 구조물에서 방출되는 빛은 액정 패널에 입사되는, 액정 디스플레이용 광원.
  4. 제 3항에 있어서, 상기패널에 입사된 빛은 입사각과 상관없이 실질적으로 동일한 강도를 갖는, 액정 디스플레이용 광원.
  5. 프로젝션 디스플레이 시스템으로서,
    복수의 발광 디바이스를 포함하는 광원으로서,
    상기 발광 디바이스 각각은 제 1 집광 구조물에 의해 시준된 빛을 방출하며, 이 시준된 빛은 제 2 집광 구조물로 입력되며, 이 제 2 집광 구조물은 발광 디바이스로부터 나온 빛을 실질적으로 균일한 단일 광선으로 집광시키는, 복수의 발광 디바이스를 포함하는 광원을 포함하는, 프로젝션 디스플레이 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 광원은 망원 광학 소자를 포함하는, 프로젝션 디스플레이 시스템.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 집광 구조물로부터 방출되는 빛은 액정 패널에 입사되는, 프로젝션 디스플레이 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 패널에 입사된 빛은 입사각과 상관없이 실질적으로 동일한 강도를 갖는, 프로젝션 디스플레이 시스템.
  9. 직시형 LCD 시스템으로서,
    복수의 발광 디바이스를 포함하는 광원으로서,
    상기 발광 디바이스 각각은 제 1 집광 구조물에 의해 시준된 빛을 방출하며, 이 시준된 빛은 제 2 집광 구조물로 입력되며, 이 제 2 집광 구조물은 발광 디바이스로부터 방출된 빛을 실질적으로 균일한 단일 광선으로 집광시키는 복수의 발광 디바이스를 포함하는 광원을 포함하는, 직시형 LCD 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 광원이 망원 광학 소자를 포함하는, 직시형 LCD 시스템.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제 2 집광 구조물로부터 방출되는 빛은 액정 패널에 입사하는, 직시형 LCD 시스템.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 패널에 입사된 빛은 입사각과 상관 없이 실질적으로 동일한 강도를 갖는, 직시형 LCD 시스템.
KR1020067005957A 2003-09-30 2004-09-27 Ｌｃｄ 응용을 위한 광원 배열 KR101123158B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US50732603P 2003-09-30 2003-09-30
US60/507,326 2003-09-30
PCT/IB2004/051872 WO2005031445A1 (en) 2003-09-30 2004-09-27 Light source array for lcd applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060090236A true KR20060090236A (ko) 2006-08-10
KR101123158B1 KR101123158B1 (ko) 2012-03-19

Family

ID=34393234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067005957A KR101123158B1 (ko) 2003-09-30 2004-09-27 Ｌｃｄ 응용을 위한 광원 배열

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7533994B2 (ko)
EP (1) EP1671178A1 (ko)
JP (1) JP4686462B2 (ko)
KR (1) KR101123158B1 (ko)
CN (1) CN100474069C (ko)
WO (1) WO2005031445A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007108944A (ru) * 2004-08-19 2008-09-27 Да Вей ХУАНГ (AU) Устройство для визуального отображения
US7310186B2 (en) * 2005-10-21 2007-12-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Uniform multiple light source etendue
KR100785526B1 (ko) * 2006-07-06 2007-12-13 에이치비전자주식회사 화상표시장치
US20080151139A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Addressable backlight for LCD panel
US8403538B2 (en) * 2008-09-30 2013-03-26 Tyco Electronics Corporation Color homogenizing optical assembly
JP5429478B2 (ja) * 2009-11-20 2014-02-26 スタンレー電気株式会社 灯具
JP5609422B2 (ja) * 2010-08-24 2014-10-22 セイコーエプソン株式会社 光源装置、及びプロジェクター
JP5494678B2 (ja) * 2011-02-17 2014-05-21 株式会社ニコン 照明光学系およびプロジェクタ装置
WO2017002344A1 (ja) 2015-07-01 2017-01-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイ及びヘッドアップディスプレイを備えた移動体
CN105068369A (zh) * 2015-08-21 2015-11-18 哈尔滨工业大学 多波段投影光学系统
TWI655465B (zh) * 2018-03-02 2019-04-01 友達光電股份有限公司 背光模組及顯示裝置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5073830A (en) * 1990-01-09 1991-12-17 Greyhawk Systems, Inc. High-efficiency polarized light source
EP0985952A4 (en) * 1998-03-26 2004-07-14 Mitsubishi Electric Corp IMAGE DISPLAY AND LIGHT EMITTING DEVICE
JP2001343706A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Sony Corp 映像表示装置
ATE294410T1 (de) * 2000-07-10 2005-05-15 Corp For Laser Optics Res Vorrichtung und methode zur reduzierung von specklesmustern durch erhöhung der bandbreite
KR100440959B1 (ko) * 2001-11-08 2004-07-21 삼성전자주식회사 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템
JP3914819B2 (ja) * 2002-05-24 2007-05-16 オリンパス株式会社 照明装置及び画像投影装置
CN100424547C (zh) * 2002-12-26 2008-10-08 三洋电机株式会社 投影式视频显示器
JP4616577B2 (ja) * 2004-04-22 2011-01-19 株式会社日立製作所 映像表示装置
US7355800B2 (en) * 2005-02-07 2008-04-08 Coherent, Inc. Apparatus for projecting a line of light from a diode-laser array

Also Published As

Publication number Publication date
KR101123158B1 (ko) 2012-03-19
CN1860406A (zh) 2006-11-08
US20060274287A1 (en) 2006-12-07
JP4686462B2 (ja) 2011-05-25
EP1671178A1 (en) 2006-06-21
WO2005031445A1 (en) 2005-04-07
JP2007507845A (ja) 2007-03-29
CN100474069C (zh) 2009-04-01
US7533994B2 (en) 2009-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7246923B2 (en) Reshaping light source modules and illumination systems using the same
US7427146B2 (en) Light-collecting illumination system
US7300177B2 (en) Illumination system having a plurality of light source modules disposed in an array with a non-radially symmetrical aperture
US9010938B2 (en) Projector with multiple different types of illumination devices
US8500285B2 (en) Projection type display apparatus
EP1398659A2 (en) Illumination apparatus and image projection apparatus using the illumination apparatus
US20040036990A1 (en) Light-emitting unit, illumination apparatus and projection display apparatus
KR101123158B1 (ko) Ｌｃｄ 응용을 위한 광원 배열
CN110431482A (zh) 光源装置、投影仪和散斑减少方法
JP5403255B2 (ja) 照明装置およびプロジェクター
US6046856A (en) Image projector and illumination device used for the image projector
US20050068504A1 (en) Device for homogeneous, multi-color illumination of a surface
US20100103380A1 (en) Critical abbe illumination configuration
Zhang et al. 8.3: Design of a Compact Light Engine for FLCOS Microdisplays in ap‐HMPD System
TW571126B (en) Beam expansion
US6705730B2 (en) Picture display device
JP4893780B2 (ja) 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ
JP2002279823A (ja) 球面鏡を用いた照明装置、照明システム、及び照明方法
JP4487484B2 (ja) 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ
EP1239321A2 (en) Fluorescent screen illuminator
US20100283974A1 (en) Projection system
JP2001108940A (ja) 照明装置及びそれを用いた投写型表示装置
KR20070022229A (ko) 정형 광원 모듈 및 이를 사용한 조명 시스템
MXPA06009065A (en) Illumination system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150227

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160225

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee